JP2020132544A - カルバゾール誘導体、それよりなるホスト材料及びそれを用いた有機ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬ素子のホスト材料となり得る、高い三重項エネルギーを有するカルバゾール誘導体、及びこれを用いた有機ＥＬ素子の提供。【解決手段】下式の化合物に代表されるカルバゾール誘導体、及び該カルバゾール誘導体よりなるホスト材料、又は有機ＥＬ素子。【選択図】なし

Description

本発明は、新規なカルバゾール誘導体、それよりなるホスト材料及びそれを用いた有機ＥＬ素子に関する。

有機ＥＬ素子では、一対の電極間に電圧を印加することにより、陽極から正孔が、陰極から電子が、発光材料として有機化合物を含む発光層にそれぞれ注入され、注入された電子及び正孔が再結合することによって、発光性の有機化合物中に励起子が形成され、励起された有機化合物から発光を得ることができる。

このような有機ＥＬ素子における課題は、発光効率の向上及び耐久性の向上にある。有機化合物が形成する励起子には、一重項励起子（Ｅ_S1）及び三重項励起子（Ｅ_T1）があり、一重項励起子（Ｅ_S1）からの蛍光発光と、三重項励起子（Ｅ_T1）からのリン光発光とがあるが、素子におけるこれらの統計的な生成比率は、Ｅ_S1：Ｅ_T1＝１：３であり、蛍光発光を用いる有機ＥＬ素子では内部量子効率２５％が限界といわれる。そのため、電子からフォトンへの変換効率（内部量子効率）を向上させるべく、三重項励起状態を発光に変換することが可能なリン光材料が開発され、リン光を利用し、かつ、耐久性の向上を目指した有機ＥＬ素子の開発が行われている。

また、熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）の利用も、有機ＥＬ素子の高性能化に重要である。ＴＡＤＦ材料は蛍光材料でありながら、リン光材料と同様、理論上１００％の励起子生成確率を実現することが可能であり、高効率化に有用である。さらにイリジウムや白金等の貴金属が不要な分子設計につき、開発の低コスト化が可能である。したがって、このＴＡＤＦを利用した発光材料を開発すれば、低コストでかつ、高効率の発光素子が得られると考えられる。

一方、ホスト材料としては、電子輸送性を有する材料やホール輸送性を有する材料等、様々なキャリア輸送材料を用いることができる。しかしながら、例えば、一般的なホスト材料であるα−ＮＰＤは、耐久性は高いが、三重項エネルギーが低く（Ｔ₁＝２．２８ｅＶ）、リン光又はＴＡＤＦ有機ＥＬ素子には不向きである。そこで、高い三重項エネルギーを有する、すなわち、ワイドエネルギーギャップを有するホスト材料の開発されている。シュレーゲルらは青色リン光有機ＥＬ素子のホスト材料として、中心のビフェニル骨格に対してカルバゾール基がメタ位に結合した、４種類の４，４’−ビス（９−カルバゾリル）ビフェニル（ＣＢＰ）誘導体を報告し、これらの誘導体の三重項エネルギーが２．９０ｅＶを超え、パラ位に結合したＣＢＰ誘導体の三重項エネルギー２．５８ｅＶに比べて著しく向上していること、該メタ位に結合したＣＢＰ誘導体を選択的にメチル基で置換することでガラス転位点が１２０℃にまで上昇し、その酸化種は、二量化に対して電気化学的に安定であること、及び、該メタ位に結合したＣＢＰ誘導体を、カルベン発光体であるｍｅｒ−トリス（Ｎ−ジベンゾフラニル−Ｎ’−メチルイミダゾール）イリジウム（III）（Ｉｒ（ｄｂｆｍｉ））に対するホスト材料として用いることにより、４５０ｎｍで青色リン光発光することを報告している（非特許文献１）。一方、鎌田らはＴＡＤＦ有機素子の大面積テレビや固体光（ＳＳＬ）への実用化に向けて、１００ｃｄｍ^-2を超える輝度での駆動寿命と低消費電力とを両立したホール輸送材料として、ヘキサフェニルベンゼン系の立体的に嵩高い、４ＤＢＴＨＰＢと呼ばれる化合物からなり、イオン化ポテンシャルが５．８ｅＶで、三重項エネルギーが２．７ｅＶであるホール輸送層を報告した（非特許文献２）。非特許文献２では、前記４ＤＢＴＨＰＢを使用したＴＡＤＦ素子では、外部量子効率が２１．６％、電力効率が５４．３ｌｍＷ^-1、初期輝度１０００ｃｄ/ｍ²時の輝度５０％保持寿命（ＬＴ₅₀）が約１万時間であり、最先端の緑色リン光有機ＥＬ素子に匹敵する性能を示すことが報告されている。

Pamela Schroegel et al., OrganicElectronics, 12 (2011), 2047-2055 Takahiro Kamata et al., Chem.Eur. J. 2018, 24, 4590-4596

このように内部量子効率１００％を実現可能な三重項励起子を用いたリン光、又はＴＡＤＦの利用は有機ＥＬ素子の高性能化に重要である。しかしながら、従来のホスト材料は、有機ＥＬ素子の駆動安定性と三重項エネルギーとのトレードオフがある。そのため、高い駆動安定性及び高い三重項エネルギーを併せ持つホスト材料の開発が求められている。
そこで、本発明は、高い駆動安定性及び高い三重項エネルギーを併せ持つカルバゾール誘導体、並びにこれを用いたホスト材料及び有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。

本発明のカルバゾール誘導体は、下記一般式（１）で表されることを特徴とする。
Ｃｚ−Ａｒ−Ｃｚ ・・・（１）
ただし、一般式（１）中、Ｃｚは下記一般式（２）で表されるカルバゾール誘導体を表し、Ａｒは下記一般式（３）で表される置換基を表す。

一般式（２）中、Ｘは酸素原子又は硫黄原子を表す。

一般式（３）中、Ｒ¹〜Ｒ²⁸は、それぞれ独立に、水素原子、直鎖もしくは分岐の炭素原子数１〜６のアルキル基、直鎖もしくは分岐の炭素原子数１〜６のアルコキシ基、又は、直鎖もしくは分岐の炭素原子数１〜６のモノ−もしくはジ−アルキルアミノ基を表す。
前記一般式（３）中、Ｒ¹〜Ｒ²⁸は、それぞれ独立に、水素原子又はフェニル基であることが好ましい。
本発明のホール輸送材料は、前記カルバゾール誘導体よりなるものである。
本発明の有機ＥＬ素子は、前記カルバゾール誘導体を用いたものである。

本発明によれば、一般式（１）で示されるカルバゾール誘導体ホスト材料を用いて、高効率な有機ＥＬ素子を提供できる。
前記カルバゾール誘導体は、４５０℃を超える高い５％重量減衰温度（Ｔ_d5）を有することから、耐久性に優れる。
前記カルバゾール誘導体をホスト材料に用いた緑色ＴＡＤＦデバイスでは、初期輝度１０００ｃｄ/ｍ²時の輝度半減寿命（ＬＴ_50）が、一般的なホスト材料であるｍＣＢＰを用いた場合と比べて、１．６倍以上向上する。また、緑色リン光デバイスでは、初期輝度１０００ｃｄ/ｍ²時の輝度９０％保持寿命（ＬＴ₉₀）が、ｍＣＢＰを用いた場合と比べて、２８倍以上向上する。よって、前記カルバゾール誘導体は、高い三重項エネルギー及び耐久性を併せて持つホスト材料として好適であるといえる。
また、一般式（１）で示されるカルバゾール誘導体のような対称性のアリールアミン誘導体は、工業的に極めて重要であるといえる。

ｍ１ＢＴＣＢＰの¹ＨＮＭＲスペクトル（図１ａ）及びｍ４ＢＴＣＢＰの¹ＨＮＭＲスペクトル（図１ｂ）を表す。 ４ＢＴＣｚＴＴの¹ＨＮＭＲスペクトルを表す。 ｍＣＢＰ、ｍ１ＢＴＣＢＰ及びｍ４ＢＴＣＢＰのＵＶ−ｖｉｓ吸収・ＰＬスペクトル（図３ａ）、１５ｗｔ％４ＣｚＩＰＮドープ膜のＰＬスペクトル（図３ｂ）、１５ｗｔ％４ＣｚＩＰＮドープ膜の３００Ｋにおける過渡減衰ＰＬスペクトル（図３ｃ）を表す。 ドーパントに４ＣｚＩＰＮを用いた緑色ＴＡＤＦデバイスのエネルギーダイアグラム（図４ａ）を表し、ＥＬスペクトル（図４ｂ）、電流密度−電圧特性（図４ｃ）、輝度−電圧特性（図４ｄ）を表す。

ドーパントに４ＣｚＩＰＮを用いた緑色ＴＡＤＦデバイスの電力効率−輝度特性（図５ａ）、電流効率−輝度特性（図５ｂ）、外部量子効率−輝度特性（図５ｃ）、デバイス駆動寿命（図５ｄ）を表す。 ドーパントにＩｒ（ｐｐｙ）₃を用いた緑色リン光デバイスのエネルギーダイアグラム（図６ａ）、ＥＬスペクトル（図６ｂ）、電流密度−電圧特性（図６ｃ）、輝度−電圧特性（図６ｄ）を表す。 ドーパントにＩｒ（ｐｐｙ）₃を用いた緑色リン光デバイスの電力効率−輝度特性（図７ａ）、電流効率−輝度特性（図７ｂ）、外部量子効率−輝度特性（図７ｃ）、デバイス駆動寿命（図７ｄ）を表す。 本発明の有機ＥＬ素子の構成を表す。

以下、本発明について、詳細に説明する。
［カルバゾール誘導体］
本発明のカルバゾール誘導体は、下記一般式（１）で表される。
Ｃｚ−Ａｒ−Ｃｚ ・・・（１）
一般式（１）中、Ｃｚは下記一般式（２）で表されるカルバゾール誘導体を表し、Ａｒは下記一般式（３）で表される置換基を表す。

一般式（２）中、Ｘは酸素原子又は硫黄原子を表す。これらのうち、電気陰性度が相対的に大きいため、分子間のパッキングを密にすることができる酸素原子が好ましい。

一般式（３）中、Ｒ¹〜Ｒ²⁸は、それぞれ独立に、水素原子、直鎖もしくは分岐の炭素原子数１〜６のアルキル基、直鎖もしくは分岐の炭素原子数１〜６のアルコキシ基、又は、直鎖もしくは分岐の炭素原子数１〜６のモノ−もしくはジ−アルキルアミノ基を表す。
直鎖もしくは分岐の炭素原子数１〜６のアルキル基には、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、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ネオペンチル基、イソペンチル基、ｓ−ペンチル基、３−ペンチル基、ｔ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、２−メチルペンチル基、３−メチルペンチル基、２，２−ジメチルブチル基、及び２，３−ジメチルブチル基等が挙げられる。

直鎖もしくは分岐の炭素原子数１〜６のアルコキシ基には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、ｎ−ペントキシ基、ネオペントキシ基、イソペントキシ基、ｓ−ペントキシ基、３−ペントキシ基、ｔ−ペントキシ基、ｎ−ヘキソキシ基、２−メチルペントキシ基、３−メチルペントキシ基、２，２−ジメチルブトキシ基、及び２，３−ジメチルブトキシ基等が挙げられる。

直鎖もしくは分岐の炭素原子数１〜６のモノ−もしくはジ−アルキルアミノ基には、メチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、ｎ−ブチルアミノ基、イソブチルアミノ基、ｓ−ブチルアミノ基、ｔ−ブチルアミノ基、ｎ−ペンチルアミノ基、ネオペンチルアミノ基、イソペンチルアミノ基、ｓ−ペンチルアミノ基、３−ペンチルアミノ基、ｔ−ペンチルアミノ基、ｎ−ヘキシルアミノ基、２−メチルペンチルアミノ基、３−メチルペンチルアミノ基、２，２−ジメチルブチルアミノ基、及び２，３−ジメチルブチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、エチルメチルアミノ基、メチルプロピルアミノ基、イソプロピルメチルアミノ基、エチルプロピルアミノ基、エチルイソプロピルアミノ基、及びイソプロピルプロピルアミノ基等が挙げられる。
これらのうち、Ｒ¹〜Ｒ²⁸は、水素原子又はフェニル基等が好ましく、カルバゾール基がより好ましい。

Ｘは、酸素原子、硫黄原子、又は、Ｒ⁸及びＲ⁹がメチル基又はフェニル基が好ましく、酸素原子がより好ましい。
前記一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体は、具体的には、以下の構造式で表される化合物であることが特に好ましい。

前記カルバゾール誘導体はπ共役系が広がった構造を有する。π共役系が広がると、ＨＯＭＯは上昇し、ＬＵＭＯは低下する。π共役系を持つ分子は可視領域に光吸収帯を有し、その多くが色素として機能し得ることが知られている。さらに、このような分子に官能基を適宜付加して電子的性質を変えることで、エネルギーギャップを調節することができる。本発明では、カルバゾール誘導体における、一重項励起状態（Ｅ_S1）と三重項励起状態（Ｅ_T1）とのエネルギーギャップをできるだけ小さくするよう分子設計することで、いったん三重項励起状態に移ったエネルギーを、再び一重項励起状態に戻すことが可能とし、効率の高い蛍光を取り出すことができる。

本発明のカルバゾール誘導体は、種々の公知の方法で合成できるが、例えば、以下に示すような方法で合成できる。ｍ１ＢＴＣＢＰの合成方法の一例を示す。

３，３’−ジブロモビフェニルと、該３，３’−ジブロモビフェニルに対して２当量の１２Ｈ−［１］ベンゾチエノ［２，３−ａ］カルバゾールとを、酢酸パラジウム（II）、トリ−ｔ−ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート及び炭酸カリウムの存在下、クロスカップリング反応を行うことにより、ｍ１ＢＴＣＢＰを良好な収率で得る。

［ホスト材料、有機ＥＬ素子］
本発明のホスト材料及び有機ＥＬ素子は、上記カルバゾール誘導体を用いて形成する。
上記有機ＥＬ素子は、電極間に有機層を一層又は二層以上積層した構造であり、例えば、図８に示すような、陽極１／ホール注入層２／ホール輸送層３／発光層４／ホールブロック層５／電子輸送層６／電子注入層７／陰極８がこの順に積層した構造や、実施例の形態である、陽極１／ホール輸送層３／発光層４／ホールブロック層５／電子輸送層６／電子注入層７／陰極８がこの順に積層した構造がある。なお、有機層とは、電極以外の層、すなわち、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、ホールブロック層、電子輸送層、及び電子注入層等を指す。

基板には、透明かつ平滑であって、少なくとも７０％以上の全光線透過率を有するものが用いられ、具体的には、フレキシブルな透明基板である、数μｍ厚のガラス基板や特殊な透明プラスチック等が用いられる。

基板上に形成される、陽極１、ホール注入層２、ホール輸送層３、発光層４、ホールブロック層５、電子輸送層６、電子注入層７、陰極８といった薄膜は、真空蒸着法又は塗布法で積層される。真空蒸着法を用いる場合、通常１０^-3Ｐａ以下に減圧した雰囲気で、蒸着物を加熱して行う。各層の膜厚は、層の種類や使用する材料によって異なるが、通常、陽極１及び陰極８は１００ｎｍ程度、発光層４を含む他の有機層は５０ｎｍ未満である。

陽極１には、仕事関数が大きく、また全光線透過率は通常８０％以上である材料が用いられる。具体的には、陽極１から発光した光を透過させるため、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明導電性セラミックス、ポリチオフェン−ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）やポリアニリン等の透明導電性高分子、その他の透明導電性材料が用いられる。

陽極１から正孔を効率良く発光層に輸送するために陽極と発光層４の間に、ホール注入輸送層２や、ホール輸送層３が設けられる。
ホール注入層２を形成するホール注入材料には、例えば、（ポリ（アリーレンエーテルケトン）含有トリフェニルアミン（ＫＬＨＩＰ：ＰＰＢＩ）、１，４，５，８，９，１１−ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル（ＨＡＴＣＮ）及びＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ等が挙げられる。これらの材料からなるホール注入層はポリマーバッファー層とも呼ばれる。ホール注入層２は、有機ＥＬ素子の駆動電圧を下げる効果を発揮する。

ホール輸送層３は、陽極１と発光層４との間に設けられ、陽極１から正孔を効率良く発光層に輸送するための層である。ホール輸送材料には、イオン化ポテンシャルが小さいもの、すなわち、ＨＯＭＯから電子が励起されやすく、ホールが生成されやすいものが用いられ、例えば、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−アルト−Ｎ−（４−ブチルフェニル）ジフェニルアミン）（ＴＦＢ）、４，４’−シクロヘキシリデンビス［Ｎ，Ｎ−ビス（４−メチルフェニル）ベンゼンアミン］（ＴＡＰＣ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（ｍ−トリル）ベンジジン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＤ）、４ＤＢＦＨＰＢ（ヘキサフェニルベンゼン誘導体）、４，４’，４’’−トリ−９−カルバゾリルトリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）及び４，４’，４’’−トリス［フェニル（ｍ−トリル）アミノ］トリフェニルアミン）等が挙げられる。

発光層４には、有機ＥＬ素子で用いられる他の発光層と同様に、発光材料と共にホスト化合物を併用することが好ましい。発光材料には、例えば、リン光発光材料であるトリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（III）（Ｉｒ（ｐｐｙ）₃）、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｃ２，Ｎ］（ピコリナト）イリジウム（III）（ＦＩｒｐｉｃ）及びトリス［１−フェニルイソキノリン−Ｃ２，Ｎ］イリジウム（III）（Ｉｒ（ｐｉｑ）₃）、並びに熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）材料である４，４’’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）−２’，３’，５’，６’−テトラフェニル−ｐ−ターフェニル（ＣｚＴＴ）、（４ｓ，６ｓ）−２，４，５，６−テトラ（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）イソフタロニトリル（４ＣｚＩＰＮ）及び１０，１０’−（４，４’−スルホニルビス（４，１−フェニレン））ビス（９，９−ジメチル−９，１０−ジヒドロアクリジン））（ＤＭＡＣ−ＤＰＳ）等が挙げられる。ホスト化合物には、本発明に係るｍ１ＢＴＣＢＰ、ｍ４ＢＴＣＢＰ、及び４ＢＴＣｚＴＴが用いられる。前記ホスト材料に加えて、例えば、ビス［２−（ジフェニルホスフィノ）フェニル］エーテルオキシド（ＤＰＥＰＯ）、３，６−ビス（ジフェニルホルホリル）−９−フェニルカルバゾール（ＰＯ９）、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）−１，１’−ビフェニル（ＣＢＰ）、３，３’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）−１，１’−ビフェニル（ｍＣＢＰ）、トリス（４−カルバゾイル−９−イルフェニル）アミン（ＴＣＴＡ）、２，８−ビス（ジフェニルホスホリル）ジベンゾチオフェン（ＰＰＴ）、アダマンタン・アントラセン（Ａｄ−Ａｎｔ）、ルブレン、及び２，２’−ビ（９，１０−ジフェニルアントラセン）（ＴＰＢＡ）等を用いてもよい。これらは一種を単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。発光材料に対するホスト化合物の添加量は６〜１５ｗｔ％である。

陰極８から電子を効率良く発光層４に輸送するために、陰極８と発光層４の間に、ホールブロック層５や電子輸送層６が設けられる。電子輸送層６を形成する電子輸送材料には、例えば、１，４−ビス（１，１０−フェナントロリン−２−イル）ベンゼン（ＤＰＢ）、８−ヒドロキシキノリノラトリチウム（Ｌｉｑ）、４，６−ビス（３，５−ジ（ピリジン−３−イル）フェニル）−２−メチルピリミジン（Ｂ３ＰｙｍＰｍ）、４，６−ビス（３，５−ジ（ピリジン−４−イル）フェニル）−２−フェニルピリミジン（Ｂ４ＰｙＰＰｍ）、２−（４−ビフェニリル）−５−（ｐ−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ｔＢｕ−ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−２−［１，３，４］オキサジアゾリル］ベンゼン（ＯＸＤ−７）、３−（ビフェニル−４−イル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）、バソクプロイン（ＢＣＰ）、１，３，５−トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼン（ＴＰＢｉ）及び３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）等が挙げられる。これらのうち、ＤＰＢ及びＬｉｑの混合層等が好ましい。ホールブロック層５を形成するホールブロック材料には、ＤＢＴ−ＴＲＺ等が用いられる。ホールブロック層５及び電子輸送層６の膜厚は、通常３〜５０ｎｍであり、目的の設計に応じて適宜変更できる。
電子注入層７を形成する電子注入材料には、例えば、２−ヒドロキシ−（２，２’）−ビピリジニル−６−イル−フェノラトリチウム（Ｌｉｂｐｐ）等が挙げられる。

陰極８には、仕事関数が低く（４ｅＶ以下）、かつ、化学的に安定なものが用いられる。具体的には、Ａｌ、ＭｇＡｇ合金、又は、ＡｌＬｉやＡｌＣａ等のＡｌとアルカリ金属との合金等の陰極材料が用いられる。これらの陰極材料は、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、又はイオンプレーティング法により成膜される。

以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例により制限されるものではない。

〔カルバゾール誘導体の合成〕
合成物の同定に用いた機器及び測定条件は以下のとおりである。
（１）¹Ｈ核磁気共鳴法（ＮＭＲ）
日本電子（株）製、４００ＭＨｚ、ＪＮＭ−ＥＸ２７０ＦＴ−ＮＭＲ
（２）¹³Ｃ核磁気共鳴法（ＮＭＲ）
日本電子（株）製、１００ＭＨｚ、ＪＮＭ−ＥＸ２７０ＦＴ−ＮＭＲ
（３）質量分析法（ＭＳ）
日本電子（株）製、ＪＭＳ−Ｋ９［卓上 ＧＣＱＭＳ］
（４）元素分析装置
Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ ２４００ＩＩ ＣＨＮＳ/Ｏ アナライザー
測定モード：ＣＨＮモード

［実施例１］ｍ１ＢＴＣＢＰの合成

窒素導入管及び還流管を付した２５ｍＬの四つ口フラスコに、３，３’−ジブロモビフェニル０．３９ｇ（１．２５ｍｍｏｌ）、１２Ｈ−［１］ベンゾチエノ［２，３−ａ］カルバゾール０．６８ｇ（２．５ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム０．８６ｇ（６．２５ｍｍｏｌ）、及びトルエン２０ｍＬを加え、１時間窒素バブリングさせた。その後、酢酸パラジウム（II）２８．１ｍｇ（０．１２５ｍｍｏｌ）、及びトリ−ｔ−ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート７２．５ｍｇ（０．２５ｍｍｏｌ）を加え、１６時間加熱攪拌した。ＴＬＣ及び質量分析にて原料の消費及び目的物の生成を確認し、反応を終了した。メタノールを用いて分散洗浄し、析出した白色粉末のろ物をＴＬＣで目的物と確認し、蒸留水で洗浄して、熱ろ過し、ろ液を濃縮し、メタノールを用いて分散洗浄を行い、得られたろ物が目的物であることをＴＬＣ及び質量分析にて確認して、減圧乾燥後、０．４２ｇを回収した（収率４８％）。
¹ＨＮＭＲ（図１ａ）、ＭＳ及び元素分析の結果を以下に示す。
¹Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤ₂Ｃｌ₂）δ＝８．２８−８．１３（ｍ，６Ｈ），８．１２−７．９８（ｍ，４Ｈ），７．９５（ｓ，２Ｈ），７．８２−７．７１（ｍ，２Ｈ），７．６６（ｄｄ，Ｊ＝１６．５，７．５Ｈｚ，２Ｈ），７．５２−７．１８（ｍ，１２Ｈ）ｐｐｍ；
ＭＳ：ｍ/ｚ ６９６［Ｍ］⁺
元素分析（％）：理論値Ｃ８２．７３，Ｈ４．０５，Ｎ４．０２，Ｓ９．２０；実測値Ｃ８３．１１，Ｈ４．１１，Ｎ３．９２，Ｓ９．１８．

［実施例２］ｍ４ＢＴＣＢＰの合成

窒素導入管及び還流管を付した２５ｍＬの四つ口フラスコに、３，３’−ジブロモビフェニル０．４７ｇ（１．５ｍｍｏｌ）、５Ｈ−［１］ベンゾチエノ−［３，２−ｃ］カルバゾール０．８２ｇ（３．０ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム１．０４ｇ（７．５ｍｍｏｌ）、トルエン２０ｍＬを加え、１時間窒素バブリングさせた。その後、酢酸パラジウム（II）３３．７ｍｇ（０．１５ｍｍｏｌ）、トリ−ｔ−ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート８７．０ｍｇ（０．３０ｍｍｏｌ）を加え、１４時間加熱攪拌させた。ＴＬＣ及び質量分析にて原料の残留を確認したため、再び、炭酸カリウム０．５１ｇ、酢酸パラジウム（II）１６．０ｍｇ、トリ−ｔ−ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート４３ｍｇを加え、６時間加熱攪拌させた。ＴＬＣ及び質量分析にて原料の消費及び目的物の生成を確認し、反応を終了した。メタノールを用いて分散洗浄を行い、析出した白色粉末のろ物が目的物であることをＴＬＣで確認し、蒸留水で洗浄した。その後、ろ物を減圧乾燥させ、トルエンで加熱ろ過した。ろ物である白色粉末が微量であったため、ろ液を濃縮してメタノールで抽出した。その後、原点抜きカラムを行い、ろ液を濃縮後、メタノールで分散洗浄した。ろ物が目的物であることをＴＬＣ及び質量分析で確認し、減圧乾燥後、０．９５ｇを回収した（収率９０％）。
¹ＨＮＭＲ（図１ｂ）、ＭＳ及び元素分析の結果を以下に示す。
¹Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ₃）δ＝８．３２（ｄｄ，Ｊ＝６．６，１．６Ｈｚ，２Ｈ），８．２２−８．１３（ｍ，４Ｈ），８．０３−７．９６（ｍ，２Ｈ），７．９６−７．８８（ｍ，２Ｈ），７．８４−７．７８（ｍ，２Ｈ），７．７５（ｔ，Ｊ＝７．９Ｈｚ，２Ｈ），７．６６（ｄｔ，Ｊ＝７．７，１．６Ｈｚ，２Ｈ），７．６１−７．５３（ｍ，４Ｈ），７．５２−７．４１（ｍ，８Ｈ）ｐｐｍ；
ＭＳ：ｍ/ｚ ６９７［Ｍ］⁺
元素分析（％）：理論値Ｃ８２．７３，Ｈ４．０５，Ｎ４．０２，Ｓ９．２０；実測値Ｃ８３．１０，Ｈ４．０１，Ｎ３．９５，Ｓ８．９８．

［実施例３］４ＢＴＣｚＴＴの合成

還流管を付した５０ｍＬのナスフラスコに、化合物（１）８３４ｍｇ（０．９０ｍｍｏｌ）、ジフェニルアセチレン６４２ｍｇ（３．６０ｍｍｏｌ）及びｏ−ジクロロベンゼン（ｏ−ＤＣＢ）２５ｍＬを加え、１５７時間加熱攪拌させた。ＴＬＣにて原料の消費及び目的物の生成を確認し、反応を終了した。反応混合物を濃縮し、トルエンを用いた分散洗浄にて目的物を単離した。ＴＬＣにて目的物を確認し、析出した白色粉末のろ物を減圧乾燥して０．７５ｇを回収した（収率７７％）。
¹ＨＮＭＲ（図２）、ＭＳ及び元素分析により４ＢＴＣｚＴＴを同定した。
¹Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ₃）：δ＝８．２６（ｓ，２Ｈ），８．１９（ｄ，Ｊ＝７．７Ｈｚ，２Ｈ），８．１３（ｄ，Ｊ＝８．６Ｈｚ，２Ｈ），７．９７（ｄ，Ｊ＝７．２Ｈｚ，２Ｈ），７．５０（ｄ，Ｊ＝５．９Ｈｚ，２Ｈ），７．４１（ｔ，Ｊ＝７．５Ｈｚ，６Ｈ），７．１５−７．０８（ｍ，１２Ｈ），７．０２（ｄ，Ｊ＝３．６Ｈｚ，２０Ｈ）ｐｐｍ
ＭＳ：ｍ/ｚ １０７７［Ｍ］⁺

〔カルバゾール誘導体の評価〕
ｍＣＢＰとの比較において、実施例１及び２で得られたｍ１ＢＴＣＢＰ及びｍ４ＢＴＣＢＰを評価した。
［熱・光学物性］
（１）熱特性
熱特性は以下の方法により評価した。
（ｉ）熱重量分析（ＴＧＡ）
装置：示差熱重量計（（株）パーキンエルマージャパン製；ＴＧＡダイアモンド）
測定方法：窒素ガス中で昇温速度１０℃／ｍｉｎで５％重量減衰温度（Ｔ_d5）を測定した。
（２）光学特性
光学特性は以下の方法により評価した。
（ｉ）紫外・可視（ＵＶ−ｖｉｓ）分光法
装置：紫外可視近赤外分光光度計（（株）島津製作所製；ＵＶ−３１５０）
測定条件：スキャンスピード 中速、測定範囲 ２００〜８００ｎｍ サンプリングピッチ ０．５ｎｍ、スリット幅 ０．５ｎｍ
（ii）フォトルミネッセンス（ＰＬ）測定
装置：蛍光分光光度計（（株）堀場製作所製；Ｆｌｕｏｒｏ ＭＡＸ−２）
測定条件：常温（３００Ｋ）及び低温（５Ｋ）において、ＰＬスペクトル、及び、ストリークカメラ（浜松ホトニクス（株）製Ｃ４３３４）を用いた時間分解ＰＬスペクトル（ＰＬ過渡スペクトル）を測定した。
結果を表１に示す。

〔緑色ＴＡＤＦデバイスの作製及び評価〕
ｍＣＢＰ及びＣｚＴＴとの比較において、実施例１及び２で得られたｍ１ＢＴＣＢＰ及びｍ４ＢＴＣＢＰを評価した。

有機ＥＬ素子の発光特性の評価に用いた機器は以下のとおりである。
装置；（株）浜松ホトニクス製 ＰＨＯＴＯＮＩＣ ＭＵＬＴＩ−ＣＨＡＮＮＥＬ ＡＮＡＬＹＺＥＲ ＰＭＡ−１

緑色ＴＡＤＦデバイスの構造及び使用した材料を以下に示す。なお、かっこ内は膜厚を表す。
ＩＴＯ（１００ｎｍ）／ＰＴＰＤ−１：ＰＰＢｉ（２０ｎｍ）／ＮＰＤ（１０ｎｍ）／４ＤＢＦＨＰＢ（１０ｎｍ）／Ｈｏｓｔ：１５ｗｔ％−４ＣｚＩＰＮ（３０ｎｍ）／ＤＢＴ−ＴＲＺ（１０ｎｍ）／ＤＰＢ：Ｌｉｑ２０ｗｔ％（４０ｎｍ）／Ｌｉｂｐｐ（１ｎｍ）／Ａｌ
ドーパントには４ＣｚＩＰＮを用い、ホスト材料には、ｍＣＢＰ、ｍ１ＢＴＣＢＰ、ｍ４ＢＴＣＢＰ及びＣｚＴＴを用いた。

前記緑色ＴＡＤＦデバイスのエネルギーダイアグラム及び初期特性をそれぞれ、図４及び５に示す。

緑色ＴＡＤＦデバイスを１０ｍＡ/ｃｍ²の定電流密度で駆動させたときの駆動寿命を表３に示す。

緑色ＴＡＤＦデバイスにおいて、本発明のカルバゾール誘導体のうち、ｍ１ＢＴＣＢＰを用いた場合、初期輝度１０００ｃｄ/ｍ²時の輝度半減寿命（ＬＴ₅₀）が一般的なホスト材料ｍＣＢＰと比べて１．６倍以上向上する。ただし、４ＣｚＩＰＮをドーパントに用いたデバイスにおいて、ｍ１ＢＴＣＢＰ及びｍ４ＢＴＣＢＰをホストに用いた場合、ドーパントとの相互作用が起こり、発光量子収率（ＰＬＱＹ）が低下し、その結果、外部量子効率が低下してしまったと考えられる。

＜緑色リン光デバイスの作製＞
次に、４ＣｚＩＰＮに比べて浅いＬＵＭＯ準位を有する緑色リン光材料のＩｒ（ｐｐｙ）₃をドーパントに用いてデバイスを作製した。ホスト材料には、ｍＣＢＰ、ｍ１ＢＴＣＢＰ、ｍ４ＢＴＣＢＰ、及び４ＢＴＣｚＴＴを用いた。

緑色リン光デバイスの構造を以下に示す。かっこ内は膜厚を表す。
ＩＴＯ（１００ｎｍ）／ＰＴＰＤ−１：ＰＰＢｉ（２０ｎｍ）／ＮＰＤ（１０ｎｍ）／４ＤＢＦＨＰＢ（１０ｎｍ）／Ｈｏｓｔ：６ｗｔ％−Ｉｒ（ｐｐｙ）₃（３０ｎｍ）／ＤＢＴ−ＴＲＺ（１０ｎｍ）／ＤＰＢ：Ｌｉｑ２０ｗｔ％（４０ｎｍ）／Ｌｉｂｐｐ（１ｎｍ）／Ａｌ
前記緑色リン光デバイスのエネルギーダイアグラム及び初期特性を表４、図６及び図７に示す。

緑色リン光デバイスを１０ｍＡ/ｃｍ²の定電流密度で駆動させたときの駆動寿命を表５に示す。

本発明のカルバゾール誘導体のうち、ｍ１ＢＴＣＢＰを緑色リン光デバイスのホスト材料に用いると、初期輝度１０００ｃｄ/ｍ²時の輝度９０％保持寿命（ＬＴ₉₀）が、一般的なホスト材料ｍＣＢＰを使用した場合と比べて２８倍以上向上する。

１ 陽極
２ ホール注入層
３ ホール輸送層
４ 発光層
５ ホールブロック層
６ 電子輸送層
７ 電子注入層
８ 陰極

Claims (4)

1. 下記一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体
   Ｃｚ−Ａｒ−Ｃｚ ・・・（１）
   （一般式（１）中、Ｃｚは下記一般式（２）で表されるカルバゾール誘導体を表し、Ａｒは下記一般式（３）で表される置換基を表す。
   

   

   （一般式（２）中、Ｘは酸素原子又は硫黄原子を表す。）
   

   

   （一般式（３）中、Ｒ¹〜Ｒ²⁸は、それぞれ独立に、水素原子、直鎖もしくは分岐の炭素原子数１〜６のアルキル基、直鎖もしくは分岐の炭素原子数１〜６のアルコキシ基、直鎖もしくは分岐の炭素原子数１〜６のモノ−もしくはジ−アルキルアミノ基、又は、アリール基を表す。）。
2. 前記一般式（３）中、Ｒ¹〜Ｒ²⁸が、それぞれ独立に、水素原子又はフェニル基である、請求項１に記載のカルバゾール誘導体。
3. 請求項１又は２に記載のカルバゾール誘導体よりなるホスト材料。
4. 請求項１又は２に記載のカルバゾール誘導体を用いた有機ＥＬ素子。

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