有机电致发光元件用材料、使用了该材料的有机电致发光元件和电子设备的制造方法_5

文档序号:9529358阅读:来源:国知局
~20的烷基,可举出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等。
[0268] 作为碳数1~20的卤代烷基,可举出用选自氟、氯、碘及溴中的至少1个卤原子取 代上述烷基中的1或2个以上的氢原子而得到的基团。
[0269] 作为碳数1~20的烷氧基,可举出具有上述烷基作为烷基部位的基团。
[0270] 作为成环碳数6~50的亚芳基,可举出从上述芳基中除去1个氢原子而得到的基 团。
[0271] 作为成环原子数9~50的二价稠合芳香族杂环基,可举出从作为上述杂芳基而记 载的稠合芳香族杂环基中除去1个氢原子而得到的基团。
[0272] 对于电子传输层的膜厚没有特别限制,优选为lnm~100nm〇
[0273] 另外,作为可相邻于电子传输层而设置的电子注入层的构成成分,除了含氮环衍 生物之外,作为无机化合物,优选使用绝缘体或半导体。若电子注入层由绝缘体、半导体构 成,则可有效防止电流的泄漏,提高电子注入性。
[0274] 作为这样的绝缘体,优选使用选自碱金属硫属化物、碱土金属硫属化物、碱金属的 卤化物及碱土金属的卤化物中的至少一种金属化合物。若电子注入层由这些碱金属硫属化 物等构成,则可进一步提高电子注入性,从这方面考虑是优选的。具体而言,作为优选的碱 金属硫属化物,例如,可举出Li 20、K20、Na2S、Na2Se及Na20,作为优选的碱土金属硫属化物, 例如,可举出CaO、BaO、SrO、BeO、BaS及CaSe。另外,作为优选的碱金属的卤化物,例如,可 举出LiF、NaF、KF、LiCl、KC1及NaCl等。另外,作为优选的碱土金属的卤化物,例如,可举 出CaF 2、BaF2、SrF2、MgFj BeF 2等氟化物、氟化物之外的卤化物。
[0275] 另外,作为半导体,可举出选自包含Ba、Ca、Sr、Yb、Al、Ga、In、Li、Na、Cd、Mg、Si、 Ta、Sb及Zn中至少一种元素的氧化物、氮化物或氧化氮化物等中的单独一种或两种以上的 组合。另外,构成电子注入层的无机化合物优选为微晶或非晶质的绝缘性薄膜。若电子注 入层由这些绝缘性薄膜构成,则可形成更均质的薄膜,因此,可减少暗点(darkspot)等像 素缺陷。此外,作为这样的无机化合物,可举出碱金属硫属化物、碱土金属硫属化物、碱金属 的卤化物及碱土金属的卤化物等。
[0276] 当使用这样的绝缘体或半导体时,其层的优选厚度为〇·lnm~15nm左右。另外, 本发明中的电子注入层还优选含有前述的给电子性掺杂剂。
[0277] (空穴传输层)
[0278] 空穴传输层为在发光层与阳极之间形成的有机层,具有将空穴从阳极向发光层传 输的功能。空穴传输层由多层构成时,有时将接近于阳极的有机层定义为空穴注入层。空 穴注入层具有高效地将空穴从阳极注入到有机层单元的功能。
[0279] 作为形成空穴传输层的其他材料,可合适地使用芳香族胺化合物,例如下述式(H) 所示的芳香族胺衍生物。
[0280]
[0281] 上述式⑶中,Ar1~Ar4表示取代或未取代的成环碳数6~50的芳香族烃基或 稠合芳香族烃基、取代或未取代的成环原子数5~50的芳香族杂环基或稠合芳香族杂环 基、或者这些芳香族烃基或稠合芳香族烃基和芳香族杂环基或稠合芳香族杂环基键合而成 的基团。
[0282] 另外,上述式(H)中,L表示取代或未取代的成环碳数6~50的芳香族烃基或稠 合芳香族烃基、或者取代或未取代的成环原子数5~50的芳香族杂环基或稠合芳香族杂环 基。
[0283] 式(H)的化合物的具体例如下所述。
[0284]
[0285] 另外,下述式(J)的芳香族胺也可合适地用于空穴传输层的形成。
[0286]
[0287] 上述式(J)中,Ar1~Ar3的定义与上述式⑶的Ar1~Ar4的定义相同。以下记 载了式(J)的化合物的具体例,但不限于这些。
[028?1
[0289] 本发明的有机EL元件的空穴传输层可形成为第1空穴传输层(阳极侧)和第2 空穴传输层(阴极侧)的2层结构。
[0290] 空穴传输层的膜厚没有特别限制,优选为10~200nm。
[0291] 本发明的有机EL元件中,可在空穴传输层或第1空穴传输层的阳极侧接合含有受 主材料的层。由此,可期待驱动电压的降低及制造成本的降低。
[0292] 作为上述受主材料,优选下述式(K)所示的化合物。
[0293]
[0294] (上述式(K)中,R21~R26相互可以相同也可以不同,各自独立地表示氰基、-C0NH2、 羧基、或_〇)(?27〇?27表示碳数1~20的烷基或碳数3~20的环烷基)。其中,R21及R22、 R23及R24、以及R25及R26中的1对或2对以上可以一起形成由-co-o-co-表示的基团。)。
[0295] 作为R27,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、环戊基、环己 基等。
[0296] 含有受主材料的层的膜厚没有特别限制,优选为5~20nm。
[0297] (n/p掺杂)
[0298] 如日本专利第3695714号说明书中所记载,在上述的空穴传输层、电子传输层中, 通过施主性材料的掺杂(η)、受主性材料的掺杂(p),可调节载流子注入能力。
[0299] 作为η掺杂的代表例,可举出在电子传输材料中掺杂Li、Cs等金属的方法,作为ρ 掺杂的代表例,可举出在空穴传输材料中掺杂F4TCNQ(2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基苯 醌二甲烧,2, 3, 5,6-Tetrafluoro_7, 7,8,8-tetracyanoquinodimethane)等受主材料的方 法。
[0300](间隔层)
[0301] 上述间隔层例如是指,在将荧光发光层和磷光发光层层叠的情况下,为了使在磷 光发光层中产生的激子不扩散到荧光发光层中、或者调节载流子平衡,而在荧光发光层与 磷光发光层之间设置的层。另外,间隔层也可设置在多层的磷光发光层之间。
[0302] 为了将间隔层设置在发光层间,间隔层优选为兼具电子传输性和空穴传输性的材 料。另外,为了防止相邻的磷光发光层内的三重态能量的扩散,三重态能量优选为2. 6eV以 上。作为可在间隔层中使用的材料,可举出与上述的空穴传输层中使用的材料相同的材料。
[0303] (阻挡层)
[0304] 本发明的有机EL元件优选在相邻于发光层的部分具有电子阻挡层、空穴阻挡层、 三重态阻挡层这样的阻挡层。此处,电子阻挡层是防止电子从发光层向空穴传输层泄漏的 层,空穴阻挡层是防止空穴从发光层向电子传输层泄漏的层。
[0305] 三重态阻挡层具有如下功能:防止在发光层中产生的三重态激子向周边的层扩 散,将三重态激子封入到发光层内,由此抑制三重态激子在发光掺杂剂以外的电子传输层 的分子上的能量失活。
[0306] 在设置三重态阻挡层的情况下,在磷光元件中,将发光层中的磷光发光性掺杂剂 的三重态能量记为ETd,将作为三重态阻挡层使用的化合物的三重态能量记为ETTB时,据推 测,若为ETd<ETTB的能量大小关系,则在能量关系上,磷光发光性掺杂剂的三重态激子被封 闭(将无法向其他分子移动),除了在该掺杂剂上进行发光以外的能量失活路径被阻断,能 高效率发光。但是,认为在虽然ETd<ETTB的关系成立但该能量差ΔET=ETTB-ET/j、时,在实 际元件驱动环境即室温程度的环境下,由于周边的热能而吸热性地越过该能量差A矿,从 而三重态激子可向其他分子移动。尤其是,在磷光发光的情况下,与焚光发光相比,激子寿 命长,因此,相对容易显现吸热对激子移动过程的影响。该能量差ΔΕΤ相对于室温的热能 越大越优选,进一步优选为〇.leV以上,特别优选为0. 2eV以上。另一方面,在荧光元件中, 作为国际公开W02010/134350A1中记载的TTF元件构成的三重态阻挡层用的材料,也可使 用本发明的有机EL元件用材料。
[0307] 另外,构成三重态阻挡层的材料的电子迀移率在电场强度为0. 04~0. 5MV/cm的 范围内时优选为10 6cm2/Vs以上。作为有机材料的电子迀移率的测定方法,已知飞行时间 (TimeofFlight)法等一些方法,此处,是指用阻抗谱法确定的电子迀移率。
[0308] 电子注入层的电子迀移率在电场强度为0. 04~0. 5MV/cm的范围内时优选为 10 6cm2/Vs以上。其原因是,由此可促进电子从阴极向电子传输层注入,而且,还促进电子向 相邻的阻挡层、发光层的注入,使得在更低电压下的驱动成为可能。
[0309] 本发明的有机电致发光元件可作为发光元件用于各种显示器中使用的面板模块。
[0310] 另外,本发明的有机EL元件可用于电视机、便携终端、个人电脑等的显示装置、和 照明等的电子设备。
[0311] 实施例
[0312] [中间体㈧~(J)的合成]
[0313] 合成例1 (中间体(A)和⑶的合成)
[0314]
[0315] (1)5-溴-2-氟碘苯的合成
[0316] 在氩气氛下,在5-溴-2-氟苯胺(45. 6g、240mmol)中加入水(120mL)并搅拌,加 入浓盐酸(120mL)后,冷却至-20°C,滴加亚硝酸钠(19. 9g、288mmol)和水(80mL)的水溶 液。在-20°C搅拌20分钟后,加入碘化钾(59.8g、360mmol)和水(60mL)的水溶液,搅拌30 分钟。用己烷萃取后,用饱和碳酸氢钠水溶液、亚硫酸钠水溶液洗涤有机层,用硫酸钠干燥 后,减压馏去溶剂。用硅胶柱色谱对残渣进行纯化,得到5-溴-2-氟碘苯(54. 6g、181mmol) (收率76% )。
[0317] (2)2-甲氧基喹啉-3-硼酸的合成
[0318] 将2-甲氧基喹啉(20. 0g、126mmol)、三异丙氧基硼烷(59.lg、314mmol)、四氢 呋喃(脱水)(200mL)混合,冷却至-78°C。向其中加入正丁基锂(1.6M在己烷中、86mL、 138mmol),在-78°C搅拌4小时,用5小时升温至室温。反应结束后,加入饱和NH4C1溶液 (100mL),加入HC1(3M)溶液直至pH达到5。然后,将浓缩有机层而得到的固体用水悬浮洗 涤,过滤回收,得到2-甲氧基喹啉-3-硼酸(19. 7g、97.Ommol)(收率77% )。
[0319] (3) 2_甲氧基_3_ (2_氣_5_溴苯基)喹啉的合成
[0320] 在氩气氛下,将2-甲氧基喹啉-3-硼酸(12. 0g、59.lmmol)、5-溴-2-氟碘苯 (18. 7g、62.lmmol)、四(三苯基膦)钯(1. 37g、l. 18mmol)、l,2-二甲氧基乙烷(100mL)、碳 酸钠水溶液(2M、100mL)混合,在加热回流条件下搅拌6小时。冷却至室温后,用甲苯萃取 反应溶液,除去水层后,将有机层用饱和食盐水洗涤。用硫酸镁使有机层干燥后,进行浓缩, 将残渣用硅胶柱色谱纯化,得到2-甲氧基-3-(2-氟-5-溴苯基)喹啉(12. 8g、38. 4mmol) (收率65% )。
[0321] (4) 2_羟基_3_ (2_氣_5_漠苯基)卩奎琳的合成
[0322] 将2-甲氧基-3-(2-氟-5_溴苯基)喹啉(12.(^、36.1111111〇1)、二氯甲烷(脱水) (360mL)混合,冷却至-78°C。加入BBr3(lM在二氯甲烷中、54. 2mL、54. 2mmol),然后用3小 时升温至室温。反应结束后,将溶液冷却至_78°C,小心地用甲醇进行失活,然后用足够量的 水进行失活。用二氯甲烷萃取溶液,用硫酸镁进行干燥后,通过短的硅胶短柱色谱。然后,将 溶液浓缩干燥,得到2-羟基-3- (2-氟-5-溴苯基)喹啉(5. 05g、15. 9mmol)(收率44% )。
[0323] (5)中间体(A)的合成
[0324] 将2-羟基-3-(2-氟-5-溴苯基)喹啉(7. 30g、22. 9mmol)、N-甲基-2-吡咯烷酮 (脱水)(70mL)、K2C03(6.33g、45.8mm〇l)混合,在120°C搅拌2小时。反应结束后,将溶液冷 却至室温,用甲苯稀释后,用水洗涤。将该溶液用硫酸镁干燥后,用硅胶柱色谱纯化,得到中 间体(A) (4. 92g、16. 5_〇1)(收率 72% )。
[0325] (6)中间体(B)的合成
[0326] 将中间体(A) (2. 65g、8. 90mmol)、四氢咲喃(脱水)(100mL)混合,冷却至_78°C。 然后,加入正丁基(11-811)1^(1.601在己烷中、5.851^、9.35臟〇1),用2小时升温至0°(:。然 后,再次冷却至_78°C,加入三甲氧基硼烷(2. 31g、22. 3mmol),在-78°C搅拌10分钟后,用5 小时升温至室温。反应结束后,加入HC1溶液(lM、25mL),在室温搅拌1小时,用乙酸乙酯进 行萃取。将该溶液用硫酸镁干燥后,进行浓缩,用己烷进行悬浮洗涤,过滤回收,得到中间体 (B) (960mg、3. 65mmol)(收率 41% )。
[0327] 合成例2 (中间体(C)和⑶的合成)
[0329] 中间体(B)的合成中,使用4-甲氧基喹啉-3-硼酸代替2-甲氧基喹啉-3-硼酸, 按照上述流程,以同样的方法合成中间体(C)和中间体(D)。
[0330] 合成例3(中间体(E)和(F)的合成)
[0331]
[0332] 中间体⑶的合成中,使用7-甲氧基异喹啉-8-硼酸代替2-甲氧基喹啉-3-硼 酸,按照上述流程,以同样的方法合成中间体(E)和中间体(F)。
[0333] 合成例4 (中间体(G)和⑶的合成)
[0334]
[0335] 中间体⑶的合成中,使用2-溴-5-氟-4-碘吡啶代替5-溴-2-氟碘苯,按照上 述流程,以同样的方法合成中间体(G)和中间体(H)。
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