JP2016213470A - 化合物、発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置 - Google Patents

化合物、発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置 Download PDF

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Abstract

【課題】燐光を発光することが可能な素子に用いられる新規物質を提供する。または、高い発光効率に寄与する新規物質を提供する。または、色純度の高い発光に寄与する新規物質を提供する。
【解決手段】一対の電極と、一対の電極の間に挟まれたＥＬ層を有し、ＥＬ層は、カルバゾール骨格を有する物質を有し、物質は、カルバゾール骨格が有する窒素原子を介して、置換または無置換の第１のアリーレン基と結合され、第１のアリーレン基は、置換もしくは無置換のベンゾフロピリジル基、または、置換もしくは無置換のベンゾチエノピリジル基と結合され、第１のアリーレン基は、１乃至５連結した、置換もしくは無置換の第２のアリーレン基を有する、発光素子。ＥＬ層は、さらに発光中心物質を含む層を有していてもよい。また、ＥＬ層は、さらにイリジウム化合物を含む層を有していてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、ベンゾフロピリジン化合物もしくはベンゾチエノピリジン化合物に関する。また、電界を加えることにより発光が得られる発光層を一対の電極間に挟んでなる発光素子、または該発光素子を有する表示装置、電子機器、半導体装置、及び照明装置に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、照明装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、有機金属錯体も素子中に同時に有するものも含まれる。
近年、発光性の有機化合物や無機化合物を発光材料として用いた発光素子の開発が盛んである。特に、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子と呼ばれる発光素子の構成は、電極間に発光材料を含む発光層を設けただけの単純な構造であり、薄型軽量化できる、入力信号に高速に応答できる、直流低電圧駆動が可能であるなどの特性から、次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、このような発光素子を用いたディスプレイは、コントラストや画質に優れ、視野角が広いという特徴も有している。さらに、これらの発光素子は面光源であるため、液晶ディスプレイのバックライトや照明等の光源としての応用も考えられている。
発光物質が発光性の有機化合物である場合、発光素子の発光機構は、キャリア注入型である。すなわち、電極間に発光層を挟んで電圧を印加することにより、電極から注入された電子及びホールが再結合して発光物質が励起状態となり、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。そして、励起状態は、一重項励起状態（Ｓ＊）と三重項励起状態（Ｔ＊）の二種類が形成される。また、キャリア注入型の発光素子におけるその統計的な生成比率は、Ｓ＊：Ｔ＊＝１：３であると考えられている。
発光性の有機化合物は通常、基底状態が一重項状態である。したがって、一重項励起状態（Ｓ＊）からの発光は、同じ多重度間の電子遷移であるため蛍光と呼ばれる。一方、三重項励起状態（Ｔ＊）からの発光は、異なる多重度間の電子遷移であるため燐光と呼ばれる。ここで、蛍光を発する化合物（以下、蛍光性化合物と称す）は室温において、通常、燐光は観測されず蛍光のみが観測される。したがって、蛍光性化合物を用いた発光素子における内部量子効率（注入したキャリアに対して発生するフォトンの割合）の理論的限界は、Ｓ＊：Ｔ＊＝１：３であることを根拠に２５％とされている。
一方、燐光性化合物を用いれば、内部量子効率は１００％にまで理論上は可能となる。つまり、蛍光性化合物に比べて４倍の発光効率が可能となる。このような理由から、高効率な発光素子を実現するために、燐光性化合物を用いた発光素子の開発が近年盛んに行われている。特に、燐光性化合物としては、その燐光量子収率の高さゆえに、イリジウム等を中心金属とする有機金属錯体が注目されており、例えば、特許文献１および２には、イリジウムを中心金属とする有機金属錯体が燐光材料として開示されている。
高効率な発光素子を用いるメリットとしては、当該発光素子を用いた電子機器の消費電力を低減できることなどが挙げられる。エネルギー問題がとりざたされる昨今、消費電力は消費者の購買動向を左右する大きなファクターとなりつつあることから、非常に重要な要素である。
しかし、燐光が放出されるエネルギー準位である三重項励起準位は、蛍光を放出する一重項励起準位よりもエネルギー的に低い位置にある。このため、蛍光発光素子と燐光発光素子で同じ波長の光を得るためには、燐光発光素子ではより広いエネルギーギャップを有するホスト材料、キャリア輸送材料が必要となるが、そのような材料の開発は他の材料の開発と比較して遅れているのが現状である。
また、上述のような広いエネルギーギャップを有する材料を用意できたとしても、各層に用いられる材料の組み合わせによっては、燐光発光物質本来の発光効率を発揮できない場合や、駆動電圧が上昇してしまう場合がある。
そのような事情において、近年では、例えばカルバゾール化合物も広いエネルギーギャップを有する化合物の一つとして着目されている。特許文献３には、発光層のホスト材料と正孔輸送層にカルバゾール化合物を用いた発光素子が開示されている。また、特許文献４には、２つのカルバゾール骨格を有する材料が開示されている。
国際公開第００／７０６５５号 特開２０１３−５３１５８号 特開２０１３−３３９５８号 国際公開第１３／１０５２０６号
燐光発光が可能な発光素子とすることにより消費電力を抑えることができるが、さらなる消費電力の低減や、駆動電圧の低減が要求される。また、発光素子に要求される性能は省消費電力だけではなく、発光素子の長期使用に耐える高い信頼性・長寿命、発色よい表示に要する高い色純度等の性能が要求される。そのため、燐光発光に寄与する材料においても、そのような性能を有する材料が必要とされている。
そのような事情に鑑みて、本発明の一態様は、燐光を発光することが可能な素子に用いられる新規物質を提供することを課題とする。または、高い発光効率に寄与する新規物質を提供することを目的の一とする。または、色純度の高い発光に寄与する新規物質を提供することを目的の一とする。または、青色の燐光を発することができる素子に用いられる新規物質を提供することを目的の一とする。または、新規物質を提供することを目的の一とする。または、該新規物質を用いた発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を提供することを目的の一とする。
また、上記新規物質を合成するための原料（前駆体）を提供することも目的の一とする。
または、発光効率の高い発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を提供することを目的の一とする。または、信頼性の高い発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を提供することを目的の一とする。または、消費電力が低い発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を提供することを目的の一とする。または、新規な発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を提供することを目的の一とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、一対の電極と、一対の電極の間に挟まれたＥＬ層を有し、ＥＬ層に、カルバゾール骨格を有する物質を有し、カルバゾール骨格を有する物質は、カルバゾール骨格中の窒素原子を介して置換または無置換の第１のアリーレン基と結合し、第１のアリーレン基は、置換もしくは無置換のベンゾフロピリジル基もしくは置換もしくは無置換のベンゾチエノピリジル基と結合し、第１のアリーレン基は、１乃至５連結した、置換もしくは無置換の第２のアリーレン基で構成され、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、第１のアリーレン基を介して結合している、発光素子である。
本発明の一態様に係る発光素子において、ＥＬ層に発光中心物質を含む層を有する発光素子としてもよい。また、ＥＬ層にイリジウム化合物を含む層を有する発光素子としてもよい。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ１）で表される化合物である。
ただし、式中Ａ１は置換もしくは無置換のベンゾフロピリジル基もしくは置換もしくは無置換のベンゾチエノピリジル基を表し、Ａｒは置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリーレン基を表し、Ｒ１１乃至Ｒ１８は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または、置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、ｎは１乃至５の自然数を表す。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ２−１）で表される化合物である。
ただし、式中Ａｒは置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリーレン基を表し、Ｒ１１乃至Ｒ１８は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または、置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、ｎは１乃至５の自然数を表す。また、式中Ｙは、下記（Ｇ２−２）で表される。
ただし、式中Ｒ２１乃至Ｒ２７の一つは、（Ｇ２−１）のＹとＡｒとの間の単結合を表し、それ以外は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ３−１）で表される化合物である。
ただし、式中Ｒ１１乃至Ｒ１８及びＲ３１乃至Ｒ３４は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または、置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、ｎは１乃至５の自然数を表す。また、式中Ｙは、下記（Ｇ３−２）で表される。
ただし、式中Ｒ２１乃至Ｒ２７の一つは、（Ｇ３−１）のＹとフェニレン骨格との間の単結合を表し、その他のＲ２１乃至Ｒ２７は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ４−１）で表される化合物である。
ただし、式中Ｒ１１乃至Ｒ１８、Ｒ３１乃至Ｒ３４及びＲ４１乃至Ｒ４４は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または、置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、式中Ｙは、下記（Ｇ４−２）で表される。
ただし、式中Ｒ２１乃至Ｒ２７の一つは、（Ｇ４−１）のＹとフェニレン骨格との間の単結合を表し、その他のＲ２１乃至Ｒ２７は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。
なお、本発明の一態様に係る化合物において、Ｒ２５、Ｒ２７またはＲ２１のいずれか一がＹとフェニレン骨格との間の単結合を表す化合物としてもよい。
また、本発明の他の一態様は、下記化学式（１１２）で表される化合物である。
また、本発明の他の一態様は、下記化学式（１２２）で表される化合物である。
また、本発明の他の一態様は、下記化学式（１３４）で表される化合物である。
なお、本発明の他の一態様は、一対の電極と、一対の電極の間に挟まれた有機層と、を有し、有機層に、本発明の一態様に係る化合物を含む電子機器である。また、本発明の他の一態様は、一対の電極と、前記一対の電極の間に挟まれたＥＬ層を有し、ＥＬ層に、本発明の一態様に係る化合物を含む発光素子である。
なお、本発明の一態様において、前記ＥＬ層は、さらに発光中心物質を有する発光素子としてもよい。また、前記ＥＬ層は、さらにイリジウム錯体を有する発光素子としてもよい。また、本発明の一態様に係る発光素子と、ドライバと、ＦＰＣと、を有するディスプレイモジュールとしてもよい。また、本発明の一態様に係る発光素子と、前記発光素子を収納する容器と、を有する照明モジュールとしてもよい。また、本発明の一態様に係る発光素子と、前記発光素子を制御する手段を備えた発光装置としてもよい。また、本発明の一態様に係る発光素子を表示部に有し、前記発光素子を制御する手段を備えた表示装置としてもよい。また、本発明の一態様に係る発光素子を照明部に有し、前記発光素子を制御する手段を備えた照明装置としてもよい。また、本発明の一態様に係る発光素子と、操作スイッチと、を有する電子機器としてもよい。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ５）で表される化合物である。
ただし、式中Ｒ２１乃至Ｒ２６は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。Ｒ１００はトリフラート基、メシラート基、モノクラート基のいずれかを表す。
また、本発明の他の一態様は、下記化学式（４００）で表される化合物である。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ６）で表される化合物である。
ただし、式中Ｒ２１乃至Ｒ２６は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子を表す。Ｒ１０１は置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基を表す。
また、本発明の他の一態様は、下記化学式（４１０）で表される化合物である。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ７）で表される化合物である。
ただし、式中Ｒ２１乃至Ｒ２６は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。
また、本発明の他の一態様は、下記化学式（４２０）で表される化合物である。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ７）で表される化合物である。
ただし、式中Ｒ２２乃至Ｒ２７は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。Ｘはハロゲンを表す。
また、本発明の他の一態様は、下記化学式（４３０）で表される化合物である。
本発明の一態様は、燐光を発光することが可能な素子に用いられる新規物質を提供することができる。または、高い発光効率に寄与する新規物質を提供することができる。または、色純度の高い発光に寄与する新規物質を提供することができる。または、青色の燐光を発することができる素子に用いられる新規物質を提供することができる。または、新規物質を提供することができる。または、該新規物質を用いた発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を提供することができる。
また、上記新規物質を合成するための原料（前駆体）を提供することができる。
または、発光効率の高い発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を提供することができる。または、信頼性の高い発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を提供することができる。または、消費電力が低い発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を提供することができる。または、新規な発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
発光素子の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 パッシブマトリクス型発光装置の概念図。 電子機器を表す図。 光源装置を表す図。 照明装置を表す図。 照明装置及び電子機器を表す図。 車載表示装置及び照明装置を表す図。 ｍＣｚＢＰＢｆｐｙのＮＭＲチャート。 ｍＣｚＢＰＢｆｐｙの溶液の吸収スペクトル。 ｍＣｚＢＰＢｆｐｙの溶液の発光スペクトル。 ｍＣｚＢＰＢｆｐｙの薄膜の吸収スペクトル。 ｍＣｚＢＰＢｆｐｙの薄膜の発光スペクトル。 ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０２のＮＭＲチャート。 発光素子１及び比較発光素子１の規格化した発光スペクトル。 発光素子１及び比較発光素子１の輝度−電流効率特性。 発光素子１及び比較発光素子１の輝度−外部量子効率特性。 ｍＣｚＢＰＢｆｐｙのＭＳスペクトル。 ６−メトキシベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジンのＮＭＲチャート。 ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３のＮＭＲチャート。 ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３のＭＳスペクトル。 ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３の溶液の吸収スペクトル。 ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３の溶液の発光スペクトル。 ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３の薄膜の吸収スペクトル。 ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３の薄膜の発光スペクトル 発光素子２の規格化した発光スペクトル。 発光素子２の電流−電圧特性。 発光素子２の輝度−電流効率特性。 発光素子２の輝度−外部量子効率特性。
以下、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、本明細書で説明する各図において、陽極、ＥＬ層、中間層、陰極などの大きさや厚さは、個々に説明の明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしも各構成要素はその大きさに限定されず、また各構成要素間での相対的な大きさに限定されない。
また、本明細書等において、第１、第２、第３などとして付される序数詞は、便宜上用いるものであって工程の順番や上下の位置関係などを示すものではない。そのため、例えば、「第１の」を「第２の」又は「第３の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明細書等に記載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は一致しない場合がある。
また、本明細書等で説明する本発明の構成において、同一部分又は同様の機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を有する部分を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
また、本明細書において色とは、色相（単色光の波長に相当）、彩度（あざやかさ即ち白みを帯びていない度合）および明度（明るさ即ち光の強弱）の三要素によって規定されたものである。また、本明細書において色とは、上述の三要素のうちのいずれか一つの要素のみ、または任意で選んだ２つの要素のみを示してもよい。また、本明細書において、２つの光の色が異なるとは、上述の三要素のうちいずれか少なくとも一つが異なることをいい、さらに、２つの光のスペクトルの形状若しくは各ピークの相対強度比の分布が異なることをも含む。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
（実施の形態１）
本実施の形態で説明する本発明の一態様の化合物は、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物である。当該構造を有する化合物は、キャリア（特に電子）の輸送性に優れる。このことから、駆動電圧の低い発光素子を提供することができる。
また、当該化合物は高いＴ１準位を持つ化合物とすることができる。このため、燐光を発する発光中心物質を用いた発光素子に好適に用いることができる。具体的には、当該化合物が高いＴ１準位を有すると、燐光発光物質の励起エネルギーが当該化合物へ移動してしまうことを抑制することができるため、励起エネルギーを有効に発光に変換することができる。燐光発光物質としては、イリジウム錯体が代表的である。
上記構造を有する化合物の好ましい具体例を、下記一般式（Ｇ１）で示す。
ただし、一般式中（Ｇ１）中、Ａ１は置換もしくは無置換のベンゾフロピリジル基もしくは置換もしくは無置換のベンゾチエノピリジル基を表し、Ａｒは置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリーレン基を表し、Ｒ１１乃至Ｒ１８は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または、置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、ｎは１乃至５の自然数を表す。
ベンゾフロピリジル基やベンゾチエノピリジル基は電子輸送性が良好であり、電子輸送層や発光層に用いることができる。
また、本実施の形態で説明する化合物として、さらに好ましい具体例は、下記一般式（Ｇ２−１）で表すことができる。
ただし、一般式（Ｇ２−１）中、Ａｒは置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリーレン基を表し、Ｒ１１乃至Ｒ１８は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または、置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、ｎは１乃至５の自然数を表す。また、式中Ｙは、下記（Ｇ２−２）で表される。
ただし、式中Ｒ２１乃至Ｒ２７の一つは、（Ｇ２−１）のＹとＡｒとの間の単結合を表し、それ以外は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。
また、本実施の形態で説明する化合物として、さらに好ましい具体例は、下記一般式（Ｇ３−１）で表すことができる。
ただし、式中Ｒ１１乃至Ｒ１８及びＲ３１乃至Ｒ３４は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または、置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、ｎは１乃至５の自然数を表す。また、式中Ｙは、下記（Ｇ３−２）で表される。
ただし、式中Ｒ２１乃至Ｒ２７の一つは、（Ｇ３−１）のＹとフェニレン骨格との間の単結合を表し、その他のＲ２１乃至Ｒ２７は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。
また、本実施の形態で説明する化合物として、さらに好ましい具体例は、下記一般式（Ｇ４−１）で表すことができる。
ただし、式中Ｒ１１乃至Ｒ１８、Ｒ３１乃至Ｒ３４及びＲ４１乃至Ｒ４４は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または、置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、式中Ｙは、下記（Ｇ４−２）で表される。
ただし、式中Ｒ２１乃至Ｒ２７の一つは、（Ｇ４−１）のＹとフェニレン骨格との間の単結合を表し、その他のＲ２１乃至Ｒ２７は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。
なお、Ｒ２５またはＲ２７のどちらか一方がＹとフェニレン骨格との間の単結合を表してもよい。
なお、一般式（Ｇ１）、一般式（Ｇ２−１）及び、一般式（Ｇ３−１）中、ｎが２以上の場合、複数のアリーレン基は異なるアリーレン基同士を用いても良い。
なお、炭素数１乃至６のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基、ｎ‐ペンチル基、１‐メチルブチル基、２‐メチルブチル基、３‐メチルブチル基、１‐エチルプロピル基、１，１‐ジメチルプロピル基、１，２‐ジメチルプロピル基、２，２‐ジメチルプロピル基、分枝を有するまたは有さないヘキシル基等が挙げられ、炭素数６乃至１３のアリール基の具体例としては、フェニル基、ｏ−トルイル基、ｍ−トルイル基、ｐ−トルイル基、メシチル基、ｏ−ビフェニル基、ｍ−ビフェニル基、ｐ−ビフェニル基、フルオレニル基、９，９−ジメチルフルオレニル基が挙げられる。炭素数６乃至１３のアリーレン基の具体例としては、ｏ−フェニレン基、ｍ−フェニレン基、ｐ−フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基等が挙げられる。またＲ１１乃至Ｒ１８、Ｒ２１乃至Ｒ２７、Ｒ３１乃至Ｒ３４、及びＲ４１乃至Ｒ４４（以後、まとめてＲともいう）は、それらの置換体として、トルイレン基、メシチレン基、ｔｅｒｔ−ブチルフェニレン基、フルオレニレン基、シラフルオレニレン基等が挙げられる。
また、これらが置換基をさらに有する場合も想定している。置換基としては例えば、炭素数１乃至６のアルキル基を挙げることができる。具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基、ｎ‐ペンチル基、１‐メチルブチル基、２‐メチルブチル基、３‐メチルブチル基、１‐エチルプロピル基、１，１‐ジメチルプロピル基、１，２‐ジメチルプロピル基、２，２‐ジメチルプロピル基、分枝を有するまたは有さないヘキシル基などが挙げられるが、これに限定されない。また、置換基としては例えば、炭素数６乃至１３のアリール基を挙げることもできる。具体的には、ｏ−トルイル基、ｍ−トルイル基、ｐ−トルイル基、メシチル基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基、フルオレニル基、シラフルオレニル基などが挙げられるが、これに限定されない。これら置換基は複数結合していても良く、同じ又は異なる種類でも良い。
また各Ｒは、具体的には、水素、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、フェニル基、ｏ−ビフェニル基、ｍ−ビフェニル基、ｐ−ビフェニル基、等が挙げられる。またＲは、それらの置換体として、ｏ−トルイル基、ｍ−トルイル基、ｐ−トルイル基、メシチル基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基、フルオレニル基、９，９−ジメチルフルオレニル基、９，９´−スピロビフルオレニル基、シラフルオレニル基、９，９−ジメチルシラフルオレニル基、９，９´−スピロビシラフルオレニル基等が挙げられる。
Ｒの具体的な構造を下記に示す。ただし、Ｒは下記に限定されない。
なお、本発明の一態様の化合物が高いＴ１準位を有するには、Ｒは縮合環を形成するよりも、脂肪族炭化水素基が単結合で連結した構造または六員環が単結合で連結した構造が好ましい。さらに、Ｒは、２つの六員環が同一の炭素原子やケイ素原子と結合していてもよい。さらに、該炭素原子またはケイ素原子を中心としたスピロ環を形成していてもよい。
また、Ｒにおいて２つの六員環が連結している場合では、（Ｒ−１１）や（Ｒ−１２）の様にパラ置換よりはオルト置換やメタ置換の方がＴ１準位が高く、好ましい。なかでもメタ置換はオルト置換より立体障害の影響が小さく合成が容易となり、より好ましい。また（Ｒ−１９）乃至（Ｒ−３０）の様に六員環同士が直接縮合環を形成せずに、五員環を介して縮合環を形成した場合は、二つの六員環が連結した部分において、置換基がメタ置換している（Ｒ−２２）乃至（Ｒ−２４）、及び、（Ｒ−２８）乃至（Ｒ−３０）の方が、パラ置換している（Ｒ−１９）乃至（Ｒ−２１）、及び、（Ｒ−２５）乃至（Ｒ−２７）よりもＴ１準位が高く、より好ましい。
次にＡｒの例を示す。
Ａｒは、具体的には、ｏ−フェニレン基、ｍ−フェニレン基、ｐ−フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基等が挙げられる。またＡｒは、それらの置換体として、トルイレン基、メシチレン基、ｔｅｒｔ−ブチルフェニレン基、フルオレニレン基、９，９−ジメチルフルオレニレン基、９，９´−スピロビフルオレニレン基、シラフルオレニレン基、９，９−ジメチルシラフルオレニレン基、９，９´−スピロビシラフルオレニレン基等が挙げられる。
次に、Ａｒの具体例を下記に示す。ただし、Ａｒは下記に限定されない。
なお、本発明の一態様の化合物が高いＴ１準位を有するには、Ａｒは縮合環を形成するよりも、脂肪族炭化水素基が単結合で連結した構造、または六員環の単環が単結合で連結した構造が好ましい。さらに（Ａｒ−１４）乃至（Ａｒ−２５）のように、Ａｒは、２つの六員環が同一の四級炭素原子や四級ケイ素原子を介して結合していてもよい。さらに、（Ａｒ−１４）、（Ａｒ−１７）、（Ａｒ−２０）、及び（Ａｒ−２３）のように、該炭素原子またはケイ素原子を中心としたスピロ環を形成していてもよい。二つの六員環が四級炭素原子や四級ケイ素原子を介して環を形成したものは、フェニレン基が連結したものと比較して、六員環同士が平面状になるため、基底状態と励起状態の構造が変化しづらく、Ｔ１準位が高く保たれ、好ましい。
また、Ａｒにおいて２つの六員環が連結している場合では、（Ａｒ−１１）や（Ａｒ−１２）の様にパラ置換よりはオルト置換やメタ置換の方がＴ１準位が高く、好ましい。なかでもメタ置換はオルト置換より立体障害の影響が小さく合成が容易となり、より好ましい。また（Ａｒ−１９）乃至（Ａｒ−３０）のように環を形成した場合は、六員環が連結した部分において、メタ置換している（Ａｒ−２２）乃至（Ａｒ−２４）、及び、（Ａｒ−２８）乃至（Ａｒ−３０）の方が、パラ置換している（Ａｒ−１９）乃至（Ａｒ−２１）、及び、（Ａｒ−２５）乃至（Ａｒ−２７）よりもＴ１準位が高く、より好ましい。
上述の化合物の代表的な例を以下に示す。なお、本実施の形態で説明する化合物は、以下の例示により限定されることはない。
以上のような化合物は、キャリアの輸送性に優れていることからキャリア輸送材料やホスト材料として好適である。これにより、駆動電圧の低い発光素子を提供することもできる。また、高い三重項励起準位（Ｔ１準位）を有する化合物とすることができるため、発光効率の高い燐光発光素子を得ることができる。特に、緑色より短波長側に発光のピークを有する燐光発光素子においても、良好な発光効率を有する発光素子を提供することが可能となる。また、高い三重項励起準位（Ｔ１準位）を有するということは、大きなバンドギャップを有するということもまた意味するため、青色蛍光を呈する発光素子も効率よく発光させることができる。
続いて、上記一般式（Ｇ１）で表される化合物の合成方法について説明する。
上記一般式（Ｇ１）で表される化合物は、以下のような簡便な合成スキームにより合成できる。例えば、合成スキーム（Ａ−１）に示すように、ベンゾフロピリジン化合物のハロゲン化物又はベンゾチエノピリジン化合物のハロゲン化物（構造式（Ａ１））と、９Ｈ−カルバゾール化合物の有機ボロン化合物又は９Ｈ−カルバゾール化合物のボロン酸（構造式（Ａ２））を、鈴木・宮浦反応によりカップリングさせることで、一般式（Ｇ１）表される化合物を得ることができる。
なお、合成スキーム（Ａ−１）において、Ｒ１１乃至Ｒ１８は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。Ａｒは置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリーレン基を表す。なお、ｎは、１乃至５の自然数である。Ｒ５１およびＲ５２は水素、炭素数１乃至６のアルキル基のいずれかを表す。合成スキーム（Ａ−１）においてＲ５１とＲ５２は互いに結合して環を形成していても良い。また、Ｘはハロゲンやトリフルオロメタンスルホン酸エステル（別名：トリフラート）基、メシラート基、モノクラート基のいずれかを表し、ヨウ素、臭素、トリフラート基がより好ましい。
合成スキーム（Ａ−１）において、用いることができるパラジウム触媒としては、酢酸パラジウム（ＩＩ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）、ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ）ジクロライド等が挙げられるが、用いることができるパラジウム触媒はこれらに限られるものでは無い。合成スキーム（Ａ−１）において、用いることができるパラジウム触媒の配位子としては、トリ（オルト−トリル）ホスフィンや、トリフェニルホスフィンや、トリシクロヘキシルホスフィン等が挙げられる。用いることができるパラジウム触媒の配位子はこれらに限られるものでは無い。
合成スキーム（Ａ−１）において、用いることができる塩基としては、ナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等の無機塩基等が挙げられるが、用いることができる塩基はこれらに限られるものでは無い。
合成スキーム（Ａ−１）において、用いることができる溶媒としては、トルエンと水の混合溶媒、トルエンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、キシレンと水の混合溶媒、キシレンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、ベンゼンと水の混合溶媒、ベンゼンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類と水の混合溶媒などが挙げられる。ただし、用いることができる溶媒はこれらに限られるものでは無い。また、トルエンと水、又はトルエンとエタノールと水の混合溶媒、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類と水の混合溶媒がより好ましい。
合成スキーム（Ａ−１）に示す鈴木・宮浦カップリング反応において、構造式（Ａ２）で示される有機ホウ素化合物、又はボロン酸以外にも、有機アルミニウムや、有機ジルコニウム、有機亜鉛、有機スズ化合物等を用いるクロスカップリング反応を用いてもよい。ただし、これらに限定されるものではない。
また、合成スキーム（Ａ−１）に示す鈴木・宮浦カップリング反応において、ベンゾフロピリジン化合物の有機ホウ素化合物又はボロン酸、又はベンゾチエノピリジン化合物の有機ホウ素化合物又はボロン酸と、９Ｈ−カルバゾール化合物のハロゲン化物、又はトリフラート置換体を、鈴木・宮浦反応によりカップリングしてもよい。
上述の構造式（Ａ１）で表される化合物及び構造式（Ａ２）で表される化合物は、様々な種類が市販されているか、あるいは合成可能であるため、一般式（Ｇ１）で表される化合物は数多くの種類を合成することができる。したがって、本発明の化合物は、バリエーションが豊富であるという特徴がある。
上述の構造式（Ａ１）で表される化合物は、下記一般式（Ｇ５）で表される化合物でも良い。
式中Ｒ２１乃至Ｒ２６は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。Ｒ１００はトリフラート基、メシラート基、モノクラート基のいずれかを表し、より好ましくはトリフラート基を表す。
一般式（Ｇ５）で表される化合物は一般式（Ｇ１）で表される本発明の化合物の１つを合成する上で有益な化合物である。
上記一般式（Ｇ５）で表される化合物は、例えば化合物（４００）から（４０５）を用いることができる。
上記一般式（Ｇ５）で表される化合物は、以下のような簡便な合成スキームにより合成できる。例えば、スキーム（Ａ−２）に示すように、ベンゾフロピリジン化合物、又はベンゾチエノピリジン化合物のアルキルエーテル化物（一般式（Ｇ６））を、ベンゾフロピリジン化合物、又はベンゾチエノピリジン化合物のアルコール化物（一般式（Ｇ７））にすることができる。この化合物からスキーム（Ａ−３）に示すように、ベンゾフロピリジン化合物、又はベンゾチエノピリジン化合物のエステル化物（一般式（Ｇ５））を合成することができる。
式中Ｒ２１乃至Ｒ２６は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。Ｒ１００はトリフラート基、メシラート基、モノクラート基のいずれかを表し、より好ましくはトリフラート基を表す。Ｒ１０１は置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基を表す。
スキーム（Ａ−２）は、脱アルキル反応を用いることができる。具体的には、低温にてジクロロメタンやクロロホルムなどハロゲン系溶剤中で三臭化ホウ素とベンゾフロピリジン化合物、又はベンゾチエノピリジン化合物のアルキルエーテル化物（一般式（Ｇ６））とを反応させる。
スキーム（Ａ−３）は、求核置換反応を用いることができる。具体的には、ピリジン等の塩基存在下、低温にてジクロロメタンやクロロホルムなどハロゲン系溶剤中でトリフルオロメタンスルホン酸無水物や、トリフルオロメタンスルホニルクロリドやメタンスルホニルクロリド、クロロメチルスルホニルクロリドなどとベンゾフロピリジン化合物、又はベンゾチエノピリジン化合物のアルコール化物（一般式（Ｇ７））とを反応させる。
上記一般式（Ｇ６）で表される化合物は、例えば化合物（４１０）から（４１５）を用いることができる。
上記一般式（Ｇ７）で表される化合物は、例えば化合物（４２０）から（４２５）を用いることができる。
上記一般式（Ｇ６）で表される化合物は、以下のような簡便な合成スキームにより合成できる。例えば、スキーム（Ａ−４）に示すように、ピリジン化合物（一般式（Ａ３））を、フェニルエーテル化合物（一般式（Ａ４））とクロスカップリングさせることで合成することができる。
式中Ｒ２１乃至Ｒ２６は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子を表す。Ｒ１０１は置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基を表す。Ｒ１０２は炭素数１乃至６のアルキル基を表す。Ｘ２はハロゲンを表し、ヨウ素、臭素、又は塩素を表す。
スキーム（Ａ−４）は、クロスカップリング反応を用いることができる。具体的には、炭酸カリウムなど塩基存在下、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）などのパラジウム触媒などを加え加熱しピリジン化合物（一般式（Ａ３））とフェニルエーテル化合物（一般式（Ａ４））を反応させることで、一般式（Ｇ１）表される化合物を得ることができる。
上述の構造式（Ａ１）で表される化合物は、下記一般式（Ｇ８）で表される化合物でも良い。
式中Ｒ２２乃至Ｒ２７は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。Ｘはハロゲンやトリフラート基、メシラート基、モノクラート基のいずれかを表し、より好ましくはヨウ素、臭素を表す。
一般式（Ｇ８）で表される化合物は一般式（Ｇ１）で表される本発明の化合物の１つを合成する上で有益な化合物である。
上記一般式（Ｇ８）で表される化合物は、例えば化合物（４３０）から（４３７）を用いることができる。
上記一般式（Ｇ８）で表される化合物は、以下のような簡便な合成スキームにより合成できる。例えば、スキーム（Ａ−５）に示すように、ベンゾフロピリジン化合物、又はベンゾチエノピリジン化合物（一般式（Ａ５））から、ベンゾフロピリジン化合物のハロゲン化物又はベンゾチエノピリジン化合物のハロゲン化物（一般式（Ｇ８））を合成することができる。
式中Ｒ２２乃至Ｒ２７は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。Ｘはハロゲンを表し、好ましくはヨウ素、臭素を表す。
スキーム（Ａ−５）は、置換反応にて合成することができる。具体的には、リチウムジイソプロピルアミド（略称：ＬＤＡ）など塩基存在下、低温にてＴＨＦなどの溶剤中でヨウ素や臭素や塩素などのハロゲンを加えた後、室温に戻して反応させ合成することができる。
以上、本発明の一態様である化合物の合成方法の一例について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、他のどのような合成方法によって合成されても良い。
（実施の形態２）
本実施の形態では、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物を有する発光素子の一態様について図１（Ａ）を用いて以下に説明する。
本実施の形態における発光素子は、一対の電極間に複数の層を有する。本形態において、発光素子は、第１の電極１０１と、第２の電極１０２と、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に設けられたＥＬ層１０３とから構成されている。なお、図１（Ａ）では第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０２は陰極として機能するものとして、図示する。つまり、第１の電極１０１の方が第２の電極１０２よりも電位が高くなるように、第１の電極１０１と第２の電極１０２に電圧を印加したときに、発光が得られる構成となっている。もちろん、第１の電極が陰極として機能し、第２の電極が陽極として機能してもかまわない。その場合、ＥＬ層の積層順は、以下に説明する順序と逆となる。なお、本実施の形態における発光素子は、ＥＬ層１０３のいずれかの層に、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物が含まれていればよい。なお、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物が含まれる層としては、発光層や電子輸送層が上記化合物の特性をより生かすことができ、良好な特性を有する発光素子を得ることができるため好ましい。
陽極として機能する電極としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）、金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有したインジウム錫酸化物、酸化インジウム−酸化亜鉛、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリング法により成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、酸化亜鉛を０．１ｗｔ％以上１ｗｔ％以下含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる。また、グラフェンを用いても良い。
ＥＬ層１０３の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質を含む層または正孔輸送性の高い物質を含む層、電子注入性の高い物質を含む層、正孔注入性の高い物質を含む層、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質を含む層、キャリアブロック性を有する層等を適宜組み合わせて構成すればよい。本実施の形態では、ＥＬ層１０３は、陽極として機能する電極側から「正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５」の順に積層した構成を有するものとして説明する。各層を構成する材料について以下に具体的に示す。
正孔注入層１１１は、正孔注入性の物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス｛４−［ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（略称：ＤＮＴＰＤ）等の芳香族アミン化合物、或いはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子化合物等によっても正孔注入層１１１を形成することができる。
また、正孔注入層１１１として、正孔輸送性を有する物質に当該物質に対して電子受容性を示す物質（以下単に電子受容性物質と称する）を含有させた複合材料を用いることもできる。本明細書中において、複合材料とは、単に２つの材料を混合させた材料のことを指すのではなく、複数の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う。この電荷の授受は、電界がかかっている場合にのみ実現される場合も含むこととする。
なお、正孔輸送性を有する物質に電子受容性物質を含有させた複合材料を用いることにより、材料の仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができるようになる。つまり、陽極として機能する電極として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料も用いることができるようになる。電子受容性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物も使用することができる。特に元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を好適に用いることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため電子受容性物質として好適に用いることができる。
複合材料に用いる正孔輸送性を有する物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール化合物、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。ただし、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料における正孔輸送性を有する物質として用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
例えば、芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’−ジ（ｐ−トリル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス｛４−［ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）等を挙げることができる。
複合材料に用いることのできるカルバゾール化合物としては、具体的には、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等を挙げることができる。
また、複合材料に用いることのできるカルバゾール化合物としては、他に、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等を用いることができる。
また、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４以上４２以下である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
なお、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
また、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）やポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）等の高分子化合物を用いることもできる。
正孔輸送層１１２は、正孔輸送性を有する物質を含む層である。正孔輸送性を有する物質としては、上述の複合材料として用いることができる正孔輸送性を有する物質として挙げたものを同様に用いることができる。なお、繰り返しとなるため詳しい説明は省略する。複合材料の記載を参照されたい。なお、実施の形態１で説明したベカルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物を正孔輸送層に含んでいても良い。
発光層１１３は、発光性の物質を含む層である。発光層１１３は、発光物質単独の膜で構成されていても、ホスト材料中に発光中心物質を分散された膜で構成されていても良い。
発光層１１３において、発光物質、若しくは発光中心物質として用いることが可能な材料としては特に限定は無く、これら材料が発する光は蛍光であっても燐光であっても良い。上記発光物質又は発光中心物質としては例えば、以下のようなものが挙げられる。蛍光発光性の物質としては、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、Ｎ，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１０−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）、２−（２−｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２−｛２−メチル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）、２−｛２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、２−｛２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２−（２，６−ビス｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２−｛２，６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）などが挙げられる。青色燐光発光性の物質としては、トリス｛２−［５−（２−メチルフェニル）−４−（２，６−ジメチルフェニル）−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール−３−イル−κＮ２］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｔｚ−ｄｍｐ）３］）、トリス（５−メチル−３，４−ジフェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ）３］）、トリス［４−（３−ビフェニル）−５−イソプロピル−３−フェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｔｚ−３ｂ）３］）のような４Ｈ−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス［３−メチル−１−（２−メチルフェニル）−５−フェニル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ１−ｍｐ）３］）、トリス（１−メチル−５−フェニル−３−プロピル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｐｒｐｔｚ１−Ｍｅ）３］）のような１Ｈ−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ｆａｃ−トリス［（２，６−ジイソプロピルフェニル）−２−フェニル−１Ｈ−イミダゾール］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｍｉ）３］）、トリス［３−（２，６−ジメチルフェニル）−７−メチルイミダゾ［１，２−ｆ］フェナントリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｐｉｍｐｔ−Ｍｅ）３］）のようなイミダゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス［２−（３，５−ビストリフルオロメチル−フェニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：［Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）］）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））のような電子吸引基を有するフェニルピリジン化合物を配位子とする有機金属イリジウム錯体が挙げられる。なお、４Ｈ−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも優れるため、特に好ましい。また、緑色発光の燐光発光物質の例としてはトリス（４−メチル−６−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）３］）、トリス（４−ｔ−ブチル−６−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３］）、（アセチルアセトナト）ビス（６−メチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス［６−（２−ノルボルニル）−４−フェニルピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｎｂｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス［５−メチル−６−（２−メチルフェニル）−４−フェニルピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（５−イソプロピル−３−メチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−ｉＰｒ）２（ａｃａｃ）］）のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）３］）、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）］）、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ）］）、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｂｚｑ）３］）、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｑ）３）、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）］）のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ）］）のような希土類金属錯体が挙げられる。なお、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。赤色発光の燐光発光物質の例としては、（ジイソブチリルメタナト）ビス［４，６−ビス（３−メチルフェニル）ピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（５ｍｄｐｐｍ）２（ｄｉｂｍ）］）、ビス［４，６−ビス（３−メチルフェニル）ピリミジナト］（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（５ｍｄｐｐｍ）２（ｄｐｍ）］）、ビス［４，６−ジ（ナフタレン−１−イル）ピリミジナト］（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄ１ｎｐｍ）２（ｄｐｍ）］）のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ）］）、ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］）、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）］）のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｉｑ）３］）、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ
２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ）］）のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）のような白金錯体や、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ）］）、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ）］）のような希土類金属錯体が挙げられる。なお、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。また、ピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、色度の良い赤色発光が得られるため、白色発光素子に適用することで演色性を高めることができる。なお、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する本発明の一態様に係る化合物も、発光を呈することから、発光中心材料としての使用も可能である。
また、以上で述べた物質の他、様々な物質の中から選択してもよい。
上記発光中心物質を分散するホスト材料としては、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する本発明の一態様に係る化合物を用いることが好適である。
カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物は、バンドギャップが広く、高い三重項励起準位を有するため、可視域の蛍光を発する発光中心物質を分散するホスト材料はもちろん、可視域の燐光を発する発光中心物質など、エネルギーの高い発光を呈する発光中心物質を分散するホスト材料として特に好適に用いることができる。特に青燐光発光中心物質を分散するホスト材料に好適である。もちろん、青色より長波長の蛍光を発する発光中心物質や緑色よりも長波長の燐光を発する発光中心物質などを分散するホスト材料としても用いることが可能である。また、当該化合物はキャリア輸送性（特に電子輸送性）が高いため、駆動電圧の低い発光素子を実現可能である。
また、発光層に隣接するキャリア輸送層（好ましくは電子輸送層）を構成する材料として用いても有効である。当該化合物が大きなバンドギャップ若しくは高い三重項励起準位（Ｔ１準位）を有することで、発光中心材料が青色の蛍光や緑色から青色の燐光など、エネルギーの高い発光を呈する材料であったとしても、ホスト材料上で再結合したキャリアのエネルギーを、発光中心物質へ有効に移動させることが可能となり、発光効率の高い発光素子を作製することが可能となる。なお、上記化合物をホスト材料又はキャリア輸送層を構成する材料として用いる場合、発光中心材料としては、当該化合物よりもＨＯＭＯ準位‐ＬＵＭＯ準位間のバンドギャップが狭い若しくは一重項励起準位（Ｓ１準位）や三重項励起準位（Ｔ１準位）が低い物質を選択することが好ましいが、これに限られることはない。
上記ホスト材料として、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物を使用しない場合、用いることが可能な材料を以下に例示する。
電子輸送性を有する材料としては、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体や、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール（略称：ｍＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ）などのポリアゾール骨格を有する複素環化合物や、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＣｚＢＰＤＢｑ）、４，６−ビス［３−（フェナントレン−９−イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＰｎＰ２Ｐｍ）、４，６−ビス［３−（４−ジベンゾチエニル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ−ＩＩ）などのジアジン骨格を有する複素環化合物や、３，５−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ピリジン（略称：３５ＤＣｚＰＰｙ）、１，３，５−トリ［３−（３−ピリジル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴｍＰｙＰＢ）などのピリジン骨格を有する複素環化合物が挙げられる。上述した中でも、ジアジン骨格を有する複素環化合物やピリジン骨格を有する複素環化合物は、信頼性が良好であり好ましい。特に、ジアジン（ピリミジンやピラジン）骨格を有する複素環化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。なお、上述のベンゾチエノピリミジン骨格を有する化合物は、電子輸送性が比較的大きく、電子輸送性を有する材料に分類される。
また、正孔輸送性を有する材料としては、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）、４−フェニル−３’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ｍＢＰＡＦＬＰ）、４−フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４，４’−ジフェニル−４’’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＢｉ１ＢＰ）、４−（１−ナフチル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＮＢ）、４，４’−ジ（１−ナフチル）−４’’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）、９，９−ジメチル−Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＡＦ）、Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＡＳＦ）などの芳香族アミン骨格を有する化合物や、１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、３，６−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）−９−フェニルカルバゾール（略称：ＣｚＴＰ）、３，３’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）などのカルバゾール骨格を有する化合物や、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）、２，８−ジフェニル−４−［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ−ＩＩＩ）、４−［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］−６−フェニルジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ−ＩＶ）などのチオフェン骨格を有する化合物や、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾフラン）（略称：ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩ）、４−｛３−［３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］フェニル｝ジベンゾフラン（略称：ｍｍＤＢＦＦＬＢｉ−ＩＩ）などのフラン骨格を有する化合物が挙げられる。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物やカルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。
なお、ホスト材料としては、発光中心物質が燐光発光物質の場合は当該燐光発光物質三重項励起準位（Ｔ１準位）よりも大きい三重項励起準位（Ｔ１準位）を有する物質を選択し、蛍光発光物質の場合は当該蛍光発光物質よりもバンドギャップが大きい物質を選択することが好ましい。また、発光層には、ホスト材料と燐光物質の他に、第３の物質が含まれていても良い。なお、この記載は、発光層にホスト材料、燐光物質及び第３の物質以外の成分が含まれていることを排除するものではない。
ここで、燐光発光物質を用いた場合に、より発光効率の高い発光素子を得るための、ホスト材料と、燐光物質とのエネルギー移動について考える。キャリアの再結合は、ホスト材料と燐光物質との両方で行われるため、発光効率の向上のためには、ホスト材料から燐光物質へのエネルギー移動を効率化することが好ましい。
本実施の形態では、ゲスト材料として燐光性化合物を用いる。燐光性化合物の吸収スペクトルにおいて、最も発光に強く寄与すると考えられている吸収帯は、基底状態から三重項励起状態への直接遷移に相当する吸収波長近傍にあり、それは最も長波長側に現れる吸収帯である。このことから、ホスト材料の発光スペクトル（蛍光スペクトル及び燐光スペクトル）は、燐光性化合物の吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯と重なることが好ましいと考えられる。
例えば、有機金属錯体、特に発光性のイリジウム錯体において、最も長波長側の吸収帯として、５００ｎｍ付近から６００ｎｍ付近にブロードな吸収帯が現れる場合が多い。この吸収帯は、主として、三重項ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ ｔｏ Ｌｉｇａｎｄ Ｃｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）遷移に由来する。ただし、該吸収帯には三重項π−π＊遷移や一重項ＭＬＣＴ遷移に由来する吸収も一部含まれ、これらが重なって、吸収スペクトルの最も長波長側にブロードな吸収帯を形成していると考えられる。したがって、ゲスト材料に、有機金属錯体（特にイリジウム錯体）を用いるときは、このように最も長波長側に存在するブロードな吸収帯と、ホスト材料の発光スペクトルが大きく重なる状態が好ましい。
ここでまず、ホスト材料の三重項励起状態からのエネルギー移動を考えてみる。上述の議論から、三重項励起状態からのエネルギー移動においては、ホスト材料の燐光スペクトルとゲスト材料の最も長波長側の吸収帯との重なりが大きくなればよい。
しかしながら、このとき問題となるのは、ホスト分子の一重項励起状態からのエネルギー移動である。三重項励起状態からのエネルギー移動に加え、一重項励起状態からのエネルギー移動も効率よく行おうとすると、ホスト材料の燐光スペクトルだけでなく、蛍光スペクトルをもゲスト材料の最も長波長側の吸収帯と重ねるように設計するのが好ましい。換言すれば、ホスト材料の蛍光スペクトルが、燐光スペクトルと同じような位置に来るようにホスト材料を設計すれば、ホスト材料の一重項励起状態及び三重項励起状態の双方からのエネルギー移動を効率よく行うことができる。
ところが、一般に、Ｓ１準位とＴ１準位は大きく異なる（Ｓ１準位＞Ｔ１準位）ため、蛍光の発光波長と燐光の発光波長も大きく異なる（蛍光の発光波長＜燐光の発光波長）。例えば、燐光性化合物を用いた発光素子において良く用いられる４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）は、５００ｎｍ付近に燐光スペクトルを有するが、一方で蛍光スペクトルは４００ｎｍ付近であり、１００ｎｍもの隔たりがある。この例から考えてみても、ホスト材料の蛍光スペクトルが燐光スペクトルと同じような位置に来るようにホスト材料を設計することは、極めて困難である。
また、蛍光発光は、燐光発光より高いエネルギー準位からの発光であるため、蛍光スペクトルがゲスト材料の最も長波長側の吸収スペクトルに近接するような波長にあるホスト材料のＴ１準位は、ゲスト材料のＴ１準位を下回ってしまう。
そこで、燐光発光物質を発光中心物質として用いる場合、発光層に、ホスト材料、発光中心物質の他に第３の物質を含み、ホスト材料および第３の物質は、励起錯体（エキサイプレックスとも言う）を形成する組み合わせであることが好ましい。
この場合、発光層におけるキャリア（電子及びホール）の再結合の際にホスト材料と第３の物質は、励起錯体を形成する。励起錯体の蛍光スペクトルは、ホスト材料単体、及び第３の物質単体の蛍光スペクトルより長波長側にスペクトルを有する発光となるため、ホスト材料及び第３の物質のＴ１準位をゲスト材料のＴ１準位より高く保ったまま、一重項励起状態からのエネルギー移動を最大限に高めることができる。また、励起錯体はＴ１準位とＳ１準位が近接している状態であるため、蛍光スペクトルと燐光スペクトルがほぼ同じ位置に存在する。このことから、ゲスト分子の一重項基底状態から三重項励起状態への遷移に相当する吸収（ゲスト分子の吸収スペクトルにおける最も長波長側に存在するブロードな吸収帯）に励起錯体の蛍光スペクトル及び燐光スペクトルの両方を大きく重ねることが可能となるため、エネルギー移動効率が高い発光素子を得ることができる。
第３の物質としては、上記ホスト材料や添加物として用いることが可能な材料として挙げた材料を用いることができる。また、ホスト材料及び第３の物質は、励起錯体を生じる組み合わせであればよいが、電子を受け取りやすい化合物（電子輸送性を有する化合物）と、ホールを受け取りやすい化合物（正孔輸送性を有する化合物）とを組み合わせることが好ましい。
電子輸送性を有する化合物とホール輸送性を有する化合物でホスト材料と第３の物質を構成する場合、その混合比によってキャリアバランスを制御することもできる。具体的には、ホスト材料：第３の物質（又は添加物）＝１：９から９：１の範囲が好ましい。なお、この際、一種類の発光中心物質が分散した発光層を２層に分割し、ホスト材料と第３の物質の混合割合を異ならせる構成としても良い。これにより、発光素子のキャリアバランスを最適化することができ、寿命を向上させることが可能となる。また、一方の発光層を正孔輸送性の層とし、他方の発光層を電子輸送性の層としても良い。
以上のような構成を有する発光層は、複数の材料で構成されている場合、真空蒸着法での共蒸着や、混合溶液としてインクジェット法やスピンコート法やディップコート法などを用いて作製することができる。
電子輸送層１１４は、電子輸送性を有する物質を含む層である。例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる層である。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。
また、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物を電子輸送層１１４を構成する材料として用いても良い。カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する本発明の一態様に係る化合物は、バンドギャップが広く、Ｔ１準位の高い物質であるため、発光層における励起エネルギーが電子輸送層１１４に移動することを有効に防ぎ、それを原因とする発光効率の低下を抑制し、発光効率の高い発光素子を提供することが可能となる。また、本発明の一態様に係る化合物は、キャリア輸送性に優れるため、駆動電圧の低い発光素子を提供することが可能となる。
また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
また、電子輸送層と発光層との間に電子キャリアの移動を制御する層を設けても良い。これは上述したような電子輸送性の高い材料に、電子トラップ性の高い物質を少量添加した層であって、電子キャリアの移動を抑制することによって、キャリアバランスを調節することが可能となる。このような構成は、発光層を電子が突き抜けてしまうことにより発生する問題（例えば素子寿命の低下）の抑制に大きな効果を発揮する。
また、発光層のホスト材料と、電子輸送層を構成する材料には、共通する骨格が存在することが好ましい。これによって、キャリアの移動がよりスムーズになり、駆動電圧を低減させることができる。さらに、上記ホスト材料と、電子輸送層を構成する材料を同じ物質で構成すると効果が高い。
また、電子輸送層１１４と第２の電極１０２との間に、第２の電極１０２に接して電子注入層１１５を設けてもよい。電子注入層１１５としては、リチウム、カルシウム、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等を用いることができる。また、電子輸送性を有する物質と、当該物質に対する電子供与性を有する物質（以下単に電子供与性物質と称する）との複合材料を用いることもできる。電子供与性物質としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を挙げることができる。なお、電子注入層１１５として、このような複合材料を用いることにより、第２の電極１０２からの電子注入が効率良く行われるためより好ましい構成となる。この構成とすることにより、陰極として、仕事関数の小さい材料だけでなく、その他の導電材料を用いることも可能となる。
陰極として機能する電極を形成する物質としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等及びこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）やユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。しかしながら、第２の電極１０２と電子輸送層との間に、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有したインジウム錫酸化物等様々な導電性材料を第２の電極１０２として用いることができる。これら導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。
また、ＥＬ層１０３の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコート法など用いても構わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
電極についても、ゾル−ゲル法や、金属材料のペーストを用いて湿式法で形成してもよい。また、スパッタリング法や真空蒸着法などの乾式法を用いて形成しても良い。
なお、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に設けられるＥＬ層の構成は、上記のものには限定されない。しかし、発光領域と電極やキャリア注入層に用いられる金属とが近接することによって生じる消光が抑制されるように、第１の電極１０１および第２の電極１０２から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設ける構成が好ましい。
また、直接発光層に接する正孔輸送層や電子輸送層、特に発光層１１３における発光領域に近い方に接するキャリア輸送層は、発光層で生成した励起子からのエネルギー移動を抑制するため、そのエネルギーギャップが発光層を構成する発光物質もしくは、発光層に含まれる発光中心物質が有するエネルギーギャップより大きいエネルギーギャップを有する物質で構成することが好ましい。
以上のような構成を有する発光素子は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に生じた電位差により電流が流れ、発光性の高い物質を含む層である発光層１１３において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり発光層１１３に発光領域が形成されるような構成となっている。
発光は、第１の電極１０１または第２の電極１０２のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１０１または第２の電極１０２のいずれか一方または両方は、透光性を有する電極で成る。第１の電極１０１のみが透光性を有する電極である場合、発光は第１の電極１０１を通って基板側から取り出される。また、第２の電極１０２のみが透光性を有する電極である場合、発光は第２の電極１０２を通って基板と逆側から取り出される。第１の電極１０１および第２の電極１０２がいずれも透光性を有する電極である場合、発光は第１の電極１０１および第２の電極１０２を通って、基板側および基板と逆側の両方から取り出される。
本実施の形態における発光素子は、エネルギーギャップの大きい、本発明の一態様に係る化合物が用いられていることから、発光中心物質がエネルギーギャップの大きい、可視域の蛍光を呈する物質や緑色から青色の燐光を発する物質であっても、効率良く発光させることができ、発光効率の良好な発光素子を得ることができるようになる。このことで、より低消費電力の発光素子を提供することが可能となる。また、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物は、キャリアの輸送性に優れることから、駆動電圧の低い発光素子を提供することが可能となる。
このような発光素子はガラス、プラスチックなどからなる基板を支持体として作製すればよい。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブマトリクス型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に、トランジスタを形成し、トランジスタと電気的に接続された電極上に当該発光素子を作製してもよい。これにより、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、トランジスタの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし逆スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴに用いる半導体の結晶性についても特に限定されない。また、ＴＦＴ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、若しくはＮ型のＴＦＴまたはＰ型のＴＦＴのいずれか一方からのみなるものであってもよい。ＴＦＴを構成する半導体層の材料としては、シリコン（Ｓｉ）及びゲルマニウム（Ｇｅ）等の元素周期表における第１４族元素、ガリウムヒ素及びインジウムリン等の化合物、並びに酸化亜鉛及び酸化スズ等の酸化物など、半導体特性を示す物質であればどのような材料を用いてもよい。半導体特性を示す酸化物（酸化物半導体）としては、インジウム、ガリウム、アルミニウム、亜鉛及びスズから選んだ元素の複合酸化物を用いることができる。例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化亜鉛を含む酸化インジウム（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、並びに酸化インジウム、酸化ガリウム、及び酸化亜鉛からなる酸化物（ＩＧＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）をその例に挙げることができる。また、有機半導体を用いても良い。当該半導体層は、結晶質構造、非晶質構造のどちらの構造であってもよい。また、結晶質構造の半導体層の具体例としては、単結晶半導体、多結晶半導体、若しくは微結晶半導体が挙げられる。
（実施の形態３）
本実施の形態は、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子（以下、積層型素子ともいう）の態様について、図１（Ｂ）を参照して説明する。この発光素子は、第１の電極と第２の電極との間に、複数の発光ユニットを有する発光素子である。一つの発光ユニットは、実施の形態２で示したＥＬ層１０３と同様な構成を有する。つまり、実施の形態２で示した発光素子は、１つの発光ユニットを有する発光素子であり、本実施の形態では、複数の発光ユニットを有する発光素子ということができる。
図１（Ｂ）において、第１の電極５０１と第２の電極５０２との間には、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２が積層されており、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２との間には電荷発生層５１３が設けられている。第１の電極５０１と第２の電極５０２はそれぞれ実施の形態２における第１の電極１０１と第２の電極１０２に相当し、実施の形態２で説明したものと同様なものを適用することができる。また、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２は同じ構成であっても異なる構成であってもよい。
電荷発生層５１３には、有機化合物と金属酸化物の複合材料が含まれている。この有機化合物と金属酸化物の複合材料は、実施の形態２で示した正孔注入層に用いることができる複合材料を用いることができる。有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール化合物、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができる。なお、有機化合物としては、正孔移動度が１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上であるものを適用することが好ましい。ただし、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。有機化合物と金属酸化物の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。なお、陽極側の界面が電荷発生層に接している発光ユニットは、電荷発生層が正孔輸送層の役割も担うことができるため、正孔輸送層を設けなくとも良い。
なお、電荷発生層５１３は、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と他の材料により構成される層を組み合わせた積層構造として形成してもよい。例えば、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせて形成してもよい。また、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、透明導電膜とを組み合わせて形成してもよい。
いずれにしても、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２に挟まれる電荷発生層５１３は、第１の電極５０１と第２の電極５０２に電圧を印加したときに、一方の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い。例えば、図１（Ｂ）において、第１の電極の電位の方が第２の電極の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層５１３は、第１の発光ユニット５１１に電子を注入し、第２の発光ユニット５１２に正孔を注入するものであればよい。
本実施の形態では、２つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度発光を可能とし、さらに長寿命な素子を実現できる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。
また、それぞれの発光ユニットの発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つの発光ユニットを有する発光素子において、第１の発光ユニットの発光色と第２の発光ユニットの発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また、３つの発光ユニットを有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第１の発光ユニットの発光色が赤色であり、第２の発光ユニットの発光色が緑色であり、第３の発光ユニットの発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。また、一方の発光ユニットでは燐光発光を示す発光中心物質を用いた発光層を、他方の発光ユニットでは蛍光発光を示す発光中心物質を用いた発光層を適用することで、一つの発光素子において蛍光発光、燐光発光の両方を効率よく発光させることができる。例えば、一方の発光ユニットでは、赤色と緑色の燐光発光を得、他方の発光ユニットでは青色の蛍光発光を得ることで、発光効率の良好な白色発光を得ることができる。
本実施の形態の発光素子はカルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物を含むことから、発光効率の良好な発光素子とすることができる。また、駆動電圧の低い発光素子とすることができる。又、当該複素環化合物が含まれる発光ユニットは発光中心物質由来の光を色純度良く得られるため、発光素子全体としての色の調製が容易となる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態４）
本実施の形態では、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物を含む発光素子を用いた発光装置について説明する。
本実施の形態では、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物を含む発光素子を用いて作製された発光装置の一例について図２を用いて説明する。なお、図２（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）をＡ−ＢおよびＣ−Ｄで切断した断面図である。この発光装置は、発光素子の発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部（ソース側駆動回路）６０１、画素部６０２、駆動回路部（ゲート側駆動回路）６０３を含んでいる。また、６０４は封止基板、６２５は乾燥材、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
なお、引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
次に、断面構造について図２（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性樹脂膜を用いることにより形成することができる。
また、上に形成される膜のカバレッジを良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ以上３μｍ以下）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、ネガ型の感光材料、或いはポジ型の感光材料のいずれも使用することができる。
第１の電極６１３上には、ＥＬ層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極６１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ膜、またはケイ素を含有したインジウム錫酸化物膜、２ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
また、ＥＬ層６１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。ＥＬ層６１６は、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物を含んでいる。また、ＥＬ層６１６を構成する他の材料としては、低分子化合物、または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマーを含む）であっても良い。
さらに、ＥＬ層６１６上に形成され、陰極として機能する第２の電極６１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ等）を用いることが好ましい。なお、ＥＬ層６１６で生じた光が第２の電極６１７を透過させる場合には、第２の電極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、２ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、ケイ素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。
なお、第１の電極６１３、ＥＬ層６１６、第２の電極６１７でもって、発光素子が形成されている。当該発光素子は実施の形態３の構成を有する発光素子である。なお、画素部は複数の発光素子が形成されてなっているが、本実施の形態における発光装置では、実施の形態３で説明した構成を有する発光素子と、それ以外の構成を有する発光素子の両方が含まれていても良い。
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、樹脂若しくは乾燥材又はその両方で充填される場合もある。
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂やガラスフリットを用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物を含む発光素子を用いて作製された発光装置を得ることができる。
図３には白色発光を呈する発光素子を形成し、着色層（カラーフィルタ）等を設けることによってフルカラー化した発光装置の例を示す。図３（Ａ）には基板１００１、下地絶縁膜１００２、ゲート絶縁膜１００３、ゲート電極１００６、１００７、１００８、第１の層間絶縁膜１０２０、第２の層間絶縁膜１０２１、周辺部１０４２、画素部１０４０、駆動回路部１０４１、発光素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂ、隔壁１０２５、ＥＬ層１０２８、発光素子の第２の電極１０２９、封止基板１０３１、シール材１０３２などが図示されている。
また、図３（Ａ）では着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）は透明な基材１０３３に設けている。また、黒色層（ブラックマトリックス）１０３５をさらに設けても良い。着色層及び黒色層が設けられた透明な基材１０３３は、位置合わせし、基板１００１に固定する。なお、着色層、及び黒色層は、オーバーコート層１０３６で覆われている。また、図３（Ａ）においては、光が着色層を透過せずに外部へと出る発光層と、各色の着色層を透過して外部に光が出る発光層とがあり、着色層を透過しない光は白、着色層を透過する光は赤、青、緑となることから、４色の画素で映像を表現することができる。
図３（Ｂ）では着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）をゲート絶縁膜１００３と第１の層間絶縁膜１０２０との間に形成する例を示した。このように、着色層は基板１００１と封止基板１０３１の間に設けられていても良い。
また、以上に説明した発光装置では、ＴＦＴが形成されている基板１００１側に光を取り出す構造（ボトムエミッション型）の発光装置としたが、封止基板１０３１側に発光を取り出す構造（トップエミッション型）の発光装置としても良い。トップエミッション型の発光装置の断面図を図４に示す。この場合、基板１００１は光を通さない基板を用いることができる。ＴＦＴと発光素子の陽極とを接続する接続電極を作製するまでは、ボトムエミッション型の発光装置と同様に形成する。その後、第３の層間絶縁膜１０３７を電極１０２２を覆って形成する。この絶縁膜は平坦化の役割を担っていても良い。第３の層間絶縁膜１０３７は第２の層間絶縁膜と同様の材料の他、他の様々な材料を用いて形成することができる。
発光素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂはここでは陽極とするが、陰極であっても構わない。また、図４のようなトップエミッション型の発光装置である場合、第１の電極を反射電極とすることが好ましい。ＥＬ層１０２８の構成は、実施の形態２で説明したような構成とし、白色の発光が得られるような素子構造とする。
図３、図４において、白色の発光が得られるＥＬ層の構成としては、発光層を複数層用いること、複数の発光ユニットを用いることなどにより実現すればよい。なお、白色発光を得る構成はこれらに限らないことはもちろんである。
図４のようなトップエミッションの構造では着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）を設けた封止基板１０３１で封止を行うことができる。封止基板１０３１には画素と画素との間に位置するように黒色層（ブラックマトリックス）１０３５を設けても良い。着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）や黒色層（ブラックマトリックス）はオーバーコート層によって覆われていても良い。なお封止基板１０３１は透光性を有する基板を用いることとする。
また、ここでは赤、緑、青、白の４色でフルカラー表示を行う例を示したが特に限定されず、赤、緑、青の３色でフルカラー表示を行ってもよい。また、赤、緑、青、黄の４色でフルカラー表示を行ってもよい。
本実施の形態における発光装置は、実施の形態３に記載の発光素子（カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物を含む発光素子）を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物は大きなエネルギーギャップや高い三重項励起準位を有し、発光物質からのエネルギーの移動を抑制することが可能であることから、発光効率の良好な発光素子を提供することができ、もって、消費電力の低減された発光装置とすることができる。また、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物はキャリア輸送性が高いことから駆動電圧の低い発光素子を得ることができ、駆動電圧の低い発光装置を得ることができる。
ここまでは、アクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、以下からはパッシブマトリクス型の発光装置について説明する。図５には本発明の一態様を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図５（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図５において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間にはＥＬ層９５５が設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブマトリクス型の発光装置においても、低駆動電圧で動作する実施の形態３に記載の発光素子（カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する発光素子）を有することによって、低消費電力で駆動させることができる。また、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物を含むために発光効率の高い発光素子（実施の形態３に記載の発光素子）を含むことによって、低消費電力で駆動させることができる。
また、本明細書等において、様々な基板を用いて、トランジスタや発光素子を形成することが出来る。基板の種類は、特定のものに限定されることはない。その基板の一例としては、半導体基板（例えば単結晶基板又はシリコン基板）、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては、以下のものがあげられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に代表されるプラスチックがある。または、一例としては、アクリル等の合成樹脂などがある。または、一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニルなどがある。または、一例としては、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、エポキシ、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。特に、半導体基板、単結晶基板、又はＳＯＩ基板などを用いてトランジスタを製造することによって、特性、サイズ、又は形状などのばらつきが少なく、電流能力が高く、サイズの小さいトランジスタを製造することができる。このようなトランジスタによって回路を構成すると、回路の低消費電力化、又は回路の高集積化を図ることができる。
また、基板として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタや発光素子を形成してもよい。または、基板とトランジスタの間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に半導体装置を一部あるいは全部完成させた後、基板より分離し、他の基板に転載するために用いることができる。その際、トランジスタは耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。なお、上述の剥離層には、例えば、タングステン膜と酸化シリコン膜との無機膜の積層構造の構成や、基板上にポリイミド等の有機樹脂膜が形成された構成等を用いることができる。
つまり、ある基板を用いてトランジスタや発光素子を形成し、その後、別の基板にトランジスタや発光素子を転置し、別の基板上にトランジスタや発光素子を配置してもよい。トランジスタや発光素子が転置される基板の一例としては、上述したトランジスタを形成することが可能な基板に加え、紙基板、セロファン基板、アラミドフィルム基板、ポリイミドフィルム基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合成繊維（ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル）若しくは再生繊維（アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル）などを含む）、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの基板を用いることにより、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジスタの形成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量化、又は薄型化を図ることができる。
以上、説明した発光装置は、マトリクス状に配置された多数の微小な発光素子をそれぞれ制御することが可能であるため、画像の表現を行う表示装置として好適に利用できる発光装置である。
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態３に示す発光素子をその一部に含む電子機器について説明する。実施の形態３記載の発光素子は、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する、本発明の一態様に係る化合物を含む発光素子を含むことから、消費電力が低減された発光素子であり、その結果、本実施の形態に記載の電子機器は、消費電力が低減された表示部を有する電子機器とすることが可能である。また、実施の形態３に記載の発光素子は、駆動電圧の低い発光素子であるため、駆動電圧の低い電子機器とすることが可能である。
上記発光素子を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を以下に示す。
図６（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置は、筐体７１０１に表示部７１０３が組み込まれている。また、ここでは、スタンド７１０５により筐体７１０１を支持した構成を示している。表示部７１０３により、映像を表示することが可能であり、表示部７１０３は、実施の形態３で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物を含むため発光効率の良好な発光素子とすることが可能である。また、駆動電圧の低い発光素子とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される表示部７１０３を有するテレビ装置は消費電力の低減されたテレビ装置とすることができる。また、駆動電圧の低いテレビ装置とすることが可能である。
テレビジョン装置の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１０により行うことができる。リモコン操作機７１１０が備える操作キー７１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部７１０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機７１１０に、当該リモコン操作機７１１０から出力する情報を表示する表示部７１０７を設ける構成としてもよい。
なお、テレビジョン装置は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
図６（Ｂ）はコンピュータであり、本体７２０１、筐体７２０２、表示部７２０３、キーボード７２０４、外部接続ポート７２０５、ポインティングデバイス７２０６等を含む。なお、このコンピュータは、実施の形態３で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して表示部７２０３に用いることにより作製される。当該発光素子は、本発明の一態様に係る化合物を含むため発光効率の良好な発光素子とすることが可能である。また、駆動電圧の低い発光素子とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される表示部７２０３を有するコンピュータは消費電力の低減されたコンピュータとすることができる。また、駆動電圧の低いコンピュータとすることが可能である。
図６（Ｃ）は携帯型遊技機であり、筐体７３０１と筐体７３０２の２つの筐体で構成されており、連結部７３０３により、開閉可能に連結されている。筐体７３０１には、実施の形態３で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部７３０４が組み込まれ、筐体７３０２には表示部７３０５が組み込まれている。また、図６（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部７３０６、記録媒体挿入部７３０７、ＬＥＤランプ７３０８、入力手段（操作キー７３０９、接続端子７３１０、センサ７３１１（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン７３１２）等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部７３０４および表示部７３０５の両方、または一方に実施の形態３で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図６（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図６（Ｃ）に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。上述のような表示部７３０４を有する携帯型遊技機は、表示部７３０４に用いられている発光素子が、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する、本発明の一態様に係る化合物を含むことによって、良好な発光効率を有することから、消費電力の低減された携帯型遊技機とすることができる。また、表示部７３０４に用いられている発光素子が本発明の一態様に係る化合物を含むことによって、低い駆動電圧で駆動させることができることから、駆動電圧の低い携帯型遊技機とすることができる。
図６（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機は、実施の形態３で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部７４０２を有している。当該発光素子は、本発明の一態様に係る化合物を含むため発光効率の良好な発光素子とすることが可能である。また、駆動電圧の低い発光素子とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される表示部７４０２を有する携帯電話機は消費電力の低減された携帯電話機とすることができる。また、駆動電圧の低い携帯電話機とすることが可能である。
図６（Ｄ）に示す携帯電話機は、表示部７４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる構成とすることもできる。この場合、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。
表示部７４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部７４０２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部７４０２の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
また、携帯電話機内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機の向き（縦か横か）を判断して、表示部７４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
また、画面モードの切り替えは、表示部７４０２を触れること、又は筐体７４０１の操作ボタン７４０３の操作により行われる。また、表示部７４０２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
また、入力モードにおいて、表示部７４０２の光センサで検出される信号を検知し、表示部７４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
表示部７４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部７４０２に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
なお、本実施の形態に示す構成は、実施の形態１乃至実施の形態４に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
以上の様に、実施の形態３で説明したような、本発明の一態様に係る化合物を含む発光素子を備えた発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また消費電力の低減された電子機器を得ることができる。また、駆動電圧の低い電子機器を得ることができる。
また、本発明の一態様に係る化合物を含む発光素子は、光源装置に用いることもできる。一態様を、図７を用いて説明する。なお、光源装置とは、本発明の一態様に係る化合物を含む発光素子を光の照射手段として有し、且つ少なくとも当該発光素子へ電流を供給する入出力端子部を有するものとする。また、当該発光素子は、封止手段によって、外部雰囲気より遮断されていることが好ましい。
図７は、本発明の一態様に係る化合物を含む発光素子をバックライトに適用した液晶表示装置の一例である。図７に示した液晶表示装置は、筐体９０１、液晶層９０２、バックライト９０３、筐体９０４を有し、液晶層９０２は、ドライバＩＣ９０５と接続されている。また、バックライト９０３には、上記化合物を含む発光素子が用いられおり、端子９０６により、電流が供給されている。
上記化合物を含む発光素子を液晶表示装置のバックライトに適用したことにより、消費電力の低減されたバックライトが得られる。また、上記化合物を含む発光素子を用いることで、面発光の照明装置が作製でき、また大面積化も可能である。これにより、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、上記化合物を含む発光素子を適用したバックライトは発光装置を従来と比較し厚みを小さくできるため、表示装置の薄型化も可能となる。
図８は、本発明の一態様に係る化合物を含む発光素子を、照明装置である電気スタンドに用いた例である。図８に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２として上記複素環化合物を含む発光素子が用いられている。
図９は、本発明の一態様に係る化合物を含む発光素子を、室内の照明装置３００１に適用した例である。上記化合物を含む発光素子は消費電力の低減された発光素子であるため、消費電力の低減された照明装置とすることができる。また、上記化合物を含む発光素子は、大面積化が可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、上記化合物を含む発光素子は厚みが小さいため、薄型化した照明装置を作製することが可能となる。また、図９は、本発明の一態様に係る化合物を含む発光素子を、表示装置３００２に適用した例である。
本発明の一態様に係る化合物を含む発光素子は、自動車のフロントガラスやダッシュボードにも搭載することができる。図１０に上記複素環化合物を含む発光素子を自動車のフロントガラスやダッシュボードに用いる一態様を示す。表示領域５０００乃至表示領域５００５は上記複素環化合物を含む発光素子を用いて設けられた表示である。
表示領域５０００と表示領域５００１は自動車のフロントガラスに設けられた上記複素環化合物を含む発光素子を搭載した表示装置である。上記複素環化合物を含む発光素子は、第１の電極と第２の電極を透光性を有する電極で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置とすることができる。シースルー状態の表示であれば、自動車のフロントガラスに設置したとしても、視界の妨げになることなく設置することができる。なお、駆動のためのトランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料による有機トランジスタや、酸化物半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いると良い。
表示領域５００２はピラー部分に設けられた上記複素環化合物を含む発光素子を搭載した表示装置である。表示領域５００２には、車体に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完することができる。また、同様に、ダッシュボード部分に設けられた表示領域５００３は車体によって遮られた視界を、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高めることができる。見えない部分を補完するように映像を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。
表示領域５００４や表示領域５００５はナビゲーション情報、スピードメーターやタコメーター、走行距離、給油量、ギア状態、エアコンの設定など、その他様々な情報を提供することができる。表示は使用者の好みに合わせて適宜その表示項目やレイアウトを変更することができる。なお、これら情報は表示領域５０００乃至表示領域５００３にも設けることができる。また、表示領域５０００乃至表示領域５００５は照明装置として用いることも可能である。
カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物を含む発光素子は当該複素環化合物を含むことによって、駆動電圧の低い発光素子とすることができ、または消費電力の小さい発光装置とすることができる。このことから、表示領域５０００乃至表示領域５００５のような大きな画面を数多く設けても、バッテリーに負荷をかけることが少なく、快適に使用することができることから上記複素環化合物を含む発光素子を用いた発光装置または照明装置は、車載用の発光装置又は照明装置として好適に用いることができる。
本発明の一態様に係る化合物は、有機薄膜太陽電池など電子デバイスにも用いることができる。より具体的には、キャリア輸送性があるため、キャリア輸送層、キャリア注入層に用いることができる。また、光励起が生じるため、発電層として用いることもできる。
≪合成例１≫
本合成例では、実施の形態１で説明したカルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物である８−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジン（略称：ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ）（構造式（１１２））の合成方法について説明する。ｍＣｚＢＰＢｆｐｙの構造式を下に示す。
＜８−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジンの合成＞
まず始めに、８−ブロモベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジン１．６ｇ（６．４ｍｍｏｌ）と、３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−３−ビフェニルボロン酸２．６ｇ（７．０ｍｍｏｌ）と、トリ（オルトートリル）ホスフィン０．１９ｇ（０．６４ｍｍｏｌ）と、炭酸カリウム１．８ｇ（１３ｍｍｏｌ）と、トルエン６０ｍＬと、エタノール１２ｍＬと、水６．０ｍＬとを、２００ｍＬ三口フラスコに加えた。この混合物を、減圧下で攪拌することで脱気し、フラスコ内の気体を窒素置換した。この混合物に、酢酸パラジウム（ＩＩ）２９ｍｇ（０．１３ｍｍｏｌ）を加え、窒素気流下、８０℃で２４時間攪拌した。所定時間経過後、この反応混合物に水を加え、水層をトルエンで抽出した。得られた抽出溶液と有機層を合わせ、水、飽和食塩水で洗浄し、有機層に硫酸マグネシウムを加えて水分を吸着させた。この混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮して茶色固体を得た。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（トルエン）で精製し、白色粉末を得た。この粉末を酢酸エチル／ヘキサンの混合溶媒を用いて再結晶したところ、目的物の白色粉末を収量２．０ｇ、収率６４％で得た。本ステップの合成スキームを下記式（Ｂ−１）に示す。
得られた８−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジンの白色粉末２．０ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力２．４Ｐａ、アルゴン流量５ｍＬ／ｍｉｎの条件で、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙを２８０℃で加熱して行った。昇華精製後ｍＣｚＢＰＢｆｐｙの白色粉末を１．６ｇ、回収率８０％で得た。
得られた白色粉末は高速液体カラムクロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）で精製した。得られたフラクションを濃縮し、白色粉末を得た。
得られたｍＣｚＢＰＢｆｐｙの白色粉末１．６ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力３．０Ｐａ、アルゴン流量５ｍＬ／ｍｉｎで、２６０℃に加熱して行った。昇華精製後ｍＣｚＢＰＢｆｐｙの白色粉末を１．２ｇ、回収率７５％で得た。
得られた化合物の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。これによりｍＣｚＢＰＢｆｐｙが得られたことがわかった。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝８．６６（ｄｄ、Ｊ＝１．５Ｈｚ、４．５Ｈｚ、１Ｈ）、８．５３（ｄ、Ｊ＝１．５Ｈｚ，１Ｈ）、８．１７（ｄ、Ｊ＝７．５Ｈｚ、２Ｈ）、７．９７−７．９８（ｍ、１Ｈ）、７．８５−７．８９（ｍ、３Ｈ）、７．７８−７．８２（ｍ、１Ｈ）、７．６５−７．７５（ｍ、４Ｈ）、７．５８−７．６１（ｍ、２Ｈ）、７．３９−７．５１（ｍ、５Ｈ）、７．２６−７．３３（ｍ、２Ｈ）。
また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図１１（Ａ）（Ｂ）に示す。なお、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）における７ｐｐｍから９ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。測定結果から、目的物であるｍＣｚＢＰＢｆｐｙが得られたことを確認した。
また、得られた化合物に対し、ＬＣ／ＭＳ分析を行った。
ＬＣ／ＭＳ分析は、ＬＣ（液体クロマトグラフィー）分離をウォーターズ社製Ａｃｑｕｉｔｙ ＵＰＬＣにより、ＭＳ分析（質量分析）をウォーターズ社製Ｘｅｖｏ Ｇ２ Ｔｏｆ ＭＳにより行った。ＬＣ分離で用いたカラムはＡｃｑｕｉｔｙ ＵＰＬＣ ＢＥＨ Ｃ８ （２．１×１００ｍｍ １．７μｍ）、カラム温度は４０℃とした。移動相は移動相Ａをアセトニトリル、移動相Ｂを０．１％ギ酸水溶液とした。また、サンプルは任意の濃度のｍＣｚＢＰＢｆｐｙをトルエンに溶解し、アセトニトリルで希釈して調整し、注入量は５．０μＬとした。
ＬＣ分離には移動相の組成を変化させるグラジエント法を用い、測定開始後０分から１分までが、移動相Ａ：移動相Ｂ＝６０：４０、その後組成を変化させ、１０分における移動相Ａと移動相Ｂとの比が移動相Ａ：移動相Ｂ＝９５：５となるようにした。組成はリニアに変化させた。
ＭＳ分析では、エレクトロスプレーイオン化法（ＥｌｅｃｔｒｏＳｐｒａｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ（略称：ＥＳＩ））によるイオン化を行った。この時のキャピラリー電圧は３．０ｋＶ、サンプルコーン電圧は３０Ｖとし、検出はポジティブモードで行った。さらに、以上の条件でイオン化された成分を衝突室（コリジョンセル）内でアルゴンガスに衝突させてプロダクトイオンに解離させた。アルゴンを衝突させる際のエネルギー（コリジョンエネルギー）は７０ｅＶとした。なお、測定する質量範囲はｍ／ｚ＝１００から１２００とした。図２０に、解離させたプロダクトイオンを飛行時間（ＴＯＦ）型ＭＳで検出した結果を示す。
図２０の結果から、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙは、主としてｍ／ｚ＝３２０付近、２４１付近、１６６付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図２０に示す結果は、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙに由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれるｍＣｚＢＰＢｆｐｙを同定する上での重要なデータであるといえる。
なお、ｍ／ｚ＝３２０付近のプロダクトイオンは、Ｃ２３Ｈ１４ＮＯ＋で表される、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙにおけるカルバゾールが脱離した状態のカチオンと推定され、ｍ／ｚ＝２４１付近のプロダクトイオンは、Ｃ１８Ｈ１１Ｎ・＋で表される、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙにおける９−フェニルカルバゾールのラジカルカチオンと推定され、ｍ／ｚ＝１６６付近のプロダクトイオンは、Ｃ１２Ｈ８Ｎ・＋で表される、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙにおけるカルバゾールのカチオンと推定され、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙがカルバゾール骨格、ベンゼン骨格を含んでいることを示唆するものである。なお、プロトンの付加、脱離体として、プロダクトイオンの±１が検出される可能性もある。
≪ｍＣｚＢＰＢｆｐｙの物性≫
次に、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙのトルエン溶液の吸収スペクトルを図１２に、発光スペクトルを図１３に示す。また、薄膜の吸収スペクトルを図１４に、発光スペクトルを図１５に示す。吸収スペクトルの測定には紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ５５０型）を用いた。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計（浜松ホトニクス株式会社製、ＦＳ９２０）を用いた。トルエン溶液のスペクトルは、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙのトルエン溶液を石英セルに入れて測定した。また、薄膜のスペクトルは、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙを石英基板に蒸着してサンプルを作製した。なお、トルエン溶液の吸収スペクトルは石英セルにトルエンのみを入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた吸収スペクトルを図示し、薄膜の吸収スペクトルは石英基板の吸収スペクトルを差し引いた吸収スペクトルを図示した。
図１２より、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙのトルエン溶液は２１２ｎｍ、３００ｎｍ、３２７ｎｍ、及び３４０ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、図１３より、発光波長のピークは３４６ｎｍ、３６１ｎｍ、及び３８３ｎｍ（励起波長３２７ｎｍ）であった。また、図１４より、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙの薄膜は２０６ｎｍ、２４３ｎｍ、２６７ｎｍ、２９６ｎｍ、３１４ｎｍ、及び３４５ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、図１５より、発光波長のピークは３５５ｎｍ、及び３７９ｎｍ（励起波長３４５ｎｍ）であった。ｍＣｚＢＰＢｆｐｙは紫色に発光することを確認した。本発明の一態様の化合物は発光物質のホスト材料や可視域の蛍光発光物質のホスト材料としても利用可能である。
酸化還元反応特性をサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。測定には、電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａまたは６００Ｃ）を用いた。測定溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を２ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。作用電極は白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極は白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極はＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ７非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。スキャン速度は、０．１Ｖ／ｓｅｃに統一した。測定した結果、酸化電位は−５．８９ｅＶ、還元電位は−２．４７ｅＶとなった。酸化電位をＨＯＭＯ準位、還元電位をＬＵＭＯ準位とすると、ＨＯＭＯ準位−ＬＵＭＯ準位間のギャップは３．４３ｅＶと見積もられた。光励起による発光スペクトルの短波長側の第一ピークのエネルギー値が３．４９ｅＶとこの値に近く、キャリア注入型の励起における構造変化が少ないと見積られた。そのため、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙを発光素子の発光層に用いると低駆動電圧が実現できると期待できる。
また、燐光スペクトルを測定した。試料は石英基板上に厚さ約５０ｎｍでｍＣｚＢＰＢｆｐｙの薄膜を成膜し、窒素雰囲気中で別の石英基板を用いて封止したものを測定に用いた。測定には、顕微ＰＬ装置 ＬａｂＲＡＭ ＨＲ−ＰＬ （（株）堀場製作所）を用い、測定温度は１０Ｋ、励起光としてＨｅ−Ｃｄレーザー（３２５ｎｍ）を用い、検出器にはＣＣＤ検出器を用いた。また、燐光発光は蛍光発光よりも発光寿命が長いことを応用し、メカニカルシャッターによる時間分解測定を行い、燐光スペクトルを測定した。この燐光の短波長側の第一ピークは４４８ｎｍ（２．７７ｅＶ）であり、この値をＴ１準位とした。つまりｍＣｚＢＰＢｆｐｙは高いＴ１準位を有し、青色の燐光発光中心材料のホスト材料としても好適であることが分かった。
本実施例では、実施の形態１で説明したカルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物である８−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジン（略称：ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ）を、青色の燐光を発する発光中心物質を用いた発光層におけるホスト材料として用いた発光素子（発光素子１）について説明する。
なお、本実施例で用いた化合物の分子構造を下記構造式（ｉ）乃至（ｖ）、及び（１１２）に示す。素子構造は図１（Ａ）の構造である。
≪発光素子１の作製≫
まず、第１の電極１０１として７０ｎｍの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）が成膜されたガラス基板を用意した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大きさで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、基板を真空蒸着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、ＥＬ層１０３を構成する正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５が順次形成される場合について説明する。
真空蒸着装置内を１０−４Ｐａに減圧した後、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）と酸化モリブデンとを、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン＝２：１（質量比）となるように共蒸着することにより、第１の電極１０１上に正孔注入層１１１を形成した。膜厚は２０ｎｍとした。なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着法である。
次に、４，４’−ビス（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２，２’−ジメチルビフェニル（略称：ｄｍＣＢＰ）を２０ｎｍ蒸着することにより、正孔輸送層１１２を形成した。
次に、正孔輸送層１１２上に発光層１１３を形成した。
発光層１１３は、８−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジン（略称：ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ）（構造式（１１２））、トリス（１，３−ジメチル−５−フェニル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ１−Ｍｅ）３］）、を、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ：［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ１−Ｍｅ）３］＝１：０．０６（質量比）となるよう共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で形成した。
次に、発光層１１３上に電子輸送層１１４を形成した。１，３，５−トリ［３−（３−ピリジル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴｍＰｙＰＢ）を２５ｎｍ蒸着することにより電子輸送層１１４を形成した。
次に、電子輸送層１１４上に、フッ化リチウムを１ｎｍ蒸着することにより、電子注入層１１５を形成した。
最後に、電子注入層１１５上にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着し、陰極となる第２の電極１０２を形成し、発光素子１を得た。なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
以上により得られた発光素子１の素子構造を表１に示す。
また、作製した発光素子１は、大気に曝されないように窒素雰囲気のグローブボックス内において封止した（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、及び８０℃にて１時間熱処理）。
≪比較発光素子１の作製≫
比較発光素子１は、発光層以外は発光素子１と同様に形成した。比較発光素子１の発光層は、８−［３−（Ｎ−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−９Ｈ−カルバゾール−９−イル］ベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジン（略称：ＰＣＣｚＢｆｐｙ）（構造式（ｖ））、トリス（１，３−ジメチル−５−フェニル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ１−Ｍｅ）３］）、を、ＰＣＣｚＢｆｐｙ：［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ１−Ｍｅ）３］＝１：０．０６（質量比）となるよう共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で形成した。
発光層の構成以外は発光素子１の構成と同様であるため、繰り返しとなる記載を省略する。発光素子１の作製方法を参照されたい。
以上のように、比較発光素子１を完成させた。なお、比較発光素子１と発光素子１の差異は、発光層材料の違いだけであり、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有するｍＣｚＢＰＢｆｐｙを、ＰＣＣｚＢｆｐｙに代えている。なお、ＰＣＣｚＢｆｐｙはカルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基とが、アリーレン基を介さず直接結合し、また、カルバゾール骨格の３位にカルバゾリル基が結合している構造である。
≪発光素子１及び比較発光素子１の動作特性≫
以上により得られた発光素子１及び比較発光素子１の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子１及び比較発光素子１の規格化した発光スペクトルを図１７に、輝度−電流効率特性を図１８に、輝度−外部量子効率特性を図１９に示す。また、各発光素子の特性を表２に示す。
これらの結果から、本発明の一態様に係るカルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物を用いた発光素子１は、比較発光素子１と比べ、電流効率及び外部量子効率が大幅に改善されていることがわかる。それは、比較発光素子１で用いたＰＣＣｚＢｆｐｙよりも本発明の一態様に係るｍＣｚＢＰＢｆｐｙの方がＴ１準位が高く、ドーパントである［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ１−Ｍｅ）３］を効率良く光らせることが出来たためと考えられる。そのため、本発明の一態様に係るｍＣｚＢＰＢｆｐｙは、青色の燐光発光材料のホスト材料として好適であることが分かった。なお、ＰＣＣｚＢｆｐｙのＴ１準位は実施例１と同様の測定法で２．６５ｅＶ（４６８ｎｍ）と見積もられた。
≪合成例２≫
本合成例では、実施の形態１で説明したカルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物である６−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジン（略称：ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ‐０２）（構造式（１２２））の合成方法について説明する。ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ‐０２の構造式を下に示す。
≪６−メトキシベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジンの合成≫
５００ｍＬ三口フラスコに２−ブロモ−３−ヒドロキシピリジン４．７ｇ（２７ｍｍｏｌ）と２−フルオロ−３−メトキシフェニルボロン酸５．０ｇ（２９ｍｍｏｌ）と炭酸カリウム１５ｇ（１１０ｍｍｏｌ）を加えフラスコ内の気体を窒素置換した。これに２５０ｍＬのジメチルアセトアミドを加え、減圧下で攪拌することにより脱気した。この混合物にテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）０．６２ｇ（０．５３ｍｍｏｌ）を加え、窒素気流下、９０℃で４４時間攪拌した。所定時間経過後、１６０℃で３０時間撹拌した。所定時間経過後、反応混合物に水を加え、水層をトルエンで抽出した。得られた抽出溶液と有機層を合わせ、水、飽和食塩水で洗浄し、有機層に硫酸マグネシウムを加えて水分を吸着させた。この混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮して黒色液体を得た。この液体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（トルエン：酢酸エチル＝９：１）で精製し、白色固体を１．７ｇ、収率３２％で得た。本ステップの合成スキームを下記式（Ｃ−１）に示す。
得られた化合物の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。これにより６−メトキシベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジンが得られたことがわかった。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝８．６５（ｄｄ、Ｊ＝１．５Ｈｚ、４．９Ｈｚ、１Ｈ）、７．８９（ｄｄ、Ｊ＝１．５Ｈｚ、８．８Ｈｚ、１Ｈ）、７．８３（ｄｄ、Ｊ＝１．０Ｈｚ、７．８Ｈｚ、１Ｈ）、７．３５−７．４１（ｍ、２Ｈ）、７．１１（ｄ、Ｊ＝７．３Ｈｚ、１Ｈ）、４．０９（ｓ、３Ｈ）。
また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図２１（Ａ）（Ｂ）に示す。なお、図２１（Ｂ）は、図２１（Ａ）における７ｐｐｍから９ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。測定結果から、目的物である６−メトキシベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジンが得られたことを確認した。
≪１，１，１−トリフルオロメタンスルホン酸ベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジン−６−イルの合成≫
２００ｍＬ三口フラスコに６−メトキシベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジン１．７ｇ（８．４ｍｍｏｌ）を加えフラスコ内を窒素置換した。脱水ジクロロメタン６０ｍＬを加え、この混合物を０℃に冷却した。これに三臭化ホウ素（１Ｍジクロロメタン溶液）１７ｍＬを滴下し、室温で２４時間攪拌した。所定時間経過後、反応混合物に水を加え、水層をジクロロメタンで抽出した。得られた抽出溶液と有機層を合わせ、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。この混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮して黄色固体の６−ヒドロキシベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジンを２．２ｇ得た。
得られた固体を２００ｍＬ三口フラスコに加えフラスコ内の気体を窒素置換した。これに８４ｍＬの脱水ジクロロメタン、２．７ｍＬのピリジンを加え、０℃に冷却した。冷却後トリフルオロメタンスルホン酸無水物２．８ｍＬ（１７ｍｍｏｌ）を脱水ジクロロメタン８ｍＬに混合した溶液を滴下し、室温まで昇温して２０時間撹拌した。所定時間経過後、反応混合物に水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、水層をジクロロメタンで抽出した。得られた抽出溶液と有機層を合わせ、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄し、有機層に硫酸マグネシウムを加えて水分を吸着させた。この混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮して茶色固体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（クロロホルム）で精製し、白色固体を１．２ｇ、収率４６％で得た。本ステップの合成スキームを下記式（Ｃ−２）に示す。
得られた化合物の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。これにより１，１，１−トリフルオロメタンスルホン酸ベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジン−６−イルが得られたことがわかった。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝８．７２（ｄｄ、Ｊ＝１．５Ｈｚ、４．８Ｈｚ、１Ｈ）、８．２６（ｄｄ、Ｊ＝１．８Ｈｚ、６．９Ｈｚ、１Ｈ）、７．８７（ｄｄ、Ｊ＝１．５Ｈｚ、８．４Ｈｚ、１Ｈ）、７．４６−７．５３（ｍ、３Ｈ）。
≪６−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジンの合成≫
１００ｍＬ三口フラスコに１，１，１−トリフルオロメタンスルホン酸ベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジン−６−イル０．７５ｇ（２．４ｍｍｏｌ）、３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−３−ビフェニルボロン酸０．９４ｇ（２．６ｍｍｏｌ）、トリ（オルト−トリル）ホスフィン７２ｍｇ（０．２４ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム０．６５ｇ（４．７ｍｍｏｌ）、トルエン２５ｍＬ、エタノール１０ｍＬ、水５．０ｍＬを加えた。この混合物を、減圧下で攪拌することで脱気し、フラスコ内の気体を窒素置換した。この混合物に、酢酸パラジウム（ＩＩ）１１ｍｇ（０．０４７ｍｍｏｌ）を加え、窒素気流下、８０℃で２４時間攪拌した。所定時間経過後、反応混合物に水を加え、水層をトルエンで抽出した。得られた抽出溶液と有機層を合わせ、水、飽和食塩水で洗浄し、有機層に硫酸マグネシウムを加えて水分を吸着させた。この混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮して茶色固体を得た。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（クロロホルム）で精製し、無色透明の油状物を得た。得られた油状物をヘキサン／トルエンの混合溶媒を用いて再結晶したところ、白色粉末を得た。得られた白色粉末は高速液体カラムクロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）で精製した。得られたフラクションを濃縮し、無色透明の油状物を得た。得られた油状物をヘキサン／酢酸エチルの混合溶媒を用いて再結晶したところ、目的物の白色粉末を０．４１ｇ、収率３６％で得た。本ステップの合成スキームを下記式（Ｃ−３）に示す。
得られた化合物の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。これによりｍＣｚＢＰＢｆｐｙ‐０２が得られたことがわかった。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝８．６７（ｄｄ、Ｊ＝２．１Ｈｚ、４．９Ｈｚ、１Ｈ）、８．２５（ｄｄ、Ｊ＝１．４Ｈｚ，７．８Ｈｚ、１Ｈ）、８．１６−８．１８（ｍ、３Ｈ）、７．８９−７．９４（ｍ、２Ｈ）、７．６５−７．８３（ｍ、６Ｈ）、７．５８−７．６４（ｍ、１Ｈ）、７．５０−７．５８（ｍ、３Ｈ）、７．３６−７．４５（ｍ、３Ｈ）、７．２７−７．３３（ｍ、２Ｈ）。
また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図１６（Ａ）（Ｂ）に示す。なお、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）における７ｐｐｍから９ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。測定結果から、目的物であるｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０２が得られたことを確認した。
≪ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０２の物性≫
次に、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０２のトルエン溶液の吸収スペクトルと発光スペクトルを測定した。測定は溶液の吸収スペクトルと発光スペクトルは実施例１の測定と同様におこなった。
ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０２のトルエン溶液は３４１ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは３４７ｎｍ、３６２ｎｍ（励起波長３２５ｎｍ）であった。このことから、本発明の一態様の化合物は発光物質のホスト材料や可視域の蛍光発光物質のホスト材料としても利用可能であることがわかった。
ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０２の酸化還元反応特性をサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。測定法は実施例１の測定と同様におこなった。
測定した結果、酸化電位は−５．９２ｅＶ、還元電位は−２．４７ｅＶとなった。酸化電位をＨＯＭＯ準位、還元電位をＬＵＭＯ準位とすると、ＨＯＭＯ準位−ＬＵＭＯ準位間のギャップは３．４５ｅＶと見積もられた。光励起による発光スペクトルの短波長側の第一ピークのエネルギー値が３．５７ｅＶとこの値に近く、キャリア注入型の励起における構造変化が少ないと見積られた。そのため、発光素子の発光層に用いると低駆動電圧が実現できると期待できる。
本実施例では、本発明の一態様であるカルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物について、分子構造と物性の関係に関する知見を深めるため、各種構造のＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位、およびＴ１準位について量子化学計算を行った。なお、本実施例で示す計算は化合物の物性のすべてを評価するものではないため、本実施例で示す結果のみでは、化合物の物性の優劣の評価をすることができない場合がある。例えば、ＥＬ層が有する化合物の熱的安定性は発光装置の信頼性に深く関係するが、本計算の評価の対象とはしていない。したがって、本計算において比較的低い性能が見込まれる化合物でも、信頼性の観点から実用性が比較的高いと評価されるべき場合がある。
計算は、一重項と三重項における最安定構造を密度汎関数法で計算した。このとき、それぞれの最安定構造における振動解析を行った。基底関数として、６−３１１Ｇを全ての原子に適用した。さらに、計算精度向上のため、分極基底系として、水素原子にはｐ関数を、水素原子以外にはｄ関数を加えた。汎関数はＢ３ＬＹＰを用いた。また、一重項構造のＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位の計算をそれぞれ行った。続けて、一重項基底状態と三重項最低励起状態における最安定構造の零点補正したエネルギー差から、Ｔ１準位を算出した。量子化学計算プログラムとしては、Ｇａｕｓｓｉａｎ０９を使用した。
＜計算１＞
本計算においては、カルバゾール骨格とベンゾフロピリジル基とが結合している構造を有する化合物群において、該カルバゾール骨格に結合した置換基が、化合物のＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位、およびＴ１準位に与える影響について評価するために、下記の化合物についての計算を行った。
計算結果を表３に示す。
本計算は、構造式（３２０）で表される化合物と、そのカルバゾール骨格に置換基を結合させた構造式（５０１）で表される化合物及び構造式（５０２）で表される化合物についての計算である。さらに、構造式（５０５）で表される化合物と、そのカルバゾール骨格の３位に結合する他のカルバゾリル基を有する構造式（５０３）で表される化合物についての計算も行った。また、構造式（５０４）で表される化合物についても計算を行った。なお、構造式（３２０）で表される化合物と構造式（５０３）で表される化合物は、それぞれ実施例２の発光素子１と比較発光素子１で用いた化合物である。
まず、構造式（３２０）と、そのカルバゾール骨格に置換基を結合させた構造式（５０１）及び、（５０２）についての計算結果を比較する。Ｔ１準位は、構造式（３２０）と構造式（５０１）は同等の値となり、構造式（５０２）は若干低くなるものの、絶対値として高い値を示した。これは、脂肪族炭化水素基が結合しても共役が広がりにくく、アリール基が結合すると共役が広がるものの、単環であるフェニル基は大きくは広がらないためと考えられる。したがって、本発明の一態様においては、高いＴ１準位を有するカルバゾール骨格に結合する置換基として、アルキル基及びフェニル基を用いることができることが示唆された。なお、ＬＵＭＯ準位は、いずれも同様の値を示した。これは、ＬＵＭＯがベンゾフロピリジル基に広がっているためと考えられる。ＨＯＭＯ準位は、高い方から構造式（５０１）、（５０２）、（３２０）となっている。これは脂肪族炭化水素基、フェニル基、水素の順で電子供与性が強いためと考えられる。
次に、構造式（５０５）と、そのカルバゾール骨格の３位に結合する置換基をカルバゾリル‐３‐イル基とした構造式（５０３）についての計算結果を比較すると、構造式（５０３）はＨＯＭＯの準位が浅く、さらにＴ１準位が低くなることが表３から理解される。
本計算によると、カルバゾール骨格に結合する置換基にカルバゾリル‐３‐イル基を用いると、共役が広がるため、Ｔ１のスピン軌道が該カルバゾール骨格から該カルバゾリル基まで広がっており、これがＴ１準位の低下の原因であることが示唆された。また、構造式（５０４）は、構造式（５０３）と同様に２つのカルバゾリル基が結合している構造を有する化合物である。表３からいずれもＨＯＭＯの準位が同様に浅く、Ｔ１準位が低く、該カルバゾール骨格から該カルバゾリル基までの構造がＴ１準位の律速となっていることがわかる。したがって、カルバゾール骨格に結合した置換基をカルバゾリル‐３‐イル基とするとＴ１準位が低くなる傾向が示唆された。
＜計算２＞
次に、カルバゾール骨格とベンゾフロピリジル基とが結合している構造を有する化合物群において、カルバゾール骨格とベンゾフロピリジル基との間のアリーレン基が化合物のＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位、およびＴ１準位に与える影響について評価するために、下記の化合物についての計算を行った。
計算結果を表４に示す。
本計算は、カルバゾール骨格とベンゾフロピリジル基との間に、アリーレン基を配置しない構造式（５０５）、アリーレン基としてフェニレン基を１つ配置する構造式（５１０）、フェニレン基を２つ配置する構造式（５１１）、フェニレン基を３つ配置する構造式（５１２）、フェニレン基を４つ配置する構造式（５１３）、及びフェニレン基を５つ配置する構造式（５１４）についての計算である。なお、これらフェニレン基はパラ位で連結している。
表４に示される通り、フェニレン基の数が増えるとＴ１準位が低下している。これは、フェニレンの数が増えるとその分Ｔ１のスピン軌道の共役がアリーレン基に広がることに起因している。したがって、Ｔ１準位を高く保つためには、カルバゾール骨格とベンゾフロピリジル基との間に配置するアリーレン基の数は少ない方がよく、好ましくは５以下である。ただし、カルバゾール骨格とベンゾフロピリジル基との間にアリーレン基がなく、カルバゾール骨格とベンゾフロピリジル基とが直接結合する場合、化合物の分子量が小さくなり熱的安定性が低くなるため、ＥＬ層に該化合物を用いたときに信頼性が低くなる。したがって、アリーレン基の数は１以上であることが好ましい。
＜計算３＞
次に、カルバゾール骨格とベンゾフロピリジル基とが結合している構造を有する化合物群において、カルバゾール骨格とベンゾフロピリジル基との間のアリーレン基の置換位置が、化合物のＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位、およびＴ１準位に与える影響について評価するために、下記の化合物についての計算を行った。
計算結果を表５に示す。
本計算は、カルバゾール骨格とベンゾフロピリジル基との間に２つのフェニレン基が配置された構造を有する４つの化合物についての計算である。４つの化合物はいずれも、各基及び骨格が単結合で接続されている。また、４つの化合物は、それぞれ以下の特徴がある。まず、構造式（３２０）で表される化合物は、２つのフェニレン基がそれぞれ有する２つの単結合の位置関係がいずれもメタ位である。構造式（５１５）で表される化合物は、ベンゾフロピリジル基に単結合しているフェニレン基が有するもう一方の単結合が、もう一方のフェニレン基にメタ位で単結合しており、そのもう一方のフェニレン基のもう一方がパラ位でカルバゾール骨格と単結合している。構造式（５１６）で表される化合物は、ベンゾフロピリジル基に単結合しているフェニレン基が有するもう一方の単結合がもう一方のフェニレン基にパラ位で連結しており、そのもう一方のフェニレン基のもう一方の単結合がメタ位でカルバゾール骨格と単結合している。構造式（５１１）で表される化合物は、２つのフェニレン基がそれぞれ有する２つの単結合の位置関係がいずれもパラ位である。
表５に示される通り、ＬＵＭＯ準位及びＨＯＭＯ準位はいずれもほぼ一致している。これはＬＵＭＯがベンゾフロピリジル基、ＨＯＭＯがカルバゾリル基に分布しているためである。一方で、２つのフェニレン基が有する２つの単結合の関係におけるメタ位の関係の数が多い程Ｔ１準位が高いことがわかる。さらに、メタ位の関係とパラ位の関係の数がいずれも１である構造式（５１５）で表される化合物と構造式（５１６）で表される化合物では、ベンゾフロピリジル基に結合しているフェニレン基のもう一方の単結合の関係がメタ位である構造式（５１５）で表される化合物の方が、Ｔ１準位が高いことがわかる。
本計算において、Ｔ１のスピン軌道はパラ位で連結している二つ以上の六員環の部分に分布しており、それがＴ１準位の律速となっていると考えられる。つまり、構造式（５１５）で表される化合物において、ベンゾフロピリジル基を含む六員環の、パラ位で連結された個数が２つなのに対し、構造式（５１６）で表される化合物は３つであるためと考えられる。Ｔ１のスピン軌道が共役を通して大きく広がるほど、Ｔ１準位が下がる傾向にあるが、ベンゾフロピリジル基に結合しているフェニレン基において、２つの単結合の関係がパラ位である構造式（５１６）で表される化合物はビフェニレン基からベンゾフロピリジル基まで分布がＴ１準位のスピン軌道が広がっているのに対し、メタ位である構造式（３２０）で表される化合物や（５１５）で表される化合物は、ビフェニレン基の部分までしかＴ１準位のスピン軌道が広がっていないことが、本計算結果より示唆された。したがって、構造式（５１６）で表される化合物よりも構造式（３２０）で表される化合物や（５１５）で表される化合物の方が、Ｔ１準位が高くなる。また、本発明の一態様に係る化合物において、パラ位同士で連結している六員環の数を少なくした方がＴ１準位が高くなると言うことができる。また、連結しているフェニレン基の単結合を全てメタ位とすると、フェニレン基を多くしてもＴ１準位を高く保つことができる。
＜計算４＞
次に、カルバゾール骨格とベンゾフロピリジル基とが結合している構造を有する化合物群において、ベンゾフロピリジル基に結合するアリーレン基の置換位置が、化合物のＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位、およびＴ１準位に与える影響について評価するために、下記の化合物についての計算を行った。
計算結果を表６に示す。
本計算は、ベンゾフロピリジンに置換基としてフェニル基を用いた化合物に関する計算であり、それぞれフェニル基の置換位置が異なる７つの化合物についての計算である。本発明の一態様に係る化合物のベンゾフロピリジル基に結合するアリーレン基の置換位置が、ＬＵＭＯ準位、ＨＯＭＯ準位、Ｔ１準位にどのような影響を与えるか、に関する知見を得ることを目的とした計算である。
構造式（３００）で表される化合物はベンゾフロピリジンの８位の炭素原子にフェニル基が結合しており、構造式（３０１）で表される化合物は６位、構造式（３０２）で表される化合物は２位、構造式（３０３）で表される化合物は４位、構造式（３０４）で表される化合物は７位、構造式（３０５）で表される化合物は３位、構造式（３０６）で表される化合物は９位の炭素原子にフェニル基が結合している。
表６より、フェニル基の置換位置によりＬＵＭＯ準位、ＨＯＭＯ準位、Ｔ１準位が変化することが示唆された。また、２位、４位、６位、８位の炭素にフェニル基が置換した化合物は、３位、７位、９位にフェニル基が置換した化合物と比べＴ１準位が高くなることが示唆された。これは、ベンゾフロピリジン骨格を構成する２つの６員環の間の結合と、それに単結合しているフェニル基とがメタ位の関係となるとき、Ｔ１準位が高くなることを示唆している。２位、４位、６位、８位の置換体は、可視域の発光波長の素子に用いることができ、特に、Ｔ１準位が高く保てるため、青色燐光素子のホスト材料に好適である。特に、２位と８位の置換体は、Ｔ１準位がより高く、好ましい。特に、２位の置換体は最もＴ１準位が高く、好ましい。３位と７位の置換体は、ベンゾフロピリジン骨格を構成する２つの６員環の間の結合と、それに単結合しているフェニル基とがパラ位の関係となっており、キャリア輸送性が高くなると考えられ、好ましい。蛍光素子や緑を含む長波長発光の燐光素子に用いることができる。
＜計算５＞
次に、カルバゾール骨格とベンゾチエノピリジル基とが結合している構造を有する化合物群において、ベンゾチエノピリジル基に結合するアリーレン基の置換位置が、化合物のＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位、およびＴ１準位に与える影響について評価するために、下記の化合物についての計算を行った。
計算結果を表７に示す。
本計算は、ベンゾチエノピリジンに置換基としてフェニル基を用いた化合物に関する計算であり、それぞれフェニル基の置換位置が異なる４つの化合物についての計算である。本発明の一態様に係る化合物のベンゾチエノピリジル基に結合するアリーレン基の置換位置が、ＬＵＭＯ準位、ＨＯＭＯ準位、Ｔ１準位にどのような影響を与えるか、に関する知見を得ることを目的とした計算である。また、ベンゾフロピリジンにおける上述の計算結果と比較することにより、ベンゾチエノピリジンとベンゾフロピリジンとの比較を行うことを目的としている。
構造式（４００）で表される化合物はベンゾチエノピリミジンの８位の炭素原子にフェニル基が結合しており、構造式（４０１）で表される化合物は６位、構造式（４０２）で表される化合物は２位、構造式（４０３）で表される化合物は４位の炭素原子にフェニル基が結合している。
表６及び表７を比較すると、２位若しくは８位にフェニル基が置換する場合、ベンゾチエノピリジンよりベンゾフロピリジンである方が、Ｔ１準位が高い傾向にあることがわかる。しかし、４位若しくは６位にフェニル基が置換する場合、ベンゾフロピリジンよりベンゾチエノピリジンである方が、Ｔ１準位が高い傾向にある。これは、ベンゾチエノピリジンのＳ原子がベンゾフロピリジンのＯ原子と比べて大きく、近接する領域に置換基が存在するときの立体障害がより大きくなるためと理解される。いずれにせよ、本発明の一態様において、ベンゾフロピリジル基をベンゾチエノピリジル基に置き換えても、見込まれるＴ１準位の高さは大きく異なるものとはならないことが示唆される。
また、表６及び表７を比較すると、ベンゾチエノピリジンよりベンゾフロピリジンである方が、ＬＵＭＯ準位が深く、電子注入性が良好であると期待できる。
＜計算６＞
次に、カルバゾール骨格とベンゾフロピリジル基とが結合している構造を有する化合物群において、ベンゾフロピリジル基に結合するアリーレン基の置換位置が、化合物のＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位、およびＴ１準位に与える影響について評価するために、下記の化合物についての計算を行った。
計算結果を表８に示す。
本計算は、ベンゾフロピリジンに置換基としてビフェニル基を用いた化合物に関する計算であり、それぞれフェニル基の置換位置が異なる４つの化合物についての計算である。本発明の一態様に係る化合物のベンゾフロピリジル基に結合するアリーレン基の置換位置が、ＬＵＭＯ準位、ＨＯＭＯ準位、Ｔ１準位にどのような影響を与えるか、に関する知見を得ることを目的とした計算である。
表８と表６とを比較して理解されるように、本計算から上述の計算４と同様の結果が得られた。
＜計算７＞
次に、カルバゾール骨格とベンゾフロピリジル基とが結合している構造を有する化合物群において、ベンゾフロピリジル基に結合するアリーレン基の置換位置が、化合物のＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位、およびＴ１準位に与える影響について評価するために、下記の化合物についての計算を行った。
計算結果を表９に示す。
本計算は、本発明の一態様に係る化合物に関する計算であり、それぞれアリーレン基の置換位置が異なる４つの化合物についての計算である。本発明の一態様に係る化合物のベンゾフロピリジル基に結合するアリーレン基の置換位置が、ＬＵＭＯ準位、ＨＯＭＯ準位、Ｔ１準位にどのような影響を与えるか、に関する知見を得ることを目的とした計算である。
表９、表８、及び、表６を比較して理解されるように、本計算から上述の計算４と同様の結果が得られた。
なお、カルバゾール骨格が結合している状態のものを計算した、表３、表４、表５及び表９では、ＨＯＭＯはカルバゾール骨格に分布し、ホールはカルバゾール骨格が輸送することが示唆された。カルバゾール骨格の９位のＮで結合すると、当該Ｎを介して共役が伸びづらく、ＨＯＭＯとＬＵＭＯの分布が分かれやすく、Ｔ１が高く保てるため、好ましい。
本実施例では、本発明の一態様であるカルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物、及び、その他の化合物について、分子構造と物性の関係について、計算を用いて説明した。
≪合成例３≫
本合成例では、実施の形態１で説明したカルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物である４−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジン（略称：ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３）（構造式（１３４））の合成方法について説明する。ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３の構造式を下に示す。
＜４−ヨードベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジンの合成＞
１００ｍＬ三口フラスコにベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジン０．６６ｇ（３．９ｍｍｏｌ）を加え、フラスコ内雰囲気を窒素置換した。これに脱水テトラヒドロフラン４０ｍＬを加え、窒素気流下−８０℃に冷却した。冷却後、この溶液に１．０Ｍのリチウム ジイソプロピルアミド（略称：ＬＤＡ）４．７ｍＬ（４．７ｍｍｏｌ）を滴下した。この溶液を同温度で０．５時間撹拌した。所定時間経過後、ヨウ素１．５ｇ（５．９ｍｍｏｌ）を加え、室温まで昇温し２０時間撹拌した。所定時間経過後、この混合物にチオ硫酸ナトリウム水溶液を加え、酢酸エチルによる抽出を行った。得られた溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：トルエン／酢酸エチル＝９／１）で精製し、目的物の茶色固体を０．７３ｇ、収率６４％で得た。下記式（Ｄ−１）に示す。
得られた化合物の１Ｈ ＮＭＲデータを以下に示す。ＮＭＲスペクトルを図２２（Ａ）および（Ｂ）に示す。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝７．４９（ｔｄ、Ｊ＝１．５Ｈｚ、Ｊ＝７．８Ｈｚ、１Ｈ）、 ７．６３（ｔｄ、Ｊ ＝１．５Ｈｚ、８．４Ｈｚ、１Ｈ）、７．７１（ｄｄ、１．５Ｈｚ、８．４Ｈｚ、１Ｈ）、７．７９（ｄ、Ｊ＝４．８Ｈｚ、１Ｈ）、８．２３（ｄｄ、Ｊ＝１．５Ｈｚ、７．８Ｈｚ、１Ｈ）、８．２８（ｄ、Ｊ＝４．８Ｈｚ、１Ｈ）。
＜４−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジン（略称：ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３）の合成＞
シュレンクフラスコに４−ヨードベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジンを０．７３ｇ（２．５ｍｍｏｌ）、３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−３−ビフェニルボロン酸１．０ｇ（２．８ｍｍｏｌ）、トリ（オルト−トリル）ホスフィン７６ｍｇ（０．２５ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム０．６９ｇ（５．０ｍｍｏｌ）、トルエン１３ｍＬ、エタノール２．５ｍＬ、水１．３ｍＬを加えた。この混合物を、減圧下で攪拌することで脱気した後、フラスコ内雰囲気を窒素置換した。この混合物に、酢酸パラジウム（ＩＩ）１１ｍｇ（０．０５０ｍｍｏｌ）を加え、窒素気流下、９０℃で１０時間攪拌した。所定時間経過後、トルエンによる抽出を行い、その後シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：クロロホルム）で精製し、黄色い油状物を得た。これをヘキサン／トルエンの混合溶媒を用いて再結晶したところ、目的物の黄色粉末を収量０．７５ｇ、収率６０％で得た。下記式（Ｄ−２）に示す。
得られた黄色粉末０．７２ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力２．８Ｐａ、アルゴン流量５．０ｍＬ／ｍｉｎの条件で、粉末を２２５℃で加熱して行った。昇華精製後ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３の白色固体を０．５７ｇ、回収率７９％で得た。
得られた化合物の１Ｈ ＮＭＲデータを以下に示す。これによりｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３が得られたことがわかった。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝７．３１（ｔｄ、Ｊ＝１．０Ｈｚ、Ｊ＝７．８Ｈｚ、２Ｈ）、 ７．４０−７．５０（ｍ、３Ｈ）、７．５１−７．５５（ｍ、２Ｈ）、７．５７−７．６６（ｍ、４Ｈ）、７．７０（ｄ、Ｊ＝７．８Ｈｚ、１Ｈ）、７．７４−７．８３（ｍ、３Ｈ）、７．９３（ｔ、Ｊ＝１．５Ｈｚ、１Ｈ）、８．０４（ｄｔ、Ｊ＝１．５Ｈｚ、Ｊ＝７．８Ｈｚ、１Ｈ）、８．１８（ｄｄ、Ｊ＝１．５Ｈｚ，８．７Ｈｚ、２Ｈ）、８．２７−８．２９（ｍ、２Ｈ）、８．７１（ｄ、Ｊ＝５．１Ｈｚ、１Ｈ）。
また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図２２（Ａ）（Ｂ）に示す。なお、図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）における７ｐｐｍから９ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。測定結果から、目的物であるｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３が得られたことを確認した。
また、得られた化合物に対し、ＬＣ／ＭＳ分析を行った。測定法は実施例１の分析と同様におこなった。アルゴンを衝突させる際のエネルギー（コリジョンエネルギー）は５０ｅＶとした。
図２３に、解離させたプロダクトイオンを飛行時間（ＴＯＦ）型ＭＳで検出した結果を示す。
図２３の結果から、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３は、主としてｍ／ｚ＝３２０付近、２４１付近、１６６付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図２３に示す結果は、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３に由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれるｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３を同定する上での重要なデータであるといえる。
なお、ｍ／ｚ＝３２０付近のプロダクトイオンは、Ｃ２３Ｈ１４ＮＯ＋で表される、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３におけるカルバゾールが脱離した状態のカチオンと推定され、ｍ／ｚ＝２４１付近のプロダクトイオンは、Ｃ１８Ｈ１１Ｎ・＋で表される、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３における９−フェニルカルバゾールのラジカルカチオンと推定され、ｍ／ｚ＝１６６付近のプロダクトイオンは、Ｃ１２Ｈ８Ｎ・＋で表される、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３におけるカルバゾールのカチオンと推定され、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３がカルバゾール骨格、ベンゼン骨格を含んでいることを示唆するものである。なお、プロトンの付加、脱離体として、プロダクトイオンの±１が検出される可能性もある。
≪ｍＣｚＢＰＢｆｐｙの物性≫
次に、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３のトルエン溶液の吸収スペクトルを図２２に、発光スペクトルを図２５に示す。また、薄膜の吸収スペクトルを図２６に、発光スペクトルを図２７に示す。測定法は溶液の吸収スペクトルと発光スペクトル、薄膜の発光スペクトルは実施例１の測定と同様におこなった。薄膜の吸収スペクトルの測定には紫外可視分光光度計（日立ハイテクノロジーズ製、Ｕ４１００型）を用い、石英基板を含むスペクトルを求めた。
図２４より、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３のトルエン溶液は３４１ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、図２５より、発光波長のピークは３４５ｎｍ、３６１ｎｍ（励起波長３２５ｎｍ）であった。また、図２６より、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３の薄膜は３４２ｎｍ、３２５ｎｍ、３１２ｎｍ、２９１ｎｍ、２６５ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、図２７より、発光波長のピークは３９８ｎｍ（励起波長３３９ｎｍ）であった。ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３は紫色に発光することを確認した。本発明の一態様の化合物は発光物質のホスト材料や可視域の蛍光発光物質のホスト材料としても利用可能である。
ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３の酸化還元反応特性をサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。測定法は実施例１の測定と同様におこなった。
測定した結果、酸化電位は−５．９０ｅＶ、還元電位は−２．６６ｅＶとなった。酸化電位をＨＯＭＯ準位、還元電位をＬＵＭＯ準位とすると、ＨＯＭＯ準位−ＬＵＭＯ準位間のギャップは３．２４ｅＶと見積もられた。光励起による発光スペクトルの短波長側の第一ピークのエネルギー値が３．５９ｅＶとこの値に近く、キャリア注入型の励起における構造変化が少ないと見積られた。そのため、発光素子の発光層に用いると低駆動電圧が実現できると期待できる。また、還元電位が−２．６６ｅＶと比較的深めなＬＵＭＯ準位を有することがわかった。実施例４の計算結果でも、ベンゾフロピリジンの４位に置換基が結合しているものの方が、他の置換位置によりもＬＵＭＯ準位が深くなっている。このことより、本発明のｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３を用いた層からＬＵＭＯ準位の比較的深めな（−２．６ｅＶ以下）層への電子注入性や、ＬＵＭＯ準位の比較的深めな（−２．８ｅＶ以上）層からｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３を用いた層への電子注入性が良好となり、好ましい。
また、燐光スペクトルを測定した。試料は石英基板上に厚さ約５０ｎｍでｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３の薄膜を成膜し、窒素雰囲気中で別の石英基板を用いて封止したものを測定に用いた。実施例１と同様に測定した。この燐光の短波長側の第一ピークは４５６ｎｍ（２．７２ｅＶ）であり、この値をＴ１準位とした。つまりｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３は高いＴ１準位を有し、青色の燐光発光中心材料のホスト材料としても好適であることが分かった。
本実施例では、実施の形態１で説明したカルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する化合物である４−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ベンゾ［４，５］フロ［３，２−ｂ］ピリジン（略称：ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３）を、青色の燐光を発する発光中心物質を用いた発光層におけるホスト材料として用いた発光素子（発光素子１）について説明する。
なお、本実施例で用いた化合物の分子構造を下記構造式（ｖｉ）乃至（ｉｘ）、及び（１３４）に示す。素子構造は図１（Ａ）の構造である。
≪発光素子２の作製≫
発光素子２は、正孔輸送層１１２から電子注入層１１５まで以外は発光素子１と同様に形成した。発光素子１の正孔輸送層１１２を３，３’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）を２０ｎｍの膜厚で形成した。続けて、発光層１１３をＰＣＣＰとｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３とトリス｛２−［５−（２−メチルフェニル）−４−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール−３−イル−κＮ２］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｔｚ−ｄｉＰｒｐ）３］）をＰＣＣＰ：ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３：［Ｉｒ（ｍｐｐｔｚ−ｄｉＰｒｐ）３］＝１：０．３：０．０６（質量比）となるよう共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で形成し、続けてｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３：Ｉｒ（ｍｐｐｔｚ−ｄｉＰｒｐ）３＝１：０．０６（質量比）となるよう共蒸着することにより１０ｎｍの膜厚で形成した。続けて、電子輸送層１１４をｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３を１０ｎｍの膜厚で形成した。続けて、電子注入層１１５をバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１５ｎｍの膜厚で形成し、続けてフッ化リチウムを１ｎｍの膜厚で形成した。
以上により得られた発光素子２の素子構造を表１０に示す。
正孔輸送層から電子注入層まで以外は発光素子１の構成と同様であるため、繰り返しとなる記載を省略する。発光素子１の作製方法を参照されたい。
≪発光素子２の動作特性≫
以上により得られた発光素子２の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子２の規格化した発光スペクトルを図２８に、電流−電圧特性を図２９に、輝度−電流効率特性を図３０に、輝度−外部量子効率特性を図３１に示す。また、発光素子２の特性を表１１に示す。
図２８から、［Ｉｒ（ｍｐｐｔｚ−ｄｉＰｒｐ）３］由来の発光が得られていることがわかる。また図３１より、外部量子効率が最大２６％出ており、非常に効率よくドーパントを光らせることができることが分かった。このことから、ｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３は高いＴ１準位を有することが分かった。図２９より、発光開始電圧が２．６Ｖと非常に低く、１０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧も３．８Ｖと低い。図３０より、電流効率も６２ｃｄ／Ａと高いことがわかった。これらの結果から、本発明の一態様に係るカルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する材料を青色の燐光発光中心材料のホスト材料や電子輸送層として用いると、高効率、低駆動電圧となる優れた素子が得られることが分かった。また、図３０より、どの輝度においても安定して高い電流効率を示すことから、キャリアバランスの良好な素子であることが分かった。
また、初期輝度が１７００ｃｄ／ｍ２となるよう電流値を０．１４ｍＡに設定した条件での定電流駆動における信頼性は、輝度５１％に減少する時間が１６５時間だった。なお、信頼性を測定する前に、エージングとして０．１４ｍＡにて２０時間エージングを行っている。以上のことから、本発明の一態様のｍＣｚＢＰＢｆｐｙ−０３は青色の燐光発光中心材料のホスト材料として良好な信頼性が得られることがわかった。すなわち、本発明の一態様に係るカルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基とが、アリーレン基を介して結合している構造を有する材料を青色の燐光発光中心材料のホスト材料として用いると、良好な信頼性をもつ素子が得られることがわかった。
１０１ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１０３ ＥＬ層
１１１ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
５０１ 第１の電極
５０２ 第２の電極
５１１ 第１の発光ユニット
５１２ 第２の発光ユニット
５１３ 電荷発生層
６０１ 駆動回路部（ソース側駆動回路）
６０２ 画素部
６０３ 駆動回路部（ゲート側駆動回路）
６０４ 封止基板
６０５ シール材
６０７ 空間
６０８ 引き回し配線
６０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０ 素子基板
６１１ スイッチング用ＴＦＴ
６１２ 電流制御用ＴＦＴ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ ＥＬ層
６１７ 第２の電極
６１８ 発光素子
６２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
９０１ 筐体
９０２ 液晶層
９０３ バックライト
９０４ 筐体
９０５ ドライバＩＣ
９０６ 端子
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ ＥＬ層
９５６ 電極
１００１ 基板
１００２ 下地絶縁膜
１００３ ゲート絶縁膜
１００６ ゲート電極
１００７ ゲート電極
１００８ ゲート電極
１０２０ 第１の層間絶縁膜
１０２１ 第２の層間絶縁膜
１０２２ 電極
１０２４Ｂ 第１の電極
１０２４Ｇ 第１の電極
１０２４Ｒ 第１の電極
１０２４Ｗ 第１の電極
１０２５ 隔壁
１０２８ ＥＬ層
１０２９ 第２の電極
１０３１ 封止基板
１０３２ シール材
１０３３ 透明な基材
１０３４Ｂ 青色の着色層
１０３４Ｇ 緑色の着色層
１０３４Ｒ 赤色の着色層
１０３６ オーバーコート層
１０３７ 第３の層間絶縁膜
１０４０ 画素部
１０４１ 駆動回路部
１０４２ 周辺部
２００１ 筐体
２００２ 光源
３００１ 照明装置
３００２ 表示装置
５０００ 表示領域
５００１ 表示領域
５００２ 表示領域
５００３ 表示領域
５００４ 表示領域
５００５ 表示領域
７１０１ 筐体
７１０３ 表示部
７１０５ スタンド
７１０７ 表示部
７１０９ 操作キー
７１１０ リモコン操作機
７２０１ 本体
７２０２ 筐体
７２０３ 表示部
７２０４ キーボード
７２０５ 外部接続ポート
７２０６ ポインティングデバイス
７３０１ 筐体
７３０２ 筐体
７３０３ 連結部
７３０４ 表示部
７３０５ 表示部
７３０６ スピーカ部
７３０７ 記録媒体挿入部
７３０８ ＬＥＤランプ
７３０９ 操作キー
７３１０ 接続端子
７３１１ センサ
７３１２ マイクロフォン
７４０１ 筐体
７４０２ 表示部
７４０３ 操作ボタン
７４０４ 外部接続ポート
７４０５ スピーカ
７４０６ マイク

Claims (29)

  1. 一対の電極と、
    前記一対の電極の間に挟まれたＥＬ層を有し、
    前記ＥＬ層は、カルバゾール骨格を有する物質を有し、
    前記物質は、前記カルバゾール骨格が有する窒素原子を介して、置換または無置換の第１のアリーレン基と結合され、
    前記第１のアリーレン基は、置換もしくは無置換のベンゾフロピリジル基、または、置換もしくは無置換のベンゾチエノピリジル基と結合され、
    前記第１のアリーレン基は、１乃至５連結した、置換もしくは無置換の第２のアリーレン基を有する、発光素子。
  2. 請求項１において
    前記ＥＬ層は、発光中心物質を含む層を有する、発光素子。
  3. 請求項１または請求項２において、
    前記ＥＬ層は、イリジウム化合物を含む層を有する、発光素子。
  4. 下記一般式（Ｇ１）で表される化合物。

    （式中Ａ１は置換もしくは無置換のベンゾフロピリジル基もしくは置換もしくは無置換のベンゾチエノピリジル基を表し、Ａｒは置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリーレン基を表し、Ｒ１１乃至Ｒ１８は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、ｎは１乃至５の自然数を表す。）
  5. 下記一般式（Ｇ２−１）で表される化合物。

    （式中Ａｒは置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリーレン基を表し、Ｒ１１乃至Ｒ１８は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、ｎは１乃至５の自然数を表す。また、式中Ｙは、下記（Ｇ２−２）で表される。）

    （式中Ｒ２１乃至Ｒ２７の一つは、（Ｇ２−１）のＹとＡｒとの間の単結合を表し、それ以外は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。）
  6. 下記一般式（Ｇ３−１）で表される化合物。

    （式中Ｒ１１乃至Ｒ１８及びＲ３１乃至Ｒ３４は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または、置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、ｎは１乃至５の自然数を表す。また、式中Ｙは、下記（Ｇ３−２）で表される。）

    （式中Ｒ２１乃至Ｒ２７の一つは、（Ｇ３−１）のＹとフェニレン骨格との間の単結合を表し、その他のＲ２１乃至Ｒ２７は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。）
  7. 下記一般式（Ｇ４−１）で表される化合物。

    （式中Ｒ１１乃至Ｒ１８、Ｒ３１乃至Ｒ３４及びＲ４１乃至Ｒ４４は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または、置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、式中Ｙは、下記（Ｇ４−２）で表される。）

    （式中Ｒ２１乃至Ｒ２７の一つは、（Ｇ４−１）のＹとフェニレン骨格との間の単結合を表し、その他のＲ２１乃至Ｒ２７は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。）
  8. 請求項５乃至７のいずれか一項において、
    Ｒ２５、Ｒ２７またはＲ２１のいずれか一がＹとフェニレン骨格との間の前記単結合を表す、化合物。
  9. 下記化学式（１１２）で表される化合物。
  10. 下記化学式（１２２）で表される化合物。
  11. 下記化学式（１３４）で表される化合物。
  12. 一対の電極と、前記一対の電極の間に挟まれた有機層を有し、
    前記有機層に、請求項３乃至請求項１１のいずれか一項に記載の化合物を含む電子機器。
  13. 一対の電極と、前記一対の電極の間に挟まれたＥＬ層を有し、
    前記ＥＬ層に、請求項３乃至請求項１１のいずれか一項に記載の化合物を含む発光素子。
  14. 請求項１乃至請求項３、または、請求項１３のいずれか一項において、
    前記ＥＬ層は、さらに発光中心物質を有する発光素子。
  15. 請求項１乃至請求項３、または、請求項１３乃至請求項１４のいずれか一項において、
    前記ＥＬ層は、さらにイリジウム錯体を有する発光素子。
  16. 請求項１乃至請求項３、または、請求項１３乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光素子と、
    ドライバと、ＦＰＣと、を有するディスプレイモジュール。
  17. 請求項１乃至請求項３、または、請求項１３乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光素子と、
    前記発光素子を収納する容器と、を有する照明モジュール。
  18. 請求項１乃至請求項３、または、請求項１３乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光素子と、
    前記発光素子を制御する手段を備えた発光装置。
  19. 請求項１乃至請求項３、または、請求項１３乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光素子と、
    前記発光素子を制御する手段を備えた表示装置。
  20. 請求項１乃至請求項３、または、請求項１３乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光素子と、
    前記発光素子を制御する手段を備えた照明装置。
  21. 請求項１乃至請求項３、または、請求項１３乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光素子と、
    操作スイッチと、を有する電子機器。
  22. 下記一般式（Ｇ５）で表される化合物。

    （式中Ｒ２１乃至Ｒ２６は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。Ｒ１００はトリフラート基、メシラート基、モノクラート基のいずれかを表す。）
  23. 下記化学式（４００）で表される化合物。
  24. 下記一般式（Ｇ６）で表される化合物。

    （式中Ｒ２１乃至Ｒ２６は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子を表す。Ｒ１０１は置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基を表す。）
  25. 下記化学式（４１０）で表される化合物。
  26. 下記一般式（Ｇ７）で表される化合物。

    （式中Ｒ２１乃至Ｒ２６は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。）
  27. 下記化学式（４２０）で表される化合物。
  28. 下記一般式（Ｇ８）で表される化合物。

    （式中Ｒ２２乃至Ｒ２７は各々独立に水素、置換もしくは無置換の炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、Ｑ１は酸素原子または硫黄原子を表す。Ｘはハロゲンを表す。）
  29. 下記化学式（４３０）で表される化合物。
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