JP2016518710A - 有機エレクトロルミネッセント素子 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１種の式（１）のマトリックス材料と小一重項−三重項離隔を有する発光材料との混合物を含む有機エレクトロルミネッセント素子に関する。【化１】

Description

本発明は、発光層中の小さい一重項−三重項離隔を有するルミネッセント材料とある種のマトリックス材料との混合物を含む有機エレクトロルミネッセント素子に関する。

有機半導体が機能性材料として用いられる有機エレクトロルミネッセント素子（ＯＬＥＤ）の構造は、たとえばUS4539507、US5151629、EP0676461およびWO98/27136に記載されている。ここで用いられる発光材料は、次第に、蛍光ではなく燐光を呈する有機金属イリジウムおよび白金錯体に代わってきている(M.A.Baldoら、Appl.Phys.Lett.1999、75、4−6)。量子力学的理由により、エネルギーおよびパワー効率の４倍までの増加が、燐光発光エミッターとして有機金属化合物を使用して可能である。

しかしながら、有機金属イリジウムおよび白金錯体により達成される良好な結果にもかかわらず、これらは多くの欠点を有している。イリジウムと白金は、稀少であり高価な金属である。したがって、資源保存のために、これらの稀少金属の使用を回避できることが望ましい。さらに、このタイプの金属錯体は、幾つかの場合で、昇華中に純粋有機化合物よりも低い熱安定性を有し、その結果、純粋有機化合物の使用は、比較的良好な効率をもたらす限り、この理由で有利でもある。さらに、高い効率と長い寿命を有する青色-、特に、深青色燐光イリジウムおよび白金エミッターを、技術的困難性を伴なわなければ実現することができず、その結果、ここでも、改善の必要性がまた存在する。さらに、ＯＬＥＤが幾つかの用途で必要とされる高温で駆動される場合に、ＩｒおよびＰｔエミッターを含む燐光ＯＬＥＤの寿命における改善の必要性が存在する。

代替的開発は、熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）を示すエミッターの使用である（たとえば、H. Uoyama et al., Nature 2012, Vol. 492, 234）。これらは、最低三重項状態Ｔ_１と第１励起一重項状態Ｓ_１との間の離隔が小さく、このエネルギー離隔がより小さいかまたは熱エネルギー領域内である有機材料である。量子統計的理由で、励起状態は、ＯＬＥＤの電子励起において、三重項状態で７５％の範囲まで、一重項状態で２５％の範囲までで起こる。純粋有機化合物は、通常三重項状態から発光することができず、励起状態の７５％を利用することはできず、これは、原則として、励起エネルギーの２５％を光に変換することができないことを意味する。しかしながら、最低三重項状態と最低励起一重項状態との間のエネルギー離隔が存在しないか、またはｋＴにより記載される熱エネルギーよりは著しく大きくないならば、分子の第１励起一重項状態は、熱励起を通じて三重項状態からアクセズ可能であり、熱的に占有することができる。この一重項状態は、蛍光発光が可能である発光状態であるから、この状態は、光の生成のために使用することができる。したがって、１００％までの電気エネルギーの光への変換が、原則として、エミッターとしての純粋有機化合物の使用について可能である。このように、１９％を超える外部量子効率が、先行技術において記載されるが、燐光ＯＬＥＤと同程度である。したがって、この型の純粋有機材料を使用して、非常に良好な効率を達成することができると同時にイリジウムまたは白金等の稀少金属の使用を回避することができる。さらに、これらの材料を使用して高効率の青色発光ＯＬＥＤを達成することができる。

先行技術は、熱活性化遅延蛍光を示すエミッターの（いわゆる後述のＴＡＤＦ化合物）と組み合わせた種々のマトリックス材料、たとえば、カルバゾール誘導体（(H. Uoyama et al., Nature 2012, 492, 234; Endo et al., Appl. Phys. Lett. 2011, 98, 083302; Nakagawa et al. Chem. Commun. 2012, 48, 9580; Lee et al. Appl. Phys. Lett. 2012, 101, 093306/1）、ホスフィンオキシド-ジベンゾチオフェン誘導体（H. Uoyama et al., Nature 2012, 492, 234）もしくはシラン誘導体（Mehes et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 11311; Lee et al., Appl. Phys. Lett. 2012, 101, 093306/1)）の使用を記載している。インドロカルバゾールまたはインデノカルバゾール誘導体は、これらの素子では、マトリックス材料として記載されていない。

一般的に、ＴＡＤＦメカニズムにより発光を示す有機エレクトロルミネッセント素子において、特に、効率、電圧、寿命および/またはロールオフ挙動に関してさらなる改善の必要性が、未だ存在する。したがって、本発明が基礎とする技術的目的は、その発光がＴＡＤＦに基づき、特に、一以上の上記特性に関して、改善された特性を有するＯＬＥＤの提供である。

驚くべきことに、発光層中に、有機ＴＤＡＦ分子とインデノカルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体もしくは以下に言及した誘導体の一つを含み、カソード側のこの層に隣接して−２．５５ｅＶ以下のＬＵＭＯを有する電子伝導材料を含む一以上の層を有する有機エレクトロルミネッセント素子が、この目的を達成し、有機エレクトロルミネッセント素子における改善をもたらすことが見出された。したがって、本発明は、このタイプの有機エレクトロルミネッセント素子に関する。

本発明は、カソード、アノード、発光層と次の化合物を含む有機エレクトロルミネッセント素子に関し：
（Ａ）０．１５ｅＶ以下の、最低三重項状態Ｔ_１と第１励起一重項状態Ｓ_１との間の離隔を有するルミッセント有機化合物および
（Ｂ）式（１）の化合物、

式中、以下が、使用される記号と添え字に適用される；
Ｘは、出現毎に同一であるか異なり、ＣＲもしくはＮであるか、または基Ｘ-Ｘは以下の式（２）の基であり、ただし、少なくとも一つの基Ｘ-Ｘは以下の式（２）の基であり、環毎の最大一つの基Ｘ-Ｘは以下の式（２）の基であり、

（式中、破線の結合をもつＣ原子は、基の結合を示す。）
Ｙ^１、Ｙ^２は、出現毎に同一であるか異なり、ＣＲ_２、ＮＲ、Ｏ、Ｓ、ＳｉＲ_２、ＢＲ、ＰＲおよびＰ（=Ｏ）Ｒより成る基から選ばれ；
Ｅは、出現毎に同一であるか異なり、単結合、ＣＲ_２、ＮＲ、Ｏ、Ｓ、ＳｉＲ_２、ＢＲ、ＰＲおよびＰ（=Ｏ）Ｒより成る基から選ばれ；
Ｗは、出現毎に同一であるか異なり、ＣＲもしくはＮであり；
Ｒは、出現毎に同一であるか異なり、Ｈ、Ｄ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＮＯ_２、Ｎ（Ａｒ）_２、Ｎ（Ｒ^１）_２、Ｃ（=Ｏ）Ａｒ、Ｃ（=Ｏ）Ｒ^１、Ｐ（=Ｏ）（Ａｒ）_２、１〜４０個のＣ原子を有する直鎖アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、３〜４０個のＣ原子を有する分岐あるいは環式アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、２〜４０個のＣ原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基、（夫々、１以上の基Ｒ^１により置換されてよく、１以上の隣接しないＣＨ_２基は、Ｒ^１Ｃ=ＣＲ^１、Ｃ≡Ｃ、Ｓｉ（Ｒ^１）_２、Ｃ=Ｏ、Ｃ=Ｓ、Ｃ=ＮＲ^１、Ｐ（=Ｏ）（Ｒ^１）、ＳＯ、ＳＯ_２、ＮＲ^１、Ｏ、ＳもしくはＣＯＮＲ^１で置き代えられてよく、ここで、１以上のＨ原子は、Ｄ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮもしくはＮＯ_２で置き代えられてよい。）、または各場合に、１以上の基Ｒ^１により置換されてよい５〜８０個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造、１以上の基Ｒ^１により置換されてよい５〜６０個の芳香族環原子を有するアリールオキシもしくはヘテロアリールオキシ基、１以上の基Ｒ^１により置換されてよい５〜６０個の芳香族環原子を有するアラルキルもしくはヘテロアラルキル基より成る基から選ばれ；ここで、２個以上の隣接する置換基Ｒは、１以上の基Ｒ^１により置換されてよい単環式あるいは多環式の脂肪族、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を随意に形成してよく；
Ｒ^１は、出現毎に同一であるか異なり、Ｈ、Ｄ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＮＯ_２、Ｎ（Ａｒ）_２、Ｎ（Ｒ^２）_２、Ｃ（=Ｏ）Ａｒ、Ｃ（=Ｏ）Ｒ^２、Ｐ（=Ｏ）（Ａｒ）_２、１〜４０個のＣ原子を有する直鎖アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、３〜４０個のＣ原子を有する分岐あるいは環式アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、２〜４０個のＣ原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基（夫々、１以上の基Ｒ^２により置換されてよく、１以上の隣接しないＣＨ_２基は、Ｒ^２Ｃ=ＣＲ^２、Ｃ≡Ｃ、Ｓｉ（Ｒ^２）_２、Ｃ=Ｏ、Ｃ=Ｓ、Ｃ=ＮＲ^２、Ｐ（=Ｏ）（Ｒ^２）、ＳＯ、ＳＯ_２、ＮＲ^２、Ｏ、ＳもしくはＣＯＮＲ^２で置き代えられてよく、ここで、１以上のＨ原子は、Ｄ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮもしくはＮＯ_２で置き代えられてよい。）、または各場合に、１以上の基Ｒ^２により置換されてよい５〜６０個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造、１以上の基Ｒ^２により置換されてよい５〜６０個の芳香族環原子を有するアリールオキシもしくはヘテロアリールオキシ基、１以上の基Ｒ^１により置換されてよい５〜６０個の芳香族環原子を有するアラルキルもしくはヘテロアラルキル基より成る基から選ばれ；ここで、２個以上の隣接する置換基Ｒ^１は、１以上の基Ｒ^２により置換されてよい単環式あるいは多環式の脂肪族、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を随意に形成してよく；
Ａｒは、出現毎に同一であるか異なり、１以上の非芳香族基Ｒ^２により置換されてよい５〜３０個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であり；ここで、同じＮ原子もしくはＰ原子に結合する２個の基Ａｒは、単結合または、Ｎ（Ｒ^２）、Ｃ（Ｒ^２）、ＯもしくはＳから選ばれるブリッジにより互いにブリッジされてよく、
Ｒ^２は、Ｈ、Ｄ、Ｆ、ＣＮ、１〜２０個のＣ原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜３０個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であって、ここで、１以上のＨ原子は、Ｄ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＩもしくはＣＮで置き代えられてよく、ここで、２個以上の隣接する置換基Ｒ^２は、単環式あるいは多環式の脂肪族、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を互いに形成してもよい。

上記言及し、以下で使用される用語「環毎」は、本出願の目的のために、式（１）の化合物中に存在する個々の環、すなわち、個々の5-もしくは6-員環毎に関する。

本出願の意味での隣接する置換基は、同じ炭素原子に結合するか、または、互いに順に直接結合する炭素原子に結合する置換基である。

アリール基は、本発明の意味では、６〜６０個のＣ原子を含有し、ヘテロアリール基は、本発明の意味では、２〜６０個のＣ原子および少なくとも１個のヘテロ原子を含有し、ただしＣ原子およびヘテロ原子の合計は、少なくとも５個である。ヘテロ原子は、好ましくはＮ、Ｏおよび／またはＳから選択される。ここで、アリール基またはヘテロアリール基は、簡単な芳香族環、すなわち、ベンゼン、または簡単な複素環式芳香族環、たとえば、ピリジン、ピリミジン、チオフェン等、または縮合（縮合環化）アリールもしくはヘテロアリール基、たとえば、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、キノリン、イソキノリン等のいずれかの意味で使用される。たとえば、ビフェニル等の単結合により互いに結合した芳香族環は、逆に、アリールもしくはヘテロアリール基ではなく、芳香族環構造と称される。

芳香族環構造は、本発明の意味では、環構造中に６〜８０個のＣ原子を含有する。複素環式芳香族環構造は、本発明の意味では、環構造中に２〜６０個のＣ原子および少なくとも１個のヘテロ原子を含有し、ただしＣ原子およびヘテロ原子の合計は、少なくとも５個である。ヘテロ原子は、好ましくはＮ、Ｏおよび／またはＳから選択される。芳香族または複素環式芳香族環構造は、本発明の意味では、必ずしもアリールまたはヘテロアリール基だけを含有するとは限らない構造であって、複数のアリールまたはヘテロアリール基が、非芳香族単位、たとえばＣ、ＮもしくはＯ原子などによって連結されていてもよい構造の意味で使用されることを意図する。したがって、たとえば9,9’-スピロビフルオレン、9,9-ジアリールフルオレン、トリアリールアミン、ジアリールエーテル、スチルベン等の構造は、２個以上のアリール基が、たとえば短いアルキル基によって中断されている構造と同様に、本発明の意味ではやはり芳香族環構造の意味で使用されることを意図する。

本発明の目的では、１〜４０個のＣ原子を含んでよく、さらに個々のＨ原子またはＣＨ_２基が、前述の基により置換されていてもよい脂肪族炭化水素基またはアルキル基もしくはアルケニル基もしくはアルキニル基は、好ましくは、基メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブチル、s-ブチル、t-ブチル、2-メチルブチル、n-ペンチル、s-ペンチル、ネオペンチル、シクロペンチル、n-ヘキシル、ネオヘキシル、シクロヘキシル、n-ヘプチル、シクロヘプチル、n-オクチル、シクロオクチル、2-エチルヘキシル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、2,2,2-トリフルオロエチル、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、シクロペンテニル、ヘキセニル、シクロヘキセニル、ヘプテニル、シクロヘプテニル、オクテニル、シクロオクテニル、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、ヘプチニルまたはオクチニルの意味で使用される。１〜４０個のＣ原子を有するアルコキシ基は、好ましくは、メトキシ、トリフルオロメトキシ、エトキシ、ｎ-プロポキシ、ｉ-プロポキシ、ｎ-ブトキシ、ｉ-ブトキシ、ｓ-ブトキシ、ｔ-ブトキシ、n-ペントキシ、s-ペントキシ、２-メチルブトキシ、n-ヘキソキシ、シクロヘキシルオキシ、n-ヘプトキシ、シクロヘプチルオキシ、n-オクチルオキシ、シクロオクチルオキシ、2-エチルヘキシルオキシ、ペンタフルオロエトキシ、2,2,2-トリフルオロエトキシの意味で使用される。１〜４０個のＣ原子を有するチオアルキル基は、特に、メチルチオ、エチルチオ、ｎ-プロピルチオ、ｉ-プロピルチオ、ｎ-ブチルチオ、ｉ-ブチルチオ、ｓ-ブチルチオ、ｔ-ブチルチオ、ｎ-ペンチルチオ、ｓ-ペンチルチオ、ｎ-ヘキシルチオ、シクロヘキシルチオ、ｎ-ヘプチチオル、シクロヘプチルチオ、ｎ-オクチルチオ、シクロオクチルチオ、2-エチルヘキシルチオ、トリフルオロメチルチオ、ペンタフルオロエチルチオ、2,2,2-トリフルオロエチルチオ、エテニルチオ、プロペニルチオ、ブテニルチオル、ペンテニルチオ、シクロペンテニルチオ、ヘキセニルチオ、シクロヘキセニルチオ、ヘプテニルチオ、シクロヘプテニルチオ、オクテニルチオ、シクロオクテニルチオ、エチニルチオ、プロピニルチオ、ブチニルチオ、ペンチニルチオ、ヘキシニルチオ、ヘプチニルチオまたはオクチニルチオの意味で使用される。一般に、本発明のアルキル、アルコキシまたはチオアルキル基は直鎖状、分枝または環状であってよく、１以上の隣接していないＣＨ_２基は上記基によって置きかえられていてもよく、さらに、１以上のＨ原子もＤ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮまたはＮＯ_２、好ましくはＦ、ＣｌまたはＣＮ、さらに好ましくはＦまたはＣＮ、特に好ましくはＣＮによって置きかえられていてもよい。

各場合において、前述の基Ｒ、Ｒ^１またはＲ^２により置換されていてもよい、５〜３０個もしくは５〜６０個の芳香族環原子を有する芳香族または複素環式芳香族環構造は、特に、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ベンズアントラセン、フェナントレン、ピレン、クリセン、ペリレン、フルオランテン、ナフタセン、ペンタセン、ベンゾピレン、ビフェニル、ビフェニレン、テルフェニル、トリフェニレン、フルオレン、スピロビフルオレン、ジヒドロフェナントレン、ジヒドロピレン、テトラヒドロピレン、cis-またはtrans-インデノフルオレン、cis-またはtrans-インデノカルバゾール、cis-またはtrans-インドロカルバゾール、トルキセン、イソトルキセン、スピロトルキセン、スピロイソトルキセン、フラン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ジベンゾフラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、イソベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ピロール、インドール、イソインドール、カルバゾール、ピリジン、キノリン、イソキノリン、アクリジン、フェナントリジン、ベンゾ-5,6-キノリン、ベンゾ-6,7-キノリン、ベンゾ-7,8-キノリン、フェノチアジン、フェノキサジン、ピラゾール、インダゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ナフトイミダゾール、フェナントロイミダゾール、ピリドイミダゾール、ピラジンイミダゾール、キノキサリンイミダゾール、オキサゾール、ベンゾオキサゾール、ナフトオキサゾール、アントロオキサゾール、フェナントロオキサゾール、イソオキサゾール、1,2-チアゾール、1,3-チアゾール、ベンゾチアゾール、ピリダジン、ヘキサアザトリフェニレン、ベンゾピリダジン、ピリミジン、ベンゾピリミジン、キノキサリン、1,5-ジアザアントラセン、2,7-ジアザピレン、2,3-ジアザピレン、1,6-ジアザピレン、1,8-ジアザピレン、4,5-ジアザピレン、4,5,9,10-テトラアザペリレン、ピラジン、フェナジン、フェノキサジン、フェノチアジン、フルオルビン、ナフチリジン、アザカルバゾール、ベンゾカルボリン、フェナントロリン、1,2,3-トリアゾール、1,2,4-トリアゾール、ベンゾトリアゾール、1,2,3-オキサジアゾール、1,2,4-オキサジアゾール、1,2,5-オキサジアゾール、1,3,4-オキサジアゾール、1,2,3-チアジアゾール、1,2,4-チアジアゾール、1,2,5-チアジアゾール、1,3,4-チアジアゾール、1,3,5-トリアジン、1,2,4-トリアジン、1,2,3-トリアジン、テトラゾール、1,2,4,5-テトラジン、1,2,3,4-テトラジン、1,2,3,5-テトラジン、プリン、プテリジン、インドリジンおよびベンゾチアジアゾールまたはこれら構造の組み合わせから得られる基の意味で使用される。

０．１５ｅＶ以下の、最低三重項状態Ｔ_１と第１励起一重項状態Ｓ_１との間の離隔を有するルミッセント有機化合物は、以下に詳細に説明される。これは、ＴＡＤＦ（熱活性化遅延蛍光）を呈する化合物である。この化合物は、以下の説明において「ＴＡＤＦ化合物」と略される。

本発明の意味での有機化合物は、金属を含まない炭素含有化合物である。特に、有機化合物は、Ｃ、Ｈ、Ｄ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎ、Ｐ、Ｏ、Ｓ、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒおよびＩの元素から構築される。

本発明の意味でのルミッセント有機化合物は、有機エレクトロルミネッセント素子中に存在するままの環境下で光学的励起により室温で発光することができる化合物の意味で使用される。化合物は、好ましくは、少なくとも４０％の、特に、好ましくは、少なくとも５０％の、非常に、特に、好ましくは、少なくとも６０％の、特別に、好ましくは、少なくとも７０％のルミネッセント量子効率を有する。ここで、ルミネッセント量子効率は、有機エレクトロルミネッセント素子中で利用されるままの、マトリックス材料との混合物中において層中で決定される。本発明の目的のためにルミネッセント量子収率の決定が実行される方法は、例部分において一般的用語で詳細に説明される。

ＴＡＤＦ化合物は短減衰時間を有することが、さらに好ましい。減衰時間は、好ましくは、５０μｓ以下である。本発明の目的のために減衰時間を決定する方法は、例部分において一般的用語で詳細に説明される。

最低励起一重項状態（Ｓ_１）と最低三重項状態（Ｔ_１）のエネルギーは、量子化学計算により決定される。本発明の目的のためにこの決定を実行する方法は、例部分において一般的用語で詳細に説明される。

上記記載のとおり、化合物が本発明の意味でのＴＡＤＦ化合物であるためには、Ｓ_１とＴ_１との間の離隔が、最大で０．１５ｅＶであり得る。Ｓ_１とＴ_１との間の離隔は、好ましくは、０．１０ｅＶ以下、特に、好ましくは、０．０８ｅＶ以下、非常に、特に、好ましくは、０．０５ｅＶ以下である。

ＴＡＤＦ化合物は、好ましくは、ドナーおよびアクセプター置換基両者を有する芳香族化合物であり、ここで、化合物のＬＵＭＯとＨＯＭＯは、空間的に弱く重複するだけである。ドナーおよびアクセプター置換基により意味されるものは、原則として当業者に知られている。適切なドナー置換基は、特に、ジアリールおよびジヘテロアリール基とカルバゾール基もしくはカルバゾール誘導体であり、それぞれは、好ましくは、Ｎを介して芳香族化合物に結合する。これらの基は、さらに置換されてもよい。適切なアクセプター置換基は、特に、シアノ基であるが、たとえば、電子不足ヘテロアリール基であり、さらに置換されてもよい。

発光層でのエキシプレックス形成を防止するために、以下が、ＬＵＭＯ（ＴＡＤＦ）すなわちＴＡＤＦ化合物のＬＵＭＯ：およびＨＯＭＯ（マトリックス）すなわち式（１）の化合物のＨＯＭＯ：に適用されることが好ましい：
ＬＵＭＯ（ＴＡＤＦ）−ＨＯＭＯ（マトリックス）＞Ｓ_１（ＴＡＤＦ）−０．４ｅＶ；
特に、好ましくは：
ＬＵＭＯ（ＴＡＤＦ）−ＨＯＭＯ（マトリックス）＞Ｓ_１（ＴＡＤＦ）−０．３ｅＶ；
および、非常に、特に、好ましくは：
ＬＵＭＯ（ＴＡＤＦ）−ＨＯＭＯ（マトリックス）＞Ｓ_１（ＴＡＤＦ）−０．２ｅＶ。

式中、Ｓ_１（ＴＡＤＦ）は、ＴＡＤＦ化合物の第１励起一重項状態（Ｓ_１）である。

適切なＴＡＤＦ化合物の例は、以下の表に示される構造である。

本発明の好ましい１態様では、式（１）の化合物は、ＴＡＤＦ化合物に対するマトリックス材料である。混合物中のＴＡＤＦ化合物は、発光化合物であり、すなわち、発光層からの発光が認められる化合物であり、式（１）の化合物は、マトリックス材料として機能し、混合物の発光に貢献しないか、著しくは貢献しない。

本発明の好ましい１態様では、発光層は、式（１）の化合物とＴＡＤＦ化合物のみから成る。

ＴＡＤＦを呈する化合物が発光層の混合物中で発光化合物であるために、式（１）の化合物の最低三重項エネルギーが、ＴＡＤＦ化合物の三重項エネルギーよりも、最大で−０．１ｅＶより低いことが好ましい。特に、好ましくはＴ_１（マトリックス）≧Ｔ_１（ＴＡＤＦ）である。以下が、特に、好ましくは、適用され：Ｔ_１（マトリックス）−Ｔ_１（ＴＡＤＦ）≧０．１ｅＶ：非常に、特に、好ましくは、Ｔ_１（マトリックス）−Ｔ_１（ＴＡＤＦ）≧０．２ｅＶである。ここで、Ｔ_１（マトリックス）は、式（１）の化合物の最低三重項エネルギーであり、Ｔ_１（ＴＡＤＦ）はＴＡＤＦ化合物の最低三重項エネルギーである。ここで、マトリックスの三重項エネルギーは、例部分においてＴＡＤＦを呈する化合物に対して、一般的用語で詳細に説明されるとおり、量子化学計算により決定される。

式（１）の化合物の好ましい態様は、以下で説明される。

上記記載したとおり、式（１）の化合物中の少なくとも一つの基Ｘ-Ｘは、式（２）の基であり、環毎の最大１個の基Ｘ-Ｘは、式（２）の基である。ここで、基Ｘ-Ｘは、単結合により結合する。しかしながら、式（１）の化合物中の基Ｘ-Ｘは、芳香族基中で結合することから、これは芳香族結合を意味すること、すなわち、２個の原子Ｘの間結合の結合オーダーは１〜２であることを意味することを意図している。ここで、式（２）の基は、任意の所望の位置で結合し、基Ｙ^１とＹ^２は、互いにシス-またはトランス-配置の何れかであることができる。式（２）の基ではない基Ｘは、出現毎に同一であるか異なり、ＣＲまたはＮである。

本発明の１態様では、Ｅは、出現毎に同一であるか異なり、単結合、ＣＲ_２、ＮＲ、ＯおよびＳより成る基から選ばれる。Ｅは、特に、好ましくは、単結合である。

式（１）の好ましい化合物は、以下の式（３）〜（９）の化合物であり、

式中、Ｗ、Ｙ^１、Ｙ^２、Ｒ、Ｒ^１およびＲ^２は、上記の意味を有し、さらに、
Ｘは、出現毎に同一であるか異なり、ＣＲもしくはＮである。

上記言及した式（１）および（３）〜（９）の好ましい基において、環毎の最大２個のＸがＮであり、特に、好ましくは、環毎の最大１個のＸがＮである。非常に、特に、好ましくは、記号Ｘは、出現毎に同一であるか異なり、ＣＲである。

上記言及した式（２）〜（９）の好ましい基において、環毎の最大２個のＷがＮであり、特に、好ましくは、環毎の最大１個のＷがＮである。非常に、特に、好ましくは、記号Ｗは、出現毎に同一であるか異なり、ＣＲである。

特別に好ましくは、式（３）〜（９）中の全ての記号Ｘと全ての記号Ｗは、同一であるか異なり、ＣＲである。

式（３）〜（９）の好ましい態様は、式（３ａ）〜（９ａ）の化合物であり、

式中、使用される記号は、上記の意味を有する。

本発明のさらに好ましい１態様では、Ｙ^１およびＹ^２は、出現毎に同一であるか異なり、ＣＲ_２、ＮＲ、ＯおよびＳより成る基から選ばれる。

式（１）および（３）〜（９）および（３ａ）〜（９ａ）の基において、あらゆる組み合わせが、基Ｙ^１とＹ^２に対して適する。好ましくは、少なくとも一つのＹ^１および/またはＹ^２は、ヘテロ原子である、すなわち、少なくとも一つのＹ^１および/またはＹ^２は、好ましくは、ＣＲ_２とは異なる。

Ｙ^１とＹ^２の好ましい組み合わせは、以下の表に示された組み合わせである。

式（１）および（３）〜（９）および（３ａ）〜（９ａ）の化合物は、好ましくは、Ｙ^１およびＹ^２の一つは、ＣＲ_２であり、その他の基Ｙ^１およびＹ^２は、ＮＲであり、または両方のＹ^１およびＹ^２は、ＮＲであり、または、両方のＹ^１およびＹ^２は、Ｏである。

Ｙ^１またはＹ^２が、ＮＲであるならば、この窒素原子に結合する置換基Ｒは、１以上の基Ｒ^１により置換されてよい５〜２４個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造である。特に、好ましい１態様では、この置換基Ｒは、出現毎に同一であるか異なり、６〜２４個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であり、２個を超える芳香族６員環が互いに直接縮合する縮合アリールもしくは縮合ヘテロアリール基を含まず、各場合に１以上の基Ｒ^１により置換されてよい。ここで、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造は、好ましくは、２個を超える芳香族６員環が互いに直接縮合する縮合アリールもしくはヘテロアリール基を含まない。それらは、特に、好ましくは、芳香族６員環が互いに直接縮合する縮合アリールもしくはヘテロアリール基を絶対的に含まない。好ましい置換基Ｒは、ベンゼン、オルト-、メタ-もしくはパラ-ビフェニル、オルト-、メタ-、パラ-もしくは分岐テルフェニル、オルト-、メタ-、パラ-もしくは分岐クアテルフェニル、1-,2-，3-もしくは4-フルオレニル、1-,2-，3-もしくは4-スピロビフルオレニル、1-もしくは2-ナフチル、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、1-,2-もしくは3-カルバゾール、1-,2−もしくは3-ジベンゾフラン、1-,2-もしくは3-ジベンゾチオフェン、インデノカルバゾール、インドロカルバゾール、2-，3-もしくは4-ピリジン、2-，4-もしくは5-ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、フェナントレン、または２もしくは３個のこれらの組み合わせから選ばれ、それぞれは、１以上の基Ｒ^１により置換されてよい。

Ｙ^１またはＹ^２が、ＣＲ_２であるなら、Ｒは、好ましくは、出現毎に同一であるか異なり、１〜１０個のＣ原子を有する直鎖アルキル基、３〜１０個のＣ原子を有する分岐あるいは環式アルキル基または１以上の基Ｒ^１により置換されてよい５〜２４個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造である。ここで、基Ｒは互いに環構造を形成し、それによりスピロ構造を形成してよい。Ｒは、非常に、特に、好ましくは、メチル基またはフェニル基である。ここで、スピロ構造は、フェニル基の環形成により生じてもよい。

本発明の好ましい１態様では、少なくとも一つの基Ｙ^１およびＹ^２は、ＮＲであり、対応するＲは、上記記載のとおり芳香族もしくは複素環式芳香族環構造である。この場合に、式（１）の化合物もしくはその好ましい態様の骨格に結合する全て置換基Ｒは、Ｈであることが好ましい可能性もある。

上記言及した式（１）の化合物もしくはその好ましい態様のさらに好ましい１態様では、式（１）の化合物の骨格に結合する少なくとも一つの置換基Ｒは、ＨもしくはＤ以外の基である。特に、式（３ａ）〜（９ａ）に明確に描かれた少なくとも一つの基Ｒは、ＨもしくはＤ以外である。

ＨもしくはＤ以外であるこの置換基Ｒは、好ましくは、１以上の基Ｒ^１により置換されてよい５〜２４個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造である。特に、好ましい１態様では、この置換基Ｒは、出現毎に同一であるか異なり、６〜２４個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であり、２個を超える芳香族６員環が互いに直接縮合する縮合アリールもしくはヘテロアリール基を含まず、各場合に１以上の基Ｒ^１により置換されてよい。それらは、特に、好ましくは、芳香族６員環が互いに直接縮合する縮合アリールもしくはヘテロアリール基を絶対的に含まない。したがって、Ｒは、たとえば、ナフチル基もしくはより高い縮合アリール基と同様キノリン基、アクリジン基等も有さないことが好ましい。反対に、Ｒは、これらの構造中の６員環芳香族もしくは複素環式芳香族環構造が互いに直接縮合しないことから、たとえば、カルバゾール基、ジベンゾフラン、フルオレン基等を含むことも可能である。好ましい置換基Ｒは、ベンゼン、オルト-、メタ-もしくはパラ-ビフェニル、オルト-、メタ-、パラ-もしくは分岐テルフェニル、オルト-、メタ-、パラ-もしくは分岐クアテルフェニル、1-,2-，3-もしくは4-フルオレニル、1-,2-，3-もしくは4-スピロビフルオレニル、1-もしくは2-ナフチル、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、1-,2-もしくは3-カルバゾール、1-,2−もしくは3-ジベンゾフラン、1-,2-もしくは3-ジベンゾチオフェン、インデノカルバゾール、インドロカルバゾール、2-，3-もしくは4-ピリジン、2-，4-もしくは5-ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、フェナントレンまたは２もしくは３個のこれらの組み合わせから選ばれ、それぞれは、１以上の基Ｒ^１により置換されてよい。

本発明の好ましい１態様では、上記言及した選好は、同時に生じる。したがって、好ましいのは、Ｙ^１およびＹ^２が、出現毎に同一であるか異なり、特に、上記言及した組み合わせにおいてＣＲ_２、ＮＲ、ＯおよびＳから選ばれ、上記言及した選好が、Ｒに適用される式（３ａ）〜（９ａ）の化合物である。

好ましい式（１）の化合物の例は、以下の表に示された化合物である。

有機エレクトロルミネッセント素子は、以下に詳細に説明される。

有機エレクトロルミネッセント素子は、カソード、アノードと発光層を含む。これらの層とは別に、さらなる層、たとえば、各場合に、１以上の正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層、励起子ブロック層、電子ブロック層および/または電荷生成層を含んでもよい。しかしながら、これらの層の夫々は、必ずしも存在する必要がないことに留意する必要がある。

本発明の有機エレクトロルミネッセント素子のその他の層には、特に、正孔注入および輸送層と電子注入および輸送層では、先行技術により通常用いられるような全ての材料をその製造に使用にすることができる。ここで、正孔輸送層は、p-ドープされてもよく、電子輸送層は、n-ドープされてもよい。ここで、p-ドープ層は、遊離正孔が生成され、その伝導性がそこで増加した層の意味で使用される。ＯＬＥＤでドープされる輸送層の総括的検討は、Chem. Rev. 2007, 107, 1233に見出すことができる。p-ドーパントは、特に、好ましくは、正孔輸送層において正孔輸送材料を酸化することができる、すなわち、十分に高い還元電位、特に、正孔輸送材料より高い還元電位を有する。適切なドーパントは、原則として電子受容性化合物であり、ホストの酸化により有機層の伝導性を増加することができる全ての化合物である。当業者は、その専門的知識に基づいて、多大の努力を要せずに適切な化合物を同定することができるだろう。特に、適切なドーパントは、WO 2011/073149、EP1968131、EP2276085、EP2213662、EP1722602、EP2045848、DE102007031220、US 8044390、US 8057712、WO 2009/003455、WO2010/094378、WO2011/120709およびUS 2010/0096600に開示された化合物である。

したがって、当業者は、発明性を要することなく、本発明の発光層と組み合わせて有機エレクトロルミネッセント素子に対して知られた全ての材料を使用することができるであろう。

カソードは、好ましくは、低い仕事関数を有する金属、金属合金または、たとえば、アルカリ土類金属、アルカリ金属、主族金属もしくはランタノイド（たとえば、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｙｂ、Ｓｍ等）のような種々の金属を含む多層構造である。さらに、適切なのは、アルカリ金属、アルカリ土類金属および銀を含む合金、たとえば、マグネシウムと銀を含む合金である。多層構造の場合、比較的高い仕事関数を有するさらなる金属、たとえば、Ａｇを前記金属に加えて使用することができ、その場合、たとえば、Ｃａ／ＡｇもしくはＢａ／Ａｇのような金属の組み合わせが、一般的に使用される。金属カソードと有機半導体との間に高誘電定数を有する材料の薄い中間層を導入することも好ましい可能性がある。この目的に適するものは、たとえば、アルカリ金属フッ化物もしくはアルカリ土類金属フッ化物だけでなく、また対応する酸化物もしくは炭酸塩（たとえば、ＬｉＦ、Ｌｉ_２Ｏ、ＢａＦ_２、ＭｇＯ、ＮａＦ、ＣｓＦ、Ｃｓ_２ＣＯ_３等）である。この層の層厚は、好ましくは、０．５および５ｎｍである。

アノードは、好ましくは、高い仕事関数を有する金属を含む。アノードは、好ましくは、４．５ｅＶ対真空超の仕事関数を有する。この目的に適するものは、一方で、たとえば、Ａｇ、ＰｔもしくはＡｕのような高還元電位を有する金属である。他方で、金属/金属酸化物電極（たとえば、Ａｌ／Ｎｉ／ＮｉＯ_ｘ、Ａｌ／ＰｔＯ_ｘ）が、また、好まれてもよい。少なくとも一つの電極は、光のカップリング-アウトを容易にするために透明もしくは一部透明である必要がある。好ましい構造は透明アノードを使用する。好ましいアノード材料は、ここで、伝導性混合金属酸化物である。特に、好ましいのは、イリジウム錫酸化物（ＩＴＯ）もしくはイリジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）である。さらに、好ましいのは、伝導性でドープされた有機材料、特に、伝導性ドープポリマーである。

素子は、（用途に応じて）対応して構造化され、接点を供され、このタイプの素子の寿命が水および/または空気の存在で極めて短くなることから、気密封止される。

さらに、好ましくは、有機エレクトロルミネッセント素子は、１以上の層が、昇華プロセスにより適用され、材料は、１０^−５mbar未満、好ましくは、１０^−６mbar未満の初期圧力で、真空昇華ユニット中で真空気相堆積されることを特徴とする。しかしながら、初期圧力は、さらにより低くても、たとえば、１０^−７mbar未満でも可能である。

好ましいのは、さらに、有機エレクトロルミネッセント素子であって、１以上の層が、ＯＶＰＤ（有機気相堆積）プロセスもしくはキャリアガス昇華により被覆されることを特徴とし、材料は、１０^−５mbar〜１barの圧力で適用される。このプロセスの特別な場合は、ＯＶＪＰ（有機気相ジェット印刷）プロセスであり、材料はノズルにより直接適用され、そのように構造化される（たとえば、M. S. Arnold et al., Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 053301）。

好ましいのは、さらに、有機エレクトロルミネッセント素子であって、１以上の層が、溶液から、たとえば、スピンコーティングにより、もしくは、たとえば、スクリーン印刷、フレキソ印刷、ノズル印刷もしくはオフセット印刷、特に、好ましくは、ＬＩＴＩ（光誘起熱画像化、熱転写印刷）もしくはインクジェット印刷のような任意の所望の印刷プロセスにより製造されることを特徴とする。この目的のために可溶性の化合物が必要であり、たとえば、適切な置換により得られる。これらのプロセスは、特に、オリゴマー、デンドリマーおよびポリマーに適しもする。

これらのプロセスは、当業者に知られ、当業者は、発明性を要することなく、本発明の化合物を含む有機エレクトロルミネッセント素子に適用することができるであろう。

したがって、本発明は、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法に関し、少なくとも一つの層が昇華プロセスにより適用されることおよび/または少なくとも一つの層が、ＯＶＰＤ（有機気相堆積）プロセスより適用されることおよび/または少なくとも一つの層が、キャリアガス昇華により適用されることおよび/または少なくとも一つの層が、溶液から、たとえば、スピンコーティングにより、もしくは、印刷プロセスにより適用されることを特徴とする。

本発明による有機エレクトロルミネッセント素子は、一以上の以下の驚くべき利点によって従来技術とは区別される。

１．本発明による有機エレクトロルミネッセント素子は、ＴＡＤＦを同様に示す先行技術にしたがう素子と比べて、改善された極めて良好な効率を有する。

２．本発明による有機エレクトロルミネッセント素子は、極めて低い電圧を有する。

３．本発明による有機エレクトロルミネッセント素子は、ＴＡＤＦを同様に示す先行技術にしたがう素子と比べて、改善された極めて良好な寿命を有する。

４．本発明による有機エレクトロルミネッセント素子は、改善されたロールオフ挙動、すなわち、高輝度密度での効率のより小さい低下を有する。

５．発光化合物としてイリジウムもしくは白金錯体を含む先行技術にしたがう有機エレクトロルミネッセント素子と比べて、本発明のルミネッセント素子は、高温で改善された寿命を有する。

これらの上記言及した利点には、他の電子的特性の障害が伴わない。

本発明を、以下の例によってより詳細に説明するが、それにより本発明が制限されるものではない。本明細書に基づいて、当業者は、特許請求の範囲の全般にわたって本発明を実施することができ、発明性を要さずに本発明のさらなる化合物を製造し、それらを電子素子に使用し、本発明のプロセスを使用することができよう。

例：
ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ、一重項および三重項準位の決定
材料のＨＯＭＯおよびＬＵＭＯのエネルギー準位と、最低の三重項状態Ｔ_１のエネルギー、または最低の励起一重項状態Ｓ_１のエネルギーを、量子化学計算によって決定する。この目的のために、「ガウシアン０９Ｗ」ソフトウエアパッケージ（Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｉｎｃ．）を使用する。金属を含まない有機物質を計算するために（表４では“ｏｒｇ”法と示されている）、最初に、「基底状態／準実験的／デフォルトスピン／ＡＭ１／電荷０／一重項スピン」法を使用して、幾何学的な最適化を実施する。続いて幾何学的な最適化を基準にしてエネルギー計算を実施する。ここでは、「６−３１Ｇ（ｄ）」ベースセット（電荷０、一重項スピン）を用いる「ＴＤ−ＳＣＦ／ＤＦＴ／デフォルトスピン／Ｂ３ＰＷ９１」法を使用する。金属含有化合物（表４では“ｏｒｇａｎｏｍ”法と示されている）に対しては、ジオメトリーは、「基底状態／ハートリー-フォック／デフォルトスピン／ＬａｎＬ２ＭＢ／電荷０/一重項スピン」法を介して最適化される）。エネルギー計算は、「ＬａｎＬ２ＤＺ」基本セットが金属原子のために使用され、「６−３１Ｇ（ｄ）」基本セットがリガンドのために使用されるという相違の他は、上記記載のとおりの有機物質と同じように実行される。エネルギー計算は、ハートリー単位でＨＯＭＯエネルギー準位ＨＥｈまたはＬＵＭＯエネルギー準位ＬＥｈを与える。サイクリックボルタンメトリ測定を参照して較正されたＨＯＭＯおよびＬＵＭＯのエネルギー準位は、そこから電子ボルトで、以下のように決定される。

ＨＯＭＯ（ｅＶ）＝（（ＨＥｈ^*２７．２１２）−０．９８９９）／１．１２０６
ＬＵＭＯ（ｅＶ）＝（（ＬＥｈ^*２７．２１２）−２．００４１）／１．３８５
これらの値は、本出願の意味においては、材料のＨＯＭＯおよびＬＵＭＯのエネルギー準位とみなされる。

最低の三重項状態Ｔ_１は、前述の量子化学計算から生じる最低のエネルギーを有する三重項状態のエネルギーとして定義される。

最低の励起一重項状態Ｓ_１は、前述の量子化学計算から生じる最低のエネルギーを有する励起一重項状態のエネルギーとして定義される。

以下の表４は、種々の材料のＨＯＭＯおよびＬＵＭＯエネルギー準位と、Ｓ_１およびＴ_１を示している。

ＰＬ量子効率（ＰＬＱＥ）の決定
種々のＯＬＥＤで用いられる発光層の５０ｎｍ厚の膜が、適切な透明物質、好ましくは石英に適用され、即ち、層はＯＬＥＤと同じ濃度で同じ材料を含む。ここでは、ＯＬＥＤの発光層の製造と同じ製造条件を用いる。この膜の吸収スペクトルを３５０−５００ｎｍの範囲の波長において測定する。この目的のために、試料の反射スペクトルＲ（λ）と透過スペクトルＴ（λ）とが入射角６°で測定される（即ち、実質的に垂直の入射）。本願の意味では吸収スペクトルを、Ａ（λ）＝１−Ｒ（λ）−Ｔ（λ）と定義する。

３５０−５００ｎｍの範囲でＡ（λ）≦０．３であるならば、３５０−５００ｎｍの範囲の吸収スペクトルの最大に属す波長を、λ_ｅｘｃと定義する。任意の波長に対してＡ（λ）＞０．３であるならば、Ａ（λ）が０．３未満の値から０．３を超える値へ変化する最大波長、あるいは０．３を超える値から０．３未満の値へ変化する最大波長をλ_ｅｘｃとして定義する。

ＰＬＱＥは、Ｈａｍａｍａｔｓｕ Ｃ９９２０−０２測定システムを使用して、測定される。その原理は、規定された波長の光による試料の励起と、吸収および発光された放射の測定とに基づいている。試料は、測定中、ウルブリヒト球（「積分球」）に位置される。励起光のスペクトルは、おおよそ、半値幅＜１０ｎｍと、先に定義したようなピーク波長λ_ｅｘｃとを有するガウシアンである。ＰＬＱＥは、前記測定システムでは一般的である評価法により測定される。重要なことは、いかなるときでも、確実に、試料が酸素と接触をしないことであり、その理由は、Ｓ_１とＴ_１との間のエネルギー離隔が小さいＰＬＱＥが、酸素によって非常に大幅に減少されるためである(H. Uoyama et al., Nature 2012, Vol. 492, 234)。

表２は、先に定義したようなＯＬＥＤの発光層についてのＰＬＱＥを、使用する励起波長と共に示している。

減衰時間の測定
減衰時間を、「ＰＬ量子効率（ＰＬＱＥ）の決定」で前述したように、製造された試料を用いて測定する。試料をレーザーパルス（波長２６６ｎｍ、パルス期間１．５ｎｓ、パルスエネルギー２００μＪ、光線直径４ｍｍ）により、温度２９５Ｋで励起する。ここでは、試料を真空（＜１０^−５ミリバール）に位置させる。励起後（ｔ＝０として定義）、時間にわたる、発光されたフォトルミネッセンスの強度の変化を測定する。フォトルミネッセンスは、ＴＡＤＦ化合物の即発蛍光が原因で、初めは急落を示す。時間の継続につれて、ゆっくりとした落下、即ち遅延蛍光が観察される（たとえば、H. Uoyama et al., Nature, vol. 492, no. 7428, pp. 234-238, 2012 と、K. Masui et al., Organic Electronics, vol. 14, no. 11, pp. 2721-2726, 2013を参照）。本願の意味では、減衰時間ｔ_ａは、遅延蛍光の減衰時間であり、次のように決定される：時間ｔ_ｄが選択され、その時間では、即発蛍光は遅延蛍光の強度を非常に下回るように減衰し（＜１％）、よってそれに続く減衰時間の決定は影響を受けない。この選択は当業者により行われることができる。時間ｔ_ｄからの測定データについて、減衰時間ｔ_ａ＝ｔ_ｅ−ｔ_ｄが決定される。ここでｔ_ｅはｔ＝ｔ_ｄ後の時間であり、その時間では、強度は初めは、ｔ＝ｔ_ｄにおけるその値の１／ｅまで低下する。

表２は、本発明によるＯＬＥＤの発光層について決定されるｔ_ａとｔ_ｄの値を示している。

例：ＯＬＥＤの製造
種々のＯＬＥＤのデータを、以下の例Ｖ１〜Ｅ１０で提示する（表１と２参照）。

厚さ５０ｎｍの構造化されたＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）で被覆されたガラス板が、ＯＬＥＤの基板を形成する。基板は、湿式洗浄され（皿洗い機、Merck Extran洗浄剤）、引き続き２５０℃で１５分間の加熱により乾燥され、被覆前に酸素プラズマで１３０秒、処理される。これらのプラズマ処理されたガラス板は、ＯＬＥＤが適用される基板を形成する。被覆前には基板は真空に維持される。被覆は、遅くてもプラズマ処理後１０分間で開始する。

ＯＬＥＤは、基本的に、次の層構造を有する：基板／正孔注入層（ＨＩＬ）／正孔輸送層（ＨＴＬ）／随意に、中間層（ＩＬ）／電子ブロック層（ＥＢＬ）／発光層（ＥＭＬ）／随意に、正孔ブロック層（ＨＢＬ）／電子輸送層（ＥＴＬ）／随意に、電子注入層（ＥＩＬ）／および最後にカソード。カソードは、１００ｎｍ厚のアルミニウム層により形成される。ＯＬＥＤの正確な構造を、表２に示す。ＯＬＥＤの製造に必要とされる材料を、表３に示す。

すべての材料は、真空室において、熱気相堆積により適用される。ここで、発光層は、常に、マトリックス材料（ホスト材料）と、発光ＴＡＤＦ化合物、即ちＳ_１とＴ_１との間に小さいエネルギー差を示す材料からなる。これは共蒸発により一定の体積割合でマトリックス材料と予備混合される。ここで、ＩＣ１：Ｄ１（９５％：５％）等の表現は、材料ＩＣ１が９５体積％の割合で層中に存在し、Ｄ１が５体積％の割合で層中に在在することを意味する。同じように、電子輸送層もまた、二種の材料の混合物からなる。

ＯＬＥＤは、標準方法により特性決定される。この目的のために、エレクトロルミネセンススペクトル、ランベルト発光特性を仮定して、電流/電圧/輝度特性線（ＩＵＬ特性線）から計算した、輝度の関数としての電流効率（ｃｄ／Ａで測定）、パワー効率（Ｉｍ／Ｗで測定）、外部量子効率（ＥＱＥ、パーセントで測定）、ならびに寿命が測定される。エレクトロルミネセンススペクトルは、輝度１０００ｃｄ／ｍ^２で測定され、ＣＩＥ１９３１ｘおよびｙ色座標はそこから計算される。表２中の用語「Ｕ１０００」は、１０００ｃｄ／ｍ^２の輝度に必要とされる電圧を示す。ＣＥ１０００とＰＥ１０００は、１０００ｃｄ／ｍ^２で実現される電流とパワー効率とをそれぞれ示している。最後に、ＥＱＥ１０００は、駆動輝度１０００ｃｄ／ｍ^２における外部量子効率を示す。

ロールオフは、５０００ｃｄ／ｍ²でのＥＱＥを、５００ｃｄ／ｍ²でのＥＱＥで除算したものと定義され、即ち、高い値は、高輝度での効率における小さい低下に対応し、これは好都合である。

寿命ＬＴは、一定の電流で動作する輝度が、初期輝度から、ある比率Ｌ１に落ちるまでの時間として定義される。表２中のｊ０＝１０ｍＡ／ｃｍ^２、Ｌ１＝８０％という表現は、輝度が、１０ｍＡ／ｃｍ^２での動作における時間ＬＴ後に、その初期輝度の８０％に落ちることを意味する。

発光層で使用する発光ドーパントは、Ｓ_１とＴ_１との間のエネルギー離隔が０．０９ｅＶを有する化合物Ｄ１、またはＳ_１とＴ_１との間の差が０．０６ｅＶである化合物Ｄ２である。

種々のＯＬＥＤのデータが表２に要約されている。例Ｖ１−Ｖ１０は先行技術による比較例であり、例Ｅ１−Ｅ１７は本発明によるＯＬＥＤのデータを示している。

本発明による化合物の利点を示すため、幾つかの例を以下で、より詳細に説明する。しかし、この説明は表２に示されているデータの選択肢を表しているに過ぎないことを指摘すべきである。

表から分かるように、本発明による発光層で、電圧と効率に関する著しい改善が得られ、パワー効率の著しい改善を生じる。たとえば、ＣＢＰと比べて、０．６Ｖの低い動作電圧と、約４５％より良好な量子効率と、約７０％より良好なパワー効率とが、化合物ＩＣ１で得られ、同時に、ロールオフは０．６０から０．７２へ著しく改善する（例Ｖ２、Ｅ２)。

さらに、ＯＬＥＤの著しく良好な寿命が、本発明による発光層で得られる。マトリックス材料としてのＣＢＰと比べて、寿命は、ＩＣ１（例Ｖ２、Ｅ２）の使用では約８０％まで、同じ構造でのＩＣ５の使用ではさらに１４０％まで増加する（例Ｖ２、Ｅ４）。

Claims (15)

1. カソード、アノード、発光層と次の化合物を含む有機エレクトロルミネッセント素子：
   （Ａ）０．１５ｅＶ以下の、最低三重項状態Ｔ_１と第１励起一重項状態Ｓ_１との間の離隔を有するルミッセント有機化合物（ＴＡＤＦ）；、および
   （Ｂ）式（１）の化合物、
   

   

   式中、以下が、使用される記号に適用される；
   Ｘは、出現毎に同一であるか異なり、ＣＲもしくはＮであるか、または基Ｘ-Ｘは、以下の式（２）の基であり、ただし、少なくとも一つの基Ｘ-Ｘは、以下の式（２）の基であり、環毎の最大一つの基Ｘ-Ｘは、以下の式（２）の基であり、
   

   

   （式中、破線の結合をもつＣ原子は、基の結合を示す。）
   Ｙ^１、Ｙ^２は、出現毎に同一であるか異なり、ＣＲ_２、ＮＲ、Ｏ、Ｓ、ＳｉＲ_２、ＢＲ、ＰＲおよびＰ（=Ｏ）Ｒより成る基から選ばれ；
   Ｅは、出現毎に同一であるか異なり、単結合、ＣＲ_２、ＮＲ、Ｏ、Ｓ、ＳｉＲ_２、ＢＲ、ＰＲおよびＰ（=Ｏ）Ｒより成る基から選ばれ；
   Ｗは、出現毎に同一であるか異なり、ＣＲもしくはＮであり；
   Ｒは、出現毎に同一であるか異なり、Ｈ、Ｄ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＮＯ_２、Ｎ（Ａｒ）_２、Ｎ（Ｒ^１）_２、Ｃ（=Ｏ）Ａｒ、Ｃ（=Ｏ）Ｒ^１、Ｐ（=Ｏ）（Ａｒ）_２、１〜４０個のＣ原子を有する直鎖アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、３〜４０個のＣ原子を有する分岐あるいは環式アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、２〜４０個のＣ原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基、（夫々、１以上の基Ｒ^１により置換されてよく、１以上の隣接しないＣＨ_２基は、Ｒ^１Ｃ=ＣＲ^１、Ｃ≡Ｃ、Ｓｉ（Ｒ^１）_２、Ｃ=Ｏ、Ｃ=Ｓ、Ｃ=ＮＲ^１、Ｐ（=Ｏ）（Ｒ^１）、ＳＯ、ＳＯ_２、ＮＲ^１、Ｏ、ＳもしくはＣＯＮＲ^１で置き代えられてよく、ここで、１以上のＨ原子は、Ｄ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮもしくはＮＯ_２で置き代えられてよい。）、または各場合に、１以上の基Ｒ^１により置換されてよい５〜８０個の、好ましくは、５〜６０個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造、１以上の基Ｒ^１により置換されてよい５〜６０個の芳香族環原子を有するアリールオキシもしくはヘテロアリールオキシ基、１以上の基Ｒ^１により置換されてよい５〜６０個の芳香族環原子を有するアラルキルもしくはヘテロアラルキル基より成る基から選ばれ；ここで、２個以上の隣接する置換基Ｒは、１以上の基Ｒ^１により置換されてよい単環式あるいは多環式の脂肪族、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を随意に形成してよく；
   Ｒ^１は、出現毎に同一であるか異なり、Ｈ、Ｄ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＮＯ_２、Ｎ（Ａｒ）_２、Ｎ（Ｒ^２）_２、Ｃ（=Ｏ）Ａｒ、Ｃ（=Ｏ）Ｒ^２、Ｐ（=Ｏ）（Ａｒ）_２、１〜４０個のＣ原子を有する直鎖アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、３〜４０個のＣ原子を有する分岐あるいは環式アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、２〜４０個のＣ原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基（夫々、１以上の基Ｒ^２により置換されてよく、１以上の隣接しないＣＨ_２基は、Ｒ^２Ｃ=ＣＲ^２、Ｃ≡Ｃ、Ｓｉ（Ｒ^２）_２、Ｃ=Ｏ、Ｃ=Ｓ、Ｃ=ＮＲ^２、Ｐ（=Ｏ）（Ｒ^２）、ＳＯ、ＳＯ_２、ＮＲ^２、Ｏ、ＳもしくはＣＯＮＲ^２で置き代えられてよく、ここで、１以上のＨ原子は、Ｄ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮもしくはＮＯ_２で置き代えられてよい。）、または各場合に、１以上の基Ｒ^２により置換されてよい５〜６０個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造、１以上の基Ｒ^２により置換されてよい５〜６０個の芳香族環原子を有するアリールオキシもしくはヘテロアリールオキシ基、１以上の基Ｒ^１により置換されてよい５〜６０個の芳香族環原子を有するアラルキルもしくはヘテロアラルキル基より成る基から選ばれ；ここで、２個以上の隣接する置換基Ｒ^１は、１以上の基Ｒ^２により置換されてよい単環式あるいは多環式の脂肪族、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を随意に形成してよく；
   Ａｒは、出現毎に同一であるか異なり、１以上の非芳香族基Ｒ^２により置換されてよい５〜３０個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であり；ここで、同じＮ原子もしくはＰ原子に結合する２個の基Ａｒは、単結合または、Ｎ（Ｒ^２）、Ｃ（Ｒ^２）、ＯもしくはＳから選ばれるブリッジにより互いにブリッジされてよく、
   Ｒ^２は、Ｈ、Ｄ、Ｆ、ＣＮ、１〜２０個のＣ原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜３０個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であって、ここで、１以上のＨ原子は、Ｄ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＩもしくはＣＮで置き代えられてよく、ここで、２個以上の隣接する置換基Ｒ^２は、単環式あるいは多環式の脂肪族、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を互いに形成してもよい。
2. 式（１）の化合物との混合物中の層中のＴＡＤＦ化合物が、少なくとも４０％のルミネッセント量子効率を有することを特徴とする、請求項１記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
3. ＴＡＤＦ化合物のＳ_１とＴ_１との間の離隔が、０．１０ｅＶ以下、好ましくは、０．０８ｅＶ以下、特に、好ましくは、０．０５ｅＶ以下であることを特徴とする、請求項１または２記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
4. ＴＡＤＦ化合物が、ドナーおよびアクセプター置換基両者を有する芳香族化合物であることを特徴とする、請求項１〜３何れか１項記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
5. 以下が、ＴＡＤＦ化合物のＬＵＭＯ：ＬＵＭＯ（ＴＡＤＦ）および式（１）の化合物のＨＯＭＯ：ＨＯＭＯ（マトリックス）に適用されることを特徴とする、請求項１〜４何れか１項記載の有機エレクトロルミネッセント素子：
   ＬＵＭＯ（ＴＡＤＦ）−ＨＯＭＯ（マトリックス）＞Ｓ_１（ＴＡＤＦ）−０．４ｅＶ、
   式中、Ｓ_１（ＴＡＤＦ）は、ＴＡＤＦ化合物の第１励起一重項状態Ｓ_１である。
6. 式（１）の化合物の最低三重項エネルギーが、ＴＡＤＦ化合物の三重項エネルギーよりも、最大で−０．１ｅＶ低いことを特徴とする、請求項１〜５何れか１項記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
7. Ｅは、出現毎に同一であるか異なり、単結合、ＣＲ_２、ＮＲ、ＯおよびＳより成る基から選ばれることを特徴とする、請求項１〜６何れか１項記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
8. 式（１）の化合物が、式（３）〜（９）の化合物から選ばれることを特徴とする、請求項１〜７何れか１項記載の有機エレクトロルミネッセント素子：
   

   

   式中、Ｗ、Ｙ^１、Ｙ^２、Ｒ、Ｒ^１およびＲ^２は、請求項１の意味を有し、さらに、
   Ｘは、出現毎に同一であるか異なり、ＣＲもしくはＮである。
9. 環毎の最大１個の記号ＸがＮであることおよび環毎の最大１個の記号ＷがＮであることを特徴とする、請求項１〜８何れか１項記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
10. 式（１）の化合物が、式（３ａ）〜（９ａ）の化合物から選ばれることを特徴とする、請求項１〜９何れか１項記載の有機エレクトロルミネッセント素子：
    

    

    式中、使用される記号は、請求項１の意味を有する。
11. Ｙ^１およびＹ^２は、出現毎に同一であるか異なり、ＣＲ_２、ＮＲ、ＯおよびＳより成る基から選ばれ；ここで、少なくとも一つのＹ^１およびＹ^２は、ヘテロ原子であることが好ましいことを特徴とする、請求項１〜１０何れか１項記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
12. Ｙ^１およびＹ^２の一つは、ＣＲ_２であり、その他のＹ^１およびＹ^２は、ＮＲであること、または両方のＹ^１およびＹ^２は、ＮＲであること、または、両方のＹ^１およびＹ^２は、Ｏであることを特徴とする、請求項１〜１１何れか１項記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
13. 少なくとも一つのＹ^１およびＹ^２は、ＮＲであり、この置換基Ｒは、１以上の基Ｒ^１により置換されてよい５〜２４個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であり、特に、ベンゼン、オルト-、メタ-もしくはパラ-ビフェニル、オルト-、メタ-、パラ-もしくは分岐テルフェニル、オルト-、メタ-、パラ-もしくは分岐クアテルフェニル、1-,2-，3-もしくは4-フルオレニル、1-,2-，3-もしくは4-スピロビフルオレニル、1-もしくは2-ナフチル、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、1-,2-もしくは3-カルバゾール、1-,2−もしくは3-ジベンゾフラン、1-,2-もしくは3-ジベンゾチオフェン、インデノカルバゾール、インドロカルバゾール、2-，3-もしくは4-ピリジン、2-，4-もしくは5-ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、フェナントレンまたは２もしくは３個のこれらの組み合わせから選ばれ、それぞれは、１以上の基Ｒ^１により置換されてよいものであることを特徴とする、請求項１〜１２何れか１項記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
14. 少なくとも一つのＹ^１およびＹ^２は、ＣＲ_２であり、Ｒは、出現毎に同一であるか異なり、１〜１０個のＣ原子を有する直鎖アルキル基、３〜１０個のＣ原子を有する分岐あるいは環式アルキル基または１以上の基Ｒ^１により置換されてもよい５〜２４個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であり、ここで、Ｒは互いに環構造を形成してもよいことを特徴とする、請求項１〜１３何れか１項記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
15. 少なくとも一つの層が昇華法により適用されることおよび/または少なくとも一つの層がＯＰＤＰ法またはキャリアーガス昇華法により適用されることおよび/または少なくとも一つの層が溶液から、スピンコーティングによりまたは印刷法により適用されることを特徴とする、有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。