有機(jī)電致發(fā)光元件用材料以及有機(jī)電致發(fā)光元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供在特定結(jié)構(gòu)的中心骨架上以特定的位置鍵合有被氰基取代了的芳香族烴基或被氰基取代了的雜環(huán)基的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料；以及，通過特征在于在陽極與陰極之間具有包括發(fā)光層在內(nèi)的有機(jī)薄膜層的有機(jī)電致發(fā)光元件且具有1層以上的含有前述有機(jī)電致發(fā)光元件用材料的有機(jī)薄膜層的有機(jī)電致發(fā)光元件，提供會實(shí)現(xiàn)良好發(fā)光效率的有機(jī)電致發(fā)光元件的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料。
【專利說明】有機(jī)電致發(fā)光元件用材料以及有機(jī)電致發(fā)光元件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機(jī)電致發(fā)光元件用材料以及使用了其的有機(jī)電致發(fā)光元件。
【背景技術(shù)】
[0002]對有機(jī)電致發(fā)光元件(以下，也有時(shí)稱為有機(jī)EL元件。)施加電壓時(shí)，空穴從陽極、另外電子從陰極分別被注入發(fā)光層。而且，在發(fā)光層中，所注入的空穴與電子進(jìn)行再結(jié)合，從而形成激子。此時(shí)，根據(jù)電子自旋的統(tǒng)計(jì)規(guī)則，一重態(tài)激子和三重態(tài)激子以25%:75%的比例生成。根據(jù)發(fā)光原理進(jìn)行分類時(shí)，對于熒光型而言，由于使用一重態(tài)激子所發(fā)出的光，據(jù)稱有機(jī)EL兀件的內(nèi)部量子效率的極限是25%。另一方面，已知對于磷光型而言，由于使用三重態(tài)激子所發(fā)出的光，因此從一重態(tài)激子開始有效地進(jìn)行系間跨越時(shí)，內(nèi)部量子效率可提高至100%。
[0003]—直以來,在有機(jī)EL兀件中，根據(jù)突光型和磷光型的發(fā)光機(jī)理而進(jìn)行了最佳的兀件設(shè)計(jì)。尤其是針對磷光型的有機(jī)EL元件，從其發(fā)光特性來看，單純地套用熒光元件技術(shù)無法獲得高性能的元件是已知的。可以認(rèn)為其理由通常為如下所示。
[0004]首先，磷光發(fā)光為利用了三重態(tài)激子的發(fā)光，因此發(fā)光層中使用的化合物的能隙必須較大。這是因?yàn)?，某種化合物的一重態(tài)能量(是指最低激發(fā)一重態(tài)狀態(tài)與基底狀態(tài)的能量差。)的值通常大于該化合物的三重態(tài)能量(是指最低激發(fā)三重態(tài)狀態(tài)與基底狀態(tài)的能量差。)的值。
[0005]因此，為了將磷光發(fā)光性摻雜材料的三重態(tài)能量有效地關(guān)閉在元件內(nèi)，首先，必須將具有比磷光發(fā)光性摻雜材料的三重態(tài)能量更大的三重態(tài)能量的主體材料用于發(fā)光層。進(jìn)而，在設(shè)置與發(fā)光層鄰接的電子傳輸層和空穴傳輸層時(shí)，必須在電子傳輸層和空穴傳輸層中也使用具有比磷光發(fā)光性摻雜材料更大的三重態(tài)能量的化合物。像這樣，基于以往的有機(jī)EL元件的元件設(shè)計(jì)思想時(shí)，會聯(lián)想到將與熒光型的有機(jī)EL元件中使用的化合物相比具有更大能隙的化合物用于磷光型的有機(jī)EL元件，有機(jī)EL元件整體的驅(qū)動電壓會上升。
[0006]另外，在熒光元件中有用的耐氧化性、耐還原性高的烴系化合物的電子云的擴(kuò)散較大，因此能隙小。因此，對于磷光型的有機(jī)EL元件而言，難以選擇這樣的烴系化合物，會選擇包含氧、氮等雜原子的有機(jī)化合物，其結(jié)果，磷光型的有機(jī)EL元件具有與熒光型的有機(jī)EL元件相比壽命短這一問題。
[0007]進(jìn)而，磷光發(fā)光性摻雜材料的三重態(tài)激子的激子緩和速度與一重態(tài)激子相比非常長，這也會對元件性能造成大的影響。即，關(guān)于由一重態(tài)激子發(fā)出的光，由于與發(fā)光相關(guān)的緩和速度快，因此激子難以向發(fā)光層的周邊層(例如空穴傳輸層、電子傳輸層)擴(kuò)散，可期待有效的發(fā)光。另一方面，關(guān)于由三重態(tài)激子發(fā)出的光，由于自旋禁戒(spin-forbiddentransition)而緩和速度慢，因此激子容易向周邊層擴(kuò)散，從特定的磷光發(fā)光性化合物以外發(fā)生熱能失活(thermal energy deactivation)。換言之,與突光型的有機(jī)EL元件相比，電子和空穴的再結(jié)合區(qū)域的控制變得更重要。
[0008]根據(jù)以上那樣的理由，對于磷光型的有機(jī)EL元件的高性能化而言，必要的是，選擇與熒光型的有機(jī)EL元件不同的材料和元件設(shè)計(jì)。
[0009]作為這樣的有機(jī)EL材料，一直以來，將顯示高的三重態(tài)能量且作為空穴傳輸性材料的主要骨架而已知的咔唑衍生物用作有用的磷光主體材料。
[0010]專利文獻(xiàn)I中記載了作為有機(jī)EL元件用材料而使用向兩個(gè)咔唑連結(jié)而成的雙咔唑骨架中導(dǎo)入有含氮雜環(huán)基而成的化合物。專利文獻(xiàn)I中記載的化合物通過向空穴傳輸性的咔唑骨架中導(dǎo)入缺電子性的含氮雜環(huán)基，從而成為實(shí)現(xiàn)了電荷傳輸?shù)钠胶獾姆肿釉O(shè)計(jì)。另外，專利文獻(xiàn)2中記載了:相對于兩個(gè)咔唑介由聯(lián)苯基鍵合而成的N，N-雙咔唑化合物，通過向兩個(gè)咔唑之間的聯(lián)苯基導(dǎo)入吸電子性基團(tuán)，從而使電荷的注入性提高。
[0011]但是，依然尋求提高有機(jī)EL元件的發(fā)光效率，期望開發(fā)能實(shí)現(xiàn)更高發(fā)光效率的有機(jī)EL元件用材料。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:W02011/132684號公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本特開2011-176258號公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明要解 決的問題
本發(fā)明的目的在于，提供可實(shí)現(xiàn)發(fā)光效率良好的有機(jī)電致發(fā)光元件的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料、以及有機(jī)電致發(fā)光元件。
[0014]用于解決問題的手段
本發(fā)明人等為了實(shí)現(xiàn)前述目的而重復(fù)進(jìn)行了深入研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過作為有機(jī)EL元件用材料而使用在下述式(I)所示的中心骨架上以特定的位置鍵合有被氰基取代了的芳香族烴基或被氰基取代了的雜環(huán)基的結(jié)構(gòu)的化合物，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)光效率優(yōu)異的有機(jī)EL元件，從而完成了本發(fā)明。
[0015]即，本發(fā)明提供以下的技術(shù)方案。
[0016]1.下述式(I)所示的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料。
[化學(xué)式I]
[式(I)中，
A1和A2分別獨(dú)立地表示取代或未取代的成環(huán)碳原子數(shù)為6~30的芳香族烴基、或者取代或未取代的成環(huán)原子數(shù)為5~30的雜環(huán)基。
A3表示取代或未取代的成環(huán)碳原子數(shù)為6以下的單環(huán)烴基、或者取代或未取代的成環(huán)原子數(shù)為6以下的單環(huán)雜環(huán)基。m表示0-3的整數(shù)。
X1^X8和Y1I8分別獨(dú)立地表示N或者CRa。Ra分別獨(dú)立地表示氫原子、取代或未取代的成環(huán)碳原子數(shù)為6~30的芳香族烴基、取代或未取代的成環(huán)原子數(shù)為5~30的雜環(huán)基、取代或未取代的碳原子數(shù)為f 30的烷基、取代或未取代的甲硅烷基或者鹵素原子。其中，X5I8中的一個(gè)與Y1I4中的一個(gè)介由A3鍵合或直接鍵合。
進(jìn)而，式(I)滿足下述(i)、(ii)中的至少任一項(xiàng)。
(i)A\A2中的至少I個(gè)是被氰基取代了的成環(huán)碳原子數(shù)為6~30的芳香族烴基、或者被氰基取代了的成環(huán)原子數(shù)為5~30的雜環(huán)基。
(ii)X1I4和Υ5?中的至少I個(gè)是CRa，X1^X4和Υ5?的Ra中的至少I個(gè)是被氰基取代了的成環(huán)碳原子數(shù)為6~30的芳香族烴基、或者被氰基取代了的成環(huán)原子數(shù)為5~30的雜環(huán)基。
其中，Ra存在多個(gè)時(shí)，多個(gè)Ra可以分別相同或不同。]。
[0017]2.上述[I]所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其中，前述A1和A2所示的成環(huán)碳原子數(shù)為6~30的芳香族烴基或者成環(huán)原子數(shù)為5~30的雜環(huán)基具有取代基時(shí)，該取代基是選自氰基、鹵素原子、碳原子數(shù)為廣20的烷基、碳原子數(shù)為3~20的環(huán)烷基、碳原子數(shù)為廣20的烷氧基、碳原子數(shù)為廣20的鹵代烷基、碳原子數(shù)為廣20的鹵代烷氧基、碳原子數(shù)為f 10的烷基甲硅烷基、成環(huán)碳原子數(shù)為6~30的芳基、成環(huán)碳原子數(shù)為6~30的芳氧基、碳原子數(shù)為6~30的芳烷基和成環(huán)原子數(shù)為5~30的雜芳基中的一種以上。
[0018]3.根據(jù)上述[I]或[2]所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其滿足前述(i)，不滿足前述(ii)。
[0019]4.根據(jù)上述[I]或[2]所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其滿足前述(ii)，不滿足前述(i)。
[0020]5.根據(jù)上述[I]或[2]所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其滿足前述(i)和前述
(ii)o
[0021]6.根據(jù)上述[1]~[3]和[5]中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其中，A1和A2中的至少I個(gè)為被氰基取代了的苯基、被氰基取代了的萘基、被氰基取代了的菲基、被氰基取代了的二苯并呋喃基、被氰基取代了的二苯并噻吩基、被氰基取代了的聯(lián)苯基、被氰基取代了的三聯(lián)苯基、被氰基取代了的9，9- 二苯基芴基、被氰基取代了的9，9’ -螺二[9Η-芴]-2-基、被氰基取代了的9，9-二甲基芴基或者被氰基取代了的苯并菲基。
[0022]7.根據(jù)上述[1]~[3]、[5]和[6]中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其中，A1被氰基取代，A2未被氰基取代。
[0023]8.根據(jù)上述[I]、[4]和[5]中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其中，X1^X4和?~Ys中的至少I個(gè)為CRa，X1^X4和Υ5?的Ra中的至少I個(gè)是被氰基取代了的苯基、被氰基取代了的萘基、被氰基取代了的菲基、被氰基取代了的二苯并呋喃基、被氰基取代了的二苯并噻吩基、被氰基取代了的聯(lián)苯基、被氰基取代了的三聯(lián)苯基、被氰基取代了的9，9- 二苯基荷基、被氰基取代了的9，9’-螺二 [9Η-荷]_2_基、被氰基取代了的9，9- 二甲基芴基或者被氰基取代了的苯并菲基。
[0024]9.根據(jù)上述[1]~[8]中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，X6與Y3介由A3鍵合或直接鍵合。
[0025]10.根據(jù)上述[1]~[8]中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其中，X6與Y2介由A3鍵合或直接鍵合。
[0026]11.根據(jù)上述[1]~[8]中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其中，X7與Y3介由A3鍵合或直接鍵合。
[0027]12.根據(jù)上述[1]~[11]中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其中，m為O。
[0028]13.根據(jù)上述[1]~[11]中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其中，m為I。
[0029]14.有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，陰極與陽極之間具有包括發(fā)光層在內(nèi)的I層以上的有機(jī)薄膜層，前述有機(jī)薄膜層的至少I層含有上述[1]~[13]中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料。
[0030]15.根據(jù)上述[14]所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，前述發(fā)光層含有前述有機(jī)電致發(fā)光元件用材料。
[0031]16.根據(jù)上述[14]或[15]所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，前述發(fā)光層含有磷光發(fā)光材料，前述磷光發(fā)光材料為選自銥(Ir)、鋨(Os)、鉬(Pt)中的金屬原子的鄰位金屬化絡(luò)合物。
[0032]17.根據(jù)上述[14]~[16]中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，前述陰極與前述發(fā)光層之間具有與前述發(fā)光層鄰接的層，前述與發(fā)光層鄰接的層含有前述有機(jī)電致發(fā)光元件用材料。
[0033]18.根據(jù)上述[14]~[16]中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，前述陰極與前述發(fā)光層之間具有與前述發(fā)光層鄰接的阻擋層，前述阻擋層含有上述[1]~13]中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料。
[0034]發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供發(fā)光效率良好的有機(jī)電致發(fā)光元件以及用于實(shí)現(xiàn)其的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是示出本發(fā)明的有機(jī)EL元件的一例的概略剖面圖。
[0036]圖2是示出本發(fā)明的有機(jī)EL元件用材料所涉及的化合物I的HOMO (最高占據(jù)分子軌道)和LUMO (最低未占分子軌道)的分子軌道計(jì)算結(jié)果的圖。
[0037]圖3是示出本發(fā)明的有機(jī)EL元件用材料所涉及的化合物2的HOMO和LUMO的分子軌道計(jì)算結(jié)果的圖。
[0038]圖4是示出專利文獻(xiàn)2中記載的化合物a的HOMO和LUMO的分子軌道計(jì)算結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039](有機(jī)電致發(fā)光元件用材料)
本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料(以下，有時(shí)簡稱為“有機(jī)EL元件用材料”。)為下述式(I)所示的化合物。
[0040][化學(xué)式2]
【權(quán)利要求】
1.下述式(I)所示的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其中，所述A1和A2所示的成環(huán)碳原子數(shù)為6~30的芳香族烴基或者成環(huán)原子數(shù)為5~30的雜環(huán)基具有取代基時(shí)，該取代基是選自氰基、鹵素原子、碳原子數(shù)為廣20的烷基、碳原子數(shù)為3~20的環(huán)烷基、碳原子數(shù)為f 20的烷氧基、碳原子數(shù)為廣20的鹵代烷基、碳原子數(shù)為廣20的鹵代烷氧基、碳原子數(shù)為f 10的烷基甲硅烷基、成環(huán)碳原子數(shù)為6~30的芳基、成環(huán)碳原子數(shù)為6~30的芳氧基、碳原子數(shù)為6~30的芳烷基和成環(huán)原子數(shù)為5~30的雜芳基中的一種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其滿足所述(i)，不滿足所述(ii)o
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其滿足所述(ii)，不滿足所述⑴。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其滿足所述(i)和所述(ii)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3和5中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其中，A1和A2中的至少I個(gè)為被氰基取代了的苯基、被氰基取代了的萘基、被氰基取代了的菲基、被氰基取代了的二苯并呋喃基、被氰基取代了的二苯并噻吩基、被氰基取代了的聯(lián)苯基、被氰基取代了的三聯(lián)苯基、被氰基取代了的9，9- 二苯基芴基、被氰基取代了的9，9’ -螺二[9H-芴]-2-基、被氰基取代了的9，9-二甲基芴基或者被氰基取代了的苯并菲基。
7.根據(jù)權(quán)利要求f3、5和6中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其中，A1被氰基取代，A2未被氰基取代。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、4和5中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其中，X1I4和Υ5?中的至少I個(gè)為CRa，X^X4和Υ5?的Ra中的至少I個(gè)是被氰基取代了的苯基、被氰基取代了的萘基、被氰基取代了的菲基、被氰基取代了的二苯并呋喃基、被氰基取代了的二苯并噻吩基、被氰基取代了的聯(lián)苯基、被氰基取代了的三聯(lián)苯基、被氰基取代了的9，9-二苯基芴基、被氰基取代了的9，9’ -螺二 [9Η-芴]-2-基、被氰基取代了的9，9-二甲基芴基或者被氰基取代了的苯并菲基。
9.根據(jù)權(quán)利要求f8中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其中，X6與Y3介由A3鍵合或直接鍵合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其中，X6與Y2介由A3鍵合或直接鍵合。
11.根據(jù)權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其中，X7與Y3介由A3鍵合或直接鍵合。
12.根據(jù)權(quán)利要求1~11中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其中，m為O。
13.根據(jù)權(quán)利要求1~11中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料，其中，m為I。
14.有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，陰極與陽極之間具有包括發(fā)光層在內(nèi)的I層以上的有機(jī)薄膜層，所述有機(jī)薄膜層的至少I層含有權(quán)利要求f 13中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，所述發(fā)光層含有所述有機(jī)電致發(fā)光元件用材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或者15所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，所述發(fā)光層含有磷光發(fā)光材料，所述磷光發(fā)光材料為選自銥(Ir)、鋨(Os)、鉬(Pt)中的金屬原子的鄰位金屬化絡(luò)合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求14~16中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，所述陰極與所述發(fā)光層之間具有與所述發(fā)光層鄰接的層，所述與發(fā)光層鄰接的層含有所述有機(jī)電致發(fā)光元件用材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求14~16中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，所述陰極與所述發(fā)光層之間具有與所述發(fā)光層鄰接的阻擋層，所述阻擋層含有權(quán)利要求f 13中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件用材料。
【文檔編號】H01L51/50GK103959503SQ201280059883
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月5日
【發(fā)明者】水木由美子, 伊藤光則, 井上哲也, 日比野莖子, 西村和樹, 吉田圭 申請人:出光興產(chǎn)株式會社