CN102939674B - 有机场致发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种有机场致发光元件(有机EL元件)，所述有机场致发光元件改善元件的发光效率、充分确保驱动稳定性且具有简单的构成。该有机EL元件在层叠于基板上的阳极和阴极之间具有发光层，该发光层含有磷光发光性掺杂剂和1,9位取代的咔唑化合物作为主体材料。作为1,9位取代咔唑化合物，可例示下述式(1)所示的化合物。需要说明的是，式(1)中，Ar表示芳香族烃基或芳香族杂环，L表示芳香族烃基或芳香族杂环基，R1～R3表示氢、烷基、环烷基、芳香族烃基或芳香族杂环基，n表示1～3的整数。

Description

有机场致发光元件
技术领域
本发明涉及使用了特定结构的咔唑化合物的有机场致发光元件。
背景技术
一般而言，有机场致发光元件(以下，称为有机EL元件)，作为其最简单的结构由发光层及夹持该层的一对对置电极构成。即，在有机EL元件中，利用以下现象：当在两电极间施加电场时，从阴极注入电子，从阳极注入空穴，这些电子和空穴在发光层中复合，发出光。
近年来，进行了使用有有机薄膜的有机EL元件的开发。特别是，为了提高发光效率，以提高由电极的载流子注入的效率为目的，进行电极的种类的最优化，通过在电极间以薄膜的形式设置包含芳香族二胺的空穴传输层和包含8-羟基喹啉铝配合物(以下，称为Alq3)的发光层的元件的开发，与以往的使用有蒽等的单晶的元件相比，进行了大幅的发光效率的改善，因此以面向具有自发光·高速应答性这样的特征的高性能平板的实用化为目标进行了发展。
另外，作为提高元件的发光效率的尝试，还在研究不使用荧光而使用磷光。以上述设有包含芳香族二胺的空穴传输层和包含Alq3的发光层的元件为代表的许多元件为利用荧光发光的元件，但通过使用磷光发光、即利用来自三重激发态的发光，与以往的使用有荧光(单重态)的元件相比，可期待3～4倍左右的效率提高。为了该目的，研究了将香豆素衍生物、二苯甲酮衍生物作为发光层，但仅得到极低的亮度。另外，作为利用三重态的尝试，研究了使用铕配合物，但其也未达到高效率的发光。近年来，如专利文献1中举出的那样，以发光的高效率化、长寿命化为目的，以铱配合物等的有机金属配合物为中心进行了许多磷光发光掺杂剂材料的研究。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特表2003-515897号公报
专利文献2:特开2001-313178号公报
专利文献3:WO2009/086028号公报
专利文献4:特开2005-093159号公报
专利文献5:CN101126020号公报
专利文献6:CN101139317号公报
非专利文献:Applied Physics Letters,2003,82,2422-2424
为了得到高的发光效率，与上述掺杂剂材料同时使用的主体材料变得重要。作为主体材料所提案的代表性的材料，可以举出专利文献2中介绍的咔唑化合物的4,4’-双(9-咔唑基)联苯(以下，称为CBP)和非专利文献1中介绍的1,3-二咔唑基苯（以下，成为mCP）。CBP在作为三(2-苯基吡啶)铱配合物(以下，称为Ir(ppy)3)所代表的绿色磷光发光材料的主体材料而使用的情况下，容易使空穴流动、难以使电子流动的特性，而且电荷注入平衡性破坏，过剩的空穴在电子传输层侧流出，作为结果，来自Ir(ppy)3的发光效率降低。另一方面，mCP在作为双[2-(4,6-二氟苯基)吡啶-N,C2’]吡啶甲酰合铱配合物(以下，称为FIrpic)所代表的蓝色磷光发光材料的主体材料而使用的情况下，虽然显示较良好的发光特性，但特别是从耐久性的观点考虑，在使用上无法令人满意。
如上所述，为了用有机EL元件得到高的发光效率，需要在双电荷(空穴·电子)注入传输特性中取得了平衡性的主体材料。其中，优选三重激发能量(以下，称为T1能量)更高的主体材料。进而，期望电化学上稳定、高耐热性、同时具备优异的非晶稳定性的化合物，要求更进一步的改良。
专利文献3中，公开有以下所示的咔唑化合物作为发光材料。
上述化合物为中心的咔唑环的9位被二苯基苯硫基取代、但在1位上不具有取代基、3位被咔唑基取代了的结构，因此对于双电荷的稳定低，不实用。
另外，专利文献4中，公开有以下所示的咔唑化合物作为发光材料。
上述化合物，由于1,9位的取代基均为苯基，因此电荷平衡性差，得不到充分的发光效率。
另外，专利文献5中，公开以下所示的咔唑化合物作为发光材料。
上述化合物，1位被苯基、9位被甲基取代，但9位为烷基，因此共轭大幅扩展，T1能量降低，得不到充分的发光效率。进而，由于9位为烷基，因此使用了上述化合物的有机EL元件的耐久性显著降低。
另外，专利文献6中，公开以下所示的咔唑化合物作为发光材料。
上述化合物，1位为芘基、为2环以上的芳香族基团，但9位为烷基，因此共轭大幅扩展，T1能量降低，得不到充分的发光效率。进而，由于9位为烷基，因此使用了上述化合物的有机EL元件的耐久性显著降低。
如上述，在专利文献3中，公开在咔唑上2环以上的缩合芳香族基团取代了的化合物，但未示出在相邻的1,9位上具有取代基的化合物。另外，在专利文献4～6中，虽然公开在1,9位具有取代基的化合物，但为1,9位均为单环的芳基或者9位为烷基的化合物。因此，未公开在1,9位具有芳香族取代基，且任一方为稠环的化合物。
这样，咔唑衍生物，由于其具有优异的电荷移动特性及电化学稳定性，因此进行了许多研究，但为了作为磷光发光元件用材料进行实用化，还不能说是充分的特性，要求更进一步的改良。
发明内容
为了将有机EL元件应用于平板显示器等的显示元件，需要在改善元件的发光效率的同时充分确保驱动时的稳定性。本发明，鉴于上述现状，目的在于提供具有高效率且高驱动稳定性的实用上有用的有机EL元件及适于其的化合物。
本发明人等进行了潜心研究，结果发现，通过1,9位被芳香族基团取代、且至少一方为稠环的1,9位取代咔唑化合物作为磷光发光元件用材料而用于有机EL元件，显示优异的特性，直至完成了本发明。
本发明涉及以下的有机场致发光元件：其为在基板上层叠阳极、多个有机层及阴极而成的有机场致发光元件，其特征在于，在咔唑环的1位及9位上具有选自芳香族烃基及芳香族杂环基的芳香族基团作为取代基，该芳香族基团的至少一方具有由2环以上的环形成的缩环结构，具有含有总碳数20～80的咔唑化合物作为磷光发光元件用材料的有机层。
作为上述咔唑化合物，可优选举出由下述通式(1)或(2)表示的化合物。
通式(1)及(2)中、Ar分别独立地表示选自碳数6～24的芳香族烃基及碳数3～23的芳香族杂环基的芳香族基团，L表示选自碳数6～30的芳香族烃基及碳数3～30的芳香族杂环基的芳香族基团，R1～R3分别独立地表示氢、碳数1～10的烷基、碳数3～11的环烷基、碳数6～18的芳香族烃基或碳数3～17的芳香族杂环基，n表示1～3的整数，在n为2以上的情况下，多个的Ar及R1～R3可以分别相同，也可以不同。其中，Ar及L中的至少1个为由2环以上的环形成的缩环结构的芳香族基团。
在通式(1)或(2)中，优选Ar及L中的两者或一方为由下述通式(3)表示的芳香族化合物产生的1价或n价的芳香族基团。
在通式(3)中，X1分别独立地表示CR4或氮，Y表示-O-、-S-或-NR5-，Z表示直接键合、-O-、-S-、-NR6-、-CR7R8-或由下述式(Z-1)表示的基团，R4～R8分别独立地表示氢、碳数1～10的烷基、碳数3～11的环烷基、碳数6～18的芳香族烃基或碳数3～17的芳香族杂环基。其中，在由通式(3)产生的芳香族基团为Ar的情况下为1价的芳香族基团，在为L的情况下为n价的芳香族基团。
另外，在通式(3)中，优选Z为直接键合。
在通式(1)或(2)中，也优选Ar或L中的一方为由下述通式(4)表示的芳香族化合物产生的1价或n价的芳香族基团。
在通式(4)中，X2分别独立地表示CR9或氮。R9～R12分别独立地表示氢、碳数1～10的烷基、碳数3～11的环烷基、碳数6～18的芳香族烃基或碳数3～17的芳香族杂环基。其中，在由通式(4)产生的芳香族基团为Ar的情况下为1价的芳香族基团，在为L的情况下为n价的芳香族基团。
含有磷光发光元件用材料的有机层，优选为选自发光层、空穴传输层、电子传输层及空穴阻挡层构成的组中的至少1个层。另外，含有磷光发光元件用材料的有机层，优选为含有磷光发光掺杂剂的发光层。而且，优选磷光发光掺杂剂的发光波长在550nm以下具有发光极大波长。
已知咔唑的9位的电子密度高，反应性高，在未取代的情况下，9位的氢被烷基取代了的结构中键合于9位的碳及氢是活性的，在用于有机EL元件的情况下，使耐久性显著降低。因此，为了使有机EL元件的耐久性提高，使用用芳香族基团将9位取代了的咔唑化合物变得必须。进而，通过形成咔唑上的相邻1,9位被芳香族基团取代、该芳香族基团的至少一方具有由2环以上的环形成的缩环结构的芳香族基团，可以抑制骨架的变形变大、分布在各取代基上的分子轨道的扩展。电化学稳定性(对氧化·对还原稳定性)与有助于这些性能的分子轨道(在氧化中为最高占有轨道(HOMO)、在还原中为最低未占轨道(LUMO))深深相关、为了使分子自身对于两电荷的稳定性提高，以在耐氧化稳定性高的部位分布HOMO、在耐还原稳定性高的部位分布LUMO这样的分子设计是必要不可缺少的。认为：通过抑制上述分子轨道的扩展的效果，可以使分子轨道分布在对氧化·还原耐久性高的部位，可以具有良好的耐电荷稳定性。而且，认为：通过增大化合物整体的变形，可以抑制分子整体的共轭的扩展，可以使T1能量提高。推测为：通过以上的效果，本发明中使用的咔唑化合物可以得到具有良好的耐电荷稳定性、T1能量更高的磷光主体材料。
认为：本发明中使用的咔唑化合物，通过可控制上述的分子轨道的扩展，可以将各自的电荷注入障碍调节为更低。由此，在发光层中含有该磷光发光元件用材料的情况下，电荷的平衡性变得良好，复合概率提高。从以上的方面考虑、使用了该磷光发光元件用材料的有机EL元件达到高的发光效率。而且，该磷光发光元件用材料显示良好的非晶特性和高的热稳定性，另外电化学稳定，因此可以实现驱动寿命长、耐久性高的有机EL元件。
附图说明
图1表示有机EL元件的一个例子的剖面图。
图2表示化合物1的1H-NMR图表。
图3表示化合物2的1H-NMR图表。
图4表示化合物18的1H-NMR图表。
图5表示化合物82的1H-NMR图表。
图6表示化合物83的1H-NMR图表。
图7表示化合物H-1的1H-NMR图表。
图8表示化合物H-2的1H-NMR图表。
具体实施方式
本发明中使用的咔唑化合物，为在咔唑环的1位及9位上具有选自芳香族烃基及芳香族杂环基的芳香族基团作为取代基、该芳香族基团的至少一方具有由2环以上的环形成的缩环结构的咔唑化合物。另外，在1位及9位上进行取代的取代基为芳香族基团，在此，芳香族基团是指包括芳香族烃基及芳香族杂环基的意思。在此，也将本发明中使用的咔唑化合物称为1,9位取代咔唑化合物。
优选的1,9位取代咔唑化合物由上述所述的通式(1)或(2)表示。在通式(1)、(2)中，Ar表示选自碳数6～24的芳香族烃基及碳数3～23的芳香族杂环基的芳香族基团。该芳香族基团可以具有取代基，也可以不具有取代基。
作为不具有取代基的芳香族基团的优选的具体例，可以举出从苯、吡啶、嘧啶、三嗪、呋喃、噻吩、萘、芴、菲、蒽、芘、吲哚、喹啉、异喹啉、萘啶、喹喔啉、喹唑啉、苯并呋喃、苯并噻吩、咔唑、吖啶、菲咯啉、酚噻嗪、吩噁嗪、苯并呋喃、苯并噻吩、二苯并呋喃、二苯并噻吩、二苯并二氮杂卓、三苯并二氮杂卓等中除去1个氢而产生的1价的芳香族基团。
作为具有取代基的芳香族基团的优选的具体例，有在不具有上述取代基的芳香族基团上取代基取代了的芳香族基团。作为该取代基的具体例，为碳数1～4的烷基、碳数1～2的烷氧基、乙酰基、碳数6～12的芳基、碳数3～11的杂芳基。更优选为苯基、萘基、咔唑基、喹啉基、异喹啉基。在本说明书中，由Ar及L表示的芳香族基团的碳数为不包括取代基的碳数的数。但是，即使在包括取代基的碳数进行计算时也优选在上述范围内。另外，在本发明中具有2个以上的咔唑环的情况下，至少1个为在1,9位上被上述芳香族基团取代了的咔唑环即可。将该咔唑环称为中心的咔唑环。进而，也可在该中心的咔唑环的其它位置上咔唑进行取代。
在通式(1)及(2)中，作为Ar，可优选举出由上述通式(3)或通式(4)表示的芳香族化合物产生的1价的芳香族基团。通式(3)及(4)的说明如后所述。
在通式(1)或(2)中，L表示选自碳数6～30的芳香族烃基或碳数3～30的芳香族杂环基的芳香族基团。该芳香族基团可以具有取代基，也可以不具有取代基。
作为不具有取代基的芳香族基团的优选的具体例，可以举出从苯、吡啶、嘧啶、三嗪、呋喃、噻吩、萘、芴、菲、蒽、芘、吲哚、喹啉、异喹啉、萘啶、喹喔啉、喹唑啉、苯并呋喃、苯并噻吩、咔唑、吖啶、菲咯啉、酚噻嗪、吩噁嗪、苯并呋喃、苯并噻吩、二苯并呋喃、二苯并噻吩、二苯并二氮杂卓或三苯并二氮杂卓中除去n个氢而产生的n价的基团。
作为具有取代基的芳香族基团的具体例，有在不具有上述取代基的芳香族基团上取代基取代了的芳香族基团。作为该取代基的优选的具体例，为碳数1～4的烷基、碳数1～2的烷氧基、乙酰基。另外，上述取代基还可以具有取代基，在这些基团具有取代基的情况下，作为优选的具体例，为碳数1～4的烷基、碳数1～2的烷氧基、乙酰基、碳数6～12的芳基、碳数3～11的杂芳基。更优选为苯基、萘基、咔唑基、喹啉基或异喹啉基。
另外，Ar及L也可以为连接有多个不具有上述取代基的芳香族基团的芳香族基团。此时，可以认为由与中心的咔唑环键合的芳香族基团和在其上进行取代的芳香族基团构成。作为这样的芳香族基团的具体例，可以举出由联苯、三联苯、联吡啶、联嘧啶、苯基吡啶、二苯基吡啶、苯基嘧啶、二苯基嘧啶、苯基三嗪、二苯基三嗪、苯基咔唑等产生的1价或n价的基团。
在通式(1)及(2)中，L在中心的咔唑环的1位或9位上进行取代。在n为2或3的情况下，除中心的咔唑环以外，也与其它咔唑环键合，但与其它咔唑环的连接位置没有限定，可以为末端的环，也可以为中央部的环。
在通式(1)或(2)中，Ar或L中的至少1个为具有由2环以上的环形成的缩环结构的芳香族基团。在此，在具有缩环结构的芳香族基团具有取代基的情况下，具有缩环结构的芳香族基团可以与中心的咔唑环直接键合，在具有在其上进行取代的芳香族基团的情况下，该芳香族基团的环也可以为单环。优选的是，Ar或L中的至少1个为由2环以上的环形成的芳香族杂环；更优选的是，为由通式(3)表示的缩环结构。
在通式(1)或(2)中，也优选Ar或L由通式(4)表示。此时，在一方由通式(4)表示时，另一方为具有由2环以上的环形成的缩环结构的芳香族基团。
在通式(1)或(2)中，R1～R3分布独立地氢、碳数1～10的烷基、碳数3～11的环烷基、碳数6～18的芳香族烃基或碳数3～17的芳香族杂环基。优选为氢、碳数1～4的烷基、碳数3～6的环烷基、苯基、萘基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基、咔唑基。更优选为氢、苯基、咔唑基。在R1～R3为氢以外的基团的情况下，这些基团可以具有取代基，作为优选的取代基，为碳数1～4的烷基、碳数1～2的烷氧基、乙酰基、碳数6～12的芳基、碳数3～11的杂芳基。更优选为苯基、萘基、咔唑基、喹啉基、异喹啉基。
在通式(1)或(2)中，n表示1～3的整数。优选为1或2。
在通式(1)或(2)中，在n为2以上的情况下，多个的Ar及R1～R3分别可以相同，也可以不同。
在通式(3)中，X1分别独立地表示CR4或氮。优选为CR4。Y表示-O-、-S-或-NR5-。优选为-S-或-NR5-。Z表示直接键合、-O-、-S-、-NR6-、-CR7R8-或由式(Z-1)表示的基团。优选为直接键合、-O-、-S-或-NR6-、更优选为直接键合。
上述R4～R8分别独立地表示氢、碳数1～10的烷基、碳数3～11的环烷基、碳数6～18的芳香族烃基或碳数3～17的芳香族杂环基。R7和R8的至少1个为氢即可。由通式(3)的化合物产生的芳香族基团为1价或n价的芳香族基团时，R4～R8中的1个或n个脱落而成为直接键合。该直接键合的1个在中心的咔唑环的1位或9位上进行键合。在L具有2个以上直接键合的情况下，其它的直接键合与其它的咔唑环键合。
R4～R8优选为氢、碳数1～4的烷基、碳数3～6的环烷基、苯基、萘基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基、咔唑基。更优选的是，为氢、苯基、咔唑基。在R4～R8为氢以外的基团的情况下。这些基团可以具有取代基，作为优选的取代基，为碳数1～4的烷基、碳数1～2的烷氧基、乙酰基、碳数6～12的芳基、碳数3～11的杂芳基。更优选为苯基、萘基、咔唑基、喹啉基、异喹啉基。
通式(4)中，X2分别独立地表示CR9或氮。优选为CR9。
通式(4)中，R9～R12分别独立地表示氢、碳数1～10的烷基、碳数3～11的环烷基、碳数6～18的芳香族烃基或碳数3～17的芳香族杂环基。由通式(4)的化合物产生的芳香族基团成为1价或n价的芳香族基团时，R9～R12内的1个或n个脱落而成为直接键合。该直接键合的1个与中心的咔唑环的1位或9位键合。在L具有2个以上的直接键合的情况下，其它的直接键合与其它的咔唑环键合。
R9～R12优选为氢、碳数1～4的烷基、碳数3～6的环烷基、苯基、萘基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基、咔唑基。更优选为氢、苯基、咔唑基。在R9～R12为氢以外的基团的情况下，这些基团可以具有取代基，作为优选的取代基，为碳数1～4的烷基、碳数1～2的烷氧基、乙酰基、碳数6～12的芳基、碳数3～11的杂芳基。更优选为苯基、萘基、咔唑基、喹啉基、异喹啉基。
在通式(1)或(2)中，T1能量为2.85(eV)以上。优选为2.90以上，更优选为3.00以上。
需要说明的是，本说明书中所谓的T1能量的值，是使用美国Gaussian公司制的分子计算用软件即Gaussian03而求得的值，定义为通过B3LYP/6-31G*B3LYP/cc-pVDZ水平的结构优化计算而算出的值。
本发明中使用的1,9位取代咔唑化合物，可以以1位被卤素原子取代了的咔唑衍生物作为起始原料、根据目标化合物的结构来选择原料、使用公知的手法来进行合成。
例如，1位被氟原子取代的咔唑衍生物的1-氟咔唑骨架，可以以Angew.Chem.Int.Ed,2007,No.46,第1627-1629页中所示的合成例为参考通过以下的反应式来进行合成。
例如，1位被溴原子取代了的咔唑衍生物的1-溴咔唑骨架，可以以Synlett,2000,No.30,第131-140页以及J.Org.Chem,2001,No.66,第8612-第8615页中所示的合成例为参考通过以下的反应式来进行合成。
将由通式(1)或(2)表示的1,9位取代咔唑化合物的具体例示于以下，但本发明中使用的1,9位取代咔唑化合物并不限定于这些具体例。
通过使在基板上层叠阳极、多个有机层及阴极而成的有机EL元件的至少1个有机层中含有本发明的有机EL元件中使用的1,9位取代咔唑化合物，提供优异的有机场致发光元件。作为含有的有机层，发光层、空穴传输层、电子传输层或空穴阻挡层适合。更优选的是，可使其作为含有磷光发光掺杂剂的发光层的主体材料而含有。
接着，对本发明的有机EL元件进行说明。
本发明的有机EL元件，在基板上层叠的阳极和阴极之间包含具有至少1个发光层的有机层，且至少1个有机层含有1,9位取代咔唑化合物。有利的是，与磷光发光掺杂剂一起在发光层中含有1,9位取代咔唑化合物。
接着、对于本发明的有机EL元件的结构一边参照附图一边进行说明，但本发明的有机EL元件的结构并不限定于任何图示的结构。
图1是表示本发明中使用的一般的有机EL元件的结构例的剖面图，分别为1表示基板、2表示阳极、3表示空穴注入层、4表示空穴传输层、5表示发光层、6表示电子传输层、7表示阴极。在本发明的有机EL元件中也可以与发光层邻接而具有激子阻挡层，另外，在发光层和空穴注入层之间也可以具有电子阻挡层。激子阻挡层也可以插入到发光层的阳极侧、阴极侧的任意侧，也可以同时插入两侧。在本发明的有机EL元件中，具有基板、阳极、发光层及阴极作为必须的层，但在必须的层以外的层中可以具有空穴注入传输层、电子注入传输层，进而可以在发光层和电子注入传输层之间具有空穴阻挡层。需要说明的是，空穴注入传输层是指空穴注入层和空穴传输层的任一者或两者，电子注入传输层是指电子注入层和电子传输层的任一者或两者。
需要说明的是，也可以为与图1相反的结构，即，可在基板1上以阴极7、电子传输层6、发光层5、空穴传输层4、阳极2的顺序进行层叠，此时，也可以根据需要追加层或省略层。
-基板-
本发明的有机EL元件，优选被支承于基板上。对于该基板，没有特别的限定，为以往以来有机EL元件中常用的基板即可，例如可以使用由玻璃、透明塑料、石英等构成的基板。
-阳极-
作为有机EL元件中的阳极，优选使用以功函数大的(4eV以上)金属、合金、导电性化合物及它们的混合物作为电极物质的阳极。作为这样的电极物质的具体例，可以举出Au等的金属、CuI、氧化铟锡(ITO)、SnO2、ZnO等的导电性透明材料。另外，可用IDIXO(In2O3-ZnO)等非晶质制作透明导电膜的材料也可以使用。对阳极而言，可以将这些电极物质通过蒸镀、溅射等的方法，形成薄膜，用光刻法形成期望的形状的图案，或者，在不大需要图案精度的情况下(100μm以上左右)，也可以在上述电极物质的蒸镀、溅射时经由期望的形状的掩模而形成图案。或者，在如有机导电性化合物那样使用可涂布物质的情况下，还可以使用印刷方式、涂布方式等的湿式成膜法。由该阳极取出发光时，优选使透射率大于10%，另外，作为阳极的薄层电阻优选为数百Ω/□以下。进而，膜厚也取决于材料，但通常在10～1000nm、优选在10～200nm的范围内选择。
-阴极-
另一方面，作为阴极，可以使用以功函数小的(4eV以下)金属(称为电子注入性金属)、合金、导电性化合物及它们的混合物作为电极物质的阴极。作为这样的电极物质的具体例，可以举出钠、钠-钾合金、镁、锂、镁/铜混合物、镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al2O3)混合物、铟、锂/铝混合物、稀土类金属等。其中，从电子注入性及对氧化等的耐久性的观点考虑，优选电子注入性金属和功函数的值比其大的稳定的金属即第二金属的混合物，例如，镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al2O3)混合物、锂/铝混合物、铝等。阴极可以通过将这些电极物质利用蒸镀、溅射等的方法形成薄膜进行制作。另外，作为阴极的薄层电阻优选为数百Ω/□以下，膜厚通常在10nm～5μm、优选在50～200nm的范围选择。需要说明的是，为了透过发出的光，有机EL元件的阳极或阴极的任一者如果为透明或半透明，则发光亮度提高，为适宜的。
另外，在阴极上以1～20nm的膜厚制作上述金属后，在其上制作在阳极的说明中举出的导电性透明材料，由此可以制作透明或半透明的阴极，通过使用其可以制作阳极和阴极的两者具有透射性的元件。
-发光层-
发光层为磷光发光层，含有磷光发光掺杂剂和主体材料。作为磷光发光掺杂剂材料，为包含含有选自钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、铂及金中的至少一种的金属的有机金属配合物即可。该有机金属配合物在上述现有专利文献等中是公知的，可选择这些有机金属配合物来使用。磷光发光掺杂剂的发光波长期望在550nm以下具有发光极大波长。
作为优选的磷光发光掺杂剂，可以举出具有Ir等的贵金属元素作为中心金属的Ir(ppy)3等的配合物类、(Bt)2Iracac等的配合物类、(Btp)Ptacac等的配合物类。将这些配合物类的具体例示于以下，但并不限定于下述化合物。
上述磷光发光掺杂剂在发光层中含有的量优选在5～30重量%的范围。
作为发光层中的主体材料，优选使用1,9位取代咔唑化合物。但是，在将该咔唑化合物使用于发光层以外的其它任意有机层的情况下，发光层中使用的材料可以为1,9位取代咔唑化合物以外的其它的主体材料。另外，可以并用1,9位取代咔唑化合物和其它的主体材料。进而，也可以并用多种公知的主体材料。
作为可以使用的公知的主体化合物，优选为具有空穴传输能、电子传输能、且防止发光的长波长化、还具有高的玻璃化转变温度的化合物。
这样的其它的主体材料，可通过许多的专利文献等得知，因此可以从这些中选择。作为主体材料的具体例，没有特别限定，可以举出吲哚衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、三唑衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、聚（多）芳基烷烃衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、氨基取代查尔酮衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、芪衍生物、硅氮烷衍生物、芳香族叔胺化合物、苯乙烯基胺化合物、芳香族二亚甲基系化合物、卟啉系化合物、蒽醌二甲烷衍生物、蒽酮衍生物、二苯基苯醌衍生物、硫代吡喃二氧化物衍生物、萘苝等的杂环四羧酸酐、酞菁衍生物、以8-羟基喹啉衍生物的金属配合物、金属酞菁、苯并噁唑、苯并噻唑衍生物的金属配合物为代表的各种金属配合物、聚硅烷系化合物、聚(N-乙烯基咔唑)衍生物、苯胺系共聚物、噻吩低聚物、聚噻吩衍生物、聚亚苯基衍生物、聚亚苯基亚乙烯基衍生物、聚芴衍生物等的高分子化合物等。
-注入层-
所谓注入层，是指为了驱动电压降低、发光亮度提高而设于电极和有机层间的层，有空穴注入层和电子注入层，也可以存在于阳极和发光层或空穴传输层之间、及阴极和发光层或电子传输层之间。注入层可以根据需要设置。
-空穴阻挡层-
所谓空穴阻挡层，广义上具有电子传输层的功能，由具有传输电子的功能同时传输空穴的能力显著小的空穴阻止材料构成，通过传输电子的同时阻挡空穴，可以使电子和空穴的复合概率提高。
在空穴阻挡层中优选使用1,9位取代咔唑化合物，但在其它的任意有机层中使用该咔唑化合物的情况下，也可以使用公知的空穴阻挡层材料。另外，作为空穴阻挡层材料，可以根据需要使用后述的电子传输层的材料。
-电子阻挡层-
所谓电子阻挡层，由具有传输空穴功能同时传输电子的能力显著小的材料构成，通过传输空穴的同时阻挡电子，可以提高电子和空穴复合的概率。
作为电子阻挡层的材料，可以根据需要使用后述的空穴传输层的材料。电子阻挡层的膜厚优选为3～100nm，更优选为5～30nm。
-激子阻挡层-
所谓激子阻挡层，为用于阻挡因在发光层内空穴和电子复合而产生的激子在电荷传输层中扩散的层，通过本层的插入可有效地将激子约束在发光层内，可以使元件的发光效率提高。激子阻挡层可以邻接于发光层而插入阳极侧、阴极侧的任意侧，也可以同时插入两侧。
作为激子阻挡层的材料，例如可以举出1,3-二咔唑基苯(mCP)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-苯基苯酚合铝(III)(BAlq)。
-空穴传输层-
所谓空穴传输层，由具有传输空穴功能的空穴传输材料构成，空穴传输层可以设置单层或多层。
作为空穴传输材料，为具有空穴的注入或传输、电子的阻隔性的任意的材料，也可以为有机物、无机物的任意。空穴传输层中优选使用1,9位取代咔唑化合物，但可以从以往公知的化合物中选择任意的化合物使用。作为可以使用的公知的空穴传输材料，例如可以举出三唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、聚（多）芳基烷烃衍生物、吡唑啉衍生物及吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、氨基取代查尔酮衍生物、噁唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、芪衍生物、硅氮烷衍生物、苯胺系共聚物、另外导电性高分子低聚物、特别是噻吩低聚物等，但优选使用卟啉化合物、芳香族叔胺化合物及苯乙烯基胺化合物，更优选使用芳香族叔胺化合物。
-电子传输层-
所谓电子传输层，由具有传输电子的功能的材料构成，电子传输层可以设置单层或多层。
作为电子传输材料(也存在兼备空穴阻止材料的情况)，只要具有将由阴极注入的电子传达到发光层的功能即可。在电子传输层中优选使用本发明涉及的由通式(1)表示的材料，但可以从以往公知的化合物中选择任意的化合物来使用，例如，可以举出硝基取代芴衍生物、二苯基苯醌衍生物、硫代吡喃二氧化物衍生物、碳二亚胺、亚芴基甲烷衍生物、蒽醌二甲烷及蒽酮衍生物、噁二唑衍生物等。进而，上述噁二唑衍生物中，将噁二唑环的氧原子取代为硫原子的噻二唑衍生物、具有作为吸电子基团而已知的喹喔啉环的喹喔啉衍生物也可以作为电子传输材料来使用。进而也可以使用将这些材料导入了高分子链、或以这些材料作为高分子的主链的高分子材料。
实施例
以下，通过实施例进一步详细地说明本发明，但本发明当然并不限定于这些实施例，只要不超出本发明的主旨，就可以以各种方式实施。
通过以下所示的路径而合成了作为磷光发光元件用材料的1,9位取代咔唑化合物。需要说明的是，化合物编号对应上述化学式所带的编号。
合成例1
化合物1的合成
在氮氛围下，添加醋酸钯7.0g(0.0313mol)、三环己基膦20wt%甲苯溶液88g(0.0626mol)、1-甲基吡咯烷酮(NMP)150mL，在60℃下搅拌1小时。一边在室温下搅拌1-氟苯胺69.6g(0.627mol)、1-溴氯苯100g(0.522mol)、磷酸三钾330g(1.56mol)、NMP 1500mL一边添加得到的黄色溶液。然后在130℃下搅拌一夜。将反应溶液冷却至室温后，过滤出析出的结晶，减压蒸馏除去溶剂。将得到的残渣用硅胶柱层析进行精制，以白色固体的形式得到中间体A 19.53g(0.105mol、收率20.2%)。
在氮氛围下，添加2,8-二溴二苯并噻吩40.0g(0.117mol)、咔唑24.0g(0.143mol)、碘化铜89.1g(0.468mol)、磷酸三钾99.3g(0.468mol)、反-1,2-环己烷二胺56.2mL(0.468mol)、1,4-二噁烷1000mL在120℃下搅拌4小时。将反应溶液冷却至室温后，过滤出析出的结晶，减压蒸馏除去溶剂。将得到的残渣用硅胶柱层析进行精制，以白色固体的形式得到中间体B 14.7g(34.3mmol、收率29.3%)。
在氮氛围下，添加中间体A 6.29g(0.0340mol)、中间体B9.70g(0.0226mol)、碘化铜17.2g(0.0904mol)、磷酸三钾19.2g(0.0904mol)、反-1,2-环己烷二胺10.9mL(0.0904mol)、1,4-二噁烷120mL，在120℃下搅拌一夜。将反应溶液冷却至室温后，过滤出析出的结晶，减压蒸馏除去溶剂。将得到的残渣用硅胶柱层析进行精制，以白色固体的形式得到中间体C 9.30g(17.5mmol、收率77.3%)。
在氮氛围下，添加氢化钠(60.4%商品)2.42g(0.0608mol)、脱水N,N-二甲基甲酰胺(DMF)15mL，在室温下搅拌0.5小时。在得到的悬浮液中添加咔唑8.48g(0.0507mol)的脱水DMF(35.2mL)溶液，在室温下搅拌30分钟。在得到的悬浮液中添加中间体C 9g(0.0169mol)，在140℃下搅拌4天。将反应溶液冷却至室温后，一边搅拌一边添加蒸馏水(500mL)，过滤出析出的淡黄色固体。将得到的淡黄色固体通过硅胶柱层析、加热再浆料化进行精制，以白色固体的形式得到化合物12.05g(2.94mmol、收率17.8%)。将APCI-TOFMS,m/z 680[M+H]+、1H-NMR测定结果(测定溶剂:CDCl3)示于图2。
合成例2
化合物2的合成
在氮氛围下，添加3,6-二溴-9-苯基咔唑25.0g(0.0623mol)、咔唑10.4g(0.0623mol)、碘化铜2.38g(0.0125mol)、磷酸三钾52.9g(0.249mol)、反-1,2-环己烷二胺14.2g(0.124mol)、1,4-二噁烷1000mL，在90℃下一边加热一边搅拌1小时。将反应溶液冷却至室温后，过滤出析出的结晶，减压蒸馏除去溶剂。将得到的残渣用硅胶柱层析进行精制，以白色固体的形式得到中间体D 12.9g(26.4mmol、收率42.4%)。
在氮氛围下，添加中间体A 6.4g(0.0346mol)、中间体D13.0g(0.0266mol)、碘化铜20.2g(0.106mol)、磷酸三钾22.5g(0.106mol)、反-1,2-环己烷二胺12.7mL(0.106mol)、1,4-二噁烷115mL，在110℃下一边进行加热一边搅拌一夜。将反应溶液冷却至室温后，过滤出析出的结晶，减压蒸馏除去溶剂。将得到的残渣用硅胶柱层析进行精制，以白色固体的形式得到中间体E 8.6g(14.5mmol、收率55.0%)。
在氮氛围下，添加氢化钠(56.4%商品)1.8g(0.0432mol)、脱水DMF11mL，在室温下搅拌0.5小时。在得到的悬浮液中添加咔唑6.0g(0.0359mol)的脱水DMF(25mL)溶液，在室温下搅拌30分钟。在得到的悬浮液中添加中间体H 8.5g(14.4mmol)，在130℃下搅拌14天。将反应溶液冷却至室温后，一边搅拌一边添加蒸馏水(300mL)，过滤出析出的淡黄色固体。将得到的淡黄色固体用硅胶柱层析、重结晶进行精制，以白色固体的形式得到化合物23.10g(4.19mmol、收率29.0%)。
将APCI-TOFMS,m/z 739[M+H]+、1H-NMR测定结果(测定溶剂:CD2Cl2)示于图3。
合成例3
化合物18的合成。
在氮氛围下，添加1,3,5-三溴苯69.2g(0.219mol)、苯基硼酸54.5g(0.447mol)、四(三苯基膦)钯(0)12.0g(0.0104mol)、碳酸钠121g的水(450mL)溶液、甲苯800mL、乙醇400mL，在90℃下搅拌2小时。将反应溶液冷却至室温后，一边搅拌一边添加蒸馏水(500mL)和甲苯(500mL)。将有机层用蒸馏水(3×500mL)清洗。将有机层用无水硫酸镁进行干燥后，过滤分离硫酸镁，减压蒸馏除去溶剂。将得到的残渣用硅胶柱层析进行精制，以白色固体的形式得到中间体F44.7g(0.144mol、收率65.7%)。
在氮氛围下，添加中间体A 4.00g(0.0216mol)、中间体F10.0g(0.0323mol)、碘化铜16.5g(0.0864mol)、磷酸三钾18.3g(0.0864mol)、反-1,2-环己烷二胺10.0mL(0.0864mol)、1,4-二噁烷72mL，在120℃下一边加热一边搅拌4小时。将反应溶液冷却至室温后，过滤出析出的结晶，减压蒸馏除去溶剂。将得到的残渣用硅胶柱层析进行精制，以白色固体的形式得到中间体G8.5g(20.5mmol、收率94.9%)。
在氮氛围下，添加氢化钠(56.4%商品)3.3g(0.0785mol)、脱水DMF20mL，在室温下搅拌0.5小时。在得到的悬浮液中添加咔唑10.9g(0.0654mol)的脱水DMF(45.4mL)溶液，在室温下搅拌30分钟。在得到的悬浮液中添加中间体G 8.5g(20.5mmol)，在130℃下搅拌3天。将反应溶液冷却至室温后，一边搅拌一边添加蒸馏水(200mL)，过滤出析出的淡黄色固体。将得到的淡黄色固体用硅胶柱层析、加热再浆料化进行精制，以白色固体的形式得到化合物182.70g(4.81mmol、收率22.0%)。将APCI-TOFMS,m/z 561[M+H]+、1H-NMR测定结果(测定溶剂:CDCl3)示于图4。
合成例4
化合物82的合成
在氮氛围下，添加中间体A 25.0g(0.135mol)、4,4’-二碘代联苯21.0g(0.0519mol)、碘化铜39.5g(0.207mol)、磷酸三钾43.9g(0.207mol)、反-1,2-环己烷二胺25.0mL(0.207mol)、1,4-二噁烷450mL，在120℃下一边加热一边搅拌18小时。将反应溶液冷却至室温后，过滤出析出的结晶，减压蒸馏除去溶剂。将得到的残渣用硅胶柱层析进行精制，以白色固体的形式得到中间体H 10.4g(20.1mmol、收率38.7%)。
在氮氛围下，添加氢化钠(56.4%商品)4.9g(0.115mol)、脱水DMF30mL，在室温下搅拌0.5小时。在得到的悬浮液中添加咔唑16.0g(0.0960mol)的脱水DMF(60mL)溶液，在室温下搅拌30分钟。在得到的悬浮液中添加中间体H 10.0g(19.2mmol)，在130℃下搅拌6天。将反应溶液冷却至室温后，一边搅拌一边添加蒸馏水(200mL)，过滤出析出的淡黄色固体。将得到的淡黄色固体用硅胶柱层析、重结晶进行精制，以白色固体的形式得到化合物822.40g(2.94mmol、收率15.3%)。将APCI-TOFMS,m/z815[M+H]+、1H-NMR测定结果(测定溶剂:CD2Cl2)示于图5。
合成例5
化合物83的合成
在氮氛围下，添加中间体A 43.0g(0.232mol)、2,6-二氯吡啶41.0g(0.277mol)、碘化铜82.0g(0.431mol)、磷酸三钾92.0g(0.433mol)、反-1,2-环己烷二胺50.0mL(0.416mol)、1,4-二噁烷500mL，在110℃下一边加热一边搅拌6小时。将反应溶液冷却至室温后，过滤出析出的结晶，减压蒸馏除去溶剂。将得到的残渣用硅胶柱层析进行精制，以白色固体的形式得到中间体I 40.4g(0.136mol、收率74.9%)。
在氮氛围下，添加氯化镍6水和物38.4g(0.161mol)、三苯基膦195.0g(0.743mol)、脱水DMF 500mL，在60℃下加热20分钟。然后，添加锌粉末14.8g(0.214mol)，在60℃下加热2小时。在得到的悬浮液添加中间体I 40.0g(0.134mol)的脱水DMF(90mL)溶液，在60℃下搅拌1小时。将反应溶液冷却至室温后，一边搅拌一边添加10%氨水溶液(1000mL)，过滤出析出的灰色固体。将得到的灰色固体用晶析进行精制，以白色固体的形式得到中间体J 20.4g(39.0mmol、收率29.1%)。
在氮氛围下，添加氢化钠(62.0%商品)4.4g(0.115mol)、脱水DMF30mL，在室温下搅拌0.5小时。在得到的悬浮液中添加咔唑15.9g(0.0955mol)的脱水DMF(66mL)溶液，在室温下搅拌30分钟。在得到的悬浮液中添加中间体J 10.0g(21.1mmol)，在130℃下搅拌7天。将2批次该反应溶液冷却至室温后，一边搅拌一边添加蒸馏水(500mL)，过滤出析出的灰色固体。将得到的灰色固体用晶析进行精制，以白色固体的形式得到化合物83 2.10g(2.57mmol、收率6.71%)。将APCI-TOFMS,m/z 817[M+H]+、1H-NMR测定结果(测定溶剂:CD2Cl2)示于图6。
合成例6
化合物H-1的合成
在氮氛围下，添加2-溴苯肼盐酸盐150g(0.801mol)、邻苯二甲酸酐190g(1.28mol)、甲苯4500mL，在120℃下一边加热一边搅拌一夜。将反应溶液冷却至室温后，过滤出析出的淡黄色固体。将得到的淡黄色固体用加热再浆料化进行精制，得到淡黄色粉末的中间体K181g(0.570mol、收率71.1%)。
在氮氛围下，添加中间体K 126g(0.397mol)、三苯基铋350g(0.794mol)、醋酸铜108g(0.596mol)、脱水二氯甲烷3000mL，在冰浴中进行搅拌。徐徐添加三乙基胺41.3mL(0.298mol)以使内温不会变为5℃以上，在50℃下一边加热一边搅拌一夜。将反应溶液冷却至室温后，过滤出析出的淡黄色固体，将得到的淡黄色固体用重结晶进行精制，得到淡黄色粉末的中间体L 72.0g(0.183mol、收率45.2%)。
在氮氛围下，添加中间体L 30.0g(0.0762mol)、脱水苯1500mL，在室温下一边搅拌一边添加氯化铝50.8g(0.381mol)后，在室温下搅拌3小时。一边搅拌一边添加氢氧化钠水溶液900mL。将反应溶液冷却至室温后，一边搅拌一边添加蒸馏水(1000mL)和甲苯(1000mL)。将有机层用蒸馏水(3×1000mL)进行清洗。将有机层用无水硫酸镁进行干燥后，过滤分离硫酸镁，减压蒸馏除去溶剂。将得到的残渣用硅胶柱层析进行精制，以白色固体的形式得到中间体M 8.0g(0.0325mol、收率42.6%)。
在氮氛围下，添加中间体M 8.8g(0.0358mol)、苯基硼酸8.7g(0.0715mol)、四(三苯基膦)钯(0)3.3g(2.86mmol)、碳酸钠13.6g的水(60mL)溶液、甲苯180mL、乙醇60mL，在90℃一边加热一边搅拌一夜。将反应溶液冷却至室温后，一边搅拌一边添加蒸馏水(300mL)。将有机层用蒸馏水(3×300mL)进行清洗。将有机层用无水硫酸镁进行干燥后，过滤分离硫酸镁，减压蒸馏除去溶剂。将得到的残渣用硅胶柱层析进行精制，以白色固体的形式得到中间体N 7.0g(28.7mmol、收率80.3%)。
在氮氛围下，添加中间体N7.0g(0.0288mol)、4,4’-二碘代联苯5.3g(0.0131mol)、碘化铜1.24g(6.55mmol)、碳酸钾14.5g(0.104mol)、喹啉50mL，在260℃下一边加热一边搅拌5小时。将反应溶液冷却至室温后，过滤出析出的黑色固体。将得到的黑色固体用晶析进行精制，以白色固体的形式得到化合物H-1 4.0g6.28mmol、收率47.9%)。
将APCI-TOFMS,m/z 637[M+H]+、1H-NMR测定结果(测定溶剂:THF-d8)示于图7。
合成例7
化合物H-2的合成
在氮氛围下，添加咔唑60.0g(0.358mol)和醋酸840mL，在室温下一边搅拌一边添加碘化钾41.6g(0.250mol)和氢碘酸53.6g(0.250mol)，在80℃下一边加热一边搅拌4小时。将反应溶液冷却至室温后，一边搅拌一边添加蒸馏水(1000mL)，过滤出析出的淡黄色固体。将得到的淡黄色固体用加热再浆料化进行精制，以白色固体的形式得到中间体O 50.0g(0.170mol、收率47.6%)。
在氮氛围下，添加中间体O 50.0g(0.170mol)和醋酸酐215mL(2.21mol)。在冰冷却下一边搅拌一边添加三氟化硼二乙醚配合物0.64mL(5.10mmol)，在80℃下一边加热一边搅拌0.5小时。将反应溶液冷却至室温后，一边搅拌一边添加蒸馏水(500mL)，过滤出析出的淡黄色固体。将得到的淡黄色固体用再浆料化进行精制，以淡黄色固体的形式得到中间体P45.0g(0.134mol、收率78.9%)。
在氮氛围下，添加中间体P 45.0g(0.134mol)、咔唑24.7g(0.147mol)、氧化铜57.5g(0.402mol)和二甲基乙酰胺1000mL，在160℃下一边加热一边搅拌3天。将反应溶液冷却至室温后，一边搅拌一边添加蒸馏水(1000mL)，将有机层用蒸馏水(3×500mL)进行清洗。将有机层用无水硫酸镁进行干燥后，过滤分离硫酸镁，减压蒸馏除去溶剂。在得到的残渣中添加四氢呋喃200mL、二甲基亚砜100mL、氢氧化钾33g(0.588mol)和蒸馏水10mL，在80℃下一边加热一边搅拌2小时。将反应溶液冷却至室温后，一边搅拌一边添加甲苯(1000mL)、蒸馏水(500mL)，将有机层用蒸馏水(3×500mL)进行清洗。将有机层用无水硫酸镁进行干燥后，过滤分离硫酸镁，减压蒸馏除去溶剂。将得到的残渣用硅胶柱层析进行精制，以白色固体的形式得到中间体Q21.2g(63.7mmol、收率47.5%)。
在氮氛围下，添加中间体Q 10.0g(0.0300mol)、4,4’-二碘代联苯4.69g(0.0116mol)、碘化铜8.84g(0.0464mol)、磷酸三钾9.84g(0.0464mol)、反-1,2-环己烷二胺5.6mL(0.0464mol)、1,4-二噁烷100mL，在120℃下一边加热一边搅拌6小时。将反应溶液冷却至室温后，过滤出析出的结晶，减压蒸馏除去溶剂。将得到的残渣用晶析、硅胶柱层析进行精制，以白色固体的形式得到化合物H-22.2g(2.69mmol、收率23.1%)。将APCI-TOFMS,m/z815[M+H]+、1H-NMR测定结果(测定溶剂:CD2Cl2)示于图8。
另外，依据上述合成例及说明书中记载的合成方法来合成化合物4、22、57、及87，供于有机EL元件的制作。
将上述合成例中合成的化合物及CBP的T1能量的计算值示于表1。计算使用上述Gaussian03进行。在此，CBP、化合物H-1及化合物H-2为比较化合物。由表1可确认：通过在1位导入2环以上的取代基，T1能量值变大。
[表1]
化合物 T1能量(eV)
1 3.08
18 3.12
82 3.13
CBP 2.95
H-1 3.04
H-2 3.00
实施例1
在形成有由膜厚110nm的氧化铟锡(ITO)构成的阳极的玻璃基板上用真空蒸镀法在真空度2.0×10-5Pa下使各薄膜层叠。首先，在ITO上形成25nm厚的酞菁铜(CuPC)作为空穴注入层。接着，形成90nm厚的N,N-二(萘-1-基)-N,N-二苯基-联苯胺(NPB)作为空穴传输层。接着，在空穴传输层上由不同的蒸镀源共蒸镀作为发光层的主体材料的化合物1和作为掺杂剂的蓝色磷光材料即铱配合物[双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2’)吡啶甲酰合铱(III)](FIrpic)，形成30nm厚的发光层。FIrpic的浓度为10%。接着，形成30nm厚的Alq3作为电子传输层。进而，在电子传输层上形成1.0nm厚的氟化锂(LiF)作为电子注入层。最后，在电子注入层上形成70nm厚的铝(Al)作为电极。得到的有机EL元件，在图1所示的有机EL元件中，具有在阴极和电子传输层之间追加了电子注入层的层构成。
在得到的有机EL元件上连接外部电源、施加直流电压，结果确认为具有如表2的发光特性。再表2中，亮度、电压及发光效率表示在2.5mA/cm2下的值。需要说明的是，元件发光光谱的极大波长为475nm，可知得到来自FIrpic的发光。
实施例2
作为实施例1中的发光层的主体材料，使用化合物2，除此以外与实施例1同样地制作有机EL元件。
实施例3
作为实施例1中的发光层的主体材料，使用化合物4，除此以外与实施例1同样地制作有机EL元件。
实施例4
作为实施例1中的发光层的主体材料，使用化合物18，除此以外与实施例1同样地制作有机EL元件。
实施例5
作为实施例1中的发光层的主体材料，使用化合物22，除此以外与实施例1同样地制作有机EL元件。
实施例6
作为实施例1中的发光层的主体材料，使用化合物57，除此以外与实施例1同样地制作有机EL元件。
实施例7
作为实施例1中的发光层的主体材料，使用化合物82，除此以外与实施例1同样地制作有机EL元件。
实施例8
作为实施例1中的发光层的主体材料，使用化合物83，除此以外与实施例1同样地制作有机EL元件。
实施例9
作为实施例1中的发光层的主体材料，使用化合物87，除此以外与实施例1同样地制作有机EL元件。
比较例1
作为实施例1中的发光层的主体材料，使用CBP，除此以外与实施例1同样地制作有机EL元件。
比较例2
作为实施例1中的发光层的主体材料，使用化合物H-1除此以外，与实施例1同样地制作有机EL元件。
比较例3
作为实施例1中的发光层的主体材料，使用化合物H-2除此以外，与实施例1同样地制作有机EL元件。
与实施例1同样地对实施例2～9及比较例1～3中得到的有机EL元件进行评价，结果可确认具有如表2的发光特性。需要说明的是，实施例2～9及比较例1～2中得到的有机EL元件的发光光谱的极大波长为475nm，鉴定为得到来自FIrpic的发光。另外，比较例3中得到的有机EL元件的发光光谱的极大波长为505nm，未观测到目标发光。
[表2]
由表2判断出：在实施例1～9中，将1,9位取代咔唑化合物用于发光层的情况与其以外的情况(比较例1、2及3)相比，具有高的发光效率特性。这是通过在咔唑的1位上导入2环以上的缩环取代基来控制分子轨道的扩展和电荷平衡性的最优化所带来的效果，判断出1,9位咔唑衍生物的优越性。由这些结果表明：通过在发光层中使用上述咔唑化合物、实现高效率的有机EL磷光元件。
实施例10
在形成有由膜厚110nm的ITO基板构成的阳极玻璃基板上用真空蒸镀法在真空度2.0×10-5Pa下使各薄膜层叠。首先，在ITO上形成25nm厚的酞菁铜(CuPC)作为空穴注入层。接着，形成40nm厚的NPB作为空穴传输层。接着，在空穴传输层上由不同的蒸镀源共蒸镀作为主体材料的化合物1和作为掺杂剂的Ir(ppy)3，形成40nm厚的发光层。此时，Ir(ppy)3的浓度为10wt%。接着，形成20nm厚的Alq3作为电子传输层。进而，在电子传输层上形成1.0nm厚的氟化锂(LiF)作为电子注入层。最后，在电子注入层上形成70nm厚的铝(Al)作为电极。制作有机EL元件。
在得到的有机EL元件上连接外部电源、施加直流电压，结果确认为如表3的发光特性。在表3中，亮度、电压及发光效率表示在20mA/cm2下的驱动时的值，另外，亮度半衰期用20mA/cm2的恒定电流驱动来进行评价、将该结果换算为初始亮度1000cd/m2的情况的值。元件发光光谱的极大波长为530nm，可知得到来自Ir(ppy)3的发光。
实施例11
作为实施例10中的发光层的主体材料，使用化合物2，除此以外与实施例10同样地制作有机EL元件。
实施例12
作为实施例10中的发光层的主体材料，使用化合物4，除此以外与实施例10同样地制作有机EL元件。
实施例13
作为实施例10中的发光层的主体材料，使用化合物18，除此以外与实施例10同样地制作有机EL元件。
实施例14
作为实施例10中的发光层的主体材料，使用化合物22，除此以外与实施例10同样地制作有机EL元件。
实施例15
作为实施例10中的发光层的主体材料，使用化合物57，除此以外与实施例10同样地制作有机EL元件。
实施例16
作为实施例10中的发光层的主体材料，使用化合物82，除此以外与实施例10同样地制作有机EL元件。
实施例17
作为实施例10中的发光层的主体材料，使用化合物83，除此以外与实施例10同样地制作有机EL元件。
实施例18
作为实施例10中的发光层的主体材料，使用化合物87，除此以外与实施例10同样地制作有机EL元件。
比较例4
作为实施例10中的发光层的主体材料，使用CBP，除此以外与实施例10同样地制作有机EL元件。
比较例5
作为实施例10中的发光层的主体材料，使用化合物H-1除此以外，与实施例10同样地制作有机EL元件。
比较例6
作为实施例10中的发光层的主体材料，使用化合物H-2除此以外，与实施例10同样地制作有机EL元件。
与实施例10同样地对实施例11～18及比较例4～6中得到的有机EL元件进行评价，结果确认具有如表3的发光特性。需要说明的是，实施例11～18及比较例4～6中得到的有机EL元件的发光光谱的极大波长均为530nm，鉴定为得到来自Ir(ppy)3的发光。
[表3]
由表3判断出：在实施例10～18中，在将1,9位取代咔唑化合物用于发光层的情况下，与除此以外的情况(比较例4、5及6)相比，具有高的发光效率特性。进而，也显示出驱动寿命特性良好、具有的高稳定性。这是通过在咔唑的1位上导入2环以上的缩环取代基、可控制分子轨道的扩展、电荷平衡性的最优化和两电荷稳定性提高了的结果，由此判断出1,9位咔唑衍生物的优越性。由这些结果表明：通过将上述咔唑化合物用于发光层，实现高效率的有机EL磷光元件。
产业上的可利用性
本发明的有机EL元件在发光特性、驱动寿命以及耐久性中处于实用上可满足的水平，在向平板显示器(移动电话显示元件、车载显示元件、OA计算机显示元件、电视机等)、发挥作为面发光体的特征的光源(照明、复印机的光源、液晶显示器、仪器类的背光源)、显示板和标识灯等的应用中，其技术价值大。

Claims (3)

1.一种有机场致发光元件，其为在基板上层叠阳极、多个有机层及阴极而成的有机场致发光元件，其特征在于，所述有机场致发光元件具有：含有由通式(1)或(2)表示的总碳数20～80的咔唑化合物和磷光发光掺杂剂的发光层，
通式(1)及(2)中，Ar分别独立地表示为碳数6～24的芳香族烃基的芳香族基团、或为碳数3～23的芳香族杂环基的芳香族基团，L表示为碳数6～30的芳香族烃基的芳香族基团、或为碳数3～30的芳香族杂环基的芳香族基团，R1～R3分别独立地表示氢、碳数1～10的烷基、碳数3～11的环烷基、碳数6～18的芳香族烃基或碳数3～17的芳香族杂环基，n表示1～3的整数；在n为2以上的情况下，多个Ar及R1～R3可以分别相同或不同；其中，Ar及L中至少1个为由下述通式(3)表示的芳香族化合物产生的1价或n价的芳香族基团，
其中，X1分别独立地表示CR4或氮，Y表示-O-、-S-或-NR5-，Z表示直接键合、-O-、-S-、-NR6-、-CR7R8-或由下述式(Z-1)表示的基团，R4～R8分别独立地表示氢、碳数1～10的烷基、碳数3～11的环烷基、碳数6～18的芳香族烃基或碳数3～17的芳香族杂环基；其中，所述芳香族基团在为通式(1)或(2)中的Ar的情况下为1价的芳香族基团，在为通式(1)或(2)中的L的情况下为n价的芳香族基团；所述的由Ar表示的为碳数6～24的芳香族烃基的芳香族基团和为碳数3～23的芳香族杂环基的芳香族基团、以及、由L表示的为碳数6～30的芳香族烃基的芳香族基团和为碳数3～30的芳香族杂环基的芳香族基团分别为从不具有取代基的芳香族化合物除去1个氢而生成的不具有取代基的芳香族基团、或在所述不具有取代基的芳香族基团上取代基取代了的芳香族基团；
2.根据权利要求1所述的有机场致发光元件，其中，Ar或L的一方为由下述通式(4)表示的芳香族化合物产生的1价或n价的芳香族基团，
其中，X2分别独立地表示CR9或氮，R9～R12分别独立地表示氢、碳数1～10的烷基、碳数3～11的环烷基、碳数6～18的芳香族烃基或碳数3～17的芳香族杂环基，其中，所述芳香族基团在为通式(1)或(2)中的Ar的情况下为1价的芳香族基团，在为通式(1)或(2)中的L的情况下为n价的芳香族基团。
3.根据权利要求1所述的有机场致发光元件，其中，磷光发光掺杂剂的发光波长在550nm以下具有发光极大波长。
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