(57)【要約】  カルバゾール骨格とキナゾリン骨格を有する化合物であり、これを用いることで、発光効率、駆動電圧、耐久寿命の全てを改善した有機薄膜発光素子や、高変換効率や高オン−オフ比を有する光電変換素子に適用可能な材料を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表される化合物。
【化１】
2016152855.tif 000060
（式（１）において、Ｃｚは下記一般式（２）で表される基であり、Ｑは下記一般式（３）で表される基であり、Ｌ１は単結合、または置換もしくは無置換のアリーレン基である。Ｌ１が単結合の場合、ＣｚとＱとが直接結合していることを表す。
Ｌ１が置換のアリーレン基である場合の置換基は、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子、シアノ基、アミノ基、カルボニル基、カルボキシ基、オキシカルボニル基、カルバモイル基および−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ１Ｒ２からなる群より選ばれる。
Ｒ１およびＲ２はアリール基またはヘテロアリール基であり、Ｒ１およびＲ２が縮合して環を形成していてもよい。
【化２】
2016152855.tif 000061
（式（２）において、Ｒ３〜Ｒ１０はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、複素環基、アルケニル基、含酸素芳香族複素環基、含硫黄芳香族複素環基、ハロゲン原子およびシアノ基からなる群より選ばれる。但し、Ｒ３〜Ｒ６のうちいずれか一つの位置でＬ１と連結する。
Ｒ１１は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基およびヘテロアリール基からなる群より選ばれる。また、Ｒ３〜Ｒ１１は隣接する置換基同士で環を形成していてもよい。）
【化３】
2016152855.tif 000062
（式（３）において、Ｌ２は、単結合、フェニレン基、ナフタレニレン基、またはビフェニレン基である。
Ｒ２１は、水素原子、ハロゲン原子、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、またはジベンゾチオフェニル基である。
Ｌ３は、単結合、置換もしくは無置換のアリーレン基、または置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基である。Ｌ３が置換アリーレン基、または置換ヘテロアリーレン基である場合の置換基は、それぞれ独立に、上記Ｌ１が置換基を有している場合の置換基と同様の群より選ばれる。
Ｒ２２〜Ｒ２６はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子、シアノ基、アミノ基、カルボニル基、カルボキシ基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、および−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ２７Ｒ２８からなる群より選ばれる。Ｒ２７およびＲ２８はアリール基またはヘテロアリール基であり、Ｒ２７およびＲ２８が縮合して環を形成していてもよい。また、Ｒ２３〜Ｒ２８は隣接する置換基同士で環を形成していてもよい。
但し、Ｒ２３〜Ｒ２６のうちいずれか一つの位置でＬ１と連結する。））
【請求項２】
前記一般式（１）において、式（２）中のＲ４またはＲ５のいずれかの位置でＬ１と連結している、請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
前記一般式（１）において、式（３）中のＲ２４またはＲ２５の位置でＬ１と連結している、請求項１または２に記載の化合物。
【請求項４】
前記一般式（１）が下記一般式（４）または（５）で表される請求項１に記載の化合物。
【化４】
2016152855.tif 000063
（式（４）および（５）における各記号の意味する内容は上記と同様である。）
【請求項５】
Ｌ２−Ｒ２１がフェニル基、フルオロフェニル基、ビフェニル基、またはナフチル基である、請求項１〜４のいずれかに記載の化合物。
【請求項６】
Ｌ３が単結合、フェニレン基、またはビフェニレン基であり、Ｒ２２がフェニル基、ナフチル基、ターフェニル基、９，９−ジアルキルフルオレニル基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、またはジベンゾチオフェニル基である、請求項１〜５のいずれかに記載の化合物。
【請求項７】
Ｒ３〜Ｒ１０が、Ｌ１と連結している位置を除いて水素原子である、請求項１〜６のいずれかに記載の化合物。
【請求項８】
Ｒ２３〜Ｒ２６が、Ｌ１と連結している位置を除いて水素原子である、請求項１〜７のいずれかに記載の化合物。
【請求項９】
式（２）で表される構造において、Ｒ３〜Ｒ１１が隣接する置換基同士で環を形成していない、請求項１〜８のいずれかに記載の化合物。
【請求項１０】
式（３）で表される構造において、Ｒ２３〜Ｒ２６が隣接する置換基同士で環を形成していない、請求項１〜６、８または９のいずれかに記載の化合物。
【請求項１１】
Ｒ１１がフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、ターフェニル基、９，９−ジアルキルフルオレニル基である、請求項１〜１０のいずれかに記載の化合物。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の化合物を含有する、電子デバイス。
【請求項１３】
対向する陽極と陰極の間に有機層が存在し、電気エネルギーによって発光する発光素子であって、前記有機層に請求項１〜１１のいずれかに記載の化合物を含有する発光素子。
【請求項１４】
前記有機層が少なくとも発光層および電子輸送層を有し、前記電子輸送層が請求項１〜１１のいずれかに記載の化合物を含有する発光素子。
【請求項１５】
前記発光層が、燐光発光材料を少なくとも１種含有する発光層を、少なくとも一層有する、請求項１４に記載の発光素子。
【請求項１６】
前記電子輸送層が二層以上から成り、それらのうち前記発光層に接する側に請求項１〜１１のいずれかに記載の化合物を含有する、請求項１４記載の発光素子。
【請求項１７】
前記発光層が、アントラセン骨格を有する化合物を少なくとも１種含有する、請求項１５に記載の発光素子。
【請求項１８】
前記電子輸送層のうち陰極側に接する層が、フェナントロリン骨格を有する化合物を含有する、請求項１６記載の発光素子。
【請求項１９】
請求項１〜１１のいずれかに記載の化合物を含有する、光電変換素子。
【請求項２０】
請求項１９記載の光電変換素子を含むイメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物ならびにそれを用いた電子デバイス、発光素子、光電変換素子およびイメージセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機薄膜発光素子は、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が両極に挟まれた有機化合物を含む層中で再結合することで励起子が生成し、それが基底状態へ遷移する際に発光するものである。そのような有機薄膜発光素子の研究が、近年活発に行われている。【０００３】
有機薄膜発光素子には、発光効率の向上、駆動電圧の低下、耐久性の向上などが求められ、中でも、発光効率と耐久寿命の両立が大きな課題となっている。例えば、発光効率、並びに耐久寿命を向上させるために、カルバゾール骨格およびキナゾリン骨格を有する材料が開発されている（例えば、特許文献１〜５参照）。【０００４】
また、光を電気エネルギーに変換できる光電変換素子においては、近年、有機化合物を用いた光電変換素子の研究がなされている。有機化合物は分子構造により入射する光のうち特定波長領域の光を選択的に吸収できることから、有機化合物を用いた光電変換素子ではカラーフィルターが不要となり、更に吸収係数が高いことから、光利用効率を高くすることが可能である。【０００５】
有機化合物を用いた光電変換素子としては、具体的には、両極に挟まれた光電変換膜にｐｎ接合構造やバルクへテロジャンクション構造を導入した素子が知られている。【０００６】
また、光電変換素子を利用したイメージセンサにおいては、光電変換効率の向上や応答速度向上のために外部から電圧を印加することが多い。外部電界により電極から正孔または電子が光電変換膜に注入すると、暗電流が発生する。この暗電流の低下を目的として正孔ブロッキング層や電子ブロッキング層を挿入した素子が知られている（例えば、特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００６／０４９０１３号
【特許文献２】特開２０１０−２７５２５５号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ２０１２／０５０３４７号
【特許文献４】国際公開ＷＯ２０１３／１５４３２５号
【特許文献５】国際公開ＷＯ２０１４／０５４５９６号
【特許文献６】特開２００７−０５９５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜５に記載された化合物は、発光素子として実用に供するに当たって発光効率や耐久性が十分ではなかった。また、従来の他の技術でも高い発光効率と低い駆動電圧に加えて、耐久性も有するといった技術は見出されていない。【０００９】
また、特許文献６に記載された化合物を含む光電変換素子や従来の他の技術では、高感度なイメージセンサを得るには光電変換効率やオン−オフ比が十分ではなかった。【００１０】
そこで、本発明は、かかる従来技術の課題を解決し、発光効率、駆動電圧、耐久寿命の全てを改善した有機薄膜発光素子や、高変換効率や高オン−オフ比を有する光電変換素子に適用可能な材料を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、下記一般式（１）で表される化合物である。【００１２】
【化１】
2016152855.tif 000002
【００１３】
式（１）において、Ｃｚは下記一般式（２）で表される基であり、Ｑは下記一般式（３）で表される基であり、Ｌ１は単結合、または置換もしくは無置換のアリーレン基である。Ｌ１が単結合の場合、ＣｚとＱとが直接結合していることを表す。
Ｌ１が置換のアリーレン基である場合の置換基は、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子、シアノ基、アミノ基、カルボニル基、カルボキシ基、オキシカルボニル基、カルバモイル基および−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ１Ｒ２からなる群より選ばれる。
Ｒ１およびＲ２はアリール基またはヘテロアリール基であり、Ｒ１およびＲ２が縮合して環を形成していてもよい。【００１４】
【化２】
2016152855.tif 000003
【００１５】
式（２）において、Ｒ３〜Ｒ１０はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、複素環基、アルケニル基、含酸素芳香族複素環基、含硫黄芳香族複素環基、ハロゲン原子およびシアノ基からなる群より選ばれる。但し、Ｒ３〜Ｒ６のうちいずれか一つの位置でＬ１と連結する。
Ｒ１１は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基およびヘテロアリール基からなる群より選ばれる。また、Ｒ３〜Ｒ１１は隣接する置換基同士で環を形成していてもよい。【００１６】
【化３】
2016152855.tif 000004
【００１７】
式（３）において、Ｌ２は、単結合、フェニレン基、ナフタレニレン基、またはビフェニレン基である。
Ｒ２１は、水素原子、ハロゲン原子、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、またはジベンゾチオフェニル基である。
Ｌ３は、単結合、置換もしくは無置換のアリーレン基、または置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基である。Ｌ３が置換アリーレン基、または置換ヘテロアリーレン基である場合の置換基は、それぞれ独立に、上記Ｌ１が置換基を有している場合の置換基と同様の群より選ばれる。
Ｒ２２〜Ｒ２６はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子、シアノ基、アミノ基、カルボニル基、カルボキシ基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、および−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ２７Ｒ２８からなる群より選ばれる。Ｒ２７およびＲ２８はアリール基またはヘテロアリール基であり、Ｒ２７およびＲ２８が縮合して環を形成していてもよい。また、Ｒ２３〜Ｒ２８は隣接する置換基同士で環を形成していてもよい。
但し、Ｒ２３〜Ｒ２６のうちいずれか一つの位置でＬ１と連結する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、高発光効率、低駆動電圧、長耐久寿命を両立した有機薄膜発光素子、または高変換効率や高オン−オフ比を有する光電変換素子を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜一般式（１）で表される化合物＞
一般式（１）で表される化合物について詳細に説明する。
【００２０】
【化４】
2016152855.tif 000005
【００２１】
式（１）において、Ｃｚは下記一般式（２）で表される基であり、Ｑは下記一般式（３）で表される基であり、Ｌ１は単結合、または置換もしくは無置換のアリーレン基である。Ｌ１が単結合の場合、ＣｚとＱとが直接結合していることを表す。
Ｌ１が置換のアリーレン基である場合の置換基は、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子、シアノ基、アミノ基、カルボニル基、カルボキシ基、オキシカルボニル基、カルバモイル基および−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ１Ｒ２からなる群より選ばれる。
Ｒ１およびＲ２はアリール基またはヘテロアリール基であり、Ｒ１およびＲ２が縮合して環を形成していてもよい。
【００２２】
【化５】
2016152855.tif 000006
【００２３】
式（２）において、Ｒ３〜Ｒ１０はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、複素環基、アルケニル基、含酸素芳香族複素環基、含硫黄芳香族複素環基、ハロゲン原子およびシアノ基からなる群より選ばれる。但し、Ｒ３〜Ｒ６のうちいずれか一つの位置でＬ１と連結する。
Ｒ１１は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基およびヘテロアリール基からなる群より選ばれる。
また、Ｒ３〜Ｒ１１は隣接する置換基同士で環を形成していてもよい。
【００２４】
【化６】
2016152855.tif 000007
【００２５】
式（３）において、Ｌ２は、単結合、フェニレン基、ナフタレニレン基、またはビフェニレン基である。
Ｒ２１は、水素原子、ハロゲン原子、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、またはジベンゾチオフェニル基である。
Ｌ３は、単結合、置換もしくは無置換のアリーレン基、または置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基である。Ｌ３が置換アリーレン基、または置換ヘテロアリーレン基である場合の置換基は、それぞれ独立に、上記Ｌ１が置換基を有している場合の置換基と同様の群より選ばれる。
Ｒ２２〜Ｒ２６はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子、シアノ基、アミノ基、カルボニル基、カルボキシ基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、および−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ２７Ｒ２８からなる群より選ばれる。Ｒ２７およびＲ２８はアリール基またはヘテロアリール基であり、Ｒ２７およびＲ２８が縮合して環を形成していてもよい。また、Ｒ２３〜Ｒ２８は隣接する置換基同士で環を形成していてもよい。
但し、Ｒ２３〜Ｒ２６のうちいずれか一つの位置でＬ１と連結する。
【００２６】
上記の全ての基において、水素は重水素であってもよい。また、以下の説明において例えば炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基とは、アリール基に置換した置換基に含まれる炭素数も含めて６〜４０であり、炭素数を規定している他の置換基もこれと同様である。
【００２７】
また、「置換もしくは無置換の」という場合における置換基としては、上述のようなアルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン、シアノ基、アミノ基、カルボニル基、カルボキシ基、オキシカルボニル基、カルバモイル基が好ましく、さらには、各置換基の説明において好ましいとする具体的な置換基が好ましい。また、これらの置換基は、さらに上述の置換基により置換されていてもよい。
【００２８】
以下に説明する化合物またはその部分構造において、「置換もしくは無置換の」という場合についても、上記と同様である。
【００２９】
アルキル基とは、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。置換されている場合の追加の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基等を挙げることができ、この点は、以下の記載にも共通する。また、アルキル基の炭素数は特に限定されないが、入手の容易性やコストの点から、好ましくは１以上２０以下、より好ましくは１以上８以下の範囲である。
【００３０】
シクロアルキル基とは、例えば、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などの飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキル基部分の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、３以上２０以下の範囲である。
【００３１】
複素環基とは、例えば、ピラン環、ピペリジン環、環状アミドなどの炭素以外の原子を環内に有する脂肪族環を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。複素環は、共役が環状に連結して芳香族性とならない限り、環内に二重結合を１つ以上有していてもよい。複素環基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、２以上２０以下の範囲である。
【００３２】
アルケニル基とは、例えば、ビニル基、アリル基、ブタジエニル基などの二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルケニル基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、２以上２０以下の範囲である。
【００３３】
シクロアルケニル基とは、例えば、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基などの二重結合を含む不飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。シクロアルケニル基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、４以上２０以下の範囲である。
【００３４】
アルキニル基とは、例えば、エチニル基などの三重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキニル基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、２以上２０以下の範囲である。
【００３５】
アルコキシ基とは、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのエーテル結合を介して脂肪族炭化水素基が結合した官能基を示し、この脂肪族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、１以上２０以下の範囲である。
【００３６】
アルキルチオ基とは、アルコキシ基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アルキルチオ基の炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルキルチオ基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、１以上２０以下の範囲である。
【００３７】
アリールエーテル基とは、例えば、フェノキシ基など、エーテル結合を介した芳香族炭化水素基が結合した官能基を示し、芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、６以上４０以下の範囲である。
【００３８】
アリールチオエーテル基とは、アリールエーテル基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アリールエーテル基における芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、６以上４０以下の範囲である。
【００３９】
アリール基とは、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナントリル基、アントラセニル基、ピレニル基、フルオランテニル基などの芳香族炭化水素基を示す。アリール基は、置換基を有していても有していなくてもよい。アリール基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、６以上４０以下の範囲であり、より好ましくは、６以上２４以下の範囲であり、更に好ましくは、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基である。
【００４０】
ヘテロアリール基とは、フラニル基、チオフェニル基、ピリジル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ピラジニル基、ピリミジル基、ナフチリジル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、インドリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基などの炭素以外の原子を一個または複数個環内に有する環状芳香族基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。ヘテロアリール基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、２以上３０以下の範囲である。より好ましくは、ピリジル基、キノリル基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基である。
【００４１】
アミノ基とは、置換もしくは無置換のアミノ基である。置換する場合の置換基としては、例えば、アリール基、ヘテロアリール基、直鎖アルキル基、分岐アルキル基が挙げられる。より具体的には、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、ピリジル基、メチル基などが挙げられ、これら置換基はさらに置換されてもよい。炭素数は特に限定されないが、好ましくは、６以上４０以下の範囲である。
【００４２】
ハロゲン原子とは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素から選ばれる原子を示す。
【００４３】
カルボニル基、カルボキシ基、オキシカルボニル基、カルバモイル基およびホスフィンオキサイド基は、置換基を有していても有していなくてもよい。ここで、置換基としては、例えばアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などが挙げられ、これら置換基はさらに置換されてもよい。
【００４４】
アリーレン基とは、ベンゼン、ナフタレン、ビフェニル、フルオレン、フェナントレンなどの芳香族炭化水素基から導かれる２価以上の基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。好ましくは、２価もしくは３価のアリーレン基である。アリーレン基としては、具体的には、フェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基、フルオレニレン基などが挙げられる。より具体的には、１，４−フェニレン基、１，３−フェニレン基、１，２−フェニレン基、４，４’−ビフェニレン基、４，３’−ビフェニレン基、３，３’−ビフェニレン基、１，４−ナフタレニレン基、１，５−ナフタレニレン基、２，５−ナフタレニレン基、２，６−ナフタレニレン基、２，７−ナフタレニレン基、１，３，５−フェニレン基などが挙げられる。より好ましくは、１，４−フェニレン基、１，３−フェニレン基、４，４’−ビフェニレン基、４，３’−ビフェニレン基である。
【００４５】
ヘテロアリーレン基とは、ピリジン、キノリン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、キノキサリン、キナゾリン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェンなどの炭素以外の原子を一個または複数個環内に有する芳香族基から導かれる２価以上の基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。好ましくは２価もしくは３価のヘテロアリーレン基である。ヘテロアリーレン基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、２〜３０の範囲である。ヘテロアリーレン基としては、具体的には、２，６−ピリジレン基、２，５−ピリジレン基、２，４−ピリジレン基、３，５−ピリジレン基、３，６−ピリジレン基、２，４，６−ピリジレン基、２，４−ピリミジニレン基、２，５−ピリミジニレン基、４，６−ピリミジニレン基、４，６−ピリミジニレン基、２，４，６−ピリミジニレン基、２，４，６−トリアジニレン基、４，６−ジベンゾフラニレン基、２，６−ジベンゾフラニレン基、２，８−ジベンゾフラニレン基、３，７−ジベンゾフラニレン基などが挙げられる。
【００４６】
含酸素芳香族複素環基とは、フラン、ベンゾフラン、ジベンゾフランなど、炭素原子と酸素原子を環内に少なくともそれぞれ１つ以上含んでおり、かつヒュッケル則から芳香族性であると考えられる、１価以上の環構造のことである。これらは置換基を有していてもいなくてもよい。含酸素芳香族複素環基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは４〜２０の範囲である。
【００４７】
含硫黄芳香族複素環基とは、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェンなど、炭素原子と硫黄原子を環内に少なくともそれぞれ１つ以上含んでおり、かつヒュッケル則から芳香族性であると考えられる、１価以上の環構造のことである。これらは置換基を有していてもいなくてもよい。含硫黄芳香族複素環基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは４〜２０の範囲である。
【００４８】
キナゾリン骨格は、電気陰性度が大きい、ｓｐ２混成軌道を有する窒素原子を２つ有している。このため、電子との親和性が高く、電子移動度も高くなる。それゆえ、本発明の化合物を発光素子の電子注入層に用いた場合には、陰極からの電子注入が起こりやすい。また、電子輸送層に用いた場合には高い電子輸送性を示す。
【００４９】
しかしながら、一般的な発光層の最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーと比較してキナゾリン骨格のみから成る分子のＬＵＭＯエネルギーは低過ぎるため、発光素子に適用した場合、発光層への電子注入に支障をきたす。そこで、本発明の化合物には、ＬＵＭＯエネルギーを高める効果があり、かつ電子輸送能も有しているカルバゾール骨格が導入されている。
【００５０】
また、本発明の化合物を光電変換素子の電子取出し層に用いると、光電変換層中のｎ型材料よりも低いＬＵＭＯエネルギーを有しているため、高い電子取出し効率が達成される。
【００５１】
また、カルバゾール骨格およびキナゾリン骨格は、骨格内での電荷移動度が高い。これら二つの骨格を結合させることによって、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）とＬＵＭＯが分子内に広がる。ＨＯＭＯとＬＵＭＯの広がりが大きくなると、隣接分子との軌道の重なりも大きくなり、電荷輸送性が向上する。
【００５２】
このため本発明の化合物を、発光素子を構成するいずれかの層に用いた場合に、陰極から発生した電子や陽極から発生した正孔を効率よく輸送できるので、発光素子の駆動電圧を低下させることができる。この結果、発光素子の発光効率を向上させることができる。
【００５３】
また、本発明の化合物を光電変換素子の電子取出し層に用いた場合は、光電変換層で発生した電子を損なわず速やかに輸送できるため、高い光電変換効率を有する素子が作製できる。
【００５４】
さらに、分子内に軌道が広がっていることで、電荷を受容した際に生じるラジカルが安定化され、発光素子の耐久寿命が向上する。また、そもそもカルバゾール骨格およびキナゾリン骨格は電荷に対する安定性、すなわち電気化学的安定性が高く、電子による還元や、正孔による酸化を迅速かつ可逆的に行うことができるため、本発明の化合物を用いた発光素子および光電変換素子は耐久寿命が向上する。
【００５５】
カルバゾール骨格およびキナゾリン骨格は、いずれも複数の剛直な環構造からなることから、これらの骨格を有する化合物は高いガラス転移温度を示す。同時に、剛直な環構造により、これらの骨格を有する化合物は分子一つ一つが絡み合わず、安定して昇華する。ガラス転移温度が高いことから、発光素子の耐熱性が向上すると同時に、安定な昇華によって形成された良好な膜質が維持されるため、発光素子および光電変換素子を長寿命化することができる。
【００５６】
以上より、本発明の化合物は、分子中にカルバゾール骨格とキナゾリン骨格とを有していることにより、高発光効率、低駆動電圧および長耐久寿命がいずれも可能となる。
【００５７】
特に、本発明の化合物はその特性から、発光素子の発光層または電子輸送層に用いることが好ましく、その中でも、電子輸送層に用いることが特に好ましい。
【００５８】
カルバゾール骨格とキナゾリン骨格を結合する際の位置は、カルバゾール側が、一般式（２）においてＲ３〜Ｒ６のうちいずれか一つの位置であり、キナゾリン側が、一般式（３）においてＲ２３〜Ｒ２６のうちいずれか一つの位置である。
【００５９】
カルバゾール骨格のＲ３〜Ｒ６の位置は、カルバゾール骨格の中で窒素原子を含まない六員環上の位置である。この位置でキナゾリン骨格と結合すると、窒素原子で結合した場合と比較して、化合物の結晶性が低下するため、膜の安定性が向上する。
【００６０】
また、キナゾリン骨格のＲ２３〜Ｒ２６の位置は、キナゾリン骨格の中で電子求引性の窒素原子を含まない六員環上の置換位置である。この位置でカルバゾール骨格と結合すると、分子内において、カルバゾール骨格の電子供与性窒素とキナゾリン骨格の電子求引性窒素の間の距離が長くなる。距離が長くなることにより、電子の押し引きによる分子内の分極が小さくなる。その結果、電子トラップ準位が形成されず、高い電子移動度が達成される。
【００６１】
これらの効果を高めるため、カルバゾール側が一般式（２）においてＲ４またはＲ５の位置でＬ１と結合しているとより好ましい。また、キナゾリン側が一般式（３）においてＲ２４またはＲ２５の位置で連結しているとより好ましく、Ｒ２５の位置で連結している場合が特に好ましい。
【００６２】
また、カルバゾール骨格上のＲ３〜Ｒ１０は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、複素環基、アルケニル基、含酸素芳香族複素環基、含硫黄芳香族複素環基、ハロゲン原子およびシアノ基からなる群より選ばれる。水素原子以外の置換基は、カルバゾール骨格の電子的状態を修飾するために導入される。例えば、含酸素芳香族複素環基や含硫黄芳香族複素環基といった電子供与性の置換基は、カルバゾール骨格の電子供与性を補強し、シアノ基のような電子求引性基は、カルバゾール骨格の電子供与性を減弱させる働きがある。
【００６３】
先にも述べたが、キナゾリン骨格のみからなる材料はＬＵＭＯ軌道のエネルギー準位が低く発光層への電子注入を阻害する恐れがあるため、本発明の化合物にはＬＵＭＯ準位を高める効果のあるカルバゾリル基が導入されている。従ってカルバゾール骨格の置換基としてはカルバゾールの電子供与性を阻害しないか、補強する置換基が好ましい。従ってこれらの置換基の中でもより好ましいＲ３〜Ｒ１０は、水素原子、含酸素芳香族複素環基および含硫黄芳香族複素環基であり、更により好ましくは、水素原子、ジベンゾフラニル基およびジベンゾチオフェニル基であり、最も好ましくは水素原子である。
【００６４】
Ｒ１１はアリール基であることが好ましい。具体的には、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、ターフェニル基、９，９−ジアルキルフルオレニル基、アントラセニル基、ピレニル基が好ましく、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、９，９−ジアルキルフルオレニル基、アントラセニル基、ピレニル基がより好ましく、フェニル基、ナフチル基がさらに好ましく、フェニル基が特に好ましい。なお、これらの基はさらなる置換基としてフェニル基を有していてもよい。
【００６５】
Ｌ１は単結合、または置換もしくは無置換のアリーレン基である。これらの基は分子のＬＵＭＯ準位に影響を与えないため、上述のようにカルバゾール骨格とキナゾリン骨格の組み合わせにより達成される適切なＬＵＭＯ準位を保つことができる。
【００６６】
なお、Ｌ１がヘテロアリーレン基である場合、分子のＬＵＭＯ準位に影響を与え、ＬＵＭＯ準位が低くなりすぎる懸念がある。ＬＵＭＯ準位が低くなりすぎると、発光層のホスト材料のＬＵＭＯ準位との間にエネルギー差が生じ、これが発光層への電子の注入を阻害する恐れがある。
【００６７】
Ｌ１が置換のアリーレン基である場合の置換基は上述のとおりであるが、好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子、シアノ基、またはアミノ基であり、より好ましくは、複素環基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子、シアノ基、またはアミノ基であり、更に好ましくは、アリール基、ヘテロアリール基、またはアミノ基である。
【００６８】
Ｌ１としてより好ましくは単結合および炭素数６〜２４のアリーレン基であり、更に好ましくは単結合、フェニル基およびビフェニル基である。
【００６９】
Ｌ１と連結していない位置のＲ２３〜Ｒ２６は上述のとおりであるが、好ましくは、水素原子、シクロアルキル基、複素環基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子、シアノ基、およびアミノ基であり、より好ましくは、水素原子、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子、シアノ基、およびアミノ基であり、更に好ましくは、水素原子、アリール基、ヘテロアリール基である。
【００７０】
Ｌ２−Ｒ２１は、キナゾリン骨格の中の、窒素原子を２つ含む方の環に連結しているため、この位置の置換基で本発明の化合物の電子状態を調節するのが好ましい。そのため、Ｌ２がフェニレン基、ナフタレニレン基、またはビフェニレン基であり、Ｒ２１が電気的に中性な水素原子、電子求引性のハロゲン原子、電子供与性のカルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、またはジベンゾチオフェニル基であることが好ましい。中でも、Ｌ２−Ｒ２１が電気的に中性なフェニル基、ビフェニル基、またはナフチル基であるか、あるいは、誘起効果で電子求引性であると同時に、共鳴効果で電子供与性なフルオロフェニル基であることが好ましく、フェニル基であることが特に好ましい。
【００７１】
Ｌ３−Ｒ２２の位置は、キナゾリン骨格の中の、２つの窒素に挟まれた結合位置である。これら２つの窒素原子上には水素原子は結合していないため、Ｌ３−Ｒ２２の位置に結合した置換基は、構造の歪みが生じにくい。それにより、Ｌ３−Ｒ２２が共役系構造を有するとき、キナゾリン骨格とＬ３−Ｒ２２の共役系の軌道同士が有効に重なるため、分子の三重項励起エネルギーが低くなる傾向がある。三重項励起エネルギーが低いと、本発明の化合物を発光素子に用いた場合に発光層中で生成した励起子の、発光層中への閉じ込め効果が小さくなり、励起子失活による発光効率の低下に繋がる。
【００７２】
そのため、Ｌ３−Ｒ２２の位置にはフェニル基のように共役系が小さく、大きな三重項励起エネルギーを有する芳香環や、カルバゾリル基のように歪んだ環構造を有するために大きな三重項励起エネルギーを有する置換基を導入するのが好ましい。つまり、Ｌ３が単結合、フェニレン基、またはビフェニレン基であり、Ｒ２２がフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、ターフェニル基、９，９−ジアルキルフルオレニル基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、またはジベンゾチオフェニル基であることが好ましい。また、Ｒ２２はフェニル基、ナフチル基、ターフェニル基、９，９−ジアルキルフルオレニル基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、またはジベンゾチオフェニル基であることがより好ましい。
【００７３】
具体的には、Ｌ３は単結合、１，４−フェニレン基、１，３−フェニレン基、４，４’−ビフェニレン基、４，３’−ビフェニレン基がより好ましく、単結合、１，４−フェニレン基、１，３−フェニレン基が特に好ましい。Ｒ２２は、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、ｍ−ターフェニル基、９，９−ジメチルフルオレニル基、３−カルバゾリル基、Ｎ−カルバゾリル基、Ｎ−ベンゾカルバゾリル基、２−ジベンゾフラニル基、２−ジベンゾチオフェニル基がより好ましく、フェニル基、９，９−ジメチルフルオレニル基、ｍ−ターフェニル基が特に好ましい。
【００７４】
Ｌ３−Ｒ２２が、三重項励起エネルギーが大きいｍ−ターフェニル基であると、発光素子が長寿命化する傾向があり、窒素よりも電気陰性度が大きく電子親和性が大きい酸素原子を含んでいるジベンゾフラニル基であると、発光素子が低電圧化する傾向があり、発光層への電子注入効率が高いカルバゾリル基を含んでいると、発光素子が高効率化する傾向がある。
【００７５】
カルバゾール骨格上のＲ３〜Ｒ１０の位置およびキナゾリン骨格上のＲ２３〜Ｒ２６の位置は、隣接する置換基で環を形成してもよい。隣接する置換基で形成された環の大きさについては特に限定されないが、分子構造の安定性の観点から５員環もしくは６員環が好ましい。また、形成される環は脂肪族環でも芳香族環でもよい。隣接する置換基で形成された環はさらに置換基を有していてもよく、もしくはさらに縮環していてもよい。形成される環には炭素以外のヘテロ原子が含まれていてもよい。ここで炭素以外のヘテロ原子の例として窒素原子が挙げられる。特に、炭素および水素のみで環が構成されていると電気化学的安定性が増し、素子の耐久性向上に寄与するため好ましい。
【００７６】
Ｒ３〜Ｒ１０および／またはＲ２３〜Ｒ２６が置換基である場合の、該置換基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、１以上２４以下、より好ましくは、１以上１２以下の範囲である。
【００７７】
一般式（１）で表される化合物は、一般式（４）または（５）で表される化合物であることが特に好ましい。
【００７８】
キナゾリン骨格上の一般式（３）においてＲ２２の位置に連結した置換基の電子は、キナゾリン骨格中の電気陰性度の大きな２つの窒素原子によって求引される、その結果、キナゾリン骨格中の当該２つの窒素原子上に部分負電荷をもち、Ｒ２２上に部分正電荷をもつ電気双極子（電気双極子１）が生じる。
【００７９】
一方、キナゾリン骨格上のＲ２３〜Ｒ２６のいずれかの位置でカルバゾール骨格と連結した場合、カルバゾール骨格上には、その電子供与性により部分正電荷が発生し、キナゾリン骨格中の電気陰性度の大きな２つの窒素原子に部分負電荷が発生する。この際形成される電気双極子（電気双極子２）は、電気双極子１とは反対向きのベクトル成分を有する。これら反対向きのベクトル成分を有する電気双極子同士が分子内で打ち消し合い、分子全体では電気双極子が小さくなる。その結果、電荷トラップ準位発生による電荷移動度の低下が抑制され、高い電荷輸送能が達成される。
【００８０】
Ｒ２３〜Ｒ２６の中でも、Ｒ２５の位置にカルバゾール骨格が結合した場合、電気双極子１と電気双極子２が完全な逆向きに最も近くなるため、それらの双極子同士が最も有効に打ち消し合い、電荷トラップ準位の発生が最小となるため、特に好ましい。
【００８１】
【化７】
2016152855.tif 000008
【００８２】
式中の各Ｒおよび各Ｌの説明は上述のとおりである。
【００８３】
一般式（２）、（４）および（５）におけるＲ３〜Ｒ１０は、Ｌ１と連結している位置を除いて水素原子であることが特に好ましい。Ｒ３〜Ｒ１０が水素原子であることで、膜中での分子間距離が短くなり、電荷移動を効率的に行うことができる。その結果、発光素子の低電圧駆動による発光効率の向上、および光電変換素子の光電変換効率の向上が可能となる。また、水素原子であることで分子量を抑制でき、その結果、より低い温度で昇華することができ、蒸着安定性も向上する。
【００８４】
同様の理由で、一般式（３）、（４）および（５）におけるＲ２３〜Ｒ２６は、Ｌ１と連結している位置を除いて水素原子であることが特に好ましい。
【００８５】
一般式（２）、（４）および（５）において、Ｒ３〜Ｒ１１は隣接する置換基同士で環を形成していないことが特に好ましい。環構造を形成していないことで、結晶性が高くなりすぎず、薄膜安定性が向上し、その結果、発光素子および光電変換素子の寿命が向上する。また、環構造を形成する分の分子量を抑制でき、その結果、より低い温度で昇華することができ、蒸着安定性も向上する。
【００８６】
同様の理由で、一般式（３）、（４）および（５）において、Ｒ２３〜Ｒ２６が隣接する置換基同士で環を形成していないことが好ましい。
【００８７】
一般式（１）で表される化合物のＬＵＭＯエネルギーは、アントラセン骨格のＬＵＭＯエネルギーよりわずかに低い。そこで、発光素子において一般式（１）で表される化合物を、アントラセン骨格を有する化合物を含有する発光層の陰極側に接する層に用いると、発光層への電子の注入が起こりやすいため、好ましい。
【００８８】
また、一般式（１）で表される化合物は、フェナントロリン骨格を有する化合物から電子を受け取りやすい。フェナントロリン骨格を有する化合物は、低駆動電圧で電子を輸送することができる。そこで、発光素子において一般式（１）で表される化合物を含む層の、陰極側に接する層にフェナントロリン骨格を有する化合物を用いると、低電圧で駆動する素子を作製することができるため、好ましい。
【００８９】
電荷を分散し、電子の授受を速くするために、フェナントロリン骨格を有する化合物が分子中にフェナントロリン骨格を複数個有しているとより好ましい。
【００９０】
また、電子受容性窒素は窒素原子上に非共有電子対を有することから金属原子への強い配位性を示す。それゆえ、電子受容性窒素を２つ有するキナゾリン骨格は強い金属配位性をもつ。このため一般式（１）で表される化合物を光電変換素子の電子取出し層に用いた場合には、陰極への電子取出しを促進するため、光電変換素子の変換効率やオン−オフ比を向上することができる。
【００９１】
一般式（１）で表される化合物としては、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
【００９２】
【化８】
2016152855.tif 000009
【００９３】
【化９】
2016152855.tif 000010
【００９４】
【化１０】
2016152855.tif 000011
【００９５】
【化１１】
2016152855.tif 000012
【００９６】
【化１２】
2016152855.tif 000013
【００９７】
【化１３】
2016152855.tif 000014
【００９８】
【化１４】
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【００９９】
【化１５】
2016152855.tif 000016
【０１００】
【化１６】
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【０１０１】
【化１７】
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【０１０２】
【化１８】
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【０１０３】
【化１９】
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【０１０４】
【化２０】
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【０１０５】
【化２１】
2016152855.tif 000022
【０１０６】
一般式（１）で表される化合物の合成には、公知の方法を利用することができる。例えば、カルバゾール骨格は、ハロゲン原子やボロン酸が結合したものが市販されており、パラジウム触媒やニッケル触媒下での置換もしくは無置換のカルバゾリルボロン酸誘導体と置換もしくは無置換のハロゲン化キナゾリン誘導体とのカップリング反応を利用する方法や、置換もしくは無置換のカルバゾール誘導体と置換もしくは無置換のハロゲン化キナゾリン誘導体とのカップリング反応を利用する方法や、置換もしくは無置換のハロゲン化カルバゾール誘導体と置換もしくは無置換のキナゾリニルボロン酸誘導体とのカップリング反応が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１０７】
ボロン酸はボロン酸エステルを用いてもよく、ハロゲン原子は公知の方法を用いてボロン酸エステルに変換することができる。キナゾリン骨格は公知の方法を利用して、置換もしくは無置換の２−アミノベンゾニトリル誘導体とグリニャール試薬から環化反応によって合成することができ、ハロゲン化キナゾリンは市販されているので、それを利用することもできるが、これらに限定されるものではない。
【０１０８】
＜一般式（１）で表される化合物の用途＞
本発明の化合物は、発光素子、光電変換素子、リチウムイオン電池、燃料電池、トランジスタ等の電子デバイスにおいて、電子デバイス材料として用いられることが好ましい。特に、発光素子、光電変換素子において、発光素子材料や光電変換素子材料として用いられることが好ましい。
【０１０９】
発光素子材料とは、発光素子のいずれかの層に使用される材料を表し、後述するように、正孔輸送層、発光層および電子輸送層から選ばれた層に使用される材料であるほか、電極の保護層（キャップ層）に使用される材料も含む。本発明の化合物を、発光素子のいずれかの層に使用することにより、高い発光効率が得られ、かつ低駆動電圧および高耐久性の発光素子が得られる。
【０１１０】
＜光電変換素子＞
光電変換素子は、アノードとカソード、およびそれらアノードとカソードとの間に介在する有機層を有し、有機層において光エネルギーが電気的信号に変換される。前記有機層は少なくとも光電変換層を有していることが好ましく、さらに前記光電変換層はｐ型材料とｎ型材料を含むことがより好ましい。ｐ型材料は、電子供与性（ドナー性）の材料であり、ＨＯＭＯのエネルギー準位が高く、正孔を輸送しやすい。ｎ型材料は、電子求引性（アクセプター性）の材料であり、ＬＵＭＯのエネルギー準位が低く、電子を輸送しやすい。ｐ型材料とｎ型材料は積層されていてもよいし、混合されていてもよい。
【０１１１】
有機層は、光電変換層のみからなる構成の他に、１）正孔取出し層／光電変換層、２）光電変換層／電子取出し層、３）正孔取出し層／光電変換層／電子取出し層などの積層構成が挙げられる。電子取出し層とは、光電変換層からカソードへの電子の取出しが容易に行われるように設けられる層であり、通常、光電変換層とカソードとの間に設けられる。正孔取出し層とは、光電変換層からアノードへの正孔の取出しが容易に行われるように設けられる層であり、通常、アノードと光電変換層との間に設けられる。また、上記各層は、それぞれ単一層、複数層のいずれでもよい。
【０１１２】
本発明の化合物は、上記の光電変換素子において、いずれの層に用いられてもよいが、高い電子親和性および薄膜安定性を有しており、且つ、可視光領域に強い吸収を有しているため、光電変換層に用いることが好ましく、優れた電子輸送能を有していることから、光電変換層のｎ型材料に用いることがより好ましい。また、本発明の化合物は、高い電子親和性を有することから、電子取出し層にも好適に用いることができる。これにより、光電変換層から陰極への電子取出し効率が高められるため、変換効率を向上させることが可能となる。
【０１１３】
光電変換素子は、光センサーに用いることができる。また、本実施形態における光電変換素子は、太陽電池に用いることもできる。また、イメージセンサに好適に用いることができる。ここで、イメージセンサとは、光を検出して電荷を発生させ、電気信号に変換することで映像情報を蓄える撮像素子を示す。また、本実施形態における光電変換素子は、太陽電池に用いることもできる。
【０１１４】
＜発光素子＞
前述の通り、本発明の化合物は発光素子材料としても用いることができる。本発明の発光素子の実施の形態について以下に詳細に説明する。本発明の発光素子は、陽極と陰極、およびそれら陽極と陰極との間に介在する有機層を有し、該有機層は少なくとも発光層と電子輸送層を有し、該発光層が電気エネルギーにより発光する。
【０１１５】
有機層は、発光層／電子輸送層のみからなる構成の他に、１）正孔輸送層／発光層／電子輸送層および２）正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層、３）正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層などの積層構成が挙げられる。また、上記各層は、それぞれ単一層、複数層のいずれでもよい。また、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、蛍光発光層と燐光発光層を組み合わせた発光素子でもよい。さらにそれぞれ互いに異なる発光色を示す発光層を積層することができる。
【０１１６】
また、上記の素子構成は、中間層を介して複数積層したタンデム型であってもよい。中でも、少なくとも一層は燐光発光層であることが好ましい。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、公知の材料構成を用いることができる。タンデム型の具体例は、例えば４）正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷発生層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層、５）正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／電荷発生層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層といった、陽極と陰極の間に中間層として電荷発生層を含む積層構成が挙げられる。中間層を構成する材料としては、具体的にはピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体が好ましく用いられる。フェナントロリン誘導体である場合は、分子内にフェナントロリン骨格を２つ以上有する化合物である方がより好ましい。
【０１１７】
本発明の化合物は、上記の素子構成において、いずれの層に用いられてもよいが、高い電子注入輸送能、蛍光量子収率および薄膜安定性を有しているため、発光素子の発光層、電子輸送層または中間層に用いることが好ましい。優れた電子注入輸送能を有していることから、電子輸送層または中間層に用いることがより好ましく、電子輸送層に用いることが特に好ましい。
【０１１８】
（電極）
本発明の発光素子において、陽極と陰極は素子の発光のために十分な電流を供給するための役割を有するものであり、光を取り出すために少なくとも一方は透明または半透明であることが好ましい。通常、基板上に形成される陽極を透明電極とする。
【０１１９】
陽極に用いる材料は、正孔を有機層に効率よく注入できる材料、かつ光を取り出すために透明または半透明であれば、酸化錫、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（ＩＺＯ）などの導電性金属酸化物、あるいは、金、銀、クロムなどの金属、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマーなど特に限定されるものでないが、ＩＴＯガラスや、ガラスの表面に、酸化錫が主成分の膜を形成したネサガラスを用いることが特に好ましい。これらの電極材料は、単独で用いてもよいが、複数の材料を積層または混合して用いてもよい。透明電極の抵抗は素子の発光に十分な電流が供給できればよいので限定されないが、素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが好ましい。例えば３００Ω／□以下のＩＴＯ基板であれば素子電極として機能するが、現在では１０Ω／□程度の基板の供給も可能になっていることから、２０Ω／□以下の低抵抗の基板を使用することが特に好ましい。ＩＴＯの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常１００〜３００ｎｍの間で用いられることが多い。
【０１２０】
また、発光素子の機械的強度を保つために、発光素子を基板上に形成することが好ましい。基板は、ソーダガラスや無アルカリガラスなどのガラス基板が好適に用いられる。ガラス基板の厚みは、機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、０．５ｍｍ以上あれば十分である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましい。または、ＳｉＯ２などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用することもできる。さらに、第一電極が安定に機能するのであれば、基板はガラスである必要はなく、例えば、プラスチック基板上に陽極を形成しても良い。ＩＴＯ膜形成方法は、電子線ビーム法、スパッタリング法および化学反応法など、ＩＴＯ膜が形成できる方法であれば、特に制限を受けるものではない。
【０１２１】
陰極に用いる材料は、電子を効率よく発光層に注入できる物質であれば特に限定されない。一般的には白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウム、インジウムなどの金属、またはこれらの金属とリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどの低仕事関数金属との合金や多層積層などが好ましい。中でも、主成分としてはアルミニウム、銀、マグネシウムが電気抵抗値や製膜しやすさ、膜の安定性、発光効率などの面から好ましい。特にマグネシウムと銀で構成されると、本発明における電子輸送層および電子注入層への電子注入が容易になり、低電圧駆動が可能になるため好ましい。
【０１２２】
さらに、陰極保護のために白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウムおよびインジウムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金、シリカ、チタニアおよび窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、炭化水素系高分子化合物などの有機高分子化合物を、保護膜層として陰極上に積層することが好ましい例として挙げられる。また、本発明の化合物もこの保護膜層（キャップ層）として利用できる。ただし、陰極側から光を取り出す素子構造（トップエミッション構造）の場合は、保護膜層は可視光領域で光透過性のある材料から選択される。これらの電極の作製法は、抵抗加熱、電子線ビーム、スパッタリング、イオンプレーティングおよびコーティングなど特に制限されない。
【０１２３】
（正孔輸送層）
正孔輸送層は、正孔輸送材料の一種または二種以上を積層または混合する方法、もしくは、正孔輸送材料と高分子結着剤の混合物を用いる方法により形成される。また、正孔輸送材料は、電界を与えられた電極間において陽極からの正孔を効率良く輸送することが必要で、正孔注入効率が高く、注入された正孔を効率良く輸送することが好ましい。そのためには適切なイオン化ポテンシャルを持ち、しかも正孔移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが要求される。このような条件を満たす物質として、特に限定されるものではないが、例えば、４，４’−ビス（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（ＴＰＤ）、４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（ＮＰＤ）、４，４’−ビス（Ｎ，Ｎ−ビス（４−ビフェニリル）アミノ）ビフェニル（ＴＢＤＢ），ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４−アミノフェニル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−４，４’−ジアミノ−１，１’−ビフェニル（ＴＰＤ２３２）といったベンジジン誘導体、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”−トリス（１−ナフチル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（１−ＴＮＡＴＡ）などのスターバーストアリールアミンと呼ばれる材料群、カルバゾール骨格を有する材料、中でもカルバゾール多量体、具体的にはビス（Ｎ−アリールカルバゾール）またはビス（Ｎ−アルキルカルバゾール）などのカルバゾール２量体の誘導体、カルバゾール３量体の誘導体、カルバゾール４量体の誘導体、トリフェニレン化合物、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体やチオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、フラーレン誘導体、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが好ましい。さらにｐ型Ｓｉ、ｐ型ＳｉＣ等の無機化合物も使用できる。本発明の化合物も、電気化学的安定性に優れているため、正孔輸送材料として用いることができる。
【０１２４】
正孔輸送層には電子ブロック性の優れた化合物を用いるのが好ましい。中でも、カルバゾール骨格を含有する化合物は電子ブロック性に優れ、発光素子の高効率化に寄与できるので好ましい。さらに上記カルバゾール骨格を含有する化合物が、カルバゾール２量体、カルバゾール３量体、またはカルバゾール４量体骨格を含有することが好ましい。これらは良好な電子ブロック性と、正孔注入輸送特性を併せ持っているためである。
【０１２５】
さらに、正孔輸送層にカルバゾール骨格を含有する化合物を用いた場合、組み合わせる発光層が後述する燐光発光材料を含んでいることがより好ましい。上記カルバゾール骨格を有する化合物は高い三重項励起子ブロック機能も有しており、燐光発光材料と組み合わせた場合に高発光効率化できるためである。
【０１２６】
また、高い正孔移動度を有する点で優れているトリフェニレン骨格を含有する化合物を正孔輸送層に用いると、キャリアバランスが向上し、発光効率向上、耐久寿命向上といった効果が得られるので好ましい。トリフェニレン骨格を含有する化合物が２つ以上のジアリールアミノ基を有していると、さらに好ましい。
【０１２７】
これらカルバゾール骨格を含有する化合物、またはトリフェニレン骨格を含有する化合物はそれぞれ単独で正孔輸送層として用いてもよいし、互いに混合して用いてもよい。また本発明の効果を損なわない範囲で他の材料が混合されていてもよい。また正孔輸送層が複数層で構成されている場合は、いずれか１層にカルバゾール骨格を含有する化合物、あるいは、トリフェニレン骨格を含有する化合物が含まれていればよい。
【０１２８】
（正孔注入層）
陽極と正孔輸送層の間に正孔注入層を設けてもよい。正孔注入層を設けることで発光素子が低駆動電圧化し、耐久寿命も向上する。正孔注入層には通常正孔輸送層に用いる材料よりもイオン化ポテンシャルの小さい材料が好ましく用いられる。具体的には、上記ＴＰＤ２３２のようなベンジジン誘導体、スターバーストアリールアミン材料群が挙げられる他、フタロシアニン誘導体等も用いることができる。また正孔注入層がアクセプター性化合物単独で構成されているか、またはアクセプター性化合物が別の正孔輸送材料にドープされて用いられていることも好ましい。アクセプター性化合物の例としては、塩化鉄（III）、塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、塩化アンチモンのような金属塩化物、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化ルテニウムのような金属酸化物、トリス（４−ブロモフェニル）アミニウムヘキサクロロアンチモネート（ＴＢＰＡＨ）のような電荷移動錯体が挙げられる。また分子内にニトロ基、シアノ基、ハロゲンまたはトリフルオロメチル基を有する有機化合物や、キノン系化合物、酸無水物系化合物、フラーレンなども好適に用いられる。これらの化合物の具体的な例としては、ヘキサシアノブタジエン、ヘキサシアノベンゼン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（ＨＡＴ−ＣＮ６）、ｐ−フルオラニル、ｐ−クロラニル、ｐ−ブロマニル、ｐ−ベンゾキノン、２，６−ジクロロベンゾキノン、２，５−ジクロロベンゾキノン、テトラメチルベンゾキノン、１，２，４，５−テトラシアノベンゼン、ｏ−ジシアノベンゼン、ｐ−ジシアノベンゼン、１，４−ジシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロベンゼン、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノベンゾキノン、ｏ−ジニトロベンゼン、ｍ−ジニトロベンゼン、ｐ−ジニトロベンゼン、ｏ−シアノニトロベンゼン、ｍ−シアノニトロベンゼン、ｐ−シアノニトロベンゼン、１，４−ナフトキノン、２，３−ジクロロ−１，４−ナフトキノン、１−ニトロナフタレン、２−ニトロナフタレン、１，３−ジニトロナフタレン、１，５−ジニトロナフタレン、９−シアノアントラセン、９−ニトロアントラセン、９，１０−アントラキノン、１，３，６，８−テトラニトロカルバゾール、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，３，５，６−テトラシアノピリジン、マレイン酸無水物、フタル酸無水物、Ｃ６０、およびＣ７０などが挙げられる。
【０１２９】
これらの中でも、金属酸化物やシアノ基含有化合物が取り扱いやすく、蒸着もしやすいことから、容易に上述した効果が得られるので好ましい。好ましい金属酸化物の例としては酸化モリブデン、酸化バナジウム、または酸化ルテニウムがあげられる。シアノ基含有化合物の中では、（ａ）分子内に、シアノ基の窒素原子以外に少なくとも１つの電子受容性窒素有する化合物、（ｂ）分子内にハロゲンとシアノ基の両方を有している化合物、（ｃ）分子内にカルボニル基とシアノ基の両方を有している化合物、または（ｄ）分子内にハロゲンとシアノ基の両方を有し、さらにシアノ基の窒素原子以外に少なくとも１つの電子受容性窒素を有する化合物、が強い電子アクセプターとなるためより好ましい。このような化合物として具体的には以下のような化合物があげられる。
【０１３０】
【化２２】
2016152855.tif 000023
【０１３１】
【化２３】
2016152855.tif 000024
【０１３２】
正孔注入層がアクセプター性化合物単独で構成される場合、または正孔注入層にアクセプター性化合物がドープされている場合のいずれの場合も、正孔注入層は１層であってもよいし、複数の層が積層されていてもよい。またアクセプター化合物がドープされている場合に組み合わせて用いる正孔注入材料は、正孔輸送層への正孔注入障壁が緩和できるという観点から、正孔輸送層に用いる化合物と同一の化合物であることがより好ましい。
【０１３３】
（発光層）
発光層は単一層、複数層のどちらでもよく、それぞれ発光材料（ホスト材料、ドーパント材料）により形成され、これはホスト材料とドーパント材料との混合物であっても、ホスト材料単独であっても、いずれでもよい。すなわち、本発明の発光素子では、各発光層において、ホスト材料もしくはドーパント材料のみが発光してもよいし、ホスト材料とドーパント材料がともに発光してもよい。電気エネルギーを効率よく利用し、高色純度の発光を得るという観点からは、発光層はホスト材料とドーパント材料の混合物からなることが好ましい。
【０１３４】
また、ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の組み合わせであっても、いずれでもよい。ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれでもよい。ドーパント材料は積層されていても、分散されていても、いずれでもよい。ドーパント材料は発光色の制御ができる。ドーパント材料の量は、多すぎると濃度消光現象が起きるため、ホスト材料に対して２０重量％以下で用いることが好ましく、さらに好ましくは１０重量％以下である。ドーピング方法は、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着してもよい。
【０１３５】
発光材料は、具体的には、以前から発光体として知られていたアントラセンやピレンなどの縮合環誘導体、トリス（８−キノリノレート）アルミニウム（III）を始めとする金属キレート化オキシノイド化合物、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、インデン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、そして、ポリチオフェン誘導体などが使用できるが、特に限定されるものではない。
【０１３６】
発光材料に含有されるホスト材料は、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、トリフェニレン、ペリレン、フルオランテン、フルオレン、インデンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体、Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンなどの芳香族アミン誘導体、トリス（８−キノリノレート）アルミニウム（III）をはじめとする金属キレート化オキシノイド化合物、ジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、インデン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ピロロピロール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、トリアジン誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体などが使用できるが、特にこれらに限定されるものではない。
【０１３７】
本発明の化合物を電子輸送材料として用いた場合は、アントラセン骨格を有する化合物がより好ましい。また、ドーパント材料は、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、クリセン、トリフェニレン、ペリレン、フルオランテン、フルオレン、インデンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体（例えば２−（ベンゾチアゾール−２−イル）−９，１０−ジフェニルアントラセンや５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセンなど）、フラン、ピロール、チオフェン、シロール、９−シラフルオレン、９，９’−スピロビシラフルオレン、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、イミダゾピリジン、フェナントロリン、ピリジン、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピリジン、チオキサンテンなどのヘテロアリール環を有する化合物やその誘導体、ボラン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、４，４’−ビス（２−（４−ジフェニルアミノフェニル）エテニル）ビフェニル、４，４’−ビス（Ｎ−（スチルベン−４−イル）−Ｎ−フェニルアミノ）スチルベンなどのアミノスチリル誘導体、芳香族アセチレン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、ピロメテン誘導体、ジケトピロロ［３，４−ｃ］ピロール誘導体、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−９−（２’−ベンゾチアゾリル）キノリジノ［９，９ａ，１−ｇｈ］クマリンなどのクマリン誘導体、イミダゾール、チアゾール、チアジアゾール、カルバゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾールなどのアゾール誘導体およびその金属錯体およびＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンに代表される芳香族アミン誘導体などを用いることができるが、特に限定されるものではない。
【０１３８】
また発光層に燐光発光材料が含まれていてもよい。燐光発光材料とは、室温でも燐光発光を示す材料である。ドーパントして燐光発光材料を用いる場合は基本的に室温でも燐光発光が得られる必要があるが、特に限定されるものではなく、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、オスミウム（Ｏｓ）、及びレニウム（Ｒｅ）からなる群から選択される少なくとも一つの金属を含む有機金属錯体化合物であることが好ましい。中でも室温でも高い燐光発光収率を有するという観点から、イリジウム、もしくは白金を有する有機金属錯体がより好ましい。
【０１３９】
燐光発光性のドーパントと組み合わせて用いられるホストとしては、インドール誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ピリジン、ピリミジン、トリアジン骨格を有する含窒素芳香族化合物誘導体、ポリアリールベンゼン誘導体、スピロフルオレン誘導体、トルキセン誘導体、トリフェニレン誘導体といった芳香族炭化水素化合物誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体といったカルコゲン元素を含有する化合物、ベリリウムキノリノール錯体といった有機金属錯体などが好適に用いられるが、基本的に用いるドーパントよりも三重項エネルギーが大きく、電子、正孔がそれぞれの輸送層から円滑に注入され、また輸送するものであればこれらに限定されるものではない。
【０１４０】
また２種以上の三重項発光ドーパントが含有されていてもよいし、２種以上のホスト材料が含有されていてもよい。さらに１種以上の三重項発光ドーパントと１種以上の蛍光発光ドーパントが含有されていてもよい。発光層に燐光発光材料を用いた場合、本発明の化合物は電子輸送材料として好適に用いられる。
【０１４１】
好ましい燐光発光性ホストまたはドーパントとしては、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
【０１４２】
【化２４】
2016152855.tif 000025
【０１４３】
【化２５】
2016152855.tif 000026
【０１４４】
また、発光層に熱活性化遅延蛍光材料が含まれていてもよい。熱活性化遅延蛍光材料は、一般的に、ＴＡＤＦ材料とも呼ばれ、一重項励起状態のエネルギー準位と三重項励起状態エネルギー準位のエネルギーギャップを小さくすることで、三重項励起状態から一重項励起状態への逆項間交差を促進し、一重項励起子生成確率を向上させた材料である。熱活性化遅延蛍光材料は、単一の材料で熱活性化遅延蛍光を示す材料であってもよく、複数の材料で熱活性化遅延蛍光を示す材料であってよい。材料が複数からなる場合は、混合物として用いてもよく、積層構造で用いてもよい。熱活性化遅延蛍光材料として、公知の材料を用いることができる。具体的には、例えば、ベンゾニトリル誘導体、トリアジン誘導体、ジスルホキシド誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ジヒドロフェナジン誘導体、チアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１４５】
本発明の化合物も、高い発光性能を有することから、発光材料として用いることができる。本発明の化合物は、青色〜緑色領域（４００〜６００ｎｍ領域）に強い発光を示すことから、青色および緑色発光材料として好適に用いることができる。本発明の化合物は、高い蛍光量子収率をもつことから、蛍光ドーパント材料として好適に用いられる。また、カルバゾール骨格およびキナゾリン骨格は高い三重項励起エネルギー準位を有しており、燐光ホストとしても好適に用いることができる。特に、緑色燐光ホスト、赤色燐光ホストに好適に用いることができる。
【０１４６】
（電子輸送層）
本発明において、電子輸送層とは、陰極と発光層との間にある層である。電子輸送層は単層でも複数層であってもよく、陰極もしくは発光層に接していてもよく、接していなくてもよい。
【０１４７】
電子輸送層には、陰極からの電子注入効率が高いこと、注入された電子を高効率で輸送すること、発光層への電子注入効率が高いことなどが望まれる。そのため電子輸送層は、電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質で構成されることが好ましい。
【０１４８】
しかしながら、正孔と電子の輸送バランスを考えた場合に、電子輸送層が陽極からの正孔が再結合せずに陰極側へ流れるのを効率よく阻止できる役割を主に果たすならば、電子輸送能力がそれ程高くない材料で構成されていても、発光効率を向上させる効果は電子輸送能力が高い材料で構成されている場合と同等となる。したがって、本発明における電子輸送層には、正孔の移動を効率よく阻止できる正孔阻止層も同義のものとして含まれる。
【０１４９】
電子輸送層に用いられる電子輸送材料としては、ナフタレン、アントラセンなどの縮合多環芳香族炭化水素誘導体、４，４’−ビス（ジフェニルエテニル）ビフェニルに代表されるスチリル系芳香族環誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、リンオキサイド誘導体、トリス（８−キノリノレート）アルミニウム（III）などのキノリノール錯体、ベンゾキノリノール錯体、ヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体およびフラボノール金属錯体などの各種金属錯体が挙げられるが、駆動電圧を低減し、高効率発光が得られることから、炭素、水素、窒素、酸素、ケイ素、リンの中から選ばれる元素で構成され、電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物を用いることが好ましい。
【０１５０】
電子受容性窒素を含む芳香族複素環は、高い電子親和性を有する。電子受容性窒素を有する電子輸送材料は、高い電子親和力を有する陰極からの電子を受け取りやすくし、より低電圧駆動が可能となる。また、発光層への電子の供給が多くなり、再結合確率が高くなるので発光効率が向上する。
【０１５１】
電子受容性窒素を含む芳香族複素環としては、例えば、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、キノリン環、キノキサリン環、ナフチリジン環、ピリミドピリミジン環、ベンゾキノリン環、フェナントロリン環、イミダゾール環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、チアゾール環、チアジアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンズイミダゾール環、フェナンスロイミダゾール環などが挙げられる。
【０１５２】
これらの電子受容性窒素を含む芳香族複素環を有する化合物としては、例えば、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、キノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、ビピリジンやターピリジンなどのオリゴピリジン誘導体、キノキサリン誘導体およびナフチリジン誘導体などが好ましい化合物として挙げられる。中でも、トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼンなどのイミダゾール誘導体、１，３−ビス［（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）１，３，４−オキサジアゾリル］フェニレンなどのオキサジアゾール誘導体、Ｎ−ナフチル−２，５−ジフェニル−１，３，４−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体、バソクプロインや１，３−ビス（１，１０−フェナントロリン−９−イル）ベンゼンなどのフェナントロリン誘導体、２，２’−ビス（ベンゾ［ｈ］キノリン−２−イル）−９，９’−スピロビフルオレンなどのベンゾキノリン誘導体、２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールなどのビピリジン誘導体、１，３−ビス（４’−（２，２’：６’２”−ターピリジニル））ベンゼンなどのターピリジン誘導体、ビス（１−ナフチル）−４−（１，８−ナフチリジン−２−イル）フェニルホスフィンオキサイドなどのナフチリジン誘導体が、電子輸送能の観点から好ましく用いられる。
【０１５３】
また、これらの誘導体が、縮合多環芳香族骨格を有していると、ガラス転移温度が向上すると共に、電子移動度も大きくなり発光素子の低電圧化の効果が大きいのでより好ましい。さらに、素子耐久寿命が向上し、合成のし易さ、原料入手が容易であることを考慮すると、縮合多環芳香族骨格はアントラセン骨格、ピレン骨格またはフェナントロリン骨格であることが特に好ましい。
【０１５４】
上記電子輸送材料は単独でも用いられるが、上記電子輸送材料を２種以上混合して用いたり、その他の電子輸送材料の一種以上を上記の電子輸送材料に混合して用いたりしても構わない。
【０１５５】
好ましい電子輸送材料としては、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
【０１５６】
【化２６】
2016152855.tif 000027
【０１５７】
これら以外にも、国際公開ＷＯ２００４／６３１５９号、国際公開ＷＯ２００３／６０９５６号、“Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ”，（米国），１９９９年，７４巻，６号，ｐ．８６５−８６７、“Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ”，（蘭国），２００３年，４巻，２−３号，ｐ．１１３−１２１、国際公開ＷＯ２０１０／１１３７４３、国際公開ＷＯ２０１０／１８１７等に開示された電子輸送材料も用いることができる。
【０１５８】
また、本発明の化合物も高い電子注入輸送能を有することから、電子輸送材料として用いることができる。本発明の化合物が用いられる場合には、その各一種のみに限る必要はなく、本発明の化合物の複数種を混合して用いたり、その他の電子輸送材料の一種類以上を本発明の効果を損なわない範囲で本発明の化合物と混合して用いてもよい。
【０１５９】
混合しうる電子輸送材料としては、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、ピレンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体、４，４’−ビス（ジフェニルエテニル）ビフェニルに代表されるスチリル系芳香族環誘導体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、リンオキサイド誘導体、カルバゾール誘導体およびインドール誘導体、リチウムキノリノール、トリス（８−キノリノレート）アルミニウム（III）などのキノリノール錯体やヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体およびフラボノール金属錯体が挙げられる。
【０１６０】
上記電子輸送材料は単独でも用いられるが、上記電子輸送材料の２種以上を混合して用いたり、その他の電子輸送材料の一種以上を上記の電子輸送材料に混合して用いても構わない。また、ドナー性材料を含有してもよい。ここで、ドナー性材料とは電子注入障壁の改善により、陰極または電子注入層からの電子輸送層への電子注入を容易にし、さらに電子輸送層の電気伝導性を向上させる化合物である。
【０１６１】
本発明におけるドナー性材料の好ましい例としては、アルカリ金属、アルカリ金属を含有する無機塩、アルカリ金属と有機物との錯体、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属を含有する無機塩またはアルカリ土類金属と有機物との錯体などが挙げられる。アルカリ金属、アルカリ土類金属の好ましい種類としては、低仕事関数で電子輸送能向上の効果が大きいリチウム、ナトリウム、セシウムといったアルカリ金属や、マグネシウム、カルシウムといったアルカリ土類金属が挙げられる。
【０１６２】
また、真空中での蒸着が容易で取り扱いに優れることから、金属単体よりも無機塩、あるいは有機物との錯体の状態であることが好ましい。さらに、大気中での取扱を容易にし、添加濃度の制御のし易さの点で、有機物との錯体の状態にあることがより好ましい。無機塩の例としては、ＬｉＯ、Ｌｉ２Ｏ等の酸化物、窒化物、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ等のフッ化物、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、Ｒｂ２ＣＯ３、Ｃｓ２ＣＯ３等の炭酸塩などが挙げられる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の好ましい例としては、原料が安価で合成が容易な点から、リチウムが挙げられる。また、有機物との錯体における有機物の好ましい例としては、キノリノール、ベンゾキノリノール、フラボノール、ヒドロキシイミダゾピリジン、ヒドロキシベンズアゾール、ヒドロキシトリアゾールなどが挙げられる。中でも、アルカリ金属と有機物との錯体が好ましく、リチウムと有機物との錯体がより好ましく、リチウムキノリノールが特に好ましい。これらのドナー性材料を２種以上混合して用いてもよい。
【０１６３】
好適なドーピング濃度は材料やドーピング領域の膜厚によっても異なるが、例えばドナー性材料がアルカリ金属、アルカリ土類金属といった無機材料の場合は、電子輸送材料とドナー性材料の蒸着速度比が１００００：１〜２：１の範囲となるようにして共蒸着して電子輸送層としたものが好ましい。蒸着速度比は１００：１〜５：１がより好ましく、１００：１〜１０：１がさらに好ましい。またドナー性材料が金属と有機物との錯体である場合は、電子輸送材料とドナー性材料の蒸着速度比が１００：１〜１：１００の範囲となるようにして共蒸着して電子輸送層としたものが好ましく、蒸着速度比は１０：１〜１：１０がより好ましく、７：３〜３：７がさらに好ましい。
【０１６４】
また、上記のような本発明の化合物にドナー性材料がドープされた電子輸送層は、複数の発光素子を連結するタンデム構造型素子における電荷発生層として用いられていてもよい。特に、ドナー性材料としてアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属がドープされるとき電荷発生層として好適に用いることができる。
【０１６５】
電子輸送層にドナー性材料をドーピングして電子輸送能を向上させる方法は、薄膜層の膜厚が厚い場合に特に効果を発揮するものである。電子輸送層および発光層の合計膜厚が５０ｎｍ以上の場合に用いると特に好ましい。例えば、発光効率を向上させるために干渉効果を利用する方法があるが、これは発光層から直接放射される光と、陰極で反射された光の位相を整合させて光の取出し効率を向上させるものである。この最適条件は光の発光波長に応じて変化するが、電子輸送層および発光層の合計膜厚が５０ｎｍ以上となり、赤色などの長波長発光の場合には１００ｎｍ近くの厚膜になる場合がある。
【０１６６】
ドーピングする電子輸送層の膜厚は、電子輸送層の一部分または全部のどちらでも構わない。一部分にドーピングする場合、少なくとも電子輸送層／陰極界面にはドーピング領域を設けることが望ましく、陰極界面付近にドーピングするだけでも低電圧化の効果は得られる。一方、ドナー性材料が発光層に直接接していると発光効率を低下させる悪影響を及ぼす場合があり、その場合には発光層／電子輸送層界面にノンドープ領域を設けることが好ましい。
【０１６７】
（電子注入層）
本発明において、陰極と電子輸送層の間に電子注入層を設けてもよい。一般的に電子注入層は陰極から電子輸送層への電子の注入を助ける目的で挿入されるが、挿入する場合は、電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物を用いてもよいし、上記のドナー性材料を含有する層を用いてもよい。本発明の化合物が電子注入層に含まれていてもよい。また電子注入層に絶縁体や半導体の無機物を用いることもできる。これらの材料を用いることで発光素子の短絡を有効に防止して、かつ電子注入性を向上させることができるので好ましい。
【０１６８】
このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲン化物、アルカリ土類金属カルコゲン化物、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ン化物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より好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲン化物としては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｓ及びＮａ２Ｓｅが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲン化物としては、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。さらに有機物と金属の錯体も好適に用いられる。
【０１６９】
電子注入層に有機物と金属の錯体を用いる場合は膜厚調整が容易であるのでより好ましい。このような有機金属錯体の例としては有機物との錯体における有機物の好ましい例としては、キノリノール、ベンゾキノリノール、ピリジルフェノール、フラボノール、ヒドロキシイミダゾピリジン、ヒドロキシベンズアゾール、ヒドロキシトリアゾールなどが挙げられる。中でも、アルカリ金属と有機物との錯体が好ましく、リチウムと有機物との錯体がより好ましく、リチウムキノリノールが特に好ましい。
【０１７０】
発光素子を構成する上記各層の形成方法は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、コーティング法など特に限定されないが、通常は、素子特性の点から抵抗加熱蒸着または電子ビーム蒸着が好ましい。
【０１７１】
有機層の厚みは、発光物質の抵抗値にもよるので限定することはできないが、１〜１０００ｎｍであることが好ましい。発光層、電子輸送層、正孔輸送層の膜厚はそれぞれ、好ましくは１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【０１７２】
本発明の発光素子は、電気エネルギーを光に変換できる機能を有する。ここで電気エネルギーとしては主に直流電流が使用されるが、パルス電流や交流電流を用いることも可能である。電流値および電圧値は特に制限はないが、素子の消費電力や寿命を考慮すると、できるだけ低いエネルギーで最大の輝度が得られるよう選ばれるべきである。
【０１７３】
本発明の発光素子は、例えば、マトリクスおよび／またはセグメント方式で表示するディスプレイとして好適に用いられる。
【０１７４】
マトリクス方式とは、表示のための画素が格子状やモザイク状など二次元的に配置され、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状やサイズは用途によって決まる。例えば、パソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が３００μｍ以下の四角形の画素が用いられ、また、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がｍｍオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法は、線順次駆動方法やアクティブマトリクスのどちらでもよい。線順次駆動はその構造が簡単であるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリクスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。
【０１７５】
本発明におけるセグメント方式とは、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、このパターンの配置によって決められた領域を発光させる方式である。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示および自動車のパネル表示などが挙げられる。そして、前記マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。
【０１７６】
本発明の発光素子は、各種機器等のバックライトとしても好ましく用いられる。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示板および標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が検討されているパソコン用途のバックライトに本発明の発光素子は好ましく用いられ、従来のものより薄型で軽量なバックライトを提供できる。
【実施例】
【０１７７】
以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。【０１７８】
合成例１
中間体［Ｂ］の合成【０１７９】
【化２７】
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【０１８０】
中間体Ｂの合成は国際公開ＷＯ２００６／０４９０１３号に記載の方法を応用して合成した。すなわち、５００ｍｌ三つ口フラスコに、フェニルマグネシウムブロミドの１Ｍテトラヒドロフラン溶液１００ｍｌ（１００ｍｍｏｌ）を入れ、乾燥テトラヒドロフラン１００ｍｌを加え、４５℃のオイルバスで加熱還流させた。その中に２−アミノ−５−クロロベンゾニトリル７．６３ｇ（５０ｍｍｏｌ）の乾燥テトラヒドロフラン５０ｍｌ溶液を３０分かけて滴下した。さらに１．５時間還流した後、０℃まで氷水浴で冷却した。次いで、４−ブロモベンゾイルクロリド１３．２ｇ（６０ｍｍｏｌ）の乾燥テトラヒドロフラン１００ｍｌ溶液を１０分かけて滴下し、４５℃のオイルバスで２時間加熱還流させた。反応終了後、０℃まで氷水浴で冷却し、飽和塩化アンモニウム水溶液を添加した。析出物を濾取し、少量のメタノールで洗浄した後、真空乾燥し、中間体［Ｂ］８．１１ｇを得た。得られた中間体［Ｂ］はヘプタン―トルエン混合展開溶媒を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。【０１８１】
中間体［Ｂ］の合成とは別に、以下のように中間体［Ｃ］の合成を行った。【０１８２】
中間体［Ｃ］の合成【０１８３】
【化２８】
2016152855.tif 000029
【０１８４】
１００ｍｌ三つ口フラスコに、８−ブロモ−１１−フェニル−１１Ｈ−ベンゾ［ａ］カルバゾール３．７２ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）、ビス（ピナコラート）ジボロン２．７９ｇ（１１．０ｍｍｏｌ）、酢酸カリウム２．９４ｇ（３０．０ｍｍｏｌ）を入れ、ジメチルホルムアミド５０ｍＬを加え、容器内を窒素置換した。この混合液に［１，１’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン］パラジウム（II）ジクロリド・ジクロロメタン錯体０．０７３ｇ（０．１ｍｍｏｌ）を加え、１００℃に加熱した。１時間後、室温に冷却した後、酢酸エチル２５０ｍＬ、トルエン２５０ｍＬ、水２５０ｍＬを加え分液した。水層を酢酸エチル２００ｍＬ、トルエン２００ｍＬで抽出した後、先の有機層と合わせ、水５００ｍＬで３回洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、溶出液を溶媒留去し、真空乾燥することにより、中間体［Ｃ］を３．４０ｇ得た。【０１８５】
中間体［Ｄ］の合成【０１８６】
【化２９】
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【０１８７】
１００ｍｌ三つ口フラスコに、中間体［Ｂ］６．００ｇ（１５．２ｍｍｏｌ）、カルバゾール２．６６ｇ（１５．９ｍｍｏｌ）、ｔｅｒｔ−ブトキシナトリウム２．０５ｇ（２１．３ｍｍｏｌ）を入れ、ｏ−キシレン３０ｍｌを加え、容器内を窒素置換した。この混合液にテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）０．１７３ｇ（０．１５ｍｍｏｌ）を加え、９０℃のオイルバスで３時間加熱還流した。反応終了後、室温まで冷却し、析出した固体を濾取し、中間体［Ｄ］６．６５ｇを得た。得られた固体をトルエンに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した後、酢酸ブチル１３０ｍＬに加熱溶解し、冷却して再結晶し、濾取した後、真空乾燥することにより、中間体［Ｄ］を４．８６ｇ得た。【０１８８】
化合物［１］の合成【０１８９】
【化３０】
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【０１９０】
２００ｍｌ三つ口フラスコに、中間体［Ｂ］４．００ｇ（１０．１ｍｍｏｌ）、中間体［Ｃ］８．８９ｇ（２１．２ｍｍｏｌ）、１，２−ジメトキシエタン５０ｍｌ、および２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液１５．２ｍｌ（３当量）を入れ、容器内を窒素置換した。さらにテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）０．２３３ｇ（０．２０ｍｍｏｌ）を加え、１００℃のオイルバスで３時間加熱還流した。反応終了後、室温まで冷却し、析出した固体を濾取し、化合物［１］６．７２ｇを得た。得られた固体をトルエンに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した後、酢酸ブチル１２０ｍＬに加熱溶解し、冷却して再結晶し、濾取した後、真空乾燥することにより、化合物［１］の黄緑色固体を５．０２ｇ得た。【０１９１】
得られた黄緑色固体は、マススペクトル測定（日本電子（株）製ＪＭＳ−Ｑ１０００ＴＤ）によって化合物［１］であることが確認された。【０１９２】
さらに、化合物［１］は、油拡散ポンプを用いた１×１０−３Ｐａの圧力下、約３６０℃で昇華精製を行った後、発光素子材料として使用した。【０１９３】
合成例２
中間体［Ｆ］の合成【０１９４】
【化３１】
2016152855.tif 000032
【０１９５】
中間体［Ｆ］の合成は、合成例１の中間体［Ｂ］の合成において、フェニルマグネシウムブロミド１Ｍテトラヒドロフラン溶液１００ｍｌ（１００ｍｍｏｌ）の代わりに、９−（４−ブロモフェニル）カルバゾール３２．２ｇ（１００ｍｍｏｌ）にマグネシウム２．４３ｇを作用させてグリニャール試薬として用いた以外は同様の方法で行い、同様の方法で精製を行った。【０１９６】
中間体［Ｆ］の合成とは別に、以下のように中間体［Ｇ］の合成を行った。【０１９７】
中間体［Ｇ］の合成【０１９８】
【化３２】
2016152855.tif 000033
【０１９９】
中間体［Ｇ］の合成は、合成例１の中間体［Ｃ］の合成において、８−ブロモ−１１−フェニル−１１Ｈ−ベンゾ［ａ］カルバゾール３．７２ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）の代わりに２−ブロモ−３，６−ジメチル−９−フェニルカルバゾール３．５０ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で行い、同様の方法で抽出、精製を行った。【０２００】
中間体［Ｈ］の合成【０２０１】
【化３３】
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【０２０２】
２００ｍｌ三つ口フラスコに、中間体［Ｆ］６．００ｇ（１０．７ｍｍｏｌ）、４−ジベンゾフランボロン酸２．３８ｇ（１１．２ｍｍｏｌ）を入れ、ジメチルエーテル５５ｍｌ、２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液７．５ｍｌを加え、容器内を窒素置換した。この混合液にテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）０．１２７ｇ（０．１１ｍｍｏｌ）を加え、８０℃のオイルバスで３時間加熱還流した。反応終了後、室温まで冷却し、析出した固体を濾取し、中間体［Ｈ］６．３８ｇを得た。得られた固体をトルエンに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した後、酢酸ブチル１３０ｍＬに加熱溶解し、冷却して再結晶し、濾取した後、真空乾燥することにより、中間体［Ｄ］を４．５９ｇ得た。【０２０３】
化合物［２］の合成【０２０４】
【化３４】
2016152855.tif 000035
【０２０５】
１００ｍｌ三つ口フラスコに、中間体［Ｈ］４．５０ｇ（６．９４ｍｍｏｌ）、中間体［Ｇ］３．０３ｇ（７．６４ｍｍｏｌ）、１，４−ジオキサン３５ｍｌ、および２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液４．８６ｍｌを入れ、容器内を窒素置換した。さらにテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）０．０８０ｇ（０．０６９ｍｍｏｌ）を加え、１００℃のオイルバスで３時間加熱還流した。反応終了後、室温まで冷却し、析出した固体を濾取し、化合物［１］５．６９ｇを得た。得られた固体をトルエンに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した後、酢酸ブチル１２０ｍＬに加熱溶解し、冷却して再結晶し、濾取した後、真空乾燥することにより、化合物［１］の黄緑色固体を３．９８ｇ得た。【０２０６】
得られた黄緑色固体は、マススペクトル測定（日本電子（株）製ＪＭＳ−Ｑ１０００ＴＤ）によって化合物［２］であることが確認された。【０２０７】
さらに、化合物［２］は、油拡散ポンプを用いた１×１０−３Ｐａの圧力下、約３６０℃で昇華精製を行った後、発光素子材料として使用した。【０２０８】
以下の実施例で使用した化合物［３］〜［３０］も、合成例１および２に記した方法と類似の方法を用いて、それぞれに対応する原料物質から合成および精製をすることができる。【０２０９】
実施例１
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を、素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、ＨＡＴ−ＣＮ６を５ｎｍ、正孔輸送層として、ＨＴ−１を５０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料Ｈ−１、ドーパント材料Ｄ−１をドープ濃度が５重量％になるようにして２０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、電子輸送層として化合物［１］を３５ｎｍの厚さに蒸着して積層した。次に、フッ化リチウムを０．５ｎｍ蒸着した後、アルミニウムを１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２時の特性は、駆動電圧４．６３Ｖ、外部量子効率４．２２％であった。また初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、定電流駆動させたところ輝度２０％低下する時間（耐久性）は１６５０時間であった。なお化合物［１］、ＨＡＴ−ＣＮ６、ＨＴ−１、Ｈ−１、Ｄ−１は以下に示す化合物である。【０２１０】
【化３５】
2016152855.tif 000036
【０２１１】
実施例２〜４３
発光層のホスト材料および電子輸送層に、表１に記載した化合物を用いた以外は実施例１と同様にして発光素子を作製し、評価した。結果を表１に示す。なお、Ｈ−２および化合物［２］〜化合物 ［４２］は以下に示す化合物である。【０２１２】
【化３６】
2016152855.tif 000037
【０２１３】
【化３７】
2016152855.tif 000038
【０２１４】
【化３８】
2016152855.tif 000039
【０２１５】
【化３９】
2016152855.tif 000040
【０２１６】
【化４０】
2016152855.tif 000041
【０２１７】
【化４１】
2016152855.tif 000042
【０２１８】
比較例１〜１８
電子輸送層に表２に記載した化合物を用いた以外は実施例１と同様にして発光素子を作製し、評価した。結果を表２に示す。なお、Ｅ−１〜Ｅ−８、Ｅ−２０〜Ｅ−２９は以下に示す化合物である。【０２１９】
【化４２】
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【０２２０】
【化４３】
2016152855.tif 000044
【０２２１】
実施例４４
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を、素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、ＨＡＴ−ＣＮ６を５ｎｍ、正孔輸送層として、ＨＴ−１を５０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料Ｈ−１、ドーパント材料Ｄ−１をドープ濃度が５重量％になるようにして２０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第一電子輸送層として化合物［１］を２５ｎｍの厚さに蒸着して積層した。さらに第二電子輸送層として電子輸送材料に化合物［１］を、ドナー性材料としてリチウムを用い、化合物［１］とリチウムの蒸着速度比が２０：１になるようにして１０ｎｍの厚さに積層した。次に、フッ化リチウムを０．５ｎｍ蒸着した後、アルミニウムを１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２時の特性は、駆動電圧３．８７Ｖ、外部量子効率４．９４％であった。また初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、定電流駆動させたところ輝度２０％低下する時間は１６３０時間であった。【０２２２】
実施例４５〜６５
第一電子輸送層および第二電子輸送層に表３に記載した化合物を用いた以外は実施例４４と同様にして発光素子を作製し、評価した。結果を表３に示す。なお、Ｅ−９およびＥ−１０は以下に示す化合物である。【０２２３】
【化４４】
2016152855.tif 000045
【０２２４】
比較例１９〜４０
第一電子輸送層および第二電子輸送層に表３に記載した化合物を用いた以外は実施例４４と同様にして発光素子を作製し、評価した。結果を表３に示す。【０２２５】
実施例６６
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を、素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、ＨＡＴ−ＣＮ６を５ｎｍ、正孔輸送層として、ＨＴ−１を５０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料Ｈ−１、ドーパント材料Ｄ−１をドープ濃度が５重量％になるようにして２０ｎｍの厚さに蒸着した。さらに電子輸送層として電子輸送材料に化合物［１］を、ドナー性材料として２Ｅ−１を用い、化合物［１］と２Ｅ−１の蒸着速度比が１：１になるようにして３５ｎｍの厚さに積層した。この電子輸送層は表３中では第二電子輸送層として示す。次に、フッ化リチウムを０．５ｎｍ蒸着した後、マグネシウムと銀を１０００ｎｍ共蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２時の特性は、駆動電圧４．２５Ｖ、外部量子効率５．３９％であった。また初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、定電流駆動させたところ輝度２０％低下する時間は４０２０時間であった。【０２２６】
実施例６７〜８１
電子輸送層、ドナー性材料として表４に記載した化合物を用いた以外は実施例６６と同様にして発光素子を作製し、評価した。結果を表４に示す。２Ｅ−１は下記に示す化合物である。【０２２７】
【化４５】
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【０２２８】
比較例４１〜５５
電子輸送層、ドナー性材料として表４に記載した化合物を用いた以外は実施例２８６６と同様にして発光素子を作製し、評価した。結果を表４に示す。【０２２９】
実施例８２
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、ＨＡＴ−ＣＮ６を５ｎｍ、正孔輸送層として、ＨＴ−１を５０ｎｍ蒸着した。この正孔輸送層は表４では第一正孔輸送層として示す。次に、発光層として、ホスト材料Ｈ−３、ドーパント材料Ｄ−２をドープ濃度が１０重量％になるようにして２０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、電子輸送層として化合物［１１］を３５ｎｍの厚さに蒸着して積層した。次に、フッ化リチウムを０．５ｎｍ蒸着した後、アルミニウムを１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子の４０００ｃｄ／ｍ２時の特性は、駆動電圧３．７５Ｖ、外部量子効率１０．５１％であった。また初期輝度を４０００ｃｄ／ｍ２に設定し、定電流駆動させたところ輝度２０％低下する時間は１６８０時間であった。なおＨ−３、Ｄ−２は以下に示す化合物である。【０２３０】
【化４６】
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【０２３１】
比較例５６
電子輸送層として表５記載の化合物を用いた以外は実施例８２と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表５に示す。【０２３２】
実施例８３
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、ＨＡＴ−ＣＮ６を５ｎｍ、第一正孔輸送層として、ＨＴ−１を４０ｎｍ蒸着した。さらに第二正孔輸送層としてＨＴ−２を１０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料Ｈ−３、ドーパント材料Ｄ−２をドープ濃度が１０重量％になるようにして２０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、電子輸送層として化合物［１１］を３５ｎｍの厚さに蒸着して積層した。次に、フッ化リチウムを０．５ｎｍ蒸着した後、アルミニウムを１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子の４０００ｃｄ／ｍ２時の特性は、駆動電圧３．８１Ｖ、外部量子効率１４．３６％であった。また初期輝度を４０００ｃｄ／ｍ２に設定し、定電流駆動させたところ輝度２０％低下する時間は２０６０時間であった。なお、ＨＴ−２は以下に示す化合物である。【０２３３】
【化４７】
2016152855.tif 000048
【０２３４】
実施例８４〜８９
第二正孔輸送層として表５記載の化合物を用いた以外は、実施例８３と同様にして素子を作製し、評価した。結果を表５に示す。なおＨＴ−３、ＨＴ−４は以下に示す化合物である。【０２３５】
【化４８】
2016152855.tif 000049
【０２３６】
比較例５７〜６６
第二正孔輸送層および電子輸送層として表５記載の化合物を用いた以外は、実施例８３と同様にして素子を作製し、評価した。結果を表５に示す。【０２３７】
実施例９０
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を、素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、ＨＡＴ−ＣＮ６を５ｎｍ、正孔輸送層として、ＨＴ−１を５０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料Ｈ−１、ドーパント材料Ｄ−１をドープ濃度が５重量％になるようにして２０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第一電子輸送層として化合物［１１］を２０ｎｍの厚さに蒸着して積層した。さらに第二電子輸送層として電子輸送材料に化合物［Ｅ−１０］を２０ｎｍの厚さに蒸着して積層した。次に、電荷発生層として、ドナー性材料としてリチウムを用い、化合物［Ｅ−１０］とリチウムの蒸着速度比が２０：１になるようにして１０ｎｍの厚さに積層した。次に、フッ化リチウムを０．５ｎｍ蒸着した後、アルミニウムを１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２時の特性は、駆動電圧３．９８Ｖ、外部量子効率５．６４％であった。また初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、定電流駆動させたところ輝度２０％低下する時間は１９３０時間であった。【０２３８】
比較例６７
第一電子輸送層として表６記載の化合物を用いた以外は実施例９０と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表６に示す。【０２３９】
実施例９１
第二電子輸送層を積層せずに素子を作製した以外は実施例９０と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表６に示す。【０２４０】
比較例６８
第一電子輸送層を積層せずに素子を作製した以外は実施例９０と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表６に示す。【０２４１】
比較例６９
第二電子輸送層を積層せずに素子を作製した以外は比較例６７と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表６に示す。【０２４２】
比較例７０〜７６
第一電子輸送層および第二電子輸送層として表６に記載した化合物を用いた以外は実施例９０と同様にして発光素子を作製し、評価した。結果を表６に示す。【０２４３】
実施例９２
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を、素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、ＨＡＴ−ＣＮ６を５ｎｍ、正孔輸送層として、ＨＴ−１を５０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料Ｈ−１、ドーパント材料Ｄ−１をドープ濃度が５重量％になるようにして２０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第一電子輸送層として化合物［１１］を２０ｎｍの厚さに蒸着して積層した。さらに第二電子輸送層として化合物［Ｅ−１１］を３５ｎｍの厚さに積層した。次に、フッ化リチウムを０．５ｎｍ蒸着した後、マグネシウムと銀を１０００ｎｍ共蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２時の特性は、駆動電圧３．５８Ｖ、外部量子効率６．１１％であった。また初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、定電流駆動させたところ輝度２０％低下する時間は４１４０時間であった。なお、Ｅ−１１は以下に示す化合物である。【０２４４】
【化４９】
2016152855.tif 000050
【０２４５】
比較例７７、７９、８１、８３、８５および８７
第一電子輸送層として表７記載の化合物を用いた以外は実施例９２と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。【０２４６】
実施例９３
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を、素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、ＨＡＴ−ＣＮ６を５ｎｍ、正孔輸送層として、ＨＴ−１を５０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料Ｈ−１、ドーパント材料Ｄ−１をドープ濃度が５重量％になるようにして２０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第一電子輸送層として化合物［１１］を２０ｎｍの厚さに蒸着して積層した。さらに第二電子輸送層として電子輸送材料に化合物［Ｅ−１１］を、ドナー性材料として２Ｅ−１を用い、化合物［Ｅ−１１］と２Ｅ−１の蒸着速度比が１：１になるようにして３５ｎｍの厚さに積層した。次に、フッ化リチウムを０．５ｎｍ蒸着した後、マグネシウムと銀を１０００ｎｍ共蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２時の特性は、駆動電圧４．０５Ｖ、外部量子効率６．０７％であった。また初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、定電流駆動させたところ輝度２０％低下する時間は４５７０時間であった。【０２４７】
比較例７８、８０、８２、８４、８６および８８
第一電子輸送層として表７記載の化合物を用いた以外は実施例９３と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。【０２４８】
実施例９４〜１１７
発光層のホスト材料および電子輸送層に、表８に記載した化合物を用いた以外は実施例１と同様にして発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。なお、Ｈ−３は以下に示す化合物である。【０２４９】
【化５０】
2016152855.tif 000051
【０２５０】
【表１】
2016152855.tif 000052
【０２５１】
【表２】
2016152855.tif 000053
【０２５２】
【表３】
2016152855.tif 000054
【０２５３】
【表４】
2016152855.tif 000055
【０２５４】
【表５】
2016152855.tif 000056
【０２５５】
【表６】
2016152855.tif 000057
【０２５６】
【表７】
2016152855.tif 000058
【０２５７】
【表８】
2016152855.tif 000059
【国際調査報告】
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