ヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体およびヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いた発光素子、発光装置、および電子機器
【課題】励起エネルギーの大きな物質、特に、可視光を発する燐光性化合物の励起三重項エネルギーより広いエネルギーギャップを有する化合物を提供することを課題とする。また、バイポーラ性を有する化合物を提供することを課題とする。また、発光素子の素子特性を向上させることを課題とする。さらに、消費電力が少なく、駆動電圧の低い発光装置および電子機器を提供することを課題とする。
【解決手段】電子輸送性を有するヘテロ芳香環であるオキサジアゾール骨格またはキノキサリン骨格と、正孔輸送性を有するカルバゾール骨格を同一分子に有するヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を提供する。また、発光層やキャリア輸送層に前記ヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いた発光素子を提供する。また、前記発光素子を適用した発光装置、および電子機器を提供する。
【解決手段】電子輸送性を有するヘテロ芳香環であるオキサジアゾール骨格またはキノキサリン骨格と、正孔輸送性を有するカルバゾール骨格を同一分子に有するヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を提供する。また、発光層やキャリア輸送層に前記ヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いた発光素子を提供する。また、前記発光素子を適用した発光装置、および電子機器を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体、ヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いた発光素子、発光装置、並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の物質を含む層を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光を得ることができる。
【０００３】
このような発光素子は自発光型であるため照明としての利用はもちろんのこと、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点から、フラットパネルディスプレイに好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
また、これらの発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大きな面積を有する面状の発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
そのエレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光性の物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって大別できるが、発光性の物質に有機化合物を用いる場合、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア（電子および正孔）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。
【０００６】
このようなメカニズムから、このような発光素子は電流励起型の発光素子と呼ばれる。なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、励起一重項状態と励起三重項状態が可能であり、励起一重項状態（Ｓ＊）からの発光が蛍光、励起三重項状態（Ｔ＊）からの発光が燐光と呼ばれている。また、発光素子におけるその統計的な生成比率は、Ｓ＊：Ｔ＊＝１：３、すなわち励起一重項状態の生成比率が２５％、励起三重項状態の生成比率が７５％であると考えられている。
【０００７】
一般的には、励起一重項状態から発光する化合物（以下、蛍光性化合物と称す）は室温において、励起三重項状態からの発光（燐光）は観測されず、励起一重項状態からの発光（蛍光）のみが観測される。したがって、発光素子における励起一重項の生成比率が２５％であるため、蛍光性化合物を用いた発光素子の内部量子効率（注入したキャリアに対して発生するフォトンの割合）の理論的限界は２５％とされている。
【０００８】
一方、発光素子における励起三重項状態の生成比率は７５％にのぼるだけでなく、励起一重項状態の有機分子が励起三重項状態に遷移する場合がある。したがって、励起三重項状態から発光する化合物（以下、燐光性化合物と称す）を用いれば、内部量子効率は７５〜１００％まで理論上は可能となり、蛍光性化合物を用いた発光素子に比べて３〜４倍の発光効率が可能となる。このような理由から、高効率な発光素子を実現するために、燐光性化合物を用いた発光素子の開発が近年盛んに行われている（特許文献１及び非特許文献１）。
【０００９】
上述した燐光性化合物を用いて発光素子の発光層を形成する場合、燐光性化合物の濃度消光や三重項−三重項消滅による消光を抑制するために、他の物質からなるマトリクス中に該燐光性化合物が分散するようにして形成することが多い。この時、マトリクスとなる物質はホスト材料、燐光性化合物のようにマトリクス中に分散される物質はゲスト材料と呼ばれる。
【００１０】
燐光性化合物をゲスト材料とする場合、ホスト材料に必要とされる性質は、該燐光性化合物よりも大きな励起三重項エネルギー（基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差）を有することである。非特許文献１でホスト材料として用いられているＣＢＰは、緑色から赤色の発光を示す燐光性化合物よりも大きな励起三重項エネルギーを有していることが知られており、燐光性化合物に対するホスト材料として広く利用されている。
【００１１】
しかしながら、ＣＢＰはその大きな励起三重項エネルギーと引き替えに、正孔や電子を受け取る能力に乏しいため、駆動電圧が高くなるという問題点があった。したがって、大きな励起三重項エネルギーを有すると共に、正孔と電子の両方を受け取りやすく、また輸送できる物質（すなわちバイポーラ性を有する物質）が、燐光性化合物に対するホスト材料として求められている。
【００１２】
また、一重項励起エネルギー（基底状態と一重項励起状態とのエネルギー差）は励起三重項エネルギーよりも大きいため、大きな励起三重項エネルギーを有する物質は大きな一重項励起エネルギーをも有する。したがって、上述したような大きな励起三重項エネルギーを有すると共に、バイポーラ性を有する物質は、蛍光性化合物を発光物質として用いた発光素子においても有益である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−３５２９５７号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｍ．Ａ．バルド、外４名、アプライド フィジクス レターズ、Ｖｏｌ．７５、Ｎｏ．１、４−６（１９９９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の一態様は、励起エネルギーの大きな物質、特に、可視光を発する燐光性化合物の励起三重項エネルギーより広いエネルギーギャップを有する化合物を提供することを課題とする。また、バイポーラ性を有する化合物を提供することを課題とする。また、発光素子の素子特性を向上させることを課題とする。さらに、消費電力が少なく、駆動電圧の低い発光装置および電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
具体的には、電子輸送性を有するヘテロ芳香環であるオキサジアゾール骨格またはキノキサリン骨格と、正孔輸送性を有するカルバゾール骨格を同一分子に有するヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を提供する。また、発光層やキャリア輸送層に前記ヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いた発光素子を提供する。また、前記発光素子を適用した発光装置、および電子機器を提供する。
【００１７】
本発明の一は、下記一般式（Ｇ１）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である。
【００１８】
【化１】
【００１９】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基である。また、Ａｒ１乃至Ａｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。また、Ｒ２８乃至Ｒ３１は水素原子、または炭素数１乃至４のアルキル基を表す。また、Ｒ１１乃至Ｒ１５、及びＲ２１乃至Ｒ２７は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００２０】
開示する発明の他の一例は、下記の一般式（Ｇ２）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である。
【００２１】
【化２】
【００２２】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基である。また、Ａｒ２及びＡｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。また、Ｒ２８乃至Ｒ３１は水素原子、または炭素数１乃至４のアルキル基を表す。また、Ｒ１１乃至Ｒ１５、及びＲ２１乃至Ｒ２７、及びＲ４１乃至Ｒ４５は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００２３】
開示する発明の他の一例は、下記の一般式（Ｇ３）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である。
【００２４】
【化３】
【００２５】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基である。また、Ａｒ２およびＡｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。また、Ｒ１３、及びＲ２１乃至Ｒ２７、及びＲ４１乃至Ｒ４５は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００２６】
開示する発明の他の一例は、下記の一般式（Ｇ４）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である。
【００２７】
【化４】
【００２８】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基である。また、Ａｒ２およびＡｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。また、Ｒ１３は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００２９】
開示する発明の他の一例は、下記の一般式（Ｇ５）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である。
【００３０】
【化５】
【００３１】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１−１またはＱ２−１で表される置換基である。また、Ｒ１３、及びＲ５１乃至Ｒ５５、及びＲ６１乃至Ｒ６５は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００３２】
開示する発明の他の一例は、下記の一般式（Ｇ６）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である。
【００３３】
【化６】
【００３４】
（式中、Ｑは構造式Ｑ１−２またはＱ２−２で表される置換基である。また、Ｒ１３は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００３５】
開示する発明の他の一例は、上述の一般式（Ｇ１）、（Ｇ２）、（Ｇ３）、（Ｇ４）、（Ｇ５）、および（Ｇ６）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体のうち少なくとも一つを、一対の電極間に有する発光素子である。
【００３６】
開示する発明の他の一例は、上述の一般式（Ｇ１）、（Ｇ２）、（Ｇ３）、（Ｇ４）、（Ｇ５）、および（Ｇ６）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体のうち少なくとも一つと発光物質を含む発光層を一対の電極間に有することを特徴とする発光素子である。
【００３７】
開示する発明の他の一例は、上述の一般式（Ｇ１）、（Ｇ２）、（Ｇ３）、（Ｇ４）、（Ｇ５）、および（Ｇ６）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体のうち少なくとも一つと燐光を発する物質を含む発光層を一対の電極間に有することを特徴とする発光素子である。
【００３８】
開示する発明の他の一例は、上述の一般式（Ｇ１）、（Ｇ２）、（Ｇ３）、（Ｇ４）、（Ｇ５）、および（Ｇ６）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体のうち少なくとも一つと発光物質を含む発光層を一対の電極間に有することを特徴とする発光素子を用いた発光装置および電子機器である。
【００３９】
なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示デバイスもしくは発光デバイスを含む。また、本発明の発光装置には、発光素子が形成された基板にコネクター、例えば異方導電性フィルムやＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）等のＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープが接続されたモジュールや、さらにその先にプリント配線板が設けられたモジュールも含み、また発光素子が形成された基板にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも含むものとする。
【００４０】
本発明の一態様の発光素子は、一対の電極間に本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を含む層を有することを特徴とする。
【００４１】
また、本発明の一態様の発光装置は、前記発光素子と、前記発光素子の発光を制御する制御手段とを有することを特徴とする。また、本発明の一態様の電子機器は表示部を有し、表示部は前記発光素子と前記発光素子の発光を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００４２】
なお、本発明の一態様の発光素子は高い効率で光が得られるため、該発光素子を用いた発光装置は低消費電力化も実現できる。したがって、該発光素子を用いた発光装置や電子機器も本発明は含むものとする。
【００４３】
なお、環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基が有する置換基は、炭素数が１乃至４のアルキル基または、環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって該アリール基は炭素数が１乃至４のアルキル基を有していてもよい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明により、可視光を発する燐光性化合物の励起三重項エネルギーより広いエネルギーギャップを有し、発光素子の電子輸送層や発光層のホスト材料として用いることができる新規なヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を提供できる。また、新規なヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いることにより発光効率が高い発光素子を提供できる。また、消費電力が少ない発光装置および電子機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態に係る発光素子を説明する図。
【図２】本発明の実施の形態に係る発光素子を説明する図。
【図３】本発明の実施の形態に係る発光素子を説明する図。
【図４】本発明の実施の形態に係る発光装置を説明する図。
【図５】本発明の実施の形態に係る発光装置を説明する図。
【図６】本発明の実施の形態に係る電子機器を説明する図。
【図７】本発明の実施の形態に係る電子機器を説明する図。
【図８】本発明の実施の形態に係る照明装置を説明する図。
【図９】本発明の実施の形態に係る照明装置を説明する図。
【図１０】ＰＣＢＡ１ＰＱの１Ｈ ＮＭＲチャートを示す図。
【図１１】ＰＣＢＡ１ＰＱのトルエン溶液および薄膜の紫外・可視吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。
【図１２】ＰＣＢＡ１ＰＱのＣＶ測定結果を示す図。
【図１３】ＰＣＢＡＯ１１の１Ｈ ＮＭＲチャートを示す図。
【図１４】ＰＣＢＡＯ１１のトルエン溶液および薄膜の紫外・可視吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。
【図１５】ＰＣＢＡＯ１１のＣＶ測定結果を示す図。
【図１６】ＰＣＣ１ＰＱの１Ｈ ＮＭＲチャートを示す図。
【図１７】ＰＣＣ１ＰＱのトルエン溶液および薄膜の紫外・可視吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。
【図１８】ＰＣＣ１ＰＱのＣＶ測定結果を示す図。
【図１９】ＰＣＣＯ１１の１Ｈ ＮＭＲチャートを示す図。
【図２０】ＰＣＣＯ１１のトルエン溶液および薄膜の紫外・可視吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。
【図２１】ＰＣＣＯ１１のＣＶ測定結果を示す図。
【図２２】実施例で作製した発光素子を説明する図。
【図２３】実施例５で作製した発光素子の電流密度−輝度特性および、電圧−輝度特性を示す図。
【図２４】実施例５で作製した発光素子の電圧−電流特性および、発光スペクトルを示す図。
【図２５】実施例６で作製した発光素子の電流密度−輝度特性および、電圧−輝度特性を示す図。
【図２６】実施例６で作製した発光素子の電圧−電流特性および、発光スペクトルを示す図。
【図２７】ＰＣＢＡ１ＰＱの最適分子構造における最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）を示す図。
【図２８】ＰＣＣＯ１１の最適分子構造における最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００４７】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体について説明する。
【００４８】
本実施の形態のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体の一般式（Ｇ１）を下記に示す。
【００４９】
【化７】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基である。また、Ａｒ１乃至Ａｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。また、Ｒ２８乃至Ｒ３１は水素原子、または炭素数１乃至４のアルキル基を表す。また、Ｒ１１乃至Ｒ１５、及びＲ２１乃至Ｒ２７は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）アルキル基が導入された場合、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体の溶解性が向上する。
【００５０】
一般式（Ｇ１）において、Ａｒ１乃至Ａｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。具体的には構造式Ｓ−１乃至Ｓ−１７に示す置換基がその例に挙げられる。
【００５１】
【化８】
【００５２】
また、一般式（Ｇ１）において、Ｒ２８乃至Ｒ３１は水素原子、または炭素数１乃至４のアルキル基を表す。具体的には構造式Ｓ−１８乃至Ｓ−２６に示す置換基がその例に挙げられる。
【００５３】
【化９】
【００５４】
また、一般式（Ｇ１）において、Ｒ１１乃至Ｒ１５、及びＲ２１乃至Ｒ２７は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。Ｒ１１乃至Ｒ１５、及びＲ２１乃至Ｒ２７の具体例として、構造式Ｓ−１乃至Ｓ−２６に示す置換基を挙げる。
【００５５】
なお、一般式（Ｇ１）において、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。
【００５６】
また、一般式（Ｇ１）のＡｒ１がフェニル基の場合、合成が容易であり、また合成原料が安価であるため好ましい。この場合、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、下記の一般式（Ｇ２）で表される。
【００５７】
【化１０】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基である。また、Ａｒ２およびＡｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。また、Ｒ２８乃至Ｒ３１は水素原子、または炭素数１乃至４のアルキル基を表す。また、Ｒ１１乃至Ｒ１５、及びＲ２１乃至Ｒ２７、及びＲ４１乃至Ｒ４５は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００５８】
また、一般式（Ｇ２）のＲ１１、Ｒ１２、Ｒ１４、Ｒ１５、及びＲ２８乃至Ｒ３１が水素原子である場合、立体障害を生じ難く、合成が容易であるため好ましい。この場合、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、下記の一般式（Ｇ３）で表される。
【００５９】
【化１１】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基である。また、Ａｒ２およびＡｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。また、Ｒ１３、及びＲ２１乃至Ｒ２７、及びＲ４１乃至Ｒ４５は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００６０】
さらに、一般式（Ｇ３）のＲ４１乃至Ｒ４５、及びＲ２１乃至Ｒ２７が水素原子である場合、励起三重項状態のエネルギーが高いため好ましい。この場合、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、下記の一般式（Ｇ４）で表される。
【００６１】
【化１２】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基である。また、Ａｒ２およびＡｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。また、Ｒ１３は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００６２】
また、一般式（Ｇ４）のＡｒ２およびＡｒ３がフェニル基の場合、励起三重項状態のエネルギーがさらに高いため好ましい。この場合、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、下記の一般式（Ｇ５）で表される。
【００６３】
【化１３】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１−１またはＱ２−１で表される置換基である。また、Ｒ１３、及びＲ５１乃至Ｒ５５、及びＲ６１乃至Ｒ６５は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００６４】
また、般式（Ｇ５）Ｒ５１乃至Ｒ５５、及びＲ６１乃至Ｒ６５が水素原子の場合、励起三重項状態のエネルギーがさらに高いため好ましい。この場合、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、下記の一般式（Ｇ６）で表される。
【００６５】
【化１４】
（式中、Ｑは構造式Ｑ１−２またはＱ２−２で表される置換基である。また、Ｒ１３は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００６６】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体の具体例としては、構造式（１）〜（１２８）に示される化合物を挙げることができる。ただし、本発明はこれらに限定されない。
【００６７】
【化１５】
【００６８】
【化１６】
【００６９】
【化１７】
【００７０】
【化１８】
【００７１】
【化１９】
【００７２】
【化２０】
【００７３】
【化２１】
【００７４】
【化２２】
【００７５】
【化２３】
【００７６】
【化２４】
【００７７】
【化２５】
【００７８】
【化２６】
【００７９】
【化２７】
【００８０】
【化２８】
【００８１】
【化２９】
【００８２】
【化３０】
【００８３】
【化３１】
【００８４】
【化３２】
【００８５】
【化３３】
【００８６】
【化３４】
【００８７】
【化３５】
【００８８】
【化３６】
【００８９】
次に、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体の合成方法の一例について説明する。
【００９０】
一般式（Ｇ１）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、次に示すカルバゾール誘導体（Ａ１）と、ハロゲン化されたヘテロ芳香環を有する化合物（Ｂ１）を反応させて合成できる。
【００９１】
【化３７】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基であり、Ｘはハロゲン原子である。また、Ａｒ１乃至Ａｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。また、Ｒ２８乃至Ｒ３１は水素原子、または炭素数１乃至４のアルキル基を表す。また、Ｒ１１乃至Ｒ１５、及びＲ２１乃至Ｒ２７は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００９２】
本実施の形態で例示するヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体の合成スキーム（Ｍ１）を次に示す。
【００９３】
【化３８】
なお、ハロゲン化されたヘテロ芳香環を有する化合物（Ｂ１）の置換基Ｘはハロゲン原子を表し、ヨウ素または、臭素が本合成スキーム（Ｍ１）において好ましい。
【００９４】
本合成スキーム（Ｍ１）では、カルバゾール誘導体（Ａ１）とハロゲン化されたヘテロ芳香環を有する化合物（Ｂ１）をカップリングすることでヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体（Ｇ１）が得られる。本合成スキーム（Ｍ１）で示した反応は、塩基存在下でパラジウム触媒を用いたハートウィック・ブッフバルト反応、あるいは銅や銅化合物を用いたウルマン反応などを利用することで速やかに進行する。
【００９５】
ハートウィック・ブッフバルト反応を行う場合、パラジウム触媒としてビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）、酢酸パラジウム（ＩＩ）等が挙げられ、パラジウム触媒の配位子としては、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィンや、トリ（ｎ−ヘキシル）ホスフィンや、トリシクロヘキシルホスフィン等を用いることができる。また、塩基としては、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム等の無機塩基等を用いることができる。また、溶媒としてはトルエン、キシレン、ベンゼン、テトラヒドロフラン等を用いることができる。
【００９６】
また、ウルマン反応を行う場合、ヨウ化銅（Ｉ）、酢酸銅（ＩＩ）等の銅化合物の他、銅を用いることができる。また、塩基としては、炭酸カリウム等の無機塩基を用いることができる。溶媒としては、１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２（１Ｈ）−ピリミジノン（ＤＭＰＵ）、トルエン、キシレン、ベンゼン等を用いることができる。ウルマン反応では、反応温度が１００℃以上の方がより短時間でかつ高収率で目的物が得られるため、沸点の高いＤＭＰＵ、キシレンが溶媒として好ましい。また、反応温度は１５０℃以上が更に好ましいため、ＤＭＰＵがより好ましい。
【００９７】
以上、合成方法の一例に反応スキーム（Ｍ１）を挙げて説明したが、もちろん、本発明の一様態であるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体（Ｇ１）は、他のどのような合成方法によって合成されても良い。
【００９８】
以上で説明した本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、電子輸送性を有するヘテロ芳香環であるオキサジアゾール骨格またはキノキサリン骨格と、正孔輸送性を有するカルバゾール骨格を有しており、電子及び正孔の輸送性の高いバイポーラ材料である。また、広いエネルギーギャップを有している。従って、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を発光層や電子輸送層に用いることにより、キャリアバランスのよい発光素子を形成できる。
【００９９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を燐光性化合物のホスト材料として用いた発光素子の一態様について、図１を用いて説明する。
【０１００】
図１は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に発光層１１３を有する発光素子を示す図である。前記発光層１１３は、先の実施の形態１で例示したヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を燐光性化合物のホスト材料として含んでいる。
【０１０１】
本実施の形態で説明する発光素子では、発光素子の第１の電極１０１を陽極とし、第２の電極１０２を陰極として、素子に電圧を加える。第１の電極１０１から注入された正孔と、第２の電極１０２から注入された電子がヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を含む発光層１１３へ輸送され、発光層１１３にて電子と正孔が再結合して発光物質である燐光性化合物を励起する。励起状態の燐光性化合物は基底状態に戻る際に発光して、発光素子が機能する。本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、このような発光（エレクトロルミネッセンス）素子の発光層におけるホスト材料、正孔輸送材料または、電子輸送材料等に用いることができる。
【０１０２】
本実施の形態の発光層１１３は、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を含んでいる。本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は大きな励起エネルギーを有しており、発光物質のホスト材料として好適である。なお、ヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を単体で発光物質として用いることもできる。
【０１０３】
発光層１１３は、ホスト材料であるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体に発光物質を分散して形成する。特に、燐光性化合物を発光物質として分散した発光層１１３が発光効率の観点から好ましく、また燐光性化合物をホスト材料に分散して用いることで、燐光性化合物の発光が燐光性化合物の濃度に起因して消光してしまう現象を防ぐことができる。
【０１０４】
発光物質として燐光性化合物を用いる場合、燐光性化合物の励起三重項エネルギーはそのホスト材料の励起三重項エネルギーよりも大きい必要がある。なお、励起三重項エネルギーとは、励起三重項状態と基底状態のエネルギー差であり、励起一重項エネルギーとは、励起一重項状態と基底状態のエネルギー差である。
【０１０５】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は大きい励起三重項エネルギーを有する。そのため、ヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体をホスト材料として用い、例えば赤色系や緑色系の発光を示す燐光性化合物を発光物質として分散して発光層１１３を形成できる。このような発光層１１３を用いると、発光効率が高い発光素子をつくることができる。
【０１０６】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体とともに発光層１１３に用いることができる燐光性化合物としては、例えば以下の有機金属錯体を挙げることができる。なお、ホスト材料と共に用いる燐光性化合物は、ホスト材料の三重項励起エネルギーより小さい三重項励起エネルギーを有する燐光性化合物から選ぶ必要がある。
【０１０７】
例えば、緑色系の発光物質として、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス（１，２−ジフェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｂｉ）２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ））などが挙げられる。
【０１０８】
また、黄色系の発光物質として、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））などが挙げられる。
【０１０９】
また、橙色系の発光物質として、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｑ）３）、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））などが挙げられる。
【０１１０】
また、赤色系の発光物質として、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナート）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリナト）白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）等が挙げられる。
【０１１１】
また、トリス（アセチルアセトナート）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光（異なる多重度間の電子遷移）であるため、燐光性化合物として用いることができる。
【０１１２】
また、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は大きい励起一重項エネルギーを有する。そのため、ヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体をホスト材料として用い、種々の蛍光性化合物を発光物質として分散して発光層１１３を形成できる。本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体とともに発光層１１３に用いることができる蛍光性化合物として、以下の化合物をその例に挙げる。
【０１１３】
例えば、青色系の発光物質として、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、４，４’−ビス［２−（９−エチルカルバゾール−３−イル）ビニル］ビフェニル（略称：ＢＣｚＶＢｉ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）ガリウムクロリド（略称：Ｇａｍｑ２Ｃｌ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）などが挙げられる。
【０１１４】
また、緑色系の発光物質として、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）］−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）などが挙げられる。
【０１１５】
また、黄色系の発光物質として、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）などが挙げられる。
【０１１６】
また、赤色系の発光物質としてＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）などが挙げられる。
【０１１７】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は電子輸送性を有するヘテロ芳香環であるオキサジアゾール骨格またはキノキサリン骨格と、正孔輸送性を有するカルバゾール骨格を有しているため、電子及び正孔の輸送性の高いバイポーラ材料である。従って、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を、発光物質を分散するホスト材料として単独で用いることができる。
【０１１８】
また、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体と別の材料を混合して、発光物質を分散するホスト材料に用いても良い。例えば、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体とホール輸送性または電子輸送性を有する有機化合物を混合した材料をホスト材料として用いることもできる。
【０１１９】
発光層において、ホール輸送性を有する有機化合物と電子輸送性を有する有機化合物を混合した材料をホストに用いる方法は最適なキャリアバランスを得る手段として特に有効である。また、発光領域が広がることで、発光素子の発光効率や信頼性の向上が期待できる。
【０１２０】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体と混合してホスト材料として用いることができるホール輸送性の有機化合物としては、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（９−フェナントリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＰＰＢ）、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（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、１，１−ビス［４−（ジフェニルアミノ）フェニル］シクロヘキサン（略称：ＴＰＡＣ）、９，９−ビス［４−（ジフェニルアミノ）フェニル］フルオレン（略称：ＴＰＡＦ）、４−（９−カルバゾリル）−４’−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＯ１１）、Ｎ−［４−（９−カルバゾリル）フェニル］−Ｎ−フェニル−９，９−ジメチルフルオレン−２−アミン（略称：ＹＧＡＦ）などの芳香族アミン化合物や、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、１，３，５−トリス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ＴＣｚＢ）などのカルバゾール誘導体を用いることができる。
【０１２１】
また、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体と混合してホスト材料として用いることができる電子輸送性の有機化合物としては、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、９，９’，９’’−［１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリイル］トリカルバゾール（略称：ＴＣｚＴＲＺ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（６，７−ジメチル−３−フェニルキノキサリン）（略称：ＴｒｉＭｅＱｎ）、２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリン（略称：ＴＰＡＱｎ）、９，９’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ジ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＣｚＱｎ）、３，３’，６，６’−テトラフェニル−９，９’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ジ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＤＣｚＰＱ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの複素芳香族化合物や、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、トリス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾラト］アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌ（ＯＸＤ）３）、トリス（２−ヒドロキシフェニル−１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌ（ＢＩＺ）３）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎ（ＰＢＯ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ２）などの金属錯体を用いることができる。
【０１２２】
なお、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は発光層のホスト材料として用いる他、単独で発光層として用いることもできる。また本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体よりも大きなバンドギャップを有するホスト材料に分散して、発光物質として用いることもできる。
【０１２３】
なお、発光層１１３は、例えばスパッタ法や蒸着法等を用いて形成することができる。
【０１２４】
また、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体と発光物質とを適当な溶媒に溶解もしくは分散した塗布液を、インクジェット法やスピンコート法のような湿式法を用いて塗布することにより、発光層１１３を形成することができる。
【０１２５】
溶媒としては、トルエン、メトキシベンゼン（アニソール）など芳香環を有する有機溶媒、また、ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などのエーテルや、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノールなどのアルコールの他、アセトニトリルあるいはこれらの混合溶媒等を用いることができるが、これに限定されることはない。
【０１２６】
湿式法で有機薄膜を積層する場合、成膜したい材料を溶かすが下地となる層を溶かさない溶媒を選んで塗布液を作る必要がある。また、膜に溶媒が残留しないように、沸点が５０℃以上２００℃以下の揮発性の有機溶媒であることが好ましい。
【０１２７】
湿式法で有機薄膜を積層する場合、発光物質と本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を混合した溶液を塗布しても良いが、さらに前述のホール輸送性の有機化合物や、ホール輸送性の高分子化合物や電子輸送性の高分子化合物を添加して使うこともできる。
【０１２８】
また、成膜した膜の性質を向上させるために、バインダーを含んでいてもよい。バインダーとしては、電気的に不活性な高分子化合物を用いることが好ましい。具体的には、ポリメチルメタクリレート（略称：ＰＭＭＡ）や、ポリイミドなどを用いることができる。
【０１２９】
ホール輸送性の高分子化合物としては、例えばポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などを用いることができる。
【０１３０】
また、電子輸送性の高分子化合物としては、例えばポリ（２，５−ピリジン−ジイル）（略称：ＰＰｙ）、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などを用いることができる。
【０１３１】
図１において、基板１００は発光素子の支持体として用いられる。基板１００としては、例えばガラス、またはプラスチックなどの基板を用いることができる。なお、発光素子の支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
【０１３２】
また、第１の電極１０１については特に限定はないが、本実施の形態のように、陽極として機能する際は仕事関数の大きい物質で形成されていることが好ましい。具体的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＺＯ）の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）等を用いることができる。なお、第１の電極１０１は、例えばスパッタ法や蒸着法等を用いて形成することができる。
【０１３３】
また、第２の電極１０２についても特に限定はないが、本実施の形態のように、陰極として機能する際は仕事関数の小さい物質で形成されていることが好ましい。具体的には、アルミニウム（Ａｌ）やインジウム（Ｉｎ）の他、リチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）やカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類金属、エルビウム（Ｅｒ）やイッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属を用いることができる。また、アルミニウムリチウム合金（ＡｌＬｉ）やマグネシウム銀合金（ＭｇＡｇ）のような合金を用いることもできる。なお、第２の電極１０２は、例えばスパッタ法や蒸着法等を用いて形成することができる。
【０１３４】
発光は、第１の電極１０１または第２の電極１０２のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１０１または第２の電極１０２のいずれか一方または両方は、ＩＴＯ等の可視光を透過する導電膜から成る電極、または可視光が透過できるように数〜数十ｎｍの厚さで形成された電極である。第１の電極１０１のみが透光性を有する導電膜からなる場合、図１（Ａ）に示すように、発光は第１の電極１０１と基板１００を透過して取り出される。また、第２の電極１０２のみが透光性を有する導電膜からなる場合、図１（Ｂ）に示すように、発光は第２の電極１０２を通って取り出される。第１の電極１０１および第２の電極１０２がいずれも透光性を有する導電膜からなる場合、図１（Ｃ）に示すように、発光は第１の電極１０１および第２の電極１０２を通って発光素子の両面から取り出される。
【０１３５】
また、第１の電極１０１と発光層１１３との間には、図１に示すように正孔輸送層１１２を設けてもよい。ここで、正孔輸送層とは、第１の電極１０１から注入された正孔を発光層１１３へ輸送する機能を有する層である。このように、正孔輸送層１１２を設け、第１の電極１０１と発光層１１３とを離すことによって、発光が金属に起因して消光することを防ぐことができる。ただし、正孔輸送層１１２は必ずしも必要ではない。
【０１３６】
正孔輸送層１１２を構成する物質については特に限定はないが、代表的には、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、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（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）などの芳香族アミン化合物を用いることができる。また、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）などの高分子化合物を用いることもできる。
【０１３７】
なお、正孔輸送層１１２は、二層以上の層を積層して形成された多層構造であってもよい。また、二種類以上の物質を混合して形成してもよい。
【０１３８】
また、第２の電極１０２と発光層１１３との間には、図１に示すように電子輸送層１１４を設けてもよい。ここで、電子輸送層とは、第２の電極１０２から注入された電子を発光層１１３へ輸送する機能を有する層である。このように、電子輸送層１１４を設け、第２の電極１０２と発光層１１３とを離すことによって、発光が近傍の第２電極１０２中に存在する金属に起因して消光することを防ぐことができる。ただし、電子輸送層１１４は必ずしも必要ではない。
【０１３９】
電子輸送層１１４を構成する物質について特に限定はないが、代表的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：ＺｎＢＯＸ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などの金属錯体が挙げられる。また、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、４，４’−ビス（５−メチルベンゾオキサゾール−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）などの複素芳香族化合物も用いることができる。また、ポリ（２，５−ピリジン−ジイル）（略称：ＰＰｙ）のような高分子化合物を用いることもできる。なお、電子輸送層１１４は、二層以上の層を積層して形成された多層構造であってもよい。また、二種類以上の物質を混合して形成してもよい。
【０１４０】
なお、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、電子及び正孔の輸送性の高いバイポーラ材料であるため、正孔輸送層または電子輸送層の材料としても用いることができる。特に、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は大きな励起エネルギーを有するため、発光層に隣接する層に用いて発光層で生じた励起子が他の層へ拡散するのを防ぐことができる。その結果、発光効率の高い発光素子が得られる。
【０１４１】
さらに、第１の電極１０１と正孔輸送層１１２との間には、図１に示すように正孔注入層１１１を設けてもよい。ここで、正孔注入層とは、陽極として機能する電極から正孔輸送層１１２へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。ただし、正孔注入層１１１は必ずしも必要ではない。
【０１４２】
正孔注入層１１１を構成する物質については特に限定はないが、バナジウム酸化物、ニオブ酸化物、タンタル酸化物、クロム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物等の金属酸化物を用いることができる。また、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン化合物を用いることができる。また、上述した正孔輸送層１１２を構成する物質を用いることもできる。また、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）とポリ（スチレンスルホン酸）の混合物（略称：ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）のような高分子化合物を用いることもできる。
【０１４３】
あるいは、正孔注入層１１１に、有機化合物と電子受容体とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子受容体によって有機化合物に正孔（カチオンラジカル）が発生するため、正孔注入性および正孔輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した正孔の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した正孔輸送層１１２を構成する物質（芳香族アミン化合物等）を用いることができる。
【０１４４】
電子受容体としては、有機化合物に対し電子受容性を示す物質であればよい。具体的には、遷移金属酸化物であることが好ましく、例えば、バナジウム酸化物、ニオブ酸化物、タンタル酸化物、クロム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物等が挙げられる。また、塩化鉄（ＩＩＩ）、塩化アルミニウム（ＩＩＩ）のようなルイス酸を用いることもできる。また、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）等の有機化合物を用いることもできる。なお、正孔注入層１１１は、二層以上の層を積層して形成された多層構造であってもよい。
【０１４５】
また、第２の電極１０２と電子輸送層１１４との間には、図１に示すように電子注入層１１５を設けてもよい。ここで、電子注入層とは、陰極として機能する電極から電子輸送層１１４へ電子の注入を補助する機能を有する層である。ただし、電子注入層１１５は必ずしも必要ではない。
【０１４６】
電子注入層１１５を構成する物質については特に限定はないが、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、リチウム酸化物のようなアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）のような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層１１４を構成する物質を用いることもできる。
【０１４７】
あるいは、電子注入層１１５に、有機化合物と前記有機化合物に対する電子供与体とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層１１４を構成する物質（金属錯体や複素芳香族化合物等）を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン（略称：ＴＴＦ）等の有機化合物を用いることもできる。
【０１４８】
以上で述べた発光素子において、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５は、それぞれ、蒸着法、またはインクジェット法、または塗布法等、いずれの方法で形成しても構わない。また、第１の電極１０１または第２の電極１０２についても、スパッタリング法、蒸着法等、インクジェット法、または塗布法等の湿式法、いずれの方法を用いて形成しても構わない。
【０１４９】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、電子輸送性を有するヘテロ芳香環であるオキサジアゾール骨格またはキノキサリン骨格と、正孔輸送性を有するカルバゾール骨格を有しており、電子及び正孔の輸送性の高いバイポーラ材料である。また、広いエネルギーギャップを有している。従って、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を発光層やキャリア輸送層に用いて、発光効率に優れた発光素子を提供できる。
【０１５０】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１５１】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態２で示した構成と異なる構成の発光素子について図２（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。
【０１５２】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体をホスト材料とし、発光物質を分散した発光層１１３と、電子輸送層１１４ｂとの間に電子キャリアの移動を制御する層１１４ａを設ける構成を図２（Ａ）に示す。電子キャリアの移動を制御する層１１４ａは実施の形態２において電子輸送層を構成する物質として例示した電子輸送性の高い材料に、電子トラップ性の高い物質を少量添加した層、もしくは電子輸送性の高い材料にＬＵＭＯ準位の低いホール輸送性を有する材料を添加した層であって、電子キャリアの移動を制御する層１１４ａを用いて電子キャリアの移動を制御することによって、キャリアバランスを調節することが可能となる。このような構成は、電子が発光層１１３を通り抜けて発光層１１３の陽極側に隣接する層に到達してしまうことにより発生する問題（例えば素子寿命の低下）の抑制に大きな効果を発揮する。
【０１５３】
また、他の構成として、発光層１１３を複数の層で構成してもよい。図２（Ｂ）に、発光層１１３を第１の発光層１１３ａと、第２の発光層１１３ｂの２層で構成する例を示す。
【０１５４】
例えば、正孔輸送層１１２側から第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂを順に積層して発光層１１３とする場合、第１の発光層１１３ａのホスト材料に正孔輸送性を有する物質を用い、第２の発光層１１３ｂのホスト材料に電子輸送性を有する物質を用いる構成などがある。
【０１５５】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、電子輸送性を有するヘテロ芳香環であるオキサジアゾール骨格またはキノキサリン骨格と、正孔輸送性を有するカルバゾール骨格を有しており、電子及び正孔の輸送性の高いバイポーラ材料である。また、広いエネルギーギャップを有している。従って、発光素子において、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は発光物質を分散するホスト材料や、発光性物質や、キャリア輸送材料としても利用できる。
【０１５６】
なお、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を適用する層は、そのキャリア輸送性に応じて決定すればよい。例えば図２（Ｂ）に示す構造の素子に適用する場合、正孔輸送性が電子輸送性に勝るヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は第１の発光層１１３ａに用いることができ、電子輸送性が成功輸送性に勝るものは第２の発光層１１３ｂに用いることができる。
【０１５７】
また、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１５８】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いた発光素子の一例として、複数の発光層を有する態様について、図３を用いて説明する。図３の発光素子は複数の発光層を有しており、複数の発光層が発する光を混合して利用できる。異なる発光層の光を混合することにより、例えば白色光を得ることができる。
【０１５９】
図３の発光素子は、第１の電極３０１と第２の電極３０２との間に、第１の発光層３１３と第２の発光層３１６を設けている。また、第１の発光層３１３と第２の発光層３１６との間には、電荷発生層としてＮ層３２１およびＰ層３２２とを設けている。
【０１６０】
Ｎ層３２１は電子を発生する層であり、Ｐ層３２２は正孔を発生する層である。第１の電極３０１の電位が第２の電極３０２の電位よりも高くなるように電圧を印加したとき、第１の電極３０１から注入され正孔とＮ層３２１から注入された電子が、第１の発光層３１３において再結合し、第１の発光層３１３に含まれた第１の発光物質が発光する。さらに、第２の電極３０２から注入された電子とＰ層３２２から注入された正孔が、第２の発光層３１６において再結合し、第２の発光層３１６に含まれた第２の発光物質が発光する。
【０１６１】
第１の発光層３１３および第２の発光層３１６は、先の実施の形態２に例示される発光層１１３と同様のものを適用でき、例えば本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体をホスト材料とし発光物質を分散して形成した層を用いることができる。
【０１６２】
ここでは、第１の発光層３１３に、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体に４５０〜５１０ｎｍ（すなわち、青色〜青緑色）に発光ピークを有する蛍光性化合物を分散したものを用いる。本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は広いエネルギーギャップを有しているため、青色の発光物質のホスト材料に利用できる。
【０１６３】
一方、第２の発光層３１６には、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体に赤色の発光が得られる燐光性化合物もしくは、蛍光性化合物を分散したものを用いる。本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は広いエネルギーギャップを有しているため、青色から赤色まで種々の発光物質のホスト材料に利用できる。
【０１６４】
Ｎ層３２１は電子を発生させる層であるため、先の実施の形態２で述べた有機化合物と電子供与体とを混合してなる複合材料を用いて形成すればよい。このような構成とすることで、電子を第１の発光層３１３側へ注入することができる。
【０１６５】
Ｐ層３２２は正孔を発生させる層であるため、先の実施の形態２で述べた有機化合物と電子受容体とを混合してなる複合材料を用いて形成すればよい。このような構成とすることで、正孔を第２の発光層３１６側へ注入することができる。また、Ｐ層３２２には、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ＩＴＯ、ＩＴＳＯといったような正孔注入性に優れた金属酸化物を用いることもできる。
【０１６６】
また、本実施の形態では、図３のように２つの発光層を設けた発光素子について記載しているが、発光層の層数は２つに限定されるものでは無く、例えば３つあってもよい。そして、それぞれの発光層からの発光が混合されればよい。その結果、例えば白色光が得られる。
【０１６７】
なお、第１の電極３０１は、先の実施の形態２で述べた第１の電極１０１と同様の構成とすればよい。また、第２の電極３０２も、先の実施の形態２で述べた第２の電極１０２と同様の構成とすればよい。
【０１６８】
また、本実施の形態では、図３に示すように、正孔注入層３１１、正孔輸送層３１２および正孔輸送層３１５、電子輸送層３１４および電子輸送層３１７、電子注入層３１８を設けているが、これらの層の構成に関しても、先の実施の形態２および３で述べた各層の構成を適用すればよい。ただし、これらの層は必ずしも必要ではなく、素子の特性に応じて適宜設ければよい。
【０１６９】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は優れた電子輸送性を示すので、発光層に接する電子輸送層に用いた場合、発光素子の駆動電圧を低減できる。また、大きいエネルギーギャップを有するため、発光層の励起子からエネルギーが移動し難く、発光効率が低下し難い。
【０１７０】
また、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は大きいエネルギーギャップを有するため、発光ピーク波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の短波長の青色系の発光を示す燐光性化合物のホスト材料として発光層に用いることができる。その結果、本実施の形態の積層型発光素子のように、発光効率の点で蛍光性物質より優る燐光性化合物だけを発光物質に用いることができ、発光効率に優れた白色発光素子を作製することができる。
【０１７１】
このように本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を利用した発光素子を用いると、消費電力が低い発光装置を実現することができる。
【０１７２】
また、本実施の形態の発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度の発光を得ることができる。
【０１７３】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１７４】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いて作製された発光装置について図４および５を用いて説明する。なお、図４（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された４０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、４０２は画素部、４０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、４０４は封止基板、４０５はシール材であり、シール材４０５で囲まれた内側は、空間４０７になっている。
【０１７５】
なお、引き回し配線４０８はソース側駆動回路４０１及びゲート側駆動回路４０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）４０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１７６】
次に、断面構造について図４（Ｂ）を用いて説明する。基板４１０上には駆動回路部及び複数の画素を有する画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路４０１と画素部４０２に複数形成された画素のうち一つの画素が示されている。
【０１７７】
なお、ソース側駆動回路４０１はｎチャネル型ＴＦＴ４２３とｐチャネル型ＴＦＴ４２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、ＴＦＴで形成される種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０１７８】
また、画素部４０２はスイッチング用ＴＦＴ４１１と、電流制御用ＴＦＴ４１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極４１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極４１３の端部を覆って絶縁物４１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【０１７９】
また、カバレッジを良好なものとするため、絶縁物４１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物４１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物４１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物４１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【０１８０】
第１の電極４１３上には、発光物質を含む層４１６、および第２の電極４１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極４１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）膜、または珪素を含有したインジウムスズ酸化物膜、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
【０１８１】
第１の電極４１３と第２の電極４１７に挟まれた発光物質を含む層４１６は、実施の形態２乃至４と同様に形成し、実施の形態１で示した本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体をその一部に用いる。本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体と組み合わせて用いることのできる材料としては、低分子系材料、オリゴマー、デンドリマー、または高分子系材料であっても良い。また、発光物質を含む層４１６は、通常、有機化合物の単層もしくは積層として形成する場合が多いが、本発明においては、有機化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含めることとする。
【０１８２】
また、発光物質を含む層４１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法により形成できる。
【０１８３】
さらに、発光物質を含む層４１６上に形成される第２の電極４１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ２、窒化カルシウム、またはフッ化カルシウム）を用いることが好ましい。なお、発光物質を含む層４１６で生じた光が陰極として機能する第２の電極４１７を透過させる場合には、第２の電極４１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。
【０１８４】
さらにシール材４０５で封止基板４０４を基板４１０と貼り合わせることにより、基板４１０、封止基板４０４、およびシール材４０５で囲まれた空間４０７に発光素子４１８が備えられた構造になっている。なお、空間４０７には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材４０５で充填される構成も含むものとする。
【０１８５】
なお、シール材４０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板４０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル樹脂等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【０１８６】
以上のようにして、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いて作製された発光装置を得ることができる。
【０１８７】
本発明の発光装置は、実施の形態１で示したヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、発光効率の高い発光素子を有しているため、消費電力が低減され、さらに長時間駆動可能な発光装置を得ることができる。
【０１８８】
以上では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の画像表示装置について説明したが、この他、パッシブマトリクス型の画像表示装置であってもよい。図５には本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の画像表示装置を示す。なお、図５（Ａ）は、パッシブマトリクス型の画像表示装置を示す斜視図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図５において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６と、それらの間に発光物質を含む層９５５とが設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。
【０１８９】
隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、クロストーク等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。
【０１９０】
電極９５２と電極９５６に挟まれた発光物質を含む層９５５は、実施の形態２乃至４と同様に形成し、実施の形態１で示した本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体をその一部に用いる。
【０１９１】
本発明の発光装置は、実施の形態１で示したヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、発光効率の高い発光素子を有しているため、消費電力が低減され、さらに長時間駆動可能な発光装置を得ることができる。
【０１９２】
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態５に示す発光装置をその一部に含む本発明の電子機器について説明する。本発明の電子機器は、実施の形態１に示したヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を含み、発光効率の高く、消費電力が低減され、長時間駆動可能な表示部を有する。また、色再現性に優れた表示部を有する。
【０１９３】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いて作製された発光素子を有する電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラなどのカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的には、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等）の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図６に示す。
【０１９４】
図６（Ａ）は本発明に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３は、実施の形態２〜実施の形態４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は、高輝度の発光が可能であり、低消費電力化が図られている。本発明に係るテレビ装置は、低消費電力、高画質化が図られているので、それにより住環境に適合した製品を提供することができる。
【０１９５】
図６（Ｂ）は本発明に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態２〜実施の形態４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特徴を有するため、高輝度の発光が可能であり、低消費電力化が図られている。本発明に係るコンピュータは、低消費電力、高画質化が図られているので、環境に適合した製品を提供することができる。
【０１９６】
図６（Ｃ）は本発明に係る携帯電話１０００であり、筐体１００１には表示部１００２の他、操作ボタン１００３、外部接続ポート１００４、スピーカ１００５、マイク１００６などが備えられている。表示部１００２を指などで触れることで、情報を入力ことができる。また、電話を掛ける、或いはメールを打つ操作も、表示部１００２を指などで触れることにより行うことができる。この携帯電話において、表示部１００２は、実施の形態２〜実施の形態４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部１００２も同様の特徴を有するため、高輝度の発光が可能であり、低消費電力化が図られている。本発明に係る携帯電話は、低消費電力、高画質化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。
【０１９７】
図６（Ｄ）は本発明の係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９５０２は、実施の形態２〜実施の形態４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、長時間駆動可能であるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有するため、高輝度の発光が可能であり、低消費電力化が図られている。本発明に係るカメラは、低消費電力、高画質化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。
【０１９８】
以上の様に、本発明の発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いることにより、発光効率が高く、長時間駆動可能であり、消費電力の低減された表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。
【０１９９】
また、本発明の発光装置は、照明装置として用いることもできる。本発明の発光素子を照明装置として用いる一態様を、図７を用いて説明する。
【０２００】
図７は、本発明の一態様の発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図７に示した液晶表示装置は、筐体９６０１、液晶層９６０２、バックライト９６０３、筐体９６０４を有し、液晶層９６０２は、ドライバーＩＣ９６０５と接続されている。また、バックライト９６０３は、本発明の一態様の発光装置が用いられおり、端子９６０６により、電流が供給されている。
【０２０１】
本発明の一態様の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、消費電力の低減された液晶表示装置が得られる。また、本発明の一態様の発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、本発明の一態様の発光装置は薄型であるため、液晶表示装置の薄型化も可能となる。また、本発明の一態様の発光装置は高輝度の発光が可能であるため、本発明の一態様の発光装置を用いた液晶表示装置も高輝度の発光が可能である。
【０２０２】
図８は、本発明を適用した発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。図８に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２として、本発明の一態様の発光装置が用いられている。本発明の一態様の発光装置は、発光効率が高く、長時間駆動可能であり、また低消費電力であるため、電気スタンドも発光効率が高く、長時間駆動可能であり、また低消費電力である。
【０２０３】
図９は、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた例である。
【０２０４】
本発明の一態様の発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、本発明の一態様の発光装置は、薄型で低消費電力であるため、薄型化、低消費電力化の照明装置として用いることが可能となる。このように、本発明を適用した発光装置を室内の照明装置３００１として用いた部屋に図６（Ａ）で説明したような本発明に係るテレビ装置３００２を設置することにより、公共放送や映画を鑑賞することができる。このような場合、両装置は低消費電力であるので、電気料金を心配せずに、明るい部屋で迫力のある映像を鑑賞することができる。
【実施例１】
【０２０５】
《合成例１》
本実施例では実施の形態１に構造式（１）として示したヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−４’−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＰＱ）の合成方法について説明する。
【０２０６】
【化３９】
【０２０７】
４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−４’−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）トリフェニルアミンの合成スキームを（Ｍ２）に示す。
【０２０８】
【化４０】
【０２０９】
４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）ジフェニルアミン１．７ｇ（４．２ｍｍｏｌ）と、２−（４−ブロモフェニル）−３−フェニルキノキサリン１．５ｇ（４．２ｍｍｏｌ）と、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド１．０ｇ（１０ｍｍｏｌ）を１００ｍＬ三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にトルエン１５ｍＬと、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィン（１０ｗｔ％ヘキサン溶液）０．１０ｍＬを加え、減圧下で攪拌しながら脱気し、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）０．０２０ｇ（０．０３５ｍｍｏｌ）を加えて、８０℃で５時間撹拌した。
【０２１０】
反応後、この混合物にトルエンを加えた懸濁液をセライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）、アルミナ、フロリジ−ル（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０−００１３５）を通して吸引ろ過した。得られたろ液を飽和炭酸ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順に洗浄した。有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥した後、この混合物を吸引ろ過して硫酸マグネシウムを除去した。得られたろ液を濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。
【０２１１】
カラムクロマトグラフィーは展開溶媒として、第１にトルエン：ヘキサン＝１：１の混合溶媒を、第２にトルエンを、第３にトルエン：酢酸エチル＝５：１の混合溶媒をこの順に用いた。得られたフラクションを濃縮して得た固体をジクロロメタンとメタノールの混合溶媒で再結晶したところ、粉末状黄色固体を収量２．７ｇ、収率９２％で得た。
【０２１２】
また、得られた黄色固体１．６ｇの昇華精製をトレインサブリメーション法により行った。昇華精製は７Ｐａの減圧下、アルゴンの流量を３ｍＬ／ｍｉｎとして３１０℃で１８時間行った。収量１．２ｇで収率は７５％であった。
【０２１３】
なお、上記で得た粉末の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示す。なお、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）における７．０ｐｐｍ〜８．５ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。
【０２１４】
１Ｈ ＮＭＲ．（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ７．０４−７．１０（ｍ，３Ｈ）、７．１７−７．７９（ｍ，２７Ｈ）、８．１４−８．２０（ｍ，３Ｈ）、８．３３（ｓ，１Ｈ）
【０２１５】
１Ｈ ＮＭＲの分析結果から、本合成例で得られた化合物は上述の構造式（１）で表される本発明の一態様である４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−４’−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＰＱ）であることを確認した。
【０２１６】
次に、ＰＣＢＡ１ＰＱの紫外可視線吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した。石英セルに入れたＰＣＢＡ１ＰＱのトルエン溶液と、石英基板に真空蒸着したＰＣＢＡ１ＰＱの薄膜を試料とし、吸収スペクトルについては紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ５５０型）を用いて測定した。発光スペクトルについては蛍光光度計（（（株）浜松フォトニクス製、ＦＳ９２０型）を用いて測定した。
【０２１７】
ＰＣＢＡ１ＰＱのトルエン溶液の測定結果を図１１（Ａ）に、薄膜の測定結果を図１１（Ｂ）に示す。グラフの横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は吸光度および発光強度の任意強度を示している。なお、吸収スペクトルは、溶液試料の場合は石英セルにトルエンのみを入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を、また、薄膜試料の場合は石英基板の吸収スペクトルを差し引いた結果を図示した。
【０２１８】
ＰＣＢＡ１ＰＱのトルエン溶液の吸収スペクトルのピーク波長は４０３ｎｍ、蛍光スペクトルのピーク波長は５００ｎｍ（励起波長４０３ｎｍ）であった。また、ＰＣＢＡ１ＰＱの薄膜試料の吸収スペクトルのピーク波長は４１７ｎｍ、蛍光スペクトルのピーク波長は５２７ｎｍ（励起波長４１０ｎｍ）であった。
【０２１９】
また、ＰＣＢＡ１ＰＱの薄膜状態におけるＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位の測定を行った。ＨＯＭＯ準位の値は、大気中の光電子分光法（理研計器社製、ＡＣ−２）で測定したイオン化ポテンシャルの値を、負の値に換算することにより得た。また、ＬＵＭＯ準位の値は、ＰＣＢＡ１ＰＱの薄膜の吸収スペクトルのデータを用い、直接遷移を仮定したＴａｕｃプロットから吸収端を求め、その吸収端を光学的エネルギーギャップとしてＨＯＭＯ準位の値に加算することにより得た。その結果、ＰＣＢＡ１ＰＱのＨＯＭＯ準位は、−５．４２ｅＶであり、エネルギーギャップは、２．６６ｅＶであり、ＬＵＭＯ準位は、−２．７６ｅＶであった。よって、ＰＣＢＡ１ＰＱは２ｅＶを超えるエネルギーギャップを有する有機物質であることがわかった。
【０２２０】
また、ＰＣＢＡ１ＰＱの酸化還元反応特性を測定した。酸化還元反応特性は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。なお測定には、電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａ）を用いた。
【０２２１】
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ７非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温で行った。
【０２２２】
ＰＣＢＡ１ＰＱの酸化反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を０．２８Ｖから０．６５Ｖまで変化させた後、０．６５Ｖから０．２８Ｖまで変化させる走査を１サイクルとし、１００サイクル測定した。なお、ＣＶ測定のスキャン速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。
【０２２３】
ＰＣＢＡ１ＰＱの還元反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を−１．４０Ｖから−２．２４Ｖまで変化させた後、−２．２４Ｖから−１．４０Ｖまで変化させる走査を１サイクルとし、１００サイクル測定した。なお、ＣＶ測定のスキャン速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。
【０２２４】
図１２（Ａ）にＰＣＢＡ１ＰＱの酸化側のＣＶ測定結果を、図１２（Ｂ）に還元側のＣＶ測定結果を示す。図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）において、横軸は参照電極に対する作用電極の電位（Ｖ）を表し、縦軸は作用電極と補助電極との間に流れた電流値（μＡ）を表す。図１２（Ａ）から、＋０．５２Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋電極）に酸化を示す電流が観測された。図１２（Ｂ）から、−１．９８Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋電極）に還元を示す電流が観測された。
【０２２５】
１００サイクルもの走査を繰り返しているにもかかわらず、酸化反応及び還元反応において、ＣＶ曲線のピーク位置と強度に大きな変化が見られないことから、本発明に係るヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は酸化還元反応の繰り返しに対して安定であることが分かった。
【０２２６】
また、ＰＣＢＡ１ＰＱの基底状態における最適分子構造を、密度汎関数法（ＤＦＴ）を用いて計算した。ＤＦＴの全エネルギーはポテンシャルエネルギー、電子間静電エネルギー、電子の運動エネルギーと複雑な電子間の相互作用を全て含む交換相関エネルギーの和で表される。ＤＦＴでは、交換相関相互作用を電子密度で表現された一電子ポテンシャルの汎関数（関数の関数の意）で近似しているため、計算は高速かつ高精度である。ここでは、混合汎関数であるＢ３ＬＹＰを用いて、交換と相関エネルギーに係る各パラメータの重みを規定した。また、基底関数として、６−３１１（それぞれの原子価軌道に三つの短縮関数を用いたｔｒｉｐｌｅ ｓｐｌｉｔ ｖａｌｅｎｃｅ基底系の基底関数）を全ての原子に適用した。上述の基底関数により、例えば、水素原子であれば、１ｓ〜３ｓの軌道が考慮され、また、炭素原子であれば、１ｓ〜４ｓ、２ｐ〜４ｐの軌道が考慮されることになる。さらに、計算精度向上のため、分極基底系として、水素原子にはｐ関数を、水素原子以外にはｄ関数を加えた。
【０２２７】
なお、量子化学計算プログラムとしては、Ｇａｕｓｓｉａｎ０３を使用した。計算は、ハイパフォーマンスコンピュータ（ＳＧＩ社製、Ａｌｔｉｘ４７００）を用いて行った。
【０２２８】
計算によって求めたＰＣＢＡ１ＰＱの最適分子構造における最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）を、Ｇａｕｓｓ Ｖｉｅｗ４．１により可視化して図２７に示す。図２７（Ａ）は、最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）を表すものであり、図２７（Ｂ）は、最低空軌道（ＬＵＭＯ）を表すものである。図中の球は、ＰＣＢＡ１ＰＱを構成する原子を表しており、原子の周辺に存在する雲状物は、最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）または最低空軌道（ＬＵＭＯ）を表している。
【０２２９】
図２７（Ａ）及び２７（Ｂ）より、ＰＣＢＡ１ＰＱにおいては最高被占有軌道がアミン付近に存在していることが分かり、ＰＣＢＡ１ＰＱのホール輸送性にはアミノ基の寄与が大きいことが判る。また、最低空軌道がキノキサリン付近に存在していることから、ＰＣＢＡ１ＰＱの電子輸送性にはキノキサリル基の寄与が大きいことが判る。従って、ＰＣＢＡ１ＰＱは、電子輸送性を有するヘテロ芳香環であるキノキサリン骨格と、正孔輸送性を有するカルバゾール骨格が分子内に導入されているため、バイポーラ材料が実現できていることが判る。
【実施例２】
【０２３０】
《合成例２》
本実施例では実施の形態１に構造式（６７）として示したヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＯ１１）の合成方法について説明する。
【０２３１】
【化４１】
【０２３２】
４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＯ１１）の合成スキームを（Ｍ３）に示す。
【０２３３】
【化４２】
【０２３４】
４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）ジフェニルアミン１．８ｇ（４．３ｍｍｏｌ）と、２−（４−ブロモフェニル）−５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール１．３ｇ（４．３ｍｍｏｌ）と、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド１．０ｇ（１０ｍｍｏｌ）を１００ｍＬ三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にトルエン１５ｍＬと、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィン（１０ｗｔ％ヘキサン溶液）０．１０ｍＬを加え、減圧下で攪拌しながら脱気した。脱気後、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）０．０２０ｇ（０．０３５ｍｍｏｌ）を加えた。この混合物を、８０℃で５時間加熱撹拌した。
【０２３５】
反応後、この混合物にトルエンを加えた懸濁液をセライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）、アルミナ、フロリジ−ル（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０−００１３５）を通して吸引ろ過した。得られたろ液を飽和炭酸ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順に洗浄した。有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥した後、この混合物を吸引ろ過して硫酸マグネシウムを除去した。得られたろ液を濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。
【０２３６】
カラムクロマトグラフィーは展開溶媒として、第１にトルエンを、第２にトルエン：酢酸エチル＝２０：１の混合溶媒をこの順に用いて行った。得られたフラクションを濃縮して得た固体をクロロホルムとヘキサンの混合溶媒により再結晶したところ、粉末状淡黄色固体を収量２．５ｇ、収率９２％で得た。
【０２３７】
また、得られた固体の昇華精製をトレインサブリメーション法により行った。昇華精製は７Ｐａの減圧下、アルゴンの流量を３ｍＬ／ｍｉｎとして３００℃で１２時間行った。２．５ｇのＰＣＢＡＯ１１の昇華精製を行ったところ、収量２．２ｇで収率は８８％であった。
【０２３８】
なお、上記で得た粉末の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示す。なお、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）における７．０ｐｐｍ〜８．５ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。
【０２３９】
１Ｈ ＮＭＲ．（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ７．１３−７．７０（ｍ，２４Ｈ）、７．９８（ｄ，Ｊ＝８．８Ｈｚ，２Ｈ）、８．１１−８．１５（ｍ，２Ｈ）、８．１９（ｄ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，１Ｈ）、８．３５（ｓｄ，Ｊ＝２．０Ｈｚ，１Ｈ）。
【０２４０】
１Ｈ ＮＭＲの分析結果から、本合成例で得られた化合物は上述の構造式（６７）で表される本発明の一態様である４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＯ１１）であることを確認した。
【０２４１】
また、示差走査熱量分析装置（ＤＳＣ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ、パーキンエルマー製、型番：Ｐｙｒｉｓ１ ＤＳＣ）を用いてＰＣＢＡＯ１１のガラス転移温度を測定した結果、１１８℃であった。これらの結果から、ＰＣＢＡＯ１１は良好な耐熱性を有する材料であることが分かった。
【０２４２】
また、ＰＣＢＡＯ１１の紫外可視線吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した。石英セルに入れたＰＣＢＡＯ１１のトルエン溶液と、石英基板に真空蒸着したＰＣＢＡＯ１１の薄膜を試料とし、吸収スペクトルについては紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ５５０型）を用いて測定した。発光スペクトルについては蛍光光度計（（（株）浜松フォトニクス製、ＦＳ９２０型）を用いて測定した。
【０２４３】
ＰＣＢＡＯ１１のトルエン溶液の測定結果を図１４（Ａ）に、薄膜の測定結果を図１４（Ｂ）に示す。グラフの横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は吸光度および発光強度の任意強度を示している。なお、吸収スペクトルは、溶液試料の場合は石英セルにトルエンのみを入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を、また、薄膜試料の場合は石英基板の吸収スペクトルを差し引いた結果を図示した。
【０２４４】
ＰＣＢＡＯ１１のトルエン溶液の吸収スペクトルのピーク波長は３６６ｎｍ、蛍光スペクトルのピーク波長は４３９ｎｍ（励起波長３６６ｎｍ）であった。また、ＰＣＢＡＯ１１の薄膜試料の吸収スペクトルのピーク波長は３７９ｎｍ、蛍光スペクトルのピーク波長は４７１ｎｍ（励起波長３６８ｎｍ）であった。
【０２４５】
また、ＰＣＢＡＯ１１の薄膜状態におけるＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位の測定を行った。ＨＯＭＯ準位の値は、大気中の光電子分光法（理研計器社製、ＡＣ−２）で測定したイオン化ポテンシャルの値を、負の値に換算することにより得た。また、ＬＵＭＯ準位の値は、ＰＣＢＡＯ１１の薄膜の吸収スペクトルのデータを用い、直接遷移を仮定したＴａｕｃプロットから吸収端を求め、その吸収端を光学的エネルギーギャップとしてＨＯＭＯ準位の値に加算することにより得た。その結果、ＰＣＢＡＯ１１のＨＯＭＯ準位は、−５．３９ｅＶであり、エネルギーギャップは、２．９８ｅＶであり、ＬＵＭＯ準位は、−２．４１ｅＶであった。よって、ＰＣＢＡＯ１１はほぼ３ｅＶの大きなエネルギーギャップを有する有機物質であることがわかった。
【０２４６】
また、ＰＣＢＡＯ１１の酸化還元反応特性を測定した。酸化還元反応特性は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。なお測定には、電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａ）を用いた。
【０２４７】
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ７非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温で行った。
【０２４８】
ＰＣＢＡＯ１１の酸化反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を０．２１４Ｖから０．９００Ｖまで変化させた後、０．９００Ｖから０．２１４Ｖまで変化させる走査を１サイクルとし、１００サイクル測定した。なお、ＣＶ測定のスキャン速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。
【０２４９】
ＰＣＢＡＯ１１の還元反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を−１．２５Ｖから−２．６５Ｖまで変化させた後、−２．６５Ｖから−１．２５Ｖまで変化させる走査を１サイクルとし、１００サイクル測定した。なお、ＣＶ測定のスキャン速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。
【０２５０】
図１５（Ａ）にＰＣＢＡＯ１１の酸化側のＣＶ測定結果を、図１５（Ｂ）に還元側のＣＶ測定結果を示す。図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）において、横軸は基準電極に対する作用電極の電位（Ｖ）を表し、縦軸は作用電極と補助電極との間に流れた電流値（μＡ）を表す。図１５（Ａ）から、＋０．５８Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋電極）に酸化を示す電流が観測された。図１５（Ｂ）から、−２．４６Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋電極）に還元を示す電流が観測された。
【０２５１】
１００サイクルもの走査を繰り返しているにもかかわらず、酸化反応及び還元反応において、ＣＶ曲線のピーク位置と強度に大きな変化が見られないことから、本発明に係るヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は酸化還元反応の繰り返しに対して安定であることが分かった。
【実施例３】
【０２５２】
《合成例３》
本実施例では実施の形態１に構造式（３５）として示したヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である９−フェニル−９’−［４−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣ１ＰＱ）の合成方法について説明する。
【０２５３】
【化４３】
【０２５４】
９−フェニル−９’−［４−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣ１ＰＱ）の合成スキームを（Ｍ４）に示す。
【０２５５】
【化４４】
【０２５６】
９−フェニル−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）１．７ｇ（４．２ｍｍｏｌ）と、２−（４−ブロモフェニル）−３−フェニルキノキサリン１．５ｇ（４．２ｍｍｏｌ）と、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド１．０ｇ（１０ｍｍｏｌ）を１００ｍＬ三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物へ、トルエン１５ｍＬと、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィン（１０ｗｔ％ヘキサン溶液）０．１ｍＬを加え、減圧下で攪拌しながら脱気した。脱気後、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）０．０２０ｇ（０．０３５ｍｍｏｌ）を加えた。この混合物を、８０℃で５時間加熱撹拌した。
【０２５７】
反応後、この混合物にトルエンを加えた懸濁液をセライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）、フロリジ−ル（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０−００１３５）アルミナを通して吸引ろ過した。得られたろ液を水で洗浄し、有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥した後、この混合物を吸引ろ過して硫酸マグネシウムを除去した。得られたろ液を濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。
【０２５８】
カラムクロマトグラフィーは展開溶媒として、第１にトルエン：ヘキサン＝１：１の混合溶媒を用い、第２にトルエン：酢酸エチル＝５：１の混合溶媒をこの順に用いて行った。得られたフラクションを濃縮して得た固体をジクロロメタンとメタノールの混合溶媒で再結晶したところ、粉末状淡黄色固体を収量２．２ｇ、収率７５％で得た。
【０２５９】
また、得られた固体の昇華精製をトレインサブリメーション法により行った。昇華精製は７Ｐａの減圧下、アルゴンの流量を３ｍＬ／ｍｉｎとして３２０℃で２２時間行った。ＰＣＣ１ＰＱを１．７ｇの昇華精製を行ったところ、収量０．８５ｇで収率は５０％であった。
【０２６０】
なお、上記で得た粉末の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図１６（Ａ）および図１６（Ｂ）に示す。なお、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）における７．０ｐｐｍ〜９．０ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。
【０２６１】
１Ｈ ＮＭＲ．（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ７．２９−７．３６（ｍ，２Ｈ）、７．４４−７．８６（ｍ，２４Ｈ）、８．２２−８．２７（ｍ，４Ｈ）、８．４５−８．４８（ｍ，２Ｈ）
【０２６２】
１Ｈ ＮＭＲの分析結果から、本合成例で得られた化合物は上述の構造式（３５）で表される本発明の一態様である９−フェニル−９’−［４−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣ１ＰＱ）であることを確認した。
【０２６３】
また、ＰＣＣ１ＰＱの紫外可視線吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した。石英セルに入れたＰＣＣ１ＰＱのトルエン溶液と、石英基板に真空蒸着したＰＣＣ１ＰＱの薄膜を試料とし、吸収スペクトルについては紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ５５０型）を用いて測定した。発光スペクトルについては蛍光光度計（（（株）浜松フォトニクス製、ＦＳ９２０型）を用いて測定した。
【０２６４】
ＰＣＣ１ＰＱのトルエン溶液の測定結果を図１７（Ａ）に、薄膜の測定結果を図１７（Ｂ）に示す。グラフの横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は吸光度および発光強度の任意強度を示している。なお、吸収スペクトルは、溶液試料の場合は石英セルにトルエンのみを入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を、また、薄膜試料の場合は石英基板の吸収スペクトルを差し引いた結果を図示した。
【０２６５】
ＰＣＣ１ＰＱのトルエン溶液の吸収スペクトルのピーク波長は３７１ｎｍ、蛍光スペクトルのピーク波長は４６６ｎｍ（励起波長３７１ｎｍ）であった。また、ＰＣＣ１ＰＱの薄膜試料の吸収スペクトルのピーク波長は３８６ｎｍ、蛍光スペクトルのピーク波長は５０３ｎｍ（励起波長３０７ｎｍ）であった。
【０２６６】
また、ＰＣＣ１ＰＱの薄膜状態におけるＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位の測定を行った。ＨＯＭＯ準位の値は、大気中の光電子分光法（理研計器社製、ＡＣ−２）で測定したイオン化ポテンシャルの値を、負の値に換算することにより得た。また、ＬＵＭＯ準位の値は、ＰＣＣ１ＰＱの薄膜の吸収スペクトルのデータを用い、直接遷移を仮定したＴａｕｃプロットから吸収端を求め、その吸収端を光学的エネルギーギャップとしてＨＯＭＯ準位の値に加算することにより得た。その結果、ＰＣＣ１ＰＱのＨＯＭＯ準位は、−５．５５ｅＶであり、エネルギーギャップは、２．８８ｅＶであり、ＬＵＭＯ準位は、−２．６７ｅＶであった。よって、ＰＣＣ１ＰＱは２ｅＶを超えるエネルギーギャップを有する有機物質であることがわかった。
【０２６７】
また、ＰＣＣ１ＰＱの酸化還元反応特性を測定した。酸化還元反応特性は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。なお測定には、電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａ）を用いた。
【０２６８】
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ７非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温で行った。
【０２６９】
ＰＣＣ１ＰＱの酸化反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を０．０２６Ｖから０．８３９Ｖまで変化させた後、０．８３９Ｖから０．０２６Ｖまで変化させる走査を１サイクルとし、１００サイクル測定した。なお、ＣＶ測定のスキャン速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。
【０２７０】
ＰＣＣ１ＰＱの還元反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を−１．３７Ｖから−２．１９Ｖまで変化させた後、−２．１９Ｖから−１．３７Ｖまで変化させる走査を１サイクルとし、１００サイクル測定した。なお、ＣＶ測定のスキャン速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。
【０２７１】
図１８（Ａ）にＰＣＣ１ＰＱの酸化側のＣＶ測定結果を、図１８（Ｂ）に還元側のＣＶ測定結果を示す。図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）において、横軸は基準電極に対する作用電極の電位（Ｖ）を表し、縦軸は作用電極と補助電極との間に流れた電流値（μＡ）を表す。図１８（Ａ）から、＋０．６７Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋電極）に酸化を示す電流が観測された。図１８（Ｂ）から、−１．９３Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋電極）に還元を示す電流が観測された。
【０２７２】
１００サイクルもの走査を繰り返しているにもかかわらず、酸化反応及び還元反応において、ＣＶ曲線のピーク位置と強度に大きな変化が見られないことから、本発明に係るヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は酸化還元反応の繰り返しに対して安定であることが分かった。
【実施例４】
【０２７３】
《合成例４》
本実施例では実施の形態１に構造式（９９）として示したヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である９−フェニル−９’−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＯ１１）の合成方法について説明する。
【０２７４】
【化４５】
【０２７５】
９−フェニル−９’−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＯ１１）の合成スキームを（Ｍ５）に示す。
【０２７６】
【化４６】
【０２７７】
９−フェニル−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）１．８ｇ（４．３ｍｍｏｌ）と、２−（４−ブロモフェニル）−５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール１．３ｇ（４．３ｍｍｏｌ）と、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド１．０ｇ（１０ｍｍｏｌ）を１００ｍＬ三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物へ、トルエン１５ｍＬと、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィン（１０ｗｔ％ヘキサン溶液）０．１ｍＬを加え、減圧下で攪拌しながら脱気した。脱気後、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）０．０２０ｇ（０．０３５ｍｍｏｌ）を加えた。この混合物を、８０℃で５時間加熱撹拌した。
【０２７８】
反応後、この混合物にトルエンを加えた懸濁液をセライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）、アルミナ、フロリジ−ル（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０−００１３５）を通して吸引ろ過した。得られたろ液を飽和炭酸ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順に洗浄した。有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥した後、この混合物を吸引ろ過して硫酸マグネシウムを除去した。得られたろ液を濃縮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た。
【０２７９】
カラムクロマトグラフィーは展開溶媒として、第１にトルエンを用い、第２にトルエン：酢酸エチル＝２０：１の混合溶媒をこの順に用いて行った。得られたフラクションを濃縮して得た固体をクロロホルムとヘキサンの混合溶媒により再結晶したところ、粉末状淡黄色固体を収量２．１ｇ、収率７８％で得た。
【０２８０】
また、得られた固体の昇華精製をトレインサブリメーション法により行った。昇華精製は７Ｐａの減圧下、アルゴンの流量を３ｍＬ／ｍｉｎとして３２０℃で１２時間行った。ＰＣＣＯ１１を１．８ｇの昇華精製を行ったところ、収量１．１ｇで収率は６１％であった。
【０２８１】
なお、上記で得た粉末の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）に示す。なお、図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）における７．０ｐｐｍ〜９．０ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。
【０２８２】
１Ｈ ＮＭＲ．（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ７．３０−７．６５（ｍ，１６Ｈ）、７．７５−７．８６（ｍ，４Ｈ）、８．１８−８．２８（ｍ，４Ｈ）、８．４２（ｄ，Ｊ＝８．８Ｈｚ，２Ｈ）、８．４７（ｓｄ，Ｊ＝１．５Ｈｚ，２Ｈ）
【０２８３】
１Ｈ ＮＭＲの分析結果から、本合成例で得られた化合物は上述の構造式（９９）で表される本発明の一態様である９−フェニル−９’−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＯ１１）であることを確認した。
【０２８４】
また、示差走査熱量分析装置（ＤＳＣ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ、パーキンエルマー製、型番：Ｐｙｒｉｓ１ ＤＳＣ）を用いてＰＣＣＯ１１のガラス転移温度を測定した結果、１３８℃であった。これらの結果から、ＰＣＣＯ１１は良好な耐熱性を有する材料であることが分かった。
【０２８５】
また、ＰＣＣＯ１１の紫外可視線吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した。石英セルに入れたＰＣＣＯ１１のトルエン溶液と、石英基板に真空蒸着したＰＣＣＯ１１の薄膜を試料とし、吸収スペクトルについては紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ５５０型）を用いて測定した。発光スペクトルについては蛍光光度計（（（株）浜松フォトニクス製、ＦＳ９２０型）を用いて測定した。
【０２８６】
ＰＣＣＯ１１のトルエン溶液の測定結果を図２０（Ａ）に、薄膜の測定結果を図２０（Ｂ）に示す。グラフの横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は吸光度および発光強度の任意強度を示している。なお、吸収スペクトルは、溶液試料の場合は石英セルにトルエンのみを入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を、また、薄膜試料の場合は石英基板の吸収スペクトルを差し引いた結果を図示した。
【０２８７】
ＰＣＣＯ１１のトルエン溶液の吸収スペクトルのピーク波長は３５０ｎｍ、蛍光スペクトルのピーク波長は４１８ｎｍ（励起波長３５０ｎｍ）であった。また、ＰＣＣＯ１１の薄膜試料の吸収スペクトルのピーク波長は３５８ｎｍ、蛍光スペクトルのピーク波長は４５６ｎｍ（励起波長３５５ｎｍ）であった。
【０２８８】
また、ＰＣＣＯ１１の薄膜状態におけるＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位の測定を行った。ＨＯＭＯ準位の値は、大気中の光電子分光法（理研計器社製、ＡＣ−２）で測定したイオン化ポテンシャルの値を、負の値に換算することにより得た。また、ＬＵＭＯ準位の値は、ＰＣＣＯ１１の薄膜の吸収スペクトルのデータを用い、直接遷移を仮定したＴａｕｃプロットから吸収端を求め、その吸収端を光学的エネルギーギャップとしてＨＯＭＯ準位の値に加算することにより得た。その結果、ＰＣＣＯ１１のＨＯＭＯ準位は、−５．４７ｅＶであり、エネルギーギャップは、３．０２ｅＶであり、ＬＵＭＯ準位は、−２．４５ｅＶであった。よって、ＰＣＣＯ１１は３ｅＶを超える大きなエネルギーギャップを有する有機物質であることがわかった。
【０２８９】
また、ＰＣＣＯ１１の酸化還元反応特性を測定した。酸化還元反応特性は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。なお測定には、電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａ）を用いた。
【０２９０】
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ７非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温で行った。
【０２９１】
ＰＣＣＯ１１の酸化反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を０．３２４Ｖから０．８００Ｖまで変化させた後、０．８００Ｖから０．３２４Ｖまで変化させる走査を１サイクルとし、１００サイクル測定した。なお、ＣＶ測定のスキャン速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。
【０２９２】
ＰＣＣＯ１１の還元反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を−１．５９Ｖから−２．４９Ｖまで変化させた後、−２．４９Ｖから−１．５９Ｖまで変化させる走査を１サイクルとし、１００サイクル測定した。なお、ＣＶ測定のスキャン速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。
【０２９３】
図２１（Ａ）にＰＣＣ１ＰＱの酸化側のＣＶ測定結果を、図２１（Ｂ）に還元側のＣＶ測定結果を示す。図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）において、横軸は基準電極に対する作用電極の電位（Ｖ）を表し、縦軸は作用電極と補助電極との間に流れた電流値（μＡ）を表す。図２１（Ａ）から、＋０．６９Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋電極）に酸化を示す電流が観測された。図２１（Ｂ）から、−２．３４Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋電極）に還元を示す電流が観測された。
【０２９４】
１００サイクルもの走査を繰り返しているにもかかわらず、酸化反応及び還元反応において、ＣＶ曲線のピーク位置と強度に大きな変化が見られないことから、本発明に係るヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は酸化還元反応の繰り返しに対して安定であることが分かった。
【０２９５】
また、ＰＣＣＯ１１の基底状態における分子構造を、先のＰＣＢＡ１ＰＱと同様の手法にて最適化した。
【０２９６】
計算によって求めたＰＣＣＯ１１の最適分子構造における最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）を、Ｇａｕｓｓ Ｖｉｅｗ４．１により可視化して図２８に示す。図２８（Ａ）は、最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）を表すものであり、図２８（Ｂ）は、最低空軌道（ＬＵＭＯ）を表すものである。図中の球は、ＰＣＣＯ１１を構成する原子を表しており、原子の周辺に存在する雲状物は、最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）または最低空軌道（ＬＵＭＯ）を表している。
【０２９７】
図２８より、ＰＣＣＯ１１においては最高被占有軌道がカルバゾール付近に存在していることが分かり、ＰＣＣＯ１１のホール輸送性にはカルバゾリル基の寄与が大きいことが判る。また、最低空軌道がオキサジアゾール付近に存在していることから、ＰＣＣＯ１１の電子輸送性にはオキサジアゾリル基の寄与が大きいことが判る。従って、ＰＣＣＯ１１は、電子輸送性を有するヘテロ芳香環であるオキサジアゾール骨格と、正孔輸送性を有するカルバゾール骨格が分子内に導入されているため、バイポーラ材料が実現できていることが判る。
【実施例５】
【０２９８】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図２２乃至図２４を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。
【０２９９】
【化４７】
【０３００】
【化４８】
【０３０１】
以下に、本実施例の発光素子の作製方法を示す。
【０３０２】
（発光素子１）
まず、ガラス基板２１００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極２１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０３０３】
次に、第１の電極２１０１が形成された面が下方を向くように、第１の電極２１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けた基板ホルダーに固定した。１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極２１０１上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む第１の層２１１１を正孔注入層として形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０３０４】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、複合材料を含む第１の層２１１１上に４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、第２の層２１１２を正孔輸送層として形成した。
【０３０５】
さらに、構造式（１）で表される４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−４’−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＰＱ）と（アセチルアセトナート）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃ）とを共蒸着することにより、第２の層２１１２上に第３の層２１１３を発光層として形成した。ここで、ＰＣＢＡ１ＰＱとＩｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃ）との重量比は、１：０．０８（＝ＰＣＢＡ１ＰＱ：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃ）となるように調節した。また、第３の層２１１３の膜厚は４０ｎｍとした。
【０３０６】
その後、第３の層２１１３上にビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）を１０ｎｍ、次いでバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍ蒸着して積層することにより、第４の層２１１４を電子輸送層として形成した。さらに、第４の層２１１４上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍで蒸着することにより第５の層２１１５を電子注入層として形成した。最後に陰極として機能する第２の電極２１０２としてアルミニウムを２００ｎｍ蒸着し、本実施例の発光素子１を作製した。
【０３０７】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０３０８】
（発光素子２）
発光素子２では、発光素子１の第３の層２１１３にホスト材料として用いたＰＣＢＡ１ＰＱの代わりに、構造式（６７）であらわされる４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＯ１１）をホスト材料に用いた。すなわち、ＰＣＢＡＯ１１とＩｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃとを共蒸着することにより、第２の層２１１２上に第３の層２１１３を発光層として形成した。ここで、ＰＣＢＡＯ１１とＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ）との重量比は、１：０．０８（＝ＰＣＢＡＯ１１：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃ）となるように調節した。また、第３の層２１１３の膜厚は４０ｎｍとした。第３の層２１１３以外は発光素子１と同様に作製した。
【０３０９】
（発光素子３）
発光素子３では、発光素子１の第３の層２１１３にホスト材料として用いたＰＣＢＡ１ＰＱの代わりに、構造式（３５）であらわされる９−フェニル−９’−［４−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣ１ＰＱ）をホスト材料に用いた。すなわち、ＰＣＣ１ＰＱとＩｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃとを共蒸着することにより、第２の層２１１２上に第３の層２１１３を発光層として形成した。ここで、ＰＣＣ１ＰＱとＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ）との重量比は、１：０．０８（＝ＰＣＣ１ＰＱ：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃ）となるように調節した。また、第３の層２１１３の膜厚は４０ｎｍとした。第３の層２１１３以外は発光素子１と同様に作製した。
【０３１０】
（発光素子４）
発光素子４では、発光素子１の第３の層２１１３にホスト材料として用いたＰＣＢＡ１ＰＱの代わりに、構造式（９９）であらわされる９−フェニル−９’−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＯ１１）をホスト材料に用いた。すなわち、ＰＣＣＯ１１とＩｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃとを共蒸着することにより、第２の層２１１２上に第３の層２１１３を発光層として形成した。ここで、ＰＣＣＯ１１とＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ）との重量比は、１：０．０８（＝ＰＣＣＯ１１：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃ）となるように調節した。また、第３の層２１１３の膜厚は４０ｎｍとした。第３の層２１１３以外は発光素子１と同様に作製した。
【０３１１】
以上により得られた発光素子１、発光素子２、発光素子３および発光素子４を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０３１２】
発光素子１、発光素子２、発光素子３および発光素子４の電流密度−輝度特性を図２３（Ａ）に示す。図２３（Ａ）において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧―輝度特性を図２３（Ｂ）に示す。図２３（Ｂ）において、横軸は発光素子に加えた電圧（Ｖ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表している。また、輝度―電流効率特性を図２４（Ａ）に示す。図２４（Ａ）において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表している。
【０３１３】
発光素子１は、電圧３．６Ｖにおいて、発光色のＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．６５、ｙ＝０．３５）、電流効率は２３．０ｃｄ／Ａ、また、このときの外部量子効率は１６．８％であった。また、発光素子２は、電圧４．０Ｖにおいて、発光色のＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．６５、ｙ＝０．３５）、電流効率は１２．３ｃｄ／Ａ、また、このときの外部量子効率は８．５％であった。また、発光素子３は、電圧４．２Ｖにおいて、発光色のＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．６６、ｙ＝０．３４）電流効率は１５．０ｃｄ／Ａ、また、このときの外部量子効率は１１．８％であった。そして、発光素子４は、電圧４．２Ｖにおいて、発光色のＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．６５、ｙ＝０．３５）、電流効率は１１．６ｃｄ／Ａ、また、このときの外部量子効率は８．３％であった。
【０３１４】
また、０．５ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図２４（Ｂ）に示す。図２４（Ｂ）において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は強度（任意単位）を表す。図２４（Ｂ）に示す通り、作製した発光素子１、発光素子２、発光素子３および発光素子４から、いずれもＩｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃに由来する赤色の発光が観測された。
【０３１５】
以上の結果が示すように、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を発光層のホスト材料として用いることにより、低い電圧で、効率良く、深い赤色の発光が得られる素子を作製できる。
【実施例６】
【０３１６】
本実施例では、実施例５で示した構成と異なる構成の発光素子について図２５および図２６を用いて説明する。
【０３１７】
以下に、本実施例の発光素子の作製方法を示す。
【０３１８】
（発光素子５）
まず、ガラス基板２１００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極２１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０３１９】
次に、第１の電極２１０１が形成された面が下方を向くように、第１の電極２１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けた基板ホルダーに固定した。１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極２１０１上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む第１の層２１１１を正孔注入層として形成した。その膜厚は４０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０３２０】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、複合材料を含む第１の層２１１１上に４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル−４’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ＹＧＡ１ＢＰ）を２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、第２の層２１１２を正孔輸送層として形成した。
【０３２１】
さらに、構造式（９９）であらわされる９−フェニル−９’−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＯ１１）とビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃ）とを共蒸着することにより、第２の層２１１２上に第３の層２１１３を発光層として形成した。ここで、ＰＣＣＯ１１とＩｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃ）との重量比は、１：０．０６（＝ＰＣＣＯ１１：Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃ）となるように調節した。また、第３の層２１１３の膜厚は４０ｎｍとした。
【０３２２】
その後、第３の層２１１３上にビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）を１０ｎｍ、次いでバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍ蒸着して積層することにより、第４の層２１１４を電子輸送層として形成した。さらに、第４の層２１１４上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍで蒸着することにより第５の層２１１５を電子注入層として形成した。最後に陰極として機能する第２の電極２１０２としてアルミニウムを２００ｎｍ蒸着し、本実施例の発光素子５を作製した。
【０３２３】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０３２４】
以上により得られた発光素子５を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０３２５】
発光素子５の電流密度−輝度特性を図２５（Ａ）に示す。図２５（Ａ）において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧―輝度特性を図２５（Ｂ）に示す。図２５（Ｂ）において、横軸は発光素子に加えた電圧（Ｖ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表している。また、輝度―電流効率特性を図２６（Ａ）に示す。図２６（Ａ）において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表している。
【０３２６】
発光素子５は、電圧４．２Ｖにおいて、発光色のＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．３５、ｙ＝０．６２）電流効率は６２．９ｃｄ／Ａ、また、このときの外部量子効率は１７．６％であった。
【０３２７】
また、０．１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図２６（Ｂ）に示す。図２６（Ｂ）において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は強度（任意単位）を表す。図２６（Ｂ）に示す通り、作製した発光素子５から、Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃに由来する緑色の発光が観測された。
【０３２８】
以上の結果が示すように、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を発光層のホスト材料として用いることにより、低い電圧で、効率良く、鮮やかな緑色の発光が得られる素子を作製できる。
【符号の説明】
【０３２９】
１００ 基板
１０１ 電極
１０２ 電極
１１１ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１３ａ 発光層
１１３ｂ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１４ａ 電子キャリアの移動を制御する層
１１４ｂ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
３０１ 電極
３０２ 電極
３１１ 正孔注入層
３１２ 正孔輸送層
３１３ 発光層
３１４ 電子輸送層
３１５ 正孔輸送層
３１６ 発光層
３１７ 電子輸送層
３１８ 電子注入層
３２１ Ｎ層
３２２ Ｐ層
４０１ ソース側駆動回路
４０２ 画素部
４０３ ゲート側駆動回路
４０４ 封止基板
４０５ シール材
４０７ 空間
４０８ 配線
４０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
４１０ 基板
４１１ スイッチング用ＴＦＴ
４１２ 電流制御用ＴＦＴ
４１３ 電極
４１４ 絶縁物
４１６ 発光物質を含む層
４１７ 電極
４１８ 発光素子
４２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
４２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 発光物質を含む層
９５６ 電極
１００１ 筐体
１００２ 表示部
１００４ 外部接続ポート
２００１ 筐体
２００２ 光源
２１００ ガラス基板
２１０１ 電極
２１０２ 電極
２１１１ 第１の層
２１１２ 第２の層
２１１３ 第３の層
２１１４ 第４の層
２１１５ 第５の層
３００１ 照明装置
３００２ テレビ装置
９１０１ 筐体
９１０２ 支持台
９１０３ 表示部
９１０４ スピーカー部
９１０５ ビデオ入力端子
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングデバイス
９５０１ 本体
９５０２ 表示部
９５０３ 筐体
９５０４ 外部接続ポート
９５０５ リモコン受信部
９５０６ 受像部
９５０７ バッテリー
９５０８ 音声入力部
９５０９ 操作キー
９５１０ 接眼部
９６０１ 筐体
９６０２ 液晶層
９６０３ バックライト
９６０４ 筐体
９６０５ ドライバーＩＣ
９６０６ 端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体、ヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いた発光素子、発光装置、並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の物質を含む層を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光を得ることができる。
【０００３】
このような発光素子は自発光型であるため照明としての利用はもちろんのこと、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点から、フラットパネルディスプレイに好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
また、これらの発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大きな面積を有する面状の発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
そのエレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光性の物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって大別できるが、発光性の物質に有機化合物を用いる場合、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア（電子および正孔）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。
【０００６】
このようなメカニズムから、このような発光素子は電流励起型の発光素子と呼ばれる。なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、励起一重項状態と励起三重項状態が可能であり、励起一重項状態（Ｓ＊）からの発光が蛍光、励起三重項状態（Ｔ＊）からの発光が燐光と呼ばれている。また、発光素子におけるその統計的な生成比率は、Ｓ＊：Ｔ＊＝１：３、すなわち励起一重項状態の生成比率が２５％、励起三重項状態の生成比率が７５％であると考えられている。
【０００７】
一般的には、励起一重項状態から発光する化合物（以下、蛍光性化合物と称す）は室温において、励起三重項状態からの発光（燐光）は観測されず、励起一重項状態からの発光（蛍光）のみが観測される。したがって、発光素子における励起一重項の生成比率が２５％であるため、蛍光性化合物を用いた発光素子の内部量子効率（注入したキャリアに対して発生するフォトンの割合）の理論的限界は２５％とされている。
【０００８】
一方、発光素子における励起三重項状態の生成比率は７５％にのぼるだけでなく、励起一重項状態の有機分子が励起三重項状態に遷移する場合がある。したがって、励起三重項状態から発光する化合物（以下、燐光性化合物と称す）を用いれば、内部量子効率は７５〜１００％まで理論上は可能となり、蛍光性化合物を用いた発光素子に比べて３〜４倍の発光効率が可能となる。このような理由から、高効率な発光素子を実現するために、燐光性化合物を用いた発光素子の開発が近年盛んに行われている（特許文献１及び非特許文献１）。
【０００９】
上述した燐光性化合物を用いて発光素子の発光層を形成する場合、燐光性化合物の濃度消光や三重項−三重項消滅による消光を抑制するために、他の物質からなるマトリクス中に該燐光性化合物が分散するようにして形成することが多い。この時、マトリクスとなる物質はホスト材料、燐光性化合物のようにマトリクス中に分散される物質はゲスト材料と呼ばれる。
【００１０】
燐光性化合物をゲスト材料とする場合、ホスト材料に必要とされる性質は、該燐光性化合物よりも大きな励起三重項エネルギー（基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差）を有することである。非特許文献１でホスト材料として用いられているＣＢＰは、緑色から赤色の発光を示す燐光性化合物よりも大きな励起三重項エネルギーを有していることが知られており、燐光性化合物に対するホスト材料として広く利用されている。
【００１１】
しかしながら、ＣＢＰはその大きな励起三重項エネルギーと引き替えに、正孔や電子を受け取る能力に乏しいため、駆動電圧が高くなるという問題点があった。したがって、大きな励起三重項エネルギーを有すると共に、正孔と電子の両方を受け取りやすく、また輸送できる物質（すなわちバイポーラ性を有する物質）が、燐光性化合物に対するホスト材料として求められている。
【００１２】
また、一重項励起エネルギー（基底状態と一重項励起状態とのエネルギー差）は励起三重項エネルギーよりも大きいため、大きな励起三重項エネルギーを有する物質は大きな一重項励起エネルギーをも有する。したがって、上述したような大きな励起三重項エネルギーを有すると共に、バイポーラ性を有する物質は、蛍光性化合物を発光物質として用いた発光素子においても有益である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−３５２９５７号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｍ．Ａ．バルド、外４名、アプライド フィジクス レターズ、Ｖｏｌ．７５、Ｎｏ．１、４−６（１９９９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の一態様は、励起エネルギーの大きな物質、特に、可視光を発する燐光性化合物の励起三重項エネルギーより広いエネルギーギャップを有する化合物を提供することを課題とする。また、バイポーラ性を有する化合物を提供することを課題とする。また、発光素子の素子特性を向上させることを課題とする。さらに、消費電力が少なく、駆動電圧の低い発光装置および電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
具体的には、電子輸送性を有するヘテロ芳香環であるオキサジアゾール骨格またはキノキサリン骨格と、正孔輸送性を有するカルバゾール骨格を同一分子に有するヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を提供する。また、発光層やキャリア輸送層に前記ヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いた発光素子を提供する。また、前記発光素子を適用した発光装置、および電子機器を提供する。
【００１７】
本発明の一は、下記一般式（Ｇ１）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である。
【００１８】
【化１】
【００１９】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基である。また、Ａｒ１乃至Ａｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。また、Ｒ２８乃至Ｒ３１は水素原子、または炭素数１乃至４のアルキル基を表す。また、Ｒ１１乃至Ｒ１５、及びＲ２１乃至Ｒ２７は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００２０】
開示する発明の他の一例は、下記の一般式（Ｇ２）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である。
【００２１】
【化２】
【００２２】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基である。また、Ａｒ２及びＡｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。また、Ｒ２８乃至Ｒ３１は水素原子、または炭素数１乃至４のアルキル基を表す。また、Ｒ１１乃至Ｒ１５、及びＲ２１乃至Ｒ２７、及びＲ４１乃至Ｒ４５は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００２３】
開示する発明の他の一例は、下記の一般式（Ｇ３）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である。
【００２４】
【化３】
【００２５】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基である。また、Ａｒ２およびＡｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。また、Ｒ１３、及びＲ２１乃至Ｒ２７、及びＲ４１乃至Ｒ４５は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００２６】
開示する発明の他の一例は、下記の一般式（Ｇ４）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である。
【００２７】
【化４】
【００２８】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基である。また、Ａｒ２およびＡｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。また、Ｒ１３は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００２９】
開示する発明の他の一例は、下記の一般式（Ｇ５）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である。
【００３０】
【化５】
【００３１】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１−１またはＱ２−１で表される置換基である。また、Ｒ１３、及びＲ５１乃至Ｒ５５、及びＲ６１乃至Ｒ６５は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００３２】
開示する発明の他の一例は、下記の一般式（Ｇ６）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である。
【００３３】
【化６】
【００３４】
（式中、Ｑは構造式Ｑ１−２またはＱ２−２で表される置換基である。また、Ｒ１３は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００３５】
開示する発明の他の一例は、上述の一般式（Ｇ１）、（Ｇ２）、（Ｇ３）、（Ｇ４）、（Ｇ５）、および（Ｇ６）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体のうち少なくとも一つを、一対の電極間に有する発光素子である。
【００３６】
開示する発明の他の一例は、上述の一般式（Ｇ１）、（Ｇ２）、（Ｇ３）、（Ｇ４）、（Ｇ５）、および（Ｇ６）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体のうち少なくとも一つと発光物質を含む発光層を一対の電極間に有することを特徴とする発光素子である。
【００３７】
開示する発明の他の一例は、上述の一般式（Ｇ１）、（Ｇ２）、（Ｇ３）、（Ｇ４）、（Ｇ５）、および（Ｇ６）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体のうち少なくとも一つと燐光を発する物質を含む発光層を一対の電極間に有することを特徴とする発光素子である。
【００３８】
開示する発明の他の一例は、上述の一般式（Ｇ１）、（Ｇ２）、（Ｇ３）、（Ｇ４）、（Ｇ５）、および（Ｇ６）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体のうち少なくとも一つと発光物質を含む発光層を一対の電極間に有することを特徴とする発光素子を用いた発光装置および電子機器である。
【００３９】
なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示デバイスもしくは発光デバイスを含む。また、本発明の発光装置には、発光素子が形成された基板にコネクター、例えば異方導電性フィルムやＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）等のＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープが接続されたモジュールや、さらにその先にプリント配線板が設けられたモジュールも含み、また発光素子が形成された基板にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも含むものとする。
【００４０】
本発明の一態様の発光素子は、一対の電極間に本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を含む層を有することを特徴とする。
【００４１】
また、本発明の一態様の発光装置は、前記発光素子と、前記発光素子の発光を制御する制御手段とを有することを特徴とする。また、本発明の一態様の電子機器は表示部を有し、表示部は前記発光素子と前記発光素子の発光を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００４２】
なお、本発明の一態様の発光素子は高い効率で光が得られるため、該発光素子を用いた発光装置は低消費電力化も実現できる。したがって、該発光素子を用いた発光装置や電子機器も本発明は含むものとする。
【００４３】
なお、環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基が有する置換基は、炭素数が１乃至４のアルキル基または、環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって該アリール基は炭素数が１乃至４のアルキル基を有していてもよい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明により、可視光を発する燐光性化合物の励起三重項エネルギーより広いエネルギーギャップを有し、発光素子の電子輸送層や発光層のホスト材料として用いることができる新規なヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を提供できる。また、新規なヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いることにより発光効率が高い発光素子を提供できる。また、消費電力が少ない発光装置および電子機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態に係る発光素子を説明する図。
【図２】本発明の実施の形態に係る発光素子を説明する図。
【図３】本発明の実施の形態に係る発光素子を説明する図。
【図４】本発明の実施の形態に係る発光装置を説明する図。
【図５】本発明の実施の形態に係る発光装置を説明する図。
【図６】本発明の実施の形態に係る電子機器を説明する図。
【図７】本発明の実施の形態に係る電子機器を説明する図。
【図８】本発明の実施の形態に係る照明装置を説明する図。
【図９】本発明の実施の形態に係る照明装置を説明する図。
【図１０】ＰＣＢＡ１ＰＱの１Ｈ ＮＭＲチャートを示す図。
【図１１】ＰＣＢＡ１ＰＱのトルエン溶液および薄膜の紫外・可視吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。
【図１２】ＰＣＢＡ１ＰＱのＣＶ測定結果を示す図。
【図１３】ＰＣＢＡＯ１１の１Ｈ ＮＭＲチャートを示す図。
【図１４】ＰＣＢＡＯ１１のトルエン溶液および薄膜の紫外・可視吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。
【図１５】ＰＣＢＡＯ１１のＣＶ測定結果を示す図。
【図１６】ＰＣＣ１ＰＱの１Ｈ ＮＭＲチャートを示す図。
【図１７】ＰＣＣ１ＰＱのトルエン溶液および薄膜の紫外・可視吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。
【図１８】ＰＣＣ１ＰＱのＣＶ測定結果を示す図。
【図１９】ＰＣＣＯ１１の１Ｈ ＮＭＲチャートを示す図。
【図２０】ＰＣＣＯ１１のトルエン溶液および薄膜の紫外・可視吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。
【図２１】ＰＣＣＯ１１のＣＶ測定結果を示す図。
【図２２】実施例で作製した発光素子を説明する図。
【図２３】実施例５で作製した発光素子の電流密度−輝度特性および、電圧−輝度特性を示す図。
【図２４】実施例５で作製した発光素子の電圧−電流特性および、発光スペクトルを示す図。
【図２５】実施例６で作製した発光素子の電流密度−輝度特性および、電圧−輝度特性を示す図。
【図２６】実施例６で作製した発光素子の電圧−電流特性および、発光スペクトルを示す図。
【図２７】ＰＣＢＡ１ＰＱの最適分子構造における最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）を示す図。
【図２８】ＰＣＣＯ１１の最適分子構造における最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００４７】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体について説明する。
【００４８】
本実施の形態のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体の一般式（Ｇ１）を下記に示す。
【００４９】
【化７】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基である。また、Ａｒ１乃至Ａｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。また、Ｒ２８乃至Ｒ３１は水素原子、または炭素数１乃至４のアルキル基を表す。また、Ｒ１１乃至Ｒ１５、及びＲ２１乃至Ｒ２７は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）アルキル基が導入された場合、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体の溶解性が向上する。
【００５０】
一般式（Ｇ１）において、Ａｒ１乃至Ａｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。具体的には構造式Ｓ−１乃至Ｓ−１７に示す置換基がその例に挙げられる。
【００５１】
【化８】
【００５２】
また、一般式（Ｇ１）において、Ｒ２８乃至Ｒ３１は水素原子、または炭素数１乃至４のアルキル基を表す。具体的には構造式Ｓ−１８乃至Ｓ−２６に示す置換基がその例に挙げられる。
【００５３】
【化９】
【００５４】
また、一般式（Ｇ１）において、Ｒ１１乃至Ｒ１５、及びＲ２１乃至Ｒ２７は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。Ｒ１１乃至Ｒ１５、及びＲ２１乃至Ｒ２７の具体例として、構造式Ｓ−１乃至Ｓ−２６に示す置換基を挙げる。
【００５５】
なお、一般式（Ｇ１）において、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。
【００５６】
また、一般式（Ｇ１）のＡｒ１がフェニル基の場合、合成が容易であり、また合成原料が安価であるため好ましい。この場合、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、下記の一般式（Ｇ２）で表される。
【００５７】
【化１０】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基である。また、Ａｒ２およびＡｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。また、Ｒ２８乃至Ｒ３１は水素原子、または炭素数１乃至４のアルキル基を表す。また、Ｒ１１乃至Ｒ１５、及びＲ２１乃至Ｒ２７、及びＲ４１乃至Ｒ４５は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００５８】
また、一般式（Ｇ２）のＲ１１、Ｒ１２、Ｒ１４、Ｒ１５、及びＲ２８乃至Ｒ３１が水素原子である場合、立体障害を生じ難く、合成が容易であるため好ましい。この場合、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、下記の一般式（Ｇ３）で表される。
【００５９】
【化１１】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基である。また、Ａｒ２およびＡｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。また、Ｒ１３、及びＲ２１乃至Ｒ２７、及びＲ４１乃至Ｒ４５は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００６０】
さらに、一般式（Ｇ３）のＲ４１乃至Ｒ４５、及びＲ２１乃至Ｒ２７が水素原子である場合、励起三重項状態のエネルギーが高いため好ましい。この場合、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、下記の一般式（Ｇ４）で表される。
【００６１】
【化１２】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基である。また、Ａｒ２およびＡｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。また、Ｒ１３は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００６２】
また、一般式（Ｇ４）のＡｒ２およびＡｒ３がフェニル基の場合、励起三重項状態のエネルギーがさらに高いため好ましい。この場合、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、下記の一般式（Ｇ５）で表される。
【００６３】
【化１３】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１−１またはＱ２−１で表される置換基である。また、Ｒ１３、及びＲ５１乃至Ｒ５５、及びＲ６１乃至Ｒ６５は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００６４】
また、般式（Ｇ５）Ｒ５１乃至Ｒ５５、及びＲ６１乃至Ｒ６５が水素原子の場合、励起三重項状態のエネルギーがさらに高いため好ましい。この場合、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、下記の一般式（Ｇ６）で表される。
【００６５】
【化１４】
（式中、Ｑは構造式Ｑ１−２またはＱ２−２で表される置換基である。また、Ｒ１３は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００６６】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体の具体例としては、構造式（１）〜（１２８）に示される化合物を挙げることができる。ただし、本発明はこれらに限定されない。
【００６７】
【化１５】
【００６８】
【化１６】
【００６９】
【化１７】
【００７０】
【化１８】
【００７１】
【化１９】
【００７２】
【化２０】
【００７３】
【化２１】
【００７４】
【化２２】
【００７５】
【化２３】
【００７６】
【化２４】
【００７７】
【化２５】
【００７８】
【化２６】
【００７９】
【化２７】
【００８０】
【化２８】
【００８１】
【化２９】
【００８２】
【化３０】
【００８３】
【化３１】
【００８４】
【化３２】
【００８５】
【化３３】
【００８６】
【化３４】
【００８７】
【化３５】
【００８８】
【化３６】
【００８９】
次に、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体の合成方法の一例について説明する。
【００９０】
一般式（Ｇ１）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、次に示すカルバゾール誘導体（Ａ１）と、ハロゲン化されたヘテロ芳香環を有する化合物（Ｂ１）を反応させて合成できる。
【００９１】
【化３７】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基であり、Ｘはハロゲン原子である。また、Ａｒ１乃至Ａｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。また、Ｒ２８乃至Ｒ３１は水素原子、または炭素数１乃至４のアルキル基を表す。また、Ｒ１１乃至Ｒ１５、及びＲ２１乃至Ｒ２７は水素原子、または炭素数が１乃至４のアルキル基、または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良い。なお、α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【００９２】
本実施の形態で例示するヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体の合成スキーム（Ｍ１）を次に示す。
【００９３】
【化３８】
なお、ハロゲン化されたヘテロ芳香環を有する化合物（Ｂ１）の置換基Ｘはハロゲン原子を表し、ヨウ素または、臭素が本合成スキーム（Ｍ１）において好ましい。
【００９４】
本合成スキーム（Ｍ１）では、カルバゾール誘導体（Ａ１）とハロゲン化されたヘテロ芳香環を有する化合物（Ｂ１）をカップリングすることでヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体（Ｇ１）が得られる。本合成スキーム（Ｍ１）で示した反応は、塩基存在下でパラジウム触媒を用いたハートウィック・ブッフバルト反応、あるいは銅や銅化合物を用いたウルマン反応などを利用することで速やかに進行する。
【００９５】
ハートウィック・ブッフバルト反応を行う場合、パラジウム触媒としてビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）、酢酸パラジウム（ＩＩ）等が挙げられ、パラジウム触媒の配位子としては、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィンや、トリ（ｎ−ヘキシル）ホスフィンや、トリシクロヘキシルホスフィン等を用いることができる。また、塩基としては、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム等の無機塩基等を用いることができる。また、溶媒としてはトルエン、キシレン、ベンゼン、テトラヒドロフラン等を用いることができる。
【００９６】
また、ウルマン反応を行う場合、ヨウ化銅（Ｉ）、酢酸銅（ＩＩ）等の銅化合物の他、銅を用いることができる。また、塩基としては、炭酸カリウム等の無機塩基を用いることができる。溶媒としては、１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２（１Ｈ）−ピリミジノン（ＤＭＰＵ）、トルエン、キシレン、ベンゼン等を用いることができる。ウルマン反応では、反応温度が１００℃以上の方がより短時間でかつ高収率で目的物が得られるため、沸点の高いＤＭＰＵ、キシレンが溶媒として好ましい。また、反応温度は１５０℃以上が更に好ましいため、ＤＭＰＵがより好ましい。
【００９７】
以上、合成方法の一例に反応スキーム（Ｍ１）を挙げて説明したが、もちろん、本発明の一様態であるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体（Ｇ１）は、他のどのような合成方法によって合成されても良い。
【００９８】
以上で説明した本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、電子輸送性を有するヘテロ芳香環であるオキサジアゾール骨格またはキノキサリン骨格と、正孔輸送性を有するカルバゾール骨格を有しており、電子及び正孔の輸送性の高いバイポーラ材料である。また、広いエネルギーギャップを有している。従って、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を発光層や電子輸送層に用いることにより、キャリアバランスのよい発光素子を形成できる。
【００９９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を燐光性化合物のホスト材料として用いた発光素子の一態様について、図１を用いて説明する。
【０１００】
図１は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に発光層１１３を有する発光素子を示す図である。前記発光層１１３は、先の実施の形態１で例示したヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を燐光性化合物のホスト材料として含んでいる。
【０１０１】
本実施の形態で説明する発光素子では、発光素子の第１の電極１０１を陽極とし、第２の電極１０２を陰極として、素子に電圧を加える。第１の電極１０１から注入された正孔と、第２の電極１０２から注入された電子がヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を含む発光層１１３へ輸送され、発光層１１３にて電子と正孔が再結合して発光物質である燐光性化合物を励起する。励起状態の燐光性化合物は基底状態に戻る際に発光して、発光素子が機能する。本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、このような発光（エレクトロルミネッセンス）素子の発光層におけるホスト材料、正孔輸送材料または、電子輸送材料等に用いることができる。
【０１０２】
本実施の形態の発光層１１３は、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を含んでいる。本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は大きな励起エネルギーを有しており、発光物質のホスト材料として好適である。なお、ヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を単体で発光物質として用いることもできる。
【０１０３】
発光層１１３は、ホスト材料であるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体に発光物質を分散して形成する。特に、燐光性化合物を発光物質として分散した発光層１１３が発光効率の観点から好ましく、また燐光性化合物をホスト材料に分散して用いることで、燐光性化合物の発光が燐光性化合物の濃度に起因して消光してしまう現象を防ぐことができる。
【０１０４】
発光物質として燐光性化合物を用いる場合、燐光性化合物の励起三重項エネルギーはそのホスト材料の励起三重項エネルギーよりも大きい必要がある。なお、励起三重項エネルギーとは、励起三重項状態と基底状態のエネルギー差であり、励起一重項エネルギーとは、励起一重項状態と基底状態のエネルギー差である。
【０１０５】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は大きい励起三重項エネルギーを有する。そのため、ヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体をホスト材料として用い、例えば赤色系や緑色系の発光を示す燐光性化合物を発光物質として分散して発光層１１３を形成できる。このような発光層１１３を用いると、発光効率が高い発光素子をつくることができる。
【０１０６】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体とともに発光層１１３に用いることができる燐光性化合物としては、例えば以下の有機金属錯体を挙げることができる。なお、ホスト材料と共に用いる燐光性化合物は、ホスト材料の三重項励起エネルギーより小さい三重項励起エネルギーを有する燐光性化合物から選ぶ必要がある。
【０１０７】
例えば、緑色系の発光物質として、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス（１，２−ジフェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｂｉ）２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ））などが挙げられる。
【０１０８】
また、黄色系の発光物質として、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））などが挙げられる。
【０１０９】
また、橙色系の発光物質として、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｑ）３）、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））などが挙げられる。
【０１１０】
また、赤色系の発光物質として、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナート）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリナト）白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）等が挙げられる。
【０１１１】
また、トリス（アセチルアセトナート）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光（異なる多重度間の電子遷移）であるため、燐光性化合物として用いることができる。
【０１１２】
また、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は大きい励起一重項エネルギーを有する。そのため、ヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体をホスト材料として用い、種々の蛍光性化合物を発光物質として分散して発光層１１３を形成できる。本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体とともに発光層１１３に用いることができる蛍光性化合物として、以下の化合物をその例に挙げる。
【０１１３】
例えば、青色系の発光物質として、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、４，４’−ビス［２−（９−エチルカルバゾール−３−イル）ビニル］ビフェニル（略称：ＢＣｚＶＢｉ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）ガリウムクロリド（略称：Ｇａｍｑ２Ｃｌ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）などが挙げられる。
【０１１４】
また、緑色系の発光物質として、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）］−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）などが挙げられる。
【０１１５】
また、黄色系の発光物質として、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）などが挙げられる。
【０１１６】
また、赤色系の発光物質としてＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）などが挙げられる。
【０１１７】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は電子輸送性を有するヘテロ芳香環であるオキサジアゾール骨格またはキノキサリン骨格と、正孔輸送性を有するカルバゾール骨格を有しているため、電子及び正孔の輸送性の高いバイポーラ材料である。従って、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を、発光物質を分散するホスト材料として単独で用いることができる。
【０１１８】
また、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体と別の材料を混合して、発光物質を分散するホスト材料に用いても良い。例えば、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体とホール輸送性または電子輸送性を有する有機化合物を混合した材料をホスト材料として用いることもできる。
【０１１９】
発光層において、ホール輸送性を有する有機化合物と電子輸送性を有する有機化合物を混合した材料をホストに用いる方法は最適なキャリアバランスを得る手段として特に有効である。また、発光領域が広がることで、発光素子の発光効率や信頼性の向上が期待できる。
【０１２０】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体と混合してホスト材料として用いることができるホール輸送性の有機化合物としては、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（９−フェナントリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＰＰＢ）、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（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、１，１−ビス［４−（ジフェニルアミノ）フェニル］シクロヘキサン（略称：ＴＰＡＣ）、９，９−ビス［４−（ジフェニルアミノ）フェニル］フルオレン（略称：ＴＰＡＦ）、４−（９−カルバゾリル）−４’−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＯ１１）、Ｎ−［４−（９−カルバゾリル）フェニル］−Ｎ−フェニル−９，９−ジメチルフルオレン−２−アミン（略称：ＹＧＡＦ）などの芳香族アミン化合物や、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、１，３，５−トリス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ＴＣｚＢ）などのカルバゾール誘導体を用いることができる。
【０１２１】
また、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体と混合してホスト材料として用いることができる電子輸送性の有機化合物としては、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、９，９’，９’’−［１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリイル］トリカルバゾール（略称：ＴＣｚＴＲＺ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（６，７−ジメチル−３−フェニルキノキサリン）（略称：ＴｒｉＭｅＱｎ）、２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリン（略称：ＴＰＡＱｎ）、９，９’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ジ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＣｚＱｎ）、３，３’，６，６’−テトラフェニル−９，９’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ジ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＤＣｚＰＱ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの複素芳香族化合物や、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、トリス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾラト］アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌ（ＯＸＤ）３）、トリス（２−ヒドロキシフェニル−１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌ（ＢＩＺ）３）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎ（ＰＢＯ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ２）などの金属錯体を用いることができる。
【０１２２】
なお、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は発光層のホスト材料として用いる他、単独で発光層として用いることもできる。また本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体よりも大きなバンドギャップを有するホスト材料に分散して、発光物質として用いることもできる。
【０１２３】
なお、発光層１１３は、例えばスパッタ法や蒸着法等を用いて形成することができる。
【０１２４】
また、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体と発光物質とを適当な溶媒に溶解もしくは分散した塗布液を、インクジェット法やスピンコート法のような湿式法を用いて塗布することにより、発光層１１３を形成することができる。
【０１２５】
溶媒としては、トルエン、メトキシベンゼン（アニソール）など芳香環を有する有機溶媒、また、ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などのエーテルや、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノールなどのアルコールの他、アセトニトリルあるいはこれらの混合溶媒等を用いることができるが、これに限定されることはない。
【０１２６】
湿式法で有機薄膜を積層する場合、成膜したい材料を溶かすが下地となる層を溶かさない溶媒を選んで塗布液を作る必要がある。また、膜に溶媒が残留しないように、沸点が５０℃以上２００℃以下の揮発性の有機溶媒であることが好ましい。
【０１２７】
湿式法で有機薄膜を積層する場合、発光物質と本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を混合した溶液を塗布しても良いが、さらに前述のホール輸送性の有機化合物や、ホール輸送性の高分子化合物や電子輸送性の高分子化合物を添加して使うこともできる。
【０１２８】
また、成膜した膜の性質を向上させるために、バインダーを含んでいてもよい。バインダーとしては、電気的に不活性な高分子化合物を用いることが好ましい。具体的には、ポリメチルメタクリレート（略称：ＰＭＭＡ）や、ポリイミドなどを用いることができる。
【０１２９】
ホール輸送性の高分子化合物としては、例えばポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などを用いることができる。
【０１３０】
また、電子輸送性の高分子化合物としては、例えばポリ（２，５−ピリジン−ジイル）（略称：ＰＰｙ）、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などを用いることができる。
【０１３１】
図１において、基板１００は発光素子の支持体として用いられる。基板１００としては、例えばガラス、またはプラスチックなどの基板を用いることができる。なお、発光素子の支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
【０１３２】
また、第１の電極１０１については特に限定はないが、本実施の形態のように、陽極として機能する際は仕事関数の大きい物質で形成されていることが好ましい。具体的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＺＯ）の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）等を用いることができる。なお、第１の電極１０１は、例えばスパッタ法や蒸着法等を用いて形成することができる。
【０１３３】
また、第２の電極１０２についても特に限定はないが、本実施の形態のように、陰極として機能する際は仕事関数の小さい物質で形成されていることが好ましい。具体的には、アルミニウム（Ａｌ）やインジウム（Ｉｎ）の他、リチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）やカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類金属、エルビウム（Ｅｒ）やイッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属を用いることができる。また、アルミニウムリチウム合金（ＡｌＬｉ）やマグネシウム銀合金（ＭｇＡｇ）のような合金を用いることもできる。なお、第２の電極１０２は、例えばスパッタ法や蒸着法等を用いて形成することができる。
【０１３４】
発光は、第１の電極１０１または第２の電極１０２のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１０１または第２の電極１０２のいずれか一方または両方は、ＩＴＯ等の可視光を透過する導電膜から成る電極、または可視光が透過できるように数〜数十ｎｍの厚さで形成された電極である。第１の電極１０１のみが透光性を有する導電膜からなる場合、図１（Ａ）に示すように、発光は第１の電極１０１と基板１００を透過して取り出される。また、第２の電極１０２のみが透光性を有する導電膜からなる場合、図１（Ｂ）に示すように、発光は第２の電極１０２を通って取り出される。第１の電極１０１および第２の電極１０２がいずれも透光性を有する導電膜からなる場合、図１（Ｃ）に示すように、発光は第１の電極１０１および第２の電極１０２を通って発光素子の両面から取り出される。
【０１３５】
また、第１の電極１０１と発光層１１３との間には、図１に示すように正孔輸送層１１２を設けてもよい。ここで、正孔輸送層とは、第１の電極１０１から注入された正孔を発光層１１３へ輸送する機能を有する層である。このように、正孔輸送層１１２を設け、第１の電極１０１と発光層１１３とを離すことによって、発光が金属に起因して消光することを防ぐことができる。ただし、正孔輸送層１１２は必ずしも必要ではない。
【０１３６】
正孔輸送層１１２を構成する物質については特に限定はないが、代表的には、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、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（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）などの芳香族アミン化合物を用いることができる。また、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）などの高分子化合物を用いることもできる。
【０１３７】
なお、正孔輸送層１１２は、二層以上の層を積層して形成された多層構造であってもよい。また、二種類以上の物質を混合して形成してもよい。
【０１３８】
また、第２の電極１０２と発光層１１３との間には、図１に示すように電子輸送層１１４を設けてもよい。ここで、電子輸送層とは、第２の電極１０２から注入された電子を発光層１１３へ輸送する機能を有する層である。このように、電子輸送層１１４を設け、第２の電極１０２と発光層１１３とを離すことによって、発光が近傍の第２電極１０２中に存在する金属に起因して消光することを防ぐことができる。ただし、電子輸送層１１４は必ずしも必要ではない。
【０１３９】
電子輸送層１１４を構成する物質について特に限定はないが、代表的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：ＺｎＢＯＸ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などの金属錯体が挙げられる。また、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、４，４’−ビス（５−メチルベンゾオキサゾール−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）などの複素芳香族化合物も用いることができる。また、ポリ（２，５−ピリジン−ジイル）（略称：ＰＰｙ）のような高分子化合物を用いることもできる。なお、電子輸送層１１４は、二層以上の層を積層して形成された多層構造であってもよい。また、二種類以上の物質を混合して形成してもよい。
【０１４０】
なお、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、電子及び正孔の輸送性の高いバイポーラ材料であるため、正孔輸送層または電子輸送層の材料としても用いることができる。特に、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は大きな励起エネルギーを有するため、発光層に隣接する層に用いて発光層で生じた励起子が他の層へ拡散するのを防ぐことができる。その結果、発光効率の高い発光素子が得られる。
【０１４１】
さらに、第１の電極１０１と正孔輸送層１１２との間には、図１に示すように正孔注入層１１１を設けてもよい。ここで、正孔注入層とは、陽極として機能する電極から正孔輸送層１１２へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。ただし、正孔注入層１１１は必ずしも必要ではない。
【０１４２】
正孔注入層１１１を構成する物質については特に限定はないが、バナジウム酸化物、ニオブ酸化物、タンタル酸化物、クロム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物等の金属酸化物を用いることができる。また、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン化合物を用いることができる。また、上述した正孔輸送層１１２を構成する物質を用いることもできる。また、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）とポリ（スチレンスルホン酸）の混合物（略称：ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）のような高分子化合物を用いることもできる。
【０１４３】
あるいは、正孔注入層１１１に、有機化合物と電子受容体とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子受容体によって有機化合物に正孔（カチオンラジカル）が発生するため、正孔注入性および正孔輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した正孔の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した正孔輸送層１１２を構成する物質（芳香族アミン化合物等）を用いることができる。
【０１４４】
電子受容体としては、有機化合物に対し電子受容性を示す物質であればよい。具体的には、遷移金属酸化物であることが好ましく、例えば、バナジウム酸化物、ニオブ酸化物、タンタル酸化物、クロム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物等が挙げられる。また、塩化鉄（ＩＩＩ）、塩化アルミニウム（ＩＩＩ）のようなルイス酸を用いることもできる。また、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）等の有機化合物を用いることもできる。なお、正孔注入層１１１は、二層以上の層を積層して形成された多層構造であってもよい。
【０１４５】
また、第２の電極１０２と電子輸送層１１４との間には、図１に示すように電子注入層１１５を設けてもよい。ここで、電子注入層とは、陰極として機能する電極から電子輸送層１１４へ電子の注入を補助する機能を有する層である。ただし、電子注入層１１５は必ずしも必要ではない。
【０１４６】
電子注入層１１５を構成する物質については特に限定はないが、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、リチウム酸化物のようなアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）のような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層１１４を構成する物質を用いることもできる。
【０１４７】
あるいは、電子注入層１１５に、有機化合物と前記有機化合物に対する電子供与体とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層１１４を構成する物質（金属錯体や複素芳香族化合物等）を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン（略称：ＴＴＦ）等の有機化合物を用いることもできる。
【０１４８】
以上で述べた発光素子において、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５は、それぞれ、蒸着法、またはインクジェット法、または塗布法等、いずれの方法で形成しても構わない。また、第１の電極１０１または第２の電極１０２についても、スパッタリング法、蒸着法等、インクジェット法、または塗布法等の湿式法、いずれの方法を用いて形成しても構わない。
【０１４９】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、電子輸送性を有するヘテロ芳香環であるオキサジアゾール骨格またはキノキサリン骨格と、正孔輸送性を有するカルバゾール骨格を有しており、電子及び正孔の輸送性の高いバイポーラ材料である。また、広いエネルギーギャップを有している。従って、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を発光層やキャリア輸送層に用いて、発光効率に優れた発光素子を提供できる。
【０１５０】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１５１】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態２で示した構成と異なる構成の発光素子について図２（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。
【０１５２】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体をホスト材料とし、発光物質を分散した発光層１１３と、電子輸送層１１４ｂとの間に電子キャリアの移動を制御する層１１４ａを設ける構成を図２（Ａ）に示す。電子キャリアの移動を制御する層１１４ａは実施の形態２において電子輸送層を構成する物質として例示した電子輸送性の高い材料に、電子トラップ性の高い物質を少量添加した層、もしくは電子輸送性の高い材料にＬＵＭＯ準位の低いホール輸送性を有する材料を添加した層であって、電子キャリアの移動を制御する層１１４ａを用いて電子キャリアの移動を制御することによって、キャリアバランスを調節することが可能となる。このような構成は、電子が発光層１１３を通り抜けて発光層１１３の陽極側に隣接する層に到達してしまうことにより発生する問題（例えば素子寿命の低下）の抑制に大きな効果を発揮する。
【０１５３】
また、他の構成として、発光層１１３を複数の層で構成してもよい。図２（Ｂ）に、発光層１１３を第１の発光層１１３ａと、第２の発光層１１３ｂの２層で構成する例を示す。
【０１５４】
例えば、正孔輸送層１１２側から第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂを順に積層して発光層１１３とする場合、第１の発光層１１３ａのホスト材料に正孔輸送性を有する物質を用い、第２の発光層１１３ｂのホスト材料に電子輸送性を有する物質を用いる構成などがある。
【０１５５】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は、電子輸送性を有するヘテロ芳香環であるオキサジアゾール骨格またはキノキサリン骨格と、正孔輸送性を有するカルバゾール骨格を有しており、電子及び正孔の輸送性の高いバイポーラ材料である。また、広いエネルギーギャップを有している。従って、発光素子において、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は発光物質を分散するホスト材料や、発光性物質や、キャリア輸送材料としても利用できる。
【０１５６】
なお、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を適用する層は、そのキャリア輸送性に応じて決定すればよい。例えば図２（Ｂ）に示す構造の素子に適用する場合、正孔輸送性が電子輸送性に勝るヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は第１の発光層１１３ａに用いることができ、電子輸送性が成功輸送性に勝るものは第２の発光層１１３ｂに用いることができる。
【０１５７】
また、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１５８】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いた発光素子の一例として、複数の発光層を有する態様について、図３を用いて説明する。図３の発光素子は複数の発光層を有しており、複数の発光層が発する光を混合して利用できる。異なる発光層の光を混合することにより、例えば白色光を得ることができる。
【０１５９】
図３の発光素子は、第１の電極３０１と第２の電極３０２との間に、第１の発光層３１３と第２の発光層３１６を設けている。また、第１の発光層３１３と第２の発光層３１６との間には、電荷発生層としてＮ層３２１およびＰ層３２２とを設けている。
【０１６０】
Ｎ層３２１は電子を発生する層であり、Ｐ層３２２は正孔を発生する層である。第１の電極３０１の電位が第２の電極３０２の電位よりも高くなるように電圧を印加したとき、第１の電極３０１から注入され正孔とＮ層３２１から注入された電子が、第１の発光層３１３において再結合し、第１の発光層３１３に含まれた第１の発光物質が発光する。さらに、第２の電極３０２から注入された電子とＰ層３２２から注入された正孔が、第２の発光層３１６において再結合し、第２の発光層３１６に含まれた第２の発光物質が発光する。
【０１６１】
第１の発光層３１３および第２の発光層３１６は、先の実施の形態２に例示される発光層１１３と同様のものを適用でき、例えば本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体をホスト材料とし発光物質を分散して形成した層を用いることができる。
【０１６２】
ここでは、第１の発光層３１３に、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体に４５０〜５１０ｎｍ（すなわち、青色〜青緑色）に発光ピークを有する蛍光性化合物を分散したものを用いる。本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は広いエネルギーギャップを有しているため、青色の発光物質のホスト材料に利用できる。
【０１６３】
一方、第２の発光層３１６には、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体に赤色の発光が得られる燐光性化合物もしくは、蛍光性化合物を分散したものを用いる。本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は広いエネルギーギャップを有しているため、青色から赤色まで種々の発光物質のホスト材料に利用できる。
【０１６４】
Ｎ層３２１は電子を発生させる層であるため、先の実施の形態２で述べた有機化合物と電子供与体とを混合してなる複合材料を用いて形成すればよい。このような構成とすることで、電子を第１の発光層３１３側へ注入することができる。
【０１６５】
Ｐ層３２２は正孔を発生させる層であるため、先の実施の形態２で述べた有機化合物と電子受容体とを混合してなる複合材料を用いて形成すればよい。このような構成とすることで、正孔を第２の発光層３１６側へ注入することができる。また、Ｐ層３２２には、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ＩＴＯ、ＩＴＳＯといったような正孔注入性に優れた金属酸化物を用いることもできる。
【０１６６】
また、本実施の形態では、図３のように２つの発光層を設けた発光素子について記載しているが、発光層の層数は２つに限定されるものでは無く、例えば３つあってもよい。そして、それぞれの発光層からの発光が混合されればよい。その結果、例えば白色光が得られる。
【０１６７】
なお、第１の電極３０１は、先の実施の形態２で述べた第１の電極１０１と同様の構成とすればよい。また、第２の電極３０２も、先の実施の形態２で述べた第２の電極１０２と同様の構成とすればよい。
【０１６８】
また、本実施の形態では、図３に示すように、正孔注入層３１１、正孔輸送層３１２および正孔輸送層３１５、電子輸送層３１４および電子輸送層３１７、電子注入層３１８を設けているが、これらの層の構成に関しても、先の実施の形態２および３で述べた各層の構成を適用すればよい。ただし、これらの層は必ずしも必要ではなく、素子の特性に応じて適宜設ければよい。
【０１６９】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は優れた電子輸送性を示すので、発光層に接する電子輸送層に用いた場合、発光素子の駆動電圧を低減できる。また、大きいエネルギーギャップを有するため、発光層の励起子からエネルギーが移動し難く、発光効率が低下し難い。
【０１７０】
また、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は大きいエネルギーギャップを有するため、発光ピーク波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の短波長の青色系の発光を示す燐光性化合物のホスト材料として発光層に用いることができる。その結果、本実施の形態の積層型発光素子のように、発光効率の点で蛍光性物質より優る燐光性化合物だけを発光物質に用いることができ、発光効率に優れた白色発光素子を作製することができる。
【０１７１】
このように本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を利用した発光素子を用いると、消費電力が低い発光装置を実現することができる。
【０１７２】
また、本実施の形態の発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度の発光を得ることができる。
【０１７３】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１７４】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いて作製された発光装置について図４および５を用いて説明する。なお、図４（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された４０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、４０２は画素部、４０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、４０４は封止基板、４０５はシール材であり、シール材４０５で囲まれた内側は、空間４０７になっている。
【０１７５】
なお、引き回し配線４０８はソース側駆動回路４０１及びゲート側駆動回路４０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）４０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１７６】
次に、断面構造について図４（Ｂ）を用いて説明する。基板４１０上には駆動回路部及び複数の画素を有する画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路４０１と画素部４０２に複数形成された画素のうち一つの画素が示されている。
【０１７７】
なお、ソース側駆動回路４０１はｎチャネル型ＴＦＴ４２３とｐチャネル型ＴＦＴ４２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、ＴＦＴで形成される種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０１７８】
また、画素部４０２はスイッチング用ＴＦＴ４１１と、電流制御用ＴＦＴ４１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極４１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極４１３の端部を覆って絶縁物４１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【０１７９】
また、カバレッジを良好なものとするため、絶縁物４１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物４１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物４１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物４１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【０１８０】
第１の電極４１３上には、発光物質を含む層４１６、および第２の電極４１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極４１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）膜、または珪素を含有したインジウムスズ酸化物膜、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
【０１８１】
第１の電極４１３と第２の電極４１７に挟まれた発光物質を含む層４１６は、実施の形態２乃至４と同様に形成し、実施の形態１で示した本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体をその一部に用いる。本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体と組み合わせて用いることのできる材料としては、低分子系材料、オリゴマー、デンドリマー、または高分子系材料であっても良い。また、発光物質を含む層４１６は、通常、有機化合物の単層もしくは積層として形成する場合が多いが、本発明においては、有機化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含めることとする。
【０１８２】
また、発光物質を含む層４１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法により形成できる。
【０１８３】
さらに、発光物質を含む層４１６上に形成される第２の電極４１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ２、窒化カルシウム、またはフッ化カルシウム）を用いることが好ましい。なお、発光物質を含む層４１６で生じた光が陰極として機能する第２の電極４１７を透過させる場合には、第２の電極４１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。
【０１８４】
さらにシール材４０５で封止基板４０４を基板４１０と貼り合わせることにより、基板４１０、封止基板４０４、およびシール材４０５で囲まれた空間４０７に発光素子４１８が備えられた構造になっている。なお、空間４０７には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材４０５で充填される構成も含むものとする。
【０１８５】
なお、シール材４０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板４０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル樹脂等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【０１８６】
以上のようにして、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いて作製された発光装置を得ることができる。
【０１８７】
本発明の発光装置は、実施の形態１で示したヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、発光効率の高い発光素子を有しているため、消費電力が低減され、さらに長時間駆動可能な発光装置を得ることができる。
【０１８８】
以上では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の画像表示装置について説明したが、この他、パッシブマトリクス型の画像表示装置であってもよい。図５には本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の画像表示装置を示す。なお、図５（Ａ）は、パッシブマトリクス型の画像表示装置を示す斜視図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図５において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６と、それらの間に発光物質を含む層９５５とが設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。
【０１８９】
隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、クロストーク等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。
【０１９０】
電極９５２と電極９５６に挟まれた発光物質を含む層９５５は、実施の形態２乃至４と同様に形成し、実施の形態１で示した本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体をその一部に用いる。
【０１９１】
本発明の発光装置は、実施の形態１で示したヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、発光効率の高い発光素子を有しているため、消費電力が低減され、さらに長時間駆動可能な発光装置を得ることができる。
【０１９２】
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態５に示す発光装置をその一部に含む本発明の電子機器について説明する。本発明の電子機器は、実施の形態１に示したヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を含み、発光効率の高く、消費電力が低減され、長時間駆動可能な表示部を有する。また、色再現性に優れた表示部を有する。
【０１９３】
本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いて作製された発光素子を有する電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラなどのカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的には、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等）の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図６に示す。
【０１９４】
図６（Ａ）は本発明に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３は、実施の形態２〜実施の形態４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は、高輝度の発光が可能であり、低消費電力化が図られている。本発明に係るテレビ装置は、低消費電力、高画質化が図られているので、それにより住環境に適合した製品を提供することができる。
【０１９５】
図６（Ｂ）は本発明に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態２〜実施の形態４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特徴を有するため、高輝度の発光が可能であり、低消費電力化が図られている。本発明に係るコンピュータは、低消費電力、高画質化が図られているので、環境に適合した製品を提供することができる。
【０１９６】
図６（Ｃ）は本発明に係る携帯電話１０００であり、筐体１００１には表示部１００２の他、操作ボタン１００３、外部接続ポート１００４、スピーカ１００５、マイク１００６などが備えられている。表示部１００２を指などで触れることで、情報を入力ことができる。また、電話を掛ける、或いはメールを打つ操作も、表示部１００２を指などで触れることにより行うことができる。この携帯電話において、表示部１００２は、実施の形態２〜実施の形態４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部１００２も同様の特徴を有するため、高輝度の発光が可能であり、低消費電力化が図られている。本発明に係る携帯電話は、低消費電力、高画質化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。
【０１９７】
図６（Ｄ）は本発明の係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９５０２は、実施の形態２〜実施の形態４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、長時間駆動可能であるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有するため、高輝度の発光が可能であり、低消費電力化が図られている。本発明に係るカメラは、低消費電力、高画質化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。
【０１９８】
以上の様に、本発明の発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を用いることにより、発光効率が高く、長時間駆動可能であり、消費電力の低減された表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。
【０１９９】
また、本発明の発光装置は、照明装置として用いることもできる。本発明の発光素子を照明装置として用いる一態様を、図７を用いて説明する。
【０２００】
図７は、本発明の一態様の発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図７に示した液晶表示装置は、筐体９６０１、液晶層９６０２、バックライト９６０３、筐体９６０４を有し、液晶層９６０２は、ドライバーＩＣ９６０５と接続されている。また、バックライト９６０３は、本発明の一態様の発光装置が用いられおり、端子９６０６により、電流が供給されている。
【０２０１】
本発明の一態様の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、消費電力の低減された液晶表示装置が得られる。また、本発明の一態様の発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、本発明の一態様の発光装置は薄型であるため、液晶表示装置の薄型化も可能となる。また、本発明の一態様の発光装置は高輝度の発光が可能であるため、本発明の一態様の発光装置を用いた液晶表示装置も高輝度の発光が可能である。
【０２０２】
図８は、本発明を適用した発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。図８に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２として、本発明の一態様の発光装置が用いられている。本発明の一態様の発光装置は、発光効率が高く、長時間駆動可能であり、また低消費電力であるため、電気スタンドも発光効率が高く、長時間駆動可能であり、また低消費電力である。
【０２０３】
図９は、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた例である。
【０２０４】
本発明の一態様の発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、本発明の一態様の発光装置は、薄型で低消費電力であるため、薄型化、低消費電力化の照明装置として用いることが可能となる。このように、本発明を適用した発光装置を室内の照明装置３００１として用いた部屋に図６（Ａ）で説明したような本発明に係るテレビ装置３００２を設置することにより、公共放送や映画を鑑賞することができる。このような場合、両装置は低消費電力であるので、電気料金を心配せずに、明るい部屋で迫力のある映像を鑑賞することができる。
【実施例１】
【０２０５】
《合成例１》
本実施例では実施の形態１に構造式（１）として示したヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−４’−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＰＱ）の合成方法について説明する。
【０２０６】
【化３９】
【０２０７】
４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−４’−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）トリフェニルアミンの合成スキームを（Ｍ２）に示す。
【０２０８】
【化４０】
【０２０９】
４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）ジフェニルアミン１．７ｇ（４．２ｍｍｏｌ）と、２−（４−ブロモフェニル）−３−フェニルキノキサリン１．５ｇ（４．２ｍｍｏｌ）と、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド１．０ｇ（１０ｍｍｏｌ）を１００ｍＬ三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にトルエン１５ｍＬと、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィン（１０ｗｔ％ヘキサン溶液）０．１０ｍＬを加え、減圧下で攪拌しながら脱気し、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）０．０２０ｇ（０．０３５ｍｍｏｌ）を加えて、８０℃で５時間撹拌した。
【０２１０】
反応後、この混合物にトルエンを加えた懸濁液をセライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）、アルミナ、フロリジ−ル（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０−００１３５）を通して吸引ろ過した。得られたろ液を飽和炭酸ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順に洗浄した。有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥した後、この混合物を吸引ろ過して硫酸マグネシウムを除去した。得られたろ液を濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。
【０２１１】
カラムクロマトグラフィーは展開溶媒として、第１にトルエン：ヘキサン＝１：１の混合溶媒を、第２にトルエンを、第３にトルエン：酢酸エチル＝５：１の混合溶媒をこの順に用いた。得られたフラクションを濃縮して得た固体をジクロロメタンとメタノールの混合溶媒で再結晶したところ、粉末状黄色固体を収量２．７ｇ、収率９２％で得た。
【０２１２】
また、得られた黄色固体１．６ｇの昇華精製をトレインサブリメーション法により行った。昇華精製は７Ｐａの減圧下、アルゴンの流量を３ｍＬ／ｍｉｎとして３１０℃で１８時間行った。収量１．２ｇで収率は７５％であった。
【０２１３】
なお、上記で得た粉末の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示す。なお、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）における７．０ｐｐｍ〜８．５ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。
【０２１４】
１Ｈ ＮＭＲ．（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ７．０４−７．１０（ｍ，３Ｈ）、７．１７−７．７９（ｍ，２７Ｈ）、８．１４−８．２０（ｍ，３Ｈ）、８．３３（ｓ，１Ｈ）
【０２１５】
１Ｈ ＮＭＲの分析結果から、本合成例で得られた化合物は上述の構造式（１）で表される本発明の一態様である４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−４’−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＰＱ）であることを確認した。
【０２１６】
次に、ＰＣＢＡ１ＰＱの紫外可視線吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した。石英セルに入れたＰＣＢＡ１ＰＱのトルエン溶液と、石英基板に真空蒸着したＰＣＢＡ１ＰＱの薄膜を試料とし、吸収スペクトルについては紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ５５０型）を用いて測定した。発光スペクトルについては蛍光光度計（（（株）浜松フォトニクス製、ＦＳ９２０型）を用いて測定した。
【０２１７】
ＰＣＢＡ１ＰＱのトルエン溶液の測定結果を図１１（Ａ）に、薄膜の測定結果を図１１（Ｂ）に示す。グラフの横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は吸光度および発光強度の任意強度を示している。なお、吸収スペクトルは、溶液試料の場合は石英セルにトルエンのみを入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を、また、薄膜試料の場合は石英基板の吸収スペクトルを差し引いた結果を図示した。
【０２１８】
ＰＣＢＡ１ＰＱのトルエン溶液の吸収スペクトルのピーク波長は４０３ｎｍ、蛍光スペクトルのピーク波長は５００ｎｍ（励起波長４０３ｎｍ）であった。また、ＰＣＢＡ１ＰＱの薄膜試料の吸収スペクトルのピーク波長は４１７ｎｍ、蛍光スペクトルのピーク波長は５２７ｎｍ（励起波長４１０ｎｍ）であった。
【０２１９】
また、ＰＣＢＡ１ＰＱの薄膜状態におけるＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位の測定を行った。ＨＯＭＯ準位の値は、大気中の光電子分光法（理研計器社製、ＡＣ−２）で測定したイオン化ポテンシャルの値を、負の値に換算することにより得た。また、ＬＵＭＯ準位の値は、ＰＣＢＡ１ＰＱの薄膜の吸収スペクトルのデータを用い、直接遷移を仮定したＴａｕｃプロットから吸収端を求め、その吸収端を光学的エネルギーギャップとしてＨＯＭＯ準位の値に加算することにより得た。その結果、ＰＣＢＡ１ＰＱのＨＯＭＯ準位は、−５．４２ｅＶであり、エネルギーギャップは、２．６６ｅＶであり、ＬＵＭＯ準位は、−２．７６ｅＶであった。よって、ＰＣＢＡ１ＰＱは２ｅＶを超えるエネルギーギャップを有する有機物質であることがわかった。
【０２２０】
また、ＰＣＢＡ１ＰＱの酸化還元反応特性を測定した。酸化還元反応特性は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。なお測定には、電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａ）を用いた。
【０２２１】
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ７非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温で行った。
【０２２２】
ＰＣＢＡ１ＰＱの酸化反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を０．２８Ｖから０．６５Ｖまで変化させた後、０．６５Ｖから０．２８Ｖまで変化させる走査を１サイクルとし、１００サイクル測定した。なお、ＣＶ測定のスキャン速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。
【０２２３】
ＰＣＢＡ１ＰＱの還元反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を−１．４０Ｖから−２．２４Ｖまで変化させた後、−２．２４Ｖから−１．４０Ｖまで変化させる走査を１サイクルとし、１００サイクル測定した。なお、ＣＶ測定のスキャン速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。
【０２２４】
図１２（Ａ）にＰＣＢＡ１ＰＱの酸化側のＣＶ測定結果を、図１２（Ｂ）に還元側のＣＶ測定結果を示す。図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）において、横軸は参照電極に対する作用電極の電位（Ｖ）を表し、縦軸は作用電極と補助電極との間に流れた電流値（μＡ）を表す。図１２（Ａ）から、＋０．５２Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋電極）に酸化を示す電流が観測された。図１２（Ｂ）から、−１．９８Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋電極）に還元を示す電流が観測された。
【０２２５】
１００サイクルもの走査を繰り返しているにもかかわらず、酸化反応及び還元反応において、ＣＶ曲線のピーク位置と強度に大きな変化が見られないことから、本発明に係るヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は酸化還元反応の繰り返しに対して安定であることが分かった。
【０２２６】
また、ＰＣＢＡ１ＰＱの基底状態における最適分子構造を、密度汎関数法（ＤＦＴ）を用いて計算した。ＤＦＴの全エネルギーはポテンシャルエネルギー、電子間静電エネルギー、電子の運動エネルギーと複雑な電子間の相互作用を全て含む交換相関エネルギーの和で表される。ＤＦＴでは、交換相関相互作用を電子密度で表現された一電子ポテンシャルの汎関数（関数の関数の意）で近似しているため、計算は高速かつ高精度である。ここでは、混合汎関数であるＢ３ＬＹＰを用いて、交換と相関エネルギーに係る各パラメータの重みを規定した。また、基底関数として、６−３１１（それぞれの原子価軌道に三つの短縮関数を用いたｔｒｉｐｌｅ ｓｐｌｉｔ ｖａｌｅｎｃｅ基底系の基底関数）を全ての原子に適用した。上述の基底関数により、例えば、水素原子であれば、１ｓ〜３ｓの軌道が考慮され、また、炭素原子であれば、１ｓ〜４ｓ、２ｐ〜４ｐの軌道が考慮されることになる。さらに、計算精度向上のため、分極基底系として、水素原子にはｐ関数を、水素原子以外にはｄ関数を加えた。
【０２２７】
なお、量子化学計算プログラムとしては、Ｇａｕｓｓｉａｎ０３を使用した。計算は、ハイパフォーマンスコンピュータ（ＳＧＩ社製、Ａｌｔｉｘ４７００）を用いて行った。
【０２２８】
計算によって求めたＰＣＢＡ１ＰＱの最適分子構造における最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）を、Ｇａｕｓｓ Ｖｉｅｗ４．１により可視化して図２７に示す。図２７（Ａ）は、最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）を表すものであり、図２７（Ｂ）は、最低空軌道（ＬＵＭＯ）を表すものである。図中の球は、ＰＣＢＡ１ＰＱを構成する原子を表しており、原子の周辺に存在する雲状物は、最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）または最低空軌道（ＬＵＭＯ）を表している。
【０２２９】
図２７（Ａ）及び２７（Ｂ）より、ＰＣＢＡ１ＰＱにおいては最高被占有軌道がアミン付近に存在していることが分かり、ＰＣＢＡ１ＰＱのホール輸送性にはアミノ基の寄与が大きいことが判る。また、最低空軌道がキノキサリン付近に存在していることから、ＰＣＢＡ１ＰＱの電子輸送性にはキノキサリル基の寄与が大きいことが判る。従って、ＰＣＢＡ１ＰＱは、電子輸送性を有するヘテロ芳香環であるキノキサリン骨格と、正孔輸送性を有するカルバゾール骨格が分子内に導入されているため、バイポーラ材料が実現できていることが判る。
【実施例２】
【０２３０】
《合成例２》
本実施例では実施の形態１に構造式（６７）として示したヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＯ１１）の合成方法について説明する。
【０２３１】
【化４１】
【０２３２】
４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＯ１１）の合成スキームを（Ｍ３）に示す。
【０２３３】
【化４２】
【０２３４】
４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）ジフェニルアミン１．８ｇ（４．３ｍｍｏｌ）と、２−（４−ブロモフェニル）−５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール１．３ｇ（４．３ｍｍｏｌ）と、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド１．０ｇ（１０ｍｍｏｌ）を１００ｍＬ三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にトルエン１５ｍＬと、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィン（１０ｗｔ％ヘキサン溶液）０．１０ｍＬを加え、減圧下で攪拌しながら脱気した。脱気後、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）０．０２０ｇ（０．０３５ｍｍｏｌ）を加えた。この混合物を、８０℃で５時間加熱撹拌した。
【０２３５】
反応後、この混合物にトルエンを加えた懸濁液をセライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）、アルミナ、フロリジ−ル（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０−００１３５）を通して吸引ろ過した。得られたろ液を飽和炭酸ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順に洗浄した。有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥した後、この混合物を吸引ろ過して硫酸マグネシウムを除去した。得られたろ液を濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。
【０２３６】
カラムクロマトグラフィーは展開溶媒として、第１にトルエンを、第２にトルエン：酢酸エチル＝２０：１の混合溶媒をこの順に用いて行った。得られたフラクションを濃縮して得た固体をクロロホルムとヘキサンの混合溶媒により再結晶したところ、粉末状淡黄色固体を収量２．５ｇ、収率９２％で得た。
【０２３７】
また、得られた固体の昇華精製をトレインサブリメーション法により行った。昇華精製は７Ｐａの減圧下、アルゴンの流量を３ｍＬ／ｍｉｎとして３００℃で１２時間行った。２．５ｇのＰＣＢＡＯ１１の昇華精製を行ったところ、収量２．２ｇで収率は８８％であった。
【０２３８】
なお、上記で得た粉末の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示す。なお、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）における７．０ｐｐｍ〜８．５ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。
【０２３９】
１Ｈ ＮＭＲ．（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ７．１３−７．７０（ｍ，２４Ｈ）、７．９８（ｄ，Ｊ＝８．８Ｈｚ，２Ｈ）、８．１１−８．１５（ｍ，２Ｈ）、８．１９（ｄ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，１Ｈ）、８．３５（ｓｄ，Ｊ＝２．０Ｈｚ，１Ｈ）。
【０２４０】
１Ｈ ＮＭＲの分析結果から、本合成例で得られた化合物は上述の構造式（６７）で表される本発明の一態様である４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＯ１１）であることを確認した。
【０２４１】
また、示差走査熱量分析装置（ＤＳＣ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ、パーキンエルマー製、型番：Ｐｙｒｉｓ１ ＤＳＣ）を用いてＰＣＢＡＯ１１のガラス転移温度を測定した結果、１１８℃であった。これらの結果から、ＰＣＢＡＯ１１は良好な耐熱性を有する材料であることが分かった。
【０２４２】
また、ＰＣＢＡＯ１１の紫外可視線吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した。石英セルに入れたＰＣＢＡＯ１１のトルエン溶液と、石英基板に真空蒸着したＰＣＢＡＯ１１の薄膜を試料とし、吸収スペクトルについては紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ５５０型）を用いて測定した。発光スペクトルについては蛍光光度計（（（株）浜松フォトニクス製、ＦＳ９２０型）を用いて測定した。
【０２４３】
ＰＣＢＡＯ１１のトルエン溶液の測定結果を図１４（Ａ）に、薄膜の測定結果を図１４（Ｂ）に示す。グラフの横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は吸光度および発光強度の任意強度を示している。なお、吸収スペクトルは、溶液試料の場合は石英セルにトルエンのみを入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を、また、薄膜試料の場合は石英基板の吸収スペクトルを差し引いた結果を図示した。
【０２４４】
ＰＣＢＡＯ１１のトルエン溶液の吸収スペクトルのピーク波長は３６６ｎｍ、蛍光スペクトルのピーク波長は４３９ｎｍ（励起波長３６６ｎｍ）であった。また、ＰＣＢＡＯ１１の薄膜試料の吸収スペクトルのピーク波長は３７９ｎｍ、蛍光スペクトルのピーク波長は４７１ｎｍ（励起波長３６８ｎｍ）であった。
【０２４５】
また、ＰＣＢＡＯ１１の薄膜状態におけるＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位の測定を行った。ＨＯＭＯ準位の値は、大気中の光電子分光法（理研計器社製、ＡＣ−２）で測定したイオン化ポテンシャルの値を、負の値に換算することにより得た。また、ＬＵＭＯ準位の値は、ＰＣＢＡＯ１１の薄膜の吸収スペクトルのデータを用い、直接遷移を仮定したＴａｕｃプロットから吸収端を求め、その吸収端を光学的エネルギーギャップとしてＨＯＭＯ準位の値に加算することにより得た。その結果、ＰＣＢＡＯ１１のＨＯＭＯ準位は、−５．３９ｅＶであり、エネルギーギャップは、２．９８ｅＶであり、ＬＵＭＯ準位は、−２．４１ｅＶであった。よって、ＰＣＢＡＯ１１はほぼ３ｅＶの大きなエネルギーギャップを有する有機物質であることがわかった。
【０２４６】
また、ＰＣＢＡＯ１１の酸化還元反応特性を測定した。酸化還元反応特性は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。なお測定には、電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａ）を用いた。
【０２４７】
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ７非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温で行った。
【０２４８】
ＰＣＢＡＯ１１の酸化反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を０．２１４Ｖから０．９００Ｖまで変化させた後、０．９００Ｖから０．２１４Ｖまで変化させる走査を１サイクルとし、１００サイクル測定した。なお、ＣＶ測定のスキャン速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。
【０２４９】
ＰＣＢＡＯ１１の還元反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を−１．２５Ｖから−２．６５Ｖまで変化させた後、−２．６５Ｖから−１．２５Ｖまで変化させる走査を１サイクルとし、１００サイクル測定した。なお、ＣＶ測定のスキャン速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。
【０２５０】
図１５（Ａ）にＰＣＢＡＯ１１の酸化側のＣＶ測定結果を、図１５（Ｂ）に還元側のＣＶ測定結果を示す。図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）において、横軸は基準電極に対する作用電極の電位（Ｖ）を表し、縦軸は作用電極と補助電極との間に流れた電流値（μＡ）を表す。図１５（Ａ）から、＋０．５８Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋電極）に酸化を示す電流が観測された。図１５（Ｂ）から、−２．４６Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋電極）に還元を示す電流が観測された。
【０２５１】
１００サイクルもの走査を繰り返しているにもかかわらず、酸化反応及び還元反応において、ＣＶ曲線のピーク位置と強度に大きな変化が見られないことから、本発明に係るヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は酸化還元反応の繰り返しに対して安定であることが分かった。
【実施例３】
【０２５２】
《合成例３》
本実施例では実施の形態１に構造式（３５）として示したヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である９−フェニル−９’−［４−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣ１ＰＱ）の合成方法について説明する。
【０２５３】
【化４３】
【０２５４】
９−フェニル−９’−［４−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣ１ＰＱ）の合成スキームを（Ｍ４）に示す。
【０２５５】
【化４４】
【０２５６】
９−フェニル−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）１．７ｇ（４．２ｍｍｏｌ）と、２−（４−ブロモフェニル）−３−フェニルキノキサリン１．５ｇ（４．２ｍｍｏｌ）と、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド１．０ｇ（１０ｍｍｏｌ）を１００ｍＬ三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物へ、トルエン１５ｍＬと、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィン（１０ｗｔ％ヘキサン溶液）０．１ｍＬを加え、減圧下で攪拌しながら脱気した。脱気後、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）０．０２０ｇ（０．０３５ｍｍｏｌ）を加えた。この混合物を、８０℃で５時間加熱撹拌した。
【０２５７】
反応後、この混合物にトルエンを加えた懸濁液をセライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）、フロリジ−ル（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０−００１３５）アルミナを通して吸引ろ過した。得られたろ液を水で洗浄し、有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥した後、この混合物を吸引ろ過して硫酸マグネシウムを除去した。得られたろ液を濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。
【０２５８】
カラムクロマトグラフィーは展開溶媒として、第１にトルエン：ヘキサン＝１：１の混合溶媒を用い、第２にトルエン：酢酸エチル＝５：１の混合溶媒をこの順に用いて行った。得られたフラクションを濃縮して得た固体をジクロロメタンとメタノールの混合溶媒で再結晶したところ、粉末状淡黄色固体を収量２．２ｇ、収率７５％で得た。
【０２５９】
また、得られた固体の昇華精製をトレインサブリメーション法により行った。昇華精製は７Ｐａの減圧下、アルゴンの流量を３ｍＬ／ｍｉｎとして３２０℃で２２時間行った。ＰＣＣ１ＰＱを１．７ｇの昇華精製を行ったところ、収量０．８５ｇで収率は５０％であった。
【０２６０】
なお、上記で得た粉末の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図１６（Ａ）および図１６（Ｂ）に示す。なお、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）における７．０ｐｐｍ〜９．０ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。
【０２６１】
１Ｈ ＮＭＲ．（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ７．２９−７．３６（ｍ，２Ｈ）、７．４４−７．８６（ｍ，２４Ｈ）、８．２２−８．２７（ｍ，４Ｈ）、８．４５−８．４８（ｍ，２Ｈ）
【０２６２】
１Ｈ ＮＭＲの分析結果から、本合成例で得られた化合物は上述の構造式（３５）で表される本発明の一態様である９−フェニル−９’−［４−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣ１ＰＱ）であることを確認した。
【０２６３】
また、ＰＣＣ１ＰＱの紫外可視線吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した。石英セルに入れたＰＣＣ１ＰＱのトルエン溶液と、石英基板に真空蒸着したＰＣＣ１ＰＱの薄膜を試料とし、吸収スペクトルについては紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ５５０型）を用いて測定した。発光スペクトルについては蛍光光度計（（（株）浜松フォトニクス製、ＦＳ９２０型）を用いて測定した。
【０２６４】
ＰＣＣ１ＰＱのトルエン溶液の測定結果を図１７（Ａ）に、薄膜の測定結果を図１７（Ｂ）に示す。グラフの横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は吸光度および発光強度の任意強度を示している。なお、吸収スペクトルは、溶液試料の場合は石英セルにトルエンのみを入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を、また、薄膜試料の場合は石英基板の吸収スペクトルを差し引いた結果を図示した。
【０２６５】
ＰＣＣ１ＰＱのトルエン溶液の吸収スペクトルのピーク波長は３７１ｎｍ、蛍光スペクトルのピーク波長は４６６ｎｍ（励起波長３７１ｎｍ）であった。また、ＰＣＣ１ＰＱの薄膜試料の吸収スペクトルのピーク波長は３８６ｎｍ、蛍光スペクトルのピーク波長は５０３ｎｍ（励起波長３０７ｎｍ）であった。
【０２６６】
また、ＰＣＣ１ＰＱの薄膜状態におけるＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位の測定を行った。ＨＯＭＯ準位の値は、大気中の光電子分光法（理研計器社製、ＡＣ−２）で測定したイオン化ポテンシャルの値を、負の値に換算することにより得た。また、ＬＵＭＯ準位の値は、ＰＣＣ１ＰＱの薄膜の吸収スペクトルのデータを用い、直接遷移を仮定したＴａｕｃプロットから吸収端を求め、その吸収端を光学的エネルギーギャップとしてＨＯＭＯ準位の値に加算することにより得た。その結果、ＰＣＣ１ＰＱのＨＯＭＯ準位は、−５．５５ｅＶであり、エネルギーギャップは、２．８８ｅＶであり、ＬＵＭＯ準位は、−２．６７ｅＶであった。よって、ＰＣＣ１ＰＱは２ｅＶを超えるエネルギーギャップを有する有機物質であることがわかった。
【０２６７】
また、ＰＣＣ１ＰＱの酸化還元反応特性を測定した。酸化還元反応特性は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。なお測定には、電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａ）を用いた。
【０２６８】
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ７非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温で行った。
【０２６９】
ＰＣＣ１ＰＱの酸化反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を０．０２６Ｖから０．８３９Ｖまで変化させた後、０．８３９Ｖから０．０２６Ｖまで変化させる走査を１サイクルとし、１００サイクル測定した。なお、ＣＶ測定のスキャン速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。
【０２７０】
ＰＣＣ１ＰＱの還元反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を−１．３７Ｖから−２．１９Ｖまで変化させた後、−２．１９Ｖから−１．３７Ｖまで変化させる走査を１サイクルとし、１００サイクル測定した。なお、ＣＶ測定のスキャン速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。
【０２７１】
図１８（Ａ）にＰＣＣ１ＰＱの酸化側のＣＶ測定結果を、図１８（Ｂ）に還元側のＣＶ測定結果を示す。図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）において、横軸は基準電極に対する作用電極の電位（Ｖ）を表し、縦軸は作用電極と補助電極との間に流れた電流値（μＡ）を表す。図１８（Ａ）から、＋０．６７Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋電極）に酸化を示す電流が観測された。図１８（Ｂ）から、−１．９３Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋電極）に還元を示す電流が観測された。
【０２７２】
１００サイクルもの走査を繰り返しているにもかかわらず、酸化反応及び還元反応において、ＣＶ曲線のピーク位置と強度に大きな変化が見られないことから、本発明に係るヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は酸化還元反応の繰り返しに対して安定であることが分かった。
【実施例４】
【０２７３】
《合成例４》
本実施例では実施の形態１に構造式（９９）として示したヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体である９−フェニル−９’−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＯ１１）の合成方法について説明する。
【０２７４】
【化４５】
【０２７５】
９−フェニル−９’−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＯ１１）の合成スキームを（Ｍ５）に示す。
【０２７６】
【化４６】
【０２７７】
９−フェニル−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）１．８ｇ（４．３ｍｍｏｌ）と、２−（４−ブロモフェニル）−５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール１．３ｇ（４．３ｍｍｏｌ）と、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド１．０ｇ（１０ｍｍｏｌ）を１００ｍＬ三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物へ、トルエン１５ｍＬと、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィン（１０ｗｔ％ヘキサン溶液）０．１ｍＬを加え、減圧下で攪拌しながら脱気した。脱気後、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）０．０２０ｇ（０．０３５ｍｍｏｌ）を加えた。この混合物を、８０℃で５時間加熱撹拌した。
【０２７８】
反応後、この混合物にトルエンを加えた懸濁液をセライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）、アルミナ、フロリジ−ル（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０−００１３５）を通して吸引ろ過した。得られたろ液を飽和炭酸ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順に洗浄した。有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥した後、この混合物を吸引ろ過して硫酸マグネシウムを除去した。得られたろ液を濃縮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た。
【０２７９】
カラムクロマトグラフィーは展開溶媒として、第１にトルエンを用い、第２にトルエン：酢酸エチル＝２０：１の混合溶媒をこの順に用いて行った。得られたフラクションを濃縮して得た固体をクロロホルムとヘキサンの混合溶媒により再結晶したところ、粉末状淡黄色固体を収量２．１ｇ、収率７８％で得た。
【０２８０】
また、得られた固体の昇華精製をトレインサブリメーション法により行った。昇華精製は７Ｐａの減圧下、アルゴンの流量を３ｍＬ／ｍｉｎとして３２０℃で１２時間行った。ＰＣＣＯ１１を１．８ｇの昇華精製を行ったところ、収量１．１ｇで収率は６１％であった。
【０２８１】
なお、上記で得た粉末の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）に示す。なお、図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）における７．０ｐｐｍ〜９．０ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。
【０２８２】
１Ｈ ＮＭＲ．（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ７．３０−７．６５（ｍ，１６Ｈ）、７．７５−７．８６（ｍ，４Ｈ）、８．１８−８．２８（ｍ，４Ｈ）、８．４２（ｄ，Ｊ＝８．８Ｈｚ，２Ｈ）、８．４７（ｓｄ，Ｊ＝１．５Ｈｚ，２Ｈ）
【０２８３】
１Ｈ ＮＭＲの分析結果から、本合成例で得られた化合物は上述の構造式（９９）で表される本発明の一態様である９−フェニル−９’−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＯ１１）であることを確認した。
【０２８４】
また、示差走査熱量分析装置（ＤＳＣ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ、パーキンエルマー製、型番：Ｐｙｒｉｓ１ ＤＳＣ）を用いてＰＣＣＯ１１のガラス転移温度を測定した結果、１３８℃であった。これらの結果から、ＰＣＣＯ１１は良好な耐熱性を有する材料であることが分かった。
【０２８５】
また、ＰＣＣＯ１１の紫外可視線吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した。石英セルに入れたＰＣＣＯ１１のトルエン溶液と、石英基板に真空蒸着したＰＣＣＯ１１の薄膜を試料とし、吸収スペクトルについては紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ５５０型）を用いて測定した。発光スペクトルについては蛍光光度計（（（株）浜松フォトニクス製、ＦＳ９２０型）を用いて測定した。
【０２８６】
ＰＣＣＯ１１のトルエン溶液の測定結果を図２０（Ａ）に、薄膜の測定結果を図２０（Ｂ）に示す。グラフの横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は吸光度および発光強度の任意強度を示している。なお、吸収スペクトルは、溶液試料の場合は石英セルにトルエンのみを入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を、また、薄膜試料の場合は石英基板の吸収スペクトルを差し引いた結果を図示した。
【０２８７】
ＰＣＣＯ１１のトルエン溶液の吸収スペクトルのピーク波長は３５０ｎｍ、蛍光スペクトルのピーク波長は４１８ｎｍ（励起波長３５０ｎｍ）であった。また、ＰＣＣＯ１１の薄膜試料の吸収スペクトルのピーク波長は３５８ｎｍ、蛍光スペクトルのピーク波長は４５６ｎｍ（励起波長３５５ｎｍ）であった。
【０２８８】
また、ＰＣＣＯ１１の薄膜状態におけるＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位の測定を行った。ＨＯＭＯ準位の値は、大気中の光電子分光法（理研計器社製、ＡＣ−２）で測定したイオン化ポテンシャルの値を、負の値に換算することにより得た。また、ＬＵＭＯ準位の値は、ＰＣＣＯ１１の薄膜の吸収スペクトルのデータを用い、直接遷移を仮定したＴａｕｃプロットから吸収端を求め、その吸収端を光学的エネルギーギャップとしてＨＯＭＯ準位の値に加算することにより得た。その結果、ＰＣＣＯ１１のＨＯＭＯ準位は、−５．４７ｅＶであり、エネルギーギャップは、３．０２ｅＶであり、ＬＵＭＯ準位は、−２．４５ｅＶであった。よって、ＰＣＣＯ１１は３ｅＶを超える大きなエネルギーギャップを有する有機物質であることがわかった。
【０２８９】
また、ＰＣＣＯ１１の酸化還元反応特性を測定した。酸化還元反応特性は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。なお測定には、電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａ）を用いた。
【０２９０】
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ７非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温で行った。
【０２９１】
ＰＣＣＯ１１の酸化反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を０．３２４Ｖから０．８００Ｖまで変化させた後、０．８００Ｖから０．３２４Ｖまで変化させる走査を１サイクルとし、１００サイクル測定した。なお、ＣＶ測定のスキャン速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。
【０２９２】
ＰＣＣＯ１１の還元反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を−１．５９Ｖから−２．４９Ｖまで変化させた後、−２．４９Ｖから−１．５９Ｖまで変化させる走査を１サイクルとし、１００サイクル測定した。なお、ＣＶ測定のスキャン速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。
【０２９３】
図２１（Ａ）にＰＣＣ１ＰＱの酸化側のＣＶ測定結果を、図２１（Ｂ）に還元側のＣＶ測定結果を示す。図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）において、横軸は基準電極に対する作用電極の電位（Ｖ）を表し、縦軸は作用電極と補助電極との間に流れた電流値（μＡ）を表す。図２１（Ａ）から、＋０．６９Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋電極）に酸化を示す電流が観測された。図２１（Ｂ）から、−２．３４Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋電極）に還元を示す電流が観測された。
【０２９４】
１００サイクルもの走査を繰り返しているにもかかわらず、酸化反応及び還元反応において、ＣＶ曲線のピーク位置と強度に大きな変化が見られないことから、本発明に係るヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体は酸化還元反応の繰り返しに対して安定であることが分かった。
【０２９５】
また、ＰＣＣＯ１１の基底状態における分子構造を、先のＰＣＢＡ１ＰＱと同様の手法にて最適化した。
【０２９６】
計算によって求めたＰＣＣＯ１１の最適分子構造における最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）を、Ｇａｕｓｓ Ｖｉｅｗ４．１により可視化して図２８に示す。図２８（Ａ）は、最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）を表すものであり、図２８（Ｂ）は、最低空軌道（ＬＵＭＯ）を表すものである。図中の球は、ＰＣＣＯ１１を構成する原子を表しており、原子の周辺に存在する雲状物は、最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）または最低空軌道（ＬＵＭＯ）を表している。
【０２９７】
図２８より、ＰＣＣＯ１１においては最高被占有軌道がカルバゾール付近に存在していることが分かり、ＰＣＣＯ１１のホール輸送性にはカルバゾリル基の寄与が大きいことが判る。また、最低空軌道がオキサジアゾール付近に存在していることから、ＰＣＣＯ１１の電子輸送性にはオキサジアゾリル基の寄与が大きいことが判る。従って、ＰＣＣＯ１１は、電子輸送性を有するヘテロ芳香環であるオキサジアゾール骨格と、正孔輸送性を有するカルバゾール骨格が分子内に導入されているため、バイポーラ材料が実現できていることが判る。
【実施例５】
【０２９８】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図２２乃至図２４を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。
【０２９９】
【化４７】
【０３００】
【化４８】
【０３０１】
以下に、本実施例の発光素子の作製方法を示す。
【０３０２】
（発光素子１）
まず、ガラス基板２１００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極２１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０３０３】
次に、第１の電極２１０１が形成された面が下方を向くように、第１の電極２１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けた基板ホルダーに固定した。１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極２１０１上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む第１の層２１１１を正孔注入層として形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０３０４】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、複合材料を含む第１の層２１１１上に４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、第２の層２１１２を正孔輸送層として形成した。
【０３０５】
さらに、構造式（１）で表される４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−４’−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＰＱ）と（アセチルアセトナート）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃ）とを共蒸着することにより、第２の層２１１２上に第３の層２１１３を発光層として形成した。ここで、ＰＣＢＡ１ＰＱとＩｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃ）との重量比は、１：０．０８（＝ＰＣＢＡ１ＰＱ：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃ）となるように調節した。また、第３の層２１１３の膜厚は４０ｎｍとした。
【０３０６】
その後、第３の層２１１３上にビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）を１０ｎｍ、次いでバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍ蒸着して積層することにより、第４の層２１１４を電子輸送層として形成した。さらに、第４の層２１１４上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍで蒸着することにより第５の層２１１５を電子注入層として形成した。最後に陰極として機能する第２の電極２１０２としてアルミニウムを２００ｎｍ蒸着し、本実施例の発光素子１を作製した。
【０３０７】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０３０８】
（発光素子２）
発光素子２では、発光素子１の第３の層２１１３にホスト材料として用いたＰＣＢＡ１ＰＱの代わりに、構造式（６７）であらわされる４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＯ１１）をホスト材料に用いた。すなわち、ＰＣＢＡＯ１１とＩｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃとを共蒸着することにより、第２の層２１１２上に第３の層２１１３を発光層として形成した。ここで、ＰＣＢＡＯ１１とＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ）との重量比は、１：０．０８（＝ＰＣＢＡＯ１１：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃ）となるように調節した。また、第３の層２１１３の膜厚は４０ｎｍとした。第３の層２１１３以外は発光素子１と同様に作製した。
【０３０９】
（発光素子３）
発光素子３では、発光素子１の第３の層２１１３にホスト材料として用いたＰＣＢＡ１ＰＱの代わりに、構造式（３５）であらわされる９−フェニル−９’−［４−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣ１ＰＱ）をホスト材料に用いた。すなわち、ＰＣＣ１ＰＱとＩｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃとを共蒸着することにより、第２の層２１１２上に第３の層２１１３を発光層として形成した。ここで、ＰＣＣ１ＰＱとＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ）との重量比は、１：０．０８（＝ＰＣＣ１ＰＱ：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃ）となるように調節した。また、第３の層２１１３の膜厚は４０ｎｍとした。第３の層２１１３以外は発光素子１と同様に作製した。
【０３１０】
（発光素子４）
発光素子４では、発光素子１の第３の層２１１３にホスト材料として用いたＰＣＢＡ１ＰＱの代わりに、構造式（９９）であらわされる９−フェニル−９’−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＯ１１）をホスト材料に用いた。すなわち、ＰＣＣＯ１１とＩｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃとを共蒸着することにより、第２の層２１１２上に第３の層２１１３を発光層として形成した。ここで、ＰＣＣＯ１１とＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ）との重量比は、１：０．０８（＝ＰＣＣＯ１１：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃ）となるように調節した。また、第３の層２１１３の膜厚は４０ｎｍとした。第３の層２１１３以外は発光素子１と同様に作製した。
【０３１１】
以上により得られた発光素子１、発光素子２、発光素子３および発光素子４を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０３１２】
発光素子１、発光素子２、発光素子３および発光素子４の電流密度−輝度特性を図２３（Ａ）に示す。図２３（Ａ）において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧―輝度特性を図２３（Ｂ）に示す。図２３（Ｂ）において、横軸は発光素子に加えた電圧（Ｖ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表している。また、輝度―電流効率特性を図２４（Ａ）に示す。図２４（Ａ）において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表している。
【０３１３】
発光素子１は、電圧３．６Ｖにおいて、発光色のＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．６５、ｙ＝０．３５）、電流効率は２３．０ｃｄ／Ａ、また、このときの外部量子効率は１６．８％であった。また、発光素子２は、電圧４．０Ｖにおいて、発光色のＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．６５、ｙ＝０．３５）、電流効率は１２．３ｃｄ／Ａ、また、このときの外部量子効率は８．５％であった。また、発光素子３は、電圧４．２Ｖにおいて、発光色のＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．６６、ｙ＝０．３４）電流効率は１５．０ｃｄ／Ａ、また、このときの外部量子効率は１１．８％であった。そして、発光素子４は、電圧４．２Ｖにおいて、発光色のＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．６５、ｙ＝０．３５）、電流効率は１１．６ｃｄ／Ａ、また、このときの外部量子効率は８．３％であった。
【０３１４】
また、０．５ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図２４（Ｂ）に示す。図２４（Ｂ）において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は強度（任意単位）を表す。図２４（Ｂ）に示す通り、作製した発光素子１、発光素子２、発光素子３および発光素子４から、いずれもＩｒ（ｔｐｐｒ）２ａｃａｃに由来する赤色の発光が観測された。
【０３１５】
以上の結果が示すように、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を発光層のホスト材料として用いることにより、低い電圧で、効率良く、深い赤色の発光が得られる素子を作製できる。
【実施例６】
【０３１６】
本実施例では、実施例５で示した構成と異なる構成の発光素子について図２５および図２６を用いて説明する。
【０３１７】
以下に、本実施例の発光素子の作製方法を示す。
【０３１８】
（発光素子５）
まず、ガラス基板２１００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極２１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０３１９】
次に、第１の電極２１０１が形成された面が下方を向くように、第１の電極２１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けた基板ホルダーに固定した。１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極２１０１上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む第１の層２１１１を正孔注入層として形成した。その膜厚は４０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０３２０】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、複合材料を含む第１の層２１１１上に４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル−４’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ＹＧＡ１ＢＰ）を２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、第２の層２１１２を正孔輸送層として形成した。
【０３２１】
さらに、構造式（９９）であらわされる９−フェニル−９’−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＯ１１）とビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃ）とを共蒸着することにより、第２の層２１１２上に第３の層２１１３を発光層として形成した。ここで、ＰＣＣＯ１１とＩｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃ）との重量比は、１：０．０６（＝ＰＣＣＯ１１：Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃ）となるように調節した。また、第３の層２１１３の膜厚は４０ｎｍとした。
【０３２２】
その後、第３の層２１１３上にビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）を１０ｎｍ、次いでバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍ蒸着して積層することにより、第４の層２１１４を電子輸送層として形成した。さらに、第４の層２１１４上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍで蒸着することにより第５の層２１１５を電子注入層として形成した。最後に陰極として機能する第２の電極２１０２としてアルミニウムを２００ｎｍ蒸着し、本実施例の発光素子５を作製した。
【０３２３】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０３２４】
以上により得られた発光素子５を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０３２５】
発光素子５の電流密度−輝度特性を図２５（Ａ）に示す。図２５（Ａ）において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧―輝度特性を図２５（Ｂ）に示す。図２５（Ｂ）において、横軸は発光素子に加えた電圧（Ｖ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表している。また、輝度―電流効率特性を図２６（Ａ）に示す。図２６（Ａ）において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表している。
【０３２６】
発光素子５は、電圧４．２Ｖにおいて、発光色のＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．３５、ｙ＝０．６２）電流効率は６２．９ｃｄ／Ａ、また、このときの外部量子効率は１７．６％であった。
【０３２７】
また、０．１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図２６（Ｂ）に示す。図２６（Ｂ）において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は強度（任意単位）を表す。図２６（Ｂ）に示す通り、作製した発光素子５から、Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃに由来する緑色の発光が観測された。
【０３２８】
以上の結果が示すように、本発明の一態様のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を発光層のホスト材料として用いることにより、低い電圧で、効率良く、鮮やかな緑色の発光が得られる素子を作製できる。
【符号の説明】
【０３２９】
１００ 基板
１０１ 電極
１０２ 電極
１１１ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１３ａ 発光層
１１３ｂ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１４ａ 電子キャリアの移動を制御する層
１１４ｂ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
３０１ 電極
３０２ 電極
３１１ 正孔注入層
３１２ 正孔輸送層
３１３ 発光層
３１４ 電子輸送層
３１５ 正孔輸送層
３１６ 発光層
３１７ 電子輸送層
３１８ 電子注入層
３２１ Ｎ層
３２２ Ｐ層
４０１ ソース側駆動回路
４０２ 画素部
４０３ ゲート側駆動回路
４０４ 封止基板
４０５ シール材
４０７ 空間
４０８ 配線
４０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
４１０ 基板
４１１ スイッチング用ＴＦＴ
４１２ 電流制御用ＴＦＴ
４１３ 電極
４１４ 絶縁物
４１６ 発光物質を含む層
４１７ 電極
４１８ 発光素子
４２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
４２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 発光物質を含む層
９５６ 電極
１００１ 筐体
１００２ 表示部
１００４ 外部接続ポート
２００１ 筐体
２００２ 光源
２１００ ガラス基板
２１０１ 電極
２１０２ 電極
２１１１ 第１の層
２１１２ 第２の層
２１１３ 第３の層
２１１４ 第４の層
２１１５ 第５の層
３００１ 照明装置
３００２ テレビ装置
９１０１ 筐体
９１０２ 支持台
９１０３ 表示部
９１０４ スピーカー部
９１０５ ビデオ入力端子
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングデバイス
９５０１ 本体
９５０２ 表示部
９５０３ 筐体
９５０４ 外部接続ポート
９５０５ リモコン受信部
９５０６ 受像部
９５０７ バッテリー
９５０８ 音声入力部
９５０９ 操作キー
９５１０ 接眼部
９６０１ 筐体
９６０２ 液晶層
９６０３ バックライト
９６０４ 筐体
９６０５ ドライバーＩＣ
９６０６ 端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（Ｇ１）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体。
【化１】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基であり、
Ａｒ１乃至Ａｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
Ｒ２８乃至Ｒ３１は水素原子または炭素数１乃至４のアルキル基を表し、
Ｒ１１乃至Ｒ１５、及びＲ２１乃至Ｒ２７は水素原子または炭素数が１乃至４のアルキル基または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【請求項２】
一般式（Ｇ２）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体。
【化２】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基であり、
Ａｒ２およびＡｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
Ｒ２８乃至Ｒ３１は水素原子、または炭素数１乃至４のアルキル基を表し、
Ｒ１１乃至Ｒ１５、及びＲ２１乃至Ｒ２７、及びＲ４１乃至Ｒ４５は水素原子または炭素数が１乃至４のアルキル基または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【請求項３】
一般式（Ｇ３）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体。
【化３】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基であり、
Ａｒ２およびＡｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
Ｒ１３、及びＲ２１乃至Ｒ２７、及びＲ４１乃至Ｒ４５は水素原子または炭素数が１乃至４のアルキル基または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【請求項４】
一般式（Ｇ４）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体。
【化４】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基であり、
Ａｒ２およびＡｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
Ｒ１３は水素原子または炭素数が１乃至４のアルキル基または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【請求項５】
一般式（Ｇ５）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体。
【化５】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１−１またはＱ２−１で表される置換基であり、
Ｒ１３、及びＲ５１乃至Ｒ５５、及びＲ６１乃至Ｒ６５は水素原子または炭素数が１乃至４のアルキル基または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【請求項６】
一般式（Ｇ６）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体。
【化６】
（式中、Ｑは構造式Ｑ１−２またはＱ２−２で表される置換基であり、
Ｒ１３は水素原子または炭素数が１乃至４のアルキル基または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【請求項７】
請求項１乃至６記載のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を一対の電極間に有する発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至６記載のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体と発光物質を含む発光層を一対の電極間に有する発光素子。
【請求項９】
請求項１乃至６記載のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体と燐光を発する物質を含む発光層を一対の電極間に有する発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至６記載のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体と発光物質を含む発光層を一対の電極間に有する発光素子を用いた発光装置および電子機器。
【請求項１】
一般式（Ｇ１）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体。
【化１】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基であり、
Ａｒ１乃至Ａｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
Ｒ２８乃至Ｒ３１は水素原子または炭素数１乃至４のアルキル基を表し、
Ｒ１１乃至Ｒ１５、及びＲ２１乃至Ｒ２７は水素原子または炭素数が１乃至４のアルキル基または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【請求項２】
一般式（Ｇ２）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体。
【化２】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基であり、
Ａｒ２およびＡｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
Ｒ２８乃至Ｒ３１は水素原子、または炭素数１乃至４のアルキル基を表し、
Ｒ１１乃至Ｒ１５、及びＲ２１乃至Ｒ２７、及びＲ４１乃至Ｒ４５は水素原子または炭素数が１乃至４のアルキル基または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【請求項３】
一般式（Ｇ３）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体。
【化３】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基であり、
Ａｒ２およびＡｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
Ｒ１３、及びＲ２１乃至Ｒ２７、及びＲ４１乃至Ｒ４５は水素原子または炭素数が１乃至４のアルキル基または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【請求項４】
一般式（Ｇ４）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体。
【化４】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１またはＱ２で表される置換基であり、
Ａｒ２およびＡｒ３は環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
Ｒ１３は水素原子または炭素数が１乃至４のアルキル基または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【請求項５】
一般式（Ｇ５）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体。
【化５】
（式中、Ｑは一般式Ｑ１−１またはＱ２−１で表される置換基であり、
Ｒ１３、及びＲ５１乃至Ｒ５５、及びＲ６１乃至Ｒ６５は水素原子または炭素数が１乃至４のアルキル基または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【請求項６】
一般式（Ｇ６）で表されるヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体。
【化６】
（式中、Ｑは構造式Ｑ１−２またはＱ２−２で表される置換基であり、
Ｒ１３は水素原子または炭素数が１乃至４のアルキル基または環を形成する炭素数が６乃至１０のアリール基であって、前記アリール基は置換基を有していても良く、
α位の炭素とβ位の炭素が直接結合してカルバゾール環を形成してもよい。）
【請求項７】
請求項１乃至６記載のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体を一対の電極間に有する発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至６記載のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体と発光物質を含む発光層を一対の電極間に有する発光素子。
【請求項９】
請求項１乃至６記載のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体と燐光を発する物質を含む発光層を一対の電極間に有する発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至６記載のヘテロ芳香環を有するカルバゾール誘導体と発光物質を含む発光層を一対の電極間に有する発光素子を用いた発光装置および電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１０−２４１８０１（Ｐ２０１０−２４１８０１Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６０１７１（Ｐ２０１０−６０１７１）
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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