有机电致发光元件转让专利
申请号 : CN200580008340.8
文献号 : CN100591184C
文献日 : 2010-02-17
发明人 : 福松敬之 , 宫崎浩
申请人 : 新日铁化学株式会社
摘要 :
本发明涉及元件的发光效率得到改善，充分确保驱动稳定性，并且具有简单结构，利用了磷光发光的有机电致发光元件(有机EL元件)。该有机EL元件是在一对电极间形成有发光层或包含发光层的多个有机化合物薄膜层的有机电致发光元件，发光层含有：作为主体材料的由下述通式(I)所示的羟苯基苯并噁唑类的Al络合物构成的化合物，以及作为客体材料的含有Ru、Rh、Pd、Ag、Re、Os、Ir、Pt及Au的有机金属络合物。(见右式)(式中，R1～R8独立地表示氢原子、烷基或芳香族基团等，n表示2或4，当n为2时，Z表示芳香族基团或三芳基甲硅烷基等，当n为4时，表示Al(III))。
权利要求 :
1.有机电致发光元件，所述有机电致发光元件在一对电极间形成 有发光层，在发光层与阳极之间具有空穴传输层，在发光层与阴极之 间具有电子传输层，在电子传输层和发光层之间不具有空穴阻挡层， 其特征在于，发光层含有：作为主体材料的下述通式(I)所示的化合 物，以及作为客体材料的含有选自钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、铂 及金中至少一种金属的有机金属络合物，
式中，R1～R8各自独立地表示氢原子、烷基、芳烷基、链烯基、 氰基、氨基、酰胺基、烷氧羰基、羧基、烷氧基或具有或不具有取代 基的芳香族基团，Z表示具有或不具有取代基的烃基、芳香族杂环基、 三芳基甲硅烷基或下述式(II)所示基团，
R9～R16各自独立地表示氢原子、烷基、芳烷基、链烯基、氰基、 氨基、酰胺基、烷氧羰基、羧基、烷氧基或具有或不具有取代基的芳 香族基团。
2.权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于：上述通式 (I)所示的化合物为下述通式(III)所示的化合物，
式中，R1～R16与式(I)和式(II)相同。
3.权利要求1或2所述的有机电致发光元件，其中，客体材料为 绿色磷光发光性的三(2-苯基吡啶)铱络合物。
说明书 :
技术领域
本发明涉及有机电致发光元件(以下称为有机EL元件)，更具体 地说，涉及通过对由有机化合物形成的发光层施加电场而放出光的薄 膜型装置。
背景技术
在使用了有机材料的电致发光元件的开发中，通过以提高从电极 注入电荷的效率为目的的电极种类最优化，开发在电极间以薄膜形式 设置有由芳香族二胺构成的空穴传输层和由8-羟基喹啉铝络合物(以 下称为Alq3)构成的发光层的元件，与以往使用蒽等单晶体的元件相 比，大幅度改善了发光效率，因而推动了向具有自发光·高速应答性 特征的高性能平板的实用化进程。
为了进一步改善这样的有机EL元件的效率，以上述阳极/空穴传 输层/发光层/阴极的结构为基础，在其中适当地设置空穴注入层、电 子注入层、电子传输层的元件，例如阳极/空穴注入层/空穴传输层/ 发光层/阴极、阳极/空穴注入层/发光层/电子传输层/阴极、阳极/空 穴注入层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极、阳极/空穴注入层/ 空穴传输层/发光层/空穴阻挡层/电子传输层/阴极等结构的元件是已 知的。该空穴传输层具有将从空穴注入层注入的空穴传递到发光层的 功能，而电子传输层具有将从阴极注入的电子传递到发光层的功能。 应予说明，有时也将空穴传输层称为阳极缓冲层。
此外，已知通过在发光层和空穴注入层之间插入所述空穴传输层， 可以在更低的电场下向发光层注入大量空穴，而且由于电子极难流过 空穴传输层，因而从阴极或电子传输层向发光层中注入的电子就蓄积 在空穴传输层和发光层的交界面上，从而提高了发光效率。
同样地，已知通过在发光层和电子注入层之间插入电子传输层， 可以在更低的电场下向发光层注入大量电子，而且由于空穴极难流过 电子传输层，因而从阳极或空穴传输层向发光层中注入的空穴就蓄积 在电子传输层和发光层的交界面上，从而提高了发光效率。根据这种 结构层的功能，至今已进行了多种有机材料的开发。
另一方面，以上述设置有由芳香族二胺构成的空穴传输层和由 Alq3构成的发光层的元件为代表的许多元件采用荧光发光，但人们期 待着采用磷光发光，即如果利用来自三重线激发态的发光，使效率较 以往使用荧光(单态)的元件提高约3倍。为了达到此目的，研究了 以香豆素衍生物、二苯甲酮衍生物作为发光层，但仅获得了极低的亮 度。之后，作为利用三重线态的尝试，对使用铕络合物进行了研究， 但仍未达到高效率发光。
最近报告了通过使用铂络合物(T-1、PtOEP)，可以高效率地发 红色光(Nature，395卷，第151页，1998年)。之后，通过在发光 层中掺杂铱络合物(T-2、Ir(ppy)3)，大大改善了发绿色光的效率(Appl. Phys.Lett.，75卷，第4页，1999年)。而且报告，这些铱络合物通 过对发光层最优化，即使使元件结构更为简化，也能显示出极高的发 光效率(Appl.Phys.Lett.，77卷，第904页，2000年)。
应予说明，上述T-1及T-2等的化学式记载于下述文献中，将其 作为参考。另外，主体材料、客体材料、空穴注入层、电子传输层等 有机层中通常使用的化合物的结构式、缩写也记载于下述专利文献中， 将其作为参考。以下说明中未指明而使用的缩写是本技术领域中通用 的缩写，可按下述文献等中所述缩写的意义进行理解。
专利文献1：特开2002-305083号公报
专利文献2：特开2001-313178号公报
专利文献3：特开2002-352957号公报
专利文献4：特开2000-200684号公报
专利文献5：特表2003-515897号公报
专利文献6：特开平10-25472号公报
非专利文献1：Appl.Phys.Lett.，77卷，第904页，2000年
在磷光有机电致发光元件开发中，所提出的主体材料是特开 2001-313178号公报中介绍的咔唑化合物CBP。如果使用CBP作为绿色 磷光发光材料三(2-苯基吡啶)铱络合物(以下称为Ir(ppy)3)的主 体材料，则CBP除了具有易使空穴流过和不易使电子流过的特性外， 还打破了电荷注入的平衡，使过剩的空穴流至电子传输侧，结果使来 自Ir(ppy)3的发光效率下降。
解决上述问题的手段有在发光层和电子传输层之间设置空穴阻挡 层的方法。该空穴阻挡层能够使空穴高效地蓄积在发光层中，从而提 高其在发光层中与电子再结合的概率，实现了高效率发光。作为目前 通常使用的空穴阻挡材料，可以列举2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10- 菲绕啉(以下称为BCP)及对苯基酚代-双(2-甲基-8-喹啉酚代-N1，O8) 铝(以下称为BAlq)。这样能够防止产生电子和空穴在电子传输层中 的再结合，但BCP作为室温下容易结晶的材料，缺乏可靠性，因此元 件寿命极短。此外，报告了BAlq的Tg为约100℃和比较良好的元件 寿命结果，但空穴阻挡能力不足，来自Ir(ppy)3的发光效率下降。此 外，由于层结构增加1层，因此元件结构变复杂，存在成本增加的问 题。
另外，作为CBP之外可使用的主体材料，特开2002-305083号公 报公开了使用由具有含氮杂环Ar1及芳香环Ar2的基团和金属M组成 的络合物(-Ar1-Ar2-O-)nM作为发光层的主体材料，使用贵金属类的 金属络合物作为客体材料的有机EL元件。本文中例示的主体材料有很 多，Ar1为苯并噁唑环、Ar2为苯环的化合物是例示的众多化合物之一。 其中还例示了M为Zn、n为2的化合物，但仅此而已。另外，作为客 体材料，还列举了多个贵金属类的金属络合物。但停留在例示了只是 具有空穴阻挡层的4层结构元件的使用，没有达到能够解决上述问题。
另一方面，作为磷光有机电致发光元件的主体材料，还提出了特 开2002-352957号公报中介绍的3-苯基-4-(1’-萘基)-5-苯基-1，2，4- 三唑(以下称为TAZ)，但除了易流过电子和不易流过空穴的特性之 外，发光区域处于空穴传输层侧。因此可知，由于空穴传输层材料与 Ir(ppy)3的亲合性问题，来自Ir(ppy)3的发光效率降低。例如，从 高性能、高可靠性、高寿命方面来看最宜作为空穴传输层使用的4，4’- 双(N-(1-萘基)-N-苯基氨基)联苯(以下称为NPB)与Ir(ppy)3 的亲合性差，引起了从Ir(ppy)3向NPB的能量迁移，存在着发光效率 降低的问题。
解决上述问题的手段有使用4，4’-双(N，N’-(3-甲苯基)氨基) -3，3’-二甲基联苯(以下称为HMTPD)之类不会引起能量从Ir(ppy)3 迁移的材料作为空穴传输层的方法。
在Appl.Phys.Lett.，77卷，第904页，2000年中，报告了通过 在发光层的主体材料中使用TAZ、1，3-双(N，N-叔丁基-苯基)-1，3，4- 噁唑(以下称为OXD7)或BCP，在掺杂材料中使用Ir(ppy)3，在电子 传输层中使用Alq3，在空穴传输层中使用HMTPD，在磷光发光元件中， 可通过3层结构获得高效率发光，而使用了TAZ的体系获得了特别优 异的效果。但是，由于HMTPD的Tg约为50℃左右，是易于结晶的材 料，缺乏可靠性。因此，元件的寿命极短，难以进行商业应用，还存 在驱动电压高的问题。
此外，特开2000-200684号公报中公开了包含2-(2-羟苯基)苯 并噁唑类2分子和酚类1分子结合到1个Al上的络合物的发光材料的 有机EL元件。其中列举的化合物众多，作为主体材料还列举了与掺杂 材料的组合，但只停留在利用了荧光发光。
此外，特开平10-25472号公报中公开了由4分子羟苯基苯并噁唑 和Al-O-Al结合的络合物构成的发光材料的有机EL元件。其中列举的 发光材料众多，其中对掺杂也有例示，但仅此而已。
为了进一步改善这样的有机EL元件的效率，以上述阳极/空穴传 输层/发光层/阴极的结构为基础，在其中适当地设置空穴注入层、电 子注入层、电子传输层的元件，例如阳极/空穴注入层/空穴传输层/ 发光层/阴极、阳极/空穴注入层/发光层/电子传输层/阴极、阳极/空 穴注入层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极、阳极/空穴注入层/ 空穴传输层/发光层/空穴阻挡层/电子传输层/阴极等结构的元件是已 知的。该空穴传输层具有将从空穴注入层注入的空穴传递到发光层的 功能，而电子传输层具有将从阴极注入的电子传递到发光层的功能。 应予说明，有时也将空穴传输层称为阳极缓冲层。
此外，已知通过在发光层和空穴注入层之间插入所述空穴传输层， 可以在更低的电场下向发光层注入大量空穴，而且由于电子极难流过 空穴传输层，因而从阴极或电子传输层向发光层中注入的电子就蓄积 在空穴传输层和发光层的交界面上，从而提高了发光效率。
同样地，已知通过在发光层和电子注入层之间插入电子传输层， 可以在更低的电场下向发光层注入大量电子，而且由于空穴极难流过 电子传输层，因而从阳极或空穴传输层向发光层中注入的空穴就蓄积 在电子传输层和发光层的交界面上，从而提高了发光效率。根据这种 结构层的功能，至今已进行了多种有机材料的开发。
另一方面，以上述设置有由芳香族二胺构成的空穴传输层和由 Alq3构成的发光层的元件为代表的许多元件采用荧光发光，但人们期 待着采用磷光发光，即如果利用来自三重线激发态的发光，使效率较 以往使用荧光(单态)的元件提高约3倍。为了达到此目的，研究了 以香豆素衍生物、二苯甲酮衍生物作为发光层，但仅获得了极低的亮 度。之后，作为利用三重线态的尝试，对使用铕络合物进行了研究， 但仍未达到高效率发光。
最近报告了通过使用铂络合物(T-1、PtOEP)，可以高效率地发 红色光(Nature，395卷，第151页，1998年)。之后，通过在发光 层中掺杂铱络合物(T-2、Ir(ppy)3)，大大改善了发绿色光的效率(Appl. Phys.Lett.，75卷，第4页，1999年)。而且报告，这些铱络合物通 过对发光层最优化，即使使元件结构更为简化，也能显示出极高的发 光效率(Appl.Phys.Lett.，77卷，第904页，2000年)。
应予说明，上述T-1及T-2等的化学式记载于下述文献中，将其 作为参考。另外，主体材料、客体材料、空穴注入层、电子传输层等 有机层中通常使用的化合物的结构式、缩写也记载于下述专利文献中， 将其作为参考。以下说明中未指明而使用的缩写是本技术领域中通用 的缩写，可按下述文献等中所述缩写的意义进行理解。
专利文献1：特开2002-305083号公报
专利文献2：特开2001-313178号公报
专利文献3：特开2002-352957号公报
专利文献4：特开2000-200684号公报
专利文献5：特表2003-515897号公报
专利文献6：特开平10-25472号公报
非专利文献1：Appl.Phys.Lett.，77卷，第904页，2000年
在磷光有机电致发光元件开发中，所提出的主体材料是特开 2001-313178号公报中介绍的咔唑化合物CBP。如果使用CBP作为绿色 磷光发光材料三(2-苯基吡啶)铱络合物(以下称为Ir(ppy)3)的主 体材料，则CBP除了具有易使空穴流过和不易使电子流过的特性外， 还打破了电荷注入的平衡，使过剩的空穴流至电子传输侧，结果使来 自Ir(ppy)3的发光效率下降。
解决上述问题的手段有在发光层和电子传输层之间设置空穴阻挡 层的方法。该空穴阻挡层能够使空穴高效地蓄积在发光层中，从而提 高其在发光层中与电子再结合的概率，实现了高效率发光。作为目前 通常使用的空穴阻挡材料，可以列举2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10- 菲绕啉(以下称为BCP)及对苯基酚代-双(2-甲基-8-喹啉酚代-N1，O8) 铝(以下称为BAlq)。这样能够防止产生电子和空穴在电子传输层中 的再结合，但BCP作为室温下容易结晶的材料，缺乏可靠性，因此元 件寿命极短。此外，报告了BAlq的Tg为约100℃和比较良好的元件 寿命结果，但空穴阻挡能力不足，来自Ir(ppy)3的发光效率下降。此 外，由于层结构增加1层，因此元件结构变复杂，存在成本增加的问 题。
另外，作为CBP之外可使用的主体材料，特开2002-305083号公 报公开了使用由具有含氮杂环Ar1及芳香环Ar2的基团和金属M组成 的络合物(-Ar1-Ar2-O-)nM作为发光层的主体材料，使用贵金属类的 金属络合物作为客体材料的有机EL元件。本文中例示的主体材料有很 多，Ar1为苯并噁唑环、Ar2为苯环的化合物是例示的众多化合物之一。 其中还例示了M为Zn、n为2的化合物，但仅此而已。另外，作为客 体材料，还列举了多个贵金属类的金属络合物。但停留在例示了只是 具有空穴阻挡层的4层结构元件的使用，没有达到能够解决上述问题。
另一方面，作为磷光有机电致发光元件的主体材料，还提出了特 开2002-352957号公报中介绍的3-苯基-4-(1’-萘基)-5-苯基-1，2，4- 三唑(以下称为TAZ)，但除了易流过电子和不易流过空穴的特性之 外，发光区域处于空穴传输层侧。因此可知，由于空穴传输层材料与 Ir(ppy)3的亲合性问题，来自Ir(ppy)3的发光效率降低。例如，从 高性能、高可靠性、高寿命方面来看最宜作为空穴传输层使用的4，4’- 双(N-(1-萘基)-N-苯基氨基)联苯(以下称为NPB)与Ir(ppy)3 的亲合性差，引起了从Ir(ppy)3向NPB的能量迁移，存在着发光效率 降低的问题。
解决上述问题的手段有使用4，4’-双(N，N’-(3-甲苯基)氨基) -3，3’-二甲基联苯(以下称为HMTPD)之类不会引起能量从Ir(ppy)3 迁移的材料作为空穴传输层的方法。
在Appl.Phys.Lett.，77卷，第904页，2000年中，报告了通过 在发光层的主体材料中使用TAZ、1，3-双(N，N-叔丁基-苯基)-1，3，4- 噁唑(以下称为OXD7)或BCP，在掺杂材料中使用Ir(ppy)3，在电子 传输层中使用Alq3，在空穴传输层中使用HMTPD，在磷光发光元件中， 可通过3层结构获得高效率发光，而使用了TAZ的体系获得了特别优 异的效果。但是，由于HMTPD的Tg约为50℃左右，是易于结晶的材 料，缺乏可靠性。因此，元件的寿命极短，难以进行商业应用，还存 在驱动电压高的问题。
此外，特开2000-200684号公报中公开了包含2-(2-羟苯基)苯 并噁唑类2分子和酚类1分子结合到1个Al上的络合物的发光材料的 有机EL元件。其中列举的化合物众多，作为主体材料还列举了与掺杂 材料的组合，但只停留在利用了荧光发光。
此外，特开平10-25472号公报中公开了由4分子羟苯基苯并噁唑 和Al-O-Al结合的络合物构成的发光材料的有机EL元件。其中列举的 发光材料众多，其中对掺杂也有例示，但仅此而已。
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，必须在改善 元件发光效率的同时，充分确保驱动时的稳定性。鉴于上述现状，本 发明的目的是提供具有高效率、长寿命及简化的元件结构且可进行实 用的有机EL元件。
本发明涉及有机电致发光元件，所述有机电致发光元件在一对电 极间形成有包含发光层的有机化合物薄膜层，在发光层与阳极之间具 有空穴传输层，在发光层与阴极之间具有电子传输层，在电子传输层 和发光层之间不具有空穴阻挡层，其特征在于，发光层含有：作为主 体材料的下述通式(I)所示的化合物，以及作为客体材料的含有选自 钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、铂及金中至少一种金属的有机金属络 合物。
式中，Z表示可以具有取代基的烃基、芳香族杂环基、三芳基甲 硅烷基或下述式(II)所示基团。
R1～R8和R9～R16各自独立地表示氢原子、烷基、芳烷基、链烯基、 氰基、氨基、酰胺基、烷氧羰基、羧基、烷氧基或可以具有取代基的 芳香族基团。
其中，当Z为式(II)所示的基团时，通式(I)由下述通式(III) 所示。
式中，R1～R16具有与上述相同的含义。
作为客体材料，优选列举绿色磷光发光性的三(2-苯基吡啶)铱 络合物。
以下对本发明进行更为详细的说明。
本发明的有机EL元件涉及所谓利用了磷光的有机EL元件，其在 发光层中含有：上述通式(I)所示的化合物、及含有选自周期表7～ 11族中至少一种金属的磷光性有机金属络合物。具有如下发光层：含 有作为主成分的通式(I)所示的化合物，作为副成分的含有选自钌、 铑、钯、银、铼、锇、铱、铂及金中至少一种金属的有机金属络合物。
其中，主成分是指在形成该层的材料中占大于等于50重量％的成 分，副成分是指在形成该层的材料中不足50重量％的成分。在本发明 的有机电致发光元件中，对发光层中所含的通式(I)所示化合物的基 本要求是，具有比该层中所含的磷光性有机金属络合物的激发三重线 态能级能量更高的激发三重线态能级。另外，还必须是能够给予稳定 的薄膜形状，和/或具有高玻璃化转变温度(Tg)，可高效地传输空穴 和/或电子的化合物。而且要求是在电化学和化学上稳定的，在制造或 使用时难以产生形成阱或导致消光的杂质的化合物。
此外，为了使磷光性有机络合物的发光不易受到空穴传输层的激 发三重线态能级的影响，另一个重要事项是要具备可使发光区域与空 穴传输层界面保持适度的距离的空穴注入能力。
作为满足这些条件的发光层形成材料，本发明中使用上述通式(I) 所示的化合物作为主体材料。在通式(I)中，R1～R8各自独立地表示 氢原子、烷基、芳烷基、链烯基、氰基、氨基、酰胺基、烷氧羰基、 羧基、烷氧基、可具有取代基的芳香族基团。作为烷基，优选例示碳 原子数为1～6的烷基(以下称为低级烷基)，作为芳烷基，优选例示 苄基、苯乙基，作为链烯基，优选例示碳原子数为1～6的低级链烯基， 作为氨基，优选例示-NR2(R为氢或低级烷基)所示的氨基，作为酰胺 基，优选例示-CONH2，作为烷氧羰基及烷氧基的烷氧基，优选例示碳 原子数为1～6的低级烷氧基。更优选R1～R8全部为氢原子，或者5个 以上为氢原子，其他为碳原子数3以下的烷基。
可以具有取代基的芳香族基团，包括可以具有取代基的芳香族烃 基或芳香族杂环基。作为芳香族烃基，优选例示苯基、萘基、苊基、 蒽基等芳香族烃基，作为芳香族杂环基，优选例示吡啶基、喹啉基、 噻吩基、咔唑基、吲哚基、呋喃基等芳香族杂环基。当其为具有取代 基的芳香族烃基或芳香族杂环基时，作为取代基，可以列举低级烷基， 低级烷氧基，苯氧基、甲苯氧基等芳氧基，苯硫基等芳硫基，苄氧基 等芳烷氧基，苯基、萘基、联苯基等芳基，二甲氨基，杂芳基等。
作为Z，可以列举苯氧基苯基，苯硫基苯基，三芳基甲硅烷基例 如三苯基甲硅烷基，芳基例如苯基、联苯基或萘基、萘基苯基等，杂 环基例如嘧啶基、吡啶基、噻吩基、呋喃基、噁二唑基、苯并噁唑基、 联噻吩基和式(II)所示的基团。优选苯氧基苯基、三芳基甲硅烷基、 芳基或杂环基。更优选苯氧基苯基、三苯基甲硅烷基、苯基、联苯基、 萘基或萘基苯基。进一步优选三苯基甲硅烷基、苯基、联苯基或萘基 苯基。这些基团可以具有取代基，例如甲基、乙基、丙基或丁基等低 级烷基，氟原子、氯原子或溴原子等卤素原子，甲氧基、乙氧基或丙 氧基等烷氧基，氟代烷基例如三氟甲基等，杂环基例如可以具有取代 基的噁二唑基，或硝基等。优选的取代基为氟原子、甲基、叔丁基、 氟代甲基、甲氧基或可以具有取代基的噁二唑基。更优选的取代基为 甲基或三氟甲基。此外，还优选Z为式(II)所示的基团。当Z为式 (II)所示的基团时，通式(I)由通式(III)表示。其中，R9～R16 优选列举与R1～R8中说明的相同的基团。
通式(I)或通式(III)所示的化合物，更优选选自R1～R8和R9～ R16为氢原子、低级烷基或低级烷氧基的化合物。进一步优选选自R1～ R8和R9～R16的全部或10个以上为氢原子，其他为低级烷基或低级烷 氧基的化合物。
以下示出通式(I)或通式(III)所示化合物的优选具体例，但 并不限于这些。
本发明中使用的通式(I)所示的Al配位化合物能够采用公知 的方法容易地制造。例如，通过如下所示首先形成通式(a)所示的配 位化合物，然后与通式(b)所示的化合物反应，从而制造通式(I) 所示的配位化合物。
Z-OH (b)
(式中，R1～R8和Z与式(I)的R1～R8和Z对应，但不包括Z为 式(II)所示基团的情况。Y表示烷氧基、卤素原子、羟基或离子性 基团)。
通式(III)所示的Al配位化合物能够采用公知的方法容易地制 造。例如，采用对应的金属盐与以下的通式(c)所示的化合物之间的 络合物形成反应而合成。合成反应例如采用Y.Kushi等所示的方法(J. Amer.Chem.Soc.，92卷，91页，1970年)进行。应予说明，式(c) 中，R1～R8与通式(I)的R1～R8对应。
作为发光层中的客体材料，含有包含选自钌、铑、钯、银、铼、 锇、铱、铂和金的至少1种金属的有机金属络合物。该有机金属络合 物在上述专利文献等中公知，可以对其进行选择而使用。
作为优选的有机金属络合物，可以举出以Ir等贵金属元素作为中 心金属的Ir(ppy)3等络合物类(式A)、Ir(bt)2·acac3等络合物类 (式B)、PtOEt3等络合物类(式C)。这些络合物类的具体实例如 下所示，但并不限于下述化合物。
本发明中用于发光层的主体材料能够使电子和空穴大致均等地流 过，因此能够在发光层的中央使其发光。因此，不会象TAZ那样在空 穴传输侧发光而产生能量向空穴传输层的迁移使效率降低，也不会象 CPB那样在电子传输层侧发光而使能量向电子传输层迁移使效率降 低，能够使用作为空穴传输层的NPB和作为电子传输层的Alq3这样的 具有大量生产实绩的可靠性高的材料。
以下，参照附图对本发明的有机EL元件进行说明。图1为示意地 表示本发明中使用的一般有机EL元件的结构例的截面图，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，具有基板、 阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层及阴极作为必要层，可以省 略必要层以外的层，例如空穴注入层，另外，必要时可设置其他层。 本发明的有机EL元件由于不设置空穴阻挡层，使层结构得到简化，在 制造上和性能上带来优点。
基板1是有机电致发光元件的支撑体，可以使用石英或玻璃板、 金属板或金属箔、塑料膜或板等。特别优选玻璃板、或聚酯、聚甲基 丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚砜等透明的合成树脂板。使用合成树脂基板 时，必须注意阻气性。如果基板的阻气性过小，则有机电致发光元件 有时会因透过基板的外部气体而发生劣化，因而不优选。因此优选的 方法之一是在合成树脂基板的至少单面上设置致密的氧化硅膜等，从 而确保阻气性的方法。
阳极2设置于基板1上，阳极起着向空穴传输层注入空穴的作用。 该阳极通常由铝、金、银、镍、钯、铂等金属，铟和/或锡的氧化物等 金属氧化物，碘化铜等卤化金属，炭黑、或聚(3-甲基噻吩)、聚吡 咯、聚苯胺等导电性高分子等构成。阳极通常大多是通过溅射法、真 空蒸镀法等形成的。另外，在使用银等金属微粒、碘化铜等微粒、炭 黑、导电性的金属氧化物微粒、导电性高分子微粉末等情况下，也可 以分散在适当的粘结剂树脂溶液中，通过涂布于基板1上而形成阳极 2。而且，当使用导电性高分子时，也可以通过电解聚合直接在基板1 上形成薄膜，或在基板1上涂布导电性高分子来形成阳极2。也可以 使用不同物质进行层合来形成阳极。阳极的厚度根据所需要的透明性 而变化。当需要透明性时，通常希望可见光的透射率达到大于等于 60％，优选大于等于80％，此时的厚度通常为5～1000nm，优选为10～ 500nm左右。当为不透明时，阳极2可与基板1相同。另外，也可以 在上述阳极2上进一步层合不同的导电材料。
空穴传输层4设置于阳极2上。两者之间还可以设置空穴注入层 3。作为空穴传输层材料所需具备的条件，必须是来自阳极的空穴注入 效率高、且能够高效地输送所注入的空穴的材料。因此，要求该材料 的离子化电势低，对可见光的透明性高，并且空穴迁移率大，且稳定 性优异，难以在制造或使用时产生成为阱的杂质。另外，还要求不会 因与发光层5接触而对来自发光层的发光产生消光，不会在其与发光 层之间形成受激态络合物而降低效率。除了上述一般要求外，当考虑 车载显示用途时，还要求元件具有耐热性。因而，希望材料具有大于 等于85℃的Tg值。
在本发明的有机EL元件中，空穴传输材料可以使用上述的NPB这 样公知的三芳基胺二聚体。
必要时还可以与三芳基胺二聚体一起使用其他的用作空穴传输材 料的公知化合物。例如，可以列举含有大于等于2个的叔胺且大于等 于2个的稠合芳香环取代于氮原子的芳香族二胺、4，4′，4″-三(1-萘 基苯基氨基)三苯胺等具有星放射状结构的芳香族胺化合物、由三苯 胺的四聚体组成的芳香族胺化合物、2，2′，7，7′-四-(二苯基氨基) -9，9′-螺二芴等螺环化合物等。这些化合物可以单独使用，必要时也 可以分别混合使用。
另外，除上述化合物之外，作为空穴传输层的材料，可以列举聚 乙烯基咔唑、聚乙烯基三苯胺、含有四苯基联苯胺的聚芳醚砜等高分 子材料。
当用涂布法形成空穴传输层时，添加和溶解1种或2种以上的空 穴传输材料和必要时使用的不成为空穴的阱的粘结剂树脂及涂布改进 剂等添加剂，配制成涂布溶液，用旋涂法等方法涂布于阳极2上，干 燥后形成空穴传输层4。作为粘结剂树脂，可以列举聚碳酸酯、聚芳 酯、聚酯等。粘结剂树脂添加量大时，使空穴迁移率变小，因此最好 少量添加，通常优选小于等于50重量％。
当采用真空蒸镀法形成时，将空穴传输材料放入设置于真空容器 内的坩埚中，用适当的真空泵对真空容器内进行排气直至10-4Pa左右， 然后加热坩埚，使空穴传输材料蒸发，从而在相向于坩埚设置的形成 有阳极的基板上形成空穴传输层4。空穴传输层4的膜厚通常为5～ 300nm，优选为10～100nm。为了均匀地形成如此薄的膜，通常优选使 用真空蒸镀法。
发光层5设置于空穴传输层4上。发光层5含有上述通式(I)所 示的化合物和上述含有选自周期表7～11族的金属的有机金属络合 物，其处于施加了电场的电极之间，由于从阳极注入并通过空穴传输 层的空穴与从阴极注入并通过电子传输层6的电子进行再结合而被激 发，产生强烈的发光。发光层5可以在不损害本发明的性能的范围内 含有其他的主体材料、客体材料及荧光色素等其他成分。
上述有机金属络合物在发光层中的含量优选为0.1～30重量％的 范围。如果小于0.1重量％，则不能使元件的发光效率得到提高，如果 超过30重量％，则有机金属络合物间形成二聚体等而引起浓度消光， 导致发光效率降低。与以往采用荧光(单态)的元件中发光层中所含 的荧光性色素(掺杂剂)的量相比，倾向于优选该含量稍多一些。有 机金属络合物可以局部性地分布在发光层中的膜厚方向上，或不均匀 地分布。
发光层5的膜厚通常为10～200nm，优选为20～100nm。按与空穴 传输层4相同的方法形成薄膜。
为了进一步提高元件的发光效率，可以在发光层5和阴极7之间 设置电子传输层6。优选在发光层5和电子传输层6之间不设置空穴 阻挡层，发光层5与空穴传输层4和电子传输层6两层之间相接设置。 电子传输层6由在施加了电场的电极间可以高效地将从阴极注入的电 子向发光层5的方向输送的化合物形成。作为电子传输层6中使用的 电子传输性化合物，必须是来自阴极7的电子注入效率高，并具有高 电子迁移率，能够高效地输送所注入电子的化合物。
作为满足这种条件的电子传输材料，可以列举Alq3等金属络合 物、10-羟基苯并[h]喹啉的金属络合物、噁二唑衍生物、二苯乙烯基 联苯衍生物、シロ一ル衍生物、3-或5-羟基黄酮金属络合物、苯并噁 唑金属络合物、苯并噻唑金属络合物、三苯并咪唑基苯、喹喔啉化合 物、菲绕啉衍生物、2-叔丁基-9，10-N，N′-二氰基蒽醌二亚胺、n形氢 化无定形碳化硅、n型硫化锌、n型硒化锌等。电子传输层6的膜厚通 常为5～200nm，优选为10～100nm。
与空穴传输层4相同，采用涂布法或真空蒸镀法通过在发光层5 上进行层合来形成电子传输层6。通常采用真空蒸镀法。
为了进一步提高空穴注入的效率及改善整个有机层对阳极的附着 力，也可以在空穴传输层4和阳极2之间插入空穴注入层3。通过插 入空穴注入层3，可以在降低元件初始驱动电压的同时，具有抑制以 恒定电流连续驱动元件时的电压上升的效果。作为用于空穴注入层的 材料所需具备的条件，要求其与阳极的接触好，可形成均匀的薄膜， 热稳定，即熔点及玻璃化转变温度高，熔点为大于等于300℃，玻璃 化转变温度为大于等于100℃。另外还可以列举离子化电势低，容易 注入来自阳极的空穴，空穴迁移率高。
作为用于该目的的材料，至今已报导了铜酞菁等酞菁化合物，聚 苯胺、聚噻吩等有机化合物，溅射碳膜，以及氧化钒、氧化钌、氧化 钼等金属氧化物。对于空穴注入层，也可以按与空穴传输层相同的方 式形成薄膜，但使用无机物时，还可以使用溅射法或电子束蒸镀法、 等离子体CVD法。按以上方式形成的阳极缓冲层3的膜厚通常为3～ 100nm，优选为5～50nm。
阴极7起着向发光层5中注入电子的作用。作为阴极所使用的材 料，可以使用用于上述阳极2的材料，但是为了高效地注入电子，优 选使用功函数小的金属，可以使用锡、镁、铟、钙、铝、银等适宜的 金属或它们的合金。具体而言，可以列举镁-银合金、镁-铟合金、铝- 锂合金等低功函数的合金电极。
阴极7的膜厚通常与阳极2相同。为了保护由低功函数金属构成 的阴极，可以在其上进一步地层合功函数高、对大气稳定的金属层， 从而增加元件的稳定性。为达到此目的，可使用铝、银、铜、镍、铬、 金、铂等金属。
另外，在阴极和电子传输层之间插入LiF、MgF2、Li2O等极薄绝缘 膜(0.1～5nm)作为电子注入层也是使元件效率得到提高的有效方法。
还有，也可以采取与图1相反的结构，即按阴极7、电子传输层6、 发光层5、空穴传输层4、阳极2的顺序在基板1上进行层合，也可以 按既述方式在至少一个为高透明性的两片基板间设置本发明的有机 EL元件。在此情况下，也可以根据需要追加层或省略层。
在本发明中，有机EL元件完全适用于单一元件、由阵列状配置的 结构组成的元件、阳极与阴极呈X-Y矩阵状配置的结构。根据本发明 的有机EL元件，通过使发光层含有具有特定骨架的化合物及磷光性的 金属络合物，可以获得比以往采用来自单态的发光的元件发光效率更 高、驱动稳定性也得到大大改善的元件，在全色或多色的屏的应用中 都可以发挥优异的性能。
本发明涉及有机电致发光元件，所述有机电致发光元件在一对电 极间形成有包含发光层的有机化合物薄膜层，在发光层与阳极之间具 有空穴传输层，在发光层与阴极之间具有电子传输层，在电子传输层 和发光层之间不具有空穴阻挡层，其特征在于，发光层含有：作为主 体材料的下述通式(I)所示的化合物，以及作为客体材料的含有选自 钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、铂及金中至少一种金属的有机金属络 合物。
式中，Z表示可以具有取代基的烃基、芳香族杂环基、三芳基甲 硅烷基或下述式(II)所示基团。
R1～R8和R9～R16各自独立地表示氢原子、烷基、芳烷基、链烯基、 氰基、氨基、酰胺基、烷氧羰基、羧基、烷氧基或可以具有取代基的 芳香族基团。
其中，当Z为式(II)所示的基团时，通式(I)由下述通式(III) 所示。
式中，R1～R16具有与上述相同的含义。
作为客体材料，优选列举绿色磷光发光性的三(2-苯基吡啶)铱 络合物。
以下对本发明进行更为详细的说明。
本发明的有机EL元件涉及所谓利用了磷光的有机EL元件，其在 发光层中含有：上述通式(I)所示的化合物、及含有选自周期表7～ 11族中至少一种金属的磷光性有机金属络合物。具有如下发光层：含 有作为主成分的通式(I)所示的化合物，作为副成分的含有选自钌、 铑、钯、银、铼、锇、铱、铂及金中至少一种金属的有机金属络合物。
其中，主成分是指在形成该层的材料中占大于等于50重量％的成 分，副成分是指在形成该层的材料中不足50重量％的成分。在本发明 的有机电致发光元件中，对发光层中所含的通式(I)所示化合物的基 本要求是，具有比该层中所含的磷光性有机金属络合物的激发三重线 态能级能量更高的激发三重线态能级。另外，还必须是能够给予稳定 的薄膜形状，和/或具有高玻璃化转变温度(Tg)，可高效地传输空穴 和/或电子的化合物。而且要求是在电化学和化学上稳定的，在制造或 使用时难以产生形成阱或导致消光的杂质的化合物。
此外，为了使磷光性有机络合物的发光不易受到空穴传输层的激 发三重线态能级的影响，另一个重要事项是要具备可使发光区域与空 穴传输层界面保持适度的距离的空穴注入能力。
作为满足这些条件的发光层形成材料，本发明中使用上述通式(I) 所示的化合物作为主体材料。在通式(I)中，R1～R8各自独立地表示 氢原子、烷基、芳烷基、链烯基、氰基、氨基、酰胺基、烷氧羰基、 羧基、烷氧基、可具有取代基的芳香族基团。作为烷基，优选例示碳 原子数为1～6的烷基(以下称为低级烷基)，作为芳烷基，优选例示 苄基、苯乙基，作为链烯基，优选例示碳原子数为1～6的低级链烯基， 作为氨基，优选例示-NR2(R为氢或低级烷基)所示的氨基，作为酰胺 基，优选例示-CONH2，作为烷氧羰基及烷氧基的烷氧基，优选例示碳 原子数为1～6的低级烷氧基。更优选R1～R8全部为氢原子，或者5个 以上为氢原子，其他为碳原子数3以下的烷基。
可以具有取代基的芳香族基团，包括可以具有取代基的芳香族烃 基或芳香族杂环基。作为芳香族烃基，优选例示苯基、萘基、苊基、 蒽基等芳香族烃基，作为芳香族杂环基，优选例示吡啶基、喹啉基、 噻吩基、咔唑基、吲哚基、呋喃基等芳香族杂环基。当其为具有取代 基的芳香族烃基或芳香族杂环基时，作为取代基，可以列举低级烷基， 低级烷氧基，苯氧基、甲苯氧基等芳氧基，苯硫基等芳硫基，苄氧基 等芳烷氧基，苯基、萘基、联苯基等芳基，二甲氨基，杂芳基等。
作为Z，可以列举苯氧基苯基，苯硫基苯基，三芳基甲硅烷基例 如三苯基甲硅烷基，芳基例如苯基、联苯基或萘基、萘基苯基等，杂 环基例如嘧啶基、吡啶基、噻吩基、呋喃基、噁二唑基、苯并噁唑基、 联噻吩基和式(II)所示的基团。优选苯氧基苯基、三芳基甲硅烷基、 芳基或杂环基。更优选苯氧基苯基、三苯基甲硅烷基、苯基、联苯基、 萘基或萘基苯基。进一步优选三苯基甲硅烷基、苯基、联苯基或萘基 苯基。这些基团可以具有取代基，例如甲基、乙基、丙基或丁基等低 级烷基，氟原子、氯原子或溴原子等卤素原子，甲氧基、乙氧基或丙 氧基等烷氧基，氟代烷基例如三氟甲基等，杂环基例如可以具有取代 基的噁二唑基，或硝基等。优选的取代基为氟原子、甲基、叔丁基、 氟代甲基、甲氧基或可以具有取代基的噁二唑基。更优选的取代基为 甲基或三氟甲基。此外，还优选Z为式(II)所示的基团。当Z为式 (II)所示的基团时，通式(I)由通式(III)表示。其中，R9～R16 优选列举与R1～R8中说明的相同的基团。
通式(I)或通式(III)所示的化合物，更优选选自R1～R8和R9～ R16为氢原子、低级烷基或低级烷氧基的化合物。进一步优选选自R1～ R8和R9～R16的全部或10个以上为氢原子，其他为低级烷基或低级烷 氧基的化合物。
以下示出通式(I)或通式(III)所示化合物的优选具体例，但 并不限于这些。
本发明中使用的通式(I)所示的Al配位化合物能够采用公知 的方法容易地制造。例如，通过如下所示首先形成通式(a)所示的配 位化合物，然后与通式(b)所示的化合物反应，从而制造通式(I) 所示的配位化合物。
Z-OH (b)
(式中，R1～R8和Z与式(I)的R1～R8和Z对应，但不包括Z为 式(II)所示基团的情况。Y表示烷氧基、卤素原子、羟基或离子性 基团)。
通式(III)所示的Al配位化合物能够采用公知的方法容易地制 造。例如，采用对应的金属盐与以下的通式(c)所示的化合物之间的 络合物形成反应而合成。合成反应例如采用Y.Kushi等所示的方法(J. Amer.Chem.Soc.，92卷，91页，1970年)进行。应予说明，式(c) 中，R1～R8与通式(I)的R1～R8对应。
作为发光层中的客体材料，含有包含选自钌、铑、钯、银、铼、 锇、铱、铂和金的至少1种金属的有机金属络合物。该有机金属络合 物在上述专利文献等中公知，可以对其进行选择而使用。
作为优选的有机金属络合物，可以举出以Ir等贵金属元素作为中 心金属的Ir(ppy)3等络合物类(式A)、Ir(bt)2·acac3等络合物类 (式B)、PtOEt3等络合物类(式C)。这些络合物类的具体实例如 下所示，但并不限于下述化合物。
本发明中用于发光层的主体材料能够使电子和空穴大致均等地流 过，因此能够在发光层的中央使其发光。因此，不会象TAZ那样在空 穴传输侧发光而产生能量向空穴传输层的迁移使效率降低，也不会象 CPB那样在电子传输层侧发光而使能量向电子传输层迁移使效率降 低，能够使用作为空穴传输层的NPB和作为电子传输层的Alq3这样的 具有大量生产实绩的可靠性高的材料。
以下，参照附图对本发明的有机EL元件进行说明。图1为示意地 表示本发明中使用的一般有机EL元件的结构例的截面图，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，具有基板、 阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层及阴极作为必要层，可以省 略必要层以外的层，例如空穴注入层，另外，必要时可设置其他层。 本发明的有机EL元件由于不设置空穴阻挡层，使层结构得到简化，在 制造上和性能上带来优点。
基板1是有机电致发光元件的支撑体，可以使用石英或玻璃板、 金属板或金属箔、塑料膜或板等。特别优选玻璃板、或聚酯、聚甲基 丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚砜等透明的合成树脂板。使用合成树脂基板 时，必须注意阻气性。如果基板的阻气性过小，则有机电致发光元件 有时会因透过基板的外部气体而发生劣化，因而不优选。因此优选的 方法之一是在合成树脂基板的至少单面上设置致密的氧化硅膜等，从 而确保阻气性的方法。
阳极2设置于基板1上，阳极起着向空穴传输层注入空穴的作用。 该阳极通常由铝、金、银、镍、钯、铂等金属，铟和/或锡的氧化物等 金属氧化物，碘化铜等卤化金属，炭黑、或聚(3-甲基噻吩)、聚吡 咯、聚苯胺等导电性高分子等构成。阳极通常大多是通过溅射法、真 空蒸镀法等形成的。另外，在使用银等金属微粒、碘化铜等微粒、炭 黑、导电性的金属氧化物微粒、导电性高分子微粉末等情况下，也可 以分散在适当的粘结剂树脂溶液中，通过涂布于基板1上而形成阳极 2。而且，当使用导电性高分子时，也可以通过电解聚合直接在基板1 上形成薄膜，或在基板1上涂布导电性高分子来形成阳极2。也可以 使用不同物质进行层合来形成阳极。阳极的厚度根据所需要的透明性 而变化。当需要透明性时，通常希望可见光的透射率达到大于等于 60％，优选大于等于80％，此时的厚度通常为5～1000nm，优选为10～ 500nm左右。当为不透明时，阳极2可与基板1相同。另外，也可以 在上述阳极2上进一步层合不同的导电材料。
空穴传输层4设置于阳极2上。两者之间还可以设置空穴注入层 3。作为空穴传输层材料所需具备的条件，必须是来自阳极的空穴注入 效率高、且能够高效地输送所注入的空穴的材料。因此，要求该材料 的离子化电势低，对可见光的透明性高，并且空穴迁移率大，且稳定 性优异，难以在制造或使用时产生成为阱的杂质。另外，还要求不会 因与发光层5接触而对来自发光层的发光产生消光，不会在其与发光 层之间形成受激态络合物而降低效率。除了上述一般要求外，当考虑 车载显示用途时，还要求元件具有耐热性。因而，希望材料具有大于 等于85℃的Tg值。
在本发明的有机EL元件中，空穴传输材料可以使用上述的NPB这 样公知的三芳基胺二聚体。
必要时还可以与三芳基胺二聚体一起使用其他的用作空穴传输材 料的公知化合物。例如，可以列举含有大于等于2个的叔胺且大于等 于2个的稠合芳香环取代于氮原子的芳香族二胺、4，4′，4″-三(1-萘 基苯基氨基)三苯胺等具有星放射状结构的芳香族胺化合物、由三苯 胺的四聚体组成的芳香族胺化合物、2，2′，7，7′-四-(二苯基氨基) -9，9′-螺二芴等螺环化合物等。这些化合物可以单独使用，必要时也 可以分别混合使用。
另外，除上述化合物之外，作为空穴传输层的材料，可以列举聚 乙烯基咔唑、聚乙烯基三苯胺、含有四苯基联苯胺的聚芳醚砜等高分 子材料。
当用涂布法形成空穴传输层时，添加和溶解1种或2种以上的空 穴传输材料和必要时使用的不成为空穴的阱的粘结剂树脂及涂布改进 剂等添加剂，配制成涂布溶液，用旋涂法等方法涂布于阳极2上，干 燥后形成空穴传输层4。作为粘结剂树脂，可以列举聚碳酸酯、聚芳 酯、聚酯等。粘结剂树脂添加量大时，使空穴迁移率变小，因此最好 少量添加，通常优选小于等于50重量％。
当采用真空蒸镀法形成时，将空穴传输材料放入设置于真空容器 内的坩埚中，用适当的真空泵对真空容器内进行排气直至10-4Pa左右， 然后加热坩埚，使空穴传输材料蒸发，从而在相向于坩埚设置的形成 有阳极的基板上形成空穴传输层4。空穴传输层4的膜厚通常为5～ 300nm，优选为10～100nm。为了均匀地形成如此薄的膜，通常优选使 用真空蒸镀法。
发光层5设置于空穴传输层4上。发光层5含有上述通式(I)所 示的化合物和上述含有选自周期表7～11族的金属的有机金属络合 物，其处于施加了电场的电极之间，由于从阳极注入并通过空穴传输 层的空穴与从阴极注入并通过电子传输层6的电子进行再结合而被激 发，产生强烈的发光。发光层5可以在不损害本发明的性能的范围内 含有其他的主体材料、客体材料及荧光色素等其他成分。
上述有机金属络合物在发光层中的含量优选为0.1～30重量％的 范围。如果小于0.1重量％，则不能使元件的发光效率得到提高，如果 超过30重量％，则有机金属络合物间形成二聚体等而引起浓度消光， 导致发光效率降低。与以往采用荧光(单态)的元件中发光层中所含 的荧光性色素(掺杂剂)的量相比，倾向于优选该含量稍多一些。有 机金属络合物可以局部性地分布在发光层中的膜厚方向上，或不均匀 地分布。
发光层5的膜厚通常为10～200nm，优选为20～100nm。按与空穴 传输层4相同的方法形成薄膜。
为了进一步提高元件的发光效率，可以在发光层5和阴极7之间 设置电子传输层6。优选在发光层5和电子传输层6之间不设置空穴 阻挡层，发光层5与空穴传输层4和电子传输层6两层之间相接设置。 电子传输层6由在施加了电场的电极间可以高效地将从阴极注入的电 子向发光层5的方向输送的化合物形成。作为电子传输层6中使用的 电子传输性化合物，必须是来自阴极7的电子注入效率高，并具有高 电子迁移率，能够高效地输送所注入电子的化合物。
作为满足这种条件的电子传输材料，可以列举Alq3等金属络合 物、10-羟基苯并[h]喹啉的金属络合物、噁二唑衍生物、二苯乙烯基 联苯衍生物、シロ一ル衍生物、3-或5-羟基黄酮金属络合物、苯并噁 唑金属络合物、苯并噻唑金属络合物、三苯并咪唑基苯、喹喔啉化合 物、菲绕啉衍生物、2-叔丁基-9，10-N，N′-二氰基蒽醌二亚胺、n形氢 化无定形碳化硅、n型硫化锌、n型硒化锌等。电子传输层6的膜厚通 常为5～200nm，优选为10～100nm。
与空穴传输层4相同，采用涂布法或真空蒸镀法通过在发光层5 上进行层合来形成电子传输层6。通常采用真空蒸镀法。
为了进一步提高空穴注入的效率及改善整个有机层对阳极的附着 力，也可以在空穴传输层4和阳极2之间插入空穴注入层3。通过插 入空穴注入层3，可以在降低元件初始驱动电压的同时，具有抑制以 恒定电流连续驱动元件时的电压上升的效果。作为用于空穴注入层的 材料所需具备的条件，要求其与阳极的接触好，可形成均匀的薄膜， 热稳定，即熔点及玻璃化转变温度高，熔点为大于等于300℃，玻璃 化转变温度为大于等于100℃。另外还可以列举离子化电势低，容易 注入来自阳极的空穴，空穴迁移率高。
作为用于该目的的材料，至今已报导了铜酞菁等酞菁化合物，聚 苯胺、聚噻吩等有机化合物，溅射碳膜，以及氧化钒、氧化钌、氧化 钼等金属氧化物。对于空穴注入层，也可以按与空穴传输层相同的方 式形成薄膜，但使用无机物时，还可以使用溅射法或电子束蒸镀法、 等离子体CVD法。按以上方式形成的阳极缓冲层3的膜厚通常为3～ 100nm，优选为5～50nm。
阴极7起着向发光层5中注入电子的作用。作为阴极所使用的材 料，可以使用用于上述阳极2的材料，但是为了高效地注入电子，优 选使用功函数小的金属，可以使用锡、镁、铟、钙、铝、银等适宜的 金属或它们的合金。具体而言，可以列举镁-银合金、镁-铟合金、铝- 锂合金等低功函数的合金电极。
阴极7的膜厚通常与阳极2相同。为了保护由低功函数金属构成 的阴极，可以在其上进一步地层合功函数高、对大气稳定的金属层， 从而增加元件的稳定性。为达到此目的，可使用铝、银、铜、镍、铬、 金、铂等金属。
另外，在阴极和电子传输层之间插入LiF、MgF2、Li2O等极薄绝缘 膜(0.1～5nm)作为电子注入层也是使元件效率得到提高的有效方法。
还有，也可以采取与图1相反的结构，即按阴极7、电子传输层6、 发光层5、空穴传输层4、阳极2的顺序在基板1上进行层合，也可以 按既述方式在至少一个为高透明性的两片基板间设置本发明的有机 EL元件。在此情况下，也可以根据需要追加层或省略层。
在本发明中，有机EL元件完全适用于单一元件、由阵列状配置的 结构组成的元件、阳极与阴极呈X-Y矩阵状配置的结构。根据本发明 的有机EL元件，通过使发光层含有具有特定骨架的化合物及磷光性的 金属络合物，可以获得比以往采用来自单态的发光的元件发光效率更 高、驱动稳定性也得到大大改善的元件，在全色或多色的屏的应用中 都可以发挥优异的性能。
附图说明
图1为显示有机电致发光元件一例的截面图。
具体实施方式
以下通过合成例及实施例对本发明进行更详细的说明，但只要不 超出本发明的主旨，本发明并不局限于以下实施例的记载内容。
合成例1
在进行了脱气氮气置换的500ml三口烧瓶中加入三异丙氧基铝 5.0g、2-(2-羟苯基)苯并噁唑10.3g，向其加入无水甲苯100ml使 其溶解。然后加热到60℃，搅拌30分钟。向其缓慢地滴入溶解有对 苯基苯酚4.2g的无水甲苯100ml，就这样在60℃下搅拌4小时。冷却 到室温后，滤取生成的白色沉淀，以甲苯、乙醇的顺序进行洗涤。将 其减压干燥，得到白色粉末6.6g。该化合物相当于前面例示的通式(I) 所示的化合物序号12的化合物，因此称为化合物12。将部分该化合 物12升华精制，用于制作元件。
合成例2
在100ml三口烧瓶中加入三异丙氧基铝9.8g、2-(2-羟苯基)苯 并噁唑20.3g，向其加入2-丙醇480ml，回流4小时。然后加入纯水 0.9ml，再回流2小时。冷却到室温后，滤取生成的白色沉淀，用2- 丙醇进行洗涤。将其减压干燥，得到白色粉末23.5g。得到的化合物 为化合物33。将部分该化合物33升华精制，用于制作元件。
参考例1
在玻璃基板上采用真空蒸镀法，以真空度为4.0×10-4Pa进行蒸 镀，以1.0的蒸镀速度使化合物12、化合物33、TAZ或Alq3形成 100nm的厚度。将其在大气中、室温下放置，通过测定结晶时间对薄 膜稳定性进行研究。结果示于表1。
表1
达到结晶的天数 TAZ 2～3天以下 化合物12 30天以上 化合物33 30天以上 Alq3 30天以上
参考例2
在玻璃基板上仅蒸镀发光层，对是否适于作为Ir(ppy)3的主体材 料进行研究。
在玻璃基板上采用真空蒸镀法，在真空度为4.0×10-4Pa的条件下 从不同的蒸镀源蒸镀化合物12或33和Ir(ppy)3，以1.0形成厚 度为50nm的Ir(ppy)3浓度为7.0％的薄膜。另外，按同样的方式，将 薄膜主成分改为TAZ和Alq3以及双(2-甲基-8-羟基喹啉酚代)铝(III) -μ-氧代-双(2-甲基-8-羟基喹啉酚代)铝(III)(以下称为(Almq2)2O) 来制作薄膜。
用荧光测定装置评价所制成的薄膜。激发波长为化合物12、化合 物33、TAZ、BAlq、Alq3或(Almq2)2O的最大吸收波长，观察此时发 出的光。结果示于表2。
表2
来自主体材料的发光 来自客体材料的发光 TAZ × ○ 化合物12 × ○ 化合物33 × ○ BAlq × × Alq3 ○ × (Almq2)2O × ×
当使用TAZ、化合物12或33作为发光层的主体材料时，能量向 Ir(ppy)3迁移，产生磷光，当使用Alq3时，能量不向Ir(ppy)3迁移， Alq3本身发荧光。
此外，在BAlq、(Almq2)2O的情况下，从主体材料和客体材料都 不能获得发光。因此认为，虽然能量一度向客体材料迁移，但由于主 体材料的三重线态能级不适当，产生再次向主体材料的能量再迁移， 经过无放射过程而热失活。
因此，当使用磷光类客体材料时，希望使用对使用的客体材料具 有适当的单态、三重线态能级的主体材料。
实施例1
形成具有以下结构的有机EL元件，即省略图1中的空穴注入层， 并追加电子注入层。在形成了由膜厚为150nm的ITO组成的阳极的玻 璃基板上，采用真空蒸镀法，在真空度4.0×10-4Pa下层合各薄膜。首 先以1.0的蒸镀速度在ITO上形成作为空穴传输层的NPB，厚度为 60nm。
然后从不同的蒸镀源均以1.0的蒸镀速度同时在空穴传输层 上蒸镀化合物12和Ir(ppy)3，形成厚度为25nm的发光层。此时，。 然后以1.0的蒸镀速度形成作为电子传输层的Alq3，厚度为50nm。 再以0.5的蒸镀速度在电子传输层上形成作为电子注入层的氟化 锂(LiF)，厚度为0.5nm。最后，以15的蒸镀速度在电子注入层 上形成作为电极的铝(Al)，厚度为170nm，从而制成有机EL元件。
实施例2
除了从不同的蒸镀源以1.0的蒸镀速度同时在空穴传输层上 蒸镀化合物33和Ir(ppy)3以使Ir(ppy)3的浓度为7.0％，形成厚度为 25nm的发光层外，按与实施例1相同的方式制作有机EL元件。
在实施例1～2得到的有机EL元件上连接外部电源并施加直流电 压时，确认其具有如表3所示的发光特性。表3中，亮度、电压及发 光效率示出了在10mA/cm2下的值。可知元件发光光谱的最大波长为 517nm，获得了来自Ir(ppy)3的发光。
比较例1
除了使用HMTPD作为空穴传输层，使用TAZ作为发光层的主成分 外，按与实施例1相同的方式制作有机EL元件。
比较例2
除了使用TAZ作为发光层的主成分外，按与实施例1相同的方式 制作有机EL元件。与实施例1同样地将评价结果一并示于表3。
表3
亮度(cd/m2) 电压(V) 视觉发光效率(1m/W) 实施例1 2279 8.9 8.1 实施例2 2279 9.0 8.0 比较例1 2050 13.2 4.9 比较例2 1270 9.5 4.2
本发明的有机电致发光元件使得可以在低电压下进行高亮度、高 效率的发光，而且可以获得在高温保存时劣化小的元件。因此，可以 将本发明的有机电致发光元件应用于平板显示器(例如OA计算机用或 壁挂电视)、车载显示元件、移动电话显示及利用了面发光体的特征 的光源(例如复印机光源、液晶显示器及仪表类的背光光源)、显示 板、标识灯，本发明有很高的技术价值。
合成例1
在进行了脱气氮气置换的500ml三口烧瓶中加入三异丙氧基铝 5.0g、2-(2-羟苯基)苯并噁唑10.3g，向其加入无水甲苯100ml使 其溶解。然后加热到60℃，搅拌30分钟。向其缓慢地滴入溶解有对 苯基苯酚4.2g的无水甲苯100ml，就这样在60℃下搅拌4小时。冷却 到室温后，滤取生成的白色沉淀，以甲苯、乙醇的顺序进行洗涤。将 其减压干燥，得到白色粉末6.6g。该化合物相当于前面例示的通式(I) 所示的化合物序号12的化合物，因此称为化合物12。将部分该化合 物12升华精制，用于制作元件。
合成例2
在100ml三口烧瓶中加入三异丙氧基铝9.8g、2-(2-羟苯基)苯 并噁唑20.3g，向其加入2-丙醇480ml，回流4小时。然后加入纯水 0.9ml，再回流2小时。冷却到室温后，滤取生成的白色沉淀，用2- 丙醇进行洗涤。将其减压干燥，得到白色粉末23.5g。得到的化合物 为化合物33。将部分该化合物33升华精制，用于制作元件。
参考例1
在玻璃基板上采用真空蒸镀法，以真空度为4.0×10-4Pa进行蒸 镀，以1.0的蒸镀速度使化合物12、化合物33、TAZ或Alq3形成 100nm的厚度。将其在大气中、室温下放置，通过测定结晶时间对薄 膜稳定性进行研究。结果示于表1。
表1
达到结晶的天数 TAZ 2～3天以下 化合物12 30天以上 化合物33 30天以上 Alq3 30天以上
参考例2
在玻璃基板上仅蒸镀发光层，对是否适于作为Ir(ppy)3的主体材 料进行研究。
在玻璃基板上采用真空蒸镀法，在真空度为4.0×10-4Pa的条件下 从不同的蒸镀源蒸镀化合物12或33和Ir(ppy)3，以1.0形成厚 度为50nm的Ir(ppy)3浓度为7.0％的薄膜。另外，按同样的方式，将 薄膜主成分改为TAZ和Alq3以及双(2-甲基-8-羟基喹啉酚代)铝(III) -μ-氧代-双(2-甲基-8-羟基喹啉酚代)铝(III)(以下称为(Almq2)2O) 来制作薄膜。
用荧光测定装置评价所制成的薄膜。激发波长为化合物12、化合 物33、TAZ、BAlq、Alq3或(Almq2)2O的最大吸收波长，观察此时发 出的光。结果示于表2。
表2
来自主体材料的发光 来自客体材料的发光 TAZ × ○ 化合物12 × ○ 化合物33 × ○ BAlq × × Alq3 ○ × (Almq2)2O × ×
当使用TAZ、化合物12或33作为发光层的主体材料时，能量向 Ir(ppy)3迁移，产生磷光，当使用Alq3时，能量不向Ir(ppy)3迁移， Alq3本身发荧光。
此外，在BAlq、(Almq2)2O的情况下，从主体材料和客体材料都 不能获得发光。因此认为，虽然能量一度向客体材料迁移，但由于主 体材料的三重线态能级不适当，产生再次向主体材料的能量再迁移， 经过无放射过程而热失活。
因此，当使用磷光类客体材料时，希望使用对使用的客体材料具 有适当的单态、三重线态能级的主体材料。
实施例1
形成具有以下结构的有机EL元件，即省略图1中的空穴注入层， 并追加电子注入层。在形成了由膜厚为150nm的ITO组成的阳极的玻 璃基板上，采用真空蒸镀法，在真空度4.0×10-4Pa下层合各薄膜。首 先以1.0的蒸镀速度在ITO上形成作为空穴传输层的NPB，厚度为 60nm。
然后从不同的蒸镀源均以1.0的蒸镀速度同时在空穴传输层 上蒸镀化合物12和Ir(ppy)3，形成厚度为25nm的发光层。此时，。 然后以1.0的蒸镀速度形成作为电子传输层的Alq3，厚度为50nm。 再以0.5的蒸镀速度在电子传输层上形成作为电子注入层的氟化 锂(LiF)，厚度为0.5nm。最后，以15的蒸镀速度在电子注入层 上形成作为电极的铝(Al)，厚度为170nm，从而制成有机EL元件。
实施例2
除了从不同的蒸镀源以1.0的蒸镀速度同时在空穴传输层上 蒸镀化合物33和Ir(ppy)3以使Ir(ppy)3的浓度为7.0％，形成厚度为 25nm的发光层外，按与实施例1相同的方式制作有机EL元件。
在实施例1～2得到的有机EL元件上连接外部电源并施加直流电 压时，确认其具有如表3所示的发光特性。表3中，亮度、电压及发 光效率示出了在10mA/cm2下的值。可知元件发光光谱的最大波长为 517nm，获得了来自Ir(ppy)3的发光。
比较例1
除了使用HMTPD作为空穴传输层，使用TAZ作为发光层的主成分 外，按与实施例1相同的方式制作有机EL元件。
比较例2
除了使用TAZ作为发光层的主成分外，按与实施例1相同的方式 制作有机EL元件。与实施例1同样地将评价结果一并示于表3。
表3
亮度(cd/m2) 电压(V) 视觉发光效率(1m/W) 实施例1 2279 8.9 8.1 实施例2 2279 9.0 8.0 比较例1 2050 13.2 4.9 比较例2 1270 9.5 4.2
本发明的有机电致发光元件使得可以在低电压下进行高亮度、高 效率的发光，而且可以获得在高温保存时劣化小的元件。因此，可以 将本发明的有机电致发光元件应用于平板显示器(例如OA计算机用或 壁挂电视)、车载显示元件、移动电话显示及利用了面发光体的特征 的光源(例如复印机光源、液晶显示器及仪表类的背光光源)、显示 板、标识灯，本发明有很高的技术价值。