TWI822914B - 唑環構造之化合物及有機電致發光元件 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於提供一種具有電子注入、輸送性能優異，具有電洞阻擋能力，且薄膜狀態下之穩定性較高之優異之特性的有機化合物作為高效率、高耐久性之有機EL元件用材料，進而使用該化合物，提供一種高效率、高耐久性之有機EL元件。
本發明之具有氮雜苯并

Description

具有氮雜苯并唑環構造之化合物及有機電致發光元件
本發明係關於一種適合適用於各種顯示裝置之自發光元件之有機電致發光元件(以下簡稱為有機EL元件)的化合物及元件，詳細而言，係關於一種具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0001-47
唑環構造之化合物及使用該化合物之有機EL元件。
由於有機EL元件為自發光性元件，故而與液晶元件相比較為明亮而觀認性優異，可清晰地顯示，因而進行了活躍之研究。
1987年Eastman Kodak公司之C.W.Tang等人藉由開發將各種功能分擔於各材料之積層構造元件，而將使用有機材料之有機EL元件實用化。他們藉由將可輸送電子之螢光體與可輸送電洞之有機物進行積層，並將兩者之電荷注入至螢光體之層中使其發光，而以10V以下之電壓獲得1000cd/m2以上之高亮度(例如參照專利文獻1及專利文獻2)。
到目前為止，為了有機EL元件之實用化而進行了諸多改良，將積層構造之各種功能進一步地細分，可藉由於基板上依序設置有陽極、電洞注入層、電洞輸送層、發光層、電子輸送層、電子注入層、陰極之電場發光元件而達成高效率及耐久性(例如參照非專利文獻1)。
又，為了發光效率之進一步提升，而嘗試利用三重態激子，研究磷光發光性化合物之利用(例如參照非專利文獻2)。進而，亦開發利用藉由熱活性化延遲螢光(TADF)之發光之元件，2011年九州大學之安達等人藉由使用熱活性化延遲螢光材料之元件實現了5.3%之外部量子效率(例如參照非專利文獻3)。
發光層亦可於通常被稱為主體材料之電荷輸送性之化合物中摻雜螢光性化合物或磷光發光性化合物或放射延遲螢光之材料而製作。如上述非專利文獻所記載，有機EL元件中之有機材料之選擇對該元件之效率或耐久性等諸特性造成較大影響(例如參照非專利文獻2)。
於有機EL元件中，自兩電極所注入之電荷於發光層中再結合而獲得發光，但重要的是如何高效率地將電洞、電子兩種電荷傳送至發光層。為此，必須藉由提高電子注入性，使其移動度增大，而提升電洞與電子於發光層內再結合之機率。即，只要可藉由將自陽極側輸送之電洞封入於發光層而防止電子輸送層之劣化，又，藉由封入發光層內生成之激子而進一步創造再結合之環境，則可獲得高效率發光。因此，電子輸送材料所發揮之功能係重要，尋求電子注入性高、電子移動度大、電洞阻擋性高、進而對電洞之耐久性高之電子輸送材料。
又，關於元件之壽命，材料之耐熱性或非晶性亦重要。於耐熱性較低之材料中，因元件驅動時產生之熱，而導致即便於低溫下亦引起熱分解，材料劣化。於非晶性較低之材料中，即便於短時間內亦引起薄膜之結晶化，元件劣化。因此，對使用之材料要求耐熱性較高，非晶性良好之性質。
作為代表性之發光材料之三(8-羥基喹啉)鋁(以下簡稱為Alq3)一般亦用作電子輸送材料，但電子移動遲緩，又，由於工作函數為5.6eV，故而電洞阻擋性能難言充分。
作為對電子注入性或移動度等特性進行了改良之化合物，揭示有具有苯并三唑構造之化合物(例如專利文獻3)。電子輸送層中使用該等化合物之元件中，雖然發光效率等經過改良，但仍難言充分，要求進一步之低驅動電壓化或進一步之高發光效率化。
又，作為電洞阻擋性優異之電子輸送材料，揭示有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)(例如參照專利文獻4)。
由於TAZ之工作函數較大為6.6eV而電洞阻擋能力較高，故而可用作藉由真空蒸鍍或塗佈等製作之螢光發光層或磷光發光層之積層於陰極側之電子輸送性之電洞阻擋層，有助於有機EL元件之高效率化(例如參照非專利文獻4)。
然而，電子輸送性較低係TAZ之較大之課題，必須與電子輸送性更高之電子輸送材料組合而製作有機EL元件(例如參照非專利文獻5)。
又，作為電子輸送材料已知之2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-啡啉(BCP)亦雖然工作函數較大為6.7eV而電洞阻擋能力較高，但玻璃轉移點(Tg)較低為83℃，故而缺乏薄膜之穩定性，難言作為電洞阻擋層係充分地發揮功能。
任一種材料均膜穩定性不足，或者阻擋電洞之功能不充分。為了改善有機EL元件之元件特性，而要求電子之注入、輸 送性能及電洞阻擋能力優異，且薄膜狀態下之穩定性較高之有機化合物。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：US5792557
專利文獻2：US5639914
專利文獻3：US9123897
專利文獻4：US5869199
專利文獻5：US9199966
專利文獻6：EP2684932
專利文獻7：US6878469
[非專利文獻]
非專利文獻1：應用物理學會第九次講習會預稿集55~61頁(2001)
非專利文獻2：應用物理學會第九次講習會預稿集23~31頁(2001)
非專利文獻3：Appl. Phys. Lett., 98, 083302 (2011)
非專利文獻4：第五十次應用物理學關係聯合講演會28p-A-6講演預稿集1413頁(2003)
非專利文獻5：應用物理學會有機分子、生物電子學分科委員會會刊11卷1號13~19頁(2000)
非專利文獻6：Synlett. 2009 (7), 1172-1174。
本發明之目的在於提供一種具有電子注入、輸送性能優異，具有電洞阻擋能力，且薄膜狀態下之穩定性較高之優異之特性之有機化合物作為高效率、高耐久性之有機EL元件用材料，進而使用該化合物，提供一種高效率、高耐久性之有機EL元件。
作為本發明所欲提供之有機化合物應具備之物理特性，可列舉：(1)電子之注入特性良好、(2)電子之移動度較大、(3)電洞阻擋能力優異、(4)薄膜狀態穩定、(5)耐熱性優異。又，作為本發明所欲提供之有機EL元件應具備之物理特性，可列舉：(1)發光效率及電效率較高、(2)發光起始電壓較低、(3)實用驅動電壓較低、(4)壽命長。
因此，本發明者等人為了達成上述目的，而著眼於電子親和性之氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0005-48
唑環之氮原子具有配位於金屬之能力且耐熱性亦優異之特性，設計並化學合成具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0005-49
唑環構造之化合物，使用該化合物嘗試製作各種有機EL元件，努力進行其特性評價，結果完成了本發明。
1)即，本發明係一種具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0005-50
唑環構造之化合物，其由下述通式(a-1)所表示。
[化1]
Figure 108143457-A0101-12-0005-2
(式中，R分別可相同亦可不同，表示下述構造式(b-1)所表示之 基、氫原子、氘原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、三甲基矽烷基、三苯基矽烷基、經取代或未經取代之芳香族烴基、經取代或未經取代之芳香族雜環基、經取代或未經取代之縮合多環芳香族基、可具有取代基之碳原子數1~6之直鏈狀或分支狀之烷基、可具有取代基之碳原子數5~10之環烷基、可具有取代基之碳原子數2~6之直鏈狀或分支狀之烯基、可具有取代基之碳原子數1~6之直鏈狀或分支狀之烷氧基、或者可具有取代基之碳原子數5~10之環烷氧基。Y分別可相同亦可不同，表示具有R之碳原子或氮原子。其中，至少1個R為下述構造式(b-1)所表示之基，且至少1個Y為氮原子)。
[化2]----L-Het (b-1)
(式中，L表示單鍵、經取代或未經取代之芳香族烴基、經取代或未經取代之芳香族雜環基、或者經取代或未經取代之縮合多環芳香族基之二價基。Het表示經取代或未經取代之吡啶基、經取代或未經取代之嘧啶基、經取代或未經取代之三
Figure 108143457-A0101-12-0006-51
基、經取代或未經取代之喹啉基、經取代或未經取代之異喹啉基、經取代或未經取代之啡啉基、經取代或未經取代之吲哚基、經取代或未經取代之氮雜茀基、經取代或未經取代之二氮雜茀基、經取代或未經取代之氮雜螺二茀基、或者經取代或未經取代之二氮雜螺二茀基。虛線部表示鍵結部位)。
2)又，本發明係如上述1)所記載之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0006-52
唑環構造之化合物，其由下述通式(a-2)所表示。
[化3]
Figure 108143457-A0101-12-0007-3
(式中，R為與上述通式(a-1)相同之含義)。
3)又，本發明係如上述1)所記載之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0007-53
唑環構造之化合物，其由下述通式(a-3)所表示。
[化4]
Figure 108143457-A0101-12-0007-4
(式中，R為與上述通式(a-1)相同之含義)。
4)又，本發明係如上述1)所記載之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0007-54
唑環構造之化合物，其由下述通式(a-4)所表示。
[化5]
Figure 108143457-A0101-12-0007-5
(式中，R為與上述通式(a-1)相同之含義)。
5)又，本發明係如上述1)所記載之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0007-55
唑環構造之化合物，其由下述通式(a-5)所表示。
[化6]
Figure 108143457-A0101-12-0008-6
(式中，R為與上述通式(a-1)相同之含義)。
6)又，本發明係如上述1)所記載之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0008-56
唑環構造之化合物，其由下述通式(a-6)或(a-7)所表示。
[化7]
Figure 108143457-A0101-12-0008-7
[化8]
Figure 108143457-A0101-12-0008-8
(式中，R為與上述通式(a-1)相同之含義)。
7)又，本發明係如上述2)至6)所記載之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0008-57
唑環構造之化合物，其中，上述構造式(b-1)中之L係由單鍵、經取代或未經取代之苯基、經取代或未經取代之聯苯基、或者經取代或未經取代之萘基所表示。
8)又，本發明係如上述7)所記載之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0008-58
唑 環構造之化合物，其中，上述構造式(b-1)中之Het係由經取代或未經取代之吡啶基、經取代或未經取代之嘧啶基、經取代或未經取代之喹啉基、經取代或未經取代之異喹啉基、經取代或未經取代之啡啉基所表示。
9)又，本發明係一種有機EL元件，其係具有一對電極、及夾於其之間之至少一層有機層者，且將如上述1)至8)所記載之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0009-59
唑環構造之化合物用作為至少一層之有機層的構成材料。
10)又，本發明係如上述9)所記載之有機EL元件，其中使用上述具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0009-60
唑環構造之化合物之有機層為電子輸送層。
11)又，本發明係如上述9)所記載之有機EL元件，其中使用上述具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0009-61
唑環構造之化合物之有機層為電洞阻擋層。
12)又，本發明係如上述9)所記載之有機EL元件，其中使用上述具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0009-62
唑環構造之化合物之有機層為發光層。
13)又，本發明係如上述9)所記載之有機EL元件，其中使用上述具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0009-63
唑環構造之化合物之有機層為電子注入層。
作為通式(a-1)中之R所表示之「經取代或未經取代之芳香族烴基」、「經取代或未經取代之芳香族雜環基」或「經取代或未經取代之縮合多環芳香族基」中之「芳香族烴基」、「芳香族雜環基」或「縮合多環芳香族基」，具體而言，可列舉：苯基、聯苯基、聯三苯基、萘基、蒽基、菲基、茀基、螺二茀基、茚基、芘基、苝 基、丙二烯合茀基、聯三苯基、吡啶基、嘧啶基、三
Figure 108143457-A0101-12-0010-64
基、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、吲哚基、咔唑基、苯并
Figure 108143457-A0101-12-0010-65
唑基、苯并噻唑基、氮雜茀基、二氮雜茀基、氮雜螺二茀基、二氮雜螺二茀基、喹
Figure 108143457-A0101-12-0010-66
啉基、苯并咪唑基、吡唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、萘啶基、啡啉基、吖啶基、及咔啉基等、以及包含碳數6~30之芳基、或者包含碳數2~20之雜芳基等。
作為通式(a-1)中之R所表示之「取代芳香族烴基」、「取代芳香族雜環基」或「取代縮合多環芳香族基」中之「取代基」，具體而言，可列舉如下之基：氘原子、氰基、硝基；氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等鹵素原子；三甲基矽烷基、三苯基矽烷基等矽烷基；甲基、乙基、丙基等碳原子數1至6之直鏈狀或分支狀之烷基；甲氧基、乙氧基、丙氧基等碳原子數1至6之直鏈狀或分支狀之烷氧基；乙烯基、烯丙基等烯基；苯氧基、甲苯氧基等芳氧基；苄氧基、苯乙氧基等芳基烷氧基；苯基、聯苯基、聯三苯基、萘基、蒽基、菲基、茀基、螺二茀基、茚基、芘基、苝基、丙二烯合茀基、聯三苯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 108143457-A0101-12-0010-67
唑基、苯并噻唑基、喹
Figure 108143457-A0101-12-0010-68
啉基、苯并咪唑基、吡唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔啉基等芳香族雜環基，該等取代基亦可進而經上述例示之取代基取代。又，該等取代基與經取代之苯環或同一苯環上所取代之數個取代基彼此亦可經由單鍵、經取代或未經取代之亞甲基、氧原子或硫原子相互鍵結而形成環。
作為通式(a-1)中之R所表示之「具有可具有取代基之碳原子數1~6之直鏈狀或分支狀之烷基的碳原子」、「具有可具有取代基之碳原子數5~10之環烷基的碳原子」或「具有可具有取代基之碳原子數2~6之直鏈狀或分支狀之烯基的碳原子」中之「具有碳原子數1~6之直鏈狀或分支狀之烷基之碳原子」、「具有碳原子數5~10之環烷基之碳原子」或「具有碳原子數2~6之直鏈狀或分支狀之烯基之碳原子」，具體而言，可列舉：甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、新戊基、正己基、環戊基、環己基、1-金剛烷基、2-金剛烷基、乙烯基、烯丙基、異丙烯基、及2-丁烯基等，該等取代基與經取代之苯環或同一苯環上所取代之數個取代基彼此亦經由單鍵、經取代或未經取代之亞甲基、經取代或未經取代之胺基、氧原子或硫原子相互鍵結而形成環。
作為通式(a-1)中之R所表示之「可具有取代基之碳原子數1~6之直鏈狀或分支狀之烷基」、「可具有取代基之碳原子數5~10之環烷基」或「可具有取代基之碳原子數2~6之直鏈狀或分支狀之烯基」中之「取代基」，可列舉與作為通式(a-1)中之R所表示之「取代芳香族烴基」、「取代芳香族雜環基」或「取代縮合多環芳香族基」中之「取代基」所示者相同者，可採用之態樣亦可列舉相同者。
作為通式(a-1)中之R所表示之「具有可具有取代基之碳原子數1~6之直鏈狀或分支狀之烷氧基的碳原子」或「具有可具有取代基之碳原子數5~10之環烷氧基的碳原子」中之「具有碳原子數1~6之直鏈狀或分支狀之烷氧基之碳原子」或「具有碳原 子數5~10之環烷氧基之碳原子」，具體而言，可列舉：甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、第三丁氧基、正戊氧基、正己氧基、環戊氧基、環己氧基、環庚氧基、環辛氧基、1-金剛烷氧基、2-金剛烷氧基等，該等取代基與經取代之苯環或同一苯環上所取代之數個取代基彼此亦經由單鍵、經取代或未經取代之亞甲基、經取代或未經取代之胺基、氧原子或硫原子相互鍵結而形成環。
作為通式(a-1)中之R所表示之「可具有取代基之碳原子數1~6之直鏈狀或分支狀之烷氧基」或「可具有取代基之碳原子數5~10之環烷氧基」中之「取代基」，可列舉與作為通式(a-1)中之R所表示之「取代芳香族烴基」、「取代芳香族雜環基」或「取代縮合多環芳香族基」中之「取代基」所示者相同者，可採用之態樣亦可列舉相同者。
作為構造式(b-1)中之L所表示之「經取代或未經取代之芳香族烴基」、「經取代或未經取代之芳香族雜環基」或「經取代或未經取代之縮合多環芳香族基」中之「芳香族烴基」、「芳香族雜環基」或「縮合多環芳香族基」，可列舉與作為通式(a-1)中之R所表示之「經取代或未經取代之芳香族烴基」、「經取代或未經取代之芳香族雜環基」或「經取代或未經取代之縮合多環芳香族基」中之「芳香族烴基」、「芳香族雜環基」或「縮合多環芳香族基」所示者相同者，可採用之態樣亦可列舉相同者。
作為構造式(b-1)中之L所表示之「取代芳香族烴基」、「取代芳香族雜環基」或「取代縮合多環芳香族基」中之「取代基」，可列舉與作為通式(a-1)中之R所表示之「取代芳香族烴基」、「取代芳香族雜環基」或「取代縮合多環芳香族基」中之「取 代基」所示者相同者，可採用之態樣亦可列舉相同者。
作為構造式(b-1)中之Het所表示之「取代吡啶基」、「取代嘧啶基」、「取代三
Figure 108143457-A0101-12-0013-69
基」、「取代喹啉基」、「取代異喹啉基」、「取代啡啉基」、「取代吲哚基」、「取代氮雜茀基」、「取代二氮雜茀基」、「取代氮雜螺二茀基」或「取代二氮雜螺二茀基」中之「取代基」，可列舉與作為通式(a-1)中之R所表示之「取代芳香族烴基」、「取代芳香族雜環基」或「取代縮合多環芳香族基」中之「取代基」所示者相同者，可採用之態樣亦可列舉相同者。
作為通式(a-1)中之R，構造式(b-1)所表示之基以外之基較佳為氫原子、或者「經取代或未經取代之縮合多環芳香族基」。作為上述「經取代或未經取代之縮合多環芳香族基」，較佳為經取代或未經取代之萘基、蒽基、菲基、茀基、或螺二茀基，更佳為經取代或未經取代之蒽基、或螺二茀基。作為該等基具有取代基之情形時之取代基，較佳為苯基、聯苯基、聯三苯基、萘基、菲基、或蒽基，更佳為苯基、或萘基。作為通式(a-1)中之R，具體而言，較佳為以下之構造所表示之基。
[化9]
Figure 108143457-A0101-12-0013-9
(虛線部表示鍵結部)。
作為構造式(b-1)中之L，較佳為經取代或未經取代之苯基、聯苯基、聯三苯基、萘基、蒽基、或菲基，更佳為經取代或未經取代之苯基、聯苯基、或萘基。作為構造式(b-1)中之Het，較 佳為經取代或未經取代之吡啶基、嘧啶基、喹啉基、異喹啉基、啡啉基，更佳為經取代或未經取代之吡啶基或嘧啶基。作為構造式(b-1)之具體例，例如較佳為以下之構造所表示之基。
[化10]
Figure 108143457-A0101-12-0014-10
(虛線部表示鍵結部)。
適用於本發明之有機EL元件之上述通式(a-1)所表示之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0014-70
唑環構造之化合物可用作有機EL元件之電子注入層、電子輸送層或電洞阻擋層之構成材料。上述通式(a-1)所表示之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0014-71
唑環構造之化合物由於電子之移動度較高，故而係尤其作為電子注入層或電子輸送層之材料較佳之化合物。
本發明之有機EL元件使用電子之注入、輸送性能、薄膜之穩定性及耐久性優異之上述通式(a-1)所表示之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0014-72
唑環構造之化合物，故而與習知之有機EL元件相比，自電子輸送層向發光層之電子輸送效率提升，發光效率提升，並且驅動電壓降低，可提升有機EL元件之耐久性，從而可實現高效率、低驅動電壓、壽命長之有機EL元件。
本發明之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0014-73
唑環構造之化合物具有(1)電子之注入特性良好、(2)電子之移動度較大、(3)電洞阻擋能力優 異、(4)於薄膜狀態下穩定地存在、(5)耐熱性優異等特性，本發明之有機EL元件具有(6)發光效率較高、(7)發光起始電壓較低、(8)實用驅動電壓較低、(9)壽命長等特性。
本發明之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0015-74
唑環構造之化合物由於電子之注入特性良好，電子之移動度較大，故而具有將該化合物用作電子注入材料及/或電子輸送材料而製作之電子注入層及/或電子輸送層之有機EL元件向發光層之電子輸送效率提升，發光效率提升，並且由於驅動電壓降低，故而耐久性提升。
本發明之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0015-75
唑環構造之化合物具有電洞阻擋能力與電子輸送性優異，且於薄膜狀態下亦穩定，封入發光層內生成之激子之特徵。藉此，具有將該化合物用作電洞阻擋材料而製作之電洞阻擋層之有機EL元件由於電洞與電子再結合之機率提升而抑制熱失活，故具有較高之發光效率，驅動電壓降低，電流耐性得以改善，藉此使最大發光亮度提升。
本發明之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0015-76
唑環構造之化合物之電子輸送性優異，且帶隙較寬。藉此，具有將該化合物用作主體材料而製作之發光層之有機EL元件藉由擔載被稱為摻雜劑之螢光發光體或磷光發光體、延遲螢光發光體形成發光層，而使得驅動電壓降低，發光效率得以改善。
因此，本發明之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0015-77
唑環構造之化合物作為有機EL元件之電子注入層、電子輸送層、電洞阻擋層或發光層之材料有用，可改良習知之有機EL元件之發光效率及驅動電壓、以及耐久性。
1:玻璃基板
2:透明陽極
3:電洞注入層
4:電洞輸送層
5:發光層
6:電洞阻擋層
7:電子輸送層
8:電子注入層
9:陰極
圖1係表示作為通式(a-1)所表示之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0016-78
唑環構造之化合物之較佳之具體例的化合物(1)~化合物(18)之圖。
圖2係表示作為通式(a-1)所表示之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0016-79
唑環構造之化合物之較佳之具體例的化合物(19)~化合物(33)之圖。
圖3係表示作為通式(a-1)所表示之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0016-80
唑環構造之化合物之較佳之具體例的化合物(34)~化合物(47)之圖。
圖4係表示作為通式(a-1)所表示之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0016-81
唑環構造之化合物之較佳之具體例的化合物(48)~化合物(63)之圖。
圖5係表示作為通式(a-1)所表示之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0016-82
唑環構造之化合物之較佳之具體例的化合物(64)~化合物(72)之圖。
圖6係表示實施例9~14、比較例1、2之有機EL元件構成之圖。
本發明之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0016-83
唑環構造之化合物係新穎之化合物，但該等化合物可依據其本身公知之方法合成(例如參照非專利文獻6)。
將適合用於本發明之有機EL元件之、上述通式(a-1)所表示之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0016-84
唑環構造之化合物之中之較佳之化合物之具體例示於圖1至圖5，但並不限定於該等化合物。
通式(a-1)~(a-7)所表示之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0016-85
唑環構造之化合物之精製可藉由利用管柱層析儀所進行之精製、利用矽膠、活性碳、活性白土等所進行之吸附精製、利用溶劑所進行之再結晶或晶析法、昇華精製法等公知之方法進行。化合物之鑑定可利用核 磁共振(NMR，Nuclear Magnetic Resonance)分析進行。作為物性值，可列舉熔點、玻璃轉移點(Tg)與工作函數之測定等。熔點成為蒸鍍性之指標，玻璃轉移點(Tg)成為薄膜狀態之穩定性之指標，工作函數成為電洞輸送性或電洞阻擋性之指標。
熔點與玻璃轉移點(Tg)例如可使用粉體藉由高感度示差掃描熱量計(Bruker AXS製造，DSC3100SA)而測定。
工作函數例如可於氧化銦錫(ITO，Indium Tin Oxides)基板上製作100nm之薄膜，藉由游離電位測定裝置(住友重機械工業股份有限公司製造，PYS-202)而求出。
作為本發明之有機EL元件之構造，可列舉：於基板上依序包含陽極、電洞注入層、電洞輸送層、發光層、電子輸送層、電子注入層及陰極者；又，於電洞輸送層與發光層之間具有電子阻擋層者；於發光層與電子輸送層之間具有電洞阻擋層者。於該等多層構造中，可使1層有機層兼具多層之功能，例如亦可將1層有機層設為兼作電洞注入層與電洞輸送層之構成、兼作電子注入層與電子輸送層之構成等。又，可設為積層有2層以上之具有相同功能之有機層之構成，亦可為積層有2層電洞輸送層之構成、積層有2層發光層之構成、積層有2層電子輸送層之構成等。
作為本發明之有機EL元件之陽極，使用如ITO或金之工作函數較大之電極材料。作為本發明之有機EL元件之電洞注入層之材料，可使用酞菁銅所代表之卟啉化合物、星射型之三苯基胺衍生物、具有分子中具有2個以上之三苯基胺構造或咔唑基構造且各者利用單鍵或不含雜原子之二價基連結之構造的芳胺化合物、如六氰氮雜聯三伸苯之受體性之雜環化合物、及塗佈型之高分 子材料等。該等材料可藉由蒸鍍法、旋轉塗佈法及噴墨法等公知之方法而進行薄膜形成。
作為本發明之有機EL元件之電洞輸送層之材料，可使用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)、N,N,N',N'-四聯苯基聯苯胺等聯苯胺衍生物、1,1-雙[(二-4-甲苯基胺基)苯基]環己烷(以下簡稱為TAPC)、及具有分子中具有2個以上之三苯基胺構造或咔唑基構造且各者利用單鍵或不含雜原子之二價基連結之構造的芳胺化合物等。該等材料可單獨成膜，亦可將數種加以混合而成膜，可將各者用作單層。又，可設為使該等材料單獨成膜之層彼此之積層構造、將該等材料加以混合而成膜之層彼此之積層構造、或者使該等材料單獨成膜之層與將數種加以混合而成膜之層之積層構造。又，作為電洞之注入、輸送層之材料，可使用聚(3,4-乙二氧基噻吩)(以下簡稱為PEDOT)/聚(苯乙烯磺酸鹽)(以下簡稱為PSS)等塗佈型之高分子材料。該等材料可藉由蒸鍍法、旋轉塗佈法及噴墨法等公知之方法而進行薄膜形成。
又，電洞注入層及電洞輸送層中可使用對該等層中通常使用之材料P摻雜三溴苯基胺六氯化銻、軸烯衍生物(例如參照專利文獻6)等而成者、或者於其部分構造中具有TPD等聯苯胺衍生物之構造之高分子化合物等。
作為本發明之有機EL元件之電子阻擋層，可使用4,4',4"-三(N-咔唑基)三苯基胺(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、9-[4-(咔 唑-9-基)苯基]-9-[4-(三苯基矽烷基)苯基]-9H-茀所代表之具有三苯基矽烷基及三芳胺構造之化合物等具有電子阻擋功能之化合物。該等材料可單獨成膜，亦可將數種加以混合而成膜，可將各者用作單層。又，可設為使該等材料單獨成膜之層彼此之積層構造、將該等材料加以混合而成膜之層彼此之積層構造、或者使該等材料單獨成膜之層與將數種加以混合而成膜之層之積層構造。該等材料可藉由蒸鍍法、旋轉塗佈法及噴墨法等公知之方法而進行薄膜形成。
作為本發明之有機EL元件之發光層之材料，除本發明之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0019-86
唑環構造之化合物以外，亦可使用以Alq3為代表之羥喹啉衍生物之金屬錯合物、各種金屬錯合物、蒽衍生物、雙苯乙烯基苯衍生物、芘衍生物、
Figure 108143457-A0101-12-0019-87
唑衍生物、聚對苯乙炔衍生物等。又，可利用主體材料與摻雜劑材料構成發光層，較佳使用蒽衍生物作為主體材料，除以本發明之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0019-88
唑環構造之化合物為代表之上述發光材料以外，亦可使用具有吲哚環作為縮合環之部分構造之雜環化合物、具有咔唑環作為縮合環之部分構造之雜環化合物、咔唑衍生物、噻唑衍生物、苯并咪唑衍生物及聚二烷基茀衍生物等。又，作為摻雜劑材料，可使用喹吖酮、香豆素、紅螢烯、苝及該等之衍生物、苯并吡喃衍生物、玫瑰紅衍生物及胺基苯乙烯衍生物等。該等材料可單獨成膜，亦可將數種加以混合而成膜，可將各者用作單層。又，可設為使該等材料單獨成膜之層彼此之積層構造、將該等材料加以混合而成膜之層彼此之積層構造、或者使該等材料單獨成膜之層與將數種加以混合而成膜之層之積層構造。該等材料可藉由蒸鍍法、旋轉塗佈法及噴墨法等公知之方法而進行薄膜形成。
又，亦可使用磷光發光體作為發光材料。作為磷光發光體，可使用銥或鉑等金屬錯合物之磷光發光體。例如可列舉Ir(ppy)3等綠色之磷光發光體；FIrpic、FIr6等藍色之磷光發光體；Btp2Ir(acac)等紅色之磷光發光體等，作為此時之主體材料，作為電洞注入、輸送性之主體材料，除4,4'-二(N-咔唑基)聯苯(以下簡稱為CBP)、TCTA、mCP等咔唑衍生物等以外，亦可列舉本發明之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0020-89
唑環構造之化合物，作為電子輸送性之主體材料，可列舉對雙(三苯基矽烷基)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)等。藉由使用此種材料，可製作高性能之有機EL元件。
為了避免濃度淬滅，磷光性之發光材料於主體材料之摻雜較佳為於相對於發光層整體為1~30重量百分比之範圍藉由共蒸鍍而進行。
又，作為發光材料，亦可使用PIC-TRZ、CC2TA、PXZ-TRZ、4CzIPN等CDCB衍生物等放射延遲螢光之材料(例如參照非專利文獻3)。該等材料可藉由蒸鍍法、旋轉塗佈法及噴墨法等公知之方法而進行薄膜形成。
作為本發明之有機EL元件之電洞阻擋層之材料，除本發明之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0020-90
唑環構造之化合物以外，亦可使用2,9-二甲基-4,7-聯苯-1,10-啡啉(以下簡稱為BCP)等啡啉衍生物、BAlq等羥喹啉衍生物之金屬錯合物、各種稀土類錯合物、
Figure 108143457-A0101-12-0020-91
唑衍生物、三唑衍生物及三
Figure 108143457-A0101-12-0020-92
衍生物等具有電洞阻擋功能之化合物。該等材料可兼任電子輸送層之材料。該等材料可單獨成膜，亦可將數種加以混合而成膜，可將各者用作單層。又，可設為使該等材料單獨成膜之 層彼此之積層構造、將該等材料加以混合而成膜之層彼此之積層構造、或者使該等材料單獨成膜之層與將數種加以混合而成膜之層之積層構造。該等材料可藉由蒸鍍法、旋轉塗佈法及噴墨法等公知之方法而進行薄膜形成。
作為本發明之有機EL元件之電子輸送層之材料，除本發明之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0021-93
唑環構造之化合物以外，亦可使用以Alq3、BAlq為代表之羥喹啉衍生物之金屬錯合物、各種金屬錯合物、三唑衍生物、三
Figure 108143457-A0101-12-0021-94
衍生物、
Figure 108143457-A0101-12-0021-95
二唑衍生物、吡啶衍生物、苯并咪唑衍生物、噻二唑衍生物、蒽衍生物、碳二醯亞胺衍生物、喹
Figure 108143457-A0101-12-0021-96
啉衍生物、吡啶并吲哚衍生物、啡啉衍生物及噻咯衍生物等。該等材料可單獨成膜，亦可將數種加以混合而成膜，可將各者用作單層。又，可設為使該等材料單獨成膜之層彼此之積層構造、將該等材料加以混合而成膜之層彼此之積層構造、或者使該等材料單獨成膜之層與將數種加以混合而成膜之層之積層構造。該等材料可藉由蒸鍍法、旋轉塗佈法及噴墨法等公知之方法進行薄膜形成。
作為本發明之有機EL元件之電子注入層之材料，除本發明之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0021-97
唑環構造之化合物以外，亦可使用氟化鋰、氟化銫等鹼金屬鹽、氟化鎂等鹼土類金屬鹽、羥喹啉鋰等羥喹啉衍生物之金屬錯合物、氧化鋁等金屬氧化物、以及鐿(Yb)、釤(Sm)、鈣(Ca)、鍶(Sr)及銫(Cs)等金屬等。電子注入層可藉由電子輸送層與陰極之較佳之選擇而省略。
進而，電子注入層及電子輸送層中可使用對該等層中通常使用之材料N摻雜銫等金屬而成者。
作為本發明之有機EL元件之陰極，使用如鋁之工作 函數較低之金屬、以及如鎂銀合金、鎂銦合金、及鋁鎂合金之工作函數更低之合金作為電極材料。
[實施例]
以下，藉由實施例具體地說明本發明之實施形態，但本發明於不超出其主旨之範圍內，並不限定於以下之實施例。
[實施例1]
<6-(10-苯基-蒽-9-基)-2-(4-吡啶-3-基-苯基)-7-氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0022-98
唑(化合物(5))之合成>
於反應容器中添加4.1g之2-(4-氯苯基)-6-(10-苯基-蒽-9-基)-7-氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0022-99
唑、1.1g之3-吡啶基硼酸、0.6g之三(二亞苄基丙酮)二鈀(0)、1.0ml之三(第三丁基)膦之50%(w/v)甲苯溶液、5.2g之碳酸銫，並於1,4-二
Figure 108143457-A0101-12-0022-100
烷/H2O混合溶劑下回流攪拌一晚。放置冷卻後，向系統內添加乙酸乙酯/H2O，利用萃取及分液操作提取有機層，進行濃縮而獲得粗產物。藉由管柱層析儀(載體：矽膠、溶離液：二氯甲烷/乙酸乙酯)對獲得之粗產物進行精製，藉此獲得3.2g之6-(10-苯基-蒽-9-基)-2-(4-吡啶-3-基-苯基)-7-氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0022-101
唑(化合物(5))之淡黃色粉體(產率：71%)。
[化11]
Figure 108143457-A0101-12-0022-11
使用NMR對所獲得之淡黃色粉體進行構造鑑定。利用1H-NMR(CDCl3)檢測出以下23個氫訊號。δ(ppm)=8.99(1H), 8.70(1H),8.50(2H),8.36(1H),8.01(1H),7.85(2H),7.79-7.57(8H),7.56-7.33(7H)。
[實施例2]
<2-{4'-(吡啶-3-基)-聯苯-4-基}-6-(9,9'-螺二[9H]茀-2-基)-7-氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0023-102
唑(化合物(15))之合成>
於反應容器中添加10.0g之2-(4-氯苯基)-6-(9,9'-螺二[9H]茀-2-基)-7-氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0023-103
唑、4.4g之4-(吡啶-3-基)-苯基硼酸、0.5g之三(二亞苄基丙酮)二鈀(0)、0.3g之三環己基膦、11.7g之磷酸三鉀，並於1,4-二
Figure 108143457-A0101-12-0023-104
烷/H2O混合溶劑下回流攪拌一晚。放置冷卻後，向系統內添加乙酸乙酯/H2O，利用萃取及分液操作提取有機層，進行濃縮而獲得粗產物。藉由管柱層析儀(載體：矽膠、溶離液：二氯甲烷/乙酸乙酯)對所獲得之粗產物進行精製，藉此獲得8.7g之2-{4'-(吡啶-3-基)-聯苯-4-基}-6-(9,9'-螺二[9H]茀-2-基)-7-氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0023-105
唑(化合物(15))之淡黃色粉體(產率：71%)。
[化12]
Figure 108143457-A0101-12-0023-12
使用NMR對獲得之淡黃色粉體進行構造鑑定。利用1H-NMR(CDCl3)檢測出以下29個氫訊號。δ(ppm)=8.94(1H),8.65(1H),8.37(2H),8.21(1H),8.01(2H),7.96(1H),7.92(3H),7.83(2H),7.81(2H),7.73(2H),7.69(1H),7.50(1H),7.42(4H),7.16(2H),7.14(1H),6.82(2H),6.76(1H)。
[實施例3]
<2-{3'-(吡啶-3-基)-聯苯-4-基}-6-(9,9'-螺二[9H]茀-2-基)-7-氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0024-106
唑(化合物(17))之合成>
於反應容器中添加10.0g之2-(4-氯苯基)-6-(9,9'-螺二[9H]茀-2-基)-7-氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0024-107
唑、4.4g之3-(吡啶-3-基)-苯基硼酸、0.5g之三(二亞苄基丙酮)二鈀(0)、0.3g之三環己基膦、11.7g之磷酸三鉀，並於1,4-二
Figure 108143457-A0101-12-0024-108
烷/H2O混合溶劑下回流攪拌一晚。放置冷卻後，向系統內添加乙酸乙酯/H2O，利用萃取及分液操作提取有機層，進行濃縮而獲得粗產物。藉由管柱層析儀(載體：矽膠、溶離液：二氯甲烷/乙酸乙酯)對獲得之粗產物進行精製，藉此獲得8.3g之2-{3'-(吡啶-3-基)-聯苯-4-基}-6-(9,9'-螺二[9H]茀-2-基)-7-氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0024-109
唑(化合物(17))之淡黃色粉體(產率：68%)。
[化13]
Figure 108143457-A0101-12-0024-13
使用NMR對獲得之淡黃色粉體進行構造鑑定。利用1H-NMR(CDCl3)檢測出以下29個氫訊號。δ(ppm)=8.94(1H),8.66(1H),8.38(2H),8.21(1H),8.01(2H),7.97(1H),7.91(3H),7.87(1H),7.84(2H),7.72(1H),7.70(1H),7.63(2H),7.50(1H),7.41(4H),7.16(2H),7.13(1H),6.82(2H),6.76(1H)。
[實施例4]
<2-{4-(10-苯基-蒽-9-基)-苯基}-6-(4-吡啶-3-基-苯基)-7-氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0024-110
唑(化合物(22))之合成>
於反應容器中添加8.1g之2-(4-氯苯基)-6-(4-吡啶-3-基-苯基)-7-氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0025-111
唑、6.9g之10-苯基-9-蒽硼酸、0.6g之三(二亞苄基丙酮)二鈀(0)、4.0ml之三(第三丁基)膦之50%(w/v)甲苯溶液、13.7g之碳酸銫，並於1,4-二
Figure 108143457-A0101-12-0025-112
烷/H2O混合溶劑下回流攪拌一晚。放置冷卻後，向系統內添加甲醇，將析出之固體過濾分離，獲得粗產物。藉由管柱層析儀(載體：矽膠、溶離液：二氯甲烷/乙酸乙酯)對獲得之粗產物進行精製，藉此獲得4.2g之2-{4-(10-苯基-蒽-9-基)-苯基}-6-(4-吡啶-3-基-苯基)-7-氮雜苯
Figure 108143457-A0101-12-0025-113
唑(化合物(22))之黃色粉體(產率：33%)。
[化14]
Figure 108143457-A0101-12-0025-14
使用NMR對獲得之黃色粉體進行構造鑑定。利用1H-NMR(CDCl3)檢測出以下27個氫訊號。δ(ppm)=8.98(1H),8.66(1H),8.60(2H),8.29(2H),8.24(1H),8.02(1H),7.97(1H),7.84-7.70(8H),7.64(3H),7.52(2H),7.47-7.36(5H)。
[實施例5]
<2-[4-{2,6-雙(4-萘-1-基-苯基)-嘧啶-4-基}-苯基]-7-氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0025-114
唑(化合物(26))之合成>
於反應容器中添加4.6g之2-{4-(2,6-二氯嘧啶-4-基)-苯基}-7-氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0025-115
唑、7.3g之4-(萘-1-基)-苯基硼酸、0.6g之四(三苯基膦)鈀(0)，並添加32mL之甲苯、8mL之乙醇、及預先使5.6g之 碳酸鉀溶解於20mL之H2O之水溶液，回流攪拌一晚。放置冷卻後，向系統內添加甲醇，將析出之固體過濾分離，獲得粗產物。藉由單氯苯溶劑對獲得之粗產物進行再結晶精製，藉此獲得5.8g之2-[4-{2,6-雙(4-萘-1-基-苯基)-嘧啶-4-基}-苯基]-7-氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0026-116
唑(化合物(26))之白色固體(產率：64%)。
[化15]
Figure 108143457-A0101-12-0026-15
使用NMR對獲得之白色粉體進行構造鑑定。利用1H-NMR(CDCl3)檢測出以下30個氫訊號。δ(ppm)=8.91(2H),8.55(4H),8.50(2H),8.41(1H),8.23(1H),8.13(1H),8.01(2H),7.94(4H),7.76(2H),7.74(2H),7.62-7.44(8H),7.41(1H)。
[實施例6]
<2-[4-{2-(4-萘-1-基-苯基)-6-(4-吡啶-3-基-苯基)-嘧啶-4-基}-苯基]-7-氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0026-117
唑(化合物(30))之合成>
於反應容器中添加6.3g之2-[4-{2-氯-6-(4-吡啶-3-基-苯基)-嘧啶-4-基}-苯基]-7-氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0026-118
唑、4.1g之4-(萘-1-基)-苯基硼酸、0.3g之四(三苯基膦)鈀(0)，並添加44mL之甲苯、11mL之乙醇、及預先使2.3g之碳酸鉀溶解於8mL之H2O之水溶液，並回流攪拌一晚。放置冷卻後，向系統內添加甲醇，將析出之固體過濾分離， 獲得粗產物。藉由管柱層析儀(載體：矽膠、溶離液：二氯甲烷/乙酸乙酯)對獲得之粗產物進行精製，藉此獲得3.2g之2-[4-{2-(4-萘-1-基-苯基)-6-(4-吡啶-3-基-苯基)-嘧啶-4-基}-苯基]-7-氮雜苯
Figure 108143457-A0101-12-0027-119
唑(化合物(30))之白色固體(產率：37%)。
[化16]
Figure 108143457-A0101-12-0027-16
使用NMR對所獲得之白色粉體進行構造鑑定。利用1H-NMR(CDCl3)檢測出以下27個氫訊號。δ(ppm)=8.97(1H),8.88(2H),8.66(1H),8.54(4H),8.49(2H),8.41(1H),8.18(1H),8.13(1H),8.01(2H),7.93(2H),7.81(2H),7.73(2H),7.63-7.37(6H)。
[實施例7]
針對通式(a-1)~(a-7)所表示之氮雜苯
Figure 108143457-A0101-12-0027-120
唑化合物，藉由高感度示差掃描熱量計(Bruker AXS製造，DSC3100SA)測定熔點與玻璃轉移點。將結果示於表1。
[表1]
Figure 108143457-A0101-12-0027-17
通式(a-1)~(a-7)所表示之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0027-121
唑環構造之化合物具有130℃以上之玻璃轉移點，表示薄膜狀態穩定。
[實施例8]
使用通式(a-1)~(a-7)所表示之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0028-122
唑環構造之化合物，於ITO基板上製作膜厚100nm之蒸鍍膜，藉由游離電位測定裝置(住友重機械工業股份有限公司製造，PYS-202)測定工作函數。將結果示於表2。
[表2]
Figure 108143457-A0101-12-0028-18
通式(a-1)~(a-7)所表示之具有氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0028-123
唑環構造之化合物具有大於NPD、TPD等一般之電洞輸送材料所具有之工作函數5.5eV之值，具有較大之電洞阻擋能力。
[實施例9]
如圖6所示，有機EL元件係於玻璃基板1上形成作為透明陽極2之ITO電極，進而按照電洞注入層3、電洞輸送層4、發光層5、電洞阻擋層6、電子輸送層7、電子注入層8、陰極(鋁電極)9之順序進行蒸鍍而製作。
具體而言，將成膜有作為透明陽極2之膜厚50nm之ITO之玻璃基板1於異丙醇中進行20分鐘超音波洗淨，其後於加熱至200℃之加熱板上進行10分鐘乾燥。其後，進行15分鐘紫外線(UV，Ultraviolet)臭氧處理之後，將該附ITO之玻璃基板安裝於真空蒸鍍機內，並減壓至0.001Pa以下。繼而，以覆蓋透明陽極2之方式，將下述構造式之電子受體(Acceptor-1)與下述構造式之化合 物(HTM-1)以蒸鍍速度比成為Acceptor-1：HTM-1=3：97之蒸鍍速度進行共蒸鍍，以使膜厚成為10nm之方式形成電洞注入層3。於該電洞注入層3上，將下述構造式之化合物(HTM-1)以成為膜厚60nm之方式形成為電洞輸送層4。於該電洞輸送層4上，將下述構造式之化合物(EMD-1)與下述構造式之化合物(EMH-1)以蒸鍍速度比成為EMD-1：EMH-1=5：95之蒸鍍速度進行共蒸鍍，以使膜厚成為20nm之方式形成發光層5。於該發光層5上，將本發明實施例1之化合物(5)與下述構造式之化合物(ETM-1)以蒸鍍速度比成為化合物(5)：ETM-1=50：50之蒸鍍速度進行共蒸鍍，以使膜厚成為30nm之方式形成為電洞阻擋層兼電子輸送層6及7。於該電洞阻擋層兼電子輸送層6及7上，將氟化鋰以使膜厚成為1nm之方式形成為電子注入層8。最後，將鋁蒸鍍100nm而形成陰極9。針對所製作之有機EL元件，於大氣中、常溫下進行特性測定。將對所製作之有機EL元件施加直流電壓時之發光特性之測定結果彙總示於表1。
[化17]
Figure 108143457-A0101-12-0029-19
[化18]
Figure 108143457-A0101-12-0030-20
[化19]
Figure 108143457-A0101-12-0030-21
[實施例10]
於實施例9中，使用實施例2之化合物(15)代替實施例1之化合物(5)作為電洞阻擋層兼電子輸送層6及7之材料，以蒸鍍速度比成為化合物(15)：ETM-1=50：50之蒸鍍速度進行共蒸鍍，除此以外，以相同之條件製作有機EL元件。針對所製作之有機EL元件，於大氣中、常溫下進行特性測定。將對所製作之有機EL元件施加直流電壓時之發光特性之測定結果彙總示於表3。
[化20]
Figure 108143457-A0101-12-0030-22
[實施例11]
於實施例9中，使用實施例3之化合物(17)代替實施例1之化合物(5)作為電洞阻擋層兼電子輸送層6及7之材料，以蒸鍍速度比成為化合物(17)：ETM-1=50：50之蒸鍍速度進行共蒸鍍，除此以外，以相同之條件製作有機EL元件。針對所製作之有機EL元件，於大氣中、常溫下進行特性測定。將對所製作之有機EL元件施加直流電壓時之發光特性之測定結果彙總示於表3。
[化21]
Figure 108143457-A0101-12-0031-23
[實施例12]
於實施例9中，使用實施例4之化合物(22)代替實施例1之化合物(22)作為電洞阻擋層兼電子輸送層6及7之材料，以蒸鍍速度比成為化合物(22)：ETM-1=50：50之蒸鍍速度進行共蒸鍍，除此以外，以相同之條件製作有機EL元件。針對所製作之有機EL元件，於大氣中、常溫下進行特性測定。將對所製作之有機EL元件施加直流電壓時之發光特性之測定結果彙總示於表3。
[化22]
Figure 108143457-A0101-12-0031-24
[實施例13]
於實施例9中，使用實施例5之化合物(26)代替實施 例1之化合物(5)作為電洞阻擋層兼電子輸送層6及7之材料，以蒸鍍速度比成為化合物(26)：ETM-1=50：50之蒸鍍速度進行共蒸鍍，除此以外，以相同之條件製作有機EL元件。針對所製作之有機EL元件，於大氣中、常溫下進行特性測定。將對所製作之有機EL元件施加直流電壓時之發光特性之測定結果彙總示於表3。
[化23]
Figure 108143457-A0101-12-0032-25
[實施例14]
於實施例9中，使用實施例6之化合物(30)代替實施例1之化合物(5)作為電洞阻擋層兼電子輸送層6及7之材料，以蒸鍍速度比成為化合物(30)：ETM-1=50：50之蒸鍍速度進行共蒸鍍，除此以外，以相同之條件製作有機EL元件。針對所製作之有機EL元件，於大氣中、常溫下進行特性測定。將對所製作之有機EL元件施加直流電壓時之發光特性之測定結果彙總示於表3。
[化24]
Figure 108143457-A0101-12-0033-26
[比較例1]
為了比較，而於實施例9中，使用下述構造式之化合物(ETM-2)(例如參照專利文獻5)代替實施例1之化合物(5)作為電洞阻擋層兼電子輸送層6及7之材料，以蒸鍍速度比成為ETM-2：ETM-1=50：50之蒸鍍速度進行共蒸鍍，除此以外，以相同之條件製作有機EL元件。針對所製作之有機EL元件，於大氣中、常溫下進行特性測定。將對所製作之有機EL元件施加直流電壓時之發光特性之測定結果彙總示於表3。
[化25]
Figure 108143457-A0101-12-0033-27
[比較例2]
為了比較，而於實施例9中，使用下述構造式之化合物 (ETM-3)(例如參照專利文獻7)代替實施例1之化合物(5)作為電洞阻擋層兼電子輸送層6及7之材料，以蒸鍍速度比成為ETM-3：ETM-1=50：50之蒸鍍速度進行共蒸鍍，除此以外，以相同之條件製作有機EL元件。針對所製作之有機EL元件，於大氣中、常溫下進行特性測定。將對所製作之有機EL元件施加直流電壓時之發光特性之測定結果彙總示於表3。
[化26]
Figure 108143457-A0101-12-0034-28
使用實施例9至實施例14及比較例1、2中所製作之有機EL元件，將測定元件壽命後之結果彙總示於表3。元件壽命係設為將開始發光時之發光亮度(初始亮度)作為2000cd/m2而進行定電流驅動時，發光亮度衰減至1900cd/m2(相當於將初始亮度設為100%時之95%：95%衰減)之時間而進行測定。
[表3]
Figure 108143457-A0101-12-0035-29
如表3所示，關於電流密度10mA/cm2之電流流經時之驅動電壓，相對於使用上述構造式之化合物ETM-2、3之比較例1、2之有機EL元件之3.82~4.01V，實施例9至實施例14之有機EL元件低電壓化至3.44~3.54V。又，關於發光效率，相對於比較例1、2之有機EL元件之6.59~8.05cd/A，實施例9至實施例14之有機EL元件提升達8.62~8.81cd/A，關於電效率，相對於比較例1、2之有機EL元件之5.16~6.62Im/W，實施例9至實施例14之有機EL元件大幅提升達7.69~8.00Im/W。尤其，關於元件壽命(95%衰減)，相對於比較例1、2之有機EL元件中之165~203小時，實施例9至實施例14之有機EL元件大幅長壽命化達252~293小時。
如此可知本發明之有機EL元件與使用上述構造式之化合物ETM-2、3之元件相比，發光效率及電效率優異，可實現壽命長之有機EL元件。
(產業上之可利用性)
本發明具有特定之氮雜苯并
Figure 108143457-A0101-12-0036-124
唑環構造之化合物由於電子之注入特性良好，電洞阻擋能力優異，薄膜狀態穩定，故而作為有機EL元件用之化合物係優異。藉由使用該化合物製作有機EL元件，而可獲得高效率，並且可降低驅動電壓，可改善耐久性。例如，可向家庭電器或照明之用途開展。
Figure 108143457-A0101-11-0002-1

Claims (6)

  1. 一種具有氮雜苯并
    Figure 108143457-A0305-02-0039-3
    唑環構造之化合物，其由下述通式(a-2)所表示，
    Figure 108143457-A0305-02-0039-1
     (式中，R分別可相同亦可不同地表示下述構造式所表示之基、氫原子、氘原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、三甲基矽烷基、三苯基矽烷基、經取代或未經取代之芳香族烴基、經取代或未經取代之芳香族雜環基、經取代或未經取代之縮合多環芳香族基、可具有取代基之碳原子數1~6之直鏈狀或分支狀之烷基、可具有取代基之碳原子數5~10之環烷基、可具有取代基之碳原子數2~6之直鏈狀或分支狀之烯基、可具有取代基之碳原子數1~6之直鏈狀或分支狀之烷氧基、或者可具有取代基之碳原子數5~10之環烷氧基；其中，至少1個R為下述構造式所表示之基)
    Figure 108143457-A0305-02-0039-2
     (虛線部表示鍵結部)。
  2. 一種有機電致發光元件，其係具有一對電極、及夾於其之間之至少一層有機層者，且將請求項1之具有氮雜苯并
    Figure 108143457-A0305-02-0040-4
    唑環構造之化合物用作為至少一層有機層之構成材料。
  3. 如請求項2之有機電致發光元件，其中，使用上述具有氮雜苯并
    Figure 108143457-A0305-02-0040-5
    唑環構造之化合物之有機層為電子輸送層。
  4. 如請求項2之有機電致發光元件，其中，使用上述具有氮雜苯并
    Figure 108143457-A0305-02-0040-6
    唑環構造之化合物之有機層為電洞阻擋層。
  5. 如請求項2之有機電致發光元件，其中，使用上述具有氮雜苯并
    Figure 108143457-A0305-02-0040-7
    唑環構造之化合物之有機層為發光層。
  6. 如請求項2之有機電致發光元件，其中，使用上述具有氮雜苯并
    Figure 108143457-A0305-02-0040-8
    唑環構造之化合物之有機層為電子注入層。
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