有机电致发光元件的制作方法

文档序号:18637346发布日期:2019-09-11 22:26阅读:151来源:国知局
有机电致发光元件的制作方法

本发明涉及有机电致发光元件,详细地说,涉及使用了特定的芳基胺化合物和特定的嘧啶衍生物的有机电致发光元件(以下简称为有机el元件)。



背景技术:

有机el元件为自发光性元件,因此与液晶元件相比明亮且可见性优异,可进行鲜明的显示。因此,对于有机el元件进行了活跃的研究。

在1987年伊士曼柯达(イーストマン·コダック)公司的c.w.tang等通过制成将用于发光的各种作用分担于各材料的层叠结构,成功地开发了实用的有机el元件。就该有机el元件而言,通过将能够传输电子的荧光体和能够传输空穴的有机物层叠而构成,将正电荷和负电荷注入到荧光体的层中而使其发光,由此用10v以下的电压获得1000cd/m2以上的高亮度(参照专利文献1、专利文献2)。

目前为止,对有机el元件进行了大量的改进。例如,一般获知对层叠结构中的各层的作用进一步细分化,在基板上设置阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层及阴极时,达到高效率和耐久性。

另外,以发光效率的进一步提高为目的,尝试了三重态激子的利用,研究了磷光发光性化合物的利用。进而,也开发了利用采用热活化延迟荧光(tadf)的发光的元件。2011年九州大学的安达等通过使用有热活化延迟荧光材料的元件而实现了5.3%的外部量子效率。

就发光层而言,也能够在一般被称为主体材料的电荷传输性的化合物中掺杂荧光性化合物、磷光发光性化合物或发射延迟荧光的材料而制作。有机el元件中的有机材料的选择对该元件的效率、耐久性等各特性产生大的影响。

在有机el元件中,从两电极所注入的电荷在发光层中复合而得到发光,如何将空穴、电子这两电荷高效率地交付于发光层是重要的,需要形成载流子平衡优异的元件。另外,通过提高空穴注入性、提高阻挡从阴极所注入的电子的电子阻挡性,提高空穴与电子复合的概率,进而通过将在发光层内生成的激子封闭,能够获得高发光效率。因此,空穴传输材料发挥的作用是重要的,寻求空穴注入性高、空穴的迁移率大、电子阻挡性高、进而对于电子的耐久性高的空穴传输材料。

另外,关于元件的寿命,材料的耐热性、无定形性也是重要的。对于耐热性低的材料而言,由于元件驱动时生成的热,即使在低温下也发生热分解,材料劣化。对于无定形性低的材料而言,即使是短时间也发生薄膜的结晶化,元件劣化。因此,对于使用的材料寻求耐热性高、无定形性良好的性质。

目前为止,作为有机el元件中所使用的空穴传输材料,有n,n’-二苯基-n,n’-二(α-萘基)联苯胺(npd)、各种芳香族胺衍生物(参照专利文献1、专利文献2)。npd具有良好的空穴传输性,但作为耐热性的指标的玻璃化转变温度(tg)低达96℃,在高温条件下由于结晶化而发生元件特性的降低。

另外,在专利文献1及2中所述的芳香族胺衍生物中,也有空穴的迁移率为10-3cm2/vs以上的具有优异的迁移率的化合物,但电子阻挡性不充分,因此,电子的一部分穿过发光层,不能期待发光效率的提高。因此,为了进一步的高效率化,需要电子阻挡性更高、薄膜更稳定、耐热性高的材料。

进而,在专利文献3中,报道有耐久性高的芳香族胺衍生物。但是,就专利文献3的芳香族胺衍生物而言,被用作电子照相感光体的电荷传输材料,对于用于有机el元件的例子完全没有研究。

作为改进了耐热性、空穴注入性等特性的化合物,提出具有取代咔唑结构的芳基胺化合物(参照专利文献4、专利文献5)。对于将这些化合物用于空穴注入层或空穴传输层的元件而言,虽然进行了耐热性、发光效率等的改进,但其程度尚不能说充分,需要进一步的低驱动电压化、进一步的高发光效率化。

这样,寻求通过将空穴的注入·传输性、电子的注入·传输性、薄膜的稳定性、耐久性等优异的各种材料组合从而实现元件制作的收率提高、有机el元件的元件特性的改善,例如实现空穴和电子能够高效率地复合、发光效率高、驱动电压低、长寿命的元件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平8-048656号公报

专利文献2:日本专利第3194657号公报

专利文献3:日本专利第4943840号公报

专利文献4:日本特开2006-151979号公报

专利文献5:国际公开第2008/62636号

专利文献6:国际公开第2011/059000号

专利文献7:国际公开第2003/060956号

专利文献8:日本特开平7-126615号公报

专利文献9:日本特开2005-108804号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

本发明的目的在于将空穴的注入·传输性、电子的注入·传输性、电子阻挡性、薄膜状态下的稳定性、耐久性等优异的有机el元件用的各种材料组合以使得能够有效地显现各个材料所具有的特性,由此提供(1)发光效率及电力效率高、(2)发光开始电压低、(3)实用驱动电压低、(4)特别是长寿命的有机el元件。

用于解决课题的手段

因此,本发明人为了达到上述的目,着眼于芳基胺系材料的空穴的注入·传输性、薄膜的稳定性及耐久性优异的方面。另外,也着眼于嘧啶衍生物的电子的注入·传输性、薄膜的稳定性和耐久性优异的方面。

本发明人获得如下知识见解:如果将空穴传输层形成为二层构成,并且选择具有特定的结构的芳基胺化合物作为与发光层邻接的空穴传输层(第二空穴传输层)的材料,则能够高效率地将空穴注入·传输到发光层。进而,也获得如下知识见解:如果选择具有特定的结构的嘧啶衍生物作为电子传输层的材料,则能够高效率地将电子注入·传输到发光层。

而且,对于该芳基胺化合物与嘧啶衍生物的组合,进一步组合各种材料,研究了使载流子平衡精致化的材料的组合,认真进行了元件的特性评价。其结果,完成了本发明。

即,根据本发明,提供有机el元件,其是依次至少具有阳极、空穴注入层、第一空穴传输层、第二空穴传输层、发光层、电子传输层及阴极的有机电致发光元件,其特征在于,

所述第二空穴传输层含有由下述通式(1)表示的芳基胺化合物,

所述电子传输层含有由下述通式(2)表示的嘧啶衍生物。

[化1]

式中,

ar1~ar4可以相同也可不同,表示芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团。

[化2]

式中,

ar5表示芳香族烃基或稠合多环芳香族基团,

ar6、ar7可以相同也可不同,表示氢原子、芳香族烃基或稠合多环芳香族基团,

ar6与ar7不同时成为氢原子,

a表示由下述结构式(3)表示的1价基团。

[化3]

式中,

ar8表示芳香族杂环基,

r1~r4可以相同也可不同,表示氢原子、重氢原子、氟原子、氯原子、氰基、三氟甲基、碳数1~6的烷基、芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团,

r1~r4和ar8可经由单键、亚甲基、氧原子或硫原子相互键合而形成环。

本发明的有机el元件的优选的方式如下所述。

1)上述第一空穴传输层含有三芳基胺化合物,所述三芳基胺化合物是在分子中具有3~6个三芳基胺结构的三芳基胺化合物,用不含杂原子的2价基团或单键将上述三芳基胺结构连接。

2)上述三芳基胺化合物为由下述通式(4)表示的、在分子中具有4个三芳基胺结构的三芳基胺化合物。

[化4]

式中,

r5~r16可以相同也可不同,表示重氢原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、碳数1~6的烷基、碳数5~10的环烷基、碳数2~6的烯基、碳数1~6的烷氧基、碳数5~10的环烷氧基、芳香族烃基、芳香族杂环基、稠合多环芳香族基团或芳氧基。

r5、r6、r9、r12、r15、r16可以相同也可不同,表示0~5的整数,

r7、r8、r10、r11、r13、r14可以相同也可不同,表示0~4的整数。

在r5、r6、r9、r12、r15、r16为2~5的整数的情况下或r7、r8、r10、r11、r13、r14为2~4的整数的情况下,多个键合于同一苯环的r5~r16可以相同也可不同,并且可经由单键、亚甲基、氧原子或硫原子相互键合而形成环。

l1~l3可以相同也可不同,表示由下述结构式(b)~(g)中任一个表示的2价基团或单键。

[化5]

式中,n1表示1~3的整数。

3)上述第一空穴传输层含有三芳基胺化合物,所述三芳基胺化合物为在分子中具有2个三芳基胺结构的三芳基胺化合物,用不含杂原子的2价基团或单键将上述三芳基胺结构连接。

4)上述三芳基胺化合物由下述通式(5)表示。

[化6]

式中,

r17~r22可以相同也可不同,表示重氢原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、碳数1~6的烷基、碳数5~10的环烷基、碳数2~6的烯基、碳数1~6的烷氧基、碳数5~10的环烷氧基、芳香族烃基、芳香族杂环基、稠合多环芳香族基团或芳氧基。

r17、r18、r21、r22可以相同也可不同,表示0~5的整数,

r19、r20可以相同或不同,表示0~4的整数。

在r17、r18、r21、r22为2~5的整数的情况下或者r19、r20为2~4的整数的情况下,多个键合于同一苯环的r17~r22可以相同也可不同,并且可经由单键、亚甲基、氧原子或硫原子相互键合而形成环。

l4表示由下述结构式(c)~(g)的任一个表示的2价基团或单键。

[化7]

5)上述嘧啶衍生物由下述通式(2a)表示。

[化8]

式中,ar5~ar7及a为如上述通式(2)中所述的含义。

6)上述嘧啶衍生物由下述通式(2b)表示。

[化9]

式中,ar5~ar7及a为如上述通式(2)中所述的含义。

7)上述通式(2)中,a为由下述结构式(3a)表示的1价基团。

[化10]

式中,ar8及r1~r4为如上述结构式(3)中所述的含义。

本说明书中,只要无特别说明,由ar1~ar8及r1~r22表示的碳数1~6的烷基、碳数5~10的环烷基、碳数2~6的烯基、碳数1~6的烷氧基、碳数5~10的环烷氧基、芳香族烃基、芳香族杂环基、稠合多环芳香族基团及芳氧基可具有取代基,也可为未取代。同样地,在由ar1~ar8及r1~r22表示的基团具有取代基的情况下,该取代基也只要无特别说明,可进一步具有取代基,也可为未取代。有助于环形成的亚甲基也只要无特别说明,可具有取代基,也可为未取代。

另外,在本说明书中就“稠合多环芳香族基团”而言,设定为不具有杂原子。

就烷基、烯基、烷氧基等脂肪族烃基而言,只要无特别说明,可以为直链状,也可以为分支状。

发明的效果

本发明中,使用由上述通式(1)表示的芳基胺化合物作为空穴传输层的构成材料,在优选的方式中,也使用由上述通式(4)表示的三芳基胺化合物或由上述通式(5)表示的三芳基胺化合物作为空穴传输层的构成材料。这是因为,这些化合物的空穴的迁移率高。

本发明中,使用由上述通式(2)表示的嘧啶衍生物作为有机el元件的电子传输层的构成材料。这是因为,该嘧啶衍生物的电子注入·传输性优异。

本发明中,在空穴注入·传输性、电子注入·传输性、薄膜的稳定性或耐久性优异的有机el元件用的材料中,考虑载流子平衡以使得空穴的注入·传输的作用及电子的注入·传输的作用有效地显现,将具有特定的结构的芳基胺化合物和具有特定的结构的具有嘧啶环结构的化合物组合。因此,就本发明的有机el元件而言,与以往的有机el元件相比,从空穴传输层向发光层的空穴传输效率及从电子传输层向发光层的电子传输效率提高。

这样,在本发明的有机el元件中,发光效率提高,且驱动电压降低,耐久性提高。即,实现高效率、低驱动电压、特别是长寿命的有机el元件。

另外,在优选的方式中,对于上述的作为第二空穴传输层用材料的芳基胺化合物,将具有特定的结构的三芳基胺化合物作为第一空穴传输层的材料而组合,使得载流子平衡进一步精致化,能够将空穴更高效率地注入·传输到发光层。其结果,实现了高效率、低驱动电压、更长寿命的有机el元件。根据本发明的优选的方式,能够改进以往的有机el元件的发光效率及驱动电压,能够进一步大幅地改进耐久性。

附图说明

图1为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-1~1-6的结构式的图。

图2为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-8~1-12的结构式的图。

图3为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-13~1-18的结构式的图。

图4为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-19~1-24的结构式的图。

图5为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-25~1-30的结构式的图。

图6为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-31~1-36的结构式的图。

图7为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-37~1-42的结构式的图。

图8为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-43~1-48的结构式的图。

图9为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-49~1-54的结构式的图。

图10为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-55~1-60的结构式的图。

图11为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-61~1-66的结构式的图。

图12为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-67~1-72的结构式的图。

图13为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-73~1-78的结构式的图。

图14为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-79~1-84的结构式的图。

图15为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-85~1-90的结构式的图。

图16为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-91~1-96的结构式的图。

图17为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-97~1-102的结构式的图。

图18为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-103~1-108的结构式的图。

图19为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-109~1-114的结构式的图。

图20为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-115~1-120的结构式的图。

图21为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-121~1-126的结构式的图。

图22为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-127~1-132的结构式的图。

图23为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-133~1-136的结构式的图。

图24为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-139~1-144的结构式的图。

图25为表示作为芳基胺化合物i的化合物1-145的结构式的图。

图26为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-1~2-6的结构式的图。

图27为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-7~2-12的结构式的图。

图28为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-13~2-18的结构式的图。

图29为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-19~2-24的结构式的图。

图30为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-25~2-30的结构式的图。

图31为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-31~2-36的结构式的图。

图32为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-37~2-42的结构式的图。

图33为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-43~2-48的结构式的图。

图34为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-49~2-54的结构式的图。

图35为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-55~2-60的结构式的图。

图36为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-61~2-66的结构式的图。

图37为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-67~2-72的结构式的图。

图38为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-73~2-78的结构式的图。

图39为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-79~2-84的结构式的图。

图40为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-85~2-90的结构式的图。

图41为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-91~2-96的结构式的图。

图42为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-97~2-102的结构式的图。

图43为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-103~2-108的结构式的图。

图44为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-109~2-114的结构式的图。

图45为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-115~2-120的结构式的图。

图46为表示作为嘧啶衍生物ii的化合物2-121~2-125的结构式的图。

图47为表示作为三芳基胺化合物iii的化合物4-1~4-7的结构式的图。

图48为表示作为三芳基胺化合物iii的化合物4-8~4-13的结构式的图。

图49为表示作为三芳基胺化合物iii的化合物4-14~4-17的结构式的图。

图50为表示具有3~6个三芳基胺结构的三芳基胺化合物中、三芳基胺化合物iii以外的化合物的结构式的图。

图51为表示作为三芳基胺化合物iv的化合物5-1~5-6的结构式的图。

图52为表示作为三芳基胺化合物iv的化合物5-7~5-12的结构式的图。

图53为表示作为三芳基胺化合物iv的化合物5-13~5-18的结构式的图。

图54为表示作为三芳基胺化合物iv的化合物5-19~5-23的结构式的图。

图55为表示具有2个三芳基胺结构的三芳基胺化合物中、三芳基胺化合物iv以外的化合物的结构式的图。

图56为表示实施例1~8及比较例1~5的有机el元件构成的图。

具体实施方式

本发明的有机el元件具有在玻璃基板、透明塑料基板(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯基板)等基板上依次设置有阳极、空穴注入层、第一空穴传输层、第二空穴传输层、发光层、电子传输层及阴极的基本结构。

只要具有这样的基本结构,本发明的有机el元件的层结构能够采取各种的方式。例如,可列举出在第二空穴传输层与发光层之间具有电子阻挡层的方式、在发光层与电子传输层之间具有空穴阻挡层的方式、在电子传输层与阴极之间具有电子注入层的方式。在这些多层结构中可省略或兼作某个或某些有机层,例如能够形成为兼作电子注入层和电子传输层的构成。

各层的详细情况的说明将后述,在本发明中,在以下方面具有重要的特征:第二空穴传输层含有由通式(1)表示的芳基胺化合物(以下有时将其称为“芳基胺化合物i”。),进而,电子传输层含有由通式(2)表示的嘧啶衍生物(以下有时将其称为“嘧啶衍生物ii”。)。以下,对于芳基胺化合物i和嘧啶衍生物ii进行说明。

<芳基胺化合物i>

第二空穴传输层中所含有的芳基胺化合物i具有由下述通式(1)表示的结构。

[化11]

(ar1~ar4)

ar1~ar4可以相同也可不同,表示芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团。

作为由ar1~ar4表示的芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团,具体地,可以列举出苯基、联苯基、三联苯基、萘基、蒽基、菲基、芴基、螺二芴基、茚基、芘基、苝基、荧蒽基、苯并[9,10]菲基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基、呋喃基、吡咯基、噻吩基、喹啉基、异喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、咔唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、喹喔啉基、苯并咪唑基、吡唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、萘啶基、菲咯啉基、吖啶基、咔啉基等。

由ar1~ar4表示的芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团可以为未取代,也可具有取代基。作为取代基,除了重氢原子、氰基和硝基以外,还可以列举出以下的基团。

卤素原子,例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子;

碳原子数1~6的烷基,例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、2-甲基丙基、叔丁基、正戊基、3-甲基丁基、叔戊基、正己基、异己基、叔己基;

碳原子数1~6的烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、丙氧基;

烯基,例如乙烯基、烯丙基;

芳氧基,例如苯氧基、甲苯氧基;

芳基烷氧基,例如苄氧基、苯乙氧基;

芳香族烃基或稠合多环芳香族基团,例如苯基、联苯基、三联苯基、萘基、蒽基、苊基、菲基、芴基、螺二芴基、茚基、芘基、苝基、荧蒽基、苯并[9,10]菲基;

芳香族杂环基,例如吡啶基、噻吩基、呋喃基、吡咯基、喹啉基、异喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、咔唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、喹喔啉基、苯并咪唑基、吡唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔啉基;

这些取代基可以为未取代,也可进一步用上述例示的取代基取代。

另外,这些取代基之间可独立地存在而没有形成环,也可经由单键、亚甲基、氧原子或硫原子相互键合而形成环。

(优选的方式)

将芳基胺化合物i中优选的化合物的具体例示于图1~图25中,但芳基胺化合物i并不限定于这些化合物。应予说明,化合物1-7、化合物1-14、化合物1-137及化合物1-138为空号。

具体例中,化合物1-108~1-144具有多个“具有2个选自芳香族烃基、芳香族杂环基及稠合多环芳香族基团中的取代基的苯基”,该苯基中在纸面上最右侧描绘的苯基相当于通式(1)中的用ar1及ar2取代的苯基。

作为ar1,优选芳香族烃基或稠合多环芳香族基团,更优选苯基、联苯基、三联苯基、萘基或芴基。

在由ar1表示的基团具有取代基的情况下,作为取代基,优选碳原子数1~6的烷基或稠合多环芳香族基团,更优选碳原子数1~6的烷基、萘基或芴基。

作为ar2,优选芳香族烃基或稠合多环芳香族基团,更优选芳香族烃基,特别优选苯基。

在由ar2表示的基团具有取代基的情况下,作为取代基,优选碳原子数1~6的烷基或稠合多环芳香族基团。

作为ar3,优选芳香族烃基或稠合多环芳香族基团,更优选联苯基或芴基。

在ar3为苯基,该苯基具有芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团作为取代基的情况下,取代基的数优选1个。

在由ar3表示的基团具有取代基的情况下,作为取代基的种类,优选碳原子数1~6的烷基、芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团,更优选碳原子数1~6的烷基或芳香族烃基。

作为ar4,优选芳香族烃基或稠合多环芳香族基团。

在ar4为苯基,该苯基具有芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团作为取代基的情况下,取代基的数优选1个。

在由ar4表示的基团具有取代基的情况下,作为取代基,优选碳原子数1~6的烷基、芳香族烃基或稠合多环芳香族基团,更优选碳原子数1~6的烷基或芳香族烃基。

或者,作为由ar1~ar4表示的芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团可具有的取代基,优选重氢原子、碳原子数1~6的烷基、碳原子数2~6的烯基、芳香族烃基或稠合多环芳香族基团,更优选重氢原子、苯基、联苯基、萘基或乙烯基。

也优选这些取代基之间经由单键相互键合而形成稠合芳环的方式。

芳基胺i能够采用铃木耦合等公知的方法制造。

对于芳基胺化合物i,在合成后进行采用柱色谱的精制、采用硅胶、活性炭、活性白土等的吸附精制、采用溶剂的重结晶、晶析法等。最终,可进行采用升华精制等的精制。就化合物的鉴定而言,通过nmr分析来进行。作为物性值,进行玻璃化转变温度(tg)和功函数的测定。玻璃化转变温度(tg)是薄膜状态的稳定性的指标。功函数是空穴传输性的指标。

就玻璃化转变温度(tg)而言,能够使用粉体通过高灵敏度差示扫描热量计(ブルカー·エイエックスエス制造、dsc3100s)来求出。

就功函数而言,能够通过在ito基板上制作100nm的薄膜、通过电离电位测定装置(住友重机械工业株式会社、pys-202)来求出。

对于芳基胺化合物i以外的本发明的有机el元件中所使用的化合物{具体地,后述的嘧啶衍生物ii、三芳基胺化合物iii、三芳基胺化合物iv等},也能够在合成后通过同样的方法来进行精制及各种测定。

<嘧啶衍生物ii>

电子传输层中所含的嘧啶衍生物ii由下述通式(2)表示。

[化12]

就嘧啶衍生物ii而言,根据-ar7与-a的位置关系,大致分为以下的2个方式。

[化13]

(ar5~ar7)

ar5表示芳香族烃基或稠合多环芳香族基团。ar6、ar7可以相同也可不同,表示氢原子、芳香族烃基或稠合多环芳香族基团。ar6与ar7不同时成为氢原子。

作为由ar5~ar7表示的芳香族烃基或稠合多环芳香族基团,具体地可以列举出苯基、联苯基、三联苯基、四联苯基、苯乙烯基、萘基、蒽基、苊基、菲基、芴基、螺二芴基、茚基、芘基、苝基、荧蒽基、苯并[9,10]菲基等。

由ar5~ar7表示的、芳香族烃基或稠合多环芳香族基团可以为未取代,也可具有取代基。作为取代基,可以列举出与作为由上述ar1~ar4表示的芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团可具有的取代基所示的基团同样的基团。取代基可采取的方式也同样。

(a)

a表示由下述结构式(3)表示的1价基团。

[化14]

ar8表示芳香族杂环基。作为由ar8表示的芳香族杂环基,具体地,可以列举出三嗪基、吡啶基、嘧啶基、呋喃基、吡咯基、噻吩基、喹啉基、异喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、咔唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、喹喔啉基、苯并咪唑基、吡唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、萘啶基、菲咯啉基、吖啶基、咔啉基等。

由ar8表示的芳香族杂环基可以为未取代,也可具有取代基。作为取代基,可以列举出与作为由上述ar1~ar4表示的芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团可具有的取代基所示的基团同样的基团。取代基可采取的方式也同样。

r1~r4可以相同也可不同,表示氢原子、重氢原子、氟原子、氯原子、氰基、三氟甲基、碳数1~6的烷基、芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团。r1~r4与ar8可经由单键、亚甲基、氧原子或硫原子相互键合而形成环。

作为由r1~r4表示的碳原子数1~6的烷基,具体地,可以列举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、2-甲基丙基、叔丁基、正戊基、3-甲基丁基、叔戊基、正己基、异己基、叔己基等。

作为由r1~r4表示的芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团,具体地,可以列举出苯基、联苯基、三联苯基、四联苯基、苯乙烯基、萘基、蒽基、苊基、菲基、芴基、螺二芴基、茚基、芘基、苝基、荧蒽基、苯并[9,10]菲基、三嗪基、吡啶基、嘧啶基、呋喃基、吡咯基、噻吩基、喹啉基、异喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、咔唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、喹喔啉基、苯并咪唑基、吡唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、萘啶基、菲咯啉基、吖啶基、咔啉基等。

由r1~r4表示的碳原子数1~6的烷基、芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团可以为未取代,也可具有取代基。作为取代基,可以列举出与作为由上述ar1~ar4表示的芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团可具有的取代基所示的基团同样的基团。取代基可采取的方式也同样。

就嘧啶衍生物ii而言,能够通过其自身公知的方法来合成(参照专利文献6~7)。

(优选的方式)

将嘧啶衍生物ii中优选的化合物的具体例示于图26~图46,但嘧啶衍生物ii并不限定于这些化合物。应予说明,d表示重氢。

嘧啶衍生物ii优选由上述通式(2a)表示。

图26~图46中所示的具体例中2-1~2-49、2-66~2-99、2-103~2-105和2-107~2-125相当于通式(2a)。

另外,作为通式(2)中的ar5,优选苯基、联苯基、萘基、蒽基、苊基、菲基、芴基、螺二芴基、茚基、芘基、苝基、荧蒽基或苯并[9,10]菲基,更优选苯基、联苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基、荧蒽基或苯并[9,10]菲基。

在由ar5表示的基团具有取代基的情况下,作为取代基,优选重氢原子或稠合多环芳香族基团,更优选重氢原子、萘基、蒽基、菲基、芘基、荧蒽基或苯并[9,10]菲基。

作为ar6,优选未取代或者具有芳香族杂环基以外的基团作为取代基的芳香族烃基或稠合多环芳香族基团。特别地,优选具有芳香族杂环基以外的取代基的苯基。作为此时的取代基,优选苯基、联苯基、三联苯基等芳香族烃基;或萘基、蒽基、苊基、菲基、芴基、螺二芴基、茚基、芘基、苝基、荧蒽基、苯并[9,10]菲基等稠合多环芳香族基团,更优选苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基、荧蒽基或苯并[9,10]菲基。

作为ar7,优选氢原子。

作为结构式(3)中的ar8,优选含氮杂环基,例如三嗪基、吡啶基、嘧啶基、吡咯基、喹啉基、异喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、喹喔啉基、苯并咪唑基、吡唑基、萘啶基、菲咯啉基、吖啶基、咔啉基等,更优选三嗪基、吡啶基、嘧啶基、喹啉基、异喹啉基、吲哚基、喹喔啉基、苯并咪唑基、萘啶基、菲咯啉基或吖啶基,特别优选吡啶基、嘧啶基、喹啉基、异喹啉基、吲哚基、喹喔啉基、苯并咪唑基、菲咯啉基或吖啶基。

该含氮杂环基优选为未取代。

作为r1~r4,优选氢原子或重氢原子。

就结构式(3)中的苯环中的ar8的键合位置而言,从薄膜的稳定性的观点考虑,优选如由下述结构式(3a)中所示那样相对于由通式(2)所示的嘧啶环的键合位置为间位。

[化15]

式中,ar8、r1~r4为如上述结构式(3)中所述的含义。

图26~图46中所示的具体例中2-1~2-66、2-68、2-71~2-72、2-105~2-107和2-112~2-122具有由结构式(3a)表示的基团a。

或者,从合成容易性的观点考虑,结构式(3)中的苯环处的ar8的键合位置优选相对于通式(2)中所示的嘧啶环的键合位置,为对位。

在通式(2)中,从薄膜的稳定性的观点考虑,优选ar5与ar6不相同。

其中,在ar5与ar6为相同的基团的情况下,可以有不同的取代基,或者可以不同的取代位置。ar6与ar7为相同的基团的情况也同样。

在通式(2)中,ar6与ar7可以为相同的基团,但由于分子整体的对称性变好而有可能变得容易结晶化,因此从薄膜的稳定性的观点考虑,优选ar6与ar7为不同的基团。另外,优选ar6与ar7中的一者为氢原子。

<有机el元件>

在本发明的有机el元件中,只要满足在第二空穴传输层中含有上述芳基胺化合物i、且在电子传输层中含有上述嘧啶衍生物ii的条件,则各层能够采用各种方式。以下,参照图56,对各层详细地说明。

(阳极2)

作为阳极,使用ito、金这样的功函数大的电极材料。

(空穴注入层3)

在阳极2与第一空穴传输层4之间,设置空穴注入层3。在空穴注入层3中,优选使用由上述通式(1)表示的芳基胺化合物i、由后述的通式(4)表示的三芳基胺化合物iii或由后述的通式(5)表示的三芳基胺化合物iv。这是因为,这些化合物的空穴的迁移率高。

或者,在空穴注入层3中,也能够使用公知的材料。作为公知的材料,例如能够使用星爆型的三芳基胺衍生物、各种三芳基胺4聚体等材料;以酞菁铜为代表的卟啉化合物;六氰基氮杂苯并[9,10]菲这样的受体性的杂环化合物;涂布型的高分子材料等。

另外,在空穴注入层3中,能够使用对该层中通常所使用的材料进一步将三(溴苯基)胺六氯化锑、轴烯衍生物(参照wo2014/009310)等进行了p掺杂的产物、在其部分结构中具有tpd等联苯胺衍生物的结构的高分子化合物等。

如果使用这些材料、通过蒸镀法、旋涂法、喷墨法等公知的方法进行薄膜形成,则能够形成空穴注入层3。以下所述的各层也同样地能够通过通过蒸镀法、旋涂法、喷墨法等公知的方法进行薄膜形成而得到。

(第一空穴传输层4)

第一空穴传输层4设置在上述的空穴注入层3与第二空穴传输层5之间。在第一空穴传输层4中,能够含有以下所例示的公知的材料。

联苯胺衍生物,例如

n,n’-二苯基-n,n’-二(间甲苯基)联苯胺(以下简称为tpd)、n,n’-二苯基-n,n’-二(α-萘基)联苯胺(以下简称为npd)、n,n,n’,n’-四(联苯基)联苯胺等;

1,1-双[4-(二-4-甲苯基氨基)苯基]环己烷(tapc);

空穴传输性的三芳基胺化合物,例如

三芳基胺化合物,其是在分子中具有3~6个三芳基胺结构的三芳基胺化合物,具有用不含杂原子的2价基团或单键将该三芳基胺结构连接的结构(以下有时简称为具有3~6个三芳基胺结构的三芳基胺化合物。)、

三芳基胺化合物,其是在分子中具有2个三芳基胺结构的三芳基胺化合物,具有用不含杂原子的2价基团或单键将该三芳基胺结构连接的结构(以下有时简称为具有2个三芳基胺结构的三芳基胺化合物。);

不过,在第一空穴传输层4中使用空穴传输性的三芳基胺化合物的情况下,第一空穴传输层4的组成必须与空穴注入层3的组成不同。

在第一空穴传输层4中,优选使用具有3~6个三芳基胺结构的三芳基胺化合物;或者具有2个三芳基胺结构的三芳基胺化合物。

予以说明,在三芳基胺化合物中,设为例如也包含如图55的5′-1和5′-2那样三芳基胺结构中的2个苯环经由单键而键合的方式、即、具有咔唑环结构的方式。

作为具有3~6个三芳基胺结构的三芳基胺化合物,优选后述的由通式(4)表示的三芳基胺化合物iii。这是因为,除了空穴传输性,薄膜稳定性、耐热性优异以外,而且合成是容易的。

作为具有2个三芳基胺结构的三芳基胺化合物,优选由后述的通式(5)表示的三芳基胺化合物iv。这是因为,除了空穴传输性以外,薄膜稳定性、耐热性优异,而且合成是容易的。

由通式(4)表示的三芳基胺化合物iii;

[化16]

由上述通式(4)表示的三芳基胺化合物在分子中具有4个三芳基胺结构。用不含杂原子的2价基团或单键将三芳基胺结构之间连接。

(r5~r16)

r5~r16分别表示与苯环键合的基团r5~r16的数。r5、r6、r9、r12、r15、r16可以相同也可不同,表示0~5的整数,r7、r8、r10、r11、r13、r14可以相同也可不同,表示0~4的整数。

r5~r16为0的情况表示在苯环上不存在r5~r16,即,苯环没有被由r5~r16表示的基团所取代。

在r5、r6、r9、r12、r15、r16为2~5的整数的情况或者r7、r8、r10、r11、r13、r14为2~4的整数的情况下,r5~r16的多个键合于同一苯环。这种情况下,多个键合的基团可以相同也可不同。另外,可相互独立地存在而未形成环,也可经由单键、亚甲基、氧原子或硫原子相互键合而形成环。例如在图48的化合物4-8中,2个基团r5(2个乙烯基)经由单键键合而形成了萘环,并且2个基团r15(2个乙烯基)也经由单键键合而形成了萘环。

(r5~r16)

r5~r16可以相同也可不同,表示重氢原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数5~10的环烷基、碳原子数2~6的烯基、碳原子数1~6的烷氧基、碳原子数5~10的环烷氧基、芳香族烃基、芳香族杂环基、稠合多环芳香族基团或芳氧基。

作为由r5~r16表示的碳原子数1~6的烷基、碳原子数5~10的环烷基或碳原子数2~6的烯基,具体地,可以列举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、环戊基、环己基、1-金刚烷基、2-金刚烷基、乙烯基、烯丙基、异丙烯基、2-丁烯基等。

作为由r5~r16表示的碳原子数1~6的烷氧基或碳原子数5~10的环烷氧基,具体地,可以列举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、正己氧基、环戊氧基、环己氧基、环庚氧基、环辛氧基、1-金刚烷氧基、2-金刚烷氧基等。

作为由r5~r16表示的芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团,可以列举出与作为由上述ar1~ar4表示的芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团所示的基团同样的基团。能够采取的方式也同样。

作为由r5~r16表示的芳氧基,具体地可以列举出苯氧基、联苯氧基、三联苯氧基、萘氧基、蒽氧基、菲氧基、芴氧基、茚氧基、芘氧基、苝氧基等。

由r5~r16表示的碳原子数1~6的烷基、碳原子数5~10的环烷基、碳原子数2~6的烯基、碳原子数1~6的烷氧基、碳原子数5~10的环烷氧基、芳香族烃基、芳香族杂环基、稠合多环芳香族基团或芳氧基可以为未取代,也可具有取代基。作为取代基,可以列举出与作为由上述ar1~ar4表示的芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团可具有的取代基所示的基团同样的基团。取代基能够采取的方式也同样。

(l1~l3)

l1~l3为将三芳基胺结构之间键合的桥连基。l1~l3可以相同也可不同,表示由下述结构式(b)~(g)中的任一个表示的2价基团或单键。由下述结构式(b)~(g)表示的2价基团可以为未取代,也可被重氢取代。下述结构式(b)中,n1表示1~3的整数。

[化17]

(优选的方式)

将三芳基胺化合物iii中优选的化合物的具体例示于图47~图49,但三芳基胺化合物iii并不限定于这些化合物。

将上述的具有3~6个三芳基胺结构的三芳基胺化合物中三芳基胺化合物iii以外的优选的化合物的具体例示于图50,但具有3~6个三芳基胺结构的三芳基胺化合物并不限定于这些化合物。

作为r5~r16,优选重氢原子、氯原子、碳原子数1~6的烷基、碳原子数2~6的烯基、芳香族烃基或稠合多环芳香族基团。

作为l1~l3,优选由上述结构式(b)~(f)表示的2价基团或单键。

就上述的具有3~6个三芳基胺结构的三芳基胺化合物而言,能够采用其自身公知的方法合成(参照专利文献1、8、9)。

由通式(5)表示的三芳基胺化合物iv:

[化18]

上述通式(5)所示的三芳基胺化合物在分子中具有2个三芳基胺结构。用不含杂原子的2价基团或单键将三芳基胺结构之间连接。

(r17~r22)

r17~r22各自表示与苯环键合的基团r17~r22的数。r17、r18、r21、r22可以相同也可不同,表示0~5的整数,r19、r20可以相同也可不同,表示0~4的整数。

r17~r22为0的情况表示在苯环上不存在r17~r22,即,没有用由r17~r22表示的基团将苯环取代。

在r17、r18、r21、r22为2~5的整数的情况或r19、r20为2~4的整数的情况下,r17~r22的多个键合于同一苯环。这种情况下,多个键合的基团可以相同也可不同。另外,可相互独立地存在而没有形成环,也可经由单键、亚甲基、氧原子或硫原子相互键合而形成环。例如在图53的化合物5-13中,2个基团r18(2个乙烯基)经由单键键合而形成萘环。

(r17~r22)

r17~r22可以相同也可不同,表示重氢原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数5~10的环烷基、碳原子数2~6的烯基、碳原子数1~6的烷氧基、碳原子数5~10的环烷氧基、芳香族烃基、芳香族杂环基、稠合多环芳香族基团或芳氧基。

作为由r17~r22表示的碳原子数1~6的烷基、碳原子数5~10的环烷基、碳原子数2~6的烯基、碳原子数1~6的烷氧基、碳原子数5~10的环烷氧基、芳香族烃基、芳香族杂环基、稠合多环芳香族基团或芳氧基,可以列举出与上述通式(4)的说明中作为由r5~r16表示的碳原子数1~6的烷基、碳原子数5~10的环烷基、碳原子数2~6的烯基、碳原子数1~6的烷氧基、碳原子数5~10的环烷氧基、芳香族烃基、芳香族杂环基、稠合多环芳香族基团或芳氧基所示的基团同样的基团,能够采取的方式也能够列举出同样的方式。

由r17~r22表示的碳原子数1~6的烷基、碳原子数5~10的环烷基、碳原子数2~6的烯基、碳原子数1~6的烷氧基、碳原子数5~10的环烷氧基、芳香族烃基、芳香族杂环基、稠合多环芳香族基团或芳氧基可以为未取代,也可具有取代基。作为取代基,可以列举出与作为由上述ar1~ar4表示的芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团可具有的取代基所示的基团同样的基团。取代基可采取的方式也同样。

(l4)

l4为将2个三芳基胺结构键合的桥连基。l4表示由下述结构式(c)~(g)中的任一个表示的2价基团或单键。

[化19]

就上述的具有2个三芳基胺结构的三芳基胺化合物而言,能够通过其自身公知的方法来合成(参照专利文献1、8、9)。

(优选的方式)

将三芳基胺化合物iv中优选的化合物的具体例示于图51~54中,但三芳基胺化合物iv并不限定于这些化合物。

将上述的具有2个三芳基胺结构的三芳基胺化合物中三芳基胺化合物iv以外的优选的化合物的具体例示于图55,但具有2个三芳基胺结构的三芳基胺化合物并不限定于这些化合物。

作为r17~r22,优选重氢原子、碳原子数2~6的烯基、芳香族烃基、芳香族杂环基或稠合多环芳香族基团,更优选芳香族烃基。

作为l4,优选由上述结构式(c)~(f)表示的2价基团或单键,更优选单键。

上述的第一空穴传输层用的材料可单独地供于成膜,也可与其他材料一起混合来供于成膜。第一空穴传输层可具有单层结构,也可具有将单独地成膜的层之间层叠的结构、将混合而成膜的层之间层叠的结构或者将单独地成膜的层与混合而成膜的层层叠的结构。

在第一空穴传输层中,能够使用对该层中通常所使用的材料进一步将三(溴苯基)胺六氯化锑、轴烯衍生物(参照wo2014/009310)等进行了p掺杂的产物、在其部分结构中具有tpd等联苯胺衍生物的结构的高分子化合物等。

在设置空穴注入层兼第一空穴传输层的情况下,能够使用聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(pedot)/聚(苯乙烯磺酸)(pss)等涂布型的高分子材料。

(第二空穴传输层5)

在本发明的有机el元件中,在第一空穴传输层4与发光层6之间设置第二空穴传输层5,在该第二空穴传输层5中使用由上述通式(1)表示的芳基胺化合物i。

在第二空穴传输层5中,只要不损害本发明的效果,可将公知的空穴传输性材料并用。作为公知的空穴传输性材料,可以列举出与第一空穴传输层4中说明的材料相同的材料。不过,第二空穴传输层5的组成必须与第一空穴传输层4的组成不同。

第二空穴传输层5用的材料可单独地供于成膜,也可与其他材料一起混合来供于成膜。第二空穴传输层5可具有单层结构,也可具有将单独地成膜的层之间层叠的结构、将混合而成膜的层之间层叠的结构或者将单独地成膜的层与混合而成膜的层层叠的结构。

(电子阻挡层)

虽然在图56中没有示出,但在第二空穴传输层与发光层之间能够设置电子阻挡层。在电子阻挡层中,从电子阻挡性高的观点考虑,能够使用上述芳基胺化合物i、上述三芳基胺化合物iii或上述三芳基胺化合物iv。不过,电子阻挡层的组成必须与上述的第二空穴传输层5的组成不同。

另外,也能够使用具有电子阻挡作用的公知的化合物。作为具有电子阻挡作用的公知的化合物,能够使用咔唑衍生物,例如4,4’,4”-三(n-咔唑基)三苯基胺(tcta)、9,9-双[4-(咔唑-9-基)苯基]芴、1,3-双(咔唑-9-基)苯(mcp)、2,2-双(4-咔唑-9-基苯基)金刚烷(ad-cz)等;具有三苯基甲硅烷基和三芳基胺结构的化合物,例如9-[4-(咔唑-9-基)苯基]-9-[4-(三苯基甲硅烷基)苯基]-9h-芴。

上述的电子阻挡层用的材料可单独地供于成膜,也可与其他材料一起混合来供于成膜。电子阻挡层可具有单层结构,也可具有将单独地成膜的层之间层叠的结构、将混合而成膜的层之间层叠的结构或者将单独地成膜的层与混合而成膜的层层叠的结构。

(发光层6)

就发光层6而言,在上述第二空穴传输层5(或电子阻挡层)上形成。在发光层6中,除了以alq3为首的喹啉酚衍生物的金属络合物以外,还能够使用各种的金属络合物、蒽衍生物、双苯乙烯基苯衍生物、芘衍生物、噁唑衍生物、聚对亚苯基亚乙烯基衍生物等。

另外,可用主体材料和掺杂剂材料构成发光层。

作为主体材料,除了上述发光材料以外,还能够使用噻唑衍生物、苯并咪唑衍生物、聚二烷基芴衍生物等。

作为掺杂剂材料,能够使用喹吖啶酮、香豆素、红荧烯、苝、芘和它们的衍生物;苯并吡喃衍生物;茚并菲衍生物;若丹明衍生物;氨基苯乙烯基衍生物等。

另外,也可使用磷光发光体作为发光材料。作为磷光发光体,能够使用铱、铂等的金属络合物的磷光发光体。具体地能够使用以下的磷光发光体。

ir(ppy)3等绿色的磷光发光体;

firpic、fir6等青色的磷光发光体;

btp2ir(acac)等红色的磷光发光体;

作为此时的主体材料,例如能够使用以下的空穴注入·传输性的主体材料。

咔唑衍生物,例如4,4’-二(n-咔唑基)联苯(cbp)、tcta、mcp等;

另外,能够使用以下的电子传输性的主体材料。

对-双(三苯基甲硅烷基)苯(ugh2)、2,2’,2”-(1,3,5-亚苯基)-三(1-苯基-1h-苯并咪唑)(tpbi)等;

如果使用这样的主体材料,能够制作高性能的有机el元件。

就磷光发光体向主体材料的掺杂而言,为了避免浓度消光,相对于发光层全体,优选以1~30重量%的范围通过共蒸镀来进行。

另外,作为发光材料,也可使用pic-trz、cc2ta、pxz-trz、4czipn等cdcb衍生物等发射延迟荧光的材料。

发光层用的材料可单独地供于成膜,也可与其他材料一起混合来供于成膜。发光层可具有单层结构,也可具有将单独地成膜的层之间层叠的结构、将混合而成膜的层之间层叠的结构或者将单独地成膜的层与混合而成膜的层层叠的结构。

(空穴阻挡层)

在发光层与电子传输层之间,能够设置空穴阻挡层(未图示)。在空穴阻挡层中,能够使用公知的具有空穴阻挡作用的化合物。作为公知的具有空穴阻挡作用的化合物,能够列举出浴铜灵(bcp)等菲咯啉衍生物;双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚铝(iii)(以下简称为balq)等喹啉酚衍生物的金属络合物;各种的稀土类络合物;三唑衍生物;三嗪衍生物;噁二唑衍生物等。

空穴阻挡层用的材料可兼作电子传输层的材料。

就空穴阻挡层用的材料而言,可单独地供于成膜,也可与其他材料一起混合来供于成膜。空穴阻挡层可具有单层结构,也可具有将单独地成膜的层之间层叠的结构、将混合而成膜的层之间层叠的结构或者将单独地成膜的层与混合而成膜的层层叠的结构。

(电子传输层7)

本发明中,在电子传输层7中使用上述嘧啶衍生物ii。进而,只要不损害本发明的效果,可将公知的电子传输性的材料并用。作为公知的电子传输性的材料,能够使用以alq3、balq为首的喹啉酚衍生物的金属络合物;各种金属络合物;三唑衍生物;三嗪衍生物;噁二唑衍生物;吡啶衍生物;嘧啶衍生物;苯并咪唑衍生物;噻二唑衍生物;蒽衍生物;碳二亚胺衍生物;喹喔啉衍生物;吡啶并吲哚衍生物;菲咯啉衍生物;噻咯衍生物等。

上述的电子传输层用的材料可单独地供于成膜,也可与其他材料一起混合来供于成膜。电子传输层可具有单层结构,也可具有将单独地成膜的层之间层叠的结构、将混合而成膜的层之间层叠的结构或者将单独地成膜的层与混合而成膜的层层叠的结构。

(电子注入层8)

在电子传输层7上,可设置电子注入层8。在电子注入层中,能够使用氟化锂、氟化铯等碱金属盐;氟化镁等碱土金属盐;氧化铝等金属氧化物等,在电子传输层与阴极的优选的选择下,能够省略电子注入层。

(阴极9)

在阴极9中,使用铝这样的功函数低的电极材料、镁银合金、镁铟合金、铝镁合金这样的功函数更低的合金作为电极材料。

实施例

以下,通过实施例对本发明的实施方式具体地说明,但本发明并不限定于以下的实施例。

<合成例1:化合物1-2>

双(联苯-4-基)-(6-苯基联苯-3-基)胺的合成:

在氮置换的反应容器中加入

双(联苯-4-基)-(6-溴联苯-3-基)胺11.8g、

甲苯94ml、

苯基硼酸2.7g,

进而加入预先将碳酸钾5.9g溶解于水36ml而成的水溶液,得到混合液。一边对混合液照射30分钟超声波,一边通入氮气。

接下来,加入四(三苯基膦)钯0.74g,加热,在72℃下搅拌18小时。冷却到室温,通过分液操作取得有机层。依次进行了使用水的清洗、使用饱和食盐水的清洗后,使用无水硫酸镁干燥、浓缩。由此得到粗制物。接着,进行使用柱色谱的精制。其结果,得到化合物1-2的白色粉体8.4g(收率72%)。

[化20]

对于得到的白色粉体,使用其nmr来鉴定结构。用1h-nmr(cdcl3)检测出以下的31个氢的信号。

δ(ppm)=7.56-7.68(7h)

7.45-7.52(4h)

7.14-7.41(20h)

<合成例2:化合物1-3>

双(联苯-4-基)-{6-(萘基-1-基)联苯-3-基}胺的合成:

在合成例1中,代替苯基硼酸而使用1-萘基硼酸,采用同样的条件进行反应。其结果,得到化合物1-3的白色粉体9.2g(收率61%)。

[化21]

对于得到的白色粉体,使用其nmr来鉴定结构。用1h-nmr(cdcl3)检测出以下的33个氢的信号。

δ(ppm)=7.84-7.87(3h)

7.67-7.83(6h)

7.26-7.64(18h)

7.02-7.04(6h)

<合成例3:化合物1-1>

双(联苯-4-基)-{6-(9,9-二甲基芴-2-基)联苯-3-基}胺的合成:

在合成例1中,代替苯基硼酸而使用(9,9-二甲基芴-2-基)硼酸,采用同样的条件进行反应。其结果,得到化合物1-1的白色粉体9.0g(收率57%)。

[化22]

对于得到的白色粉体,使用其nmr来鉴定结构。用1h-nmr(cdcl3)检测出以下的39个氢的信号。

δ(ppm)=7.56-7.64(10h)

7.26-7.50(18h)

7.02-7.16(5h)

1.26(6h)

<合成例4:化合物1-4>

双(联苯-4-基)-{6-(联苯-4-基)联苯-3-基}胺的合成:

在合成例1中,代替苯基硼酸而使用4-联苯硼酸,采用同样的条件进行反应。得到化合物1-4的白色粉体8.6g(收率64%)。

[化23]

对于得到的白色粉体,使用其nmr来鉴定结构。用1h-nmr(cdcl3)检测出以下的35个氢的信号。

δ(ppm)=7.66-7.53(8h)

7.51-7.15(27h)

<合成例5:化合物1-9>

双(联苯-4-基)-{6-(1,1’;4’,1”-三联苯-4-基)联苯-3-基}胺的合成:

在合成例1中,代替苯基硼酸而使用4-溴-1,1’;4’,1”-三联苯,代替双(联苯-4-基)-(6-溴联苯-3-基)胺而使用双(联苯-4-基)-{3-苯基-4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)苯基}胺,采用同样的条件进行反应。其结果,得到化合物1-9的白色粉体4.5g(收率40%)。

[化24]

对于得到的白色粉体,使用其nmr来鉴定结构。用1h-nmr(thf-d8)检测出以下的39个氢的信号。

δ(ppm)=7.73-7.58(15h)

7.46-7.12(24h)

<合成例6:化合物1-16>

双(联苯-4-基)-[6-{4-(萘-1-基)苯基)}联苯-3-基]胺的合成:

在合成例1中,代替苯基硼酸而使用4-(萘-1-基)苯基硼酸,采用同样的条件进行反应。其结果,得到化合物1-16的白色粉体11.6g(收率77%)。

[化25]

对于得到的白色粉体,使用其nmr来鉴定结构。用1h-nmr(cdcl3)检测出以下的37个氢的信号。

δ(ppm)=7.95-7.84(3h)

7.67-7.18(34h)

<合成例7:化合物1-20>

双(联苯-4-基)-[6-(9,9-二甲基芴-2-基)苯基)}联苯-3-基]胺的合成:

在合成例1中,代替苯基硼酸而使用4-(9,9-二甲基芴-2-基)苯基硼酸,采用同样的条件进行反应。其结果,得到化合物1-20的白色粉体13.1g(收率81%)。

[化26]

对于得到的白色粉体,使用其nmr来鉴定结构。用1h-nmr(cdcl3)检测出以下的43个氢的信号。

δ(ppm)=7.78(2h)

7.68-7.15(35h)

1.55(6h)

<合成例8:化合物1-56>

(联苯-4-基)-{6-(联苯-4-基)联苯-3-基}-(9,9-二甲基芴-2-基)胺的合成:

在合成例1中,代替苯基硼酸而使用4-联苯硼酸,代替双(联苯-4-基)-(6-溴联苯-3-基)胺而使用(联苯-4-基)-(9,9-二甲基芴-2-基)-(6-溴联苯-3-基)胺,采用同样的条件进行反应。其结果,得到化合物1-56的白色粉体17.8g(收率89%)。

[化27]

对于得到的白色粉体,使用其nmr来鉴定结构。用1h-nmr(cdcl3)检测出以下的39个氢的信号。

δ(ppm)=7.72-7.57(7h)

7.52-7.33(9h)

7.32-7.19(17h)

1.45(6h)

<合成例9:化合物1-62>

双(9,9-二甲基芴-2-基)-(6-苯基联苯-3-基)胺的合成:

在合成例1中,代替双(联苯-4-基)-(6-溴联苯-3-基)胺而使用双(9,9-二甲基芴-2-基)-(6-溴联苯-3-基)胺,采用同样的条件进行反应。其结果,得到化合物1-62的白色粉体11.5g(收率57%)。

[化28]

对于得到的白色粉体,使用其nmr来鉴定结构。用1h-nmr(thf-d8)检测出以下的39个氢的信号。

δ(ppm)=7.70-7.63(3h)

7.44-7.02(24h)

1.46(12h)

<合成例10:化合物1-108>

双(6-苯基联苯-3-基)-(联苯-4-基)胺的合成:

在合成例1中,代替双(联苯-4-基)-(6-溴联苯-3-基)胺而使用双(6-溴联苯-3-基)-(联苯-4-基)胺,采用同样的条件进行反应。其结果,得到化合物1-108的白色粉体10.2g(收率73%)。

[化29]

对于得到的白色粉体,使用其nmr来鉴定结构。用1h-nmr(cdcl3)检测到以下的35个氢的信号。

δ(ppm)=7.57-7.66(4h)

7.10-7.49(31h)

<合成例11:化合物1-143>

三(6-苯基联苯-3-基)胺的合成:

在合成例1中,代替双(联苯-4-基)-(6-溴联苯-3-基)胺而使用三(6-溴联苯-3-基)胺,采用同样的条件进行反应。其结果,得到化合物1-143的白色粉体11.1g(收率75%)。

[化30]

对于得到的白色粉体,使用其nmr来鉴定结构。用1h-nmr(cdcl3)检测出以下的39个氢的信号。

δ(ppm)=7.35-7.42(6h)

7.15-7.35(33h)

<熔点和玻璃化转变温度>

对于芳基胺化合物i,通过高灵敏度差示扫描量热计(ブルカー·エイエックスエス制造、dsc3100sa)测定了熔点和玻璃化转变温度。

芳基胺化合物i具有100℃以上的玻璃化转变温度,即,在薄膜状态下稳定。

<功函数>

使用芳基胺化合物i,在ito基板上制作膜厚100nm的蒸镀膜,通过电离电位测定装置(住友重机械工业株式会社、pys-202)测定功函数。

芳基胺化合物i与npd、tpd等一般的空穴传输材料具有的功函数5.4ev相比,显示出适合的能级,即,具有良好的空穴传输性。

<实施例1>

在玻璃基板1上预先形成了ito电极作为透明阳极2的产物上,依次蒸镀空穴注入层3、第一空穴传输层4、第二空穴传输层5、发光层6、电子传输层7、电子注入层8、阴极(铝电极)9,制作图56中所示的有机el元件。

具体地,将形成了膜厚150nm的ito膜的玻璃基板1在异丙醇中进行20分钟超声波清洗,在加热到200℃的热板上干燥10分钟。

然后,进行了15分钟uv臭氧处理后,将该带有ito的玻璃基板安装到真空蒸镀机内,将真空蒸镀机内减压到0.001pa以下。

接着,以覆盖透明阳极2的方式蒸镀下述结构式的化合物6,形成了膜厚5nm的空穴注入层3。

[化31]

在空穴注入层3上蒸镀下述结构式的化合物5-1,形成膜厚60nm的第一空穴传输层4。

[化32]

在第一空穴传输层4上蒸镀合成例4的化合物1-4,形成膜厚5nm的第二空穴传输层5。

[化33]

在第二空穴传输层5上,以蒸镀速度比成为化合物7-a:化合物8-a=5:95的速度对下述结构式的化合物7-a和下述结构式的化合物8-a进行二元蒸镀,形成膜厚20nm的发光层6。

[化34]

在发光层6上,以蒸镀速度比成为化合物2-92:化合物9=50:50的速度对下述结构式的化合物2-92和下述结构式的化合物9进行二元蒸镀,形成膜厚30nm的电子传输层7。

[化35]

在电子传输层7上,蒸镀氟化锂,形成膜厚1nm的电子注入层8。

最后,蒸镀100nm的铝,形成阴极9。

<实施例2>

在实施例1中,作为第二空穴传输层5的材料,代替合成例4的化合物1-4而使用合成例5的化合物1-9,除此以外,采用同样的条件制作有机el元件。

[化36]

<实施例3>

在实施例1中,作为电子传输层7的材料,代替化合物2-92而使用了下述结构式的化合物2-123,除此以外,采用同样的条件制作有机el元件。

[化37]

<实施例4>

在实施例3中,作为第二空穴传输层5的材料,代替合成例4的化合物1-4而使用了合成例5的化合物1-9,除此以外,采用同样的条件制作有机el元件。

<实施例5>

在实施例1中,作为电子传输层7的材料,代替化合物2-92而使用下述结构式的化合物2-124,除此以外,采用同样的条件制作有机el元件。

[化38]

<实施例6>

在实施例5中,作为第二空穴传输层5的材料,代替合成例4的化合物1-4而使用合成例5的化合物1-9,除此以外,采用同样的条件制作了有机el元件。

<实施例7>

在实施例1中,作为电子传输层7的材料,代替化合物2-92而使用下述结构式的化合物2-125,除此以外,采用同样的条件制作有机el元件。

[化39]

<实施例8>

在实施例7中,作为第二空穴传输层5的材料,代替合成例4的化合物1-4而使用合成例5的化合物1-9,除此以外,采用同样的条件制作有机el元件。

<比较例1>

在实施例1中,作为第二空穴传输层5的材料,代替合成例4的化合物1-4而使用上述化合物5-1,除该方面以外,采用同样的条件制作有机el元件。这种情况下,第一空穴传输层4与第二空穴传输层5作为一体的空穴传输层(膜厚65nm)来发挥功能。

<比较例2>

在实施例3中,作为第二空穴传输层5的材料,代替合成例4的化合物1-4而使用了上述化合物5-1,除该方面以外,采用同样的条件制作有机el元件。这种情况下,第一空穴传输层4与第二空穴传输层5作为一体的空穴传输层(膜厚65nm)来发挥功能。

<比较例3>

在实施例5中,作为第二空穴传输层5的材料,代替合成例4的化合物1-4而使用了上述化合物5-1,除这方面以外,采用同样的条件制作有机el元件。这种情况下,第一空穴传输层4与第二空穴传输层5作为一体的空穴传输层(膜厚65nm)来发挥功能。

<比较例4>

在实施例7中,作为第二空穴传输层5的材料,代替合成例4的化合物1-4而使用上述化合物5-1,除这方面以外,采用同样的条件制作有机el元件。这种情况下,第一空穴传输层4与第二空穴传输层5作为一体的空穴传输层(膜厚65nm)来发挥功能。

<比较例5>

在实施例1中,作为第二空穴传输层5的材料,代替合成例4的化合物1-4而使用上述化合物5-1以及作为电子传输层7的材料,代替化合物2-92而使用下述结构式的etm-1(参照国际公开第2003/060956号),除上述方面以外,采用同样的条件制作有机el元件。这种情况下,第一空穴传输层4与第二空穴传输层5作为一体的空穴传输层(膜厚65nm)来发挥功能。

[化40]

对于实施例1~8和比较例1~5中制作的有机el元件,在大气中、常温下进行了特性测定。测定了对制作的有机el元件施加了直流电压时的发光特性。将结果示于表1中。

另外,测定元件寿命、将结果示于表1中。就元件寿命而言,作为将发光开始时的发光亮度(初期亮度)设为2000cd/m2而进行了恒电流驱动时直至发光亮度衰减到1900cd/m2(相当于将初期亮度设为100%时的95%:95%衰减)的时间来测定。

就使电流密度10ma/cm2的电流流过时的发光效率而言,与比较例1~5相比,实施例1~8为高效率。

就电力效率而言,也是与比较例1~5相比,实施例1~8为高效率。

就元件寿命(95%衰减)而言,也是与比较例1~5相比,实施例1~8中大幅地长寿命化。

在本发明中,通过将特定的芳基胺化合物与特定的嘧啶衍生物组合以使得能够高效率地将空穴和电子注入·传输到发光层,实现了高发光效率、长寿命的有机el元件。进而,在优选的方式中,通过使特定的三芳基胺化合物为第一空穴传输层的材料,第一空穴传输层的材料与第二空穴传输层的材料成为以能够更高效率地将空穴注入·传输到发光层的方式使载流子平衡更精致化的组合。因此,能够实现高发光效率、更长寿命的有机el元件。

产业上的可利用性

就将特定的芳基胺化合物与特定的嘧啶衍生物组合、优选地进一步将特定的三芳基胺化合物组合的本发明的有机el元件而言,发光效率提高的同时耐久性大幅地改善。因此,本发明的有机el元件例如可向家庭电化制品、照明的用途发展。

附图标记的说明

1玻璃基板

2透明阳极

3空穴注入层

4第一空穴传输层

5第二空穴传输层

6发光层

7电子传输层

8电子注入层

9阴极

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