TWI485228B

TWI485228B - Organic electroluminescent elements

Info

Publication number: TWI485228B
Application number: TW099140811A
Authority: TW
Inventors: Takahiro Kai; Toshihiro Yamamoto; Masaki Komori; Megumi Matsumoto
Original assignee: Nippon Steel & Sumikin Chem Co
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2015-05-21
Also published as: JP5596706B2; US20120235133A1; CN102696126B; US9260433B2; EP2521196A1; TW201130950A; EP2521196A4; EP2521196B1; KR101758865B1; KR20120123368A; JPWO2011080972A1; WO2011080972A1; CN102696126A

Description

有機電致發光元件

本發明係關於一種含有吲哚並咔唑化合物之有機電致發光元件者，更詳而言之，係關於一種對由有機化合物所構成之發光層施加電場而放出光之薄膜型裝置者。

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挾住該層之一對的對向電極所構成。亦即，有機EL元件中係若於兩電極間施加電場，從陰極注入電子，從陽極注入電洞，此等在發光層中進行再結合，利用放出光之現象。

近年，成為進行使用有機薄膜之有機EL元件的開發。尤其，為提高發光效率，從電極以載體注入之效率提昇作為目的而進行電極種類的最適化，於電極間設有由芳香族二胺所構成之電洞輸送層與由8-羥基喹啉鋁錯合物(以下，稱為Alq₃ )所構成之發光層作為薄膜的元件之開發，與使用習知之蔥等的單結晶之元件進行比較而大幅改善發光效率，故目標在於對具有所謂自發光‧高速應答性之特徵的高性能平面面板之實用化。

又，就提昇元件之發光效率的嘗試，並非研究螢光亦研究磷光。為設有由上述芳香族二胺所構成之電洞輸送層與由Alq₃ 所構成之發光層的元件為首之許多元件利用螢光發光者，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，相較於使用習知螢光(單重態)的元件，期待3～4倍左右的效率提昇。為了此目的，研究起香豆素衍生物或二苯甲酮衍生物作為發光層，但，只得到極低亮度。又，就利用三重態狀態之嘗試，研究起使用銪錯合物，但此亦未達到高效率之發光。在近年，於專利文獻1所舉例般，以發光之高效率化或長壽命化為目的，常研究以銥化合物等之有機金屬錯合物為中心之磷光發光摻雜物材料。

[先前技術文獻]

[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]特開平11-162650號公報

[專利文獻4]特開平11-176578號公報

[專利文獻5]WO 2007-063754號公報

為得到高的發光效率，與前述摻雜物材料同時地，所使用之宿主材料變成很重要。就宿主材料所提出之代表者，可舉例如在專利文獻2所介紹之咔唑化合物的4,4’-雙(9-咔唑基)聯苯基(以下，稱為CBP)。CBP係使用來作為以三(2-苯基吡啶)銥錯合物(以下，稱為Ir(ppy)₃ )為代表之綠色磷光發光材料的宿主材料時，CBP係易流入電洞，很難流動電子之特性上，電荷注入均衡性崩解，過剩之電洞流出至電子輸送層側，結果源自Ir(ppy)₃ 之發光效率降低。

如前述般，為以有機EL元件得到高的發光效率，必須具有高的三重態激發能量，且在兩電荷(電洞、電子)注入輸送特性中取得均衡之宿主材料。進一步，電化學性安定，宜具備高的耐熱性以及優異之非晶形安定性的化合物，尋求進一步的改良。

在專利文獻3中係揭示一種以下所示之吲哚並咔唑化合物作為電洞輸送材料。

【化1】

在專利文獻4中係揭示一種以下所示之吲哚並咔唑化合物作為電洞輸送材料。

【化2】

但，此等係推薦具有吲哚並咔唑骨架之化合物作為電洞輸送材料之使用，但只為在螢光發光元件之實施例，並非揭示作為磷光發光元件用材料之使用。

於專利文獻5中係已揭示一種如以下所示之吲哚並咔唑化合物作為宿主材料，使用此之有機EL元件係改善發光效率，具有高的驅動安定性者。

【化3】

[發明之概要]

為使有機EL元件應用於平面顯示器等之顯示元件，必須與改善元件之發光效率同時地充分地確保驅動時之安定性。本發明係有鑑於上述現狀，目的在於提供一種具有高效率且高的驅動安定性之實用上有用的有機EL元件及適用於其之化合物。

本發明人等係經專心研究之結果，發現使用具有特定構造之吲哚並咔唑骨架的化合物作為有機EL元件以顯示優異的特性，終完成本發明。

本發明之有機電致發光元件，係於基板上，在層合陽極、含有磷光發光層之有機層及陰極而成之有機電致發光元件，其特徵係於由磷光發光層、電洞輸送層、電子輸送層及電洞阻止層所構成之群選出的至少一個之有機層中，含有以通式(1)所示之吲哚並咔唑化合物。

【化4】

通式(1)中，L係表示(m+n+p+q)價之碳數6～50的芳香族烴基或(m+n+p+q)價之碳數3～50的芳香族雜環基，Y₁ ～Y₄ 係分別以式(1a-1)～(1a-6)之任一者所示的基，至少一個係相異之基；m表示1～3之整數，n表示1～3之整數，p表示0～3之整數，q表示0～3之整數，m+n+p+q為2～6。

【化5】

式(1a-1)～(1a-6)中，A係獨立表示碳數1～10之烷基、碳數3～11之環烷基、碳數6～50之芳香族烴基或碳數3～50之芳香族雜環基。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6～12之芳香族烴基或碳數3～11之芳香族雜環基。但，在式(1a-1)、(1a-2)、(1a-4)、及(1a-6)中，R₃ 係亦可與R₃ 結合之六員環一起形成縮合環。

以通式(1)所示之吲哚並咔唑化合物中，可舉例如以通式(2)～(7)之吲哚並咔唑化合物作為更佳之化合物。

【化6】

通式(2)～(7)中，L、A、R₁ ～R₃ 、m及n係與通式(1)及式(1a-1)～(1a-6)同意義。

在以通式(2)～(7)所示之吲哚並咔唑化合物中更宜m及n為1。

上述有機電致發光元件係宜具有含有上述吲哚並咔唑化合物與含有磷光發光摻雜物之發光層。

[用以實施發明之形態]

在本發明之有機電致發光元件中所使用的吲哚並咔唑化合物係以前述通式(1)所示之吲哚並咔唑化合物。在通式(1)中，L係表示碳數6～50的芳香族烴基或碳數3～50的芳香族雜環基，為(m+n+p+q)價之基。Y₁ ～Y₄ 係分別以相異之式(1a-1)～(1a-6)之任一者所示的基；m表示1～3之整數，n表示1～3之整數，p表示0～3之整數，q表示0～3之整數，m+n+p+q為2～6。

Y₁ ～Y₄ 係於吲哚並咔唑骨架中取代R₁ ～R₃ 、及A，從吲哚並咔唑骨架中之N原子產生與L結合之結合基的1價之基。吲哚並咔唑骨架係5個環縮合而產生，但其縮合位置相異之異性體會存在。Y₁ ～Y₄ 係以式(1a-1)～(1a-6)所示之基，Y₁ ～Y₄ 係相異之基。Y₁ ～Y₄ 之中，至少2個係相異之基而存在。認為藉由使2個以上相異之吲哚並咔唑異性體骨架以特定之連結基結合的構造，或即使為同一異性體，分子構造亦具有成為非對稱之結合樣式，產生如上述之優異的效果。

在通式(1)中，L係表示碳數6～50之芳香族烴基、碳數3～50之芳香族雜環基。L之具體例可舉例如苯、萘、芴、蔥、菲、熒蒽(fluoranthene)、芘、屈(chrysene)、吡啶、嘧啶、三嗪、喹啉、異喹啉、喹喔啉(Quinoxaline)、萘啶(Naphthyridine)、咔唑、吖啶或從此等芳香環被複數連結之芳香族化合物除去(m+n+p+q)個之氫而產生之(m+n+p+q)價之基。較佳係可舉例如苯、吡啶、嘧啶、三嗪、萘、咔唑或從此等芳香環被複數連結之芳香族化合物除去氫而產生之(m+n+p+q)價之基。上述芳香環被複數連結時，其等係可為相同，亦可為相異。從上述芳香環被複數連結之芳香族化合物除去氫而產生之基的具體例，可舉例如聯苯基、聯苯三基、聯吡啶、聯嘧啶、聯三嗪、雙三嗪基苯、聯萘、苯基吡啶、二苯基吡啶、二苯基嘧啶、二苯基三嗪、苯基咔唑、吡啶基咔唑等所產生之(m+n+p+q)價的基，Y₁ 、Y₂ 、Y₃ 及Y₄ 之連結位置係不限定，而可為末端之環，亦可為中央部之環。上述芳香族烴基或芳香族雜環基係可具有取代基，具有取代基時，較佳之取代基係碳數1～4之烷基、碳數3～6之環烷基、碳數1～2之烷氧基、乙醯基或碳數6～24之二芳基胺基。

此處，從芳香環被複數連結之芳香族化合物所產生之基係2價之基時，例如以下述式(11)～(13)所示。

【化7】

─Ar₁ ─Ar₂ ─Ar₃ ─　(11)

(式(11)～(13)中，Ar₁ ～Ar₆ 係表示無取代之單環或縮合環之芳香環)

L、A及R₁ ～R₃ 具有取代基時，取代基之總數為1～10。較佳係1～6，更宜為1～4。又，L、A及R₁ ～R₃ 為具有2個以上之取代基時，其等係可為相同，亦可為相異。又，L、A及R₁ ～R₃ 之碳數的計算中，具有取代基時，含有其取代基之碳數。

在通式(1)中，Y₁ ～Y₄ 分別以式(1a-1)～(1a-6)所示。在式(1a-1)～(1a-6)中，R₁ 、R₂ 及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6～12之芳香族烴基或碳數3～11之芳香族雜環基。較佳係氫、碳數1～4之烷基、碳數3～6之環烷基、苯基、萘基、咔唑基、喹啉基、異喹啉基。繼而，更佳係氫、苯基、或咔唑基。

又，在式(1a-1)、(1a-2)、(1a-4)及(1a-6)中，R₃ 係以形成吲哚並咔唑骨架之中央的六員環亦可形成縮合環。上述六員環與R₃ 縮合時，R₃ 亦可為縮合環。為縮合環時宜為吲哚環，此時，形成二吲哚並咔唑。此時，該吲哚環可具有取代基。R₃ 為於上述六員環縮合之基時，縮合所形成之縮合環除去上述六員環之環，可為吡咯環、呋喃環、噻吩環、吲哚環、苯並呋喃環、苯並噻吩環、苯環、萘環等。此等之環亦可具有取代基，較佳係亦可具有取代基之吲哚環，其時，若含有上述六員環，宜形成咔唑環。R₃ 為與上述六員環縮合時係R₃ 於上述六員環取代之位置的鄰接位之碳具有可取代之氫時。

A係獨立表示1價之碳數1～10之烷基、碳數3～11之環烷基、碳數6～50之芳香族烴基或碳數3～50之芳香族雜環基。較佳之A的具體例可舉例如苯、萘、芴、蔥、菲、熒蒽(fluoranthene)、芘、屈(chrysene)、吡啶、嘧啶、三嗪、喹啉、異喹啉、喹喔啉(Quinoxaline)、萘啶(Naphthyridine)、咔唑、吖啶或從此等被複數連結之芳香族化合物除去氫而產生之1價之基。較佳係可舉例如苯、吡啶、嘧啶、三嗪、萘、咔唑或從此等被複數連結之芳香族化合物除去氫而產生之1價之基。上述芳香族化合物被複數連結時，其等係可為相同，亦可為相異。從上述被複數連結之芳香族化合物除去氫而產生之基的具體例，可舉例如聯苯基、聯三苯基、聯吡啶、聯嘧啶、聯三嗪、雙三嗪基苯、聯萘、苯基吡啶、二苯基吡啶、二苯基嘧啶、二苯基三嗪、苯基咔唑、吡啶基咔唑等所產生之1價的基。上述烷基、環烷基、芳香族烴基或芳香族雜環基係可具有取代基，具有取代基時，較佳之取代基係碳數1～4之烷基、碳數1～2之烷氧基、乙醯基、碳數6～8之芳基、碳數3～17之雜芳基。更佳係苯基、萘基、咔唑基、喹啉基、異喹啉基。又與式(1a-1)～(1a-6)之N的A之取代位置未受限定。

在通式(1)中，m表示1～3之整數。較佳係m為1～2之整數，更宜m為1。

在通式(1)中，n表示1～3之整數。較佳係n為1～2之整數，更宜n為1。

在通式(1)中，p表示0～3之整數。較佳係p為0～2之整數，更宜p為0或1。

在通式(1)中，q表示0～3之整數。較佳係q為0～2之整數，更宜q為0或1。

在通式(1)中，m、n、p及q之總和為2～6之整數。宜為2～4，更宜為2或3。

在以通式(1)所示之吲哚並咔唑化合物中，可舉例如以上述通式(2)～(7)所示之吲哚並咔唑化合物為較佳之化合物。

在通式(1)～(7)及式(1a-1)～(1a-6)中，分別同一之記號及式只要無特別聲明，解釋為具有相同之意義。在通式(2)～(7)中，m及n宜分別為1或2，m及n更宜分別為1。

以通式(1)～(7)所示之吲哚並咔唑化合物可依據目的之化合物的構造而選擇原料，使用公知之方法而合成。

例如，以式(1a-1)所示之吲哚並咔唑骨架Synlett,2005,No. 1,p42～48所示之合成例作為參考而依以下之反應式進行合成。

【化8】

又，得到以式(1a-2)所示之吲哚並咔唑骨架的吲哚並咔唑化合物係於Archiv der Pharmazie(Weinheim,Germany)1987,320(3),p280-2所示的合成例作為參考而依以下之反應式進行合成。

【化9】

進一步，得到以式(1a-3)～(1a-4)所示之吲哚並咔唑骨架的吲哚並咔唑化合物係於The Journal of Organic Chemistry,2007,72(15)5886以及Tetrahedron,1999,55,p2371所示的合成例作為參考而依以下之反應式進行合成。

【化10】

使結合於以前述之反應式所得到的各吲哚並咔唑化合物之氮的氫，依據常用之方法，取代成對應之芳香族基，進行偶合作用，可合成以通式(1)或(2)～(7)所示之化合物群。

將通式(1)所示之吲哚並咔唑化合物的具體例表示於以下，但在本發明之有機電致發光元件中所使用之吲哚並咔唑化合物不限定於此等。

【化11】

【化12】

【化13】

【化14】

【化15】

【化16】

【化17】

【化18】

【化19】

【化20】

【化21】

【化22】

【化23】

【化24】

【化25】

【化26】

【化27】

【化28】

【化29】

【化30】

以上述通式(1)所示之吲哚並咔唑化合物係於基板上，在層合陽極、複數之有機層及陰極而成的有機EL元件的至少一個之有機層中含有，可得到優異之有機電致發光元件。含有之有機層係適合發光層、電洞輸送層、電子輸送層或電洞阻止層。更佳係宜含有作為含有磷光發光摻雜物的發光層之宿主材料。

其次，說明有關本發明之有機EL元件。

本發明之有機EL元件係在層合於基板上之陽極與陰極之間，具有至少具有一個發光層之有機層，且至少一個之有機層係含有上述吲哚並咔唑化合物。有利地係於發光層中含有磷光發光摻雜物以及上述吲哚並咔唑化合物。

其次，有關本發明之有機EL元件的構造，一邊參照圖面一邊說明，但本發明之有機EL元件的構造並非限定於任何圖示者。

圖1係表示本發明所使用之一般性有機EL元件的構造例之截面圖，1為基板，2為陽極，3為電洞注入層，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元件中係亦可與發光層鄰接而具有激發子阻止層，又，於發光層與電洞注入層之間具有電子阻止層。激發子阻止層係亦可插入於發光層之陽極側、陰極側之任一者，亦可同時地插入於兩者。本發明之有機EL元件中係具有基板、陽極、發光層及陰極作為必須之層，但於必須之層以外的層，可具有電洞注入輸送層、電子注入輸送層，進一步可於發光層與電子注入輸送層之間具有電洞阻止層。又，電洞注入輸送層係意指電洞注入層與電洞輸送層之任一者或兩者，電子注入輸送層係意指電子注入層與電子輸送層之任一者或兩者。

又，與圖1相反之構造，亦即亦可於基板1上依陰極7、電子輸送層6、發光層5、電洞輸送層4、陽極2之順序層合，此時亦可依需要而追加層，或省略。

-基板-

本發明之有機EL元件係宜被基板支撐。有關此基板並無特別限定，只要為以往於有機EL元件所慣用者即可，例如，可使用玻璃、透明塑膠、石英等所構成者。

-陽極-

在有機EL元件中之陽極係宜使用工作函數大(4ev以上)的金屬、合金、導電性化合物及此等之混合物作為電極物質。如此之電極物質的具體例可舉例如Au等之金屬、CuI、銦錫氧化物(ITO)、SnO₂ 、ZnO等之導電性透明材料。又，亦可使用以IDIXO(In₂ O₃ -ZnO)等非晶質可製作透明導電膜的材料。陽極係使此等之電極物質藉由蒸鍍或濺鍍等之方法，形成薄膜，以光微影蝕刻法形成所希望的形狀之圖型，或圖型精度不太需要時係(約100μm以上)、上述電極物質的蒸鍍或濺鍍時介由所希望的形狀之掩罩而形成圖型。或，如有機導電性化合物般使用可塗佈之物質時，亦可使用印刷方式、塗佈方式等濕式成膜法。從此陽極取出發光時，宜使透過率大於10%，又，作為陽極之薄片電阻宜為數百Ω/□以下。進一步，膜厚亦依材料而定，但一般在10~1000nm，宜在10～200nm之範圍選擇。

-陰極-

另外，陰極係可使用工作函數小(4eV以下)的金屬(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。如此之電極物質的具體例可舉例如鈉、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、稀土族金屬等。此等之中，從電子注入性及對氧化等之耐久性而言，電子注入性金屬與工作函數之值大於此且安定之金屬的第二金屬之混合物例如鎂/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、鋁等為適宜。陰極係藉蒸鍍或濺鍍等之方法使此等之電極物質形成薄膜來製作。又，作為陰極之薄片電阻宜為數百Ω/□以下，膜厚一般在10～5nm，宜在50～200nm之範圍選擇。透過所發光之光，故有機EL元件之陽極或陰極之任一者只要為透明或半透明，發光亮度提昇，為適宜。

又，於陰極上使上述金屬以1～20nm之膜厚製作後，於其上製作於陽極之說明舉出之導電性透明材料，可製作透明或半透明之陰極，應用此，可製作陽極與陰極之兩者具有透過性的元件。

-發光層-

發光層係磷光發光層，含有磷光發光摻雜物與宿主材料。磷光發光摻雜物材料宜為含有有機金屬錯合物者，該有機金屬錯合物係含有釕、銠、鈀、銀、錸、鋨、銥、鉑及金所選出之至少一個的金屬者。如此之有機金屬錯合物係前述先前技術文獻等為公知，可選擇此等而使用。

較佳之磷光發光摻雜物，可舉例如具有Ir等之貴重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。將此等之錯合物類的具體例表示於以下，但不限定於下述的化合物。

【化31】

【化32】

於發光層中含有前述磷光發光摻雜物之量宜在於5～30重量%的範圍。

在發光層中之宿主材料宜為使用以前述通式(1)所示之吲哚並咔唑化合物。但，將該吲哚並咔唑化合物使用於發光層以外之其他的任一有機層時，係使用於發光層之材料可為吲哚並咔唑化合物以外之其他的宿主材料。又，亦可併用吲哚並咔唑化合物與其他之宿主材料。進一步，亦可併用公知之宿主材料複數種類而使用。

可使用之公知的宿主化合物係具有電洞輸送能、電子輸送能，且防止發光之長波長化，又，且為具有高的玻璃轉移溫度的化合物。

如此之其他的宿主材料係可藉許多之專利文獻等瞭解，故，可從其等進行選擇。宿主材料之具體例並無特別限定，但可舉例如吲哚衍生物、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、苯乙烯基蔥衍生物、芴酮衍生物、肼酮衍生物、二苯乙烯衍生物、矽氮烷衍生物、芳香族第三胺化合物、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、蔥醌二甲烷衍生物、蒽酮(anthrone)衍生物、二苯基醌衍生物、硫吡喃二氧化物衍生物、萘芘等之雜環四羧酸酐、酞菁衍生物、8-喹啉醇衍生物之金屬錯合物或金屬酞菁、苯並噁唑或苯並噻唑衍生物之金屬錯合物為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、聚苯衍生物、聚伸苯基乙烯基衍生物、聚芴衍生物等之高分子化合物等。

-注入層-

所謂注入層係為降低驅動電壓或提昇發光亮度，設於電極與有機層間之層，有電洞注入層與電子注入層，可存在於陽極與發光層或電洞輸送層之間、及陰極與發光層或電子輸送層之間。注入層係可依需要而設置。

-電洞阻止層-

電洞阻止層係就廣泛之意義具有電子輸送層之功能，由具有輸送電子之功能同時輸送電洞之能力明顯小的電洞阻止材料所構成，輸送電子同時並阻止電洞，可提昇電子與電洞之再結合機率。

於電洞阻止層係宜使用以通式(1)所示之吲哚並咔唑化合物，但將吲哚並咔唑化合物使用於其他之任一有機層時，亦可使用公知之電洞阻止層材料。又，電洞阻止層材料係可依需要而使用後述之電子輸送層的材料。

-電子阻止層-

所謂電子阻止層係由具有輸送電洞之功能同時輸送電子之能力明顯很小的材料所構成，輸送電洞同時並阻止電子，可提昇電子與電洞再結合之機率。

電子阻止層的材料係可使用本發明之通式(1)所示之吲哚並咔唑化合物，但就其他的材料而言，亦可依需要而使用後述之電洞輸送層的材料。電子阻止層之膜厚宜為3～100nm，更宜為5～30nm。

-激發子阻止層-

所謂激發子阻止層係在發光層內電洞與電子再結合，俾用以阻止所產生激發子擴散至電荷輸送層之層，藉本層之插入可使激發子有效率地鎖入發光層內，可提昇元件之發光效率。激發子阻止層係可鄰接於發光層而亦插入於陽極側、陰極側之任一者，亦可同時插入於兩者。

激發子阻止層的材料可使用以通式(1)所示之吲哚並咔唑化合物，但其他之材料可舉例如1,3-二咔唑基苯(mCP)或雙(2-甲基-8-喹啉配位基)-4-苯基酚配位基鋁(III)(BAlq)。

-電洞輸送層-

電洞輸送層謂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、電子之障壁性的任一者，可為有機物、無機物之任一者。於電洞輸送層宜使用以通式(1)所示之吲哚並咔唑化合物，但可從以往公知之化合物中選擇任意者而使用。可使用之公知的電洞輸送材料可舉例如三唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、聚芳基烷衍生物、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、胺基取代查爾酮(Chalcone)衍生物、噁唑衍生物、苯乙烯基蔥衍生物、芴酮衍生物、肼酮衍生物、二苯乙烯衍生物、矽氮烷衍生物、苯胺系共聚物、又導電性高分子寡聚物、尤其噻吩寡聚物等，但宜使用卟啉化合物、芳香族第3級胺化合物及苯乙烯基胺化合物，更宜使用芳香族第3級胺化合物。

-電子輸送層-

所謂電子輸送層係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(亦有時兼具電洞阻止材料)係只要具有從陰極所注入之電子傳遞至發光層的功能即可。電子輸送層係宜使用本發明之通式(1)所示之材料，但可從以往公知之化合物中選擇任意者而使用，可舉例如硝基取代芴衍生物、二苯基醌衍生物、硫吡喃二氧化物衍生物、羰二醯亞胺、伸芴基甲烷衍生物、蔥醌二甲烷及蔥酮衍生物、噁二唑衍生物等。進一步，在上述噁二唑衍生物中，使噁二唑環的氧原子取代成硫原子之噻二唑衍生物、作為親電子基所知之喹喔啉環的喹喔啉衍生物亦可使用來作為電子輸送材料。進一步，亦可使用使此等之材料導入於高分子鏈中、或以此等之材料作為高分子的主鏈之高分子材料。

[實施例]

以下，依實施例而更詳細地說明本發明，但本發明當然不限定於此等之實施例，只要不超過其要旨，可以各種之形態實施。

依以下所示之途徑合成吲哚並咔唑化合物。又，化合物編號係對應於上述化學式所附的編號。

合成例1 化合物3～15之合成【化33】

在氮環境下、室溫下攪拌1,2-環己烷二酮33.3g(0.30mol)、苯基聯胺鹽酸鹽86.0g(0.60mol)與乙醇1000ml，同時並花5分鐘滴下濃硫酸3.0g(0.031mol)後，一邊以65℃加熱一邊攪拌4小時。使反應溶液冷卻至室溫後，濾取所析出之結晶，使用乙醇(2×500ml)而進行洗淨，得到紫茶色結晶80.0g。一邊以100℃加熱此結晶72.0g(0.26mol)、三氟醋酸72.0g與醋酸720.0g，一邊攪拌15小時。使反應溶液冷卻至室溫後，濾取所析出之結晶，以醋酸(200ml)洗淨。進行再漿液化精製，得到白色結晶之5,12-二氫吲哚[2,3-a]咔唑(IC-1)30.0g(收率45%)。

【化34】

在氮氣環境下使吲哚20.0g(0.17mol)的脫水二乙基醚300ml溶液在室溫下攪拌，同時並花1小時於濃硫酸211.7g(2.16mol)中滴下濃鹽酸112.0g(1.10mol)，吹入所產生之氯化氫氣體。使反應溶液在室溫下攪拌15小時後，加入醋酸乙酯121.0g與飽和碳酸氫鈉水溶液303.2g。使水層以醋酸乙酯(2×100ml)萃取後，使有機層以飽和碳酸氫鈉水溶液(100ml)與蒸餾水(2×100ml)洗淨。使有機層以無水硫酸鎂乾燥後，濾別硫酸鎂，減壓餾去溶劑。使所得到之殘渣溶解於甲苯150ml中，加入鈀/活性碳2.5g之後，一邊以111℃加熱回流一邊攪拌3小時。使反應溶液冷卻至室溫後，濾別鈀/活性碳，減壓餾去溶劑。藉再結晶進行精製，得到白色結晶之中間體A 14.7g(收率37%)。

【化35】

在氮氣環境下、使中間體A 14.1g(0.061mol)、N,N’-二甲基胺基乙醛二乙基乙醛11.4g(0.071g)與醋酸110.0g以118℃加熱回流，同時並攪拌8小時。使反應溶液冷卻至室溫後，濾取所析出之結晶，以醋酸(30ml)洗淨。使所得到之結晶再漿液化精製，得到白色結晶之5,12-二氫吲哚[3.2-a]咔唑(IC-2)10.4g(收率67%)。

【化36】

氮氣環境下、加入化合物(IC-2)10.0g(0.039mol)、碘苯39.8g(0.20mol)、銅6.2g(0.098mol)、碳酸鉀8.1g(0.059mol)、四乙二醇二甲醚200ml而攪拌。其後，加熱至190℃，攪拌24小時。使反應溶液冷卻至室溫後，濾別銅、無機物。於濾液中加入蒸餾水200ml而攪拌，濾別所析出之結晶。減壓乾燥之後，以管柱色層分析進行精製而得到白色粉末之中間體B 9.7g(0.029mol、收率75%)。

【化37】

氮氣環境下、加入化合物(IC-1)26.0g(0.10mol)、碘苯122.7g(0.60mol)、碘化銅54.7g(0.29mol)、碳酸鉀66.7g(0.48mol)與喹啉800ml以190℃加熱同時並攪拌72小時。使反應溶液冷卻至室溫後，一邊攪拌蒸餾水(500ml)與二氯甲烷(500ml)一邊加入。濾別所析出之結晶後，以蒸餾水(3×500ml)洗淨有機層。有機層以無水硫酸鎂乾燥後，濾別硫酸鎂，減壓餾去溶劑。所得到之殘渣以二氧化矽凝膠管柱色層分析進行精製，得到白色固體之中間體C 13.7g(收率41%)。

【化38】

氮氣環境下加入氯化三聚氰胺85.4g(0.46mol)、脫水四氫呋喃500ml，進行攪拌。一邊使反應溶液之溫度保持於-20℃以下一邊花1小時而滴下1.1 mol/l溴化苯基鎂、四氫呋喃溶液600ml後，持續攪拌1.5小時。其後，一邊使反應溶液之溫度保持於5℃以下一邊加入甲苯300ml、2N HCl 500ml。使反應溶液區分成有機層與水層，使有機層以蒸餾水(2×300ml)洗淨，進一步以飽和食鹽水洗淨一次後，使有機層以硫酸鎂進行脫水。濾別硫酸鎂後，減壓餾去溶劑。於具所得到之黏性的液體中加入正己烷1000g，進行加熱、攪拌。其後，進行熱時過濾，除去不溶分。冷卻濾液，濾取所析出之針狀結晶，乾燥，得到中間體D 73.3g(0.32mol、收率75%)。

【化39】

氮氣環境下、加入56%氫氧化鈉1.6g、脫水N,N-二甲基甲醯胺50ml，進行攪拌。其次，花30分鐘滴下一使中間體C 10.0g(0.030mol)溶解於脫水N,N-二甲基甲醯胺60ml之溶液。其後，持續攪拌1小時。然後，花30分鐘滴下一使中間體D 7.0g(0.031mol)溶解於脫水N,N-二甲基甲醯胺60ml之溶液。其後，持續攪拌一晝夜。繼而於同燒瓶內加入蒸餾水300g，濾取所析出之黃色結晶。所濾取之黃色結晶再漿液化精製，乾燥，得到中間體E 15.0g(0.029mol、收率96%)。

APCI-TOFMS,m/z 523[M+H]⁺

【化40】

氮氣環境下、加入56%氫氧化鈉2.4g、脫水N,N-二甲基甲醯胺130ml，進行攪拌。其次，花30分鐘滴下一使中間體B 15.4g(0.046mol)溶解於脫水N,N-二甲基甲醯胺154ml之溶液。其後，持續攪拌1小時。然後，花30分鐘滴下一使中間體E 22.0g(0.042mol)溶解於脫水N,N-二甲基甲醯胺220ml之溶液。其後，持續攪拌4小時。繼而於同燒瓶內加入蒸餾水500g，濾取所析出之黃色結晶。所濾取之黃色結晶再漿液化精製，乾燥。其後，以二氧化矽凝膠管柱進行精製，得到化合物3-15 9.2g(0.011mol、收率27%)。

APCI-TOFMS,m/z 818[M+H]⁺ 、¹ H-NMR測定結果(測定溶劑：THF-d8)表示於圖2中。

又，與上述同樣作法而合成化合物1-31、2-3、3-22、5-19、6-11、6-17及6-30。

實施例1

於形成由膜厚110nm之ITO所構成的陽極之玻璃基板上，使各薄膜以真空蒸鍍法、真空度4.0×10^-5 Pa層合。首先，於ITO上使酮酞菁(CuPC)形成25nm之厚度。其次，使4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯基(NPB)形成40nm之厚作為電洞輸送層。其次，於電洞輸送層上使以作為宿主材料之合成例1得到之化合物3-15、與作為磷光發光摻雜物之三(2-苯基吡啶)銥(III)(Ir(ppy)₃ )從相異之蒸鍍源進行共蒸餾，形成發光層40nm之厚度。發光層中之Ir(ppy)₃ 的濃度為10.0 wt%。繼而，形成三(8-羥基喹啉配位基)鋁(III)(Alq₃ )20 nm之厚度作為電子輸送層。進一步於電子輸送層上形成氟化鋰(LiF)1.0 nm之厚作為電子注入層。最後，於電子注入層上形成鋁(Al)70 nm之厚度作為電極，製作有機EL元件。

於所得到之有機EL元件連接外部電源，施加直流電壓後，確認出具有如表1之發光特性。在表1中，亮度、電壓及發光效率係表示以10 mA/cm² 之值。又，亮度半衰時間係以40 mA/cm² 之一定電流驅動評估，表示此結果換算成初期亮度1000 cd/m² 時之值。又，可知元件發光光譜之極大波長為520 nm，可得到源自Ir(ppy)₃ 之發光。

實施例2

除使用化合物1-31作為發光層之宿主材料以外，其餘係與實施例1同樣做法而製作有機EL元件。

實施例3

除使用化合物2-3作為發光層之宿主材料以外，其餘係與實施例1同樣做法而製作有機EL元件。

實施例4

除使用化合物3-22作為發光層之宿主材料以外，其餘係與實施例1同樣做法而製作有機EL元件。

實施例5

除使用化合物5-19作為發光層之宿主材料以外，其餘係與實施例1同樣做法而製作有機EL元件。

實施例6

除使用化合物6-11作為發光層之宿主材料以外，其餘係與實施例1同樣做法而製作有機EL元件。

實施例7

除使用化合物6-17作為發光層之宿主材料以外，其餘係與實施例1同樣做法而製作有機EL元件。

實施例8

除使用化合物6-30作為發光層之宿主材料以外，其餘係與實施例1同樣做法而製作有機EL元件。

比較例1

除使用下述化合物H-1作為發光層之宿主材料以外，其餘係與實施例1同樣做法而製作有機EL元件。

【化41】

可知在實施例2～8及比較例1得到之有機EL元件的元件發光光譜之極大波長任一者均為520nm，可得到源自Ir(ppy)₃ 之發光。將發光特性及壽命特性表示於表1中。

可知實施例1～8之有機EL元件係相對於比較例1而初期特性及壽命特性會提高，從此，使於一分子中具有相異之吲哚並咔唑骨架的材料使用於發光層主成分，俾可改善有機EL元件特性。

[產業上之利用可能性]

在本發明之有機電致發光元件中所使用之吲哚並咔唑化合物係藉由於一分子中具有二種類以上之吲哚並咔唑異性體骨架，或即使為同一異性體亦具有分子構造成為非對稱之結合樣式，俾可進行電洞、電子移動速度之微調整、以及IP、EA、Tl之各種能量值的控制。其結果，在使用該吲哚並咔唑化合物之有機EL元件中實現發光層中之最適的載體均衡，可大幅改善發光特性。進一步，此吲哚並咔唑化合物係可以氧化、還原、激發之各活性狀態提昇安定性，同時因具有良好的非晶性特性，故可實現驅動壽命長且耐久性高之有機EL元件。又，可賦予溶解性提高等功能之材料設計，可藉濕式製程得到適當的材料。

依本發明所得到之有機EL元件係在發光特性、驅動壽命以及耐久性中，在於實用上可滿足之程度，運用來作為平面顯示器(行動電話顯示元件、車載顯示元件、OA電腦顯示元件或電視等)、面發光體之特徵的光源(照明、影印機之光源、液晶顯示器或計器類之背光光源)、顯示板或標識燈等之應用，其技術價值很大者。

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係表示有機EL元件之一構造例的截面圖。

圖2係表示化合物3～15之¹ H-NMR圖。