CN103996794A - 有机发光元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种有机发光元件，包含基板，第一电极，含有一种以上有机层膜的发光层，第二电极的发光元件，该发光元件具有提高光取出层；其中，提高光取出层含有的有机材料的衰减系数在300nm-420nm的波长范围中显示最大吸收波长λmax，430nm-500nm的波长范围中，衰减系数为0.1以下。由本发明提供的有机发光元件可实现高发光效率及色再现性，本发明的有机发光元件可用于有机EL显示器、液晶显示器的背光源、照明、计器类等的光源、标示板、标识灯等。

Description

有机发光元件

技术领域

本发明涉及有机发光元件，特别是大幅度提高光的取出效率的有机发光元件。

背景技术

有机发光元件是自发光显示装置，具有轻而薄型，广视角，低驱动电压，高亮度发光等特点。

通常，有机发光元件发光的原理是电极注入的空穴和电子在发光层再结合通过激发态跃迁到基态时产生光。该元件的特征是薄型，在低驱动电压下高亮度发光，通过选择不同发光材料产生不同多种颜色发光，因此倍受关注。

该研究自从由柯达公司的C.W.Tang等揭示了有机薄膜元件高亮度发光以来，对于其应用进行了广泛的研讨，其中有机薄膜发光元件在手机显示屏等采用得到了实际应用。但是还存在很多技术上课题，尤其是实现高发光效率低驱动电压有机发光元件是一个课题。

根据有机发光层发出光线的方向，有机发光元件可以分为底发射有机发光元件和顶发射有机发光元件。在底发射有机发光元件中，光线朝向基板发出，反射电极形成在有机发光层上，透明电极形成在有机发光层下。如果有机发光元件是有源矩阵的有机发光元件，其中形成的薄膜晶体管部分不透射光线，所以发光面积减小。另一方面，在顶发射有机元件中，透明电极形成在有机发光层上，反射电极形成在有机发光层下，所以光线向基板相反方向发出，从而增加了光线透射面积而改善了亮度。

现有技术中，为了提高顶发射有机发光元件的发光效率，采用比如透过发光层发射光的上面半透明金属电极上形成有机覆盖层，调节光学干涉距离，抑制外光反射，抑制表面等离子体能移动引起的消光等方法，记载在专利文献1，专利文献2，专利文献3，专利文献4，专利文献5。

例如，专利文献2记载了顶发射有机发光元件上面半透明金属电极上形成有机覆盖层，提高了约1.5倍的红色发射光和绿色发射光有机发光元件的发光效率。有机覆盖层使用材料是胺衍生物，喹啉酮衍生物等。

专利文献4记载了能隙3.2eV左右的有机覆盖层材料影响蓝色发射光不适合于有机覆盖层材料，使用的有机覆盖层材料是具有特定化学结构的胺衍生物等。

专利文献5记载了实现低CIEy值蓝色发射光有机发光元件，有机覆盖层材料在波长430nm－460nm的折光率变化量为△n>0.08，使用的有机覆盖层材料是具有特定化学结构的蒽衍生物等。

专利文献：

专利文献1：WO2001/039554；

专利文献2：JP2006-156390；

专利文献3：JP2007-103303；

专利文献4：JP2006-302878；

专利文献5：WO2011/043083。

发明内容

如上所述，现有技术是有机覆盖层材料使用了具有高折光率的特定结构的胺衍生物及使用符合特定参数的材料改善了光取出效率，色度，但是没有同时解决发光效率和色度的问题，特别是在蓝光发光元件。

本发明发现提高光取出层材料使用满足特定参数的材料，尤其是芘衍生物满足特定参数，同时解决提高光取出效率，改善色度的问题。

本发明提供一种有机发光元件，包含基板，第一电极，含有一种以上有机层膜的发光层，第二电极的发光元件，该发光元件具有提高光取出层；其中，提高光取出层含有的有机材料的衰减系数在300nm-420nm的波长范围中显示最大吸收波长λmax，430nm-500nm的波长范围中，衰减系数为0.1以下。

上述有机发光元件优选为：基板，第一电极，含有一种以上有机层膜的发光层，透过前述发光层发射光的第二电极，提高光取出层的依次顺序形成；其中，提高光取出层是提高光取出率的层。

本发明得到大幅度提高发光取出效率而且具有优越色度的有机发光元件。

上述使用提高光取出层材料实现高发光效率、高色度的发光元件，提高光取出层材料应具有高的折光率。从图1所示光学模拟的结果得到，提高光取出层材料的衰减系数越大折光率越高、提高光取出层材料的最大吸收波长变化而高折光率波长领域发生变化。对以上得到结果认真的研讨，本发明人发现得到性能优越的有机发光元件的提高光取出层材料应具有波长300nm以上420nm以下的最大吸收波长的衰减系数。进一步，发现从提高光取出层具有良好的透明性提高发光效率及得到高色度的有机发光元件，提高光取出层材料应具有波长430nm以上500nm以下0.1以下的衰减系数。

如上所述，得到性能优越的提高光取出层材料，提高光取出层应含有衰减系数在波长在300nm以上420nm以下具有最大吸收波长（λmax）,波长在430nm以上500nm以下的衰减系数0.1以下的有机材料。

作为满足上述材料，没有特别限定，具体可列举如下的例子。

上述满足参数的材料作为提高光取出层材料得到优越的性能，在这些材料中提高光取出层进一步优选含有芘衍生物。

衰减系数和吸光系数有下式（3）的关系。（α：吸光系数、k：衰减系数、ω：光频率、c：光速）

$\mathrm{\α}=\frac{2\mathrm{\κ\ω}}{c}---\left(3\right)$

式（3）所示衰减系数和吸光系数成正比，吸光系数高的材料衰减系数越高。芘具有非常高的吸光系数，得到高的衰减系数，从而能得到高的折光率。

另外，Lorentz－Lorent式所示折光率是极化率和密度成正比。极化率和密度大的材料折光率越大。

$\frac{n^2-1}{n^2+2}=\frac{4}{3}\mathrm{\π}\frac{P_{\mathrm{\λ}}}{V}$

n：折光率，λ：照射光波长，P：极化率，V：分子体积

芘平面性高，分子间相互作用强，因而芘衍生物有利于增大密度，从这一点能得到高的折光率。

另外，在芘结构上能增大共轭，容易取代取代基，从而容易调节衰减系数的最大吸收波长在波长300nm以上420nm以下，且容易调节在波长430nm以上500nm以下0.1以下的衰减系数。

本发明中芘衍生物，具体如下通式（1）所示。

【式1】

其中，R¹～R¹⁰可以相同或不同，分别选自氢、卤素、或无取代或取代的烷基、环烷基、杂环基、链烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、杂芳基、羰基、羧基、氧羰基、氨基甲酰基、氨基或甲硅烷基中的一种或几种，其中R¹～R¹⁰至少一种是杂芳基或取代杂芳基的芳基；所述取代基选自于氘、卤素、C1-C15的烷基、C2-C15的环烷基、C3-C15的杂环基、C2-C15的链烯基、C4-C15的环烯基、C2-C15的炔基、C1-C55的烷氧基、C1-C55的烷硫基、C6-C55的芳基醚基、C6-C55的芳基硫醚基、C6-C55的芳基、C5-C55的芳香族杂环基、C1-C55的羰基、C1-C55的羧基、C1-C55的氧羰基、C1-C55的氨基甲酰基、C1-C55的氨基、或C3-C15的硅原子数为1-5的甲硅烷基。

考虑到容易满足上述衰减系数的参数，使用提高光取出层材料电阻加热蒸镀法等制膜时耐热性观点，上述通式（1）中，R¹～R¹⁰为至少一种是杂芳基或取代杂芳基的芳基。

进一步，从合成的简单性考虑，上述通式（1）中，R¹进一步优选为杂芳基或取代杂芳基的芳基。

更进一步，从适宜的衰减系数的波长领域得到高的遮光率的观点考虑，上述通式（1）中，R⁶进一步优选为杂芳基或取代杂芳基的芳基。

所述取代基选自于氘、卤素、C1-C15的烷基、C2-C15的环烷基、C3-C15的杂环基、C2-C15的链烯基、C4-C15的环烯基、C2-C15的炔基、C1-C55的烷氧基、C1-C55的烷硫基、C6-C55的芳基醚基、C6-C55的芳基硫醚基、C6-C55的芳基、C5-C55的芳香族杂环基、C1-C55的氨基、或C3-C15的硅原子数为1-5的甲硅烷基。

另外，本发明中芘衍生物，具体如下通式（2）所示。

【式2】

其中，R¹¹～R¹⁹可以相同或不同，分别选自氢、卤素、或无取代或取代的烷基、环烷基、杂环基、链烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、杂芳基、羰基、羧基、氧羰基、氨基甲酰基、氨基或甲硅烷基中的一种或几种，X分别选自无取代或取代的烷基、芳基、芳香族杂环基；其中R¹¹～R¹⁹至少一种是杂芳基或取代杂芳基的芳基；所述取代基选自于氘、卤素、C1-C15的烷基、C2-C15的环烷基、C3-C15的杂环基、C2-C15的链烯基、C4-C15的环烯基、C2-C15的炔基、C1-C55的烷氧基、C1-C55的烷硫基、C6-C55的芳基醚基、C6-C55的芳基硫醚基、C6-C55的芳基、C5-C55的芳香族杂环基、C1-C55的羰基、C1-C55的羧基、C1-C55的氧羰基、C1-C55的氨基甲酰基、C1-C55的氨基、或C3-C15的硅原子数为1-5的甲硅烷基。

所述卤素原子选自于氟、氯、溴、或碘。

所述烷基优选为C1-C15的烷基；进一步优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基或叔丁基等饱和脂肪族烃基中的一种或几种。上述烷基可以具有取代基也可以没有取代基。

所述环烷基优选为C3-C20的环烷基；进一步优选为环丙基、环已基、降冰片基、或金刚烷基等饱和脂环式烃基中的一种或几种。上述环烷基可以具有取代基也可以没有取代基。

所述杂环基优选为C3-C20的杂环基；进一步优选为吡喃环、哌啶环、或环状酰胺等环内具有碳以外的原子的脂肪族环中的一种或几种。上述杂环基可以具有取代基也可以没有取代基。

所述链烯基优选为C2-C20的链烯基；进一步优选为乙烯基、烯丙基、或丁二烯基等包含双键的不饱和脂肪族烃基中的一种或几种。上述链烯基可以具有取代基也可以没有取代基。

所述环烯基优选为C4-C20的环烯基；进一步优选为环戊烯基、环戊二烯基、或环己烯基等包含双键的不饱和脂环式烃基中的一种或几种。上述环烯基可以具有取代基也可以没有取代基。

所述炔基优选为C2-C20的炔基；进一步优选为乙炔基等包含三键的不饱和脂肪族烃基。上述炔基可以具有取代基也可以没有取代基。

所述烷氧基优选为C1-C60的烷氧基；进一步优选为甲氧基、乙氧基、或丙氧基等介由醚键键合脂肪族烃基的官能团中的一种或几种。该脂肪族烃基可以具有取代基也可以没有取代基。

所述烷硫基是烷氧基的氧原子被置换为硫原子的基团。优选为C1-C60的烷硫基；烷硫基的烃基可以具有取代基也可以没有取代基。

所述芳基醚基优选为C6-C40的芳基醚基；进一步优选为苯氧基等介由醚键键合芳香族烃基的官能团。芳基醚基可以具有取代基也可以没有取代基。

所述芳基硫醚基是芳基醚基的醚键的氧原子被置换为硫原子的基团。优选为C6-C40的芳基硫醚基。芳基硫醚基中的芳香族烃基可以具有取代基也可以没有取代基。

所述甲硅烷基表示例如三甲基甲硅烷基等具有与硅原子键合的键的官能团，甲硅烷基可以具有取代基也可以没有取代基。甲硅烷基碳数没有特别限制，通常为3以上20以下的范围。另外，硅数通常为1以上6以下的范围。

所述羰基、羧基、氧羰基、氨基甲酰基、氨基可以具有取代基也可以没有取代基。氨基取代基碳数没有特别限制，通常为2以上60以下的范围。

所述芳基优选为C6-C60的芳基；进一步优选为苯基、萘基、联苯基、蒽基、芘基、9，9-芴基、菲基、苯并菲基、苯并［a］蒽基、苯三联苯基、苊烯基、苉基、或苝基等芳香族烃基中的一种或几种。芳基可以具有取代基也可以没有取代基。

所述杂芳基优选为C5-C60的芳香族杂环基；进一步优选为呋喃基、苯并呋喃基、二并苯呋喃基、噻吩基、苯并噻吩基、二并苯噻吩基、喹啉基、异喹啉基、喹唑啉基、噌啉基、酞嗪基、吖啶基、菲啶基、氧杂蒽基、吩嗪基、吩恶噻基、吩噁嗪基、噻蒽基、苯并吡喃基、异苯并吡喃基、咔唑基、或苯并咪唑等中的一种或几种。芳香族杂环基可以具有取代基也可以没有取代基。

考虑到容易满足上述衰减系数的参数，使用提高光取出层材料电阻加热蒸镀法等制膜时耐热性观点，上述通式（2）中，R¹¹～R¹⁹为至少一种是杂芳基或取代杂芳基的芳基。

进一步，从非结晶性，薄膜稳定性观点考虑，上述通式（2）中，X进一步优选为至少一种是烷基或取代烷基，杂芳基或取代杂芳基的芳基。从非结晶性观点考虑更进一步优选为烷基。

进一步，从合成的简单性考虑，上述通式（2）中，R¹²进一步优选为杂芳基或取代杂芳基的芳基。

进一步，从高折光率考虑观点考虑，上述通式（2）中，R¹²及R¹⁹同时进一步优选为杂芳基或取代杂芳基的芳基。

上述通式（1）和通式（2）所示杂芳基优选，咔唑、二并苯呋喃、二并苯噻吩或吡啶，取代杂芳基优选取代咔唑、二并苯呋喃、二并苯噻吩或吡啶的芳基。取代基与上文中相同。

作为上述通式（2）所示的化合物，没有特别限定，具体可列举如下的例子。

通式（1）所示的芘衍生物的合成可以使用公知的方法。列举例如在钯催化剂存在下的卤代芘与芳基硼酸偶合反应等，但并不限定与这些方法。

具体说明本发明的有机发光元件实施形态。本发明的有机发光元件是基板，第一电极，含有一种以上有机层膜的发光层，透过前述发光层发射光的第二电极，提高光取出层的依次顺序形成，该发光层是电能而发光。

本发明的发光元件优选使用钠玻璃或无碱玻璃等玻璃基板。对于玻璃基板的厚度，只要是为了保持机械强度而具有充分的厚度即可，只要为0.5mm以上就足够。对于玻璃的材质，从玻璃中溶出的离子越少越好，因此，优选无碱玻璃。或者，因为实施了SiO₂等防护涂层的碱石灰市场也有销售，故也可以使用这种市售品。进而，如果第一电极稳定地发挥功能，则基板不必要为玻璃，例如，也可以在塑料基板上形成阳极。

用于第一电极的材料，优选为具有高折光率特性的金、银、铝等金属或这些金属合金或APC系合金。这些金属或金属合金也可以是多层层叠。进而金属、金属合金或这些层上面与／或下面也可以是多层层叠氧化锡、氧化铟、氧化锡铟（ITO）、或氧化锌铟等透明导电性金属氧化物。

用于第二电极的材料，优选为形成光透过的半透明或透明膜的材料。例如，银、镁、铝、钙或这些金属合金、氧化锡、氧化铟、氧化锡铟（ITO）、或氧化锌铟等透明导电性金属氧化物。这些金属、合金、或金属氧化物也可以是多层层叠。

上述电极形成方法也可以是电阻加热蒸镀、电子束蒸镀、溅射、离子喷镀、或胶涂布法等，没有特别限制。进而，第一电极与第二电极是，使用的材料功函数，哪一种电极是阳极，另一种为阴极。

有机层，除了仅包含发光层的构成以外，还可列举1）空穴传输层／发光层，2）发光层／电子传输层，3）空穴传输层／发光层／电子传输层，4）空穴注入层／空穴传输层／发光层／电子传输层，5）空穴注入层／空穴传输层／发光层／电子传输层／电子注入层等。进而上述各层可以是各种单层也可以是多层。构成1）～5）各层时，阳极电极和空穴输入层或空穴传输层接触，另外阴极电极和电子输入层和电子传输层接触。

空穴传输层,可通过将空穴传输材料的一种或二种以上层叠或混合的方法，或使用空穴传输材料和高分子粘合剂的混合物的方法来形成。空穴传输材料，需要在施加了电场的电极间有效地传输来自正极的空穴，因此希望空穴注入效率高，有效地传输注入的空穴。因此要求空穴传输材料为具有适当的离子势，且空穴迁移率大，进而稳定性优异，制造时及使用时不容易产生成为陷阱的杂质的物质。作为满足这样条件的物质，没有特别限定，例如4，4’－双（N-（3-甲基苯基）－N-苯基氨基）联苯（TPD）、4，4’－双（N-（1-萘基）－N-苯基氨基）联苯（NPD）、4，4’－双（N，N－联苯基）氨基）联苯（TBDB）、或双（N，N－二苯基－4-苯基氨基）－N，N-二苯基－4，4’－二氨基－1，1’－联苯（TPD232）等联苯胺，4，4’，4’’－三（3-甲基苯基（苯基）氨基）三苯基胺（m－MTDATA）、或4，4’，4’’－三（1-萘基（苯基）氨基）三苯基胺（1－TNATA）等三苯基胺衍生物，具有咔唑结构的材料，其中优选为咔唑类多聚体，具体可列举双（N-芳基咔唑）或双（N-烷基咔唑）等双咔唑衍生物、三咔唑衍生物、四咔唑衍生物、三苯系化合物、吡唑啉衍生物、芪系化合物、肼系化合物、苯并呋喃衍生物、噻吩衍生物、恶二唑衍生物、酞菁、卟啉等杂环化合物、或富勒烯衍生物，聚合物系中侧链具有上述单体的聚碳酸酯或乙烯衍生物、聚噻吩、聚苯胺、聚芴、聚乙烯基咔唑或聚硅烷等。进而，也可以使用P型Si，P型SiC等无机化合物。

阳极和空穴传输层间也可以具有空穴注入层。使有机发光元件具有空穴注入层实现低驱动电压，提高耐久寿命。空穴注入层通常为优选比空穴传输层材料的离子势低的材料。具体说明例如，上述的比如TPD232联苯胺衍生物，三苯基胺材料组，另外也可以使用酞菁衍生物。空穴注入层也可以单独的受体性化合物构成，还可以受体性化合物掺杂在空穴传输层使用。受体性化合物可列举例如，三氯化铁（III）、氯化铝、氯化镓、氯化铟、或氯化锑等金属氯化物、氧化钼、氧化钒、氧化钨、或氧化钌等金属氧化物，三(4-溴苯基)六氯锑酸铵等电荷转移配位物。进而也可以是分子内具有硝基、氰基、卤素或三氟甲基的有机化合物、醌系化合物、酸酐系化合物、或富勒烯等。

本发明中，发光层可以是单层，多层的任一种，可分别利用发光材料（主体材料，掺杂材料）来形成，其可以是主体材料和掺杂材料的混合物，也可以仅为主体材料，任一情况都可以。即，在本发明的发光元件中，各发光层中，可以是仅主体材料或仅掺杂材料发光，也可以是主体材料和掺杂材料一起发光。从有效利用电能，得到高色纯度的发光的观点考虑，优选发光层由主体材料和掺杂材料的混合构成。另外，主体材料和掺杂材料分别可以为一种也可以为多个的组合，任一情况都可以。掺杂材料可以被整个主体材料包含也可以被部分包含，任一情况都可以。掺杂材料可以被层叠也可以被分散，任一情况都可以。掺杂材料可以控制发光色。掺杂材料的量过多时会发生浓度消光现象，因此，其用量相对主体材料优选为20重量％以下，进一步优选为10重量％以下。对于掺杂方法，可以利用与主体材料的共蒸镀法来形成，也可以预先与主体材料混合后进行蒸镀。

发光材料，具体而言，目前作为发光体已知的蒽或芘等稠环衍生物，以三（8-羟基喹啉）铝为代表的金属螯合化羟基喹啉化合物、二并呋喃衍生物、咔唑衍生物、或吲哚并咔唑衍生物，聚合物可以使用聚亚苯基亚乙烯基衍生物、聚对亚苯基衍生物、或聚噻吩衍生物等，没有特别限定。

发光材料所含有的主体材料没有特别限定，可以使用蒽、菲、芘、苯并菲、并四苯、苝、苯并［9，10］菲、荧蒽、芴、或茚等具有缩合芳基环的化合物或其衍生物、N，N’－二萘基－N，N’－二苯基－4，4’－二苯基－1，1’－二胺等芳香族胺衍生物、以三（8-羟基喹啉）铝为代表的金属螯合化羟基喹啉化合物、吡咯并吡啶衍生物、二并苯呋喃衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、三嗪衍生物、聚合物可以使用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、或聚噻吩衍生物等，没有特别限定。

掺杂材料没有特别限制，可列举萘、蒽、菲、芘、苯并菲、苝、苯并［9，10］菲、荧蒽、芴、茚等具有稠芳环的化合物或其衍生物（例如2-（苯并噻唑－2-基）－9，10-二苯基蒽等）、呋喃、吡咯、噻吩、噻咯、9-硅杂物、9，9’－螺二硅杂芴、苯并噻吩、苯并呋喃、吲哚、二并苯噻吩、二并苯呋喃、咪唑并吡啶、菲咯啉、吡啶、吡嗪、萘啶、喹喔啉、吡咯并吡啶、或噻吨等具有杂芳基环的化合物或其衍生物、硼烷衍生物、二苯乙烯基苯衍生物、氨基苯乙烯基衍生物、吡咯甲川衍生物、二酮基吡咯并［3，4-c］吡咯衍生物、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、或芳香族胺衍生物等。

另外，发光层也可以掺杂磷光发光材料。磷光发光材料为室温下也可以磷光发光的材料。磷光发光材料使用于掺杂剂的情况，基本上有必要在室温下磷光发光，但没有特别限定，优选铟、钌、铑、钯、铂金、锇或铼组成的组，至少含有一种金属的有机金属配位化合物。从室温下具有高磷光发光效率观点考虑，更优选为具有铟或铂金的有机金属配位化合物。磷光发光性掺杂剂与使用的主体材料优选吲哚衍生物、咔唑衍生物、或吲哚并咔唑衍生物，具有吡啶、嘧啶、或三嗪结构的含氮芳香族化合物衍生物，多芳基苯衍生物、螺环芴衍生物、三聚茚、苯并［9，10］菲等芳香烃化合物衍生物、二并苯呋喃衍生物、或二并苯噻吩等含有氧族元素的化合物、或羟基喹啉铍配位物等有机金属配位物，基本上使用的主体材料可以是三重态能大于掺杂剂三重态能，电子和空穴从各自层输入层圆滑的注入或传输，没有特别限定。另外，可以含有2种以上三重态发光掺杂剂，也可以含有2种以上主体材料。进而含有一种以上三重态发光掺杂剂和一种以上萤光发光掺杂剂。

在本发明中，电子传输层为从阴极被注入电子，进而将电子进行传输的层。希望电子传输层的电子注入效率高，有效传输被注入的电子。因此，要求电子传输层的电子亲和力大且电子迁移率大，进而稳定性优异，制造时及使用时不容易产生成为陷阱的杂质的物质。但是，在考虑空穴和电子的传输均衡时，如果电子传输层主要发挥可以有效阻止来自阳极的空穴在没有再结合的情况下流向阴极侧的作用，则即使由电子传输能力不那么高的材料构成，改善发光效率的效果也会与由电子传输能力高的材料构成的情况同等。因而，本发明中的电子传输层中也包含与可以有效阻止空穴迁移的空穴阻止层同义的物质。

电子传输层中使用的电子传输材料没有特别限定，可列举出萘、或蒽等具有稠芳环衍生物、以4，4’－双（二苯基乙烯基）联苯为代表的苯乙烯芳环衍生物、蒽醌或联苯醌等衍生物、氧化膦衍生物、三（8-羟基喹啉）铝等羟基喹啉络合物、羟基苯基噁唑络合物、羟基唑络合物、偶氮甲碱络合物、环庚三烯酚酮金属络合物或黄酮醇金属络合物，从能够降低驱动电压的观点出发，优选使用具有杂芳基环结构的化合物，所述杂芳环结构由选自碳、氢、氮、氧、硅或磷中的元素构成并且含电子接受性氮。

含有电子接受性氮的杂芳环具有高电子亲和性。使用于含有电子接受性氮的电子传输层，具有高电子亲和性电极容易接受电子，可以降低发光元件的驱动电压。对发光层电子传输能力大，在发光层再结合的比率增加而提高发光效率。含有电子接受性氮的杂芳环，可以列举例如，吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、喹啉环、喹喔啉环、萘啶环、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、或菲并咪唑环等。

另外，作为这些具有杂芳环结构的化合物，可以列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、或三联吡啶等低聚吡啶衍生物。上述衍生物具有稠芳环结构，提高玻璃转化温度，电子迁移率增加，改善发光元件的低驱动电压的效果。进而，提高发光元件耐久寿命，合成简单，原料容易购买考虑，优选具有蒽结构、芘结构、或菲咯啉结构的稠芳环。

上述电子传输材料可以单独使用，也可以将二种以上的上述电子传输材料混合使用，或将一种以上的其它电子传输材料混合到上述电子传输材料中使用。另外也可以是给体化合物。给体化合物是通过改善电子注入障碍而使电子容易从阴极或电子注入层向电子传输层注入，进而改善电子传输层的电传导性的化合物。作为本发明的给体化合物的优选例，可列举：碱金属、含有碱金属的无机盐、碱金属与有机物的络合物、碱土金属、或含有碱土金属的无机盐或碱土金属与有机物的络合物等。作为碱金属、或碱土金属的优选种类，可列举低功函数且改善电子传输能力的效果大的锂、钠、或铯之类的碱金属或镁、或钙之类的碱土金属。

本发明中，阴极和电子传输层间也可以具有电子注入层。一般，电子注入层是有利于从阴极到电子传输层的电子注入为目的，电子注入层材料可以是含有电子接受性氮的杂芳环，也可以是上述给体化合物。另外，也可以是绝缘体及半导体无机物。使用这些材料可以有效地防止短路，且可以提高电子注入性。这些绝缘体选自例如，碱金属硫族化物，碱土金属硫族化物，碱金属氯化物及碱土金属氯化物组，至少使用一种金属化合物。另外可以有机物和金属络合物。

构成发光元件的上述各层的形成方法，可列举电阻加热蒸镀、电子束蒸镀、溅射、分子层叠法、或涂层法等，没有特别限制，通常情况下，从元件特性的观点考虑，优选电阻加热蒸镀或电子束蒸镀。

有机层的厚度因发光物质的电阻值不同而不同，因此不能限定，优选为1～1000nm。发光层、电子传输层、空穴传输层的膜厚分别优选为1nm以上200nm以下，进一步优选为5nm以上100nm以下。

本发明的提高光取出层含有上述的氧化膦衍生物。实现高发光效率的极大化，色再现性，含有氧化膦衍生物的提高光取出层层叠厚度可以为20nm～120nm，优选为40nm～80nm。另外，考虑可以实现发光效率的极大化，进一步优选提高光取出层厚度为50nm～70nm。

提高光取出层的形成方法没有特别限定，可列举电阻加热蒸镀、电子束蒸镀、溅射、分子层叠法、涂层法、喷黑打印、刮墨刀、或激光转写等没有特别限制。

本发明的发光元件具有可以将电能转换为光的功能。这里，电能主要使用直流电流，也可以使用脉冲电流或交流电流。电流值及电压值没有特别限制，考虑元件的耗电量或寿命时，应以尽可能低的能量得到最大的亮度的方式来选择。

本发明的发光元件可优选用作以例如矩阵及/或片段方式进行显示的显示器。

矩阵方式是指用于显示的像素以方格状或马赛克状等二维配置，通过像素的集合来显示文字或图像。像素的形状，尺寸可根据用途来确定。例如，计算机、监控器、电视图像及文字显示中，通常使用边长为300um以下的四边形的像素，另外，在显示面板那样的大型显示器的情况下，使用边长为mm等级的像素。在单色显示的情况下，只要排列同色的像素即可，但在彩色显示的情况下，使红、绿、蓝色像素并排显示。这时，代表性的有三角型和条纹型。而且，该矩阵的驱动方法可以是逐行传送制驱动的构造简单，但考虑动作特性时，往往有源矩阵优异，因此，都需要根据用途来分别使用。

本发明中的片段方式是为了显示预先确定的信息而形成图案，使由该图案的配置确定的区域发光的方式。可列举例如：数字钟或温度计中的时刻或温度显示、音响设备或电磁灶等的工作状态显示及汽车的面板显示等。而且，所述矩阵显示和片段显示也可以在同一个面板中共存。

本发明的发光元件优选用作照明光源，可以提供比现有的更加薄型且轻。

附图说明

图1为吸收光谱和折光率的光学模拟。

图2为各种有机材料的特定波长的折光率（n）。

图3为各种有机材料的特定波长的和衰减系数（k）值。

图4为发光层的光致发光光谱。

图5为BCP膜厚和发光元件的发光效率。

图6为BCP膜厚和发光元件的色度。

图7为Ag，ITO，有机层，Mg的折光率（n）。

图8为Ag，ITO，有机层，Mg的衰减系数（k）。

具体实施方式

预备实验和实施例中使用物质为CuPc（铜肽青）、NPD（N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺）、BCP（2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲绕啉）、化合物［62］（1-[4-二并苯呋喃基）苯基]-6-苯基芘）、化合物［71］（1-[4-（4-N-二并苯咔唑基）-（3-吡啶）芘]、Alq3（三（8-羟基喹啉）铝）。

薄膜样品的制作方法

无碱玻璃基板（旭硝子株式会社，AN100）进行20分钟的UV臭氧洗涤处理，进而设置在真空蒸镀装置内，进行排气，直至装置内的真空度比1×10^-3Pa高的真空度条件下，通过电阻加热蒸镀法，蒸镀制备约1600nm的薄膜。蒸镀速度为1nm/s。

上述制备的薄膜样品折光率和衰减系数的测定方法是首先使用反射分光膜厚计-FE3000（大冢电子株式会社）测定基板法线的反射率，然后，对得到的分光反射光谱使用克拉莫-克若尼(K-K analysis3)变换和最小二乘法适合化，求出了基板上制备的有机薄膜的折光率和衰减系数。图2和图3所示，使用本发明的测定方法求出了本发明实施例及比较例的各种有机材料的特定波长的折光率（n）和衰减系数（k）值。

提高光取出层材料用于发光元件时的性能评价方法

上述各种材料用于发光元件的提高光取出层时，使用上述求出的各种材料的折光率和衰减系数，评价了发光元件的性能（发光效率和色度（（CIE（y）））。评价方法是使用了数值计算法。近年，数值计算法技术水平飞跃发展，例如，The Journal of Chemical Physics,63,1589(1975)，Journal ofApplied Physics,93,19(2003)和Organic Electronics,13,1386(2012)所介绍具有很高的实验结果和数值计算结果一致性。所以本发明的所述光学技术方面，具有很高的信赖性。本发明实施例使用了JP2006-277987记载的数值计算法（光学模拟计算）。验证上述数值计算法结果的正确性，制备以下述预备实验发光元件组成的发光元件，该发光元件评价的性能结果和使用数值计算法计算的值进行了比较。

预备实验发光元件组成：玻璃基板，ITO（116nm），CuPc（10nm），NPD（50nm），Alq₃（25nm），BCP，Li（0.5nm），Al（100nm）依次顺序层叠。制备了BCP为电子传输层材料，电子传输层在约10nm到130nm间的6种膜厚的发光元件，评价了性能。图5和图6为预备实验的实验结果和数值计算结果的对比。图5所示BCP膜厚和发光元件的发光效率。图6所示BCP膜厚和发光元件的色度。实验结果和数值计算结果一致性高，确认了使用该数值计算法，实现正确的实验结果。

假设发光元件组成为Ag、ITO（50nm），有机层（200nm），Mg（15nm），提高光取出层依次顺序层叠。发光层的光致发光光谱使用了图4值。Ag，ITO，有机层，Mg的折光率（n）和衰减系数（k）使用了图7和图8值。

实施例1

基板（玻璃基板），第一电极（Ag/ITO（50nm）），有机层（200nm），第二电极（Mg（15nm））,提高光取出层（化合物［62］）依次顺序层叠的有机发光元件。

对有机发光元件进行评价。评价结果见表1。

实施例2

除了提高光取出层材料为化合物［71］以外，其余与实施例1相同。

对有机发光元件进行评价。评价结果见表1。

比较例1

除了无提高光取出层以外，其余与实施例1相同。

对有机发光元件进行评价。评价结果见表1。

比较例2

除了提高光取出层材料为Alq₃以外，其余与实施例1相同。

对有机发光元件进行评价。评价结果见表1。

表1

发光效率（相对值）是没有提高光取出层（比较例1）发光元件的发光效率为100时的相对值。

没有提高光取出层（比较例1）的折光率假设为空气（1.00）值。

参照图3，芘衍生物化合物［62］和化合物［71］具有衰减系数在波长在300nm以上420nm以下具有最大吸收波长（λmax）,波长在430nm以上500nm以下的衰减系数0.1以下，形成具有良好的透光性提高光取出层，比较例2相比实施例1和实施例2得到了高发光效率，高色纯度的有机发光元件。参照图2和图3，在波长在300nm以上420nm以下衰减系数越大得到高的折光率，进一步在波长在300nm以上420nm以下衰减系数的最大吸收波长红移得到高的折光率。因此使用高折光率材料的实施例1和实施例2比比较例2得到了高发光效率，高色纯度的有机发光元件。比较例1是发光效率低的结果。

Claims (7)

1.有机发光元件，其特征在于：包含基板，第一电极，含有一种以上有机层膜的发光层，第二电极的发光元件，该发光元件具有提高光取出层；其中，提高光取出层含有的有机材料的衰减系数在300nm-420nm的波长范围中显示最大吸收波长λmax，430nm-500nm的波长范围中，衰减系数为0.1以下。

2.根据权利要求1所述的有机发光元件，其特征在于：基板，第一电极，含有一种以上有机层膜的发光层，透过前述发光层发射光的第二电极，提高光取出层的依次顺序形成；其中，提高光取出层是提高光取出率的层。

3.根据权利要求1所述的有机发光元件，其特征在于：所述提高光取出层含有芘衍生物。

4.根据权利要求3所述的有机发光元件，其特征在于：所述芘衍生物具有下述通式（1）：

其中，R¹～R¹⁰可以相同或不同，分别选自氢、卤素、或无取代或取代的烷基、环烷基、杂环基、链烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、杂芳基、羰基、羧基、氧羰基、氨基甲酰基、氨基或甲硅烷基中的一种或几种，其中R¹～R¹⁰至少一种是杂芳基或取代杂芳基的芳基；所述取代基选自于氘、卤素、C1-C15的烷基、C2-C15的环烷基、C3-C15的杂环基、C2-C15的链烯基、C4-C15的环烯基、C2-C15的炔基、C1-C55的烷氧基、C1-C55的烷硫基、C6-C55的芳基醚基、C6-C55的芳基硫醚基、C6-C55的芳基、C5-C55的芳香族杂环基、C1-C55的羰基、C1-C55的羧基、C1-C55的氧羰基、C1-C55的氨基甲酰基、C1-C55的氨基、或C3-C15的硅原子数为1-5的甲硅烷基。

5.根据权利要求4所述的有机发光元件，其特征在于：R¹为杂芳基或取代杂芳基的芳基。

6.根据权利要求3所述的有机发光元件，其特征在于：所述芘衍生物具有下述通式（2）：

其中，R¹¹～R¹⁹可以相同或不同，分别选自氢、卤素、或无取代或取代的烷基、环烷基、杂环基、链烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、杂芳基、羰基、羧基、氧羰基、氨基甲酰基、氨基或甲硅烷基中的一种或几种，X分别选自无取代或取代的烷基、芳基、芳香族杂环基；其中R¹¹～R¹⁹至少一种是杂芳基或取代杂芳基的芳基；所述取代基选自于氘、卤素、C1-C15的烷基、C2-C15的环烷基、C3-C15的杂环基、C2-C15的链烯基、C4-C15的环烯基、C2-C15的炔基、C1-C55的烷氧基、C1-C55的烷硫基、C6-C55的芳基醚基、C6-C55的芳基硫醚基、C6-C55的芳基、C5-C55的芳香族杂环基、C1-C55的羰基、C1-C55的羧基、C1-C55的氧羰基、C1-C55的氨基甲酰基、C1-C55的氨基、或C3-C15的硅原子数为1-5的甲硅烷基。

7.根据权利要求6所述的有机发光元件，其特征在于：R¹²为杂芳基或取代杂芳基的芳基。