WO2010113726A1 - 燐光発光素子用材料及びこれを用いた有機電界発光素子 - Google Patents

燐光発光素子用材料及びこれを用いた有機電界発光素子 Download PDF

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孝弘 甲斐
正樹 古森
山本　敏浩
松本　めぐみ
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新日鐵化学株式会社
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    • H10K2101/10—Triplet emission

Definitions

  • the present invention relates to a phosphorescent light emitting element material for an organic electroluminescent element and an organic electroluminescent element using the same, and more particularly to a thin film device that emits light by applying an electric field to a light emitting layer made of an organic compound. Is.
  • an organic electroluminescence element (hereinafter referred to as an organic EL element) has a light emitting layer and a pair of counter electrodes sandwiching the layer as its simplest structure. That is, in an organic EL element, when an electric field is applied between both electrodes, electrons are injected from the cathode, holes are injected from the anode, and these are recombined in the light emitting layer to emit light. .
  • CBP 4,4′-bis (9-carbazolyl) biphenyl
  • Ir (ppy) 3 2,4′-bis (9-carbazolyl) biphenyl
  • a host material having high triplet excitation energy and balanced in both charge (hole / electron) injection and transport characteristics is required. Further, a compound that is electrochemically stable and has high heat resistance and excellent amorphous stability is desired, and further improvement is required.
  • Patent Document 3 the following indolocarbazole compounds are disclosed as hole transport materials.
  • Patent Document 4 discloses the following indolocarbazole compounds as hole transport materials.
  • An object of this invention is to provide the practically useful organic EL element which has high efficiency and high drive stability in view of the said present condition, and a compound suitable for it.
  • the present invention relates to a phosphorescent light emitting device material comprising an indolocarbazole compound represented by the following general formula (1).
  • ring A represents an aromatic ring represented by formula (1a) fused with an adjacent ring
  • ring B represents a heterocyclic ring represented by formula (1b) fused with an adjacent ring
  • X represents methine or nitrogen
  • A represents an aromatic hydrocarbon group having 6 to 38 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 11 carbon atoms, or a group represented by the formula (1c).
  • Y represents methine or nitrogen, but at least one is nitrogen.
  • n represents 0 or 1.
  • Ar each independently represents an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms.
  • each R independently represents hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 11 carbon atoms.
  • an indolocarbazole derivative represented by the following general formula (2) is a preferred compound.
  • A is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 38 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group represented by the formula (2c).
  • A is an indolo which is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 38 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group represented by the formula (2c) which is not a condensed ring structure.
  • a carbazole compound is mentioned as a preferred compound.
  • an indolocarbazole compound in which Ar is an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group that is not a condensed ring structure is a more preferable compound.
  • indolocarbazole compounds represented by general formula (1) or general formula (2) indolocarbazole compounds represented by the following general formulas (3) to (6) are more preferred compounds.
  • the present invention relates to an organic electroluminescent device in which an anode, an organic layer, and a cathode are laminated on a substrate, and the organic electroluminescent device has an organic layer containing the above phosphorescent device material.
  • FIG. 1 shows a 1 H-NMR chart of Compound 1-19 of the present invention.
  • 1 shows a 1 H-NMR chart of Compound 1-43 of the present invention.
  • 1 shows a 1 H-NMR chart of Compound 3-11 of the present invention.
  • 1 shows a 1 H-NMR chart of Compound 3-18 of the present invention.
  • the phosphorescent light emitting device material of the present invention is an indolocarbazole compound represented by the general formula (1). It is considered that an excellent effect is brought about by having a structure in which one nitrogen of this indolocarbazole compound is substituted with pyridine and pyridine is further substituted with one aromatic hydrocarbon or aromatic heterocyclic ring.
  • ring A is represented by the formula (1a) fused with the adjacent ring
  • ring B is a heterocyclic ring represented by the formula (1b) fused with the adjacent ring.
  • the general formula (1) or (2) includes the formulas (1a), (1b), and (1c) or (2c), when the general formula (1) or (2) is referred to, May be used to mean including formula.
  • the description related to the general formula (1) is mostly the same as the description related to the general formula (2), it is understood that the common part is also the description related to the general formula (2).
  • the aromatic ring represented by the formula (1a) can be condensed with two adjacent rings at an arbitrary position, but there is a position where the aromatic ring cannot be structurally condensed.
  • the aromatic ring represented by the formula (1a) has six sides, but does not condense with two adjacent rings at two adjacent sides.
  • the heterocyclic ring represented by the formula (1b) can be condensed with two adjacent rings at any position, but there is a position where it cannot be condensed structurally.
  • the heterocyclic ring represented by the formula (1b) has five sides, but does not condense with two adjacent rings at two adjacent sides, and also condenses with an adjacent ring at a side including a nitrogen atom. None do. Therefore, the types of indolocarbazole skeleton are limited.
  • the indolocarbazole skeleton is preferably represented by the following form. From this example, the preferred condensation positions of the aromatic hydrocarbon ring and the heterocyclic ring in the indolocarbazole skeleton are understood.
  • X represents methine or nitrogen, preferably methine.
  • A represents an aromatic hydrocarbon group having 6 to 38 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 11 carbon atoms, or formula (1c ) Represents a group represented by An aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, or a group represented by the formula (1c) is preferable.
  • aromatic hydrocarbon group examples include benzene, naphthalene, fluorene, phenalene, anthracene, phenanthrene, fluoranthene, pyrene, chrysene, tetraphen, tetracene, naphthacene, rubrene, picene, perylene, pentaphen, pentaphen or aromatic rings.
  • monovalent groups generated by removing hydrogen from the linked aromatic compound Preferably, monovalent groups generated by removing hydrogen from an aromatic compound in which a plurality of aromatic rings are connected include naphthalene, fluorene, phenalene, anthracene, phenanthrene, fluoranthene.
  • a plurality of linked aromatic hydrocarbon groups may be formed together with pyridine, pyrimidine, triazine, quinoline, isoquinoline, carbazole and the like.
  • the aromatic hydrocarbon group may have a substituent.
  • preferred substituents include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and 1 carbon atom. Or an alkoxy group having 2 to 2 atoms, an acetyl group, or a diarylamino group having 6 to 12 carbon atoms.
  • the monovalent group generated by connecting a plurality of aromatic rings is represented by the following formula, for example.
  • Ar 1 to Ar 6 represent a substituted or unsubstituted aromatic ring
  • the aromatic hydrocarbon group is, for example, a case where Ar 1 is an aromatic hydrocarbon in formulas (11) to (13), and an aromatic heterocyclic group Means that Ar 1 is an aromatic heterocycle.
  • “not having a condensed ring structure” means that Ar 1 is not a condensed ring structure.
  • Ar 2 to Ar 6 may be the same or different.
  • aromatic hydrocarbon group generated by removing hydrogen from an aromatic compound in which a plurality of aromatic rings are connected include biphenyl, terphenyl, phenylnaphthalene, phenylanthracene, bistriazylbenzene, phenylpyridine, diphenylpyridine, Examples thereof include monovalent groups derived from diphenylpyrimidine, diphenyltriazine, phenylcarbazole and the like, and the connecting position of indolocarbazole with nitrogen is not limited, and it may be a terminal ring or a central ring. However, the ring bonded to nitrogen is preferably not a condensed ring structure.
  • the aromatic ring is a group derived from an aromatic compound in which a plurality of aromatic rings are connected, the number connected is preferably 2 to 5, more preferably 2 or 3.
  • the aromatic hydrocarbon group or aromatic heterocyclic group may have a substituent, and when it has a substituent, preferred substituents include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and a group having 3 to 6 carbon atoms.
  • the carbon number in the case of having a substituent is calculated including the carbon number of the substituent.
  • A is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 11 carbon atoms include methane, ethane, t-butane, n-octane, and cyclohexane. And monovalent groups generated by removing hydrogen.
  • the alkyl group or cycloalkyl group may have a substituent, and when it has a substituent, preferred substituents include an alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms, an acetyl group, and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms. And a heteroaryl group having 3 to 12 carbon atoms. More preferred are a phenyl group, a naphthyl group, a carbazolyl group, a quinolyl group, and an isoquinolyl group.
  • A is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 38 carbon atoms or a preferred embodiment represented by the formula (1c), and is an aromatic hydrocarbon having 6 to 38 carbon atoms that is not a condensed ring structure. It is mentioned as a more preferable form that it represents with group or Formula (1c).
  • Y represents methine or nitrogen, but at least one is nitrogen. Preferably, one Y is nitrogen.
  • n 0 or 1.
  • n is 1.
  • An aromatic heterocyclic group represented by the formula (2c), which is a structure in which the formula (1c) is limited, may be mentioned as a preferred form.
  • Ar represents an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms.
  • Ar is a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 3 to 17 carbon atoms.
  • preferable Ar examples include benzene, naphthalene, fluorene, anthracene, phenanthrene, fluoranthene, pyrene, chrysene, pyridine, pyrimidine, triazine, indole, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, naphthyridine, carbazole, phenanthridine, phenanthroline, acridine, phenazine. , Phenoxazine, phenothiazine, anti-lysine, or a monovalent group generated by removing hydrogen from an aromatic compound in which a plurality of these aromatic rings are linked.
  • Ar preferably does not form a condensed ring structure, and specific examples include benzene, pyridine, pyrimidine, triazine, or a monovalent group generated by removing hydrogen from an aromatic compound in which a plurality of these aromatic rings are connected. When a plurality of the aromatic rings are connected, they may be the same or different.
  • groups generated by removing hydrogen from an aromatic compound in which a plurality of aromatic rings are connected include, for example, biphenyl, terphenyl, bipyridine, bipyrimidine, vitriazine, bistriazylbenzene, phenylpyridine, diphenylpyridine, diphenylpyrimidine, diphenyl Examples include monovalent groups derived from triazine, phenylcarbazole, pyridylcarbazole, etc.
  • the position of connection with the pyridine ring is not limited, and it may be a terminal ring or a central ring.
  • the ring bonded to is preferably not a condensed ring structure.
  • the aromatic ring is a group derived from an aromatic compound in which a plurality of aromatic rings are connected, the number connected is preferably 2 to 5, more preferably 2 or 3.
  • the aromatic hydrocarbon group and the aromatic heterocyclic group may have a substituent.
  • preferred substituents include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms. Group, an acetyl group.
  • each R independently represents hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 3 to 11 carbon atoms. Preferred are hydrogen, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms. More preferably, it is hydrogen.
  • the indolocarbazole compounds represented by the above general formula (2) can be cited as preferred compounds, and represented by the general formulas (3) to (6).
  • An indolocarbazole compound is mentioned as a more preferable compound.
  • Indolocarbazole compounds represented by the general formulas (1) to (6) can be synthesized by selecting a raw material according to the structure of the target compound and using a known method.
  • the indolocarbazole skeleton of the indolocarbazole compound represented by the general formula (3) is Synlett, 2005, No. 1; 1, p42-48 can be synthesized according to the following reaction formula with reference to the synthesis example.
  • indolocarbazole skeleton represented by the general formula (4) has the following reaction formula with reference to the synthesis example shown in Archiv der Pharmazie (Weinheim, Germany), 1987, 320 (3), p280-2. Can be synthesized.
  • the compounds of the present invention represented by the general formulas (1) to (6) are obtained by substituting the hydrogen on the nitrogen of each indolocarbazole skeleton obtained by the above reaction formula with a corresponding aromatic group according to a conventional method. Can be synthesized.
  • indolocarbazole compound represented by the general formula (1) Specific examples of the indolocarbazole compound represented by the general formula (1) are shown below, but the phosphorescent light emitting device material of the present invention is not limited thereto.
  • the phosphorescent light emitting device material of the present invention provides an excellent organic electroluminescent device by being contained in at least one organic layer of an organic EL device in which an anode, a plurality of organic layers and a cathode are laminated on a substrate.
  • an organic layer to be contained a light emitting layer, a hole transport layer, an electron transport layer or a hole blocking layer is suitable. More preferably, it may be contained as a host material of a light emitting layer containing a phosphorescent dopant.
  • the organic EL device of the present invention has an organic layer having at least one light emitting layer between an anode and a cathode laminated on a substrate, and at least one organic layer is a material for a phosphorescent light emitting device of the present invention. including.
  • the phosphorescent light emitting device material of the present invention is included in the light emitting layer together with a phosphorescent dopant.
  • the structure of the organic EL element of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the structure of the organic EL element of the present invention is not limited to the illustrated one.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structural example of a general organic EL device used in the present invention, wherein 1 is a substrate, 2 is an anode, 3 is a hole injection layer, 4 is a hole transport layer, and 5 is a light emitting layer. , 6 represents an electron transport layer, and 7 represents a cathode.
  • the organic EL device of the present invention may have an exciton blocking layer adjacent to the light emitting layer, and may have an electron blocking layer between the light emitting layer and the hole injection layer.
  • the exciton blocking layer can be inserted on either the anode side or the cathode side of the light emitting layer, or both can be inserted simultaneously.
  • the organic EL device of the present invention has a substrate, an anode, a light emitting layer and a cathode as essential layers, but it is preferable to have a hole injecting and transporting layer and an electron injecting and transporting layer in layers other than the essential layers, and further emit light. It is preferable to have a hole blocking layer between the layer and the electron injecting and transporting layer.
  • the hole injection / transport layer means either or both of a hole injection layer and a hole transport layer
  • the electron injection / transport layer means either or both of an electron injection layer and an electron transport layer.
  • the organic EL element of the present invention is preferably supported on a substrate.
  • the substrate is not particularly limited as long as it is conventionally used for an organic EL element.
  • a substrate made of glass, transparent plastic, quartz, or the like can be used.
  • an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a high work function (4 eV or more) is preferably used.
  • electrode materials include metals such as Au, and conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 and ZnO.
  • conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 and ZnO.
  • an amorphous material such as IDIXO (In 2 O 3 —ZnO) that can form a transparent conductive film may be used.
  • these electrode materials may be formed into a thin film by a method such as vapor deposition or sputtering, and a pattern having a desired shape may be formed by a photolithography method, or when the pattern accuracy is not required (about 100 ⁇ m or more) ), A pattern may be formed through a mask having a desired shape when the electrode material is deposited or sputtered. Or when using the substance which can be apply
  • the cathode a material having a low work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof as an electrode material is used.
  • an electron injecting metal a material having a low work function (4 eV or less) metal
  • an alloy a material having a low work function (4 eV or less) metal
  • an alloy a material having a low work function (4 eV or less) metal
  • an alloy referred to as an electron injecting metal
  • an alloy referred to as an electron injecting metal
  • a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function than this for example, a magnesium / silver mixture
  • Suitable are a magnesium / aluminum mixture, a magnesium / indium mixture, an aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixture, a lithium / aluminum mixture, aluminum and the like.
  • the cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the sheet resistance as the cathode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 ⁇ m, preferably 50 to 200 nm.
  • the light emission luminance is improved, which is convenient.
  • a transparent or semi-transparent cathode can be produced by producing the conductive transparent material mentioned in the description of the anode on the cathode after producing the metal with a thickness of 1 to 20 nm on the cathode.
  • an element in which both the anode and the cathode are transmissive can be manufactured.
  • the light emitting layer is a phosphorescent light emitting layer and includes a phosphorescent dopant and a host material.
  • the phosphorescent dopant material preferably contains an organometallic complex containing at least one metal selected from ruthenium, rhodium, palladium, silver, rhenium, osmium, iridium, platinum and gold. Such organometallic complexes are known in the prior art documents and the like, and these can be selected and used.
  • Preferred phosphorescent dopants include complexes such as Ir (ppy) 3 having a noble metal element such as Ir as a central metal, complexes such as Ir (bt) 2 ⁇ acac3, and complexes such as PtOEt3. Specific examples of these complexes are shown below, but are not limited to the following compounds.
  • the amount of the phosphorescent dopant contained in the light emitting layer is preferably in the range of 5 to 30% by weight.
  • the host material in the light emitting layer it is preferable to use the indolocarbazole compound represented by the general formula (1) according to the present invention.
  • the material used for the light emitting layer may be a host material other than the indolocarbazole compound.
  • An indolocarbazole compound and another host material may be used in combination.
  • a plurality of known host materials may be used in combination.
  • a known host compound that can be used is preferably a compound that has a hole transporting ability and an electron transporting ability, prevents a long wavelength of light emission, and has a high glass transition temperature.
  • host materials are known from a large number of patent documents and can be selected from them.
  • Specific examples of the host material are not particularly limited, but include indole derivatives, carbazole derivatives, triazole derivatives, oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine.
  • arylamine derivatives amino-substituted chalcone derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, silazane derivatives, aromatic tertiary amine compounds, styrylamine compounds, aromatic dimethylidene compounds, porphyrin compounds, anthraquino Heterocyclic tetracarboxylic acid anhydrides such as dimethane derivatives, anthrone derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, naphthalene perylene,
  • metal complexes typified by metal complexes of Russianine derivatives, 8-quinolinol derivatives, metal phthalocyanines, metal complexes of benzoxazole and benzothiazole derivatives, polysilane compounds, poly (N-vinylcarbazole) derivatives, aniline copolymers, Examples thereof include polymer compounds such
  • the injection layer is a layer provided between the electrode and the organic layer for lowering the driving voltage and improving the luminance of light emission, and includes a hole injection layer and an electron injection layer, And between the cathode and the light emitting layer or the electron transport layer.
  • the injection layer can be provided as necessary.
  • the hole blocking layer has a function of an electron transport layer in a broad sense, and is made of a hole blocking material that has a function of transporting electrons and has a remarkably small ability to transport holes. The probability of recombination of electrons and holes can be improved by blocking.
  • the indolocarbazole compound represented by the general formula (1) according to the present invention for the hole blocking layer.
  • the indolocarbazole compound represented by the general formula (1) according to the present invention for the hole blocking layer.
  • a hole blocking layer material may be used.
  • the material of the electron carrying layer mentioned later can be used as needed.
  • the electron blocking layer is made of a material that has a function of transporting holes and has a very small ability to transport electrons.
  • the electron blocking layer blocks the electrons while transporting holes, and the probability of recombination of electrons and holes. Can be improved.
  • the thickness of the electron blocking layer is preferably 3 to 100 nm, more preferably 5 to 30 nm.
  • the exciton blocking layer is a layer for preventing excitons generated by recombination of holes and electrons in the light emitting layer from diffusing into the charge transport layer. It becomes possible to efficiently confine in the light emitting layer, and the light emission efficiency of the device can be improved.
  • the exciton blocking layer can be inserted on either the anode side or the cathode side adjacent to the light emitting layer, or both can be inserted simultaneously.
  • Examples of the material for the exciton blocking layer include 1,3-dicarbazolylbenzene (mCP) and bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato aluminum (III) (BAlq). It is done.
  • mCP 1,3-dicarbazolylbenzene
  • BAlq bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato aluminum
  • the hole transport layer is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and the hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
  • the hole transport material has either hole injection or transport or electron barrier properties, and may be either organic or inorganic. Although it is preferable to use the material represented by the general formula (1) according to the present invention for the hole transport layer, any one of conventionally known compounds can be selected and used.
  • Examples of known hole transport materials that can be used include triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, Examples include styryl anthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers. Porphyrin compounds, aromatic tertiary amine compounds, and styryl. It is preferable to use an amine compound, and it is more preferable to use an aromatic tertiary amine compound.
  • the electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and the electron transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
  • an electron transport material (which may also serve as a hole blocking material), it is sufficient if it has a function of transmitting electrons injected from the cathode to the light emitting layer.
  • any one of conventionally known compounds can be selected and used. For example, nitro-substituted fluorene Derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives, and the like.
  • a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group can also be used as an electron transport material.
  • a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
  • the obtained residue was dissolved in 300 ml of dichloromethane, 100 ml of distilled water was added, the organic layer and the aqueous layer were fractionated, and the organic layer was washed with distilled water (2 x 200 ml).
  • the organic layer was dehydrated with magnesium sulfate, the magnesium sulfate was filtered off, and the solvent was distilled off under reduced pressure.
  • the obtained yellow crystals were dried under reduced pressure and then purified by column chromatography to obtain a white powder. Purification by recrystallization gave 17.0 g (0.053 mol, yield 31%) of intermediate C as a white powder.
  • compounds 1-1, 2-1, 3-1 and 3-22 were synthesized in accordance with the synthesis examples and the synthesis methods described in the specification, and used for the production of organic EL devices.
  • Example 5 Each thin film was laminated at a vacuum degree of 4.0 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa by a vacuum deposition method on a glass substrate on which an anode made of ITO having a thickness of 150 nm was formed.
  • copper phthalocyanine (CuPC) was formed to a thickness of 20 nm on ITO.
  • NPB 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl
  • Exemplified Compound 1-1 as a host material of the light emitting layer and Tris (2-phenylpyridine) iridium (III) (Ir (ppy) 3 ) as a guest material from different vapor deposition sources.
  • the light emitting layer was formed by co-evaporation to a thickness of 35 nm. At this time, the concentration of Ir (ppy) 3 was 7.0 wt%.
  • tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum (III) (Alq3) was formed to a thickness of 40 nm as an electron transport layer.
  • lithium fluoride (LiF) was formed to a thickness of 0.5 nm as an electron injection layer on the electron transport layer.
  • aluminum (Al) was formed as an electrode to a thickness of 170 nm, and an organic EL element was produced.
  • the organic EL element had the light emission characteristics as shown in Table 1.
  • Table 1 the luminance, voltage, and luminous efficiency show values at 10 mA / cm 2 .
  • the maximum wavelength of the device emission spectrum was 517 nm, indicating that light emission from Ir (ppy) 3 was obtained.
  • Example 6 An organic EL device was produced in the same manner as in Example 5 except that Compound 1-19 was used as the host material for the light emitting layer.
  • Example 7 An organic EL device was produced in the same manner as in Example 5 except that Compound 1-43 was used as the host material for the light emitting layer.
  • Example 8 An organic EL device was produced in the same manner as in Example 5 except that Compound 2-1 was used as the host material for the light emitting layer.
  • Example 9 An organic EL device was produced in the same manner as in Example 5 except that Compound 3-1 was used as the host material for the light emitting layer.
  • Example 10 An organic EL device was produced in the same manner as in Example 5 except that Compound 3-11 was used as the host material for the light emitting layer.
  • Example 11 An organic EL device was produced in the same manner as in Example 5 except that Compound 3-18 was used as the host material for the light emitting layer.
  • Example 12 An organic EL device was produced in the same manner as in Example 5 except that Compound 3-22 was used as the host material for the light emitting layer.
  • Comparative Example 1 An organic EL device was produced in the same manner as in Example 1 except that CBP was used as the host material of the light emitting layer.
  • Comparative Example 2 An organic EL device was produced in the same manner as in Example 5 except that the following compound H-1 was used as the host material for the light emitting layer.
  • the maximum wavelengths of the device emission spectra of the organic EL devices obtained in Examples 5 to 12 and Comparative Examples 1 and 2 were all 517 nm, indicating that light emission from Ir (ppy) 3 was obtained.
  • the emission characteristics are shown in Table 1.
  • Example 13 Each thin film was laminated at a vacuum degree of 2.0 ⁇ 10 ⁇ 5 Pa by a vacuum deposition method on a glass substrate on which an anode made of indium tin oxide (ITO) having a thickness of 110 nm was formed.
  • ITO indium tin oxide
  • CuPC copper phthalocyanine
  • N, N-di (naphthalen-1-yl) -N, N-diphenyl-benzidene (NPB) was formed to a thickness of 90 nm as a hole transport layer.
  • compound 3-1 as a host material of the light emitting layer and an iridium complex [iridium (III) bis (4,6-di-fluorophenyl) -pyridinate as a blue phosphorescent material as a dopant -N, C2 ′] picolinate] (FIrpic) were co-deposited from different deposition sources to form a light emitting layer with a thickness of 30 nm. The concentration of FIrpic was 10%.
  • Alq3 was formed to a thickness of 30 nm as an electron transport layer.
  • lithium fluoride (LiF) was formed to a thickness of 1.0 nm as an electron injection layer.
  • the obtained organic EL device has a layer structure in which an electron injection layer is added between the cathode and the electron transport layer in the organic EL device shown in FIG.
  • the organic EL element had the light emission characteristics as shown in Table 2.
  • Table 2 the luminance, voltage, and luminous efficiency show values at 2.5 mA / cm 2 .
  • the maximum wavelength of the device emission spectrum was 475 nm, indicating that light emission from FIrpic was obtained.
  • Example 14 An organic EL device was produced in the same manner as in Example 13 except that Compound 3-11 was used as the host material for the light emitting layer.
  • Example 15 An organic EL device was produced in the same manner as in Example 13 except that Compound 3-18 was used as the host material for the light emitting layer.
  • Example 16 An organic EL device was produced in the same manner as in Example 13 except that Compound 3-22 was used as the host material for the light emitting layer.
  • Comparative Example 3 An organic EL device was prepared in the same manner as in Example 13 except that CBP was used as the host material for the light emitting layer.
  • Comparative Example 4 An organic EL device was produced in the same manner as in Example 13 except that H-1 was used as the host material for the light emitting layer.
  • the phosphorescent light emitting device material of the present invention is characterized in that pyridine is substituted on nitrogen of the indolocarbazole skeleton, and further an aromatic ring is substituted.
  • substitution of an indolocarbazole skeleton and an aromatic ring at the 2,6-positions of pyridine is considered to improve molecular stability.
  • the phosphorescent light emitting device material is considered to exhibit good charge injection and transport properties and high durability.
  • the organic EL element using this has a low driving voltage of the element. In particular, when this phosphorescent light emitting element material is included in the light emitting layer, the charge balance is improved, so that the recombination probability is considered to be improved. .
  • the phosphorescent device material has the lowest excited triplet state energy high enough to confine the lowest excited triplet state energy of the dopant, so that the triplet excitation energy from the dopant to the host molecule can be reduced. It is considered that the movement can be effectively suppressed. From the above points, high luminous efficiency was achieved. In addition, since the phosphorescent light emitting element material has good amorphous characteristics and high thermal stability and is electrochemically stable, it has realized a long-life organic EL element having a long driving life.
  • the organic EL device according to the present invention has practically satisfactory levels in terms of light emission characteristics, driving life and durability, flat panel display (mobile phone display device, in-vehicle display device, OA computer display device, television, etc.), surface light emission, etc. Its technical value is great in applications to light sources (lighting, light sources for copying machines, backlight light sources for liquid crystal displays and instruments), display boards, and sign lamps that make use of the characteristics of the body.

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Abstract

　素子の発光効率を改善し、駆動安定性を充分に確保し、かつ簡略な構成をもつ有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）を提供する。　この有機ＥＬ素子は、基板上に積層された陽極と陰極の間に、発光層を有する有機電界発光素子であって、該発光層が、燐光発光性ドーパントとインドロカルバゾール化合物をホスト材料として含有する有機電界発光素子である。インドロカルバゾール化合物としては、下記式（１）で表される化合物がある。なお、式中環Ａ、環Ｂはそれぞれ式（１ａ）、（１ｂ）で表され、Ａｒは芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を表し、Ｒは水素、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、Ｘはメチン又は窒素を表し、Ａは芳香族炭化水素基、アルキル基、シクロアルキル基又は式（１ｃ）で示される基を表し、ｎは０又は１を表す。

Description

燐光発光素子用材料及びこれを用いた有機電界発光素子
  本発明は有機電界発光素子用の燐光発光素子用材料及びこれを用いた有機電界発光素子に関するものであり、詳しくは、有機化合物からなる発光層に電界をかけて光を放出する薄膜型デバイスに関するものである。
  一般に、有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子という）は、その最も簡単な構造としては発光層及び該層を挟んだ一対の対向電極から構成されている。すなわち、有機ＥＬ素子では、両電極間に電界が印加されると、陰極から電子が注入され、陽極から正孔が注入され、これらが発光層において再結合し、光を放出する現象を利用する。
  近年、有機薄膜を用いた有機ＥＬ素子の開発が行われるようになった。特に、発光効率を高めるため、電極からキャリアー注入の効率向上を目的として電極の種類の最適化を行い、芳香族ジアミンからなる正孔輸送層と8-ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体（以下、Alq3という）からなる発光層とを電極間に薄膜として設けた素子の開発により、従来のアントラセン等の単結晶を用いた素子と比較して大幅な発光効率の改善がなされたことから、自発光・高速応答性といった特徴を持つ高性能フラットパネルへの実用化を目指して進められてきた。
  また、素子の発光効率を上げる試みとして、蛍光ではなく燐光を用いることも検討されている。上記の芳香族ジアミンからなる正孔輸送層とAlq3からなる発光層とを設けた素子をはじめとした多くの素子が蛍光発光を利用したものであったが、燐光発光を用いる、すなわち、三重項励起状態からの発光を利用することにより、従来の蛍光（一重項）を用いた素子と比べて、３～４倍程度の効率向上が期待される。この目的のためにクマリン誘導体やベンゾフェノン誘導体を発光層とすることが検討されてきたが、極めて低い輝度しか得られなかった。また、三重項状態を利用する試みとして、ユーロピウム錯体を用いることが検討されてきたが、これも高効率の発光には至らなかった。近年では、特許文献１に挙げられるように発光の高効率化や長寿命化を目的にイリジウム錯体等の有機金属錯体を中心に研究が多数行われている。
特表2003-515897号公報 特開2001-313178号公報 特開平11-162650号公報 特開平11-176578号公報
  高い発光効率を得るには、前記ドーパント材料と同時に、使用するホスト材料が重要になる。ホスト材料として提案されている代表的なものとして、特許文献２で紹介されているカルバゾール化合物の4,4'-ビス(9-カルバゾリル)ビフェニル（以下、CBPという）が挙げられる。CBPはトリス(2-フェニルピリジン)イリジウム錯体（以下、Ir(ppy)3という）に代表される緑色燐光発光材料のホスト材料として使用した場合、CBPは正孔を流し易く電子を流しにくい特性上、電荷注入バランスが崩れ、過剰の正孔は電子輸送層側に流出し、結果としてIr(ppy)3からの発光効率が低下する。
  前述のように、有機ＥＬ素子で高い発光効率を得るには、高い三重項励起エネルギーを有し、かつ両電荷（正孔・電子）注入輸送特性においてバランスがとれたホスト材料が必要である。更に、電気化学的に安定であり、高い耐熱性と共に優れたアモルファス安定性を備える化合物が望まれており、更なる改良が求められている。
  特許文献３においては、正孔輸送材料として以下に示すインドロカルバゾール化合物が開示されている。
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
 
  また、特許文献４においては、正孔輸送材料として以下に示すインドロカルバゾール化合物が開示されている。
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
 
  しかしながら、これらはインドロカルバゾール骨格を有する化合物を正孔輸送材料としての使用を推奨するものの、蛍光発光素子においての実施例のみであり、燐光発光素子用材料としての使用を開示するものではない。
  有機ＥＬ素子をフラットパネルディスプレイ等の表示素子に応用するためには、素子の発光効率を改善すると同時に駆動時の安定性を十分に確保する必要がある。本発明は、上記現状に鑑み、高効率かつ高い駆動安定性を有した実用上有用な有機ＥＬ素子及びそれに適する化合物を提供することを目的とする。
  本発明者らは、鋭意検討した結果、特定構造のインドロカルバゾール骨格を有する化合物を有機ＥＬ素子として用いることで優れた特性を示すことを見出し、本発明を完成するに至った。
  本発明は、下記一般式（１）で表されるインドロカルバゾール化合物からなる燐光発光素子用材料に関する。
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
 
  一般式（１）中、環Ａは隣接環と縮合する式（１ａ）で表される芳香環を示し、環Ｂは隣接環と縮合する式（１ｂ）で表される複素環を表す。
式（１ａ）において、Ｘはメチン又は窒素を表す。式（１ｂ）において、Ａは炭素数６～３８の芳香族炭化水素基、炭素数１～１０のアルキル基、炭素数３～１１のシクロアルキル基又は式（１ｃ）で示される基を表す。式（１ｃ）において、Ｙはメチン又は窒素を表すが、少なくとも１つは窒素である。ｎは０又は１を表す。式（１）及び（１ｃ）において、Ａｒはそれぞれ独立して炭素数６～３０の芳香族炭化水素基、炭素数３～３０の芳香族複素環基を表す。式（１）、（１ａ）及び（１ｃ）において、Ｒはそれぞれ独立して水素、炭素数１～１０のアルキル基又は炭素数３～１１のシクロアルキル基を表す。
  一般式（１）で表されるインドロカルバゾール化合物の中でも、下記一般式（２）で表されるインドロカルバゾール誘導体が好ましい化合物として挙げられる。
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
 
　ここで、環Ａ、環Ｂ、Ａｒ、Ｘ、ｎ及びＲは一般式（１）と同意である。式（１ｂ）において、Ａは炭素数６～３８の芳香族炭化水素基又は式（２ｃ）で示される芳香族複素環基である。
　一般式（２）で表されるインドロカルバゾール化合物の中でも、Ａが縮環構造でない炭素数６～３８の芳香族炭化水素基又は式（２ｃ）で示される芳香族複素環基であるインドロカルバゾール化合物が好ましい化合物として挙げられる。また、Ａｒが縮環構造でない芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基であるインドロカルバゾール化合物がより好ましい化合物として挙げられる。
  一般式（１）又は一般式（２）で表されるインドロカルバゾール化合物の中でも、下記一般式（３）～（６）で表されるインドロカルバゾール化合物がより好ましい化合物として挙げられる。
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
 
  一般式（３）～（６）中、Ａ、Ａｒ及びＲは、一般式（１）又は（２）のそれらと同意である。
  また、本発明は、基板上に、陽極、有機層及び陰極が積層されてなる有機電界発光素子において、上記の燐光発光素子用材料を含む有機層を有する有機電界発光素子に関する。
有機ＥＬ素子の一構造例を示す断面図である 本発明の化合物1-19の１Ｈ－ＮＭＲチャートを示す。 本発明の化合物1-43の１Ｈ－ＮＭＲチャートを示す。 本発明の化合物3-11の１Ｈ－ＮＭＲチャートを示す。 本発明の化合物3-18の１Ｈ－ＮＭＲチャートを示す。
  本発明の燐光発光素子用材料は、前記一般式（１）で表されるインドロカルバゾール化合物である。このインドロカルバゾール化合物の１つの窒素がピリジンで置換され、更にピリジンが１つの芳香族炭化水素又は芳香族複素環で置換された構造を有することにより、優れた効果をもたらすと考えられる。
  一般式（１）において、環Ａは隣接環と縮合する式（１ａ）で表され、環Ｂは隣接環と縮合する式（１ｂ）で表される複素環である。
  一般式（１）又は（２）は、式（１ａ）、（１ｂ）、及び（１ｃ）又は（２ｃ）を内在しているので、一般式（１）又は（２）というときは、これらの式を含む意味で使用することがある。また、一般式（１）に係る説明は、多くが一般式（２）に係る説明と共通するので、共通する部分は一般式（２）に係る説明でもあると理解される。
　一般式（１）で表されるインドロカルバゾール化合物において、式（１ａ）で表される芳香環は２つの隣接環と任意の位置で縮合することができるが、構造的に縮合できない位置がある。式（１ａ）で表される芳香環は、６つの辺を有するが、隣接する２つの辺で２つの隣接環と縮合することはない。また、式（１ｂ）で表される複素環は２つの隣接環と任意の位置で縮合することができるが、構造的に縮合できない位置がある。すなわち、式（１ｂ）で表される複素環は、５つの辺を有するが、隣接する２つの辺で２つの隣接環と縮合することはなく、また、窒素原子を含む辺で隣接環と縮合することはない。したがって、インドロカルバゾール骨格の種類は限られる。
　一般式（１）において、インドロカルバゾール骨格は以下の形態で表されるものが好ましい。この例から、インドロカルバゾール骨格中の芳香族炭化水素環及び複素環の好ましい縮合位置が理解される。
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
 
　一般式（１）において、式（１ａ）中、Ｘはメチン又は窒素を表し、好ましくはメチンである。
  一般式（１）において、式（１ｂ）中、Ａは炭素数６～３８の芳香族炭化水素基、炭素数１～１０のアルキル基、炭素数３～１１のシクロアルキル基、又は式（１ｃ）で示される基を表す。好ましくは炭素数６～１８の芳香族炭化水素基、炭素数１～８のアルキル基、炭素数３～８のシクロアルキル基、又は式（１ｃ）で表される基である。
　芳香族炭化水素基の具体例としては、ベンゼン、ナフタレン、フルオレン、フェナレン、アントラセン、フェナントレン、フルオランテン、ピレン、クリセン、テトラフェン、テトラセン、ナフタセン、ルブレン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタフェン又は芳香環が複数連結された芳香族化合物から水素を除いて生じる１価の基が挙げられる。好ましくはナフタレン、フルオレン、フェナレン、アントラセン、フェナントレン、フルオランテン又は芳香環が複数連結された芳香族化合物から水素を除いて生じる１価の基が挙げられる。複数連結された芳香族炭化水素基となる場合、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、キノリン、イソキノリン、カルバゾール等と共に複数連結して芳香族炭化水素基を形成しても良い。上記芳香族炭化水素基は置換基を有してもよく、置換基を有する場合、好ましい置換基としては、炭素数１～４のアルキル基、炭素数３～６のシクロアルキル基、炭素数１～２のアルコキシ基、アセチル基又は炭素数６～１２のジアリールアミノ基である。
　ここで、芳香環が複数連結されて生じる1価の基は、例えば、下記式で表される。
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
 
（式（１１）～（１３）中、Ａｒ１～Ａｒ６は、置換又は無置換の芳香環を示す）
　本明細書において、芳香環が複数連結された場合、芳香族炭化水素基とは、例えば、式（１１）～（１３）においてＡｒ１が芳香族炭化水素である場合とし、芳香族複素環基とは、Ａｒ１が芳香族複素環である場合とする。また、縮環構造でないとは、Ａｒ１が縮環構造でない場合とする。また、この場合、Ａｒ２～Ａｒ６は同一であっても異なっていても良い。
　上記芳香環が複数連結された芳香族化合物から水素を除いて生じる芳香族炭化水素基の具体例としては、例えばビフェニル、ターフェニル、フェニルナフタレン、フェニルアントラセン、ビストリアジルベンゼン、フェニルピリジン、ジフェニルピリジン、ジフェニルピリミジン、ジフェニルトリアジン、フェニルカルバゾール等から生じる１価の基が挙げられ、インドロカルバゾールの窒素との連結位置は限定されず、末端の環であっても中央部の環であっても構わないが、窒素と結合する環は縮環構造でないものが好ましい。芳香環が複数連結された芳香族化合物から生じる基である場合、連結される数は２～５が好ましく、より好ましくは２又は３である。上記芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基は、置換基を有してもよく、置換基を有する場合、好ましい置換基としては、炭素数１～４のアルキル基、炭素数３～６のシクロアルキル基、炭素数１～２のアルコキシ基、アセチル基又は炭素数６～１２のジアリールアミノ基である。
　本明細書において、置換基を有する場合の炭素数は置換基の炭素数を含めて計算する。
　式（１ｂ）において、Ａが炭素数１～１０のアルキル基、炭素数３～１１のシクロアルキル基である場合の好ましい具体例としてはメタン、エタン、ｔ－ブタン、ｎ－オクタン、又はシクロヘキサンから水素を除いて生じる１価の基が挙げられる。上記アルキル基又はシクロアルキル基は、置換基を有してもよく、置換基を有する場合、好ましい置換基としては、炭素数１～２のアルコキシ基、アセチル基、炭素数６～１２のアリール基、炭素数３～１２のヘテロアリール基である。より好ましくは、フェニル基、ナフチル基、カルバゾリル基、キノリル基、イソキノリル基である。
　式（１ｂ）において、Ａは炭素数６～３８の芳香族炭化水素基又は式（１ｃ）で表されることが好ましい形態として挙げられ、縮環構造でない炭素数６～３８の芳香族炭化水素基又は式（１ｃ）で表されることがより好ましい形態として挙げられる。
　式（１ｃ）において、Ｙはメチン又は窒素を表すが、少なくとも１つは窒素である。好ましくは、Ｙは１つが窒素である。
　式（１ｃ）において、ｎは０又は１を表す。好ましくは、ｎは１である。
　式（１ｃ）が限定された構造である式（２ｃ）で表される芳香族複素環基が好ましい形態として挙げられる。
  一般式（１）において、Ａｒは炭素数６～３０の芳香族炭化水素基又は炭素数３～３０の芳香族複素環基を表す。好ましくは、Ａｒは１価の炭素数６～１８の芳香族炭化水素基又は炭素数３～１７の芳香族複素環基である。好ましいＡｒの具体例としてはベンゼン、ナフタレン、フルオレン、アントラセン、フェナントレン、フルオラテン、ピレン、クリセン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、インドール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、ナフチリジン、カルバゾール、フェナントリジン、フェナントロリン、アクリジン、フェナジン、フェノキサジン、フェノチアジン、アンチリジン又はこれら芳香環が複数連結された芳香族化合物から水素を除いて生じる１価の基が挙げられる。Ａｒは縮環構造を形成しないものが好ましく、具体的には、ベンゼン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン又はこれら芳香環が複数連結された芳香族化合物から水素を除いて生じる１価の基が挙げられる。上記芳香環が複数連結される場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
　上記芳香環が複数連結された芳香族化合物から水素を除いて生じる基の具体例としては、例えばビフェニル、ターフェニル、ビピリジン、ビピリミジン、ビトリアジン、ビストリアジルベンゼン、フェニルピリジン、ジフェニルピリジン、ジフェニルピリミジン、ジフェニルトリアジン、フェニルカルバゾール、ピリジルカルバゾール等から生じる１価の基が挙げられ、ピリジン環との連結位置は限定されず、末端の環であっても中央部の環であっても構わないが、ピリジン環と結合する環は縮環構造でないものが好ましい。芳香環が複数連結された芳香族化合物から生じる基である場合、連結される数は２～５が好ましく、より好ましくは２又は３である。上記芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基は置換基を有してもよく、置換基を有する場合、好ましい置換基としては、炭素数１～４のアルキル基、炭素数１～２のアルコキシ基、アセチル基である。
  一般式（１）において、Ｒはそれぞれ独立して水素、炭素数１～１０のアルキル基又は炭素数３～１１のシクロアルキル基を表す。好ましくは水素、炭素数１～４のアルキル基、炭素数３～６のシクロアルキル基である。そして、より好ましくは水素である。
  一般式（１）で表されるインドロカルバゾール化合物の中でも、上記一般式（２）で表されるインドロカルバゾール化合物が好ましい化合物として挙げられ、一般式（３）～（６）で表されるインドロカルバゾール化合物がより好ましい化合物として挙げられる。
  一般式（１）～（６）において、それぞれ同一の記号及び式は特に断らない限り同一の意味を有すると解される。例えば、一般式（１）におけるＡと一般式（２）におけるＡは、それに含まれる基の定義が異なるので、特に断られたものと理解される。
  一般式（１）～（６）で表されるインドロカルバゾール化合物は、目的とする化合物の構造に応じて原料を選択し、公知の手法を用いて合成することができる。
  例えば、一般式（３）で表されるインドロカルバゾール化合物のインドロカルバゾール骨格は、Ｓｙｎｌｅｔｔ，２００５，Ｎｏ．１，ｐ４２－４８に示される合成例を参考にして以下の反応式により合成することができる。
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
 
  また、一般式（４）で表されるインドロカルバゾール骨格は、Ａｒｃｈｉｖ ｄｅｒ Ｐｈａｒｍａｚｉｅ (Ｗｅｉｎｈｅｉｍ， Ｇｅｒｍａｎｙ)，１９８７，３２０(３)，ｐ２８０－２に示される合成例を参考にして以下の反応式により合成することができる。
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
 
  更に、一般式（５）及び（６）で表されるインドロカルバゾール骨格は、Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００７，７２(１５)５８８６ ならびに、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ，１９９９，５５，ｐ２３７１に示される合成例を参考にして以下の反応式により合成することができる。
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
 
  前述の反応式で得られる各インドロカルバゾール骨格の窒素上の水素を、定法に従い、対応する芳香族基に置換させることで、一般式（１）～（６）で表される本発明化合物群を合成することができる。
  一般式（１）で表されるインドロカルバゾール化合物の具体例を以下に示すが、本発明の燐光発光素子用材料はこれらに限定されない。
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
 
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
 
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016
 
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017
 
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018
 
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019
 
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020
 
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000021
 
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022
 
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000023
 
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000024
 
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000025
 
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000026
 
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000027
 
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000028
 
  本発明の燐光発光素子用材料は、基板上に、陽極、複数の有機層及び陰極が積層されてなる有機ＥＬ素子の少なくとも１つの有機層に含有させることにより、優れた有機電界発光素子を与える。含有させる有機層としては、発光層、正孔輸送層、電子輸送層又は正孔阻止層が適する。より好ましくは、燐光発光ドーパントを含有する発光層のホスト材料として含有させることがよい。
  次に、本発明の燐光発光素子用材料を用いた有機ＥＬ素子について説明する。
  本発明の有機ＥＬ素子は、基板上に積層された陽極と陰極の間に、少なくとも一つの発光層を有する有機層を有し、且つ少なくとも一つの有機層は、本発明の燐光発光素子用材料を含む。有利には、燐光発光ドーパントと共に本発明の燐光発光素子用材料を発光層中に含む。
  次に、本発明の有機ＥＬ素子の構造について、図面を参照しながら説明するが、本発明の有機ＥＬ素子の構造は何ら図示のものに限定されるものではない。
  図１は本発明に用いられる一般的な有機ＥＬ素子の構造例を示す断面図であり、１は基板、２は陽極、３は正孔注入層、４は正孔輸送層、５は発光層、６は電子輸送層、７は陰極を各々表わす。本発明の有機ＥＬ素子では発光層と隣接して励起子阻止層を有してもよく、また、発光層と正孔注入層との間に電子阻止層を有しても良い。励起子阻止層は発光層の陽極側、陰極側のいずれにも挿入することができ、両方同時に挿入することも可能である。本発明の有機ＥＬ素子では、基板、陽極、発光層及び陰極を必須の層として有するが、必須の層以外の層に、正孔注入輸送層、電子注入輸送層を有することがよく、更に発光層と電子注入輸送層の間に正孔阻止層を有することがよい。なお、正孔注入輸送層は、正孔注入層と正孔輸送層のいずれか又は両者を意味し、電子注入輸送層は、電子注入層と電子輸送層のいずれか又は両者を意味する。
  なお、図１とは逆の構造、すなわち、基板１上に陰極７、電子輸送層６、発光層５、正孔輸送層４、陽極２の順に積層することも可能であり、この場合も、必要により層を追加したり、省略したりすることが可能である。
－基板－
  本発明の有機ＥＬ素子は、基板に支持されていることが好ましい。この基板については、特に制限はなく、従来から有機ＥＬ素子に慣用されているものであればよく、例えば、ガラス、透明プラスチック、石英などからなるものを用いることができる。
－陽極－
  有機ＥＬ素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ2Ｏ3－ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。更に膜厚は材料にもよるが、通常１０～１０００ｎｍ、好ましくは１０～２００ｎｍの範囲で選ばれる。
－陰極－
  一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム－カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ～５μｍ、好ましくは５０～２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極又は陰極のいずれか一方が、透明又は半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
  また、陰極に上記金属を１～２０ｎｍの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明又は半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
－発光層－
  発光層は燐光発光層であり、燐光発光ドーパントとホスト材料を含む。燐光発光ドーパント材料としては、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金及び金から選ばれる少なくとも一つの金属を含む有機金属錯体を含有するものがよい。かかる有機金属錯体は、前記先行技術文献等で公知であり、これらが選択されて使用可能である。
  好ましい燐光発光ドーパントとしては、Ir等の貴金属元素を中心金属として有するIr(ppy)3等の錯体類、Ir(bt)2・acac3等の錯体類、PtOEt3等の錯体類が挙げられる。これらの錯体類の具体例を以下に示すが、下記の化合物に限定されない。
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000029
 
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000030
 
  前記燐光発光ドーパントが発光層中に含有される量は、５～３０重量％の範囲にあることが好ましい。
  発光層におけるホスト材料としては、本発明に係る前記一般式（１）で表されるインドロカルバゾール化合物を用いることが好ましい。しかし、該インドロカルバゾール化合物を発光層以外の他の何れかの有機層に使用する場合は、発光層に使用する材料はインドロカルバゾール化合物以外の他のホスト材料であってもよい。また、インドロカルバゾール化合物と他のホスト材料を併用してもよい。更に、公知のホスト材料を複数種類併用して用いてもよい。
  使用できる公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有し、かつ発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高いガラス転移温度を有する化合物であることが好ましい。
  このような他のホスト材料は、多数の特許文献等により知られているので、それらから選択することができる。ホスト材料の具体例としては、特に限定されるものではないが、インドール誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリデン系化合物、ポルフィリン系化合物、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８―キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾール誘導体の金属錯体に代表される各種金属錯体、ポリシラン系化合物、ポリ（N-ビニルカルバゾール）誘導体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体等の高分子化合物等が挙げられる。
－注入層－
  注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、正孔注入層と電子注入層があり、陽極と発光層又は正孔輸送層の間、及び陰極と発光層又は電子輸送層との間に存在させてもよい。注入層は必要に応じて設けることができる。
－正孔阻止層－
  正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
  正孔阻止層には本発明に係る一般式（１）で表されるインドロカルバゾール化合物を用いることが好ましいが、インドロカルバゾール化合物を他の何れかの有機層に使用する場合は、公知の正孔阻止層材料を用いてもよい。また、正孔阻止層材料としては、後述する電子輸送層の材料を必要に応じて用いることができる。
－電子阻止層－
  電子阻止層とは、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料から成り、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔が再結合する確率を向上させることができる。
  電子阻止層の材料としては、後述する正孔輸送層の材料を必要に応じて用いることができる。電子阻止層の膜厚は好ましくは３～１００ｎｍであり、より好ましくは５～３０ｎｍである。
－励起子阻止層－
  励起子阻止層とは、発光層内で正孔と電子が再結合することにより生じた励起子が電荷輸送層に拡散することを阻止するための層であり、本層の挿入により励起子を効率的に発光層内に閉じ込めることが可能となり、素子の発光効率を向上させることができる。励起子阻止層は発光層に隣接して陽極側、陰極側のいずれにも挿入することができ、両方同時に挿入することも可能である。
　励起子阻止層の材料としては、例えば、１，３－ジカルバゾリルベンゼン（ｍＣＰ）や、ビス（２－メチル－８－キノリノラト）－４－フェニルフェノラトアルミニウム（ＩＩＩ）（ＢＡｌｑ）が挙げられる。
－正孔輸送層－
  正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、正孔輸送層は単層又は複数層設けることができる。
  正孔輸送材料としては、正孔の注入又は輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。正孔輸送層には本発明に係る一般式（１）で表される材料を用いることが好ましいが、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。使用できる公知の正孔輸送材料としては例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられるが、ポルフィリン化合物、芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物を用いることが好ましく、芳香族第３級アミン化合物を用いることがより好ましい。
－電子輸送層－
  電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、電子輸送層は単層又は複数層設けることができる。
  電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる場合もある）としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよい。電子輸送層には本発明に係る一般式（１）で表される材料を用いることが好ましいが、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。更に、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
  以下、本発明を実施例によって更に詳しく説明するが、本発明は勿論、これらの実施例に限定されるものではなく、その要旨を越えない限りにおいて、種々の形態で実施することが可能である。
  以下に示すルートにより燐光発光素子用材料となるインドロカルバゾール化合物を合成した。尚、化合物番号は、上記化学式に付した番号に対応する。
合成例１
　１１，１２‐ジヒドロインドロ［２，３‐ａ］カルバゾール（ＩＣ－１）の合成
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000031
 
　窒素雰囲気下、1,2-シクロヘキサンジオン33.3 g (0.30 mol)、フェニルヒドラジン塩酸塩86.0 g (0.60 mol)とエタノール1000 mlを室温で撹拌しながら、濃硫酸3.0 g (0.031 mol)を5分かけて滴下した後に、65℃で加熱しながら4時間撹拌した。反応溶液を室温まで冷却した後に、析出した結晶をろ取し、エタノール(2 × 500 ml)を用いて洗浄を行い、紫茶色結晶80.0 gを得た。この結晶72.0 g (0.26 mol)、トリフルオロ酢酸72.0 gと酢酸720.0 gを100℃で加熱しながら15時間撹拌した。反応溶液を室温まで冷却した後に、析出した結晶をろ取し、酢酸(200 ml)で洗浄した。リスラリー精製を行い、白色結晶としてＩＣ－１ 30.0 g (収率45%)を得た。
合成例２
５，１２‐ジヒドロインドロ［３，２‐ａ］カルバゾール（ＩＣ－２）の合成
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000032
 
　窒素雰囲気下、インドール20.0 g (0.17 mol)の脱水ジエチルエーテル300 ml溶液を室温で撹拌しながら、濃硫酸211.7 g (2.16 mol)に濃塩酸112.0 g (1.10 mol)を1時間かけて滴下し発生させた塩化水素ガスを吹き込んだ。反応溶液を室温で15時間撹拌した後に、酢酸エチル121.0 gと飽和炭酸水素ナトリウム水溶液303.2 gを加えた。水層を酢酸エチル(2 × 100 ml)で抽出した後に、有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(100 ml)と蒸留水(2 × 100 ml)で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後に、硫酸マグネシウムをろ別し、溶媒を減圧留去した。得られた残渣をトルエン150 mlに溶解し、パラジウム/活性炭2.5 gを加えた後に、111℃で加熱還流しながら3時間撹拌した。反応溶液を室温まで冷却した後に、パラジウム/活性炭をろ別し、溶媒を減圧留去した。再結晶により精製を行い、白色結晶の中間体Ａ14.7 g(収率37 %)を得た。
　窒素雰囲気下、中間体Ａ 14.1 g (0.061 mol)、N,N’-ジメチルアミノアセトアルデヒドジエチルアセタール11.4 g (0.071 mol)と酢酸110.0 gを118℃で加熱還流しながら8時間撹拌した。反応溶液を室温まで冷却した後に、析出した結晶をろ取し、酢酸(30ｍｌ)で洗浄した。得られた結晶をリスラリー精製し、白色結晶のＩＣ－２ 10.4 g (収率67 %)を得た。
実施例１
化合物１－１９の合成
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000033
 
　窒素雰囲気下、ＩＣ－１ 26.0 g (0.10 mol)、ヨードベンゼン122.7 g (0.60 mol)、ヨウ化銅54.7 g (0.29 mol)、炭酸カリウム66.7 g (0.48 mol)とキノリン800 mlを190℃で加熱しながら72時間撹拌した。反応溶液を室温まで冷却した後に、蒸留水(500 ml)とジクロロメタン(500 ml)を撹拌しながら加えた。析出した結晶をろ別した後に、有機層を蒸留水(3 × 500 ml)で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後に、硫酸マグネシウムをろ別し、溶媒を減圧留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製を行い、白色固体として中間体Ｂ 13.7 g (収率41 %)を得た。
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000034
 
　窒素雰囲気下、中間体Ｂ 1.00 g(0.0030 mol)、2-ブロモ-6-フェニルピリジン 0.70g (0.0030 mol)、ヨウ化銅1.14 g (0.0060 mol)、炭酸カリウム1.24 g (0.0090 mol)とキノリン50 mlを190 ℃で加熱しながら20 時間撹拌した。20 時間後、キノリン10 mlに2-ブロモ-6-フェニルピリジン 0.30 g(0.0013 mol)を溶解させた混合溶液を追加投入し、190 ℃で6 時間撹拌した。反応溶液を室温まで冷却した後に、蒸留水(200 ml)とジクロロメタン(300 ml)を撹拌しながら加えた。析出した結晶をろ別した後に、有機層を蒸留水(3 × 200ml)で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後に、硫酸マグネシウムをろ別し、溶媒を減圧留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製を行い、白色固体として化合物１－１９ 0.39 g (0.00081 mol　収率27 %)を得た。
APCI-TOFMS, m/z 486 [M+H]+ 、１Ｈ－ＮＭＲ測定結果（測定溶媒：THF-d8）を図２に示す。
実施例２
化合物１－４３の合成
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000035
 
　窒素雰囲気下、2,6-ジブロモピリジン50 g（0.21 mol）、カルバゾール17.5 g(0.10 mol)、ヨウ化銅0.53 g(0.0028 mol)、リン酸三カリウム116.2 g(0.55 mol)、1,4-ジオキサン1000 mlを加え撹拌した。そこに、トランス-1,2-シクロヘキサンジアミン3.5 g(0.031 mol)を加え、110 ℃まで加熱し4時間撹拌した。反応溶液を室温まで冷却した後に、無機物をろ別し、溶媒を減圧留去した。得られた残渣をジクロロメタン300 mlに溶解し、蒸留水100mlを加え、有機層と水層に分画し、有機層を蒸留水（2 ×200 ml）で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで脱水を行い、硫酸マグネシウムをろ別した後、溶媒を減圧留去した。得られた黄色結晶を減圧乾燥した後、カラムクロマトグラフィーで精製して白色粉末を得た。再結晶により精製を行い、白色粉末の中間体Ｃ17.0 g(0.053 mol、収率31 %)を得た。
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000036
 
　窒素雰囲気下、ＩＣ－１ 2.5 g(0.0098 mol)、中間体Ｃ 12.6g (0.039 mol)、ヨウ化銅8.4 g (0.044 mol)、炭酸カリウム10.1 g (0.073 mol)と1,3-ジメチルイミダゾリジノン150 mlを170 ℃で加熱しながら40 時間撹拌した。反応溶液を室温まで冷却した後に、無機物をろ別した。水1000 mlに得られたろ液を加えて撹拌し、析出した結晶をろ別した。これを減圧乾燥した後、カラムクロマトグラフィーで精製して白色粉末の化合物１－４３ 2.9 g（0.0039 mol、収率40.0 ％）を得た。
APCI-TOFMS, m/z 741 [M+H]+ 、１Ｈ－ＮＭＲ測定結果（測定溶媒：THF-d8）を図３に示す。
実施例３
化合物３－１１の合成
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000037
 
　窒素雰囲気下、ＩＣ－２ 10.0 g（0.039 mol）、ヨードベンゼン39.8 g（0.20 mol）、銅6.2g（0.098 mol）、炭酸カリウム8.1 g（0.059 mol）、テトラグライム200 mlを加えて撹拌した。その後190 ℃まで加熱し、24時間撹拌した。反応溶液を室温まで冷却した後に、銅、無機物をろ別した。ろ液に蒸留水200 mlを加えて撹拌し、析出した結晶をろ別した。これを減圧乾燥した後、カラムクロマトグラフィーで精製して白色粉末の中間体Ｄ 9.7 g（0.029 mol、収率75.0 %）を得た。
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000038
 
　窒素雰囲気下、中間体（Ｄ） 26.0 g(0.078 mol)、2-ブロモ-6-フェニルピリジン 15.0 g(0.064 mol)、銅4.2 g(0.065 mol)、炭酸カリウム16.6 g(0.12 mol)、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(DMI)250 mlを加え、200℃まで加熱し４日間撹拌した。反応溶液を室温まで冷却した後に、無機物をろ別した。ろ液を1000 mlの蒸留水に滴下し、一晩撹拌し、析出した結晶をろ取した。ろ取した結晶をジクロロメタン300 mlに溶かし、そこへ蒸留水100 mlを加え、有機層と水層に分画し、有機層を蒸留水（2 ×200 ml）で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで脱水を行い、硫酸マグネシウムをろ別した後、溶媒を減圧留去した。得られた粘性のある液体をカラムクロマトグラフィーで精製して白色粉末を得た。再結晶により精製を行い、白色粉末の化合物３－１１ 10.3 g（0.021 mol、収率27 %）を得た。
APCI-TOFMS, m/z 486 [M+H]+ 、１Ｈ－ＮＭＲ測定結果（測定溶媒：ＣＤ２Ｃｌ２）を図４に示す。
実施例４
化合物３－１８の合成
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000039
 
　窒素雰囲気下、中間体Ｄ 13.6 g(0.041 mol)、中間体Ｃ 11.0 g(0.034 mol)、銅4.4 g(0.068 mol)、炭酸カリウム18.8 g(0.14 mol)、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(DMI)125 mlを加え、200 ℃まで加熱し５日間撹拌した。反応溶液を室温まで冷却した後に、無機物をろ別した。ろ液を500 mlの蒸留水の入った三角フラスコに滴下し、２時間撹拌し、析出した結晶をろ取した。ろ取した結晶をジクロロメタン200mlに溶かし、そこへ蒸留水100 mlを加え、有機層と水層に分画し、有機層を蒸留水（2 ×100 ml）で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで脱水を行い、硫酸マグネシウムをろ別した後、溶媒を減圧留去した。得られた粘性のある液体をカラムクロマトグラフィーで精製し、白色粉末の化合物３－１８ 8.2 g（0.014 mol、収率35 %）を得た。
APCI-TOFMS, m/z 575 [M+H]+、１Ｈ－ＮＭＲ測定結果（測定溶媒：ＣＤ２Ｃｌ２）を図５に示す。
　また、上記合成例及び明細書中に記載の合成方法に準じて、化合物１－１、２－１、３－１及び３－２２を合成し、有機ＥＬ素子の作成に供した。
実施例５
  膜厚150nmのITOからなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度4.0×10-4 Paで積層させた。まず、ITO上に銅フタロシアニン(CuPC) を 20 nm の厚さに形成した。次に、正孔輸送層として4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（NPB）を40nmの厚さに形成した。次に、正孔輸送層上に、発光層のホスト材料として例示化合物１－１と、ゲスト材料としてトリス（２－フェニルピリジン）イリジウム（III）（Ir(ppy)3）とを異なる蒸着源から、共蒸着し、35nmの厚さに発光層を形成した。この時、Ir(ppy)3の濃度は7.0 wt％であった。次に、電子輸送層としてトリス（８－ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（III）（Alq3）を40nmの厚さに形成した。更に、電子輸送層上に、電子注入層としてフッ化リチウム（LiF）を0.5nmの厚さに形成した。最後に、電子注入層上に、電極としてアルミニウム（Al）を170nmの厚さに形成し、有機ＥＬ素子を作成した。
  得られた有機ＥＬ素子に外部電源を接続し直流電圧を印加したところ、表１のような発光特性を有することが確認された。表１において、輝度、電圧及び発光効率は、10mA/cm2での値を示す。なお、素子発光スペクトルの極大波長は517 nmであり、Ir(ppy)3からの発光が得られていることがわかった。
実施例６
　発光層のホスト材料として、化合物１－１９を用いた以外は実施例５と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。
実施例７
　発光層のホスト材料として、化合物１－４３を用いた以外は実施例５と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。
実施例８
　発光層のホスト材料として、化合物２－１を用いた以外は実施例５と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。
実施例９
　発光層のホスト材料として、化合物３－１を用いた以外は実施例５と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。
実施例１０
　発光層のホスト材料として、化合物３－１１を用いた以外は実施例５と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。
実施例１１
　発光層のホスト材料として、化合物３－１８を用いた以外は実施例５と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。
実施例１２
　発光層のホスト材料として、化合物３－２２を用いた以外は実施例５と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。
比較例１
  発光層のホスト材料として、CBPを用いた以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。
比較例２
　発光層のホスト材料として、下記化合物Ｈ－１を用いた以外は実施例５と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000040
 
　実施例５～１２及び比較例１～２で得られた有機ＥＬ素子の素子発光スペクトルの極大波長はいずれも517nmであり、Ir(ppy)3からの発光が得られていることがわかった。発光特性を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000041
  
実施例１３
　膜厚 110 nm の 酸化インジウムスズ（ITO）からなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度 2.0×10-5 Pa で積層させた。まず、ITO 上に正孔注入層として、銅フタロシアニン（CuPC）を 25 nm の厚さに形成した。次に、正孔輸送層としてＮ，Ｎ－ジ（ナフタレン－１－イル）－Ｎ，Ｎ－ジフェニル－ベンジデン（NPB）を 90 nm の厚さに形成した。次に、正孔輸送層上に、発光層のホスト材料としての化合物３－１とドーパントとしての青色燐光材料であるイリジウム錯体[イリジウム(III)ビス(4,6-ジ-フルオロフェニル)-ピリジネート-N,C2’]ピコリネート]（FIrpic）とを異なる蒸着源から、共蒸着し、30 nm の厚さに発光層を形成した。FIrpicの濃度は 10 %であった。次に、電子輸送層として Alq3 を 30 nm厚さに形成した。更に、電子輸送層上に、電子注入層としてフッ化リチウム（LiF）を 1.0 nm厚さに形成した。最後に、電子注入層上に、電極としてアルミニウム（Al）を70 nm厚さに形成した。得られた有機ＥＬ素子は、図１に示す有機ＥＬ素子において、陰極と電子輸送層の間に、電子注入層が追加された層構成を有する。
　得られた有機ＥＬ素子に外部電源を接続し直流電圧を印加したところ、表２のような発光特性を有することが確認された。表２において、輝度、電圧、及び発光効率は、2.5 mA/cm2での値を示す。なお、素子発光スペクトルの極大波長は475 nmであり、FIrpicからの発光が得られていることがわかった。
実施例１４
　発光層のホスト材料として、化合物３－１１を用いた以外は実施例１３と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。
実施例１５
　発光層のホスト材料として、化合物３－１８を用いた以外は実施例１３と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。
実施例１６
　発光層のホスト材料として、化合物３－２２を用いた以外は実施例１３と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。
比較例３
　発光層のホスト材料として、CBPを用いた以外は実施例１３と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。
比較例４
　発光層のホスト材料として、Ｈ－１を用いた以外は実施例１３と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。
　実施例１３～１６及び比較例３～４で得られた有機ＥＬ素子の素子発光スペクトルの極大波長はいずれも475nmであり、FIrpicからの発光が得られていることがわかった。発光特性を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000042
  
　表２からも、実施例の有機EL素子は比較例の有機EL素子に対して良好な発光特性を示すことが判り、本発明の優位性が示される。
  本発明の燐光発光素子用材料は、インドロカルバゾール骨格の窒素にピリジンが置換し、更に芳香環が置換していることを特徴としている。特にピリジンの２，６－位にそれぞれインドロカルバゾール骨格、芳香環が置換することにより、分子の安定性が向上すると考えられる。上記燐光発光素子用材料は良好な電荷の注入輸送特性を示し、かつ高い耐久性を有すると考えられる。これを用いた有機ＥＬ素子は、素子の駆動電圧が低く、特に、発光層中にこの燐光発光素子用材料を含む場合、電荷のバランスが良好になることから、再結合確率が向上すると考えられる。また、該燐光発光素子用材料はドーパントの最低励起三重項状態のエネルギーを閉じ込めるのに十分高い最低励起三重項状態のエネルギーを有しているために、ドーパントからホスト分子への三重項励起エネルギーの移動を効果的に抑えることができると考えられる。以上の点から、高い発光効率を達成した。加えて、該燐光発光素子用材料は良好なアモルファス特性と高い熱安定性を示し、また電気化学的に安定であることから、駆動寿命が長く、耐久性の高い有機ＥＬ素子を実現した。
  本発明による有機ＥＬ素子は、発光特性、駆動寿命ならびに耐久性において、実用上満足できるレベルにあり、フラットパネルディスプレイ（携帯電話表示素子、車載表示素子、ＯＡコンピュータ表示素子やテレビ等）、面発光体としての特徴を生かした光源（照明、複写機の光源、液晶ディスプレイや計器類のバックライト光源）、表示板や標識灯等への応用において、その技術的価値は大きいものである。

Claims (8)

  1.   一般式（１）で表されるインドロカルバゾール化合物からなる燐光発光素子用材料。

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
     
    　一般式（１）中、環Ａは隣接環と縮合する式（１ａ）で表される芳香環を示し、環Ｂは隣接環と縮合する式（１ｂ）で表される複素環を表す。式（１ａ）において、Ｘはメチン又は窒素を表す。式（１ｂ）において、Ａは炭素数６～３８の芳香族炭化水素基、炭素数１～１０のアルキル基、炭素数３～１１のシクロアルキル基又は式（１ｃ）で示される芳香族複素環基を表す。
    　式（１ｃ）において、Ｙはメチン又は窒素を表すが、少なくとも１つは窒素である。ｎは０又は１を表す。
    　一般式（１）及び（１ｃ）において、Ａｒはそれぞれ独立して炭素数６～３０の芳香族炭化水素基、又は炭素数３～３０の芳香族複素環基を表す。一般式（１）、（１ａ）及び（１ｃ）において、Ｒはそれぞれ独立して水素、炭素数１～１０のアルキル基又は炭素数３～１１のシクロアルキル基を表す。
  2. 　一般式（１）で表されるインドロカルバゾール化合物が、一般式（２）で表されるインドロカルバゾール化合物であることを特徴とする請求項１に記載の燐光発光素子用材料。
    　
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
     
    　ここで、環Ａ、環Ｂ、Ａｒ、Ｘ、ｎ及びＲは一般式（１）と同意である。式（１ｂ）において、Ａは炭素数６～３８の芳香族炭化水素基又は式（２ｃ）で示される芳香族複素環基である。
  3. 　一般式（２）において、Ａが縮環構造でない炭素数６～３８の芳香族炭化水素基又は上記式（２ｃ）で示される芳香族複素環基であることを特徴とする請求項２に記載の燐光発光素子用材料。
  4. 　一般式（２）において、Ａｒが縮環構造でない芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基である請求項１に記載の燐光発光素子用材料。
  5.   一般式（２）で表されるインドロカルバゾール化合物が、一般式（３）～（６）のいずれかで表されるインドロカルバゾール化合物である請求項２に記載の燐光発光素子用材料。
    　
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
     
    　一般式（３）～（６）中、Ａ、Ａｒ及びＲは一般式（２）と同意である。
  6.   基板上に、陽極、有機層及び陰極が積層されてなる有機電界発光素子において、請求項１～５のいずれかに記載の燐光発光素子用材料を含む有機層を有することを特徴とする有機電界発光素子。
  7.   燐光発光素子用材料を含む有機層が、発光層、正孔輸送層、電子輸送層、及び正孔阻止層からなる群れから選ばれる少なくとも一つの層である請求項６に記載の有機電界発光素子。
  8.   燐光発光素子用材料を含む有機層が、燐光発光ドーパントを含有する発光層であることを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光素子。
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