JPWO2012049828A1 - 芳香族複素環誘導体及びそれらを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

芳香族複素環誘導体及びそれらを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子 Download PDF

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Abstract

下記式（１）で表される芳香族複素環誘導体、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及びこれらを含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。

Description

本発明は、芳香族複素環誘導体及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子は、固体発光型の安価な大面積フルカラー表示素子としての用途が有望視され、多くの開発が行われている。一般に有機ＥＬ素子は、発光層及び該層をはさんだ一対の対向電極から構成されている。両電極間に電界が印加されると、陰極側から電子が注入され、陽極側から正孔が注入される。さらに、この電子が発光層において正孔と再結合し、励起状態を生成し、励起状態が基底状態に戻る際にエネルギーを光として放出する。
また、有機ＥＬ素子の発光層に有機燐光材料を利用する、燐光型有機ＥＬ素子が提案されている。この燐光型有機ＥＬ素子は、有機燐光材料の励起状態の１重項状態と３重項状態とを利用することにより、高い発光効率が達成される。有機ＥＬ素子内で電子と正孔とが再結合する際には、スピン多重度の違いから１重項励起子と３重項励起子とが１：３の割合で生成すると考えられているので、燐光性の発光材料を用いれば、蛍光性材料のみを使用した素子の３〜４倍の発光効率の達成が考えられる。しかしながら、燐光発光素子は、蛍光発光素子用材料に求められる１重項エネルギーやＨＯＭＯ、ＬＵＭＯだけでなく、３重項エネルギー等を最適化することが求められており、容易に蛍光発光素子用材料を転用することはできない。蛍光型のみならず燐光型の発光素子において、効率・寿命・低電圧を同時に達成することは困難な技術であった。
初期の有機ＥＬ素子は、駆動電圧、発光効率及び耐久性が不十分であり、これら問題に対して様々な技術的改良がなされてきた。
有機ＥＬ素子の発光効率の向上及び長寿命化はディスプレイの消費電力の低下、耐久性の向上につながる重要な課題であり、さらなる改良が求められている。
これら問題を解決すべく、特許文献１は、正孔輸送材料として、従来のＮ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）の代わりに二つのカルバゾリル骨格が単結合によって接合された構造を持つ化合物を用い、高輝度、高発光効率で耐久性の高い有機ＥＬ素子を開示している。
特許文献２は、ホール輸送能力に優れた材料としてフェノキサジン系化合物を開示している。ビスフェノキサジン誘導体は、電荷移動が容易であり、かつ優れた青色発光特性を表すとの記載があるが、燐光性発光層との組み合わせを示唆する記載は一切無い。
また、フェノキサジン誘導体は、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が小さいため燐光材料（特に発光波長短波な青色燐光材料）と共に用いると燐光発光材料の発光を消光してしまい、効率を大きく低下させ、駆動耐久性が不十分であるという問題点がある。
特許文献３は、化学的安定性が高く、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が大きな電荷輸送材料を用い、高効率、低駆動電圧であり、駆動耐久性も高い有機ＥＬ素子を開示している。
しかしながら、蛍光型有機ＥＬ素子だけでなく燐光型有機ＥＬ素子でも用いることができる材料、及び有機ＥＬ素子の効率・寿命の更なる改善が求められている。
特開平０８−３５４７号公報 特開２００６−１９９６９８号公報 特開２０１０−１８０２０４号公報
本発明の目的は、蛍光型有機ＥＬ素子だけでなく燐光型有機ＥＬ素子でも用いることができる新規な化合物を提供することである。本発明の他の目的は、高発光効率、低電圧駆動かつ長寿命な有機ＥＬ素子を提供することである。
本発明によれば、以下の芳香族複素環誘導体等が提供される。
１．下記式（１）で表される芳香族複素環誘導体。
Figure 2012049828
 ［式（１）において、
Ｘは、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲａＲｂを表わす。
Ｙ及びＷは、それぞれ独立に、ＮＲｃ、酸素原子、硫黄原子を表わす。
Ｚは、単結合、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲａＲｂを表わす。
Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃは、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数７〜２５のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基を表わす。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数７〜２５のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。
ａ、ｂ及びｄは、それぞれ独立に、０〜４の整数を表す。
ｃは、０〜３の整数を表す。
ａ〜ｄが２以上の整数の場合、それぞれ独立に、２以上のＲ１〜Ｒ４同士が互いに結合して飽和もしくは不飽和の２価の基を形成してもよい。
ｍ及びｎは、それぞれ独立に、０〜４の整数を表す。
前記「置換もしくは無置換の各基」の置換基は、炭素数１〜１５のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５のアルコキシ基、炭素数７〜２５のアラルキル基、炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、炭素数１〜１５のフルオロアルコキシ基、シリル基、炭素数３〜３０のアルキルシリル基、炭素数８〜３０のアリールシリル基、環形成炭素数６〜２４のアリール基、環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基、環形成炭素数６〜２４のアリールオキシ基、環形成原子数５〜２４のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子及びシアノ基からなる群より選ばれる基である。
但し、前記置換基は、９，１０−ジヒドロアクリジニル基ではない。］
２．下記式（２）で表される上記１に記載の芳香族複素環誘導体。
Figure 2012049828
 ［式（２）において、
Ｘは、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲａＲｂを表わす。
Ｙ及びＷは、それぞれ独立に、ＮＲｃ、酸素原子、硫黄原子を表わす。
Ｚは、単結合、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲａＲｂを表わす。
Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃは、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数７〜２５のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基を表わす。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数７〜２５のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。
ａ及びｄは、それぞれ独立に、０〜４の整数を表す。
ｂ及びｃは、０〜３の整数を表す。
ａ〜ｄが２以上の整数の場合、それぞれ独立に、２以上のＲ１〜Ｒ４同士が互いに結合して飽和もしくは不飽和の２価の基を形成してもよい。
前記「置換もしくは無置換の各基」の置換基は、炭素数１〜１５のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５のアルコキシ基、炭素数７〜２５のアラルキル基、炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、炭素数１〜１５のフルオロアルコキシ基、シリル基、炭素数３〜３０のアルキルシリル基、炭素数８〜３０のアリールシリル基、環形成炭素数６〜２４のアリール基、環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基、環形成炭素数６〜２４のアリールオキシ基、環形成原子数５〜２４のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子及びシアノ基からなる群より選ばれる基である。
但し、前記置換基は、９，１０−ジヒドロアクリジニル基ではない。］
３．下記式（３）で表される上記２に記載の芳香族複素環誘導体。
Figure 2012049828
 ［式（３）において、
Ｘは、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲａＲｂを表わす。
Ｙ及びＷは、それぞれ独立に、ＮＲｃ、酸素原子、硫黄原子を表わす。
Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃは、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数７〜２５のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基を表わす。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数７〜２５のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。
ａ及びｄは、それぞれ独立に、０〜４の整数を表す。
ｂ及びｃは、０〜３の整数を表す。
ａ〜ｄが２以上の整数の場合、それぞれ独立に、２以上のＲ１〜Ｒ４同士が互いに結合して飽和もしくは不飽和の２価の基を形成してもよい。
前記「置換もしくは無置換の各基」の置換基は、炭素数１〜１５のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５のアルコキシ基、炭素数７〜２５のアラルキル基、炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、炭素数１〜１５のフルオロアルコキシ基、シリル基、炭素数３〜３０のアルキルシリル基、炭素数８〜３０のアリールシリル基、環形成炭素数６〜２４のアリール基、環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基、環形成炭素数６〜２４のアリールオキシ基、環形成原子数５〜２４のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子及びシアノ基からなる群より選ばれる基である。
但し、前記置換基は、９，１０−ジヒドロアクリジニル基ではない。］
４．下記式（４）で表される上記３に記載の芳香族複素環誘導体。
Figure 2012049828
 ［式（４）において、
Ｘは、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲａＲｂを表わす。
Ｙ及びＷは、それぞれ独立に、ＮＲｃ、酸素原子、硫黄原子を表わす。
Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃは、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数７〜２５のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基を表わす。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数７〜２５のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。
ａ及びｄは、それぞれ独立に、０〜４の整数を表す。
ｂ及びｃは、０〜３の整数を表す。
ａ〜ｄが２以上の整数の場合、それぞれ独立に、２以上のＲ１〜Ｒ４同士が互いに結合して飽和もしくは不飽和の２価の基を形成してもよい。
前記「置換もしくは無置換の各基」の置換基は、炭素数１〜１５のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５のアルコキシ基、炭素数７〜２５のアラルキル基、炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、炭素数１〜１５のフルオロアルコキシ基、シリル基、炭素数３〜３０のアルキルシリル基、炭素数８〜３０のアリールシリル基、環形成炭素数６〜２４のアリール基、環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基、環形成炭素数６〜２４のアリールオキシ基、環形成原子数５〜２４のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子及びシアノ基からなる群より選ばれる基である。
但し、前記置換基は、９，１０−ジヒドロアクリジニル基ではない。］
５．前記ＸがＣＲａＲｂで表される上記１〜４のいずれかに記載の芳香族複素環誘導体。
６．前記ＹがＮＲｃで表される上記１〜５のいずれかに記載の芳香族複素環誘導体。
７．有機エレクトロルミネッセンス素子用材料である上記１〜６のいずれかに記載の芳香族複素環誘導体。
８．有機エレクトロルミネッセンス素子用正孔輸送材料である上記７に記載の芳香族複素環誘導体。
９．陽極と陰極と、
前記陽極と陰極の間に１以上の有機薄膜層を備え、
前記有機薄膜層の１層以上が、上記１〜８のいずれかに記載の芳香族複素環誘導体を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
１０．前記有機薄膜層が、正孔輸送層及び／又は正孔注入層を有し、前記正孔輸送層及び／又は正孔注入層が、前記芳香族複素環誘導体を含有している上記９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１１．前記正孔輸送層及び／又は正孔注入層に、下記式（１０）で表される化合物を含有する層が接合されている上記１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Figure 2012049828
 ［式（１０）中、Ｒ７〜Ｒ１２は、それぞれ独立にシアノ基、−ＣＯＮＨ２、カルボキシ基、もしくは−ＣＯＯＲ１３（Ｒ１３は、炭素数１〜２０のアルキル基である）であるか、又はＲ７及びＲ８、Ｒ９及びＲ１０、又はＲ１１及びＲ１２が互いに結合して−ＣＯ−Ｏ−ＣＯ−で示される基である。］
１２．前記有機薄膜層が発光層を有し、前記発光層が燐光発光性材料を含有する上記９〜１１のいずれか記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１３．前記燐光発光材料がイリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）又は白金（Ｐｔ）金属のオルトメタル化錯体である上記１２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１４．前記有機薄膜層が電子輸送層を有し、前記電子輸送層が下記式のいずれかで表される含窒素複素環誘導体を含有している上記９〜１３のいずれか記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Figure 2012049828
 （式中、Ｚ１、Ｚ２及びＺ３は、それぞれ独立に、窒素原子、炭素原子又はＣ−Ｈである。
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数３〜５０のヘテロアリール基、炭素数１〜２０のアルキル基、ハロゲン原子が置換した炭素数１〜２０のアルキル基又は炭素数１〜２０のアルコキシ基である。
ｎは、０〜５の整数であり、ｎが２以上の整数であるとき、複数のＲ１は互いに同一でも異なっていてもよい。また、隣接する２つのＲ１同士が互いに結合して、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環を形成していてもよい。
Ａｒ１は、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数３〜５０のヘテロアリール基である。
Ａｒ２は、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、ハロゲン原子が置換した炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数３〜５０のヘテロアリール基である。
但し、Ａｒ１、Ａｒ２のいずれか一方は、置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜５０の縮合芳香族炭化水素環基又は置換もしくは無置換の環形成原子数９〜５０の縮合芳香族複素環基である。
Ａｒ３は、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリーレン基又は置換もしくは無置換の環形成原子数３〜５０のヘテロアリーレン基である。
Ｌ１、Ｌ２及びＬ３は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリーレン基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数９〜５０のヘテロ縮合環基である。）
本発明によれば、蛍光型のみならず燐光型の有機ＥＬ素子にも用いることのできる新規な化合物を提供する。本発明の芳香族複合環誘導体を正孔輸送材料等に用いると、高発光効率、低電圧駆動かつ長寿命な有機ＥＬ素子が得られる。
本発明の芳香族複素環誘導体は、下記式（１）で表される。
Figure 2012049828
式（１）において、
Ｘは、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲａＲｂを表す。
Ｙ及びＷは、それぞれ独立に、ＮＲｃ、酸素原子、硫黄原子を表す。
Ｚは、単結合、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲａＲｂを表す。
Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃは、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数７〜２５のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基を表す。好ましくは、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基である。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数７〜２５のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基である。
ａ、ｂ及びｄは、それぞれ独立に、０〜４の整数を表す。
ｃは、０〜３の整数を表す。
ａ〜ｄが２以上の整数の場合、それぞれ独立に、２以上のＲ１〜Ｒ４同士が互いに結合して飽和もしくは不飽和の２価の基を形成してもよい。好ましくは、ａ〜ｄは０又は１である。
ｍ及びｎは、それぞれ独立に、０〜４の整数を表す。好ましくは、ｍ及びｎの両方が０、又はｍ及びｎのいずれか一方又は両方が１である。
前記「置換もしくは無置換の」という場合の任意の置換基としては、炭素数１〜１５のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５のアルコキシ基、炭素数７〜２５のアラルキル基、炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、炭素数１〜１５のフルオロアルコキシ基、シリル基（−ＳＨ３）、炭素数３〜３０のアルキルシリル基、炭素数８〜３０のアリールシリル基、環形成炭素数６〜２４のアリール基、環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基、環形成炭素数６〜２４のアリールオキシ基、環形成原子数５〜２４のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子及びシアノ基からなる群より選ばれる基である。
但し、前記置換基は、下記式で示される９，１０−ジヒドロアクリジニル基ではない。
Figure 2012049828
置換基は、式（１）で表される芳香族複素環誘導体が奏する効果が発現されれば、どの様な基を選択してもよい。
置換基は、好ましくは炭素数１〜１５のアルキル基、炭素数３〜３０のアルキルシリル基、炭素数８〜３０のアリールシリル基、環形成炭素数６〜２４のアリール基であり、より好ましくは炭素数１〜６のアルキル基、炭素数３〜６のアルキルシリル基、炭素数８〜１４のアリールシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基である。
本明細書において、「環形成炭素」とは飽和環、不飽和環又は芳香環を構成する炭素原子を意味する。「環形成原子」とはこれらの環を構成する炭素原子及びヘテロ原子を意味する。
「無置換」とは、水素原子が置換したことを意味し、本発明の水素原子には、軽水素、重水素、三重水素が含まれる。
アリール基は、単環芳香族炭化水素環（単に芳香族炭化水素環ともいう）、縮合芳香族炭化水素環を含む。ヘテロアリール基は、単環芳香族複素環（単に芳香族複素環ともいう）、縮合芳香族複素環を含む。好ましくはアリール基又はヘテロアリール基は１つの単環又は縮合環である。
上記式（１）で表される本発明の芳香族複素環誘導体は、下記式（１−１）で表される芳香族複素環ユニットと下記式（１−２）で表される芳香族複素環ユニットから構成されている。
Figure 2012049828
 上記式（１−１）及び（１−２）において、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｗ、Ｒ１〜Ｒ４、ａ〜ｄ、ｍ及びｎは、上記式（１）で定義した通りである。式（１−２）のユニット中の＊は、単結合を示し、この単結合によって、式（１−２）のユニット中のＣ環は、式（１−１）のユニット中のＡ環又はＢ環のいずれか一方又は両方に結合する。
式（１）で表される本発明の芳香族複素環誘導体は、ｍ＝ｎ＝０である場合には、式（１−１）のユニットのみで構成され、ｍ及びｎの少なくとも一方が１以上である場合には、式（１−１）のユニットと式（１−２）のユニットが連結した構造となる。
式（１）で表わされる本発明の芳香族複素環誘導体は、２種類の芳香族複素環ユニット（１−１）と（１−２）が、互いに、ユニット内のベンゼン環を介して結合する構造を有することを特徴とする。
芳香族複素環が、互いに、ユニット内ベンゼン環を介して結合する場合は、複素環内ヘテロ原子の非共有電子対がユニット内ベンゼン環と同一平面上に存在することにより電子供与性効果を有するため、芳香族複素環が電子供与性の置換基として機能し、分子全体の電子密度を上昇させると考えられる。
特に、下記のように、式（１−１）のユニット中のＡ環又はＢ環におけるＹのパラ位と、式（１−２）のユニット中のＣ環におけるＷのパラ位が結合すると、芳香族複素環内ヘテロ原子の効果により分子全体の電子密度が顕著に上昇し、Ｉｐ（イオン化ポテンシャル）が小さくなると考えられる。
Figure 2012049828
本発明の芳香族複素環誘導体を発光層に隣接する正孔輸送材料として用いることにより、発光層への正孔注入が促進される結果、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低減させることができると考えられる。
併せて、Ａｆ（アフィニティ）が小さくなるために発光層内における電荷の閉じ込めが有利になり発光効率が向上すると共に、正孔輸送層への電子注入が抑制され寿命が向上すると考えられる。
本発明の芳香族複素環誘導体は、従来のＮＰＤ等、トリフェニルアミン構造を有する正孔輸送材料と比較すると、芳香族複素環のみで構成される結果、１重項エネルギー、並びに３重項エネルギーが増大する。そのため、発光層に隣接する正孔輸送材料として用いることにより、発光層内での電荷及び励起子の効果的な閉じ込めが可能となり発光効率が向上する。特に３重項エネルギーが大きいことから、燐光発光層との組合せにおいて効果的に用いることができる。
さらに、本発明の芳香族複素環誘導体は燐光ホストに用いることもできる。
また、１重項エネルギーが大きいことからＡｆ（アフィニティー）が低減し、電子耐性が向上するため、有機ＥＬ素子の寿命を改善させることができる。
尚、本明細書では３重項エネルギーとは、最低励起３重項状態におけるエネルギーと基底状態におけるエネルギーの差をいい、１重項エネルギーとは（エネルギーギャップという場合もある）、最低励起１重項状態におけるエネルギーと基底状態におけるエネルギーの差をいう。
本発明の芳香族複素環誘導体は、好ましくは下記式（２）で表される。
Figure 2012049828
 式（２）において、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｗ及びＲ１〜Ｒ４は、上記式（１）で定義した通りである。ａ及びｄは、それぞれ独立に、０〜４の整数を表し、ｂ及びｃは、０〜３の整数を表す。
式（２）で表される芳香族複素環誘導体は、式（１）において、ｍ＝０、ｎ＝１の化合物である。
本発明の芳香族複素環誘導体は、より好ましくは下記式（３）で表される。
Figure 2012049828
 式（３）において、Ｘ、Ｙ、Ｗ及びＲ１〜Ｒ４は、上記式（１）で定義した通りである。ａ及びｄは、それぞれ独立に、０〜４の整数を表し、ｂ及びｃは、０〜３の整数を表す。
式（３）で表される芳香族複素環誘導体は、式（２）において、Ｚが単結合の化合物である。
本発明の芳香族複素環誘導体は、より好ましくは下記式（４）で表される。
Figure 2012049828
 式（４）において、Ｘ、Ｙ、Ｗ及びＲ１〜Ｒ４は、上記式（１）で定義した通りである。ａ及びｄは、それぞれ独立に、０〜４の整数を表し、ｂ及びｃは、０〜３の整数を表す。
式（４）で表される芳香族複素環誘導体は、式（３）において、２つの芳香族複素環の間の結合位置を特定した化合物である。
さらに、上記式（１）〜（４）において、ＸがＣＲａＲｂであることが好ましい。また、ＹがＮＲｃ又は酸素原子であることが好ましく、特に、ＮＲｃであることが好ましい。また、ＷがＮＲｃ又は酸素原子であることが好ましい。
上記各式における各基及びこれらの置換基について、以下に詳細に述べる。
アルキル基としては、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、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基等が挙げられる。
前記アルキル基は、炭素数１〜１０が好ましく、１〜６がさらに好ましい。中でもメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基が好ましい。
シクロアルキル基として、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基等が挙げられる。前記シクロアルキル基は、環形成炭素数３〜１０が好ましく、３〜８がさらに好ましい。
アラルキル基は、−Ａ−Ｚと表され、Ａの例としては上記のアルキル基の例に対応するアルキレン基が挙げられ、Ｚの例としては下記のアリール基として例示したものが挙げられる。アラルキル基は、炭素数７〜２５アラルキル基（アリール部分は炭素数６〜２４（好ましくは６〜２０、より好ましくは６〜１４、特に好ましくは６〜１２）、アルキレン部分は炭素数１〜１５（好ましくは１〜１０、特に好ましくは１〜６））であることが好ましく、例えばベンジル基、フェニルエチル基、２−フェニルプロパン−２−イル基である。
フルオロアルキル基は、フッ素原子が置換したアルキル基であり、例えば、トリフルオロメチル基、２，２，２−トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基等が挙げられる。前記フルオロアルキル基は、炭素数１〜１０が好ましく、１〜６がさらに好ましい。
アリール基としては、例えば、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、ナフタセニル基、ピレニル基、クリセニル基、ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、ベンゾ［ｇ］クリセニル基、トリフェニレニル基、１−フルオレニル基、２−フルオレニル基、３−フルオレニル基、４−フルオレニル基、９−フルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ターフェニル基、フルオランテニル基等が挙げられる。
上記アリール基は、環形成炭素数が６〜２０であることが好ましく、より好ましくは６〜１２であり、上述したアリール基の中でもフェニル基、ビフェニル基、トリル基、キシリル基、１−ナフチル基が特に好ましい。
ヘテロアリール基としては、例えば、ピロリル基、ピラジニル基、ピリジニル基、インドリル基、イソインドリル基、イミダゾリル基、フリル基、ベンゾフラニル基、イソベンゾフラニル基、１−ジベンゾフラニル基、２−ジベンゾフラニル基、３−ジベンゾフラニル基、４−ジベンゾフラニル基、１−ジベンゾチオフェニル基、２−ジベンゾチオフェニル基、３−ジベンゾチオフェニル基、４−ジベンゾチオフェニル基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリニル基、１−カルバゾリル基、２−カルバゾリル基、３−カルバゾリル基、４−カルバゾリル基、９−カルバゾリル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェノチアジニル基、フェノキサジニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、ベンゾチオフェニル基等が挙げられる。
上記ヘテロアリール基は、環形成原子数５〜２０が好ましく、５〜１４がさらに好ましく、上述したヘテロアリール基の中でも、好ましくは、１−ジベンゾフラニル基、２−ジベンゾフラニル基、３−ジベンゾフラニル基、４−ジベンゾフラニル基、１−ジベンゾチオフェニル基、２−ジベンゾチオフェニル基、３−ジベンゾチオフェニル基、４−ジベンゾチオフェニル基、１−カルバゾリル基、２−カルバゾリル基、３−カルバゾリル基、４−カルバゾリル基、９−カルバゾリル基である。
アルコキシ基は、−ＯＡと表され、Ａの例としては上記のアルキル基として例示したものが挙げられる。アルコキシ基は、例えば、メトキシ基、エトキシ基等である。
前記アルコキシ基は、炭素数１〜１０が好ましく、１〜６がさらに好ましい。
フルオロアルコキシ基は、−ＯＢと表され、Ｂの例としては上記のフルオロアルキル基として例示したものが挙げられる。フルオロアルコキシ基は、例えばトリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基等である。
前記フルオロアルコキシ基は、炭素数１〜１０が好ましく、１〜６がさらに好ましい。
置換もしくは無置換のシリル基は、−ＳｉＸ１Ｘ２Ｘ３と表され、Ｘ１、Ｘ２及びＸ３の例としては、それぞれ独立に、水素原子、及び上記のアルキル基やアリール基として例示したものが挙げられる。無置換のシリル基とはＳｉＨ３である。置換シリル基は、炭素数３〜３０のアルキルシリル基（モノ−、ジ−及びトリアルキルシリル基を含む）及び炭素数８〜３０のアリールシリル基（アリールジアルキルシリル基、ジアリールアルキルシリル基、及びトリアリールシリル基を含む）を含む。
炭素数３〜３０（好ましくは３〜２０、より好ましくは３〜１０）のアルキルシリル基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基等が挙げられる。炭素数８〜３０のアリールシリル基としては、トリフェニルシリル基、フェニルジメチルシリル基、ｔ−ブチルジフェニルシリル基、トリトリルシリル基、トリキシリルシリル基、トリナフチルシリル基等が挙げられる。
置換もしくは無置換のアミノ基は、−ＮＨＹ１及び−ＮＹ２Ｙ３と表され、Ｙ１、Ｙ２及びＹ３の例としては、それぞれ独立に、水素原子、及び上記のアルキル基やアリール基として例示したものが挙げられる。
アリールオキシ基は、−ＯＺと表され、Ｚの例としては上記のアリール基として例示したものが挙げられる。
上記アリールオキシ基に含まれるアリール基は、環形成炭素数が６〜２０であることが好ましく、より好ましくは６〜１２であり、上述したアリール基の中でもフェニル基、ビフェニル基、トリル基、キシリル基、１−ナフチル基が特に好ましい。
ヘテロアリールオキシ基は、−ＯＹと表され、Ｙの例としては上記のヘテロアリール基として例示したものが挙げられる。
上記ヘテロアリールオキシ基に含まれるヘテロアリール基の環形成原子数は、５〜２０が好ましく、５〜１４がより好ましい。さらに好ましくは、１−ジベンゾフラニル基、２−ジベンゾフラニル基、３−ジベンゾフラニル基、４−ジベンゾフラニル基、１−ジベンゾチオフェニル基、２−ジベンゾチオフェニル基、３−ジベンゾチオフェニル基、４−ジベンゾチオフェニル基である。
アリールオキシ基で置換された環形成炭素数６〜２０のアリール基としては、例えばフェノキシフェニル基、フェノキシナフチル基、ナフトキシフェニル基、ビフェニルオキシフェニル基等が挙げられる。
ヘテロアリールオキシ基で置換された環形成炭素数６〜２０のアリール基としては、例えばジベンゾフラン−１−イルオキシフェニル基、ジベンゾフラン−２−イルオキシフェニル基、ジベンゾフラン−３−イルオキシフェニル基、ジベンゾフラン−４−イルオキシフェニル基、ジベンゾチオフェン−１−イルオキシフェニル基、ジベンゾチオフェン−２−イルオキシフェニル基、ジベンゾチオフェン−３−イルオキシフェニル基、ジベンゾチオフェン−４−イルオキシフェニル基、ベンゾフラン−２−イルオキシフェニル基、ベンゾフラン−３−イルオキシフェニル基、ベンゾチオフェン−２−イルオキシフェニル基、ベンゾチオフェン−３−イルオキシフェニル基、１−フェニルインドール−２−イルオキシフェニル基、１−フェニルインドール−３−イルオキシフェニル基等が挙げられる。
アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基は、アルコキシ基と比較して酸化状態に対して安定であり、有機ＥＬ素子の寿命を改善する。
ヘテロアリール基で置換された炭素数６〜２０のアリール基としては、例えばジベンゾフラン−１−イルフェニル基、ジベンゾフラン−２−イルフェニル基、ジベンゾフラン−３−イルフェニル基、ジベンゾフラン−４−イルフェニル基、ジベンゾチオフェン−１−イルフェニル基、ジベンゾチオフェン−２−イルフェニル基、ジベンゾチオフェン−２−イルフェニル基、ジベンゾチオフェン−４−イルフェニル基、カルバゾール−９−イルフェニル基、ベンゾフラン−２−イルフェニル基、ベンゾフラン−３−イルフェニル基、ベンゾチオフェン−２−イルフェニル基、ベンゾチオフェン−３−イルフェニル基、１−フェニルインドール−２−イルフェニル基、１−フェニルインドール−３−イルフェニル基、５−フェニルフラン−２−イルフェニル基、５−フェニルチオフェン−２−イルフェニル基等が挙げられる。
ハロゲン原子として、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられ、好ましくはフッ素原子である。
本発明の芳香族複素環誘導体の例を以下に示す。
Figure 2012049828
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Figure 2012049828
Figure 2012049828
Figure 2012049828
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上記の本発明の芳香族複素環誘導体は、有機ＥＬ素子用材料、好ましくは、正孔輸送材料として使用できる。
本発明の芳香族複素環誘導体は、３重項エネルギーが大きいため、燐光発光素子用材料として用いることができる。式（１）〜（４）を適宜選択することで、燐光発光素子の発光層材料や、正孔輸送性材料等の複数の層に使用することができる。
さらに、式（２）〜（４）で表される芳香族複素環誘導体の場合、３重項エネルギーが大きいだけでなく、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が小さくなる傾向があるため、正孔輸送性材料として、燐光発光素子だけでなく蛍光発光素子にも用いることができるため有用である。
本発明の有機ＥＬ素子は、陰極と陽極間に、少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層が挟持されていて、この有機薄膜層の少なくとも１層が上記の芳香族複素環誘導体を含有する。発光層は好ましくは燐光発光材料を含む。
本発明の有機ＥＬ素子は、陽極、１以上の有機薄膜層及び陰極がこの順に積層していれば特に限定されない。有機薄膜層は、発光層を含み、その他の１以上の有機層をさらに含むことができる。また、有機ＥＬ素子は１以上の無機層を含むこともできる。
有機薄膜層は、好ましくは、正孔輸送層及び／又は正孔注入層を含み、上記の芳香族複素環誘導体が正孔輸送層及び正孔注入層の少なくとも一層に含有される。正孔輸送層及び／又は正孔注入層は、芳香族複素環誘導体を主成分として含有するように構成してもよいし、芳香族複素環誘導体のみから構成してもよい。
また、発光層は本発明の芳香族複素環誘導体をホスト材料として含むことができる。
有機ＥＬ素子の素子構成として、例えば下記の第１〜３の実施形態が挙げられる。これら実施形態において、発光層は、複数の発光層の積層体であってもよい。また、陽極と発光層の間には正孔輸送帯域を設けることが好ましい。
＜第１の実施形態＞
本実施形態の有機ＥＬ素子は、発光層を少なくとも１つ有する素子構成を有する。具体的な構成例を以下に示す。
（１）陽極／発光層／電子注入・輸送層／陰極
（２）陽極／正孔注入・輸送層／発光層／電子注入・輸送層／陰極
（３）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入・輸送層／陰極
本明細書中で「正孔注入・輸送層」は「正孔注入層及び正孔輸送層のうちの一方又は両方」を意味し、「電子注入・輸送層」は「電子注入層及び電子輸送層のうちの一方又は両方」を意味する。また、特に断りがない限り、発光層とは蛍光及び燐光発光の両方を含む。
＜第２の実施形態＞
本実施形態の有機ＥＬ素子は、発光層（発光層を含むユニット）を少なくとも２つ有するタンデム素子構成を有する。
２つの発光層の間に電荷発生層（ＣＧＬとも呼ぶ）を介在させ、ユニット毎に電子輸送帯域を設けることができる。
タンデム素子構成の具体的な構成の例を以下に示す。
陽極／正孔注入・輸送層／蛍光発光層／電荷発生層／蛍光発光層／電子注入・輸送層／陰極
陽極／正孔注入・輸送層／蛍光発光層／電子注入・輸送層／電荷発生層／蛍光発光層／陰極
陽極／正孔注入・輸送層／蛍光発光層／電子注入・輸送層／電荷発生層／蛍光発光層／障壁層／陰極
陽極／正孔注入・輸送層／燐光発光層／電荷発生層／蛍光発光層／電子注入・輸送層／陰極
陽極／正孔注入・輸送層／蛍光発光層／電子注入・輸送層／電荷発生層／燐光発光層／陰極
＜第３の実施形態＞
本実施形態の有機ＥＬ素子は、複数の発光層を備え、複数の発光層のいずれか２つの発光層の間に電荷障壁層を有する。
第３の実施形態にかかる好適な有機ＥＬ素子の構成として、特許第４１３４２８０号公報、米国公開特許公報ＵＳ２００７／０２７３２７０Ａ１、国際公開公報ＷＯ２００８／０２３６２３Ａ１に記載されているような、陽極、第１発光層、電荷障壁層、第２発光層及び陰極がこの順に積層された構成において、第２発光層と陰極の間に３重項励起子の拡散を防止するための障壁層を有する電子輸送帯域を有する構成が挙げられる。ここで電荷障壁層とは隣接する発光層との間でＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位のエネルギー障壁を設けることにより、発光層へのキャリア注入を調整し、発光層に注入される電子と正孔のキャリアバランスを調整する機能を有する層である。
このような構成の具体的な例を以下に示す。
陽極／正孔注入・輸送層／第１発光層／電荷障壁層／第２発光層／電子注入・輸送層／陰極
陽極／正孔注入・輸送層／第１発光層／電荷障壁層／第２発光層／第３発
光層／電子注入・輸送層／陰極
正孔注入層又は正孔輸送層のうち陽極に接する層が、アクセプター材料を含有することが好ましい。さらには、正孔輸送層に、下記式（１０）で表される化合物を含有する層が接合されているのが好ましい。
このような構成によれば、後述の特許に記載された効果により低電圧駆動及び高効率発光が実現する。
アクセプター材料としては、特許公報第３６１４４０５号、３５７１９７７号又は米国特許４，７８０，５３６に記載されているヘキサアザトリフェニレン誘導体等の他、ｐ型Ｓｉ、ｐ型ＳｉＣ等の無機化合物、酸化モリブデン等の電子受容性無機酸化物、ＴＣＮＱ誘導体等の電子受容性有機化合物等も好適に使用することができる。
アクセプター材料としては、下記式（１０）又は（１１）で表されるものが好ましく用いられる。
Figure 2012049828
上記式（１０）中、Ｒ７〜Ｒ１２は、それぞれ独立にシアノ基、−ＣＯＮＨ２、カルボキシ基、もしくは−ＣＯＯＲ１３（Ｒ１３は、炭素数１〜２０のアルキル基である。）を表すか、又は、Ｒ７及びＲ８、Ｒ９及びＲ１０、もしくはＲ１１及びＲ１２が、互いに結合して−ＣＯ−Ｏ−ＣＯ−で示される基を表す。
上記アルキル基としては、直鎖、分岐又は環状のものが挙げられ、好ましくは炭素数１〜１２、より好ましくは炭素数１〜８のものであり、具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−オクチル基、ｎ−デシル基、ｎ−ヘキサデシル基等が挙げられる。
Figure 2012049828
 上記式（１１）中、Ａｒは、環形成炭素数６〜２４の炭化水素単環又は縮合環、又は環形成原子数６〜２４の複素単環又は縮合環である。ａｒ１及びａｒ２は、それぞれ互いに同一でも異なっていてもよく、下記式（ｉ）もしくは（ｉｉ）である。
Figure 2012049828
 式中、Ｘ１１及びＸ１２は互いに同一でも異なっていてもよく、下記式（ａ）〜（ｇ）で表わされる二価の基のいずれかである。
Figure 2012049828
式中、Ｒ６１〜Ｒ６４は、それぞれ互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数３〜５０の複素環基であり、Ｒ６２とＲ６３は互いに結合して環を形成してもよい。
式（１１）中のＲ５１〜Ｒ５４は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０の炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数３〜５０の複素環基、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリールオキシ基、又はシアノ基である。Ｒ５１〜Ｒ５４のうち隣接するものは互いに結合して環を形成してもよい。Ｙ１〜Ｙ４は同一でも異なっていてもよく、−Ｎ＝、−ＣＨ＝、又はＣ（Ｒ５５）＝であり、Ｒ５５は、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数３〜５０の複素環基、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリールオキシ基、又はシアノ基である。
また本発明の有機ＥＬ素子は好ましくは、有機薄膜層の少なくとも一層、好ましくは発光層に、下記式（２０）及び（２１）のいずれかで表されるカルバゾリル化合物の少なくとも１種を含有することが好ましい。これらは発光層におけるホスト物質として用いることが好ましい。
Figure 2012049828
式（２０）及び（２１）において、Ｃｚは、置換もしくは無置換のアリールカルバゾリル基、置換もしくは無置換のカルバゾリルアリール基又は置換もしくは無置換のカルバゾリルアルキレン基である。
Ａ３は、下記式（Ａ）で表される基である。
ａ、ｂは、それぞれ１〜３の整数である。
Figure 2012049828
式（Ａ）において、Ｍ１及びＭ２は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数３〜４０の窒素含有芳香族複素環又は窒素含有縮合芳香族複素環であり、同一でも異なっていてもよい。
Ｌ５は、単結合、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０の芳香族炭化水素環基又は縮合芳香族炭化水素環基、置換もしくは無置換の炭素数５〜３０のシクロアルキレン基、又は置換もしくは無置換の炭素数２〜３０の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基である。
ｃは０〜２、ｄは１〜２、ｅは０〜２の整数である。ただし、ｃ＋ｅは１以上である。
以下、式（２０）及び（２１）で表される化合物について詳細に説明する。
Ｃｚは、置換もしくは無置換のアリールカルバゾリル基、置換もしくは無置換のカルバゾリルアリール基又は置換もしくは無置換のカルバゾリルアルキレン基である。
アリールカルバゾリル基とは、置換基として少なくとも１つのアリール基又はヘテロアリール基を有するカルバゾリル基をいい、アリール基又はヘテロアリール基が置換されている位置は問わない。
具体的には、例えば以下のものが挙げられる。以下の化学式中、Ａｒはアリール基又はヘテロアリール基を表し、＊は他の基が結合する位置を表す。
Figure 2012049828
また、カルバゾリルアリール基とは、置換基として少なくとも１つのカルバゾリル基を有するアリール基をいい、アリール基が置換されている位置は問わない。
具体的には、例えば、以下のものが挙げられる。以下の化学式中、Ａｒはアリール基を表し、＊は他の基が結合する位置を表す。
Figure 2012049828
カルバゾリルアルキレン基とは、置換基として少なくとも１つのカルバゾリル基を有するアルキレン基をいい、アルキレン基が置換されている位置は問わない。
具体的には、前記カルバゾリルアリール基において、Ａｒがアルキレン基であるものが該当する。
置換のアリールカルバゾリル基とは、前記アリールカルバゾリル基が少なくとも１つの置換基を置換位置を問わず有するものをいい、置換のカルバゾリルアリール基とは、前記カルバゾリルアリール基が、少なくとも１つの置換基を置換位置を問わず有するものをいう。
式（２０）及び（２１）において、ａ及びｂは、それぞれ１〜３の整数である。
アリールカルバゾリル基又はカルバゾリルアリール基におけるアリール基は、炭素数６〜３０であると好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ナフタセニル基、ピレニル基、フルオレニル基、ビフェニル基、ターフェニル基等が挙げられ、これらのうち、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基が好ましい。
また、ヘテロアリールカルバゾリル基におけるヘテロアリール基は、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、アジリジン、アザインドリジン、インドリジン、イミダゾール、インドール、イソインドール、インダゾール、プリン、プテリジン、β−カルボリン、ナフチリジン、キノキサリン、ターピリジン、ビピリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、イミダゾピリジン等が挙げられ、特に、ピリジン、ターピリジン、ピリミジン、イミダゾピリジン、トリアジンの環から形成される基が好ましい。
カルバゾリルアルキレン基におけるアルキレン基は、炭素数が１〜１０である場合が好ましく、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ｎ−ブチレン基、ｓ−ブチレン基、ｔ−ブチレン基、イソブチレン基、ｎ−ペンチレン基、ｎ−ヘキシレン基、ｎ−ヘプチレン基、ｎ−オクチレン基、ヒドロキシメチレン基、クロロメチレン基、アミノメチレン基等が挙げられ、これらのうち、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ｎ−ブチレン基、ｔ−ブチレン基、ｎ−ペンチレン基が好ましい。
式（２０）及び（２１）における、Ａ３は、式（Ａ）で表される基である。
式（Ａ）において、Ｍ１及びＭ２は、好ましくは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数３〜４０の含窒素複素環基であり、同一でも異なっていてもよい。
含窒素複素環としては、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、アジリジン、アザインドリジン、インドリジン、イミダゾール、インドール、イソインドール、インダゾール、プリン、プテリジン、β−カルボリン、ナフチリジン、キノキサリン、ターピリジン、ビピリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、イミダゾピリジン等が挙げられ、特に、ピリジン、ターピリジン、ピリミジン、イミダゾピリジン、トリアジンの環から形成される基が好ましい。
Ｌ５は、単結合、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０の芳香族炭化水素環基又は縮合芳香族炭化水素環基、置換もしくは無置換の炭素数５〜３０のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基である。
ｃは０〜２、ｄは１〜２、ｅは０〜２の整数である。ただし、ｃ＋ｅは１以上である。
式（２０）で表される化合物の具体例を以下に示す。
Figure 2012049828
Figure 2012049828
式（２１）で表される化合物の具体例を以下に示す。
Figure 2012049828
さらには下記式（３０）〜（３３）の化合物が、有機薄膜層の少なくとも一層、好ましくは発光層に含まれることが好ましい。これらは発光層におけるホスト物質として用いることが好ましい。
Figure 2012049828
式（３０）〜（３３）において、Ｘ５及びＸ６は、それぞれ独立に、酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、Ｎ−Ｒ１又はＣＲ２Ｒ３を表す。
前記Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜２０のシクロアルキル基、炭素数７〜２４のアラルキル基、シリル基もしくは炭素数３〜２０の置換シリル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４の芳香族炭化水素環基又は縮合芳香族炭化水素環基、又は置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜２４の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基を表す。但し、Ｘ５とＸ６が共にＮ−Ｒ１の場合は、Ｒ１の少なくとも１つは置換もしくは無置換の環形成原子数８〜２４である１価の縮合芳香族複素環基を表す。
式（３１）及び（３３）において、ｓは２、３又は４を表し、それぞれＬ４を連結基とした２量体、３量体、４量体である。
式（３０）〜（３３）において、Ｌ２は単結合、炭素数１〜２０のアルキレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜２０のシクロアルキレン基、炭素数２〜２０の置換もしくは無置換のシリレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４の２価の芳香族炭化水素環基もしくは縮合芳香族炭化水素環基、又は置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜２４の２価の芳香族複素環基もしくは縮合芳香族複素環基を表す。
式（３０）及び（３２）において、Ｌ３は単結合、炭素数１〜２０のアルキレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜２０のシクロアルキレン基、炭素数２〜２０の置換もしくは無置換のシリレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４の２価の芳香族炭化水素環基もしくは縮合芳香族炭化水素環基、又は置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜２４の２価の芳香族複素環基もしくは縮合芳香族複素環基を表す。
式（３１）及び（３３）において、Ｌ４は、ｓが２の場合、単結合、炭素数１〜２０のアルキレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜２０のシクロアルキレン基、炭素数２〜２０の置換もしくは無置換のシリレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４の２価の芳香族炭化水素環基もしくは縮合芳香族炭化水素環基、又は置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜２４で２価の芳香族複素環基もしくは縮合芳香族複素環基を表す。ｓが３の場合、上記の３価の基、ｓが４の場合、上記の４価の基を表す。
式（３０）〜（３３）において、Ａ１は、水素原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜２０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜２０のシリル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４の芳香族炭化水素環基もしくは縮合芳香族炭化水素環基、又は置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜２４の芳香族複素環基もしくは縮合芳香族複素環基を表す。
式（３０）及び（３２）において、Ａ２は、水素原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜２０のシクロアルキル基、炭素数３〜２０の置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４の芳香族炭化水素環基もしくは縮合芳香族炭化水素環基、又は置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜２４の芳香族複素環基もしくは縮合芳香族複素環基を表す。
式（３０）〜（３３）において、Ｙ５、Ｙ６及びＹ７は、炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜２０のシクロアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数７〜２４のアラルキル基、炭素数３〜２０の置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４の芳香族炭化水素環基もしくは縮合芳香族炭化水素環基、又は置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜２４の芳香族複素環基もしくは縮合芳香族複素環基を表す。ｊ、ｌは０、１、２又は３、ｋは０、１又は２である。
式（３０）〜（３３）において、Ａ１、Ａ２、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４は、カルボニル基を含まない。
さらには、下記式（４０）で表されるアントラセン誘導体又は下記式（４１）で表されるピレン誘導体が、有機薄膜層の少なくとも一層、好ましくは発光層に含まれることが好ましい。これらは発光層におけるホスト物質として用いることが好ましい。
（アントラセン誘導体）
式（４０）で表されるアントラセン誘導体は、下記化合物である。
Figure 2012049828
式（４０）中、Ａｒ１０１及びＡｒ１０２は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の単環基、置換もしくは無置換の環形成原子数８〜５０の縮合環基、又は単環基と縮合環基との組合せから構成される基であり、Ｒ１０１〜Ｒ１０８は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の単環基、置換もしくは無置換の環形成原子数８〜５０の縮合環基、単環基と縮合環基との組合せから構成される基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数７〜５０のアラルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換のシリル基、ハロゲン原子、シアノ基から選ばれる基である。
環形成原子数５〜５０の単環基（好ましくは環形成原子数５〜３０、より好ましくは環形成原子数５〜２０）として具体的には、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基等の芳香族基と、ピリジル基、ピラジル基、ピリミジル基、トリアジニル基、フリル基、チエニル基等の複素環基が好ましい。
中でも、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基が好ましい。
前記環形成原子数８〜５０の縮合環基（好ましくは環形成原子数８〜３０、より好ましくは環形成原子数８〜２０）として具体的には、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、クリセニル基、ベンゾアントリル基、ベンゾフェナントリル基、トリフェニレニル基、ベンゾクリセニル基、インデニル基、フルオレニル基、９，９−ジメチルフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基等の縮合芳香族環基や、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、インドリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、キノリル基、フェナントロリニル基等の縮合複素環基が好ましい。
中でも、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、９，９−ジメチルフルオレニル基、フルオランテニル基、ベンゾアントリル基、ジベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、カルバゾリル基が好ましい。
式（４０）における、アルキル基、置換シリル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子の具体例は、上述の式（１）〜（３）における基の具体例と同様である。
アルコキシ基は、−ＯＹと表され、Ｙの例として上記のアルキルの例が挙げられる。アルコキシ基は、例えばメトキシ基、エトキシ基である。
アリールオキシ基は、−ＯＺと表され、Ｚの例として上記のアリール基の例が挙げられる。アリールオキシ基は、例えばフェノキシ基である。
アラルキル基は、−Ｙ−Ｚと表され、Ｙの例として上記のアルキルの例に対応するアルキレンの例が挙げられ、Ｚの例として上記のアリールの例が挙げられる。アラルキル基は、炭素数７〜５０アラルキル基（アリール部分は炭素数６〜４９（好ましくは６〜３０、より好ましくは６〜２０、特に好ましくは６〜１２）、アルキル部分は炭素数１〜４４（好ましくは１〜３０、より好ましくは１〜２０、さらに好ましくは１〜１０、特に好ましくは１〜６））であることが好ましく、例えばベンジル基、フェニルエチル基、２−フェニルプロパン−２−イル基である。
以下に、式（４０）における好ましい具体例を挙げる。
Ａｒ１０１、Ａｒ１０２、Ｒ１０１〜Ｒ１０８、の「置換もしくは無置換」の好ましい置換基として、単環基、縮合環基、アルキル基、シクロアルキル基、シリル基、アルコキシ基、シアノ基、ハロゲン原子（特にフッ素）が好ましく、特に好ましくは、単環基、縮合環基であり、好ましい具体例は上述の通りである。
式（４０）で表されるアントラセン誘導体は、下記アントラセン誘導体（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）のいずれかであることが好ましく、適用する有機ＥＬ素子の構成や求める特性により選択される。
（アントラセン誘導体（Ａ））
当該アントラセン誘導体は、式（４０）におけるＡｒ１０１及びＡｒ１０２が、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数８〜５０の縮合環基である。当該アントラセン誘導体としては、Ａｒ１０１及びＡｒ１０２が同一の置換もしくは無置換の縮合環基である場合、及び異なる置換もしくは無置換の縮合環基である場合に分けることができる。
式（４０）におけるＡｒ１０１及びＡｒ１０２が異なる（置換位置の違いを含む）置換もしくは無置換の縮合環基であるアントラセン誘導体が特に好ましく、縮合環の好ましい具体例は上述した通りである。中でもナフチル基、フェナントリル基、ベンズアントリル基、９，９−ジメチルフルオレニル基、ジベンゾフラニル基が好ましい。
（アントラセン誘導体（Ｂ））
当該アントラセン誘導体は、式（４０）におけるＡｒ１０１及びＡｒ１０２の一方が置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の単環基であり、他方が置換もしくは無置換の環形成原子数８〜５０の縮合環基である。
好ましい形態として、Ａｒ１０２がナフチル基、フェナントリル基、ベンゾアントリル基、９，９−ジメチルフルオレニル基、ジベンゾフラニル基であり、Ａｒ１０１が単環基又は縮合環基が置換されたフェニル基である。
好ましい単環基、縮合環基の具体的な基は上述した通りである。
別の好ましい形態として、Ａｒ１０２が縮合環基であり、Ａｒ１０１が無置換のフェニル基である。この場合、縮合環基として、フェナントリル基、９，９−ジメチルフルオレニル基、ジベンゾフラニル基、ベンゾアントリル基が特に好ましい。
（アントラセン誘導体（Ｃ））
当該アントラセン誘導体は、式（４０）におけるＡｒ１０１及びＡｒ１０２が、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の単環基である。
好ましい形態として、Ａｒ１０１、Ａｒ１０２ともに置換もしくは無置換のフェニル基である。
さらに好ましい形態として、Ａｒ１０１が無置換のフェニル基であり、Ａｒ１０２が単環基、縮合環基を置換基として有するフェニル基である場合と、Ａｒ１０１、Ａｒ１０２がそれぞれ独立に単環基、縮合環基を置換基として有するフェニル基である場合がある。
前記置換基としての好ましい単環基、縮合環基の具体例は上述した通りである。さらに好ましくは、置換基としての単環基としてフェニル基、ビフェニル基、縮合環基として、ナフチル基、フェナントリル基、９，９−ジメチルフルオレニル基、ジベンゾフラニル基、ベンゾアントリル基である。
（ピレン誘導体）
下記式（４１）で表されるピレン誘導体は以下の化合物である。
Figure 2012049828
式（４１）中、Ａｒ１１１及びＡｒ２２２は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基である。
Ｌ２１及びＬ２２は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の２価のアリール基又は複素環基を示す。
ｍは０〜１の整数、ｎは１〜４の整数、ｓは０〜１の整数、ｔは０〜３の整数である。
また、Ｌ２１又はＡｒ１１１はピレンの１〜５位のいずれかに結合し、Ｌ２２又はＡｒ２２２はピレンの６〜１０位のいずれかに結合する。
式（４１）におけるＬ２１及びＬ２２は、好ましくは置換もしくは無置換のフェニレン基、置換もしくは無置換のビフェニレン基、置換もしくは無置換のナフチレン基、置換もしくは無置換のターフェニレン基及び置換もしくは無置換のフルオレニレン基及びこれら置換基の組合せからなる２価のアリール基である。
また、この置換基の例は上記と同様である。Ｌ２１及びＬ２２の置換基は、好ましくは、炭素数１〜２０のアルキル基である。
式（４１）におけるｍは、好ましくは０〜１の整数である。式（４１）におけるｎは、好ましくは１〜２の整数である。式（４１）におけるｓは、好ましくは０〜１の整数である。
式（４１）におけるｔは、好ましくは０〜２の整数である。
Ａｒ１１１及びＡｒ２２２のアリール基は、上記と同様である。
好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２０のアリール基、より好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜１６のアリール基、アリール基の好ましい具体例としては、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、フルオレニル基、ビフェニル基、アントリル基、ピレニル基である。
以上の式（２０）〜（２２）、（３０）〜（３３）、（４０）、（４１）を発光層におけるホスト物質として用いる場合、これらを２種以上併用してもよい。
発光層は、発光材料の他に、発光性ドーパント（燐光性ドーパント及び／又は蛍光性ドーパント）を含有してもよい。
蛍光性ドーパントは１重項励起子から発光することのできる化合物である。蛍光性ドーパントとしては、アミン系化合物、芳香族化合物、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体等のキレート錯体、クマリン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ビススチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体等から、要求される発光色に合わせて選ばれる化合物であることが好ましく、スチリルアミン化合物、スチリルジアミン化合物、アリールアミン化合物、アリールジアミン化合物がより好ましく、縮合多環アミン誘導体がさらに好ましい。これらの蛍光性ドーパントは単独でもまた複数組み合わせて使用してもよい。
縮合多環アミン誘導体としては、下記式（５０）で表されるものが好ましい。
Figure 2012049828
式（５０）中、Ｙは環形成炭素数１０〜５０の置換もしくは無置換の縮合アリール基を示す。
Ａｒ２０１、Ａｒ２０２は、それぞれ置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の複素環基を示す。
縮合アリール基とは、上記アリール基の中で２環以上の環構造が縮環した基である。
縮合アリール基としては、環形成炭素数１０〜５０（好ましくは環形成炭素数１０〜３０、より好ましくは環形成炭素数１０〜２０）の縮合アリール基であり、上記アリール基の具体例中、好ましくは、ナフチル基、アントリル基、ピレニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、フルオランテニル基、ナフタセニル基等が挙げられる。
Ｙの具体例としては、上記の縮合アリール基が挙げられ、好ましくは置換もしくは無置換のアントリル基、置換もしくは無置換のピレニル基、置換もしくは無置換のクリセニル基である。
Ａｒ２０１、Ａｒ２０２の好ましい例としては、置換もしくは無置換のフェニル基、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基等である。Ａｒ２０１、Ａｒ２０２の置換基の好ましい例としては、アルキル基、シアノ基、置換もしくは無置換のシリル基である。
ｎは１〜４の整数である。ｎは１〜２の整数であることが好ましい。
スチリルアミン化合物及びスチリルジアミン化合物としては、下記式（５１）及び（５２）で表されるものが好ましい。
Figure 2012049828
式（５１）中、Ａｒ３０１はｋ価の基であり、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、スチルベン基、スチリルアリール基、ジスチリルアリール基に対応するｋ価の基であり、Ａｒ３０２及びＡｒ３０３はそれぞれ環形成炭素数が６〜２０のアリール基であり、Ａｒ３０１、Ａｒ３０２及びＡｒ３０３は置換されていてもよい。
ｋは１〜４の整数であり、そのなかでもｋは１〜２の整数であるのが好ましい。Ａｒ３０１〜Ａｒ３０３のいずれか一つはスチリル基を含有する基である。さらに好ましくはＡｒ３０２又はＡｒ３０３の少なくとも一方はスチリル基で置換されている。
ここで、環形成炭素数が６〜２０のアリール基としては、具体的には上述したアリール基が挙げられ、好ましくはフェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナンスリル基、ターフェニル基等が挙げられる。
式（５２）中、Ａｒ３０４〜Ａｒ３０６は、ｖ価の置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜４０のアリール基である。ｖは１〜４の整数であり、そのなかでもｖは１〜２の整数であるのが好ましい。
ここで、式（５２）中の環形成炭素数が６〜４０のアリール基としては、具体的には上述したアリール基が挙げられ、ナフチル基、アントラニル基、クリセニル基又はピレニル基で示されるアリール基が好ましい。
尚、前記アリール基に置換する好ましい置換基としては、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアルコキシ基、環形成炭素数６〜４０のアリール基、環形成炭素数６〜４０のアリール基で置換されたアミノ基、環形成炭素数５〜４０のアリール基を有するエステル基、炭素数１〜６のアルキル基を有するエステル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
燐光性ドーパントは、３重項励起子から発光することのできる化合物である。
前記燐光性ドーパントは、金属錯体を含有し、前記金属錯体は、Ｉｒ，Ｐｔ，Ｏｓ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｒｅ及びＲｕから選択される金属原子と、配位子と、を有することが好ましい。特に、前記配位子は、オルトメタル結合を有することが好ましい。
燐光量子収率が高く、発光素子の外部量子効率をより向上させることができるという点で、Ｉｒ，Ｏｓ及びＰｔから選ばれる金属原子を含有する化合物であると好ましく、イリジウム錯体、オスミウム錯体、白金錯体等の金属錯体であるとさらに好ましく、中でもイリジウム錯体及び白金錯体がより好ましく、オルトメタル化イリジウム錯体が最も好ましい。
好ましい金属錯体の具体例を、以下に示す。
Figure 2012049828
Figure 2012049828
Figure 2012049828
Figure 2012049828
電子注入・輸送材料としては、電子を輸送する能力を持ち、陰極からの電子注入効果、発光層又は発光材料に対して優れた電子注入効果を有し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物が好ましい。
本発明の有機ＥＬ素子において、さらに効果的な電子注入材料は、金属錯体化合物及び含窒素複素環誘導体である。
前記金属錯体化合物としては、例えば、８−ヒドロキシキノリナートリチウム、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）亜鉛、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）ガリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）ベリリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）亜鉛等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
前記含窒素複素環誘導体としては、例えば、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、トリアゾール、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、フェナントロリン、ベンズイミダゾール、イミダゾピリジン等が好ましく、中でもベンズイミダゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、イミダゾピリジン誘導体が好ましい。
好ましい形態として、これらの電子注入材料にさらにドーパントを含有し、陰極からの電子の受け取りを容易にするため、より好ましくは有機層と陰極の界面近傍にアルカリ金属で代表されるドーパントをドープする。
ドーパントとしては、ドナー性金属、ドナー性金属化合物及びドナー性金属錯体が挙げられ、これら還元性ドーパントは１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
また、本発明における有機ＥＬ素子において、有機薄膜層として少なくとも電子輸送層を有し、下記式（６０）〜（６２）のいずれかで表される含窒素複素環誘導体が該電子輸送層に含有されていることが好ましい。
Figure 2012049828
 式（６０）〜（６２）中、Ｚ１、Ｚ２及びＺ３は、それぞれ独立に、窒素原子、炭素原子又はＣ−Ｈである。
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数３〜５０のヘテロアリール基、炭素数１〜２０のアルキル基、ハロゲン原子が置換した炭素数１〜２０のアルキル基又は炭素数１〜２０のアルコキシ基である。好ましくは置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のフェニル基等のアリール基である。
ｎは、０〜５の整数であり、ｎが２以上の整数であるとき、複数のＲ１は互いに同一でも異なっていてもよい。また、隣接する２つのＲ１同士が互いに結合して、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環を形成していてもよい。
Ａｒ１は、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数３〜５０のヘテロアリール基である。
Ａｒ２は、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、ハロゲン原子が置換した炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数３〜５０のヘテロアリール基である。
但し、Ａｒ１、Ａｒ２のいずれか一方は、置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜５０の縮合芳香族炭化水素環基（例えばナフチル基）又は置換もしくは無置換の環形成原子数９〜５０の縮合芳香族複素環基である。
Ａｒ３は、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリーレン基（例えばアントラセニレン基）又は置換もしくは無置換の環形成原子数３〜５０のヘテロアリーレン基である。
Ｌ１、Ｌ２及びＬ３は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリーレン基（例えばフェニレン基、フルオレニレン基）、又は置換もしくは無置換の環形成原子数９〜５０のヘテロ縮合環基である。
上記の他、有機ＥＬ素子の基板、陽極、陰極等の部材は、ＷＯ２００９／１０７５９６Ａ１、ＷＯ２００９／０８１８５７Ａ１、ＵＳ２００９／０２４３４７３Ａ１、ＵＳ２００８／００１４４６４Ａ１、ＵＳ２００９／００２１１６０Ａ１等記載の公知のものを適宜選択して用いることができる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
尚、下記合成例１〜１４において合成した中間体の構造は、以下の通りである。
Figure 2012049828
＜合成例１（中間体１の合成）＞
９−フェニルカルバゾール１７．７ｇ、ヨウ化カリウム６．０３ｇ、ヨウ素酸カリウム７．７８ｇ、硫酸５．９０ｍＬ及びエタノールを入れ、７５℃にて２時間反応させた。
冷却後、水、酢酸エチルを加えて分液、抽出した後、重曹水、水を用いて有機層を洗浄し、濃縮し、得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィー（トルエン）で精製し、得られた固体を減圧乾燥したところ、２１．８ｇの白色固体を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、中間体１と同定した。
＜合成例２（中間体２の合成）＞
アルゴン気流下、中間体１（１３．１ｇ）に脱水トルエン、脱水エーテルを加え、−４５℃に冷却し、ｎ−ブチルリチウムヘキサン溶液（１．５８Ｍ）を２５ｍＬ滴下して、攪拌しながら１時間かけて−５℃まで昇温した。再び−４５℃まで冷却し、ボロン酸トリイソプロピルエステル２５ｍＬをゆっくり滴下してから２時間反応させた。
室温に戻した後、１０％希塩酸溶液を加えて攪拌し、有機層を抽出した。飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ別後、濃縮した。得られた固体を、シリカゲルクロマトグラフィー（トルエン）で精製し、得られた固体をｎ−ヘキサンで洗浄し、減圧乾燥したところ、７．１０ｇの固体を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、中間体２と同定した。
＜合成例３（中間体３の合成）＞
アルゴン雰囲気下、９，９−ジメチル−１０−フェニル−９，１０−ジヒドロアクリジン（２８．５ｇ、１００ミリモル）、Ｎ−ブロモスクシンイミド（ＮＢＳ）（３５．６ｇ、２００ミリモル）、にジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（３５０ｍＬ）を入れ、室温で８時間撹拌した。反応終了後、試料を分液ロートに移し、水（５００ｍＬ）を加え、酢酸エチルにて抽出した。試料をカラムクロマトグラフィーで精製し、３５．４ｇの白色固体を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、中間体３と同定した。
＜合成例４（中間体４の合成）＞
アルゴン雰囲気下、９，９−ジメチル−１０−フェニル−９，１０−ジヒドロアクリジン（２８．５ｇ、１００ミリモル）、ＮＢＳ（１７．８ｇ、１００ミリモル）、にＤＭＦ（３５０ｍＬ）を入れ、室温で８時間撹拌した。反応終了後、試料を分液ロートに移し、水（５００ｍＬ）を加え、酢酸エチルにて抽出した。試料をカラムクロマトグラフィーで精製し、１８．４ｇの白色固体を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、中間体４と同定した。
＜合成例５（中間体５の合成）＞
アルゴン雰囲気下、中間体３（４．４ｇ）、フェニルボロン酸１．２ｇ、テトラキス（トリフェニルフォスフィン）パラジウム（０）９２ｍｇにトルエン１０ｍＬ、１，２−ジメトキシエタン１０ｍＬ、２Ｍ濃度の炭酸ナトリウム水溶液５ｍＬを加え、１０時間還流させながら加熱した。
反応終了後、直ちにろ過した後、水層を除去した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させた後、濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、２．１ｇの白色結晶を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、中間体５と同定した。
＜合成例６（中間体６の合成）＞
アルゴン気流下、９，９−ジメチル−９，１０−ジヒドロアクリジン２．１ｇ、１−ブロモ−３，５−ジフェニルベンゼン３．１ｇ、ｔ−ブトキシナトリウム１．３ｇ、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム４６ｍｇ、トリ−ｔｅｒｔ−ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート２９ｍｇ及び脱水トルエン５０ｍＬを入れ、８０℃にて８時間反応させた。
冷却後、水５００ｍＬを加え、混合物をセライト濾過し、濾液をトルエンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。これを減圧下で濃縮し、得られた粗生成物をカラム精製し、トルエンで再結晶し、それを濾取した後、乾燥したところ、４．０ｇの白色粉末を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、中間体６と同定した。
＜合成例７（中間体７の合成）＞
合成例４において、９，９−ジメチル−１０−フェニル−９，１０−ジヒドロアクリジンの代わりに中間体６を１０．０ｇ用いた以外は同様に反応を行ったところ、６．２ｇの白色粉末を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、中間体７と同定した。
＜合成例８（中間体８の合成）＞
合成例２において、中間体１の代わりに、中間体７を６．２ｇ用いた以外は同様に反応を行ったところ、３．２ｇの白色固体を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、中間体８と同定した。
＜合成例９（中間体９の合成）＞
アルゴン雰囲気下、中間体４（３２．７ｇ、８９．８ｍｍｏｌ）に、脱水キシレン２００ｍｌを加え、−３０℃に冷却した。１．６Ｍ濃度のｎ−ブチルリチウム−ヘキサン溶液６０ｍｌ（９６．０ｍｍｏｌ）を加え、１時間反応した。−７０℃に冷却した後、ホウ酸トリイソプロピル４５．９ｇ（２４４．０ｍｍｏｌ）を加えた。反応溶液を徐々に昇温し、室温で１時間撹拌した。その後、１０％塩酸溶液６４ｍｌを加え撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで抽出し、有機層を水で洗浄後、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥、濃縮した。残渣をヘキサンで洗浄することにより１７．７ｇの白色固体を得た。
＜合成例１０（中間体１０の合成）＞
アルゴン雰囲気下、３−ブロモカルバゾール９．８ｇ（４０．０ｍｍｏｌ）、中間体９（１４．５ｇ、４４．０ｍｍｏｌ）に、２ＭのＮａ２ＣＯ３水溶液４０ｍｌ（８０．０ｍｍｏｌ）、ジオキサン２００ｍｌ、ＰｄＣｌ２（ｄｐｐｆ）０．３３ｇ（０．４ｍｍｏｌ）を加えて、１２時間加熱還流攪拌した。
反応終了後、室温まで冷却した。試料を分液ロートに移し、水（１００ｍｌ）を加え、ジクロロメタンにて抽出した。ＭｇＳＯ４で乾燥後、ろ過、濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、９．０ｇの白色固体を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、中間体１０と同定した。
＜合成例１１（中間体１１の合成）＞
アルゴン雰囲気下、ジベンゾフラン７８．０ｇ（０．４６ｍｏｌ）に脱水テトラヒドロフラン６００ｍｌを加え、−３０℃に冷却し、１．６５Ｍ濃度のｎ−ブチルリチウムヘキサン溶液３００ｍｌ（０．５０ｍｏｌ）を滴下して、攪拌しながら１時間かけて室温まで昇温した。室温で５時間撹拌後、−６０℃まで冷却し、１，２−ジブロモエタン６０ｍｌ（０．７０ｍｏｌ）を１時間かけて滴下した。
室温で１５時間撹拌した後、氷水１０００ｍｌに注ぎ、ジクロロメタンにて抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、ＭｇＳＯ４で乾燥し、濾過、濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、テトラヒドロフラン／メタノールで洗浄し、７０ｇの固体を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、中間体１１と同定した。
＜合成例１２（中間体１２の合成）＞
アルゴン雰囲気下、４−ヨードブロモベンゼン２８．３ｇ（１００．０ｍｍｏｌ）、ジベンゾフラン−４−ボロン酸２２．３ｇ（１０５．０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ[ＰＰｈ３]４ ２．３１ｇ（２．００ｍｍｏｌ）にトルエン１５０ｍｌ、ジメトキシエタン１５０ｍｌ、２Ｍ Ｎａ２ＣＯ３水溶液１５０ｍｌ（３００．０ｍｍｏｌ）を加え、１０時間加熱還流攪拌した。
反応終了後、試料を分液ロートに移しジクロロメタンにて抽出した。有機層をＭｇＳＯ４で乾燥後、ろ過、濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、２６．２ｇの白色固体を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、中間体１２と同定した。
＜合成例１３（中間体１３の合成）＞
窒素雰囲気下、ジベンゾフラン１５０ｇ（０．８９ｍｏｌ）に酢酸１０００ｍｌを加え加熱溶解させた。さらに、臭素１８８ｇ（１．１８ｍｏｌ）を滴下して加えた後、室温で２０時間撹拌した。析出した結晶を濾取し、酢酸、水で順次洗浄した。粗生成物をメタノールにより数回再結晶を繰り返し、６６．８ｇの白色結晶を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、中間体１３と同定した。
＜合成例１４（中間体１４の合成）＞
アルゴン雰囲気下、ジベンゾチオフェン４８．２ｇ（２６１．６ｍｍｏｌ）に脱水テトラヒドロフラン４８０ｍｌを加え、−３０℃に冷却し、１．６０Ｍ濃度のｎ−ブチルリチウムヘキサン溶液１６４ｍｌ（２６２．０ｍｏｌ）を滴下して、攪拌しながら１時間かけて室温まで昇温した。室温で３時間撹拌後、−６０℃まで冷却し、１，２−ジブロモエタン７３．７ｇ（３９３ｍｍｏｌ）を脱水テトラヒドロフラン５０ｍｌに溶かした溶液を１時間かけて滴下した。
室温で１５時間撹拌した後、氷水４００ｍｌに注ぎ、トルエンにて抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、ＭｇＳＯ４で乾燥し、濾過、濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルクロマトグラフィーで精製した。粗生成物をヘプタンにより数回再結晶を繰り返し、３３．１ｇの白色結晶を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、下記中間体１４と同定した。
下記合成実施例１〜８において製造した本発明の芳香族複素環誘導体の構造は以下の通りである。
Figure 2012049828
＜合成実施例１（芳香族複素環誘導体（Ｈ１）の製造）＞
アルゴン雰囲気下、中間体５を４．４ｇ、中間体２を３．０ｇ、テトラキス（トリフェニルフォスフィン）パラジウム（０）９２ｍｇにトルエン１０ｍＬ、１，２−ジメトキシエタン１０ｍＬ、２Ｍ濃度の炭酸ナトリウム水溶液５ｍＬを加え、１０時間還流させながら加熱した。
反応終了後、直ちにろ過した後、水層を除去した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させた後、濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、４．０ｇの白色結晶を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、白色粉末を芳香族複素環誘導体（Ｈ１）と同定した。
＜合成実施例２（芳香族複素環誘導体（Ｈ２）の製造）＞
合成実施例１において、中間体５の代わりに中間体３を４．４ｇ、中間体２を６．３ｇ用いた以外は同様に反応を行ったところ、５．４ｇの白色粉末を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、白色粉末を芳香族複素環誘導体（Ｈ２）と同定した。
＜合成実施例３（芳香族複素環誘導体（Ｈ３）の製造）＞
合成実施例１において、中間体５の代わりに中間体７を５．２ｇ、中間体２の代わりに中間体８を４．８ｇ用いた以外は同様に反応を行ったところ、６．３ｇの白色粉末を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、白色粉末を芳香族複素環誘導体（Ｈ３）と同定した。
＜合成実施例４（芳香族複素環誘導体（Ｈ４）の製造）＞
アルゴン雰囲気下、中間体１０（４．５ｇ、１０．０ｍｍｏｌ）、中間体１１（２．５ｇ、１０．０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．１４ｇ、０．１５ｍｍｏｌ）、Ｐ（ｔＢｕ）３ＨＢＦ４（０．０８７ｇ、０．３ｍｍｏｌ）、ｔ−ブトキシナトリウム（１．９ｇ、２０．０ｍｍｏｌ）に、無水キシレン５０ｍｌを加えて８時間加熱還流した。
反応終了後、反応液を５０℃に冷却し、セライト、及びシリカゲルを通して濾過を行い、濾液を濃縮した。得られた濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し白色固体を得た。粗生成物をトルエンにて再結晶し、３．１ｇの白色結晶を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、芳香族複素環誘導体（Ｈ４）と同定した。
＜合成実施例５（芳香族複素環誘導体（Ｈ５）の製造）＞
合成実施例４において、中間体１１の代わりに中間体１２を３．２ｇ用いた以外は同様に反応を行ったところ、４．８ｇの白色粉末を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、白色粉末を芳香族複素環誘導体（Ｈ５）と同定した。
＜合成実施例６（芳香族複素環誘導体（Ｈ６）の製造）＞
合成実施例４において、中間体１１の代わりに中間体１３を２．５ｇ用いた以外は同様に反応を行ったところ、３．７ｇの白色粉末を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、白色粉末を芳香族複素環誘導体（Ｈ６）と同定した。
＜合成実施例７（芳香族複素環誘導体（Ｈ７）の製造）＞
合成実施例４において、中間体１１の代わりに中間体１４を２．６ｇ用いた以外は同様に反応を行ったところ、１．９ｇの白色粉末を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、白色粉末を芳香族複素環誘導体（Ｈ７）と同定した。
＜合成実施例８（芳香族複素環誘導体（Ｈ８）の製造）＞
合成実施例４において、中間体１１の代わりに２−ブロモジベンゾチオフェンを２．６ｇ用いた以外は同様に反応を行ったところ、３．２ｇの白色粉末を得た。ＦＤ−ＭＳの分析により、白色粉末を芳香族複素環誘導体（Ｈ８）と同定した。
実施例１−１
（有機ＥＬ素子の作製）
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍのＩＴＯ透明電極付きガラス基板（ジオマティック社製）に、イソプロピルアルコール中で５分間の超音波洗浄を施し、さらに、３０分間のＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）オゾン洗浄を施した。
洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に前記透明電極を覆うようにして下記電子受容性化合物（Ａ）を蒸着し、膜厚５ｎｍのＡ膜を成膜した。このＡ膜上に、第１正孔輸送材料として下記芳香族アミン誘導体（Ｘ１）を蒸着し、膜厚１２０ｎｍの第１正孔輸送層を成膜した。第１正孔輸送層の成膜に続けて、第２正孔輸送材料として前記合成実施例１で得た芳香族複素環誘導体（Ｈ１）を蒸着し、膜厚２０ｎｍの第２正孔輸送層を成膜した。
この正孔輸送層上に、燐光用ホストである化合物（Ｂ）と燐光用ドーパントであるＩｒ（ｐｐｙ）３とを厚さ４０ｎｍで共蒸着し、燐光発光層を得た。Ｉｒ（ｐｐｙ）３の濃度は、１５質量％であった。
続いて、この燐光発光層上に、厚さ２０ｎｍの化合物（Ｃ）、厚さ１ｎｍのＬｉＦ、厚さ８０ｎｍの金属Ａｌを順次積層し、陰極を得た。尚、電子注入性電極であるＬｉＦについては、１Å／ｍｉｎの速度で形成した。
Figure 2012049828
（有機ＥＬ素子の発光性能評価）
以上のように作製した有機ＥＬ素子を直流電流駆動により発光させ、輝度（Ｌ）、電流密度を測定し、電流密度１ｍＡ／ｃｍ２における発光効率（ｃｄ／Ａ）、駆動電圧（Ｖ）を求めた。
さらに初期輝度１００００ｃｄ／ｍ２における素子寿命（半減寿命）を求めた。結果を表１に示す。
＜実施例１−２〜１−８＞
（有機ＥＬ素子の製造及び発光性能評価）
実施例１−１において、第２正孔輸送材料として芳香族複素環誘導体（Ｈ１）の代わりに、表１に記載の芳香族複素環誘導体を用いた以外は、実施例１−１と同様にして有機ＥＬ素子を作製し、評価した。結果を表１に示す。
＜比較例１−１、１−２＞
（有機ＥＬ素子の製造及び発光性能評価）
実施例１において、第２正孔輸送材料として芳香族複素環誘導体（Ｈ１）の代わりに、下記比較化合物１及び比較化合物２を用いた以外は、実施例１−１と同様にして有機ＥＬ素子を作製し、評価した。結果を表１に示す。
Figure 2012049828
Figure 2012049828
表１より、正孔輸送層に本発明の芳香族複素環誘導体を用いた有機ＥＬ素子は、比較化合物に比べ、高い発光効率が得られ、長寿命化することがわかる。
＜実施例２−１＞
（有機ＥＬ素子の作製）
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍのＩＴＯ透明電極付きガラス基板（ジオマティック社製）に、イソプロピルアルコール中で５分間の超音波洗浄を施し、さらに、３０分間のＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）オゾン洗浄を施した。
洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に前記透明電極を覆うようにして前記電子受容性化合物（Ａ）を蒸着し、膜厚５ｎｍのＡ膜を成膜した。このＡ膜上に、第１正孔輸送材料として前記芳香族アミン誘導体（Ｘ１）を蒸着し、膜厚７０ｎｍの第１正孔輸送層を成膜した。第１正孔輸送層の成膜に続けて、第２正孔輸送材料として前記合成実施例１で得た芳香族複素環誘導体（Ｈ１）を蒸着し、膜厚２０ｎｍの第２正孔輸送層を成膜した。
この正孔輸送層上に、燐光用ホストである化合物（Ｂ）と燐光用ドーパントであるＦＩｒｐｉｃとを厚さ４０ｎｍで共蒸着し、燐光発光層を得た。ＦＩｒｐｉｃの濃度は、１５質量％であった。
続いて、この燐光発光層上に、厚さ２０ｎｍの前記化合物（Ｃ）、厚さ１ｎｍのＬｉＦ、厚さ８０ｎｍの金属Ａｌを順次積層し、陰極を得た。尚、電子注入性電極であるＬｉＦについては、１Å／ｍｉｎの速度で形成した。
Figure 2012049828
（有機ＥＬ素子の発光性能評価）
以上のように作製した有機ＥＬ素子を直流電流駆動により発光させ、輝度（Ｌ）、電流密度を測定し、電流密度１ｍＡ／ｃｍ２における発光効率（ｃｄ／Ａ）、駆動電圧（Ｖ）を求めた。
さらに初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２における素子寿命（半減寿命）を求めた。結果を表２に示す。
＜実施例２−２、２−３＞
実施例２−１において、第２正孔輸送材料として芳香族複素環誘導体（Ｈ１）の代わりに、前記化合物（Ｈ２）、（Ｈ３）を用いた以外は、実施例２−１と同様にして有機ＥＬ素子を作製し、評価した。結果を表２に示す。
＜比較例２−１、２−２＞
実施例２−１において、第２正孔輸送材料として芳香族複素環誘導体（Ｈ１）の代わりに、前記比較化合物１、２を用いた以外は、実施例２−１と同様にして有機ＥＬ素子を作製し、評価した。結果を表２に示す。
Figure 2012049828
表２より、正孔輸送層に本発明の芳香族複素環誘導体を用いた有機ＥＬ素子は、比較化合物に比べ、高い発光効率が得られ、長寿命化することがわかる。
本発明の芳香族複合環誘導体は蛍光型及び燐光型の有機ＥＬ素子に用いることができる。
本発明の有機ＥＬ素子は、壁掛けテレビのフラットパネルディスプレイ等の平面発光体、複写機、プリンター、液晶ディスプレイのバックライト又は計器類等の光源、表示板、標識灯等に利用できる。
上記に本発明の実施形態及び／又は実施例を幾つか詳細に説明したが、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施形態及び／又は実施例に多くの変更を加えることが容易である。従って、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。
この明細書に記載の文献の内容を全てここに援用する。

Claims (14)

  1. 下記式（１）で表される芳香族複素環誘導体。
    Figure 2012049828
     ［式（１）において、
    Ｘは、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲａＲｂを表わす。
    Ｙ及びＷは、それぞれ独立に、ＮＲｃ、酸素原子、硫黄原子を表わす。
    Ｚは、単結合、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲａＲｂを表わす。
    Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃは、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数７〜２５のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基を表わす。
    Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数７〜２５のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。
    ａ、ｂ及びｄは、それぞれ独立に、０〜４の整数を表す。
    ｃは、０〜３の整数を表す。
    ａ〜ｄが２以上の整数の場合、それぞれ独立に、２以上のＲ１〜Ｒ４同士が互いに結合して飽和もしくは不飽和の２価の基を形成してもよい。
    ｍ及びｎは、それぞれ独立に、０〜４の整数を表す。
    前記「置換もしくは無置換の各基」の置換基は、炭素数１〜１５のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５のアルコキシ基、炭素数７〜２５のアラルキル基、炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、炭素数１〜１５のフルオロアルコキシ基、シリル基、炭素数３〜３０のアルキルシリル基、炭素数８〜３０のアリールシリル基、環形成炭素数６〜２４のアリール基、環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基、環形成炭素数６〜２４のアリールオキシ基、環形成原子数５〜２４のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子及びシアノ基からなる群より選ばれる基である。
    但し、前記置換基は、９，１０−ジヒドロアクリジニル基ではない。］
  2. 下記式（２）で表される請求項１に記載の芳香族複素環誘導体。
    Figure 2012049828
     ［式（２）において、
    Ｘは、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲａＲｂを表わす。
    Ｙ及びＷは、それぞれ独立に、ＮＲｃ、酸素原子、硫黄原子を表わす。
    Ｚは、単結合、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲａＲｂを表わす。
    Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃは、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数７〜２５のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基を表わす。
    Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数７〜２５のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。
    ａ及びｄは、それぞれ独立に、０〜４の整数を表す。
    ｂ及びｃは、０〜３の整数を表す。
    ａ〜ｄが２以上の整数の場合、それぞれ独立に、２以上のＲ１〜Ｒ４同士が互いに結合して飽和もしくは不飽和の２価の基を形成してもよい。
    前記「置換もしくは無置換の各基」の置換基は、炭素数１〜１５のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５のアルコキシ基、炭素数７〜２５のアラルキル基、炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、炭素数１〜１５のフルオロアルコキシ基、シリル基、炭素数３〜３０のアルキルシリル基、炭素数８〜３０のアリールシリル基、環形成炭素数６〜２４のアリール基、環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基、環形成炭素数６〜２４のアリールオキシ基、環形成原子数５〜２４のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子及びシアノ基からなる群より選ばれる基である。
    但し、前記置換基は、９，１０−ジヒドロアクリジニル基ではない。］
  3. 下記式（３）で表される請求項２に記載の芳香族複素環誘導体。
    Figure 2012049828
     ［式（３）において、
    Ｘは、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲａＲｂを表わす。
    Ｙ及びＷは、それぞれ独立に、ＮＲｃ、酸素原子、硫黄原子を表わす。
    Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃは、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数７〜２５のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基を表わす。
    Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数７〜２５のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。
    ａ及びｄは、それぞれ独立に、０〜４の整数を表す。
    ｂ及びｃは、０〜３の整数を表す。
    ａ〜ｄが２以上の整数の場合、それぞれ独立に、２以上のＲ１〜Ｒ４同士が互いに結合して飽和もしくは不飽和の２価の基を形成してもよい。
    前記「置換もしくは無置換の各基」の置換基は、炭素数１〜１５のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５のアルコキシ基、炭素数７〜２５のアラルキル基、炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、炭素数１〜１５のフルオロアルコキシ基、シリル基、炭素数３〜３０のアルキルシリル基、炭素数８〜３０のアリールシリル基、環形成炭素数６〜２４のアリール基、環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基、環形成炭素数６〜２４のアリールオキシ基、環形成原子数５〜２４のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子及びシアノ基からなる群より選ばれる基である。
    但し、前記置換基は、９，１０−ジヒドロアクリジニル基ではない。］
  4. 下記式（４）で表される請求項３に記載の芳香族複素環誘導体。
    Figure 2012049828
     ［式（４）において、
    Ｘは、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲａＲｂを表わす。
    Ｙ及びＷは、それぞれ独立に、ＮＲｃ、酸素原子、硫黄原子を表わす。
    Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃは、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数７〜２５のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基を表わす。
    Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数７〜２５のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜１５のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜２４のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜２４のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。
    ａ及びｄは、それぞれ独立に、０〜４の整数を表す。
    ｂ及びｃは、０〜３の整数を表す。
    ａ〜ｄが２以上の整数の場合、それぞれ独立に、２以上のＲ１〜Ｒ４同士が互いに結合して飽和もしくは不飽和の２価の基を形成してもよい。
    前記「置換もしくは無置換の各基」の置換基は、炭素数１〜１５のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５のアルコキシ基、炭素数７〜２５のアラルキル基、炭素数１〜１５のフルオロアルキル基、炭素数１〜１５のフルオロアルコキシ基、シリル基、炭素数３〜３０のアルキルシリル基、炭素数８〜３０のアリールシリル基、環形成炭素数６〜２４のアリール基、環形成原子数５〜２４のヘテロアリール基、環形成炭素数６〜２４のアリールオキシ基、環形成原子数５〜２４のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子及びシアノ基からなる群より選ばれる基である。
    但し、前記置換基は、９，１０−ジヒドロアクリジニル基ではない。］
  5. 前記ＸがＣＲａＲｂで表される請求項１〜４のいずれかに記載の芳香族複素環誘導体。
  6. 前記ＹがＮＲｃで表される請求項１〜５のいずれかに記載の芳香族複素環誘導体。
  7. 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料である請求項１〜６のいずれかに記載の芳香族複素環誘導体。
  8. 有機エレクトロルミネッセンス素子用正孔輸送材料である請求項７に記載の芳香族複素環誘導体。
  9. 陽極と陰極と、
    前記陽極と陰極の間に１以上の有機薄膜層を備え、
    前記有機薄膜層の１層以上が、請求項１〜８のいずれかに記載の芳香族複素環誘導体を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
  10. 前記有機薄膜層が、正孔輸送層及び／又は正孔注入層を有し、前記正孔輸送層及び／又は正孔注入層が、前記芳香族複素環誘導体を含有している請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  11. 前記正孔輸送層及び／又は正孔注入層に、下記式（１０）で表される化合物を含有する層が接合されている請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure 2012049828
     ［式（１０）中、Ｒ７〜Ｒ１２は、それぞれ独立にシアノ基、−ＣＯＮＨ２、カルボキシ基、もしくは−ＣＯＯＲ１３（Ｒ１３は、炭素数１〜２０のアルキル基である）であるか、又はＲ７及びＲ８、Ｒ９及びＲ１０、又はＲ１１及びＲ１２が互いに結合して−ＣＯ−Ｏ−ＣＯ−で示される基である。］
  12. 前記有機薄膜層が発光層を有し、前記発光層が燐光発光性材料を含有する請求項９〜１１のいずれか記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  13. 前記燐光発光材料がイリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）又は白金（Ｐｔ）金属のオルトメタル化錯体である請求項１２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  14. 前記有機薄膜層が電子輸送層を有し、前記電子輸送層が下記式のいずれかで表される含窒素複素環誘導体を含有している請求項９〜１３のいずれか記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure 2012049828
     （式中、Ｚ１、Ｚ２及びＺ３は、それぞれ独立に、窒素原子、炭素原子又はＣ−Ｈである。
    Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数３〜５０のヘテロアリール基、炭素数１〜２０のアルキル基、ハロゲン原子が置換した炭素数１〜２０のアルキル基又は炭素数１〜２０のアルコキシ基である。
    ｎは、０〜５の整数であり、ｎが２以上の整数であるとき、複数のＲ１は互いに同一でも異なっていてもよい。また、隣接する２つのＲ１同士が互いに結合して、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環を形成していてもよい。
    Ａｒ１は、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数３〜５０のヘテロアリール基である。
    Ａｒ２は、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、ハロゲン原子が置換した炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数３〜５０のヘテロアリール基である。
    但し、Ａｒ１、Ａｒ２のいずれか一方は、置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜５０の縮合芳香族炭化水素環基又は置換もしくは無置換の環形成原子数９〜５０の縮合芳香族複素環基である。
    Ａｒ３は、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリーレン基又は置換もしくは無置換の環形成原子数３〜５０のヘテロアリーレン基である。
    Ｌ１、Ｌ２及びＬ３は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリーレン基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数９〜５０のヘテロ縮合環基である。）
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