CN104837834B - 芳香族胺衍生物和有机电致发光元件 - Google Patents

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Abstract

下述式(1)表示的芳香族胺衍生物。式中，Ar1和Ar2分别表示取代或无取代的成环碳数6～60的芳基。L1表示取代或无取代的成环碳数6～60的亚芳基，L2表示单键、或者取代或无取代的成环碳数6～60的亚芳基。R1和R2分别表示取代或无取代的成环碳数6～60的芳基等。n表示0～3的整数，m表示0～4的整数。X1～X5分别表示氮原子或CR3。其中，X1～X5的至少1个为氮原子。R3表示氢原子、取代或无取代的成环碳数6～60的芳基等。

Description

芳香族胺衍生物和有机电致发光元件
技术领域
本发明涉及芳香族胺衍生物、以及包含其的有机电致发光元件。
背景技术
有机电致发光(EL)元件有望用于固体发光型的廉价的大面积全色彩显示元件的用途，一直进行很多开发。通常有机EL元件由发光层和夹持该层的一对对置电极构成。在两电极间施加电场时，从阴极侧注入电子，从阳极侧注入空穴。进而，该电子在发光层中与空穴复合，形成激发状态，激发状态恢复到基态时，能量以光的形式放出。
起初的有机EL元件的驱动电压、发光效率及耐久性不充分，对于这些问题进行了各种技术的改良。
有机EL元件的发光效率的提高是与显示器的消耗电力的降低相关的重要课题，需要进一步改良。
专利文献1中公开了一种含杂环的胺化合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/001969号小册子
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于有机EL元件时发光效率优异的芳香族胺衍生物。
根据本发明，可以提供以下的芳香族胺衍生物等。
1.下述式(1)表示的芳香族胺衍生物。
【化1】
(式(1)中，Ar1和Ar2分别表示取代或无取代的成环碳数6～60的芳基。L1表示取代或无取代的成环碳数6～60的亚芳基，L2表示单键、或者取代或无取代的成环碳数6～60的亚芳基。R1和R2分别表示取代或无取代的成环碳数6～60的芳基、取代或无取代的碳数1～50的烷基、取代或无取代的成环原子数5～30的杂芳基、取代或无取代的碳数1～50的烷氧基、取代或无取代的成环碳数6～60的芳氧基、卤素原子、或氰基。n表示0～3的整数，m表示0～4的整数。R1有多个时，多个R1可以分别相同或不同，R2有多个时，多个R2可以分别相同或不同。X1～X5分别表示氮原子或CR3。其中，X1～X5的至少1个为氮原子。R3表示氢原子、取代或无取代的成环碳数6～60的芳基、取代或无取代的碳数1～50的烷基、取代或无取代的碳数1～50的烷氧基、取代或无取代的成环碳数6～60的芳氧基、卤素原子、或氰基。R3有多个时，多个R3可以分别相同或不同。另外，多个R3可以相互键合而形成环结构。)
2.如1所述的芳香族胺衍生物，其中，X1、X2和X3的至少1个为氮原子。
3.如1或2所述的芳香族胺衍生物，其中，X1～X5的至少2个为氮原子。
4.如1～3中任一项所述的芳香族胺衍生物，其中，L2为单键。
5.如1～4中任一项所述的芳香族胺衍生物，其中，X1～X5的2个或3个为氮原子。
6.如1～5中任一项所述的芳香族胺衍生物，其中，Ar1和Ar2不含芴结构。
7.如1～6中任一项所述的芳香族胺衍生物，其以下述式(1－1)或(1－2)表示。
【化2】
(式(1－1)、(1－2)中，Ar1、Ar2、L1、L2、R1、R2、n、m、X1～X5和R3与式(1)相同。)
8.一种有机电致发光元件用材料，其包含1～7中任一项所述的芳香族胺衍生物。
9.一种有机电致发光元件，其中，在阴极与阳极间夹持有包含发光层的1层以上的有机层的有机电致发光元件中，所述有机层的至少1层含有1～7中任一项所述的芳香族胺衍生物。
10.如9所述的有机电致发光元件，其中，所述芳香族胺衍生物在所述发光层中含有。
11.如9或10所述的有机电致发光元件，其中，所述发光层含有磷光发光材料。
根据本发明，能够提供一种用于有机EL元件时发光效率优异的芳香族胺衍生物。
附图说明
图1是表示本发明的有机EL元件的一例的概略截面图。
具体实施方式
本发明的一个方式涉及的芳香族胺衍生物由下述式(1)表示。
【化3】
式(1)中，Ar1和Ar2分别表示取代或无取代的成环碳数6～60的芳基。L1表示取代或无取代的成环碳数6～60的亚芳基，L2表示单键、或者取代或无取代的成环碳数6～60的亚芳基。
R1和R2分别表示取代或无取代的成环碳数6～60的芳基、取代或无取代的碳数1～50的烷基、取代或无取代的成环原子数5～30的杂芳基、取代或无取代的碳数1～50的烷氧基、取代或无取代的成环碳数6～60的芳氧基、卤素原子、或氰基。n表示0～3的整数，m表示0～4的整数。R1有多个时，多个R1可以分别相同或不同，R2有多个时，多个R2可以分别相同或不同。
X1～X5分别表示氮原子或CR3。其中，X1～X5的至少1个为氮原子。
R3表示氢原子、取代或无取代的成环碳数6～60的芳基、取代或无取代的碳数1～50的烷基、取代或无取代的碳数1～50的烷氧基、取代或无取代的成环碳数6～60的芳氧基、卤素原子、或氰基。R3有多个时，多个R3可以分别相同或不同。另外，多个R3可以相互键合而形成环结构。
在本发明的一个方式涉及的芳香族胺衍生物中，三芳基胺部分(－L1－N(Ar1)(Ar2))作为空穴传输部位发挥功能，包含X1～X5的6元环(吖嗪环)部分作为电子传输部位发挥功能。通过兼备空穴传输单元和电子传输单元的结构，即具有两极性，本发明的化合物的载流子平衡优异，复合概率高，发光效率优异。
另外，一般而言，为了成为空穴传输部位(空穴耐性大)，要求在空穴产生的氧化条件下耐性大。
若在胺上直接键合烷基、杂芳基(咔唑等)，则可以认为电子密度变高，对氧化不显耐性。为了增大耐性，可以认为需要使电子密度为中性的芳基直接键合于胺。由于本发明的一个方式涉及的芳香族胺衍生物必须含有直接键合于胺(－N(Ar1)(Ar2))的亚芳基(L1)，可以认为三芳基胺部分能够成为空穴传输部位。
需要说明的是，在胺上直接键合的芳基上取代有烷基、杂芳基时电子密度不会变高，因此可以认为具有耐性。
通过亚芳基(L1)，能够将空穴传输单元与电子传输单元功能分离，能够体现两极性。
如上所述，可以认为本发明的一个方式涉及的芳香族胺衍生物由于具有电荷耐性，所以在用于空穴传输层或空穴注入层时能够防止这些层的劣化，元件的寿命提高。
另外，本发明的一个方式涉及的芳香族胺衍生物能够传输空穴和电子双方，因此不仅可以用作有机EL元件用的发光层用材料，还可以用作空穴传输材料、甚至电子传输材料、以及电荷阻挡材料。由于电荷传输性高，因此能够低电压驱动，变成宽带隙，因此能够调节载流子平衡，发光效率高，寿命变长。
进而，本发明的一个方式涉及的芳香族胺衍生物可以用于磷光主体等。由于载流子平衡优异，因此复合概率增大，效率上升。另外，由于发光区域不会向空穴传输层侧偏移，因此能够防止空穴传输层的劣化而寿命提高。
L1优选为取代或无取代的成环碳数6～30的亚芳基，更优选为取代或无取代的成环碳数6～20的亚芳基，特别优选为取代或无取代的亚苯基、取代或无取代的亚联苯基、取代或无取代的亚芴基中的任一个。
作为L1的具体例可以举出以下，但并不限于此。
【化4】
L2优选为单键、或者取代或无取代的成环碳数6～30的亚芳基，更优选为单键、或者取代或无取代的成环碳数6～20的亚芳基，进一步优选为单键、取代或无取代的亚苯基、取代或无取代的亚联苯基、以及取代或无取代的亚芴基中的任一个，特别优选为单键。
其中，将式(1)表示的化合物作为后述的电子传输区域的材料时，L2特别优选为上述的亚芳基。
优选X1、X2和X3的至少1个为氮原子。
另外，X1～X5中，优选至少2个为氮原子，更优选2个或3个为氮原子。
具体来说，X1～X5中，优选X1和X3、X1和X5、或X1、X3和X5为氮原子。
对于X1～X5中不是氮原子的基团即CR3，作为R3优选氢原子或者取代或无取代的成环碳数6～60的芳基，更优选取代或无取代的成环碳数6～20的芳基，进一步优选成环碳数6～15的芳基，特别优选取代或无取代的苯基、取代或无取代的萘基以及取代或无取代的芴基。多个R3键合而形成环时，例如，形成饱和或不饱和的6元环，6元环可以包含1个或2个以上氮原子。
Ar1和Ar2优选分别为取代或无取代的成环碳数6～30的芳基，更优选分别为取代或无取代的成环碳数6～20的芳基，特别优选分别为取代或无取代的苯基、取代或无取代的联苯基、取代或无取代的萘基、或者取代或无取代的三联苯基。
Ar1和Ar2优选不含芴结构。
作为R1和R2，优选分别为取代或无取代的成环碳数6～60的芳基、或者取代或无取代的碳数1～50的烷基，具体来说，优选取代或无取代的苯基、取代或无取代的联苯基、取代或无取代的甲基、取代或无取代的乙基、取代或无取代的丙基、以及取代或无取代的丁基。
n、m优选分别为0～2。
本发明的一个方式涉及的芳香族胺衍生物优选由下述式(1－1)或(1－2)表示。
【化5】
(式(1－1)、(1－2)中，Ar1、Ar2、L1、L2、R1、R2、n、m、X1～X5和R3与上述式(1)相同。)
本说明书中，“成环碳”是指构成饱和环、不饱和环、或芳香环的碳原子。“成环原子”是指构成环(包括饱和环、不饱和环、和芳香环)的碳原子和杂原子。
另外，本说明书中，“取代或无取代的碳数a～b的XX基”这一表达中的“碳数a～b”表示XX基无取代时的碳数，不包括XX基被取代时的取代基的碳数。
本发明中，氢原子包括中子数不同的同位素，即氕(protium)、氘(deuterium)和氚(tritium)。
对于上述式(1)、(1－1)、(1－2)中的各基团和这些取代基，在以下进行详细叙述。
作为烷基，可以举出甲基、乙基、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、正辛基等。
上述碳数优选1～10，进一步优选1～6。其中优选甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基。
作为芳基，例如，可以举出苯基、1－萘基、2－萘基、1－蒽基、2－蒽基、9－蒽基、1－菲基、2－菲基、3－菲基、4－菲基、9－菲基、并四苯基、草屈基、苯并[c]菲基、苯并[g]草屈基、苯并菲基、1－芴基、2－芴基、3－芴基、4－芴基、9－芴基、苯并芴基、二苯并芴基、2－联苯基、3－联苯基、4－联苯基、三联苯基、荧蒽基等。
作为亚芳基，可以举出与上述的芳基对应的2价基团。
上述芳基优选成环碳数为6～20，更优选为6～12，上述的芳基中特别优选苯基、联苯基、甲苯基、二甲苯基、1－萘基。
作为杂芳基，具体来说，可以举出吡咯环、异吲哚环、苯并呋喃环、异苯并呋喃环、二苯并噻吩环、异喹啉环、喹喔啉环、菲啶环、菲咯啉环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、哒嗪环、三嗪环、吲哚环、喹啉环、吖啶环、吡咯烷环、二噁烷环、哌啶环、吗啉环、哌嗪环、呋喃环、噻吩环、噁唑环、噁二唑环、苯并噁唑环、噻唑环、噻二唑环、苯并噻唑环、三唑环、咪唑环、苯并咪唑环、吡喃环、二苯并呋喃环、苯并[c]二苯并呋喃环、咔唑环以及由它们的衍生物形成的基团等。
烷氧基表示为－OY，作为Y的例子可以举出上述烷基的例子。烷氧基为例如甲氧基、乙氧基。
芳氧基表示为－OZ，作为Z的例子可以举出上述芳基或后述单环基和稠环基的例子。芳氧基为例如苯氧基。
作为卤素原子，可以举出氟、氯、溴、碘等，优选为氟原子。
作为上述“取代或无取代”的情况下的任意的取代基，可以举出卤素原子(氟、氯、溴、碘)、氰基、碳数1～20(优选1～6)的烷基、碳数3～20(优选5～12)的环烷基、碳数1～20(优选1～5)的烷氧基、碳数1～20(优选1～5)的卤代烷基、碳数1～20(优选1～5)的卤代烷氧基、碳数1～10(优选1～5)的烷基甲硅烷基、成环碳数6～30(优选6～18)的芳基、成环碳数6～30(优选6～18)的芳氧基、碳数6～30(优选6～18)的芳基甲硅烷基、碳数7～30(优选7～20)的芳烷基、以及成环原子数5～30的(优选5～18)杂芳基。这些取代基可以进一步被上述任意取代基取代。
作为上述任意取代基的例子即烷基、芳基、杂芳基、烷氧基、芳氧基，可以举出上述的基团。
作为环烷基，可以举出上述碳数3以上的烷基的例子为脂肪族环结构的基团。
作为卤代烷基，可以举出在上述烷基中1个以上的氢原子被卤素原子取代的基团。作为卤素原子优选氟。作为卤代烷基，可以举出三氟甲基、2,2－三氟乙基等。
作为卤代烷氧基，可以举出在上述烷氧基中1个以上的氢原子被卤素原子取代的基团。作为卤素原子优选氟。
作为芳烷基，可以举出上述烷基的氢原子被上述芳基取代的基团。
作为烷基甲硅烷基，可以举出上述烷基键合了的甲硅烷基。
作为芳基甲硅烷基，可以举出上述芳基键合了的甲硅烷基。
本发明的一个方式涉及的芳香族胺衍生物的例子如以下所示。
【化6】
【化7】
【化8】
【化9】
【化10】
【化11】
【化12】
本发明的一个方式涉及的芳香族胺衍生物能够用于有机电致发光(EL)元件用材料，例如，可以用作空穴传输材料、磷光主体材料或电荷传输性材料。
作为本发明的其它方式的有机EL元件中，在阴极与阳极间，夹持有由至少包含发光层的一层或多层结构的有机薄膜层，该有机薄膜层的至少1层含有上述的芳香族胺衍生物。
本发明的一个方式涉及的有机EL元件的元件结构只要阳极、发光层和阴极依次层叠就没有特别限定，还可以具有其他1个以上的有机层或无机层。
本发明的一个方式涉及的有机EL元件优选为在发光层中含有上述芳香族胺衍生物的磷光发光元件。
此时，发光层在含有上述芳香族胺衍生物的基础上优选还含有后述的磷光性掺杂物(金属络合物)，更优选含有铱络合物。
另外，在本发明的一个方式涉及的有机EL元件中，上述有机薄膜层包含空穴传输层和/或空穴注入层，可以是上述的芳香族胺衍生物在空穴传输层和空穴注入层的至少一层中含有的结构。
空穴传输层和/或空穴注入层可以实质上由芳香族胺衍生物(作为主成分含有芳香族胺衍生物)构成，也可以仅由芳香族胺衍生物构成。
而且，在本发明的一个方式涉及的有机EL元件中，可以是上述有机薄膜层包含电子传输区域，上述的芳香族胺衍生物在电子传输区域中含有的结构。
构成电子传输区域的层可以实质上由芳香族胺衍生物(作为主成分含有芳香族胺衍生物)构成，也可以仅由芳香族胺衍生物构成。
需要说明的是，上述电子传输区域是被阴极与发光层夹持的部分，例如包含后述的电子传输层、电子注入层、空穴阻挡层、三重态阻挡层等。
作为有机EL元件的元件构成，可以举出例如下述的构成。这些元件构成中，发光层可以是多个发光层的层叠体。另外，优选在阳极与发光层之间设置空穴传输区域。
在此，“发光单元”是指，包含一层以上的有机层，其中的一层是发光层，注入的空穴与电子能够通过复合而发光的最小单位。
(1)阳极/发光单元/阴极
上述发光单元可以是具有多个磷光发光层、荧光发光层的层叠型，这种情况下，在各发光层之间，为了防止在磷光发光层生成的激子向荧光发光层扩散，可以具有间隔层。发光单元的代表性层结构示于以下。
(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)
(g)空穴传输层/电子阻挡层/发光层(/电子传输层)
(h)空穴传输层/发光层/空穴阻挡层(/电子传输层)
(i)空穴传输层/荧光发光层/三重态阻挡层(/电子传输层)
可以使上述各磷光或荧光发光层分别显示相互不同的发光色。具体来说，在上述层叠发光层(d)中，可以举出空穴传输层/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)/电子传输层这样的层结构等。
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，能够将电子或空穴局限于发光层内，提高发光层中的电荷的复合概率，提高寿命。
作为串联型有机EL元件的代表性元件构成，可以举出以下的元件构成。
(2)阳极/第一发光单元/中间层/第二发光单元/阴极
在此，作为上述第一发光单元和第二发光单元，例如，可以分别独立地选择与上述的发光单元同样的单元。
上述中间层一般来说也称为中间电极、中间导电层、电荷发生层、电子提取层、连接层、中间绝缘层，可以采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构成。
在图1中，示出本发明的一个方式涉及的有机EL元件的一例的概略构成。有机EL元件1具有基板2、阳极3、阴极4、以及配置于该阳极3与阴极4之间的发光单元10。发光单元10具有包括含磷光主体材料和磷光掺杂物的至少1个磷光发光层的发光层5。可以在发光层5与阳极3之间形成空穴注入·传输层6等，可以在发光层5与阴极4之间形成电子注入·传输层7等。另外，可以在发光层5的阳极3侧设置电子阻挡层，可以在发光层5的阴极4侧设置空穴阻挡层。由此，能够将电子、空穴局限于发光层5，提高发光层5中的激子的生成概率。
需要说明的是，在本说明书中，将与荧光掺杂物组合的主体称为荧光主体，将与磷光掺杂物组合的主体称为磷光主体。荧光主体与磷光主体不能仅通过分子结构进行区分。即，磷光主体是指构成含有磷光掺杂物的磷光发光层的材料，并不意味着不能用作构成荧光发光层的材料。对于荧光主体也同样。
(基板)
本发明的一个方式涉及的有机EL元件在透光性基板上制作。透光性基板是支撑有机EL元件的基板，优选400nm～700nm的可见区域的光的透射率为50％以上且平滑的基板。具体来说，可以举出玻璃板、聚合物板等。作为玻璃板，尤其可以举出使用碱石灰玻璃、含钡·锶玻璃、铅玻璃、铝硅酸玻璃、硼硅酸玻璃、钡硼硅酸玻璃、石英等作为原料而成的玻璃板。另外，作为聚合物板，可以举出使用聚碳酸酯、亚克力、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元件的阳极担负将空穴注入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，可以举出氧化铟锡合金(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、溅射法等方法使这些电极物质形成薄膜来制作。从阳极取出来自发光层的发光时，优选使阳极的可见区域的光的透射率大于10％。另外，阳极的片状电阻优选数百Ω/□以下。阳极的膜厚与材料有关，但通常在10nm～1μm、优选在10nm～200nm的范围内选择。
(阴极)
阴极担负向电子注入层、电子传输层或发光层注入电子的作用，优选由功函数小的材料形成。阴极材料没有特别限定，但具体来说可以使用铟、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，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，可以从阴极侧取出发光。
(发光层)
发光层是具有发光功能的有机层，在采用掺杂系统时，其包含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复合、将激子局限于发光层内的功能，掺杂材料具有使通过复合而得到的激子高效发光的功能。
在磷光元件的情况下，主体材料主要具有将由掺杂物生成的激子局限于发光层内的功能。
在此，上述发光层可以采用例如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(也称主体·共主体)，优选发光层含有第1主体材料和第2主体材料，所述第1主体材料为本发明的一个方式涉及的有机EL元件用材料。
另外，可以采用通过加入两种以上量子收率高的掺杂材料，从而各个掺杂物发光的双掺杂物。具体来说，可以举出通过将主体、红色掺杂物和绿色掺杂物共蒸镀，从而使发光层共通化而实现黄色发光的方式。
通过使上述发光层为层叠了多个发光层的层叠体，可以使电子和空穴积蓄于发光层界面，使复合区域集中在发光层界面，提高量子效率。
向发光层的空穴的易注入性与电子的易注入性可以不同，另外，由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。
发光层可以通过例如蒸镀法、旋涂法、LB法(Langmuir Blodgett法)等公知的方法形成。另外，通过利用旋涂法等使将树脂等粘结剂和材料化合物溶于溶剂的溶液薄膜化，也可以形成发光层。
发光层优选为分子堆积膜。分子堆积膜是指，由气相状态的材料化合物沉积而形成的薄膜、或由溶液状态或液相状态的材料化合物固体化而形成的膜，通常该分子堆积膜可以与利用LB法形成的薄膜(分子累积膜)通过凝聚结构、高次结构的差异、由此产生的功能性差异进行区分。
作为掺杂材料，由公知的显示荧光型发光的荧光掺杂物或显示磷光型发光的磷光掺杂物中选择。
作为荧光掺杂物，由萤蒽衍生物、芘衍生物、芳基乙炔衍生物、芴衍生物、硼络合物、苝衍生物、噁二唑衍生物、蒽衍生物、草屈(chrysene)衍生物等中选择。优选地可以举出萤蒽衍生物、芘衍生物、硼络合物。
形成发光层的磷光掺杂物(磷光发光材料)是可以由三重态激发状态发光的化合物，只要由三重态激发状态发光就没有特别限定，但优选为包含选自Ir、Pt、Os、Au、Cu、Re和Ru的至少一种金属和配位体的有机金属络合物。所述配位体优选具有邻位金属键。在磷光量子收率高、能够进一步提高发光元件的外部量子效率的方面，优选含有选自Ir、Os和Pt的金属原子的金属络合物，更优选铱络合物、锇络合物、铂络合物等金属络合物、特别是邻位金属化络合物，进一步优选铱络合物和铂络合物，特别优选邻位金属化铱络合物。
磷光掺杂物在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0.1～70质量％，更优选1～30质量％。磷光掺杂物的含量若为0.1质量％以上则可以得到充分的发光，若为70质量％以下则能够避免浓度消光。
作为磷光掺杂物优选的有机金属络合物的具体例示于以下。
【化13】
【化14】
【化15】
【化16】
磷光主体是具有通过将磷光掺杂物的三重态能量高效地局限于发光层内，从而使磷光掺杂物高效地发光的功能的化合物。本发明的一个方式涉及的有机EL元件用材料适宜作为磷光主体。发光层可以含有1种本发明的一个方式涉及的有机EL元件用材料，也可以含有2种以上本发明的一个方式涉及的有机EL元件用材料。
将本发明的一个方式涉及的有机EL元件用材料用作发光层的主体材料时，发光层中所含磷光掺杂材料的发光波长没有特别限定。其中，发光层中所含所述磷光掺杂材料中的至少1种的发光波长的波峰优选为490nm以上且700nm以下，更优选为490nm以上且650nm以下。作为发光层的发光色，例如，优选红色、黄色、绿色。通过使用本发明的一个方式涉及的化合物作为主体材料，并将这样的发光波长的磷光掺杂材料掺杂而构成发光层，能够成为长寿命的有机EL元件。
在本发明的一个方式涉及的有机EL元件中，本发明的一个方式涉及的有机EL元件用材料以外的化合物也可以作为磷光主体根据上述目的适当选择。
可以将本发明的一个方式涉及的有机EL元件用材料与其外的化合物作为同一发光层内的磷光主体材料合用，在有多个发光层的情况下，可以使用本发明的一个方式涉及的有机EL元件用材料作为其中的一个发光层的磷光主体材料，使用本发明的一个方式涉及的有机EL元件用材料以外的化合物作为另一个发光层的磷光主体材料。另外，本发明的一个方式涉及的有机EL元件用材料在发光层以外的有机层也可以使用，在这种情况下，可以使用本发明的一个方式涉及的有机EL元件用材料以外的化合物作为发光层的磷光主体。
作为本发明的一个方式涉及的有机EL元件用材料以外的化合物且适宜作为磷光主体的化合物的具体例，可以举出咔唑衍生物、三唑衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、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、氨基取代查耳酮衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、芪衍生物、硅氨烷衍生物、芳香族叔胺化合物、苯乙烯胺化合物、芳香族二甲叉基(acromaticdimethylidene)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、碳化二亚胺衍生物、亚芴基甲烷衍生物、二苯乙烯基吡嗪衍生物、萘苝等的杂环四羧酸酐、酞菁衍生物、8－喹啉醇衍生物的金属络合物、和以将金属酞菁、苯并噁唑和苯并噻唑作为配位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、聚苯乙炔(polyphenylene vinylene)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，也可以并用2种以上。作为具体例，可以举出类似于以下的化合物。
【化17】
发光层含有第1主体材料和第2主体材料的情况下，可以使用本发明的一个方式涉及的有机EL元件用材料作为第1主体材料，使用本发明的一个方式涉及的有机EL元件用材料以外的化合物作为第2主体材料。需要说明的是，本发明中的“第1主体材料”和“第2主体材料”这些用语是指，发光层中含有的多种主体材料相互结构不同，并不是由发光层中的各主体材料的含量规定的。
作为所述第2主体材料，没有特别限定，是本发明的一个方式涉及的有机EL元件用材料以外的化合物，且作为适宜作为磷光主体的化合物可以举出与上述的化合物相同的化合物。作为第2主体材料，优选没有氰基的化合物。另外，作为第2主体，优选咔唑衍生物、芳基胺衍生物、芴酮衍生物、芳香族叔胺化合物。
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。若发光层的膜厚为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上升。
(电子供与性掺杂物)
本发明的一个方式涉及的有机EL元件还优选在阴极与发光单元的界面区域具有电子供与性掺杂物。根据这样的构成，可以实现有机EL元件的发光亮度的提高、长寿命化。在此，电子供与性掺杂物是指含有功函数为3.8eV以下的金属的掺杂物，作为其具体例，可以举出选自碱金属、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的至少一种。
作为碱金属，可以举出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，特别优选功函数为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，可以举出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，可以举出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，可以举出Li2O、Cs2O、K2O等碱金属氧化物、LiF、NaF、CsF、KF等碱金属卤化物等，优选LiF、Li2O、NaF。作为碱土金属化合物，可以举出BaO、SrO、CaO以及将它们混合的BaxSr1－xO(0＜x＜1)、BaxCa1－xO(0＜x＜1)等，优选BaO、SrO、CaO。作为稀土金属化合物，可以举出YbF3、ScF3、ScO3、Y2O3、Ce2O3、GdF3、TbF3等，优选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，若分别含有碱金属离子、碱土金属离子、稀土金属离子的至少一个作为金属离子就没有特别限定。另外，配位体优选羟基喹啉、苯并羟基喹啉、羟基吖啶、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、羟基全硼烷、联吡啶、菲咯啉、酞菁、卟啉、环戊二烯、β－二酮类、偶氮甲碱类、以及它们的衍生物等，但不限于此。
作为电子供与性掺杂物的添加形态，优选在界面区域形成层状或岛状。作为形成方法，优选边利用电阻加热蒸镀法蒸镀电子供与性掺杂物，边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电子供与性掺杂物的方法。分散浓度以摩尔比计为有机化合物：电子供与性掺杂物＝100：1～1：100、优选5：1～1：5。
在将电子供与性掺杂物形成层状的情况下，将作为界面的有机层的发光材料、电子注入材料形成层状后，通过电阻加热蒸镀法单独蒸镀还原掺杂物，优选以层的厚度0.1nm～15nm形成。在将电子供与性掺杂物形成岛状的情况下，将作为界面的有机层的发光材料、电子注入材料形成岛状后，通过电阻加热蒸镀法单独蒸镀电子供与性掺杂物，优选以岛的厚度0.05nm～1nm形成。
本发明的一个方式涉及的有机EL元件中的主成分与电子供与性掺杂物的比例以摩尔比计优选为主成分：电子供与性掺杂物＝5：1～1：5，进一步优选为2：1～1：2。
(电子传输层)
电子传输层是在发光层与阴极之间形成的有机层，具有从阴极向发光层传输电子的功能。在电子传输层由多层构成的情况下，有时将接近阴极的有机层定义为电子注入层。电子注入层具有从阴极高效地向有机层单元注入电子的功能。
作为用于电子传输层的电子传输性材料，优选使用在分子内含有1个以上杂原子的芳香族杂环化合物，特别优选含氮环衍生物。另外，作为含氮环衍生物，优选具有含氮6元环或5元环骨架的芳香族环、或具有含氮6元环或5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，优选下述式(A)所示的含氮环金属螯合物。
【化18】
作为含氮环金属螯合物的式(A)中的R2～R7分别独立地为氢原子、氘原子、卤素原子、羟基、氨基、碳数1～40的烃基、碳数1～40的烷氧基、碳数6～50的芳氧基、烷氧基羰基、或成环碳数5～50的芳香族杂环基，它们可以被取代。
作为卤素原子，例如，可以举出氟、氯、溴、碘等。
作为可以被取代的氨基的例子，可以举出烷基氨基、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分别独立地表示碳数1～20的烷基或碳数1～20的芳烷基。Q1和Q2的一个可以为氢原子或氘原子。
芳基氨基表示为－NAr1Ar2，Ar1和Ar2分别独立地表示碳数6～50的非稠合芳香族烃基或稠合芳香族烃基。Ar1和Ar2的一个可以为氢原子或氘原子。
碳数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’表示碳数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19】
式(A’)中，R8～R12分别独立地为氢原子、氘原子、或者取代或无取代的碳数1～40的烃基，相互邻接的基团可以形成环状结构。另外，上述式(A”)中，R13～R27分别独立地为氢原子、氘原子或者取代或无取代的碳数1～40的烃基，相互邻接的基团可以形成环状结构。
式(A’)和式(A”)的R8～R12和R13～R27所示的碳数1～40的烃基与作为含氮环金属螯合物的上述式(A)中的R2～R7所示的烃基同样。另外，作为R8～R12和R13～R27的相互邻接的基团形成环状结构时的2价基团，可以举出四亚甲基、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。
作为用于电子传输层的电子传递性化合物，适宜为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，可以使用包含羟基喹啉(oxine)(一般为8－喹啉醇或8－羟基喹啉)的螯合物的金属螯合羟基(oxynoid)化合物、例如三(8－喹啉醇)铝。而且，作为噁二唑衍生物，可以举出下述物质。
【化20】
上述式中，Ar17、Ar18、Ar19、Ar21、Ar22和Ar25分别表示取代或无取代的碳数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可以相互相同也可以不同。作为芳香族烃基或稠合芳香族烃基，可以举出苯基、萘基、联苯基、蒽基、苝基、芘基等。作为它们的取代基可以举出碳数1～10的烷基、碳数1～10的烷氧基或氰基等。
Ar20、Ar23和Ar24分别表示取代或无取代的碳数6～50的2价芳香族烃基或稠合芳香族烃基，Ar23与Ar24可以彼此相同也可以不同。作为2价芳香族烃基或稠合芳香族烃基，可以举出亚苯基、亚萘基、亚联苯基、亚蒽基、亚苝基、亚芘基等。作为它们的取代基可以举出碳数1～10的烷基、碳数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。而且，作为这些电子传递性化合物的具体例，可以举出下述物质。
【化21】
作为电子传递性化合物的含氮杂环衍生物是由具有以下式子的有机化合物构成的含氮杂环衍生物，可以举出不是金属络合物的含氮化合物。例如，可以举出含有下述式(B)所示骨架的5元环或6元环、下述式(C)所示结构的物质。
【化22】
上述式(C)中，X表示碳原子或氮原子。Z1以及Z2分别独立地表示可形成含氮杂环的原子群。
含氮杂环衍生物进一步优选为具有由5元环或6元环构成的含氮芳香多环族的有机化合物。进而，在这样的具有多个氮原子的含氮芳香多环族的情况下，优选具有将上述式(B)与(C)或上述式(B)与下述式(D)组合的骨架的含氮芳香多环有机化合物。
【化23】
上述的含氮芳香多环有机化合物的含氮基团从例如由以下式子表示的含氮杂环基中选择。
【化24】
上述各式中，R为碳数6～40的芳香族烃基或稠合芳香族烃基、碳数3～40的芳香族杂环基或稠合芳香族杂环基、碳数1～20的烷基、或碳数1～20的烷氧基，n为0～5的整数，当n为2以上的整数时，多个R可以相互相同或不同。
另外，作为优选的具体化合物，可以举出下述式(D1)所示的含氮杂环衍生物。
HAr－L1－Ar1－Ar2 (D1)
上述式(D1)中，HAr为取代或无取代的碳数3～40的含氮杂环基，L1为单键、取代或无取代的碳数6～40的芳香族烃基或稠合芳香族烃基或者取代或无取代的碳数3～40的芳香族杂环基或稠合芳香族杂环基，Ar1为取代或无取代的碳数6～40的2价芳香族烃基，Ar2为取代或无取代的碳数6～40的芳香族烃基或稠合芳香族烃基或者取代或无取代的碳数3～40的芳香族杂环基或稠合芳香族杂环基。
HAr例如从下述的组中选择。
【化25】
上述式(D1)中的L1例如从下述的组中选择。
【化26】
上述式(D1)中的Ar1例如从下述式(D2)、式(D3)的芳基蒽基中选择。
【化27】
上述式(D2)、式(D3)中，R1～R14分别独立地为氢原子、氘原子、卤素原子、碳数1～20的烷基、碳数1～20的烷氧基、碳数6～40的芳氧基、取代或无取代的碳数6～40的芳香族烃基或稠合芳香族烃基、或者取代或无取代的碳数3～40的芳香族杂环基或稠合芳香族杂环基，Ar3为取代或无取代的碳数6～40的芳香族烃基或稠合芳香族烃基或者取代或无取代的碳数3～40的芳香族杂环基或稠合芳香族杂环基。另外，可以是R1～R8均为氢原子或氘原子的含氮杂环衍生物。
上述式(D1)中的Ar2例如从下述的组中选择。
【化28】
作为电子传递性化合物的含氮芳香多环有机化合物除此之外，还可以适宜地使用下述化合物。
【化29】
上述式(D4)中，R1～R4分别独立地表示氢原子、氘原子、取代或无取代的碳数1～20的脂肪族基、取代或无取代的碳数3～20的脂肪族式环基、取代或无取代的碳数6～50的芳香族环基、取代或无取代的碳数3～50的杂环基，X1、X2分别独立地表示氧原子、硫原子、或二氰基亚甲基。
另外，作为电子传递性化合物，还可以适宜地使用下述化合物。
【化30】
上述式(D5)中，R1、R2、R3和R4为相互相同或不同的基团，为下述式(D6)所示的芳香族烃基或稠合芳香族烃基。
【化31】
上述式(D6)中，R5、R6、R7、R8和R9为相互相同或不同的基团，为氢原子、氘原子、饱和或不饱和的碳数1～20的烷氧基、饱和或不饱和的碳数1～20的烷基、氨基、或碳数1～20的烷基氨基。R5、R6、R7、R8和R9的至少1个为除了氢原子、氘原子以外的基团。
此外，电子传递性化合物可以为包含该含氮杂环基或含氮杂环衍生物的高分子化合物。
本发明的一个方式涉及的有机EL元件的电子传输层特别优选包含至少1种下述式(E)～(G)所示的含氮杂环衍生物。
【化32】
(式(E)～式(G)中，Z1、Z2和Z3分别独立地为氮原子或碳原子。
R1和R2分别独立地为取代或无取代的成环碳数6～50的芳基、取代或无取代的成环原子数5～50的杂芳基、取代或无取代的碳数1～20的烷基、取代或无取代的碳数1～20的卤代烷基或者取代或无取代的碳数1～20的烷氧基。
n为0～5的整数，当n为2以上的整数时，多个R1可以相同或不同。另外，邻接的2个R1可以彼此相互键合，形成取代或无取代的烃环。
Ar1为取代或无取代的成环碳数6～50的芳基或者取代或无取代的成环原子数5～50的杂芳基。
Ar2为氢原子、取代或无取代的碳数1～20的烷基、取代或无取代的碳数1～20的卤代烷基、取代或无取代的碳数1～20的烷氧基、取代或无取代的成环碳数6～50的芳基或者取代或无取代的成环原子数5～50的杂芳基。
其中，Ar1、Ar2中的任一个为取代或无取代的成环碳数10～50的稠合芳香族烃环基或者取代或无取代的成环原子数9～50的稠合芳香族杂环基。
Ar3为取代或无取代的成环碳数6～50的亚芳基或者取代或无取代的成环原子数5～50的杂亚芳基。
L1、L2和L3分别独立地为单键、取代或无取代的成环碳数6～50的亚芳基、或者取代或无取代的成环原子数9～50的2价稠合芳香族杂环基。)
作为成环碳数6～50的芳基，可以举出苯基、萘基、蒽基、菲基、并四苯基、草屈基、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5～50的杂芳基，可以举出吡咯基、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、硒苯基(selenophenylgroup)、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。
作为碳数1～20的烷基，可以举出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等。
作为碳数1～20的卤代烷基，可以举出用选自氟、氯、碘和溴的至少1个卤素原子取代上述烷基的1个或2个以上的氢原子而得到的基团。
作为碳数1～20的烷氧基，可以举出作为烷基部位具有上述烷基的基团。
作为成环碳数6～50的亚芳基，可以举出从上述芳基中除去1个氢原子而得到的基团。
作为成环原子数9～50的2价稠合芳香族杂环基，可以举出从作为上述杂芳基记载的稠合芳香族杂环基中除去1个氢原子而得到的基团。
电子传输层的膜厚没有特别限定，但优选为1nm～100nm。
另外，作为可以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，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，则能够有效地防止电流的泄露，提高电子注入性。
作为这样的绝缘体，优选使用选自碱金属硫族化物、碱土金属硫族化物、碱金属的卤化物和碱土金属的卤化物的至少一种金属化合物。若电子注入层由这些碱金属硫族化物等构成，则在能够进一步提高电子注入性的方面优选。具体来说，作为优选的碱金属硫族化物，例如，可以举出Li2O、K2O、Na2S、Na2Se和Na2O，作为优选的碱土金属硫族化物，例如，可以举出CaO、BaO、SrO、BeO、BaS和CaSe。另外，作为优选的碱金属的卤化物，例如，可以举出LiF、NaF、KF、LiCl、KCl和NaCl等。另外，作为优选的碱土金属的卤化物，例如，可以举出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，可以举出包含Ba、Ca、Sr、Yb、Al、Ga、In、Li、Na、Cd、Mg、Si、Ta、Sb和Zn的至少一种元素的氧化物、氮化物或氧化氮化物等的一种单独或两种以上的组合。另外，构成电子注入层的无机化合物优选为微晶或非晶质的绝缘性薄膜。若电子注入层由这些绝缘性薄膜构成，则可以形成更均质的薄膜，能够减少暗斑等像素缺陷。需要说明的是，作为这样的无机化合物，可以举出碱金属硫族化物、碱土金属硫族化物、碱金属的卤化物和碱土金属的卤化物等。
在使用这样的绝缘体或半导体的情况下，该层的优选厚度为0.1nm～15nm左右。另外，本发明中的电子注入层即使含有前述的电子供与性掺杂物也优选。
(空穴传输层)
空穴传输层是在发光层与阳极之间形成的有机层，具有从阳极向发光层传输空穴的功能。在空穴传输层由多层构成的情况下，有时将接近阳极的有机层定义为空穴注入层。空穴注入层具有从阳极高效地向有机层单元注入空穴的功能。
作为形成空穴传输层的其它材料，可以适宜地使用芳香族胺化合物、例如下述式(H)所示的芳香族胺衍生物。
【化33】
上述式(H)中，Ar1～Ar4表示取代或无取代的成环碳数6～50的芳香族烃基或稠合芳香族烃基、取代或无取代的成环原子数5～50的芳香族杂环基或稠合芳香族杂环基、或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的基团。
另外，上述式(H)中，L表示取代或无取代的成环碳数6～50的芳香族烃基或稠合芳香族烃基、或者取代或无取代的成环原子数5～50的芳香族杂环基或稠合芳香族杂环基。
式(H)的化合物的具体例记为如下。
【化34】
另外，下述式(J)的芳香族胺也可以适宜地用于空穴传输层的形成。
【化35】
上述式(J)中，Ar1～Ar3的定义与上述式(H)的Ar1～Ar4的定义同样。在以下记载式(J)的化合物的具体例，但并不限定于这些。
【化36】
本发明的一个方式涉及的有机EL元件的空穴传输层可以设为第1空穴传输层(阳极侧)和第2空穴传输层(阴极侧)这2层结构。
空穴传输层的膜厚没有特别限定，但优选为10～200nm。
本发明的一个方式涉及的有机EL元件中，可以在空穴传输层或第1空穴传输层的阳极侧接合含有受体材料的层。由此可以期待驱动电压的降低和制造成本的降低。
作为上述受体材料，优选下述式(K)所示的化合物。
【化37】
(上述式(K)中，R21～R26可以相互相同也可以不同，分别独立地表示氰基、－CONH2、羧基、或－COOR27(R27表示碳数1～20的烷基或碳数3～20的环烷基)。其中，R21与R22、R23与R24、以及R25与R26的1对或2对以上可以在一起形成由－CO－O－CO－表示的基团。)
作为R27，可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、环戊基、环己基等。
含有受体材料的层的膜厚没有特别限定，但优选为5～20nm。
(n/p掺杂)
上述的空穴传输层、电子传输层中，如专利第3695714号说明书中记载，通过供体性材料的掺杂(n)、受体性材料的掺杂(p)，能够调整载流子注入能力。
作为n掺杂的代表例，可以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，可以举出在空穴传输材料中掺杂F4TCNQ(2,3,5,6－四氟－7,7,8,8－四氰基喹啉并二甲烷)等受体材料的方法。
(间隔层)
上述间隔层是例如在将荧光发光层与磷光发光层层叠的情况下，为了使磷光发光层中生成的激子不向荧光发光层扩散，或者调整载流子平衡，而在荧光发光层与磷光发光层之间设置的层。另外，间隔层还可以设置于多个磷光发光层之间。
间隔层设置于发光层间，因此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，三重态能量优选为2.6eV以上。作为用于间隔层的材料，可以举出与上述的用于空穴传输层的材料同样的材料。
(阻挡层)
本发明的一个方式涉及的有机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、三重态阻挡层这样的阻挡层。在此，电子阻挡层是防止电子从发光层向空穴传输层泄露的层，空穴阻挡层是防止空穴从发光层向电子传输层泄露的层。
三重态阻挡层具有通过防止发光层中生成的三重态激子向周边的层扩散，将三重态激子局限于发光层内从而抑制三重态激子在发光掺杂物以外的电子传输层的分子上的能量失活的功能。
在设置三重态阻挡层的情况下，推测在磷光元件中，将发光层中的磷光发光性掺杂物的三重态能量设为ET d，将用作三重态阻挡层的化合物的三重态能量设为ET TB，若为ET d＜ET TB的能量大小关系，则在能量关系上，磷光发光性掺杂物的三重态激子被局限(不能向其它分子迁移)，除了在该掺杂物上发光以外的能量失活路径被切断，能够高效地发光。其中，即使ET d＜ET TB的关系成立时，在该能量差ΔET＝ET TB－ET d小的情况下，可以认为在实际的元件驱动环境即室温程度的环境下，通过周边的热能而吸热，该能量差超过ΔET而三重态激子能够向其它分子迁移。特别是磷光发光的情况与荧光发光相比激子寿命长，相对地容易出现吸热性激子迁移过程的影响。该能量差ΔET相对于室温的热能越大越优选，进一步优选为0.1eV以上，特别优选为0.2eV以上。另一方面，在荧光元件中，作为国际公开WO2010/134350A1中记载的TTF元件构成的三重态阻挡层，也可以使用本发明的一个方式涉及的有机EL元件用材料。
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Time of Flight法等若干方法，但在此是指由阻抗分光法决定的电子迁移率。
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的电子注入得到促进，甚至还促进向邻接的阻挡层、发光层的电子注入，实现更低电压下的驱动。
本发明的一个方式涉及的有机EL元件可以用于有机EL面板模块等显示部件；电视、便携电话、个人电脑等的显示装置；以及照明、车用灯具等的发光装置等电子设备。
【实施例】
实施例1
【化38】
在氩气气氛下，在500mL三口烧瓶中，加入2,4,6－三氯嘧啶(5g、27.3mmol)、苯基硼酸(6.7g、54.9mmol)、四三苯基膦钯(1.26g、1.09mmol)、二甲氧基乙烷(DME、100mL)、2M碳酸钠水溶液(82mL，164mmol)在加热回流下反应8小时。将反应液冷却到室温后，将水层分液除去并用硫酸镁干燥有机层。过滤除去不溶物，将有机溶剂减压蒸馏除去后，通过硅胶柱色谱法提纯所得到的残渣，得到中间体(a)(5.6g，收率76.9％)。
在氩气气氛下，在300mL三口烧瓶中，加入中间体(a)(5.3g、20mmol)、3－溴咔唑(5.17g、21mmol)、碳酸钾(3.32g、24mmol)、二甲基甲酰胺(DMF、50mL)，在100℃加热回流8小时。将反应液冷却到室温后，过滤除去不溶物，将有机溶剂在减压下蒸馏除去。通过硅胶柱色谱法提纯所得到的残渣，得到中间体(b)(9.3g，收率97.6％)。
在氩气气氛下，在100mL三口烧瓶中，加入中间体(b)(2.4g、5mmol)、二苯基氨基苯基硼酸(1.4g、5mmol)、四三苯基膦钯(120mg、0.1mmol)、二甲氧基乙烷(DME、10mL)、甲苯(10mL)、2M碳酸钠水溶液(7.5mL，15mmol)在加热回流下反应8小时。将反应液冷却到室温后，将水层分液除去并用硫酸镁干燥有机层。过滤除去不溶物，将有机溶剂减压蒸馏除去后，通过硅胶柱色谱法提纯所得到的残渣，得到目标物H－1(2.1g，收率65.5％)。
对于所得到的化合物，进行HPLC和FD－MS分析。分析结果示于以下。
HPLC：纯度99.5％
FD－MS：calcd for C46H32N4＝640.77
found m/z＝641(M+100)
实施例2
【化39】
在氩气气氛下，在300mL三口烧瓶中，加入中间体(b)(6.9g、14.5mmol)、4－氯苯基硼酸(2.38g、15.2mmol)、四三苯基膦钯(335mg、0.29mmol)、二甲氧基乙烷(DME、30mL)、甲苯(30mL)、2M碳酸钠水溶液(22mL，44mmol)，在加热回流下反应8小时。将反应液冷却到室温后，将水层分液除去并用硫酸镁干燥有机层。过滤除去不溶物，将有机溶剂减压蒸馏除去后，通过硅胶柱色谱法提纯所得到的残渣，得到中间体(c)(6.56g，收率89.1％)。
在氩气气氛下，在100mL三口烧瓶中，依次加入中间体(c)(2g、3.9mmol)、双联苯基胺(1.25g、3.9mmol)、三(二苯亚甲基丙酮)二钯(71mg、0.078mmol)、三叔丁基膦四氟硼酸盐(87mg、0.3mmol)、叔丁氧基钠(0.52g、5.5mmol)、无水二甲苯(20mL)，加热回流8小时。
将反应液冷却到室温后，过滤除去不溶物，将有机溶剂减压蒸馏除去。通过硅胶柱色谱法提纯所得到的残渣，得到H－2(2g，收率64.7％)。
对于所得到的化合物，进行HPLC和FD－MS分析。分析结果示于以下。
HPLC：纯度99.6％
FD－MS：calcd for C58H40N4＝792.96、
found m/z＝793(M+100)
实施例3
【化40】
在氩气气氛下，在500mL三口烧瓶中，投入2,4,6－三氯三嗪(47.2g、256mmol)、脱水四氢呋喃(THF、470ml)，将反应液的温度保持在20～40℃同时用30分钟滴加1M－苯基溴化镁(640ml、640mmol)，搅拌16小时。接着，将反应液保持在5～15℃，同时滴加离子交换水150ml。用乙酸乙酯萃取反应物，用硫酸镁干燥有机层。过滤除去不溶物，将有机溶剂在减压下蒸馏除去后通过硅胶柱色谱法提纯所得到的残渣，得到中间体(d)(22.7g，收率33％)。
在氩气气氛下，在300mL三口烧瓶中，加入中间体(d)(5.3g、20mmol)、3－溴咔唑(5.17g、21mmol)、碳酸钾(3.32g、24mmol)、二甲基甲酰胺(DMF、50mL)，在100℃加热回流8小时。将反应液冷却到室温后，过滤除去不溶物，将有机溶剂减压蒸馏除去。通过硅胶柱色谱法提纯所得到的残渣，得到中间体(e)(8.9g，收率93.2％)。
在氩气气氛下，在300mL三口烧瓶中，加入中间体(e)(6.9g、14.5mmol)、4－氯苯基硼酸(2.38g、15.2mmol)、四三苯基膦钯(335mg、0.29mmol)、二甲氧基乙烷(DME、30mL)、甲苯(30mL)、2M碳酸钠水溶液(22mL，44mmol)，在加热回流下反应8小时。将反应液冷却到室温后，将水层分液除去并用硫酸镁干燥有机层。过滤除去不溶物，将有机溶剂减压蒸馏除去后，通过硅胶柱色谱法提纯所得到的残渣，得到中间体(f)(6.45g，收率87.4％)。
在氩气气氛下，在100mL三口烧瓶中，依次加入中间体(f)(2g、3.9mmol)、双联苯基胺(1.3g、3.9mmol)、三(二苯亚甲基丙酮)二钯(71mg、0.078mmol)、三叔丁基膦四氟硼酸盐(0.09g、0.3mmol)、叔丁氧基钠(0.52g、5.5mmol)、无水二甲苯(20mL)，加热回流8小时。
将反应液冷却到室温后，过滤除去不溶物，将有机溶剂减压蒸馏除去。通过硅胶柱色谱法提纯所得到的残渣，得到H－3(2.3g，收率74.3％)。
对于所得到的化合物，进行HPLC和FD－MS分析。分析结果示于以下。
HPLC：纯度99.5％
FD－MS：calcd for C57H39N5＝793.95、
found m/z＝794(M+100)
实施例4
【化41】
在氩气气氛下，在300mL三口烧瓶中，加入中间体(e)(6.9g、14.5mmol)、3－氯苯基硼酸(2.38g、15.2mmol)、四三苯基膦钯(335mg、0.29mmol)、二甲氧基乙烷(DME、30mL)、甲苯(30mL)、2M碳酸钠水溶液(22mL，44mmol)，在加热回流下反应8小时。将反应液冷却到室温后，将水层分液除去并用硫酸镁干燥有机层。过滤除去不溶物，将有机溶剂减压蒸馏除去后，通过硅胶柱色谱法提纯所得到的残渣，得到中间体(g)(6.3g，收率85.4％)。
在氩气气氛下，在100mL三口烧瓶中，依次加入中间体(g)(2g、3.9mmol)、双联苯基胺(1.3g、3.9mmol)、三(二苯亚甲基丙酮)二钯(71mg、0.078mmol)、三叔丁基膦四氟硼酸盐(0.09g、0.3mmol)、叔丁氧基钠(0.52g、5.5mmol)、无水二甲苯(20mL)，加热回流8小时。
将反应液冷却到室温后，过滤除去不溶物，将有机溶剂减压蒸馏除去。通过硅胶柱色谱法提纯所得到的残渣，得到H－4(2.2g，收率71.1％)。
对于所得到的化合物，进行HPLC和FD－MS分析。分析结果示于以下。
HPLC：纯度99.5％
FD－MS：calcd for C57H39N5＝793.95、
found m/z＝794(M+100)
实施例5
【化42】
在氩气气氛下，在300mL三口烧瓶中，加入中间体(a)(5.6g、21mmol)、2－溴咔唑(5.43g、22.1mmol)、碳酸钾(3.48g、25.2mmol)、二甲基甲酰胺(DMF、50mL)，在100℃加热回流8小时。将反应液冷却到室温后，过滤除去不溶物，将有机溶剂在减压下蒸馏除去。通过硅胶柱色谱法提纯所得到的残渣，得到中间体(h)(9.0g，收率90％)。
在氩气气氛下，在100mL三口烧瓶中，加入中间体(h)(2.4g、5mmol)、二苯基氨基苯基硼酸(1.4g、5mmol)、四三苯基膦钯(120mg、0.1mmol)、二甲氧基乙烷(DME、10mL)、甲苯(10mL)、2M碳酸钠水溶液(7.5mL，15mmol)，在加热回流下反应8小时。将反应液冷却到室温后，将水层分液除去并用硫酸镁干燥有机层。过滤除去不溶物，将有机溶剂减压蒸馏除去后，通过硅胶柱色谱法提纯所得到的残渣，得到目标物H－5(2.0g，收率62.4％)。
对于所得到的化合物，进行HPLC和FD－MS分析。分析结果示于以下。
HPLC：纯度99.7％
FD－MS：calcd for C46H32N4＝640.77
found m/z＝641(M+100)
实施例6
【化43】
在氩气气氛下，在300mL三口烧瓶中，加入中间体(h)(6.6g、13.9mmol)、4－氯苯基硼酸(2.28g、14.6mmol)、四三苯基膦钯(323mg、0.28mmol)、二甲氧基乙烷(DME、30mL)、甲苯(30mL)、2M碳酸钠水溶液(22mL，44mmol)，在加热回流下反应8小时。将反应液冷却到室温后，将水层分液除去并用硫酸镁干燥有机层。过滤除去不溶物，将有机溶剂减压蒸馏除去后，通过硅胶柱色谱法提纯所得到的残渣，得到中间体(i)(6.4g，收率90.6％)。
在氩气气氛下，在100mL三口烧瓶中，依次加入中间体(i)(2g、3.9mmol)、双联苯基胺(1.3g、3.9mmol)、三(二苯亚甲基丙酮)二钯(70mg、0.078mmol)、三叔丁基膦四氟硼酸盐(0.09g、0.3mmol)、叔丁氧基钠(0.52g、5.5mmol)、无水二甲苯(20mL)，加热回流8小时。
将反应液冷却到室温后，过滤除去不溶物，将有机溶剂减压蒸馏除去。通过硅胶柱色谱法提纯所得到的残渣，得到H－6(2.1g，收率67.9％)。
对于所得到的化合物，进行HPLC和FD－MS分析。分析结果示于以下。
HPLC：纯度99.6％
FD－MS：calcd for C58H40N4＝792.96、
found m/z＝793(M+100)
实施例7
【化44】
在氩气气氛下，在500mL三口烧瓶中，投入2,4,6－三氯三嗪(47.2g、256mmol)、脱水四氢呋喃(THF、470ml)，将反应液的温度保持在20～40℃，同时用30分钟滴加1M－联苯基溴化镁(640ml、640mmol)，搅拌16小时。接着，将反应液保持在5～15℃，同时滴加离子交换水150ml。用乙酸乙酯萃取反应物，用硫酸镁干燥有机层。过滤除去不溶物，将有机溶剂减压蒸馏除去后，通过硅胶柱色谱法提纯所得到的残渣，得到中间体(j)(32.7g，收率30％)。
在氩气气氛下，在300mL三口烧瓶中，加入中间体(j)(5.6g、21mmol)、2－溴咔唑(5.43g、22.1mmol)、碳酸钾(3.48g、25.2mmol)、二甲基甲酰胺(DMF、50mL)，在100℃加热回流8小时。将反应液冷却到室温后，过滤除去不溶物，将有机溶剂减压蒸馏除去。通过硅胶柱色谱法提纯得到的残渣，得到中间体(k)(10.9g，收率82.4％)。
在氩气气氛下，在100mL三口烧瓶中，加入中间体(k)(3.15g、5mmol)、二苯基氨基苯基硼酸(1.4g、5mmol)、四三苯基膦钯(120mg、0.1mmol)、二甲氧基乙烷(DME、10mL)、甲苯(10mL)、2M碳酸钠水溶液(7.5mL，15mmol)，在加热回流下反应8小时。将反应液冷却到室温后，将水层分液除去并用硫酸镁干燥有机层。过滤除去不溶物，将有机溶剂减压蒸馏除去后，通过硅胶柱色谱法提纯所得到的残渣，得到目标物H－7(2.1g，收率52.9％)。
对于所得到的化合物，进行HPLC和FD－MS分析。分析结果示于以下。
HPLC：纯度99.5％
FD－MS：calcd for C57H39N5＝793.95
found m/z＝794(M+
实施例8(有机EL元件的制造)
将25mm×75mm×厚度1.1mm的带ITO透明电极的玻璃基板(吉奥马株式会社制)在异丙醇中进行5分钟超声波清洗后，进行30分钟UV臭氧清洗。
将清洗后的带透明电极线的玻璃基板安装在真空蒸镀装置的基板架上，首先在形成有透明电极线的一侧的面上蒸镀下述电子受容性化合物(C－1)以覆盖上述透明电极，将膜厚5nm的C－1膜成膜。在该C－1膜上，蒸镀下述芳香族胺衍生物(X1)作为第1空穴传输材料，将膜厚50nm的第1空穴传输层成膜。继第1空穴传输层的成膜之后，蒸镀下述芳香族胺衍生物(X2)作为第2空穴传输材料，将膜厚10nm的第2空穴传输层成膜。
进一步，在该第2空穴传输层上，蒸镀上述实施例1中得到的芳香族胺衍生物(H－1)，将膜厚45nm的发光层成膜。同时作为磷光发光材料共蒸镀下述化合物(D3)。化合物D3的浓度为8.0质量％。该共蒸镀膜作为发光层发挥功能。
然后，继该发光层成膜之后将下述化合物(ET2)以膜厚30nm成膜。该ET1膜作为电子传输层发挥功能。
接着，作为电子注入性电极(阴极)将LiF以成膜速度0.1埃/分钟使膜厚为1nm。在该LiF膜上蒸镀金属Al，以膜厚80nm形成金属阴极而制作有机EL元件。
测定所得到的有机EL元件在初始亮度2000cd/m2、室温和DC恒电流驱动下的发光效率的结果示于表1。
【化45】
实施例9～12、比较例1～3
作为发光层材料，使用表1中记载的化合物代替H－1，除此之外与实施例8同样地制作有机EL元件，进行评价。结果示于表1。
需要说明的是，比较例1～3中使用的化合物如下。
【化46】
【表1】
由表1可知，将本发明的芳香族胺衍生物用于发光层的有机EL与比较例相比，得到了高发光效率。需要说明的是，在比较例1中观测到电子传输材料的发光。可以认为这是由于比较化合物的空穴传输性大，空穴从发光层注入到电子传输层所导致的。
实施例13
【化47】
在实施例1的中间体(a)的合成中，使用3－溴咔唑代替2,4,6－三氯嘧啶，使用二苯基氨基苯基硼酸代替苯基硼酸，除此之外同样地合成中间体(l)。
得到的中间体(l)通过FD－MS(场解析质谱法)的分析进行鉴定。
在实施例1的化合物H－1的合成中，使用4－(4－溴苯基)―2,6－二苯基嘧啶代替中间体(b)，使用中间体(l)代替二苯基氨基苯基硼酸，除此之外同样地合成化合物H－8。
得到的化合物H－8通过FD－MS(场解析质谱法)的分析进行鉴定。结果示于以下。
FDMS：calcd for C52H36N4＝716
found m/z＝716(M+)
实施例14
【化48】
在实施例1的H－1的合成中，使用6－联苯基－4－(4－溴苯基)－2－苯基嘧啶代替中间体(b)，使用中间体(l)代替二苯基氨基苯基硼酸，除此之外同样地合成化合物H－9。
得到的化合物H－9通过FD－MS(场解析质谱法)的分析进行鉴定。结果示于以下。
FDMS：calcd for C58H40N4＝792
found m/z＝792(M+)
实施例15
【化49】
在实施例1的H－1的合成中，使用2－(4－溴苯基)－4,6－二苯基三嗪代替中间体(b)，使用中间体(l)代替二苯基氨基苯基硼酸，除此之外同样地合成化合物H－10。
得到的化合物H－10通过FD－MS(场解析质谱法)的分析进行鉴定。结果示于以下。
FDMS：calcd for C51H35N5＝717，
found m/z＝717(M+)
实施例16
【化50】
在实施例1的H－1的合成中，使用2－(3－溴苯基)－4,6－二苯基三嗪代替中间体(b)，使用中间体(l)代替二苯基氨基苯基硼酸，除此之外同样地合成化合物H－11。
得到的化合物H－11通过FD－MS(场解析质谱法)的分析进行鉴定。结果示于以下。
FDMS：calcd for C51H35N5＝717
found m/z＝717(M+)
实施例17(有机EL元件的制造)
将25mm×75mm×厚度1.1mm的带ITO透明电极的玻璃基板(吉奥马株式会社制)在异丙醇中进行5分钟超声波清洗后，进行30分钟UV臭氧清洗。ITO透明电极的厚度设为130nm。
将清洗后的带ITO透明电极线的玻璃基板安装于真空蒸镀装置的基板架上，首先在形成有ITO透明电极线的一侧的面上蒸镀下述化合物(HI－1)以覆盖上述透明电极而将膜厚5nm的HI－1膜成膜，形成空穴注入层。
接着，在该空穴注入层上，蒸镀下述化合物HT－1作为第1空穴传输材料而将膜厚80nm的HT－1膜成膜，形成第1空穴传输层。
接着，在该第1空穴传输层上，蒸镀下述化合物HT－2而将膜厚15nm的HT－2膜成膜，形成第2空穴传输层。
接着，在该第2空穴传输层上，共蒸镀化合物BH－1(主体材料)和BD－1(掺杂材料)，将膜厚25nm的共蒸镀膜成膜。化合物BD－1的浓度为5.0质量％。该共蒸镀膜作为发光层发挥功能。
接着，在该发光层上，蒸镀所制备的化合物H－3而将膜厚20nm的H－3膜成膜，形成第1电子传输层。
接着，在该第1电子传输层上，蒸镀下述化合物ET－2而将膜厚5nm的ET－2膜成膜，形成第2电子传输层。
接着，在该第2电子传输层上，以成膜速度0.01nm/sec蒸镀LiF，将膜厚1nm的LiF膜成膜，形成电子注入性电极(阴极)。在该LiF膜上蒸镀金属Al而将膜厚80nm的金属Al膜成膜，形成金属Al阴极，制作有机EL元件。
有机EL元件的制作中使用的材料如下所示。
【化51】
(有机EL元件的评价)
测定所得到的有机EL元件在室温和DC恒电流驱动(电流密度10mA/cm2)下的发光效率。进而，求出DC恒电流驱动(电流密度50mA/cm2)时的80％寿命(以恒电流驱动，亮度降低到初始亮度的80％为止的时间)。结果示于表2。
实施例18和比较例4
作为第1电子传输层的材料，除了使用表2中记载的化合物代替化合物H－3以外，与实施例17同样地制作有机EL元件，进行评价。结果示于表2。
需要说明的是，表2中的化合物H－11为实施例16中制备的化合物，化合物Exp4为下述化合物。
【化52】
【表2】
产业上的可利用性
本发明的有机EL元件可以用于壁挂式电视的平板显示器等平面发光体、复印机、打印机、液晶显示器的背光灯或计量仪器类等的光源、显示板、标识灯等。
在上述详细说明了若干本发明的实施方式和/或实施例，本领域技术人员容易在实质上不脱离本发明的新的启示和效果的情况下，对这些作为例示的实施方式和/或实施例加以大量变更。因此，这些大量变更包含在本发明的范围内。
将作为本申请的巴黎优先权基础的日本申请说明书的内容全部援引于此。

Claims (8)

1.一种芳香族胺衍生物，其以下述式(1)表示，
式(1)中，Ar1和Ar2分别表示无取代的成环碳数6～60的芳基；L1表示取代或无取代的成环碳数6～60的亚芳基；L2表示单键；n表示0，m表示0；X1～X5分别表示氮原子或CR3，其中，X1～X5的至少2个为氮原子；R3表示氕、取代或无取代的成环碳数6～60的芳基、取代或无取代的碳数1～50的烷基、取代或无取代的碳数1～50的烷氧基、取代或无取代的成环碳数6～60的芳氧基、卤素原子、或氰基；R3有多个时，多个R3可以分别相同或不同，另外，多个R3可以相互键合而形成环结构，Ar1和Ar2不含芴结构，
所述“取代或无取代”的情况下的任意的取代基为卤素原子、氰基、碳数1～20的烷基、碳数3～20的环烷基、碳数1～20的烷氧基、碳数1～20的卤代烷基、碳数1～20的卤代烷氧基、碳数1～10的烷基甲硅烷基、成环碳数6～30的芳基、成环碳数6～30的芳氧基、碳数6～30的芳基甲硅烷基或者碳数7～30的芳烷基，
所述芳香族胺衍生物不包括：
2.如权利要求1所述的芳香族胺衍生物，其中，X1、X2和X3的至少1个为氮原子。
3.如权利要求1或2所述的芳香族胺衍生物，其中，X1～X5的2个或3个为氮原子。
4.如权利要求1或2所述的芳香族胺衍生物，其以下述式(1－1)或(1－2)表示，
式(1－1)、(1－2)中，Ar1、Ar2、L1、L2、R1、R2、n、m、X1～X5和R3与式(1)相同。
5.一种有机电致发光元件用材料，其包含权利要求1～4中任一项所述的芳香族胺衍生物。
6.一种有机电致发光元件，其中，在阴极与阳极间夹持有包括发光层的1层以上的有机层的有机电致发光元件中，所述有机层的至少1层含有权利要求1～4中任一项所述的芳香族胺衍生物。
7.如权利要求6所述的有机电致发光元件，其中，所述芳香族胺衍生物在所述发光层中含有。
8.如权利要求6或7所述的有机电致发光元件，其中，所述发光层含有磷光发光材料。
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