TW201333160A - 咔唑化合物，有機電致發光元件用材料及有機電致發光元件 - Google Patents

咔唑化合物，有機電致發光元件用材料及有機電致發光元件 Download PDF

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Nobuhiro Yabunouchi
Kumiko Hibino
Kazuki Nishimura
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Abstract

本發明之化合物為下述一般式(1)所表示者。前述一般式(1)中，A1及A2之至少1個表示取代或無取代之含氮芳香族雜環基。有機電致發光元件用材料係含有前述一般式(1)所表示之化合物。有機電致發光元件係在陽極與陰極之間具備有機薄膜層，而有機薄膜層含有前述一般式(1)所表示之化合物。□

Description

咔唑化合物，有機電致發光元件用材料及有機電致發光元件
本發明係關於咔唑化合物、有機電致發光元件用材料及有機電致發光元件。
對有機電致發光元件(以下，亦有稱為有機EL元件)施加電壓時，則分別由陽極注入電洞並由陰極注入電子於發光層。且，在發光層中經注入之電洞與電子進行再結合而形成激子。此時，依據電子自旋之統計法則，單重態激子與三重態激子以25%：75%之比例生成。若依照發光原理進行分類，螢光型中因係使用單重態激子所致之發光，內部量子效率之界限通稱為25%。另一方面，已知在磷光型中因係使用三重態激子所致之發光，而由單重態激子有效率地進行系間交差時，其內部量子效率則可提高至100%。
過往，有機EL元件中，因應螢光型及磷光型之發光 機制，而施以最佳之元件設計。特別係關於磷光型之有機EL元件中，因其發光特性，已知單純轉用螢光元件技術則無法取得高性能元件。其理由一般係認為如以下所致。
首先，磷光發光由於係利用三重態激子之發光，則必須使發光層所用之化合物之能隙變大。其理由係因為一化合物之單重態能量(即係最低激發單重態狀態與基底狀態之能量之差)之值通常係比該化合物之三重態能量(即係最低激發三重態狀態與基底狀態之能量之差)之值還大。
因此，為了可使磷光發光性摻雜劑材料之三重態能量有效地封閉於元件內，首先，必須使用具有比磷光發光性摻雜劑材料之三重態能量還大之三重態能量之主材料於發光層中。並且，在設置鄰接於發光層之電子輸送層及電洞輸送層時，在電子輸送層及電洞輸送層中亦必須使用具有比磷光發光性摻雜劑材料還大之三重態能量之化合物。因此，基於過往之有機EL元件之元件設計思想時，磷光型之有機EL元件中，與螢光型之有機EL元件所用之化合物相比，則會連繫至使用具有較大之能隙之化合物。其結果係磷光型之有機EL元件全體驅動電壓上昇。
又，螢光型之有機EL元件中為有用之高氧化耐性或還原耐性之烴系化合物，因其π電子雲之擴張較大，故能隙為小。因此，在磷光型之有機EL元件中，難以選擇此般烴系之化合物，而係選擇含有氧或氮等之雜原子之有機化合物。但，使用含雜原子之有機化合物於發光層中之磷光型有機EL元件，與螢光型之有機EL元件相比，則具 有壽命較短之問題。
並且，磷光發光性摻雜劑材料之三重態激子之激子緩和速度與單重態激子相比，因非常之長亦對元件性能產生較大影響。
即，來自單重態激子之發光，由於與發光連繫之緩和速度較快，不易引起向發光層之周邊層(例如，電洞輸送層或電子輸送層)之激子擴散，而可期待有效率的發光。
另一方面，來自三重態激子之發光係基於自旋禁止躍遷之發光，而緩和速度較慢。因此，激子容易擴散至發光層之周邊層，由特定之磷光發光性化合物以外則會造成熱性能量失活。亦即，磷光型之有機EL元件中，與螢光型之有機EL元件相比，電子及電洞之再結合領域之控制則變為更加重要。
根據如以上般之理由，為了使磷光型之有機EL元件更高性能化，則必須選擇與螢光型之有機EL元件相異之材料及元件設計。
作為磷光型之有機EL元件所使用之化合物，過往已知有咔唑衍生物。咔唑衍生物顯現高三重態能量，且具有已知作為電洞輸送性材料之主要骨架之咔唑骨架。至今咔唑衍生物係使用作為有用之磷光主材料。
文獻1(日本特開2004-217557號公報)及2中揭示將2個咔唑環經由連結基結合之化合物使用作為有機EL元件用材料。又，文獻3(日本特開2006-199679號公報)中揭示將2個咔唑之9位(N位)彼此經由連結基Z 而連結，並且對此連結基Z導入含氮雜環基之N,N-咔唑化合物使用作為有機EL元件用材料。
但，依然仍要求提高有機EL元件之發光效率，期望開發可使發光效率提升之化合物、及包含該化合物之有機EL元件用材料。
本發明之目的在於提供可使有機電致發光元件之發光效率提升之新穎化合物、及包含該化合物之有機電致發光元件用材料。並且，本發明之目的在於使用該化合物或該有機電致發光元件用材料，使有機電致發光元件之發光效率提升。
本發明者們為了達成前述目的，經過精心重複研究之結果發現在2個咔唑或氮雜咔唑(azacarbazole)(以下，將此等稱為咔唑衍生物)受到連結之雙咔唑衍生物中，藉由將2個咔唑衍生物以特定之連結基進行連結，並且在已被連結之2個咔唑衍生物中至少任一個之咔唑衍生物之9位上使取代或無取代之含氮芳香族雜環基直接地或經由其他連結基鍵結，即可提升使用該雙咔唑衍生物之有機電致發光元件之發光效率。
本發明者等基此此般知識見解，而完成了本發明。
本發明之化合物係下述一般式(1)所表示者。
(前述一般式(1)中，A1及A2係各自獨立表示取代或無取代之環形成碳數6~30之芳香族烴基、或取代或無取代之環形成碳數1~30之芳香族雜環基。但，A1及A2之至少1個表示取代或無取代之含氮芳香族雜環基。
前述一般式(1)中，Y1~Y16係各自獨立表示CR或氮原子。但，Y5~Y12中與L3鍵結者為碳原子。前述CR中，R互相獨立表示，氫原子、取代或無取代之環形成碳數6~30之芳香族烴基、取代或無取代之環形成碳數1~30之芳香族雜環基、取代或無取代之碳數1~30之直鏈、分支或環狀之烷基、取代或無取代之碳數1~30之烷氧基、取代或無取代之環形成碳數6~30之芳氧基、取代或無取代之碳數7~30之芳烷基、取代或無取代之碳數1~30之鹵烷基、取代或無取代之碳數1~30之鹵烷氧基、取代或無取代之碳數3~30之烷矽基、 取代或無取代之碳數8~40之二烷基芳矽基、取代或無取代之碳數13~50之烷基二芳矽基、取代或無取代之碳數18~60之三芳矽基、取代或無取代之碳數2~30之烯基、取代或無取代之碳數2~30之炔基、鹵素原子、氰基、羥基、硝基、或羧基。
R係複數存在時，複數之R可各自為相同或相異。但，Y1~Y16之中，鄰接之2個為CR時，鄰接之CR中之R之一部分彼此結合而形成環構造亦可。
前述一般式(1)中，L1及L2係各自獨立表示單鍵或連結基。
前述一般式(1)中，L3表示下述一般式(2)~(4)之任一式所表示之連結基，或由下述一般式(2)~(4)所表示之連結基所組合而成之複合連結基。)
(前述一般式(2)~(4)中，Y17~Y34係各自獨立表示CH或氮原子。
前述一般式(2)~(4)中，n、m及p係各自獨立表示1~5之整數。但，L3係為由上述一般式(2)~(4)所表示之連結基所組合而成之複合連結基時，n+m+p為1~5之整數。)
本發明之化合物中，前述一般式(1)中之A1及A2之至少任一者係以下述一般式(5)所表示者為佳。
(前述一般式(5)中，X1~X5係各自獨立表示CRb或氮原子。但，X1~X5之中至少1個為氮原子，X1~X5之中與L1或L2鍵結者為碳原子。
前述CRb中，Rb表示氫原子或取代基。但，X1~X5之中，鄰接之2個為CRb時，鄰接之CRb中之Rb之一部分彼此鍵結而形成環構造亦可。
Rb係複數存在時，複數之Rb係各自相同或相異。)
本發明之化合物中，前述一般式(2)~(4)中之Y17~Y34係以CH為佳。
本發明之化合物中，前述一般式(1)中之A1或A2之至任一者係以取代或無取代之嘧啶基，或取代或無取代之三嗪基為佳。
本發明之化合物中，前述一般式(2)中之n、前述一般式(3)中之m、前述一般式(4)中之p係以各自獨立表示1~3之整數為佳。
本發明之化合物中，前述一般式(1)中之L3係以上述一般式(2)所表示之連結基為佳。
本發明之化合物中，前述一般式(1)中所表示之化合物係以下述一般式(6)~(8)之任一者所表示者為佳。
(前述一般式(6)中，A1、A2、Y1~Y5、Y7~Y10、Y12~Y16、L1、L2及L3係分別與前述一般式(1)中同義，Y6及Y11表示碳原子。
前述一般式(7)中，A1、A2、Y1~Y5、Y7~Y9、Y11~Y16、L1、L2及L3係分別與前述一般式(1)中同義，Y6及Y10表示碳原子。
前述一般式(8)中，A1、A2、Y1~Y6、Y8~Y9、Y11~Y16、L1、L2及L3係分別與前述一般式(1)中同義，Y7及Y10表示碳原子。)
本發明之化合物中，係以前述一般式(1)中之Y5~Y12之中與L3鍵結者為碳原子，其以外之Y5~Y12為CH為佳。
本發明之化合物中，係以前述一般式(1)中之A1及A2之一者為取代或無取代之環形成碳數1~30之芳香族雜環基，另一者為取代或無取代之環形成碳數6~30之芳香族烴基為佳。
本發明之有機EL元件用材料包含上述本發明之化合物之任一者。
本發明之有機電致發光元件具有陰極、陽極、與配置 於前述陰極與前述陽極之間之包含發光層之1層以上之有機薄膜層，
前述有機薄膜層之至少1層含有上述本發明之化合物之任一者。
本發明之有機電致發光元件中，前述發光層係以含有上述本發明之化合物之任一者為佳。
本發明之有機電致發光元件中，前述發光層係以含有磷光發光性材料為佳。
本發明之有機電致發光元件中，前述磷光發光性材料係以選自銥(Ir)、鋨(Os)、及鉑(Pt)之金屬原子之鄰位金屬化錯合物為佳。
根據本發明，可提供可使有機電致發光元件之發光效率提升之新穎化合物，包含該化合物之有機電致發光元件用材料。並且，根據本發明，使用該化合物或該有機電致發光元件用材料，可提高有機電致發光元件之發光效率。
1‧‧‧有機EL元件
2‧‧‧基板
3‧‧‧陽極
4‧‧‧陰極
5‧‧‧電洞注入層
6‧‧‧電洞輸送層
7‧‧‧發光層
8‧‧‧電子輸送層
9‧‧‧電子注入層
10‧‧‧有機化合物層
圖1為展示本發明之實施形態之有機EL元件之一例之概略構成圖。
圖2A為展示化合物A之化學式之圖。
圖2B為展示前述化合物A之分子軌道圖之圖。
圖3A為展示化合物B之化學式之圖。
圖3B為展示前述化合物B之分子軌道圖之圖。
以下，具體地說明關於本發明。
[化合物]
本發明之化合物為下述一般式(1)所表示者。
前述一般式(1)中，A1及A2係各自獨立表示取代或無取代之環形成碳數6~30之芳香族烴基、或取代或無取代之環形成碳數1~30之芳香族雜環基。但，A1及A2之至少1個為取代或無取代之含氮芳香族雜環基。
前述一般式(1)中，Y1~Y16係各自獨立表示CR或氮原子。但，Y5~Y12之中，與L3鍵結者為碳原子。
前述CR為在碳原子(C)上鍵結有R者。
前述CR中，R係相互獨立表示氫原子、取代或無取代之環形成碳數6~30之芳香族烴基、取代或無取代之環形成碳數1~30之芳香族雜環基、取代或無取代之碳數1~30之直鏈、分支或環狀之烷基、取代或無取代之碳數1~30之烷氧基、取代或無取代之環形成碳數6~30之芳氧基、取代或無取代之碳數7~30之芳烷基、取代或無取代之碳數1~30之鹵烷基、取代或無取代之碳數1~30之鹵烷 氧基、取代或無取代之碳數3~30之烷矽基、取代或無取代之碳數8~40之二烷基芳矽基、取代或無取代之碳數13~50之烷基二芳矽基、取代或無取代之碳數18~60之三芳矽基、鹵素原子、氰基、羥基、硝基、或羧基。R係複數存在時，複數之R可各自為相同或相異。但，Y1~Y16之中，鄰接之2個為CR時，鄰接之CR中之R之一部份彼此鍵結而形成環構造亦可。
本發明之化合物中，係以前述一般式(1)中之A1及A2之至少任一者為下述一般式(5)所表示者為佳。
前述一般式(5)中X1~X5係各自獨立表示CRb或氮原子。此CRb為在碳原子(C)上鍵結有Rb者。
但，X1~X5之中至少1個為氮原子，X1~X5之中與L1或L2鍵結者為碳原子。
前述CRb中，Rb表示氫原子或取代基。但，X1~X5之中，鄰接之2個為CRb時，鄰接之CRb中之Rb之一部分彼此鍵結而形成環構造亦可。
Rb係複數存在時，複數之Rb可各自為相同或相異。
前述CRb中，作為Rb之取代基，可舉出從前述CR中之R中舉出之基去除氫原子之基。
前述一般式(5)之前述CRb中之Rb係以氫、取代或無取代之環形成碳數6~30之芳香族烴基、或、取代或無 取代之環形成碳數1~30之芳香族雜環基為佳。
前述一般式(5)所表示之含氮芳香族雜環基係以具有嘧啶骨架之雜環基、或具有三嗪骨架之雜環基為佳。
作為具有嘧啶骨架之雜環基，例如可舉出取代或無取代之嘧啶基。作為嘧啶基，可舉出2-嘧啶基、4-嘧啶基、5-嘧啶基、6-嘧啶基。
作為具有三嗪骨架之雜環基，例如可舉出取代或無取代之三嗪基。三嗪基係由三嗪環所形成之基，且三嗪環係有1,2,3-三嗪、1,2,4-三嗪、1,3,5-三嗪之3種。作為三嗪基，可舉出1,2,3-三嗪-4-基、1,2,4-三嗪-3-基、1,3,5-三嗪-2-基等。
本發明之化合物中，前述一般式(1)中之A1或A2之至少任一者係以取代或無取代之嘧啶基、或取代或無取代之三嗪基為佳。
藉由使在A1或A2之位置上鍵結有嘧啶基或三嗪基，在與其他之含氮芳香族雜環基，例如與咪唑并吡啶基之情況相比，認為可提高雙咔唑衍生物對電洞及電子之耐性。
前述一般式(1)中，L1及L2係各自獨立表示單鍵或連結基。
作為前述一般式(1)之L1及L2中之連結基，係以由取代或無取代之環形成碳數6~30之芳香族烴化合物所衍生之二價之基、或由取代或無取代之環形成碳數1~30之芳香族雜環式化合物所衍生之二價之基為佳。
L1及L2之至少一者為單鍵時，電洞輸送性提升。
L1及L2之至少一者為由取代或無取代之環形成碳數6~30之芳香族烴化合物所衍生之二價之基，或由取代或無取代之環形成碳數1~30之芳香族雜環式化合物所衍生之二價之基時，有電子輸送性提升之傾向。
因此，以平衡調整本發明之化合物之載體輸送性為目的，以適宜選擇L1及L2為理想。自此，適宜選擇L1及L2，在將本發明之化合物使用於有機EL元件中之發光層之主材料時亦為有效。
尚且，L1及L2中，具有取代基時，作為此取代基，可舉出從前述CR中之R中所舉出之基去除氫原子之基。
前述一般式(1)中，L3表示下述一般式(2)~(4)之任一者所表示之連結基，或由下述一般式(2)~(4)所表示之連結基組合而成之複合連結基。
前述一般式(2)~(4)中，Y17~Y34係各自獨立表示 CH或氮原子。此CH表示在碳原子(C)鍵結有氫原子(H)者。
前述一般式(2)~(4)中，n、m及p係各自獨立表示1~5之整數。但，L3係為由上述一般式(2)~(4)所表示之連結基組合而成之複合連結基時，n+m+p為1~5之整數，較佳為2~5之整數，更佳為2~4之整數，較更佳為2或3。作為複合連結基，可任意地將上述一般式(2)~(4)所表示之連結基組合而構成。作為較佳之複合連結基，例如，可舉出如以下組合之構造。
本發明之化合物中，前述一般式(1)所表示之化合物係以下述一般式(6)~(8)之任一者所表示為佳。
前述一般式(6)中，A1、A2、Y1~Y5、Y7~Y10、Y12~Y16、L1、L2及L3係分別與前述一般式(1)中同義，Y6及Y11表示碳原子。
前述一般式(7)中，A1、A2、Y1~Y5、Y7~Y9、Y11~Y16、L1、L2及L3係分別與前述一般式(1)中同義，Y6及Y10表示碳原子。
前述一般式(8)中，A1、A2、Y1~Y6、Y8~Y9、Y11~Y16、L1、L2及L3係分別與前述一般式(1)中同義，Y7及Y10表示碳原子。
本發明之化合物中，係以前述一般式(1)中之Y5~Y12中與L3鍵結者為碳原子，其以外之Y5~Y12為CH為佳。此時，例如，前述一般式(6)~(8)為以下之一般式(6A)~(9A)所表示。
本發明之化合物中，係以前述一般式(2)~(4)中之Y17~Y34為CH為佳，分別為下述一般式(2A)~(4A)所表示者。
又，於複合連結基中，亦以Y17~Y34係CH為佳，例如可舉出以下般之構造。
本發明之化合物中，係以前述一般式(2)中之n、前述一般式(3)中之m、前述一般式(4)中之p係各自獨立表示1~3之整數為佳。
本發明之化合物中，係以前述一般式(1)中之L3為上述一般式(2)所表示之連結基為佳，以上述一般式(2A)所表示之連結基為更佳。且，上述一般式(2A)中，以n係1或2為較佳，以n係1為特佳。
作為前述一般式(1)、(6)~(8)中之環形成碳數6~30之芳香族烴基，例如可舉出苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、苯并蒽基、1-菲基、2-菲基、3-菲基、4-菲基、9-菲基、稠四苯基、芘基、1-屈基、2-屈基、3-屈基、4-屈基、5-屈基、6-屈基、苯并[c]菲基、苯并[g]屈基、1-三伸苯基、2-三伸苯基、3-三伸苯基、4-三伸苯基、1-茀基、2-茀基、3-茀基、4-茀基、9-茀基、2-螺雙茀基、3-螺雙茀基、苯并茀基、二苯并茀基、2-聯苯基、3-聯苯基、4-聯苯基、o-聯三苯基、m-聯三苯-4-基、m-聯三苯-3-基、m-聯三苯-2-基、p-聯三苯-4-基、p-聯三苯-3-基、p-聯三苯-2-基、m-聯四苯基、3-荧蒽基、4-荧蒽基、8-荧蒽基、9-荧蒽基、苯并荧蒽基、o-甲苯基、m-甲苯基、p-甲苯基、2,3-茬基、3,4-茬基、2,5-茬基、莢基、o-異丙苯基、m-異丙苯基、p-異丙苯基、p-t-丁基苯基、p-(2-苯基丙基)苯基、4’-甲基聯苯基、4”-t-丁基-p-聯三苯-4-基。
作為前述一般式(1)、(6)~(8)中之芳香族烴基，係以環形成碳數6~20為佳，以6~12為較佳。上述芳香族烴基之中，亦以苯基、聯苯基、萘基、菲基、聯三苯基、茀基、三伸苯基為特佳。1-茀基、2-茀基、3-茀基及4-茀基則係以在9位之碳原子上受到前述一般式(1)、(6)~(8)中之取代或無取代之碳數1~30之烷基，或環形成碳數6~30之芳香族烴基所取代者為佳。
作為前述一般式(1)、(6)~(8)中之環形成碳數 1~30之芳香族雜環基，可舉出如吡咯基、吡嗪基、吡啶基、吲哚基、異吲哚基、咪唑基、呋喃基、苯并呋喃基、異苯并呋喃基、二苯并呋喃基、二苯并苯硫基、喹啉基、異喹啉基、喹噁啉基、咔唑基、菲啶基、吖啶基、啡啉基、吩嗪基、啡噻嗪基、啡嗪基、噁唑基、噁二唑基、呋呫基、噻吩基、苯并苯硫基，及由吡啶環、吡嗪環、嘧啶環、嗒嗪環、三嗪環、吲哚環、喹啉環、吖啶環、吡咯啶環、二噁烷環、哌啶環、嗎啉環、哌嗪環、咔唑環、呋喃環、噻吩環、噁唑環、噁二唑環、苯并噁唑環、噻唑環、噻二唑環、苯并噻唑環、三唑環、咪唑環、苯并咪唑環、哌喃環、二苯并呋喃環所形成之基。
更具體而言，可舉出1-吡咯基、2-吡咯基、3-吡咯基、吡嗪基、2-吡啶基、2-嘧啶基、4-嘧啶基、5-嘧啶基、6-嘧啶基、1,2,3-三嗪-4-基、1,2,4-三嗪-3-基、1,3,5-三嗪-2-基、1-咪唑基、2-咪唑基、1-吡唑基、1-吲哚嗪基、2-吲哚嗪基、3-吲哚嗪基、5-吲哚嗪基、6-吲哚嗪基、7-吲哚嗪基、8-吲哚嗪基、2-咪唑并吡啶基、3-咪唑并吡啶基、5-咪唑并吡啶基、6-咪唑并吡啶基、7-咪唑并吡啶基、8-咪唑并吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、1-吲哚基、2-吲哚基、3-吲哚基、4-吲哚基、5-吲哚基、6-吲哚基、7-吲哚基、1-異吲哚基、2-異吲哚基、3-異吲哚基、4-異吲哚基、5-異吲哚基、6-異吲哚基、7-異吲哚基、2-呋喃基、3-呋喃基、2-苯并呋喃基、3-苯并呋喃基、4-苯并呋喃基、5-苯并呋喃基、6-苯并呋喃基、7-苯并呋喃 基、1-異苯并呋喃基、3-異苯并呋喃基、4-異苯并呋喃基、5-異苯并呋喃基、6-異苯并呋喃基、7-異苯并呋喃基、2-喹啉基、3-喹啉基、4-喹啉基、5-喹啉基、6-喹啉基、7-喹啉基、8-喹啉基、1-異喹啉基、3-異喹啉基、4-異喹啉基、5-異喹啉基、6-異喹啉基、7-異喹啉基、8-異喹啉基、2-喹噁啉基、5-喹噁啉基、6-喹噁啉基、1-咔唑基、2-咔唑基、3-咔唑基、4-咔唑基、9-咔唑基、氮雜咔唑-1-基、氮雜咔唑-2-基、氮雜咔唑-3-基、氮雜咔唑-4-基、氮雜咔唑-5-基、氮雜咔唑-6-基、氮雜咔唑-7-基、氮雜咔唑-8-基、氮雜咔唑-9-基、1-菲啶基、2-菲啶基、3-菲啶基、4-菲啶基、6-菲啶基、7-菲啶基、8-菲啶基、9-菲啶基、10-菲啶基、1-吖啶基、2-吖啶基、3-吖啶基、4-吖啶基、9-吖啶基、1,7-啡啉-2-基、1,7-啡啉-3-基、1,7-啡啉-4-基、1,7-啡啉-5-基、1,7-啡啉-6-基、1,7-啡啉-8-基、1,7-啡啉-9-基、1,7-啡啉-10-基、1,8-啡啉-2-基、1,8-啡啉-3-基、1,8-啡啉-4-基、1,8-啡啉-5-基、1,8-啡啉-6-基、1,8-啡啉-7-基、1,8-啡啉-9-基、1,8-啡啉-10-基、1,9-啡啉-2-基、1,9-啡啉-3-基、1,9-啡啉-4-基、1,9-啡啉-5-基、1,9-啡啉-6-基、1,9-啡啉-7-基、1,9-啡啉-8-基、1,9-啡啉-10-基、1,10-啡啉-2-基、1,10-啡啉-3-基、1,10-啡啉-4-基、1,10-啡啉-5-基、2,9-啡啉-1-基、2,9-啡啉-3-基、2,9-啡啉-4-基、2,9-啡啉-5-基、2,9-啡啉-6-基、2,9-啡啉-7-基、2,9-啡啉-8-基、2,9-啡啉-10-基、2,8-啡啉-1-基、2,8-啡啉-3-基、2,8-啡啉-4-基、2,8-啡啉-5-基、2,8-啡啉-6-
基、2,8-啡啉-7-基、2,8-啡啉-9-基、2,8-啡啉-10-基、2,7-啡啉-1-基、2,7-啡啉-3-基、2,7-啡啉-4-基、2,7-啡啉-5-基、2,7-啡啉-6-基、2,7-啡啉-8-基、2,7-啡啉-9-基、2,7-啡啉-10-基、1-吩嗪基、2-吩嗪基、1-啡噻嗪基、2-啡噻嗪基、3-啡噻嗪基、4-啡噻嗪基、10-啡噻嗪基、1-啡嗪基、2-啡嗪基、3-啡嗪基、4-啡嗪基、10-啡嗪基、2-噁唑基、4-噁唑基、5-噁唑基、2-噁二唑基、5-噁二唑基、3-呋呫基、2-噻吩基、3-噻吩基、2-甲基吡咯-1-基、2-甲基吡咯-3-基、2-甲基吡咯-4-基、2-甲基吡咯-5-基、3-甲基吡咯-1-基、3-甲基吡咯-2-基、3-甲基吡咯-4-基、3-甲基吡咯-5-基、2-t-丁基吡咯-4-基、3-(2-苯基丙基)吡咯-1-基、2-甲基-1-吲哚基、4-甲基-1-吲哚基、2-甲基-3-吲哚基、4-甲基-3-吲哚基、2-t-丁基-1-吲哚基、4-t-丁基-1-吲哚基、2-t-丁基-3-吲哚基、4-t-丁基-3-吲哚基、1-二苯并呋喃基、2-二苯并呋喃基、3-二苯并呋喃基、4-二苯并呋喃基、1-二苯并苯硫基、2-二苯并苯硫基、3-二苯并苯硫基、4-二苯并苯硫基、1-矽雜茀基、2-矽雜茀基、3-矽雜茀基、4-矽雜茀基、1-鍺雜茀基、2-鍺雜茀基、3-鍺雜茀基、4-鍺雜茀基。
前述一般式(1)、(6)~(8)中之雜環基之環形成碳數係以1~20為佳，1~14為更佳。上述雜環基之中，亦以1-二苯并呋喃基、2-二苯并呋喃基、3-二苯并呋喃基、4-二苯并呋喃基、1-二苯并苯硫基、2-二苯并苯硫基、3-二苯并苯硫基、4-二苯并苯硫基、2-吡啶基、2-咪唑并吡 啶基、3-咪唑并吡啶基、5-咪唑并吡啶基、6-咪唑并吡啶基、7-咪唑并吡啶基、8-咪唑并吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、1-咪唑基、2-咪唑基、2-喹啉基、3-喹啉基、4-喹啉基、5-喹啉基、6-喹啉基、7-喹啉基、8-喹啉基、啡啉基、三嗪環，或由苯并咪唑環所形成之基為佳。
前述一般式(1)、(6)~(8)中之碳數1~30之烷基，可為直鏈、分支鏈或環狀之任一者皆可。作為直鏈或分支鏈之烷基，例如可舉出，甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、s-丁基、異丁基、t-丁基、n-戊基、n-己基、n-庚基、n-辛基、n-壬基、n-癸基、n-十一基、n-十二基、n-十三基、n-十四基、n-十五基、n-十六基、n-十七基、n-十八基、新戊基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、1-戊基己基、1-丁基戊基、1-庚基辛基、3-甲基戊基、羥基甲基、1-羥基乙基、2-羥基乙基、2-羥基異丁基、1,2-二羥基乙基、1,3-二羥基異丙基、2,3-二羥基-t-丁基、1,2,3-三羥基丙基、氯甲基、1-氯乙基、2-氯乙基、2-氯異丁基、1,2-二氯乙基、1,3-二氯異丙基、2,3-二氯-t-丁基、1,2,3-三氯丙基、溴甲基、1-溴乙基、2-溴乙基、2-溴異丁基、1,2-二溴乙基、1,3-二溴異丙基、2,3-二溴-t-丁基、1,2,3-三溴丙基、碘甲基、1-碘乙基、2-碘乙基、2-碘異丁基、1,2-二碘乙基、1,3-二碘異丙基、2,3-二碘-t-丁基、1,2,3-三碘丙基、胺基甲基、1-胺基乙基、2-胺基乙基、2-胺基異丁基、1,2-二胺基乙基、1,3-二胺基異丙基、2,3-二胺基-t-丁基、1,2,3-三胺基丙基、氰基甲基、1-氰基乙基、 2-氰基乙基、2-氰基異丁基、1,2-二氰基乙基、1,3-二氰基異丙基、2,3-二氰基-t-丁基、1,2,3-三氰基丙基、硝基甲基、1-硝基乙基、2-硝基乙基、1,2-二硝基乙基、2,3-二硝基-t-丁基、1,2,3-三硝基丙基。
作為環狀之烷基(環烷基)，例如可舉出，環丙基、環丁基、環戊基、環己基、4-甲基環己基、1-金剛烷基、2-金剛烷基、1-降莰基、2-降莰基等。
前述一般式(1)、(6)~(8)中之直鏈或分支鏈之烷基之碳數係以1~10為佳，以1~6為更佳。上述直鏈或分支鏈之烷基之中，亦以甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、s-丁基、異丁基、t-丁基、n-戊基、n-己基為佳。
前述一般式(1)、(6)~(8)中之環烷基之環形成碳數係以3~10為佳，以5~8為更佳。上述環烷基之中，亦以環戊基或環己基為佳。
作為前述一般式(1)、(6)~(8)中之碳數1~30之鹵烷基，例如可舉出上述碳數1~30之烷基受到1個以上之鹵素基所取代者。具體而言，氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、氟乙基、三氟甲基甲基等。
前述一般式(1)、(6)~(8)中之碳數2~30之烯基，可為直鏈、分支鏈或環狀之任一者皆可，例如可舉出乙烯基、丙烯基、丁基烯、十八烯基、二十碳五烯基、二十二碳六烯基、苯乙烯基、2,2-二苯基乙烯基、1,2,2-三苯基乙烯基、2-苯基-2-丙烯基等。上述烯基之中，亦以乙烯基為佳。
作為前述一般式(1)、(6)~(8)中之碳數2~30之炔基，可為直鏈、分支鏈或環狀之任一者皆可，例如可舉出乙炔基、丙炔基、2-苯基乙炔基等。上述炔基之中亦以乙炔基為佳。
作為前述一般式(1)、(6)~(8)中之碳數3~30之烷矽基，可舉出具有上述碳數1~30之烷基中例示之烷基之三烷矽基，具體地可舉出如三甲基矽基、三乙基矽基、三-n-丁基矽基、三-n-辛基矽基、三異丁基矽基、二甲基乙基矽基、二甲基異丙基矽基、二甲基-n-丙基矽基、二甲基-n-丁基矽基、二甲基-t-丁基矽基、二乙基異丙基矽基、乙烯基二甲基矽基、丙基二甲基矽基、三異丙基矽基等。三烷矽矽基中之3個烷基可分別為相同亦可為相異。
作為前述一般式(1)、(6)~(8)中之碳數8~40之二烷基芳矽基，例如可舉出，具有2個上述碳數1~30之烷基中例示之烷基，且具有1個上述環形成碳數6~30之芳基之二烷基芳矽基。二烷基芳矽基之碳數係以8~30為佳。二烷基芳矽基中之2個烷基可各自為相同亦可為相異。
作為前述一般式(1)、(6)~(8)中之碳數13~50之烷基二芳矽基，例如可舉出，具有1個上述碳數1~30之烷基中例示之烷基，且具有2個上述環形成碳數6~30之芳基之烷基二芳矽基。烷基二芳矽基之碳數係以13~30為佳。烷基二芳矽基中，2個芳基可各自為相同亦可為相 異。
作為前述一般式(1)、(6)~(8)中之碳數18~60之三芳矽基，例如可舉出具有3個上述環形成碳數6~30之芳基之三芳矽基。三芳矽基之碳數係以18~30為佳。三芳矽基中，3個芳香族烴基可分別為相同亦可為相異。
前述一般式(1)、(6)~(8)中之碳數1~30之烷氧基係為以-OY1所表示者。作為此Y1之例，可舉出如上述碳數1~30之烷基。烷氧基係可舉出例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基。
作為前述一般式(1)、(6)~(8)中之碳數1~30之鹵烷氧基，例如可舉出上述碳數1~30之烷氧基受到1個以上之鹵素基所取代者。
前述一般式(1)、(6)~(8)中之碳數7~30之芳烷基係以-Y2-Z2所表示。此Y2之例係可舉出對應於上述碳數1~30之烷基之伸烷基。此Z2之例係可舉出上述環形成碳數6~30之芳香族烴基之例。此芳烷基中，芳香族烴基部分之碳數為6~30，較佳為6~20，更佳為6~12。又，此芳烷基中，烷基部分之碳數為1~30，以1~20為佳，1~10為較佳，1~6為更佳。此芳烷基係例如可舉出芐基、2-苯基丙烷-2-基、1-苯基乙基、2-苯基乙基、1-苯基異丙基、2-苯基異丙基、苯基-t-丁基、α-萘基甲基、1-α-萘基乙基、2-α-萘基乙基、1-α-萘基異丙基、2-α-萘基異丙基、β-萘基甲基、1-β-萘基乙基、2-β-萘基乙基、1-β-萘基異丙基、2-β-萘基異丙基、1-吡咯基甲基、2-(1-吡咯 基)乙基、p-甲基芐基、m-甲基芐基、o-甲基芐基、p-氯芐基、m-氯芐基、o-氯芐基、p-溴芐基、m-溴芐基、o-溴芐基、p-碘芐基、m-碘芐基、o-碘芐基、p-羥基芐基、m-羥基芐基、o-羥基芐基、p-胺基芐基、m-胺基芐基、o-胺基芐基、p-硝基芐基、m-硝基芐基、o-硝基芐基、p-氰基芐基、m-氰基芐基、o-氰基芐基、1-羥基-2-苯基異丙基、1-氯-2-苯基異丙基。
前述一般式(1)、(6)~(8)中之環形成碳數6~30之芳氧基係以-OZ3所表示。此Z3之例係可舉出上述環形成碳數6~30芳香族烴基或後述之單環基及縮合環基。此芳氧基係例如可舉出苯氧基。
前述一般式(1)、(6)~(8)中之鹵素原子係可舉出如氟、氯、溴、碘等，較佳為氟原子。
本發明中，「環形成碳」係意指構成飽和環、不飽和環或芳香環之碳原子。「環形成原子」係意指構成雜環(包括飽和環、不飽和環、及芳香環)之碳原子及雜原子。
又，「氫原子」係指包含中性子數為相異之同位素，即，包含氕(protium)、氘(deuterium)及氚(tritium)。
又，作為「取代或無取代之」之情況時之取代基，可舉出上述般之芳香族烴基、芳香族雜環基、烷基(直鏈或分支鏈之烷基、環烷基、鹵烷基)、烷氧基、芳氧基、芳烷基、鹵烷氧基、烷矽基、二烷基芳矽基、烷基二芳矽 基、三芳矽基、鹵素原子、氰基、羥基、硝基、及羧基。其他亦可舉出烯基或炔基。
在此舉出之取代基之中係以芳香族烴基、芳香族雜環基、烷基、鹵素原子、烷矽基、芳矽基、氰基為佳，並且係以各取代基之說明中作為較佳之具體取代基為佳。
「取代或無取代之」之情況時之「無取代」係指未被前述取代基所取代而鍵結有氫原子。又，本發明中，「取代或無取代之碳數a~b之X基」之表現中之「碳數a~b」係代表X基為無取代時之碳數者，不包含X基受取代時之取代基之碳數。
以下說明之化合物或其部分構造中，在關於「取代或無取代之」之情況時係與上述相同。
本發明之化合物係連結2個咔唑或氮雜咔唑之咔唑衍生物(以下，有略稱為Cz之情況)之L3所表示之連結基或複合連結基為不具有取代基且在連結基或複合連結基之特定位置上與2個咔唑衍生物鍵結。因此，本發明之化合物之雙咔唑衍生物中，L3與Cz之間之立體障礙較小，可保持L3與Cz之平面性，並可擴大Cz-L3-Cz部位之π共軛系統。藉由擴大π共軛系統，Cz-L3-Cz部位之HOMO(highest occupied molecular orbital，最高占據分子軌道)擴大。因此，有機EL元件之有機薄膜層中若使本發明之化合物之雙咔唑衍生物成膜並重疊，則雙咔唑衍生物之分子間之π電子之重疊變大，而該有機薄膜層之電洞輸送性提升。
本發明之化合物中，在L3例如為伸苯基時，相對於一邊之Cz所鍵結之部位，另一邊之Cz係鍵結於伸苯基之p位(對位)。因此，與鍵結於m位(間位)或o位(鄰位)之情況相比，在鍵結於p位之情況時，π電子之共軛較不易阻斷，而可擴大π共軛系統。關於此點，參照圖2A、圖2B、圖3A及圖3B並進行說明。圖2A中記載化合物A。於此化合物A中，相對於一邊之Cz所鍵結之部位，另一邊之Cz係鍵結於伸苯基之p位(對位)。且，圖2B係展示此化合物A之分子軌道圖。圖3A中記載化合物B。此化合物B中，相對於一邊之Cz所鍵結之部位，另一邊之Cz係鍵結於伸苯基之m位(間位)。且，圖3B係展示此化合物B之分子軌道圖。若比較化合物A與化合物B之分子軌道圖，化合物B係如圖3B所展示般，於伸苯基之2位、及5位之碳原子之位置上，π電子之共軛阻斷。另一方面，化合物A係如圖2B所展示般，伸苯基中之π電子之共軛受到擴大。
又，本發明之化合物之雙咔唑衍生物藉由受到一般式(2)~(4)之任一者所表示之特定構造之L3所連結，則具有適度之三重態能量作為磷光主材料。因此，本發明之化合物之雙咔唑衍生物可適宜作為磷光主材料，特別係成為可適宜發光出紅色、黃色、綠色之磷光發光性摻雜劑材料。
又，本發明之化合物中，A1及A2之至少任一者具有取代或無取代之含氮芳香族雜環基。因此，藉由使有機 EL元件之有機薄膜層中含有本發明之化合物，該有機薄膜層之電子注入性提升。故，藉由使有機EL元件之發光層含有本發明之化合物，該發光層內之電荷平衡提升，並可使有機EL元件之發光效率提升。
又，藉由在咔唑或氮雜咔唑之N位(9位)上導入取代或無取代之含氮芳香族雜環基，於含氮芳香族雜環分布LUMO(lowest unoccupied molecular orbital，最低未占分子軌道)。其結果，可使Cz-L3-Cz部位之HOMO與該含氮芳香族雜環之LUMO分離。因此，本發明之化合物之雙咔唑衍生物對於電洞及電子之耐性優異。
更又，本發明之化合物中，係以前述一般式(1)中之A1及A2之一者為取代或無取代之環形成碳數1~30之芳香族雜環基，另一者為取代或無取代之環形成碳數6~30之芳香族烴基為佳。
即，係以(a)前述一般式(1)中之A1為取代或無取代之環形成碳數1~30之芳香族雜環基，且前述一般式(1)中之A2為取代或無取代之環形成碳數6~30之芳香族烴基，或，(b)前述一般式(1)中之A2為取代或無取代之環形成碳數1~30之芳香族雜環基，且前述一般式(1)中之A1為取代或無取代之環形成碳數6~30之芳香族烴基為佳。
本發明之前述一般式(1)、(6)~(8)所表示之化 合物之具體構造，例如、可舉出如以下者。但，本發明並非係受限於此等構造之化合物。
本發明之化合物之雙咔唑衍生物之製造方法並未受到特別限定，以公知之方法進行製造即可。例如，可藉由對咔唑衍生物與含氮六員環化合物，使用「四面體(Tetrahedron)、第40卷(1984年)、P.1435~1456」中記載之銅觸媒，或「美國化學學會期刊(Journal of the American Chemical Society)、123(2001)、P.7727~7729」中記載之鈀觸媒之耦合反應進行製造。
[有機EL元件用材料]
本發明之化合物係可使用作為有機EL元件用材料。
本發明之有機EL元件用材料包含本發明之化合物。本發明之有機EL元件用材料係可單獨地包含本發明之化合物，亦可包含除本發明之化合物以外之其他化合物。本發明之有機EL元件用材料係可使用於形成有機EL元件之有機薄膜層。
[有機EL元件]
本發明之有機EL元件具有陰極、陽極、與配置於陰極與陽極之間之有機薄膜層。有機薄膜層係由一層或複數層所構成。
又，本發明之有機EL元件中，有機薄膜層中之至少1層為發光層。因此，有機薄膜層係例如可由一層之發光層所構成，亦可具有電洞注入層、電洞輸送層、電子注入層、電子輸送層、電洞障壁層、電子障壁層等之公知之有機EL元件所採用之層。有機薄膜層亦可包含無機化合物。
本發明之化合物係被包含於有機薄膜層中。有機薄膜層若為複數時，至少任一之層包含本發明之化合物作為單獨或混合物之成分。較佳係發光層中含有本發明之化合 物。此時，以發光層係包含本發明之化合物作為主材料，且更含有摻雜劑材料之構成為佳。
有機薄膜層係亦可使用包含本發明之化合物之有機EL元件用材而形成。
有機EL元件之代表性元件構成係例如可舉出以下(a)~(e)等之構成。
(a)陽極/發光層/陰極
(b)陽極/電洞注入‧輸送層/發光層/陰極
(c)陽極/發光層/電子注入‧輸送層/陰極
(d)陽極/電洞注入‧輸送層/發光層/電子注入‧輸送層/陰極
(e)陽極/電洞注入‧輸送層/發光層/障壁層/電子注入‧輸送層/陰極
上述之中較佳係使用(d)之構成，但當然地係不受限於此等者。
尚且，上述「發光層」係指具有發光機能之有機層，且在採用摻雜系統時，包含主材料與摻雜劑材料。此時，主材料主要係促進電子與電洞之再結合，且具有將激子封閉於發光層內之機能，摻雜劑材料係具有使再結合所得之激子有效率地發光之機能。磷光元件之情況時，主材料主要係具有將由摻雜劑所生成之激子封閉於發光層內之機能。
上述「電洞注入‧輸送層」係意指「電洞注入層及電洞輸送層中之至少任一者」，「電子注入‧輸送層」係意 指「電子注入層及電子輸送層中之至少任一者」。在此，具有電洞注入層及電洞輸送層時，以在陽極側設置電洞注入層為佳。又，具有電子注入層及電子輸送層時，以在陰極側設置電子注入層為佳。
本發明中在以電子輸送層稱之時，係指存在於發光層與陰極之間之電子輸送領域之有機層中，電子移動度最高之有機層。電子輸送領域係以單層所構成時，則該層即為電子輸送層。又，磷光型之有機EL元件中，如構成(e)所示般，以防止發光層所生成之激發能量之擴散為目的，必會有在發光層與電子輸送層之間採用電子移動度不高之障壁層之情況，且鄰接於發光層之有機層並不一定等同電子輸送層。
圖1為展示本發明之實施形態之有機EL元件之一例之概略構成。
圖1中展示之有機EL元件1係具有透明基板2、陽極3、陰極4、配置於陽極3與陰極4之間之有機薄膜層10。
有機薄膜層10係由陽極3側依順序具備電洞注入層5、電洞輸送層6、發光層7、電子輸送層8、電子注入層9。
(基板)
本發明之有機EL元件係在透光性之基板上製作。在此所指之透光性基板為支撐有機EL元件之基板，以 400nm以上700nm以下之可見光領域之光之穿透率為50%以上且為平滑之基板為佳。
具體地可舉出如玻璃板、聚合物板等。
玻璃板尤其可舉出如使用鹼石灰玻璃、含鋇‧鍶玻璃、鉛玻璃、鋁矽酸玻璃、硼矽酸玻璃、鋇硼矽酸玻璃、石英等作為原料而成者。
又聚合物板可舉出如使用聚碳酸酯、丙烯酸系、聚對酞酸乙二酯、聚醚硫化物、聚碸等作為原料而成者。
(陽極及陰極)
有機EL元件之陽極係具有將電洞注入電洞注入層、電洞輸送層或發光層之功用者，以具有4.5eV以上之功函數為極有效果者。
陽極材料之具體例係可舉出氧化銦錫合金(ITO)、氧化錫(NESA)、氧化銦鋅氧化物、金、銀、鉑、銅等。
陽極係可藉由將此等電極物質以沉積法或濺鍍法等之方法形成薄膜而製造。
如本實施形態般，由陽極側取出來自發光層之發光時，係以作成陽極之可見光領域之光穿透率大於10%為佳。又，陽極之薄片電阻係以數百Ω/□(歐姆/平方)以下為佳。陽極之膜厚雖根據材料而相異，通常選自10nm以上1μm以下，較佳為選自10nm以上200nm以下之範圍。
陰極係以對電子注入層、電子輸送層或發光層注入電子為目的，以功函數小之材料為佳。
陰極材料並未受到特別限定，具體地係可使用銦、鋁、鎂、鎂-銦合金、鎂-鋁合金、鋁-鋰合金、鋁-鈧-鋰合金、鎂-銀合金等。
陰極係亦與陽極同樣地可藉由以沉積法或濺鍍法等之方法形成薄膜而製作。又，亦可採用由陰極側取出發光之態樣。
(發光層)
有機EL元件之發光層係提供電子與電洞再結合之場所，具有將此與發光聯繫之機能。
發光層係以分子堆積膜為佳。
在此，分子堆積膜係指由氣相狀態之材料化合物沉積所形成之薄膜，或由溶液狀態或液相狀態之材料化合物固體化所形成之膜，通常此分子堆積膜係與藉由LB法(Langmuir Blodgett法)所形成之薄膜(分子累積膜)係可藉由在凝集構造、超結構之差異，或起因於此之機能性差異而區分。
又，如日本特開昭57-51781號公報所揭示般，亦可藉由使樹脂等之結著劑與材料化合物溶解於溶劑作成溶液後，將此以旋轉塗佈法等而薄膜化而形成發光層。
(主材料)
主材料係以本發明之化合物，或包含本發明之化合物之上述本發明之有機EL元件用材料為佳。
如上述般，本發明之化合物之雙咔唑衍生物若係在有機EL元件之有機薄膜層中受到成膜並重疊時，雙咔唑衍生物之分子間之π電子之重疊變大，該有機薄膜層之電洞輸送性提升。又，本發明之化合物中A1及A2之至少任一者為具有電子注入特性之含氮雜環基。因此，包含本發明之化合物之有機薄膜層，其電子注入性亦提升。因此，藉由使有機EL元件之發光層含有本發明之化合物，該發光層內之電荷平衡提升，且可使有機EL元件之發光效率提高。
又，藉由本發明之化合物，由於可分離Cz-L3-Cz部位之HOMO與該含氮芳香族雜環之LUMO，故可認為本發明之化合物對於電洞及電子之耐性優良。因此，藉由在有機薄膜層中含有本發明之化合物，可使有機EL元件之壽命提升。
尚且，發光層中作為主材料，除含有本發明之化合物或本發明之有機EL元件用材料以外，亦可含過往公知之主材料。
(摻雜劑材料)
摻雜劑材料係可選自公知之顯現螢光型發光之螢光發光性材料或顯現磷光型發光之磷光發光性材料。
使用作為摻雜劑材料之螢光發光性材料(以下，稱為 螢光摻雜劑材料)，可選自荧蒽衍生物、芘衍生物、芳基乙炔衍生物、茀衍生物、硼錯合物、苝衍生物、噁二唑衍生物、蒽衍生物、屈衍生物等。較佳可舉出如荧蒽衍生物、芘衍生物、硼錯合物。
本發明之有機EL元件之摻雜劑材料係以磷光發光性材料為佳。使用作為摻雜劑材料之磷光發光性材料(以下，稱為磷光摻雜劑材料)係以含有金屬錯合物者為佳。該金屬錯合物係以具有選自銥(Ir)、鉑(Pt)、鋨(Os)、金(Au)、錸(Re)、及釕(Ru)之金屬原子與配位子者為佳。尤其，配位子與金屬原子係以形成有鄰位金屬鍵之鄰位金屬化錯合物為佳。作為磷光摻雜劑材料，由高磷光量子收率、可更加提高發光元件之外部量子效率之觀點，以含有選自銥(Ir)、鋨(Os)及鉑(Pt)之金屬之鄰位金屬化錯合物為佳。又，由發光效率等之觀點，以由選自苯基喹啉、苯基異喹啉、苯基吡啶、苯基嘧啶、苯基吡嗪及苯基咪唑支配位子所構成之金屬錯合物為佳。
摻雜劑材料之發光層中之含有量並無特別限制，可因應目的適宜選擇，例如以0.1質量%以上70質量%以下為佳，1質量%以上30質量%以下為較佳。摻雜劑材料之含有量在0.1質量%以上即可得到充分之發光，70質量%以下則可避免濃度消光。
磷光摻雜劑材料之具體例係如以下所示。
如上述般，本發明之化合物之雙咔唑衍生物係具有作為磷光主材料之適度之三重態能量。因此，可適宜作為磷光主材料，特別係可適宜成為發出紅色、黃色、綠色之發光之磷光摻雜劑材料之磷光主材料。
磷光摻雜劑材料係可單獨使用，亦可將2種以上予以併用。
發光層所包含之磷光摻雜劑材料之發光波長並無特別限定，以發光層所包含之前述磷光摻雜劑材料中之至少1種係發光波長之波峰在490nm以上700nm以下為佳，以490nm以上650nm以下為較佳。發光層之發光色例如係以紅色、黃色、綠色為佳。藉由主材料係使用本發明之化合物，且摻雜此般發光波長之磷光摻雜劑材料而構成發光層，可作成高效率且長壽命之有機EL元件。
(電洞注入層及電洞輸送層)
電洞注入層及電洞輸送層係幫助向發光層之電洞注入，且輸送至發光領域之層，係使用電洞移動度大而游離能為小之化合物。
作為形成電洞注入層及電洞輸送層之材料，以較低電場強度即可將電洞輸送至發光層之材料為佳，例如可適宜使用芳香族胺化合物。又，作為電洞注入層之材料，以使用卟吩化合物、芳香族第三級胺化合物或苯乙烯基胺化合物為佳，特別係以使用六氰基六氮聯三伸苯(hexacyanohexaazatriphenylene，HAT)等之芳香族第三 級胺化合物為佳。
(電子注入層及電子輸送層)
電子注入層及電子輸送層係幫助向發光層之電子注入，且輸送至發光領域之層，係使用電子移動度大之化合物。
作為電子注入層及電子輸送層所使用之化合物，例如，較佳使用在分子內含有1個以上雜原子之芳香族雜環化合物為佳，特別係以含氮環衍生物為佳。含氮環衍生物係以具有含氮6員環或5員環骨架之雜環化合物為佳。
本發明之有機EL元件中，在發光層以外之電洞注入層、電洞輸送層、電子輸送層、電子注入層、障壁層等之有機薄膜層中，除上述已例示之化合物以外，亦可使用選自由過往有機EL元件中所使用之公知者之中之任意之化合物。
(電洞注入‧輸送層)
電洞注入‧輸送層係幫助向發光層之電洞注入，且輸送至發光領域之層，其電洞移動度大而游離能為小。
電洞注入‧輸送層係可由電洞注入層或電洞輸送層所構成，亦可使電洞注入層及電洞輸送層積層而構成。
作為形成電洞注入‧輸送層之材料，係以較低電場強度即可將電洞輸送至發光層之材料為佳，可適宜使用芳香族胺化合物，例如下述一般式(A1)所表示之芳香族胺衍 生物。
前述一般式(A1)中，Ar1至Ar4係各自獨立表示環形成碳數6以上50以下之芳香族烴基、環形成碳數2以上40以下之芳香族雜環基、使該等芳香族烴基與該等芳香族雜環基結合而成之基，或使該等芳香族烴基與該等芳香族雜環基結合而成之基。
但，在此舉出之芳香族烴基及芳香族雜環基係亦可具有取代基。
前述一般式(A1)中，L為連結基，代表環形成碳數6以上50以下之2價之芳香族烴基、環形成碳數5以上50以下之2價之芳香族雜環基、使2個以上之芳香族烴基或芳香族雜環基藉由單鍵、醚鍵、硫醚鍵、碳數1以上20以下之伸烷基、 碳數2以上20以下之伸烯基、或胺基鍵結而得之2價之基。
但，在此舉出之2價之芳香族烴基及2價之芳香族雜環基係亦可具有取代基。
前述一般式(A1)所表示之化合物之具體例係如以下所示，但並非係受限於此等者。
又，下述一般式(A2)所表示之芳香族胺亦可適宜使用於形成電洞注入‧輸送層。
前述一般式(A2)中，Ar1至Ar3之定義係與前述一般式(A1)之Ar1至Ar4之定義相同。以下例示一般式(A2)所表示之化合物之具體例，但並非係受限於此等者。
(電子注入‧輸送層)
電子注入‧輸送層係幫助向發光層之電子注入之層，且電子移動度為大。電子注入層係為了緩和能階之急遽變化等，用以調整能階而設置。電子注入‧輸送層具備電子注入層與電子輸送層中之至少任一者。
本實施形態之有機EL元件中，於發光層與陰極之間具有電子注入層，且前述電子注入層係以含有含氮環衍生物作為主成分為佳。在此，電子注入層亦可為可機能作為電子輸送層之層。
尚且，「作為主成分」係意指電子注入層係含有50質量%以上之含氮環衍生物。
作為使用於電子注入層之電子輸送性材料，較佳係使用在分子內含有1個以上氮、氧、硫、磷等之雜原子之芳香族雜環化合物為佳，特別係以含氮環衍生物為佳。又，含氮環衍生物係以具有含氮6員環或5員環骨架之芳香族環化合物為佳。
此含氮環衍生物例如係以下述一般式(B1)所表示之含氮環金屬螯合物錯合物為佳。
一般式(B1)中之R2至R7係各自獨立為氫原子、鹵素原子、氧基、胺基、碳數1以上40以下之烴基、烷氧基、芳氧基、烷氧基羰基、或、芳香族雜環基，且此等係亦可具有取代基。
鹵素原子可舉出如氟、氯、溴、碘等。又，作為可經取代之胺基之例，可舉出如烷基胺基、芳基胺基、芳烷基胺基。
烷氧基羰基係以-COOY’表示，Y’之例係可舉出與前述烷基相同者。烷基胺基及芳烷基胺基係以-NQ1Q2表示。Q1及Q2之具體例係各自獨立地可舉出與前述烷基、前述芳烷基(烷基之氫原子受到芳基所取代之基)中已說明者相同者，且較佳之例亦為相同。Q1及Q2之一者亦可為氫原子。尚且，芳烷基係為前述烷基之氫原子受到前述芳基所取代之基。
芳基胺基係以-NAr1Ar2表示，Ar1及Ar2之具體例係各自獨立地可舉出與前述非縮合芳香族烴基中已說明之基相同者。Ar1及Ar2之一者亦可為氫原子。
上述一般式(B1)之M為鋁(Al)、鎵(Ga)或銦 (In)，以In為佳。
上述一般式(B1)之L為下述一般式(B2)或(B3)所表示之基。
前述一般式(B2)中，R8至R12係各自獨立為氫原子或碳數1以上40以下之烴基，相互鄰接之基亦可形成環狀構造。此烴基亦可具有取代基。
又，前述一般式(B3)中，R13至R27係各自獨立為氫原子、或碳數1以上40以下之烴基，相互鄰接之基亦可形成環狀構造。此烴基係亦可具有取代基。
作為前述一般式(B2)及一般式(B3)之R8至R12、及R13至R27所示之碳數1以上40以下之烴基，可舉出與前述一般式(B1)中之R2至R7之具體例相同者。
又，作為前述一般式(B2)中之R8至R12及前述一般式(B3)中之R13至R27中相互鄰接之基為形成環狀構造時之2價之基，可舉出如四亞甲基、五亞甲基、六亞甲基、二苯基甲烷-2,2’-二基、二苯基乙烷-3,3’-二基、二苯基丙烷-4,4’-二基等。
又，電子輸送層係以含有下述一般式(B4)至(B6)所表示之含氮雜環衍生物之至少任一種為佳。
前述一般式(B4)至(B6)之式中，R為氫原子、環形成碳數6以上60以下之芳香族烴基、吡啶基、 喹啉基、碳數1以上20以下之烷基、或碳數1以上20以下之烷氧基。
n為0以上4以下之整數。
前述一般式(B4)至(B6)之式中，R1為環形成碳數6以上60以下之芳香族烴基吡啶基、喹啉基、碳數1以上20以下之烷基、或碳數1以上20以下之烷氧基。
前述一般式(B4)至(B6)之式中，R2及R3係各自獨立為氫原子、環形成碳數6以上60以下之芳香族烴基吡啶基、喹啉基、碳數1以上20以下之烷基、或碳數1以上20以下之烷氧基。
前述一般式(B4)至(B6)之式中，L為環形成碳數6以上60以下之芳香族烴基伸吡啶基、伸喹啉基、或伸茀基。
前述一般式(B4)至(B6)之式中，Ar1為 環形成碳數6以上60以下之芳香族烴基伸吡啶基、伸喹啉基。
前述一般式(B4)至(B6)之式中，Ar2為環形成碳數6以上60以下之芳香族烴基吡啶基、喹啉基、碳數1以上20以下之烷基、或碳數1以上20以下之烷氧基。
前述一般式(B4)至(B6)之式中，Ar3為環形成碳數6以上60以下之芳香族烴基吡啶基、喹啉基、碳數1以上20以下之烷基、碳數1以上20以下之烷氧基、或以「-Ar1-Ar2」表示之基(Ar1及Ar2係分別與前述相同)。
又，前述一般式(B4)至(B6)之式中之R、R1、R2、R3、L、Ar1、Ar2、及Ar3之說明中舉出之芳香族烴基、吡啶基、喹啉基、烷基、烷氧基、伸吡啶基、伸喹啉基、伸茀基係亦可具有取代基。
作為電子注入層或電子輸送層所使用之電子傳達性化合物，適宜為8-羥基喹啉或其衍生物之金屬錯合物、噁二唑衍生物、含氮雜環衍生物。上述8-羥基喹啉或其衍生物 之金屬錯合物之具體例，如包含奧辛(oxine)(一般為8-喹啉醇或8-羥基喹啉)之螯合物之金屬螯合物類奧辛化合物，例如可使用參(8-喹啉醇)鋁。且，噁二唑衍生物係可舉出如下述者。
此等噁二唑衍生物之各一般式中，Ar17、Ar18、Ar19、Ar21、Ar22及Ar25為環形成碳數6以上40以下之芳香族烴基。
但，在此舉出之芳香族烴基係亦可具有取代基。又，Ar17與Ar18、Ar19與Ar21、Ar22與Ar25可互為相同亦可互為相異。
作為在此舉出之芳香族烴基，可舉出如苯基、萘基、聯苯基、蒽基、苝基、芘基等。且，此等上之取代基係可舉出如碳數1以上10以下之烷基、碳數1以上10以下之烷氧基或氰基等。
此等噁二唑衍生物之各一般式中，Ar20、Ar23及Ar24為環形成碳數6以上40以下之2價之芳香族烴基。
但，在此舉出之芳香族烴基係亦可具有取代基。
又，Ar23與Ar24可互為相同亦可互為相異。
作為在此舉出之2價之芳香族烴基，可舉出如伸苯基、伸萘基、伸聯苯基、伸蒽基、伸苝基、伸芘基等。且，此等上之取代基可舉出如碳數1以上10以下之烷基、碳數1以上10以下之烷氧基或氰基等。
此等電子傳達性化合物較佳係使用薄膜形成性良好者。且，此等電子傳達性化合物之具體例，可舉出如下述者。
作為電子傳達性化合物之含氮雜環衍生物，可舉出由具有以下之一般式之有機化合物所構成之含氮雜環衍生物，且非為金屬錯合物之含氮化合物。例如可舉出，含有 下述一般式(B7)所示之骨架之5員環或6員環，或下述一般式(B8)所示之構造者。
前述一般式(B8)中，X表示碳原子或氮原子。Z1以及Z2各自獨立表示可形成含氮雜環支原子群。
含氮雜環衍生物更佳為具有由5員環或6員環所構成之含氮芳香多環族之有機化合物。並且，具有此般複數氮原子之含氮芳香多環族時，以具有由上述一般式(B7)與(B8)或上述一般式(B7)與下述一般式(B9)組合而成之骨架之含氮芳香多環有機化合物為佳。
前述含氮芳香多環有機化合物之含氮基係例如可選自以下之一般式所表示之含氮雜環基。
此等含氮雜環基之各一般式中，R為環形成碳數6以上40以下之芳香族烴基、環形成碳數2以上40以下之芳香族雜環基、碳數1以上20以下之烷基、或 碳數1以上20以下之烷氧基。
此等含氮雜環基之各一般式中，n為0以上5以下之整數，n為2以上之整數時，複數之R可互為相同亦可互為相異。
並且，作為較佳之具體化合物，可舉出下述一般式(B10)所表示之含氮雜環衍生物。
HAr-L1-Ar1-Ar2‧‧‧(B10)
前述一般式(B10)中，HAr為環形成碳數1以上40以下之含氮雜環基。
前述一般式(B10)中，L1為單鍵、環形成碳數6以上40以下之芳香族烴基、或環形成碳數2以上40以下之芳香族雜環基。
前述一般式(B10)中，Ar1為環形成碳數6以上40以下之2價之芳香族烴基。
前述一般式(B10)中，Ar2為環形成碳數6以上40以下之芳香族烴基、或環形成碳數2以上40以下之芳香族雜環基。
又，前述一般式(B10)之式中之HAr、L1、Ar1及Ar2之說明中舉出含氮雜環基、芳香族烴基、及芳香族雜環基係亦可具有取代基。
前述一般式(B10)之式中之HAr係例如可選自下述之群組。
前述一般式(B10)之式中之L1係例如可選自下述之群組。
前述一般式(B10)之式中之Ar1係例如可選自下述之芳基蒽基。
前述芳基蒽基之一般式中，R1至R14係各自獨立為氫原子、鹵素原子、碳數1以上20以下之烷基、碳數1以上20以下之烷氧基、環形成碳數6以上40以下之芳氧基、環形成碳數6以上40以下之芳香族烴基、或環形成碳數2以上40以下之芳香族雜環基。 前述芳基蒽基之一般式中，Ar3為環形成碳數6以上40以下之芳香族烴基、或環形成碳數2以上40以下之芳香族雜環基。
但，前述芳基蒽基之一般式中之R1至R14及Ar3之說明中舉出之芳香族烴基、及芳香族雜環基係亦可具有取代 基。
又，亦可為R1至R8係皆為氫原子之含氮雜環衍生物。
前述芳基蒽基之一般式中，Ar2係例如可選自下述之群組。
作為電子傳達性化合物之含氮芳香多環有機化合物，除上述以外，亦可適宜使用下述一般式(B11)所表示之化合物(參照日本特開平9-3448號公報)。
此含氮芳香多環有機化合物之一般式(B11)中，R1至R4係各自獨立表示氫原子、脂肪族基、脂肪族式環基、碳環式芳香族環基、或 雜環基。
但，在此舉出之脂肪族基、脂肪族式環基、碳環式芳香族環基、及雜環基係亦可具有取代基。
此含氮芳香多環有機化合物之一般式(B11)中，X1、X2係各自獨立表示氧原子、硫原子、或二氰基亞甲基。
又，電子傳達性化合物亦可適宜使用下述一般式(B12)所表示之化合物(參照日本特開2000-173774號公報)。
前述一般式(B12)中，R1、R2、R3及R4係互為相同或互為相異之基，且為下述一般式(B12-1)所表示之芳香族烴基或縮合芳香族烴基。
前述一般式(B12-1)中，R5、R6、R7、R8及R9係互為相同或互為相異之基，且為氫原子或此等之至少一個為飽和或不飽和烷氧基、烷基、胺基、或烷基胺基。
並且，電子傳達性化合物亦可為包含該含氮雜環基或含氮雜環衍生物之高分子化合物。
尚且，電子注入層或電子輸送層之膜厚並無特別限 定，較佳為1nm以上100nm以下。
又，作為電子注入層之構成成分，除含氮環衍生物以外，無機化合物係以使用絕緣體或半導體為佳。電子注入層若係以絕緣體或半導體所構成，即可有效防止電流之漏電，且提高電子注入性。
作為此絕緣體，係以使用選自由鹼金屬硫屬化物、鹼土類金屬硫屬化物、鹼金屬之鹵化物及鹼土類金屬之鹵化物所成群之至少一種金屬化合物為佳。電子注入層若係以此等鹼金屬硫屬化物等所構成，在可更使電子注入性提升之觀點上為佳。具體而言，較佳之鹼金屬硫屬化物，例如可舉出氧化鋰(Li2O)、氧化鉀(K2O)、硫化鈉(Na2S)、硒化鈉(Na2Se)及氧化鈉(Na2O)。較佳之鹼土類金屬硫屬化物係例如可舉出氧化鈣(CaO)、氧化鋇(BaO)、氧化鍶(SrO)、氧化鈹(BeO)、硫化鋇(BaS)及硒化鈣(CaSe)。又，較佳之鹼金屬之鹵化物係例如可舉出氟化鋰(LiF)、氟化鈉(NaF)、氟化鉀(KF)、氯化鋰(LiCl)、氯化鉀(KCl)及氯化鈉(NaCl)等。又，較佳之鹼土類金屬之鹵化物係例如可舉出氟化鈣(CaF2)、氟化鋇(BaF2)、氟化鍶(SrF2)、氟化鎂(MgF2)及氟化鈹(BeF2)等之氟化物，或氟化物以外之鹵化物。
又，半導體可舉出如包含鋇(Ba)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鐿(Yb)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鋰(Li)、鈉(Na)、鎘(Cd)、鎂(Mg)、矽(Si)、 鉭(Ta)、銻(Sb)及鋅(Zn)之至少一種元素之氧化物、氮化物或氧化氮化物等之單獨一種或二種以上之組合。又，構成電子注入層之無機化合物係以微結晶或非晶質之絕緣性薄膜為佳。電子注入層若係以此等絕緣性薄膜所構成，因可形成更均質之薄膜，可減少暗點等之像素缺陷。尚且，作為此般無機化合物，可舉出如鹼金屬硫屬化物、鹼土類金屬硫屬化物、鹼金屬之鹵化物及鹼土類金屬之鹵化物等。
使用此般絕緣體或半導體時，該層之較佳厚度為0.1nm以上15nm以下之程度。又，本發明中之電子注入層亦以含有前述還原性摻雜劑亦為佳。
(電子供給性摻雜劑及有機金屬錯合物)
本發明之有機EL元件係亦以在陰極與有機薄膜層之界面領域具有電子供給性摻雜劑及有機金屬錯合物之至少任一者為佳。
藉由此般構成，可謀求有機EL元件中之發光亮度之提升或長壽命化。
電子供給性摻雜劑材料可舉出如選自鹼金屬、鹼金屬化合物、鹼土類金屬、鹼土類金屬化合物、稀土類金屬及稀土類金屬化合物等之至少一種類。
有機金屬錯合物可舉出如選自包含鹼金屬之有機金屬錯合物、包含鹼土類金屬之有機金屬錯合物、及包含稀土類金屬之有機金屬錯合物等之至少一種類。
鹼金屬可舉出如鋰(Li)(功函數：2.93eV)、鈉(Na)(功函數：2.36eV)、鉀(K)(功函數：2.28eV)、銣(Rb)(功函數：2.16eV)、銫(Cs)(功函數：1.95eV)等，以功函在2.9eV以下者為特佳。此等中較佳者為K、Rb、Cs，更佳為Rb或Cs，最佳為Cs。
鹼土類金屬可舉出如鈣(Ca)(功函數：2.9eV)、鍶(Sr)(功函數：2.0eV以上2.5eV以下)、鋇(Ba)(功函數：2.52eV)等，以功函數在2.9eV以下者為特佳。
稀土類金屬可舉出如鈧(Sc)、釔(Y)、鈰(Ce)、鋱(Tb)、鐿(Yb)等，以功函數在2.9eV以下者為特佳。
以上金屬中之較佳金屬，尤其係還原能力高，藉由較少量地添加至電子注入域，可使有機EL元件之發光亮度提升或長壽命化。
鹼金屬化合物可舉出如氧化鋰(Li2O)、氧化銫(Cs2O)、氧化鉀(K2O)等之鹼氧化物、氟化鋰(LiF)、氟化鈉(NaF)、氟化銫(CsF)、氟化鉀(KF)等之鹼鹵化物等，以氟化鋰(LiF)、氧化鋰(Li2O)、氟化鈉(NaF)為佳。
鹼土類金屬化合物可舉出如氧化鋇(BaO)、氧化鍶(SrO)、氧化鈣(CaO)及混合此等之鍶酸鋇(BaxSr1-xO)(0<x<1)、鈣酸鋇(BaxCa1-xO)(0<x<1)等，以BaO、SrO、CaO為佳。
稀土類金屬化合物可舉出如氟化鐿(YbF3)、氟化鈧(ScF3)、氧化鈧(ScO3)、氧化釔(Y2O3)、氧化鈰(Ce2O3)、氟化釓(GdF3)、氟化鋱(TbF3)等，以YbF3、ScF3、TbF3為佳。
有機金屬錯合物係如上述般，只要係分別含鹼金屬離子、鹼土類金屬離子、稀土類金屬離子之至少一個作為金屬離子者即無特別限定。又，配位子係以喹啉醇、苯并喹啉醇、吖啶醇、啡啶醇、羥基苯基噁唑、羥基苯基噻唑、羥基二芳基噁二唑、羥基二芳基噻二唑、羥基苯基吡啶、羥基苯基苯并咪唑、羥基苯并三唑、hydroxyfulborane、聯吡啶、啡啉、酞花青、卟啉、環戊二烯、β-二酮類、偶氮甲烷類、及此等之衍生物等為佳，但非係受限於此等者。
作為電子供給性摻雜劑材料及有機金屬錯合物之添加形態，係以在界面領域形成為層狀或島狀為佳。形成方法係以藉由電阻加熱沈積法而沉積電子供給性摻雜劑材料及有機金屬錯合物之任一者，且同時一併沉積形成界面領域之發光材料或電子注入材料之有機物，在有機物中分散電子供給性摻雜劑材料及有機金屬錯合物還原摻雜劑材料之至任一者之方法為佳。分散濃度係以莫耳比使有機物：電子供給性摻雜劑、有機金屬錯合物=100：1至1：100，較佳為5：1至1：5。
電子供給性摻雜劑材料及有機金屬錯合物之至少任一者形成為層狀之情形，使界面之有機層之發光材料或電子 注入材料形成為層狀後，藉由電阻加熱沉積法使電子供給性摻雜劑材料及有機金屬錯合物之至少任一者單獨地沈積，較佳為形成層之厚度在0.1nm以上15nm以下。
電子供給性摻雜劑材料及有機金屬錯合物之至少任一者形成為島狀之情形，使界面之有機層之發光材料或電子注入材料形成島狀後，藉由電阻加熱沉積法使電子供給性摻雜劑材料及有機金屬錯合物之至少任一者單獨地沈積，較佳為形成島之厚度在0.05nm以上1nm以下。
又，作為本實施形態之有機EL元件中之主成分與電子供給性摻雜劑材料及有機金屬錯合物之至少任一者之比例，以莫耳比，主成分：電子供給性摻雜劑、有機金屬錯合物=5：1至1：5為佳，2：1至1：2為更佳。
(有機EL元件之各層之形成方法)
本發明之有機EL元件之各層之形成方法並無特別限定。可使用過往公知之真空沉積法、旋轉塗佈法等所成之形成方法。本發明之有機EL元件所使用之有機薄膜層係可使用如真空沉積法、分子線沉積法(MBE法、MBE；Molecular Beam Epitaxy)或溶解於溶劑而成之溶液之浸漬法、旋轉塗佈法、澆注法、棒塗法、輥塗法等之塗布法之公知之方法進行形成。
(有機EL元件之各層之膜厚)
發光層之膜厚較佳為5nm以上50nm以下，更佳為 7nm以上50nm以下，最佳為10nm以上50nm以下。發光層之膜厚藉由設在5nm以上，變得可容易形成發光層，且變得容易調整色度。發光層之膜厚藉由設在50nm以下，可抑制驅動電壓之上昇。
其他之各有機薄膜層之膜厚亦並無特別限制，通常以數nm至1μm之範圍為佳。藉由設在此般膜厚範圍，不僅可抑制因膜厚過薄所導致之針孔等之缺陷，且可抑制因膜厚過厚所導致之驅動電壓上昇並防止效率之惡化。
[實施形態之變化]
本發明並非係受限定於上述之實施形態者，在可達成本發明之目的之範圍內之變更、改良等，皆係包含於本發明者。
有機EL元件之構成並非係限定於圖1所示之有機EL元件1之構成例。例如，亦可分別在發光層之陽極側設置電子障壁層、發光層之陰極側設置電洞障壁層。藉此，將電子或電洞封閉於發光層中，即可提高發光層中之激子之生成確率。
又，發光層並非係受限為單層，亦可層合複數之發光層。有機EL元件為具有複數之發光層時，係以至少1個發光層包含本發明之雙咔唑衍生物為佳。
又，有機EL元件具有複數之發光層時，此等發光層可互為相鄰而設置，亦可經由其他之層(例如，電荷產生層)而層合。
實施例
其次，舉出實施例及比較例更詳細說明本發明，但本發明並非係因此等實施例之記載內容而受到任何限定者。
<化合物之合成> ‧合成例1(化合物H1之合成)
以下，包括中間體之合成方法一併說明化合物H1之合成方法。
‧合成例(1-1)：中間體1之合成
首先，說明中間體1之合成方法。中間體1之合成流程係如以下所示。
氬氣流下，依順序添加4-溴-1-碘苯(11.3g、40 mmol)、9-苯基咔唑基-3-硼酸(11.5g、40 mmol)、肆(三苯基膦)鈀(1.39g、1.2 mmol)、甲苯(120mL)、及2M碳酸鈉水溶液(60mL)，並加熱迴流8小時。
使反應液冷卻至室溫後，分離有機層，在減壓下餾除有機溶劑。將取得之殘渣以矽膠管柱層析法進行純化，而 取得中間體1(11.0g、收率69%)。藉由FD-MS(場解吸質譜法。以下，略稱為FD-MS)之分析，確認為中間體1。
‧合成例(1-2)：中間體2之合成
其次，說明中間體2之合成方法。中間體2之合成流程係如以下所示。
氬氣流下，依順序添加中間體1(10g、25 mmol)、雙(戊醯)二硼(8.3g、33 mmol)、二氯化[1,1’-雙(二苯基膦基)二茂鐵]鈀(II)二氯甲烷加成物(0.62g、0.75 mmol)、乙酸鉀(7.4g、75 mmol)、及N,N-二甲基甲醯胺(170mL)並加熱迴流8小時。
使反應液冷卻至室溫後，分離有機層，在減壓餾除有機溶劑。將取得之殘渣以矽膠管柱層析法進行純化而取得中間體2(10g、收率91%)。藉由FD-MS之分析，確認為中間體2。
‧合成例(1-3)：中間體3之合成
其次，說明中間體3之合成方法。中間體3之合成流程係如以下所示。
上述合成例(1-1)之中間體1之合成中，除了取代4-溴-1-碘苯而改用3-溴咔唑，取代9-苯基咔唑基-3-硼酸而改用中間體2以外，以同樣之方法進行合成。藉由FD-MS之分析，確認為中間體3。
‧合成例(1-4)：化合物H1之合成
化合物H1之合成流程係如以下所示。
氬氣流下，依順序添加中間體3(1.6g、3.9 mmol)、2,6-二苯基嘧啶-4-氯化物(1.0g、3.9 mmol)、參(二亞苄基丙酮)二鈀(0.071g、0.078 mmol)、三-t- 丁基鏻四氟硼酸鹽(0.091g、0.31 mmol)、t-丁氧基鈉(0.53g、5.5 mmol)、及無水甲苯(20mL)，並加熱迴流8小時。
使反應液冷卻至室溫後，分離有機層，在減壓下餾除有機溶劑。將取得之殘渣以矽膠管柱層析法進行純化而得到0.88g之白色固體。對取得之化合物進行FD-MS之結果，確認為化合物H1。
FD-MS：calcd for C52H34N4=714,found m/z=714(M+,100)
‧合成例2(化合物H2之合成)
說明化合物H2之合成方法。化合物H2之合成流程係如以下所示。
氬氣流下，依順序添加中間體3(1.6g、3.9 mmol)、2,6-二苯基三嗪-4-氯化物(1.0g、3.9 mmol)、參(二亞苄基丙酮)二鈀(0.071g、0.078 mmol)、三-t-丁基鏻四氟硼酸鹽(0.091g、0.31 mmol)、t-丁氧基鈉(0.53g、5.5 mmol)、及無水甲苯(20mL)並加熱迴流 8小時。
使反應液冷卻至室溫後，分離有機層，在減壓下餾除有機溶劑。將取得之殘渣以矽膠管柱層析法進行純化而得到0.78g之白色固體。對取得之化合物進行FD-MS之結果，確認為化合物H2。
FD-MS：calcd for C51H33N5=715,found m/z=715(M+,100)
‧合成例3(化合物H3之合成)
說明化合物H3之合成方法。化合物H3之合成流程係如以下所示。
氬氣流下，依順序添加中間體3(1.6g、3.9 mmol)、中間體4(1.5g、3.9 mmol)、參(二亞苄基丙酮)二鈀(0.071g、0.078 mmol)、三-t-丁基鏻四氟硼酸鹽(0.091g、0.31 mmol)、t-丁氧基鈉(0.53g、5.5 mmol)、及無水甲苯(20mL)並加熱迴流8小時。
使反應液冷卻至室溫後，分離有機層，在減壓下餾除有機溶劑。將取得之殘渣以矽膠管柱層析法進行純化而得 到1.1g之固體。對取得之化合物進行FD-MS之結果，確認為化合物H3。
FD-MS：calcd for C57H37N5=791,found m/z=791(M+,100)
‧合成例4(化合物H4之合成)
以下，包括中間體之合成方法一併說明化合物H4之合成方法。
‧合成例(4-1)：中間體5之合成
首先，說明中間體5之合成方法。中間體5之合成流程係如以下所示。
中間體1之合成中，除取代4-溴-1-碘苯而改用2-溴咔唑，取代9-苯基咔唑基-3-硼酸而改用中間體2以外，以同樣之方法進行合成。藉由FD-MS之分析，確認為中間體5。
‧合成例(4-2)：化合物H4之合成
化合物H4之合成流程係如以下所示。
氬氣流下，依順序添加中間體5(1.6g、3.9 mmol)、2,6-二苯基三嗪-4-氯化物(1.0g、3.9 mmol)、參(二亞苄基丙酮)二鈀(0.071g、0.078 mmol)、三-t-丁基鏻四氟硼酸鹽(0.091g、0.31 mmol)、t-丁氧基鈉(0.53g、5.5 mmol)、及無水甲苯(20mL)並加熱迴流8小時。
使反應液冷卻至室溫後，分離有機層，在減壓下餾除有機溶劑。將取得之殘渣以矽膠管柱層析法進行純化而得到0.80g之白色固體。對取得之化合物進行FD-MS之結果，確認為化合物H4。
FD-MS：calcd for C51H33N5=715,found m/z=715(M+,100)
<有機EL元件之製作及發光性能評價>
實施例及比較例中使用之化合物係如以下所示。
(有機EL元件之製造) ‧實施例1
將25mm×75mm×厚度1.1mm之附ITO透明電極之玻璃基板(Geomatec股份有限公司製)在異丙醇中進行超音波洗淨5分鐘後，進行UV臭氧洗淨30分鐘。
將洗淨後之附透明電極線之玻璃基板裝載於真空沉積裝置之基板支架上，首先在形成有透明電極線側之面上，以被覆前述透明電極般地沉積上述電子受容性(受體)化合物C-1而使膜厚5nm之化合物C-1膜成膜。
於此化合物C-1膜上，沉積作為第1電洞輸送材料之上述芳香族胺衍生物(化合物X1)，而使膜厚65nm之第1電洞輸送層成膜。
於此第1電洞輸送層上，沉積作為第2電洞輸送材料之上述芳香族胺衍生物(化合物X2)，而使膜厚10nm之第2電洞輸送層成膜。
並且，於此第2電洞輸送層上使作為主材料之前述合成實施例1中取得之化合物H1，與作為磷光摻雜劑材料之上述化合物Ir(bzq)3共沉積而使膜厚25nm之發光層成膜。此發光層內中之化合物Ir(bzq)3之濃度為10.0質量%。化合物Ir(bzq)3為顯示黃色發光之磷光發光性材料。
且，於此發光層上沉積上述化合物ET，而使膜厚35nm之化合物ET膜予以成膜。此化合物ET膜係機能作為電子輸送層。
其次，於化合物ET膜上以成膜速度0.1埃/min沉積LiF，而形成作為電子注入性電極(陰極)之膜厚1nm 之LiF膜。
於此LiF膜上沉積金屬Al而形成膜厚80nm之金屬陰極。
藉此而製成實施例1之有機EL元件。
‧實施例2~實施例4及比較例1~比較例4
實施例2~實施例4及比較例1~比較例4之有機EL元件除了係在實施例1中，作為發光層之主材料係取代化合物H1而改用表1之化合物而形成發光層以外，其他與實施例1同樣地施行而製成。
(有機EL元件之發光特性評價)
在室溫下，對製成之有機EL元件施加電流密度為1mA/cm2之電壓，使用分光放射亮度計(CS-1000：konica minolta公司製)測量此時之EL發光光譜。由取得之分光放射亮度光譜，測量電流效率(cd/A)。
如表1所示般，實施例1~實施例4之有機EL元件與比較例1~比較例4之有機EL元件相比，以高發光效率進行發光。比較例1~比較例3之有機EL元件之發光效率變低可認為係由於使用作為主材料之化合物PH1~PH3之電洞輸送特性比實施例1~實施例4中之化合物H1~H4還低所致。又，比較例4之有機EL元件之發光效率變低，可認為係由於化合物PH4不具有含氮六員環且電洞輸送特性變得過高，進而導致發光層內之電洞與電子之平衡崩潰所致。
化合物PH1~PH4之電洞輸送特性，具體而言可思考如以下之理由。
比較例1之有機EL元件中使用之化合物PH1係具有2個咔唑藉由吡啶環而連結之構造。此吡啶環係在相對於一邊之Cz所鍵結之部位，而另一邊之Cz則係鍵結於吡啶環之m位。因此，化合物PH1中，2個咔唑同士之共軛受 到阻斷而無法擴大π共軛系統，進而無法擴大HOMO。因此，認為化合物PH1未顯示充分之電洞輸送特性。
在比較例2之有機EL元件中使用之化合物PH2之情況，其係具有2個咔唑藉由伸苯基而連結之構造。此伸苯基係在相對於一邊之Cz所鍵結之部位，而另一邊之Cz係鍵結於伸苯基之p位。但，化合物PH2中之連結咔唑彼此之伸苯基係具有取代基，此取代基使咔唑彼此尚失平面性而阻斷共軛。因此，認為化合物PH2亦與上述化合物PH1同樣地，並未顯示充分之電洞輸送特性。
比較例3之有機EL元件中使用之化合物PH3為咔唑彼此係藉由m-伸苯基而結合者。此化合物係亦與上述之說明同樣地，2個咔唑彼此之共軛受到阻斷而無法擴大π共軛系統，進而無法擴大HOMO。因此，認為化合物PH3並未顯示充分之電洞輸送特性。
比較例4之有機EL元件中使用之化合物PH4為2個咔唑藉由p-伸苯基而連結者，但比較例4之有機EL元件，顯示較低低發光效率。而此推測係由於、化合物PH4係在Cz之N位上不具有含氮芳香族雜環基，而因電洞輸送特性變高而導致比較例4之有機EL元件之發光層內變成電洞過剩所致。

Claims (14)

  1. 一種下述一般式(1)所表示之化合物， (前述一般式(1)中，A1及A2係各自獨立表示取代或無取代之環形成碳數6~30之芳香族烴基、或取代或無取代之環形成碳數1~30之芳香族雜環基；但，A1及A2之至少1個表示取代或無取代之含氮芳香族雜環基；前述一般式(1)中，Y1~Y16係各自獨立表示CR或氮原子；但，Y5~Y12之中，與L3鍵結者為碳原子；前述CR中，R係相互獨立為氫原子、取代或無取代之環形成碳數6~30之芳香族烴基、取代或無取代之環形成碳數1~30之芳香族雜環基、取代或無取代之碳數1~30之直鏈、分支或環狀之烷基、取代或無取代之碳數1~30之烷氧基、取代或無取代之環形成碳數6~30之芳氧基、取代或無取代之碳數7~30之芳烷基、取代或無取代之碳數1~30之鹵烷基、 取代或無取代之碳數1~30之鹵烷氧基、取代或無取代之碳數3~30之烷矽基、取代或無取代之碳數8~40之二烷基芳矽基、取代或無取代之碳數13~50之烷基二芳矽基、取代或無取代之碳數18~60之三芳矽基、取代或無取代之碳數2~30之烯基、取代或無取代之碳數2~30之炔基、鹵素原子、氰基、羥基、硝基、或羧基；R為複數存在時，複數之R可各自為相同或相異；但，Y1~Y16之中，鄰接之2個為CR時，鄰接之CR中之R之一部分彼此鍵結而形成環構造亦可；前述一般式(1)中，L1及L2係各自獨立表示單鍵或連結基；前述一般式(1)中，L3表示下述一般式(2)~(4)之中任一式所表示之連結基、或由下述一般式(2)~(4)所表示之連結基組合成之複合連結基) (前述一般式(2)~(4)中，Y17~Y34係各自獨立表示CH、或氮原子；前述一般式(2)~(4)中，n、m及p係各自獨立表示1~5之整數；但，L3為由上述一般式(2)~(4)所表示之連結基組合成之複合連結基時，n+m+p為1~5之整數)。
  2. 如請求項1之化合物，其中前述一般式(1)中之A1及A2之至少任一者為下述一般式(5)所表示者， (前述一般式(5)中，X1~X5係各自獨立表示CRb或氮原子；但，X1~X5之中至少1個為氮原子，X1~X5之中與L1或L2鍵結者為碳原子；前述CRb中，Rb表示氫原子或取代基；但，X1~X5之中，鄰接之2個為CRb時，鄰接之CRb中之Rb之一部分 彼此鍵結而形成環構造亦可；Rb為複數存在時，複數之Rb可各自為相同或相異)。
  3. 如請求項1之化合物，其中前述一般式(2)~(4)中之Y17~Y34為CH。
  4. 如請求項1之化合物，其中前述一般式(1)中之A1或A2之至少任一者為取代或無取代之嘧啶基、或取代或無取代之三嗪基。
  5. 如請求項1之化合物，其中前述一般式(2)中之n、前述一般式(3)中之m、前述一般式(4)中之p係各自獨立表示1~3之整數。
  6. 如請求項1之化合物，其中前述一般式(1)中之L3為上述一般式(2)所表示之連結基。
  7. 如請求項1之化合物，其中前述一般式(1)所表示之化合物為下述一般式(6)~(8)之任一式所表示者， (前述一般式(6)中，A1、A2、Y1~Y5、Y7~Y10、Y12~Y16、L1、L2及L3係各自與前述一般式(1)中同義，Y6及Y11表示碳原子；前述一般式(7)中，A1、A2、Y1~Y5、Y7~Y9、Y11~Y16、L1、L2及L3係各自與前述一般式(1)中同義，Y6及Y10表示碳原子；前述一般式(8)中，A1、A2、Y1~Y6、Y8~Y9、Y11~Y16、L1、L2及L3係各自與前述一般式(1)中同義，Y7及Y10表示碳原子)。
  8. 如請求項1之化合物，其中前述一般式(1)中之Y5~Y12之中，與L3鍵結者為碳原子，其以外之Y5~Y12為CH。
  9. 如請求項1之化合物，其中前述一般式(1)中之 A1及A2之一者為取代或無取代之環形成碳數1~30之芳香族雜環基，而另一者為取代或無取代之環形成碳數6~30之芳香族烴基。
  10. 一種有機電致發光元件用材料，其係包含如請求項1至請求項9中之任一項之化合物。
  11. 一種有機電致發光元件，其係具有陰極、陽極、與配置於前述陰極與前述陽極之間且包含發光層之1層以上之有機薄膜層，而前述有機薄膜層之至少1層含有如請求項1至請求項9中任一項之化合物。
  12. 如請求項11之有機電致發光元件，其中前述發光層含有如請求項1至請求項9中任一項之化合物。
  13. 如請求項11之有機電致發光元件，其中前述發光層含有磷光發光性材料。
  14. 如請求項13之有機電致發光元件，其中前述磷光發光性材料為選自銥(Ir)、鋨(Os)、及鉑(Pt)之金屬原子之鄰位金屬化錯合物。
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