(57)【要約】【課題】発光寿命が向上した有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】下記一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体。    【化１】2015229662.tif 000016  前記一般式（１）において、  ２つのカルバゾール環におけるジベンゾヘテロール環の置換位置は、互いに異なり、  Ｘは、Ｏ、Ｓ、ＳｉＲ１１Ｒ１２、またはＧｅＲ１３Ｒ１４であり、  Ｒ１〜Ｒ１４は、任意の置換基であり、  ａおよびｂは、互いに独立して、０〜３の整数である。【選択図】図１
2015229662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体。
【化１】
2015229662.tif 000014
前記一般式（１）において、
２つのカルバゾール環におけるジベンゾヘテロール環の置換位置は、互いに異なり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、ＳｉＲ１１Ｒ１２、またはＧｅＲ１３Ｒ１４であり、
Ｒ１〜Ｒ１４は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルキル基、置換もしくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、および置換もしくは無置換のＣ１〜Ｃ３０のヘテロアリール基からなる群より選択されたいずれかの置換基、または任意の隣接したＲ１〜Ｒ１４が少なくとも２つ以上縮合して形成された置換もしくは無置換のアリールもしくはヘテロアリール基であり、
Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに独立して、置換もしくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルキル基、置換もしくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、および置換もしくは無置換のＣ１〜Ｃ３０のヘテロアリール基からなる群より選択されたいずれかの置換基であり、
ａおよびｂは、互いに独立して、０〜３の整数である。
【請求項２】
前記Ｘは、Ｏ、Ｓ、またはＳｉＲ１１Ｒ１２である、請求項１に記載のカルバゾール誘導体。
【請求項３】
前記ジベンゾヘテロール環の置換位置は、前記カルバゾール環の１、３〜６または８位である、請求項１または２に記載のカルバゾール誘導体。
【請求項４】
前記Ｒ１〜Ｒ１４、Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに独立して、水素、重水素、フェニル基、およびナフチル基からなる群より選択されたいずれかの置換基である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のカルバゾール誘導体。
【請求項５】
前記カルバゾール誘導体の三重項励起状態Ｔ１と、基底状態Ｓ０とのエネルギー準位の差は、２．４ｅＶ以上３．２ｅＶ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のカルバゾール誘導体。
【請求項６】
発光層中に請求項１〜５のいずれか一項に記載のカルバゾール誘導体を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
陽極と発光層との間に位置する少なくとも１つ以上の層中に請求項１〜５のいずれか一項に記載されたカルバゾール誘導体を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記カルバゾール誘導体が含まれる層の厚さは、３ｎｍ以上３０ｎｍ以下である、請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記発光層は、縮合多環芳香族化合物を含む、請求項７または８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記縮合多環芳香族化合物は、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、フルオランテン誘導体、クリセン誘導体、ベンゾアントラセン誘導体、およびトリフェニレン誘導体からなる群より選択されるいずれか１つ以上の化合物である、請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
前記縮合多環芳香族化合物は、ピレン誘導体、および下記一般式（２）で表されるアントラセン誘導体からなる群より選択されるいずれか１つ以上の化合物である、請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化２】
2015229662.tif 000015
前記一般式（２）において、
Ｒ２１〜Ｒ３０は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルキル基、置換もしくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、および置換もしくは無置換のＣ１〜Ｃ３０のヘテロアリール基からなる群より選択されたいずれかの置換基、または任意の隣接したＲ２１〜Ｒ３０が少なくとも２つ以上縮合して形成された置換もしくは無置換のアリールもしくはヘテロアリール基であり、
ｃおよびｄは、互いに独立して、０〜５の整数である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カルバゾール誘導体、および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】
近年、自発光型の発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｄｉｏｄｅ）の開発が盛んに行われている。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）は、発光層において陽極および陰極から注入された正孔および電子を再結合させることにより、発光材料を発光させる発光素子である。
【０００３】
ここで、一般的な有機ＥＬ素子は、発光層、および該発光層にキャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）である正孔や電子を輸送する正孔輸送層や電子輸送層などの層が複数積層された構造を有する。このような有機ＥＬ素子では、発光効率および発光寿命の向上のために、各層の材料として様々な化合物が検討されている。
【０００４】
例えば、有機ＥＬ素子材料として、従来、芳香族アミン（ａｍｉｎｅ）化合物が提案されている。具体的には、特許文献１には、カルバゾール（ｃａｒｂａｚｏｌｅ）環によって置換されたヘテロ（ｈｅｔｅｒｏ）環化合物が開示されており、該ヘテロ環化合物が発光層のホスト（ｈｏｓｔ）材料として用いられることが開示されている。また、特許文献２には、縮合環によって置換されたカルバゾール誘導体が開示されており、該カルバゾール誘導体が正孔輸送材料として用いられることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２６７２５５号公報
【特許文献２】特開２００９−０２９７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１および２に記載された化合物は、電子耐性が十分ではないため、これらの化合物を用いた有機ＥＬ素子は、発光寿命が短いという問題点があった。そのため、有機ＥＬ素子の発光寿命をさらに向上させることが可能な材料化合物が求められていた。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、有機ＥＬ素子の発光寿命を向上させることが可能な、新規かつ改良されたカルバゾール誘導体、および該カルバゾール誘導体を含む有機ＥＬ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、下記一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体が提供される。
【化１】
2015229662.tif 000003
前記一般式（１）において、
２つのカルバゾール環におけるジベンゾヘテロール（ｄｉｂｅｎｚｏｈｅｔｅｒｏｌｅ）環の置換位置は、互いに異なり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、ＳｉＲ１１Ｒ１２、またはＧｅＲ１３Ｒ１４であり、
Ｒ１〜Ｒ１４は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン（ｈａｌｏｇｅｎ）、置換もしくは無置換のシリル（ｓｉｌｙｌ）基、置換もしくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルキル（ａｌｋｙｌ）基、置換もしくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール（ａｒｙｌ）基、および置換もしくは無置換のＣ１〜Ｃ３０のヘテロアリール（ｈｅｔｅｒｏａｒｙｌ）基からなる群より選択されたいずれかの置換基、または任意の隣接したＲ１〜Ｒ１４が少なくとも２つ以上縮合して形成された置換もしくは無置換のアリールもしくはヘテロアリール基であり、
Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに独立して、置換もしくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルキル基、置換もしくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、および置換もしくは無置換のＣ１〜Ｃ３０のヘテロアリール基からなる群より選択されたいずれかの置換基であり、
ａおよびｂは、互いに独立して、０〜３の整数である。
【０００９】
この構成によれば、上記カルバゾール誘導体の安定性が向上するため、上記カルバゾール誘導体を用いた有機ＥＬ素子は、発光寿命を向上させることができる。
【００１０】
前記Ｘは、Ｏ、Ｓ、またはＳｉＲ１１Ｒ１２であってもよい。
【００１１】
この構成によれば、上記カルバゾール誘導体の安定性がさらに向上するため、上記カルバゾール誘導体を用いた有機ＥＬ素子は、発光寿命をさらに向上させることができる。
【００１２】
前記ジベンゾヘテロール環の置換位置は、前記カルバゾール環の１、３〜６または８位であってもよい。
【００１３】
この構成によれば、上記カルバゾール誘導体の安定性がさらに向上するため、上記カルバゾール誘導体を用いた有機ＥＬ素子は、発光寿命をさらに向上させることができる。
【００１４】
前記Ｒ１〜Ｒ１４、Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに独立して、水素、重水素、フェニル（ｐｈｅｎｙｌ）基、およびナフチル（ｎａｐｈｔｈｙｌ）基からなる群より選択されたいずれかの置換基であってもよい。
【００１５】
この構成によれば、上記カルバゾール誘導体の安定性がさらに向上するため、上記カルバゾール誘導体を用いた有機ＥＬ素子は、発光寿命をさらに向上させることができる。
【００１６】
前記カルバゾール誘導体の三重項励起状態Ｔ１と、基底状態Ｓ０とのエネルギー（ｅｎｅｒｇｙ）準位の差は、２．４ｅＶ以上３．２ｅＶ以下であってもよい。
【００１７】
この構成によれば、上記カルバゾール誘導体の三重項励起状態Ｔ１が好適な準位となるため、上記カルバゾール誘導体を用いた有機ＥＬ素子は、駆動電圧を低下させ、発光効率および発光寿命を向上させることができる。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、発光層中に上記カルバゾール誘導体を含む、有機ＥＬ素子が提供される。
【００１９】
この構成によれば、安定性の高いカルバゾール誘導体を含むため、上記有機ＥＬ素子は、駆動電圧を低下させ、発光効率および発光寿命を向上させることができる。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、陽極と発光層との間に位置する少なくとも１つ以上の層中に上記カルバゾール誘導体を含む、有機ＥＬ素子が提供される。
【００２１】
この構成によれば、上記有機ＥＬ素子は、安定性の高いカルバゾール誘導体を含むため、発光寿命を向上させることができる。
【００２２】
前記カルバゾール誘導体が含まれる層の厚さは、３ｎｍ以上３０ｎｍ以下であってもよい。
【００２３】
この構成によれば、上記有機ＥＬ素子は、駆動電圧を低下させ、発光効率および発光寿命を向上させることができる。
【００２４】
前記発光層は、縮合多環芳香族化合物を含んでもよい。
【００２５】
この構成によれば、上記有機ＥＬ素子は、上記カルバゾール誘導体に好適な発光層材料を含むため、駆動電圧を低下させ、発光効率および発光寿命をさらに向上させることができる。
【００２６】
前記縮合多環芳香族化合物は、アントラセン（ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ）誘導体、ピレン（ｐｙｒｅｎｅ）誘導体、フルオランテン（ｆｌｕｏｒａｎｔｈｅｎｅ）誘導体、クリセン（ｃｈｒｙｓｅｎｅ）誘導体、ベンゾアントラセン（ｂｅｎｚｏａｎｔｈｒａｃｅｎｅ）誘導体、およびトリフェニレン（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）誘導体からなる群より選択されるいずれか１つ以上の化合物であってもよい。
【００２７】
この構成によれば、上記有機ＥＬ素子は、上記カルバゾール誘導体に好適な発光層材料を含むため、駆動電圧を低下させ、発光効率および発光寿命をさらに向上させることができる。
【００２８】
前記縮合多環芳香族化合物は、ピレン誘導体、および下記一般式（２）で表されるアントラセン誘導体からなる群より選択されるいずれか１つ以上の化合物であってもよい。
【化２】
2015229662.tif 000004
前記一般式（２）において、
Ｒ２１〜Ｒ３０は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルキル基、置換もしくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、および置換もしくは無置換のＣ１〜Ｃ３０のヘテロアリール基からなる群より選択されたいずれかの置換基、または任意の隣接したＲ２１〜Ｒ３０が少なくとも２つ以上縮合して形成された置換もしくは無置換のアリールもしくはヘテロアリール基であり、
ｃおよびｄは、互いに独立して、０〜５の整数である。
【００２９】
この構成によれば、上記有機ＥＬ素子は、上記カルバゾール誘導体に好適な発光層材料を含むため、駆動電圧を低下させ、発光効率および発光寿命をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように本発明によれば、有機ＥＬ素子の発光寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るカルバゾール誘導体を用いて作製した有機ＥＬ素子の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るカルバゾール誘導体を用いて作製した有機ＥＬ素子の他の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３３】
＜１．本発明の一実施形態に係るカルバゾール誘導体＞
まず、本発明の一実施形態に係るカルバゾール誘導体について説明する。本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、有機ＥＬ素子において発光層のホスト材料、または正孔輸送材料として用いることが可能な化合物である。具体的には、本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、下記一般式（１）で表される化合物である。
【００３４】
【化３】
2015229662.tif 000005
【００３５】
上記一般式（１）において、
２つのカルバゾール環におけるジベンゾヘテロール環の置換位置は、互いに異なり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、ＳｉＲ１１Ｒ１２、またはＧｅＲ１３Ｒ１４であり、
Ｒ１〜Ｒ１４は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルキル基、置換もしくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、および置換もしくは無置換のＣ１〜Ｃ３０のヘテロアリール基からなる群より選択されたいずれかの置換基、または任意の隣接したＲ１〜Ｒ１４が少なくとも２つ以上縮合して形成された置換もしくは無置換のアリールもしくはヘテロアリール基であり、
Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに独立して、置換もしくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルキル基、置換もしくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、および置換もしくは無置換のＣ１〜Ｃ３０のヘテロアリール基からなる群より選択されたいずれかの置換基であり、
ａおよびｂは、互いに独立して、０〜３の整数である。
【００３６】
上記一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体は、２つのカルバゾール環をジベンゾヘテロール環で連結した構造を有する。ジベンゾヘテロール環は、高い電子耐性を有するため、一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体は、ジベンゾヘテロール環を有さないカルバゾール誘導体よりも電子耐性を向上させることができる。したがって、一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体は、有機ＥＬ素子の発光寿命を向上させることができる。
【００３７】
また、上記一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体は、平面性が高いカルバゾール環およびジベンゾヘテロール環にて構成される。したがって、一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体は、分子全体としても平面性が高く、耐熱性の指標であるガラス転移点Ｔｇを高くすることができる。そのため、一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体は、高い耐熱性を有し、有機ＥＬ素子の発光寿命をより向上させることができる。また、一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体は、分子全体として高い平面性を有し、分子間における正孔の移動（ホッピング（ｈｏｐｐｉｎｇ））効率が高いため、高い正孔輸送能を有することができる。したがって、一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体は、有機ＥＬ素子の発光効率を向上させることができる。
【００３８】
また、上記一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体は、ジベンゾヘテロール環の３位および７位がカルバゾール環で置換される。このような置換位置にカルバゾール環が置換することにより、一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体は、窒素原子とヘテロ原子とによるラジカル（ｒａｄｉｃａｌ）開裂を抑制することができる。したがって、一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体は、分子の安定性が高く、有機ＥＬ素子の発光寿命をより向上させることができる。
【００３９】
さらに、上記一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体は、２つのカルバゾール環におけるジベンゾヘテロール環の置換位置が互いに異なる。この構成によれば、一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体は、分子の対称性が低下するため、結晶性を低下させ、アモルファス（ａｍｏｐｈｏｕｓ）性を向上させることができる。そのため、アモルファス性が高い一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体を用いた有機ＥＬ素子は、駆動電圧をより低電圧化することができる。また、一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体は、アモルファス性が高いため、より良好な溶解性を有し、低コスト（ｃｏｓｔ）である塗布成膜法に好適に用いることができる。したがって、一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体は、有機ＥＬ素子の生産性を向上させることも可能である。
【００４０】
ここで、上記一般式（１）において、Ｘは、Ｏ、Ｓ、またはＳｉＲ１１Ｒ１２であることが好ましい。ここで、ＸがＧｅＲ１３Ｒ１４である場合、２つのカルバゾール環は、ジベンゾゲルモール（ｄｉｂｅｎｚｏｇｅｒｍｏｌｅ）環によって連結されるが、ジベンゾゲルモール環は、他のジベンゾヘテロール環よりも安定性が低い。そのため、一般式（１）において、ＸがＧｅＲ１３Ｒ１４であるカルバゾール誘導体は、有機ＥＬ素子に対する発光寿命の向上量が小さい。したがって、上記一般式（１）において、Ｘは、Ｏ、Ｓ、またはＳｉＲ１１Ｒ１２であるほうが、有機ＥＬ素子の発光寿命をより長寿命化させることができるため、好ましい。
【００４１】
また、上記一般式（１）において、ジベンゾヘテロール環の置換位置は、カルバゾール環の１、３〜６または８位のいずれかであることが好ましい。後述する実施例にて実証されるように、ジベンゾヘテロール環がいずれかのカルバゾール環の２位または７位に置換されている場合、有機ＥＬ素子における発光寿命の向上量が小さくなってしまう。そのため、ジベンゾヘテロール環の置換位置は、カルバゾール環の１、３〜６または８位のいずれかであることが好ましい。
【００４２】
なお、本明細書では、ジベンゾヘテロール環の置換位置の番号付けについては、ヘテロ原子が下側に配置されるようにジベンゾヘテロール環を置いた場合に最右に位置する環の骨格原子（ただし、縮合位置の炭素を除く）から順に時計回りに付した。また、カルバゾール環の置換位置の番号付けについては、窒素原子が上側に配置されるようにカルバゾール環を置いた場合に最右に位置する環の骨格原子（ただし、縮合位置の炭素を除く）から順に時計回りに付した。
【００４３】
なお、上記一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ１４、Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに独立して、任意の置換基であってもよい。ただし、一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体は、２つのカルバゾール環、および１つのジベンゾヘテロール環にて構成されるため、分子量が大きい。そのため、一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体は、Ｒ１〜Ｒ１４、Ａｒ１およびＡｒ２が比較的分子量の小さい置換基で置換されることにより、分子量が大きくなりすぎないようにすることが好ましい。例えば、Ｒ１〜Ｒ１４、Ａｒ１およびＡｒ２は、互いに独立して、比較的分子量が小さい水素、重水素、フェニル基、およびナフチル基からなる群より選択されたいずれかの置換基で置換されていることが好ましい。
【００４４】
ここで、本発明の一実施形態に係るカルバゾール誘導体の具体例である化合物１〜３６の構造式を以下に示す。しかしながら、本発明の一実施形態に係るカルバゾール誘導体は、下記の化合物に限定されるものではない。
【００４５】
【化４】
2015229662.tif 000006
【００４６】
以上にて、本発明の一実施形態に係るカルバゾール誘導体について詳細に説明した。
【００４７】
本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、例えば、発光層におけるホスト材料として好適に用いることができる。後述する実施例にて実証されるように、本実施形態に係るカルバゾール誘導体を発光層におけるホスト材料として用いた場合、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させ、発光効率および発光寿命を向上させることができる。
【００４８】
ここで、発光層におけるホスト材料として本実施形態に係るカルバゾール誘導体を用いる場合、該カルバゾール誘導体の三重項励起状態Ｔ１と、基底状態Ｓ０とのエネルギー準位の差は、２．４ｅＶ以上３．２ｅＶ以下であることが好ましい。三重項励起状態Ｔ１が上記範囲のエネルギー準位であることにより、本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、りん光ドーパント（ｄｏｐａｎｔ）に対して効率的に励起エネルギーを移動させることができる。具体的には、本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、特に緑色りん光ドーパントに対するホスト材料として好適に用いることができ、有機ＥＬ素子の発光効率を向上させることができる。
【００４９】
また、本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、例えば、有機ＥＬ素子の発光層と陽極との間に位置する少なくとも１つ以上の層（例えば、正孔輸送層）中に含まれ、正孔輸送材料として好適に用いることができる。具体的には、本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、正孔輸送材料として正孔注入層、または正孔輸送層などに含まれてもよい。後述する実施例にて実証されるように、本発明の一実施形態に係るカルバゾール誘導体を正孔輸送材料として用いた場合、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させ、発光効率および発光寿命を向上させることができる。
【００５０】
特に、本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、青色発光または緑色発光の有機ＥＬ素子における正孔輸送材料として好適に用いることができ、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させ、発光効率を向上させることができる。
【００５１】
また、本実施形態に係るカルバゾール誘導体が正孔輸送材料として用いられる場合、該カルバゾール誘導体を含む層の厚さは、３ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。具体的には、本実施形態に係るカルバゾール誘導体を含む層の厚さが３ｎｍ未満である場合、本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、正孔輸送能を十分に発揮することができなくなるため、好ましくない。一方、本実施形態に係るカルバゾール誘導体を含む層の厚さが３０ｎｍを超える場合、有機ＥＬ素子全体の膜厚が増加し、駆動電圧が増加するため、好ましくない。
【００５２】
さらに、本実施形態に係るカルバゾール誘導体が正孔輸送材料として用いられる場合、発光層は、縮合多環芳香族化合物を含むことが好ましい。具体的には、発光層は、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、フルオランテン誘導体、クリセン誘導体、ベンゾアントラセン誘導体、およびトリフェニレン誘導体からなる群より選択されるいずれか１つ以上の縮合多環芳香族化合物を含むことが好ましい。より具体的には、発光層は、ピレン誘導体、および下記一般式（２）で表されるアントラセン誘導体からなる群より選択されるいずれか１つ以上の縮合多環芳香族化合物を含むことが好ましい。なお、縮合多環芳香族化合物は、発光層にホスト材料として含まれてもよいし、ドーパント材料として含まれてもよい。
【００５３】
【化５】
2015229662.tif 000007
【００５４】
上記一般式（２）において、
Ｒ２１〜Ｒ３０は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルキル基、置換もしくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、および置換もしくは無置換のＣ１〜Ｃ３０のヘテロアリール基からなる群より選択されたいずれかの置換基、または任意の隣接したＲ２１〜Ｒ３０が少なくとも２つ以上縮合して形成された置換もしくは無置換のアリールもしくはヘテロアリール基であり、
ｃおよびｄは、互いに独立して、０〜５の整数である。
【００５５】
上記の縮合多環芳香族化合物は、例えば、青色または緑色発光の発光層中において、ドーパント材料またはホスト材料として機能する化合物である。また、上述したように、本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、青色または緑色発光の発光層に対して好適に用いられる。そのため、上記の縮合多環芳香族化合物を含む発光層は、本実施形態に係るカルバゾール誘導体から効率良く正孔を受け取ることができる。したがって、発光層が上記の縮合多環芳香族化合物を含む場合、本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、駆動電圧をより低下させ、発光効率を向上させることができる
【００５６】
なお、本発明の一実施形態に係るカルバゾール誘導体が正孔輸送材料として用いられる場合に発光層が含む縮合多環芳香族化合物の具体例としては、以下の化合物ａ−１〜１２が挙げられる。しかしながら、発光層が含む縮合多環芳香族化合物は、下記の化合物に限定されるものではない。
【００５７】
【化６】
2015229662.tif 000008
【００５８】
以上説明したように、本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、高い電子耐性を有し、ジベンゾヘテロール環の３位および７位がカルバゾール環により置換されることでラジカル開裂等の分子内反応を抑制することができる。したがって、本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、有機ＥＬ素子を長寿命化することができる。
【００５９】
また、本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、２つのカルバゾール環におけるジベンゾヘテロール環の置換位置が互いに異なる。そのため、本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、対称性が低下し、アモルファス性が向上することにより、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させることができる。
【００６０】
なお、本明細書において、Ｃ１〜Ｃ１５のアルキル基は、直鎖状、分枝状の飽和炭化水素、または環状の飽和炭化水素の一価基を表す。Ｃ１〜Ｃ１５のアルキル基の具体的な例としては、メチル（ｍｅｔｈｙｌ）基、エチル（ｅｔｈｙｌ）基、プロピル（ｐｒｏｐｙｌ）基、イソプロピル（ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ）基、シクロプロピル（ｃｙｃｌｏｐｒｏｐｙｌ）基、ブチル（ｂｕｔｙｌ）基、イソブチル（ｉｓｏｂｕｔｙｌ）基、ｔｅｒｔ−ブチル（ｂｕｔｙｌ）基、シクロブチル（ｃｙｃｌｏｂｕｔｙｌ）基、ペンチル（ｐｅｎｔｙｌ）基、イソペンチル（ｉｓｏｐｅｎｔｙｌ）基、ネオペンチル（ｎｅｏｐｅｎｔｙｌ）基、シクロペンチル（ｃｙｃｌｏｐｅｎｔｙｌ）基、ヘキシル（ｈｅｘｙｌ）基、シクロヘキシル（ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ）基、ヘプチル（ｈｅｐｔｙｌ）基、オクチル（ｏｃｔｙｌ）基、ノニル（ｎｏｎｙｌ）基、デシル（ｄｅｃｙｌ）基などを挙げることができる。
【００６１】
また、本明細書において、Ｃ６〜Ｃ３０のアリール基は、一つ以上の芳香族環を含み、環形成炭素数が６〜３０の炭素環を有する一価基を表す。Ｃ６〜Ｃ３０のアリール基の具体的な例としては、フェニル（ｐｈｅｎｙｌ）基、ペンタレニル（ｐｅｎｔａｌｅｎｙｌ）基、インデニル（ｉｎｄｅｎｙｌ）基、ナフチル（ｎａｐｈｔｈｙｌ）基、アントラセニル（ａｎｔｈｒａｃｅｎｙｌ）基、アズレニル（ａｚｕｌｅｎｙｌ）基、ヘプタレニル（ｈｅｐｔａｌｅｎｙｌ）基、アセナフチレニル（ａｃｅｎａｐｈｔｈｙｌｅｎｙｌ）基、フェナレニル（ｐｈｅｎａｌｅｎｙｌ）基、フルオレニル（ｆｌｕｏｒｅｎｙｌ）基、アントラキノリル（ａｎｔｈｒａｑｕｉｎｏｌｙｌ）基、フェナントリル（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｙｌ）基、ビフェニル（ｂｉｐｈｅｎｙｌ）基、トリフェニレニル（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｅｎｙｌ）基、ピレニル（ｐｙｒｅｎｙｌ）基、クリセニル（ｃｈｒｙｓｅｎｙｌ）基、ピセニル（ｐｉｃｅｎｙｌ）基、ペリレニル（ｐｅｒｙｌｅｎｙｌ）基、ペンタフェニル（ｐｅｎｔａｐｈｅｎｙｌ）基、ペンタセニル（ｐｅｎｔａｃｅｎｙｌ）基、テトラフェニレニル（ｔｅｔｒａｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）基、ヘキサフェニル（ｈｅｘａｐｈｅｎｙｌ）基、ヘキサセニル（ｈｅｘａｃｅｎｙｌ）基、ルビセニル（ｒｕｂｉｃｅｎｙｌ）基、トリナフチレニル（ｔｒｉｎａｐｈｔｈｙｌｅｎｙｌ）基、ヘプタフェニル（ｈｅｐｔａｐｈｅｎｙｌ）基、ピラントレニル（ｐｙｒａｎｔｈｒｅｎｙｌ）基などを挙げることができる。
【００６２】
また、本明細書において、Ｃ１〜Ｃ３０のヘテロアリール基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳのうちから選択された１個以上のヘテロ原子を含み、残りの環原子がＣである１以上の芳香族環を含む環を有する一価基を表す。Ｃ１〜Ｃ３０のヘテロアリール基の具体的な例としては、ピラゾリル（ｐｙｒａｚｏｌｙｌ）基、イミダゾリル（ｉｍｉｄａｚｏｌｙｌ）基、オキサゾリル（ｏｘａｚｏｌｙｌ）基、チアゾリル（ｔｈｉａｚｏｌｙｌ）基、トリアゾリル（ｔｒｉａｚｏｌｙｌ）基、テトラゾリル（ｔｅｔｒａｚｏｌｙｌ）基、オキサジアゾリル（ｏｘａｄｉａｚｏｌｙｌ）基、ピリジニル（ｐｙｒｉｄｉｎｙｌ）基、ピリダジニル（ｐｙｒｉｄａｚｉｎｙｌ）基、ピリミジニル（ｐｙｒｉｍｉｄｉｎｙｌ）基、トリアジニル（ｔｒｉａｚｉｎｙｌ）基、カルバゾリル（ｃａｒｂａｚｏｌｙｌ）基、インドリル（ｉｎｄｏｌｙｌ）基、キノリニル（ｑｕｉｎｏｌｉｎｙｌ）基、イソキノリニル基（ｉｓｏｑｕｉｎｏｌｉｎｙｌ）、ベンゾイミダゾリル（ｂｅｎｚｏｉｍｉｄａｚｏｌｙｌ）基、イミダゾピリジニル（ｉｍｉｄａｚｏｐｙｒｉｄｉｎｙｌ）基、イミダゾピリミジニル（ｉｍｉｄａｚｏｐｙｒｉｍｉｄｉｎｙｌ）基などを挙げることができる。
【００６３】
なお、上述したＣ１〜Ｃ１５のアルキル基、Ｃ６〜Ｃ３０のアリール基、Ｃ１〜Ｃ３０のヘテロアリール基は、任意の置換基によって置換されていてもよい。
【００６４】
＜２．本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子＞
次に、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を示す概略図である。
【００６５】
図１に示すように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１００は、基板１０２、基板１０２上に配置された陽極１０４、陽極１０４上に配置された正孔注入層１０６、正孔注入層１０６上に配置された正孔輸送層１０８、正孔輸送層１０８上に配置された発光層１１０、発光層１１０上に配置された電子輸送層１１２、電子輸送層１１２上に配置された電子注入層１１４、および電子注入層１１４上に配置された陰極１１６を備える。
【００６６】
本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、例えば、陽極１０４と、発光層１１０との間に位置する少なくとも１つ以上の層に含まれてもよい。具体的には、本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、正孔注入層１０６および正孔輸送層１０８のうちの少なくともいずれか１層に含まれてもよい。
【００６７】
また、本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、例えば、発光層１１０にホスト材料として含まれてもよい。
【００６８】
なお、図１で示した有機ＥＬ素子１００の構造は、あくまでも一例であって、本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、図１の構造に限定されるものではない。例えば、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１００は、一部の層が省略されていてもよく、また他の層が追加されていてもよい。さらに、有機ＥＬ素子１００の各層は、複数層で形成されていてもよい。
【００６９】
基板１０２は、有機ＥＬ素子１００の各層が積層される支持体である。基板１０２は、例えば、透明ガラス（ｇｌａｓｓ）基板、シリコン（Ｓｉ）等からなる半導体基板、フレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）な樹脂基板などを使用することができる。
【００７０】
陽極１０４は、基板１０２上に配置され、例えば、仕事関数が大きい金属、合金、導電性化合物等によって形成される。具体的には、陽極１０４は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などを用いて、透過型電極として形成される。また、陽極１０４は、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）などを用いて反射型電極として形成されてもよい。
【００７１】
正孔注入層１０６は、陽極１０４上に配置され、陽極１０４からの正孔の注入を容易にする機能を備えた層である。正孔注入層１０６は、例えば、本実施形態に係るカルバゾール誘導体を含んで形成されてもよい。また、正孔注入層１０６は、例えば、１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル（ＨＡＴ（ＣＮ）６）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス−［４−（フェニル−ｍ−トリル−アミノ）−フェニル］−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＤＮＴＰＤ）、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＢ）、４，４’，４”−トリス｛Ｎ，Ｎジフェニルアミノ｝トリフェニルアミン（ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”−トリス（Ｎ，Ｎ−２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（２−ＴＮＡＴＡ）、ポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸（Ｐａｎｉ／ＤＢＳＡ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／カンファースルホン酸（Ｐａｎｉ／ＣＳＡ）、またはポリアニリン／ポリ（４−スチレンスルホネート）（ＰＡＮＩ／ＰＳＳ）などを用いて形成されてもよい。
【００７２】
正孔輸送層１０８は、正孔注入層１０６上に配置され、陽極１０４から発光層１１０へ正孔を輸送する機能を備えた層である。正孔輸送層１０８は、例えば、本実施形態に係るカルバゾール誘導体を含んで形成されてもよい。また、正孔輸送層１０８は、例えば、Ｎ−フェニルカルバゾール（Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ  ｃａｒｂａｚｏｌｅ）、ポリビニルカルバゾール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｃａｒｂａｚｏｌｅ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−（３−メチルフェニル）−３，３’−ジメチルベンジジン（ＨＭＴＰＤ）、４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＢ）などを用いて形成されてもよい。
【００７３】
発光層１１０は、正孔輸送層１０８上に配置され、りん光、蛍光等により光を発する。発光層１１０は、ホスト材料、およびドーパント材料を含んで形成される。なお、ドーパント材料は、発光ドーパント、りん光ドーパントのいずれであってもよい。
【００７４】
発光層１１０のホスト材料としては、例えば、本実施形態に係るカルバゾール誘導体を用いてもよい。また、発光層１１０のホスト材料としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（ＣＢＰ）、ポリ（ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）、９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン（ＡＤＮ）、４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）、１，３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼン（ＴＰＢＩ）、３−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（ナフト−２−イル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）、ジスチリルアリーレン（ＤＳＡ）、４，４’−ビス（９−カルバゾール）−２，２’−ジメチル−ビフェニル（ｄｍＣＢＰ）などを用いてもよい。
【００７５】
また、発光層１１０の青色ドーパント材料としては、例えば、１，４−ｂｉｓ［２−（３−Ｎ−ｅｔｈｙｌｃａｒｂａｚｏｒｙｌ）ｖｉｎｙｌ］ｂｅｎｚｅｎｅ（ＢＣｚＶＢ）、４−（ｄｉ-ｐ-ｔｏｌｙｌａｍｉｎｏ）−４’−［（ｄｉ−ｐ−ｔｏｌｙｌａｍｉｎｏ）ｓｔｙｒｙｌ］ｓｔｉｌｂｅｎｅ（ＤＰＡＶＢ）、Ｎ−（４−（（Ｅ）−２−（６−（（Ｅ）−４−（ｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｓｔｙｒｙｌ）ｎａｐｈｔｈａｌｅｎ−２−ｙｌ）ｖｉｎｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ）−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌｂｅｎｚｅｎａｍｉｎｅ（Ｎ−ＢＤＡＶＢｉ）などのスチリル（ｓｔｙｒｙｌ）誘導体、ペリレン（ｐｅｒｙｌｅｎｅ）および２，５，８，１１−ｔｅｔｒａ−ｔ−ｂｕｔｙｌｐｅｒｙｌｅｎｅ（ＴＢＰｅ）などのペリレン誘導体、ピレン（ｐｙｒｅｎｅ）および１，１−ｄｉｐｙｒｅｎｅ、１，４−ｄｉｐｙｒｅｎｙｌｂｅｎｚｅｎｅ、１，４−Ｂｉｓ（Ｎ，Ｎ−Ｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｐｙｒｅｎｅなどのピレン誘導体、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジネート］ピコリネートイリジウム（ＩＩＩ）（ＦＩｒｐｉｃ）などのイリジウム（Ｉｒ）錯体等を用いることができる。また、発光層１１０の緑色ドーパント材料としては、例えば、クマリン（ｃｏｕｍａｒｉｎ）およびその誘導体、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）などのイリジウム錯体等を用いることができる。さらに、発光層１１０の赤色ドーパント材料としては、例えば、ルブレン（ｒｕｂｒｅｎｅ）およびその誘導体、４−ジシアノメチレン−２−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−６−メチル−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）およびその誘導体、ビス（１−フェニルイソキノリン）（アセチルアセトネート）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ））などのイリジウム錯体、オスミウム（Ｏｓ）錯体、白金（Ｐｔ）錯体等を用いることができる。
【００７６】
ここで、本実施形態に係るカルバゾール誘導体が、発光層１１０のホスト材料として含まれる場合、発光層１１０のドーパント材料は、緑色りん光ドーパントであることが特に好ましい。
【００７７】
また、本実施形態に係るカルバゾール誘導体が、正孔注入層１０６および正孔輸送層１０８の少なくともいずれか一方に含まれる場合、発光層１１０は、ホスト材料またはドーパント材料として、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、フルオランテン誘導体、クリセン誘導体、ベンゾアントラセン誘導体、およびトリフェニレン誘導体からなる群より選択されるいずれか１つ以上の縮合多環芳香族化合物を含むことが好ましい。より具体的には、発光層１１０は、ピレン誘導体、および上記一般式（２）で表されるアントラセン誘導体からなる群より選択されるいずれか１つ以上の化合物を含むことが好ましい。
【００７８】
電子輸送層１１２は、発光層１１０上に配置され、陰極１１６から発光層１１０へ電子を輸送する機能を備えた層である。電子輸送層１１２は、例えば、Ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｉｕｍ（Ａｌｑ３）や含窒素芳香環を有する材料を用いて形成されてもよい。含窒素芳香環を有する材料としては、例えば、１，３，５−ｔｒｉ［（３−ｐｙｒｉｄｙｌ）−ｐｈｅｎ−３−ｙｌ］ｂｅｎｚｅｎｅなどのピリジン環を含む材料、２，４，６−ｔｒｉｓ（３’−（ｐｙｒｉｄｉｎ−３−ｙｌ）ｂｉｐｈｅｎｙｌ−３−ｙｌ）−１，３，５−ｔｒｉａｚｉｎｅなどのトリアジン環を含む材料、２−（４−（Ｎ−ｐｈｅｎｙｌｂｅｎｚｏｉｍｉｄａｚｏｌｙｌ−１−ｙｌｐｈｅｎｙｌ）−９，１０−ｄｉｎａｐｈｔｈｙｌａｎｔｈｒａｃｅｎｅなどのイミダゾール誘導体を含む材料を挙げることができる。
【００７９】
電子注入層１１４は、電子輸送層１１２上に配置され、陰極１１６からの電子の注入を容易にする機能を備えた層である。電子注入層１１４は、例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、酸化バリウム（ＢａＯ）などを用いて形成されてもよい。
【００８０】
陰極１１６は、電子注入層１１４上に配置され、例えば、仕事関数が小さい金属、合金、導電性化合物等で形成される。具体的には、陰極１１６は、例えば、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ）、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）などを用いて反射型電極として形成されてもよい。また、陰極１１６は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などを用いて透過型電極として形成されてもよい。
【００８１】
なお、図１にて示した有機ＥＬ素子１００の各層を形成する材料は、上記に限定されるものではなく、公知の有機ＥＬ素子用材料を利用することも可能である。
【００８２】
ここで、上述した本実施形態に係る有機ＥＬ素子１００の各層は、真空蒸着、スパッタ（ｓｐｕｔｔｅｒ）、各種塗布法など、材料に応じた適切な成膜方法を選択することにより形成することができる。
【００８３】
例えば、陽極１０４および陰極１１６などの電極層は、電子ビーム蒸着（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）法、熱フィラメント蒸着（ｈｏｔ  ｆｉｌａｍｅｎｔ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）法および真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）法、電気メッキ法および無電解メッキ法などのメッキ（ｐｌａｔｉｎｇ）法により形成することができる。
【００８４】
また、正孔注入層１０６、正孔輸送層１０８、発光層１１０、および電子輸送層１１２、および電子注入層１１４などの層は、例えば、真空蒸着法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ法）、スクリーン印刷（ｓｃｒｅｅｎ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）法およびインクジェット（ｉｎｋ  ｊｅｔ）印刷法といった印刷法、レーザ（ｌａｓｅｒ）転写法、およびスピンコート（ｓｐｉｎ  ｃｏａｔ）法等の塗布法などにより形成することができる。
【００８５】
以上にて、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１００の一例について説明した。
【実施例】
【００８６】
以下では、実施例および比較例を参照しながら、本発明の一実施形態に係るカルバゾール誘導体および該カルバゾール誘導体を含む有機ＥＬ素子について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、あくまでも一例であって、本発明の一実施形態に係るカルバゾール誘導体および有機ＥＬ素子が下記の例に限定されるものではない。
【００８７】
［カルバゾール誘導体の合成］
まず、本実施形態に係るカルバゾール誘導体の合成方法について、上記化合物１〜５および９の合成方法を例示して具体的に説明する。なお、以下に述べる合成方法はあくまでも一例であって、本実施形態に係るカルバゾール誘導体の合成方法が下記の例に限定されるものではない。
【００８８】
（化合物２の合成）
以下の反応式１によって、本実施形態に係るカルバゾール誘導体である化合物２を合成した。
【００８９】
【化７】
2015229662.tif 000009
【００９０】
化合物Ａの合成
Ａｒ雰囲気下にて、５００ｍＬフラスコ（ｆｌａｓｋ）にジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン５，５−ジオキシド（Ｄｉｂｅｎｚｏ［ｂ，ｄ］ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ  ５，５−ｄｉｏｘｉｄｅ）（２．０ｇ）と、濃硫酸（６０ｍＬ）と、Ｎ−ブロモスクシンイミド（ＮＢＳ）（３．２９ｇ）とを加え、室温で２４時間撹拌した。撹拌後、反応混合物を冷水に注ぎ、析出した固体を吸引ろ過して溶媒を留去した。得られた粗成生物を水およびメタノール（ｍｅｔｈａｎｏｌ）で洗浄し、白色固体の化合物Ａ（１．６ｇ，収率４５％）を得た。
【００９１】
なお、化合物Ａに対して１Ｈ−ＮＭＲ（Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）（ＤＭＳＯ−ｄ６，３００ＭＨｚ）測定を行ったところ、測定された化合物Ａのケミカルシフト（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｓｈｉｆｔ）値δは、８．３３（ｄ，２Ｈ）、８．１１−８．１６（ｍ，２Ｈ）、７．９９（ｄｄ，２Ｈ）であった。
【００９２】
化合物Ｂの合成
次に、Ａｒ雰囲気下にて、５００ｍＬフラスコに化合物Ａ（１０．１ｇ）と、水素化リチウムアルミニウム（ＬｉＡｌＨ４）（１．３ｇ）とを加え、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）（１７４ｍＬ）溶媒中で、３時間加熱還流した。空冷後、混合物を酢酸エチル（ｅｔｈｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ）で抽出し、抽出液に硫酸マグネシウム（Ｍｇ２ＳＯ４）および活性白土を加えた後、吸引ろ過して溶媒を留去した。得られた粗生成物は、シリカゲルカラムクロマトグラフィ（ｓｉｌｉｃａ  ｇｅｌ  ｃｏｌｕｍｎ  ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）にて、ジクロロメタン（ｄｉｃｈｌｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）とヘキサン（ｈｅｘａｎｅ）との混合溶媒を用いて精製し、薄黄色固体の化合物Ｂ（４．３４ｇ，収率４７％）を得た。
【００９３】
ここで、化合物Ｂに対してＦＡＢ−ＭＳ（Ｆａｓｔ  Ａｔｏｍ  Ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）測定を行ったところ、測定された化合物Ｂの分子量は、３４２であった。
【００９４】
化合物Ｃの合成
続いて、Ａｒ雰囲気下にて、３００ｍＬの三つ口フラスコに化合物Ｂ（３．５７ｇ）と、９−フェニルカルバゾール−３−ボロン酸（９−ｐｈｅｎｙｌｃａｒｂａｚｏｌｅ−３−ｂｏｒｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）（３．０１ｇ）と、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４）（０．３３ｇ）と、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）（０．７７ｇ）とを加えて、トルエン（ｔｏｌｕｅｎｅ）（１００ｍＬ）溶媒中で、９０℃にて８時間加熱撹拌した。空冷後、水を加えて有機層を分取し、溶媒を留去した。得られた粗生成物は、シリカゲルカラムクロマトグラフィにて、ジクロロメタンとヘキサンとの混合溶媒を用いて精製した後、トルエン／ヘキサン混合溶媒にて再結晶し、白色固体の化合物Ｃ（２．７０ｇ，収率５１％）を得た。
【００９５】
ここで、化合物Ｃに対してＦＡＢ−ＭＳ測定を行ったところ、測定された化合物Ｃの分子量は、５０４であった。
【００９６】
化合物２の合成
続いて、Ａｒ雰囲気下にて、３００ｍＬの三つ口フラスコに化合物Ｃ（３．００ｇ）と、９−フェニルカルバゾール−４−ボロン酸（１．５９ｇ）と、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（０．２９ｇ）と、炭酸カリウム（０．７５ｇ）とを加えて、トルエン（９０ｍＬ）溶媒中で、９０℃にて８時間加熱撹拌した。空冷後、水を加えて有機層を分取し、溶媒を留去した。得られた粗生成物は、シリカゲルカラムクロマトグラフィにて、ジクロロメタンとヘキサンとの混合溶媒を用いて精製した後、トルエン／ヘキサン混合溶媒にて再結晶し、白色固体の化合物２（３．２５ｇ，収率８０％）を得た。
【００９７】
なお、化合物２に対してＦＡＢ−ＭＳ測定を行ったところ、測定された化合物２の分子量は、６６６であった。また、化合物２に対して１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）測定を行ったところ、測定された化合物Ａのケミカルシフト値δは、８．５５（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．８２Ｈｚ）、８．１２−８．０５（ｍ，８Ｈ）、７．９４−７．８７（ｍ，３Ｈ）、７．７７（ｓ，１Ｈ）、７．６９−７．５８（ｍ，４Ｈ）、７．６３−７．６１（ｍ，６Ｈ）、７．５０−７．２５（ｍ，１１Ｈ）であった。以上の結果より、反応式１にて合成された白色固体は、化合物２であることが同定された。
【００９８】
（化合物１の合成）
上記反応式１において、化合物Ｂの代わりに３，６−ジブロモジベンゾフラン（３，６−ｄｉｂｒｏｍｏｄｉｂｅｎｚｏｆｕｒａｎ）を用いた以外は同様にして、化合物１を合成した。
【００９９】
（化合物３の合成）
上記反応式１において、化合物Ｂの代わりに２，７−ジブロモ−９，９−ジメチル−９Ｈ−９−シラフルオレン（２，７−ｄｉｂｒｏｍｏ−９，９−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−９Ｈ−９−ｓｉｌａｆｌｕｏｒｅｎｅ）を用いた以外は同様にして、化合物３を合成した。
【０１００】
（化合物４の合成）
上記反応式１において、化合物Ｂの代わりに２，７−ジブロモ−９，９−ジメチル−９Ｈ−９−ジベンゾゲルモール（２，７−ｄｉｂｒｏｍｏ−９，９−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−９Ｈ−９−ｄｉｂｅｎｚｏｇｅｒｍｏｌｅ）を用いた以外は同様にして、化合物４を合成した。
【０１０１】
（化合物５の合成）
上記反応式１において、ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン５，５−ジオキシドの代わりに３，６−ジブロモジベンゾフランを用い、９−フェニルカルバゾール−４−ボロン酸の代わりに９−フェニルカルバゾール−２−ボロン酸を用いた以外は同様にして、化合物５を合成した。
【０１０２】
（化合物９の合成）
上記反応式１において、ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン５，５−ジオキシドの代わりに３，６−ジブロモジベンゾフランを用い、９−フェニルカルバゾール−３−ボロン酸の代わりに９−フェニルカルバゾール−２−ボロン酸を用いた以外は同様にして、化合物９を合成した。
【０１０３】
［カルバゾール誘導体を正孔輸送材料として含む有機ＥＬ素子の評価］
続いて、真空蒸着を用い、以下の手順にて、本実施形態に係るカルバゾール誘導体を正孔輸送材料として含む有機ＥＬ素子２００を作製し、評価した。
【０１０４】
（実施例１）
まず、あらかじめパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）して洗浄処理を施したＩＴＯ−ガラス基板にオゾン（ｏｚｏｎｅ）による表面処理を行った。なお、該ガラス基板におけるＩＴＯ膜の膜厚は、１５０ｎｍであった。オゾン処理後、直ちに正孔注入材料として、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−（２−ナフチル）フェニルアミノ）トリフェニルアミン（２−ＴＮＡＴＡ）を上記ＩＴＯ膜上に膜厚６０ｎｍで成膜した。
【０１０５】
次に、正孔輸送材料として、上記化合物１を膜厚３０ｎｍで成膜し、正孔輸送層（Ｈｏｌｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）とした。また、発光層として９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）（ホスト材料）に対して、２，５，８，１１−  テトラ−ｔ−ブチルペリレン（ＴＢＰ）（ドーパント材料）を発光層の総質量の３質量％にてドープ（ｄｏｐｅ）した膜を共蒸着によって膜厚２５ｎｍで成膜した。
【０１０６】
続いて、電子輸送材料としてトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）を膜厚２５ｎｍで成膜した。次に、電子注入材料としてフッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍで成膜し、陰極としてアルミニウム（Ａｌ）を膜厚１００ｎｍで成膜して、有機ＥＬ素子２００を作製した。
【０１０７】
（実施例２〜６）
実施例１で用いた化合物１の代わりに化合物２〜５および９をそれぞれ用いた以外は実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を作製した。
【０１０８】
（比較例１〜３）
実施例１で用いた化合物１の代わりに下記化合物３７〜３９をそれぞれ用いた以外は実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を作製した。なお、化合物３７は、ジベンゾヘテロール環におけるカルバゾール環の置換位置が２位および８位である点において、本実施形態に係るカルバゾール誘導体と異なる化合物である。また、化合物３８および３９は、ジベンゾヘテロール環を有しない点において、本実施形態に係るカルバゾール誘導体と異なる化合物である。
【０１０９】
【化８】
2015229662.tif 000010
【０１１０】
作製した有機ＥＬ素子２００の実施例１〜６、比較例１〜３の概略図を図２に示す。作製した有機ＥＬ素子２００は、基板２０２、基板２０２上に配置された陽極２０４、陽極２０４上に配置された正孔注入層２０６、正孔注入層２０６上に配置された正孔輸送層２０８、正孔輸送層２０８上に配置された発光層２１０、発光層２１０上に配置された電子輸送層２１２、電子輸送層２１２上に配置された電子注入層２１４、電子注入層２１４上に配置された陰極２１６から構成されている。
【０１１１】
作製した実施例１〜６、比較例１〜３の有機ＥＬ素子２００の評価結果を以下の表１に示す。なお、作製した有機ＥＬ素子２００の発光特性の評価には、浜松ホトニクス製Ｃ９９２０−１１輝度配向特性測定装置を用いた。また、下記の表１において、電流密度は１０ｍＡ／ｃｍ２にて測定し、半減寿命は１０００ｃｄ／ｍ２にて測定した。
【０１１２】
【表１】
2015229662.tif 000011
【０１１３】
表１の結果を参照すると、本実施形態に係るカルバゾール誘導体である化合物１〜５および９を正孔輸送材料として用いた実施例１〜６は、比較例１〜３に対して、発光寿命が長くなることがわかる。
【０１１４】
具体的には、実施例１〜６で用いたカルバゾール誘導体は、２つの異なるカルバゾール環の間にジベンゾヘテロール環を導入することにより分子の対称性がくずれ、有機ＥＬ素子に好適なアモルファス性を実現している。したがって、実施例１〜６は、比較例２および３に対して駆動電圧が低下し、発光効率が向上していることがわかる。また、実施例１〜６は、電子耐性の高いジベンゾヘテロール環が導入されたカルバゾール誘導体を用いているため、比較例２および３に対して発光寿命が長くなることがわかる。
【０１１５】
さらに、実施例１〜６で用いたカルバゾール誘導体は、ジベンゾヘテロール環におけるカルバゾール環の置換位置が３位および７位であり、窒素原子とヘテロ原子とによるラジカル開裂を抑制することができる。そのため、実施例１〜６は、ジベンゾヘテロール環におけるカルバゾール環の置換位置が異なる比較例１に対して、発光寿命が長くなることがわかる。
【０１１６】
なお、実施例１〜６の発光層には、本実施形態に係るカルバゾール誘導体が正孔輸送材料として用いられた場合に好適なアントラセン誘導体（ＡＤＮ、化合物ａ−２）が含まれており、発光寿命が長くなっていることがわかる。また、実施例１〜６の正孔輸送層の厚さは、３０ｎｍであり、本実施形態に係るカルバゾール誘導体を含む層の好ましい範囲内の厚さになっていることがわかる。
【０１１７】
ここで、実施例１〜３で用いたカルバゾール誘導体は、一般式（１）におけるＸがＯ、Ｓ、またはＳｉＲ１１Ｒ１２であり、より安定性が高い。そのため、実施例１〜３は、ＸがＧｅＲ１３Ｒ１４であり安定性の低いカルバゾール誘導体を用いた実施例４に対して、発光寿命が長くなっていることがわかる。特に、一般式（１）におけるＸがＳであり、さらに安定性が高いカルバゾール誘導体を用いた実施例２は、発光寿命が最も長くなっていることがわかる。
【０１１８】
また、ジベンゾヘテロール環がカルバゾール環の３または４位に置換されたカルバゾール誘導体を用いた実施例１〜４は、ジベンゾヘテロール環がいずれかのカルバゾール環の２位に置換されたカルバゾール誘導体を用いた実施例５および６に対して、発光寿命が長い傾向にあることがわかる。
【０１１９】
以上説明したように、本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、正孔輸送材料として用いることにより、有機ＥＬ素子の発光寿命を長くすることができる。
【０１２０】
［カルバゾール誘導体をホスト材料として含む有機ＥＬ素子の評価］
また、真空蒸着を用い、以下の手順にて、本実施形態に係るカルバゾール誘導体を発光層のホスト材料として含む有機ＥＬ素子３００を作製し、評価した。
【０１２１】
（実施例１１）
まず、あらかじめパターニングして洗浄処理を施したＩＴＯ−ガラス基板にオゾンによる表面処理を行った。なお、該ガラス基板におけるＩＴＯ膜の膜厚は、１５０ｎｍであった。オゾン処理後、直ちに正孔注入材料として、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−（２−ナフチル）フェニルアミノ）トリフェニルアミン（２−ＴＮＡＴＡ）を上記ＩＴＯ膜上に膜厚６０ｎｍで成膜した。
【０１２２】
次に、正孔輸送材料として、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−（３−メチルフェニル）−３，３’−ジメチルベンジジン（ＨＭＴＰＤ）を膜厚３０ｎｍで成膜した。また、発光層として、化合物１（ホスト材料，Ｈｏｓｔ）に対して、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）（ドーパント材料）を発光層の総質量の２０質量％にてドープ（ｄｏｐｅ）した膜を共蒸着によって膜厚２５ｎｍで成膜した。
【０１２３】
続いて、電子輸送材料としてトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）を膜厚２５ｎｍで成膜した。次に、電子注入材料としてフッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍで成膜し、陰極としてアルミニウム（Ａｌ）を膜厚１００ｎｍで成膜して、有機ＥＬ素子３００を作製した。
【０１２４】
（実施例１２〜１６）
実施例１１で用いた化合物１の代わりに化合物２〜５および９をそれぞれ用いた以外は実施例１１と同様にして、有機ＥＬ素子を作製した。
【０１２５】
（比較例１１〜１３）
実施例１１で用いた化合物１の代わりに下記化合物３７〜３９をそれぞれ用いた以外は実施例１１と同様にして、有機ＥＬ素子を作製した。なお、化合物３７は、ジベンゾヘテロール環におけるカルバゾール環の置換位置が２位および８位である点において、本実施形態に係るカルバゾール誘導体と異なる化合物である。また、化合物３８および３９は、ジベンゾヘテロール環を有しない点において、本実施形態に係るカルバゾール誘導体と異なる化合物である。
【０１２６】
【化９】
2015229662.tif 000012
【０１２７】
作製した有機ＥＬ素子３００の実施例１１〜１６、比較例１１〜１３の概略図を図３に示す。作製した有機ＥＬ素子３００は、基板３０２、基板３０２上に配置された陽極３０４、陽極３０４上に配置された正孔注入層３０６、正孔注入層３０６上に配置された正孔輸送層３０８、正孔輸送層３０８上に配置された発光層３１０、発光層３１０上に配置された電子輸送層３１２、電子輸送層３１２上に配置された電子注入層３１４、電子注入層３１４上に配置された陰極３１６から構成されている。
【０１２８】
作製した実施例１１〜１６、比較例１１〜１３の有機ＥＬ素子３００の評価結果を以下の表２に示す。なお、作製した有機ＥＬ素子３００の発光特性の評価には、上記と同様に浜松ホトニクス製Ｃ９９２０−１１輝度配向特性測定装置を用いた。また、下記の表２において、電流密度は１０ｍＡ／ｃｍ２にて測定し、半減寿命は１０００ｃｄ／ｍ２にて測定した。
【０１２９】
【表２】
2015229662.tif 000013
【０１３０】
表２の結果を参照すると、本実施形態に係るカルバゾール誘導体である化合物１〜５および９を発光層のホスト材料として用いた実施例１１〜１６は、比較例１１〜１３に対して、駆動電圧が低下し、発光効率が向上し、発光寿命が長くなっていることがわかる。
【０１３１】
具体的には、実施例１１〜１６で用いられるカルバゾール誘導体は、２つのカルバゾール環の間にジベンゾヘテロール環が導入されることにより、りん光ドーパントに好適な三重項励起状態Ｔ１のエネルギー準位を実現することができる。そのため、実施例１１〜１６は、比較例１２および１３に対して駆動電圧が低下し、発光効率が向上していることがわかる。また、実施例１１〜１６は、電子耐性の高いジベンゾヘテロール環が導入されたカルバゾール誘導体を用いているため、比較例１２および１３に対して発光寿命が長くなることがわかる。
【０１３２】
さらに、実施例１１〜１６で用いたカルバゾール誘導体は、ジベンゾヘテロール環におけるカルバゾール環の置換位置が３位および７位であり、窒素原子とヘテロ原子とによるラジカル開裂を抑制することができる。そのため、実施例１１〜１６は、ジベンゾヘテロール環におけるカルバゾール環の置換位置が異なる比較例１１に対して、発光寿命が長くなることがわかる。
【０１３３】
ここで、実施例１１〜１３で用いたカルバゾール誘導体は、一般式（１）におけるＸがＯ、Ｓ、またはＳｉＲ１１Ｒ１２であり、より安定性が高い。そのため、実施例１１〜１３は、ＸがＧｅＲ１３Ｒ１４であり安定性が低い実施例１４に対して、発光寿命が長くなっていることがわかる。
【０１３４】
さらに、ジベンゾヘテロール環がカルバゾール環の３または４位に置換されたカルバゾール誘導体を用いた実施例１１〜１４は、ジベンゾヘテロール環がいずれかのカルバゾール環の２位に置換されたカルバゾール誘導体を用いた実施例１５および１６に対して、発光寿命が長い傾向にあることがわかる。
【０１３５】
以上説明したように、本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、発光層のホスト材料として用いた場合にも同様に、有機ＥＬ素子の発光寿命を長くすることができることがわかる。
【０１３６】
したがって、本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、高い電子耐性を有し、ジベンゾヘテロール環の３位および７位がカルバゾール環により置換されることでラジカル開裂が抑制されるため、有機ＥＬ素子を長寿命化することができる。また、本実施形態に係るカルバゾール誘導体は、２つのカルバゾール環におけるジベンゾヘテロール環の置換位置が互いに異なることによりアモルファス性が向上するため、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させることができる。
【０１３７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１３８】
なお、前述した実施例においては、本発明の一実施形態に係るカルバゾール誘導体を正孔輸送材料または発光層のホスト材料として用いた有機ＥＬ素子について説明したが、本発明は前述の実施例に限定されない。例えば、本発明の一実施形態に係るカルバゾール誘導体は、その他の発光素子又は発光装置に利用することも可能である。また、図１〜３に示す有機ＥＬ素子は、パッシブ・マトリクス（ｐａｓｓｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ）駆動方式の有機ＥＬディスプレイ（ｄｉｓｐｌａｙ）に利用することができるが、アクティブ・マトリクス（ａｃｔｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ）駆動方式の有機ＥＬディスプレイに利用することも可能である。
【符号の説明】
【０１３９】
１００  有機ＥＬ素子
１０２  基板
１０４  陽極
１０６  正孔注入層
１０８  正孔輸送層
１１０  発光層
１１２  電子輸送層
１１４  電子注入層
１１６  陰極
【図１】
2015229662.tif 000017
【図２】
2015229662.tif 000018
【図３】
2015229662.tif 000019