[发明专利]有机电致发光元件

说明书

技术领域

本发明涉及有机电致发光元件。特别涉及使用具有特定的含氮芳香族杂环的连接结构的同系统的化合物的有机电致发光元件。

背景技术

若对有机电致发光元件(以下称为有机EL元件。)施加电压，则分别由阳极将空穴，且由阴极将电子注入到发光层。接着在发光层中，所注入的空穴与电子再结合，形成激发子。此时，通过电子自旋的统计规则，以25%:75%的比率生成单重态激发子和三重态激发子。根据发光原理分类时，对于荧光型而言，使用利用单重态激发子的发光，因此有机EL元件的内部量子效率，25%是极限。另一方面已知，对于磷光型而言，使用利用三重态激发子的发光，因此在由单重态激发子有效地进行系间窜越的情况下，内部量子效率升高至100%。

以往，对于有机EL元件，对应于荧光型和磷光型的发光机理来设计最优的元件。特别是对于磷光型的有机EL元件，由其发光特性已知，单纯地挪用荧光元件技术时，得不到高性能的元件。其理由通常认为如下所述。

首先，磷光发光，由于为利用三重态激发子的发光，发光层中使用的化合物的能隙必须大。这是由于，某种化合物的单重态能量(称为最低激发单重态与基态的能量差)的值，通常大于该化合物的三重态能量(称为最低激发三重态与基态的能量差。)的值。

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，必须将具有三重态能量大于磷光发光性掺杂材料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，必须使用电子传输层和空穴传输层比磷光发光性掺杂材料具有更大的三重态能量的化合物。如此，基于以往的有机EL元件的元件设计思想的情况下，造成将与荧光型的有机EL元件中使用的化合物相比具有更大的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升高。

另外，荧光元件中有用的耐氧化性、耐还原性高的烃系的化合物由于π电子云的范围大，因此能隙小。因此，磷光型的有机EL元件中，难以选择这种烃系的化合物，而选择含有氧、氮等杂原子的有机化合物，其结果，磷光型的有机EL元件存在寿命比荧光型的有机EL元件短的问题。

进而，磷光发光性掺杂材料的三重态激发子的激发子弛豫速率与单重态激发子相比非常长也对元件性能造成大的影响。即，源自单重态激发子的发光，由于与发光相关的弛豫速率快，因此不易产生激发子对发光层的周边层(例如空穴传输层、电子传输层)的扩散，可以期待有效的发光。另一方面，源自三重态激发子的发光，由于为自旋禁阻、弛豫速率慢，易产生激发子对周边层的扩散，由特定的磷光发光性化合物以外，产生热的能量失活。也就是说，与荧光型的有机EL元件相比，电子和空穴的再结合区域的控制更重要。

由于以上的理由，磷光型的有机EL元件的高性能化需要选择与荧光型的有机EL元件不同的材料以及设计元件。

专利文献1中公开了连接咔唑与吖嗪的磷光主体材料、和三重态能量大的含咔唑的胺系空穴传输材料的组合。虽然可使用作为空穴传输材料有实际效果的单胺系材料，但在单胺系材料的结构上对电荷的耐久性弱，而且，该主体材料具有咔唑之间不直接连接的结构，因此离子化电位大，空穴传输材料和主体材料的界面上发生空穴的蓄积、对元件性能带来不良影响。

专利文献2中公开了连接咔唑的双咔唑系的磷光主体材料、和三重态能量大的含咔唑的胺系空穴传输材料的组合。由于使用作为主体材料离子化电位小的物质，因此由空穴传输材料的空穴注入性提高，而由于空穴传输材料中使用现有的单胺系材料，因此三重态能量易于扩散。

现有技术文献

专利文献

专利文献1 : 国际公开WO2004/066685号公报

专利文献2 : 日本特开2010-241801号公报。

发明内容

要解决的技术问题

本发明为了解决前述问题而成，其目的在于实现能低电压驱动、长寿命的有机EL元件。

解决问题的手段