CN102696126A - 有机场致发光元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供有机场致发光元件(有机EL元件)，所述有机场致发光元件改善元件的发光效率，充分确保驱动稳定性，并且具有简单的构成。本发明的有机EL元件为在层叠于基板上的阳极和阴极之间具有发光层的有机场致发光元件，该发光层含有磷光发光性掺杂剂和非对称吲哚并咔唑化合物作为主体材料。非对称吲哚并咔唑化合物具有以下结构：具有吲哚并咔唑结构的2个以上的基团通过连接基团而连接的结构，具有吲哚并咔唑结构的基团的至少1个为与其它基团骨架不同的异构体基团。作为非对称吲哚并咔唑化合物，为由下述式(2)表示的化合物，A为取代基，R1～R3为氢或取代基，L为由芳香族基团构成的连接基团。

Description

有机场致发光元件

技术领域

本发明涉及含有吲哚并咔唑化合物的有机场致发光元件，详细而言，涉及在由有机化合物构成的发光层上施加电场而放出光的薄膜型器件。

背景技术

一般而言，对有机场致发光元件(以下，称为有机EL元件)而言，作为其最简单的结构由发光层及夹持该层的一对对置电极构成。即，在有机EL元件中，利用以下现象：当在两电极间施加电场时，从阴极注入电子，从阳极注入空穴，这些电子和空穴在发光层中复合，发出光。

近年来，进行了使用有有机薄膜的有机EL元件的开发。特别是，为了提高发光效率，以提高由电极的载流子注入的效率为目的，进行电极的种类的最优化，通过在电极间以薄膜的形式设置包含芳香族二胺的空穴传输层和包含8-羟基喹啉铝配合物(以下，称为Alq3)的发光层的元件的开发，与以往的使用有蒽等的单晶的元件相比，进行了大幅的发光效率的改善，因此以面向具有自发光·高速应答性这样的特征的高性能平板的实用化为目标进行了发展。

另外，作为提高元件的发光效率的尝试，还在研究不使用荧光而使用磷光。以上述设有包含芳香族二胺的空穴传输层和包含Alq3的发光层的元件为代表的许多元件为利用荧光发光的元件，但通过使用磷光发光、即利用来自三重激发态的发光，与以往的使用有荧光(单重态)的元件相比，可期待3～4倍左右的效率提高。为了该目的，研究了将香豆素衍生物、二苯甲酮衍生物作为发光层，但仅得到极低的亮度。另外，作为利用三重态的尝试，研究了使用铕配合物，但其也未达到高效率的发光。近年来，如专利文献1中举出的那样，以发光的高效率化、长寿命化为目的，以铱配合物等的有机金属配合物为中心进行了许多磷光发光掺杂剂材料的研究。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特表2003-515897号公报

专利文献2：特开2001-313178号公报

专利文献3：特开平11-162650号公报

专利文献4：特开平11-176578号公报

专利文献5：WO2007-063754号公报

为了得到高的发光效率，与上述掺杂剂材料同时使用的主体材料变得重要。作为主体材料而提案的代表性的材料，可以举出专利文献2中介绍的咔唑化合物的4,4’-二(9-咔唑基)联苯(以下，称为CBP)。在CBP作为以三(2-苯基吡啶)铱配合物(以下称为Ir(ppy)₃)为代表的绿色磷光发光材料的主体材料而使用的情况下，CBP容易使空穴流动、难以使电子流动的特性，而且电荷注入平衡性破坏，过剩的空穴在电子传输层侧流出，作为结果，自Ir(ppy)₃的发光效率降低。

如上所述，为了在有机EL元件中得到高发光效率，需要具有高三重激发态能量、并且在双电荷(空穴·电子)注入传输特性方面取得了平衡的主体材料。进而，希望电化学上是稳定的、同时具备高的耐热性和优异的无定形稳定性的化合物，要求进一步的改良。

在专利文献3中，公开有以下所示那样的吲哚并咔唑化合物作为空穴传输材料。

在专利文献4中，公开有以下所示那样的吲哚并咔唑化合物作为空穴传输材料。

但是，虽然推荐这些具有吲哚并咔唑骨架的化合物作为空穴传输材料的使用，但仅为荧光发光元件中的实施例，没有公开作为磷光发光元件用材料的使用。

在专利文献5中公开有如下所示那样的吲哚并咔唑化合物作为主体材料，公开使用其的有机EL元件改善发光效率、具有高的驱动稳定性。

发明内容

为了将有机EL元件应用于平板显示器等的显示元件，需要在改善元件的发光效率的同时充分确保驱动时的稳定性。本发明，鉴于上述现状，目的在于提供具有高效率且高驱动稳定性的实用上有用的有机EL元件及适于其的有机EL元件的化合物。

本发明人等进行了潜心研究，结果发现，通过将特定结构的具有吲哚并咔唑骨架的化合物作为有机EL元件来使用，显示优异的特性，直至完成了本发明。

本发明为有机场致发光元件，其为在基板上使阳极、含有磷光发光层的有机层及阴极层叠而成，其特征在于，在选自由磷光发光层、空穴传输层、电子传输层及空穴阻挡层组成的组中的至少一个有机层中含有由通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物。

通式(1)中，L表示(m+n+p+q)价的碳数6～50的芳香族烃基、或(m+n+p+q)价的碳数3～50的芳香族杂环基，Y₁～Y₄分别由式(1a-1)～(1a-6)中的任意表示，至少一个为不同的基团。m表示1～3的整数，n表示1～3的整数，p表示0～3的整数，q表示0～3的整数，m+n+p+q为2～6。

式(1a-1)～(1a-6)中，A独立地表示碳数1～10的烷基、碳数3～11的环烷基、碳数6～50的芳香族烃基或碳数3～50的芳香族杂环基。R₁～R₃分别独立地表示氢、碳数1～10的烷基、碳数3～11的环烷基、碳数6～12的芳香族烃基或碳数3～11的芳香族杂环基。其中，在(1a-1)、(1a-2)、(1a-4)及(1a-6)中，R₃也可以与R₃键合的六元环一起形成稠环。

在由通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物中，作为更优选的化合物，可以举出下述由通式(2)～(7)表示的吲哚并咔唑化合物。

通式(2)～(7)中，L、A、R₁～R₃、m及n与通式(1)及式(1a-1)～(1a-6)中的含义相同。

由通式(2)～(7)表示的吲哚并咔唑化合物中，m及n进一步优选为1。

另外，上述有机场致发光元件优选具有含有上述吲哚并咔唑化合物和磷光发光掺杂剂的发光层。

附图说明

图1是表示有机EL元件的一结构例的剖面图。

图2表示化合物3-15的¹H-NMR图表。

具体实施方式

在本发明的有机场致发光元件中使用的吲哚并咔唑化合物，为由上述通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物。通式(1)中，L为碳数6～50的芳香族烃基或碳数3～50的芳香族杂环基，为(m+n+p+q)价的基团。Y₁～Y₄为分别由不同的式(1a-1)～(1a-6)中的任意表示的基团。m表示1～3的整数，n表示1～3的整数，p表示0～3的整数，q表示0～3的整数，m+n+p+q为2～6。

Y₁～Y₄为在吲哚并咔唑骨架上R₁～R₃及A进行取代、由吲哚并咔唑骨架中的N原子产生与L键合的键合基团的1价的基团。吲哚并咔唑骨架是五个环进行缩合而产生的，但存在其缩合位置不同的异构体。Y₁～Y₄为由式(1a-1)～(1a-6)表示的基团，Y₁～Y₄为不同的基团。在Y₁～Y₄内，至少2个以相互不同的基团的形式存在。认为：通过具有以特定的连接基团键合2个以上的不同的吲哚并咔唑异构体骨架的结构、或即使为相同异构体分子结构也为非对称的键合样式，可以带来如上所述的优异的效果。

通式(1)中，L表示碳数6～50的芳香族烃基、碳数3～50的芳香族杂环基。作为L的具体例，可以举出从苯、萘、芴、蒽、菲、荧蒽、芘、1,2-苯并菲、吡啶、嘧啶、三嗪、喹啉、异喹啉、喹喔啉、萘啶、咔唑、吖啶或连接有多个这些芳香环的芳香族化合物中除去(m+n+p+q)个的氢而产生的(m+n+p+q)价的基团。优选的是，可以举出从苯、吡啶、嘧啶、三嗪、萘、咔唑或连接有多个这些芳香环的芳香族化合物中除去氢而产生的(m+n+p+q)价的基团。在连接有多个上述芳香环的情况下，它们可以相同也可以不同。作为从连接有多个上述芳香环的芳香族化合物中除去氢而产生的基团的具体例，可以举出例如由联苯、三联苯、联吡啶、联嘧啶、联三嗪、双三嗪基苯、联萘、苯基吡啶、二苯基吡啶、二苯基嘧啶、二苯基三嗪、苯基咔唑、吡啶基咔唑等产生的(m+n+p+q)价的基团，Y₁、Y₂、Y₃及Y₄的连接位置没有限定，可以为末端的环，也可以为中央部的环。上述芳香族烃基或芳香族杂环基也可以具有取代基，在具有取代基的情况下，作为优选的取代基，为碳数1～4的烷基、碳数3～6的环烷基、碳数1～2的烷氧基、乙酰基或碳数6～24的二芳基氨基。

在此，在由连接有多个芳香环的芳香族化合物产生的基团为2价的基团的情况下，例如由下述式(11)～(13)表示。

-Ar₁-Ar₂-Ar₃-        (11)

(式(11)～(13)中，Ar₁～Ar₆表示未取代的单环或稠环的芳香环。)

在L、A及R₁～R₃具有取代基的情况下，取代基的总数为1～10。优选为1～6，更优选为1～4。另外，在L、A及R₁～R₃具有两个以上的取代基的情况下，它们可以相同也可以不同。另外，在L、A及R₁～R₃的碳数的计算中，在具有取代基的情况下，包含其取代基的碳数。

通式(1)中，Y₁～Y₄分别由式(1a-1)～(1a-6)表示。式(1a-1)～(1a-6)中，R₁、R₂及R₃分别独立地表示氢、碳数1～10的烷基、碳数3～11的环烷基、碳数6～12的芳香族烃基或碳数3～11的芳香族杂环基。优选为氢、碳数1～4的烷基、碳数3～6的环烷基、苯基、萘基、咔唑基、喹啉基、异喹啉基。而且，更优选为氢、苯基或咔唑基。

另外，在式(1a-1)、(1a-2)、(1a-4)及(1a-6)中，R₃也可以与形成吲哚并咔唑骨架的中央的六元环形成稠环。在上述六元环与R₃进行缩合的情况下，R₃也可以为稠环。在为稠环的情况下优选吲哚环，该情况下，形成二吲哚并咔唑。此时，该吲哚环也可以具有取代基。在R₃为与上述六元环进行缩合的基团的情况下，作为由缩合形成了的稠环中除去了上述六元环的环，可以为吡咯环、呋喃环、噻吩环、吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、苯环、萘环等。这些环也可以具有取代基，优选的是，为可以具有取代基的吲哚环，此时如果包含上述六元环，则可以形成咔唑环。R₃与上述六元环进行缩合的情况为R₃在上述六元环上进行取代的位置的邻接位的碳具有可取代的氢的情况。

A独立地表示1价的碳数1～10的烷基、碳数3～11的环烷基、碳数6～50的芳香族烃基或碳数3～50的芳香族杂环基。作为优选的A的具体例，可以举出从苯、萘、芴、蒽、菲、荧蒽、芘、1,2-苯并菲、吡啶、嘧啶、三嗪、喹啉、异喹啉、喹喔啉、萘啶、咔唑、吖啶或连接有多个这些芳香环的芳香族化合物中除去氢而产生的1价的基团。更优选为从苯、吡啶、嘧啶、三嗪、萘、咔唑或连接有多个这些芳香环的芳香族化合物除去氢而产生的1价的基团。在连接有多个上述芳香族化合物的情况下，它们可以相同也可以不同。作为从上述连接多个的芳香族化合物中除去氢而产生的基团的具体例，可以举出例如由联苯、三联苯、联吡啶、联嘧啶、联三嗪、双三嗪基苯、苯基吡啶、二苯基吡啶、二苯基嘧啶、二苯基三嗪、苯基咔唑、吡啶基咔唑等产生的1价的基团。上述烷基、环烷基、芳香族烃基或芳香族杂环基也可以具有取代基，在具有取代基的情况下，作为优选的取代基，为碳数1～4的烷基、碳数1～2的烷氧基、乙酰基、碳数6～18的芳基、碳数3～17的杂芳基。更优选的是，为苯基、萘基、咔唑基、喹啉基、异喹啉基。另外，A与式(1a-1)～(1a-6)的N的取代位置没有限定。

在通式(1)中，m表示1～3的整数。优选m为1～2的整数，更优选m为1。

在通式(1)中，n表示1～3的整数。优选n为1～2的整数，更优选n为1。

在通式(1)中，p表示0～3的整数。优选p为0～2的整数，更优选p为0或1。

在通式(1)中，q表示0～3的整数。优选q为0～2的整数，更优选q为0或1。

在通式(1)中，m、n、p及q的总和为2～6的整数。优选为2～4，更优选为2或3。

在由通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物中，作为优选的化合物，可以举出上述由通式(2)～(7)表示的吲哚并咔唑化合物。

在通式(1)～(7)及式(1a-1)～(1a-6)中，分别相同的记号及式子只要没有特别说明就可理解为具有相同的意义。在通式(2)～(7)中，m及n优选分别为1或2，m及n更优选分别为1。

由通式(1)～(7)表示的吲哚并咔唑化合物，可以根据目标化合物的结构选择原料、使用公知的方法来合成。

例如，可以以由式(1a-1)表示的吲哚并咔唑骨架Synlett、2005、No.1、p42-48中所示的合成例为参考通过以下的反应式来合成。

另外，产生由式(1a-2)表示的吲哚并咔唑骨架的吲哚并咔唑化合物，可以以Archiv der Pharmazie(Weinheim,Germany)1987、320(3)、p280-2中所示的合成例为参考通过以下的反应式来合成。

进而，产生由式(1a-3)及式(1a-4)表示的吲哚并咔唑骨架的吲哚并咔唑化合物，可以以The Journal of Organic Chemistry、2007,72(15)5886以及Tetrahedron、1999、55、p2371中所示的合成例为参考通过以下的反应式来合成。

依据通用办法将与上述的反应式中得到的各吲哚并咔唑化合物的氮进行键合的氢取代为对应的芳香族基团、进行偶联，由此可以合成由通式(1)或(2)～(7)表示的化合物组。

将由通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物的具体例示于以下，但在本发明的有机场致发光元件中使用的吲哚并咔唑化合物并不限定于这些。

通过在基板上将阳极、多个有机层及阴极层叠而成的有机EL元件的至少一个的有机层中含有由上述通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物，产生优异的有机场致发光元件。作为含有的有机层，优选发光层、空穴传输层、电子传输层或空穴阻挡层。更优选作为含有磷光发光掺杂剂的发光层的主体材料而含有。

接着，对本发明的有机EL元件进行说明。

本发明的有机EL元件，在层叠在基板上的阳极和阴极之间具有至少有一个发光层的有机层，并且至少一个有机层含有上述吲哚并咔唑化合物。有利地是，在发光层中同时含有磷光发光掺杂剂及上述吲哚并咔唑化合物。

接着，一边参照附图一边对本发明的有机EL元件的结构进行说明，但本发明的有机EL元件的结构并不限定于图示的结构。

图1是表示本发明中使用的一般的有机EL元件的结构例的剖面图，分别为1表示基板、2表示阳极、3表示空穴注入层、4表示空穴传输层、5表示发光层、6表示电子传输层、7表示阴极。在本发明的有机EL元件中也可以与发光层邻接而具有激子阻挡层，另外，在发光层和空穴注入层之间也可以具有电子阻挡层。激子阻挡层也可以***到发光层的阳极侧、阴极侧的任意侧，也可以同时***两侧。在本发明的有机EL元件中，具有基板、阳极、发光层及阴极作为必须的层，但在必须的层以外的层中可以具有空穴注入传输层、电子注入传输层，进而可以在发光层和电子注入传输层之间具有空穴阻挡层。需要说明的是，空穴注入传输层是指空穴注入层和空穴传输层的任一者或两者，电子注入传输层是指电子注入层和电子传输层的任一者或两者。

需要说明的是，也可以为与图1相反的结构，即，可在基板1上以阴极7、电子传输层6、发光层5、空穴传输层4、阳极2的顺序进行层叠，此时，也可以根据需要追加层或省略层。

-基板-

本发明的有机EL元件，优选被支承于基板上。对于该基板，没有特别的限定，为以往以来有机EL元件中常用的基板即可，例如可以使用由玻璃、透明塑料、石英等构成的基板。

-阳极-

作为有机EL元件中的阳极，优选使用以功函数大的(4eV以上)金属、合金、导电性化合物及它们的混合物作为电极物质的阳极。作为这样的电极物质的具体例，可以举出Au等的金属、CuI、氧化铟锡(ITO)、SnO₂、ZnO等的导电性透明材料。另外，可用IDIXO(In₂O₃-ZnO)等非晶质制作透明导电膜的材料也可以使用。对阳极而言，可以将这些电极物质通过蒸镀、溅射等的方法，形成薄膜，用光刻法形成期望的形状的图案，或者，在不大需要图案精度的情况下(100μm以上左右)，也可以在上述电极物质的蒸镀、溅射时经由期望的形状的掩模而形成图案。或者，在如有机导电性化合物那样使用可涂布物质的情况下，还可以使用印刷方式、涂布方式等的湿式成膜法。由该阳极取出发光时，优选使透射率大于10%，另外，作为阳极的薄层电阻优选为数百Ω/□以下。进而，膜厚也取决于材料，但通常在10～1000nm、优选在10～200nm的范围内选择。

-阴极-

另一方面，作为阴极，可以使用以功函数小的(4eV以下)金属(称为电子注入性金属)、合金、导电性化合物及它们的混合物作为电极物质的阴极。作为这样的电极物质的具体例，可以举出钠、钠-钾合金、镁、锂、镁/铜混合物、镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al₂O₃)混合物、铟、锂/铝混合物、稀土类金属等。其中，从电子注入性及对氧化等的耐久性的观点考虑，优选电子注入性金属和功函数的值比其大的稳定的金属即第二金属的混合物，例如，镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al₂O₃)混合物、锂/铝混合物、铝等。阴极可以通过将这些电极物质利用蒸镀、溅射等的方法形成薄膜进行制作。另外，作为阴极的薄层电阻优选为数百Ω/□以下，膜厚通常在10nm～5μm、优选在50～200nm的范围选择。需要说明的是，为了透过发出的光，有机EL元件的阳极或阴极的任一者如果为透明或半透明，则发光亮度提高，为适宜的。

另外，在阴极上以1～20nm的膜厚制作上述金属后，在其上制作在阳极的说明中举出的导电性透明材料，由此可以制作透明或半透明的阴极，通过使用其可以制作阳极和阴极的两者具有透射性的元件。

-发光层-

发光层为磷光发光层，含有磷光发光掺杂剂和主体材料。作为磷光发光掺杂剂材料，为包含含有选自钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、铂及金中的至少一种的金属的有机金属配合物即可。该有机金属配合物在上述现有专利文献等中是公知的，可选择这些有机金属配合物来使用。

作为优选的磷光发光掺杂剂，可以举出具有Ir等的贵金属元素作为中心金属的Ir(ppy)₃等的配合物类、(Bt)₂Iracac等的配合物类、(Btp)Ptacac等的配合物类。将这些配合物类的具体例示于以下，但并不限定于下述化合物。

上述磷光发光掺杂剂在发光层中所含有的量，优选在5～30重量%的范围。

作为发光层中的主体材料，优选使用由上述通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物。但是，在将该吲哚并咔唑化合物使用于发光层以外的其它的任意有机层的情况下，发光层中使用的材料也可以为吲哚并咔唑化合物以外的其它的主体材料。另外，也可以并用吲哚并咔唑化合物和其它的主体材料。进而，也可以并用多种公知的主体材料。

作为可以使用的公知的主体化合物，优选为具有空穴传输能、电子传输能、且防止发光的长波长化、还具有高的玻璃化转变温度的化合物。

这样的其它的主体材料，可通过许多的专利文献等而得知，因此，可以从中选择。作为主体材料的具体例，没有特别限定，可以举出吲哚衍生物、咔唑衍生物、***衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、聚（多）芳基烷烃衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、氨基取代查耳酮衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、芪衍生物、硅氮烷衍生物、芳香族叔胺化合物、苯乙烯基胺化合物、芳香族二亚甲基系化合物、卟啉系化合物、蒽醌二甲烷衍生物、蒽酮衍生物、二苯基苯醌衍生物、硫代吡喃二氧化物衍生物、萘苝等的杂环四羧酸酐、酞菁衍生物、以8-羟基喹啉衍生物的金属配合物、金属酞菁、苯并噁唑、苯并噻唑衍生物的金属配合物为代表的各种金属配合物、聚硅烷系化合物、聚(N-乙烯基咔唑)衍生物、苯胺系共聚物、噻吩低聚物、聚噻吩衍生物、聚亚苯基衍生物、聚亚苯基亚乙烯基衍生物、聚芴衍生物等的高分子化合物等。

-注入层-

所谓注入层，是指为了驱动电压降低、发光亮度提高而设于电极和有机层间的层，有空穴注入层和电子注入层，也可以存在于阳极和发光层或空穴传输层之间、及阴极和发光层或电子传输层之间。注入层可以根据需要设置。

-空穴阻挡层-

所谓空穴阻挡层，广义上具有电子传输层的功能，由具有传输电子的功能同时传输空穴的能力显著小的空穴阻止材料构成，通过传输电子的同时阻挡空穴，可以使电子和空穴的复合概率提高。

空穴阻挡层中优选使用由通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物，但在其它的任意有机层中使用吲哚并咔唑化合物的情况下，也可以使用公知的空穴阻挡层材料。另外，作为空穴阻挡层材料，可以根据需要使用后述的电子传输层的材料。

-电子阻挡层-

所谓电子阻挡层，由具有传输空穴功能同时传输电子的能力显著小的材料构成，通过传输空穴的同时阻挡电子，可以提高电子和空穴复合的概率。

作为电子阻挡层的材料，可以使用本发明涉及的由通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物，但作为其它的材料，也可以根据需要使用后述的空穴传输层的材料。电子阻挡层的膜厚优选为3～100nm，更优选为5～30nm。

-激子阻挡层-

所谓激子阻挡层，为用于阻挡因在发光层内空穴和电子复合而产生的激子在电荷传输层中扩散的层，通过本层的***可有效地将激子约束在发光层内，可以使元件的发光效率提高。激子阻挡层可以邻接于发光层而***阳极侧、阴极侧的任意侧，也可以同时***两侧。

作为激子阻挡层的材料，可以使用由通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物，但作为其它的材料，例如可以举出1,3-二咔唑基苯(mCP)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-苯基苯酚合铝(III)(BAlq)。

-空穴传输层-

所谓空穴传输层，由具有传输空穴功能的空穴传输材料构成，空穴传输层可以设置单层或多层。

作为空穴传输材料，为具有空穴的注入或传输、电子的阻隔性的任意的材料，也可以为有机物、无机物的任意。空穴传输层中优选使用由通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物，但可以从以往公知的化合物中选择任意的化合物来使用。作为可以使用的公知的空穴传输材料，例如可以举出***衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、聚（多）芳基烷烃衍生物、吡唑啉衍生物及吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、氨基取代查耳酮衍生物、噁唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、芪衍生物、硅氮烷衍生物、苯胺系共聚物、另外导电性高分子低聚物，特别是噻吩低聚物等，但优选使用卟啉化合物、芳香族叔胺化合物及苯乙烯基胺化合物，更优选使用芳香族叔胺化合物。

-电子传输层-

所谓电子传输层，由具有传输电子的功能的材料构成，电子传输层可以设置单层或多层。

作为电子传输材料(也存在兼备空穴阻止材料的情况)，只要具有将由阴极注入的电子传达到发光层的功能即可。在电子传输层中优选使用本发明涉及的由通式(1)表示的材料，但可以从以往公知的化合物中选择任意的化合物来使用，例如，可以举出硝基取代芴衍生物、二苯基苯醌衍生物、硫代吡喃二氧化物衍生物、碳二亚胺、亚芴基甲烷衍生物、蒽醌二甲烷及蒽酮衍生物、噁二唑衍生物等。进而，上述噁二唑衍生物中，将噁二唑环的氧原子取代为硫原子的噻二唑衍生物、具有作为吸电子基团而已知的喹喔啉环的喹喔啉衍生物也可以作为电子传输材料来使用。进而也可以使用将这些材料导入了高分子链、或以这些材料作为高分子的主链的高分子材料。

实施例

以下，通过实施例进一步详细地说明本发明，但本发明当然并不限定于这些实施例，只要不超出本发明的要旨，就可以以各种方式实施。

通过以下所示的路径合成吲哚并咔唑化合物。需要说明的是，化合物编号对应上述化学式所带的编号。

合成例1

化合物3-15的合成

在氮气氛下，一边将1,2-环己二酮33.3g(0.30mol)、苯肼盐酸盐86.0g(0.60mol)和乙醇1000ml在室温下搅拌一边经5分钟滴加浓硫酸3.0g(0.031mol)后，在65℃下一边加热一边搅拌4小时。将反应溶液冷却至室温后，过滤出析出的结晶，用乙醇(2×500ml)进行清洗，得到紫褐色结晶80.0g。将该结晶72.0g(0.26mol)、三氟乙酸72.0g和乙酸720.0g在100℃下一边加热一边搅拌15小时。将反应溶液冷却至室温后，过滤出析出的结晶，用乙酸(200ml)清洗。进行再浆料化精制，以白色结晶的形式得到5,12-二氢吲哚并[2,3-a]咔唑(IC-1)30.0g(收率45%)。

在氮气氛下，一边将吲哚20.0g(0.17mol)的脱水二***300ml溶液在室温下搅拌一边在浓硫酸211.7g(2.16mol)中经1小时滴加浓盐酸112.0g(1.10mol)，吹入产生的氯化氢气体。将反应溶液在室温下搅拌15小时后，添加乙酸乙酯121.0g和饱和碳酸氢钠水溶液303.2g。将水层用乙酸乙酯(2×100ml)萃取后，将有机层用饱和碳酸氢钠水溶液(100ml)和蒸馏水(2×100ml)进行清洗。将有机层用无水硫酸镁干燥后，过滤分离硫酸镁，减压蒸馏除去溶剂。将得到的残渣溶解在甲苯150ml中，添加钯/活性碳2.5g后，在111℃下一边加热回流一边搅拌3小时。将反应液冷却至室温后，过滤出钯/活性碳，减压蒸馏除去溶剂。通过重结晶进行精制，以白色结晶的形式得到中间体A 14.7g(收率37%)。

在氮气氛下，将中间体A 14.1g(0.061mol)、N,N’-二甲基氨基乙醛二乙基乙缩醛11.4g(0.071mol)和乙酸110.0g在118℃下一边加热回流一边搅拌8小时。将反应溶液冷却至室温后，过滤出析出的结晶，用乙酸(30ml)进行清洗。对得到的结晶进行再浆料精制，以白色结晶的形式得到5,12-二氢吲哚并[3,2-a]咔唑(IC-2)10.4g(收率67%)。

在氮气氛下，添加化合物(IC-2)10.0g(0.039mol)、碘代苯39.8g(0.20mol)、铜6.2g(0.098mol)、碳酸钾8.1g(0.059mol)、四乙醇二甲醚200ml而进行搅拌。然后加热至190℃，搅拌24小时。将反应溶液冷却至室温后，过滤分离铜、无机物。在滤液中添加蒸馏水200ml而进行搅拌，过滤分离析出的结晶。将其减压干燥后，用柱层析进行精制而得到白色粉末的中间体B 9.7g(0.029mol，收率75%)。

在氮气氛下，将化合物(IC-1)26.0g(0.10mol)、碘代苯122.7g(0.60mol)、碘化铜54.7g(0.29mol)、碳酸钾66.7g(0.48mol)和喹啉800ml在190℃下一边加热一边搅拌72小时。将反应溶液冷却至室温后，一边搅拌一边添加蒸馏水(500ml)和二氯甲烷(500ml)。过滤分离析出的结晶后，将有机层用蒸馏水(3×500ml)进行清洗。将有机层用无水硫酸镁进行干燥后，过滤分离硫酸镁，减压蒸馏除去溶剂。将得到的残渣用硅胶柱层析进行精制，以白色结晶的形式得到中间体C 13.7g(收率41%)。

在氮气氛下，添加三聚氰氯85.4g(0.46mol)、脱水四氢呋喃500ml，进行搅拌。一边将反应溶液的温度保持在-20℃以下一边经1小时滴加1.1mol/l溴化苯基镁、四氢呋喃溶液600ml后，继续1.5小时搅拌。然后，一边将反应溶液的温度保持在5℃以下一边添加甲苯300ml、2N HCl 500ml。将反应溶液分离成有机层和水层，将有机层用蒸馏水(2×300ml)进行清洗，再用饱和盐水清洗一次后，将有机层用硫酸镁进行脱水。过滤分离硫酸镁后，减压蒸馏除去溶剂。在得到的具有粘性的液体中添加正己烷1000g，进行加热、搅拌。然后，在热的同时进行过滤，除去不溶成分。冷却滤液，过滤出析出的针状结晶，进行干燥，得到中间体D 73.3g(0.32mol、收率75%)。

在氮气氛下，添加56%氢化钠1.6g、脱水N,N-二甲基甲酰胺50ml，进行搅拌。接着，经30分钟滴加将中间体C 10.0g(0.030mol)溶解于脱水N,N-二甲基甲酰胺60ml的溶液。然后，继续1小时搅拌。接着，经30分钟滴加将中间体D 7.0g(0.031mol)溶解于脱水N,N-二甲基甲酰胺60ml的溶液。然后，继续一昼夜搅拌。接着在同一烧瓶内添加蒸馏水300g，过滤出析出的黄色结晶。将过滤出的黄色结晶进行再浆料化精制，使其干燥，得到中间体E 15.0g(0.029mol、收率96%)。APCI-TOFMS,m/z 523[M+H]⁺

在氮气氛下，添加56%氢化钠2.4g、脱水N,N-二甲基甲酰胺130ml，进行搅拌。接着经30分钟滴加将中间体B 15.4g(0.046mol)溶解于脱水N,N-二甲基甲酰胺154ml的溶液。然后，继续1小时搅拌。接着经30分钟滴加将中间体E22.0g(0.042mol)溶解于脱水N,N-二甲基甲酰胺220ml的溶液。然后，继续4小时搅拌。接着在同一烧瓶内添加蒸馏水500g，过滤出析出的黄色结晶。将过滤出的黄色结晶进行再浆料化，进行干燥。然后，用硅胶柱进行精制，得到化合物3-159.2g(0.011mol、收率27%)。

将APCI-TOFMS,m/z 818[M+H]⁺、¹H-NMR测定结果(测定溶剂：THF-d8)示于图2。

另外，与上述同样地合成化合物1-31、2-3、3-22、5-19、6-11、6-17及6-30。

实施例1

在形成有由膜厚110nm的ITO构成的阳极的玻璃基板上用真空蒸镀法在真空度4.0×10^-5Pa下使各薄膜层叠。首先，在ITO上形成25nm厚的酞菁铜(CuPC)。接着，形成40nm厚的4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(NPB)作为空穴传输层。接着，在空穴传输层上，由不同的蒸镀源共蒸镀作为主体材料的合成例1中得到的化合物3-15和作为磷光发光掺杂剂的三(2-苯基吡啶)铱(III)(Ir(ppy)₃)，形成40nm厚的发光层。发光层中的Ir(ppy)₃的浓度为10.0wt%。接着，形成20nm厚的三(8-羟基喹啉)铝(III)(Alq₃)作为电子传输层。进而，在电子传输层上，形成1.0nm厚的氟化锂(LiF)作为电子注入层。最后，在电子注入层上，形成70nm厚的铝(Al)作为电极，制作有机EL元件。

在得到的有机EL元件上连接外部电源、施加直流电压，结果确认具有如表1的发光特性。在表1中，亮度、电压及发光效率表示在10mA/cm²下的值。另外，亮度半衰期表示以40mA/cm²的恒流驱动进行评价，将该结果换算成初始亮度1000cd/m²时的值。需要说明的是，元件发光光谱的极大波长为520nm，可知得到了来自Ir(ppy)₃的发光。

实施例2

作为发光层的主体材料使用化合物1-31，除此以外与实施例1同样地制作有机EL元件。

实施例3

作为发光层的主体材料使用化合物2-3，除此以外与实施例1同样地制作有机EL元件。

实施例4

作为发光层的主体材料使用化合物3-22，除此以外与实施例1同样地制作有机EL元件。

实施例5

作为发光层的主体材料使用化合物5-19，除此以外与实施例1同样地制作有机EL元件。

实施例6

作为发光层的主体材料使用化合物6-11，除此以外与实施例1同样地制作有机EL元件。

实施例7

作为发光层的主体材料使用化合物6-17，除此以外与实施例1同样地制作有机EL元件。

实施例8

作为发光层的主体材料使用化合物6-30，除此以外与实施例1同样地制作有机EL元件。

比较例1

作为发光层的主体材料使用下述化合物H-1，除此以外与实施例1同样地制作有机EL元件。

实施例2～8及比较例1中得到的有机EL元件的元件发光光谱的极大波长均为520nm，可知得到了来自Ir(ppy)₃的发光。将发光特性以及寿命特性示于表1。

[表1]

判明：实施例1～8的有机EL元件，相对于比较例1，初始特性以及寿命特性提高，由此，通过在发光层主成分中使用在一分子中具有不同的吲哚并咔唑骨架的材料，有机EL元件特性得到改善。

产业上的可利用性

在本发明的有机场致发光元件中使用的吲哚并咔唑化合物，通过在一分子中具有两种以上的吲哚并咔唑异构体骨架，或具有即使是相同异构体、分子结构也成为非对称的键合样式，空穴、电子移动速度的微调以及以及IP、EA、T1的各种能量值的控制成为可能。其结果，在使用有该吲哚并咔唑化合物的有机EL元件中实现发光层中的最优的载流子平衡，发光特性的大幅改善成为可能。进而，该吲哚并咔唑化合物可以在氧化、还原、激发的各活性状态下使稳定性提高，同时具有良好的无定形特性，因此可实现驱动寿命长、耐久性高的有机EL元件。另外，赋予溶解性的提高的等功能的材料设计是可能的，可以通过湿法工艺提供合适的材料。

本发明的有机EL元件，在发光特性、驱动寿命以及耐久性中处于实用上可满足的水平，在向平板显示器(移动电话显示元件、车载显示元件、OA计算机显示元件、电视机等)、发挥作为面发光体的特征的光源(照明、复印机的光源、液晶显示器、仪器类的背光源)、显示板和标识灯等的应用中，其技术价值大。

Claims (4)

1.一种有机场致发光元件，其为在基板上层叠阳极、含有磷光发光层的有机层及阴极而成的有机场致发光元件，其特征在于，在选自由磷光发光层、空穴传输层、电子传输层及空穴阻挡层组成的组中的至少一个的有机层中含有由通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物，

通式(1)中，L表示(m+n+p+q)价的碳数6～50的芳香族烃基或碳数3～50的芳香族杂环基，Y₁～Y₄分别为由式(1a-1)～(1a-6)的任意表示的基团，至少1个为不同的基团；m表示1～3的整数，n表示1～3的整数，p表示0～3的整数，q表示0～3的整数，m+n+p+q为2～6；

式(1a-1)～(1a-6)中，A独立地表示碳数1～10的烷基、碳数3～11的环烷基、碳数6～50的芳香族烃基或碳数3～50的芳香族杂环基；R₁～R₃分别独立地表示氢、碳数1～10的烷基、碳数3～11的环烷基、碳数6～12的芳香族烃基或碳数3～11的芳香族杂环基；其中，在式(1a-1)、(1a-2)、(1a-4)及(1a-6)中，R₃也可以与R₃键合的六元环一起形成稠环。

2.根据权利要求1所述的有机场致发光元件，其中，由通式(1)表示的吲哚并咔唑化合物为由通式(2)～(7)的任意表示的吲哚并咔唑化合物，

通式(2)～(7)中，L、A、R₁～R₃、m及n与通式(1)及式(1a-1)～(1a-6)中的含义相同。

3.根据权利要求2所述的有机场致发光元件，其中，在由通式(2)～(7)表示的吲哚并咔唑化合物中，m及n分别为1。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的有机场致发光元件，其特征在于，含有吲哚并咔唑化合物的有机层为含有磷光发光掺杂剂的发光层。

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