JP4693336B2 - 含窒素複素環誘導体及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Landscapes
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、含窒素複素環誘導体及びそれを利用した有機エレクトロルミネッセンス素子に関し、特に、低電圧で高い発光効率を有する有機エレクトロルミネッセンス素子、及びそれを実現する含窒素複素環誘導体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下エレクトロルミネッセンスをＥＬと略記することがある）は、電界を印加することより、陽極より注入された正孔と陰極より注入された電子の再結合エネルギーにより蛍光性物質が発光する原理を利用した自発光素子である。イーストマン・コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによる積層型素子による低電圧駆動有機ＥＬ素子の報告（C.W. Tang, S.A. Vanslyke, アプライドフィジックスレターズ(Applied Physics Letters),５１巻、９１３頁、１９８７年等）がなされて以来、有機材料を構成材料とする有機ＥＬ素子に関する研究が盛んに行われている。Ｔａｎｇらは、トリス（８−ヒドロキシキノリノールアルミニウム）を発光層に、トリフェニルジアミン誘導体を正孔輸送層に用いている。積層構造の利点としては、発光層への正孔の注入効率を高めること、陰極より注入された電子をブロックして再結合により生成する励起子の生成効率を高めること、発光層内で生成した励起子を閉じ込めること等が挙げられる。この例のように有機ＥＬ素子の素子構造としては、正孔輸送（注入）層、電子輸送発光層の２層型、又は正孔輸送（注入）層、発光層、電子輸送（注入）層の３層型等がよく知られている。こうした積層型構造素子では注入された正孔と電子の再結合効率を高めるため、素子構造や形成方法の工夫がなされている。
例えば、特許文献１には、含窒素複素環化合物を用いた青色発光素子が開示され、特許文献２には、含窒素複素環化合物を発光材料又は正孔注入輸送材料として用いた有機ＥＬ素子が開示されている。特許文献１の発明は、４３０〜４８０ｎｍにピーク波長をもつ青色発光が得られ、特許文献２の発明は、含窒素複素環化合物を正孔注入材料として用いた場合、電圧６Ｖで発光輝度５００ｃｄ／ｍ2 程度、発光材料として用いた場合、電圧１２Ｖで発光輝度２３００ｃｄ／ｍ2 程度の発光が得られるが、電圧が高すぎて実用性能に劣り、さらに低電圧で、高い発光効率を有する有機ＥＬ素子が求められていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−６８７７号公報
【特許文献２】
特開２００１−３５６６４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の課題を解決するためなされたもので、低電圧で高い発光効率が可能な有機ＥＬ素子、及びそれを実現する含窒素複素環誘導体を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、下記一般式（１）〜（３）のいずれかで表される特定の構造を有する新規な含窒素複素環誘導体を有機ＥＬ素子用材料として用い、特に電子注入／輸送材料として用いると、低電圧で高い発光効率が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は、下記一般式（１）〜（３）のいずれかで表される新規な含窒素複素環誘導体を提供するものである。
【化７】
【０００７】
（式中、Ａ1 〜Ａ3 は、それぞれ独立に、窒素原子又は炭素原子である。
Ａｒ1 は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基であり、Ａｒ2 は、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基である。ただし、Ａｒ1 及びＡｒ2 のいずれか一方は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜６０の縮合環基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のモノヘテロ縮合環基である。
Ｌ1 及びＬ2 は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリーレン基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基、又は置換もしくは無置換のフルオレニレン基である。
Ｒは、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、ｎは０〜５の整数であり、ｎが２以上の場合、複数のＲは同一でも異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ基同士で結合して、炭素環式脂肪族環又は炭素環式芳香族環を形成していてもよい。）
【０００８】
【化８】
（式中、Ａ1 〜Ａ3 は、それぞれ独立に、窒素原子又は炭素原子である。
Ａｒ1 は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基であり、Ａｒ2 は、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基である。ただし、Ａｒ1 及びＡｒ2 のいずれか一方は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜６０の縮合環基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のモノヘテロ縮合環基である。
Ｌ1 及びＬ2 は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリーレン基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基、又は置換もしくは無置換のフルオレニレン基である。
Ｒ’は、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基である。）
【０００９】
【化９】
（式中、Ａ1 〜Ａ2 は、それぞれ独立に、窒素原子又は炭素原子である。
Ａｒ1 は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基であり、Ａｒ2 は、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基である。ただし、Ａｒ1 及びＡｒ2 のいずれか一方は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜６０の縮合環基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のモノヘテロ縮合環基である。
Ｌ1 及びＬ2 は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリーレン基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基、又は置換もしくは無置換のフルオレニレン基である。
Ｒ’及びＲ''は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、Ｒ’及びＲ''は同一でも異なっていてもよい。）
【００１０】
また、本発明は、陰極と陽極間に少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層が挟持されている有機ＥＬ素子において、該有機薄膜層の少なくとも１層が、前記含窒素複素環誘導体を単独もしくは混合物の成分として含有する有機ＥＬ素子を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の含窒素複素環誘導体は、上記一般式（１）〜（３）のいずれかで表される化合物からなるものである。
一般式（１）において、Ａ1 〜Ａ3 は、それぞれ独立に、窒素原子又は炭素原子である。
一般式（１）において、Ａｒ1 は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０の（好ましくは核炭素数６〜４０）アリール基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０（好ましくは核炭素数３〜４０）のヘテロアリール基である。
Ａｒ1 の置換もしくは無置換のアリール基の例としては、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−クリセニル基、２−クリセニル基、６−クリセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ｐ−ターフェニル−４−イル基、ｐ−ターフェニル−３−イル基、ｐ−ターフェニル−２−イル基、ｍ−ターフェニル−４−イル基、ｍ−ターフェニル−３−イル基、ｍ−ターフェニル−２−イル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、ｐ−ｔ−ブチルフェニル基、ｐ−（２−フェニルプロピル）フェニル基、３−メチル−２−ナフチ ル基、４−メチル−１−ナフチル基、４−メチル−１−アントリル基、４’−メチルビフェニルイル基、４”−ｔ−ブチル−ｐ−ターフェニル−４−イル基、フルオランテニル基、フルオレニル基、スピロビフルオレンからなる１価の基、パーフルオロフェニル基、パーフルオロナフチル基、パーフルオロアントリル基、パーフルオロビフェニルイル基、９−フェニルアントラセンからなる１価の基、９−（１’−ナフチル）アントラセンからなる１価の基、９−（2 ’−ナフチル）アントラセンからなる１価の基、６−フェニルクリセンからなる１価の基、９−［４−（ジフェニルアミノ）フェニル］アントラセンからなる１価の基等が挙げられ、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、９−（１０−フェニル）アントリル基、９−［１０−（１’−ナフチル）］アントリル基、９−［１０−（２’−ナフチル）］アントリル基等が好ましい。
【００１２】
Ａｒ1 の置換もしくは無置換のヘテロアリール基の例としては、ピローリル基、フリル基、チエニル基、シローリル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフリル基、イミダゾリル基、ピリミジル基、カルバゾリル基、セレノフェニル基、オキサジアゾリル基、トリアゾーリル基等が挙げられ、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基が好ましい。
【００１３】
一般式（１）において、Ａｒ2 は、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０（好ましくは核炭素数６〜４０）のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０（好ましくは核炭素数３〜４０）のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０（好ましくは炭素数１〜６）のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０（好ましくは炭素数１〜６）のアルコキシ基である。
Ａｒ2 の置換もしくは無置換のアリール基の例としては、前記Ａｒ1 と同様のものが挙げられる。
Ａｒ2 の置換もしくは無置換のヘテロアリール基の例としては、前記Ａｒ1 と同様のものが挙げられる。
【００１４】
Ａｒ2 の置換もしくは無置換のアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ヒドロキシメチル基、１−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシイソブチル基、１，２−ジヒドロキシエチル基、１，３−ジヒドロキシイソプロピル基、２，３−ジヒドロキシ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、１−クロロエチル基、２−クロロエチル基、２−クロロイソブチル基、１，２−ジクロロエチル基、１，３−ジクロロイソプロピル基、２，３−ジクロロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、１−ブロモエチル基、２−ブロモエチル基、２−ブロモイソブチル基、１，２−ジブロモエチル基、１，３−ジブロモイソプロピル基、２，３−ジブロモ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリブロモプロピル基、ヨードメチル基、１−ヨードエチル基、２−ヨードエチル基、２−ヨードイソブチル基、１，２−ジヨードエチル基、１，３−ジヨードイソプロピル基、２，３−ジヨード−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヨードプロピル基、アミノメチル基、１−アミノエチル基、２−アミノエチル基、２−アミノイソブチル基、１，２−ジアミノエチル基、１，３−ジアミノイソプロピル基、２，３−ジアミノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリアミノプロピル基、シアノメチル基、１−シアノエチル基、２−シアノエチル基、２−シアノイソブチル基、１，２−ジシアノエチル基、１，３−ジシアノイソプロピル基、２，３−ジシアノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリシアノプロピル基、ニトロメチル基、１−ニトロエチル基、２−ニトロエチル基、２−ニトロイソブチル基、１，２−ジニトロエチル基、１，３−ジニトロイソプロピル基、２，３−ジニトロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリニトロプロピル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、４−メチルシクロヘキシル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基、１−ノルボルニル基、２−ノルボルニル基等が挙げられ、、メチル基、エチル基、ｔ−ブチル基が好ましい。
【００１５】
Ａｒ2 の置換もしくは無置換のアルコキシ基は−ＯＹで表される基であり、Ｙの例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ヒドロキシメチル基、１−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシイソブチル基、１，２−ジヒドロキシエチル基、１，３−ジヒドロキシイソプロピル基、２，３−ジヒドロキシ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、１−クロロエチル基、２−クロロエチル基、２−クロロイソブチル基、１，２−ジクロロエチル基、１，３−ジクロロイソプロピル基、２，３−ジクロロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、１−ブロモエチル基、２−ブロモエチル基、２−ブロモイソブチル基、１，２−ジブロモエチル基、１，３−ジブロモイソプロピル基、２，３−ジブロモ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリブロモプロピ ル基、ヨードメチル基、１−ヨードエチル基、２−ヨードエチル基、２−ヨードイソブチル基、１，２−ジヨードエチル基、１，３−ジヨードイソプロピル基、２，３−ジヨード−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヨードプロピル基、アミノメチル基、１−アミノエチル基、２−アミノエチル基、２−アミノイソブチル基、１，２−ジアミノエチル基、１，３−ジアミノイソプロピル基、２，３−ジアミノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリアミノプロピル基、シアノメチル基、１−シアノエチル基、２−シアノエチル基、２−シアノイソブチル基、１，２−ジシアノエチル基、１，３−ジシアノイソプロピル基、２，３−ジシアノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリシアノプロピル基、ニトロメチル基、１−ニトロエチル基、２−ニトロエチル基、２−ニトロイソブチル基、１，２−ジニトロエチル基、１，３−ジニトロイソプロピル基、２，３−ジニトロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリニトロプロピル基等が挙げられ、、メチル基、エチル基、ｔ−ブチル基が好ましい。
【００１６】
ただし、一般式（１）において、Ａｒ1 及びＡｒ2 のいずれか一方は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜６０の縮合環基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のモノヘテロ縮合環基である。
【００１７】
一般式（１）のＬ1 及びＬ2 は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０（好ましくは核炭素数６〜４０）のアリーレン基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０（好ましくは核炭素数３〜４０）のヘテロアリーレン基、又は置換もしくは無置換のフルオレニレン基である。
Ｌ1 及びＬ2 の置換もしくは無置換のアリーレン基の例としては、前記Ａｒ1 と同様のアリール基からさらに水素原子を除き２価の基としたものが挙げられる。
Ｌ1 及びＬ2 の置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基の例としては、前記Ａｒ1 と同様のヘテロアリール基からさらに水素原子を除き２価の基としたものが挙げられる。
【００１８】
また、一般式（１）において、Ｌ1 及び／又はＬ2 が、
【化１０】
からなる群から選ばれる基であると好ましい。これは、下記一般式（２）〜（３）についても同様である。
【００１９】
さらに、一般式（１）において、前記Ａｒ1 が、下記一般式（４）〜（１３）で表される基であると好ましい。これは、下記一般式（２）〜（３）についても同様である。
【化１１】
（式中、式中、Ｒ1 〜Ｒ92は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の核炭素数６〜４０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の核炭素数１２〜８０のジアリールアミノ基、置換もしくは無置換の核炭素数６〜４０のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜４０のヘテロアリール基、又は置換もしくは無置換の核炭素数１８〜１２０のジアリールアミノアリール基、Ｌ3 が、単結合及び
【化１２】
からなる群から選ばれる基である。）
【００２０】
一般式（１）のＲは、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基である。
Ｒの置換もしくは無置換のアリール基の例としては、前記Ａｒ1 と同様のものが挙げられる。
Ｒの置換もしくは無置換のヘテロアリール基の例としては、前記Ａｒ1 と同様のものが挙げられる。
Ｒの置換もしくは無置換のアルキル基の例としては、前記Ａｒ2 と同様のものが挙げられる。
Ｒの置換もしくは無置換のアルコキシ基の例としては、前記Ａｒ2 と同様のものが挙げられる。
【００２１】
また、ｎは０〜５の整数であり、０〜３であると好ましく、ｎが２以上の場合、複数のＲは同一でも異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ基同士で結合して、炭素環式脂肪族環又は炭素環式芳香族環を形成していてもよい。
炭素環式脂肪族環としては、シクロペンタン、シクロヘキサン等の環が挙げられる。
炭素環式芳香族環としては、ベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、アントラセン等の環が挙げられる。
【００２２】
一般式（２）において、Ａ1 〜Ａ3 は、それぞれ独立に、前記と同様である。
一般式（２）において、Ａｒ1 及びＡｒ2 は、それぞれ独立に、前記と同様であり、Ａｒ1 及びＡｒ2 のいずれか一方は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜６０の縮合環基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のモノヘテロ縮合環基である。
一般式（２）において、Ｌ1 及びＬ2 は、それぞれ独立に、前記と同様である。
一般式（２）において、Ｒ' は、一般式（１）のＲと同様である。
【００２３】
一般式（３）において、Ａ1 〜Ａ2 は、それぞれ独立に、前記と同様である。
一般式（３）において、Ａｒ1 及びＡｒ2 は、それぞれ独立に、前記と同様であり、Ａｒ1 及びＡｒ2 のいずれか一方は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜６０の縮合環基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のモノヘテロ縮合環基である。
一般式（３）において、Ｌ1 及びＬ2 は、それぞれ独立に、前記と同様である。
一般式（３）において、Ｒ’及びＲ''は、それぞれ独立に、一般式（１）のＲと同様であり、Ｒ’及びＲ''は同一でも異なっていてもよい。
【００２４】
本発明の一般式（１）〜（３）で表される含窒素複素環誘導体の具体例を以下に示すが、これら例示化合物に限定されるものではない。
なお、下記表中、「＼」は単結合を表す。
【化１３】
【００２５】
【化１４】
【００２６】
【化１５】
【００２７】
【化１６】
【００２８】
【化１７】
【００２９】
【化１８】
【００３０】
【化１９】
【００３１】
【化２０】
【００３２】
【化２１】
【００３３】
【化２２】
【００３４】
【化２３】
【００３５】
【化２４】
【００３６】
【化２５】
【００３７】
【化２６】
【００３８】
これら一般式（１）〜（３）のいずれかで表される含窒素複素環誘導体は、高い電子注入・輸送性能を有し、有機ＥＬ素子用材料として有用である。
次に、本発明の有機ＥＬ素子について説明する。
本発明の有機ＥＬ素子は、陰極と陽極間に少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層が挟持されている有機ＥＬ素子において、該有機薄膜層の少なくとも１層が、前記一般式（１）〜（３）のいずれかで表される本発明の含窒素複素環誘導体を単独もしくは混合物の成分として含有する。
本発明の含窒素複素環誘導体は、発光帯域に含有されていると好ましく、発光層に含有されているとさらに好ましい。
また、前記含窒素複素環誘導体が、電子注入材料及び／又は電子輸送材料として用いられていると好ましく、前記含窒素複素環誘導体を含有する層が、還元性ドーパントを含有するとさらに好ましい。前記含窒素複素環誘導体を含有する層としては、発光層、電子注入層、電子輸送層等が挙げられる。
前記還元性ドーパントとしては、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及び希土類金属の有機錯体の中から選ばれる少なくとも一種類であると好ましい。
【００３９】
アルカリ金属としては、Ｎａ（仕事関数：２．３６ｅＶ）、Ｋ（仕事関数：２．２８ｅＶ）、Ｒｂ（仕事関数：２．１６ｅＶ）、Ｃｓ（仕事関数：１．９５ｅＶ）等が挙げられる。
アルカリ土類金属としては、Ｃａ（仕事関数：２．９ｅＶ）、Ｓｒ（仕事関数：２．０〜２．５ｅＶ）、Ｂａ（仕事関数：２．５２ｅＶ）等が挙げられる。
希土類金属としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｃｅ等が挙げられる。
アルカリ金属の酸化物としては、Ｌｉ2 Ｏ、ＬｉＯ、ＮａＯ等が挙げられる。
アルカリ金属のハロゲン化物としては、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ、ＮａＣｌ等が挙げられる。
アルカリ土類金属の酸化物としては、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ等が挙げられる。
アルカリ土類金属のハロゲン化物としては、ＣａＦ2 、ＢａＦ2 、ＳｒＦ2 、ＭｇＦ2 及びＢｅＦ2 といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
【００４０】
好ましい還元性ドーパントとしては、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ等のアルカリ金属や、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａ等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ドーパントは、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属であり、さらに好ましくは、Ｒｂ又はＣｓであり、最も好ましのはＣｓである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、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以下の還元性ドーパントとして、これら２種以上のアルカリ金属の組合わせも好ましく、特に、Ｃｓを含んだ組み合わせ、例えば、ＣｓとＮａ、ＣｓとＫ、ＣｓとＲｂ又はＣｓとＮａとＫとの組み合わせであることが好ましい。Ｃｓを組み合わせて含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、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。
【００４１】
以下、本発明の有機ＥＬ素子の素子構成について説明する。
本発明の有機ＥＬ素子の代表的な素子構成としては、
（１）陽極／発光層／陰極
（２）陽極／正孔注入層／発光層／陰極
（３）陽極／発光層／電子注入層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極
（５）陽極／有機半導体層／発光層／陰極
（６）陽極／有機半導体層／電子障壁層／発光層／陰極
（７）陽極／有機半導体層／発光層／付着改善層／陰極
（８）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
（９）陽極／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
（１０）陽極／無機半導体層／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
（１１）陽極／有機半導体層／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
（１２）陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／絶縁層／陰極
（１３）陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
などの構造を挙げることができる。
これらの中で通常（８）の構成が好ましく用いられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
有機ＥＬ素子は、通常透光性の基板上に作製する。この透光性基板は有機ＥＬ素子を支持する基板であり、その透光性については、４００〜７００ｎｍの可視領域の光の透過率が５０％以上であるものが望ましく、さらに平滑な基板を用いるのが好ましい。
【００４２】
このような透光性基板としては、例えば、ガラス板、合成樹脂板などが好適に用いられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英などで成形された板が挙げられる。また、合成樹脂 板としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルサルファイド樹脂、ポリサルフォン樹脂などの板か挙げられる。
陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物又はこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、Ａｕなどの金属，ＣｕＩ，ＩＴＯ（インジウムチンオキシド），ＳｎＯ2 ，ＺｎＯ，Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏなどの導電性材料が挙げられる。この陽極を形成するには、これらの電極物質を、蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることができる。この陽極は、発光層からの発光を陽極から取り出す場合、陽極の発光に対する透過率が１０％より大きくなるような特性を有していることが望ましい。また、陽極のシート抵抗は、数百Ω／□以下のものが好ましい。さらに、陽極の膜厚は、材料にもよるが通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選択される。
【００４３】
陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム，ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム，リチウム，マグネシウム・銀合金，アルミニウム／酸化アルミニウム，Ａｌ／Ｌｉ2 Ｏ，Ａｌ／ＬｉＯ2 ，Ａｌ／ＬｉＦ，アルミニウム・リチウム合金，インジウム，希土類金属などが挙げられる。
この陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。
ここで、発光層からの発光を陰極から取り出す場合、陰極の発光に対する透過率は１０％より大きくすることが好ましい。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、さらに、膜厚は通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍである。
【００４４】
本発明の有機ＥＬ素子においては、このようにして作製された一対の電極の少なくとも一方の表面に、カルコゲナイド層，ハロゲン化金属層又は金属酸化物層（以下、これらを表面層ということがある。）を配置するのが好ましい。具体的には、発光層側の陽極表面にケイ素やアルミニウムなどの金属のカルコゲナイド（酸化物を含む）層を、また、発光層側の陰極表面にハロゲン化金属層又は金属酸化物層を配置するのがよい。これにより、駆動の安定化を図ることができる。
【００４５】
上記カルコゲナイドとしては、例えばＳｉＯｘ（１≦Ｘ≦２），ＡｌＯｘ（１≦Ｘ≦1.５），ＳｉＯＮ，ＳｉＡｌＯＮなどが好ましく挙げられ、ハロゲン化金属としては、例えばＬｉＦ，ＭｇＦ2 ，ＣａＦ2 ，フッ化希土類金属などが好ましく挙げられ、金属酸化物としては、例えばＣｓ2 Ｏ，Ｌｉ2 Ｏ，ＭｇＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，ＣａＯなどが好ましく挙げられる。
【００４６】
さらに、本発明の有機ＥＬ素子においては、このようにして作製された一対の電極の少なくとも一方の表面に電子注入・輸送材料と還元性ドーパントの混合領域又は正孔注入・輸送材料と酸化性ドーパントの混合領域を配置するのも好ましい。このようにすると、電子注入・輸送材料が還元され、アニオンとなり混合領域がより発光層に電子を注入、伝達しやすくなる。また、正孔注入・輸送材料は酸化され、カチオンとなり混合領域がより発光層に正孔を注入、伝達しやすくなる。好ましい酸化性ドーパントとしては、各種ルイス酸やアクセプター化合物がある。好ましい還元性ドーパントとしては、前述したようなものが挙げられる。。
本発明の有機ＥＬ素子においては、発光層は、
▲１▼注入機能；電界印加時に陽極又は正孔注入層より正孔を注入することができ、陰極又は電子注入層より電子を注入することができる機能
▲２▼輸送機能；注入した電荷（電子と正孔）を電界の力で移動させる機能
▲３▼発光機能；電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能
を有する。
【００４７】
この発光層を形成する方法としては、例えば蒸着法、スピンコート法、ＬＢ法等の公知の方法を適用することができる。発光層は、特に分子堆積膜であることが好ましい。ここで分子堆積膜とは、気相状態の材料化合物から沈着され形成された薄膜や、溶液状態または液相状態の材料化合物から固体化され形成された膜のことであり、通常この分子堆積膜は、ＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）とは凝集構造、高次構造の相違や、それに起因する機能的な相違により区分することができる。
また特開昭５７−５１７８１号公報に開示されているように、樹脂等の結着剤と材料化合物とを溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法等により薄膜化することによっても、発光層を形成することができる。
【００４８】
次に、正孔注入・輸送層は、発光層への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが通常５．５ｅＶ以下と小さい。このような正孔注入・輸送層としてはより低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、さらに正孔の移動度が、例えば１０4 〜１０6 Ｖ／ｃｍの電界印加時に、少なくとも１０-6ｃｍ2 ／Ｖ・秒であるものが好ましい。このような材料としては、従来、光導伝材料において正孔の電荷輸送材料として慣用されているものや、有機ＥＬ素子の正孔注入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。
そして、この正孔注入・輸送層を形成するには、正孔注入・輸送材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の方法により薄膜化すればよい。この場合、正孔注入・輸送層としての膜厚は、特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍである。
【００４９】
次に、電子注入・輸送層は、発光層への電子の注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、電子移動度が大きく、また付着改善層は、この電子注入層の中で特に陰極との付着が良い材料からなる層である。本発明の含窒素複素環誘導体は、高い電子注入・輸送性能を有するため電子注入材料として極めて有用である。
本発明においては、本発明の目的が損なわれない範囲で、所望により、電子注入・輸送層に、本発明の含窒素複素環誘導体以外の他の発光材料を含有させてもよく、また、本発明の含窒素複素環誘導体を含む電子注入・輸送層に、他の公知の材料を含む電子注入・輸送層を積層してもよい。
【００５０】
また、一般に、超薄膜に電界を印可するために、リークやショートによる画素欠陥が生じやすい。これを防止するために、一対の電極間に絶縁性の薄膜層を挿入しても良い。
絶縁層に用いられる材料としては、例えば、酸化アルミニウム、弗化リチウム、酸化リチウム、弗化セシウム、酸化セシウム、酸化マグネシウム、弗化マグネシウム、酸化カルシウム、弗化カルシウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化バナジウム等が挙げられる。これらの混合物や積層物を用いてもよい。
【００５１】
次に、本発明の有機ＥＬ素子を作製する方法については、例えば上記の材料及び方法により陽極、発光層、必要に応じて正孔注入層、及び必要に応じて電子注入層を形成し、最後に陰極を形成すればよい。また、陰極から陽極へ、前記と逆の順序で有機ＥＬ素子を作製することもできる。
【００５２】
以下、透光性基板上に、陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極が順次設けられた構成の有機ＥＬ素子の作製例について説明する。
まず、適当な透光性基板上に、陽極材料からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、蒸着法あるいはスパッタリング法により形成し、陽極とする。次に、この陽極上に正孔注入層を設ける。正孔注入層の形成は、前述したように真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の方法により行うことができるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが発生しにくい等の点から真空蒸着法により形成することが好ましい。真空蒸着法により正孔注入層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物（正孔注入層の材料）、目的とする正孔注入層の結晶構造や再結合構造等により異なるが、一般に蒸着源温度５０〜４５０℃、真空度１０-7〜１０-3ｔｏｒｒ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選択することが好ましい。
【００５３】
次に、この正孔注入層上に発光層を設ける。この発光層の形成も、本発明に係る発光材料を用いて真空蒸着法、スパッタリング、スピンコート法、キャスト法等の方法により、発光材料を薄膜化することにより形成できるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが発生しにくい等の点から真空蒸着法により形成することが好ましい。真空蒸着法により発光層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物により異なるが、一般的に正孔注入層の形成と同様な条件範囲の中から選択することができる。膜厚は１０〜４０ｎｍの範囲が好ましい。
【００５４】
次に、この発光層上に電子注入層を設ける。この場合にも正孔注入層、発光層と同様、均質な膜を得る必要から真空蒸着法により形成することが好ましい。蒸着条件は正孔注入層、発光層と同様の条件範囲から選択することができる。
そして、最後に陰極を積層して有機ＥＬ素子を得ることができる。陰極は金属から構成されるもので、蒸着法、スパッタリングを用いることができる。しかし、下地の有機物層を製膜時の損傷から守るためには真空蒸着法が好ましい。
以上の有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで、一貫して陽極から陰極まで作製することが好ましい。
【００５５】
この有機ＥＬ素子に直流電圧を印加する場合、陽極を＋、陰極を−の極性にして、３〜４０Ｖの電圧を印加すると、発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れず、発光は全く生じない。さらに、交流電圧を印加した場合には、陽極が＋、陰極が−の極性になった時のみ均一な発光が観測される。
この場合、印加する交流の波形は任意でよい。
【００５６】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１（化合物２−７の合成）
（１）2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの合成
2-アミノ-5-ブロモピリジン 5.0g (29mmol)、フェニルボロン酸 3.6g(30mmol)、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム0.67g を1,2-ジメトキシエタン90ミリリットルに溶かし、2.0M炭酸ナトリウム水溶液 45 ミリリットルを加え、６時間加熱環流した。反応終了後、酢酸エチルに溶かし、ろ過した後、水洗し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、粗5-フェニル-2-アミノ-ピリジン4.0gを得た。
得られた粗5-フェニル-2-アミノ-ピリジンと2,4'-ジブロモアセトフェノン6.5 g (23 mmol)をエタノール 50 ミリリットルに溶かし、炭酸水素ナトリウム3.7gを加え、６時間加熱還流した。反応終了後、ろ過し、得られた結晶を水、メタノールで洗浄し、 2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン3.1g（収率31％) を得た。
（２）2-[4-(10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-イル)-フェニル]- 6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン（化合物２−７）の合成
2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン 4.0g (11mmol)、10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-ボロン酸 4.0g(11mmol)、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム0.27g を1,2-ジメトキシエタン40ミリリットルに溶かし、2.0M炭酸ナトリウム水溶液 18 ミリリットルを加え、７時間加熱環流した。反応終了後、ろ過し、得られた結晶を水、メタノールで洗浄し、4.9g (収率76％) の黄白色固体を得た。このものは、マススペクトル(MS)分析の結果、分子量572.23に対し、m/e=572 であり、目的物であることを確認した。
【００５７】
実施例２（化合物３−３の合成）
（１）2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-ビフェニル-2-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの合成
実施例１の（１）において、フェニルボロン酸の代わりに、2-ビフェニルボロン酸を用いた以外は同様の操作により、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-ビフェニル-2-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン4.0g（収率54％）を得た。
（２）2-[4-(10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-イル)-フェニル]- 6-ビフェニル-2-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン（化合物３−３）の合成
実施例１の（２）において、2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの代わりに、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-ビフェニル-2-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンを用いた以外は同様の操作により、3.7g (収率91％) の黄白色固体を得た。このものは、マススペクトル(MS)分析の結果、分子量648.26に対し、m/e=648 であり、目的物であることを確認した。
【００５８】
実施例３（化合物３−４の合成）
（１）2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-[1,1';3',1'']ターフェニル-5'-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの合成
実施例１の（１）において、フェニルボロン酸の代わりに、 [1,1';3',1'']ターフェニルボロン酸を用いた以外は同様の操作により、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-[1,1';3',1'']ターフェニル-5'-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン6.3g ( 収率73％）を得た。
（２）2-[4-(10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-イル)-フェニル]- 6-[1,1';3',1'']ターフェニル-5'-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン（化合物３−４）の合成
実施例１の（２）において、2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの代わりに、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-[1,1';3',1'']ターフェニル-5'-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンを用いた以外は同様の操作により、2.8g(収率69％) の黄白色固体を得た。このものは、マススペクトル(MS)分析の結果、分子量724.29に対し、m/e=724 であり、目的物であることを確認した。
【００５９】
実施例４（化合物３−５の合成）
（１）2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-ナフタレン-1-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの合成
実施例１の（１）において、フェニルボロン酸の代わりに、1-ナフタレンボロン酸を用いた以外は同様の操作により、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-ナフタレン-1-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン9.2g（収率80％）を得た。
（２）2-[4-(10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-イル)-フェニル]- 6-ナフタレン-1-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン（化合物３−５）の合成
実施例１の（２）において、2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの代わりに、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-ナフタレン-1-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンを用いた以外は同様の操作により、4.3g(収率90％) の黄白色固体を得た。このものは、マススペクトル(MS)分析の結果、分子量622.24に対し、m/e=622 であり、目的物であることを確認した。
【００６０】
実施例５（化合物３−６の合成）
（１）2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-ナフタレン-2-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの合成
実施例１の（１）において、フェニルボロン酸の代わりに、2-ナフタレンボロン酸を用いた以外は同様の操作により、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-ナフタレン-2-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン9.9g（収率86％）を得た。
（２）2-[4-(10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-イル)-フェニル]- 6-ナフタレン-2-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン（化合物３−６）の合成
実施例１の（２）において、2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの代わりに、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-ナフタレン-2-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンを用いた以外は同様の操作により、3.6g(収率83％) の黄白色固体を得た。このものは、マススペクトル(MS)分析の結果、分子量622.24に対し、m/e=622 であり、目的物であることを確認した。
【００６１】
実施例６（化合物３−７の合成）
（１）2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-フェナントレン-9-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの合成
実施例１の（１）において、フェニルボロン酸の代わりに、9-フェナントレンボロン酸を用いた以外は同様の操作により、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-フェナントレン-9-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン7.3g（収率95％）を得た。
（２）2-[4-(10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-イル)-フェニル]- 6-フェナントレン-9-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン（化合物３−７）の合成
実施例１の（２）において、2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの代わりに、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-フェナントレン-9-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンを用いた以外は同様の操作により、2.7g(収率73％) の黄色固体を得た。このものは、マススペクトル(MS)分析の結果、分子量672.26に対し、m/e=672 であり、目的物であることを確認した。
【００６２】
実施例７（化合物７−８の合成）
（１）2-(4-ブロモ-フェニル)-6,8-ジフェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの合成
2-アミノ-3,5-ジブロモピリジン 5.0g (20mmol)、フェニルボロン酸 5.0g(41mmol)、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム0.92g を1,2-ジメトキシエタン130 ミリリットルに溶かし、2.0M炭酸ナトリウム水溶液 62 ミリリットルを加え、６時間加熱環流した。反応終了後、酢酸エチルに溶かし、ろ過した後、水洗し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、粗3,5-ジフェニル-2-アミノ-ピリジン8.9gを得た。
得られた粗3,5-ジフェニル-2-アミノ-ピリジンと2,4'-ジブロモアセトフェノン5.5 g (20 mmol)をエタノール 80 ミリリットルに溶かし、炭酸水素ナトリウム3.0gを加え、７時間加熱還流した。反応終了後、ろ過し、得られた結晶を水、メタノールで洗浄し、 2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン6.9g（収率82％) を得た。
（２）2-[4-(10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-イル)-フェニル]- 6,8-ジフェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン（化合物７−８）の合成
実施例１の（２）において、2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの代わりに、2-(4-ブロモ-フェニル)-6,8-ジフェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンを用いた以外は同様の操作により、3.2g(収率86％) の黄色固体を得た。このものは、マススペクトル(MS)分析の結果、分子量648.26に対し、m/e=648 であり、目的物であることを確認した。
【００６３】
実施例８（化合物９−７の合成）
（１）2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリミジンの合成
2-アミノ-5-ブロモピリジン 5.5g (32mmol)、フェニルボロン酸 4.3g(35mmol)、テトラキス（トリフェニルホスフィン) パラジウム0.80g を1,2-ジメトキシエタン 100ミリリットルに溶かし、2.0M炭酸ナトリウム水溶液 50 ミリリットルを加え、8 時間加熱環流した。反応終了後、ろ過した後、有機層を水洗し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、粗5-フェニル-2-アミノ-ピリミジン6.2gを得た。
得られた粗5-フェニル-2-アミノ-ピリミジンと2,4'-ジブロモアセトフェノン 8.0g (29 mmol) 、をエタノール 100ミリリットルに溶かし、炭酸水素ナトリウム3.7gを加え、3 時間加熱還流した。反応終了後、ろ過し、得られた結晶を水、メタノールで洗浄し、 2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a] ピリミジン5.4g (収率49％) を得た。
（２）2-[4-(10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-イル)-フェニル]-6- フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリミジン（化合物９−７) の合成
2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリミジン 3.0g (8.6mmol) 、10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-ボロン酸 3.0g(8.6mmol)、テトラキス（トリフェニルホスフィン) パラジウム0.20g を1,2-ジメトキシエタン30ミリリットルに溶かし、2.0M炭酸ナトリウム水溶液13ミリリットルを加え、７時間加熱環流した。反応終了後、ろ過し、得られた結晶を水、メタノール、トルエンで洗浄し、3.0g (収率62％) の黄白色固体を得た。このものは、マススペクトル(MS)分析の結果、分子量573.22に対し、m/e = 573 であり、目的物であることを確認した。
【００６４】
実施例９（有機ＥＬ素子の作製）
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極付きガラス基板（ジオマティック社製）をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行なった。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして膜厚６０ｎｍのＮ，Ｎ’−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４−アミノフェニル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−４，４’−ジアミノ−１，１’−ビフェニル膜（ＴＰＤ２３２膜）を抵抗加熱蒸着により成膜した。このＴＰＤ２３２膜は、第一の正孔注入層（正孔輸送層）として機能する。続けて、このＴＰＤ２３２膜上に、膜厚２０ｎｍの４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル膜（ＮＰＤ膜）を抵抗加熱蒸着により成膜した。このＮＰＤ膜は第２の正孔注入層（正孔輸送層）として機能する。さらに、ＮＰＤ膜上に、膜厚４０ｎｍで４’，４”−ビス（２，２−ジフェニルビニル）−９，１０−ジフェニルアントラセン（ＤＰＶＤＰＡＮ）を抵抗加熱蒸着により成膜した。このＤＰＶＤＰＡＮ膜は、発光層として機能する。
次に、このＤＰＶＤＰＡＮ膜上に膜厚１０ｎｍの前記化合物２−７を電子注入材料として蒸着により成膜した。この化合物２−７膜は、電子注入層として機能する。この後、Ｌｉ（Ｌｉ源：サエスゲッター社製）とを二元蒸着させ、電子注入層又は陰極として化合物２−７：Ｌｉ膜を成膜速度１．５Å／ｓｅｃ：１Å／ｍｉｎで膜厚１０ｎｍ形成した。この化合物２−７：Ｌｉ膜上に金属Ａｌを蒸着させ金属陰極を膜厚１３０ｎｍ形成し有機ＥＬ素子を作製した。
得られた有機ＥＬ素子について、表１に記載の電圧及び電流密度にて発光輝度、発光効率、色度を測定した結果及び発光色を表１に示す。
【００６５】
実施例１０〜１２（有機ＥＬ素子の作製）
実施例９において、化合物２−７の代わりに表１に記載の化合物を用いた以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
得られた有機ＥＬ素子について、表１に記載の電圧及び電流密度にて発光輝度、発光効率、色度を測定した結果及び発光色を表１に示す。
【００６６】
比較例１（有機ＥＬ素子の作製）
実施例９において、化合物２−７の代わりに8-ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体（Ａｌｑ）を用いた以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
得られた有機ＥＬ素子について、表１に記載の電圧及び電流密度にて発光輝度、発光効率、色度を測定した結果及び発光色を表１に示す。
比較例２（有機ＥＬ素子の作製）
実施例９において、化合物２−７の代わりに、特開2001−6887号公報に記載の下記化合物Ａを用いた以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
得られた有機ＥＬ素子について、表１に記載の電圧及び電流密度にて発光輝度、発光効率、色度を測定した結果及び発光色を表１に示す。
【化２７】
【００６７】
【表１】
【００６８】
表１より、本発明の含窒素複素環誘導体を電子注入材料として用いた実施例９〜１２の有機ＥＬ素子は、比較例１及び２に比べはるかに低電圧でありながら、発光輝度及び発光効率が高い。
【００６９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の含窒素複素環誘導体及びそれを用いた有機ＥＬ素子は、低電圧でありながら、高い発光輝度を維持しつつ、発光効率が極めて高い。したがって、有機ＥＬ素子の消費電力を削減でき、有機ＥＬ素子として実用性が高い。
【発明の属する技術分野】
本発明は、含窒素複素環誘導体及びそれを利用した有機エレクトロルミネッセンス素子に関し、特に、低電圧で高い発光効率を有する有機エレクトロルミネッセンス素子、及びそれを実現する含窒素複素環誘導体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下エレクトロルミネッセンスをＥＬと略記することがある）は、電界を印加することより、陽極より注入された正孔と陰極より注入された電子の再結合エネルギーにより蛍光性物質が発光する原理を利用した自発光素子である。イーストマン・コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによる積層型素子による低電圧駆動有機ＥＬ素子の報告（C.W. Tang, S.A. Vanslyke, アプライドフィジックスレターズ(Applied Physics Letters),５１巻、９１３頁、１９８７年等）がなされて以来、有機材料を構成材料とする有機ＥＬ素子に関する研究が盛んに行われている。Ｔａｎｇらは、トリス（８−ヒドロキシキノリノールアルミニウム）を発光層に、トリフェニルジアミン誘導体を正孔輸送層に用いている。積層構造の利点としては、発光層への正孔の注入効率を高めること、陰極より注入された電子をブロックして再結合により生成する励起子の生成効率を高めること、発光層内で生成した励起子を閉じ込めること等が挙げられる。この例のように有機ＥＬ素子の素子構造としては、正孔輸送（注入）層、電子輸送発光層の２層型、又は正孔輸送（注入）層、発光層、電子輸送（注入）層の３層型等がよく知られている。こうした積層型構造素子では注入された正孔と電子の再結合効率を高めるため、素子構造や形成方法の工夫がなされている。
例えば、特許文献１には、含窒素複素環化合物を用いた青色発光素子が開示され、特許文献２には、含窒素複素環化合物を発光材料又は正孔注入輸送材料として用いた有機ＥＬ素子が開示されている。特許文献１の発明は、４３０〜４８０ｎｍにピーク波長をもつ青色発光が得られ、特許文献２の発明は、含窒素複素環化合物を正孔注入材料として用いた場合、電圧６Ｖで発光輝度５００ｃｄ／ｍ2 程度、発光材料として用いた場合、電圧１２Ｖで発光輝度２３００ｃｄ／ｍ2 程度の発光が得られるが、電圧が高すぎて実用性能に劣り、さらに低電圧で、高い発光効率を有する有機ＥＬ素子が求められていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−６８７７号公報
【特許文献２】
特開２００１−３５６６４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の課題を解決するためなされたもので、低電圧で高い発光効率が可能な有機ＥＬ素子、及びそれを実現する含窒素複素環誘導体を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、下記一般式（１）〜（３）のいずれかで表される特定の構造を有する新規な含窒素複素環誘導体を有機ＥＬ素子用材料として用い、特に電子注入／輸送材料として用いると、低電圧で高い発光効率が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は、下記一般式（１）〜（３）のいずれかで表される新規な含窒素複素環誘導体を提供するものである。
【化７】
（式中、Ａ1 〜Ａ3 は、それぞれ独立に、窒素原子又は炭素原子である。
Ａｒ1 は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基であり、Ａｒ2 は、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基である。ただし、Ａｒ1 及びＡｒ2 のいずれか一方は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜６０の縮合環基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のモノヘテロ縮合環基である。
Ｌ1 及びＬ2 は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリーレン基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基、又は置換もしくは無置換のフルオレニレン基である。
Ｒは、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、ｎは０〜５の整数であり、ｎが２以上の場合、複数のＲは同一でも異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ基同士で結合して、炭素環式脂肪族環又は炭素環式芳香族環を形成していてもよい。）
【０００８】
【化８】
Ａｒ1 は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基であり、Ａｒ2 は、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基である。ただし、Ａｒ1 及びＡｒ2 のいずれか一方は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜６０の縮合環基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のモノヘテロ縮合環基である。
Ｌ1 及びＬ2 は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリーレン基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基、又は置換もしくは無置換のフルオレニレン基である。
Ｒ’は、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基である。）
【０００９】
【化９】
Ａｒ1 は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基であり、Ａｒ2 は、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基である。ただし、Ａｒ1 及びＡｒ2 のいずれか一方は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜６０の縮合環基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のモノヘテロ縮合環基である。
Ｌ1 及びＬ2 は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリーレン基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基、又は置換もしくは無置換のフルオレニレン基である。
Ｒ’及びＲ''は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、Ｒ’及びＲ''は同一でも異なっていてもよい。）
【００１０】
また、本発明は、陰極と陽極間に少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層が挟持されている有機ＥＬ素子において、該有機薄膜層の少なくとも１層が、前記含窒素複素環誘導体を単独もしくは混合物の成分として含有する有機ＥＬ素子を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の含窒素複素環誘導体は、上記一般式（１）〜（３）のいずれかで表される化合物からなるものである。
一般式（１）において、Ａ1 〜Ａ3 は、それぞれ独立に、窒素原子又は炭素原子である。
一般式（１）において、Ａｒ1 は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０の（好ましくは核炭素数６〜４０）アリール基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０（好ましくは核炭素数３〜４０）のヘテロアリール基である。
Ａｒ1 の置換もしくは無置換のアリール基の例としては、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−クリセニル基、２−クリセニル基、６−クリセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ｐ−ターフェニル−４−イル基、ｐ−ターフェニル−３−イル基、ｐ−ターフェニル−２−イル基、ｍ−ターフェニル−４−イル基、ｍ−ターフェニル−３−イル基、ｍ−ターフェニル−２−イル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、ｐ−ｔ−ブチルフェニル基、ｐ−（２−フェニルプロピル）フェニル基、３−メチル−２−ナフチ ル基、４−メチル−１−ナフチル基、４−メチル−１−アントリル基、４’−メチルビフェニルイル基、４”−ｔ−ブチル−ｐ−ターフェニル−４−イル基、フルオランテニル基、フルオレニル基、スピロビフルオレンからなる１価の基、パーフルオロフェニル基、パーフルオロナフチル基、パーフルオロアントリル基、パーフルオロビフェニルイル基、９−フェニルアントラセンからなる１価の基、９−（１’−ナフチル）アントラセンからなる１価の基、９−（2 ’−ナフチル）アントラセンからなる１価の基、６−フェニルクリセンからなる１価の基、９−［４−（ジフェニルアミノ）フェニル］アントラセンからなる１価の基等が挙げられ、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、９−（１０−フェニル）アントリル基、９−［１０−（１’−ナフチル）］アントリル基、９−［１０−（２’−ナフチル）］アントリル基等が好ましい。
【００１２】
Ａｒ1 の置換もしくは無置換のヘテロアリール基の例としては、ピローリル基、フリル基、チエニル基、シローリル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフリル基、イミダゾリル基、ピリミジル基、カルバゾリル基、セレノフェニル基、オキサジアゾリル基、トリアゾーリル基等が挙げられ、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基が好ましい。
【００１３】
一般式（１）において、Ａｒ2 は、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０（好ましくは核炭素数６〜４０）のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０（好ましくは核炭素数３〜４０）のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０（好ましくは炭素数１〜６）のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０（好ましくは炭素数１〜６）のアルコキシ基である。
Ａｒ2 の置換もしくは無置換のアリール基の例としては、前記Ａｒ1 と同様のものが挙げられる。
Ａｒ2 の置換もしくは無置換のヘテロアリール基の例としては、前記Ａｒ1 と同様のものが挙げられる。
【００１４】
Ａｒ2 の置換もしくは無置換のアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ヒドロキシメチル基、１−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシイソブチル基、１，２−ジヒドロキシエチル基、１，３−ジヒドロキシイソプロピル基、２，３−ジヒドロキシ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、１−クロロエチル基、２−クロロエチル基、２−クロロイソブチル基、１，２−ジクロロエチル基、１，３−ジクロロイソプロピル基、２，３−ジクロロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、１−ブロモエチル基、２−ブロモエチル基、２−ブロモイソブチル基、１，２−ジブロモエチル基、１，３−ジブロモイソプロピル基、２，３−ジブロモ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリブロモプロピル基、ヨードメチル基、１−ヨードエチル基、２−ヨードエチル基、２−ヨードイソブチル基、１，２−ジヨードエチル基、１，３−ジヨードイソプロピル基、２，３−ジヨード−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヨードプロピル基、アミノメチル基、１−アミノエチル基、２−アミノエチル基、２−アミノイソブチル基、１，２−ジアミノエチル基、１，３−ジアミノイソプロピル基、２，３−ジアミノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリアミノプロピル基、シアノメチル基、１−シアノエチル基、２−シアノエチル基、２−シアノイソブチル基、１，２−ジシアノエチル基、１，３−ジシアノイソプロピル基、２，３−ジシアノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリシアノプロピル基、ニトロメチル基、１−ニトロエチル基、２−ニトロエチル基、２−ニトロイソブチル基、１，２−ジニトロエチル基、１，３−ジニトロイソプロピル基、２，３−ジニトロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリニトロプロピル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、４−メチルシクロヘキシル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基、１−ノルボルニル基、２−ノルボルニル基等が挙げられ、、メチル基、エチル基、ｔ−ブチル基が好ましい。
【００１５】
Ａｒ2 の置換もしくは無置換のアルコキシ基は−ＯＹで表される基であり、Ｙの例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ヒドロキシメチル基、１−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシイソブチル基、１，２−ジヒドロキシエチル基、１，３−ジヒドロキシイソプロピル基、２，３−ジヒドロキシ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、１−クロロエチル基、２−クロロエチル基、２−クロロイソブチル基、１，２−ジクロロエチル基、１，３−ジクロロイソプロピル基、２，３−ジクロロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、１−ブロモエチル基、２−ブロモエチル基、２−ブロモイソブチル基、１，２−ジブロモエチル基、１，３−ジブロモイソプロピル基、２，３−ジブロモ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリブロモプロピ ル基、ヨードメチル基、１−ヨードエチル基、２−ヨードエチル基、２−ヨードイソブチル基、１，２−ジヨードエチル基、１，３−ジヨードイソプロピル基、２，３−ジヨード−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヨードプロピル基、アミノメチル基、１−アミノエチル基、２−アミノエチル基、２−アミノイソブチル基、１，２−ジアミノエチル基、１，３−ジアミノイソプロピル基、２，３−ジアミノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリアミノプロピル基、シアノメチル基、１−シアノエチル基、２−シアノエチル基、２−シアノイソブチル基、１，２−ジシアノエチル基、１，３−ジシアノイソプロピル基、２，３−ジシアノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリシアノプロピル基、ニトロメチル基、１−ニトロエチル基、２−ニトロエチル基、２−ニトロイソブチル基、１，２−ジニトロエチル基、１，３−ジニトロイソプロピル基、２，３−ジニトロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリニトロプロピル基等が挙げられ、、メチル基、エチル基、ｔ−ブチル基が好ましい。
【００１６】
ただし、一般式（１）において、Ａｒ1 及びＡｒ2 のいずれか一方は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜６０の縮合環基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のモノヘテロ縮合環基である。
【００１７】
一般式（１）のＬ1 及びＬ2 は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０（好ましくは核炭素数６〜４０）のアリーレン基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０（好ましくは核炭素数３〜４０）のヘテロアリーレン基、又は置換もしくは無置換のフルオレニレン基である。
Ｌ1 及びＬ2 の置換もしくは無置換のアリーレン基の例としては、前記Ａｒ1 と同様のアリール基からさらに水素原子を除き２価の基としたものが挙げられる。
Ｌ1 及びＬ2 の置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基の例としては、前記Ａｒ1 と同様のヘテロアリール基からさらに水素原子を除き２価の基としたものが挙げられる。
【００１８】
また、一般式（１）において、Ｌ1 及び／又はＬ2 が、
【化１０】
【００１９】
さらに、一般式（１）において、前記Ａｒ1 が、下記一般式（４）〜（１３）で表される基であると好ましい。これは、下記一般式（２）〜（３）についても同様である。
【化１１】
【化１２】
【００２０】
一般式（１）のＲは、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基である。
Ｒの置換もしくは無置換のアリール基の例としては、前記Ａｒ1 と同様のものが挙げられる。
Ｒの置換もしくは無置換のヘテロアリール基の例としては、前記Ａｒ1 と同様のものが挙げられる。
Ｒの置換もしくは無置換のアルキル基の例としては、前記Ａｒ2 と同様のものが挙げられる。
Ｒの置換もしくは無置換のアルコキシ基の例としては、前記Ａｒ2 と同様のものが挙げられる。
【００２１】
また、ｎは０〜５の整数であり、０〜３であると好ましく、ｎが２以上の場合、複数のＲは同一でも異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ基同士で結合して、炭素環式脂肪族環又は炭素環式芳香族環を形成していてもよい。
炭素環式脂肪族環としては、シクロペンタン、シクロヘキサン等の環が挙げられる。
炭素環式芳香族環としては、ベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、アントラセン等の環が挙げられる。
【００２２】
一般式（２）において、Ａ1 〜Ａ3 は、それぞれ独立に、前記と同様である。
一般式（２）において、Ａｒ1 及びＡｒ2 は、それぞれ独立に、前記と同様であり、Ａｒ1 及びＡｒ2 のいずれか一方は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜６０の縮合環基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のモノヘテロ縮合環基である。
一般式（２）において、Ｌ1 及びＬ2 は、それぞれ独立に、前記と同様である。
一般式（２）において、Ｒ' は、一般式（１）のＲと同様である。
【００２３】
一般式（３）において、Ａ1 〜Ａ2 は、それぞれ独立に、前記と同様である。
一般式（３）において、Ａｒ1 及びＡｒ2 は、それぞれ独立に、前記と同様であり、Ａｒ1 及びＡｒ2 のいずれか一方は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜６０の縮合環基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のモノヘテロ縮合環基である。
一般式（３）において、Ｌ1 及びＬ2 は、それぞれ独立に、前記と同様である。
一般式（３）において、Ｒ’及びＲ''は、それぞれ独立に、一般式（１）のＲと同様であり、Ｒ’及びＲ''は同一でも異なっていてもよい。
【００２４】
本発明の一般式（１）〜（３）で表される含窒素複素環誘導体の具体例を以下に示すが、これら例示化合物に限定されるものではない。
なお、下記表中、「＼」は単結合を表す。
【化１３】
【化１４】
【化１５】
【化１６】
【化１７】
【化１８】
【化１９】
【化２０】
【化２１】
【化２２】
【化２３】
【化２４】
【化２５】
【化２６】
これら一般式（１）〜（３）のいずれかで表される含窒素複素環誘導体は、高い電子注入・輸送性能を有し、有機ＥＬ素子用材料として有用である。
次に、本発明の有機ＥＬ素子について説明する。
本発明の有機ＥＬ素子は、陰極と陽極間に少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層が挟持されている有機ＥＬ素子において、該有機薄膜層の少なくとも１層が、前記一般式（１）〜（３）のいずれかで表される本発明の含窒素複素環誘導体を単独もしくは混合物の成分として含有する。
本発明の含窒素複素環誘導体は、発光帯域に含有されていると好ましく、発光層に含有されているとさらに好ましい。
また、前記含窒素複素環誘導体が、電子注入材料及び／又は電子輸送材料として用いられていると好ましく、前記含窒素複素環誘導体を含有する層が、還元性ドーパントを含有するとさらに好ましい。前記含窒素複素環誘導体を含有する層としては、発光層、電子注入層、電子輸送層等が挙げられる。
前記還元性ドーパントとしては、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及び希土類金属の有機錯体の中から選ばれる少なくとも一種類であると好ましい。
【００３９】
アルカリ金属としては、Ｎａ（仕事関数：２．３６ｅＶ）、Ｋ（仕事関数：２．２８ｅＶ）、Ｒｂ（仕事関数：２．１６ｅＶ）、Ｃｓ（仕事関数：１．９５ｅＶ）等が挙げられる。
アルカリ土類金属としては、Ｃａ（仕事関数：２．９ｅＶ）、Ｓｒ（仕事関数：２．０〜２．５ｅＶ）、Ｂａ（仕事関数：２．５２ｅＶ）等が挙げられる。
希土類金属としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｃｅ等が挙げられる。
アルカリ金属の酸化物としては、Ｌｉ2 Ｏ、ＬｉＯ、ＮａＯ等が挙げられる。
アルカリ金属のハロゲン化物としては、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ、ＮａＣｌ等が挙げられる。
アルカリ土類金属の酸化物としては、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ等が挙げられる。
アルカリ土類金属のハロゲン化物としては、ＣａＦ2 、ＢａＦ2 、ＳｒＦ2 、ＭｇＦ2 及びＢｅＦ2 といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
【００４０】
好ましい還元性ドーパントとしては、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ等のアルカリ金属や、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａ等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ドーパントは、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属であり、さらに好ましくは、Ｒｂ又はＣｓであり、最も好ましのはＣｓである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、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以下の還元性ドーパントとして、これら２種以上のアルカリ金属の組合わせも好ましく、特に、Ｃｓを含んだ組み合わせ、例えば、ＣｓとＮａ、ＣｓとＫ、ＣｓとＲｂ又はＣｓとＮａとＫとの組み合わせであることが好ましい。Ｃｓを組み合わせて含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、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。
【００４１】
以下、本発明の有機ＥＬ素子の素子構成について説明する。
本発明の有機ＥＬ素子の代表的な素子構成としては、
（１）陽極／発光層／陰極
（２）陽極／正孔注入層／発光層／陰極
（３）陽極／発光層／電子注入層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極
（５）陽極／有機半導体層／発光層／陰極
（６）陽極／有機半導体層／電子障壁層／発光層／陰極
（７）陽極／有機半導体層／発光層／付着改善層／陰極
（８）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
（９）陽極／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
（１０）陽極／無機半導体層／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
（１１）陽極／有機半導体層／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
（１２）陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／絶縁層／陰極
（１３）陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
などの構造を挙げることができる。
これらの中で通常（８）の構成が好ましく用いられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
有機ＥＬ素子は、通常透光性の基板上に作製する。この透光性基板は有機ＥＬ素子を支持する基板であり、その透光性については、４００〜７００ｎｍの可視領域の光の透過率が５０％以上であるものが望ましく、さらに平滑な基板を用いるのが好ましい。
【００４２】
このような透光性基板としては、例えば、ガラス板、合成樹脂板などが好適に用いられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英などで成形された板が挙げられる。また、合成樹脂 板としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルサルファイド樹脂、ポリサルフォン樹脂などの板か挙げられる。
陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物又はこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、Ａｕなどの金属，ＣｕＩ，ＩＴＯ（インジウムチンオキシド），ＳｎＯ2 ，ＺｎＯ，Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏなどの導電性材料が挙げられる。この陽極を形成するには、これらの電極物質を、蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることができる。この陽極は、発光層からの発光を陽極から取り出す場合、陽極の発光に対する透過率が１０％より大きくなるような特性を有していることが望ましい。また、陽極のシート抵抗は、数百Ω／□以下のものが好ましい。さらに、陽極の膜厚は、材料にもよるが通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選択される。
【００４３】
陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム，ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム，リチウム，マグネシウム・銀合金，アルミニウム／酸化アルミニウム，Ａｌ／Ｌｉ2 Ｏ，Ａｌ／ＬｉＯ2 ，Ａｌ／ＬｉＦ，アルミニウム・リチウム合金，インジウム，希土類金属などが挙げられる。
この陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。
ここで、発光層からの発光を陰極から取り出す場合、陰極の発光に対する透過率は１０％より大きくすることが好ましい。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、さらに、膜厚は通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍである。
【００４４】
本発明の有機ＥＬ素子においては、このようにして作製された一対の電極の少なくとも一方の表面に、カルコゲナイド層，ハロゲン化金属層又は金属酸化物層（以下、これらを表面層ということがある。）を配置するのが好ましい。具体的には、発光層側の陽極表面にケイ素やアルミニウムなどの金属のカルコゲナイド（酸化物を含む）層を、また、発光層側の陰極表面にハロゲン化金属層又は金属酸化物層を配置するのがよい。これにより、駆動の安定化を図ることができる。
【００４５】
上記カルコゲナイドとしては、例えばＳｉＯｘ（１≦Ｘ≦２），ＡｌＯｘ（１≦Ｘ≦1.５），ＳｉＯＮ，ＳｉＡｌＯＮなどが好ましく挙げられ、ハロゲン化金属としては、例えばＬｉＦ，ＭｇＦ2 ，ＣａＦ2 ，フッ化希土類金属などが好ましく挙げられ、金属酸化物としては、例えばＣｓ2 Ｏ，Ｌｉ2 Ｏ，ＭｇＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，ＣａＯなどが好ましく挙げられる。
【００４６】
さらに、本発明の有機ＥＬ素子においては、このようにして作製された一対の電極の少なくとも一方の表面に電子注入・輸送材料と還元性ドーパントの混合領域又は正孔注入・輸送材料と酸化性ドーパントの混合領域を配置するのも好ましい。このようにすると、電子注入・輸送材料が還元され、アニオンとなり混合領域がより発光層に電子を注入、伝達しやすくなる。また、正孔注入・輸送材料は酸化され、カチオンとなり混合領域がより発光層に正孔を注入、伝達しやすくなる。好ましい酸化性ドーパントとしては、各種ルイス酸やアクセプター化合物がある。好ましい還元性ドーパントとしては、前述したようなものが挙げられる。。
本発明の有機ＥＬ素子においては、発光層は、
▲１▼注入機能；電界印加時に陽極又は正孔注入層より正孔を注入することができ、陰極又は電子注入層より電子を注入することができる機能
▲２▼輸送機能；注入した電荷（電子と正孔）を電界の力で移動させる機能
▲３▼発光機能；電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能
を有する。
【００４７】
この発光層を形成する方法としては、例えば蒸着法、スピンコート法、ＬＢ法等の公知の方法を適用することができる。発光層は、特に分子堆積膜であることが好ましい。ここで分子堆積膜とは、気相状態の材料化合物から沈着され形成された薄膜や、溶液状態または液相状態の材料化合物から固体化され形成された膜のことであり、通常この分子堆積膜は、ＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）とは凝集構造、高次構造の相違や、それに起因する機能的な相違により区分することができる。
また特開昭５７−５１７８１号公報に開示されているように、樹脂等の結着剤と材料化合物とを溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法等により薄膜化することによっても、発光層を形成することができる。
【００４８】
次に、正孔注入・輸送層は、発光層への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが通常５．５ｅＶ以下と小さい。このような正孔注入・輸送層としてはより低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、さらに正孔の移動度が、例えば１０4 〜１０6 Ｖ／ｃｍの電界印加時に、少なくとも１０-6ｃｍ2 ／Ｖ・秒であるものが好ましい。このような材料としては、従来、光導伝材料において正孔の電荷輸送材料として慣用されているものや、有機ＥＬ素子の正孔注入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。
そして、この正孔注入・輸送層を形成するには、正孔注入・輸送材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の方法により薄膜化すればよい。この場合、正孔注入・輸送層としての膜厚は、特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍである。
【００４９】
次に、電子注入・輸送層は、発光層への電子の注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、電子移動度が大きく、また付着改善層は、この電子注入層の中で特に陰極との付着が良い材料からなる層である。本発明の含窒素複素環誘導体は、高い電子注入・輸送性能を有するため電子注入材料として極めて有用である。
本発明においては、本発明の目的が損なわれない範囲で、所望により、電子注入・輸送層に、本発明の含窒素複素環誘導体以外の他の発光材料を含有させてもよく、また、本発明の含窒素複素環誘導体を含む電子注入・輸送層に、他の公知の材料を含む電子注入・輸送層を積層してもよい。
【００５０】
また、一般に、超薄膜に電界を印可するために、リークやショートによる画素欠陥が生じやすい。これを防止するために、一対の電極間に絶縁性の薄膜層を挿入しても良い。
絶縁層に用いられる材料としては、例えば、酸化アルミニウム、弗化リチウム、酸化リチウム、弗化セシウム、酸化セシウム、酸化マグネシウム、弗化マグネシウム、酸化カルシウム、弗化カルシウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化バナジウム等が挙げられる。これらの混合物や積層物を用いてもよい。
【００５１】
次に、本発明の有機ＥＬ素子を作製する方法については、例えば上記の材料及び方法により陽極、発光層、必要に応じて正孔注入層、及び必要に応じて電子注入層を形成し、最後に陰極を形成すればよい。また、陰極から陽極へ、前記と逆の順序で有機ＥＬ素子を作製することもできる。
【００５２】
以下、透光性基板上に、陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極が順次設けられた構成の有機ＥＬ素子の作製例について説明する。
まず、適当な透光性基板上に、陽極材料からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、蒸着法あるいはスパッタリング法により形成し、陽極とする。次に、この陽極上に正孔注入層を設ける。正孔注入層の形成は、前述したように真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の方法により行うことができるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが発生しにくい等の点から真空蒸着法により形成することが好ましい。真空蒸着法により正孔注入層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物（正孔注入層の材料）、目的とする正孔注入層の結晶構造や再結合構造等により異なるが、一般に蒸着源温度５０〜４５０℃、真空度１０-7〜１０-3ｔｏｒｒ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選択することが好ましい。
【００５３】
次に、この正孔注入層上に発光層を設ける。この発光層の形成も、本発明に係る発光材料を用いて真空蒸着法、スパッタリング、スピンコート法、キャスト法等の方法により、発光材料を薄膜化することにより形成できるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが発生しにくい等の点から真空蒸着法により形成することが好ましい。真空蒸着法により発光層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物により異なるが、一般的に正孔注入層の形成と同様な条件範囲の中から選択することができる。膜厚は１０〜４０ｎｍの範囲が好ましい。
【００５４】
次に、この発光層上に電子注入層を設ける。この場合にも正孔注入層、発光層と同様、均質な膜を得る必要から真空蒸着法により形成することが好ましい。蒸着条件は正孔注入層、発光層と同様の条件範囲から選択することができる。
そして、最後に陰極を積層して有機ＥＬ素子を得ることができる。陰極は金属から構成されるもので、蒸着法、スパッタリングを用いることができる。しかし、下地の有機物層を製膜時の損傷から守るためには真空蒸着法が好ましい。
以上の有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで、一貫して陽極から陰極まで作製することが好ましい。
【００５５】
この有機ＥＬ素子に直流電圧を印加する場合、陽極を＋、陰極を−の極性にして、３〜４０Ｖの電圧を印加すると、発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れず、発光は全く生じない。さらに、交流電圧を印加した場合には、陽極が＋、陰極が−の極性になった時のみ均一な発光が観測される。
この場合、印加する交流の波形は任意でよい。
【００５６】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１（化合物２−７の合成）
（１）2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの合成
2-アミノ-5-ブロモピリジン 5.0g (29mmol)、フェニルボロン酸 3.6g(30mmol)、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム0.67g を1,2-ジメトキシエタン90ミリリットルに溶かし、2.0M炭酸ナトリウム水溶液 45 ミリリットルを加え、６時間加熱環流した。反応終了後、酢酸エチルに溶かし、ろ過した後、水洗し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、粗5-フェニル-2-アミノ-ピリジン4.0gを得た。
得られた粗5-フェニル-2-アミノ-ピリジンと2,4'-ジブロモアセトフェノン6.5 g (23 mmol)をエタノール 50 ミリリットルに溶かし、炭酸水素ナトリウム3.7gを加え、６時間加熱還流した。反応終了後、ろ過し、得られた結晶を水、メタノールで洗浄し、 2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン3.1g（収率31％) を得た。
（２）2-[4-(10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-イル)-フェニル]- 6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン（化合物２−７）の合成
2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン 4.0g (11mmol)、10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-ボロン酸 4.0g(11mmol)、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム0.27g を1,2-ジメトキシエタン40ミリリットルに溶かし、2.0M炭酸ナトリウム水溶液 18 ミリリットルを加え、７時間加熱環流した。反応終了後、ろ過し、得られた結晶を水、メタノールで洗浄し、4.9g (収率76％) の黄白色固体を得た。このものは、マススペクトル(MS)分析の結果、分子量572.23に対し、m/e=572 であり、目的物であることを確認した。
【００５７】
実施例２（化合物３−３の合成）
（１）2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-ビフェニル-2-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの合成
実施例１の（１）において、フェニルボロン酸の代わりに、2-ビフェニルボロン酸を用いた以外は同様の操作により、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-ビフェニル-2-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン4.0g（収率54％）を得た。
（２）2-[4-(10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-イル)-フェニル]- 6-ビフェニル-2-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン（化合物３−３）の合成
実施例１の（２）において、2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの代わりに、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-ビフェニル-2-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンを用いた以外は同様の操作により、3.7g (収率91％) の黄白色固体を得た。このものは、マススペクトル(MS)分析の結果、分子量648.26に対し、m/e=648 であり、目的物であることを確認した。
【００５８】
実施例３（化合物３−４の合成）
（１）2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-[1,1';3',1'']ターフェニル-5'-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの合成
実施例１の（１）において、フェニルボロン酸の代わりに、 [1,1';3',1'']ターフェニルボロン酸を用いた以外は同様の操作により、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-[1,1';3',1'']ターフェニル-5'-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン6.3g ( 収率73％）を得た。
（２）2-[4-(10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-イル)-フェニル]- 6-[1,1';3',1'']ターフェニル-5'-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン（化合物３−４）の合成
実施例１の（２）において、2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの代わりに、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-[1,1';3',1'']ターフェニル-5'-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンを用いた以外は同様の操作により、2.8g(収率69％) の黄白色固体を得た。このものは、マススペクトル(MS)分析の結果、分子量724.29に対し、m/e=724 であり、目的物であることを確認した。
【００５９】
実施例４（化合物３−５の合成）
（１）2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-ナフタレン-1-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの合成
実施例１の（１）において、フェニルボロン酸の代わりに、1-ナフタレンボロン酸を用いた以外は同様の操作により、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-ナフタレン-1-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン9.2g（収率80％）を得た。
（２）2-[4-(10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-イル)-フェニル]- 6-ナフタレン-1-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン（化合物３−５）の合成
実施例１の（２）において、2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの代わりに、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-ナフタレン-1-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンを用いた以外は同様の操作により、4.3g(収率90％) の黄白色固体を得た。このものは、マススペクトル(MS)分析の結果、分子量622.24に対し、m/e=622 であり、目的物であることを確認した。
【００６０】
実施例５（化合物３−６の合成）
（１）2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-ナフタレン-2-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの合成
実施例１の（１）において、フェニルボロン酸の代わりに、2-ナフタレンボロン酸を用いた以外は同様の操作により、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-ナフタレン-2-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン9.9g（収率86％）を得た。
（２）2-[4-(10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-イル)-フェニル]- 6-ナフタレン-2-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン（化合物３−６）の合成
実施例１の（２）において、2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの代わりに、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-ナフタレン-2-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンを用いた以外は同様の操作により、3.6g(収率83％) の黄白色固体を得た。このものは、マススペクトル(MS)分析の結果、分子量622.24に対し、m/e=622 であり、目的物であることを確認した。
【００６１】
実施例６（化合物３−７の合成）
（１）2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-フェナントレン-9-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの合成
実施例１の（１）において、フェニルボロン酸の代わりに、9-フェナントレンボロン酸を用いた以外は同様の操作により、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-フェナントレン-9-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン7.3g（収率95％）を得た。
（２）2-[4-(10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-イル)-フェニル]- 6-フェナントレン-9-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン（化合物３−７）の合成
実施例１の（２）において、2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの代わりに、2-(4-ブロモ-フェニル)- 6-フェナントレン-9-イル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンを用いた以外は同様の操作により、2.7g(収率73％) の黄色固体を得た。このものは、マススペクトル(MS)分析の結果、分子量672.26に対し、m/e=672 であり、目的物であることを確認した。
【００６２】
実施例７（化合物７−８の合成）
（１）2-(4-ブロモ-フェニル)-6,8-ジフェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの合成
2-アミノ-3,5-ジブロモピリジン 5.0g (20mmol)、フェニルボロン酸 5.0g(41mmol)、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム0.92g を1,2-ジメトキシエタン130 ミリリットルに溶かし、2.0M炭酸ナトリウム水溶液 62 ミリリットルを加え、６時間加熱環流した。反応終了後、酢酸エチルに溶かし、ろ過した後、水洗し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、粗3,5-ジフェニル-2-アミノ-ピリジン8.9gを得た。
得られた粗3,5-ジフェニル-2-アミノ-ピリジンと2,4'-ジブロモアセトフェノン5.5 g (20 mmol)をエタノール 80 ミリリットルに溶かし、炭酸水素ナトリウム3.0gを加え、７時間加熱還流した。反応終了後、ろ過し、得られた結晶を水、メタノールで洗浄し、 2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン6.9g（収率82％) を得た。
（２）2-[4-(10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-イル)-フェニル]- 6,8-ジフェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジン（化合物７−８）の合成
実施例１の（２）において、2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンの代わりに、2-(4-ブロモ-フェニル)-6,8-ジフェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリジンを用いた以外は同様の操作により、3.2g(収率86％) の黄色固体を得た。このものは、マススペクトル(MS)分析の結果、分子量648.26に対し、m/e=648 であり、目的物であることを確認した。
【００６３】
実施例８（化合物９−７の合成）
（１）2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリミジンの合成
2-アミノ-5-ブロモピリジン 5.5g (32mmol)、フェニルボロン酸 4.3g(35mmol)、テトラキス（トリフェニルホスフィン) パラジウム0.80g を1,2-ジメトキシエタン 100ミリリットルに溶かし、2.0M炭酸ナトリウム水溶液 50 ミリリットルを加え、8 時間加熱環流した。反応終了後、ろ過した後、有機層を水洗し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、粗5-フェニル-2-アミノ-ピリミジン6.2gを得た。
得られた粗5-フェニル-2-アミノ-ピリミジンと2,4'-ジブロモアセトフェノン 8.0g (29 mmol) 、をエタノール 100ミリリットルに溶かし、炭酸水素ナトリウム3.7gを加え、3 時間加熱還流した。反応終了後、ろ過し、得られた結晶を水、メタノールで洗浄し、 2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a] ピリミジン5.4g (収率49％) を得た。
（２）2-[4-(10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-イル)-フェニル]-6- フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリミジン（化合物９−７) の合成
2-(4-ブロモ-フェニル)-6-フェニル-イミダゾ[1,2-a]ピリミジン 3.0g (8.6mmol) 、10-ナフタレン-2-イル-アントラセン-9-ボロン酸 3.0g(8.6mmol)、テトラキス（トリフェニルホスフィン) パラジウム0.20g を1,2-ジメトキシエタン30ミリリットルに溶かし、2.0M炭酸ナトリウム水溶液13ミリリットルを加え、７時間加熱環流した。反応終了後、ろ過し、得られた結晶を水、メタノール、トルエンで洗浄し、3.0g (収率62％) の黄白色固体を得た。このものは、マススペクトル(MS)分析の結果、分子量573.22に対し、m/e = 573 であり、目的物であることを確認した。
【００６４】
実施例９（有機ＥＬ素子の作製）
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極付きガラス基板（ジオマティック社製）をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行なった。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして膜厚６０ｎｍのＮ，Ｎ’−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４−アミノフェニル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−４，４’−ジアミノ−１，１’−ビフェニル膜（ＴＰＤ２３２膜）を抵抗加熱蒸着により成膜した。このＴＰＤ２３２膜は、第一の正孔注入層（正孔輸送層）として機能する。続けて、このＴＰＤ２３２膜上に、膜厚２０ｎｍの４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル膜（ＮＰＤ膜）を抵抗加熱蒸着により成膜した。このＮＰＤ膜は第２の正孔注入層（正孔輸送層）として機能する。さらに、ＮＰＤ膜上に、膜厚４０ｎｍで４’，４”−ビス（２，２−ジフェニルビニル）−９，１０−ジフェニルアントラセン（ＤＰＶＤＰＡＮ）を抵抗加熱蒸着により成膜した。このＤＰＶＤＰＡＮ膜は、発光層として機能する。
次に、このＤＰＶＤＰＡＮ膜上に膜厚１０ｎｍの前記化合物２−７を電子注入材料として蒸着により成膜した。この化合物２−７膜は、電子注入層として機能する。この後、Ｌｉ（Ｌｉ源：サエスゲッター社製）とを二元蒸着させ、電子注入層又は陰極として化合物２−７：Ｌｉ膜を成膜速度１．５Å／ｓｅｃ：１Å／ｍｉｎで膜厚１０ｎｍ形成した。この化合物２−７：Ｌｉ膜上に金属Ａｌを蒸着させ金属陰極を膜厚１３０ｎｍ形成し有機ＥＬ素子を作製した。
得られた有機ＥＬ素子について、表１に記載の電圧及び電流密度にて発光輝度、発光効率、色度を測定した結果及び発光色を表１に示す。
【００６５】
実施例１０〜１２（有機ＥＬ素子の作製）
実施例９において、化合物２−７の代わりに表１に記載の化合物を用いた以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
得られた有機ＥＬ素子について、表１に記載の電圧及び電流密度にて発光輝度、発光効率、色度を測定した結果及び発光色を表１に示す。
【００６６】
比較例１（有機ＥＬ素子の作製）
実施例９において、化合物２−７の代わりに8-ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体（Ａｌｑ）を用いた以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
得られた有機ＥＬ素子について、表１に記載の電圧及び電流密度にて発光輝度、発光効率、色度を測定した結果及び発光色を表１に示す。
比較例２（有機ＥＬ素子の作製）
実施例９において、化合物２−７の代わりに、特開2001−6887号公報に記載の下記化合物Ａを用いた以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
得られた有機ＥＬ素子について、表１に記載の電圧及び電流密度にて発光輝度、発光効率、色度を測定した結果及び発光色を表１に示す。
【化２７】
【表１】
表１より、本発明の含窒素複素環誘導体を電子注入材料として用いた実施例９〜１２の有機ＥＬ素子は、比較例１及び２に比べはるかに低電圧でありながら、発光輝度及び発光効率が高い。
【００６９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の含窒素複素環誘導体及びそれを用いた有機ＥＬ素子は、低電圧でありながら、高い発光輝度を維持しつつ、発光効率が極めて高い。したがって、有機ＥＬ素子の消費電力を削減でき、有機ＥＬ素子として実用性が高い。
Claims (11)
- 下記一般式（１）で表される含窒素複素環誘導体。
Ａｒ1は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基であり、Ａｒ2は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜６０の縮合環基である。
Ｌ 1 は単結合である。
Ｌ 2 は、
Ｒは、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、ｎは０〜５の整数であり、ｎが２以上の場合、複数のＲは同一でも異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ基同士で結合して、炭素環式脂肪族環又は炭素環式芳香族環を形成していてもよい。） - 下記一般式（２）で表される含窒素複素環誘導体。
Ａｒ1は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基であり、Ａｒ2は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜６０の縮合環基である。
Ｌ 1 は単結合である。
Ｌ 2 は、
Ｒ’は、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基である。） - 下記一般式（３）で表される含窒素複素環誘導体。
Ａｒ1は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、又は置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基であり、Ａｒ2は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜６０の縮合環基である。
Ｌ 1 は単結合である。
Ｌ 2 は、
Ｒ’及びＲ’’は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、Ｒ’及びＲ’’は同一でも異なっていてもよい。） - 前記Ａｒ1が、下記一般式（４）〜（１３）で表される基である請求項１〜３のいずれかに記載の含窒素複素環誘導体。
Ｌ3は、単結合及び
- 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料である請求項１〜４のいずれかに記載の含窒素複素環誘導体。
- 陰極と陽極間に少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層が挟持されている有機エレクトロルミネッセンス素子において、該有機薄膜層の少なくとも１層が、請求項１〜５のいずれかに記載の含窒素複素環誘導体を単独もしくは混合物の成分として含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記含窒素複素環誘導体が、発光帯域に含有されている請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記含窒素複素環誘導体が、発光層に含有されている請求項６又は７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記含窒素複素環誘導体が、電子注入材料及び／又は電子輸送材料として用いられている請求項６〜８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記含窒素複素環誘導体を含有する層が、還元性ドーパントを含有する請求項６〜９のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記還元性ドーパントが、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及び希土類金属の有機錯体の中から選ばれる少なくとも一種類である請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
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