TWI697492B - 化合物及含有其的電子裝置、發光元件、光電轉換元件及影像感測器 - Google Patents

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Abstract

本發明為一種具有咔唑骨架及喹唑啉骨架的化合物，且藉由使用該化合物，而提供一種可應用於發光效率、驅動電壓、耐久壽命全部得到改善的有機薄膜發光元件或者具有高轉換效率或高開-關比的光電轉換元件中的材料。

Description

化合物及含有其的電子裝置、發光元件、光電轉換元件及影像感測器
本發明是有關於一種化合物及使用其的電子裝置、發光元件、光電轉換元件及影像感測器。
有機薄膜發光元件是藉由自陰極注入的電子與自陽極注入的電洞於經兩極夾持的包含有機化合物的層中再結合而生成激子，於其向基態躍遷時發光。近年來正在活躍地進行此種有機薄膜發光元件的研究。
對於有機薄膜發光元件，要求提高發光效率，降低驅動電壓，提高耐久性等，其中，兼具發光效率與耐久壽命成為大的課題。例如為了提高發光效率及耐久壽命，已開發出一種具有咔唑骨架及喹唑啉骨架的材料(例如參照專利文獻1~專利文獻5)。
另外，關於可將光轉換為電能的光電轉換元件，近年來正在進行使用有機化合物的光電轉換元件的研究。有機化合物可藉由分子結構而選擇性地吸收所入射的光中特定波長範圍的光，故使用有機化合物的光電轉換元件無需彩色濾光片(color filter)，進而由於吸收係數高，故可提高光利用效率。
關於使用有機化合物的光電轉換元件，具體而言已知有 於經兩極夾持的光電轉換膜中導入有pn接合結構或本體異質接合(bulk hetero-junction)結構的元件。
另外，關於利用光電轉換元件的影像感測器，大多情況下為了提高光電轉換效率或提高響應速度而自外部施加電壓。若藉由外部電場自電極將電洞或電子注入至光電轉換膜中，則產生暗電流。已知有為了減少該暗電流而插入有電洞阻擋層或電子阻擋層的元件(例如參照專利文獻6)。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開WO2006/049013號
[專利文獻2]日本專利特開2010-275255號公報
[專利文獻3]國際公開WO2012/050347號
[專利文獻4]國際公開WO2013/154325號
[專利文獻5]國際公開WO2014/054596號
[專利文獻6]日本專利特開2007-059515號公報
然而，專利文獻1~專利文獻5中記載的化合物於作為發光元件而供實用時，發光效率或耐久性不充分。另外，於現有的其他技術中，亦未找出除了高發光效率及低驅動電壓以外亦具有耐久性的技術。
另外，關於含有專利文獻6記載的化合物的光電轉換元 件或現有的其他技術，於獲得高感度的影像感測器的方面，光電轉換效率或開-關比(on-off ratio)不充分。
因此，本發明的目的在於解決該現有技術的課題，提供一種可應用於發光效率、驅動電壓、耐久壽命全部得到改善的有機薄膜發光元件或者具有高轉換效率或高開-關比的光電轉換元件中的材料。
本發明為下述通式(1)所表示的化合物。
[化1]Cz-L1-Q (1)
式(1)中，Cz為下述通式(2)所表示的基團，Q為下述通式(3)所表示的基團，L1為單鍵或者經取代或未經取代的伸芳基。於L1為單鍵的情形時，表示Cz與Q直接鍵結。
L1為經取代的伸芳基的情形的取代基是選自由烷基、環烷基、雜環基、烯基、環烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳硫醚基、芳基、雜芳基、鹵素原子、氰基、胺基、羰基、羧基、氧基羰基、胺甲醯基及-P(=O)R1R2所組成的組群中。
R1及R2為芳基或雜芳基，R1及R2亦可縮合而形成環。
[化2]
Figure 105109316-A0305-02-0006-1
式(2)中，R3~R10分別獨立地選自由氫原子、烷基、雜環基、烯基、含氧芳香族雜環基、含硫芳香族雜環基、鹵素原子及氰基所組成的組群中。其中，於R3~R6中的任一位置上與L1連結。
R11是選自由氫原子、烷基、環烷基、雜環基、烯基、環烯基、芳基及雜芳基所組成的組群中。另外，R3~R11亦可由鄰接的取代基彼此形成環。
Figure 105109316-A0305-02-0006-2
式(3)中，L2為單鍵、伸苯基、伸萘基或伸聯苯基。
R21為氫原子、鹵素原子、咔唑基、苯并咔唑基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基。
L3為單鍵、經取代或未經取代的伸芳基、或者經取代或未經取代的伸雜芳基。L3為經取代的伸芳基或經取代的伸雜芳基的情形的取代基分別獨立地選自與所述L1具有取代基的情形的取代基相同的組群中。
R22~R26分別獨立地選自由氫原子、烷基、環烷基、雜環基、烯基、環烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳硫醚基、芳基、雜芳基、鹵素原子、氰基、胺基、羰基、羧基、氧基羰基、胺甲醯基及-P(=O)R27R28所組成的組群中。R27及R28為芳基或雜芳基，R27及R28亦可縮合而形成環。另外，R23~R28亦可由鄰接的取代基彼此形成環。
其中，於R23~R26中的任一位置上與L1連結。
另外，本發明為含有所述化合物的電子裝置。此外，本發明為於相向的陽極與陰極之間存在有機層，且藉由電能而發光，並且於所述有機層中含有所述化合物的發光元件。另外，本發明為所述有機層至少具有發光層及電子傳輸層，所述電子傳輸層含有所述化合物的發光元件。此外，本發明為含有所述化合物的光電轉換元件及含有所述光電轉換元件的影像感測器。
根據本發明，可提供一種兼具高發光效率、低驅動電壓、長耐久壽命的有機薄膜發光元件或者具有高轉換效率或高開-關比的光電轉換元件。
<通式(1)所表示的化合物>
對通式(1)所表示的化合物加以詳細說明。
[化4]Cz-L1-Q (1)
於式(1)中，Cz為下述通式(2)所表示的基團，Q為下述通式(3)所表示的基團，L1為單鍵或者經取代或未經取代的伸芳基。於L1為單鍵的情形時，表示Cz與Q直接鍵結。
L1為經取代的伸芳基的情形的取代基是選自由烷基、環烷基、雜環基、烯基、環烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳硫醚基、芳基、雜芳基、鹵素原子、氰基、胺基、羰基、羧基、氧基羰基、胺甲醯基及-P(=O)R1R2所組成的組群中。
R1及R2為芳基或雜芳基，R1及R2亦可縮合而形成環。
[化5]
Figure 105109316-A0305-02-0009-3
於式(2)中，R3~R10分別獨立地選自由氫原子、烷基、雜環基、烯基、含氧芳香族雜環基、含硫芳香族雜環基、鹵素原子及氰基所組成的組群中。其中，於R3~R6中的任一位置上與L1連結。
R11是選自由氫原子、烷基、環烷基、雜環基、烯基、環烯基、芳基及雜芳基所組成的組群中。
另外，R3~R11亦可由鄰接的取代基彼此形成環。
Figure 105109316-A0305-02-0009-4
於式(3)中，L2為單鍵、伸苯基、伸萘基或伸聯苯基。
R21為氫原子、鹵素原子、咔唑基、苯并咔唑基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基。
L3為單鍵、經取代或未經取代的伸芳基、或者經取代或未經取代的伸雜芳基。L3為經取代的伸芳基或經取代的伸雜芳基的情形的取代基分別獨立地選自與所述L1具有取代基的情形的取代基相同的組群中。
R22~R26分別獨立地選自由氫原子、烷基、環烷基、雜環基、烯基、環烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳硫醚基、芳基、雜芳基、鹵素原子、氰基、胺基、羰基、羧基、氧基羰基、胺甲醯基及-P(=O)R27R28所組成的組群中。R27及R28為芳基或雜芳基，R27及R28亦可縮合而形成環。另外，R23~R28亦可由鄰接的取代基彼此形成環。
其中，於R23~R26中的任一位置上與L1連結。
於所述所有基團中，氫亦可為氘。另外，以下的說明中，例如所謂碳數6~40的經取代或未經取代的芳基，是指亦包括取代於芳基上的取代基所含的碳數而為6~40，規定碳數的其他取代基亦與此相同。
另外，提及「經取代或未經取代的」的情形的取代基較佳為如上所述的烷基、環烷基、雜環基、烯基、環烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳硫醚基、芳基、雜芳基、鹵素、 氰基、胺基、羰基、羧基、氧基羰基、胺甲醯基，進而佳為各取代基的說明中較佳的具體取代基。另外，該些取代基亦可進一步經所述取代基所取代。
於以下說明的化合物或其部分結構中，關於提及「經取代或未經取代的」的情形，亦與所述相同。
所謂烷基，例如表示甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基等飽和脂肪族烴基，其可具有取代基亦可不具有取代基。經取代的情形的追加的取代基並無特別限制，例如可列舉烷基、芳基、雜芳基等，該方面於以下的記載中亦共同。另外，烷基的碳數並無特別限定，就獲取的容易性或成本的方面而言，較佳為1以上且20以下，更佳為1以上且8以下的範圍。
所謂環烷基，例如表示環丙基、環己基、降冰片基、金剛烷基等飽和脂環式烴基，其可具有取代基亦可不具有取代基。烷基部分的碳數並無特別限定，較佳為3以上且20以下的範圍。
所謂雜環基，例如表示吡喃環、哌啶環、環狀醯胺等在環內具有碳以外的原子的脂肪族環，其可具有取代基亦可不具有取代基。雜環只要共軛以環狀連結而不成為芳香族性，則亦可於環內具有一個以上的雙鍵。雜環基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且20以下的範圍。
所謂烯基，例如表示乙烯基、烯丙基、丁二烯基等含有雙鍵的不飽和脂肪族烴基，其可具有取代基亦可不具有取代基。 烯基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且20以下的範圍。
所謂環烯基，例如表示環戊烯基、環戊二烯基、環己烯基等含有雙鍵的不飽和脂環式烴基，其可具有取代基亦可不具有取代基。環烯基的碳數並無特別限定，較佳為4以上且20以下的範圍。
所謂炔基，例如表示乙炔基等含有三鍵的不飽和脂肪族烴基，其可具有取代基亦可不具有取代基。炔基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且20以下的範圍。
所謂烷氧基，例如表示甲氧基、乙氧基、丙氧基等脂肪族烴基經由醚鍵而鍵結的官能基，該脂肪族烴基可具有取代基亦可不具有取代基。烷氧基的碳數並無特別限定，較佳為1以上且20以下的範圍。
所謂烷硫基，為烷氧基的醚鍵的氧原子經取代為硫原子的基團。烷硫基的烴基可具有取代基亦可不具有取代基。烷硫基的碳數並無特別限定，較佳為1以上且20以下的範圍。
所謂芳基醚基，例如表示苯氧基等芳香族烴基經由醚鍵而鍵結的官能基，芳香族烴基可具有取代基亦可不具有取代基。芳基醚基的碳數並無特別限定，較佳為6以上且40以下的範圍。
所謂芳硫醚基，為芳基醚基的醚鍵的氧原子經取代為硫原子的基團。芳硫醚基中的芳香族烴基可具有取代基亦可不具有取代基。芳硫醚基的碳數並無特別限定，較佳為6以上且40以下的範圍。
所謂芳基，例如表示苯基、萘基、聯苯基、聯三苯基、菲基、蒽基、芘基、丙[二]烯合茀基(fluoranthenyl)等芳香族烴基。芳基可具有取代基亦可不具有取代基。芳基的碳數並無特別限定，較佳為6以上且40以下的範圍，更佳為6以上且24以下的範圍，進而佳為苯基、1-萘基、2-萘基。
所謂雜芳基，表示呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基、異喹啉基、吡嗪基、嘧啶基、萘啶基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基等在一個或多個環內具有碳以外的原子的環狀芳香族基，其可未經取代亦可經取代。雜芳基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且30以下的範圍。更佳為吡啶基、喹啉基、咔唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基。
所謂胺基，為經取代或未經取代的胺基。取代的情形的取代基例如可列舉芳基、雜芳基、直鏈烷基、分支烷基。更具體可列舉苯基、聯苯基、萘基、吡啶基、甲基等，該些取代基亦可進一步經取代。碳數並無特別限定，較佳為6以上且40以下的範圍。
所謂鹵素原子，表示選自氟、氯、溴及碘中的原子。
羰基、羧基、氧基羰基、胺甲醯基及膦氧化物基可具有取代基亦可不具有取代基。此處，取代基例如可列舉烷基、環烷基、芳基、雜芳基等，該些取代基亦可進一步經取代。
所謂伸芳基，表示由苯、萘、聯苯、茀、菲等芳香族烴所導出的二價以上的基團，其可具有取代基亦可不具有取代基。 較佳為二價或三價的伸芳基。伸芳基具體可列舉伸苯基、伸聯苯基、伸萘基、伸茀基等。更具體可列舉：1,4-伸苯基、1,3-伸苯基、1,2-伸苯基、4,4'-伸聯苯基、4,3'-伸聯苯基、3,3'-伸聯苯基、1,4-伸萘基、1,5-伸萘基、2,5-伸萘基、2,6-伸萘基、2,7-伸萘基、1,3,5-伸苯基等。更佳為1,4-伸苯基、1,3-伸苯基、4,4'-伸聯苯基、4,3'-伸聯苯基。
所謂伸雜芳基，表示由吡啶、喹啉、嘧啶、吡嗪、三嗪、喹噁啉、喹唑啉、二苯并呋喃、二苯并噻吩等在一個或多個環內具有碳以外的原子的芳香族烴所導出的二價以上的基團，其可具有取代基亦可不具有取代基。較佳為二價或三價的伸雜芳基。伸雜芳基的碳數並無特別限定，較佳為2~30的範圍。伸雜芳基具體可列舉：2,6-伸吡啶基、2,5-伸吡啶基、2,4-伸吡啶基、3,5-伸吡啶基、3,6-伸吡啶基、2,4,6-伸吡啶基、2,4-伸嘧啶基、2,5-伸嘧啶基、4,6-伸嘧啶基、2,4,6-伸嘧啶基、2,4,6-伸三嗪基、4,6-伸二苯并呋喃基、2,6-伸二苯并呋喃基、2,8-伸二苯并呋喃基、3,7-伸二苯并呋喃基等。
所謂含氧芳香族雜環基，為呋喃、苯并呋喃、二苯并呋喃等在環內含有至少各為一個以上的碳原子與氧原子，且根據休克爾規則(Huckel's rule)而可認為是芳香族性的一價以上的環結構。該些基團可具有取代基亦可不具有取代基。含氧芳香族雜環基的碳數並無特別限定，較佳為4~20的範圍。
所謂含硫芳香族雜環基，為噻吩、苯并噻吩、二苯并噻 吩等在環內含有至少各為一個以上的碳原子與硫原子，且根據休克爾規則而可認為是芳香族性的一價以上的環結構。該些基團可具有取代基亦可不具有取代基。含硫芳香族雜環基的碳數並無特別限定，較佳為4~20的範圍。
喹唑啉骨架具有兩個電負度大、且具有sp2混成軌域的氮原子。因此，與電子的親和性高，電子遷移率亦提高。因此，於將本發明的化合物用於發光元件的電子注入層中的情形時，容易自陰極注入電子。另外，於用於電子傳輸層中的情形時，顯示出高的電子傳輸性。
然而，與通常的發光層的最低未佔用分子軌域(Lowest Unoccupied Molecular Orbital，LUMO)能量相比較，僅包含喹唑啉骨架的分子的LUMO能量過低，故於應用於發光元件中的情形時，妨礙對發光層注入電子。因此，本發明的化合物中，導入有具有提高LUMO能量的效果、且亦具有電子傳輸能力的咔唑骨架。
另外，若將本發明的化合物用於光電轉換元件的電子擷取層中，則由於具有低於光電轉換層中的n型材料的LUMO能量，故達成高的電子擷取效率。
另外，對於咔唑骨架及喹唑啉骨架而言，骨架內的電荷遷移率高。藉由使該些兩骨架鍵結，最高被佔分子軌域(Highest Occupied Molecular Orbital，HOMO)及LUMO於分子內擴展。若HOMO及LUMO的擴展變大，則與鄰接分子的軌域的重疊亦變大，電荷傳輸性提高。
因此，於將本發明的化合物用於構成發光元件的任一層中的情形時，可高效率地傳輸由陰極產生的電子或由陽極產生的電洞，故可使發光元件的驅動電壓降低。結果，可提高發光元件的發光效率。
另外，於將本發明的化合物用於光電轉換元件的電子擷取層中的情形時，可無損光電轉換層中產生的電子而將其迅速傳輸，故可製作具有高的光電轉換效率的元件。
進而，藉由分子內軌域擴展，於接受電荷時所產生的自由基變穩定，發光元件的耐久壽命提高。另外，原本咔唑骨架及喹唑啉骨架對電荷的穩定性、即電化學穩定性高，可迅速且可逆地進行由電子所致的還原、或由電洞所致的氧化，故使用本發明的化合物的發光元件及光電轉換元件的耐久壽命提高。
咔唑骨架及喹唑啉骨架均包含多個剛直的環結構，故具有該些骨架的化合物顯示出高的玻璃轉移溫度。同時，藉由剛直的環結構，具有該些骨架的化合物並未一個一個分子交纏，而是穩定地昇華。由於玻璃轉移溫度高，故發光元件的耐熱性提高，同時維持藉由穩定的昇華而形成的良好膜質，故可使發光元件及光電轉換元件長壽命化。
根據以上內容，本發明的化合物藉由在分子中具有咔唑骨架及喹唑啉骨架，高發光效率、低驅動電壓及長耐久壽命均可實現。
尤其本發明的化合物根據其特性，較佳為用於發光元件 的發光層或電子傳輸層中，其中尤佳為用於電子傳輸層中。
關於將咔唑骨架與喹唑啉骨架鍵結時的位置，咔唑側為通式(2)中R3~R6中的任一位置，喹唑啉側為通式(3)中R23~R26中的任一位置。
咔唑骨架的R3~R6的位置為咔唑骨架中不含氮原子的六員環上的位置。若於該位置上與喹唑啉骨架鍵結，則與於氮原子上鍵結的情形相比較，化合物的結晶性降低，故膜的穩定性提高。
另外，喹唑啉骨架的R23~R26的位置為喹唑啉骨架中不含吸電子性的氮原子的六員環上的取代位置。若於該位置上與咔唑骨架鍵結，則於分子內，咔唑骨架的供電子性氮與喹唑啉骨架的吸電子性氮之間的距離變長。藉由距離變長，由電子的推拉所致的分子內的極化變小。結果未形成電子陷阱能階，達成高的電子遷移率。
為了提高該些效果，更佳為咔唑側於通式(2)中於R4或R5的位置上與L1鍵結。另外，更佳為喹唑啉側於通式(3)中於R24或R25的位置上連結，尤佳為於R25的位置上連結的情形。
另外，咔唑骨架上的R3~R10分別獨立地選自由氫原子、烷基、雜環基、烯基、含氧芳香族雜環基、含硫芳香族雜環基、鹵素原子及氰基所組成的組群中。氫原子以外的取代基是為了對咔唑骨架的電子狀態進行修飾而導入。例如，含氧芳香族雜環基或含硫芳香族雜環基等供電子性的取代基有增強咔唑骨架的 供電子性的作用，氰基般的吸電子性基有減弱咔唑骨架的供電子性的作用。
已於上文中所述，僅包含喹唑啉骨架的材料的LUMO軌域的能階低，可能妨礙對發光層的電子注入，故本發明的化合物中導入有具有提高LUMO能階的效果的咔唑基。因此，咔唑骨架的取代基較佳為不妨礙、或增強咔唑的供電子性的取代基。因此，該些取代基中，更佳的R3~R10為氫原子、含氧芳香族雜環基及含硫芳香族雜環基，進而更佳為氫原子、二苯并呋喃基及二苯并噻吩基，最佳為氫原子。
R11較佳為芳基。具體而言，較佳為苯基、聯苯基、萘基、聯三苯基、9,9-二烷基茀基、蒽基、芘基，更佳為苯基、聯苯基、萘基、9,9-二烷基茀基、蒽基、芘基，進而佳為苯基、萘基，尤佳為苯基。再者，該些基團亦可具有苯基作為進一步的取代基。
L1為單鍵或者經取代或未經取代的伸芳基。該些基團不影響分子的LUMO能階，故可保持如上文所述般藉由咔唑骨架與喹唑啉骨架的組合而達成的適當的LUMO能階。
再者，於L1為伸雜芳基的情形時，可能影響分子的LUMO能階而LUMO能階變得過低。若LUMO能階變得過低，則與發光層的主體材料的LUMO能階之間產生能差，可能妨礙對發光層的電子注入。
L1為經取代的伸芳基的情形的取代基如上文所述，較佳為烷基、環烷基、雜環基、芳基醚基、芳硫醚基、芳基、雜芳基、 鹵素原子、氰基或胺基，更佳為雜環基、芳基、雜芳基、鹵素原子、氰基或胺基，進而佳為芳基、雜芳基或胺基。
L1更佳為單鍵及碳數6~24的伸芳基，進而佳為單鍵、苯基及聯苯基。
不與L1連結的位置的R23~R26如上文所述，較佳為氫原子、環烷基、雜環基、芳基醚基、芳硫醚基、芳基、雜芳基、鹵素原子、氰基及胺基，更佳為氫原子、芳基、雜芳基、鹵素原子、氰基及胺基，進而佳為氫原子、芳基、雜芳基。
L2-R21連結於喹唑啉骨架中的含有兩個氮原子的環，故較佳為藉由該位置的取代基來調節本發明的化合物的電子狀態。因此，較佳為L2為伸苯基、伸萘基或伸聯苯基，且R21為電中性的氫原子、吸電子性的鹵素原子、供電子性的咔唑基、苯并咔唑基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基。其中，較佳為L2-R21為電中性的苯基、聯苯基或萘基，或者因誘導效應(inductive effect)而為吸電子性同時因共振效應而為供電子性的氟苯基，尤佳為苯基。
L3-R22的位置為喹唑啉骨架中經兩個氮夾持的鍵結位置。因於該些兩個氮原子上未鍵結氫原子，故鍵結於L3-R22的位置上的取代基不易產生結構的變形。由此，於L3-R22具有共軛系結構時，喹唑啉骨架與L3-R22的共軛系的軌域彼此有效地重疊，故有分子的三重態激發能降低的傾向。若三重態激發能低，則於將本發明的化合物用於發光元件中的情形時，將發光層中生成的激子封閉於發光層中的效果變小，因激子失活而導致發光效率降 低。
因此，較佳為於L3-R22的位置上導入如苯基般共軛系小且具有大的三重態激發能的芳香環、或如咔唑基般因具有變形的環結構故具有大的三重態激發能的取代基。即，較佳為L3為單鍵、伸苯基或伸聯苯基，且R22為苯基、萘基、蒽基、芘基、聯三苯基、9,9-二烷基茀基、咔唑基、苯并咔唑基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基。另外，R22更佳為苯基、萘基、聯三苯基、9,9-二烷基茀基、咔唑基、苯并咔唑基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基。
具體而言，L3更佳為單鍵、1,4-伸苯基、1,3-伸苯基、4,4'-伸聯苯基、4,3'-伸聯苯基，尤佳為單鍵、1,4-伸苯基、1,3-伸苯基。R22更佳為苯基、1-萘基、2-萘基、間聯三苯基、9,9-二甲基茀基、3-咔唑基、N-咔唑基、N-苯并咔唑基、2-二苯并呋喃基、2-二苯并噻吩基，尤佳為苯基、9,9-二甲基茀基、間聯三苯基。
若L3-R22為三重態激發能大的間聯三苯基，則有發光元件長壽命化的傾向，若為含有較氮而電負度更大且電子親和性更大的氧原子的二苯并呋喃基，則有發光元件低電壓化的傾向，若含有對發光層的電子注入效率高的咔唑基，則有發光元件高效率化的傾向。
咔唑骨架上的R3~R10的位置及喹唑啉骨架上的R23~R26的位置亦可由鄰接的取代基形成環。關於由鄰接的取代基所形成的環的大小，並無特別限定，就分子結構的穩定性的觀點而言，較佳為5員環或6員環。另外，所形成的環可為脂肪族環亦可為 芳香族環。由鄰接的取代基所形成的環亦可進一步具有取代基，或亦可進一步縮環。所形成的環中亦可含有碳以外的雜原子。此處，碳以外的雜原子的例子可列舉氮原子。尤其若僅由碳及氫構成環，則電化學穩定性增加，有助於提高元件的耐久性，故較佳。
R3~R10及/或R23~R26為取代基的情形的該取代基的碳數並無特別限定，較佳為1以上且24以下，更佳為1以上且12以下的範圍。
通式(1)所表示的化合物尤佳為通式(4)或通式(5)所表示的化合物。
喹唑啉骨架上的通式(3)中連結於R22的位置上的取代基的電子經喹唑啉骨架中的電負度大的兩個氮原子吸引，結果產生於喹唑啉骨架中的該兩個氮原子上具有部分負電荷、於R22上具有部分正電荷的電偶極子(電偶極子1)。
另一方面，於在喹唑啉骨架上的R23~R26的任一位置上與咔唑骨架連結的情形時，於咔唑骨架上因其供電子性而產生部分正電荷，且於喹唑啉骨架中的電負度大的兩個氮原子上產生部分負電荷。此時形成的電偶極子(電偶極子2)具有與電偶極子1反向的向量成分。該些具有反向的向量成分的電偶極子彼此於分子內相互抵消，於整個分子中電偶極子變小。結果，抑制因產生電荷陷阱能階所致的電荷遷移率的降低，達成高的電荷傳輸能力。
R23~R26中，於咔唑骨架鍵結於R25的位置上的情形時，電偶極子1與電偶極子2最接近完全反向，故該些偶極子彼此最 有效地相互抵消，電荷陷阱能階的產生變得最小，故尤佳。
Figure 105109316-A0305-02-0022-5
式中的各R及各L的說明如上文所述。
通式(2)、通式(4)及通式(5)中的R3~R10尤佳為將與L1連結的位置除外而為氫原子。藉由R3~R10為氫原子，膜中的分子間距離變短，可有效率地進行電荷遷移。結果，可實現由發光元件的低電壓驅動所得的發光效率的提高、及光電轉換元件的光電轉換效率的提高。另外，藉由為氫原子，可抑制分子量， 結果可於更低的溫度下昇華，蒸鍍穩定性亦提高。
由於同樣的原因，通式(3)、通式(4)及通式(5)中的R23~R26尤佳為將與L1連結的位置除外而為氫原子。
通式(2)、通式(4)及通式(5)中，R3~R11尤佳為未由鄰接的取代基彼此形成環。藉由不形成環結構，結晶性不會變得過高，薄膜穩定性提高，結果發光元件及光電轉換元件的壽命提高。另外，可抑制形成環結構的程度的分子量，結果可於更低的溫度下昇華，蒸鍍穩定性亦提高。
由於同樣的原因，通式(3)、通式(4)及通式(5)中，R23~R26較佳為未由鄰接的取代基彼此形成環。
通式(1)所表示的化合物的LUMO能量稍低於蒽骨架的LUMO能量。因此，若於發光元件中將通式(1)所表示的化合物用於與含有具有蒽骨架的化合物的發光層的陰極側接觸的層中，則容易向發光層注入電子，故較佳。
另外，通式(1)所表示的化合物容易自具有啡啉骨架的化合物接受電子。具有啡啉骨架的化合物可於低驅動電壓下傳輸電子。因此，若於發光元件中於與含有通式(1)所表示的化合物的層的陰極側接觸的層中使用具有啡啉骨架的化合物，則可製作以低電壓驅動的元件，故較佳。
為了使電荷分散、加快電子的授受，更佳為具有啡啉骨架的化合物於分子中具有多個啡啉骨架。
另外，受電子性氮於氮原子上具有非共價電子對，故顯 示出對金屬原子的強配位性。因此，具有兩個受電子性氮的喹唑啉骨架具有強的金屬配位性。因此，於將通式(1)所表示的化合物用於光電轉換元件的電子擷取層中的情形時，可促進向陰極的電子擷取，故提高光電轉換元件的轉換效率或開-關比。
通式(1)所表示的化合物並無特別限定，具體可列舉如下例子。
[化8]
Figure 105109316-A0305-02-0025-6
[化9]
Figure 105109316-A0305-02-0026-7
[化10]
Figure 105109316-A0305-02-0027-8
[化11]
Figure 105109316-A0305-02-0028-9
[化12]
Figure 105109316-A0305-02-0029-10
[化13]
Figure 105109316-A0305-02-0030-11
[化14]
Figure 105109316-A0305-02-0031-12
[化15]
Figure 105109316-A0305-02-0032-13
[化16]
Figure 105109316-A0305-02-0033-14
[化17]
Figure 105109316-A0305-02-0034-15
[化18]
Figure 105109316-A0305-02-0035-16
[化19]
Figure 105109316-A0305-02-0036-17
[化20]
Figure 105109316-A0305-02-0037-18
[化21]
Figure 105109316-A0305-02-0038-19
通式(1)所表示的化合物的合成時，可利用公知的方法。例如關於咔唑骨架，鍵結有鹵素原子或硼酸的咔唑骨架已有市售，通式(1)所表示的化合物的合成方法可列舉：利用鈀觸媒或鎳觸媒下的經取代或未經取代的咔唑基硼酸衍生物與經取代或未經取代的鹵化喹唑啉衍生物的偶合反應的方法、或利用經取代或未經取代的咔唑衍生物與經取代或未經取代的鹵化喹唑啉衍生物的偶合反應的方法、或者經取代或未經取代的鹵化咔唑衍生物與經取代或未經取代的喹唑啉基硼酸衍生物的偶合反應，但不限定於該些反應。
硼酸亦可使用硼酸酯，鹵素原子可使用公知的方法轉變成硼酸酯。喹唑啉骨架可利用公知的方法由經取代或未經取代的2-胺基苄腈衍生物及格林納試劑(Grignard reagent)藉由環化反應而合成，鹵化喹唑啉已有市售，故亦可加以利用，但不限定於該些化合物。
<通式(1)所表示的化合物的用途>
本發明的化合物較佳為於發光元件、光電轉換元件、鋰離子電池、燃料電池、電晶體(transistor)等電子裝置中用作電子裝置材料。尤其較佳為於發光元件、光電轉換元件中用作發光元件材料或光電轉換元件材料。
所謂發光元件材料，表示發光元件的任一層中所用的材料，除了如後述般選自電洞傳輸層、發光層及電子傳輸層中的層中所用的材料以外，亦包括電極的保護層(蓋層)中所用的材料。藉由將本發明的化合物用於發光元件的任一層中，可獲得高發光效率，且可獲得低驅動電壓及高耐久性的發光元件。
<光電轉換元件>
光電轉換元件具有陽極與陰極、及插入至該些陽極與陰極之間的有機層，於有機層中將光能轉換成電氣信號。所述有機層較佳為至少具有光電轉換層，進而更佳為所述光電轉換層含有p型材料及n型材料。p型材料為供電子性(施體性)的材料，HOMO的能階高，容易傳輸電洞。n型材料為吸電子性(受體性)的材料，LUMO的能階低，容易傳輸電子。p型材料與n型材料可積層亦可 混合。
有機層除了包含光電轉換層的構成以外，可列舉：1)電洞擷取層/光電轉換層、2)光電轉換層/電子擷取層、3)電洞擷取層/光電轉換層/電子擷取層等積層構成。所謂電子擷取層，為以可容易地進行自光電轉換層向陰極的電子擷取的方式設置的層，通常設置於光電轉換層與陰極之間。所謂電洞擷取層，為以可容易地進行自光電轉換層向陽極的電洞擷取的方式設置的層，通常設置於陽極與光電轉換層之間。另外，所述各層可分別為單一層、多層的任一種。
本發明的化合物可於所述光電轉換元件中用於任一層中，因具有高的電子親和性及薄膜穩定性，且於可見光範圍內具有強吸收，故較佳為用於光電轉換層中，因具有優異的電子傳輸能力，故更佳為用於光電轉換層的n型材料中。另外，本發明的化合物因具有高的電子親和性，故亦可較佳地用於電子擷取層中。藉此，可提高自光電轉換層向陰極的電子擷取效率，故可提高轉換效率。
光電轉換元件可用於光感測器中。另外，本實施形態的光電轉換元件亦可用於太陽電池中。另外，可較佳地用於影像感測器中。此處所謂影像感測器，表示檢測光而產生電荷並將其轉換成電氣信號，由此儲存影像資訊的攝像元件。另外，本實施形態的光電轉換元件亦可用於太陽電池中。
<發光元件>
如上文所述，本發明的化合物亦可用作發光元件材料。以下對本發明的發光元件的實施形態加以詳細說明。本發明的發光元件具有陽極、陰極、及插入至該些陽極與陰極之間的有機層，該有機層至少具有發光層及電子傳輸層，該發光層藉由電能而發光。
有機層除了僅包含發光層/電子傳輸層的構成以外，可列舉：1)電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層及2)電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層/電子注入層、3)電洞注入層/電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層/電子注入層等積層構成。另外，所述各層分別可為單一層、多層的任一種。另外，亦可為具有多個磷光發光層或螢光發光層的積層型，亦可為將螢光發光層與磷光發光層組合的發光元件。進而，可將分別顯示出彼此不同的發光色的發光層積層。
另外，所述元件構成亦可為介隔中間層而積層多個的疊層(tandem)型。其中，較佳為至少一層為磷光發光層。所述中間層通常亦被稱為中間電極、中間導電層、電荷產生層、電子汲取層、連接層、中間絕緣層，可使用公知的材料構成。疊層型的具體例例如可列舉：4)電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層/電荷產生層/電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層、5)電洞注入層/電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層/電子注入層/電荷產生層/電洞注入層/電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層/電子注入層等在陽極與陰極之間含有電荷產生層作為中間層的積層構成。構成中間層的材料具體而言可較佳地使用吡啶衍生物、啡啉衍生物。於為啡啉衍生物的情形時，更佳為於分子內具有兩個以上的啡啉骨架的化合物。
本發明的化合物可於所述元件構成中用於任一層中，因具有高的電子注入傳輸能力、螢光量子產率及薄膜穩定性，故較佳為用於發光元件的發光層、電子傳輸層或中間層中。因具有優異的電子注入傳輸能力，故更佳為用於電子傳輸層或中間層中，尤佳為用於電子傳輸層中。
(電極)
本發明的發光元件中，陽極與陰極具有用以供給充分的電流以使元件發光的作用，為了擷取光，較佳為至少一者為透明或半透明。通常將形成於基板上的陽極設為透明電極。
陽極中所用的材料只要為可將電洞高效率地注入至有機層中的材料，且為了擷取光而為透明或半透明，則有以下材料：氧化錫、氧化銦、氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化銦鋅(Indium Zinc Oxide，IZO)等導電性金屬氧化物，或金、銀、鉻等金屬，碘化銅、硫化銅等無機導電性物質，聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等導電性聚合物等，並無特別限定，尤佳為使用ITO玻璃或於玻璃的表面上形成有氧化錫為主成分的膜的奈塞玻璃(nesa glass)。該些電極材料可單獨使用，亦可將多種材料積層或混合而使用。關於透明電極的電阻，只要可供給使元件發光的充分電流即可，故並無限定，就元件的消耗電力的觀點而言較佳為低電阻。例如若為300Ω/□以下的ITO基板則作為元件電極發揮功能，但目前亦可供給10Ω/□左右的基板，故尤佳為使用20Ω/□以下的低電阻的基板。ITO的厚度可根據電阻值而任意選擇，通常大多情況 下於100nm~300nm之間使用。
另外，為了保持發光元件的機械強度，較佳為將發光元件形成於基板上。基板可較佳地使用鈉玻璃或無鹼玻璃等玻璃基板。玻璃基板的厚度只要為保持機械強度的充分厚度即可，故只要為0.5mm以上便充分。關於玻璃的材質，因自玻璃中的溶出離子以少為宜，故較佳為無鹼玻璃。或者，實施有SiO2等的障壁塗層(barrier coat)的鈉鈣玻璃亦有市售，故亦可加以使用。進而，只要第一電極穩定地發揮功能，則基板無需為玻璃，例如亦可於塑膠基板上形成陽極。ITO膜形成方法只要為電子束射束法、濺鍍法及化學反應法等可形成ITO膜的方法，則不特別受限制。
陰極中所用的材料只要為可將電子高效率地注入至發光層中的物質，則並無特別限定。通常較佳為鉑、金、銀、銅、鐵、錫、鋁、銦等金屬，或該些金屬與鋰、鈉、鉀、鈣、鎂等低功函數金屬的合金或多層積層等。其中，就電阻值或製膜容易性、膜的穩定性、發光效率等方面而言，主成分較佳為鋁、銀、鎂。尤其若以鎂及銀構成，則對本發明的電子傳輸層及電子注入層的電子注入變容易，可實現低電壓驅動，故較佳。
繼而，為了保護陰極，可列舉將以下材料以保護膜層的形式積層於陰極上作為較佳例：鉑、金、銀、銅、鐵、錫、鋁及銦等金屬，或使用該些金屬的合金，二氧化矽、氧化鈦及氮化矽等無機物，聚乙烯醇、聚氯乙烯、烴系高分子化合物等有機高分子化合物。另外，本發明的化合物亦可用作該保護膜層(蓋層)。 其中，於自陰極側擷取光的元件結構(頂部發光結構)的情形時，保護膜層是自於可見光範圍內具有光透過性的材料中選擇。該些電極的製作法有電阻加熱、電子束射束、濺鍍、離子鍍敷及塗佈等，並無特別限制。
(電洞傳輸層)
電洞傳輸層是藉由將一種或兩種以上的電洞傳輸材料積層或混合的方法、或者使用電洞傳輸材料與高分子黏合劑的混合物的方法而形成。另外，電洞傳輸材料必須於施加有電場的電極間高效率地傳輸來自陽極的電洞，故較佳為電洞注入效率高，且可高效率地傳輸所注入的電洞。因此，需求具有適當的游離電位、而且電洞遷移率大、進而穩定性優異、於製造時及使用時不易產生成為陷阱的雜質的物質。滿足此種條件的物質並無特別限定，例如較佳為4,4'-雙(N-(3-甲基苯基)-N-苯基胺基)聯苯(N,N,N',N'-四苯基-1,1'-聯苯-4,4'-二胺(N,N,N',N'-Tetraphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine，TPD))、4,4'-雙(N-(1-萘基)-N-苯基胺基)聯苯(N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-聯苯-4,4'-二胺(N,N'-diphenyl-N,N'-(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine，NPD))、4,4'-雙(N,N-雙(4-聯苯基)胺基)聯苯(tetrabiphenylyl diaminobiphenyl，TBDB)、雙(N,N'-二苯基-4-胺基苯基)-N,N-二苯基-4,4'-二胺基-1,1'-聯苯(TPD232)等聯苯胺衍生物，4,4',4"-三(3-甲基苯基(苯基)胺基)三苯基胺 (4,4',4"-tris(3-methylphenyl(phenyl)amino)triphenylamine，m-MTDATA)、4,4',4"-三(1-萘基(苯基)胺基)三苯基胺(4,4',4"-tris(1-naphthyl(phenyl)amino)triphenylamine，1-TNATA)等被稱為星爆狀(starburst)芳基胺的材料組群，具有咔唑骨架的材料，其中咔唑多聚物，具體而言雙(N-芳基咔唑)或雙(N-烷基咔唑)等咔唑二聚物的衍生物、咔唑三聚物的衍生物、咔唑四聚物的衍生物，聯伸三苯化合物，吡唑啉衍生物，二苯乙烯系化合物，腙系化合物，苯并呋喃衍生物或噻吩衍生物、噁二唑衍生物、酞菁衍生物、嘌呤衍生物等雜環化合物，富勒烯衍生物，聚合物系中於側鏈上具有所述單體的聚碳酸酯或苯乙烯衍生物、聚噻吩、聚苯胺、聚茀、聚乙烯基咔唑及聚矽烷等。進而，亦可使用p型Si、p型SiC等無機化合物。本發明的化合物亦由於電化學穩定性優異，故可用作電洞傳輸材料。
電洞傳輸層中，較佳為使用電子阻擋性優異的化合物。其中，含有咔唑骨架的化合物的電子阻擋性優異，有助於發光元件的高效率化，故較佳。進而，所述含有咔唑骨架的化合物較佳為含有咔唑二聚物、咔唑三聚物或咔唑四聚物骨架。其原因在於，該些骨架兼具良好的電子阻擋性與電洞注入傳輸特性。
進而，於電洞傳輸層中使用含有咔唑骨架的化合物的情形時，更佳為所組合的發光層含有後述磷光發光材料。所述具有咔唑骨架的化合物亦具有高的三重態激子阻擋功能，於與磷光發光材料組合的情形時可實現高發光效率化。
另外，若將於具有高的電洞遷移率的方面而言優異的含有聯伸三苯骨架的化合物用於電洞傳輸層中，則載子平衡提高，可獲得發光效率提高、耐久壽命提高等效果，故較佳。含有聯伸三苯骨架的化合物進而佳為具有兩個以上的二芳基胺基。
該些含有咔唑骨架的化合物、或含有聯伸三苯骨架的化合物可分別單獨用作電洞傳輸層，亦可相互混合而使用。另外，亦可於不損及本發明的效果的範圍內混合其他材料。另外，於電洞傳輸層包含多層的情形時，只要於任一層中包含含有咔唑骨架的化合物、或含有聯伸三苯骨架的化合物即可。
(電洞注入層)
亦可於陽極與電洞傳輸層之間設置電洞注入層。藉由設置電洞注入層，發光元件實現低驅動電壓化，耐久壽命亦提高。電洞注入層中，可較佳地使用游離電位較通常用於電洞傳輸層中的材料小的材料。具體而言，除了可列舉所述TPD232般的聯苯胺衍生物、星爆狀芳基胺材料組群以外，亦可使用酞菁衍生物等。另外，電洞注入層亦較佳為由受體性化合物單獨構成，或將受體性化合物摻雜至其他電洞傳輸材料中而使用。受體性化合物的例子可列舉：氯化鐵(III)、氯化鋁、氯化鎵、氯化銦、氯化銻般的金屬氯化物，氧化鉬、氧化釩、氧化鎢、氧化釕般的金屬氧化物，三(4-溴苯基)銨六氯銻酸鹽(Tris(4-bromophenyl)Aminium hexachloroantimonate，TBPAH)般的電荷遷移錯合物。另外，亦可較佳地使用分子內具有硝基、氰基、鹵素或三氟甲基的有機化 合物或醌系化合物、酸酐系化合物、富勒烯等。該些化合物的具體例可列舉：六氰基丁二烯、六氰基苯、四氰基乙烯、四氰基醌二甲烷(Tetracyanoquinodimethane，TCNQ)、四氟四氰基醌二甲烷(Tetrafluorotetracyanoquinodimethane，F4-TCNQ)、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮雜聯伸三苯(2,3,6,7,10,11-hexacyano-1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene，HAT-CN6)、四氟對苯醌(p-fluoranil)、四氯對苯醌(p-chloranil)、四溴對苯醌(p-bromanil)、對苯醌、2,6-二氯苯醌、2,5-二氯苯醌、四甲基苯醌、1,2,4,5-四氰基苯、鄰二氰基苯、對二氰基苯、1,4-二氰基-2,3,5,6-四氟苯、2,3-二氯-5,6-二氰基苯醌、鄰二硝基苯、間二硝基苯、對二硝基苯、鄰氰基硝基苯、間氰基硝基苯、對氰基硝基苯、1,4-萘醌、2,3-二氯-1,4-萘醌、1-硝基萘、2-硝基萘、1,3-二硝基萘、1,5-二硝基萘、9-氰基蒽、9-硝基蒽、9,10-蒽醌、1,3,6,8-四硝基咔唑、2,4,7-三硝基-9-茀醌、2,3,5,6-四氰基吡啶、馬來酸酐、富馬酸酐、C60及C70等。
該些化合物中，金屬氧化物或含氰基的化合物由於容易操作，且亦容易蒸鍍，故可容易地獲得所述效果，因此較佳。較佳的金屬氧化物的例子可列舉氧化鉬、氧化釩或氧化釕。含氰基的化合物中，(a)於分子內除了氰基的氮原子以外具有至少一個受電子性氮的化合物、(b)於分子內具有鹵素與氰基兩者的化合物、(c)於分子內具有羰基與氰基兩者的化合物、或(d)於分子內具有鹵素與氰基兩者且除了氰基的氮原子以外更具有至少一個 受電子性氮的化合物成為強的電子受體，故更佳。此種化合物具體可列舉如下化合物。
Figure 105109316-A0305-02-0048-20
[化23]
Figure 105109316-A0305-02-0049-21
於電洞注入層由受體性化合物單獨構成的情形、或於電洞注入層中摻雜受體性化合物的情形的任一情形時，電洞注入層可為一層，亦可將多個層積層。另外，關於摻雜受體性化合物的情形時組合使用的電洞注入材料，就可緩和對電洞傳輸層的電洞注入障壁等觀點而言，更佳為與電洞傳輸層中所用的化合物相同的化合物。
(發光層)
發光層可為單一層、多層的任一種，分別由發光材料(主體材料、摻雜材料)所形成，其可為主體材料與摻雜材料的混合物，亦可為單獨的主體材料。即，本發明的發光元件中，各發光層中， 可僅使主體材料或摻雜材料發光，亦可使主體材料與摻雜材料一併發光。就高效率地利用電能、獲得高色純度的發光的觀點而言，發光層較佳為包含主體材料與摻雜材料的混合物。
另外，主體材料與摻雜材料可分別為一種，亦可為多種的組合。摻雜材料可包含於主體材料整體中，亦可局部地包含於主體材料中。摻雜材料可積層，亦可分散。摻雜材料可控制發光色。摻雜材料的量若過多，則引起濃度消光現象，故較佳為相對於主體材料而以20重量%以下使用，進而佳為10重量%以下。關於摻雜方法，可藉由與主體材料的共蒸鍍法而形成，亦可與主體材料預先混合後同時蒸鍍。
發光材料具體可使用：先前以來作為發光體而已知的蒽或芘等縮合環衍生物、以三(8-羥基喹啉)鋁(III)為代表的金屬螯合化8-羥基喹啉酮(oxinoid)化合物、雙苯乙烯基蒽衍生物或二苯乙烯基苯衍生物等雙苯乙烯基衍生物、四苯基丁二烯衍生物、茚衍生物、香豆素衍生物、噁二唑衍生物、吡咯并吡啶衍生物、紫環酮衍生物、環戊二烯衍生物、噁二唑衍生物、噻二唑并吡啶衍生物、二苯并呋喃衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、聚合物系中的聚苯乙炔衍生物、聚對苯衍生物、以及聚噻吩衍生物等，但並無特別限定。
發光材料所含有的主體材料並無特別限定，可使用：萘、蒽、菲、芘、
Figure 105109316-A0305-02-0050-64
(chrysene)、稠四苯、聯伸三苯、苝、螢蒽(fluoranthene)、茀、茚等具有縮合芳基環的化合物或其衍生物， N,N'-二萘基-N,N'-二苯基-4,4'-二苯基-1,1'-二胺等芳香族胺衍生物，以三(8-羥基喹啉)鋁(III)為代表的金屬螯合化8-羥基喹啉酮化合物，二苯乙烯基苯衍生物等雙苯乙烯基衍生物，四苯基丁二烯衍生物，茚衍生物，香豆素衍生物，噁二唑衍生物，吡咯并吡啶衍生物，紫環酮衍生物，環戊二烯衍生物，吡咯并吡咯衍生物，噻二唑并吡啶衍生物，二苯并呋喃衍生物，咔唑衍生物，吲哚并咔唑衍生物，三嗪衍生物，聚合物系中的聚苯乙炔衍生物、聚對苯衍生物、聚茀衍生物、聚乙烯基咔唑衍生物、聚噻吩衍生物等，但不特別限定於該些化合物。
於使用本發明的化合物作為電子傳輸材料的情形時，更佳為具有蒽骨架的化合物。另外，摻雜材料可使用：萘、蒽、菲、芘、
Figure 105109316-A0305-02-0051-65
、聯伸三苯、苝、螢蒽、茀、茚等具有縮合芳基環的化合物或其衍生物(例如2-(苯并噻唑-2-基)-9,10-二苯基蒽或5,6,11,12-四苯基稠四苯等)，呋喃、吡咯、噻吩、矽羅(silole)、9-矽茀(9-silafluorene)、9,9'-螺二矽茀、苯并噻吩、苯并呋喃、吲哚、二苯并噻吩、二苯并呋喃、咪唑并吡啶、啡啉、吡啶、吡嗪、萘啶、喹噁啉、吡咯并吡啶、噻噸等具有雜芳基環的化合物或其衍生物，硼烷衍生物，二苯乙烯基苯衍生物，4,4'-雙(2-(4-二苯基胺基苯基)乙烯基)聯苯、4,4'-雙(N-(二苯乙烯-4-基)-N-苯基胺基)二苯乙烯等胺基苯乙烯基衍生物，芳香族乙炔衍生物，四苯基丁二烯衍生物，二苯乙烯衍生物，醛連氮(aldazine)衍生物，吡咯亞甲基衍生物，二酮基吡咯并[3,4-c]吡咯衍生物，2,3,5,6-1H,4H-四氫 -9-(2'-苯并噻唑基)喹嗪并[9,9a,1-gh]香豆素等香豆素衍生物，咪唑、噻唑、噻二唑、咔唑、噁唑、噁二唑、三唑等唑衍生物及其金屬錯合物以及N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-4,4'-二苯基-1,1'-二胺所代表的芳香族胺衍生物等，但並無特別限定。
另外，發光層中亦可含有磷光發光材料。所謂磷光發光材料，為於室溫下亦顯示出磷光發光的材料。於摻雜使用磷光發光材料的情形時，基本上必須於室溫下亦可獲得磷光發光，但並無特別限定，較佳為含有選自由銥(Ir)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、鋨(Os)及錸(Re)所組成的組群中的至少一種金屬的有機金屬錯合物化合物。其中，就於室溫下亦具有高的磷光發光產率的觀點而言，更佳為含有銥或鉑的有機金屬錯合物。
與磷光發光性的摻雜劑組合使用的主體可較佳地使用：吲哚衍生物，咔唑衍生物，吲哚并咔唑衍生物，具有吡啶、嘧啶、三嗪骨架的含氮芳香族化合物衍生物，聚芳基苯衍生物、螺茀衍生物、三聚茚(Truxene)衍生物、聯伸三苯衍生物等芳香族烴化合物衍生物，二苯并呋喃衍生物、二苯并噻吩衍生物等含有硫屬元素的化合物，羥基喹啉鈹錯合物等有機金屬錯合物等，基本上只要三重態能量大於所用的摻雜劑，且自各傳輸層順暢地注入電子、電洞並加以傳輸，則不限定於該些化合物。
另外，亦可含有兩種以上的三重態發光摻雜劑，亦可含有兩種以上的主體材料。進而亦可含有一種以上的三重態發光摻雜劑與一種以上的螢光發光摻雜劑。於發光層中使用磷光發光材 料的情形時，本發明的化合物可較佳地用作電子傳輸材料。
較佳的磷光發光性主體或摻雜劑並無特別限定，具體可列舉如下例子。
Figure 105109316-A0305-02-0053-22
[化25]
Figure 105109316-A0305-02-0054-23
另外，發光層中亦可含有熱活化延遲螢光材料。熱活化延遲螢光材料通常亦被稱為TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence)材料，且為藉由減小單重態激發狀態的能階與三重態激發狀態能階之能隙，而促進自三重態激發狀態向單重態激發狀態的反向系間穿越，提高單重態激子生成概率的材料。熱活化延遲螢光材料可為由單一材料顯示出熱活化延遲螢光的材料，亦可為由多種材料顯示出熱活化延遲螢光的材料。於材料包含多種 的情形時，能以混合物的形式使用，亦能以積層結構使用。熱活化延遲螢光材料可使用公知的材料。具體而言，例如可列舉：苄腈衍生物、三嗪衍生物、二亞碸衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、二氫啡嗪衍生物、噻唑衍生物、噁二唑衍生物等，但不限定於該些化合物。
本發明的化合物亦具有高的發光性能，故可用作發光材料。本發明的化合物於藍色~綠色範圍(400nm~600nm範圍)內顯示出強的發光，故可較佳地用作藍色及綠色發光材料。本發明的化合物具有高的螢光量子產率，故可較佳地用作螢光摻雜材料。另外，咔唑骨架及喹唑啉骨架具有高的三重態激發能階，亦可較佳地用作磷光主體。尤其可較佳地用於綠色磷光主體、紅色磷光主體。
(電子傳輸層)
本發明中，所謂電子傳輸層，是指位於陰極與發光層之間的層。電子傳輸層可為單層亦可為多層，可與陰極或發光層接觸亦可不接觸。
對於電子傳輸層，期望自陰極的電子注入效率高，高效率地傳輸所注入的電子，以及對發光層的電子注入效率高等。因此，電子傳輸層較佳為由電子親和力大、而且電子遷移率大、進而穩定性優異、於製造時及使用時不易產生成為陷阱的雜質的物質所構成。
然而，於考慮到電洞與電子的傳輸平衡的情形時，電子 傳輸層只要主要發揮可高效率地阻止來自陽極的電洞並未再結合而流向陰極側的作用，則亦可由電子傳輸能力不那麼高的材料所構成，提高發光效率的效果與由電子傳輸能力高的材料構成的情形相同。因此，本發明的電子傳輸層中，亦包括可高效率地阻止電洞遷移的電洞阻擋層作為相同含意者。
電子傳輸層中所用的電子傳輸材料可列舉：萘、蒽等縮合多環芳香族烴衍生物，4,4'-雙(二苯基乙烯基)聯苯所代表的苯乙烯基系芳香族環衍生物，蒽醌或聯苯醌等醌衍生物，磷氧化物衍生物，三(8-羥基喹啉)鋁(III)等羥基喹啉錯合物、苯并羥基喹啉錯合物、羥基唑錯合物、偶氮次甲基錯合物、托酚酮(tropolone)金屬錯合物及黃酮醇(flavonol)金屬錯合物等各種金屬錯合物，就降低驅動電壓、可獲得高效率發光的方面而言，較佳為使用包含選自碳、氫、氮、氧、矽、磷中的元素且具有含有受電子性氮的雜芳基環結構的化合物。
含有受電子性氮的芳香族雜環具有高的電子親和性。含有受電子性氮的電子傳輸材料具有高的電子親和力，容易自陰極接受電子，可實現更低電壓驅動。另外，對發光層供給的電子變多，再結合概率變高，故發光效率提高。
含有受電子性氮的芳香族雜環例如可列舉：吡啶環、吡嗪環、嘧啶環、喹啉環、喹噁啉環、萘啶環、嘧啶并嘧啶環、苯并喹啉環、啡啉環、咪唑環、噁唑環、噁二唑環、三唑環、噻唑環、噻二唑環、苯并噁唑環、苯并噻唑環、苯并咪唑環、菲并咪 唑環等。
具有該些含有受電子性氮的芳香族雜環的化合物例如可列舉以下化合物作為較佳化合物：苯并咪唑衍生物、苯并噁唑衍生物、苯并噻唑衍生物、噁二唑衍生物、噻二唑衍生物、三唑衍生物、吡嗪衍生物、啡啉衍生物、喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、聯吡啶或三聯吡啶等寡聚吡啶衍生物、喹噁啉衍生物及萘啶衍生物等。其中，就電子傳輸能力的觀點而言，可較佳地使用三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯等咪唑衍生物、1,3-雙[(4-第三丁基苯基)1,3,4-噁二唑基]苯等噁二唑衍生物、N-萘基-2,5-二苯基-1,3,4-三唑等三唑衍生物、2,9-二甲基-4,7-聯苯-1,10-啡啉(bathocuproin)或1,3-雙(1,10-啡啉-9-基)苯等啡啉衍生物、2,2'-雙(苯并[h]喹啉-2-基)-9,9'-螺二茀等苯并喹啉衍生物、2,5-雙(6'-(2',2"-聯吡啶基))-1,1-二甲基-3,4-二苯基矽羅等聯吡啶衍生物、1,3-雙(4'-(2,2'：6'2"-三聯吡啶基))苯等三聯吡啶衍生物、雙(1-萘基)-4-(1,8-萘啶-2-基)苯基膦氧化物等萘啶衍生物。
另外，該些衍生物若具有縮合多環芳香族骨架，則玻璃轉移溫度提高，並且電子遷移率亦變大，發光元件的低電壓化的效果大，故更佳。進而，若考慮到元件耐久壽命提高、合成的容易性、原料獲取容易的方面，則縮合多環芳香族骨架尤佳為蒽骨架、芘骨架或啡啉骨架。
所述電子傳輸材料可單獨使用，亦可將所述電子傳輸材料混合使用兩種以上，亦可將一種以上的其他電子傳輸材料混合 至所述電子傳輸材料中而使用。
較佳的電子傳輸材料並無特別限定，具體可列舉如下例子。
Figure 105109316-A0305-02-0058-24
除了該些化合物以外，亦可使用國際公開 WO2004/63159號、國際公開WO2003/60956號、「應用物理通訊(Applied Physics Letters)」(美國，1999年，74卷，6號，p.865-867)、「有機電子(Organic Electronics)」(荷蘭，2003年，4卷，2-3號，p.113-121)、國際公開WO2010/113743、國際公開WO2010/1817等中揭示的電子傳輸材料。
另外，本發明的化合物亦具有高的電子注入傳輸能力，故可用作電子傳輸材料。於使用本發明的化合物的情形時，無需僅限於其各一種，亦可將多種本發明的化合物混合使用，亦可於不損及本發明的效果的範圍內將一種以上的其他電子傳輸材料與本發明的化合物混合使用。
可混合的電子傳輸材料並無特別限定，可列舉：萘、蒽、芘等具有縮合芳基環的化合物或其衍生物，4,4'-雙(二苯基乙烯基)聯苯所代表的苯乙烯基系芳香族環衍生物，苝衍生物，紫環酮衍生物，香豆素衍生物，萘二甲醯亞胺衍生物，蒽醌或聯苯醌等醌衍生物，磷氧化物衍生物，咔唑衍生物及吲哚衍生物，羥基喹啉鋰、三(8-羥基喹啉)鋁(III)等羥基喹啉錯合物或羥基苯基噁唑錯合物等羥基唑錯合物，偶氮次甲基錯合物，托酚酮金屬錯合物及黃酮醇金屬錯合物。
所述電子傳輸材料可單獨使用，亦可將兩種以上的所述電子傳輸材料混合使用，亦可將一種以上的其他電子傳輸材料混合至所述電子傳輸材料中而使用。另外，亦可含有施體性材料。此處，所謂施體性材料，是指藉由改善電子注入障壁而使自陰極 或電子注入層向電子傳輸層的電子注入變容易，進而提高電子傳輸層的導電性的化合物。
本發明的施體性材料的較佳例可列舉：鹼金屬、含有鹼金屬的無機鹽、鹼金屬與有機物的錯合物、鹼土金屬、含有鹼土金屬的無機鹽或鹼土金屬與有機物的錯合物等。鹼金屬、鹼土金屬的較佳種類可列舉：功函數低且提高電子傳輸能力的效果大的鋰、鈉、銫等鹼金屬或鎂、鈣等鹼土金屬。
另外，相較於金屬單體，較佳為無機鹽、或與有機物的錯合物的狀態，其原因在於真空中的蒸鍍容易且操作性優異。進而，就容易於大氣中操作、容易控制添加濃度的方面而言，更佳為處於與有機物的錯合物的狀態。無機鹽的例子可列舉：LiO、Li2O等氧化物，氮化物，LiF、NaF、KF等氟化物，Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、Rb2CO3、Cs2CO3等碳酸鹽等。另外，就原料價廉且合成容易的方面而言，鹼金屬或鹼土金屬的較佳例可列舉鋰。另外，與有機物的錯合物中的有機物的較佳例可列舉：羥基喹啉、苯并羥基喹啉、黃酮醇、羥基咪唑并吡啶、羥基苯并唑、羥基三唑等。其中，較佳為鹼金屬與有機物的錯合物，更佳為鋰與有機物的錯合物，尤佳為羥基喹啉鋰。亦可將該些施體性材料混合使用兩種以上。
較佳的摻雜濃度亦視材料或摻雜區域的膜厚而不同，例如於施體性材料為鹼金屬、鹼土金屬等無機材料的情形時，較佳為以電子傳輸材料與施體性材料之蒸鍍速度比成為10000：1~2： 1的範圍的方式共蒸鍍而製成電子傳輸層。蒸鍍速度比更佳為100：1~5：1，進而佳為100：1~10：1。另外，於施體性材料為金屬與有機物的錯合物的情形時，較佳為以電子傳輸材料與施體性材料之蒸鍍速度比成為100：1~1：100的範圍的方式共蒸鍍而製成電子傳輸層，蒸鍍速度比更佳為10：1~1：10，進而佳為7：3~3：7。
另外，於如上所述的本發明的化合物中摻雜有施體性材料的電子傳輸層亦可用作將多個發光元件連結的疊層結構型元件中的電荷產生層。尤其於摻雜有鹼金屬或鹼土金屬作為施體性材料時，可較佳地用作電荷產生層。
於電子傳輸層中摻雜施體性材料而提高電子傳輸能力的方法於薄膜層的膜厚較厚的情形時尤其發揮效果。尤佳為於電子傳輸層及發光層的合計膜厚為50nm以上的情形時使用。例如為了提高發光效率，有利用干涉效應的方法，其使自發光層直接放射的光、與經陰極反射的光的相位匹配而提高光的擷取效率。其最佳條件根據光的發光波長而變化，但電子傳輸層及發光層的合計膜厚為50nm以上，於紅色等長波長發光的情形時，有時成為接近100nm的厚膜。
進行摻雜的電子傳輸層的膜厚可為電子傳輸層的局部或全部。於局部摻雜的情形時，理想的是至少於電子傳輸層/陰極界面上設置摻雜區域，僅於陰極界面附近摻雜便可獲得低電壓化的效果。另一方面，若施體性材料與發光層直接接觸，則有時造 成使發光效率降低的不良影響，於該情形時較佳為於發光層/電子傳輸層界面上設置非摻雜區域。
(電子注入層)
本發明中，亦可於陰極與電子傳輸層之間設置電子注入層。通常電子注入層是為了幫助自陰極向電子傳輸層的電子注入而插入，於插入的情形時，可使用具有含有受電子性氮的雜芳基環結構的化合物，亦可使用含有所述施體性材料的層。本發明的化合物亦可含有於電子注入層中。另外，亦可於電子注入層中使用絕緣體或半導體的無機物。藉由使用該些材料，可有效地防止發光元件的短路，且提高電子注入性，故較佳。
此種絕緣體較佳為使用選自由鹼金屬硫屬化物、鹼土金屬硫屬化物、鹼金屬的鹵化物及鹼土金屬的鹵化物所組成的組群中的至少一種金屬化合物。若電子注入層是由該些鹼金屬硫屬化物等所構成，則於可進一步提高電子注入性的方面而言更佳。具體而言，較佳的鹼金屬硫屬化物例如可列舉Li2O、Na2S及Na2Se，較佳的鹼土金屬硫屬化物例如可列舉CaO、BaO、SrO、BeO、BaS及CaSe。另外，較佳的鹼金屬的鹵化物例如可列舉LiF、NaF、KF、LiCl、KCl及NaCl等。另外，較佳的鹼土金屬的鹵化物例如可列舉CaF2、BaF2、SrF2、MgF2及BeF2等氟化物或氟化物以外的鹵化物。進而亦可較佳地使用有機物與金屬的錯合物。
於電子注入層中使用有機物與金屬的錯合物的情形時，因容易調整膜厚，故更佳。關於此種有機金屬錯合物的例子， 與有機物的錯合物中的有機物的較佳例可列舉：羥基喹啉、苯并羥基喹啉、吡啶基苯酚、黃酮醇、羥基咪唑并吡啶、羥基苯并唑、羥基三唑等。其中，較佳為鹼金屬與有機物的錯合物，更佳為鋰與有機物的錯合物，尤佳為羥基喹啉鋰。
構成發光元件的所述各層的形成方法有電阻加熱蒸鍍、電子射束蒸鍍、濺鍍、分子積層法、塗佈法等，並無特別限定，通常就元件特性的方面而言，較佳為電阻加熱蒸鍍或電子射束蒸鍍。
有機層的厚度亦取決於發光物質的電阻值，故無法限定，較佳為1nm~1000nm。發光層、電子傳輸層、電洞傳輸層的膜厚分別較佳為1nm以上且200nm以下，進而佳為5nm以上且100nm以下。
本發明的發光元件具有可將電能轉換為光的功能。此處，電能主要使用直流電流，亦可使用脈波電流或交流電流。電流值及電壓值並無特別限制，若考慮到元件的消耗電力或壽命，則應以由儘可能低的能量獲得最大亮度的方式選擇。
本發明的發光元件例如可較佳地用作以矩陣(matrix)及/或分段(segment)方式顯示的顯示器。
所謂矩陣方式，是指將用以進行顯示的畫素以格子狀或馬賽克(mosaic)狀等二維地配置，以畫素的集合來顯示文字或圖像。畫素的形狀或尺寸是根據用途而決定。例如於個人電腦(personal computer)、監視器(monitor)、電視(television)的圖 像及文字顯示時，通常使用一邊為300μm以下的四邊形的畫素，另外於顯示面板般的大型顯示器的情形時，使用一邊為毫米(mm)級的畫素。單色顯示的情形時只要排列同色的畫素即可，彩色顯示的情形時排列紅色、綠色、藍色的畫素而進行顯示。於該情形時，典型而言有三角型(delta type)與條紋型(stripe type)。而且，該矩陣的驅動方法可為線序驅動方法或主動式矩陣的任一種。線序驅動的結構簡單，但於考慮到運作特性的情形時，有時主動式矩陣更優異，因此該驅動方式亦必須根據用途而區分使用。
本發明中所謂分段方式，是指以顯示預定資訊的方式形成圖案，並使由該圖案配置所決定的區域發光的方式。例如可列舉：數位鐘錶或溫度計的時刻或溫度顯示、音頻設備(audio equipment)或電磁爐等的運作狀態顯示及汽車的面板顯示等。而且，所述矩陣顯示與分段顯示亦可於相同的面板中共存。
本發明的發光元件亦可較佳地用作各種設備等的背光。背光主要是以提高並不自發光的顯示裝置的視覺辨認度為目的而使用，可用於液晶顯示裝置、鐘錶、音頻裝置、汽車面板、顯示板及標籤等中。尤其本發明的發光元件可較佳地用於液晶顯示裝置、其中正在研究薄型化的個人電腦用途的背光，可提供較以前更為薄型且輕量的背光。
[實施例]
以下，列舉實施例對本發明加以說明，但本發明不受該些實施例的任何限定。
合成例1
中間體[B]的合成
Figure 105109316-A0305-02-0065-25
關於中間體B的合成，應用國際公開WO2006/049013號中記載的方法來進行合成。即，於500ml三口燒瓶中加入溴化苯基鎂的100ml(100mmol)的1M四氫呋喃溶液，添加100ml的乾燥四氫呋喃，利用45℃的油浴進行加熱回流。於其中用30分鐘滴加7.63g(50mmol)的2-胺基-5-氯苄腈的50ml的乾燥四氫呋喃溶液。進而，回流1.5小時後，利用冰水浴冷卻至0℃。繼而，用10分鐘滴加13.2g(60mmol)的4-溴苯甲醯氯的100ml的乾燥四氫呋喃溶液，利用45℃的油浴加熱回流2小時。反應結束後，利用冰水浴冷卻至0℃，添加飽和氯化銨水溶液。濾取析出物，以少量的甲醇清洗後，進行真空乾燥，獲得8.11g的中間體[B]。藉由使用庚烷-甲苯混合展開溶劑的矽膠管柱層析法將所得的中間體[B]純化。
與中間體[B]的合成分開，另如以下般進行中間體[C]的 合成。
中間體[C]的合成
Figure 105109316-A0305-02-0066-26
於100ml三口燒瓶中加入3.72g(10.0mmol)的8-溴-11-苯基-11H-苯并[a]咔唑、2.79g(11.0mmol)的雙(頻哪醇根基)二硼、2.94g(30.0mmol)的乙酸鉀，添加50mL的二甲基甲醯胺，對容器內進行氮氣置換。於該混合液中添加0.073g(0.1mmol)的二氯化[1,1'-雙(二苯基膦基)二茂鐵]鈀(II)．二氯甲烷錯合物，加熱至100℃。1小時後，冷卻至室溫後，添加250mL的乙酸乙酯、250mL的甲苯及250mL的水進行分液。利用200mL的乙酸乙酯、200mL的甲苯萃取水層後，與之前的有機層合併，以500mL的水清洗3次。利用硫酸鎂將有機層乾燥，將溶劑蒸餾去除。藉由矽膠管柱層析法進行純化，將溶出液的溶劑蒸餾去除，進行真空乾燥，藉此獲得3.40g的中間體[C]。
中間體[D]的合成
[化29]
Figure 105109316-A0305-02-0067-27
於100ml三口燒瓶中加入6.00g(15.2mmol)的中間體[B]、2.66g(15.9mmol)的咔唑、2.05g(21.3mmol)的第三丁氧基鈉，添加30ml的鄰二甲苯，對容器內進行氮氣置換。於該混合液中添加0.173g(0.15mmol)的四(三苯基膦)鈀(0)，利用90℃的油浴加熱回流3小時。反應結束後，冷卻至室溫，濾取所析出的固體，獲得6.65g的中間體[D]。將所得的固體溶解於甲苯中，藉由矽膠管柱層析法進行純化後，於130mL的乙酸丁酯中加熱溶解，冷卻並進行再結晶，濾取後，進行真空乾燥，藉此獲得4.86g的中間體[D]。
化合物[1]的合成
[化30]
Figure 105109316-A0305-02-0068-28
於200ml三口燒瓶中加入4.00g(10.1mmol)的中間體[B]、8.89g(21.2mmol)的中間體[C]、50ml的1,2-二甲氧基乙烷及15.2ml(3當量)的2M碳酸鈉水溶液，對容器內進行氮氣置換。進而添加0.233g(0.20mmol)的四(三苯基膦)鈀(0)，利用100℃的油浴加熱回流3小時。反應結束後，冷卻至室溫，濾取所析出的固體，獲得6.72g的化合物[1]。將所得的固體溶解於甲苯中，藉由矽膠管柱層析法進行純化後，於120mL的乙酸丁酯中加熱溶解，冷卻並進行再結晶，濾取後，進行真空乾燥，藉此獲得5.02g的化合物[1]的黃綠色固體。
藉由質譜測定(日本電子(股)製造的JMS-Q1000TD)確認到所得的黃綠色固體為化合物[1]。
進而，對於化合物[1]，於使用油擴散泵的1×10-3Pa的壓力下、以約360℃進行昇華純化後，用作發光元件材料。
合成例2
中間體[F]的合成
[化31]
Figure 105109316-A0305-02-0069-29
關於中間體[F]的合成，於合成例1的中間體[B]的合成中，代替100ml(100mmol)的溴化苯基鎂1M四氫呋喃溶液，使2.43g的鎂作用於32.2g(100mmol)的9-(4-溴苯基)咔唑而用作格林納試劑，除此以外，利用相同的方法進行操作，並利用相同的方法進行純化。
與中間體[F]的合成分開，另如以下般進行中間體[G]的合成。
中間體[G]的合成
Figure 105109316-A0305-02-0069-30
關於中間體[G]的合成，於合成例1的中間體[C]的合成 中，使用3.50g(10.0mmol)的2-溴-3,6-二甲基-9-苯基咔唑代替3.72g(10.0mmol)的8-溴-11-苯基-11H-苯并[a]咔唑，除此以外，利用相同的方法進行操作，並利用相同的方法進行萃取、純化。
中間體[H]的合成
Figure 105109316-A0305-02-0070-31
於200ml三口燒瓶中加入6.00g(10.7mmol)的中間體[F]、2.38g(11.2mmol)的4-二苯并呋喃硼酸，添加55ml的二甲醚、7.5ml的2M碳酸鈉水溶液，對容器內進行氮氣置換。於該混合液中添加0.127g(0.11mmol)的四(三苯基膦)鈀(0)，利用80℃的油浴加熱回流3小時。反應結束後，冷卻至室溫，濾取所析出的固體，獲得6.38g的中間體[H]。將所得的固體溶解於甲苯中，藉由矽膠管柱層析法進行純化後，於130mL的乙酸丁酯中加熱溶解，冷卻並進行再結晶，濾取後，進行真空乾燥，藉此獲得 4.59g的中間體[D]。
化合物[2]的合成
Figure 105109316-A0305-02-0071-32
於100ml三口燒瓶中加入4.50g(6.94mmol)的中間體[H]、3.03g(7.64mmol)的中間體[G]、35ml的1,4-二噁烷及4.86ml的2M碳酸鈉水溶液，對容器內進行氮氣置換。進而添加0.080g(0.069mmol)的四(三苯基膦)鈀(0)，利用100℃的油浴加熱回流3小時。反應結束後，冷卻至室溫，濾取所析出的固體，獲得5.69g的化合物[2]。將所得的固體溶解於甲苯中，藉由矽膠管柱層析法進行純化後，於120mL的乙酸丁酯中加熱溶解，冷卻並進行再結晶，濾取後，進行真空乾燥，藉此獲得3.98g的化合物[2]的黃綠色固體。
藉由質譜測定(日本電子(股)製造的JMS-Q1000TD)確認到所得的黃綠色固體為化合物[2]。
進而，對於化合物[2]，於使用油擴散泵的1×10-3Pa的壓力下、以約360℃進行昇華純化後，用作發光元件材料。
關於以下的實施例中使用的化合物[3]~化合物[30]，亦可使用與合成例1及合成例2中記載的方法類似的方法，由與各化合物相對應的原料物質來合成及純化。
實施例1
將堆積有165nm的ITO透明導電膜的玻璃基板(吉奧馬(Geomatec)(股)製造，11Ω/□，濺鍍品)切斷成38mm×46mm，進行蝕刻。利用「塞米高清潔劑(Semico Clean)56」(商品名，古內化學(Furuuchi Chemical)(股)製造)對所得的基板進行15分鐘超音波清洗後，以超純水清洗。於即將製作元件之前對該基板進行1小時紫外線(Ultraviolet，UV)-臭氧處理，設置於真空蒸鍍裝置內，進行排氣直至裝置內的真空度成為5×10-4Pa以下為止。藉由電阻加熱法，首先蒸鍍5nm的HAT-CN6作為電洞注入層，蒸鍍50nm的HT-1作為電洞傳輸層。繼而，以摻雜濃度成為5重量%的方式以20nm的厚度蒸鍍主體材料H-1、摻雜材料D-1作為發光層。繼而，以35nm的厚度蒸鍍積層化合物[1]作為電子傳輸層。繼而，蒸鍍0.5nm的氟化鋰後，蒸鍍1000nm的鋁而製成陰極，製作5mm×5mm見方的元件。此處所提及的膜厚為石英振盪式膜厚監視器顯示值。該發光元件的1000cd/m2時的特性為驅動電壓4.63V、外部量子效率4.22%。另外，將初期亮度設定為1000cd/m2並進行定電流驅動，結果亮度下降20%的時間(耐久性)為 1650小時。再者，化合物[1]、HAT-CN6、HT-1、H-1、D-1為以下所示的化合物。
Figure 105109316-A0305-02-0073-33
實施例2~實施例43
除了對發光層的主體材料及電子傳輸層使用表1中記載的化合物以外，與實施例1同樣地製作發光元件，並進行評價。將結果示於表1中。再者，H-2及化合物[2]~化合物[42]為以下所示的化合物。
Figure 105109316-A0305-02-0074-34
Figure 105109316-A0305-02-0075-35
[化38]
Figure 105109316-A0305-02-0076-36
[化39]
Figure 105109316-A0305-02-0077-37
[化40]
Figure 105109316-A0305-02-0078-38
[化41]
Figure 105109316-A0305-02-0079-39
比較例1~比較例18
除了於電子傳輸層中使用表2中記載的化合物以外，與實施例1同樣地製作發光元件，並進行評價。將結果示於表2中。再者，E-1~E-8、E-20~E-29為以下所示的化合物。
[化42]
Figure 105109316-A0305-02-0080-40
[化43]
Figure 105109316-A0305-02-0081-41
實施例44
將堆積有165nm的ITO透明導電膜的玻璃基板(吉奧馬(Geomatec)(股)製造，11Ω/□，濺鍍品)切斷成38mm×46mm，進行蝕刻。利用「塞米高清潔劑(Semico Clean)56」(商品名，古內化學(Furuuchi Chemical)(股)製造)對所得的基板進行15分鐘超音波清洗後，以超純水進行清洗。於即將製作元件之前對該基板進行1小時UV-臭氧處理，設置於真空蒸鍍裝置內，進行排氣直至裝置內的真空度成為5×10-4Pa以下為止。藉由電阻加熱法，首先蒸鍍5nm的HAT-CN6作為電洞注入層，蒸鍍50nm的HT-1作為電洞傳輸層。繼而，以摻雜濃度成為5重量%的方式以 20nm的厚度蒸鍍主體材料H-1、摻雜材料D-1作為發光層。繼而，以25nm的厚度蒸鍍積層化合物[1]作為第一電子傳輸層。進而，電子傳輸材料使用化合物[1]，且使用鋰作為施體性材料，以化合物[1]與鋰之蒸鍍速度比成為20：1的方式，以10nm的厚度積層作為第二電子傳輸層。繼而，蒸鍍0.5nm的氟化鋰後，蒸鍍1000nm的鋁而製成陰極，製作5mm×5mm見方的元件。此處所提及的膜厚為石英振盪式膜厚監視器顯示值。該發光元件的1000cd/m2時的特性為驅動電壓3.87V、外部量子效率4.94%。另外，將初期亮度設定為1000cd/m2並進行定電流驅動，結果亮度下降20%的時間為1630小時。
實施例45~實施例65
除了於第一電子傳輸層及第二電子傳輸層中使用表3中記載的化合物以外，與實施例44同樣地製作發光元件，並進行評價。將結果示於表3中。再者，E-9及E-10為以下所示的化合物。
Figure 105109316-A0305-02-0082-42
比較例19~比較例40
除了於第一電子傳輸層及第二電子傳輸層中使用表3中記載的化合物以外，與實施例44同樣地製作發光元件，並進行評價。將結果示於表3中。
實施例66
將堆積有165nm的ITO透明導電膜的玻璃基板(吉奧馬(Geomatec)(股)製造，11Ω/□，濺鍍品)切斷成38mm×46mm，進行蝕刻。利用「塞米高清潔劑(Semico Clean)56」(商品名，古內化學(Furuuchi Chemical)(股)製造)對所得的基板進行15分鐘超音波清洗後，以超純水進行清洗。於即將製作元件之前對該基板進行1小時UV-臭氧處理，設置於真空蒸鍍裝置內，進行排氣直至裝置內的真空度成為5×10-4Pa以下為止。藉由電阻加熱法，首先蒸鍍5nm的HAT-CN6作為電洞注入層，蒸鍍50nm的HT-1作為電洞傳輸層。繼而，以摻雜濃度成為5重量%的方式以20nm的厚度蒸鍍主體材料H-1、摻雜材料D-1作為發光層。進而，電子傳輸材料使用化合物[1]，且使用2E-1作為施體性材料，以化合物[1]與2E-1之蒸鍍速度比成為1：1的方式，以35nm的厚度積層作為電子傳輸層。該電子傳輸層於表3中是以第二電子傳輸層的形式表示。繼而，蒸鍍0.5nm的氟化鋰後，將鎂與銀共蒸鍍1000nm而製成陰極，製作5mm×5mm見方的元件。此處提及的膜厚為石英振盪式膜厚監視器顯示值。該發光元件的1000cd/m2時的特性為驅動電壓4.25V、外部量子效率5.39%。另外，將初期 亮度設定為1000cd/m2並進行定電流驅動，結果亮度下降20%的時間為4020小時。
實施例67~實施例81
除了使用表4中記載的化合物作為電子傳輸層、施體性材料以外，與實施例66同樣地製作發光元件，並進行評價。將結果示於表4中。2E-1為下述所示的化合物。
Figure 105109316-A0305-02-0084-43
比較例41~比較例55
除了使用表4中記載的化合物作為電子傳輸層、施體性材料以外，與實施例66同樣地製作發光元件，並進行評價。將結果示於表4中。
實施例82
將堆積有165nm的ITO透明導電膜的玻璃基板(吉奧馬(Geomatec)(股)製造，11Ω/□，濺鍍品)切斷成38mm×46mm， 進行蝕刻。利用「塞米高清潔劑(Semico Clean)56」(商品名，古內化學(Furuuchi Chemical)(股)製造)對所得的基板進行15分鐘超音波清洗後，以超純水進行清洗。於即將製作元件之前對該基板進行1小時UV-臭氧處理，設置於真空蒸鍍裝置內，進行排氣直至裝置內的真空度成為5×10-4Pa以下為止。藉由電阻加熱法，首先蒸鍍5nm的HAT-CN6作為電洞注入層，蒸鍍50nm的HT-1作為電洞傳輸層。該電洞傳輸層於表4中是以第一電洞傳輸層的形式表示。繼而，以摻雜濃度成為10重量%的方式以20nm的厚度蒸鍍主體材料H-3、摻雜材料D-2作為發光層。繼而，以35nm的厚度蒸鍍積層化合物[11]作為電子傳輸層。繼而，蒸鍍0.5nm的氟化鋰後，蒸鍍1000nm的鋁而製成陰極，製作5mm×5mm見方的元件。此處提及的膜厚為石英振盪式膜厚監視器顯示值。該發光元件的4000cd/m2時的特性為驅動電壓3.75V、外部量子效率10.51%。另外，將初期亮度設定為4000cd/m2並進行定電流驅動，結果亮度下降20%的時間為1680小時。再者，H-3、D-2為以下所示的化合物。
[化46]
Figure 105109316-A0305-02-0086-44
比較例56
除了使用表5記載的化合物作為電子傳輸層以外，與實施例82同樣地製作發光元件，並進行評價。將結果示於表5中。
實施例83
將堆積有165nm的ITO透明導電膜的玻璃基板(吉奧馬(Geomatec)(股)製造，11Ω/□，濺鍍品)切斷成38mm×46mm，進行蝕刻。利用「塞米高清潔劑(Semico Clean)56」(商品名，古內化學(Furuuchi Chemical)(股)製造)對所得的基板進行15分鐘超音波清洗後，以超純水進行清洗。於即將製作元件之前對該基板進行1小時UV-臭氧處理，設置於真空蒸鍍裝置內，進行排氣直至裝置內的真空度成為5×10-4Pa以下為止。藉由電阻加熱法，首先蒸鍍5nm的HAT-CN6作為電洞注入層，蒸鍍40nm的HT-1作為第一電洞傳輸層。進而，蒸鍍10nm的HT-2作為第二電洞傳輸層。繼而，以摻雜濃度成為10重量%的方式以20nm的厚度蒸鍍主體材料H-3、摻雜材料D-2作為發光層。繼而，以35nm 的厚度蒸鍍積層化合物[11]作為電子傳輸層。繼而，蒸鍍0.5nm的氟化鋰後，蒸鍍1000nm的鋁而製成陰極，製作5mm×5mm見方的元件。此處提及的膜厚為石英振盪式膜厚監視器顯示值。該發光元件的4000cd/m2時的特性為驅動電壓3.81V、外部量子效率14.36%。另外，將初期亮度設定為4000cd/m2並進行定電流驅動，結果亮度下降20%的時間為2060小時。再者，HT-2為以下所示的化合物。
Figure 105109316-A0305-02-0087-45
實施例84~實施例89
除了使用表5記載的化合物作為第二電洞傳輸層以外，與實 施例83同樣地製作元件，並進行評價。將結果示於表5中。再者，HT-3、HT-4為以下所示的化合物。
Figure 105109316-A0305-02-0088-46
比較例57~比較例66
除了使用表5記載的化合物作為第二電洞傳輸層及電子傳輸層以外，與實施例83同樣地製作元件，並進行評價。將結果示於表5中。
實施例90
將堆積有165nm的ITO透明導電膜的玻璃基板(吉奧馬(Geomatec)(股)製造，11Ω/□，濺鍍品)切斷成38mm×46mm，進行蝕刻。利用「塞米高清潔劑(Semico Clean)56」(商品名，古內化學(Furuuchi Chemical)(股)製造)對所得的基板進行15分鐘超音波清洗後，以超純水進行清洗。於即將製作元件之前對該基板進行1小時UV-臭氧處理，設置於真空蒸鍍裝置內，進行 排氣直至裝置內的真空度成為5×10-4Pa以下為止。藉由電阻加熱法，首先蒸鍍5nm的HAT-CN6作為電洞注入層，蒸鍍50nm的HT-1作為電洞傳輸層。繼而，以摻雜濃度成為5重量%的方式以20nm的厚度蒸鍍主體材料H-1、摻雜材料D-1作為發光層。繼而，以20nm的厚度蒸鍍積層化合物[11]作為第一電子傳輸層。進而，以20nm的厚度蒸鍍積層作為電子傳輸材料的化合物[E-10]作為第二電子傳輸層。繼而，使用鋰作為施體性材料，以化合物[E-10]與鋰的蒸鍍速度比成為20：1的方式以10nm的厚度積層作為電荷產生層。繼而，蒸鍍0.5nm的氟化鋰後，蒸鍍1000nm的鋁而製成陰極，製作5mm×5mm見方的元件。此處提及的膜厚為石英振盪式膜厚監視器顯示值。該發光元件的1000cd/m2時的特性為驅動電壓3.98V、外部量子效率5.64%。另外，將初期亮度設定為1000cd/m2並進行定電流驅動，結果亮度下降20%的時間為1930小時。
比較例67
除了使用表6記載的化合物作為第一電子傳輸層以外，與實施例90同樣地製作發光元件，並進行評價。將結果示於表6中。
實施例91
除了不積層第二電子傳輸層而製作元件以外，與實施例90同樣地製作發光元件，並進行評價。將結果示於表6中。
比較例68
除了不積層第一電子傳輸層而製作元件以外，與實施例90 同樣地製作發光元件，並進行評價。將結果示於表6中。
比較例69
除了不積層第二電子傳輸層而製作元件以外，與比較例67同樣地製作發光元件，並進行評價。將結果示於表6中。
比較例70~比較例76
除了使用表6中記載的化合物作為第一電子傳輸層及第二電子傳輸層以外，與實施例90同樣地製作發光元件，並進行評價。將結果示於表6中。
實施例92
將堆積有165nm的ITO透明導電膜的玻璃基板(吉奧馬(Geomatec)(股)製造，11Ω/□，濺鍍品)切斷成38mm×46mm，進行蝕刻。利用「塞米高清潔劑(Semico Clean)56」(商品名，古內化學(Furuuchi Chemical)(股)製造)對所得的基板進行15分鐘超音波清洗後，以超純水進行清洗。於即將製作元件之前對該基板進行1小時UV-臭氧處理，設置於真空蒸鍍裝置內，進行排氣直至裝置內的真空度成為5×10-4Pa以下為止。藉由電阻加熱法，首先蒸鍍5nm的HAT-CN6作為電洞注入層，蒸鍍50nm的HT-1作為電洞傳輸層。繼而，以摻雜濃度成為5重量%的方式以20nm的厚度蒸鍍主體材料H-1、摻雜材料D-1作為發光層。繼而，以20nm的厚度蒸鍍積層化合物[11]作為第一電子傳輸層。進而，以35nm的厚度積層化合物[E-11]作為第二電子傳輸層。繼而，蒸鍍0.5nm的氟化鋰後，將鎂與銀共蒸鍍1000nm而製成陰極，製 作5mm×5mm見方的元件。此處提及的膜厚為石英振盪式膜厚監視器顯示值。該發光元件的1000cd/m2時的特性為驅動電壓3.58V、外部量子效率6.11%。另外，將初期亮度設定為1000cd/m2並進行定電流驅動，結果亮度下降20%的時間為4140小時。再者，E-11為以下所示的化合物。
Figure 105109316-A0305-02-0091-47
比較例77、比較例79、比較例81、比較例83、比較例85及比較例87
除了使用表7記載的化合物作為第一電子傳輸層以外，與實施例92同樣地製作發光元件，並進行評價。將結果示於表7中。
實施例93
將堆積有165nm的ITO透明導電膜的玻璃基板(吉奧馬(Geomatec)(股)製造，11Ω/□，濺鍍品)切斷成38mm×46mm，進行蝕刻。利用「塞米高清潔劑(Semico Clean)56」(商品名，古內化學(Furuuchi Chemical)(股)製造)對所得的基板進行15分鐘超音波清洗後，以超純水進行清洗。於即將製作元件之前對該基板進行1小時UV-臭氧處理，設置於真空蒸鍍裝置內，進行排氣直至裝置內的真空度成為5×10-4Pa以下為止。藉由電阻加熱法，首先蒸鍍5nm的HAT-CN6作為電洞注入層，蒸鍍50nm的HT-1作為電洞傳輸層。繼而，以摻雜濃度成為5重量%的方式以20nm的厚度蒸鍍主體材料H-1、摻雜材料D-1作為發光層。繼而，以20nm的厚度蒸鍍積層化合物[11]作為第一電子傳輸層。進而，電子傳輸材料使用化合物[E-11]，且使用2E-1作為施體性材料，以化合物[E-11]與2E-1之蒸鍍速度比成為1：1的方式以35nm的厚度積層作為第二電子傳輸層。繼而，蒸鍍0.5nm的氟化鋰後，將鎂與銀共蒸鍍1000nm而製成陰極，製作5mm×5mm見方的元件。此處提及的膜厚為石英振盪式膜厚監視器顯示值。該發光元件的1000cd/m2時的特性為驅動電壓4.05V、外部量子效率6.07%。另外，將初期亮度設定為1000cd/m2並進行定電流驅動，結果亮度下降20%的時間為4570小時。
比較例78、比較例80、比較例82、比較例84、比較例86及比較例88
除了使用表7記載的化合物作為第一電子傳輸層以外，與實 施例93同樣地製作發光元件，並進行評價。將結果示於表7中。
實施例94~實施例117
除了對發光層的主體材料及電子傳輸層使用表8中記載的化合物以外，與實施例1同樣地製作發光元件，並進行評價。將結果示於表7中。再者，H-3為以下所示的化合物。
Figure 105109316-A0305-02-0093-48
Figure 105109316-A0305-02-0094-49
Figure 105109316-A0305-02-0095-50
Figure 105109316-A0305-02-0096-51
Figure 105109316-A0305-02-0097-52
Figure 105109316-A0305-02-0098-53
Figure 105109316-A0305-02-0099-54
Figure 105109316-A0305-02-0100-55
Figure 105109316-A0305-02-0101-56
Figure 105109316-A0305-02-0102-57
Figure 105109316-A0305-02-0103-59
Figure 01_image002
Figure 01_image003
Figure 01_image005

Claims (16)

  1. 一種化合物，其是由下述通式(1)所表示，Cz-L1-Q (1)式(1)中，Cz為下述通式(2)所表示的基團，Q為下述通式(3)所表示的基團，L1為單鍵、苯基或聯苯基；於L1為單鍵的情形時，表示Cz與Q直接鍵結；
    Figure 105109316-A0305-02-0104-60
     式(2)中，R3~R10分別獨立地選自由氫原子、含氧芳香族雜環基、及含硫芳香族雜環基所組成的組群中；其中，於R3~R6中的任一位置上與L1連結；R11為芳基；
    Figure 105109316-A0305-02-0105-61
     式(3)中，L2為伸苯基、伸萘基或伸聯苯基；R21為氫原子、咔唑基、苯并咔唑基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基；L3為單鍵、苯基或聯苯基；R22為苯基、萘基、蒽基、芘基、聯三苯基、9,9-二烷基茀基、咔唑基、苯并咔唑基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基；其中，於R23~R26中的任一位置上與L1連結，R23~R26除了與L1連結的位置以外為氫原子。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的化合物，其中於所述通式(1)中，於式(2)中的R4或R5的任一位置上與L1連結。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的化合物，其中於所述通式(1)中，於式(3)中的R24或R25的位置上與L1連結。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的化合物，其中所述通式(1)是由下述通式(4)或通式(5)所表示，
    Figure 105109316-A0305-02-0106-62
    Figure 105109316-A0305-02-0106-63
     式(4)及式(5)中的各記號所指的內容與上文所述相同。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的化合物，其中L2-R21為苯基、氟苯基、聯苯基或萘基。
  6. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的化合物，其中R3~R10除了與L1連結的位置以外為氫原子。
  7. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的化合物，其中R11為苯基、聯苯基、萘基、聯三苯基、9,9-二烷基茀基。
  8. 一種電子裝置，含有如申請專利範圍第1項至第7項 中任一項所述的化合物。
  9. 一種發光元件，其於相向的陽極與陰極之間存在有機層，且藉由電能而發光，並且於所述有機層中含有如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的化合物。
  10. 一種發光元件，其中所述有機層至少具有發光層及電子傳輸層，所述電子傳輸層含有如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的化合物。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的發光元件，其中所述發光層具有至少一層含有至少一種磷光發光材料的發光層。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的發光元件，其中所述電子傳輸層包含兩層以上，該些層中於與所述發光層接觸之側含有如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的化合物。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的發光元件，其中所述發光層含有至少一種具有蒽骨架的化合物。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的發光元件，其中所述電子傳輸層中與陰極側接觸的層含有具有啡啉骨架的化合物。
  15. 一種光電轉換元件，含有如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的化合物。
  16. 一種影像感測器，含有如申請專利範圍第15項所述的光電轉換元件。
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