有机电致发光元件用材料及使用了其的有机电致发光元件

摘要

本发明提供显示优异的电子和空穴注入传输性、具有适当的最低单重态激发能量和最低三重态激发能量的有机电致发光元件用材料、和使用了其的有机EL元件。有机电致发光元件用材料，其特征在于，包含由通式(1)表示的杂环化合物。其中，R1为碳原子数6～30的芳香族烃基、碳原子数3～22的芳香族杂环基、这些芳香族环2～6个连结而成的连结芳香族基团、烷基、或烷氧基，R2～R5为碳原子数6～30的芳香族烃基、只包含氧或硫作为杂原子的碳原子数3～22的芳香族杂环基、这些芳香族环2～6个连结而成的连结芳香族基团、烷基、或烷氧基，a、b、c、d为0～2的整数。

权利要求

1.有机电致发光元件，其为在基板上将阳极、有机层和阴极层叠而成的有机电致发光元件，其特征在于，该有机层的至少1层为包含有机电致发光元件用材料的有机层,所述包含有机电致发光元件用材料的有机层为选自发光层、电子传输层、和空穴阻挡层中的至少一个层,所述有机电致发光元件用材料包含由通式(1)表示的杂环化合物：其中，R1表示碳原子数1～12的烷基、碳原子数1～12的烷氧基、取代或未取代的碳原子数6～30的芳香族烃基、取代或未取代的碳原子数3～22的芳香族杂环基、或者这些芳香族环以2～6个连结而成的取代或未取代的连结芳香族基团，R2～R5独立地表示碳原子数1～12的烷基、碳原子数1～12的烷氧基、取代或未取代的碳原子数6～30的芳香族烃基、只包含氧或硫作为杂原子的取代或未取代的碳原子数3～22的芳香族杂环基、或者这些芳香族环以2～6个连结而成的取代或未取代的连结芳香族基团，a、b、c、d独立地表示0～2的整数。

2.权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，包含所述有机电致发光元件用材料的所述有机层为发光层。

3.权利要求2所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述发光层包含发光掺杂剂和主体材料。

4.权利要求2所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述发光层包含主体材料和作为发光掺杂剂的磷光发光掺杂剂，所述有机电致发光元件用材料为所述主体材料。

5.权利要求2所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述发光层包含主体材料和作为发光掺杂剂的荧光发光掺杂剂，所述有机电致发光元件用材料为所述主体材料。

6.权利要求2所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述发光层包含主体材料和作为发光掺杂剂的延迟荧光发光掺杂剂，所述有机电致发光元件用材料为所述主体材料。

7.权利要求2所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述发光层包含主体材料和作为发光掺杂剂的延迟荧光发光掺杂剂，所述有机电致发光元件用材料为所述延迟荧光发光掺杂剂。

8.权利要求2所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述发光层包含主体材料和作为发光掺杂剂的荧光发光掺杂剂，所述有机电致发光元件用材料为所述荧光发光掺杂剂。

9.权利要求2所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述发光层包含2种以上的主体材料和1种以上的发光掺杂剂，至少1种所述主体材料为所述有机电致发光元件用材料。

10.权利要求2所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述发光层包含2种以上的主体材料和1种以上的发光掺杂剂，至少1种的所述发光掺杂剂为所述有机电致发光元件用材料。

说明书

有机电致发光元件用材料及使用了其的有机电致发光元件

技术领域

[0001] 本发明涉及使用了特定的杂环化合物作为有机电致发光元件用材料的有机电致发光元件，详细地说，涉及对包含有机化合物的发光层施加电场而发出光的薄膜型器件。

背景技术

[0002] 一般地，就有机电致发光元件(以下称为有机EL元件)而言，作为其最简单的结构，由发光层和夹持该层的一对对置电极构成。即，有机EL元件中，利用了如下的现象：如果在两电极间施加电场，则从阴极注入电子，从阳极注入空穴，它们在发光层中再结合，发出光。

[0003] 近年来，进行了使用了有机薄膜的有机EL元件的开发。特别地，为了提高发光效率，以提高从电极注入载流子的效率为目的，进行电极的种类的最优化，通过在电极间作为薄膜设置了包含芳香族二胺的空穴传输层和包含8-羟基喹啉铝络合物(Alq3)的发光层的元件的开发，与以往的使用了蒽等的单晶的元件相比，进行了大幅的发光效率的改善，因此以向具有如自发光、高速应答性等特点的高性能平板的实用化为目标而不断发展。

[0004] 另外，作为提高元件的发光效率的尝试，也研究了不是使用荧光而是使用磷光。以所述的设置了包含芳香族二胺的空穴传输层和包含Alq3的发光层的元件为首的大量的元件利用了荧光发光，但通过使用磷光发光，即，利用来自三重态激发状态的发光，与以往的使用了荧光(单重态)的元件相比，期待3～4倍左右的效率提高。为了该目的，研究了以香豆素衍生物、二苯甲酮衍生物作为发光层，但只获得极低的亮度。另外，作为利用三重态状态的尝试，研究了使用铕络合物，其也没有达到高效率的发光。近年来，以发光的高效率化、长寿命化为目的，以专利文献1中列举的铱络合物等有机金属络合物为中心进行了大量研究。

[0005] 现有技术文献

[0006] 专利文献

[0007] 专利文献1：WO01/041512 A1

[0008] 专利文献2：日本特开2001-313178号公报

[0009] 专利文献3：日本特开2010-87408号公报

[0010] 专利文献4：日本特开2013-232521号公报

[0011] 要获得高发光效率时，与所述掺杂剂材料同时地使用的主体材料变得重要。对于作为主体材料提出的代表性的主体材料，可列举出专利文献2中介绍的咔唑化合物的4,4'-双(9-咔唑基)联苯(CBP)。CBP在作为以三(2-苯基吡啶)铱络合物(Ir(ppy)3)为代表的绿色磷光发光材料的主体材料使用的情况下，在容易流过空穴、难以流过电子的特性方面，将电荷注入平衡破坏，过剩的空穴流入电子传输层侧，结果来自Ir(ppy)3的发光效率降低。

[0012] 要用有机EL元件获得高发光效率时，具有高的三重态激发能量、并且在两电荷(空穴、电子)注入传输特性上均衡的主体材料是必要的。进而，希望有电化学上稳定、具有高耐热性的同时具有优异的无定形稳定性的化合物，要求进一步的改进。

[0013] 专利文献3中公开了下式这样的杂环化合物(H-1)，由于与本发明中使用的化合物在基本骨架中的结合位置上不同，因此其特性大不相同。另外，公开作为有机晶体管的有机半导体层的使用，没有示出作为有机EL元件材料的有用性。

[0014] [化1]

[0015]

[0016] 专利文献4中，公开了下式这样的杂环化合物(H-2)。该化合物具有如下的结构上的特征：在基本骨架的碳原子上直接或者经由连结基而具有氨基，因此，对于电子的传输性、和稳定性变差，没有得到实用上充分的有机EL元件特性成为了课题。

[0017] [化2]

[0018]

发明内容

[0019] 为了将有机EL元件应用于平板显示器等的显示元件，必须在改善元件的发光效率的同时充分地确保驱动时的稳定性。本发明鉴于所述现状，目的在于提供高效率并且具有高驱动稳定性的实用上有用的有机EL元件及适于其的化合物。

[0020] 本发明人锐意研究，结果发现：通过将特定的杂环化合物用于有机EL元件，从而显示优异的特性，完成了本发明。

[0021] 本发明为有机电致发光元件用材料，其特征在于，包含由通式(1)表示的杂环化合物。

[0022] [化3]

[0023]

[0024] 其中，R1为碳原子数1～12的烷基、碳原子数1～12的烷氧基、取代或未取代的碳原子数6～30的芳香族烃基、取代或未取代的碳原子数3～22的芳香族杂环基、或者这些芳香族环2～6个连结而成的取代或未取代的连结芳香族基团。R2～R5独立地为碳原子数1～12的烷基、碳原子数1～12的烷氧基、取代或未取代的碳原子数6～30的芳香族烃基、只包含氧或硫作为杂原子的取代或未取代的碳原子数3～22的芳香族杂环基、或者这些芳香族环2～6个连结而成的取代或未取代的连结芳香族基团。a、b、c、和d各自独立地表示0～2的整数。

[0025] 另外，本发明为有机电致发光元件，是在基板上将阳极、有机层和阴极层叠而成的有机电致发光元件，其特征在于，该有机层的至少1层是包含由通式(1)表示的有机电致发光元件用材料的有机层。

[0026] 优选包含有机电致发光元件用材料的有机层为选自发光层、电子传输层、和空穴阻挡层中的至少一个层，更优选为发光层。

[0027] 另外，包含有机电致发光元件用材料的有机层为发光层的情况下，优选发光层含有主体材料和发光掺杂剂，所述有机电致发光元件用材料可作为主体材料应用，也可作为发光掺杂剂应用。再有，发光层中所含的主体材料可以为2种以上，发光掺杂剂可以为1种以上，作为至少1种的主体材料或发光掺杂剂，能够应用所述有机电致发光元件用材料。

[0028] 所述有机电致发光元件用材料为主体材料的情况下，作为发光掺杂剂，可应用磷光发光掺杂剂、荧光发光掺杂剂、或延迟荧光发光掺杂剂。

[0029] 另外，所述有机电致发光元件用材料为发光掺杂剂的情况下，可作为荧光发光掺杂剂、或延迟荧光发光掺杂剂应用。

[0030] 本发明的有机电致发光元件用材料显示优异的电子注入传输性和空穴注入传输性，同时具有影响发光特性的适当的最低单重态激发能量和最低三重态激发能量，因此通过将其在有机EL元件中使用，可实现元件的驱动电压的降低和高的发光效率。

[0031] 另外，该有机电致发光元件用材料由于显示良好的无定形特性以及高的热稳定性和电稳定性，因此使用了其的有机EL元件的驱动寿命长，具有实用水平的耐久性。

附图说明

[0032] 图1为表示有机EL元件的一结构例的截面图。

具体实施方式

[0033] 本发明的有机电致发光元件用材料为由所述通式(1)表示的杂环化合物。

[0034] 通式(1)中，R1表示碳原子数1～12的烷基、碳原子数1～12的烷氧基、取代或未取代的碳原子数6～30的芳香族烃基、取代或未取代的碳原子数3～22的芳香族杂环基、或者这些芳香族环(是指所述取代或未取代的碳原子数6～30的芳香族烃基、取代或未取代的碳原子数3～22的芳香族杂环基的芳香族环。)2～6个连结而成的取代或未取代的连结芳香族基团。优选为取代或未取代的碳原子数6～22的芳香族烃基、取代或未取代的碳原子数3～16的芳香族杂环基、或者这些芳香族环2～6个连结而成的取代或未取代的连结芳香族基团。R2～R5各自独立地表示碳原子数1～12的烷基、碳原子数1～12的烷氧基、取代或未取代的碳原子数6～30的芳香族烃基、只包含氧或硫作为杂原子的取代或未取代的碳原子数3～
22的芳香族杂环基、或者这些芳香族环2～6个连结而成的取代或未取代的连结芳香族基团。优选为碳原子数6～22的芳香族烃基、只包含氧或硫作为杂原子的取代或未取代的碳原子数3～16的芳香族杂环基、或者这些芳香族环2～6个连结而成的取代或未取代的连结芳香族基团。a、b、c、和d各自独立地表示0～2的整数。

[0035] R1～R5的说明中，作为未取代的芳香族烃基的具体例，可列举出从苯、萘、芴、蒽、菲、苯并[9,10]菲、亚四苯基、荧蒽、芘、 等芳香族烃化合物中将氢除去而生成的基团，优选为从苯、萘、芴、菲、或苯并[9,10]菲中将氢除去而生成的基团。

[0036] 作为未取代的芳香族杂环基的具体例，可列举出从吡啶、嘧啶、三嗪、喹啉、异喹啉、喹喔啉、喹唑啉、萘啶、咔唑、吖啶、氮杂 三苯并氮杂 吩嗪、吩噁嗪、吩噻嗪、二苯并磷杂环戊二烯、二苯并硼杂环戊二烯、二苯并呋喃、二苯并噻吩、二苯并二噁英、噻蒽等芳香族杂环化合物中将氢去除而生成的基团，优选为从吡啶、嘧啶、三嗪、咔唑、二苯并呋喃、二苯并噻吩中将氢去除而生成的基团。不过，R2～R5的情况下，为在所述芳香族杂环化合物中从只包含氧或硫作为杂原子的芳香族杂环化合物中将氢去除而生成的基团，不包括由包含氧或硫以外的原子作为构成杂环的杂原子的芳香族杂环化合物生成的基团。

[0037] 未取代的连结芳香族基团为从在所述未取代的芳香族烃基和未取代的芳香族杂环基中说明的芳香族烃化合物或芳香族杂环化合物的芳香族环通过单键多个连结的芳香族化合物中将氢去除而生成的连结芳香族基团。连结芳香族基团为芳香族环2～6个连结而构成的基团，所连结的芳香族环可以相同，也可不同，也可包含芳香族烃基和芳香族杂环基这两者。所连结的芳香族环的数优选2～4，更优选为2或3。

[0038] 其中，连结芳香族基团例如由下述式表示。

[0039] [化4]

[0040]

[0041] (Ar1～Ar5表示取代或未取代的芳香环)

[0042] 作为连结芳香族基团的具体例，可列举出从联苯、三联苯、苯基萘、二苯基萘、苯基蒽、二苯基蒽、二苯基芴、联吡啶、联嘧啶、联三嗪、联咔唑、苯基吡啶、苯基嘧啶、苯基三嗪、苯基咔唑、二苯基吡啶、二苯基三嗪、双咔唑基苯、苯基二苯并呋喃、苯基二苯并噻吩等中去除氢而生成的基团。

[0043] 所述芳香族烃基、芳香族杂环基或连结芳香族基团可具有取代基，具有取代基的情况下，作为优选的取代基，为碳原子数1～12的烷基、碳原子数1～12的烷氧基、或碳原子数2～13的酰基。更优选为碳原子数1～4的烷基、碳原子数1～2的烷氧基、或乙酰基。

[0044] 通式(1)中，a、b、c、d表示0～2的整数。优选地，(a+b+c+d)为0～4的整数，更优选为0～2。

[0045] 由通式(1)表示的杂环化合物例如能够采用下述反应式中所示的方法合成。

[0046] [化5]

[0047]

[0048] 即，通过对于未取代或具有取代基的二苯并噻吩使醛化的化合物和Wittig盐作用，从而合成环己酮稠合于二苯并噻吩的化合物，进而通过与未取代或取代的苯肼盐酸盐反应，然后，进行脱氢化反应，从而能够合成由通式(1)表示的芳香族杂环化合物。

[0049] 以下示出由通式(1)表示的杂环化合物的具体例，但本发明的有机电致发光元件用材料并不限定于这些。

[0050] [化6]

[0051]

[0052] [化7]

[0053]

[0054] [化8]

[0055]

[0056] 本发明的有机电致发光元件用材料包含由通式(1)表示的杂环化合物。通过使在基板上将阳极、多个有机层和阴极层叠而成的有机EL元件的至少1个有机层中含有本发明的有机电致发光元件用材料，从而给予优异的有机电致发光元件。作为含有的有机层，发光层、电子传输层或空穴阻挡层适用。其中，在发光层中使用的情况下，除了能够作为含有荧光发光、延迟荧光发光或磷光发光的掺杂剂的发光层的主体材料使用以外，还能够将本发明的有机电致发光元件用材料作为发射荧光和延迟荧光的有机发光材料使用。作为发射荧光和延迟荧光的有机发光材料使用的情况下，优选将具有激发单重态能量、激发三重态能量的至少任一者比本发明的有机电致发光元件用材料高的值的其他有机化合物作为主体材料使用。本发明的有机电致发光元件用材料特别优选作为含有磷光发光掺杂剂的发光层的主体材料而含有。

[0057] 接下来，对使用了本发明的有机电致发光元件用材料的有机EL元件进行说明。

[0058] 本发明的有机EL元件在基板上层叠的阳极与阴极之间有具有至少一个发光层的有机层，并且至少一个有机层包含本发明的有机电致发光元件用材料。有利地，与磷光发光掺杂剂一起在发光层中包含本发明的有机电致发光元件用材料。

[0059] 接下来，对于本发明的有机EL元件的结构，参照附图进行说明，但本发明的有机EL元件的结构丝毫不限定于图示的结构。

[0060] 图1为表示本发明中使用的一般的有机EL元件的结构例的截面图，1表示基板，2表示阳极，3表示空穴注入层，4表示空穴传输层，5表示发光层，6表示电子传输层，7表示阴极。本发明的有机EL元件中，可以与发光层邻接地具有激子阻挡层，另外，可以在发光层与空穴注入层之间具有电子阻挡层。激子阻挡层能够插入发光层的阳极侧、阴极侧的任一者，也可以同时插入两者。本发明的有机EL元件中，具有基板、阳极、发光层和阴极作为必要的层，但在必要的层以外的层中可具有空穴注入传输层、电子注入传输层，进而可以在发光层与电子注入传输层之间具有空穴阻挡层。再有，空穴注入传输层意味着空穴注入层和空穴传输层的任一者或两者，电子注入传输层意味着电子注入层和电子传输层的任一者或两者。

[0061] 再有，也可以为与图1相反的结构，即，在基板1上以阴极7、电子传输层6、发光层5、空穴传输层4、阳极2的顺序进行层叠，这种情况下，也可以根据需要追加层或者省略层。

[0062] -基板-

[0063] 本发明的有机EL元件优选被基板支承着。对于该基板，并无特别限制，可以是目前为止在有机EL元件中惯用的基板，例如能够使用由玻璃、透明塑料、石英等制成的基板。

[0064] -阳极-

[0065] 作为有机EL元件中的阳极，优选使用以功函数大(4eV以上)金属、合金、导电性化合物和它们的混合物作为电极物质的阳极。作为这样的电极物质的具体例，可列举出Au等金属、CuI、氧化铟锡(ITO)、SnO2、ZnO等导电性透明材料。另外，可使用IDIXO(In2O3-ZnO)等可制作非晶质、透明导电膜的材料。阳极可以通过采用蒸镀、溅射等方法使这些电极物质形成薄膜，采用光刻法形成所期望的形状的图案，或者在不太需要图案精度的情况下(100μm以上左右)，可以在所述电极物质的蒸镀、溅射时经由所期望的形状的掩模形成图案。或者，使用如有机导电性化合物那样可涂布的物质的情况下，也能够采用印刷方式、涂布方式等湿式成膜法。从该阳极将发光取出的情况下，优选使透射率比10％大，另外，作为阳极的薄层电阻优选数百Ω/□以下。进而，膜厚也因材料而异，但通常在10～1000nm的范围内选择，优选在10～200nm的范围内选择。

[0066] -阴极-

[0067] 另一方面，作为阴极，可使用以功函数小(4eV以下)的金属(称为电子注入性金属)、合金、导电性化合物和它们的混合物作为电极物质的阴极。作为这样的电极物质的具体例，可列举出钠、钠-钾合金、镁、锂、镁/铜混合物、镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al2O3)混合物、铟、锂/铝混合物、稀土金属等。这些中，从电子注入性和对于氧化等的耐久性的方面出发，优选电子注入性金属与功函数的值比其大且稳定的金属即第二金属的混合物，例如镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al2O3)混合物、锂/铝混合物、铝等。阴极能够通过采用蒸镀、溅射等方法使这些电极物质形成薄膜而制作。另外，作为阴极的薄层电阻优选数百Ω/□以下，膜厚通常在10nm～5μm的范围内选择，优选在50～200nm的范围内选择。再有，为了使发出的光透过，有机EL元件的阳极或阴极的任一者如果为透明或半透明，则发光亮度提高而有利。

[0068] 另外，在以规定膜厚将所述金属制作为阴极后，通过在其上制作阳极的说明中列举的导电性透明材料，从而能够制作透明或半透明的阴极，通过应用其，能够制作阳极和阴极这两者具有透过性的元件。

[0069] -发光层-

[0070] 发光层为通过从阳极和阴极各自注入的空穴和电子再结合而生成了激子后发光的层，在发光层中包含有机发光材料和主体材料为宜。作为有机发光材料(发光掺杂剂)，可列举出荧光发光材料(荧光发光掺杂剂)、磷光发光材料(磷光发光掺杂剂)和延迟荧光发光材料(延迟荧光发光掺杂剂)。

[0071] 发光层为荧光发光层的情况下，荧光发光材料可单独使用至少1种的荧光发光材料，但优选使用荧光发光材料作为荧光发光掺杂剂，包含主体材料。

[0072] 作为荧光发光材料，能够使用本发明的有机EL元件用材料(也称为本发明的杂环化合物。)，由于根据大量的专利文献等已知，因此也能够从它们中选择。例如可列举出苯并噁唑衍生物、苯并噻唑衍生物、苯并咪唑衍生物、苯乙烯基苯衍生物、多苯基衍生物、二苯基丁二烯衍生物、四苯基丁二烯衍生物、萘二甲酰亚胺衍生物、香豆素衍生物、稠合芳香族化合物、苝酮衍生物、噁二唑衍生物、噁嗪衍生物、醛连氮衍生物、吡嗪衍生物、环戊二烯衍生物、双苯乙烯基蒽衍生物、喹吖啶酮衍生物、吡咯并吡啶衍生物、噻二唑并吡啶衍生物、苯乙烯基胺衍生物、二酮基吡咯并吡咯衍生物、芳香族二次甲基化合物、8-羟基喹啉衍生物的金属络合物、吡咯亚甲基衍生物的金属络合物、稀土络合物、过渡金属络合物为代表的各种金属络合物等、聚噻吩、聚亚苯基、聚亚苯基亚乙烯基等聚合物化合物、有机硅烷衍生物等。优选地，可列举出稠合芳香族化合物、苯乙烯基化合物、二酮基吡咯并吡咯化合物、噁嗪化合物、吡咯亚甲基金属络合物、过渡金属络合物、镧系元素络合物，更优选地，可列举出并四苯、芘、 苯并[9,10]菲、苯并[c]菲、苯并[a]蒽、并五苯、苝、荧蒽、苊并荧蒽、二苯并[a,j]蒽、二苯并[a,h]蒽、苯并[a]并四苯、并六苯、蒽垛蒽、萘并[2,1-f]异喹啉、α-萘并菲啶、菲并噁唑、喹啉并[6,5-f]喹啉、苯并萘并[2，3-b]噻吩等。它们可具有烷基、芳基、芳香族杂环基、二芳基氨基作为取代基。

[0073] 作为荧光主体材料，能够使用本发明的杂环化合物，由于根据大量的专利文献等已知，因此也能够从它们中选择。例如能够使用萘、蒽、菲、芘、 并四苯、苯并[9,10]菲、苝、荧蒽、芴、茚等具有稠合芳基环的化合物、其衍生物、N，N’-二萘基-N，N’-二苯基-4，4’-二苯基-1，1’-二胺等芳香族胺衍生物、以三(8-羟基喹啉合)铝(III)为首的金属螯合物化类喔星(oxi)化合物、二苯乙烯基苯衍生物等双苯乙烯基衍生物、四苯基丁二烯衍生物、茚衍生物、香豆素衍生物、噁二唑衍生物、吡咯并吡啶衍生物、苝酮衍生物、环戊二烯衍生物、吡咯并吡咯衍生物、噻二唑并吡啶衍生物、二苯并呋喃衍生物、咔唑衍生物、二咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、三嗪衍生物，在聚合物系中，能够使用聚亚苯基亚乙烯基衍生物、聚对亚苯基衍生物、聚芴衍生物、聚乙烯基咔唑衍生物、聚噻吩衍生物等，但并无特别限定。

[0074] 使用所述荧光发光材料作为荧光发光掺杂剂，包含主体材料的情况下，荧光发光掺杂剂在发光层中的含量可以在0.01～20重量％的范围内，优选在0.1～10重量％的范围内。

[0075] 通常，有机EL元件从阳极、阴极这两电极将电荷注入发光物质，生成激发状态的发光物质而使其发光。电荷注入型的有机EL元件的情况下，在生成的激子中，据说被激发为单重态激发状态的为25％，剩余75％被激发为三重态激发状态。如Advanced Materials 2009,21,4802-4806.中所示那样，已知特定的荧光发光物质通过态间交叉等能量向三重态激发状态迁移后，由于三重态-三重态消灭或热能的吸收，被单重态激发状态逆态间交差而发射荧光，显现热活性化延迟荧光。本发明的有机EL元件中也能够显现延迟荧光。这种情况下，也能够包含荧光发光和延迟荧光发光这两方。不过，在发光的一部分或部分中可以有来自主体材料的发光。

[0076] 发光层为延迟荧光发光层的情况下，延迟发光材料可单独地使用至少1种延迟发光材料，但优选使用延迟荧光材料作为延迟荧光发光掺杂剂，包含主体材料。

[0077] 作为延迟荧光发光材料，能够使用本发明的杂环化合物，但也能够从公知的延迟荧光发光材料中选择。例如可列举出锡络合物、吲哚并咔唑衍生物、铜络合物、咔唑衍生物等。具体地，可列举出以下的非专利文献、专利文献中记载的化合物，但并不限定于这些化合物。

[0078] 1)Adv.Mater.2009,21,4802-4806、2)Appl.Phys.Lett.98,083302(2011)、3)日本特开2011-213643号公报、4)J.Am.Chem.Soc.2012,134,14706-14709。

[0079] 示出延迟发光材料的具体的例子，但并不限定于下述的化合物。

[0080] [化9]

[0081]

[0082] 使用所述延迟荧光发光材料作为延迟荧光发光掺杂剂，包含主体材料的情况下，延迟荧光发光掺杂剂在发光层中的含量可以在0.01～50重量％的范围内，优选在0.1～20重量％的范围内，更优选在0.01～10重量％的范围内。

[0083] 作为延迟荧光主体材料，能够使用本发明的杂环化合物，也能够从其以外的化合物中选择。例如能够使用萘、蒽、菲、芘、 并四苯、苯并[9,10]菲、苝、荧蒽、芴、茚等具有稠合芳基环的化合物、其衍生物、N，N’-二萘基-N，N’-二苯基-4，4’-二苯基-1，1’-二胺等芳香族胺衍生物、以三(8-羟基喹啉)铝(III)为首的金属螯合物化类喔星(oxinoid)化合物、二苯乙烯基苯衍生物等双苯乙烯基衍生物、四苯基丁二烯衍生物、茚衍生物、香豆素衍生物、噁二唑衍生物、吡咯并吡啶衍生物、苝酮衍生物、环戊二烯衍生物、吡咯并吡咯衍生物、噻二唑并吡啶衍生物、二苯并呋喃衍生物、咔唑衍生物、二咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、三嗪衍生物，在聚合物系中能够使用聚亚苯基亚乙烯基衍生物、聚对亚苯基衍生物、聚芴衍生物、聚乙烯基咔唑衍生物、聚噻吩衍生物、芳基硅烷衍生物等，但并无特别限定。

[0084] 发光层为磷光发光层的情况下，发光层包含磷光发光掺杂剂和主体材料。作为磷光发光掺杂剂材料，含有包含选自钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、铂和金中的至少一个金属的有机金属络合物为宜。

[0085] 作为优选的磷光发光掺杂剂，可列举出具有Ir等贵金属元素作为中心金属的Ir(ppy)3等的络合物类、Ir(bt)2·acac3等的络合物类、PtOEt3等的络合物类。以下示出这些络合物类的具体例，但并不限定于下述的化合物。

[0086] [化10]

[0087]

[0088] 所述磷光发光掺杂剂在发光层中所含有的量可以在2～40重量％的范围内，优选在3～20重量％的范围内。

[0089] 发光层为磷光发光层的情况下，作为该发光层中的主体材料，优选使用本发明的杂环化合物。但是，将该杂环化合物在发光层以外的其他的任一有机层中使用的情况下，发光层中使用的材料可以为其他的主体材料。另外，可以将本发明的杂环化合物与其他的主体材料并用。进而，可以将多种公知的主体材料并用而使用。

[0090] 作为能够使用的公知的主体化合物，优选为具有空穴传输能力、电子传输能力，并且防止发光的长波长化，且具有高玻璃化转变温度的化合物。

[0091] 这样的其他的主体材料根据大量的专利文献等已知，能够从它们中选择。作为主体材料的具体例，并无特别限定，可列举出吲哚衍生物、咔唑衍生物、二咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、三唑衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、多芳基烷烃衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、氨基取代查耳酮衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、均二苯乙烯衍生物、硅氮烷衍生物、芳香族叔胺化合物、苯乙烯基胺化合物、芳香族二亚甲基系化合物、卟啉系化合物、蒽醌二甲烷衍生物、蒽酮衍生物、二苯基醌衍生物、二氧化噻喃衍生物、萘苝等芳香族化合物、酞菁衍生物、8-羟基喹啉衍生物、金属酞菁衍生物、苯并噁唑衍生物、苯并噻唑衍生物的金属络合物为代表的各种金属络合物、聚硅烷系化合物、聚(N-乙烯基咔唑)衍生物、苯胺系共聚物、噻吩低聚物、聚噻吩衍生物、聚亚苯基衍生物、聚亚苯基亚乙烯基衍生物、聚芴衍生物等高分子化合物等。

[0092] 发光层可以是荧光发光层、延迟荧光发光层或磷光发光层的任一个，但优选为磷光发光层。

[0093] -注入层-

[0094] 注入层是为了驱动电压降低、发光亮度提高而设置在电极与有机层间的层，有空穴注入层和电子注入层，可存在于阳极与发光层或空穴传输层之间、以及阴极与发光层或电子传输层之间。注入层能够根据需要而设置。

[0095] -空穴阻挡层-

[0096] 空穴阻挡层从广义上讲，具有电子传输层的功能，由具有传输电子的功能、同时传输空穴的能力显著地小的空穴阻挡材料构成，通过在传输电子的同时阻挡空穴，从而能够提高电子与空穴的再结合概率。

[0097] 在空穴阻挡层使用本发明的杂环化合物为宜，但在将该杂环化合物在其他的任一有机层中使用的情况下，可使用公知的空穴阻挡层材料。另外，作为空穴阻挡层材料，能够根据需要使用后述的电子传输层的材料。

[0098] -电子阻挡层-

[0099] 电子阻挡层由具有传输空穴的功能、同时传输电子的能力显著地小的材料构成，通过在传输空穴的同时阻挡电子，从而能够提高电子与空穴再结合的概率。

[0100] 作为电子阻挡层的材料，能够根据需要使用后述的空穴传输层的材料。电子阻挡层的膜厚优选为3～100nm，更优选为5～30nm。

[0101] -激子阻挡层-

[0102] 激子阻挡层是用于阻止通过在发光层内空穴与电子再结合而产生的激子向电荷传输层扩散的层，通过激子阻挡层的插入可以将激子有效地封闭在发光层内，能够提高元件的发光效率。激子阻挡层能够与发光层邻接地插入阳极侧、阴极侧的任一侧，也可以同时地插入两者。

[0103] 作为激子阻挡层的材料，能够使用本发明的杂环化合物，作为其他的材料，例如可列举出1，3-二咔唑基苯(mCP)、双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚铝(III)(BAlq)。

[0104] -空穴传输层-

[0105] 空穴传输层由具有传输空穴的功能的空穴传输材料构成，空穴传输层能够设置单层或多层。

[0106] 作为空穴传输材料，具有空穴的注入或传输、电子的屏蔽性的任一者，可以是有机物、无机物的任一种。作为能够使用的公知的空穴传输材料，优选使用本发明的有机电致发光元件用材料，能够从以往公知的化合物中选择任意的物质而使用。作为能够使用的公知的空穴传输材料，例如能够使用三唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、多芳基烷烃衍生物、吡唑啉衍生物和吡唑酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、氨基取代查耳酮衍生物、噁唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、均二苯乙烯衍生物、硅氮烷衍生物、苯胺系共聚物、以及导电性高分子低聚物、噻吩低聚物、卟啉化合物、芳香族叔胺化合物、咔唑衍生物、苯乙烯基胺化合物等，但并无特别限定。

[0107] -电子传输层-

[0108] 电子传输层由具有传输电子的功能的材料构成，电子传输层能够设置单层或多层。

[0109] 作为电子传输材料(也有时兼作空穴阻挡材料)，只要具有将从阴极注入的电子传送至发光层的功能即可。在电子传输层中优选使用本发明的杂环化合物，能够从以往公知的化合物中选择任意的化合物而使用，例如可列举出硝基取代芴衍生物、二苯基醌衍生物、二氧化噻喃衍生物、碳二亚胺、亚芴基甲烷衍生物、蒽醌二甲烷和蒽酮衍生物、噁二唑衍生物等。进而，在所述噁二唑衍生物中，将噁二唑环的氧原子置换为硫原子的噻二唑衍生物、具有作为吸电子基团已知的喹喔啉环的喹喔啉衍生物也能够用作电子传输材料。进而也能够使用将这些材料导入了高分子链、或者以这些材料作为高分子的主链的高分子材料。

[0110] 实施例

[0111] 以下通过实施例对本发明更详细地说明，本发明当然并不限定于这些实施例，只要不超越其主旨，可以以各种方式进行实施。应予说明，化合物序号与所述化学式中所标注的序号对应。

[0112] 实施例1

[0113] [化11]

[0114]

[0115] 在氮气气流下、1000mL的反应器中加入二苯并噻吩(1-A)(109mmol，20.0g)和脱水THF(100mL)，在0℃下搅拌了30分钟。向其中滴入2N BuLi-己烷溶液(60mL,156mmol)。滴入结束后，将混合物加热回流6小时。冷却到室温后，滴入脱水DMF(20mL、160mmol)后，在室温下搅拌一夜。将反应混合物注入6N盐酸(500mL)，用醋酸萃取，将有机层用水清洗，干燥。采用柱色谱得到了化合物(1-B)8.0g。

[0116] 在氮气气流下、500mL的反应器中加入了3-溴丙酸(1-C)(169mmol,25g)和三苯基膦(196mmol，51.42g)、脱水乙腈(70mL)。添加结束后，在加热回流下，搅拌了5小时。放冷到室温后，将反应液浓缩。将得到的固体用醋酸乙酯清洗，得到了65.2g的wittig盐(1-D)。

[0117] 在氮气气流下、500mL的反应器中加入化合物(1-B)(37.7mmol,8.0g)和wittig盐(1-D)(3377mmol,1402g)、脱水THF(75mL)、脱水DMSO(75mL)，在27℃(水浴)下搅拌了30分钟。向其中一点点地注入60％氢化钠(112.1mmol,3.5g)，搅拌了6小时。将反应混合物注入2N氢氧化钠水溶液中，用醋酸乙酯清洗，进而用2N氢氧化钠水溶液对醋酸乙酯层进行萃取。
将水层合并，加入6N盐酸，调节到pH1，用醋酸乙酯萃取。将有机层用水清洗，将溶剂馏除，从而得到了化合物(1-E)9.6g。

[0118] [化12]

[0119]

[0120] 在氮气气流下、300mL的反应器中加入化合物(1-E)(35mmol,9.4g)和脱水乙醇(50mL)、脱水醋酸乙酯(50mL)、10％Pd/C(0.5g)，进行了10分钟氮置换。使用氢冒泡装置，在室温下向溶剂中吹入氢气10小时。进而加入10％Pd/C(0.5g)，吹入了氢9小时。反应结束后，将催化剂过滤分离后，将溶剂馏除，从而得到了化合物(1-F)8.8g。

[0121] 在氮气气流下、200mL的反应器中加入化合物(1-F)(32.6mmol,8.8g)和2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪(65.1mmol,12.0g)、脱水二氯甲烷(50mL)，在室温下搅拌了5分钟。然后，在室温下缓慢地注入脱水吡啶(97.7mmol,7.7g)，搅拌了8小时。接着，在室温下缓慢地加入氯化铝(65.1mmol,8.7g)，搅拌了4小时。反应结束后，注入1N HCl中，用氯仿萃取。将有机层用水清洗、干燥，将溶剂馏除后，采用柱色谱得到了化合物(1-G)3.3g。

[0122] 在氮气气流下、50mL的反应器中加入化合物(1-G)(6.0mmol,2.5g)和苯基肼盐酸盐(12mmol,1.7g)的脱水乙醇溶液(5mL)，在室温下搅拌了5分钟。然后，注入冰醋酸(4.8mmol,0.3g)，在90℃下搅拌了4.5小时。反应结束后，滤取生成的沉淀，用乙醇、水清洗后，进而用二氯甲烷清洗，从而得到了化合物(1-H)2.7g。

[0123] 在氮气气氛下、300mL的茄形烧瓶中加入化合物(1-H)(10.3mmol,3.4g)和四氯苯醌(14.4mmol,3.5克)、二甲苯(150mL)，加热回流6小时。反应结束后，将反应混合物冷却到室温，将析出的固体过滤分离。将滤取的固体用甲苯、二氯甲烷清洗，从而得到了化合物(A101)3.0g。

[0124] [化13]

[0125]

[0126] 在氮气气流下加入60.8％氢化钠0.33g(0.0083mol)、脱水N，N-二甲基甲酰胺(DMF)4g，搅拌。历时5分钟滴入使所述得到的(A101)2.0g(0.0063mol)溶解于DMF 4g的溶液后，进行了1小时搅拌。然后，历时5分钟滴入了使2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪1.69g(0.0063mol)溶解于DMF 4g中的溶液后，进行了7小时搅拌。然后，加入蒸馏水2.0g，加入了甲醇30.0g。将析出的晶体过滤分离，将其减压干燥后，通过柱色谱精制，得到了白色粉末的+化合物(3)2.61g(0.0047mol、收率75.0％)。APCI-TOFMS,m/z 555[M+H]

[0127] 按照所述合成例和说明书中记载的合成方法，合成了化合物(4)、(5)、(10)、(13)和(18)。

[0128] 另外，使用化合物(3)、(4)、(5)、(10)、(13)、(18)、或CBP、所述杂环化合物(H-1)、(H-2)，制作了有机EL元件。

[0129] 实施例2

[0130] 在形成了膜厚150nm的由氧化铟锡(ITO)构成的阳极的玻璃基板上，采用真空蒸镀法、在真空度2.0×10-5Pa下使各薄膜层叠。首先，在ITO上，作为空穴注入层，将铜酞菁(CuPC)形成到20nm的厚度。接下来，作为空穴传输层，将α-NPD形成到40nm的厚度。接下来，在空穴传输层上，从不同的蒸镀源将发光层的作为主体材料的化合物(3)和作为掺杂剂的Ir(ppy)3共蒸镀，将发光层形成为35nm的厚度。Ir(ppy)3的浓度为7.0％。接下来，作为电子传输层，将Alq3形成为40nm的厚度。进而，在电子传输层上，作为电子注入层，将氟化锂(LiF)形成为0.5nm的厚度。最后，在电子注入层上，作为电极，将铝(Al)形成为170nm的厚度，制作了有机EL元件。

[0131] 将外部电源连接至得到的有机EL元件，施加直流电压，结果确认了具有表1中所示那样的发光特性。表1中，亮度、电压和发光效率表示10mA/cm2下的驱动时的值(初期特性)。元件发光光谱的极大波长为520nm，可知得到了来自Ir(ppy)3的发光。

[0132] 实施例3～7

[0133] 除了作为实施例2中的发光层的主体材料，代替化合物(3)而使用了化合物(4)、(5)、(10)、(13)或(18)以外，与实施例2同样地作成了有机EL元件。

[0134] 实施例8

[0135] 除了作为实施例2中的发光层的主体材料，代替化合物(3)而将化合物(3)与CBP以30比70的比率(重量比)共蒸镀以外，与实施例2同样地作成了有机EL元件。

[0136] 实施例9

[0137] 除了作为实施例2中的发光层的主体材料，代替化合物(3)而将化合物(3)与CBP以40比60的比率共蒸镀以外，与实施例2同样地作成了有机EL元件。

[0138] 实施例10

[0139] 除了作为实施例2中的发光层的主体材料，代替化合物(3)而将化合物(18)与化合物(5)以40比60的比率共蒸镀以外，与实施例2同样地作成了有机EL元件。

[0140] 实施例11

[0141] 除了作为实施例2中的发光层的主体材料，代替化合物(3)而将化合物(18)与化合物(5)以50比50的比率共蒸镀以外，与实施例2同样地作成了有机EL元件。

[0142] 比较例1

[0143] 除了作为实施例2中的发光层的主体材料，代替化合物(3)而使用了CBP以外，与实施例2同样地作成了有机EL元件。

[0144] 比较例2

[0145] 除了作为实施例2中的发光层的主体材料，代替化合物(3)而使用了杂环化合物(H-1)以外，与实施例2同样地作成了有机EL元件。

[0146] 比较例3

[0147] 除了作为实施例2中的发光层的主体材料，代替化合物(3)而使用了杂环化合物(H-2)以外，与实施例2同样地作成了有机EL元件。

[0148] 对于实施例3～11和比较例1～3中得到的有机EL元件，与实施例2同样地进行了评价，结果确认了具有表1中所示的发光特性。再有，实施例3～11和比较例1～3中得到的有机EL元件的发光光谱的极大波长为530nm，鉴定为获得了来自Ir(ppy)3的发光。

[0149] [表1]

[0150]

[0151] 产业上的利用可能性

[0152] 就本发明的有机电致发光元件用材料而言，通过将其在有机EL元件中使用，从而能够实现驱动电压的降低和高发光效率，驱动寿命长，具有实用水平的耐久性，因此能够特别适宜在平板显示器等的薄膜型显示器件中利用。

[0153] 附图标记的说明

[0154] 1 基板、2 阳极、3 空穴注入层、4 空穴传输层、5 发光层、6 电子传输层、7 阴极