CN101529611A - 发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发光元件，其是在阳极与阴极之间至少存在发光层，通过电能发光的元件，该元件通过含有含具有特定结构的吡咯甲川骨架的化合物或其金属络合物和并四苯衍生物的发光元件，提供发光效率高且耐久性优异的发光元件。

Description

发光元件
技术领域
本发明涉及在阳极和阴极之间至少存在发光层、通过电能发光的元件。
背景技术
对在阳极与阴极之间存在含有有机发光体的发光层、从阴极注入的电子与从阳极注入的空穴在被两极夹着的有机发光体内再结合时发光的有机薄膜发光元件的研究近年盛行。该发光元件的特征在于，薄型、低驱动电压下的高亮度发光、以及通过在发光层中使用各种荧光材料可以得到各种发光色，其受到关注。
该研究自从柯达公司的C.W.Tang等人指出有机薄膜发光元件高亮度发光以来，很多研究机关进行了讨论。柯达公司的研究组提出的有机薄膜发光元件的代表性的结构是在ITO玻璃基板上依次设置空穴传输性的二胺化合物、作为发光层的三(8-羟基喹啉)铝(III)、以及作为阴极的Mg:Ag，可以在10V左右的驱动电压下发1000cd/m2的绿光(参照非专利文献1)。
有机薄膜发光元件中最大的课题在于，元件的耐久性和发光效率的提高。作为得到高效率的发光元件的方法，已知通过在主体材料中掺杂百分之几的掺杂剂材料来形成发光层的方法。对主体材料要求高的载流子迁移率、均匀的成膜性等，对掺杂剂材料要求高的荧光量子收率、均匀的分散性等。例如作为蓝色发光材料，公开了使用苯乙烯基胺衍生物、苝衍生物、芘衍生物的技术。作为绿色发光材料，公开了使用茋类化合物、喹啉衍生物与喹吖啶酮衍生物的组合的技术。作为红色发光材料，公开了氨基苯乙烯基衍生物、香豆素衍生物与二氰基亚甲基吡喃衍生物的组合等。此外，还公开了使用吡咯甲川(pyrromethene)类金属络合物作为掺杂剂材料的技术(参照专利文献1)或组合并四苯衍生物和荧蒽衍生物的技术(参照专利文献2)。但是，都未表现出充分的发光效率和耐久性。
非专利文献1：“Applied Physics Letters”、(美国)、1987年、51卷、12号、913页-915页
专利文献1：日本专利第3389888号公报
专利文献2：日本特开2003-338377号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供解决上述现有技术的问题，发光效率高且耐久性优异的发光元件。
本发明的发光元件是在阳极与阴极之间至少存在发光层，通过电能发光的元件，其中，该发光层至少包含具有通式(1)所示的吡咯甲川骨架的化合物或其金属络合物和通式(2)所示的并四苯衍生物。
[化1]
Figure A20078003859900051
其中，R1～R7可以分别相同或不同，选自氢原子、烷基、环烷基、杂环基、烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳硫基醚基、芳基、杂芳基、卤原子、氰基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、甲硅烷基、氧化膦基(phosphine oxide group)以及与相邻取代基之间形成的环结构中。X为碳原子或氮原子，当为氮原子时上述R7不存在。金属络合物的金属是选自硼、铍、镁、铬、铁、钴、镍、铜、锌和铂中的至少一种。
[化2]
Figure A20078003859900052
其中，R8～R19可以分别相同或不同，选自氢原子、烷基、环烷基、杂环基、烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳硫基醚基、芳基、杂芳基、卤原子、氰基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、甲硅烷基、氧化膦基以及与相邻取代基之间形成的环结构中。
通过本发明可以得到发光效率高且耐久性优异的发光元件。
具体实施方式
本发明的发光元件包括至少阳极、阴极和夹在该阳极和阴极之间的有机层。
阳极的材料，只要是可以有效地将空穴注入到有机层中的材料则不特别限定，优选使用功函数比较大的材料。可以举出例如，氧化锡、氧化铟、氧化锌铟、氧化锡铟(ITO)等导电性金属氧化物，或金、银、铬等金属，碘化铜、硫化铜等无机导电性物质，聚噻吩、聚吡咯和聚苯胺等导电性聚合物等。这些电极材料可以单独使用，也可以多种材料层压或混合使用。
从发光元件的电力消耗方面考虑，优选阳极的电阻低。例如，使用ITO时，若为300Ω/□以下的ITO基板则发挥阳极的功能，但是由于现在可以供给10Ω/□左右的基板，因此特别优选使用100Ω/□以下的低电阻基板。ITO的厚度可以根据电阻值来任意选择，但是通常大多使用100～300nm的厚度。
此外，为了保持发光元件的机械强度，优选将阳极形成在基板上。作为基板，优选使用钠玻璃或无碱玻璃等玻璃基板。玻璃基板的厚度，由于只要是保持机械强度所需的充分的厚度即可，若为0.5mm以上则是充分的。对于玻璃的材质，由于从玻璃溶出离子少的材质良好，优选为无碱玻璃，但是由于设置了SiO2等隔离涂层的钠钙玻璃有市售，也可以使用这种钠钙玻璃。进一步地，只要阳极稳定地发挥功能，则基板没有必要为玻璃，例如可以在塑料基板上形成阳极。阳极的形成方法，优选使用电子束法、溅射法和化学反应法等。
作为阴极使用的材料，只要是可以有效地将电子注入到有机层中的物质则不特别限定，通常可以举出铂、金、银、铜、铁、锡、锌、铝、铟、铬、锂、钠、钾、铯、钙、镁和它们的合金等。为了提高电子注入效率、提高元件特性，选自锂、钠、钾、铯、钙和镁中的功函数低的金属或含有它们的合金是有效的。但是，这些功函数低的金属通常大多在大气中不稳定。可以举出例如，在有机层中掺杂微量的锂或镁(真空气相沉积的膜厚计显示中，为1nm以下)使用稳定性高的电极的方法作为优选的例子。此外，也可以使用氟化锂等无机盐。进一步地，为了保护电极，可以举出将选自铂、金、银、铜、铁、锡、铝和铟等金属，或使用这些金属的合金，氧化硅、氧化钛和氮化硅等无机物，聚乙烯醇、氯化乙烯、烃类高分子化合物等中的材料层压作为优选的例子。阴极的制造方法，优选使用电阻加热、电子束、溅射、离子镀和涂布等。
夹在阳极与阴极之间的有机层至少由发光层构成。作为有机层的结构例，除了仅由发光层形成的结构之外，还可以举出1)空穴传输层/发光层/电子传输层、2)发光层/电子传输层、3)空穴传输层/发光层等层压结构。此外，上述各层可以分别由单层构成或由多层构成。空穴传输层和电子传输层由多层构成时，有时将与电极连接一侧的层分别称为空穴注入层和电子注入层，以下的说明中，空穴注入层包括在空穴传输层中，电子注入层包括在电子传输层中。
空穴传输层含有一种或两种以上空穴传输材料。含有两种以上空穴传输材料时，可以将它们层压或混合。此外，可以将空穴传输材料与高分子粘合剂混合。空穴传输材料只要是形成发光元件的制造所必需的薄膜、可以从阳极注入空穴、并且可以传输空穴的化合物即可。作为空穴传输材料，优选为4，4’-二(N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基)联苯、4，4’-二(N-(1-萘基)-N-苯基氨基)联苯、4，4’，4”-三(3-甲基苯基(苯基)氨基)三苯基胺等三苯基胺衍生物，二(N-烯丙基咔唑)、二(N-烷基咔唑)等二咔唑衍生物，吡唑啉衍生物、茋类化合物、腙类化合物、苯并呋喃衍生物、噻吩衍生物、噁二唑衍生物、酞菁衍生物、卟啉衍生物等杂环化合物，聚合物类中的在侧链具有上述单体的聚碳酸酯或苯乙烯、聚噻吩、聚苯胺、聚芴、聚乙烯基咔唑和聚硅烷等，但是不特别限定。
发光层可以由单层或多层构成。各层的发光材料可以为单种材料或多种材料的混合物，但是从效率、颜色纯度和寿命方面考虑，优选为可以分离膜形成、空穴-电子传输、发光功能的的主体材料与掺杂剂材料的混合物。各发光层中，可以仅主体材料和掺杂剂材料中的任意一种发光或主体材料和掺杂剂材料都发光。主体材料和掺杂剂材料可以分别为一种或多种的组合。掺杂剂材料可以包含于全部发光层或部分发光层中。掺杂剂材料的量由于若过多则产生浓度消光现象，因此相对于主体材料，优选为20重量％以下，进一步优选为10重量％以下。作为掺杂剂材料的掺杂方法，可以通过与主体材料的共气相沉积法形成。也可以将主体材料与掺杂剂材料预先混合后进行气相沉积。此外，还可以将主体材料与掺杂剂材料以所需的比率溶解在溶剂中，然后进行涂布。
本发明的发光层包含具有通式(1)所示的吡咯甲川骨架的化合物或其金属络合物和通式(2)所示的并四苯衍生物。并四苯衍生物也可以用作掺杂剂材料，但是并四苯衍生物由于具有高的电荷传输特性，优选用作主体材料。此外，具有吡咯甲川骨架的化合物或其金属络合物也可以用作主体材料，但是由于其具有高的荧光量子收率、荧光光谱的半值宽度窄而得到高颜色纯度发光，因此优选用作掺杂剂材料。
上述具有吡咯甲川骨架的化合物或其金属络合物由于具有高的荧光量子收率，具有作为掺杂剂材料的高潜在能力。但是由于电子陷阱性强、易产生与主体材料的相互作用的影响，并非在所有与主体材料的组合中都可以实现高发光效率。本发明中，对各种与主体材料的组合进行了评价，结果发现，并四苯衍生物作为主体材料是合适的。并四苯衍生物与上述具有吡咯甲川骨架的化合物或其金属络合物的相容性(相性)优异，由主体材料向掺杂剂材料有效地产生能量迁移。因此，得到高发光效率的元件，此外由于主体材料不会产生自身发光，得到高颜色纯度的发光。进一步地，通过掺杂剂材料具有的电子陷阱性，发光层内的发光区域特别宽，元件寿命大幅提高。
作为掺杂剂材料，没有必要仅限于上述具有吡咯甲川骨架的化合物或其金属络合物一种，可以混合使用多种吡咯甲川化合物或将一种以上已知的掺杂剂材料与吡咯甲川化合物混合使用。具体地说，可以举出迄今已知的蒽、芘、苝等具有稠合芳环的化合物或其衍生物，呋喃、吡咯、噻吩、噻咯(silole)、9-硅杂芴、9，9’-螺二硅杂芴、苯并噻吩、苯并呋喃、吲哚、二苯并噻吩、二苯并呋喃、咪唑并吡啶、菲咯啉、吡嗪、二氮杂萘、喹喔啉、吡咯并吡啶、噻吨等具有杂芳基环的化合物或其衍生物，二苯乙烯基苯衍生物，氨基苯乙烯基衍生物，四苯基丁二烯衍生物，醛连氮衍生物，香豆素衍生物，咪唑、噻唑、噻二唑、咔唑、噁唑、噁二唑、三唑等唑衍生物及其金属络合物以及以4，4’-二(N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基)联苯为代表的芳族胺衍生物等，但是不限于此。
作为发光材料中含有的主体材料，没有必要仅限于一种上述并四苯衍生物，可以将多种并四苯衍生物混合使用或将一种以上已知的主体材料与并四苯衍生物混合使用。具体地说，优选使用4，4’-二(N-(1-萘基)-N-苯基氨基)联苯等芳族胺衍生物，以三(8-羟基喹啉)铝(III)为代表的金属螯合8-羟基喹啉化合物(oxynoid compound)，二苯乙烯基苯衍生物等二苯乙烯基衍生物，四苯基丁二烯衍生物，茚衍生物，香豆素衍生物，噁二唑衍生物，吡咯并吡啶衍生物，芘酮(perynone)衍生物，环戊二烯衍生物，噁二唑衍生物，咔唑衍生物，吡咯并吡咯衍生物，聚合物类中的聚亚苯基亚乙烯基衍生物、聚对亚苯基衍生物、聚芴衍生物、聚乙烯基咔唑衍生物、聚噻吩衍生物等。
接着，对具有通式(1)所示的吡咯甲川骨架的化合物或其金属络合物进行说明。
[化3]
R1～R7可以分别相同或不同，选自氢原子、烷基、环烷基、杂环基、烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳硫基醚基、芳基、杂芳基、卤原子、氰基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、甲硅烷基、氧化膦基以及与相邻取代基之间形成的环结构中。X为碳原子或氮原子，当为氮原子时上述R7不存在。
这些取代基中，烷基例如表示甲基、乙基、丙基、丁基等饱和脂肪族烃基，可以无取代或被取代。对被取代时的取代基不特别限定，可以举出例如烷基、芳基、杂芳基等。这点与以下的记载共通。此外，对烷基的碳原子数不特别限定，但是从获得容易性或成本方面考虑，优选为1～20。
此外，环烷基例如表示环丙基、环己基、降冰片烷基(norbornyl)、金刚烷基等饱和脂环烃基，可以无取代或被取代。对环烷基的碳原子数不特别限定，但是优选为3～20。
此外，杂环基例如表示含有吡喃环、哌啶环、环状酰胺等环内具有碳原子以外的原子的脂肪族环的基团，可以无取代或被取代。对杂环基的碳原子数不特别限定，但是优选为2～20。
此外，烯基例如表示乙烯基、烯丙基、丁二烯基等含有双键的不饱和脂肪族烃基，其可以无取代或被取代。对烯基的碳原子数不特别限定，但是优选为2～20。
此外，环烯基例如表示环戊烯基、环戊二烯基、环己烯基等含有双键的不饱和脂环烃基，可以无取代或被取代。对环烯基的碳原子数不特别限定，但是优选为3～20。
此外，炔基例如表示乙炔基等含有三键的不饱和脂肪族烃基，其可以无取代或被取代。对炔基的碳原子数不特别限定，但是优选为2～20。
此外，烷氧基例如表示甲氧基等通过醚键结合的脂肪族烃基，脂肪族烃基可以无取代或被取代。对烷氧基的碳原子数不特别限定，但是优选为1～20。
此外，烷硫基指的是烷氧基的醚键的氧原子替换成硫原子形成的基团。
此外，芳基醚基例如表示苯氧基等通过醚键结合的芳烃基，芳烃基可以无取代或被取代。对芳基醚基的碳原子数不特别限定，但是优选为6～40。
此外，芳硫基醚基指的是芳基醚基的醚键的氧原子替换成硫原子形成的基团。
此外，芳基例如表示苯基、萘基、联苯基、菲基、三联苯基、芘基等芳烃基。芳基可以无取代或被取代。对芳基的碳原子数不特别限定，但是优选为6～40。
此外，杂芳基例如表示呋喃基、苯硫基、噁唑基、吡啶基、喹啉基等环内具有碳原子以外的原子的芳族基团，可以无取代或被取代。杂芳基的碳原子数优选为2～30。
卤原子表示选自氟原子、氯原子、溴原子和碘原子中的原子。
羧基、氨基甲酰基和氨基中的氢原子可以被取代或不取代。作为取代基，可以举出例如，烷基、环烷基、芳基、杂芳基等，这些取代基可以进一步被取代。
羰基、氧基羰基和氧化膦基中与吡咯甲川骨架键合的键以外的键合键与选自烷基、环烷基、芳基和杂芳基中的取代基键合。
甲硅烷基例如表示三甲基甲硅烷基等具有与硅原子相连的键的官能团，可以无取代或被取代。对甲硅烷基的碳原子数不特别限定，但是优选为3～20。此外，硅原子数优选为1～6。
对于与相邻取代基之间形成的环结构，用上述通式(1)如下说明，是选自R1～R6中的任意相邻的2个取代基(例如R1和R2)相互键合，形成共轭或非共轭的环结构。这些环结构可以在环内结构中含有选自氮原子、氧原子和硫原子中的原子，进一步地可以与其它环稠合。若构成这些环结构的原子仅为碳原子和氢原子，则由于得到优异的耐热性而优选。
上述具有吡咯甲川骨架的化合物或其金属络合物，由于与并四苯衍生物的相容性优异，有效地产生作为主体材料的并四苯衍生物与作为掺杂剂材料的具有吡咯甲川骨架的化合物或其金属络合物之间的能量迁移。因此，可以得到兼具高发光效率和高耐久性的发光元件。
进一步地，为了更有效地产生与并四苯衍生物之间的能量迁移，优选具有吡咯甲川骨架的化合物或其金属络合物为红色发光材料。因此，优选通式(1)中的R1、R3、R4和R6为芳基或杂芳基。或相邻取代基R1和R2、R5和R6分别相互键合形成共轭的环结构，从而可以得到红色发光。
具有吡咯甲川骨架的化合物由于其本身发荧光，可以用作掺杂剂材料，但是从高颜色纯度和高荧光量子收率方面考虑，优选为金属络合物。作为金属络合物的金属，选择与吡咯甲川骨架之间形成稳定的配位键的金属，具体地说，可以举出硼、铍、镁、铬、铁、钴、镍、铜、锌、铂等。
进一步地，下述通式(3)所示的金属络合物由于得到更高的荧光量子收率，在高效率发光方面是优选的。
[化4]
Figure A20078003859900121
其中，R20～R26可以分别相同或不同，选自氢原子、烷基、环烷基、杂环基、烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳硫基醚基、芳基、杂芳基、卤原子、氰基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、甲硅烷基、氧化膦基以及与相邻取代基之间形成的环结构中。R27和R28可以分别相同或不同，选自卤原子、氢原子、烷基、芳基和杂环基中。X为碳原子或氮原子，为氮原子时上述R26不存在。对于这些取代基的说明与上述相同。
作为上述通式(3)所示的吡咯甲川金属络合物，不特别限定，可以举出以下的具体例。
[化5]
Figure A20078003859900131
[化6]
[化7]
[化8]
Figure A20078003859900161
[化9]
Figure A20078003859900171
[化10]
Figure A20078003859900181
[化11]
[化12]
Figure A20078003859900201
[化13]
Figure A20078003859900211
[化14]
[化15]
Figure A20078003859900231
[化16]
Figure A20078003859900241
接着对通式(2)所示的并四苯衍生物进行具体的说明。
[化17]
Figure A20078003859900251
其中，R8～R19可以分别相同或不同，选自氢原子、烷基、环烷基、杂环基、烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳硫基醚基、芳基、杂芳基、卤原子、氰基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、甲硅烷基、氧化膦基以及与相邻取代基之间形成的环结构中。对于这些取代基的说明与上述相同。
通式(2)所示的并四苯衍生物中，从形成稳定的薄膜方面考虑，特别优选R8～R19中的至少一个为芳基，由此可以提高元件的耐久性。进一步地，从电荷传输方面考虑，优选R8～R19中的至少两个为芳基。此时，优选对R12和R13，R12和R19，R12和R18，R12、R13和R18，或R12、R13、R18和R19中的任意一个组合位置导入芳基。其中，从合成容易性方面考虑，优选使用下述通式(4)所示的并四苯衍生物。
[化18]
Figure A20078003859900252
其中，R29～R48可以分别相同或不同，选自氢原子、烷基、环烷基、杂环基、烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳硫基醚基、芳基、杂芳基、卤原子、氰基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、甲硅烷基、氧化膦基以及与相邻取代基之间形成的环结构中。
作为该具有芳基的并四苯衍生物，举出以下具体例，但是不限于此。
[化19]
[化20]
Figure A20078003859900271
[化21]
Figure A20078003859900281
上述通式(4)中，并四苯衍生物的分子结构膨松，分子间相互作用降低，而薄膜形成能力更优异，得到高效率且长寿命的发光，所以更优选使用。作为具有膨松分子结构的化合物，可以举出R33～R37和R44～R48中的至少一个为芳基、或与相邻取代基之间具有共轭环结构的衍生物。进一步地，在膨松分子结构方面更优选R33～R37中的2个部位以上或R44～R48中的2个部位以上选自芳基。此外，R33、R37、R44和R48中的至少一个选自氢原子以外的取代基的情况，或在R33和R34、R36和R37、R44和R45、R47和R48中的至少一个部位形成环结构的情况，由于导入到并四苯骨架中的芳基与并四苯骨架形成扭转关系，形成膨松分子结构，因此也可以作为优选的例子举出。
此外，导入到R33～R37中的取代基和导入到R44～R48中的取代基不同、分子结构为非对称的化合物由于得到与具有膨松分子结构的化合物相同的效果，因此也优选。
进一步地，上述衍生物中，在发光特性重现性方面优选不存在结构异构体的衍生物。此处所称的结构异构体指的是例如导入二个与并四苯骨架处于扭转关系的取代基时，导入取代基相对于并四苯骨架平面可以取顺式和反式的关系。若举出具体例子，是可以取以下的顺式体和反式体结构。
[化22]
Figure A20078003859900291
若顺式体和反式体共存则根据它们的比率产生元件的发光特性的变化，发光特性的重现性有可能降低。为了防止该问题，有必要进行充分纯化并四苯衍生物、仅含有一种结构异构体等复杂的制造步骤。进一步地，即使暂时纯化后，通过异构化，结构异构体的比率也有可能变化。如上所述，由于制备成本易增大，此外发光特性的重现性有可能降低，因此不优选为存在结构异构体的衍生物。
作为这种不存在结构异构体的并四苯衍生物，可以举出取代基为相对于结合轴对称的取代基的并四苯衍生物。具体地说，可以举出上述例子中的化合物[59]～[61]、[65]、[125]～[128]等。
接着，对电子传输层进行说明。电子传输层是从阴极注入电子、并且传输电子的层。电子传输层优选电子注入效率高、有效地传输注入的电子。因此，电子传输层优选由电子亲和力大、电子迁移率大、稳定性优异且在制造时和使用时不易产生形成陷阱的杂质的物质构成。但是，考虑到空穴与电子的传输平衡时，电子传输层若主要发挥可以有效地阻止来自阳极的空穴不进行再结合而流入到阴极侧的作用，则即使由电子传输能力不那么高的材料构成，提高发光效率的效果也与由电子传输能力高的材料构成时同等。因此，本发明中的电子传输层包括可以有效地阻止空穴迁移的空穴阻止层作为相同意义的层。
作为电子传输层中使用的电子传输材料，可以举出萘、蒽等稠合多环芳族衍生物，以4，4’-二(二苯基乙烯基)联苯为代表的苯乙烯基类芳环衍生物，蒽醌或二苯酚合苯醌(diphenoquinone)等醌衍生物，磷氧化物衍生物，三(8-羟基喹啉)铝(III)等喹啉醇络合物、苯并喹啉醇络合物、羟基唑(hydroxyazole)络合物、偶氮甲碱络合物、环庚三烯酚酮金属络合物和黄酮醇金属络合物等各种金属络合物。从降低驱动电压、得到高效率发光方面考虑，优选使用由选自碳、氢、氮、氧、硅和磷中的元素构成，具有包含电子接受性氮的杂芳基环结构的化合物。特别是通过与本发明的包含具有吡咯甲川骨架的化合物或其金属络合物和并四苯衍生物的发光层组合来使用，易保持发光元件内的空穴、电子的平衡，此外在维持高的电荷传输能力的状态下实现该平衡，因此可以兼具低驱动电压与长寿命。
电子接受性氮表示与相邻原子之间形成多重键的氮原子。由于氮原子具有高的电负性，该多重键具有接受电子的性质。因此，含有电子接受性氮的杂芳基环具有高的电子亲和性，电子传输能力优异，通过用于电子传输层中可以降低发光元件的驱动电压。作为含有电子接受性氮的杂芳基环，可以举出例如，吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、喹啉环、喹喔啉环、二氮杂萘环、嘧啶并嘧啶环、苯并喹啉环、菲咯啉环、咪唑环、噁唑环、噁二唑环、三唑环、噻唑环、噻二唑环、苯并噁唑环、苯并噻唑环、苯并咪唑环、菲并咪唑环等。
作为具有这些杂芳基环结构的化合物，可以举出例如苯并咪唑衍生物、苯并噁唑衍生物、苯并噻唑衍生物、噁二唑衍生物、噻二唑衍生物、三唑衍生物、吡嗪衍生物、菲咯啉衍生物、喹喔啉衍生物、喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、联吡啶或三联吡啶等寡聚吡啶衍生物，喹喔啉衍生物和二氮杂萘衍生物等作为优选的化合物。其中，从电子传输能力方面考虑优选使用三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯等咪唑衍生物、1，3-二[(4-叔丁基苯基)1，3，4-噁二唑基]亚苯基等噁二唑衍生物、N-萘基-2，5-二苯基-1，3，4-三唑等三唑衍生物、浴铜灵或1，3-二(1，10-菲咯啉-9-基)苯等菲咯啉衍生物、2，2’-二(苯并[h]喹啉-2-基)-9，9’-螺二芴等苯并喹啉衍生物、2，5-二(6’-(2’，2”-联吡啶基)-1，1-二甲基-3，4-二苯基噻咯等联吡啶衍生物、1，3-二(4’-(2，2’：6’2”-三联吡啶基))苯等三联吡啶衍生物、二(1-萘基)-4-(1，8-二氮杂萘-2-基)苯基氧化膦等二氮杂萘衍生物。
上述电子传输材料可以单独使用，也可以将2种以上的上述电子传输材料混合使用或与其它的电子传输材料混合使用。此外，还可以与碱金属或碱土金属等金属混合使用。对电子传输层的电离电位不特别限定，但是优选为5.8eV～8.0eV，更优选为6.0eV～7.5eV。
构成发光元件的上述各层的形成方法可以使用电阻加热气相沉积、电子束气相沉积、溅射、分子层压法、涂布法、喷墨法、印刷法、激光诱导热转印法等，不特别限定，但是从元件特性方面考虑优选为电阻加热气相沉积或电子束气相沉积。
上述各层的厚度由于依赖于发光物质的电阻值而不能进行限定，但是优选为1nm～1000nm。各层的膜厚分别更优选为1nm～200nm，进一步优选为5nm～100nm。
本发明的发光元件是可以将电能转化为光的发光元件。其中，电能主要指的是直流电流，但是也可以使用脉冲电流或交流电流。对电流值和电压值不特别限定，但是若考虑到元件的电力消耗或寿命，则应以尽可能低的能量得到最大的亮度。
本发明的发光元件例如适合用作以矩阵和/或分段方式(セグメント方式)显示的显示器。
矩阵方式指的是用于显示的像素二维配置成格子状或马赛克状等，通过像素的集合显示文字或图像的方式。像素的形状或尺寸根据用途决定。例如，在个人计算机、监视器、电视的图像和文字显示中，通常使用一边为300μm以下的四方形的像素，此外，显示面板等大型显示器的情况下使用一边为mm级的像素。单色显示时，可以排列相同颜色的像素，彩色显示时，使红、绿和蓝的像素并排显示。此时，像素的排列中，典型地存在三角型和条纹型。作为该矩阵的驱动方法，可以为逐行驱动方法(線順次驱動方法)和有源矩阵(ァクティブマトリクス)中的任意一种。逐行驱动具有结构简单的优点，但是考虑到工作特性时，有时有源矩阵优异，因此根据用途分别使用。
分段方式指的是形成图案以显示预定的信息，使规定的区域发光的方式。可以举出例如，数字钟表或温度计中的时刻或温度显示，音频仪器或电磁烹调器等的工作状态显示以及车辆的面板显示等。而且，上述矩阵显示和分段显示可以共存在同一面板中。
本发明的发光元件优选用作各种仪器等的背光源。背光源主要是为了提高不进行自发光的显示装置的视认性而使用的，用于液晶显示装置、钟表、音频装置、车辆面板、显示板和标识等中。特别是作为液晶显示装置、其中目的在于薄型化的个人计算机用途的背光源，由于现有的背光源由荧光灯或导光板构成，认为难以使其变薄，而使用本发明中的发光元件的背光源的特征在于薄型、轻量。
实施例
以下举出实施例对本发明进行说明，但是本发明不被这些实施例所限定。而且，下述各实施例中化合物的编号指的是上述记载的化合物的编号。
实施例1
使用并四苯[60]和吡咯甲川化合物[21]如下制造发光元件。将堆积有150mm的ITO透明导电膜的玻璃基板(GEOMATEC(株)制、11Ω/□、溅射品)切断成38×46mm，进行蚀刻。将得到的基板用“Semico-Clean(注册商标)56”(Furuuchi化学(株)制)超声洗涤15分钟后，用超纯水洗涤。在即将制造元件之前将该基板进行UV-臭氧处理1小时，设置在真空气相沉积装置内，进行排气直至装置内的真空度为5×10-4Pa以下。通过电阻加热法，首先气相沉积10nm铜酞菁作为空穴注入材料、气相沉积50nm的4，4’-二(N-(1-萘基)-N-苯基氨基)联苯作为空穴传输材料。然后，使用并四苯衍生物[60]作为主体材料、使用化合物[21]作为掺杂剂材料，气相沉积厚度为40nm的发光材料使其掺杂浓度为1％。然后，作为电子传输材料，层压厚度为35nm的如下所示的化合物H-1。然后，气相沉积0.5nm氟化锂后，气相沉积1000nm铝作为阴极，制造5×5mm方形元件。这里所称的膜厚是晶体振荡式膜厚监测器显示值。由该发光元件得到发光效率为2.5lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.63，0.36)的高效率、高颜色纯度红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为1500小时。
[化学式23]
实施例2
除了使用并四苯化合物[65]作为主体材料、使用吡咯甲川化合物[37]作为掺杂剂材料之外，与实施例1同样地操作制造发光元件。由该发光元件得到发光效率为2.2lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.65，0.35)的高效率、高颜色纯度红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为1900小时。
比较例1
除了使用上述所示的化合物H-1作为主体材料之外，与实施例1同样地操作制造发光元件。由该元件得到发光效率为0.5lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.60，0.38)的橙色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为600小时。
比较例2
除了使用下述所示的化合物D-1作为掺杂剂材料之外，与实施例2同样地操作制造发光元件。由该元件得到发光效率为0.8lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.58，0.40)的橙色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为200小时。
[化学式24]
Figure A20078003859900341
比较例3
除了使用下述所示的化合物D-2作为掺杂剂材料之外，与实施例2同样地操作制造发光元件。由该元件得到发光效率为1.7lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.67，0.33)的红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为800小时。
[化学式25]
Figure A20078003859900342
实施例3
除了使用下述所示的菲咯啉衍生物E-1作为具有包含电子接受性氮的杂芳基环结构的电子传输材料之外，与实施例2同样地操作制造发光元件。由该发光元件得到发光效率为2.7lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.68，0.32)的高效率、高颜色纯度红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为2500小时。
[化学式26]
Figure A20078003859900351
实施例4
除了使用并四苯化合物[62]作为主体材料、使用吡咯甲川化合物[24]作为掺杂剂材料之外，与实施例1同样地操作制造发光元件。由该发光元件得到发光效率为2.9lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.64，0.36)的高效率、高颜色纯度红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为2500小时。
比较例4
除了使用化合物D-2作为掺杂剂材料之外，与实施例4同样地操作制造发光元件。由该发光元件得到发光效率为1.7lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.67，0.33)的高效率、高颜色纯度红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为900小时。
实施例5
除了使用吡咯甲川化合物[24]作为掺杂剂材料之外，与实施例1同样地操作制造发光元件。由该发光元件得到发光效率为2.5lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.64，0.36)的高效率、高颜色纯度红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为2000小时。
比较例5
除了使用芘酮衍生物H-2作为主体材料之外，与实施例4同样地操作制造发光元件。由该元件得到发光效率为0.3lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.64，0.36)的红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为300小时。
[化学式27]
比较例6
除了使用喹喔啉衍生物H-3作为主体材料之外，与实施例4同样地操作制造发光元件。由该元件得到发光效率为0.2lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.64，0.36)的红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为300小时。
[化学式28]
Figure A20078003859900362
比较例7
除了使用下述所示的化合物D-3作为掺杂剂材料之外，与实施例4同样地操作制造发光元件。由该元件得到发光效率为1.0lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.60，0.40)的红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为600小时。
[化学式29]
Figure A20078003859900371
实施例6
除了使用并四苯化合物[126]作为主体材料之外，与实施例4同样地操作制造发光元件。由该发光元件得到发光效率为3.1lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.64，0.36)的高效率、高颜色纯度红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为3200小时。
实施例7
除了使用下述所示的联吡啶衍生物E-2作为具有包含电子接受性氮的杂芳基环结构的电子传输材料之外，与实施例6同样地操作制造发光元件。由该发光元件得到发光效率为3.8lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.66，0.34)的高效率、高颜色纯度红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为3500小时。
[化学式30]
Figure A20078003859900372
实施例8
除了使用下述所示的咪唑衍生物E-3作为具有包含电子接受性氮的杂芳基环结构的电子传输材料之外，与实施例4同样地操作制造发光元件。由该发光元件得到发光效率为4.2lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.64，0.36)的高效率、高颜色纯度红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为3800小时。
[化学式31]
实施例9
除了使用吡咯甲川化合物[71]作为掺杂剂材料之外，与实施例4同样地操作制造发光元件。由该发光元件得到发光效率为2.5lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.63，0.37)的高效率、高颜色纯度红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为2000小时。
实施例10
除了使用吡咯甲川化合物[116]作为掺杂剂材料之外，与实施例4同样地操作制造发光元件。由该发光元件得到发光效率为2.2lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.67，0.33)的高效率、高颜色纯度红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为2300小时。
实施例11
除了使用并四苯化合物[125]作为主体材料之外，与实施例4同样地操作制造发光元件。由该发光元件得到发光效率为3.0lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.64，0.36)的高效率、高颜色纯度红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为2800小时。
实施例12
除了使用并四苯化合物[127]作为主体材料之外，与实施例4同样地操作制造发光元件。由该发光元件得到发光效率为2.9lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.64，0.36)的高效率、高颜色纯度红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为2200小时。
实施例13
除了使用并四苯化合物[136]作为主体材料之外，与实施例4同样地操作制造发光元件。由该发光元件得到发光效率为2.5lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.64，0.36)的高效率、高颜色纯度红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为2700小时。
实施例14
除了使用并四苯化合物[141]作为主体材料之外，与实施例4同样地操作制造发光元件。由该发光元件得到发光效率为3.2lm/W、色度CIE(x，y)＝(0.64，0.36)的高效率、高颜色纯度红色发光。该发光元件在40mA/cm2下直流驱动时，亮度半减时间为2800小时。
工业实用性
本发明的发光元件发光效率高且耐久性优异。本发明的发光元件可以在显示元件、平板显示器、背光源、照明、室内装饰、标识、招牌、电子照相机、光信号发生器等领域中使用。

Claims (4)

1.发光元件，是在阳极与阴极之间至少存在发光层，通过电能发光的元件，其特征在于，该发光层至少包含具有通式(1)所示的吡咯甲川骨架的化合物或其金属络合物和通式(2)所示的并四苯衍生物，
[化1]
Figure A2007800385990002C1
其中，R1～R7可以分别相同或不同，选自氢原子、烷基、环烷基、杂环基、烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳硫基醚基、芳基、杂芳基、卤原子、氰基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、甲硅烷基、氧化膦基以及与相邻取代基之间形成的环结构中，X为碳原子或氮原子，为氮原子时所述R7不存在，金属络合物的金属为选自硼、铍、镁、铬、铁、钴、镍、铜、锌和铂中的至少一种，
[化2]
Figure A2007800385990002C2
其中，R8～R19可以分别相同或不同，选自氢原子、烷基、环烷基、杂环基、烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳硫基醚基、芳基、杂芳基、卤原子、氰基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、甲硅烷基、氧化膦基以及与相邻取代基之间形成的环结构中。
2.如权利要求1所述的发光元件，其中，在所述通式(2)所示的并四苯衍生物中，R8～R19中的至少一个为芳基。
3.如权利要求1所述的发光元件，其中，所述金属络合物以下述通式(3)表示，
[化3]
Figure A2007800385990003C1
其中，R20～R26可以分别相同或不同，选自氢原子、烷基、环烷基、杂环基、烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳硫基醚基、芳基、杂芳基、卤原子、氰基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、甲硅烷基、氧化膦基以及与相邻取代基之间形成的环结构中，R27和R28可以分别相同或不同，选自卤原子、氢原子、烷基、芳基和杂环基中，X为碳原子或氮原子，为氮原子时所述R26不存在。
4.如权利要求4所述的发光元件，其中，所述并四苯衍生物以下述通式(4)表示，
[化4]
Figure A2007800385990003C2
其中，R29～R48可以分别相同或不同，选自氢原子、烷基、环烷基、杂环基、烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳硫基醚基、芳基、杂芳基、卤原子、氰基、羰基、羧基、氧基羰基、氨基甲酰基、氨基、甲硅烷基、氧化膦基以及与相邻取代基之间形成的环结构中。
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