CN103649080A - 含氮芳香族杂环衍生物和使用其的有机电致发光元件 - Google Patents

含氮芳香族杂环衍生物和使用其的有机电致发光元件 Download PDF

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薮之内伸浩
藤山高广
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Abstract

本发明提供可具有杂原子的茚并咔唑骨架、或可具有杂原子的茚并吲哚骨架中的氮原子与二苯并呋喃或二苯并噻吩直接或间接地键合的含氮芳香族杂环衍生物；和通过使用其的有机EL元件，实现发光效率高、长寿命的有机EL元件的有机EL材料。

Description

含氮芳香族杂环衍生物和使用其的有机电致发光元件
技术领域
本发明涉及含氮芳香族杂环衍生物和有机电致发光元件（以下也称为有机EL元件）。
背景技术
有机电致发光(EL)元件，作为固体发光型的廉价的大面积全彩显示元件的用途被认为有前途，进行了许多开发。通常有机EL元件由发光层和夹着该层的一对对置电极构成。若对两电极之间施加电压，则由阴极侧将电子注入到发光层、由阳极侧将空穴注入到发光层，所注入的电子和空穴在发光层再结合，生成激发态，激发态返回到基态时以光形式释放能量。
另外，提出了有机EL元件的发光层利用磷光性有机材料的磷光型有机EL元件。该磷光型有机EL元件，通过利用磷光性有机材料的单重激发态和三重激发态，实现高的发光效率。认为在有机EL元件内电子与空穴再结合时，由于自旋多重度不同而以1:3的比例生成单重态激发子和三重态激发子，所以认为若使用磷光性的发光材料，则实现仅使用荧光性发光材料的元件3～4倍的发光效率。
初期的有机EL元件，驱动电压高、发光效率和耐久性不充分，对于这些问题进行了各种技术上的改良。
有机EL元件的发光效率的提高以及长寿命化，为与显示器的耗电量的降低、耐久性的提高相关的重要课题，要求进一步的改良。同时为了提高使用磷光性的发光材料的有机EL元件的发光效率、元件寿命而进行了各种研究。
作为这样的有机EL材料，至今，显示出高的三重态能量的咔唑衍生物特别用作磷光主体材料。另一方面，正在研究咔唑衍生物由于具有使离子化电位（Ip）变小、使注入性提高的性质，因此用作邻接磷光主体的空穴传输材料。
作为使这样的咔唑衍生物的分子结构进一步改变的物质，专利文献1公开了具有茚并吲哚骨架的衍生物。此外，专利文献2公开了具有茚并咔唑骨架的衍生物。而且，专利文献3公开了具有吲哚并咔唑骨架的衍生物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1 : 日本特开2010-40829号公报
专利文献2 : WO2010/114267
专利文献3 : WO2011/049063。
发明内容
要解决的技术问题
然而，本发明人等经研究后发现，咔唑衍生物由于电子传输性相对高、因此传输功能的调整不充分，再结合区域偏向空穴传输层侧的结果，效率、寿命上存在问题。
本发明是解决前述问题而成的发明，其目的在于提供实现发光效率高、长寿命的有机EL元件的有机EL材料。
解决问题的手段
本发明人等为了实现前述目的反复进行了深入研究，结果发现通过可具有杂原子的茚并吲哚骨架、茚并咔唑骨架的氮原子、与可具有杂原子的芴骨架的苯环上的成环碳相键合的含氮芳香族杂环衍生物，能解决上述问题，从而完成了本发明。
即，本发明提供：
1. 下式（1-1）或（1-2）所示的含氮芳香族杂环衍生物，
[化学式1]
[式（1-1）、和（1-2）中，
环A由上式（1a）或（1b）表示，与邻接环共有成环碳C1和C2、C3和C4、C4和C5、或C5和C6，
X表示NR5、CR6R7、SiR6R7、氧原子、硫原子，
W和Z分别独立地表示单键、CR6R7、SiR6R7、氧原子、硫原子，
L1表示单键、成环碳原子数6～30的亚芳基、成环原子数5～30的亚杂芳基，
R1～R7分别独立地表示碳原子数1～15的直链状或者支链状的烷基、成环碳原子数3～15的环烷基、取代或未取代的甲硅烷基、成环碳原子数6～30的芳基、成环原子数5～30的杂芳基、卤素原子或氰基，或者表示两个R1～R7之间彼此键合形成环的饱和或者不饱和的2价基团,
a、c和d分别独立地表示0～4的整数,
b表示0～3的整数,
e表示0～2的整数,
Q为下式（1c）所示的结构]，
[化学式2]
Figure 531105DEST_PATH_IMAGE002
[式（1c）中，
Y表示氧原子或硫原子，
L2表示单键、成环碳原子数6～30的亚芳基或成环原子数5～30的亚杂芳基，其中，L2与式（1c）所示的结构的2位的碳键合时，L2表示成环碳原子数6～30的亚芳基或成环原子数5～30的杂芳基，
R8和R9分别独立地表示碳原子数1～15的直链状或者支链状的烷基、成环碳原子数3～15的环烷基、取代或未取代的甲硅烷基、成环碳原子数6～30的芳基、成环原子数5～30的杂芳基、卤素原子或氰基，或者，表示邻接的两个R8～R9之间彼此键合形成环的饱和或者不饱和的2价基团，
f表示0～3的整数，
g表示0～4的整数]。
2. 根据上述1所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述式（1-1）和式（1-2）中的W表示单键，并且，所述式（1a）和（1b）中的Z表示单键。
3. 根据上述2所述的含氮芳香族杂环衍生物，其由下式（2-1）或（2-2）表示，
[化学式3]
Figure 248525DEST_PATH_IMAGE003
[式（2-1）和（2-2）中，R1、R3、R4、a、d、e、X和Q与前述含义相同]。
4. 根据上述2所述的含氮芳香族杂环衍生物，其由下式（3-1）或（3-2）表示，
[化学式4]
Figure 643734DEST_PATH_IMAGE004
[式（3-1）和（3-2）中，R1、R3、R4、a、d、e、X和Q与前述含义相同]。
5. 根据上述2所述的含氮芳香族杂环衍生物，其由下式（4-1）表示，
[化学式5]
Figure 458106DEST_PATH_IMAGE005
[式（4-1）中，R1、R3、R4、a、d、e、X和Q与前述含义相同]。
6. 根据上述2所述的含氮芳香族杂环衍生物，其由下式（5-1）或（5-2）表示，
[化学式6]
Figure 467520DEST_PATH_IMAGE006
[式（5-1）和（5-2）中，R1、R2、a、c、X和Q与前述含义相同]。
7. 根据上述1-6中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述L2表示单键。
8. 根据上述1-6中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述L2由下式（7a）～（7c）中任一项表示，
[化学式7]
Figure 734553DEST_PATH_IMAGE007
[式（7a）～（7c）中，
R11～R13分别独立地表示碳原子数1～15的直链状或者支链状的烷基、成环碳原子数3～15的环烷基、取代或未取代的甲硅烷基、成环碳原子数6～20的芳基、成环原子数5～20的杂芳基、卤素原子或氰基，或者，表示邻接的两个R11～R13之间彼此键合形成环的饱和或者不饱和的2价基团，
R14和R15分别独立地表示碳原子数1～15的直链状或者支链状的烷基、成环碳原子数3～15的环烷基、成环碳原子数6～20的芳基、成环原子数5～20的杂芳基，
k1～k3分别独立地表示0～4的整数]。
9. 根据上述1-8中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述X表示所述NR5。
10. 根据上述1-8中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述X表示氧原子。
11. 根据上述1-8中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述X表示硫原子。
12. 根据上述1-8中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述X表示所述CR6R7。
13. 根据上述1-8中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述X表示所述SiR6R7。
14. 根据上述1-13中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述Y表示氧原子。
15. 根据上述1-13中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述Y表示硫原子。
16. 根据上述1-15中任一项所述的含氮杂环衍生物，所述（1c）中，所述L2与式（1c）所示的结构的4位的碳键合。
17. 根据上述1-16中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，其为有机电致发光元件用材料。
18. 根据上述1-16中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，其为有机电致发光元件用空穴传输材料。
19. 有机电致发光元件，其是在阳极和阴极之间具有含有发光层的多层有机薄膜层的有机电致发光元件，其特征在于，具有至少一层以上含有上述1-16中任一项所述含氮芳香族杂环衍生物的有机薄膜层。
20. 根据上述19所述的有机电致发光元件，至少具有空穴传输层作为所述有机薄膜层，在该空穴传输层含有所述含氮芳香族杂环衍生物。
21. 根据上述19或20所述的有机电致发光元件，所述发光层还含有磷光发光性材料。
22. 根据上述21所述的有机电致发光元件，所述磷光发光性材料为铱（Ir）、锇（Os）或铂（Pt）金属的邻位金属化络合物。
23. 根据上述20-22中任一项所述的有机电致发光元件，含有下式（A）所示的化合物的层接合于所述空穴传输层，
[化学式8]
Figure 933453DEST_PATH_IMAGE008
[上式（A）中，R21～R26彼此可以相同，也可以不同，分别独立地表示氰基、-CONH2、羧基、或-COOR27（R27为碳原子数1～20的烷基或碳原子数3～20的环烷基），其中，R21和R22、R23和R24、和R25和R26的1或2对以上可以一起表示-CO-O-CO-所示的基团]。
发明效果
根据本发明，可提供发光效率高、长寿命的有机EL元件和实现其的有机EL材料。
附图说明
图1为显示本发明的有机EL元件的一例的概略截面图。
具体实施方式
本说明书中，“取代或未取代的碳原子数a～b的X基”这样表述中的“碳原子数a～b”表示X基为未取代的情况下的碳原子数，不包含X基被取代的情况下的取代基的碳原子数。
本说明书中，“氢原子”指中子数不同的同位素，即包括氕（protium）、氘（deuterium）和氚（tritium）。
（含氮芳香族杂环衍生物）
本发明的含氮芳香族杂环衍生物以下式（1-1）或（1-2）表示。
[化学式9]
Figure 540015DEST_PATH_IMAGE009
［式（1-1）、和（1-2）中，
环A为与邻接环共有成环碳C1和C2、C3和C4、C4和C5、或C5和C6的上述式（1a）或（1b）所示的结构。
X表示NR5、CR6R7、SiR6R7、氧原子、硫原子。
W和Z分别独立地表示单键、CR6R7、SiR6R7、氧原子、硫原子。
L1表示单键、成环碳原子数6～30（优选6～18）的亚芳基、成环原子数5～30（优选5～18）的亚杂芳基。
R1～R7分别独立地表示碳原子数1～15（优选1～5）的直链状或者支链状的烷基、成环碳原子数3～15（优选5～12）的环烷基、取代或未取代的甲硅烷基、成环碳原子数6～30（优选6～18）的芳基、成环原子数5～30（优选5～18）的杂芳基、卤素原子或氰基，或者表示两个R1～R7之间彼此键合形成环的饱和或者不饱和的2价基团。
a、c和d分别独立地表示0～4（优选0～2）的整数。
b表示0～3（优选0～2）的整数。
e表示0～2（优选0或1）的整数。
Q为下式（1c）所示的结构。］
[化学式10]
Figure 533379DEST_PATH_IMAGE010
［式（1c）中，
Y表示氧原子或硫原子。
L2表示单键、成环碳原子数6～30（优选6～18）的亚芳基或成环原子数5～30（优选5～18）的亚杂芳基。其中，L2与式（1c）所示的结构的2位的碳键合时，L2表示成环碳原子数6～30（优选6～18）的亚芳基或成环原子数5～30（优选5～18）的杂芳基。
R8和R9分别独立地表示碳原子数1～15（优选1～5）的直链状或者支链状的烷基、成环碳原子数3～15（优选5～12）的环烷基、取代或未取代的甲硅烷基、成环碳原子数6～30（优选6～18）的芳基、成环原子数5～30（优选5～18）的杂芳基、卤素原子或氰基，或者，表示邻接的两个R8～R9之间彼此键合形成环的饱和或者不饱和的2价基团。
f表示0～3（优选0～2）的整数。
g表示0～4（优选0～2）的整数。］
作为所述L1和L2表示的亚芳基的例子，可列举出选自苯、萘、菲、联苯、三联苯(包括异构体)、四联苯(包括异构体)、荧蒽、苯并菲、9,9-二甲基芴、苯并[c]菲、苯并[a]苯并菲、萘并[1,2-c]菲、萘并[1,2-a]苯并菲、二苯并[a,c]苯并菲、和苯并[b]荧蒽中的芳香族化合物的二价残基，优选为1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、9,9-二甲基芴-2,7-二基。
作为所述R1～R9表示的烷基的例子，可列举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、新戊基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、1-戊基己基、1-丁基戊基、1-庚基辛基、3-甲基戊基等，优选为甲基、叔丁基、乙基、正丙基、异丙基。
作为所述R1～R9表示的环烷基的例子，可列举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环辛基等，优选为环戊基、环己基。
作为所述R1～R9表示的取代甲硅烷基的例子，可列举出-SiH2R、-SiHR2、或-SiR3(其中R为前述烷基，2个或3个R可以相同也可以不同)所示的基团，优选为三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基。
作为所述R1～R9表示的芳基的例子，可列举出苯基、萘基、菲基、联苯基、三联苯基、四联苯基、荧蒽基、苯并菲基、9,9-二甲基芴基、苯并[c]菲基、苯并[a]苯并菲基、萘并[1,2-c]菲基、萘并[1,2-a]苯并菲基、二苯并[a,c]苯并菲基、苯并[b]荧蒽基等，优选为苯基、4-联苯基、3-联苯基、5’-间三联苯基、1-萘基、9,9-二甲基芴-2-基、2-萘基、9-菲基。
作为所述R1～R9表示的杂芳基的例子，优选含有选自氮原子、氧原子、和硫原子中的至少一个杂原子的杂芳基，作为其具体例，可列举出吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、咪唑基、噁唑基、噻唑基、吡唑基、异噁唑基、异噻唑基、噁二唑基、噻二唑基、三唑基、吲哚基、异吲哚基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲嗪基、喹嗪基、喹啉基、异喹啉基、噌啉基、酞嗪基、喹唑啉基、喹喔啉基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、吲唑基、苯并异噁唑基、苯并异噻唑基、咔唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、菲啶基、吖啶基、菲咯啉基、吩嗪基、吩噻嗪基、吩噁嗪基、和呫吨基，优选为呋喃基、噻吩基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基。
作为邻接的R1~R9之间互相键合而形成的二价基团，可列举出丁烷-1,4-二基、1,3-丁二烯-1,4-二基等。
作为所述W和Z，优选单键。
作为所述L2，优选单键或以下式（7a）～（7c）中任一个表示。
[化学式11]
［式（7a）～（7c）中，
R11～R13分别独立地表示碳原子数1～15的直链状或者支链状的烷基、成环碳原子数3～15的环烷基、取代或未取代的甲硅烷基、成环碳原子数6～20的芳基、成环原子数5～20的杂芳基、卤素原子或氰基，或者邻接的2个R11～R13之间彼此键合形成环的饱和或者不饱和2价基团。
R14和R15分别独立地表示碳原子数1～15的直链状或者支链状的烷基、成环碳原子数3～15的环烷基、成环碳原子数6～20的芳基、成环原子数5～20的杂芳基。
k1～k3分别独立地表示0～4的整数。］
此外，上述式（1c）中，所述L2优选与式（1c）所示的结构的4位的碳键合。而且，该4位的碳示于式（1c）中。
本发明的含氮芳香族杂环衍生物优选以下式（2-1）、（2-2）、（3-1）、（3-2）、（4-1）、（5-1）和（5-2）中任一者表示，特别优选以（2-1）、（2-2）、（3-2）和（5-2）中任一者表示。
[化学式12]
Figure 211671DEST_PATH_IMAGE012
Figure 735056DEST_PATH_IMAGE013
Figure 102583DEST_PATH_IMAGE014
Figure 344209DEST_PATH_IMAGE015
式（2-1）、（2-2）、（3-1）、（3-2）、（4-1）、（5-1）和（5-2）中，R1、R2、R3、R4、a、b、c、d、e、X和Q与前述相同。
作为上述和后述的“取代或者未取代”情况下的任意取代基，可列举氟原子、氰基、碳原子数1～20（优选1～5）的烷基、碳原子数3～20（优选5～12）的环烷基、碳原子数1～20（优选1～5）的烷氧基、碳原子数1～20（优选1～5）的卤烷基、碳原子数1～20（优选1～5）的卤烷氧基、碳原子数1～10（优选1～5）的烷基甲硅烷基、成环碳原子数6～30（优选6～18）的芳基、成环碳原子数6～30（优选6～18）的芳氧基、碳原子数6～30（优选6～18）的芳基甲硅烷基、碳原子数7～30（优选7～20）的芳烷基、和成环原子数5～30的（优选5～18）杂芳基。
以下记载含氮芳香族杂环衍生物的具体例，但本发明的化合物不限定于下述化合物。
[化学式13]
Figure 619332DEST_PATH_IMAGE016
Figure 449754DEST_PATH_IMAGE017
Figure 784920DEST_PATH_IMAGE018
[化学式14]
Figure 513842DEST_PATH_IMAGE019
Figure 530339DEST_PATH_IMAGE020
Figure 28317DEST_PATH_IMAGE021
[化学式15]
Figure 799964DEST_PATH_IMAGE022
Figure 822988DEST_PATH_IMAGE024
[化学式16]
Figure 118020DEST_PATH_IMAGE026
Figure 493638DEST_PATH_IMAGE027
[化学式17]
Figure 101206DEST_PATH_IMAGE028
Figure 573775DEST_PATH_IMAGE029
[化学式18]
Figure 550139DEST_PATH_IMAGE031
Figure 774446DEST_PATH_IMAGE032
Figure 835943DEST_PATH_IMAGE033
[化学式19]
Figure 307245DEST_PATH_IMAGE034
Figure 719772DEST_PATH_IMAGE035
Figure 747771DEST_PATH_IMAGE036
[化学式20]
Figure 56709DEST_PATH_IMAGE038
Figure 956532DEST_PATH_IMAGE039
[化学式21]
Figure 709593DEST_PATH_IMAGE040
。
（有机EL元件）
接着，对本发明的有机EL元件进行说明。
本发明的有机EL元件特征在于，在阴极和阳极之间具有含发光层的多层有机薄膜层，该有机薄膜层中的至少1层含有前述本发明的含氮芳香族杂环衍生物。本发明的含氮芳香族杂环衍生物含有在本发明的有机EL元件的有机薄膜层至少一层中，因此可期待有机EL元件的高发光效率化、长寿命化。
作为本发明的含氮芳香族杂环衍生物所含的有机薄膜层的例子，可列举空穴传输层、发光层、间隔层、和阻挡层等，但不限定于它们。本发明的含氮芳香族杂环衍生物特别优选含于空穴传输层中。而且，发光层优选含有荧光发光材料、磷光发光材料，特别优选含有磷光发光材料。
本发明的有机EL元件可以是荧光或磷光发光型的单色发光元件，也可以是荧光/磷光杂化型的白色发光元件，也可以是具有单独的发光单元的简单型，也可以是具有多个发光单元的串联型。在此，“发光单元”指含有一层以上的有机层，其中一层为发光层，可通过注入的空穴和电子再结合而发光的最小单元。
因此，作为简单型有机EL元件的代表性的元件结构，可列举以下的元件结构。
（1）阳极/发光单元/阴极
另外，上述发光单元可以是具有多层磷光发光层、荧光发光层的层叠型，该情况下，为了防止各发光层之间、磷光发光层所生成的激发子扩散至荧光发光层，也可以具有间隔层。发光单元的代表性的层构成示于以下。
（a）空穴传输层/发光层（/电子传输层）
（b）空穴传输层/第一磷光发光层/第二磷光发光层（/电子传输层）
（c）空穴传输层/磷光发光层/间隔层/荧光发光层（/电子传输层）
（d）空穴传输层/第一磷光发光层/第二磷光发光层/间隔层/荧光发光层（/电子传输层）
（e）空穴传输层/第一磷光发光层/间隔层/第二磷光发光层/间隔层/荧光发光层（/电子传输层）
（f）空穴传输层/磷光发光层/间隔层/第一荧光发光层/第二荧光发光层（/电子传输层）
上述各磷光或荧光发光层可以分别表现出彼此不同的发光色。具体而言，上述层叠发光层(d)中，可以列举出空穴传输层/第一磷光发光层(红色发光)/第二磷光发光层(绿色发光)/间隔层/荧光发光层(蓝色发光)/电子传输层)等层结构。
需要说明的是，在各发光层与空穴传输层或间隔层之间可以适当设置电子阻挡层。另外，在各发光层与电子传输层之间可以适当设置空穴阻挡层。通过设置电子阻挡层、空穴阻挡层，可以将电子或空穴关闭在发光层内，而提高发光层中的电荷的再结合概率，从而提高发光效率。
作为串联型有机EL元件的代表性的元件结构，可列举出以下的元件结构。
（2）阳极/第一发光单元/中间层/第二发光单元/阴极
其中，作为上述第一发光单元和第二发光单元，例如可以各自独立地选择与上述发光单元相同的发光单元。
上述中间层通常被称为中间电极、中间导电层、电荷发生层、电子逸出层、连接层、中间绝缘层，可以使用向第一发光单元供给电子、向第二发光单元供给空穴的公知的材料结构。
图1表示本发明的有机EL元件的一例的概略结构。有机EL元件1具有基板2、阳极3、阴极4、配置在阳极3与阴极4之间的发光单元10。发光单元10具有发光层5，所述发光层5含有含有磷光主体材料和磷光掺杂剂至少一种的磷光发光层。在发光层5与阳极3之间可以形成空穴传输层6等，在发光层5与阴极4之间可以形成电子传输层7等。另外，分别在发光层5的阳极3侧可以设置电子阻挡层，在发光层5的阴极4侧可以设置空穴阻挡层。由此，可以将电子、空穴关入发光层5，而提高发光层5中的激发子的生成概率。
需要说明的是，本说明书中，将与荧光掺杂剂组合的主体称为荧光主体，将与磷光掺杂剂组合的主体称为磷光主体。荧光主体与磷光主体并非仅通过分子结构分类。即，磷光主体指的是构成含有磷光掺杂剂的磷光发光层的材料，并非意味着不能用作构成荧光发光层的材料。对于荧光主体也与此相同。
(基板)
本发明的有机EL元件，在透光性基板上制作。透光性基板为支撑有机EL元件的基板，优选为400nm～700nm的可见光区域的光的透过率为50%以上的平滑的基板。具体而言，可列举出玻璃板、聚合物板等。作为玻璃板，特别是可列举出使用钠钙玻璃、含有钡-锶的玻璃、铅玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、钡硼硅酸盐玻璃、石英等作为原料而成的玻璃板。另外，作为聚合物板，可列举出使用聚碳酸酯、丙烯酸类、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚硫化物、聚砜等作为原料而成的聚合物板。
(阳极)
有机EL元件的阳极承担将空穴注入到空穴传输层或发光层的作用，使用具有4.5eV以上的功函数的阳极是有效的。作为阳极材料的具体例，可列举出氧化铟锡合金(ITO)、氧化锡(NESA)、氧化铟锌氧化物、金、银、铂、铜等。阳极可以通过利用蒸镀法、溅射法等方法将这些电极物质形成薄膜来制作。从阳极提取源自发光层的发光的情况下，优选使阳极的可见光区域的光的透过率大于10%。另外，阳极的片电阻优选为数百Ω/□以下。阳极的膜厚虽然取决于材料，但是通常在10nm～1μm、优选10nm～200nm的范围内选择。
(阴极)
阴极承担将电子注入到电子注入层、电子传输层或发光层的作用，优选由功函数小的材料形成。对阴极材料没有特别限定，具体而言，可以使用铟、铝、镁、镁-铟合金、镁-铝合金、铝-锂合金、铝-钪-锂合金、镁-银合金等。阴极也与阳极同样地，可以通过利用蒸镀法、溅射法等方法形成薄膜来制作。另外，根据需要也可以从阴极侧提取发光。
(发光层)
为具有发光功能的有机层，采用掺杂系统时，含有主体材料和掺杂材料。此时，主体材料主要具有促进电子与空穴的再结合、将激发子关入发光层内的功能，掺杂材料具有使通过再结合得到的激发子有效地发光的功能。
磷光元件的情况下，主体材料主要具有将通过掺杂剂生成的激发子关入发光层内的功能。
其中，上述发光层，例如可以采用将电子传输性的主体与空穴传输性的主体组合等、来调整发光层内的载流子平衡的双主体(也称为主体-共主体)。
另外，可以采用通过添加两种以上量子收率高的掺杂材料、使各掺杂剂发光的双掺杂剂。具体而言，可列举出通过将主体、红色掺杂剂和绿色掺杂剂共蒸镀，使发光层共通化而实现黄色发光的方式。
通过上述发光层形成多层发光层层叠而成的层叠体，可以在发光层界面蓄积电子和空穴、使再结合区域集中在发光层界面、从而提高量子效率。
向发光层的空穴注入的容易程度与电子的注入容易程度可以不同，另外，以发光层中的空穴和电子的迁移率表示的空穴传输能力与电子传输能力可以不同。
发光层例如可以通过蒸镀法、旋涂法、LB法等公知的方法形成。另外，将树脂等粘合剂和材料化合物溶解于溶剂形成溶液，将该溶液利用旋涂法等薄膜化，由此也可以形成发光层。
发光层优选为分子沉积膜。分子沉积膜指的是由气相状态的材料化合物沉积形成的薄膜、由溶液状态或液相状态的材料化合物固体化形成的膜，通常该分子沉积膜，可以根据聚集结构、高维结构的不同，起因于此的功能的不同与通过LB法形成的薄膜(分子累积膜)相区分。
形成发光层的磷光掺杂剂(磷光发光材料)为可以由三重激发态发光的化合物，只要由三重激发态发光则没有特别限定，优选为含有选自Ir、Pt、Os、Au、Cu、Re和Ru中的至少一种金属和配体的有机金属络合物。前述配体优选具有邻位金属键。从磷光量子收率高、可以进一步提高发光元件的外部量子效率的观点考虑，优选为含有选自Ir、Os和Pt中的金属原子的金属络合物，更优选为铱络合物、锇络合物、铂络合物等金属络合物，进一步优选为铱络合物和铂络合物，特别优选为邻位金属化铱络合物。
对磷光掺杂剂的发光层中的含量没有特别限制，可以根据目的适当选择，例如优选为0.1～70质量%，更优选为1～30质量%。若磷光掺杂剂的含量为0.1质量%以上则得到充分的发光，若为70质量%以下则可以避免浓度猝灭。
优选的有机金属络合物的具体例如以下所示。
[化学式22]
Figure 11262DEST_PATH_IMAGE041
Figure 371836DEST_PATH_IMAGE042
[化学式23]
Figure 696638DEST_PATH_IMAGE043
Figure 957035DEST_PATH_IMAGE045
[化学式24]
Figure 938111DEST_PATH_IMAGE046
[化学式25]
Figure 720439DEST_PATH_IMAGE048
Figure 668803DEST_PATH_IMAGE049
Figure 636759DEST_PATH_IMAGE050
。
磷光主体为具有通过将磷光掺杂剂的三重态能量有效地关闭在发光层内、从而使磷光掺杂剂有效地发光的功能的化合物。本发明的含氮芳香族杂环衍生物作为磷光主体有用，但也可以根据上述目的适当选择本发明的含氮芳香族杂环衍生物以外的化合物作为作为磷光主体。
也可以将本发明的含氮芳香族杂环衍生物与其以外的化合物一起作为同一发光层内的磷光主体材料使用，有多层发光层时，使用本发明的含氮芳香族杂环衍生物作为其中之一的发光层的磷光主体材料，也可以使用本发明的含氮芳香族杂环衍生物以外的化合物作为另一发光层的磷光主体材料。另外，本发明的含氮芳香族杂环衍生物也用于发光层以外的有机层，该情况下也可以使用本发明的含氮芳香族杂环衍生物以外的化合物作为发光层的磷光主体。
作为本发明的含氮芳香族杂环衍生物以外的化合物中作为磷光主体的适合的化合物的具体例，可列举出咔唑衍生物、三唑衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、聚芳基烷烃衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑啉酮衍生物、亚苯基二胺衍生物、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、茋衍生物、硅氨烷衍生物、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、二苯基醌衍生物、噻喃二氧化物衍生物、碳二亚胺衍生物、亚芴基甲烷衍生物、二苯乙烯基吡嗪衍生物、萘苝等杂环四羧酸酐、酞菁衍生物、8-羟基喹啉衍生物的金属络合物、金属酞菁、以苯并噁唑、苯并噻唑作为配体的金属络合物为代表的各种金属络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、聚噻吩等导电性高分子低聚物、聚噻吩衍生物、聚亚苯基衍生物、聚亚苯基亚乙烯基衍生物、聚芴衍生物等高分子化合物等。磷光主体可以单独使用或并用两种以上。作为具体例，可列举出以下的化合物。
[化学式26]
Figure 732891DEST_PATH_IMAGE051
发光层的膜厚优选为5～50nm，更优选为7～50nm，进一步优选为10～50nm。若为5nm以上则容易形成发光层，若为50nm以下则可以避免驱动电压的升高。
(供电子性掺杂剂)
本发明的有机EL元件也优选在阴极与发光单元的界面区域具有供电子性掺杂剂。根据这样的构成，实现有机EL元件的发光亮度的提高、长寿命化。在此，供电子性掺杂剂是指含有功函数3.8eV以下的金属的物质，作为其具体例，可列举出选自碱金属、碱金属络合物、碱金属化合物、碱土金属、碱土金属络合物、碱土金属化合物、稀土金属、稀土金属络合物和稀土金属化合物等中的至少一种。
作为碱金属，可列举出Na(功函数：2.36eV)、K(功函数：2.28eV)、Rb(功函数：2.16eV)、Cs(功函数：1.95eV)等，特别是优选为功函数为2.9eV以下的碱金属。其中优选为K、Rb、Cs，进一步优选为Rb或Cs，最优选为Cs。作为碱土金属，可列举出Ca(功函数：2.9eV)、Sr(功函数：2.0eV～2.5eV)、Ba(功函数：2.52eV)等，特别优选功函数为2.9eV以下的碱土金属。作为稀土金属，可列举出Sc、Y、Ce、Tb、Yb等，特别优选功函数为2.9eV以下的稀土金属。
作为碱金属化合物，可列举出Li2O、Cs2O、K2O等碱氧化物，LiF、NaF、CsF、KF等碱卤化物等，优选为LiF、Li2O、NaF。作为碱土金属化合物，可列举出BaO、SrO、CaO以及它们混合而成的BaxSr1－xO(0＜x＜1)、BaxCa1－xO(0＜x＜1)等，优选为BaO、SrO、CaO。作为稀土金属化合物，可列举出YbF3、ScF3、ScO3、Y2O3、Ce2O3、GdF3、TbF3等，优选为YbF3、ScF3、TbF3。
作为碱金属络合物、碱土金属络合物、稀土金属络合物，若为分别含有碱金属离子、碱土金属离子、稀土金属离子中的至少一种作为金属离子的络合物则没有特别限定。另外，配体优选为喹啉醇、苯并喹啉醇、吖啶醇、菲啶醇、羟基苯基噁唑、羟基苯基噻唑、羟基二芳基噁二唑、羟基二芳基噻二唑、羟基苯基吡啶、羟基苯基苯并咪唑、羟基苯并三唑、羟基氟硼烷（フルボラン）、联吡啶、菲咯啉、酞菁、卟啉、环戊二烯、β-二酮类、偶氮次甲基类、以及它们的衍生物等，但是不限于它们。
作为供电子性掺杂剂的添加方式，优选在界面区域形成为层状或岛状。作为形成方法，优选为通过电阻加热蒸镀法蒸镀供电子性掺杂剂，并且同时蒸镀形成界面区域的有机化合物(发光材料、电子注入材料)，在有机化合物中分散供电子性掺杂剂的方法。分散浓度，按摩尔比计，有机化合物:供电子性掺杂剂=100:1～1:100，优选为5:1～1:5。
以层状形成供电子性掺杂剂时，在以层状形成作为界面的有机层的发光材料、电子注入材料后，通过电阻加热蒸镀法单独蒸镀还原掺杂剂，优选以0.1nm～15nm的层厚度形成。以岛状形成供电子性掺杂剂时，在以岛状形成作为界面的有机层的发光材料、电子注入材料后，通过电阻加热蒸镀法单独蒸镀供电子性掺杂剂，优选以0.05nm～1nm的岛厚度形成。
本发明的有机EL元件的主要成分与供电子性掺杂剂的比例，按摩尔比计，优选主要成分:供电子性掺杂剂=5:1～1:5，进一步优选为2:1～1:2。
(电子传输层)
为形成于发光层与阴极之间的有机层，具有将电子从阴极传输到发光层的功能。电子传输层由多层构成时，有时将接近阴极的有机层定义为电子注入层。电子注入层具有由阴极有效地将电子注入到有机层单元的功能。
作为电子传输层中使用的电子传输性材料，优选使用分子内含有1个以上杂原子的芳香族杂环化合物，特别优选为含氮环衍生物。另外，作为含氮环衍生物，优选为具有含氮六元环或五元环骨架的芳香族环、具有含氮六元环或五元环骨架的稠合芳香族环化合物。
作为该含氮环衍生物，例如优选为下式(A)所示的含氮环金属螯合物络合物。
[化学式27]
Figure 631446DEST_PATH_IMAGE052
式(A)中的R2～R7各自独立地是氢原子、卤原子、羟基、氨基、碳原子数为1～40的烃基、碳原子数为1～40的烷氧基、碳原子数为6～50的芳氧基、烷氧基羰基、或成环碳原子数为5～50的芳香族杂环基，它们可以被取代。
作为卤原子，可列举出例如氟、氯、溴、碘等。
作为可以被取代的氨基的例子，可列举出烷基氨基、芳基氨基、芳烷基氨基。
烷基氨基和芳烷基氨基表示为-NQ1Q2。Q1和Q2各自独立地表示碳原子数为1～20的烷基或碳原子数为1～20的芳烷基。Q1和Q2中的一方可以为氢原子。
芳基氨基表示为-NAr1Ar2，Ar1和Ar2各自独立地表示碳原子数为6～50的非稠合芳香族烃基和稠合芳香族烃基。Ar1和Ar2中的一方可以为氢原子。
碳原子数为1～40的烃基包括烷基、烯基、环烷基、芳基、和芳烷基。
烷氧基羰基表示为-COOY’，Y’表示碳原子数为1～20的烷基。
M为铝(Al)、镓(Ga)或铟(In)，优选为In。
L为下述式(A’)或(A’’)所示的基团。
[化学式28]
Figure 496634DEST_PATH_IMAGE053
式(A’)中，R8～R12各自独立地是氢原子、或取代或未取代的碳原子数为1～40的烃基，互相邻接的基团可以形成环状结构。另外，前述式(A’’)中，R13～R27各自独立地是氢原子、取代或未取代的碳原子数为1～40的烃基，互相邻接的基团可以形成环状结构。
式(A’)或式(A’’)的R8～R12和R13～R27表示的碳原子数为1～40的烃基，与前述式(A)中的R2～R7表示的烃基相同。另外，作为R8～R12和R13～R27的互相邻接的基团形成环状结构时的二价基团，可列举出四亚甲基、五亚甲基、六亚甲基、二苯基甲烷-2,2’-二基、二苯基乙烷-3,3’-二基、二苯基丙烷-4,4’-二基等。
作为电子传输层中使用的电子传递性化合物，优选为8-羟基喹啉或其衍生物的金属络合物、噁二唑衍生物、含氮杂环衍生物。作为上述8-羟基喹啉或其衍生物的金属络合物的具体例，可以使用含有8-羟基喹啉(oxine)(通常为8-羟基喹啉（8-quinolinol)或8-羟基喹啉（8-hydroxyquinoline）)的螯合物的金属螯合物8-羟基喹啉酮化合物，例如可以使用三(8-羟基喹啉)铝。而作为噁二唑衍生物，可列举出下述例子。
[化学式29]
Figure 635491DEST_PATH_IMAGE054
前述式中，Ar17、Ar18、Ar19、Ar21、Ar22和Ar25分别表示取代或未取代的碳原子数为6～50的芳香族烃基或稠合芳香族烃基，Ar17与Ar18、Ar19与Ar21、Ar22与Ar25可以互相相同也可以不同。作为芳香族烃基或稠合芳香族烃基，可列举出苯基、萘基、联苯基、蒽基、二萘嵌苯基、芘基等。而作为它们的取代基，可列举出碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的烷氧基或氰基等。
Ar20、Ar23和Ar24分别表示取代或未取代的碳原子数为6～50的二价芳香族烃基或稠合芳香族烃基，Ar23和Ar24可以互相相同也可以不同。作为二价芳香族烃基或稠合芳香族烃基，可列举出亚苯基、亚萘基、亚联苯基、亚蒽基、亚苝基、亚芘基等。而作为它们的取代基，可列举出碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的烷氧基或氰基等。
这些电子传递性化合物，优选使用薄膜形成性良好的化合物。而作为这些电子传递性化合物的具体例，可列举出下述例子。
[化学式30]
Figure 156602DEST_PATH_IMAGE055
作为电子传递性化合物的含氮杂环衍生物，可列举出作为包含具有以下的通式的有机化合物的含氮杂环衍生物的非金属络合物的含氮化合物。可列举出例如含有下式(B)所示骨架的五元环或六元环、下述式(C)所示结构的含氮杂环衍生物。
[化学式31]
Figure 406318DEST_PATH_IMAGE056
前述式(C)中，X表示碳原子或氮原子。Z1和Z2各自独立地表示可以形成含氮杂环的原子团。
含氮杂环衍生物进一步优选为具有包含五元环或六元环的含氮芳香多环族的有机化合物。进而，这种具有多个氮原子的含氮芳香多环族的情况下，优选为具有上述式(B)和(C)或上述式(B)和下述式(D)组合而成的骨架的含氮芳香多环有机化合物。
[化学式32]
前述含氮芳香多环有机化合物的含氮基团，例如选自以下通式所示的含氮杂环基。
[化学式33]
Figure 959025DEST_PATH_IMAGE059
前述各式中，R是碳原子数为6～40的芳香族烃基或稠合芳香族烃基、碳原子数为3～40的芳香族杂环基或稠合芳香族杂环基、碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为1～20的烷氧基，n是0～5的整数，n是2以上的整数时，多个R可以互相相同也可以不同。
进而，作为优选的具体的化合物，可列举出下式所示的含氮杂环衍生物。
HAr-L1-Ar1-Ar2
前述式中，HAr是取代或未取代的碳原子数为3～40的含氮杂环基，L1是单键、取代或未取代的碳原子数为6～40的芳香族烃基或稠合芳香族烃基、或者取代或未取代的碳原子数为3～40的芳香族杂环基或稠合芳香族杂环基，Ar1是取代或未取代的碳原子数为6～40的二价芳香族烃基，Ar2是取代或未取代的碳原子数为6～40的芳香族烃基或稠合芳香族烃基、或者取代或未取代的碳原子数为3～40的芳香族杂环基或稠合芳香族杂环基。
HAr例如选自下述组中。
[化学式34]
Figure 12432DEST_PATH_IMAGE060
Figure 852212DEST_PATH_IMAGE061
L1例如选自下述组中。
[化学式35]
Figure 270555DEST_PATH_IMAGE062
Ar1例如选自下述芳基蒽基中。
[化学式36]
Figure 562996DEST_PATH_IMAGE063
前述式中，R1～R14各自独立是氢原子、卤原子、碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为1～20的烷氧基、碳原子数为6～40的芳氧基、取代或未取代的碳原子数为6～40的芳香族烃基或稠合芳香族烃基、或者取代或未取代的碳原子数为3～40的芳香族杂环基或稠合芳香族杂环基，Ar3是取代或未取代的碳原子数为6～40的芳香族烃基或稠合芳香族烃基、或者取代或未取代的碳原子数为3～40的芳香族杂环基或稠合芳香族杂环基。另外，也可以为R1～R8都为氢原子的含氮杂环衍生物。
Ar2例如选自下述组中。
[化学式37]
Figure 420094DEST_PATH_IMAGE064
作为电子传递性化合物的含氮芳香多环有机化合物，另外也优选使用下述化合物。
[化学式38]
Figure 301331DEST_PATH_IMAGE065
前述式中，R1～R4各自独立地表示氢原子、取代或未取代的碳原子数为1～20的脂肪族基团、取代或未取代的碳原子数为3～20的脂肪族式环基、取代或未取代的碳原子数为6～50的芳香族环基、取代或未取代的碳原子数为3～50的杂环基，X1、X2各自独立地表示氧原子、硫原子、或二氰基亚甲基。
另外，作为电子传递性化合物，也优选使用下述化合物。
[化学式39]
Figure 952892DEST_PATH_IMAGE066
前述式中，R1、R2、R3和R4是互相相同也可以不同的基团，是下式所示的芳香族烃基或稠合芳香族烃基。
[化学式40]
前述式中，R5、R6、R7、R8和R9是互相相同也可以不同的基团，是氢原子、饱和或不饱和的碳原子数为1～20的烷氧基、饱和或不饱和的碳原子数为1～20的烷基、氨基、或碳原子数为1～20的烷基氨基。R5、R6、R7、R8和R9中的至少一个是氢原子以外的基团。
进而，电子传递性化合物可以为含有该含氮杂环基或含氮杂环衍生物的高分子化合物。
本发明的有机EL元件的电子传输层特别优选含有下式(60)～(62)所示的含氮杂环衍生物中的至少一种。
[化学式41]
Figure 393418DEST_PATH_IMAGE068
(式中，Z1、Z2和Z3各自独立地是氮原子或碳原子。
R1和R2各自独立地是取代或未取代的成环碳原子数为6～50的芳基、取代或未取代的成环原子数为5～50的杂芳基、取代或未取代的碳原子数为1～20的烷基、取代或未取代的碳原子数为1～20的卤代烷基、或者取代或未取代的碳原子数为1～20的烷氧基。
n为0～5的整数，n为2以上的整数时，多个R1可以互相相同也可以不同。另外，邻接的两个R1之间可以互相键合形成取代或未取代的烃环。
Ar1是取代或未取代的成环碳原子数为6～50的芳基、或者取代或未取代的成环原子数为5～50的杂芳基。
Ar2是氢原子、取代或未取代的碳原子数为1～20的烷基、取代或未取代的碳原子数为1～20的卤代烷基、取代或未取代的碳原子数为1～20的烷氧基、取代或未取代的成环碳原子数为6～50的芳基、或者取代或未取代的成环原子数为5～50的杂芳基。
其中，Ar1、Ar2中的任意一方是取代或未取代的成环碳原子数为10～50的稠合芳香族烃环基、或者取代或未取代的成环原子数为9～50的稠合芳香族杂环基。
Ar3是取代或未取代的成环碳原子数为6～50的亚芳基、或者取代或未取代的成环原子数为5～50的亚杂芳基。
L1、L2和L3各自独立地是单键、取代或未取代的成环碳原子数为6～50的亚芳基、或者取代或未取代的成环原子数为9～50的二价稠合芳香族杂环基)。
作为成环碳原子数为6～50的芳基，可列举出苯基、萘基、蒽基、菲基、并四苯基、
Figure 879894DEST_PATH_IMAGE069
基、芘基、联苯基、三联苯基、甲苯基、荧蒽基、芴基等。
作为成环原子数为5～50的杂芳基，可列举出吡咯基、呋喃基、噻吩基、噻咯基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、苯并呋喃基、咪唑基、嘧啶基、咔唑基、硒吩基、噁二唑基、三唑基、吡嗪基、哒嗪基、三嗪基、喹喔啉基、吖啶基、咪唑并[1,2-a]吡啶基、咪唑并[1,2-a]嘧啶基等。
作为碳原子数为1～20的烷基，可列举出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等。
作为碳原子数为1～20的卤代烷基，可列举出前述烷基的1个或2个以上的氢原子被选自氟原子、氯原子、碘原子和溴原子中的至少一个卤原子取代而得到的基团。
作为碳原子数为1～20的烷氧基，可列举出具有前述烷基作为烷基部位的基团。
作为成环碳原子数为6～50的亚芳基，可列举出由前述芳基除去一个氢原子而得到的基团。
作为成环原子数为9～50的二价稠合芳香族杂环基，可列举出从作为前述杂芳基记载的稠合芳香族杂环基除去一个氢原子而得到的基团。
对电子传输层的膜厚没有特别限定，优选为1nm～100nm。
另外，作为可与电子传输层邻接设置的电子注入层的构成成分，除了含氮环衍生物之外，作为无机化合物，还优选使用绝缘体或半导体。若电子注入层由绝缘体、半导体构成，则可以有效地防止电流的泄漏，可以提高电子注入性。
作为这种绝缘体，优选使用选自碱金属硫属元素化物、碱土金属硫属元素化物、碱金属的卤化物和碱土金属的卤化物中的至少一种金属化合物。若电子注入层由这些碱金属硫属元素化物等构成，则从可以进一步提高电子注入性观点考虑优选。具体而言，作为优选的碱金属硫属元素化物，可列举出例如Li2O、K2O、Na2S、Na2Se和Na2O，作为优选的碱土金属硫属元素化物，可列举出例如CaO、BaO、SrO、BeO、BaS和CaSe。另外，作为优选的碱金属的卤化物，可列举出例如LiF、NaF、KF、LiCl、KCl和NaCl等。另外，作为优选的碱土金属的卤化物，可列举出例如CaF2、BaF2、SrF2、MgF2和BeF2等氟化物，氟化物以外的卤化物。
另外，作为半导体，可列举出含有Ba、Ca、Sr、Yb、Al、Ga、In、Li、Na、Cd、Mg、Si、Ta、Sb和Zn中的至少一种元素的氧化物、氮化物或氧化氮化物等的单独一种或两种以上的组合。另外，优选构成电子注入层的无机化合物为微晶或无定形的绝缘性薄膜。若电子注入层由这些绝缘性薄膜构成，则形成更均匀的薄膜，因此可以减少黑点等像素缺陷。需要说明的是，作为这种无机化合物，可列举出碱金属硫属元素化物、碱土金属硫属元素化物、碱金属的卤化物和碱土金属的卤化物等。
使用这种绝缘体或半导体时，该层的优选的厚度为0.1nm～15nm左右。另外，本发明中的电子注入层优选含有前述供电子性掺杂剂。
(空穴传输层)
为形成于发光层与阳极之间的有机层，具有将空穴由阳极传输到发光层的功能。空穴传输层由多层构成时，有时将接近阳极的有机层定义为空穴注入层。空穴注入层具有由阳极有效地将空穴注入到有机层单元的功能。
作为形成空穴传输层的其它材料，优选使用芳香族胺化合物，例如下述通式(I)所示的芳香族胺衍生物。
[化学式42]
前述通式(I)中，Ar1～Ar4表示取代或未取代的成环碳原子数为6～50的芳香族烃基或稠合芳香族烃基、取代或未取代的成环原子数为5～50的芳香族杂环基或稠合芳香族杂环基、或者这些芳香族烃基或稠合芳香族烃基与芳香族杂环基或稠合芳香族杂环基键合而成的基团。
另外，前述通式(I)中，L表示取代或未取代的成环碳原子数为6～50的芳香族烃基或稠合芳香族烃基、或者取代或未取代的成环原子数为5～50的芳香族杂环基或稠合芳香族杂环基。
通式(I)的化合物的具体例如以下所示。
[化学式43]
Figure 623749DEST_PATH_IMAGE072
Figure 27049DEST_PATH_IMAGE073
Figure 285992DEST_PATH_IMAGE074
另外，下述式(II)的芳香族胺也优选用于空穴传输层的形成。
[化学式44]
Figure 978004DEST_PATH_IMAGE075
前述式(II)中，Ar1～Ar3的定义与前述通式(I)的Ar1～Ar4的定义相同。以下示出了通式(II)的化合物的具体例，但是不限于此。
[化学式45]
Figure 715016DEST_PATH_IMAGE076
Figure 238401DEST_PATH_IMAGE077
Figure 668246DEST_PATH_IMAGE078
本发明的有机EL元件的空穴传输层形成第一空穴传输层(阳极侧)和第二空穴传输层(阴极侧)的两层结构。
对空穴传输层的膜厚没有特别限定，优选为10～200nm。
本发明的有机EL元件中，在空穴传输层或第一空穴传输层的阳极侧可以接合含有受电子性化合物的层。由此可以期待驱动电压的降低以及制造成本的降低。
作为前述受电子性化合物，优选为下式(A)所示的化合物。
[化学式46]
Figure 831243DEST_PATH_IMAGE079
(上式(A)中，R21～R26可以彼此相同也可以不同，各自独立地表示氰基、-CONH2、羧基、或-COOR27(R27是碳原子数为1～20的烷基或碳原子数为3～20的环烷基)。其中，R21和R22、R23和R24、以及R25和R26中的一或两对以上可以一起表示-CO-O-CO-所示的基团)。
作为R27，可列举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、环戊基、环己基等。
对于含有受电子性化合物的层的膜厚没有特别限定，优选为5～20nm。
(n/p掺杂)
上述空穴传输层、电子传输层中，如日本专利第3695714号说明书所记载，通过施主性材料的掺杂(n)、受主性材料的掺杂(p)，可以调整载流子注入能力。
作为n掺杂的代表例，可列举出在电子传输材料中掺杂Li、Cs等金属的方法，作为p掺杂的代表例，可列举出在空穴传输材料中掺杂F4TCNQ等受主材料的方法。
(间隔层)
上述间隔层指的是例如将荧光发光层和磷光发光层层叠时，为了使磷光发光层中生成的激发子不会扩散到荧光发光层、或调整载流子平衡而设置在荧光发光层与磷光发光层之间的层。另外，间隔层也可以设置在多层磷光发光层之间。
间隔层由于设置在发光层之间，优选为兼具电子传输性和空穴传输性的材料。另外，为了防止邻接的磷光发光层内的三重态能量的扩散，优选三重态能量为2.6eV以上。作为间隔层中使用的材料，可列举出与上述空穴传输层中使用的材料相同的材料。
(阻挡层)
本发明的有机EL元件，优选在与发光层邻接的部分具有电子阻挡层、空穴阻挡层、三重态阻挡层等阻挡层。其中，电子阻挡层指的是防止电子由发光层泄漏到空穴传输层的层，空穴阻挡层指的是防止空穴由发光层泄漏到电子传输层的层。
三重态阻挡层，如后所述，具有下述功能：防止发光层中生成的三重态激发子扩散到周边的层，通过将三重态激发子关闭在发光层内，抑制三重态激发子在发光掺杂剂以外的电子传输层的分子上的能量失活。
设置三重态阻挡层时，若发光层中的磷光发光性掺杂剂的三重态能量为ET d、用作三重态阻挡层的化合物的三重态能量为ET TB，并且为ET d＜ET TB的能量大小关系，则在能量关系上，推测磷光发光性掺杂剂的三重态激发子被关闭(不能向其它分子移动)，在该掺杂剂上发光以外的能量失活路径被切断，从而可以高效地发光。但是认为，即使 ET d＜ET TB的关系成立时，该能量差ΔET=ET TB-ET d小的情况下，在作为实际的元件驱动环境的室温程度的环境下，由于周围的热能而吸热性地越过该能量差ΔET，结果三重态激发子可以向其它分子移动。特别是磷光发光的情况，与荧光发光相比，激发子寿命长，因此相对容易出现吸热性的激发子移动过程的影响。相对于室温的热能，该能量差ΔET越大越优选，进一步优选为0.1eV以上，特别优选为0.2eV以上。
本发明中的三重态能量如下测定，
首先，将试样以10μmol/L溶解在EPA溶剂(二乙基醚:异戊烷:乙醇=5:5:2(容积比))中，制成磷光测定用试样。将该磷光测定用试样装入到石英皿中，温度77K下照射激发光，测定所放射的磷光的磷光光谱。定义为基于此通过换算式ET(eV)=1239.85/λedge求得的值。“λedge”指的是纵轴为磷光强度、横轴为波长来表示磷光光谱时，对于磷光光谱的短波长侧的升高绘制切线，该切线与横轴的交点的波长值(单位：nm)。
作为发光层的主体材料，优选为Ab-Ah≦0.1eV的材料。其中，Ab表示阻挡层材料的亲和性，Ah表示发光层主体材料的亲和性。
本发明中的亲和性Af(电子亲合力)指的是对材料的分子提供一个电子时释放或吸收的能量，释放时定义为正，吸收时定义为负。亲和力Af通过离子化电位Ip和光学能隙Eg(S)如下规定。
Af=Ip－Eg(S)
其中，离子化电位Ip指的是由各材料的化合物去除电子而离子化所需要的能量，本发明中为大气中用光电子分光装置(AC-3、理研计器株式会社制)测定得到的具有正的符号的值。光学能隙Eg(S)指的是传导能级与价电子能级之差，本发明中为将各材料的二氯甲烷稀溶液的紫外-可见光吸收光谱的长波长侧切线与基线(吸收为零)的交点的波长值换算为能量而求得的具有正的符号的值。
另外，构成三重态阻挡层的材料的电子迁移率，在电场强度0.04～0.5MV/cm的范围内，优选为10－6cm2/Vs以上。作为有机材料的电子迁移率的测定方法，已知飞行时间(Time of Flight)法等几种方法，但是在此指的是利用阻抗分光法确定的电子迁移率。
电子注入层，在电场强度0.04～0.5MV/cm的范围内，优选为10－6cm2/Vs以上。这是由于，由此，从阴极向电子传输层注入电子得到促进，进而向邻接的阻挡层、发光层注入电子也得到促进，从而可以在更低的电压下驱动。
实施例
接着，使用实施例进一步详细地说明本发明，但本发明不受下述实施例的限定。
中间体合成例1-1（中间体1-1的合成）
氩气氛下，向2-溴-9，9-二甲基芴55g（201.3mmol）中加入碘23g（90.6mmol）、过碘酸2水合物9.4g（41.2mmol）、水42ml、乙酸360ml和硫酸11ml，在65℃下搅拌30分钟后，在90℃下搅拌6小时。
反应结束后将反应物注入冰水中，滤取析出的结晶。用水洗涤后，用甲醇洗涤，由此得到61g的白色固体。通过FD-MS分析，鉴定为下述中间体1-1。（收率76%）
[化学式47]
Figure 371945DEST_PATH_IMAGE080
中间体合成例1-2（中间体1-2的合成）
氮气氛下，向二苯并呋喃150g（0.89mol）中加入乙酸1000ml并加热溶解。进而，滴加溴188g（1.18mol）后，在室温下搅拌20小时。滤取析出的结晶，依次用乙酸、水洗涤。将粗生成物使用甲醇反复进行多次重结晶，得到66.8g的白色结晶。通过FD-MS分析，鉴定为下述中间体1-2。（收率30%）
[化学式48]
中间体合成例1-3（中间体1-3的合成）
氩气氛下，向中间体1-2　24.7g（100.0mmol）中加入无水THF400ml，冷却至-40℃。进而缓慢加入1.6M浓度的正丁基锂己烷溶液63ml（100.0mmol）。将反应溶液加温至0℃，同时搅拌1小时后，将反应溶液再冷却至-78℃，滴加硼酸三甲基酯26.0g（250.0mmol）的无水THF的50ml溶液。滴下后，将反应溶液在室温下搅拌5小时。加入1N盐酸200ml，搅拌1小时后，除去水层。使有机层用MgSO4干燥，减压馏去溶剂。将得到的固体用甲苯洗涤，得到15.2g的白色结晶。（收率72%）
[化学式49]
中间体合成例1-4（中间体1-4的合成）
氩气氛下，向4-碘溴苯28.3g（100.0mmol）、中间体1-3　22.3g（105.0mmol）、Pd［PPh3］4　2.31g（2.00mmol）中加入甲苯150ml、二甲氧基乙烷150ml、2M　Na2CO3水溶液150ml（300.0mmol），加热回流搅拌10小时。
反应结束后，将试样移至分液漏斗并用二氯甲烷萃取。将有机层用MgSO4干燥后，过滤，浓缩。将浓缩残渣用硅胶色谱纯化，得到24.2g的白色固体。通过FD-MS分析，鉴定为下述中间体1-4。（收率75%）
[化学式50]
中间体合成例1-5（中间体1-5的合成）
氩气氛下，向4-碘溴苯28.3g（100.0mmol）、二苯并呋喃-4-硼酸22.3g（105.0mmol）、Pd［PPh3］4　2.31g（2.00mmol）中加入甲苯150ml、二甲氧基乙烷150ml、2M　Na2CO3水溶液150ml（300.0mmol），加热回流搅拌10小时。
反应结束后，将试样移至分液漏斗并用二氯甲烷萃取。将有机层用MgSO4干燥后，过滤，浓缩。将浓缩残渣用硅胶色谱纯化，得到26.2g的白色固体。通过FD-MS分析，鉴定为下述中间体1-5。（收率81%）
[化学式51]
Figure 96002DEST_PATH_IMAGE084
中间体合成例1-6（中间体1-6的合成）
合成例1-5中，使用39.9g中间体-1代替4-碘溴苯，除此以外，同样地进行反应后，得到35.7g的白色固体。通过FD-MS分析，鉴定为下述中间体1-6。（收率81%）
[化学式52]
Figure 780930DEST_PATH_IMAGE085
中间体合成例1-7（中间体1-7的合成）
向9-苯基咔唑17.7g（72.7mmol）、碘化钾6.03g（36.3mmol）、碘酸钾7.78g（36.4mmol）中加入硫酸5.9ml和乙醇70ml，在75℃下搅拌2小时。冷却后，加入水、乙酸乙酯，分液、萃取后，用碳酸氢钠水、水洗涤有机层，浓缩，将得到的粗生成物用硅胶色谱纯化，得到21.8g的白色固体。通过FD-MS分析，鉴定为下述中间体1-7。（收率81%）
[化学式53]
Figure 286998DEST_PATH_IMAGE086
中间体合成例1-8（中间体1-8的合成）
氩气氛下，向中间体1-7　13.1g（35.5mmol）中加入无水甲苯50ml、无水乙醚50ml，冷却至-45℃，滴加1.58M浓度的正丁基锂己烷溶液25ml（39.5mmol），搅拌，同时用1小时升温至-5℃。再冷却至-45℃，缓慢滴加硼酸三异丙基酯25ml（109.0mmol）并反应2小时。
恢复至室温后，加入10%稀盐酸溶液并搅拌，萃取有机层。用饱和食盐水洗涤后，用MgSO4干燥，过滤分离后，浓缩。将浓缩残渣用硅胶色谱纯化，将得到的个体用正己烷洗涤，得到7.1g的白色固体。（收率70%）
[化学式54]
Figure 503215DEST_PATH_IMAGE087
中间体合成例1-9（中间体1-9的合成）
氩气氛下，向二苯并呋喃78.0g（0.46mol）中加入无水四氢呋喃600ml，冷却至-30℃，滴加1.65M浓度的正丁基锂己烷溶液300ml（0.50mol），搅拌，同时用1小时升温至室温。在室温下搅拌5小时后，冷却至-60℃，用1小时滴加1，2-二溴乙烷60ml（0.70mol）。
在室温下搅拌15小时后，注入冰水1000ml中，用二氯甲烷萃取。将有机层用饱和食盐水洗涤后，用MgSO4干燥，过滤，浓缩。将浓缩残渣用硅胶色谱纯化，用四氢呋喃/甲醇洗涤，得到70g的固体。通过FD-MS分析，鉴定为下述中间体1-9。（收率62%）
[化学式55]
Figure 385721DEST_PATH_IMAGE088
中间体合成例2-1（中间体2-1的合成）
氩气氛下，向吲哚并［2，3-a］咔唑（根据Synlett　p.42-48　（2005）记载的方法进行合成。）15.0g（58.5mmol）、碘苯11.9g（58.5mmol）、碘化铜11.2g（58.5mmol）、反-1，2-环己烷二胺20.0g（175.5mmol）、磷酸三钾37.3g（175.5mmol）中加入无水1，4-二噁烷90ml，加热回流搅拌24小时。将反应溶液在减压下浓缩，向得到的残渣中加入甲苯500ml，加热至120℃，过滤不溶物。将滤液在减压下浓缩，将得到的残渣用硅胶色谱纯化，由此得到10.0g的白色固体。通过FD-MS分析，鉴定为下述中间体2-1。（收率51%）
[化学式56]
Figure 675888DEST_PATH_IMAGE089
中间体合成例2-2（中间体2-2的合成）
向在3，3-亚甲基二吲哚　25.0g（101.5mmol）、原甲酸三乙基酯15.1g（101.5mmol）中添加有甲醇400ml的溶液中，加入浓硫酸1.4ml，加热回流搅拌5小时。将反应溶液用冰水浴冷却，滤取析出物。将滤取的固体用甲醇500ml洗涤，由此得到19.0g的茶褐色固体。通过FD-MS分析，鉴定为下述中间体2-2。（收率73%）
[化学式57]
Figure 618436DEST_PATH_IMAGE090
中间体合成例2-3（中间体2-3的合成）
氩气氛下，向中间体2-2　5.1g（20.0mmol）、碘苯4.1g（20.0mmol）、碘化铜3.8g（20.0mmol）、反-1，2-环己烷二胺6.9g（60.0mmol）、磷酸三钾12.7g（60.0mmol）中加入无水1，4-二噁烷50ml，加热回流搅拌48小时。将反应溶液在减压下浓缩，向得到的残渣中加入甲苯1000ml并加热至120℃，过滤分离不溶物。将滤液在减压下浓缩，将得到的残渣用硅胶色谱纯化，由此得到1.7g的茶褐色固体。通过FD-MS分析，鉴定为下述中间体2-3。（收率26%）
[化学式58]
Figure 56371DEST_PATH_IMAGE091
中间体合成例2-4（中间体2-4的合成）
氩气氛下，向2-溴硝基苯25.0g（123.8mmol）、4-二苯并呋喃硼酸31.5g（148.5mmol）中加入2M　Na2CO3水溶液124ml（248mmol）、DME（250ml）、甲苯（250ml）、Pd［PPh3］4 7.2g（6.2mmol），加热回流搅拌12小时。
反应结束后，冷却至室温。将试样移至分液漏斗，加入水（500ml），用二氯甲烷萃取。用MgSO4干燥后，过滤、浓缩。将试样用硅胶色谱纯化，得到24.0g白色固体。通过FD-MS分析，鉴定为下述中间体2-4。（收率67%）
[化学式59]
Figure 663938DEST_PATH_IMAGE092
中间体合成例2-5（中间体2-5的合成）
氩气氛下，向中间体2-4　24.0g（83.0mmol）、三苯基膦54.4g（207.4mmol）中加入二甲基乙酰胺（166ml），加热回流搅拌20小时。
反应结束后，冷却至室温。将试样移至分液漏斗，加入水（400ml），用二氯甲烷萃取。用MgSO4干燥后，过滤、浓缩。将试样用硅胶色谱纯化，得到14.5g白色固体。通过FD-MS分析，鉴定为下述中间体2-5。（收率68%）
[化学式60]
中间体合成例2-6（中间体2-6的合成）
合成例2-4中，使用33.9g4-二苯并噻吩硼酸代替4-二苯并呋喃硼酸，除此以外，同样地进行反应后，得到28.4g白色粉末。通过FD-MS分析，鉴定为中间体2-6。（收率75%）
[化学式61]
Figure 984378DEST_PATH_IMAGE094
中间体合成例2-7（中间体2-7的合成）
合成例2-5中，使用25.3g中间体2-5代替中间体2-4，除此以外，同样地进行反应后，得到14.7g白色粉末。通过FD-MS分析，鉴定为中间体2-7。（收率65%）
[化学式62]
Figure 847292DEST_PATH_IMAGE095
中间体合成例2-8（中间体2-8的合成）
向将1-茚酮18.7g（142.0mmol）、氯化苯基肼鎓20.5g（142.0mmol）加入乙醇400ml而得的溶液中加入浓硫酸2.0ml，加热回流搅拌8小时。将反应溶液放冷，过滤收集析出物。将滤取的固体用甲醇500ml洗涤。将粗生成物重结晶，由此得到17.5g的白色固体。通过FD-MS分析，鉴定为下述中间体2-8。（收率60%）
[化学式63]
Figure 71600DEST_PATH_IMAGE096
中间体合成例2-9（中间体2-9的合成）
向将1-茚酮18.7g（142.0mmol）、4-溴苯基肼盐酸盐31.7g（142.0mmol）加入乙醇400ml而得的溶液中加入浓硫酸2.0ml，加热回流搅拌8小时。将反应溶液放冷，过滤收集析出物。将过滤收集的固体用甲醇500ml洗涤。将粗生成物重结晶，由此得到21.7g的白色固体。通过FD-MS分析，鉴定为下述中间体2-9。（收率54%）
[化学式64]
合成实施例1（芳香族杂环衍生物（H1）的制造）
氩气氛下，向中间体1-5　3.2g（10.0mmol）、中间体2-1　3.3g（10.0mmol）、Pd2（dba）3　0.14g（0.15mmol）、P（tBu）3HBF4　0.087g（0.3mmol）、叔丁氧基钠1.9g（20.0mmol）中加入无水二甲苯50ml，加热回流8小时。
反应结束后，将反应液冷却至50℃，通过硅藻土和硅胶进行过滤，浓缩滤液。将得到的浓缩残渣用硅胶色谱纯化而得到白色固体。将粗生成物用甲苯重结晶，得到2.9g的白色结晶。通过FD-MS分析，鉴定为下述芳香族杂环衍生物（H1）。（收率50%）
[化学式65]
Figure 867048DEST_PATH_IMAGE098
合成实施例2（芳香族杂环衍生物（H2）的制造）
合成实施例1中，使用3.2g中间体1-4代替中间体1-5，除此以外，同样地进行反应后，得到3.0g的白色结晶。通过FD-MS分析，鉴定为下述芳香族杂环衍生物（H2）。（收率52%）
[化学式66]
Figure 279575DEST_PATH_IMAGE099
合成实施例3（芳香族杂环衍生物（H3）的制造）
合成实施例1中，使用4.4g中间体1-6代替中间体1-5，除此以外，同样地进行反应后，得到3.7g的白色结晶。通过FD-MS分析，鉴定为下述芳香族杂环衍生物（H3）。（收率54%）
[化学式67]
Figure 41994DEST_PATH_IMAGE100
合成实施例4（芳香族杂环衍生物（H4）的制造）
合成实施例1中，使用3.3g中间体2-3代替中间体2-1，除此以外，同样地进行反应后，得到3.0g的白色结晶。通过FD-MS分析，鉴定为下述芳香族杂环衍生物（H4）。（收率50%）
[化学式68]
合成实施例5（芳香族杂环衍生物（H5）的制造）
合成实施例1中，使用3.2g中间体1-4代替中间体1-5、3.3g中间体2-3代替中间体2-1，除此以外，同样地进行反应后，得到2.9g的白色结晶。通过FD-MS分析，鉴定为下述芳香族杂环衍生物（H5）。（收率50%）
[化学式69]
Figure 616512DEST_PATH_IMAGE102
合成实施例6（芳香族杂环衍生物（H6）的制造）
合成实施例1中，使用4.4g中间体1-6代替中间体1-5、3.3g中间体2-3代替中间体2-1，除此以外，同样地进行反应后，得到3.2g的白色结晶。通过FD-MS分析，鉴定为下述芳香族杂环衍生物（H6）。（收率46%）
[化学式70]
Figure 516335DEST_PATH_IMAGE103
合成实施例7（芳香族杂环衍生物（H7）的制造）
合成实施例1中，使用4.4g中间体1-6代替中间体1-5、2.6g中间体2-5代替中间体2-1，除此以外，同样地进行反应后，得到3.1g的白色结晶。通过FD-MS分析，鉴定为下述芳香族杂环衍生物（H7）。（收率50%）
[化学式71]
合成实施例8（芳香族杂环衍生物（H8）的制造）
合成实施例1中，使用4.4g中间体1-6代替中间体1-5、2.7g中间体2-7代替中间体2-1，除此以外，同样地进行反应后，得到3.0g的白色结晶。通过FD-MS分析，鉴定为下述芳香族杂环衍生物（H8）。（收率47%）
[化学式72]
合成实施例9（芳香族杂环衍生物（H9）的制造）
氩气氛下，向中间体1-6　8.8g（20.0mmol）、中间体2-8　4.1g（20.0mmol）、碘化铜3.8g（20.0mmol）、反-1，2-环己烷二胺6.9g（60.0mmol）、磷酸三钾12.7g（60.0mmol）中加入无水1，4-二噁烷50ml，加热回流搅拌48小时。在减压下将反应溶液浓缩，向得到的残渣中加入甲苯1000ml并加热至120℃，过滤分离不溶物。在减压下将滤液浓缩，将得到的残渣用硅胶色谱纯化，由此得到6.0g的白色固体。通过FD-MS分析，鉴定为下述中间体（9-a）。
将叔丁氧基钾5.6g（50.0mmol）加入无水THF（300ml）中，冷却至0℃，进而加入上述得到的白色个体　5.6g（10.0mmol），在0℃下搅拌1小时。再缓慢加入碘甲烷7.1g（50.0mmol）后，在室温下搅拌4小时。
反应结束后，向反应溶液中加入水（100ml），用二氯甲烷萃取。用MgSO4干燥后，过滤、浓缩。将浓缩残渣用硅胶色谱纯化，得到白色固体。将粗生成物用甲苯重结晶，得到3.5g的白色固体。通过FD-MS分析，鉴定为下述芳香族杂环衍生物（H9）。（收率59%）
[化学式73]
Figure 931639DEST_PATH_IMAGE106
合成实施例10（芳香族杂环衍生物（H10）的制造）
合成实施例9中，使用6.5g中间体1-5代替中间体1-6、5.7g中间体2-9代替中间体2-8，除此以外，同样地进行反应后，得到6.1g的白色结晶。通过FD-MS分析，鉴定为下述中间体（10-a）。
氩气氛下，向中间体9-a　5.5g（10.0mmol）、中间体1-8　3.4g（12.0mmol）中加入2M　Na2CO3水溶液10ml（20.0mmol）、DME（20ml）、甲苯（20ml）、0.58g Pd［PPh3］4 （0.5mmol），加热回流搅拌12小时。
反应结束后，冷却至室温。将试样移至分液漏斗，加入水（50ml），用二氯甲烷萃取。用MgSO4干燥后，过滤、浓缩。将试样用硅胶色谱纯化，得到白色固体。将粗生成物用甲苯重结晶，得到3.3g的白色固体。通过FD-MS分析，鉴定为下述芳香族杂环衍生物（H10）。（收率45%）
[化学式74]
合成实施例11（芳香族杂环衍生物（H11）的制造）
合成实施例1中，使用2.5g中间体1-9代替中间体1-5，除此以外，同样地进行反应后，得到1.5g的白色结晶。通过FD-MS分析，鉴定为下述芳香族杂环衍生物（H11）。（收率30%）
[化学式75]
合成实施例12（芳香族杂环衍生物（H12）的制造）
合成实施例1中，使用2.5g中间体1-9代替中间体1-5、3.3g中间体2-3代替中间体2-1，除此以外，同样地进行反应后，得到1.7g的白色结晶。通过FD-MS分析，鉴定为下述芳香族杂环衍生物（H12）。（收率34%）
[化学式76]
Figure 516838DEST_PATH_IMAGE109
合成实施例13（芳香族杂环衍生物（H13）的制造）
合成实施例10中，使用4.9g中间体1-9代替中间体1-5，除此以外，同样地进行反应后，得到1.9g的白色结晶。通过FD-MS分析，鉴定为下述芳香族杂环衍生物（H11）。（收率30%）
[化学式77]
Figure 313893DEST_PATH_IMAGE110
实施例1
(有机EL元件的制作)
对25mm×75mm×1.1mm的附有ITO透明电极线的玻璃基板(ジオマティック社制)在异丙醇中进行5分钟的超声波洗涤，进而进行30分钟的UV(紫外线，Ultraviolet)臭氧洗涤。
将洗涤后的附有透明电极线的玻璃基板装配在真空蒸镀装置的基板支架上，首先在形成有透明电极线的表面上，以覆盖前述透明电极的方式，蒸镀下述受电子性化合物(A)，形成膜厚5nm的A膜。在该A膜上蒸镀作为第一空穴传输材料的下述芳香族胺衍生物(X1)，形成膜厚157nm的第一空穴传输层。在第一空穴传输层的成膜之后，蒸镀作为第二空穴传输材料的前述合成实施例1中得到的芳香族杂环衍生物(H1)，形成膜厚10nm的第二空穴传输层。
在该空穴传输层上以40nm厚度共蒸镀作为磷光用主体的化合物(B)和作为磷光用掺杂剂的Ir(ppy)3，得到磷光发光层。Ir(ppy)3的浓度为10质量%。
接着，在该磷光发光层上依次层叠厚度20nm的化合物(C)、厚度1nm的LiF、厚度80nm的金属Al，形成阴极。需要说明的是，作为电子注入性电极的LiF以1?/min成膜速度形成。
[化学式78]
Figure 109679DEST_PATH_IMAGE111
(有机EL元件的发光性能评价)
通过直流电流驱动使如此制作的有机EL元件发光，测定亮度(L)、电流密度，求出电流密度10mA/cm2下的电流效率(L/J)、驱动电压(V)。进而，求出初期亮度20000cd/m2下的元件寿命。结果如表1所示。
实施例2～13
实施例1中，作为第二空穴传输材料，替代芳香族杂环衍生物(H1)，使用表1所述的芳香族杂环衍生物，除此之外与实施例1同样地制作有机EL元件。通过直流电流驱动使所得到的有机EL元件发光，测定亮度(L)、电流密度，求出电流密度10mA/cm2下的电流效率(L/J)、驱动电压(V)。进而，求出初期亮度20000cd/m2下的元件寿命。结果如表1所示。
比较例1～6
实施例1中，作为第二空穴传输材料，替代芳香族杂环衍生物(H1)，使用下述比较化合物1～6，除此之外与实施例1同样地制作有机EL元件。通过直流电流驱动使所得到的有机EL元件发光，测定亮度(L)、电流密度，求出电流密度10mA/cm2下的电流效率(L/J)、驱动电压(V)。进而，求出初期亮度20000cd/m2下的元件寿命。结果如表1所示。
[化学式79]
Figure 283172DEST_PATH_IMAGE112
Figure 293853DEST_PATH_IMAGE113
。
根据实施例1和实施例2的对比、实施例4和实施例5的对比可知，优选L2与式（1c）所示的结构的4位键合。
根据实施例1和实施例3的对比、实施例4和实施例6的对比可知，优选L2为亚苯基。
根据实施例7和8、实施例9或实施例10的对比可知，优选X为CR6R7。
根据实施例9～13的对比可知，优选L2为亚苯基或单键，特别优选单键，进一步优选X为CR6R7。
由表1明显可知，本发明的含氮芳香族杂环衍生物作为实现长寿命、能以高效率驱动的有机EL元件的材料有用。
工业实用性
如以上详细地说明所述，若将本发明的含氮芳香族杂环衍生物用于有机EL元件，则可得到发光效率高、且寿命长的有机EL元件。因此，本发明的有机EL元件作为各种电子机器的光源等十分有用。

Claims (23)

1.下式（1-1）或（1-2）所示的含氮芳香族杂环衍生物，
[化学式1]
Figure 448055DEST_PATH_IMAGE001
式（1-1）、和（1-2）中，
环A由上式（1a）或（1b）表示，与邻接环共有成环碳C1和C2、C3和C4、C4和C5、或C5和C6，
X表示NR5、CR6R7、SiR6R7、氧原子、硫原子，
W和Z分别独立地表示单键、CR6R7、SiR6R7、氧原子、硫原子，
L1表示单键、成环碳原子数6～30的亚芳基、成环原子数5～30的亚杂芳基，
R1～R7分别独立地表示碳原子数1～15的直链状或者支链状的烷基、成环碳原子数3～15的环烷基、取代或未取代的甲硅烷基、成环碳原子数6～30的芳基、成环原子数5～30的杂芳基、卤素原子或氰基，或者表示两个R1～R7之间彼此键合形成环的饱和或者不饱和的2价基团,
a、c和d分别独立地表示0～4的整数,
b表示0～3的整数,
e表示0～2的整数,
Q为下式（1c）所示的结构，
[化学式2]
Figure 427513DEST_PATH_IMAGE002
式（1c）中，
Y表示氧原子或硫原子，
L2表示单键、成环碳原子数6～30的亚芳基或成环原子数5～30的亚杂芳基，其中，L2与式（1c）所示的结构的2位的碳键合时，L2表示成环碳原子数6～30的亚芳基或成环原子数5～30的亚杂芳基，
R8和R9分别独立地表示碳原子数1～15的直链状或者支链状的烷基、成环碳原子数3～15的环烷基、取代或未取代的甲硅烷基、成环碳原子数6～30的芳基、成环原子数5～30的杂芳基、卤素原子或氰基，或者，表示邻接的两个R8～R9之间彼此键合形成环的饱和或者不饱和的2价基团，
f表示0～3的整数，
g表示0～4的整数。
2.根据权利要求1所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述式（1-1）和式（1-2）中的W表示单键，并且，所述式（1a）和（1b）中的Z表示单键。
3.根据权利要求2所述的含氮芳香族杂环衍生物，其由下式（2-1）或（2-2）表示，
[化学式3]
Figure 207250DEST_PATH_IMAGE003
式（2-1）和（2-2）中，R1、R3、R4、a、d、e、X和Q与前述含义相同。
4.根据权利要求2所述的含氮芳香族杂环衍生物，其由下式（3-1）或（3-2）表示，
[化学式4]
式（3-1）和（3-2）中，R1、R3、R4、a、d、e、X和Q与前述含义相同。
5.根据权利要求2所述的含氮芳香族杂环衍生物，其由下式（4-1）表示，
[化学式5]
Figure 229881DEST_PATH_IMAGE005
式（4-1）中，R1、R3、R4、a、d、e、X和Q与前述含义相同。
6.根据权利要求2所述的含氮芳香族杂环衍生物，其由下式（5-1）或（5-2）表示，
[化学式6]
Figure 114660DEST_PATH_IMAGE006
式（5-1）和（5-2）中，R1、R2、a、c、X和Q与前述含义相同。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述L2表示单键。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述L2由下式（7a）～（7c）中任一项表示，
[化学式7]
Figure 381693DEST_PATH_IMAGE007
式（7a）～（7c）中，
R11～R13分别独立地表示碳原子数1～15的直链状或者支链状的烷基、成环碳原子数3～15的环烷基、取代或未取代的甲硅烷基、成环碳原子数6～20的芳基、成环原子数5～20的杂芳基、卤素原子或氰基，或者，表示邻接的两个R11～R13之间彼此键合形成环的饱和或者不饱和的2价基团，
R14和R15分别独立地表示碳原子数1～15的直链状或者支链状的烷基、成环碳原子数3～15的环烷基、成环碳原子数6～20的芳基、成环原子数5～20的杂芳基，
k1～k3分别独立地表示0～4的整数。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述X表示所述NR5。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述X表示氧原子。
11.根据权利要求1-8中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述X表示硫原子。
12.根据权利要求1-8中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述X表示所述CR6R7。
13.根据权利要求1-8中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述X表示所述SiR6R7。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述Y表示氧原子。
15.根据权利要求1-13中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，所述Y表示硫原子。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的含氮杂环衍生物，所述（1c）中，所述L2与式（1c）所示的结构的4位的碳键合。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，其为有机电致发光元件用材料。
18.根据权利要求1-16中任一项所述的含氮芳香族杂环衍生物，其为有机电致发光元件用空穴传输材料。
19.有机电致发光元件，其是在阳极和阴极之间具有含有发光层的多层有机薄膜层的有机电致发光元件，其特征在于，具有至少一层以上含有权利要求1-16中任一项所述含氮芳香族杂环衍生物的有机薄膜层。
20.根据权利要求19所述的有机电致发光元件，至少具有空穴传输层作为所述有机薄膜层，在该空穴传输层含有所述含氮芳香族杂环衍生物。
21.根据权利要求19或20所述的有机电致发光元件，所述发光层还含有磷光发光性材料。
22.根据权利要求21所述的有机电致发光元件，所述磷光发光性材料为铱（Ir）、锇（Os）或铂（Pt）金属的邻位金属化络合物。
23.根据权利要求20-22中任一项所述的有机电致发光元件，含有下式（A）所示的化合物的层接合于所述空穴传输层，
[化学式8]
上式（A）中，R21～R26彼此可以相同，也可以不同，分别独立地表示氰基、-CONH2、羧基、或-COOR27，-COOR27中，R27为碳原子数1～20的烷基或碳原子数3～20的环烷基，其中，R21和R22、R23和R24、和R25和R26的1或2对以上可以一起表示-CO-O-CO-所示的基团。
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