TWI457332B - A compound having a benzotriazole ring structure and an organic electroluminescent element - Google Patents

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TWI457332B
TWI457332B TW099108041A TW99108041A TWI457332B TW I457332 B TWI457332 B TW I457332B TW 099108041 A TW099108041 A TW 099108041A TW 99108041 A TW99108041 A TW 99108041A TW I457332 B TWI457332 B TW I457332B
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Norimasa Yokoyama
Shuichi Hayashi
Naoaki Kabasawa
Yoshio Taniguchi
Musubu Ichikawa
Shunji Mochiduki
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Hodogaya Chemical Co Ltd
Univ Shinshu
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Description

具有苯并三唑環結構之化合物及有機電致發光元件
本發明係有關一種適於作為自發光元件之有機電致發光元件的化合物及元件，該自發光元件係適用於各種顯示裝置；詳言之，係有關一種具有苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物，以及使用該化合物之有機電致發光元件。
本發明係根據2009年3月18日申請之日本發明申請第2009-065467提出申請，在此將其內容納入本文中作為參考。
有機電致發光元件為自我發光性元件，與液晶元件相比較為明亮且視覺觀察性優異，可作鮮明之顯示，因此已蓬勃地被研究至今。
1987年Eastman Kodak公司之C. W. Tang等人曾藉由開發一種其中所含之各材料分別扮演各種角色之積層構造元件，而促使採用有機材料之有機電致發光元件實用化。具體而言，其係將可傳輸電子之螢光體與可傳輸電洞之有機物積層，並將雙方之電荷注入螢光體層中而發光，藉而以10 V以下之電壓獲得1000 cd/m2 以上之高亮度(例如參見專利文獻1及專利文獻2)。
迄今為止，為使有機電致發光元件實用化，已有多種改良，將各種角色進一步細分，可藉由在基板上依次設置陽極、電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層、陰極而成之電場發光元件，而達成高效率及耐久化(例如參見非專利文獻1)。
又，以進一步提高發光效率為目的，曾有人嘗試利用三重激勵粒子，且也有人研討利用磷光發光體(例如參見非專利文獻2)。
發光層一般可針對稱為主材料之電荷傳輸性化合物摻雜螢光體或磷光體而製成。如上述非專利文獻1及專利文獻2所記載，有機電致發光元件之有機材料之選擇，對於該元件之效率或耐久性等各種特性有重大影響。
有機電致發光元件中，自兩電極注入之電荷係在發光層再結合而獲得發光，但較之電子之移動速度，電洞之移動速度較快，故而電洞的一部分會穿過發光層而造成效率降低，是為其問題。因此，業者乃企求能出現一種電子移動速度快之電子傳輸材料。
代表性發光材料之三(8-羥基喹啉)鋁(以下簡稱之為Alq3 )，一般亦可用作為電子傳輸材料，由於功函數為5.8 eV，故無法稱之為具有電洞阻障性能。
為防止電洞的一部分穿過發光層，在提高發光層之電荷再結合之機率的方策上，有一種是插入電洞阻障層之方法。作為電洞阻障材料，迄今為止為人所提案的是三唑衍生物(例如參見專利文獻3)或巴索庫布羅因(以下簡稱為BCP)鋁之混合配位基錯體(BAlq)(例如參見非專利文獻2)等等。
另一方面，作為電洞阻障性優異之電子傳輸材料，已提案的有3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-第三丁基苯基)-1,2,4-三唑(以下簡稱為TAZ)(例如參見專利文獻3)。
TAZ之功函數大至6.6 eV，電洞阻障能力高，因此被使用作為由真空蒸鍍或塗布等而製作之螢光發光層或磷光發光層之在陰極側積層之電子傳輸性的電洞阻障層，對有機電致發光元件之高效率化有貢獻(例如參見非專利文獻3)。
然而電子傳輸性低係TAZ之重大課題，有必要與電子傳輸性較高之電子傳輸材料組合而製作有機電致發光元件(例如參見非專利文獻4)。
又，BCP也是，功函數大至6.7 eV，電洞阻障能力高，但是玻璃轉移溫度(Tg)低至83℃，故缺乏薄膜安定性，且無法稱得上作為電洞阻障層可充分發揮機能者。
不管是任一種材料，膜安定性均屬不足，或是阻障電洞之機能不夠充分。為了改善有機電致發光元件之元件特性，業界所企求的是一種電子之注入‧傳輸性能優異與電洞阻障能力優異，薄膜狀態之安定性高之有機化合物。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平8-48656號公報
[專利文獻2]日本發明專利第3194657號公報
[專利文獻3]日本發明專利第2734341號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]應用物理學會第9次講習會預稿集55~61頁(2001)
[非專利文獻2]應用物理學會第9次講習會預稿集23~31頁(2001)
[非專利文獻3]第50次應用物理學會關係聯合演講會28p-A-6演講預稿集1413頁(2003)
[非專利文獻4]應用物理學會有機分子‧生物電子分科會會誌11卷1號13~19頁(2000)
[非專利文獻5]Aust. J. Chem.,45,371(1992)
[非專利文獻6]J. Org. Chem.,60,7508(1995)
[非專利文獻7]Synth. Commun.,11,513(1981)
本發明之目的，係在提供一種作為高效率、高耐久性之有機電致發光元件用之材料，電子之注入、傳輸性能優異，具有電洞阻障能力，薄膜狀態下之安定性高、且具有優異特性之有機化合物；以及進一步利用該化合物而提供一種高效率、高耐久性之有機電致發光元件。
本發明企圖提供之有機化合物所應具備之物理特性，可舉出的有(1)電子之注入特性佳、(2)電子之移動速度快、(3)電洞阻障能力優異、(4)薄膜狀態安定、(5)耐熱性優異。本發明企圖提供之有機電致發光元件所應具備之物理特性，可舉出的有(1)發光效率及電力效率高、(2)發光起始電壓低、(3)實用驅動電壓低。
是以，發明人等為達上述目的，著眼於苯并三唑環結構與吡啶環結構具有高的電子傳輸能力、耐熱性優異，乃設計具有苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物並進行化學合成，且使用該化合物試作各種有機電致發光元件，銳意進行元件之特性評估之結果，終而完成本發明。
具體言之，本發明係提供一種具有以下列通式(1)所示之苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物；以及提供一種具有一對電極及夾於其間之至少一層有機層，且該化合物係作為至少一個有機層之構成材料使用的有機電致發光元件。
[化1]
(式中，Ar表經取代或未經取代之芳族烴基、經取代或未經取代之芳族雜環基、或經取代或未經取代之縮合多環芳族基；A、B可彼此相同或相異，表氫原子或下列通式(2)所表之1價基，惟A、B不同時表氫原子)
[化2]
(式中，R1 ~R8 可彼此相同或相異，表氫原子、重氫原子、氟原子、氯原子、氰基、三氟甲基、碳原子數1至6之直鏈或支鏈烷基，經取代或未經取代之芳族烴基、經取代或未經取代之芳族雜環基、或經取代或未經取代之縮合多環芳當X表氮原子時，該氮原子不具有R1 、R2 、R3 、R4 之取代基或鍵結基；m為2時，複數個存在之R1 、R2 、R3 、R4 、X分別可為相同或相異)。
作為通式(1)中Ar所表之「經取代或未經取代之芳族烴基」、「經取代或未經取代之芳族雜環基」、或「經取代或未經取代之縮合多環芳族基」中之「芳族烴基」、「芳族雜環基」、或「縮合多環芳族基」，具體可舉的有：苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基、蒽基、菲基、芴基、茚基、芘基、吡啶基、三嗪基、嘧啶基、呋喃基、吡喃基、苯硫基、喹啉基、異喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、咔唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基喹噁啉基、苯并咪唑基、吡唑基、二苯并呋喃基、二苯并苯硫基、萘啶基、菲繞啉基及吖啶基。
作為通式(1)中Ar所表之「取代芳族烴基」、「取代芳族雜環基」、或「取代縮合多環芳族基」中之「取代基」，具體可舉的有：以重氫原子、氟原子、氯原子、氰基、羥基、硝基、碳原子數1至6之直鏈或支鏈烷基、環戊基、環己基、碳原子數1至6之直鏈或支鏈烷氧基、以碳原子數1至6之直鏈或支鏈烷基置換之二烷基胺基、苯基、萘基、蒽基、芴基、苯乙烯基、吡啶基、吡啶并吲哚基、喹啉基、苯并噻唑基般之基，此等取代基亦可進一步經取代。
作為通式(2)中R1 ~R8 所表之「經取代或未經取代之芳族烴基」、「經取代或未經取代之芳族雜環基」、或「經取代或未經取代之縮合多環芳族基」中之「芳族烴基」、「芳族雜環基」、或「縮合多環芳族基」，具體可舉的有：苯基、聯苯基、三聯苯基、四聯苯基、苯乙烯基、萘基、蒽基、苊基、芴基、菲基、茚基、芘基、吡啶基、三嗪基、嘧啶基、呋喃基、吡喃基、苯硫基、喹啉基、異喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、咔唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基喹噁啉基、苯并咪唑基、吡唑基、二苯并呋喃基、二苯并苯硫基、萘啶基、菲繞啉基及吖啶基。
作為通式(2)中R1 ~R8 所表之「取代芳族烴基」、「取代芳族雜環基」、或「取代縮合多環芳族基」中之「取代基」，具體可舉的有：以重氫原子、氟原子、氯原子、三氟甲基、碳原子數1至6之直鏈或支鏈烷基、苯基、聯苯基、三聯苯基、四聯苯基、苯乙烯基、萘基、芴基、菲基、茚基及芘基，此等取代基亦可進一步經取代。
作為通式(2)中R1 ~R8 所表之「碳原子數1至6之直鏈或支鏈烷基」，其具體可舉實例為：甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、2-甲基丙基、第三丁基、正戊基、3-甲基丁基、第三戊基、正己基、異己基及第三己基。
本發明之具有通式(1)所示之苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物係新穎之化合物，較先前之電子傳輸材料電子之移動快，具有優異之電洞阻障能力，且薄膜狀態安定。
本發明之具有通式(1)所示之苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物係可作為有機電致發光元件(以下簡稱為有機EL元件)之電子注入層及/或電子傳輸層之構成材料使用。藉由使用較先前之材料電子之注入‧移動速度快之本發明材料，自電子傳輸層往發光層之電子傳輸效率提高、發光效率也提高，而且驅動電壓降低、有機EL元件之耐久性提高，是為其效果。
本發明之具有通式(1)所示之苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物亦可作為有機EL元件之電洞阻障層之構成材料使用。藉由使用除了優異之電洞阻障能力以外，與先前材料相比電子傳輸性優異、且薄膜狀態之安定性高之本發明材料，可發揮具有高的發光效率、驅動電壓降低、電流耐性獲得改善，且有機EL元件之最大發光亮度提高之效果。
本發明之具有通式(1)所示之苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物可作為有機EL元件之發光層之構成材料使用。藉由使用與先前材料相比電子傳輸性佳、且帶隙寬廣之本發明材料作為發光層之主材料，並載持稱為摻雜劑之螢光體或磷光發光體作為發光層使用，可達實現驅動電壓降低、發光效率獲得改善之有機EL元件之效果。
本發明之有機EL元件，因其使用較先前電子傳輸材料電子之移動速度較快，具有優異之電洞阻障能力，且薄膜狀態之安定性高之具有苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物，可實現高效率、高耐久性。
本發明之具有苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物，可有用地作為有機EL元件之電子注入層、電子傳輸層、電洞阻障層或發光層之構成材料，電洞阻障能力優異、薄膜狀態之安定、耐熱性佳。本發明之有機EL元件，發光效率及電力效率高，藉此，可降低元件之實用驅動電壓。另外，可降低發光起始電壓、改良耐久性。
本發明之具有苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物，係新穎之化合物，此等化合物例如可依以下方式合成。首先，根據既知之方法，自1,2-二胺基苯衍生物與硝基芳基衍生物，合成2-胺基芳基偶氮苯衍生物，藉由進行鹵化反應，可合成對應之鹵代-2-胺基-芳基偶氮苯衍生物。藉由針對此鹵代-2-胺基-芳基偶氮苯衍生物進行利用雙(醋酸根-O)苯基碘之氧化性環化反應，而合成具有苯并三唑環之鹵代-2-芳基苯并三唑衍生物(例如參見非專利文獻5)，藉由針對此鹵化物與頻哪醇甲硼烷或雙(頻哪醇化)二硼之反應而合成之硼酸或硼酸酯(例如參見非專利文獻6)，令各種鹵代吡啶或吡啶基芳基鹵化物行Suzuki偶合等之交叉偶合反應(例如參見非專利文獻7)，可合成具有苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物。
具有通式(1)所示之苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物中，較佳之化合物之具體例係如以下所示，但本發明不受此等化合物之限制。
[化3]
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此等化合物之純化係藉由利用層析術之純化、利用矽膠、活性碳、活性白土等之吸附純化、利用溶媒之再結晶或晶析法等而進行。化合物之鑑定，係利用NMR分析等進行。作為物性值，係藉由DSC測定而測定玻璃轉移溫度(Tg)與熔點。熔點係蒸鍍性之指標，玻璃轉移溫度(Tg)係薄膜安定性之指標。又，熔點宜為200℃以上。
熔點與玻璃轉移溫度(Tg)係利用粉體，使用Seiko-Instruments公司製之高感度示差掃描熱量計DSC 6200測定。
又，有關功函數，係在ITO基板上製作100 nm之薄膜，使用理研計器製之大氣中光電子分光裝置AC-3型測定。功函數係電洞阻障能力之指標。
本發明之有機EL元件之構造，可為在基板上依序由陽極、電洞傳輸層、發光層、電洞阻障層、電子傳輸層、及陰極所構成者，在該陽極與電洞傳輸層間進一步具有電洞注入層者，或是在電子傳輸層與陰極之間進一步具有電子注入層者。此等多層構造中，可省略若干層，例如也可為在基板上依序具有陽極、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、及陰極之構成。
作為有機EL元件之陽極，可使用ITO或金般之功函數大之電極材料。作為電洞注入層，除了酞花青銅(以下簡稱為CuPc)以外，還可使用星爆型之三苯胺衍生物等之材料或塗佈型之材料。
電洞傳輸層可使用聯苯胺衍生物之N,N'-二苯基-N,N'-二(間-甲苯基)-聯苯胺(以下簡稱為TPD)或N,N'-二苯基-N,N'二(α-萘基)聯苯胺(以下簡稱為NPD)、各種三苯胺四元體等等。又，作為電洞之注入‧傳輸層，可使用聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(以下簡稱為PEDOT)/聚(磺酸苯乙烯酯)(以下稱為PSS)等之塗佈型高分子材料。
本發明之有機EL元件之發光層、電洞阻障層、電子傳輸層，除使用本發明之具有苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物以外，還可使用BAlq等之鋁之錯體、噻唑衍生物、噁唑衍生物、咔唑衍生物、聚二烷基芴衍生物、BCP等之菲繞啉衍生物、或TAZ等之三唑衍生物等之具有電洞阻障作用之化合物等等。
藉由將鋁之錯體、苯乙烯基衍生物等之先前材料用於發光層，而將本發明具有苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物作為電洞阻障層使用，可製作高性能之有機EL元件。又，作為發光層之主材料，例如可使用喹吖酮、香豆素、紅螢烯等之螢光體。又，作為磷光發光體，係使用苯基吡啶之銥錯體Ir(ppy)3 等之綠色磷光發光體、FIrpic、FIr6等之藍色磷光發光體、Btp2 Ir(acac)等之紅色磷光發光體等等；作為此時之主材料，電洞注入‧傳輸性之主材料係可使用4,4'-二(N-咔唑基)聯苯(以下簡稱為CBP)或4,4',4"-三(N-咔唑基)三苯胺(以下簡稱為TCTA)、1,3-雙(咔唑-9-基)苯(以下簡稱為mCP)等之咔唑衍生物，電子傳輸性之主材料係可使用2,2',2"-(1,3,5-伸苯基)-三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(以下簡稱為TPBI)等等，可據以製作高性能之有機EL元件。
再者，於本發明具有苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物上，可疊層或共蒸鍍先前之電子傳輸性材料作為電子傳輸層使用。
本發明之有機EL元件可具有電子注入層。作為電子注入層，可使用氟化鋰等。作為陰極，可使用鋁般之功函數低之電極材料，或鋁鎂般之功函數更低之合金作為電極材料。
以下，茲就本發明之實施形態以實施例作具體之說明，本發明不受以下實施例之限制。
[實施例1] <4,6-雙(2,2'-聯吡啶-6-基)-2-苯基-2H-苯并三唑(化合物11)之合成>
在以氮氣置換之反應容器中，加入可由2,4-二溴-6-苯基偶氮苯胺合成(例如參見非專利文獻5)之4,6-二溴-2-苯基-2H-苯并三唑7.6 g、雙(頻哪醇化)二硼13.7 g、醋酸鉀13.2 g、二噁烷(預先以分子篩4A脫水者)160 ml、及PdCl2 (dppf)-CH2 Cl2 1.1 g，予以加熱，在80℃下攪拌72小時。在冷卻至室溫後，將反應液加入水500 ml中，攪拌30分鐘。將析出物以過濾除去，將濾液以醋酸乙酯萃取。之後，將其有機層以無水硫酸鎂脫水後，藉由濃縮而獲得粗製物。將該粗製物以矽膠層析柱(載體：矽膠、溶離液：甲苯/醋酸乙酯)純化，獲得2-苯基-4,6-雙(4,4,5,5-四甲基-[1,3,2]二氧硼戊環-2-基)-2H-苯并三唑6.7 g(收率70%)之黃色粉體。
在以氮氣置換之反應容器中，加入上述2-苯基-4,6-雙(4,4,5,5-四甲基-[1,3,2]二氧硼戊環-2-基)-2H-苯并三唑4.0 g、6-溴-[2,2']-聯吡啶5.0 g、2M碳酸鉀水溶液13.4 ml、四(三苯膦)鈀(0)0.5 g、甲苯160 ml、乙醇40 ml，在攪拌下作5小時之加熱回流。予以冷卻至室溫，加入水100 ml、甲苯100 ml並予分液，將有機層以無水硫酸鎂脫水後，藉由濃縮而獲得粗製物。將該粗製物以矽膠層析柱(載體：NH矽膠、溶離液：甲苯)純化，獲得4,6-雙(2,2'-聯吡啶-6-基)-2-苯基-2H-苯并三唑(化合物11)3.8 g(收率84%)之黃色粉末。
就所獲得之黃色粉體，使用NMR進行構造鑑定。1 H-NMR測定結果係示於圖1中。
以1 H-NMR(CDCl3 )，檢出以下之21個氫之信號。δ(ppm)=9.57(1H)、8.95(1H)、8.79(2H)、8.74(3H)、8.47(4H)、8.00(3H)、7.85(2H)、7.60(2H)、7.50(1H)、7.36(2H)。
[實施例2] <4,6-雙(2,2'-聯吡啶-6-基)-2-(聯苯-2-基)-2H-苯并三唑(化合物20)之合成>
在以氮氣置換之反應容器中，加入可由2,4-二溴-6-(聯苯-2-基偶氮基)苯胺合成(例如參見非專利文獻5)之4,6-二溴-2-(聯苯-2-基)-2H-苯并三唑10.9 g、雙(頻哪醇化)二硼15.5 g、醋酸鉀15.0 g、二噁烷(預先以分子篩4A脫水者)250 ml、及PdCl2 (dppf)-CH2 Cl2 1.3 g，予以加熱，在90℃下攪拌7小時。在冷卻至室溫後，將反應液加入水500 ml中，攪拌30分鐘。將析出物以過濾除去，將濾液以氯仿萃取。之後，將其有機層以無水硫酸鎂脫水後，藉由濃縮而獲得粗製物。將該粗製物以矽膠層析柱(載體：矽膠、溶離液：己烷/醋酸乙酯)純化，獲得2-(聯苯-2-基)-4,6-雙(4,4,5,5-四甲基-[1,3,2]二氧硼戊環-2-基)-2H-苯并三唑8.6 g(收率66%)之黃色粉體。
在以氮氣置換之反應容器中，加入上述2-(聯苯-2-基)-4,6-雙(4,4,5,5-四甲基-[1,3,2]二氧硼戊環-2-基)-2H-苯并三唑4.0 g、6-溴-[2,2']-聯吡啶4.3 g、2M碳酸鉀水溶液11.5 ml、四(三苯膦)鈀(0)0.4 g、甲苯80 ml、乙醇20 ml，在攪拌下作6小時之加熱回流。予以冷卻至室溫，加入水100 ml、甲苯100 ml並予分液，將有機層以無水硫酸鎂脫水後，藉由濃縮而獲得粗製物。將該粗製物以矽膠層析柱(載體：NH矽膠、溶離液：甲苯)純化，獲得4,6-雙(2,2'-聯吡啶-6-基)-2-(聯苯-2-基)-2H-苯并三唑(化合物20)3.2 g(收率73%)之白色粉末。
就所獲得之白色粉體，使用NMR進行構造鑑定。1 H-NMR測定結果係示於圖1中。
以1 H-NMR(CDCl3 )，檢出以下之25個氫之信號。δ(ppm)=9.48(1H)、8.80(1H)、8.72(4H)、8.48(1H)、8.42(1H)、8.07(1H)、8.00(3H)、7.84(3H)、7.64(3H)、7.35(2H)、7.28(2H)、7.18(3H)。
[實施例3]
就本發明實施例1及2之化合物，利用高感度示差掃描熱量計(Seiko Instruments，DSC6200)，求得熔點及玻璃轉移溫度。
本發明之化合物顯示70℃以上之玻璃轉移溫度，薄膜狀態安定。
[實施例4]
使用本發明實施例1及2之化合物，在ITO基板上製作膜厚100 nm之蒸鍍膜，以大氣中光電子分光裝置(理研計器製，AC-3型)測定功函數。
如此，本發明之化合物，具有較NPD、TPD等一般電洞傳輸材料所具有之功函數5.4 eV更大之值，且具有較Alq3 之5.8 eV更大之值，具有大的電洞阻障能力。
[實施例5]
有機EL元件係如圖3所示般之在玻璃基板上作為透明陽極2預先形成有ITO之物件上，依電洞傳輸層3、發光層4、電洞阻障層5、電子傳輸層6、電子注入層7、陰極(鋁電極)8之順序蒸鍍而製成。
具體而言，在將形成有膜厚150 nm之ITO膜之玻璃基板1以有機溶媒洗淨後，以氧電漿處理將其表面洗淨。而後，將該附ITO電極之玻璃基板安裝於真空蒸鍍機內，予以減壓至0.001 Pa以下。而後，以覆蓋透明電極之方式，作為電洞傳輸層3，將NPD以蒸鍍速度6 nm/min形成為膜厚50 nm之膜。在該電洞傳輸層3上，作為發光層4，將Alq3 以蒸鍍速度6 nm/min形成為膜厚20 nm之膜。在該發光層4上，作為電洞阻障層兼電子傳輸層5及6，將本發明實施例1之化合物(化合物11)以蒸鍍速度6 nm/min形成為膜厚30 nm之膜。在該電洞阻障層兼電子傳輸層5及6上，作為電子注入層7，將氟化鋰以蒸鍍速度0.6 nm/min形成為膜厚0.5 nm之膜。最後，將鋁以成為膜厚150 nm之方式蒸鍍之，形成陰極8。就依此製作之有機EL元件，在大氣中常溫下進行特性測定。
具體而言，針對使用本發明實施例1之化合物(化合物11)所製作之有機EL元件流以電流密度10 mA/cm2 之電流時之發光特性進行測定。其測定結果係綜合示於表1中。
[實施例6]
於實施例5中，作為電洞阻障層兼電子傳輸層5及6之材料，代替本發明實施例1之化合物(化合物11)，將本發明實施例2之化合物(化合物20)以膜厚成為30 nm之方式形成以外，依相同之條件製作有機EL元件。針對製作之有機EL元件，在大氣中常溫下進行特性測定。
具體而言，針對製作之有機EL元件流以電流密度10 mA/cm2 之電流時之發光特性進行測定。其測定結果係綜合示於表1中。
[比較例1]
為供比較起見，將實施例5之電洞阻障層兼電子傳輸層5及6之材料代之以作為電子傳輸層6之Alq3 ，依同於實施例5之條件製作有機EL元件。針對製作之有機EL元件，在大氣中常溫下進行特性測定。
具體而言，針對製作之有機EL元件流以電流密度10 mA/cm2 之電流時之發光特性進行測定。其測定結果係綜合示於表1中。
如表1所示，流以電流密度10 mA/cm2 之電流時之驅動電壓，相對Alq3 之5.66 V，本發明實施例1之化合物(化合物11)為3.44 V，而本發明實施例2之化合物(化合物20)則低電壓化至3.73 V。又，流以電流密度10 mA/cm2 之電流時之亮度、發光效率則大致同等或更佳。有關電力效率，相對Alq3 之1.50 lm/W，本發明實施例1之化合物(化合物11)為2.41 lm/W，而本發明實施例2之化合物(化合物20)則大幅提升至2.70 lm/W。
具體而言，在將形成有膜厚150 nm之ITO膜之玻璃基板1以有機溶媒洗淨後，以氧電漿處理將其表面洗淨。而後，將該附ITO電極之玻璃基板安裝於真空蒸鍍機內，予以減壓至0.001 Pa以下。而後，以覆蓋透明電極之方式，作為電洞傳輸層3，將NPD以蒸鍍速度6 nm/min形成為膜厚30 nm之膜。在該電洞傳輸層3上，作為發光層4，將CBP與Ir(ppy)3 以組成比控制成為CBP：Ir(ppy)3 =93：7之方式實施二維蒸鍍(蒸鍍速度6 nm/min)，而形成膜厚40 nm之膜。在該發光層4上，作為電洞阻障層5，將BCP以蒸鍍速度6 nm/min形成為膜厚15 nm之膜。在該電洞阻障層5上，作為電子傳輸層6，將本發明實施例1之化合物(化合物11)以蒸鍍速度6 nm/min形成為膜厚30 nm之膜。在該電子傳輸層6上，作為電子注入層7，將氟化鋰以蒸鍍速度0.6 nm/min形成為膜厚0.5 nm之膜。最後，將鋁以成為膜厚150 nm之方式蒸鍍之，形成陰極8。就依此製作之有機EL元件，在大氣中常溫下進行特性測定。
具體而言，針對使用本發明實施例1之化合物(化合物11)所製作之有機EL元件流以電流密度10 mA/cm2 之電流時之發光特性進行測定。其測定結果係綜合示於表2中。
[實施例8]
於實施例7中，作為電子傳輸層6之材料，代替本發明實施例1之化合物(化合物11)，將本發明實施例2之化合物(化合物20)以膜厚成為30 nm之方式形成以外，依相同之條件製作有機EL元件。針對製作之有機EL元件，在大氣中常溫下進行特性測定。
具體而言，針對製作之有機EL元件流以電流密度10 mA/cm2 之電流時之發光特性進行測定。其測定結果係綜合示於表2中。
[比較例2]
為供比較起見，將實施例7之電子傳輸層6之材料代之以Alq3 ，以同於實施例7之條件製作有機EL元件。針對製作之有機EL元件，在大氣中常溫下進行特性測定。
具體而言，針對製作之有機EL元件流以電流密度10 mA/cm2 之電流時之發光特性進行測定。其測定結果係綜合示於表2中。
如表2所示，流以電流密度10 mA/cm2 之電流時之驅動電壓，相對Alq3 之11.04 V，本發明實施例1之化合物(化合物11)為9.22 V，而本發明實施例2之化合物(化合物20)則低電壓化至6.15 V。又，流以電流密度10 mA/cm2 之電流時之亮度、發光效率則大致為同等值。有關電力效率，相對Alq3 之8.04 lm/W，本發明實施例1之化合物(化合物11)為9.24 lm/W，而本發明實施例2之化合物(化合物20)則大幅提升至13.10 lm/W。
由此等結果可知，使用本發明具有苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物的有機EL元件，較之使用作為一般電子傳輸材料使用之Alq3 的元件，可達成電力效率之提升及實用驅動電壓之顯著降低。又，使用本發明具有苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物的有機EL元件，較之使用作為一般電子傳輸材料使用之Alq3 的元件，單位電流(mA/cm2 )之發光效率(cd/A)為同等級，因此，可達成單位電力量(W)之發光效率(cd/W)之大幅提升。
使用本發明具有苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物的有機EL元件，由於驅動電壓顯著降低，故本發明具有苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物的電子移動之速度，可預測較一般之電子傳輸材料Alq3 快出甚多。
以上雖參照特定之實施形態詳細說明本發明，但在不脫離本發明之精神及範圍下，可附加各種變更，此種變更對於此界業者而言，不言可喻。
[產業上之可利用性]
本發明之具有苯并三唑環結構與吡啶環結構之化合物，電子注入特性佳且電洞阻障能力亦屬良好，薄膜狀態安定，因而，作為有機EL元件用之化合物優異。藉由使用該化合物製作有機EL元件，可獲得高的發光效率及電力效率，且可降低實用驅動電壓，能夠改善耐久性。例如，可發展針對家庭電化製品或照明之用途。
1．．．玻璃基板
2．．．透明陽極
3．．．電洞傳輸層
4．．．發光層
5．．．電洞阻障層
6．．．電子傳輸層
7．．．電子注入層
8．．．陰極
圖1係本發明實施例1化合物(化合物11)之1 H-NMR圖；
圖2係本發明實施例1化合物(化合物20)之1 H-NMR圖；及
圖3係實施例5~8、比較例1、2之EL元件構成之圖。
1．．．玻璃基板
2．．．透明陽極
3．．．電洞傳輸層
4．．．發光層
5．．．電洞阻障層
6．．．電子傳輸層
7．．．電子注入層
8．．．陰極

Claims (10)

  1. 一種具有苯并三唑環結構之化合物，該苯并三唑環結構係以下列通式(1)所示： (式中，Ar表經取代或未經取代之芳族烴基、經取代或未經取代之芳族雜環基、或經取代或未經取代之縮合多環芳族基；A、B可彼此相同或相異，表氫原子或下列通式(2)所表之1價基，惟A、B不同時表氫原子) (式中，R1 ~R8 可彼此相同或相異，表氫原子、重氫原子、氟原子、氯原子、氰基、三氟甲基、碳原子數1至6之直鏈或支鏈烷基，經取代或未經取代之芳族烴基、經取代或未經取代之芳族雜環基、或經取代或未經取代之縮合多環芳族基；m表1或2之整數，X表碳原子或氮原子；於此，當X表氮原子時，該氮原子不具有R1 、R2 、R3 、R4 之取代基或鍵結基；m為2時，複數個存在之R1 、R2 、R3 、R4 、X分別可為相同或相異)。
  2. 如請求項1之具有苯并三唑環結構之化合物，其中該通式(2)中，m為1。
  3. 如請求項1或2之具有苯并三唑環結構之化合物，其中該通式(2)中，m為1，X為氮原子。
  4. 如請求項1之具有苯并三唑環結構之化合物，其中該通式(2)中，m為2。
  5. 如請求項1或4之具有苯并三唑環結構之化合物，其中該通式(2)中，m為2，所有之X均為氮原子。
  6. 一種有機電致發光元件，其具有一對電極及夾於其間之至少一層有機層，於該有機電致發光元件中，作為至少一個有機層之構成材料，係使用以下列通式(1)所示之具有苯并三唑環結構之化合物： (式中，Ar表經取代或未經取代之芳族烴基、經取代或未經取代之芳族雜環基、或經取代或未經取代之縮合多環芳族基；A、B可彼此相同或相異，表氫原子或下列通式(2)所表之1價基，惟A、B不同時表氫原子) (式中，R1 ~R8 可彼此相同或相異，表氫原子、重氫原子、氟原子、氯原子、氰基、三氟甲基、碳原子數1至6之直鏈或支鏈烷基，經取代或未經取代之芳族烴基、經 取代或未經取代之芳族雜環基、或經取代或未經取代之縮合多環芳族基；m表1或2之整數，X表碳原子或氮原子；於此，當X表氮原子時，該氮原子不具有R1 、R2 、R3 、R4 之取代基或鍵結基；m為2時，複數個存在之R1 、R2 、R3 、R4 、X分別可為相同或相異)。
  7. 如請求項6之有機電致發光元件，其中該有機層係電子傳輸層，其中上述通式(1)所示之化合物在該電子傳輸層中係作為至少一種構成材料使用。
  8. 如請求項6之有機電致發光元件，其中該有機層係電洞阻障層，其中上述通式(1)所示之化合物在該電洞阻障層中係作為至少一種構成材料使用。
  9. 如請求項6之有機電致發光元件，其中該有機層係發光層，其中上述通式(1)所示之化合物在該發光層中係作為至少一種構成材料使用。
  10. 如請求項6之有機電致發光元件，其中該有機層係電子注入層，其中上述通式(1)所示之化合物在該電子注入層中係作為至少一種構成材料使用。
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