(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表されるベンゾピリドインドール誘導体。
【化１】
0005683763.tif 000090
式中、
Ａは、単結合または芳香族炭化水素の２価基、芳香族複素環の２価基もしくは縮
合多環芳香族の２価基を表し、
Ａｒ１は、無置換のフェニル基であり、
Ａｒ２は、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表し、
Ｒ１〜Ｒ９は同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩
素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、炭素原子数１〜６のアルキル基、芳香
族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表し、
Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚは炭素原子または窒素原子を表し、
Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚはそのいずれか１つのみが窒素原子であり、該窒素原子はＲ１〜
Ｒ４の水素原子又は置換基を有さない。
【請求項２】
下記一般式（１−１）で表される請求項１記載のベンゾピリドインドール誘導体。
【化２】
0005683763.tif 000091
式中、
Ａ、Ａｒ１、Ａｒ２、Ｒ１〜Ｒ９、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚは前記一般式（１）に示した
意味と同じ意味を示す。
【請求項３】
Ａが単結合である、請求項１に記載のベンゾピリドインドール誘導体。
【請求項４】
Ａが、１個あるいは２個の環を有する芳香族炭化水素の２価基、またはナフタレンの２価基である、請求項１に記載のベンゾピリドインドール誘導体。
【請求項５】
Ａｒ２が、３個以上の環を有する芳香族炭化水素基、または３環性以上の縮合多環芳香族基である、請求項１に記載のベンゾピリドインドール誘導体。
【請求項６】
Ａｒ２が置換基を有するアントラセニル基である、請求項５に記載のベンゾピリドインドール誘導体。
【請求項７】
一対の電極とその間に挟まれた少なくとも一層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、請求項１に記載のベンゾピリドインドール誘導体が、少なくとも１つの有機層の構成材料として用いられ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８】
前記有機層が電子輸送層である、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】
前記有機層が正孔阻止層である、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１０】
前記有機層が発光層である、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１１】
前記有機層が電子注入層である、請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【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に適した化合物と該素子に関し、詳しくはベンゾピリドインドール誘導体と、該誘導体を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と呼ぶことがある。）は自己発光性素子であるため、液晶素子に比べて明るく視認性に優れ、鮮明な表示が可能である。そのため、活発な研究がなされてきた。【０００３】
１９８７年にイーストマン・コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらは各種の役割を各材料に分担した積層構造素子を開発することにより、有機材料を用いた有機ＥＬ素子を実用的なものにした。彼らは電子を輸送することのできる蛍光体と正孔を輸送することのできる有機物とを積層し、両方の電荷を蛍光体の層の中に注入して発光させることにより、１０Ｖ以下の電圧で１０００ｃｄ／ｍ２以上の高輝度を得た（特許文献１および特許文献２参照）。【０００４】
現在まで、有機ＥＬ素子の実用化のために多くの改良がなされてきた。例えば、各種の役割をさらに細分化して、基板上に順次、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極を設けた電界発光素子によって高効率と耐久性が達成されている。【０００５】
また、発光効率の更なる向上を目的として三重項励起子の利用が試みられ、燐光発光性化合物の利用が検討されている。
さらにまた、熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）による発光を利用する素子も開発されている。熱活性化遅延蛍光材料を用いた素子によって５．３％の外部量子効率が実現されている。【０００６】
発光層は、一般的にホスト材料と称される電荷輸送性の化合物に、蛍光性化合物や燐光発光性化合物または遅延蛍光を放射する材料をドープして作製することもできる。有機ＥＬ素子における有機材料の選択は、その素子の効率や耐久性など諸特性に大きな影響を与える。【０００７】
有機ＥＬ素子においては、両電極から注入された電荷が発光層で再結合して発光が得られるが、正孔、電子の両電荷を如何に効率良く発光層に受け渡すかが重要であり、電子注入性を高め、その移動度を大きくすることで、正孔と電子が再結合する確率を向上させ、更には発光層内で生成した励起子を閉じ込めることによって、高発光効率を得ることができる。そのため、電子輸送材料の果たす役割は重要であり、電子注入性が高く、電子の移動度が大きく、正孔阻止性が高く、さらには正孔に対する耐久性が高い電子輸送材料が求められている。【０００８】
また、素子の寿命に関しては材料の耐熱性やアモルファス性も重要である。耐熱性が低い材料では、素子駆動時に生じる熱により、低い温度でも熱分解が起こり、材料が劣化する。アモルファス性が低い材料では、短い時間でも薄膜の結晶化が起こり、素子が劣化してしまう。そのため、使用する材料には耐熱性が高く、アモルファス性が良好な性質が求められる。【０００９】
代表的な発光材料であるトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（以後、Ａｌｑ３と略称する）は電子輸送材料としても一般的に用いられる。しかし、Ａｌｑ３の仕事関数は５．８ｅＶであり、正孔阻止性能があるとは言えない。【００１０】
正孔の一部が発光層を通り抜けてしまうことを防ぎ、発光層での電荷再結合の確率を向上させる方策には、正孔阻止層を挿入する方法がある。正孔阻止材料としてはこれまでに、トリアゾール誘導体（特許文献３参照）やバソクプロイン（以後、ＢＣＰと略称する）、アルミニウムの混合配位子錯体｛例えば、アルミニウム（III）ビス（２−メチル−８−キノリナート）−４−フェニルフェノレート（以後、ＢＡｌｑと略称する）｝などが提案されている。【００１１】
また、正孔阻止性に優れた電子輸送材料として、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（以後、ＴＡＺと略称する）が提案されている（特許文献３参照）。【００１２】
ＴＡＺは仕事関数が６．６ｅＶと大きく正孔阻止能力が高い。そのため、真空蒸着や塗布などによって作製される蛍光発光層や燐光発光層の、陰極側に積層する電子輸送性の正孔阻止層として使用されると、有機ＥＬ素子の高効率化に寄与する。【００１３】
しかし、電子輸送性が低いことがＴＡＺにおける大きな課題であり、より電子輸送性の高い電子輸送材料と組み合わせて、有機ＥＬ素子を作製する必要がある。【００１４】
また、ＢＣＰも仕事関数が６．７ｅＶと大きく正孔阻止能力が高い。しかし、ガラス転移点（Ｔｇ）が８３℃と低いことから、薄膜の安定性に乏しく、正孔阻止層として十分に機能しているとは言えない。【００１５】
即ち、いずれの材料も膜安定性が不足しているか、或いは正孔を阻止する機能が不十分である。有機ＥＬ素子の素子特性を改善させるために、電子の注入・輸送性能と正孔阻止能力に優れ、薄膜状態での安定性が高い有機化合物が求められている。【００１６】
かかる欠点を改善した化合物として、ベンゾピリドインドール環構造を有する化合物が提案されている（特許文献４参照）。【００１７】
しかしながら、特許文献４の化合物を電子注入層または／および電子輸送層に用いた素子では、発光効率などの改良はされているものの、まだ十分とはいえず、低駆動電圧化や、更なる高発光効率化、特に高電流効率化が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開平８−４８６５６号公報
【特許文献２】特許第３１９４６５７号公報
【特許文献３】特許第２７３４３４１号公報
【特許文献４】特開２００６−６６５８０号公報
【特許文献５】ＷＯ２００３／０６０９５６号公報
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｐｅｒｋｉｎ  Ｔｒａｎｓ．１，１５０５（１９９９）
【非特許文献２】Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，６０，７５０８（１９９５）
【非特許文献３】Ｓｙｎｔｈ．Ｃｏｍｍｕｎ．，１１，５１３（１９８１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の目的は、高効率、高耐久性の有機ＥＬ素子用の材料として、電子の注入・輸送性能に優れ、正孔阻止能力を有し、薄膜状態での安定性が高く、優れた特性を有する有機化合物を提供することである。【００２１】
本発明の他の目的は、この化合物を用いて、高効率、低駆動電圧、高耐久性の有機ＥＬ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明者らは上記の目的を達成するために、ベンゾピリドインドール環構造が高い電子輸送能力を有していること、及び、耐熱性に優れていることに着目して、ベンゾピリドインドール環構造を有する化合物を設計して化学合成した。更に、該化合物を用いて種々の有機ＥＬ素子を試作し、素子の特性評価を鋭意行なった。その結果、本発明を完成するに至った。【００２３】
本発明によれば、下記一般式（１）で表されるベンゾピリドインドール誘導体が提供される。
【化１】
0005683763.tif 000002
式中、
Ａは、単結合または芳香族炭化水素の２価基、芳香族複素環の２価基もしくは縮
合多環芳香族の２価基を表し、
Ａｒ１は、無置換のフェニル基であり、
Ａｒ２は、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表し、
Ｒ１〜Ｒ９は同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩
素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、炭素原子数１〜６のアルキル基、芳香
族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表し、
Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚは炭素原子または窒素原子を表し、
Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚはそのいずれか１つのみが窒素原子であり、該窒素原子はＲ１〜
Ｒ４の水素原子または置換基を有さない。
【００２４】
本発明のベンゾピリドインドール誘導体においては、
（Ａ）下記一般式（１−１）；
【化２】
0005683763.tif 000003
式中、
Ａ、Ａｒ１、Ａｒ２、Ｒ１〜Ｒ９、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚは前記一般式（１）に示した
意味と同じ意味を示す、
で表されるベンゾピリドインドール誘導体であること、
（Ｂ）Ａが単結合であること、
（Ｃ）Ａが、１個あるいは２個の環を有する芳香族炭化水素の２価基、またはナフタレンの２価基であること、
（Ｄ）Ａｒ２が、３個以上の環を有する芳香族炭化水素基、または３環性以上の縮合多環芳香族基であること、
（Ｅ）Ａｒ２が置換基を有するアントラセニル基であること、
が好ましい。
【００２５】
また、本発明によれば、一対の電極とその間に挟まれた少なくとも一層の有機層を有する有機ＥＬ素子において、前記ベンゾピリドインドール誘導体が、少なくとも１つの有機層の構成材料として用いられていることを特徴とする有機ＥＬ素子が提供される。【００２６】
本発明の有機ＥＬ素子においては、前記有機層が電子輸送層、正孔阻止層、発光層または電子注入層であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のベンゾピリドインドール誘導体は、以下の物理的特性を有する。
（１）電子の注入特性が良い。
（２）電子の移動速度が速い。
（３）正孔阻止能力に優れる。
（４）薄膜状態が安定である。
（５）耐熱性に優れている。【００２８】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、以下の特性を具備する。
（６）発光効率および電力効率が高い。
（７）発光開始電圧が低い。
（８）実用駆動電圧が低い。
（９）耐久性が優れている。【００２９】
本発明のベンゾピリドインドール誘導体は、有機ＥＬ素子の電子注入層および／または電子輸送層の構成材料として使用することができる。従来の材料に比べて電子の注入・移動速度の高い本発明のベンゾピリドインドール誘導体を電子注入層および／または電子輸送層に用いることにより、以下の効果が得られる。
（ａ）電子輸送層から発光層への電子輸送効率が向上する。
（ｂ）発光効率が向上する。
（ｃ）駆動電圧が低下して、有機ＥＬ素子の耐久性が向上する。【００３０】
本発明のベンゾピリドインドール誘導体は、有機ＥＬ素子の正孔阻止層の構成材料としても使用することができる。優れた正孔阻止能力を有し、従来の材料に比べて電子輸送性に優れ、かつ薄膜状態の安定性が高い本発明のベンゾピリドインドール誘導体を正孔阻止層に用いることにより、以下の効果が得られる。
（ｄ）高い発光効率を有する。
（ｅ）駆動電圧が低下する。
（ｆ）電流耐性が改善され、有機ＥＬ素子の最大発光輝度が向上する。【００３１】
本発明のベンゾピリドインドール誘導体は、有機ＥＬ素子の発光層の構成材料としても使用することができる。従来の材料に比べて電子輸送性に優れ、かつバンドギャップの広い本発明のベンゾピリドインドール誘導体を発光層のホスト材料として用い、ドーパントと呼ばれる蛍光発光体や燐光発光体を担持させて、発光層を形成することにより、以下の効果が得られる。
（ｇ）駆動電圧が低下する。
（ｈ）発光効率が改善される。【００３２】
即ち、本発明の有機ＥＬ素子は、従来の電子輸送材料より電子の注入性が高く、移動度が大きく、優れた正孔阻止能力を有し、正孔に対する安定性が高く、かつ薄膜状態が安定な、ベンゾピリドインドール誘導体を用いている。そのため、発光層内で生成した励起子を閉じ込めることができ、さらに正孔と電子が再結合する確率を向上させ、高発光効率を得ることができると共に、駆動電圧が低下して、高耐久性を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例１の化合物（化合物３）の１Ｈ−ＮＭＲチャート図である。
【図２】実施例２の化合物（化合物５５）の１Ｈ−ＮＭＲチャート図である。
【図３】実施例３、４および比較例１のＥＬ素子構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の新規なベンゾピリドインドール誘導体は、下記一般式（１）で表され、基本骨格として、ベンゾピリドインドール環を有している。
【化３】
0005683763.tif 000004
【００３５】
上記一般式（１）で表されるベンゾピリドインドール誘導体においては、‐Ａ‐Ａｒ２がインドール環中のベンゼン環において、窒素原子に対してパラ位に結合していることが好ましく、かかる態様は下記一般式（１−１）で表される。
【化４】
0005683763.tif 000005
【００３６】
＜Ａ＞
一般式（１）または（１−１）において、Ａは、単結合または芳香族炭化水素の２価基、芳香族複素環の２価基もしくは縮合多環芳香族の２価基を表す。芳香族炭化水素、芳香族複素環または縮合多環芳香族としては、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、テトラキスフェニル、スチレン、ナフタレン、アントラセン、アセナフチレン、フルオレン、フェナントレン、インダン、ピレン、トリフェニレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン、クリセン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、フラン、ピロール、チオフェン、キノリン、イソキノリン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、インドリン、カルバゾール、カルボリン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ピラゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ナフチリジン、フェナントロリン、アクリジン、ビピリジン、フェニルピリジン等が挙げられる。
【００３７】
Ａで表される芳香族炭化水素、芳香族複素環または縮合多環芳香族の２価基は、上記芳香族炭化水素、芳香族複素環または縮合多環芳香族から水素原子を２個取り除いてできる。尚、芳香族炭化水素は、縮合多環構造を有さない。一方、芳香族複素環は、縮合多環構造を有するものであってもよい。
【００３８】
Ａで表される芳香族炭化水素、芳香族複素環または縮合多環芳香族の２価基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば以下のものを挙げることができる。
重水素原子；
シアノ基；
ニトロ基；
ハロゲン原子、例えばフッ素原子、塩素原子；
炭素原子数１〜６のアルキル基、例えばメチル基、エチル基、ｎ−
プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒ
ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、
ｎ−ヘキシル基；
炭素原子数１〜６のアルキルオキシ基、例えばメチルオキシ基、エ
チルオキシ基、プロピルオキシ基；
アルケニル基、例えばアリル基；
アリールオキシ基、例えばフェニルオキシ基、トリルオキシ基；
アリールアルキルオキシ基、例えばベンジルオキシ基、フェネチル
オキシ基；
芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基、例えばフェニル基、ビ
フェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基、
フェナントレニル基、フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、
ペリレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、テトラキ
スフェニル基、スチリル基、アセナフテニル基、フェニルナフチル基
；
芳香族複素環基、例えばピリジル基、チエニル基、フリル基、ピロ
リル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチ
エニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、
ベンゾチアゾリル基、キノキサリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピ
ラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、カルボリニ
ル基、トリアジニル基、ピリミジニル基、ナフチリジニル基、フェナ
ントロリニル基、アクリジニル基；
アリールビニル基、例えばスチリル基、ナフチルビニル基；
アシル基、例えばアセチル基、ベンゾイル基；
上述の置換基のうち、炭素原子数１〜６のアルキル基および炭素原子数１〜６のアルキルオキシ基は、直鎖状であっても分岐状であってもよい。
上述の置換基は、さらに上記の例示置換基で置換されていても良い。また、置換基同士が単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。
【００３９】
＜Ａｒ１、Ａｒ２＞
一般式（１）または（１−１）において、Ａｒ１、Ａｒ２は同一でも異なってもよく、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表す。
Ａｒ１、Ａｒ２で表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、アントラセニル基、アセナフテニル基、フェナントレニル基、トリフェニレニル基、フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、トリアジニル基、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、チエニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、アクリジニル基、クリセニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基等を挙げることができる。
【００４０】
Ａｒ１、Ａｒ２で表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基は置換基を有していてもよい。置換基としては、上記Ａで表される芳香族炭化水素、芳香族複素環または縮合多環芳香族の２価基が有してもよい置換基として例示したものと同じものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
【００４１】
＜Ｒ１〜Ｒ９＞
一般式（１）または（１−１）において、Ｒ１〜Ｒ９は同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、炭素原子数１〜６のアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表す。
Ｒ１〜Ｒ９で表される炭素原子数１〜６のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、２−メチルプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、３−メチルブチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｉｓｏ−ヘキシル基、ｔｅｒｔ−ヘキシル基等を挙げることができる。炭素原子数１〜６のアルキル基は、直鎖状であっても分岐状であってもよい。
【００４２】
Ｒ１〜Ｒ９で表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、上記Ａｒ１、Ａｒ２で表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基で例示したものと同じものを挙げることができる。
【００４３】
Ｒ１〜Ｒ９で表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基は置換基を有していてもよい。置換基としては、上記Ａで表される芳香族炭化水素、芳香族複素環または縮合多環芳香族の２価基が有してもよい置換基として例示したものと同じものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
【００４４】
＜Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚ＞
一般式（１）または（１−１）において、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚは炭素原子または窒素原子を表し、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚのいずれか１つのみが窒素原子（残りの３つが炭素原子）である。Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚのいずれか１つが窒素原子である場合、この窒素原子はＲ１〜Ｒ４の水素原子もしくは置換基を有さないものとする。即ち、Ｗが窒素原子である場合はＲ１が、Ｘが窒素原子である場合はＲ２が、Ｙが窒素原子である場合はＲ３が、Ｚが窒素原子である場合はＲ４が存在しない。
【００４５】
＜好適な基＞
一般式（１）または（１−１）で表される本発明のベンゾピリドインドール誘導体において、Ａとしては、１個あるいは２個の環を有する芳香族炭化水素の２価基、１個あるいは２個の環を有する芳香族複素環の２価基、ナフタレンの２価基または単結合が好ましい。１個あるいは２個の環を有する芳香族炭化水素および１個あるいは２個の環を有する芳香族複素環としては、ベンゼン、ビフェニル、スチレン、インダン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、フラン、ピロール、チオフェン、キノリン、イソキノリン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、インドリン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ピラゾール、ナフチリジン、ビピリジン、フェニルピリジン等が挙げられる。さらに、Ａとしては、１個あるいは２個の環を有する芳香族炭化水素の２価基もしくはナフタレンの２価基または単結合が好ましく、ベンゼン、ビフェニルもしくはナフタレンから水素原子を２個取り除いてできる２価基または単結合がより好ましく、ベンゼンもしくはビフェニルから水素原子を２個取り除いてできる２価基または単結合が特に好ましい。
【００４６】
Ａｒ１としては、芳香族炭化水素基、縮合多環芳香族基、ジベンゾチエニル基などの含硫黄芳香族複素環、またはジベンゾフラニル基などの含酸素芳香族複素環が好ましく、化合物のバイポーラ性の観点から、フェニル基がより好ましく、無置換のフェニル基が特に好ましい。
【００４７】
Ａｒ２としては、３個以上の環を有する芳香族炭化水素基、３個以上の環を有する芳香族複素環基または３環性以上の縮合多環芳香族基が好ましい。３個以上の環を有する芳香族炭化水素基、３個以上の環を有する芳香族複素環基または３環性以上の縮合多環芳香族基としては、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、アントラセニル基、アセナフテニル基、フェナントレニル基、トリフェニレニル基、フルオレニル基、ピレニル基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、フェナントロリニル基、アクリジニル基、クリセニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基等を挙げることができる。
更に、Ａｒ２は、ベンゾピリドインドール誘導体に電荷の偏りを付与するという観点から、３個以上の環を有する芳香族炭化水素基もしくは３環性以上の縮合多環芳香族基またはジベンゾチエニル基、カルバゾリル基、フェナントロリニル基、ジベンゾフラニル基が好ましく、３個以上の環を有する芳香族炭化水素基または３環性以上の縮合多環芳香族基がより好ましく、アントラセニル基が特に好ましい。アントラセニル基は、無置換でも置換基を有していてもよいが、置換基を有する方が好ましい。
【００４８】
Ａｒ２が有していてもよい置換基としては、芳香族炭化水素基もしくは縮合多環芳香族基または芳香族複素環基、例えばフェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、アントラセニル基、アセナフテニル基、フェナントレニル基、フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、ピリジル基、トリアジニル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、チエニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基またはアクリジニル基が好ましく、フェニル基、ビフェニリル基、ナフチル基、フェナントレニル基、フルオレニル基、ピリジル基、トリアジニル基、ピリミジニル基、キノリル基、イソキノリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンジチエニル基がより好ましく、ベンゾピリドインドール誘導体に電荷の偏りを付与するという観点から、フェニル基、ナフチル基が特に好ましい。
【００４９】
Ｒ１〜Ｒ９は、炭素原子数１〜６のアルキル基または水素原子が好ましく、全て水素原子であることが特に好ましい。合成がしやすいからである。
【００５０】
Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚのうち、Ｙが窒素原子であることが好ましい。
【００５１】
上述の好適なＡ、Ａｒ１、Ａｒ２、Ｒ１〜Ｒ９、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚで表される基からわかるように、本発明のベンゾピリドインドール誘導体としては、片側に窒素原子を複数有する構造を有し、もう片方の側には炭素原子と水素原子のみからなる構造を有する誘導体、即ち、非対称な構造を有する誘導体が特に好ましい。かかる誘導体においては電荷に偏りが生じるので、かかる誘導体を用いて有機ＥＬ素子中の有機層、特に電子輸送層、正孔阻止層または電子注入層を形成すると、得られた有機ＥＬ素子は優れた特性を発揮する。
【００５２】
＜製造方法＞
本発明のベンゾピリドインドール誘導体は、例えば、以下の製造方法により合成できる。即ち、目的とするベンゾピリドインドール誘導体が有するＲ１〜Ｒ９に対応する構造を有するベンゾピリドインドール誘導体（以下、「Ｒ１〜Ｒ９を有するベンゾピリドインドール誘導体」と呼ぶことがある。）を用意し、かかるベンゾピリドインドール誘導体の１１位をアリール基で置換し、続いて５位をブロモ化し、続いて、得られたブロモ置換体と、目的のベンゾピリドインドール誘導体が有する−Ａ−Ａｒ２に対応する構造を有するボロン酸またはボロン酸エステルとのｓｕｚｕｋｉカップリング等のクロスカップリング反応を行うことによって、合成できる。
Ｒ１〜Ｒ９を有するベンゾピリドインドール誘導体は、例えば、目的とするベンゾピリドインドール誘導体が有するＲ１〜Ｒ９に対応する構造を有するハロゲノナフチルアミノピリジンに対し、パラジウム触媒による環化反応を行うことで、合成することができる（非特許文献１参照）。
１１位のアリール化は、例えば、Ｒ１〜Ｒ９を有するベンゾピリドインドール誘導体と、種々の芳香族炭化水素化合物、縮合多環芳香族化合物または芳香族複素環化合物のハライドとのＵｌｌｍａｎｎ反応やＢｕｃｈｗａｒｄ−Ｈａｒｔｗｉｇ反応などの縮合反応により、行うことができる。
５位のブロモ化は、例えば、１１位がアリール基で置換されたベンゾピリドインドール誘導体と、Ｎ−ブロモスクシンイミド等とを反応させることにより、行うことができる。ブロモ化の試薬、条件を変更することによって、置換位置の異なるブロモ置換体を得ることができる。
Ｓｕｚｕｋｉカップリングなどのクロスカップリング反応に用いられるボロン酸またはボロン酸エステルは、既知の方法によって合成することができる（非特許文献２参照）。Ｓｕｚｕｋｉカップリングなどのクロスカップリング反応の具体的な条件および工程は、非特許文献３に開示されている。
【００５３】
得られた化合物の精製はカラムクロマトグラフによる精製、シリカゲル、活性炭、活性白土等による吸着精製、溶媒による再結晶や晶析法、昇華精製法などによって行うことができる。化合物の同定は、ＮＭＲ分析によって行なうことができる。物性値として、融点、ガラス転移点（Ｔｇ）と仕事関数の測定を行うことができる。
【００５４】
融点は、蒸着性の指標となる。ガラス転移点（Ｔｇ）は、薄膜状態の安定性の指標となる。融点とガラス転移点は、粉体を用いて高感度示差走査熱量計（ブルカー・エイエックスエス製、ＤＳＣ３１００Ｓ）によって測定することができる。
【００５５】
仕事関数は、正孔阻止能力の指標となる。仕事関数は、ＩＴＯ基板の上に１００ｎｍの薄膜を作製して、イオン化ポテンシャル測定装置（住友重機械工業株式会社製、ＰＹＳ−２０２型）を用いて測定することができる。
【００５６】
本発明のベンゾピリドインドール誘導体の中で、好ましい化合物の具体例を以下に示すが、本発明は、これらの化合物に限定されるものではない。尚、化合物１は欠番である。
【００５７】
【化５】
0005683763.tif 000006
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００５８】
【化６】
0005683763.tif 000007
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００５９】
【化７】
0005683763.tif 000008
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００６０】
【化８】
0005683763.tif 000009
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００６１】
【化９】
0005683763.tif 000010
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００６２】
【化１０】
0005683763.tif 000011
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００６３】
【化１１】
0005683763.tif 000012
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００６４】
【化１２】
0005683763.tif 000013
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００６５】
【化１３】
0005683763.tif 000014
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００６６】
【化１４】
0005683763.tif 000015
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００６７】
【化１５】
0005683763.tif 000016
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００６８】
【化１６】
0005683763.tif 000017
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００６９】
【化１７】
0005683763.tif 000018
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００７０】
【化１８】
0005683763.tif 000019
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００７１】
【化１９】
0005683763.tif 000020
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００７２】
【化２０】
0005683763.tif 000021
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００７３】
【化２１】
0005683763.tif 000022
Ｙ＝窒素原子
【００７４】
【化２２】
0005683763.tif 000023
Ｙ＝窒素原子
【００７５】
【化２３】
0005683763.tif 000024
Ｙ＝窒素原子
【００７６】
【化２４】
0005683763.tif 000025
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００７７】
【化２５】
0005683763.tif 000026
Ｙ＝窒素原子
【００７８】
【化２６】
0005683763.tif 000027
Ｙ＝窒素原子
【００７９】
【化２７】
0005683763.tif 000028
Ｙ＝窒素原子
【００８０】
【化２８】
0005683763.tif 000029
Ｙ＝窒素原子
【００８１】
【化２９】
0005683763.tif 000030
Ｙ＝窒素原子
【００８２】
【化３０】
0005683763.tif 000031
Ｙ＝窒素原子
【００８３】
【化３１】
0005683763.tif 000032
Ｙ＝窒素原子
【００８４】
【化３２】
0005683763.tif 000033
Ｙ＝窒素原子
【００８５】
【化３３】
0005683763.tif 000034
Ｙ＝窒素原子
【００８６】
【化３４】
0005683763.tif 000035
Ｙ＝窒素原子
【００８７】
【化３５】
0005683763.tif 000036
Ｙ＝窒素原子
【００８８】
【化３６】
0005683763.tif 000037
Ｙ＝窒素原子
【００８９】
【化３７】
0005683763.tif 000038
Ｙ＝窒素原子
【００９０】
【化３８】
0005683763.tif 000039
Ｙ＝窒素原子
【００９１】
【化３９】
0005683763.tif 000040
Ｙ＝窒素原子
【００９２】
【化４０】
0005683763.tif 000041
Ｙ＝窒素原子
【００９３】
【化４１】
0005683763.tif 000042
Ｙ＝窒素原子
【００９４】
【化４２】
0005683763.tif 000043
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００９５】
【化４３】
0005683763.tif 000044
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００９６】
【化４４】
0005683763.tif 000045
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００９７】
【化４５】
0005683763.tif 000046
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００９８】
【化４６】
0005683763.tif 000047
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【００９９】
【化４７】
0005683763.tif 000048
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１００】
【化４８】
0005683763.tif 000049
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１０１】
【化４９】
0005683763.tif 000050
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１０２】
【化５０】
0005683763.tif 000051
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１０３】
【化５１】
0005683763.tif 000052
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１０４】
【化５２】
0005683763.tif 000053
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１０５】
【化５３】
0005683763.tif 000054
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１０６】
【化５４】
0005683763.tif 000055
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１０７】
【化５５】
0005683763.tif 000056
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１０８】
【化５６】
0005683763.tif 000057
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１０９】
【化５７】
0005683763.tif 000058
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１１０】
【化５８】
0005683763.tif 000059
Ｙ＝窒素原子
【０１１１】
【化５９】
0005683763.tif 000060
Ｙ＝窒素原子
【０１１２】
【化６０】
0005683763.tif 000061
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１１３】
【化６１】
0005683763.tif 000062
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１１４】
【化６２】
0005683763.tif 000063
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１１５】
【化６３】
0005683763.tif 000064
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１１６】
【化６４】
0005683763.tif 000065
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１１７】
【化６５】
0005683763.tif 000066
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１１８】
【化６６】
0005683763.tif 000067
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１１９】
【化６７】
0005683763.tif 000068
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１２０】
【化６８】
0005683763.tif 000069
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１２１】
【化６９】
0005683763.tif 000070
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１２２】
【化７０】
0005683763.tif 000071
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１２３】
【化７１】
0005683763.tif 000072
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１２４】
【化７２】
0005683763.tif 000073
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１２５】
【化７３】
0005683763.tif 000074
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１２６】
【化７４】
0005683763.tif 000075
Ｘ＝窒素原子
【０１２７】
【化７５】
0005683763.tif 000076
Ａ＝単結合
Ｚ＝窒素原子
【０１２８】
【化７６】
0005683763.tif 000077
Ｙ＝窒素原子
【０１２９】
【化７７】
0005683763.tif 000078
Ｗ＝窒素原子
【０１３０】
【化７８】
0005683763.tif 000079
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１３１】
【化７９】
0005683763.tif 000080
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１３２】
【化８０】
0005683763.tif 000081
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
【０１３３】
＜有機ＥＬ素子＞
上述した本発明のベンゾピリドインドール誘導体を用いて形成される有機層を備えた有機ＥＬ素子（以下、本発明の有機ＥＬ素子と呼ぶことがある。）は、例えば図３に示す層構造をしている。即ち、本発明の有機ＥＬ素子においては、例えば、基板１上に順次、透明陽極２、正孔注入層３、正孔輸送層４、発光層５、正孔阻止層６、電子輸送層７、電子注入層８、陰極９が設けられている。本発明の有機ＥＬ素子は、かかる構造に限定されるものではなく、例えば、発光層５と正孔輸送層４の間に電子阻止層（図示せず）を設けてもよい。これらの多層構造においては有機層を何層か省略することができ、例えば、陽極２と正孔輸送層４の間の正孔注入層３や、発光層５と電子輸送層７の間の正孔阻止層６、電子輸送層７と陰極９の間の電子注入層８を省略し、基板１上に順次、陽極２、正孔輸送層４、発光層５、電子輸送層７、陰極９を有する構成とすることもできる。
【０１３４】
陽極２は、それ自体公知の電極材料で構成されてよく、例えばＩＴＯや金のような仕事関数の大きな電極材料が用いられる。
【０１３５】
正孔注入層３は、従来公知の正孔注入材料を用いて形成することができる。従来公知の正孔注入材料としては、例えば以下のものが挙げられる。
銅フタロシアニンに代表されるポルフィリン化合物；
スターバースト型のトリフェニルアミン誘導体；
トリフェニルアミン３量体および４量体、例えばトリフェニルアミン
構造を３個以上、単結合またはヘテロ原子を含まない２価基で連結した
構造を分子中に有するアリールアミン化合物；
アクセプター性の複素環化合物、例えばヘキサシアノアザトリフェニ
レン；
塗布型の高分子材料；
【０１３６】
正孔注入層（薄膜）は、蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって形成することができる。以下に述べる各種の層も同様に、蒸着やスピンコート、インクジェットなどの公知の方法により成膜することができる。
【０１３７】
正孔輸送層４は、従来公知の正孔輸送材料を用いて形成することができる。従来公知の正孔輸送材料としては、例えば以下のものが挙げられる。
ベンジジン誘導体、例えば
Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（ｍ−トリル）−ベンジジン
（以後、ＴＰＤと略称する）、
Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（α−ナフチル）−ベンジジ
ン（以後、ＮＰＤと略称する）、
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラビフェニリルベンジジン；
１，１−ビス［（ジ−４−トリルアミノ）フェニル］シクロヘキサン
（以後、ＴＡＰＣと略称する）；
種々のトリフェニルアミン３量体および４量体；
上述の正孔輸送材料は、単独で成膜に用いられてもよいが、他の材料と混合して成膜してもよい。また、上記材料を１種または複数種用いて複数の層を形成し、このような層が積層された多層膜を正孔輸送層としてもよい。
【０１３８】
また、本発明においては、正孔注入層３と正孔輸送層４とを兼ねた層を形成することもできる。このような正孔注入・輸送層は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（以後、ＰＥＤＯＴと略称する）／ポリ（スチレンスルフォネート）（以後、ＰＳＳと略称する）などの塗布型の高分子材料を用いて形成することができる。
【０１３９】
また、正孔注入層３（正孔輸送層４も同様）を形成する際には、該層に通常使用される材料に加えて、更に、トリスブロモフェニルアミンヘキサクロルアンチモンなどをＰドーピングしたものや、ＴＰＤなどのベンジジン誘導体の構造をその部分構造に有する高分子化合物などを用いることもできる。
【０１４０】
図示されていない電子阻止層は、公知の電子阻止性化合物を用いて形成することができる。公知の電子阻止性化合物として、例えば以下のものを挙げることができる。
カルバゾール誘導体、例えば
４，４’，４’’−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン
（以後、ＴＣＴＡと略称する）、
９，９−ビス［４−（カルバゾール−９−イル）フェニル］フルオ
レン、
１，３−ビス（カルバゾール−９−イル）ベンゼン（以後、ｍＣＰ
と略称する）、
２，２−ビス（４−カルバゾール−９−イルフェニル）アダマンタ
ン（以後、Ａｄ−Ｃｚと略称する）；
トリフェニルシリル基とトリアリールアミン構造を有する化合物、例
えば
９−［４−（カルバゾール−９−イル）フェニル］−９−［４−（
トリフェニルシリル）フェニル］−９Ｈ−フルオレン；
電子阻止層は、上述の公知の材料を１種又は複数種用いて形成されうる。また、これらの材料を１種或いは複数種用いて複数の層を形成し、このような層が積層された多層膜を電子阻止層とすることもできる。
【０１４１】
発光層５は、本発明のベンゾピリドインドール誘導体のほか、例えば以下の発光材料を用いて形成することができる。
Ａｌｑ３をはじめとするキノリノール誘導体の金属錯体；
各種の金属錯体；
アントラセン誘導体；
ビススチリルベンゼン誘導体；
ピレン誘導体；
オキサゾール誘導体；
ポリパラフェニレンビニレン誘導体；
【０１４２】
発光層５は、ホスト材料とドーパント材料とで構成しても良い。
ホスト材料としては、本発明のベンゾピリドインドール誘導体および前記発光材料に加え、チアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ポリジアルキルフルオレン誘導体などを用いることができる。
ドーパント材料としては、キナクリドン、クマリン、ルブレン、ペリレンおよびそれらの誘導体；ベンゾピラン誘導体；ローダミン誘導体；アミノスチリル誘導体；などを用いることができる。
【０１４３】
発光層５も、１種あるいは２種以上の発光材料を用いて形成することができる。また、発光層５は、単層構成とすることもできるし、複数の層を積層した多層構造とすることもできる。
【０１４４】
さらに、発光材料として燐光性の発光材料を使用することも可能である。燐光性の発光材料としては、イリジウムや白金等の金属錯体の燐光発光体を使用することができる。具体的には、Ｉｒ（ｐｐｙ）３などの緑色の燐光発光体；ＦＩｒｐｉｃ、ＦＩｒ６等の青色の燐光発光体；Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）等の赤色の燐光発光体；などを用いることができる。これらの燐光発光体は、正孔注入・輸送性のホスト材料や電子輸送性のホスト材料にドープして使用することができる。正孔注入・輸送性のホスト材料としては、本発明のベンゾピリドインドール誘導体に加え、
カルバゾール誘導体、例えば４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフ
ェニル（以後、ＣＢＰと略称する）；
ＴＣＴＡ；
ｍＣＰ；
等を用いることができる。電子輸送性のホスト材料としては、例えば以下のものが挙げられる。
ｐ−ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン（以後、ＵＧＨ２と略称
する）；
２，２’，２’’−（１，３，５−フェニレン）−トリス（１−フ
ェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール）（以後、ＴＰＢＩと略称する）
；
これらを用いることで、高性能の有機ＥＬ素子を作製することができる。
【０１４５】
燐光性の発光材料のホスト材料へのドープは、濃度消光を避けるため、発光層全体に対して１〜３０重量パーセントの範囲で、共蒸着によって行うことが好ましい。
【０１４６】
また、発光材料としてＰＩＣ−ＴＲＺ、ＣＣ２ＴＡ、ＰＸＺ−ＴＲＺ、４ＣｚＩＰＮなどのＣＤＣＢ誘導体などの遅延蛍光を放射する材料を使用することも可能である。
【０１４７】
正孔阻止層６は、本発明のベンゾピリドインドール誘導体のほか、正孔阻止性を有する公知の化合物を用いて形成することができる。正孔阻止性を有する公知の化合物としては、例えば以下のものを挙げることができる。
フェナントロリン誘導体、例えばバソクプロイン（以後、ＢＣＰと
略称する）；
キノリノール誘導体の金属錯体、例えばＢＡｌｑ；
各種の希土類錯体；
オキサゾール誘導体；
トリアゾール誘導体；
トリアジン誘導体；
正孔阻止層も、単層或いは多層の積層構造とすることができ、各層は、本発明のベンゾピリドインドール誘導体や上述した正孔阻止作用を有する化合物の１種或いは２種以上を用いて成膜される。
【０１４８】
本発明のベンゾピリドインドール誘導体および上記の正孔阻止性を有する公知の材料は、以下に述べる電子輸送層７の形成にも使用することができる。即ち、本発明のベンゾピリドインドール誘導体または上記の正孔阻止性を有する公知の材料を用いることにより、正孔阻止層６兼電子輸送層７である層を形成することができる。
【０１４９】
電子輸送層７は、本発明のベンゾピリドインドール誘導体のほか、電子輸送性を有する公知の化合物を用いて形成される。電子輸送性を有する公知の化合物としては、例えば以下のものを挙げることができる。
Ａｌｑ３、ＢＡｌｑをはじめとするキノリノール誘導体の金属錯体；
各種金属錯体；
トリアゾール誘導体；
トリアジン誘導体；
オキサジアゾール誘導体；
ピリジン誘導体；
ピリミジン誘導体；
ベンズイミダゾール誘導体；
チアジアゾール誘導体；
アントラセン誘導体；
カルボジイミド誘導体；
キノキサリン誘導体；
ピリドインドール誘導体；
フェナントロリン誘導体；
シロール誘導体；
電子輸送層も、単層或いは多層の積層構造とすることができ、各層は、本発明のベンゾピリドインドール誘導体や上述した電子輸送作用を有する化合物の１種或いは２種以上を用いて製膜される。
【０１５０】
電子注入層８も、本発明のベンゾピリドインドール誘導体のほか、それ自体公知の材料、例えば以下のものを用いて形成することができる。
フッ化リチウム、フッ化セシウムなどのアルカリ金属塩；
フッ化マグネシウムなどのアルカリ土類金属塩；
リチウムキノリノールなどのキノリノール誘導体の金属錯体；
酸化アルミニウムなどの金属酸化物；
電子注入層は、電子輸送層と陰極の好ましい選択においては、省略することができる。
【０１５１】
さらに、電子注入層８あるいは電子輸送層７において、該層に通常使用される材料に対し、さらにセシウムなどの金属をＮドーピングしたものを用いることができる。
【０１５２】
陰極９には、アルミニウムのような仕事関数の低い電極材料や、マグネシウム銀合金、マグネシウムインジウム合金、アルミニウムマグネシウム合金のような、より仕事関数の低い合金が電極材料として用いられる。
【実施例】
【０１５３】
本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。【０１５４】
＜実施例１：化合物３の合成＞
５−｛９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン−２−イル｝−１１−フェニル−１１Ｈ−ベンゾ［ｇ］ピリド［４，３−ｂ］インドールの合成；
【化８１】
0005683763.tif 000082
Ａ＝単結合
Ｙ＝窒素原子
窒素置換した反応容器に、
５−ブロモ−１１−フェニル−１１Ｈ−ベンゾ［ｇ］ピリド［４，
３−ｂ］インドール                          ４．０ｇ、
９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン−２−イルボ
ロン酸                                      ５．６ｇ、
テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム
０．６ｇ、
２Ｍ炭酸カリウム水溶液                    １５ｍｌ、
トルエン                                  ６０ｍｌ及び
エタノール                                １５ｍｌ
を加えて加熱し、還流下で８．５時間撹拌した。室温まで冷却し、メタノール３０ｍｌ、水３０ｍｌを加えて攪拌し、析出する粗製物をろ過によって採取した。粗製物をカラムクロマトグラフ（担体：ＮＨシリカゲル、溶離液：トルエン）によって精製し、５−｛９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン−２−イル｝−１１−フェニル−１１Ｈ−ベンゾ［ｇ］ピリド［４，３−ｂ］インドール（化合物３）の黄色粉体４．８ｇ（収率６２％）を得た。【０１５５】
得られた黄色粉体についてＮＭＲを使用して構造を同定した。１Ｈ−ＮＭＲ測定結果を図１に示した。１Ｈ−ＮＭＲ（ＴＨＦ−ｄ８）で以下の３４個の水素のシグナルを検出した。
δ（ｐｐｍ）＝９．３５（１Ｈ）
８．３８（１Ｈ）
８．２５（１Ｈ）
８．１９（１Ｈ）
８．１２（１Ｈ）
８．０９（１Ｈ）
８．０７（２Ｈ）
８．０１（１Ｈ）
７．９９（１Ｈ）
７．９７（１Ｈ）
７．９２（２Ｈ）
７．９０（１Ｈ）
７．８０−７．７８（１Ｈ）
７．７７−７．７５（１Ｈ）
７．７３−７．６５（５Ｈ）
７．６３−７．６０（２Ｈ）
７．５８−７．５４（３Ｈ）
７．５０−７．４８（２Ｈ）
７．４６（１Ｈ）
７．３６−７．３３（３Ｈ）
７．１６（１Ｈ）
７．０１（１Ｈ）【０１５６】
＜実施例２：化合物５５の合成＞
５−｛４−（１０−フェニル−アントラセン−９−イル）フェニル｝−１１−フェニル−１１Ｈ−ベンゾ［ｇ］ピリド［４，３−ｂ］インドールの合成；
【化８２】
0005683763.tif 000083
Ｙ＝窒素原子
窒素置換した反応容器に、
５−ブロモ−１１−フェニル−１１Ｈ−ベンゾ［ｇ］ピリド［４，
３−ｂ］インドール                          ４．０ｇ、
４，４，５，５−テトラメチル−２−｛４−（１０−フェニル−ア
ントラセン−９−イル）フェニル｝−［１，３，２］ジオキサボラン
５．４ｇ、
テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム
０．１ｇ、
２Ｍ炭酸カリウム水溶液                    １５ｍｌ、
トルエン                                  ６０ｍｌ及び
エタノール                                １５ｍｌ
を加えて加熱し、還流下で７時間撹拌した。室温まで冷却した後、水３０ｍｌを加えて攪拌し、分液操作によって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮して粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ（担体：ＮＨシリカゲル、溶離液：トルエン／ヘキサン）によって精製し、５−｛４−（１０−フェニル−アントラセン−９−イル）フェニル｝−１１−フェニル−１１Ｈ−ベンゾ［ｇ］ピリド［４，３−ｂ］インドール（化合物５５）の淡黄色粉体６．１ｇ（収率９２．４％）を得た。【０１５７】
得られた淡黄色粉体についてＮＭＲを使用して構造を同定した。１Ｈ−ＮＭＲ測定結果を図２に示した。１Ｈ−ＮＭＲ（ＴＨＦ−ｄ８）で以下の３０個の水素のシグナルを検出した。
δ（ｐｐｍ）＝９．５４（１Ｈ）
８．５４（１Ｈ）
８．４７（１Ｈ）
８．３３（１Ｈ）
７．９０（２Ｈ）
７．８８（２Ｈ）
７．８０−７．６１（１２Ｈ）
７．５７（１Ｈ）
７．５２（１Ｈ）
７．５０（２Ｈ）
７．４２（２Ｈ）
７．３７（２Ｈ）
７．３０（１Ｈ）
７．１１（１Ｈ）【０１５８】
＜融点およびガラス転移点の測定＞
上記実施例で得られた本発明のベンゾピリドインドール誘導体について、高感度示差走査熱量計（ブルカー・エイエックスエス製、ＤＳＣ３１００Ｓ）によって融点とガラス転移点を求めた。
融点          ガラス転移点
実施例１の化合物          ３３９℃          ２０３℃
実施例２の化合物          ２１５℃          １７８℃【０１５９】
本発明のベンゾピリドインドール誘導体は１００℃以上、特に１７０℃以上のガラス転移点を有している。このことは、本発明の化合物において薄膜状態が安定であることを示している。更に、融点が高く蒸着性に優れており、また、本発明のベンゾピリドインドール誘導体は、取扱いが容易であるという利点もある。【０１６０】
＜仕事関数の測定＞
上記実施例で得られた本発明のベンゾピリドインドール誘導体を用いて、ＩＴＯ基板の上に膜厚１００ｎｍの蒸着膜を作製して、イオン化ポテンシャル測定装置（住友重機械工業株式会社製、ＰＹＳ−２０２型）で仕事関数を測定した。
仕事関数
実施例１の化合物          ５．９４ｅＶ
実施例２の化合物          ５．９８ｅＶ【０１６１】
本発明のベンゾピリドインドール誘導体はＮＰＤ、ＴＰＤなどの一般的な正孔輸送材料がもつ仕事関数５．５ｅＶより大きい値を有しており、即ち、大きな正孔阻止能力を有している。【０１６２】
（有機ＥＬ素子特性の評価）
＜実施例３＞
ガラス基板１上に透明陽極２としてＩＴＯ電極をあらかじめ形成したものの上に、正孔注入層３、正孔輸送層４、発光層５、正孔阻止層６、電子輸送層７、電子注入層８、陰極（アルミニウム電極）９の順に蒸着して、図３に示すような有機ＥＬ素子を作製した。【０１６３】
具体的には、膜厚１５０ｎｍのＩＴＯを成膜したガラス基板１を有機溶媒で洗浄した後に、酸素プラズマ処理にて表面を洗浄した。その後、このＩＴＯ電極付きガラス基板を真空蒸着機内に取り付け、０．００１Ｐａ以下まで減圧し、透明陽極２を形成した。続いて、透明陽極２を覆うように正孔注入層３として、下記構造式の化合物７８を蒸着速度６ｎｍ／ｍｉｎで膜厚２０ｎｍとなるように形成した。この正孔注入層３の上に、正孔輸送層４として下記構造式の化合物７９を蒸着速度６ｎｍ／ｍｉｎで膜厚４０ｎｍとなるように形成した。この正孔輸送層４の上に、発光層５として下記構造式の化合物８０と下記構造式の化合物８１を、蒸着速度比が化合物８０：化合物８１＝５：９５となる蒸着速度で二元蒸着を行い、膜厚３０ｎｍとなるように形成した。この発光層５の上に、正孔阻止層６兼電子輸送層７として実施例１の化合物（化合物３）を蒸着速度６ｎｍ／ｍｉｎで膜厚３０ｎｍとなるように形成した。この正孔阻止層６兼電子輸送層７の上に、電子注入層８としてフッ化リチウムを蒸着速度０．６ｎｍ／ｍｉｎで膜厚０．５ｎｍとなるように形成した。最後に、アルミニウムを膜厚１５０ｎｍとなるように蒸着して陰極９を形成した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で、直流電圧を印加したときの発光特性の測定を行った。測定結果を表１に示した。
【化８３】
0005683763.tif 000084
【化８４】
0005683763.tif 000085
【化８５】
0005683763.tif 000086
【化８６】
0005683763.tif 000087
【０１６４】
＜実施例４＞
正孔阻止層６兼電子輸送層７の材料として実施例１の化合物（化合物３）に代えて実施例２の化合物（化合物５５）を用いた点以外は、実施例３と同様の条件で有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で直流電圧を印加したときの発光特性の測定を行った。測定結果を表１に示した。【０１６５】
＜比較例１＞
比較のために、正孔阻止層６兼電子輸送層７の材料として実施例１の化合物（化合物３）に代えて下記構造式の化合物８２（特許文献５参照）を用いた点以外は、実施例３と同様の条件で有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で直流電圧を印加したときの発光特性の測定を行った。測定結果を表１に示した。
【化８７】
0005683763.tif 000088
【０１６６】
【表１】
0005683763.tif 000089
【０１６７】
表１に示す様に、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２の電流を流したときの駆動電圧は、化合物８２を用いた比較例１の有機ＥＬ素子が５．９５Ｖであるのに対して、実施例３および実施例４の有機ＥＬ素子では５．２３〜５．４１Ｖであり、低電圧化した。また、輝度は比較例１の有機ＥＬ素子が７９２ｃｄ／ｍ２であるのに対して、実施例３および実施例４の有機ＥＬ素子では８５６〜８７８ｃｄ／ｍ２であり、発光効率は比較例１の有機ＥＬ素子が７．９２ｃｄ／Ａであるのに対して、実施例３および実施例４の有機ＥＬ素子では８．５６〜８．７８ｃｄ／Ａであり、電力効率は比較例１の有機ＥＬ素子が４．１９ｌｍ／Ｗであるのに対して、実施例３および実施例４の有機ＥＬ素子では５．１０〜５．１４ｌｍ／Ｗであって、いずれにおいても、比較例１の有機ＥＬ素子に対して、実施例３および実施例４の有機ＥＬ素子では大きく向上した。【０１６８】
実施例３、４および比較例１で得られた有機ＥＬ素子を用いて発光開始電圧を測定した。結果を以下に示した。
有機ＥＬ素子      化合物            発光開始電圧［Ｖ］
実施例３        化合物３              ２．８
実施例４        化合物５５            ２．８
比較例１        化合物８２            ３．１
その結果、化合物８２を使用した比較例１の有機ＥＬ素子に対し、実施例３および実施例４の有機ＥＬ素子では発光開始電圧を低電圧化していることが分かる。【０１６９】
このように本発明の有機ＥＬ素子は、一般的な電子輸送材料である化合物８２を用いた素子と比較して、発光効率および電力効率に優れており、さらに実用駆動電圧の顕著な低下が達成できることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１７０】
本発明のベンゾピリドインドール誘導体は、電子の注入特性が良く、正孔阻止能力に優れており、耐熱性に優れており、薄膜状態が安定であるため、有機ＥＬ素子用の化合物として優れている。該化合物を用いて有機ＥＬ素子を作製することにより、高い効率を得ることができると共に、駆動電圧を低下させることができ、耐久性を改善させることができる。例えば、家庭電化製品や照明の用途への展開が可能となった。
【符号の説明】
【０１７１】
１  ガラス基板
２  透明陽極
３  正孔注入層
４  正孔輸送層
５  発光層
６  正孔阻止層
７  電子輸送層
８  電子注入層
９  陰極
【要約】
本発明によれば、下記一般式（１）で表されるベンゾピリドインドール誘導体、及び、該誘導体が少なくとも１つの有機層の構成材料として用いられた、一対の電極とその間に挟まれた少なくとも一層の有機層を有する有機ＥＬ素子が提供される。本発明の上記誘導体は、電子の注入・輸送性能に優れ、正孔阻止能力を有し、薄膜状態での安定性が高く、優れた特性を有し、そのため、高効率、低駆動電圧、高耐久性の有機ＥＬ素子の材料として有用である。
0005683763.tif 000092
（式中、Ａは、単結合又は芳香族炭化水素の２価基等を表し、
Ａｒ１、Ａｒ２は同一でも異なってもよく、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基又は縮合多環芳香族基を表し、
Ｒ１〜Ｒ９は同一でも異なってもよく、水素原子等を表し、
Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚは炭素原子又は窒素原子を表し、
Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚはそのいずれか１つのみが窒素原子であり、
該窒素原子はＲ１〜Ｒ４の水素原子又は置換基を有さない。）【図１】
0005683763.tif 000093
【図２】
0005683763.tif 000094
【図３】
0005683763.tif 000095