(57)【要約】  本発明は、下記一般式（１）で表されるビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物、及び一対の電極とその間に挟まれた少なくとも一層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該化合物が、少なくとも１つの有機層の構成材料として用いられている、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。【化１】2012115219.tif 000100
2012115219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表される、ビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物。
【化１】
2012115219.tif 000095
（式中、Ａ１およびＡ２は、同一でも異なってもよくシアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ１〜Ｒ２８は同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表す。）
【請求項２】
下記一般式（２）で表される、請求項１に記載のビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物。
【化２】
2012115219.tif 000096
（式中、Ａ１およびＡ２は、同一でも異なってもよくシアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ１〜Ｒ２８は同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表す。）
【請求項３】
下記一般式（３）で表される、請求項１に記載のビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物。
【化３】
2012115219.tif 000097
（式中、Ａ１およびＡ２は、同一でも異なってもよくシアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ１〜Ｒ２８は同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表す。）
【請求項４】
一対の電極とその間に挟まれた少なくとも一層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、下記一般式（１）で表されるビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物が、少なくとも１つの有機層の構成材料として含まれる、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化４】
2012115219.tif 000098
（式中、Ａ１およびＡ２は、同一でも異なってもよくシアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ１〜Ｒ２８は同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表す。）
【請求項５】
前記した有機層が発光層であり、上記一般式（１）で表される化合物が、該発光層中に、構成材料として含まれる、請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記した有機層が正孔阻止層であり、上記一般式（１）で表される化合物が、該正孔阻止層中に、構成材料として含まれる、請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
一対の電極とその間に挟まれた、燐光性の発光材料を含有する発光層と少なくとも一層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、下記一般式（１）で表される化合物が、該発光層中に、構成材料として含まれる、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化５】
2012115219.tif 000099
（式中、Ａ１およびＡ２は、同一でも異なってもよくシアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ１〜Ｒ２８は同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表す。）
【請求項８】
請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、さらに燐光性の発光材料を含有する発光層を有する、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記した有機層が正孔阻止層であり、上記一般式（１）で表される化合物が、該正孔阻止層中に、構成材料として含まれる、請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記した燐光性の発光材料がイリジウムまたは白金を含む金属錯体である、請求項７〜９のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の表示装置に好適な自己発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子に適した化合物と該素子に関するものであり、詳しくはビピリジル基とカルバゾール環を有する構造を有する化合物と、該化合物を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子は自己発光性素子であるので、液晶素子にくらべて明るく視認性に優れ、鮮明な表示が可能であるため、活発な研究がなされてきた。【０００３】
近年、素子の発光効率を上げる試みとして、燐光発光体を用いて燐光を発生させる、すなわち三重項励起状態からの発光を利用する素子が開発されている。励起状態の理論によれば、燐光発光を用いた場合には、従来の蛍光発光の約４倍の発光効率が可能になるという、顕著な発光効率の向上が期待される。
１９９３年にプリンストン大学（米国）のＭ．Ａ．Ｂａｌｄｏらは、イリジウム錯体を用いた燐光発光素子によって８％の外部量子効率を実現させた。【０００４】
燐光発光体は濃度消光を起こすため、一般的にホスト化合物と称される、電荷輸送性の化合物にドープさせることによって担持される。担持される燐光発光体はゲスト化合物と称される。このホスト化合物としては、下記式で表される４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（以後、ＣＢＰと略称する）が一般に用いられてきた（例えば、非特許文献１参照）。【０００５】
【化１】
2012115219.tif 000003
【０００６】
しかし、ＣＢＰはガラス転移点（Ｔｇ）が６２℃と低く、結晶性が強いため、薄膜状態における安定性に乏しいことが指摘されていた。そのため高輝度発光など、耐熱性が必要とされる場面において、満足できる素子特性が得られていなかった。【０００７】
燐光発光素子の研究が進むと共に、燐光発光体とホスト化合物の間のエネルギー移動過程の解明が進み、発光効率を高めるためにはホスト化合物の励起三重項レベルが燐光発光体の励起三重項レベルよりも高くなくてはならないことが明らかとなった。【０００８】
下記式で表される青色燐光発光材であるＦＩｒｐｉｃを前記ＣＢＰにドープして発光層のホスト化合物とした場合、燐光発光素子の外部量子効率は６％程度に留まっている。これはＦＩｒｐｉｃの励起三重項レベルが２．６７ｅＶであるのに対し、ＣＢＰの励起三重項レベルが２．５７ｅＶと低いことから、ＦＩｒｐｉｃによる三重項励起子の閉じ込めが不十分であるからと考えられた。このことは、ＦＩｒｐｉｃをＣＢＰにドープした薄膜のフォトルミネッセンス強度が温度依存性を示すことによって実証されている。（非特許文献２参照）【０００９】
【化２】
2012115219.tif 000004
【００１０】
ＣＢＰよりも励起三重項レベルの高いホスト化合物としては、下記で示される１，３−ビス（カルバゾール−９−イル）ベンゼン（以後、ｍＣＰと略称する）が知られているが、ｍＣＰもガラス転移点（Ｔｇ）が５５℃と低く、結晶性が強いため、薄膜状態における安定性に乏しい。そのため高輝度発光など、耐熱性が必要とされる場面において、満足できる素子特性が得られていなかった。（非特許文献２参照）【００１１】
【化３】
2012115219.tif 000005
【００１２】
また、より高い励起三重項レベルを有するホスト化合物を検討する中から、電子輸送性もしくはバイポーラー輸送性のホスト化合物にイリジウム錯体をドープした場合、高い発光効率が得られることが分かってきている。（例えば、非特許文献３）【００１３】
このように、実用的な場面での燐光発光素子の発光効率を高めるため、励起三重項レベルが高く、薄膜安定性の高い、発光層のホスト化合物が必要とされてきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】日本国特開２００７−０２２９８６号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ．，７５，４（１９９９）
【非特許文献２】有機ＥＬ照明用材料の開発と評価技術  ｐ１０２−１０６  サイエンス＆テクノロジー株式会社、（２０１０）
【非特許文献３】有機ＥＬディスプレイ  ｐ９０、株式会社オーム社（２００５）
【非特許文献４】Ｓｙｎｔｈ．Ｃｏｍｍｕｎ．，１１，５１３（１９８１）
【非特許文献５】第４版実験化学講座７  ｐ３８４−３９８、日本化学会編、丸善（１９９２）
【非特許文献６】有機EL討論会第1回例会稿集、１９（２００５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、高効率の有機エレクトロルミネッセンス素子用の材料として、高い励起三重項レベルを有し、燐光発光体の三重項励起子を完全に閉じ込めることができ、かつ薄膜安定性の高い、すなわちガラス転移点（Ｔｇ）の高い、発光層のホスト化合物を提供し、さらにこの化合物を用いて、高効率、高輝度の有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することにある。本発明が提供しようとする有機化合物が具備すべき物理的な特性としては、（１）励起三重項レベルが高いこと、（２）バイポーラ輸送性を有すること、（３）薄膜状態が安定であること、をあげることができる。また、本発明が提供しようとする有機エレクトロルミネッセンス素子が具備すべき物理的な特性としては、（１）発光効率が高いこと、（２）発光輝度が高いこと、（３）実用駆動電圧が低いことをあげることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
そこで本発明者らは上記の目的を達成するために、ビピリジル構造が電子輸送性能力を有していることと、カルバゾール構造が正孔輸送性能力を有しているということ、などに着目して、励起三重項レベルを指標に化合物を設計して化学合成し、実際に励起三重項レベルを測定することによって、燐光発光素子に適した特性を有する新規なビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物を見出した。そして、該化合物を用いて種々の有機エレクトロルミネッセンス素子を試作し、素子の特性評価を鋭意行なった結果、本発明を完成するに至った。【００１８】
すなわち、本発明は下記一般式（１）で表されるビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物を提供する。【００１９】
【化４】
2012115219.tif 000006
【００２０】
（式中、Ａ１およびＡ２は、同一でも異なってもよくシアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ１〜Ｒ２８は同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表す。）【００２１】
上記ビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物は、下記一般式（２）で表されるビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物であることが好ましい。【００２２】
【化５】
2012115219.tif 000007
【００２３】
（式中、Ａ１およびＡ２は、同一でも異なってもよくシアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ１〜Ｒ２８は同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表す。）【００２４】
また、上記ビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物は、下記一般式（３）で表されるビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物であることも好ましい。【００２５】
【化６】
2012115219.tif 000008
【００２６】
（式中、Ａ１およびＡ２は、同一でも異なってもよくシアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ１〜Ｒ２８は同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表す。）【００２７】
また本発明は、一対の電極とその間に挟まれた少なくとも一層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式（１）で表される化合物が、少なくとも１つの有機層の構成材料として含まれる、有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。【００２８】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記した有機層が発光層であり、前記一般式（１）で表される化合物が、該発光層中に、構成材料として含まれていることが好ましい。【００２９】
また本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、一対の電極とその間に挟まれた、燐光性の発光材料を含有する発光層と少なくとも一層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記一般式（１）で表される化合物が、該発光層中に、構成材料として含まれていることも好ましい。【００３０】
また本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、一対の電極とその間に挟まれた、燐光性の発光材料を含有する発光層と少なくとも一層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記一般式（１）で表される化合物が、少なくとも１つの有機層の構成材料として含まれていることも好ましい。【００３１】
また本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記した有機層が正孔阻止層であり、前記一般式（１）で表される化合物が、該正孔阻止層中に、構成材料として含まれていることも好ましい。【００３２】
また本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記した燐光性の発光材料がイリジウムまたは白金を含む金属錯体であることが好ましい。【００３３】
一般式（１）中のＲ１〜Ｒ２８で表される、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」の「芳香族炭化水素基」、「芳香族複素環基」または「縮合多環芳香族基」としては、具体的にフェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、アントリル基、アセナフテニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、ピリジル基、トリアジル基、ピリミジル基、フラニル基、ピロニル基、チエニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、アクリジニル基のような基をあげることができる。【００３４】
一般式（１）中のＲ１〜Ｒ２８で表される、「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」または「置換縮合多環芳香族基」における「置換基」としては、具体的に、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フェナントリル基、アラルキル基、フルオレニル基、インデニル基、ピリジル基、ピリミジル基、フラニル基、ピロニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリル基、ベンゾオキサゾリル基、キノキサリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基のような基をあげることができ、これらの置換基はさらに置換されていても良い。【００３５】
一般式（１）中のＲ１〜Ｒ２８で表される、「炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、「炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基」としては、具体的に、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｉ−ペンチル基、ｔ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｉ−ヘキシル基、ｔ−ヘキシル基、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロピルオキシ基、ｉ−プロピルオキシ基、ｎ−ブチルオキシ基、ｉ−ブチルオキシ基、ｔ−ブチルオキシ基、ｎ−ペンチルオキシ基、ｉ−ペンチルオキシ基、ｔ−ペンチルオキシ基、ｎ−ヘキシルオキシ基、ｉ−ヘキシルオキシ基、ｔ−ヘキシルオキシ基のような基をあげることができる。【００３６】
一般式（１）中のＡ１、Ａ２で表される、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」の「芳香族炭化水素基」、「芳香族複素環基」または「縮合多環芳香族基」としては、具体的にフェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、アントリル基、アセナフテニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、ピリジル基、トリアジル基、ピリミジル基、フラニル基、ピロニル基、チエニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、アクリジニル基のような基をあげることができる。【００３７】
一般式（１）中のＡ１、Ａ２で表される、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」における「置換基」としては、具体的に、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フェナントリル基、アラルキル基、フルオレニル基、インデニル基、ピリジル基、ピリミジル基、フラニル基、ピロニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリル基、ベンゾオキサゾリル基、キノキサリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基のような基をあげることができ、これらの置換基はさらに置換されていても良い。【００３８】
一般式（１）中のＡ１、Ａ２で表される、「炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、「炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基」としては、具体的に、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｉ−ペンチル基、ｔ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｉ−ヘキシル基、ｔ−ヘキシル基、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロピルオキシ基、ｉ−プロピルオキシ基、ｎ−ブチルオキシ基、ｉ−ブチルオキシ基、ｔ−ブチルオキシ基、ｎ−ペンチルオキシ基、ｉ−ペンチルオキシ基、ｔ−ペンチルオキシ基、ｎ−ヘキシルオキシ基、ｉ−ヘキシルオキシ基、ｔ−ヘキシルオキシ基のような基をあげることができる。【００３９】
本発明の一般式（１）で表される、ビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物は新規な化合物であり、従来の正孔阻止層の材料より励起三重項レベルが高く、優れた三重項励起子を閉じ込める能力を有し、かつ薄膜状態が安定である。【００４０】
本発明の一般式（１）で表される、ビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子（以後、有機ＥＬ素子と略称する。）の発光層または正孔阻止層の構成材料として使用することができる。従来の材料に比べてバイポーラ輸送性に優れている本発明の化合物を用いることにより、電力効率が向上し、実用駆動電圧が低下するという作用を有する。
【発明の効果】
【００４１】
本発明のビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物は、有機ＥＬ素子の正孔阻止性の化合物、あるいは発光層のホスト化合物として有用であり、該化合物を用いて有機ＥＬ素子を作製することにより、高効率、高輝度、低駆動電圧の有機ＥＬ素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明実施例１の化合物（化合物１３）の１Ｈ−ＮＭＲチャート図である。
【図２】本発明実施例２の化合物（化合物８６）の１Ｈ−ＮＭＲチャート図である。
【図３】本発明実施例３の化合物（化合物８７）の１Ｈ−ＮＭＲチャート図である。
【図４】実施例７、比較例１のＥＬ素子構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明のビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物は、新規な化合物であり、これらの化合物は例えば、以下のように合成できる。まず、相当するカルバゾール誘導体と相当するジハロゲン化ベンゼン誘導体とのＵｌｌｍａｎｎ反応やＢｕｃｈｗａｒｄ−Ｈａｒｔｗｉｇ反応などの縮合反応を行うことによって、相当するカルバゾリルフェニル中間体を合成することができる。この相当するカルバゾリルフェニル中間体から対応するホウ酸エステル化体を合成した後、相当するジハロゲン化ビピリジル誘導体とのＳｕｚｕｋｉカップリングなどのクロスカップリング反応（例えば、非特許文献４参照）を行うことによって、本発明のビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物を合成することができる。また、前記した相当するジハロゲン化ビピリジル誘導体から合成した、対応するビスホウ酸エステル化体を合成した後、前記した相当するカルバゾリルフェニル中間体とのＳｕｚｕｋｉカップリングなどのクロスカップリング反応（例えば、非特許文献４参照）を行うことによって、本発明のビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物を合成することができる。
【００４４】
一般式（１）で表されるビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物の中で、好ましい化合物の具体例を以下に示すが、本発明は、これらの化合物に限定されるものではない。
【００４５】
【化７】
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【００４６】
【化８】
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【００４７】
【化９】
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【００４８】
【化１０】
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【００４９】
【化１１】
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【００５０】
【化１２】
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【００５１】
【化１３】
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【００５２】
【化１４】
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【００５３】
【化１５】
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【００５４】
【化１６】
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【００５５】
【化１７】
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（化合物１４）
【００５６】
【化１８】
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【００５７】
【化１９】
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【００５８】
【化２０】
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【００５９】
【化２１】
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【００６０】
【化２２】
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【００６１】
【化２３】
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【００６２】
【化２４】
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【００６３】
【化２５】
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【００６４】
【化２６】
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【００６５】
【化２７】
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【００６６】
【化２８】
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【００６７】
【化２９】
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【００６８】
【化３０】
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【００６９】
【化３１】
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【００７０】
【化３２】
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【００７１】
【化３３】
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【００７２】
【化３４】
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【００７３】
【化３５】
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【００７４】
【化３６】
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【００７５】
【化３７】
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【００７６】
【化３８】
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【００７７】
【化３９】
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【００７８】
【化４０】
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【００７９】
【化４１】
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【００８０】
【化４２】
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【００８１】
【化４３】
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【００８２】
【化４４】
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【００８３】
【化４５】
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【００８４】
【化４６】
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【００８５】
【化４７】
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【００８６】
【化４８】
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【００８７】
【化４９】
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【００８８】
【化５０】
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【００８９】
【化５１】
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【００９０】
【化５２】
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【００９１】
【化５３】
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【００９２】
【化５４】
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【００９３】
【化５５】
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【００９４】
【化５６】
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【００９５】
【化５７】
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【００９６】
【化５８】
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【００９７】
【化５９】
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【００９８】
【化６０】
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【００９９】
【化６１】
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【０１００】
【化６２】
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【０１０１】
【化６３】
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【０１０２】
【化６４】
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【０１０３】
【化６５】
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【０１０４】
【化６６】
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【０１０５】
【化６７】
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【０１０６】
【化６８】
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【０１０７】
【化６９】
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【０１０８】
【化７０】
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【０１０９】
【化７１】
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【０１１０】
【化７２】
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【０１１１】
【化７３】
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【０１１２】
【化７４】
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【０１１３】
【化７５】
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【０１１４】
【化７６】
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【０１１５】
【化７７】
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【０１１６】
【化７８】
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【０１１７】
【化７９】
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【０１１８】
【化８０】
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【０１１９】
【化８１】
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【０１２０】
【化８２】
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【０１２１】
【化８３】
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【０１２２】
【化８４】
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【０１２３】
【化８５】
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【０１２４】
【化８６】
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【０１２５】
【化８７】
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【０１２６】
【化８８】
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【０１２７】
【化８９】
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【０１２８】
【化９０】
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【０１２９】
これらの化合物の精製はカラムクロマトグラフによる精製、シリカゲル、活性炭、活性白土などによる吸着精製、溶媒による再結晶や晶析法などによって行った。化合物の同定は、ＮＭＲ分析によって行なった。物性値として、融点、ガラス転移点（Ｔｇ）と仕事関数の測定を行った。融点は蒸着性の指標となるものであり、ガラス転移点（Ｔｇ）は薄膜状態の安定性の指標となるものであり、仕事関数は発光ホスト材料への適用への指標となるものである。
【０１３０】
融点とガラス転移点（Ｔｇ）は、粉体を用いて高感度示差走査熱量計（ブルカー・エイエックスエス製、ＤＳＣ３１００Ｓ）によって測定した。
【０１３１】
また仕事関数は、ＩＴＯ基板の上に１００ｎｍのサンプルの薄膜を作製して、大気中光電子分光装置（理研計器製、ＡＣ−３型）を用いて測定した。
【０１３２】
本発明の化合物の励起三重項レベルは、測定した燐光スペクトルより算出できる。燐光スペクトルは市販の分光光度計を用いて測定できる。一般的な燐光スペクトルの測定方法としてはサンプルを溶媒に溶解し、低温下励起光を照射して測定する方法（例えば、非特許文献５参照）、あるいは、サンプルをシリコン基板上に蒸着して薄膜とし、低温下励起光を照射して燐光スペクトルを測定する方法などがある（例えば、特許文献１参照）。励起三重項レベルは、燐光スペクトルの短波長側の第１ピークの波長あるいは短波長側の立ち上がり位置の波長を読み取り、下記の式に従って光のエネルギー値に換算することによって算出できる。励起三重項レベルは燐光発光体の三重項励起子の閉じ込めの指標となる。
【０１３３】
【数１】
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【０１３４】
ここで、Ｅは光エネルギーの値を、ｈはプランク定数（６．６３×１０−３４Ｊｓ）を、ｃは光速（３．００×１０８ｍ／ｓ）を、λは燐光スペクトルの短波長側の立ち上がるところの波長（ｎｍ）を表す。そして、１ｅＶは１．６０×１０−１９Ｊとなる。
【０１３５】
本発明の有機ＥＬ素子の構造としては、基板上に順次に、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、陰極からなるもの、また、電子輸送層と陰極の間にさらに電子注入層を有するものがあげられる。これらの多層構造においては有機層を何層か省略することが可能であり、例えば基板上に順次に、陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極とすることや、陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極とすることもできる。
【０１３６】
前記発光層、前記正孔輸送層、前記電子輸送層においては、それぞれが２層以上積層された構造であっても良い。
【０１３７】
本発明の有機ＥＬ素子の陽極としては、ＩＴＯや金のような仕事関数の大きな電極材料が用いられる。本発明の有機ＥＬ素子の正孔注入層として、銅フタロシアニンに代表されるポルフィリン化合物のほか、ナフタレンジアミン誘導体、スターバースト型のトリフェニルアミン誘導体、分子中にトリフェニルアミン構造を３個以上、単結合またはヘテロ原子を含まない２価基で連結した構造を有するアリールアミン化合物などのトリフェニルアミン３量体および４量体、ヘキサシアノアザトリフェニレンのようなアクセプター性の複素環化合物や塗布型の高分子材料を用いることができる。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。
【０１３８】
本発明の有機ＥＬ素子の正孔輸送層として、ｍ−カルバゾリルフェニル基を含有する化合物のほか、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（ｍ−トリル）−ベンジジン（以後、ＴＰＤと略称する）やＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（α−ナフチル）−ベンジジン（以後、ＮＰＤと略称する）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラビフェニリルベンジジンなどのベンジジン誘導体、１，１−ビス［(ジ−４−トリルアミノ)フェニル］シクロヘキサン（以後、ＴＡＰＣと略称する）、種々のトリフェニルアミン３量体および４量体などを用いることができる。これらは、単独で成膜しても良いが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用しても良く、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としても良い。また、正孔の注入・輸送層として、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（以後、ＰＥＤＯＴと略称する）／ポリ（スチレンスルフォネート）（以後、ＰＳＳと略称する）などの塗布型の高分子材料を用いることができる。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。
【０１３９】
また、正孔注入層あるいは正孔輸送層において、該層に通常使用される材料に対し、さらにトリスブロモフェニルアミンヘキサクロルアンチモンをＰドーピングしたものや、ＴＰＤの構造をその部分構造に有する高分子化合物などを用いることができる。
【０１４０】
本発明の有機ＥＬ素子の電子阻止層として、４，４’,４’’−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（以後、ＴＣＴＡと略称する）、９，９−ビス［４−（カルバゾール−９−イル）フェニル］フルオレン、１，３−ビス（カルバゾール−９−イル）ベンゼン（以後、ｍＣＰと略称する）、２，２−ビス（４−カルバゾール−９−イルフェニル）アダマンタン(以後、Ａｄ−Ｃｚと略称する)などのカルバゾール誘導体、９−［４−（カルバゾール−９−イル）フェニル］−９−［４−（トリフェニルシリル）フェニル］−９Ｈ−フルオレンに代表されるトリフェニルシリル基とトリアリールアミン構造を有する化合物などの電子阻止作用を有する化合物を用いることができる。これらは、単独で成膜しても良いが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用しても良く、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としても良い。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。
【０１４１】
本発明の有機ＥＬ素子の発光層として、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（以後、Ａｌｑ３と略称する）をはじめとするキノリノール誘導体の金属錯体の他、各種の金属錯体、アントラセン誘導体、ビススチリルベンゼン誘導体、ピレン誘導体、オキサゾール誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体などを用いることができる。また、発光層をホスト材料とドーパント材料とで構成しても良く、ホスト材料として本発明の一般式（１）で表されるビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物、ｍＣＰ、チアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ポリジアルキルフルオレン誘導体などを用いることができる。またドーパント材料としては、キナクリドン、クマリン、ルブレン、アントラセン、ペリレンおよびそれらの誘導体、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、アミノスチリル誘導体などを用いることができる。これらは、単独で成膜しても良いが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用しても良く、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としても良い。
【０１４２】
また、発光材料として燐光性の発光材料を使用することも可能である。燐光性の発光体としては、イリジウムや白金などの金属錯体の燐光発光体を使用することができる。Ｉｒ（ｐｐｙ）３などの緑色の燐光発光体、ＦＩｒｐｉｃ、ＦＩｒ６などの青色の燐光発光体、Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）などの赤色の燐光発光体などが用いられ、このときのホスト材料としては正孔注入・輸送性のホスト材料として、ＣＢＰやＴＣＴＡ、ｍＣＰなどのカルバゾール誘導体などを用いることができる。電子輸送性のホスト材料として、ｐ−ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン(以後、ＵＧＨ２と略称する)や２，２’,２’’−(１，３，５−フェニレン)−トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール）（以後、ＴＰＢIと略称する）などを用いることができる。また、本発明の一般式（１）で表されるビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物がホスト材料として用いられてもよい。
【０１４３】
燐光性の発光材料のホスト材料へのドープは濃度消光を避けるため、発光層全体に対して1〜３０重量パーセントの範囲で、共蒸着によってドープすることが好ましい。
【０１４４】
これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。
【０１４５】
また、本発明の化合物を用いて作製した発光層に、仕事関数の異なる化合物をホスト材料として用いて作製した発光層を隣接させて積層した構造の素子を作製することができる（例えば、非特許文献６参照）。
【０１４６】
本発明の有機ＥＬ素子の正孔阻止層として、本発明の一般式（１）で表されるビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物のほか、バソクプロイン（以後、ＢＣＰと略称する）などのフェナントロリン誘導体や、アルミニウム（III）ビス（２−メチル−８−キノリナート）−４−フェニルフェノレート（以後、ＢＡｌｑと略称する）などのキノリノール誘導体の金属錯体のほか、各種の希土類錯体、オキサゾール誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体など、正孔阻止作用を有する化合物を用いることができる。これらの材料は電子輸送層の材料を兼ねてもよい。これらは、単独で成膜しても良いが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用しても良く、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としても良い。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。
【０１４７】
本発明の有機ＥＬ素子の電子輸送層として、Ａｌｑ３、ＢＡｌｑをはじめとするキノリノール誘導体の金属錯体のほか、各種金属錯体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、カルボジイミド誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、シロール誘導体などを用いることができる。これらは、単独で成膜しても良いが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用しても良く、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としても良い。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。
【０１４８】
本発明の有機ＥＬ素子の電子注入層として、フッ化リチウム、フッ化セシウムなどのアルカリ金属塩、フッ化マグネシウムなどのアルカリ土類金属塩、酸化アルミニウムなどの金属酸化物などを用いることができるが、電子輸送層と陰極の好ましい選択においては、これを省略することができる。
【０１４９】
さらに、電子注入層あるいは電子輸送層において、該層に通常使用される材料に対し、さらにセシウムなどの金属をＮドーピングしたものを用いることができる。
【０１５０】
本発明の有機ＥＬ素子の陰極として、アルミニウムのような仕事関数の低い電極材料や、マグネシウム銀合金、マグネシウムインジウム合金、アルミニウムマグネシウム合金のような、より仕事関数の低い合金が電極材料として用いられる。
【０１５１】
以下、本発明の実施の形態について、実施例により具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【０１５２】
＜６，６’−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−６−メチルフェニル］−２，２’−ビピリジン（化合物１３）の合成＞
窒素置換した反応容器に、４−ブロモ−２−クロロトルエン５０ｇ、カルバゾール４８．８ｇ、銅紛７．７ｇ、炭酸カリウム１００．１ｇ、ジメチルスルホキシド５．２ｍｌ、ドデシルベンゼン２０ｍｌを加えて加熱し、２００℃で４３時間撹拌を行った。８０℃まで冷却し、トルエン３５０ｍｌを加えた後、不溶物をろ過によって除去し、減圧下濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ（担体：シリカゲル、溶離液：ヘキサン）によって精製し、９−（３−クロロ−４−メチルフェニル）−９Ｈ−カルバゾール３４．４ｇ（収率４９％）の白色粉体を得た。【０１５３】
得られた９−（３−クロロ−４−メチルフェニル）−９Ｈ−カルバゾール２０．０ｇ、酢酸カリウム１０．１ｇ、ビスピナコラトジボロン１９．２ｇ、１，４−ジオキサン６０ｍｌを窒素置換した反応容器に加え、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム１．２ｇ、トリシクロヘキシルホスフィン１．４ｇを加えて加熱し、９０℃で７２時間攪拌を行った。室温まで冷却し、水５０ｍｌを加えた後、クロロホルム１００ｍｌを加えて分液した。有機層を硫酸マグネシウムにより脱水した後、減圧下濃縮し、粗製物を得た。粗製物に対しメタノール３００ｍｌを用いた再結晶による精製を行い、さらにヘキサン４００ｍｌで洗浄することによって、９−（４−メチル−３−ピナコラトボリル−フェニル）−９Ｈ−カルバゾール９．３ｇ（収率３６％）の乳白色固体を得た。【０１５４】
得られた９−（４−メチル−３−ピナコラトボリル−フェニル）−９Ｈ−カルバゾール８．０ｇ、６，６’−ジブロモ−２，２’−ビピリジン３．３ｇ、２Ｍ炭酸カリウム水溶液３１ｍｌ、トルエン６０ｍｌ、エタノール１５ｍｌ、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）０．６ｇを窒素置換した反応容器に加えて加熱し、７２℃で７時間撹拌した。室温まで冷却した後、メタノール３０ｍｌを加え、析出する粗製物をろ過によって採取した。粗製物をクロロホルム１２００ｍｌに溶解した後、シリカゲル１２．７ｇを用いた吸着精製を行った。減圧下濃縮を行って得られた固体をアセトン３０ｍｌで洗浄し、トルエン／メタノールの混合溶媒を用いた晶析による精製を行って、６，６’−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−６−メチルフェニル］−２，２’−ビピリジン（化合物１３）の白色粉体３．３４ｇ（収率４９％）を取得した。【０１５５】
得られた白色粉体についてＮＭＲを使用して構造を同定した。１Ｈ−ＮＭＲ測定結果を図１に示した。【０１５６】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）で以下の３４個の水素のシグナルを検出した。δ（ｐｐｍ）＝８．５０（２Ｈ）、８．１５（４Ｈ）、７．８９（２Ｈ）、７．７７（２Ｈ）、７．６１−７．５０（１０Ｈ）、７．４３−７．４１（４Ｈ）、７．２９（４Ｈ）、２．６４（６Ｈ）。
【実施例２】
【０１５７】
＜６，６’−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４−メチルフェニル］−２，２’−ビピリジン（化合物８６）の合成＞
窒素置換した反応容器に、２−ブロモ−４−クロロトルエン４５ｇ、カルバゾール３６．６ｇ、銅紛７．０ｇ、炭酸カリウム９０．８ｇ、ジメチルスルホキシド４．７ｍｌ、ドデシルベンゼン２５ｍｌを加えて加熱し、２００℃で４４時間撹拌を行った。８０℃まで冷却し、トルエン４００ｍｌを加えた後、不溶物をろ過によって除去し、減圧下濃縮することによって粗製物を得た。粗製物にヘキサンを加えて粗製物を析出させ、ろ過によって採取した後、カラムクロマトグラフ（担体：シリカゲル、溶離液：ヘキサン）によって精製し、９−（３−クロロ−６−メチルフェニル）−９Ｈ−カルバゾール２０．３ｇ（収率３２％）の白色粉体を得た。【０１５８】
得られた９−（３−クロロ−６−メチルフェニル）−９Ｈ−カルバゾール１７．３ｇ、酢酸カリウム８．７ｇ、ビスピナコラトジボロン１６．５ｇ、１，４−ジオキサン５０ｍｌを窒素置換した反応容器に加え、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム１．０ｇ、トリシクロヘキシルホスフィン１．２ｇを加えて加熱し、９０℃で５５時間攪拌を行った。室温まで冷却し、水４０ｍｌを加えた後、クロロホルム１２０ｍｌを加えて分液した。有機層を硫酸マグネシウムにより脱水した後、減圧下濃縮し、粗製物を得た。粗製物に対しメタノール２００ｍｌを用いた再結晶による精製を行い、さらにメタノール４００ｍｌで洗浄することによって、９−（６−メチル−５−ピナコラトボリル−フェニル）−９Ｈ−カルバゾール１３．４ｇ（収率５９％）の灰色固体を得た。【０１５９】
得られた９−（６−メチル−５−ピナコラトボリル−フェニル）−９Ｈ−カルバゾール８．０ｇ、６，６’−ジブロモ−２，２’−ビピリジン３．２ｇ、２Ｍ炭酸カリウム水溶液３０ｍｌ、トルエン６０ｍｌ、エタノール１５ｍｌ、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）０．６ｇを窒素置換した反応容器に加えて加熱し、７２℃で４．５時間撹拌した。室温まで冷却した後、析出する粗製物をろ過によって採取した。粗製物をクロロホルム１４００ｍｌに溶解した後、ＮＨシリカゲル２１ｇを用いた吸着精製を行った。減圧下濃縮を行って得られた固体をアセトン６０ｍｌで洗浄することによって、６，６’−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４−メチルフェニル］−２，２’−ビピリジン（化合物８６）の白色粉体６．０６ｇ（収率９０％）を取得した。【０１６０】
得られた白色粉体についてＮＭＲを使用して構造を同定した。１Ｈ−ＮＭＲ測定結果を図２に示した。【０１６１】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）で以下の３４個の水素のシグナルを検出した。δ（ｐｐｍ）＝８．５０（２Ｈ）、８．２５（２Ｈ）、８．２０（６Ｈ）、７．８３（２Ｈ）、７．７５（２Ｈ）、７．６０（２Ｈ）、７．４０（４Ｈ）、７．２９（４Ｈ）、７．１４（４Ｈ）、２．０３（６Ｈ）。
【実施例３】
【０１６２】
＜６，６’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２、５−ジメチルフェニル］−２，２’−ビピリジン（化合物８７）の合成＞
窒素置換した反応容器に、２，５−ジブロモ−ｐ−キシレン９１．２ｇ、カルバゾール３８．５ｇ、銅紛７．３ｇ、炭酸カリウム９５．５ｇ、ジメチルスルホキシド５．５ｍｌ、ドデシルベンゼン９０ｍｌを加えて加熱し、２００℃で４８時間撹拌を行った。８０℃まで冷却し、トルエン２５０ｍｌを加えた後、不溶物をろ過によって除去し、減圧下濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ（担体：シリカゲル、溶離液：ヘキサン）によって精製し、９−（４−ブロモ−２，５−ジメチルフェニル）−９Ｈ−カルバゾール２９．９ｇ（収率３７％）のアモルファス固体を得た。【０１６３】
得られた９−（４−ブロモ−２，５−ジメチルフェニル）−９Ｈ−カルバゾール２８．１ｇ、酢酸カリウム２３．６ｇ、ビスピナコラトジボロン２４．４ｇ、１，４−ジオキサン７００ｍｌを窒素置換した反応容器に加え、［１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン］パラジウムジクロリド３．９ｇを加えて加熱し、９０℃で２４時間攪拌を行った。室温まで冷却し、亜硫酸水素ナトリウム水９００ｍｌを加えた後、クロロホルム５００ｍｌを用いた抽出操作を２回繰り返した。有機層を合わせ硫酸マグネシウムにより脱水した後、減圧下濃縮し、粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ（担体：シリカゲル、溶離液：ヘキサン−トルエン）によって精製し、９−（２，５−ジメチル−４−ピナコラトボリル−フェニル）−９Ｈ−カルバゾール８．０ｇ（収率２３％）の灰色固体を得た。【０１６４】
得られた９−（２，５−ジメチル−４−ピナコラトボリル−フェニル）−９Ｈ−カルバゾール８．０ｇ、６，６’−ジブロモ−２，２’−ビピリジン３．２ｇ、２Ｍ炭酸カリウム水溶液３０ｍｌ、トルエン６０ｍｌ、エタノール１５ｍｌ、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）０．６ｇを窒素置換した反応容器に加えて加熱し、７２℃で４．５時間撹拌した。室温まで冷却した後、析出する粗製物をろ過によって採取した。粗製物をクロロホルム１４００ｍｌに溶解した後、ＮＨシリカゲル２１ｇを用いた吸着精製を行った。減圧下濃縮を行って得られた固体をアセトン６０ｍｌで洗浄することによって、６，６’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２、５−ジメチルフェニル］−２，２’−ビピリジン（化合物８７）の白色粉体５．４０ｇ（収率７７％）を取得した。【０１６５】
得られた白色粉体についてＮＭＲを使用して構造を同定した。１Ｈ−ＮＭＲ測定結果を図３に示した。【０１６６】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）で以下の３８個の水素のシグナルを検出した。δ（ｐｐｍ）＝８．５７（２Ｈ）、８．１８（４Ｈ）、７．９７（２Ｈ）、７．６４（２Ｈ）、７．６０（２Ｈ）、７．４３（４Ｈ）、７．３５（２Ｈ）、７．３１（４Ｈ）、７．１８（４Ｈ）、２．５４（６Ｈ）２．０４（６Ｈ）。
【実施例４】
【０１６７】
本発明の化合物について、高感度示差走査熱量計（ブルカー・エイエックスエス製、ＤＳＣ３１００Ｓ）によってガラス転移点を求めた。
ガラス転移点  
本発明実施例１の化合物          １３２℃
本発明実施例２の化合物          １３４℃
本発明実施例３の化合物          １５９℃
ｍＣＰ                          ５５℃【０１６８】
本発明の化合物は１００℃以上のガラス転移点を有している。このことは、本発明の化合物において薄膜状態が安定であることを示すものである。
【実施例５】
【０１６９】
本発明の化合物を用いて、ＩＴＯ基板の上に膜厚１００ｎｍの蒸着膜を作製して、大気中光電子分光装置（理研計器製、ＡＣ−３型）で仕事関数を測定した。
仕事関数
本発明実施例１の化合物          ５．８７ｅＶ
本発明実施例２の化合物          ５．８９ｅＶ
本発明実施例３の化合物          ６．０１ｅＶ
ＣＢＰ                          ６．００ｅＶ【０１７０】
このように本発明の化合物は、発光ホストとして一般的に用いられるＣＢＰと比較し、好適なエネルギー準位を示している。
【実施例６】
【０１７１】
本発明の化合物について、１．０×１０−５ｍｏｌ／Ｌの２−メチルテトラヒドロフラン溶液を調製した。調製した溶液を専用の石英管に入れ、純窒素を通気することによって酸素分を除き、さらに酸素分が混入しないようにセプタムラバーによる栓をした。７７Ｋに冷却した後、蛍光リン光分光光度計（堀場製作所製、ＦｌｕｏｒｏＭａｘ−４型）を用い、励起光を照射して燐光スペクトルを測定した。燐光スペクトルの短波長側の立ち上がり位置の波長を読み取り、該波長値を光のエネルギーに換算して励起三重項レベルを算出した。
励起三重項レベル
本発明実施例１の化合物          ２．８４ｅＶ
本発明実施例２の化合物          ２．７９ｅＶ
本発明実施例３の化合物          ２．８５ｅＶ
ＣＢＰ                          ２．５７ｅＶ
ＦＩｒｐｉｃ                    ２．６７ｅＶ【０１７２】
このように本発明の化合物は一般的に用いられている青色リン光材料であるＦＩｒｐｉｃやＣＢＰがもつ三重項エネルギーより大きい値を有しており、発光層で励起された三重項エネルギーを充分閉じ込める能力を有している。
【実施例７】
【０１７３】
有機ＥＬ素子は、図４に示すように、ガラス基板１上に透明陽極２としてＩＴＯ電極をあらかじめ形成したものの上に、正孔輸送層３、発光層４、電子輸送層５、電子注入層６、陰極（アルミニウム電極）７の順に蒸着して作製した。【０１７４】
具体的には、膜厚１５０ｎｍのＩＴＯを成膜したガラス基板１を有機溶媒で洗浄した後に、酸素プラズマ処理にて表面を洗浄した。その後、このＩＴＯ電極付きガラス基板を真空蒸着機内に取り付け０．００１Ｐａ以下まで減圧した。
続いて、ＩＴＯ電極（透明陽極２）を覆うように正孔輸送層３として、ＴＡＰＣを蒸着速度１．０Å／ｓｅｃで膜厚４０ｎｍとなるように形成した。この正孔輸送層３の上に、発光層４として本発明実施例１の化合物（化合物１３）と青色燐光発光体ＦＩｒｐｉｃを、蒸着速度比が本発明実施例１の化合物（化合物１３）：ＦＩｒｐｉｃ＝９４：６となる蒸着速度で二元蒸着を行い、膜厚３０ｎｍとなるように形成した。この発光層４の上に、電子輸送層５として前記ＴＰＢＩを蒸着速度１．０Å／ｓｅｃで膜厚４０ｎｍとなるように形成した。この電子輸送層５の上に、電子注入層６としてフッ化リチウムを蒸着速度０．１Å／ｓｅｃで膜厚０．５ｎｍとなるように形成した。最後に、アルミニウムを膜厚１５０ｎｍとなるように蒸着して陰極７を形成した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。【０１７５】
本発明の実施例１の化合物（化合物１３）を使用して作製した有機ＥＬ素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表１にまとめて示した。【０１７６】
［比較例１］
比較のために、実施例７における発光層４の材料として前記ｍＣＰと青色燐光発光体ＦＩｒｐｉｃを、蒸着速度比がｍＣＰ：ＦＩｒｐｉｃ＝９４：６となる蒸着速度で二元蒸着を行い、膜厚３０ｎｍとなるように形成した以外は実施例７と同様の条件で有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。
作製した有機ＥＬ素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表１にまとめて示した。【０１７７】
【表１】
2012115219.tif 000094
【０１７８】
表１に示す様に、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２の電流を流したときの駆動電圧は、ｍＣＰの６．８８Ｖに対して本発明実施例１の化合物（化合物１３）では５．９２Ｖと低電圧化した。また、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２の電流を流したときの電力効率は大きく向上した。【０１７９】
以上のように、本発明の化合物は高い励起三重項レベルを有し、燐光発光体にエネルギーを良好に伝達し、燐光発光体の三重項励起子を完全に閉じ込めており、さらに薄膜安定性も良好であるので、発光層のホスト化合物として優れているといえる。【０１８０】
本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、様々な修正や変更を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１１年２月２５日出願の日本特許出願２０１１−０３９４０６に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１８１】
本発明のビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物は、高い励起三重項レベルを有し、燐光発光体の三重項励起子を完全に閉じ込めることができ、薄膜安定性も良好なため、発光層のホスト化合物および正孔阻止性の化合物として優れている。また、該化合物を用いて有機ＥＬ素子を作製することにより、従来の有機ＥＬ素子の輝度と発光効率を格段に改良することができ、そのため、移動型電子製品の性能を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１８２】
１  ガラス基板
２  透明陽極
３  正孔輸送層
４  発光層
５  電子輸送層
６  電子注入層
７  陰極
【図１】
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【図２】
2012115219.tif 000102
【図３】
2012115219.tif 000103
【図４】
2012115219.tif 000104
【国際調査報告】
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2012115219.tif 000106
2012115219.tif 000107
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