TWI477579B

TWI477579B - Organic electroluminescent elements

Info

Publication number: TWI477579B
Application number: TW100103958A
Authority: TW
Inventors: Takahiro Kai; Masaki Komori; Toshihiro Yamamoto; Megumi Matsumoto
Original assignee: Nippon Steel & Sumikin Chem Co
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2011-02-01
Publication date: 2015-03-21
Also published as: KR101800869B1; EP2535958A4; JP5581341B2; US20120305904A1; KR20130009765A; JPWO2011099451A1; US9133205B2; WO2011099451A1; EP2535958B1; CN102754238B; TW201211201A; CN102754238A; EP2535958A1

Description

有機電致發光元件

本發明係有關一種含有吲哚並咔唑化合物之有機電致發光元件者，詳而言之，係有關一種對由有機化合物所構成之發光層施加電場而釋出光之薄膜型裝置。

一般，有機電致發光元件(以下，稱為有機EL元件)就其最簡單的構造而言係由發光層及挾住該層之一對的對向電極所構成。亦即，在有機EL元件係利用若對兩電極間施加電場，從陰極注入電子，從陽極注入電洞，此等在發光層進行再結合，釋出光之現象。

近年，進行使用有機薄膜之有機EL元件的開發。尤其，為提高發光效率，從電極以載體注入的效率提昇作為目的而進行電極之種類的最適化，藉由芳香族二胺所構成之電洞輸送層與8-羥基喹啉鋁錯合物(以下，稱為Alq3)所構成之發光層於電極間形成薄膜而設之元件的開發，俾與使用習知之蒽等的單結晶之元件比較而大幅改善發光效率，故著眼於對具有自發光、高速應答性之特徵的高性能平面顯示器之實用化而進展起來。

又，就提高元件之發光效率的嘗試，並非螢光亦硏究使用磷光。以設有由上述的芳香族二胺所構成之電洞輸送層與由Alq3所構成之發光層的元件為首之許多元件為利用螢光發光者，但藉使用磷光發光亦即利用源自三重態激發狀態之發光，相較於使用習知之螢光(一重態)的元件，期待3~4倍左右的效率提昇。為此目的，硏究香豆素衍生物或二苯甲酮衍生物作為發光層，但只得到極低之亮度。又，就利用三重態狀態之試驗，硏究使用銪錯合物，但此亦未達高效率之發光。近年，於專利文獻1所舉例般，多數硏究以發光之高效率化或長壽命化為目的，且以銦錯合物等之有機金屬錯合物為中心之磷光發光摻雜物材料。

[先前技術文獻]

[專利文獻1]　特表2003-515897號公報

[專利文獻2]　特開2001-313178號公報

[專利文獻3]　特許4388590號公報

[專利文獻4] WO 2009-148015號公報

[專利文獻5]　特開2006-193729號公報

為得到高的發光效率，與前述摻雜物材料同時地，所使用之宿主材料變重要。已提出作為宿主材料之代表性者，可舉例如在專利文獻2所介紹之咔唑化合物的4,4’-雙(9-咔唑基)聯苯基(以下，稱為CBP)。CBP係使用來作為三(2-苯基吡啶)銥錯合物(以下稱為Ir(ppy)₃ )為代表之綠色磷光發光材料的宿主材料時，CBP係電洞易於流動且電子很難流動之特性上，電荷注入均衡性崩潰，過剩之電洞係於電子輸送層側流出，結果源自Ir(ppy)₃ 之發光效率降低。

為以有機EL元件得到高的發光效率，必須為具有高的三重態激發能量，且在兩電荷(電洞、電子)注入輸送特性中取得均衡之宿主材料。進一步，期望電化學上安定，並具備高的耐熱性以及優異之非結晶安定性的化合物，尋求更進一步改良。

專利文獻3中係已揭示以下所示之化合物作為宿主材料。

【化1】

但，該文獻係只表示具有吲哚並咔唑骨架與含氮雜環之化合物的使用，並未揭示具有含氮5員環與芳香族烴6員環交互地7個以上縮合之骨架的化合物。

又，於專利文獻4中係已揭示以下所示之化合物作為宿主材料。

【化2】

但，該文獻係揭示含硫族元素(Chalcogen)5員環與芳香族烴6員環交互地縮合的化合物，但無含氮5員環與芳香族烴6員環交互地7個以上縮合之化合物的具體揭示，並非揭示其有用性。

進一步，於專利文獻5中係已揭示以下所示之化合物。

【化3】

但，上述化合物係只揭示作為薄膜電晶體之使用，並非揭示作為有機EL元件之使用。

[發明之揭示]

為使有機EL元件應用於平面顯示器等之顯示元件，必須改善元件之發光效率，同時充分確保驅動時之安定性。本發明係有鑑於上述現狀，目的在於提供一種具有高效率且高的驅動安定性之實用上有用的有機EL元件及適於其之化合物。

本發明人等經專心硏究之結果，發現使用含氮芳香族雜環為以芳香族烴基連結之吲哚並咔唑化合物作為有機EL元件，顯示優異之特性，終完成本發明。

本發明係有關一種有機電致發光元件，係於基板上層合陽極、含有磷光發光層之有機層及陰極而成之有機電致發光元件中，其特徵係在由發光層、電洞輸送層、電子輸送層、電洞阻止層及電子阻止層所構成之群中選出的至少一個之有機層中，含有以通式(1)所示之化合物。

【化4】

通式(1)中，Z係表示從以式(1a)所示之化合物除去該化合物具有之1個Ar所產生的基，L係表示碳數6~50的芳香族烴基或碳數3~50之芳香族雜環基，m表示1~4之整數；m為2以上時，Z可為同一，亦可為相異。

式(1a)中，環A係表示在任意的位置與鄰接環進行縮合之以式(1b)所示的烴環，環B係表示在任意的位置與鄰接環進行縮合之以式(1c)所示的雜環，n表示2~4之整數。式(1a)及(1b)中，複數之R分別獨立表示氫、碳數1~10的脂肪族烴基、碳數6~18的芳香族烴基或碳數3~17之芳香族雜環基。式(1a)及(1c)中，複數之Ar分別獨立表示碳數6~50的芳香族烴基或碳數3~50之芳香族雜環基。但，L及複數之Ar之中，至少一個係從以式(1d)所示之化合物除去氫所產生的m價或1價之基。

【化5】

式(1d)中，X為次甲基、氮或C-Ar₁ ，但至少一個為氮。Ar₁ 分別獨立表示碳數6~50的芳香族烴基或碳數3~50之芳香族雜環基。

在通式(1)中，宜m為1或2。又，宜式(1a)中之n為2。

進一步，式(1a)宜為以下述式(2)~(4)之任一者。

【化6】

式(2)~(4)中，Ar及R係與式(1a)、(1b)及(1c)同意義。

本發明之有機電致發光元件係宜含有上述化合物的有機層為含有磷光發光摻雜物之發光層。

以通式(1)所示之化合物係採取含氮5員環與芳香族烴6員環交互地縮合7個以上之形式。認為藉由使用此化合物作為有機EL元件，顯示良好的電洞與電子之注入輸送特性，且，具有高的耐久性。使用此之有機EL元件係驅動電壓低，尤其，於發光層中含有此化合物時，因兩電荷之均衡變良好，再結合機率提高，又，為具有高的最低激發三重態狀態的能量，具有可有效抑制從摻雜物朝宿主分子之三重態激發能量之移動等的特徵，認為可得到優異之發光特性。尚且，顯示良好的非結晶特性與高的熱安定性，又，電化學上安定，故認為可實現驅動壽命長且耐久性高之有機EL元件。

[用以實施發明之形態]

本發明之有機電致發光元件係含有以前述通式(1)所示之化合物。亦即，以式(1a)所示般，於吲哚並咔唑環進一步具有吲哚環連結1-3個而縮合之骨架。繼而，於上述骨架中之氮上具有至少一個非縮環構造之含氮雜環。

在通式(1)中，L係表示m價之碳數6~50的芳香族烴基或碳數3~50之芳香族雜環基。較佳係表示碳數6~18的芳香族烴基或碳數3~18之芳香族雜環基。

具體之芳香族烴基或芳香族雜環基可舉例如苯、並環戊二烯、茚、萘、甘菊藍(Azulene)、並環庚三烯、並環辛四烯、引達省(indacene)、苊(acenaphthene)、非那烯(phenalene)、菲、蒽、三茚(trindene)、熒蒽(fluoranthene)、乙烯合菲(acephenanthryene)、醋蒽烯(aceanthrylene)、三亞苯、芘(pyrene)、(chrysene)、四芬(tetraphene)、四氮烯(tetracene)、七曜烯(pleiadene)、苉(picene)、苝(Perylene)、戊芬(pentaphene)、五氮烯(tetracene)、四鄰亞苯、膽蒽(Cholanthrylene)、螺旋烯(helicene)、己芬(hexaphene)、玉紅省(rubicene)、蔻(coronene)、三亞萘(Trinaphthylene)、庚芬(Heptaphene)、並七苯(Heptacene)、吡蒽(Pyranthrene)、卵苯(Ovalene)、碗烯(Corannulene)、弗明烯(Fulminene)、蒽崁蒽(Anthanthrene)、稠四苯(Zethrene)、特利烯(Terylene)、並四苯並四苯(Naphthacenonaphthacene)、三聚茚(Truxene)、呋喃、苯並呋喃、異苯並呋喃、氧雜蒽、噁蒽(oxathrene)、二苯並呋喃、迫位-氧雜蒽並氧雜蒽(peri-Xanthenoxanthene)、噻吩、硫雜蒽、噻蒽(Thianthrene)、吩噁噻(Phenoxathiin)、苯並萘吩(Thionaphthene)、異苯並萘吩(isothionaphthene)、苯並噻吩(Thiophthene)、噻吩並蒽(Thiophanthrene)、二苯並噻吩、吡咯、吡唑、四唑、硒唑、噻唑、異噻唑、噁唑、呋咱(furazan)、吡啶、吡嗪、嘧啶、吡啶嗪、三嗪、吲哚嗪、吲哚、異吲哚、吲唑、嘌呤、喹啉嗪、異喹啉、咔唑、吲哚並咔唑、咪唑、萘啶(Naphthyridine)、酞嗪(Phthalazine)、喹唑啉(Quinazoline)、苯二氮平(benzodiazepine)、喹喔啉(Quinoxaline)、噌啉(Cinnoline)、喹啉、碟啶(pteridine)、啡啶(phenanthridine)、吖啶、呸啶(Perimidine)、菲啉、吩嗪(Phenazine)、咔啉(carboline)、吩碲嗪(Phenotellurazine)、吩硒嗪(Phenoselenazine)、吩噻嗪(Phenothiazine)、吩噁嗪(phenoxazine)、蒽啶(Anthyridine)、替苯啶(thebenidine)、喹叨啉(quindoline)、喹因叨啉(quinindoline)、吖叨啉(Acrindoline)、酞呤(Phthaloperine)、三吩二噻嗪(Triphenodithiazine)、三吩二噁嗪(Triphenodioxazine)、吩蒽吖嗪(Phenanthrazine)、蒽吖嗪(Anthrazine)、苯並噻唑、苯並咪唑、苯並噁唑、苯並異噁唑、苯並異噻唑或此等芳香環複數連結之芳香族化合物除去氫所產生的基等。宜為苯、萘、蒽、吡啶、吡嗪、嘧啶、吡啶嗪、三嗪、異吲哚、吲唑、嘌呤、異喹啉、咪唑、萘啶(Naphthyridine)、酞嗪(Phthalazine)、喹喔啉(Quinoxaline)、苯二氮平(benzodiazepine)、喹喔啉(Quinoxaline)、噌啉(Cinnoline)、喹啉、碟啶(pteridine)、啡啶(phenanthridine)、吖啶、呸啶(Perimidine)、菲啉、吩嗪(Phenazine)、咔啉(carboline)、吲哚、咔唑、吲哚並咔唑、或從此等芳香環複數連結之芳香族化合物除去氫所產生的基等。又，從芳香環複數連結之芳香族化合物所產生的基時，所連結之數宜為2~10，更宜為2~7，所連結之芳香環可為同一，亦可為相異。其時，與以式(1a)所示之環的N結合之L的結合位置未受限定，而可為所連結之芳香環的末端部之環，亦可為中央部之環。此處，芳香環係總稱芳香族烴環及芳香族雜環之意義。

此處，複數連結芳香環所產生之基係2價之基時，例如以下述式(11)~(13)所示。

【化7】

(式(11)~(13)中，Ar₄ ~Ar₉ 表示取代或無取代之芳香環)

複數連結上述芳香環所產生之基的具體例可舉例如從聯苯基、三聯苯基、聯吡啶、聯嘧啶、聯三嗪、三聯吡啶、雙三嗪基苯、二咔唑基苯、咔唑基聯苯基、二咔唑基聯苯基、吲哚並咔唑三嗪、苯基三聯苯基、咔唑基三聯苯基、聯萘、苯基吡啶、苯基咔唑、二苯基咔唑、二苯基吡啶、苯基嘧啶、二苯基嘧啶、苯基三嗪、二苯基三嗪、苯基萘、二苯基萘、吲哚並咔唑基苯、吲哚並咔唑基吡啶、吲哚並咔唑基三嗪等除去氫所產生之基。

上述芳香環係可具有取代基，具有取代基時，較佳之取代基係碳數1~4之烷基、碳數3~6之環烷基、碳數1~2之烷氧基、乙醯基或碳數6~24之二芳基胺基。具有複數之取代基時係可為同一，亦可為相異。又，上述芳香環具有取代基時，其碳數之計算含有取代基之碳數。

在通式(1)中，Z係從以式(1a)所示之化合物除去1個的Ar而產生之基。

在式(1a)中，環A係表示與鄰接環進行縮合之以式(1b)所示的烴環，環B係表示與鄰接環進行縮合之以式(1c)所示的雜環。以式(1b)所示的烴環係可在任意的位置與鄰接環進行縮合，但構造上可縮合之位置係被限定。亦即，此烴環係具有6個邊，但無鄰接之邊分別與2個之鄰接環縮合。又，以式(1c)所示的雜環係可在任意的位置與鄰接環進行縮合，但此時亦構造上可縮合之位置係被限定。此雜環係具有5個邊，但無鄰接之邊分別與2個之鄰接環縮合，但無在含N之邊與鄰接環縮合。因此，以式(1a)所示之化合物的骨架之數目係被限定，但隨n之數目增加，骨架之數目增加。

在式(1a)中，n表示2~4之整數。宜n為2或3之整數，更宜n為2。此時，n個之環A及B係可為相同，亦可為相異。又，環A及B縮合之位置亦可為相同，亦可為相異。

式(1a)及(1b)中，R分別獨立表示氫、碳數1~10的脂肪族烴基、碳數6~18的芳香族烴基或碳數3~17之芳香族雜環基。較佳係表示氫、碳數1~6之脂肪族烴基、苯基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基，更宜表示氫、苯基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基。

式(1a)及(1c)中，Ar分別獨立表示碳數6~50的芳香族烴基或碳數3~50之芳香族雜環基。較佳係碳數6~18的芳香族烴基、碳數3~18之芳香族雜環基或此等之芳香環被複數連結之芳香族化合物。芳香環被複數連結時，其總碳數為6~50。芳香族烴基或芳香族雜環基之具體例係除去其等成為1價者而與L之其等相同。

式(1)中，L、Ar之中至少一個係從以式(1d)所示之化合物所產生的m價或1價之基。又，Ar係複數存在，但Ar為上述之m價或1價之基時，其一個只要為此基即可。

式(1d)中，X係表示次甲基、氮或C-Ar₁ ，但至少一個為氮，又，m價或1價之基時，m個或1個之次甲基係從其除去氫而產生之碳。

在式(1d)中，X為氮時，其總數宜為1~4之整數，更宜為1~3之整數。但成為m價之基時，m+氮的合計為6以下。

在式(1d)中，X為C-Ar₁ 時，其總數宜為1~3之整數，更宜為1或2。

式(1d)中，Ar₁ 分別獨立表示碳數6~50的芳香族烴基或碳數3~50之芳香族雜環基。較佳係碳數6~18的芳香族烴基、碳數3~18之芳香族雜環基或此等之芳香環被複數連結之芳香族化合物。芳香環被複數連結時，其總碳數為6~50。芳香族烴基或芳香族雜環基之具體例係除去其等成為1價者而與L之其等相同。

在通式(1)中，m為1~4之整數。宜為1~3之整數，更宜m為1或2。

在通式(1)中，m為2以上時，在式(1a)中之n的數目及環A、B進行縮合的位置可為同一，亦可為相異。

以通式(1)所示之吲哚並咔唑化合物係依據目的之化合物的構造而選擇原料，可使用公知的方法而合成。

例如，二吲哚[2,3-a：3’,2’-i]咔唑骨架(A)二吲哚[2,3-a：2’,3’-h]咔唑骨架(B)二吲哚[3,2-b：2’,3’-h]咔唑骨架(C)係使The Journal of Organic Chemistry. 2004,Vol. 69(17),5705及Organic Letters,2004,Vol. 6,No. 19,3413所示之合成例為參考而藉以下之反應式進行合成。

【化8】

二吲哚[2,3-a：3’,2’-i]咔唑骨架(A)

【化9】

二吲哚[2,3-a：2’,3’-h]咔唑骨架(B)

【化10】

二吲哚[3,2-b：2’,3’-h]咔唑骨架(C)

【化11】

於前述之反應式所得到的各骨架之氮上的氫依據常用方法，取代成對應之芳香族基，可合成以通式(1)所示之化合物。

將以通式(1)所示之化合物之具體例表示於以下，但於本發明之有機電致發光元件所使用的材料係不限定於此等。化學式被賦予之編號為化合物編號。

【化12】

【化13】

【化14】

【化15】

【化16】

以通式(1)所示之化合物係藉由於基板上使之含有於層合陽極、複數之有機層及陰極而成之有機EL元件的至少一個有機層，可得到優異之有機電致發光元件。含有之有機層係發光層、電子輸送層、電洞阻止層及電子阻止層。更佳係宜含有作為含磷光發光摻雜物之發光層的宿主材料。

其次，說明有關本發明之有機EL元件。

本發明之有機EL元件係於基板上所層合之陽極與陰極之間，具有含至少一個發光層之有機層，且從發光層、電子輸送層、電洞阻止層及電子阻止層選出之至少一個有機層係含有以通式(1)所示之化合物。有利地係於發光層中含有磷光發光摻雜物以及以通式(1)所示之化合物。

然後，對於本發明之有機EL元件的構造，一邊參照圖面一邊說明，但本發明之有機EL元件的構造係並非限定於任何圖示者。

圖1係表示本發明所使用之一般有機EL元件的構造例之截面圖，1表示基板，2表示陽極，3表示電洞注入層，4表示電洞輸送層，5表示發光層，6表示電子輸送層，7表示陰極。在本發明之有機EL元件中係可與發光層鄰接而具有激發子阻止層，又，於發光層與電洞注入層之間亦可具有電子阻止層。激發子阻止層係亦可插入於發光層之陽極側、陰極側之任一者，亦可同時地插入於兩者。本發明之有機EL元件中，具有基板、陽極、發光層及陰極作為必須之層，但於必須之層以外的層，宜具有電洞注入輸送層、電子注入輸送層，進一步宜於發光層與電洞注入輸送層之間可具有電洞阻止層。又，電洞注入輸送層係意指電洞注入層與電洞輸送層之任一者或兩者，電子注入輸送層係意指電子注入層與電子輸送層之任一者或兩者。

又，與圖1相反之構造，亦即，於基板1上亦可依序層合陰極7、電子輸送層6、發光層5、電洞輸送層4、陽極2，此時亦可依需要而追加層，或省略。

-基板-

本發明之有機EL元件宜被基板支撐。對於此基板並無特別限制，只要為自以往有機EL元件慣用者即可，例如，可使用由玻璃、透明塑膠、石英等所構成者。

-陽極-

在有機EL元件之陽極係宜使用以工作函數大(4eV以上)金屬、合金、導電性化合物及此等之混合物作為電極物質者。如此之電極物質的具體例可舉例如Au等之金屬、CuI、銦錫氧化物(ITO)、SnO₂ 、ZnO等之導電性透明材料。又，亦可使用以IDIXO(In₂ O₃ -ZnO)等非晶質製作透明導電膜之材料。陽極係藉蒸鍍或濺鍍此等之電極物質等的方法，亦可形成薄膜，以光微影蝕刻法形成所希望的形狀之圖型，或，不太需要圖型精度時(約100μm以上)、於上述電極物質之蒸鍍或濺鍍時介由所希望的形狀之遮罩而形成圖型。或，使用如有機導電性化合物般可塗佈的物質時，係亦可使用印刷方式、塗佈方式等濕式成膜法。從此陽極取出發光時，宜使透過率大於10%，又，作為陽極之薄片電阻宜為數百Ω/□以下。進一步，膜厚亦依材料而定，但，一般以10~1000nm，宜以10~200nm之範圍選擇。

-陰極-

另外，陰極係可使用以工作函數小(4eV以下)金屬(稱為電子注入性金屬)、合金、導電性化合物及此等之混合物作為電極物質者。如此之電極物質的具體例可舉例如鈉、鈉-鉀合金、鎂、鋰、鎂/銅混合物、鎂/銀混合物、鎂/鋁混合物、鎂/銦混合物、鋁/氧化鋁(Al₂ O₃ )混合物、銦、鋰/鋁混合物、稀土族金屬等。此等之中，從電子注入性及對氧化等之耐久性而言，適宜為電子注入性金屬與工作函數的值大於此且安定的金屬之第二金屬的混合物、例如鎂/銀混合物、鎂/鋁混合物、鎂/銦混合物、鋁/氧化鋁(Al₂ O₃ )混合物、鋰/鋁混合物、鋁等。陰極係可藉蒸鍍或濺鍍此等電極物質等之方法形成薄膜製作。又，作為陰極之薄片電阻宜為數百Ω/□以下，膜厚係一般以10nm~5μm，宜以50~200nm之範圍選擇。又，為使所發光之光透過，有機EL元件之陽極或陰極之任一者若為透明或半透明，發光亮度提高，佳。

又，於陰極以1~20nm之膜厚製作上述金屬之後，於其上製作以陽極之說明所舉出的導電性透明材料，可製作透明或半透明之陰極，藉應用此，可製作陽極與陰極之兩者具有透過性之元件。

-發光層-

發光層係磷光發光層，且含有磷光發光摻雜物與宿主材料。磷光發光摻雜物材料係宜含有釕、銠、鈀、銀、錸、鋨、銦、鉑及金所選出之至少一個金屬的有機金屬錯合物者。如此之有機金屬錯合物係前述先前技術文獻等為公知，可選擇此等而使用。

較佳之磷光發光摻雜物係可舉例如具有Ir等之貴金屬元素作為中心金屬之Ir(ppy)₃ 等的錯合物類、(Bt)₂ Iracac等之錯合物類、(Btp)Ptacac等之錯合物類。此等之錯合物類的具體例表示於以下，但不限定於下述之化合物。

【化17】

【化18】

於發光層中含有前述磷光發光摻雜物之量係宜在於1~50重量%的範圍。更宜為5~30重量%。

在發光層中之宿主材料係宜使用以前述通式(1)所示之化合物。但，將該化合物使用於發光層以外之其他的任一有機層時，係使用於發光層之材料宜為該化合物以外之其他的宿主材料。又，亦可倂用該化合物與其他之宿主材料。進一步，亦可倂用公知之宿主材料複數種類而使用。

可使用之公知的宿主化合物係宜具有電洞輸送能、電子輸送能，且防止發光之長波長化，又，具有高的玻璃轉移溫度之化合物。

如此之其他宿主材料係依許多之專利文獻等已為人知，故可從其等選擇。宿主材料之具體例並無特別限定，但可舉例如吲哚衍生物、咔唑衍生物、三唑衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、聚芳基烷衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、胺基取代查爾酮(Chalcone)衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、二苯乙烯衍生物、矽氮烷衍生物、芳香族第三級胺化合物、苯乙烯基胺化合物、芳香族二亞甲基系化合物、卟啉化合物、蒽醌二甲烷衍生物、蒽酮衍生物、二苯基醌衍生物、噻吡喃二氧化物衍生物、萘芘等之雜環四羧酸酐、酞菁衍生物、8-喹啉醇衍生物之金屬錯合物或金屬酞菁、苯並噁唑或苯並噻唑衍生物之金屬錯合物為代表之各種金屬錯合物、聚矽烷系化合物、聚(N-乙烯基咔唑)衍生物、苯胺系共聚物、噻吩寡聚物、聚噻吩衍生物、聚苯衍生物、聚伸苯基乙烯基衍生物、聚芴衍生物等之高分子化合物等。

-注入層-

所謂注入層係為降低驅動電壓或提高發光亮度，以設於電極與有機層間之層，有電洞注入層與電子注入層，亦可存在於陽極與發光層或電洞輸送層之間、及陰極與發光層或電子輸送層之間。注入層係可依需要而設。

-電洞阻止層-

所謂電洞阻止層係就廣泛的意義，由具有電子輸送層之功能，且具有輸送電子之功能，同時並輸送電洞之能力明顯小之電洞阻止材料所構成，以輸送電子同時並阻止電洞，可提昇電子與電洞之再結合機率。

於電洞阻止層宜使用以通式(1)所示之化合物，但將該化合物使用於其他之任一者的有機層時，亦可使用公知之電洞阻止層材料。又，電洞阻止層材料係可依需要而使用後述之電子輸送層的材料。

-電子阻止層-

所謂電子阻止層係由具有輸送電洞之功能，同時並輸送電子之能力明顯小之材料所構成，以輸送電洞同時並阻止電子，可提昇電子與電洞再結合之機率。

於電子阻止層宜使用以通式(1)所示之化合物，但將該化合物使用於其他之任一者的有機層時，亦可使用公知之電子阻止層材料。又，電子阻止層材料係可依需要而使用後述之電洞輸送層的材料。電子阻止層之膜厚宜為3~100nm，更宜為5~30nm。

-激發子阻止層-

激發子阻止層謂用以阻止藉由在發光層內電洞與電子再結合所產生的激發子擴散至電荷輸送層之層，可藉本層之插入使激發子有效率地封閉於發光層內，可提昇元件之發光效率。激發子阻止層係亦可鄰接於發光層而插入於陽極側、陰極側之任一者，亦可兩者同時地插入。

激發子阻止層的材料可舉例如1,3-二咔唑基苯(mCP)、或雙(2-甲基-8-喹啉配位基)-4-苯基酚配位基鋁(III)(BAlq)。

-電洞輸送層-

電洞輸送層謂由具有輸送電洞之功能的電洞輸送材料所構成，電洞輸送材料係設置單層或複數層。

電洞輸送材料係為具有電洞之注入或輸送、電子之障壁性之任一者，可為有機物、無機物之任一者。於電洞輸送層係宜使用以通式(1)所示之化合物，但可從以往公知之化合物中選擇任意者而使用。可使用之公知的電洞輸送材料可舉例如三唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、聚芳基烷衍生物、吡唑啉衍生物及吡唑酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、胺基取代查爾酮衍生物、噁唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、二苯乙烯衍生物、矽氮烷衍生物、苯胺系共聚物、又、導電性高分子寡聚物、尤其噻吩寡聚物等，但宜使用卟啉化合物、芳香族第三級胺化合物及苯乙烯基胺化合物，更宜使用芳香族第3級胺化合物。

-電子輸送層-

電子輸送層謂由具有輸送電子之功能的材料所構成，電子輸送層係設置單層或複數層。

電子輸送材料(亦有時兼具電洞阻止材料)只要具有使從陰極注入之電子傳達至發光層的功能即可。於電子輸送層係宜使用以通式(1)所示之化合物，但可從以往公知之化合物中選擇任意者而使用，可舉例如硝基取代芴衍生物、二苯基醌衍生物、硫吡喃二氧化物衍生物、碳二醯亞胺、伸芴基甲烷衍生物、蒽醌二甲烷及蒽酮衍生物、噁二唑衍生物等。進一步，在上述噁二唑衍生物中，使噁二唑環的氧原子取代成硫原子之噻二唑衍生物、具有已知作為親電子基之喹喔啉環的喹喔啉衍生物亦可使用來作為電子輸送材料。進一步，亦可使用將此等之材料導入於高分子鏈或以此等之材料作為高分子主鏈的高分子材料。

[實施例]

以下，藉實施例而更詳細地說明本發明，但本發明當然不限定於此等之實施例，在只要不超出其要旨，可以各種之形態實施。

合成例1 化合物1之合成

【化19】

在氮環境下，加入56.4%氫氧化鈉2.52g(0.059mol)、脫水N,N-二甲基甲醯胺(DMF)100ml，攪拌。於5,7-二氫-6-苯基-二吲哚[2,3-a:3’2’-i]咔唑10.0g(0.024mol)中加入DMF 100ml，暫時溶解，花30分鐘滴入。滴入終了後，在室溫下繼續攪拌1小時。其後，於2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪13.97g(0.052mol)中加入DMF 100ml，暫時溶解，花30分鐘滴入。滴入終了後，繼續攪拌7小時。其後，以80℃繼續攪拌15小時。冷卻至室溫後，加入水300ml，濾取析出之結晶。減壓乾燥所濾取之結晶後，以甲醇進行加熱再漿液2次，減壓乾燥所得到之結晶後，以管柱色層分析精製而得到化合物113.4g(0.015mol，收率63%)。

APCI-TOFMS m/z 884[M+H]⁺

又，依據上述合成例及說明書中記載的合成方法，準備化合物24、22、31、及35，供給於有機EL元件之製作。

實施例1

於形成由膜厚110nm之ITO所構成之陽極的玻璃基板上，以真空蒸鍍法、真空度4.0×10^-5 Pa層合各薄膜。首先，於ITO上形成銅酞菁(CuPC)25nm之厚度。其次，形成作為電洞輸送層之4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯基(NPB)40nm厚。然後，於電洞輸送層上從相異之蒸鍍源共蒸鍍作為宿主材料之合成例1得到的化合物1、與作為磷光發光摻雜物之三(2-苯基吡啶)銦(III)(Ir(ppy)₃ )，形成發光層厚40nm。發光層中之Ir(ppy)₃ 的濃度為10.0wt%。繼而，形成作為電子輸送層之三(8-羥基喹啉配位基)鋁(III)(Alq3)厚20nm。進一步，於電子輸送層上形成作為電子注入層之氟化鋰(LiF)1.0nm厚。最後，於電子注入層上形成作為電極之鋁(Al)厚70nm，製作有機EL元件。

比較例1

除使用4,4’-雙(9-咔唑基)聯苯基(CBP)作為發光層之宿主材料以外，其餘係與實施例1同樣做法而製作有機EL元件。

比較例2

除使用下述化合物H-1作為發光層之宿主材料以外，其餘係與實施例1同樣做法而製作有機EL元件。

【化20】

於實施例1及比較例1~2所得到的有機EL元件連接外部電源，施加直流電壓後，確認出具有如表1之發光特性。在表1中，化合物係表示使用來作為宿主材料之化合物，亮度、電壓及發光效率係表示10mA/cm² 之值。又，可知元件發光光譜之極大波長任一者均為530nm，可得到源自Ir(ppy)₃ 之發光。

實施例2

於形成由膜厚150nm之ITO所構成之陽極的玻璃基板上，以真空蒸鍍法、真空度4.0×10^-4 Pa層合各薄膜。首先，於ITO上形成作為電洞注入層之銅酞菁(CuPc)25nm之厚度。其次，於電洞注入層上形成作為電洞輸送層之NPB厚55nm。然後，於電洞輸送層上從相異之蒸鍍源共蒸鍍作為發光層之宿主材料的化合物24與雙(2-(2’-苯並[4,5-a]噻吩基)吡啶配位基-N,C3)銦(乙醯基乙酸酯)((Btp)₂ Iracac)，形成47.5nm之厚度。此時，((Btp)₂ Iracac)的濃度為8.0wt%。繼而，形成作為電子輸送層之Alq3厚30nm。進一步，於電子輸送層上形成作為電子注入層之LiF 1nm厚。最後，於電子注入層上形成作為電極之Al厚200nm，製作有機EL元件。

實施例3

除使用化合物31作為發光層之宿主材料以外，其餘係與實施例2同樣做法而製作有機EL元件。

比較例3

除使用雙(2-甲基-8-喹啉配位基)-4-苯基酚配位基鋁(III)(BAlq)作為發光層之宿主材料以外，其餘係與實施例2同樣做法而製作有機EL元件。

比較例4

除使用化合物H-1作為發光層之宿主材料以外，其餘係與實施例2同樣做法而製作有機EL元件。

於實施例2~3及比較例3~4所得到之有機EL元件連接外部電源，施加直流電壓後，確認出具有如表2之發光特性。在表2中，亮度、電壓及發光效率係表示10mA/cm² 之值。又，可知元件發光光譜之極大波長任一者均為620nm，可得到源自((Btp)₂ Iracac)之發光。

實施例4

在圖1中，省略電洞輸送層，製作追加電子注入層之構成的有機EL元件。於由經過UV臭氧洗淨及乾燥步驟之膜厚150nm的ITO所構成的玻璃基板上，就電洞注入層而言，使PEDOT‧PSS(Baytron P CH 8000)之20重量%乙醇溶液以旋轉數3000rpm旋塗製膜60秒，以200℃乾燥60分鐘。此時之膜厚為25nm。其次，就發光層而言，使宿主材料為化合物22(38.0重量份)、磷光摻雜物材料為Ir(ppy)₃ (2.0重量份)、二氯甲烷(2840重量份)之混合溶液以旋轉數4000rpm旋塗製膜30秒，以120℃乾燥30分鐘。此時之發光層的膜厚為70nm。其次，就電子輸送層而言，使Alq3以真空蒸鍍法、以蒸鍍率0.1nm/sec、以35nm之厚製膜。進一步，就電子注入層而言，以真空蒸鍍法使LiF形成0.5nm之厚度。最後，於電子注入層上以真空蒸鍍法使Al形成170nm之厚度作為電極，製作有機EL元件。

實施例5

除使用化合物35作為發光層之宿主材料以外，其餘係與實施例3同樣做法而製作有機EL元件。

比較例5

除使用化合物H-1作為發光層之宿主材料以外，其餘係與實施例3同樣做法而製作有機EL元件。

於實施例4及比較例5~6所得到之有機EL元件的初期特性，於元件連接外部電源而如100mA/cm³ 之電流般施加直流電壓，測定其時之電流效率(cd/A)。結果表示於表3中。

[產業上之利用可能性]

本發明之有機EL元件係在發光特性、驅動壽命以及耐久性中，在實用上滿足之程度，對平面顯示器(行動電話顯示元件、車輛顯示元件、OA電腦顯示元件或電視等)、活用面發光體之特徵的光源(照明、影印機之光源、液晶顯示器或計器類之背光光源)、顯示板或標識燈等的應用中，其技術價值為很大者。

1．．．基板

2．．．陽極

3．．．電洞注入層

4．．．電洞輸送層

5．．．發光層

6．．．電子輸送層

7．．．陰極

圖1係表示有機EL元件之一構造例的截面圖。