(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（Ｉ）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】
0005898683.tif 000100
［式（Ｉ）中、
Ａ１およびＡ２は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換のジベンゾフラン環または置換もしくは無置換のジベンゾチオフェン環から形成される基を表す。
Ａ３は、置換もしくは無置換の、フェニレン基、シクロペンテニレン基、シクロペンタジエニレン基、シクロヘキシレン基、シクロペンチレン基、ピロリレン基、ピラジニレン基、ピリジニレン基、フリレン基またはチオフェニレン基を表す。
ただし、Ａ１、Ａ２およびＡ３において、置換し得る置換基は、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数３〜２０のシクロアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数１〜２０のハロアルキル基、炭素数１〜２０のハロアルコキシ基、炭素数１〜１０のアルキルシリル基、環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基、炭素数６〜３０のアリールシリル基、炭素数７〜３０のアラルキル基、環形成原子数５〜３０のヘテロアリール基、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またはフルオランテニル基である。
ｍは、０〜３の整数を表す。
Ｘ１〜Ｘ８およびＹ１〜Ｙ８は、それぞれ独立に、ＮまたはＣＲａを表す。
Ｒａ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、置換もしくは無置換のシリル基またはハロゲン原子を表す。ただし、Ｘ５〜Ｘ８の１つと、Ｙ１〜Ｙ４の１つは、Ａ３を介してもしくは直接結合しており、その結合位置は、Ｘ６−（Ａ３）ｍ−Ｙ３、Ｘ６−（Ａ３）ｍ−Ｙ２、Ｘ６−（Ａ３）ｍ−Ｙ４、Ｘ７−（Ａ３）ｍ−Ｙ３、Ｘ５−（Ａ３）ｍ−Ｙ３、Ｘ７−（Ａ３）ｍ−Ｙ２、Ｘ７−（Ａ３）ｍ−Ｙ４、Ｘ５−（Ａ３）ｍ−Ｙ２、又はＸ５−（Ａ３）ｍ−Ｙ４である。
さらに、式（Ｉ）は、下記（ｉ）、（ｉｉ）の少なくともいずれかを満たす。
（ｉ）Ａ１、Ａ２の少なくとも１つが、シアノ基で置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、シアノ基で置換されたジベンゾフラン環またはシアノ基で置換されたジベンゾチオフェン環から形成される基であり、且つ、いずれもシアノ基以外の置換基を有していてもよい。
（ｉｉ）Ｘ１〜Ｘ４およびＹ５〜Ｙ８の少なくとも１つはＣＲａであり、Ｘ１〜Ｘ４およびＹ５〜Ｙ８におけるＲａの少なくとも１つはシアノ基で置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、またはシアノ基で置換された環形成原子数５〜３０の複素環基であり、且つ、いずれもシアノ基以外の置換基を有していてもよい。
ただし、Ｒａが複数存在する場合、複数のＲａはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。］
【請求項２】
下記式（II）、（III）、（IV）のいずれかで表される、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【化２】
0005898683.tif 000101
（式（II）〜（IV）中、Ｘ１〜Ｘ８、Ｙ１〜Ｙ８、Ａ１〜Ａ３およびｍは、それぞれ、前記式（Ｉ）におけるＸ１〜Ｘ８、Ｙ１〜Ｙ８、Ａ１〜Ａ３およびｍと同じである。さらに、式（II）、（III）、（IV）は、前記式（Ｉ）における前記（ｉ）または前記（ｉｉ）の少なくともいずれかの条件を満たす。）
【請求項３】
前記（ｉ）を満たし、前記（ｉｉ）を満たさない請求項１又は２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４】
前記（ｉｉ）を満たし、前記（ｉ）を満たさない請求項１又は２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５】
Ａ１およびＡ２の少なくとも１つが、シアノ基で置換されたフェニル基、シアノ基で置換されたナフチル基、シアノ基で置換されたフェナントリル基、またはシアノ基で置換されたジベンゾフラン環もしくはシアノ基で置換されたジベンゾチオフェン環から形成される基、シアノ基で置換されたビフェニル基、シアノ基で置換されたターフェニル基、シアノ基で置換された９，９−ジフェニルフルオレニル基、シアノ基で置換された９，９’−スピロビ［９Ｈ−フルオレン］−２−イル基、シアノ基で置換された９，９−ジメチルフルオレニル基、またはシアノ基で置換されたトリフェニレニル基である請求項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６】
Ａ１がシアノ基で置換されており、Ａ２がシアノ基で置換されていない請求項１〜３及び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】
Ａ２が、置換もしくは無置換の、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またはフルオランテニル基であるか、置換もしくは無置換のジベンゾフラン環または置換もしくは無置換のジベンゾチオフェン環から形成される基である、請求項６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】
Ａ３が、置換もしくは無置換のフェニレン基である、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】
Ｒａが、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の、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もしくはフルオランテニル基、または置換もしくは無置換の、ジベンゾフラン環、カルバゾール環もしくはジベンゾチオフェン環から形成される基、または置換もしくは無置換の、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、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、またはフッ素、塩素、臭素もしくはヨウ素である、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】
Ｒａにおいて、置換し得る置換基が、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数３〜２０のシクロアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数１〜２０のハロアルキル基、炭素数１〜２０のハロアルコキシ基、炭素数１〜１０のアルキルシリル基、環形成炭素数６〜３０のアリール基、環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基、炭素数６〜３０のアリールシリル基、炭素数７〜３０のアラルキル基、及び環形成原子数５〜３０のヘテロアリール基であり、該置換基はさらに置換基を有さない、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】
Ｒａにおいて、置換し得る置換基が、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、シアノ基、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、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、ベンジル基、２−フェニルプロパン−２−イル基、１−フェニルエチル基、２−フェニルエチル基、１−フェニルイソプロピル基、２−フェニルイソプロピル基、フェニル−ｔ−ブチル基、α−ナフチルメチル基、１−α−ナフチルエチル基、２−α−ナフチルエチル基、１−α−ナフチルイソプロピル基、２−α−ナフチルイソプロピル基、β−ナフチルメチル基、１−β−ナフチルエチル基、２−β−ナフチルエチル基、１−β−ナフチルイソプロピル基、２−β−ナフチルイソプロピル基、１−ピロリルメチル基、２−（１−ピロリル）エチル基、ｐ−メチルベンジル基、ｍ−メチルベンジル基、ｏ−メチルベンジル基、ｐ−クロロベンジル基、ｍ−クロロベンジル基、ｏ−クロロベンジル基、ｐ−ブロモベンジル基、ｍ−ブロモベンジル基、ｏ−ブロモベンジル基、ｐ−ヨードベンジル基、ｍ−ヨードベンジル基、ｏ−ヨードベンジル基、ｐ−ヒドロキシベンジル基、ｍ−ヒドロキシベンジル基、ｏ−ヒドロキシベンジル基、ｐ−アミノベンジル基、ｍ−アミノベンジル基、ｏ−アミノベンジル基、ｐ−ニトロベンジル基、ｍ−ニトロベンジル基、ｏ−ニトロベンジル基、ｐ−シアノベンジル基、ｍ−シアノベンジル基、ｏ−シアノベンジル基、１−ヒドロキシ−２−フェニルイソプロピル基もしくは１−クロロ−２−フェニルイソプロピル基、またはピロール環、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、カルバゾール環、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、ジベンゾフラン環もしくはベンゾ［ｃ］ジベンゾフラン環から形成され���基、またはフェニル基、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もしくはフルオランテニル基であり、該置換基はさらに置換基を有さない、請求項１〜１０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】
Ｒａにおいて、置換し得る置換基が、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、シアノ基、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、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もしくはジメチルエチルシリル基、またはピロール環、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、カルバゾール環、フラン環、チオフェン環、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、ジベンゾフラン環もしくはベンゾ［ｃ］ジベンゾフラン環から形成される基、またはフェニル基もしくはナフチル基であり、該置換基はさらに置換基を有さない、請求項１〜１０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】
Ｘ１〜Ｘ４およびＹ５〜Ｙ８の少なくとも１つはＣＲａであり、Ｘ１〜Ｘ４およびＹ５〜Ｙ８におけるＲａの少なくとも１つはシアノ基で置換されたフェニル基、シアノ基で置換されたナフチル基、シアノ基で置換されたフェナントリル基、またはシアノ基で置換されたジベンゾフラン環もしくはシアノ基で置換されたジベンゾチオフェン環から形成される基、シアノ基で置換されたビフェニル基、シアノ基で置換されたターフェニル基、シアノ基で置換された９，９−ジフェニルフルオレニル基、シアノ基で置換された９，９’−スピロビ［９Ｈ−フルオレン］−２−イル基、シアノ基で置換された９，９−ジメチルフルオレニル基、またはシアノ基で置換されたトリフェニレニル基である請求項１、２及び４〜８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１４】
ｍが０である請求項１〜１３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１５】
ｍが１である請求項１〜１３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１６】
陰極と陽極との間に発光層を含む１層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１〜１５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１７】
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１６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１８】
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）、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１６又は１７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１９】
前記陰極と前記発光層との間に、前記発光層に隣接する層を有し、前記発光層に隣接する層が、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１６〜１８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。
【請求項２０】
前記陰極と前記発光層との間に、前記発光層に隣接する障壁層を有し、前記障壁層が請求項１〜１５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請求項１６〜１８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。
【請求項２１】
下記式（II）、（III）、（IV）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】
0005898683.tif 000102
［式（II）、（III）、（IV）中、
Ａ１は、シアノ基で置換されたフェニル基、シアノ基で置換されたナフチル基、シアノ基で置換されたフェナントリル基、またはシアノ基で置換されたジベンゾフラン環もしくはシアノ基で置換されたジベンゾチオフェン環から形成される基、シアノ基で置換されたビフェニル基、シアノ基で置換されたターフェニル基、シアノ基で置換された９，９−ジフェニルフルオレニル基、シアノ基で置換された９，９’−スピロビ［９Ｈ−フルオレン］−２−イル基、シアノ基で置換された９，９−ジメチルフルオレニル基、またはシアノ基で置換されたトリフェニレニル基を表す。
Ａ２は、無置換の、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、またはジベンゾフラン環もしくはジベンゾチオフェン環から形成される基を表す。
Ａ３は、無置換の、フェニレン基、シクロペンテニレン基、シクロペンタジエニレン基、シクロヘキシレン基、シクロペンチレン基、ピロリレン基、ピラジニレン基、ピリジニレン基、フリレン基またはチオフェニレン基を表す。
ｍは、０〜３の整数を表す。
Ｘ１〜Ｘ８およびＹ１〜Ｙ８は、それぞれ独立に、ＮまたはＣＲａを表す。
Ｒａは、それぞれ独立に、水素原子、無置換の、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もしくはフルオランテニル基、無置換の、ジベンゾフラン環、カルバゾール環もしくはジベンゾチオフェン環から形成される基、または無置換の、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、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もしくはプロピルジメチルシリル基、またはフッ素、塩素、臭素もしくはヨウ素を表す。
ただし、Ｒａが複数存在する場合、複数のＲａはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。］
【請求項２２】
下記式（II）で表される、請求項２１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【化４】
0005898683.tif 000103
［式（II）中、ｍは０であり、Ｘ１〜Ｘ８およびＹ１〜Ｙ８はＣＲａを表す。Ａ１、Ａ２、Ａ３およびＲａは、請求項２１に記載のとおりである。］
【請求項２３】
Ａ１が、シアノ基で置換されたフェニル基、シアノ基で置換されたナフチル基、シアノ基で置換されたフェナントリル基、またはシアノ基で置換されたジベンゾフラン環もしくはシアノ基で置換されたジベンゾチオフェン環から形成される基、シアノ基で置換されたビフェニル基、シアノ基で置換された９，９−ジフェニルフルオレニル基、シアノ基で置換された９，９’−スピロビ［９Ｈ−フルオレン］−２−イル基、シアノ基で置換された９，９−ジメチルフルオレニル基、またはシアノ基で置換されたトリフェニレニル基を表し、
Ａ２が、無置換の、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、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、またはジベンゾフラン環もしくはジベンゾチオフェン環から形成される基を表し、
Ｒａが水素原子を表す、請求項２１又は２２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２４】
陰極と陽極との間に発光層を含む１層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２１〜２３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。
【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およ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。
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。【０００４】
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、酸素や窒素など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。【０００５】
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。【０００６】
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、且つ正孔輸送性材料の主要骨格として知られている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。
特許文献１には、２つのカルバゾールが連結したビスカルバゾール骨格に含窒素複素環基を導入した化合物を有機ＥＬ素子用材料として用いることが記載されている。特許文献１に記載の化合物は、正孔輸送性の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。また、特許文献２には、２つのカルバゾールがビフェニル基を介して結合したＮ，Ｎ−ビスカルバゾール化合物に対して、２つのカルバゾール間のビフェニル基に電子吸引性基を導入することにより、電荷の注入性を向上させることが記載されている。
しかし、依然として有機ＥＬ素子の発光効率向上が求められており、より高い発光効率を実現可能な有機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】ＷＯ２０１１／１３２６８４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７６２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、発光効率が良好な有機エレクトロルミネッセンス素子を実現可能な有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、および有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らが前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、下記式（Ｉ）で表される中心骨格に、シアノ基で置換された芳香族炭化水素基又はシアノ基で置換された複素環基が特定の位置で結合した構造の化合物を有機ＥＬ素子用材料として用いることにより、優れた発光効率の有機ＥＬ素子を実現可能であることを見出し、本発明に至った。【００１０】
すなわち、本発明は、以下の発明を提供するものである。
１．下記式（Ｉ）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】
0005898683.tif 000002
［式（Ｉ）中、
Ａ1およびＡ2は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、また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。
Ａ3は、置換もしくは無置換の環形成炭素数６以下の単環炭化水素基、または置換もしくは無置換の環形成原子数６以下の単環複素環基を表す。
ｍは、０〜３の整数を表す。
Ｘ1〜Ｘ8およびＹ1〜Ｙ8は、それぞれ独立に、ＮまたはＣＲaを表す。
Ｒa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、置換もしくは無置換のシリル基またはハロゲン原子を表す。ただし、Ｘ5〜Ｘ8の１つと、Ｙ1〜Ｙ4の１つは、Ａ3を介してもしくは直接結合している。
さらに、式（Ｉ）は、下記（ｉ）、（ｉｉ）の少なくともいずれかを満たす。
（ｉ）Ａ1、Ａ2の少なくとも１つが、シアノ基で置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、またはシアノ基で置換された環形成原子数５〜３０の複素環基である。
（ｉｉ）Ｘ1〜Ｘ4およびＹ5〜Ｙ8の少なくとも１つはＣＲaであり、Ｘ1〜Ｘ4およびＹ5〜Ｙ8におけるＲaの少なくとも１つはシアノ基で置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、またはシアノ基で置換された環形成原子数５〜３０の複素環基である。
ただし、Ｒaが複数存在する場合、複数のＲaはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。］
２．前記Ａ1及びＡ2で表される環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基または環形成原子数５〜３０の複素環基が置換基を有する場合、該置換基が、シアノ基、ハロゲン原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数３〜２０のシクロアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数１〜２０のハロアルキル基、炭素数１〜２０のハロアルコキシ基、炭素数１〜１０のアルキルシリル基、環形成炭素数６〜３０のアリール基、環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基、炭素数６〜３０のアラルキル基及び環形成原子数５〜３０のヘテロアリール基から選択される一種以上である上記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
３．前記（ｉ）を満たし、前記（ｉｉ）を満たさない上記１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
４．前記（ｉｉ）を満たし、前記（ｉ）を満たさない上記１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
５．前記（ｉ）および前記（ｉｉ）を満たす上記１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
６．Ａ1およびＡ2の少なくとも１つが、シアノ基で置換されたフェニル基、シアノ基で置換されたナフチル基、シアノ基で置換されたフェナントリル基、シアノ基で置換されたジベンゾフラニル基、シアノ基で置換されたジベンゾチオフェニル基、シアノ基で置換されたビフェニル基、シアノ基で置換されたターフェニル基、シアノ基で置換された９，９−ジフェニルフルオレニル基、シアノ基で置換された９，９’−スピロビ［９Ｈ−フルオレン］−２−イル基、シアノ基で置換された９，９−ジメチルフルオレニル基、またはシアノ基で置換されたトリフェニレニル基である上記１〜３及び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．Ａ1がシアノ基で置換されており、Ａ2がシアノ基で置換されて上記１〜３、５及び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．Ｘ1〜Ｘ4およびＹ5〜Ｙ8の少なくとも１つはＣＲaであり、Ｘ1〜Ｘ4およびＹ5〜Ｙ8におけるＲaの少なくとも１つはシアノ基で置換されたフェニル基、シアノ基で置換されたナフチル基、シアノ基で置換されたフェナントリル基、シアノ基で置換されたジベンゾフラニル基、シアノ基で置換されたジベンゾチオフェニル基、シアノ基で置換されたビフェニル基、シアノ基で置換されたターフェニル基、シアノ基で置換された９，９−ジフェニルフルオレニル基、シアノ基で置換された９，９’−スピロビ［９Ｈ−フルオレン］−２−イル基、シアノ基で置換された９，９−ジメチルフルオレニル基、またはシアノ基で置換されたトリフェニレニル基である上記１、４及び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。
９．Ｘ6とＹ3が、Ａ3を介してもしくは直接結合している上記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．Ｘ6とＹ2が、Ａ3を介してもしくは直接結合している上記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。
１１．Ｘ7とＹ3が、Ａ3を介してもしくは直接結合している上記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。
１２．ｍが０である上記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．ｍが１である上記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。
１４．陰極と陽極との間に発光層を含む１層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、上記１〜１３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。
１５．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上記１４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１６．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）、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上記１４または１５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１７．前記陰極と前記発光層との間に、前記発光層に隣接する層を有し、前記発光層に隣接する層が、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上記１４〜１６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。
１８．前記陰極と前記発光層との間に、前記発光層に隣接する障壁層を有し、前記障壁層が上記１〜１３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上記１４〜１６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。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発光効率が良好な有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを実現する有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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。
【図２】図２は本発明の有機ＥＬ素子用材料に係る化合物１のＨＯＭＯおよびＬＵＭＯの分子軌道計算結果を示す図である。
【図３】図３は本発明の有機ＥＬ素子用材料に係る化合物２のＨＯＭＯおよびＬＵＭＯの分子軌道計算結果を示す図である。
【図４】図４は特許文献２に記載の化合物ａのＨＯＭＯおよびＬＵＭＯの分子軌道計算結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（有機エレクトロルミネッセンス素子用材料）
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料（以下、「有機ＥＬ素子用材料」と略称することがある。）は、下記式（Ｉ）で表される化合物である。
【化２】
0005898683.tif 000003
【００１４】
［式（Ｉ）中、
Ａ1およびＡ2は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、また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。
Ａ3は、置換もしくは無置換の環形成炭素数６以下の単環炭化水素基、または置換もしくは無置換の環形成原子数６以下の単環複素環基を表す。
ｍは、０〜３の整数を表す。
Ｘ1〜Ｘ8およびＹ1〜Ｙ8は、それぞれ独立に、ＮまたはＣＲaを表す。
Ｒa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、置換もしくは無置換のシリル基またはハロゲン原子を表す。ただし、Ｘ5〜Ｘ8の１つと、Ｙ1〜Ｙ4の１つは、Ａ3を介してもしくは直接結合している。
さらに、式（Ｉ）は、下記（ｉ）、（ｉｉ）の少なくともいずれかを満たす。
（ｉ）Ａ1、Ａ2の少なくとも１つが、シアノ基で置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、またはシアノ基で置換された環形成原子数５〜３０の複素環基である。
（ｉｉ）Ｘ1〜Ｘ4およびＹ5〜Ｙ8の少なくとも１つはＣＲaであり、Ｘ1〜Ｘ4およびＹ5〜Ｙ8におけるＲaの少なくとも１つはシアノ基で置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、またはシアノ基で置換された環形成原子数５〜３０の複素環基である。
ただし、Ｒaが複数存在する場合、複数のＲaはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。］
なお、式（Ｉ）中、シアノ基で置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、シアノ基で置換された環形成原子数５〜３０の複素環基は、さらに、シアノ基以外の置換基を有していてもよい。
また、前記ｍは好ましくは０〜２であり、より好ましくは０又は１である。ｍが０である場合、Ｘ5〜Ｘ8の１つと、Ｙ1〜Ｙ4の１つは、単結合を介して結合する。
【００１５】
前記Ａ1、Ａ2およびＲaの示す環形成炭素数６〜３０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、より具体的には、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く、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、ビフェニル−２−イル基、ビフェニル−３−イル基、ビフェニル−４−イル基、フェナントレン−９−イル基、フェナントレン−３−イル基、フェナントレン−２−イル基、トリフェニレン−２−イル基、９，９−ジメチルフルオレン−２−イル基、フルオランテン−３−イル基がさらに好ましい。
【００１６】
前記Ａ1、Ａ2およびＲaの示す環形成原子数５〜３０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、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、カルバゾール環、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、カルバゾール環、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く、ジベンゾフラン−２−イル基、ジベンゾフラン−４−イル基、９−フェニルカルバゾール−３−イル基、９−フェニルカルバゾール−２−イル基、ジベンゾチオフェン−２−イル基、ジベンゾチオフェン−４−イル基がさらに好ましい。
【００１７】
前記Ａ3の示す環形成炭素数６以下の単環炭化水素基の例としては、フェニレン基、シクロペンテニレン基、シクロペンタジエニレン基、シクロヘキシレン基、シクロペンチレン基等が挙げられ、フェニレン基が好ましい。
前記Ａ3の示す環形成原子数６以下の単環複素環基の例としては、ピロリレン基、ピラジニレン基、ピリジニレン基、フリレン基、チオフェニレン基等が挙げられる。
【００１８】
前記Ｒaの示す炭素数１〜３０のアルキル基の例としては、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。
【００１９】
前記Ｒaの示す置換もしくは無置換のシリル基の例としては、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。
【００２０】
前記Ｒaの示す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。
また、前記Ｒaとしては、水素原子、または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も好ましい。
【００２１】
上記及び後述する「置換もしくは無置換」及び「置換基を有していてもよい」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、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）ヘテロアリール基が挙げられる。
【００２２】
上記任意の置換基として用いられる炭素数１〜２０のアルキル基の具体例としては、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−メチルペンチル基等が挙げられる。
上記任意の置換基として用いられる炭素数３〜２０のシクロアルキル基の具体例としては、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る。
上記任意の置換基として用いられる炭素数１〜２０のアルコキシ基の具体例としては、アルキル部位が前記アルキル基である基が挙げられる。
上記任意の置換基として用いられる炭素数１〜２０のハロアルキル基の具体例としては、前記したアルキル基の一部または全部の水素原子が、ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
上記任意の置換基として用いられる炭素数１〜２０のハロアルコキシ基の具体例としては、前記したアルコキシ基の一部または全部の水素原子が、ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
上記任意の置換基として用いられる炭素数１〜１０のアルキルシリル基の具体例としては、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等が挙げられる。
【００２３】
上記任意の置換基として用いられる環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基の具体例としては、前記Ａ1、Ａ2及びＲaの示す芳香族炭化水素基と同じものが挙げられる。
上記任意の置換基として用いられる環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基の具体例としては、アリール部位が前記芳香族炭化水素基である基が挙げられる。
上記任意の置換基として用いられる炭素数６〜３０のアリールシリル基の具体例としては、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る。
上記任意の置換基として用いられる炭素数７〜３０のアラルキル基の具体例としては、ベンジル基、２−フェニルプロパン−２−イル基、１−フェニルエチル基、２−フェニルエチル基、１−フェニルイソプロピル基、２−フェニルイソプロピル基、フェニル−ｔ−ブチル基、α−ナフチルメチル基、１−α−ナフチルエチル基、２−α−ナフチルエチル基、１−α−ナフチルイソプロピル基、２−α−ナフチルイソプロピル基、β−ナフチルメチル基、１−β−ナフチルエチル基、２−β−ナフチルエチル基、１−β−ナフチルイソプロピル基、２−β−ナフチルイソプロピル基、１−ピロリルメチル基、２−（１−ピロリル）エチル基、ｐ−メチルベンジル基、ｍ−メチルベンジル基、ｏ−メチルベンジル基、ｐ−クロロベンジル基、ｍ−クロロベンジル基、ｏ−クロロベンジル基、ｐ−ブロモベンジル基、ｍ−ブロモベンジル基、ｏ−ブロモベンジル基、ｐ−ヨードベンジル基、ｍ−ヨードベンジル基、ｏ−ヨードベンジル基、ｐ−ヒドロキシベンジル基、ｍ−ヒドロキシベンジル基、ｏ−ヒドロキシベンジル基、ｐ−アミノベンジル基、ｍ−アミノベンジル基、ｏ−アミノベンジル基、ｐ−ニトロベンジル基、ｍ−ニトロベンジル基、ｏ−ニトロベンジル基、ｐ−シアノベンジル基、ｍ−シアノベンジル基、ｏ−シアノベンジル基、１−ヒドロキシ−２−フェニルイソプロピル基、１−クロロ−２−フェニルイソプロピル基等が挙げられる。
上記任意の置換基として用いられる環形成原子数５〜３０のヘテロアリール基の具体例としては、前記Ａ1、Ａ2及びＲaの示す複素環基と同じものが挙げられる。
【００２４】
上記任意の置換基としては、フッ素原子、シアノ基、炭素数１〜２０のアルキル基、環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、環形成原子数５〜３０のヘテロアリール基が好ましく、フッ素原子、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、ジベンゾフラン環、カルバゾール環、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、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より好ましい。
上記任意の置換基は、さらに置換基を有していてもよく、その具体例は上記任意の置換基と同様である。
上記一般式（Ａ）において、前記Ａ1及びＡ2で表される環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基または環形成原子数５〜３０の複素環基が置換基を有する場合、該置換基が、シアノ基、ハロゲン原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数３〜２０のシクロアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数１〜２０のハロアルキル基、炭素数１〜２０のハロアルコキシ基、炭素数１〜１０のアルキルシリル基、環形成炭素数６〜３０のアリール基、環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基、炭素数６〜３０のアラルキル基及び環形成原子数５〜３０のヘテロアリール基から選択される一種以上であることが好ましい。これらの前記Ａ1及びＡ2で表される基における置換基の具体例としては、上記任意の置換基として挙げたものと同じものが挙げられる。
上記一般式（Ａ）において、Ａ1およびＡ2の少なくとも１つが、シアノ基で置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、又はシアノ基で置換された環形成原子数５〜３０の複素環基であることが好ましく、また、Ｘ1〜Ｘ4およびＹ5〜Ｙ8の少なくとも１つがＣＲaであり、Ｘ1〜Ｘ4およびＹ5〜Ｙ8におけるＲaの少なくとも１つが、シアノ基で置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、又はシアノ基で置換された環形成原子数５〜３０の複素環基であることが好ましい。
なお、本明細書において、「置換もしくは無置換の炭素数ａ〜ｂのＸ基」という表現における「炭素数ａ〜ｂ」は、Ｘ基が無置換である場合の炭素数を表すものであり、Ｘ基が置換されている場合の置換基の炭素数は含めない。
本発明において、水素原子とは、中性子数が異なる同位体、すなわち、軽水素（protium）、重水素（deuterium）、三重水素（tritium）、を包含する。
【００２５】
本発明の有機ＥＬ素子用材料は、下記式（ａ）、（ｂ）で表される基が−（Ａ3）m−を介して連結されており、その結合位置は前記Ｘ5〜Ｘ8のいずれか１つと前記Ｙ1〜Ｙ4のいずれか１つである。具体的には、Ｘ6−（Ａ3）m−Ｙ3、Ｘ6−（Ａ3）m−Ｙ2、Ｘ6−（Ａ3）m−Ｙ4、Ｘ6−（Ａ3）m−Ｙ1、Ｘ7−（Ａ3）m−Ｙ3、Ｘ5−（Ａ3）m−Ｙ3、Ｘ8−（Ａ3）m−Ｙ3、Ｘ7−（Ａ3）m−Ｙ2、Ｘ7−（Ａ3）m−Ｙ4、Ｘ7−（Ａ3）m−Ｙ1、Ｘ5−（Ａ3）m−Ｙ2、Ｘ8−（Ａ3）m−Ｙ2、Ｘ8−（Ａ3）m−Ｙ4、Ｘ8−（Ａ3）m−Ｙ1、Ｘ5−（Ａ3）m−Ｙ1、Ｘ5−（Ａ3）m−Ｙ4が挙げられる。
【化３】
0005898683.tif 000004
【００２６】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、上記式（ａ）、（ｂ）で表される基が、Ｘ6−（Ａ3）m−Ｙ3、Ｘ6−（Ａ3）m−Ｙ2、Ｘ7−（Ａ3）m−Ｙ3のいずれかの結合位置で結合していることが好ましい。すなわち、下記式（II）、(III)、（IV）のいずれかで表される化合物であることがより好ましい。
【化４】
0005898683.tif 000005
（式（II）〜(IV)中、Ｘ1〜Ｘ8、Ｙ1〜Ｙ8、Ａ1〜Ａ3およびｍは、それぞれ、前記式（Ｉ）におけるＸ1〜Ｘ8、Ｙ1〜Ｙ8、Ａ1〜Ａ3およびｍと同じである。さらに、式（II）、（III）、（IV）は、前記式（Ｉ）における前記（ｉ）または前記（ｉｉ）の少なくともいずれかの条件を満たす。）
【００２７】
前記式（Ｉ）〜（IV）における前記Ａ3は、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６以下の単環炭化水素基、または置換もしくは無置換の環形成原子数６以下の単環複素環基である。これにより、上記式（ａ）、（ｂ）で表される環（例えばカルバゾール環）のねじれが小さくなり、π電子の共役が保持されやすいため、ＨＯＭＯ（最高被占有分子軌道）がカルバゾール骨格全体にわたって拡がり、カルバゾール骨格の正孔注入・輸送性が保持される。中でも、前記Ａ3は、単結合または置換もしくは無置換のフェニレン基であることが好ましい。
また、前記式（Ｉ）〜（IV）における前記ｍは、０または１であることが好ましい。さらに、ｍが１である場合、前記Ａ3が置換もしくは無置換のフェニレン基であることがより好ましい。
【００２８】
本発明の有機ＥＬ素子用材料は、下記（ｉ）および下記（ｉｉ）の少なくともいずれかを満たす。
（ｉ）前記Ａ1、前記Ａ2の少なくとも１つがシアノ基で置換されている。
（ｉｉ）Ｘ1〜Ｘ4およびＹ5〜Ｙ8の少なくとも１つはＣＲaであり、Ｘ1〜Ｘ4およびＹ5〜Ｙ8におけるＲaの少なくとも１つはシアノ基で置換された環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、またはシアノ基で置換された環形成原子数５〜３０の複素環基である。
すなわち、本発明の有機ＥＬ素子用材料は下記（１）〜（３）のいずれかに該当する。
（１）上記（ｉ）を満たし、上記（ｉｉ）を満たさない。
（２）上記（ｉｉ）を満たし、上記（ｉ）を満たさない。
（３）上記（ｉ）および上記（ｉｉ）の両方を満たす。
本発明の有機ＥＬ素子用材料は、上記式（ａ）及び（ｂ）で表される基、例えば上記式（ａ）、（ｂ）がカルバゾリル基の場合にそれらを含む中心骨格の末端側にシアノ基で置換された芳香族炭化水素基またはシアノ基で置換された複素環基を導入することにより、正孔注入・輸送性のカルバゾリル骨格と電子注入・輸送性のシアノ基を有する基とが、互いの特性を打ち消すことなく、分子内のキャリアバランスが良好となる。
【００２９】
また、電子注入・輸送性のシアノ基で置換された芳香族炭化水素基またはシアノ基で置換された複素環基は、特許文献１に記載のピリミジン環やトリアジン環のような含窒素複素環と比較して正孔耐性が強い傾向にある。そのため、本発明の有機ＥＬ素子用材料を用いた有機ＥＬ素子は、特許文献１に記載の化合物と比較して長寿命化する効果も奏する。
【００３０】
本発明の有機ＥＬ素子用材料が、前記（ｉ）の条件を満たす場合、前記Ａ1および前記Ａ2の少なくとも１つが、シアノ基で置換されたフェニル基、シアノ基で置換されたナフチル基、シアノ基で置換されたフェナントリル基、シアノ基で置換されたジベンゾフラニル基、シアノ基で置換されたジベンゾチオフェニル基、シアノ基で置換されたビフェニル基、シアノ基で置換されたターフェニル基、シアノ基で置換された９，９−ジフェニルフルオレニル基、シアノ基で置換された９，９’−スピロビ［９Ｈ−フルオレン］−２−イル基、シアノ基で置換された９，９’−ジメチルフルオレニル基、またはシアノ基で置換されたトリフェニレニル基であることが好ましく、３’−シアノビフェニル−２−イル基、３’−シアノビフェニル−３−イル基、３’−シアノビフェニル−４−イル基、４’−シアノビフェニル−３−イル基、４’−シアノビフェニル−４−イル基、４’−シアノビフェニル−２−イル基、６−シアノナフタレン−２−イル基、４−シアノナフタレン−１−イル基、７−シアノナフタレン−２−イル基、８−シアノジベンゾフラン−２−イル基、６−シアノジベンゾフラン−４−イル基、８−シアノジベンゾチオフェン−２−イル基、６−シアノジベンゾチオフェン−４−イル基、７−シアノ−９−フェニルカルバゾール−２−イル基、６−シアノ−９−フェニルカルバゾール−３−イル基、７−シアノ−９，９−ジメチルフルオレン−２−イル基、７−シアノトリフェニレン−２−イル基がさらに好ましい。
また、本発明の有機ＥＬ素子用材料は、Ａ1がシアノ基で置換されており、Ａ2がシアノ基で置換されていないことが好ましい。さらにこの場合、本発明の有機ＥＬ素子用材料が前記（ｉｉ）の条件を満たさないことがより好ましい。
【００３１】
また、本発明の有機ＥＬ素子用材料が、前記（ｉｉ）の条件を満たす場合、Ｘ1〜Ｘ4およびＹ5〜Ｙ8の少なくとも１つはＣＲaであり、Ｘ1〜Ｘ4およびＹ5〜Ｙ8におけるＲaの少なくとも１つは、シアノ基で置換されたフェニル基、シアノ基で置換されたナフチル基、シアノ基で置換されたフェナントリル基、シアノ基で置換されたジベンゾフラニル基、シアノ基で置換されたジベンゾチオフェニル基、シアノ基で置換されたビフェニル基、シアノ基で置換されたターフェニル基、シアノ基で置換された９，９−ジフェニルフルオレニル基、シアノ基で置換された９，９’−スピロビ［９Ｈ−フルオレン］−２−イル基、シアノ基で置換された９，９’−ジメチルフルオレニル基、またはシアノ基で置換されたトリフェニレニル基であることが好ましく、３’−シアノビフェニル−２−イル基、３’−シアノビフェニル−３−イル基、３’−シアノビフェニル−４−イル基、４’−シアノビフェニル−３−イル基、４’−シアノビフェニル−４−イル基、４’−シアノビフェニル−２−イル基、６−シアノナフタレン−２−イル基、４−シアノナフタレン−１−イル基、７−シアノナフタレン−２−イル基、８−シアノジベンゾフラン−２−イル基、６−シアノジベンゾフラン−４−イル基、８−シアノジベンゾチオフェン−２−イル基、６−シアノジベンゾチオフェン−４−イル基、７−シアノ−９−フェニルカルバゾール−２−イル基、６−シアノ−９−フェニルカルバゾール−３−イル基、７−シアノ−９，９−ジメチルフルオレン−２−イル基、７−シアノトリフェニレン−２−イル基がさらに好ましい。
さらに、本発明の有機ＥＬ素子用材料が前記（ｉｉ）の条件を満たす場合、前記（ｉ）の条件を満たさないことがより好ましい。
【００３２】
前記式（Ｉ）〜(IＶ)において、前記Ａ1と前記Ａ2は、互いに異なっていることが好ましい。中でも、前記Ａ1である基がシアノ基で置換されており、且つ前記Ａ2である基がシアノ基で置換されていなことがさらに好ましい。すなわち、本発明の有機ＥＬ素子用材料は非対称な構造であることが好ましく、このような構造であることにより、本発明の有機ＥＬ素子用材料は良好な結晶性、非結晶性を有する。そのため、該有機ＥＬ素子用材料を用いた有機ＥＬ素子は、優れた膜質となるので、例えば、電流効率などの有機ＥＬ特性において、高性能を達成できる。
【００３３】
本発明の有機ＥＬ素子用材料は、上記式（ａ）、（ｂ）で表される基を有する中心骨格に対して、この中心骨格の末端側にシアノ基を有する芳香族炭化水素基またはシアノ基を有する複素環基を導入した構造であることを特徴としている。
上記式（ａ）、（ｂ）で表される基を有する中心骨格は、正孔注入・輸送性ユニットとして機能し、シアノ基を有する芳香族炭化水素基またはシアノ基を有する複素環基は、電子注入・輸送性ユニットとして機能する。本発明の有機ＥＬ素子用材料は、中心骨格の外側に電子注入・輸送性ユニットとして機能するシアノ基を有する基が導入されていることにより、前記中心骨格のＨＯＭＯ（最高被占有分子軌道）の電子雲の拡がりを保持して良好な正孔注入・輸送性を保持しつつ、シアノ基を有する基による電子注入・輸送性の機能も有する。これにより、本発明の有機ＥＬ素子用材料は、分子内のキャリアバランスが良好となるので、有機ＥＬ素子に用いた場合に、優れた発光効率を実現できる。
【００３４】
一例として、本発明に係る下記化合物１の分子軌道計算結果を図２に示す。図２に示すように、下記化合物１のＨＯＭＯは２つのカルバゾリル基を有する中心骨格に拡がって分布しており、良好な正孔注入・輸送性を示す。また、下記化合物１のＬＵＭＯ（最低空分子軌道）は、シアノ基を有する芳香族炭化水素基（４−シアノフェニル基）上に主に分布している。このようにＨＯＭＯとＬＵＭＯの電子分布が離れていることにより、下記化合物１は分子内における正孔注入・輸送性と、電子注入・輸送性のキャリアバランスが良好となり、高発光効率の有機ＥＬ素子を実現可能となる。
【００３５】
【化５】
0005898683.tif 000006
【００３６】
また、他の例として、本発明に係る下記化合物２の分子軌道計算結果を図３に示す。図３に示すように、下記化合物２のＨＯＭＯは２つのカルバゾリル基を有する中心骨格に拡がって分布しており、良好な正孔注入・輸送性を示す。また、下記化合物２のＬＵＭＯは、シアノ基を有する芳香族炭化水素基（４−シアノビフェニル基）上に分布している。このようにＨＯＭＯとＬＵＭＯの電子分布が離れていることにより、下記化合物２は分子内における正孔注入・輸送性と、電子注入・輸送性のキャリアバランスが良好となり、高発光効率の有機ＥＬ素子を実現可能となる。
【００３７】
【化６】
0005898683.tif 000007
【００３８】
これに対し、２つのカルバゾリル基の間にシアノ基が導入された特許文献２に記載の下記化合物ａでは、図４に示すようにＨＯＭＯが片方のカルバゾリル基に偏っており、ＨＯＭＯの電子雲の拡がりが狭くなることにより、正孔注入・輸送性が大きく減少してしまうと考えられる。また、ＨＯＭＯが分布しているフェニレン基上にＬＵＭＯが分布しており、ＨＯＭＯとＬＵＭＯが分離されておらず、分子内のキャリアバランスは、本発明の有機ＥＬ素子用材料と比較して悪いと推察される。
なお、図２〜４に示す分子軌道分布はＴＤＤＴＦ  Ｂ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ*ｏｐｔレベルでＧａｕｓｓｉａｎ９８を用いて計算したが、これらの計算結果は本発明の有機ＥＬ素子用材料の特性を説明するために示した一例であり、本発明を限定するものではない。
【００３９】
【化７】
0005898683.tif 000008
【００４０】
上記式（Ｉ）で表される本発明の有機ＥＬ素子用材料を、有機ＥＬ素子の例えば燐光発光層にホスト材料として用いると、正孔注入・輸送性ユニットである一般式（Ｉ）で表される化合物を有するため発光層内の正孔量は、例えば特許文献２に記載の上記化合物ａに比べて増加すると考えられる。また、電子注入・輸送性ユニットのシアノ基を有する芳香族炭化水素基またはシアノ基を有する複素環基は、電子注入・輸送性材料として知られるピリミジン環やトリアジン環のような含窒素複素環と比較して正孔耐性が強い傾向にあるため、本発明の有機ＥＬ素子用材料を用いた有機ＥＬ素子は長寿命化すると考えられる。
【００４１】
本発明の誘導体の製造方法は、特に限定されず、公知の方法で製造すればよく、例えば、カルバゾール誘導体と芳香族ハロゲン化化合物に対し、テトラへドロン  ４０（１９８４）１４３５〜１４５６に記載される銅触媒、又はジャーナル  オブ  アメリカン  ケミカル  ソサイアティ  １２３（２００１）７７２７〜７７２９に記載されるパラジウム触媒を用いたカップリング反応で製造することができる。
【００４２】
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、本発明の化合物は下記化合物に限定されない。
【００４３】
【化８】
0005898683.tif 000009
【００４４】
【化９】
0005898683.tif 000010
【００４５】
【化１０】
0005898683.tif 000011
【００４６】
【化１１】
0005898683.tif 000012
【００４７】
【化１２】
0005898683.tif 000013
【００４８】
【化１３】
0005898683.tif 000014
【００４９】
【化１４】
0005898683.tif 000015
【００５０】
【化１５】
0005898683.tif 000016
【００５１】
【化１６】
0005898683.tif 000017
【００５２】
【化１７】
0005898683.tif 000018
【００５３】
【化１８】
0005898683.tif 000019
【００５４】
【化１９】
0005898683.tif 000020
【００５５】
【化２０】
0005898683.tif 000021
【００５６】
【化２１】
0005898683.tif 000022
【００５７】
【化２２】
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【００５８】
【化２３】
0005898683.tif 000024
【００５９】
【化２４】
0005898683.tif 000025
【００６０】
（有機ＥＬ素子）
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を特徴とする。本発明の有機ＥＬ素子用材料が、本発明の有機ＥＬ素子の有機薄膜層のうちの少なくとも一層に含有されることで、有機ＥＬ素子の高発光効率化が期待できる。
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、スペース層、電子輸送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が、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、発光層に隣接する障壁層や電子輸送層などの層に含まれることも好ましい。
【００６１】
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。
【００６２】
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）
【００６３】
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。
なお、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、発光効率を向上させることができる。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
なお、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。すなわち、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。
【００６７】
（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。
【００６８】
（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。
【００６９】
（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。
【００７０】
（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。
【００７１】
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などして、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。
【００７２】
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。
【００７３】
発光層は、例えば蒸着法、スピンコート法、ＬＢ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。
【００７４】
発光層を形成する燐光ドーパント（燐光発光材料）は三重項励起状態から発光することのできる化合物であり、三重項励起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。
【００７５】
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。
【００７６】
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２５】
0005898683.tif 000026
【００７７】
【化２６】
0005898683.tif 000027
【００７８】
【化２７】
0005898683.tif 000028
【００７９】
【化２８】
0005898683.tif 000029
【００８０】
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有用であるが、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。
【００８１】
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良いし、２種以上を併用しても良い。具体例としては、以下のような化合物が挙げられる。
【００８２】
【化２９】
0005898683.tif 000030
【００８３】
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。
【００８４】
（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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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などが好ましいが、これらに限定されるものではない。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
（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。本発明の有機ＥＬ素子用材料は、電子輸送層に含有される電子輸送材料として用いることもできる。
【００９１】
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。
【００９２】
【化３０】
0005898683.tif 000031
【００９３】
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、または、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。
【００９４】
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また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。
【００９５】
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。
【００９６】
【化３１】
0005898683.tif 000032
【００９７】
式（Ａ’）中、Ｒ8〜Ｒ12は、それぞれ独立に、水素原子、重水素原子、また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。
【００９８】
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、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。
【００９９】
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。
【０１００】
【化３２】
0005898683.tif 000033
【０１０１】
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、ピレニル基などが挙げられる。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。
【０１０２】
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、ピレニレン基などが挙げられる。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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
【化３３】
0005898683.tif 000034
【０１０５】
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。
【０１０６】
【化３４】
0005898683.tif 000035
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
【化３５】
0005898683.tif 000036
【０１１０】
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。
【０１１１】
【化３６】
0005898683.tif 000037
【０１１２】
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、または炭素数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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
ＨＡｒは、例えば、下記の群から選択される。
【化３７】
0005898683.tif 000038
【０１１５】
Ｌ1は、例えば、下記の群から選択される。
【化３８】
0005898683.tif 000039
【０１１６】
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３９】
0005898683.tif 000040
【０１１７】
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、また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また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。
【０１１８】
Ａｒ2は、例えば、下記の群から選択される。
【化４０】
0005898683.tif 000041
【０１１９】
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。
【０１２０】
【化４１】
0005898683.tif 000042
【０１２１】
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、またはジシアノメチレン基を表す。
【０１２２】
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４２】
0005898683.tif 000043
【０１２３】
前記式（Ｄ５）中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は互いに同一のまた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４３】
0005898683.tif 000044
【０１２４】
前記式（Ｄ６）中、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8及びＲ9は互いに同一また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、または炭素数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。
【０１２５】
さらに、電子伝達性化合物は、該含窒素複素環基また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。
【０１２６】
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４４】
0005898683.tif 000045
【０１２７】
（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。
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。
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。）
【０１２８】
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、フルオレニル基などが挙げられる。
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］ピリミジニル基などが挙げられる。
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、へキシル基などが挙げられる。
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、ヨウ素およ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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。なお、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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
（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。
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４５】
0005898683.tif 000046
【０１３４】
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、または、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。
【０１３５】
式（Ｈ）の化合物の具体例を以下に記す。
【０１３６】
【化４６】
0005898683.tif 000047
【０１３７】
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。
【０１３８】
【化４７】
0005898683.tif 000048
【０１３９】
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。
【０１４０】
【化４８】
0005898683.tif 000049
【０１４１】
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。
【０１４２】
本発明の有機ＥＬ素子では、正孔輸送層または第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。
【０１４３】
【化４９】
0005898683.tif 000050
【０１４４】
（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。
【０１４５】
（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。
【０１４６】
（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。
【０１４７】
（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。正孔障壁層用の材料として、本発明の有機ＥＬ素子用材料を用いることもできる。
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。
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用の材料として、本発明の有機ＥＬ素子用材料を用いることもできる。
【０１４８】
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】
【０１４９】
次に、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。【０１５０】
［有機ＥＬ素子用材料の合成］
合成例１（化合物Ｈ１の合成）
合成例（１−１）：中間体１の合成【０１５１】
【化５０】
0005898683.tif 000051
【０１５２】
アルゴン気流下、２−ニトロ−１,４−ジブロモベンゼン（１１．２ｇ、４０ｍｍｏｌ）、フェニルボロン酸（４．９ｇ、４０ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（１．３９ｇ、１．２ｍｍｏｌ）、トルエン（１２０ｍＬ）、２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液（６０ｍＬ）を順次加えて８時間加熱還流した。
室温まで反応液を冷却した後、有機層を分離し、有機溶媒を減圧下留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、中間体１（６．６ｇ、収率５９％）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）の分析により、中間体１と同定した。【０１５３】
合成例（１−２）：中間体２の合成【０１５４】
【化５１】
0005898683.tif 000052
【０１５５】
アルゴン気流下、中間体１（６．６ｇ、２３．７ｍｍｏｌ）、トリフェニルホスフィン(１５．６ｇ、５９．３ｍｍｏｌ)、ｏ−ジクロロベンゼン（２４ｍＬ）を順次加えて８時間１８０℃で加熱した。
室温まで反応液を冷却した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、中間体２（４ｇ、収率６８％）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）の分析により、中間体２と同定した。【０１５６】
合成例（１−３）：中間体３の合成【０１５７】
【化５２】
0005898683.tif 000053
【０１５８】
中間体１の合成において、２−ニトロ−１,４−ジブロモベンゼンの代わりに中間体２を用い、フェニルボロン酸の代わりに９−フェニルカルバゾール−３−イルボロン酸を用いて同様の方法で合成した。ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）の分析により、中間体３と同定した。【０１５９】
合成例（１−４）：化合物Ｈ１の合成【０１６０】
【化５３】
0005898683.tif 000054
【０１６１】
アルゴン気流下、中間体３（１．６ｇ、３．９ｍｍｏｌ）、４−ブロモベンゾニトリル（０．７１ｇ、３．９ｍｍｏｌ）、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０．０７１ｇ、０．０７８ｍｍｏｌ）、トリ−ｔ−ブチルホスホニウムテトラフルオロほう酸塩（０．０９１ｇ、０．３１ｍｍｏｌ）、ｔ−ブトキシナトリウム（０．５３ｇ、５．５ｍｍｏｌ）、無水トルエン（２０ｍＬ）を順次加えて８時間加熱還流した。
室温まで反応液を冷却した後、有機層を分離し、有機溶媒を減圧下留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、０．７９ｇの白色固体（Ｈ１）を得た。
得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）、トルエン溶液中の紫外線吸収極大波長UV(PhMe)；λｍａｘ、及び蛍光発光極大波長FL(PhMe, λex=300nm)；λmaxを以下に示す。
FDMS, calcd for C37H23N3=509, found m/z=509 (M+)
UV(PhMe)；λmax, 324nm、FL(PhMe, λex=300nm)；λmax, 376nm【０１６２】
合成例２（化合物Ｈ２の合成）【０１６３】
【化５４】
0005898683.tif 000055
【０１６４】
化合物Ｈ１の合成において、４−ブロモベンゾニトリルの代わりに４’−ブロモビフェニル−３−カルボニトリルを用いて同様の方法で合成した。
得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）、トルエン溶液中の紫外線吸収極大波長UV(PhMe)；λｍａｘ、及び蛍光発光極大波長FL(PhMe, λex=300nm)；λmaxを以下に示す。
FDMS, calcd for C43H27N3=585, found m/z=585 (M+)
UV(PhMe)；λmax, 322nm、FL(PhMe, λex=300nm)；λmax, 375nm【０１６５】
合成例３（化合物Ｈ３の合成）【０１６６】
【化５５】
0005898683.tif 000056
【０１６７】
化合物Ｈ１の合成において、４−ブロモベンゾニトリルの代わりに４’−ブロモビフェニル−４−カルボニトリルを用いて同様の方法で合成した。
得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）、トルエン溶液中の紫外線吸収極大波長UV(PhMe)；λｍａｘ、及び蛍光発光極大波長UV(PhMe)；λmaxを以下に示す。
FDMS, calcd for C43H27N3=585, found m/z=585 (M+)
UV(PhMe)；λmax, 324nm、FL(PhMe, λex=300nm)；λmax, 393nm【０１６８】
合成例４（化合物Ｈ４の合成）【０１６９】
【化５６】
0005898683.tif 000057
【０１７０】
化合物Ｈ１の合成において、４−ブロモベンゾニトリルの代わりに３’−ブロモビフェニル−４−カルボニトリルを用いて同様の方法で合成した。
得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）、トルエン溶液中の紫外線吸収極大波長UV(PhMe)；λｍａｘ、及び蛍光発光極大波長FL(PhMe, λex=300nm)；λmaxを以下に示す。
FDMS, calcd for C43H27N3=585, found m/z=585 (M+)
UV(PhMe)；λmax, 322nm、FL(PhMe, λex=300nm)；λmax, 376nm【０１７１】
合成例５（化合物Ｈ５の合成）
合成例（５−１）：中間体４の合成【０１７２】
【化５７】
0005898683.tif 000058
【０１７３】
中間体１の合成において、２−ニトロ−１,４−ジブロモベンゼンの代わりに３−ブロモカルバゾールを用い、フェニルボロン酸の代わりに９−フェニルカルバゾール−３−イルボロン酸を用いて同様の方法で合成した。ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）の分析により、中間体４と同定した。【０１７４】
合成例（５−２）：化合物Ｈ５の合成【０１７５】
【化５８】
0005898683.tif 000059
【０１７６】
化合物Ｈ１の合成において、中間体３の代わりに中間体４を用いて同様の方法で合成した。
得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）、トルエン溶液中の紫外線吸収極大波長UV(PhMe)；λｍａｘ、及び蛍光発光極大波長FL(PhMe, λex=300nm)；λmaxを以下に示す。
FDMS, calcd for C37H23N3=509, found m/z=509 (M+)
UV(PhMe)；λmax, 339nm、FL(PhMe, λex=300nm)；λmax, 404nm【０１７７】
合成例６（化合物Ｈ６の合成）【０１７８】
【化５９】
0005898683.tif 000060
【０１７９】
化合物Ｈ１の合成において、４−ブロモベンゾニトリルの代わりに４’−ブロモビフェニル−３−カルボニトリルを用い、中間体３の代わりに中間体４を用いて同様の方法で合成した。
得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）を以下に示す。
FDMS, calcd for C43H27N3=585, found m/z=585 (M+)【０１８０】
合成例７（化合物Ｈ７の合成）【０１８１】
【化６０】
0005898683.tif 000061
【０１８２】
化合物Ｈ１の合成において、４−ブロモベンゾニトリルの代わりに４’−ブロモビフェニル−４−カルボニトリルを用い、中間体３の代わりに中間体４を用いて同様の方法で合成した。
得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）を以下に示す。
FDMS, calcd for C43H27N3=585, found m/z=585 (M+)【０１８３】
合成例８（化合物Ｈ８の合成）【０１８４】
【化６１】
0005898683.tif 000062
【０１８５】
化合物Ｈ１の合成において、４−ブロモベンゾニトリルの代わりに３’−ブロモビフェニル−４−カルボニトリルを用い、中間体３の代わりに中間体４を用いて同様の方法で合成した。
得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）を以下に示す。
FDMS, calcd for C43H27N3=585, found m/z=585 (M+)【０１８６】
合成例９（化合物Ｈ９の合成）【０１８７】
【化６２】
0005898683.tif 000063
【０１８８】
化合物Ｈ１の合成において、４−ブロモベンゾニトリルの代わりに３’−ブロモビフェニル−３−カルボニトリルを用い、中間体３の代わりに中間体４を用いて同様の方法で合成した。
得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）を以下に示す。
FDMS, calcd for C43H27N3=585, found m/z=585 (M+)【０１８９】
合成例１０（化合物Ｈ１０の合成）
合成例（１０−１）：中間体５の合成【０１９０】
【化６３】
0005898683.tif 000064
【０１９１】
中間体１の合成において、２−ニトロ−１,４−ジブロモベンゼンの代わりに１−ブロモ−４−ヨードベンゼンを用い、フェニルボロン酸の代わりに９−フェニルカルバゾール−３−イルボロン酸を用いて同様の方法で合成した。ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）の分析により、中間体５と同定した。【０１９２】
合成例（１０−２）：中間体６の合成【０１９３】
【化６４】
0005898683.tif 000065
【０１９４】
アルゴン気流下、中間体５（１０ｇ、２５ｍｍｏｌ）、ビス（ピナコラト）ジボロン（８．３ｇ、３３ｍｍｏｌ）、［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 ジクロロメタン付加物（０．６２ｇ、０．７５ｍｍｏｌ）、酢酸カリウム（７．４ｇ、７５ｍｍｏｌ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（１７０ｍＬ）を順次加えて８時間加熱還流した。
室温まで反応液を冷却した後、有機層を分離し、有機溶媒を減圧下留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、中間体６（１０ｇ、収率９１％）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）の分析により、中間体６と同定した。【０１９５】
合成例（１０−３）：中間体７の合成【０１９６】
【化６５】
0005898683.tif 000066
【０１９７】
中間体１の合成において、２−ニトロ−１,４−ジブロモベンゼンの代わりに３−ブロモカルバゾールを用い、フェニルボロン酸の代わりに中間体６を用いて同様の方法で合成した。ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）の分析により、中間体７と同定した。【０１９８】
合成例（１０−４）：Ｈ１０の合成【０１９９】
【化６６】
0005898683.tif 000067
【０２００】
化合物Ｈ１の合成において、４−ブロモベンゾニトリルの代わりに４’−ブロモビフェニル−４−カルボニトリルを用い、中間体３の代わりに中間体７を用いて同様の方法で合成した。
得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）を以下に示す。
FDMS, calcd for C49H31N3=661, found m/z=661 (M+)【０２０１】
合成例１１（化合物Ｈ１１の合成）【０２０２】
【化６７】
0005898683.tif 000068
【０２０３】
化合物Ｈ１の合成において、４−ブロモベンゾニトリルの代わりに３’−ブロモビフェニル−４−カルボニトリルを用い、中間体３の代わりに中間体７を用いて同様の方法で合成した。
得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）を以下に示す。
FDMS, calcd for C49H31N3=661, found m/z=661 (M+)【０２０４】
合成例１２（化合物Ｈ１２の合成）【０２０５】
【化６８】
0005898683.tif 000069
【０２０６】
化合物Ｈ１の合成において、中間体３の代わりに中間体７を用いて同様の方法で合成した。
得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）を以下に示す。
FDMS, calcd for C43H27N3=585, found m/z=585 (M+)【０２０７】
合成例１３（化合物Ｈ１３の合成）【０２０８】
【化６９】
0005898683.tif 000070
【０２０９】
化合物Ｈ１の合成において、４−ブロモベンゾニトリルの代わりに２−ブロモ−８−シアノジベンゾフランを用い、中間体３の代わりに中間体４を用いて同様の方法で合成した。
得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）を以下に示す。
FDMS, calcd for C43H25N3O=599, found m/z=599 (M+)【０２１０】
合成例１４（化合物Ｈ１４の合成）【０２１１】
【化７０】
0005898683.tif 000071
【０２１２】
化合物Ｈ１の合成において、４−ブロモベンゾニトリルの代わりに２−ブロモ−７−シアノ−９，９−ジメチルフルオレンを用い、中間体３の代わりに中間体４を用いて同様の方法で合成した。
得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）を以下に示す。
FDMS, calcd for C46H31N3=625, found m/z=625 (M+)【０２１３】
合成例１５（化合物Ｈ１５の合成）
合成例（１５−１）：中間体８の合成【０２１４】
【化７１】
0005898683.tif 000072
【０２１５】
中間体１の合成において、２−ニトロ−１,４−ジブロモベンゼンの代わりに４−ブロモベンゾニトリルを用い、フェニルボロン酸の代わりに９−フェニルカルバゾール−３−イルボロン酸を用いて同様の方法で合成した。ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）の分析により、中間体８と同定した。【０２１６】
合成例（１５−２）：中間体９の合成【０２１７】
【化７２】
0005898683.tif 000073
【０２１８】
アルゴン気流下、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（８０ｍＬ）、中間体８（５．６ｇ、１６．３ｍｍｏｌ）、Ｎ−ブロモスクシンイミド(３．５ｇ、１９．５ｍｍｏｌ)を順次加えて、０℃にて８時間撹拌した。
反応液を室温に戻し、上水を加えろ過をして、得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、中間体８（６．２ｇ、収率９０％）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）の分析により、中間体９と同定した。【０２１９】
合成例（１５−３）：化合物Ｈ１５の合成【０２２０】
【化７３】
0005898683.tif 000074
【０２２１】
中間体１の合成において、２−ニトロ−１,４−ジブロモベンゼンの代わりに中間体９を用い、フェニルボロン酸の代わりに９−フェニルカルバゾール−３−イルボロン酸を用いて同様の方法で合成した。
得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）を以下に示す。
FDMS, calcd for C43H27N3=585, found m/z=585 (M+)【０２２２】
合成例１６（化合物Ｈ１６の合成）
合成例（１６−１）：中間体１０の合成【０２２３】
【化７４】
0005898683.tif 000075
【０２２４】
中間体６の合成において、中間体５の代わりに中間体２を用いて同様の方法で合成した。ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）の分析により、中間体１０と同定した。【０２２５】
合成例（１６−２）：中間体１１の合成【０２２６】
【化７５】
0005898683.tif 000076
【０２２７】
中間体１の合成において、２−ニトロ−１，４−ジブロモベンゼンの代わりに３−ブロモ−９−フェニルカルバゾールを用いて同様の方法で合成した。ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）の分析により、中間体１１と同定した。【０２２８】
合成例（１６−３）：中間体１２の合成【０２２９】
【化７６】
0005898683.tif 000077
【０２３０】
中間体９の合成において、中間体８の代わりに中間体１１を用いて同様の方法で合成した。ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）の分析により、中間体１２と同定した。【０２３１】
合成例（１６−４）：中間体１３の合成【０２３２】
【化７７】
0005898683.tif 000078
【０２３３】
中間体１の合成において、２−ニトロ−１,４−ジブロモベンゼンの代わりに中間体１２を用い、フェニルボロン酸の代わりに中間体１０を用いて同様の方法で合成した。ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）の分析により、中間体１３と同定した。【０２３４】
合成例（１６−５）：化合物Ｈ１６の合成【０２３５】
【化７８】
0005898683.tif 000079
【０２３６】
化合物Ｈ１の合成において、中間体３の代わりに中間体１３を用いて同様の方法で合成した。
得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）、トルエン溶液中の紫外線吸収極大波長λｍａｘ、及び蛍光発光極大波長を以下に示す。
FDMS, calcd for C43H27N3=585, found m/z=585 (M+)
UV(PhMe)；λmax, 310nm、FL(PhMe, λex=300nm)；λmax, 379nm【０２３７】
合成例１７（化合物Ｈ１７の合成）
合成例（１７−１）：中間体１４の合成【０２３８】
【化７９】
0005898683.tif 000080
【０２３９】
アルゴン気流下、中間体２（２０ｇ、８１ｍｍｏｌ）、ヨードベンゼン（１８．１ｇ、８９ｍｍｏｌ）、ヨウ化銅（１．５ｇ、８ｍｍｏｌ）、リン酸三カリウム（３４．５ｇ、１６３ｍｍｏｌ）、無水ジオキサン（１００ｍＬ）、シクロヘキサンジアミン（１．８ｇ、１６ｍｍｏｌ）、を加え、８０℃で８時間撹拌した。
室温まで反応液を冷却した後、有機層を分離し、有機溶媒を減圧下留去した。得られた残差をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、中間体１４（１８．３ｇ、収率７０％）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）の分析により、中間体１４と同定した。【０２４０】
合成例（１７−２）：中間体１５の合成【０２４１】
【化８０】
0005898683.tif 000081
【０２４２】
中間体６の合成において、中間体５の代わりに中間体１４を用いて同様の方法で合成した。ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）の分析により、中間体１５と同定した。【０２４３】
合成例（１７−３）：中間体１６の合成【０２４４】
【化８１】
0005898683.tif 000082
【０２４５】
中間体１の合成において、２−ニトロ−１,４−ジブロモベンゼンの代わりに３−ブロモカルバゾールを用い、フェニルボロン酸の代わりに中間体１５を用いて同様の方法で合成した。ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）の分析により、中間体１６と同定した。【０２４６】
合成例（１７−４）：化合物Ｈ１７の合成【０２４７】
【化８２】
0005898683.tif 000083
【０２４８】
化合物Ｈ１の合成において、中間体３の代わりに中間体１６を用いて同様の方法で合成した。
得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）、トルエン溶液中の紫外線吸収極大波長λｍａｘ、及び蛍光発光極大波長を以下に示す。
FDMS, calcd for C37H23N3=509, found m/z=509 (M+)
UV(PhMe)；λmax, 324nm、FL(PhMe, λex=300nm)；λmax, 376nm【０２４９】
合成例１８（化合物Ｈ１８の合成）【０２５０】
【化８３】
0005898683.tif 000084
【０２５１】
化合物Ｈ１の合成において、中間体３の代わりに中間体４を用いて、４−ブロモベンゾニトリルの代わりにトリフルオロメタンスルホン酸３，４−ジシアノフェニルを用いて同様の方法で合成した。
得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）、トルエン溶液中の紫外線吸収極大波長λｍａｘ、及び蛍光発光極大波長を以下に示す。
FDMS, calcd for C38H22N4=534, found m/z=534 (M+)
UV(PhMe)；λmax, 377nm、FL(PhMe, λex=350nm)；λmax, 488nm【０２５２】
合成例１９（化合物Ｈ１９の合成）
合成例（１９−１）：中間体１７の合成【０２５３】
【化８４】
0005898683.tif 000085
【０２５４】
中間体１の合成において、２−ニトロ−１，４−ジブロモベンゼンの代わりに２−ヨードニトロベンゼンを用いて、フェニルボロン酸の代わりに２−ブロモフェニルボロン酸を用いて同様の方法で合成した。ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）の分析により、中間体１７と同定した。【０２５５】
合成例（１９−２）：中間体１８の合成【０２５６】
【化８５】
0005898683.tif 000086
【０２５７】
中間体２の合成において、中間体１の代わりに中間体１７を用いて同様の方法で合成した。ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）の分析により、中間体１８と同定した。【０２５８】
合成例（１９−３）：中間体１９の合成【０２５９】
【化８６】
0005898683.tif 000087
【０２６０】
中間体３の合成において、中間体２の代わりに中間体１８を用いて同様の方法で合成した。ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）の分析により、中間体１９と同定した。【０２６１】
合成例（１９−４）：化合物Ｈ１９の合成【０２６２】
【化８７】
0005898683.tif 000088
【０２６３】
化合物Ｈ１３の合成において、中間体４の代わりに中間体１９を用いて同様の方法で合成した。ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）の分析により、化合物Ｈ１９と同定した。
FDMS, calcd for C43H25N3O=599, found m/z=599 (M+)【０２６４】
合成例２０：化合物Ｈ２０の合成
【化８８】
0005898683.tif 000089
化合物Ｈ１の合成において、４−ブロモベンゾニトリルの代わりに２−ブロモ−８−シアノジベンゾフランを用いて同様の方法で合成した。得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）を以下に示す。
FDMS, calcd for C43H25N3O=599, found m/z=599 (M+)【０２６５】
合成例２１：化合物Ｈ２１の合成
【化８９】
0005898683.tif 000090
化合物Ｈ１の合成において、４−ブロモベンゾニトリルの代わりに２−ブロモ−８−シアノジベンゾチオフェンを用いて同様の方法で合成した。得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）を以下に示す。
FDMS, calcd for C43H25N3S=615, found m/z=615 (M+)【０２６６】
合成例２２：化合物Ｈ２２の合成
【化９０】
0005898683.tif 000091
化合物Ｈ１の合成において、４−ブロモベンゾニトリルの代わりに２−ブロモ−８−シアノジベンゾチオフェンを用い、中間体３の代わりに中間体４を用いて同様の方法で合成した。得られた化合物について、ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル）を以下に示す。
FDMS, calcd for C43H25N3S=615, found m/z=615 (M+)【０２６７】
［有機ＥＬ素子の作製及び発光性能評価］【０２６８】
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Ｃ−１を蒸着し、膜厚５ｎｍの化合物Ｃ−１膜を成膜した。この化合物Ｃ−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Ｘ１）を蒸着し、膜厚６５ｎｍ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Ｘ２）を蒸着し、膜厚１０ｎｍの第２正孔輸送層を成膜した。
さらに、この第２正孔輸送層上に、ホスト材料として前記合成実施例１で得た化合物Ｈ１と、燐光発光材料として下記化合物Ｉｒ（ｂｚｑ）3とを共蒸着し、膜厚２５ｎｍの燐光発光層を成膜した。発光層内における化合物Ｉｒ（ｂｚｑ）3の濃度は１０．０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を膜厚３５ｎｍで成膜した。この化合物ＥＴ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。
以下に、実施例および比較例で使用した化合物を示す。【０２６９】
【化９１】
0005898683.tif 000092
【化９２】
0005898683.tif 000093
【０２７０】
（有機ＥＬ素子の発光特性評価）
得られた有機ＥＬ素子の室温及びＤＣ定電流駆動（電流密度１ｍＡ／ｃｍ2）での発光効率を測定した結果を表１に示す。【０２７１】
実施例２〜６及び比較例１
実施例１において、発光層のホスト化合物Ｈ１を用いる代わりに表１に記載の化合物を用いて発光層を形成した以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。発光効率の測定結果を表１に示す。【０２７２】
【表１】
0005898683.tif 000094
【０２７３】
表１より、カルバゾール誘導体からなる中心骨格の末端にシアノ基で置換された基を有する化合物Ｈ１〜Ｈ５を発光層のホスト材料として用いた実施例１〜６の有機ＥＬ素子は、同様の中心骨格であるが末端がシアノ基置換されていない化合物Ｆ１を用いた比較例１の有機ＥＬ素子に対して、発光効率が高い。【０２７４】
実施例７〜１１及び比較例２
発光層のホスト材料として化合物Ｈ１を用いる代わりに、表２に記載のホスト材料１とホスト材料２を用いて発光層を形成した以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。発光層内における化合物Ｉｒ（ｂｚｑ）3の濃度は１０．０質量％、ホスト材料１の濃度は４５．０質量％、ホスト材料２の濃度４５．０質量％であった。
得られた有機ＥＬ素子の室温及びＤＣ定電流駆動（電流密度１ｍＡ／ｃｍ2）での発光効率を測定した。さらに、初期輝度１０，０００ｃｄ／ｍ2における８０％寿命（低電流駆動で、輝度が初期輝度の８０％まで低下するまでの時間）を求めた。結果を表２に示す。【０２７５】
【表２】
0005898683.tif 000095
【０２７６】
表２より、カルバゾール誘導体からなる中心骨格の末端にシアノ基で置換された基を有する化合物Ｈ１およびＨ３〜Ｈ５と、化合物Ｆ２またはＦ３とを組み合わせて発光層のホスト材料（コホスト）として用いた実施例７〜１１の有機ＥＬ素子は、発光効率が良好であった。さらに実施例７〜１１の有機ＥＬ素子は、同様の中心骨格であるが末端がシアノ基置換されていない化合物Ｆ１と化合物Ｆ３をコホストとして用いた比較例２の有機ＥＬ素子に対して、長寿命化していた。【０２７７】
実施例１２
以下に示す素子構成の有機ＥＬ素子を作製した。
ＩＴＯ（１３０ｎｍ）/Ｃ−1（５ｎｍ）/Ｘ１（８０ｎｍ）/Ｘ２(１５ｎｍ)/ＢＨ１:ＢＤ１(２５ｎｍ、５質量％)/Ｈ３(５ｎｍ)/ＥＴ(２０ｎｍ)/ＬｉＦ(１ｎｍ)/Ａｌ(８０ｎｍ)
この素子構成において、（  ）内の数字は、膜厚、及び複数成分が含まれる発光層については、ドーパント材料の含有率(質量％)を示している。
実施例１２の有機ＥＬ素子は、具体的には、次のようにして作製した。
２５ｍｍ×７５ｍｍ×０．７ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマティック社製)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分間行なった。
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透明電極を覆うようにして化合物Ｃ−１を蒸着し、膜厚５ｎｍの化合物Ｃ−１膜を形成した。この化合物Ｃ−１膜は、正孔注入層として機能する。
この化合物Ｃ−１膜の成膜に続けて、化合物Ｘ１を蒸着し、化合物Ｃ−１膜上に膜厚８０ｎｍの化合物Ｘ１膜を成膜した。この化合物Ｘ１膜は、第一の正孔輸送層として機能する。
この化合物Ｘ１膜の成膜に続けて、化合物Ｘ２を蒸着し、化合物Ｘ１膜上に膜厚１５ｎｍの化合物Ｘ２膜を成膜した。この化合物Ｘ２膜は、第二の正孔輸送層として機能する。
この化合物Ｘ２膜上に化合物ＢＨ１(ホスト材料)および化合物ＢＤ１(ドーパント材料)を２０：１の質量比で共蒸着し、膜厚２５ｎｍの発光層を成膜した。
この発光層上に化合物Ｈ３を蒸着し、膜厚５ｎｍの障壁層を形成した。
この障壁層上に電子輸送材料である化合物ＥＴを蒸着して、膜厚２０ｎｍの電子注入層を形成した。
この電子注入層上にＬｉＦを蒸着して、膜厚１ｎｍのＬｉＦ膜を形成した。
このＬｉＦ膜上に金属アルミニウム（Ａｌ）を蒸着して、膜厚８０ｎｍの金属陰極を形成した。
このようにして、実施例１２の有機ＥＬ素子を作製した。【０２７８】
得られた有機ＥＬ素子の室温及びＤＣ定電流駆動（電流密度１ｍＡ／ｃｍ2）でのＥＬ発光の分光放射輝度スペクトルを、分光放射輝度計（コニカミノルタ社製ＣＳ−１０００）を用いて計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、色度（ＣＩＥｘ、ＣＩＥｙ）、発光効率（外部量子効率）、主ピーク波長を求めた。結果を表３に示す。【０２７９】
【表３】
0005898683.tif 000096
【０２８０】
表３より、本発明の有機ＥＬ素子用材料である化合物Ｈ３を蛍光素子の障壁層として用いることにより、外部量子収率が８．６０％という良好な発光効率を示した。【０２８１】
実施例１３〜２０
実施例１において、発光層のホスト化合物Ｈ１を用いる代わりに表４に記載の化合物を用いて発光層を形成した以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。発光効率の測定結果を表４に示す。【０２８２】
【表４】
0005898683.tif 000097
【０２８３】
表４より、カルバゾール誘導体からなる中心骨格の末端にシアノ基で置換された基を有する化合物Ｈ７、Ｈ１０、Ｈ１２〜Ｈ１６、Ｈ１８を発光層のホスト材料として用いた実施例１３〜２０の有機ＥＬ素子は、同様の中心骨格であるが末端がシアノ基置換されていない化合物Ｆ１を用いた上記比較例１の有機ＥＬ素子に対して、発光効率が高い。【０２８４】
実施例２１
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化合物Ｃ−２を蒸着し、膜厚２０ｎｍの化合物Ｃ−２膜を成膜した。この化合物Ｃ−２膜上に、前記芳香族アミン誘導体（化合物Ｘ１）を蒸着し、膜厚６０ｎｍの正孔輸送層を成膜した。
さらに、この正孔輸送層上に、ホスト材料として下記化合物Ｆ４と、燐光発光材料として下記化合物ＢＤ２とを共蒸着し、膜厚５０ｎｍの燐光発光層を成膜した。燐光発光層内における化合物Ｆ４の濃度は８０質量％、化合物ＢＤ２の濃度は２０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前記合成例１３で得た化合物Ｈ１３を膜厚１０ｎｍで成膜した。この化合物Ｈ１３膜は第１の電子輸送層として機能する。さらに、前記化合物ＥＴを膜厚１０ｎｍで成膜した。この化合物ＥＴ膜は第２の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。【０２８５】
実施例２２及び比較例３
実施例２１において、第１の電子輸送層の化合物Ｈ１３を用いる代わりに表５に記載の化合物を用いて第１の電子輸送層を形成した以外は実施例２１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。【０２８６】
以下に、実施例２１、実施例２２および比較例３で使用した化合物を示す。
【化９３】
0005898683.tif 000098
【０２８７】
得られた有機ＥＬ素子の室温及びＤＣ定電流駆動（電流密度１ｍＡ／ｃｍ2）での電圧及び発光効率（外部量子収率）を測定した結果を表５に示す。【０２８８】
【表５】
0005898683.tif 000099
【０２８９】
表５より、カルバゾール誘導体からなる中心骨格の末端にシアノ基で置換された基を有する化合物Ｈ１３、Ｈ１９を発光層に隣接する電子輸送層に用いた実施例２１及び実施例２２の有機ＥＬ素子は、同様にカルバゾール骨格を有するがシアノ基置換されていない化合物Ｆ４を用いた上記比較例３の有機ＥＬ素子に対して、発光効率が向上しており、加えて、駆動電圧が低い。
【産業上の利用可能性】
【０２９０】
以上詳細に説明したように、本発明の有機ＥＬ素子用材料は、良好な発光効率での駆動が可能な有機ＥＬ素子を実現する材料として有用である。
【符号の説明】
【０２９１】
１  有機エレクトロルミネッセンス素子
２  基板
３  陽極
４  陰極
５  燐光発光層
６  正孔注入・輸送層
７  電子注入・輸送層
１０  有機薄膜層
【図１】
0005898683.tif 000104
【図２】
0005898683.tif 000105
【図３】
0005898683.tif 000106
【図４】
0005898683.tif 000107