TWI718456B - 有機電致發光元件 - Google Patents

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Abstract

覆蓋層含有以式(A-1)表示的化合物的有機EL元件。式中,A與X係為 以式(B-1)所示的R1~R6中之一處為鍵結位置的一價基。Z可表示為以式(B-1)所示的R1~R6中表示之一處為鍵結位置的一價基,如:芳香族烴基、芳香族雜環基或者縮合多環芳香族基。Ar為芳香族烴基、芳香族雜環基或者縮合多環芳香族基的二價基或單鍵。R1~R6係作為鍵結位置的連結基,如:氫原子、氘原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、直鏈狀或分支狀的烷基、環烷基、烯基、烷氧基、環烷氧基、芳香族烴基、芳香族雜環基、縮合多環芳香族基或者芳氧基。Q為氮原子、氧原子或者硫原子。

Description

有機電致發光元件
本發明係有關有機電致發光元件(以下簡稱為有機EL元件)及其製造方法。本申請係基於2017年12月21日於日本申請之特願2017-244969主張優先権,將其內容援用於此。
由於有機EL元件為自發光元件,相較於液晶元件更明亮且可見度優異,能夠清晰顯示。因此,對有機EL元件積極地進行研究。
伊士曼柯達公司的C.W.Tang等人於1987年開發出將各種作用分担給各材料的積層結構元件。藉此,C.W.Tang等人令使用了有機材料的有機EL元件實用化。C.W.Tang等人積層能夠輸送電子的螢光體及能夠輸送電洞的有機物,將兩者的電荷注入螢光體的層中使其發光。藉此,使得以10V以下之電壓獲得1000cd/m2以上的高亮度(例如,参照專利文獻1及專利文獻2)。
至今,為了有機EL元件的實用化,進行了許多改良。更進一步細分積層結構的各種作用,在基板上依序設置陽極、電洞注入層、電洞輸送層、發光層、電子輸送層、電子注入層、陰極的電致發光元件中,藉由自底部發光之底部發光結構的發光元件達成高效率及耐久性(例如,参照非專利文獻1)。
近年來,陽極使用具有高功函數的金屬,而能夠使用自上部發光之頂部發光結構的發光元件。具有像素電路之自底部提取光的底部發光結構中,發光部的面積會受到限制。相對於此,頂部發光結構之發光元件中係自上部出光,因此不會遮蔽像素電路,而具有發光部可以很寬的優點。頂部發光結構的發光元件中,在陰極會使用LiF/Al/Ag(例如,參照非專利文獻2)、Ca/Mg(例如,參照非專利文獻3)、LiF/MgAg等半透明電極。
於此種發光元件中,在發光層發光之光入射到其他膜的狀況下,以某角度以上入射時,在發光層與其他膜之間的界面會發生全反射,因此只能利用所發光之光的一部分。近年來,為了提升出光效率,提出有在折射率低之半透明電極的外側設置折射率高之「覆蓋層」的發光元件(例如,參照非專利文獻2及非專利文獻3)。
頂部發光結構之發光元件的覆蓋層的效果,是將三(2-苯吡啶)銥(III)(Ir(ppy)3)使用於發光材料之發光元件中,被認定有約1.7倍的效率提升。沒有覆蓋層時,電流效率為38cd/A,相對於此,使用膜厚60nm之ZnSe作為覆蓋層的發光元件之電流效率為64cd/A。此外,可得知半透明電極與覆蓋層之透射率的最大點與效率的最大點不一定一致。文獻中,揭露出光效率之最大點取決於干涉效果。(例如,參照非專利文獻3)。
過去,提出有使用高精度之金屬遮罩形成覆蓋層的技術。然而在高溫條件下使用時,金屬遮罩因為熱產生變形,而有定位精度降低的問題。因此,當使用如ZnSe之熔點在1100℃以上高熔點(例如,參照非專利文獻3)、且精度高的金屬遮罩時,無法蒸鍍在正確的位置,而有可能對發光元件 其本身造成影響。再者,即使藉由濺鍍法進行成膜,也會對發光元件造成影響。據此,認為以無機物作為之組成材料並不適用於覆蓋層。
此外,作為調整折射率的覆蓋層,有使用三(8-羥喹啉)鋁(以下略稱為Alq3)之情形(例如參照非專利文獻2)。Alq3為習知一般性使用的有機EL材料,用於綠色發光材料或電子輸送材料。然而Alq3在使用於藍色發光材料之450nm附近具有弱吸収。因而,用於藍色發光元件時,也有色純度降低及出光效率降低的問題。
另外,習知之設有覆蓋層的元件中,太陽光之波長400nm至410nm的光通過,對元件內部的材料造成影響,亦有色純度降低及出光效率降低的問題。
為了改善有機EL元件的元件特性,特別是尋求吸收太陽光之波長400nm至410nm的光不會對元件內部的材料造成影響的方法。此外,為了大幅改善出光效率,作為覆蓋層的材料,尋求吸光係數高、折射率高且具有優越的薄膜穩定性及耐久性的材料。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
(專利文獻1)日本特開平8-048656號公報
(專利文獻2)日本特許第3194657號公報
(專利文獻3)國際公開第2014/009310號
(專利文獻4)國際公開第2013/038627號
〔非專利文獻〕
(非專利文獻1)日本應用物理學會第9次講習會論文集第55至61頁(2001)
(非專利文獻2)Appl. Phy. Lett., 78,544 (2001)
(非專利文獻3)Appl. Phy. Lett., 82,466 (2003)
(非專利文獻4)J. Org. Chem., 71,1802 (2006)
(非專利文獻5)J. Org. Chem., 60,7508 (1995)
(非專利文獻6)Synth. Commun., 11,513 (1981)
(非專利文獻7)Appl. Phy. Lett., 98,083302 (2011)
本發明係鑑於上述情況而成者,本發明之課題係提供高亮度且發光效率及電效率良好之長壽命的有機EL元件及其製造方法。
本案發明人們為了達成上述目的,如下所示,專心致志地進行了研究。
亦即,著眼於芳胺系材料優異的薄膜穩定性及耐久性,自具有高折射率的特定苯并唑環(benzazole ring)結構之胺化合物中選擇濃度10-5mol/L時的吸收光譜中波長400nm至410nm範圍之吸光率高的材料。並且,將此材料製作成作為覆蓋層之組成材料使用的有機EL元件,專心致志地進行了元件之特性評估,遂完成本發明。
亦即,根據本發明,提供下述有機EL元件。
(1)一種有機EL元件,至少依序具有陽極電極、電洞輸送層、 發光層、電子輸送層、陰極電極及覆蓋層之有機EL元件中,其特徵為,前述覆蓋層含有下述通式(A-1)表示之具有苯并唑(Benzazole)環結構的胺化合物。
Figure 107146525-A0305-02-0007-2
(式(A-1)中,A與X係表示以下述通式(B-1)所示之R1~R6中之一處作為鍵結位置的相同或相異之一價基;Z係表示為以下述通式(B-1)所示的R1~R6中之一處為鍵結位置的一價基,如:經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基或者經取代或未經取代的縮合多環芳香族基;Ar係表示各自可為相同或相異之如:經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基或者經取代或未經取代的縮合多環芳香族基的二價基或單鍵。)
[化2]
Figure 107146525-A0305-02-0008-3
(式(B-1)中,R1~R6係可表示為相同或相異,作為鍵結位置的連結基,如:氫原子、氘原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷基、可具有取代基的碳原子數為2至6的直鏈狀或分支狀的烯基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷氧基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷氧基、經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基、經取代或未經取代的縮合多環芳香族基或者經取代或未經取代的芳氧基。Q表示氮原子、氧原子或者硫原子。但Q為氧原子或硫原子時不具有R6。)
(2)如上述(1)所記載之有機EL元件,其中前述覆蓋層所包含的材料,為消光係數在波長400nm至410nm時為0.2以上、且在濃度10-5mol/L時的吸收光譜中波長400nm至410nm範圍之吸光率為0.2以上的材料。
(3)如上述(1)所記載之有機EL元件,其中前述通式(B-1)為下述通式(B-2)或(B-3)者。
[化3]
Figure 107146525-A0305-02-0009-4
(式(B-2)及(B-3)中,虛線部為鍵結位置,R7~R11係可表示為相同或相異之如:氫原子、氘原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷基、可具有取代基的碳原子數為2至6的直鏈狀或分支狀的烯基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷氧基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷氧基、經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基、經取代或未經取代的縮合多環芳香族基或者經取代或未經取代的芳氧基。Q表示氮原子、氧原子或者硫原子。但Q為氧原子或硫原子時不具有R11。)
(4)如上述(1)所記載之有機EL元件,其中前述通式(B-1)為下述通式(B-4)、(B-5)、(B-6)或(B-7)者。
Figure 107146525-A0305-02-0010-5
(式(B-4)、(B-5)、(B-6)或(B-7)中,虛線部為鍵結位置,R12~R15係可表示為相同或相異之如:氫原子、氘原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷基、可具有取代基的碳原子數為2至6的直鏈狀或分支狀的烯基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷氧基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷氧基、經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基、經取代或未經取代的縮合多環芳香族基或者經取代或未經取代的芳氧基。)
(5)如上述(4)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中,A、X與Z具有苯并唑環結構的胺化合物。
(6)如上述(4)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A與X具有苯并唑環結構且前述通式(A- 1)中之Z具有經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基或者經取代或未經取代的縮合多環芳香族基的胺化合物。
(7)如上述(5)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A、X與Z內至少有一處具有前述通式(B-4)或(B-6)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
(8)如上述(5)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A、X與Z內至少有一處具有前述通式(B-5)或(B-7)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
(9)如上述(5)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A、X與Z內至少有兩處具有前述通式(B-4)或(B-6)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
(10)如上述(5)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A、X與Z內至少有兩處具有前述通式(B-5)或(B-7)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
(11)如上述(5)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A、X與Z具有前述通式(B-4)或(B-6)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
(12)如上述(5)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A、X與Z具有前述通式(B-5)或(B-7)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
(13)如上述(6)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A與X內至少有一處具有前述通式(B-4) 或(B-6)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
(14)如上述(6)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A與X內至少有一處具有前述通式(B-5)或(B-7)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
(15)如上述(6)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A與X具有前述通式(B-4)或(B-6)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
(16)如上述(6)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A與X具有前述通式(B-5)或(B-7)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
(17)如上述(6)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A與X內至少有一處具有前述通式(B-4)或(B-5)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
(18)如上述(6)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A與X內至少有一處具有前述通式(B-6)或(B-7)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
(19)如上述(5)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A、X與Z具有相同苯并唑環結構的胺化合物。
(20)如上述(6)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A與X具有相同苯并唑環結構的胺化合物。
(21)如上述(20)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合 物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A與X相同且具有前述通式(B-4)或(B-5)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
(22)如上述(20)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A與X相同且具有前述通式(B-6)或(B-7)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
(23)如上述(5)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A、X與Z具有不同之苯并唑環結構的胺化合物。
(24)如上述(6)所記載之有機EL元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A與X具有不同之苯并唑環結構的胺化合物。
(25)如上述(1)所記載之有機EL元件,其中,前述覆蓋層的厚度為30nm~120nm之範圍內。
(26)如上述(1)所記載之有機EL元件,其中,在透過前述覆蓋層之光的波長為450nm~750nm範圍內之上述覆蓋層的折射率為1.85以上。
(27)為製造上述(17)所記載之有機EL元件之有機EL元件製造方法,係使用前述通式(A-1)中之A與X具有前述通式(B-4)或(B-5)表示的苯并
Figure 107146525-A0305-02-0013-39
唑環結構的胺化合物形成有機EL元件的覆蓋層的有機EL元件製造方法。
(28)為製造上述(18)所記載之有機EL元件之有機EL元件製造方法,係使用前述通式(A-1)中之A與X具有前述通式(B-6)或(B-7)表示的苯并噻唑環結構的胺化合物形成有機EL元件的覆蓋層的有機EL元件製造 方法。
(29)一種有機EL元件,其特徵為:在第一電極及第二電極之間具有有機層,該有機層包含發光層;於前述第一電極之相反於前述有機層的面上,積層有覆蓋層;前述覆蓋層含有下述通式(A-2)表示的具苯并唑環結構的三級胺化合物。
Figure 107146525-A0305-02-0014-6
Figure 107146525-A0305-02-0014-7
(式(A-2)中,Ar分別表示經取代或未經取代的芳香族烴基的二價基、經取代或未經取代的芳香族雜環基的二價基、經取代或未經取代的縮合多環芳香族 基的的二價基或單鍵。D與E分別為式(B-8)所示之苯并唑環結構。G係自式(B-8)所示之苯并唑環結構、經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基或者經取代或未經取代的縮合多環芳香族基中選擇其一。式(B-8)中之R21~R26分別自氫原子、氘原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷基、可具有取代基的碳原子數為2至6的直鏈狀或分支狀的烯基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷氧基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷氧基、經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基、經取代或未經取代的縮合多環芳香族基或者經取代或未經取代的芳氧基中選擇其一。R21~R26中之任一為與式(A-2)中之Ar鍵結的連結基。L為自氮原子、氧原子或者硫原子中選擇其一。L為氧原子或硫原子時不具有R26。)
(30)如上述(29)所記載之有機EL元件,其中前述第一電極為陰極。
(31)如上述(29)或(30)所記載之有機EL元件,其中前述有機層在電洞輸送層及電子輸送層之間配置有前述發光層。
(32)如上述(29)~(31)之任一項所記載之有機EL元件,其中前述通式(A-2)表示的三級胺化合物中和D與E鍵結的Ar為對伸苯基。
(33)如上述(32)所記載之有機EL元件,其中前述通式(A-2)表示的三級胺化合物中之D與E相同且前述式(B-8)表示的苯并唑環結構中的R25為與式(A-2)中之Ar鍵結的連結基。
(34)如上述(33)所記載之有機EL元件,其中前述通式(A- 2)表示的三級胺化合物中之R21~R24均為氫原子且L為氧原子。
(35)如上述(33)所記載之有機EL元件,其中前述通式(A-2)表示的三級胺化合物中之R21~R24均為氫原子且L為硫原子。
(36)如上述(29)~(31)之任一項所記載之有機EL元件,其中,前述通式(A-2)表示的三級胺化合物中之與G鍵結的Ar為對伸苯基。
(37)如上述(36)所記載之有機EL元件,其中前述通式(A-2)表示的三級胺化合物中之G為未經取代的縮合多環芳香族基。
(38)如上述(29)~(31)之任一項所記載之有機EL元件,其中,前述通式(A-2)表示的三級胺化合物中之與D與E鍵結的Ar為間伸苯基。
(39)如上述(38)所記載之有機EL元件,其中前述通式(A-2)表示的三級胺化合物中之D與E相同且前述式(B-8)表示的苯并唑環結構中之R25為與式(A-2)中之Ar鍵結的連結基。
(40)如上述(39)所記載之有機EL元件,其中前述通式(A-2)表示的三級胺化合物中之R21~R24均為氫原子且L為氧原子。
(41)如上述(29)~(34)之任一項所記載之有機EL元件,其中前述通式(A-2)表示的三級胺化合物中之三個Ar中,與G鍵結的Ar為單鍵,G為經取代或未經取代的茀基。
(42)如上述(29)~(31)之任一項所記載之有機EL元件,其中前述通式(A-2)表示的三級胺化合物中之Ar為單鍵,G為經取代或未經取代的芳香族烴基,前述式(B-8)表示的苯并唑環結構中之R22(即D與E)與式(A-2)中之N鍵結。
(43)如上述(41)或(42)所記載之有機EL元件,其中式(B-8)表示的苯并唑環結構中之L為氧原子。
(44)如上述(29)~(43)之任一項所記載之有機EL元件,其中前述通式(A-2)表示的三級胺化合物在濃度10-5mol/L時於波長400nm至410nm範圍之吸光率為0.2~1.5。
(45)如上述(29)~(44)之任一項所記載之有機EL元件,其中前述覆蓋層的厚度為30nm~120nm之範圍內。
(46)如上述(29)~(45)之任一項所記載之有機EL元件,其中在透過前述覆蓋層之光的波長為400nm與410nm時之折射率為1.85~3.00且消光係數為0.25~1.50。
(47)一種有機EL元件製造方法,其特徵為具有如下步驟:在第一電極及第二電極之間形成含發光層之有機層的步驟;以及將覆蓋層積層於與前述第一電極之前述有機層相反之面上的步驟;前述覆蓋層係使用具有苯并唑環結構之下述通式(A-2)表示的三級胺化合物形成者。
[化7]
Figure 107146525-A0305-02-0018-8
Figure 107146525-A0305-02-0018-9
(式(A-2)中,Ar分別表示經取代或未經取代的芳香族烴基的二價基、經取代或未經取代的芳香族雜環基的二價基、經取代或未經取代的縮合多環芳香族基的的二價基或單鍵。D與E分別為式(B-8)所示之苯并唑環結構。G係自式(B-8)所示之苯并唑環結構、經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基或者經取代或未經取代的縮合多環芳香族基中選擇其一。式(B-8)中之R21~R26分別自氫原子、氘原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷基、可具有取代基的碳原子數為2至6的直鏈狀或分支狀的烯基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷氧基、 可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷氧基、經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基、經取代或未經取代的縮合多環芳香族基或者經取代或未經取代的芳氧基中選擇其一。R21~R26中之任一為與式(A-2)中之Ar鍵結的連結基。L為自氮原子、氧原子或者硫原子中選擇其一。L為氧原子或硫原子時不具有R26。)
本發明之有機EL元件係具有高亮度、發光效率及電效率良好且長壽命的元件。
此外,根據本發明之有機EL元件製造方法,可製造本發明之有機EL元件。
1:玻璃基板
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:電子注入層
8:陰極
9:覆蓋層
圖一表示本實施形態之有機EL元件之一例的概略剖面圖。
本發明之目的在於改善有機EL元件的元件特性。特別是在吸收太陽光之波長400nm至410nm的光,亦不會對元件內部的材料造成影響。此外,亦大幅改善出光效率。更甚者,提供具備覆蓋層的有機EL元件,該覆蓋層由具有以下特質的材料構成:(1)吸光係數高;(2)折射率高;(3)良好的薄膜穩定性;(4)優越的耐久性;(5)優越的耐光性;(6)不吸收藍、綠及紅色各自的波長範圍的光。
適用於本發明的覆蓋層材料的物理性質可列舉如下:(1)吸光係數高;(2)折射率高;(3)可蒸鍍;(4)於薄膜狀態穩定;(5)玻璃轉移溫度高。
此外,適用於本發明的元件的物理性質可列舉如下:(1)吸收400nm~410nm的光;(2)出光效率高;(3)無色純度降低的問題;(4)光的穿透不隨時間變化;(5)壽命長。
〔有機EL元件〕
本實施形態的有機EL元件,在第一電極及第二電極之間具有有機層,該有機層包含發光層;且於第一電極之相反於有機層的面上,積層有覆蓋層。
有機層係包含發光層,可僅有發光層,亦可為具有發光層及已積層有其他有機層的積層結構。由於有機層為功能分離型結構時,可提升發光效率,故較佳為在電洞輸送層及電子輸送層之間配置發光層。
第一電極為陽極或陰極。當第一電極為陽極時第二電極為陰極;當第一電極為陰極時第二電極為陽極。
覆蓋層不僅設置在與第一電極之有機層相反的面上,亦可設置於與第二電極之有機層相反的面上。因與覆蓋層連接配置的第一電極(與第二電極)為出光效率高的有機EL元件,故較佳為透明或半透明。
作為本發明之有機EL元件的結構,例如為頂部發光結構之發光元件時,可舉例如下之多層結構。即:在玻璃基板上依序設置陽極、電洞輸送層、發光層、電子輸送層、陰極與覆蓋層。再者,可列舉之結構如:陽極與電洞輸送層之間有電洞注入層、電洞輸送層與發光層之間有電子阻擋層、發光層與電子輸送層之間有電洞阻擋層、電子輸送層與陰極之間有電子注入層。
圖一為表示本實施形態之有機EL元件之一例的概略剖面圖。圖一所示之有機EL元件係為頂部發光結構,為在玻璃基板1上,依序以陽極2、電洞注入層3、電洞輸送層4、發光層5、電子輸送層6、電子注入層7、陰極8、覆蓋層 9之順序積層。
於此等多層結構中,有機層可省略幾層、抑或兼具其他層之作用。例如,兼具電洞注入層及電洞輸送層之構成、兼具電洞輸送層及電子阻擋層之構成、兼具電洞阻擋層及電子輸送層之構成、兼具電子輸送層及電子注入層之構成等。此外,亦可構成積層2層以上具有同一功能的有機層。例如,可為積層2層電洞輸送層的構成、積層2層發光層的構成、積層2層電子輸送層的構成、積層2層覆蓋層的構成等。
有機EL元件之各層膜厚的合計,以200nm至750nm左右為佳,較佳為350nm~600nm左右。
〔覆蓋層〕
本發明之有機EL元件中,前述覆蓋層的厚度以30nm至120nm之範圍為佳,較佳為40nm至80nm之範圍。若覆蓋層的厚度在30nm以上,因具有覆蓋層的效果顯著,故較佳。若覆蓋層的厚度在120nm以下,因覆蓋層的厚度可抑制有機EL元件薄膜化而導致的障礙,故較佳。覆蓋層的膜厚在30nm至120nm時,可得到良好的出光效率。
而覆蓋層的膜厚可配合發光層使用的發光材料種類、覆蓋層以外的有機EL元件各層的厚度等進行適當變更。
本發明之有機EL元件中,穿透前述覆蓋層之光波長為450nm至750nm之範圍內之該覆蓋層的折射率以1.85以上為佳,1.90以上較佳。
覆蓋層的折射率係與提升有機EL元件的出光效率相關的指標。
覆蓋層的折射率,以大於鄰接電極之折射率為佳。即,藉由覆蓋層提升有機EL元件中之出光效率,其效果為,因覆蓋層及與連接覆蓋層的材 料之界面的反射率較大者之光干涉效果較大而有效。因此,覆蓋層的折射率較鄰接電極的折射率大者較佳,在波長400nm與410nm之光穿透時之折射率以1.70以上為佳,較佳為1.80以上,更佳為1.85以上。
本實施形態之有機EL元件的覆蓋層,特別是在波長400nm與410nm之光穿透時之折射率為2.20~3.00者較佳。波長400nm與410nm之光穿透時之折射率為2.20以上的具有覆蓋層的有機EL元件因出光效率高、高亮度且發光效率及電效率良好,故較佳。
另外,本實施形態之有機EL元件的覆蓋層在波長400nm與410nm之消光係數為0.25~1.50者較佳。波長400nm與410nm之光穿透時之消光係數為0.25以上的覆蓋層吸收波長400nm與410nm之光的功能良好。因此上述消光係數為0.25以上的具備覆蓋層的有機EL元件因耐光性良好,可長期維持色純度,成為抑制亮度劣化且壽命長的元件。
此外,本發明之有機EL元件所具備之覆蓋層可僅由一層薄膜形成,亦可為2種以上相異材料之薄膜積層而成者。
此外,覆蓋層可僅由一種材料形成,亦可為含有2種以上的材料混合而成者。
本發明之有機EL元件的覆蓋層含有以前述通式(A-1)或(A-2)表示之具有苯并唑環結構的胺化合物。上述胺化合物可藉由蒸鍍法進行成膜形成,蒸鍍法以外亦可藉由旋轉塗布法或噴墨法等已知方法形成薄膜。
作為覆蓋層,可使用以此等胺化合物單獨成膜者,亦可使用與其他材料混合成膜的單層。覆蓋層亦可為上述化合物單獨成膜的層互相積層的結構、與其 他材料混合成膜的層互相積層的結構、或單獨成膜的層及混合成膜的層互相積層的結構。
〔通式(A-1)與(A-2)表示的化合物〕
本實施形態之有機EL元件所具備的覆蓋層,含有以具苯并唑環結構之上述通式(A-1)或(A-2)表示的三級胺化合物。通式(A-1)與(A-2)表示的具有苯并唑環結構之胺化合物,為新型化合物。
通式(A-1)表示的三級胺化合物為式中之A與X具有式(B-1)表示的苯并唑環結構的三級胺化合物。此外,通式(A-2)表示的三級胺化合物為式中之D與E具有式(B-8)表示的苯并唑環結構的三級胺化合物。因此,通式(A-1)與(A-2)表示的三級胺化合物係在波長400nm至410nm的光吸光率高者,可形成在波長400nm與410nm之光穿透時的折射率與消光係數高的薄膜。因此,具備含有通式(A-1)與(A-2)表示的三級胺化合物之覆蓋層的有機EL元件,係高亮度、發光效率及電效率良好及壽命長。
通式(A-1)、(A-2)、(B-1)、(B-2)、(B-3)、(B-4)、(B-5)、(B-6)、(B-7)與(B-8)中之Z、G、Ar與R1~R15、R21~R26表示的「經取代或未經取代的芳香族烴基」、「經取代或未經取代的芳香族雜環基」或「經取代或未經取代的縮合多環芳香族基」中之「芳香族烴基」、「芳香族雜環基」或「縮合多環芳香族基」,具體來說,係選自苯基、聯苯基、聯三苯基(tarphenylyl group)、萘基、蒽基(anthracenyl group)、菲基(phenanthryl group)、茀基、螺結雙茀基(spirobifluorene group)、茚基、芘基、苝基、丙烯合茀基、三苯基烯基(triphenylenyl group)、吡啶基、嘧啶基、三
Figure 107146525-A0305-02-0023-40
基(triazinyl group)、呋喃基、吡咯基、噻吩基、喹啉基、異喹啉 基、苯并呋喃基、苯并噻吩基(benzothienyl group)、吲哚基、咔唑基、苯并
Figure 107146525-A0305-02-0024-41
唑基(benzoxazolyl group)、苯并噻唑基、喹
Figure 107146525-A0305-02-0024-42
啉基(quinoxalinyl group)、苯并咪唑基、吡唑基、二苯并呋喃基(dibenzofuranyl group)、二苯并噻吩基(dibenzothienyl group)、
Figure 107146525-A0305-02-0024-43
啶基(naphthyridinyl group)、啡啉基、吖啶基與咔啉基等,其他尚有碳原子數6~30組成的芳基或碳原子數2~20組成的雜芳基。
通式(B-1)、(B-2)、(B-3)、(B-4)、(B-5)、(B-6)、(B-7)與(B-8)中之R1~R15、R21~R26表示的「可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷基」、「可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷基」、「可具有取代基的碳原子數為2至6的直鏈狀或分支狀的烯基」、「可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷氧基」、「可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷氧基」或「經取代或未經取代的芳氧基」中之「碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷基」、「碳原子數為5至10的環烷基」、「碳原子數為2至6的直鏈狀或分支狀的烯基」、「碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷氧基」、「碳原子數為5至10的環烷氧基」或「芳氧基」,具體來說,可舉例選自甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、三級丁基、正戊基、異戊基、新戊基、正己基、環戊基、環己基、1-金剛烷基(adamantyl group)、2-金剛烷基、乙烯基、丙烯基、異丙烯基、2-丁烯基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、環戊氧基(cyclopentyloxy group)、環己氧基(cyclohexyloxy group)、1-金剛烷氧基(adamantyloxy group)、苯氧基(phenyloxy group)、甲苯氧基(tolyloxy group)或聯苯氧基(biphenyloxy group)。
通式(A-1)、(A-2)、(B-1)、(B-2)、(B-3)、(B-4)、(B-5)、(B-6)、(B-7)與(B-8)中之Z、G、Ar與R1~R15、R21~R26表示的「經取代之芳香族烴基」、「經取代之芳香族雜環基」或「經取代之縮合多環芳香族基」、「可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷基」、「可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷基」或「可具有取代基的碳原子數為2至6的直鏈狀或分支狀的烯基」中之「取代基」,具體來說,可舉例選自氘原子、氰基、硝基;氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等鹵原子;三甲矽基(trimethylsilyl group)、三苯矽基(triphenylsilyl group)等矽基;甲基、乙基、丙基等碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷基;甲氧基、乙氧基、丙氧基等碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷氧基;乙烯基、丙烯基等烯基;苯氧基(phenyloxy group)、甲苯氧基(tolyloxy group)等芳氧基;苯甲氧基、苯乙氧基(phenethyloxy group)等芳基烷基氧基(arylalkyloxy group);苯基、聯苯基、三苯基、萘基、蒽基、菲基、茀基、螺結雙茀基、茚基、芘基、苝基、丙烯合茀基、三苯基烯基等芳香族烴基或縮合多環芳香族基;吡啶基、噻吩基、呋喃基、吡咯基、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
Figure 107146525-A0305-02-0025-44
唑基、苯并噻唑基、喹
Figure 107146525-A0305-02-0025-45
啉基、苯并咪唑基、吡唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔啉基等,其他尚有碳原子數6~30組成的芳基或碳原子數2~20組成的雜芳基,此等取代基可以進一步被前述列舉的取代基取代。且此等取代基與經取代的苯環或同一苯環上被取代的複數取代基之間亦可藉由單鍵、經取代或未經取代的亞甲基、氧原子或硫原子互相結合形成環。
此外,本發明之有機EL元件中,前述通式(A-1)及(A-2)中 之Ar,以經取代或未經取代的芳香族烴基的二價基或單鍵為佳,較佳為經取代或未經取代的苯基的二價基。
本實施型態中,前述通式(A-2)表示的三級胺化合物中之與D及E鍵結的Ar,以對苯基或間苯基為佳,較佳為對苯基。此三級胺化合物因具有高折射率的特性,具有含此三級胺化合物之覆蓋層的有機EL元件,可以獲得更高的出光效率。
前述通式(A-2)表示的三級胺化合物中之與D及E鍵結的Ar為對苯基或間苯基時,式(A-2)中之D與E相同,前述式(B-8)表示的苯并唑環結構中之R25,以與式(A-2)中之Ar鍵結的連結基為佳。此三級胺化合物因具有高折射率的特性,具有含此三級胺化合物之覆蓋層的有機EL元件,可以獲得更高的出光效率。
更進一步,前述通式(A-2)表示的三級胺化合物中之與D及E鍵結的Ar,為對苯基或間苯基,且式(A-2)中之D與E相同,前述式(B-8)表示的苯并唑環結構中之R25為與式(A-2)中之Ar鍵結的連結基時,式(A-2)中之R21~R24均為氫原子,L為氧原子或硫原子時較佳。此三級胺化合物因具有高折射率的特性,具有含此三級胺化合物之覆蓋層的有機EL元件,可以獲得更高的出光效率。
作為前述通式(A-2)表示的三級胺化合物,式(A-2)中之與G鍵結的Ar以對苯基為佳。此三級胺化合物因具有高折射率的特性,具有含此三級胺化合物之覆蓋層的有機EL元件,可以獲得更高的出光效率。
作為前述通式(A-2)表示的三級胺化合物,式(A-2)中之與G鍵結的Ar為對苯基時,式(A-2)中之G以未經取代的縮合多環芳香族基為佳。 此三級胺化合物因具有高折射率的特性,具有含此三級胺化合物之覆蓋層的有機EL元件,可以獲得更高的出光效率。
作為前述通式(A-2)表示的三級胺化合物,式(A-2)中之三個Ar中,與G鍵結的Ar為單鍵,G亦可為經取代或未經取代的茀基。此三級胺化合物因具有高折射率的特性,具有含此三級胺化合物之覆蓋層的有機EL元件,可以獲得更高的出光效率。
作為前述通式(A-2)表示的三級胺化合物,式(A-2)中所有的Ar為單鍵,G為經取代或未經取代的芳香族烴基,作為D與E的式(B-8)表示的苯并唑環結構中之R22亦可為與式(A-2)中之N鍵結者。此三級胺化合物因具有高折射率的特性,具有含此三級胺化合物之覆蓋層的有機EL元件,可以獲得更高的出光效率。
式(A-2)中所有的Ar為單鍵,G為經取代或未經取代的芳香族烴基,為D與E的式(B-8)表示的苯并唑環結構中之R22,作為與式(A-2)中之N鍵結的三級胺化合物,式(B-8)表示的苯并唑環結構中之R24與R25為苯基時較佳。此三級胺化合物因具有高折射率的特性,具有含此三級胺化合物之覆蓋層的有機EL元件,可以獲得更高的出光效率。
前述通式(A-1)中之Q及通式(A-2)中之L,係自氮原子、氧原子或硫原子中選擇任一,由於氧原子或硫原子具有較高的折射率,故為氧原子或硫原子較佳。
在適合用於本發明的有機EL元件的式(A-1)或(A-2)表示的化合物中,作為較佳的化合物的具體例,以式(1)~(85)表示的化合物如下所示。然而通式(A-1)或(A-2)表示的化合物並不限定為以下所示的式 (1)~(85)表示的化合物。
Figure 107146525-A0305-02-0028-10
Figure 107146525-A0305-02-0029-11
[化11]
Figure 107146525-A0305-02-0030-14
[化12]
Figure 107146525-A0305-02-0031-15
[化13]
Figure 107146525-A0305-02-0032-16
Figure 107146525-A0305-02-0033-17
[化15]
Figure 107146525-A0305-02-0034-18
作為覆蓋層的材料,在式(1)~(85)表示的化合物中,以自式(10)(12)(16)(17)(60)(76)(77)(78)(79)(80)(85)表示的化合物中選擇任一種或兩種以上使用為佳。
此等化合物在濃度10-5mol/L時,於波長400nm與410nm之吸光率為0.2以上,波長400nm與410nm之光吸收功能良好。此外,此等化合物利用蒸鍍法,可形成厚度為30nm~120nm、在波長400nm與410nm之光穿透時的折射率為2.20以上、且消光係數為0.25以上的膜。
因此,自式(10)(12)(16)(17)(60)(76)(77)(78)(79)(80)(85)表示的化合物中選擇任一種或兩種以上作為覆蓋層材料使用,可以獲得更高亮度且發光效率及電效率良好、壽命更長的有機EL元件。
作為覆蓋層的材料,特別是自式(12)(76)(60)(77)表示的化合物中選擇任一種或兩種以上使用為佳。此等化合物之波長400nm至410nm之光吸光率高,利用蒸鍍法,可形成在波長400nm與410nm之光穿透時的折射率與消光係數較高的膜。因此,適於作為覆蓋層的材料。
作為通式(A-1)與(A-2)表示的化合物,玻璃轉移點(Tg)以100℃以上為佳。化合物的玻璃轉移點(Tg)為薄膜狀態穩定性的指標。當化合物的玻璃轉移點(Tg)於上述範圍內,由於可形成穩定性良好的薄膜,故適於作為覆蓋層的材料。具備良好穩定性之覆蓋層的有機EL元件壽命較長,故較佳。
本實施型態中之通式(A-1)與(A-2)表示的化合物之熔點與玻璃轉移點(Tg),係使用高靈敏度示差掃描熱析儀(Bruker AXS製,DSC3100SA)對化合物的粉末進行測量而得。
作為通式(A-1)與(A-2)表示的化合物,在濃度10-5mol/L時,波長400nm與410nm之吸光率以0.2~1.5者為佳,在波長400nm之吸光率為0.6~1.5者較佳。含有波長400nm與410nm之吸光率為0.2以上之化合物的覆蓋層 在波長400nm與410nm之光吸收功能良好。因此,具備上述含有吸光率為0.2以上之化合物的覆蓋層的有機EL元件成為耐光性良好且壽命長的元件。
本實施型態中之通式(A-1)與(A-2)表示的化合物之吸光率係以甲苯溶劑調節為濃度10-5mol/L,使用紫外光-可見光近紅外線分光光度計(UV-visible near infrared spectrophotometer)(日本分光公司製,V-650)進行測量。
作為通式(A-1)與(A-2)表示的化合物,吸光係數為80000~200000範圍者較佳。若化合物之吸光係數為上述範圍,可形成光吸收功能良好的薄膜,故作為覆蓋層的材料較佳。
本實施型態中之通式(A-1)與(A-2)表示的化合物之吸光係數係製作以甲苯溶劑調節為5.0×10-6mol/L、1.0×10-5mol/L、1.5×10-5mol/L、2.0×10-5mol/L四種濃度的樣品,使用紫外光-可見光近紅外線分光光度計(日本分光公司製,V-650)測量各樣品之峰值波長的吸光率,使用其結果做成校準曲線而算出者。
〔通式(A-1)與(A-2)表示的化合物之製造方法〕
通式(A-1)與(A-2)表示的具有苯并唑環結構的胺化合物,例如可由以下所示方法製造。
首先,為了形成通式(A-1)與(A-2)表示的化合物的主結構即式(B-1)或(B-8)表示的苯并唑環結構,使用鹵化苯并唑衍生物作為原料進行製造。具有與式(B-1)或(B-8)表示的苯并唑環結構相對應結構的鹵化苯并唑衍生物,例如可由以下所示之已知方法進行合成(例如參照非專利文獻4)。
再者,使用銅觸媒或鈀觸媒等使合成之鹵化苯并唑衍生物與芳 胺進行偶合反應。藉此可合成本發明之前述通式(A-1)或(A-2)表示的具有苯并唑環結構的胺化合物。
此外,使用硼酸衍生物或硼酸酯(boronic ester)衍生物替代鹵化苯并唑衍生物與鹵化芳胺進行偶合反應,同樣可合成本發明之前述通式(A-1)或(A-2)表示的具有苯并唑環結構的胺化合物(例如參照非專利文獻5、6)。
Figure 107146525-A0305-02-0037-19
以此種方式合成之通式(A-1)或(A-2)表示的化合物,較佳為使用管柱層析法精製、使用矽膠、活性碳、活性黏土進行吸附精煉、使用溶劑進行再結晶或以結晶法、昇華精煉法等進行精煉後使用。合成後之通式(A-1)與(A-2)表示的化合物之辨識可以NMR分析進行。
〔陽極〕
本實施型態之有機EL元件係於玻璃基板上設置有陽極。使用ITO(銦錫氧化物)或如金般功函數大之電極材料作為陽極的材料。可使用蒸鍍法等已知方法作為陽極的製造方法。
〔有機層〕
本實施形態中,作為有機層,列舉具有自陽極側依序積層有電洞注入層、電洞輸送層、電子阻擋層、發光層、電洞阻擋層、電子輸送層、電子注入層的情形為例進行說明。
〔電洞注入層〕
作為本發明之有機EL元件的電洞注入層的材料,可使用於分子中有三個以上的三苯胺結構、透過單鍵或以不含雜原子之二價基鍵結結構之芳胺化合物,例如,星狀(starburst)型的三苯胺衍生物、各種三苯胺四聚物等材料或以銅酞藍(copper phthalocyanine)為代表的卟啉化合物、如六氰基氮雜聯伸三苯(hexacyanoazatriphenylene)般受體性的雜環化合物或塗布型高分子材料。
作為電洞注入層,可使用此等材料單獨成膜者,亦可使用兩種以上的材料混合成膜的單層。電洞注入層亦可為上述材料單獨成膜的層互相積層的結構、混合成膜的層互相積層的結構、或單獨成膜的層及混合成膜的層互相積層的結構。此等材料可藉由蒸鍍法進行薄膜形成,蒸鍍法以外亦可藉由旋轉塗布法或噴墨法等已知方法進行薄膜形成。
〔電洞輸送層〕
作為本發明之有機EL元件的電洞輸送層的材料,以使用N,N’-聯苯-N,N’-二(間甲苯基)聯苯胺(以下簡稱為TPD)或N,N’-聯苯-N,N’-二(α-萘基)聯苯胺(以下簡稱為NPD)、N,N,N',N'-四苯基聯苯胺(N,N,N',N'-tetraphenylbenzidine)等聯苯胺衍生物、1,1-雙(4-(二-4-甲苯基氨基)苯基)環己烷((1,1-bis(4-(di-4-tolylamino)phenyl)cyclohexane)以下簡稱為TAPC)等為佳。作為電洞輸送層的材料,特別是使用於分子中有兩個三苯胺結構、透 過單鍵或以不含雜原子之二價基鍵結結構之芳胺化合物較佳,例如,使用N,N,N',N'-四苯基聯苯胺較佳。而作為電洞輸送層的材料,以使用於分子中有三個以上的三苯胺結構、透過單鍵或以不含雜原子之二價基鍵結結構之芳胺化合物為佳,例如,使用各種三苯胺三聚物或四聚物為佳。
作為電洞輸送層,可使用此等材料單獨成膜者,亦可使用兩種以上的材料混合成膜的單層。電洞輸送層亦可為上述材料單獨成膜的層互相積層的結構、混合成膜的層互相積層的結構、或單獨成膜的層及混合成膜的層互相積層的結構。此等材料可藉由蒸鍍法進行薄膜形成,蒸鍍法以外亦可藉由旋轉塗布法或噴墨法等已知方法進行薄膜形成。
此外,作為電洞注入層及電洞輸送層的材料,亦可使用聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene))以下簡稱為PEDOT)或聚苯乙烯磺酸((polystyrene sulfonate)以下簡稱為PSS)等塗布型高分子材料。
此外,電洞注入層或電洞輸送層中,相對於該層通常使用的材料,亦可更進一步使用三溴苯基胺六氯銻(tris bromophenyl amine hexa chloro antimony)、軸烯(radialene)衍生物(例如參照專利文獻3)等P摻雜的產物或部分結構中具有TPD等聯苯胺衍生物結構的高分子化合物。
〔電子阻擋層〕
作為本發明之有機EL元件的電子阻擋層的材料,可使用4,4’,4”-三(N-咔唑基)三苯胺(以下簡稱為TCTA)、9,9-雙(4-(咔唑-9-基)苯基)茀、1,3-雙(咔唑-9-基)苯(以下簡稱為mCP)、2,2-雙(4-咔唑-9-基-苯基)金剛烷(以下簡稱為Ad-Cz)等咔唑衍生物、以9-(4-咔唑-9-基)苯基)-9-(4-三苯 矽基)苯基)-9H-茀為代表的三苯矽基與具有三芳胺結構的化合物等具有電子阻擋功能的化合物。
作為電子阻擋層,可使用此等材料單獨成膜者,亦可使用兩種以上的材料混合成膜的單層。電子阻擋層亦可為上述材料單獨成膜的層互相積層的結構、混合成膜的層互相積層的結構、或單獨成膜的層及混合成膜的層互相積層的結構。
此等材料可藉由蒸鍍法進行薄膜形成,蒸鍍法以外亦可藉由旋轉塗布法或噴墨法等已知方法進行薄膜形成。
〔發光層〕
作為本發明之有機EL元件的發光層之材料,可使用以Alq3為代表的喹啉酚衍生物之金屬錯合物,其他尚有各種金屬錯合物、蒽衍生物、雙苯乙烯基苯衍生物(bis styryl benzene derivative)、芘衍生物、
Figure 107146525-A0305-02-0040-47
唑衍生物、聚對伸苯伸乙烯衍生物(polyparaphenylene vinylene derivative)等。
此外,發光層亦可以主體材料(host-material)與摻雜物材料(dopant material)構成。作為主體材料,較佳為使用蒽衍生物。除了前述發光材料,其他尚可使用具有以吲哚環作為縮合環之部分結構的雜環化合物、具有以咔唑環作為縮合環之部分結構的雜環化合物、咔唑衍生物、噻唑衍生物、咪唑衍生物、聚二烴基芴衍生物(polydialkylfluorene derivative)等作為主體材料。此外,作為摻雜物材料,可使用喹吖酮、香豆素、紅螢烯、苝與該等之衍生物、苯并哌喃衍生物、玫瑰紅衍生物、胺基苯乙烯基衍生物(aminostyryl derivative)等。
作為發光層,可使用此等材料單獨成膜者,亦可使用兩種以上 的材料混合成膜的單層。發光層亦可為上述材料單獨成膜的層互相積層的結構、混合成膜的層互相積層的結構、或單獨成膜的層及混合成膜的層互相積層的結構。
此外,亦可使用磷光發光體作為發光材料。可使用銥或鉑等金屬錯合物之磷光發光體作為磷光發光體。例如,Ir(ppy)3等綠色的磷光發光體、雙(3,5-二氟-2-(2-吡啶基苯基-(2-羰基吡啶基)銥鹽(III)(bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl phenyl-(carboxy pyridyl)iridium(III),FIrpic)、雙(2,4-二氟苯基吡啶)-四(1-吡唑基)硼酸銥(III)(bis(2,4-difluorophenylpyridinato)-tetrakis(1-pyrazolyl)borate iridium(III),FIr6)等藍色的磷光發光體、雙(2-苯并[b]噻吩-2-基-吡啶)(乙醯丙酮)銥(III)(bis(2-benz[b]thiofuran-2-yl-pyridine)(acetylacetonato)iridium(III),Btp2Ir(acac)))等紅色的磷光發光體。
此時,作為主體材料,可使用4,4’-二(N-咔唑基)聯苯(以下簡稱為CBP)或TCTA、mCP等咔唑衍生物作為電洞注入.輸送性的主體材料;可使用對雙(三苯矽基)苯(以下簡稱為UGH2)或2,2’,2”-(1,3,5-伸苯基)-三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(以下簡稱為TPBI)作為電子輸送性的主體材料,可製造高性能的有機EL元件。
對磷光性發光材料的主體材料之摻雜,為了避免濃度淬滅,較佳為對發光層整體1~30重量百分比的範圍藉由共蒸鍍作用進行摻雜。
此外,亦可使用2-聯苯基-4,6-雙(12-苯基吲哚[2,3-a]咔唑-11-基)-1,3,5-三
Figure 107146525-A0305-02-0041-48
(PIC-TRZ)、2,4-雙(f3-(9H-咔唑-9-基)-6-苯基-1,3,5-三
Figure 107146525-A0305-02-0041-49
(CC2TA)、2,4,6-三(4-(10H-啡
Figure 107146525-A0305-02-0041-50
-10H-基)苯基)-1,3,5-三
Figure 107146525-A0305-02-0041-52
(PXZ-TRZ)、2,4,5,6-四(9H-咔唑-9-基)異酞腈(4CzIPN)、咔唑基二氰苯 (CDCB)衍生物等發出延遲螢光的材料作為發光材料(例如參照非專利文獻 7)。
此等材料可藉由蒸鍍法進行薄膜形成,蒸鍍法以外亦可藉由旋轉塗布法或噴墨法等已知方法進行薄膜形成。
〔電洞阻擋層〕
作為本發明之有機EL元件的電洞阻擋層,可使用浴銅靈(bathocuproine,以下簡稱為BCP)等啡啉衍生物或鋁(III)雙(2-甲基-8-喹啉)-4-苯基酚鹽(以下簡稱為BAlq)等喹啉衍生物的金屬錯合體、各種稀土類錯合體、三唑衍生物、三
Figure 107146525-A0305-02-0042-53
衍生物、嘧啶衍生物、
Figure 107146525-A0305-02-0042-54
二唑衍生物、苯并唑衍生物等具有電洞阻擋功能的化合物。此等材料亦可兼用為電子輸送層的材料。
作為電洞阻擋層,可使用此等材料單獨成膜者,亦可使用兩種以上的材料混合成膜的單層。電洞阻擋層亦可為上述材料單獨成膜的層互相積層的結構、混合成膜的層互相積層的結構、或單獨成膜的層及混合成膜的層互相積層的結構。此等材料可藉由蒸鍍法進行薄膜形成,蒸鍍法以外亦可藉由旋轉塗布法或噴墨法等已知方法進行薄膜形成。
〔電子輸送層〕
作為本發明之有機EL元件的電子輸送層,可使用以Alq3、BAlq為代表的喹啉衍生物的金屬錯合體,其他尚有各種金屬錯合體、三唑衍生物、三
Figure 107146525-A0305-02-0042-55
衍生物、嘧啶衍生物、
Figure 107146525-A0305-02-0042-56
二唑衍生物、吡啶衍生物、苯并咪唑衍生物、苯并唑衍生物、噻二唑衍生物、蒽衍生物、碳二亞胺衍生物、喹
Figure 107146525-A0305-02-0042-57
啉衍生物、吡啶并吲哚(pyrido indole)衍生物、啡啉衍生物、噻咯(silole)衍生物等。
作為電子輸送層,可使用此等材料單獨成膜者,亦可使用兩種 以上的材料混合成膜的單層。電子輸送層亦可為上述材料單獨成膜的層互相積層的結構、混合成膜的層互相積層的結構、或單獨成膜的層及混合成膜的層互相積層的結構。此等材料可藉由蒸鍍法進行薄膜形成,蒸鍍法以外亦可藉由旋轉塗布法或噴墨法等已知方法進行薄膜形成。
〔電子注入層〕
作為本發明之有機EL元件的電子注入層,可使用氟化鋰、氟化銫等鹼金屬鹽、氟化鎂等鹼土金屬鹽、鋰喹啉酚(lithium quinolinol)等喹啉衍生物的金屬錯合體、氧化鋁等金屬氧化物或鐿(Yb)、釤(Sm)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、銫(Cs)等金屬。於適當選擇電子輸送層和陰極,可省略電子注入層。
更進一步,電子注入層或電子輸送層中,相對於該層通常使用的材料,可更進一步使用銫等金屬經過N摻雜的產物。
可使用蒸鍍法等已知方法作為電子注入層的製造方法。
〔陰極〕
作為本發明之有機EL元件的陰極之材料,可使用如鋁般功函數低之電極材料或如鎂銀合金、鎂鈣合金、鎂銦合金、鋁鎂合金般功函數更低之合金或由ITO、氧化銦與氧化鋅組成的透明電極材料(IZO)等。
本實施型態之有機EL元件中,與覆蓋層鄰接配置的第一電極為陰極。因此,為了成為出光效率高的有機EL元件,陰極為透明或半透明較佳。
可使用蒸鍍法等已知方法作為陰極的製造方法。
本實施型態之有機EL元件具有設置在透明或半透明電極外側的折射率較半透明電極高的覆蓋層。因此,本實施型態之有機EL元件之出光效率 可大幅提升。此外,藉由於覆蓋層使用前述通式(A-1)或(A-2)表示的具有苯并唑環化合物的胺化合物,可在400℃以下的溫度成膜。因此,對發光元件不會造成損害,且可使用高解析罩形成各色光的出光效率最適當化的覆蓋層。因此,本實施型態之有機EL元件可較佳地適用於全彩顯示器,可顯示良好色純度且清晰、明亮的影像。
本實施型態之有機EL元件使用吸光係數高、折射率高且具有優越的薄膜穩定性或耐久性、耐光性的材料作為覆蓋層的材料。因此,本實施型態之有機EL元件與以往的有機EL元件相比,可不受太陽光的影響,保持色純度,出光效率可大幅提升。更進一步,本實施型態之有機EL元件可實現高效率、長壽命之有機EL元件。
另外,雖然上述說明了頂部發光結構的有機EL元件,但本發明並不限定於此。本發明同樣可適用於底部發光結構的有機EL元件或自頂部及底部兩者發光的雙重發光結構的有機EL元件。於該等情形,光自發光元件朝外部的出光方向的電極為透明或半透明者較佳。
〔有機EL元件的製造方法〕
本實施形態之有機EL元件製造方法具有如下步驟:形成第一電極及第二電極間之含發光層的有機層;以及於與第一電極之相反於有機層的面上積層覆蓋層。
本實施形態中覆蓋層使用具有苯并唑環結構之通式(A-1)或(A-2)表示的三級胺化合物形成。因為蒸鍍法為適合量產奈米尺寸薄膜的方法,故使用蒸鍍法作為覆蓋層的積層方法較佳。
〔實施例〕
以下,藉由實施例具體說明本發明的實施形態。除非超出其要旨,否則本發明不限於以下實施例。
〔實施例1〕
合成式(10)所示的化合物〈雙-{4-(苯并
Figure 107146525-A0305-02-0045-58
唑-2-基)苯基}-([1,1’,2’,1”]聯三苯-4’-基)-胺〉。
於反應容器中加入([1,1’,2’,1”]聯三苯-4’-基)-胺:5.6g、2-(4-溴苯基)苯并
Figure 107146525-A0305-02-0045-59
唑:14.4g、三級丁氧基鈉(t-butoxy sodium):4.4g、甲苯:60ml,一邊照射30分鐘的超音波,一邊通氮氣。反應容器再加入乙酸鈀:0.1g、三-(三級丁基)膦的50%(w/v)甲苯溶液:0.4ml於加熱迴流中攪拌一晚。反應容器放冷後,加入甲醇,收集沈澱的固體獲得粗產物。收集自粗產物中通過用甲苯/丙酮的混合溶劑進行結晶純化所沈澱之固體,而獲得雙-{4-(苯并
Figure 107146525-A0305-02-0045-60
唑-2-基)苯基}-([1,1’,2’,1”]聯三苯-4’-基)-胺(上述式(10)所示的化合物)的黃色粉末11.0g(產率76.4%)。
使用NMR針對獲得的黃色粉末辨識其構造。
1H-NMR(DMSO-d6)測出以下29個氫信號:δ(ppm)=8.19(4H)、7.78(4H)、7.50(1H)、7.45-7.34(8H)、7.30(1H)、7.28-7.18(7H)、7.15(2H)。
〔實施例2〕
合成式(16)所示的化合物〈雙-{4-(苯并
Figure 107146525-A0305-02-0045-61
唑-2-基)苯基}-(9,9-二甲基-9H-茀-2-基)-胺〉。
於反應容器中加入9,9-二甲基-9H-茀-2-基-胺:3.0g、2-(4-溴苯基)苯并
Figure 107146525-A0305-02-0045-62
唑:8.6g、三級丁氧基鈉:4.1g、甲苯:60ml,一邊照射30分鐘的 超音波,一邊通氣氮氣。反應容器再加入三(二亞苄基丙酮)鈀(tris-(dibenzylideneacetone)palladium)(0):0.1g、三-(三級丁基)膦的50%(w/v)甲苯溶液:0.6ml於加熱迴流中攪拌一晚。反應容器放冷後,加入甲苯,進行分散洗滌,過濾不溶物並濃縮濾液,獲得粗產物。收集自粗產物中通過用甲苯/丙酮的混合溶劑進行結晶純化所沈澱之固體,而獲得雙-{4-(苯并
Figure 107146525-A0305-02-0046-63
唑-2-基)苯基}-(9,9-二甲基-9H-茀-2-基)-胺(上述式(16)所示的化合物)的黃色粉末7.4g(產率86.7%)。
使用NMR針對獲得的黃色粉末辨識其構造。
1H-NMR(DMSO-d6)測出以下29個氫信號:δ(ppm)=8.16(4H)、7.90(1H)、7.83(1H)、7.77(4H)、7.55(1H)、7.47(1H)、7.40(4H)、7.35(2H)、7.29(4H)、7.20(1H)、1.43(6H)。
〔實施例3〕
合成式(17)所示的化合物〈雙-{4-(苯并
Figure 107146525-A0305-02-0046-64
唑-2-基)苯基}-(9,9-二苯基-9H-茀-2-基)-胺〉。
於反應容器中加入9,9-二苯基-9H-茀-2-基-胺:5.0g、2-(4-溴苯基)苯并
Figure 107146525-A0305-02-0046-65
唑:9.0g、三級丁氧基鈉:4.3g、甲苯:60ml,一邊照射30分鐘的超音波,一邊通氣氮氣。反應容器再加入三(二亞苄基丙酮)鈀:0.3g、三-(三級丁基)膦的50%(w/v)甲苯溶液:0.6ml於加熱迴流中攪拌一晚。反應容器放冷後,加入甲苯,進行分散洗滌,過濾不溶物並濃縮濾液,獲得粗產物。收集自粗產物中通過用甲苯/丙酮的混合溶劑進行結晶純化所沈澱之固體,而獲得雙-{4-(苯并
Figure 107146525-A0305-02-0046-66
唑-2-基)苯基}-(9,9-二苯基-9H-茀-2-基)-胺(上述式(17)所示的化合物)的黃色粉末8.4g(產率77.8%)。
使用NMR針對獲得的黃色粉末辨識其構造。
1H-NMR(DMSO-d6)測出以下33個氫信號:δ(ppm)=8.13(4H)、8.01(1H)、7.94(1H)、7.78(4H)、7.48-7.21(19H)、7.10(4H)。
〔實施例4〕
合成式(12)所示的化合物〈雙-{4-(苯并
Figure 107146525-A0305-02-0047-67
唑-2-基)苯基}-{4-(萘-1-基)苯基}胺〉。
於反應容器中加入4-(萘-1-基)苯基-胺:7.5g、2-(4-溴苯基)苯并
Figure 107146525-A0305-02-0047-68
唑:20.6g、三級丁氧基鈉:9.9g、甲苯:150ml,一邊照射30分鐘的超音波,一邊通氣氮氣。反應容器再加入三(二亞苄基丙酮)二鈀(0):0.9g、三-(三級丁基)膦的50%(w/v)甲苯溶液:0.4ml於加熱迴流中攪拌三小時。反應容器放冷至80℃後,過濾不溶物並濃縮濾液,獲得粗產物。以管柱層析法純化粗產物,獲得雙-{4-(苯并
Figure 107146525-A0305-02-0047-70
唑-2-基)苯基}-{4-(萘-1-基)苯基}胺(上述式(12)所示的化合物)的黃色粉末3.4g(產率16%)。
使用NMR針對獲得的黃色粉末辨識其構造。
1H-NMR(CDCl3)測出以下27個氫信號:δ(ppm)=8.26-8.22(4H)、8.02-8.09(1H)、7.89-7.97(2H)、7.77-7.83(2H)、7.49-7.63(8H)、7.32-7.42(10H)。
〔實施例5〕
合成式(76)所示的化合物〈雙-{4-(苯并
Figure 107146525-A0305-02-0047-71
唑-2-基)苯基}-{4-(萘-2-基)苯基}胺〉。
於反應容器中加入4-(萘-2-基)苯基-胺:7.5g、2-(4-溴苯基)苯并
Figure 107146525-A0305-02-0047-72
唑:20.6g、三級丁氧基鈉:9.9g、甲苯:150ml,一邊照射30分鐘 的超音波,一邊通氣氮氣。反應容器再加入三(二亞苄基丙酮)二鈀(0):0.9g、三-(三級丁基)膦的50%(w/v)甲苯溶液:0.4ml於加熱迴流中攪拌三小時。反應容器放冷至80℃後,加入矽膠過濾並濃縮濾液,獲得粗產物。以甲苯再結晶粗產物,獲得雙-{4-(苯并
Figure 107146525-A0305-02-0048-73
唑-2-基)苯基}-{4-(萘-2-基)苯基}胺(上述式(76)所示的化合物)的黃色粉末6.3g(產率30%)。
使用NMR針對獲得的黃色粉末辨識其構造。
1H-NMR(CDCl3)測出以下27個氫信號:δ(ppm)=8.19-8.24(4H)、8.09(1H)、7.87-7.97(3H)、7.73-7.83(5H)、7.51-7.62(4H)、7.32-7.42(10H)。
〔實施例6〕
合成式(77)所示的化合物〈雙-{4-(苯并
Figure 107146525-A0305-02-0048-74
唑-2-基)苯基}-{4-(菲-9-基)苯基}胺〉。
於反應容器中加入4-(菲-9-基)苯基-胺:8.0g、2-(4-溴苯基)苯并
Figure 107146525-A0305-02-0048-75
唑:17.9g、三級丁氧基鈉:8.6g、甲苯:160ml,一邊照射30分鐘的超音波,一邊通氣氮氣。反應容器再加入三(二亞苄基丙酮)二鈀(0):0.8g、三-(三級丁基)膦的50%(w/v)甲苯溶液:0.4ml於加熱迴流中攪拌三小時。反應容器放冷至80℃後,加入矽膠過濾並濃縮濾液,獲得粗產物。以甲苯再結晶粗產物,獲得雙-{4-(苯并
Figure 107146525-A0305-02-0048-76
唑-2-基)苯基}-{4-(菲-9-基)苯基}胺(上述式(77)所示的化合物)的黃色粉末15.0g(產率77.0%)。
使用NMR針對獲得的黃色粉末辨識其構造。
1H-NMR(CDCl3)測出以下29個氫信號:δ(ppm)=8.73-8.84(2H)、8.24-8.27(4H)、8.07-11(1H)、7.92-7.97(1H)、7.57-7.84(11H)、7.35-7.43(10H)。
〔實施例7〕
合成式(78)所示的化合物〈雙-{3-(苯并
Figure 107146525-A0305-02-0049-77
唑-2-基)苯基}-{4-(萘-1-基)苯基}胺〉。
於反應容器中加入4-(萘-1-基)苯基-胺:7.5g、2-(3-溴苯基)苯并
Figure 107146525-A0305-02-0049-78
唑:20.6g、三級丁氧基鈉:9.9g、甲苯:150ml,一邊照射30分鐘的超音波,一邊通氣氮氣。反應容器再加入三(二亞苄基丙酮)二鈀(0):0.9g、三-(三級丁基)膦的50%(w/v)甲苯溶液:0.4ml於加熱迴流中攪拌三小時。反應容器放冷至80℃後,過濾不溶物並濃縮濾液,獲得粗產物。以管柱層析法純化粗產物,獲得雙-{3-(苯并
Figure 107146525-A0305-02-0049-79
唑-2-基)苯基}-{4-(萘-1-基)苯基}胺(上述式(78)所示的化合物)的黃色粉末7.6g(產率46%)。
使用NMR針對獲得的黃色粉末辨識其構造。
1H-NMR(CDCl3)測出以下27個氫信號:δ(ppm)=8.18-8.20(2H)、8.08-8.14(1H)、8.01-8.05(2H)、7.86-7.95(2H)、7.74-7.82(2H)、7.31-7.62(18H)。
〔實施例8〕
合成式(79)所示的化合物〈雙-{3-(苯并
Figure 107146525-A0305-02-0049-80
唑-2-基)苯基}-{4-(萘-2-基)苯基}胺〉。
於反應容器中加入4-(萘-2-基)苯基-胺:6.0g、2-(3-溴苯基)苯并
Figure 107146525-A0305-02-0049-81
唑:15.8g、三級丁氧基鈉:7.9g、甲苯:120ml,一邊照射30分鐘 的超音波,一邊通氣氮氣。反應容器再加入三(二亞苄基丙酮)二鈀(0):0.8g、三-(三級丁基)膦的50%(w/v)甲苯溶液:0.4ml於加熱迴流中攪拌三小時。反應容器放冷至80℃後,加入矽膠過濾並濃縮濾液,獲得粗產物。以甲苯再結晶粗產物,獲得雙-{3-(苯并
Figure 107146525-A0305-02-0050-82
唑-2-基)苯基}-{4-(萘-2-基)苯基}胺(上述式(79)所示的化合物)的黃色粉末12.4g(產率75%)。
使用NMR針對獲得的黃色粉末辨識其構造。
1H-NMR(CDCl3)測出以下27個氫信號:δ(ppm)=8.14-8.15(2H)、8.08(1H)、7.99-8.04(2H)、7.86-7.96(3H)、7.69-7.82(5H)、7.46-7.60(6H)、7.30-7.42(8H)。
〔實施例9〕
合成式(80)所示的化合物〈雙-{3-(苯并
Figure 107146525-A0305-02-0050-83
唑-2-基)苯基}-{4-(菲-9-基)苯基}胺〉。
於反應容器中加入4-(菲-9-基)苯基-胺:7.0g、2-(3-溴苯基)苯并
Figure 107146525-A0305-02-0050-84
唑:15.7g、三級丁氧基鈉:7.5g、甲苯:160ml,一邊照射30分鐘的超音波,一邊通氣氮氣。反應容器再加入三(二亞苄基丙酮)二鈀(0):0.7g、三-(三級丁基)膦的50%(w/v)甲苯溶液:0.3ml於加熱迴流中攪拌三小時。反應容器放冷至80℃後,加入矽膠過濾並濃縮濾液,獲得粗產物。以甲苯再結晶粗產物,獲得雙-{3-(苯并
Figure 107146525-A0305-02-0050-85
唑-2-基)苯基}-{4-(菲-9-基)苯基}胺(上述式(80)所示的化合物)的黃色粉末9.2g(產率54%)。
使用NMR針對獲得的黃色粉末辨識其構造。
1H-NMR(CDCl3)測出以下29個氫信號:δ(ppm)=8.72-8.84(2H)、8.12-8.22(3H)、8.02-8.07(2H)、7.92-7.97(1H)、7.34-7.84(21H)。
〔實施例10〕
合成式(60)所示的化合物〈雙-{3-(苯并噻唑-2-基)苯基}-([1,1’,2’,1”]聯三苯-4’-基)-胺〉。
於反應容器中加入([1,1’,2’,1”]聯三苯-4’-基)-胺:6.2g、2-(4-溴苯基)苯并噻唑:16.1g、三級丁氧基鈉:7.3g、甲苯:160ml,一邊照射30分鐘的超音波,一邊通氣氮氣。反應容器再加入乙酸鈀:0.2g、三-(三級丁基)膦的50%(w/v)甲苯溶液:0.6ml於加熱迴流中攪拌一晚。反應容器放冷至80℃後,加入矽膠過濾並濃縮濾液,獲得粗產物。以甲苯再結晶粗產物,獲得雙-{3-(苯并噻唑-2-基)苯基}-([1,1’,2’,1”]聯三苯-4’-基)-胺(上述式(60)所示的化合物)的黃色粉末9.7g(產率58%)。
使用NMR針對獲得的黃色粉末辨識其構造。
1H-NMR(CDCl3)測出以下29個氫信號:δ(ppm)=8.18-8.20(4H)、7.50-7.76(4H)、7.19-7.42(19H)、7.06-7.16(2H)。
〔實施例11〕
合成式(85)所示的化合物〈雙-(2,4-聯苯-苯并
Figure 107146525-A0305-02-0051-86
唑-6-基)-苯基-胺〉。
於反應容器中加入苯胺:0.5g、2,4-聯苯-6-氯-苯并
Figure 107146525-A0305-02-0051-87
唑:3.5g、三級丁氧基鈉:1.6g、二甲苯:20ml,一邊照射30分鐘的超音波,一邊通氣氮氣。反應容器再加入三(二亞苄基丙酮)二鈀(0):0.1g、三-環己基膦:0.2g,於加熱迴流中攪拌一晚。反應容器放冷後,過濾並濃縮濾液,獲得粗產物。以管柱層析法純化粗產物,獲得雙-(2,4-聯苯-苯并
Figure 107146525-A0305-02-0051-88
唑-6-基)-苯基-胺(上述式(85)所示的化合物)的黃色粉末2.0g(產率59%)。
使用NMR針對獲得的黃色粉末辨識其構造。
1H-NMR(DMSO-d6)測出以下29個氫信號:δ(ppm)=8.19(2H)、8.17(2H)、7.96(4H)、7.63(4H)、7.61(2H)、7.55-7.46(6H)、7.45-7.35(6H)、7.25(3H)。
〔化合物熔點與玻璃轉移點(Tg)的測量〕
針對實施例1~實施例6中所合成的式(10)(12)(16)(17)(76)(77)表示的化合物的粉末,分別以高靈敏度示差掃描熱析儀(Bruker AXS製,DSC3100SA)測量其熔點與玻璃轉移點(Tg),其結果如下所示。
實施例1(式(10)的化合物)熔點:未觀測、Tg:120℃。
實施例2(式(16)的化合物)熔點:未觀測、Tg:121℃。
實施例3(式(17)的化合物)熔點:267℃、Tg:147℃。
實施例4(式(12)的化合物)熔點:226℃、Tg:114℃。
實施例5(式(76)的化合物)熔點:249℃、Tg:111℃。
實施例6(式(77)的化合物)熔點:未觀測、Tg:133℃。
實施例7(式(78)的化合物)熔點:210℃、Tg:101℃。
實施例8(式(79)的化合物)熔點:256℃、Tg:102C。
實施例9(式(80)的化合物)熔點:未觀測、Tg:120℃。
實施例10(式(60)的化合物)熔點:未觀測、Tg:121℃。
實施例11(式(85)的化合物)熔點:240℃、Tg:113℃。
此外,從上述測量結果得知,式(10)(12)(16)(17)(60)(76)(77)(78)(79)(80)(85)表示的化合物均為玻璃轉移點 (Tg)在100℃以上,可形成良好的薄膜穩定性的材料。
〔化合物的峰值波長、吸光率及吸光係數的測量〕
針對實施例1~實施例11中所合成的式(10)(12)(16)(17)(60)(76)(77)(78)(79)(80)(85)表示的化合物,分別以甲苯溶劑調節為濃度10-5mol/L,使用紫外光-可見光近紅外線分光光度計(日本分光公司製,V-650)測量其於200~600nm範圍內的吸光率,求出峰值波長,其結果如表1所示。
此外,針對實施例1~實施例11中所合成的式(10)(12)(16)(17)(60)(76)(77)(78)(79)(80)(85)表示的化合物,分別以甲苯溶劑調節為濃度10-5mol/L,使用紫外光-可見光近紅外線分光光度計(日本分光公司製,V-650)測量其於400nm與410nm的吸光率,其結果如表1所示。
此外,針對實施例1~實施例11中所合成的式(10)(12)(16)(17)(60)(76)(77)(78)(79)(80)(85)表示的化合物,分別製作以甲苯溶劑調節為5.0×10-6mol/L、1.0×10-5mol/L、1.5×10-5mol/L、2.0×10-5mol/L四種濃度的樣品,使用紫外光-可見光近紅外線分光光度計(日本分光公司製,V-650)測量各樣品之峰值波長的吸光率,製作每種化合物的校準曲線,算出吸光係數,其結果如表1所示。
為了比較,使用下述式(2-1)表示的化合物及Alq3,以與式(10)表示的化合物相同的方式測量每種化合物的峰值波長、光吸光率和吸光係數。其結果整理如表1。
Figure 107146525-A0305-02-0054-20
[表1]
Figure 107146525-A0305-02-0055-21
如表1所示,式(10)(12)(16)(17)(60)(76)(77)(78)(79)(80)(85)表示的化合物的峰值波長和式(2-1)表示的化合物與Alq3同樣在400nm附近。由此得知式(10)(12)(16)(17)(60)(76)(77)(78)(79)(80)(85)表示的化合物難吸收藍、綠、紅的各個波長區域中的光,並可作為吸收波長400nm與410nm的光的薄膜的材料。
如表1所示,式(10)(12)(16)(17)(60)(76)(77)(78)(79)(80)(85)表示的化合物和式(2-1)表示的化合物與Alq3相比 光吸光率較高。由此得知式(10)(12)(16)(17)(60)(76)(77)(78)(79)(80)(85)表示的化合物與相同濃度的式(2-1)表示的化合物與Alq3相比,可形成具有良好之吸收波長400nm與410nm的光的薄膜的材料。
此外,式(10)(12)(16)(17)(60)(76)(77)(78)(79)(80)(85)表示的化合物和式(2-1)表示的化合物與Alq3相比吸光係數較大。因此,使用式(10)(12)(16)(17)(60)(76)(77)(78)(79)(80)(85)表示的化合物可形成膜厚度越厚,吸收光的功能顯著地越高的膜。
〔薄膜的折射率與消光係數的測量〕
分別使用實施例1~實施例11中所合成的式(10)(12)(16)(17)(60)(76)(77)(78)(79)(80)(85)表示的化合物於矽基板上製作膜厚80nm的蒸鍍膜。使用光譜測量裝置(Filmetrics公司製,F10-RT-UV)分別針對製成的蒸鍍膜測量在波長400nm之光穿透時與410nm之光穿透時的折射率n與消光係數k。其結果如表2所示。
為了比較,使用上述式(2-1)表示的化合物與Alq3分別在矽基板上製作膜厚80nm的蒸鍍膜,以與式(10)表示的化合物的蒸鍍膜相同的方式測量在波長400nm之光穿透時與410nm之光穿透時的折射率n與消光係數k(例如參照專利文獻4)。其結果整理如表2。
[表2]
Figure 107146525-A0305-02-0057-22
如表2所示,由式(10)(12)(16)(17)(60)(76)(77)(78)(79)(80)(85)表示的化合物組成的薄膜和由式(2-1)表示的化合物與Alq3組成的薄膜相比,在波長400nm與410nm之光穿透時的折射率n較高。因此可期待將由式(10)(12)(16)(17)(60)(76)(77)(78)(79)(80)(85)表示的化合物組成的薄膜作為覆蓋層使用可使有機EL元件的光提取效率提升。
此外,由式(10)(12)(16)(17)(60)(76)(77)(78)(79)(80)(85)表示的化合物組成的薄膜和由式(2-1)表示的化合 物與Alq3組成的薄膜相比,在波長400nm與410nm之光穿透時的消光係數k較高。因此可期待使用式(10)(12)(16)(17)(60)(76)(77)(78)(79)(80)(85)表示的化合物組成的薄膜的覆蓋層可以很好地吸收波長400nm至410nm的太陽光,並且不會對元件內部的材料造成影響。
〔實施例12〕
藉由以下所示的方法製造圖1所示的有機EL元件。
作為由金屬製成的陽極2,在預先形成有反射電極的玻璃基板1上,藉由蒸鍍法,依序形成電洞注入層3、電洞輸送層4、發光層5、電子輸送層6、電子注入層7、陰極8、覆蓋層9獲得如圖一所示的有機EL元件。
具體來說,準備玻璃基板1,該玻璃基板1係由膜厚50nm的ITO、膜厚100nm的銀合金反射膜及膜厚5nm的ITO作為陽極2而依序成膜。將玻璃基板1在異丙醇中進行超音波清潔20分鐘後,在加熱至250℃的熱板上乾燥10分鐘。此後,進行UV臭氧處理2分鐘後,將具有ITO的玻璃基板1安裝在真空蒸鍍機中,並將真空蒸鍍機中的壓力降至0.001Pa以下。
接著,以覆蓋陽極2的方式,作為電洞注入層3,將電子受體(Acceptor-1)與下述式(3-1)表示的化合物以蒸鍍速度比為Acceptor-1:化合物(3-1)=3:97的蒸鍍速度進行二元蒸鍍,形成膜厚10nm的層。此電洞注入層3上形成有膜厚140nm的化合物(3-1)作為電洞輸送層4。
此電洞輸送層4上,作為發光層5,以下述式(3-2)表示的化合物與下述式(3-3)表示的化合物以蒸鍍速度比為化合物(3-2):化合物(3-3)=5:95的蒸鍍速度進行二元蒸鍍,形成膜厚20nm的層。
此發光層5上,作為電子輸送層6,以下述式(3-4)表示的化合 物與下述式(3-5)表示的化合物以蒸鍍速度比為化合物(3-4):化合物(3-5)=50:50的蒸鍍速度進行二元蒸鍍,形成膜厚30nm的層。
[化18]
Figure 107146525-A0305-02-0060-23
此電子輸送層6上,形成膜厚1nm的氟化鋰作為電子注入層7。 此電子注入層7上,形成膜厚12nm的鎂銀合金作為陰極8。
最後,在陰極8上蒸鍍實施例1所合成的式(10)表示的化合物,藉此形成膜厚60nm的覆蓋層9,獲得實施例12的有機EL元件。
〔實施例13〕
使用實施例2所合成的式(16)表示的化合物作為覆蓋層9的材料,除此之外以與實施例12相同方式獲得實施例13的有機EL元件。
〔實施例14〕
使用實施例3所合成的式(17)表示的化合物作為覆蓋層9的材料,除此之外以與實施例12相同方式獲得實施例14的有機EL元件。
〔實施例15〕
使用實施例4所合成的式(12)表示的化合物作為覆蓋層9的材料,除此之外以與實施例12相同方式獲得實施例15的有機EL元件。
〔實施例16〕
使用實施例5所合成的式(76)表示的化合物作為覆蓋層9的材料,除此之外以與實施例12相同方式獲得實施例16的有機EL元件。
〔實施例17〕
使用實施例6所合成的式(77)表示的化合物作為覆蓋層9的材料,除此之外以與實施例12相同方式獲得實施例17的有機EL元件。
〔實施例18〕
使用實施例7所合成的式(78)表示的化合物作為覆蓋層9的材料,除此之外以與實施例12相同方式獲得實施例18的有機EL元件。
〔實施例19〕
使用實施例8所合成的式(79)表示的化合物作為覆蓋層9的材料,除此之外以與實施例12相同方式獲得實施例19的有機EL元件。
〔實施例20〕
使用實施例9所合成的式(80)表示的化合物作為覆蓋層9的材料,除此之外以與實施例12相同方式獲得實施例20的有機EL元件。
〔實施例21〕
使用實施例10所合成的式(60)表示的化合物作為覆蓋層9的材料,除此之外以與實施例12相同方式獲得實施例21的有機EL元件。
〔實施例22〕
使用實施例11所合成的式(85)表示的化合物作為覆蓋層9的材料,除此之外以與實施例12相同方式獲得實施例22的有機EL元件。
〔比較例1〕
使用上述式(2-1)表示的化合物作為覆蓋層9的材料,除此之外以與實施例12相同方式獲得比較例1的有機EL元件。
〔比較例2〕
使用Alq3作為覆蓋層9的材料,除此之外以與實施例12相同方式獲得比較例2的有機EL元件。
在大氣中、常溫下針對實施例12~實施例22、比較例1、比較例2的有機EL元件分別測量其特性。具體來說,測量當對每個有機EL元件施加直流電壓時在10mA/cm2的電流密度下之驅動電壓、亮度、發光效率及電效率。其結果如表3所示。
此外,針對實施例12~實施例22、比較例1、比較例2的有機EL 元件,分別在大氣中、常溫下以10mA/cm2的恆電流驅動,將初始亮度定為100%,測量亮度自100%衰減至亮度95%的時間並評估其壽命(元件壽命)。其結果如表3所示。
Figure 107146525-A0305-02-0063-24
如表3所示,實施例12~實施例22、比較例1、比較例2的有機EL元件在電流密度10mA/cm2時的驅動電壓幾乎相同。
如表3所示,實施例12~實施例22的有機EL元件的亮度、發光效率及電效率相較於比較例1、比較例2的有機EL元件高。因此,結果表明,相較於使用Alq3,使用式(10)(12)(16)(17)(60)(76)(77)(78)(79)(80)(85)表示的化合物作為有機EL元件的覆蓋層的材料,可以大幅 改善光提取效率。
此外,實施例12~實施例22的有機EL元件相較於比較例1、比較例2的有機EL元件壽命較長。特別是使用式(12)(60)(76)(77)表示的化合物作為覆蓋層的材料(即實施例15~實施例17、實施例21的有機EL元件)時壽命更長。
〔產業利用性〕
如上所示,適用於本發明之有機EL元件(即通式(A-1)或(A-2)所示的具有苯并唑環結構的胺化合物)係吸光係數高、折射率高、於薄膜狀態穩定者。因此,作為用於有機EL元件的覆蓋層的化合物是優異的。通過使用該化合物製備有EL元件的覆蓋層,可以大幅改善光提取效率,獲得高發光效率及電效率,同時,吸收太陽光亦不會影響元件內部的材料,因而可以改善元件的耐久性和耐光性。
另外,通式(A-1)或(A-2)表示的化合物不具有吸收藍、綠、紅的各個波長區域中的光的特性。因此,當希望顯示具有顯示良好色純度且清晰、明亮的影像時,特佳為使用該化合物的具有覆蓋層的有機EL元件。例如,可使用於家用電器和照明應用。
Figure 107146525-A0305-02-0002-1

Claims (15)

  1. 一種有機電致發光元件,至少依序具有陽極電極、電洞輸送層、發光層、電子輸送層、陰極電極及覆蓋層之有機電致發光元件,其特徵為,前述覆蓋層含有下述通式(A-1)表示之具有苯并唑(Benzazole)環結構的胺化合物:
    Figure 107146525-A0305-02-0066-25
    (式(A-1)中A、X與Z為下述通式(B-4)、(B-5)、(B-6)或(B-7)所示者;Ar係表示各自可為相同或相異之:經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基或者經取代或未經取代的縮合多環芳香族基的二價基或單鍵;)[化2]
    Figure 107146525-A0305-02-0067-26
    (式(B-4)、(B-5)、(B-6)或(B-7)中,虛線為鍵結位置,R12~R15係表示可為相同或相異之:氫原子、氘原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷基、可具有取代基的碳原子數為2至6的直鏈狀或分支狀的烯基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷氧基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷氧基、經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基、經取代或未經取代的縮合多環芳香族基或者經取代或未經取代的芳氧基)。
  2. 如請求項1所記載之有機電致發光元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A、X與Z內至少有一處具有前述通式(B-4)或(B-6)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
  3. 如請求項1所記載之有機電致發光元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A、X與Z內至少有一處具有前述通式(B-5)或 (B-7)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
  4. 如請求項1所記載之有機電致發光元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A、X與Z內至少有兩處具有前述通式(B-4)或(B-6)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
  5. 如請求項1所記載之有機電致發光元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A、X與Z內至少有兩處具有前述通式(B-5)或(B-7)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
  6. 如請求項1所記載之有機電致發光元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A、X與Z具有前述通式(B-4)或(B-6)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
  7. 如請求項1所記載之有機電致發光元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A、X與Z具有前述通式(B-5)或(B-7)表示的苯并唑環結構的胺化合物。
  8. 如請求項1所記載之有機電致發光元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A、X與Z具有相同苯并唑環結構的胺化合物。
  9. 如請求項1所記載之有機電致發光元件,其中含有胺化合物,該胺化合物為前述通式(A-1)中之A、X與Z具有不同之苯并唑環結構的胺化合物。
  10. 一種有機電致發光元件,至少依序具有陽極電極、電洞輸送層、發光層、電子輸送層、陰極電極及覆蓋層之有機電致發光元件,其特徵為,前述覆蓋層含有下述通式(A-1)表示之具有苯并唑(Benzazole)環結構的胺化合物:[化3]
    Figure 107146525-A0305-02-0069-27
    (式(A-1)中A與X係相同或相異之下述通式(B-4)、(B-5)、(B-6)或(B-7)所示者,A與X內至少有一處具有前述通式(B-5)或(B-7)表示的苯并唑環結構;Z係為經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基或者經取代或未經取代的縮合多環芳香族基;Ar係表示各自可為相同或相異之:經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基或者經取代或未經取代的縮合多環芳香族基的二價基或單鍵;)
    Figure 107146525-A0305-02-0069-28
    (式(B-4)、(B-5)、(B-6)或(B-7)中,虛線為鍵結位置,R12~R15係表示可為相同或相異之:氫原子、氘原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷基、可具有取代基的碳原子數為2至6的直鏈狀或分支狀的烯基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷氧基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷氧基、經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基、經取代或未經取代的縮合多環芳香族基或者經取代或未經取代的芳氧基)。
  11. 一種有機電致發光元件,至少依序具有陽極電極、電洞輸送層、發光層、電子輸送層、陰極電極及覆蓋層之有機電致發光元件,其特徵為,前述覆蓋層含有下述通式(A-1)表示之具有苯并唑(Benzazole)環結構的胺化合物:
    Figure 107146525-A0305-02-0070-29
    (式(A-1)中A與X係為相同或相異,A與X具有下列通式(B-5)或(B-7)表示的苯并唑環結構;Z係為經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基或者經取代或未經取代的縮合多環芳香族基;Ar係表示各自可為相同或相異之:經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基或者經取代或未經取代的縮合多環芳香族基的二價 基或單鍵;)
    Figure 107146525-A0305-02-0071-30
    (式(B-5)或(B-7)中,虛線為鍵結位置,R12~R15係表示可為相同或相異之:氫原子、氘原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷基、可具有取代基的碳原子數為2至6的直鏈狀或分支狀的烯基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷氧基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷氧基、經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基、經取代或未經取代的縮合多環芳香族基或者經取代或未經取代的芳氧基)。
  12. 一種有機電致發光元件,其特徵為:在第一電極及第二電極之間具有有機層,該有機層包含發光層;於前述第一電極之相反於前述有機層的面上,積層有覆蓋層;前述覆蓋層含有下述通式(A-2)表示的具苯并唑環結構的三級胺化合物:[化7]
    Figure 107146525-A0305-02-0072-31
    Figure 107146525-A0305-02-0072-32
    (式(A-2)中,Ar分別表示經取代或未經取代的芳香族烴基的二價基、經取代或未經取代的芳香族雜環基的二價基、經取代或未經取代的縮合多環芳香族基的的二價基或單鍵,與G鍵結的Ar為對伸苯基;D與E分別為式(B-8)所示之苯并唑環結構;G為未經取代的縮合多環芳香族基;式(B-8)中之R21~R26分別自氫原子、氘原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷基、可具有取代基的碳原子數為2至6的直鏈狀或分支狀的烯基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷氧基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷氧基、經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代 或未經取代的芳香族雜環基、經取代或未經取代的縮合多環芳香族基或者經取代或未經取代的芳氧基中選擇其一;R21~R26中之任一為與式(A-2)中之Ar鍵結的連結基;L為自氮原子、氧原子或者硫原子中選擇其一;L為氧原子或硫原子時不具有R26)。
  13. 一種有機電致發光元件,其特徵為:在第一電極及第二電極之間具有有機層,該有機層包含發光層;於前述第一電極之相反於前述有機層的面上,積層有覆蓋層;前述覆蓋層含有下述通式(A-2)表示的具苯并唑環結構的三級胺化合物:
    Figure 107146525-A0305-02-0073-33
    Figure 107146525-A0305-02-0073-34
    (式(A-2)中,與G鍵結的Ar為經取代或未經取代的芳香族烴基的二價基、經取代或未經取代的芳香族雜環基的二價基、經取代或未經取代的縮合多環芳香族基的的二價基或單鍵;與D與E鍵結的Ar為間伸苯基;D與E分別為式(B-8)所示之苯并唑環結構;G係自式(B-8)所示之苯并唑環結構、經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基或者經取代或未經取代的縮合多環芳香族基中選擇其一;式(B-8)中之R21~R26分別自氫原子、氘原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷基、可具有取代基的碳原子數為2至6的直鏈狀或分支狀的烯基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷氧基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷氧基、經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基、經取代或未經取代的縮合多環芳香族基或者經取代或未經取代的芳氧基中選擇其一;R21~R26中之任一為與式(A-2)中之Ar鍵結的連結基;L為自氮原子、氧原子或者硫原子中選擇其一;L為氧原子或硫原子時不具有R26)。
  14. 一種有機電致發光元件,其特徵為:在第一電極及第二電極之間具有有機層,該有機層包含發光層;於前述第一電極之相反於前述有機層的面上,積層有覆蓋層;前述覆蓋層含有下述通式(A-2)表示的具苯并唑環結構的三級胺化合物:
    Figure 107146525-A0305-02-0075-35
    Figure 107146525-A0305-02-0075-36
    (式(A-2)中,與D與E鍵結的Ar分別表示經取代或未經取代的芳香族烴基的二價基、經取代或未經取代的芳香族雜環基的二價基、經取代或未經取代的縮合多環芳香族基的的二價基或單鍵;與G鍵結的Ar為單鍵;D與E分別為式(B-8)所示之苯并唑環結構;G為經取代或未經取代的茀基;式(B-8)中之R21~R26分別自氫原子、氘原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷基、可具有取代基的碳原子數為2至6的直鏈狀或分支狀的烯基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷氧基、可具有取 代基的碳原子數為5至10的環烷氧基、經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基、經取代或未經取代的縮合多環芳香族基或者經取代或未經取代的芳氧基中選擇其一;R21~R26中之任一為與式(A-2)中之Ar鍵結的連結基;L為自氮原子、氧原子或者硫原子中選擇其一;L為氧原子或硫原子時不具有R26)。
  15. 一種有機電致發光元件,其特徵為:在第一電極及第二電極之間具有有機層,該有機層包含發光層;於前述第一電極之相反於前述有機層的面上,積層有覆蓋層;前述覆蓋層含有下述通式(A-2)表示的具苯并唑環結構的三級胺化合物:
    Figure 107146525-A0305-02-0076-37
    Figure 107146525-A0305-02-0076-38
    (式(A-2)中,Ar為單鍵;D與E分別為式(B-8)所示之苯并唑環結構,苯并唑環結構中之R22與式(A-2)中之N鍵結;G為經取代或未經取代的芳香族烴基;式(B-8)中之R21~R26分別自氫原子、氘原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷基、可具有取代基的碳原子數為2至6的直鏈狀或分支狀的烯基、可具有取代基的碳原子數為1至6的直鏈狀或分支狀的烷氧基、可具有取代基的碳原子數為5至10的環烷氧基、經取代或未經取代的芳香族烴基、經取代或未經取代的芳香族雜環基、經取代或未經取代的縮合多環芳香族基或者經取代或未經取代的芳氧基中選擇其一;L為自氮原子、氧原子或者硫原子中選擇其一;L為氧原子或硫原子時不具有R26)。
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