ビピリジル基を有するアントラセンまたはナフタレン誘導体化合物および有機電界発光素子
【課題】発光素子の寿命および駆動電圧が優れた有機電界発光素子を提供する。
【解決手段】置換されていてもよい２，２’−ビピリジン−５−イル基を有するアントラセンまたはナフタレン誘導体化合物を電子輸送材料として用いて、有機電界発光素子を製造する。
【解決手段】置換されていてもよい２，２’−ビピリジン−５−イル基を有するアントラセンまたはナフタレン誘導体化合物を電子輸送材料として用いて、有機電界発光素子を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビピリジル基を有するアントラセンまたはナフタレン誘導体化合物並びにこれを用いた電子輸送材料、有機電界発光素子、表示装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電界発光する発光素子を用いた表示装置は、小電力化や薄型化が可能なことから、種々研究され、さらに、有機材料から成る有機電界発光素子は、軽量化や大型化が容易なことから活発に検討されてきた。特に、光の三原色の一つである青色をはじめとする発光特性を有する有機材料の開発、および正孔、電子などの電荷輸送能（半導体や超電導体となる可能性を有する）を備えた有機材料の開発については、高分子化合物、低分子化合物を問わずこれまで活発に研究されてきた。
【０００３】
例えば、アントラセンの中心骨格にピリジル基などのアリール・ヘテロアリール基が置換した化合物を用いた有機電界発光素子が報告されている（特開２００３−１４６９５１号公報；特許文献１、特開２００５−１７０９１１号公報；特許文献２、国際公開第２００７／０８６５５２パンフレット；特許文献３）。
【０００４】
また、中心骨格をビアントラセン、ビナフタレンまたはナフタレンとアントラセンとの結合体とした化合物が有機電界発光素子用の材料（例えば電子輸送層や電子注入層の材料；電子輸送材料）として用いられることが報告されている（特開平８−１２６００号公報；特許文献４、特開２００３−１２３９８３号公報；特許文献５、特開平１１−２９７４７３号公報；特許文献６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１４６９５１号公報
【特許文献２】特開２００５−１７０９１１号公報
【特許文献３】国際公開第２００７／０８６５５２パンフレット
【特許文献４】特開平８−１２６００号公報
【特許文献５】特開２００３−１２３９８３号公報
【特許文献６】特開平１１−２９７４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、アントラセンの中心骨格にアリール基やヘテロアリール基が置換した化合物や中心骨格としてビアントラセン、ビナフタレンまたはナフタレンとアントラセンとの結合体を用いた化合物はいくつか知られているが、これらの公知の材料は、電子輸送材料に一般的に求められる、素子寿命を長くすること、発光素子の駆動電圧を低下させることなどの特性を、十分にかつバランスよく満たすものではない。このような状況において、発光素子の寿命および駆動電圧が優れた電子輸送材料の開発が望まれている。特に、青色の発光素子は、赤色や緑色の発光素子と比較して優れた特性の電子輸送材料が得られておらず、青色の発光素子の特性向上に好適な電子輸送材料の開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討した結果、電子輸送材料として下記式（１）で表される化合物を含有する有機層を備えた有機電界発光素子とすることにより、特に素子の寿命において優れ、駆動電圧とのバランスも優れた有機電界発光素子が得られることを見出し、本発明を完成させた。
【０００８】
［１］ 下記式（１）で表される化合物。
【化１】
上記式（１）中、
Ｘは、それぞれ独立して、下記式（Ｘ−１）〜式（Ｘ−５）で表される基からなる群から選択される１つであり、式中、Ｒ1は、それぞれ独立して、水素、置換されていてもよい炭素数１〜１２のアルキル、または、置換されていてもよい炭素数３〜１２のシクロアルキルであり、
【化２】
Ｙは、それぞれ独立して、下記式（Ｙ）で表される基であり、式中、Ｒ2は、それぞれ独立して、水素、置換されていてもよい炭素数１〜１２のアルキル、または、置換されていてもよい炭素数３〜１２のシクロアルキルである。
【化３】
【０００９】
［２］ 上記式（Ｘ−１）〜式（Ｘ−５）中のＲ1がすべて水素である、上記［１］に記載の化合物。
【００１０】
［３］ 上記式（１）中の２つのＸが共に上記式（Ｘ−１）で表される基であり、かつ式中のＲ1がすべて水素である、上記［１］に記載の化合物。
【００１１】
［４］ 上記式（１）中の２つのＸが共に上記式（Ｘ−４）で表される基であり、かつ式中のＲ1がすべて水素である、上記［１］に記載の化合物。
【００１２】
［５］ 上記式（Ｙ）中のＲ2が、それぞれ独立して、水素、または、炭素数１〜６のアルキルである、上記［２］〜［４］のいずれかに記載の化合物。
【００１３】
［６］ 上記式（Ｙ）中のＲ2がすべて水素である、上記［２］〜［４］のいずれかに記載の化合物。
【００１４】
［７］ 下記式（１−１）、または、式（１−１１）で表される、上記［１］に記載の化合物。
【化４】
【００１５】
［８］ 上記［１］〜［７］のいずれかに記載の化合物を含有する電子輸送材料。
【００１６】
［９］ 陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置される発光層と、前記陰極と該発光層との間に配置され、上記［８］に記載の電子輸送材料を含有する電子輸送層および／または電子注入層とを有する有機電界発光素子。
【００１７】
［１０］ 前記電子輸送層および／または電子注入層が、さらに、キノリノール系金属錯体、ビピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体およびボラン誘導体からなる群から選択される少なくとも１つを含有する、上記［９］に記載の有機電界発光素子。
【００１８】
［１１］ 前記電子輸送層および／または電子注入層が、さらに、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体および希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも１つを含有する、上記［１０］に記載の有機電界発光素子。
【００１９】
［１２］ 上記［８］〜［１１］のいずれかに記載の有機電界発光素子を備えた表示装置。
【００２０】
［１３］ 上記［８］〜［１１］のいずれかに記載の有機電界発光素子を備えた照明装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の好ましい態様によれば、特に発光素子の寿命において優れた有機電界発光素子を得ることができる。また、本発明の他の好ましい態様によれば、優れた素子寿命を実現するだけでなく、駆動電圧とのバランスも優れたものとすることができる。また、本発明の好ましい電子輸送材料は、特に青色の発光素子に好適であり、この電子輸送材料によれば、赤色や緑色の発光素子に匹敵する素子寿命を有する青色の発光素子を製造することができる。さらに、この有機電界発光素子を用いることにより、フルカラー表示などの高性能のディスプレイ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係る有機電界発光素子を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
１．式（１）で表される化合物
本発明のビピリジル基を有するアントラセンまたはナフタレン誘導体化合物について詳細に説明する。本発明のアントラセンまたはナフタレン誘導体化合物は、上記式（１）「Ｙ−Ｘ−Ｘ−Ｙ」で表される化合物である。
【００２４】
上記式（１）中の２つのＸは、それぞれ独立して、上記式（Ｘ−１）〜式（Ｘ−５）で表される基からなる群から選択される１つであり、２つのＸは共に上記式（Ｘ−１）〜式（Ｘ−３）で表されるアントラセンジイルであってもよいし、共に上記式（Ｘ−４）〜式（Ｘ−５）で表されるナフタレンジイルであってもよいし、また、一方のＸがアントラセンジイルで他方のＸがナフタレンジイルであってもよい。本発明の化合物は、アントラセン構造およびナフタレン構造からなる群から選択される構造を２つ有することを特徴の１つとする。好ましくは、２つのＸは共にアントラセンジイルであるか、共にナフタレンジイルであり、より好ましくは、２つのＸは共に上記式（Ｘ−１）で表されるアントラセンジイルであるか、共に上記式（Ｘ−４）で表されるナフタレンジイルである。
【００２５】
上記式（１）中の２つのＹは、それぞれ独立して、上記式（Ｙ）で表される置換されていてもよい２，２’−ビピリジン−５−イル基である。本発明の化合物は、２，２’−ビピリジンを５−イルの結合形態でアントラセンまたはナフタレンに結合させたことを特徴の１つとする。
【００２６】
ＸにおけるＲ1は、それぞれ独立して、水素、置換されていてもよい炭素数１〜１２のアルキル、または置換されていてもよい炭素数３〜１２のシクロアルキルの中から適宜選択することができる。それぞれのＲ1は同じであっても異なっていてもよい。
【００２７】
Ｒ1における「置換されていてもよい炭素数１〜１２のアルキル」については、「炭素数１〜１２のアルキル」は直鎖および分枝鎖のいずれでもよい。すなわち、炭素数１〜１２の直鎖アルキルまたは炭素数３〜１２の分枝鎖アルキルである。この中でも、炭素数１〜６のアルキル（炭素数３〜６の分枝鎖アルキル）が好ましい。より好ましくは炭素数１〜４のアルキル（炭素数３〜４の分枝鎖アルキル）である。
【００２８】
「炭素数１〜１２のアルキル」の具体例としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｔ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、１−メチルペンチル、４−メチル−２−ペンチル、３，３−ジメチルブチル、２−エチルブチル、ｎ−ヘプチル、１−メチルヘキシル、ｎ−オクチル、ｔ−オクチル、１−メチルヘプチル、２−エチルヘキシル、２−プロピルペンチル、ｎ−ノニル、２，２−ジメチルヘプチル、２，６−ジメチル−４−ヘプチル、３，５，５−トリメチルヘキシル、ｎ−デシル、ｎ−ウンデシル、１−メチルデシルまたはｎ−ドデシルなどがあげられる。
【００２９】
Ｒ1における「置換されていてもよい炭素数３〜１２のシクロアルキル」については、「炭素数３〜１２のシクロアルキル」は、好ましくは炭素数６〜１０のシクロアルキルであり、より好ましくは炭素数６〜８のシクロアルキルであり、さらに好ましくは炭素数６のシクロアルキルである。
【００３０】
「炭素数３〜１２のシクロアルキル」の具体例としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロペンチル、シクロヘプチル、メチルシクロヘキシル、シクロオクチルまたはジメチルシクロヘキシルなどがあげられる。
【００３１】
ＹにおけるＲ2は、それぞれ独立して、水素、置換されていてもよい炭素数１〜１２のアルキル、または置換されていてもよい炭素数３〜１２のシクロアルキルの中から適宜選択することができる。それぞれのＲ2は同じであっても異なっていてもよい。
【００３２】
Ｒ2における「炭素数１〜１２のアルキル」や「炭素数３〜１２のシクロアルキル」については、それぞれ、Ｒ1における「アルキル」の欄および「シクロアルキル」の欄で説明したものと同様のものがあげられる。
【００３３】
Ｒ1およびＲ2は置換されていてもよく、Ｒ1およびＲ2における「置換基」としては、アルキル、シクロアルキルまたはアリールがあげられる。アルキルまたはシクロアルキルの中で好ましいものとしては、それぞれ、Ｒ1における「アルキル」の欄および「シクロアルキル」の欄で説明したものと同様のものがあげられる。
【００３４】
また、「置換基」のアリールとしては、炭素数６〜２０のアリールがあげられ、好ましくは炭素数６〜１５のアリールであり、より好ましくは炭素数６〜１０のアリールである。
「炭素数６〜２０のアリール」の具体例としては、単環系アリールであるフェニル、（ｏ−，ｍ−，ｐ−）トリル、（２，３−，２，４−，２，５−，２，６−，３，４−，３，５−）キシリル、メシチル（２，４，６−トリメチルフェニル）、（ｏ−，ｍ−，ｐ−）クメニル、二環系アリールである（２−，３−，４−）ビフェニリル、縮合二環系アリールである（１−，２−）ナフチル、三環系アリールであるテルフェニリル（ｍ−テルフェニル−２’−イル、ｍ−テルフェニル−４’−イル、ｍ−テルフェニル−５’−イル、ｏ−テルフェニル−３’−イル、ｏ−テルフェニル−４’−イル、ｐ−テルフェニル−２’−イル、ｍ−テルフェニル−２−イル、ｍ−テルフェニル−３−イル、ｍ−テルフェニル−４−イル、ｏ−テルフェニル−２−イル、ｏ−テルフェニル−３−イル、ｏ−テルフェニル−４−イル、ｐ−テルフェニル−２−イル、ｐ−テルフェニル−３−イル、ｐ−テルフェニル−４−イル）、縮合三環系アリールである、アントラセン−（１−，２−，９−）イル、アセナフチレン−（１−，３−，４−，５−）イル、フルオレン−（１−，２−，３−，４−，９−）イル、フェナレン−（１−，２−）イル、（１−，２−，３−，４−，９−）フェナントリル、縮合四環系アリールであるトリフェニレン−（１−，２−）イル、ピレン−（１−，２−，４−）イル、テトラセン−（１−，２−，５−）イル、縮合五環系アリールであるペリレン−（１−，２−，３−）イルなどがあげられる。
【００３５】
Ｒ1およびＲ2には「置換基」がないのが好ましいが、置換基を有する場合には、具体的には、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｔ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、ｔ−オクチル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、ｎ−ウンデシル、ｎ−ドデシルなどのアルキル；シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどのシクロアルキル；フェニル、ビフェニリル、ナフチル、テルフェニリル、フェナントリルなどのアリールなどがあげられる。置換基の数は、例えば、最大置換可能な数であり、好ましくは１〜３個、より好ましくは１〜２個、更に好ましくは１個である。
【００３６】
上記式（１）で表される化合物の具体例としては、例えば、下記式（１−１）〜式（１−２１）で表される化合物があげられる。下記化合物の中でも、特に、上記式（１−１）、式（１−５）、式（１−１１）、式（１−１２）、式（１−１３）、式（１−１４）、式（１−１５）、式（１−２０）または式（１−２１）で表される化合物が好ましい。さらに、下記式（１−１）または式（１−１１）で表される化合物がより好ましい。
【００３７】
【化５】
【００３８】
【化６】
【００３９】
２．式（１）で表される化合物の製造方法
次に、本発明の化合物の製造方法について説明する。本発明の化合物は、基本的には、公知の化合物を用いて、公知の合成法、例えば鈴木カップリング反応や根岸カップリング反応（例えば、「Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions - Second, Completely Revised and Enlarged Edition」などに記載）を利用して合成することができる。また、両反応を組み合わせても合成することができる。上記式（１）で表される化合物を、鈴木カップリング反応または根岸カップリング反応で合成するスキームを以下に例示する。
【００４０】
＜式（１）で表される化合物の合成方法（その１）＞
上記式（１）中のＸが、共に上記式（Ｘ−１）で表される基または共に上記式（Ｘ−４）で表される基、すなわち、上記式（１−１）または式（１−１１）で表される化合物は以下の方法により合成することができる。
まず、上記式（Ｙ）で表される基に対応する、５−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）−２，２’−ビピリジン誘導体の合成法について説明する。
【００４１】
まず下記反応式（１）でピリジン誘導体の塩化亜鉛錯体を合成し、次に下記反応式（２）でピリジン誘導体の塩化亜鉛錯体と２，５−ジブロモピリジンとを反応させることにより、５−ブロモ−２，２’−ビピリジン誘導体を合成することができる。
【００４２】
【化７】
【００４３】
なお、ピリジン構造に結合するＲ2は、上記式（Ｙ）中のＲ2に相当する。また、反応式（１）中の「ＲＬｉ」や「ＲＭｇＸ」において、Ｒは直鎖または分岐のアルキルを表すが、好ましくは炭素数１〜４の直鎖または炭素数３〜４の分岐アルキルであり、Ｘはハロゲンである。反応式（１）中の「ＺｎＣｌ2・ＴＭＥＤＡ」は塩化亜鉛のテトラメチルエチレンジアミン錯体である。
【００４４】
次に、下記反応式（３）に示すように、上述するようにして合成した５−ブロモ−２，２’−ビピリジン誘導体を有機リチウム試薬を用いてリチオ化するか、マグネシウムや有機マグネシウム試薬を用いてグリニャール試薬とし、ビス（ピナコラート）ジボロンまたは４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロランと反応させることにより、上記式（Ｙ）で表される基に対応する、５−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）−２，２’−ビピリジン誘導体を合成することができる。
【００４５】
【化８】
【００４６】
なお、反応式（３）中の「ＲＬｉ」や「ＲＭｇＸ」において、Ｒは直鎖または分岐のアルキルを表すが、好ましくは炭素数１〜４の直鎖または炭素数３〜４の分岐アルキルであり、Ｘはハロゲンである。
【００４７】
また、下記反応式（４）に示すように、５−ブロモ−２，２’−ビピリジン誘導体とビス（ピナコラート）ジボロンまたは４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロランとをパラジウム触媒と塩基を用いてカップリング反応させることによっても、５−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）−２，２’−ビピリジン誘導体を合成することができる。
【００４８】
【化９】
【００４９】
上記反応式（３）および反応式（４）では、原料として５−ブロモ−２，２’−ビピリジン誘導体を用いた５−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）−２，２’−ビピリジン誘導体の合成法を例示したが、原料である臭化物の代わりに、塩化物、ヨウ化物またはトリフラートを用いても、同様に合成することができる。
【００５０】
最後に、下記反応式（５）に示すように、上述するようにして合成した５−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）−２，２’−ビピリジン誘導体に、１／２倍モルの「Ｂｒ−Ｘ−Ｘ−Ｂｒ」または「ＴｆＯ−Ｘ−Ｘ−ＯＴｆ」をパラジウム触媒と塩基の存在下で反応（鈴木カップリング反応）させることにより、上記式（１−１）または式（１−１１）で表される化合物を合成することができる。なお、反応式（５）中のＸは、共に上記式（Ｘ−１）で表される基または共に上記式（Ｘ−４）で表される基である。
【００５１】
【化１０】
【００５２】
なお、「Ｂｒ−Ｘ−Ｘ−Ｂｒ」（Ｘは共に上記式（Ｘ−１）で表される基）で表される化合物は、和光純薬工業株式会社により市販されている。また、「Ｂｒ−Ｘ−Ｘ−Ｂｒ」（Ｘは共に上記式（Ｘ−４）で表される基）で表される化合物は、文献「Thin Solid Films, 515, 7726-7731 (2007)」に記載された、ビナフタレンを原料として臭素／ジクロロメタンを反応する方法により合成することができる。さらに、「ＴｆＯ−Ｘ−Ｘ−ＯＴｆ」（Ｘは共に上記式（Ｘ−４）で表される基）で表される化合物は、文献「Makromol. Chem. 185, 1915-1920 (1984)」に記載の方法により塩化鉄を用いて１−ナフトールを二量化することでビナフタレン−４，４’−ジオールを合成し、さらに文献「Polymer Bulletin 29, 271-276 (1992)」に記載の方法によりビナフタレン−４，４’−ジオールをトリフラート化して合成することができる。
【００５３】
また、下記反応式（６）に示すように、「−Ｘ−Ｘ−」のボロン酸またはボロン酸エステル類に２倍モルの５−ブロモ−２，２’−ビピリジン誘導体をパラジウム触媒と塩基の存在下で反応（鈴木カップリング反応）させても、上記式（１−１）または式（１−１１）で表される化合物を合成することができる。なお、反応式（６）中のＸは、共に上記式（Ｘ−１）で表される基または共に上記式（Ｘ−４）で表される基である。
【００５４】
【化１１】
【００５５】
なお、「−Ｘ−Ｘ−」のボロン酸エステル類は、「Ｂｒ−Ｘ−Ｘ−Ｂｒ」または「ＴｆＯ−Ｘ−Ｘ−ＯＴｆ」から上記反応式（３）または反応式（４）に準じた方法で合成することができ、「−Ｘ−Ｘ−」のボロン酸は下記反応式（７）の方法で合成することができる。
【００５６】
【化１２】
【００５７】
なお、反応式（７）中の「ＲＬｉ」や「ＲＭｇＸ」において、Ｒは直鎖または分岐のアルキルを表すが、好ましくは炭素数１〜４の直鎖または炭素数３〜４の分岐アルキルであり、Ｘはハロゲンである。また、その他のＸは、共に上記式（Ｘ−１）で表される基または共に上記式（Ｘ−４）で表される基である。
【００５８】
鈴木カップリング反応で用いられるパラジウム触媒の具体例としては、Ｐｄ（ＰＰｈ3）4、ＰｄＣｌ2（ＰＰｈ3）2、Ｐｄ（ＯＡｃ）2、トリス（ジベンジリデンアセトン）二パラジウム（０）、トリス（ジベンジリデンアセトン）二パラジウム（０）クロロホルム錯体、またはビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）があげられる。
【００５９】
また、反応を促進させるため、場合によりこれらのパラジウム化合物にホスフィン化合物を加えてもよい。そのホスフィン化合物の具体例としては、トリ（ｔ−ブチル）ホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、１−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノメチル）−２−（ジｔ−ブチルホスフィノ）フェロセン、１−（Ｎ，Ｎ−ジブチルアミノメチル）−２−（ジｔ−ブチルホスフィノ）フェロセン、１−（メトキシメチル）−２−（ジｔ−ブチルホスフィノ）フェロセン、１，１’−ビス（ジｔ−ブチルホスフィノ）フェロセン、２，２’−ビス（ジｔ−ブチルホスフィノ）−１，１’−ビナフチル、２−メトキシ−２’−（ジｔ−ブチルホスフィノ）−１，１’−ビナフチル、または２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニルがあげられる。
【００６０】
反応で用いられる塩基の具体例としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、ナトリウムエトキシド、ナトリウムｔ−ブトキシド、酢酸ナトリウム、リン酸三カリウム、またはフッ化カリウムがあげられる。
【００６１】
また、反応で用いられる溶媒の具体例としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、１，２，４−トリメチルベンゼン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ｔ−ブチルメチルエーテル、１，４−ジオキサン、メタノール、エタノール、シクロペンチルメチルエーテルまたはイソプロピルアルコールがあげられる。これらの溶媒は適宜選択でき、単独で用いてもよく、混合溶媒として用いてもよい。
【００６２】
＜一般式（１）で表される化合物の合成方法（その２）＞
上記式（１）中のＸが、共に上記式（Ｘ−１）で表される基または共に上記式（Ｘ−４）で表される基、すなわち、上記式（１−１）または式（１−１１）で表される化合物は以下の方法によっても合成することができる。
まず、上記式（Ｙ）で表される基に対応する、２，２’−ビピリジン−５−亜鉛錯体誘導体の合成法について説明する。
【００６３】
まず下記反応式（８）に示すように、５−ブロモ−２，２’−ビピリジン誘導体を、有機リチウム試薬を用いてリチオ化するか、マグネシウムや有機マグネシウム試薬を用いてグリニャール試薬とし、塩化亜鉛や塩化亜鉛テトラメチルエチレンジアミン錯体（ＺｎＣｌ2・ＴＭＥＤＡ）と反応させることにより、式（Ｙ）で表される基に対応する２，２’−ビピリジン−５−亜鉛錯体誘導体を合成することができる。
【００６４】
【化１３】
【００６５】
なお、ピリジン構造に結合するＲ2は、上記式（Ｙ）中のＲ2に相当する。また、反応式（８）中の「ＲＬｉ」や「ＲＭｇＸ」において、Ｒは直鎖または分岐のアルキルを表すが、好ましくは炭素数１〜４の直鎖または炭素数３〜４の分岐アルキルであり、Ｘはハロゲンである。なお、５−ブロモ−２，２’−ビピリジン誘導体のような臭化物の代わりに、塩化物またはヨウ化物を用いても、同様に合成することができる。
【００６６】
最後に、下記反応式（９）に示すように、上述するようにして合成した２，２’−ビピリジン−５−亜鉛錯体誘導体に、１／２倍モルの「Ｂｒ−Ｘ−Ｘ−Ｂｒ」または「ＴｆＯ−Ｘ−Ｘ−ＯＴｆ」をパラジウム触媒の存在下で反応（根岸カップリング反応）させることにより、上記式（１−１）または式（１−１１）で表される化合物を合成することができる。なお、反応式（９）中のＸは、共に上記式（Ｘ−１）で表される基または共に上記式（Ｘ−４）で表される基である。
【００６７】
【化１４】
【００６８】
また、下記反応式（１０）に示すように、「−Ｘ−Ｘ−」の亜鉛錯体に２倍モルの５−ブロモ−２，２’−ビピリジン誘導体をパラジウム触媒の存在下で反応（根岸カップリング反応）させても、上記式（１−１）または式（１−１１）で表される化合物を合成することができる。なお、反応式（１０）中のＸは、共に上記式（Ｘ−１）で表される基または共に上記式（Ｘ−４）で表される基である。
【００６９】
【化１５】
【００７０】
根岸カップリング反応で用いられるパラジウム触媒の具体例としては、Ｐｄ（ＰＰｈ3）4、ＰｄＣｌ2（ＰＰｈ3）2、Ｐｄ（ＯＡｃ）2、トリス（ジベンジリデンアセトン）二パラジウム（０）、トリス（ジベンジリデンアセトン）二パラジウム（０）クロロホルム錯体、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）、ビス（トリｔ−ブチルホスフィノ）パラジウム（０）、または（１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン）ジクロロパラジウム（ＩＩ）があげられる。
【００７１】
また、反応で用いられる溶媒の具体例としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、１，２，４−トリメチルベンゼン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ｔ−ブチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテルまたは１，４−ジオキサンがあげられる。これらの溶媒は適宜選択でき、単独で用いてもよく、混合溶媒として用いてもよい。
【００７２】
＜式（１）で表される化合物の合成方法（その３）＞
上記式（１−３）〜式（１−５）、式（１−７）〜式（１−２１）で表される化合物は、以下に説明するように、まずアントラセンまたはナフタレンに臭素やボロン酸（エステル）などの１つの活性基と１つのビピリジル基とが結合した種々の前駆体を合成した後、適当な前駆体同士をカップリングすることにより合成することができる。
【００７３】
上記式（Ｘ−１）で表される基に対応する前駆体は、鈴木カップリングまたは根岸カップリングにより、市販の９，１０−ジロモアントラセンに等モルの２,２'−ビピリジン−５−イルボロン酸（エステル）または２，２’−ビピリジン−５−亜鉛錯体を反応させて合成することができる。
【００７４】
また、上記式（Ｘ−３）で表される基に対応する前駆体は、上述する式（Ｘ−１）で表される基に対応する前駆体の合成方法において、９，１０−ジロモアントラセンの代わりに市販の１，５−ジブロモアントラセンを原料として合成することができる。
【００７５】
また、上記式（Ｘ−４）で表される基に対応する前駆体は、上述する式（Ｘ−１）で表される基に対応する前駆体の合成方法において、９，１０−ジロモアントラセンの代わりに１，４−ジブロモナフタレンを原料として合成することができる。
【００７６】
また、上記式（Ｘ−５）で表される基に対応する前駆体は、上述する式（Ｘ−１）で表される基に対応する前駆体の合成方法において、９，１０−ジロモアントラセンの代わりに１，５−ジブロモナフタレンを原料として合成することができる。なお、１，５−ジブロモナフタレンは、１，４−ジブロモナフタレンの合成時に相当量副生するので、定法を用いて両者を単離することにより得られる。
【００７７】
また、上記式（Ｘ−２）で表される基に対応する前駆体は、アントラセンの１位にビピリジル基が結合し、１０位に活性基が結合した前駆体（ａ）と、アントラセンの１位に活性基が結合し、１０位にビピリジル基が結合した前駆体（ｂ）との２種類になる。
【００７８】
上記式（Ｘ−２）で表される基に対応する前駆体のうちの前駆体（ａ）は、鈴木カップリングまたは根岸カップリングにより、市販の１−ブロモアントラセンと２,２'−ビピリジン−５−イルボロン酸（エステル）または２，２’−ビピリジン−５−亜鉛錯体とをカップリングさせた後、得られたアントラセン誘導体を適当な臭素化剤を用いて臭素化し、カラムクロマトグラフィーなどの定法を用いて単離することができる。
【００７９】
上記式（Ｘ−２）で表される基に対応する前駆体のうちの前駆体（ｂ）は、１−クロロアントラセンを適当な臭素化剤を用いて臭素化し、カラムクロマトグラフィーなどの定法を用いて１−クロロ−１０−ブロモアントラセンを単離した後、得られた１−クロロ−１０−ブロモアントラセンの１０位に、鈴木カップリングまたは根岸カップリングを用いて、等モルの２,２'−ビピリジン−５−イルボロン酸（エステル）または２，２’−ビピリジン−５−亜鉛錯体を反応させることにより得られる。
【００８０】
最後に、上記種々の前駆体の中から適当な２つを選択し、一方の前駆体の活性基をボロン酸（エステル）または塩化亜鉛錯体に変換した後、残りの前駆体とカップリングすることにより、上記式（１−３）〜式（１−５）、式（１−７）〜式（１−２１）で表される化合物を合成することができる。この合成方法（その３）は、目的化合物が９，９’−ビアントラセン誘導体以外の化合物について好適に用いられる。
【００８１】
＜式（１）で表される化合物の合成方法（その４）＞
上記式（１−６）〜式（１−８）、式（１−１４）、式（１−１５）で表される化合物は以下の方法により合成することができる。
【００８２】
まず、１０−ブロモ−１−（２，２’−ビピリジン−５−イル）アントラセン（上記前駆体（ａ））および金属マグネシウムからグリニャール試薬を合成し、このグリニャール試薬をアントロン（９，１０−ジヒドロアントラセン−９−オン）と反応させる。次に、この反応物をヨウ化水素、続いてＳｎＣｌ2−ＨＣｌで処理することにより４−（２，２’−ビピリジン−５−イル）ビアントラセンを合成する。さらに、この化合物の１０’位を適当な臭素化剤を用いて臭素化し、次いで鈴木カップリング反応または根岸カップリング反応を用いて２,２'−ビピリジン−５−イルボロン酸（エステル）または２，２’−ビピリジン−５−亜鉛錯体を反応させることにより、上記式（１−６）で表される化合物を合成することができる。
【００８３】
また、上記式（１−７）、式（１−８）、式（１−１４）、式（１−１５）で表される化合物については、上記前駆体（ａ）の代わりに、それぞれ上記前駆体（ｂ）、上記式（Ｘ−３）で表される基に対応する前駆体、上記式（Ｘ−４）で表される基に対応する前駆体、上記式（Ｘ−５）で表される基に対応する前駆体を用いることで、合成することができる。
【００８４】
この合成方法（その４）は、目的化合物における一方の「−Ｘ−」がアントラセン−９，１０−ジイルであり、その１０位に２，２’−ビピリジン−５−イルが連結する場合を選んで用いられる。この方法は、前記の製法では合成できない、目的化合物が９，９’−ビアントラセン誘導体である場合に特に好適に用いられる。
【００８５】
＜式（１）で表される化合物の合成方法（その５）＞
上記式（１−２）で表される化合物は以下の方法により合成することができる。
【００８６】
まず、ビアントロン（１０−（１０−オキソ−９，１０−ジヒドロアントラセン−９−イリデン）−９，１０−ジヒドロアントラセン−９−オン）の４位と４’位を適当な臭素化剤を用いて臭素化する。実際には他位が臭素化した化合物が相当量副生するが、これらをカラムクロマトグラフィーなどの公知の精製法を用いて除去することにより、４，４’−ジブロモビアントロンを合成することができる。次に、鈴木カップリングまたは根岸カップリングを用いて、４，４’−ジブロモビアントロンと２倍モルの２,２'−ビピリジン−５−イルのボロン酸（エステル）または２，２’−ビピリジン−５−亜鉛錯体とを反応させ、さらに定法に従ってカルボニルを還元することにより、上記式（１−２）で表される化合物を合成することができる。
【００８７】
３．有機電界発光素子
本発明に係るビピリジル基を有するアントラセンまたはナフタレン誘導体化合物は、例えば、有機電界発光素子の材料として用いることができる。以下に、本実施形態に係る有機電界発光素子について図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る有機電界発光素子を示す概略断面図である。
【００８８】
＜有機電界発光素子の構造＞
図１に示された有機電界発光素子１００は、基板１０１と、基板１０１上に設けられた陽極１０２と、陽極１０２の上に設けられた正孔注入層１０３と、正孔注入層１０３の上に設けられた正孔輸送層１０４と、正孔輸送層１０４の上に設けられた発光層１０５と、発光層１０５の上に設けられた電子輸送層１０６と、電子輸送層１０６の上に設けられた電子注入層１０７と、電子注入層１０７の上に設けられた陰極１０８とを有する。
【００８９】
なお、有機電界発光素子１００は、作製順序を逆にして、例えば、基板１０１と、基板１０１上に設けられた陰極１０８と、陰極１０８の上に設けられた電子注入層１０７と、電子注入層１０７の上に設けられた電子輸送層１０６と、電子輸送層１０６の上に設けられた発光層１０５と、発光層１０５の上に設けられた正孔輸送層１０４と、正孔輸送層１０４の上に設けられた正孔注入層１０３と、正孔注入層１０３の上に設けられた陽極１０２とを有する構成としてもよい。
【００９０】
上記各層すべてがなくてはならないわけではなく、最小構成単位を陽極１０２と発光層１０５と電子輸送層１０６および／または電子注入層１０７と陰極１０８とからなる構成として、正孔注入層１０３および正孔輸送層１０４は任意に設けられる層である。また、上記各層は、それぞれ単一層からなってもよいし、複数層からなってもよい。
【００９１】
有機電界発光素子を構成する層の態様としては、上述する「基板／陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極」の構成態様の他に、「基板／陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極」、「基板／陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極」、「基板／陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極」、「基板／陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極」、「基板／陽極／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極」、「基板／陽極／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極」、「基板／陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極」、「基板／陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極」、「基板／陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／陰極」、「基板／陽極／発光層／電子輸送層／陰極」、「基板／陽極／発光層／電子注入層／陰極」の構成態様であってもよい。
【００９２】
＜有機電界発光素子における基板＞
基板１０１は、有機電界発光素子１００の支持体となるものであり、通常、石英、ガラス、金属、プラスチックなどが用いられる。基板１０１は、目的に応じて板状、フィルム状、またはシート状に形成され、例えば、ガラス板、金属板、金属箔、プラスチックフィルム、プラスチックシートなどが用いられる。なかでも、ガラス板、およびポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂製の板が好ましい。ガラス基板であれば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスなどが用いられ、また、厚みも機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、例えば、０．２ｍｍ以上あればよい。厚さの上限値としては、例えば、２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましいが、ＳｉＯ2などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用することができる。また、基板１０１には、ガスバリア性を高めるために、少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜などのガスバリア膜を設けてもよく、特にガスバリア性が低い合成樹脂製の板、フィルムまたはシートを基板１０１として用いる場合にはガスバリア膜を設けるのが好ましい。
【００９３】
＜有機電界発光素子における陽極＞
陽極１０２は、発光層１０５へ正孔を注入する役割を果たすものである。なお、陽極１０２と発光層１０５との間に正孔注入層１０３および／または正孔輸送層１０４が設けられている場合には、これらを介して発光層１０５へ正孔を注入することになる。
【００９４】
陽極１０２を形成する材料としては、無機化合物および有機化合物があげられる。無機化合物としては、例えば、金属（アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、クロムなど）、金属酸化物（インジウムの酸化物、スズの酸化物、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）など）、ハロゲン化金属（ヨウ化銅など）、硫化銅、カーボンブラック、ＩＴＯガラスやネサガラスなどがあげられる。有機化合物としては、例えば、ポリ（３−メチルチオフェン）などのポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマーなどがあげられる。その他、有機電界発光素子の陽極として用いられている物質の中から適宜選択して用いることができる。
【００９５】
透明電極の抵抗は、発光素子の発光に十分な電流が供給できれば特に限定されないが、発光素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが望ましい。例えば、３００Ω／□以下のＩＴＯ基板であれば素子電極として機能するが、現在では１０Ω／□程度の基板の供給も可能になっていることから、例えば１００〜５Ω／□、好ましくは５０〜５Ω／□の低抵抗品を使用することが特に望ましい。ＩＴＯの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常１００〜３００ｎｍの間で用いられることが多い。
【００９６】
＜有機電界発光素子における正孔注入層、正孔輸送層＞
正孔注入層１０３は、陽極１０２から移動してくる正孔を、効率よく発光層１０５内または正孔輸送層１０４内に注入する役割を果たすものである。正孔輸送層１０４は、陽極１０２から注入された正孔または陽極１０２から正孔注入層１０３を介して注入された正孔を、効率よく発光層１０５に輸送する役割を果たすものである。正孔注入層１０３および正孔輸送層１０４は、それぞれ、正孔注入・輸送材料の一種または二種以上を積層、混合するか、正孔注入・輸送材料と高分子結着剤の混合物により形成される。また、正孔注入・輸送材料に塩化鉄（III）のような無機塩を添加して層を形成してもよい。
【００９７】
正孔注入・輸送性物質としては電界を与えられた電極間において正極からの正孔を効率よく注入・輸送することが必要で、正孔注入効率が高く、注入された正孔を効率よく輸送することが望ましい。そのためにはイオン化ポテンシャルが小さく、しかも正孔移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが好ましい。
【００９８】
正孔注入層１０３および正孔輸送層１０４を形成する材料としては、光導電材料において、正孔の電荷輸送材料として従来から慣用されている化合物、ｐ型半導体、有機電界発光素子の正孔注入層および正孔輸送層に使用されている公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。それらの具体例は、カルバゾール誘導体（Ｎ−フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾールなど）、ビス（Ｎ−アリルカルバゾール）またはビス（Ｎ−アルキルカルバゾール）などのビスカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体（芳香族第３級アミノ基を主鎖あるいは側鎖に持つポリマー、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミン、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミンなどのトリフェニルアミン誘導体、スターバーストアミン誘導体など、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体（無金属、銅フタロシアニンなど）、ピラゾリン誘導体、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体やチオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリシランなどである。ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが好ましいが、発光素子の作製に必要な薄膜を形成し、陽極から正孔が注入できて、さらに正孔を輸送できる化合物であれば特に限定されるものではない。
【００９９】
また、有機半導体の導電性は、そのドーピングにより、強い影響を受けることも知られている。このような有機半導体マトリックス物質は、電子供与性の良好な化合物、または電子受容性の良好な化合物から構成されている。電子供与物質のドーピングのために、テトラシアノキノンジメタン（ＴＣＮＱ）または２，３，５，６−テトラフルオロテトラシアノ−１，４−ベンゾキノンジメタン（Ｆ４ＴＣＮＱ）などの強い電子受容体が知られている（例えば、文献「M.Pfeiffer,A.Beyer,T.Fritz,K.Leo,Appl.Phys.Lett.,73(22),3202-3204(1998)」および文献「J.Blochwitz,M.Pheiffer,T.Fritz,K.Leo,Appl.Phys.Lett.,73（6）,729-731（1998）」を参照）。これらは、電子供与型ベース物質（正孔輸送物質）における電子移動プロセスによって、いわゆる正孔を生成する。正孔の数および移動度によって、ベース物質の伝導性が、かなり大きく変化する。正孔輸送特性を有するマトリックス物質としては、例えばベンジジン誘導体（ＴＰＤなど）またはスターバーストアミン誘導体（ＴＤＡＴＡなど）、あるいは、特定の金属フタロシアニン（特に、亜鉛フタロシアニンＺｎＰｃなど）が知られている（特開2005-167175号公報）。
【０１００】
＜有機電界発光素子における発光層＞
発光層１０５は、電界を与えられた電極間において、陽極１０２から注入された正孔と、陰極１０８から注入された電子とを再結合させることにより発光するものである。発光層１０５を形成する材料としては、正孔と電子との再結合によって励起されて発光する化合物（発光性化合物）であればよく、安定な薄膜形状を形成することができ、かつ、固体状態で強い発光（蛍光および／または燐光）効率を示す化合物であるのが好ましい。
【０１０１】
発光層は単一層でも複数層からなってもどちらでもよく、それぞれ発光材料（ホスト材料、ドーパント材料）により形成される。ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の組み合わせであっても、いずれでもよい。ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれであってもよい。ドーピング方法としては、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着してもよい。
【０１０２】
ホスト材料の使用量はホスト材料の種類によって異なり、そのホスト材料の特性に合わせて決めればよい。ホスト材料の使用量の目安は、好ましくは発光材料全体の５０〜９９．９９９重量％であり、より好ましくは８０〜９９．９５重量％であり、さらに好ましくは９０〜９９．９重量％である。
【０１０３】
ドーパント材料の使用量はドーパント材料の種類によって異なり、そのドーパント材料の特性に合わせて決めればよい。ドーパントの使用量の目安は、好ましくは発光材料全体の０．００１〜５０重量％であり、より好ましくは０．０５〜２０重量％であり、さらに好ましくは０．１〜１０重量％である。上記の範囲であれば、例えば、濃度消光現象を防止できるという点で好ましい。
【０１０４】
本実施形態に係る発光素子の発光材料は蛍光性であっても燐光性であってもどちらでもかまわない。
【０１０５】
ホスト材料としては、特に限定されるものではないが、以前から発光体として知られていたアントラセンやピレンなどの縮合環誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウムをはじめとする金属キレート化オキシノイド化合物、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ピロロピロール誘導体、フルオレン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、そして、ポリチオフェン誘導体が好適に用いられる。
【０１０６】
その他、ホスト材料としては、化学工業２００４年６月号１３頁、およびそれにあげられた参考文献などに記載された化合物などの中から適宜選択して用いることができる。
【０１０７】
また、ドーパント材料としては、特に限定されるものではなく、既知の化合物を用いることができ、所望の発光色に応じて様々な材料の中から選択することができる。具体的には、例えば、フェナンスレン、アントラセン、ピレン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン、ナフトピレン、ジベンゾピレン、ルブレン、およびクリセンなどの縮合環誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズトリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン誘導体、チオフェン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体（特開平１−２４５０８７号公報）、ビススチリルアリーレン誘導体（特開平２−２４７２７８号公報）、ジアザインダセン誘導体、フラン誘導体、ベンゾフラン誘導体、フェニルイソベンゾフラン、ジメシチルイソベンゾフラン、ジ（２−メチルフェニル）イソベンゾフラン、ジ（２−トリフルオロメチルフェニル）イソベンゾフラン、フェニルイソベンゾフランなどのイソベンゾフラン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、７−ジアルキルアミノクマリン誘導体、７−ピペリジノクマリン誘導体、７−ヒドロキシクマリン誘導体、７−メトキシクマリン誘導体、７−アセトキシクマリン誘導体、３−ベンズチアゾリルクマリン誘導体、３−ベンズイミダゾリルクマリン誘導体、３−ベンズオキサゾリルクマリン誘導体などのクマリン誘導体、ジシアノメチレンピラン誘導体、ジシアノメチレンチオピラン誘導体、ポリメチン誘導体、シアニン誘導体、オキソベンズアンスラセン誘導体、キサンテン誘導体、ローダミン誘導体、フルオレセイン誘導体、ピリリウム誘導体、カルボスチリル誘導体、アクリジン誘導体、オキサジン誘導体、フェニレンオキサイド誘導体、キナクリドン誘導体、キナゾリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、フロピリジン誘導体、１，２，５−チアジアゾロピレン誘導体、ピロメテン誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、スクアリリウム誘導体、ビオラントロン誘導体、フェナジン誘導体、アクリドン誘導体、デアザフラビン誘導体、フルオレン誘導体、およびベンゾフルオレン誘導体などがあげられる。
【０１０８】
発色光ごとに例示すると、青〜青緑色ドーパント材料としては、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、トリフェニレン、ペリレン、フルオレン、インデン、クリセンなどの芳香族炭化水素化合物やその誘導体、フラン、ピロール、チオフェン、シロール、９−シラフルオレン、９，９’−スピロビシラフルオレン、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、イミダゾピリジン、フェナントロリン、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピリジン、チオキサンテンなどの芳香族複素環化合物やその誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、クマリン誘導体、イミダゾール、チアゾール、チアジアゾール、カルバゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾールなどのアゾール誘導体およびその金属錯体、およびＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンに代表される芳香族アミン誘導体などがあげられる。
【０１０９】
また、緑〜黄色ドーパント材料としては、クマリン誘導体、フタルイミド誘導体、ナフタルイミド誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、シクロペンタジエン誘導体、アクリドン誘導体、キナクリドン誘導体、およびルブレンなどのナフタセン誘導体などがあげられ、さらに上記青〜青緑色ドーパント材料として例示した化合物に、アリール、ヘテロアリール、アリールビニル、アミノ、シアノなど長波長化を可能とする置換基を導入した化合物も好適な例としてあげられる。
【０１１０】
さらに、橙〜赤色ドーパント材料としては、ビス（ジイソプロピルフェニル）ペリレンテトラカルボン酸イミドなどのナフタルイミド誘導体、ペリノン誘導体、アセチルアセトンやベンゾイルアセトンとフェナントロリンなどを配位子とするＥｕ錯体などの希土類錯体、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピランやその類縁体、マグネシウムフタロシアニン、アルミニウムクロロフタロシアニンなどの金属フタロシアニン誘導体、ローダミン化合物、デアザフラビン誘導体、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体、フェノキサジン誘導体、オキサジン誘導体、キナゾリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、スクアリリウム誘導体、ビオラントロン誘導体、フェナジン誘導体、フェノキサゾン誘導体、およびチアジアゾロピレン誘導体などあげられ、さらに上記青〜青緑色、および緑〜黄色ドーパント材料として例示した化合物に、アリール、ヘテロアリール、アリールビニル、アミノ、シアノなど長波長化を可能とする置換基を導入した化合物も好適な例としてあげられる。さらに、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（III）に代表されるイリジウムや白金を中心金属とした燐光性金属錯体も好適な例としてあげられる。
【０１１１】
その他、ドーパントとしては、化学工業２００４年６月号１３頁、およびそれにあげられた参考文献などに記載された化合物などの中から適宜選択して用いることができる。
【０１１２】
上述するドーパント材料の中でも、特にペリレン誘導体、ボラン誘導体、アミン含有スチリル誘導体、芳香族アミン誘導体、クマリン誘導体、ピラン誘導体、イリジウム錯体または白金錯体が好ましい。
【０１１３】
ペリレン誘導体としては、例えば、３，１０−ビス（２，６−ジメチルフェニル）ペリレン、３，１０−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）ペリレン、３，１０−ジフェニルペリレン、３，４−ジフェニルペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン、３，４，９，１０−テトラフェニルペリレン、３−（１’−ピレニル）−８，１１−ジ（ｔ−ブチル）ペリレン、３−（９’−アントリル）−８，１１−ジ（ｔ−ブチル）ペリレン、３，３’−ビス（８，１１−ジ（ｔ−ブチル）ペリレニル）などがあげられる。
また、特開平11-97178号公報、特開2000-133457号公報、特開2000-26324号公報、特開2001-267079号公報、特開2001-267078号公報、特開2001-267076号公報、特開2000-34234号公報、特開2001-267075号公報、および特開2001-217077号公報などに記載されたペリレン誘導体を用いてもよい。
【０１１４】
ボラン誘導体としては、例えば、１，８−ジフェニル−１０−（ジメシチルボリル）アントラセン、９−フェニル−１０−（ジメシチルボリル）アントラセン、４−（９’−アントリル）ジメシチルボリルナフタレン、４−（１０’−フェニル−９’−アントリル）ジメシチルボリルナフタレン、９−（ジメシチルボリル）アントラセン、９−（４’−ビフェニリル）−１０−（ジメシチルボリル）アントラセン、９−（４’−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル）−１０−（ジメシチルボリル）アントラセンなどがあげられる。
また、国際公開第2000/40586号パンフレットなどに記載されたボラン誘導体を用いてもよい。
【０１１５】
アミン含有スチリル誘導体としては、例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（４−ビフェニリル）−４、４’−ジアミノスチルベン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（１−ナフチル）−４、４’−ジアミノスチルベン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（２−ナフチル）−４、４’−ジアミノスチルベン、Ｎ，Ｎ’−ジ（２−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４、４’−ジアミノスチルベン、Ｎ，Ｎ’−ジ（９−フェナントリル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４、４’−ジアミノスチルベン、４，４’−ビス[４”−ビス（ジフェニルアミノ）スチリル]−ビフェニル、１，４−ビス[４’−ビス（ジフェニルアミノ）スチリル]−ベンゼン、２，７−ビス[４’−ビス（ジフェニルアミノ）スチリル]−９，９−ジメチルフルオレン、４，４’−ビス（９−エチル−３−カルバゾビニレン）−ビフェニル、４，４’−ビス（９−フェニル−３−カルバゾビニレン）−ビフェニルなどがあげられる。 また、特開2003-347056号公報、および特開2001-307884号公報などに記載されたアミン含有スチリル誘導体を用いてもよい。
【０１１６】
芳香族アミン誘導体としては、例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラフェニルアントラセン−９，１０−ジアミン、９，１０−ビス（４−ジフェニルアミノ−フェニル）アントラセン、９，１０−ビス（４−ジ（１−ナフチルアミノ）フェニル）アントラセン、９，１０−ビス（４−ジ（２−ナフチルアミノ）フェニル）アントラセン、１０−ジ−ｐ−トリルアミノ−９−（４−ジ−ｐ−トリルアミノ−１−ナフチル）アントラセン、１０−ジフェニルアミノ−９−（４−ジフェニルアミノ−１−ナフチル）アントラセン、１０−ジフェニルアミノ−９−（６−ジフェニルアミノ−２−ナフチル）アントラセン、[４−（４−ジフェニルアミノ−フェニル）ナフタレン−１−イル]−ジフェニルアミン、[４−（４−ジフェニルアミノ−フェニル）ナフタレン−１−イル]−ジフェニルアミン、[６−（４−ジフェニルアミノ−フェニル）ナフタレン−２−イル]−ジフェニルアミン、４，４’−ビス[４−ジフェニルアミノナフタレン−１−イル]ビフェニル、４，４’−ビス[６−ジフェニルアミノナフタレン−２−イル]ビフェニル、４，４”−ビス[４−ジフェニルアミノナフタレン−１−イル]−ｐ−テルフェニル、４，４”−ビス[６−ジフェニルアミノナフタレン−２−イル]−ｐ−テルフェニルなどがあげられる。
また、特開2006-156888号公報などに記載された芳香族アミン誘導体を用いてもよい。
【０１１７】
クマリン誘導体としては、クマリン−６、クマリン−３３４などがあげられる。
また、特開2004-43646号公報、特開2001-76876号公報、および特開平6-298758号公報などに記載されたクマリン誘導体を用いてもよい。
【０１１８】
ピラン誘導体としては、下記のＤＣＭ、ＤＣＪＴＢなどがあげられる。
【化１６】
また、特開2005-126399号公報、特開2005-097283号公報、特開2002-234892号公報、特開2001-220577号公報、特開2001-081090号公報、および特開2001-052869号公報などに記載されたピラン誘導体を用いてもよい。
【０１１９】
イリジウム錯体としては、下記のＩｒ（ｐｐｙ）3などがあげられる。
【化１７】
また、特開2006-089398号公報、特開2006-080419号公報、特開2005-298483号公報、特開2005-097263号公報、および特開2004-111379号公報などに記載されたイリジウム錯体を用いてもよい。
【０１２０】
白金錯体としては、下記のＰｔＯＥＰなどがあげられる。
【化１８】
また、特開2006-190718号公報、特開2006-128634号公報、特開2006-093542号公報、特開2004-335122号公報、および特開2004-331508号公報などに記載された白金錯体を用いてもよい。
【０１２１】
＜有機電界発光素子における電子注入層、電子輸送層＞
電子注入層１０７は、陰極１０８から移動してくる電子を、効率よく発光層１０５内または電子輸送層１０６内に注入する役割を果たすものである。電子輸送層１０６は、陰極１０８から注入された電子、または陰極１０８から電子注入層１０７を介して注入された電子を、効率よく発光層１０５に輸送する役割を果たすものである。電子輸送層１０６および電子注入層１０７は、それぞれ、電子輸送・注入材料の一種または二種以上を積層、混合するか、電子輸送・注入材料と高分子結着剤の混合物により形成される。
【０１２２】
電子注入・輸送層とは、陰極から電子が注入され、さらに電子を輸送することをつかさどる層であり、電子注入効率が高く、注入された電子を効率よく輸送することが望ましい。そのためには電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが好ましい。しかしながら、正孔と電子の輸送バランスを考えた場合に、陽極からの正孔が再結合せずに陰極側へ流れるのを効率よく阻止できる役割を主に果たす場合には、電子輸送能力がそれ程高くなくても、発光効率を向上させる効果は電子輸送能力が高い材料と同等に有する。したがって、本実施形態における電子注入・輸送層は、正孔の移動を効率よく阻止できる層の機能も含まれてもよい。
【０１２３】
電子輸送層１０６または電子注入層１０７を形成する材料（電子輸送材料）として、上記式（１）で表される化合物を用いることができる。なかでも、上記式（１−１）〜式（１−２１）で表される化合物が好ましく、上記式（１−１）、式（１−５）、式（１−１１）、式（１−１２）、式（１−１３）、式（１−１４）、式（１−１５）、式（１−２０）または式（１−２１）で表される化合物がより好ましい。特に好ましくは、上記式（１−１）または式（１−１１）で表される化合物である。
【０１２４】
電子輸送層１０６または電子注入層１０７における上記式（１）で表される化合物の含有量は、化合物の種類によって異なり、その化合物の特性に合わせて決めればよい。式（１）で表される化合物の含有量の目安は、好ましくは電子輸送層用材料（または電子注入層用材料）の全体の１〜１００重量％であり、より好ましくは１０〜１００重量％であり、さらに好ましくは５０〜１００重量％であり、特に好ましくは８０〜１００重量％である。式（１）で表される化合物を単独（１００重量％）で用いない場合には、以下に詳述する他の材料を混合すればよい。
【０１２５】
他の電子輸送層または電子注入層を形成する材料としては、光導電材料において電子伝達化合物として従来から慣用されている化合物、有機電界発光素子の電子注入層および電子輸送層に使用されている公知の化合物の中から任意に選択して用いることができる。
【０１２６】
電子輸送層または電子注入層に用いられる材料としては、炭素、水素、酸素、硫黄、ケイ素、およびリンの中から選ばれる一種以上の原子で構成される芳香環もしくは複素芳香環からなる化合物、ピロール誘導体およびその縮合環誘導体、および電子受容性窒素を有する金属錯体の中から選ばれる少なくとも一種を含有することが好ましい。具体的には、ナフタレン、アントラセンなどの縮合環系芳香環誘導体、４，４’−ビス（ジフェニルエテニル）ビフェニルに代表されるスチリル系芳香環誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、リンオキサイド誘導体、カルバゾール誘導体、およびインドール誘導体などがあげられる。電子受容性窒素を有する金属錯体としては、例えば、ヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体、およびベンゾキノリン金属錯体などがあげられる。これらの材料は単独でも用いられるが、異なる材料と混合して使用しても構わない。中でも、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセンなどのアントラセン誘導体、４，４’−ビス（ジフェニルエテニル）ビフェニルなどのスチリル系芳香環誘導体、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル、１，３，５−トリス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼンなどのカルバゾール誘導体が、耐久性の観点から好ましく用いられる。
【０１２７】
また、他の電子伝達化合物の具体例として、上記式（１）で表される化合物以外のピリジン誘導体、式（１）で表される化合物ナフタレン誘導体、式（１）で表される化合物以外のアントラセン誘導体、フェナントロリン誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体（１，３−ビス［（４−ｔ−ブチルフェニル）１，３，４−オキサジアゾリル］フェニレンなど）、チオフェン誘導体、トリアゾール誘導体（Ｎ−ナフチル−２，５−ジフェニル−１，３，４−トリアゾールなど）、チアジアゾール誘導体、オキシン誘導体の金属錯体、キノリノール系金属錯体、キノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体のポリマー、ベンザゾール類化合物、ガリウム錯体、ピラゾール誘導体、パーフルオロ化フェニレン誘導体、トリアジン誘導体、ピラジン誘導体、ベンゾキノリン誘導体（２，２’−ビス（ベンゾ［ｈ］キノリン−２−イル）−９，９’−スピロビフルオレンなど）、イミダゾピリジン誘導体、ボラン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体（トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼンなど）、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、キノリン誘導体、テルピリジンなどのオリゴピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、テルピリジン誘導体（１，３−ビス（４’−（２，２’：６’２”−テルピリジニル））ベンゼンなど）、ナフチリジン誘導体（ビス（１−ナフチル）−４−（１，８−ナフチリジン−２−イル）フェニルホスフィンオキサイドなど）、アルダジン誘導体、カルバゾール誘導体、インドール誘導体、リンオキサイド誘導体、ビススチリル誘導体などがあげられる。
【０１２８】
また、電子受容性窒素を有する金属錯体を用いることもでき、例えば、キノリノール系金属錯体やヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体、およびベンゾキノリン金属錯体などがあげられる。
【０１２９】
上述した材料は単独でも用いられるが、異なる材料と混合して使用しても構わない。
【０１３０】
上述した材料の中でも、キノリノール系金属錯体、ビピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体またはボラン誘導体が好ましい。
【０１３１】
キノリノール系金属錯体は、下記一般式(E-1)で表される化合物である。
【化１９】
式中、Ｒ1〜Ｒ6は水素または置換基であり、ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｂｅ、またはＺｎであり、ｎは２または３の整数である。
【０１３２】
キノリノール系金属錯体の具体例としては、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（３，４−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４，５−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４，６−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（フェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２−メチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３−メチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（４−メチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（４−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，３−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，６−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３，４−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３，５−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３，５−ジ−ｔ−ブチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，６−ジフェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，４，６−トリフェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，４，６−トリメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，４，５，６−テトラメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（１−ナフトラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２−ナフトラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（２−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（３−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（４−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（３，５−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（３，５−ジ−ｔ−ブチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−４−エチル−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−４−エチル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−４−メトキシ−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−４−メトキシ−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリン）ベリリウムなどがあげられる。
【０１３３】
ビピリジン誘導体は、下記一般式(E-2)で表される化合物である。
【化２０】
式中、Ｇは単なる結合手またはｎ価の連結基を表し、ｎは２〜８の整数である。また、ピリジン−ピリジンまたはピリジン−Ｇの結合に用いられない炭素は置換されていてもよい。
【０１３４】
一般式(E-2)のＧとしては、例えば、以下の構造式のものがあげられる。なお、下記構造式中のＲは、それぞれ独立して、水素、メチル、エチル、イソプロピル、シクロヘキシル、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、ビフェニリルまたはテルフェニリルである。
【化２１】
【０１３５】
ピリジン誘導体の具体例としては、２，５−ビス（２，２’−ビピリジル−６−イル）−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロール、２，５−ビス（２，２’−ビピリジル−６−イル）−１，１−ジメチル−３，４−ジメシチルシロール、２，５−ビス（２，２’−ビピリジル−５−イル）−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロール、２，５−ビス（２，２’−ビピリジル−５−イル）−１，１−ジメチル−３，４−ジメシチルシロール９，１０−ジ（２，２’−ビピリジル−６−イル）アントラセン、９，１０−ジ（２，２’−ビピリジル−５−イル）アントラセン、９，１０−ジ（２，３’−ビピリジル−６−イル）アントラセン、９，１０−ジ（２，３’−ビピリジル−５−イル）アントラセン、９，１０−ジ（２，３’−ビピリジル−６−イル）−２−フェニルアントラセン、９，１０−ジ（２，３’−ビピリジル−５−イル）−２−フェニルアントラセン、９，１０−ジ（２，２’−ビピリジル−６−イル）−２−フェニルアントラセン、９，１０−ジ（２，２’−ビピリジル−５−イル）−２−フェニルアントラセン、９，１０−ジ（２，４’−ビピリジル−６−イル）−２−フェニルアントラセン、９，１０−ジ（２，４’−ビピリジル−５−イル）−２−フェニルアントラセン、９，１０−ジ（３，４’−ビピリジル−６−イル）−２−フェニルアントラセン、９，１０−ジ（３，４’−ビピリジル−５−イル）−２−フェニルアントラセン、３，４−ジフェニル−２，５−ジ（２，２’−ビピリジル−６−イル）チオフェン、３，４−ジフェニル−２，５−ジ（２，３’−ビピリジル−５−イル）チオフェン、６’６”−ジ（２−ピリジル）２，２’：４’，４”：２”，２”’−クアテルピリジンなどがあげられる。
【０１３６】
フェナントロリン誘導体は、下記一般式(E-3-1)または(E-3-2)で表される化合物である。
【化２２】
式中、Ｒ1〜Ｒ8は水素または置換基であり、隣接する基は互いに結合して縮合環を形成してもよく、Ｇは単なる結合手またはｎ価の連結基を表し、ｎは２〜８の整数である。また、一般式(E-3-2)のＧとしては、例えば、ビピリジン誘導体の欄で説明したものと同じものがあげられる。
【０１３７】
フェナントロリン誘導体の具体例としては、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、９，１０−ジ（１，１０−フェナントロリン−２−イル）アントラセン、２，６−ジ（１，１０−フェナントロリン−５−イル）ピリジン、１，３，５−トリ（１，１０−フェナントロリン−５−イル）ベンゼン、９，９’−ジフルオル−ビス（１，１０−フェナントロリン−５−イル）、バソクプロインや１，３−ビス（２−フェニル−１，１０−フェナントロリン−９−イル）ベンゼンなどがあげられる。
【０１３８】
特に、フェナントロリン誘導体を電子輸送層、電子注入層に用いた場合について説明する。長時間にわたって安定な発光を得るには、熱的安定性や薄膜形成性に優れた材料が望まれ、フェナントロリン誘導体の中でも、置換基自身が三次元的立体構造を有するか、フェナントロリン骨格とのあるいは隣接置換基との立体反発により三次元的立体構造を有するもの、あるいは複数のフェナントロリン骨格を連結したものが好ましい。さらに、複数のフェナントロリン骨格を連結する場合、連結ユニット中に共役結合、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素、置換もしくは無置換の芳香複素環を含んでいる化合物がより好ましい。
【０１３９】
ボラン誘導体は、下記一般式(E-4)で表される化合物であり、詳細には特開2007-27587号公報に開示されている。
【化２３】
式中、Ｒ11およびＲ12は、それぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていてもよいアリール、置換シリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、Ｒ13〜Ｒ16は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル、または置換されていてもよいアリールであり、Ｘは、置換されていてもよいアリーレンであり、Ｙは、置換されていてもよい炭素数１６以下のアリール、置換ボリル、または置換されていてもよいカルバゾールであり、そして、ｎはそれぞれ独立して０〜３の整数である。
【０１４０】
上記一般式(E-4)で表される化合物の中でも、下記一般式(E-4-1)で表される化合物、さらに下記一般式(E-4-1-1)〜(E-4-1-4)で表される化合物が好ましい。具体例としては、９−［４−（４−ジメシチルボリルナフタレン−１−イル）フェニル］カルバゾール、９−［４−（４−ジメシチルボリルナフタレン−１−イル）ナフタレン−１−イル］カルバゾールなどがあげられる。
【化２４】
式中、Ｒ11およびＲ12は、それぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていてもよいアリール、置換シリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、Ｒ13〜Ｒ16は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル、または置換されていてもよいアリールであり、Ｒ21およびＲ22は、それぞれ独立して、それぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていてもよいアリール、置換シリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、Ｘ1は、置換されていてもよい炭素数２０以下のアリーレンであり、ｎはそれぞれ独立して０〜３の整数であり、そして、ｍはそれぞれ独立して０〜４の整数である。
【０１４１】
【化２５】
各式中、Ｒ31〜Ｒ34は、それぞれ独立して、メチル、イソプロピルまたはフェニルのいずれかであり、そして、Ｒ35およびＲ36は、それぞれ独立して、水素、メチル、イソプロピルまたはフェニルのいずれかである。
【０１４２】
上記一般式(E-4)で表される化合物の中でも、下記一般式(E-4-2)で表される化合物、さらに下記一般式(E-4-2-1)で表される化合物が好ましい。
【化２６】
式中、Ｒ11およびＲ12は、それぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていてもよいアリール、置換シリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、Ｒ13〜Ｒ16は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル、または置換されていてもよいアリールであり、Ｘ1は、置換されていてもよい炭素数２０以下のアリーレンであり、そして、ｎはそれぞれ独立して０〜３の整数である。
【０１４３】
【化２７】
式中、Ｒ31〜Ｒ34は、それぞれ独立して、メチル、イソプロピルまたはフェニルのいずれかであり、そして、Ｒ35およびＲ36は、それぞれ独立して、水素、メチル、イソプロピルまたはフェニルのいずれかである。
【０１４４】
上記一般式(E-4)で表される化合物の中でも、下記一般式(E-4-3)で表される化合物、さらに下記一般式(E-4-3-1)または(E-4-3-2)で表される化合物が好ましい。
【化２８】
式中、Ｒ11およびＲ12は、それぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていてもよいアリール、置換シリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、Ｒ13〜Ｒ16は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル、または置換されていてもよいアリールであり、Ｘ1は、置換されていてもよい炭素数１０以下のアリーレンであり、Ｙ1は、置換されていてもよい炭素数１４以下のアリールであり、そして、ｎはそれぞれ独立して０〜３の整数である。
【０１４５】
【化２９】
各式中、Ｒ31〜Ｒ34は、それぞれ独立して、メチル、イソプロピルまたはフェニルのいずれかであり、そして、Ｒ35およびＲ36は、それぞれ独立して、水素、メチル、イソプロピルまたはフェニルのいずれかである。
【０１４６】
電子輸送層または電子注入層には、さらに、電子輸送層または電子注入層を形成する材料を還元できる物質を含んでいてもよい。この還元性物質は、一定の還元性を有するものであれば、様々なものが用いられ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体、および希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも１つを好適に使用することができる。
好ましい還元性物質としては、Ｎａ（仕事関数２．３６ｅＶ）、Ｋ（同２．２８ｅＶ）、Ｒｂ（同２．１６ｅＶ）またはＣｓ（同１．９５ｅＶ）などのアルカリ金属や、Ｃａ（同２．９ｅＶ）、Ｓｒ（同２．０〜２．５ｅＶ）またはＢａ（同２．５２ｅＶ）などのアルカリ土類金属が挙げられ、仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性物質は、Ｋ、ＲｂまたはＣｓのアルカリ金属であり、さらに好ましくはＲｂまたはＣｓであり、最も好ましいのはＣｓである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、電子輸送層または電子注入層を形成する材料への比較的少量の添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。また、仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性物質として、これら２種以上のアルカリ金属の組み合わせも好ましく、特に、Ｃｓを含んだ組み合わせ、例えば、ＣｓとＮａ、ＣｓとＫ、ＣｓとＲｂ、またはＣｓとＮａとＫとの組み合わせが好ましい。Ｃｓを含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、電子輸送層または電子注入層を形成する材料への添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。
【０１４７】
＜有機電界発光素子における陰極＞
陰極１０８は、電子注入層１０７および電子輸送層１０６を介して、発光層１０５に電子を注入する役割を果たすものである。
【０１４８】
陰極１０８を形成する材料としては、電子を有機層に効率よく注入できる物質であれば特に限定されないが、陽極１０２を形成する材料と同様のものを用いることができる。なかでも、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金、鉄、亜鉛、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、およびマグネシウムなどの金属またはそれらの合金（マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、フッ化リチウム／アルミニウムなどのアルミニウム−リチウム合金など）などが好ましい。電子注入効率をあげて素子特性を向上させるためには、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム、マグネシウム、またはこれら低仕事関数金属を含む合金が有効である。しかしながら、これらの低仕事関数金属は一般に大気中で不安定であることが多い。この点を改善するために、例えば、有機層に微量のリチウム、セシウムやマグネシウムをドーピングして、安定性の高い電極を使用する方法が知られている。その他のドーパントとしては、フッ化リチウム、フッ化セシウム、酸化リチウム、および酸化セシウムのような無機塩も使用することができる。ただし、これらに限定されるものではない。
【０１４９】
更に、電極保護のために白金、金、銀、銅、鉄、スズ、アルミニウム、およびインジウムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金、そしてシリカ、チタニア、および窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコール、塩化ビニル、炭化水素系高分子化合物などを積層することが、好ましい例としてあげられる。これらの電極の作製法も、抵抗加熱、電子線ビーム、スパッタリング、イオンプレーティング、およびコーティングなど、導通を取ることができれば特に制限されない。
【０１５０】
＜各層で用いてもよい結着剤＞
以上の正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層に用いられる材料は単独で各層を形成することができるが、高分子結着剤としてポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリサルフォン、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン樹脂などの溶剤可溶性樹脂や、フェノール樹脂、キシレン樹脂、石油樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの硬化性樹脂などに分散させて用いることも可能である。
【０１５１】
＜有機電界発光素子の作製方法＞
有機電界発光素子を構成する各層は、各層を構成すべき材料を蒸着法、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、印刷法、スピンコート法、キャスト法、またはコーティング法などの方法で薄膜とすることにより、形成することができる。このようにして形成された各層の膜厚については特に限定はなく、材料の性質に応じて適宜設定することができるが、通常２ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲である。膜厚は通常、水晶発振式膜厚測定装置などで測定できる。蒸着法を用いて薄膜化する場合、その蒸着条件は、材料の種類、膜の目的とする結晶構造および会合構造などにより異なる。蒸着条件は一般的に、ボート加熱温度５０〜４００℃、真空度１０-6〜１０-3Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−１５０〜＋３００℃、膜厚２ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜設定することが好ましい。
【０１５２】
次に、有機電界発光素子を作製する方法の一例として、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／ホスト材料とドーパント材料からなる発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなる有機電界発光素子の作製法について説明する。適当な基板上に、陽極材料の薄膜を蒸着法などにより形成させて陽極を作製した後、この陽極上に正孔注入層および正孔輸送層の薄膜を形成させる。この上にホスト材料とドーパント材料を共蒸着し薄膜を形成させて発光層とし、この発光層の上に電子輸送層、電子注入層を形成させ、さらに陰極用物質からなる薄膜を蒸着法などにより形成させて陰極とすることにより、目的の有機電界発光素子が得られる。なお、上述の有機電界発光素子の作製においては、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。
【０１５３】
このようにして得られた有機電界発光素子に直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として印加すればよく、電圧２〜４０Ｖ程度を印加すると、透明または半透明の電極側（陽極または陰極、および両方）より発光が観測できる。また、この有機電界発光素子は、パルス電流や交流電流を印加した場合にも発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１５４】
＜有機電界発光素子の応用例＞
また、本発明は、有機電界発光素子を備えた表示装置または有機電界発光素子を備えた照明装置などにも応用することができる。
有機電界発光素子を備えた表示装置または照明装置は、本実施形態にかかる有機電界発光素子と公知の駆動装置とを接続するなど公知の方法によって製造することができ、直流駆動、パルス駆動、交流駆動など公知の駆動方法を適宜用いて駆動することができる。
【０１５５】
表示装置としては、例えば、カラーフラットパネルディスプレイなどのパネルディスプレイ、フレキシブルカラー有機電界発光（ＥＬ）ディスプレイなどのフレキシブルディスプレイなどがあげられる（例えば、特開平10-335066号公報、特開2003-321546号公報、特開2004-281086号公報など参照）。また、ディスプレイの表示方式としては、例えば、マトリクスおよび／またはセグメント方式などがあげられる。なお、マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。
【０１５６】
マトリクスとは、表示のための画素が格子状やモザイク状など二次元的に配置されたものをいい、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状やサイズは用途によって決まる。例えば、パソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が３００μｍ以下の四角形の画素が用いられ、また、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がｍｍオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法としては、線順次駆動方法やアクティブマトリックスのどちらでもよい。線順次駆動の方が構造が簡単であるという利点があるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリックスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。
【０１５７】
セグメント方式（タイプ）では、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、決められた領域を発光させることになる。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示、および自動車のパネル表示などがあげられる。
【０１５８】
照明装置としては、例えば、室内照明などの照明装置、液晶表示装置のバックライトなどがあげられる（例えば、特開2003-257621号公報、特開2003-277741号公報、特開2004-119211号公報など参照）。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示板、および標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が課題となっているパソコン用途のバックライトとしては、従来方式のものが蛍光灯や導光板からなっているため薄型化が困難であることを考えると、本実施形態に係る発光素子を用いたバックライトは薄型で軽量が特徴になる。
【実施例】
【０１５９】
まず、実施例で用いた化合物の合成例について、以下に説明する。
【０１６０】
＜式（１−１）で表される化合物の合成例＞
５−ブロモ−２，２’−ビピリジン（１７．６ｇ）、ビス（ピナコレート）ジボロン（１５．９ｇ）、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）（２．２ｇ）、トリシクロヘキシルホスフィン（２．４ｇ）、酢酸カリウム（２２．１ｇ）およびシクロペンチルメチルエーテル（５０ｍｌ）をフラスコに入れて、アルゴン雰囲気下、還流温度で１１時間攪拌した。この溶液に、１０，１０’−ジブロモ−９，９’−ビアントラセン（１１．５ｇ）およびリン酸三カリウム（２８．７ｇ）を加え、さらに１５時間、還流温度で攪拌した。反応液を室温まで冷却し、飽和食塩水を加え、トルエンで抽出した。このトルエン溶液を減圧濃縮し、得られた粗生成物を活性炭クロマトグラフィー（トルエン）で精製した。さらにアニソールから再結晶することにより、式（１−１）で表される化合物「１０，１０’−ジ（２，２’−ビピリジン−５−イル）−９，９’−ビアントラセン」（１．１ｇ）を得た。ＮＭＲ測定により得られた化合物の構造を確認した。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）：９．０（ｍ，２Ｈ），８．８（ｍ，２Ｈ），８．７５（ｄ，２Ｈ），８．６（ｄ，２Ｈ）， ８．１５（ｄｄ，２Ｈ），７．９５（ｔ，２Ｈ），７．８５（ｄ，４Ｈ），７．４（ｍ，６Ｈ），７．３（ｍ，２Ｈ），７．２（ｍ，６Ｈ）．
【０１６１】
＜式（１−１１）で表される化合物の合成例＞
５−ブロモ−２，２’−ビピリジン（１０ｇ）、ビス（ピナコレート）ジボロン（１０．９ｇ）、（１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン）ジクロロパラジウム（II）ジクロロメタン錯体（１．０ｇ）、酢酸カリウム（１２．７ｇ）およびシクロペンチルメチルエーテル（１００ｍｌ）をフラスコに入れて、アルゴン雰囲気下、還流温度で８時間攪拌した。この溶液に、１，１’−ビナフチル−４，４’−ジイルビス（トリフルオロメタンスルホネート）（２１．３ｇ）、リン酸三カリウム（２７．４ｇ）およびＰｄ（ＰＰｈ3）4（１．５g）を加え、さらに５時間半、還流温度で攪拌した。一旦室温まで冷却し、水（３０ｍｌ）およびＰｄ（ＰＰｈ3）4（１．５ｇ）加え、再び還流温度で６時間攪拌した。反応液を室温まで冷却し、飽和食塩水を加え、トルエンで抽出した。このトルエン溶液を減圧濃縮し、得られた粗生成物を活性アルミナカラムクロマトグラフィー（トルエン／酢酸エチル＝２０／１（容積比））で精製した。さらに酢酸エチルついでトルエンから再結晶することにより、式（１−１）で表される化合物「４，４’−ジ（２，２’−ビピリジン−５−イル）−１，１’−ビナフチル」（１．８ｇ）を得た。ＮＭＲ測定により得られた化合物の構造を確認した。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）：８．９（ｍ，２Ｈ），８．７５（ｍ，２Ｈ），８．６（ｄ，２Ｈ），８．５（ｄ，２Ｈ），８．１（ｄｄ，２Ｈ），８．０５（ｄ，２Ｈ），７．９（ｔ，２Ｈ），７．６５（ｍ，４Ｈ），７．６（ｄ，２Ｈ），７．５（ｔ，２Ｈ），７．４（ｄ，４Ｈ）．
【０１６２】
原料の化合物を適宜変更することにより、上述した合成例に準じた方法で、本発明の他の誘導体化合物を合成することができる。
【０１６３】
以下、本発明をさらに詳細に説明するために各実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１６４】
実施例１および比較例１、２に係る電界発光素子を作製し、それぞれ、定電流駆動試験における駆動開始電圧（Ｖ）、８０時間経過後の輝度（ｃｄ／ｍ2）の測定を行った。以下、実施例および比較例について詳細に説明する。
【０１６５】
作製した実施例１および比較例１、２に係る電界発光素子における、各層の材料構成を下記表１に示す。
【表１】
【０１６６】
表１において、「ＣｕＰｃ」は銅フタロシアニン、「ＮＰＤ」はＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−４，４’−ジアミノビフェニル、化合物（Ａ）は９−フェニル−１０−〔６−（１，１’；３，１’’）テルフェニル５’−イル〕ナフタレン−２−イル〕アントラセン、化合物（Ｂ）はＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（４−ビフェニリル）−４，４’−ジアミノスチルベン、化合物（Ｃ）は５，５’−（２−フェニルアントラセン−９，１０−ジイル）ジ−２，２’−ビピリジン、「Ａｌｑ３」はトリス（８−キノリノール）アルミニウムであり、それぞれ、下記化学構造を有する。
【０１６７】
【化３０】
【０１６８】
＜実施例１＞
スパッタリングにより１８０ｎｍの厚さに製膜したＩＴＯを１５０ｎｍまで研磨して得られる２６ｍｍ×２８ｍｍ×０．７ｍｍのガラス基板（（株）オプトサイエンス製）を透明支持基板とした。この透明支持基板を市販の蒸着装置（真空機工（株）製）の基板ホルダーに固定し、ＣｕＰｃを入れたモリブデン製蒸着用ボート、ＮＰＤを入れたモリブデン製蒸着用ボート、化合物（Ａ）を入れたモリブデン製蒸着用ボート、化合物（Ｂ）を入れたモリブデン製蒸着用ボート、式（１−１）で表される化合物を入れたモリブデン製蒸着用ボート、弗化リチウムを入れたモリブデン製蒸着用ボート、およびアルミニウムを入れたタングステン製蒸着用ボートを装着した。
【０１６９】
透明支持基板のＩＴＯ膜の上に順次、下記各層を形成した。真空槽を５×１０-4Ｐａまで減圧し、まず、ＣｕＰｃが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚５０ｎｍになるように蒸着して正孔注入層を形成し、ついで、ＮＰＤが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚３０ｎｍになるように蒸着して正孔輸送層を形成した。次に、化合物（Ａ）が入った蒸着用ボートと化合物（Ｂ）の入った蒸着用ボートを同時に加熱して膜厚３５ｎｍになるように蒸着して発光層を形成した。化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）の重量比がおよそ９５対５になるように蒸着速度を調節した。次に、式（１−１）で表される化合物の入った蒸着用ボートを加熱して膜厚１５ｎｍになるように蒸着して電子輸送層を形成した。各層の蒸着速度は０．０１〜１ｎｍ／秒であった。
【０１７０】
その後、弗化リチウム入りの蒸着用ボートを加熱して膜厚０．５ｎｍになるように０．００３〜０．１ｎｍ／秒の蒸着速度で蒸着し、次いで、アルミニウム入りの蒸着用ボートを加熱して膜厚１００ｎｍになるように０．０１〜１０ｎｍ／秒の蒸着速度で蒸着することにより、陰極を形成し、有機電界発光素子を得た。
【０１７１】
ＩＴＯ電極を陽極、弗化リチウム／アルミニウム電極を陰極として、直流電圧を印加すると、波長約４５５ｎｍの青色発光を得た。また、初期輝度２０００ｃｄ／ｍ2を得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した。駆動試験開始電圧は４．１８Ｖで、８０時間経過時の輝度は１８３５ｃｄ／ｍ2だった。
【０１７２】
＜比較例１＞
式（１−１）で表される化合物を化合物（Ｃ）に替えた以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を得た。ＩＴＯ電極を陽極、弗化リチウム／アルミニウム電極を陰極として、初期輝度２０００ｃｄ／ｍ2を得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した。駆動試験開始電圧は４．３４Ｖで８０時間経過時の輝度は１７５６ｃｄ／ｍ2であった。
【０１７３】
＜比較例２＞
式（１−１）で表される化合物をＡｌｑ３に替えた以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を得た。ＩＴＯ電極を陽極、弗化リチウム／アルミニウム電極を陰極として、初期輝度２０００ｃｄ／ｍ2を得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した。駆動試験開始電圧は６．５８Ｖで８０時間経過時の輝度は１５６２ｃｄ／ｍ2であった。
【０１７４】
以上の結果を表２にまとめた。
【表２】
【０１７５】
次に、実施例２および比較例３、４に係る電界発光素子を作製し、それぞれ、定電流駆動試験における駆動開始電圧（Ｖ）、８０時間経過後の輝度（ｃｄ／ｍ2）の測定を行った。
【０１７６】
作製した実施例２および比較例３、４に係る電界発光素子における、各層の材料構成を下記表３に示す。
【表３】
【０１７７】
表３において、「ＣｕＰｃ」、「ＮＰＤ」、化合物（Ａ）、化合物（Ｃ）および「Ａｌｑ３」は表１と同じであり、化合物（Ｄ）はＮ5，Ｎ5，Ｎ9，Ｎ9−７，７−ヘキサフェニル−７Ｈ−ベンゾ〔Ｃ〕フルオレン−５，９−ジアミンであり、下記化学構造を有する。
【０１７８】
【化３１】
【０１７９】
＜実施例２＞
スパッタリングにより１８０ｎｍの厚さに製膜したＩＴＯを１５０ｎｍまで研磨して得られる２６ｍｍ×２８ｍｍ×０．７ｍｍのガラス基板（（株）オプトサイエンス製）を透明支持基板とした。この透明支持基板を市販の蒸着装置（真空機工（株）製）の基板ホルダーに固定し、ＣｕＰｃを入れたモリブデン製蒸着用ボート、ＮＰＤを入れたモリブデン製蒸着用ボート、化合物（Ａ）を入れたモリブデン製蒸着用ボート、化合物（Ｄ）を入れたモリブデン製蒸着用ボート、式（１−１１）で表される化合物を入れたモリブデン製蒸着用ボート、弗化リチウムを入れたモリブデン製蒸着用ボート、およびアルミニウムを入れたタングステン製蒸着用ボートを装着した。
【０１８０】
透明支持基板のＩＴＯ膜の上に順次、下記各層を形成した。真空槽を５×１０-4Ｐａまで減圧し、まず、ＣｕＰｃが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚１００ｎｍになるように蒸着して正孔注入層を形成し、ついで、ＮＰＤが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚３０ｎｍになるように蒸着して正孔輸送層を形成した。次に、化合物（Ａ）が入った蒸着用ボートと化合物（Ｄ）の入った蒸着用ボートを同時に加熱して膜厚３５ｎｍになるように蒸着して発光層を形成した。化合物（Ａ）と化合物（Ｄ）の重量比がおよそ９５対５になるように蒸着速度を調節した。次に、式（１−１１）で表される化合物の入った蒸着用ボートを加熱して膜厚１５ｎｍになるように蒸着して電子輸送層を形成した。各層の蒸着速度は０．０１〜１ｎｍ／秒であった。
【０１８１】
その後、弗化リチウム入りの蒸着用ボートを加熱して膜厚０．５ｎｍになるように０．００３〜０．１ｎｍ／秒の蒸着速度で蒸着し、次いで、アルミニウム入りの蒸着用ボートを加熱して膜厚１００ｎｍになるように０．０１〜１０ｎｍ／秒の蒸着速度で蒸着することにより、陰極を形成し、有機電界発光素子を得た。
【０１８２】
ＩＴＯ電極を陽極、弗化リチウム／アルミニウム電極を陰極として、直流電圧を印加すると、波長約４６０ｎｍの青色発光を得た。また、初期輝度２０００ｃｄ／ｍ2を得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した。駆動試験開始電圧は５．３５Ｖで、８０時間経過時の輝度は１８３２ｃｄ／ｍ2だった。
【０１８３】
＜比較例３＞
式（１−１１）で表される化合物を化合物（Ｃ）に替えた以外は実施例２と同様にして有機ＥＬ素子を得た。ＩＴＯ電極を陽極、弗化リチウム／アルミニウム電極を陰極として、初期輝度２０００ｃｄ／ｍ2を得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した。駆動試験開始電圧は４．５７Ｖで、８０時間経過時の輝度は１６９９ｃｄ／ｍ2であった。
【０１８４】
＜比較例４＞
式（１−１１）で表される化合物をＡｌｑ３に替えた以外は実施例２と同様にして有機ＥＬ素子を得た。ＩＴＯ電極を陽極、弗化リチウム／アルミニウム電極を陰極として、初期輝度２０００ｃｄ／ｍ2を得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した。駆動試験開始電圧は６．９１Ｖで、８０時間経過時の輝度は１７９１ｃｄ／ｍ2であった。
【０１８５】
以上の結果を表４にまとめた。
【表４】
【産業上の利用可能性】
【０１８６】
本発明の好ましい態様によれば、特に発光素子の寿命を向上させ、駆動電圧とのバランスも優れた有機電界発光素子、それを備えた表示装置およびそれを備えた照明装置などを提供することができる。
【符号の説明】
【０１８７】
１００ 有機電界発光素子
１０１ 基板
１０２ 陽極
１０３ 正孔注入層
１０４ 正孔輸送層
１０５ 発光層
１０６ 電子輸送層
１０７ 電子注入層
１０８ 陰極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビピリジル基を有するアントラセンまたはナフタレン誘導体化合物並びにこれを用いた電子輸送材料、有機電界発光素子、表示装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電界発光する発光素子を用いた表示装置は、小電力化や薄型化が可能なことから、種々研究され、さらに、有機材料から成る有機電界発光素子は、軽量化や大型化が容易なことから活発に検討されてきた。特に、光の三原色の一つである青色をはじめとする発光特性を有する有機材料の開発、および正孔、電子などの電荷輸送能（半導体や超電導体となる可能性を有する）を備えた有機材料の開発については、高分子化合物、低分子化合物を問わずこれまで活発に研究されてきた。
【０００３】
例えば、アントラセンの中心骨格にピリジル基などのアリール・ヘテロアリール基が置換した化合物を用いた有機電界発光素子が報告されている（特開２００３−１４６９５１号公報；特許文献１、特開２００５−１７０９１１号公報；特許文献２、国際公開第２００７／０８６５５２パンフレット；特許文献３）。
【０００４】
また、中心骨格をビアントラセン、ビナフタレンまたはナフタレンとアントラセンとの結合体とした化合物が有機電界発光素子用の材料（例えば電子輸送層や電子注入層の材料；電子輸送材料）として用いられることが報告されている（特開平８−１２６００号公報；特許文献４、特開２００３−１２３９８３号公報；特許文献５、特開平１１−２９７４７３号公報；特許文献６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１４６９５１号公報
【特許文献２】特開２００５−１７０９１１号公報
【特許文献３】国際公開第２００７／０８６５５２パンフレット
【特許文献４】特開平８−１２６００号公報
【特許文献５】特開２００３−１２３９８３号公報
【特許文献６】特開平１１−２９７４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、アントラセンの中心骨格にアリール基やヘテロアリール基が置換した化合物や中心骨格としてビアントラセン、ビナフタレンまたはナフタレンとアントラセンとの結合体を用いた化合物はいくつか知られているが、これらの公知の材料は、電子輸送材料に一般的に求められる、素子寿命を長くすること、発光素子の駆動電圧を低下させることなどの特性を、十分にかつバランスよく満たすものではない。このような状況において、発光素子の寿命および駆動電圧が優れた電子輸送材料の開発が望まれている。特に、青色の発光素子は、赤色や緑色の発光素子と比較して優れた特性の電子輸送材料が得られておらず、青色の発光素子の特性向上に好適な電子輸送材料の開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討した結果、電子輸送材料として下記式（１）で表される化合物を含有する有機層を備えた有機電界発光素子とすることにより、特に素子の寿命において優れ、駆動電圧とのバランスも優れた有機電界発光素子が得られることを見出し、本発明を完成させた。
【０００８】
［１］ 下記式（１）で表される化合物。
【化１】
上記式（１）中、
Ｘは、それぞれ独立して、下記式（Ｘ−１）〜式（Ｘ−５）で表される基からなる群から選択される１つであり、式中、Ｒ1は、それぞれ独立して、水素、置換されていてもよい炭素数１〜１２のアルキル、または、置換されていてもよい炭素数３〜１２のシクロアルキルであり、
【化２】
Ｙは、それぞれ独立して、下記式（Ｙ）で表される基であり、式中、Ｒ2は、それぞれ独立して、水素、置換されていてもよい炭素数１〜１２のアルキル、または、置換されていてもよい炭素数３〜１２のシクロアルキルである。
【化３】
【０００９】
［２］ 上記式（Ｘ−１）〜式（Ｘ−５）中のＲ1がすべて水素である、上記［１］に記載の化合物。
【００１０】
［３］ 上記式（１）中の２つのＸが共に上記式（Ｘ−１）で表される基であり、かつ式中のＲ1がすべて水素である、上記［１］に記載の化合物。
【００１１】
［４］ 上記式（１）中の２つのＸが共に上記式（Ｘ−４）で表される基であり、かつ式中のＲ1がすべて水素である、上記［１］に記載の化合物。
【００１２】
［５］ 上記式（Ｙ）中のＲ2が、それぞれ独立して、水素、または、炭素数１〜６のアルキルである、上記［２］〜［４］のいずれかに記載の化合物。
【００１３】
［６］ 上記式（Ｙ）中のＲ2がすべて水素である、上記［２］〜［４］のいずれかに記載の化合物。
【００１４】
［７］ 下記式（１−１）、または、式（１−１１）で表される、上記［１］に記載の化合物。
【化４】
【００１５】
［８］ 上記［１］〜［７］のいずれかに記載の化合物を含有する電子輸送材料。
【００１６】
［９］ 陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置される発光層と、前記陰極と該発光層との間に配置され、上記［８］に記載の電子輸送材料を含有する電子輸送層および／または電子注入層とを有する有機電界発光素子。
【００１７】
［１０］ 前記電子輸送層および／または電子注入層が、さらに、キノリノール系金属錯体、ビピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体およびボラン誘導体からなる群から選択される少なくとも１つを含有する、上記［９］に記載の有機電界発光素子。
【００１８】
［１１］ 前記電子輸送層および／または電子注入層が、さらに、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体および希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも１つを含有する、上記［１０］に記載の有機電界発光素子。
【００１９】
［１２］ 上記［８］〜［１１］のいずれかに記載の有機電界発光素子を備えた表示装置。
【００２０】
［１３］ 上記［８］〜［１１］のいずれかに記載の有機電界発光素子を備えた照明装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の好ましい態様によれば、特に発光素子の寿命において優れた有機電界発光素子を得ることができる。また、本発明の他の好ましい態様によれば、優れた素子寿命を実現するだけでなく、駆動電圧とのバランスも優れたものとすることができる。また、本発明の好ましい電子輸送材料は、特に青色の発光素子に好適であり、この電子輸送材料によれば、赤色や緑色の発光素子に匹敵する素子寿命を有する青色の発光素子を製造することができる。さらに、この有機電界発光素子を用いることにより、フルカラー表示などの高性能のディスプレイ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係る有機電界発光素子を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
１．式（１）で表される化合物
本発明のビピリジル基を有するアントラセンまたはナフタレン誘導体化合物について詳細に説明する。本発明のアントラセンまたはナフタレン誘導体化合物は、上記式（１）「Ｙ−Ｘ−Ｘ−Ｙ」で表される化合物である。
【００２４】
上記式（１）中の２つのＸは、それぞれ独立して、上記式（Ｘ−１）〜式（Ｘ−５）で表される基からなる群から選択される１つであり、２つのＸは共に上記式（Ｘ−１）〜式（Ｘ−３）で表されるアントラセンジイルであってもよいし、共に上記式（Ｘ−４）〜式（Ｘ−５）で表されるナフタレンジイルであってもよいし、また、一方のＸがアントラセンジイルで他方のＸがナフタレンジイルであってもよい。本発明の化合物は、アントラセン構造およびナフタレン構造からなる群から選択される構造を２つ有することを特徴の１つとする。好ましくは、２つのＸは共にアントラセンジイルであるか、共にナフタレンジイルであり、より好ましくは、２つのＸは共に上記式（Ｘ−１）で表されるアントラセンジイルであるか、共に上記式（Ｘ−４）で表されるナフタレンジイルである。
【００２５】
上記式（１）中の２つのＹは、それぞれ独立して、上記式（Ｙ）で表される置換されていてもよい２，２’−ビピリジン−５−イル基である。本発明の化合物は、２，２’−ビピリジンを５−イルの結合形態でアントラセンまたはナフタレンに結合させたことを特徴の１つとする。
【００２６】
ＸにおけるＲ1は、それぞれ独立して、水素、置換されていてもよい炭素数１〜１２のアルキル、または置換されていてもよい炭素数３〜１２のシクロアルキルの中から適宜選択することができる。それぞれのＲ1は同じであっても異なっていてもよい。
【００２７】
Ｒ1における「置換されていてもよい炭素数１〜１２のアルキル」については、「炭素数１〜１２のアルキル」は直鎖および分枝鎖のいずれでもよい。すなわち、炭素数１〜１２の直鎖アルキルまたは炭素数３〜１２の分枝鎖アルキルである。この中でも、炭素数１〜６のアルキル（炭素数３〜６の分枝鎖アルキル）が好ましい。より好ましくは炭素数１〜４のアルキル（炭素数３〜４の分枝鎖アルキル）である。
【００２８】
「炭素数１〜１２のアルキル」の具体例としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｔ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、１−メチルペンチル、４−メチル−２−ペンチル、３，３−ジメチルブチル、２−エチルブチル、ｎ−ヘプチル、１−メチルヘキシル、ｎ−オクチル、ｔ−オクチル、１−メチルヘプチル、２−エチルヘキシル、２−プロピルペンチル、ｎ−ノニル、２，２−ジメチルヘプチル、２，６−ジメチル−４−ヘプチル、３，５，５−トリメチルヘキシル、ｎ−デシル、ｎ−ウンデシル、１−メチルデシルまたはｎ−ドデシルなどがあげられる。
【００２９】
Ｒ1における「置換されていてもよい炭素数３〜１２のシクロアルキル」については、「炭素数３〜１２のシクロアルキル」は、好ましくは炭素数６〜１０のシクロアルキルであり、より好ましくは炭素数６〜８のシクロアルキルであり、さらに好ましくは炭素数６のシクロアルキルである。
【００３０】
「炭素数３〜１２のシクロアルキル」の具体例としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロペンチル、シクロヘプチル、メチルシクロヘキシル、シクロオクチルまたはジメチルシクロヘキシルなどがあげられる。
【００３１】
ＹにおけるＲ2は、それぞれ独立して、水素、置換されていてもよい炭素数１〜１２のアルキル、または置換されていてもよい炭素数３〜１２のシクロアルキルの中から適宜選択することができる。それぞれのＲ2は同じであっても異なっていてもよい。
【００３２】
Ｒ2における「炭素数１〜１２のアルキル」や「炭素数３〜１２のシクロアルキル」については、それぞれ、Ｒ1における「アルキル」の欄および「シクロアルキル」の欄で説明したものと同様のものがあげられる。
【００３３】
Ｒ1およびＲ2は置換されていてもよく、Ｒ1およびＲ2における「置換基」としては、アルキル、シクロアルキルまたはアリールがあげられる。アルキルまたはシクロアルキルの中で好ましいものとしては、それぞれ、Ｒ1における「アルキル」の欄および「シクロアルキル」の欄で説明したものと同様のものがあげられる。
【００３４】
また、「置換基」のアリールとしては、炭素数６〜２０のアリールがあげられ、好ましくは炭素数６〜１５のアリールであり、より好ましくは炭素数６〜１０のアリールである。
「炭素数６〜２０のアリール」の具体例としては、単環系アリールであるフェニル、（ｏ−，ｍ−，ｐ−）トリル、（２，３−，２，４−，２，５−，２，６−，３，４−，３，５−）キシリル、メシチル（２，４，６−トリメチルフェニル）、（ｏ−，ｍ−，ｐ−）クメニル、二環系アリールである（２−，３−，４−）ビフェニリル、縮合二環系アリールである（１−，２−）ナフチル、三環系アリールであるテルフェニリル（ｍ−テルフェニル−２’−イル、ｍ−テルフェニル−４’−イル、ｍ−テルフェニル−５’−イル、ｏ−テルフェニル−３’−イル、ｏ−テルフェニル−４’−イル、ｐ−テルフェニル−２’−イル、ｍ−テルフェニル−２−イル、ｍ−テルフェニル−３−イル、ｍ−テルフェニル−４−イル、ｏ−テルフェニル−２−イル、ｏ−テルフェニル−３−イル、ｏ−テルフェニル−４−イル、ｐ−テルフェニル−２−イル、ｐ−テルフェニル−３−イル、ｐ−テルフェニル−４−イル）、縮合三環系アリールである、アントラセン−（１−，２−，９−）イル、アセナフチレン−（１−，３−，４−，５−）イル、フルオレン−（１−，２−，３−，４−，９−）イル、フェナレン−（１−，２−）イル、（１−，２−，３−，４−，９−）フェナントリル、縮合四環系アリールであるトリフェニレン−（１−，２−）イル、ピレン−（１−，２−，４−）イル、テトラセン−（１−，２−，５−）イル、縮合五環系アリールであるペリレン−（１−，２−，３−）イルなどがあげられる。
【００３５】
Ｒ1およびＲ2には「置換基」がないのが好ましいが、置換基を有する場合には、具体的には、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｔ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、ｔ−オクチル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、ｎ−ウンデシル、ｎ−ドデシルなどのアルキル；シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどのシクロアルキル；フェニル、ビフェニリル、ナフチル、テルフェニリル、フェナントリルなどのアリールなどがあげられる。置換基の数は、例えば、最大置換可能な数であり、好ましくは１〜３個、より好ましくは１〜２個、更に好ましくは１個である。
【００３６】
上記式（１）で表される化合物の具体例としては、例えば、下記式（１−１）〜式（１−２１）で表される化合物があげられる。下記化合物の中でも、特に、上記式（１−１）、式（１−５）、式（１−１１）、式（１−１２）、式（１−１３）、式（１−１４）、式（１−１５）、式（１−２０）または式（１−２１）で表される化合物が好ましい。さらに、下記式（１−１）または式（１−１１）で表される化合物がより好ましい。
【００３７】
【化５】
【００３８】
【化６】
【００３９】
２．式（１）で表される化合物の製造方法
次に、本発明の化合物の製造方法について説明する。本発明の化合物は、基本的には、公知の化合物を用いて、公知の合成法、例えば鈴木カップリング反応や根岸カップリング反応（例えば、「Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions - Second, Completely Revised and Enlarged Edition」などに記載）を利用して合成することができる。また、両反応を組み合わせても合成することができる。上記式（１）で表される化合物を、鈴木カップリング反応または根岸カップリング反応で合成するスキームを以下に例示する。
【００４０】
＜式（１）で表される化合物の合成方法（その１）＞
上記式（１）中のＸが、共に上記式（Ｘ−１）で表される基または共に上記式（Ｘ−４）で表される基、すなわち、上記式（１−１）または式（１−１１）で表される化合物は以下の方法により合成することができる。
まず、上記式（Ｙ）で表される基に対応する、５−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）−２，２’−ビピリジン誘導体の合成法について説明する。
【００４１】
まず下記反応式（１）でピリジン誘導体の塩化亜鉛錯体を合成し、次に下記反応式（２）でピリジン誘導体の塩化亜鉛錯体と２，５−ジブロモピリジンとを反応させることにより、５−ブロモ−２，２’−ビピリジン誘導体を合成することができる。
【００４２】
【化７】
【００４３】
なお、ピリジン構造に結合するＲ2は、上記式（Ｙ）中のＲ2に相当する。また、反応式（１）中の「ＲＬｉ」や「ＲＭｇＸ」において、Ｒは直鎖または分岐のアルキルを表すが、好ましくは炭素数１〜４の直鎖または炭素数３〜４の分岐アルキルであり、Ｘはハロゲンである。反応式（１）中の「ＺｎＣｌ2・ＴＭＥＤＡ」は塩化亜鉛のテトラメチルエチレンジアミン錯体である。
【００４４】
次に、下記反応式（３）に示すように、上述するようにして合成した５−ブロモ−２，２’−ビピリジン誘導体を有機リチウム試薬を用いてリチオ化するか、マグネシウムや有機マグネシウム試薬を用いてグリニャール試薬とし、ビス（ピナコラート）ジボロンまたは４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロランと反応させることにより、上記式（Ｙ）で表される基に対応する、５−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）−２，２’−ビピリジン誘導体を合成することができる。
【００４５】
【化８】
【００４６】
なお、反応式（３）中の「ＲＬｉ」や「ＲＭｇＸ」において、Ｒは直鎖または分岐のアルキルを表すが、好ましくは炭素数１〜４の直鎖または炭素数３〜４の分岐アルキルであり、Ｘはハロゲンである。
【００４７】
また、下記反応式（４）に示すように、５−ブロモ−２，２’−ビピリジン誘導体とビス（ピナコラート）ジボロンまたは４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロランとをパラジウム触媒と塩基を用いてカップリング反応させることによっても、５−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）−２，２’−ビピリジン誘導体を合成することができる。
【００４８】
【化９】
【００４９】
上記反応式（３）および反応式（４）では、原料として５−ブロモ−２，２’−ビピリジン誘導体を用いた５−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）−２，２’−ビピリジン誘導体の合成法を例示したが、原料である臭化物の代わりに、塩化物、ヨウ化物またはトリフラートを用いても、同様に合成することができる。
【００５０】
最後に、下記反応式（５）に示すように、上述するようにして合成した５−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）−２，２’−ビピリジン誘導体に、１／２倍モルの「Ｂｒ−Ｘ−Ｘ−Ｂｒ」または「ＴｆＯ−Ｘ−Ｘ−ＯＴｆ」をパラジウム触媒と塩基の存在下で反応（鈴木カップリング反応）させることにより、上記式（１−１）または式（１−１１）で表される化合物を合成することができる。なお、反応式（５）中のＸは、共に上記式（Ｘ−１）で表される基または共に上記式（Ｘ−４）で表される基である。
【００５１】
【化１０】
【００５２】
なお、「Ｂｒ−Ｘ−Ｘ−Ｂｒ」（Ｘは共に上記式（Ｘ−１）で表される基）で表される化合物は、和光純薬工業株式会社により市販されている。また、「Ｂｒ−Ｘ−Ｘ−Ｂｒ」（Ｘは共に上記式（Ｘ−４）で表される基）で表される化合物は、文献「Thin Solid Films, 515, 7726-7731 (2007)」に記載された、ビナフタレンを原料として臭素／ジクロロメタンを反応する方法により合成することができる。さらに、「ＴｆＯ−Ｘ−Ｘ−ＯＴｆ」（Ｘは共に上記式（Ｘ−４）で表される基）で表される化合物は、文献「Makromol. Chem. 185, 1915-1920 (1984)」に記載の方法により塩化鉄を用いて１−ナフトールを二量化することでビナフタレン−４，４’−ジオールを合成し、さらに文献「Polymer Bulletin 29, 271-276 (1992)」に記載の方法によりビナフタレン−４，４’−ジオールをトリフラート化して合成することができる。
【００５３】
また、下記反応式（６）に示すように、「−Ｘ−Ｘ−」のボロン酸またはボロン酸エステル類に２倍モルの５−ブロモ−２，２’−ビピリジン誘導体をパラジウム触媒と塩基の存在下で反応（鈴木カップリング反応）させても、上記式（１−１）または式（１−１１）で表される化合物を合成することができる。なお、反応式（６）中のＸは、共に上記式（Ｘ−１）で表される基または共に上記式（Ｘ−４）で表される基である。
【００５４】
【化１１】
【００５５】
なお、「−Ｘ−Ｘ−」のボロン酸エステル類は、「Ｂｒ−Ｘ−Ｘ−Ｂｒ」または「ＴｆＯ−Ｘ−Ｘ−ＯＴｆ」から上記反応式（３）または反応式（４）に準じた方法で合成することができ、「−Ｘ−Ｘ−」のボロン酸は下記反応式（７）の方法で合成することができる。
【００５６】
【化１２】
【００５７】
なお、反応式（７）中の「ＲＬｉ」や「ＲＭｇＸ」において、Ｒは直鎖または分岐のアルキルを表すが、好ましくは炭素数１〜４の直鎖または炭素数３〜４の分岐アルキルであり、Ｘはハロゲンである。また、その他のＸは、共に上記式（Ｘ−１）で表される基または共に上記式（Ｘ−４）で表される基である。
【００５８】
鈴木カップリング反応で用いられるパラジウム触媒の具体例としては、Ｐｄ（ＰＰｈ3）4、ＰｄＣｌ2（ＰＰｈ3）2、Ｐｄ（ＯＡｃ）2、トリス（ジベンジリデンアセトン）二パラジウム（０）、トリス（ジベンジリデンアセトン）二パラジウム（０）クロロホルム錯体、またはビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）があげられる。
【００５９】
また、反応を促進させるため、場合によりこれらのパラジウム化合物にホスフィン化合物を加えてもよい。そのホスフィン化合物の具体例としては、トリ（ｔ−ブチル）ホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、１−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノメチル）−２−（ジｔ−ブチルホスフィノ）フェロセン、１−（Ｎ，Ｎ−ジブチルアミノメチル）−２−（ジｔ−ブチルホスフィノ）フェロセン、１−（メトキシメチル）−２−（ジｔ−ブチルホスフィノ）フェロセン、１，１’−ビス（ジｔ−ブチルホスフィノ）フェロセン、２，２’−ビス（ジｔ−ブチルホスフィノ）−１，１’−ビナフチル、２−メトキシ−２’−（ジｔ−ブチルホスフィノ）−１，１’−ビナフチル、または２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニルがあげられる。
【００６０】
反応で用いられる塩基の具体例としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、ナトリウムエトキシド、ナトリウムｔ−ブトキシド、酢酸ナトリウム、リン酸三カリウム、またはフッ化カリウムがあげられる。
【００６１】
また、反応で用いられる溶媒の具体例としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、１，２，４−トリメチルベンゼン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ｔ−ブチルメチルエーテル、１，４−ジオキサン、メタノール、エタノール、シクロペンチルメチルエーテルまたはイソプロピルアルコールがあげられる。これらの溶媒は適宜選択でき、単独で用いてもよく、混合溶媒として用いてもよい。
【００６２】
＜一般式（１）で表される化合物の合成方法（その２）＞
上記式（１）中のＸが、共に上記式（Ｘ−１）で表される基または共に上記式（Ｘ−４）で表される基、すなわち、上記式（１−１）または式（１−１１）で表される化合物は以下の方法によっても合成することができる。
まず、上記式（Ｙ）で表される基に対応する、２，２’−ビピリジン−５−亜鉛錯体誘導体の合成法について説明する。
【００６３】
まず下記反応式（８）に示すように、５−ブロモ−２，２’−ビピリジン誘導体を、有機リチウム試薬を用いてリチオ化するか、マグネシウムや有機マグネシウム試薬を用いてグリニャール試薬とし、塩化亜鉛や塩化亜鉛テトラメチルエチレンジアミン錯体（ＺｎＣｌ2・ＴＭＥＤＡ）と反応させることにより、式（Ｙ）で表される基に対応する２，２’−ビピリジン−５−亜鉛錯体誘導体を合成することができる。
【００６４】
【化１３】
【００６５】
なお、ピリジン構造に結合するＲ2は、上記式（Ｙ）中のＲ2に相当する。また、反応式（８）中の「ＲＬｉ」や「ＲＭｇＸ」において、Ｒは直鎖または分岐のアルキルを表すが、好ましくは炭素数１〜４の直鎖または炭素数３〜４の分岐アルキルであり、Ｘはハロゲンである。なお、５−ブロモ−２，２’−ビピリジン誘導体のような臭化物の代わりに、塩化物またはヨウ化物を用いても、同様に合成することができる。
【００６６】
最後に、下記反応式（９）に示すように、上述するようにして合成した２，２’−ビピリジン−５−亜鉛錯体誘導体に、１／２倍モルの「Ｂｒ−Ｘ−Ｘ−Ｂｒ」または「ＴｆＯ−Ｘ−Ｘ−ＯＴｆ」をパラジウム触媒の存在下で反応（根岸カップリング反応）させることにより、上記式（１−１）または式（１−１１）で表される化合物を合成することができる。なお、反応式（９）中のＸは、共に上記式（Ｘ−１）で表される基または共に上記式（Ｘ−４）で表される基である。
【００６７】
【化１４】
【００６８】
また、下記反応式（１０）に示すように、「−Ｘ−Ｘ−」の亜鉛錯体に２倍モルの５−ブロモ−２，２’−ビピリジン誘導体をパラジウム触媒の存在下で反応（根岸カップリング反応）させても、上記式（１−１）または式（１−１１）で表される化合物を合成することができる。なお、反応式（１０）中のＸは、共に上記式（Ｘ−１）で表される基または共に上記式（Ｘ−４）で表される基である。
【００６９】
【化１５】
【００７０】
根岸カップリング反応で用いられるパラジウム触媒の具体例としては、Ｐｄ（ＰＰｈ3）4、ＰｄＣｌ2（ＰＰｈ3）2、Ｐｄ（ＯＡｃ）2、トリス（ジベンジリデンアセトン）二パラジウム（０）、トリス（ジベンジリデンアセトン）二パラジウム（０）クロロホルム錯体、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）、ビス（トリｔ−ブチルホスフィノ）パラジウム（０）、または（１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン）ジクロロパラジウム（ＩＩ）があげられる。
【００７１】
また、反応で用いられる溶媒の具体例としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、１，２，４−トリメチルベンゼン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ｔ−ブチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテルまたは１，４−ジオキサンがあげられる。これらの溶媒は適宜選択でき、単独で用いてもよく、混合溶媒として用いてもよい。
【００７２】
＜式（１）で表される化合物の合成方法（その３）＞
上記式（１−３）〜式（１−５）、式（１−７）〜式（１−２１）で表される化合物は、以下に説明するように、まずアントラセンまたはナフタレンに臭素やボロン酸（エステル）などの１つの活性基と１つのビピリジル基とが結合した種々の前駆体を合成した後、適当な前駆体同士をカップリングすることにより合成することができる。
【００７３】
上記式（Ｘ−１）で表される基に対応する前駆体は、鈴木カップリングまたは根岸カップリングにより、市販の９，１０−ジロモアントラセンに等モルの２,２'−ビピリジン−５−イルボロン酸（エステル）または２，２’−ビピリジン−５−亜鉛錯体を反応させて合成することができる。
【００７４】
また、上記式（Ｘ−３）で表される基に対応する前駆体は、上述する式（Ｘ−１）で表される基に対応する前駆体の合成方法において、９，１０−ジロモアントラセンの代わりに市販の１，５−ジブロモアントラセンを原料として合成することができる。
【００７５】
また、上記式（Ｘ−４）で表される基に対応する前駆体は、上述する式（Ｘ−１）で表される基に対応する前駆体の合成方法において、９，１０−ジロモアントラセンの代わりに１，４−ジブロモナフタレンを原料として合成することができる。
【００７６】
また、上記式（Ｘ−５）で表される基に対応する前駆体は、上述する式（Ｘ−１）で表される基に対応する前駆体の合成方法において、９，１０−ジロモアントラセンの代わりに１，５−ジブロモナフタレンを原料として合成することができる。なお、１，５−ジブロモナフタレンは、１，４−ジブロモナフタレンの合成時に相当量副生するので、定法を用いて両者を単離することにより得られる。
【００７７】
また、上記式（Ｘ−２）で表される基に対応する前駆体は、アントラセンの１位にビピリジル基が結合し、１０位に活性基が結合した前駆体（ａ）と、アントラセンの１位に活性基が結合し、１０位にビピリジル基が結合した前駆体（ｂ）との２種類になる。
【００７８】
上記式（Ｘ−２）で表される基に対応する前駆体のうちの前駆体（ａ）は、鈴木カップリングまたは根岸カップリングにより、市販の１−ブロモアントラセンと２,２'−ビピリジン−５−イルボロン酸（エステル）または２，２’−ビピリジン−５−亜鉛錯体とをカップリングさせた後、得られたアントラセン誘導体を適当な臭素化剤を用いて臭素化し、カラムクロマトグラフィーなどの定法を用いて単離することができる。
【００７９】
上記式（Ｘ−２）で表される基に対応する前駆体のうちの前駆体（ｂ）は、１−クロロアントラセンを適当な臭素化剤を用いて臭素化し、カラムクロマトグラフィーなどの定法を用いて１−クロロ−１０−ブロモアントラセンを単離した後、得られた１−クロロ−１０−ブロモアントラセンの１０位に、鈴木カップリングまたは根岸カップリングを用いて、等モルの２,２'−ビピリジン−５−イルボロン酸（エステル）または２，２’−ビピリジン−５−亜鉛錯体を反応させることにより得られる。
【００８０】
最後に、上記種々の前駆体の中から適当な２つを選択し、一方の前駆体の活性基をボロン酸（エステル）または塩化亜鉛錯体に変換した後、残りの前駆体とカップリングすることにより、上記式（１−３）〜式（１−５）、式（１−７）〜式（１−２１）で表される化合物を合成することができる。この合成方法（その３）は、目的化合物が９，９’−ビアントラセン誘導体以外の化合物について好適に用いられる。
【００８１】
＜式（１）で表される化合物の合成方法（その４）＞
上記式（１−６）〜式（１−８）、式（１−１４）、式（１−１５）で表される化合物は以下の方法により合成することができる。
【００８２】
まず、１０−ブロモ−１−（２，２’−ビピリジン−５−イル）アントラセン（上記前駆体（ａ））および金属マグネシウムからグリニャール試薬を合成し、このグリニャール試薬をアントロン（９，１０−ジヒドロアントラセン−９−オン）と反応させる。次に、この反応物をヨウ化水素、続いてＳｎＣｌ2−ＨＣｌで処理することにより４−（２，２’−ビピリジン−５−イル）ビアントラセンを合成する。さらに、この化合物の１０’位を適当な臭素化剤を用いて臭素化し、次いで鈴木カップリング反応または根岸カップリング反応を用いて２,２'−ビピリジン−５−イルボロン酸（エステル）または２，２’−ビピリジン−５−亜鉛錯体を反応させることにより、上記式（１−６）で表される化合物を合成することができる。
【００８３】
また、上記式（１−７）、式（１−８）、式（１−１４）、式（１−１５）で表される化合物については、上記前駆体（ａ）の代わりに、それぞれ上記前駆体（ｂ）、上記式（Ｘ−３）で表される基に対応する前駆体、上記式（Ｘ−４）で表される基に対応する前駆体、上記式（Ｘ−５）で表される基に対応する前駆体を用いることで、合成することができる。
【００８４】
この合成方法（その４）は、目的化合物における一方の「−Ｘ−」がアントラセン−９，１０−ジイルであり、その１０位に２，２’−ビピリジン−５−イルが連結する場合を選んで用いられる。この方法は、前記の製法では合成できない、目的化合物が９，９’−ビアントラセン誘導体である場合に特に好適に用いられる。
【００８５】
＜式（１）で表される化合物の合成方法（その５）＞
上記式（１−２）で表される化合物は以下の方法により合成することができる。
【００８６】
まず、ビアントロン（１０−（１０−オキソ−９，１０−ジヒドロアントラセン−９−イリデン）−９，１０−ジヒドロアントラセン−９−オン）の４位と４’位を適当な臭素化剤を用いて臭素化する。実際には他位が臭素化した化合物が相当量副生するが、これらをカラムクロマトグラフィーなどの公知の精製法を用いて除去することにより、４，４’−ジブロモビアントロンを合成することができる。次に、鈴木カップリングまたは根岸カップリングを用いて、４，４’−ジブロモビアントロンと２倍モルの２,２'−ビピリジン−５−イルのボロン酸（エステル）または２，２’−ビピリジン−５−亜鉛錯体とを反応させ、さらに定法に従ってカルボニルを還元することにより、上記式（１−２）で表される化合物を合成することができる。
【００８７】
３．有機電界発光素子
本発明に係るビピリジル基を有するアントラセンまたはナフタレン誘導体化合物は、例えば、有機電界発光素子の材料として用いることができる。以下に、本実施形態に係る有機電界発光素子について図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る有機電界発光素子を示す概略断面図である。
【００８８】
＜有機電界発光素子の構造＞
図１に示された有機電界発光素子１００は、基板１０１と、基板１０１上に設けられた陽極１０２と、陽極１０２の上に設けられた正孔注入層１０３と、正孔注入層１０３の上に設けられた正孔輸送層１０４と、正孔輸送層１０４の上に設けられた発光層１０５と、発光層１０５の上に設けられた電子輸送層１０６と、電子輸送層１０６の上に設けられた電子注入層１０７と、電子注入層１０７の上に設けられた陰極１０８とを有する。
【００８９】
なお、有機電界発光素子１００は、作製順序を逆にして、例えば、基板１０１と、基板１０１上に設けられた陰極１０８と、陰極１０８の上に設けられた電子注入層１０７と、電子注入層１０７の上に設けられた電子輸送層１０６と、電子輸送層１０６の上に設けられた発光層１０５と、発光層１０５の上に設けられた正孔輸送層１０４と、正孔輸送層１０４の上に設けられた正孔注入層１０３と、正孔注入層１０３の上に設けられた陽極１０２とを有する構成としてもよい。
【００９０】
上記各層すべてがなくてはならないわけではなく、最小構成単位を陽極１０２と発光層１０５と電子輸送層１０６および／または電子注入層１０７と陰極１０８とからなる構成として、正孔注入層１０３および正孔輸送層１０４は任意に設けられる層である。また、上記各層は、それぞれ単一層からなってもよいし、複数層からなってもよい。
【００９１】
有機電界発光素子を構成する層の態様としては、上述する「基板／陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極」の構成態様の他に、「基板／陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極」、「基板／陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極」、「基板／陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極」、「基板／陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極」、「基板／陽極／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極」、「基板／陽極／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極」、「基板／陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極」、「基板／陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極」、「基板／陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／陰極」、「基板／陽極／発光層／電子輸送層／陰極」、「基板／陽極／発光層／電子注入層／陰極」の構成態様であってもよい。
【００９２】
＜有機電界発光素子における基板＞
基板１０１は、有機電界発光素子１００の支持体となるものであり、通常、石英、ガラス、金属、プラスチックなどが用いられる。基板１０１は、目的に応じて板状、フィルム状、またはシート状に形成され、例えば、ガラス板、金属板、金属箔、プラスチックフィルム、プラスチックシートなどが用いられる。なかでも、ガラス板、およびポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂製の板が好ましい。ガラス基板であれば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスなどが用いられ、また、厚みも機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、例えば、０．２ｍｍ以上あればよい。厚さの上限値としては、例えば、２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましいが、ＳｉＯ2などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用することができる。また、基板１０１には、ガスバリア性を高めるために、少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜などのガスバリア膜を設けてもよく、特にガスバリア性が低い合成樹脂製の板、フィルムまたはシートを基板１０１として用いる場合にはガスバリア膜を設けるのが好ましい。
【００９３】
＜有機電界発光素子における陽極＞
陽極１０２は、発光層１０５へ正孔を注入する役割を果たすものである。なお、陽極１０２と発光層１０５との間に正孔注入層１０３および／または正孔輸送層１０４が設けられている場合には、これらを介して発光層１０５へ正孔を注入することになる。
【００９４】
陽極１０２を形成する材料としては、無機化合物および有機化合物があげられる。無機化合物としては、例えば、金属（アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、クロムなど）、金属酸化物（インジウムの酸化物、スズの酸化物、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）など）、ハロゲン化金属（ヨウ化銅など）、硫化銅、カーボンブラック、ＩＴＯガラスやネサガラスなどがあげられる。有機化合物としては、例えば、ポリ（３−メチルチオフェン）などのポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマーなどがあげられる。その他、有機電界発光素子の陽極として用いられている物質の中から適宜選択して用いることができる。
【００９５】
透明電極の抵抗は、発光素子の発光に十分な電流が供給できれば特に限定されないが、発光素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが望ましい。例えば、３００Ω／□以下のＩＴＯ基板であれば素子電極として機能するが、現在では１０Ω／□程度の基板の供給も可能になっていることから、例えば１００〜５Ω／□、好ましくは５０〜５Ω／□の低抵抗品を使用することが特に望ましい。ＩＴＯの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常１００〜３００ｎｍの間で用いられることが多い。
【００９６】
＜有機電界発光素子における正孔注入層、正孔輸送層＞
正孔注入層１０３は、陽極１０２から移動してくる正孔を、効率よく発光層１０５内または正孔輸送層１０４内に注入する役割を果たすものである。正孔輸送層１０４は、陽極１０２から注入された正孔または陽極１０２から正孔注入層１０３を介して注入された正孔を、効率よく発光層１０５に輸送する役割を果たすものである。正孔注入層１０３および正孔輸送層１０４は、それぞれ、正孔注入・輸送材料の一種または二種以上を積層、混合するか、正孔注入・輸送材料と高分子結着剤の混合物により形成される。また、正孔注入・輸送材料に塩化鉄（III）のような無機塩を添加して層を形成してもよい。
【００９７】
正孔注入・輸送性物質としては電界を与えられた電極間において正極からの正孔を効率よく注入・輸送することが必要で、正孔注入効率が高く、注入された正孔を効率よく輸送することが望ましい。そのためにはイオン化ポテンシャルが小さく、しかも正孔移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが好ましい。
【００９８】
正孔注入層１０３および正孔輸送層１０４を形成する材料としては、光導電材料において、正孔の電荷輸送材料として従来から慣用されている化合物、ｐ型半導体、有機電界発光素子の正孔注入層および正孔輸送層に使用されている公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。それらの具体例は、カルバゾール誘導体（Ｎ−フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾールなど）、ビス（Ｎ−アリルカルバゾール）またはビス（Ｎ−アルキルカルバゾール）などのビスカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体（芳香族第３級アミノ基を主鎖あるいは側鎖に持つポリマー、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミン、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミンなどのトリフェニルアミン誘導体、スターバーストアミン誘導体など、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体（無金属、銅フタロシアニンなど）、ピラゾリン誘導体、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体やチオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリシランなどである。ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが好ましいが、発光素子の作製に必要な薄膜を形成し、陽極から正孔が注入できて、さらに正孔を輸送できる化合物であれば特に限定されるものではない。
【００９９】
また、有機半導体の導電性は、そのドーピングにより、強い影響を受けることも知られている。このような有機半導体マトリックス物質は、電子供与性の良好な化合物、または電子受容性の良好な化合物から構成されている。電子供与物質のドーピングのために、テトラシアノキノンジメタン（ＴＣＮＱ）または２，３，５，６−テトラフルオロテトラシアノ−１，４−ベンゾキノンジメタン（Ｆ４ＴＣＮＱ）などの強い電子受容体が知られている（例えば、文献「M.Pfeiffer,A.Beyer,T.Fritz,K.Leo,Appl.Phys.Lett.,73(22),3202-3204(1998)」および文献「J.Blochwitz,M.Pheiffer,T.Fritz,K.Leo,Appl.Phys.Lett.,73（6）,729-731（1998）」を参照）。これらは、電子供与型ベース物質（正孔輸送物質）における電子移動プロセスによって、いわゆる正孔を生成する。正孔の数および移動度によって、ベース物質の伝導性が、かなり大きく変化する。正孔輸送特性を有するマトリックス物質としては、例えばベンジジン誘導体（ＴＰＤなど）またはスターバーストアミン誘導体（ＴＤＡＴＡなど）、あるいは、特定の金属フタロシアニン（特に、亜鉛フタロシアニンＺｎＰｃなど）が知られている（特開2005-167175号公報）。
【０１００】
＜有機電界発光素子における発光層＞
発光層１０５は、電界を与えられた電極間において、陽極１０２から注入された正孔と、陰極１０８から注入された電子とを再結合させることにより発光するものである。発光層１０５を形成する材料としては、正孔と電子との再結合によって励起されて発光する化合物（発光性化合物）であればよく、安定な薄膜形状を形成することができ、かつ、固体状態で強い発光（蛍光および／または燐光）効率を示す化合物であるのが好ましい。
【０１０１】
発光層は単一層でも複数層からなってもどちらでもよく、それぞれ発光材料（ホスト材料、ドーパント材料）により形成される。ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の組み合わせであっても、いずれでもよい。ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれであってもよい。ドーピング方法としては、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着してもよい。
【０１０２】
ホスト材料の使用量はホスト材料の種類によって異なり、そのホスト材料の特性に合わせて決めればよい。ホスト材料の使用量の目安は、好ましくは発光材料全体の５０〜９９．９９９重量％であり、より好ましくは８０〜９９．９５重量％であり、さらに好ましくは９０〜９９．９重量％である。
【０１０３】
ドーパント材料の使用量はドーパント材料の種類によって異なり、そのドーパント材料の特性に合わせて決めればよい。ドーパントの使用量の目安は、好ましくは発光材料全体の０．００１〜５０重量％であり、より好ましくは０．０５〜２０重量％であり、さらに好ましくは０．１〜１０重量％である。上記の範囲であれば、例えば、濃度消光現象を防止できるという点で好ましい。
【０１０４】
本実施形態に係る発光素子の発光材料は蛍光性であっても燐光性であってもどちらでもかまわない。
【０１０５】
ホスト材料としては、特に限定されるものではないが、以前から発光体として知られていたアントラセンやピレンなどの縮合環誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウムをはじめとする金属キレート化オキシノイド化合物、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ピロロピロール誘導体、フルオレン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、そして、ポリチオフェン誘導体が好適に用いられる。
【０１０６】
その他、ホスト材料としては、化学工業２００４年６月号１３頁、およびそれにあげられた参考文献などに記載された化合物などの中から適宜選択して用いることができる。
【０１０７】
また、ドーパント材料としては、特に限定されるものではなく、既知の化合物を用いることができ、所望の発光色に応じて様々な材料の中から選択することができる。具体的には、例えば、フェナンスレン、アントラセン、ピレン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン、ナフトピレン、ジベンゾピレン、ルブレン、およびクリセンなどの縮合環誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズトリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン誘導体、チオフェン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体（特開平１−２４５０８７号公報）、ビススチリルアリーレン誘導体（特開平２−２４７２７８号公報）、ジアザインダセン誘導体、フラン誘導体、ベンゾフラン誘導体、フェニルイソベンゾフラン、ジメシチルイソベンゾフラン、ジ（２−メチルフェニル）イソベンゾフラン、ジ（２−トリフルオロメチルフェニル）イソベンゾフラン、フェニルイソベンゾフランなどのイソベンゾフラン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、７−ジアルキルアミノクマリン誘導体、７−ピペリジノクマリン誘導体、７−ヒドロキシクマリン誘導体、７−メトキシクマリン誘導体、７−アセトキシクマリン誘導体、３−ベンズチアゾリルクマリン誘導体、３−ベンズイミダゾリルクマリン誘導体、３−ベンズオキサゾリルクマリン誘導体などのクマリン誘導体、ジシアノメチレンピラン誘導体、ジシアノメチレンチオピラン誘導体、ポリメチン誘導体、シアニン誘導体、オキソベンズアンスラセン誘導体、キサンテン誘導体、ローダミン誘導体、フルオレセイン誘導体、ピリリウム誘導体、カルボスチリル誘導体、アクリジン誘導体、オキサジン誘導体、フェニレンオキサイド誘導体、キナクリドン誘導体、キナゾリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、フロピリジン誘導体、１，２，５−チアジアゾロピレン誘導体、ピロメテン誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、スクアリリウム誘導体、ビオラントロン誘導体、フェナジン誘導体、アクリドン誘導体、デアザフラビン誘導体、フルオレン誘導体、およびベンゾフルオレン誘導体などがあげられる。
【０１０８】
発色光ごとに例示すると、青〜青緑色ドーパント材料としては、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、トリフェニレン、ペリレン、フルオレン、インデン、クリセンなどの芳香族炭化水素化合物やその誘導体、フラン、ピロール、チオフェン、シロール、９−シラフルオレン、９，９’−スピロビシラフルオレン、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、イミダゾピリジン、フェナントロリン、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピリジン、チオキサンテンなどの芳香族複素環化合物やその誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、クマリン誘導体、イミダゾール、チアゾール、チアジアゾール、カルバゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾールなどのアゾール誘導体およびその金属錯体、およびＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンに代表される芳香族アミン誘導体などがあげられる。
【０１０９】
また、緑〜黄色ドーパント材料としては、クマリン誘導体、フタルイミド誘導体、ナフタルイミド誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、シクロペンタジエン誘導体、アクリドン誘導体、キナクリドン誘導体、およびルブレンなどのナフタセン誘導体などがあげられ、さらに上記青〜青緑色ドーパント材料として例示した化合物に、アリール、ヘテロアリール、アリールビニル、アミノ、シアノなど長波長化を可能とする置換基を導入した化合物も好適な例としてあげられる。
【０１１０】
さらに、橙〜赤色ドーパント材料としては、ビス（ジイソプロピルフェニル）ペリレンテトラカルボン酸イミドなどのナフタルイミド誘導体、ペリノン誘導体、アセチルアセトンやベンゾイルアセトンとフェナントロリンなどを配位子とするＥｕ錯体などの希土類錯体、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピランやその類縁体、マグネシウムフタロシアニン、アルミニウムクロロフタロシアニンなどの金属フタロシアニン誘導体、ローダミン化合物、デアザフラビン誘導体、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体、フェノキサジン誘導体、オキサジン誘導体、キナゾリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、スクアリリウム誘導体、ビオラントロン誘導体、フェナジン誘導体、フェノキサゾン誘導体、およびチアジアゾロピレン誘導体などあげられ、さらに上記青〜青緑色、および緑〜黄色ドーパント材料として例示した化合物に、アリール、ヘテロアリール、アリールビニル、アミノ、シアノなど長波長化を可能とする置換基を導入した化合物も好適な例としてあげられる。さらに、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（III）に代表されるイリジウムや白金を中心金属とした燐光性金属錯体も好適な例としてあげられる。
【０１１１】
その他、ドーパントとしては、化学工業２００４年６月号１３頁、およびそれにあげられた参考文献などに記載された化合物などの中から適宜選択して用いることができる。
【０１１２】
上述するドーパント材料の中でも、特にペリレン誘導体、ボラン誘導体、アミン含有スチリル誘導体、芳香族アミン誘導体、クマリン誘導体、ピラン誘導体、イリジウム錯体または白金錯体が好ましい。
【０１１３】
ペリレン誘導体としては、例えば、３，１０−ビス（２，６−ジメチルフェニル）ペリレン、３，１０−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）ペリレン、３，１０−ジフェニルペリレン、３，４−ジフェニルペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン、３，４，９，１０−テトラフェニルペリレン、３−（１’−ピレニル）−８，１１−ジ（ｔ−ブチル）ペリレン、３−（９’−アントリル）−８，１１−ジ（ｔ−ブチル）ペリレン、３，３’−ビス（８，１１−ジ（ｔ−ブチル）ペリレニル）などがあげられる。
また、特開平11-97178号公報、特開2000-133457号公報、特開2000-26324号公報、特開2001-267079号公報、特開2001-267078号公報、特開2001-267076号公報、特開2000-34234号公報、特開2001-267075号公報、および特開2001-217077号公報などに記載されたペリレン誘導体を用いてもよい。
【０１１４】
ボラン誘導体としては、例えば、１，８−ジフェニル−１０−（ジメシチルボリル）アントラセン、９−フェニル−１０−（ジメシチルボリル）アントラセン、４−（９’−アントリル）ジメシチルボリルナフタレン、４−（１０’−フェニル−９’−アントリル）ジメシチルボリルナフタレン、９−（ジメシチルボリル）アントラセン、９−（４’−ビフェニリル）−１０−（ジメシチルボリル）アントラセン、９−（４’−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル）−１０−（ジメシチルボリル）アントラセンなどがあげられる。
また、国際公開第2000/40586号パンフレットなどに記載されたボラン誘導体を用いてもよい。
【０１１５】
アミン含有スチリル誘導体としては、例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（４−ビフェニリル）−４、４’−ジアミノスチルベン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（１−ナフチル）−４、４’−ジアミノスチルベン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（２−ナフチル）−４、４’−ジアミノスチルベン、Ｎ，Ｎ’−ジ（２−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４、４’−ジアミノスチルベン、Ｎ，Ｎ’−ジ（９−フェナントリル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４、４’−ジアミノスチルベン、４，４’−ビス[４”−ビス（ジフェニルアミノ）スチリル]−ビフェニル、１，４−ビス[４’−ビス（ジフェニルアミノ）スチリル]−ベンゼン、２，７−ビス[４’−ビス（ジフェニルアミノ）スチリル]−９，９−ジメチルフルオレン、４，４’−ビス（９−エチル−３−カルバゾビニレン）−ビフェニル、４，４’−ビス（９−フェニル−３−カルバゾビニレン）−ビフェニルなどがあげられる。 また、特開2003-347056号公報、および特開2001-307884号公報などに記載されたアミン含有スチリル誘導体を用いてもよい。
【０１１６】
芳香族アミン誘導体としては、例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラフェニルアントラセン−９，１０−ジアミン、９，１０−ビス（４−ジフェニルアミノ−フェニル）アントラセン、９，１０−ビス（４−ジ（１−ナフチルアミノ）フェニル）アントラセン、９，１０−ビス（４−ジ（２−ナフチルアミノ）フェニル）アントラセン、１０−ジ−ｐ−トリルアミノ−９−（４−ジ−ｐ−トリルアミノ−１−ナフチル）アントラセン、１０−ジフェニルアミノ−９−（４−ジフェニルアミノ−１−ナフチル）アントラセン、１０−ジフェニルアミノ−９−（６−ジフェニルアミノ−２−ナフチル）アントラセン、[４−（４−ジフェニルアミノ−フェニル）ナフタレン−１−イル]−ジフェニルアミン、[４−（４−ジフェニルアミノ−フェニル）ナフタレン−１−イル]−ジフェニルアミン、[６−（４−ジフェニルアミノ−フェニル）ナフタレン−２−イル]−ジフェニルアミン、４，４’−ビス[４−ジフェニルアミノナフタレン−１−イル]ビフェニル、４，４’−ビス[６−ジフェニルアミノナフタレン−２−イル]ビフェニル、４，４”−ビス[４−ジフェニルアミノナフタレン−１−イル]−ｐ−テルフェニル、４，４”−ビス[６−ジフェニルアミノナフタレン−２−イル]−ｐ−テルフェニルなどがあげられる。
また、特開2006-156888号公報などに記載された芳香族アミン誘導体を用いてもよい。
【０１１７】
クマリン誘導体としては、クマリン−６、クマリン−３３４などがあげられる。
また、特開2004-43646号公報、特開2001-76876号公報、および特開平6-298758号公報などに記載されたクマリン誘導体を用いてもよい。
【０１１８】
ピラン誘導体としては、下記のＤＣＭ、ＤＣＪＴＢなどがあげられる。
【化１６】
また、特開2005-126399号公報、特開2005-097283号公報、特開2002-234892号公報、特開2001-220577号公報、特開2001-081090号公報、および特開2001-052869号公報などに記載されたピラン誘導体を用いてもよい。
【０１１９】
イリジウム錯体としては、下記のＩｒ（ｐｐｙ）3などがあげられる。
【化１７】
また、特開2006-089398号公報、特開2006-080419号公報、特開2005-298483号公報、特開2005-097263号公報、および特開2004-111379号公報などに記載されたイリジウム錯体を用いてもよい。
【０１２０】
白金錯体としては、下記のＰｔＯＥＰなどがあげられる。
【化１８】
また、特開2006-190718号公報、特開2006-128634号公報、特開2006-093542号公報、特開2004-335122号公報、および特開2004-331508号公報などに記載された白金錯体を用いてもよい。
【０１２１】
＜有機電界発光素子における電子注入層、電子輸送層＞
電子注入層１０７は、陰極１０８から移動してくる電子を、効率よく発光層１０５内または電子輸送層１０６内に注入する役割を果たすものである。電子輸送層１０６は、陰極１０８から注入された電子、または陰極１０８から電子注入層１０７を介して注入された電子を、効率よく発光層１０５に輸送する役割を果たすものである。電子輸送層１０６および電子注入層１０７は、それぞれ、電子輸送・注入材料の一種または二種以上を積層、混合するか、電子輸送・注入材料と高分子結着剤の混合物により形成される。
【０１２２】
電子注入・輸送層とは、陰極から電子が注入され、さらに電子を輸送することをつかさどる層であり、電子注入効率が高く、注入された電子を効率よく輸送することが望ましい。そのためには電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが好ましい。しかしながら、正孔と電子の輸送バランスを考えた場合に、陽極からの正孔が再結合せずに陰極側へ流れるのを効率よく阻止できる役割を主に果たす場合には、電子輸送能力がそれ程高くなくても、発光効率を向上させる効果は電子輸送能力が高い材料と同等に有する。したがって、本実施形態における電子注入・輸送層は、正孔の移動を効率よく阻止できる層の機能も含まれてもよい。
【０１２３】
電子輸送層１０６または電子注入層１０７を形成する材料（電子輸送材料）として、上記式（１）で表される化合物を用いることができる。なかでも、上記式（１−１）〜式（１−２１）で表される化合物が好ましく、上記式（１−１）、式（１−５）、式（１−１１）、式（１−１２）、式（１−１３）、式（１−１４）、式（１−１５）、式（１−２０）または式（１−２１）で表される化合物がより好ましい。特に好ましくは、上記式（１−１）または式（１−１１）で表される化合物である。
【０１２４】
電子輸送層１０６または電子注入層１０７における上記式（１）で表される化合物の含有量は、化合物の種類によって異なり、その化合物の特性に合わせて決めればよい。式（１）で表される化合物の含有量の目安は、好ましくは電子輸送層用材料（または電子注入層用材料）の全体の１〜１００重量％であり、より好ましくは１０〜１００重量％であり、さらに好ましくは５０〜１００重量％であり、特に好ましくは８０〜１００重量％である。式（１）で表される化合物を単独（１００重量％）で用いない場合には、以下に詳述する他の材料を混合すればよい。
【０１２５】
他の電子輸送層または電子注入層を形成する材料としては、光導電材料において電子伝達化合物として従来から慣用されている化合物、有機電界発光素子の電子注入層および電子輸送層に使用されている公知の化合物の中から任意に選択して用いることができる。
【０１２６】
電子輸送層または電子注入層に用いられる材料としては、炭素、水素、酸素、硫黄、ケイ素、およびリンの中から選ばれる一種以上の原子で構成される芳香環もしくは複素芳香環からなる化合物、ピロール誘導体およびその縮合環誘導体、および電子受容性窒素を有する金属錯体の中から選ばれる少なくとも一種を含有することが好ましい。具体的には、ナフタレン、アントラセンなどの縮合環系芳香環誘導体、４，４’−ビス（ジフェニルエテニル）ビフェニルに代表されるスチリル系芳香環誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、リンオキサイド誘導体、カルバゾール誘導体、およびインドール誘導体などがあげられる。電子受容性窒素を有する金属錯体としては、例えば、ヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体、およびベンゾキノリン金属錯体などがあげられる。これらの材料は単独でも用いられるが、異なる材料と混合して使用しても構わない。中でも、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセンなどのアントラセン誘導体、４，４’−ビス（ジフェニルエテニル）ビフェニルなどのスチリル系芳香環誘導体、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル、１，３，５−トリス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼンなどのカルバゾール誘導体が、耐久性の観点から好ましく用いられる。
【０１２７】
また、他の電子伝達化合物の具体例として、上記式（１）で表される化合物以外のピリジン誘導体、式（１）で表される化合物ナフタレン誘導体、式（１）で表される化合物以外のアントラセン誘導体、フェナントロリン誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体（１，３−ビス［（４−ｔ−ブチルフェニル）１，３，４−オキサジアゾリル］フェニレンなど）、チオフェン誘導体、トリアゾール誘導体（Ｎ−ナフチル−２，５−ジフェニル−１，３，４−トリアゾールなど）、チアジアゾール誘導体、オキシン誘導体の金属錯体、キノリノール系金属錯体、キノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体のポリマー、ベンザゾール類化合物、ガリウム錯体、ピラゾール誘導体、パーフルオロ化フェニレン誘導体、トリアジン誘導体、ピラジン誘導体、ベンゾキノリン誘導体（２，２’−ビス（ベンゾ［ｈ］キノリン−２−イル）−９，９’−スピロビフルオレンなど）、イミダゾピリジン誘導体、ボラン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体（トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼンなど）、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、キノリン誘導体、テルピリジンなどのオリゴピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、テルピリジン誘導体（１，３−ビス（４’−（２，２’：６’２”−テルピリジニル））ベンゼンなど）、ナフチリジン誘導体（ビス（１−ナフチル）−４−（１，８−ナフチリジン−２−イル）フェニルホスフィンオキサイドなど）、アルダジン誘導体、カルバゾール誘導体、インドール誘導体、リンオキサイド誘導体、ビススチリル誘導体などがあげられる。
【０１２８】
また、電子受容性窒素を有する金属錯体を用いることもでき、例えば、キノリノール系金属錯体やヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体、およびベンゾキノリン金属錯体などがあげられる。
【０１２９】
上述した材料は単独でも用いられるが、異なる材料と混合して使用しても構わない。
【０１３０】
上述した材料の中でも、キノリノール系金属錯体、ビピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体またはボラン誘導体が好ましい。
【０１３１】
キノリノール系金属錯体は、下記一般式(E-1)で表される化合物である。
【化１９】
式中、Ｒ1〜Ｒ6は水素または置換基であり、ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｂｅ、またはＺｎであり、ｎは２または３の整数である。
【０１３２】
キノリノール系金属錯体の具体例としては、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（３，４−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４，５−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４，６−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（フェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２−メチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３−メチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（４−メチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（４−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，３−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，６−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３，４−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３，５−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３，５−ジ−ｔ−ブチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，６−ジフェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，４，６−トリフェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，４，６−トリメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，４，５，６−テトラメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（１−ナフトラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２−ナフトラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（２−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（３−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（４−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（３，５−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（３，５−ジ−ｔ−ブチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−４−エチル−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−４−エチル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−４−メトキシ−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−４−メトキシ−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリン）ベリリウムなどがあげられる。
【０１３３】
ビピリジン誘導体は、下記一般式(E-2)で表される化合物である。
【化２０】
式中、Ｇは単なる結合手またはｎ価の連結基を表し、ｎは２〜８の整数である。また、ピリジン−ピリジンまたはピリジン−Ｇの結合に用いられない炭素は置換されていてもよい。
【０１３４】
一般式(E-2)のＧとしては、例えば、以下の構造式のものがあげられる。なお、下記構造式中のＲは、それぞれ独立して、水素、メチル、エチル、イソプロピル、シクロヘキシル、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、ビフェニリルまたはテルフェニリルである。
【化２１】
【０１３５】
ピリジン誘導体の具体例としては、２，５−ビス（２，２’−ビピリジル−６−イル）−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロール、２，５−ビス（２，２’−ビピリジル−６−イル）−１，１−ジメチル−３，４−ジメシチルシロール、２，５−ビス（２，２’−ビピリジル−５−イル）−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロール、２，５−ビス（２，２’−ビピリジル−５−イル）−１，１−ジメチル−３，４−ジメシチルシロール９，１０−ジ（２，２’−ビピリジル−６−イル）アントラセン、９，１０−ジ（２，２’−ビピリジル−５−イル）アントラセン、９，１０−ジ（２，３’−ビピリジル−６−イル）アントラセン、９，１０−ジ（２，３’−ビピリジル−５−イル）アントラセン、９，１０−ジ（２，３’−ビピリジル−６−イル）−２−フェニルアントラセン、９，１０−ジ（２，３’−ビピリジル−５−イル）−２−フェニルアントラセン、９，１０−ジ（２，２’−ビピリジル−６−イル）−２−フェニルアントラセン、９，１０−ジ（２，２’−ビピリジル−５−イル）−２−フェニルアントラセン、９，１０−ジ（２，４’−ビピリジル−６−イル）−２−フェニルアントラセン、９，１０−ジ（２，４’−ビピリジル−５−イル）−２−フェニルアントラセン、９，１０−ジ（３，４’−ビピリジル−６−イル）−２−フェニルアントラセン、９，１０−ジ（３，４’−ビピリジル−５−イル）−２−フェニルアントラセン、３，４−ジフェニル−２，５−ジ（２，２’−ビピリジル−６−イル）チオフェン、３，４−ジフェニル−２，５−ジ（２，３’−ビピリジル−５−イル）チオフェン、６’６”−ジ（２−ピリジル）２，２’：４’，４”：２”，２”’−クアテルピリジンなどがあげられる。
【０１３６】
フェナントロリン誘導体は、下記一般式(E-3-1)または(E-3-2)で表される化合物である。
【化２２】
式中、Ｒ1〜Ｒ8は水素または置換基であり、隣接する基は互いに結合して縮合環を形成してもよく、Ｇは単なる結合手またはｎ価の連結基を表し、ｎは２〜８の整数である。また、一般式(E-3-2)のＧとしては、例えば、ビピリジン誘導体の欄で説明したものと同じものがあげられる。
【０１３７】
フェナントロリン誘導体の具体例としては、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、９，１０−ジ（１，１０−フェナントロリン−２−イル）アントラセン、２，６−ジ（１，１０−フェナントロリン−５−イル）ピリジン、１，３，５−トリ（１，１０−フェナントロリン−５−イル）ベンゼン、９，９’−ジフルオル−ビス（１，１０−フェナントロリン−５−イル）、バソクプロインや１，３−ビス（２−フェニル−１，１０−フェナントロリン−９−イル）ベンゼンなどがあげられる。
【０１３８】
特に、フェナントロリン誘導体を電子輸送層、電子注入層に用いた場合について説明する。長時間にわたって安定な発光を得るには、熱的安定性や薄膜形成性に優れた材料が望まれ、フェナントロリン誘導体の中でも、置換基自身が三次元的立体構造を有するか、フェナントロリン骨格とのあるいは隣接置換基との立体反発により三次元的立体構造を有するもの、あるいは複数のフェナントロリン骨格を連結したものが好ましい。さらに、複数のフェナントロリン骨格を連結する場合、連結ユニット中に共役結合、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素、置換もしくは無置換の芳香複素環を含んでいる化合物がより好ましい。
【０１３９】
ボラン誘導体は、下記一般式(E-4)で表される化合物であり、詳細には特開2007-27587号公報に開示されている。
【化２３】
式中、Ｒ11およびＲ12は、それぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていてもよいアリール、置換シリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、Ｒ13〜Ｒ16は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル、または置換されていてもよいアリールであり、Ｘは、置換されていてもよいアリーレンであり、Ｙは、置換されていてもよい炭素数１６以下のアリール、置換ボリル、または置換されていてもよいカルバゾールであり、そして、ｎはそれぞれ独立して０〜３の整数である。
【０１４０】
上記一般式(E-4)で表される化合物の中でも、下記一般式(E-4-1)で表される化合物、さらに下記一般式(E-4-1-1)〜(E-4-1-4)で表される化合物が好ましい。具体例としては、９−［４−（４−ジメシチルボリルナフタレン−１−イル）フェニル］カルバゾール、９−［４−（４−ジメシチルボリルナフタレン−１−イル）ナフタレン−１−イル］カルバゾールなどがあげられる。
【化２４】
式中、Ｒ11およびＲ12は、それぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていてもよいアリール、置換シリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、Ｒ13〜Ｒ16は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル、または置換されていてもよいアリールであり、Ｒ21およびＲ22は、それぞれ独立して、それぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていてもよいアリール、置換シリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、Ｘ1は、置換されていてもよい炭素数２０以下のアリーレンであり、ｎはそれぞれ独立して０〜３の整数であり、そして、ｍはそれぞれ独立して０〜４の整数である。
【０１４１】
【化２５】
各式中、Ｒ31〜Ｒ34は、それぞれ独立して、メチル、イソプロピルまたはフェニルのいずれかであり、そして、Ｒ35およびＲ36は、それぞれ独立して、水素、メチル、イソプロピルまたはフェニルのいずれかである。
【０１４２】
上記一般式(E-4)で表される化合物の中でも、下記一般式(E-4-2)で表される化合物、さらに下記一般式(E-4-2-1)で表される化合物が好ましい。
【化２６】
式中、Ｒ11およびＲ12は、それぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていてもよいアリール、置換シリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、Ｒ13〜Ｒ16は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル、または置換されていてもよいアリールであり、Ｘ1は、置換されていてもよい炭素数２０以下のアリーレンであり、そして、ｎはそれぞれ独立して０〜３の整数である。
【０１４３】
【化２７】
式中、Ｒ31〜Ｒ34は、それぞれ独立して、メチル、イソプロピルまたはフェニルのいずれかであり、そして、Ｒ35およびＲ36は、それぞれ独立して、水素、メチル、イソプロピルまたはフェニルのいずれかである。
【０１４４】
上記一般式(E-4)で表される化合物の中でも、下記一般式(E-4-3)で表される化合物、さらに下記一般式(E-4-3-1)または(E-4-3-2)で表される化合物が好ましい。
【化２８】
式中、Ｒ11およびＲ12は、それぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていてもよいアリール、置換シリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、Ｒ13〜Ｒ16は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル、または置換されていてもよいアリールであり、Ｘ1は、置換されていてもよい炭素数１０以下のアリーレンであり、Ｙ1は、置換されていてもよい炭素数１４以下のアリールであり、そして、ｎはそれぞれ独立して０〜３の整数である。
【０１４５】
【化２９】
各式中、Ｒ31〜Ｒ34は、それぞれ独立して、メチル、イソプロピルまたはフェニルのいずれかであり、そして、Ｒ35およびＲ36は、それぞれ独立して、水素、メチル、イソプロピルまたはフェニルのいずれかである。
【０１４６】
電子輸送層または電子注入層には、さらに、電子輸送層または電子注入層を形成する材料を還元できる物質を含んでいてもよい。この還元性物質は、一定の還元性を有するものであれば、様々なものが用いられ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体、および希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも１つを好適に使用することができる。
好ましい還元性物質としては、Ｎａ（仕事関数２．３６ｅＶ）、Ｋ（同２．２８ｅＶ）、Ｒｂ（同２．１６ｅＶ）またはＣｓ（同１．９５ｅＶ）などのアルカリ金属や、Ｃａ（同２．９ｅＶ）、Ｓｒ（同２．０〜２．５ｅＶ）またはＢａ（同２．５２ｅＶ）などのアルカリ土類金属が挙げられ、仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性物質は、Ｋ、ＲｂまたはＣｓのアルカリ金属であり、さらに好ましくはＲｂまたはＣｓであり、最も好ましいのはＣｓである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、電子輸送層または電子注入層を形成する材料への比較的少量の添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。また、仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性物質として、これら２種以上のアルカリ金属の組み合わせも好ましく、特に、Ｃｓを含んだ組み合わせ、例えば、ＣｓとＮａ、ＣｓとＫ、ＣｓとＲｂ、またはＣｓとＮａとＫとの組み合わせが好ましい。Ｃｓを含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、電子輸送層または電子注入層を形成する材料への添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。
【０１４７】
＜有機電界発光素子における陰極＞
陰極１０８は、電子注入層１０７および電子輸送層１０６を介して、発光層１０５に電子を注入する役割を果たすものである。
【０１４８】
陰極１０８を形成する材料としては、電子を有機層に効率よく注入できる物質であれば特に限定されないが、陽極１０２を形成する材料と同様のものを用いることができる。なかでも、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金、鉄、亜鉛、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、およびマグネシウムなどの金属またはそれらの合金（マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、フッ化リチウム／アルミニウムなどのアルミニウム−リチウム合金など）などが好ましい。電子注入効率をあげて素子特性を向上させるためには、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム、マグネシウム、またはこれら低仕事関数金属を含む合金が有効である。しかしながら、これらの低仕事関数金属は一般に大気中で不安定であることが多い。この点を改善するために、例えば、有機層に微量のリチウム、セシウムやマグネシウムをドーピングして、安定性の高い電極を使用する方法が知られている。その他のドーパントとしては、フッ化リチウム、フッ化セシウム、酸化リチウム、および酸化セシウムのような無機塩も使用することができる。ただし、これらに限定されるものではない。
【０１４９】
更に、電極保護のために白金、金、銀、銅、鉄、スズ、アルミニウム、およびインジウムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金、そしてシリカ、チタニア、および窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコール、塩化ビニル、炭化水素系高分子化合物などを積層することが、好ましい例としてあげられる。これらの電極の作製法も、抵抗加熱、電子線ビーム、スパッタリング、イオンプレーティング、およびコーティングなど、導通を取ることができれば特に制限されない。
【０１５０】
＜各層で用いてもよい結着剤＞
以上の正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層に用いられる材料は単独で各層を形成することができるが、高分子結着剤としてポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリサルフォン、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン樹脂などの溶剤可溶性樹脂や、フェノール樹脂、キシレン樹脂、石油樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの硬化性樹脂などに分散させて用いることも可能である。
【０１５１】
＜有機電界発光素子の作製方法＞
有機電界発光素子を構成する各層は、各層を構成すべき材料を蒸着法、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、印刷法、スピンコート法、キャスト法、またはコーティング法などの方法で薄膜とすることにより、形成することができる。このようにして形成された各層の膜厚については特に限定はなく、材料の性質に応じて適宜設定することができるが、通常２ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲である。膜厚は通常、水晶発振式膜厚測定装置などで測定できる。蒸着法を用いて薄膜化する場合、その蒸着条件は、材料の種類、膜の目的とする結晶構造および会合構造などにより異なる。蒸着条件は一般的に、ボート加熱温度５０〜４００℃、真空度１０-6〜１０-3Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−１５０〜＋３００℃、膜厚２ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜設定することが好ましい。
【０１５２】
次に、有機電界発光素子を作製する方法の一例として、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／ホスト材料とドーパント材料からなる発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなる有機電界発光素子の作製法について説明する。適当な基板上に、陽極材料の薄膜を蒸着法などにより形成させて陽極を作製した後、この陽極上に正孔注入層および正孔輸送層の薄膜を形成させる。この上にホスト材料とドーパント材料を共蒸着し薄膜を形成させて発光層とし、この発光層の上に電子輸送層、電子注入層を形成させ、さらに陰極用物質からなる薄膜を蒸着法などにより形成させて陰極とすることにより、目的の有機電界発光素子が得られる。なお、上述の有機電界発光素子の作製においては、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。
【０１５３】
このようにして得られた有機電界発光素子に直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として印加すればよく、電圧２〜４０Ｖ程度を印加すると、透明または半透明の電極側（陽極または陰極、および両方）より発光が観測できる。また、この有機電界発光素子は、パルス電流や交流電流を印加した場合にも発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１５４】
＜有機電界発光素子の応用例＞
また、本発明は、有機電界発光素子を備えた表示装置または有機電界発光素子を備えた照明装置などにも応用することができる。
有機電界発光素子を備えた表示装置または照明装置は、本実施形態にかかる有機電界発光素子と公知の駆動装置とを接続するなど公知の方法によって製造することができ、直流駆動、パルス駆動、交流駆動など公知の駆動方法を適宜用いて駆動することができる。
【０１５５】
表示装置としては、例えば、カラーフラットパネルディスプレイなどのパネルディスプレイ、フレキシブルカラー有機電界発光（ＥＬ）ディスプレイなどのフレキシブルディスプレイなどがあげられる（例えば、特開平10-335066号公報、特開2003-321546号公報、特開2004-281086号公報など参照）。また、ディスプレイの表示方式としては、例えば、マトリクスおよび／またはセグメント方式などがあげられる。なお、マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。
【０１５６】
マトリクスとは、表示のための画素が格子状やモザイク状など二次元的に配置されたものをいい、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状やサイズは用途によって決まる。例えば、パソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が３００μｍ以下の四角形の画素が用いられ、また、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がｍｍオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法としては、線順次駆動方法やアクティブマトリックスのどちらでもよい。線順次駆動の方が構造が簡単であるという利点があるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリックスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。
【０１５７】
セグメント方式（タイプ）では、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、決められた領域を発光させることになる。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示、および自動車のパネル表示などがあげられる。
【０１５８】
照明装置としては、例えば、室内照明などの照明装置、液晶表示装置のバックライトなどがあげられる（例えば、特開2003-257621号公報、特開2003-277741号公報、特開2004-119211号公報など参照）。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示板、および標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が課題となっているパソコン用途のバックライトとしては、従来方式のものが蛍光灯や導光板からなっているため薄型化が困難であることを考えると、本実施形態に係る発光素子を用いたバックライトは薄型で軽量が特徴になる。
【実施例】
【０１５９】
まず、実施例で用いた化合物の合成例について、以下に説明する。
【０１６０】
＜式（１−１）で表される化合物の合成例＞
５−ブロモ−２，２’−ビピリジン（１７．６ｇ）、ビス（ピナコレート）ジボロン（１５．９ｇ）、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）（２．２ｇ）、トリシクロヘキシルホスフィン（２．４ｇ）、酢酸カリウム（２２．１ｇ）およびシクロペンチルメチルエーテル（５０ｍｌ）をフラスコに入れて、アルゴン雰囲気下、還流温度で１１時間攪拌した。この溶液に、１０，１０’−ジブロモ−９，９’−ビアントラセン（１１．５ｇ）およびリン酸三カリウム（２８．７ｇ）を加え、さらに１５時間、還流温度で攪拌した。反応液を室温まで冷却し、飽和食塩水を加え、トルエンで抽出した。このトルエン溶液を減圧濃縮し、得られた粗生成物を活性炭クロマトグラフィー（トルエン）で精製した。さらにアニソールから再結晶することにより、式（１−１）で表される化合物「１０，１０’−ジ（２，２’−ビピリジン−５−イル）−９，９’−ビアントラセン」（１．１ｇ）を得た。ＮＭＲ測定により得られた化合物の構造を確認した。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）：９．０（ｍ，２Ｈ），８．８（ｍ，２Ｈ），８．７５（ｄ，２Ｈ），８．６（ｄ，２Ｈ）， ８．１５（ｄｄ，２Ｈ），７．９５（ｔ，２Ｈ），７．８５（ｄ，４Ｈ），７．４（ｍ，６Ｈ），７．３（ｍ，２Ｈ），７．２（ｍ，６Ｈ）．
【０１６１】
＜式（１−１１）で表される化合物の合成例＞
５−ブロモ−２，２’−ビピリジン（１０ｇ）、ビス（ピナコレート）ジボロン（１０．９ｇ）、（１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン）ジクロロパラジウム（II）ジクロロメタン錯体（１．０ｇ）、酢酸カリウム（１２．７ｇ）およびシクロペンチルメチルエーテル（１００ｍｌ）をフラスコに入れて、アルゴン雰囲気下、還流温度で８時間攪拌した。この溶液に、１，１’−ビナフチル−４，４’−ジイルビス（トリフルオロメタンスルホネート）（２１．３ｇ）、リン酸三カリウム（２７．４ｇ）およびＰｄ（ＰＰｈ3）4（１．５g）を加え、さらに５時間半、還流温度で攪拌した。一旦室温まで冷却し、水（３０ｍｌ）およびＰｄ（ＰＰｈ3）4（１．５ｇ）加え、再び還流温度で６時間攪拌した。反応液を室温まで冷却し、飽和食塩水を加え、トルエンで抽出した。このトルエン溶液を減圧濃縮し、得られた粗生成物を活性アルミナカラムクロマトグラフィー（トルエン／酢酸エチル＝２０／１（容積比））で精製した。さらに酢酸エチルついでトルエンから再結晶することにより、式（１−１）で表される化合物「４，４’−ジ（２，２’−ビピリジン−５−イル）−１，１’−ビナフチル」（１．８ｇ）を得た。ＮＭＲ測定により得られた化合物の構造を確認した。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）：８．９（ｍ，２Ｈ），８．７５（ｍ，２Ｈ），８．６（ｄ，２Ｈ），８．５（ｄ，２Ｈ），８．１（ｄｄ，２Ｈ），８．０５（ｄ，２Ｈ），７．９（ｔ，２Ｈ），７．６５（ｍ，４Ｈ），７．６（ｄ，２Ｈ），７．５（ｔ，２Ｈ），７．４（ｄ，４Ｈ）．
【０１６２】
原料の化合物を適宜変更することにより、上述した合成例に準じた方法で、本発明の他の誘導体化合物を合成することができる。
【０１６３】
以下、本発明をさらに詳細に説明するために各実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１６４】
実施例１および比較例１、２に係る電界発光素子を作製し、それぞれ、定電流駆動試験における駆動開始電圧（Ｖ）、８０時間経過後の輝度（ｃｄ／ｍ2）の測定を行った。以下、実施例および比較例について詳細に説明する。
【０１６５】
作製した実施例１および比較例１、２に係る電界発光素子における、各層の材料構成を下記表１に示す。
【表１】
【０１６６】
表１において、「ＣｕＰｃ」は銅フタロシアニン、「ＮＰＤ」はＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−４，４’−ジアミノビフェニル、化合物（Ａ）は９−フェニル−１０−〔６−（１，１’；３，１’’）テルフェニル５’−イル〕ナフタレン−２−イル〕アントラセン、化合物（Ｂ）はＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（４−ビフェニリル）−４，４’−ジアミノスチルベン、化合物（Ｃ）は５，５’−（２−フェニルアントラセン−９，１０−ジイル）ジ−２，２’−ビピリジン、「Ａｌｑ３」はトリス（８−キノリノール）アルミニウムであり、それぞれ、下記化学構造を有する。
【０１６７】
【化３０】
【０１６８】
＜実施例１＞
スパッタリングにより１８０ｎｍの厚さに製膜したＩＴＯを１５０ｎｍまで研磨して得られる２６ｍｍ×２８ｍｍ×０．７ｍｍのガラス基板（（株）オプトサイエンス製）を透明支持基板とした。この透明支持基板を市販の蒸着装置（真空機工（株）製）の基板ホルダーに固定し、ＣｕＰｃを入れたモリブデン製蒸着用ボート、ＮＰＤを入れたモリブデン製蒸着用ボート、化合物（Ａ）を入れたモリブデン製蒸着用ボート、化合物（Ｂ）を入れたモリブデン製蒸着用ボート、式（１−１）で表される化合物を入れたモリブデン製蒸着用ボート、弗化リチウムを入れたモリブデン製蒸着用ボート、およびアルミニウムを入れたタングステン製蒸着用ボートを装着した。
【０１６９】
透明支持基板のＩＴＯ膜の上に順次、下記各層を形成した。真空槽を５×１０-4Ｐａまで減圧し、まず、ＣｕＰｃが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚５０ｎｍになるように蒸着して正孔注入層を形成し、ついで、ＮＰＤが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚３０ｎｍになるように蒸着して正孔輸送層を形成した。次に、化合物（Ａ）が入った蒸着用ボートと化合物（Ｂ）の入った蒸着用ボートを同時に加熱して膜厚３５ｎｍになるように蒸着して発光層を形成した。化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）の重量比がおよそ９５対５になるように蒸着速度を調節した。次に、式（１−１）で表される化合物の入った蒸着用ボートを加熱して膜厚１５ｎｍになるように蒸着して電子輸送層を形成した。各層の蒸着速度は０．０１〜１ｎｍ／秒であった。
【０１７０】
その後、弗化リチウム入りの蒸着用ボートを加熱して膜厚０．５ｎｍになるように０．００３〜０．１ｎｍ／秒の蒸着速度で蒸着し、次いで、アルミニウム入りの蒸着用ボートを加熱して膜厚１００ｎｍになるように０．０１〜１０ｎｍ／秒の蒸着速度で蒸着することにより、陰極を形成し、有機電界発光素子を得た。
【０１７１】
ＩＴＯ電極を陽極、弗化リチウム／アルミニウム電極を陰極として、直流電圧を印加すると、波長約４５５ｎｍの青色発光を得た。また、初期輝度２０００ｃｄ／ｍ2を得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した。駆動試験開始電圧は４．１８Ｖで、８０時間経過時の輝度は１８３５ｃｄ／ｍ2だった。
【０１７２】
＜比較例１＞
式（１−１）で表される化合物を化合物（Ｃ）に替えた以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を得た。ＩＴＯ電極を陽極、弗化リチウム／アルミニウム電極を陰極として、初期輝度２０００ｃｄ／ｍ2を得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した。駆動試験開始電圧は４．３４Ｖで８０時間経過時の輝度は１７５６ｃｄ／ｍ2であった。
【０１７３】
＜比較例２＞
式（１−１）で表される化合物をＡｌｑ３に替えた以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を得た。ＩＴＯ電極を陽極、弗化リチウム／アルミニウム電極を陰極として、初期輝度２０００ｃｄ／ｍ2を得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した。駆動試験開始電圧は６．５８Ｖで８０時間経過時の輝度は１５６２ｃｄ／ｍ2であった。
【０１７４】
以上の結果を表２にまとめた。
【表２】
【０１７５】
次に、実施例２および比較例３、４に係る電界発光素子を作製し、それぞれ、定電流駆動試験における駆動開始電圧（Ｖ）、８０時間経過後の輝度（ｃｄ／ｍ2）の測定を行った。
【０１７６】
作製した実施例２および比較例３、４に係る電界発光素子における、各層の材料構成を下記表３に示す。
【表３】
【０１７７】
表３において、「ＣｕＰｃ」、「ＮＰＤ」、化合物（Ａ）、化合物（Ｃ）および「Ａｌｑ３」は表１と同じであり、化合物（Ｄ）はＮ5，Ｎ5，Ｎ9，Ｎ9−７，７−ヘキサフェニル−７Ｈ−ベンゾ〔Ｃ〕フルオレン−５，９−ジアミンであり、下記化学構造を有する。
【０１７８】
【化３１】
【０１７９】
＜実施例２＞
スパッタリングにより１８０ｎｍの厚さに製膜したＩＴＯを１５０ｎｍまで研磨して得られる２６ｍｍ×２８ｍｍ×０．７ｍｍのガラス基板（（株）オプトサイエンス製）を透明支持基板とした。この透明支持基板を市販の蒸着装置（真空機工（株）製）の基板ホルダーに固定し、ＣｕＰｃを入れたモリブデン製蒸着用ボート、ＮＰＤを入れたモリブデン製蒸着用ボート、化合物（Ａ）を入れたモリブデン製蒸着用ボート、化合物（Ｄ）を入れたモリブデン製蒸着用ボート、式（１−１１）で表される化合物を入れたモリブデン製蒸着用ボート、弗化リチウムを入れたモリブデン製蒸着用ボート、およびアルミニウムを入れたタングステン製蒸着用ボートを装着した。
【０１８０】
透明支持基板のＩＴＯ膜の上に順次、下記各層を形成した。真空槽を５×１０-4Ｐａまで減圧し、まず、ＣｕＰｃが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚１００ｎｍになるように蒸着して正孔注入層を形成し、ついで、ＮＰＤが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚３０ｎｍになるように蒸着して正孔輸送層を形成した。次に、化合物（Ａ）が入った蒸着用ボートと化合物（Ｄ）の入った蒸着用ボートを同時に加熱して膜厚３５ｎｍになるように蒸着して発光層を形成した。化合物（Ａ）と化合物（Ｄ）の重量比がおよそ９５対５になるように蒸着速度を調節した。次に、式（１−１１）で表される化合物の入った蒸着用ボートを加熱して膜厚１５ｎｍになるように蒸着して電子輸送層を形成した。各層の蒸着速度は０．０１〜１ｎｍ／秒であった。
【０１８１】
その後、弗化リチウム入りの蒸着用ボートを加熱して膜厚０．５ｎｍになるように０．００３〜０．１ｎｍ／秒の蒸着速度で蒸着し、次いで、アルミニウム入りの蒸着用ボートを加熱して膜厚１００ｎｍになるように０．０１〜１０ｎｍ／秒の蒸着速度で蒸着することにより、陰極を形成し、有機電界発光素子を得た。
【０１８２】
ＩＴＯ電極を陽極、弗化リチウム／アルミニウム電極を陰極として、直流電圧を印加すると、波長約４６０ｎｍの青色発光を得た。また、初期輝度２０００ｃｄ／ｍ2を得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した。駆動試験開始電圧は５．３５Ｖで、８０時間経過時の輝度は１８３２ｃｄ／ｍ2だった。
【０１８３】
＜比較例３＞
式（１−１１）で表される化合物を化合物（Ｃ）に替えた以外は実施例２と同様にして有機ＥＬ素子を得た。ＩＴＯ電極を陽極、弗化リチウム／アルミニウム電極を陰極として、初期輝度２０００ｃｄ／ｍ2を得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した。駆動試験開始電圧は４．５７Ｖで、８０時間経過時の輝度は１６９９ｃｄ／ｍ2であった。
【０１８４】
＜比較例４＞
式（１−１１）で表される化合物をＡｌｑ３に替えた以外は実施例２と同様にして有機ＥＬ素子を得た。ＩＴＯ電極を陽極、弗化リチウム／アルミニウム電極を陰極として、初期輝度２０００ｃｄ／ｍ2を得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した。駆動試験開始電圧は６．９１Ｖで、８０時間経過時の輝度は１７９１ｃｄ／ｍ2であった。
【０１８５】
以上の結果を表４にまとめた。
【表４】
【産業上の利用可能性】
【０１８６】
本発明の好ましい態様によれば、特に発光素子の寿命を向上させ、駆動電圧とのバランスも優れた有機電界発光素子、それを備えた表示装置およびそれを備えた照明装置などを提供することができる。
【符号の説明】
【０１８７】
１００ 有機電界発光素子
１０１ 基板
１０２ 陽極
１０３ 正孔注入層
１０４ 正孔輸送層
１０５ 発光層
１０６ 電子輸送層
１０７ 電子注入層
１０８ 陰極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）で表される化合物。
【化３２】
上記式（１）中、
Ｘは、それぞれ独立して、下記式（Ｘ−１）〜式（Ｘ−５）で表される基からなる群から選択される１つであり、式中、Ｒ1は、それぞれ独立して、水素、置換されていてもよい炭素数１〜１２のアルキル、または、置換されていてもよい炭素数３〜１２のシクロアルキルであり、
【化３３】
Ｙは、それぞれ独立して、下記式（Ｙ）で表される基であり、式中、Ｒ2は、それぞれ独立して、水素、置換されていてもよい炭素数１〜１２のアルキル、または、置換されていてもよい炭素数３〜１２のシクロアルキルである。
【化３４】
【請求項２】
上記式（Ｘ−１）〜式（Ｘ−５）中のＲ1がすべて水素である、請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
上記式（１）中の２つのＸが共に上記式（Ｘ−１）で表される基であり、かつ式中のＲ1がすべて水素である、請求項１に記載の化合物。
【請求項４】
上記式（１）中の２つのＸが共に上記式（Ｘ−４）で表される基であり、かつ式中のＲ1がすべて水素である、請求項１に記載の化合物。
【請求項５】
上記式（Ｙ）中のＲ2が、それぞれ独立して、水素、または、炭素数１〜６のアルキルである、請求項２〜４のいずれかに記載の化合物。
【請求項６】
上記式（Ｙ）中のＲ2がすべて水素である、請求項２〜４のいずれかに記載の化合物。
【請求項７】
下記式（１−１）、または、式（１−１１）で表される、請求項１に記載の化合物。
【化３５】
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の化合物を含有する電子輸送材料。
【請求項９】
陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置される発光層と、前記陰極と該発光層との間に配置され、請求項８に記載の電子輸送材料を含有する電子輸送層および／または電子注入層とを有する有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記電子輸送層および／または電子注入層が、さらに、キノリノール系金属錯体、ビピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体およびボラン誘導体からなる群から選択される少なくとも１つを含有する、請求項９に記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
前記電子輸送層および／または電子注入層が、さらに、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体および希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも１つを含有する、請求項１０に記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれかに記載の有機電界発光素子を備えた表示装置。
【請求項１３】
請求項８〜１１のいずれかに記載の有機電界発光素子を備えた照明装置。
【請求項１】
下記式（１）で表される化合物。
【化３２】
上記式（１）中、
Ｘは、それぞれ独立して、下記式（Ｘ−１）〜式（Ｘ−５）で表される基からなる群から選択される１つであり、式中、Ｒ1は、それぞれ独立して、水素、置換されていてもよい炭素数１〜１２のアルキル、または、置換されていてもよい炭素数３〜１２のシクロアルキルであり、
【化３３】
Ｙは、それぞれ独立して、下記式（Ｙ）で表される基であり、式中、Ｒ2は、それぞれ独立して、水素、置換されていてもよい炭素数１〜１２のアルキル、または、置換されていてもよい炭素数３〜１２のシクロアルキルである。
【化３４】
【請求項２】
上記式（Ｘ−１）〜式（Ｘ−５）中のＲ1がすべて水素である、請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
上記式（１）中の２つのＸが共に上記式（Ｘ−１）で表される基であり、かつ式中のＲ1がすべて水素である、請求項１に記載の化合物。
【請求項４】
上記式（１）中の２つのＸが共に上記式（Ｘ−４）で表される基であり、かつ式中のＲ1がすべて水素である、請求項１に記載の化合物。
【請求項５】
上記式（Ｙ）中のＲ2が、それぞれ独立して、水素、または、炭素数１〜６のアルキルである、請求項２〜４のいずれかに記載の化合物。
【請求項６】
上記式（Ｙ）中のＲ2がすべて水素である、請求項２〜４のいずれかに記載の化合物。
【請求項７】
下記式（１−１）、または、式（１−１１）で表される、請求項１に記載の化合物。
【化３５】
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の化合物を含有する電子輸送材料。
【請求項９】
陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置される発光層と、前記陰極と該発光層との間に配置され、請求項８に記載の電子輸送材料を含有する電子輸送層および／または電子注入層とを有する有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記電子輸送層および／または電子注入層が、さらに、キノリノール系金属錯体、ビピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体およびボラン誘導体からなる群から選択される少なくとも１つを含有する、請求項９に記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
前記電子輸送層および／または電子注入層が、さらに、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体および希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも１つを含有する、請求項１０に記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれかに記載の有機電界発光素子を備えた表示装置。
【請求項１３】
請求項８〜１１のいずれかに記載の有機電界発光素子を備えた照明装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−２２２２５８（Ｐ２０１０−２２２２５８Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６７９０１（Ｐ２００９−６７９０１）
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００００２０７１）チッソ株式会社 (658)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００００２０７１）チッソ株式会社 (658)
【Ｆターム（参考）】
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