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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025038582
(43)【公開日】2025-03-19
(54)【発明の名称】有機化合物および有機発光素子
(51)【国際特許分類】
   C07D 487/22 20060101AFI20250312BHJP
   C09K 11/06 20060101ALI20250312BHJP
   H10K 50/11 20230101ALI20250312BHJP
   H10K 59/10 20230101ALI20250312BHJP
   H10K 59/90 20230101ALI20250312BHJP
   H10K 59/60 20230101ALI20250312BHJP
   H10K 85/60 20230101ALI20250312BHJP
   H10K 50/12 20230101ALN20250312BHJP
   H10K 101/30 20230101ALN20250312BHJP
   H10K 101/40 20230101ALN20250312BHJP
【FI】
C07D487/22 CSP
C09K11/06 650
H10K50/11
H10K59/10
H10K59/90
H10K59/60
H10K85/60
H10K50/12
H10K101:30
H10K101:40
【審査請求】未請求
【請求項の数】23
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023145293
(22)【出願日】2023-09-07
(71)【出願人】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100126240
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 琢磨
(74)【代理人】
【識別番号】100223941
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 佳子
(74)【代理人】
【識別番号】100159695
【弁理士】
【氏名又は名称】中辻 七朗
(74)【代理人】
【識別番号】100172476
【弁理士】
【氏名又は名称】冨田 一史
(74)【代理人】
【識別番号】100126974
【弁理士】
【氏名又は名称】大朋 靖尚
(72)【発明者】
【氏名】關口 武史
(72)【発明者】
【氏名】藤澤 香織
【テーマコード(参考)】
3K107
4C050
【Fターム(参考)】
3K107AA01
3K107BB01
3K107BB02
3K107BB04
3K107DD59
3K107DD69
3K107EE03
3K107EE29
3K107EE30
3K107EE61
3K107EE63
3K107EE68
3K107FF19
3K107HH05
4C050PA20
(57)【要約】      (修正有)
【課題】酸化安定性に優れた有機化合物を提供する。
【解決手段】式(1)で表されることを特徴とする有機化合物。

式(1)において、環A乃至環Cは置換または無置換の炭素原子数6以上50以下のアリール基、および、置換または無置換の炭素原子数3以上50以下の複素環基からなる群からそれぞれ独立して選択される。EWGは電子求引基、少なくとも1つの電子求引基を有するアリール基、または、少なくとも1つ以上の電子求引基を有する複素環基である。nは1以上の整数である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
式(1)で表されることを特徴とする有機化合物。
【化1】

式(1)において、環A乃至環Cは置換または無置換の炭素原子数6以上50以下のアリール基、および、置換または無置換の炭素原子数3以上50以下の複素環基からなる群からそれぞれ独立して選択される。環A乃至環Cが置換基を有する場合、前記置換基は、重水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、シリル基、アミノ基、またはシアノ基である。
EWGは電子求引基、少なくとも1つの電子求引基を有するアリール基、または、少なくとも1つ以上の電子求引基を有する複素環基である。
nは1以上の整数である。
【請求項2】
式(1)において、前記電子求引基はトリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、ニトロ基、シアノ基、アルデヒド基、ケトン基、エステル基、カルボン酸基、スルホニル基、スルホン酸基、ピリジル基、トリアジニル基、ハロゲン原子であることを特徴とする請求項1に記載の有機化合物。
【請求項3】
式(1)において、前記電子求引基はトリフルオロメチル基、シアノ基、またはフッ素原子であることを特徴とする請求項1に記載の有機化合物。
【請求項4】
式(1)において、EWGは少なくとも1つの電子求引基を有する炭素原子数6以上20以下のアリール基、または、少なくとも1つ以上の電子求引基を有する炭素原子数3以上17以下の複素環基であることを特徴とする請求項1に記載の有機化合物。
【請求項5】
式(1)において、EWGが有する前記アリール基は、ベンゼンであることを特徴とする請求項1に記載の有機化合物。
【請求項6】
式(1)において、環A乃至環Cは置換または無置換の炭素原子数6以上20以下のアリール基、および、置換または無置換の炭素原子数3以上17以下の複素環基であることを特徴とする請求項1に記載の有機化合物。
【請求項7】
式(1)において、環Aはベンゼン骨格またはナフタレン骨格であり、nが1以上4以下の整数であることを特徴とする請求項1に記載の有機化合物。
【請求項8】
式(1)において、環Bはベンゼン骨格、ベンゾフラン骨格、またはベンゾチオフェン骨格であることを特徴とする請求項1に記載の有機化合物。
【請求項9】
式(1)において、環Cはベンゼン骨格、ベンゾフラン骨格、またはベンゾチオフェン骨格であることを特徴とする請求項1に記載の有機化合物。
【請求項10】
式(2)または式(3)で表されることを特徴とする有機化合物。
【化2】

式(2)において、R乃至R16は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環基、置換または無置換のアルコキシ基、置換または無置換のアリールオキシ基、置換または無置換のヘテロアリールオキシ基、置換または無置換のシリル基、置換または無置換のアミノ基、およびシアノ基からなる群からそれぞれ独立して選択される。RとR、RとR、RとR、RとR、RとR、RとR、RとR10、R10とR11、R12とR13、R13とR14は、互いに結合して環を形成してもよい。ただし、R15およびR16のうち少なくとも1つは、電子求引基、少なくとも1つ以上の電子求引基を有するアリール基、または、少なくとも1つ以上の電子求引基を有する複素環基である。
式(3)において、R21乃至R38は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環基、置換または無置換のアルコキシ基、置換または無置換のアリールオキシ基、置換または無置換のヘテロアリールオキシ基、置換または無置換のシリル基、置換または無置換のアミノ基、およびシアノ基からなる群からそれぞれ独立して選択される。R21とR22、R22とR23、R23とR24、R24とR25、R26とR27、R28とR29、R29とR30、R30とR31、R32とR33、R33とR34は、互いに結合して環を形成してもよい。ただし、R35乃至R38のうち少なくとも1つは、電子求引基、少なくとも1つ以上の電子求引基を有するアリール基、または、少なくとも1つ以上の電子求引基を有する複素環基である。
【請求項11】
第1電極と第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に配置される有機化合物層と、を有する有機発光素子において、
前記有機化合物層は、請求項1に記載の有機化合物を有することを特徴とする有機発光素子。
【請求項12】
前記有機化合物層は発光層を有し、
前記発光層は、前記有機化合物を有することを特徴とする請求項11に記載の有機発光素子。
【請求項13】
前記発光層は第1の化合物を更に有し、
前記第1の化合物の最低励起一重項エネルギーが、前記有機化合物の最低励起一重項エネルギーよりも高いことを特徴とする請求項12に記載の有機発光素子。
【請求項14】
前記第1の化合物が、縮合多環炭化水素基を有する炭化水素化合物であることを特徴とする請求項13に記載の有機発光素子。
【請求項15】
前記発光層は第2の化合物を更に有し、
前記第2の化合物の最低励起一重項エネルギーが、前記有機化合物の最低励起一重項エネルギーよりも高く、前記第1の化合物の最低励起一重項エネルギーよりも低いことを特徴とする請求項13に記載の有機発光素子。
【請求項16】
複数の画素を有し、前記複数の画素の少なくとも1つが、請求項11乃至15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たトランジスタと、を有することを特徴とする表示装置。
【請求項17】
光を受光する撮像素子と、前記撮像素子が撮像した画像を表示する表示部と、を有し、
前記表示部は請求項11乃至15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光電変換装置。
【請求項18】
請求項11乃至15のいずれか一項に記載の有機発光素子を有する表示部と、前記表示部が設けられた筐体と、を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項19】
請求項11乃至15のいずれか一項に記載の有機発光素子を有する表示部と、前記表示部が設けられた筐体と、前記筐体に設けられ、外部と通信する通信部と、を有することを特徴とする電子機器。
【請求項20】
請求項11乃至15のいずれか一項に記載の有機発光素子を有する表示部と、前記表示部の光を集光する光学系と、前記表示部の表示を制御する制御装置と、を有することを特徴とするウェアラブルデバイス。
【請求項21】
請求項11乃至15のいずれか一項に記載の有機発光素子を有する光源と、前記光源が設けられた筐体と、を有することを特徴とする照明装置。
【請求項22】
請求項11乃至15のいずれか一項に記載の有機発光素子を有する灯具と、前記灯具が設けられた機体と、を有することを特徴とする移動体。
【請求項23】
感光体と、前記感光体を露光する露光光源と、を有し、
前記露光光源は、請求項11乃至15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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機化合物およびこれを用いた有機発光素子に関する。
【背景技術】
【0002】
有機発光素子(以下、「有機エレクトロルミネッセンス素子」あるいは「有機EL素子」と呼ぶことがある)は、一対の電極とこれら電極間に配置される有機化合物層とを有する電子素子である。これら一対の電極から電子および正孔を有機化合物層へ注入することで、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戻る際に、有機発光素子は光を出射する。
【0003】
ところで、現在までに有機発光素子に適した化合物の創出が盛んに行われている。特許文献1には、インドロカルバゾール骨格を有する化合物として、化合物Ref-1が記載されている。
【0004】
【化1】
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開第2019/111971号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1に具体的に記載されている化合物は、インドロカルバゾール骨格における中心のベンゼンが置換基を有する場合、当該置換基がアリール基またはアルキル基を有するアリール基である化合物である。そのため、上記化合物は酸化安定性において改善の余地がある。
【0007】
本発明は、上記課題を鑑みてなされるものであり、その目的は、酸化安定性に優れた有機化合物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る有機化合物は、式(1)で表されることを特徴とする。
【0009】
【化2】
【0010】
式(1)において、環A乃至環Cは置換または無置換の炭素原子数6以上50以下のアリール基、および、置換または無置換の炭素原子数3以上50以下の複素環基からなる群からそれぞれ独立して選択される。環A乃至環Cが置換基を有する場合、前記置換基は、重水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、シリル基、アミノ基、またはシアノ基である。
【0011】
EWGは電子求引基、少なくとも1つの電子求引基を有するアリール基、または、少なくとも1つ以上の電子求引基を有する複素環基である。
【0012】
nは1以上の整数である。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、酸化安定性に優れた有機化合物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】(a)本発明の一実施形態に係る表示装置の画素の一例を表す概略断面図である。(b)本発明の一実施形態に係る有機EL素子を用いた表示装置の一例の概略断面図である。
図2】本発明の一実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。
図3】(a)本発明の一実施形態に係る撮像装置の一例を表す模式図である。(b)本発明の一実施形態に係る電子機器の一例を表す模式図である。
図4】(a)本発明の一実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。(b)折り曲げ可能な表示装置の一例を表す模式図である。
図5】(a)本発明の一実施形態に係る照明装置の一例を示す模式図である。(b)本発明の一実施形態に係る車両用灯具を有する自動車の一例を示す模式図である。
図6】(a)本発明の一実施形態に係るウェアラブルデバイスの一例を示す模式図である。(b)本発明の一実施形態に係るウェアラブルデバイスの一例で、撮像装置を有する形態を示す模式図である。
図7】(a)本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例を表す模式図である。(b)本発明の一実施形態に係る画像形成装置の露光光源の一例を表す模式図である。(c)本発明の一実施形態に係る画像形成装置の露光光源の一例を表す模式図である。
図8】化合物A-1、化合物A-2、化合物Ref-4、および化合物Ref-5のHOMO軌道分布とLUMO軌道分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本明細書において、ハロゲン原子は、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0016】
アルキル基は、炭素原子数1以上20以下であってよく、炭素原子数1以上10以下であってよく、炭素原子数1以上4以下であってよい。具体的には、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、ターシャリーブチル基、セカンダリーブチル基、オクチル基、シクロヘキシル基、ターシャリペンチル基、3-メチルペンタン-3-イル基、1-アダマンチル基、2-アダマンチル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0017】
アリール基は、炭素原子数6以上50以下であってよく、炭素原子数6以上20以下であってよく、炭素原子数6以上14以下であってよく、炭素原子数6以上12以下であってよい。具体的には、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、フェナントリル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、アントラニル基、ペリレニル基、クリセニル基、フルオランテニル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0018】
複素環基は、炭素原子数3以上50以下であってよく、炭素原子数3以上20以下であってよく、炭素原子数3以上17以下であってよく、炭素原子数3以上12以下であってよい。具体的には、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、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、カルバゾリル基、アクリジニル基、フェナントロリル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0019】
アミノ基は、アルキル基またはアリール基が置換した置換アミノ基であってよく、炭素原子数1以上4以下のアルキル基または炭素原子数6以上12以下のアリール基が置換した置換アミノ基であってよい。具体的には、N-メチルアミノ基、N-エチルアミノ基、N,N-ジメチルアミノ基、N,N-ジエチルアミノ基、N-メチル-N-エチルアミノ基、N-ベンジルアミノ基、N-メチル-N-ベンジルアミノ基、N,N-ジベンジルアミノ基、アニリノ基、N,N-ジフェニルアミノ基、N,N-ジナフチルアミノ基、N,N-ジフルオレニルアミノ基、N-フェニル-N-トリルアミノ基、N,N-ジトリルアミノ基、N-メチル-N-フェニルアミノ基、N,N-ジアニソリルアミノ基、N-メシチル-N-フェニルアミノ基、N,N-ジメシチルアミノ基、N-フェニル-N-(4-ターシャリブチルフェニル)アミノ基、N-フェニル-N-(4-トリフルオロメチルフェニル)アミノ基、N-ピペリジル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0020】
アルコキシ基は、炭素原子数1以上10以下であってよく、炭素原子数1以上4以下であってよい。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、2-エチル-オクチルオキシ基、ベンジルオキシ基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0021】
アリールオキシ基は、具体的には、フェノキシ基等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【0022】
ヘテロアリールオキシ基は、具体的には、チエニルオキシ基等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【0023】
シリル基は、具体的には、トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0024】
上記アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリールオキシ基、シリル基、アリール基、複素環基がさらに有してもよい置換基としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、ターシャリーブチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等のアルコキシ基、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、ジトリルアミノ基等のアミノ基、フェノキシ基等のアリールオキシ基、フェニル基、ビフェニル基等のアリール基、ピリジル基、ピロリル基等の複素環基、シアノ基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0025】
(1)有機化合物
まず、本発明に係る有機化合物について説明する。
【0026】
本発明に係る有機化合物は、式(1)で表される有機化合物である。
【0027】
【化3】
【0028】
式(1)において、環A乃至環Cは置換または無置換の炭素原子数6以上50以下のアリール基、および、置換または無置換の炭素原子数3以上50以下の複素環基からなる群からそれぞれ独立して選択される。
【0029】
環A乃至環Cが置換基を有する場合、前記置換基は、重水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、シリル基、アミノ基、またはシアノ基である。
【0030】
環A乃至環Cが置換基を有する場合、前記置換基は、アルキル基、アリール基、アミノ基、または複素環基であってよく、アルキル基、アリール基、または複素環基であることが好ましい。具体的には、炭素原子数1以上4以下のアルキル基、炭素原子数6以上14以下のアリール基、炭素原子数3以上12以下の複素環基であってよい。更に具体的には、メチル基、iso-プロピル基、tert-ブチル基、フェニル基、tert-ブチル基を有するフェニル基、メチル基を有するフェニル基、ジベンゾフラニル基であってよい。また、アミノ基は、ジフェニルアミノ基であってよく、ジフェニルアミノ基中のフェニル基は、炭素原子数1以上4以下のアルキル基を有していてよい。当該アルキル基は、具体的に、iso-プロピル基またはtert-ブチル基であってよい。
【0031】
環A乃至環Cは置換または無置換の炭素原子数6以上20以下のアリール基、および、置換または無置換の炭素原子数3以上17以下の複素環基であってよい。
【0032】
具体的には、環Aはベンゼン骨格、ナフタレン骨格、またはフルオレン骨格であってよく、ベンゼン骨格またはナフタレン骨格であってよい。環Bはベンゼン骨格、ベンゾフラン骨格、またはベンゾチオフェン骨格であってよく、ベンゼン骨格またはベンゾフラン骨格であってよい。環Cはベンゼン骨格、ベンゾフラン骨格、またはベンゾチオフェン骨格であってよく、ベンゼン骨格またはベンゾフラン骨格であってよい。
【0033】
EWGは電子求引基、少なくとも1つの電子求引基を有するアリール基、または、少なくとも1つ以上の電子求引基を有する複素環基である。EWGは、少なくとも1つの電子求引基を有する炭素原子数6以上20以下のアリール基、または、少なくとも1つ以上の電子求引基を有する炭素原子数3以上17以下の複素環基であってよい。
【0034】
ここで、電子求引基は、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、ニトロ基、シアノ基、アルデヒド基、ケトン基、エステル基、カルボン酸基、スルホニル基、スルホン酸基、ピリジル基、トリアジニル基、ハロゲン原子等である。これらの中でも、電子求引基はハメットの置換基定数が0.01以上0.70以下であることが好ましく、より具体的には、トリフルオロメチル基、シアノ基、またはフッ素原子であることが好ましい。
【0035】
一方、ビピリジル基は、複素環基であるピリジル基が、電子求引基であるピリジル基を有する構造と定義する。同様に、ベンゾニトリル基は、アリール基であるフェニル基が、電子求引基であるシアノ基を有する構造と定義する。
【0036】
nは1以上の整数である。nの取りうる値は、環Aの構造によって定義される。例えば、環Aがベンゼン骨格であるとき、nは1または2であり、環Bがナフタレン骨格であるとき、nは1以上4以下の整数である。
【0037】
また、式(1)は、以下の式(2)または式(3)で表される構造であってよい。式(2)は、式(1)において環Aがベンゼン骨格である化合物である。また、式(3)は、式(1)において環Aがナフタレン骨格である化合物である。
【0038】
【化4】
【0039】
式(2)において、R乃至R16は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環基、置換または無置換のアルコキシ基、置換または無置換のアリールオキシ基、置換または無置換のヘテロアリールオキシ基、置換または無置換のシリル基、置換または無置換のアミノ基、およびシアノ基からなる群からそれぞれ独立して選択される。RとR、RとR、RとR、RとR、RとR、RとR、RとR10、R10とR11、R12とR13、R13とR14は、互いに結合して環を形成してもよい。この中でも特に、RとR、および、R10とR11が互いに結合して環を形成することが好ましい。また、RとR、および、R12とR13が互いに結合して環を形成することが好ましい。当該環は、置換または無置換の炭素原子数6以上12以下のアリール基または置換または無置換の炭素原子数3以上12以下の複素環基であってよい。具体的には、置換または無置換のベンゾフラン骨格、または、置換または無置換のベンゾチオフェン骨格であってよい。ただし、R15およびR16のうち少なくとも1つは、電子求引基、少なくとも1つ以上の電子求引基を有するアリール基、または、少なくとも1つ以上の電子求引基を有する複素環基である。
【0040】
式(2)において、本発明に係る有機化合物が置換基を有するとき、R、R、R、R、R10、R11、R12、R13のいずれかが置換基を有していてよく、R、R、R10、およびR13、または、RおよびR10、または、RおよびR11、または、RおよびR12のいずれかの組が置換基を有していてよい。
【0041】
式(3)において、R21乃至R38は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環基、置換または無置換のアルコキシ基、置換または無置換のアリールオキシ基、置換または無置換のヘテロアリールオキシ基、置換または無置換のシリル基、置換または無置換のアミノ基、およびシアノ基からなる群からそれぞれ独立して選択される。R21とR22、R22とR23、R23とR24、R24とR25、R26とR27、R28とR29、R29とR30、R30とR31、R32とR33、R33とR34は、互いに結合して環を形成してもよい。この中でも特に、R23とR24、および、R30とR31が互いに結合して環を形成することが好ましい。また、R25とR26、および、R32とR33が互いに結合して環を形成することが好ましい。当該環は、置換または無置換の炭素原子数6以上12以下のアリール基または置換または無置換の炭素原子数3以上12以下の複素環基であってよい。具体的には、置換または無置換のベンゾフラン骨格、または、置換または無置換のベンゾチオフェン骨格であってよい。ただし、R35乃至R38のうち少なくとも1つは、電子求引基、少なくとも1つ以上の電子求引基を有するアリール基、または、少なくとも1つ以上の電子求引基を有する複素環基である。
【0042】
式(3)において、本発明に係る有機化合物が置換基を有するとき、R23、R24、R25、R26、R30、R31、R32、R33のいずれかが置換基を有していてよく、R23、R26、R30、およびR33、または、R23およびR30、または、R24およびR31、または、R25およびR32のいずれかの組が置換基を有していてよい。
【0043】
続いて、本発明に係る有機化合物の特徴について説明する。
【0044】
本発明に係る有機化合物は、式(1)における環Aが電子求引基、電子求引基を有するアリール基、または電子求引基を有する複素環基を有することで、HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)が低く(真空準位から遠く)なる。その結果、本発明に係る有機化合物は酸化安定性に優れる。
【0045】
ここで、本発明に係る有機化合物の一例である化合物A-1とA-2、比較化合物である化合物Ref-1のHOMOの値を、米国Gaussian社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるGaussian 16(Gaussian 16,Revision C.01,M.J.Frisch,et al,Gaussian,Inc.,Wallingford CT,2019.)を用いて求めた。キーワードとしてB3LYP/6-31G*を使用した。結果を表1に示す。
【0046】
【表1】
【0047】
表1より、本発明に係る有機化合物の一例である化合物A-1およびA-2のHOMOはそれぞれ-5.25eVと-5.29eVであるのに対して、比較化合物である化合物Ref-1のHOMOは-5.11eVであった。これは、本発明に係る有機化合物が電子求引基を有するためであると考えられる。したがって、化合物Ref-1のHOMOと比較して、本発明に係る有機化合物は、酸化安定性に優れた有機化合物である。
【0048】
また、本発明に係る有機化合物は、電子求引基、電子求引基を有するアリール基、または電子求引基を有する複素環基のうち少なくとも1つ有することで、本発明の効果を得ることができる。上述した計算手法を用いて、本発明に係る有機化合物の一例である化合物A-2、A-3、A-4、およびA-5比較化合物である化合物Ref-2およびRef-3のHOMOの値を求めた。結果を表2に示す。
【0049】
【表2】
【0050】
表2より、本発明に係る有機化合物は、比較化合物である化合物Ref-2およびRef-3に対して、より低いHOMOの値を示した。したがって、本発明に係る有機化合物は、電子求引基、電子求引基を有するアリール基、または電子求引基を有する複素環基のうち少なくとも1つ有することで、本発明の効果を得ることができる。
【0051】
また、本発明に係る有機化合物は、式(1)における環Aが電子求引基、電子求引基を有するアリール基、または電子求引基を有する複素環基を有することで、発光スペクトルの半値幅がより小さい値を示すことが期待できる。
【0052】
特許文献1には、以下の化合物Ref-4およびRef-5が記載されている。これらは、式(1)における環Bが電子求引基を有するアリール基を有する化合物である。
【0053】
【化5】
【0054】
化合物Ref-4およびRef-5に対して、本発明に係る有機化合物は、式(1)における環Aが電子求引基、電子求引基を有するアリール基、または電子求引基を有する複素環基を有する点で異なる。そのため、本発明に係る有機化合物は、化合物Ref-4およびRef-5に対して、色純度が優れることが期待できる。
【0055】
本発明に係る有機化合物の一例である化合物A-1およびA-2、比較化合物である化合物Ref-4およびRef-5のHOMO軌道分布とLUMO軌道分布を米国Gaussian社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるGaussian 16(Gaussian 16,Revision C.01,M.J.Frisch,et al,Gaussian,Inc.,Wallingford CT,2019.)を用いて描写した。このとき、等電子密度表面(Isosurface Value)の値は0.02とした。結果を図8に示す。
【0056】
図8より、本発明に係る有機化合物の一例である化合物A-1およびA-2のHOMO軌道分布とLUMO軌道分布は、式(1)で表される構造の中心に分布している。一方、比較化合物である化合物Ref-4およびRef-5のHOMO軌道分布とLUMO軌道分布には差が生じている(図8中の黒点線の丸印)。換言すると、本発明に係る有機化合物と比較して、比較化合物である化合物Ref-4およびRef-5のHOMO軌道分布とLUMO軌道分布の重なりが小さい。
【0057】
一般的に、HOMO軌道分布とLUMO軌道分布の重なりが小さい場合、励起状態と基底状態間の構造緩和が大きくなるため、発光スペクトルがブロードになる傾向を示す。一方、HOMO軌道分布とLUMO軌道分布の重なりが大きい場合、励起状態と基底状態間の構造緩和を抑制することができるため、発光スペクトルがシャープになる傾向を示す。
【0058】
したがって、比較化合物であるRef-4およびRef-5に対して、本発明に係る有機化合物は、発光スペクトルがシャープになることが期待できる。換言すると、本発明に係る有機化合物は、より優れた色純度を示すことが期待できる。
【0059】
以下、本発明に係る有機化合物のより好ましい形態について説明する。
【0060】
本発明に係る有機化合物の中でも、式(1)において、EWGが少なくとも1つの電子求引基を有するアリール基であることが好ましい。本実施形態に係る有機化合物の一例である化合物A-1、A-4、およびA-6の振動子強度を、米国Gaussian社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるGaussian 16(Gaussian 16,Revision C.01,M.J.Frisch,et al,Gaussian,Inc.,Wallingford CT,2019.)を用いて求めた。キーワードとしてB3LYP/6-31G*を使用した。結果を表3に示す。
【0061】
【表3】
【0062】
表3より、化合物A-4および化合物A-6に対して、化合物A-1の振動子強度が大きいことが分かる。
【0063】
ここで、振動子強度と量子収率(発光効率)の関係について説明する。特開2020-47930の[0262]段落および特開2022-46999の[0035]段落に記載されている通り、振動子強度が高い化合物は高い量子収率(発光効率)を示すことが知られている。
【0064】
したがって、本発明に係る有機化合物の中でも、式(1)におけるEWGが、少なくとも1つの電子求引基を有するアリール基であることが、量子収率(発光効率)の観点から好ましい。
【0065】
また、本発明に係る有機化合物の中でも、式(1)におけるEWGが少なくとも1つの電子求引基を有するアリール基であるとき、当該アリール基はベンゼン骨格であることが好ましい。なぜなら、少なくとも1つの電子求引基を有するアリール基がナフタレン骨格である場合と比較して、振動子強度がより高い値を示すためである。表3と同様の計算方法を用いて、本実施形態に係る有機化合物の一例である化合物A-1およびA-7の振動子強度を求めた。結果を表4に示す。
【0066】
【表4】
【0067】
表4より、化合物A-7に対して、化合物A-1はより高い振動子強度を示すことが分かった。上述した通り、振動子強度が高い値を示すことで、量子収率(発光効率)も高い値を示すことが知られている。したがって、量子収率(発光効率)の観点から、少なくとも1つの電子求引基を有するアリール基はベンゼン骨格であることが好ましい。
【0068】
また、本発明に係る有機化合物の中でも、式(1)におけるEWGが少なくとも1つの電子求引基を有するアリール基であり、当該アリール基がベンゼン骨格であるとき、電子求引基は環Aに対してメタ位またはパラ位に結合することが好ましい。なぜなら、このとき、本実施形態に係る有機化合物は、より高い振動子強度を示すためである。表3と同様の計算方法を用いて、本実施形態に係る有機化合物の一例である化合物A-1、A-2、およびA-8の振動子強度を求めた。結果を表5に示す。
【0069】
【表5】
【0070】
表5より、化合物A-8に対して、化合物A-1および化合物A-2はより高い振動子強度を示すことが分かった。上述した通り、振動子強度が高い値を示すことで、量子収率(発光効率)も高い値を示すことが知られている。したがって、量子収率(発光効率)の観点から、式(1)におけるEWGが少なくとも1つの電子求引基を有するアリール基であり、当該アリール基がベンゼン骨格であるとき、電子求引基は環Aに対してメタ位またはパラ位に結合することが好ましい。
【0071】
また、本発明に係る有機化合物の中でも、電子求引基がトリフルオロメチル基、シアノ基、フッ素原子であることが好ましい。なぜなら、これらの電子求引基は電子求引性が適度な強さであるため、HOMO軌道分布とLUMO軌道分布の重なりがより大きくなるためである。その結果、本実施形態に係る有機化合物は、より半値幅が小さい有機化合物となることが期待できる。換言すると、本実施形態に係る有機化合物は、色純度により優れた有機化合物であることが期待できる。
【0072】
以下、本発明に係る有機化合物の具体例を以下に示す。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0073】
【化6】
【0074】
【化7】
【0075】
【化8】
【0076】
【化9】
【0077】
【化10】
【0078】
【化11】
【0079】
【化12】
【0080】
【化13】
【0081】
【化14】
【0082】
【化15】
【0083】
【化16】
【0084】
【化17】
【0085】
【化18】
【0086】
【化19】
【0087】
【化20】
【0088】
【化21】
【0089】
【化22】
【0090】
【化23】
【0091】
【化24】
【0092】
【化25】
【0093】
【化26】
【0094】
【化27】
【0095】
【化28】
【0096】
【化29】
【0097】
【化30】
【0098】
(2)有機発光素子
次に、本発明の一実施形態に係る有機発光素子について説明する。本発明の一実施形態に係る有機発光素子は、第一電極と第二電極と、これら電極間に配置される有機化合物層と、を有する。第一電極および第二電極は、一方が陽極で他方が陰極である。本実施形態に係る有機発光素子において、有機化合物層は発光層を有していれば単層であってもよいし複数層からなる積層体であってもよい。本発明に係る有機化合物は、有機化合物層に含まれてよく、発光層に含まれることが好ましい。ここで有機化合物層が複数層からなる積層体である場合、有機化合物層は、発光層の他に、正孔(ホール)注入層、ホール輸送層、電子ブロッキング層、ホール・エキシトンブロッキング層、電子輸送層、電子注入層等を有してもよい。また発光層は、単層であってもよいし、複数の層からなる積層体であってもよい。発光層が複数層の場合は、発光層の間に電荷発生層を有してよい。電荷発生層はLUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)エネルギー準位が正孔輸送層のLUMOエネルギー準位よりも低い化合物で構成されてよく、電荷発生層のLUMOエネルギー準位は、正孔輸送層のHOMOエネルギー準位よりも低くてよい。ここで、有機化合物層のHOMOエネルギー準位およびLUMOエネルギー準位は、当該有機化合物層の重量比が最も大きい有機化合物のHOMOエネルギー準位およびLUMOエネルギー準位であってよい。
【0099】
ここで、HOMOエネルギー準位およびLUMOエネルギー準位は、真空準位に近いほど、「高い」と記載される。電荷発生層のLUMOエネルギー準位が正孔輸送層のHOMOエネルギー準位よりも低いとは、電荷発生層のLUMOエネルギー準位が正孔輸送層のHOMOエネルギー準位よりも真空準位から遠いことを示す。
【0100】
本明細書における、HOMOエネルギー準位およびLUMOエネルギー準位は、分子軌道計算を用いて算出することができる。分子軌道計算は、密度汎関数法(Density Functional Theory,DFT)等で行われ、汎関数はB3LYP、基底関数は6-31G*等を用いて行われてよい。なお、分子軌道計算は、例えば、Gaussian09(Gaussian09,RevisionC.01,M.J.Frisch,G.W.Trucks,H.B.Schlegel,G.E.Scuseria,M.A.Robb,J.R.Cheeseman,G.Scalmani,V.Barone,B.Mennucci,G.A.Petersson,H.Nakatsuji,M.Caricato,X.Li,H.P.Hratchian,A.F.Izmaylov,J.Bloino,G.Zheng,J.L.Sonnenberg,M.Hada,M.Ehara,K.Toyota,R.Fukuda,J.Hasegawa,M.Ishida,T.Nakajima,Y.Honda,O.Kitao,H.Nakai,T.Vreven,J.A.Montgomery,Jr.,J.E.Peralta,F.Ogliaro,M.Bearpark,J.J.Heyd,E.Brothers,K.N.Kudin,V.N.Staroverov,T.Keith,R.Kobayashi,J.Normand,K.Raghavachari,A.Rendell,J.C.Burant,S.S.Iyengar,J.Tomasi,M.Cossi,N.Rega,J.M.Millam,M.Klene,J.E.Knox,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,R.L.Martin,K.Morokuma,V.G.Zakrzewski,G.A.Voth,P.Salvador,J.J.Dannenberg,S.Dapprich,A.D.Daniels,O.Farkas,J.B.Foresman,J.V.Ortiz,J.Cioslowski,and D.J.Fox,Gaussian,Inc.,Wallingford CT,2010.)を用いて行うことができる。
【0101】
本明細書におけるHOMOエネルギー準位およびLUMOエネルギー準位は、イオン化ポテンシャルおよびバンドギャップを用いて算出することができる。HOMOエネルギー準位は、イオン化ポテンシャルを測定することで見積もることができる。イオン化ポテンシャルは、測定対象の化合物をトルエン等の溶媒に溶解させるまたは測定対象の化合物をガラスなどの基板上に蒸着膜を作製したのちに、AC-3等の測定装置で測定することができる。バンドギャップは、測定対象の化合物をトルエン等の溶媒に溶解させて、励起光をあてる測定で測定できる。励起光の吸収スペクトルの吸収端を測定することでバンドギャップを測定できる。または、測定対象の化合物をガラスなどの基板に蒸着し、蒸着膜に励起光をあてることで測定できる。測定は、励起光を当該蒸着膜が吸収する吸収スペクトルの吸収端を測定することでバンドギャップを測定できる。
【0102】
LUMOエネルギー準位は、バンドギャップとイオン化ポテンシャルの値を用いて算出することができる。バンドギャップからイオン化ポテンシャルの値を引くと、LUMOエネルギー準位を見積もることができる。
【0103】
LUMOエネルギー準位は、還元電位から見積もることもできる。例えば、CV(サイクリックボルメトリー)測定を用いて1電子還元電位を見積もる。CVの測定は、例えば、0.1Mテトラブチルアンモニウム過塩素酸塩のDMF溶液中で行い、参照電極はAg/Ag+、対極はPt、作用電極はグラッシーカーボンを用いて測定することができる。得られた化合物の還元電位に対して、フェロセンの還元電位との差分を-4.8eVに加えることでLUMOエネルギー準位を見積もることができる。
【0104】
本発明の一実施形態に係る有機発光素子において、本発明に係る有機化合物が発光層に含まれる場合、発光層は、本発明に係る有機化合物のみからなる層であってもよいし、本発明に係る有機化合物と他の化合物とからなる層であってもよい。ここで、発光層が本発明に係る有機化合物と他の化合物とからなる層である場合、本発明に係る有機化合物は、発光層のホスト材料として使用してもよく、ゲスト材料として使用してもよい。また発光層に含まれ得るアシスト材料として使用してもよい。ここでホスト材料とは、「ホスト」または「第1の化合物」とも称され、発光層を構成する化合物の中で質量比が最も大きい化合物である。またゲスト材料とは、「ゲスト」、「ドーパント材料」、「ドーパント」、または「第3の化合物」とも称され、発光層を構成する化合物の中で質量比がホストよりも小さい化合物であって、主たる発光を担う化合物である。そのため、ゲスト材料は、発光材料とも称されることがある。またアシスト材料とは、「アシスト」または「第2の化合物」とも称され、発光層を構成する化合物の中で質量比がホスト材料よりも小さく、ゲスト材料の発光を補助する化合物である。尚、アシスト材料は、第2のホストとも呼ばれている。
【0105】
ここで、ホスト材料の最低励起一重項エネルギーをS1(H)、ゲスト材料の最低励起一重項エネルギーをS1(D)、アシスト材料の最低励起一重項エネルギーをS1(A)とする。ゲスト材料は、本発明に係る有機化合物とみなしてよい。このとき、本実施形態に係る有機発光素子は、S1(H)>S1(D)またはS1(H)>S1(A)>S1(D)を満たすことが好ましい。本実施形態に係る有機発光素子に含まれる化合物の最低励起一重項エネルギーが上記の関係を満たすことで、励起子を効率よくゲスト材料に受け渡すことができるため、より発光効率に優れた有機発光素子となる。
【0106】
本発明に係る有機化合物を発光層のゲスト材料として用いる場合、ゲスト材料の濃度は、発光層全体に対して0.01質量%以上50質量%未満であってよく、0.01質量%以上10質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以上5質量%以下であることが更に好ましい。
【0107】
発光層がアシスト材料を更に有するとき、アシスト材料は発光層全体に対して1質量%以上50質量%未満であってよく、10質量%以上50質量%未満であることが好ましい。ゲストは、0.01質量%以上20質量%以下であってよく、0.01質量%以上5質量%以下であることが好ましい。
【0108】
本発明者らは種々の検討を行い、本発明に係る有機化合物を、発光層のホスト材料またはゲスト材料として、特に、発光層のゲスト材料として用いると、高効率で高輝度な光出力を呈し、かつ極めて耐久性が高い素子が得られることを見出した。この発光層は単層でも複層でもよく、他の発光色を有する発光材料を含むことで本実施形態の発光色である青の発光と混色させることも可能である。複層とは発光層と別の発光層とが積層している状態を意味する。この場合、有機発光素子の発光色は青に限られない。より具体的には白色でもよいし、中間色でもよい。白色の場合、別の発光層が青以外の色、すなわち赤色や緑色を発光する。また、製膜方法も蒸着もしくは塗布製膜で製膜を行う。この詳細については、後述する実施例で詳しく説明する。
【0109】
本発明に係る有機化合物は、本実施形態に係る有機発光素子を構成する発光層以外の有機化合物層の構成材料として使用することができる。具体的には、電子輸送層、電子注入層、ホール輸送層、ホール注入層、ホールブロッキング層等の構成材料として用いてもよい。この場合、有機発光素子の発光色は青に限られない。より具体的には白色発光でもよいし、中間色でもよい。
【0110】
(3)その他の化合物
ここで、本発明に係る有機化合物以外にも、必要に応じて従来公知の低分子系および高分子系のホール注入性化合物あるいはホール輸送性化合物、ホスト材料、発光性化合物、電子注入性化合物あるいは電子輸送性化合物等を一緒に使用することができる。以下にこれらの化合物例を挙げる。
【0111】
ホール注入輸送性材料としては、陽極からのホールの注入を容易にして、かつ注入されたホールを発光層へ輸送できるようにホール移動度が高い材料が好ましい。また有機発光素子中において有機化合物の結晶化等を抑制するために、ガラス転移点温度が高い材料が好ましい。ホール注入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、アリールカルバゾール誘導体、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。さらに上記のホール注入輸送性材料は、電子ブロッキング層にも好適に使用される。また、ホール注入層を塗布法で作製するとき、ホール注入材料として一般的に用いられるポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の混合物(PEDOT:PSS)を用いてもよい。以下に、ホール注入輸送性材料として用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【0112】
【化31】
【0113】
ホール注入輸送性材料としてあげた中でも、HT16乃至HT18は、陽極に接する層に用いることで駆動電圧を低減することができる。HT16は広く有機発光素子に用いられている。HT16に隣接する有機化合物層に、HT2乃至HT7、HT10、HT12、HT22乃至HT28を用いてよい。正孔輸送性のポリフェニレンビニレン(PPV)、ポリフルオレン(PF)、ポリビニルカルパゾール(PVK)、これらの誘導体等の高分子化合物を用いても良い。これ以外にも、例えば、SiO2やSiN等の無機系の絶縁体層やシロキサン等の有機ケイ素系ポリマーを用いることも可能である。また、一つの有機化合物層に複数の材料を用いてもよい。
【0114】
主に発光機能に関わる発光材料としては、ドナー・アクセプター型の有機化合物、ホウ素含有錯体、インドカルバゾール縮環化合物、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、イリジウム錯体、白金錯体、レニウム錯体、銅錯体、ユーロピウム錯体、ルテニウム錯体、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。また、塗布法で発光層を作製するときには、主に発光性を有する高分子化合物が用いられる。これは、高分子化合物が高アモルファス性を有しているため、低分子系に比べて結晶化が起こりにくいからである。具体的に用いられる材料としては、ポリフェニレンビニレン(PPV)、ポリフルオレン(PF)、ポリビニルカルパゾール(PVK)、これらの誘導体等の高分子化合物が挙げられる。
【0115】
以下に、発光材料として用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【0116】
【化32】
【0117】
【化33】
【0118】
【化34】
【0119】
以下に、発光層に含まれる発光層ホストあるいは発光アシストドーパントとして用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【0120】
【化35】
【0121】
EM1乃至EM47のうちホスト材料は、縮合多環炭化水素基を有する炭化水素化合物であってよい。具体的には、EM1乃至EM26、EM46、EM47である。
【0122】
電子輸送性材料としては、陰極から注入された電子を発光層へ輸送することができるものから任意に選ぶことができ、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て選択される。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、縮環化合物(例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、クリセン誘導体、アントラセン誘導体等)が挙げられる。さらに上記の電子輸送性材料は、ホールブロッキング層にも好適に使用される。
【0123】
以下に、電子輸送性材料として用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【0124】
【化36】
【0125】
電子注入性材料としては、陰極からの電子注入が容易に可能なものから任意に選ぶことができ、正孔注入性とのバランス等を考慮して選択される。有機化合物としてn型ドーパント及び還元性ドーパントも含まれる。例えば、フッ化リチウム等のアルカリ金属を含む化合物、リチウムキノリノール等のリチウム錯体、ベンゾイミダゾリデン誘導体、イミダゾリデン誘導体、フルバレン誘導体、アクリジン誘導体があげられる。
【0126】
また上記の電子輸送材料と合わせて用いることもできる。
【0127】
(4)有機発光素子の構成
以下、本実施形態の有機発光素子を構成する構成部材について説明する。
【0128】
有機発光素子は、基板の上に、絶縁層、第一電極、有機化合物層、第二電極を形成して設けられる。第二電極の上には、保護層、カラーフィルタ、マイクロレンズ等を設けてよい。カラーフィルタを設ける場合は、保護層との間に平坦化層を設けてよい。平坦化層はアクリル樹脂等で構成することができる。カラーフィルタとマイクロレンズとの間において、平坦化層を設ける場合も同様である。
【0129】
[基板]
基板は、石英、ガラス、シリコンウエハ、樹脂、金属等が挙げられる。また、基板上には、トランジスタなどのスイッチング素子や配線を備え、その上に絶縁層を備えてもよい。絶縁層としては、第一電極との間に配線が形成可能なように、コンタクトホールを形成可能で、かつ接続しない配線との絶縁を確保できれば、材料は問わない。例えば、ポリイミド等の樹脂、酸化シリコン、窒化シリコンなどを用いることができる。
【0130】
[電極]
電極は、一対の電極を用いることができる。一対の電極は、第一電極と第二電極である。具体的に、一対の電極は、陽極と陰極であってよい。有機発光素子が発光する方向に電界を印加する場合に、電位が高い電極が陽極であり、他方が陰極である。また、発光層にホールを供給する電極が陽極であり、電子を供給する電極が陰極であるということもできる。
【0131】
陽極の構成材料としては仕事関数がなるべく大きいものがよい。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やこれらを含む混合物、あるいはこれらを組み合わせた合金、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、ポリチオフェン等の導電性ポリマーも使用できる。
【0132】
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、陽極は一層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。
【0133】
反射電極として用いる場合には、例えばクロム、アルミニウム、銀、チタン、タングステン、モリブデン、またはこれらの合金、積層したものなどを用いることができる。上記の材料は、電極としての役割を有さない、反射膜として機能することも可能である。また、透明電極として用いる場合には、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛などの酸化物透明導電層などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。電極の形成には、フォトリソグラフィ技術を用いることができる。
【0134】
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またはこれらを含む混合物が挙げられる。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、銀-銅、亜鉛-銀等が使用できる。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。中でも銀を用いることが好ましく、銀の凝集を低減するため、銀合金とすることがさらに好ましい。銀の凝集が低減できれば、合金の比率は問わない。例えば、銀:他の金属が、1:1、3:1等であってよい。
【0135】
陰極は、ITOなどの酸化物導電層を使用してトップエミッション素子としてもよいし、アルミニウム(Al)などの反射電極を使用してボトムエミッション素子としてもよいし、特に限定されない。陰極の形成方法としては、特に限定されないが、直流および交流スパッタリング法などを用いると、膜のカバレッジがよく、抵抗を下げやすいためより好ましい。
【0136】
[有機化合物層]
有機化合物層は、単層で形成されても、複数層で形成されてもよい。複数層を有する場合には、その機能によって、ホール注入層、ホール輸送層、電子ブロッキング層、発光層、ホールブロッキング層、電子輸送層、電子注入層、と呼ばれてよい。有機化合物層は、主に有機化合物で構成されるが、無機原子、無機化合物を含んでいてもよい。例えば、銅、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、イリジウム、白金、モリブデン、亜鉛等を有してよい。有機化合物層は、第一電極と第二電極との間に配置されてよく、第一電極及び第二電極に接して配されてよい。
【0137】
本実施形態に係る有機発光素子を構成する有機化合物層(ホール注入層、ホール輸送層、電子ブロッキング層、発光層、ホールブロッキング層、電子輸送層、電子注入層等)は、以下に示す方法により形成される。
【0138】
本実施形態に係る有機発光素子を構成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、プラズマ等のドライプロセスを用いることができる。またドライプロセスに代えて、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ウェットプロセスを用いることもできる。
【0139】
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ことで、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れる。また塗布法で成膜する場合は、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。
【0140】
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。
【0141】
また、これらバインダー樹脂は、ホモポリマーまたは共重合体として一種類を単独で使用してもよいし、二種類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。
【0142】
[保護層]
陰極の上に、保護層を設けてもよい。例えば、陰極上に吸湿剤を設けたガラスを接着することで、有機化合物層に対する水等の浸入を低減し、表示不良の発生を低減することができる。また、別の実施形態としては、陰極上に窒化ケイ素等のパッシベーション膜を設け、有機化合物層に対する水等の浸入を低減してもよい。例えば、陰極を形成後に真空を破らずに別のチャンバーに搬送し、CVD法で厚さ2μmの窒化ケイ素膜を形成することで、保護層としてもよい。CVD法の成膜の後で原子堆積法(ALD法)を用いた保護層を設けてもよい。ALD法による膜の材料は限定されないが、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等であってよい。ALD法で形成した膜の上に、さらにCVD法で窒化ケイ素を形成してよい。ALD法による膜は、CVD法で形成した膜よりも小さい膜厚であってよい。具体的には、ALD法で形成した膜の膜厚は、CVD法で形成した膜の膜厚の50%以下、さらには、10%以下であってよい。
【0143】
[カラーフィルタ]
保護層の上にカラーフィルタを設けてもよい。例えば、有機発光素子のサイズを考慮したカラーフィルタを別の基板上に設け、それと有機発光素子を設けた基板と貼り合わせてもよいし、上記で示した保護層上にフォトリソグラフィ技術を用いて、カラーフィルタをパターニングしてもよい。カラーフィルタは、高分子で構成されてよい。
【0144】
[平坦化層]
カラーフィルタと保護層との間に平坦化層を有してもよい。平坦化層は、下の層の凹凸を低減する目的で設けられる。目的を制限せずに、材質樹脂層と呼ばれる場合もある。平坦化層は有機化合物で構成されてよく、低分子であっても、高分子であってもよいが、高分子であることが好ましい。
【0145】
平坦化層は、カラーフィルタの上下に設けられてもよく、その構成材料は同じであっても異なってもよい。具体的には、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、シリコン樹脂、尿素樹脂等があげられる。
【0146】
[マイクロレンズ]
本実施形態に係る有機発光素子は、光の出射側にマイクロレンズ等の光学部材を有してよい。マイクロレンズは、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等で構成されうる。マイクロレンズは、有機発光素子から取り出す光量の増加、取り出す光の方向の制御を目的としてよい。マイクロレンズは、半球の形状を有してよい。半球の形状を有する場合、当該半球に接する接線のうち、絶縁層と平行になる接線があり、その接線と半球との接点がマイクロレンズの頂点である。マイクロレンズの頂点は、任意の断面図においても同様に決定することができる。つまり、断面図におけるマイクロレンズの半円に接する接線のうち、絶縁層と平行になる接線があり、その接線と半円との接点がマイクロレンズの頂点である。
【0147】
また、マイクロレンズの中点を定義することもできる。マイクロレンズの断面において、円弧の形状が開始する点から別の円弧の形状が開始する点までの線分を仮想し、当該線分の中点がマイクロレンズの中点と呼ぶことができる。頂点、中点を判別する断面は、絶縁層に垂直な断面であってよい。
【0148】
[対向基板]
平坦化層の上には、対向基板を有してよい。対向基板は、前述の基板と対応する位置に設けられるため、対向基板と呼ばれる。対向基板の構成材料は、前述の基板と同じであってよい。対向基板は、前述の基板を第一基板とした場合、第二基板であってよい。
【0149】
[画素回路]
発光装置は、発光素子に接続されている画素回路を有してよい。画素回路は、第一の発光素子、第二の発光素子をそれぞれ独立に発光制御するアクティブマトリックス型であってよい。アクティブマトリックス型の回路は電圧プログラミングであっても、電流プログラミングであってもよい。駆動回路は、画素毎に画素回路を有する。画素回路は、発光素子、発光素子の発光輝度を制御するトランジスタ、発光タイミングを制御するトランジスタ、発光輝度を制御するトランジスタのゲート電圧を保持する容量、発光素子を介さずにGNDに接続するためのトランジスタを有してよい。
【0150】
発光装置は、表示領域と、表示領域の周囲に配されている周辺領域とを有する。表示領域には画素回路を有し、周辺領域には表示制御回路を有する。画素回路を構成するトランジスタの移動度は、表示制御回路を構成するトランジスタの移動度よりも小さくてよい。
【0151】
画素回路を構成するトランジスタの電流電圧特性の傾きは、表示制御回路を構成するトランジスタの電流電圧特性の傾きよりも小さくてよい。電流電圧特性の傾きは、いわゆるVg-Ig特性により測定できる。
【0152】
画素回路を構成するトランジスタは、第一の発光素子など、発光素子に接続されているトランジスタである。
【0153】
[画素]
有機発光装置は、複数の画素を有する。画素は互いに他と異なる色を発光する副画素を有する。副画素は、例えば、それぞれRGBの発光色を有してよい。
【0154】
画素は、画素開口とも呼ばれる領域が、発光する。この領域は第一領域と同じである。画素開口は15μm以下であってよく、5μm以上であってよい。より具体的には、11μm、9.5μm、7.4μm、6.4μm等であってよい。
【0155】
副画素間は、10μm以下であってよく、具体的には、8μm、7.4μm、6.4μmであってよい。
【0156】
画素は、平面図において、公知の配置形態をとりうる。例えば、ストライプ配置、デルタ配置、ペンタイル配置、ベイヤー配置であってよい。副画素の平面図における形状は、公知のいずれの形状をとってもよい。例えば、長方形、ひし形等の四角形、六角形、等である。もちろん、正確な図形ではなく、長方形に近い形をしていれば、長方形に含まれる。副画素の形状と、画素配列と、を組み合わせて用いることができる。
【0157】
(5)本実施形態に係る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、白色光源にカラーフィルタを有する発光装置等の用途がある。
【0158】
表示装置は、エリアCCD、リニアCCD、メモリーカード等からの画像情報を入力する画像入力部を有し、入力された情報を処理する情報処理部を有し、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。
【0159】
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は、タッチパネル機能を有していてもよい。このタッチパネル機能の駆動方式は、赤外線方式でも、静電容量方式でも、抵抗膜方式であっても、電磁誘導方式であってもよく、特に限定されない。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。
【0160】
次に、図面を参照しながら本実施形態に係る表示装置について説明する。
【0161】
図1は、有機発光素子とこの有機発光素子に接続されるトランジスタとを有する表示装置の例を示す断面模式図である。トランジスタは、能動素子の一例である。トランジスタは薄膜トランジスタ(TFT)であってもよい。
【0162】
図1(a)は、本実施形態に係る表示装置の構成要素である画素の一例である。画素は、副画素10を有している。副画素はその発光により、10R、10G、10Bに分けられている。発光色は、発光層から発光される波長で区別されても、副画素から出射する光がカラーフィルタ等により、選択的透過または色変換が行われてもよい。それぞれの副画素は、層間絶縁層1の上に第一電極である反射電極2、反射電極2の端を覆う絶縁層3、第一電極と絶縁層とを覆う有機化合物層4、透明電極5、保護層6、カラーフィルタ7を有している。
【0163】
層間絶縁層1は、その下層または内部にトランジスタ、容量素子が配されていてよい。トランジスタと第一電極は不図示のコンタクトホール等を介して電気的に接続されていてよい。
【0164】
絶縁層3は、バンク、画素分離膜とも呼ばれる。第一電極の端を覆っており、第一電極を囲って配されている。絶縁層の配されていない部分が、有機化合物層4と接し、発光領域となる。
【0165】
有機化合物層4は、正孔注入層41、正孔輸送層42、第一発光層43、第二発光層44、電子輸送層45を有する。
【0166】
第二電極5は、透明電極であっても、反射電極であっても、半透過電極であってもよい。
【0167】
保護層6は、有機化合物層に水分が浸透することを低減する。保護層は、一層のように図示されているが、複数層であってよい。層ごとに無機化合物層、有機化合物層があってよい。
【0168】
カラーフィルタ7は、その色により7R、7G、7Bに分けられる。カラーフィルタは、不図示の平坦化膜上に形成されてよい。また、カラーフィルタ上に不図示の樹脂保護層を有してよい。また、カラーフィルタは、保護層6上に形成されてよい。またはガラス基板等の対向基板上に設けられた後に、貼り合わせられてよい。
【0169】
図1(b)の表示装置100は、有機発光素子26とトランジスタの一例としてTFT18が記載されている。ガラス、シリコン等の基板11とその上部に絶縁層12が設けられている。絶縁層の上には、TFT等の能動素子18が配されており、能動素子のゲート電極13、ゲート絶縁膜14、半導体層15が配置されている。能動素子18は、他にも半導体層15とドレイン電極16とソース電極17とで構成されている。能動素子18の上部には絶縁膜19が設けられている。絶縁膜に設けられたコンタクトホール20を介して有機発光素子26を構成する陽極21とソース電極17とが接続されている。
【0170】
なお、有機発光素子26に含まれる電極(陽極、陰極)とTFTに含まれる電極(ソース電極、ドレイン電極)との電気接続の方式は、図1(b)に示される態様に限られるものではない。つまり陽極又は陰極のうちいずれか一方とTFTソース電極またはドレイン電極のいずれか一方とが電気接続されていればよい。TFTは、薄膜トランジスタを指す。
【0171】
図1(b)の表示装置100では有機化合物層を1つの層の如く図示をしているが、有機化合物層22は、複数層であってもよい。陰極23の上には有機発光素子の劣化を低減するための第一の保護層24や第二の保護層25が設けられている。
【0172】
図1(b)の表示装置100ではスイッチング素子としてトランジスタを使用しているが、これに代えて他のスイッチング素子として用いてもよい。
【0173】
また図1(b)の表示装置100に使用されるトランジスタは、単結晶シリコンウエハを用いたトランジスタに限らず、基板の絶縁性表面上に活性層を有する薄膜トランジスタでもよい。活性層として、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコンなどの非単結晶シリコン、インジウム亜鉛酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物等の非単結晶酸化物半導体が挙げられる。なお、薄膜トランジスタはTFT素子とも呼ばれる。
【0174】
図1(b)の表示装置100に含まれるトランジスタは、Si基板等の基板内に形成されていてもよい。ここで基板内に形成されるとは、Si基板等の基板自体を加工してトランジスタを作製することを意味する。つまり、基板内にトランジスタを有することは、基板とトランジスタとが一体に形成されていると見ることもできる。
【0175】
本実施形態に係る有機発光素子はスイッチング素子の一例であるTFTにより発光輝度が制御され、有機発光素子を複数面内に設けることでそれぞれの発光輝度により画像を表示することができる。なお、本実施形態に係るスイッチング素子は、TFTに限られず、低温ポリシリコンで形成されているトランジスタ、Si基板等の基板上に形成されたアクティブマトリクスドライバーであってもよい。基板上とは、その基板内ということもできる。基板内にトランジスタを設けるか、TFTを用いるかは、表示部の大きさによって選択され、例えば0.5インチ程度の大きさであれば、Si基板上に有機発光素子を設けることが好ましい。
【0176】
図2は、本実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。表示装置1000は、上部カバー1001と、下部カバー1009と、の間に、タッチパネル1003、表示パネル1005、フレーム1006、回路基板1007、バッテリー1008を有してよい。表示パネル1005は、本実施形態に係る有機発光素子を有していてもよい。タッチパネル1003および表示パネル1005は、フレキシブルプリント回路FPC1002、1004がそれぞれ接続されている。回路基板1007には、トランジスタがプリントされている。バッテリー1008は、表示装置が携帯機器でなければ、設けなくてもよいし、携帯機器であっても、別の位置に設けてもよい。
【0177】
本実施形態に係る表示装置は、赤色、緑色、青色を有するカラーフィルタを有してよい。カラーフィルタは、当該赤色、緑色、青色がデルタ配列で配置されてよい。
【0178】
本実施形態に係る表示装置は、携帯端末の表示部に用いられてもよい。その際には、表示機能と操作機能との双方を有してもよい。携帯端末としては、スマートフォン等の携帯電話、タブレット、ヘッドマウントディスプレイ等が挙げられる。
【0179】
本実施形態に係る表示装置は、光を受光する撮像素子を有する撮像装置の表示部に用いられてよい。撮像装置は、撮像素子が取得した情報を表示する表示部を有してよい。また、表示部は、撮像装置の外部に露出した表示部であっても、ファインダ内に配置された表示部であってもよい。撮像装置は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラであってよい。
【0180】
図3(a)は、本実施形態に係る撮像装置の一例を表す模式図である。撮像装置1100は、ビューファインダ1101、背面ディスプレイ1102、操作部1103、筐体1104を有してよい。ビューファインダ1101、背面ディスプレイ1102は、本実施形態に係る有機発光素子を有してよい。その場合、ビューファインダ1101や背面ディスプレイ1102は、撮像する画像のみならず、環境情報、撮像指示等を表示してよい。環境情報には、外光の強度、外光の向き、被写体の動く速度、被写体が遮蔽物に遮蔽される可能性等であってよい。
【0181】
撮像に好適なタイミングはわずかな時間なので、少しでも早く情報を表示した方がよい。したがって、本実施形態に係る有機発光素子を用いた表示装置を用いるのが好ましい。有機発光素子は応答速度が速いからである。
【0182】
撮像装置1100は、不図示の光学部を更に有してよい。光学部が有するレンズは、単数であっても、複数であってもよく、筐体1104内に収容されている撮像素子に結像する。複数のレンズは、その相対位置を調整することで、焦点を調整することができる。この操作を自動で行うこともできる。撮像装置は光電変換装置と呼ばれてもよい。光電変換装置は逐次撮像するのではなく、前画像からの差分を検出する方法、常に記録されている画像から切り出す方法等を撮像の方法として含むことができる。
【0183】
図3(b)は、本実施形態に係る電子機器の一例を表す模式図である。電子機器1200は、表示部1201と、操作部1202と、筐体1203を有する。筐体1203には、回路、当該回路を有するプリント基板、バッテリー、通信部、を有してよい。操作部1202は、ボタンであってもよいし、タッチパネル方式の反応部であってもよい。操作部は、指紋を認識してロックの解除等を行う、生体認識部であってもよい。通信部を有する電子機器は通信機器ということもできる。電子機器は、レンズと、撮像素子とを備えることでカメラ機能をさらに有してよい。カメラ機能により撮像された画像が表示部に映される。電子機器としては、スマートフォン、ノートパソコン等があげられる。
【0184】
図4は、本実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。図4(a)は、テレビモニタやPCモニタ等の表示装置である。表示装置1300は、筐体1301と、表示部1302とを有する。表示部1302には、本実施形態に係る有機発光素子が用いられてよい。
【0185】
表示装置1300は、筐体1301と、表示部1302を支える土台1303とを有してよい。土台1303は、図4(a)の形態に限られない。筐体1301の下辺が土台を兼ねてもよい。
【0186】
また、筐体1301および表示部1302は、曲がっていてもよい。その曲率半径は、5000mm以上6000mm以下であってよい。
【0187】
図4(b)は本実施形態に係る表示装置の他の例を表す模式図である。図4(b)の表示装置1310は、折り曲げ可能に構成されており、いわゆるフォルダブルな表示装置である。表示装置1310は、第一表示部1311、第二表示部1312、筐体1313、屈曲点1314を有する。第一表示部1311と第二表示部1312とは、本実施形態に係る有機発光素子を有してよい。第一表示部1311と第二表示部1312とは、つなぎ目のない1枚の表示装置であってよい。第一表示部1311と第二表示部1312とは、屈曲点で分けることができる。第一表示部1311、第二表示部1312は、それぞれ異なる画像を表示してもよいし、第一および第二表示部とで1つの画像を表示してもよい。
【0188】
図5(a)は、本実施形態に係る照明装置の一例を表す模式図である。照明装置1400は、筐体1401と、光源1402と、回路基板1403とを有してよい。光源1402は、本実施形態に係る有機発光素子を有していてよい。照明装置1400は、光源の演色性を向上させるために、光学フィルム1404を有してよい。また、照明装置1400は、光源の光を効果的に拡散するために、光拡散部1405を有してよい。照明装置1400が光拡散部1405を有することで、広い範囲に光を届けることができる。光学フィルム1404および光拡散部1405は、照明の光出射側に設けられてよい。必要に応じて、最外部にカバーを設けてもよい。
【0189】
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、その他青から赤のいずれの色を発光するものであってよい。本実施形態に係る照明装置は、これらを調光する調光回路を有してよい。また、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接続する電源回路を有してよい。電源回路は、交流電圧から直流電圧に変換する回路であってよい。また、白とは、色温度が4200Kで、昼白色とは、色温度が5000Kである。本実施形態に係る照明装置はカラーフィルタを更に有してもよい。
【0190】
また、本実施形態に係る照明装置は、放熱部を有していてもよい。放熱部は装置内の熱を装置外へ放出するものであり、熱伝導率の大きな金属、セラミック等が挙げられる。
【0191】
図5(b)は、本実施形態に係る移動体の一例である自動車の模式図である。当該自動車は灯具の一例であるテールランプを有する。自動車1500は、テールランプ1501と車体1503を有し、ブレーキ操作等を行った際に、テールランプが点灯する形態であってよい。車体1503は、機体とも称することができる。自動車1500は、車体1503に取り付けられている窓1502を有してよい。テールランプ1501は、本実施形態に係る有機発光素子を有してよい。テールランプは、光源を保護する保護部材を有してよい。保護部材はある程度高い強度を有し、透明であれば材料は問わないが、ポリカーボネート等で構成されることが好ましい。ポリカーボネートにフランジカルボン酸誘導体、アクリロニトリル誘導体等を混ぜてよい。
【0192】
窓1502は、自動車の前後を確認するための窓でなければ、透明なディスプレイであってもよい。当該透明なディスプレイは、本実施形態に係る有機発光素子を有してよい。この場合、本発明に係る有機発光素子が有する電極等の構成材料は透明な部材で構成される。
【0193】
本実施形態に係る移動体は、主に当該移動体の移動に利用される駆動力を生成する駆動力生成部と、主に当該移動体の移動に利用される回転体の一方もしくは両方を含む。駆動力生成部は、エンジン、モーターなどで有り得る。回転体は、タイヤ、車輪、船舶のスクリュー、飛行体のプロペラなどで有り得る。具体的には、自転車、自動車、電車、船舶、航空機、ドローン等であってよい。移動体は、機体と当該機体に設けられた灯具を有してよい。灯具は、機体の位置を知られるために発光していてもよい。
【0194】
図6を参照して、上述の各実施形態の表示装置の適用例について説明する。表示装置は、例えば、スマートグラス、ヘッドマウントディスプレイ、スマートコンタクトのようなウェアラブルデバイスとして装着可能なシステムに適用できる。ウェアラブルデバイスに使用できる表示装置は、可視光を光電変換可能な撮像装置と、可視光を発光可能な表示装置とを有してもよい。
【0195】
図6は、本実施形態に係る眼鏡(スマートグラス)の一例を表す模式図である。図6(a)を用いて、眼鏡1600(スマートグラス)を説明する。眼鏡1600は、レンズ1601の裏面側に、表示部を有する。当該表示部は、本発明に係る有機発光素子を有していてもよい。更に、レンズ1601の表面側に、CMOSセンサやSPADのような撮像装置1602が設けられていてもよい。
【0196】
眼鏡1600は、制御装置1603をさらに備える。制御装置1603は、撮像装置1602と表示部に電力を供給する電源として機能する。また、制御装置1603は、撮像装置1602と表示部の動作を制御する。レンズ1601には、撮像装置1602や表示部の光を集光するための光学系が形成されている。
【0197】
図6(b)を用いて、眼鏡1610(スマートグラス)を説明する。眼鏡1610は、制御装置1612を有しており、制御装置1612に、本発明に係る有機発光素子を有する表示装置が設けられている。制御装置1612は、撮像装置1602に相当する撮像装置をさらに有していてもよい。レンズ1611には、制御装置1612からの発光を投影するための光学系が形成されており、レンズ1611には画像が投影される。制御装置1612は、撮像装置および表示装置に電力を供給する電源として機能するとともに、撮像装置および表示装置の動作を制御する。制御装置は、装着者の視線を検知する視線検知部を有してもよい。視線の検知は、赤外線を用いてよい。赤外線発光部は、表示画像を注視しているユーザーの眼球に対して赤外線を発光する。発せられた赤外光のうち、眼球からの反射光を、受光素子を有する撮像部が検出することで眼球の撮像画像が得られる。平面視における赤外発光部から表示部への光を低減する低減手段を有することで、画像品位の低下を低減する。
【0198】
赤外光の撮像により得られた眼球の撮像画像から、制御装置1612は表示画像に対するユーザーの視線を検出する。眼球の撮像画像を用いた視線検出には、任意の公知の手法が適用できる。一例として、角膜での照射光の反射によるプルキニエ像に基づき視線検出方法を用いることができる。
【0199】
より具体的には、瞳孔角膜反射法に基づく視線検出処理が行われる。瞳孔角膜反射法を用いて、眼球の撮像画像に含まれる瞳孔の像とプルキニエ像とに基づいて、眼球の向き(回転角度)を表す視線ベクトルが産出されることにより、ユーザーの視線が検出される。
【0200】
本実施形態に係る表示装置は、受光素子を有する撮像装置を有し、撮像装置からのユーザーの視線情報に基づいて表示装置の表示画像を制御してよい。
【0201】
具体的には、表示装置は視線情報に基づいて、ユーザーが注視する第一の視界領域と、第一の視界領域以外の第二の視界領域とを決定する。第一の視界領域、第二の視界領域は、表示装置の制御装置が決定してもよいし、外部の制御装置が決定したものを受信してもよい。表示装置の表示領域において、第一の視界領域の表示解像度を、第二の視界領域の表示解像度よりも高く制御してよい。つまり、第二の視界領域の解像度を第一の視界領域よりも低くしてよい。
【0202】
また、表示領域は、第一の視界領域、第一の視界領域とは異なる第二の視界領域とを有し、視線情報に基づいて、第一の視界領域および第二の視界領域から優先度が高い領域を決定される。第一の視界領域、第二の視界領域は、表示装置の制御装置が決定してもよいし、外部の制御装置が決定したものを受信してもよい。優先度の高い領域の解像度を、優先度が高い領域以外の領域の解像度よりも高く制御してよい。つまり優先度が相対的に低い領域の解像度を低くしてよい。
【0203】
なお、第一の視界領域や優先度が高い視界領域の決定には、AIを用いてもよい。AIは、眼球の画像と当該画像の眼球が実際に視ていた方向とを教師データとして、眼球の画像から視線の角度、視線の先の目的物までの距離を推定するよう構成されたモデルであってよい。AIは、表示装置が有してもよいし、撮像装置が有してもよいし、外部装置が有してもよい。外部装置がAIを有する場合は、外部を撮像する撮像装置を更に有するスマートグラスに好ましく適用できる。スマートグラスは、撮像した外部情報をリアルタイムで表示することができる。
【0204】
図7(a)は、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す模式図である。画像形成装置40は電子写真方式の画像形成装置であり、感光体27、露光光源28、帯電部30、現像部31、転写器32、搬送ローラー33、定着器35を有する。露光光源28から光29が照射され、感光体27の表面に静電潜像が形成される。この露光光源28が本実施形態に係る有機発光素子を有してよい。現像部31はトナー等を有する。帯電部30は感光体27を帯電させる。転写器32は現像された画像を記憶媒体34に転写する。搬送ローラー33は記録媒体34を搬送する。記録媒体34は例えば紙である。定着器35は記録媒体34に形成された画像を定着させる。
【0205】
図7(b)および図7(c)は、露光光源28を示す図であり、発光部36が長尺状の基板に複数配置されている様子を示す模式図である。矢印37は有機発光素子が配列されている列方向を表わす。この列方向は、感光体27が回転する軸の方向と同じである。この方向は感光体27の長軸方向と呼ぶこともできる。図7(b)は発光部36を感光体27の長軸方向に沿って配置した形態である。図7(c)は、図7(b)とは異なる形態であり、第一の列と第二の列のそれぞれにおいて発光部36が列方向に交互に配置されている形態である。第一の列と第二の列は行方向に異なる位置に配置されている。第一の列は、複数の発光部36が間隔をあけて配置されている。第二の列は、第一の列の発光部36同士の間隔に対応する位置に発光部36を有する。すなわち、行方向にも、複数の発光部36が間隔をあけて配置されている。図7(c)の配置は、たとえば格子状に配置されている状態、千鳥格子に配置されている状態、あるいは市松模様と言い換えることもできる。
【0206】
以上説明した通り、本実施形態に係る有機発光素子を用いた装置を用いることにより、良好な画質で、長時間表示にも安定な表示が可能になる。
【実施例0207】
以下、実施例により、本発明を説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0208】
[実施例1(化合物A-1の合成)]
以下の合成経路で化合物A-1を合成した。
【0209】
【化37】
【0210】
中間体1(0.300g)、(3-cyanophenyl)boronic acid(0.225g)、Pd(dba)(0.014g)、XPhos(0.015g)、炭酸ナトリウム(0.240g)、トルエン(45mL)、テトラヒドロフラン(45mL)、水(15mL)を加え、80℃で16時間攪拌を行った。トルエンで抽出し、有機溶媒系GPCカラム(JAIGEL-2H-40日本分析工業社製、溶離液:クロロホルム)で精製を行い、化合物A-1を238mg黄色粉末として得た。この黄色粉末に対してTHFを加えた液を、UPLC(超高速液体クロマトグラフィー:Ultra High Performance Liquid Chromatography)-MSによる質量分析を行い、同定した(m/z=830.435、C6054)。
【0211】
[実施例2(化合物A-2の合成)]
以下の合成経路で化合物A-2を合成した。
【0212】
【化38】
【0213】
中間体1(0.400g)、(4-cyanophenyl)boronic acid(0.600g)、Pd(dppf)CHCl(0.033g)、炭酸ナトリウム(0.323g)、トルエン(100mL)、ジオキサン(100mL)、水(30mL)を加え、150℃で16時間攪拌を行った。トルエンで抽出し、有機溶媒系GPCカラム(JAIGEL-2H-40日本分析工業社製、溶離液:クロロホルム)で精製を行い、化合物A-2を288mg黄色粉末として得た。この黄色粉末に対してTHFを加えた液を、UPLC(超高速液体クロマトグラフィー:Ultra High Performance Liquid Chromatography)-MSによる質量分析を行い、同定した(m/z=830.435、C6054)。
【0214】
[実施例3(有機発光素子の作製・評価)]
実施例3では、発光層におけるゲスト材料として化合物A-1を用いた。基板上に順次、陽極/ホール注入層/ホール輸送層/電子ブロッキング層/発光層/ホールブロッキング層/電子輸送層/陰極が設けられた有機発光素子を、以下に示す方法で作製した。
【0215】
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。次に、このITO膜を有す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。次に、UV/オゾン洗浄した。このようにして処理したガラス基板を透明導電性支持基板として使用した。
【0216】
次に、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロッキング層、発光層、ホールブロッキング層、電子輸送層及び金属電極層を、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。このとき電極面積は3mmになるように作製した。層構成を以下に示す。
【0217】
【表6】
【0218】
次に、有機発光素子が水分の吸着によって素子劣化が起こらないように、乾燥空気雰囲気中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。以上のようにして有機発光素子を得た。
【0219】
得られた有機発光素子について、有機発光素子の特性を測定・評価した。電流密度が10mA/cmでの有機発光素子の外部量子収率(EQE)は4.46%であった。
【0220】
さらに、電流密度20mA/cmでの連続駆動試験を行い、初期輝度から輝度劣化率が20%に達した時の時間(LT80)を測定した。比較例1の輝度劣化率が20%に達した時の時間を1.0としたとき、本実施例のLT80の相対値は2.41であった。
【0221】
また、発光スペクトルの半値幅を求めたところ、29nmであった。
【0222】
本実施例において、測定装置は、具体的には電流電圧特性を株式会社エーディーシー社製・直流電圧・電流源/モニタ6253で測定し、発光輝度は、トプコン社・分光放射計SR-LEDWで測定した。
【0223】
[実施例4、比較例1(有機発光素子の作製・評価)]
化合物A-1を化合物A-2に変更した以外は実施例3と同様に有機発光素子を作製し、実施例4とした。また、化合物A-1を化合物Ref-1に変更した以外は実施例3と同様に有機発光素子を作製し、比較例1とした。作製した有機発光素子について、実施例3と同様に有機発光素子の特性を測定・評価した。結果を表7に示す。
【0224】
【表7】
【0225】
表7より、本発明に係る有機化合物は、比較化合物である化合物Ref-1と比較して、優れた素子寿命を示した。これは、本発明に係る有機化合物が電子求引基を有することで、HOMOがより低く(真空準位から遠く)なったためと考えられる。また、本発明に係る有機化合物は、比較化合物である化合物Ref-1よりも小さい半値幅を示した。
【0226】
以上より、本発明に係る有機化合物は、酸化安定性に優れた有機化合物である。そのため、本発明に係る有機化合物を有機発光素子に用いることで、素子寿命に優れた有機発光素子を提供することができる。また、本発明に係る有機化合物の中でも、振動子強度に優れた有機化合物を有機発光素子に用いることで、量子収率(発光効率)に優れた有機発光素子を提供することができる。また、本発明に係る有機化合物の中でも、色純度に優れた有機化合物を有機発光素子に用いることで、より色純度に優れた光を発する有機半導体を提供することができる。
【0227】
なお、本発明は、以下の構成を取ることもできる。
【0228】
(構成1)
式(1)で表されることを特徴とする有機化合物。
【0229】
【化39】
【0230】
式(1)において、環A乃至環Cは置換または無置換の炭素原子数6以上50以下のアリール基、および、置換または無置換の炭素原子数3以上50以下の複素環基からなる群からそれぞれ独立して選択される。環A乃至環Cが置換基を有する場合、前記置換基は、重水素原子、アルキル基、アリール基、複素環基、シリル基、アミノ基、またはシアノ基である。
【0231】
EWGは電子求引基、少なくとも1つの電子求引基を有するアリール基、または、少なくとも1つ以上の電子求引基を有する複素環基である。
【0232】
nは1以上の整数である。
【0233】
(構成2)
式(1)において、前記電子求引基はトリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、ニトロ基、シアノ基、アルデヒド基、ケトン基、エステル基、カルボン酸基、スルホニル基、スルホン酸基、ピリジル基、トリアジニル基、ハロゲン原子であることを特徴とする構成1に記載の有機化合物。
【0234】
(構成3)
式(1)において、前記電子求引基はトリフルオロメチル基、シアノ基、フッ素原子であることを特徴とする構成1または2に記載の有機化合物。
【0235】
(構成4)
式(1)において、EWGは少なくとも1つの電子求引基を有する炭素原子数6以上20以下のアリール基、または、少なくとも1つ以上の電子求引基を有する炭素原子数3以上17以下の複素環基であることを特徴とする構成1乃至3のいずれかに記載の有機化合物。
【0236】
(構成5)
式(1)において、EWGが有する前記アリール基は、ベンゼンであることを特徴とする構成1乃至4のいずれかに記載の有機化合物。
【0237】
(構成6)
式(1)において、環A乃至環Cは置換または無置換の炭素原子数6以上20以下のアリール基、および、置換または無置換の炭素原子数3以上17以下の複素環基であることを特徴とする構成1乃至5のいずれかに記載の有機化合物。
【0238】
(構成7)
式(1)において、環Aはベンゼン骨格またはナフタレン骨格であり、nが1以上4以下の整数であることを特徴とする構成1乃至6のいずれかに記載の有機化合物。
【0239】
(構成8)
式(1)において、環Bはベンゼン骨格、ベンゾフラン骨格、またはベンゾチオフェン骨格であることを特徴とする構成1乃至7のいずれかに記載の有機化合物。
【0240】
(構成9)
式(1)において、環Cはベンゼン骨格、ベンゾフラン骨格、またはベンゾチオフェン骨格であることを特徴とする構成1乃至8のいずれかに記載の有機化合物。
【0241】
(構成10)
式(2)または式(3)で表されることを特徴とする有機化合物。
【0242】
【化40】
【0243】
式(2)において、R乃至R16は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環基、置換または無置換のアルコキシ基、置換または無置換のアリールオキシ基、置換または無置換のヘテロアリールオキシ基、置換または無置換のシリル基、置換または無置換のアミノ基、およびシアノ基からなる群からそれぞれ独立して選択される。RとR、RとR、RとR、RとR、RとR、RとR、RとR10、R10とR11、R12とR13、R13とR14は、互いに結合して環を形成してもよい。ただし、R15およびR16のうち少なくとも1つは、電子求引基、少なくとも1つ以上の電子求引基を有するアリール基、または、少なくとも1つ以上の電子求引基を有する複素環基である。
【0244】
式(3)において、R21乃至R38は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環基、置換または無置換のアルコキシ基、置換または無置換のアリールオキシ基、置換または無置換のヘテロアリールオキシ基、置換または無置換のシリル基、置換または無置換のアミノ基、およびシアノ基からなる群からそれぞれ独立して選択される。R21とR22、R22とR23、R23とR24、R24とR25、R26とR27、R28とR29、R29とR30、R30とR31、R32とR33、R33とR34は、互いに結合して環を形成してもよい。ただし、R35乃至R38のうち少なくとも1つは、電子求引基、少なくとも1つ以上の電子求引基を有するアリール基、または、少なくとも1つ以上の電子求引基を有する複素環基である。
【0245】
(構成11)
式(2)および(3)において、前記電子求引基はトリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、ニトロ基、シアノ基、アルデヒド基、ケトン基、エステル基、カルボン酸基、スルホニル基、スルホン酸基、ピリジル基、トリアジニル基、ハロゲン原子であることを特徴とする構成10に記載の有機化合物。
【0246】
(構成12)
式(2)および(3)において、前記電子求引基はトリフルオロメチル基、シアノ基、フッ素原子であることを特徴とする構成10または11に記載の有機化合物。
【0247】
(構成13)
式(2)および(3)において、前記環は置換または無置換の炭素原子数6以上12以下のアリール基または置換または無置換の炭素原子数3以上12以下の複素環基であることを特徴とする構成10乃至12のいずれかに記載の有機化合物。
【0248】
(構成14)
式(2)および(3)において、前記環は置換または無置換のベンゾフラン骨格、または、置換または無置換のベンゾチオフェン骨格であることを特徴とする構成10乃至13のいずれかに記載の有機化合物。
【0249】
(構成15)
第1電極と第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に配置される有機化合物層と、を有する有機発光素子において、
前記有機化合物層は、構成1乃至14のいずれかに記載の有機化合物を有することを特徴とする有機発光素子。
【0250】
(構成16)
前記有機化合物層は発光層を有し、
前記発光層は、前記有機化合物を有することを特徴とする構成15に記載の有機発光素子。
【0251】
(構成17)
前記発光層は第1の化合物を更に有し、
前記第1の化合物の最低励起一重項エネルギーが、前記有機化合物の最低励起一重項エネルギーよりも高いことを特徴とする構成16に記載の有機発光素子。
【0252】
(構成18)
前記第1の化合物が、縮合多環炭化水素基を有する炭化水素化合物であることを特徴とする構成17に記載の有機発光素子。
【0253】
(構成19)
前記発光層は第2の化合物を更に有し、
前記第2の化合物の最低励起一重項エネルギーが、前記有機化合物の最低励起一重項エネルギーよりも高く、前記第1の化合物の最低励起一重項エネルギーよりも低いことを特徴とする構成17または18に記載の有機発光素子。
【0254】
(構成20)
複数の画素を有し、前記複数の画素の少なくとも1つが、構成15乃至19のいずれかに記載の有機発光素子と、前記有機発光素子に接続されたトランジスタと、を有することを特徴とする表示装置。
【0255】
(構成21)
光を受光する撮像素子と、前記撮像素子が撮像した画像を表示する表示部と、を有し、
前記表示部は構成15乃至19のいずれかに記載の有機発光素子を有することを特徴とする光電変換装置。
【0256】
(構成22)
構成15乃至19のいずれかに記載の有機発光素子を有する表示部と、前記表示部が設けられた筐体と、を有することを特徴とする画像表示装置。
【0257】
(構成23)
構成15乃至19のいずれかに記載の有機発光素子を有する表示部と、前記表示部が設けられた筐体と、前記筐体に設けられ、外部と通信する通信部と、を有することを特徴とする電子機器。
【0258】
(構成24)
構成15乃至19のいずれかに記載の有機発光素子を有する表示部と、前記表示部の光を集光する光学系と、前記表示部の表示を制御する制御装置と、を有することを特徴とするウェアラブルデバイス。
【0259】
(構成25)
構成15乃至19のいずれかに記載の有機発光素子を有する光源と、前記光源が設けられた筐体と、を有することを特徴とする照明装置。
【0260】
(構成26)
構成15乃至19のいずれかに記載の有機発光素子を有する灯具と、前記灯具が設けられた機体と、を有することを特徴とする移動体。
【0261】
(構成27)
感光体と、前記感光体を露光する露光光源と、を有し、
前記露光光源は、構成15乃至19のいずれか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。
【符号の説明】
【0262】
1 層間絶縁層
2 反射電極
3 絶縁層
4 有機化合物層
5 透明電極
6 保護層
7 カラーフィルタ
10 副画素
11 基板
12 絶縁層
13 ゲート電極
14 ゲート絶縁膜
15 半導体層
16 ドレイン電極
17 ソース電極
18 薄膜トランジスタ
19 絶縁膜
20 コンタクトホール
21 下部電極
22 有機化合物層
23 上部電極
24 第一保護層
25 第二保護層
26 有機発光素子
27 感光体
28 露光光源
29 光
30 帯電部
31 現像部
32 転写部
33 搬送部
34 記録媒体
35 定着部
36 発光部
37 感光体の長軸に平行な第一の方向
40 画像形成装置
100 表示装置
1000 表示装置
1001 上部カバー
1002 フレキシブルプリント回路
1003 タッチパネル
1004 フレキシブルプリント回路
1005 表示パネル
1006 フレーム
1007 回路基板
1008 バッテリー
1009 下部カバー
1100 撮像装置
1101 ビューファインダ
1102 背面ディスプレイ
1103 操作部
1104 筐体
1200 電子機器
1201 表示部
1202 操作部
1203 筐体
1300 表示装置
1301 額縁
1302 表示部
1303 土台
1310 表示装置
1311 第一表示部
1312 第二表示部
1313 筐体
1314 屈曲点
1400 照明装置
1401 筐体
1402 光源
1403 回路基板
1404 光学フィルム
1405 光拡散部
1500 自動車
1501 テールランプ
1502 窓
1503 車体
1600 スマートグラス
1601 レンズ
1602 撮像装置
1603 制御装置
1610 スマートグラス
1611 レンズ
1612 制御装置
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8