有机场致发光元件

摘要

本发明公开了一种为低电压但可以达到高效率且长寿命的有机场致发光元件(有机EL元件)。该有机EL元件在对置的阳极和阴极之间至少含有发光层、电子传输层，电子传输层包含第一电子传输层和第二电子传输层的2层，从发光层向阴极侧按照第一电子传输层、第二电子传输层的顺序进行层叠而成，第一电子传输层中含有吲哚衍生物，所述吲哚衍生物具有在吲哚环的氮原子上进行取代的芳香族基团和与吲哚环稠合的芳香族环。

权利要求

1.一种有机场致发光元件，其为在对置的阳极和阴极之间至少含有发光层和电子传输层的有机场致发光元件，其特征在于，电子传输层包括第一电子传输层和第二电子传输层的2层、从发光层向阴极侧按照第一电子传输层、第二电子传输层的顺序层叠而成，第一电子传输层含有下述通式(1)表示的化合物，其中，环a表示与2个邻接环稠合的式(a1)或(a2)表示的芳香环或杂环，环a′表示与3个邻接环稠合的式(a1)表示的芳香环或杂环，X1表示CH或N，环b表示与2个邻接环稠合的式(b1)表示的杂环，Ar1～Ar4独立地表示取代或者未取代的芳香族烃基、或取代或者未取代的芳香族杂环基，R1～R3独立地表示氢、烷基、芳烷基、烯基、炔基、氰基、二烷基氨基、二芳基氨基、二芳烷基氨基、氨基、硝基、酰基、烷氧基羰基、羧基、烷氧基、烷基磺酰基、卤代烷基、羟基、酰胺基、取代或者未取代的芳香族烃基、或取代或者未取代的芳香族杂环基，X2、X3及X4独立地表示CH或N，至少一个为N。

2.如权利要求1所述的有机场致发光元件，其中，通式(1)表示的化合物是由下述通式(2)表示的化合物，其中，环b、Ar2～Ar4、R1～R3、X2～X4具有与通式(1)的环b、Ar2～Ar4、R1～R3、X2～X4相同的含义。

3.如权利要求1或2所述的有机场致发光元件，其中，通式(1)或(2)中，X2～X4中的一个为氮。

4.如权利要求3所述的有机场致发光元件，其中，X4为氮。

5.如权利要求1或2所述的有机场致发光元件，其中，通式(1)或(2)中，X2～X4中的两个为氮。

6.如权利要求5所述的有机场致发光元件，其中，通式(1)或(2)中，X2和X3为氮。

7.如权利要求1或2所述的有机场致发光元件，其特征在于，通式(1)或(2)中，X2～X4的全部为氮。

8.如权利要求1或2所述的有机场致发光元件，其中，通式(1)或(2)中，Ar1～Ar4独立地为取代或者未取代的碳数5～10的芳香族烃基、或取代或者未取代的碳数2～5的芳香族杂环基。

9.如权利要求1或2所述的有机场致发光元件，其中，通式(1)或(2)中，R1～R3独立地为氢、取代或者未取代的碳数5～18的芳香族烃基、或取代或者未取代的碳数3～17的芳香族杂环基。

10.如权利要求1或2所述的有机场致发光元件，其中，第二电子传输层为含有羟基喹啉系金属络合物的层。

说明书

有机场致发光元件

技术领域

[0001] 本发明涉及有机场致发光元件(以下称为有机EL元件)，详细而言，涉及通过使用具有特定的结构的化合物作为电子传输层，可以达到低电压但高效率、且长寿命的有机EL元件。

背景技术

[0002] 通常，有机EL元件，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，有机EL元件利用如下现象：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，它们在发光层中在再结合能级从导带返回至价电子带时以能量的形式放出光。

[0003] 近年来，进行了使用有机薄膜的有机EL元件的开发。特别是为了提高发光效率，通过以从电极注入载流子的效率提高为目的而进行电极的种类的最优化、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-羟基喹啉铝络合物(以下称为Alq3)的发光层兼电子传输层的元件的开发，进行与以往的使用蒽等单晶的元件相比大幅度的发光效率的改善，因此以在具有自发光·高速应答性这样的特征的高性能平板中的实用为目标进行了发展。

[0004] 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发光材料而使用磷光发光材料。以上述的设置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利用的是荧光发光，但是，通过使用磷光发光、即利用来自三重激发态的发光，与以往的使用荧光(单重态)的元件相比，可以期待3～4倍左右的效率提高。为了该目的，对将香豆素衍生物、二苯甲酮衍生物作为发光层进行了研究，但只得到极低的亮度。另外，作为利用三重态的尝试，对使用铕络合物进行了研究，但这也达不到高效率的发光。对于该利用磷光发光的研究而言，作为磷光发光掺杂剂，以专利文献1所列举的铱络合物等有机金属络合物为中心进行了很多研究。

[0005] 专利文献1：特表2003-515897号公报

[0006] 专利文献2：特开平5-214333号公报

[0007] 专利文献3：特开平11-162650号公报

[0008] 专利文献4：特开平11-176578号公报

[0009] 专利文献5：特开2005-093425号公报

[0010] 另外，也在对利用降低元件的驱动电压进行的高效率化、长寿命化。进行研究。例如，在专利文献2中公开了一种Alq3等羟基喹啉系金属络合物。但是，使用这些化合物的有机EL元件的驱动电压高、寿命短，因此，需求可以进一步低电压化、高效率化、长寿命化的电子传输材料。

[0011] 另外，在专利文献3及4中进行了吲哚并咔唑化合物的公开，这些化合物为在吲哚并咔唑骨架上不连接芳香族杂环基的化合物。另外，专利文献3及4中公开的吲哚并咔唑化合物被推荐作为空穴传输材料使用，化合物的稳定性也得到颂扬，但并没有教导作为电子传输材料的使用。

[0012] 另外，在专利文献5中进行了以下目的公开：将电子传输层分为第一电子传输层和第二电子传输层，在各层使用特定的化合物，由此谋求元件特性的改善。并且，公开了第一电子传输层的电离电位(IP1)和第二电子传输层的电离电位(IP2)在IP1＜IP2的范围内而显示出。

发明内容

[0013] 发明要解决的课题

[0014] 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，目的在于提供一种为低电压但高效率且具有高的驱动稳定性的实际应用上有用的有机EL元件。

[0015] 用于解决课题的手段

[0016] 本发明提供一种有机场致发光元件，其是在对置的阳极和阴极之间至少含有发光层和电子传输层的有机场致发光元件，其特征在于，电子传输层包含第一电子传输层和第二电子传输层的2层，从发光层向阴极侧按照第一电子传输层、第二电子传输层的顺序进行层叠而成，第一电子传输层含有下述通式(1)表示的化合物。

[0017]

[0018] 其中，环a表示与两个邻接环稠合的式(a1)或(a2)表示的芳香环或杂环，环a′表示与三个邻接环稠合的式(a1)表示的芳香环或杂环，X1表示CH或N。环b表示与两个邻接环稠合的式(b1)表示的杂环。Ar1～Ar4独立地表示取代或未取代的芳香族烃基、或取代或未取代的芳香族杂环基。R1～R3独立地表示氢、烷基、芳烷基、烯基、炔基、氰基、二烷基氨基、二芳基氨基、二芳烷基氨基、氨基、硝基、酰基、烷氧基羰基、羧基、烷氧基、烷基磺酰基、卤代烷基、羟基、酰胺基、取代或未取代的芳香族烃基、或取代或未取代的芳香族杂环基。X2、X3及X4独立地表示CH或N，且至少一个为N。

[0019] 上述通式(1)表示的化合物中，可优选举出下述通式(2)表示的化合物。

[0020]

[0021] 其中，环b、Ar2～Ar4、R1～R3、X2～X4具有与通式(1)的环b、Ar2～Ar4、R1～R3、X2～X4相同的含义。

[0022] 上述通式(1)或(2)中，X2～X4为CH或N，但优选满足以下的任一种情况。

[0023] 1)X2～X4中的一个为氮、2)X4为氮、3)X2～X4中的2个为氮、4)X2和X3为氮、5)X2～X4全部为氮。

[0024] 上述通式(1)或(2)中，Ar1～Ar4独立地为取代或者未取代的芳香族烃基、或取代或者未取代的芳香族杂环基，但优选为取代或者未取代的碳数5～10的芳香族烃基、或取代或者未取代的碳数2～5的芳香族杂环基。

[0025] 通式(1)或(2)中，R1～R3独立地为氢、烷基、芳烷基、烯基、炔基、氰基、二烷基氨基、二芳基氨基、二芳烷基氨基、氨基、硝基、酰基、烷氧基羰基、羧基、烷氧基、烷基磺酰基、卤代烷基、羟基、酰胺基、取代或未取代的芳香族烃基、或取代或未取代的芳香族杂环基，优选为氢、取代或者未取代的碳数5～18的芳香族烃基、或取代或者未取代的碳数3～17的芳香族杂环基。

[0026] 另外，本发明还涉及一种第二电子传输层为含有8-羟基喹啉系金属络合物的层的上述有机场致发光元件。

附图说明

[0027] 图1是表示本发明的有机EL元件的一个实例的示意剖面图。

具体实施方式

[0028] 本发明的有机场致发光元件，在对置的阳极和阴极之间至少含有发光层、电子传输层，电子传输层包含第一电子传输层和第二电子传输层的2层，从发光层向阴极侧依第一电子传输层、第二电子传输层的顺序层叠而成，第一电子传输层含有上述通式(1)表示的化合物。以下，也将上述通式(1)或通式(2)表示的化合物分别称为通式(1)的化合物或通式(2)的化合物。

[0029] 上述通式(1)可理解为包含通式(2)的更广义的式子。并且，对于通式(1)和通式(2)而言，通式(1)的环a为通式(2)中X1为CH、R为H的式(a1)表示的芳香环。即，在通式(1)的环a为苯环方面不同。另外，通式(1)和通式(2)中，相同的符号具有相同的含义。并且，通式(1)和通式(2)中共通的部分有时以通式(1)为代表进行说明。对于化合物的说明也同样。

[0030] 上述通式(1)中，环a表示与2个邻接环稠合的式(a1)或(a2)表示的芳香环或杂环。式(a2)中，环a′表示与3个邻接环稠合的式(a1)表示的芳香环或杂环，式(a2)中的环a′以外的其它环不与通式(1)中的其它环稠合。上述通式(1)及(2)中，环b表示与2个邻接环稠合的式(b1)表示的杂环。

[0031] 上述通式(1)及(2)中，X1、X2、X3及X4独立地表示CH或N，X2、X3及X4中的至少一个为N。X2、X3及X4中的至少一个为N，但优选一个、两个或三个为N的情况。并且，在一个为N的情况下，优选X4为N，在两个为N的情况下，优选X2、X3为N。

[0032] Ar1～Ar4表示芳香族烃基或芳香族杂环基。该芳香族烃基或芳香族杂环基可以被取代也可以为未取代。

[0033] 作为未取代的芳香族烃基的例子，可以举出：苯、萘、蒽、菲等，优选为碳数5～10的芳香族烃基，更优选为苯。

[0034] 作为未取代的芳香族杂环基的例子，可以举出：噻吩、呋喃、吡喃、吡咯、咪唑、吡唑、イソチザゾ一ル、异 唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、呋咱、噻唑、 唑、三唑、咔唑等，优选为碳数2～5的芳香族杂环基，更优选为吡啶、嘧啶及三嗪等含氮六元环芳香族杂环基。

[0035] 在这些芳香族烃基或芳香族杂环基具有取代基的情况下，作为取代基，可以举出：烷基、芳烷基、烯基、炔基、氰基、二烷基氨基、二芳基氨基、二芳烷基氨基、氨基、硝基、酰基、烷氧基羰基、羧基、烷氧基、烷基磺酰基、卤代烷基、羟基、酰胺基、芳香族烃基或芳香族杂环基等，优选为碳数1～10的烷基、碳数4～15的芳烷基、碳数1～15的烷氧基、氨基、碳数
5～18的芳香族烃基以及碳数3～17的芳香族杂环基。需要说明的是，本说明书中所说的芳烷基包含杂芳烷基。另外，芳香族烃基或芳香族杂环基可以进一步具有上述取代基，此时，上述碳数包含取代基的碳数来计算。需要说明的是，在上述取代基为烷基烷基、芳基这样的碳数没有上限的含碳基团的情况下，碳数优选为20以下。

[0036] 通式(1)及(2)中，R1～R3表示氢、烷基、芳烷基、烯基、炔基、氰基、二烷基氨基、二芳基氨基、二芳烷基氨基、氨基、硝基、酰基、烷氧基羰基、羧基、烷氧基、烷基磺酰基、卤代烷基、羟基、酰胺基、芳香族烃基或芳香族杂环基。优选为碳数1～10的烷基、碳数4～15的芳烷基、碳数1～15的烷氧基、氨基、碳数5～18的芳香族烃基或碳数4～17的芳香族杂环基，更优选为碳数5～18的芳香族烃基或碳数3～17的芳香族杂环基。在此，上述芳香族烃基或芳香族杂环基可以具有取代基，此时上述碳数包含取代基的碳数来计算。需要说明的是，在上述R1～R3为烷基、芳基这样的碳数没有上限的含碳基团的情况下，碳数优选为20以下。

[0037] 第一电子传输层可以由选自通式(1)的化合物、有利地是通式(2)的化合物中的1种化合物构成，也可以由2种以上化合物的混合物构成。

[0038] 通式(1)及(2)表示的化合物可以用公知的方法容易容易地制造。例如，可以以Tetrahedron，1991，Vol.47，No.37，p7739-7750及Archiv der Pharmazie(Weinheim，德国)，1987，320(3)，p280-2中所示的合成例为参考，通过以下的反应式来制造。

[0039]

[0040]

[0041] 将上述通式(1)及(2)表示的化合物的优选的具体例示于以下，但并不限定于这些化合物。

[0042]

[0043]

[0044]

[0045]

[0046]

[0047]

[0048]

[0049]

[0050]

[0051]

[0052] 本发明的有机EL元件中，作为第二电子传输层，优选可以从阴极顺利地注入电子的电子传输性材料，可以使用一般使用的任意的材料。优选Alq3(8-羟基喹啉铝络合物)、Liq(8-羟基喹啉锂络合物)代表的取代或无取代的8-羟基喹啉系金属络合物。并且，第一电子传输层的电离电位(IP1)和第二电子传输层的电离电位(IP2)的关系不需要满足IP1＜IP2，莫如在满足IP2＜IP1的关系的情况下，有时可以得到良好的结果。

[0053] 接着，对于本发明的有机EL元件的结构一边参照附图一边进行说明，但本发明的有机EL元件的结构不限定于任何图示的结构。

[0054] 符号说明：1基板、2阳极、3空穴注入层、4空穴传输层、5发光层、6电子传输层、7电子注入层、8阴极

[0055] (1)有机EL元件的构成

[0056] 图1是示意性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，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-a表示第一电子传输层、6-b表示第二电子传输层、7表示电子注入层、8表示阴极。在本发明的有机EL元件中，具有阳极、发光层、电子传输层及阴极作为必须的层，根据需要可以设置其它层。所谓其它层，例如可以举出空穴注入传输层、电子阻挡层及空穴阻挡层，但并不限定于此。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中的任一者或两者。在此，发光层、第一电子传输层及第二电子传输层以上述顺序邻接进行层叠。

[0057] (2)基板

[0058] 基板1作为有机场致发光元件的支撑体，可使用石英、玻璃板、金属板、金属箔、塑料膜、片材等。特别优选玻璃板、聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚砜等平滑透明的合成树脂的板。在使用合成树脂基板的情况下，需要留意气体阻隔性。基板的气体阻隔性过小时，由于透过基板的外部气体，有机场致发光元件有时老化，因此不优选。因此，在合成树脂基板的至少一个面设置致密的硅氧化膜等来确保气体阻隔性的方法也是优选的方法之一。

[0059] (3)阳极

[0060] 在基板1上设置阳极2，阳极发挥向空穴传输层注入空穴的作用。该阳极通常通过铝、金、银、镍、钯、铂等金属，铟及/或锡的氧化物、铟及/或锌的氧化物等金属氧化物，碘化铜等卤化金属，炭黑、或者聚(3-甲基噻吩)、聚吡咯、聚苯胺等导电性高分子等构成。阳极的形成通常多通过溅射法、真空蒸镀法等进行。另外，在银等金属微粒、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的情况下，也可以通过分散于适当的粘接剂树脂溶液、在基板上涂布来形成阳极。进而，在导电性高分子的情况下，也可以通过电解聚合直接在基板上形成薄膜、或在基板1上涂布导电性高分子来形成阳极(Appl.Phys.Lett.，60卷，2711页，1992年)。阳极也可以由不同的物质进行层叠而形成。阳极的厚度根据需要的透明性而不同。在需要透明性的情况下，希望使可见光的透射率通常为60％以上、优选80％以上，此时，厚度通常为5～1000nm、优选为10～500nm左右。在可为不透明的情况下，阳极也可以与基板相同。另外，还可以进一步在上述的阳极上层叠不同的导电材料。

[0061] (4)空穴传输层

[0062] 在阳极2上设置空穴传输层4。在两者之间也可以设置空穴注入层3。作为对于空穴传输层的材料所要求的条件，需要从阳极的空穴注入效率高、且可以将注入的空穴有效进行传输的材料。因此，要求电离电位小、对可见光的透明性高、且空穴迁移率大、进而稳定性优异、制造时、使用时难以产生成为陷阱的杂质。另外，由于与发光层5相接，要求将来自发光层的发光消光、或在其与发光层之间形成激基复合物而不使效率降低。除上述一般的要求以外，在考虑车载显示用的应用的情况下，对于元件而言进一步要求耐热性。因此，希望作为Tg具有85℃以上的值的材料。

[0063] 作为本发明中可以使用的空穴传输材料，可以使用以往的该层中使用的公知的化合物。例如可以举出：含有2个以上的叔胺、2个以上的稠合芳香族环取代氮原子的芳香族二胺(特开平5-234681号公报)、4，4′，4″-三(1-萘基苯基氨基)三苯基胺等具有星爆结构的芳香族胺化合物(J.Lumin.，72-74卷、985页、1997年)、由三苯基胺的四聚体构成的芳香族胺化合物(Chem.Commun.，2175页、1996年)、2，2′，7，7′-四(二苯基氨基)-9，9′-螺二芴等螺化合物(Synth.Metals，91卷、209页、1997年)等。这些化合物可以单独使用，根据需要，也可以分别混合使用。

[0064] 另外，除上述化合物以外，作为空穴传输层的材料，可以举出：聚乙烯基咔唑、聚乙烯基三苯基胺(特开平7-53953号公报)、含有四苯基联苯胺的聚芳醚砜(Polym.Adv.Tech.，7卷、33页、1996年)等高分子材料。

[0065] 在用涂布法形成空穴传输层的情况下，添加1种或2种以上空穴传输材料、和根据需要的不会成为空穴的陷阱的粘结剂树脂、涂布性改良剂等添加剂，溶解而制备涂布溶液，通过旋涂法等方法在阳极上涂布，进行干燥，形成空穴传输层。作为粘结剂树脂，可以举出聚碳酸酯、聚芳酯、聚酯等。粘结剂树脂的添加量多时，使空穴迁移率降低，因此希望较少，通常优选为50重量％以下。

[0066] 在用真空蒸镀法形成的情况下，将空穴传输材料装入设置在真空容器内的坩埚-4中，将真空容器内用适当的真空泵排气至10 Pa左右后，加热坩埚，使空穴传输材料蒸发，在与坩埚相对配置的形成有阳极的基板上形成空穴传输层。空穴传输层的膜厚通常为1～
300nm、优选为5～100nm。为了由此一样地形成薄膜，一般优选使用真空蒸镀法。

[0067] (5)空穴注入层

[0068] 为了进一步提高空穴注入的效率、且改善有机层整体对阳极的附着力，也在空穴传输层4和阳极2之间插入空穴注入层3。通过插入空穴注入层，具有在初期的元件的驱动电压降低的同时，以恒定电流连续驱动元件时的电压上升也受到抑制的效果。作为对空穴注入层中使用的材料所要求的条件，要求与阳极的接触好、可以形成均匀的薄膜、热稳定、即熔点及玻璃化转变温度高、作为熔点为300℃以上、作为玻璃化转变温度为100℃以上。进而可以举出电离电位低、容易从阳极注入空穴、空穴迁移率大。

[0069] 为了该目的，到目前为止报道有铜酞菁等酞菁化合物(特开昭63-295695号公报)、聚苯胺(Appl.Phys.Lett.，64卷、1245页，1994年)、聚噻吩(Optical Materials，9卷、125页、1998年)等有机化合物，溅射·碳膜(Synth.Met.，91卷、73页、1997年)、钒氧化物、钌氧化物、钼氧化物等金属氧化物(J.Phys.D，29卷、2750页、1996年)，1，4，5，8-萘四羧酸二酐(NTCDA)、六腈六氮杂苯并菲(hexanitrilehexaazatriphenylene)(HAT)等的P型有机物(WO2005-109542号公报)。这些化合物可以单独使用，也可根据需要混合使用。在空穴注入层的情况下，可以与空穴传输层同样形成薄膜，在无机物的情况下，可进一步使用溅射法、电子束蒸镀法、等离子体CVD法。如上形成的空穴注入层的膜厚通常为1～300nm、优选为5～100nm。

[0070] (6)发光层

[0071] 在空穴传输层4上设置发光层5。发光层可以由单一的发光层形成，也可以以直接接触多个发光层的方式进行层叠而构成。需要说明的是，发光层由发光材料、或主体材料和荧光性发光材料或磷光性发光材料构成，可以使用以往在这些层的形成中使用的任意的材料。

[0072] 作为发光材料或主体材料，可以使用从以前作为发光体已知的蒽、芘等稠合环衍生物、以三(8-羟基喹啉)铝为代表的金属螯合物化oxinoid化合物、双苯乙烯基蒽衍生物、二苯乙烯基苯衍生物等的双苯乙烯衍生物、四苯基丁二烯衍生物、香豆素衍生物、 二唑衍生物、吡咯并吡啶衍生物、紫环酮衍生物、环戊二烯衍生物、 二唑衍生物、噻二唑并吡啶衍生物、聚合物系中，可以使用聚对亚苯基亚苯乙烯衍生物、聚对苯衍生物、以及聚噻吩衍生物等，但并不限定于这些化合物。

[0073] 作为在主体材料中添加的荧光性发光材料，可以使用： 红荧烯等稠环衍生物、喹吖啶酮衍生物、吩 嗪酮660、DCM1、紫环酮、香豆素衍生物、甲撑吡咯(二氮杂苯并二茚)衍生物、花青色素等。

[0074] 作为在主体材料中添加的磷光性发光材料，可含有包含选自钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、铂及金等的金属的有机金属络合物，但并不限定于此。该有机金属络合物在上述专利文献等中是公知的，可以选择它们来使用。

[0075] 作为优选的磷光发光掺杂剂，可以举出具有Ir等贵金属元素作为中心金属的Ir(ppy)3等络合物类、Ir(bt)2·acac3等络合物类、PtOEt3等络合物类。将这些络合物类的具体例示于以下，但不限定于下述化合物。

[0076]

[0077] 对于发光层的膜厚，没有特别限定，通常为1～300nm、优选为5～100nm，可以用与空穴传输层同样的方法形成薄膜。

[0078] (7)电子传输层

[0079] 为了进一步提高元件的发光效率，在发光层5和阴极8之间设置电子传输层6。本发明中，分为与发光层邻接的第一电子传输层6-a及与第一电子传输层邻接的第二电子传输层6-b。

[0080] 作为第一电子传输层6-a中使用的化合物，选自通式(1)的化合物、优选通式(2)的化合物，可以单独使用，根据需要也可以混合2种以上使用。需要说明的是，第一电子传输层中可以含有通式(1)的化合物以外的化合物，但限于50wt％以下即可。

[0081] 作为第二电子传输层，优选可以从阴极顺利注入电子的电子传输性材料，可以使用一般使用的任意材料。作为满足这样的条件的电子传输材料，可以举出：Alq3等金属络合物(JP 59-194393A)、10-羟基苯并[h]喹啉的金属络合物、 二唑衍生物、二苯乙烯联苯衍生物、噻咯衍生物、3-或5-羟基黄酮金属络合物、苯并 唑金属络合物、苯并噻唑金属络合物、三苯并咪唑基苯(USP 5,645,948)、喹喔啉化合物(JP6-207169A)、菲咯啉衍生物(JP5-331459A)、2-叔丁基-9，10-N，N′-二氰基蒽醌二亚胺、n型氢化非晶碳化硅、n型硫化锌、n型硒化锌等。

[0082] 作为第二电子传输层，可以使用上述电子传输层，其中，特别优选使用8-羟基喹啉系金属络合物。

[0083] 作为8-羟基喹啉系金属络合物的中心金属，例如可以举出锂、铍、镁、铝、镓、锌等。配体8-羟基喹啉可以为无取代，也可以用任意的取代基修饰。第一及第二电子传输层的膜厚分别通常为1～300nm，优选为5～100nm。第一电子传输层可以与空穴传输层同样通过涂布法或者真空蒸镀法在发光层上进行层叠而形成。通常使用真空蒸镀法。第二电子传输层同样通过第一电子传输层上进行层叠而形成。

[0084] (8)阴极

[0085] 阴极8发挥向发光层5注入电子的作用。用作阴极的材料可以使用上述阳极2中所使用的材料，但为了有效地进行电子注入，优选功函数低的金属，使用锡、镁、铟、钙、铝、银等适当的金属或它们的合金。作为具体例，可以举出镁-银合金、镁-铟合金、铝-锂合金等的低功函数合金电极。

[0086] 阴极的膜厚通常与阳极相同。为了保护由低功函数金属构成的阴极，在其上进一步层叠功函数高、对大气稳定的金属层来增加元件的稳定性。为了该目的，使用铝、银、铜、镍、铬、金、铂等金属。

[0087] 进而，作为电子注入层7，在阴极8和电子传输层6之间插入LiF、MgF2、Li2O等的极薄绝缘膜(0.1～5nm)也是使元件的效率提高的有效方法。

[0088] 需要说明的是，也可以为与图1相反的结构、即在基板1上以阴极8、电子传输层7、第二电子传输层6-b、第一电子传输层6-a、发光层5、空穴传输层4、空穴注入层3、阳极2的顺序进行层叠，也可以如上所述在至少一方为高透明性的2片基板之间设置本发明的有机EL元件。该情况下，也可以根据需要追加、或省略层。

[0089] 本发明的有机EL元件，可以为单一的元件、包含配置成阵列状的结构的元件、阳极和阴极以X-Y矩阵状配置的结构中的任一种。根据本发明的有机EL元件，通过在第一电子传输层使用具有特定的骨架的化合物、与使用该化合物以外的已经存在的电子传输层材料或与其同等的材料的第二电子传输层组合，可得到尽管为低电压但发光效率高且驱动稳定性也大大得到改善了的元件，可以在全色或者多色的面板的应用中发挥优异的性能。

[0090] 实施例

[0091] 以下，通过实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明并不限定于这些实施例，在不超出本发明的主旨的范围内，可以以各种方式实施。

[0092] 合成例1(吲哚并[2，3-a]咔唑的合成)

[0093] 在 进行 了 脱 气 氮 置 换 的2000ml三 口 烧 瓶 中 加入 1，2-环 己 二 酮33.3g(297.0mmol)、盐酸苯肼86.0g(594.7mmol)、乙醇1000ml进行搅拌。用5分钟向其中滴加浓硫酸3.0g(30.6mmol)，滴加结束后，在65℃搅拌4小时。冷却至室温，滤取生成的紫茶色结晶后，将滤取的结晶用乙醇(500ml)进行两次再浆料化(reslurry)清洗。通过减压干燥蒸馏除去溶剂，得到紫茶色粉末80.0g。

[0094] 然后，将得到的紫茶色粉末72.0g(261.5mmol)加入1000ml三口烧瓶中，进而加入醋酸720g、三氟醋酸72.0g(631mmol)，在100℃下搅拌15小时。冷却至室温后，滤取生成的结晶，将其用醋酸200ml进行冲洗清洗，进而用己烷200ml进行冲洗清洗。通过减压干燥蒸馏除去溶剂，得到白色粉末状的吲哚并[2，3-a]咔唑30.0g(117.1mmol、收率39.4％)。

[0095] 合成例2(11-苯基吲哚并[2，3-a]咔唑的合成)

[0096] 在进行了脱气氮置换的1000ml三口烧瓶中加入吲哚并[2，3-a]咔唑26.0g(101.4mmol)、碘 苯122.7g(601.4mmol)、碘 化 铜 54.7g(287.2mmol)、碳 酸 钾
66.7g(482.6mmol)、及喹啉800ml，在190℃下搅拌72小时。冷却至室温后，加入水500ml、二氯甲烷500ml，过滤分离生成的黄色结晶。将滤液分为有机层和水层后，将有机层用水
500ml清洗三次。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。通过用硅胶柱层析进行精制，得到白色粉末状的11-苯基吲哚并[2，3-a]咔唑13.7g(41.2mmol、收率40.6％)。

[0097] 合成例3(吲哚并[3，2-b]咔唑的合成)

[0098] 在进行了脱气氮置换的2000ml三口烧瓶中加入3，3′-二吲哚甲烷50.69g(205.8mmol)、原甲酸三乙酯30.55g(206.1mmol)，向其中加入甲醇640g进行搅拌。
用3分钟向其中滴加浓硫酸5.0g(51.5mmol)后，加热回流1小时。冷却至室温后，滤取生成的红褐色结晶，将得到的结晶用甲醇500ml进行两次再浆料化清洗。减压蒸馏除去溶剂，得到红褐色粉末状的吲哚并[3，2-b]咔唑36.8g(143.8mmol、收率69.9％)。

[0099] 合成例4(例示化合物A-19的合成)

[0100] 在进行了脱气氮置换的2000ml三口烧瓶中加入55％氢化钠2.18g(50.0mmol)、脱水DMF70ml，在氮气流下搅拌。用10分钟向其中滴加11-苯基吲哚并[2，3-a]咔唑13.5g(40.6mmol)的脱水DMF(150ml)溶液，滴加结束后，搅拌1小时。进而用1小时滴加
2-氯-4，6-二苯基-1，3，5-三嗪10.4g(39.0mmol)的脱水DMF(150ml)溶液。滴加结束后，继续搅拌3小时，其后，加入水600g，滤取析出的结晶。将滤取的结晶用水300g进行两次再浆料化清洗，再用甲醇300g进行再浆料化清洗。减压蒸馏除去溶剂，得到黄色结晶
21.0g。将其用THF及甲醇进行晶析精制后，减压蒸馏除去溶剂，得到黄色固体(例示化合物A-19)12.7g(22.5mmol、收率55.4％)。

[0101] APCI-MS，m/z 564[M+1]+、m.p.263℃、玻璃化转变温度(Tg)131℃

[0102] 合成例5(例示化合物D-5的合成)

[0103] 在进行了脱气氮置换的2000ml三口烧瓶中加入55％氢化钠4.36g(100.0mmol)、脱水DMF 70ml，在氮气流下搅拌。用10分钟向其中滴加吲哚并[3，2-b]咔唑10.4g(40.6mmol)的脱水DMF(150ml)溶液，滴加结束后，搅拌1小时。进而用1小时滴加
2-氯-4，6-二苯基-1，3，5-三嗪20.9g(78.0mmol)的脱水DMF(300ml)溶液。滴加结束后，继续搅拌3小时，其后，加入水900g，滤取析出的结晶。将滤取的结晶用水450g进行两次再浆料化清洗，再用甲醇450g进行再浆料化清洗。减压蒸馏除去溶剂，得到褐色结晶
42.0g。将其用THF及甲醇进行晶析精制后，减压蒸馏除去溶剂，得到淡褐色固体(例示化合物D-5)13.4g(18.6mmol、收率46％)。

[0104] APCI-MS，m/z 719[M+1]+、m.p.498℃、观测不到Tg

[0105] 合成例6(例示化合物D-7的合成)

[0106] 在进行了脱气氮置换的200ml三口烧瓶中加入吲哚并[3，2-b]咔唑1.3g(5.1mmol)、叔丁醇钠1.4g(14.6mmol)、醋酸钯8.2mg(0.037mmol)、2，6-二苯基-4-碘吡啶6.4g(17.9mmol)及二甲苯80ml，在室温下搅拌1小时。向其中加入三叔丁基膦
64.0mg(0.32mmol)，在120℃下加热搅拌40小时。冷却至室温后，加入水70ml，滤取析出物。
将得到的固体用甲醇、甲苯、氯仿依次进行加热再浆料化精制，由此得到淡褐色固体(例示化合物D-7)1.0g(1.4mmol、收率27.5％)。

[0107] APCI-MS，m/z 715[M+1]+、m.p.426℃、观测不到Tg

[0108] 合成例7(例示化合物B-19的合成)

[0109] 在进行了脱气氮置换的1000ml三口烧瓶中加入55％氢化钠2.2g(56.0mmol)、脱水DMF240ml，在氮气流下搅拌。用10分钟向其中滴加11-苯基吲哚并[2，3-a]咔唑13.3g(40.0mmol)的脱水DMF(25ml)溶液，滴加结束后，搅拌1小时。进而用1小时滴加2，
4，6-三氯-1，3，5-三嗪8.8g(48.0mmol)的脱水DMF(150ml)溶液。滴加结束后，继续搅拌
3小时，其后，加入水500ml，滤取析出的结晶。将滤取的结晶用水300g进行两次再浆料化清洗，进而用甲醇300g进行再浆料化清洗。减压蒸馏除去溶剂，得到单黄色结晶18.2g。对得到的结晶不进行精制，用于以下的反应。

[0110] 接着，在2000ml三口烧瓶中加入上述得到的单黄色结晶18.2g(38.0mmol)、苯基硼酸9.7g(80.0mmol)、四(三苯基膦)钯1.8g(1.6mmol)乙醇150ml、甲苯450ml进行搅拌。其后，加入碳酸钠29.8g(280.0mmol)的水(140ml)溶液，在85℃下搅拌4小时。冷却至室温后，加入水200ml、甲苯200ml，分为有机层和水层，将有机层用200ml水清洗。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。将其用二氯甲烷及乙醇进行晶析精制后，减压蒸馏除去溶剂，得到白色固体(例示化合物B-19)5.2g(9.2mmol、收率23％)。

[0111] APCI-MS，m/z 563[M+1]+、m.p.252℃、Tg 127℃

[0112] 合成例8(例示化合物A-9的合成)

[0113] 在进行了脱气氮置换的100ml三口烧瓶中，在醋酸钯(II)0.21g(0.94mmol)的二甲苯(20ml)溶液中加入三叔丁基膦0.76g(3.8mmol)，在60℃下加热搅拌30分钟。将该溶液在氮气流下输送到加热至60℃的吲哚并[2，3-a]咔唑4.6g(18.0mmol)、3-咔唑溴苯5.8g(18.0mmol)及叔丁醇钠7.7g(80.0mmol)的二甲苯(180ml)溶液中。其后升温至130℃，在相同温度下加热搅拌5小时。冷却至室温后，加入水200ml。进行油水分离，将有机层减压浓缩，得到粗产物。将其用二氯甲烷及乙醇进行晶析精制后，减压蒸馏除去溶剂，得到11-(4-咔唑基苯基)吲哚并[2，3-a]咔唑4.2g(8.4mmol、收率47％)。

[0114] 接着，在进行了脱气氮置换的200ml三口烧瓶中加入55％氢化钠0.42g(9.6mmol)、脱水DMF 10ml，在氮气流下搅拌。用10分钟滴加上述11-(4-咔唑基苯基)吲哚并[2，3-a]咔唑4.0g(8.0mmol)的脱水DMF(20ml)溶液。滴加结束后，搅拌1小时左右后，用1小时向其中滴加2-氯-4，6-二苯基-1，3，5-三嗪2.1g(8.0mmol)的脱水DMF(20ml)溶液。滴加结束后，搅拌3小时，然后加入水100g，滤取析出的结晶。将滤取的结晶用水100g进行二次再浆料化清洗，再用甲醇100g进行再浆料化清洗。减压蒸馏除去溶剂，得到黄色结晶。对其进行利用THF/甲醇的晶出精制，由此得到黄色固体(例示化合物A-9)3.0g(4.1mmol、收率51％)。

[0115] APCI-MS，m/z 729[M+1]+、m.p.319℃、Tg 168℃

[0116] 合成例9(例示化合物A-17的合成)

[0117] 在进行了脱气氮置换的2000ml三口烧瓶中加入55％氢化钠4.8g(110.0mmol)、脱水DMF 70ml，在氮气流下搅拌。用10分钟向其中滴加吲哚并[2，3-a]咔唑13.5g(52.7mmol)的脱水DMF(150ml)溶液。滴加结束后，搅拌1小时左右后，用1小时向其中滴加2-氯-4，6-二苯基-1，3，5-三嗪29.4g(110.0mmol)的脱水DMF(150ml)溶液。滴加结束后，搅拌3小时，然后，加入水900g，滤取析出的结晶。将滤取的结晶用水450g进行二次再浆料化清洗，再用甲醇450g进行再浆料化清洗。减压蒸馏除去溶剂，得到结晶35.0g。
对其进行利用THF/甲醇的晶出精制，得到黄色固体(例示化合物A-17)24.0g(33.4mmol、收率63.4％)。

[0118] APCI-MS，m/z 719[M+1]+、m.p.426℃、观测不到Tg

[0119] 合成例10(例示化合物C-19的合成)

[0120] 在进行了脱气氮置换的50ml三口烧瓶中，在醋酸钯(II)0.071g(0.32mmol)的二甲苯(5ml)溶液中加入三叔丁基膦0.32ml(1.3mmol)，在60℃下搅拌30分钟。将该溶液在氮气流下输送到加热至60℃的11-苯基吲哚并[2，3-a]咔唑2.0g(6.0mmol)、2，6-二苯基-4-碘吡啶2.5g(6.9mmol)及叔丁醇钠2.6g(26.7mmol)的二甲苯(60ml)溶液中。其后，升温至130℃，在相同温度下加热搅拌5小时。冷却至室温后，加入水70ml。进行油水分离，将有机层减压浓缩，得到4.85g粗产物。将其用二氯甲烷及乙醇进行晶析精制后，减压蒸馏除去溶剂，得到白色固体(例示化合物C-19)1.4g(2.5mmol、收率36％)。

[0121] APCI-MS，m/z 562[M+1]+、m.p.277℃，287℃、Tg 130℃

[0122] 实施例1

[0123] 图1中，在膜厚110nm的形成有由ITO构成的阳极电极的玻璃基板上，用真空蒸镀-5法在真空度1.0×10 Pa下层叠各薄膜。首先，在ITO上作为空穴注入层以25nm的厚度形成CuPc(铜酞菁)。接着，作为空穴传输层，以蒸镀速度55nm的厚度形成NPB(4，4′-双(N-(1-萘基)-N-苯基氨基)联苯)。接着，在空穴传输层上，作为发光层从不同的蒸镀源，将BAlq(二(2-甲基-8-喹啉基)-4-苯代苯酚基-铝)和Ir(piq)3(三(1-苯基异喹啉)铱络合物)进行共蒸镀，使得Ir(piq)3为4.0重量％，以45nm的厚度形成。接着，作为第一电子传输层，以10nm的厚度形成化合物A-19。作为第二电子传输层，以20nm的厚度形成Alq3(三(8-羟基喹啉)铝络合物)。进而，在电子传输层上作为电子注入层以0.5nm的厚度形成LiF(氟化锂)。最后，在电子注入层上作为阴极电极以100nm的厚度形成Al(铝)，制成有机EL元件。

[0124] 实施例2

[0125] 使第一电子传输层及第二电子传输层的膜厚分别为20nm及10nm，除此以外，与实施例1同样，制成有机EL元件。

[0126] 比较例1

[0127] 省去第一电子传输层、使第二电子传输层为30nm，除此以外，与实施例1同样，制成有机EL元件。

[0128] 将得到的有机EL元件与外部电源连接、施加直流电压，结果，确认为具有表1所示2 2
的发光特性。表1中，电压及电力效率表示在200A/m 下的值，半衰期表示在400A/m 下的值。需要说明的是，元件发光光谱的极大波长为620nm，可知得到来自Ir(piq)3的发光。

[0129] [表1]

[0130]

[0131] 如表1所示，实施例1及2的元件与比较例1的元件相比，可以实现低电压、高效率、长寿命。

[0132] 实施例3

[0133] 图1中，在膜厚110nm的形成有由ITO构成的阳极电极的玻璃基板上，用真空蒸镀-5法，在真空度1.0×10 Pa下层叠各薄膜。首先，在ITO上作为空穴注入层以25nm的厚度形成CuPc。接着，作为空穴传输层，以45nm的厚度形成NPB。接着，在空穴传输层上，作为发光层以20nm的厚度形成Alq3。接着，作为第一电子传输层，以10nm的厚度形成化合物A-19。
接着，作为第二电子传输层，以30nm的厚度形成Alq3。进而，在电子传输层上，作为电子注入层以0.5nm的厚度形成LiF。最后，在电子注入层上作为阴极电极以100nm的厚度形成Al，制成有机EL元件。

[0134] 实施例4

[0135] 使第一电子传输层及第二电子传输层的膜厚分别为30nm、10nm，除此以外，与实施例3同样，制成有机EL元件。

[0136] 比较例2

[0137] 省去第一电子传输层，使第二电子传输层为40nm，除此以外，与实施例3同样，制成有机EL元件。

[0138] 将得到的有机EL元件与外部电源连接、施加直流电压，结果，确认为具有表2所示2 2
的发光特性。表2中，电压及电力效率表示在200A/m 下的值，半衰期表示在400A/m 下的值。需要说明的是，元件发光光谱的极大波长为520nm，可知得到来自Alq3的发光。

[0139] [表2]

[0140]

[0141] 如表2所示，实施例3及4的元件与比较例2的元件相比，可以实现低电压、高效率、长寿命。

[0142] 产业上的可利用性

[0143] 本发明的有机EL元件通过将特定的化合物用于电子传输层的一部分中，可以实现低电压但高效率且长寿命。另外，在发光层中使用磷光掺杂剂的元件中，具有对约束磷光发光分子的最低激发三重态能量足够高的最低激发态能量，因此能量不从发光层内流出，可以实现高效率且长寿命。

[0144] 本发明的有机EL元件，在发光特性、驱动寿命以及耐久性中，处于可以满足实际应用的水平，在平板显示器(手机显示元件、车载显示元件、OA计算机显示元件、电视机等)、利用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、标志灯等的应用中，其技术价值大。