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WO2014061546A1 - ベンゾインドロカルバゾール誘導体、それを用いた発光素子材料および発光素子 - Google Patents

ベンゾインドロカルバゾール誘導体、それを用いた発光素子材料および発光素子 Download PDF

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WO2014061546A1
WO2014061546A1 PCT/JP2013/077589 JP2013077589W WO2014061546A1 WO 2014061546 A1 WO2014061546 A1 WO 2014061546A1 JP 2013077589 W JP2013077589 W JP 2013077589W WO 2014061546 A1 WO2014061546 A1 WO 2014061546A1
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WO
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group
general formula
aryl
ring
substituted
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2013/077589
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English (en)
French (fr)
Inventor
松木真一
田中大作
池田武史
池田篤
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.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Priority to JP2013547769A priority patent/JP6123679B2/ja
Priority to US14/436,174 priority patent/US9825239B2/en
Priority to CN201380054417.XA priority patent/CN104736542B/zh
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Definitions

  • the present invention relates to a benzoindolocarbazole derivative suitably used for an organic electric field device such as a light emitting device capable of converting electric energy into light or an organic thin film solar cell. More specifically, light-emitting elements and organic electric field elements that can be used in fields such as display elements, flat panel displays, backlights, lighting, interiors, signs, signboards, electrophotographic machines, and optical signal generators, and benzoindolos used in them. It relates to a carbazole derivative.
  • This light emitting element is characterized by thin light emission with high luminance under a low driving voltage and multicolor light emission by selecting a fluorescent material.
  • the driving voltage of the element depends greatly on the carrier transport material that transports carriers such as holes and electrons to the light emitting layer.
  • amine skeletons for example, see Patent Documents 1 and 2
  • carbazole skeletons for example, see Patent Document 3
  • indolocarbazole skeletons for example, see Patent Document 4
  • a material having an amine skeleton has a high hole-transport property and is a useful skeleton, but the conjugation is excessively widened so that triplet energy is reduced. Therefore, it is insufficient as a material for confining triplet excitons from the phosphorescent light-emitting layer, and causes a decrease in light emission efficiency.
  • materials having a carbazole skeleton or an indolocarbazole skeleton are known to have high triplet levels, and are particularly used as materials for phosphorescent light emitting layers and materials for confining triplet excitons from the phosphorescent light emitting layers.
  • Has been proposed see, for example, Patent Document 5). Therefore, it is particularly suitably used in an element that requires high triplet energy, such as a green phosphorescent element.
  • having a high triplet energy generally increases the singlet energy, which inevitably tends to increase the ionization potential. Therefore, particularly in an element that does not require a large triplet energy, such as a fluorescent element and a red phosphorescent element, the driving voltage is increased, leading to a decrease in light emission efficiency and a deterioration in the durability of the element.
  • An object of the present invention is to provide an organic thin film light emitting device that solves the problems of the prior art and has improved luminous efficiency and durability.
  • the present invention is a benzoindolocarbazole derivative represented by the following general formula (1-1) or (1-2).
  • each of R 1 to R 24 may be the same or different, and is hydrogen, alkyl group, cycloalkyl group, heterocyclic group, amino group, alkenyl group, cycloalkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, alkylthio group, Selected from the group consisting of an aryl ether group, an aryl thioether group, an aryl group, a heteroaryl group, a halogen, a carbonyl group, a carboxyl group, an oxycarbonyl group and a carbamoyl group, a silyl group, and —P ( ⁇ O) R 25 R 26 .
  • R 25 and R 26 are an aryl group or a heteroaryl group. R 25 and R 26 may be condensed to form a ring.
  • L 1 to L 4 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted arylene group, or a substituted or unsubstituted heteroarylene group.
  • a 1 to A 4 each independently represents an amino group, an aryl group, a heterocyclic group, or a heteroaryl group.
  • an organic electroluminescence device having a low driving voltage, a high luminous efficiency, and a sufficient durability life.
  • each of R 1 to R 24 may be the same or different, and is hydrogen, alkyl group, cycloalkyl group, heterocyclic group, amino group, alkenyl group, cycloalkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, alkylthio group, Selected from the group consisting of an aryl ether group, an aryl thioether group, an aryl group, a heteroaryl group, a halogen, a carbonyl group, a carboxyl group, an oxycarbonyl group and a carbamoyl group, a silyl group, and —P ( ⁇ O) R 25 R 26 .
  • R 25 and R 26 are an aryl group or a heteroaryl group. R 25 and R 26 may be condensed to form a ring.
  • L 1 to L 4 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted arylene group, or a substituted or unsubstituted heteroarylene group.
  • a 1 to A 4 each independently represents an amino group, an aryl group, a heterocyclic group, or a heteroaryl group.
  • the alkyl group represents, for example, a saturated aliphatic hydrocarbon group such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, or a tert-butyl group, which is a substituent. It may or may not have.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group is not particularly limited, but is usually in the range of 1 to 20 and more preferably 1 to 8 in terms of availability and cost.
  • the cycloalkyl group represents, for example, a saturated alicyclic hydrocarbon group such as cyclopropyl, cyclohexyl, norbornyl, adamantyl, etc., which may or may not have a substituent.
  • carbon number of an alkyl group part is not specifically limited, Usually, it is the range of 3-20.
  • the heterocyclic group is, for example, an aliphatic ring having atoms other than carbon such as a pyran ring, a piperidine ring, or a cyclic amide, or two aromatic rings such as a phenoxazine ring, a phenothiazine ring, or a dihydroacridine ring.
  • a ring bridged by carbon atoms or heteroatoms is shown, which may or may not have a substituent.
  • the number of carbon atoms of the heterocyclic group is not particularly limited, but is usually in the range of 2 or more and 20 or less.
  • the amino group may or may not have a substituent.
  • substituents include an alkyl group, an aryl group, and a heteroaryl group, and these substituents may be further substituted. .
  • alkenyl group refers to an unsaturated aliphatic hydrocarbon group containing a double bond such as a vinyl group, an allyl group, or a butadienyl group, which may or may not have a substituent.
  • carbon number of an alkenyl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 2-20.
  • the cycloalkenyl group refers to an unsaturated alicyclic hydrocarbon group containing a double bond such as a cyclopentenyl group, a cyclopentadienyl group, or a cyclohexenyl group, which may have a substituent. You don't have to. Although carbon number of a cycloalkenyl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 2-20.
  • the alkynyl group indicates, for example, an unsaturated aliphatic hydrocarbon group containing a triple bond such as an ethynyl group, which may or may not have a substituent.
  • carbon number of an alkynyl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 2-20.
  • the alkoxy group refers to, for example, a functional group having an aliphatic hydrocarbon group bonded through an ether bond such as a methoxy group, an ethoxy group, or a propoxy group, and the aliphatic hydrocarbon group may have a substituent. It may not have.
  • carbon number of an alkoxy group is not specifically limited, Preferably it is the range of 1-20.
  • the alkylthio group is a group in which an oxygen atom of an ether bond of an alkoxy group is substituted with a sulfur atom.
  • the hydrocarbon group of the alkylthio group may or may not have a substituent. Although carbon number of an alkylthio group is not specifically limited, Preferably it is the range of 1-20.
  • An aryl ether group refers to a functional group to which an aromatic hydrocarbon group is bonded via an ether bond, such as a phenoxy group, and the aromatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Good. Although carbon number of an aryl ether group is not specifically limited, Preferably, it is the range of 6-40.
  • the aryl thioether group is a group in which an oxygen atom of an ether bond of an aryl ether group is substituted with a sulfur atom.
  • the aromatic hydrocarbon group in the aryl ether group may or may not have a substituent. Although carbon number of an aryl ether group is not specifically limited, Preferably, it is the range of 6-40.
  • the aryl group refers to, for example, an aromatic hydrocarbon group such as a phenyl group, a biphenyl group, a fluorenyl group, a phenanthryl group, a triphenylenyl group, or a terphenyl group.
  • the aryl group may or may not have a substituent. Although carbon number of an aryl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 6-40.
  • a heteroaryl group is a ring having one or more atoms other than carbon such as furanyl group, thiophenyl group, pyridyl group, pyrazinyl group, pyrimidinyl group, triazinyl group, benzofuranyl group, benzothiophenyl group, indolyl group in the ring.
  • carbon number of heteroaryl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 2-30.
  • carbon number of heteroaryl group is not specifically limited, Preferably it is the range of 2-30.
  • Halogen refers to an atom selected from fluorine, chlorine, bromine and iodine.
  • the carbonyl group, carboxyl group, oxycarbonyl group, carbamoyl group and phosphine oxide group may or may not have a substituent.
  • substituents include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and a heteroaryl group, and these substituents may be further substituted.
  • the silyl group refers to, for example, a functional group having a bond to a silicon atom such as a trimethylsilyl group, which may or may not have a substituent.
  • carbon number of a silyl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 3-20.
  • the number of silicon is usually in the range of 1 to 6.
  • the arylene group is a divalent group derived from an aryl group, and examples thereof include a phenylene group, a naphthylene group, a biphenylene group, a fluorenylene group, a phenanthrylene group, a terphenylene group, an anthracenylene group, and a pyrenylene group. These may or may not have a substituent.
  • the carbon number of the arylene group is not particularly limited, but is usually in the range of 6 or more and 40 or less. Moreover, when an arylene group has a substituent, it is preferable that carbon number is 6 or more and 60 or less including a substituent.
  • a heteroarylene group is an aromatic group having one or more atoms other than carbon, such as a pyridyl group, a quinolinyl group, a pyrimidinyl group, a pyrazinyl group, a naphthyridyl group, a dibenzofuranyl group, a dibenzothiophenyl group, and a carbazolyl group.
  • a divalent or trivalent group derived from a group is shown, which may or may not have a substituent.
  • the number of carbon atoms of the heteroarylene group is not particularly limited, but is preferably in the range of 2-30.
  • N4'-di (naphthalen-1-yl) -N4, N4'-diphenyl- [1,1'-biphenyl] -4,4 is a material that is widely known as a material having an amine skeleton.
  • NPD '-diamine
  • NPD has excellent ion injection potential because of its low ionization potential, and naphthalene is substituted on the nitrogen atom, so that conjugation is widened and hole transportability is high, but its luminous efficiency is low because of its low triplet energy. There was a problem of being low. There is also a problem that the glass transition temperature affecting the durability of the device is low.
  • the structure of NPD is shown below.
  • 9,9'-diphenyl-9H, 9'H-3,3'-bicarbazole and 1,3-di (9H-carbazol-9-yl) benzene (abbreviation: mCP) have a high triplet level.
  • mCP 1,3-di (9H-carbazol-9-yl) benzene
  • it is a general-purpose material as an exciton blocking material, it has a problem of poor hole injection due to its large ionization potential, and poor hole transportability due to its small conjugation spread, resulting in high driving voltage. It was.
  • the structures of 9,9'-diphenyl-9H, 9'H-3,3'-bicarbazole and mCP are shown below.
  • the compound having an indolocarbazole skeleton disclosed in Patent Document 4 also has a higher hole transportability than the conventional carbazole skeleton, but has a large ionization potential and a poor hole injection property. There was a problem that became high.
  • An example of the compound described in Patent Document 4 is shown below.
  • the compounds having an indolocarbazole skeleton have low hole injection / transport characteristics, the proportion of holes entering the light-emitting layer is small compared to electrons entering from the electron-transport layer, and the present inventors We thought that the loss of charge balance would lead to a decrease in device performance.
  • the present inventors have increased the conjugation and reduced the ionization potential by changing the central skeleton of indolocarbazole to naphthophthalene-substituted benzoindolocarbazole skeleton. I found it to improve.
  • the benzoindolocarbazole skeleton has a condensed ring structure that is different from that of the conventional amine skeleton, and the molecular movement is small even in an excited state. Therefore, the benzoindolocarbazole skeleton is higher than conventional amine hole transport materials such as NPD. Term energy can be maintained.
  • the group that substitutes on the nitrogen atom tends to stand perpendicular to the benzoindolocarbazole skeleton. Therefore, a high glass transition temperature is obtained and the stability of the thin film is improved.
  • the benzoindolocarbazole derivative represented by the general formula (1-1) or (1-2) has high planarity in the benzoindolocarbazole skeleton, and has high hole transportability because the molecules overlap each other well. .
  • the electronic influence varies depending on the position of the nitrogen atom of the benzoindolocarbazole skeleton, and if it exists in the para position relative to the central benzene ring, the effect of reducing the ionization potential is high. Therefore, (1-2) is preferable from the viewpoint of further increasing the hole injection property.
  • (1-1) is preferable because it can be easily synthesized.
  • L 1 to L 4 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted arylene group, or a substituted or unsubstituted group.
  • a heteroarylene group an unsubstituted arylene group or a heteroarylene group is preferable from the viewpoint that conjugation is not extended too much.
  • an arylene group having a smaller electronic effect is preferable, and a phenylene group having an appropriate molecular weight is most preferable.
  • a 1 to A 4 are each independently an amino group, an aryl group, a heterocyclic group or a heteroaryl group, and at least one of them is any of the groups represented by the general formulas (2) to (7) It is preferable that
  • R 27 to R 28 may be the same or different and are selected from the group consisting of an aryl group, a heteroaryl group, a polycyclic aromatic hydrocarbon group, and a polycyclic aromatic heterocyclic group.
  • any one of L 1 to L 2 in the general formula (1-1) is connected to any one of L 3 to L 4 in the general formula (1-2).
  • R 27 to R 28 are each preferably an aryl group because it has an appropriate molecular weight, has little electronic influence, and can expand conjugation. From the viewpoint of maintaining higher triplet energy, a phenyl group, biphenyl Group, a dimethylfluorenyl group is preferred. These substituents may further have a substituent. When the substituent is present, an alkyl group that does not affect the spread of conjugation is preferable, and a methyl group is particularly preferable. In addition, at the position of *, any one of L 1 to L 2 in the general formula (1-1) and any of L 3 to L 4 in the general formula (1-2) is connected. This means that the nitrogen atom of the formula (2) is directly linked to any one of L 1 to L 2 in the general formula (1-1) or L 3 to L 4 in the general formula (1-2). .
  • L 1 and L 2 in the general formula (1-1) or L 3 and L 4 in the general formula (1-2) are preferably arylene groups from the viewpoint of synthesis, and among them, a phenylene group or a biphenylene group from the viewpoint of molecular weight. Groups are preferred.
  • the general formula (2) is linked to these groups, the nitrogen atom of the general formula (2) is in the para position in the case of a phenylene group and in the 4- (4-aminophenyl) phenyl skeleton in the case of a biphenylene group. Such connection is preferable because the ionization potential is reduced.
  • each of R 29 to R 38 may be the same or different and is hydrogen, alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, heterocyclic group, alkenyl group, cycloalkenyl group, alkynyl group, halogen, carbonyl group, carboxyl Selected from the group consisting of a group, an oxycarbonyl group, a carbamoyl group, a silyl group, and —P ( ⁇ O) R 39 R 40 .
  • R 39 and R 40 are an aryl group or a heteroaryl group.
  • R 39 and R 40 may be condensed to form a ring. However, at any one position of R 29 to R 38 , any one of L 1 to L 2 in the general formula (1-1) and any of L 3 to L 4 in the general formula (1-2) Connect with heels.
  • the conjugation expands more than the phenyl group, so that the benzoindolo represented by the general formula (1-1) or (1-2)
  • the carrier transport property of the carbazole derivative is improved.
  • molecular weight is moderate and the stability of a thin film improves because the glass transition temperature of a compound becomes high, it is preferable.
  • R 29 to R 38 are preferably hydrogen, an alkyl group, or a phenyl group from the viewpoint of molecular weight.
  • R 30 is a phenyl group, because the benzene rings included in the general formula (3) are in meta positions with each other, so that a reduction in triplet energy is suppressed.
  • one of L 1 to L 2 in the general formula (1-1) and one of L 3 to L 4 in the general formula (1-2) are connected. Is preferred.
  • one of the carbon atoms connected to R 29 to R 38 is any one of L 1 to L 2 and the general formula (1-2). In the above, it is directly connected to any one of L 3 to L 4 . This point is common in the following description.
  • each of R 41 to R 48 may be the same or different, and is hydrogen, alkyl group, cycloalkyl group, heterocyclic ring, amino group, alkenyl group, cycloalkenyl group, alkynyl group, halogen, carbonyl group, carboxyl group , An oxycarbonyl group, a carbamoyl group, a silyl group, and —P ( ⁇ O) R 49 R 50 .
  • R 49 and R 50 are an aryl group or a heteroaryl group.
  • R 49 and R 50 may be condensed to form a ring.
  • Ar 1 represents a substituted or unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted heteroaryl group.
  • L 5 represents CH 2 , N—Ar 2 , an oxygen atom, or a sulfur atom.
  • L 5 is CH 2
  • at least one of the hydrogen atoms may be replaced with an alkyl group.
  • Ar 2 represents a substituted or unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted heteroaryl group.
  • any one of L 1 to L 2 in the general formula (1-1) and L 3 to L in the general formula (1-2) Connect with any one of 4 .
  • the group represented by the general formula (4) is a dihydroacridinyl group when L 5 is CH 2, a dihydrophenazinyl group when N 5 Ar 2, a phenoxazinyl group when it is an oxygen atom, a sulfur atom In some cases, it becomes a phenothiazinyl group, and among them, a dihydroacridinyl group having the highest electron donating property and improving the hole injecting property and hole transporting property is particularly preferable. Furthermore, in the case of a dihydroacridinyl group, it is preferable that at least one of the hydrogen atoms of CH 2 as L 5 is replaced with an alkyl group, since the electron donating property is further increased.
  • both of the hydrogen atoms are replaced by alkyl groups.
  • alkyl groups a methyl group having an appropriate molecular weight is preferable.
  • Ar 1 and Ar 2 have an appropriate molecular weight, have little electronic influence, and can expand conjugation, but an aryl group is most preferable, but among aryl groups, a phenyl group is more preferable from the viewpoint of molecular weight.
  • any one of L 1 to L 2 or any one of L 3 to L 4 at any one position of R 41 to R 48 has the same meaning as described above.
  • any of L 1 ⁇ L 2 at the position of Ar 1, or L 3 and is connected with any of the ⁇ L 4, that any position and L 1 or the like of elements constituting the Ar 1 is directly connected Say.
  • Ar 1 is a phenyl group, it means that one of the carbon atoms constituting the phenyl group is directly linked to L 1 or the like. This point is common in the following description.
  • L 1 and L 2 in the general formula (1-1) or L 3 and L 4 in the general formula (1-2) are preferably arylene groups from the viewpoint of synthesis, and among them, a phenylene group or a biphenylene group from the viewpoint of molecular weight. Groups are preferred.
  • general formula (4) is linked to these groups, it is the para position in the case of a phenylene group, the para position of the terminal phenyl group in the case of a biphenylene group, and the para position of the nitrogen atom in general formula (4).
  • R 42 , R 43 , R 46 or R 47 are preferably connected because an effect of reducing the ionization potential can be obtained.
  • R 42 and R 47 are those in the para position of the nitrogen atom when L 5 is N—Ar 2 . Further, from the viewpoint of synthesis, it is more preferable to link with L 1 in the general formula (1-1) and L 3 in the general formula (1-2).
  • each of R 51 to R 58 may be the same or different and is hydrogen, alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, heterocyclic group, alkenyl group, cycloalkenyl group, alkynyl group, halogen, carbonyl group, carboxyl Selected from the group consisting of a group, an oxycarbonyl group, a carbamoyl group, a silyl group, and —P ( ⁇ O) R 59 R 60 .
  • R 59 and R 60 are an aryl group or a heteroaryl group.
  • R 59 and R 60 may be condensed to form a ring.
  • L 6 represents CH 2 , N—Ar 3 , an oxygen atom, or a sulfur atom.
  • Ar 3 represents a substituted or unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted heteroaryl group.
  • L 6 is CH 2
  • at least one of the hydrogen atoms may be replaced with an alkyl group.
  • any one of L 1 to L 2 in the general formula (1-1) and any of L 3 to L 4 in the general formula (1-2) Connect with heels.
  • the group represented by the general formula (5) is a fluorenyl group when L 6 is CH 2, a carbazolyl group when N—Ar 3, a dibenzofuranyl group when an oxygen atom, and a dibenzothiophenyl group when it is a sulfur atom, Among these, a fluorenyl group or a carbazolyl group is preferable because it has a high electron donating property and a small ionization potential, thereby increasing the hole injecting property. Further, in the case of a fluorenyl group, it is preferable that both of the hydrogen atoms of CH 2 as L 6 are replaced with an alkyl group, particularly a methyl group, since the electron donating property is further increased.
  • Ar 3 has a moderate molecular weight, has little electronic influence and can expand conjugation, and is most preferably an aryl group.
  • aryl groups a phenyl group is more preferable from the viewpoint of molecular weight.
  • L 1 and L 2 in the general formula (1-1) or L 3 and L 4 in the general formula (1-2) are preferably arylene groups from the viewpoint of synthesis, and among them, a phenylene group or a biphenylene group from the viewpoint of molecular weight. Groups are preferred.
  • general formula (5) is linked to these groups, it is in the para position in the case of a phenylene group, in the para position of the terminal phenyl group in the case of a biphenylene group, and in the para position of the hetero atom in general formula (5).
  • R 52 or R 57 is preferably connected because an effect of reducing the ionization potential can be obtained.
  • R 52 and R 57 are para-positions of the hetero atom when L 6 is other than CH 2 . Further, from the viewpoint of synthesis, it is more preferable to link with L 1 in the general formula (1-1) and L 3 in the general formula (1-2).
  • ring B represents a substituted or unsubstituted condensed aromatic hydrocarbon ring, a substituted or unsubstituted monocyclic aromatic heterocyclic ring, or a substituted or unsubstituted condensed aromatic heterocyclic ring.
  • R 61 to R 64 may be the same as or different from each other, and hydrogen, alkyl group, cycloalkyl group, heterocyclic group, alkenyl group, cycloalkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, alkylthio group, aryl ether group, aryl thioether Selected from the group consisting of a group, an aryl group, a heteroaryl group, a halogen, a carbonyl group, a carboxyl group, an oxycarbonyl group and a carbamoyl group, a silyl group, and —P ( ⁇ O) R 65 R 66 .
  • R 65 and R 66 are an aryl group or a heteroaryl group.
  • R 65 and R 66 may be condensed to form a ring.
  • Ar 4 represents a substituted or unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted heteroaryl group. However, at any one position of R 61 to R 64 , Ar 4 and ring B, any one of L 1 to L 2 in the general formula (1-1) and L in the general formula (1-2) 3 and any one of the ⁇ L 4, connecting.
  • ring B preferably has a structure represented by any of the following general formulas (A) to (D).
  • the ring B has a structure represented by any of the following general formulas (A) to (D)
  • high carrier mobility is expressed. As a result, the driving voltage of the light emitting element can be reduced, and the light emission efficiency can be improved.
  • Ar 4 has an appropriate molecular weight, has little electronic influence and can expand conjugation, and is most preferably an aryl group. Among aryl groups, a phenyl group is more preferable from the viewpoint of molecular weight.
  • any one of L 1 to L 2 in the general formula (1-1) and L 3 to L 4 in the general formula (1-2) Connecting with any of the above means the same as described above.
  • connecting to any of L 1 to L 2 or any of L 3 to L 4 at the position of ring B means that any position of an element constituting ring B is directly connected to L 1 or the like.
  • ring B is a benzene ring, it means that one of the carbon atoms constituting the benzene ring is directly connected to L 1 or the like. This point is common in the following description.
  • L 1 and L 2 in the general formula (1-1) or L 3 and L 4 in the general formula (1-2) are preferably arylene groups from the viewpoint of synthesis, and among them, a phenylene group or a biphenylene group from the viewpoint of molecular weight. Groups are preferred.
  • general formula (6) is linked to these groups, it is in the para position in the case of a phenylene group, in the para position of the terminal phenyl group in the case of a biphenylene group, and in the para position of the nitrogen atom in general formula (6).
  • R 63 is preferably connected because an effect of reducing the ionization potential can be obtained. Further, from the viewpoint of synthesis, it is more preferable to link R 63 of the general formula (6), L 1 in the general formula (1-1), and L 3 in the general formula (1-2).
  • each of R 67 to R 72 may be the same or different and is hydrogen, alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, heterocyclic group, alkenyl group, cycloalkenyl group, alkynyl group, halogen, carbonyl group, carboxyl Selected from the group consisting of a group, an oxycarbonyl group, a carbamoyl group, a silyl group, and —P ( ⁇ O) R 73 R 74 .
  • R 73 and R 74 are an aryl group or a heteroaryl group.
  • R 73 and R 74 may be condensed to form a ring.
  • R 68 to R 72 may form a ring with adjacent substituents.
  • L 7 represents a single bond, a substituted or unsubstituted arylene group or a substituted or unsubstituted heteroarylene group.
  • X 1 to X 5 each represent a carbon atom or a nitrogen atom. In the case of a nitrogen atom, R 68 to R 72 as substituents on the nitrogen atom do not exist. In X 1 to X 5 , the number of nitrogen atoms is 1 to 4. However, R 67 is connected to any one of L 1 to L 2 in the general formula (1-1) and to any one of L 3 to L 4 in the general formula (1-2). C 1 is a carbon atom.
  • substitution of a group containing a nitrogen atom in the six-membered ring leads to an increase in the electron affinity of the molecule and improves the electron injection property. Therefore, it is particularly preferable to use it for a light emitting layer which is required to transport both holes and electrons.
  • L 7 is preferably a single bond, a phenylene group or a pyridylene group from the viewpoint of molecular weight.
  • X 1 to X 5 it is particularly preferable that X 1 , X 2 and X 4 are nitrogen atoms because the six-membered ring becomes a triazine skeleton, the electron affinity is large, and the electron injection is facilitated.
  • R 68 to R 72 may form a ring with adjacent substituents. For example, the following structures are preferred.
  • R 67 is connected to any one of L 1 to L 2 in the general formula (1-1) and any one of L 3 to L 4 in the general formula (1-2). Means the same.
  • the groups represented by the general formulas (2) to (7) are not particularly limited, but specific examples include the following.
  • R 1 to R 24 are most preferably all hydrogen in consideration of the availability of raw materials and the cost of synthesis.
  • R 1 to R 24 are groups other than hydrogen, an alkyl group, a cycloalkyl group, or an alkoxy group is preferable as a group that does not lower the triplet level and has little effect of increasing the ionization potential. These groups may be further substituted.
  • benzoindolocarbazole derivative represented by the general formula (1-1) or (1-2) is not particularly limited, but specific examples include the following. The following are examples, and compounds other than those specified here are also preferably used as long as they are represented by the general formula (1-1) or (1-2).
  • a known method can be used for the synthesis of a compound having a benzoindolocarbazole skeleton as described above.
  • a method of synthesizing benzoindolocarbazole for example, a compound produced by Suzuki coupling of a boronic ester of a benzocarbazole derivative using a palladium or copper catalyst and a halogenated nitrobenzene is used as a high-boiling solvent such as orthodichlorobenzene.
  • a high-boiling solvent such as orthodichlorobenzene.
  • Examples of the method for introducing a substituent onto N of benzoindolocarbazole include a method using a coupling reaction between a benzoindolocarbazole derivative and a halide using a palladium or copper catalyst, but is not limited thereto. Is not to be done.
  • 5-phenyl-5,14-dihydrobenzo [a] indolo [3,2-c] carbazole are shown below.
  • a benzoindolocarbazole derivative represented by the general formula (1-1) or (1-2) is suitably used as a light emitting device material.
  • the light emitting device material in the present invention represents a material used for any layer of the light emitting device, and as described later, in the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting layer and / or the electron transport layer.
  • the materials used for the cathode protective film are also included.
  • the light emitting device of the present invention has an anode and a cathode and an organic layer interposed between the anode and the cathode, and the organic layer emits light by electric energy.
  • the layer structure between the anode and the cathode is composed of only the light emitting layer, 1) light emitting layer / electron transport layer, 2) hole transport layer / light emitting layer, and 3) hole transport.
  • Layer / light emitting layer / electron transport layer 4) hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer, 5) hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer, 6) hole A laminated structure such as injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer can be mentioned.
  • Each of the layers may be either a single layer or a plurality of layers, and may be doped.
  • the benzoindolocarbazole derivative represented by the general formula (1-1) or (1-2) may be used in any of the above layers in the light emitting device, but is particularly preferably used in the hole transport layer.
  • the anode and the cathode have a role of supplying a sufficient current for light emission of the device, and it is desirable that at least one of them is transparent or translucent in order to extract light.
  • the anode formed on the substrate is a transparent electrode.
  • the material used for the anode is a material that can efficiently inject holes into the organic layer and is transparent or translucent to extract light, zinc oxide, tin oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), zinc oxide
  • conductive metal oxides such as indium (IZO), metals such as gold, silver and chromium, inorganic conductive materials such as copper iodide and copper sulfide, and conductive polymers such as polythiophene, polypyrrole and polyaniline
  • ITO glass or Nesa glass it is particularly desirable to use ITO glass or Nesa glass.
  • These electrode materials may be used alone, or a plurality of materials may be laminated or mixed.
  • the resistance of the transparent electrode is not limited as long as a current sufficient for light emission of the element can be supplied, but it is desirable that the resistance be low from the viewpoint of power consumption of the element.
  • an ITO substrate with a resistance of 300 ⁇ / ⁇ or less will function as a device electrode, but since it is now possible to supply a substrate with a resistance of approximately 10 ⁇ / ⁇ , use a substrate with a low resistance of 20 ⁇ / ⁇ or less. Is particularly desirable.
  • the thickness of ITO can be arbitrarily selected according to the resistance value, but is usually used in a range of 45 to 300 nm.
  • the light emitting element is preferably formed over a substrate.
  • a glass substrate such as soda glass or non-alkali glass is preferably used.
  • the thickness of the glass substrate it is sufficient that the thickness is sufficient to maintain the mechanical strength.
  • alkali-free glass is preferred because it is better that there are fewer ions eluted from the glass.
  • soda lime glass provided with a barrier coat such as SiO 2 is also commercially available and can be used.
  • the substrate need not be glass, and for example, an anode may be formed on a plastic substrate.
  • the ITO film forming method is not particularly limited, such as an electron beam method, a sputtering method, and a chemical reaction method.
  • the material used for the cathode is not particularly limited as long as it can efficiently inject electrons into the light emitting layer.
  • metals such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, aluminum, and indium, or alloys and multilayer stacks of these metals with low work function metals such as lithium, sodium, potassium, calcium, and magnesium Is preferred.
  • aluminum, silver, and magnesium are preferable as the main component from the viewpoints of electrical resistance, ease of film formation, film stability, luminous efficiency, and the like.
  • magnesium and silver are preferable because electron injection into the electron transport layer and the electron injection layer in the present invention is facilitated and low voltage driving is possible.
  • metals such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, aluminum and indium, or alloys using these metals, inorganic materials such as silica, titania and silicon nitride, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride
  • an organic polymer compound such as a hydrocarbon polymer compound is laminated on the cathode as a protective film layer.
  • the protective film layer is selected from materials that are light transmissive in the visible light region.
  • the production method of these electrodes is not particularly limited, such as resistance heating, electron beam, sputtering, ion plating and coating.
  • the hole injection layer is a layer inserted between the anode and the hole transport layer.
  • the hole injection layer may be either a single layer or a plurality of layers stacked.
  • the presence of a hole injection layer between the hole transport layer and the anode is preferable because it not only drives at a lower voltage and improves the durability life, but also improves the carrier balance of the device and the light emission efficiency.
  • the material used for the hole injection layer is not particularly limited.
  • a compound represented by the general formula (1-1) or (1-2) can also be used.
  • a benzidine derivative, a star has a shallower HOMO level than the compound represented by the general formula (1-1) or (1-2), and smoothly injects and transports holes from the anode to the hole transport layer.
  • a burst arylamine-based material group is more preferably used.
  • the materials may be used alone or as a mixture of two or more materials.
  • a plurality of materials may be stacked to form a hole injection layer.
  • the hole injection layer is composed of an acceptor compound alone or that the hole injection material is doped with an acceptor compound so that the above-described effects can be obtained more remarkably.
  • An acceptor compound is a material that forms a charge transfer complex with a material that forms a hole-injecting layer in contact with a hole-transporting layer when used as a single-layer film and a material that forms a hole-injecting layer when used as a doped layer. When such a material is used, the conductivity of the hole injection layer is improved, which contributes to lowering of the driving voltage of the device, and the effects of improving the light emission efficiency and improving the durability life can be obtained.
  • acceptor compounds include metal chlorides such as iron (III) chloride, aluminum chloride, gallium chloride, indium chloride, antimony chloride, metal oxides such as molybdenum oxide, vanadium oxide, tungsten oxide, ruthenium oxide, A charge transfer complex such as tris (4-bromophenyl) aminium hexachloroantimonate (TBPAH).
  • metal chlorides such as iron (III) chloride, aluminum chloride, gallium chloride, indium chloride, antimony chloride, metal oxides such as molybdenum oxide, vanadium oxide, tungsten oxide, ruthenium oxide,
  • a charge transfer complex such as tris (4-bromophenyl) aminium hexachloroantimonate (TBPAH).
  • organic compounds having a nitro group, cyano group, halogen or trifluoromethyl group in the molecule quinone compounds, acid anhydride compounds, fullerenes, and the like are also preferably used.
  • these compounds include hexacyanobutadiene, hexacyanobenzene, tetracyanoethylene, tetracyanoquinodimethane (TCNQ), tetrafluorotetracyanoquinodimethane (F4-TCNQ), a radiane derivative, p-fluoranil, p-chloranil, p-bromanyl, p-benzoquinone, 2,6-dichlorobenzoquinone, 2,5-dichlorobenzoquinone, tetramethylbenzoquinone, 1,2,4,5-tetracyanobenzene, o-dicyanobenzene, p-dicyano Benzene, 1,4-dicyanotetrafluorobenzene, 2,3-dichloro-5,6-dicyanobenzoquinone, p-dinitrobenzene, m-dinitrobenzene, o-dinitrobenzene,
  • the hole injection layer is composed of an acceptor compound alone or when the hole injection layer is doped with an acceptor compound, the hole injection layer may be a single layer, A plurality of layers may be laminated.
  • the hole transport layer is a layer that transports holes injected from the anode to the light emitting layer.
  • the hole transport layer may be a single layer or may be configured by laminating a plurality of layers.
  • the benzoindolocarbazole derivative represented by the general formula (1-1) or (1-2) has an ionization potential of 5.1 to 6.0 eV (measured value of deposited film AC-2 (RIKEN Keiki)), high triplex Since it has a term energy level, high hole transportability and thin film stability, it is preferably used for a hole injection layer and a hole transport layer of a light-emitting element. Since the general formula (1-1) or (1-2) has a high triplet energy, it is preferably used as a hole transport material of an element using a triplet light emitting material.
  • a conventional hole transport material having a benzidine skeleton has a low triplet level, and if it is in direct contact with a light-emitting layer containing a triplet light-emitting material, leakage of triplet energy occurs and the light emission efficiency decreases. This is because the benzoindolocarbazole derivative represented by the formula (1-1) or (1-2) has a high triplet energy and does not cause such a problem.
  • the hole transport layer containing the benzoindolocarbazole derivative represented by the general formula (1-1) or (1-2) is in direct contact with the light emitting layer. Is preferred. This is because the benzoindolocarbazole derivative represented by the general formula (1-1) or (1-2) has a high electron blocking property and can prevent intrusion of electrons flowing out from the light emitting layer. Furthermore, since the benzoindolocarbazole derivative represented by the general formula (1-1) or (1-2) has a high triplet energy, it also has an effect of confining the excitation energy of the triplet light emitting material. Yes.
  • the hole transport layer containing the benzoindolocarbazole derivative represented by the general formula (1-1) or (1-2) is in direct contact with the light-emitting layer.
  • the hole transport layer containing the benzoindolocarbazole derivative represented by the general formula (1-1) or (1-2) is in direct contact with the light-emitting layer.
  • it is.
  • the hole transport layer may be composed of only the benzoindolocarbazole derivative represented by the general formula (1-1) or (1-2), and other materials may be mixed within a range not impairing the effects of the present invention. May be.
  • other materials for example, 4,4′-bis (N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino) biphenyl (TPD), 4,4′-bis (N- (1 -Naphthyl) -N-phenylamino) biphenyl (NPD), 4,4'-bis (N, N-bis (4-biphenylyl) amino) biphenyl (TBDB), bis (N, N'-diphenyl-4-amino) Benzidine derivatives such as phenyl) -N, N-diphenyl-4,4′-diamino-1,1′-biphenyl (TPD232), 4,4 ′, 4 ′′ -tris (3-methylphenyl (phenyl)
  • the light emitting layer may be either a single layer or a plurality of layers, each formed by a light emitting material (host material, dopant material), which may be a mixture of a host material and a dopant material or a host material alone, It may be a mixture of two types of host materials and one type of dopant material. That is, in the light emitting element of the present invention, only the host material or the dopant material may emit light in each light emitting layer, or both the host material and the dopant material may emit light. From the viewpoint of efficiently using electric energy and obtaining light emission with high color purity, the light emitting layer is preferably composed of a mixture of a host material and a dopant material.
  • the host material and the dopant material may be either one kind or a plurality of combinations, respectively.
  • the dopant material may be included in the entire host material or may be partially included.
  • the dopant material may be laminated or dispersed.
  • the dopant material can control the emission color.
  • the doping method can be formed by a co-evaporation method with a host material, but may be simultaneously deposited after being previously mixed with the host material.
  • a benzoindolocarbazole derivative represented by the general formula (1-1) or (1-2) as a light emitting material, and among them, at least one of Ar 1 to Ar 4 may be represented by the general formula (7).
  • the group to be represented is selected, the electron affinity is increased and the injection of electrons is improved. Therefore, it is preferably used as the host material of the light emitting layer.
  • the luminescent material includes condensed ring derivatives such as anthracene and pyrene, which have been known as luminescent materials, Tris (8 -Quinolinolates) Metal chelated oxinoid compounds such as aluminum, bisstyryl derivatives such as bisstyrylanthracene derivatives and distyrylbenzene derivatives, tetraphenylbutadiene derivatives, indene derivatives, coumarin derivatives, oxadiazole derivatives, pyrrolopyridine derivatives, perinone derivatives , Cyclopentadiene derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazolopyridine derivatives, dibenzofuran derivatives, carbazole derivatives, indolocarbazole derivatives, polyphenylene vinylene derivatives, polyparaffins in polymer systems Vinylene derivatives, and, polythiophene derivative
  • the host material contained in the light-emitting material is not limited to a single compound, and a plurality of compounds of the present invention may be mixed and used, or one or more other host materials may be mixed and used. . Further, they may be used in a stacked manner.
  • the host material is not particularly limited, but is a compound having a condensed aryl ring such as naphthalene, anthracene, phenanthrene, pyrene, chrysene, naphthacene, triphenylene, perylene, fluoranthene, fluorene, indene, or a derivative thereof, N, N′-dinaphthyl- Aromatic amine derivatives such as N, N′-diphenyl-4,4′-diphenyl-1,1′-diamine, metal chelated oxinoid compounds such as tris (8-quinolinato) aluminum (III), distyrylbenzene Bisstyryl derivatives such as derivatives, tetraphenylbutadiene derivatives, indene derivatives, coumarin derivatives, oxadiazole derivatives, pyrrolopyridine derivatives, perinone derivatives, cyclopentadiene derivatives, pyrrolopyrrole derivatives,
  • Absent as a host used when the light emitting layer performs triplet light emission (phosphorescence light emission), metal chelated oxinoid compounds, dibenzofuran derivatives, dibenzothiophene derivatives, carbazole derivatives, indolocarbazole derivatives, triazine derivatives, triphenylene derivatives, etc. are preferably used.
  • the dopant material contained in the light-emitting material is not particularly limited, but a compound having an aryl ring such as naphthalene, anthracene, phenanthrene, pyrene, triphenylene, perylene, fluorene, indene, or a derivative thereof (for example, 2- (benzothiazole-2- Yl) -9,10-diphenylanthracene and 5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene), furan, pyrrole, thiophene, silole, 9-silafluorene, 9,9'-spirobisilafluorene, benzothiophene , Benzofuran, indole, dibenzothiophene, dibenzofuran, imidazopyridine, phenanthroline, pyrazine, naphthyridine, quinoxaline, pyrrolopyridine, thioxanthene and other
  • dopants used when the light emitting layer emits triplet light emission include iridium (Ir), ruthenium (Ru), palladium (Pd), platinum (Pt), osmium (Os), and rhenium.
  • a metal complex compound containing at least one metal selected from the group consisting of (Re) is preferable.
  • the ligand preferably has a nitrogen-containing aromatic heterocycle such as a phenylpyridine skeleton, a phenylquinoline skeleton, or a carbene skeleton.
  • an appropriate complex is selected from the relationship with the required emission color, device performance, and host compound.
  • tris (2-phenylpyridyl) iridium complex tris ⁇ 2- (2-thiophenyl) pyridyl ⁇ iridium complex, tris ⁇ 2- (2-benzothiophenyl) pyridyl ⁇ iridium complex, tris (2-phenyl) Benzothiazole) iridium complex, tris (2-phenylbenzoxazole) iridium complex, trisbenzoquinoline iridium complex, bis (2-phenylpyridyl) (acetylacetonato) iridium complex, bis ⁇ 2- (2-thiophenyl) pyridyl ⁇ iridium Complex, bis ⁇ 2- (2-benzothiophenyl) pyridyl ⁇ (acetylacetonato) iridium complex, bis (2-phenylbenzothiazole) (acetylacetonato) iridium complex, bis (2-phenylbenzox
  • the triplet light-emitting material used as the dopant material may contain only one type in the light-emitting layer, or a mixture of two or more types.
  • the total weight of the dopant material is preferably 30% by weight or less, more preferably 20% by weight or less, based on the host material.
  • the light emitting layer may further include a third component for adjusting the carrier balance in the light emitting layer or stabilizing the layer structure of the light emitting layer.
  • a third component for adjusting the carrier balance in the light emitting layer or stabilizing the layer structure of the light emitting layer.
  • the third component an interaction is caused between the host material containing the benzoindolocarbazole derivative represented by the general formula (1-1) or (1-2) and the dopant material including the triplet light emitting material. Choose a material that does not.
  • the preferred host and dopant in the triplet emission system are not particularly limited, but specific examples include the following.
  • the electron transport layer is a layer in which electrons are injected from the cathode and further transports electrons.
  • the electron transport layer has high electron injection efficiency, and it is desired to efficiently transport injected electrons.
  • the electron transport layer is required to be a substance having a high electron affinity, a high electron mobility, excellent stability, and a trapping impurity that is unlikely to be generated during manufacture and use.
  • a compound having a molecular weight of 400 or more that maintains a stable film quality is preferable because a low molecular weight compound is likely to be crystallized to deteriorate the film quality.
  • the electron transport layer in the present invention includes a hole blocking layer that can efficiently block the movement of holes as the same meaning.
  • Examples of the electron transport material used for the electron transport layer include condensed polycyclic aromatic derivatives such as naphthalene and anthracene, styryl aromatic ring derivatives represented by 4,4′-bis (diphenylethenyl) biphenyl, anthraquinone and diphenoquinone Quinoline derivatives, phosphorus oxide derivatives, quinolinol complexes such as tris (8-quinolinolato) aluminum (III), benzoquinolinol complexes, hydroxyazole complexes, azomethine complexes, tropolone metal complexes, and flavonol metal complexes.
  • the electron-accepting nitrogen mentioned here represents a nitrogen atom forming a multiple bond with an adjacent atom. Since the nitrogen atom has a high electronegativity, the multiple bond has an electron accepting property. Therefore, an aromatic heterocycle containing electron-accepting nitrogen has a high electron affinity. An electron transport material having electron-accepting nitrogen makes it easier to receive electrons from a cathode having a high electron affinity, and can be driven at a lower voltage. In addition, since the number of electrons supplied to the light emitting layer increases and the recombination probability increases, the light emission efficiency is improved.
  • heteroaryl ring containing an electron-accepting nitrogen examples include, for example, a pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, quinoline ring, quinoxaline ring, naphthyridine ring, pyrimidopyrimidine ring, benzoquinoline ring, phenanthroline ring, imidazole ring, oxazole ring, Examples thereof include an oxadiazole ring, a triazole ring, a thiazole ring, a thiadiazole ring, a benzoxazole ring, a benzothiazole ring, a benzimidazole ring, and a phenanthrimidazole ring.
  • Examples of these compounds having a heteroaryl ring structure include benzimidazole derivatives, benzoxazole derivatives, benzthiazole derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazole derivatives, triazole derivatives, pyrazine derivatives, phenanthroline derivatives, quinoxaline derivatives, quinoline derivatives, benzoins.
  • Preferred compounds include quinoline derivatives, oligopyridine derivatives such as bipyridine and terpyridine, quinoxaline derivatives and naphthyridine derivatives.
  • imidazole derivatives such as tris (N-phenylbenzimidazol-2-yl) benzene, oxadiazole derivatives such as 1,3-bis [(4-tert-butylphenyl) 1,3,4-oxadiazolyl] phenylene, Triazole derivatives such as N-naphthyl-2,5-diphenyl-1,3,4-triazole, phenanthroline derivatives such as bathocuproine and 1,3-bis (1,10-phenanthroline-9-yl) benzene, 2,2 ′
  • a benzoquinoline derivative such as bis (benzo [h] quinolin-2-yl) -9,9′-spirobifluorene, 2,5-bis (6 ′-(2 ′, 2 ′′ -bipyridyl))-1, Bipyridine derivatives such as 1-dimethyl-3,4-diphenylsilole, 1,3-bis (4 ′-(2,2 )
  • the condensed polycyclic aromatic skeleton is particularly preferably an anthracene skeleton, a pyrene skeleton or a phenanthroline skeleton.
  • the electron transport material may be used alone, but two or more of the electron transport materials may be mixed and used, or one or more of the other electron transport materials may be mixed and used in the electron transport material. Absent.
  • the preferred electron transport material is not particularly limited, but specific examples include the following.
  • the electron transport material may be used alone, but two or more of the electron transport materials may be mixed and used, or one or more of the other electron transport materials may be mixed and used in the electron transport material. Absent. Moreover, you may contain a donor compound.
  • the donor compound is a compound that facilitates electron injection from the cathode or the electron injection layer to the electron transport layer by improving the electron injection barrier and further improves the electrical conductivity of the electron transport layer.
  • Preferred examples of the donor compound include an alkali metal, an inorganic salt containing an alkali metal, a complex of an alkali metal and an organic substance, an alkaline earth metal, an inorganic salt containing an alkaline earth metal, or an alkaline earth metal and an organic substance. And the like.
  • Preferred types of alkali metals and alkaline earth metals include alkaline metals such as lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium that have a large effect of improving the electron transport ability with a low work function, and alkaline earths such as magnesium, calcium, cerium, and barium. A metal is mentioned.
  • inorganic salts include oxides such as LiO and Li 2 O, nitrides, fluorides such as LiF, NaF, and KF, Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Rb 2 CO 3 , Examples thereof include carbonates such as Cs 2 CO 3 .
  • alkali metal or alkaline earth metal include lithium and cesium from the viewpoint that a large low-voltage driving effect can be obtained.
  • organic substance in the complex with the organic substance include quinolinol, benzoquinolinol, pyridylphenol, flavonol, hydroxyimidazopyridine, hydroxybenzazole, and hydroxytriazole.
  • a complex of an alkali metal and an organic substance is preferable from the viewpoint that the effect of lowering the voltage of the light emitting device is larger, and a complex of lithium and an organic substance is more preferable from the viewpoint of ease of synthesis and thermal stability, Lithium quinolinol, which is available at a low cost, is particularly preferred.
  • the ionization potential of the electron transport layer is not particularly limited, but is preferably 5.6 eV or more and 8.0 eV or less, and more preferably 5.6 eV or more and 7.0 eV or less.
  • each layer constituting the light emitting element is not particularly limited, such as resistance heating vapor deposition, electron beam vapor deposition, sputtering, molecular lamination method, coating method, etc., but resistance heating vapor deposition or electron beam vapor deposition is usually used in terms of element characteristics. preferable.
  • the thickness of the organic layer is not limited because it depends on the resistance value of the luminescent material, but is preferably 1 to 1000 nm.
  • the film thicknesses of the light emitting layer, the electron transport layer, and the hole transport layer are each preferably 1 nm to 200 nm, and more preferably 5 nm to 100 nm.
  • the light emitting element of the present invention has a function of converting electrical energy into light.
  • a direct current is mainly used as the electric energy, but a pulse current or an alternating current can also be used.
  • the current value and voltage value are not particularly limited, but should be selected so that the maximum luminance can be obtained with as low energy as possible in consideration of the power consumption and lifetime of the device.
  • the light-emitting element of the present invention is suitably used as a display for displaying in a matrix and / or segment system, for example.
  • pixels for display are arranged two-dimensionally such as a lattice shape or a mosaic shape, and characters and images are displayed by a set of pixels.
  • the shape and size of the pixel are determined by the application. For example, a square pixel with a side of 300 ⁇ m or less is usually used for displaying images and characters on a personal computer, monitor, TV, and a pixel with a side of mm order for a large display such as a display panel. become.
  • monochrome display pixels of the same color may be arranged. However, in color display, red, green, and blue pixels are displayed side by side. In this case, there are typically a delta type and a stripe type.
  • the matrix driving method may be either a line sequential driving method or an active matrix. Although the structure of the line sequential drive is simple, the active matrix may be superior in consideration of the operation characteristics, and it is necessary to use it depending on the application.
  • the segment system in the present invention is a system in which a pattern is formed so as to display predetermined information and a region determined by the arrangement of the pattern is caused to emit light.
  • a pattern is formed so as to display predetermined information and a region determined by the arrangement of the pattern is caused to emit light.
  • the time and temperature display in a digital clock or a thermometer the operation state display of an audio device or an electromagnetic cooker, the panel display of an automobile, and the like can be mentioned.
  • the matrix display and the segment display may coexist in the same panel.
  • the light-emitting element of the present invention is also preferably used as a backlight for various devices.
  • the backlight is used mainly for the purpose of improving the visibility of a display device that does not emit light, and is used for a liquid crystal display device, a clock, an audio device, an automobile panel, a display panel, a sign, and the like.
  • the light-emitting element of the present invention is preferably used for a backlight for a liquid crystal display device, particularly a personal computer for which a reduction in thickness is being considered, and a backlight that is thinner and lighter than conventional ones can be provided.
  • each compound was made into a 1.0 ⁇ 10 ⁇ 5 mol / l 2-methyltetrahydrofuran solution.
  • the prepared solution was put into a dedicated quartz tube, and nitrogen bubbling was performed to remove dissolved oxygen. Further, in order to prevent oxygen contamination, the cap was capped with a septum stopper.
  • the sample was cooled to about 77K with liquid nitrogen, and then a phosphorescence spectrum was measured using a fluorescent phosphorescence spectrophotometer (Horiba, FluoroMax-4P).
  • the triplet energy (T1) was calculated by reading the wavelength at the rising position of the short wavelength of the phosphorescence spectrum and converting the wavelength value into light energy.
  • Synthesis example 1 Synthesis of Compound [3] A mixed solution of 35.09 g of ⁇ -tetralone, 21.69 g of phenylhydrazine hydrochloride, 9.0 g of acetic acid, and 500 ml of ethanol was heated and stirred for 7 hours under reflux in a nitrogen stream. After cooling to room temperature, filtration was performed and the filtrate was evaporated. The obtained solid was washed twice with 200 ml of purified water, and after vacuum drying, 31.3 g of a pale yellow solid was obtained. A mixed solution of this solid, 38.6 g of chloranil, and 377 ml of orthoxylene was refluxed under reflux for 1 hour under a nitrogen stream.
  • This compound [3] was used as a light emitting device material after sublimation purification at about 330 ° C. under a pressure of 1 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa using an oil diffusion pump.
  • the HPLC purity (area% at a measurement wavelength of 254 nm) was 99.9% before sublimation purification and 99.9% after sublimation purification. Further, the lowest excited triplet energy level T1 of the compound [3] was 2.51 eV.
  • This compound [12] was used as a light emitting device material after sublimation purification at about 330 ° C. under a pressure of 1 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa using an oil diffusion pump.
  • the HPLC purity (area% at a measurement wavelength of 254 nm) was 99.9% before sublimation purification and 99.9% after sublimation purification. Further, the lowest excited triplet energy level T1 of the compound [12] was 2.51 eV.
  • Example 1 A glass substrate (manufactured by Geomat Co., Ltd., 11 ⁇ / ⁇ , sputtered product) on which an ITO transparent conductive film was deposited to 50 nm was cut into 38 ⁇ 46 mm and etched. The obtained substrate was ultrasonically cleaned with “Semico Clean 56” (trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) for 15 minutes and then with ultrapure water. This substrate was subjected to UV-ozone treatment for 1 hour immediately before the device fabrication, placed in a vacuum deposition apparatus, and evacuated until the degree of vacuum in the apparatus became 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less. Compound HI-1 was deposited as a hole injection layer by 10 nm by resistance heating.
  • “Semico Clean 56” trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.
  • compound HT-1 80 nm of compound HT-1 was deposited as a first hole transport layer.
  • 40 nm of compound [1] was deposited as a second hole transport layer.
  • Compound H-1 was used as the host material
  • Compound D-1 was used as the dopant material
  • the dopant material was deposited to a thickness of 30 nm so that the doping concentration of the dopant material was 10% by weight.
  • Compound E-1 was laminated to a thickness of 35 nm as an electron transport layer.
  • the film thickness referred to here is a crystal oscillation type film thickness monitor display value.
  • Examples 2-8, Comparative Examples 1-5 A light emitting device was produced in the same manner as in Example 1 except that the materials described in Table 1 were used as the second hole transport layer. The results are shown in Table 1.
  • HT-2, HT-3, HT-4, and HT-5 are the compounds shown below.
  • Example 9 A glass substrate (manufactured by Geomat Co., Ltd., 11 ⁇ / ⁇ , sputtered product) on which an ITO transparent conductive film was deposited to 50 nm was cut into 38 ⁇ 46 mm and etched. The obtained substrate was ultrasonically cleaned with “Semico Clean 56” (trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) for 15 minutes and then with ultrapure water. This substrate was subjected to UV-ozone treatment for 1 hour immediately before the device fabrication, placed in a vacuum deposition apparatus, and evacuated until the degree of vacuum in the apparatus became 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less. Compound HI-1 was deposited as a first hole injection layer by a resistance heating method to a thickness of 10 nm.
  • the film thickness referred to here is a crystal oscillation type film thickness monitor display value.
  • This light emitting device was DC-driven at 10 mA / cm 2 , high efficiency red light emission with a light emission efficiency of 8.7 lm / W was obtained.
  • this light emitting device was continuously driven with a direct current of 10 mA / cm 2 , the luminance was reduced by half in 1900 hours.
  • Examples 10 to 16 Comparative Examples 6 to 10 A light emitting device was produced in the same manner as in Example 9 except that the materials described in Table 2 were used as the second hole injection layer. The results are shown in Table 2.
  • Example 17 A glass substrate (manufactured by Geomat Co., Ltd., 11 ⁇ / ⁇ , sputtered product) on which an ITO transparent conductive film was deposited to 50 nm was cut into 38 ⁇ 46 mm and etched. The obtained substrate was ultrasonically cleaned with “Semico Clean 56” (trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) for 15 minutes and then with ultrapure water. This substrate was subjected to UV-ozone treatment for 1 hour immediately before the device fabrication, placed in a vacuum deposition apparatus, and evacuated until the degree of vacuum in the apparatus became 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less. HI-1 was deposited as a hole injection layer to a thickness of 10 nm by a resistance heating method.
  • “Semico Clean 56” trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.
  • compound HT-1 90 nm of compound HT-1 was deposited as a hole transport layer.
  • the compound [21] was used as the host material
  • the compound D-1 was used as the dopant material
  • the dopant material was deposited to a thickness of 30 nm so that the doping concentration was 10 wt%.
  • Compound E-1 was laminated to a thickness of 35 nm as an electron transport layer.
  • the film thickness referred to here is a crystal oscillation type film thickness monitor display value.
  • this light emitting device was DC-driven at 10 mA / cm 2 , high-efficiency red light emission with a light emission efficiency of 11.9 lm / W was obtained.
  • this light emitting device was continuously driven with a direct current of 10 mA / cm 2 , the luminance was reduced by half in 2900 hours.
  • Example 18 Comparative Example 11 A light emitting device was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 17 except that the materials listed in Table 3 were used as the host material of the light emitting layer. The results are shown in Table 3.
  • Example 21 A glass substrate (manufactured by Geomat Co., Ltd., 11 ⁇ / ⁇ , sputtered product) on which ITO transparent conductive film was deposited at 165 nm was cut into 38 ⁇ 46 mm and etched. The obtained substrate was ultrasonically cleaned with “Semico Clean 56” (trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) for 15 minutes and then with ultrapure water. This substrate was subjected to UV-ozone treatment for 1 hour immediately before the device fabrication, placed in a vacuum deposition apparatus, and evacuated until the degree of vacuum in the apparatus became 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less.
  • “Semico Clean 56” trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.
  • HI-1 was deposited with a thickness of 5 nm and a compound [1] was deposited with a thickness of 80 nm as a hole transport layer by a resistance heating method.
  • a host material H-2 and a dopant material D-2 were deposited to a thickness of 40 nm so that the doping concentration was 5% by weight.
  • E-1 was deposited as an electron transport layer to a thickness of 30 nm and laminated.
  • 1000 nm of aluminum was vapor-deposited to form a cathode, and a 5 ⁇ 5 mm square device was fabricated.
  • the film thickness referred to here is a crystal oscillation type film thickness monitor display value.
  • the characteristics of this light emitting device at 1000 cd / m 2 were an external quantum efficiency of 4.4%.
  • H-2 and D-2 are the compounds shown below.
  • Examples 22 to 28 Comparative Examples 12 to 16 A light emitting device was produced in the same manner as in Example 21 except that the materials described in Table 4 were used as the hole transport layer. The results are shown in Table 4.

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Abstract

　下記一般式（１－１）又は（１－２）のいずれかで表されるベンゾインド ロカルバゾール誘導体により高発光効率と耐久性を両立した有機薄膜発光素子を提供する。（なお、式中、Ｒ１～Ｒ２４はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素等を表す。Ｌ１～Ｌ４はそれぞれ独立に単結合等を表す。Ａ１～Ａ４はそれぞれ独立にアミノ基等を表す。）

Description

ベンゾインドロカルバゾール誘導体、それを用いた発光素子材料および発光素子
　本発明は、電気エネルギーを光に変換できる発光素子や有機薄膜太陽電池などの有機電界素子に好適に用いられるベンゾインドロカルバゾール誘導体に関する。より詳しくは、表示素子、フラットパネルディスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標識、看板、電子写真機および光信号発生器などの分野に利用可能な発光素子や有機電界素子およびそれらに用いられるベンゾインドロカルバゾール誘導体に関するものである。
　陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が両極に挟まれた有機蛍光体内で再結合する際に発光するという有機薄膜発光素子の研究が、近年活発に行われている。この発光素子は、薄型でかつ低駆動電圧下での高輝度発光と、蛍光材料を選ぶことによる多色発光が特徴であり、注目を集めている。
　この研究は、コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによって有機薄膜素子が高輝度に発光することが示されて以来、多数の実用化検討がなされており、有機薄膜発光素子は、携帯電話のメインディスプレイなどに採用されるなど着実に実用化が進んでいる。しかし、まだ技術的な課題も多く、中でも素子の高効率化と長寿命化の両立は大きな課題のひとつである。
　素子の駆動電圧は、正孔や電子といったキャリアを発光層まで輸送するキャリア輸送材料に大きく左右される。このうち正孔を輸送する材料（正孔輸送材料）としてアミン骨格（例えば、特許文献１～２参照）、カルバゾール骨格（例えば、特許文献３参照）、インドロカルバゾール骨格（例えば、特許文献４参照）を有する材料が知られている。アミン骨格を有する材料は正孔輸送性が高く有用な骨格であるが、共役が拡がりすぎるために三重項エネルギーが低下する。そのため、特にリン光発光層からの三重項励起子を閉じ込める材料としては不十分であり、発光効率を低下させる原因となる。それに加えて材料の耐熱性や、素子の耐久性の面でも課題がある。また、カルバゾール骨格やインドロカルバゾール骨格を有する材料は高い三重項準位を有することが知られており、特にリン光発光層の材料およびリン光発光層からの三重項励起子を閉じ込める材料として用いられることが提案されている（例えば、特許文献５参照）。そのため、緑リン光素子などの高い三重項エネルギーを要求される素子において特に好適に用いられる。しかし、高い三重項エネルギーを有するということは、一般的に一重項エネルギーも大きくなるため、必然的にイオン化ポテンシャルも大きくなる傾向にある。そのため、特に蛍光素子や赤リン光素子のように、それほど大きな三重項エネルギーが要求されない素子においては高駆動電圧化につながり、発光効率の低下や素子の耐久性の悪化につながる。
特許第３８２８５９５号公報 特許第３１９４６５７号公報 特許第３１３９３２１号公報 国際公開第２００７／０６３７５４号 国際公開第２０１０／１１３７６１号
　上記のように、従来の技術では素子の駆動電圧を十分に下げることは困難であり、また駆動電圧を下げることができたとしても、素子の発光効率、耐久寿命の両立が不十分であった。このように、高発光効率および耐久寿命を両立させる技術は未だ見出されていない。
　本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、発光効率および耐久寿命を改善した有機薄膜発光素子を提供することを目的とするものである。
　本発明は、下記一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
　式中、Ｒ１～Ｒ２４はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アミノ基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基およびカルバモイル基、シリル基、および－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ２５Ｒ２６からなる群より選ばれる。Ｒ２５およびＲ２６はアリール基またはヘテロアリール基である。またＲ２５およびＲ２６が縮合して環を形成していてもよい。Ｌ１～Ｌ４はそれぞれ独立に単結合、置換もしくは無置換のアリーレン基、または置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基である。Ａ１～Ａ４はそれぞれ独立にアミノ基、アリール基、複素環基、もしくはヘテロアリール基である。
　本発明により、低い駆動電圧、高い発光効率を有し、さらに十分な耐久寿命も兼ね備えた有機電界発光素子を提供することができる。
　本発明における一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体について詳細に説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
　式中、Ｒ１～Ｒ２４はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アミノ基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基およびカルバモイル基、シリル基、および－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ２５Ｒ２６からなる群より選ばれる。Ｒ２５およびＲ２６はアリール基またはヘテロアリール基である。またＲ２５およびＲ２６が縮合して環を形成していてもよい。Ｌ１～Ｌ４はそれぞれ独立に単結合、置換もしくは無置換のアリーレン基、または置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基である。Ａ１～Ａ４はそれぞれ独立にアミノ基、アリール基、複素環基、もしくはヘテロアリール基である。
　これらの置換基のうち、水素は重水素であってもよい。アルキル基とは、例えば、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキル基の炭素数は特に限定されないが、入手の容易性やコストの点から、通常１以上２０以下、より好ましくは１以上８以下の範囲である。
　シクロアルキル基とは、例えば、シクロプロピル、シクロヘキシル、ノルボルニル、アダマンチルなどの飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキル基部分の炭素数は特に限定されないが、通常、３以上２０以下の範囲である。
　複素環基とは、例えば、ピラン環、ピペリジン環、環状アミドなどの炭素以外の原子を環内に有する脂肪族環、もしくはフェノキサジン環、フェノチアジン環、ジヒドロアクリジン環など、二つの芳香族環が炭素原子もしくはヘテロ原子で架橋された環を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。また、複素環基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上２０以下の範囲である。
　アミノ基は置換基を有していても有していなくてもよく、置換基としては例えばアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などが挙げられ、これらの置換基はさらに置換されていてもよい。
　アルケニル基とは、例えば、ビニル基、アリル基、ブタジエニル基などの二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルケニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上２０以下の範囲である。
　シクロアルケニル基とは、例えば、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基などの二重結合を含む不飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。シクロアルケニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上２０以下の範囲である。
　アルキニル基とは、例えば、エチニル基などの三重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上２０以下の範囲である。
　アルコキシ基とは、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのエーテル結合を介して脂肪族炭化水素基が結合した官能基を示し、この脂肪族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、１以上２０以下の範囲である。
　アルキルチオ基とは、アルコキシ基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アルキルチオ基の炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルキルチオ基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、１以上２０以下の範囲である。
　アリールエーテル基とは、例えば、フェノキシ基など、エーテル結合を介した芳香族炭化水素基が結合した官能基を示し、芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、６以上４０以下の範囲である。
　アリールチオエーテル基とは、アリールエーテル基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アリールエーテル基における芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、６以上４０以下の範囲である。
　アリール基とは、例えば、フェニル基、ビフェニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、トリフェニレニル基、ターフェニル基などの芳香族炭化水素基を示す。アリール基は、置換基を有していても有していなくてもよい。アリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、６以上４０以下の範囲である。
　ヘテロアリール基とは、フラニル基、チオフェニル基、ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、インドリル基などの炭素以外の原子を一個または複数個環内に有する環状芳香族基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。ヘテロアリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上３０以下の範囲である。
フラニル基、チオフェニル基、ピリジル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ピラジニル基、ピリミジル基、ナフチリジル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、インドリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基などの炭素以外の原子を一個または複数個環内に有する環状芳香族基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。ヘテロアリール基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、２以上３０以下の範囲である。
　ハロゲンとは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素から選ばれる原子を示す。
　カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基およびホスフィンオキサイド基は、置換基を有していても有していなくてもよい。ここで、置換基としては、例えばアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などが挙げられ、これら置換基はさらに置換されてもよい。
　シリル基とは、例えば、トリメチルシリル基などのケイ素原子への結合を有する官能基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。シリル基の炭素数は特に限定されないが、通常、３以上２０以下の範囲である。また、ケイ素数は、通常、１以上６以下の範囲である。
　アリーレン基とはアリール基から導かれる２価の基を示し、例えば、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、フルオレニレン基、フェナントリレン基、ターフェニレン基、アントラセニレン基、ピレニレン基などが例示される。これらは置換基を有していても有していなくてもよい。アリーレン基の炭素数は特に限定されないが、通常、６以上４０以下の範囲である。また、アリーレン基が置換基を有する場合は、置換基も含めて炭素数は６以上６０以下の範囲であることが好ましい。
　ヘテロアリーレン基とは、ピリジル基、キノリニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ナフチリジル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基などの炭素以外の原子を一個または複数個環内に有する芳香族基から導かれる２価もしくは３価の基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。ヘテロアリーレン基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、２～３０の範囲である。
　従来のアミン骨格、カルバゾール骨格およびインドロカルバゾールを有する化合物は、発光素子材料として必ずしも十分な性能を有するものではなかった。例えば、アミン骨格を有する材料として汎用に知られている材料として、N4,N4'-di(naphthalen-1-yl)-N4,N4'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine（略名：ＮＰＤ）が挙げられる。ＮＰＤはイオン化ポテンシャルが小さいために正孔注入性に優れ、また窒素原子上にナフタレンが置換されているため、共役が拡がり、正孔輸送性も高いが、三重項エネルギーが低いために発光効率が低いという問題があった。また素子の耐久性に影響を及ぼすガラス転移温度が低いという問題もあった。以下にＮＰＤの構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
　従来のカルバゾール骨格を有する化合物も、発光素子材料として必ずしも十分な性能を有するものではなかった。例えば、9,9’-diphenyl-9H,9’H-3,3’-bicarbazoleや1,3-di(9H-　carbazol-9-yl)benzene（略名：ｍＣＰ）は三重項準位が高く、励起子ブロック材料として汎用の材料であるが、イオン化ポテンシャルが大きくために正孔注入性に乏しく、また共役の拡がりが小さいために正孔輸送性に乏しく、駆動電圧が高くなるという問題があった。以下に9,9’-diphenyl-9H,9’H-3,3’-bicarbazoleおよびｍＣＰの構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
　また、特許文献４に示されているインドロカルバゾール骨格を有する化合物においても、従来のカルバゾール骨格に比べて正孔輸送性は高いものの、イオン化ポテンシャルが大きく、正孔注入性に乏しいために駆動電圧が高くなるという問題があった。以下に特許文献４に記載の化合物の一例を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
　本発明者らは、インドロカルバゾール骨格を有する化合物は、正孔注入・輸送特性が低いために、発光層に入る正孔の割合が電子輸送層から入る電子に比べて小さく、発光層中の電荷のバランスが崩れることが素子性能の低下につながるのではないかと考えた。
　そこで、本発明者らは、インドロカルバゾールの中央骨格をナフタレンに置換したベンゾインドロカルバゾール骨格にすることで、共役を拡げ、イオン化ポテンシャルを小さくすることにより、正孔注入性・正孔輸送性が向上することを見出した。また、ベンゾインドロカルバゾール骨格は従来のアミン系の骨格と異なる縮環構造であり、励起状態においても分子の動きが少ないために、ＮＰＤをはじめとした従来のアミン系正孔輸送材料よりも高い三重項エネルギーを維持することができる。また、分子内のナフタレン構造の立体障害により、窒素原子上に置換する基がベンゾインドロカルバゾール骨格に対して垂直に立ちやすい。そのため、高いガラス転移温度が得られ、薄膜の安定性が向上する。
　一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体は、ベンゾインドロカルバゾール骨格が高い平面性を有し、分子同士がうまく重なるために、高い正孔輸送性を有する。また、ベンゾインドロカルバゾール骨格の窒素原子の位置により電子的な影響が異なり、中央のベンゼン環に対して互いにパラ位に存在するとイオン化ポテンシャルを小さくする効果が高い。そのため、正孔注入性をより高くするという観点からは（１－２）のほうが好ましい。しかしながら、合成上の観点からは（１－１）のほうが容易に合成できるため、好ましい。
　一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体中、Ｌ１～Ｌ４は、それぞれ独立に単結合、置換もしくは無置換のアリーレン基、または置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基であるが、共役を拡げすぎないという観点から、無置換のアリーレン基もしくはヘテロアリーレン基が好ましい。さらに、電子的な影響を与える効果のより小さいアリーレン基が好ましく、適度な分子量であるフェニレン基が最も好ましい。
　Ａ１～Ａ４はそれぞれ独立にアミノ基、アリール基、複素環基もしくはヘテロアリール基であるが、これらのうち少なくとも１つは一般式（２）～（７）で表される基のいずれかであることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
　式中、Ｒ２７～Ｒ２８はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、アリール基、ヘテロアリール基、多環式芳香族炭化水素基および多環式芳香族複素環基からなる群より選ばれる。ただし＊の位置で、前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと、連結する。
　一般式（２）の形態のように、アミン骨格を有していると、アミノ基による電子供与性のために一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体のイオン化ポテンシャルが小さくなり、正孔注入性を向上させることができる。
　Ｒ２７～Ｒ２８は、適度な分子量であり、電子的な影響が少なく、共役を拡げることができることからアリール基が最も好ましいが、さらに高い三重項エネルギーも維持するという観点から、フェニル基、ビフェニル基、ジメチルフルオレニル基が好ましい。これらの置換基はさらに置換基を有していてもよいが、置換基を有する場合は共役の広がりに影響を与えないアルキル基が好ましく、特にメチル基が好ましい。また、＊の位置で、前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと、連結するとは、一般式（２）の窒素原子が、一般式（１－１）におけるＬ１～Ｌ２のいずれかもしくは、前記一般式（１－２）におけるＬ３～Ｌ４のいずれかと直接連結することをいう。
　一般式（１－１）のＬ１およびＬ２もしくは一般式（１－２）のＬ３およびＬ４は合成上の観点からはアリーレン基が好ましく、その中でも、分子量の観点からフェニレン基もしくはビフェニレン基が好ましい。これらの基に一般式（２）が連結する場合、一般式（２）の窒素原子が、フェニレン基の場合はパラ位に、ビフェニレン基の場合は４－（４－アミノフェニル）フェニル骨格になるように連結するとイオン化ポテンシャルが小さくなるため、好ましい。さらに、合成上の観点からは、一般式（１－１）においてはＬ１、一般式（１－２）においてはＬ３と連結することがさらに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
　式中、Ｒ２９～Ｒ３８はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、ハロゲン、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、シリル基、および－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ３９Ｒ４０からなる群より選ばれる。Ｒ３９およびＲ４０はアリール基またはヘテロアリール基である。またＲ３９およびＲ４０が縮合して環を形成していてもよい。ただしＲ２９～Ｒ３８のいずれか１つの位置で、前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと、連結する。
　一般式（３）の形態のように、ｐ－ビフェニル骨格を有していると、フェニル基よりも共役が拡がることで一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体のキャリアの輸送性が向上する。また分子量が適度であり、化合物のガラス転移温度が高くなることで、薄膜の安定性が向上するため好ましい。
　Ｒ２９～Ｒ３８は、分子量の観点から水素、アルキル基、もしくはフェニル基であることが好ましい。特にＲ３０がフェニル基であると、一般式（３）に含まれる各々のベンゼン環が互いにメタ位になることで三重項エネルギーの低下が抑えられるため、より好ましい。このとき、Ｒ３２の位置で、前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと、連結することが好ましい。Ｒ２９～Ｒ３８のいずれか１つの位置で、前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと、連結するとは、Ｒ２９～Ｒ３８と連結している炭素原子のうちの一つが、前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと直接連結することをいう。この点は以下の説明でも共通する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
　式中、Ｒ４１～Ｒ４８はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環、アミノ基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、ハロゲン、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、シリル基、および－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ４９Ｒ５０からなる群より選ばれる。Ｒ４９およびＲ５０はアリール基またはヘテロアリール基である。またＲ４９およびＲ５０が縮合して環を形成していてもよい。Ａｒ１は置換もしくは無置換のアリール基または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表す。Ｌ５はＣＨ２、Ｎ－Ａｒ２、酸素原子、または硫黄原子を表す。Ｌ５がＣＨ２のときはその水素原子の少なくとも１つがアルキル基に置き換わっていてもよい。Ａｒ２は置換もしくは無置換のアリール基または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表す。ただしＲ４１～Ｒ４８またはＡｒ１のいずれか１つの位置で、前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと、連結する。
　一般式（４）の形態のように窒素原子と結合した２つのベンゼン環が、Ｌ５で互いに架橋した構造をとることで、ベンゼン環同士の平面性が増し、正孔輸送性が向上するため好ましい。
　一般式（４）で表される基は、Ｌ５がＣＨ２のときはジヒドロアクリジニル基、Ｎ－Ａｒ２のときはジヒドロフェナジニル基、酸素原子のときはフェノキサジニル基、硫黄原子のときはフェノチアジニル基となり、そのなかでも、電子供与性が最も高く、正孔注入性および正孔輸送性が向上するジヒドロアクリジニル基が特に好ましい。さらに、ジヒドロアクリジニル基の場合、Ｌ５であるＣＨ２の水素原子の少なくとも１つがアルキル基に置き換わっていると、電子供与性がさらに増すため好ましい。水素原子の２つともがアルキル基に置き換わっていることがより好ましい。アルキル基のなかでも、適度な分子量であるメチル基が好ましい。Ａｒ１およびＡｒ２は適度な分子量であり、電子的な影響が少なく、共役を拡げることができることからアリール基が最も好ましいが、アリール基のなかでも、分子量の観点からフェニル基がさらに好ましい。
　Ｒ４１～Ｒ４８のいずれか１つの位置でＬ１～Ｌ２のいずれか、またはＬ３～Ｌ４のいずれかと連結するとは先に説明したのと同様の意味である。また、Ａｒ１の位置でＬ１～Ｌ２のいずれか、またはＬ３～Ｌ４のいずれかと連結するとは、Ａｒ１を構成する元素のいずれかの位置とＬ１等が直接連結することをいう。例えばＡｒ１がフェニル基である場合、そのフェニル基を構成する炭素原子の１つとＬ１等が直接連結することをいう。この点は以下の説明でも共通する。
　一般式（１－１）のＬ１およびＬ２もしくは一般式（１－２）のＬ３およびＬ４は合成上の観点からはアリーレン基が好ましく、その中でも、分子量の観点からフェニレン基もしくはビフェニレン基が好ましい。これらの基に一般式（４）が連結する場合、フェニレン基の場合はそのパラ位と、ビフェニレン基の場合は末端フェニル基のパラ位と、一般式（４）における窒素原子のパラ位であるＲ４２、Ｒ４３、Ｒ４６またはＲ４７が連結すると、イオン化ポテンシャルを小さくする効果が得られるために好ましい。ここでＲ４２およびＲ４７はＬ５がＮ－Ａｒ２のときに窒素原子のパラ位となるものである。さらに、合成上の観点からは、一般式（１－１）においてはＬ１、一般式（１－２）においてはＬ３と連結することがさらに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
　式中、Ｒ５１～Ｒ５８はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、ハロゲン、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、シリル基、および－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ５９Ｒ６０からなる群より選ばれる。Ｒ５９およびＲ６０はアリール基またはヘテロアリール基である。またＲ５９およびＲ６０が縮合して環を形成していてもよい。Ｌ６はＣＨ２、Ｎ－Ａｒ３、酸素原子、または硫黄原子を表す。Ａｒ３は置換もしくは無置換のアリール基または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表す。Ｌ６がＣＨ２のときは、その水素原子の少なくとも１つがアルキル基に置き換わっていてもよい。ただしＲ５１～Ｒ５８のいずれか１つの位置で、前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと、連結する。
　一般式（５）の形態のように２つのベンゼン環がＬ６で架橋した構造をとることで、ベンゼン環同士の平面性が向上し、正孔輸送性が増すため好ましい。
　一般式（５）で表される基は、Ｌ６がＣＨ２のときフルオレニル基、Ｎ－Ａｒ３のときカルバゾリル基、酸素原子のときジベンゾフラニル基、硫黄原子のときジベンゾチオフェニル基となり、そのなかでもフルオレニル基もしくはカルバゾリル基が、電子供与性が高く、イオン化ポテンシャルが小さくなることで正孔注入性が増すため好ましい。さらに、フルオレニル基の場合、Ｌ６であるＣＨ２の水素原子の２つともがアルキル基、特にメチル基に置き換わっていると、電子供与性がさらに増すため好ましい。Ａｒ３は適度な分子量であり、電子的な影響が少なく、共役を拡げることができることからアリール基が最も好ましいが、アリール基のなかでも、分子量の観点からフェニル基がさらに好ましい。Ｒ５１～Ｒ５８のいずれか１つの位置で、前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと、連結するとは、先に説明したのと同様の意味である。
　一般式（１－１）のＬ１およびＬ２もしくは一般式（１－２）のＬ３およびＬ４は合成上の観点からはアリーレン基が好ましく、その中でも、分子量の観点からフェニレン基もしくはビフェニレン基が好ましい。これらの基に一般式（５）が連結する場合、フェニレン基の場合はそのパラ位と、ビフェニレン基の場合は末端フェニル基のパラ位と、一般式（５）におけるヘテロ原子のパラ位であるＲ５２またはＲ５７が連結すると、イオン化ポテンシャルを小さくする効果が得られるために好ましい。ここでＲ５２およびＲ５７はＬ６がＣＨ２以外のときにヘテロ原子のパラ位となるものである。さらに、合成上の観点からは、一般式（１－１）においてはＬ１、一般式（１－２）においてはＬ３と連結することがさらに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
　式中、環Ｂは置換もしくは無置換の縮合芳香族炭化水素環、置換もしくは無置換の単環芳香族複素環、または置換もしくは無置換の縮合芳香族複素環を表す。Ｒ６１～Ｒ６４はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基およびカルバモイル基、シリル基、および－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ６５Ｒ６６からなる群より選ばれる。Ｒ６５およびＲ６６はアリール基またはヘテロアリール基である。またＲ６５およびＲ６６が縮合して環を形成していてもよい。Ａｒ４は置換もしくは無置換のアリール基または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表す。ただしＲ６１～Ｒ６４、Ａｒ４および環Ｂのいずれか１つの位置で、前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと、連結する。
　一般式（６）の形態のように窒素原子に結合したベンゼン環および環Ｂが架橋した縮環構造を有していると、ベンゼン環と環Ｂの間の平面性が増し、正孔輸送性が向上するため好ましい。特に、環Ｂは下記一般式（Ａ）～（Ｄ）のいずれかで表される構造であることが好ましい。環Ｂが下記一般式（Ａ）～（Ｄ）のいずれかで表される構造であると、高いキャリア移動度を発現する。その結果、発光素子の低駆動電圧化が可能となり、発光効率を向上させることができる。また、昇華性、蒸着安定性及び結晶性の低下や高いガラス転移温度による膜の安定性が向上する。これらの構造に置換基がさらに置換していてもよいが、置換する場合は分子量の観点からメチル基が好ましい。これら一般式のうち、合成上の観点からは、一般式（１－１）においてはＬ１の位置で、一般式（１－２）においてはＬ３の位置で連結することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
　Ａｒ４は適度な分子量であり、電子的な影響が少なく、共役を拡げることができることからアリール基が最も好ましいが、アリール基のなかでも、分子量の観点からフェニル基がさらに好ましい。Ｒ６１～Ｒ６４、Ａｒ４のいずれか１つの位置で、前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと、連結するとは、先に説明したのと同様の意味である。また、環Ｂの位置でＬ１～Ｌ２のいずれか、またはＬ３～Ｌ４のいずれかと連結するとは、環Ｂを構成する元素のいずれかの位置とＬ１等が直接連結することをいう。例えば環Ｂがベンゼン環である場合、そのベンゼン環を構成する炭素原子の１つとＬ１等が直接連結することをいう。この点は以下の説明でも共通する。
　一般式（１－１）のＬ１およびＬ２もしくは一般式（１－２）のＬ３およびＬ４は合成上の観点からはアリーレン基が好ましく、その中でも、分子量の観点からフェニレン基もしくはビフェニレン基が好ましい。これらの基に一般式（６）が連結する場合、フェニレン基の場合はそのパラ位と、ビフェニレン基の場合は末端フェニル基のパラ位と、一般式（６）における窒素原子のパラ位であるＲ６３が連結すると、イオン化ポテンシャルを小さくする効果が得られるために好ましい。さらに、合成上の観点からは、一般式（６）のＲ６３と、一般式（１－１）においてはＬ１、一般式（１－２）においてはＬ３と連結することがさらに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
　式中、Ｒ６７～Ｒ７２はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、ハロゲン、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、シリル基、および－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ７３Ｒ７４からなる群より選ばれる。Ｒ７３およびＲ７４はアリール基またはヘテロアリール基である。またＲ７３およびＲ７４が縮合して環を形成していてもよい。Ｒ６８～Ｒ７２は隣接する置換基同士で環を形成してもよい。Ｌ７は単結合、置換もしくは無置換のアリーレン基または置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基を表す。Ｘ１～Ｘ５は炭素原子または窒素原子を表し、窒素原子の場合には窒素原子上の置換基であるＲ６８～Ｒ７２は存在しない。Ｘ１～Ｘ５において窒素原子の数は１～４である。ただし、Ｒ６７で前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと、連結する。Ｃ１は炭素原子である。
　一般式（７）の形態のように、六員環に窒素原子を含む基が置換することで、分子の電子親和力を増すことにつながり、電子注入性が向上する。そのため、特に正孔、電子の両キャリアを輸送することが要求される発光層に使用することが特に好ましい。
　Ｌ７は分子量の観点から、単結合、フェニレン基もしくはピリジレン基が好ましい。また、Ｘ１～Ｘ５のうち、Ｘ１、Ｘ２およびＸ４が窒素原子であると、六員環がトリアジン骨格となり、電子親和力が大きく、電子注入が容易になるため、特に好ましい。Ｒ６８～Ｒ７２は隣接する置換基同士で環を形成してもよく、例えば以下のような構造が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
　これらの構造に置換基がさらに置換していてもよいが、置換する場合は分子量の観点からメチル基が好ましい。Ｒ６７で前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと、連結するとは、先に説明したのと同様の意味である。
　一般式（２）～（７）で表される基としては、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
　Ｒ１～Ｒ２４は原料入手の容易さや、合成コストを考慮すると、その全てが水素であることが最も好ましい。Ｒ１～Ｒ２４が水素以外の基である場合、三重項準位を低下せず、イオン化ポテンシャルを大きくする効果の少ない基として、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基であることが好ましい。これらの基はさらに置換されていてもよい。
　上記一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体としては、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。なお、以下は例示であり、ここに明記された化合物以外であっても一般式（１－１）または（１－２）で表されるものであれば同様に好ましく用いられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
　上記のようなベンゾインドロカルバゾール骨格を有する化合物の合成には、公知の方法を使用することができる。ベンゾインドロカルバゾールを合成する方法としては、例えば、パラジウムや銅触媒を用いたベンゾカルバゾール誘導体のボロン酸エステルと、ハロゲン化ニトロベンゼンとのスズキカップリングにより生成した化合物を、オルトジクロロベンゼン等の高沸点溶媒に触媒を加えて反応させる方法が挙げられるが、これに限定されるものではない。
　また、ベンゾインドロカルバゾールのＮ上に置換基を導入する方法としては、例えば、パラジウムや銅触媒を用いたベンゾインドロカルバゾール誘導体とハロゲン化物とのカップリング反応を用いる方法が挙げられるが、これに限定されるものではない。上記に示したこれらの一例として、11-phenyl-5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-　11H-benzo[a]carbazole（中間体Ｄ）および5-phenyl-5,14-dihydrobenzo[a]indolo[3,2-c]carbazole（中間体Ｆ）を用いた例を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
　一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体は発光素子材料として好適に用いられる。ここで本発明における発光素子材料とは、発光素子のいずれかの層に使用される材料を表し、後述するように、正孔注入層、正孔輸送層、発光層および／または電子輸送層に使用される材料であるほか、陰極の保護膜に使用される材料も含む。本発明における一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体を発光素子のいずれかの層に使用することにより、高い発光効率が得られ、かつ耐久性に優れた発光素子が得られる。
　次に、本発明の発光素子の実施の形態について詳細に説明する。本発明の発光素子は、陽極と陰極、およびそれら陽極と陰極との間に介在する有機層を有し、該有機層が電気エネルギーにより発光する。
　このような発光素子における陽極と陰極の間の層構成は、発光層のみからなる構成の他に、１）発光層／電子輸送層、２）正孔輸送層／発光層、３）正孔輸送層／発光層／電子輸送層、４）正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層、５）正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層、６）正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層といった積層構成が挙げられる。また、上記各層は、それぞれ単一層、複数層のいずれでもよく、ドーピングされていてもよい。
　一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体は、発光素子において上記のいずれの層に用いられてもよいが、正孔輸送層に特に好適に用いられる。
　本発明の発光素子において、陽極と陰極は素子の発光のために十分な電流を供給するための役割を有するものであり、光を取り出すために少なくとも一方は透明または半透明であることが望ましい。通常、基板上に形成される陽極を透明電極とする。
　陽極に用いる材料は、正孔を有機層に効率よく注入できる材料、かつ光を取り出すために透明または半透明であれば、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）、などの導電性金属酸化物、あるいは、金、銀、クロムなどの金属、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマーなど特に限定されるものでないが、ＩＴＯガラスやネサガラスを用いることが特に望ましい。これらの電極材料は、単独で用いてもよいが、複数の材料を積層または混合して用いてもよい。透明電極の抵抗は素子の発光に十分な電流が供給できればよいので限定されないが、素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが望ましい。例えば３００Ω／□以下のＩＴＯ基板であれば素子電極として機能するが、現在では１０Ω／□程度の基板の供給も可能になっていることから、２０Ω／□以下の低抵抗の基板を使用することが特に望ましい。ＩＴＯの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常４５～３００ｎｍの間で用いられることが多い。
　また、発光素子の機械的強度を保つために、発光素子を基板上に形成することが好ましい。基板は、ソーダガラスや無アルカリガラスなどのガラス基板が好適に用いられる。ガラス基板の厚みは、機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、０．５ｍｍ以上あれば十分である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましい。または、ＳｉＯ２などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用することもできる。さらに、第一電極が安定に機能するのであれば、基板はガラスである必要はなく、例えば、プラスチック基板上に陽極を形成しても良い。ＩＴＯ膜形成方法は、電子線ビーム法、スパッタリング法および化学反応法など特に制限を受けるものではない。
　陰極に用いる材料は、電子を効率よく発光層に注入できる物質であれば特に限定されない。一般的には白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウム、インジウムなどの金属、またはこれらの金属とリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどの低仕事関数金属との合金や多層積層などが好ましい。中でも、主成分としてはアルミニウム、銀、マグネシウムが電気抵抗値や製膜しやすさ、膜の安定性、発光効率などの面から好ましい。特にマグネシウムと銀で構成されると、本発明における電子輸送層および電子注入層への電子注入が容易になり、低電圧駆動が可能になるため好ましい。
　さらに、陰極保護のために白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウムおよびインジウムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金、シリカ、チタニアおよび窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、炭化水素系高分子化合物などの有機高分子化合物を、保護膜層として陰極上に積層することが好ましい例として挙げられる。ただし、陰極側から光を取り出す素子構造（トップエミッション構造）の場合は、保護膜層は可視光領域で光透過性のある材料から選択される。これらの電極の作製法は、抵抗加熱、電子線ビーム、スパッタリング、イオンプレーティングおよびコーティングなど特に制限されない。
　正孔注入層は陽極と正孔輸送層の間に挿入される層である。正孔注入層は１層であっても複数の層が積層されていてもどちらでもよい。正孔輸送層と陽極の間に正孔注入層が存在すると、より低電圧駆動し、耐久寿命も向上するだけでなく、さらに素子のキャリアバランスが向上して発光効率も向上するため好ましい。
　正孔注入層に用いられる材料は特に限定されないが、例えば、４，４’－ビス（Ｎ－（３－メチルフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ）ビフェニル（ＴＰＤ）、４，４’－ビス（Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ）ビフェニル（ＮＰＤ）、４，４’－ビス（Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニリル）アミノ）ビフェニル（ＴＢＤＢ），ビス（Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－４－アミノフェニル）－Ｎ，Ｎ－ジフェニル－４，４’ －ジアミノ－１，１’－ビフェニル（ＴＰＤ２３２）といったベンジジン誘導体、４，４’，４”－トリス（３－メチルフェニル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（ｍ－ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”－トリス（１－ナフチル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（１－ＴＮＡＴＡ）などのスターバーストアリールアミンと呼ばれる材料群、ビス（Ｎ－アリールカルバゾール）またはビス（Ｎ－アルキルカルバゾール）などのビスカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体、チオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが用いられる。また、一般式（１－１）または（１－２）で表される化合物を用いることもできる。中でも一般式（１－１）または（１－２）で表される化合物より浅いＨＯＭＯ準位を有し、陽極から正孔輸送層へ円滑に正孔を注入輸送するという観点からベンジジン誘導体、スターバーストアリールアミン系材料群がより好ましく用いられる。
　これらの材料は単独で用いてもよいし、２種以上の材料を混合して用いてもよい。また、複数の材料を積層して正孔注入層としてもよい。さらにこの正孔注入層が、アクセプター性化合物単独で構成されているか、または上記のような正孔注入材料にアクセプター性化合物をドープして用いると、上述した効果がより顕著に得られるのでより好ましい。アクセプター性化合物とは、単層膜として用いる場合は接している正孔輸送層と、ドープして用いる場合は正孔注入層を構成する材料と電荷移動錯体を形成する材料である。このような材料を用いると正孔注入層の導電性が向上し、より素子の駆動電圧低下に寄与し、発光効率の向上、耐久寿命向上といった効果が得られる。
　アクセプター性化合物の例としては、塩化鉄（III）、塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、塩化アンチモンのような金属塩化物、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化ルテニウムのような金属酸化物、トリス（４－ブロモフェニル）アミニウムヘキサクロロアンチモネート（ＴＢＰＡＨ）のような電荷移動錯体が挙げられる。また分子内にニトロ基、シアノ基、ハロゲンまたはトリフルオロメチル基を有する有機化合物や、キノン系化合物、酸無水物系化合物、フラーレンなども好適に用いられる。これらの化合物の具体的な例としては、ヘキサシアノブタジエン、ヘキサシアノベンゼン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン（Ｆ４－ＴＣＮＱ）、ラジアレーン誘導体、ｐ－フルオラニル、ｐ－クロラニル、ｐ－ブロマニル、ｐ－ベンゾキノン、２，６－ジクロロベンゾキノン、２，５－ジクロロベンゾキノン、テトラメチルベンゾキノン、１，２，４，５－テトラシアノベンゼン、ｏ－ジシアノベンゼン、ｐ－ジシアノベンゼン、１，４－ジシアノテトラフルオロベンゼン、２，３－ジクロロ－５，６－ジシアノベンゾキノン、ｐ－ジニトロベンゼン、ｍ－ジニトロベンゼン、ｏ－ジニトロベンゼン、ｐ－シアノニトロベンゼン、ｍ－シアノニトロベンゼン、ｏ－シアノニトロベンゼン、１，４－ナフトキノン、２，３－ジクロロナフトキノン、１－ニトロナフタレン、２－ニトロナフタレン、１，３－ジニトロナフタレン、１，５－ジニトロナフタレン、９－シアノアントラセン、９－ニトロアントラセン、９，１０－アントラキノン、１，３，６，８－テトラニトロカルバゾール、２，４，７－トリニトロ－９－フルオレノン、２，３，５，６－テトラシアノピリジン、マレイン酸無水物、フタル酸無水物、Ｃ６０、およびＣ７０などが挙げられる。
　これらの中でも、金属酸化物やシアノ基含有化合物が取り扱いやすく、蒸着もしやすいことから、容易に上述した効果が得られるので好ましい。正孔注入層がアクセプター性化合物単独で構成される場合、または正孔注入層にアクセプター性化合物がドープされている場合のいずれの場合も、正孔注入層は１層であってもよいし、複数の層が積層されて構成されていてもよい。
　正孔輸送層は、陽極から注入された正孔を発光層まで輸送する層である。正孔輸送層は単層であっても複数の層が積層されて構成されていてもどちらでもよい。
　一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体は、５．１～６．０ｅＶのイオン化ポテンシャル（蒸着膜のAC-2（理研計器）測定値）、高い三重項エネルギー準位、高い正孔輸送性および薄膜安定性を有しているため、発光素子の正孔注入層および正孔輸送層に用いることが好ましい。一般式（１－１）または（１－２）は高い三重項エネルギーを有するため、三重項発光材料を使用した素子の正孔輸送材料として用いることが好ましい。従来のベンジジン骨格を有する正孔輸送材料は三重項準位が低く、三重項発光材料を含有する発光層に直接接していると三重項エネルギーの漏れが発生し、発光効率が低下するが、一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体は高い三重項エネルギーを有しており、そのような問題が生じないからである。
　複数層の正孔輸送層から構成される場合は、一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体を含む正孔輸送層は発光層に直接接していることが好ましい。一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体は高い電子ブロック性を有しており、発光層から流れ出る電子の侵入を防止することができるからである。さらに、一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体は、高い三重項エネルギーを有しているため、三重項発光材料の励起エネルギーを閉じ込める効果も有している。そのため、発光層に三重項発光材料が含まれる場合も、一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体を含む正孔輸送層は、発光層に直接接していることが好ましい。
　正孔輸送層は一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体のみから構成されていてもよいし、本発明の効果を損なわない範囲で他の材料が混合されていてもよい。この場合、用いられる他の材料としては、例えば、４，４’－ビス（Ｎ－（３－メチルフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ）ビフェニル（ＴＰＤ）、４，４’－ビス（Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ）ビフェニル（ＮＰＤ）、４，４’－ビス（Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニリル）アミノ）ビフェニル（ＴＢＤＢ），ビス（Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－４－アミノフェニル）－Ｎ，Ｎ－ジフェニル－４，４’－ジアミノ－１，１’－ビフェニル（ＴＰＤ２３２）といったベンジジン誘導体、４，４’，４”－トリス（３－メチルフェニル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（ｍ－ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”－トリス（１－ナフチル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（１－ＴＮＡＴＡ）などのスターバーストアリールアミンと呼ばれる材料群、ビス（Ｎ－アリールカルバゾール）またはビス（Ｎ－アルキルカルバゾール）などのビスカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体、チオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが挙げられる。
　発光層は単一層、複数層のどちらでもよく、それぞれ発光材料（ホスト材料、ドーパント材料）により形成され、これはホスト材料とドーパント材料との混合物であっても、ホスト材料単独であっても、２種類のホスト材料と１種類のドーパント材料との混合物であっても、いずれでもよい。すなわち、本発明の発光素子では、各発光層において、ホスト材料もしくはドーパント材料のみが発光してもよいし、ホスト材料とドーパント材料がともに発光してもよい。電気エネルギーを効率よく利用し、高色純度の発光を得るという観点からは、発光層はホスト材料とドーパント材料の混合からなることが好ましい。また、ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の組み合わせであっても、いずれでもよい。ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれでもよい。ドーパント材料は積層されていても、分散されていても、いずれでもよい。ドーパント材料は発光色の制御ができる。ドーパント材料の量は、多すぎると濃度消光現象が起きるため、ホスト材料に対して３０重量％以下で用いることが好ましく、さらに好ましくは２０重量％以下である。ドーピング方法は、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着してもよい。
　一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体を発光材料として用いることも可能であり、中でも、Ａｒ１～Ａｒ４の少なくとも１つとして一般式（７）で表される基が選ばれると、電子親和力が大きくなり、電子の注入が向上するため、発光層のホスト材料として用いることが好ましい。
　発光材料は、一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体の他に、以前から発光体として知られていたアントラセンやピレンなどの縮合環誘導体、トリス（８－キノリノラート）アルミニウムを始めとする金属キレート化オキシノイド化合物、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、インデン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、そして、ポリチオフェン誘導体などが使用できるが特に限定されるものではない。
　発光材料に含有されるホスト材料は、化合物一種のみに限る必要はなく、本発明の複数の化合物を混合して用いたり、その他のホスト材料の一種類以上を混合して用いたりしてもよい。また、積層して用いてもよい。ホスト材料としては、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、トリフェニレン、ペリレン、フルオランテン、フルオレン、インデンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体、Ｎ，Ｎ’－ジナフチル－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－４，４’－ジフェニル－１，１’－ジアミンなどの芳香族アミン誘導体、トリス（８－キノリナート）アルミニウム（III）をはじめとする金属キレート化オキシノイド化合物、ジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、インデン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ピロロピロール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、トリアジン誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体などが使用できるが特に限定されるものではない。中でも、発光層が三重項発光（りん光発光）を行う際に用いられるホストとしては、金属キレート化オキシノイド化合物、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、トリアジン誘導体、トリフェニレン誘導体などが好適に用いられる。
　発光材料に含有されるドーパント材料は、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、トリフェニレン、ペリレン、フルオレン、インデンなどのアリール環を有する化合物やその誘導体（例えば２－（ベンゾチアゾール－２－イル）－９，１０－ジフェニルアントラセンや５，６，１１，１２－テトラフェニルナフタセンなど）、フラン、ピロール、チオフェン、シロール、９－シラフルオレン、９，９’－スピロビシラフルオレン、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、イミダゾピリジン、フェナントロリン、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピリジン、チオキサンテンなどのヘテロアリール環を有する化合物やその誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、４，４’－ビス（２－（４－ジフェニルアミノフェニル）エテニル）ビフェニル、４，４’－ビス（Ｎ－（スチルベン－４－イル）－Ｎ－フェニルアミノ）スチルベンなどのアミノスチリル誘導体、芳香族アセチレン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、ピロメテン誘導体、ジケトピロロ［３，４－ｃ］ピロール誘導体、２，３，５，６－１Ｈ，４Ｈ－テトラヒドロ－９－（２’－ベンゾチアゾリル）キノリジノ［９，９ａ，１－ｇｈ］クマリンなどのクマリン誘導体、イミダゾール、チアゾール、チアジアゾール、カルバゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾールなどのアゾール誘導体およびその金属錯体およびＮ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ジ（３－メチルフェニル）－４，４’－ジフェニル－１，１’－ジアミンに代表される芳香族アミン誘導体などが挙げられる。
　中でも、発光層が三重項発光（りん光発光）を行う際に用いられるドーパントとしては、イリジウム（Ir）、ルテニウム（Ru）、パラジウム（Pd）、白金（Pt）、オスミウム（Os）、及びレニウム（Re）からなる群から選択される少なくとも一つの金属を含む金属錯体化合物であることが好ましい。配位子は、フェニルピリジン骨格またはフェニルキノリン骨格またはカルベン骨格などの含窒素芳香族複素環を有することが好ましい。しかしながら、これらに限定されるものではなく、要求される発光色、素子性能、ホスト化合物との関係から適切な錯体が選ばれる。具体的には、トリス（２－フェニルピリジル）イリジウム錯体、トリス｛２－（２－チオフェニル）ピリジル｝イリジウム錯体、トリス｛２－（２－ベンゾチオフェニル）ピリジル｝イリジウム錯体、トリス（２－フェニルベンゾチアゾール）イリジウム錯体、トリス（２－フェニルベンゾオキサゾール）イリジウム錯体、トリスベンゾキノリンイリジウム錯体、ビス（２－フェニルピリジル）（アセチルアセトナート）イリジウム錯体、ビス｛２－（２－チオフェニル）ピリジル｝イリジウム錯体、ビス｛２－（２－ベンゾチオフェニル）ピリジル｝（アセチルアセトナート）イリジウム錯体、ビス（２－フェニルベンゾチアゾール）（アセチルアセトナート）イリジウム錯体、ビス（２－フェニルベンゾオキサゾール）（アセチルアセトナート）イリジウム錯体、ビスベンゾキノリン（アセチルアセトナート）イリジウム錯体、ビス｛２－（２，４－ジフルオロフェニル）ピリジル｝（アセチルアセトナート）イリジウム錯体、テトラエチルポルフィリン白金錯体、｛トリス（セノイルトリフルオロアセトン）モノ（１，１０－フェナントロリン）｝ユーロピウム錯体、｛トリス（セノイルトリフルオロアセトン）モノ（４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン）｝ユーロピウム錯体、｛トリス（１，３－ジフェニル－１，３－プロパンジオン）モノ（１，１０－フェナントロリン）｝ユーロピウム錯体、トリスアセチルアセトンテルビウム錯体などが挙げられる。また、特開２００９－１３０１４１号に記載されているリン光ドーパントも好適に用いられる。これらに限定されるものではないが、高効率発光が得られやすいことから、イリジウム錯体または白金錯体が好ましく用いられる。
　ドーパント材料として用いられる上記三重項発光材料は、発光層中に各々一種類のみが含まれていてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。三重項発光材料を二種以上用いる際には、ドーパント材料の総重量がホスト材料に対して３０重量％以下であることが好ましく、さらに好ましくは２０重量％以下である。
　また、発光層には上記ホスト材料および三重項発光材料の他に、発光層内のキャリアバランスを調整するためや発光層の層構造を安定化させるための第３成分を更に含んでいてもよい。但し、第３成分としては、一般式（１－１）または（１－２）で表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体を含むホスト材料および三重項発光材料からなるドーパント材料との間で相互作用を起こさないような材料を選択する。
　三重項発光系における好ましいホストおよびドーパントとしては、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
　本発明において、電子輸送層とは、陰極から電子が注入され、さらに電子を輸送する層である。電子輸送層には、電子注入効率が高く、注入された電子を効率良く輸送することが望まれる。そのため電子輸送層は、電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが要求される。特に膜厚を厚く積層する場合には、低分子量の化合物は結晶化するなどして膜質が劣化しやすいため、安定な膜質を保つ分子量４００以上の化合物が好ましい。しかしながら、正孔と電子の輸送バランスを考えた場合に、電子輸送層が陽極からの正孔が再結合せずに陰極側へ流れるのを効率よく阻止できる役割を主に果たすならば、電子輸送能力がそれ程高くない材料で構成されていても、発光効率を向上させる効果は電子輸送能力が高い材料で構成されている場合と同等となる。したがって、本発明における電子輸送層には、正孔の移動を効率よく阻止できる正孔阻止層も同義のものとして含まれる。
　電子輸送層に用いられる電子輸送材料としては、ナフタレン、アントラセンなどの縮合多環芳香族誘導体、４，４’－ビス（ジフェニルエテニル）ビフェニルに代表されるスチリル系芳香環誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、リンオキサイド誘導体、トリス（８－キノリノラート）アルミニウム（III）などのキノリノール錯体、ベンゾキノリノール錯体、ヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体およびフラボノール金属錯体などの各種金属錯体が挙げられるが、駆動電圧を低減し、高効率発光が得られることから、炭素、水素、窒素、酸素、ケイ素、リンの中から選ばれる元素で構成され、電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物を用いることが好ましい。
　ここで言う電子受容性窒素とは、隣接原子との間に多重結合を形成している窒素原子を表す。窒素原子が高い電子陰性度を有することから、該多重結合は電子受容的な性質を有する。それゆえ、電子受容性窒素を含む芳香族複素環は、高い電子親和性を有する。電子受容性窒素を有する電子輸送材料は、高い電子親和力を有する陰極からの電子を受け取りやすくし、より低電圧駆動が可能となる。また、発光層への電子の供給が多くなり、再結合確率が高くなるので発光効率が向上する。
　電子受容性窒素を含むヘテロアリール環としては、例えば、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、キノリン環、キノキサリン環、ナフチリジン環、ピリミドピリミジン環、ベンゾキノリン環、フェナントロリン環、イミダゾール環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、チアゾール環、チアジアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンズイミダゾール環、フェナンスロイミダゾール環などが挙げられる。
　これらのヘテロアリール環構造を有する化合物としては、例えば、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、キノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、ビピリジンやターピリジンなどのオリゴピリジン誘導体、キノキサリン誘導体およびナフチリジン誘導体などが好ましい化合物として挙げられる。中でも、トリス（Ｎ－フェニルベンズイミダゾール－２－イル）ベンゼンなどのイミダゾール誘導体、１，３－ビス［（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）１，３，４－オキサジアゾリル］フェニレンなどのオキサジアゾール誘導体、Ｎ－ナフチル－２，５－ジフェニル－１，３，４－トリアゾールなどのトリアゾール誘導体、バソクプロインや１，３－ビス（１，１０－フェナントロリン－９－イル）ベンゼンなどのフェナントロリン誘導体、２，２’－ビス（ベンゾ［ｈ］キノリン－２－イル）－９，９’－スピロビフルオレンなどのベンゾキノリン誘導体、２，５－ビス（６’－（２’，２”－ビピリジル））－１，１－ジメチル－３，４－ジフェニルシロールなどのビピリジン誘導体、１，３－ビス（４’－（２，２’：６’２”－ターピリジニル））ベンゼンなどのターピリジン誘導体、ビス（１－ナフチル）－４－（１，８－ナフチリジン－２－イル）フェニルホスフィンオキサイドなどのナフチリジン誘導体が、電子輸送能の観点から好ましく用いられる。また、これらの誘導体が、縮合多環芳香族骨格を有していると、ガラス転移温度が向上すると共に、電子移動度も大きくなり発光素子の低電圧化の効果が大きいのでより好ましい。さらに、素子耐久寿命が向上し、合成のし易さ、原料入手が容易であることを考慮すると、縮合多環芳香族骨格はアントラセン骨格、ピレン骨格またはフェナントロリン骨格であることが特に好ましい。上記電子輸送材料は単独でも用いられるが、上記電子輸送材料の２種以上を混合して用いたり、その他の電子輸送材料の一種以上を上記の電子輸送材料に混合して用いたりしても構わない。
　好ましい電子輸送材料としては、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
　上記電子輸送材料は単独でも用いられるが、上記電子輸送材料の２種以上を混合して用いたり、その他の電子輸送材料の一種以上を上記の電子輸送材料に混合して用いたりしても構わない。また、ドナー性化合物を含有してもよい。ここで、ドナー性化合物とは電子注入障壁の改善により、陰極または電子注入層からの電子輸送層への電子注入を容易にし、さらに電子輸送層の電気伝導性を向上させる化合物である。
　ドナー性化合物の好ましい例としては、アルカリ金属、アルカリ金属を含有する無機塩、アルカリ金属と有機物との錯体、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属を含有する無機塩またはアルカリ土類金属と有機物との錯体などが挙げられる。アルカリ金属、アルカリ土類金属の好ましい種類としては、低仕事関数で電子輸送能向上の効果が大きいリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムといったアルカリ金属や、マグネシウム、カルシウム、セリウム、バリウムといったアルカリ土類金属が挙げられる。
　また、真空中での蒸着が容易で取り扱いに優れることから、金属単体よりも無機塩、あるいは有機物との錯体の状態であることが好ましい。さらに、大気中での取扱を容易にし、添加濃度の制御のし易さの点で、有機物との錯体の状態にあることがより好ましい。無機塩の例としては、LiO、Li2O等の酸化物、窒化物、LiF、NaF、KF等のフッ化物、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、Rb2CO3、Cs2CO3等の炭酸塩などが挙げられる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の好ましい例としては、大きな低電圧駆動効果が得られるという観点ではリチウム、セシウムが挙げられる。また、有機物との錯体における有機物の好ましい例としては、キノリノール、ベンゾキノリノール、ピリジルフェノール、フラボノール、ヒドロキシイミダゾピリジン、ヒドロキシベンズアゾール、ヒドロキシトリアゾールなどが挙げられる。中でも、より発光素子の低電圧化の効果が大きいという観点ではアルカリ金属と有機物との錯体が好ましく、さらに合成のしやすさ、熱安定性という観点からリチウムと有機物との錯体がより好ましく、比較的安価で入手できるリチウムキノリノールが特に好ましい。
　電子輸送層のイオン化ポテンシャルは、特に限定されないが、好ましくは５．６ｅＶ以上８．０ｅＶ以下であり、より好ましくは５．６ｅＶ以上７．０ｅＶ以下である。
　発光素子を構成する上記各層の形成方法は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、コーティング法など特に限定されないが、通常は、素子特性の点から抵抗加熱蒸着または電子ビーム蒸着が好ましい。
　有機層の厚みは、発光物質の抵抗値にもよるので限定することはできないが、１～１０００ｎｍであることが好ましい。発光層、電子輸送層、正孔輸送層の膜厚はそれぞれ、好ましくは１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
　本発明の発光素子は、電気エネルギーを光に変換できる機能を有する。ここで電気エネルギーとしては主に直流電流が使用されるが、パルス電流や交流電流を用いることも可能である。電流値および電圧値は特に制限はないが、素子の消費電力や寿命を考慮すると、できるだけ低いエネルギーで最大の輝度が得られるよう選ばれるべきである。
　本発明の発光素子は、例えば、マトリクスおよび／またはセグメント方式で表示するディスプレイとして好適に用いられる。
　マトリクス方式とは、表示のための画素が格子状やモザイク状など二次元的に配置され、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状やサイズは用途によって決まる。例えば、パソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が３００μｍ以下の四角形の画素が用いられ、また、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がｍｍオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法は、線順次駆動方法やアクティブマトリクスのどちらでもよい。線順次駆動はその構造が簡単であるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリクスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。
　本発明におけるセグメント方式とは、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、このパターンの配置によって決められた領域を発光させる方式である。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示および自動車のパネル表示などが挙げられる。そして、前記マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。
　本発明の発光素子は、各種機器等のバックライトとしても好ましく用いられる。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示板および標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が検討されているパソコン用途のバックライトに本発明の発光素子は好ましく用いられ、従来のものより薄型で軽量なバックライトを提供できる。
　以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、下記の各実施例にある化合物の番号は上記に記載した化合物の番号を指すものである。
　また、各化合物の最低励起三重項エネルギーの測定については、以下の通りとした。各化合物を１．０×１０－５mol/lの２－メチルテトラヒドロフラン溶液とした。調整した溶液を専用の石英チューブに入れ、窒素バブリングを行うことで溶存酸素を除き、さらに酸素の混入を防ぐためにセプタム栓でキャップをした。このサンプルを液体窒素にて７７Ｋ付近まで冷却した後、蛍光リン光分光光度計（堀場製作所製、ＦｌｕｏｒｏＭａｘ－４Ｐ）を用い、リン光スペクトルを測定した。リン光スペクトルの短波長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、三重項エネルギー（Ｔ１）を算出した。
　合成例１
　化合物［３］の合成
　α－テトラロン３５．０９ｇ、フェニルヒドラジン塩酸塩２１．６９ｇ、酢酸９．０ｇ、エタノール５００ｍｌの混合溶液を窒素気流下、還流下で７時間加熱攪拌した。室温に冷却した後、ろ過を行い、ろ液をエバポレートした。得られた固体を精製水２００ｍｌで２回洗浄し、真空乾燥後、淡黄色固体３１．３ｇを得た。この固体およびクロラニル３８．６ｇ、オルトキシレン３７７ｍｌの混合溶液を窒素気流下、還流下で１時間還流した。室温に冷却した後、１０％水酸化ナトリウム水溶液３００ｍｌを加え、１時間攪拌した。ろ過を行い、得られた固体をさらに精製水２００ｍｌで５回洗浄した。ろ過を行い真空乾燥した後、１１H－ベンゾ［a］カルバゾール（中間体Ａ）１８．９７ｇを得た。次に、中間体Ａ１８．０ｇ、ブロモベンゼン１５．６ｇ、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム４７７ｍｇ、ジ－ｔ－ブチル（２，２－ジフェニル－１－メチル－１－シクロプロピル）ホスフィン５８４ｍｇ、ナトリウムｔｅｒｔ－ブトキシド１１．１５ｇとｏ－キシレン４１４ｍｌの混合溶液を窒素気流下、還流下で時間加熱攪拌した。室温に冷却した後、トルエン３００ｍｌで抽出した。有機層を水１００ｍｌで３回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。得られた濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、エバポレートして得られた固体を真空乾燥した後、１１－フェニル－１１Ｈ－ベンゾ［ａ］カルバゾール（中間体Ｂ）１７．０ｇを得た。
　次に、中間体Ｂ１７．０ｇ、Ｎ－ブロモスクシンイミド１０．３ｇ、テトラヒドロフラン２９０ｍｌの混合溶液を３時間室温攪拌した。水３００ｍｌを加えて濾過を行い、真空乾燥後、５－ブロモ－１１－フェニル－１１Ｈ－ベンゾ［ａ］カルバゾール（中間体Ｃ）２１．４７ｇを得た。
　次に、中間体Ｃ２６．０ｇ、ビス（ピナコラート）ジボロン２６．６ｇ、１，１’－ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン]ジクロロパラジウム（II）１．１４ｇ、酢酸カリウム２．１ｇ、ジメチルホルムアミド３５０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３５℃で２．５時間加熱攪拌した。室温に冷却した後、精製水３００ｍｌ、酢酸エチル３００ｍｌを加えてセライトろ過した。ろ液のうち有機層を回収し、硫酸マグネシウムで乾燥後、濾過を行いエバポレートした。得られた濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、エバポレートして得られた固体を真空乾燥した後、１１－フェニル－５－（４，４，５，５，－テトラメチル－１，３，２－ジオキサボロサン－２－イル）１１Ｈ－ベンゾ［ａ］カルバゾール（中間体Ｄ）１７．４６ｇ得た。
　次に、中間体Ｄ１７．４６ｇ、２－ヨードニトロベンゼン９．４３ｇ、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（II）５３１ｍｇ、１．５Ｍ炭酸ナトリウム水溶液５６ｍｌ、ジメトキシエタン２０８ｍｌの混合溶液を窒素気流下、還流下で１時間還流した。室温に冷却した後、精製水２００ｍｌ加えて濾過を行った。真空乾燥して得た固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、エバポレートして得られた固体を真空乾燥した後、５－（２－ニトロフェニル）－１１－フェニル－１１Ｈ－ベンゾ［ａ］カルバゾール（中間体Ｅ）１１．２７ｇを得た。
　次に、中間体Ｅ１１．２７ｇ、トリフェニルホスフィン１７．７９ｇ、オルトジクロロベンゼン５４ｍｌの混合溶液を窒素気流下、還流下で８時間加熱攪拌した。室温に冷却した後、混合溶液をエバポレートした。得られた濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、エバポレートして得られた固体を真空乾燥した後、５－フェニル－５，１４－ジヒドロベンゾ［ａ］インドロ［３，２－ｃ］カルバゾール（中間体Ｆ）９．６６ｇを得た。
　次に、中間体Ｆ２．０ｇ、３－ブロモトリフェニルアミン１．８６ｇ、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム６０ｍｇ、ジ－ｔ－ブチル（２，２－ジフェニル－１－メチル－１－シクロプロピル）ホスフィン７４ｍｇ、ナトリウムｔｅｒｔ－ブトキシド６０４ｍｇとオルトキシレン２６ｍｌの混合溶液を窒素気流下、還流下で３時間加熱攪拌した。
室温に冷却した後、精製水２６ｍｌを加えてセライト濾過した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過を行いエバポレートした。得られた濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、エバポレートして得られた固体を真空乾燥した後、化合物［３］２．１８ｇを得た。
　得られた粉末の１Ｈ－ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた白色固体が化合物［３］であることが確認された。
１Ｈ－ＮＭＲ（ＣＤＣl３（d=ppm））：６．６１－６．６４（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝８．１），６．９０－７．７０（ｍ，２８Ｈ），８．６０－８．６３（ｍ，１Ｈ），８．９６－８．９９（ｄ，１H，Ｊ＝８．３７）。
　なお、この化合物［３］は、油拡散ポンプを用いて１×１０－３Ｐａの圧力下、約３３０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．９％、昇華精製後が９９．９％であった。
また、化合物［３］の最低励起三重項エネルギー準位Ｔ１は２．５１ｅＶであった。
　合成例２
　化合物［１２］の合成
　中間体Ｆ２．５ｇ、５’－クロロ－５’－クロロ－１，１’：３’，１’’－ターフェニル１．９１ｇ、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム７５ｍｇ、ジ－ｔ－ブチル（２，２－ジフェニル－１－メチル－１－シクロプロピル）ホスフィン９２ｍｇ、ナトリウムｔｅｒｔ－ブトキシド７５４ｍｇ、オルトキシレン３３ｍｌの混合溶液を窒素気流下、還流下で１時間加熱攪拌した。室温に冷却した後、精製水３３ｍｌ加えてセライト濾過を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後濾過を行い、エバポレートした。得られた濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、エバポレートして得られた固体を真空乾燥した後、（化合物１２）３．６７ｇを得た。
　得られた粉末の１Ｈ－ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた白色固体が化合物［２］であることが確認された。
１Ｈ－ＮＭＲ（ＣＤＣl３（d=ppm））：６．３１－６．３４（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝８．１０），６．７５－６．８０（ｔ，１Ｈ），７．０４－７．７２（ｍ，２３Ｈ），７．８８－７．８９（ｍ，２H），８．０８（ｓ，１H），８．６８－８．７１（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．８３），９．０５－９．０８（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝８．１０）。
　なお、この化合物［１２］は、油拡散ポンプを用いて１×１０－３Ｐａの圧力下、約３３０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．９％、昇華精製後が９９．９％であった。
また、化合物［１２］の最低励起三重項エネルギー準位Ｔ１は２．５１ｅＶであった。
　実施例１
　ＩＴＯ透明導電膜を５０ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子作製する直前に１時間ＵＶ－オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０－４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、正孔注入層として化合物ＨＩ－１を１０ｎｍ蒸着した。次に、第一正孔輸送層として、化合物ＨＴ－１を８０ｎｍ蒸着した。次に、第二正孔輸送層として、化合物［１］を４０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ－１を、ドーパント材料に化合物Ｄ－１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が１０重量％になるようにして３０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、電子輸送層として、化合物Ｅ－１を３５ｎｍの厚さに積層した。
　次に、リチウムキノリノールを１ｎｍ蒸着した後、マグネシウムと銀の共蒸着膜を蒸着速度比がマグネシウム：銀＝１０：１(＝０．５ｎｍ／ｓ：０．０５ｎｍ／ｓ)で１００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率１３．９ｌｍ／Ｗの高効率赤色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、３９５０時間で輝度半減した。なお化合物ＨＩ－１、ＨＴ－６、Ｈ－１、Ｄ－１、Ｅ－１は以下に示す化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
　実施例２～８、比較例１～５
　第二正孔輸送層として表１に記載した材料を用いたこと以外は実施例１と同様にして発光素子を作製した。結果を表１に示す。なお、ＨＴ－２、ＨＴ－３、ＨＴ－４、ＨＴ－５は以下に示す化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000033
　実施例９
ＩＴＯ透明導電膜を５０ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子作製する直前に１時間ＵＶ－オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０－４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、第一正孔注入層として化合物ＨＩ－１を１０ｎｍ蒸着した。次に、第二正孔注入層として、化合物［１］を１０ｎｍ蒸着した。次に、正孔輸送層として、ＨＴ－１を８０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ－１を、ドーパント材料に化合物Ｄ－１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が１０重量％になるようにして３０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、電子輸送層として、化合物Ｅ－１を３５ｎｍの厚さに積層した。
次に、フッ化リチウムを０．５ｎｍ蒸着した後、アルミニウムを１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率８．７ｌｍ／Ｗの高効率赤色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、１９００時間で輝度半減した。
　実施例１０～１６、比較例６～１０
　第二正孔注入層として表２に記載した材料を用いたこと以外は実施例９と同様にして発光素子を作製した。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000034
　実施例１７
　ＩＴＯ透明導電膜を５０ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子作製する直前に１時間ＵＶ－オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０－４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、正孔注入層としてＨＩ－１を１０ｎｍ蒸着した。次に、正孔輸送層として、化合物ＨＴ－１を９０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物［２１］を、ドーパント材料に化合物Ｄ－１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が１０重量％になるようにして３０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、電子輸送層として、化合物Ｅ－１を３５ｎｍの厚さに積層した。
　次に、フッ化リチウムを０．５ｎｍ蒸着した後、アルミニウムを１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率１１．９ｌｍ／Ｗの高効率赤色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、２９００時間で輝度半減した。
　実施例１８～２０、比較例１１
　発光層のホスト材料として表３に記載した材料を用いたこと以外は実施例１７と同様にして発光素子を作製し、評価した。結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000035
　実施例２１
　ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子作製する直前に１時間ＵＶ－オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０－４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、ＨＩ－１を５ｎｍ、正孔輸送層として、化合物［１］を８０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料Ｈ－２、ドーパント材料Ｄ－２をドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、電子輸送層としてＥ－１を３０ｎｍの厚さに蒸着して積層した。次に、フッ化リチウムを０．５ｎｍ蒸着した後、アルミニウムを１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２時の特性は、外部量子効率４．４％であった。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、１０５０時間で輝度半減した。なお、Ｈ－２、Ｄ－２は以下に示す化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
　実施例２２～２８、比較例１２～１６
　正孔輸送層として表４に記載した材料を用いたこと以外は実施例２１と同様にして発光素子を作製した。結果を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000037

Claims (9)

  1. 下記一般式（１－１）または（１－２）のいずれかで表されるベンゾインドロカルバゾール誘導体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     （式中、Ｒ１～Ｒ２４はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アミノ基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基およびカルバモイル基、シリル基、および－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ２５Ｒ２６からなる群より選ばれる。Ｒ２５およびＲ２６はアリール基またはヘテロアリール基である。またＲ２５およびＲ２６が縮合して環を形成していてもよい。Ｌ１～Ｌ４はそれぞれ独立に単結合、置換もしくは無置換のアリーレン基、または置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基である。Ａ１～Ａ４はそれぞれ独立にアミノ基、アリール基、複素環基、もしくはヘテロアリール基である。）
  2. 前記一般式（１－１）においてはＡ１～Ａ２のうち少なくとも１つが、前記一般式（１－２）においてはＡ３～Ａ４のうち少なくとも１つが、下記一般式（２）～（７）で表される基のいずれかである請求項１記載のベンゾインドロカルバゾール誘導体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     （式中、Ｒ２７～Ｒ２８はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、アリール基、ヘテロアリール基、多環式芳香族炭化水素基および多環式芳香族複素環基からなる群より選ばれる。ただし＊の位置で、前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと、連結する。）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     （式中、Ｒ２９～Ｒ３８はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、ハロゲン、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、シリル基、および－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ３９Ｒ４０からなる群より選ばれる。Ｒ３９およびＲ４０はアリール基またはヘテロアリール基である。またＲ３９およびＲ４０が縮合して環を形成していてもよい。ただしＲ２９～Ｒ３８のいずれか１つの位置で、前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと、連結する。）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     （式中、Ｒ４１～Ｒ４８はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環、アミノ基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、ハロゲン、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、シリル基、および－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ４９Ｒ５０からなる群より選ばれる。Ｒ４９およびＲ５０はアリール基またはヘテロアリール基である。またＲ４９およびＲ５０が縮合して環を形成していてもよい。Ａｒ１は置換もしくは無置換のアリール基または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表す。Ｌ５はＣＨ２、Ｎ－Ａｒ２、酸素原子、または硫黄原子を表す。Ｌ５がＣＨ２のときはその水素原子の少なくとも１つがアルキル基に置き換わっていてもよい。Ａｒ２は置換もしくは無置換のアリール基または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表す。ただしＲ４１～Ｒ４８またはＡｒ１のいずれか１つの位置で、前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと、連結する。）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
     （式中、Ｒ５１～Ｒ５８はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、ハロゲン、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、シリル基、および－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ５９Ｒ６０からなる群より選ばれる。Ｒ５９およびＲ６０はアリール基またはヘテロアリール基である。またＲ５９およびＲ６０が縮合して環を形成していてもよい。Ｌ６はＣＨ２、Ｎ－Ａｒ３、酸素原子、または硫黄原子を表す。Ａｒ３は置換もしくは無置換のアリール基または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表す。Ｌ６がＣＨ２のときは、その水素原子の少なくとも１つがアルキル基に置き換わっていてもよい。ただしＲ５１～Ｒ５８のいずれか１つの位置で、前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと、連結する。）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
     （式中、環Ｂは置換もしくは無置換の縮合芳香族炭化水素環、置換もしくは無置換の単環芳香族複素環、または置換もしくは無置換の縮合芳香族複素環を表す。Ｒ６１～Ｒ６４はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基およびカルバモイル基、シリル基、および－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ６５Ｒ６６からなる群より選ばれる。Ｒ６５およびＲ６６はアリール基またはヘテロアリール基である。またＲ６５およびＲ６６が縮合して環を形成していてもよい。Ａｒ４は置換もしくは無置換のアリール基または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表す。ただしＲ６１～Ｒ６４、Ａｒ４および環Ｂのいずれか１つの位置で、前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと、連結する。）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
     （式中、Ｒ６７～Ｒ７２はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、ハロゲン、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、シリル基、および－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ７３Ｒ７４からなる群より選ばれる。Ｒ７３およびＲ７４はアリール基またはヘテロアリール基である。またＲ７３およびＲ７４が縮合して環を形成していてもよい。Ｒ６８～Ｒ７２は隣接する置換基同士で環を形成してもよい。Ｌ７は単結合、置換もしくは無置換のアリーレン基または置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基を表す。Ｘ１～Ｘ５は炭素原子または窒素原子を表し、窒素原子の場合には窒素原子上の置換基であるＲ６８～Ｒ７２は存在しない。Ｘ１～Ｘ５において窒素原子の数は１～４である。ただし、Ｒ６７で前記一般式（１－１）においてはＬ１～Ｌ２のいずれかと、前記一般式（１－２）においてはＬ３～Ｌ４のいずれかと、連結する。Ｃ１は炭素原子である。）
  3. 前記一般式（１－１）のＬ１もしくは前記一般式（１－２）のＬ３の位置で、前記一般式（２）～（７）で表される基のいずれかと連結する請求項２記載のベンゾインドロカルバゾール誘導体。
  4. 前記一般式（１－１）においてはＡ１～Ａ２のうち少なくとも１つが、前記一般式（１－２）においてはＡ３～Ａ４のうち少なくとも１つが、前記一般式（７）で表される基であり、前記一般式（７）においてＸ１、Ｘ２およびＸ４が窒素原子であることを特徴とする請求項２または３記載のベンゾインドロカルバゾール誘導体。
  5. 請求項１～４のいずれかに記載のベンゾインドロカルバゾール誘導体を含有する発光素子材料。
  6. 陽極と陰極の間に有機層が存在し、電気エネルギーにより発光する発光素子であって、前記陽極と陰極の間のいずれかの層に請求項１～４のいずれか記載のベンゾインドロカルバゾール誘導体を含有することを特徴とする発光素子。
  7. 前記有機層に少なくとも正孔輸送層が存在し、正孔輸送層に請求項１～４のいずれか記載のベンゾインドロカルバゾール誘導体を含有する請求項５記載の発光素子。
  8. 前記有機層に少なくとも正孔注入層が存在し、正孔注入層に請求項１～４のいずれか記載のベンゾインドロカルバゾール誘導体を含有する請求項５記載の発光素子。
  9. 前記有機層に少なくとも発光層が存在し、発光層がホスト材料とドーパント材料を有し、請求項１～４のいずれか記載のベンゾインドロカルバゾール誘導体がホスト材料であることを特徴とする請求項５記載の発光素子。
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