(57)【要約】  有機ＥＬ素子は、陽極、発光層、電子輸送帯域、および陰極をこの順に備え、前記電子輸送帯域が、下記一般式（１）で表される芳香族複素環誘導体を含んでいる。下記一般式（１）において、Ｘ１からＸ３までは、窒素原子またはＣＲ１であり、Ａは、下記一般式（２）で表される。下記一般式（２）において、Ｌ１は、単結合または連結基であり、ＨＡｒは下記一般式（３）で表される。下記一般式（３）において、Ｙ１は、酸素原子、硫黄原子等であり、Ｘ１１からＸ１８までのうち一つは、Ｌ１に対して単結合で結合する炭素原子であり、それ以外は、窒素原子またはＣＲ１３である。2013077352.tif 000192
2013077352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極、発光層、電子輸送帯域、および陰極をこの順に備え、
前記電子輸送帯域が、下記一般式（１）で表される芳香族複素環誘導体を含んでいる有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
2013077352.tif 000185
（前記一般式（１）において、Ｘ１からＸ３までは、窒素原子またはＣＲ１である。
ただし、Ｘ１からＸ３までのうち、少なくともいずれか１つは、窒素原子である。
Ｒ１は、それぞれ独立して、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
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炭素数２〜３０のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアラルキル基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基である。
前記一般式（１）において、Ａは、下記一般式（２）で表される。）
【化２】
2013077352.tif 000186
（前記一般式（２）において、ＨＡｒは、下記一般式（３）で表される。
前記一般式（２）において、ａは、１以上５以下の整数である。
ａが１のとき、Ｌ１は、単結合または二価の連結基である。
ａが２以上５以下のとき、Ｌ１は、三価以上六価以下の連結基であり、ＨＡｒは、同一または異なる。
前記連結基は、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基、または、
これらの基が互いに２つ、もしくは３つ結合した基のいずれかから誘導される二価以上六価以下の残基である。
なお、互いに結合した基は、互いに同一または異なる。）
【化３】
2013077352.tif 000187
（前記一般式（３）において、Ｘ１１からＸ１８までは、それぞれ独立に、窒素原子、ＣＲ１３、またはＬ１に対して単結合で結合する炭素原子である。
前記一般式（３）において、Ｙ１は、酸素原子、硫黄原子、ＳｉＲ１１Ｒ１２、またはＲ１１及びＬ１に対してそれぞれ単結合で結合するケイ素原子である。
ただし、Ｌ１に対して結合するのは、Ｘ１１からＸ１８まで、およびＲ１１からＲ１２までにおける炭素原子、並びにＹ１におけるケイ素原子のいずれか一つである。
Ｒ１１およびＲ１２は、前記一般式（１）におけるＲ１と同義である。Ｒ１１およびＲ１２は、同一または異なる。
Ｒ１３は、それぞれ独立して、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
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炭素数２〜３０のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアラルキル基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基
である。複数のＲ１３は互いに同一または異なる。また、隣り合うＲ１３は互いに結合して環を形成していてもよい。
前記一般式（１）において、Ａｒ１およびＡｒ２は、それぞれ独立に、
前記一般式（２）で表されるか、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、または、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基である。
【請求項２】
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（３）におけるＸ１３またはＸ１６がＬ１に対して単結合で結合する炭素原子である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（３）におけるＸ１１またはＸ１８が、Ｌ１に対して単結合で結合する炭素原子である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（２）におけるａが１以上３以下の整数である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（２）におけるａが１または２である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（２）におけるａが１であり、
前記一般式（２）におけるＬ１が、連結基であって、
連結基としては、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基の二価の残基、または、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基の二価の残基である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（２）におけるａが２であり、前記一般式（２）におけるＬ１が、連結基であって、
連結基としては、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基の三価の残基、または、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基の三価の残基である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（３）におけるＹ１が、酸素原子又は硫黄原子である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（３）におけるＹ１が、酸素原子又は硫黄原子であり、
Ｘ１１からＸ１８までのうち一つが、Ｌ１に対して単結合で結合する炭素原子であり、それ以外は、ＣＲ１３である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（１）におけるＸ１からＸ３までのうち、いずれか２つもしくは３つが窒素原子である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（２）におけるＬ１が、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、及びフェナントレンのいずれかから誘導される二価または三価の残基である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記電子輸送帯域は、障壁層を含み、前記障壁層が、前記一般式（１）で表される芳香族複素環誘導体を含有する
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１３】
請求項１２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記障壁層と前記陰極との間に、電子注入層および電子輸送層のうち少なくともいずれか一方を備え、前記電子注入層および前記電子輸送層のうち少なくともいずれか一方が、電子供与性ドーパント材料および有機金属錯体の少なくともいずれかを含有する
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１４】
請求項１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記電子供与性ドーパント材料は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、および希土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される１種又は２種以上であり、
前記有機金属錯体は、アルカリ金属を含む有機金属錯体、アルカリ土類金属を含む有機金属錯体、および希土類金属を含む有機金属錯体からなる群から選択される１種又は２種以上である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記発光層が、前記芳香族複素環誘導体を含有する前記電子輸送帯域と接している
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記発光層が、下記一般式（２０Ｄ）で表されるアントラセン誘導体を含む
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化４】
2013077352.tif 000188
（前記一般式（２０Ｄ）において、Ａｒ１１およびＡｒ１２は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環基、
置換もしくは無置換の環形成原子数１０〜３０の縮合環基、または
前記単環基と前記縮合環基との組合せから構成される基
である。
前記一般式（２０Ｄ）において、Ｒ１０１からＲ１０８までは、それぞれ独立に、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環基、
置換もしくは無置換の環形成原子数１０〜３０の縮合環基、
前記単環基と前記縮合環基との組合せから構成される基、
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環形成炭素数３〜３０のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数８〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数７〜３０のアラルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基、または
置換もしくは無置換のシリル基
である。）
【請求項１７】
請求項１から請求項１６までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記発光層が、主ピーク波長が５００ｎｍ以下の蛍光発光性ドーパント材料を含有する
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１８】
下記一般式（４）で表される芳香族複素環誘導体。
【化５】
2013077352.tif 000189
（前記一般式（４）において、Ｘ１からＸ３までは、窒素原子またはＣＲ１である。
ただし、Ｘ１からＸ３までのうち、少なくともいずれか１つは、窒素原子である。
Ｒ１は、それぞれ独立して、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
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炭素数２〜３０のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアラルキル基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基である。
前記一般式（４）において、Ａは、下記一般式（５）で表される。）
【化６】
2013077352.tif 000190
（前記一般式（５）において、ＨＡｒは下記一般式（６）で表される。
前記一般式（５）において、ａは、１以上５以下の整数である。
ａが１のとき、Ｌ１は、二価の連結基である。
ａが２以上５以下のとき、Ｌ１は、三価以上六価以下の連結基であり、ＨＡｒは、同一または異なる。
前記連結基は、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基、または、
これらの基が互いに２つ、もしくは３つ結合した基のいずれかから誘導される二価以上六価以下の残基である。
なお、互いに結合した基は、互いに同一または異なる。）
【化７】
2013077352.tif 000191
（前記一般式（６）において、Ｙ１は、酸素原子、または硫黄原子である。
前記一般式（６）において、Ｘ１１およびＸ１８は、窒素原子またはＣＲ１３である。
前記一般式（６）において、Ｘ１２からＸ１７までのうち一つは、Ｌ１に対して単結合で結合する炭素原子であり、それ以外は、窒素原子またはＣＲ１３である。
Ｒ１３は、それぞれ独立して、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
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炭素数２〜３０のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアラルキル基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基
である。複数のＲ１３は互いに同一または異なる。また、隣り合うＲ１３は互いに結合して環を形成していてもよい。
前記一般式（４）において、Ａｒ１およびＡｒ２は、それぞれ独立に、
前記一般式（５）で表されるか、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、または、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基である。）
【請求項１９】
請求項１８に記載の芳香族複素環誘導体において、
前記一般式（６）におけるＸ１３またはＸ１６が、Ｌ１に対して単結合で結合する炭素原子である
ことを特徴とする芳香族複素環誘導体。
【請求項２０】
請求項１８または請求項１９に記載の芳香族複素環誘導体において、
前記一般式（５）におけるａが１以上３以下の整数である
ことを特徴とする芳香族複素環誘導体。
【請求項２１】
請求項１８または請求項１９に記載の芳香族複素環誘導体において、
前記一般式（５）におけるａが１または２である
ことを特徴とする芳香族複素環誘導体。
【請求項２２】
請求項１８または請求項１９に記載の芳香族複素環誘導体において、
前記一般式（５）におけるａが１であり、
前記一般式（５）におけるＬ１が、連結基であって、連結基としては、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基の二価の残基、または、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基の二価の残基である
ことを特徴とする芳香族複素環誘導体。
【請求項２３】
請求項１８または請求項１９に記載の芳香族複素環誘導体において、
前記一般式（５）におけるａが２であり、前記一般式（５）におけるＬ１が、連結基であって、
連結基としては、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基の三価の残基、または、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基の三価の残基である
ことを特徴とする芳香族複素環誘導体。
【請求項２４】
請求項１８から請求項２３までのいずれか一項に記載の芳香族複素環誘導体において、
前記一般式（６）におけるＹ１が、酸素原子である
ことを特徴とする芳香族複素環誘導体。
【請求項２５】
請求項１８から請求項２４までのいずれか一項に記載の芳香族複素環誘導体において、
前記一般式（６）におけるＹ１が、酸素原子であり、
前記一般式（６）におけるＸ１１およびＸ１８が、ＣＲ１３であり、
前記一般式（６）におけるＸ１２からＸ１７までのうち一つが、Ｌ１に対して単結合で結合する炭素原子であり、それ以外は、ＣＲ１３である。
ことを特徴とする芳香族複素環誘導体。
【請求項２６】
請求項１８から請求項２５までのいずれか一項に記載の芳香族複素環誘導体において、
前記一般式（４）におけるＸ１からＸ３までのうち、いずれか２つもしくは３つが窒素原子である
ことを特徴とする芳香族複素環誘導体。
【請求項２７】
請求項１８から請求項２６までのいずれか一項に記載の芳香族複素環誘導体において、
前記一般式（５）におけるＬ１が、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、及びフェナントレンのいずれかから誘導される二価または三価の残基である
ことを特徴とする芳香族複素環誘導体。
【請求項２８】
請求項１８から請求項２７までのいずれか一項に記載の芳香族複素環誘導体を含む有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【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、当該有機エレクトロルミネッセンス素子に用いることができる芳香族複素環誘導体、および当該芳香族複素環誘導体を含む有機エレクトロルミネッセンス素子用材料に関する。
【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素子という場合がある。）をその発光原理に従って分類すると、蛍光型とリン光型の二種類に分けることができる。有機ＥＬ素子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注入され、発光層においてこれらが再結合し励起子を形成する。電子スピンの統計則により、一重項励起子と三重項励起子が２５％：７５％の割合で生成する。蛍光型では、一重項励起子による発光を用いるため、内部量子効率は２５％が限界といわれていた。蛍光材料を用いた蛍光型素子は、最近、長寿命化技術が進展し、携帯電話やテレビ等のフルカラーディスプレイへ応用されつつあるものの、燐光型素子と比較して高効率化が課題であった。【０００３】
これに対して、蛍光型素子の高効率化技術に関連し、２つの３重項励起子の衝突融合により１重項励起子が生成する現象、すなわちＴＴＦ（Ｔｒｉｐｌｅｔ−Ｔｒｉｐｌｅｔ  Ｆｕｓｉｏｎ）現象により、三重項励起子に由来する発光を取り出す技術が開示されている。ＴＴＦ現象を効果的に誘引する障壁層には、三重項エネルギーを大きくするためにワイドギャップであると共に、電子を輸送するための層として電子耐性の高い化合物が求められている。このような観点から、炭化水素環で構成される化合物が好ましいと考えられていた。【０００４】
特許文献１には、蛍光発光層に隣接する電子輸送層に、ピレン骨格又はアントラセン骨格を有し、さらにカルバゾリル基、ジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基から選ばれる置換基を有する化合物を用いた有機ＥＬ素子が開示されている。
また、特許文献２には、ＴＴＦ現象を効果的に誘引するため、フルオランテン誘導体を障壁層に用いた有機ＥＬ素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／００１８１７号
【特許文献２】国際公開第２０１０／１３４３５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、高効率で発光し、かつ、より低い駆動電圧で駆動する有機ＥＬ素子、当該有機ＥＬ素子に用いることができる芳香族複素環誘導体、および当該芳香族複素環誘導体を含む有機ＥＬ素子用材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［１］  陽極、発光層、電子輸送帯域、および陰極をこの順に備え、
前記電子輸送帯域が、下記一般式（１）で表される芳香族複素環誘導体を含んでいる有機エレクトロルミネッセンス素子。【０００８】
【化１】
2013077352.tif 000003
【０００９】
（前記一般式（１）において、Ｘ１からＸ３までは、窒素原子またはＣＲ１である。
ただし、Ｘ１からＸ３までのうち、少なくともいずれか１つは、窒素原子である。
Ｒ１は、それぞれ独立して、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
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炭素数２〜３０のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアラルキル基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基である。
前記一般式（１）において、Ａは、下記一般式（２）で表される。）【００１０】
【化２】
2013077352.tif 000004
【００１１】
（前記一般式（２）において、ＨＡｒは、下記一般式（３）で表される。
前記一般式（２）において、ａは、１以上５以下の整数である。
ａが１のとき、Ｌ１は、単結合または二価の連結基である。
ａが２以上５以下のとき、Ｌ１は、三価以上六価以下の連結基であり、ＨＡｒは、同一または異なる。
前記連結基は、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基、または、
これらの基が互いに２つ、もしくは３つ結合した基のいずれかから誘導される二価以上六価以下の残基である。
なお、互いに結合した基は、互いに同一または異なる。）【００１２】
【化３】
2013077352.tif 000005
【００１３】
（前記一般式（３）において、Ｘ１１からＸ１８までは、それぞれ独立に、窒素原子、ＣＲ１３、またはＬ１に対して単結合で結合する炭素原子である。
前記一般式（３）において、Ｙ１は、酸素原子、硫黄原子、ＳｉＲ１１Ｒ１２、またはＲ１１及びＬ１に対してそれぞれ単結合で結合するケイ素原子である。
ただし、Ｌ１に対して結合するのは、Ｘ１１からＸ１８まで、およびＲ１１からＲ１２までにおける炭素原子、並びにＹ１におけるケイ素原子のいずれか一つである。
Ｒ１１およびＲ１２は、前記一般式（１）におけるＲ１と同義である。Ｒ１１およびＲ１２は、同一または異なる。
Ｒ１３は、それぞれ独立して、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
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炭素数２〜３０のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアラルキル基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基
である。複数のＲ１３は互いに同一または異なる。また、隣り合うＲ１３は互いに結合して環を形成していてもよい。
前記一般式（１）において、Ａｒ１およびＡｒ２は、それぞれ独立に、
前記一般式（２）で表されるか、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、または、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基である。）【００１４】
［２］  前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（３）におけるＸ１３またはＸ１６がＬ１に対して単結合で結合する炭素原子である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【００１５】
［３］  前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（３）におけるＸ１１またはＸ１８が、Ｌ１に対して単結合で結合する炭素原子である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【００１６】
［４］  前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（２）におけるａが１以上３以下の整数である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
［５］  前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（２）におけるａが１または２である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【００１７】
［６］  前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（２）におけるａが１であり、
前記一般式（２）におけるＬ１が、連結基であって、
連結基としては、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基の二価の残基、または、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基の二価の残基である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【００１８】
［７］  前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（２）におけるａが２であり、前記一般式（２）におけるＬ１が、連結基であって、
連結基としては、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基の三価の残基、または、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基の三価の残基である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【００１９】
［８］  前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（３）におけるＹ１が、酸素原子又は硫黄原子である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【００２０】
［９］  前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（３）におけるＹ１が、酸素原子又は硫黄原子であり、
Ｘ１１からＸ１８までのうち一つが、Ｌ１に対して単結合で結合する炭素原子であり、それ以外は、ＣＲ１３である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【００２１】
［１０］  前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（１）におけるＸ１からＸ３までのうち、いずれか２つもしくは３つが窒素原子である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【００２２】
［１１］  前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（２）におけるＬ１が、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、及びフェナントレンのいずれかから誘導される二価または三価の残基である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【００２３】
［１２］  前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記電子輸送帯域は、障壁層を含み、前記障壁層が、前記一般式（１）で表される芳香族複素環誘導体を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【００２４】
［１３］  前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記障壁層と前記陰極との間に、電子注入層および電子輸送層のうち少なくともいずれか一方を備え、
前記電子注入層および前記電子輸送層のうち少なくともいずれか一方が、電子供与性ドーパント材料および有機金属錯体の少なくともいずれかを含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【００２５】
［１４］  前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記電子供与性ドーパント材料は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、および希土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される１種又は２種以上であり、
前記有機金属錯体は、アルカリ金属を含む有機金属錯体、アルカリ土類金属を含む有機金属錯体、および希土類金属を含む有機金属錯体からなる群から選択される１種又は２種以上である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【００２６】
［１５］  前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層が、前記芳香族複素環誘導体を含有する前記電子輸送帯域と接していることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【００２７】
［１６］  前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層が、下記式（２０Ｄ）で表されるアントラセン誘導体を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【００２８】
【化４】
2013077352.tif 000006
【００２９】
（前記一般式（２０Ｄ）において、Ａｒ１１およびＡｒ１２は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環基、
置換もしくは無置換の環形成原子数１０〜３０の縮合環基、または
前記単環基と前記縮合環基との組合せから構成される基
である。
前記一般式（２０Ｄ）において、Ｒ１０１からＲ１０８までは、それぞれ独立に、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環基、
置換もしくは無置換の環形成原子数１０〜３０の縮合環基、
前記単環基と前記縮合環基との組合せから構成される基、
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環形成炭素数３〜３０のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数８〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数７〜３０のアラルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基、または
置換もしくは無置換のシリル基
である。）【００３０】
［１７］  前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記発光層が、主ピーク波長が５００ｎｍ以下の蛍光発光性ドーパント材料を含有する
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【００３１】
［１８］  下記一般式（４）で表される芳香族複素環誘導体。【００３２】
【化５】
2013077352.tif 000007
【００３３】
（前記一般式（４）において、Ｘ１からＸ３までは、窒素原子またはＣＲ１である。
ただし、Ｘ１からＸ３までのうち、少なくともいずれか１つは、窒素原子である。
Ｒ１は、それぞれ独立して、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
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炭素数２〜３０のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアラルキル基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基である。
前記一般式（４）において、Ａは、下記一般式（５）で表される。）【００３４】
【化６】
2013077352.tif 000008
【００３５】
（前記一般式（５）において、ＨＡｒは下記一般式（６）で表される。
前記一般式（５）において、ａは、１以上５以下の整数である。
ａが１のとき、Ｌ１は、二価の連結基である。
ａが２以上５以下のとき、Ｌ１は、三価以上六価以下の連結基であり、ＨＡｒは、同一または異なる。
前記連結基は、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基、または、
これらの基が互いに２つ、もしくは３つ結合した基のいずれかから誘導される二価以上六価以下の残基である。
なお、互いに結合した基は、互いに同一または異なる。）【００３６】
【化７】
2013077352.tif 000009
【００３７】
（前記一般式（６）において、Ｙ１は、酸素原子、または硫黄原子である。
前記一般式（６）において、Ｘ１１およびＸ１８は、窒素原子またはＣＲ１３である。
前記一般式（６）において、Ｘ１２からＸ１７までのうち一つは、Ｌ１に対して単結合で結合する炭素原子であり、それ以外は、窒素原子またはＣＲ１３である。
Ｒ１３は、それぞれ独立して、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
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炭素数２〜３０のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアラルキル基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基
である。複数のＲ１３は互いに同一または異なる。また、隣り合うＲ１３は互いに結合して環を形成していてもよい。
前記一般式（４）において、Ａｒ１およびＡｒ２は、それぞれ独立に、
前記一般式（５）で表されるか、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、または、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基である。）【００３８】
［１９］  前述した本発明の芳香族複素環誘導体において、
前記一般式（６）におけるＸ１３またはＸ１６が、Ｌ１に対して単結合で結合する炭素原子である
ことを特徴とする芳香族複素環誘導体。【００３９】
［２０］  前述した本発明の芳香族複素環誘導体において、
前記一般式（５）におけるａが１以上３以下の整数である
ことを特徴とする芳香族複素環誘導体。
［２１］  前述した本発明の芳香族複素環誘導体において、
前記一般式（５）におけるaが１または２である
ことを特徴とする芳香族複素環誘導体。【００４０】
［２２］  前述した本発明の芳香族複素環誘導体において、
前記一般式（５）におけるａが１であり、前記一般式（５）におけるＬ１が、連結基であって、
連結基としては、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基の二価の残基、または、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基の二価の残基である
ことを特徴とする芳香族複素環誘導体。【００４１】
［２３］  前述した本発明の芳香族複素環誘導体において、
前記一般式（５）におけるａが２であり、前記一般式（５）におけるＬ１が、連結基であって、
連結基としては、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基の三価の残基、または、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基の三価の残基である
ことを特徴とする芳香族複素環誘導体。【００４２】
［２４］  前述した本発明の芳香族複素環誘導体において、
前記一般式（６）におけるＹ１が、酸素原子であることを特徴とする芳香族複素環誘導体。【００４３】
［２５］  前述した本発明の芳香族複素環誘導体において、
前記一般式（６）におけるＹ１が、酸素原子であり、
前記一般式（６）におけるＸ１１およびＸ１８が、ＣＲ１３であり、
前記一般式（６）におけるＸ１２からＸ１７までのうち一つが、Ｌ１に対して単結合で結合する炭素原子であり、それ以外は、ＣＲ１３である。
ことを特徴とする芳香族複素環誘導体。【００４４】
［２６］  前述した本発明の芳香族複素環誘導体において、
前記一般式（４）におけるＸ１からＸ３までのうち、いずれか２つもしくは３つが窒素原子であることを特徴とする芳香族複素環誘導体。【００４５】
［２７］  前述した本発明の芳香族複素環誘導体において、
前記一般式（５）におけるＬ１が、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、及びフェナントレンのいずれかから誘導される二価または三価の残基であることを特徴とする芳香族複素環誘導体。【００４６】
［２８］  前述した本発明の芳香族複素環誘導体を含む有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。【００４７】
本発明によれば、高効率で発光し、かつ、より低い駆動電圧で駆動する有機ＥＬ素子、当該有機ＥＬ素子に用いることができる芳香族複素環誘導体、および当該芳香族複素環誘導体を含む有機ＥＬ素子用材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す図である。
【図２】本発明の各層のエネルギーギャップの関係を示す図である。
【図３】本発明の各層のエネルギーギャップの関係に基づく作用を示す図である。
【図４】ホスト材料のアフィニティ（Ａｈ）＞ドーパント材料のアフィニティ（Ａｄ）を満たす場合のエネルギーバンド図である。
【図５】Ａｈ＜Ａｄであって、その差が０．２ｅＶより小さな場合のエネルギーバンド図である。
【図６】Ａｈ＜Ａｄであって、その差が０．２ｅＶより大きな場合のエネルギーバンド図である。
【図７】Ａｈ＜Ａｄを満たすドーパント材料とＡｈ＞Ａｄを満たすドーパント材料とが共存する場合のエネルギーバンド図である。
【図８】本発明の第二実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す図である。
【図９】本発明の第三実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す図である。
【図１０】本発明の第四実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す図である。
【図１１】本発明の第五実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す図である。
【図１２】本発明の第六実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す図である。
【図１３】過渡ＥＬ波形の測定系を示す図である。
【図１４Ａ】ＴＴＦ由来の発光強度比の測定方法を示す図であり、ＥＬ素子の発光強度の時間変化を示すグラフである。
【図１４Ｂ】ＴＴＦ由来の発光強度比の測定方法を示す図であり、光強度の平方根の逆数の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
〔芳香族複素環誘導体〕
本発明の芳香族複素環誘導体は、下記一般式（４）で表される。
【００５０】
【化８】
2013077352.tif 000010
【００５１】
（前記一般式（４）において、Ｘ１からＸ３までは、窒素原子またはＣＲ１である。
ただし、Ｘ１からＸ３までのうち、少なくともいずれか１つは、窒素原子である。
Ｒ１は、それぞれ独立して、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
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炭素数２〜３０のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアラルキル基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基である。
前記一般式（４）において、Ａは、下記一般式（５）で表される。）
【００５２】
【化９】
2013077352.tif 000011
【００５３】
（前記一般式（５）において、ＨＡｒは下記一般式（６）で表される。
前記一般式（５）において、ａは、１以上５以下の整数である。
ａが１のとき、Ｌ１は、二価の連結基である。
ａが２以上５以下のとき、Ｌ１は、三価以上六価以下の連結基であり、ＨＡｒは、同一または異なる。
前記連結基は、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基、または、
これらの基が互いに２つ、もしくは３つ結合した基のいずれかから誘導される二価以上六価以下の残基である。
なお、互いに結合した基は、互いに同一または異なる。）
【００５４】
【化１０】
2013077352.tif 000012
【００５５】
（前記一般式（６）において、Ｙ１は、酸素原子、または硫黄原子である。
前記一般式（６）において、Ｘ１１およびＸ１８は、窒素原子またはＣＲ１３である。
前記一般式（６）において、Ｘ１２からＸ１７までのうち一つは、Ｌ１に対して単結合で結合する炭素原子であり、それ以外は、窒素原子またはＣＲ１３である。
Ｒ１３は、それぞれ独立して、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
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炭素数２〜３０のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアラルキル基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基
である。複数のＲ１３は互いに同一または異なる。また、隣り合うＲ１３は互いに結合して環を形成していてもよい。
前記一般式（４）において、Ａｒ１およびＡｒ２は、それぞれ独立に、
前記一般式（５）で表されるか、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、または、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基である。）
【００５６】
前記一般式（６）において、Ｘ１３またはＸ１６が、Ｌ１に対して単結合で結合する炭素原子であることが好ましい。
【００５７】
前記一般式（５）において、ａは、１以上５以下の整数であり、１以上３以下であることがより好ましく、１または２であることが特に好ましい。
ａが１のとき、Ｌ１は、二価の連結基であり、前記一般式（５）は、下記一般式（５−１）で表される。
ａが２以上５以下のとき、Ｌ１は、三価以上六価以下の連結基である。aが２のとき、Ｌ１は、三価の連結基であり、前記一般式（５）は、下記一般式（５−２）で表される。このとき、ＨＡｒは、同一または異なる。
【００５８】
【化１１】
2013077352.tif 000013
【００５９】
前記連結基は、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基、または、
これらの基が互いに２つ、もしくは３つ結合した基のいずれかから誘導される二価もしくは三価の残基である。
【００６０】
前記一般式（５），（５−１），（５−２）のＬ１において、これらの基が互いに２つ、もしくは３つ結合した基とは、前記環形成炭素数６〜３０のアリール基および環形成原子数５〜３０の複素環基から誘導される二価もしくは三価の残基が互いに単結合で、２つもしくは３つ結合した基である。この連結基において、互いに結合した基は、互いに同一または異なる。
【００６１】
前記一般式（５），（５−１），（５−２）において、Ｌ１とは、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基であることが好ましい。
さらに、前記一般式（５），（５−１），（５−２）において、Ｌ１としては、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレンおよびフェナントレンのいずれかから誘導される二価または三価の残基であることが好ましい。
【００６２】
前記一般式（５）において、ａは１であり、かつ、Ｌ１が、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基の二価の残基、または、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基の二価の残基であることがより好ましい。
また、前記一般式（５）において、ａは２であり、かつ、Ｌ１が、連結基であって、連結基としては、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基の三価の残基、または、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基の三価の残基であることがより好ましい。
【００６３】
前記一般式（６）において、Ｘ１３またはＸ１６が、Ｌ１に対して単結合で結合する炭素原子であることが好ましい。
前記一般式（６）において、Ｙ１は、酸素原子であることが好ましい。
さらに、前記一般式（６）において、Ｙ１は、酸素原子であり、Ｘ１１およびＸ１８が、ＣＲ１３であり、Ｘ１２からＸ１７までのうち一つが、Ｌ１に対して単結合で結合する炭素原子であり、それ以外は、ＣＲ１３であることがより好ましい。
【００６４】
前記一般式（４）におけるＸ１からＸ３までのうち、いずれか２つもしくは３つが窒素原子であることが好ましい。
【００６５】
以下、前記一般式（４）〜（６）および（５−１）〜（５−２）におけるＡｒ１，Ａｒ２，Ｌ１，Ｒ１，Ｒ１１〜Ｒ１３，について説明する。
【００６６】
前記一般式（４）〜（６）および（５−１）〜（５−２）における環形成炭素数６〜３０のアリール基としては、例えば、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、ベンズアントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、ナフタセニル基、ピレニル基、１−クリセニル基、２−クリセニル基、３−クリセニル基、４−クリセニル基、５−クリセニル基、６−クリセニル基、ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１−トリフェニレニル基、２−トリフェニレニル基、３−トリフェニレニル基、４−トリフェニレニル基、１−フルオレニル基、２−フルオレニル基、３−フルオレニル基、４−フルオレニル基、９−フルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ｏ−ターフェニル基、ｍ−ターフェニル−４−イル基、ｍ−ターフェニル−３−イル基、ｍ−ターフェニル−２−イル基、ｐ−ターフェニル−４−イル基、ｐ−ターフェニル−３−イル基、ｐ−ターフェニル−２−イル基、ｍ−クウォーターフェニル基、３−フルオランテニル基、４−フルオランテニル基、８−フルオランテニル基、９−フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、２，３−キシリル基、３，４−キシリル基、２，５−キシリル基、メシチル基、ｏ−クメニル基、ｍ−クメニル基、ｐ−クメニル基、ｐ−ｔ−ブチルフェニル基、ｐ−（２−フェニルプロピル）フェニル基、４’−メチルビフェニルイル基、４”−ｔ−ブチル−ｐ−ターフェニル−４−イル基、９，９−ジメチル−１−フルオレニル基、９，９−ジメチル２−フルオレニル基、９，９−ジメチル−３−フルオレニル基、９，９−ジメチル−４−フルオレニル基、９，９−ジフェニル−１−フルオレニル基、９，９−ジフェニル−２−フルオレニル基、９，９−ジフェニル−３−フルオレニル基、９，９−ジフェニル−４−フルオレニル基が挙げられる。
前記一般式（４）〜（６）および（５−１）〜（５−２）におけるアリール基としては、環形成炭素数が６〜２０であることが好ましく、より好ましくは６〜１２であることが好ましい。上記アリール基の中でもフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ターフェニル基、フルオレニル基、トリフェニレニル基が特に好ましい。１−フルオレニル基、２−フルオレニル基、３−フルオレニル基および４−フルオレニル基については、９位の炭素原子に、前記一般式（４）における置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキル基が置換されていることが好ましい。
【００６７】
前記一般式（４）〜（６）および（５−１）〜（５−２）における環形成原子数５〜３０の複素環基としては、例えば、ピロリル基、ピラジニル基、ピリジニル基、インドリル基、イソインドリル基、イミダゾリル基、フリル基、ベンゾフラニル基、イソベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリニル基、カルバゾリル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェノチアジニル基、フェノキサジニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、ベンゾチオフェニル基、およびピリジン環、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、ジベンゾフラン環から形成される基が挙げられる。
【００６８】
さらに具体的には、１−ピロリル基、２−ピロリル基、３−ピロリル基、ピラジニル基、２−ピリジニル基、２−ピリミジニル基、４−ピリミジニル基、５−ピリミジニル基、６−ピリミジニル基、１，２，３−トリアジン−４−イル基、１，２，４−トリアジン−３−イル基、１，３，５−トリアジン−２−イル基、１−イミダゾリル基、２−イミダゾリル基、１−ピラゾリル基、１−インドリジニル基、２−インドリジニル基、３−インドリジニル基、５−インドリジニル基、６−インドリジニル基、７−インドリジニル基、８−インドリジニル基、２−イミダゾピリジニル基、３−イミダゾピリジニル基、５−イミダゾピリジニル基、６−イミダゾピリジニル基、７−イミダゾピリジニル基、８−イミダゾピリジニル基、３−ピリジニル基、４−ピリジニル基、１−インドリル基、２−インドリル基、３−インドリル基、４−インドリル基、５−インドリル基、６−インドリル基、７−インドリル基、１−イソインドリル基、２−イソインドリル基、３−イソインドリル基、４−イソインドリル基、５−イソインドリル基、６−イソインドリル基、７−イソインドリル基、２−フリル基、３−フリル基、２−ベンゾフラニル基、３−ベンゾフラニル基、４−ベンゾフラニル基、５−ベンゾフラニル基、６−ベンゾフラニル基、７−ベンゾフラニル基、１−イソベンゾフラニル基、３−イソベンゾフラニル基、４−イソベンゾフラニル基、５−イソベンゾフラニル基、６−イソベンゾフラニル基、７−イソベンゾフラニル基、２−キノリル基、３−キノリル基、４−キノリル基、５−キノリル基、６−キノリル基、７−キノリル基、８−キノリル基、１−イソキノリル基、３−イソキノリル基、４−イソキノリル基、５−イソキノリル基、６−イソキノリル基、７−イソキノリル基、８−イソキノリル基、２−キノキサリニル基、５−キノキサリニル基、６−キノキサリニル基、１−カルバゾリル基、２−カルバゾリル基、３−カルバゾリル基、４−カルバゾリル基、９−カルバゾリル基、アザカルバゾリル−１−イル基、アザカルバゾリル−２−イル基、アザカルバゾリル−３−イル基、アザカルバゾリル−４−イル基、アザカルバゾリル−５−イル基、アザカルバゾリル−６−イル基、アザカルバゾリル−７−イル基、アザカルバゾリル−８−イル基、アザカルバゾリル−９−イル基、１−フェナントリジニル基、２−フェナントリジニル基、３−フェナントリジニル基、４−フェナントリジニル基、６−フェナントリジニル基、７−フェナントリジニル基、８−フェナントリジニル基、９−フェナントリジニル基、１０−フェナントリジニル基、１−アクリジニル基、２−アクリジニル基、３−アクリジニル基、４−アクリジニル基、９−アクリジニル基、１，７−フェナントロリン−２−イル基、１，７−フェナントロリン−３−イル基、１，７−フェナントロリン−４−イル基、１，７−フェナントロリン−５−イル基、１，７−フェナントロリン−６−イル基、１，７−フェナントロリン−８−イル基、１，７−フェナントロリン−９−イル基、１，７−フェナントロリン−１０−イル基、１，８−フェナントロリン−２−イル基、１，８−フェナントロリン−３−イル基、１，８−フェナントロリン−４−イル基、１，８−フェナントロリン−５−イル基、１，８−フェナントロリン−６−イル基、１，８−フェナントロリン−７−イル基、１，８−フェナントロリン−９−イル基、１，８−フェナントロリン−１０−イル基、１，９−フェナントロリン−２−イル基、１，９−フェナントロリン−３−イル基、１，９−フェナントロリン−４−イル基、１，９−フェナントロリン−５−イル基、１，９−フェナントロリン−６−イル基、１，９−フェナントロリン−７−イル基、１，９−フェナントロリン−８−イル基、１，９−フェナントロリン−１０−イル基、１，１０−フェナントロリン−２−イル基、１，１０−フェナントロリン−３−イル基、１，１０−フェナントロリン−４−イル基、１，１０−フェナントロリン−５−イル基、２，９−フェナントロリン−１−イル基、２，９−フェナントロリン−３−イル基、２，９−フェナントロリン−４−イル基、２，９−フェナントロリン−５−イル基、２，９−フェナントロリン−６−イル基、２，９−フェナントロリン−７−イル基、２，９−フェナントロリン−８−イル基、２，９−フェナントロリン−１０−イル基、２，８−フェナントロリン−１−イル基、２，８−フェナントロリン−３−イル基、２，８−フェナントロリン−４−イル基、２，８−フェナントロリン−５−イル基、２，８−フェナントロリン−６−イル基、２，８−フェナントロリン−７−イル基、２，８−フェナントロリン−９−イル基、２，８−フェナントロリン−１０−イル基、２，７−フェナントロリン−１−イル基、２，７−フェナントロリン−３−イル基、２，７−フェナントロリン−４−イル基、２，７−フェナントロリン−５−イル基、２，７−フェナントロリン−６−イル基、２，７−フェナントロリン−８−イル基、２，７−フェナントロリン−９−イル基、２，７−フェナントロリン−１０−イル基、１−フェナジニル基、２−フェナジニル基、１−フェノチアジニル基、２−フェノチアジニル基、３−フェノチアジニル基、４−フェノチアジニル基、１０−フェノチアジニル基、１−フェノキサジニル基、２−フェノキサジニル基、３−フェノキサジニル基、４−フェノキサジニル基、１０−フェノキサジニル基、２−オキサゾリル基、４−オキサゾリル基、５−オキサゾリル基、２−オキサジアゾリル基、５−オキサジアゾリル基、３−フラザニル基、２−チエニル基、３−チエニル基、２−メチルピロール−１−イル基、２−メチルピロール−３−イル基、２−メチルピロール−４−イル基、２−メチルピロール−５−イル基、３−メチルピロール−１−イル基、３−メチルピロール−２−イル基、３−メチルピロール−４−イル基、３−メチルピロール−５−イル基、２−ｔ−ブチルピロール−４−イル基、３−（２−フェニルプロピル）ピロール−１−イル基、２−メチル−１−インドリル基、４−メチル−１−インドリル基、２−メチル−３−インドリル基、４−メチル−３−インドリル基、２−ｔ−ブチル−１−インドリル基、４−ｔ−ブチル−１−インドリル基、２−ｔ−ブチル−３−インドリル基、４−ｔ−ブチル−３−インドリル基、１−ジベンゾフラニル基、２−ジベンゾフラニル基、３−ジベンゾフラニル基、４−ジベンゾフラニル基、１−ジベンゾチオフェニル基、２−ジベンゾチオフェニル基、３−ジベンゾチオフェニル基、４−ジベンゾチオフェニル基、１−シラフルオレニル基、２−シラフルオレニル基、３−シラフルオレニル基、４−シラフルオレニル基、１−ゲルマフルオレニル基、２−ゲルマフルオレニル基、３−ゲルマフルオレニル基、４−ゲルマフルオレニル基が挙げられる。
【００６９】
前記一般式（４）〜（６）および（５−１）〜（５−２）における複素環基の環形成原子数は、５〜２０であることが好ましく、５〜１４であることがさらに好ましい。上記複素環基の中でも１−ジベンゾフラニル基、２−ジベンゾフラニル基、３−ジベンゾフラニル基、４−ジベンゾフラニル基、１−ジベンゾチオフェニル基、２−ジベンゾチオフェニル基、３−ジベンゾチオフェニル基、４−ジベンゾチオフェニル基、２−ピリジニル基、２−イミダゾピリジニル基、３−イミダゾピリジニル基、５−イミダゾピリジニル基、６−イミダゾピリジニル基、７−イミダゾピリジニル基、８−イミダゾピリジニル基、３−ピリジニル基、４−ピリジニル基、１−イミダゾリル基、２−イミダゾリル基、２−キノリル基、３−キノリル基、４−キノリル基、５−キノリル基、６−キノリル基、７−キノリル基、８−キノリル基、フェナントロリニル基、トリアジン環、またはベンゾイミダゾール環から形成される基が好ましい。
【００７０】
前記一般式（４）および（６）における炭素数１〜３０のアルキル基としては、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよい。直鎖または分岐鎖のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、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、２−メチルペンチル基、１−ペンチルヘキシル基、１−ブチルペンチル基、１−ヘプチルオクチル基、３−メチルペンチル基、ヒドロキシメチル基、１−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシイソブチル基、１，２−ジヒドロキシエチル基、１，３−ジヒドロキシイソプロピル基、２，３−ジヒドロキシ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、１−クロロエチル基、２−クロロエチル基、２−クロロイソブチル基、１，２−ジクロロエチル基、１，３−ジクロロイソプロピル基、２，３−ジクロロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、１−ブロモエチル基、２−ブロモエチル基、２−ブロモイソブチル基、１，２−ジブロモエチル基、１，３−ジブロモイソプロピル基、２，３−ジブロモ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリブロモプロピル基、ヨードメチル基、１−ヨードエチル基、２−ヨードエチル基、２−ヨードイソブチル基、１，２−ジヨードエチル基、１，３−ジヨードイソプロピル基、２，３−ジヨード−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヨードプロピル基、アミノメチル基、１−アミノエチル基、２−アミノエチル基、２−アミノイソブチル基、１，２−ジアミノエチル基、１，３−ジアミノイソプロピル基、２，３−ジアミノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリアミノプロピル基、シアノメチル基、１−シアノエチル基、２−シアノエチル基、２−シアノイソブチル基、１，２−ジシアノエチル基、１，３−ジシアノイソプロピル基、２，３−ジシアノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリシアノプロピル基、ニトロメチル基、１−ニトロエチル基、２−ニトロエチル基、１，２−ジニトロエチル基、２，３−ジニトロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリニトロプロピル基が挙げられる。
環状のアルキル基（シクロアルキル基）としては、例えば、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、４−メチルシクロヘキシル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基、１−ノルボルニル基、２−ノルボルニル基等が挙げられる。
【００７１】
前記一般式（４）および（６）における直鎖または分岐鎖のアルキル基の炭素数は、１〜１０であることが好ましく、１〜６であることがさらに好ましい。上記直鎖または分岐鎖のアルキル基の中でもメチル基、エチル基、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−ヘキシル基が好ましい。
前記一般式（４）および（６）におけるシクロアルキル基の環形成炭素数は、３〜１０であることが好ましく、５〜８であることがさらに好ましい。上記シクロアルキル基の中でも、シクロペンチル基やシクロヘキシル基が好ましい。
アルキル基がハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルキル基としては、例えば、上記炭素数１〜３０のアルキル基が１以上のハロゲン基で置換されたものが挙げられる。具体的には、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、フルオロエチル基、トリフルオロメチルメチル基等が挙げられる。
【００７２】
前記一般式（４）および（６）における炭素数２〜３０のアルケニル基としては、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよく、例えば、ビニル、プロペニル、ブテニル、オレイル、エイコサペンタエニル、ドコサヘキサエニル、スチリル、２，２−ジフェニルビニル、１，２，２−トリフェニルビニル、２−フェニル−２−プロペニル等が挙げられる。上述したアルケニル基の中でもビニル基が好ましい。
【００７３】
前記一般式（４）および（６）における炭素数２〜３０のアルキニル基としては、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよく、例えば、エチニル、プロピニル、２−フェニルエチニル等が挙げられる。上述したアルキニル基の中でもエチニル基が好ましい。
【００７４】
前記一般式（４）および（６）における炭素数３〜３０のアルキルシリル基としては、上記炭素数１〜３０のアルキル基で例示したアルキル基を有するトリアルキルシリル基が挙げられ、具体的にはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリ−ｎ−ブチルシリル基、トリ−ｎ−オクチルシリル基、トリイソブチルシリル基、ジメチルエチルシリル基、ジメチルイソプロピルシリル基、ジメチル−ｎ−プロピルシリル基、ジメチル−ｎ−ブチルシリル基、ジメチル−ｔ−ブチルシリル基、ジエチルイソプロピルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基等が挙げられる。３つのアルキル基は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
【００７５】
前記一般式（４）および（６）における環形成炭素数６〜３０のアリールシリル基としては、ジアルキルアリールシリル基、アルキルジアリールシリル基、トリアリールシリル基が挙げられる。
ジアルキルアリールシリル基は、例えば、上記炭素数１〜３０のアルキル基で例示したアルキル基を２つ有し、上記環形成炭素数６〜３０のアリール基を１つ有するジアルキルアリールシリル基が挙げられる。ジアルキルアリールシリル基の炭素数は、８〜３０であることが好ましい。２つのアルキル基は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
アルキルジアリールシリル基は、例えば、上記炭素数１〜３０のアルキル基で例示したアルキル基を１つ有し、上記環形成炭素数６〜３０のアリール基を２つ有するアルキルジアリールシリル基が挙げられる。ジアルキルアリールシリル基の炭素数は、１３〜３０であることが好ましい。２つのアリール基は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
トリアリールシリル基は、例えば、上記環形成炭素数６〜３０のアリール基を３つ有するトリアリールシリル基が挙げられる。ジアルキルアリールシリル基の炭素数は、１８〜３０であることが好ましい。３つのアリール基は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
【００７６】
前記一般式（４）および（６）における炭素数１〜３０のアルコキシ基は、−ＯＹと表される。このＹの例として、上記炭素数１〜３０のアルキル基が挙げられる。アルコキシ基は、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基があげられる。
アルコキシ基がハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルコキシ基としては、例えば、上記炭素数１〜３０のアルコキシ基が１以上のハロゲン基で置換されたものが挙げられる。
【００７７】
前記一般式（４）および（６）における環形成炭素数６〜３０のアラルキル基は、−Ｙ−Ｚと表される。このＹの例として、上記炭素数１〜３０のアルキル基に対応するアルキレン基が挙げられる。このＺの例として、上記環形成炭素数６〜３０のアリール基の例が挙げられる。このアラルキル基は、炭素数７〜３０アラルキル基（アリール部分は炭素数６〜３０、好ましくは６〜２０、より好ましくは６〜１２）、アルキル部分は炭素数１〜３０（好ましくは１〜２０、より好ましくは１〜１０、さらに好ましくは１〜６）であることが好ましい。このアラルキル基としては、例えば、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が挙げられる。
【００７８】
前記一般式（４）および（６）における環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基は、−ＯＺと表される。このＺの例として、上記環形成炭素数６〜３０アリール基または後述する単環基および縮合環基が挙げられる。このアリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基が挙げられる。
【００７９】
前記一般式（４）および（６）におけるハロゲン原子として、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられ、好ましくはフッ素原子である。
【００８０】
本発明において、「環形成炭素」とは飽和環、不飽和環、又は芳香環を構成する炭素原子を意味する。「環形成原子」とはヘテロ環（飽和環、不飽和環、および芳香環を含む）を構成する炭素原子およびヘテロ原子を意味する。
【００８１】
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、上述のようなアリール基、複素環基、アルキル基（直鎖または分岐鎖のアルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基）、アルケニル基、アルキニル基、アルキルシリル基、アリールシリル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルコキシ基、アラルキル基、アリールオキシ基、ハロゲン原子、シアノ基に加え、ヒドロキシル基、ニトロ基、カルボキシ基等が挙げられる。ここで挙げた置換基の中では、アリール基、複素環基、アルキル基、ハロゲン原子、アルキルシリル基、アリールシリル基、シアノ基が好ましく、さらには、各置換基の説明において好ましいとした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。
「置換もしくは無置換の」という場合における「無置換」とは、水素原子が置換したことを意味する。
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。
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。
【００８２】
本発明の前記一般式（４）で表される芳香族複素環誘導体の具体的な構造としては、例えば、次のようなものが挙げられる。但し、本発明は、これらの構造の芳香族誘導体に限定されない。
【００８３】
【化１２】
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【００８４】
【化１３】
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【００８５】
【化１４】
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【００８６】
【化１５】
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【００８７】
【化１６】
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【００８８】
【化１７】
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【００８９】
【化１８】
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【００９０】
【化１９】
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【００９１】
【化２０】
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【００９２】
【化２１】
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【００９３】
【化２２】
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【００９４】
【化２３】
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【００９５】
【化２４】
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【００９６】
【化２５】
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【００９７】
【化２６】
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【００９８】
【化２７】
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【００９９】
【化２８】
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【０１００】
【化２９】
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【０１０１】
【化３０】
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【０１０２】
【化３１】
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【０１０３】
【化３２】
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【０１０４】
【化３３】
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【０１０５】
【化３４】
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【０１０６】
【化３５】
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【０１０７】
【化３６】
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【０１０８】
【化３７】
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【０１０９】
【化３８】
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【０１１０】
【化３９】
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【０１１１】
【化４０】
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【０１１２】
【化４１】
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【０１１３】
【化４２】
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【０１１４】
【化４３】
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【０１１５】
【化４４】
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【０１１６】
【化４５】
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【０１１７】
【化４６】
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【０１１８】
【化４７】
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【０１１９】
【化４８】
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【０１２０】
【化４９】
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【０１２１】
【化５０】
2013077352.tif 000052
【０１２２】
【化５１】
2013077352.tif 000053
【０１２３】
【化５２】
2013077352.tif 000054
【０１２４】
【化５３】
2013077352.tif 000055
【０１２５】
【化５４】
2013077352.tif 000056
【０１２６】
【化５５】
2013077352.tif 000057
【０１２７】
【化５６】
2013077352.tif 000058
【０１２８】
【化５７】
2013077352.tif 000059
【０１２９】
【化５８】
2013077352.tif 000060
【０１３０】
【化５９】
2013077352.tif 000061
【０１３１】
【化６０】
2013077352.tif 000062
【０１３２】
【化６１】
2013077352.tif 000063
【０１３３】
【化６２】
2013077352.tif 000064
【０１３４】
【化６３】
2013077352.tif 000065
【０１３５】
【化６４】
2013077352.tif 000066
【０１３６】
【化６５】
2013077352.tif 000067
【０１３７】
【化６６】
2013077352.tif 000068
【０１３８】
〔有機ＥＬ素子用材料〕
本発明の芳香族複素環誘導体は、有機ＥＬ素子用材料として用いることができる。有機ＥＬ素子用材料は、本発明の芳香族複素環誘導体を単独で含んでいても良いし、他の化合物を含んでいても良い。本発明の芳香族複素環誘導体を含む有機ＥＬ素子用材料は、例えば、電子輸送帯域用材料として使用でき、例えば障壁層用材料として使用できる。なお、本発明において、電子輸送帯域とは、電子輸送層、電子注入層、障壁層のいずれかもしくはこれらの層のうち2つ以上の層の組合せを意味する。
【０１３９】
〔有機ＥＬ素子〕
＜第一実施形態＞
本実施形態は、ＴＴＦ現象を利用したものである。まず、以下にＴＴＦ現象を説明する。
陽極、陰極から注入された正孔、電子は、発光層内で再結合し励起子を生成する。そのスピン状態は、従来から知られているように、一重項励起子が２５％、三重項励起子が７５％の比率である。従来から知られている蛍光素子においては、２５％の一重項励起子が基底状態に緩和するときに光を発するが、残りの７５％の三重項励起子については、光を発することなく熱的失活過程を経て基底状態に戻る。従って、従来の蛍光素子の内部量子効率の理論的限界値は、２５％といわれていた。
【０１４０】
一方、有機物内部で生成した三重項励起子の挙動が理論的に調べられている。Ｓ．Ｍ．Ｂａｃｈｉｌｏらによれば（Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｅｍ．Ａ，１０４，７７１１（２０００））、五重項等の高次の励起子がすぐに三重項に戻ると仮定すると、三重項励起子（以下、３Ａ＊と記載する）の密度が上がってきたとき、三重項励起子同士が衝突し下記式のような反応が起きる。ここで、１Ａは基底状態、１Ａ＊は最低励起一重項励起子を表す。
３Ａ＊＋３Ａ＊→（４／９）１Ａ＋（１／９）１Ａ＊＋（１３／９）３Ａ＊
すなわち、５３Ａ＊→４１Ａ＋１Ａ＊となり、当初生成した７５％の三重項励起子のうち、１／５（２０％）が一重項励起子に変化することが予測されている。従って、光として寄与する一重項励起子は、当初生成する２５％分に７５％×（１／５）＝１５％を加えた４０％ということになる。このとき、全発光強度中に占めるＴＴＦ由来の発光比率（ＴＴＦ比率）は、１５／４０、すなわち３７．５％となる。また、当初生成した７５％の三重項励起子のお互いが衝突して一重項励起子が生成した（２つの三重項励起子から１つの一重項励起子が生成した）とすると、当初生成する一重項励起子２５％分に７５％×（１／２）＝３７．５％を加えた６２．５％という非常に高い内部量子効率が得られることとなる。このとき、ＴＴＦ比率は、３７．５／６２．５＝６０％となる。
【０１４１】
図１は、本発明の第一実施形態の一例を示す有機ＥＬ素子の概略構成図である。図２は、第一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層および電子輸送帯域における三重項エネルギーの関係を示す図である。なお、本実施形態で三重項エネルギーは、最低励起三重項状態におけるエネルギーと基底状態におけるエネルギーの差をいい、一重項エネルギー（エネルギーギャップという場合もある。）は、最低励起一重項状態におけるエネルギーと基底状態におけるエネルギーの差をいう。
【０１４２】
図１に示す有機ＥＬ素子１は、陽極１０側から順に、正孔輸送帯域６０、発光層２０、電子輸送帯域７０、および陰極５０を備える。本実施形態の有機ＥＬ素子１では、これらが互いに隣接している。本実施形態における電子輸送帯域７０は、障壁層３０と電子注入層４０とで構成される。陽極１０と発光層２０との間に正孔輸送帯域６０が設けられていることが好ましい。正孔輸送帯域には、正孔注入層および正孔輸送層の少なくともいずれかが含まれる。
なお、本発明において単に障壁層といったときは、三重項エネルギーに対する障壁機能を有する層をいう。したがって、正孔障壁層や電荷障壁層とはその機能が異なるものである。
【０１４３】
発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含む。ドーパント材料としては、蛍光発光を示すドーパント材料（以下、蛍光発光性ドーパント材料ともいう。）が好ましい。主ピーク波長が５５０ｎｍ以下の蛍光発光性ドーパント材料が好ましく、主ピーク波長が５００ｎｍ以下の蛍光発光性ドーパント材料がより好ましい。主ピーク波長とは、濃度１０−５モル／リットル以上１０−６モル／リットル以下のトルエン溶液中で測定した発光スペクトラムにおける発光強度が最大となる発光スペクトルのピーク波長をいう。主ピーク波長５５０ｎｍとは、緑色発光程度に相当し、当該波長領域では、ＴＴＦ現象を利用した蛍光発光素子の発光効率の向上が望まれる。また、４８０ｎｍ以下の青色発光を示す蛍光発光素子においては、より高い発光効率の向上が期待できる。なお、５５０ｎｍ以上の赤色発光については、内部量子効率の高いリン光発光素子が既に実用水準にあることから、蛍光素子として発光効率の向上は望まれていない。
【０１４４】
図２において、陽極から注入された正孔は、正孔輸送帯域を通して発光層へ注入され、陰極から注入された電子は、電子注入層および障壁層を通して発光層へ注入される。その後、発光層で正孔と電子が再結合し、一重項励起子と三重項励起子が生成する。再結合は、ホスト材料分子上で起こる場合と、ドーパント材料分子上で起こる場合の２通りがある。
本実施形態では、図２に示されるように、ホスト材料、ドーパント材料の三重項エネルギーをそれぞれＥＴｈ、ＥＴｄとするとき、次式（２Ａ）の関係を満たす。
ＥＴｈ＜ＥＴｄ      ・・・（２Ａ）
この式（２Ａ）の関係を満たすことにより、さらに、図３に示されるように、ホスト材料上で再結合し発生した三重項励起子は、より高い三重項エネルギーを持つドーパント材料には移動しない。また、ドーパント材料の分子上で再結合し発生した三重項励起子は、速やかにホスト材料の分子にエネルギー移動する。すなわち、ホスト材料の三重項励起子がドーパント材料に移動することなくＴＴＦ現象によって効率的にホスト材料上で三重項励起子同士が衝突することで一重項励起子が生成される。さらに、ドーパント材料の一重項エネルギーＥＳｄは、ホスト材料の一重項エネルギーＥＳｈより小さいため、すなわち、次式（２Ｂ）の関係を満たす。
ＥＳｄ＜ＥＳｈ      ・・・（２Ｂ）
この式（２Ｂ）の関係を満たすため、ＴＴＦ現象によって生成された一重項励起子は、ホスト材料からドーパント材料へエネルギー移動し、ドーパント材料の蛍光性発光に寄与する。本来、蛍光型素子に用いられるドーパント材料においては、励起三重項状態から基底状態への遷移は禁制であり、このような遷移では三重項励起子は、光学的なエネルギー失活をせず、熱的失活を起こしていた。しかし、ホスト材料とドーパント材料の三重項エネルギーの関係を上記のようにすることにより、三重項励起子が熱的失活を起こす前に、互いの衝突により効率的に一重項励起子を生成できる。その結果、発光効率が向上することになる。
【０１４５】
本実施形態では、障壁層は、発光層に隣接する。障壁層は、発光層で生成する三重項励起子が電子輸送帯域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密度を高め、ＴＴＦ現象を効率よく引き起こす機能を有する。
また、障壁層は、発光層へ効率よく電子を注入する役割も担っている。発光層への電子注入性が下がる場合、発光層における電子−正孔の再結合が減ることで、三重項励起子の密度が小さくなる。三重項励起子の密度が小さくなると、三重項励起子の衝突頻度が減り、効率よくＴＴＦ現象が起きない。
【０１４６】
本実施形態の有機ＥＬ素子の障壁層は、下記一般式（１）で表される芳香族複素環誘導体を含んでいる。
【０１４７】
【化６７】
2013077352.tif 000069
【０１４８】
（前記一般式（１）において、Ｘ１からＸ３までは、窒素原子またはＣＲ１である。
ただし、Ｘ１からＸ３までのうち、少なくともいずれか１つは、窒素原子である。
Ｒ１は、それぞれ独立して、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
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炭素数２〜３０のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアラルキル基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基である。
前記一般式（１）において、Ａは、下記一般式（２）で表される。）
【０１４９】
【化６８】
2013077352.tif 000070
【０１５０】
（前記一般式（２）において、ＨＡｒは、下記一般式（３）で表される。
前記一般式（２）において、ａは、１以上５以下の整数である。
ａが１のとき、Ｌ１は、単結合または二価の連結基である。
ａが２以上５以下のとき、Ｌ１は、三価以上六価以下の連結基であり、ＨＡｒは、同一または異なる。
前記連結基は、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基、または、
これらの基が互いに２つ、もしくは３つ結合した基のいずれかから誘導される二価以上六価以下の残基である。
なお、互いに結合した基は、互いに同一または異なる。）
【０１５１】
【化６９】
2013077352.tif 000071
【０１５２】
（前記一般式（３）において、Ｘ１１からＸ１８までは、それぞれ独立に、窒素原子、ＣＲ１３、またはＬ１に対して単結合で結合する炭素原子である。
前記一般式（３）において、Ｙ１は、酸素原子、硫黄原子、ＳｉＲ１１Ｒ１２、またはＲ１１及びＬ１に対してそれぞれ単結合で結合するケイ素原子である。
ただし、Ｌ１に対して結合するのは、Ｘ１１からＸ１８まで、およびＲ１１からＲ１２までにおける炭素原子、並びにＹ１におけるケイ素原子のいずれか一つである。
Ｒ１１およびＲ１２は、前記一般式（１）におけるＲ１と同義である。Ｒ１１およびＲ１２は、同一または異なる。
Ｒ１３は、それぞれ独立して、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
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炭素数２〜３０のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアラルキル基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基
である。複数のＲ１３は互いに同一または異なる。また、隣り合うＲ１３は互いに結合して環を形成していてもよい。
前記一般式（１）において、Ａｒ１およびＡｒ２は、それぞれ独立に、
前記一般式（２）で表されるか、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、または、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基である。
【０１５３】
前記一般式（３）において、Ｘ１３またはＸ１６が、Ｌ１に対して単結合で結合する炭素原子であることが好ましい。もしくは、前記一般式（３）において、Ｘ１１またはＸ１８が、Ｌ１に対して単結合で結合する炭素原子であることが好ましい。
【０１５４】
前記一般式（２）において、ａは、１以上５以下の整数であるが、１以上３以下であることがより好ましく、１または２であることが特に好ましい。
ａが１のとき、Ｌ１は、単結合または二価の連結基であり、前記一般式（２）は、下記一般式（２−１）で表される。
ａが２以上５以下のとき、Ｌ１は、三価以上六価以下の連結基である。aが２のとき、前記一般式（２）は、下記一般式（２−２）で表される。このときＨＡｒは、同一または異なる。
【０１５５】
【化７０】
2013077352.tif 000072
【０１５６】
前記連結基は、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基、または、
これらの基が互いに２つ、もしくは３つ結合した基のいずれかから誘導される二価もしくは三価の残基である。
これらの基が互いに２つ、もしくは３つ結合した基としては、前記環形成炭素数６〜３０のアリール基および環形成原子数５〜３０の複素環基から誘導される二価もしくは三価の残基が互いに単結合で、２つもしくは３つまで結合した基である。この連結基において、互いに結合した基は、互いに同一または異なる。
【０１５７】
また、前記一般式（２），（２−１），（２−２）において、Ｌ１としては、連結基であることが好ましく、連結基としては、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基、またはこれらの基が互いに２つ、もしくは３つ結合した基のいずれかから誘導される二価または三価の残基であることが好ましい。さらに、連結基としては、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基または置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基であることが好ましい。
【０１５８】
前記一般式（２）において、ａが１であり（前記一般式（２−１）参照）、Ｌ１が、連結基である場合、連結基としては、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基の二価の残基、または、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基の二価の残基であることが好ましい。より具体的には、Ｌ１が、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレンおよびフェナントレンのいずれかから誘導される二価の残基であることが好ましい。
前記一般式（２）において、ａが２であり（前記一般式（２−２）参照）、Ｌ１が、連結基である場合、連結基としては、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基の三価の残基、または、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基の三価の残基であることが好ましい。より具体的には、Ｌ１が、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレンおよびフェナントレンのいずれかから誘導される二価の残基であることが好ましい。
【０１５９】
前記一般式（３）におけるＹ１が、酸素原子又は硫黄原子であることが好ましい。さらに、前記一般式（３）におけるＹ１が酸素原子又は硫黄原子であり、Ｘ１１からＸ１８までのうち一つが、Ｌ１に対して単結合で結合する炭素原子であり、それ以外は、ＣＲ１３であることが好ましい。
前記一般式（１）におけるＸ１からＸ３までのうち、いずれか２つもしくは３つが窒素原子であることがより好ましい。
前記一般式（２）におけるＬ１が、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、及びフェナントレンのいずれかから誘導される二価または三価の残基であることが好ましい。
【０１６０】
前記一般式（１）から（３）および（２−１）〜（２−２）におけるＡｒ１，Ａｒ２，Ｌ１，Ｒ１，Ｒ１１〜Ｒ１３，Ｘ１１〜Ｘ１８，Ｙ１における各基の具体例としては、一般式（４）で表される芳香族複素環誘導体において説明した各基を用いることができる。
【０１６１】
本実施形態の有機ＥＬ素子の障壁層に含まれる、前記一般式（１）で表される芳香族複素環誘導体の具体的な構造としては、例えば、次のようなものが挙げられる。但し、本実施形態は、これらの構造の芳香族誘導体に限定されない。
【０１６２】
【化７１】
2013077352.tif 000073
【０１６３】
【化７２】
2013077352.tif 000074
【０１６４】
【化７３】
2013077352.tif 000075
【０１６５】
【化７４】
2013077352.tif 000076
【０１６６】
【化７５】
2013077352.tif 000077
【０１６７】
【化７６】
2013077352.tif 000078
【０１６８】
【化７７】
2013077352.tif 000079
【０１６９】
【化７８】
2013077352.tif 000080
【０１７０】
【化７９】
2013077352.tif 000081
【０１７１】
【化８０】
2013077352.tif 000082
【０１７２】
【化８１】
2013077352.tif 000083
【０１７３】
【化８２】
2013077352.tif 000084
【０１７４】
【化８３】
2013077352.tif 000085
【０１７５】
【化８４】
2013077352.tif 000086
【０１７６】
【化８５】
2013077352.tif 000087
【０１７７】
【化８６】
2013077352.tif 000088
【０１７８】
【化８７】
2013077352.tif 000089
【０１７９】
【化８８】
2013077352.tif 000090
【０１８０】
【化８９】
2013077352.tif 000091
【０１８１】
【化９０】
2013077352.tif 000092
【０１８２】
【化９１】
2013077352.tif 000093
【０１８３】
【化９２】
2013077352.tif 000094
【０１８４】
【化９３】
2013077352.tif 000095
【０１８５】
【化９４】
2013077352.tif 000096
【０１８６】
【化９５】
2013077352.tif 000097
【０１８７】
【化９６】
2013077352.tif 000098
【０１８８】
【化９７】
2013077352.tif 000099
【０１８９】
【化９８】
2013077352.tif 000100
【０１９０】
【化９９】
2013077352.tif 000101
【０１９１】
【化１００】
2013077352.tif 000102
【０１９２】
【化１０１】
2013077352.tif 000103
【０１９３】
【化１０２】
2013077352.tif 000104
【０１９４】
【化１０３】
2013077352.tif 000105
【０１９５】
【化１０４】
2013077352.tif 000106
【０１９６】
【化１０５】
2013077352.tif 000107
【０１９７】
【化１０６】
2013077352.tif 000108
【０１９８】
【化１０７】
2013077352.tif 000109
【０１９９】
【化１０８】
2013077352.tif 000110
【０２００】
【化１０９】
2013077352.tif 000111
【０２０１】
【化１１０】
2013077352.tif 000112
【０２０２】
【化１１１】
2013077352.tif 000113
【０２０３】
【化１１２】
2013077352.tif 000114
【０２０４】
【化１１３】
2013077352.tif 000115
【０２０５】
【化１１４】
2013077352.tif 000116
【０２０６】
【化１１５】
2013077352.tif 000117
【０２０７】
【化１１６】
2013077352.tif 000118
【０２０８】
【化１１７】
2013077352.tif 000119
【０２０９】
【化１１８】
2013077352.tif 000120
【０２１０】
【化１１９】
2013077352.tif 000121
【０２１１】
【化１２０】
2013077352.tif 000122
【０２１２】
【化１２１】
2013077352.tif 000123
【０２１３】
【化１２２】
2013077352.tif 000124
【０２１４】
【化１２３】
2013077352.tif 000125
【０２１５】
【化１２４】
2013077352.tif 000126
【０２１６】
【化１２５】
2013077352.tif 000127
【０２１７】
【化１２６】
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【０２１８】
【化１２７】
2013077352.tif 000129
【０２１９】
【化１２８】
2013077352.tif 000130
【０２２０】
【化１２９】
2013077352.tif 000131
【０２２１】
本実施形態の有機ＥＬ素子１は、上述のとおり障壁層３０と陰極５０との間に、電子注入層４０を備える。この電子注入層４０に、上記一般式（１）で表される芳香族複素環誘導体を含有することが好ましい。この場合、障壁層３０に含まれる芳香族複素環誘導体と、電子注入層４０に含まれる芳香族複素環誘導体とが同一としてもよいし、異なるものであってもよい。
【０２２２】
電子注入層は、陰極からの電子注入を容易にするためのものである。具体例としては、通常の電子輸送材と、電子供与性ドーパント材料および有機金属錯体の少なくともいずれかとを積層したものや、障壁層を形成する材料に、電子供与性ドーパント材料および有機金属錯体の少なくともいずれかを電子注入層の中の陰極界面近傍に添加したものを用いることができる。
【０２２３】
電子供与性ドーパント材料としては、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、希土類金属、および希土類金属化合物などから選ばれた少なくとも一種類が挙げられる。
有機金属錯体としては、アルカリ金属を含む有機金属錯体、アルカリ土類金属を含む有機金属錯体、および希土類金属を含む有機金属錯体などから選ばれた少なくとも一種類が挙げられる。
【０２２４】
アルカリ金属としては、リチウム（Ｌｉ）（仕事関数：２．９３ｅＶ）、ナトリウム（Ｎａ）（仕事関数：２．３６ｅＶ）、カリウム（Ｋ）（仕事関数：２．２８ｅＶ）、ルビジウム（Ｒｂ）（仕事関数：２．１６ｅＶ）、セシウム（Ｃｓ）（仕事関数：１．９５ｅＶ）などが挙げられ、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または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、カルシウム（Ｃａ）（仕事関数：２．９ｅＶ）、ストロンチウム（Ｓｒ）（仕事関数：２．０ｅＶ以上２．５ｅＶ以下）、バリウム（Ｂａ）（仕事関数：２．５２ｅＶ）などが挙げられ、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、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、セリウム（Ｃｅ）、テルビウム（Ｔｂ）、イッテルビウム（Ｙｂ）などが挙げられ、仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。
以上の金属のうち好ましい金属は、特に還元能力が高く、電子注入域への比較的少量の添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が可能である。
【０２２５】
アルカリ金属化合物としては、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、酸化セシウム（Ｃｓ２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）などのアルカリ酸化物、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カリウム（ＫＦ）などのアルカリハロゲン化物などが挙げられ、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）が好ましい。
アルカリ土類金属化合物としては、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）およびこれらを混合したストロンチウム酸バリウム（ＢａxＳｒ1-xＯ）（０＜ｘ＜１）、カルシウム酸バリウム（ＢａxＣａ1-xＯ）（０＜ｘ＜１）などが挙げられ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯが好ましい。
希土類金属化合物としては、フッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）、フッ化スカンジウム（ＳｃＦ３）、酸化スカンジウム（ＳｃＯ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化セリウム（Ｃｅ２Ｏ３）、フッ化ガドリニウム（ＧｄＦ３）、フッ化テルビウム（ＴｂＦ３）などが挙げられ、ＹｂＦ３、ＳｃＦ３、ＴｂＦ３が好ましい。
【０２２６】
有機金属錯体としては、上記の通り、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、およ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。
【０２２７】
電子供与性ドーパント材料および有機金属錯体の添加形態としては、界面領域に層状または島状に形成することが好ましい。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材料および有機金属錯体の少なくともいずれかを蒸着しながら、界面領域を形成する発光材料や電子注入材料である有機物を同時に蒸着させ、有機物中に電子供与性ドーパント材料および有機金属錯体還元ドーパント材料の少なくともいずれかを分散する方法が好ましい。分散濃度はモル比で有機物：電子供与性ドーパント，有機金属錯体＝１００：１から１：１００まで、好ましくは５：１から１：５までである。
電子供与性ドーパント材料および有機金属錯体の少なくともいずれか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、電子供与性ドーパント材料および有機金属錯体の少なくともいずれか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以上１５ｎｍ以下で形成する。
電子供与性ドーパント材料および有機金属錯体の少なくともいずれか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材料および有機金属錯体の少なくともいずれか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以上１ｎｍ以下で形成する。
また、本実施形態の有機ＥＬ素子における、主成分と電子供与性ドーパント材料および有機金属錯体の少なくともいずれかとの割合としては、モル比で主成分：電子供与性ドーパント，有機金属錯体＝５：１から１：５までであると好ましく、２：１から１：２までであるとさらに好ましい。
【０２２８】
また、電子注入層に用いられる電子供与性ドーパント材料および有機金属錯体以外の化合物としては、下記一般式（ＥＩＬ−１）で表される化合物が挙げられる。
【０２２９】
【化１３０】
2013077352.tif 000132
【０２３０】
一般式（ＥＩＬ−１）において、ＨＡｒ１は、置換もしくは無置換の含窒素複素環基であり、好ましくは下記式の構造である。
【０２３１】
【化１３１】
2013077352.tif 000133
【０２３２】
一般式（ＥＩＬ−１）におけるＨＡｒ１の置換基としては、
フッ素原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜２０のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜２０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数８〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基
などが挙げられる。
【０２３３】
一般式（ＥＩＬ−１）において、Ａｒ１は、置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜３０の縮合環基であり、好ましくは下記の縮合環構造を有する物である。
【０２３４】
【化１３２】
2013077352.tif 000134
【０２３５】
一般式（ＥＩＬ−１）におけるＡｒ１の置換基としては、
フッ素原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜２０のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜２０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数８〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基
などが挙げられる。
【０２３６】
一般式（ＥＩＬ−１）においてＬ１は、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のａ＋ｂ価の炭化水素環基、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０のａ＋ｂ価の複素環基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の炭化水素環基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基が複数連結して形成されるａ＋ｂ価の基を示す。
一般式（ＥＩＬ−１）におけるＬ１の置換基としては、
フッ素原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜２０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数８〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基
などが挙げられる。
一般式（ＥＩＬ−１）においてaは、１〜３の整数であり、好ましくは、ａ＝１である。
一般式（ＥＩＬ−１）においてbは、１〜３の整数であり、好ましくは、ｂ＝１である。
【０２３７】
また、電子注入層に用いられる化合物としては、下記一般式（ＥＩＬ−２）で表される化合物が挙げられる。
【０２３８】
【化１３３】
2013077352.tif 000135
【０２３９】
一般式（ＥＩＬ−２）において、Ｒ１０１〜Ｒ１０８のうち１つは単結合でＬ２と結合し、他は水素原子又は置換基である。
一般式（ＥＩＬ−２）におけるＲ１０１〜Ｒ１０８の置換基としては、前記一般式（ＥＩＬ−１）で挙げたものと同様のものが挙げられ、好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基又は環形成炭素数６〜３０のアリール基である。
一般式（ＥＩＬ−２）において、Ｌ２は、単結合もしくは連結基を表し、連結基はｃ価の芳香族炭化水素基もしくは、下記一般式（ＥＩＬ−２−１）により示される構造を有するｃ価の基である。
【０２４０】
【化１３４】
2013077352.tif 000136
【０２４１】
一般式（ＥＩＬ−２−１）において、Ｒ１０９〜Ｒ１１０は、水素原子または置換基である。
一般式（ＥＩＬ−２−１）において、ｄ及びｅは、それぞれ独立に１〜５の整数である。
一般式（ＥＩＬ−２−１）において、Ｘは、下記式に示される構造より選ばれる。
【０２４２】
【化１３５】
2013077352.tif 000137
【０２４３】
一般式（ＥＩＬ−２）において、ｃは２〜４の整数であり、好ましくはｃは２である。
一般式（ＥＩＬ−２）で示された化合物の内、好ましくは、Ｒ１０１においてＬ２と結合した下記の一般式（ＥＩＬ−２−２）で示される化合物である。
【０２４４】
【化１３６】
2013077352.tif 000138
【０２４５】
一般式（ＥＩＬ−２−２）において、Ｒ１０２〜Ｒ１０７は水素原子又は置換基であり、好ましくは水素原子である。
一般式（ＥＩＬ−２−２）において、ｃ及びＬ２は上記一般式（ＥＩＬ−２）と同様である。
一般式（ＥＩＬ−２−２）において、ｃは、好ましくは２である。
一般式（ＥＩＬ−２−２）において、Ｌ２は、好ましくは置換もしくは無置換のフェニレン基又は置換もしくは無置換のナフチレン基である。
一般式（ＥＩＬ−２−２）において、Ａｒ１０８は、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基であり、さらに好ましくは、メチル基、ｔ−ブチル基、置換もしくは無置換のフェニル基または置換もしくは無置換のナフチル基である。
【０２４６】
さらに、ＴＴＦ現象を効率的に起こすには、ホスト材料とドーパント材料のアフィニティの関係を以下に説明するように調整することが好ましい。以下では、ホスト材料のアフィニティをＡｈ、ドーパント材料のアフィニティをＡｄ、ホスト材料のイオン化ポテンシャルをＩｈ、ドーパント材料のイオン化ポテンシャルをＩｄと記載する。
ここで、以下のように場合分けして説明する。
［１］Ａｈ＞Ａｄの場合
［２］Ａｈ＜Ａｄの場合
［３］Ａｈ＜Ａｄを満たすドーパント材料とＡｈ＞Ａｄを満たすドーパント材料とが共存する場合
【０２４７】
［１］Ａｈ＞Ａｄの場合
まず、Ａｈ＞Ａｄという関係を満たす場合について説明する。本実施形態で用いるドーパント材料は、主ピーク波長が５５０ｎｍ以下の蛍光発光を示す蛍光発光性ドーパント材料であり、エネルギーギャップは、比較的大きくなる。したがって、Ａｈ＞Ａｄという関係を満たすとき、同時にＩｈ＞Ｉｄという関係を満たす。そのため、ドーパント材料は、正孔トラップとして機能し易くなる。
【０２４８】
このときの発光層におけるホスト材料とドーパント材料のＩｐ（イオン化ポテンシャル）−Ａｆ（アフィニティ）の関係を、例として図４に示す。図４において、発光層の斜線部分は、励起子密度分布を示す。図５〜図７についても同様である。なお、図４においては、Ａｈ＞Ａｂ＞Ａｅの場合における関係が示されている。
ホスト材料とのイオン化ポテンシャル差が大きくなると、ドーパント材料は、正孔トラップ性を有するようになり、三重項励起子は、ホスト材料分子上ばかりではなく、直接ドーパント材料分子上でも生成されるようになる。その結果、直接ドーパント材料上で生成する三重項励起子が多くなる。ＥＴｈ＜ＥＴｄという関係になっていれば、ドーパント材料分子上の三重項励起子エネルギーは、デクスターエネルギー移動により、ホスト材料分子上に移り、結果としてすべての三重項励起子がホスト材料上に集まる。その結果、効率よくＴＴＦ現象が起きるようになる。
【０２４９】
本実施形態において、正孔輸送帯域内に、発光層に隣接して正孔輸送層が設けられ、正孔輸送層の三重項エネルギーＥＴｈｏが、ホスト材料の三重項エネルギーＥＴｈよりも大きいことが好ましい。
ドーパント材料が正孔トラップ性を有する場合には、正孔輸送帯域から発光層に注入された正孔は、ドーパント材料にトラップされる。そのため、再結合は、発光層中の陽極側で多く起きるようになる。従来知られている正孔輸送帯域に用いる正孔輸送材料の三重項エネルギーは、もともとホスト材料の三重項エネルギーより大きな場合が多く、正孔側における三重項励起子の拡散は、問題となっていなかった。
一方、陽極側で多く再結合が起きているとはいえ、電子輸送帯域界面での三重項励起子の密度も無視できず、このような状況においても、障壁層の三重項エネルギーを大きくすることで高効率化を図ることができるようになる。
【０２５０】
また、再結合領域を決める他の要因としては、正孔輸送帯域や電子輸送帯域のキャリア移動度やイオン化ポテンシャル、アフィニティ、さらには膜厚がある。例えば、正孔輸送帯域よりも電子輸送帯域の膜厚が大きい場合には相対的には発光層への電子注入量が小さくなり、その結果、再結合領域が電子輸送帯域側へ偏る。このような場合に、本願のように三重項エネルギーの大きな障壁層を用いると、ＴＴＦ現象をより効率的に起こすことが可能となる。
【０２５１】
以上のようなアフィニティの関係を満たすホスト材料とドーパント材料としては、例えば、以下の化合物から選択できる（特開２０１０−５０２２７号公報（特願２００８−２１２１０２）等参照）。
ホスト材料は、アントラセン誘導体、多環芳香族骨格含有化合物、好ましくはアントラセン誘導体である。
ドーパント材料は、ピレン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、およびアミノピレン誘導体からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物である。
ホスト材料とドーパント材料との組み合わせの好ましい例としては、ホスト材料としてのアントラセン誘導体と、ドーパント材料として、ピレン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、およびアミノピレン誘導体からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物の組み合わせである。
【０２５２】
具体的なアミノアントラセン誘導体の例として以下の式（２０Ａ）で表される化合物が挙げられる。
【０２５３】
【化１３７】
2013077352.tif 000139
【０２５４】
式（２０Ａ）中、Ａ１およびＡ２は、それぞれ独立に置換基を有してもよい炭素数１〜６の脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基、又は窒素、又は硫黄又は酸素原子を含む置換基を有してもよい環形成原子数５〜１９の複素芳香族炭化水素基である。
Ａ３は、それぞれ独立に置換基を有してもよい炭素数１〜６の脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基、置換基を有してもよい環形成原子数５〜１９の複素芳香族炭化水素基又は水素原子である。この複素芳香族炭化水素基は、窒素、硫黄又は酸素原子を含む。
【０２５５】
具体的なアミノクリセン誘導体の例として以下の式（２０Ｂ）で表される化合物が挙げられる。
【０２５６】
【化１３８】
2013077352.tif 000140
【０２５７】
式（２０Ｂ）中、Ｘ１〜Ｘ１０は、それぞれ水素原子又は置換基であり、Ｙ１，Ｙ２は、それぞれ置換基である。
好ましくは、Ｘ１〜Ｘ１０は、水素原子である。好ましくは、Ｙ１，Ｙ２は、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜３０の芳香族環である。この芳香族環の置換基として、好ましくは、炭素数１〜６のアルキル基である。また、この芳香族環として、環形成炭素数６〜１０の芳香族環又はフェニル基が好ましい。
【０２５８】
具体的なアミノピレン誘導体の例として以下の式（２０Ｃ）で表される化合物が挙げられる。
【０２５９】
【化１３９】
2013077352.tif 000141
【０２６０】
式（２０Ｃ）中、Ｘ１〜Ｘ１０は、それぞれ水素原子又は置換基であり、ただし、Ｘ３とＸ８又はＸ２とＸ７が、それぞれ−ＮＹ１Ｙ２（Ｙ１，Ｙ２は置換基である）である。好ましくは、Ｘ３とＸ８がそれぞれ−ＮＹ１Ｙ２であるとき、Ｘ２，４，５，７，９，１０は、水素原子であり、Ｘ１，Ｘ６は水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基である。好ましくは、Ｘ２とＸ７がそれぞれ−ＮＹ１Ｙ２であるとき、Ｘ１，３−６，８−１０は、水素原子である。好ましくは、Ｙ１，Ｙ２は、置換基を有してもよい芳香族環であって、例えば、フェニル基やナフチル基である。この芳香族環の置換基としては、例えば、炭素数１〜６のアルキル基が挙げられる。
【０２６１】
アントラセン誘導体は、前記一般式（２０Ｄ）で表される化合物が好ましい。
前記一般式（２０Ｄ）において、Ａｒ１１およびＡｒ１２は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環基、置換もしくは無置換の環形成原子数１０〜３０の縮合環基、または前記単環基と前記縮合環基との組合せから構成される基である。
【０２６２】
前記一般式（２０Ｄ）における、単環基とは、縮合構造を持たない環構造のみで構成される基である。
前記単環基の環形成原子数は、５〜３０であり、好ましくは５〜２０である。前記単環基として、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基等の芳香族基と、ピリジル基、ピラジル基、ピリミジル基、トリアジニル基、フリル基、チエニル基等の複素環基が挙げられる。これらの中でも、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基が好ましい。
【０２６３】
前記一般式（２０Ｄ）における、縮合環基とは、２環以上の環構造が縮環した基である。
前記縮合環基の環形成原子数は、１０〜３０であり、好ましくは１０〜２０である。前記縮合環基として、例えば、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、クリセニル基、ベンゾアントリル基、ベンゾフェナントリル基、トリフェニレニル基、ベンゾクリセニル基、インデニル基、フルオレニル基、９，９−ジメチルフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基等の縮合芳香族環基や、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、キノリル基、フェナントロリニル基等の縮合複素環基が挙げられる。これらの中でも、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、９，９−ジメチルフルオレニル基、フルオランテニル基、ベンゾアントリル基、ジベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、カルバゾリル基が好ましい。
【０２６４】
前記一般式（２０Ｄ）における、前記単環基と前記縮合環基との組合せから構成される基としては、例えば、アントラセン環側から順にフェニル基、ナフチル基、フェニル基が結合して組み合わされた基が挙げられる。
【０２６５】
前記一般式（２０Ｄ）におけるＲ１０１からＲ１０８までのアルキル基、シリル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、ハロゲン原子の具体例は、前記一般式（１）におけるＲ１にて説明したものと同様であり、シクロアルキル基は、上記例示と同様である。さらにこれらの置換基における「置換もしくは無置換の」の場合についても、上記説明と同様である。
【０２６６】
前記一般式（２０Ｄ）におけるＡｒ１１およびＡｒ１２、並びにＲ１０１からＲ１０８までの「置換もしくは無置換」の好ましい置換基として、単環基、縮合環基、アルキル基、シクロアルキル基、シリル基、アルコキシ基、シアノ基、ハロゲン原子（特にフッ素）が挙げられる。特に好ましくは、単環基、縮合環基であり、好ましい具体的な置換基は上述の一般式（２０Ｄ）の各基および上述の一般式（１）における各基と同様である。
【０２６７】
［２］Ａｈ＜Ａｄの場合
Ａｈ＜Ａｄとなるようなホスト材料とドーパント材料との組み合わせにすると、電子輸送帯域内に設けた障壁層の効果が顕著に現れ、ＴＴＦ現象による高効率化を図ることができる。そこで、以下の［２−１］および［２−２］のように場合を分けて説明する。なお、一般に有機材料は、測定されるアフィニティレベルよりも０．２ｅＶ程度大きな範囲にＬＵＭＯレベルの広がりを持つ。
【０２６８】
［２−１］ＡｄとＡｈとの差が０．２ｅＶよりも小さな場合
図５は、この場合のエネルギーバンド図の一例である。発光層内に示している点線は、ドーパント材料のエネルギー準位を表す。図５のように、ＡｄとＡｈとの差が０．２ｅＶよりも小さな場合、ホスト材料のＬＵＭＯレベルの広がりの中にドーパント材料のＬＵＭＯレベルが入るため、発光層内を伝導する電子は、ドーパント材料にトラップされにくい。すなわち、このドーパント材料は、電子トラップ性を示しにくい。また、本実施形態のドーパント材料は、主ピーク波長５５０ｎｍ以下の蛍光性の光を発するワイドギャップなドーパント材料であるため、Ａｈ＜Ａｄの関係を満たす場合、ＡｄとＡｈとの差が０．２ｅＶ程度であるので、ホスト材料のイオン化ポテンシャルとドーパント材料のイオン化ポテンシャルとの差が小さくなる。その結果、ドーパント材料は、顕著な正孔トラップ性を有さない傾向にある。なお、図５においては、Ａｈ＞Ａｂ＞Ａｅの場合における関係が示されている。
【０２６９】
すなわち、この場合のドーパント材料は、電子、正孔のいずれにも顕著なトラップ性を有さない傾向にある。この場合、図５の発光層に付した斜線部分のように、電子−正孔の再結合は、発光層内の広い全域において主としてホスト材料分子上で起こり、２５％の一重項励起子と７５％の三重項励起子が主としてホスト材料分子上に生成する。ホスト材料上で生成した一重項励起子の持つエネルギーは、フェルスター型エネルギー移動によりドーパント材料に移動し、ドーパント材料分子の蛍光性発光に寄与する。一方、三重項励起子の持つエネルギーは、ホスト材料、ドーパント材料の三重項エネルギーの関係によってその行方が決まる。その間系が、ＥＴｈ＞ＥＴｄとなっている場合、ホスト材料で生成した三重項励起子は、近傍に存在するドーパント材料にデクスター型のエネルギー移動をしてしまう。蛍光素子において発光層中のドーパント材料濃度は、通常数質量％から２０質量％程度と低く、ドーパント材料に移った三重項励起子は、互いに衝突する頻度が小さくなりＴＴＦ現象が生じにくくなる。しかし、本実施形態のように、ＥＴｈ＜ＥＴｄとなっていれば、三重項励起子は、ホスト材料分子上に存在するため、衝突頻度が上がり効率的にＴＴＦ現象が生じ易くなる。
【０２７０】
また、本実施形態においては、発光層に隣接して障壁層が設けられている。障壁層の三重項エネルギーＥＴｂがホスト材料の三重項エネルギーＥＴｈよりも大きく設定されているため、三重項励起子が電子輸送帯域へ拡散するのを防止し、発光層内で効率よくＴＴＦ現象を引き起こすことが可能となる。
【０２７１】
［２−２］ＡｄとＡｈとの差が０．２ｅＶよりも大きな場合
このときのエネルギーバンド図の一例を図６に示す。ドーパント材料とホスト材料とのアフィニティ差が大きくなり、ホスト材料のＬＵＭＯレベルの広がりよりさらに高い位置にドーパント材料のＬＵＭＯレベルが存在することになる。そのため、ドーパント材料は、顕著な電子トラップ性を示す傾向が強くなる。ドーパント材料にトラップされた電子は、正孔がホスト材料からドーパント材料に移動するのを待って再結合することになる。すなわち、図５での状況とは異なり、電子−正孔対は、ホスト材料分子上ばかりでなく、ドーパント材料分子上でも再結合するようになる。その結果、三重項励起子がホスト材料分子上ばかりでなく、直接ドーパント材料分子上でも生成するようになる。このような状況において、本実施形態のようにＥＴｈ＜ＥＴｄという関係であれば、直接ドーパント材料上で生成した三重項励起子もデクスター型エネルギー移動によりホスト材料上に集まるため、効率よくＴＴＦ現象が起きるようになる。
このようなアフィニティの関係にある場合には、ドーパント材料による電子のトラップ確率は、発光層と障壁層との界面付近程高くなり、その結果、再結合も発光層と障壁層との界面付近で多く起きるようになる。この場合、三重項励起子の障壁層による閉じ込め効果は、［２−１］の場合に比べて大きくなり、障壁層との界面における三重項励起子の密度が高くなる。なお、図６においては、Ａｈ＞Ａｂ＞Ａｅの場合における関係が示されている。
【０２７２】
以上のような、Ａｈ＜Ａｄの関係を満たすホスト材料およびドーパント材料としては、例えば、以下の化合物から選択できる（特開２０１０−５０２２７号公報（特願２００８−２１２１０２）等参照）。
ホスト材料としては、アントラセン誘導体および多環芳香族骨格含有化合物、好ましくは、アントラセン誘導体が挙げられる。
ドーパント材料としては、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、アリールアセチレン誘導体、フルオレン誘導体、ホウ素錯体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体およびアントラセン誘導体、好ましくは、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体およびホウ素錯体、より好ましくは、フルオランテン誘導体およびホウ素錯体が挙げられる。ホスト材料とドーパント材料との組合せとしては、ホスト材料がアントラセン誘導体であり、ドーパント材料がフルオランテン誘導体又はホウ素錯体である場合が好ましい。
【０２７３】
具体的なフルオランテン誘導体の例として以下の化合物が挙げられる。
【０２７４】
【化１４０】
2013077352.tif 000142
【０２７５】
式（３０Ａ）中、Ｘ１〜Ｘ１２は、水素又は置換基である。好ましくは、Ｘ１〜Ｘ２、Ｘ４〜Ｘ６及びＸ８〜Ｘ１１が水素原子であり、Ｘ３、Ｘ７及びＸ１２が置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のアリール基である化合物である。より好ましくは、Ｘ１〜Ｘ２、Ｘ４〜Ｘ６及びＸ８〜Ｘ１１が水素原子であり、Ｘ７及びＸ１２が置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のアリール基、Ｘ３が−Ａｒ１−Ａｒ２である化合物であり、Ａｒ１は、置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のアリーレン基、Ａｒ２は、置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のアリール基である。
また、好ましくは、Ｘ１〜Ｘ２、Ｘ４〜Ｘ６及びＸ８〜Ｘ１１が水素原子であり、Ｘ７及びＸ１２が置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のアリール基、Ｘ３が−Ａｒ１−Ａｒ２−Ａｒ３である化合物であり、Ａｒ１及びＡｒ３は、それぞれ、置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のアリーレン基、Ａｒ２は、置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のアリール基である。
【０２７６】
具体的なホウ素錯体化合物の例として以下の化合物が挙げられる。
【０２７７】
【化１４１】
2013077352.tif 000143
【０２７８】
式（３０Ｂ）中、Ａ及びＡ’は、少なくとも１つの窒素を含有する６員芳香族環系に相当する独立したアジン環系を表わし、Ｘａ及びＸｂは、各々独立に選ばれた置換基であって、その２つが連結することによりそれぞれ環Ａ又は環Ａ’に対して縮合環を形成するものを表わし、その際、該縮合環はアリール又はヘテロアリール置換基を含み、ｍ及びｎは、各々独立に０〜４を表わし、Ｚａ及びＺｂは、各々独立に選ばれたハロゲン化物を表わし、そして１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’は、各々独立に選ばれた炭素原子又は窒素原子を表わす。
【０２７９】
望ましくは、該アジン環は、１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’がすべて炭素原子であり、ｍ及びｎが２以上であり、そしてＸａ及びＸｂが連結して芳香族環を形成する炭素原子数２以上の置換基を表わすような、キノリニル又はイソキノリニル環である。Ｚａ及びＺｂはフッ素原子であることが望ましい。
【０２８０】
［２］の場合のホスト材料としてのアントラセン誘導体は、上記「［１］Ａｈ＞Ａｄの場合」で説明したものと同様である。
【０２８１】
［３］Ａｈ＜Ａｄを満たすドーパント材料とＡｈ＞Ａｄを満たすドーパント材料とが共存する場合
図７は、発光層にＡｈ＜Ａｄを満たすドーパント材料とＡｈ＞Ａｄを満たすドーパント材料の双方が含まれる場合のエネルギーバンド図の一例を示している。このような場合には、電子、正孔のいずれもほどよくトラップされ、結果として発光層内全域で再結合が起きる。したがって、陰極側においても多く再結合が起きており、三重項エネルギーの大きな障壁層を設けることにより、効率よくＴＴＦ現象が起きるようになる。なお、図７においては、Ａｈ＞Ａｂ＞Ａｅの場合における関係が示されている。
【０２８２】
本実施形態では、発光層と障壁層との界面における励起子密度が大きい。この場合、発光層内で再結合に寄与しなかった正孔が障壁層内へ注入される確率が大きくなる。そのため、障壁層に用いる材料としては、上記芳香族複素環誘導体の中でも酸化耐久性に優れる材料であることが好ましい。
【０２８３】
障壁層材料は、サイクリックボルタンメトリー測定で可逆な酸化過程を示すものが望ましい。
【０２８４】
発光層は、主ピーク波長５５０ｎｍ以下の２以上の蛍光発光性ドーパント材料を含むことができる。２以上の蛍光発光性ドーパント材料を含むとき、少なくとも１つのドーパント材料のアフィニティＡｄがホスト材料のアフィニティＡｈ以上であり、このドーパント材料の三重項エネルギーＥＴｄがホスト材料の三重項エネルギーＥＴｈより大きい。例えば、他の少なくとも１つのドーパント材料のアフィニティＡｄがホスト材料のアフィニティＡｈより小さい。このような２種類のドーパント材料を含むことは前述したようにＡｈ＜Ａｄを満たすドーパント材料とＡｈ＞Ａｄを満たすドーパント材料を共に含むことであり三重項エネルギーの大きな障壁層を設けることにより効率を顕著に改善できる。
【０２８５】
ドーパント材料のアフィニティＡｄがホスト材料のアフィニティＡｈより小さいドーパント材料としては、ピレン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、アミノピレン誘導体等が挙げられる。
【０２８６】
なお、上記に記載したホスト材料の他、ＷＯ０５／１１３５３１、ＪＰ２００５−３１４２３９記載のジベンゾフラン化合物、ＷＯ０２／１４２４４記載のフルオレン化合物、ＷＯ０８／１４５２３９記載のベンズアントラセン化合物も使用できる。
【０２８７】
上記に記載したドーパント材料の他、ＪＰ２００４−２０４２３８，ＷＯ０５／１０８３４８，ＷＯ０４／８３１６２，ＷＯ０９／８４５１２，ＫＲ１０−２００８−７９９５６，ＫＲ１０−２００７−１１５５８８，ＫＲ１０−２０１０−２４８９４記載のピレン化合物、ＷＯ０４／４４０８８記載のクリセン化合物、ＷＯ０７／２１１１７記載のアントラセン化合物も使用できる。
【０２８８】
ホスト材料、ドーパント材料は、環式構造又は単一原子同士が結合してなる化合物（環式構造と単一原子の結合も含む）であって、前記結合が単結合である化合物が好ましい。好ましくない例としては、環式構造以外で炭素−炭素二重結合が存在する化合物があげられる。その理由は、ホスト材料、ドーパント材料上で生成した三重項励起子のエネルギーが、ＴＴＦ現象に使われず２重結合の構造変化に消費されてしまうからである。
【０２８９】
（有機ＥＬ素子の各層の形成方法）
本実施形態の有機ＥＬ素子の各層の形成は、真空蒸着、スパッタリング、プラズマ、イオンプレーティング等の乾式成膜法やスピンコーティング、ディッピング、フローコーティング、インクジェット等の湿式成膜法のいずれの方法を適用することができる。
【０２９０】
湿式成膜法の場合、各層を形成する材料を、エタノール、クロロホルム、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の適切な溶媒に溶解又は分散させて薄膜を形成するが、その溶媒はいずれであってもよい。
このような湿式成膜法に適した溶液として、有機ＥＬ素子用材料として本発明の芳香族アミン誘導体と溶媒とを含有する有機ＥＬ材料含有溶液を用いることができる。
【０２９１】
いずれの有機薄膜層においても、成膜性向上、膜のピンホール防止等のため適切な樹脂や添加剤を使用してもよい。
【０２９２】
（有機ＥＬ素子の各層の膜厚）
膜厚は特に限定されるものではないが、適切な膜厚に設定する必要がある。膜厚が厚すぎると、一定の光出力を得るために大きな印加電圧が必要になり効率が悪くなる。膜厚が薄すぎるとピンホール等が発生して、電界を印加しても充分な発光輝度が得られない。障壁層の膜厚としては、２０ｎｍ以下であることが好ましい。その他の層の膜厚は、通常５ｎｍ以上１０μｍ以下の範囲が適しているが、１０ｎｍ以上０．２μｍ以下の範囲がさらに好ましい。
【０２９３】
＜第二実施形態＞
図８に第二実施形態にかかる有機ＥＬ素子２の一例を示す。
本実施形態の有機ＥＬ素子は、電子注入層を設けなくてもよく、図８に示した第二実施形態に係る有機ＥＬ素子２は、陽極１０と、正孔輸送帯域６０と、発光層２０と、電子輸送帯域（本実施形態においては、障壁層３０）と、陰極５０とをこの順に備える。本実施形態の有機ＥＬ素子では、これらの層が互いに隣接している。
有機ＥＬ素子２の障壁層３０も、第一実施形態と同様に、上記一般式（１）で表される芳香族複素環誘導体を含む。また、有機ＥＬ素子２を構成するその他の層についても、第一実施形態と同様である。
【０２９４】
＜第三実施形態＞
図９に第三実施形態にかかる有機ＥＬ素子３の一例を示す。
本発明の有機ＥＬ素子は、電子輸送層の陰極側に電子注入層を設けてもよく、図９に示した第三実施形態に係る有機ＥＬ素子３は、陽極１０と、正孔輸送帯域６０と、発光層２０と、電子輸送帯域（本実施形態においては、障壁層３０、電子輸送層４１、および電子注入層４０）と、陰極５０とをこの順に備える。本実施形態においては、これらの層が互いに隣接している。
有機ＥＬ素子３において、電子注入層４０および電子輸送層４１の少なくともいずれか一方が、上述した本発明の芳香族複素環誘導体を含むことが好ましい。電子輸送層に含まれる材料としては、上述の電子注入層で説明した材料や公知の電子輸送性材料を用いることができる。また、電子注入層４０および電子輸送層４１は、上述した本発明の芳香族複素環誘導体を含む他にさらに他の材料を含んで構成されていても良い。
有機ＥＬ素子３の障壁層３０も、第一実施形態と同様に、上記一般式（１）で表される芳香族複素環誘導体を含む。また、有機ＥＬ素子３を構成するその他の層についても、第一実施形態と同様である。
【０２９５】
＜第四実施形態＞
本実施形態の有機ＥＬ素子は、発光層を含む有機層ユニットを少なくとも２つ有するタンデム素子構成とすることができる。２つの発光層の間には、中間層（中間導電層、電化発生層、ＣＧＬとも呼ぶ）が介在する。ユニット毎に電子輸送帯域を設けることができる。少なくとも１つの発光層が蛍光発光層であり、その発光層を含むユニットが上記の要件を満たす。
【０２９６】
図１０に第四実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す。有機ＥＬ素子４は、陽極１０と、発光層２２，２４と、陰極５０とをこの順に備え、発光層２２，２４の間には、中間層８０がある。障壁層３２は、発光層２４に隣接している。電子注入層４０は、障壁層３２と陰極５０との間にある。障壁層３２、電子注入層４０および発光層２４が本発明の要件を満たす障壁層、電子注入層および蛍光発光層である。他方の発光層は、蛍光型でもリン光型でもよい。発光層２２の隣に別の障壁層および電子注入層を順次隣接させて設け、この別の障壁層および電子注入層、並びに発光層２２を本発明の要件を満たす障壁層、電子注入層および蛍光発光層としてもよい。
なお、本実施形態においては、障壁層３２と電子注入層４０が電子輸送帯域に相当する。
【０２９７】
なお、２つの発光層２２，２４の間に電子輸送帯域および正孔輸送帯域の少なくともいずれかが介在していてもよい。また、発光層は３以上あってもよく、中間層も２以上あってもよい。発光層が３以上あるとき、全ての発光層の間に中間層があっても、なくてもよい。
【０２９８】
中間層は、中間導電層及び電荷発生層の少なくともいずれかを含む層、又は中間導電層及び電荷発生層の少なくともいずれかであり、発光ユニットに注入する電子又は正孔の供給源となる。一対の電極から注入される電荷に加えて、中間層から供給される電荷が発光ユニット内に注入されることになるので、中間層を設けることによって、注入した電流に対する発光効率（電流効率）が向上する。
中間層としては、金属、金属酸化物、金属酸化物の混合物、複合酸化物、電子受容性有機化合物が挙げられる。金属としては、Ｍｇ、Ａｌ、ＭｇやＡｇの共蒸着膜等が好ましい。金属酸化物としては、ＺｎＯ、ＷＯ３、ＭｏＯ３、ＭｏＯ２などが挙げられる。金属酸化物の混合物としては、ＩＴＯやＩＺＯ（登録商標）、ＺｎＯ：Ａｌ等が挙げられる。電子受容性有機化合物としては、ＣＮ基を置換基に持つ有機化合物が挙げられる。ＣＮ基を含む有機化合物としては、トリフェニレン誘導体やテトラシアノキノジメタン誘導体、インデノフルオレン誘導体等が好ましい。トリフェニレン誘導体としては、ヘキサシアノヘキサアザトリフェニレンが好ましい。テトラシアノキノジメタン誘導体としてはテトラフルオロキノジメタン、ジシアノキノジメタンが好ましい。インデノフルオレン誘導体としては国際公開第２００９／０１１３２７号、国際公開第２００９／０６９７１７号又は国際公開第２０１０／０６４６５５号に示されるような化合物が好ましい。なお、電子受容性物質は単独物質でも、他の有機化合物と混合されたものでもよい。
好適には、電荷発生層からの電子の受け取りを容易にするため、電子輸送層の中の電荷発生層界面近傍にアルカリ金属で代表される電子供与性ドーパントおよび有機金属錯体の少なくともいずれかを添加する。電子供与性ドーパントおよび有機金属錯体としては、上述の第一実施形態で説明したものが挙げられる。
電子供与性ドーパントおよび有機金属錯体に使用できる化合物の具体例として、特許出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／００３４３４（国際公開第２０１０／１３４３５２号）の公報に記載の化合物が挙げられる。
【０２９９】
＜第五実施形態＞
第五実施形態では、陽極と、複数の発光層と、発光層に隣接する障壁層およびこの障壁層に隣接する電子注入層を有する電子輸送帯域と、陰極とをこの順に備え、複数の発光層のいずれか二つの発光層の間に電荷障壁層を有する。電荷障壁層に接する発光層が蛍光発光層である。蛍光発光層、電子輸送帯域の障壁層および電子注入層が上記の要件を満たす。
【０３００】
第五実施形態にかかる好適な有機ＥＬ素子の構成として、特許第４１３４２８０号公報、米国公開特許公報ＵＳ２００７／０２７３２７０Ａ１、国際公開公報ＷＯ２００８／０２３６２３Ａ１に記載されているような、陽極、第１発光層、電荷障壁層、第２発光層および陰極がこの順に積層された構成において、第２発光層と陰極の間に三重項励起子の拡散を防止するための障壁層および電子注入層を有する電子輸送帯域を有する構成が挙げられる。ここで電荷障壁層とは、隣接する発光層との間でＨＯＭＯレベルおよびＬＵＭＯレベルのエネルギー障壁を設けることにより、発光層へのキャリア注入を調整し、発光層の注入される電子と正孔のキャリアバランスを調整する目的を有する層である。
【０３０１】
このような構成の具体的な例を以下に示す。
陽極／第１発光層／電荷障壁層／第２発光層／電子輸送帯域／陰極
陽極／第１発光層／電荷障壁層／第２発光層／第３発光層／電子輸送帯域／陰極
なお、陽極と第１発光層の間には、他の実施形態と同様に正孔輸送帯域を設けることが好ましい。
【０３０２】
図１１に本実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す。図１１の上図は、素子構成および各層のＨＯＭＯおよびＬＵＭＯエネルギー準位を表す図である。図１１の下図は第３発光層と障壁層とのエネルギーギャップの関係を示す。なお、図１１の上図においては、Ａｈ＞Ａｂ＞Ａｅの場合における関係が示されている。
この有機ＥＬ素子は、陽極と、第１発光層、第２発光層、第３発光層と、電子輸送帯域と、陰極をこの順に備え、第１発光層と第２発光層の間には、電荷障壁層がある。電子輸送帯域は障壁層からなる。この障壁層および第３発光層が本発明の要件を満たす障壁層および蛍光発光層である。第１発光層および第２発光層は、蛍光型でもリン光型でもよい。
【０３０３】
本実施形態の素子は、白色発光素子として好適であり、第１発光層、第２発光層および第３発光層の発光色を調整して白色とすることができる。また、発光層を第１発光層および第２発光層だけとして、２つの発光層の発光色を調整して白色としてもよい。このとき第２発光層が本発明の要件を満たす蛍光発光層となる。
【０３０４】
特に、第１発光層のホスト材料を正孔輸送性材料とし、主ピーク波長が５５０ｎｍより大きな蛍光発光性ドーパント材料を添加し、第２発光層（および第３発光層）のホスト材料を電子輸送性材料とし、主ピーク波長５５０ｎｍ以下の蛍光発光性ドーパント材料を添加することにより、全て蛍光材料で構成された構成でありながら、従来技術よりも高い発光効率を示す白色発光素子を実現することができる。
【０３０５】
発光層と隣接する正孔輸送層に特に言及をすると、ＴＴＦ現象を効果的に起こすためには、正孔輸送材料の三重項エネルギーとホスト材料の三重項エネルギーとを比較した場合に、正孔輸送材料の三重項エネルギーが大きいことが好ましい。
【０３０６】
＜第六実施形態＞
第六実施形態では、青色画素、緑色画素および赤色画素を、基板上に並べて設ける。これら３色の画素のうち、青色画素および緑色画素の少なくともいずれかが第一実施形態又は第二実施形態の構成を有する。
【０３０７】
図１２に本実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す。
図１２に示す上面発光型有機ＥＬ素子５は、共通基板１００上に、青色画素Ｂ、緑色画素Ｇおよび赤色画素Ｒが並列に形成されている。
【０３０８】
青色画素Ｂは、陽極１０、正孔輸送帯域６０、青色発光層２０Ｂ、障壁層３２、電子注入層４０、陰極５０および保護層９０を基板１００側からこの順に備えている。
緑色画素Ｇは、陽極１０、正孔輸送帯域６０、緑色発光層２０Ｇ、障壁層３２、電子注入層４０、陰極５０および保護層９０を基板１００側からこの順に備えている。
赤色画素Ｒは、陽極１０、正孔輸送帯域６０、赤色発光層２０Ｒ、障壁層３２、電子注入層４０、陰極５０および保護層９０を基板１００側からこの順に備えている。
それぞれの隣接する画素の陽極間に絶縁膜２００が形成され、画素間の絶縁を保持している。電子輸送帯域は、障壁層３２および電子注入層４０からなる。
有機ＥＬ素子５では、障壁層が青色画素Ｂ、赤色画素Ｒおよび緑色画素Ｇに共通に設けられている。
【０３０９】
障壁層の効果は、青色蛍光素子において従来得られていた発光効率に比べて顕著なものである。そして、緑色蛍光素子や赤色蛍光素子においても、三重項エネルギーを発光層内に閉じ込める同様の効果を得ることが可能であり、発光効率の向上が期待できる。
一方、リン光発光層においては、三重項励起子を発光層内に閉じ込める効果を得ることが可能であり、三重項エネルギーの拡散を防ぎ、リン光発光性ドーパント材料の発光効率の向上に寄与する。
【０３１０】
正孔輸送帯域としては、例えば、正孔輸送層からなるものや、正孔輸送層と正孔注入層との組み合わせからなるものがある。正孔輸送帯域は、青色画素Ｂ、赤色画素Ｒおよび緑色画素Ｇにおいて、共通でも異なってもよい。通常、正孔輸送帯域は、それぞれ発光色に適した構成にする。
発光層２０Ｂ，Ｇ，Ｒと障壁層から構成される有機層は、図に示す構成に限定されず適宜変更できる。
【０３１１】
本実施形態で用いることのできるホスト材料およびドーパント材料については上述したものを用いることができるが、特に各色発光層について以下に説明する。
緑色発光層は、以下のホスト材料およびドーパント材料から構成されるのが好ましい。
ホスト材料としては、縮合芳香族環誘導体が好ましい。縮合芳香族環誘導体としては、アントラセン誘導体、ピレン誘導体等が、発光効率や発光寿命の点でさらに好ましい。
【０３１２】
また、ホスト材料としては、含ヘテロ環化合物が挙げられる。含ヘテロ環化合物としては、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ラダー型フラン化合物、ピリミジン誘導体が挙げられる。
【０３１３】
ドーパント材料としては、その機能を有するものであれば、特に限定されないが、発光効率等の点で、芳香族アミン誘導体が好ましい。芳香族アミン誘導体としては、置換されてもよいアリールアミノ基を有する縮合芳香族環誘導体が好ましい。このような化合物として、例えば、アリールアミノ基を有する、ピレン、アントラセン、クリセンが挙げられる。
【０３１４】
また、ドーパント材料として、スチリルアミン化合物も好ましい。スチリルアミン化合物としては、例えば、スチリルアミン、スチリルジアミン、スチリルトリアミン、スチリルテトラアミンが挙げられる。ここでスチリルアミンとは、置換されてもよいアリールアミンに少なくとも１つのアリールビニル基が置換されている化合物のことであり、前記アリールビニル基は置換されていてもよく、置換基としてはアリール基、シリル基、アルキル基、シクロアルキル基、アリールアミノ基があり、これらの置換基は、さらに置換基を有してもよい。
【０３１５】
また、ドーパント材料として、ホウ素錯体やフルオランテン化合物も好ましい。また、ドーパント材料として、金属錯体も好ましい。金属錯体としては、例えば、イリジウム錯体や白金錯体が挙げられる。
【０３１６】
赤色発光層は、以下のホスト材料およびドーパント材料から構成されるのが好ましい。ホスト材料は、縮合芳香族環誘導体が好ましい。縮合芳香族環誘導体としては、ナフタセン誘導体、ペンタセン誘導体等が、発光効率や発光寿命の点でさらに好ましい。
【０３１７】
また、ホスト材料は、縮合多環芳香族化合物が挙げられる。縮合多環芳香族化合物としては、ナフタレン化合物、フェナントレン化合物、フルオランテン化合物が挙げられる。
【０３１８】
ドーパント材料としては、芳香族アミン誘導体が好ましい。芳香族アミン誘導体としては、置換されてもよいアリールアミノ基を有する縮合芳香族環誘導体が好ましい。このような化合物として、例えば、アリールアミノ基を有するペリフランテンが挙げられる。
【０３１９】
また、ドーパント材料として、金属錯体も好ましい。金属錯体としては、例えば、イリジウム錯体や白金錯体が挙げられる。
【０３２０】
第六実施形態の有機ＥＬ素子は、例えば以下のようにして作製される。
基板上に、銀合金層であるＡＰＣ（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ）層（反射層）、酸化亜鉛膜（ＩＺＯ）や酸化錫膜等の透明導電層をこの順に成膜する。続いて通常のリソグラフィ技術を用いて、レジストパターンをマスクに用いたエッチングにより、この導電材料層をパターニングし、陽極を形成する。次に、陽極の上にスピンコート法により、ポリイミド等の感光性樹脂からなる絶縁膜を塗布形成する。その後、露光、現像、硬化することで、陽極を露出させることにより青発光領域、緑発光領域および赤発光領域をパターンニングする。
【０３２１】
電極は、赤色画素用、緑色画素用および青色画素用の３種類であり、それぞれ青発光領域、緑発光領域および赤発光領域に対応し、それぞれ陽極に相当する。イソプロピルアルコール中で洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行なう。その後、正孔注入層および正孔輸送層を形成するときは、正孔注入層を基板全面にかけて積層し、さらにその上に正孔輸送層を積層する。各発光層を、赤色画素用、緑色画素用および青色画素用の陽極の各位置に対応して配置するように形成する。真空蒸着法を用いる場合、青色発光層、緑色発光層および赤色発光層を、シャドウマスクを用いて微細パターン化する。
【０３２２】
次に、障壁層を全面にかけて積層する。続いて、電子注入層を全面にかけて積層する。その後、ＭｇとＡｇを蒸着成膜し、半透過性のＭｇＡｇ合金からなる陰極を形成する。
【０３２３】
本実施形態で用いる基板、陽極、陰極、正孔注入層、正孔輸送層等のその他の部材は、ＰＣＴ／ＪＰ２００９／０５３２４７、ＰＣＴ／ＪＰ２００８／０７３１８０、ＵＳ特願１２／３７６，２３６、ＵＳ特願１１／７６６，２８１、ＵＳ特願１２／２８０，３６４等に記載の公知のものを適宜選択して用いることができる。
【０３２４】
好ましくは、正孔輸送層は、下記式（ａ−１）〜（ａ−５）のいずれかで表わされる芳香族アミン誘導体を含有する。
【０３２５】
【化１４２】
2013077352.tif 000144
【０３２６】
（式（ａ−１）〜式（ａ−５）中、Ａｒ１〜Ａｒ２４は、各々独立して、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリール基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基を表わす。
Ｌ１〜Ｌ９は、各々独立して、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリーレン基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のヘテロアリーレン基を表わす。
Ａｒ１〜Ａｒ２４、Ｌ１〜Ｌ９が有してもよい置換基は、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基および環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、環形成炭素数６〜５０のアリール基、環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基、ハロゲン原子又はシアノ基である。隣接した複数の置換基は、互いに結合して、環を形成する飽和もしくは不飽和の２価の基を形成してもよい。）
【０３２７】
好ましくは、前記Ａｒ１〜Ａｒ２４の少なくとも１つは、下記式（ａ−６）又は（ａ−７）のいずれかで表される置換基である。
【０３２８】
【化１４３】
2013077352.tif 000145
【０３２９】
（式（ａ−６）中、Ｘは、酸素原子、硫黄原子、又はＮ−Ｒａを表わし、Ｒａは、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、環形成炭素数６〜５０のアリール基、又は環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基を表す。
Ｌ１０は、単結合、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリーレン基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のヘテロアリーレン基を表わす。
式（ａ−７）中、Ｌ１１は、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリーレン基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のヘテロアリーレン基を表わす。
式（ａ−６）および式（ａ−７）中、Ｒ１〜Ｒ４は、各々独立して、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基および環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基、環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。また、隣接した複数のＲ１〜Ｒ４は互いに結合して環を形成してもよい。
ａ、ｃおよびｄは、０〜４の整数を表わす。
ｂは、０〜３の整数を表わす。）
【０３３０】
式（ａ−１）で表される化合物は、好ましくは、下記式（ａ−８）で表される化合物である。
【０３３１】
【化１４４】
2013077352.tif 000146
【０３３２】
（式（ａ−８）中、Ｃｚは置換基を有してもよいカルバゾリル基を表わす。
Ｌ１２は置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリーレン基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のヘテロアリーレン基を表わす。
Ａｒ２５およびＡｒ２６は、各々独立して、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリール基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基を表わす。）
【０３３３】
式（ａ−８）で表される化合物は、好ましくは、下記式（ａ−９）で表される化合物である。
【０３３４】
【化１４５】
2013077352.tif 000147
【０３３５】
（式（ａ−９）中、Ｒ５およびＲ６は、各々独立して、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基および環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基、環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。また、隣接した複数のＲ５およびＲ６は、互いに結合して環を形成してもよい。
ｅおよびｆは、０〜４の整数を表わす。
Ｌ１２、Ａｒ２５およびＡｒ２６は、式（ａ−８）におけるＬ１２、Ａｒ２５およびＡｒ２６と同義である。）
【０３３６】
式（ａ−９）で表される化合物は、好ましくは、下記式（ａ−１０）で表される化合物である。
【０３３７】
【化１４６】
2013077352.tif 000148
【０３３８】
（式（ａ−１０）中、Ｒ７およびＲ８は、各々独立して、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基および環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基、環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。また、隣接した複数のＲ５およびＲ６は、互いに結合して環を形成してもよい。
ｇおよびｈは、０〜４の整数を表わす。
Ｒ５、Ｒ６、ｅ、ｆ、Ａｒ２５およびＡｒ２６は、式（ａ−９）におけるＲ５、Ｒ６、ｅ、ｆ、Ａｒ２５およびＡｒ２６と同義である。）
【０３３９】
＜第七実施形態＞
本実施形態の有機ＥＬ素子は、図８に示す第二実施形態に係る有機ＥＬ素子２において、電子輸送帯域として、障壁層３０の代わりに電子輸送層を設けてもよい。すなわち、第七実施形態に係る有機ＥＬ素子は、図示は省略するが、陽極１０と、正孔輸送帯域６０と、発光層２０と、電子輸送層と、陰極５０とをこの順に備える。そして、電子輸送層が、本発明の芳香族複素環誘導体を含み、さらに他の材料を含んでいてもよい。第七実施形態において、発光層２０は、ドーパント材料として、燐光発光を示すドーパント材料を含むことが好ましい。
なお、本実施形態における有機ＥＬ素子を構成するその他の層については、第一実施形態および二実施形態と同様である。
【実施例】
【０３４０】
以下、本発明に係る実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されない。【０３４１】
＜化合物の合成＞
・合成例１：（化合物７）の合成
（化合物７）の合成スキームを次に示す。【０３４２】
【化１４７】
2013077352.tif 000149
【０３４３】
（１−１）化合物３の合成
４’−ブロモアセトフェノン（化合物１）（２２ｇ、１２０ｍｍｏｌ）、４−フェニルベンズアルデヒド（化合物２）（２５ｇ、１２６ｍｍｏｌ）、ナトリウムメトキシド（８．４ｇ、１５６ｍｍｏｌ）、およびエタノール（２００ｍＬ）を混合し、室温で１２時間攪拌した。析出した固体をろ取し、エタノールで懸濁洗浄後、減圧乾燥することにより化合物３（４２ｇ、収率９６％）を白色固体として得た。【０３４４】
（１−２）化合物５の合成
エタノール（４５０ｍＬ）に化合物３（４０ｇ、１１１ｍｍｏｌ）、ベンズアミジン塩酸塩（化合物４）（２６ｇ、１６６ｍｍｏｌ）、および水酸化ナトリウム（１２ｇ、２９９ｍｍｏｌ）を添加して、９時間加熱還流した。反応終了後、析出物をろ取し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒；トルエン）で精製した。さらに、トルエンを用いて再結晶することにより、化合物５（２４ｇ、収率４７％）を白色固体として得た。【０３４５】
（１−３）化合物７の合成
化合物５（６．０ｇ、１３ｍｍｏｌ）および化合物６（３．３ｇ、１６ｍｍｏｌ）をトルエン（２００ｍＬ）および１，２−ジメトキシエタン（２００ｍＬ）に溶かし、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（０．７５ｇ、０．６５ｍｍｏｌ）、および２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液（２６ｍＬ）を加え、１５時間加熱還流した。反応終了後、反応溶液を室温まで冷却し、トルエンで抽出し、得られた有機層を水、飽和食塩水で順次洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧留去した。残渣にトルエンを加え、加熱還流して溶かし、放冷して析出した結晶をろ取し、トルエンで洗浄した後、減圧乾燥し、化合物７（５．５ｇ、収率７７％）を白色固体として得た。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、化合物７と同定した。【０３４６】
・合成例２：化合物９の合成
化合物９の合成スキームを次に示す。【０３４７】
【化１４８】
2013077352.tif 000150
【０３４８】
（２−１）化合物９の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物６の代わりに化合物８（２．７ｇ、１３ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物９（５．５ｇ、収率９２％）を白色固体として得た。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、化合物９と同定した。【０３４９】
・合成例３：化合物１３の合成
化合物１３の合成スキームを次に示す。【０３５０】
【化１４９】
2013077352.tif 000151
【０３５１】
（３−１）化合物１２の合成
４’−（ｐ−ブロモフェニル）アセトフェノン（化合物１０）（３０ｇ、１１０ｍｍｏｌ）、およびベンズアルデヒド（１２ｇ、１１０ｍｍｏｌ）をエタノール（３００ｍＬ）に溶かし、ナトリウムメトキシド（約５Ｍメタノール溶液）（８０ｍＬ）を滴下し、室温で３時間攪拌し、化合物１１を合成した。次いで、ベンズアミジン塩酸塩（化合物４）（１７ｇ、１１０ｍｍｏｌ）、および水酸化ナトリウム（５．３ｇ、１３２ｍｍｏｌ）を添加して、１８時間加熱還流した。反応終了後、反応溶液を室温まで冷却し、析出物をろ取し、メタノールで洗浄した。粗生成物、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノ−ｐ−ベンゾキノン（１９ｇ、８４ｍｍｏｌ）およびトルエン（４００ｍＬ）を混合し、５０℃で１時間撹拌した。反応終了後、メタノールを加え、析出物をろ取し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒；トルエン）で精製し、化合物１２（２６ｇ、収率５１％）を白色固体として得た。【０３５２】
（３−２）化合物１３の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物１２（６．０ｇ、１３ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物１３（４．９ｇ、収率６９％）を白色固体として得た。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、化合物１３と同定した。【０３５３】
・合成例４：化合物１４の合成
化合物１４の合成スキームを次に示す。【０３５４】
【化１５０】
2013077352.tif 000152
【０３５５】
（４−１）化合物１４の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物１２（５．０ｇ、１１ｍｍｏｌ）を用い、化合物６の代わりに化合物８（２．７ｇ、１３ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物１４（５．５ｇ、収率９３％）を白色固体として得た。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、化合物１４と同定した。【０３５６】
・合成例５：化合物１６の合成
化合物１６の合成スキームを次に示す。【０３５７】
【化１５１】
2013077352.tif 000153
【０３５８】
（５−１）化合物１６の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物１２（５．０ｇ、１１ｍｍｏｌ）を用い、化合物６の代わりに化合物１５（３．０ｇ、１３ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物１６（４．５ｇ、収率７４％）を白色固体として得た。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、化合物１６と同定した。【０３５９】
・合成例６：化合物２２の合成
化合物２２の合成スキームを次に示す。【０３６０】
【化１５２】
2013077352.tif 000154
【０３６１】
（６−１）化合物１８の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物１（２０ｇ、１００ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物１７（２２ｇ、１００ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物１８（２５ｇ、収率８５％）を白色固体として得た。【０３６２】
（６−２）化合物２０の合成
化合物７の合成の（１−１）において、化合物２の代わりに４−ブロモベンズアルデヒド（化合物１９）（１７ｇ、８９ｍｍｏｌ）、化合物１の代わりに化合物１８（２５ｇ、８５ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物２０（３８ｇ、収率９７％）を白色固体として得た。【０３６３】
（６−３）化合物２１の合成
化合物７の合成の（１−２）において、化合物３の代わりに化合物２０（３８ｇ、８２ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物２１（１６ｇ、収率３４％）を白色固体として得た。【０３６４】
（６−４）化合物２２の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物２１（５．０ｇ、８．９ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物２２（３．９ｇ、収率６８％）を白色固体として得た。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、化合物２２と同定した。【０３６５】
・合成例７：化合物２４の合成
化合物２２の合成スキームを次に示す。【０３６６】
【化１５３】
2013077352.tif 000155
【０３６７】
（７−１）化合物２４の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物２１（５．０ｇ、８．９ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物２３（２．８ｇ、９．８ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物２４（５．０ｇ、収率７８％）を白色固体として得た。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、化合物２４と同定した。【０３６８】
・合成例８：化合物２８の合成
化合物２８の合成スキームを次に示す。【０３６９】
【化１５４】
2013077352.tif 000156
【０３７０】
（８−１）化合物２６の合成
化合物７の合成の（１−１）において、化合物２の代わりに化合物１９（２０ｇ、１０９ｍｍｏｌ）、化合物１の代わりに化合物２５（２５ｇ、１０６ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物２６（２７ｇ、収率６４％）を白色固体として得た。【０３７１】
（８−２）化合物２７の合成
化合物７の合成の（１−２）において、化合物３の代わりに化合物２６（２７ｇ、６８ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物２７（６．７ｇ、収率２０％）を白色固体として得た。【０３７２】
（８−３）化合物２８の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物２７（３．４ｇ、６．８ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物２８（３．３ｇ、収率８２％）を白色固体として得た。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、化合物２８と同定した。【０３７３】
・合成例９：化合物３１の合成
化合物３１の合成スキームを次に示す。【０３７４】
【化１５５】
2013077352.tif 000157
【０３７５】
（９−１）化合物２９の合成
化合物７の合成の（１−１）において、化合物２の代わりに化合物１９（２３ｇ、１２５ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物２９（４１ｇ、収率９５％）を白色固体として得た。【０３７６】
（９−２）化合物３０の合成
化合物７の合成の（１−２）において、化合物３の代わりに化合物２９（２０ｇ、５５ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物３０（１５ｇ、収率６１％）を白色固体として得た。【０３７７】
（９−３）化合物３１の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物３０（６．９ｇ、１５ｍｍｏｌ）を用い、化合物６を化合物３０に対して２．１モル当量用いたた以外は同様の方法で合成し、化合物３１（５．３ｇ、収率５６％）を白色固体として得た。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、化合物３１と同定した。【０３７８】
・合成例１０：化合物３４の合成
化合物３４の合成スキームを次に示す。【０３７９】
【化１５６】
2013077352.tif 000158
【０３８０】
（１０−１）化合物３２の合成
化合物７の合成の（１−２）において、化合物３の代わりに化合物１９（２０ｇ、１０８ｍｍｏｌ）を用い、化合物４を化合物１９に対して２モル当量用いた以外は同様の方法で合成し化合物３２（１１ｇ、収率２６％）を白色固体として得た。【０３８１】
（１０−２）化合物３４の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物３２（５．５ｇ、１４ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物３３（４．９ｇ、１７ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物３４（６．１ｇ、収率７８％）を白色固体として得た。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、化合物３４と同定した。【０３８２】
・合成例１１：化合物３８の合成
化合物３８の合成スキームを次に示す。【０３８３】
【化１５７】
2013077352.tif 000159
【０３８４】
（１１−１）化合物３６の合成
化合物７の合成の（１−１）において、化合物２の代わりに化合物３５（２８ｇ、１０５ｍｍｏｌ）、を用いた以外は同様の方法で合成し化合物３６（４４ｇ、収率９８％）を白色固体として得た。【０３８５】
（１１−２）化合物３７の合成
化合物７の合成の（１−２）において、化合物３の代わりに化合物３６（４４ｇ、９８ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物３７（１７ｇ、収率２３％）を白色固体として得た。【０３８６】
（１１−３）化合物３８の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物３７（５．０ｇ、９．２ｍｍｏｌ）を用い、化合物６を化合物３７に対して３．１モル当量用いたた以外は同様の方法で合成し、化合物３８（４．７ｇ、収率６４％）を白色固体として得た。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、化合物３８と同定した。【０３８７】
・合成例１２：化合物４２の合成
化合物４２の合成スキームを次に示す。【０３８８】
【化１５８】
2013077352.tif 000160
【０３８９】
（１２−１）化合物４０の合成
化合物１１（１１ｇ、３１ｍｍｏｌ）、１−フェナシルピリジニウムブロミド（化合物３９）（８．７ｇ、３１ｍｍｏｌ）、および酢酸アンモニウム（１９ｇ、２５０ｍｍｏｌ）を酢酸（２７mＬ）に懸濁し、１２時間加熱還流した。反応終了後、反応溶液を室温まで冷却し、水を加えてトルエンで抽出し、得られた有機層を１０質量％水酸化ナトリウム水溶液、飽和食塩水で順次洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し溶媒を減圧留去した。残渣にエタノールを加え、加熱還流して溶かし、放冷して析出した結晶をろ取し、エタノールで洗浄した後、減圧乾燥し、化合物４０（１３ｇ、収率８８％）を淡黄色固体として得た。【０３９０】
（１２−２）化合物４２の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物４０（５．０ｇ、１１ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物４１（３．８ｇ、１２ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物４２（４．４ｇ、収率６２％）を白色固体として得た。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、化合物４２と同定した。【０３９１】
・合成例１３：化合物４６の合成
化合物４６の合成スキームを次に示す。【０３９２】
【化１５９】
2013077352.tif 000161
【０３９３】
（１３−１）化合物４４の合成
化合物７の合成の（１−１）において、化合物１の代わりに化合物４３（９．８ｇ、８１ｍｍｏｌ）、化合物２の代わりに化合物１９（１６ｇ、８５ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物４４（９．５ｇ、収率４１％）を淡黄色固体として得た。【０３９４】
（１３−２）化合物４５の合成
化合物７の合成の（１−２）において、化合物３の代わりに化合物４４（９．５ｇ、３３ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物４５（３．５ｇ、収率２７％）を白色固体として得た。【０３９５】
（１３−３）化合物４６の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物４５（３．５ｇ、９．０ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物２３（２．９ｇ、９．９ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物４６（２．９ｇ、収率５８％）を白色固体として得た。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、化合物４６と同定した。【０３９６】
・合成例１４：化合物５０の合成
化合物５０の合成スキームを次に示す。【０３９７】
【化１６０】
2013077352.tif 000162
【０３９８】
（１４−１）化合物４８の合成
化合物７の合成の（１−１）において、化合物１の代わりに化合物４７（３７ｇ、１９１ｍｍｏｌ）、化合物２の代わりに化合物３５（５０ｇ、１９１ｍｍｏｌ）、を用いた以外は同様の方法で合成し化合物４８（８２ｇ、収率９８％）を黄色固体として得た。【０３９９】
（１４−２）化合物４９の合成
化合物７の合成の（１−２）において、化合物３の代わりに化合物４８（８２ｇ、１８６ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物４９（４０ｇ、収率４０％）を白色固体として得た。【０４００】
（１４−３）化合物５０の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物４９（６．０ｇ、１１ｍｍｏｌ）を用い、化合物６を化合物４９に対して２．２モル当量用いたた以外は同様の方法で合成し、化合物５０（４．２ｇ、収率５３％）を白色固体として得た。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、化合物５０と同定した。【０４０１】
・合成実施例１５：化合物５１の合成
化合物５１の合成スキームを次に示す。【０４０２】
【化１６１】
2013077352.tif 000163
【０４０３】
（１５−１）化合物５１の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物２１（６．０ｇ、１１ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物８（２．７ｇ、１３ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物５１（２．７ｇ、収率３９％）を白色固体として得た。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、化合物５１と同定した。【０４０４】
・合成実施例１６：化合物５２の合成
化合物５２の合成スキームを次に示す。【０４０５】
【化１６２】
2013077352.tif 000164
【０４０６】
（１６−１）化合物５２の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物２７（６．０ｇ、１２ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物８（３．０ｇ、１４ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物５２（５．６ｇ、収率７９％）を白色固体として得た。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、化合物５２と同定した。【０４０７】
・合成実施例１７：化合物５３の合成
化合物５３の合成スキームを次に示す。【０４０８】
【化１６３】
2013077352.tif 000165
【０４０９】
（１７−１）化合物５３の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物４９（６．０ｇ、１１ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物８（５．２ｇ、２４ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物５３（４．９ｇ、収率６１％）を白色固体として得た。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、化合物５３と同定した。【０４１０】
・合成実施例１８：化合物５９の合成
化合物５９の合成スキームを次に示す。【０４１１】
【化１６４】
2013077352.tif 000166
【０４１２】
（１８−１）化合物５６の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物５４（５４ｇ、１７６ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物５５（３２ｇ、１９４ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物５６（５８ｇ、収率９５％）を白色固体として得た。【０４１３】
（１８−２）化合物５７の合成
化合物７の合成の（１−１）において、化合物１の代わりに化合物５６（４２ｇ、１２２ｍｍｏｌ）、化合物２の代わりに４−ブロモベンズアルデヒド（化合物１９）（２４ｇ、１２８ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物５７の粗精製物（７８ｇ）を黄色固体として得た。これ以上精製せず次反応を行った。【０４１４】
（１８−３）化合物５８の合成
化合物７の合成の（１−２）において、化合物３の代わりに化合物５７の粗精製物（７８ｇ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物５８（２７ｇ、収率３６％）を白色固体として得た。【０４１５】
（１８−４）化合物５９の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物５８（６．０ｇ、９．８ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物５９（３．２ｇ、収率４７％）を白色固体として得た。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、化合物５９と同定した。【０４１６】
・合成実施例１９：化合物６４の合成
化合物６４の合成スキームを次に示す。【０４１７】
【化１６５】
2013077352.tif 000167
【０４１８】
（１９−１）化合物６１の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物１（５０ｇ、２５１ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物６０（６６ｇ、２７６ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物６１（７２ｇ、収率９２％）を白色固体として得た。【０４１９】
（１９−２）化合物６２の合成
化合物７の合成の（１−１）において、化合物１の代わりに化合物６１（７２ｇ、２３０ｍｍｏｌ）、化合物２の代わりに４−ブロモベンズアルデヒド（化合物１９）（４３ｇ、２３０ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物６２（１０７ｇ、収率９７％）を白色固体として得た。【０４２０】
（１９−３）化合物６３の合成
化合物７の合成の（１−２）において、化合物３の代わりに化合物６２（１０７ｇ、２２３ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物６３（４７ｇ、収率３６％）を白色固体として得た。【０４２１】
（１９−４）化合物６４の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物６３（７．０ｇ、１２ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物６４（４．９ｇ、収率６１％）を白色固体として得た。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、化合物６４と同定した。【０４２２】
・合成実施例２０：化合物６５の合成
化合物６５の合成スキームを次に示す。【０４２３】
【化１６６】
2013077352.tif 000168
【０４２４】
（２０−１）化合物６５の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物６３（７．０ｇ、１２ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物８（２．８ｇ、１３ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物６５（４．３ｇ、収率５３％）を白色固体として得た。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、化合物６５と同定した。【０４２５】
・合成実施例２１：化合物６９の合成
化合物６９の合成スキームを次に示す。【０４２６】
【化１６７】
2013077352.tif 000169
【０４２７】
（２１−１）化合物６８の合成
化合物７の合成の（１−２）において、化合物３の代わりに化合物６６（７．７ｇ、７２ｍｍｏｌ）を用い、化合物４の代わりに化合物６７（３４ｇ、１４５ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物６８（９．４ｇ、収率３２％）を白色固体として得た。【０４２８】
（２１−２）化合物６９の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物６８（４．５ｇ、９．６ｍｍｏｌ）を用い、化合物６を化合物６８に対して２．２モル当量用いたた以外は同様の方法で合成し、化合物６９（４．４ｇ、収率７１％）を白色固体として得た。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、化合物６９と同定した。【０４２９】
・合成実施例２１：化合物７０の合成
化合物７０の合成スキームを次に示す。【０４３０】
【化１６８】
2013077352.tif 000170
【０４３１】
（２２−１）化合物７０の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物６８（４．９ｇ、１０ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物８（４．９ｇ、２３ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物７０（３．１ｇ、収率４６％）を白色固体として得た。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、化合物７０と同定した。【０４３２】
・合成実施例２３：化合物７１の合成
化合物７１の合成スキームを次に示す。【０４３３】
【化１６９】
2013077352.tif 000171
【０４３４】
（２３−１）化合物７１の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物６８（４．５ｇ、９．６ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物１５（４．８ｇ、２１ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物７１（３．４ｇ、収率５３％）を白色固体として得た。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、化合物７１と同定した。【０４３５】
・合成実施例２４：化合物７２の合成
化合物７２の合成スキームを次に示す。【０４３６】
【化１７０】
2013077352.tif 000172
【０４３７】
（２４−１）化合物７２の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物４９（１０ｇ、１８ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物１５（９．３ｇ、４１ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物７２（９．７ｇ、収率７０％）を白色固体として得た。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、化合物７２と同定した。【０４３８】
・合成実施例２５：化合物７４の合成
化合物７４の合成スキームを次に示す。【０４３９】
【化１７１】
2013077352.tif 000173
【０４４０】
（２５−１）化合物７４の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物４９（１０ｇ、１８ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物７３（９．３ｇ、４１ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物７４（９．５ｇ、収率６８％）を白色固体として得た。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、化合物７４と同定した。【０４４１】
・合成実施例２６：化合物７８の合成
化合物７８の合成スキームを次に示す。【０４４２】
【化１７２】
2013077352.tif 000174
【０４４３】
（２６−１）化合物７６の合成
化合物７の合成の（１−１）において、化合物１の代わりに化合物７５（３８ｇ、１９３ｍｍｏｌ）、化合物２の代わりに化合物３５（５０ｇ、１８９ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物７６（７５ｇ、収率８９％）を白色固体として得た。【０４４４】
（２６−２）化合物７７の合成
化合物７の合成の（１−２）において、化合物３の代わりに化合物７６（７１ｇ、１５８ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物７７（３１ｇ、収率３３％）を白色固体として得た。【０４４５】
（２６−３）化合物７８の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物７７（１５ｇ、２８ｍｍｏｌ）を用い、化合物６を化合物７７に対して３．５当量用いたた以外は同様の方法で合成し、化合物７８（５．０ｇ、収率２３％）を白色固体として得た。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、化合物７８と同定した。【０４４６】
・合成実施例２７：化合物７９の合成
化合物７９の合成スキームを次に示す。【０４４７】
【化１７３】
2013077352.tif 000175
【０４４８】
（２７−１）化合物７９の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物７７（１５ｇ、２８ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物８（２０ｇ、９６ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物７９（１２ｇ、収率５２％）を白色固体として得た。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、化合物７９と同定した。【０４４９】
・合成実施例２８：化合物８２の合成
化合物８２の合成スキームを次に示す。【０４５０】
【化１７４】
2013077352.tif 000176
【０４５１】
（２８−１）化合物８０の合成
化合物７の合成の（１−１）において、化合物１の代わりに化合物２５（３４ｇ、１４４ｍｍｏｌ）、化合物２の代わりに化合物３５（４２ｇ、１５８ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物８０（６９ｇ、収率１００％）を淡褐色固体として得た。【０４５２】
（２８−２）化合物８１の合成
化合物７の合成の（１−２）において、化合物３の代わりに化合物８０（６９ｇ、１４４ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物８１（１８ｇ、収率２２％）を淡黄色固体として得た。【０４５３】
（２８−３）化合物８２の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物８１（９．１ｇ、１６ｍｍｏｌ）を用い、化合物６を化合物８１に対して２．２モル当量用いたた以外は同様の方法で合成し、化合物８２（９．４ｇ、収率７９％）を淡黄色固体として得た。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、化合物８２と同定した。【０４５４】
・合成実施例２９：化合物８３の合成
化合物８３の合成スキームを次に示す。【０４５５】
【化１７５】
2013077352.tif 000177
【０４５６】
（２９−１）化合物８３の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物８１（９．０ｇ、１５ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物８（７．２ｇ、３４ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物８３（８．１ｇ、収率６９％）を淡黄色固体として得た。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、化合物８３と同定した。【０４５７】
・合成実施例３０：化合物８８の合成
化合物８８の合成スキームを次に示す。【０４５８】
【化１７６】
2013077352.tif 000178
【０４５９】
（３０−１）化合物８５の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物１９（５０ｇ、２７０ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物８４（５６ｇ、３２５ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物８５（５３ｇ、収率８５％）を白色固体として得た。【０４６０】
（３０−２）化合物８６の合成
化合物７の合成の（１−１）において、化合物１の代わりに化合物１０（６５ｇ、２３５ｍｍｏｌ）、化合物２の代わりに化合物８５（５３ｇ、２２９ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物８６（１０９ｇ）を淡黄色固体として得た。【０４６１】
（３０−３）化合物８７の合成
化合物７の合成の（１−２）において、化合物３の代わりに化合物８６（１０８ｇ、２２１ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し化合物８７（４４ｇ、収率３４％）を白色固体として得た。【０４６２】
（３０−４）化合物８８の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物８７（６．０ｇ、１０ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物１５（２．８ｇ、１２ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物８８（５．９ｇ、収率８４％）を白色固体として得た。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、化合物８８と同定した。【０４６３】
・合成実施例３１：化合物８９の合成
化合物８９の合成スキームを次に示す。【０４６４】
【化１７７】
2013077352.tif 000179
【０４６５】
（３１−１）化合物８９の合成
化合物７の合成の（１−３）において、化合物５の代わりに化合物８７（６．０ｇ、１０ｍｍｏｌ）、化合物６の代わりに化合物７３（２．８ｇ、１２ｍｍｏｌ）を用いた以外は同様の方法で合成し、化合物８９（６．４ｇ、収率９１％）を白色固体として得た。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、化合物８９と同定した。【０４６６】
＜有機ＥＬ素子の作製＞
有機ＥＬ素子の作製には、上記合成例で合成した化合物の他、以下に示す化合物を用いた。【０４６７】
【化１７８】
2013077352.tif 000180
【０４６８】
・実施例１
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ＨＩ-１を蒸着し、膜厚５ｎｍのＨＩ-１膜を形成した。このＨＩ-１膜は、正孔注入層として機能する。
このＨＩ-１膜の成膜に続けて、ＨＴ-１を蒸着し、ＨＩ-１膜上に膜厚８０ｎｍのＨＴ-１膜を成膜した。このＨＴ-１膜は、第一の正孔輸送層として機能する。
このＨＴ-１膜の成膜に続けて、化合物ＨＴ-２を蒸着し、ＨＴ-１膜上に膜厚１５ｎｍのＨＴ-２膜を成膜した。このＨＴ-２膜は、第二の正孔輸送層として機能する。
このＨＴ-２膜上にＢＨ-１（ホスト材料）およびＢＤ-１（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７）を蒸着し、膜厚２０ｎｍ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ＥＴ-１を蒸着して、膜厚５ｎｍ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１の有機ＥＬ素子を作製した。【０４６９】
・実施例２〜実施例１９および比較例１
実施例２〜実施例１９および比較例１の有機ＥＬ素子は、障壁層の材料として表１に示す材料に代えた以外は、実施例１の有機ＥＬ素子と同様にして作製した。比較例１の有機ＥＬ素子の障壁層の材料として、次に示すＢＣＰを用いた。【０４７０】
【化１７９】
2013077352.tif 000181
＜素子評価＞
作製した有機ＥＬ素子について、以下の評価を行った。結果を表１に示す。
・初期性能
電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２となるように有機ＥＬ素子に電圧を印加し、そのときの電圧値（Ｖ）を測定した。また、そのときのＥＬ発光スペクトルを分光放射輝度計（ＣＳ−１０００：コニカミノルタ社製）にて計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、色度ＣＩＥｘ，ＣＩＥｙ、電流効率Ｌ／Ｊ（ｃｄ／Ａ）、および外部量子効率ＥＱＥ（％）を算出した。【０４７１】
・ＴＴＦ比率の測定
ホスト材料、ドーパント材料及び障壁層材料の三重項エネルギーが所定の関係を満たすことにより、全発光に対するＴＴＦ由来の発光強度比を高い値とすることができ、従来知られていた蛍光素子では達成できなかった高効率化を可能とすることができる。【０４７２】
ＴＴＦ由来の発光強度比は、過渡ＥＬ法により測定することができる。過渡ＥＬ法とは、素子に印加しているＤＣ電圧を除去したあとのＥＬ発光の減衰挙動（過渡特性）を測定する手法である。ＥＬ発光強度は、最初の再結合で生成する一重項励起子からの発光成分と、ＴＴＦ現象を経由して生成する一重項励起子からの発光成分に分類される。一重項励起子の寿命はナノ秒オーダーであり非常に短いためＤＣ電圧除去後速やかに減衰する。【０４７３】
一方、ＴＴＦ現象は寿命の長い三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光のため、ゆるやかに減衰する。このように一重項励起子からの発光と三重項励起子からの発光は時間的に大きな差があるため、ＴＴＦ由来の発光強度を求めることができる。具体的には以下の方法により決定することができる。【０４７４】
過渡ＥＬ波形は以下のようにして測定する（図１３を参照）。電圧パルスジェネレータ（ＰＧ）から出力されるパルス電圧波形をＥＬ素子に印加する。印加電圧波形をオシロスコープ（ＯＳＣ）に取り込む。パルス電圧をＥＬ素子に印加すると、ＥＬ素子はパルス発光を生じる。この発光を、光電子増倍管（ＰＭＴ）を経由してオシロスコープ（ＯＳＣ）に取り込む。電圧波形とパルス発光を同期させてパーソナルコンピュータ（ＰＣ）に取り込む。【０４７５】
さらに、過渡ＥＬ波形の解析によりＴＴＦ由来の発光強度比を以下のようにして決定する。【０４７６】
三重項励起子の減衰挙動のレート方程式を解いて、ＴＴＦ現象に基づく発光強度の減衰挙動をモデル化する。発光層内部の三重項励起子密度ｎＴの時間減衰は、三重項励起子の寿命による減衰速度αと三重項励起子の衝突による減衰速度γを用いて次のようなレート方程式で表すことができる。【０４７７】
【数１】
2013077352.tif 000182
【０４７８】
この微分方程式を近似的に解くと、次の式が得られる。ここで、ＩＴＴＦはＴＴＦ由来の発光強度であり、Ａは定数である。このように、過渡ＥＬ発光がＴＴＦに基づくものであれば、その強度の平方根の逆数が直線近似で表されることになる。そこで、測定した過渡ＥＬ波形データを下記近似式にフィッティングし定数Ａを求める。このときＤＣ電圧を除去した時刻ｔ＝０における発光強度１／Ａ２がＴＴＦ由来の発光強度比と定義する。【０４７９】
【数２】
2013077352.tif 000183
【０４８０】
図１４Ａのグラフは、ＥＬ素子に所定のＤＣ電圧を印加し、その後電圧を除去した時の測定例であり、ＥＬ素子の発光強度の時間変化を表したものである。図１４Ａのグラフにて時刻約３×１０−８秒のところでＤＣ電圧を除去した。なお、グラフは、電圧を除去した時の輝度を１として表したものである。その後約２×１０−７秒までの急速な減衰の後、緩やかな減衰成分が現れる。図１４Ｂのグラフは、電圧除去時点を原点にとり、電圧除去後、１０−５秒までの光強度の平方根の逆数をプロットしたグラフであり、直線によく近似できることがわかる。直線部分を時間原点へ延長したときの縦軸との交点Ａの値は２．４１である。すると、この過渡ＥＬ波形から得られるＴＴＦ由来発光強度比は、１／２．４１２＝０．１７となり、全発光強度のうちの１７％がＴＴＦ由来であることになる。
直線へのフィッティングは、最小二乗法により行うことが好ましい。この場合に、１０−５秒までの値を用いてフィッティングすることが好ましい。【０４８１】
パルスジェネレータ（アジレントテクノロジー社製、８１１４Ａ）から出力した電圧パルス波形（パルス幅：５００マイクロ秒、周波数：２０Ｈｚ、電圧：０．１〜１００ｍＡ／ｃｍ２相当の電圧）を印加し、ＥＬ発光を光電子増倍管（浜松ホトニクス社製Ｒ９２８）に入力し、パルス電圧波形とＥＬ発光とを同期させてオシロスコープ（テクトロニクス社製２４４０）に取り込んで過渡ＥＬ波形を得た。これを解析してＴＴＦ比率を決定した。
実施例１の有機ＥＬ素子に対して、室温下で通電し、時刻約３×１０−８秒のところでパルス電圧を除去した。
電圧除去時点を原点にとり、電圧除去後、１．５×１０−５秒までの光強度の平方根の逆数をプロットしたこのグラフからＴＴＦ比率を求めた。他の実施例及び比較例についても同様に測定した。結果を表１に示す。【０４８２】
【表１】
2013077352.tif 000184
【０４８３】
実施例１〜１９の有機ＥＬ素子では、障壁層に本発明の芳香族複素環化合物を用いているので、比較例１の有機ＥＬ素子に比べて、ＴＴＦ比率が高く、高い電流効率および外部量子効率を示した。また、実施例１〜１９の有機ＥＬ素子の駆動電圧も、比較例１の有機ＥＬ素子に比べて低かった。
【産業上の利用可能性】
【０４８４】
本発明の有機ＥＬ素子は、ディスプレイや照明装置に利用できる。
【符号の説明】
【０４８５】
１，２，３，４，５…有機ＥＬ素子
１０…陽極
２０，２２，２４…発光層
３０，３２…障壁層
４０…電子注入層
４１…電子輸送層
５０…陰極
６０…正孔輸送帯域
７０…電子輸送帯域
【図１】
2013077352.tif 000193
【図２】
2013077352.tif 000194
【図３】
2013077352.tif 000195
【図４】
2013077352.tif 000196
【図５】
2013077352.tif 000197
【図６】
2013077352.tif 000198
【図７】
2013077352.tif 000199
【図８】
2013077352.tif 000200
【図９】
2013077352.tif 000201
【図１０】
2013077352.tif 000202
【図１１】
2013077352.tif 000203
【図１２】
2013077352.tif 000204
【図１３】
2013077352.tif 000205
【図１４Ａ】
2013077352.tif 000206
【図１４Ｂ】
2013077352.tif 000207
【国際調査報告】
2013077352.tif 000208
2013077352.tif 000209
2013077352.tif 000210
2013077352.tif 000211