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WO2012115219A1 - ビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物及び有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

ビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物及び有機エレクトロルミネッセンス素子 Download PDF

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WO2012115219A1
WO2012115219A1 PCT/JP2012/054530 JP2012054530W WO2012115219A1 WO 2012115219 A1 WO2012115219 A1 WO 2012115219A1 JP 2012054530 W JP2012054530 W JP 2012054530W WO 2012115219 A1 WO2012115219 A1 WO 2012115219A1
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WO
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group
substituted
groups
linear
carbon atoms
Prior art date
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Application number
PCT/JP2012/054530
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English (en)
French (fr)
Inventor
紀昌 横山
直朗 樺澤
結 市川
壮平 大津留
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hodogaya Chemical Co Ltd
Shinshu University NUC
Original Assignee
Hodogaya Chemical Co Ltd
Shinshu University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to KR1020137022301A priority patent/KR102015146B1/ko
Priority to EP12749183.5A priority patent/EP2679587A4/en
Priority to JP2012520403A priority patent/JPWO2012115219A1/ja
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    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom

Definitions

  • the present invention relates to a compound suitable for an organic electroluminescence element which is a self-luminous element suitable for various display devices and the element, and more specifically, a compound having a structure having a bipyridyl group and a carbazole ring, and the compound.
  • the present invention relates to an organic electroluminescence element used.
  • the organic electroluminescence element is a self-luminous element, it has been actively researched because it is brighter and more visible than a liquid crystal element and has a clear display.
  • the phosphorescent emitter Since the phosphorescent emitter causes concentration quenching, it is supported by doping a charge transporting compound generally called a host compound.
  • the supported phosphorescent emitter is called a guest compound.
  • a host compound 4,4′-di (N-carbazolyl) biphenyl (hereinafter abbreviated as CBP) represented by the following formula has been generally used (for example, see Non-patent Document 1).
  • CBP has a low glass transition point (Tg) as low as 62 ° C. and strong crystallinity, so that it has poor stability in a thin film state. Therefore, satisfactory device characteristics have not been obtained in scenes where heat resistance is required, such as high luminance light emission.
  • the excited triplet level of the host compound is higher than the excited triplet level of the phosphorescent emitter. It has become clear that it must be high.
  • FIrpic which is a blue phosphorescent light emitting material represented by the following formula
  • the external quantum efficiency of the phosphorescent light emitting element remains at about 6%. This is thought to be due to insufficient trapping of triplet excitons by FIrpic because the excited triplet level of FIrpic is 2.67 eV, whereas the excited triplet level of CBP is as low as 2.57 eV. It was. This is demonstrated by the fact that the photoluminescence intensity of a thin film doped with FIrpic in CBP shows temperature dependence. (See Non-Patent Document 2)
  • mCP 1,3-bis (carbazol-9-yl) benzene
  • Non-Patent Document 3 When a host compound having a higher excited triplet level is studied, when an iridium complex is doped into an electron transporting or bipolar transporting host compound, high luminous efficiency can be obtained.
  • the object of the present invention is as a material for a high-efficiency organic electroluminescence device, having a high excited triplet level, being able to completely confine triplet excitons of a phosphorescent emitter, and having high thin film stability. That is, it is to provide a host compound of a light emitting layer having a high glass transition point (Tg), and to provide a high-efficiency, high-brightness organic electroluminescence device using this compound.
  • Tg glass transition point
  • the physical properties that the organic compound to be provided by the present invention should have include (1) high excitation triplet level, (2) bipolar transportability, and (3) stable thin film state. I can give you.
  • the physical characteristics that the organic electroluminescence device to be provided by the present invention should have include (1) high luminous efficiency, (2) high emission luminance, and (3) low practical driving voltage. I can give you something.
  • the present inventors pay attention to the fact that the bipyridyl structure has an electron transport ability and the carbazole structure has a hole transport ability.
  • a compound having a novel bipyridyl group and a carbazole ring having characteristics suitable for a phosphorescent light-emitting device can be obtained by designing and chemically synthesizing a compound using the excited triplet level as an index and actually measuring the excited triplet level. I found it. Then, various organic electroluminescence devices were prototyped using the compound, and the characteristics of the devices were intensively evaluated. As a result, the present invention was completed.
  • the present invention provides a compound having a bipyridyl group and a carbazole ring represented by the following general formula (1).
  • a 1 and A 2 may be the same or different, and are a cyano group, a nitro group, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a straight chain having 1 to 6 carbon atoms.
  • R 1 R 28 may be the same or different from each other, and may be a hydrogen atom, a deuterium atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a nitro group, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or 1 carbon atom.
  • the compound having a bipyridyl group and a carbazole ring is preferably a compound having a bipyridyl group and a carbazole ring represented by the following general formula (2).
  • a 1 and A 2 may be the same or different, and are a cyano group, a nitro group, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a straight chain having 1 to 6 carbon atoms.
  • R 1 R 28 may be the same or different from each other, and may be a hydrogen atom, a deuterium atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a nitro group, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or 1 carbon atom.
  • the compound having a bipyridyl group and a carbazole ring is preferably a compound having a bipyridyl group and a carbazole ring represented by the following general formula (3).
  • a 1 and A 2 may be the same or different, and are a cyano group, a nitro group, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a straight chain having 1 to 6 carbon atoms.
  • R 1 R 28 may be the same or different from each other, and may be a hydrogen atom, a deuterium atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a nitro group, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or 1 carbon atom.
  • the compound represented by the general formula (1) is included as a constituent material of at least one organic layer.
  • An organic electroluminescent device is provided.
  • the organic layer described above is a light emitting layer, and the compound represented by the general formula (1) is contained as a constituent material in the light emitting layer.
  • the organic electroluminescence device of the present invention is an organic electroluminescence device having a light emitting layer containing a phosphorescent light emitting material and at least one organic layer sandwiched between a pair of electrodes and the general formula ( It is also preferable that the compound represented by 1) is contained as a constituent material in the light emitting layer.
  • the organic electroluminescence device of the present invention is an organic electroluminescence device having a light emitting layer containing a phosphorescent light emitting material and at least one organic layer sandwiched between a pair of electrodes and the general formula ( It is also preferable that the compound represented by 1) is contained as a constituent material of at least one organic layer.
  • the organic layer described above is a hole blocking layer, and the compound represented by the general formula (1) is included as a constituent material in the hole blocking layer. It is also preferable.
  • the phosphorescent light emitting material is preferably a metal complex containing iridium or platinum.
  • substituted aromatic hydrocarbon group “substituted aromatic heterocyclic group” or “substituted condensed polycyclic aromatic group” represented by R 1 to R 28 in the general formula (1) Specifically, deuterium atom, fluorine atom, chlorine atom, cyano group, nitro group, linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, linear chain having 1 to 6 carbon atoms or Branched alkoxy group, trifluoromethyl group, phenyl group, biphenylyl group, terphenylyl group, naphthyl group, phenanthryl group, aralkyl group, fluorenyl group, indenyl group, pyridyl group, pyrimidyl group, furanyl group, pyronyl group, thienyl group, Quinolyl, benzofuranyl, benzothienyl, indolyl, carbazolyl, carbo
  • Linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 1 to R 28 in formula (1), “Linear or branched group having 1 to 6 carbon atoms”
  • Specific examples of the “alkoxy group” include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, and i-pentyl group.
  • t-pentyl group n-hexyl group, i-hexyl group, t-hexyl group, methoxy group, ethoxy group, n-propyloxy group, i-propyloxy group, n-butyloxy group, i-butyloxy group, Examples thereof include t-butyloxy group, n-pentyloxy group, i-pentyloxy group, t-pentyloxy group, n-hexyloxy group, i-hexyloxy group and t-hexyloxy group.
  • aromatic hydrocarbon group aromatic heterocyclic group
  • substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group “substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group” or “substituted or unsubstituted condensation” represented by A 1 or A 2 in the general formula (1)
  • substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group “substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group” or “substituted or unsubstituted condensation” represented by A 1 or A 2 in the general formula (1)
  • substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group “substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group” or “substituted or unsubstituted condensation” represented by A 1 or A 2 in the general formula (1)
  • substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group “substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group” or “substituted or unsubstituted condensation” represented by A 1 or A 2 in the general formula (1)
  • Linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by A 1 or A 2 in general formula (1), “Linear or branched chain having 1 to 6 carbon atoms”
  • alkoxy group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, and i-pentyl group.
  • t-pentyl group n-hexyl group, i-hexyl group, t-hexyl group, methoxy group, ethoxy group, n-propyloxy group, i-propyloxy group, n-butyloxy group, i-butyloxy group, Examples thereof include t-butyloxy group, n-pentyloxy group, i-pentyloxy group, t-pentyloxy group, n-hexyloxy group, i-hexyloxy group and t-hexyloxy group.
  • the compound having a bipyridyl group and a carbazole ring, represented by the general formula (1) of the present invention, is a novel compound, and has an excited triplet level higher than that of a conventional hole blocking layer material, and is excellent in triplet excitons. In addition, the thin film state is stable.
  • the compound having a bipyridyl group and a carbazole ring, represented by the general formula (1) of the present invention, is used as a constituent material of a light emitting layer or a hole blocking layer of an organic electroluminescence element (hereinafter abbreviated as an organic EL element).
  • an organic EL element an organic electroluminescence element
  • the compound having a bipyridyl group and a carbazole ring according to the present invention is useful as a hole blocking compound for an organic EL device or a host compound for a light-emitting layer.
  • An organic EL element having high efficiency, high luminance, and low driving voltage can be obtained.
  • FIG. 1 is a 1 H-NMR chart of the compound of Example 1 of the present invention (Compound 13).
  • FIG. 3 is a 1 H-NMR chart of the compound of Example 2 of the present invention (Compound 86).
  • FIG. 3 is a 1 H-NMR chart of the compound of Example 3 of the present invention (Compound 87).
  • FIG. 6 is a diagram showing EL element configurations of Example 7 and Comparative Example 1.
  • the compound having a bipyridyl group and a carbazole ring of the present invention is a novel compound, and these compounds can be synthesized, for example, as follows.
  • the corresponding carbazolylphenyl intermediate can be synthesized by performing a condensation reaction such as the Ullmann reaction or the Buchward-Hartwig reaction between the corresponding carbazole derivative and the corresponding dihalogenated benzene derivative.
  • a cross-coupling reaction such as Suzuki coupling with the corresponding dihalogenated bipyridyl derivative (for example, see Non-Patent Document 4) is performed.
  • the compound having a bipyridyl group and a carbazole ring according to the present invention can be synthesized.
  • a cross-coupling reaction such as Suzuki coupling with the corresponding carbazolylphenyl intermediate (for example, By performing nonpatent literature 4)
  • the compound which has the bipyridyl group of this invention and a carbazole ring is compoundable.
  • melting point is an index for vapor deposition
  • glass transition point (Tg) is an index for stability in a thin film state
  • work function is an index for application to a light-emitting host material.
  • Tg Melting point and glass transition point (Tg) were measured with a high sensitivity differential scanning calorimeter (Bruker AXS, DSC3100S) using powder.
  • the work function was measured using a photoelectron spectrometer (AC-3 type, manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.) in the atmosphere by preparing a 100 nm sample thin film on the ITO substrate.
  • the excited triplet level of the compound of the present invention can be calculated from the measured phosphorescence spectrum.
  • the phosphorescence spectrum can be measured using a commercially available spectrophotometer.
  • a general phosphorescence spectrum measurement method a sample is dissolved in a solvent and irradiated with excitation light at a low temperature (for example, see Non-Patent Document 5), or a sample is deposited on a silicon substrate to form a thin film. And a method of measuring phosphorescence spectrum by irradiating excitation light at a low temperature (for example, see Patent Document 1).
  • the excited triplet level can be calculated by reading the wavelength of the first peak on the short wavelength side of the phosphorescence spectrum or the wavelength of the rising position on the short wavelength side and converting it to the light energy value according to the following equation.
  • the excited triplet level is an indicator of the confinement of triplet excitons in the phosphorescent emitter.
  • E is the value of light energy
  • h Planck's constant (6.63 ⁇ 10 ⁇ 34 Js)
  • c is the speed of light (3.00 ⁇ 10 8 m / s)
  • ⁇ is the short wavelength of the phosphorescence spectrum. It represents the wavelength (nm) where the side rises.
  • 1 eV becomes 1.60 ⁇ 10 ⁇ 19 J.
  • an anode As the structure of the organic EL device of the present invention, on the substrate sequentially, an anode, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron blocking layer, a light emitting layer, a hole blocking layer, an electron transport layer, a cathode, Further, there may be mentioned those having an electron injection layer between the electron transport layer and the cathode.
  • several organic layers can be omitted.
  • an anode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a cathode can be sequentially formed on the substrate.
  • Anode, hole transport layer, light emitting layer, electron transport layer, and cathode can be sequentially formed on the substrate.
  • the light emitting layer, the hole transport layer, and the electron transport layer may each have a structure in which two or more layers are stacked.
  • an electrode material having a large work function such as ITO or gold is used.
  • a hole injection layer of the organic EL device of the present invention in addition to a porphyrin compound typified by copper phthalocyanine, a naphthalenediamine derivative, a starburst type triphenylamine derivative, a molecule having three or more triphenylamine structures, Triphenylamine trimers and tetramers such as arylamine compounds having a structure linked by a divalent group containing no bond or hetero atom, acceptor heterocyclic compounds such as hexacyanoazatriphenylene, and coating-type polymers Materials can be used. These materials can be formed into a thin film by a known method such as a spin coating method or an ink jet method in addition to a vapor deposition method.
  • N, N′-diphenyl-N, N′-di (m-tolyl) -benzidine (hereinafter referred to as “a”)
  • NPD N, N, N ′, N′-tetrabiphenylylbenzidine
  • Benzidine derivatives 1,1-bis [(di-4-tolylamino) phenyl] cyclohexane (hereinafter abbreviated as TAPC), various triphenylamine trimers and tetramers, and the like can be used. These may be formed alone, but may be used as a single layer formed by mixing with other materials, layers formed alone, mixed layers formed, or A stacked structure of layers formed by mixing with a layer formed alone may be used.
  • TAPC 1,1-bis [(di-4-tolylamino) phenyl] cyclohexane
  • a coating type such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (hereinafter abbreviated as PEDOT) / poly (styrene sulfonate) (hereinafter abbreviated as PSS) is used.
  • PEDOT poly (3,4-ethylenedioxythiophene)
  • PSS poly (styrene sulfonate)
  • These polymer materials can be used. These materials can be formed into a thin film by a known method such as a spin coating method or an ink jet method in addition to a vapor deposition method.
  • a material in which trisbromophenylamine hexachloroantimony is further P-doped to a material usually used in the layer, or a polymer having a TPD structure in its partial structure A compound or the like can be used.
  • TCTA 4,4 ′, 4 ′′ -tri (N-carbazolyl) triphenylamine
  • TCTA 9,9-bis [4- (carbazole- 9-yl) phenyl] fluorene
  • mCP 1,3-bis (carbazol-9-yl) benzene
  • Ad 2,2-bis (4-carbazol-9-ylphenyl) adamantane
  • Carbazole derivatives such as 9- [4- (carbazol-9-yl) phenyl] -9- [4- (triphenylsilyl) phenyl] -9H-fluorene
  • a compound having an electron blocking action such as a compound having a triarylamine structure can be used.
  • These may be formed alone, but may be used as a single layer formed by mixing with other materials, layers formed alone, mixed layers formed, or A stacked structure of layers formed by mixing with a layer formed alone may be used.
  • These materials can be formed into a thin film by a known method such as a spin coating method or an ink jet method in addition to a vapor deposition method.
  • the light-emitting layer of the organic EL device of the present invention various metal complexes, anthracene derivatives, bisstyryl as well as metal complexes of quinolinol derivatives including tris (8-hydroxyquinoline) aluminum (hereinafter abbreviated as Alq 3 ).
  • Alq 3 8-hydroxyquinoline aluminum
  • a benzene derivative, a pyrene derivative, an oxazole derivative, a polyparaphenylene vinylene derivative, or the like can be used.
  • the light emitting layer may be composed of a host material and a dopant material.
  • a compound having a bipyridyl group and a carbazole ring represented by the general formula (1) of the present invention mCP, thiazole derivative, benzimidazole derivative Polydialkylfluorene derivatives and the like can be used.
  • the dopant material quinacridone, coumarin, rubrene, anthracene, perylene and derivatives thereof, benzopyran derivatives, rhodamine derivatives, aminostyryl derivatives, and the like can be used. These may be formed alone, but may be used as a single layer formed by mixing with other materials, layers formed alone, mixed layers formed, or A stacked structure of layers formed by mixing with a layer formed alone may be used.
  • a phosphorescent light emitting material can be used as the light emitting material.
  • a phosphorescent emitter of a metal complex such as iridium or platinum can be used.
  • Green phosphorescent emitters such as Ir (ppy) 3
  • blue phosphorescent emitters such as FIrpic and FIr6, red phosphorescent emitters such as Btp 2 Ir (acac), and the like are used as host materials.
  • carbazole derivatives such as CBP, TCTA, and mCP can be used as CBP, TCTA, and mCP.
  • p-bis (triphenylsilyl) benzene (hereinafter abbreviated as UGH2) or 2,2 ′, 2 ′′-(1,3,5-phenylene) -tris (1-phenyl) -1H-benzimidazole) (hereinafter abbreviated as TPBI) and the like can be used.
  • TPBI 2,2 ′, 2 ′′-(1,3,5-phenylene) -tris (1-phenyl) -1H-benzimidazole
  • TPBI 2,2 ′, 2 ′′-(1,3,5-phenylene) -tris (1-phenyl) -1H-benzimidazole)
  • TPBI 2,2 ′, 2 ′′-(1,3,5-phenylene) -tris (1-phenyl) -1H-benzimidazole
  • the phosphorescent light-emitting material into the host material by co-evaporation in the range of 1 to 30 weight percent with respect to the entire light-emitting layer.
  • These materials can be formed into a thin film by a known method such as a spin coating method or an ink jet method in addition to a vapor deposition method.
  • an element having a structure in which a light-emitting layer manufactured using a compound having a different work function as a host material is stacked adjacent to a light-emitting layer manufactured using the compound of the present invention can be manufactured (for example, non-patented). Reference 6).
  • phenanthroline derivatives such as bathocuproine (hereinafter abbreviated as BCP)
  • BCP bathocuproine
  • BAlq metal complexes of quinolinol derivatives
  • various rare earth complexes, oxazole derivatives, triazole derivatives A compound having a hole blocking action such as a triazine derivative can be used. These materials may also serve as the material for the electron transport layer.
  • These may be formed alone, but may be used as a single layer formed by mixing with other materials, layers formed alone, mixed layers formed, or A stacked structure of layers formed by mixing with a layer formed alone may be used.
  • These materials can be formed into a thin film by a known method such as a spin coating method or an ink jet method in addition to a vapor deposition method.
  • various metal complexes triazole derivatives, triazine derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazole derivatives, carbodiimide derivatives, quinoxaline as well as metal complexes of quinolinol derivatives including Alq 3 and BAlq.
  • Derivatives, phenanthroline derivatives, silole derivatives and the like can be used. These may be formed alone, but may be used as a single layer formed by mixing with other materials, layers formed alone, mixed layers formed, or A stacked structure of layers formed by mixing with a layer formed alone may be used. These materials can be formed into a thin film by a known method such as a spin coating method or an ink jet method in addition to a vapor deposition method.
  • an alkali metal salt such as lithium fluoride and cesium fluoride
  • an alkaline earth metal salt such as magnesium fluoride
  • a metal oxide such as aluminum oxide
  • a material usually used for the layer and further doped with a metal such as cesium can be used.
  • an electrode material having a low work function such as aluminum or an alloy having a lower work function such as a magnesium silver alloy, a magnesium indium alloy, or an aluminum magnesium alloy is used as the electrode material.
  • Reaction vessel in which 20.0 g of the obtained 9- (3-chloro-4-methylphenyl) -9H-carbazole, 10.1 g of potassium acetate, 19.2 g of bispinacolatodiboron, 60 ml of 1,4-dioxane were substituted with nitrogen
  • 1.2 g of bis (dibenzylideneacetone) palladium and 1.4 g of tricyclohexylphosphine were added and heated, followed by stirring at 90 ° C. for 72 hours. After cooling to room temperature and adding 50 ml of water, 100 ml of chloroform was added to separate the layers. The organic layer was dehydrated with magnesium sulfate and then concentrated under reduced pressure to obtain a crude product.
  • 1.0 g of bis (dibenzylideneacetone) palladium and 1.2 g of tricyclohexylphosphine were added and heated, followed by stirring at 90 ° C. for 55 hours. After cooling to room temperature and adding 40 ml of water, 120 ml of chloroform was added to separate the layers.
  • the organic layer was dehydrated with magnesium sulfate and then concentrated under reduced pressure to obtain a crude product.
  • the crude product was purified by recrystallization using 200 ml of methanol, and further washed with 400 ml of methanol to obtain 13.4 g of 9- (6-methyl-5-pinacolatoboryl-phenyl) -9H-carbazole (59% yield). ) Gray solid was obtained.
  • the glass transition point was calculated
  • Glass transition point Inventive Example 1 Compound 132 ° C.
  • Inventive Example 2 Compound 134 ° C.
  • Inventive Example 3 Compound 159 ° C. mCP 55 ° C
  • the compound of the present invention has a glass transition point of 100 ° C. or higher. This indicates that the thin film state is stable in the compound of the present invention.
  • the compound of the present invention shows a suitable energy level as compared with CBP generally used as a luminescent host.
  • a 1.0 ⁇ 10 ⁇ 5 mol / L 2-methyltetrahydrofuran solution was prepared for the compound of the present invention.
  • the prepared solution was put into a dedicated quartz tube, pure oxygen was passed through to remove oxygen, and a septum rubber stopper was used to prevent further oxygen contamination.
  • a phosphorescence spectrum was measured by irradiating excitation light using a fluorescent phosphorescence spectrophotometer (manufactured by Horiba, Ltd., FluoroMax-4 type). The wavelength at the rising position on the short wavelength side of the phosphorescence spectrum was read, and the excited triplet level was calculated by converting the wavelength value into light energy.
  • Excited triplet level Compound of Example 1 of the present invention 2.84 eV Inventive Example 2 compound 2.79 eV Inventive Example 3 compound 2.85 eV CBP 2.57eV FIrpic 2.67 eV
  • the compound of the present invention has a value larger than the triplet energy of commonly used blue phosphorescent materials such as FIrpic and CBP, and sufficiently confines the triplet energy excited in the light emitting layer. Has the ability.
  • the organic EL element has a hole transport layer 3, a light emitting layer 4, an electron transport layer 5, and an electron injection layer 6 on a glass substrate 1 on which an ITO electrode is previously formed as a transparent anode 2.
  • the cathode (aluminum electrode) 7 was deposited in this order.
  • the glass substrate 1 on which ITO having a thickness of 150 nm was formed was washed with an organic solvent, and then the surface was washed by oxygen plasma treatment. Then, this glass substrate with an ITO electrode was mounted in a vacuum vapor deposition machine and the pressure was reduced to 0.001 Pa or less. Subsequently, TAPC was formed as a hole transport layer 3 so as to cover the ITO electrode (transparent anode 2) so as to have a film thickness of 40 nm at a deposition rate of 1.0 cm / sec.
  • the compound of Example 1 of the present invention (Compound 13) and the blue phosphor phosphor FIrpic as the light-emitting layer 4, and the compound of Compound Example 1 of the Example 1 of the present invention (Compound 13): FIrpic.
  • Dual vapor deposition was performed at a vapor deposition rate of 94: 6, and the film was formed to a thickness of 30 nm.
  • the TPBI was formed as the electron transport layer 5 so as to have a film thickness of 40 nm at a deposition rate of 1.0 ⁇ / sec.
  • lithium fluoride was formed as the electron injection layer 6 so as to have a film thickness of 0.5 nm at a deposition rate of 0.1 ⁇ / sec. Finally, aluminum was deposited to a thickness of 150 nm to form the cathode 7. About the produced organic EL element, the characteristic measurement was performed at normal temperature in air
  • Table 1 summarizes the measurement results of the light emission characteristics when a DC voltage was applied to the organic EL device produced using the compound of Example 1 (Compound 13) of the present invention.
  • An organic EL element was produced under the same conditions as in Example 7 except that it was formed so as to be. About the produced organic EL element, the characteristic measurement was performed at normal temperature in air
  • the driving voltage when a current density of 10 mA / cm 2 was passed was 5.92 V for the compound of Example 1 of the present invention (Compound 13) as low as 6.88 V for mCP. Turned into. In addition, the power efficiency when a current density of 10 mA / cm 2 was passed was greatly improved.
  • the compound of the present invention has a high excited triplet level, transfers energy well to the phosphorescent emitter, completely confines the triplet excitons of the phosphorescent emitter, and has a thin film stability. Since it is good, it can be said that it is excellent as a host compound of the light emitting layer.
  • the compound having a bipyridyl group and a carbazole ring according to the present invention has a high excited triplet level, can completely confine triplet excitons of a phosphorescent emitter, and has good thin film stability. Excellent as a compound and a hole blocking compound.
  • the luminance and light emission efficiency of the conventional organic EL element can be remarkably improved, and thus the performance of the mobile electronic product can be improved.

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Abstract

　本発明は、下記一般式（１）で表されるビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物、及び一対の電極とその間に挟まれた少なくとも一層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該化合物が、少なくとも１つの有機層の構成材料として用いられている、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。

Description

ビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物及び有機エレクトロルミネッセンス素子
　本発明は、各種の表示装置に好適な自己発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子に適した化合物と該素子に関するものであり、詳しくはビピリジル基とカルバゾール環を有する構造を有する化合物と、該化合物を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。
　有機エレクトロルミネッセンス素子は自己発光性素子であるので、液晶素子にくらべて明るく視認性に優れ、鮮明な表示が可能であるため、活発な研究がなされてきた。
　近年、素子の発光効率を上げる試みとして、燐光発光体を用いて燐光を発生させる、すなわち三重項励起状態からの発光を利用する素子が開発されている。励起状態の理論によれば、燐光発光を用いた場合には、従来の蛍光発光の約４倍の発光効率が可能になるという、顕著な発光効率の向上が期待される。
　１９９３年にプリンストン大学（米国）のＭ．Ａ．Ｂａｌｄｏらは、イリジウム錯体を用いた燐光発光素子によって８％の外部量子効率を実現させた。
　燐光発光体は濃度消光を起こすため、一般的にホスト化合物と称される、電荷輸送性の化合物にドープさせることによって担持される。担持される燐光発光体はゲスト化合物と称される。このホスト化合物としては、下記式で表される４，４’－ジ（Ｎ－カルバゾリル）ビフェニル（以後、ＣＢＰと略称する）が一般に用いられてきた（例えば、非特許文献１参照）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
　しかし、ＣＢＰはガラス転移点（Ｔｇ）が６２℃と低く、結晶性が強いため、薄膜状態における安定性に乏しいことが指摘されていた。そのため高輝度発光など、耐熱性が必要とされる場面において、満足できる素子特性が得られていなかった。
　燐光発光素子の研究が進むと共に、燐光発光体とホスト化合物の間のエネルギー移動過程の解明が進み、発光効率を高めるためにはホスト化合物の励起三重項レベルが燐光発光体の励起三重項レベルよりも高くなくてはならないことが明らかとなった。
　下記式で表される青色燐光発光材であるＦＩｒｐｉｃを前記ＣＢＰにドープして発光層のホスト化合物とした場合、燐光発光素子の外部量子効率は６％程度に留まっている。これはＦＩｒｐｉｃの励起三重項レベルが２．６７ｅＶであるのに対し、ＣＢＰの励起三重項レベルが２．５７ｅＶと低いことから、ＦＩｒｐｉｃによる三重項励起子の閉じ込めが不十分であるからと考えられた。このことは、ＦＩｒｐｉｃをＣＢＰにドープした薄膜のフォトルミネッセンス強度が温度依存性を示すことによって実証されている。（非特許文献２参照）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
　ＣＢＰよりも励起三重項レベルの高いホスト化合物としては、下記で示される１，３－ビス（カルバゾール－９－イル）ベンゼン（以後、ｍＣＰと略称する）が知られているが、ｍＣＰもガラス転移点（Ｔｇ）が５５℃と低く、結晶性が強いため、薄膜状態における安定性に乏しい。そのため高輝度発光など、耐熱性が必要とされる場面において、満足できる素子特性が得られていなかった。（非特許文献２参照）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
　また、より高い励起三重項レベルを有するホスト化合物を検討する中から、電子輸送性もしくはバイポーラー輸送性のホスト化合物にイリジウム錯体をドープした場合、高い発光効率が得られることが分かってきている。（例えば、非特許文献３）
　このように、実用的な場面での燐光発光素子の発光効率を高めるため、励起三重項レベルが高く、薄膜安定性の高い、発光層のホスト化合物が必要とされてきている。
日本国特開２００７－０２２９８６号公報
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ．，７５，４（１９９９） 有機ＥＬ照明用材料の開発と評価技術　ｐ１０２－１０６　サイエンス＆テクノロジー株式会社、（２０１０） 有機ＥＬディスプレイ　ｐ９０、株式会社オーム社（２００５） Ｓｙｎｔｈ．Ｃｏｍｍｕｎ．，１１，５１３（１９８１） 第４版実験化学講座７　ｐ３８４－３９８、日本化学会編、丸善（１９９２） 有機EL討論会第1回例会稿集、１９（２００５）
　本発明の目的は、高効率の有機エレクトロルミネッセンス素子用の材料として、高い励起三重項レベルを有し、燐光発光体の三重項励起子を完全に閉じ込めることができ、かつ薄膜安定性の高い、すなわちガラス転移点（Ｔｇ）の高い、発光層のホスト化合物を提供し、さらにこの化合物を用いて、高効率、高輝度の有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することにある。本発明が提供しようとする有機化合物が具備すべき物理的な特性としては、（１）励起三重項レベルが高いこと、（２）バイポーラ輸送性を有すること、（３）薄膜状態が安定であること、をあげることができる。また、本発明が提供しようとする有機エレクトロルミネッセンス素子が具備すべき物理的な特性としては、（１）発光効率が高いこと、（２）発光輝度が高いこと、（３）実用駆動電圧が低いことをあげることができる。
　そこで本発明者らは上記の目的を達成するために、ビピリジル構造が電子輸送性能力を有していることと、カルバゾール構造が正孔輸送性能力を有しているということ、などに着目して、励起三重項レベルを指標に化合物を設計して化学合成し、実際に励起三重項レベルを測定することによって、燐光発光素子に適した特性を有する新規なビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物を見出した。そして、該化合物を用いて種々の有機エレクトロルミネッセンス素子を試作し、素子の特性評価を鋭意行なった結果、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明は下記一般式（１）で表されるビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物を提供する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
（式中、Ａ１およびＡ２は、同一でも異なってもよくシアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ１～Ｒ２８は同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表す。）
　上記ビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物は、下記一般式（２）で表されるビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
（式中、Ａ１およびＡ２は、同一でも異なってもよくシアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ１～Ｒ２８は同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表す。）
　また、上記ビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物は、下記一般式（３）で表されるビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物であることも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
（式中、Ａ１およびＡ２は、同一でも異なってもよくシアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ１～Ｒ２８は同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表す。）
　また本発明は、一対の電極とその間に挟まれた少なくとも一層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式（１）で表される化合物が、少なくとも１つの有機層の構成材料として含まれる、有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
　本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記した有機層が発光層であり、前記一般式（１）で表される化合物が、該発光層中に、構成材料として含まれていることが好ましい。
　また本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、一対の電極とその間に挟まれた、燐光性の発光材料を含有する発光層と少なくとも一層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記一般式（１）で表される化合物が、該発光層中に、構成材料として含まれていることも好ましい。
　また本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、一対の電極とその間に挟まれた、燐光性の発光材料を含有する発光層と少なくとも一層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記一般式（１）で表される化合物が、少なくとも１つの有機層の構成材料として含まれていることも好ましい。
　また本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記した有機層が正孔阻止層であり、前記一般式（１）で表される化合物が、該正孔阻止層中に、構成材料として含まれていることも好ましい。
　また本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記した燐光性の発光材料がイリジウムまたは白金を含む金属錯体であることが好ましい。
　一般式（１）中のＲ１～Ｒ２８で表される、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」の「芳香族炭化水素基」、「芳香族複素環基」または「縮合多環芳香族基」としては、具体的にフェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、アントリル基、アセナフテニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、ピリジル基、トリアジル基、ピリミジル基、フラニル基、ピロニル基、チエニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、アクリジニル基のような基をあげることができる。
　一般式（１）中のＲ１～Ｒ２８で表される、「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」または「置換縮合多環芳香族基」における「置換基」としては、具体的に、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フェナントリル基、アラルキル基、フルオレニル基、インデニル基、ピリジル基、ピリミジル基、フラニル基、ピロニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリル基、ベンゾオキサゾリル基、キノキサリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基のような基をあげることができ、これらの置換基はさらに置換されていても良い。
　一般式（１）中のＲ１～Ｒ２８で表される、「炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、「炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基」としては、具体的に、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｉ－プロピル基、ｎ－ブチル基、ｉ－ブチル基、ｔ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、ｉ－ペンチル基、ｔ－ペンチル基、ｎ－ヘキシル基、ｉ－ヘキシル基、ｔ－ヘキシル基、メトキシ基、エトキシ基、ｎ－プロピルオキシ基、ｉ－プロピルオキシ基、ｎ－ブチルオキシ基、ｉ－ブチルオキシ基、ｔ－ブチルオキシ基、ｎ－ペンチルオキシ基、ｉ－ペンチルオキシ基、ｔ－ペンチルオキシ基、ｎ－ヘキシルオキシ基、ｉ－ヘキシルオキシ基、ｔ－ヘキシルオキシ基のような基をあげることができる。
　一般式（１）中のＡ１、Ａ２で表される、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」の「芳香族炭化水素基」、「芳香族複素環基」または「縮合多環芳香族基」としては、具体的にフェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、アントリル基、アセナフテニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、ピリジル基、トリアジル基、ピリミジル基、フラニル基、ピロニル基、チエニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、アクリジニル基のような基をあげることができる。
　一般式（１）中のＡ１、Ａ２で表される、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」における「置換基」としては、具体的に、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フェナントリル基、アラルキル基、フルオレニル基、インデニル基、ピリジル基、ピリミジル基、フラニル基、ピロニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリル基、ベンゾオキサゾリル基、キノキサリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基のような基をあげることができ、これらの置換基はさらに置換されていても良い。
　一般式（１）中のＡ１、Ａ２で表される、「炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、「炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基」としては、具体的に、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｉ－プロピル基、ｎ－ブチル基、ｉ－ブチル基、ｔ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、ｉ－ペンチル基、ｔ－ペンチル基、ｎ－ヘキシル基、ｉ－ヘキシル基、ｔ－ヘキシル基、メトキシ基、エトキシ基、ｎ－プロピルオキシ基、ｉ－プロピルオキシ基、ｎ－ブチルオキシ基、ｉ－ブチルオキシ基、ｔ－ブチルオキシ基、ｎ－ペンチルオキシ基、ｉ－ペンチルオキシ基、ｔ－ペンチルオキシ基、ｎ－ヘキシルオキシ基、ｉ－ヘキシルオキシ基、ｔ－ヘキシルオキシ基のような基をあげることができる。
　本発明の一般式（１）で表される、ビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物は新規な化合物であり、従来の正孔阻止層の材料より励起三重項レベルが高く、優れた三重項励起子を閉じ込める能力を有し、かつ薄膜状態が安定である。
　本発明の一般式（１）で表される、ビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子（以後、有機ＥＬ素子と略称する。）の発光層または正孔阻止層の構成材料として使用することができる。従来の材料に比べてバイポーラ輸送性に優れている本発明の化合物を用いることにより、電力効率が向上し、実用駆動電圧が低下するという作用を有する。
　本発明のビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物は、有機ＥＬ素子の正孔阻止性の化合物、あるいは発光層のホスト化合物として有用であり、該化合物を用いて有機ＥＬ素子を作製することにより、高効率、高輝度、低駆動電圧の有機ＥＬ素子を得ることができる。
本発明実施例１の化合物（化合物１３）の１Ｈ－ＮＭＲチャート図である。 本発明実施例２の化合物（化合物８６）の１Ｈ－ＮＭＲチャート図である。 本発明実施例３の化合物（化合物８７）の１Ｈ－ＮＭＲチャート図である。 実施例７、比較例１のＥＬ素子構成を示した図である。
　本発明のビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物は、新規な化合物であり、これらの化合物は例えば、以下のように合成できる。まず、相当するカルバゾール誘導体と相当するジハロゲン化ベンゼン誘導体とのＵｌｌｍａｎｎ反応やＢｕｃｈｗａｒｄ－Ｈａｒｔｗｉｇ反応などの縮合反応を行うことによって、相当するカルバゾリルフェニル中間体を合成することができる。この相当するカルバゾリルフェニル中間体から対応するホウ酸エステル化体を合成した後、相当するジハロゲン化ビピリジル誘導体とのＳｕｚｕｋｉカップリングなどのクロスカップリング反応（例えば、非特許文献４参照）を行うことによって、本発明のビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物を合成することができる。また、前記した相当するジハロゲン化ビピリジル誘導体から合成した、対応するビスホウ酸エステル化体を合成した後、前記した相当するカルバゾリルフェニル中間体とのＳｕｚｕｋｉカップリングなどのクロスカップリング反応（例えば、非特許文献４参照）を行うことによって、本発明のビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物を合成することができる。
　一般式（１）で表されるビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物の中で、好ましい化合物の具体例を以下に示すが、本発明は、これらの化合物に限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 　　　（化合物１４）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 　　　
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 　　　
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 　　
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Figure JPOXMLDOC01-appb-C000095
 　　　　　　
　これらの化合物の精製はカラムクロマトグラフによる精製、シリカゲル、活性炭、活性白土などによる吸着精製、溶媒による再結晶や晶析法などによって行った。化合物の同定は、ＮＭＲ分析によって行なった。物性値として、融点、ガラス転移点（Ｔｇ）と仕事関数の測定を行った。融点は蒸着性の指標となるものであり、ガラス転移点（Ｔｇ）は薄膜状態の安定性の指標となるものであり、仕事関数は発光ホスト材料への適用への指標となるものである。
　融点とガラス転移点（Ｔｇ）は、粉体を用いて高感度示差走査熱量計（ブルカー・エイエックスエス製、ＤＳＣ３１００Ｓ）によって測定した。
　また仕事関数は、ＩＴＯ基板の上に１００ｎｍのサンプルの薄膜を作製して、大気中光電子分光装置（理研計器製、ＡＣ－３型）を用いて測定した。
　本発明の化合物の励起三重項レベルは、測定した燐光スペクトルより算出できる。燐光スペクトルは市販の分光光度計を用いて測定できる。一般的な燐光スペクトルの測定方法としてはサンプルを溶媒に溶解し、低温下励起光を照射して測定する方法（例えば、非特許文献５参照）、あるいは、サンプルをシリコン基板上に蒸着して薄膜とし、低温下励起光を照射して燐光スペクトルを測定する方法などがある（例えば、特許文献１参照）。励起三重項レベルは、燐光スペクトルの短波長側の第１ピークの波長あるいは短波長側の立ち上がり位置の波長を読み取り、下記の式に従って光のエネルギー値に換算することによって算出できる。励起三重項レベルは燐光発光体の三重項励起子の閉じ込めの指標となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000096
  　
　ここで、Ｅは光エネルギーの値を、ｈはプランク定数（６．６３×１０－３４Ｊｓ）を、ｃは光速（３．００×１０８ｍ／ｓ）を、λは燐光スペクトルの短波長側の立ち上がるところの波長（ｎｍ）を表す。そして、１ｅＶは１．６０×１０－１９Ｊとなる。
　本発明の有機ＥＬ素子の構造としては、基板上に順次に、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、陰極からなるもの、また、電子輸送層と陰極の間にさらに電子注入層を有するものがあげられる。これらの多層構造においては有機層を何層か省略することが可能であり、例えば基板上に順次に、陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極とすることや、陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極とすることもできる。
　前記発光層、前記正孔輸送層、前記電子輸送層においては、それぞれが２層以上積層された構造であっても良い。
　本発明の有機ＥＬ素子の陽極としては、ＩＴＯや金のような仕事関数の大きな電極材料が用いられる。本発明の有機ＥＬ素子の正孔注入層として、銅フタロシアニンに代表されるポルフィリン化合物のほか、ナフタレンジアミン誘導体、スターバースト型のトリフェニルアミン誘導体、分子中にトリフェニルアミン構造を３個以上、単結合またはヘテロ原子を含まない２価基で連結した構造を有するアリールアミン化合物などのトリフェニルアミン３量体および４量体、ヘキサシアノアザトリフェニレンのようなアクセプター性の複素環化合物や塗布型の高分子材料を用いることができる。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。
　本発明の有機ＥＬ素子の正孔輸送層として、ｍ－カルバゾリルフェニル基を含有する化合物のほか、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ジ（ｍ－トリル）－ベンジジン（以後、ＴＰＤと略称する）やＮ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ジ（α－ナフチル）－ベンジジン（以後、ＮＰＤと略称する）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラビフェニリルベンジジンなどのベンジジン誘導体、１，１－ビス［(ジ－４－トリルアミノ)フェニル］シクロヘキサン（以後、ＴＡＰＣと略称する）、種々のトリフェニルアミン３量体および４量体などを用いることができる。これらは、単独で成膜しても良いが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用しても良く、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としても良い。また、正孔の注入・輸送層として、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（以後、ＰＥＤＯＴと略称する）／ポリ（スチレンスルフォネート）（以後、ＰＳＳと略称する）などの塗布型の高分子材料を用いることができる。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。
　また、正孔注入層あるいは正孔輸送層において、該層に通常使用される材料に対し、さらにトリスブロモフェニルアミンヘキサクロルアンチモンをＰドーピングしたものや、ＴＰＤの構造をその部分構造に有する高分子化合物などを用いることができる。
　本発明の有機ＥＬ素子の電子阻止層として、４，４’,４’’－トリ（Ｎ－カルバゾリル）トリフェニルアミン（以後、ＴＣＴＡと略称する）、９，９－ビス［４－（カルバゾール－９－イル）フェニル］フルオレン、１，３－ビス（カルバゾール－９－イル）ベンゼン（以後、ｍＣＰと略称する）、２，２－ビス（４－カルバゾール－９－イルフェニル）アダマンタン(以後、Ａｄ－Ｃｚと略称する)などのカルバゾール誘導体、９－［４－（カルバゾール－９－イル）フェニル］－９－［４－（トリフェニルシリル）フェニル］－９Ｈ－フルオレンに代表されるトリフェニルシリル基とトリアリールアミン構造を有する化合物などの電子阻止作用を有する化合物を用いることができる。これらは、単独で成膜しても良いが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用しても良く、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としても良い。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。
　本発明の有機ＥＬ素子の発光層として、トリス（８－ヒドロキシキノリン）アルミニウム（以後、Ａｌｑ３と略称する）をはじめとするキノリノール誘導体の金属錯体の他、各種の金属錯体、アントラセン誘導体、ビススチリルベンゼン誘導体、ピレン誘導体、オキサゾール誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体などを用いることができる。また、発光層をホスト材料とドーパント材料とで構成しても良く、ホスト材料として本発明の一般式（１）で表されるビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物、ｍＣＰ、チアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ポリジアルキルフルオレン誘導体などを用いることができる。またドーパント材料としては、キナクリドン、クマリン、ルブレン、アントラセン、ペリレンおよびそれらの誘導体、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、アミノスチリル誘導体などを用いることができる。これらは、単独で成膜しても良いが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用しても良く、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としても良い。
　また、発光材料として燐光性の発光材料を使用することも可能である。燐光性の発光体としては、イリジウムや白金などの金属錯体の燐光発光体を使用することができる。Ｉｒ（ｐｐｙ）３などの緑色の燐光発光体、ＦＩｒｐｉｃ、ＦＩｒ６などの青色の燐光発光体、Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）などの赤色の燐光発光体などが用いられ、このときのホスト材料としては正孔注入・輸送性のホスト材料として、ＣＢＰやＴＣＴＡ、ｍＣＰなどのカルバゾール誘導体などを用いることができる。電子輸送性のホスト材料として、ｐ－ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン(以後、ＵＧＨ２と略称する)や２，２’,２’’－(１，３，５－フェニレン)－トリス（１－フェニル－１Ｈ－ベンズイミダゾール）（以後、ＴＰＢIと略称する）などを用いることができる。また、本発明の一般式（１）で表されるビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物がホスト材料として用いられてもよい。
　燐光性の発光材料のホスト材料へのドープは濃度消光を避けるため、発光層全体に対して1～３０重量パーセントの範囲で、共蒸着によってドープすることが好ましい。
　これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。
　また、本発明の化合物を用いて作製した発光層に、仕事関数の異なる化合物をホスト材料として用いて作製した発光層を隣接させて積層した構造の素子を作製することができる（例えば、非特許文献６参照）。
　本発明の有機ＥＬ素子の正孔阻止層として、本発明の一般式（１）で表されるビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物のほか、バソクプロイン（以後、ＢＣＰと略称する）などのフェナントロリン誘導体や、アルミニウム（III）ビス（２－メチル－８－キノリナート）－４－フェニルフェノレート（以後、ＢＡｌｑと略称する）などのキノリノール誘導体の金属錯体のほか、各種の希土類錯体、オキサゾール誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体など、正孔阻止作用を有する化合物を用いることができる。これらの材料は電子輸送層の材料を兼ねてもよい。これらは、単独で成膜しても良いが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用しても良く、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としても良い。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。
　本発明の有機ＥＬ素子の電子輸送層として、Ａｌｑ３、ＢＡｌｑをはじめとするキノリノール誘導体の金属錯体のほか、各種金属錯体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、カルボジイミド誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、シロール誘導体などを用いることができる。これらは、単独で成膜しても良いが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用しても良く、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としても良い。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。
　本発明の有機ＥＬ素子の電子注入層として、フッ化リチウム、フッ化セシウムなどのアルカリ金属塩、フッ化マグネシウムなどのアルカリ土類金属塩、酸化アルミニウムなどの金属酸化物などを用いることができるが、電子輸送層と陰極の好ましい選択においては、これを省略することができる。
　さらに、電子注入層あるいは電子輸送層において、該層に通常使用される材料に対し、さらにセシウムなどの金属をＮドーピングしたものを用いることができる。
　本発明の有機ＥＬ素子の陰極として、アルミニウムのような仕事関数の低い電極材料や、マグネシウム銀合金、マグネシウムインジウム合金、アルミニウムマグネシウム合金のような、より仕事関数の低い合金が電極材料として用いられる。
　以下、本発明の実施の形態について、実施例により具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
＜６，６’－ビス［３－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－６－メチルフェニル］－２，２’－ビピリジン（化合物１３）の合成＞
　窒素置換した反応容器に、４－ブロモ－２－クロロトルエン５０ｇ、カルバゾール４８．８ｇ、銅紛７．７ｇ、炭酸カリウム１００．１ｇ、ジメチルスルホキシド５．２ｍｌ、ドデシルベンゼン２０ｍｌを加えて加熱し、２００℃で４３時間撹拌を行った。８０℃まで冷却し、トルエン３５０ｍｌを加えた後、不溶物をろ過によって除去し、減圧下濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ（担体：シリカゲル、溶離液：ヘキサン）によって精製し、９－（３－クロロ－４－メチルフェニル）－９Ｈ－カルバゾール３４．４ｇ（収率４９％）の白色粉体を得た。
　得られた９－（３－クロロ－４－メチルフェニル）－９Ｈ－カルバゾール２０．０ｇ、酢酸カリウム１０．１ｇ、ビスピナコラトジボロン１９．２ｇ、１，４－ジオキサン６０ｍｌを窒素置換した反応容器に加え、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム１．２ｇ、トリシクロヘキシルホスフィン１．４ｇを加えて加熱し、９０℃で７２時間攪拌を行った。室温まで冷却し、水５０ｍｌを加えた後、クロロホルム１００ｍｌを加えて分液した。有機層を硫酸マグネシウムにより脱水した後、減圧下濃縮し、粗製物を得た。粗製物に対しメタノール３００ｍｌを用いた再結晶による精製を行い、さらにヘキサン４００ｍｌで洗浄することによって、９－（４－メチル－３－ピナコラトボリル－フェニル）－９Ｈ－カルバゾール９．３ｇ（収率３６％）の乳白色固体を得た。
　得られた９－（４－メチル－３－ピナコラトボリル－フェニル）－９Ｈ－カルバゾール８．０ｇ、６，６’－ジブロモ－２，２’－ビピリジン３．３ｇ、２Ｍ炭酸カリウム水溶液３１ｍｌ、トルエン６０ｍｌ、エタノール１５ｍｌ、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）０．６ｇを窒素置換した反応容器に加えて加熱し、７２℃で７時間撹拌した。室温まで冷却した後、メタノール３０ｍｌを加え、析出する粗製物をろ過によって採取した。粗製物をクロロホルム１２００ｍｌに溶解した後、シリカゲル１２．７ｇを用いた吸着精製を行った。減圧下濃縮を行って得られた固体をアセトン３０ｍｌで洗浄し、トルエン／メタノールの混合溶媒を用いた晶析による精製を行って、６，６’－ビス［３－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－６－メチルフェニル］－２，２’－ビピリジン（化合物１３）の白色粉体３．３４ｇ（収率４９％）を取得した。
　得られた白色粉体についてＮＭＲを使用して構造を同定した。１Ｈ－ＮＭＲ測定結果を図１に示した。
　１Ｈ－ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）で以下の３４個の水素のシグナルを検出した。δ（ｐｐｍ）＝８．５０（２Ｈ）、８．１５（４Ｈ）、７．８９（２Ｈ）、７．７７（２Ｈ）、７．６１－７．５０（１０Ｈ）、７．４３－７．４１（４Ｈ）、７．２９（４Ｈ）、２．６４（６Ｈ）。
＜６，６’－ビス［３－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－４－メチルフェニル］－２，２’－ビピリジン（化合物８６）の合成＞
　窒素置換した反応容器に、２－ブロモ－４－クロロトルエン４５ｇ、カルバゾール３６．６ｇ、銅紛７．０ｇ、炭酸カリウム９０．８ｇ、ジメチルスルホキシド４．７ｍｌ、ドデシルベンゼン２５ｍｌを加えて加熱し、２００℃で４４時間撹拌を行った。８０℃まで冷却し、トルエン４００ｍｌを加えた後、不溶物をろ過によって除去し、減圧下濃縮することによって粗製物を得た。粗製物にヘキサンを加えて粗製物を析出させ、ろ過によって採取した後、カラムクロマトグラフ（担体：シリカゲル、溶離液：ヘキサン）によって精製し、９－（３－クロロ－６－メチルフェニル）－９Ｈ－カルバゾール２０．３ｇ（収率３２％）の白色粉体を得た。
　得られた９－（３－クロロ－６－メチルフェニル）－９Ｈ－カルバゾール１７．３ｇ、酢酸カリウム８．７ｇ、ビスピナコラトジボロン１６．５ｇ、１，４－ジオキサン５０ｍｌを窒素置換した反応容器に加え、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム１．０ｇ、トリシクロヘキシルホスフィン１．２ｇを加えて加熱し、９０℃で５５時間攪拌を行った。室温まで冷却し、水４０ｍｌを加えた後、クロロホルム１２０ｍｌを加えて分液した。有機層を硫酸マグネシウムにより脱水した後、減圧下濃縮し、粗製物を得た。粗製物に対しメタノール２００ｍｌを用いた再結晶による精製を行い、さらにメタノール４００ｍｌで洗浄することによって、９－（６－メチル－５－ピナコラトボリル－フェニル）－９Ｈ－カルバゾール１３．４ｇ（収率５９％）の灰色固体を得た。
　得られた９－（６－メチル－５－ピナコラトボリル－フェニル）－９Ｈ－カルバゾール８．０ｇ、６，６’－ジブロモ－２，２’－ビピリジン３．２ｇ、２Ｍ炭酸カリウム水溶液３０ｍｌ、トルエン６０ｍｌ、エタノール１５ｍｌ、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）０．６ｇを窒素置換した反応容器に加えて加熱し、７２℃で４．５時間撹拌した。室温まで冷却した後、析出する粗製物をろ過によって採取した。粗製物をクロロホルム１４００ｍｌに溶解した後、ＮＨシリカゲル２１ｇを用いた吸着精製を行った。減圧下濃縮を行って得られた固体をアセトン６０ｍｌで洗浄することによって、６，６’－ビス［３－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－４－メチルフェニル］－２，２’－ビピリジン（化合物８６）の白色粉体６．０６ｇ（収率９０％）を取得した。
　得られた白色粉体についてＮＭＲを使用して構造を同定した。１Ｈ－ＮＭＲ測定結果を図２に示した。
　 １Ｈ－ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）で以下の３４個の水素のシグナルを検出した。δ（ｐｐｍ）＝８．５０（２Ｈ）、８．２５（２Ｈ）、８．２０（６Ｈ）、７．８３（２Ｈ）、７．７５（２Ｈ）、７．６０（２Ｈ）、７．４０（４Ｈ）、７．２９（４Ｈ）、７．１４（４Ｈ）、２．０３（６Ｈ）。
＜６，６’－ビス［４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－２、５－ジメチルフェニル］－２，２’－ビピリジン（化合物８７）の合成＞
　窒素置換した反応容器に、２，５－ジブロモ－ｐ－キシレン９１．２ｇ、カルバゾール３８．５ｇ、銅紛７．３ｇ、炭酸カリウム９５．５ｇ、ジメチルスルホキシド５．５ｍｌ、ドデシルベンゼン９０ｍｌを加えて加熱し、２００℃で４８時間撹拌を行った。８０℃まで冷却し、トルエン２５０ｍｌを加えた後、不溶物をろ過によって除去し、減圧下濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ（担体：シリカゲル、溶離液：ヘキサン）によって精製し、９－（４－ブロモ－２，５－ジメチルフェニル）－９Ｈ－カルバゾール２９．９ｇ（収率３７％）のアモルファス固体を得た。
　得られた９－（４－ブロモ－２，５－ジメチルフェニル）－９Ｈ－カルバゾール２８．１ｇ、酢酸カリウム２３．６ｇ、ビスピナコラトジボロン２４．４ｇ、１，４－ジオキサン７００ｍｌを窒素置換した反応容器に加え、［１，１’－ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン］パラジウムジクロリド３．９ｇを加えて加熱し、９０℃で２４時間攪拌を行った。室温まで冷却し、亜硫酸水素ナトリウム水９００ｍｌを加えた後、クロロホルム５００ｍｌを用いた抽出操作を２回繰り返した。有機層を合わせ硫酸マグネシウムにより脱水した後、減圧下濃縮し、粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ（担体：シリカゲル、溶離液：ヘキサン－トルエン）によって精製し、９－（２，５－ジメチル－４－ピナコラトボリル－フェニル）－９Ｈ－カルバゾール８．０ｇ（収率２３％）の灰色固体を得た。
　得られた９－（２，５－ジメチル－４－ピナコラトボリル－フェニル）－９Ｈ－カルバゾール８．０ｇ、６，６’－ジブロモ－２，２’－ビピリジン３．２ｇ、２Ｍ炭酸カリウム水溶液３０ｍｌ、トルエン６０ｍｌ、エタノール１５ｍｌ、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）０．６ｇを窒素置換した反応容器に加えて加熱し、７２℃で４．５時間撹拌した。室温まで冷却した後、析出する粗製物をろ過によって採取した。粗製物をクロロホルム１４００ｍｌに溶解した後、ＮＨシリカゲル２１ｇを用いた吸着精製を行った。減圧下濃縮を行って得られた固体をアセトン６０ｍｌで洗浄することによって、６，６’－ビス［４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－２、５－ジメチルフェニル］－２，２’－ビピリジン（化合物８７）の白色粉体５．４０ｇ（収率７７％）を取得した。
　得られた白色粉体についてＮＭＲを使用して構造を同定した。１Ｈ－ＮＭＲ測定結果を図３に示した。
　 １Ｈ－ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）で以下の３８個の水素のシグナルを検出した。δ（ｐｐｍ）＝８．５７（２Ｈ）、８．１８（４Ｈ）、７．９７（２Ｈ）、７．６４（２Ｈ）、７．６０（２Ｈ）、７．４３（４Ｈ）、７．３５（２Ｈ）、７．３１（４Ｈ）、７．１８（４Ｈ）、２．５４（６Ｈ）２．０４（６Ｈ）。
　本発明の化合物について、高感度示差走査熱量計（ブルカー・エイエックスエス製、ＤＳＣ３１００Ｓ）によってガラス転移点を求めた。
　　　　　　　　　　　　　　　　　ガラス転移点　
　本発明実施例１の化合物　　　　　１３２℃
　本発明実施例２の化合物　　　　　１３４℃
　本発明実施例３の化合物　　　　　１５９℃
　ｍＣＰ　　　　　　　　　　　　　５５℃
　本発明の化合物は１００℃以上のガラス転移点を有している。このことは、本発明の化合物において薄膜状態が安定であることを示すものである。
　本発明の化合物を用いて、ＩＴＯ基板の上に膜厚１００ｎｍの蒸着膜を作製して、大気中光電子分光装置（理研計器製、ＡＣ－３型）で仕事関数を測定した。
　　　　　　　　　　　　　　　　　仕事関数
　本発明実施例１の化合物　　　　　５．８７ｅＶ
　本発明実施例２の化合物　　　　　５．８９ｅＶ
　本発明実施例３の化合物　　　　　６．０１ｅＶ
　ＣＢＰ                          ６．００ｅＶ
　このように本発明の化合物は、発光ホストとして一般的に用いられるＣＢＰと比較し、好適なエネルギー準位を示している。
　本発明の化合物について、１．０×１０－５ｍｏｌ／Ｌの２－メチルテトラヒドロフラン溶液を調製した。調製した溶液を専用の石英管に入れ、純窒素を通気することによって酸素分を除き、さらに酸素分が混入しないようにセプタムラバーによる栓をした。７７Ｋに冷却した後、蛍光リン光分光光度計（堀場製作所製、ＦｌｕｏｒｏＭａｘ－４型）を用い、励起光を照射して燐光スペクトルを測定した。燐光スペクトルの短波長側の立ち上がり位置の波長を読み取り、該波長値を光のエネルギーに換算して励起三重項レベルを算出した。
　　　　　　　　　　　　　　　　　励起三重項レベル
　本発明実施例１の化合物　　　　　２．８４ｅＶ
　本発明実施例２の化合物　　　　　２．７９ｅＶ
　本発明実施例３の化合物　　　　　２．８５ｅＶ
　ＣＢＰ　　　　　　　　　　　　　２．５７ｅＶ
　ＦＩｒｐｉｃ　　　　　　　　　　２．６７ｅＶ
　このように本発明の化合物は一般的に用いられている青色リン光材料であるＦＩｒｐｉｃやＣＢＰがもつ三重項エネルギーより大きい値を有しており、発光層で励起された三重項エネルギーを充分閉じ込める能力を有している。
　有機ＥＬ素子は、図４に示すように、ガラス基板１上に透明陽極２としてＩＴＯ電極をあらかじめ形成したものの上に、正孔輸送層３、発光層４、電子輸送層５、電子注入層６、陰極（アルミニウム電極）７の順に蒸着して作製した。
　具体的には、膜厚１５０ｎｍのＩＴＯを成膜したガラス基板１を有機溶媒で洗浄した後に、酸素プラズマ処理にて表面を洗浄した。その後、このＩＴＯ電極付きガラス基板を真空蒸着機内に取り付け０．００１Ｐａ以下まで減圧した。
　続いて、ＩＴＯ電極（透明陽極２）を覆うように正孔輸送層３として、ＴＡＰＣを蒸着速度１．０Å／ｓｅｃで膜厚４０ｎｍとなるように形成した。この正孔輸送層３の上に、発光層４として本発明実施例１の化合物（化合物１３）と青色燐光発光体ＦＩｒｐｉｃを、蒸着速度比が本発明実施例１の化合物（化合物１３）：ＦＩｒｐｉｃ＝９４：６となる蒸着速度で二元蒸着を行い、膜厚３０ｎｍとなるように形成した。この発光層４の上に、電子輸送層５として前記ＴＰＢＩを蒸着速度１．０Å／ｓｅｃで膜厚４０ｎｍとなるように形成した。この電子輸送層５の上に、電子注入層６としてフッ化リチウムを蒸着速度０．１Å／ｓｅｃで膜厚０．５ｎｍとなるように形成した。最後に、アルミニウムを膜厚１５０ｎｍとなるように蒸着して陰極７を形成した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。
　本発明の実施例１の化合物（化合物１３）を使用して作製した有機ＥＬ素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表１にまとめて示した。
［比較例１］
　比較のために、実施例７における発光層４の材料として前記ｍＣＰと青色燐光発光体ＦＩｒｐｉｃを、蒸着速度比がｍＣＰ：ＦＩｒｐｉｃ＝９４：６となる蒸着速度で二元蒸着を行い、膜厚３０ｎｍとなるように形成した以外は実施例７と同様の条件で有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。
　作製した有機ＥＬ素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表１にまとめて示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000097
　表１に示す様に、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２の電流を流したときの駆動電圧は、ｍＣＰの６．８８Ｖに対して本発明実施例１の化合物（化合物１３）では５．９２Ｖと低電圧化した。また、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２の電流を流したときの電力効率は大きく向上した。
　以上のように、本発明の化合物は高い励起三重項レベルを有し、燐光発光体にエネルギーを良好に伝達し、燐光発光体の三重項励起子を完全に閉じ込めており、さらに薄膜安定性も良好であるので、発光層のホスト化合物として優れているといえる。
　本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、様々な修正や変更を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
　本出願は、２０１１年２月２５日出願の日本特許出願２０１１－０３９４０６に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明のビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物は、高い励起三重項レベルを有し、燐光発光体の三重項励起子を完全に閉じ込めることができ、薄膜安定性も良好なため、発光層のホスト化合物および正孔阻止性の化合物として優れている。また、該化合物を用いて有機ＥＬ素子を作製することにより、従来の有機ＥＬ素子の輝度と発光効率を格段に改良することができ、そのため、移動型電子製品の性能を向上させることができる。
１　ガラス基板
２　透明陽極
３　正孔輸送層
４　発光層
５　電子輸送層
６　電子注入層
７　陰極

Claims (10)

  1. 　下記一般式（１）で表される、ビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    （式中、Ａ１およびＡ２は、同一でも異なってもよくシアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ１～Ｒ２８は同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表す。）
  2. 　下記一般式（２）で表される、請求項１に記載のビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     （式中、Ａ１およびＡ２は、同一でも異なってもよくシアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ１～Ｒ２８は同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表す。）
  3. 　下記一般式（３）で表される、請求項１に記載のビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     （式中、Ａ１およびＡ２は、同一でも異なってもよくシアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ１～Ｒ２８は同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表す。）
  4. 　一対の電極とその間に挟まれた少なくとも一層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、下記一般式（１）で表されるビピリジル基とカルバゾール環を有する化合物が、少なくとも１つの有機層の構成材料として含まれる、有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     　　　　　 
    （式中、Ａ１およびＡ２は、同一でも異なってもよくシアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ１～Ｒ２８は同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表す。）
  5. 　前記した有機層が発光層であり、上記一般式（１）で表される化合物が、該発光層中に、構成材料として含まれる、請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  6. 　前記した有機層が正孔阻止層であり、上記一般式（１）で表される化合物が、該正孔阻止層中に、構成材料として含まれる、請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  7. 　一対の電極とその間に挟まれた、燐光性の発光材料を含有する発光層と少なくとも一層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、下記一般式（１）で表される化合物が、該発光層中に、構成材料として含まれる、有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
     　　　　　 
    （式中、Ａ１およびＡ２は、同一でも異なってもよくシアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ１～Ｒ２８は同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、トリフルオロメチル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表す。）
  8. 　請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、さらに燐光性の発光材料を含有する発光層を有する、有機エレクトロルミネッセンス素子。
  9. 　前記した有機層が正孔阻止層であり、上記一般式（１）で表される化合物が、該正孔阻止層中に、構成材料として含まれる、請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  10. 　前記した燐光性の発光材料がイリジウムまたは白金を含む金属錯体である、請求項７～９のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
     
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