JP6132580B2 - 新規縮合多環化合物およびそれを有する有機発光素子 - Google Patents

Description

本発明は、新規縮合多環化合物、それを有する有機発光素子に関する。

有機発光素子は、一対の電極間に蛍光性又は燐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、蛍光性又は燐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放射される光を利用する素子である。

有機発光素子における最近の進歩は著しく、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の可能性であるという特徴から、広汎な用途への可能性を示唆されている。

特許文献１および２には、基本骨格のみで青色を発光する化合物が記載されている。特許文献１に記載されている化合物の基本骨格を下記構造式１で示し、特許文献２に記載されている化合物の基本骨格を下記構造式２で示す。

構造式１

構造式２

特開平１１−４０３６０号 公報 特開２０１０−１４３８８０号 公報

有機発光素子は、発光効率が高いことが好ましい。そのためには、有機発光素子が有する発光材料は、振動子強度が高いことが好ましい。そして特に青色を発光する材料は、高い発光効率を求められる。

そこで、本発明は、色純度が高い青色の光を発し、振動子強度が高い化合物を提供することを目的とする。そして、それを有する発光効率が高く、耐久性が高い有機発光素子を提供することを目的とする。

よって、本発明は、下記一般式［１］または［２］で示されることを特徴とする縮合多環化合物を提供する。

一般式［１］および［２］において、Ｒ_１乃至Ｒ_２０は水素原子、シアノ基、置換あるいは無置換のアルキル基、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からそれぞれ独立に選ばれる。
前記アルキル基、前記アリール基、前記複素環基が置換基を有する場合、前記置換基は、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アルコキシ基、ハロゲン原子のいずれかである。

本発明によれば、色純度が高い青色を発し、振動子強度が高い有機化合物を提供できる。そしてそれを有する発光効率が高く、耐久性が優れた有機発光素子を提供できる。

本発明の有機発光素子と、この有機発光素子に接続されている能動素子とを有する表示装置の一例を示す断面模式図である。 例示化合物Ｄ２７，２８の混合物および比較化合物Ａ１のフォトルミネセンスのスペクトルを示す図である。

［１］本発明に係る縮合多環化合物
本発明に係るナフト［２，３−ｅ：６，７−ｅ‘］ジアセフェナンスリレン化合物およびナフト［２，３−ｅ：７，６−ｅ’］ジアセフェナンスリレン化合物は、下記一般式［１］または［２］に示される化合物である。

一般式［１］および［２］において、Ｒ_１乃至Ｒ_２０は水素原子、シアノ基、置換あるいは無置換のアルキル基、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からそれぞれ独立に選ばれる。

一般式［１］および［２］において、置換あるいは無置換のアルキル基としては、例えば、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−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−デシル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、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、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。

一般式［１］および［２］において、アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、インデニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、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、トリフェニル基、ペリレ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。

一般式［１］および［２］において、複素環基としては、例えば、チエニル基、ピロリル基、ピリジル基、ピラジル基、ピリミジル基、ピリダジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、ナフチリジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、シンノリニル基、フタラジニル基、フェナントロリル基、フェナジニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、インドリル基、シクロアジル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

一般式［１］および［２］において、上記置換基、即ちアルキル基、アリール基、複素環基が有する置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基、ベンジル基などのアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基などのアリール基、ピリジル基、ピロリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾチアゾリ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、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子などが挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

本発明に係る一般式［１］および［２］において、Ｒ_１、Ｒ_１０、Ｒ_１１およびＲ_２０のうち少なくとも２つが電子吸引性の置換基であることがより好ましい。さらに好ましくは、Ｒ_１およびＲ_１０、Ｒ_２０およびＲ_１１のいずれかの組み合わせとすることが好ましい。

本実施形態において、電子吸引性の置換基は、例えばシアノ基、ニトロ基、アルキルスルホニル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化フェニル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、スルファモイル基、カルバモイル基、ハロゲン化アルコキシ基、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アルキルチオ基、ベンゾニトリル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、フェニルベンゾチアゾリル基、ベンズイミダゾリル基、オキサゾロピリジル基、ハロゲン原子などが挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

本実施形態において、基本骨格とは、縮環のみで形成された構造を指す。本実施形態のナフト［２，３−ｅ：６，７−ｅ‘］ジアセフェナンスリレン化合物およびナフト［２，３−ｅ：７，６−ｅ’］ジアセフェナンスリレン化合物では、一般式［１］および［２］におけるＲ_１乃至Ｒ_２０のすべてが水素原子である化合物の構造が、本実施形態の基本骨格に相当する。

以下、本実施形態の化合物について、さらに詳細に説明する。

一般的に、有機発光素子の発光効率を高めるためには、発光中心そのものの発光量子収率が、大きいことが望まれる。そのためには、下記二つのことが望まれる。
（Ａ）振動子強度が高いこと
（Ｂ）発光に関わる骨格の振動部分が少ないこと
以下にこの二点に関して詳細に説明する。

（Ａ）振動子強度が高い
分子の発光に関わる骨格の対称性を高くすることが重要である。ただし、高対称性分子特有の禁制遷移条件によっては、発光しなくなる場合もある。

振動子強度を高くする方法として、最も共役面の長い方向を軸として、軸方向にさらに共役を伸ばすことが挙げられる。その結果、分子の双極子モーメントが大きくなり、振動子強度が向上する。

本発明に係る一般式［１］または［２］で示される化合物の場合、基本骨格の共役面が最も長い方向をＸ軸方向のモーメントとし、その方向にモーメントを大きくすることが重要である。

一方、Ｘ軸方向のモーメントを大きくするために縮環構造を広げた場合、発光波長が長波長化する場合がある。そこで、本発明に係る縮合多環化合物は縮環構造を広げる方向をＸ軸方向から少しずれた方向とすることで、発光波長の長波長化を抑制している。

つまり、本発明に係る縮合多環化合物は、青色領域の光を発することと、振動子強度が高いこととを両立させた構造である。

ここで、本実施形態における青色領域とは、４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の領域であり、さらに好ましい青色領域とは、４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の領域である。好ましい青色領域とは、色純度がよいとされる領域を指す。

以下の表は、密度汎関数法（Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｔｈｅｏｒｙ）を用いて、Ｂ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊レベルでの量子化学計算により、量子収率の指標となる振動子強度を算出した結果である。

本実施形態のナフト［２，３−ｅ：６，７−ｅ‘］ジアセフェナンスリレン（表１、Ｎｏ．１）およびナフト［２，３−ｅ：７，６−ｅ’］ジアセフェナンスリレン（表１、Ｎｏ．２）は、フルオランテノ［８，９−ｋ］フルオランテン（表１、Ｎｏ．３）に比べ、最大発光波長は青色領域を保ったまま、振動子強度が向上する。

一般式［３］に、フルオランテノ［８，９−ｋ］フルオランテンの置換位置の番号を示す。フルオランテノ［８，９−ｋ］フルオランテン（表１、Ｎｏ．３）は、３，４，１１および１２位の部位の水素原子の反応性が高い。

そのため、有機発光素子を駆動し、発光させることで、ラジカル反応による素子内の化合物の劣化を招き、素子耐久寿命を低下させる要因の一つとなることが考えられる。

そのため、これらの部位を炭素結合によって保護し安定化させることにより、素子耐久寿命の向上が期待できる。

そこで、本発明では、一般式［３］で示される、フルオランテノ［８，９−ｋ］フルオランテンの２位乃至３位および１０位乃至１１位または、４位乃至５位および１２位乃至１３位に共役を伸ばす方向に縮環を有する一般式［１］、もしくは、一般式［３］で示されるフルオランテノ［８，９−ｋ］フルオランテンの２位乃至３位および１２位乃至１３位または、４位乃至５位および１０位乃至１１位に共役を伸ばす方向に縮環を有する一般式［２］で表わすことができる構造にすることで、縮合多環化合物の安定性を向上させ、素子耐久寿命を向上させることができる。

しかし、フルオランテノ［８，９−ｋ］フルオランテンの反応性の高い部位は、本実施形態の縮合多環化合物では、４か所中２か所しか結合していない。４か所全て結合した方が、縮合多環化合物としては安定することが考えられる（表１、Ｎｏ．４）。

ところが、表１に示したように、４か所全てを塞ぐことで、縮合多環化合物の対称性が増し、振動子強度が低下することが量子化学計算結果により示唆された。

（Ｂ）発光に関わる骨格の振動部分が少ない
発光に関わる骨格に回転構造を有さないことで、回転振動による量子収率の低下を抑制することができる。本発明に係る一般式［１］または［２］で示されるナフト［２，３−ｅ：６，７−ｅ‘］ジアセフェナンスリレンおよびナフト［２，３−ｅ：７，６−ｅ’］ジアセフェナンスリレン骨格は、回転軸を持たないため、振動失活による量子収率の低下が少ないので、発光材料として好ましい骨格である。

本発明に係るナフト［２，３−ｅ：６，７−ｅ‘］ジアセフェナンスリレンおよびナフト［２，３−ｅ：７，６−ｅ’］ジアセフェナンスリレン骨格は、平面性が高く、無置換であるとエキシマー生成し易い。

そこで、エキシマーの生成を抑制するために置換基を設けることが好ましい。具体的な置換位置としては、前記一般式［１］および［２］に示されるＲ_１、Ｒ_１０、Ｒ_１１およびＲ_２０に対称的に設けることが好ましい。さらに好ましくは、Ｒ_１およびＲ_１０、Ｒ_２０およびＲ_１１のいずれかの組み合わせで設けることがさらに好ましい。置換基を設ける位置は、特に制限は無い。

本実施形態の一般式［１］または［２］で示される化合物が有する基本骨格、即ち、ナフト［２，３−ｅ：６，７−ｅ‘］ジアセフェナンスリレンおよびナフト［２，３−ｅ：７，６−ｅ’］ジアセフェナンスリレン骨格は、骨格自体の最大発光波長を青色領域に有する。

このため、この基本骨格に、置換基を設ける位置および、置換基の種類を適切に選ぶことにより、４６０ｎｍ以下に発光ピークを有する青色発光材料になる化合物を提供することができる。

本実施形態の化合物は、有機発光素子の構成材料として使用できる。その中でも、発光層の構成材料として使用すると、層内においてはドーパント（ゲスト）として使用できる。

このため、本実施形態の化合物を発光層の構成材料にすることで、発光効率が高くなり、長い期間高輝度を保ち、通電劣化が小さい素子を得ることができる。

本発明に係る縮合多環化合物の具体例を以下に示す。ただし、本実施形態はこれらに限られるものではない。

（１）化合物例１：一般式［１］および［２］において、Ｒ_１乃至Ｒ_２０が、水素原子または置換あるいは無置換のアルキル基から選ばれた置換基を有する化合物群である。

（２）化合物例２：一般式［１］および［２］においてＲ_１乃至Ｒ_２０が、水素原子または置換あるいは無置換のアリール基から選ばれた置換基を有する化合物群である。

（３）化合物例３：一般式［１］および［２］においてＲ_１乃至Ｒ_２０が、水素原子または置換あるいは無置換の複素環基から選ばれた置換基を有する化合物群である。

一般式［１］または［２］で示される縮合多環化合物は、以下に示す合成ルートにより合成することができるが、もちろんこれらの合成方法は一例であって、これらの合成法に限定されるものではない。

合成ルート１

合成ルート２

合成ルート３

合成ルート１および２は、一般式［１］または［２］で示される化合物を単独で合成する方法である。一方で、合成ルート３は、一般式［１］で示される化合物および一般式［２］で示される化合物の混合物を合成する方法である。

さらに前記合成ルート１乃至３におけるＱは、水素原子、シアノ基、置換あるいは無置換のアルキル基、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から選ばれる置換基である。

その具体例を表２に示すが、もちろん本発明における化合物の一例であって、これに限定されるものではない。

合成ルート３において、第二工程で合成される中間体Ｍ２は、その結合位置の違いによって異性体を生じるため、目的物である化合物Ｄは、異性体との混合物として得られる。

得られた化合物Ｄの異性体は、Ｄと比較して発光特性にほとんど差が無いため、化合物Ｄとともに用いることができる。もちろん、再結晶やカラムクロマトグラフィーなどを用いることにより単離しても良いし、混合したまま用いても、性能に影響はない。

混合物を有機発光素子に用いた場合、濃度消光の抑制などの効果が期待できる。

上記、合成ルート３から得られる縮合多環化合物の例を置換基Ｑとともに表２−１および表２−２に示した。

［２］本実施形態に係る有機発光素子
次に、本実施形態に係る有機発光素子について説明する。

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、それら陽極と陰極との間に配置されている有機化合物層を少なくとも一層有している。この有機化合物層が一般式［１］または［２］に示される縮合多環化合物を有する。

本実施形態に係る有機発光素子の有機化合物層は、少なくとも発光層を含んでいる単層または複数層からなる積層体である。

有機化合物層が複数層から構成される積層体である場合、有機化合物層は発光層以外に、ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層、ホール・エキシトンブロック層等のうち、少なくともいずれかを有している。

本実施形態に係る有機発光素子において、本発明の縮合多環化合物は、有機発光素子を構成する層のいずれの層に含まれていてもよい。具体的には、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、ホール・エキシトンブロック層、電子輸送層等が挙げられる。中でも、発光層に含まれることがより好ましい。

以下に、本実施形態に係る有機発光素子の具体例を示す。
（ｉ）（陽極／）発光層（／陰極）
（ｉｉ）（陽極／）ホール輸送層／発光層／電子輸送層（／陰極）
（ｉｉｉ）（陽極／）ホール輸送層／発光層／ホール・エキシトンブロック層／電子輸送層（／陰極）
（ｉｖ）（陽極／）ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層（／陰極）
（ｖ）（陽極／）ホール輸送層／発光層／ホール・エキシトンブロック層／電子輸送層／電子注入層（／陰極）
（ｖｉ）（陽極／）ホール注入層／ホール輸送層／発光層／ホール・エキシトンブロック層／電子輸送層（／陰極）
（ｖｉｉ）（陽極／）ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層（／陰極）

ただし、上記（ｉ）乃至（ｖｉｉ）の構成は、あくまでもごく基本的な素子構成の具体例を示すものであり、本実施形態に係る有機発光素子における有機化合物層の構成は、これに限定されるものではない。

さらに、本実施形態の縮合多環化合物が発光層に含まれる場合、発光層は本実施形態における縮合多環化合物である一般式［１］または［２］で示されるナフト［２，３−ｅ：６，７−ｅ‘］ジアセフェナンスリレンおよびナフト［２，３−ｅ：７，６−ｅ’］ジアセフェナンスリレンのみで構成されてもよいし、ホストとゲストから構成されていても良い。

発光層がホストとゲストとで構成される場合、本発明に係る縮合多環化合物は、ゲストであることが好ましい。

ここで、本発明に係る縮合多環化合物をゲストとして用いる場合、ホストに対するゲストの濃度は、０．１重量％以上３０重量％以下であることが好ましく、０．５ｗｔ重量％以上１０ｗｔ重量％以下であることがより好ましい。

本実施形態において、ホストとは、発光層を構成する化合物の中で最も重量比が大きい化合物であり、ゲストとは、発光層を構成する化合物の中でホストよりも重量比が小さく、かつ主な発光を担う化合物である。ゲストはドーパントとも呼ばれる。

本実施形態に係る有機発光素子が有する発光層は、アシストをさらに有してもよい。アシストとは、発光層を構成する化合物の中で、ホストよりも重量比が小さく、ゲストの発光を助ける化合物である。アシストは、第二ホストとも呼ばれる。

本実施形態の有機発光素子は、本発明に係る縮合多環化合物以外にも、必要に応じて従来公知の低分子系および高分子系の材料を使用することができる。

具体的には、ホール注入性材料、ホール輸送性材料、ホスト、電子輸送性材料、電子注入性材料等の構成材料として、一緒に使用することができる。

以下にこれらの具体例を挙げる。

ホール注入性材料あるいはホール輸送性材料としては、ホール移動度が高い材料であることが好ましい。ホール注入性能あるいはホール輸送性能を有する低分子およ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、アントラセン誘導体、ピレン誘導体等）、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。

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。

次に、有機化合物層以外の有機発光素子の構成材料について説明する。

陽極の構成材料としては、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金属単体を複数組み合わせた合金、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一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を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、陰極の構成材料としては、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。

金属単体を組み合わせた合金としては、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−マグネシウム等が挙げられる。また、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化物も使用することができる。

これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を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。

本実施形態の有機発光素子が有する有機化合物層は、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、塗布法により形成することができる。

塗布法とは、適当な溶媒に溶解させて塗布する方法であり、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が挙げられる。

ここで真空蒸着法や溶液塗布法等によって層を形成した場合、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れる。一方、塗布法で形成する場合、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ができる。

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一種単独で使用してもよいし、二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。

［３］有機発光素子の用途
本実施形態に係る有機発光素子は、表示装置や照明装置の構成部材として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、照明等の用途がある。有機発光素子はさらにカラーフィルターを有していてよい。

本実施形態に係る表示装置は、本実施形態に係る有機発光素子を複数の画素を有する表示部に有する。

そして、この画素は本実施形態に係る有機発光素子と能動素子とを有している。能動素子の一例として発光輝度を制御するためのスイッチング素子が挙げられ、スイッチング素子の一例としてＴＦＴ素子が挙げられる。

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。表示装置はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）の画像表示装置として用いることができる。ＴＦＴ素子は基板の絶縁性表面に設けられている。

表示装置は、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカードからの画像情報を入力する入力部を有し、入力された画像を表示部に表示する画像情報処理装置でもよい。

また、画像情報処理装置や画像形成装置が有する表示部は、タッチパネル機能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。

照明装置は例えば室内を照明する装置である。照明装置は白色、昼白色、その他青か赤のいずれの波長の光を発光するものであってよい。

本実施形態に係る有機発光素子が白色を発する場合は、複数種の発光材料を有することが好ましい。複数種の発光材料を有する場合は、複数の発光層を有してもよいし、発光層に複数種の発光材料を有していてもよい。

複数の発光層を有する場合は、発光層を積層してもよいし、横並びにしてもよい。横並びとは、複数の発光層それぞれが、陽極側および陰極側の双方の隣接層に接している配置である。

本実施形態に係る照明装置は、本実施形態に係る有機発光素子とそれに接続され、駆動電圧を供給するためのＡＣ／ＤＣコンバーター回路を有している。照明装置はカラーフィルターを有してもよい。

本実施形態に係るＡＣ／ＤＣコンバーター回路は、交流電圧を直流電圧に変換する回路である。

本実施形態に係る画像形成装置は、感光体とこの感光体の表面を帯電させる帯電部と、感光体を露光して靜電潜像を形成するための露光部と、感光体の表面に形成された静電潜像を現像するための現像器とを有する画像形成装置であって、露光部は、本実施形態の有機発光素子を有する。

露光部としては、例えば本実施形態に係る有機発光素子を有する露光器が挙げられる。露光器が有する有機発光素子は、感光体の長軸方向に沿って列を形成して並んでいてもよいし、露光器の露光面全体が発光する形態でもよい。

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素子とを示した表示装置の断面模式図である。図１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。

この表示装置は、ガラスの如き基板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、符号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は有機化合物層の積層であってもよいが、図１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はトランジスタに代えてスイッチング素子としてＭＩＭ素子を用いることもできる。

本実施形態に係る有機発光素子が有する能動素子は、Ｓｉ基板等の基板に直接形成されていてもよい。基板に直接とは、Ｓｉ基板の如き基板自体を加工してトランジスタを設けることである。

これらの構成は精細度によって選択され、たとえば１インチでＱＶＧＡ程度の精細度の場合は、Ｓｉ基板に直接能動素子を設けることが好ましい。直接設ける能動素子は、トランジスタが好ましい。

本実施形態に係る有機発光素子を用いた表示装置を駆動することにより、良好な画質で、長時間表示にも安定な表示が可能になる。

以下、本実施形態について実施例を用いて詳細に説明する。ただし、本実施形態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Ｄ２７、Ｄ２８の合成
以下に説明する方法に従い、例示化合物Ｄ２７、Ｄ２８を合成した。合成には合成ルート３を用いた。

合成ルート３

（１）中間体Ｍ１−１の合成

アルゴン雰囲気化の５００ｍｌ四ツ口フラスコに、アセフェナンスリレン−４，５−ジオン（５．３０ｇ、２２．８ｍｍｏｌ）、４，４‘−（２−オキソプロパン−１，３−ジイル）ジベンゾニトリル（７．１３ｇ，２７．４ｍｍｏｌ）、エタノール９０ｍｌを入れ室温にて撹拌した。

０．５Ｍ 水酸化カリウム エタノール溶液１３７ｍｌを５分間かけて滴下し、５０℃にて、２時間加熱撹拌したのち、３０℃まで放冷した。ろ過により回収した粉末を１００ｍｌのエタノール、次に１００ｍｌのトルエンで分散洗浄し、ろ別し、８０℃で減圧乾燥し、黒色結晶を３．４９ｇ（収率：３３．５％）得た。

（２）中間体Ｍ２−１の合成

アルゴン雰囲気下の２０Ｌ四ツ口フラスコに、中間体Ｍ１−１を５．５６ｇ（１２．２ｍｍｏｌ）、１，２−ジ クロロベンゼン１２．２Ｌを入れ、９０℃にて撹拌し、溶解を確認した。

亜硝酸イソペンチル１１．５２ｇ（９８．３ｍｍｏｌ）、２−アミノ−５−ブロモ−４−クロロベンゼンカルボン酸１１．４６ｇ（４５．７ｍｍｏｌ）を四ツ口フラスコに加え、９０℃で１時間加熱撹拌し、橙色の溶液に変化した。

室温まで放冷したのち、シリカゲル５００ｇに通し、ろ液を濃縮した。その後、ヘプタンにて再結晶を行い、取り出した結晶を８０℃にて減圧乾燥した後、淡黄色結晶３．５６ｇ（収率：４７．３％）を得た。

（３）中間体Ｍ３−１の合成

アルゴン雰囲気下の３００ｍｌ四ツ口フラスコに、中間体Ｍ２−１を４．５０ｇ（７．２８ｍｍｏｌ）、３．４２ｇ（１１．２ｍｍｏｌ）、炭酸ナトリウム２．３８ｇ（２２．５ｍｍｏｌ）、トルエン９０ｍｌ、純水７ｍｌ、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）０．６６ｇ（０．５７ｍｍｏｌ）を入れ、７時間加熱還流した。

室温まで放冷後、析出した結晶をろ別し、その結晶をメタノール３０ｍｌを用いて分散洗浄した。放冷後、ろ過によって得られた褐色結晶を、シリカゲルクロマトグタフィーを用いて精製し、黄色結晶２．６０ｇ（収率：４９．９％）を得た。

（４）例示化合物Ｄ２７、２８の合成

アルゴン雰囲気下の２００ｍｌ四ツ口フラスコに、中間体Ｍ３−１を２．６ｇ（３．６４ｍｍｏｌ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド７５ｍｌ、ジアザビシクロウンデセン１．６８ｇ（１１．０ｍｍｏｌ）、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）０．８６ｇ（０．７４ｍｍｏｌ）を入れ、１２０−１４０℃で５時間加熱撹拌した。

室温まで放冷後、純水１５０ｍｌを加え、ろ過により黄色結晶を得た。その結晶をクロロホルム３００ｍｌに溶解し、シリカゲル７０ｇを加え、分散した後、ろ過により得たろ液を濃縮し、メタノール５０ｍｌを用いて分散洗浄後、得た結晶を８０℃で減圧乾燥し、黄色結晶を２．００ｇ（収率：８１．０％）得た。

質量分析法により、この化合物のＭ^＋である６７８を確認した。

また、ＮＭＲ測定により、例示化合物Ｄ２７とＤ２８の混合比が１：１であることを確認した。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）：δ（ｐｐｍ）＝８．６７（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．０），８．６１（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝７．６），８．５１（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．４），８．４５（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．４），８．２０−８．０４（ｍ，１４Ｈ），７．９９−７．９５９（ｍ，４Ｈ），７．９１−７．８４（ｍ，８Ｈ），７．７９（ｔ，２Ｈ，Ｊ＝７．６），７．７３−７．６４（ｍ，８Ｈ），７．６０−７．５２（ｍ，４Ｈ），６．８２（ｓ，２Ｈ），６．６３（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝７．６）

例示化合物Ｄ２７、２８の混合物の１．０×１０^−６ｍｏｌ／Ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−５４００を用いて、３４７ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、発光ピーク４５３ｎｍに最大強度を有する青色発光スペクトルであった。

［実施例２］例示化合物Ｄ２９、Ｄ３０の合成
以下に説明する方法に従い、例示化合物Ｄ２９、Ｄ３０を合成した。合成には合成ルート３を用いた。

合成ルート３

（１）中間体Ｍ１−２の合成

４，４‘−（２−オキソプロパン−１，３−ジイル）ジベンゾニトリルを３，３’−（２−オキソプロパン−１，３−ジイル）ジベンゾニトリルに変更する以外は中間体Ｍ１−１同様の方法で合成した。

（２）中間体Ｍ２−２の合成

中間体Ｍ１−１を中間体Ｍ１−２に変更する以外は、中間体Ｍ２−１同様の方法で合成した。

（３）中間体Ｍ３−２の合成

中間体Ｍ２−１を中間体Ｍ２−２に変更する以外は、中間体Ｍ３−１同様の方法で合成した。

（４）例示化合物Ｄ２９、Ｄ３０の合成

中間体Ｍ３−１を中間体Ｍ３−２に変更する以外は、例示化合物Ｄ２７、Ｄ２８同様の方法で合成した。

質量分析法により、この化合物のＭ^＋である６７８を確認した。

また、ＮＭＲ測定により、例示化合物Ｄ２９とＤ３０の混合比が１：１であることを確認した。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）：δ（ｐｐｍ）＝８．６７（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．４），８．６１（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．０），８．５（ｄｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．０），８．４５（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．０），８．２２−８．２１（ｍ，２Ｈ），８．１７−７．９１（ｍ，２４Ｈ），７．７９（ｔ，２Ｈ，Ｊ＝７．２），７．７３−７．６４（ｍ，８Ｈ），７．５９−７．５１（ｍ，４Ｈ），６．７６（ｓ，２Ｈ），６．５７（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝７．２）

例示化合物Ｄ２９、３０の混合物の１．０×１０^−６ｍｏｌ／Ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−５４００を用いて、４１２ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、発光ピーク４５３ｎｍに最大強度を有する青色発光スペクトルであった。

［比較例１］
比較例として下記構造式で示される比較化合物Ａ１を合成し、フォトルミネッセンス、吸収スペクトルの測定を基に量子収率の比較を行った。吸収スペクトルは、日本分光製ＵＶ−５７０を用いた。量子収率は比較化合物Ａ１を１．００として、相対的な強度を算出した。

量子収率は、比較例に用いた下記Ａ１（７，１６−ジフェニルフルオランテノ［８，９−ｋ］フルオランテン）を１．００として、相対的な強度を算出した。その結果を表３に示す。

これより、本実施形態に係わる縮合多環化合物は、青色発光を有しながら、高い量子収率を得ることが分かった。

［実施例３−１０］
本実施例では、基板上に順次、陽極、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、ホール・エキシトンブロッキング層、電子輸送層、陰極を以下に示す方法を用いて、有機発光素子を作製した。

ガラス基板上に、陽極としてＩＴＯをスパッタ法にて膜厚１００ｎｍ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。ゲスト材料が２種類存在するのは、置換位置の異なる異性体を約１：１の混合比で用いているためである。

以下に、本実施形態において検討した発光素子の一般的な構成を示した。
ホール注入層（６５ｎｍ）Ｇ１
ホール輸送層（４５ｎｍ）Ｇ２
発光層（２５ｎｍ） ホスト：Ｇ３、ゲスト：表４に示した例示化合物（重量比 １％）
ホール・エキシトンブロッキング層（５ｎｍ）Ｇ４
電子輸送層（２０ｎｍ） Ｇ５
金属電極層１（０．５ｎｍ） ＬｉＦ
金属電極層２（１００ｎｍ） Ａｌ

各層は、表４に示した材料から選択して使用した。

有機発光素子の特性は、電流電圧特性をヒューレッドパッカード社製・微小電流計４１４０Ｂで測定し、発光輝度はトプコン社製ＳＲ３で測定した。

実施例３乃至１０の有機発光素子特性を表５に示す。

（注１）電子輸送層：（ ）内数字は層厚。記入無は２０ｎｍ。

本発明に係る有機化合物は、高い量子収率と青色に適した発光とを有する新規化合物であり、有機発光素子に用いた場合、高輝度且つ耐久寿命が長い有機発光素子を提供することができる。

８ ＴＦＴ素子
１１ 陽極
１２ 有機化合物層
１３ 陰極

Claims (19)

1. 下記一般式［１］または［２］で示されることを特徴とする縮合多環化合物。
   
   
   一般式［１］および［２］において、Ｒ_１乃至Ｒ_２０は水素原子、シアノ基、置換あるいは無置換のアルキル基、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からそれぞれ独立に選ばれる。
   前記アルキル基、前記アリール基、前記複素環基が置換基を有する場合、前記置換基は、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アルコキシ基、ハロゲン原子のいずれかである。
2. Ｒ_１、Ｒ_１０、Ｒ_１１およびＲ_２０の少なくとも２つは、前記シアノ基、前記アルキル基、前記アリール基、前記複素環基からそれぞれ独立に選ばれることを特徴とする請求項１に記載の縮合多環化合物。
3. Ｒ_１、Ｒ_１０、Ｒ_１１およびＲ_２０のうち少なくとも２つが電子吸引性の置換基であることを特徴とする請求項１または２に記載の縮合多環化合物。
4. 前記電子吸引性の置換基は、フェニル基、ピリジル基、キノリニル基、イソキノリニル基であり、
   前記フェニル基は、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、シアノ基、ベンゾイミダゾリル基のいずれかを有することを特徴とする請求項３に記載の縮合多環化合物。
5. Ｒ_１、Ｒ_１０、Ｒ_１１およびＲ_２０のうち２つが水素原子であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の縮合多環化合物。
6. Ｒ_１およびＲ_１０、Ｒ_１１およびＲ_２０のいずれか１つの組がそれぞれ水素原子であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の縮合多環化合物。
7. 青色の光を発することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の縮合多環化合物。
8. 一対の電極と前記一対の電極の間に配置されている有機化合物層とを有する有機発光素子であって、前記有機化合物層は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の縮合多環化合物を有することを特徴とする有機発光素子。
9. 前記有機化合物層は、ホストとゲストとを有する発光層を有し、
   前記ゲストは前記縮合多環化合物であることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
10. 青色の光を発することを特徴とする請求項８または９に記載の有機発光素子。
11. 白色を発する有機発光素子であって、
    前記有機化合物層は、複数の発光材料を有し、
    前記複数種の発光材料いずれか１つは、前記縮合多環化合物であり、
    前記複数種の発光材料のうち少なくとも１つは、前記複数種の発光材料と異なる色を発光する発光材料であることを特徴とする請求項８または９に記載の有機発光素子。
12. 白色を発する有機発光素子であって、
    複数の発光層を有し、前記複数の発光層のうちいずれか１つは、前記縮合多環化合物を有し、
    前記複数の発光層のうち少なくとも１層は、前記複数の発光層のうちの他の発光層と異なる色を発光する発光層であることを特徴とする請求項８または９に記載の有機発光素子。
13. 一対の電極と前記一対の電極の間に配置されている有機化合物層を有する有機発光素子であって、
    前記有機化合物層は、請求項１に記載の一般式［１］で示される縮合多環化合物および一般式［２］で示される縮合多環化合物を有することを特徴とする有機発光素子。
14. 複数の画素を有し、前記複数の画素の発光を制御することにより表示する表示装置であって、
    前記複数の画素のうち少なくともひとつは、請求項８乃至１３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に接続されているトランジスタとを有することを特徴とする表示装置。
15. 画像情報を入力する入力部と、画像を表示する表示部とを有し、前記表示部は、請求項１４に記載の表示装置であることを特徴とする画像情報処理装置。
16. 請求項８乃至１３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に接続されているＡＣ／ＤＣコンバーター回路とを有することを特徴とする照明装置。
17. 感光体と、前記感光体を帯電させる帯電部と、前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光部と、前記感光体に形成された静電潜像を現像する現像器とを有する画像形成装置であって、前記露光部は、請求項８乃至１３のいずれか一項に記載の有機発光素子を有することを特徴とする画像形成装置。
18. 感光体を露光するための露光器であって、前記露光器は、請求項８乃至１３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に接続されているトランジスタとを有することを特徴とする露光器。
19. 前記有機発光素子は、前記感光体の長軸方向に沿って列を形成して配置されていることを特徴とする請求項１８に記載の露光器。