DE69932263T2

DE69932263T2 - Borderivate und organische elektrolumineszierende verbindungen

Info

Publication number: DE69932263T2
Application number: DE69932263T
Authority: DE
Inventors: Kouhei Sakyo-ku Kyoto-shi TAMAO; Shigehiro Uji-shi Yamaguchi; Manabu Yokohama-shi UCHIDA; Takaharu Yokosuka-shi NAKANO; Toshihiro Kanazawa-ku Yokohama-shi KOIKE; Takenori Kanazawa-ku Yokohama-shi IZUMIZAWA; Kenji Yokosuka-shi FURUKAWA
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1999-01-08
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2019-12-23
Also published as: DE69932263D1; US6767654B2; EP1142895A1; JP4055363B2; EP1142895B1; US20030152800A1; WO2000040586A1; EP1142895A4

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf organische elektrolumineszierende Elemente (im folgenden als „organisches EL-Element" bezeichnet), umfassend bestimmte Boranderivate. Diese Erfindung bezieht sich insbesondere auf organische EL-Elemente, umfassend die Boranderivate mit den Strukturen, die als elektronisch funktionelle Materialien und als optisch funktionelle Materialien nützlich sind.
Mehrere Institutionen haben auf verschiedene Weise versucht, organische n-Elektronenverbindungen für optisch funktionelle und für elektronisch funktionelle Materialien anzuwenden.
Von diesen weisen die Boranverbindungen, welche intramolekular Boratome enthalten, einzigartige optische und elektronische Eigenschaften auf, wahrscheinlich deshalb, weil ein leeres p-Orbital des Boratoms vorhanden ist. Die Boranverbindungen waren jedoch aufgrund ihrer Luft- und Wasserunbeständigkeit bisher im allgemeinen zur Verwendung als solche Materialien ungeeignet.
Im Hinblick auf dieses Problem kann die Boranverbindung angeblich dann luft- und wasserbeständig werden, wenn sie so beschaffen ist, daß sie voluminös ist, also wenn voluminöse Substituenten derart um ein Boratom eingeführt werden, daß das Boratom nach außen nicht freiliegt. Es ist daher sehr wahrscheinlich, daß die Boranverbindung mit so einer Struktur für nicht-lineare optische Materialien und organische EL-Elemente anwendbar ist.
Beispiele für luftbeständige Boranverbindungen sind in J. Chem. Soc. Chem. Commun., 1998, 963 (im folgenden als Dokument 1 bezeichnet), J. Am. Chem. Soc., 120, 10776 (1998) (im folgenden als Dokument 2 bezeichnet) und J. Am. Chem. Soc., 120, 5112 (1998) (im folgenden als Dokument 3 bezeichnet) mitgeteilt worden. Fer ner sind Anwendungen von Boranverbindungen auf nichtlineare optische Materialien in Appl. Organomet. Chem., 10, 305 (1996) (im folgenden als Dokument 4 bezeichnet) mitgeteilt worden. Außerdem ist eine Anwendung von Boranverbindungen für organische EL-Elemente in J. Am. Chem. Soc., 120, 9714 (1998) (im folgenden als Dokument 5 bezeichnet) mitgeteilt worden.
Die Dokumente 2 und 3 beschreiben die maximale Fluoreszenzwellenlänge, aber die Beschreibungen beschränken sich auf die Lumineszenzeigenschaften im gelösten Zustand. Es gibt keine Beschreibung der Lumineszenzeigenschaften im festen Zustand, der eigentlich in solchen Anwendungen vorliegt. Außerdem beschränken sich die offenbarten Strukturen auf Polymere, und eine Beschreibung von Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht fehlt.
Dokument 4 beschreibt ebenfalls die Fluoreszenzeigenschaften im gelösten Zustand, gibt aber weder eine Beschreibung der Lumineszenz im festen Zustand noch eine Beschreibung der Anwendungen der Lumineszenzmaterialien.
Die Studien sind somit noch nicht ausreichend für eine Verwendung der „voluminösen" Boranverbindung in wesentlichen Anwendungen durchgeführt worden. Insbesondere bestand Bedarf an der Anwendung des Boranmaterials für die organischen EL-Elemente. Die vielen Studien, die durchgeführt worden sind, um eine solche Verbindung wie das Element zu finden, haben bisher zu keinen zufriedenstellenden Ergebnissen geführt.
Das organische EL-Element umfaßt im wesentlichen eine Struktur, wobei eine organische Verbindung als Ladungstransportmaterial und/oder als Lumineszenzmaterial zwischen zwei Elektroden gelegt ist. Es wird ein hochwirksames organische EL-Element mit einem geringen Energieverbrauch benötigt, und daher muß als Lumineszenzmaterial eine organische Verbindung mit hoher Lichtleistung gewählt werden.
Dokument 5 beschreibt einige Boranverbindungen, wie 5,5'-Bis(dimesitylboryl)-2,2'-(bithiophen) und 5,5''-Bis(dimesitylboryl)-2,2' : 5',2''-(Terthiophen), die als Elek tronentnansportmaterialien (Ladungstransportmaterialien) verwendet werden, erwähnt aber nicht deren Lumineszenzeigenschaft oder Eignung als Lumineszenzmaterialien. In dieser Literatur sind nur die Elemente erwähnt, welche die Boranverbindung mit einer geringeren Stromdichte, d. h. mit einer weiter verbesserten Lichtleistung als die des Elements mit der gleichen Leuchtdichte, das nicht die Boranverbindung umfaßt, umfassen.
JP-A 7-102251 beschreibt ebenfalls ein Beispiel für die Borverbindung, die für das organische EL-Element verwendet wird. Diese Borverbindung erfordert jedoch eine hohe Spannung zum Betreiben des Elements und weist eine geringe Leuchtdichte auf.
EP-A-0 775 706 beschreibt bestimmte Mono- und Polyborate, die speziell als Photoinitiatoren verwendet werden. JACS 1973, 95(21), 7019-29 beschreibt die Konformationsdynamik von Alkoxydiarylboranen. WO-A-98/36036 beschreibt heterocyclische aluminiumorganische und bororganische Koordinationskomplexe, die photolumineszent und elektrolumineszent sind und starkes Blaulicht aussenden.
Da es wenig Literatur über die Lumineszenzeigenschaften von Boranverbindungen gibt, ist bisher kein hochwirksames organisches EL-Element mit geringem Energieverbrauch unter Verwendung von Boranverbindungen, die als ein Ausgangsstoff für das organische EL-Element bekannt sind, hergestellt worden. Daher besteht bereits Nachfrage für eine Boranverbindung, die eine bestimmte Struktur aufweist und als Material für ein organisches EL-Element wirksam ist.
Die betreffenden Erfinder haben gründliche Untersuchungen durchgeführt, um organische EL-Elemente, umfassend ein bestimmtes Boranderivat, bereitzustellen. Die Erfinder sind zu dem Ergebnis gekommen, daß ein organisches EL-Element, umfassend ein Elektrodenpaar und mindestens eine Lumineszenzschicht, welche dazwischengelegt ist, wobei die Lumineszenzschicht ein Boranderivat mit einer bestimmten Struktur umfaßt, die obengenannten Probleme lösen kann, wodurch die vorliegende Erfindung geschaffen wurde.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden ausführlich beschrieben.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Boranderivat ist eine Verbindung, dargestellt durch die folgende Formel (2). Das vorliegende Boranderivat wird erwartungsgemäß in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, wie in elektronisch funktionellen Materialien und optisch funktionellen Materialien unter Ausnutzung der von dem Boranatom ausgehenden elektronischen Eigenschaften sowie in Lumineszenzmaterialien und Ladungstransportmaterialien.
Von den Boranderivaten, dargestellt durch die Formel (2), sind jene bevorzugt, bei denen mindestens eine substituierte oder nicht-substituierte 9-Anthrylgruppe an das Boratom gebunden ist.
Konkrete Beispiele für das in dieser Erfindung verwendete Boranderivat umfassen die Verbindungen, dargestellt durch die folgenden Formeln (3) bis (9).
Die durch die Formel (3) dargestellte Verbindung ist eines der Boranderivate mit der folgenden Formel (2), worin n 3 ist, R₄ bis R₈ jeweils ein Wasserstoffatom sind und Z₁ und Z₂ benzokondensiert sind.
Die durch die Formel (4) dargestellte Verbindung ist eines der Boranderivate mit der folgenden Formel (2), worin n 3 ist, R₄ bis R₇ jeweils ein Wasserstoffatom sind, ein R₈ eine Dianthrylborylgruppe ist und die beiden anderen R₈ jeweils ein Wasserstoffatom sind und Z₁ und Z₂ benzokondensiert sind.
Die durch die Formel (5) dargestellte Verbindung ist eines der Boranderivate mit der folgenden Formel (2), worin R₄ bis R₇ jeweils ein Wasserstoffatom sind, R₈ Phenyl und n 3 ist und Z₁ und Z₂ benzokondensiert sind.
Die durch die Formel (6) dargestellte Verbindung ist eines der Boranderivate mit der folgenden Formel (2), worin n 2 ist, R₁ und R₃ bis R₈ jeweils ein Wasserstoffatom sind, R₂, X und Y jeweils eine Methylgruppe sind und Z₁ und Z₂ benzokondensiert sind.
Die durch die Formel (7) dargestellte Verbindung ist eines der Boranderivate mit der folgenden Formel (2), worin n 2 ist, R₁ und R₃ bis R₇ jeweils ein Wasserstoffatom sind, R₂, X und Y jeweils eine Methylgruppe sind, ein R₈ Anthrylmesitylboryl, das andere R₈ ein Wasserstoffatom ist und Z₁ und Z₂ benzokondensiert sind.
Die durch die Formel (8) dargestellte Verbindung ist eines der Boranderivate mit der folgenden Formel (2), worin n 3 ist, R₄ bis R₈ jeweils ein Wasserstoffatom sind und Z₁ und Z₂ an einer Position benzokondensiert sind, die beiden anderen, nicht-kondensierten Z₁ eine Methylgruppe sind und die beiden anderen, nicht-kondensierten Z₂ ein Wasserstoffatom sind.
Die durch die Formel (9) dargestellte Verbindung ist eines der Boranderivate mit der folgenden Formel (2), worin n 1 ist, R₁ und R₃ bis R₇ jeweils ein Wasserstoffatom sind, R₂, X und Y jeweils eine Methylgruppe sind, R₈ eine Phenylgruppe ist und Z₁ und Z₂ benzokondensiert sind.
Das Boranderivat, welches gemäß dieser Erfindung für organische EL-Elemente (Lumineszenzschicht, Ladungstransportschicht) verwendet wird, wird durch folgende Formel (2) dargestellt:
worin R₁ bis R₈ und Z₂ jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppe, eine aromatische Gruppe, eine heterocyclische Gruppe, eine substituierte Aminogruppe, eine substituierte Borylgruppe, eine Alkoxygruppe oder eine Aryloxygruppe sind; X, Y und Z₁ jeweils unabhängig voneinander eine gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppe, eine aromatische Gruppe, eine heterocyclische Gruppe, eine substituierte Aminogruppe, eine Alkoxygruppe oder eine Aryloxygruppe sind; die Substituenten von Z₁ und Z₂ unter Bildung eines kondensierten Rings vereinigt werden können; und n eine ganze Zahl von 1-3 ist, mit der Maßgabe, daß, wenn n zwei oder mehr ist, die Reste Z₁ voneinander unterschiedlich sein können.
Das Boranderivat weist vorzugsweise eine „voluminöse" Struktur auf, so daß es selbst an Luft stabil ist, und weist eine ausreichende Haltbarkeit und Leistung als ein solches Material auf. In dem Boranderivat sind vorzugsweise ein Anthracenring und/oder Naphthalenring vorhanden.
Das erfindungsgemäße organische EL-Element umfaßt somit vorzugsweise die Boranderivate, die durch die Formel (2) dargestellt sind, wobei mindestens eine substituierte oder nicht-substituierte 9-Anthrylgruppe an ein Boratom gebunden ist.
Konkrete Beispiele für ein solches Boranderivat umfassen die Verbindungen, dargestellt durch die folgenden Formeln (10) bis (14), zusätzlich zu jenen der zuvor erwähnten Formeln (3) bis (9).
Das Boranderivat, welches für das erfindungsgemäße organische EL-Element verwendet wird (der Einfachheit halber im folgenden mit „das erfindungsgemäße Boranderivat" abgekürzt), kann mit verschiedenen bekannten Verfahren, einschließlich der unten aufgeführten typischen Synthese, synthetisiert werden. Das erfindungsgemäße Boranderivat kann speziell durch Umsetzung der Verbindung, dargestellt durch die folgende Formel (15), mit einer Base, gefolgt von der Umsetzung mit einer Boranverbindung, erhalten werden. ArW (15),worin Ar folgende Formel (16) oder (17) bezeichnet und W ein Halogenatom ist.
worin R₁ bis R₃ jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppe, eine aromatische Gruppe, eine heterocyclische Gruppe, eine substituierte Aminogruppe, eine substituierte Borylgruppe, eine Alkoxygruppe oder eine Aryloxygruppe sind; und X und Y jeweils unabhängig voneinander eine gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppe, eine aromatische Gruppe, eine heterocyclische Gruppe, eine substituierte Aminogruppe, eine Alkoxygruppe oder eine Aryloxygruppe sind; und
R₄ bis R₈ und Z₂ jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppe, eine aromatische Gruppe, eine heterocyclische Gruppe, eine substituierte Aminogruppe, eine substituierte Borylgruppe, eine Alkoxygruppe oder eine Aryloxygruppe sind; und Z₁ eine gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppe, eine aromatische Gruppe, eine heterocyclische Gruppe, eine substituierte Aminogruppe, eine Alkoxygruppe oder eine Aryloxygruppe ist; oder Z₁ und Z₂ unter Bildung eines kondensierten Rings vereinigt werden können.
Die in diesem Verfahren zu verwendende Base umfaßt beispielsweise lithiumorganische Reagenzien wie n-Butyllithium, tert-Butyllithium und Phenyllithium, und Magnesiumreagenzien wie Magnesium und Magnesiumbromid. Das zu verwendende Lösungsmittel ist nicht besonders eingeschränkt; jedes Lösungsmittel kann verwendet werden, sofern es gegenüber der verwendeten Base inert ist. Allgemein können Etherlösungsmittel, wie Diethylether und Tetrahydrofuran (im folgenden mit „THF" abgekürzt), und aromatische Lösungsmittel, wie Benzol und Toluol, verwendet werden. Die zu verwendende Boranverbindung umfaßt halogenierte Borane wie Trichlorboran, Trifluorboran und Komplexe davon; und Alkoxyborane wie Trimethoxyboran und Triisopropoxyboran.
Die obengenannten Reaktionen werden vorzugsweise in einem Inertgas wie Stickstoff- und Argongas durchgeführt. Die Reaktionstemperatur ist nicht besonders eingeschränkt, liegt aber gewöhnlich und vorzugsweise in dem Bereich von –78°C bis 120°C. Auch die Reaktionszeit ist nicht besonders eingeschränkt, und die Reaktion kann beendet werden, wenn sie genügend fortgeschritten ist. Die Reaktion kann durch ein herkömmliches Analysemittel wie NMR und Chromatographie bestätigt werden, und das Reaktionsende kann am optimalen Punkt der Analyse bestimmt werden.
Die erfindungsgemäßen Boranderivate können ebenfalls durch Substitutionsreaktion der Verbindung aus dem obengenannten Verfahren erhaltenen werden. Der Substituent, der durch die Substitution zu der Verbindung hinzugefügt werden soll, kann Alkylgruppen umfassen wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, Cyclopentyl und tert-Butyl; Alkenylgruppen wie Vinyl, Allyl, Butenyl und Styryl; Alkoxy- oder Aryloxygruppen wie Methoxy, Ethoxy, Propoxy und Phenyloxy; Aminogruppen wie Dimethylamino und Diphenylamino; Silylgruppen wie Trimethylsilyl, Dimethyl-tert-butylsilyl, Trimethoxysilyl und Triphenylsilyl; Borylgruppen wie Dianthrylboyl und Dimesitylboryl; Arylgruppen wie Phenyl, Naphthyl, Anthryl, Biphenyl, Toluyl, Pyrenyl, Perylenyl, Anisyl, Terphenyl und Phenanthrenyl; und heterocyclische Gruppen wie Hydrofuryl, Hydropyrenyl, Dioxanyl, Thienyl, Furyl, Oxazolyl, Oxadiazolyl, Thiazolyl, Thiadiazolyl, Acridinyl, Chinolyl, Chinoxalinyl, Phenanthrolinyl, Benzothienyl, Benzothiazolyl, Indolyl, Silacyclopentadienyl und Pyridyl.
Diese Substituenten können außerdem eine Ringstruktur bilden, indem sie sich an irgendeiner Stelle der Verbindung miteinander verbinden.
Das erfindungsgemäße organische EL-Element weist im wesentlichen eine Struktur auf, bei der eine Boranderivatschicht, welche als Hauptkomponente das Boranderivat, dargestellt durch die Formel (2), umfaßt, zwischen ein Elektrodenpaar (Anode und Kathode) gelegt ist.
Das Boranderivat ist als Material sowohl für eine Lumineszenzschicht als auch eine Ladungstransportschicht (Lochinjektionsschicht, Lochtransportschicht, Elektroneninjektionsschicht und Elektronentransportschicht) geeignet, da es sowohl als Lumineszenzmaterial als auch als Elektroneninjektionsmaterial verwendet werden kann. Die so erhaltene Boranderivatschicht wirkt effizient als Lumineszenzschicht und Ladungstransportschicht.
Die Boranderivatschicht kann zusätzlich zu dem erfindungsgemäßen Boranderivat außerdem irgendeins der Lochinjektionsmaterialien, Lochtransportmaterialien, Lumineszenzmaterialien, Elektroneninjektionsmaterialien oder Elektronentransportmaterialien umfassen.
Das organische EL-Element kann in vielen Fällen eine elektronenabgebende und eine elektronenaufnehmende Verbindung als Ladungstransportmaterial umfassen, die unter Beimischen zugegeben oder laminiert werden. Diese Verbindungen bilden bekanntlich einen ungünstigen Ladungstransferkomplex oder Exciplex. Die erfindungsgemäßen Boranderivate weisen jedoch eine Struktur auf, bei der sich die an ein Boratom gebundenen „voluminösen" Substituenten propellerartig um das Boratom angeordnet sind, was die Bildung des Ladungstransferkomplexes oder Exciplexes in dieser Verbindung erschwert. Dementsprechend kann das hochwirksame Element unter Verwendung von Boranderivaten für das organische EL-Element als die elektronenabgebende Verbindung oder elektronenaufnehmende Verbindung vorteilhaft erhalten werden.
Das erfindungsgemäße organische EL-Element kann zusätzlich zu der Boranderivatschicht gegebenenfalls zusätzliche Schichten, wie Lochinjektionsschichten, Lochtransportschichten, Lumineszenzschichten, Elektroneninjektionsschichten, Elektronentransportschichten oder Zwischenschichten, zwischen den Elektroden umfassen.
Die folgenden Beispiele sind konkrete Beispiele für das erfindungsgemäße organische EL-Element mit laminierten Strukturen:

(1) Anode/Boranderivatschicht/Kathode,
(2) Anode/Lochinjektionsschicht/Boranderivatschicht/Kathode,
(3) Anode/Boranderivatschicht/Elektroneninjektionsschicht/Kathode,
(4) Anode/Lochinjektionschicht/Boranderivatschicht/Elektroneninjektionsschicht/Kathode,
(5) Anode/Lochinjektionsschicht/Boranderivatschicht/Elektronentransportschicht/Zwischenschicht/Kathode,
(6) Anode/Lochinjektionsschicht/Lochtransportschicht/Boranderivatschicht/Elektroneninjektionsschicht/Kathode und
(7) Anode/Lochinjektionsschicht/Lochtransportschicht/Boranderivatschicht/Elektroneninjektionsschicht/Zwischenschicht/Kathode.

Obwohl in dieser Erfindung Lochinjektionsschichten, Elektroneninjektionsschichten, Lochtransportschichten, Elektronentransportschichten und Zwischenschichten nicht immer unbedingt erforderlich sind, verbessern sie die Lichtleistung. Besonders die Lochinjektionsschicht und die Lochtransportschicht verbessern die Lichtleistung deutlich.
Das erfindungsgemäße organische EL-Element ist vorzugsweise auf dem Substrat gelagert. Es kann irgendein Substrat verwendet werden, sofern es ausreichende mechanische Festigkeit, thermische Beständigkeit und Transparenz aufweist. Als Beispiele können Glas und transparente Kunststoffolie usw. genannt werden.
Die Anodenmaterialien zur Verwendung für die Anode des erfindungsgemäßen organischen EL-Elements umfassen Metalle, Metallegierungen, elektrisch leitfähige Verbindungen und Gemische davon, die eine Austrittsarbeit von mehr als 4 eV aufweisen. Metalle wie Au und elektrisch leitfähige, transparente Materialien wie Cul, Indium-Zinnoxid (im folgenden als „ITO" bezeichnet), SnO₂ und ZnO können als Beispiele genannt werden.
Die Kathodenmaterialien zur Verwendung für die Kathode des erfindungsgemäßen organischen EL-Elements umfassen Metalle, Metallegierungen, elektrisch leitfähige Verbindungen und Gemische davon, die eine Austrittsarbeit von weniger als 4 eV aufweisen. Calcium, Magnesium, Lithium, Aluminium, Magnesiumlegierung, Lithiumlegierung, Aluminiumlegierung und Gemische von Aluminium/Lithium, Magnesium/Silber und Magnesium/Indium usw. können als Beispiele genannt werden.
In dieser Erfindung beträgt die Lichtdurchlässigkeit von mindestens einer Elektrode vorzugsweise nicht weniger als 10 %, so daß die Lichtemission wirkungsvoll von dem organischen EL-Element erhalten werden kann. Der Flächenwiderstand als eine Elektrode beträgt vorzugsweise nicht mehr als einige hundert Ω/mm. Die Filmdicke hängt von der Eigenschaft der Elektrodenmaterialien ab, wird aber gewöhnlich in nerhalb des Bereichs von 10 nm bis 1 μm und vorzugsweise 10 bis 400 nm ausgewählt. Solche Elektroden können durch ein Verfahren wie Aufdampfung und Sputtern hergestellt werden, wobei ein dünner Film unter Verwendung des obenerwähnten Elektrodenmaterials (Anodenmaterials und Kathodenmaterials) gebildet wird.
Die Lumineszenzschicht als eine wesentliche Schicht des erfindungsgemäßen organischen EL-Elements umfaßt vorzugsweise die Boranderivate, dargestellt durch die zuvor erwähnte Formel (2). Es können jedoch irgendwelche anderen Lumineszenzmaterialien als die Boranderivate verwendet werden. Es ist ebenfalls möglich, das Gemisch aus den Boranderivaten mit der Formel (2) und anderem Lumineszenzmaterial zu verwenden, um eine Lichtwellenlänge zu erhalten, die von derjenigen des Boranderivats unterschiedlich ist, oder um die Lichtleistung zu verbessern. Es ist ferner problemlos, zwei oder mehr Boranderivate mit der Formel (2) in Kombination zu verwenden.
Die anderen Lumineszenzmaterialien als die Boranderivate mit der Formel (2) können verschiedene bekannte Materialien, wie Tageslichtfluoreszenzmaterialien, erwähnt in „Optical Function Materials", Functional Polymer Material Series, Society of Polymer Science, Japan ed., Kyoritsu Shuppan Co., Ltd. (1991), S. 236, optische Aufhellungsmittel, Laserfarbstoffe, organische Szintillatoren und verschiedene Fluoreszenzanalysemittel umfassen.
Besonders bevorzugt sind polycyclische Kondensationsverbindungen wie Anthracen, Phenanthren, Pyren, Chrysen, Perylen, Coronen, Rubren und Chinacridon; Oligophenylenverbindungen wie Quarterphenyl; Szintillatoren zur Füssigszintillation wie 1,4-Bis(2-methylstyryl)benzol, 1,4-Bis(4-methylstyryl)benzol, 1,4-Bis(4-methyl-5-phenyl-2-oxazolyl)benzol, 1,4-Bis(5-phenyl-2-oxazolyl)benzol, 2,5-Bis(5-tert-butyl-2-benzoxazolyl)thiophen, 1,4-Diphenyl-1,3-butadien, 1,6-Diphenyl-1,3,5-hexatrien und 1,1,4,4-Tetraphenyl-1,3-butadien; Metallkomplexe von Oxinderivaten, offenbart in JP-A 63-264692; Cumarinfarbstoffe; Dicyanomethylenpyranfarbstoffe; Dicyanomethylenthiopyranfarbstoffe; Polymethinfarbstoffe; Oxobenzanthracenfarbstoffe; Xanthenfarbstoffe; Carbostyrilfarbstoffe und Perylenfarbstoffe; Oxazinverbindungen, offenbart im Deutschen Patent Nr. 2534713; Stilbenderivate, offenbart in dem 40th Japan Applied Physics Related Association Lecture Proc., 1146 (1993); Spiroverbindungen, offenbart in JP-A 7-278537; und Oxadiazole, offenbart in JP-A 4-363891.
Die Lochinjektionsschicht, eine optionale Schicht des erfindungsgemäßen organischen EL-Elements, kann unter Verwendung des Lochinjektionsmaterials hergestellt werden. Die Lochinjektionsschicht kann als einzelne Schicht, umfassend ein oder mehrere Lochinjektionsmaterialien, oder als mehrere Lochinjektionsschichten, umfassend verschiedene Lochinjektionsmaterialien, hergestellt werden.
Die Lochtransportschicht, eine optionale Schicht des erfindungsgemäßen organischen EL-Elements, kann unter Verwendung des Lochtransportmaterials hergestellt werden. Die Lochtransportschicht kann als einzelne Schicht, umfassend ein oder mehrere Lochtransportmaterialien, oder als mehrere Lochtransportschichten, umfassend verschiedene Lochtransportmaterialien, hergestellt werden.
Das Lochinjektionsmaterial und Lochtransportmaterial können die Boranderivate mit der Formel (2) umfassen, aber es ist ebenfalls möglich, irgendein Material, das konventionell als Ladungstransportmaterial für ein positives Loch in einem Photoleitermaterial verwendet worden ist, oder irgendein bekanntes Material, das für Lochinjektionsschichten oder Lochtransportschichten der organischen EL-Elemente verwendet werden kann, zu verwenden.
Konkrete Beispiele für solche bekannten Materialien umfassen beispielsweise Carbazolderivate (z. B. N-Phenylcarbazol, Polyvinylcarbazol usw.); Triarylaminderivate (z. B. TPD, Polymere mit einem aromatischen tertiären Amin in deren Haupt- oder Seitenkette, 1,1-Bis(4-di-p-tolylaminophenyl)cyclohexan, N,N'-Diphenyl-N,N'-dinaphthyl-4,4'-diaminobiphenyl (im folgenden mit „NPD" abgekürzt), 4,4',4''-Tris{N-(3-methylphenyl)-N-phenylamino}-triphenylamin, Verbindungen, offenbart in Journal of the Chemical Society, Chemical Communication, S. 2175 (1996), Verbindungen, offenbart in JP-A 57-144558, JP-A 61-62038, JP-A 61-124949, JP-A 61-134354, JP-A 61-134355, JP-A 61-112164, JP-A 4-308688, JP-A 6-312979, JP-A 6-267658, JP-A 7-90256, JP-A 7-97355, JP-A 6-1972, JP-A 7-126226, JP-A-7-126615, JP-A 7-331238, JP-A 8-100172 und JP-A 8-48656, und Starburst- Aminderivate, beschrieben in Advanced Material, Bd. 6, S. 677 (1994), usw.), Stilbenderivate (diejenigen, die in 72nd CSJ (the Chemical Society of Japan) National Meeting, Lecture Proc. (II), S. 1392, 2PB098 usw. offenbart werden); Phthalocyaninderivate (Nichtmetall-, Kupferphthalocyanin usw.); und Polysilane.
Die Elektroneninjektionsschicht, eine optionale Schicht des erfindungsgemäßen organischen EL-Elements, kann unter Verwendung des Elektroneninjektionsmaterials hergestellt werden. Die Elektroneninjektionsschicht kann als einzelne Schicht, umfassend eine oder mehrere Elektroneninjektionsmaterialien, oder als mehrfache Elektroneninjektionsschicht, umfassend verschiedene Elektroneninjektionsmaterialien, hergestellt werden.
Die Elektronentransportschicht, eine optionale Schicht des erfindungsgemäßen organischen EL-Elements, kann unter Verwendung des Elektronentransportmaterials hergestellt werden. Die Elektronentransportschicht kann als einzelne Schicht, umfassend eine oder mehrere Elektronentransportmaterialien, oder als mehrfache Elektronentransportschicht, umfassend verschiedene Elektronentransportmaterialien, hergestellt werden.
Das Elektroneninjektionsmaterial und Elektronentransportmaterial umfassen vorzugsweise die Boranderivate mit der Formel (2), aber es ist ebenfalls möglich, irgendein Material, das konventionell als Elektronentransferverbindung in einem Photoleitermaterial verwendet worden ist, oder irgendein bekanntes Material, das für Elektroneninjektionsschichten oder Elektronentransportschichten der organischen EL-Elemente verwendet werden kann, zu verwenden.
Konkrete Beispiele für solche bekannten Materialien umfassen beispielsweise Diphenylchinonderivate (diejenigen, die in Journal of the Society of Electrophotography of Japan, 30, 3 (1991), usw. offenbart werden), Perylenderivate (diejenigen, die in J. Apply. Phys., 27, 269 (1988), usw. offenbart werden), Oxadiazolderivate (diejenigen, die in obengenannter Literatur, Jpn. J. Appl. Phys., 27, L713 (1988), und Appl. Phys. Lett., 55, 1489 (1989), usw. offenbart werden), Thiophenderivate (diejenigen, die in JP-A 4-212286 usw. offenbart werden), Triazolderivate (diejenigen, die in Jpn. J. Appl. Phys., 32, L917 (1993), usw. offenbart werden), Thiadiazolderivate (diejenigen, die in Polymer Preprints, Japan, Bd. 43, Nr. 3 (1994), (III) P1a007, usw. offenbart werden), Metallkomplexe von Oxinderivaten (diejenigen, die in Technical Report of Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 92 (311), 43 (1992), usw. offenbart werden), Polymere von Chinoxalinderivaten (diejenigen, die in Jpn. J. Appl. Phys., 33, L250 (1994), usw. offenbart werden) und Phenanthrolinderivate (diejenigen, die in Polymer Preprints, Japan, Bd. 43, Nr. 7 (1994), 14J07, usw. offenbart werden).
Die Lochinjektionsmaterialien, Lochtransportmaterialien, Lumineszenzmaterialien und Elektroneninjektionsmaterialien, welche in dem erfindungsgemäßen organischen EL-Element verwendbar sind, weisen vorzugsweise eine Tg von nicht weniger als 80°C, stärker bevorzugt nicht weniger als 100°C auf.
Bevorzugte Zwischenschichten, welche optionale Schichten des erfindungsgemäßen organischen EL-Elements sind, sind jene, die die Injektion von Elektronen aus der Kathode fördern können, und jene, die verhindern können, daß das positive Loch in die Kathode fließt. Diese Zwischenschichten werden gemäß der Kompatibiltät zu dem für die Kathode verwendeten Material ausgewählt. Als konkrete Beispiele können Lithiumfluorid, Magnesiumfluorid, Calciumfluorid usw. gegeben werden.
Jede Schicht, die das erfindungsgemäße organische EL-Element bildet, kann durch Formen des Materials zum Bilden der Schicht in einen dünnen Film durch irgendein bekanntes Verfahren wie Aufdampfung, Aufschleudern oder Gießen hergestellt werden.
Die Filmdicke jeder durch ein solches Verfahren gebildeten Schicht ist nicht besonders eingeschränkt, und kann je nach den Eigenschaften des verwendeten Materials bestimmt werden. Gewöhnlich wird sie innerhalb des Bereichs von 2 nm bis 5000 nm ausgewählt.
Bei Verwendung der Aufdampfungsmethode zum Formen des Materials zu einem dünnen Film können die Abscheidungsverhältnisse je nach Art der Boranderivate, der kristallinen Struktur und der damit verbundenen Struktur des beabsichtigten molekularen Verbundfilms variiert werden. Im allgemeinen werden die Verhältnisse innerhalb der folgenden Bereiche ausgewählt: Wannenheiztemperatur von 50 bis 400°C, Vakuum von 10^–6 bis 10³ Pa, Abscheidungsrate von 0,01 bis 50 nm/s, Substrattemperatur von –150 bis +300°C und Filmdicke von 5 nm bis 5 μm.
Im folgenden wird das Verfahren zum Herstellen des organischen EL-Elements mit der zuvor erläuterten Struktur (1), umfassend Anode/Boranderivatschicht/Kathode, als ein Beispiel für das Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen EL-Elements erklärt.
Ein dünner Film, umfassend ein Anodenmaterial, wird durch die Aufdampfungsmethode auf einem angemessenen Substrat so gebildet, daß er eine Dicke von 1 μm oder weniger, vorzugsweise 10 bis 200 nm, aufweist. Dann wird ein dünner Boranderivatfilm auf der erhaltene Anodenschicht gebildet, wodurch eine Lumineszenzschicht erhalten wird. Ein dünner Film, umfassend ein Kathodenmaterial, wird durch die Aufdampfungsmethode auf der Lumineszenzschicht so gebildet, daß er eine Dicke von 1 μm oder weniger aufweist, wodurch eine Kathodenschicht erhalten wird. Das gewünschte organische EL-Element wird somit erhalten.
Alternativ kann die Reihenfolge bei der Herstellung des obigen organischen EL-Elements umgekehrt werden, d. h., die Kathode, die Lumineszenzschicht und die Anode können in der Reihenfolge hergestellt werden.
Durch Anlegen von Gleichspannung an das erhaltene organische EL-Element kann die Anode auf eine positive Polarität und die Kathode auf negative Polarität eingestellt werden. Durch Anlegen einer Spannung von etwa 2 bis 40 V kann die Lichtemission von der transparenten oder halbtransparenten Elektrodenseite (Anode oder Kathode, und beiden) aus beobachtet werden.
Dieses organische EL-Element kann auch durch Anlegen von Wechselspannung Licht aussenden. Es kann jede Wellenlänge der Wechselspannung angelegt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand folgender Beispiele ausdrücklich erläutert, ist aber nicht darauf beschränkt.
Synthese von Boranderivaten
Beispiel 1: Synthese der Verbindung mit der Formel (4)
13 ml einer Hexanlösung von n-Butyllithium (1,6 mol/l) wurden bei –78°C unter Argonfluß zu 30 ml einer Etherlösung, enthaltend 5,14 g 9-Bromanthracen zugegeben. Die Temperatur wurde dann auf 0°C erhöht, und das Reaktionsgemisch wurde 30 Minuten gerührt. Anschließend wurde das Gemisch bei dieser Temperatur zu 10 ml einer Etherlösung, enthaltend 4,1 ml Bortrifluorid, zugegeben, und die Lösung wurde 1 Stunde gerührt, wodurch ein Niederschlag als gelber Feststoff erhalten wurde.
Der Überstand wurde dann entfernt, und 30 ml trockener Ether wurden zu dem Niederschlag zugegeben. Nach einstündigem Rühren wurde der Überstand erneut entfernt, und 30 ml trockenes THF wurden zugegeben.
Außerdem wurde eine Etherlösung von 9,10-Dilithioanthracen tropfenweise zu der Lösung gegeben, die 3 Stunden bei Raumtemperatur gerührt wurde. Die Niederschläge wurden dann durch Filtrieren entfernt, und das Filtrat wurde konzentriert. Ethylacetat wurde zu dem Konzentrat zugegeben, und der Niederschlag wurde aus Ethylacetat umkristallisiert, wodurch die gewünschte Verbindung (4 % Ausbeute) erhalten wurde. Diese Verbindung emittierte rote Fluoreszenz im Festzustand.
¹H-NMR (C₆D₆): δ = 6,41 (dd, 4H), 6,77 (t, 8H), 7,06 (t, 8H), 7,77 (d, 8H), 8,35 (s, 4H) und 8,59-8,63 (m, 12H).
Beispiel 2: Synthese der Verbindung mit der Formel (6)
Die Titelverbindung wurde gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren synthetisiert, außer daß 9,10-Dilithioanthracen durch Mesityllithium ersetzt wurde.
¹H-NMR (C₆D₆): δ = 2,0 (s, 6H), 2,10 (s, 3H), 6,71 (s, 2H), 6,91 (t, 4H), 6,88-6,94 (m, 4H), 7,06-7,12 (m, 4H), 8,35 (s, 2H) und 8,49 (d, 4H).
Beispiel 3: Synthese der Verbindung mit der Formel (3)
13 ml einer Hexanlösung von n-Butyllithium (1,6 mol/l) wurden bei –78°C unter Argonfluß zu 30 ml einer Etherlösung, enthaltend 5,14 g 9-Bromanthracen, zugegeben. Die Temperatur wurde dann auf 0°C erhöht, und das Reaktionsgemisch wurde 30 Minuten gerührt. Anschließend wurde das Gemisch bei dieser Temperatur zu 10 ml einer Etherlösung, enthaltend 0,8 ml Bortrifluorid, zugegeben, und die Lösung wurde 12 Stunden gerührt, wodurch ein Niederschlag als oranger Feststoff erhalten wurde.
Der Niederschlag wurde aus Benzol umkristallisiert, wodurch die gewünschte Verbindung (33 % Ausbeute) erhalten wurde.
¹H-NMR (C₆D₆): δ = 6,83-6,89 (m, 6H), 7,21 (t, 4H), 7,95 (d, 6H), 8,12 (d, 6H) und 8,58 (s, 4H).
Herstellung von organischen EL-Elementen und deren Eigenschaften
Beispiel 4
ITO wurde durch eine Aufdampfungsmethode mit einer Dicke von 100 nm auf einem Glassubstrat (25 mm × 75 mm × 1,1 mm) (hergestellt von Tokyo Sanyo Vacuum Co., Ltd.), das als transparentes Trägersubstrat verwendet wurde, abgeschieden. Dieses transparente Trägersubstrat wurde in einem Substrathalter eines handelsüblichen Aufdampfungsgeräts (hergestellt von Sinku Kiko Co., Ltd.) fixiert, das mit einem Quarztiegel, enthaltend N,N'-Dinaphtyl-N,N'-diphenylbenzidin (im folgenden mit „NPD" abgekürzt), einem Quarztiegel, enthaltend die Verbindung mit der Formel (10), einem Quarztiegel, enthaltend 1,1-Dimethyl-2,5-bis{2-(2-pyridyl)pyridyl}-3,4-diphenylsilacyclopentadien (im folgenden mit „PYPY" abgekürzt), einem Graphittiegel, enthaltend Magnesium, und einem Graphittiegel, enthaltend Silber, ausgerüstet war.
Die Vakuumkammer wurde auf 1 × 10^–3 Pa evakuiert, und dann wurde der Tiegel, enthaltend NPD, so erhitzt, daß NPD aufgedampft werden konnte, so daß es eine Filmdicke von 50 nm aufwies, wodurch eine positive Lochtransporitschicht gebildet wurde. Danach wurde der Tiegel, enthaltend die Verbindung mit der Formel (10), so erhitzt, daß die Verbindung aufgedampft werden konnte, so daß sie eine Filmdicke von 15 nm aufwies, wodurch eine Lumineszenzschicht gebildet wurde. Ferner wurde der Tiegel, enthaltend PYPY, so erhitzt, daß PYPY verdampft werden konnte, so daß es eine Filmdicke von 35 nm aufwies, wodurch eine Elektronentransportschicht gebildet wurde. Die Aufdampfungsrate betrug jeweils 0,1 bis 0,2 nm/s.
Anschließend wurde die Vakuumkammer auf 2 × 10^–4 Pa evakuiert, und dann wurden die Graphittiegel zum Abscheiden von Magnesium bei einer Abscheidungsrate von 1,2 bis 2,4 nm/s und gleichzeitig zum Abscheiden von Silber bei einer Abscheidungsrate von 0,1 bis 0,2 nm/s erhitzt. Eine 150nm-Legierungselektrode aus Magnesium und Silber wurde auf der organischen Schicht gebildet, wodurch ein organisches EL-Element erhalten wurde.
Die ITO-Elektrode wurde als Anode und die Legierungselektrode aus Magnesium und Silber als Kathode verwendet. Als Gleichspannung daran angelegt wurde, floß ein Strom von etwa 1 mA/cm², und grünes Licht mit einer Helligkeit von etwa 100 cd/m² und einer Wellenlänge von 515 nm wurde emittiert.
Vergleichsbeispiel 1
Ein Element wurde gemäß dem in Beispiel 4 beschriebenen Verfahren hergestellt, außer daß die Verbindung mit der Formel (10) durch tris(8-Hydroxychinolin)aluminium ersetzt wurde.
Die ITO-Elektrode wurde als Anode und die Legierungselektrode aus Magnesium und Silber als Kathode verwendet. Als Gleichspannung daran angelegt wurde, floß ein Strom von etwa 1 mA/cm², und grünes Licht mit einer Helligkeit von etwa 20 cd/m² und einer Wellenlänge von 522 nm wurde emittiert. Die Emissionshelligkeit war im Vergleich zu dem Ergebnis aus Beispiel 4 etwa auf ein Fünftel gesenkt.
Vergleichsbeispiel 2
Ein Element wurde gemäß dem in Beispiel 4 beschriebenen Verfahren hergestellt, außer daß die Verbindung mit der Formel (10) durch Trimesitylboran ersetzt wurde.
Die ITO-Elektrode wurde als Anode und die Legierungselektrode aus Magnesium und Silber als Kathode verwendet. Als Gleichspannung daran angelegt wurde, floß ein Strom von etwa 50 mA/cm², und purpurrotes Licht mit einer Helligkeit von etwa 5 cd/m² wurde emittiert. Die Emissionshelligkeit und Emissionseffizienz waren im Vergleich zu den Ergebnissen aus Beispiel 4 stark gesenkt.
Beispiel 5
Ein Element wurde gemäß dem in Beispiel 4 beschriebenen Verfahren hergestellt, außer daß kein PYPY verwendet wurde und die Dicke der Schicht, umfassend die Verbindung mit der Formel (10), in 50 nm geändert wurde.
Die ITO-Elektrode wurde als Anode und die Legierungselektrode aus Magnesium und Silber als Kathode verwendet. Als Gleichspannung daran angelegt wurde, floß ein Strom von etwa 1 mA/cm², und grünes Licht mit einer Helligkeit von etwa 6 cd/m² und einer Wellenlänge von 515 nm wurde emittiert.
Beispiel 6
Ein Element wurde gemäß dem in Beispiel 4 beschriebenen Verfahren hergestellt, außer daß die Verbindung mit der Formel (10) durch die Verbindung mit der Formel (4) ersetzt wurde.
Die ITO-Elektrode wurde als Anode und die Legierungselektrode aus Magnesium und Silber als Kathode verwendet. Als Gleichspannung daran angelegt wurde, floß ein Strom von etwa 1 mA/cm², und rotes Licht mit einer Helligkeit von etwa 6 cd/m² und einer Wellenlänge von 616 nm wurde emittiert.
Beispiel 7
Ein Element wurde gemäß dem in Beispiel 4 beschriebenen Verfahren hergestellt, außer daß die Verbindung mit der Formel (10) durch die Verbindung mit der Formel (11) ersetzt wurde.
Die ITO-Elektrode wurde als Anode und die Legierungselektrode aus Magnesium und Silber als Kathode verwendet. Als Gleichspannung daran angelegt wurde, floß ein Strom von etwa 1 mA/cm², und blaues Licht mit einer Helligkeit von etwa 30 cd/m² und einer Wellenlänge von 464 nm wurde emittiert.
Beispiel 8
Das in Beispiel 4 verwendete transparente Trägersubstrat wurde in dem Substrathalter des Verdampfungsgeräts fixiert, das mit einem Quarztiegel, enthaltend NPD, einem Quarztiegel, enthaltend die Verbindung mit der Formel (10), einem Wolframtiegel, enthaltend Aluminium, und einem Wolframtiegel, enthaltend Lithiumfluorid, ausgerüstet war.
Die Vakuumkammer wurde auf 1 × 10^–3 Pa evakuiert, und dann wurde der Tiegel, enthaltend NPD, so erhitzt, daß NPD verdampft werden konnte, so daß es eine Filmdicke von 50 nm aufwies, wodurch eine positive Lochtransportschicht gebildet wurde. Danach wurde der Tiegel, enthaltend die Verbindung mit der Formel (10), so erhitzt, daß die Verbindung aufgedampft werden konnte, so daß sie eine Filmdicke von 50 nm aufwies, wodurch eine Elektronentransport-Lumineszenzschicht gebildet wurde. Die Aufdampfungsrate betrug jeweils 0,1 bis 0,2 nm/s.
Anschließend wurde die Vakuumkammer auf 2 × 10^–4 Pa evakuiert, und dann wurden die Wolframtiegel erhitzt, so daß Lithiumfluorid aufgedampft werden konnte, so daß es auf der organischen Schicht eine Filmdicke von 2 nm aufwies, und schließlich Aluminium verdampft werden konnte, so daß es auf der organischen Schicht eine Filmdicke von 100 nm aufwies, wodurch ein organisches EL-Element erhalten wurde.
Die ITO-Elektrode wurde als Anode und die Legierungselektrode aus Magnesium und Silber als Kathode verwendet. Als Gleichspannung daran angelegt wurde, floß ein Strom von etwa 2 mA/cm², und grünes Licht mit einer Helligkeit von etwa 100 cd/m² und einer Wellenlänge von 515 nm wurde emittiert.
Beispiel 9
Ein Element wurde gemäß dem in Beispiel 8 beschriebenen Verfahren hergestellt, außer daß die Verbindung mit der Formel (10) durch die Verbindung mit der Formel (4) ersetzt wurde.
Die ITO-Elektrode wurde als Anode und die Legierungselektrode aus Magnesium und Silber als Kathode verwendet. Als Gleichspannung daran angelegt wurde, floß ein Strom von etwa 2 mA/cm², und rotes Licht mit einer Helligkeit von etwa 15 cd/m² und einer Wellenlänge von 616 nm wurde emittiert.
Beispiel 10
Ein Element wurde gemäß dem in Beispiel 4 beschriebenen Verfahren hergestellt, außer daß die Verbindung mit der Formel (10) durch die Verbindung mit der Formel (9) ersetzt wurde.
Die ITO-Elektrode wurde als Anode und die Legierungselektrode aus Magnesium und Silber als Kathode verwendet. Als Gleichspannung daran angelegt wurde, floß ein Strom von etwa 2 mA/cm², und blaues Licht mit einer Helligkeit von etwa 100 cd/m² und einer Wellenlänge von 477 nm wurde emittiert.
Beispiel 11
Ein Element wurde gemäß dem in Beispiel 4 beschriebenen Verfahren hergestellt, außer daß die Verbindung mit der Formel (10) durch die Verbindung mit der Formel (12) ersetzt wurde.
Die ITO-Elektrode wurde als Anode und die Legierungselektrode aus Magnesium und Silber als Kathode verwendet. Als Gleichspannung daran angelegt wurde, floß ein Strom von etwa 0,7 mA/cm², und grünes Licht mit einer Helligkeit von etwa 100 cd/m² und einer Wellenlänge von 511 nm wurde emittiert.
Beispiel 12
Ein Element wurde gemäß dem in Beispiel 4 beschriebenen Verfahren hergestellt, außer daß die Verbindung mit der Formel (10) durch die Verbindung mit der Formel (13) ersetzt wurde.
Die ITO-Elektrode wurde als Anode und die Legierungselektrode aus Magnesium und Silber als Kathode verwendet. Als Gleichspannung daran angelegt wurde, floß ein Strom von etwa 30 mA/cm², und rotes Licht mit einer Helligkeit von etwa 100 cd/m² und einer Wellenlänge von 622 nm wurde emittiert.
Beispiel 13
Das in Beispiel 4 verwendete transparente Trägersubstrat wurde in dem Substrathalter des Verdampfungsgeräts fixiert, das mit einem Quarztiegel, enthaltend NPD, einem Quarztiegel, enthaltend die Verbindung mit der Formel (10), einem Quarztiegel, enthaltend die Verbindung mit der Formel (11), einem Quarztiegel, enthaltend PYPY, einem Wolframtiegel, enthaltend Aluminium, und einem Wolframtiegel, enthaltend Lithiumfluorid, ausgerüstet war.
Die Vakuumkammer wurde auf 1 × 10^–3 Pa evakuiert, und dann wurde der Tiegel, enthaltend NPD, so erhitzt, daß NPD verdampft werden konnte, so daß es eine Filmdicke von 50 nm aufwies, wodurch eine positive Lochtransportschicht gebildet wurde. Danach wurden der Tiegel, enthaltend die Verbindung mit der Formel (10), und der Tiegel, enthaltend die Verbindung mit der Formel (11), so erhitzt, daß die Verbindungen aufgedampft werden konnten, so daß sie eine Filmdicke von 15 nm aufwiesen, wodurch eine Lumineszenzschicht gebildet wurde. Außerdem wurde der Tiegel, enthaltend PYPY, so erhitzt, daß PYPY aufgedampft werden konnte, so daß es eine Filmdicke von 35 nm aufwies, wodurch eine Elektronentransportschicht gebildet wurde. Bei diesem Verfahren betrug das Mischungsverhältnis der entsprechenden Verbindungen 2 % der Verbindung mit der Formel (10) zu 98 % der Verbindung mit der Formel (11).
Anschließend wurde die Vakuumkammer auf 2 × 10^–4 Pa evakuiert, und dann wurden die Wolframtiegel erhitzt, so daß Lithiumfluorid aufgedampft werden konnte, so daß es auf der organischen Schicht eine Filmdicke von 0,5 nm aufwies, und schließlich Aluminium verdampft werden konnte, so daß es auf der organischen Schicht eine Filmdicke von 100 nm aufwies, wodurch ein organisches EL-Element erhalten wurde.
Die ITO-Elektrode wurde als Anode und die Legierungselektrode aus Magnesium und Silber als Kathode verwendet. Als Gleichspannung daran angelegt wurde, floß ein Strom von etwa 1 mA/cm², und bläulich-grünes Licht mit einer Helligkeit von etwa 100 cd/m² und einer Wellenlänge von 495 nm wurde emittiert.
Beispiel 14
Ein Element wurde gemäß dem in Beispiel 13 beschriebenen Verfahren hergestellt, außer daß die Verbindung mit der Formel (10) durch die Verbindung mit der Formel (14) ersetzt wurde und daß die Verbindung mit der Formel (11) durch tris(8-Hydroxychinolin)aluminium ersetzt wurde.
Die ITO-Elektrode wurde als Anode und die Legierungselektrode aus Magnesium und Silber als Kathode verwendet. Als Gleichspannung daran angelegt wurde, floß ein Strom von etwa 20 mA/cm², und rotes Licht mit einer Helligkeit von etwa 100 cd/m² und einer Wellenlänge von 600 nm wurde emittiert.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Boranderivat weist im Festzustand eine hohe Lumineszenzleistung auf und ist daher für ein Lumineszenzmaterial geeignet. Es ist ebenfalls für Elektrophotographie sowie als photoelektronisch funktionelle Materialien, wie nicht-lineare optische Materialien und leitfähige Materialien, nützlich.
Außerdem enthält das erfindungsgemäße organische EL-Element ein Lumineszenzmaterial mit hoher Lumineszenzleistung und kann daher ein Display mit geringem Energieverbrauch und langer Lebensdauer bereitstellen.

Claims

Organisches elektrolumineszierendes Element, umfassend ein Elektrodenpaar und mindestens eine Lumineszenzschicht, welche dazwischengelegt ist, wobei die Lumineszenzschicht ein Boranderivat, dargestellt durch die folgende Formel (2), umfaßt:
worin R₁ bis R₈ und Z₂ jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppe, eine aromatische Gruppe, eine heterocyclische Gruppe, eine substituierte Aminogruppe, eine substituierte Borylgruppe, eine Alkoxygruppe oder eine Aryloxygruppe sind, X, Y und Z₁ jeweils unabhängig voneinander eine gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppe, eine aromatische Gruppe, eine heterocyclische Gruppe, eine substituierte Aminogruppe, eine Alkoxygruppe oder eine Aryloxygruppe sind, die Substituenten von Z₁ und Z₂ unter Bildung eines kondensierten Rings vereinigt werden können, und n eine ganze Zahl von 1-3 ist, mit der Maßgabe, daß, wenn n zwei oder mehr ist, die Reste Z₁ voneinander unterschiedlich sein können.
Organisches elektrolumineszierendes Element gemäß Anspruch 1, wobei die Lumineszenzschicht ein Boranderivat, dargestellt durch die Formel (2), oder ein Gemisch von zwei oder mehreren Boranderivaten, dargestellt durch die Formel (2), oder ein Gemisch von mindestens einem Boranderivat, dargestellt durch die Formel (2), und mindestens einem Lumineszenzmaterial, das von dem Boranderivat, dargestellt durch die Formel (2), verschieden ist, umfaßt.
Organisches elektrolumineszierendes Element gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Ladungstransportschicht zwischen dem Elektrodenpaar, wobei die Ladungstransportschicht ein Boranderivat, dargestellt durch die Formel (2), umfaßt.
Organisches elektrolumineszierendes Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens eine substituierte oder unsubstituierte 9-Anthrylgruppe an das Boranatom gebunden ist.