CN102362551B - 有机电致发光元件 - Google Patents

有机电致发光元件 Download PDF

Info

Publication number
CN102362551B
CN102362551B CN201080012586.3A CN201080012586A CN102362551B CN 102362551 B CN102362551 B CN 102362551B CN 201080012586 A CN201080012586 A CN 201080012586A CN 102362551 B CN102362551 B CN 102362551B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
carbon number
aromatic
compound
organic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201080012586.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102362551A (zh
Inventor
甲斐孝弘
山本敏浩
古森正树
吉村和明
辻大志
高桥泰裕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Pioneer Corp
Nippon Steel Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pioneer Corp, Nippon Steel Chemical Co Ltd filed Critical Pioneer Corp
Publication of CN102362551A publication Critical patent/CN102362551A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102362551B publication Critical patent/CN102362551B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/18Carrier blocking layers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/22Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/18Carrier blocking layers
    • H10K50/181Electron blocking layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30Coordination compounds
    • H10K85/321Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3]
    • H10K85/324Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3] comprising aluminium, e.g. Alq3
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30Coordination compounds
    • H10K85/341Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H10K85/342Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising iridium
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/10Triplet emission
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/30Highest occupied molecular orbital [HOMO], lowest unoccupied molecular orbital [LUMO] or Fermi energy values

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)

Abstract

本发明提供有机电致发光元件(有机EL元件),其改善元件的发光效率、充分确保驱动稳定性、且具有简单的构成(有机EL元件)。该有机电致发光元件在阳极与阴极之间夹持含有空穴传输层和发光层的有机层而成,在发光层中含有磷光发光材料,在空穴传输层与发光层之间具有与发光层邻接而含有通式(2)表示的吲哚并咔唑衍生物的电子及/或激子阻挡层。式中,环B为与邻接环缩合的式(1c)表示的杂环,Z表示n价的芳香族烃基或芳香族杂环基,n为1或2。

Description

有机电致发光元件
技术领域
本发明涉及含有吲哚并咔唑化合物的有机电致发光元件,详细而言,涉及对由有机化合物构成的发光层施加电场而放出光的薄膜型器件。
背景技术
一般而言,有机电致发光元件(以下,称为有机EL元件),作为其最简单的结构由夹着发光层的一对对置电极构成。即,在有机EL元件中,利用如下现象:当在两电极间施加电场时,从阴极注入电子,从阳极注入空穴,它们在发光层中复合,放出光。
近年来,进行了使用有机薄膜的有机EL元件的开发。特别是为了提高发光效率,以从电极的载流子的注入提高为目的,对电极的种类进行了最优化,开发了在电极间将包含芳香族二胺的空穴传输层和包含8-羟基喹啉铝络合物(Alq3)的发光层作为薄膜而设置的元件,由此与以往的使用了蒽等的单晶的元件相比,进行了大幅的发光效率的改善,因此,以面向具有自发光·高速应答性这样的特征的高性能平板的实用化的目标进行了发展。
另外,作为提高元件的发光效率的尝试,还在研究不使用荧光而使用磷光。以上述的设置了包含芳香族二胺的空穴传输层和包含Alq3的发光层的元件为首的许多元件利用荧光发光而成,但通过使用磷光发光、即利用来自三重激发态的发光,与以往的使用荧光(单重态)的元件相比,可期待提高3~4倍左右的效率提高。为了该目的,对将香豆素衍生物、二苯甲酮衍生物作为发光层进行了研究,但只得到极低的亮度。另外,作为利用三重态的尝试,对使用铕络合物进行了研究,但这也未达到高效率的发光。近年来,如专利文献1中举出的那样以发光的高效率化、长寿命化为目的,以铱络合物等的有机金属络合物为中心进行了许多研究。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特表2003-515897号公报
专利文献2:特开平11-162650号公报
专利文献3:特平11-176578号公报
非专利文献
非专利文献1:NewJournalofChemistry2002,26,1171
非专利文献2:APPLIEDPHYSICSLETTERS2003,83,3818
非专利文献3:APPLIEDPHYSICSLETTERS2003,93,143307
但是,有机EL元件,通过从两电极平衡良好地向发光层注入空穴及电子、注入的空穴及电子在发光层中有效地复合,由此得到良好的发光效率。换句话说,由于两电荷向发光层中注入平衡、在发光层内的两电荷的传输平衡破坏,因此产生电荷向传输层的泄露,在发光层内的复合概率降低。进而在两电荷的平衡破坏了的状态下,发光层内的复合区域被限定在传输层界面附近的狭小区域。在这种情况下,产生激子从发光层向传输层的泄露,导致发光效率的降低。特别是电子以及激子向空穴传输层的泄露,在招致发光效率的降低的同时招致起因于空穴传输材料的劣化的元件寿命降低,因此,成为极其重要的问题。
为了解决上述的问题,在非专利文献1中提案有使用下述化合物在发光层的阳极侧界面设置电子及/或激子阻挡层,在效率提高方面提高效果。
进而,在非专利文献2、3中公开有使用1,3-二咔唑基苯(mCP)作为电子阻挡层、激子阻挡层的例子。
但是,在这些元件中,由于驱动电压高、另外使用的化合物的耐久性不足,因此具有不能显示出实用的发光特性和驱动寿命的课题。
即,作为用于实现显示出良好的发光特性和寿命特性的有机EL元件的方法,有通过在空穴传输层与发光层之间插入有机层、由此阻止电子及/或激子向空穴传输层泄露的手法,但发挥该功能的实用水平的材料处于未知的状况。在空穴传输层和发光层之间插入的有机层,由于为阻止电子及/或激子向空穴传输层泄露的有机层,因此也称为电子阻挡层或激子阻挡层。本发明书中所谓的电子及/或激子阻挡层是指该有机层。以下,也将电子及/或激子阻挡层称为EB层。
另一方面,专利文献2以及专利文献3公开了以下的吲哚并咔唑化合物,虽然这些专利文献公开了含有吲哚并咔唑化合物作为电荷传输成分,推荐作为空穴注入层或空穴传输层的材料使用,但没有教导作为在发光层和空穴传输层之间与发光层邻接的EB层的材料的使用。
另外,虽然在空穴传输层使用了这些吲哚并咔唑化合物的有机EL素子的特性得到了公开,但残留有驱动电压高、寿命特性差这样的问题,难以说在发光特性和寿命特性的两者中实用上充分满足。
发明内容
为了将有机EL元件应用于平板显示器等的显示元件,需要改善元件的发光效率的同时充分确保驱动时的稳定性。本发明,鉴于上述现状,目的在于提供一种具有高效率且高驱动稳定性的实用上有用的有机EL元件及适合于其的化合物。
本发明人等进行了潜心研究,结果发现,通过将特定结构的吲哚并咔唑化合物在有机EL元件的EB层中实用,可以解决上述课题,以至完成了本发明。
即,本发明涉及一种有机电致发光元件,其为夹持至少含空穴传输层和发光侧的有机层而成的有机电致发光元件,其特征在于,在发光层中含有磷光发光材料,在空穴传输层和发光层之间具有与发光层邻接而含有下述通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物的电子及/或激子阻挡层(EB层)。
通式(1)中,Z表示n价的碳数6~50的芳香族烃基或碳数3~50的芳香族杂环基,Y表示式(1a)表示的基团,n表示1~6的整数。在n为2以上的情况下,Y可以相同也可以不同。
式(1a)中,环A表示与邻接环缩合的式(1b)表示的芳香族环,环B表示与邻接环缩合的式(1c)表示的杂环。R1、R2分别独立地表示氢、碳数1~10的脂肪族烃基、碳数6~12的芳香族烃基或碳数3~11的芳香族杂环基。
式(1b)中,X表示次甲基或氮,R3表示氢、碳数1~10的脂肪族烃基、碳数6~12的芳香族烃基或碳数3~11的芳香族杂环基,但可以与含X的环缩合而形成稠环。
式(1c)中,Ar表示碳数6~50的芳香族烃基或碳数3~50的芳香族杂环基。
作为通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物,有下述通式(2)表示的吲哚并咔唑化合物。
通式(2)中,环B表示与邻接环缩合的式(1c)表示的杂环。Z、Ar、R1、R2与通式(1)中的含义相同。R3表示氢、碳数1~10的脂肪族烃基、碳数6~12的芳香族烃基或碳数3~11的芳香族杂环基。n表示1或2的整数。
作为通式(2)表示的吲哚并咔唑化合物,有选自通式(3)~(6)表示的吲哚并咔唑化合物。
通式(3)~(6)中,Z、Ar、R1、R2、R3及n与(2)的那些的含义相同。
上述有机电致发光元件中,优选在发光层中并用磷光发光材料和电子传输性主体材料。此时,磷光发光材料及电子传输性主体材料可以为单一化合物,也可以为混合物。
优选上述有机电致发光元件还具有电子传输层、在该电子传输层中使用的材料的至少1种的材料的电子移动速度为1×10-7cm2/V·s以上。
在上述EB层中含有的吲哚并咔唑化合物的LUMO能量,优选比在与EB层邻接的发光层中含有的主体材料的LUMO能量大。另外,优选该吲哚并咔唑化合物的LUMO的能量为-1.2eV以上。例如,在该发光层并用磷光发光材料和电子传输性主体材料的情况下,从电子传输性主体材料的LUMO能量导出,在电子传输性主体材料为混合物的情况下从其主要化合物的LUMO能量导出。
另外,优选在空穴传输层中含有的空穴传输性材料的HOMO能量比在上述EB层中含有的吲哚并咔唑化合物的HOMO能量大。另外,优选在与阳极或空穴注入层邻接的空穴传输层中含有的空穴传输性材料的HOMO能量为-4.8eV以上。
附图说明
图1表示有机EL元件的一例的剖面图。
图2表示化合物1-1的1H-NMR图表。
图3表示化合物2-1的1H-NMR图表。
图4表示化合物3-1的1H-NMR图表。
具体实施方式
本发明的有机EL元件,在阳极和阴极之间夹持包含至少含空穴传输层、发光层的多个层的有机层。而且,与空穴传输层侧的发光层邻接而具有EB层,从EB来看在阳极侧配置空穴传输层。发光层含有磷光发光材料,EB层含有上述通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物。
通式(1)所示的吲哚并咔唑化合物的若干已经在上述专利文献等中已知,但其使用形态不同。但是,如果为作为空穴传输性材料已知的吲哚并咔唑化合物,则可以有利地使用其。
在本发明中使用的吲哚并咔唑化合物,在通式(1)中,Z表示n价的碳数6~50的芳香族烃基、碳数3~50的芳香族杂环基,n表示1~6的整数。Y表示具有式(1a)表示的吲哚并咔唑骨架的基团。这些芳香族烃基及芳香族杂环基可以具有取代基,也可以不具有取代基。
作为不具有取代基的芳香族烃基及芳香族杂环基的优选具体例,可以举出从苯、吡啶、嘧啶、三嗪、吲哚、咔唑、萘、喹啉、异喹啉、喹喔啉、萘啶或连接有多个这些芳香环的芳香族化合物中除去n个氢而生成的n价基团,更优选可以举出从苯、吡啶、嘧啶、三嗪、吲哚、咔唑、萘、喹啉或连接有多个这些芳香环的芳香族化合物中除去n个氢而生成的n价基团。需要说明的是,在为由连接有多个芳香环的芳香族化合物生成的基团的情况下,连接的数优选为2~10,更优选为2~7。此时,与Y的连接位置没有限定,可以为末端的环,也可以为中央部的环。
其中,在由连接有多个芳香环的芳香族化合物生成的基团为2价的基团的情况下,例如,可由下述式所示。
(Ar1~Ar6为无取代的单环或稠环的芳香环)
作为从连接有多个上述芳香环的芳香族化合物中除去氢而生成的基团的具体例,可以举出例如从联苯、三联苯、联吡啶、联嘧啶、联三嗪、三联吡啶、双三嗪基苯、二咔唑基苯、咔唑基联苯、二咔唑基联苯、苯基三联苯、咔唑基三联苯、联萘、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、二苯基萘等中除去n个氢而生成的基团。
在上述芳香族烃基或芳香族杂环基具有取代基的情况下,作为优选的取代基,有碳数1~4的烷基,碳数1~2的烷氧基、乙酰基,碳数6~24的二芳基氨基。更优选为甲基或二苯基氨基。另外,由连接有多个芳香环的芳香族化合物生成的基团也同样可以具有取代基。
在上述芳香族烃基或芳香族杂环基具有取代基的情况下,取代基的总数为1~10。优选为1~6,更优选为1~4。另外,在上述芳香族烃基或芳香族杂环基具有2个以上的取代基的情况下,它们可以相同,也可以不同。另外,在上述芳香族烃基或芳香族杂环基的碳数的计算中,在具有取代基的情况下,包含其取代基的碳数。
通式(1)中,n为1~6的整数,但优选为为1~4,更优选为1~3。
通式(1)中,Y由式(1a)表示,式(1a)中的环A由式(1b)表示。式(1b)中,X为次甲基或氮。R3表示氢、碳数1~10的烷基族烃基、碳数6~12的芳香族烃基、碳数3~11的芳香族杂环基、或与含X的六元环缩合的基团。在R3为与含X的六元环进行缩合的基团的情况下,作为从缩合形成的稠环中除去含X的六元环的环,可以为吡咯环、呋喃环、噻吩环、吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、苯环、萘环。这些环也可以具有取代基,优选的是为可以具有取代基的吲哚环,此时如果包含含有X的六元环则可以形成咔唑环。在R3与含X的六元环进行缩合的情况下,为R3在含X的六元环上进行取代的位置的邻接位的碳具有可取代的氢的情况,形成咔唑环的情况还限定在X为次甲基的情况。
式(1a)中,环B由式(1c)表示。式(1c)中,Ar表示碳数6~50的芳香族烃基、碳数3~50的芳香族杂环基。这些芳香族烃基或芳香族杂环基可以具有取代基,也可以不具有取代基。这些芳香族烃基及芳香族杂环基的优选的例子,除了为1价的基团以外,与上述构成Z的芳香族烃基或芳香族杂环基相同。另外,式(1c)中的N与Ar的取代位置没有限定。
作为不具有取代基的芳香族烃基及芳香族杂环基的优选的具体例子,可以举出由苯、吡啶、嘧啶、三嗪、吲哚、咔唑、萘、喹啉、异喹啉、喹喔啉、萘啶产生的1价基团,更优选的是,可以举出苯、吡啶、嘧啶、三嗪、吲哚、咔唑或萘产生的1价基团。另外,也可以优选举出由连接有多个这些芳香环的芳香族化合物产生的1价基团,可以举出例如由联苯、三联苯、联吡啶、联嘧啶、联三嗪、三联吡啶、双三嗪基苯、二咔唑基苯、咔唑基联苯、二咔唑基联苯、苯基三联苯、咔唑基三联苯、联萘、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、二苯基萘等产生的1价基团。另外,在具有取代基的情况下,作为优选的取代基,为碳数1~4的烷基,碳数1~2的烷氧基、乙酰基或碳数6~24的二酰基氨基。更优选为甲基或二苯基氨基。
式(1a)中,R1、R2分别独立地表示氢、碳数1~10的脂肪族烃基、碳数6~12的芳香族烃基或碳数3~11的芳香族杂环基。优选为氢、碳数1~4的烷基、苯基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基、萘基、联苯基、联嘧啶基或咔唑基,更优选为氢、苯基或咔唑基。
需要说明的是,在上述R1、R2及R3为碳数1~10的脂肪族烃基、碳数6~12的芳香族烃基或碳数3~11的芳香族杂环基的情况下,其各自优选的基团共通。
作为上述通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物,通式(2)表示的吲哚并咔唑化合物作为优选的。
通式(2)中,环B表示与邻接环缩合的式(1c)表示的杂环。该环B或式(1c)具有与通式(1)的环B或式(1c)相同的含义。另外,Z、Ar、R1、R2具有通式(1)的Z、Ar、R1、R2相同的含义。R3表示氢、碳数1~10的烷基、碳数6~12的芳香族烃基、或碳数3~11的芳香族杂环基。其中,上述芳香族烃基及芳香族杂环基优选不是稠环结构。n表示1或2的整数。
作为上述通式(2)表示的吲哚并咔唑化合物,通式(3)~(6)的任一式表示的吲哚并咔唑化合物作为优选的。
通式(3)~(6)中,Z、Ar、R1、R2、R3及n具有与通式(2)的那些相同的含义。
通式(1)~(6)表示的吲哚并咔唑化合物,可以使用公知的手法进行合成。
例如,通式(3)表示的吲哚并咔唑化合物的吲哚并咔唑骨架,以Synlett,2005,No.1,p42-48所示的合成例为参考通过以下的反应式来进行合成。
另外,通式(4)及通式(5)表示的吲哚并咔唑骨架,可以以TheJournalofOrganicChemistry,2007,72(15)5886以及Tetrahedron,1999,55,p2371所示的合成例为参考通过以下的反应式来进行合成。
进而,通式(6)表示的吲哚并咔唑骨架,可以以ArchivderPharmazie(Weinheim,Germany),1987,320(3),p280-2所示的合成例为参考通过以下的反应式来进行合成。
可以通过使上述的反应式得到的各吲哚并咔唑与对应的卤素取代芳香族化合物等进行偶联反应,在存在于吲哚并咔唑骨架中的2个氮上进行取代的氢被取代为芳香族基团,合成通式(1)~(6)表示的本发明的吲哚并咔唑化合物。
以下示出通式(1)~(6)表示的吲哚并咔唑化合物的优选具体例,但本发明使用的吲哚并咔化合物不限定于这些具体例。
本发明的有机EL元件,在阳极和阴极之间夹持含空穴传输层和发光层的有机层而成,在发光层中含有磷光发光材料,在空穴传输层和发光层之间具有与发光层邻接而含有通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物的EB层。
其中,已知在空穴传输层的空穴传输性材料、发光层的主体材料中使用通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物中所含的一部分的化合物,但在本发明中,在空穴传输层和发光层之间设置上述EB层。而且,在与EB分开设置的空穴传输性层中使用的材料使用具有比在EB层中使用的吲哚并咔唑化合物的HOMO能量大的HOMO能量的空穴传输性材料,优选使用吲哚并咔唑化合物以外的空穴传输性材料。
优选EB层的邻接层之一为发光层,另一层为含空穴传输层或空穴传输性材料的层。在此,由于在EB层和阳极之间配置的含空穴传输性材料的层也作为空穴传输层发挥功能,因此在本发明书中该层也称为空穴传输层。因此,空穴传输层可以为1层,也可以为2层以上。
优选在EB层中所含有的吲哚并咔唑化合物的LUMO能量比邻接的发光层中所含的化合物的LUMO能量大。在邻接的发光层含有多种化合物的情况下,优选比作为其主成分的化合物大。吲哚并咔唑化合物的LUMO能量比发光层中所含的化合物(主成分)的LUMO能量大0.1eV以上、优选大0.3eV以上、进一步优选大0.5eV以上为宜。
吲哚并咔唑化合物的LUMO能量优选为-1.2eV以上,更优选为-1.0eV以上,最优选-0.9eV以上。
另外,优选空穴传输层中含有的空穴传输性材料的HOMO能量比上述通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物的HOMO能量大。另外,虽然没有特别限定,但与阳极或空穴注入层邻接的空穴传输材料的HOMO能量优选为-4.8eV以上。
作为本发明的有机EL元件的优选方式,发光层含有至少一种磷光发光材料和至少一种电子传输性主体材料。此时,流过发光层中的电子被EBL有效地阻挡,降低电子向空穴传输层的泄露。由此,发光层中的空穴与电子的复合概率提高,磷光发光材料的发光效率提高。
作为更优选的有机EL元件的方式,除上述以外,在阴极和发光层之间具有电子传输层。作为用于电子传输层的材料的优选的电子移动速度,为1×10-7cm2/V·s以上,更优选为1×10-6cm2/V·s以上,最优选为1×10-5cm2/V·s以上。
需要说明的是,本发明书所谓的LUMO能量及HOMO能量的值,为使用美国Gaussian公司制的分子轨道计算用软件即Gaussian03而求得的值,定义为通过B3LYP/6-31G*水平的结构最优化计算而算出的值。
另外,本发明书所谓的电子移动速度的值,为用TimeOfFright(TOF)法测定的电场E1/2=500(V/cm)1/2时的值。
接着,一边参照附图一边对本发明的有机EL元件的结构进行说明,但本发明的有机EL元件的结构并不限定于任何图示的结构。
图1是示意性地表示用于本发明的一般的有机EL元件的结构例的剖面图,分别为1表示基板,2表示阳极,3表示空穴注入层,4表示空穴传输层,5表示EB层,6表示发光层,7表示电子传输层,8表示阴极。本发明的有机EL元件中,具有阳极、空穴传输层、EB层、发光层及阴极作为必须的层。有利的是,具有阳极、空穴传输层、EB层、发光层、电子传输层及阴极。
另外,本发明的有机EL元件也可以在必须的层以外的层中具有电子传输层、电子注入层、空穴阻挡层。进而,空穴传输层也可以为具有空穴注入功能的空穴注入传输层,电子传输层也可以为具有电子注入功能的电子注入传输层。
需要说明的是,本发明的有机EL元件,也可以为与图1相反的结构,即,可在基板1上依次层叠阴极8、电子传输层7、发光层6、EB层5、空穴传输层4、阳极2,此时,也可以根据需要追加层或省略层。
以下,对各部件及各层进行说明。
-基板-
本发明的有机EL元件,优选被支承于基板上。对于该基板,没有特别的限定,为以往有机EL元件中常用的基板即可,例如可以使用由玻璃、透明塑料、石英等构成的基板。
-阳极-
作为有机EL元件中的阳极,优选使用以功能函数大的(4eV以上)金属、合金、电传导性化合物及这些的混合物作为电极物质的阳极。作为这样的电极物质的具体例,可以举出Au等的金属、CuI、铟锡氧化物(ITO)、SnO2、ZnO等的导电性透明材料。另外,也可以使用IDIXO(In2O3-ZnO)等可以制作非晶质透明导电膜的材料。另外,对阳极而言,可以将这些电极物质通过蒸镀、溅射等的方法,形成薄膜,用光刻法形成所需的形状的图案,或者在不大需要图案精度的情况下(100μm以上左右),也可以在上述电极物质的蒸镀、溅射时经由所期望的形状的掩膜形成图案。或者,使用有机导电性化合物这样的可涂布物质的情况下,也可以使用印刷方式、涂敷方式等的湿式成膜法。在由该阳极取得发光的情况下,优选使透过率大于10%,另外,作为阳极的薄层电阻优选为数百Ω/□以下。进而膜厚也取决于材料,但通常在10~1000nm、优选在10~200nm的范围选择。
-阴极-
另一方面,作为阴极,可以使用以功能函数小的(4eV以下)金属(称为电子注入性金属)、合金、电传导性化合物及这些的混合物作为电极物质的阴极。作为这样的电极物质的具体例,可以举出钠、钠-钾合金、镁、锂、镁/铜混合物、镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al2O3)混合物、铟、锂/铝混合物、稀土类金属等。其中,从电子注入性及对氧化等的耐久性的方面考虑,电子注入性金属和功能函数的值比其大的稳定的金属即第二金属的混合物,例如,镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al2O3)混合物、锂/铝混合物、铝等是优选的。阴极可以通过将这些电极物质通过蒸镀、溅射等的方法形成薄膜,由此进行制作。另外,作为阴极的薄层电阻优选为数百Ω/□以下,膜厚通常在10nm~5μm、优选在50~200nm的范围选择。需要说明的是,为了使发出的光透过,有机EL元件的阳极或阴极的任一者为透明或半透明。
另外,通过在阴极中使用在阳极的说明中举出的导电性透明材料,可以制作透明或半透明的阴极,通过应用这些导电性透明材料可以制作阳极和阴极两者具有透过性的元件。
-发光层-
发光层为磷光发光层,含有磷光发光材料和主体材料。作为发光层中的磷光发光材料,为含有包含选自钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、白金及金中的至少一种的金属的有机金属络合物即可。该有机金属络合物,在上述专利文献等中是公知的,可以选择使用这些有机金属络合物。
作为优选的磷光发光材料,可以举出具有Ir等贵的金属元素作为中心金属的Ir(ppy)3等的络合物类、Ir(bt)2·acac3等的络合物类、PtOEt3等的络合物类。将这些络合物类的具体例示于以下,但并不限定于下述化合物。
上述磷光发光材料在发光层中所含有的量在1~20重量%、优选在5~10重量%的范围即可。
发光层中的主体材料,通过许多的专利文献等而得知,因此可以从中选择。作为主体材料的具体例,没有特别的限定,可以举出吲哚衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、三唑衍生物、唑衍生物、二唑衍生物、咪唑衍生物、聚芳基烷烃衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、氨基取代查尔酮衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、芪衍生物、硅氮烷衍生物、芳香族叔胺化合物、苯乙烯基胺化合物、芳香族二亚甲基系化合物、卟啉系化合物、蒽醌二甲烷衍生物、蒽酮衍生物、二苯基苯醌衍生物、硫代吡喃二氧化物衍生物、萘并苝等杂环四甲酸酐、酞菁衍生物、以8-喹啉衍生物的金属络合物或金属酞菁、苯并唑或苯并噻唑衍生物的金属络合物为代表的各种金属络合物、聚硅烷系化合物、聚(N-乙烯基咔唑)衍生物、苯胺系共聚物、噻吩低聚物、聚噻吩衍生物、聚亚苯基衍生物、聚亚苯基亚乙烯基衍生物、聚芴衍生物等的分子化合物等。上述主体材料优选为防止发光的长波长化、另外且具有高玻璃化转变温度的化合物。本说明书中所谓的主体材料定义为在有机EL元件驱动中不磷光发光材料。
一般而言,主体材料具有空穴和电子的两电荷的传输能,特别是将空穴传输性能优异的材料称为空穴传输性主体材料,另外将电子传输能优异的材料称为电子传输性主体材料。
在本发明的有机EL元件中,优选使用电子传输性主体材料。本说明书中所谓的电子传输性主体材料,定义为电子移动速度比空穴移动速度大的主体材料、或电子移动速度为1×10-7cm2/V·s以上的主体材料。特别优选电子传输性主体材料的电子移动速度为1×10-6cm2/V·s以上。
作为具体的电子传输性主体材料,可以举出咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、吡啶、嘧啶、三嗪、咪唑衍生物、吡唑、三唑衍生物、唑衍生物、二唑衍生物、芴酮衍生物、蒽醌二甲烷衍生物、蒽酮衍生物、二苯基苯醌衍生物、硫代吡喃二氧化物、碳化二亚胺、亚芴基甲烷、二苯乙烯基吡嗪、氟取代芳香族化合物、萘并苝等的杂环四羧酸酐、酞菁衍生物、以8-喹啉衍生物的金属络合物、金属酞菁、苯并唑、苯并噻唑为配体的金属络合物为代表的各种金属络合物等。
-注入层-
注入层是指为了驱动电压的降低、发光亮度的提高而在电极和有机层之间设置的层,具有空穴注入层和电子注入层,可以存在于阳极和发光层或空穴传输层之间、及在阴极和发光层或电子传输层之间。注入层可以根据需要设置。
-阻挡层-
阻挡层可以阻止存在于发光层中的电荷(电子或空穴)及/或激子向发光层外的扩散。电子阻挡层可以配置在发光层及空穴传输层之间,阻止电子朝向空穴传输层的方向通过发光层。同样,空穴阻挡层可以配置在发光层及电子传输层之间,阻止空穴朝向电子传输层的方向通过发光层。阻挡层另外还可以用于阻止激子扩散至发光层的外侧而使用。即电子阻挡层、空穴阻挡层也可以分别兼备作为激子阻挡层的功能。本说明书中所谓的EB层,以为一层含有具有电子阻挡层及/或激子阻挡层功能的层而使用。
-空穴阻挡层-
空穴阻挡层具有一边传输电子一边阻止空穴到达电子传输层的作用,由此可以使在发光层中的电子和空穴的复合概率提高。作为空穴阻挡层的材料,可以举出铝金属络合物、苯乙烯基衍生物、三唑衍生物、菲咯啉衍生物、二唑衍生物、硼衍生物。
-电子阻挡层-
电子阻挡层具有一边传输空穴一边阻止电子到达空穴传输层的作用,由此可以使在发光层中的电子和空穴的复合概率提高。
作为电子阻挡层的材料,优选使用通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物。
-激子阻挡层-
激子阻挡层为用于阻止因在发光层内空穴和电子复合而产生的激子扩散至电荷传输层的层,通过本层的插入可以有效地将激子约束在发光层内,可以使元件的发光效率提高。激子阻挡层可以邻接于发光层而插入阳极侧、阴极侧的任意一侧,也可以同时插入两侧。即,在阳极侧具有激子阻挡层的情况下,可以在空穴传输层和发光层之间与发光层邻接而插入该层,在插入于阴极侧的情况下,可以在发光层和阴极之间与发光层邻接而插入该层。另外,可以在阳极和与发光层的阳极侧邻接的激子阻挡层之间具有空穴注入层、电子阻挡层等,可以在阴极和与发光层的阴极侧邻接的激子阻挡层之间具有电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层等。
本发明涉及的EB层,由于作为电子阻挡层及/或激子阻挡层发挥功能,因此在发光层和阳极之间除EB层以外不设置电子阻挡层及激子阻挡层是有利的。需要说明的是,可以在发光层和阴极之间根据需要设置。EB层的膜厚优选为3~100nm,更优选为5~30nm。
作为激子阻挡层的材料,优选使用通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物,该衍生物更优选作为阳极侧的激子阻挡层来使用,但也可以为其它公知的激子阻挡材料。
作为可以使用的公知的激子阻止层用材料,例如可以举出1,3-二咔唑基苯(mCP)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-联苯羟基铝(III)(BAlq)。
-空穴传输层-
空穴传输层包含具有传输空穴功能的空穴传输材料,空穴传输层可以设置单层或多层。空穴传输层设置于EB层与阳极之间,含有空穴传输材料。空穴传输层优选与阳极或空穴注入层邻接。
作为空穴传输材料,具有空穴的传输功能,也可以兼备注入功能。作为空穴传输材料。可以为有机物、无机物的任意一种。作为可以使用的公知的空穴传输材料,例如可以举出三唑衍生物、二唑衍生物、咪唑衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、聚芳基烷烃衍生物、吡唑啉衍生物及吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、氨基取代查尔酮衍生物、唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、芪衍生物、硅氮烷衍生物、苯胺系共聚物、另外导电性高分子低聚物、特别是噻吩低聚物等,但优选使用卟啉化合物、芳香族叔胺化合物及苯乙烯基胺化合物,更优选使用芳香族叔胺化合物。
EB层中含有的吲哚并咔唑化合物也为空穴传输材料的一种,但通过将含有该化合物的层与空穴传输层分开配置于发光层侧,可以作为EB层发挥功能。
已知有使用了2层以上的空穴传输层的有机EL元件,但未知将吲哚并咔唑化合物如在本发明的有机EL元件中的EB层这样的位置进行配置而使用的例子。而且,通过设置上述EB层,显示出迄今为止没有的显著效果。认为,对显示出该优异效果的EB层而言,利用大的LUMO能量的优异的电子阻挡效果、适度的HOMO能量和空穴传输能力防止电子或激子从发光层泄露,可以赋予稳定、良好的元件特性。即使为已知有多种空穴传输材料的状况,也未知赋予这样的良好的元件特性的EB层用的化合物,为本发明人等首次发现。需要说明的是,在通常的空穴传输层中含有上述吲哚并咔唑化合物的情况下,空穴传输层为单层时,则有HOMO能量不适当,驱动电压高电压化,短寿命的趋势。
-电子传输层-
电子传输层包含具有传输电子的功能的材料,电子传输层可以设置单层或多层。
作为电子传输材料,只要具有将由阴极注入的电子传达到发光层的功能即可。作为可以使用的电子传输层,例如可以举出以Alq3为代表的铝络合物类、硝基取代芴衍生物、二苯基苯醌衍生物、硫代吡喃二氧化物衍生物、碳化二亚胺、亚芴基甲烷衍生物、蒽醌二甲烷及蒽酮衍生物、二唑衍生物等。进而,在上述二唑衍生物中,将二唑环的氧原子取代为硫原子的噻二唑衍生物、具有作为吸电子基团已知的喹喔啉环的喹喔啉衍生物也可以作为电子传输材料来使用。另外,含磷衍生物、含硅衍生物具有高的电子移动速度,为优选的电子传输材料。进而也可以使用将这些材料导入了高分子链、或以这些材料作为高分子的主链的高分子材料。
-EB层-
EB层为具有电子阻挡层、激子阻挡层或两者的功能的层,含有通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物。
本发明的有机EL元件,可以为单一的元件、由阵列状配置的结构构成的元件、阳极和阴极以X-Y矩阵状配置的结构中的任意一种。本发明的有机EL元件,与发光层邻接、在空穴传输层和磷光发光层之间设置EB层,由此可以阻止电子及/或激子从发光层向空穴传输层的泄露,可以得到与以往的元件相比发光效率高且在驱动稳定方面也得到大大改善了的元件。
实施例
以下,通过实施例进一步详细地说明本发明,但本发明当然并不限定于这些实施例,只要不超出本发明的主旨,就可以以各种方式实施。
以下示出本发明化合物的合成例。需要说明的是,化合物编号对应上述化学式所带的编号。
合成例1
化合物1-1的合成
在氮气氛下,将吲哚20.0g(0.17mol)的脱水乙醚300ml溶液在室温下一边搅拌一边在浓硫酸211.7g(2.16mol)中用1小时滴加浓盐酸112.0g(1.10mol),吹入产生的氯化氢气体。将反应溶液在室温下搅拌15小时后,添加醋酸乙酯121.0g和饱和碳酸氢钠水溶液303.2g。将水层用醋酸乙酯(2×100ml)萃取后,将有机层用饱和碳酸氢钠水溶液(100ml)和蒸馏水(2×100ml)清洗。将有机层用无水硫酸镁干燥后,过滤分离硫酸镁,减压蒸馏除去溶剂。将得到的残渣溶解在甲苯150ml中,加入钯/活性炭2.5g后,在111℃下一边加热回流一边搅拌3小时。将反应溶液冷却至室温后,过滤分离钯/活性炭,减压蒸馏除去溶剂。通过再结晶进行精制,得到作为白色结晶的中间体A14.7g(收率37%)。
在氮气氛下,将中间体A14.1g(0.061mol)、N,N-二甲基氨基乙醛二乙基乙缩醛11.4g(0.071mol)和醋酸110.0g在118℃下一边加热回流一边搅拌8小时。将反应溶液冷却至室温后,滤取析出的结晶,用醋酸(30ml)清洗。将得到的结晶再浆液(reslurry)精制,得到作为白色结晶的中间体B10.4g(收率67%)。
在氮气氛下,将中间体B10.0g(0.039mol)、碘代苯79.6g(0.39mol)、铜12.4g(0.20mol)、碳酸钾16.2g(0.12mol)和四乙二醇二甲醚200ml在190℃下一边加热一边搅拌72小时。将反应溶液冷却至室温,过滤分离无机物后,在该溶液中一边搅拌一边加入蒸馏水(200ml),滤取析出的结晶。通过硅胶柱色谱法进行精制,得到作为白色固体的化合物1-110.0g(收率65%)。将熔点176℃、APCI-TOFMS,m/z409[M+H]+1H-NMR测定结果(测定溶剂:THF-d8)示于图2。
合成例2
化合物2-1的合成
在氮气氛下,将1,2-环己二醇33.3g(0.30mol)、苯肼盐酸盐86.0g(0.60mol)和乙醇1000ml在室温下一边搅拌一边用5分钟滴加浓硫酸3.0g(0.031ml)后,在65℃下一边加热一边搅拌4小时。将反应溶液冷却至室温后,滤取析出的结晶,用乙醇(2×500ml)进行清洗,得到紫褐色结晶80.0g。将该结晶72.0g(0.26mol)、三氟乙酸72.0和醋酸720.0g在100℃下一边加热一边搅拌15小时。将反应溶液冷却至室温后,滤取析出的结晶,用醋酸(200ml)清洗。进行再浆液精制,得到作为白色结晶的中间体C30.0g(收率45%)。
在氮气氛下,将中间体C10.0g(0.039mol)、碘代苯79.6g(0.39mol)、铜12.4g(0.20mol)、碳酸钾21.6g(0.16mol)和四乙二醇二甲醚200ml在190℃下一边加热一边搅拌120小时。将反应溶液冷却至室温,过滤分离无机物后,在该溶液中一边搅拌一边加入蒸馏水(200ml),滤取析出的结晶。通过硅胶柱色谱法进行精制,得到作为白色固体的化合物2-19.6g(收率60%)。将熔点263℃、APCI-TOFMS,m/z409[M+H]+1H-NMR测定结果(测定溶剂:THF-d8)示于图3。
合成例3
化合物3-1的合成
在氮气氛下,将3,3’-亚甲基联吲哚50.69g(0.21mol)、原甲酸三乙酯30.55g(0.21mol)和甲醇640g在室温一边搅拌一边用3分钟滴加浓硫酸5.0g(0.052ml)后,在65℃下一边加热回流一边搅拌1小时。将反应溶液冷却至室温后,滤取析出的结晶,用甲醇清洗,得到作为红褐色结晶的中间体D36.81g(收率70%)。
在氮气氛下,将中间体D10.0g(0.039mol)、碘代苯39.8g(0.20mol)、铜12.4g(0.20mol)、碳酸钾21.6g(0.16mol)和四乙二醇二甲醚200ml在190℃下一边加热一边搅拌72小时。将反应溶液冷却至室温后,滤取无机物后,在该溶液中一边搅拌一边加入蒸馏水(200ml),滤取析出的结晶。通过硅胶柱色谱法进行精制,得到作为白色固体的化合物3-111.9g(收率75%)。将熔点309℃、APCI-TOFMS,m/z409[M+H]+1H-NMR测定结果(测定溶剂:THF-d8)示于图4。
以下,示出在实施例中的有机EL元件中使用的各材料。
通过飞行时间(TOF)法测定的2,6-二(4-咔唑基苯基)吡啶(DCZP)及Alq3的电子移动速度示于下面。需要说明的是,DCZP作为主体材料使用,Alq3作为电子传输材料使用。
以下所示的数值,表示电场E1/2=500(V/cm)1/2时的值。
DCZP:3×10-6Gm2/V·s
Alq3:1×10-6Gm2/V·s
使用Gaussian03,将对若干化合物通过B3LYP/6-31G*水平的结构最优化计算而算出的LUMO能量示于表1。
[表1]
使用Gaussian03,将对若干化合物通过B3LYP/6-31G*水平的结构最优化计算而算出的HOMO能量示于表2。
[表2]
实施例1
在形成有由膜厚150nm的ITO构成的阳极的玻璃基板上,用真空蒸镀法在真空度4.0×10-4Pa下层叠各薄膜。首先,在ITO上形成25nm厚的CuPc作为空穴注入层。接着,形成30nm厚的NPB作为空穴传输层。接着,在空穴传输层上,形成10nm厚的化合物1-1作为EB层。接着,由不同蒸镀源共蒸镀DCZP和Ir(PPy)3,形成40nm厚作为发光层。此时,Ir(PPy)3的浓度为6.0wt%。接着,形成20nm厚的Alq3作为电子传输层。进而,在电子传输层上,形成0.5nm厚的氟化锂(LiF)作为电子注入层。最后,在电子注入层上,形成170nm厚的铝(Al)作为电极,制成有机EL元件。
在得到的有机EL元件上连接外部电源,施加直流电压,结果可确认具有如表3那样的发光特性。表1中,亮度、电压及发光效率表示在2.5mA/cm2下的驱动时的值,另外,亮度减半时间在20mA/cm2的一定电流驱动下进行评价,表示将该结果换算为初期亮度1000cd/m2时的值。可知元件发光光谱的极大波长为517nm,可以得到来自Ir(PPy)3的发光。
实施例2
在实施例1中作为EB层使用化合物2-1,除此之外与实施例1同样地制作有机EL元件。可知元件发光光谱的极大波长为517nm,可以得到来自Ir(PPy)3的发光。将得到的发光特性示于表1。
实施例3
在实施例1中作为EB层使用化合物3-1,除此之外与实施例1同样地制作有机EL元件。可知元件发光光谱的极大波长为517nm,可以得到来自Ir(PPy)3的发光。将得到的发光特性示于表1。
实施例4
在实施例1中作为EB层使用化合物1-7,除此之外与实施例1同样地制作有机EL元件。
实施例5
在实施例1中作为EB层使用化合物2-12,除此之外与实施例1同样地制作有机EL元件。
实施例6
在实施例1中作为EB层使用化合物6-2,除此之外与实施例1同样地制作有机EL元件。
比较例1
在实施例1中使作为空穴传输层的NPB膜厚为40nm、不使用电子阻挡层,除此之外与实施例1同样地制作有机EL元件。
比较例2
在实施例1中作为空穴输送层使用化合物1-1、使其膜厚为40nm、不使用EB层,除此之外与实施例1同样地制作有机EL元件。
比较例3
实施例1中作为EB层使用mCP,除此之外与实施例1同样地制作有机EL元件。
实施例1~6以比较例1~3得到的有机EL元件的元件发光光谱的极大波长均为517nm,可知得到来自Ir(PPy)3的发光。将发光特性示于表3。
[表3]
由表3,可以判断出相对于不使用EB层的比较例1,在将特定的吲哚并咔唑衍生物用于EB层的实施例1、2、3、4、5及6中,观察到亮度的提高及驱动电压的降低、发光效率提高。进而,驱动寿命特性得到大幅改善。另一方面,在将mCP用于EB层的比较例3中,虽然观察到亮度的提高,但驱动电压上升,另外驱动寿命降低,判断吲哚并咔唑衍生物的优越性。在将吲哚并咔唑衍生物作为空穴传输层使用的比较例2中,虽然亮度提高,但驱动电压上升,另外,观察不到寿命特性的改善,由此可知吲哚并咔唑衍生物作为EB层使用是有效的。由这些结果表明,通过将上述吲哚并咔唑衍生物用于EB层,实现高效率、显示良好寿命特性的有机EL磷光元件。
实施例7
在形成有由膜厚150nm的ITO构成的阳极的玻璃基板上,通过真空蒸镀法在真空度4.0×10-4Pa下层叠各薄膜。首先,在ITO上形成25nm厚的CuPc作为空穴注入层,接着,形成45nm厚的NPB作为空穴传输层。接着,在空穴传输层上,形成10nm厚的化合物1-1作为EB层。接着,由不同蒸镀源共蒸镀DCZP和Ir(piq)2acac,形成40nm厚作为发光层。此时,Ir(piq)2acac的浓度为4.5wt%。接着,形成37.5nm厚的Alq3作为电子传输层。进而,在电子传输层上,形成0.5nm厚的氟化锂(LiF)作为电子注入层。最后,在电子注入层上,形成170nm厚的铝(Al)作为电极,制成有机EL元件。
在得到的有机EL元件上连接外部电源,施加直流电压,结果确认到具有如表4那样的发光特性。表4中,亮度、电压及发光效率表示在2.5mA/cm2下驱动时的值,另外,亮度减半时间在20mA/cm2的一定电流驱动下进行评价,表示将该结果换算为初期亮度1000cd/m2时的值。元件发光光谱的极大波长为620nm,可知得到来自Ir(piq)2acac的发光。
实施例8
在实施例7中作为EB层使用化合物1-40,除此之外与实施例7同样地制作有机EL元件。
实施例9
在实施例7中作为EB层使用化合物2-12,除此之外与实施例7同样地制作有机EL元件。
实施例10
在实施例7中作为EB层使用化合物6-2,除此之外与实施例7同样地制作有机EL元件。
比较例4
在实施例4中使作为空穴传输层的NPB的膜厚为55nm、不使用EB层,除此之外与实施例4同样地制作有机EL元件。
实施例7~10及比较例4得到的有机EL元件的元件发光光谱的极大波长均为620nm,可知得到来自Ir(piq)2acac的发光。将得到的发光特性示于表4。
[表4]
由表4,可以判断出相对于不使用EB层的比较例4,在将特定的吲哚并咔唑衍生物用于EB层的实施例7、8、9及10中,发光效率和驱动寿命大幅提高。
产业上的可利用性
本发明中使用的吲哚并咔唑化合物,显示出良好的空穴传输特性、且具有大的LUMO能量。因此,将含有其的EB层与磷光发光层邻接而设置在空穴传输层和磷光发光层之间,由此空穴从阳极到发光层传输可以有效地进行,同时可以阻止电子或激子从发光层向空穴传输层泄露,其结果,可以与元件的发光效率提高一起来改善驱动寿命。即,本发明中的EB层,具有作为电子阻挡层及/或激子阻挡层的功能,该EB层大幅改善有机EL元件的初期特性以及驱动寿命。
而且,发现该吲哚并咔唑化合物具有良好的薄膜稳定性和热稳定性,可知道,具有含有其的EB层的有机EL元件,为显示出优异驱动稳定性的耐久性高的有机EL元件。
本发明的有机EL元件,在发光特性、驱动寿命及耐久性方面处于可以满足实际应用的水平,在向平板显示器(便携电话显示元件、车载显示元件、OA计算机显示元件、电视机等),利用作为面发光体的特征的光源(照明、复印机的光源、液晶显示器或仪器类的背光源)、显示板和标识灯等的应用方面,其技术价值大。

Claims (6)

1.一种有机电致发光元件,其为在阳极与阴极之间夹持至少含空穴注入层、空穴传输层、发光层和电子传输层的有机层而成的有机电致发光元件,其特征在于,
在发光层中含有磷光发光材料和主体材料,
自阳极侧以空穴注入层、空穴传输层、电子及/或激子阻挡层、发光层的顺序配置,在空穴传输层与发光层之间具有与这两层邻接而含有通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物的电子及/或激子阻挡层,
该吲哚并咔唑化合物的LUMO能量为-1.2eV以上、且比发光层中含有的主体材料的LUMO能量大,
空穴传输层中含有的空穴传输材料的HOMO能量为-4.8eV以上、且比该吲哚并咔唑化合物的HOMO能量大,以及
该主体材料为电子移动速度为1×10-6cm2/V·s以上的电子传输性主体材料,
通式(1)中,Z表示n价的碳数6~50的芳香族烃基或碳数3~50的芳香族杂环基,Y表示式(1a)表示的基团,n表示1~6的整数;在n为2以上的情况下,Y可以相同也可以不同;
式(1a)中,环A表示与邻接环缩合的式(1b)表示的芳香族环,环B表示与邻接环缩合的式(1c)表示的杂环;R1、R2分别独立地表示氢、碳数1~10的脂肪族烃基、碳数6~12的芳香族烃基或碳数3~11的芳香族杂环基;
式(1b)中,X表示次甲基或氮,R3表示氢、碳数1~10的脂肪族烃基、碳数6~12的芳香族烃基或碳数3~11的芳香族杂环基,但也可以与含X的环缩合而形成稠环;
式(1c)中,Ar表示碳数6~50的芳香族烃基或碳数3~50的芳香族杂环基。
2.如权利要求1所述的有机电致发光元件,其特征在于,有机层进而具有电子传输层,该电子传输层中使用的材料的至少一种的材料的电子移动速度为1×10-7cm2/V·s以上。
3.如权利要求1所述的有机电致发光元件,其中,通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物为下述通式(2)表示的吲哚并咔唑化合物,
通式(2)中,环B表示与邻接环缩合的式(1c)表示的杂环;Z、Ar、R1及R2与通式(1)中的含义相同;R3表示氢、碳数1~10的脂肪族烃基、碳数6~12的芳香族烃基或碳数3~11的芳香族杂环基;n表示1或2的整数。
4.如权利要求1所述的有机电致发光元件,其特征在于,通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物选自通式(3)~(6)表示的吲哚并咔唑化合物,
通式(3)~(6)中,
Z表示n价的碳数6~50的芳香族烃基或碳数3~50的芳香族杂环基;
R1、R2分别独立地表示氢、碳数1~10的脂肪族烃基、碳数6~12的芳香族烃基或碳数3~11的芳香族杂环基;
R3表示氢、碳数1~10的脂肪族烃基、碳数6~12的芳香族烃基或碳数3~11的芳香族杂环基;
Ar表示碳数6~50的芳香族烃基或碳数3~50的芳香族杂环基;
n表示1~6的整数。
5.如权利要求1表示的有机电致发光元件,其特征在于,所述空穴传输材料为卟啉化合物、芳香族叔胺化合物或苯乙烯基胺化合物。
6.如权利要求1表示的有机电致发光元件,其特征在于,所述空穴传输材料为芳香族叔胺化合物。
CN201080012586.3A 2009-03-31 2010-03-25 有机电致发光元件 Active CN102362551B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-085657 2009-03-31
JP2009085657 2009-03-31
PCT/JP2010/055240 WO2010113761A1 (ja) 2009-03-31 2010-03-25 有機電界発光素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102362551A CN102362551A (zh) 2012-02-22
CN102362551B true CN102362551B (zh) 2016-03-23

Family

ID=42828054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080012586.3A Active CN102362551B (zh) 2009-03-31 2010-03-25 有机电致发光元件

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9299947B2 (zh)
EP (1) EP2416627B1 (zh)
JP (1) JP5723764B2 (zh)
KR (1) KR101759966B1 (zh)
CN (1) CN102362551B (zh)
TW (1) TWI468494B (zh)
WO (1) WO2010113761A1 (zh)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101477613B1 (ko) * 2009-03-31 2014-12-30 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 신규한 유기 전자재료용 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
EP2492987B1 (en) * 2009-10-23 2018-01-24 Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd. Organic electroluminescent device
EP2521196B1 (en) * 2009-12-28 2018-09-12 Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd. Organic electroluminescent element
TWI429650B (zh) 2010-02-12 2014-03-11 Nippon Steel & Sumikin Chem Co Organic electroluminescent elements
JP2012140367A (ja) * 2010-12-28 2012-07-26 Idemitsu Kosan Co Ltd 縮合多環化合物、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子
KR101472295B1 (ko) * 2011-12-19 2014-12-15 단국대학교 산학협력단 다중고리 방향족 화합물 및 이를 포함하는 유기전계 발광소자
KR102005723B1 (ko) * 2012-03-12 2019-07-31 닛테츠 케미컬 앤드 머티리얼 가부시키가이샤 유기 전계 발광 소자
TWI585091B (zh) * 2012-03-30 2017-06-01 新日鐵住金化學股份有限公司 Organic electroluminescent elements
KR101401620B1 (ko) 2012-07-17 2014-06-02 (주)피엔에이치테크 새로운 유기전계발광소자용 화합물 및 그를 포함하는 유기전계발광소자
US10014477B2 (en) * 2012-08-31 2018-07-03 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Aromatic amine derivative, and organic electroluminescent element using same
US9825239B2 (en) 2012-10-18 2017-11-21 Toray Industries, Inc. Benzindolocarbazole derivative, light-emitting element material produced using same, and light-emitting element
KR20200133011A (ko) 2013-04-08 2020-11-25 메르크 파텐트 게엠베하 열 활성화 지연 형광 재료를 갖는 유기 전계발광 디바이스
KR101759238B1 (ko) 2013-09-05 2017-07-18 제일모직 주식회사 유기 광전자 소자용 화합물, 이를 포함하는 유기 광전자 소자 및 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시장치
JP6642428B2 (ja) 2014-07-03 2020-02-05 住友化学株式会社 高分子化合物およびそれを用いた発光素子
CN106328816B (zh) * 2015-06-16 2018-11-13 昆山国显光电有限公司 一种有机电致发光器件及其制备方法
JP6657895B2 (ja) * 2015-12-10 2020-03-04 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置
US11094891B2 (en) * 2016-03-16 2021-08-17 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
KR20180007617A (ko) 2016-07-13 2018-01-23 삼성에스디아이 주식회사 유기 광전자 소자용 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치
KR102001478B1 (ko) 2016-08-11 2019-07-24 삼성에스디아이 주식회사 유기 광전자 소자용 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치
KR20180125369A (ko) * 2017-05-15 2018-11-23 주식회사 엘지화학 유기 발광 소자
KR20210071572A (ko) * 2019-12-06 2021-06-16 엘지디스플레이 주식회사 백색 유기 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치
TWI731616B (zh) * 2020-03-09 2021-06-21 財團法人紡織產業綜合研究所 電致發光線
TWI849252B (zh) * 2020-10-30 2024-07-21 財團法人紡織產業綜合研究所 電致發光線

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5942340A (en) * 1997-10-02 1999-08-24 Xerox Corporation Indolocarbazole electroluminescent devices
JP2003229275A (ja) * 2001-11-27 2003-08-15 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光素子
JP2006032599A (ja) * 2004-07-15 2006-02-02 Konica Minolta Holdings Inc 有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置
WO2008056746A1 (fr) * 2006-11-09 2008-05-15 Nippon Steel Chemical Co., Ltd. Composé pour un dispositif électroluminescent organique et dispositif électroluminescent organique
WO2008146839A1 (ja) * 2007-05-29 2008-12-04 Nippon Steel Chemical Co., Ltd. 有機電界発光素子用化合物及び有機電界発光素子
WO2008149691A1 (ja) * 2007-05-30 2008-12-11 Nippon Steel Chemical Co., Ltd. 有機電界発光素子用化合物及び有機電界発光素子

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5952115A (en) * 1997-10-02 1999-09-14 Xerox Corporation Electroluminescent devices
JP2001313177A (ja) * 2000-04-28 2001-11-09 Pioneer Electronic Corp 有機エレクトロルミネッセンス素子
US6759146B2 (en) * 2001-11-08 2004-07-06 Xerox Corporation Organic devices
US20040209116A1 (en) * 2003-04-21 2004-10-21 Xiaofan Ren Organic light emitting devices with wide gap host materials
US7211823B2 (en) * 2003-07-10 2007-05-01 Universal Display Corporation Organic light emitting device structure for obtaining chromaticity stability
DE102005023437A1 (de) * 2005-05-20 2006-11-30 Merck Patent Gmbh Verbindungen für organische elektronische Vorrichtungen
JP2007063754A (ja) * 2005-08-29 2007-03-15 Matsumoto Kensetsu:Kk 側溝蓋用グレーチング
CN102633820B (zh) * 2005-12-01 2015-01-21 新日铁住金化学株式会社 有机电致发光元件用化合物及有机电致发光元件
KR100846590B1 (ko) * 2006-11-08 2008-07-16 삼성에스디아이 주식회사 실란일아민계 화합물, 이의 제조 방법 및 이를 포함한유기막을 구비한 유기 발광 소자
JP2008277648A (ja) * 2007-05-02 2008-11-13 Seiko Epson Corp 有機el素子及び有機el素子の製造方法
JP5115061B2 (ja) * 2007-07-09 2013-01-09 コニカミノルタホールディングス株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5942340A (en) * 1997-10-02 1999-08-24 Xerox Corporation Indolocarbazole electroluminescent devices
JP2003229275A (ja) * 2001-11-27 2003-08-15 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光素子
JP2006032599A (ja) * 2004-07-15 2006-02-02 Konica Minolta Holdings Inc 有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置
WO2008056746A1 (fr) * 2006-11-09 2008-05-15 Nippon Steel Chemical Co., Ltd. Composé pour un dispositif électroluminescent organique et dispositif électroluminescent organique
WO2008146839A1 (ja) * 2007-05-29 2008-12-04 Nippon Steel Chemical Co., Ltd. 有機電界発光素子用化合物及び有機電界発光素子
WO2008149691A1 (ja) * 2007-05-30 2008-12-11 Nippon Steel Chemical Co., Ltd. 有機電界発光素子用化合物及び有機電界発光素子

Also Published As

Publication number Publication date
KR101759966B1 (ko) 2017-07-20
US9299947B2 (en) 2016-03-29
EP2416627A1 (en) 2012-02-08
EP2416627B1 (en) 2019-01-02
EP2416627A4 (en) 2014-02-26
US20120007070A1 (en) 2012-01-12
KR20120003922A (ko) 2012-01-11
CN102362551A (zh) 2012-02-22
WO2010113761A1 (ja) 2010-10-07
JP5723764B2 (ja) 2015-05-27
TW201107447A (en) 2011-03-01
TWI468494B (zh) 2015-01-11
JPWO2010113761A1 (ja) 2012-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102362551B (zh) 有机电致发光元件
CN102598344B (zh) 有机场致发光元件
CN102318101B (zh) 磷光发光元件用材料及使用其的有机电致发光元件
CN102770981B (zh) 有机场致发光元件
CN102754237B (zh) 有机电致发光元件
TWI509050B (zh) 有機電場發光元件
EP2415772B1 (en) Material for use in phosphorescent device and organic electroluminescent device using same
US9142785B2 (en) Organic electroluminescent element
CN103262283B (zh) 有机电致发光元件
CN102696126B (zh) 有机场致发光元件
CN103988329B (zh) 有机场致发光元件用材料和使用其的有机场致发光元件
CN102282695B (zh) 有机电致发光元件
CN103797602B (zh) 有机电致发光元件
WO2011081061A1 (ja) 有機電界発光素子
CN106573905B (zh) 发光化合物及包含其的有机发光元件
KR102630946B1 (ko) 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR101352021B1 (ko) 분자 내 비스(페닐카바졸)기를 가지는 실리콘계 화합물 및이를 이용한 유기발광소자의 유기박막층 형성방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB02 Change of applicant information

Address after: Tokyo, Japan

Applicant after: NIPPON STEEL & SUMIKIN CHEMICAL Co.,Ltd.

Applicant after: PIONEER Corp.

Address before: Tokyo, Japan

Applicant before: NIPPON STEEL CHEMICAL Co.,Ltd.

Applicant before: PIONEER Corp.

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: NIPPON SEEL CHEMICAL CO., LTD. TO: NIPPON STEEL + SUMITOMO METAL CORPORATION

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190220

Address after: Tokyo, Japan

Co-patentee after: PIONEER Corp.

Patentee after: NIPPON STEEL & SUMIKIN CHEMICAL Co.,Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Co-patentee before: PIONEER Corp.

Patentee before: NIPPON STEEL & SUMIKIN CHEMICAL Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240408

Address after: Tokyo

Patentee after: NIPPON STEEL & SUMIKIN CHEMICAL Co.,Ltd.

Country or region after: Japan

Address before: Tokyo

Patentee before: NIPPON STEEL & SUMIKIN CHEMICAL Co.,Ltd.

Country or region before: Japan

Patentee before: PIONEER Corp.