TWI475004B - Organic electroluminescent elements - Google Patents

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TWI475004B TW099146126A TW99146126A TWI475004B TW I475004 B TWI475004 B TW I475004B TW 099146126 A TW099146126 A TW 099146126A TW 99146126 A TW99146126 A TW 99146126A TW I475004 B TWI475004 B TW I475004B
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Junya Ogawa
Takahiro Kai
Toshihiro Yamamoto
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Nippon Steel & Sumikin Chem Co
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Description

有機電致發光元件
本發明係有關使用特定構造之咔唑化合物的有機電致發光元件。
一般有機電致發光元件(以下，稱為有機EL元件)其最簡單的構造係由發光層及夾著該層之一對的對向電極所構成。換言之，有機EL元件係於兩電極間被外加電場時，自陰極注入電子，自陽極注入電洞，利用此等於發光層再結合，釋出光的現象。
近年，開發使用有機薄膜之有機EL元件。特別是為提高發光效率，以提昇自電極注入載子之效率為目的，而進行電極種類之最佳化，藉由開發一種將由芳香族二胺所成之電洞輸送層與由8-羥基喹啉鋁錯合物(以下稱為Alq3)所成之發光層，以薄膜形態設置於電極間的元件，相較於使用以往之蒽等之單結晶的元件，可大幅改善發光效率，因此，期待可實際用於具有自發光、高速應答性之特徵的高性能平面面板。
另外，嘗試提高元件之發光效率，也檢討使用磷光而不使用螢光。設置上述由芳香族二胺所構成之電洞輸送層與由Alq3 所構成之發光層之元件為代表之多數元件雖利用螢光發光者，但藉由使用磷光發光，亦即，利用來自三重態激發狀態之發光，期待相較於以往使用螢光(單重態)之元件，提高3~4倍左右的效率。為了此目的，雖已探討以香豆素衍生物或二苯甲酮衍生物作為發光層，但僅獲得極低的亮度。又，檢討嘗試利用三重態狀態而使用銪錯合物，但仍無法達到高效率的發光。近年，如專利文獻1所列舉，為了發光之高效率化及長壽命化為目的，而有許多以銥錯合物等之有機金屬錯合物為中心，研究磷光發光摻雜材料。
[先行技術文獻]
[專利文獻1]　特表2003-515897號公報
[專利文獻2]　特開2001-313178號公報
[專利文獻3] WO2009/086028號公報
[專利文獻4]　特開2005-093159號公報
[專利文獻5] CN101126020號公報
[專利文獻6] CN101139317號公報
[非專利文獻1] Applied Physics Letters,2003,82,2422-2424
為了獲得高的發光效率時，重要的是與前述摻雜物材料同時使用之主體(host)材料。作為主體材料而被提案之代表性材料，例如有專利文獻2所介紹之咔唑化合物之4,4’-雙(9-咔唑基)聯苯(以下稱為CBP)與非專利文獻1所介紹之1,3-二咔唑基苯(以下稱為mCP)。CBP作為參(2-苯基吡啶)銥錯合物(以下稱為Ir(ppy)3 )所代表之綠色磷光發光材料之主體材料使用時，在電洞容易流動，電子不易流動的特性上，電荷注入不平衡，過多的電洞流出於電子輸送層側，結果由Ir(ppy)3 之發光效率降低。此外，mCP作為雙[2-(4,6-二氟苯基)吡啶基-N、C2'](吡啶甲酸)銥錯合物(以下稱為FIrpic)所代表之籃色磷光發光材料之主體材料使用時，顯示較佳的發光特性，但是從耐久性的觀點，實用上無法滿足。
如前述，為了得到有機EL元件之高的發光效率時，必須在兩電荷(電洞‧電子)注入輸送特性中，取得平衡的主體材料。其中，較佳為三重態激發能(以下稱為T1能)之較高的主體材料。此外，期待具備電化學安定，高耐熱性及優異之非晶質安定性的化合物，需要進一步改良。
專利文獻3係揭示發光材料為以下所示之咔唑化合物。
【化1】
上述化合物係因中心之咔唑環之9-位置被二苯並硫苯基取代，但是1-位置不具有取代基，3-位置被咔唑基取代的構造，對於兩電荷之安定性低，故不實用。
專利文獻4揭示發光材料為以下所示之咔唑化合物。
【化2】
上述化合物係在1,9-位置之取代基均為苯基，因此電荷平衡差，無法得到充分的發光效率。
專利文獻5係揭示發光材料為以下所示之咔唑化合物。
【化3】
上述化合物係1-位置為苯基，9-位置為甲基取代，但是9-位置為烷基，因此共軛變寬廣，T1能降低，因此無法得到充分的發光效率。此外，9-位置為烷基，因此使用上述化合物的有機EL元件，耐久性明顯降低。
專利文獻6揭示發光材料為以下所示之咔唑化合物。
【化4】
上述化合物係1-位置為芘基，2環以上之芳香族基，但是9-位置為烷基，因此共軛變寬廣，T1能降低，因此無法得到充分的發光效率。此外，9-位置為烷基，因此使用上述化合物的有機EL元件，耐久性明顯降低。
如上述，專利文獻3係揭示咔唑上經2環以上之縮合芳香族基取代的化合物，但是未揭示鄰接之1,9-位置具有取代基的化合物。此外，專利文獻4~6雖揭示1,9-位置具有取代基的化合物，但是1,9-位置均為單環之芳基，或9-位置為烷基的化合物。因此，未揭示1,9-位置具有芳香族取代基，且任一方為縮合環的化合物。
如此，咔唑衍生物係因具有優異的電荷移動特性及電化學安定性，因此有為數眾多的檢討，但是作為磷光發光元件用材料而言，在實用化上，仍非充分的特性，需進一步改良。
 [發明概要]
為了將有機EL元件應用於平面面板顯示器等之顯示元件時，必須改善元件之發光效率，同時充分確保驅動時之安定性。本發明有鑑於上述現狀，本發明之目的係提供一種具有高效率及高驅動安定性之實用上有用的有機EL元件及適用於該元件的化合物。
本發明人等精心探討的結果，發現1,9-位置被芳香族基取代，且至少一方為縮合環之1,9-位置取代咔唑化合物作為燐光發光元件用材料用於有機EL元件，可顯示優異的特性，遂完成本發明。
本發明係一種有機電致發光元件，其係於基板上被層合陽極、複數之有機層及陰極所成之有機電致發光元件，其特徵係咔唑環之1-位置及9-位置具有選自芳香族烴基及芳香族雜環基之芳香族基作為取代基，該芳香族基之至少一方具有由2環以上之環所形成的縮環構造，具有含有總碳數20~80之咔唑化合物作為燐光發光元件用材料的有機層者。
上述咔唑化合物較佳為下述一般式(1)或(2)表示者。
【化5】
一般式(1)及(2)中，Ar係分別獨立表示選自碳數6~24之芳香族烴基及碳數3~23之芳香族雜環基的芳香族基，L係表示選自碳數6~30之芳香族烴基及碳數3~30之芳香族雜環基的芳香族基，R1 ~R3 係分別獨立表示氫、碳數1~10之烷基、碳數3~11之環烷基、碳數6~18之芳香族烴基或碳數3~17之芳香族雜環基，n係表示1~3之整數。n為2以上時，複數之Ar及R1 ~R3 各自可相同或相異。但是Ar及L之中至少1個為由2環以上之環所形成之縮環構造的芳香族基。
一般式(1)及(2)中，Ar及L之兩者或一方為由下述一般式(3)表示之芳香族化合物所產生之1價或n價的芳香族基較佳。
【化6】
一般式(3)中，X1 係分別獨立表示CR4 或氮，Y係表示-O-、-S-或-NR5 -，Z係表示直接鍵結、-O-、-S-、-NR6 -、-CR7 R8 -或下述式(Z-1)表示之基團，R4 ~R8 係分別獨立表示氫、碳數1~10之烷基、碳數3~11之環烷基、碳數6~18之芳香族烴基或碳數3~17之芳香族雜環基。但是由一般式(3)所產生之芳香族基為Ar時為1價芳香族基，L時為n價芳香族基。
【化7】
一般式(3)中，Z為直接鍵結較佳。
一般式(1)及(2)中，Ar或L之一方為由下述一般式(4)表示之芳香族化合物所產生之1價或n價芳香族基較佳。
【化8】
一般式(4)中，X2 係分別獨立表示CR9 或氮，R9 ~R12 係分別獨立表示氫、碳數1~10之烷基、碳數3~11之環烷基、碳數6~18之芳香族烴基或碳數3~17之芳香族雜環基。但是由一般式(4)所產生之芳香族基為Ar時為1價芳香族基，L時為n價芳香族基。
含有燐光發光元件用材料之有機層，較佳為選自由發光層、電洞輸送層、電子輸送層及電洞阻止層所成群之至少1層。此外，含有燐光發光元件用材料之有機層，較佳為含有燐光發光摻雜物的發光層。燐光發光摻雜物之發光波長在550 nm以下，具有發光極大波長較佳。
咔唑之9-位置係因電子密度高，因此反應性高為人所知，未取代時，9-位置之氫被烷基取代之構造，與9-位置鍵結之碳及氫為活性，用於有機EL元件時，耐久性明顯降低。因此，為了提高有機EL元件之耐久性時，必須使用9-位置經芳香族基取代的咔唑化合物。此外，咔唑上之相鄰之1,9-位置被芳香族基取代，且該芳香族基之至少一方為具有由2環以上之環所形成之縮環構造的芳香族基，使骨架之變形變大，可抑制分布於各取代基上之分子軌道之擴展。電化學的安定性(對氧化‧對還原安定性)係參與彼等之分子軌道(氧化係最高填滿能階軌域(Highest Occupied Molecular Orbital,HOMO)，還原係最低填滿能階軌域(LUMO))有很密切的關係，為了提高分子本身對兩電荷之安定性時，必須是HOMO分布於耐氧化安定性較高之部位，LUMO分布於耐還原安定性較高的部位的方式進行分子設計。藉由上述抑制分子軌道之擴展的效果，可使分子軌道分布於對氧化‧還原耐久性較高的部位，可具有良好的耐電荷安定性。此外，化合物整體之變形變大，可抑制分子整體之共軛擴展，提高T1能。基於以上效果，而推測本發明用的咔唑化合物具有良好的耐電荷安定性，可得到T1能更高的燐光主體材料。
本發明用的咔唑化合物係藉由控制上述分子軌道之擴展，而可將各自之電荷注入障壁調節成更低。藉此，在發光層中含有該燐光發光元件用材料時，電荷之平衡變得良好，提高再結合機率。從以上的觀點，使用該燐光發光元件用材料之有機EL元件可達成較高的發光效率。此外，該燐光發光元件用材料顯示良好的非晶質特性與高的熱安定性，因電化學安定，因此可實現驅動壽命長，耐久性高的有機EL元件。
[實施發明之形態]
本發明用的咔唑化合物係具有咔唑環之1-位置及9-位置具有選自芳香族烴基及芳香族雜環基之芳香族基作為取代基，該芳香族基之至少一方具有由2環以上之環所形成的縮環構造的咔唑化合物。此外，1-位置及9-位置上取代之取代基係芳香族基，其中芳香族基係指含有芳香族烴基及芳香族雜環基。本發明用的咔唑化合物也稱為1,9-位置取代咔唑化合物。
較佳之1,9-位置取代咔唑化合物係以上述一般式(1)或(2)表示者。一般式(1)、(2)中，Ar係表示選自碳數6~24之芳香族烴基及碳數3~23之芳香族雜環基的芳香族基。此芳香族基可具有或不具有取代基。
不具有取代基之芳香族基的較佳具體例有苯、吡啶、嘧啶、三嗪、呋喃、噻吩、萘、茀、菲、蒽、芘、吲哚、喹啉、異喹啉、萘錠、喹喔啉、喹唑啉、苯並呋喃、苯並噻吩、咔唑、吖啶、菲繞啉、吩噻嗪、吩噁嗪、二苯並呋喃、二苯並噻吩、二苯並吖庚因、三苯並吖庚因等中除去1個氫所產生之1價芳香族基。
具有取代基之芳香族基之較佳具體例，例如有上述不具有取代基之芳香族基經取代基取代的芳香族基。此取代基之具體例有碳數1~4之烷基、碳數1~2之烷氧基、乙醯基、碳數6~12之芳基、碳數3~11之雜芳基。更佳為苯基、萘基、咔唑基、喹啉基、異喹啉基。本說明書中，以Ar及L表示之芳香族基之碳數係不包含取代基之碳數的數。但是包含取代基之碳數計算時，也在上述範圍內較佳。此外，本發明中，具有2個以上之咔唑環時，至少1個為在1,9-位置被上述芳香族基取代的咔唑環即可。此咔唑環稱為中心的咔唑環。此中心之咔唑環之其他位置可經咔唑取代。
一般式(1)及(2)中，Ar較佳為例如有由上述一般式(3)或一般式(4)表示之芳香族化合物所產生之1價芳香族基。一般式(3)及(4)之說明如後述。
一般式(1)或(2)中，L係表示選自碳數6~30之芳香族烴基或碳數3~30之芳香族雜環基的芳香族基。此芳香族基可具有或不具有取代基。
不具有取代基之芳香族基的較佳具體例有苯、吡啶、嘧啶、三嗪、呋喃、噻吩、萘、茀、菲、蒽、芘、吲哚、喹啉、異喹啉、萘錠、喹喔啉、喹唑啉、苯並呋喃、苯並噻吩、咔唑、吖啶、菲繞啉、吩噻嗪、吩噁嗪、二苯並呋喃、二苯並噻吩、二苯並吖庚因、三苯並吖庚因等中除去n個氫所產生之n價基團。
具有取代基之芳香族基之較佳具體例，例如有上述不具有取代基之芳香族基經取代基取代的芳香族基。此取代基之具體例有碳數1~4之烷基、碳數1~2之烷氧基、乙醯基。上述取代基可再具有取代基，此等具有取代基時，較佳之具體例有碳數1~4之烷基、碳數1~2之烷氧基、乙醯基，碳數6~12之芳基、碳數3~11之雜芳基。更佳為苯基、萘基、咔唑基、喹啉基或異喹啉基。
此外，Ar及L可為上述不具有取代基之芳香族基經複數連結的芳香族基。此時，由鍵結於中心之咔唑環之芳香族基與其取代之芳香族基所構成。這種芳香族基之具體例有聯苯、聯三苯、雙吡啶、雙嘧啶、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、苯基咔唑等所產生之1價或n價基團。
一般式(1)及(2)中，L係中心之咔唑環之1-位置或9-位置進行取代。n為2或3時，中心之咔唑環之其他也可與其他的咔唑環鍵結，與其他咔唑環之連結位置無限定，可為末端的環或中央部的環。
一般式(1)或(2)中，Ar或L之中，至少1個係具有由2環以上之環所形成之縮環構造的芳香族基。其中，具有縮環構造之芳香族基具有取代基時，具有縮環構造之芳香族基直接鍵結於中心之咔唑環即可，具有取代此之芳香族基時，此芳香族基之環可為單環。較佳為Ar或L之中，至少1個係由2環以上之環所形成之芳香族雜環，更佳為一般式(3)表示之縮環構造。
一般式(1)或(2)中，Ar或L較佳為一般式(4)表示者。此時，其中一方為一般式(4)表示時，另一方係具有由2環以上之環所形成之縮環構造的芳香族基。
一般式(1)或(2)中，R1 ~R3 係分別獨立表示氫、碳數1~10之烷基、碳數3~11之環烷基、碳數6~18之芳香族烴基或碳數3~17之芳香族雜環基。較佳為氫、碳數1~4之烷基、碳數3~6之環烷基、苯基、萘基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基、咔唑基。更佳為氫、苯基、咔唑基。R1 ~R3 為氫以外之基團時，此等之基團可具有取代基，較佳之取代基為碳數1~4之烷基、碳數1~2之烷氧基、乙醯基、碳數6~12之芳基、碳數3~11之雜芳基。更佳為苯基、萘基、咔唑基、喹啉基、異喹啉基。
一般式(1)或(2)中，n係表示1~3之整數。較佳為1或2。
一般式(1)或(2)中，n為2以上時，複數之Ar及R1 ~R3 各自可相同或相異。
一般式(3)中，X1 係分別獨立表示CR4 或氮。較佳為CR4 。Y係表示-O-、-S-或-NR5 -。較佳為-S-或-NR5 -。Z係表示直接鍵結、-O-、-S-、-NR6 -、-CR7 R8 -或式(Z-1)表示之基團。較佳為直接鍵結、-O-、-S-或-NR6 -，更佳為直接鍵結。
上述R4 ~R8 係分別獨立表示氫、碳數1~10之烷基、碳數3~11之環烷基、碳數6~18之芳香族烴基或碳數3~17之芳香族雜環基。R7 與R8 之至少1個為氫較佳。由一般式(3)之化合物所產生之芳香族基為1價或n價芳香族基時，R4 ~R8 之中之1個或n個被刪除，成為直接鍵結。此直接鍵結之1個係鍵結於中心之咔唑環之1-位置或9-位置。L為具有2以上之直接鍵結時，其他直接鍵結係與其他的咔唑環鍵結。
R4 ~R8 較佳為氫、碳數1~4之烷基、碳數3~6之環烷基、苯基、萘基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基、咔唑基。更佳為氫、苯基、咔唑基。R4 ~R8 為氫以外之基團時，此等基團可具有取代基，較佳之取代基為碳數1~4之烷基、碳數1~2之烷氧基、乙醯基、碳數6~12之芳基、碳數3~11之雜芳基。更佳為苯基、萘基、咔唑基、喹啉基、異喹啉基。
一般式(4)中，X2 係分別獨立表示CR9 或氮。較佳為CR9 。
一般式(4)中，R9 ~R12 係分別獨立表示氫、碳數1~10之烷基、碳數3~11之環烷基、碳數6~18之芳香族烴基或碳數3~17之芳香族雜環基。由一般式(4)之化合物所產生之芳香族基為1價或n價芳香族基時，R9 ~R12 之中之1個或n個被刪除，成為直接鍵結。此直接鍵結之1個係鍵結於中心之咔唑環之1-位置或9-位置。L為具有2以上之直接鍵結時，其他直接鍵結係與其他的咔唑環鍵結。
R9 ~R12 較佳為氫、碳數1~4之烷基、碳數3~6之環烷基、苯基、萘基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基、咔唑基。更佳為氫、苯基、咔唑基。R9 ~R12 為氫以外之基團時，此等基團可具有取代基，較佳之取代基為碳數1~4之烷基、碳數1~2之烷氧基、乙醯基、碳數6~12之芳基、碳數3~11之雜芳基。更佳為苯基、萘基、咔唑基、喹啉基、異喹啉基。
一般式(1)或(2)中，T1能為2.85(eV)以上。較佳為2.90以上，更佳為3.00以上。
本說明書所謂的T1能之值係使用美國Gaussian公司製之分子計算用軟體Gaussian03計算所得之值，藉由B3LYP/6-31G*B3LYP/cc-pVDZ水準之構造最佳化計算所計算得到的值來定義。
本發明用之1,9-位置取代咔唑化合物可以1-位置被鹵素原子取代之咔唑衍生物作為出發原料，配合目的之化合物的構造選擇原料，使用公知的手法來合成。
例如1-位置被氟原子取代之咔唑衍生物之1-氟咔唑骨架可參考Angew.Chem.Int.Ed,2007,No.46,p1627-p1629所示之合成例，藉由以下反應式來合成。
【化9】
例如1-位置被溴原子取代之咔唑衍生物之1-溴咔唑骨架可參考Synlett,2000,No.30,p131-p140及J. Org. Chem,2001,No.66,p8612-p8615所示之合成例，藉由以下反應式來合成。
【化10】
一般式(1)或(2)表示之1,9-位置取代咔唑化合物之具體例如以下所示，本發明用之1,9-位置取代咔唑化合物不限於等。
【化11】
【化12】
【化13】
【化14】
【化15】
【化16】
【化17】
【化18】
於基板上被層合陽極、複數之有機層及陰極所成之有機EL元件之至少1層的有機層含有本發明之有機EL元件用之之1,9-位置取代咔唑化合物，可提供優異的有機電致發光元件。含有的有機層，較佳為發光層、電洞輸送層、電子輸送層及電洞阻止層。更佳為含有含燐光發光摻雜物的發光層的主體材料。
其次，說明本發明之有機EL元件。
本發明之有機EL元件係於被層合於基板上之陽極與陰極之間，含有具有至少一層發光層的有機層，且至少一層的有機層含有1,9-位置取代咔唑化合物。較佳為在發光層中含有磷光發光摻雜劑與1,9-位置取代咔唑化合物。
接著，參考圖式說明本發明之有機EL元件的構造，但是本發明之有機EL元件之構造不限於圖示者。
圖1係表示本發明所用之一般有機EL元件之構造例的剖面圖，1係基板，2為陽極，3係電洞注入層，4為電洞輸送層，5為發光層，6為電子輸送層，7為陰極。本發明之有機EL元件，可具有與發光層鄰接之激子阻止層，又，發光層與電洞注入層之間可具有電子阻止層。激子阻止層可插入於發光層之陽極側、陰極側之任一方，也可同時插入於兩方中。本發明之有機EL元件具有基板、陽極、發光層及陰極作為必要的層，但是除必要層以外之層，可具有電洞注入輸送層、電子注入輸送層，此外，發光層與電子注入輸送層之間可具有電洞阻止層。又，電洞注入輸送層係指電洞注入層與電洞輸送層之任一層或二者，電子注入輸送層係指電子注入層與電子輸送層之任一層或二者。
又，也可與圖1相反的構造，即依陰極7、電子輸送層6、發光層5、電洞輸送層4、陽極2的順序層合於基板1上，此時，必要時可追加或省略。
-基板-
本發明之有機EL元件較佳為支撐於基板上。此基板並無特別限制，只要是以往慣用於有機EL元件者即可，例如可使用由玻璃、透明塑膠、石英等所構成者。
-陽極-
有機EL元件中之陽極，較佳為使用功函數較大(4eV以上)之金屬、合金、導電性化合物及此等之混合物作為電極物質者。此等電極物質之具體例有Au等金屬、CuI、銦錫氧化物(ITO)、SnO2 、ZnO等導電性透明材料。又，可使用以IDIXO(In2 O3 -ZnO)等非晶質，製作透明導電膜的材料。陽極係將此等電極物質利用蒸鍍或濺鍍等方法形成薄膜，可以微影法形成期望形狀的圖型，或稍不太需要圖型精度時(100μm以上左右)，上述電極物質之蒸鍍或濺鍍時，可介於所望形狀之光罩形成圖型。或如有機導電性化合物，使用可塗佈物質時，也可使用印刷方式、塗佈方式等濕式成膜法。由此陽極取出發光時，較佳為透過率大於10%，又作為陽極之薄片阻抗較佳為數百Ω/□以下。另外，膜厚係依材料而定，但通常在10~1000 nm，較佳為10~200 nm之範圍內選擇。
─陰極─
另外，陰極可使用功函數較小(4eV以下)之金屬(稱為電子注入性金屬)、合金、導電性化合物及此等之混合物作為電極物質者。此等電極物質之具體例有鈉、鈉-鉀合金、鎂、鋰、鎂/銅混合物、鎂/銀混合物、鎂/鋁混合物、鎂/銦混合物、鋁/氧化鋁(Al2 O3 )混合物、銦、鋰/鋁混合物、稀土類金屬等。此等中，從電子注入性及對氧化等之耐久性的觀點，較佳為電子注入性金屬與功函數之值較大，安定之金屬之第二金屬的混合物，例如鎂/銀混合物、鎂/鋁混合物、鎂/銦混合物、鋁/氧化鋁(Al2 O3 )混合物、鋰/鋁混合物、鋁等。陰極可藉由將此等電極物質以蒸鍍或濺鍍等方法形成薄膜來製作。又作為陰極之薄片阻抗較佳為數百Ω/□以下，膜厚通常在10 nm~5μm，較佳為50~200 nm之範圍內選擇。又，為了使發光之光透過，有機EL元件之陽極或陰極之任一方為透明或半透明時，可提高發光亮度。
又，於陰極上以1~20 nm之膜厚製作上述金屬後，藉由於其上製作於陽極說明中列舉之導電性透明材料，可製作透明或半透明之陰極，應用此等可製作陽極與陰極二者具有透過性的元件。
─發光層─
發光層為磷光發光層，包含磷光發光摻雜物與主體材料。磷光發光摻雜劑材料較佳為含有選自釕、銠、鈀、銀、錸、鋨、銦、鉑及金之至少一種金屬之有機金屬錯合物者。此有機金屬錯合物為前述先前技術文獻等所習知，可選擇此等使用。燐光發光摻雜物之發光波長在550 nm以下，具有發光極大波長。
較佳之磷光發光摻雜劑，例如有具有Ir等貴金屬元素作為中心金屬之Ir(ppy)3 等之錯合物類，(Bt)2 Iracac等之錯合物類、(Btp)Ptacac等之錯合物類。此等錯合物類之具體例如下所示，但不限於下述化合物。
【化19】
【化20】
前述燐光發光摻雜物在發光層中所含有的量，較佳為5~30重量%的範圍。
發光層中之主體材料較佳為使用1,9-位置取代咔唑化合物。但是將該咔唑化合物使用於發光層以外之其他任一的有機層時，發光層所使用的材料可為1,9-位置取代咔唑化合物以外之其他的主體材料。此外，可併用1,9-位置取代咔唑化合物與其他之主體材料。也可併用複數種公知的主體材料。
可使用之習知主體化合物，較佳為具有電洞輸送能、電子輸送能，且防止發光之長波長化，且具有高的玻璃轉化溫度的化合物。
這種其他之主體材料係多數專利文獻等所熟知，可選自該等主體材料。主體材料之具體例並無特別限制，例如有吲哚衍生物、咔唑衍生物、吲哚咔唑衍生物、三唑衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、聚芳基烷烴衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、胺基取代查爾酮(chalcone)衍生物、苯乙烯蒽衍生物、茀酮衍生物、腙衍生物、二苯乙烯衍生物、矽氮烷衍生物、芳香族三級胺化合物、苯乙烯基胺化合物、芳香族二亞甲基系化合物、卟啉系化合物、蒽醌二甲烷衍生物、蒽酮衍生物、二苯基醌衍生物、噻喃二氧化物衍生物、萘苝等之雜環四羧酸酐、酞菁衍生物、8-羥基喹啉衍生物之金屬錯合物或金屬酞菁、苯并噁唑或苯并噻唑衍生物之金屬錯合物所代表之各種金屬錯合物、聚矽烷系化合物、聚(N-乙烯基咔唑)衍生物、苯胺系共聚物、噻吩寡聚物、聚噻吩衍生物、聚伸苯衍生物、聚伸苯伸乙烯衍生物、聚茀衍生物等之高分子化合物等。
─注入層─
注入層係指設置於電極與有機層之間用以降低驅動電壓或提高發光亮度的層，有電洞注入層與電子注入層，也可存在於陽極與發光層或與電洞輸送層之間，及陰極與發光層或與電子輸送層之間。注入層可依據需要而設置。
─電洞阻止層─
電洞阻止層廣義而言係指由具有電子輸送層之功能，具有輸送電子之功能，且輸送電洞之能力明顯較小之電洞阻止材料所構成，可以輸送電子，且阻止電洞，提高電子與電洞之再結合機率。
電洞阻止層較佳為使用1,9-位置取代咔唑化合物，但是該咔唑化合物使用於其他任一的有機層時，可使用習知之電洞阻止層材料。又，電洞阻止層材料可依據需要使用後述之電子輸送層的材料。
─電子阻止層─
電子阻止層係指由具有輸送電洞之功能，且輸送電子之能力明顯較小之材料所構成，可以輸送電洞，阻止電子，提高電子與電洞再結合之機率。
電子阻止層之材料可依據需要使用後述之電洞輸送層之材料。電子阻止層之膜厚較佳為3~100 nm，更佳為5~30 nm。
─激子阻止層─
激子阻止層係指阻止在發光層內藉由電洞與電子再結合產生之激子擴散至電荷輸送層的層，藉由插入本層可有效地將激子封鎖在發光層內，可提高元件之發光效率。激子阻止層係鄰接於發光層，可插入於陽極側、陰極側之任一側，也可同時插入於兩側。
激子阻止層材料例如有1,3-二咔唑基苯(mCP)或雙(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-苯基酚酸鋁(III)(BAlq)。
─電洞輸送層─
電洞輸送層係指由具有輸送電洞之功能的電洞輸送材料所構成，電洞輸送層可設置單層或複數層。
電洞輸送材料係具有電洞之注入或輸送、電子之障壁性之任一者，可為有機物或無機物之任一者。電洞輸送層較佳為1,9-位置取代咔唑化合物，但也可由過去習知之化合物中選擇任意者來使用。可使用之習知電洞輸送材料例如有三唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、聚芳基烷烴衍生物、吡唑啉衍生物及吡唑酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、胺基取代之查爾酮衍生物、噁唑衍生物、苯乙烯蒽衍生物、茀酮衍生物、腙衍生物、二苯乙烯衍生物、矽氮烷衍生物、苯胺系共聚物或導電性高分子寡聚物，尤其是噻吩寡聚物等，但較佳為使用卟啉化合物、芳香族三級胺化合物及苯乙烯基胺化合物，更佳為使用芳香族三級胺化合物。
─電子輸送層─
電子輸送層係指由具有輸送電子之功能的材料所構成，電子輸送層可設置單層或複數層。
電子輸送材料(有時也兼具電洞阻止材料的情形)，只要具有將由陰極注入之電子傳送到發光層的功能即可。電子輸送層較佳為使用以本發明之一般式(1)表示之材料，但亦可選擇使用由過去已知之化合物中任意者，例如有硝基取代之茀衍生物、二苯基酮衍生物、噻喃二氧化物衍生物、碳二醯亞胺、亞茀甲烷衍生物、蒽醌二甲烷及蒽醌衍生物、噁二唑衍生物等。此外，上述噁二唑衍生物中，噁二唑環之氧原子取代成硫原子的噻二唑衍生物、具有作為電子吸引基之喹喔啉環之喹喔啉衍生物也可作為電子輸送材料使用。另外，也可使用將此等材料導入於高分子鏈中，或此等材料作為高分子之主鏈的高分子材料。
 [實施例]
以下藉由實施例更詳細說明本發明，但本發明當然不受此等實施例限定，且只要在不超過本發明之實質，可以各種形態實施。
藉由以下所示之路徑合成成為磷光發光元件用材料之1,9-位置取代咔唑化合物。又，化合物編號係對應於上述化學式的編號。
合成例1
化合物1之合成
【化21】
在氮氣氛下，添加醋酸鈀7.0g(0.0313 mol)、三環己基膦20 wt%甲苯溶液88g(0.0626 mol)、1-甲基吡咯烷酮(NMP)150 mL，以60℃攪拌1小時。將1-氟苯胺69.6g(0.627 mol)、1-溴氯苯100g(0.522 mol)、磷酸三鉀330g(1.56 mol)、NMP1500 mL以室溫攪拌，同時添加所得的黃色溶液。其後，以130℃攪拌一晚。反應溶液冷卻至室溫後，將析出的結晶過濾取得後，減壓餾除溶劑。所得之殘渣以矽凝膠管柱色譜進行純化，得到白色固體的中間體A 19.53g(0.105 mol、收率20.2%)。
氮氣氛下，添加2，8-二溴二苯並噻吩40.0g(0.117 mol)、咔唑24.0g(0.143 mol)、碘化銅89.1g(0.468 mol)、磷酸三鉀99.3g(0.468 mol)、trans-1,2-環己烷二胺56.2 mL(0.468 mol)、1,4-二噁烷1000 mL，以120℃攪拌4小時。反應溶液冷卻至室溫後，將析出的結晶過濾取得後，減壓餾除溶劑。所得之殘渣以矽凝膠管柱色譜進行純化，得到白色固體的中間體B 14.7g(34.3 mmol、收率29.3%)。
氮氣氛下，添加中間體A 6.29g(0.0340 mol)、中間體B 9.70g(0.0226 mol)、碘化銅17.2g(0.0904 mol)、磷酸三鉀19.2g(0.0904 mol)、trans-1,2-環己烷二胺10.9 mL(0.0904 mol)、1,4-二噁烷120 mL，以120℃攪拌一晚。反應溶液冷卻至室溫後，將析出的結晶過濾取得後，減壓餾除溶劑。所得之殘渣以矽凝膠管柱色譜進行純化，得到白色固體的中間體C 9.30g(17.5 mmol、收率77.3%)。
氮氣氛下，添加氫化鈉(60.4%品)2.42g(0.0608 mol)、脫水N,N-二甲基甲醯胺(DMF)15 mL，以室溫攪拌0.5小時。所得之懸濁液中添加咔唑8.48g(0.0507 mol)之脫水DMF(35.2 mL)溶液，以室溫攪拌30分鐘。所得之懸濁液中添加中間體C 9g(0.0169 mol)，以140℃攪拌4日。反應溶液冷卻至室溫後，在蒸餾水(500 mL)攪拌的狀態下添加，將析出的淡黃色固體過濾取得。所得之淡黃色固體以矽凝膠管柱色譜、加熱打漿(reslurry)進行純化，得到白色固體之化合物1 2.05g(2.94 mmol、收率17.8%)。APCI-TOFMS,m/z 680[M+H]+ 、1 H-NMR測定結果(測定溶劑：CDCl3 )如圖2所示。
合成例2
化合物2之合成
【化22】
在氮氣氛下，添加3,6-二溴-9-苯基咔唑25.0g(0.0623 mol)、咔唑10.4g(0.0623 mol)、碘化銅2.38g(0.0125 mol)、磷酸三鉀52.9g(0.249 mol)、trans-1,2-環己烷二胺14.2g(0.124 mol)、1,4-二噁烷1000 mL，以90℃加熱攪拌1小時。反應溶液冷卻至室溫後，將析出的結晶過濾取得後，減壓餾除溶劑。所得之殘渣以矽凝膠管柱色譜進行純化，得到白色固體的中間體D 12.9g(26.4 mmol、收率42.4%)。
氮氣氛下，添加中間體A 6.4g(0.0346 mol)、中間體D 13.0g(0.0266 mol)、碘化銅20.2g(0.106 mol)、磷酸三鉀22.5g(0.106 mol)、trans-1,2-環己烷二胺12.7 mL(0.106 mol)、1,4-二噁烷115 mL，以110℃加熱攪拌一晚。反應溶液冷卻至室溫後，將析出的結晶過濾取得後，減壓餾除溶劑。所得之殘渣以矽凝膠管柱色譜進行純化，得到白色固體的中間體E 8.6g(14.5 mmol、收率55.0%)。
氮氣氛下，添加氫化鈉(56.4%品)1.8g(0.0432 mol)、脫水N,N-二甲基甲醯胺(DMF)11 mL，以室溫攪拌0.5小時。所得之懸濁液中添加咔唑6.0g(0.0359 mol)之脫水DMF(25 mL)溶液，以室溫攪拌30分鐘。所得之懸濁液中添加中間體H 8.5g(14.4 mol)，以130℃攪拌14日。反應溶液冷卻至室溫後，在蒸餾水(300 mL)攪拌的狀態下添加，將析出的淡黃色固體過濾取得。所得之淡黃色固體以矽凝膠管柱色譜、再結晶進行純化，得到白色固體之化合物2 3.10g(4.19 mmol、收率29.0%)。
APCI-TOFMS,m/z 739[M+H]+ 、1 H-NMR測定結果(測定溶劑：CD2 Cl2 )如圖3所示。
合成例3
化合物18之合成
【化23】
在氮氣氛下，添加1,3,5-三溴苯69.2g(0.219 mol)、苯基硼酸54.5g(0.447 mol)、四(三苯基膦)鈀(0)12.0g(0.0104 mol)、碳酸鈉121g之水(450 mL)溶液、甲苯800 mL、乙醇400 mL，以90℃攪拌2小時。反應溶液冷卻至室溫後，在蒸餾水(500 mL)與甲苯(500 mL)進行攪拌的狀態下添加。有機層以蒸餾水(3×500 mL)洗淨。有機層以無水硫酸鎂乾燥後，濾除硫酸鎂後，減壓餾除溶劑。所得之殘渣以矽凝膠管柱色譜進行純化，得到白色固體之中間體F 44.7g(0.144 mol、收率65.7%)。
氮氣氛下，添加中間體A 4.00g(0.0216 mol)、中間體F 10.0g(0.0323 mol)、碘化銅16.5g(0.0864 mol)、磷酸三鉀18.3g(0.0864 mol)、trans-1,2-環己烷二胺10.0 mL(0.0864 mol)、1,4-二噁烷72 mL，以120℃加熱攪拌4小時。反應溶液冷卻至室溫後，將析出的結晶過濾取得後，減壓餾除溶劑。所得之殘渣以矽凝膠管柱色譜進行純化，得到白色固體的中間體G 8.5g(20.5 mmol、收率94.9%)。
氮氣氛下，添加氫化鈉(56.4%品)3.3g(0.0785 mol)、脫水N,N-二甲基甲醯胺(DMF)20 mL，以室溫攪拌0.5小時。所得之懸濁液中添加咔唑10.9g(0.0654 mol)之脫水DMF(45.4 mL)溶液，以室溫攪拌30分鐘。所得之懸濁液中添加中間體G 8.5g(20.5 mol)，以130℃攪拌3日。反應溶液冷卻至室溫後，在蒸餾水(200 mL)攪拌的狀態下添加，將析出的淡黃色固體過濾取得。所得之淡黃色固體以矽凝膠管柱色譜、加熱打漿進行純化，得到白色固體之化合物18 2.70g(4.81 mmol、收率22.0%)。APCI-TOFMS,m/z 561[M+H]+ 、1 H-NMR測定結果(測定溶劑：CDCl3 )如圖4所示。
合成例4
化合物82之合成
【化24】
氮氣氛下，添加中間體A 25.0g(0.135 mol)、4,4'-二碘聯苯21.0g(0.0519 mol)、碘化銅39.5g(0.207 mol)、磷酸三鉀43.9g(0.207 mol)、trans-1,2-環己烷二胺25.0 mL(0.207 mol)、1,4-二噁烷450 mL，以120℃加熱攪拌18小時。反應溶液冷卻至室溫後，將析出的結晶過濾取得後，減壓餾除溶劑。所得之殘渣以矽凝膠管柱色譜進行純化，得到白色固體的中間體H 10.4g(20.1 mmol、收率38.7%)。
氮氣氛下，添加氫化鈉(56.4%品)4.9g(0.115 mol)、脫水DMF 30 mL，以室溫攪拌0.5小時。所得之懸濁液中添加咔唑16.0g(0.0960 mol)之脫水DMF(60 mL)溶液，以室溫攪拌30分鐘。所得之懸濁液中添加中間體H 10.0g(19.2 mol)，以130℃攪拌6日。反應溶液冷卻至室溫後，在蒸餾水(200 mL)攪拌的狀態下添加，將析出的淡黃色固體過濾取得。所得之淡黃色固體以矽凝膠管柱色譜、再結晶進行純化，得到白色固體之化合物82 2.40g(2.94 mmol、收率15.3%)。APCI-TOFMS,m/z 815[M+H]+ 、1 H-NMR測定結果(測定溶劑：CD2 Cl2 )如圖5所示。
合成例5
化合物83之合成
【化25】
在氮氣氛下，添加中間體A 43.0g(0.232 mol)、2，6-二氯吡啶41.0g(0.277 mol)、碘化銅82.0g(0.431 mol)、磷酸三鉀92.0g(0.433 mol)、trans-1,2-環己烷二胺50.0 mL(0.416 mol)、1,4-二噁烷500 mL，以110℃加熱攪拌6小時。反應溶液冷卻至室溫後，將析出的結晶過濾取得後，減壓餾除溶劑。所得之殘渣以矽凝膠管柱色譜進行純化，得到白色固體的中間體I 40.4g(0.136 mol、收率74.9%)。
氮氣氛下，添加氯化鎳6水合物38.4g(0.161 mol)、三苯膦195.0g(0.743 mol)、脫水DMF 500 mL，以60℃加熱20分鐘。其後，添加鋅粉末14.8g(0.214 mol)，以60℃加熱2小時。所得之懸濁液中添加中間體I 40.0g(0.134 mol)之脫水DMF(90 mL)溶液，以60℃攪拌1小時。反應溶液冷卻至室溫後，將10%氨水溶液(1000 mL)進行攪拌的狀態下添加，將析出的灰色固體過濾取得。所得之灰色固體以晶析進行純化，得到白色固體之中間體J 20.4g(39.0 mmol、收率29.1%)。
氮氣氛下，添加氫化鈉(62.0%品)4.4g(0.115 mol)、脫水DMF 30 mL，以室溫攪拌0.5小時。所得之懸濁液中添加咔唑15.9g(0.0955 mol)之脫水DMF(66 mL)溶液，以室溫攪拌30分鐘。所得之懸濁液中添加中間體J 10.0g(21.1 mmol)，以130℃攪拌7日。將此反應溶液之2批分冷卻至室溫後，蒸餾水(500 mL)攪拌的狀態下添加，將析出的灰色固體過濾取得。所得之灰色固體以晶析進行純化，得到白色固體之化合物83 2.10g(2.57 mmol、收率6.71%)。APCI-TOFMS,m/z 817[M+H]+ 、1 H-NMR測定結果(測定溶劑：CD2 Cl2 )如圖6所示。
合成例6
化合物H-1之合成
【化26】
氮氣氛下，添加2-溴苯基肼鹽酸鹽150g(0.801 mol)、苯二甲酸酐190g(1.28 mol)、甲苯4500 mL，以120℃加熱攪拌1晚。反應溶液冷卻至室溫後，將析出的淡黃色固體過濾取得。所得之淡黃色固體以加熱打漿進行純化，得到淡黃色粉末之中間體K 181g(0.570 mol、收率71.1%)。
氮氣氛下，添加中間體K126g(0.397 mol)、三苯基氫化鉍350g(0.794 mol)、醋酸銅108g(0.596 mol)、脫水二氯甲烷3000 mL，在冰浴中攪拌。徐徐添加三乙胺41.3 mL(0.298 mol)，避免內溫成為5℃以上，再以50℃加熱攪拌一晚。反應溶液冷却至室溫後，將析出的淡黃色固體過濾取得。所得之淡黃色固體以再結晶進行純化，得到淡黃色粉末之中間體L 72.0g(0.183 mol、收率45.2%)。
在氮氣氛下，添加中間體L 30.0g(0.0762 mol)、脫水苯1500 mL，室溫下進行攪拌同時添加氯化鋁50.8g(0.381 mol)後，室溫下攪拌3小時。將氫氧化鈉水溶液900 mL在攪拌下添加。反應溶液冷卻至室溫後，在蒸餾水(1000 mL)與甲苯(1000 mL)攪拌的狀態下添加。有機層以蒸餾水(3×1000 mL)洗淨。有機層以無水硫酸鎂乾燥後，濾除硫酸鎂後，減壓餾除溶劑。所得之殘渣以矽凝膠管柱色譜進行純化，得到白色固體之中間體M 8.0g(0.0325 mol、收率42.6%)。
在氮氣氛下，添加中間體M 8.8g(0.0358 mol)、苯基硼酸8.7g(0.0715 mol)、四(三苯基膦)鈀(0)3.3g(2.86 mmol)、碳酸鈉13.6g之水(60 mL)溶液、甲苯180 mL、乙醇60 mL，以90℃加熱攪拌1晚。反應溶液冷卻至室溫後，蒸餾水(300 mL)在攪拌的狀態下添加。有機層以蒸餾水(3×300 mL)洗淨。有機層以無水硫酸鎂乾燥後，濾除硫酸鎂後，減壓餾除溶劑。所得之殘渣以矽凝膠管柱色譜進行純化，得到白色固體之中間體N 7.0g(28.7 mmol、收率80.3%)。
氮氣氛下，添加中間體N 7.0g(0.0288 mol)、4,4' -二碘聯苯5.3g(0.0131 mol)、碘化銅1.24g(6.55 mmol)、碳酸鉀14.5g(0.104 mol)、喹啉50 mL，以260℃加熱攪拌5小時。反應溶液冷卻至室溫後，將析出之黑色固體過濾取得。所得之黑色固體以晶析進行純化，得到白色固體之化合物H-1 4.0g(6.28 mmol、收率47.9%)。
APCI-TOFMS,m/z 637[M+H]+ 、1 H-NMR測定結果(測定溶劑：THF-d8 )如圖7所示。
合成例7
化合物H-2之合成
【化27】
氮氣氛下，添加咔唑60.0g(0.358 mol)與醋酸840 mL，以室溫攪拌下添加碘化鉀41.6g(0.250 mol)與碘化氫酸53.6g(0.250 mol)，以80℃加熱攪拌4小時。反應溶液冷卻至室溫後，蒸餾水(1000 mL)在攪拌的狀態下添加，將析出的淡黃色固體過濾取得。所得之淡黃色固體以加熱打漿進行純化，得到白色固體之中間體O 50.0g(0.170 mol、收率47.6%)。
氮氣氛下，添加中間體O 50.0g(0.170 mol)與醋酸酐215 mL(2.21 mol)。冰冷下攪拌添加三氟化硼二乙醚錯合物0.64 mL(5.10 mmol)，以80℃加熱攪拌0.5小時。反應溶液冷卻至室溫後，蒸餾水(500 mL)在攪拌的狀態下添加，將析出的淡黃色固體過濾取得。所得之淡黃色固體以加熱打漿進行純化，得到淡黃色固體之中間體P 45.0g(0.134 mol、收率78.9%)。
氮氣氛下，添加中間體P 45.0g(0.134 mol)、咔唑24.7g(0.147 mol)、氧化銅57.5g(0.402 mol)與二甲基乙醯胺1000 mL，以160℃加熱攪拌三日。反應溶液冷卻至室溫後，蒸餾水(1000 mL)在攪拌的狀態下添加，有機層以蒸餾水(3×500 mL)洗淨。有機層以無水硫酸鎂乾燥後，濾除硫酸鎂後，減壓餾除溶劑。所得之殘渣中添加四氫呋喃200 mL、二甲基亞碸100 mL、氫氧化鉀33g(0.588 mol)與蒸餾水10 mL，以80℃加熱攪拌2小時。反應溶液冷卻至室溫後，甲苯(1000 mL)、蒸餾水(500 mL)在攪拌的狀態下添加，有機層以蒸餾水(3×500 mL)洗淨。有機層以無水硫酸鎂乾燥後，濾除硫酸鎂後，減壓餾除溶劑。所得之殘渣以矽凝膠管柱色譜進行純化，得到白色固體之中間體Q 21.2g(63.7 mmol、收率47.5%)。
氮氣氛下，添加中間體Q 10.0g(0.0300 mol)、4,4' -二碘聯苯4.69g(0.0116 mol)、碘化銅8.84g(0.0464 mol)、磷酸三鉀9.84g(0.0464 mol)、trans-1,2-環己烷二胺5.6 mL(0.0464 mol)、1,4-二噁烷100 mL，以120℃加熱攪拌6小時。反應溶液冷卻至室溫後，將析出的結晶過濾取得後，減壓餾除溶劑。所得之殘渣以晶析、矽凝膠管柱色譜進行純化，得到白色固體的化合物H-2 2.2g(2.69 mmol、收率23.1%)。APCI-TOFMS,m/z 815[M+H]+ 、1 H-NMR測定結果(測定溶劑：CD2 Cl2 )如圖8所示。
此外，依據上述合成例及說明書中所記載的合成方法，合成化合物4、22、57及87，供給製作有機EL元件。
以上述合成例合成的化合物及CBP之T1能之計算值如表1所示。計算係使用前述Gaussian03計算。其中，CBP、化合物H-1及化合物H-2係比較化合物。由表1確認1-位置上導入2環以上之取代基，可使T1能值變大。
實施例1
將各薄膜以真空蒸鍍法、真空度2.0×10-5 Pa層合在形成有由膜厚110 nm之氧化銦錫(ITO)所構成之陽極的玻璃基板上。首先，於ITO上形成25 nm厚之銅酞菁(CuPC)作為電洞注入層。接著，形成90 nm厚之N,N-二(萘-1-基)-N,N-二苯基-聯苯胺(NPB)作為電洞輸送層。其次，於電洞輸送層上，將作為發光層之主體材料之化合物1與作為摻雜劑之藍色磷光材料之銥錯合物[銥(III)雙(4,6-二-氟苯基)-吡啶-N，C2']吡啶甲酸](FIrpic)由不同之蒸鍍源，進行共蒸鍍，形成30 nm厚度的發光層。FIrpic之濃度為10%。其次，形成30 nm厚度之Alq3作為電子輸送層。此外，電子輸送層上形成1.0 nm厚的氟化鋰(LiF)作為電子注入層。最後，電子注入層上形成70 nm厚的鋁(Al)作為電極。所得之有機EL元件在圖1所示之有機EL元件中，在陰極與電子輸送層之間具有被追加電子注入層的層構成。
所得之有機EL元件與外部電源連接，施加直流電壓，確認具有如表2的發光特性。表2中，亮度、電壓及發光效率係表示2.5 mA/cm2 的值。元件發光光譜的極大波長為475 nm，可得到由FIrpic之發光。
實施例2
實施例1中之發光層之主體材料為使用化合物2外，與實施例1同樣製作有機EL元件。
實施例3
實施例1中之發光層之主體材料為使用化合物4外，與實施例1同樣製作有機EL元件。
實施例4
實施例1中之發光層之主體材料為使用化合物18外，與實施例1同樣製作有機EL元件。
實施例5
實施例1中之發光層之主體材料為使用化合物22外，與實施例1同樣製作有機EL元件。
實施例6
實施例1中之發光層之主體材料為使用化合物57外，與實施例1同樣製作有機EL元件。
實施例7
實施例1中之發光層之主體材料為使用化合物82外，與實施例1同樣製作有機EL元件。
實施例8
實施例1中之發光層之主體材料為使用化合物83外，與實施例1同樣製作有機EL元件。
實施例9
實施例1中之發光層之主體材料為使用化合物87外，與實施例1同樣製作有機EL元件。
比較例1
實施例1中之發光層之主體材料為使用CBP外，與實施例1同樣製作有機EL元件。
比較例2
實施例1中之發光層之主體材料為使用化合物H-1外，與實施例1同樣製作有機EL元件。
比較例3
實施例1中之發光層之主體材料為使用化合物H-2外，與實施例1同樣製作有機EL元件。
對於實施例2~9及比較例1~3所得之有機EL元件，與實施例1同樣進行評價，確認具有如表2的發光特性。實施例2~9及比較例1~2所得之有機EL元件之發光光譜之極大波長為475 nm，確認可得到由FIrpic之發光。比較例3所得之有機EL元件之發光光譜之極大波長為505 nm，未觀測到目的之發光。
由表2得知，實施例1~9中，將1,9-位置取代咔唑化合物用於發光層時，相較於其以外的情形(比較例1、2、及3)，具有較高的發光效率特性。此乃是藉由在咔唑之1-位置上導入2環以上之縮環取代基，以控制分子軌道之擴展，及因電荷平衡之最佳化的效果，得知1,9-位置咔唑衍生物之優異性。由此結果可知，藉由將上述咔唑化合物用於發光層，可實現高效率的有機EL燐光元件。
實施例10
將各薄膜以真空蒸鍍法、真空度2.0×10-5 Pa層合在形成有由膜厚110 nm之ITO基板所構成之陽極的玻璃基板上。首先，於ITO上形成25 nm厚之銅酞菁(CuPC)作為電洞注入層。接著，形成40 nm厚之(NPB)作為電洞輸送層。其次，於電洞輸送層上，將作為主體材料之化合物1與作為摻雜劑之Ir(ppy)3 由不同之蒸鍍源，進行共蒸鍍，形成40 nm厚度的發光層。此時，Ir(ppy)3 之濃度為10wt%。其次，形成20 nm厚度之Alq3作為電子輸送層。此外，電子輸送層上形成1 nm厚的氟化鋰(LiF)作為電子注入層。最後，電子注入層上形成70 nm厚的鋁(Al)作為電極，製作有機EL元件。
所得之有機EL元件與外部電源連接，施加直流電壓，確認具有如表3的發光特性。表3中，亮度、電壓及發光效率係表示以20 mA/cm2 之驅動時的值，亮度減半時間係以20 mA/cm2 之一定電流驅動進行評價，將此結果換算成初期亮度1000 cd/m2 時的值。元件發光光譜之極大波長為530 nm，得知可得到由Ir(ppy)3 之發光。
實施例11
實施例10中之發光層之主體材料為使用化合物2外，與實施例10同樣製作有機EL元件。
實施例12
實施例10中之發光層之主體材料為使用化合物4外，與實施例10同樣製作有機EL元件。
實施例13
實施例10中之發光層之主體材料為使用化合物18外，與實施例10同樣製作有機EL元件。
實施例14
實施例10中之發光層之主體材料為使用化合物22外，與實施例10同樣製作有機EL元件。
實施例15
實施例10中之發光層之主體材料為使用化合物57外，與實施例10同樣製作有機EL元件。
實施例16
實施例10中之發光層之主體材料為使用化合物82外，與實施例10同樣製作有機EL元件。
實施例17
實施例10中之發光層之主體材料為使用化合物83外，與實施例10同樣製作有機EL元件。
實施例18
實施例10中之發光層之主體材料為使用化合物87外，與實施例10同樣製作有機EL元件。
比較例4
實施例10中之發光層之主體材料為使用CBP外，與實施例10同樣製作有機EL元件。
比較例5
實施例10中之發光層之主體材料為使用化合物H-1外，與實施例10同樣製作有機EL元件。
比較例6
實施例10中之發光層之主體材料為使用化合物H-2外，與實施例10同樣製作有機EL元件。
實施例11~18及比較例4~6所得之有機EL元件，與實施例10同樣評價，確認具有如表3之發光特性。實施例11~18及比較例4~6所得之有機EL元件之發光光譜之極大波長均為530 nm，確認可得到由Ir(ppy)3 之發光。
由表3得知，實施例10~18中，將1,9-位置取代咔唑化合物用於發光層時，相較於其以外的情形時(比較例4、5、及6)，具有較高的發光效率特性。此外，顯示驅動壽命特性良好，且具有高的安定性。此乃是藉由在咔唑之1-位置上導入2環以上之縮環取代基，以控制分子軌道之擴展，及因電荷平衡之最佳化與兩電荷安定性的效果，因此1,9-位置咔唑衍生物之優異性。由此結果可知，藉由將上述咔唑化合物用於發光層，可實現高效率的有機EL燐光元件。
[產業上之可利用性]
本發明之有機EL元件係於發光特性、驅動壽命及耐久性方面，在於可滿足實用上的水準，應用於平面面板顯示器(行動電話顯示元件、車用顯示元件、OA或電腦顯示元件或電視等)、發揮作為面發光體之特徵的光源(照明、影印機之光源、液晶顯示器或儀器類之背光光源)、顯示板或標誌燈等，其技術價值大。
1．．．基板
2．．．陽極
3．．．電洞注入層
4．．．電洞輸送層
5．．．發光層
6．．．電子輸送層
7．．．陰極
[圖1]表示有機EL元件之一例的剖面圖。
[圖2]表示化合物1之1 H-NMR圖譜。
[圖3]表示化合物2之1 H-NMR圖譜。
[圖4]表示化合物18之1 H-NMR圖譜。
[圖5]表示化合物82之1 H-NMR圖譜。
[圖6]表示化合物83之1 H-NMR圖譜。
[圖7]表示化合物H-1之1 H-NMR圖譜。
[圖8]表示化合物H-2之1 H-NMR圖譜。
1．．．基板
2．．．陽極
3．．．電洞注入層
4．．．電洞輸送層
5．．．發光層
6．．．電子輸送層
7．．．陰極

Claims (6)

  1. 一種有機電致發光元件，其係於基板上被層合陽極、複數之有機層及陰極所成之有機電致發光元件，其特徵係咔唑環之1-位置及9-位置具有選自芳香族烴基及芳香族雜環基之芳香族基作為取代基，該芳香族基之至少一方具有由2環以上之環所形成的縮環構造，具有含有總碳數20~80之咔唑化合物的有機層，及含有咔唑化合物之有機層為含有燐光發光摻雜物的發光層。
  2. 如申請專利範圍第1項之有機電致發光元件，其中咔唑化合物為一般式(1)或(2)表示者， 一般式(1)及(2)中，Ar係分別獨立表示選自碳數6~24之芳香族烴基及碳數3~23之芳香族雜環基的芳香族基，L係表示選自碳數6~30之芳香族烴基及碳數3~30之芳香族雜 環基的芳香族基，R1 ~R3 係分別獨立表示氫、碳數1~10之烷基、碳數3~11之環烷基、碳數6~18之芳香族烴基或碳數3~17之芳香族雜環基，n係表示1~3之整數，n為2以上時，複數之Ar及R1 ~R3 各自可相同或相異，但是Ar及L之中至少1個為由2環以上之環所形成之縮環構造的芳香族基。
  3. 如申請專利範圍第2項之有機電致發光元件，其中Ar及L之兩者或一方為由下述一般式(3)表示之芳香族化合物所產生之1價或n價的芳香族基， 其中，X1 係分別獨立表示CR4 或氮，Y係表示-O-、-S-或-NR5 -，Z係表示直接鍵結、-O-、-S-、-NR6 -、-CR7 R8 -或下述式(Z-1)表示之基團，R4 ~R8 係分別獨立表示氫、碳數1~10之烷基、碳數3~11之環烷基、碳數6~18之芳香族烴基或碳數3~17之芳香族雜環基，但是上述芳香族基為Ar時為1價芳香族基，L時為n價芳香族基
  4. 如申請專利範圍第3項之有機電致發光元件，其中一般式(3)中，Z為直接鍵結。
  5. 如申請專利範圍第2項之有機電致發光元件，其中Ar或L之一方為由下述一般式(4)表示之芳香族化合物所 產生之1價或n價芳香族基， 其中，X2 係分別獨立表示CR9 或氮，R9 ~R12 係分別獨立表示氫、碳數1~10之烷基、碳數3~11之環烷基、碳數6~18之芳香族烴基或碳數3~17之芳香族雜環基，但是上述芳香族基為Ar時為1價芳香族基，L時為n價芳香族基。
  6. 如申請專利範圍第1項之有機電致發光元件，其中燐光發光摻雜物之發光波長在550nm以下，具有發光極大波長。
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