有机电致发光元件用材料以及有机电致发光元件的制作方法
【专利摘要】本发明提供在特定结构的中心骨架上以特定的位置键合有被氰基取代了的芳香族烃基或被氰基取代了的杂环基的有机电致发光元件用材料；以及，通过特征在于在阳极与阴极之间具有包括发光层在内的有机薄膜层的有机电致发光元件且具有1层以上的含有前述有机电致发光元件用材料的有机薄膜层的有机电致发光元件，提供会实现良好发光效率的有机电致发光元件的有机电致发光元件用材料。
【专利说明】有机电致发光元件用材料以及有机电致发光元件
【技术领域】
[0001]本发明涉及有机电致发光元件用材料以及使用了其的有机电致发光元件。
【背景技术】
[0002]对有机电致发光元件(以下，也有时称为有机EL元件。)施加电压时，空穴从阳极、另外电子从阴极分别被注入发光层。而且，在发光层中，所注入的空穴与电子进行再结合，从而形成激子。此时，根据电子自旋的统计规则，一重态激子和三重态激子以25%:75%的比例生成。根据发光原理进行分类时，对于荧光型而言，由于使用一重态激子所发出的光，据称有机EL兀件的内部量子效率的极限是25%。另一方面，已知对于磷光型而言，由于使用三重态激子所发出的光，因此从一重态激子开始有效地进行系间跨越时，内部量子效率可提高至100%。
[0003]—直以来,在有机EL兀件中，根据突光型和磷光型的发光机理而进行了最佳的兀件设计。尤其是针对磷光型的有机EL元件，从其发光特性来看，单纯地套用荧光元件技术无法获得高性能的元件是已知的。可以认为其理由通常为如下所示。
[0004]首先，磷光发光为利用了三重态激子的发光，因此发光层中使用的化合物的能隙必须较大。这是因为，某种化合物的一重态能量(是指最低激发一重态状态与基底状态的能量差。)的值通常大于该化合物的三重态能量(是指最低激发三重态状态与基底状态的能量差。)的值。
[0005]因此，为了将磷光发光性掺杂材料的三重态能量有效地关闭在元件内，首先，必须将具有比磷光发光性掺杂材料的三重态能量更大的三重态能量的主体材料用于发光层。进而，在设置与发光层邻接的电子传输层和空穴传输层时，必须在电子传输层和空穴传输层中也使用具有比磷光发光性掺杂材料更大的三重态能量的化合物。像这样，基于以往的有机EL元件的元件设计思想时，会联想到将与荧光型的有机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机EL元件，有机EL元件整体的驱动电压会上升。
[0006]另外，在荧光元件中有用的耐氧化性、耐还原性高的烃系化合物的电子云的扩散较大，因此能隙小。因此，对于磷光型的有机EL元件而言，难以选择这样的烃系化合物，会选择包含氧、氮等杂原子的有机化合物，其结果，磷光型的有机EL元件具有与荧光型的有机EL元件相比寿命短这一问题。
[0007]进而，磷光发光性掺杂材料的三重态激子的激子缓和速度与一重态激子相比非常长，这也会对元件性能造成大的影响。即，关于由一重态激子发出的光，由于与发光相关的缓和速度快，因此激子难以向发光层的周边层(例如空穴传输层、电子传输层)扩散，可期待有效的发光。另一方面，关于由三重态激子发出的光，由于自旋禁戒(spin-forbiddentransition)而缓和速度慢，因此激子容易向周边层扩散，从特定的磷光发光性化合物以外发生热能失活(thermal energy deactivation)。换言之,与突光型的有机EL元件相比，电子和空穴的再结合区域的控制变得更重要。
[0008]根据以上那样的理由，对于磷光型的有机EL元件的高性能化而言，必要的是，选择与荧光型的有机EL元件不同的材料和元件设计。
[0009]作为这样的有机EL材料，一直以来，将显示高的三重态能量且作为空穴传输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体材料。
[0010]专利文献I中记载了作为有机EL元件用材料而使用向两个咔唑连结而成的双咔唑骨架中导入有含氮杂环基而成的化合物。专利文献I中记载的化合物通过向空穴传输性的咔唑骨架中导入缺电子性的含氮杂环基，从而成为实现了电荷传输的平衡的分子设计。另外，专利文献2中记载了:相对于两个咔唑介由联苯基键合而成的N，N-双咔唑化合物，通过向两个咔唑之间的联苯基导入吸电子性基团，从而使电荷的注入性提高。
[0011]但是，依然寻求提高有机EL元件的发光效率，期望开发能实现更高发光效率的有机EL元件用材料。
[0012]现有技术文献 专利文献
专利文献1:W02011/132684号公报 专利文献2:日本特开2011-176258号公报。
【发明内容】
[0013]发明要解 决的问题
本发明的目的在于，提供可实现发光效率良好的有机电致发光元件的有机电致发光元件用材料、以及有机电致发光元件。
[0014]用于解决问题的手段
本发明人等为了实现前述目的而重复进行了深入研究，其结果发现，通过作为有机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键合有被氰基取代了的芳香族烃基或被氰基取代了的杂环基的结构的化合物，能够实现发光效率优异的有机EL元件，从而完成了本发明。
[0015]即，本发明提供以下的技术方案。
[0016]1.下述式(I)所示的有机电致发光元件用材料。
[化学式I]
[式(I)中，
A1和A2分别独立地表示取代或未取代的成环碳原子数为6~30的芳香族烃基、或者取代或未取代的成环原子数为5~30的杂环基。
A3表示取代或未取代的成环碳原子数为6以下的单环烃基、或者取代或未取代的成环原子数为6以下的单环杂环基。m表示0-3的整数。
X1^X8和Y1I8分别独立地表示N或者CRa。Ra分别独立地表示氢原子、取代或未取代的成环碳原子数为6~30的芳香族烃基、取代或未取代的成环原子数为5~30的杂环基、取代或未取代的碳原子数为f 30的烷基、取代或未取代的甲硅烷基或者卤素原子。其中，X5I8中的一个与Y1I4中的一个介由A3键合或直接键合。
进而，式(I)满足下述(i)、(ii)中的至少任一项。
(i)A\A2中的至少I个是被氰基取代了的成环碳原子数为6~30的芳香族烃基、或者被氰基取代了的成环原子数为5~30的杂环基。
(ii)X1I4和Υ5?中的至少I个是CRa，X1^X4和Υ5?的Ra中的至少I个是被氰基取代了的成环碳原子数为6~30的芳香族烃基、或者被氰基取代了的成环原子数为5~30的杂环基。
其中，Ra存在多个时，多个Ra可以分别相同或不同。]。
[0017]2.上述[I]所述的有机电致发光元件用材料，其中，前述A1和A2所示的成环碳原子数为6~30的芳香族烃基或者成环原子数为5~30的杂环基具有取代基时，该取代基是选自氰基、卤素原子、碳原子数为广20的烷基、碳原子数为3~20的环烷基、碳原子数为广20的烷氧基、碳原子数为广20的卤代烷基、碳原子数为广20的卤代烷氧基、碳原子数为f 10的烷基甲硅烷基、成环碳原子数为6~30的芳基、成环碳原子数为6~30的芳氧基、碳原子数为6~30的芳烷基和成环原子数为5~30的杂芳基中的一种以上。
[0018]3.根据上述[I]或[2]所述的有机电致发光元件用材料，其满足前述(i)，不满足前述(ii)。
[0019]4.根据上述[I]或[2]所述的有机电致发光元件用材料，其满足前述(ii)，不满足前述(i)。
[0020]5.根据上述[I]或[2]所述的有机电致发光元件用材料，其满足前述(i)和前述
(ii)o
[0021]6.根据上述[1]~[3]和[5]中任一项所述的有机电致发光元件用材料，其中，A1和A2中的至少I个为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、被氰基取代了的联苯基、被氰基取代了的三联苯基、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.根据上述[1]~[3]、[5]和[6]中任一项所述的有机电致发光元件用材料，其中，A1被氰基取代，A2未被氰基取代。
[0023]8.根据上述[I]、[4]和[5]中任一项所述的有机电致发光元件用材料，其中，X1^X4和?~Ys中的至少I个为CRa，X1^X4和Υ5?的Ra中的至少I个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、被氰基取代了的联苯基、被氰基取代了的三联苯基、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.根据上述[1]~[8]中任一项所述的有机电致发光元件用材料，X6与Y3介由A3键合或直接键合。
[0025]10.根据上述[1]~[8]中任一项所述的有机电致发光元件用材料，其中，X6与Y2介由A3键合或直接键合。
[0026]11.根据上述[1]~[8]中任一项所述的有机电致发光元件用材料，其中，X7与Y3介由A3键合或直接键合。
[0027]12.根据上述[1]~[11]中任一项所述的有机电致发光元件用材料，其中，m为O。
[0028]13.根据上述[1]~[11]中任一项所述的有机电致发光元件用材料，其中，m为I。
[0029]14.有机电致发光元件，其中，阴极与阳极之间具有包括发光层在内的I层以上的有机薄膜层，前述有机薄膜层的至少I层含有上述[1]~[13]中任一项所述的有机电致发光元件用材料。
[0030]15.根据上述[14]所述的有机电致发光元件，其中，前述发光层含有前述有机电致发光元件用材料。
[0031]16.根据上述[14]或[15]所述的有机电致发光元件，其中，前述发光层含有磷光发光材料，前述磷光发光材料为选自铱(Ir)、锇(Os)、钼(Pt)中的金属原子的邻位金属化络合物。
[0032]17.根据上述[14]~[16]中任一项所述的有机电致发光元件，其中，前述阴极与前述发光层之间具有与前述发光层邻接的层，前述与发光层邻接的层含有前述有机电致发光元件用材料。
[0033]18.根据上述[14]~[16]中任一项所述的有机电致发光元件，其中，前述阴极与前述发光层之间具有与前述发光层邻接的阻挡层，前述阻挡层含有上述[1]~13]中任一项所述的有机电致发光元件用材料。
[0034]发明的效果
根据本发明，能够提供发光效率良好的有机电致发光元件以及用于实现其的有机电致发光元件用材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是示出本发明的有机EL元件的一例的概略剖面图。
[0036]图2是示出本发明的有机EL元件用材料所涉及的化合物I的HOMO (最高占据分子轨道)和LUMO (最低未占分子轨道)的分子轨道计算结果的图。
[0037]图3是示出本发明的有机EL元件用材料所涉及的化合物2的HOMO和LUMO的分子轨道计算结果的图。
[0038]图4是示出专利文献2中记载的化合物a的HOMO和LUMO的分子轨道计算结果的图。
【具体实施方式】
[0039](有机电致发光元件用材料)
本发明的有机电致发光元件用材料(以下，有时简称为“有机EL元件用材料”。)为下述式(I)所示的化合物。
[0040][化学式2]
【权利要求】
1.下述式(I)所示的有机电致发光元件用材料，
2.根据权利要求1所述的有机电致发光元件用材料，其中，所述A1和A2所示的成环碳原子数为6~30的芳香族烃基或者成环原子数为5~30的杂环基具有取代基时，该取代基是选自氰基、卤素原子、碳原子数为广20的烷基、碳原子数为3~20的环烷基、碳原子数为f 20的烷氧基、碳原子数为广20的卤代烷基、碳原子数为广20的卤代烷氧基、碳原子数为f 10的烷基甲硅烷基、成环碳原子数为6~30的芳基、成环碳原子数为6~30的芳氧基、碳原子数为6~30的芳烷基和成环原子数为5~30的杂芳基中的一种以上。
3.根据权利要求1或2所述的有机电致发光元件用材料，其满足所述(i)，不满足所述(ii)o
4.根据权利要求1或2所述的有机电致发光元件用材料，其满足所述(ii)，不满足所述⑴。
5.根据权利要求1或2所述的有机电致发光元件用材料，其满足所述(i)和所述(ii)。
6.根据权利要求1-3和5中任一项所述的有机电致发光元件用材料，其中，A1和A2中的至少I个为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、被氰基取代了的联苯基、被氰基取代了的三联苯基、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.根据权利要求f3、5和6中任一项所述的有机电致发光元件用材料，其中，A1被氰基取代，A2未被氰基取代。
8.根据权利要求1、4和5中任一项所述的有机电致发光元件用材料，其中，X1I4和Υ5?中的至少I个为CRa，X^X4和Υ5?的Ra中的至少I个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、被氰基取代了的联苯基、被氰基取代了的三联苯基、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.根据权利要求f8中任一项所述的有机电致发光元件用材料，其中，X6与Y3介由A3键合或直接键合。
10.根据权利要求1、中任一项所述的有机电致发光元件用材料，其中，X6与Y2介由A3键合或直接键合。
11.根据权利要求1~8中任一项所述的有机电致发光元件用材料，其中，X7与Y3介由A3键合或直接键合。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的有机电致发光元件用材料，其中，m为O。
13.根据权利要求1~11中任一项所述的有机电致发光元件用材料，其中，m为I。
14.有机电致发光元件，其中，阴极与阳极之间具有包括发光层在内的I层以上的有机薄膜层，所述有机薄膜层的至少I层含有权利要求f 13中任一项所述的有机电致发光元件用材料。
15.根据权利要求14所述的有机电致发光元件，其中，所述发光层含有所述有机电致发光元件用材料。
16.根据权利要求14或者15所述的有机电致发光元件，其中，所述发光层含有磷光发光材料，所述磷光发光材料为选自铱(Ir)、锇(Os)、钼(Pt)中的金属原子的邻位金属化络合物。
17.根据权利要求14~16中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述阴极与所述发光层之间具有与所述发光层邻接的层，所述与发光层邻接的层含有所述有机电致发光元件用材料。
18.根据权利要求14~16中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述阴极与所述发光层之间具有与所述发光层邻接的阻挡层，所述阻挡层含有权利要求f 13中任一项所述的有机电致发光元件用材料。
【文档编号】H01L51/50GK103959503SQ201280059883
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2012年12月4日 优先权日:2011年12月5日
【发明者】水木由美子, 伊藤光则, 井上哲也, 日比野茎子, 西村和树, 吉田圭 申请人:出光兴产株式会社