CN107431138A - 有机电场发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种尽管为低电压仍具有高效率且高驱动稳定性的有机电场发光元件。本发明的在对向的阳极与阴极之间包括发光层的有机电场发光元件中，发光层含有两种主体材料及发光性掺杂剂，两种主体材料中，第1主体材料(H1)为具有1个或2个吲哚并咔唑环的吲哚并咔唑系化合物，第2主体材料(H2)为选自具有六元芳香族环上键结有2个咔唑环的结构的通式(3)所表示的咔唑系化合物中的主体材料。

Description

有机电场发光元件
技术领域
本发明涉及一种有机电场发光元件(以下，称为有机EL(Electroluminescence)元件)，详细而言，涉及一种通过混合使用具有特定结构的化合物而尽管为低电压仍可达成高效率且长寿命的有机EL元件。
背景技术
一般而言，有机EL元件包括发光层及夹持所述层的一对对向电极作为最简单的构造。即，在有机EL元件中利用如下现象：若对两电极间施加电场，则自阴极注入电子，自阳极注入空穴，这些在发光层中再结合时作为能量(energy)而释出光。
近年来，业界逐渐开始进行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，以提高自电极注入载体(carrier)的效率为目的而进行电极种类的最优化，通过开发在电极间以薄膜的形式设置有包含芳香族二胺的空穴传输层及包含8-羟基喹啉铝络合物(Alq3)的发光层兼电子传输层的元件，与现有的使用蒽等单晶的元件相比，发光效率大幅改善，因此以将其实用于具有自发光·高速响应性等特征的高性能平板(flat panel)为目标而不断推进。
作为提高元件的发光效率的尝试，也研究使用磷光发光材料而并非荧光发光材料。以所述设置有包含芳香族二胺的空穴传输层及包含Alq3的发光层的元件为代表的多种元件是利用荧光发光，但通过使用磷光发光、即利用自三重态激发状态的发光，可期待与现有的使用荧光(单重态)的元件相比，效率提高3倍～4倍左右。出于所述目的而研究将香豆素(coumarin)衍生物或二苯甲酮(benzophenone)衍生物设为发光层，但仅能获得极低的亮度。其后，作为利用三重态状态的尝试，研究使用铕络合物，但其也未达成高效率的发光。关于所述利用磷光发光的研究，作为磷光发光掺杂剂(dopant)，以如专利文献1中所列举的铱络合物等有机金属络合物为中心而进行大量研究，也发现了高效率地发光的磷光发光掺杂剂。
专利文献1：日本专利特表2003-515897号公报
专利文献2：日本专利特开2001-313178号公报
专利文献3：日本专利特开平11-162650号公报
专利文献4：日本专利特开平11-176578号公报
专利文献5：WO2008-056746A
专利文献6：WO2009-136596A
专利文献7：WO2010-098246A
专利文献8：WO2011-132684A
专利文献9：日本专利特开2012-028634号公报
有机EL元件的发光层所使用的主体材料(host material)可列举专利文献1及专利文献2中所介绍的咔唑系化合物、或噁唑系化合物、三唑系化合物等，但均不能在实现效率、寿命的同时可耐实用。
另外，专利文献3及专利文献4中揭示有吲哚并咔唑(indolocarbazole)化合物，推荐其作为空穴传输材料的使用，并未揭示其作为混合主体材料的使用，且未提示吲哚并咔唑化合物作为混合主体材料的有用性。
另外，专利文献5中，关于吲哚并咔唑化合物，揭示有其作为主体材料的使用，但并未提示其作为混合主体材料具有有用性。
另外，专利文献6、专利文献7中揭示有吲哚并咔唑化合物作为混合主体的使用，但并未提示利用与特定的咔唑化合物的组合而表现出有用的效果。
另外，专利文献8、专利文献9中揭示有吲哚并咔唑化合物与咔唑化合物作为混合主体的使用，但并未提示特定的吲哚并咔唑化合物与特定的咔唑化合物的组合的有用的效果。
发明内容
为了将有机EL元件应用于平板显示器(flat panel display)等显示元件，必须在改善元件的发光效率的同时充分确保驱动时的稳定性。本发明鉴于所述现状，其目的在于提供一种尽管为低电压仍具有高效率且高驱动稳定性的实用上有用的有机EL元件。
本发明是一种有机电场发光元件，其是在对向的阳极与阴极之间包括一个以上的发光层的有机电场发光元件，其特征在于：至少一个发光层含有至少两种主体材料及至少一种发光性掺杂剂，所述主体材料中，至少一种为选自下述通式(1)～通式(2)中任一者所表示的化合物的主体材料(H1)，另外至少一种为选自下述通式(3)所表示的化合物的主体材料(H2)。
[化1]
[化2]
通式(1)中，环a表示在2个邻接环的任意位置进行缩合的式(a1)所表示的芳香环或杂环，X1表示C-R或N。环b表示在2个邻接环的任意位置进行缩合的式(b1)所表示的杂环，Ar1、Ar2独立地表示碳数6～24的芳香族烃基、或碳数3～16的芳香族杂环基，L1表示碳数6～24的芳香族烃基、碳数3～16的芳香族杂环基、或这些中2个～10个连结而成的连结芳香族基，Ar1、Ar2及L1中的这些芳香族烃基或芳香族杂环基或连结芳香族基也可具有取代基。p表示0～7的整数。此处，在p为2以上的情况下，L1可分别相同也可不同。
R、R1～R3独立地表示氢、碳数1～20的烷基、碳数7～38的芳烷基、碳数2～20的烯基、碳数2～20的炔基、碳数2～40的二烷基氨基、碳数12～44的二芳基氨基、碳数14～76的二芳烷基氨基、碳数2～20的酰基、碳数2～20的酰氧基、碳数1～20的烷氧基、碳数2～20的烷氧基羰基、碳数2～20的烷氧基羰氧基、碳数1～20的烷基磺酰基、碳数6～24的芳香族烃基、或碳数3～16的芳香族杂环基，也可分别具有取代基。
通式(2)中，环c、环c'表示在邻接环的任意位置进行缩合的式(c1)所表示的芳香环或杂环，环d、环d'表示在邻接环的任意位置进行缩合的式(d1)所表示的杂环，可相同也可不同。X2表示C-R'或N。Z表示碳数6～24的芳香族烃基、碳数3～16的芳香族杂环基、或这些中2个～10个连结而成的二价连结芳香族基。Ar3表示碳数6～24的芳香族烃基、或碳数3～6的单环的芳香族杂环基，L2表示碳数6～24的芳香族烃基、碳数3～16的芳香族杂环基、或这些中2个～10个连结而成的连结芳香族基，Z、Ar3及L2中的这些芳香族烃基或芳香族杂环基或连结芳香族基也可具有取代基。q表示0～7的整数。此处，在q为2以上的情况下，L2可分别相同也可不同。
R'、R4～R8独立地表示氢、碳数1～20的烷基、碳数7～38的芳烷基、碳数2～20的烯基、碳数2～20的炔基、碳数2～40的二烷基氨基、碳数12～44的二芳基氨基、碳数14～76的二芳烷基氨基、碳数2～20的酰基、碳数2～20的酰氧基、碳数1～20的烷氧基、碳数2～20的烷氧基羰基、碳数2～20的烷氧基羰氧基、碳数1～20的烷基磺酰基、碳数6～24的芳香族烃基、或碳数3～16的芳香族杂环基，也可分别具有取代基。
[化3]
此处，R9～R12独立地表示碳数1～20的烷基、碳数2～20的酰基、碳数2～20的烷氧基、碳数6～24的芳香族烃基、或碳数3～16的芳香族杂环基，也可分别具有取代基。
Ar4独立地表示氢、碳数6～24的芳香族烃基、或碳数3～16的芳香族杂环基，也可分别具有取代基。j表示1～6的整数，至少一个Ar4不为氢。
X3～X5独立地表示N、C-R”或C-，R”独立地表示氢、碳数1～20的烷基、碳数1～20的烷氧基、碳数12～44的二芳基氨基。k、l、m、n表示满足0≤k+l+m+n≤16的整数。
另外，本发明的另一实施方式是一种有机电场发光元件，其特征在于：所述主体材料(H1)与主体材料(H2)这两种主体材料的电子亲和力的差(ΔEA)大于0.1eV。
优选为在所述通式(1)中，X1为C-R，进而更优选为Ar1或Ar2的至少一者为经取代或未经取代的碳数3～9的芳香族杂环基。
优选为在所述通式(2)中，X2为C-R'。另外，优选为在所述通式(3)中，j为3以下。
另外，本发明的另一实施方式是一种有机电场发光元件，其具有通过将所述主体材料(H1)与主体材料(H2)预混合并自一个蒸镀源蒸镀而制膜的发光层。所述情况下，优选为发光层中的主体材料(H1)与主体材料(H2)的混合比率和蒸镀前的预混合比率相比变化量为5％以内。
另外，优选为所述主体材料(H1)与主体材料(H2)的汽化温度的差为30℃以内，更优选为10℃以内。
另外，本发明的另一实施方式是一种有机电场发光元件，其中发光性掺杂剂为包含含有选自钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、铂及金中的至少一种金属的有机金属络合物的磷光发光掺杂剂。
本发明的有机EL元件通过使用特定的化合物作为混合主体，而尽管为低电压仍具有对于封入磷光发光分子的最低激发三重态能量而言足够高的最低激发三重态能量，故而可抑制能量自发光层内流出。
附图说明
图1是表示有机EL元件的一例的示意剖面图。
具体实施方式
本发明的有机电场发光元件在对向的阳极与阴极之间包括一个以上的发光层，且至少一个发光层含有至少两种主体材料及至少一种发光性掺杂剂，所述主体材料中，至少一种为选自所述通式(1)～通式(2)中任一者所表示的化合物的主体材料(H1)，另外至少一种为选自下述通式(3)所表示的化合物的主体材料(H2)。以下，还将主体材料(H1)称为第1主体材料(H1)、主体材料(H2)称为第2主体材料(H2)。第1主体材料(H1)及第2主体材料(H2)可分别仅为一种，若为满足所述通式(1)～通式(2)、或通式(3)的化合物，则也可分别包含两种以上。
以下，对通式(1)及通式(2)进行说明。
环a、环c、环c'表示在2个邻接环的任意位置进行缩合的式(a1)或式(c1)所表示的芳香环或杂环。此处，在(a1)中，X1表示C-R或N，优选为C-R。另外，在(c1)中，X2表示C-R'或N，优选为C-R'。
环b、环d、环d'表示在2个邻接环的任意位置进行缩合的式(b1)或式(d1)所表示的杂环。此处，环c与环c'、环d与环d'可相同也可不同。
式(a1)或式(c1)所表示的芳香族烃环或杂环可与2个邻接环在任意位置进行缩合，但存在结构上无法缩合的位置。这些芳香族烃环或杂环有6条边，但不会以邻接的2条边与2个邻接环进行缩合。同样地，式(b1)或式(d1)所表示的杂环可与2个邻接环在任意位置进行缩合，但存在结构上无法缩合的位置。即，这些杂环有5条边，但不会以邻接的2条边与2个邻接环进行缩合，另外，不会以包含氮原子的边与邻接环进行缩合。因此，通式(1)、通式(2)所表示的化合物的异构体的骨架的种类有限。
Ar1～Ar3表示碳数6～24的芳香族烃基、或碳数3～16的芳香族杂环基，这些芳香族烃基、或芳香族杂环基也可分别具有取代基。
优选为碳数6～24的芳香族烃基、或碳数3～16的芳香族杂环基，更优选为碳数6～18的芳香族烃基或碳数3～9的芳香族杂环基。Ar1、Ar2为p+1价的基，Ar3为q+1价的基。
这些Ar1～Ar3的具体例可列举自如下化合物中去除p+1个或q+1个氢而生成的基，所述化合物为苯(benzene)、并环戊二烯(pentalene)、茚(indene)、萘(naphthalene)、甘菊环(azulene)、并环庚二烯(heptalene)、艾氏剂(octalene)、二环戊二烯并苯(indacene)、苊(acenaphthylene)、非那烯(phenalene)、菲(phenanthrene)、蒽(anthracene)、三茚(trindene)、荧蒽(fluoranthene)、醋菲烯(acephenanthrylene)、醋蒽烯(aceanthrylene)、三亚苯(triphenylene)、芘(pyrene)、(chrysene)、苯并蒽(tetraphene)、并四苯(tetracene)、七曜烯(pleiadene)、苉(picene)、苝(perylene)、戊芬(pentaphene)、并五苯(pentacene)、四邻亚苯(tetraphenylene)、胆蒽(cholanthrylene)、螺烯(helicene)、己芬(hexaphene)、玉红省(rubicene)、六苯并苯(coronene)、三亚萘(trinaphthylene)、庚芬(heptaphene)、皮蒽酮(pyranthrone)、呋喃(furan)、噻吩(thiophene)、吡咯(pyrrole)、吡唑(pyrazole)、碲唑(tellurazole)、硒唑(selenazole)、噻唑(thiazole)、异噻唑(isothiazole)、噁唑(oxazole)、呋咱(furazane)、噻二唑(thiadiazole)、吡啶(pyridine)、吡嗪(pyrazine)、嘧啶(pyrimidine)、哒嗪(pyridazine)、或三嗪(triazine)。优选可列举自苯、萘、蒽、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、或三嗪中去除p+1个或q+1个氢而生成的基。
通式(1)、式(b1)、式(d1)中，L1、L2分别表示碳数6～24的芳香族烃基、碳数3～16的芳香族杂环基、或这些中2个～10个连结而成的基，这些基也可分别具有取代基。
L1、L2优选为碳数6～24的芳香族烃基、碳数3～16的芳香族杂环基、或这些中2个～10个连结而成的连结芳香族基，更优选为碳数6～18的芳香族烃基、碳数3～16的芳香族杂环基、或这些中2个～7个连结而成的连结芳香族基。
L1、L2的具体例可列举自如下芳香族化合物中去除1个氢而生成的基，所述芳香族化合物为苯、并环戊二烯、茚、萘、甘菊环、并环庚二烯、艾氏剂、二环戊二烯并苯、苊、非那烯、菲、蒽、三茚、荧蒽、醋菲烯、醋蒽烯、三亚苯、芘、苯并蒽、并四苯、七曜烯、苉、苝、戊芬、并五苯、四邻亚苯、胆蒽、螺烯、己芬、玉红省、六苯并苯、三亚萘、庚芬、皮蒽酮、呋喃、苯并呋喃、异苯并呋喃、呫吨(xanthene)、二苯并二噁英(oxanthrene)、二苯并呋喃、迫呫吨并呫吨(peri-xanthenoxanthene)、噻吩、噻吨(thioxanthene)、噻嗯(thianthrene)、吩噁噻(phenoxathiin)、苯并噻吩(thionaphthene)、异硫茚(isothianaphthene)、并噻吩(thiophthene)、萘并噻吩(thiophanthrene)、二苯并噻吩、吡咯、吡唑、碲唑、硒唑、噻唑、异噻唑、噁唑、呋咱、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、三嗪、吲哚嗪、吲哚、异吲哚、吲唑、嘌呤(purine)、喹嗪、异喹啉、咔唑、咪唑、萘啶、酞嗪、喹唑啉、苯二氮平(benzodiazepine)、喹喔啉、噌啉(cinnoline)、喹啉、蝶啶(pteridine)、菲啶(phenanthridine)、吖啶(acridine)、呸啶(perimidine)、菲咯啉(phenanthroline)、吩嗪(phenazine)、咔啉(carboline)、吩碲嗪(phenotellurazine)、吩硒嗪(phenoselenazine)、吩噻嗪(phenothiazine)、吩噁嗪(phenoxazine)、三氮杂蒽(anthyridine)、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并噁唑、苯并异噁唑、或苯并异噻唑、或这些芳香族化合物的芳香环多个连结而成的芳香族化合物。
此处，作为L1及L2为多种芳香族化合物的芳香环多个连结而成的连结芳香族基，例如可列举如下述所示的连结样式。
[化4]
式(4)～式(6)中，Ar11～Ar16表示经取代或未经取代的芳香环。芳香环是指芳香族烃化合物、或芳香族杂环化合物的环，可为一价以上的基。所谓芳香环连结是指芳香环以直接键键结而连结。在芳香环为经取代的芳香环的情况下，取代基不为芳香环。
连结芳香族基的具体例例如可列举自如下化合物中去除氢而生成的基，所述化合物为联苯、三联苯、四联苯、联吡啶、联嘧啶、双三嗪(bitriazine)、三联吡啶、苯基三联苯、联萘、苯基吡啶、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、咔唑基苯、双咔唑基苯、双咔唑基三嗪、二苯并呋喃基苯、双(二苯并呋喃基)苯、二苯并噻吩基苯、双(二苯并噻吩基)苯等。
通式(2)中，Z表示碳数6～24的芳香族烃基、碳数3～16的芳香族杂环基、或这些中2个～10个连结而成的二价连结芳香族基，直接连结于N上的基为碳数6～24的芳香族烃基或碳数3～16的芳香族杂环基。优选为碳数6～18的芳香族烃基、碳数3～16的芳香族杂环基、或这些中2个～7个连结而成的二价连结芳香族基，单环的芳香族杂环基优选为六元环。各芳香环也可独立地具有取代基。
Z的具体例可列举自L1、L2的具体例中所例示的芳香族化合物、或这些中多个连结而成的芳香族化合物等中去除2个氢而生成的二价基，连结于N上的基如上所述。
此处，在Z为连结芳香族基的情况下，例如可列举如下述所示的连结样式。
[化5]
此处，Ar21～Ar26表示经取代或未经取代的芳香环。再者，芳香环是指构成芳香族烃基或芳香族杂环基的芳香族环。另外，代替所述式所示的具有连结键的基，还可式(7)中Ar22成为具有连结键的基，式(8)中Ar22、Ar24成为具有连结键的基，式(9)中Ar24、Ar25、Ar26成为具有连结键的基。由于这些连结键键结于N上，故而所述具有连结键的基为碳数6～24的芳香族烃基或碳数3～16的芳香族杂环基。
p及q表示0～7的整数。优选为0～5，更优选为0～3。
在Ar1～Ar3、Z、及L1、L2为芳香族烃基、芳香族杂环基或连结芳香族基的情况下，这些基可具有取代基。所述情况下，取代基为碳数1～20的烷基、碳数7～38的芳烷基、碳数2～20的烯基、碳数2～20的炔基、碳数2～40的二烷基氨基、碳数12～44的二芳基氨基、碳数14～76的二芳烷基氨基、碳数2～20的酰基、碳数2～20的酰氧基、碳数1～20的烷氧基、碳数2～20的烷氧基羰基、碳数2～20的烷氧基羰氧基、或碳数1～20的烷基磺酰基，优选为碳数1～10的烷基、碳数7～24的芳烷基、碳数1～10的烷氧基、或碳数12～36的二芳基氨基。再者，优选为取代基的数量为0～5，优选为0～2。
在本说明书中，理解为碳数的计算不包括取代基的碳数，但即便是包括取代基的碳数的计算，也优选为满足所述碳数。
所述取代基的具体例可列举：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、苯基甲基、苯基乙基、苯基二十烷基、萘基甲基、蒽基甲基、菲基甲基、芘基甲基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、癸烯基、二十烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、癸炔基、二十炔基、二甲基氨基、乙基甲基氨基、二乙基氨基、二丙基氨基、二丁基氨基、二戊炔基氨基、二癸基氨基、二(二十烷基)氨基、二苯基氨基、萘基苯基氨基、二萘基氨基、二蒽基氨基、二菲基氨基、二芘基氨基、二苯基甲基氨基、二苯基乙基氨基、苯基甲基苯基乙基氨基、二萘基甲基氨基、二蒽基甲基氨基、二菲基甲基氨基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、苯甲酰基、乙酰氧基、丙酰氧基、丁酰氧基、戊酰氧基、苯甲酰氧基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十三烷氧基、十四烷氧基、十五烷氧基、十六烷氧基、十七烷氧基、十八烷氧基、十九烷氧基、甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、丁氧基羰基、戊氧基羰基、甲氧基羰氧基、乙氧基羰氧基、丙氧基羰氧基、丁氧基羰氧基、戊氧基羰氧基、甲基磺酰基、乙基磺酰基、丙基磺酰基、丁基磺酰基、戊基磺酰基等。优选可列举：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等C1～12的烷基，苯基甲基、苯基乙基、萘基甲基、蒽基甲基、菲基甲基、芘基甲基等C7～20的芳烷基，甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基等C1～10的烷氧基，二苯基氨基、萘基苯基氨基、二萘基氨基、二蒽基氨基、二菲基氨基等C6～15的具有2个芳香族烃基的二芳基氨基。
R、R'、R1～R8独立地为氢、碳数1～20的烷基、碳数7～38的芳烷基、碳数2～20的烯基、碳数2～20的炔基、碳数2～40的二烷基氨基、碳数12～44的二芳基氨基、碳数14～76的二芳烷基氨基、碳数2～20的酰基、碳数2～20的酰氧基、碳数1～20的烷氧基、碳数2～20的烷氧基羰基、碳数2～20的烷氧基羰氧基、碳数1～20的烷基磺酰基、碳数6～24的芳香族烃基或碳数3～16的芳香族杂环基，优选为氢、碳数1～10的烷基、碳数7～24的芳烷基、碳数1～10的烷氧基、碳数12～36的二芳基氨基、碳数6～18的芳香族烃基或碳数3～16的芳香族杂环基，更优选为氢、碳数6～18的芳香族烃基或碳数3～16的芳香族杂环基。再者，在为氢以外的基的情况下，各基也可具有取代基。
碳数1～20的烷基、碳数7～38的芳烷基、碳数2～20的烯基、碳数2～20的炔基、碳数2～40的二烷基氨基、碳数12～44的二芳基氨基、碳数14～76的二芳烷基氨基、碳数2～20的酰基、碳数2～20的酰氧基、碳数1～20的烷氧基、碳数2～20的烷氧基羰基、碳数2～20的烷氧基羰氧基、碳数1～20的烷基磺酰基的具体例可列举：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、苯基甲基、苯基乙基、苯基二十烷基、萘基甲基、蒽基甲基、菲基甲基、芘基甲基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、癸烯基、二十烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、癸炔基、二十炔基、二甲基氨基、乙基甲基氨基、二乙基氨基、二丙基氨基、二丁基氨基、二戊炔基氨基、二癸基氨基、二(二十烷基)氨基、二苯基氨基、萘基苯基氨基、二萘基氨基、二蒽基氨基、二菲基氨基、二芘基氨基、二苯基甲基氨基、二苯基乙基氨基、苯基甲基苯基乙基氨基、二萘基甲基氨基、二蒽基甲基氨基、二菲基甲基氨基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、苯甲酰基、乙酰氧基、丙酰氧基、丁酰氧基、戊酰氧基、苯甲酰氧基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十三烷氧基、十四烷氧基、十五烷氧基、十六烷氧基、十七烷氧基、十八烷氧基、十九烷氧基、二十烷氧基、甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、丁氧基羰基、戊氧基羰基、甲氧基羰氧基、乙氧基羰氧基、丙氧基羰氧基、丁氧基羰氧基、戊氧基羰氧基、甲基磺酰基、乙基磺酰基、丙基磺酰基、丁基磺酰基、戊基磺酰基等。优选可列举：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等碳数1～10的烷基，苯基甲基、苯基乙基、萘基甲基、蒽基甲基、菲基甲基、芘基甲基等碳数7～17的芳烷基，甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基等碳数1～10的烷氧基，二苯基氨基、萘基苯基氨基、二萘基氨基、二蒽基氨基、二菲基氨基等碳数12～28的二芳基氨基。
在为碳数6～24的芳香族烃基或碳数3～16的芳香族杂环基的情况下的具体例可列举自如下化合物中去除氢而生成的基，所述化合物为苯、并环戊二烯、茚、萘、甘菊环、二环戊二烯并苯、苊、非那烯、菲、蒽、三茚、荧蒽、醋菲烯、醋蒽烯、三亚苯、芘、苯并蒽、并四苯、七曜烯、苉、苝、戊芬、并五苯、四邻亚苯、胆蒽、呋喃、苯并呋喃、异苯并呋喃、呫吨、二苯并二噁英、二苯并呋喃、迫呫吨并呫吨、噻吩、噻吨、噻嗯、吩噁噻、苯并噻吩、异硫茚、并噻吩、萘并噻吩、二苯并噻吩、吡咯、吡唑、碲唑、硒唑、噻唑、异噻唑、噁唑、呋咱、噻二唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、三嗪、吲哚嗪、吲哚、异吲哚、吲唑、嘌呤、喹嗪、异喹啉、咔唑、咪唑、萘啶、酞嗪、喹唑啉、苯二氮平、喹喔啉、噌啉、喹啉、蝶啶、菲啶、吖啶、呸啶、菲咯啉、吩嗪、咔啉、吩碲嗪、吩硒嗪、吩噻嗪、吩噁嗪、三氮杂蒽、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并噁唑、苯并异噁唑、或苯并异噻唑。优选可列举自如下化合物中去除氢而生成的基，所述化合物为苯、萘、蒽、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、三嗪、异吲哚、吲唑、嘌呤、异喹啉、咪唑、萘啶、酞嗪、喹唑啉、苯二氮平、喹喔啉、噌啉、喹啉、蝶啶、菲啶、吖啶、呸啶、菲咯啉、吩嗪、咔啉、吲哚、咔唑、二苯并呋喃、或二苯并噻吩。
所述R、R'、R1～R8为氢以外的基且所述基具有取代基的情况下的取代基为碳数1～20的烷基、碳数7～38的芳烷基、碳数2～20的烯基、碳数2～20的炔基、碳数2～40的二烷基氨基、碳数12～44的二芳基氨基、碳数14～76的二芳烷基氨基、碳数2～20的酰基、碳数2～20的酰氧基、碳数1～20的烷氧基、碳数2～20的烷氧基羰基、碳数2～20的烷氧基羰氧基、碳数1～20的烷基磺酰基、碳数6～24的芳香族烃基或碳数3～16的芳香族杂环基。优选为碳数1～10的烷基、碳数7～24的芳烷基、碳数1～10的烷氧基、碳数12～36的二芳基氨基、碳数6～18的芳香族烃基或碳数3～16的芳香族杂环基，更优选为碳数6～18的芳香族烃基以及碳数3～16的芳香族杂环基。再者，取代基的数量相对于每一个R、R'、R1～R8优选为0～3，更优选为0～2。
所述碳数1～20的烷基、碳数7～38的芳烷基、碳数2～20的烯基、碳数2～20的炔基、碳数2～40的二烷基氨基、碳数12～44的二芳基氨基、碳数14～76的二芳烷基氨基、碳数2～20的酰基、碳数2～20的酰氧基、碳数1～20的烷氧基、碳数2～20的烷氧基羰基、碳数2～20的烷氧基羰氧基、碳数1～20的烷基磺酰基、碳数6～24的芳香族烃基以及碳数3～16的芳香族杂环基的具体例与所述R、R'、R1～R8的具体例相同。
以下表示所述通式(1)及通式(2)所表示的化合物的优选具体例，但并不限定于这些。
[化6]
[化7]
[化8]
[化9]
[化10]
[化11]
[化12]
[化13]
[化14]
其次，对通式(3)进行说明。
j表示1～6的整数，优选为1～3。
R9～R12独立地表示碳数1～20的烷基、碳数2～20的酰基、碳数1～20的烷氧基、碳数6～24的芳香族烃基、或碳数3～16的芳香族杂环基，优选为碳数6～18的芳香族烃基、或碳数3～9的芳香族杂环基。
所述烷基、酰基、烷氧基、芳香族烃基、及芳香族杂环基的具体例除碳数为所述范围以外与所述R、R'、R1～R8的具体例中所说明者相同。
Ar4表示氢、碳数6～24的芳香族烃基、或碳数3～16的芳香族杂环基，优选为碳数6～18的芳香族烃基、或碳数3～9的芳香族杂环基。并且，至少一个Ar4为氢以外的一价芳香族烃基、或芳香族杂环基。在j为2以上的整数的情况下，Ar4也可独立地变化。另外，在j为2以上的整数的情况下，各六元芳香族环的连结位置可为邻位、间位，也可为对位，并无限定。
Ar4为芳香族烃基或芳香族杂环基的情况下的具体例与所述L1、L2的具体例中所说明者相同。
k、l、m、n表示满足0≤k+l+m+n≤16的整数，优选为0≤k+l+m+n≤4。优选为k、l、m、n均为0～2，更优选为0～1。
X3～X5独立地表示N、C-R”或C-。R”独立地为氢、碳数1～20的烷基、碳数1～20的烷氧基、碳数12～44的二芳基氨基，优选为氢、碳数1～10的烷基、碳数1～10的烷氧基、碳数12～36的二芳基氨基，更优选为氢、碳数1～10的烷基、碳数1～10的烷氧基。R”的具体例与通式(1)、通式(2)中说明的R、R'、R1～R8中所说明的相应的具体例相同。
以下表示所述通式(3)所表示的化合物的优选具体例，但并不限定于这些。
[化15]
[化16]
[化17]
其次，对第1主体材料(H1)及第2主体材料(H2)进行说明。
若所述第1主体材料(H1)与第2主体材料(H2)的EA差(ΔEA)超过0.1eV，则获得良好的结果。若为ΔEA为0.1eV以下的主体彼此的混合，则电荷平衡几乎不变，因此可不损及原本的元件特性而提高薄膜稳定性，但通过混合ΔEA超过0.1eV的主体，反之可将电子流动的路径限制于混合的两种主体中EA较大的主体，从而可抑制发光层内的电子的流动。其结果，容易将电子封入至发光层内，从而可提供高效率且长寿命的元件。优选为ΔEA处于0.2eV～1.5eV的范围内。再者，EA的值可使用主体材料薄膜利用光电子分光法所获得的电离电位(ionization potential)的值、及测定紫外-可见区域的吸收光谱(absorptionspectrum)并自其吸收端求出的能隙(energy gap)的值而算出。但是，测定方法并不限定于此。再者，在第1主体材料(H1)、第2主体材料(H2)或两者中包含两种以上的主体材料的情况下，利用第1主体材料(H1)或第2主体材料(H2)中含量最多的主体材料计算EA差。
包含第1主体材料(H1)或第2主体材料(H2)的两种主体材料可在制作元件前进行混合并使用一个蒸镀源进行蒸镀，也可在通过使用多个蒸镀源的共蒸镀等操作制作元件的时点进行混合。关于所述主体材料的混合比(重量比)，并无特别限制，优选为95：5～5：95的范围，更优选为90：10～10：90的范围。再者，作为主体材料，也可在不阻碍本发明的效果的范围内使用与所述通式(1)、通式(2)及通式(3)的任一者均不相符的主体材料，但优选为控制为30wt％以下、优选为10wt％以下。
另外，理想的是发光层中的第1主体材料(H1)与第2主体材料(H2)的存在比率和蒸镀前的预混合比率相比变化量设为5％以内。因此，有利的是使两者的汽化速度一致处于某范围。汽化速度与这些蒸发或升华时的蒸汽压相关，进而与汽化温度(蒸汽压与蒸镀时的压力一致时的温度)相关，因此优选为将两者的汽化温度差设为30℃以内、优选为10℃以内。
其次，一面参照附图一面对本发明的有机EL元件的构造进行说明，但本发明的有机EL元件的构造并不受图示的构造任何限定。
(1)有机EL元件的构成
图1是示意性地表示本发明中所使用的一般的有机EL元件的构造例的剖面图，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表示发光层，6表示电子传输层，7表示电子注入层，8表示阴极。本发明的有机EL元件中，具有阳极、发光层、电子传输层及阴极作为必需层，但也可视需要设置其他层。其他层例如可列举空穴注入传输层或电子阻挡层及空穴阻挡层，并不限定于这些。再者，空穴注入传输层是指空穴注入层及空穴传输层的任一者或两者。
(2)基板
基板1成为有机电场发光元件的支持体，可使用石英或玻璃(glass)的板、金属板或金属箔、塑料膜(plastic film)或片材(sheet)等。尤其优选为玻璃板、或聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚砜等平滑且透明的合成树脂的板。在使用合成树脂基板的情况下，需要注意气体阻隔性(gas barrier)。若基板的气体阻隔性过小，则有因通过基板的外部气体而导致有机电场发光元件劣化的情况，故而欠佳。因此，在合成树脂基板的至少单面设置致密的氧化硅膜等而确保气体阻隔性的方法也为优选方法之一。
(3)阳极
在基板1上设置阳极2，阳极发挥向空穴传输层注入空穴的作用。所述阳极通常包含铝、金、银、镍、钯、铂等金属、铟和/或锡的氧化物、铟和/或锌的氧化物等金属氧化物、碘化铜等卤化金属、碳黑(carbon black)、或者聚(3-甲基噻吩)、聚吡咯、聚苯胺等导电性高分子等。阳极的形成通常多数情况下是利用溅镀法(sputtering method)、真空蒸镀法等而进行。另外，在银等金属微粒子、碘化铜等微粒子、碳黑、导电性金属氧化物微粒子、导电性高分子微粉末等的情况下，还可通过将其分散于适当的粘合剂(binder)树脂溶液中并涂布于基板上而形成阳极。进而，在导电性高分子的情况下，也可通过电解聚合直接在基板上形成薄膜、或者在基板1上涂布导电性高分子而形成阳极。阳极还可利用不同物质进行层叠而形成。阳极的厚度根据所需的透明性而不同。在需要透明性的情况下，理想的是将可见光的透过率设为通常60％以上、优选为80％以上，所述情况下，厚度通常为5nm～1000nm，优选为10nm～500nm左右。在可为不透明的情况下，阳极也可与基板相同。另外，还可进而在所述阳极上层叠不同的导电材料。
(4)空穴传输层
在阳极2上设置空穴传输层4。在两者之间还可设置空穴注入层3。对空穴传输层的材料所要求的条件是需为自阳极的空穴注入效率高且可将所注入的空穴高效率地传输的材料。因此要求电离电位小、对可见光的光的透明性高、而且空穴迁移率大、进而稳定性优异、在制造时或使用时不易产生成为阱(trap)的杂质。另外，由于与发光层5接触，故而要求不会使来自发光层的发光消光、或者在与发光层之间形成激发复合体(exciplex)使效率降低。除所述一般要求以外，在考虑车载显示用的应用的情况下，对元件进而要求耐热性。因此，理想的是Tg具有85℃以上的值的材料。
本发明中可使用的空穴传输材料可使用现有用于所述层的公知的化合物。例如可列举：包含2个以上的三级胺且2个以上的缩合芳香族环被取代为氮原子的芳香族二胺、4,4',4"-三(1-萘基苯基氨基)三苯基胺等具有星爆(starburst)结构的芳香族胺化合物、包含三苯基胺的四聚物的芳香族胺化合物、2,2',7,7'-四-(二苯基氨基)-9,9'-螺二芴等螺环化合物等。这些化合物可单独使用，也可视需要将各者混合使用。
另外，除所述化合物以外，空穴传输层的材料可列举聚乙烯基咔唑、聚乙烯基三苯基胺、含有四苯基联苯胺的聚芳醚砜等高分子材料。
在利用涂布法形成空穴传输层的情况下，添加一种或两种以上的空穴传输材料、及视需要的不会成为空穴的阱的粘合剂树脂或涂布性改良剂等添加剂，使其溶解而制备涂布溶液，利用旋转涂布法(spin coat method)等方法涂布于阳极上并进行干燥而形成空穴传输层。粘合剂树脂可列举聚碳酸酯、聚芳酯、聚酯等。若粘合剂树脂的添加量多，则会使空穴迁移率降低，因此以少为理想，通常优选为50重量％以下。
在利用真空蒸镀法形成的情况下，将空穴传输材料加入至设置于真空容器内的坩埚中，利用适当的真空泵(vacuum pump)将真空容器内排气至10-4Pa左右之后，将坩埚加热而使空穴传输材料蒸发，从而在与坩埚相向放置的形成有阳极的基板上形成空穴传输层。空穴传输层的膜厚通常为1nm～300nm，优选为5nm～100nm。为了均匀地形成如此薄的膜，一般常使用真空蒸镀法。
(5)空穴注入层
以进一步提高空穴注入的效率且改善有机层整体对阳极的附着力为目的，还在空穴传输层4与阳极2之间插入空穴注入层3。通过插入空穴注入层，有如下效果：在初期的元件的驱动电压降低的同时，还可抑制以恒定电流连续驱动元件时的电压上升。作为对用于空穴注入层的材料所要求的条件，要求与阳极的接触(contact)良好且可形成均匀的薄膜，并且要求热稳定、即玻璃化温度高、玻璃化温度为100℃以上。进而，可列举电离电位低而自阳极的空穴注入容易、空穴迁移率大。
出于所述目的，此前报告有酞菁铜等酞菁化合物、聚苯胺、聚噻吩等有机化合物、或溅镀·碳膜(sputter carbon film)、或钒氧化物、钌氧化物、钼氧化物等金属氧化物、1,4,5,8-萘四羧酸二酐(1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic-dianhydride，NTCDA)或六腈六氮杂三亚苯(hexanitrile hexaazatriphenylene，HAT)等P型有机物。这些化合物可单独使用，也可视需要混合使用。在空穴注入层的情况下，也可以与空穴传输层相同的方式形成薄膜，在无机物的情况下，进而可使用溅镀法或电子束蒸镀法、等离子体化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)法。以上述方式形成的空穴注入层的膜厚通常为1nm～300nm，优选为5nm～100nm。
(6)发光层
在空穴传输层4上设置发光层5。发光层可由单一的发光层形成，也可将多个发光层以直接接触的方式进行层叠而构成。发光层包含第1主体材料(H1)与第2主体材料(H2)两种主体材料及荧光性发光材料或磷光性发光材料，两种主体材料优选为通式(1)或通式(2)的化合物与通式(1)～通式(3)的化合物的组合，尤其优选为通式(1)或通式(2)的化合物与通式(3)的组合。
添加至主体材料中的荧光性发光材料可使用苝、红荧烯(rubrene)等缩合环衍生物、喹吖啶酮衍生物、吩噁嗪酮(phenoxazone)660、DCM1(4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(4-二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃)、紫环酮(perinone)、香豆素衍生物、吡咯亚甲基(pyrromethene)(二氮杂二环戊二烯并苯)衍生物、花青(cyanine)色素等。
在使用荧光发光掺杂剂作为发光性掺杂剂材料的情况下，荧光发光掺杂剂并无特别限定，例如可列举：苯并噁唑衍生物、苯并噻唑衍生物、苯并咪唑衍生物、苯乙烯基苯衍生物、聚苯基衍生物、二苯基丁二烯衍生物、四苯基丁二烯衍生物、萘二甲酰亚胺衍生物、香豆素衍生物、缩合芳香族化合物、紫环酮衍生物、噁二唑衍生物、噁嗪衍生物、醛连氮(aldazine)衍生物、吡咯烷(pyrrolidine)衍生物、环戊二烯衍生物、双苯乙烯基蒽衍生物、喹吖啶酮衍生物、吡咯并吡啶衍生物、噻二唑并吡啶衍生物、苯乙烯基胺衍生物、二酮基吡咯并吡咯衍生物、芳香族二次甲基化合物、8-羟基喹啉衍生物的金属络合物或吡咯亚甲基衍生物的金属络合物、稀土类络合物、过渡金属络合物所代表的各种金属络合物等、聚噻吩、聚亚苯(polyphenylene)、聚苯亚乙烯(polyphenylene vinylene)等聚合物化合物、有机硅烷衍生物等。优选可列举缩合芳香族衍生物、苯乙烯基衍生物、二酮基吡咯并吡咯衍生物、噁嗪衍生物、吡咯亚甲基金属络合物、过渡金属络合物、或镧系(lanthanoid)络合物，更优选可列举并四苯(naphthacene)、芘、三亚苯、苯并[c]菲、苯并[a]蒽、并五苯、苝、荧蒽、苊并荧蒽(acenaphthofluoranthene)、二苯并[a,j]蒽、二苯并[a,h]蒽、苯并[a]并四苯、并六苯(hexacene)、萘并[2,1-f]异喹啉、α‐萘菲啶(α‐naphthaphenanthridine)、菲并噁唑(phenanthrooxazole)、喹啉并[6,5-f]喹啉、苯并萘并噻吩等。这些也可具有烷基、芳基、芳香族杂环基、或二芳基氨基作为取代基。
荧光发光掺杂剂材料在发光层中可仅含有一种，也可含有两种以上。在含有两种以上荧光发光掺杂剂材料的情况下，荧光发光掺杂剂材料的总重量相对于主体材料优选为20％以下，更优选为10％以下。
在使用热活化延迟荧光发光掺杂剂作为有机发光性掺杂剂材料的情况下，热活化延迟荧光发光掺杂剂并无特别限定，可列举锡络合物或铜络合物等金属络合物、或WO2011/070963A中所记载的吲哚并咔唑衍生物、自然(Nature)2012,492,234中所记载的氰基苯衍生物、咔唑衍生物、自然光子学(Nature Photonics)2014,8,326中所记载的吩嗪衍生物、噁二唑衍生物、三唑衍生物、砜衍生物、吩噁嗪衍生物、吖啶衍生物等。
热活化延迟荧光发光掺杂剂材料并无特别限定，具体而言，可列举如以下的例子。
[化18]
热活化延迟荧光发光掺杂剂材料在发光层中可仅含有一种，也可含有两种以上。另外，热活化延迟荧光发光掺杂剂也可与磷光发光掺杂剂或荧光发光掺杂剂混合使用。在含有包含热活化延迟荧光发光掺杂剂材料的两种以上的发光掺杂剂的情况下，发光掺杂剂材料的总重量相对于主体材料优选为50％以下，更优选为30％以下。
添加至主体材料中的磷光性发光材料优选为含有包含选自钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、铂及金等中的至少一种金属的有机金属络合物的材料。具体而言，可列举以下文献中所记载的化合物，但并不限定于这些化合物。
WO2009-073245A、WO2009-046266 A、WO2007-095118号A、WO2008-156879A、WO2008-140657 A、US2008/261076 A、日本专利特表2008-542203号公报、WO2008-054584号公报、日本专利特表2008-505925号公报、日本专利特表2007-522126号公报、日本专利特表2004-506305号公报等。
优选的磷光发光掺杂剂可列举具有Ir等贵金属元素作为中心金属的Ir(ppy)3等络合物类、Ir(bt)2·acac3等络合物类、PtOEt3等络合物类。
以下表示这些络合物类的具体例，但并不限定于下述化合物。
[化19]
[化20]
所述磷光发光掺杂剂在发光层中所含有的量优选为处于2重量％～40重量％、优选为5重量％～30重量％的范围。
关于发光层的膜厚，并无特别限制，通常为1nm～300nm，优选为5nm～100nm，利用与空穴传输层相同的方法形成薄膜。
(7)电子传输层
以进一步提高元件的发光效率为目的，在发光层5与阴极8之间设置电子传输层6。电子传输层优选为可自阴极顺利地注入电子的电子传输性材料，可使用一般使用的任意材料。满足此种条件的电子传输材料可列举：Alq3等金属络合物、10-羟基苯并[h]喹啉的金属络合物、噁二唑衍生物、二苯乙烯基联苯衍生物、噻咯(silole)衍生物、3-或5-羟基黄酮金属络合物、苯并噁唑金属络合物、苯并噻唑金属络合物、三苯并咪唑基苯、喹喔啉化合物、菲咯啉衍生物、2-叔丁基-9,10-N,N'-二氰基蒽醌二亚胺、n型氢化非晶质碳化硅、n型硫化锌、n型硒化锌等。
电子传输层的膜厚通常为1nm～300nm，优选为5nm～100nm。电子传输层是通过以与空穴传输层相同的方式利用涂布法或真空蒸镀法层叠于发光层上而形成。通常使用真空蒸镀法。
(8)阴极
阴极8发挥向电子传输层6注入电子的作用。用作阴极的材料可使用所述阳极2所使用的材料，但为了效率良好地进行电子注入，优选为功函数低的金属，可使用锡、镁、铟、钙、铝、银等适当的金属或这些的合金。具体例可列举：镁-银合金、镁-铟合金、铝-锂合金等低功函数合金电极。
阴极的膜厚通常与阳极相同。以保护包含低功函数金属的阴极为目的，在其上进而层叠功函数高且对大气稳定的金属层而增加元件的稳定性。出于所述目的而使用铝、银、铜、镍、铬、金、铂等金属。
进而，在阴极8与电子传输层6之间插入LiF、MgF2、Li2O等的极薄绝缘膜(0.1nm～5nm)作为电子注入层7也为提高元件效率的有效的方法。
再者，也可为与图1相反的构造，即在基板1上依序层叠阴极8、电子注入层7、电子传输层6、发光层5、空穴传输层4、空穴注入层3、阳极2，如上所述，还可在至少一者的透明性高的两片基板之间设置有机EL元件。所述情况下，也可视需要追加或省略层。
本发明的有机EL元件可为单一的元件、包含配置成阵列状的构造的元件、阳极与阴极配置成X-Y矩阵(matrix)状的构造的任一种。根据本发明的有机EL元件，通过在发光层使用包含特定的两种化合物的混合主体，可获得即便为低电压但发光效率也高，且在驱动稳定性方面也得到大幅改善的元件，在应用于全彩(full color)或多色(multi color)的面板时可发挥优异的性能。
以下，根据实施例更详细地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例，在不超出其主旨的范围内，可以各种方式实施。
[实施例]
实施例1
在形成有膜厚150nm的包含氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)的阳极的玻璃基板上，利用真空蒸镀法在真空度4.0×10-4Pa下层叠各薄膜。首先，在ITO上使酞菁铜(CuPc)形成为20nm的厚度作为空穴注入层，继而使4,4-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(4,4-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl,NPB)形成为20nm的厚度作为空穴传输层。继而，分别自不同蒸镀源共蒸镀作为第1主体(H1)的化合物1-21、作为第2主体(H2)的化合物3-14、作为发光层客体(guest)的三(2-苯基吡啶)铱(III)(Ir(PPy)3)并使其形成为30nm的厚度作为发光层。此时，第1主体、第2主体、及Ir(PPy)3的蒸镀速度比(汽化物的体积速度比)为47：47：6。继而，使铝(III)双(2-甲基-8-喹啉)4-苯基酚盐(BAlq)形成为10nm的厚度作为空穴阻挡层。继而，使三-(8-羟基喹啉)铝(III)(Alq3)形成为40nm的厚度作为电子传输层。进而，在电子传输层上使氟化锂(LiF)形成为0.5nm的厚度作为电子注入层。最后，在电子注入层上使铝(Al)形成为100nm的厚度作为阴极，从而制作有机EL元件。
将外部电源连接于所获得的有机EL元件并施加直流电压，结果观测到极大波长517nm的发光光谱，可知获得了自Ir(PPy)3的发光。在表1中表示所制作的有机EL元件的亮度、电流效率、电力效率及亮度降低10％的寿命。
再者，表1所示的各化合物的EA是根据利用光电子分光法(理研计器公司制造，AC-2)测定的电离电位(ionization potential，IP)及自紫外线(Ultraviolet，UV)吸收光谱的吸收端所测算的能隙的差而求出。只要无特别说明，则表2、表3、表6也相同。
实施例2～实施例6
在实施例1中，使用表1中所记载的化合物作为发光层第2主体，除此以外，以与实施例1相同的方式制作有机EL元件。将外部电源连接于所获得的有机EL元件并施加直流电压，结果自任一有机EL元件均观测到极大波长517nm的发光光谱，可知获得了自Ir(PPy)3的发光。在表1中表示所制作的有机EL元件的亮度、电流效率、电力效率及亮度降低10％的寿命。
比较例1～比较例4
在实施例1中，单独使用表1中所记载的化合物作为发光层主体，除此以外，以与实施例1相同的方式制作有机EL元件。再者，主体量是设为与实施例1中的第1主体与第2主体的合计相同的量，客体量是设为相同。将电源连接于所获得的有机EL元件并施加直流电压，结果自任一有机EL元件均观测到极大波长517nm的发光光谱，可知获得了自Ir(PPy)3的发光。
比较例5
在形成有膜厚150nm的包含ITO的阳极的玻璃基板上，利用真空蒸镀法在真空度4.0×10-4Pa下层叠各薄膜。首先，在ITO上使CuPc形成为20nm的厚度作为空穴注入层，继而使NPB形成为20nm的厚度作为空穴传输层。继而，分别自不同蒸镀源共蒸镀作为第1主体的化合物1-21、作为第2主体的下述化合物A、作为发光层客体的Ir(PPy)3并使其形成为30nm的厚度作为发光层。此时，第1主体、第2主体、及Ir(PPy)3的蒸镀速度比为47：47：6。继而，使BAlq形成为10nm的厚度作为空穴阻挡层。继而，使Alq3形成为40nm的厚度作为电子传输层。进而，在电子传输层上使氟化锂(LiF)形成为0.5nm的厚度作为电子注入层。最后，在电子注入层上使铝(Al)形成为100nm的厚度作为阴极，从而制作有机EL元件。
[化21]
比较例6
以与比较例5相同的方式制作单独使用化合物A作为发光层主体的有机EL元件。
将外部电源连接于所获得的有机EL元件并施加直流电压，结果自任一有机EL元件均观测到极大波长517nm的发光光谱，可知获得了自Ir(PPy)3的发光。在表2中表示所制作的有机EL元件的亮度、电流效率、电力效率及亮度降低10％的寿命。
将所制作的有机EL元件的亮度、电流效率、电力效率及亮度降低10％的寿命示于表1。亮度、电流效率、电力效率为驱动电流20mA/cm2时的值，为初期特性。亮度降低10％的时间为将驱动电流40mA/cm2时的值以加速系数1.8换算成初期亮度9000cd/m2时的值，为寿命特性。用于第1主体(H1)及第2主体(H2)的化合物No.是附于所述化学式的编号。只要无特别说明，则表2～表6也相同。
[表1]
在表1中，若将实施例1～实施例6与比较例1～比较例4加以比较，则可知通过使用具有特定骨架的两种化合物作为发光层主体，亮度、电流效率、电力效率及亮度降低10％的寿命显著提升。由这些结果可明确，根据本发明，能够实现高效率且显示良好的寿命特性的有机EL磷光元件。
实施例7
在形成有膜厚150nm的包含ITO的阳极的玻璃基板上，利用真空蒸镀法在真空度4.0×10-4Pa下层叠各薄膜。首先，在ITO上使CuPc形成为20nm的厚度作为空穴注入层，继而使NPB形成为20nm的厚度作为空穴传输层。继而，分别自不同蒸镀源共蒸镀作为第1主体的化合物1-18、作为第2主体的化合物3-14、作为发光层客体的Ir(PPy)3并使其形成为30nm的厚度作为发光层。此时，第1主体、第2主体、及Ir(PPy)3的蒸镀速度比为47：47：6。继而，使BAlq形成为10nm的厚度作为空穴阻挡层。继而，使Alq3形成为40nm的厚度作为电子传输层。进而，在电子传输层上使氟化锂(LiF)形成为0.5nm的厚度作为电子注入层。最后，在电子注入层上使铝(Al)形成为100nm的厚度作为阴极，从而制作有机EL元件。
将外部电源连接于所获得的有机EL元件并施加直流电压，结果观测到极大波长517nm的发光光谱，可知获得了自Ir(PPy)3的发光。
实施例8～实施例12
使用表2中所记载的化合物作为发光层第2主体，除此以外，以与实施例7相同的方式制作有机EL元件。将外部电源连接于所获得的有机EL元件并施加直流电压，结果自任一有机EL元件均观测到极大波长517nm的发光光谱，可知获得了自Ir(PPy)3的发光。
比较例7～比较例10
单独使用表2中所记载的化合物作为发光层主体，除此以外，以与实施例7相同的方式制作有机EL元件。再者，主体量是设为与实施例4中的第1主体与2主体的合计相同的量。将外部电源连接于所获得的有机EL元件并施加直流电压，结果自任一有机EL元件均观测到极大波长517nm的发光光谱，可知获得了自Ir(PPy)3的发光。
将所制作的有机EL元件的亮度、电流效率、电力效率及亮度降低10％的寿命示于表2。
[表2]
在表2中，若将实施例7～实施例12与比较例7～比较例10加以比较，则可知通过使用具有特定骨架的两种化合物作为发光层主体，而使亮度、电流效率、电力效率及亮度降低10％的寿命显著提升。
实施例13
在形成有膜厚150nm的包含ITO的阳极的玻璃基板上，利用真空蒸镀法在真空度4.0×10-4Pa下层叠各薄膜。首先，在ITO上使CuPc形成为20nm的厚度作为空穴注入层，继而使NPB形成为20nm的厚度作为空穴传输层。继而，分别自不同蒸镀源共蒸镀作为第1主体的化合物2-5、作为第2主体的化合物3-14、作为发光层客体的Ir(PPy)3并使其形成为30nm的厚度作为发光层。此时，第1主体、第2主体、及Ir(PPy)3的蒸镀速度比为47：47：6。继而，使BAlq形成为10nm的厚度作为空穴阻挡层。继而，使Alq3形成为40nm的厚度作为电子传输层。进而，在电子传输层上使氟化锂(LiF)形成为0.5nm的厚度作为电子注入层。最后，在电子注入层上使铝(Al)形成为100nm的厚度作为阴极，从而制作有机EL元件。
将外部电源连接于所获得的有机EL元件并施加直流电压，结果观测到极大波长517nm的发光光谱，可知获得了自Ir(PPy)3的发光。
实施例14～实施例18
使用表3中所记载的化合物作为发光层第2主体，除此以外，以与实施例13相同的方式制作有机EL元件。将外部电源连接于所获得的有机EL元件并施加直流电压，结果自任一有机EL元件均观测到极大波长517nm的发光光谱，可知获得了自Ir(PPy)3的发光。
比较例11～比较例14
单独使用表3中所记载的化合物作为发光层主体，除此以外，以与实施例13相同的方式制作有机EL元件。再者，主体量是设为与实施例7中的第1主体与第2主体的合计相同的量。将外部电源连接于所获得的有机EL元件并施加直流电压，结果自任一有机EL元件均观测到极大波长517nm的发光光谱，可知获得了自Ir(PPy)3的发光。
将所制作的有机EL元件的亮度、电流效率、电力效率及亮度降低10％的寿命示于表3。
[表3]
根据表3可知，实施例13～实施例18中亮度、电流效率、电力效率及亮度降低10％的寿命显著优异。
参考例1
利用真空蒸镀法将化合物1-21在真空度4.0×10-4Pa、蒸镀速度/秒下蒸镀于玻璃基板上，结果此时的温度(汽化温度)为303℃。
以相同的方式对表4中所记载的化合物测定汽化温度，将所得的结果示于表4。
[表4]
参考例21
将作为第1主体(H1)的化合物1-21、作为第2主体(H2)的化合物3-14以重量比1：1预混合。将其混合物溶解于四氢呋喃，利用液相色谱法(liquid chromatography)进行分离，使用紫外可见分光检测器检测各成分的峰值(peak)。根据所检测到的峰值面积值，求出化合物1-21与化合物3-14的混合比率(峰值面积比)，结果分别为48.2％、51.8％(蒸镀前的混合比率)。
将所述混合物利用真空蒸镀法自一个蒸镀源以真空度4.0×10-4Pa、蒸镀速度/秒在玻璃基板上制膜成500nm。使用四氢呋喃自玻璃基板抽出所获得的蒸镀膜，与所述同样地利用液相色谱法求出化合物1-21与化合物3-14的混合比率(峰值面积比)，结果分别为49.3％、50.7％(蒸镀膜的混合比率)。混合比率的变化量(ΔR)成为1.1％。再者，混合比率的变化量是利用第1主体或第2主体的蒸镀前的％与蒸镀后的％的差而求出。若以第1主体进行计算，则48.2％-49.3％＝-1.1％，其绝对值成为变化量。
参考例22～参考例28
同样地分别使用表5所示的化合物作为第1主体、第2主体，算出混合比率变化量。表5中表示蒸镀前的混合比率、蒸镀膜的混合比率、混合比率的变化量(ΔR)、及根据表4计算的第一化合物与第二化合物的汽化温度的差(ΔT)。
[表5]
根据表5可明确，通过将汽化温度差为30℃以内的两种化合物预混合并自一个蒸镀源进行制膜，而能够在混合比率的变化量为5％以内进行制膜。
实施例19
在形成有膜厚150nm的包含ITO的阳极的玻璃基板上，利用真空蒸镀法在真空度4.0×10-4Pa下层叠各薄膜。首先，在ITO上使CuPc形成为20nm的厚度作为空穴注入层，继而使NPB形成为20nm的厚度作为空穴传输层。继而，分别自不同蒸镀源共蒸镀将化合物1-21与化合物3-14预混合而成的混合主体、及作为发光层客体的Ir(PPy)3并使其形成为30nm的厚度作为发光层。此时，混合主体与Ir(PPy)3的蒸镀速度比为94：6。继而，使BAlq形成为10nm的厚度作为空穴阻挡层。继而，使Alq3形成为40nm的厚度作为电子传输层。进而，在电子传输层上使氟化锂(LiF)形成为0.5nm的厚度作为电子注入层。最后，在电子注入层上使铝(Al)形成为100nm的厚度作为阴极，从而制作有机EL元件。
将外部电源连接于所获得的有机EL元件并施加直流电压，结果观测到极大波长517nm的发光光谱，可知获得了自Ir(PPy)3的发光。
实施例20～实施例22
使用表6中所记载的化合物作为混合主体，除此以外，以与实施例19相同的方式制作有机EL元件。将外部电源连接于所获得的有机EL元件并施加直流电压，结果自任一有机EL元件均观测到极大波长517nm的发光光谱，可知获得了自Ir(PPy)3的发光。
比较例17～比较例19
单独使用表6中所记载的化合物作为发光层主体，除此以外，以与实施例19相同的方式制作有机EL元件。再者，主体量是设为与实施例19中的混合主体相同的量。将外部电源连接于所获得的有机EL元件并施加直流电压，结果自任一有机EL元件均观测到极大波长517nm的发光光谱，可知获得了自Ir(PPy)3的发光。
在表6中表示所制作的有机EL元件的亮度、电流效率、电力效率及亮度降低10％的寿命。
[表6]
根据表6可知，通过将具有特定骨架的两种化合物预混合用作混合主体，而使亮度、电流效率、电力效率及亮度降低10％的寿命显著提升。
将实施例及比较例中所使用的化合物的电子亲和力(EA)示于表7。
[表7]
[产业上的可利用性]
本发明的有机EL元件可抑制自发光层内的能量流出，可达成高效率且长寿命，在平板显示器(移动电话显示元件、车载显示元件、办公自动化(Office Automation，OA)计算机显示元件或电视(television)等)、发挥作为面发光体的特征的光源(照明、影印机的光源、液晶显示器或计器类的背光(backlight)光源)、显示板或标识灯(marker lamp)等中的应用中，其技术价值大。
[符号的说明]
1：基板
2：阳极
3：空穴注入层
4：空穴传输层
5：发光层
6：电子传输层
7：电子注入层
8：阴极

Claims (12)

1.一种有机电场发光元件，其是在对向的阳极与阴极之间包括一个以上的发光层的有机电场发光元件，其特征在于：至少一个发光层含有至少两种主体材料及至少一种发光性掺杂剂，所述主体材料中，至少一种为选自下述通式(1)～通式(2)中任一者所表示的化合物的主体材料(H1)，至少一种为选自下述通式(3)所表示的化合物的主体材料(H2)，
[化1]
此处，环a表示在2个邻接环的任意位置进行缩合的式(a1)所表示的芳香环或杂环，X1表示C-R或N；环b表示在2个邻接环的任意位置进行缩合的式(b1)所表示的杂环，Ar1、Ar2独立地表示碳数6～24的芳香族烃基、或碳数3～16的芳香族杂环基，L1表示碳数6～24的芳香族烃基、碳数3～16的芳香族杂环基、或这些中2个～10个连结而成的连结芳香族基，Ar1、Ar2及L1中的这些芳香族烃基或芳香族杂环基或连结芳香族基也可具有取代基；
p表示0～7的整数；此处，在p为2以上的情况下，L1可分别相同也可不同；
R、R1～R3独立地表示氢、碳数1～20的烷基、碳数7～38的芳烷基、碳数2～20的烯基、碳数2～20的炔基、碳数2～40的二烷基氨基、碳数12～44的二芳基氨基、碳数14～76的二芳烷基氨基、碳数2～20的酰基、碳数2～20的酰氧基、碳数1～20的烷氧基、碳数2～20的烷氧基羰基、碳数2～20的烷氧基羰氧基、碳数1～20的烷基磺酰基、碳数6～24的芳香族烃基、或碳数3～16的芳香族杂环基，也可分别具有取代基；
[化2]
此处，环c、环c'表示在邻接环的任意位置进行缩合的式(c1)所表示的芳香环或杂环，环d、环d'表示在邻接环的任意位置进行缩合的式(d1)所表示的杂环，可相同也可不同；
X2表示C-R'或N；Z表示碳数6～24的芳香族烃基、碳数3～16的芳香族杂环基、或这些中2个～10个连结而成的二价连结芳香族基；Ar3表示碳数6～24的芳香族烃基、或碳数3～6的单环的芳香族杂环基，L2表示碳数6～24的芳香族烃基、碳数3～18的芳香族杂环基、或这些中2个～10个连结而成的连结芳香族基，Z、Ar3及L2中的这些芳香族烃基或芳香族杂环基或连结芳香族基也可具有取代基；
q表示0～7的整数；此处，在q为2以上的情况下，L2可分别相同也可不同；
R'、R4～R8独立地表示氢、碳数1～20的烷基、碳数7～38的芳烷基、碳数2～20的烯基、碳数2～20的炔基、碳数2～40的二烷基氨基、碳数12～44的二芳基氨基、碳数14～76的二芳烷基氨基、碳数2～20的酰基、碳数2～20的酰氧基、碳数1～20的烷氧基、碳数2～20的烷氧基羰基、碳数2～20的烷氧基羰氧基、碳数1～20的烷基磺酰基、碳数6～24的芳香族烃基、或碳数3～16的芳香族杂环基，也可分别具有取代基；
[化3]
此处，R9～R12独立地表示碳数1～20的烷基、碳数2～20的酰基、碳数2～20的烷氧基、碳数6～24的芳香族烃基、或碳数3～16的芳香族杂环基，也可分别具有取代基；
Ar4独立地表示氢、碳数6～24的芳香族烃基、或碳数3～16的芳香族杂环基，芳香族烃基、或芳香族杂环基也可具有取代基；j表示1～6的整数，至少一个Ar4不为氢；
X3～X5独立地表示N、C-R”或C-，R”独立地表示氢、碳数1～20的烷基、碳数1～20的烷氧基、或碳数12～44的二芳基氨基；
k、l、m、n表示满足0≤k+l+m+n≤16的整数。
2.根据权利要求1所述的有机电场发光元件，其特征在于：两种主体材料中一种为选自所述通式(1)～通式(2)中任一者所表示的化合物的主体材料，另一种为选自所述通式(3)所表示的化合物的主体材料，且两种主体材料的电子亲和力的差(ΔEA)大于0.1eV。
3.根据权利要求1所述的有机电场发光元件，其特征在于：在通式(1)中，X1为C-R。
4.根据权利要求1所述的有机电场发光元件，其特征在于：在通式(2)中，X2为C-R'。
5.根据权利要求1所述的有机电场发光元件，其特征在于：在通式(1)中，Ar1或Ar2的至少一者为经取代或未经取代的碳数3～9的芳香族杂环基。
6.根据权利要求1所述的有机电场发光元件，其特征在于：在通式(3)中，j为1～3的整数。
7.根据权利要求1所述的有机电场发光元件，其特征在于：在通式(3)中，X3～X5为C-H、N或C-。
8.根据权利要求1所述的有机电场发光元件，其具有通过将主体材料(H1)与主体材料(H2)预混合并自一个蒸镀源蒸镀而制膜的发光层。
9.根据权利要求8所述的有机电场发光元件，其中所述发光层中的主体材料(H1)与主体材料(H2)的存在比率和蒸镀前的预混合比率相比变化量为5％以内。
10.根据权利要求1所述的有机电场发光元件，其中主体材料(H1)与主体材料(H2)的汽化温度的差为30℃以内。
11.根据权利要求10所述的有机电场发光元件，其中所述汽化温度的差为10℃以内。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的有机电场发光元件，其特征在于：发光性掺杂剂为包含含有选自钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、铂及金中的至少一种金属的有机金属络合物的磷光发光掺杂剂。
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