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JP5119929B2 - 新規化合物およびこれを用いた有機電界発光素子 - Google Patents

新規化合物およびこれを用いた有機電界発光素子 Download PDF

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Description

本発明は、２，２’−ビピリジン−５−イル基を有する新規な化合物、およびそれを用いた有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子または単に素子と略記することがある。）に関する。
近年、次世代のフルカラーフラットパネルディスプレイとして有機ＥＬ素子が注目され、活発な研究がなされている。有機ＥＬ素子の実用化を促進するには、素子の駆動電圧の低減、長寿命化が不可欠な要素であり、殊に、現在は赤色の素子や緑色の素子と比較して駆動電圧の低減および長寿命化が遅れている青色素子の改善が課題になっている。これらを達成するために新しい電子輸送材料の開発がなされ、２，２’−ビピリジル化合物を電子輸送材料に使用した有機ＥＬ素子が、特表平１１−５１４１４３号公報（特許文献１）、Proceedings of the 10th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence ２４１−２４４頁（非特許文献１）、および特開２００２−１５８０９３号公報（特許文献２）に開示されている。特許文献１には、トリアジン骨格を有する化合物を用いるものでその置換基として２，２’−ビピリジルを列記しているものの、具体的に２，２’−ビピリジル化合物の開示はない。非特許文献１に記載されている２，２’−ビピリジル化合物は、ガラス転移温度（以下、Ｔｇと略記する。）が低く実用的ではなかった。特許文献２に記載の２，２’−ビピリジル化合物は、比較的低電圧で有機ＥＬ素子を駆動させることができるが、実用化には更なる低電圧化が望まれる。他に、特開２００３−１２３９８３号公報（特許文献３）には、フェナントロリン誘導体または２，２’−ビピリジル化合物を電子輸送材料に使用することで、有機ＥＬ素子を低電圧で駆動させることができると記載されている。しかしながら、この文献の実施例に報告されている素子の特性（駆動電圧、発光効率など）は比較例（フェナントロリン誘導体）を基準にした相対値のみであって、実測値が記載されておらず、実用的な特性を有するかどうか不明である。そして、本発明者らが試験したところ、輝度保持率が低く実用に供するには問題があることが分かった。
特表平１１−５１４１４３号公報 特開２００２−１５８０９３号公報 特開２００３−１２３９８３号公報 Proceedings of the 10thInternational Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence ２４１−２４４頁
本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。本発明は、有機ＥＬ素子の駆動電圧の低減と長寿命化に、とりわけ青色素子の駆動電圧の低減と長寿命化に寄与する電子輸送材料を提供することを課題とする。さらに本発明は、この電子輸送材料を用いた有機ＥＬ素子を提供することを課題とする。
本発明者らは鋭意検討した結果、アントラセンの９，１０−位に２，２’−ビピリジン−５−イル基が結合した化合物を有機ＥＬ素子の電子輸送層に用いることにより、高輝度で長寿命、かつ低電圧で駆動できる青色発光の有機ＥＬ素子が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成した。
上記の課題は以下に示す各項によって解決される。
［１］下記の式（１）で表される２つの２，２’−ビピリジン−５−イル基を有する化合物。
Figure 0005119929
式中、Ｒ１〜Ｒ４は独立して水素、炭素数１〜６のアルキル、炭素数３〜６のシクロアルキル、置換されていてもよい炭素数６〜１８の芳香環系、または置換されていてもよい炭素数２〜１８のヘテロ芳香環であり；
Ｒ５〜Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１６、およびＲ１７は独立して水素、炭素数１〜６のアルキルまたは炭素数３〜６のシクロアルキルであり；そして、
Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２は独立して水素、炭素数１〜６のアルキル、炭素数３〜６のシクロアルキル、置換されていてもよい炭素数６〜１８の芳香環系、または置換されていてもよい炭素数２〜１８のヘテロ芳香環である。

［２］Ｒ５〜Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１６、およびＲ１７が水素である、前記［１］項に記載の化合物。

［３］Ｒ１〜Ｒ４、Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル、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、およびターフェニリルから独立して選択される基である、前記［２］項に記載の化合物。
［４］Ｒ１〜Ｒ４が水素であり；
Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル、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、およびタ−フェニリルから独立して選択される基である、前記［３］項に記載の化合物。

［５］Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素、メチル、ｔ−ブチル、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、４−ビフェニリル、および３−ビフェニリルから独立して選択される基である、前記［４］項に記載の化合物。

［６］２つの２，２’−ビピリジン−５−イルが同一である、前記［４］または［５］項に記載の化合物。

［７］Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素である、前記［４］または［５］項に記載の化合物。
［８］Ｒ１〜Ｒ４の少なくとも１つがメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル、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、およびターフェニリルから独立して選択される基で、残りが水素であり；
Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル、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、およびターフェニリルから独立して選択される基である、前記［３］に記載の化合物。

［９］Ｒ１がメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル、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、およびタ−フェニリルから選択される基であり；
Ｒ２〜Ｒ４が水素であり；
Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル、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、およびタ−フェニリルから独立して選択される基である、前記［３］項に記載の化合物。

［１０］Ｒ１がメチル、ｔ−ブチル、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、４−ビフェニリル、および３−ビフェニリルから選択される基である、前記［９］項に記載の化合物。

［１１］Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素、メチル、ｔ−ブチル、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、４−ビフェニリル、および３−ビフェニリルから独立して選択される基である、前記［１０］項に記載の化合物。

［１２］２つの２，２’−ビピリジン−５−イル基が同一である、前記［１０］または［１１］項に記載の化合物。

［１３］Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素である、前記［１０］または［１１］項に記載の化合物。
［１４］Ｒ１およびＲ２がメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル、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、およびターフェニリルから独立して選択される基であり；
Ｒ３およびＲ４が水素であり；
Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル、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、およびターフェニリルから独立して選択される基である、前記［３］項に記載の化合物。

［１５］Ｒ１およびＲ２がメチル、ｔ−ブチル、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、４−ビフェニリル、および３−ビフェニリルから独立して選択される基である、前記［１４］項に記載の化合物。

［１６］Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素、メチル、ｔ−ブチル、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、４−ビフェニリル、および３−ビフェニリルから独立して選択される基である、前記［１５］項に記載の化合物。

［１７］２つの２，２’−ビピリジン−５−イル基が同一である、前記［１５］または［１６］項に記載の化合物。

［１８］Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素である、前記［１５］または［１６］項に記載の化合物。
［１９］Ｒ１およびＲ３がメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル、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、およびターフェニリルから独立して選択される基であり；
Ｒ２およびＲ４が水素であり；
Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル、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、およびターフェニリルから独立して選択される基である、前記［３］項に記載の化合物。

［２０］Ｒ１およびＲ３がメチル、ｔ−ブチル、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、４−ビフェニリル、および３−ビフェニリルから独立して選択される基である、前記［１９］項に記載の化合物。

［２１］Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素、メチル、ｔ−ブチル、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、４−ビフェニリル、および３−ビフェニリルから独立して選択される基である、前記［２０］項に記載の化合物。

［２２］２つの２，２’−ビピリジン−５−イル基が同一である、前記［２０］または［２１］項に記載の化合物。

［２３］Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素である、前記［２０］または［２１］項に記載の化合物。
［２４］Ｒ１およびＲ４がメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル、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、およびターフェニリルから独立して選択される基であり；
Ｒ２およびＲ３が水素であり；
Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル、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、およびターフェニリルから独立して選択される基である、前記［３］項に記載の化合物。

［２５］Ｒ１およびＲ４がメチル、ｔ−ブチル、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、４−ビフェニリル、および３−ビフェニリルから独立して選択される基である、前記［２４］項に記載の化合物。

［２６］Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素、メチル、ｔ−ブチル、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、４−ビフェニリル、および３−ビフェニリルから独立して選択される基である、前記［２５］項に記載の化合物。

［２７］２つの２，２’−ビピリジン−５−イル基が同一である、前記［２５］または［２６］項に記載の化合物。

［２８］Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素である、前記［２５］または［２６］項に記載の化合物。
［２９］電子輸送層および／または電子注入層が、前記［１］〜［２８］のいずれか１項に記載の化合物を含有する有機電界発光素子。

［３０］発光層が、発光材料として、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、カルバゾール誘導体、およびアルミニウム錯体から選択される少なくとも１つを含有することを特徴とする、前記［２９］項に記載の有機電界発光素子。

［３１］発光層が、発光材料として、アントラセン誘導体を含有することを特徴とする、前記［２９］項に記載の有機電界発光素子。

［３２］発光層が、発光材料として、ピレン誘導体を含有することを特徴とする、前記［２９］項に記載の有機電界発光素子。

［３３］発光層が、発光材料として、カルバゾール誘導体を含有することを特徴とする、前記［２９］項に記載の有機電界発光素子。

［３４］発光層が、発光材料として、アルミニウム錯体を含有することを特徴とする、前記［２９］項に記載の有機電界発光素子。
［３５］発光層が、発光性のドーパントとして、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、および白金錯体から選択される少なくとも１つを含有することを特徴とする、前記［２９］項に記載の有機電界発光素子。

［３６］発光層が、発光性のドーパントとしてペリレン誘導体を含有することを特徴とする、前記［２９］項に記載の有機電界発光素子。

［３７］発光層が、発光性のドーパントとしてボラン誘導体を含有することを特徴とする、前記［２９］項に記載の有機電界発光素子。

［３８］発光層が、発光性のドーパントとしてアミン含有スチリル誘導体を含有することを特徴とする、前記［２９］項に記載の有機電界発光素子。

［３９］発光層が、発光性のドーパントとして芳香族アミン誘導体を含有することを特徴とする、前記［２９］項に記載の有機電界発光素子。

［４０］発光層が、発光性のドーパントとしてクマリン誘導体を含有することを特徴とする、前記［２９］項に記載の有機電界発光素子。

［４１］発光層が、発光性のドーパントとしてピラン誘導体を含有することを特徴とする、前記［２９］項に記載の有機電界発光素子。

［４２］発光層が、発光性のドーパントとしてイリジウム錯体を含有することを特徴とする、前記［２９］項に記載の有機電界発光素子。

［４３］発光層が、発光性のドーパントとして白金錯体を含有することを特徴とする、前記［２９］項に記載の有機電界発光素子。
本発明の化合物は薄膜状態で電圧を印加しても安定であり、また、電荷の輸送能力が高いという特徴を持つ。本発明の化合物は有機ＥＬ素子における電荷輸送材料および電荷注入材料として適している。本発明の化合物を有機ＥＬ素子の電子輸送層および／または電子注入層に用いることで、低い駆動電圧、長い寿命を有する有機ＥＬ素子を得ることができる。本発明の化合物は、特に青色発光の素子の駆動電圧の低減と長寿命化を実現できるので、本発明の有機ＥＬ素子を用いることにより、フルカラー表示等の高性能のディスプレイ装置を作成できる。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
＜化合物の説明＞
本発明の第１は、下記の式（１）で表される、アントラセンの９，１０−位に２つの２，２’−ビピリジン−５−イル基が連結した構造を有する化合物である。
以降、本明細書中で「式（１）で表される化合物」を「化合物（１）」の様に表記することがある。同様に、「式（１−１）で表される化合物」、「式（１−２）で表される化合物」等を「化合物（１−１）」、「化合物（１−２）」等と表記することがある。
Figure 0005119929
本明細書中、Ｒ９〜Ｒ１５と２，２’−ビピリジン−５−イル核で形成される基、およびＲ１６〜Ｒ２２と２，２’−ビピリジン−５−イル核で形成される基のことを２，２’−ビピリジン−５−イル基と称する。式（１）において、２つの２，２’−ビピリジン−５−イル基は同一でもよく、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
化合物（１）においてＲ１〜Ｒ４はすべて水素でもよいが、独立して炭素数１〜６のアルキル、炭素数３〜６のシクロアルキル、置換されてもよい炭素数６〜１８の芳香環系、または置換されてもよい炭素数２〜１８のヘテロ芳香環などの１価の基でもよい。Ｒ１〜Ｒ４にこれらの１価の基が導入されると式（１）の化合物の結晶性が低下して安定な薄膜を形成する効果がある。さらに、Ｒ１〜Ｒ４にこれらの１価の基を１つ以上導入して、非対称構造とすることで、化合物の結晶性がさらに低下し、薄膜状態の安定性が向上する。これらの化合物を有機ＥＬ素子の電子輸送層および／または電子注入層に用いると素子の駆動が安定化し、素子の長寿命化に寄与すると考えられる。しかしながら、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低くするためには、隣接する分子間で電子の授受が効率的に行われる事が望ましく、それにはＲ１〜Ｒ４が前述の１価の基であるのはそのうちの１〜２個が好ましい。１価の基が複数の場合、それらは同一でもよく、異なっていてもよい。また、１価の基は導入される位置を選ばない。
次に、これら１価の基を具体的に説明する。
炭素数１〜６のアルキルは直鎖状でも分岐鎖状でもよい。炭素数１〜６のアルキルの例は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、へキシルなどであり、好ましい例はメチルおよびｔ−ブチルである。
炭素数３〜６のシクロアルキルの例は、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどであり、好ましい例はシクロヘキシルである。
炭素数６〜１８の芳香環系とは、炭素数６〜１８の芳香族単環炭化水素または炭素数６〜１８の縮合多環芳香族炭化水素から誘導される１価の基、またはそれら複数の芳香環基を組み合わせて構成される１価の基である。炭素数６〜１８の芳香環系の例は、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、２−ビフェニリル、３−ビフェニリル、４−ビフェニリル、ｍ−ターフェニル−２’−イル、ｍ−ターフェニル−４’−イル、ｍ−ターフェニル−５’−イル、ｏ−ターフェニル−３’−イル、ｏ−ターフェニル−４’−イル、ｐ−ターフェニル−２’−イルなどであり、好ましい例はフェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、４−ビフェニリル、および３−ビフェニリルである。
炭素数２〜１８のヘテロ芳香環は、環を構成する２〜１８個の炭素原子以外に酸素原子、硫黄原子および窒素原子から選ばれるヘテロ原子を１〜５個含有するヘテロ芳香環である。炭素数２〜１８のヘテロ芳香環の例は、フリル、チエニル、ピロリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、オキサジアゾリル、フラザニル、チアジアゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピリミジニル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ベンゾ［ｂ］チエニル、インドリル、イソインドリル、１Ｈ−インダゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、１Ｈ−ベンゾトリアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリル、キナゾリル、キノキサリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、プリニル、プテリジニル、カルバゾリル、アクリジニル、フェノキサジニル、フェノチアジニル、フェナジニル、フェノキサチイニル、チアントレニル、インドリジニルなどである。好ましい例はチエニル、オキサジアゾリル、ピリジル、ベンゾ［ｂ］チエニル、キノリル、カルバゾリルなどである。
これらの芳香環系またはヘテロ芳香環は置換されてもよく、その置換基の例は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、ヘプチル、シクロヘプチル、オクチル、シクロオクチル、トリフルオロメチルなどのアルキル；フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナントリルなどのアリール；メチルフェニル、エチルフェニル、ｓ−ブチルフェニル、ｔ−ブチルフェニル、１−メチルナフチル、２−メチルナフチル、４−メチルナフチル、１，６−ジメチルナフチル、１−エチルナフチル、２−エチルナフチル、４−エチルナフチル、１，６−ジエチルナフチル、４−ｔ−ブチルナフチルなどのアルキルアリール；ピリジル、キナゾリニル、キノリル、ピリミジニル、フリル、チエニル、ピロリル、イミダゾリル、テトラゾリル、フェナントロリニルなどのヘテロ環；シアノなどがあげられる。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個である。
Ｒ５〜Ｒ８は独立して水素、炭素数１〜６のアルキルまたは炭素数３〜６のシクロアルキルである。Ｒ５〜Ｒ８は、９，１０−位の２，２’−ビピリジン−５−イル基との立体障害を避けるために、水素、または短いアルキル（メチル、エチル、ｔ−ブチルなど）であることが好ましく、水素がより好ましい。
２，２’−ビピリジン−５−イル基におけるＲ９、Ｒ１０、Ｒ１６、およびＲ１７は、独立して水素、炭素数１〜６のアルキルまたは炭素数３〜６のシクロアルキルである。これらも上記と同様の理由で、水素、メチルまたはｔ−ブチルであることが好ましく、水素がより好ましい。
Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２は独立して水素、炭素数１〜６のアルキル、炭素数３〜６のシクロアルキル、炭素数６〜１８の芳香環系、または置換されてもよい炭素数２〜１８のヘテロ芳香環である。これら炭素数１〜６のアルキル、炭素数３〜６のシクロアルキル、炭素数６〜１８の芳香環系、および置換されてもよい炭素数２〜１８のヘテロ芳香環は上記Ｒ１〜Ｒ４の説明で記載したのと同様の基が例示され、同様の基が好ましい。
＜化合物の具体例＞
本発明の化合物の具体例は以下に列記する式によって示されるが、本発明はこれらの具体的な構造の開示によって限定されることはない。
＜式（１）で表される化合物の具体例＞
式（１）で表される化合物の具体例は下記の化合物（１−１）〜（１−１００）である。これらの中で好ましい化合物は化合物（１−１）〜（１−５）、（１−７）〜（１−１１）、（１−１３）、（１−２１）、（１−２３）、（１−２６）、（１−２７）、（１−３９）〜（１−４１）、（１−４３）、および（１−９６）〜（１−９８）である。より好ましい化合物は化合物（１−１）〜（１−４）である。なお、式中の記号Ｍｅ、ｔ−Ｂｕはそれぞれメチルおよびｔ−ブチルを表す。
Figure 0005119929
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＜化合物の合成法＞
本発明の化合物は既知の方法、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。先ず、アントラセンの９，１０−位に同一の２，２’−ビピリジン−５−イル基が置換した化合物（１）の合成法を以下に例示する。

Figure 0005119929
上記式中、Ｘは塩素、臭素、ヨウ素、またはトリフラートである。Ｒは短鎖のアルキルであり、通常メチル、エチル、イソプロピルなどが好適に用いられる。Ｒ１〜Ｒ１５の定義は前記と同じである。−Ｇ−は下記のアントラセン−９，１０−ジイルを表す。
Figure 0005119929

Figure 0005119929
上記式中、Ｘ、Ｒ１〜Ｒ１５および−Ｇ−の定義は前記と同じである。
スキーム１に鈴木カップリング反応の例を示した。１−１）の反応は９，１０−位の２箇所をボロン酸にしたアントラセンに、パラジウム触媒と塩基の存在下、２倍モルの反応性基を有する２，２’−ビピリジンを反応させる方法である。１−２）の反応は９，１０−位の２箇所に反応性基を有するアントラセンに、パラジウム触媒と塩基の存在下、２倍モルの２，２’−ビピリジンのボロン酸を反応させる方法である。これらの反応ではボロン酸の代わりにボロン酸エステルも好適に用いられる。
スキーム２に根岸カップリング反応の例を示した。２−１）の反応は９，１０−位の２箇所を亜鉛錯体にしたアントラセンに、パラジウム触媒の存在下、２倍モルの反応性基を有する２，２’−ビピリジンを反応させる方法である。２−２）の反応は９，１０−位の２箇所に反応性基を有するアントラセンにパラジウム触媒の存在下、２倍モルの２，２’−ビピリジンの亜鉛錯体を反応させる方法である。なお、スキーム１、２共に、１種類の２，２’−ビピリジン誘導体をアントラセン誘導体の２倍モル反応させる工程を説明しているので、その結果得られる化合物において、先に定義した式（１）の２，２’−ビピリジン−５−イル基が有する置換基はＲ１６がＲ９、Ｒ１７がＲ１０、Ｒ１８がＲ１１、Ｒ１９がＲ１２、Ｒ２０がＲ１３、Ｒ２１がＲ１４、Ｒ２２がＲ１５とそれぞれ読み替えられることは説明するまでもない。
次に、アントラセンの９，１０−位に異なる２，２’−ビピリジン−５−イル基が置換した化合物（１）の合成法を以下に例示する。

Figure 0005119929
上記式中、Ｘ、Ｒ１〜Ｒ１５および−Ｇ−の定義は前記と同じである。
上記スキーム３に反応中間体（０）の合成例を示した。３−１）の反応は９，１０−位のうち１箇所をボロン酸にしたアントラセンに、パラジウム触媒と塩基の存在下、等モルの反応性基を有する２，２’−ビピリジンを反応させる方法である。３−２）の反応は９，１０−位の２箇所に反応性基を有するアントラセンに、パラジウム触媒と塩基の存在下、等モルの２，２’−ビピリジンのボロン酸を反応させる方法である。これらの反応ではボロン酸の代わりにボロン酸エステルも好適に用いられる。３−３）の反応は９，１０−位のうち１箇所を亜鉛錯体にしたアントラセンに、パラジウム触媒の存在下、等モルの反応性基を有する２，２’−ビピリジンを反応させる方法である。３−４）の反応は９，１０−位の２箇所に反応性基を有するアントラセンにパラジウム触媒の存在下、等モルの２，２’−ビピリジンの亜鉛錯体を反応させる方法である。

Figure 0005119929
上記式中、Ｘ、Ｒ１〜Ｒ２２および−Ｇ−の定義は前記と同じである。
上記スキーム４に反応中間体（０）から式（１）で表わされる化合物を合成する方法を示した。４−１）の反応は（０）の反応性基をボロン酸にし、パラジウム触媒と塩基の存在下、等モルの反応性基を有する２，２’−ビピリジンを反応させる方法である。４−２）の反応は（０）を、パラジウム触媒と塩基の存在下、等モルの２，２’−ビピリジンのボロン酸と反応させる方法である。これらの反応ではボロン酸の代わりにボロン酸エステルも好適に用いられる。４−３）の反応は（０）の反応性基を亜鉛錯体にし、パラジウム触媒の存在下、等モルの反応性基を有する２，２’−ビピリジンを反応させる方法である。４−４）の反応は（０）をパラジウム触媒の存在下、等モルの２，２’−ビピリジンの亜鉛錯体を反応させる方法である。
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）二パラジウムクロロホルム錯体（０）等である。反応促進するため、場合によりこれらのパラジウム化合物にホスィン化合物を加えてもよい。そのホスィン化合物の具体例は、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、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等である。この反応で用いられる塩基の具体例は、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、フッ化カリウム等である。さらに、この反応で用いられる溶媒の具体例は、ベンゼン、トルエン、キシレン、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−テル、ｔ−ブチルメチルエ−テル、１，４−ジオキサン、メタノ−ル、エタノール、イソプロピルアルコ−ル等である。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。
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）、ビス（トリｔ−ブチルホスフィノ）パラジウム（０）、（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）等である。さらに、この反応で用いられる溶媒の具体例は、ベンゼン、トルエン、キシレン、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−テル、ｔ−ブチルメチルエ−テル、１，４−ジオキサン等である。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。
本発明の化合物を、有機ＥＬ素子における、電子注入層、電子輸送層または正孔阻止層に用いた場合、電界印加時において安定であり、また、低電圧で発光を得ることが可能となる。これらは、本発明の化合物が、電界発光型素子の電子注入材料、電子輸送材料または正孔阻止層として優れていることを表す。ここで言う電子注入層とは陰極から有機層へ電子を受け取る層であり、電子輸送層とは注入された電子を発光層へ輸送するための層であり、正孔阻止層とは発光層に正孔を閉じ込めるための層である。また、電子輸送層が電子注入層および／または正孔阻止層を兼ねることも可能である。それぞれの層に用いる材料を、電子注入材料、電子輸送材料、および正孔阻止材料という。
＜有機ＥＬ素子の説明＞
本発明の第２は、電子注入層、電子輸送層、または正孔阻止層に、本発明の式（１）で表される化合物を含有する有機ＥＬ素子である。本発明の好ましい態様に係る有機ＥＬ素子は、駆動電圧が低く、駆動時の耐久性が高い。
本発明の有機ＥＬ素子の構造は各種の態様があるが、基本的には陽極と陰極との間に少なくとも正孔輸送層、発光層、電子輸送層を挟持した多層構造である。素子の具体的な構成の例は、（１）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、（２）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、（３）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、等である。
本発明の化合物は、高い電子注入性および電子輸送性を持っているので、単体又は他の材料と併用して電子注入層、電子輸送層または正孔阻止層に使用できる。本発明の有機ＥＬ素子は、本発明の電子輸送材料に他の材料を用いた正孔注入層、正孔輸送層、発光層、などを組み合わせることで、青色、緑色、赤色や白色の発光を得ることもできる。
本発明の有機ＥＬ素子に使用できる発光材料または発光性ドーパントは、高分子学会編、高分子機能材料シリーズ“光機能材料”、共同出版(１９９１)、Ｐ２３６に記載されているような昼光蛍光材料、蛍光増白剤、レーザー色素、有機シンチレータ、各種の蛍光分析試薬等の発光材料、城戸淳二監修、“有機ＥＬ材料とディスプレイ”シーエムシー社出版（２００１）Ｐ１５５〜１５６に記載されているようなドーパント材料、Ｐ１７０〜１７２に記載されているような３重項材料の発光材料等である。
発光材料または発光性ドーパントとして使用できる化合物は、多環芳香族化合物、ヘテロ芳香族化合物、有機金属錯体、色素、高分子系発光材料、スチリル誘導体、芳香族アミン誘導体、クマリン誘導体、ボラン誘導体、オキサジン誘導体、スピロ環を有する化合物、オキサジアゾール誘導体、フルオレン誘導体等である。多環芳香族化合物の例は、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ナフタセン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ペリレン誘導体、コロネン誘導体、ルブレン誘導体等である。ヘテロ芳香族化合物の例は、ジアルキルアミノ基またはジアリールアミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ピリジン誘導体、ピラン誘導体、フェナントロリン誘導体、シロール誘導体、トリフェニルアミノ基を有するチオフェン誘導体、キナクリドン誘導体等である。有機金属錯体の例は、亜鉛、アルミニウム、ベリリウム、ユーロピウム、テルビウム、ジスプロシウム、イリジウム、白金、オスミウム、金、等と、キノリノール誘導体、ベンゾキサゾ−ル誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ピロール誘導体、ピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体等との錯体である。色素の例は、キサンテン誘導体、ポリメチン誘導体、ポルフィリン誘導体、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、オキソベンズアントラセン誘導体、カルボスチリル誘導体、ペリレン誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体等の色素が挙げられる。高分子系発光材料の例は、ポリパラフェニルビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリビニルカルバゾ−ル誘導体、ポリシラン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体等である。スチリル誘導体の例は、アミン含有スチリル誘導体、スチリルアリーレン誘導体等である。
本発明の有機ＥＬ素子に使用される他の電子輸送材料は、光導電材料において電子伝達化合物として使用できる化合物、有機ＥＬ素子の電子輸送層および電子注入層に使用できる化合物の中から任意に選択して用いることができる。
このような電子輸送材料の具体例は、キノリノール系金属錯体、２，２’−ビピリジル誘導体、フェナントロリン誘導体、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、チオフェン誘導体、トリアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、オキシン誘導体の金属錯体、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−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、イミダゾピリジン誘導体、ボラン誘導体等である。
本発明の有機ＥＬ素子に使用される正孔注入材料および正孔輸送材料については、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や、有機ＥＬ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−ル誘導体、トリアリールアミン誘導体、フタロシアニン誘導体等である。
本発明の有機ＥＬ素子を構成する各層は、各層を構成すべき材料を蒸着法、スピンコート法またはキャスト法等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。なお、発光材料を薄膜化する方法は、均質な膜が得やすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から蒸着法を採用するのが好ましい。蒸着法を用いて薄膜化する場合、その蒸着条件は、本発明の発光材料の種類により異なる。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５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜設定することが好ましい。
本発明の有機ＥＬ素子は、前記のいずれの構造であっても、基板に支持されていることが好ましい。基板は機械的強度、熱安定性および透明性を有するものであればよく、ガラス、透明プラスチックフィルム等を用いることができる。陽極物質は４ｅＶより大きな仕事関数を有する金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を用いることができる。その具体例は、Ａｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（以下、ＩＴＯと略記する）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等である。
陰極物質は４ｅＶより小さな仕事関数の金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を使用できる。その具体例は、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、リチウム、マグネシウム合金、アルミニウム合金等である。合金の具体例は、アルミニウム／弗化リチウム、アルミニウム／リチウム、マグネシウム／銀、マグネシウム／インジウム等である。有機ＥＬ素子の発光を効率よく取り出すために、電極の少なくとも一方は光透過率を１０％以上にすることが望ましい。電極としてのシート抵抗は数百Ω／□（Ω／sq）以下にすることが好ましい。なお、膜厚は電極材料の性質にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０〜４００ｎｍの範囲に設定される。このような電極は、上述の電極物質を使用して、蒸着やスパッタリング等の方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。
次に、本発明の発光材料を用いて有機ＥＬ素子を作成する方法の一例として、前述の陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／本発明の電子輸送材料／陰極からなる有機ＥＬ素子の作成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。この上に発光層の薄膜を形成させる。この発光層の上に本発明の電子輸送材料を真空蒸着し、薄膜を形成させ、電子輸送層とする。さらに陰極用物質からなる薄膜を蒸着法により形成させて陰極とすることにより、目的の有機ＥＬ素子が得られる。なお、上述の有機ＥＬ素子の作製においては、作製順序を逆にして、陰極、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。
このようにして得られた有機ＥＬ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、透明又は半透明の電極側（陽極又は陰極、および両方）より発光が観測できる。また、この有機ＥＬ素子は、交流電圧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。
以下に、本発明を実施例に基づいて更に詳しく説明する。
［合成実施例１：化合物（１−１）の合成］
＜９，１０−ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラニル）アントラセンの合成＞
９，１０−ジブロモアントラセン２．９９ｇ、ビス（ピナコラート）ジボロン５ｇ、パラジウム（０）ビス（ジベンジリデンアセトン）６１４ｍｇ、トリシクロヘキシルホスフィン７２４ｍｇ、酢酸カリウム２．６ｇ、およびジオキサン８０ｍｌをフラスコに入れ、アルゴン雰囲気下、還流温度で２０時間攪拌した。加熱終了後、反応液を室温まで冷却して純水を加え有機層を抽出した。有機層をエバポレータにより濃縮し、濃縮物を移動層にトルエンを用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、再度濃縮して得た粉体をメタノールで洗浄し、９，１０−ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラニル）アントラセン２．３ｇを得た。
＜５−ブロモ−２，２’−ビピリジンの合成＞
窒素気流化、２−ブロモピリジン１４ｍｌを含むトルエン溶液１２０ｍｌを、−７８℃に冷却し、ｎ−ブチルリチウム１．５９ｍｏｌ／ｌのヘキサン溶液１００ｍｌを加えた。−７８℃で３５分間攪拌した後、塩化亜鉛テトラメチルエチレンジアミン４０ｇを加え、室温で３０分間攪拌した。２，５−ジブロモピリジン４０ｇ、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４８．３ｇ、を加えた後、還流温度で２時間攪拌した。加熱終了後、反応液を室温まで冷却し、セライトでろ過した。ろ液を濃縮し、濃縮物を移動層にクロロホルム・酢酸エチル混合溶媒を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、再度濃縮して得た粉体を酢酸エチルで再結晶し、５−ブロモ−２，２’−ビピリジン４．１ｇを得た。
＜９，１０−ビス（２，２’−ビピリジン−５−イル）アントラセンの合成＞
９，１０−ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラニル）アントラセン２ｇ、５−ブロモ−２，２’−ビピリジン２．４ｇ、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４３２２ｍｇ、リン酸三カリウム３．９５ｇ、ジオキサン５０ｍｌおよび純水１０ｍｌをフラスコに入れて、アルゴン雰囲気下、還流温度で一晩攪拌した。加熱終了後、反応液を室温まで冷却して純水を加え有機層を抽出した。有機層をエバポレータにより濃縮し、濃縮物を移動層にトルエン・酢酸エチル混合溶媒を用いたシリカゲルシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、再度濃縮して得た粉体をトルエンで再結晶し、９，１０−ビス（２，２’−ビピリジン−５−イル）アントラセン１．１ｇを得た。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ＝7.3-7.4(ｍ,6H)、7.7-7.8(ｍ,4H)、7.9(ｔ,2H)、7.95-8.05(ｍ,2H)、8.6(d,2H)、8.7(ｄ,2H)、8.8-8.9(m,4H).
［合成実施例２：化合物（１−２）の合成］
＜２−フェニルアントラセンの合成＞
２−クロロアントラセン５．００ｇ、フェニルボロン酸４．３ｇ、トリス（ジベンジリデンアセトン）二パラジウム（０）５３８ｍｇ、トリシクロヘキシルホスフィン４９４ｍｇ、リン酸三カリウム９．９８ｇ、およびトルエン７５ｍｌをフラスコに入れ、アルゴン雰囲気下、還流温度で２時間攪拌した。加熱終了後、反応液に１．５リットルのトルエンを加え、室温まで冷却後濾別し、濾液をトルエンを移動層に用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィー（移動相：トルエン）により精製した。溶媒を減圧留去し、濃縮物をトルエンから再結晶して、２−フェニルアントラセン５．０ｇを得た。
＜９，１０−ジブロモ−２−フェニルアントラセンの合成＞
窒素雰囲気下のフラスコ中に、２−フェニルアントラセン３．３２ｇを４００ｍｌのジクロロメタンに溶かした。そこに、５．００ｇの臭素を３０ｍｌの四塩化炭素に溶かした物を、１５分掛けて滴下した。滴下終了後、２時間室温で攪拌し、チオ硫酸ナトリウム水溶液で反応を停止した。分液ロートで有機層を抽出し、エバポレーターで濃縮した。濃縮物をトルエン５０ｍｌで再結晶し、９，１０−ジブロモ−２−フェニルアントラセン４．４ｇを得た。
＜９，１０−ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラニル）−２−フェニルアントラセンの合成＞
９，１０−ジブロモ−２−フェニルアントラセン１０．０ｇ、ビス（ピナコラート）ジボロン１４．８ｇ、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）８３８ｍｇ、トリシクロヘキシルホスフィン１．０２ｇ、酢酸カリウム７．１５ｇおよび１,４−ジオキサン５０ｍｌをフラスコに入れ、アルゴン雰囲気下、還流温度で８時間攪拌した。加熱終了後、反応液にトルエンを加え、室温まで冷却後濾別し、濾液をエバポレータにより濃縮した。濃縮物を移動層にトルエンを用いた、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した後、テトラヒドロフラン／ヘプタン混合溶液で再結晶し、９，１０−ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラニル）−２−フェニルアントラセン８．３ｇを得た。
＜９,１０−ビス（２，２’−ビピリジン−５−イル）−２−フェニルアントラセンの合成＞
９，１０−ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラニル）−２−フェニルアントラセン０．８０ｇ、５−ブロモ−２，２’−ビピリジン０．８３ｇ、トリス（ジベンジリデンアセトン）二パラジウム（０）８８ｍｇ、トリシクロヘキシルホスフィン８１ｍｇ、リン酸三カリウム１．３６ｇ、トルエン３５ｍｌをフラスコに入れて、アルゴン雰囲気下、還流温度で２７時間半攪拌した。加熱終了後、反応液を室温まで冷却して純水を加え有機層を抽出した。有機層をエバポレータにより濃縮し、濃縮物を移動層にトルエンを用いた活性アルミナカラムクロマトグラフィーにて精製した。クロロホルム／酢酸エチル混合溶媒にて、再結晶を行い、９,１０−ビス（２，２’−ビピリジン−５−イル）−２−フェニルアントラセン１９８ｍｇを得た。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ＝ 7.3 (t, 1H), 7.4 (ｍ, 6H), 7.6 (d, 2H), 7.7(m, 3H), 7.8 (d, 1H) , 7.9 (m, 3H) , 8.0 (m, 2H) , 8.6 (d, 2H) , 8.7 (d, 2H) , 8.8 (m, 2H) , 8.9 (m, 2H)
原料の化合物を適宜選択することにより、上記の合成例に準じた方法で、本発明の他の化合物を合成することができる。
ＩＴＯを１５０ｎｍの厚さに蒸着した２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板（東京三容真空（株）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、銅フタロシアニンを入れたモリブデン製蒸着用ボート、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（以下、ＮＰＤと略記する。）を入れたモリブデン製蒸着用ボート、下記化合物（２）：９−フェニル−１０−〔６−（１，１’；３，１’’）ターフェニル−５’−イル〕ナフタレン−２−イル〕アントラセンを入れたモリブデン製蒸着用ボート、下記スチリルアミン誘導体（３）：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を入れたモリブデン製蒸着用ボート、化合物（１−１）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。
Figure 0005119929
真空槽を１×１０−３Ｐａまで減圧し、銅フタロシアニンが入った蒸着用ボートを加熱して、膜厚２０ｎｍになるように蒸着して正孔注入層を形成し、次いで、ＮＰＤ入りの蒸着用ボートを加熱して、膜厚３０ｎｍになるようにＮＰＤを蒸着して正孔輸送層を形成した。次に、化合物（２）を入れた蒸着用ボートと化合物（３）を入れた蒸着用ボートを同時に加熱して、膜厚３０ｎｍになるように蒸着して発光層を形成した。化合物（２）と化合物（３）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。次に化合物（１−１）入りの蒸着用ボートを加熱して、膜厚２０ｎｍになるように蒸着して電子輸送層を形成した。以上の蒸着速度は０．００１〜３．０ｎｍ／秒であった。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０．００３〜０．０１ｎｍ／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０．１〜１．０ｎｍ／秒の蒸着速度で蒸着することにより、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、直流電圧を印加すると、約波長４５５ｎｍの青色発光を得た。また、輝度１０００ｃｄ／ｍ２を得るために印加した電圧は５．０９Ｖであった。この時の電流密度を保持して定電流駆動試験を実施したところ、８０時間経過時の輝度は８１３ｃｄ／ｍ２であった。初期の輝度を基準にした８０時間経過時の輝度保持率は８１．３％であった。
化合物（１−１）を化合物（１−２）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、輝度１０００ｃｄ／ｍ２を得るために印加した電圧は５．６３Ｖであった。この時の電流密度を保持して定電流駆動試験を実施したところ、８０時間経過時の輝度は８９３ｃｄ／ｍ２であった。初期の輝度を基準にした８０時間経過時の輝度保持率は８９．３％であった。
（比較例１）
化合物（１−１）をトリス（８−キノリノール）アルミニウム（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、輝度１０００ｃｄ／ｍ２を得るために印加した電圧は６．３６Ｖであった。この時の電流密度を保持して定電流駆動試験を実施したところ、８０時間経過時の輝度は８３０ｃｄ／ｍ２であった。初期の輝度を基準にした８０時間経過時の輝度保持率は８３．０％であった。
（比較例２）
化合物（１−１）を下記化合物（４）：２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル）−１，１−ジメチル−３，４−ジメシチルシロール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、輝度１０００ｃｄ／ｍ２を得るために印加した電圧は４．０４Ｖであった。この時の電流密度を保持して定電流駆動試験を実施したところ、８０時間経過時の輝度は５７２ｃｄ／ｍ２であった。初期の輝度を基準にした８０時間経過時の輝度保持率は５７．２％であった。
Figure 0005119929
（比較例３）
化合物（１−１）を下記化合物（５）：９，１０−ビス（２，２’−ビピリジン−６−イル）アントラセン（特許文献３に記載の化合物II−４）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、輝度１０００ｃｄ／ｍ２を得るために印加した電圧は３．７１Ｖであった。この時の電流密度を保持して定電流駆動試験を実施したところ、８０時間経過時の輝度は４９６ｃｄ／ｍ２であった。初期の輝度を基準にした８０時間経過時の輝度保持率は４９．６％であった。
Figure 0005119929
上記の実施例１、２および比較例１〜３で作成した素子の、初期の輝度１０００ｃｄ／ｍ２を得るために印加した電圧（Ｖ）と８０時間経過時の初期の輝度、及びそれを基準にした輝度保持率（％）をまとめて表１に示した。
Figure 0005119929

また、上記の実施例１、２および比較例１〜３で作成した素子の、初期の輝度１０００ｃｄ／ｍ２を得るために印加した電圧（Ｖ）と８０時間経過時の初期の輝度を基準にした輝度保持率（％）の関係を図１に示した。
よく知られているＡｌｑ３を電子輸送層に用いた比較例１の素子に比べて、比較例２および３で作成した素子は印加電圧が著しく低下しているものの、定電流駆動を８０時間継続した後の輝度は初期の約５０〜５７％に低下しており、実用に供するためには安定性に欠ける。
一方、本発明の化合物（１−１）を電子輸送層に用いた実施例１で作成した素子は、比較例１の素子と比べて印加電圧が１．２７Ｖも低下したにもかかわらず、８０時間後の輝度保持率は比較例１の８３．０％と遜色ない８１．３％という数値を示しており、また、本発明の化合物（１−２）を電子輸送層に用いた実施例２で作成した素子は、比較例１の素子と比べて印加電圧が０．７３Ｖ低下し、８０時間後の輝度保持率は８９．３％と比較例１に勝っていた。
本発明の化合物は、駆動の低電圧化と共に、比較例２および３で用いた化合物と比べ長寿命化にも効果があることが分かる。
さらに、比較例３より本発明の化合物の方が寿命が長いことは、２，２’−ビピリジン−６−イル基を有する化合物より本発明の２，２’−ビピリジン−５−イル基を有する化合物の方が優れていることを示している。
また、実施例２の化合物の方が実施例１の化合物より寿命が長いということは、２位に置換基を導入し非対称構造とした化合物の方がより安定性が改善されていることを示している。
本発明によれば、駆動電圧、素子寿命において更に性能のよい有機ＥＬ素子を提供することができる。殊に青色発光の素子の駆動電圧、素子寿命を改善できるので、それを備えた高性能なディスプレイ装置などを提供することができる。
実施例および比較例の有機ＥＬ素子における駆動試験開始電圧（Ｖ）と８０時間経過時の輝度低下率（％）のプロットである。

Claims (10)

  1. 下記の式（１）で表される２つの２，２’−ビピリジン−５−イル基を有する化合物。
    Figure 0005119929
    式中、Ｒ１〜Ｒ４は独立して水素、炭素数１〜６のアルキル、炭素数３〜６のシクロアルキル、置換されてもよい炭素数６〜１８の芳香環系、または置換されてもよい炭素数２〜１８のヘテロ芳香環であり；
    Ｒ５〜Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１６、およびＲ１７はそれぞれ独立して水素、炭素数１〜６のアルキルまたは炭素数３〜６のシクロアルキルであり；そして、
    Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２はそれぞれ独立して水素、炭素数１〜６のアルキル、炭素数３〜６のシクロアルキル、置換されてもよい炭素数６〜１８の芳香環系、または置換されてもよい炭素数２〜１８のヘテロ芳香環である。
  2. Ｒ５〜Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１６、およびＲ１７が水素である、請求項１に記載の化合物。
  3. Ｒ１〜Ｒ４、Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル、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、およびターフェニリルから独立して選択される基である、請求項２に記載の化合物。
  4. Ｒ１〜Ｒ４が水素であり；
    Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル、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、およびターフェニリルから独立して選択される基である、請求項３に記載の化合物。
  5. Ｒ１〜Ｒ４の少なくとも１つがメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル、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、およびターフェニリルから独立して選択される基で、残りが水素であり；
    Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル、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、およびターフェニリルから独立して選択される基である、請求項３に記載の化合物。
  6. Ｒ１がメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル、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、およびターフェニリルから選択される基であり；
    Ｒ２〜Ｒ４が水素であり；
    Ｒ１１〜Ｒ１５およびＲ１８〜Ｒ２２が水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル、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、およびターフェニリルから独立して選択される基である、請求項３に記載の化合物。
  7. ２つの２，２’−ビピリジン−５−イル基が同一である、請求項１〜６のいずれかに記載の化合物。
  8. 電子輸送層および／または電子注入層が請求項１〜７のいずれか１項に記載の化合物を含有する有機電界発光素子。
  9. 発光層が、発光材料として、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、カルバゾール誘導体、およびアルミニウム錯体から選択される少なくとも１つを含有することを特徴とする、請求項８に記載の有機電界発光素子。
  10. 発光層が、発光性のドーパントとして、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、および白金錯体から選択される少なくとも１つを含有することを特徴とする、請求項８に記載の有機電界発光素子。
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