(57)【要約】      （修正有）【課題】長寿命な燐光発光が得られる有機ＥＬ素子及びそれを実現する有機ＥＬ素子用材料を提供する。【解決手段】インドロカルバゾール骨格と含窒素複素環基を同一分子内に含む化合物であり、含窒素複素環基は電子吸引基又は／及びハメット則の置換基定数（σｐ（パラ））が正の値をとる基である置換基Ｘ、置換基Ｘで置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基又は置換基Ｘで置換された環形成原子数５〜３０の複素環基（Ｗ）を置換基として有する有機ＥＬ素子用材料。好ましくは発光層に用いる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）〜（６）のいずれかで表される有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【化７１】
2014072407.tif 000073
［式（Ｉ）中、
Ａ１、Ａ２、Ｂ1、Ｂ２及びＣは、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基を表す。
Ｙ１〜Ｙ１０は、それぞれ独立に、Ｎ（窒素原子）又はＣＲａ（Ｃは炭素原子）を表す。但し、Ｙ１〜Ｙ１０のうち、隣接する２つがＣＲａである場合、隣接するＣＲａにおけるＲａの一部同士が結合して環構造を形成していてもよい。
Ｒａは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のハロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のハロアルコキシ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜２０のジアルキルアミノ基、置換もしくは無置換の炭素数１２〜３０のジアリールアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素環基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基を表し、複数のＲａは、互いに同一でも異なっていてもよい。
ｓａ及びｔａは、それぞれ独立に、０〜５の整数を表し、ｓｂ及びｔｂは、それぞれ０〜４の整数を表し、ｕは０〜２の整数を表し、ｓａ＋ｓｂ＋ｔａ＋ｔｂ＋ｕは１〜５の整数である。
ｓａが１〜５の場合、Ａ１と（Ｑ１）ｓａのＱ１は結合している。ｓｂが１〜４の場合、Ｙ１〜Ｙ４の少なくとも１つと（Ｂ１−Ｑ１）ｓｂのＢ１は結合している。
ｔａが１〜５の場合、Ａ２と（Ｑ２）ｔａのＱ２は結合している。ｔｂが１〜４の場合、Ｙ５〜Ｙ８の少なくとも１つと（Ｂ２−Ｑ２）ｔｂのＢ２は結合している。
ｕが１〜２の場合Ｙ９及びＹ１０の少なくとも１つと（Ｃ−Ｑ３）ｕのＣは結合している。
Ｑ１、Ｑ２及びＱ３は、それぞれ独立に、−Ａｚ−Ｗｑを表す。
ｑは１〜４の整数を表す。
Ｑ１が複数ある場合、複数のＱ１は互いに同一でも異なっていてもよい。Ｑ２が複数ある場合、複数のＱ２は互いに同一でも異なっていてもよい。Ｑ３が複数ある場合、複数のＱ３は互いに同一でも異なっていてもよい。
上記Ａｚは下記式（Ｘ）で表される環の（ｑ＋１）価の基である。
【化７２】
2014072407.tif 000074
（式（Ｘ）において、Ｚ１〜Ｚ５は、それぞれ独立に、窒素原子又はＣＲｂを表す。
前記ＣＲｂにおいて、Ｒｂは、前記Ｒａと同義である。但し、Ｚ１〜Ｚ５のうち、隣接する２つがＣＲｂである場合、隣接するＣＲｂにおけるＲｂの一部同士が結合して環構造を形成していてもよい。
Ｒｂが複数存在する場合、複数のＲｂは互いに同一でも異なっていてもよい。）
Ａｚが複数ある場合、複数のＡｚは互いに同一でも異なっていてもよい。
Ｗは、置換基Ｘ、置換基Ｘで置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基又は置換基Ｘで置換された環形成原子数５〜３０の複素環基を表す。ただし、置換基Ｘで置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基及び置換基Ｘで置換された環形成原子数５〜３０の複素環基は、置換基Ｘ以外の置換基を有していてもよい。置換基Ｘは、電子吸引基である。Ｗが複数ある場合、複数のＷは互いに同一でも異なっていてもよい。］
【請求項２】
下記式（１）〜（６）のいずれかで表される有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【化７３】
2014072407.tif 000075
［式（Ｉ）中、
Ａ１、Ａ２、Ｂ1、Ｂ２及びＣは、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基を表す。
Ｙ１〜Ｙ１０は、それぞれ独立に、Ｎ（窒素原子）又はＣＲａ（Ｃは炭素原子）を表す。但し、Ｙ１〜Ｙ１０のうち、隣接する２つがＣＲａである場合、隣接するＣＲａにおけるＲａの一部同士が結合して環構造を形成していてもよい。
Ｒａは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のハロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のハロアルコキシ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜２０のジアルキルアミノ基、置換もしくは無置換の炭素数１２〜３０のジアリールアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素環基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基を表し、複数のＲａは、互いに同一でも異なっていてもよい。
ｓａ及びｔａは、それぞれ独立に、０〜５の整数を表し、ｓｂ及びｔｂは、それぞれ０〜４の整数を表し、ｕは０〜２の整数を表し、ｓａ＋ｓｂ＋ｔａ＋ｔｂ＋ｕは１〜５の整数である。
ｓａが１〜５の場合、Ａ１と（Ｑ１）ｓａのＱ１は結合している。ｓｂが１〜４の場合、Ｙ１〜Ｙ４の少なくとも１つと（Ｂ１−Ｑ１）ｓｂのＢ１は結合している。
ｔａが１〜５の場合、Ａ２と（Ｑ２）ｔａのＱ２は結合している。ｔｂが１〜４の場合、Ｙ５〜Ｙ８の少なくとも１つと（Ｂ２−Ｑ２）ｔｂのＢ２は結合している。
ｕが１〜２の場合Ｙ９及びＹ１０の少なくとも１つと（Ｃ−Ｑ３）ｕのＣは結合している。
Ｑ１、Ｑ２及びＱ３は、それぞれ独立に、−Ａｚ−Ｗｑを表す。
ｑは１〜４の整数を表す。
Ｑ１が複数ある場合、複数のＱ１は互いに同一でも異なっていてもよい。Ｑ２が複数ある場合、複数のＱ２は互いに同一でも異なっていてもよい。Ｑ３が複数ある場合、複数のＱ３は互いに同一でも異なっていてもよい。
上記Ａｚは下記式（Ｘ）で表される環の（ｑ＋１）価の基である。
【化７４】
2014072407.tif 000076
（式（Ｘ）において、Ｚ１〜Ｚ５は、それぞれ独立に、窒素原子又はＣＲｂを表す。
前記ＣＲｂにおいて、Ｒｂは、前記Ｒａと同義である。但し、Ｚ１〜Ｚ５のうち、隣接する２つがＣＲｂである場合、隣接するＣＲｂにおけるＲｂの一部同士が結合して環構造を形成していてもよい。
Ｒｂが複数存在する場合、複数のＲｂは互いに同一でも異なっていてもよい。）
Ａｚが複数ある場合、複数のＡｚは互いに同一でも異なっていてもよい。
Ｗは、置換基Ｘ、置換基Ｘで置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基又は置換基Ｘで置換された環形成原子数５〜３０の複素環基を表す。ただし、置換基Ｘで置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基及び置換基Ｘで置換された環形成原子数５〜３０の複素環基は、置換基Ｘ以外の置換基を有していてもよい。置換基Ｘは、ハメット則の置換基定数（σｐ（パラ））が正の値をとる基である。Ｗが複数ある場合、複数のＷは互いに同一でも異なっていてもよい。］
【請求項３】
下記式（１）〜（６）のいずれかで表される有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【化７５】
2014072407.tif 000077
［式（Ｉ）中、
Ａ１、Ａ２、Ｂ1、Ｂ２及びＣは、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基を表す。
Ｙ１〜Ｙ１０は、それぞれ独立に、Ｎ（窒素原子）又はＣＲａ（Ｃは炭素原子）を表す。但し、Ｙ１〜Ｙ１０のうち、隣接する２つがＣＲａである場合、隣接するＣＲａにおけるＲａの一部同士が結合して環構造を形成していてもよい。
Ｒａは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のハロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のハロアルコキシ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜２０のジアルキルアミノ基、置換もしくは無置換の炭素数１２〜３０のジアリールアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素環基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基を表し、複数のＲａは、互いに同一でも異なっていてもよい。
ｓａ及びｔａは、それぞれ独立に、０〜５の整数を表し、ｓｂ及びｔｂは、それぞれ０〜４の整数を表し、ｕは０〜２の整数を表し、ｓａ＋ｓｂ＋ｔａ＋ｔｂ＋ｕは１〜５の整数である。
ｓａが１〜５の場合、Ａ１と（Ｑ１）ｓａのＱ１は結合している。ｓｂが１〜４の場合、Ｙ１〜Ｙ４の少なくとも１つと（Ｂ１−Ｑ１）ｓｂのＢ１は結合している。
ｔａが１〜５の場合、Ａ２と（Ｑ２）ｔａのＱ２は結合している。ｔｂが１〜４の場合、Ｙ５〜Ｙ８の少なくとも１つと（Ｂ２−Ｑ２）ｔｂのＢ２は結合している。
ｕが１〜２の場合Ｙ９及びＹ１０の少なくとも１つと（Ｃ−Ｑ３）ｕのＣは結合している。
Ｑ１、Ｑ２及びＱ３は、それぞれ独立に、−Ａｚ−Ｗｑを表す。
ｑは１〜４の整数を表す。
Ｑ１が複数ある場合、複数のＱ１は互いに同一でも異なっていてもよい。Ｑ２が複数ある場合、複数のＱ２は互いに同一でも異なっていてもよい。Ｑ３が複数ある場合、複数のＱ３は互いに同一でも異なっていてもよい。
上記Ａｚは下記式（Ｘ）で表される環の（ｑ＋１）価の基である。
【化７６】
2014072407.tif 000078
（式（Ｘ）において、Ｚ１〜Ｚ５は、それぞれ独立に、窒素原子又はＣＲｂを表す。
前記ＣＲｂにおいて、Ｒｂは、前記Ｒａと同義である。但し、Ｚ１〜Ｚ５のうち、隣接する２つがＣＲｂである場合、隣接するＣＲｂにおけるＲｂの一部同士が結合して環構造を形成していてもよい。
Ｒｂが複数存在する場合、複数のＲｂは互いに同一でも異なっていてもよい。）
Ａｚが複数ある場合、複数のＡｚは互いに同一でも異なっていてもよい。
Ｗは、置換基Ｘ、置換基Ｘで置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基又は置換基Ｘで置換された環形成原子数５〜３０の複素環基を表す。ただし、置換基Ｘで置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基及び置換基Ｘで置換された環形成原子数５〜３０の複素環基は、置換基Ｘ以外の置換基を有していてもよい。置換基Ｘは、ハメット則の置換基定数（σｐ（パラ））が正の値をとる電子吸引基である。Ｗが複数ある場合、複数のＷは互いに同一でも異なっていてもよい。］
【請求項４】
下記式（１−１）〜（６−１）のいずれかで表される請求項１〜３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【化７７】
2014072407.tif 000079
［式（１−１）〜（６−１）中、
Ａ１、Ａ２、Ｙ１〜Ｙ１０、Ｑ１、Ｑ２はそれぞれ前記式（１）〜（６）と同様な基を表す。ｓａ及びｔａは、それぞれ独立に、０〜５の整数を表し、ｓａ＋ｔａは１〜５の整数である。］
【請求項５】
前記Ａｚが、置換もしくは無置換の窒素原子数１〜３の含窒素六員環、又は置換もしくは無置換の窒素原子数１〜３の含窒素六員環を含む縮合多環の基である請求項１〜４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【請求項６】
前記Ａｚが、置換もしくは無置換の窒素原子数１もしくは２の含窒素六員環、又は置換もしくは無置換の窒素原子数１もしくは２の含窒素六員環を含む縮合多環の基である請求項１〜５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【請求項７】
前記Ａｚが、置換もしくは無置換のピリミジン環、置換もしくは無置換のピリジン環、置換もしくは無置換のキナゾリン環、及び置換もしくは無置換のキノリン環からなる群から選択される環の基である請求項１〜６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【請求項８】
前記Ａｚが、置換もしくは無置換のピリミジン環、及び置換もしくは無置換のピリジン環から選択される環の基である請求項１〜７のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【請求項９】
前記ｓａ及びｔａが、それぞれ０又は１である請求項１〜８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【請求項１０】
前記ｔａが、０である請求項１〜９のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【請求項１１】
前記ｓａ＋ｓｂ＋ｔａ＋ｔｂ＋ｕが１である請求項１〜３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【請求項１２】
前記ｓａが１であり、前記ｔａが０であり、前記Ａ２が、置換又は無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素環基又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基である、請求項１〜１１のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【請求項１３】
前記ｓａが１であり、前記Ａ１が単結合である、請求項１〜１２のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【請求項１４】
前記置換基Ｘが、−ＣＮ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＣＯ２ＲＣ、−ＣＯＲＣ、−ＣＦ３、−ＳＯ２ＲＣ、−ＮＯ２からなる群から選択される、請求項１〜１１のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。（ＲＣは、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキル基を表す。）
【請求項１５】
前記置換基Ｘが、−ＣＮ、−Ｆ、−ＣＦ３、−ＣＯ２ＲＣ、−ＣＯＲＣ、−ＳＯ２ＲＣ、からなる群から選択される、請求項１〜１４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
（ＲＣは、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキル基を表す。）
【請求項１６】
前記置換基Ｘが、−ＣＮ又は−Ｆである、請求項１〜１５記載のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【請求項１７】
前記置換基Ｘが、−ＣＮである、請求項１〜１６記載のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【請求項１８】
前記Ｗが、ＣＮ置換フェニル基、ＣＮ置換ビフェニル基、ＣＮ置換ナフチル基、ＣＮ置換ジフェニルフルオレニル基、ＣＮ置換スピロビフルオレニル基、ＣＮ置換ジメチルフルオレニル基、ＣＮ置換フェナントレニル基、ＣＮ置換トリフェニレニル基、ＣＮ置換ジベンゾフラニル基、又はＣＮ置換ジベンゾチオフェニル基である請求項１〜１７のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【請求項１９】
陰極と陽極との間に発光層を含む１以上の有機薄膜層を有し、前記有機薄膜層の少なくとも１層が、請求項１〜１８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２０】
前記発光層が、前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含有する請求項１９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２１】
前記発光層が燐光発光材料を含有し、前記燐光発光材料がイリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）及び白金（Ｐｔ）から選択される金属原子のオルトメタル化錯体である請求項１９又は２０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、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子ということもある。）に電圧を印加すると、陽極から正孔が、また陰極から電子が、それぞれ発光層に注入される。そして、発光層において、注入された正孔と電子とが再結合し、励起子が形成される。このとき、電子スピンの統計則により、一重項励起子及び三重項励起子が２５％：７５％の割合で生成する。発光原理に従って分類した場合、蛍光型では、一重項励起子による発光を用いるため、有機ＥＬ素子の内部量子効率は２５％が限界といわれている。一方、燐光型では、三重項励起子による発光を用いるため、一重項励起子から項間交差が効率的に行われた場合には内部量子効率が１００％まで高められることが知られている。
【０００３】
従来、有機ＥＬ素子においては、蛍光型、及び燐光型の発光メカニズムに応じ、最適な素子設計がなされてきた。特に燐光型の有機ＥＬ素子については、その発光特性から、蛍光素子技術の単純な転用では高性能な素子が得られないことが知られている。その理由は、一般的に以下のように考えられている。
【０００４】
まず、燐光発光は、三重項励起子を利用した発光であるため、発光層に用いる化合物のエネルギーギャップが大きくなくてはならない。何故なら、ある化合物の一重項エネルギー（最低励起一重項状態と基底状態とのエネルギー差をいう。）の値は、通常、その化合物の三重項エネルギー（最低励起三重項状態と基底状態とのエネルギー差をいう。）の値よりも大きいからである。
従って、燐光発光性ドーパント材料の三重項エネルギーを効率的に素子内に閉じ込めるためには、まず、燐光発光性ドーパント材料の三重項エネルギーよりも大きな三重項エネルギーを有するホスト材料を発光層に用いなければならない。さらに、発光層に隣接する電子輸送層及び正孔輸送層を設ける際に、電子輸送層及び正孔輸送層にも燐光発光性ドーパント材料よりも大きな三重項エネルギーを有する化合物を用いなければならない。このように、従来の有機ＥＬ素子の素子設計思想に基づく場合、蛍光型の有機ＥＬ素子に用いる化合物と比べて、より大きなエネルギーギャップを有する化合物を燐光型の有機ＥＬ素子に用いることにつながり、有機ＥＬ素子全体の駆動電圧が上昇する。
【０００５】
また、蛍光素子で有用であった酸化耐性や還元耐性の高い炭化水素系の化合物はπ電子雲の広がりが大きいため、エネルギーギャップが小さい。そのため、燐光型の有機ＥＬ素子では、このような炭化水素系の化合物が選択され難く、酸素や窒素等のヘテロ原子を含んだ有機化合物が選択され、その結果、燐光型の有機ＥＬ素子は、蛍光型の有機ＥＬ素子と比較して寿命が短いという問題を有する。
さらに、燐光発光性ドーパント材料の三重項励起子の励起子緩和速度が一重項励起子と比較して非常に長いことも素子性能に大きな影響を与える。即ち、一重項励起子からの発光は、発光に繋がる緩和速度が速いため、発光層の周辺層（例えば、正孔輸送層や電子輸送層）への励起子の拡散が起きにくく、効率的な発光が期待される。一方、三重項励起子からの発光は、スピン禁制であり緩和速度が遅いため、周辺層への励起子の拡散が起きやすく、特定の燐光発光性化合物以外からは熱的なエネルギー失活が起きてしまう。つまり、蛍光型の有機ＥＬ素子と比較して、電子及び正孔の再結合領域のコントロールがより重要となる。
以上のような理由により、燐光型の有機ＥＬ素子の高性能化においては、蛍光型の有機ＥＬ素子と異なる材料選択及び素子設計が必要となる。
このような有機ＥＬ材料として、従来から、高い三重項エネルギーを示し、かつ正孔輸送性材料の主要骨格として知られているインドロカルバゾール誘導体は、有用な燐光ホスト材料として用いられていた。
【０００６】
特許文献１には、インドロカルバゾール骨格と含窒素複素環基を同一分子内に含む化合物を有機ＥＬ素子用材料として用いることが記載されている。この化合物は、正孔輸送性のインドロカルバゾール骨格に対して電子欠乏性の含窒素複素環基を導入することにより、電荷輸送のバランスをとった分子設計となっている。
しかし、有機ＥＬ素子の寿命のさらなる向上が求められており、より長寿命を実現可能な有機ＥＬ素子用材料の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００８／０５６７４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、長寿命な燐光発光が得られる有機ＥＬ素子及びそれを実現する有機ＥＬ素子用材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、以下の有機ＥＬ素子用材料及び有機ＥＬ素子が提供される。
１．下記式（１）〜（６）のいずれかで表される有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【化１】
2014072407.tif 000002
［式（Ｉ）中、
Ａ１、Ａ２、Ｂ1、Ｂ２及びＣは、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基を表す。
Ｙ１〜Ｙ１０は、それぞれ独立に、Ｎ（窒素原子）又はＣＲａ（Ｃは炭素原子）を表す。但し、Ｙ１〜Ｙ１０のうち、隣接する２つがＣＲａである場合、隣接するＣＲａにおけるＲａの一部同士が結合して環構造を形成していてもよい。
Ｒａは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のハロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のハロアルコキシ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜２０のジアルキルアミノ基、置換もしくは無置換の炭素数１２〜３０のジアリールアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素環基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基を表し、複数のＲａは、互いに同一でも異なっていてもよい。
ｓａ及びｔａは、それぞれ独立に、０〜５の整数を表し、ｓｂ及びｔｂは、それぞれ０〜４の整数を表し、ｕは０〜２の整数を表し、ｓａ＋ｓｂ＋ｔａ＋ｔｂ＋ｕは１〜５の整数である。
ｓａが１〜５の場合、Ａ１と（Ｑ１）ｓａのＱ１は結合している。ｓｂが１〜４の場合、Ｙ１〜Ｙ４の少なくとも１つと（Ｂ１−Ｑ１）ｓｂのＢ１は結合している。
ｔａが１〜５の場合、Ａ２と（Ｑ２）ｔａのＱ２は結合している。ｔｂが１〜４の場合、Ｙ５〜Ｙ８の少なくとも１つと（Ｂ２−Ｑ２）ｔｂのＢ２は結合している。
ｕが１〜２の場合Ｙ９及びＹ１０の少なくとも１つと（Ｃ−Ｑ３）ｕのＣは結合している。
Ｑ１、Ｑ２及びＱ３は、それぞれ独立に、−Ａｚ−Ｗｑを表す。
ｑは１〜４の整数を表す。
Ｑ１が複数ある場合、複数のＱ１は互いに同一でも異なっていてもよい。Ｑ２が複数ある場合、複数のＱ２は互いに同一でも異なっていてもよい。Ｑ３が複数ある場合、複数のＱ３は互いに同一でも異なっていてもよい。
上記Ａｚは下記式（Ｘ）で表される環の（ｑ＋１）価の基である。
【化２】
2014072407.tif 000003
（式（Ｘ）において、Ｚ１〜Ｚ５は、それぞれ独立に、窒素原子又はＣＲｂを表す。
前記ＣＲｂにおいて、Ｒｂは、前記Ｒａと同義である。但し、Ｚ１〜Ｚ５のうち、隣接する２つがＣＲｂである場合、隣接するＣＲｂにおけるＲｂの一部同士が結合して環構造を形成していてもよい。
Ｒｂが複数存在する場合、複数のＲｂは互いに同一でも異なっていてもよい。）
Ａｚが複数ある場合、複数のＡｚは互いに同一でも異なっていてもよい。
Ｗは、置換基Ｘ、置換基Ｘで置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基又は置換基Ｘで置換された環形成原子数５〜３０の複素環基を表す。ただし、置換基Ｘで置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基及び置換基Ｘで置換された環形成原子数５〜３０の複素環基は、置換基Ｘ以外の置換基を有していてもよい。置換基Ｘは、電子吸引基である。Ｗが複数ある場合、複数のＷは互いに同一でも異なっていてもよい。］
２．下記式（１）〜（６）のいずれかで表される有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【化３】
2014072407.tif 000004
［式（Ｉ）中、
Ａ１、Ａ２、Ｂ1、Ｂ２及びＣは、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基を表す。
Ｙ１〜Ｙ１０は、それぞれ独立に、Ｎ（窒素原子）又はＣＲａ（Ｃは炭素原子）を表す。但し、Ｙ１〜Ｙ１０のうち、隣接する２つがＣＲａである場合、隣接するＣＲａにおけるＲａの一部同士が結合して環構造を形成していてもよい。
Ｒａは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のハロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のハロアルコキシ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜２０のジアルキルアミノ基、置換もしくは無置換の炭素数１２〜３０のジアリールアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素環基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基を表し、複数のＲａは、互いに同一でも異なっていてもよい。
ｓａ及びｔａは、それぞれ独立に、０〜５の整数を表し、ｓｂ及びｔｂは、それぞれ０〜４の整数を表し、ｕは０〜２の整数を表し、ｓａ＋ｓｂ＋ｔａ＋ｔｂ＋ｕは１〜５の整数である。
ｓａが１〜５の場合、Ａ１と（Ｑ１）ｓａのＱ１は結合している。ｓｂが１〜４の場合、Ｙ１〜Ｙ４の少なくとも１つと（Ｂ１−Ｑ１）ｓｂのＢ１は結合している。
ｔａが１〜５の場合、Ａ２と（Ｑ２）ｔａのＱ２は結合している。ｔｂが１〜４の場合、Ｙ５〜Ｙ８の少なくとも１つと（Ｂ２−Ｑ２）ｔｂのＢ２は結合している。
ｕが１〜２の場合Ｙ９及びＹ１０の少なくとも１つと（Ｃ−Ｑ３）ｕのＣは結合している。
Ｑ１、Ｑ２及びＱ３は、それぞれ独立に、−Ａｚ−Ｗｑを表す。
ｑは１〜４の整数を表す。
Ｑ１が複数ある場合、複数のＱ１は互いに同一でも異なっていてもよい。Ｑ２が複数ある場合、複数のＱ２は互いに同一でも異なっていてもよい。Ｑ３が複数ある場合、複数のＱ３は互いに同一でも異なっていてもよい。
上記Ａｚは下記式（Ｘ）で表される環の（ｑ＋１）価の基である。
【化４】
2014072407.tif 000005
（式（Ｘ）において、Ｚ１〜Ｚ５は、それぞれ独立に、窒素原子又はＣＲｂを表す。
前記ＣＲｂにおいて、Ｒｂは、前記Ｒａと同義である。但し、Ｚ１〜Ｚ５のうち、隣接する２つがＣＲｂである場合、隣接するＣＲｂにおけるＲｂの一部同士が結合して環構造を形成していてもよい。
Ｒｂが複数存在する場合、複数のＲｂは互いに同一でも異なっていてもよい。）
Ａｚが複数ある場合、複数のＡｚは互いに同一でも異なっていてもよい。
Ｗは、置換基Ｘ、置換基Ｘで置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基又は置換基Ｘで置換された環形成原子数５〜３０の複素環基を表す。ただし、置換基Ｘで置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基及び置換基Ｘで置換された環形成原子数５〜３０の複素環基は、置換基Ｘ以外の置換基を有していてもよい。置換基Ｘは、ハメット則の置換基定数（σｐ（パラ））が正の値をとる基である。Ｗが複数ある場合、複数のＷは互いに同一でも異なっていてもよい。］
３．下記式（１）〜（６）のいずれかで表される有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【化５】
2014072407.tif 000006
［式（Ｉ）中、
Ａ１、Ａ２、Ｂ1、Ｂ２及びＣは、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基を表す。
Ｙ１〜Ｙ１０は、それぞれ独立に、Ｎ（窒素原子）又はＣＲａ（Ｃは炭素原子）を表す。但し、Ｙ１〜Ｙ１０のうち、隣接する２つがＣＲａである場合、隣接するＣＲａにおけるＲａの一部同士が結合して環構造を形成していてもよい。
Ｒａは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のハロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のハロアルコキシ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜２０のジアルキルアミノ基、置換もしくは無置換の炭素数１２〜３０のジアリールアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素環基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基を表し、複数のＲａは、互いに同一でも異なっていてもよい。
ｓａ及びｔａは、それぞれ独立に、０〜５の整数を表し、ｓｂ及びｔｂは、それぞれ０〜４の整数を表し、ｕは０〜２の整数を表し、ｓａ＋ｓｂ＋ｔａ＋ｔｂ＋ｕは１〜５の整数である。
ｓａが１〜５の場合、Ａ１と（Ｑ１）ｓａのＱ１は結合している。ｓｂが１〜４の場合、Ｙ１〜Ｙ４の少なくとも１つと（Ｂ１−Ｑ１）ｓｂのＢ１は結合している。
ｔａが１〜５の場合、Ａ２と（Ｑ２）ｔａのＱ２は結合している。ｔｂが１〜４の場合、Ｙ５〜Ｙ８の少なくとも１つと（Ｂ２−Ｑ２）ｔｂのＢ２は結合している。
ｕが１〜２の場合Ｙ９及びＹ１０の少なくとも１つと（Ｃ−Ｑ３）ｕのＣは結合している。
Ｑ１、Ｑ２及びＱ３は、それぞれ独立に、−Ａｚ−Ｗｑを表す。
ｑは１〜４の整数を表す。
Ｑ１が複数ある場合、複数のＱ１は互いに同一でも異なっていてもよい。Ｑ２が複数ある場合、複数のＱ２は互いに同一でも異なっていてもよい。Ｑ３が複数ある場合、複数のＱ３は互いに同一でも異なっていてもよい。
上記Ａｚは下記式（Ｘ）で表される環の（ｑ＋１）価の基である。
【化６】
2014072407.tif 000007
（式（Ｘ）において、Ｚ１〜Ｚ５は、それぞれ独立に、窒素原子又はＣＲｂを表す。
前記ＣＲｂにおいて、Ｒｂは、前記Ｒａと同義である。但し、Ｚ１〜Ｚ５のうち、隣接する２つがＣＲｂである場合、隣接するＣＲｂにおけるＲｂの一部同士が結合して環構造を形成していてもよい。
Ｒｂが複数存在する場合、複数のＲｂは互いに同一でも異なっていてもよい。）
Ａｚが複数ある場合、複数のＡｚは互いに同一でも異なっていてもよい。
Ｗは、置換基Ｘ、置換基Ｘで置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基又は置換基Ｘで置換された環形成原子数５〜３０の複素環基を表す。ただし、置換基Ｘで置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基及び置換基Ｘで置換された環形成原子数５〜３０の複素環基は、置換基Ｘ以外の置換基を有していてもよい。置換基Ｘは、ハメット則の置換基定数（σｐ（パラ））が正の値をとる電子吸引基である。Ｗが複数ある場合、複数のＷは互いに同一でも異なっていてもよい。］
４．下記式（１−１）〜（６−１）のいずれかで表される１〜３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【化７】
2014072407.tif 000008
［式（１−１）〜（６−１）中、
Ａ１、Ａ２、Ｙ１〜Ｙ１０、Ｑ１、Ｑ２はそれぞれ前記式（１）〜（６）と同様な基を表す。ｓａ及びｔａは、それぞれ独立に、０〜５の整数を表し、ｓａ＋ｔａは１〜５の整数である。］
５．前記Ａｚが、置換もしくは無置換の窒素原子数１〜３の含窒素六員環、又は置換もしくは無置換の窒素原子数１〜３の含窒素六員環を含む縮合多環の基である１〜４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
６．前記Ａｚが、置換もしくは無置換の窒素原子数１もしくは２の含窒素六員環、又は置換もしくは無置換の窒素原子数１もしくは２の含窒素六員環を含む縮合多環の基である１〜５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
７．前記Ａｚが、置換もしくは無置換のピリミジン環、置換もしくは無置換のピリジン環、置換もしくは無置換のキナゾリン環、及び置換もしくは無置換のキノリン環からなる群から選択される環の基である１〜６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
８．前記Ａｚが、置換もしくは無置換のピリミジン環、及び置換もしくは無置換のピリジン環から選択される環の基である１〜７のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
９．前記ｓａ及びｔａが、それぞれ０又は１である１〜８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
１０．前記ｔａが、０である１〜９のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
１１．前記ｓａ＋ｓｂ＋ｔａ＋ｔｂ＋ｕが１である１〜３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
１２．前記ｓａが１であり、前記ｔａが０であり、前記Ａ２が、置換又は無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素環基又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基である、１〜１１のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
１３．前記ｓａが１であり、前記Ａ１が単結合である、１〜１２のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
１４．前記置換基Ｘが、−ＣＮ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＣＯ２ＲＣ、−ＣＯＲＣ、−ＣＦ３、−ＳＯ２ＲＣ、−ＮＯ２からなる群から選択される、１〜１１のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。（ＲＣは、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキル基を表す。）
１５．前記置換基Ｘが、−ＣＮ、−Ｆ、−ＣＦ３、−ＣＯ２ＲＣ、−ＣＯＲＣ、−ＳＯ２ＲＣ、からなる群から選択される、１〜１４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
（ＲＣは、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキル基を表す。）
１６．前記置換基Ｘが、−ＣＮ又は−Ｆである、１〜１５記載のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
１７．前記置換基Ｘが、−ＣＮである、１〜１６記載のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
１８．前記Ｗが、ＣＮ置換フェニル基、ＣＮ置換ビフェニル基、ＣＮ置換ナフチル基、ＣＮ置換ジフェニルフルオレニル基、ＣＮ置換スピロビフルオレニル基、ＣＮ置換ジメチルフルオレニル基、ＣＮ置換フェナントレニル基、ＣＮ置換トリフェニレニル基、ＣＮ置換ジベンゾフラニル基、又はＣＮ置換ジベンゾチオフェニル基である１〜１７のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
１９．陰極と陽極との間に発光層を含む１以上の有機薄膜層を有し、前記有機薄膜層の少なくとも１層が、１〜１８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
２０．前記発光層が、前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含有する１９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
２１．前記発光層が燐光発光材料を含有し、前記燐光発光材料がイリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）及び白金（Ｐｔ）から選択される金属原子のオルトメタル化錯体である１９又は２０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、長寿命な燐光発光が得られる有機ＥＬ素子、及びそれを実現するための有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明の有機ＥＬ素子の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子用材料は、下記式（１）〜（６）のいずれかで表される化合物である。
【化８】
2014072407.tif 000009
【００１３】
上記化合物は、インドロカルバゾール骨格と含窒素複素環基（後述するＱ１〜Ｑ３が有するＡｚ基）を同一分子内に含む化合物であり、含窒素複素環基は電子吸引基又は／及びハメット則の置換基定数（σｐ（パラ））が正の値をとる基である置換基Ｘ、置換基Ｘで置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基又は置換基Ｘで置換された環形成原子数５〜３０の複素環基（Ｗ）を置換基として有する。含窒素複素環基が置換基Ｘ又は置換基Ｘを有する置換基を有することにより、化合物の一重項エネルギー（Ｓ１）が小さくなり、構造が安定化する。その結果、この化合物を使用した有機ＥＬ素子の寿命が向上する。
【００１４】
式（１）〜（６）において、Ａ１、Ａ２、Ｂ1、Ｂ２及びＣは、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基を表す。
【００１５】
Ｙ１〜Ｙ１０は、それぞれ独立に、Ｎ（窒素原子）又はＣＲａ（Ｃは炭素原子）を表す。但し、Ｙ１〜Ｙ１０のうち、隣接する２つがＣＲａである場合、隣接するＣＲａにおけるＲａの一部同士が結合して環構造を形成していてもよい。
Ｒａは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のハロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のハロアルコキシ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜２０のジアルキルアミノ基、置換もしくは無置換の炭素数１２〜３０のジアリールアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素環基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基を表す。Ｒａが複数あるときは、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。
【００１６】
ｓａ及びｔａは、それぞれ独立に、０〜５の整数を表し、ｓｂ及びｔｂは、それぞれ独立に、０〜４の整数を表し、ｕは０〜２の整数を表し、ｓａ＋ｓｂ＋ｔａ＋ｔｂ＋ｕは１〜５の整数である。
ｓａが１〜５の場合、Ａ１と（Ｑ１）ｓａのＱ１は結合している。ｓｂが１〜４の場合、Ｙ１〜Ｙ４の少なくとも１つと（Ｂ１−Ｑ１）ｓｂのＢ１は結合している。
ｔａが１〜５の場合、Ａ２と（Ｑ２）ｔａのＱ２は結合している。ｔｂが１〜４の場合、Ｙ５〜Ｙ８の少なくとも１つと（Ｂ２−Ｑ２）ｔｂのＢ２は結合している。
ｕが１〜２の場合Ｙ９〜Ｙ１０の少なくとも１つと（Ｃ−Ｑ３）ｕのＣは結合している。
【００１７】
Ｑ１、Ｑ２及びＱ３は、それぞれ独立に、−Ａｚ−Ｗｑで表される基である。
ｑは１〜４の整数を表す。
Ｑ１が複数ある場合、複数のＱ１は互いに同一でも異なっていてもよい。Ｑ２が複数ある場合、複数のＱ２は互いに同一でも異なっていてもよい。Ｑ３が複数ある場合、複数のＱ３は互いに同一でも異なっていてもよい。
【００１８】
上記Ａｚは下記式（Ｘ）で表される環の（ｑ＋１）価の基である。
【化９】
2014072407.tif 000010
【００１９】
式（Ｘ）において、Ｚ１〜Ｚ５は、それぞれ独立に、窒素原子又はＣＲｂを表す。Ｒｂは、上述したＲａと同様な基を表す。但し、Ｚ１〜Ｚ５のうち、隣接する２つがＣＲｂである場合、隣接するＣＲｂにおけるＲｂの一部同士が結合して環構造を形成していてもよい。
Ｒｂが複数存在する場合、複数のＲｂは互いに同一でも異なっていてもよい。
Ａｚが複数ある場合、複数のＡｚは互いに同一でも異なっていてもよい。
【００２０】
Ａｚとしては、イソキノリン環、キノキサリン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環、キナゾリン環、キノリン環、アクリジン環の（ｑ＋１）価の基が挙げられ、これらの環は置換されていても無置換であってもよい。
Ａｚは、置換もしくは無置換の窒素原子数１〜３の含窒素六員環、又は置換もしくは無置換の窒素原子数１〜３の含窒素六員環を含む縮合多環の基であることが好ましい。
さらにＡｚは、置換もしくは無置換の窒素原子数１もしくは２の含窒素六員環、又は置換もしくは無置換の窒素原子数１もしくは２の含窒素六員環を含む縮合多環の基であることが好ましい。
具体的には、Ａｚは、置換もしくは無置換のピリミジン環、置換もしくは無置換のピリジン環、置換もしくは無置換のキナゾリン環、及び置換もしくは無置換のキノリン環からなる群から選択される環の基が好ましく、特に、置換もしくは無置換のピリミジン環、置換もしくは無置換のピリジン環から選択される環の基であることが好ましい。
【００２１】
Ｑ１〜Ｑ３の具体的な構造例を以下に示す。
【化１０】
2014072407.tif 000011
【化１１】
2014072407.tif 000012
【００２２】
上記式中、Ｒは、置換基を表わし、前記Ｒａ、Ｒｂで挙げたものと同義である。Ｒとして好ましくは、置換もしくは無置換のフェニル基、置換もしくは無置換のビフェニル基、置換もしくは無置換のフルオレニル基、置換もしくは無置換のナフチル基、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基、置換もしくは無置換のチオフェニル基が挙げられる。
ｐは１〜５の整数を表す。
【００２３】
Ｗは、置換基Ｘ、置換基Ｘで置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基又は置換基Ｘで置換された環形成原子数５〜３０の複素環基を表す。ただし、置換基Ｘで置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基及び置換基Ｘで置換された環形成原子数５〜３０の複素環基は、置換基Ｘ以外の置換基を有していてもよい。置換基Ｘは、電子吸引基である。
ここで、置換基Ｘは電子吸引基、ハメット則の置換基定数（σｐ（パラ））が正の値をとる基、又はハメット則の置換基定数（σｐ（パラ））が正の値をとる電子吸引基である。
Ｗが複数ある場合、複数のＷは互いに同一でも異なっていてもよい。
【００２４】
本願において電子吸引基とは、電子受容性基ともいい、電子説において、誘起効果や共鳴効果により、置換した原子団から、電子を引き付ける原子団を意味する。
電子吸引基として、例えば、ハメット則の置換基定数（σp（パラ））が正の値をとるものが挙げられる。
尚、フェニル基も正の値を示す例があるが、本願では電子吸引基には含めない。
【００２５】
本発明では、Ａｚに置換基Ｘで置換された芳香族炭化水素基が結合した場合、置換基Ｘで置換された複素環基が結合した場合、又は置換基Ｘが直接結合した場合に、置換基Ｘの誘起効果によって、Ａｚが特定の位置で結合した構造の化合物（特に発光材ホスト）のアフィニティ（Ａｆ）を大きくできる。その結果、本発明の有機ＥＬ素子用材料を有機ＥＬ素子に用いることにより、電子注入性の改善により有機ＥＬ素子が高効率化する。また、本発明の材料を有機ＥＬ素子の発光層に用いた場合、発光層に隣接する正孔輸送層における電子障壁が大きくなることで、電子が閉じ込められ、正孔注入・輸送層の電子による劣化を低減することにより、有機ＥＬ素子の寿命を向上させることができる。
【００２６】
置換基Ｘの例としては、−Ｃｌ（σｐ：＋０．２３）、−Ｂｒ（σｐ（パラ）：＋０．２３），−Ｆ（σｐ：＋０．０６）、−Ｉ（σｐ：＋０．１８）、−ＣＯ２ＲＣ（σｐ：Ｒ＝Ｅｔの時＋０．４５）、−ＣＯＲＣ（σｐ：Ｒ＝Ｍｅの時＋０．５０）、−ＣＦ３（σｐ：＋０．５４）、−ＣＮ（σｐ：＋０．６６）、−ＳＯ２ＲＣ（σｐ：Ｒ＝Ｍｅの時＋０．７２）、−ＮＯ２（σｐ：＋０．７８）等が挙げられる。
尚、ＲＣはそれぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキル基を表す。
また、ハメット則の置換基定数（σｐ（パラ））は、岩波理化学辞典第５版、Ｐ１０６３，鈴木仁美著、有機化学講座２  有機反応II  芳香族化合物、Ｐ１１９等に記載された値である。
【００２７】
置換基の化学的安定性（分解しづらい）や、電気的安定性（ラジカルが発生しづらい）から、好ましい置換基Ｘとしては、−ＣＮ、−Ｆ、−ＣＦ３、−ＣＯ２ＲＣ、−ＣＯＲC、−ＳＯ２ＲCが挙げられる。なかでも、材料の分子量が小さい場合、蒸着温度の低下や、熱安定性の向上が期待できるので、−Ｆ又は−ＣＮが好ましく、特に、−ＣＮが好ましい。
置換基Ｘが−Ｆである場合、化合物の三重項エネルギー（Ｔ１）を高く維持できるので、本発明の材料を発光層のホストとして使用した場合、有機ＥＬ素子の効率を維持又は向上させることができる。
置換基Ｘが−ＣＮである場合、誘起効果のみならず共鳴効果によって、化合物の一重項エネルギー（Ｓ１）を小さくできることから、本発明の材料を発光層のホストとして使用した場合、光化学的安定性が高まり、より有機ＥＬ素子を長寿命化できる。
【００２８】
より具体的には、Ｗとして、ＣＮ置換フェニル基、ＣＮ置換ビフェニル基、ＣＮ置換ナフチル基、ＣＮ置換ジフェニルフルオレニル基、ＣＮ置換スピロビフルオレニル基、ＣＮ置換ジメチルフルオレニル基、ＣＮ置換フェナントレニル基、ＣＮ置換トリフェニレニル基、ＣＮ置換ジベンゾフラニル基、又はＣＮ置換ジベンゾチオフェニル基が挙げられる。
【００２９】
上記式（１）〜（６）のうち、例えば、下記式（１−１）〜（６−１）のいずれかで表される化合物が好ましい。
【化１２】
2014072407.tif 000013
［式（１−１）〜（６−１）中、
Ａ１、Ａ２、Ｙ１〜Ｙ１０、Ｑ１、Ｑ２はそれぞれ上記式（１）〜（６）と同様な基を表す。ｓａ及びｔａは、それぞれ独立に、０〜５の整数を表し、ｓａ＋ｔａは１〜５の整数である。］
【００３０】
式（１−１）〜（６−１）で表される化合物では、インドロカルバゾールのＮと、Ｑ１、Ｑ２のＡｚとの相互作用により、構造が安定化するため、発光素子の長寿命化が期待できる。
また、合成が簡単になることで、高純度の材料が得られるので、発光素子の長寿命化に有利である。
【００３１】
式（１）〜（６）又は式（１−１）〜（６−１）において、ｓａ、ｓｂ、ｔａ、ｔｂ及びｕが、それぞれ０又は１である化合物が好ましい。これにより、三重項エネルギー（Ｔ１）が大きくなるので、発光素子の高効率化に有利である。
また、ｔａ、ｔｂ及びｕが０である化合物が好ましい。これにより、インドロカルバゾールのＨＯＭＯ（Highest
Occupied Molecular orbital）の分布とＱ１のＡｚのＬＵＭＯ（Lowest Occupied
Molecular orbital）の分布との分離が明確になるので、化合物のＳ１とＴ１のエネルギー差（ΔＳＴ）が小さくなり、有機ＥＬ素子のキャリアの注入性が向上して低電圧化するとともに、長寿命化が期待できる。
また、ｓａ＋ｓｂ＋ｔａ＋ｔｂ＋ｕが１である化合物が好ましい。この場合、化合物の三重項エネルギー（Ｔ１）が大きいので、有機ＥＬ素子の高効率化に有利である。さらに、化合物のＳ１とＴ１のエネルギー差（ΔＳＴ）が小さくなり、発光素子のキャリアの注入性が向上して低電圧化するとともに、長寿命化が期待できる。
また、ｓａが１であり、ｔａが０であり、Ａ２が、置換又は無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素環基又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基である化合物が好ましい。これにより、上記と同じように、化合物の三重項エネルギー（Ｔ１）が大きいので、有機ＥＬ素子の高効率化に有利である。さらに、化合物のＳ１とＴ１のエネルギー差（ΔＳＴ）が小さくなり、有機ＥＬ素子のキャリアの注入性が向上して低電圧化するとともに、長寿命化が期待できる。さらにまた、インドロカルバゾールのＮと、Ｑ１のＡｚとの相互作用により、構造が安定化するため、有機ＥＬ素子の長寿命化が期待できる。また、合成が簡単になることで、高純度の材料が得られるので、有機ＥＬ素子の長寿命化に有利である。
また、Ａ２として、芳香族炭化水素環基、複素環基を選択すると、より構造が安定であり、有機ＥＬ素子の長寿命化に有利である。
また、ｓａが１であり、Ａ１が単結合である化合物が好ましい。これにより、
インドロカルバゾールのＮと、Ｑ１のＡｚとの相互作用が一層高まり、より構造が安定化するため、有機ＥＬ素子の長寿命化が期待できる。また、合成がより簡単になることで、高純度の材料が得られるので、有機ＥＬ素子の長寿命化に有利である。
【００３２】
以下、上述した式（１）〜（６）における各基について詳細に説明する。
炭素数１〜２０又は炭素数１〜３０のアルキル基（好ましくは炭素数１〜６）の例としては、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、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−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−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ネオペンチル基、１−メチルペンチル基、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、シクロオクチル基、アダマンチル基等が挙げられ、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、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が好ましい。
【００３３】
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられ、フッ素が好ましい。
【００３４】
炭素数１〜２０のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基等が挙げられる。好ましくは、炭素数１〜５のアルコキシ基である。
【００３５】
炭素数１〜２０のハロアルキル基としては、上記アルキル基において１以上の水素原子がハロゲン原子で置換されたものが挙げられる。ハロゲン原子としてはフッ素が好ましい。トリフルオロメチル基、２，２−トリフルオロエチル基等が挙げられる。好ましくは、炭素数１〜５のハロアルキル基である。
【００３６】
炭素数１〜２０のハロアルコキシ基としては、上記アルコキシ基において１以上の水素原子がハロゲン原子で置換されたものが挙げられる。ハロゲン原子としてはフッ素が好ましい。好ましくは、炭素数１〜５のハロアルコキシ基である。
【００３７】
置換又は無置換のシリル基の例としては、置換又は無置換の炭素数１〜１０のアルキルを１以上有するシリル基（アルキルシリル基）、置換又は無置換の炭素数６〜３０のアリールを１以上有するシリル基（アリールシリル基）、又はアルキル基及びアリール基を共に有するシリル基が挙げられる。
具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリブチルシリル基、ジメチルエチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、ジメチルイソプロピルシリル基、ジメチルプロピルシリル基、ジメチルブチルシリル基、ジメチルターシャリーブチルシリル基、ジエチルイソプロピルシリル基、フェニルジメチルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、ジフェニルターシャリーブチルシリル基、トリフェニルシリル基等が挙げられ、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基が好ましい。
【００３８】
炭素数２〜２０のジアルキルアミノ基としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジ−ｎ−プロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ジ−ｎ−ブチルアミノ基、ジ−ｓ−ブチルアミノ基、ジイソブチルアミノ基、ジ−ｔ−ブチルアミノ基、ジシクロペンチルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基等が挙げられる。
【００３９】
炭素数１２〜３０のジアリールアミノ基としては、ジフェニルアミノ基、ジナフチルアミノ基、ジビフェニルアミノ基、ジフルオレニルアミノ基、フェニルナフチルアミノ基、フェニルビフェニルアミノ基、フェニルフルオレニルアミノ基、ビフェニルフルオレニルアミノ基等が挙げられる。
【００４０】
環形成炭素数６〜３０（好ましくは環形成炭素数６〜１４）の芳香族炭化水素基としては、非縮合芳香族炭化水素基及び縮合芳香族炭化水素基が挙げられる。具体的には、１価の基の場合、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、フェナントレニル基、フルオレニル基、スピロフルオレニル基、９，９−ジフェニルフルオレニル基、９，９’−スピロビ［９Ｈ−フルオレン］−２−イル基、９，９−ジメチルフルオレニル基、ベンゾ［ｃ］フェナントレニル基、ベンゾ［ａ］トリフェニレニル基、ナフト［１，２−ｃ］フェナントレニル基、ナフト［１，２−ａ］トリフェニレニル基、ジベンゾ［ａ，ｃ］トリフェニレニル基、ベンゾ［ｂ］フルオランテニル基等が挙げられ、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナントリル基、トリフェニレニル基、フルオレニル基、スピロビフルオレニル基、フルオランテニル基が好ましい。
２価以上の芳香族炭化水素基の例は、上記アリール基から水素原子を除くことにより導かれる二価以上の基が挙げられる。
【００４１】
環形成原子数５〜３０（好ましくは環形成原子数５〜１４）の複素環基としては、非縮合複素環基及び縮合複素環基が挙げられる。
より具体的には、ピロール環、イソインドール環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、イソキノリン環、キノキサリン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環、インドール環、キノリン環、アクリジン環、ピロリジン環、ジオキサン環、ピペリジン環、モルフォリン環、ピペラジン環、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、ベンゾオキサゾール環、チアゾール環、チアジアゾール環、ベンゾチアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピラン環、ジベンゾフラン環、ベンゾ［ｃ］ジベンゾフラン環及びこれらの誘導体から形成される基等が挙げられ、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環及びこれらの誘導体から形成される基が好ましい。
【００４２】
「置換もしくは無置換」という場合の任意の置換基としては、ハロゲン原子（フッ素、塩素、臭素、ヨウ素）、シアノ基、炭素数１〜２０（好ましくは１〜６）のアルキル基、炭素数３〜２０（好ましくは５〜１２）のシクロアルキル基、炭素数１〜２０（好ましくは１〜５）のアルコキシ基、炭素数１〜２０（好ましくは１〜５）のハロアルキル基、炭素数１〜２０（好ましくは１〜５）のハロアルコキシ基、炭素数１〜１０（好ましくは１〜５）のアルキルシリル基、環形成炭素数６〜３０（好ましくは６〜１８）のアリール基（芳香族炭化水素基）、環形成炭素数６〜３０（好ましくは６〜１８）のアリールオキシ基、炭素数６〜３０（好ましくは６〜１８）のアリールシリル基、炭素数７〜３０（好ましくは７〜２０）のアラルキル基、及び環形成原子数５〜３０の（好ましくは５〜１８）ヘテロアリール基（複素環基）が挙げられる。これらの置換基は、さらに、上述の任意の置換基により置換されていてもよい。
【００４３】
上記任意の置換基の例としてのアルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基、置換シリル基、芳香族炭化水素基及び複素環基としては、上述したものが挙げられる。
アリールオキシ基としては、非縮合芳香族炭化水素基及び縮合芳香族炭化水素基の１つの水素原子が−Ｏ−基で置換されたものが挙げられる。
アラルキル基としては、非縮合芳香族炭化水素基及び縮合芳香族炭化水素基の１つの水素原子がアルキル基で置換されたものが挙げられる。
【００４４】
上記任意の置換基のうち、フッ素原子、シアノ基、アルキル基、シクロアルキル基、アルキルシリル基、アリール基（芳香族炭化水素基）、ヘテロアリール基（複素環基）が特に好ましい。
【００４５】
尚、本明細書において、「置換もしくは無置換の炭素数ａ〜ｂのＸＸ基」という表現における「炭素数ａ〜ｂ」は、ＸＸ基が無置換である場合の炭素数を表すものであり、ＸＸ基が置換されている場合の置換基の炭素数は含めない。また、本発明の有機ＥＬ素子用材料において、水素原子とは、中性子数が異なる同位体、即ち、軽水素（ｐｒｏｔｉｕｍ）、重水素（ｄｅｕｔｅｒｉｕｍ）、三重水素（ｔｒｉｔｉｕｍ）を包含する。
【００４６】
以下に、本発明の有機ＥＬ素子用材料の具体例を記載するが、下記化合物に限定されない。
【化１３】
2014072407.tif 000014
【化１４】
2014072407.tif 000015
【化１５】
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【化１６】
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【化１７】
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【化１８】
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【化１９】
2014072407.tif 000020
【化２０】
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【化２１】
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【化２２】
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【化２３】
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【化２４】
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【化２５】
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【化２６】
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【化２７】
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【化２８】
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【化２９】
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【化３０】
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【化３１】
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【化３２】
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【化３３】
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【化３４】
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【化３５】
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【化３６】
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【化３７】
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【化３８】
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【化３９】
2014072407.tif 000040
【００４７】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の実施の形態について説明する。
本発明の有機ＥＬ素子は、陰極と陽極の間に発光層を含有する有機薄膜層を有し、この有機薄膜層のうちの少なくとも１層が前述した本発明の有機ＥＬ素子用材料を含むことにより、有機ＥＬ素子を長寿命化できる。
本発明の有機ＥＬ素子用材料が含まれる有機薄膜層の例としては、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、スペース層、及び障壁層等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。本発明の有機ＥＬ素子用材料は、発光層に含まれることが好ましく、特に、発光層のホスト材料として用いられることが好ましい。また、発光層は蛍光発光材料や燐光発光材料を含有することが好ましく、特に燐光発光材料を含有することが好ましい。さらにまた、本発明の有機ＥＬ素子用材料は、障壁層としても好適である。
【００４８】
本発明の有機ＥＬ素子は、蛍光又は燐光発光型の単色発光素子であっても、蛍光／燐光ハイブリッド型の白色発光素子であってもよいし、単独の発光ユニットを有するシンプル型であっても、複数の発光ユニットを有するタンデム型であってもよく、中でも、燐光発光型であることが好ましい。ここで、「発光ユニット」とは、一層以上の有機層を含み、そのうちの一層が発光層であり、注入された正孔と電子が再結合することにより発光することができる最小単位をいう。
【００４９】
従って、シンプル型有機ＥＬ素子の代表的な素子構成としては、以下の素子構成を挙げることができる。
（１）陽極／発光ユニット／陰極
また、上記発光ユニットは、燐光発光層や蛍光発光層を複数有する積層型であってもよく、その場合、各発光層の間に、燐光発光層で生成された励起子が蛍光発光層に拡散することを防ぐ目的で、スペース層を有していてもよい。発光ユニットの代表的な層構成を以下に示す。
（ａ）正孔輸送層／発光層（／電子輸送層）
（ｂ）正孔輸送層／第一燐光発光層／第二燐光発光層（／電子輸送層）
（ｃ）正孔輸送層／燐光発光層／スペース層／蛍光発光層（／電子輸送層）
（ｄ）正孔輸送層／第一燐光発光層／第二燐光発光層／スペース層／蛍光発光層（／電子輸送層）
（ｅ）正孔輸送層／第一燐光発光層／スペース層／第二燐光発光層／スペース層／蛍光発光層（／電子輸送層）
（ｆ）正孔輸送層／燐光発光層／スペース層／第一蛍光発光層／第二蛍光発光層（／電子輸送層）
（ｇ）正孔輸送層／電子障壁層／発光層（／電子輸送層）
（ｈ）正孔輸送層／発光層／正孔障壁層（／電子輸送層）
（ｉ）正孔輸送層／蛍光発光層／トリプレット障壁層（／電子輸送層）
【００５０】
上記各燐光又は蛍光発光層は、それぞれ互いに異なる発光色を示すものとすることができる。具体的には、上記積層発光層（ｄ）において、正孔輸送層／第一燐光発光層（赤色発光）／第二燐光発光層（緑色発光）／スペース層／蛍光発光層（青色発光）／電子輸送層といった層構成等が挙げられる。
尚、各発光層と正孔輸送層あるいはスペース層との間には、適宜、電子障壁層を設けてもよい。また、各発光層と電子輸送層との間には、適宜、正孔障壁層を設けてもよい。電子障壁層や正孔障壁層を設けることで、電子又は正孔を発光層内に閉じ込めて、発光層における電荷の再結合確率を高め、寿命を向上させることができる。
【００５１】
タンデム型有機ＥＬ素子の代表的な素子構成としては、以下の素子構成を挙げることができる。
（２）陽極／第一発光ユニット／中間層／第二発光ユニット／陰極
ここで、上記第一発光ユニット及び第二発光ユニットとしては、例えば、それぞれ独立に上述の発光ユニットと同様のものを選択することができる。
上記中間層は、一般的に、中間電極、中間導電層、電荷発生層、電子引抜層、接続層、中間絶縁層とも呼ばれ、第一発光ユニットに電子を、第二発光ユニットに正孔を供給する、公知の材料構成を用いることができる。
【００５２】
図１に、本発明の有機ＥＬ素子の一例の概略構成を示す。有機ＥＬ素子１は、基板２、陽極３、陰極４、及び該陽極３と陰極４との間に配置された発光ユニット１０とを有する。発光ユニット１０は、燐光ホスト材料と燐光ドーパントを含む少なくとも１つの燐光発光層を含む発光層５を有する。発光層５と陽極３との間に正孔注入・輸送層６等、発光層５と陰極４との間に電子注入・輸送層７等を形成してもよい。また、発光層５の陽極３側に電子障壁層を、発光層５の陰極４側に正孔障壁層を、それぞれ設けてもよい。これにより、電子や正孔を発光層５に閉じ込めて、発光層５における励起子の生成確率を高めることができる。
【００５３】
尚、本明細書において、蛍光ドーパントと組み合わされたホストを蛍光ホストと称し、燐光ドーパントと組み合わされたホストを燐光ホストと称する。蛍光ホストと燐光ホストは分子構造のみにより区分されるものではない。即ち、燐光ホストとは、燐光ドーパントを含有する燐光発光層を構成する材料を意味し、蛍光発光層を構成する材料として利用できないことを意味しているわけではない。蛍光ホストについても同様である。
【００５４】
（基板）
本発明の有機ＥＬ素子は、透光性基板上に作製する。透光性基板は有機ＥＬ素子を支持する基板であり、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視領域の光の透過率が５０％以上で平滑な基板が好ましい。具体的には、ガラス板、ポリマー板等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を原料として用いてなるものを挙げられる。またポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を原料として用いてなるものを挙げることができる。
【００５５】
（陽極）
有機ＥＬ素子の陽極は、正孔を正孔輸送層又は発光層に注入する役割を担うものであり、４．５ｅＶ以上の仕事関数を有するものを用いることが効果的である。陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫合金（ＩＴＯ）、酸化錫（ＮＥＳＡ）、酸化インジウム亜鉛酸化物、金、銀、白金、銅等が挙げられる。陽極はこれらの電極物質を蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。発光層からの発光を陽極から取り出す場合、陽極の可視領域の光の透過率を１０％より大きくすることが好ましい。また、陽極のシート抵抗は、数百Ω／□以下が好ましい。陽極の膜厚は、材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選択される。
【００５６】
（陰極）
陰極は電子注入層、電子輸送層又は発光層に電子を注入する役割を担うものであり、仕事関数の小さい材料により形成するのが好ましい。陰極材料は特に限定されないが、具体的にはインジウム、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−スカンジウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金等が使用できる。陰極も、陽極と同様に、蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。また、必要に応じて、陰極側から発光を取り出してもよい。
【００５７】
（発光層）
発光機能を有する有機層であって、ドーピングシステムを採用する場合、ホスト材料とドーパント材料を含んでいる。このとき、ホスト材料は、主に電子と正孔の再結合を促し、励起子を発光層内に閉じ込める機能を有し、ドーパント材料は、再結合で得られた励起子を効率的に発光させる機能を有する。
燐光素子の場合、ホスト材料は主にドーパントで生成された励起子を発光層内に閉じ込める機能を有する。
【００５８】
ここで、上記発光層は、例えば、電子輸送性のホストと正孔輸送性のホストを組み合わせる等して、発光層内のキャリアバランスを調整するダブルホスト（ホスト・コホストともいう）を採用してもよく、発光層が第１ホスト材料と第２ホスト材料とを含有し、前記第１ホスト材料が本発明の有機ＥＬ素子用材料であると好ましい。
また、量子収率の高いドーパント材料を二種類以上入れることによって、それぞれのドーパントが発光するダブルドーパントを採用してもよい。具体的には、ホスト、赤色ドーパント及び緑色ドーパントを共蒸着することによって、発光層を共通化して黄色発光を実現する態様が挙げられる。
【００５９】
上記発光層は、複数の発光層を積層した積層体とすることで、発光層界面に電子と正孔を蓄積させて、再結合領域を発光層界面に集中させて、量子効率を向上させることができる。
発光層への正孔の注入し易さと電子の注入し易さは異なっていてもよく、また、発光層中での正孔と電子の移動度で表される正孔輸送能と電子輸送能が異なっていてもよい。
【００６０】
発光層は、例えば蒸着法、スピンコート法、ＬＢ法（Ｌａｎｇｍｕｉｒ  Ｂｌｏｄｇｅｔｔ法）等の公知の方法により形成することができる。また、樹脂等の結着剤と材料化合物とを溶剤に溶かした溶液をスピンコート法等により薄膜化することによっても、発光層を形成することができる。
発光層は、分子堆積膜であることが好ましい。分子堆積膜とは、気相状態の材料化合物から沈着され形成された薄膜や、溶液状態又は液相状態の材料化合物から固体化され形成された膜のことであり、通常この分子堆積膜は、ＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）とは凝集構造、高次構造の相違や、それに起因する機能的な相違により区分することができる。
【００６１】
ドーパント材料としては、公知の蛍光型発光を示す蛍光ドーパント又は燐光型発光を示す燐光ドーパントから選ばれる。
蛍光ドーパントとしては、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、アリールアセチレン誘導体、フルオレン誘導体、硼素錯体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アントラセン誘導体、クリセン誘導体等から選ばれる。好ましくは、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、硼素錯体が挙げられる。
【００６２】
発光層を形成する燐光ドーパント（燐光発光材料）は三重項励状態から発光することのできる化合物であり、三重項励状態から発光する限り特に限定されないが、Ｉｒ，Ｐｔ，Ｏｓ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｒｅ及びＲｕから選択される少なくとも一つの金属と配位子とを含む有機金属錯体であることが好ましい。前記配位子は、オルトメタル結合を有することが好ましい。燐光量子収率が高く、発光素子の外部量子効率をより向上させることができるという点で、Ｉｒ，Ｏｓ及びＰｔから選ばれる金属原子を含有する金属錯体が好ましく、イリジウム錯体、オスミウム錯体、白金錯体等の金属錯体、特にオルトメタル化錯体がより好ましく、イリジウム錯体及び白金錯体がさらに好ましく、オルトメタル化イリジウム錯体が特に好ましい。
【００６３】
燐光ドーパントの発光層における含有量は特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、０．１〜７０質量％が好ましく、１〜３０質量％がより好ましい。燐光ドーパントの含有量が０．１質量％以上であると十分な発光が得られ、７０質量％以下であると濃度消光を避けることができる。
【００６４】
燐光ドーパントとして好ましい有機金属錯体の具体例を、以下に示す。
【化４０】
2014072407.tif 000041
【００６５】
【化４１】
2014072407.tif 000042
【００６６】
【化４２】
2014072407.tif 000043
【００６７】
【化４３】
2014072407.tif 000044
【００６８】
燐光ホストは、燐光ドーパントの三重項エネルギーを効率的に発光層内に閉じ込めることにより、燐光ドーパントを効率的に発光させる機能を有する化合物である。本発明の有機ＥＬ素子用材料は燐光ホストとして好適である。発光層は、本発明の有機ＥＬ素子用材料を１種含有していてもよく、本発明の有機ＥＬ素子用材料を２種以上含有していてもよい。
【００６９】
本発明の有機ＥＬ素子用材料を発光層のホスト材料として用いる場合、発光層に含まれる燐光ドーパント材料の発光波長は特に限定されない。なかでも、発光層に含まれる前記燐光ドーパント材料のうち少なくとも１種は、発光波長のピークが４９０ｎｍ以上７００ｎｍ以下であることが好ましく、４９０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下であることがより好ましい。発光層の発光色としては、例えば、赤色、黄色、緑色が好ましい。ホスト材料として本発明の化合物を用い、このような発光波長の燐光ドーパント材料をドープして発光層を構成することにより、長寿命な有機ＥＬ素子とすることができる。
【００７０】
本発明の有機ＥＬ素子において、本発明の有機ＥＬ素子用材料以外の化合物も、燐光ホストとして、上記目的に応じて適宜選択することができる。
本発明の有機ＥＬ素子用材料とそれ以外の化合物を同一の発光層内の燐光ホスト材料として併用してもよいし、複数の発光層がある場合には、そのうちの一つの発光層の燐光ホスト材料として本発明の有機ＥＬ素子用材料を用い、別の一つの発光層の燐光ホスト材料として本発明の有機ＥＬ素子用材料以外の化合物を用いてもよい。また、本発明の有機ＥＬ素子用材料は発光層以外の有機層にも使用しうるものであり、その場合には発光層の燐光ホストとして、本発明の有機ＥＬ素子用材料以外の化合物を用いてもよい。
【００７１】
本発明の有機ＥＬ素子用材料以外の化合物で、燐光ホストとして好適な化合物の具体例としては、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリデン系化合物、ポルフィリン系化合物、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）誘導体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体等の高分子化合物等が挙げられる。燐光ホストは単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。具体例としては、以下のような化合物が挙げられる。
【００７２】
【化４４】
2014072407.tif 000045
【００７３】
発光層が、第１ホスト材料と第２ホスト材料とを含有する場合、第１ホスト材料として本発明の有機ＥＬ素子用材料を用い、第２ホスト材料として本発明の有機ＥＬ素子用材料以外の化合物を用いてもよい。尚、本発明における「第１ホスト材料」及び「第２ホスト材料」という用語は、発光層に含有されている複数のホスト材料が、互いに構造が異なるという意味であり、発光層中の各ホスト材料の含有量で規定されるものではない。
前記第２ホスト材料としては、特に限定されず、本発明の有機ＥＬ素子用材料以外の化合物であり、かつ燐光ホストとして好適な化合物として前記した化合物と同じものが挙げられる。第２ホスト材料としては、シアノ基を有さない化合物が好ましい。また、第２ホストとしては、カルバゾール誘導体、アリールアミン誘導体、フルオレノン誘導体、芳香族第三アミン化合物が好ましい。
【００７４】
発光層の膜厚は、好ましくは５〜５０ｎｍ、より好ましくは７〜５０ｎｍ、さらに好ましくは１０〜５０ｎｍである。５ｎｍ以上であると発光層の形成が容易であり、５０ｎｍ以下であると駆動電圧の上昇が避けられる。
【００７５】
（電子供与性ドーパント）
本発明の有機ＥＬ素子は、陰極と発光ユニットとの界面領域に電子供与性ドーパントを有することも好ましい。このような構成によれば、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。ここで、電子供与性ドーパントとは、仕事関数３．８ｅＶ以下の金属を含有するものをいい、その具体例としては、アルカリ金属、アルカリ金属錯体、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属錯体、アルカリ土類金属化合物、希土類金属、希土類金属錯体、及び希土類金属化合物等から選ばれた少なくとも一種類が挙げられる。
【００７６】
アルカリ金属としては、Ｎａ（仕事関数：２．３６ｅＶ）、Ｋ（仕事関数：２．２８ｅＶ）、Ｒｂ（仕事関数：２．１６ｅＶ）、Ｃｓ（仕事関数：１．９５ｅＶ）等が挙げられ、仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。これらのうち好ましくはＫ、Ｒｂ、Ｃｓ、さらに好ましくはＲｂ又はＣｓであり、最も好ましくはＣｓである。アルカリ土類金属としては、Ｃａ（仕事関数：２．９ｅＶ）、Ｓｒ（仕事関数：２．０ｅＶ〜２．５ｅＶ）、Ｂａ（仕事関数：２．５２ｅＶ）等が挙げられ、仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。希土類金属としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｙｂ等が挙げられ、仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。
【００７７】
アルカリ金属化合物としては、Ｌｉ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、Ｋ２Ｏ等のアルカリ酸化物、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＣｓＦ、ＫＦ等のアルカリハロゲン化物等が挙げられ、ＬｉＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＮａＦが好ましい。アルカリ土類金属化合物としては、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ及びこれらを混合したＢａｘＳｒ１−ｘＯ（０＜ｘ＜１）、ＢａｘＣａ１−ｘＯ（０＜ｘ＜１）等が挙げられ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯが好ましい。希土類金属化合物としては、ＹｂＦ３、ＳｃＦ３、ＳｃＯ３、Ｙ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３、ＧｄＦ３、ＴｂＦ３等が挙げられ、ＹｂＦ３、ＳｃＦ３、ＴｂＦ３が好ましい。
【００７８】
アルカリ金属錯体、アルカリ土類金属錯体、希土類金属錯体としては、それぞれ金属イオンとしてアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、希土類金属イオンの少なくとも一つ含有するものであれば特に限定はない。また、配位子にはキノリノール、ベンゾキノリノール、アクリジノール、フェナントリジノール、ヒドロキシフェニルオキサゾール、ヒドロキシフェニルチアゾール、ヒドロキシジアリールオキサジアゾール、ヒドロキシジアリールチアジアゾール、ヒドロキシフェニルピリジン、ヒドロキシフェニルベンゾイミダゾール、ヒドロキシベンゾトリアゾール、ヒドロキシフルボラン、ビピリジル、フェナントロリン、フタロシアニン、ポルフィリン、シクロペンタジエン、β−ジケトン類、アゾメチン類、及びそれらの誘導体等が好ましいが、これらに限定されるものではない。
【００７９】
電子供与性ドーパントの添加形態としては、界面領域に層状又は島状に形成すると好ましい。形成方法としては、抵抗加熱蒸着法により電子供与性ドーパントを蒸着しながら、界面領域を形成する有機化合物（発光材料や電子注入材料）を同時に蒸着させ、有機化合物に電子供与性ドーパントを分散する方法が好ましい。分散濃度はモル比で有機化合物：電子供与性ドーパント＝１００：１〜１：１００、好ましくは５：１〜１：５である。
【００８０】
電子供与性ドーパントを層状に形成する場合は、界面の有機層である発光材料や電子注入材料を層状に形成した後に、還元ドーパントを単独で抵抗加熱蒸着法により蒸着し、好ましくは層の厚み０．１ｎｍ〜１５ｎｍで形成する。電子供与性ドーパントを島状に形成する場合は、界面の有機層である発光材料や電子注入材料を島状に形成した後に、電子供与性ドーパントを単独で抵抗加熱蒸着法により蒸着し、好ましくは島の厚み０．０５ｎｍ〜１ｎｍで形成する。
本発明の有機ＥＬ素子における、主成分と電子供与性ドーパントの割合は、モル比で主成分：電子供与性ドーパント＝５：１〜１：５であると好ましく、２：１〜１：２であるとさらに好ましい。
【００８１】
（電子輸送層）
電子輸送層は、発光層と陰極との間に形成される有機層であって、電子を陰極から発光層へ輸送する機能を有する。電子輸送層が複数層で構成される場合、陰極に近い有機層を電子注入層と定義することがある。電子注入層は、陰極から電子を効率的に有機層ユニットに注入する機能を有する。
【００８２】
電子輸送層に用いる電子輸送性材料としては、分子内にヘテロ原子を１個以上含有する芳香族ヘテロ環化合物が好ましく用いられ、特に含窒素環誘導体が好ましい。また、含窒素環誘導体としては、含窒素６員環もしくは５員環骨格を有する芳香族環、又は含窒素６員環もしくは５員環骨格を有する縮合芳香族環化合物が好ましい。
この含窒素環誘導体としては、例えば、下記式（Ａ）で表される含窒素環金属キレート錯体が好ましい。
【００８３】
【化４５】
2014072407.tif 000046
【００８４】
含窒素環金属キレート錯体である式（Ａ）におけるＲ２〜Ｒ７は、それぞれ独立に、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アミノ基、炭素数１〜４０の炭化水素基、炭素数１〜４０のアルコキシ基、炭素数数６〜５０のアリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、又は、環形成炭素数５〜５０の芳香族複素環基であり、これらは置換されていてもよい。
【００８５】
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
置換されていてもよいアミノ基の例としては、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アラルキルアミノ基が挙げられる。
アルキルアミノ基及びアラルキルアミノ基は−ＮＱ１Ｑ２と表される。Ｑ１及びＱ２は、それぞれ独立に、炭素数１〜２０のアルキル基又は炭素数１〜２０のアラルキル基を表す。Ｑ１及びＱ２の一方は水素原子又は重水素原子であってもよい。
アリールアミノ基は−ＮＡｒ１Ａｒ２と表され、Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ独立に、炭素数６〜５０の非縮合芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基を表す。Ａｒ１及びＡｒ２の一方は水素原子又は重水素原子であってもよい。
【００８６】
炭素数１〜４０の炭化水素基はアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基を含む。
アルコキシカルボニル基は−ＣＯＯＹ’と表され、Ｙ’は炭素数１〜２０のアルキル基を表す。
Ｍは、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）又はインジウム（Ｉｎ）であり、Ｉｎであると好ましい。
Ｌは、下記式（Ａ’）又は（Ａ”）で表される基である。
【００８７】
【化４６】
2014072407.tif 000047
【００８８】
式（Ａ’）中、Ｒ８〜Ｒ１２は、それぞれ独立に、水素原子、重水素原子、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜４０の炭化水素基であり、互いに隣接する基が環状構造を形成していてもよい。また、前記式（Ａ”）中、Ｒ１３〜Ｒ２７は、それぞれ独立に、水素原子、重水素原子又は置換もしくは無置換の炭素数１〜４０の炭化水素基であり、互いに隣接する基が環状構造を形成していてもよい。
【００８９】
式（Ａ’）及び式（Ａ”）のＲ８〜Ｒ１２及びＲ１３〜Ｒ２７が示す炭素数１〜４０の炭化水素基は、含窒素環金属キレート錯体である前記式（Ａ）中のＲ２〜Ｒ７が示す炭化水素基と同様である。また、Ｒ８〜Ｒ１２及びＲ１３〜Ｒ２７の互いに隣接する基が環状構造を形成した場合の２価の基としては、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ジフェニルメタン−２，２’−ジイル基、ジフェニルエタン−３，３’−ジイル基、ジフェニルプロパン−４，４’−ジイル基等が挙げられる。
【００９０】
電子輸送層に用いられる電子伝達性化合物としては、８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体、オキサジアゾール誘導体、含窒素複素環誘導体が好適である。上記８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体の具体例としては、オキシン（一般に８−キノリノール又は８−ヒドロキシキノリン）のキレートを含む金属キレートオキシノイド化合物、例えばトリス（８−キノリノール）アルミニウムを用いることができる。そして、オキサジアゾール誘導体としては、下記のものを挙げることができる。
【００９１】
【化４７】
2014072407.tif 000048
【００９２】
前記式中、Ａｒ１７、Ａｒ１８、Ａｒ１９、Ａｒ２１、Ａｒ２２及びＡｒ２５は、それぞれ置換もしくは無置換の炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基を示し、Ａｒ１７とＡｒ１８、Ａｒ１９とＡｒ２１、Ａｒ２２とＡｒ２５は、たがいに同一でも異なっていてもよい。芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントラニル基、ペリレニル基、ピレニル基等が挙げられる。これらの置換基としては炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基又はシアノ基等が挙げられる。
【００９３】
Ａｒ２０、Ａｒ２３及びＡｒ２４は、それぞれ置換もしくは無置換の炭素数６〜５０の２価の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基を示し、Ａｒ２３とＡｒ２４は、たがいに同一でも異なっていてもよい。２価の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基としては、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アントラニレン基、ペリレニレン基、ピレニレン基等が挙げられる。これらの置換基としては炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基又はシアノ基等が挙げられる。
【００９４】
これらの電子伝達性化合物は、薄膜形成性の良好なものが好ましく用いられる。そして、これら電子伝達性化合物の具体例としては、下記のものを挙げることができる。
【００９５】
【化４８】
2014072407.tif 000049
【００９６】
電子伝達性化合物としての含窒素複素環誘導体は、以下の式を有する有機化合物からなる含窒素複素環誘導体であって、金属錯体でない含窒素化合物が挙げられる。例えば、下記式（Ｂ）に示す骨格を含有する５員環もしくは６員環や、下記式（Ｃ）に示す構造のものが挙げられる。
【００９７】
【化４９】
2014072407.tif 000050
【００９８】
前記式（Ｃ）中、Ｘは炭素原子もしくは窒素原子を表す。Ｚ１ならびにＺ２は、それぞれ独立に含窒素ヘテロ環を形成可能な原子群を表す。
【００９９】
含窒素複素環誘導体は、さらに好ましくは、５員環もしくは６員環からなる含窒素芳香多環族を有する有機化合物である。さらには、このような複数窒素原子を有する含窒素芳香多環族の場合は、上記式（Ｂ）と（Ｃ）もしくは上記式（Ｂ）と下記式（Ｄ）を組み合わせた骨格を有する含窒素芳香多環有機化合物が好ましい。
【０１００】
【化５０】
2014072407.tif 000051
【０１０１】
前記の含窒素芳香多環有機化合物の含窒素基は、例えば、以下の式で表される含窒素複素環基から選択される。
【０１０２】
【化５１】
2014072407.tif 000052
【０１０３】
前記各式中、Ｒは、炭素数６〜４０の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、炭素数３〜４０の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基、炭素数１〜２０のアルキル基、又は炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、ｎは０〜５の整数であり、ｎが２以上の整数であるとき、複数のＲは互いに同一又は異なっていてもよい。
【０１０４】
さらに、好ましい具体的な化合物として、下記式（Ｄ１）で表される含窒素複素環誘導体が挙げられる。
ＨＡｒ−Ｌ１−Ａｒ１−Ａｒ２    （Ｄ１）
前記式（Ｄ１）中、ＨＡｒは、置換もしくは無置換の炭素数３〜４０の含窒素複素環基であり、Ｌ１は単結合、置換もしくは無置換の炭素数６〜４０の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基又は置換もしくは無置換の炭素数３〜４０の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基であり、Ａｒ１は置換もしくは無置換の炭素数６〜４０の２価の芳香族炭化水素基であり、Ａｒ２は置換もしくは無置換の炭素数６〜４０の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基又は置換もしくは無置換の炭素数３〜４０の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基である。
【０１０５】
ＨＡｒは、例えば、下記の群から選択される。
【化５２】
2014072407.tif 000053
【０１０６】
前記式（Ｄ１）におけるＬ１は、例えば、下記の群から選択される。
【化５３】
2014072407.tif 000054
【０１０７】
前記式（Ｄ１）におけるＡｒ１は、例えば、下記式（Ｄ２）、式（Ｄ３）のアリールアントラニル基から選択される。
【化５４】
2014072407.tif 000055
【０１０８】
前記式（Ｄ２）、式（Ｄ３）中、Ｒ１〜Ｒ１４は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数６〜４０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜４０の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、又は置換もしくは無置換の炭素数３〜４０の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基であり、Ａｒ３は、置換もしくは無置換の炭素数６〜４０の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基又は置換もしくは無置換の炭素数３〜４０の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基である。また、Ｒ１〜Ｒ８は、いずれも水素原子又は重水素原子である含窒素複素環誘導体であってもよい。
【０１０９】
前記式（Ｄ１）におけるＡｒ２は、例えば、下記の群から選択される。
【化５５】
2014072407.tif 000056
【０１１０】
電子伝達性化合物としての含窒素芳香多環有機化合物には、この他、下記の化合物も好適に用いられる。
【０１１１】
【化５６】
2014072407.tif 000057
【０１１２】
前記式（Ｄ４）中、Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立に、水素原子、重水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０の脂肪族基、置換もしくは無置換の炭素数３〜２０の脂肪族式環基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０の芳香族環基、置換もしくは無置換の炭素数３〜５０の複素環基を表し、Ｘ１、Ｘ２は、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、又はジシアノメチレン基を表す。
【０１１３】
また、電子伝達性化合物として、下記の化合物も好適に用いられる。
【化５７】
2014072407.tif 000058
【０１１４】
前記式（Ｄ５）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は互いに同一の又は異なる基であって、下記式（Ｄ６）で表される芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基である。
【化５８】
2014072407.tif 000059
【０１１５】
前記式（Ｄ６）中、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８及びＲ９は互いに同一又は異なる基であって、水素原子、重水素原子、飽和もしくは不飽和の炭素数１〜２０のアルコキシル基、飽和もしくは不飽和の炭素数１〜２０のアルキル基、アミノ基、又は炭素数１〜２０のアルキルアミノ基である。Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８及びＲ９の少なくとも１つは水素原子、重水素原子以外の基である。
【０１１６】
さらに、電子伝達性化合物は、該含窒素複素環基又は含窒素複素環誘導体を含む高分子化合物であってもよい。
【０１１７】
本発明の有機ＥＬ素子の電子輸送層は、下記式（Ｅ）〜（Ｇ）で表される含窒素複素環誘導体を少なくとも１種含むことが特に好ましい。
【化５９】
2014072407.tif 000060
【０１１８】
（式（Ｅ）〜式（Ｇ）中、Ｚ１、Ｚ２及びＺ３は、それぞれ独立に、窒素原子又は炭素原子である。
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のハロアルキル基又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基である。
【０１１９】
ｎは、０〜５の整数であり、ｎが２以上の整数であるとき、複数のＲ１は互いに同一でも異なっていてもよい。また、隣接する２つのＲ１同士が互いに結合して、置換もしくは無置換の炭化水素環を形成していてもよい。
Ａｒ１は、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基である。
Ａｒ２は、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のハロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基である。
【０１２０】
但し、Ａｒ１、Ａｒ２のいずれか一方は、置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜５０の縮合芳香族炭化水素環基又は置換もしくは無置換の環形成原子数９〜５０の縮合芳香族複素環基である。
Ａｒ３は、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリーレン基又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のヘテロアリーレン基である。
Ｌ１、Ｌ２及びＬ３は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリーレン基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数９〜５０の２価の縮合芳香族複素環基である。）
【０１２１】
環形成炭素数６〜５０のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ナフタセニル基、クリセニル基、ピレニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、トリル基、フルオランテニル基、フルオレニル基等が挙げられる。
環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基としては、ピローリル基、フリル基、チエニル基、シローリル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基、べンゾフリル基、イミダゾリル基、ピリミジル基、カルバゾリル基、セレノフェニル基、オキサジアゾリル基、トリアゾーリル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノキサリニル基、アクリジニル基、イミダゾ［１，２−ａ］ピリジニル基、イミダゾ［１，２−ａ］ピリミジニル基等が挙げられる。
【０１２２】
炭素数１〜２０のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基等が挙げられる。
炭素数１〜２０のハロアルキル基としては、前記アルキル基の１又は２以上の水素原子をフッ素、塩素、ヨウ素及び臭素から選ばれる少なくとも１のハロゲン原子で置換して得られる基が挙げられる。
炭素数１〜２０のアルコキシ基としては、前記アルキル基をアルキル部位としては有する基が挙げられる。
環形成炭素数６〜５０のアリーレン基としては、前記アリール基から水素原子１個を除去して得られる基が挙げられる。
環形成原子数９〜５０の２価の縮合芳香族複素環基としては、前記ヘテロアリール基として記載した縮合芳香族複素環基から水素原子１個を除去して得られる基が挙げられる。
【０１２３】
電子輸送層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは１ｎｍ〜１００ｎｍである。
また、電子輸送層に隣接して設けることができる電子注入層の構成成分として、含窒素環誘導体の他に無機化合物として、絶縁体又は半導体を使用することが好ましい。電子注入層が絶縁体や半導体で構成されていれば、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上させることができる。
【０１２４】
このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲニド、アルカリ土類金属カルコゲニド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの金属化合物を使用するのが好ましい。電子注入層がこれらのアルカリ金属カルコゲニド等で構成されていれば、電子注入性をさらに向上させることができる点で好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲニドとしては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２Ｓｅ及びＮａ２Ｏが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲニドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ及びＣａＳｅが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ及びＮａＣｌ等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２及びＢｅＦ２等のフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
【０１２５】
また、半導体としては、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｓｂ及びＺｎの少なくとも一つの元素を含む酸化物、窒化物又は酸化窒化物等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。また、電子注入層を構成する無機化合物が、微結晶又は非晶質の絶縁性薄膜であることが好ましい。電子注入層がこれらの絶縁性薄膜で構成されていれば、より均質な薄膜が形成されるために、ダークスポット等の画素欠陥を減少させることができる。尚、このような無機化合物としては、アルカリ金属カルコゲニド、アルカリ土類金属カルコゲニド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられる。
【０１２６】
このような絶縁体又は半導体を使用する場合、その層の好ましい厚みは、０．１ｎｍ〜１５ｎｍ程度である。また、本発明における電子注入層は、前述の電子供与性ドーパントを含有していても好ましい。
【０１２７】
（正孔輸送層）
発光層と陽極との間に形成される有機層であって、正孔を陽極から発光層へ輸送する機能を有する。正孔輸送層が複数層で構成される場合、陽極に近い有機層を正孔注入層と定義することがある。正孔注入層は、陽極から正孔を効率的に有機層ユニットに注入する機能を有する。
【０１２８】
正孔輸送層を形成する他の材料としては、芳香族アミン化合物、例えば、下記式（Ｈ）で表される芳香族アミン誘導体が好適に用いられる。
【化６０】
2014072407.tif 000061
【０１２９】
前記式（Ｈ）において、Ａｒ１〜Ａｒ４は置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基、又は、それら芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基と芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基が結合した基を表す。
また、前記式（Ｈ）において、Ｌは置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基を表す。
【０１３０】
式（Ｈ）の化合物の具体例を以下に記す。
【化６１】
2014072407.tif 000062
【０１３１】
また、下記式（Ｊ）の芳香族アミンも正孔輸送層の形成に好適に用いられる。
【０１３２】
【化６２】
2014072407.tif 000063
【０１３３】
前記式（Ｊ）において、Ａｒ１〜Ａｒ３の定義は前記式（Ｈ）のＡｒ１〜Ａｒ４の定義と同様である。以下に式（Ｊ）の化合物の具体例を記すがこれらに限定されるものではない。
【０１３４】
【化６３】
2014072407.tif 000064
【０１３５】
本発明の有機ＥＬ素子の正孔輸送層は第１正孔輸送層（陽極側）と第２正孔輸送層（陰極側）の２層構造にしてもよい。
正孔輸送層の膜厚は特に限定されないが、１０〜２００ｎｍであるのが好ましい。
【０１３６】
本発明の有機ＥＬ素子では、正孔輸送層又は第１正孔輸送層の陽極側にアクセプター材料を含有する層を接合してもよい。これにより駆動電圧の低下及び製造コストの低減が期待される。
前記アクセプター材料としては下記式（Ｋ）で表される化合物が好ましい。
【０１３７】
【化６４】
2014072407.tif 000065
【０１３８】
（上記式（Ｋ）中、Ｒ２１〜Ｒ２６は互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立にシアノ基、−ＣＯＮＨ２、カルボキシル基、又は−ＣＯＯＲ２７（Ｒ２７は炭素数１〜２０のアルキル基又は炭素数３〜２０のシクロアルキル基を表す）を表す。ただし、Ｒ２１及びＲ２２、Ｒ２３及びＲ２４、並びにＲ２５及びＲ２６の１又は２以上の対が一緒になって−ＣＯ−Ｏ−ＣＯ−で示される基を形成してもよい。）
Ｒ２７としては、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、イソブチル基、ｔ−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
アクセプター材料を含有する層の膜厚は特に限定されないが、５〜２０ｎｍであるのが好ましい。
【０１３９】
（ｎ／ｐドーピング）
上述の正孔輸送層や電子輸送層においては、特許第３６９５７１４号明細書に記載されているように、ドナー性材料のドーピング（ｎ）やアクセプター性材料のドーピング（ｐ）により、キャリア注入能を調整することができる。
ｎドーピングの代表例としては、電子輸送材料にＬｉやＣｓ等の金属をドーピングする方法が挙げられ、ｐドーピングの代表例としては、正孔輸送材料にＦ４ＴＣＮＱ（２，３，５，６−Ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏ−７，７，８，８−ｔｅｔｒａｃｙａｎｏｑｕｉｎｏｄｉｍｅｔｈａｎｅ）等のアクセプター材料をドーピングする方法が挙げられる。
【０１４０】
（スペース層）
上記スペース層とは、例えば、蛍光発光層と燐光発光層とを積層する場合に、燐光発光層で生成する励起子を蛍光発光層に拡散させない、あるいは、キャリアバランスを調整する目的で、蛍光発光層と燐光発光層との間に設けられる層である。また、スペース層は、複数の燐光発光層の間に設けることもできる。
スペース層は発光層間に設けられるため、電子輸送性と正孔輸送性を兼ね備える材料であることが好ましい。また、隣接する燐光発光層内の三重項エネルギーの拡散を防ぐため、三重項エネルギーが２．６ｅＶ以上であることが好ましい。スペース層に用いられる材料としては、上述の正孔輸送層に用いられるものと同様のものが挙げられる。
【０１４１】
（障壁層）
本発明の有機ＥＬ素子は、発光層に隣接する部分に、電子障壁層、正孔障壁層、トリプレット障壁層といった障壁層を有することが好ましい。ここで、電子障壁層とは、発光層から正孔輸送層へ電子が漏れることを防ぐ層であり、正孔障壁層とは、発光層から電子輸送層へ正孔が漏れることを防ぐ層である。
トリプレット障壁層は、発光層で生成する三重項励起子が、周辺の層へ拡散することを防止し、三重項励起子を発光層内に閉じ込めることによって三重項励起子の発光ドーパント以外の電子輸送層の分子上でのエネルギー失活を抑制する機能を有する。
【０１４２】
トリプレット障壁層を設ける場合、燐光素子においては、発光層中の燐光発光性ドーパントの三重項エネルギーをＥＴｄ、トリプレット障壁層として用いる化合物の三重項エネルギーをＥＴＴＢとすると、ＥＴｄ＜ＥＴＴＢのエネルギー大小関係であれば、エネルギー関係上、燐光発光性ドーパントの三重項励起子が閉じ込められ（他分子へ移動できなくなり）、該ドーパント上で発光する以外のエネルギー失活経路が断たれ、高効率に発光することができると推測される。ただし、ＥＴｄ＜ＥＴＴＢの関係が成り立つ場合であってもこのエネルギー差ΔＥＴ＝ＥＴＴＢ−ＥＴｄが小さい場合には、実際の素子駆動環境である室温程度の環境下では、周辺の熱エネルギーにより吸熱的にこのエネルギー差ΔＥＴを乗り越えて三重項励起子が他分子へ移動することが可能であると考えられる。特に燐光発光の場合は蛍光発光に比べて励起子寿命が長いため、相対的に吸熱的励起子移動過程の影響が現れやすくなる。室温の熱エネルギーに対してこのエネルギー差ΔＥＴは大きい程好ましく、０．１ｅＶ以上であるとさらに好ましく、０．２ｅＶ以上であると特に好ましい。一方、蛍光素子においては、国際公開ＷＯ２０１０／１３４３５０Ａ１に記載するＴＴＦ素子構成のトリプレット障壁層として、本発明の有機ＥＬ素子用材料を用いることもできる。
【０１４３】
また、トリプレット障壁層を構成する材料の電子移動度は、電界強度０．０４〜０．５ＭＶ／ｃｍの範囲において、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが望ましい。有機材料の電子移動度の測定方法としては、Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ法等幾つかの方法が知られているが、ここではインピーダンス分光法で決定される電子移動度をいう。
電子注入層は、電界強度０．０４〜０．５ＭＶ／ｃｍの範囲において、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが望ましい。これにより陰極からの電子輸送層への電子注入が促進され、ひいては隣接する障壁層、発光層への電子注入も促進し、より低電圧での駆動を可能にするためである。
【実施例】
【０１４４】
以下、本発明を合成例及び実施例に基づいてさらに詳細に説明する。
［中間体化合物の合成］
下記の中間体１〜５を合成した。
【化６５】
2014072407.tif 000066
【０１４５】
・中間体１及び２の合成
特許第４３８８５９０記載を参照して合成した。
【０１４６】
・中間体３の合成
アルゴン気流下、５Ｌの反応容器に２，４，６−トリクロロピリミジンを１００ｇ、フェニルボロン酸を６６．４ｇ、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム（０）［Ｐｄ（ＰＰｈｅ３）４］を１２．６ｇ、トルエンを１．７Ｌ、Ｎａ２ＣＯ３を６６．４ｇ、蒸留水を８００ｍｌ加え、５０℃にて２０時間撹拌した。
反応液をトルエン／水で抽出し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。これを減圧下で濃縮し、得られた粗生成物をカラム精製することで５３．５ｇの白色粉末を得た。
【０１４７】
・中間体４の合成
アルゴン気流下、３Ｌの反応容器に中間体３を５０ｇ、４−シアノフェニルボロン酸を３２．６ｇ、Ｐｄ（ＰＰｈｅ３）４を５．１３ｇ、ジメトキシエタンを８３０ｍＬ、Ｎａ２ＣＯ３を７０．６ｇ、蒸留水を３４０ｍｌ加え、５０℃にて６２時間撹拌した。
反応液に水６００ｍＬを入れ結晶を析出させた後、析出晶をろ過した。トルエン５００ｍＬで溶解させた後、ろ過した。溶液を濃縮し、トルエンでの再結晶を３回実施することで３０．４ｇの白色粉末を得た。
【０１４８】
・中間体５の合成
合成例４において、４−シアノフェニルボロン酸の代わりに３−シアノフェニルボロン酸を用いる以外は同様に反応させることにより、４２．５ｇの白色粉末を得た。
【０１４９】
［有機ＥＬ素子用材料の合成］
合成例１（化合物Ｈ−１の合成）
下記の化合物Ｈ−１を合成した。
【化６６】
2014072407.tif 000067
【０１５０】
アルゴン気流下、中間体２を５．１ｇ、中間体４を５．８ｇ、ｔ−ブトキシナトリウム２．６ｇ（広島和光社製）、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０）５４０ｍｇ
（アルドリッチ社製）、トリ−ｔ−ブチルホスフォニウムテトラフルオロボレート３４０ｍｇ及び脱水キシレン１００ｍＬ を入れ、還流にて８時間反応した。
冷却後、水５００ｍＬ を加え、混合物をセライト濾過し、濾液をトルエンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。これを減圧下で濃縮し、得られた粗生成物をカラム精製し、トルエンで再結晶し、それを濾取した後、乾燥したところ、４．８ｇの淡黄色粉末を得た。
ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）の分析は、は５８８（Ｍ＋１）であり、ガラス転移温度（Ｔｇ）は１５０℃であった。
【０１５１】
合成例２（化合物Ｈ−２の合成）
下記の化合物Ｈ−２を合成した。
【化６７】
2014072407.tif 000068
【０１５２】
合成例１において、中間体４の代わりに中間体５を用いた以外は同様に反応させた。その結果、４．２ｇの淡黄色粉末を得た。
ＦＤ−ＭＳの分析は、は５８８（Ｍ＋１）であり、ガラス転移温度（Ｔｇ）は１３４℃であった。
【０１５３】
［有機ＥＬ素子の作製及び発光性能評価］
実施例１
（有機ＥＬ素子の製造）
２５ｍｍ×７５ｍｍ×厚さ１．１ｍｍのＩＴＯ透明電極付きガラス基板（ジオマティック株式会社製）をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行った。
洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に前記透明電極を覆うようにして下記電子受容性（アクセプター）化合物ＨＩ−１を蒸着し、膜厚５ｎｍの化合物ＨＩ−１膜を成膜した。
この化合物ＨＩ−１膜上に、第１正孔輸送材料として下記芳香族アミン誘導体（化合物ＨＴ−１）を蒸着し、膜厚４０ｎｍの第１正孔輸送層を成膜した。第１正孔輸送層の成膜に続けて、第２正孔輸送材料として下記芳香族アミン誘導体（化合物ＨＴ−２）を蒸着し、膜厚１０ｎｍの第２正孔輸送層を成膜した。
【０１５４】
さらに、この第２正孔輸送層上に、ホスト材料として合成例１で合成した化合物Ｈ−１と、燐光発光材料として下記化合物ＰＱＩｒ（ａｃａｃ）とを共蒸着し、膜厚４０ｎｍの燐光発光層を成膜した。発光層内における化合物ＰＱＩｒ（ａｃａｃ）の濃度は８．０質量％であった。この共蒸着膜は発光層として機能する。
そして、この発光層成膜に続けて下記化合物ＥＴ−１を膜厚４０ｎｍで成膜した。この化合物ＥＴ−１膜は電子輸送層として機能する。
次に、ＬｉＦを電子注入性電極（陰極）として成膜速度０．１オングストローム／ｍｉｎで膜厚を１ｎｍとした。このＬｉＦ膜上に金属Ａｌを蒸着させ、金属陰極を膜厚８０ｎｍで形成し有機ＥＬ素子を作製した。
【０１５５】
【化６８】
2014072407.tif 000069
【０１５６】
得られた有機ＥＬ素子について、初期発光輝度１０，０００ｃｄ／ｍ２として定電流駆動させたときの８０％寿命（輝度が初期発光輝度の８０％まで低下するまでの時間）を評価した。結果を表１に示す。
【０１５７】
【表１】
2014072407.tif 000070
【０１５８】
実施例２
発光層のホスト材料として、化合物Ｈ−１の代わりに合成例２で合成した化合物Ｈ−２を使用した他は、実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製し、評価した。結果を表１に示す。
【０１５９】
比較例１
発光層のホスト材料として、化合物Ｈ−１の代わりに下記化合物Ｆ−１を使用した他は、実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製し、評価した。結果を表１に示す。
【化６９】
2014072407.tif 000071
【０１６０】
実施例３
発光層の燐光発光材料として、化合物ＰＱＩｒ（ａｃａｃ）の代わりに下記化合物Ｉｒ（ｔｐｉｑ）２（ａｃａｃ）を使用した他は、実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製し、評価した。結果を表１に示す。
【化７０】
2014072407.tif 000072
【０１６１】
実施例４
発光層のホスト材料として、化合物Ｈ−１の代わりに合成例２で合成した化合物Ｈ−２を使用した他は、実施例３と同様に有機ＥＬ素子を作製し、評価した。結果を表１に示す。
【０１６２】
比較例２
発光層のホスト材料として、化合物Ｈ−１の代わりに下記化合物Ｆ−１を使用した他は、実施例３と同様に有機ＥＬ素子を作製し、評価した。結果を表１に示す。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
本発明の有機ＥＬ素子用材料は、寿命が長い燐光型有機ＥＬ素子を実現する材料として有用である。
【符号の説明】
【０１６４】
１  有機ＥＬ素子
２  基板
３  陽極
４  陰極
５  発光層
６  正孔注入・輸送層
７  電子注入・輸送層
１０  発光ユニット
【図１】
2014072407.tif 000080