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JP7749005B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子及び電子機器 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子及び電子機器

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JP7749005B2
JP7749005B2 JP2023507172A JP2023507172A JP7749005B2 JP 7749005 B2 JP7749005 B2 JP 7749005B2 JP 2023507172 A JP2023507172 A JP 2023507172A JP 2023507172 A JP2023507172 A JP 2023507172A JP 7749005 B2 JP7749005 B2 JP 7749005B2
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拓史 塩見
尚人 松本
行俊 甚出
悠太 東野
俊成 荻原
秀尭 星野
和真 長尾
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Idemitsu Kosan Co Ltd
Toray Industries Inc
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
Toray Industries Inc
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Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、化合物、及び電子機器に関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」という場合がある。)に電圧を印加すると、陽極から正孔が発光層に注入され、また陰極から電子が発光層に注入される。そして、発光層において、注入された正孔と電子とが再結合し、励起子が形成される。このとき、電子スピンの統計則により、一重項励起子が25%の割合で生成し、及び三重項励起子が75%の割合で生成する。
一重項励起子からの発光を用いる蛍光型の有機EL素子は、携帯電話及びテレビ等のフルカラーディスプレイへ応用されつつあるが、内部量子効率25%が限界といわれている。そのため、有機EL素子の性能を向上するための検討が行われている。
また、一重項励起子に加えて三重項励起子を利用し、有機EL素子をさらに効率的に発光させることが期待されている。このような背景から、熱活性化遅延蛍光(以下、単に「遅延蛍光」という場合がある。)を利用した高効率の蛍光型の有機EL素子が提案され、研究がなされている。
例えば、TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence、熱活性化遅延蛍光)機構(メカニズム)が研究されている。このTADFメカニズムは、一重項準位と三重項準位とのエネルギー差(ΔST)の小さな材料を用いた場合に、三重項励起子から一重項励起子への逆項間交差が熱的に生じる現象を利用するメカニズムである。熱活性化遅延蛍光については、例えば、『安達千波矢編、「有機半導体のデバイス物性」、講談社、2012年4月1日発行、261-268ページ』に記載されている。
有機EL素子の性能向上を図るため、例えば、特許文献1、2には、有機EL素子に用いることのできる化合物として、ベンゾフロカルバゾール環又はベンゾチエノカルバゾール環を有する化合物が開示されている。また、特許文献2には、TADFメカニズムを利用した有機EL素子が開示されている。
有機EL素子の性能としては、例えば、輝度、発光波長、色度、発光効率、駆動電圧、及び寿命が挙げられる。
国際公開第2013/011891号 国際公開第2020/122118号
TADFメカニズムを利用した有機EL素子において、更なる性能の向上が求められている。
本発明の目的は、高性能な有機エレクトロルミネッセンス素子、高性能な有機エレクトロルミネッセンス素子を実現できる化合物、及び当該有機EL素子を搭載した電子機器を提供することである。
本発明の一態様によれば、
陽極と、
陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に含まれる発光層と、を有し、
前記発光層は、下記一般式(1)で表される化合物M3と、遅延蛍光性の化合物M2と、を含み、
前記化合物M3と前記化合物M2とは構造が異なり、
前記化合物M3の一重項エネルギーS(M3)と、前記化合物M2の一重項エネルギーS(M2)とが、下記数式(数1)の関係を満たす、有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
(M3)>S(M2) (数1)
(前記一般式(1)において、
Aは、下記一般式(11A)、(11B)、(11C)、(11D)、(11E)及び(11F)のいずれかで表される基であり、
は、酸素原子又は硫黄原子であり、
nは、0又は1であり、
21~R28のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、
互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、
互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は
互いに結合せず、
100並びに、前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないR21~R28は、それぞれ独立に、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールホスホリル基、
ヒドロキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
-N(Rz)で表される基、
チオール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数7~30のアラルキル基、
置換ゲルマニウム基、
置換ホスフィンオキシド基、
ニトロ基、
置換ボリル基、又は
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基であり、
Rzは、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、又は
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基であり、
-N(Rz)における2つのRzは、同一又は異なり、
複数のR100は、互いに同一であるか、又は異なり、
ただし、nが0であり、かつ下記一般式(11A)、(11B)、(11C)、(11D)、(11E)及び(11F)中のXが酸素原子である場合、R25は、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基ではない。
前記一般式(1)中、*は、R21~R24が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表す。)
(前記一般式(11A)、(11B)、(11C)、(11D)、(11E)及び(11F)において、
は、酸素原子又は硫黄原子であり、
11~R14のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、
互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、
互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は
互いに結合せず、
15~R18のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、
互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、
互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は
互いに結合せず、
19及びR20は、水素原子であり、
前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないR11~R18は、それぞれ独立に、前記一般式(1)における前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないR21~R28と同義であり、
ただし、nが0の場合、*は、前記一般式(1)中、R21~R24が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表し、nが1の場合、*は、R100が結合するベンゼン環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表す。)
本発明の一態様によれば、
陽極と、
陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に含まれる発光層と、を有し、
前記発光層は、下記一般式(1)で表される化合物M3と、遅延蛍光性の化合物M2と、を含み、
前記化合物M3と前記化合物M2とは構造が異なり、
前記化合物M3の一重項エネルギーS(M3)と、前記化合物M2の一重項エネルギーS(M2)とが、下記数式(数1)の関係を満たす、有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
(M3)>S(M2) (数1)
(前記一般式(1)において、
Aは、下記一般式(11A)、(11B)、(11C)、(11D)、(11E)及び(11F)のいずれかで表される基であり、
は、酸素原子又は硫黄原子であり、
nは、0又は1であり、
21~R28のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、
互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、
互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は
互いに結合せず、
100並びに、前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないR21~R28は、それぞれ独立に、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールホスホリル基、
ヒドロキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
-N(Rz)で表される基、
チオール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数7~30のアラルキル基、
置換ゲルマニウム基、
置換ホスフィンオキシド基、
ニトロ基、
置換ボリル基、又は
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基であり、
Rzは、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、又は
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基であり、
-N(Rz)における2つのRzは、同一又は異なり、
複数のR100は、互いに同一であるか、又は異なり、
ただし、nが0であり、かつ下記一般式(11A)、(11B)、(11C)、(11D)、(11E)及び(11F)中のXが酸素原子である場合、R25は、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基ではない。
前記一般式(1)中、*は、R21~R24が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表す。)
(前記一般式(11A)、(11B)、(11C)、(11D)、(11E)及び(11F)において、
は、酸素原子又は硫黄原子であり、
11~R20のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、
互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、
互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は
互いに結合せず、
前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないR11~R20は、それぞれ独立に、前記一般式(1)における前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないR21~R28と同義であり、
ただし、nが0の場合、*は、前記一般式(1)中、R21~R24が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表し、nが1の場合、*は、R100が結合するベンゼン環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表す。)
本発明の一態様によれば、前述の本発明の一態様に係る有機エレクトロルミネッセンス素子を搭載した電子機器が提供される。
本発明の一態様によれば、下記一般式(100)で表される化合物が提供される。
(前記一般式(100)において、
は、酸素原子又は硫黄原子であり、
100、R11~R20、並びにR22~R28は、それぞれ独立に、
水素原子、
-(L101)nx-R101で表される基であり、
nxは、0、1、2又は3であり、
-(L101)nx-R101で表される基が複数存在する場合、複数の-(L101)nx-R101で表される基は、互いに同一であるか又は異なり、
複数のR100は、互いに同一であるか、又は異なり、
101は、
無置換の炭素数1~30のアルキル基、
無置換のフェニル基、
無置換の(9-フェニル)カルバゾリル基、
無置換の9-カルバゾリル基、
無置換のジベンゾフラニル基、
無置換のジベンゾチエニル基、
無置換の(9-ジベンゾフラニル)カルバゾリル基、
無置換の(9-ジベンゾチエニル)カルバゾリル基、
下記一般式(101)で表される化合物から誘導される1価の基、
下記一般式(102)で表される化合物から誘導される1価の基、
下記一般式(103)で表される化合物から誘導される1価の基、
下記一般式(104)で表される化合物から誘導される1価の基、
下記一般式(105)で表される化合物から誘導される1価の基、又は
下記一般式(106)で表される化合物から誘導される1価の基であり、
101は、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキレン基、
置換もしくは無置換のフェニレン基、
置換もしくは無置換のジベンゾフラニレン基、
置換もしくは無置換のジベンゾチエニレン基、
置換もしくは無置換のカルバゾリレン基、
置換もしくは無置換の(9-ジベンゾフラニル)カルバゾリレン基、
置換もしくは無置換の(9-ジベンゾチエニル)カルバゾリレン基、
下記一般式(101)で表される化合物から誘導される2価の基、
下記一般式(102)で表される化合物から誘導される2価の基、
下記一般式(103)で表される化合物から誘導される2価の基、
下記一般式(104)で表される化合物から誘導される2価の基、
下記一般式(105)で表される化合物から誘導される2価の基、又は
下記一般式(106)で表される化合物から誘導される2価の基であり、
101が、置換の炭素数1~30のアルキレン基、置換のフェニレン基、置換のジベンゾフラニレン基、置換のジベンゾチエニレン基、置換のカルバゾリレン基、置換の(9-ジベンゾフラニル)カルバゾリレン基、又は置換の(9-ジベンゾチエニル)カルバゾリレン基である場合の置換基は、それぞれ独立に、
無置換の炭素数1~30のアルキル基、
無置換のフェニル基、
無置換の(9-フェニル)カルバゾリル基、
無置換の9-カルバゾリル基、
無置換のジベンゾフラニル基、又は
無置換のジベンゾチエニル基であり、
101が2以上存在する場合、2以上のL101は、互いに同一であるか、又は異なり、
101が2以上存在する場合、2以上のR101は、互いに同一であるか、又は異なり、
ただし、*は、R100が結合するベンゼン環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表す。)
(前記一般式(101)~(106)において、
1Xは、酸素原子又は硫黄原子であり、
11X~R21Xは、それぞれ独立に、
水素原子、
無置換の炭素数1~30のアルキル基、
無置換のフェニル基、
無置換の(9-フェニル)カルバゾリル基、
無置換の9-カルバゾリル基、
無置換のジベンゾフラニル基、又は
無置換のジベンゾチエニル基であり、
ただし、R101が、前記一般式(101)~(106)のいずれかの化合物から誘導される1価の基であって、nxが0の場合、R11X~R20Xが結合する六員環の炭素原子及びR21Xが結合する窒素原子のいずれか1つが、R11~R20、R22~R28及びR100が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つと結合し、nxが1、2又は3の場合、R11X~R20Xが結合する六員環の炭素原子及びR21Xが結合する窒素原子のいずれか1つが、L101と結合する。
101が前記一般式(101)~(106)のいずれかの化合物から誘導される2価の基であって、nxが1の場合、R11X~R20Xが結合する六員環の炭素原子及びR21Xが結合する窒素原子のいずれか2つのうち、一方はR101と結合し、他方は、R11~R20、R22~R28及びR100が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つと結合し、
101が前記一般式(101)~(106)のいずれかの化合物から誘導される2価の基であって、nxが2又は3の場合、R11X~R20Xが結合する六員環の炭素原子及びR21Xが結合する窒素原子のいずれか2つのうち、一方はR101又はL101と結合し、他方は、R11~R20、R22~R28及びR100が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つ又はL101と結合する。)
本発明の一態様によれば、高性能な有機エレクトロルミネッセンス素子、高性能な有機エレクトロルミネッセンス素子を実現できる化合物、及び当該有機EL素子を搭載した電子機器を提供することができる。
本発明の第一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例の概略構成を示す図である。 過渡PLを測定する装置の概略図である。 過渡PLの減衰曲線の一例を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例の発光層における化合物M3及び化合物M2のエネルギー準位の関係を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例の発光層における化合物M3、化合物M2及び化合物M1のエネルギー準位、並びにエネルギー移動の関係を示す図である。
[定義]
本明細書において、水素原子とは、中性子数が異なる同位体、即ち、軽水素(protium)、重水素(deuterium)、及び三重水素(tritium)を包含する。
本明細書において、化学構造式中、「R」等の記号や重水素原子を表す「D」が明示されていない結合可能位置には、水素原子、即ち、軽水素原子、重水素原子、又は三重水素原子が結合しているものとする。
本明細書において、環形成炭素数とは、原子が環状に結合した構造の化合物(例えば、単環化合物、縮合環化合物、架橋化合物、炭素環化合物、及び複素環化合物)の当該環自体を構成する原子のうちの炭素原子の数を表す。当該環が置換基によって置換される場合、置換基に含まれる炭素は環形成炭素数には含まない。以下で記される「環形成炭素数」については、別途記載のない限り同様とする。例えば、ベンゼン環は環形成炭素数が6であり、ナフタレン環は環形成炭素数が10であり、ピリジン環は環形成炭素数5であり、フラン環は環形成炭素数4である。また、例えば、9,9-ジフェニルフルオレニル基の環形成炭素数は13であり、9,9’-スピロビフルオレニル基の環形成炭素数は25である。
また、ベンゼン環に置換基として、例えば、アルキル基が置換している場合、当該アルキル基の炭素数は、ベンゼン環の環形成炭素数に含めない。そのため、アルキル基が置換しているベンゼン環の環形成炭素数は、6である。また、ナフタレン環に置換基として、例えば、アルキル基が置換している場合、当該アルキル基の炭素数は、ナフタレン環の環形成炭素数に含めない。そのため、アルキル基が置換しているナフタレン環の環形成炭素数は、10である。
本明細書において、環形成原子数とは、原子が環状に結合した構造(例えば、単環、縮合環、及び環集合)の化合物(例えば、単環化合物、縮合環化合物、架橋化合物、炭素環化合物、及び複素環化合物)の当該環自体を構成する原子の数を表す。環を構成しない原子(例えば、環を構成する原子の結合を終端する水素原子)や、当該環が置換基によって置換される場合の置換基に含まれる原子は環形成原子数には含まない。以下で記される「環形成原子数」については、別途記載のない限り同様とする。例えば、ピリジン環の環形成原子数は6であり、キナゾリン環の環形成原子数は10であり、フラン環の環形成原子数は5である。例えば、ピリジン環に結合している水素原子、又は置換基を構成する原子の数は、ピリジン環形成原子数の数に含めない。そのため、水素原子、又は置換基が結合しているピリジン環の環形成原子数は、6である。また、例えば、キナゾリン環の炭素原子に結合している水素原子、又は置換基を構成する原子については、キナゾリン環の環形成原子数の数に含めない。そのため、水素原子、又は置換基が結合しているキナゾリン環の環形成原子数は10である。
本明細書において、「置換もしくは無置換の炭素数XX~YYのZZ基」という表現における「炭素数XX~YY」は、ZZ基が無置換である場合の炭素数を表し、置換されている場合の置換基の炭素数を含めない。ここで、「YY」は、「XX」よりも大きく、「XX」は、1以上の整数を意味し、「YY」は、2以上の整数を意味する。
本明細書において、「置換もしくは無置換の原子数XX~YYのZZ基」という表現における「原子数XX~YY」は、ZZ基が無置換である場合の原子数を表し、置換されている場合の置換基の原子数を含めない。ここで、「YY」は、「XX」よりも大きく、「XX」は、1以上の整数を意味し、「YY」は、2以上の整数を意味する。
本明細書において、無置換のZZ基とは「置換もしくは無置換のZZ基」が「無置換のZZ基」である場合を表し、置換のZZ基とは「置換もしくは無置換のZZ基」が「置換のZZ基」である場合を表す。
本明細書において、「置換もしくは無置換のZZ基」という場合における「無置換」とは、ZZ基における水素原子が置換基と置き換わっていないことを意味する。「無置換のZZ基」における水素原子は、軽水素原子、重水素原子、又は三重水素原子である。
また、本明細書において、「置換もしくは無置換のZZ基」という場合における「置換」とは、ZZ基における1つ以上の水素原子が、置換基と置き換わっていることを意味する。「AA基で置換されたBB基」という場合における「置換」も同様に、BB基における1つ以上の水素原子が、AA基と置き換わっていることを意味する。
「本明細書に記載の置換基」
以下、本明細書に記載の置換基について説明する。
本明細書に記載の「無置換のアリール基」の環形成炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、6~50であり、好ましくは6~30、より好ましくは6~18である。
本明細書に記載の「無置換の複素環基」の環形成原子数は、本明細書に別途記載のない限り、5~50であり、好ましくは5~30、より好ましくは5~18である。
本明細書に記載の「無置換のアルキル基」の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、1~50であり、好ましくは1~20、より好ましくは1~6である。
本明細書に記載の「無置換のアルケニル基」の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、2~50であり、好ましくは2~20、より好ましくは2~6である。
本明細書に記載の「無置換のアルキニル基」の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、2~50であり、好ましくは2~20、より好ましくは2~6である。
本明細書に記載の「無置換のシクロアルキル基」の環形成炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、3~50であり、好ましくは3~20、より好ましくは3~6である。
本明細書に記載の「無置換のアリーレン基」の環形成炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、6~50であり、好ましくは6~30、より好ましくは6~18である。
本明細書に記載の「無置換の2価の複素環基」の環形成原子数は、本明細書に別途記載のない限り、5~50であり、好ましくは5~30、より好ましくは5~18である。
本明細書に記載の「無置換のアルキレン基」の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、1~50であり、好ましくは1~20、より好ましくは1~6である。
・「置換もしくは無置換のアリール基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアリール基」の具体例(具体例群G1)としては、以下の無置換のアリール基(具体例群G1A)及び置換のアリール基(具体例群G1B)等が挙げられる。(ここで、無置換のアリール基とは「置換もしくは無置換のアリール基」が「無置換のアリール基」である場合を指し、置換のアリール基とは「置換もしくは無置換のアリール基」が「置換のアリール基」である場合を指す。)本明細書において、単に「アリール基」という場合は、「無置換のアリール基」と「置換のアリール基」の両方を含む。
「置換のアリール基」は、「無置換のアリール基」の1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基を意味する。「置換のアリール基」としては、例えば、下記具体例群G1Aの「無置換のアリール基」の1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基、及び下記具体例群G1Bの置換のアリール基の例等が挙げられる。尚、ここに列挙した「無置換のアリール基」の例、及び「置換のアリール基」の例は、一例に過ぎず、本明細書に記載の「置換のアリール基」には、下記具体例群G1Bの「置換のアリール基」におけるアリール基自体の炭素原子に結合する水素原子がさらに置換基と置き換わった基、及び下記具体例群G1Bの「置換のアリール基」における置換基の水素原子がさらに置換基と置き換わった基も含まれる。
・無置換のアリール基(具体例群G1A):
フェニル基、
p-ビフェニル基、
m-ビフェニル基、
o-ビフェニル基、
p-ターフェニル-4-イル基、
p-ターフェニル-3-イル基、
p-ターフェニル-2-イル基、
m-ターフェニル-4-イル基、
m-ターフェニル-3-イル基、
m-ターフェニル-2-イル基、
o-ターフェニル-4-イル基、
o-ターフェニル-3-イル基、
o-ターフェニル-2-イル基、
1-ナフチル基、
2-ナフチル基、
アントリル基、
ベンゾアントリル基、
フェナントリル基、
ベンゾフェナントリル基、
フェナレニル基、
ピレニル基、
クリセニル基、
ベンゾクリセニル基、
トリフェニレニル基、
ベンゾトリフェニレニル基、
テトラセニル基、
ペンタセニル基、
フルオレニル基、
9,9’-スピロビフルオレニル基、
ベンゾフルオレニル基、
ジベンゾフルオレニル基、
フルオランテニル基、
ベンゾフルオランテニル基、
ペリレニル基、及び下記一般式(TEMP-1)~(TEMP-15)で表される環構造から1つの水素原子を除くことにより誘導される1価のアリール基。
・置換のアリール基(具体例群G1B):
o-トリル基、
m-トリル基、
p-トリル基、
パラ-キシリル基、
メタ-キシリル基、
オルト-キシリル基、
パラ-イソプロピルフェニル基、
メタ-イソプロピルフェニル基、
オルト-イソプロピルフェニル基、
パラ-t-ブチルフェニル基、
メタ-t-ブチルフェニル基、
オルト-t-ブチルフェニル基、
3,4,5-トリメチルフェニル基、
9,9-ジメチルフルオレニル基、
9,9-ジフェニルフルオレニル基、
9,9-ビス(4-メチルフェニル)フルオレニル基、
9,9-ビス(4-イソプロピルフェニル)フルオレニル基、
9,9-ビス(4-t-ブチルフェニル)フルオレニル基、
シアノフェニル基、
トリフェニルシリルフェニル基、
トリメチルシリルフェニル基、
フェニルナフチル基、
ナフチルフェニル基、及び前記一般式(TEMP-1)~(TEMP-15)で表される環構造から誘導される1価の基の1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基。
・「置換もしくは無置換の複素環基」
本明細書に記載の「複素環基」は、環形成原子にヘテロ原子を少なくとも1つ含む環状の基である。ヘテロ原子の具体例としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、及びホウ素原子が挙げられる。
本明細書に記載の「複素環基」は、単環の基であるか、又は縮合環の基である。
本明細書に記載の「複素環基」は、芳香族複素環基であるか、又は非芳香族複素環基である。
本明細書に記載の「置換もしくは無置換の複素環基」の具体例(具体例群G2)としては、以下の無置換の複素環基(具体例群G2A)、及び置換の複素環基(具体例群G2B)等が挙げられる。(ここで、無置換の複素環基とは「置換もしくは無置換の複素環基」が「無置換の複素環基」である場合を指し、置換の複素環基とは「置換もしくは無置換の複素環基」が「置換の複素環基」である場合を指す。)本明細書において、単に「複素環基」という場合は、「無置換の複素環基」と「置換の複素環基」の両方を含む。
「置換の複素環基」は、「無置換の複素環基」の1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基を意味する。「置換の複素環基」の具体例は、下記具体例群G2Aの「無置換の複素環基」の水素原子が置き換わった基、及び下記具体例群G2Bの置換の複素環基の例等が挙げられる。尚、ここに列挙した「無置換の複素環基」の例や「置換の複素環基」の例は、一例に過ぎず、本明細書に記載の「置換の複素環基」には、具体例群G2Bの「置換の複素環基」における複素環基自体の環形成原子に結合する水素原子がさらに置換基と置き換わった基、及び具体例群G2Bの「置換の複素環基」における置換基の水素原子がさらに置換基と置き換わった基も含まれる。
具体例群G2Aは、例えば、以下の窒素原子を含む無置換の複素環基(具体例群G2A1)、酸素原子を含む無置換の複素環基(具体例群G2A2)、硫黄原子を含む無置換の複素環基(具体例群G2A3)、及び下記一般式(TEMP-16)~(TEMP-33)で表される環構造から1つの水素原子を除くことにより誘導される1価の複素環基(具体例群G2A4)を含む。
具体例群G2Bは、例えば、以下の窒素原子を含む置換の複素環基(具体例群G2B1)、酸素原子を含む置換の複素環基(具体例群G2B2)、硫黄原子を含む置換の複素環基(具体例群G2B3)、及び下記一般式(TEMP-16)~(TEMP-33)で表される環構造から誘導される1価の複素環基の1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基(具体例群G2B4)を含む。
・窒素原子を含む無置換の複素環基(具体例群G2A1):
ピロリル基、
イミダゾリル基、
ピラゾリル基、
トリアゾリル基、
テトラゾリル基、
オキサゾリル基、
イソオキサゾリル基、
オキサジアゾリル基、
チアゾリル基、
イソチアゾリル基、
チアジアゾリル基、
ピリジル基、
ピリダジニル基、
ピリミジニル基、
ピラジニル基、
トリアジニル基、
インドリル基、
イソインドリル基、
インドリジニル基、
キノリジニル基、
キノリル基、
イソキノリル基、
シンノリル基、
フタラジニル基、
キナゾリニル基、
キノキサリニル基、
ベンゾイミダゾリル基、
インダゾリル基、
フェナントロリニル基、
フェナントリジニル基、
アクリジニル基、
フェナジニル基、
カルバゾリル基、
ベンゾカルバゾリル基、
モルホリノ基、
フェノキサジニル基、
フェノチアジニル基、
アザカルバゾリル基、及びジアザカルバゾリル基。
・酸素原子を含む無置換の複素環基(具体例群G2A2):
フリル基、
オキサゾリル基、
イソオキサゾリル基、
オキサジアゾリル基、
キサンテニル基、
ベンゾフラニル基、
イソベンゾフラニル基、
ジベンゾフラニル基、
ナフトベンゾフラニル基、
ベンゾオキサゾリル基、
ベンゾイソキサゾリル基、
フェノキサジニル基、
モルホリノ基、
ジナフトフラニル基、
アザジベンゾフラニル基、
ジアザジベンゾフラニル基、
アザナフトベンゾフラニル基、及びジアザナフトベンゾフラニル基。
・硫黄原子を含む無置換の複素環基(具体例群G2A3):
チエニル基、
チアゾリル基、
イソチアゾリル基、
チアジアゾリル基、
ベンゾチオフェニル基(ベンゾチエニル基)、
イソベンゾチオフェニル基(イソベンゾチエニル基)、
ジベンゾチオフェニル基(ジベンゾチエニル基)、
ナフトベンゾチオフェニル基(ナフトベンゾチエニル基)、
ベンゾチアゾリル基、
ベンゾイソチアゾリル基、
フェノチアジニル基、
ジナフトチオフェニル基(ジナフトチエニル基)、
アザジベンゾチオフェニル基(アザジベンゾチエニル基)、
ジアザジベンゾチオフェニル基(ジアザジベンゾチエニル基)、
アザナフトベンゾチオフェニル基(アザナフトベンゾチエニル基)、及びジアザナフトベンゾチオフェニル基(ジアザナフトベンゾチエニル基)。
・下記一般式(TEMP-16)~(TEMP-33)で表される環構造から1つの水素原子を除くことにより誘導される1価の複素環基(具体例群G2A4):
前記一般式(TEMP-16)~(TEMP-33)において、X及びYは、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、NH、又はCHである。ただし、X及びYのうち少なくとも1つは、酸素原子、硫黄原子、又はNHである。
前記一般式(TEMP-16)~(TEMP-33)において、X及びYの少なくともいずれかがNH、又はCHである場合、前記一般式(TEMP-16)~(TEMP-33)で表される環構造から誘導される1価の複素環基には、これらNH、又はCHから1つの水素原子を除いて得られる1価の基が含まれる。
・窒素原子を含む置換の複素環基(具体例群G2B1):
(9-フェニル)カルバゾリル基、
(9-ビフェニリル)カルバゾリル基、
(9-フェニル)フェニルカルバゾリル基、
(9-ナフチル)カルバゾリル基、
ジフェニルカルバゾール-9-イル基、
フェニルカルバゾール-9-イル基、
メチルベンゾイミダゾリル基、
エチルベンゾイミダゾリル基、
フェニルトリアジニル基、
ビフェニリルトリアジニル基、
ジフェニルトリアジニル基、
フェニルキナゾリニル基、及びビフェニリルキナゾリニル基。
・酸素原子を含む置換の複素環基(具体例群G2B2):
フェニルジベンゾフラニル基、
メチルジベンゾフラニル基、
t-ブチルジベンゾフラニル基、及びスピロ[9H-キサンテン-9,9’-[9H]フルオレン]の1価の残基。
・硫黄原子を含む置換の複素環基(具体例群G2B3):
フェニルジベンゾチオフェニル基、
メチルジベンゾチオフェニル基、
t-ブチルジベンゾチオフェニル基、及びスピロ[9H-チオキサンテン-9,9’-[9H]フルオレン]の1価の残基。
・前記一般式(TEMP-16)~(TEMP-33)で表される環構造から誘導される1価の複素環基の1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基(具体例群G2B4):
前記「1価の複素環基の1つ以上の水素原子」とは、該1価の複素環基の環形成炭素原子に結合している水素原子、X及びYの少なくともいずれかがNHである場合の窒素原子に結合している水素原子、及びX及びYの一方がCHである場合のメチレン基の水素原子から選ばれる1つ以上の水素原子を意味する。
・「置換もしくは無置換のアルキル基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」の具体例(具体例群G3)としては、以下の無置換のアルキル基(具体例群G3A)及び置換のアルキル基(具体例群G3B)が挙げられる。(ここで、無置換のアルキル基とは「置換もしくは無置換のアルキル基」が「無置換のアルキル基」である場合を指し、置換のアルキル基とは「置換もしくは無置換のアルキル基」が「置換のアルキル基」である場合を指す。)以下、単に「アルキル基」という場合は、「無置換のアルキル基」と「置換のアルキル基」の両方を含む。
「置換のアルキル基」は、「無置換のアルキル基」における1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基を意味する。「置換のアルキル基」の具体例としては、下記の「無置換のアルキル基」(具体例群G3A)における1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基、及び置換のアルキル基(具体例群G3B)の例等が挙げられる。本明細書において、「無置換のアルキル基」におけるアルキル基は、鎖状のアルキル基を意味する。そのため、「無置換のアルキル基」は、直鎖である「無置換のアルキル基」、及び分岐状である「無置換のアルキル基」が含まれる。尚、ここに列挙した「無置換のアルキル基」の例や「置換のアルキル基」の例は、一例に過ぎず、本明細書に記載の「置換のアルキル基」には、具体例群G3Bの「置換のアルキル基」におけるアルキル基自体の水素原子がさらに置換基と置き換わった基、及び具体例群G3Bの「置換のアルキル基」における置換基の水素原子がさらに置換基と置き換わった基も含まれる。
・無置換のアルキル基(具体例群G3A):
メチル基、
エチル基、
n-プロピル基、
イソプロピル基、
n-ブチル基、
イソブチル基、
s-ブチル基、及びt-ブチル基。
・置換のアルキル基(具体例群G3B):
ヘプタフルオロプロピル基(異性体を含む)、
ペンタフルオロエチル基、
2,2,2-トリフルオロエチル基、及びトリフルオロメチル基。
・「置換もしくは無置換のアルケニル基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアルケニル基」の具体例(具体例群G4)としては、以下の無置換のアルケニル基(具体例群G4A)、及び置換のアルケニル基(具体例群G4B)等が挙げられる。(ここで、無置換のアルケニル基とは「置換もしくは無置換のアルケニル基」が「無置換のアルケニル基」である場合を指し、「置換のアルケニル基」とは「置換もしくは無置換のアルケニル基」が「置換のアルケニル基」である場合を指す。)本明細書において、単に「アルケニル基」という場合は、「無置換のアルケニル基」と「置換のアルケニル基」の両方を含む。
「置換のアルケニル基」は、「無置換のアルケニル基」における1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基を意味する。「置換のアルケニル基」の具体例としては、下記の「無置換のアルケニル基」(具体例群G4A)が置換基を有する基、及び置換のアルケニル基(具体例群G4B)の例等が挙げられる。尚、ここに列挙した「無置換のアルケニル基」の例や「置換のアルケニル基」の例は、一例に過ぎず、本明細書に記載の「置換のアルケニル基」には、具体例群G4Bの「置換のアルケニル基」におけるアルケニル基自体の水素原子がさらに置換基と置き換わった基、及び具体例群G4Bの「置換のアルケニル基」における置換基の水素原子がさらに置換基と置き換わった基も含まれる。
・無置換のアルケニル基(具体例群G4A):
ビニル基、
アリル基、
1-ブテニル基、
2-ブテニル基、及び3-ブテニル基。
・置換のアルケニル基(具体例群G4B):
1,3-ブタンジエニル基、
1-メチルビニル基、
1-メチルアリル基、
1,1-ジメチルアリル基、
2-メチルアリル基、及び1,2-ジメチルアリル基。
・「置換もしくは無置換のアルキニル基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアルキニル基」の具体例(具体例群G5)としては、以下の無置換のアルキニル基(具体例群G5A)等が挙げられる。(ここで、無置換のアルキニル基とは、「置換もしくは無置換のアルキニル基」が「無置換のアルキニル基」である場合を指す。)以下、単に「アルキニル基」という場合は、「無置換のアルキニル基」と「置換のアルキニル基」の両方を含む。
「置換のアルキニル基」は、「無置換のアルキニル基」における1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基を意味する。「置換のアルキニル基」の具体例としては、下記の「無置換のアルキニル基」(具体例群G5A)における1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基等が挙げられる。
・無置換のアルキニル基(具体例群G5A):
エチニル基。
・「置換もしくは無置換のシクロアルキル基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のシクロアルキル基」の具体例(具体例群G6)としては、以下の無置換のシクロアルキル基(具体例群G6A)、及び置換のシクロアルキル基(具体例群G6B)等が挙げられる。(ここで、無置換のシクロアルキル基とは「置換もしくは無置換のシクロアルキル基」が「無置換のシクロアルキル基」である場合を指し、置換のシクロアルキル基とは「置換もしくは無置換のシクロアルキル基」が「置換のシクロアルキル基」である場合を指す。)本明細書において、単に「シクロアルキル基」という場合は、「無置換のシクロアルキル基」と「置換のシクロアルキル基」の両方を含む。
「置換のシクロアルキル基」は、「無置換のシクロアルキル基」における1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基を意味する。「置換のシクロアルキル基」の具体例としては、下記の「無置換のシクロアルキル基」(具体例群G6A)における1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基、及び置換のシクロアルキル基(具体例群G6B)の例等が挙げられる。尚、ここに列挙した「無置換のシクロアルキル基」の例や「置換のシクロアルキル基」の例は、一例に過ぎず、本明細書に記載の「置換のシクロアルキル基」には、具体例群G6Bの「置換のシクロアルキル基」におけるシクロアルキル基自体の炭素原子に結合する1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基、及び具体例群G6Bの「置換のシクロアルキル基」における置換基の水素原子がさらに置換基と置き換わった基も含まれる。
・無置換のシクロアルキル基(具体例群G6A):
シクロプロピル基、
シクロブチル基、
シクロペンチル基、
シクロヘキシル基、
1-アダマンチル基、
2-アダマンチル基、
1-ノルボルニル基、及び2-ノルボルニル基。
・置換のシクロアルキル基(具体例群G6B):
4-メチルシクロヘキシル基。
・「-Si(R901)(R902)(R903)で表される基」
本明細書に記載の-Si(R901)(R902)(R903)で表される基の具体例(具体例群G7)としては、
-Si(G1)(G1)(G1)、
-Si(G1)(G2)(G2)、
-Si(G1)(G1)(G2)、
-Si(G2)(G2)(G2)、
-Si(G3)(G3)(G3)、及び-Si(G6)(G6)(G6)
が挙げられる。ここで、
G1は、具体例群G1に記載の「置換もしくは無置換のアリール基」である。
G2は、具体例群G2に記載の「置換もしくは無置換の複素環基」である。
G3は、具体例群G3に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」である。
G6は、具体例群G6に記載の「置換もしくは無置換のシクロアルキル基」である。
-Si(G1)(G1)(G1)における複数のG1は、互いに同一であるか、又は異なる。
-Si(G1)(G2)(G2)における複数のG2は、互いに同一であるか、又は異なる。
-Si(G1)(G1)(G2)における複数のG1は、互いに同一であるか、又は異なる。
-Si(G2)(G2)(G2)における複数のG2は、互いに同一であるか、又は異なる。
-Si(G3)(G3)(G3)における複数のG3は、互いに同一であるか、又は異なる。
-Si(G6)(G6)(G6)における複数のG6は、互いに同一であるか、又は異なる。
・「-O-(R904)で表される基」
本明細書に記載の-O-(R904)で表される基の具体例(具体例群G8)としては、
-O(G1)、
-O(G2)、
-O(G3)、及び-O(G6)
が挙げられる。
ここで、
G1は、具体例群G1に記載の「置換もしくは無置換のアリール基」である。
G2は、具体例群G2に記載の「置換もしくは無置換の複素環基」である。
G3は、具体例群G3に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」である。
G6は、具体例群G6に記載の「置換もしくは無置換のシクロアルキル基」である。
・「-S-(R905)で表される基」
本明細書に記載の-S-(R905)で表される基の具体例(具体例群G9)としては、
-S(G1)、
-S(G2)、
-S(G3)、及び-S(G6)
が挙げられる。
ここで、
G1は、具体例群G1に記載の「置換もしくは無置換のアリール基」である。
G2は、具体例群G2に記載の「置換もしくは無置換の複素環基」である。
G3は、具体例群G3に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」である。
G6は、具体例群G6に記載の「置換もしくは無置換のシクロアルキル基」である。
・「-N(R906)(R907)で表される基」
本明細書に記載の-N(R906)(R907)で表される基の具体例(具体例群G10)としては、
-N(G1)(G1)、
-N(G2)(G2)、
-N(G1)(G2)、
-N(G3)(G3)、及び-N(G6)(G6)
が挙げられる。
ここで、
G1は、具体例群G1に記載の「置換もしくは無置換のアリール基」である。
G2は、具体例群G2に記載の「置換もしくは無置換の複素環基」である。
G3は、具体例群G3に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」である。
G6は、具体例群G6に記載の「置換もしくは無置換のシクロアルキル基」である。
-N(G1)(G1)における複数のG1は、互いに同一であるか、又は異なる。
-N(G2)(G2)における複数のG2は、互いに同一であるか、又は異なる。
-N(G3)(G3)における複数のG3は、互いに同一であるか、又は異なる。
-N(G6)(G6)における複数のG6は、互いに同一であるか、又は異なる
・「ハロゲン原子」
本明細書に記載の「ハロゲン原子」の具体例(具体例群G11)としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子等が挙げられる。
・「置換もしくは無置換のフルオロアルキル基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のフルオロアルキル基」は、「置換もしくは無置換のアルキル基」におけるアルキル基を構成する炭素原子に結合している少なくとも1つの水素原子がフッ素原子と置き換わった基を意味し、「置換もしくは無置換のアルキル基」におけるアルキル基を構成する炭素原子に結合している全ての水素原子がフッ素原子で置き換わった基(パーフルオロ基)も含む。「無置換のフルオロアルキル基」の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、1~50であり、好ましくは1~30であり、より好ましくは1~18である。「置換のフルオロアルキル基」は、「フルオロアルキル基」の1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基を意味する。尚、本明細書に記載の「置換のフルオロアルキル基」には、「置換のフルオロアルキル基」におけるアルキル鎖の炭素原子に結合する1つ以上の水素原子がさらに置換基と置き換わった基、及び「置換のフルオロアルキル基」における置換基の1つ以上の水素原子がさらに置換基と置き換わった基も含まれる。「無置換のフルオロアルキル基」の具体例としては、前記「アルキル基」(具体例群G3)における1つ以上の水素原子がフッ素原子と置き換わった基の例等が挙げられる。
・「置換もしくは無置換のハロアルキル基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のハロアルキル基」は、「置換もしくは無置換のアルキル基」におけるアルキル基を構成する炭素原子に結合している少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子と置き換わった基を意味し、「置換もしくは無置換のアルキル基」におけるアルキル基を構成する炭素原子に結合している全ての水素原子がハロゲン原子で置き換わった基も含む。「無置換のハロアルキル基」の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、1~50であり、好ましくは1~30であり、より好ましくは1~18である。「置換のハロアルキル基」は、「ハロアルキル基」の1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基を意味する。尚、本明細書に記載の「置換のハロアルキル基」には、「置換のハロアルキル基」におけるアルキル鎖の炭素原子に結合する1つ以上の水素原子がさらに置換基と置き換わった基、及び「置換のハロアルキル基」における置換基の1つ以上の水素原子がさらに置換基と置き換わった基も含まれる。「無置換のハロアルキル基」の具体例としては、前記「アルキル基」(具体例群G3)における1つ以上の水素原子がハロゲン原子と置き換わった基の例等が挙げられる。ハロアルキル基をハロゲン化アルキル基と称する場合がある。
・「置換もしくは無置換のアルコキシ基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアルコキシ基」の具体例としては、-O(G3)で表される基であり、ここで、G3は、具体例群G3に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」である。「無置換のアルコキシ基」の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、1~50であり、好ましくは1~30であり、より好ましくは1~18である。
・「置換もしくは無置換のアルキルチオ基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアルキルチオ基」の具体例としては、-S(G3)で表される基であり、ここで、G3は、具体例群G3に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」である。「無置換のアルキルチオ基」の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、1~50であり、好ましくは1~30であり、より好ましくは1~18である。
・「置換もしくは無置換のアリールオキシ基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアリールオキシ基」の具体例としては、-O(G1)で表される基であり、ここで、G1は、具体例群G1に記載の「置換もしくは無置換のアリール基」である。「無置換のアリールオキシ基」の環形成炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、6~50であり、好ましくは6~30であり、より好ましくは6~18である。
・「置換もしくは無置換のアリールチオ基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアリールチオ基」の具体例としては、-S(G1)で表される基であり、ここで、G1は、具体例群G1に記載の「置換もしくは無置換のアリール基」である。「無置換のアリールチオ基」の環形成炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、6~50であり、好ましくは6~30であり、より好ましくは6~18である。
・「置換もしくは無置換のトリアルキルシリル基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のトリアルキルシリル基」の具体例としては、-Si(G3)(G3)(G3)で表される基であり、ここで、G3は、具体例群G3に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」である。-Si(G3)(G3)(G3)における複数のG3は、互いに同一であるか、又は異なる。「無置換のトリアルキルシリル基」の各アルキル基の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、1~50であり、好ましくは1~20であり、より好ましくは1~6である。
・「置換もしくは無置換のアラルキル基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアラルキル基」の具体例としては、-(G3)-(G1)で表される基であり、ここで、G3は、具体例群G3に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」であり、G1は、具体例群G1に記載の「置換もしくは無置換のアリール基」である。従って、「アラルキル基」は、「アルキル基」の水素原子が置換基としての「アリール基」と置き換わった基であり、「置換のアルキル基」の一態様である。「無置換のアラルキル基」は、「無置換のアリール基」が置換した「無置換のアルキル基」であり、「無置換のアラルキル基」の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、7~50であり、好ましくは7~30であり、より好ましくは7~18である。
「置換もしくは無置換のアラルキル基」の具体例としては、ベンジル基、1-フェニルエチル基、2-フェニルエチル基、1-フェニルイソプロピル基、2-フェニルイソプロピル基、フェニル-t-ブチル基、α-ナフチルメチル基、1-α-ナフチルエチル基、2-α-ナフチルエチル基、1-α-ナフチルイソプロピル基、2-α-ナフチルイソプロピル基、β-ナフチルメチル基、1-β-ナフチルエチル基、2-β-ナフチルエチル基、1-β-ナフチルイソプロピル基、及び2-β-ナフチルイソプロピル基等が挙げられる。
本明細書に記載の置換もしくは無置換のアリール基は、本明細書に別途記載のない限り、好ましくはフェニル基、p-ビフェニル基、m-ビフェニル基、o-ビフェニル基、p-ターフェニル-4-イル基、p-ターフェニル-3-イル基、p-ターフェニル-2-イル基、m-ターフェニル-4-イル基、m-ターフェニル-3-イル基、m-ターフェニル-2-イル基、o-ターフェニル-4-イル基、o-ターフェニル-3-イル基、o-ターフェニル-2-イル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、クリセニル基、トリフェニレニル基、フルオレニル基、9,9’-スピロビフルオレニル基、9,9-ジメチルフルオレニル基、及び9,9-ジフェニルフルオレニル基等である。
本明細書に記載の置換もしくは無置換の複素環基は、本明細書に別途記載のない限り、好ましくはピリジル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリル基、キナゾリニル基、ベンゾイミダゾリル基、フェナントロリニル基、カルバゾリル基(1-カルバゾリル基、2-カルバゾリル基、3-カルバゾリル基、4-カルバゾリル基、又は9-カルバゾリル基)、ベンゾカルバゾリル基、アザカルバゾリル基、ジアザカルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、ナフトベンゾフラニル基、アザジベンゾフラニル基、ジアザジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ナフトベンゾチオフェニル基、アザジベンゾチオフェニル基、ジアザジベンゾチオフェニル基、(9-フェニル)カルバゾリル基((9-フェニル)カルバゾール-1-イル基、(9-フェニル)カルバゾール-2-イル基、(9-フェニル)カルバゾール-3-イル基、又は(9-フェニル)カルバゾール-4-イル基)、(9-ビフェニリル)カルバゾリル基、(9-フェニル)フェニルカルバゾリル基、ジフェニルカルバゾール-9-イル基、フェニルカルバゾール-9-イル基、フェニルトリアジニル基、ビフェニリルトリアジニル基、ジフェニルトリアジニル基、フェニルジベンゾフラニル基、及びフェニルジベンゾチオフェニル基等である。
本明細書において、カルバゾリル基は、本明細書に別途記載のない限り、具体的には以下のいずれかの基である。
本明細書において、(9-フェニル)カルバゾリル基は、本明細書に別途記載のない限り、具体的には以下のいずれかの基である。
前記一般式(TEMP-Cz1)~(TEMP-Cz9)中、*は、結合位置を表す。
本明細書において、ジベンゾフラニル基、及びジベンゾチオフェニル基は、本明細書に別途記載のない限り、具体的には以下のいずれかの基である。
前記一般式(TEMP-34)~(TEMP-41)中、*は、結合位置を表す。
本明細書に記載の置換もしくは無置換のアルキル基は、本明細書に別途記載のない限り、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、及びt-ブチル基等である。
・「置換もしくは無置換のアリーレン基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアリーレン基」は、別途記載のない限り、上記「置換もしくは無置換のアリール基」からアリール環上の1つの水素原子を除くことにより誘導される2価の基である。「置換もしくは無置換のアリーレン基」の具体例(具体例群G12)としては、具体例群G1に記載の「置換もしくは無置換のアリール基」からアリール環上の1つの水素原子を除くことにより誘導される2価の基等が挙げられる。
・「置換もしくは無置換の2価の複素環基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換の2価の複素環基」は、別途記載のない限り、上記「置換もしくは無置換の複素環基」から複素環上の1つの水素原子を除くことにより誘導される2価の基である。「置換もしくは無置換の2価の複素環基」の具体例(具体例群G13)としては、具体例群G2に記載の「置換もしくは無置換の複素環基」から複素環上の1つの水素原子を除くことにより誘導される2価の基等が挙げられる。
・「置換もしくは無置換のアルキレン基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアルキレン基」は、別途記載のない限り、上記「置換もしくは無置換のアルキル基」からアルキル鎖上の1つの水素原子を除くことにより誘導される2価の基である。「置換もしくは無置換のアルキレン基」の具体例(具体例群G14)としては、具体例群G3に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」からアルキル鎖上の1つの水素原子を除くことにより誘導される2価の基等が挙げられる。
本明細書に記載の置換もしくは無置換のアリーレン基は、本明細書に別途記載のない限り、好ましくは下記一般式(TEMP-42)~(TEMP-68)のいずれかの基である。
前記一般式(TEMP-42)~(TEMP-52)中、Q~Q10は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基である。
前記一般式(TEMP-42)~(TEMP-52)中、*は、結合位置を表す。
前記一般式(TEMP-53)~(TEMP-62)中、Q~Q10は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基である。
式Q及びQ10は、単結合を介して互いに結合して環を形成してもよい。
前記一般式(TEMP-53)~(TEMP-62)中、*は、結合位置を表す。
前記一般式(TEMP-63)~(TEMP-68)中、Q~Qは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基である。
前記一般式(TEMP-63)~(TEMP-68)中、*は、結合位置を表す。
本明細書に記載の置換もしくは無置換の2価の複素環基は、本明細書に別途記載のない限り、好ましくは下記一般式(TEMP-69)~(TEMP-102)のいずれかの基である。
前記一般式(TEMP-69)~(TEMP-82)中、Q~Qは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基である。前記一般式(TEMP-69)~(TEMP-82)中、*は、結合位置を表す。
前記一般式(TEMP-83)~(TEMP-102)中、Q~Qは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基である。前記一般式(TEMP-83)~(TEMP-102)中、*は、結合位置を表す。
以上が、「本明細書に記載の置換基」についての説明である。
・「結合して環を形成する場合」
本明細書において、「隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は互いに結合せず」という場合は、「隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成する」場合と、「隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成する」場合と、「隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合しない」場合と、を意味する。
本明細書における、「隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成する」場合、及び「隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成する」場合(以下、これらの場合をまとめて「結合して環を形成する場合」と称する場合がある。)について、以下、説明する。母骨格がアントラセン環である下記一般式(TEMP-103)で表されるアントラセン化合物の場合を例として説明する。
例えば、R921~R930のうちの「隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合して、環を形成する」場合において、1組となる隣接する2つからなる組とは、R921とR922との組、R922とR923との組、R923とR924との組、R924とR930との組、R930とR925との組、R925とR926との組、R926とR927との組、R927とR928との組、R928とR929との組、並びにR929とR921との組である。
上記「1組以上」とは、上記隣接する2つ以上からなる組の2組以上が同時に環を形成してもよいことを意味する。例えば、R921とR922とが互いに結合して環Qを形成し、同時にR925とR926とが互いに結合して環Qを形成した場合は、前記一般式(TEMP-103)で表されるアントラセン化合物は、下記一般式(TEMP-104)で表される。
「隣接する2つ以上からなる組」が環を形成する場合とは、前述の例のように隣接する「2つ」からなる組が結合する場合だけではなく、隣接する「3つ以上」からなる組が結合する場合も含む。例えば、R921とR922とが互いに結合して環Qを形成し、かつ、R922とR923とが互いに結合して環Qを形成し、互いに隣接する3つ(R921、R922及びR923)からなる組が互いに結合して環を形成して、アントラセン母骨格に縮合する場合を意味し、この場合、前記一般式(TEMP-103)で表されるアントラセン化合物は、下記一般式(TEMP-105)で表される。下記一般式(TEMP-105)において、環Q及び環Qは、R922を共有する。
形成される「単環」、又は「縮合環」は、形成された環のみの構造として、飽和の環であっても不飽和の環であってもよい。「隣接する2つからなる組の1組」が「単環」、又は「縮合環」を形成する場合であっても、当該「単環」、又は「縮合環」は、飽和の環、又は不飽和の環を形成することができる。例えば、前記一般式(TEMP-104)において形成された環Q及び環Qは、それぞれ、「単環」又は「縮合環」である。また、前記一般式(TEMP-105)において形成された環Q、及び環Qは、「縮合環」である。前記一般式(TEMP-105)の環Qと環Qとは、環Qと環Qとが縮合することによって縮合環となっている。前記一般式(TMEP-104)の環Qがベンゼン環であれば、環Qは、単環である。前記一般式(TMEP-104)の環Qがナフタレン環であれば、環Qは、縮合環である。
「不飽和の環」は、芳香族炭化水素環、芳香族複素環、環構造中に不飽和結合を有する脂肪族炭化水素環及び環構造中に不飽和結合を有する非芳香族複素環からなる群から選択される少なくともいずれかの環である。不飽和の環が当該環構造中に有する不飽和結合は、二重結合及び三重結合の一方もしくは両方である。環構造中に不飽和結合を有する脂肪族炭化水素環は、例えば、シクロヘキセン及びシクロヘキサジエン等である。環構造中に不飽和結合を有する非芳香族複素環は、例えば、ジヒドロピラン、イミダゾリン、ピラゾリン、キノリジン、インドリン及びイソインドリン等である。
「飽和の環」は、不飽和結合を有しない脂肪族炭化水素環及び不飽和結合を有しない非芳香族複素環から選択される少なくともいずれかの環である。飽和の環は、当該環構造中に二重結合及び三重結合を有さない。
芳香族炭化水素環の具体例としては、具体例群G1において具体例として挙げられた基が水素原子によって終端された構造が挙げられる。
芳香族複素環の具体例としては、具体例群G2において具体例として挙げられた芳香族複素環基が水素原子によって終端された構造が挙げられる。
脂肪族炭化水素環の具体例としては、具体例群G6において具体例として挙げられた基が水素原子によって終端された構造が挙げられる。
「環を形成する」とは、母骨格の複数の原子のみ、あるいは母骨格の複数の原子とさらに1以上の任意の原子で環を形成することを意味する。例えば、前記一般式(TEMP-104)に示す、R921とR922とが互いに結合して形成された環Qは、R921が結合するアントラセン骨格の炭素原子と、R922が結合するアントラセン骨格の炭素原子と、1以上の任意の原子とで形成する環を意味する。具体例としては、R921とR922とで環Qを形成する場合において、R921が結合するアントラセン骨格の炭素原子と、R922とが結合するアントラセン骨格の炭素原子と、4つの炭素原子とで単環の不飽和の環を形成する場合、R921とR922とで形成する環は、ベンゼン環である。
ここで、「任意の原子」は、本明細書に別途記載のない限り、好ましくは、炭素原子、窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子からなる群から選択される少なくとも1種の原子である。任意の原子において(例えば、炭素原子、又は窒素原子の場合)、環を形成しない結合は、水素原子等で終端されてもよいし、後述する「任意の置換基」で置換されてもよい。炭素原子以外の任意の原子を含む場合、形成される環は複素環である。
単環または縮合環を構成する「1以上の任意の原子」は、本明細書に別途記載のない限り、好ましくは2個以上15個以下であり、より好ましくは3個以上12個以下であり、さらに好ましくは3個以上5個以下である。
本明細書に別途記載のない限り、「単環」、及び「縮合環」のうち、好ましくは「単環」である。
本明細書に別途記載のない限り、「飽和の環」、及び「不飽和の環」のうち、好ましくは「不飽和の環」である。
本明細書に別途記載のない限り、「単環」は、好ましくはベンゼン環である。
本明細書に別途記載のない限り、「不飽和の環」は、好ましくはベンゼン環である。
「隣接する2つ以上からなる組の1組以上」が、「互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成する」場合、又は「互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成する」場合、本明細書に別途記載のない限り、好ましくは、隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合して、母骨格の複数の原子と、1個以上15個以下の炭素原子、窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子からなる群から選択される少なくとも1種の原子とからなる置換もしくは無置換の「不飽和の環」を形成する。
上記の「単環」、又は「縮合環」が置換基を有する場合の置換基は、例えば後述する「任意の置換基」である。上記の「単環」、又は「縮合環」が置換基を有する場合の置換基の具体例は、上述した「本明細書に記載の置換基」の項で説明した置換基である。
上記の「飽和の環」、又は「不飽和の環」が置換基を有する場合の置換基は、例えば後述する「任意の置換基」である。上記の「飽和の環」、又は「不飽和の環」が置換基を有する場合の置換基の具体例は、上述した「本明細書に記載の置換基」の項で説明した置換基である。
以上が、「隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成する」場合、及び「隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成する」場合(「結合して環を形成する場合」)についての説明である。
・「置換もしくは無置換の」という場合の置換基
本明細書における一実施形態においては、前記「置換もしくは無置換の」という場合の置換基(本明細書において、「任意の置換基」と呼ぶことがある。)は、例えば、
無置換の炭素数1~50のアルキル基、
無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R901)(R902)(R903)、
-O-(R904)、
-S-(R905)、
-N(R906)(R907)、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、
無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、及び無置換の環形成原子数5~50の複素環基からなる群から選択される基等であり、
ここで、R901~R907は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の複素環基である。
901が2個以上存在する場合、2個以上のR901は、互いに同一であるか、又は異なり、
902が2個以上存在する場合、2個以上のR902は、互いに同一であるか、又は異なり、
903が2個以上存在する場合、2個以上のR903は、互いに同一であるか、又は異なり、
904が2個以上存在する場合、2個以上のR904は、互いに同一であるか、又は異なり、
905が2個以上存在する場合、2個以上のR905は、互いに同一であるか、又は異なり、
906が2個以上存在する場合、2個以上のR906は、互いに同一であるか、又は異なり、
907が2個以上存在する場合、2個以上のR907は、互いに同一であるか又は異なる。
一実施形態においては、前記「置換もしくは無置換の」という場合の置換基は、
炭素数1~50のアルキル基、
環形成炭素数6~50のアリール基、及び環形成原子数5~50の複素環基からなる群から選択される基である。
一実施形態においては、前記「置換もしくは無置換の」という場合の置換基は、
炭素数1~18のアルキル基、
環形成炭素数6~18のアリール基、及び環形成原子数5~18の複素環基からなる群から選択される基である。
上記任意の置換基の各基の具体例は、上述した「本明細書に記載の置換基」の項で説明した置換基の具体例である。
本明細書において別途記載のない限り、隣接する任意の置換基同士で、「飽和の環」、又は「不飽和の環」を形成してもよく、好ましくは、置換もしくは無置換の飽和の5員環、置換もしくは無置換の飽和の6員環、置換もしくは無置換の不飽和の5員環、又は置換もしくは無置換の不飽和の6員環を形成し、より好ましくは、ベンゼン環を形成する。
本明細書において別途記載のない限り、任意の置換基は、さらに置換基を有してもよい。任意の置換基がさらに有する置換基としては、上記任意の置換基と同様である。
任意の置換基が複数存在する場合、複数の任意の置換基は、互いに同一であるか又は異なる。
本明細書において、「AA~BB」を用いて表される数値範囲は、「AA~BB」の前に記載される数値AAを下限値とし、「AA~BB」の後に記載される数値BBを上限値として含む範囲を意味する。
〔第一実施形態〕
本発明の第一実施形態に係る有機EL素子の構成について説明する。
有機EL素子は、陽極および陰極の両電極間に有機層を備える。この有機層は、有機化合物で構成される層を少なくとも一つ含む。あるいは、この有機層は、有機化合物で構成される複数の層が積層されてなる。有機層は、無機化合物をさらに含んでいてもよい。本実施形態の有機EL素子において、有機層のうち少なくとも一層は、発光層である。ゆえに、有機層は、例えば、一つの発光層で構成されていてもよいし、有機EL素子に採用され得る層を含んでいてもよい。有機EL素子に採用され得る層としては、特に限定されないが、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、及び障壁層からなる群から選択される少なくともいずれかの層が挙げられる。
本実施形態の有機EL素子は、陽極と陰極との間に含まれる発光層を有する。
図1に、本実施形態における有機EL素子の一例の概略構成を示す。
有機EL素子1は、透光性の基板2と、陽極3と、陰極4と、陽極3と陰極4との間に配置された有機層10と、を含む。有機層10は、陽極3側から順に、正孔注入層6、正孔輸送層7、発光層5、電子輸送層8、および電子注入層9が、この順番で積層されて構成される。
発光層5は、金属錯体を含んでもよい。
発光層5は、燐光発光性材料(ドーパント材料)を含まないことが好ましい。
発光層5は、重金属錯体及び燐光発光性の希土類金属錯体を含まないことが好ましい。ここで、重金属錯体としては、例えば、イリジウム錯体、オスミウム錯体、及び白金錯体等が挙げられる。
また、発光層5は、金属錯体を含まないことも好ましい。
本実施形態の有機EL素子1において、発光層5は、遅延蛍光性の化合物M2と、一般式(1)で表される化合物M3と、を含む。
この態様の場合、化合物M2は、ドーパント材料(ゲスト材料、エミッター、発光材料と称する場合もある。)であることが好ましく、化合物M3は、ホスト材料(マトリックス材料と称する場合もある。)であることが好ましい。
化合物M3は、遅延蛍光性の化合物でもよいし、遅延蛍光性を示さない化合物でもよい。
特許文献2には、ベンゾフラノカルバゾール若しくはベンゾチエノカルバゾールと、ジベンゾフラン若しくはジベンゾチオフェンとを、共役長の長いビフェニレンを介して結合させた化合物(以下、特許文献2の化合物と称することがある。)、及び当該化合物を、遅延蛍光性の化合物と共に発光層に含ませた有機EL素子が開示されている。しかし、特許文献2の化合物は、三重項エネルギーが低く、遅延蛍光性の化合物の三重項エネルギーを十分閉じ込めることができないため、素子の効率を十分向上できないという課題があった。
本発明者らは、前記一般式(1)で表される化合物M3(本実施形態に係る化合物M3)を、遅延蛍光性の化合物M2と共に発光層に含ませることにより、高性能の有機EL素子を実現できることを見出した。
本実施形態に係る化合物M3は、発光層に適切な量の正孔を供給するベンゾフラノカルバゾール若しくはベンゾチエノカルバゾールと、耐久性の高いジベンゾフラン若しくはジベンゾチオフェンとを、共役長の短いフェニレンを介して若しくは単結合で結合させた化合物である。本実施形態に係る化合物M3は、高い三重項エネルギーを示すため、遅延蛍光性の化合物の三重項エネルギーを十分閉じ込めることができる。
よって、本実施形態の有機EL素子によれば、高性能の有機EL素子、特に高効率で発光する有機EL素子を実現できる。
以下、本実施形態の有機EL素子の構成について詳細に説明する。以下、符号の記載を省略する。
<発光層>
(化合物M3)
本実施形態における発光層は、下記一般式(1)で表される化合物M3を含む。
本実施形態における化合物M3は、熱活性化遅延蛍光性の化合物でもよいし、熱活性化遅延蛍光性を示さない化合物でもよいが、熱活性化遅延蛍光性を示さない化合物であることが好ましい。
(前記一般式(1)において、
Aは、下記一般式(11A)、(11B)、(11C)、(11D)、(11E)及び(11F)のいずれかで表される基であり、
は、酸素原子又は硫黄原子であり、
nは、0又は1であり、
21~R28のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、
互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、
互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は
互いに結合せず、
100並びに、前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないR21~R28は、それぞれ独立に、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールホスホリル基、
ヒドロキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
-N(Rz)で表される基、
チオール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数7~30のアラルキル基、
置換ゲルマニウム基、
置換ホスフィンオキシド基、
ニトロ基、
置換ボリル基、又は
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基であり、
Rzは、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、又は
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基であり、
-N(Rz)における2つのRzは、同一又は異なり、
複数のR100は、互いに同一であるか、又は異なり、
ただし、nが0であり、かつ下記一般式(11A)、(11B)、(11C)、(11D)、(11E)及び(11F)中のXが酸素原子である場合、R25は、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基ではない。
前記一般式(1)中、*は、R21~R24が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表す。)
(前記一般式(11A)、(11B)、(11C)、(11D)、(11E)及び(11F)の一態様において、
は、酸素原子又は硫黄原子であり、
11~R20のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、
互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、
互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は
互いに結合せず、
前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないR11~R20は、それぞれ独立に、前記一般式(1)における前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないR21~R28と同義であり、
ただし、nが0の場合、*は、前記一般式(1)中、R21~R24が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表し、nが1の場合、*は、R100が結合するベンゼン環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表す。)
(前記一般式(11A)、(11B)、(11C)、(11D)、(11E)及び(11F)の一態様において、
は、酸素原子又は硫黄原子であり、
11~R14のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、
互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、
互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は
互いに結合せず、
15~R18のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、
互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、
互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は
互いに結合せず、
19及びR20は、水素原子であり、
前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないR11~R18は、それぞれ独立に、前記一般式(1)における前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないR21~R28と同義であり、
ただし、nが0の場合、*は、前記一般式(1)中、R21~R24が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表し、nが1の場合、*は、R100が結合するベンゼン環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表す。)
前記一般式(11A)、(11B)、(11C)、(11D)、(11E)及び(11F)の一態様は、それぞれ、下記一般式(111A)、(111B)、(111C)、(111D)、(111E)及び(111F)で表される。
(前記一般式(111A)、(111B)、(111C)、(111D)、(111E)及び(111F)において、Xは、前記一般式(11A)におけるXと同義であり、R11~R18は、それぞれ独立に、前記一般式(1)における前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないR21~R28と同義であり、*は、結合位置を表す。)
前記一般式(1)で表される化合物M3は、下記一般式(1-1)、(1-2)、(1-3)又は(1-4)で表すこともできる。
本実施形態の化合物(前記一般式(1)で表される化合物M3)は、下記一般式(1-1)、(1-2)、(1-3)又は(1-4)で表される化合物である。
(前記一般式(1-1)、(1-2)、(1-3)及び(1-4)において、
A、R100、n、Y及びR21~R28は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるA、R100、n、Y及びR21~R28と同義であり、複数のR100は、互いに同一であるか、又は異なる。
nが0の場合、前記一般式(11A)、(11B)、(11C)、(11D)、(11E)及び(11F)中の*は、*1との結合位置を表す。
nが1の場合、前記一般式(11A)、(11B)、(11C)、(11D)、(11E)及び(11F)中の*は、R100が結合するベンゼン環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表す。)
一実施形態に係る化合物M3において、nは1である。
一実施形態において、化合物M3は、下記一般式(12A)で表される化合物である。
下記一般式(12A)で表される化合物(化合物M3)と、後述の一般式(2A)で表される化合物(化合物M1)とを組み合わせて用いた場合、下記一般式(12C)で表される化合物(化合物M3)と、後述の一般式(2A)で表される化合物(化合物M1)とを組み合わせて用いた場合に比べ、外部量子効率を向上させることができる。中でも、化合物M3として、下記一般式(12A)で表され、かつAにおけるXが硫黄原子である化合物を選択することにより、外部量子効率及び寿命をより向上させることができる。

(前記一般式(12A)において、A、R100、Y及びR21~R28は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるA、R100、Y及びR21~R28と同義であり、複数のR100は、互いに同一であるか、又は異なり、ただし、*は、R21~R24が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表す。)
一実施形態において、化合物M3は、下記一般式(12B)で表される化合物である。
(前記一般式(12B)において、A、R100、Y及びR21~R28は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるA、R100、Y及びR21~R28と同義であり、複数のR100は、互いに同一であるか、又は異なり、ただし、*は、R21~R24が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表す。)
一実施形態において、化合物M3は、下記一般式(12C)で表される化合物である。
(前記一般式(12C)において、A、R100、Y及びR21~R28は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるA、R100、Y及びR21~R28と同義であり、複数のR100は、互いに同一であるか、又は異なり、ただし、*は、R21~R24が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表す。)
一実施形態に係る化合物M3において、
nは0であるか、又は
nが1であり、かつR100が水素原子である。
一実施形態に係る化合物M3において、nは0である。
一実施形態に係る化合物M3において、Aは、前記一般式(11A)、(11B)、(11C)、(11E)又は(11F)で表される基である。
一実施形態に係る化合物M3において、Aは、前記一般式(11E)又は(11F)で表される基である。
一実施形態に係る化合物M3において、Aは、前記一般式(11F)で表される基である。
一実施形態に係る化合物M3において、Xは、酸素原子である。
一実施形態に係る化合物M3において、Xは、硫黄原子である。
一実施形態に係る化合物M3において、Yは、酸素原子である。
一実施形態に係る化合物M3において、X及びYは、酸素原子である。
一実施形態に係る化合物M3において、nが0である場合、R25は、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基ではなく、置換もしくは無置換のジベンゾチエニル基でもない。
一実施形態に係る化合物M3において、nが0である場合、R21~R28は、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基ではなく、置換もしくは無置換のジベンゾチエニル基でもない。
一実施形態に係る化合物M3において、nが0である場合、前記一般式(1)中、R22が結合する六員環の炭素原子は、*と結合しない。
一実施形態に係る化合物M3において、前記一般式(11A)、(11B)、(11C)、(11D)、(11E)及び(11F)中、R19及びR20は水素原子である。
一実施形態に係る化合物M3において、前記一般式(11A)、(11B)、(11C)、(11D)、(11E)及び(11F)中、R11~R20は水素原子である。
一実施形態において、化合物M3は、下記一般式(12A-1)で表される化合物である。
(前記一般式(12A-1)において、
12は、下記一般式(11A-1)、(11B-1)、(11C-1)、(11D-1)、(11E-1)及び(11F-1)のいずれかで表される基であり、
100、Y及びR21~R28は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるR100、Y及びR21~R28と同義であり、複数のR100は、互いに同一であるか、又は異なり、ただし、*は、R21~R24が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表す。)
(前記一般式(11A-1)、(11B-1)、(11C-1)、(11D-1)、(11E-1)及び(11F-1)において、R11~R18は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるR11~R18と同義であり、*は、結合位置を表す。)
一実施形態に係る化合物M3において、前記一般式(11A-1)、(11B-1)、(11C-1)、(11D-1)、(11E-1)及び(11F-1)中、R11~R18は水素原子である。
一実施形態に係る発光層において、遅延蛍光性の化合物M2の一重項エネルギーS(M2)よりも大きい一重項エネルギーSを有する化合物は、化合物M3のみである。
一実施形態に係る化合物M3において、nが1である場合、R100は、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基ではない。
一実施形態において、化合物M3は、下記一般式(100)で表される化合物である。
(前記一般式(100)において、
は、酸素原子又は硫黄原子であり、
100、R11~R20、並びにR22~R28は、それぞれ独立に、
水素原子、
-(L101)nx-R101で表される基であり、
nxは、0、1、2又は3であり、
-(L101)nx-R101で表される基が複数存在する場合、複数の-(L101)nx-R101で表される基は、互いに同一であるか又は異なり、
複数のR100は、互いに同一であるか、又は異なり、
101は、
無置換の炭素数1~30のアルキル基、
無置換のフェニル基、
無置換の(9-フェニル)カルバゾリル基、
無置換の9-カルバゾリル基、
無置換のジベンゾフラニル基、
無置換のジベンゾチエニル基、
無置換の(9-ジベンゾフラニル)カルバゾリル基、
無置換の(9-ジベンゾチエニル)カルバゾリル基、
下記一般式(101)で表される化合物から誘導される1価の基、
下記一般式(102)で表される化合物から誘導される1価の基、
下記一般式(103)で表される化合物から誘導される1価の基、
下記一般式(104)で表される化合物から誘導される1価の基、
下記一般式(105)で表される化合物から誘導される1価の基、又は
下記一般式(106)で表される化合物から誘導される1価の基であり、
101は、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキレン基、
置換もしくは無置換のフェニレン基、
置換もしくは無置換のジベンゾフラニレン基、
置換もしくは無置換のジベンゾチエニレン基、
置換もしくは無置換のカルバゾリレン基、
置換もしくは無置換の(9-ジベンゾフラニル)カルバゾリレン基、
置換もしくは無置換の(9-ジベンゾチエニル)カルバゾリレン基、
下記一般式(101)で表される化合物から誘導される2価の基、
下記一般式(102)で表される化合物から誘導される2価の基、
下記一般式(103)で表される化合物から誘導される2価の基、
下記一般式(104)で表される化合物から誘導される2価の基、
下記一般式(105)で表される化合物から誘導される2価の基、又は
下記一般式(106)で表される化合物から誘導される2価の基であり、
101が、置換の炭素数1~30のアルキレン基、置換のフェニレン基、置換のジベンゾフラニレン基、置換のジベンゾチエニレン基、置換のカルバゾリレン基、置換の(9-ジベンゾフラニル)カルバゾリレン基、又は置換の(9-ジベンゾチエニル)カルバゾリレン基である場合の置換基は、それぞれ独立に、
無置換の炭素数1~30のアルキル基、
無置換のフェニル基、
無置換の(9-フェニル)カルバゾリル基、
無置換の9-カルバゾリル基、
無置換のジベンゾフラニル基、又は
無置換のジベンゾチエニル基であり、
101が2以上存在する場合、2以上のL101は、互いに同一であるか、又は異なり、
101が2以上存在する場合、2以上のR101は、互いに同一であるか、又は異なり、
ただし、*は、R100が結合するベンゼン環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表す。)
(前記一般式(101)~(106)において、
1Xは、酸素原子又は硫黄原子であり、
11X~R21Xは、それぞれ独立に、
水素原子、
無置換の炭素数1~30のアルキル基、
無置換のフェニル基、
無置換の(9-フェニル)カルバゾリル基、
無置換の9-カルバゾリル基、
無置換のジベンゾフラニル基、又は
無置換のジベンゾチエニル基であり、
ただし、R101が、前記一般式(101)~(106)のいずれかの化合物から誘導される1価の基であって、nxが0の場合、R11X~R20Xが結合する六員環の炭素原子及びR21Xが結合する窒素原子のいずれか1つが、R11~R20、R22~R28及びR100が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つと結合し、nxが1、2又は3の場合、R11X~R20Xが結合する六員環の炭素原子及びR21Xが結合する窒素原子のいずれか1つが、L101と結合する。
101が前記一般式(101)~(106)のいずれかの化合物から誘導される2価の基であって、nxが1の場合、R11X~R20Xが結合する六員環の炭素原子及びR21Xが結合する窒素原子のいずれか2つのうち、一方はR101と結合し、他方は、R11~R20、R22~R28及びR100が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つと結合し、
101が前記一般式(101)~(106)のいずれかの化合物から誘導される2価の基であって、nxが2又は3の場合、R11X~R20Xが結合する六員環の炭素原子及びR21Xが結合する窒素原子のいずれか2つのうち、一方はR101又はL101と結合し、他方は、R11~R20、R22~R28及びR100が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つ又はL101と結合する。)
一実施形態に係る化合物M3において、前記一般式(100)中、R19及びR20は、水素原子である。
・本実施形態の化合物M3の製造方法
本実施形態の化合物M3は、例えば、後述する実施例に記載の方法により製造することができる。本実施形態の化合物M3は、後述する実施例で説明する反応に倣い、目的物に合わせた既知の代替反応や原料を用いることで、製造することができる。
本実施形態の化合物M3の具体例としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。ただし、本発明は、これら化合物の具体例に限定されない。
(化合物M2)
本実施形態の発光層は、遅延蛍光性の化合物M2を含む。
・遅延蛍光性
遅延蛍光については、「有機半導体のデバイス物性」(安達千波矢編、講談社発行)の261~268ページで解説されている。その文献の中で、蛍光発光材料の励起一重項状態と励起三重項状態のエネルギー差ΔE13を小さくすることができれば、通常は遷移確率が低い励起三重項状態から励起一重項状態への逆エネルギー移動が高効率で生じ、熱活性化遅延蛍光(Thermally Activated delayed Fluorescence, TADF)が発現すると説明されている。さらに、当該文献中の図10.38で、遅延蛍光の発生メカニズムが説明されている。本実施形態における化合物M2は、このようなメカニズムで発生する熱活性化遅延蛍光を示す化合物であることが好ましい。
一般に、遅延蛍光の発光は過渡PL(Photo Luminescence)測定により確認できる。
過渡PL測定から得た減衰曲線に基づいて遅延蛍光の挙動を解析することもできる。過渡PL測定とは、試料にパルスレーザーを照射して励起させ、照射を止めた後のPL発光の減衰挙動(過渡特性)を測定する手法である。TADF材料におけるPL発光は、最初のPL励起で生成する一重項励起子からの発光成分と、三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光成分に分類される。最初のPL励起で生成する一重項励起子の寿命は、ナノ秒オーダーであり、非常に短い。そのため、当該一重項励起子からの発光は、パルスレーザーを照射後、速やかに減衰する。
一方、遅延蛍光は、寿命の長い三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光のため、ゆるやかに減衰する。このように最初のPL励起で生成する一重項励起子からの発光と、三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光とでは、時間的に大きな差がある。そのため、遅延蛍光由来の発光強度を求めることができる。
図2には、過渡PLを測定するための例示的装置の概略図が示されている。図2を用いた過渡PLの測定方法、および遅延蛍光の挙動解析の一例を説明する。
図2の過渡PL測定装置100は、所定波長の光を照射可能なパルスレーザー部101と、測定試料を収容する試料室102と、測定試料から放射された光を分光する分光器103と、2次元像を結像するためのストリークカメラ104と、2次元像を取り込んで解析するパーソナルコンピュータ105とを備える。なお、過渡PLの測定は、図2に記載の装置に限定されない。
試料室102に収容される試料は、マトリックス材料に対し、ドーピング材料が12質量%の濃度でドープされた薄膜を石英基板に成膜することで得られる。
試料室102に収容された薄膜試料に対し、パルスレーザー部101からパルスレーザーを照射してドーピング材料を励起させる。励起光の照射方向に対して90度の方向へ発光を取り出し、取り出した光を分光器103で分光し、ストリークカメラ104内で2次元像を結像する。その結果、縦軸が時間に対応し、横軸が波長に対応し、輝点が発光強度に対応する2次元画像を得ることができる。この2次元画像を所定の時間軸で切り出すと、縦軸が発光強度であり、横軸が波長である発光スペクトルを得ることができる。また、当該2次元画像を波長軸で切り出すと、縦軸が発光強度の対数であり、横軸が時間である減衰曲線(過渡PL)を得ることができる。
例えば、マトリックス材料として、下記参考化合物H1を用い、ドーピング材料として下記参考化合物D1を用いて上述のようにして薄膜試料Aを作製し、過渡PL測定を行った。
ここでは、前述の薄膜試料A、および薄膜試料Bを用いて減衰曲線を解析した。薄膜試料Bは、マトリックス材料として下記参考化合物H2を用い、ドーピング材料として前記参考化合物D1を用いて、上述のようにして薄膜試料を作製した。
図3には、薄膜試料Aおよび薄膜試料Bについて測定した過渡PLから得た減衰曲線が示されている。
上記したように過渡PL測定によって、縦軸を発光強度とし、横軸を時間とする発光減衰曲線を得ることができる。この発光減衰曲線に基づいて、光励起により生成した一重項励起状態から発光する蛍光と、三重項励起状態を経由し、逆エネルギー移動により生成する一重項励起状態から発光する遅延蛍光との、蛍光強度比を見積もることができる。遅延蛍光性の材料では、素早く減衰する蛍光の強度に対し、緩やかに減衰する遅延蛍光の強度の割合が、ある程度大きい。
具体的には、遅延蛍光性の材料からの発光としては、Prompt発光(即時発光)と、Delay発光(遅延発光)とが存在する。Prompt発光(即時発光)とは、当該遅延蛍光性の材料が吸収する波長のパルス光(パルスレーザーから照射される光)で励起された後、当該励起状態から即座に観察される発光である。Delay発光(遅延発光)とは、当該パルス光による励起後、即座には観察されず、その後観察される発光である。
Prompt発光とDelay発光の量とその比は、“Nature 492, 234-238, 2012”(参考文献1)に記載された方法と同様の方法により求めることができる。なお、Prompt発光とDelay発光の量の算出に使用される装置は、前記参考文献1に記載の装置、または図2に記載の装置に限定されない。
また、本明細書では、化合物M2の遅延蛍光性の測定には、次に示す方法により作製した試料を用いる。例えば、化合物M2をトルエンに溶解し、自己吸収の寄与を取り除くため励起波長において吸光度が0.05以下の希薄溶液を調製する。また酸素による消光を防ぐため、試料溶液を凍結脱気した後にアルゴン雰囲気下で蓋付きのセルに封入することで、アルゴンで飽和された酸素フリーの試料溶液とする。
上記試料溶液の蛍光スペクトルを分光蛍光光度計FP-8600(日本分光社製)で測定し、また同条件で9,10-ジフェニルアントラセンのエタノール溶液の蛍光スペクトルを測定する。両スペクトルの蛍光面積強度を用いて、Morris et al. J.Phys.Chem.80(1976)969中の(1)式により全蛍光量子収率を算出する。
Prompt発光とDelay発光の量とその比は、“Nature 492, 234-238, 2012”(参考文献1)に記載された方法と同様の方法により求めることができる。なお、Prompt発光とDelay発光の量の算出に使用される装置は、前記参考文献1に記載の装置、または図2に記載の装置に限定されない。
本実施形態においては、測定対象化合物(化合物M2)のPrompt発光(即時発光)の量をXとし、Delay発光(遅延発光)の量をXとしたときに、X/Xの値が0.05以上であることが好ましい。
本明細書における化合物M2以外の化合物のPrompt発光とDelay発光の量とその比の測定も、化合物M2のPrompt発光とDelay発光の量とその比の測定と同様である。
・本実施形態の化合物M2の製造方法
本実施形態の化合物M2は、公知の方法により製造することができる。
本実施形態の化合物M2の具体例としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。ただし、本発明は、これら化合物の具体例に限定されない。
<発光層における化合物M3及び化合物M2の関係>
本実施形態の有機EL素子において、化合物M2の一重項エネルギーS(M2)と、化合物M3の一重項エネルギーS(M3)とは、下記数式(数1)の関係を満たす。
(M3)>S(M2) (数1)
化合物M3の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M3)は、化合物M2の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M2)よりも大きいことが好ましい。すなわち、下記数式(数11)の関係を満たすことが好ましい。
77K(M3)>T77K(M2) …(数11)
本実施形態の有機EL素子を発光させたときに、発光層において、化合物M3が主に発光していないことが好ましい。
・三重項エネルギーと77[K]におけるエネルギーギャップとの関係
ここで、三重項エネルギーと77[K]におけるエネルギーギャップとの関係について説明する。本実施形態では、77[K]におけるエネルギーギャップは、通常定義される三重項エネルギーとは異なる点がある。
三重項エネルギーの測定は、次のようにして行われる。まず、測定対象となる化合物を適切な溶媒中に溶解した溶液を石英ガラス管内に封入した試料を作製する。この試料について、低温(77[K])で燐光スペクトル(縦軸:燐光発光強度、横軸:波長とする。)を測定し、この燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値に基づいて、所定の換算式から三重項エネルギーを算出する。
ここで、本実施形態に係る化合物の内、熱活性遅延蛍光性の化合物は、ΔSTが小さい化合物であることが好ましい。ΔSTが小さいと、低温(77[K])状態でも、項間交差、及び逆項間交差が起こりやすく、励起一重項状態と励起三重項状態とが混在する。その結果、上記と同様にして測定されるスペクトルは、励起一重項状態、及び励起三重項状態の両者からの発光を含んでおり、いずれの状態から発光したのかについて峻別することは困難であるが、基本的には三重項エネルギーの値が支配的と考えられる。
そのため、本実施形態では、通常の三重項エネルギーTと測定手法は同じであるが、その厳密な意味において異なることを区別するため、次のようにして測定される値をエネルギーギャップT77Kと称する。測定対象となる化合物をEPA(ジエチルエーテル:イソペンタン:エタノール=5:5:2(容積比))中に、濃度が10μmol/Lとなるように溶解し、この溶液を石英セル中に入れて測定試料とする。この測定試料について、低温(77[K])で燐光スペクトル(縦軸:燐光発光強度、横軸:波長とする。)を測定し、この燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]に基づいて、次の換算式(F1)から算出されるエネルギー量を77[K]におけるエネルギーギャップT77Kとする。
換算式(F1):T77K[eV]=1239.85/λedge
燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線は以下のように引く。燐光スペクトルの短波長側から、スペクトルの極大値のうち、最も短波長側の極大値までスペクトル曲線上を移動する際に、長波長側に向けて曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち上がるにつれ(つまり縦軸が増加するにつれ)、傾きが増加する。この傾きの値が極大値をとる点において引いた接線(すなわち変曲点における接線)が、当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
なお、スペクトルの最大ピーク強度の15%以下のピーク強度をもつ極大点は、上述の最も短波長側の極大値には含めず、最も短波長側の極大値に最も近い、傾きの値が極大値をとる点において引いた接線を当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
燐光の測定には、(株)日立ハイテクノロジー製のF-4500形分光蛍光光度計本体を用いることができる。なお、測定装置はこの限りではなく、冷却装置、及び低温用容器と、励起光源と、受光装置とを組み合わせることにより、測定してもよい。
・一重項エネルギーS
溶液を用いた一重項エネルギーSの測定方法(溶液法と称する場合がある。)としては、下記の方法が挙げられる。
測定対象となる化合物の10μmol/Lトルエン溶液を調製して石英セルに入れ、常温(300K)でこの試料の吸収スペクトル(縦軸:吸収強度、横軸:波長とする。)を測定する。この吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]を次に示す換算式(F2)に代入して一重項エネルギーを算出する。
換算式(F2):S[eV]=1239.85/λedge
吸収スペクトル測定装置としては、例えば、日立社製の分光光度計(装置名:U3310)が挙げられるが、これに限定されない。
吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対する接線は以下のように引く。吸収スペクトルの極大値のうち、最も長波長側の極大値から長波長方向にスペクトル曲線上を移動する際に、曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち下がるにつれ(つまり縦軸の値が減少するにつれ)、傾きが減少しその後増加することを繰り返す。傾きの値が最も長波長側(ただし、吸光度が0.1以下となる場合は除く)で極小値をとる点において引いた接線を当該吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対する接線とする。
なお、吸光度の値が0.2以下の極大点は、上記最も長波長側の極大値には含めない。
本実施形態では、一重項エネルギーSと、77[K]におけるエネルギーギャップT77Kとの差(S-T77K)をΔSTとして定義する。
本実施形態において、化合物M2の一重項エネルギーS(M2)と、化合物M2の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M2)との差ΔST(M2)は、好ましくは0.3eV未満、より好ましくは0.2eV未満、さらに好ましくは0.1eV未満、よりさらに好ましくは0.01eV未満である。すなわち、ΔST(M2)は、下記数式(数1A)~(数1D)のいずれかの関係を満たすことが好ましい。
ΔST(M2)=S(M2)-T77K(M2)<0.3eV(数1A)
ΔST(M2)=S(M2)-T77K(M2)<0.2eV(数1B)
ΔST(M2)=S(M2)-T77K(M2)<0.1eV(数1C)
ΔST(M2)=S(M2)-T77K(M2)<0.01eV(数1D)
・発光層の膜厚
本実施形態に係る有機EL素子における発光層の膜厚は、好ましくは5nm以上50nm以下、より好ましくは7nm以上50nm以下、最も好ましくは10nm以上50nm以下である。5nm以上であると、発光層形成及び色度の調整が容易になりやすく、50nm以下であると、駆動電圧の上昇が抑制されやすい。
・発光層における化合物の含有率
発光層に含まれている化合物M2及び化合物M3の含有率は、例えば、以下の範囲であることが好ましい。
化合物M2の含有率は、10質量%以上80質量%以下であることが好ましく、10質量%以上60質量%以下であることがより好ましく、20質量%以上60質量%以下であることがさらに好ましい。
化合物M3の含有率は、20質量%以上90質量%以下であることが好ましく、40質量%以上90質量%以下であることがより好ましく、40質量%以上80質量%以下であることがさらに好ましい。
なお、本実施形態は、発光層に、化合物M2及び化合物M3以外の材料が含まれることを除外しない。
発光層は、化合物M2を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。発光層は、化合物M3を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
図4は、発光層における化合物M3及び化合物M2のエネルギー準位の関係の一例を示す図である。図4において、S0は、基底状態を表す。S1(M2)は、化合物M2の最低励起一重項状態を表し、T1(M2)は、化合物M2の最低励起三重項状態を表す。S1(M3)は、化合物M3の最低励起一重項状態を表し、T1(M3)は、化合物M3の最低励起三重項状態を表す。図4に示すように、化合物M2としてΔST(M2)の小さな材料を用いると、化合物M2の最低励起三重項状態T1は熱エネルギーによって最低励起一重項状態S1に逆項間交差することが可能である。
この化合物M2で生じる逆項間交差を利用することで、発光層が、化合物M2の最低励起一重項状態S1(M2)よりも小さい最低励起一重項状態S1の蛍光ドーパントを含まない場合は、化合物M2の最低励起一重項状態S1(M2)からの発光を観測することができる。このTADF機構による遅延蛍光を利用することによっても、理論的に内部量子効率を100%まで高めることができると考えられている。
本実施形態の有機EL素子は、発光層に、遅延蛍光性の化合物M2と、前記化合物M2よりも大きな一重項エネルギーを有する化合物M3(前記一般式(1)で表される化合物M3)と、を含むことにより、高性能な有機EL素子が実現される。
本実施形態の有機EL素子は、表示装置および発光装置等の電子機器に使用できる。
有機EL素子の構成についてさらに説明する。
(基板)
基板は、有機EL素子の支持体として用いられる。基板としては、例えば、ガラス、石英、及びプラスチック等を用いることができる。また、可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、折り曲げることができる(フレキシブル)基板のことであり、例えば、プラスチック基板等が挙げられる。プラスチック基板を形成する材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、及びポリエチレンナフタレート等が挙げられる。また、無機蒸着フィルムを用いることもできる。
(陽極)
基板上に形成される陽極には、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム-酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素もしくは酸化珪素を含有した酸化インジウム-酸化スズ、酸化インジウム-酸化亜鉛、酸化タングステン、および酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、グラフェン等が挙げられる。この他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、チタン(Ti)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
これらの材料は、通常、スパッタリング法により成膜される。例えば、酸化インジウム-酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し1質量%以上10質量%以下の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いることにより、スパッタリング法で形成することができる。また、例えば、酸化タングステン、および酸化亜鉛を含有した酸化インジウムは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5質量%以上5質量%以下、酸化亜鉛を0.1質量%以上1質量%以下含有したターゲットを用いることにより、スパッタリング法で形成することができる。その他、真空蒸着法、塗布法、インクジェット法、スピンコート法などにより作製してもよい。
陽極上に形成されるEL層のうち、陽極に接して形成される正孔注入層は、陽極の仕事関数に関係なく正孔(ホール)注入が容易である複合材料を用いて形成されるため、電極材料として可能な材料(例えば、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物、その他、元素周期表の第1族または第2族に属する元素も含む)を用いることができる。
仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)及びセシウム(Cs)等のアルカリ金属、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)及びストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、並びにこれらを含む合金(例えば、MgAg、AlLi)、ユーロピウム(Eu)及びイッテルビウム(Yb)等の希土類金属並びにこれらを含む合金等を用いることもできる。なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、およびこれらを含む合金を用いて陽極を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。さらに、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。
(陰極)
陰極には、仕事関数の小さい(具体的には3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)及びセシウム(Cs)等のアルカリ金属、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)及びストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、並びにこれらを含む合金(例えば、MgAg、AlLi)、ユーロピウム(Eu)及びイッテルビウム(Yb)等の希土類金属並びにこれらを含む合金等が挙げられる。
なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金を用いて陰極を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。また、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。
なお、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITO、グラフェン、珪素もしくは酸化珪素を含有した酸化インジウム-酸化スズ等様々な導電性材料を用いて陰極を形成することができる。これらの導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することができる。
(正孔注入層)
正孔注入層は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。
また、正孔注入性の高い物質としては、低分子の有機化合物である4,4’,4’’-トリス(N,N-ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’-トリス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’-ビス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’-ビス(N-{4-[N’-(3-メチルフェニル)-N’-フェニルアミノ]フェニル}-N-フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5-トリス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)、3-[N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)-N-フェニルアミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6-ビス[N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)-N-フェニルアミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3-[N-(1-ナフチル)-N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)アミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等の芳香族アミン化合物等やジピラジノ[2,3-f:20,30-h]キノキサリン-2,3,6,7,10,11-ヘキサカルボニトリル(HAT-CN)も挙げられる。
また、正孔注入性の高い物質としては、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用いることもできる。例えば、ポリ(N-ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(4-ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N-(4-{N’-[4-(4-ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル-N’-フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)、ポリ[N,N’-ビス(4-ブチルフェニル)-N,N’-ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly-TPD)などの高分子化合物が挙げられる。また、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PSS)等の酸を添加した高分子化合物を用いることもできる。
(正孔輸送層)
正孔輸送層は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送層には、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、アントラセン誘導体等を使用する事ができる。具体的には、4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)やN,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ジフェニル-[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジアミン(略称:TPD)、4-フェニル-4’-(9-フェニルフルオレン-9-イル)トリフェニルアミン(略称:BAFLP)、4,4’-ビス[N-(9,9-ジメチルフルオレン-2-イル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、4,4’,4’’-トリス(N,N-ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’-トリス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’-ビス[N-(スピロ-9,9’-ビフルオレン-2-イル)-N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10-6cm/(V・s)以上の正孔移動度を有する物質である。
正孔輸送層には、CBP、9-[4-(N-カルバゾリル)]フェニル-10-フェニルアントラセン(CzPA)、9-フェニル-3-[4-(10-フェニル-9-アントリル)フェニル]-9H-カルバゾール(PCzPA)のようなカルバゾール誘導体や、t-BuDNA、DNA、DPAnthのようなアントラセン誘導体を用いても良い。ポリ(N-ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(4-ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)等の高分子化合物を用いることもできる。
但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
正孔輸送層を二層以上配置する場合、エネルギーギャップのより大きい材料を発光層に近い側に配置することが好ましい。このような材料として、後記する実施例で用いた、HT-2が挙げられる。
(電子輸送層)
電子輸送層は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層には、1)アルミニウム錯体、ベリリウム錯体、亜鉛錯体等の金属錯体、2)イミダゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、アジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントロリン誘導体等の複素芳香族化合物、3)高分子化合物を使用することができる。具体的には低分子の有機化合物として、Alq、トリス(4-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、BAlq、Znq、ZnPBO、ZnBTZなどの金属錯体等を用いることができる。また、金属錯体以外にも、2-(4-ビフェニリル)-5-(4-tert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3-ビス[5-(ptert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール-2-イル]ベンゼン(略称:OXD-7)、3-(4-tert-ブチルフェニル)-4-フェニル-5-(4-ビフェニリル)-1,2,4-トリアゾール(略称:TAZ)、3-(4-tert-ブチルフェニル)-4-(4-エチルフェニル)-5-(4-ビフェニリル)-1,2,4-トリアゾール(略称:p-EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、4,4’-ビス(5-メチルベンゾオキサゾール-2-イル)スチルベン(略称:BzOs)などの複素芳香族化合物も用いることができる。本実施態様においては、ベンゾイミダゾール化合物を好適に用いることができる。ここに述べた物質は、主に10-6cm/(V・s)以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔輸送性よりも電子輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いてもよい。また、電子輸送層は、単層で構成されていてもよいし、上記物質からなる層が二層以上積層されて構成されていてもよい。
また、電子輸送層には、高分子化合物を用いることもできる。例えば、ポリ[(9,9-ジヘキシルフルオレン-2,7-ジイル)-co-(ピリジン-3,5-ジイル)](略称:PF-Py)、ポリ[(9,9-ジオクチルフルオレン-2,7-ジイル)-co-(2,2’-ビピリジン-6,6’-ジイル)](略称:PF-BPy)などを用いることができる。
(電子注入層)
電子注入層は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、カルシウム(Ca)、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)、リチウム酸化物(LiOx)等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。その他、電子輸送性を有する物質にアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を含有させたもの、具体的にはAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させたもの等を用いてもよい。なお、この場合には、陰極からの電子注入をより効率良く行うことができる。
あるいは、電子注入層に、有機化合物と電子供与体(ドナー)とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層を構成する物質(金属錯体や複素芳香族化合物等)を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン(略称:TTF)等の有機化合物を用いることもできる。
(層形成方法)
本実施形態の有機EL素子の各層の形成方法としては、上記で特に言及した以外には制限されないが、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ法、イオンプレーティング法などの乾式成膜法や、スピンコーティング法、ディッピング法、フローコーティング法、インクジェット法などの湿式成膜法などの公知の方法を採用することができる。
(膜厚)
本実施形態の有機EL素子の各有機層の膜厚は、上記で特に言及した以外には制限されないが、一般に膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすく、逆に厚すぎると高い印加電圧が必要となり効率が悪くなるため、通常は数nmから1μmの範囲が好ましい。
〔第二実施形態〕
第二実施形態の有機EL素子の構成について説明する。第二実施形態の説明において第一実施形態と同一の構成要素は、同一符号や名称を付す等して説明を省略もしくは簡略化する。また、第二実施形態では、特に言及されない材料や化合物については、第一実施形態で説明した材料や化合物と同様の材料や化合物を用いることができる。
第二実施形態の有機EL素子は、発光層が、さらに蛍光発光性の化合物M1を含んでいる点で、第一実施形態の有機EL素子と異なる。その他の点については第一実施形態と同様である。
すなわち、第二実施形態において、発光層は、前記一般式(1)で表される化合物M3と、遅延蛍光性の化合物M2と、蛍光発光性の化合物M1とを含む。
この態様の場合、化合物M1は、ドーパント材料であることが好ましく、化合物M2は、ホスト材料であることが好ましく、化合物M3はホスト材料であることが好ましい。化合物M2及び化合物M3の一方を第一のホスト材料と称し、他方を第二のホスト材料と称する場合もある。
(化合物M1)
本実施形態の発光層は、蛍光発光性の化合物M1を含む。
本実施形態の化合物M1は、燐光発光性の金属錯体ではない。本実施形態の化合物M1は、重金属錯体ではないことが好ましい。また、本実施形態の化合物M1は、金属錯体ではないことが好ましい。
また、本実施形態の化合物M1は、熱活性化遅延蛍光性を示さない化合物であることが好ましい。
本実施形態の化合物M1としては、蛍光発光性材料を用いることができる。蛍光発光性材料としては、具体的には、例えば、ビスアリールアミノナフタレン誘導体、アリール置換ナフタレン誘導体、ビスアリールアミノアントラセン誘導体、アリール置換アントラセン誘導体、ビスアリールアミノピレン誘導体、アリール置換ピレン誘導体、ビスアリールアミノクリセン誘導体、アリール置換クリセン誘導体、ビスアリールアミノフルオランテン誘導体、アリール置換フルオランテン誘導体、インデノペリレン誘導体、アセナフトフルオランテン誘導体、ホウ素原子を含む化合物、ピロメテンホウ素錯体化合物、ピロメテン骨格を有する化合物、ピロメテン骨格を有する化合物の金属錯体、ジケトピロロピロール誘導体、ペリレン誘導体、およびナフタセン誘導体などが挙げられる。
化合物M1が蛍光発光性の化合物である場合、化合物M1は、最大ピーク波長が、400nm以上700nm以下の発光を示すことが好ましい。
本明細書において、最大ピーク波長とは、測定対象化合物が10-6モル/リットル以上10-5モル/リットル以下の濃度で溶解しているトルエン溶液について、測定した蛍光スペクトルにおける発光強度が最大となる蛍光スペクトルのピーク波長をいう。測定装置は、分光蛍光光度計(日立ハイテクサイエンス社製、F-7000)を用いる。
化合物M1は、赤色の発光又は緑色の発光を示すことが好ましい。
本明細書において、赤色の発光とは、蛍光スペクトルの最大ピーク波長が600nm以上660nm以下の範囲内である発光をいう。
化合物M1が赤色の蛍光発光性の化合物である場合、化合物M1の最大ピーク波長は、好ましくは600nm以上660nm以下、より好ましくは600nm以上640nm以下、さらに好ましくは610nm以上630nm以下である。
本明細書において、緑色の発光とは、蛍光スペクトルの最大ピーク波長が500nm以上560nm以下の範囲内である発光をいう。
化合物M1が緑色の蛍光発光性の化合物である場合、化合物M1の最大ピーク波長は、好ましくは500nm以上560nm以下、より好ましくは500nm以上540nm以下、さらに好ましくは510nm以上540nm以下である。
本明細書において、青色の発光とは、蛍光スペクトルの最大ピーク波長が430nm以上480nm以下の範囲内である発光をいう。
化合物M1が青色の蛍光発光性の化合物である場合、化合物M1の最大ピーク波長は、好ましくは430nm以上480nm以下、より好ましくは440nm以上480nm以下である。
有機EL素子から発光する光の最大ピーク波長の測定は、以下のようにして行う。
電流密度が10mA/cmとなるように有機EL素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを分光放射輝度計CS-2000(コニカミノルタ社製)で計測する。
得られた分光放射輝度スペクトルにおいて、発光強度が最大となる発光スペクトルのピーク波長を測定し、これを最大ピーク波長(単位:nm)とする。
(一般式(2A)で表される化合物)
本実施形態において、化合物M1は、下記一般式(2A)で表される化合物であることが好ましい。化合物M1は、最大ピーク波長が500nm以上560nm以下の発光を示す化合物であることが好ましい。
化合物M1として、下記一般式(2A)で表される化合物を用いた場合、化合物M1として、ピロメテン骨格を有する化合物を用いた場合に比べて、寿命を顕著に向上させることができる。

(前記一般式(2A)において、
Za環、Zb環及びZc環は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50の芳香族炭化水素環、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の複素環であり、
Raは、前記Za環又は前記Zb環と結合して置換もしくは無置換の複素環を形成するか、あるいは置換もしくは無置換の複素環を形成せず、
Rbは、前記Za環又は前記Zc環と結合して置換もしくは無置換の複素環を形成するか、あるいは置換もしくは無置換の複素環を形成せず、
前記置換もしくは無置換の複素環を形成しないRa及びRbは、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の複素環基である。)
(一般式(D11)で表される化合物)
本実施形態において、化合物M1は、下記一般式(D11)で表される化合物であることも好ましい。前記一般式(2A)で表される化合物は、下記一般式(D11)で表される化合物であることも好ましい。
化合物M1として、下記一般式(D11)で表される化合物を用いた場合、化合物M1として、後述の一般式(16)で表される化合物を用いた場合に比べて、外部量子効率を向上させることができる。
化合物M1として、下記一般式(D11)で表される化合物を用いた場合、化合物M1として、ピロメテン骨格を有する化合物を用いた場合に比べて、外部量子効率及び寿命を向上させることができる。
(前記一般式(D11)において、Rbは、前記一般式(2A)におけるRbと同義であり、
は、CRまたは窒素原子であり、
は、CRまたは窒素原子であり、
は、CRまたは窒素原子であり、
は、CRまたは窒素原子であり、
は、CRまたは窒素原子であり、
は、CRまたは窒素原子であり、
は、CRであるか、窒素原子であるか、またはXと単結合で結合する炭素原子であり、
は、CRであるか、窒素原子であるか、またはXと単結合で結合する炭素原子であり、
は、CRまたは窒素原子であり、
10は、CR10または窒素原子であり、
11は、CR11または窒素原子であり、
12は、CR12または窒素原子であり、
Qは、CRまたは窒素原子であり、
~R並びにR~R11のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、
互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、
互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は
互いに結合せず、
3、およびRbのうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、
互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、
互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は
互いに結合せず、
3、およびRbのうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が互いに結合して形成された単環又は縮合環における少なくとも一つの水素は、
炭素数1~50のアルキル基、
環形成炭素数6~50のアリール基、
環形成原子数5~50の複素環基、
-O-(R920)で表される基、および
-N(R921)(R922)で表される基からなる群から選択される少なくともいずれかの置換基で置換されていているか、もしくは置換されておらず、
当該置換基における少なくとも一つの水素は、環形成炭素数6~50のアリール基または炭素数1~50のアルキル基で置換されているか、もしくは置換されておらず、
前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ、前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないR~R11、並びにR12~R13、およびRは、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R911)(R912)(R913)で表される基、
-O-(R914)で表される基、
-S-(R915)で表される基、
-N(R916)(R917)で表される基、
置換もしくは無置換の炭素数7~50のアラルキル基、
-C(=O)R918で表される基、
-COOR919で表される基、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の複素環基であり、
前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ、前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないRbは、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、または
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の複素環基であり、
911~R922は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の複素環基であり、
911が複数存在する場合、複数のR911は、互いに同一であるか又は異なり、
912が複数存在する場合、複数のR912は、互いに同一であるか又は異なり、
913が複数存在する場合、複数のR913は、互いに同一であるか又は異なり、
914が複数存在する場合、複数のR914は、互いに同一であるか又は異なり、
915が複数存在する場合、複数のR915は、互いに同一であるか又は異なり、
916が複数存在する場合、複数のR916は、互いに同一であるか又は異なり、
917が複数存在する場合、複数のR917は、互いに同一であるか又は異なり、
918が複数存在する場合、複数のR918は、互いに同一であるか又は異なり、
919が複数存在する場合、複数のR919は、互いに同一であるか又は異なり、
920が複数存在する場合、複数のR920は、互いに同一であるか又は異なり、
921が複数存在する場合、複数のR921は、互いに同一であるか又は異なり、
922が複数存在する場合、複数のR922は、互いに同一であるか又は異なる。)
前記一般式(D11)で表される化合物は、下記一般式(D13)で表されることも好ましい。
(前記一般式(D13)において、
~R、R~R13およびRは、それぞれ独立に、前記一般式(D11)におけるR~R、R~R13およびRと同義であり、
A1~RA4のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、
互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、
互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は
互いに結合せず、
前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ、前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないRA1~RA4は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~50のアラルキル基、
-Si(R931)(R932)(R933)で表される基、
-O-(R934)で表される基、
-S-(R935)で表される基、
-N(R936)(R937)で表される基、
置換もしくは無置換の炭素数7~50のアラルキル基、
-C(=O)R938で表される基、
-COOR939で表される基、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の複素環基であり、
931~R939は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の複素環基であり、
931が複数存在する場合、複数のR931は、互いに同一であるか又は異なり、
932が複数存在する場合、複数のR932は、互いに同一であるか又は異なり、
933が複数存在する場合、複数のR933は、互いに同一であるか又は異なり、
934が複数存在する場合、複数のR934は、互いに同一であるか又は異なり、
935が複数存在する場合、複数のR935は、互いに同一であるか又は異なり、
936が複数存在する場合、複数のR936は、互いに同一であるか又は異なり、
937が複数存在する場合、複数のR937は、互いに同一であるか又は異なり、
938が複数存在する場合、複数のR938は、互いに同一であるか又は異なり、
939が複数存在する場合、複数のR939は、互いに同一であるか又は異なる。)
前記一般式(D11)で表される化合物は、下記一般式(D13A)で表されることも好ましい。
(前記一般式(D13A)において、R、R、R~R13、R及びRA1~RA4は、それぞれ独立に、前記一般式(D13)におけるR、R、R~R13、R及びRA1~RA4と同義であり、
A5~RA9のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、
互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、
互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は
互いに結合せず、
前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないRA5~RA9は、それぞれ独立に、前記一般式(D13)中、前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないRA1~RA4と同義である。)
なお、前記一般式(D13)及び(D13A)において、例えば、R及びRからなる組が、互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は互いに結合しない。
前記一般式(D11)で表される化合物において、R~R13及びRは、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、または
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50のヘテロアリール基であることも好ましい。
前記一般式(D11)で表される化合物において、R~R13及びRは、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~25のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~25のアリール基、または
置換もしくは無置換の環形成原子数5~25のヘテロアリール基であることも好ましい。
前記一般式(D13)及び(D13A)で表される化合物において、R~R、R~R13、R及びRA1~RA9は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、または
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50のヘテロアリール基であることも好ましい。
前記一般式(D13)及び(D13A)で表される化合物において、R~R、R~R13、R及びRA1~RA9は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~25のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~25のアリール基、または
置換もしくは無置換の環形成原子数5~25のヘテロアリール基であることも好ましい。
前記一般式(D11)で表される化合物は、下記一般式(D14)で表されることも好ましい。
(前記一般式(D14)で表される化合物において、R、R6、13、およびRA2は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~10のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~12のアリール基、または
置換もしくは無置換の環形成原子数5~18のヘテロアリール基である。)
前記一般式(D14)において、R13およびRは、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の炭素数1~10のアルキル基、
置換もしくは無置換のフェニル基、
置換もしくは無置換のナフチル基、または
置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基であることが好ましい。
前記一般式(D14)で表される化合物において、RおよびRA2は、それぞれ独立に、水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1~10のアルキル基であることが好ましい。
(一般式(16)で表される化合物)
本実施形態において、化合物M1は、下記一般式(16)で表される化合物であることも好ましい。前記一般式(2A)で表される化合物は、下記一般式(16)で表される化合物であることも好ましい。
化合物M1として、下記一般式(16)で表される化合物を用いた場合、化合物M1として、前記一般式(D11)で表される化合物を用いた場合に比べて、寿命を向上させることができる。
化合物M1として、下記一般式(16)で表される化合物を用いた場合、化合物M1として、ピロメテン骨格を有する化合物を用いた場合に比べて、寿命を顕著に向上させることができる。
(前記一般式(16)で表される化合物において、
161~R177のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、
互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、
互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は
互いに結合せず、
前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないR161~R177は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~50のアラルキル基、
-Si(R961)(R962)(R963)で表される基、
-O-(R964)で表される基、
-S-(R965)で表される基、
-N(R966)(R967)で表される基、
-C(=O)R968で表される基、
-COOR969で表される基、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の複素環基であり、
961~R969は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の複素環基であり、
961が複数存在する場合、複数のR961は、互いに同一であるか又は異なり、
962が複数存在する場合、複数のR962は、互いに同一であるか又は異なり、
963が複数存在する場合、複数のR963は、互いに同一であるか又は異なり、
964が複数存在する場合、複数のR964は、互いに同一であるか又は異なり、
965が複数存在する場合、複数のR965は、互いに同一であるか又は異なり、
966が複数存在する場合、複数のR966は、互いに同一であるか又は異なり、
967が複数存在する場合、複数のR967は、互いに同一であるか又は異なり、
968が複数存在する場合、複数のR968は、互いに同一であるか又は異なり、
969が複数存在する場合、複数のR969は、互いに同一であるか又は異なる。)
前記一般式(16)で表される化合物において、R161~R177は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、又は
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基であることが好ましい。
前記一般式(16)で表される化合物において、R168~R170のうち少なくとも一つは、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の複素環基であることが好ましい。
前記一般式(16)で表される化合物において、R161~R177は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基であることが好ましい。
前記一般式(16)で表される化合物において、R161~R177は、水素原子であることも好ましい。
前記一般式(16)で表される化合物において、R161~R177のうちの隣接する2つ以上からなる組の少なくとも1組が互いに結合して、下記一般式(16A)で表される環を形成することも好ましい。
(前記一般式(16A)における点線は、接合部位を意味し、
X1~RX4は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~50のアラルキル基、
-Si(R961)(R962)(R963)で表される基、
-O-(R964)で表される基、
-S-(R965)で表される基、
-N(R966)(R967)で表される基、
-C(=O)R968で表される基、
-COOR969で表される基、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の複素環基である。)
X1が複数存在する場合、複数のRX1は、互いに同一であるか又は異なり、
X2が複数存在する場合、複数のRX2は、互いに同一であるか又は異なり、
X3が複数存在する場合、複数のRX3は、互いに同一であるか又は異なり、
X4が複数存在する場合、複数のRX4は、互いに同一であるか又は異なる。
前記一般式(16)において、
161およびR162からなる組、
165およびR166からなる組、
172およびR173からなる組、並びに
176およびR177からなる組の少なくとも1つの組が互いに結合して、前記一般式(16A)で表される環を形成することも好ましい。
前記一般式(16)において、R161およびR162からなる組、並びにR176およびR177からなる組が同時に前記一般式(16A)で表される環を形成しないことが好ましい。
前記一般式(16)において、R165およびR166からなる組が互いに結合して、前記一般式(16A)で表される環を形成すること、並びにR172およびR173からなる組が互いに結合して、前記一般式(16A)で表される環を形成することも好ましく、この場合、化合物M1は、下記一般式(161)で表される。
前記一般式(16)で表される化合物は、下記一般式(161)で表される化合物であることも好ましい。
(前記一般式(161)において、R161~R164、R167~R171、R174~R177及びRX1~RX4は、それぞれ独立に、前記一般式(16)におけるR161~R164、R167~R171、R174~R177及び前記一般式(16A)におけるRX1~RX4と同義である。)
前記一般式(16)で表される化合物は、下記一般式(162)で表される化合物であることも好ましい。
(前記一般式(162)において、R161~R163、R168~R170及びR175~R177は、それぞれ独立に、前記一般式(16)におけるR161~R163、R168~R170及びR175~R177と同義である。)
前記一般式(16)で表される化合物は、下記一般式(163)で表される化合物であることも好ましい。
(前記一般式(163)において、R162、R169及びR176は、それぞれ独立に、前記一般式(16)におけるR162、R169及びR176と同義である。)
化合物M1において、「置換もしくは無置換」と記載された基は、いずれも「無置換」の基であることも好ましい。
・化合物M1の製造方法
化合物M1は、公知の方法により製造することができる。
本実施形態の化合物M1の具体例を以下に示す。ただし、本発明は、これら化合物の具体例に限定されない。
なお、ピロメテン骨格中におけるホウ素原子と窒素原子との配位結合は、実線、破線、矢印、もしくは省略するなど、種々の表記方法がある。本明細書においては、実線で表すか、破線で表すか、又は記載を省略する。
<発光層における化合物M3、化合物M2、及び化合物M1の関係>
本実施形態の有機EL素子において、化合物M1の一重項エネルギーS(M1)と、前記化合物M2の一重項エネルギーS(M2)とは、下記数式(数2)の関係を満たすことが好ましい。
(M2)>S(M1) (数2)
また、化合物M3の一重項エネルギーS(M3)は、化合物M1の一重項エネルギーS(M1)よりも大きいことが好ましい。
化合物M3の一重項エネルギーS(M3)と、化合物M2の一重項エネルギーS(M2)と、化合物M1の一重項エネルギーS(M1)とは、下記数式(数2A)の関係を満たすことが好ましい。
(M3)>S(M2)>S(M1) …(数2A)
本実施形態の有機EL素子を発光させたときに、発光層において、主に蛍光発光性の化合物M1が発光していることが好ましい。
本実施形態の有機EL素子は、赤色発光または緑色発光することが好ましい。
・発光層における化合物の含有率
発光層に含まれている化合物M3、化合物M2、及び化合物M1の含有率は、例えば、以下の範囲であることが好ましい。
化合物M3の含有率は、10質量%以上80質量%以下であることが好ましい。
化合物M2の含有率は、10質量%以上80質量%以下であることが好ましく、10質量%以上60質量%以下であることがより好ましく、20質量%以上60質量%以下であることがさらに好ましい。
化合物M1の含有率は、0.01質量%以上10質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以上5質量%以下であることがより好ましく、0.01質量%以上1質量%以下であることがさらに好ましい。
発光層における化合物M3、化合物M2、及び化合物M1の合計含有率の上限は、100質量%である。なお、本実施形態は、発光層に、化合物M3、化合物M2、及び化合物M1以外の材料が含まれることを除外しない。
発光層は、化合物M3を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。発光層は、化合物M2を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。発光層は、化合物M1を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
図5は、発光層における化合物M3、化合物M2、及び化合物M1のエネルギー準位の関係の一例を示す図である。図5において、S0は、基底状態を表す。S1(M1)は、化合物M1の最低励起一重項状態を表し、T1(M1)は、化合物M1の最低励起三重項状態を表す。S1(M2)は、化合物M2の最低励起一重項状態を表し、T1(M2)は、化合物M2の最低励起三重項状態を表す。S1(M3)は、化合物M3の最低励起一重項状態を表し、T1(M3)は、化合物M3の最低励起三重項状態を表す。図5中のS1(M2)からS1(M1)へ向かう破線の矢印は、化合物M2の最低励起一重項状態から化合物M1の最低励起一重項状態へのフェルスター型エネルギー移動を表す。
図5に示すように、化合物M2としてΔST(M2)の小さな化合物を用いると、最低励起三重項状態T1(M2)は、熱エネルギーにより、最低励起一重項状態S1(M2)に逆項間交差が可能である。そして、化合物M2の最低励起一重項状態S1(M2)から化合物M1へのフェルスター型エネルギー移動が生じ、最低励起一重項状態S1(M1)が生成する。この結果、化合物M1の最低励起一重項状態S1(M1)からの蛍光発光を観測することができる。このTADFメカニズムによる遅延蛍光を利用することによっても、理論的に内部量子効率を100%まで高めることができると考えられている。
第二実施形態の有機EL素子は、発光層に、遅延蛍光性の化合物M2と、前記化合物M2よりも大きな一重項エネルギーを有する化合物M3(前記一般式(1)で表される化合物M3)と、遅延蛍光性の化合物M2よりも小さな一重項エネルギーを有する化合物M1とを含んでいる。
第二実施形態によれば、高性能な有機EL素子が実現される。
第二実施形態の有機EL素子は、表示装置および発光装置等の電子機器に使用できる。
〔第三実施形態〕
[電子機器]
本実施形態に係る電子機器は、上述の実施形態のいずれかの有機EL素子を搭載している。電子機器としては、例えば、表示装置及び発光装置等が挙げられる。表示装置としては、例えば、表示部品(例えば、有機ELパネルモジュール等)、テレビ、携帯電話、タブレット、及びパーソナルコンピュータ等が挙げられる。発光装置としては、例えば、照明及び車両用灯具等が挙げられる。
〔第四実施形態〕
[化合物]
第四実施形態に係る化合物は、第一実施形態で説明した前記一般式(100)で表される化合物である。第四実施形態の化合物によれば、高性能の有機EL素子を実現させることができる。
[有機EL素子]
第四実施形態の一態様である有機EL素子は、第四実施形態の化合物(前記一般式(100)で表される化合物)を、陽極および陰極の間に配置された有機層のうち、いずれかの層に含む有機EL素子である。
第四実施形態の化合物は、高性能の有機EL素子を実現させることのできる化合物である。したがって、第四実施形態の一態様である有機EL素子も、高性能である。
〔第五実施形態〕
〔有機EL素子用材料〕
第五実施形態の有機EL素子用材料は、第四実施形態の化合物を含む。
第六実施形態の有機EL素子用材料によれば、高性能の有機EL素子及び電子機器を実現させることができる。
なお、第六実施形態の有機EL素子用材料は、さらにその他の化合物を含有していてもよい。第六実施形態の有機EL素子用材料が、さらにその他の化合物を含んでいる場合、該その他の化合物は、固体であっても液体であってもよい。
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変更、改良等は、本発明に含まれる。
例えば、発光層は、1層に限られず、複数の発光層が積層されていてもよい。有機EL素子が複数の発光層を有する場合、少なくとも1つの発光層が上記実施形態で説明した条件を満たしていればよい。例えば、その他の発光層が、蛍光発光型の発光層であっても、三重項励起状態から直接基底状態への電子遷移による発光を利用した燐光発光型の発光層であってもよい。
また、有機EL素子が複数の発光層を有する場合、これらの発光層が互いに隣接して設けられていてもよいし、中間層を介して複数の発光ユニットが積層された、いわゆるタンデム型の有機EL素子であってもよい。
また、例えば、発光層の陽極側、及び陰極側の少なくとも一方に障壁層を隣接させて設けてもよい。障壁層は、発光層に接して配置され、正孔、電子、及び励起子の少なくともいずれかを阻止することが好ましい。
例えば、発光層の陰極側で接して障壁層が配置された場合、当該障壁層は、電子を輸送し、かつ正孔が当該障壁層よりも陰極側の層(例えば、電子輸送層)に到達することを阻止する。有機EL素子が、電子輸送層を含む場合は、発光層と電子輸送層との間に当該障壁層を含むことが好ましい。
また、発光層の陽極側で接して障壁層が配置された場合、当該障壁層は、正孔を輸送し、かつ電子が当該障壁層よりも陽極側の層(例えば、正孔輸送層)に到達することを阻止する。有機EL素子が、正孔輸送層を含む場合は、発光層と正孔輸送層との間に当該障壁層を含むことが好ましい。
また、励起エネルギーが発光層からその周辺層に漏れ出さないように、障壁層を発光層に隣接させて設けてもよい。発光層で生成した励起子が、当該障壁層よりも電極側の層(例えば、電子輸送層及び正孔輸送層等)に移動することを阻止する。
発光層と障壁層とは接合していることが好ましい。
その他、本発明の実施における具体的な構造、及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。本発明はこれら実施例に何ら限定されない。
<化合物>
実施例1~19の有機EL素子の製造に用いた化合物M3、及び遅延蛍光性の化合物M2を以下に示す。
比較例1の有機EL素子の製造に用いた化合物を以下に示す。
実施例1~19及び比較例1の有機EL素子の製造に用いた、他の化合物の構造を以下に示す。
<有機EL素子の作製1>
有機EL素子を以下のように作製し、評価した。
〔実施例1〕
25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマテック株式会社製)を、イソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行った後、UVオゾン洗浄を1分間行った。ITOの膜厚は、130nmとした。
洗浄後の透明電極ライン付き前記ガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に透明電極を覆うようにして化合物HT1と化合物HAとを共蒸着し、膜厚10nmの正孔注入層を形成した。正孔注入層における化合物HT1の濃度を97質量%とし、化合物HAの濃度を3質量%とした。
次に、正孔注入層上に、化合物HT1を蒸着し、正孔注入層上に膜厚110nmの第一の正孔輸送層を形成した。
次に、この第一の正孔輸送層上に、化合物HT2を蒸着し、膜厚5nmの第二の正孔輸送層を形成した。
次に、この第二の正孔輸送層上に、化合物HT3を蒸着し、膜厚5nmの電子障壁層を形成した。
次に、この電子障壁層上に、化合物M3としての化合物M3-1と、遅延蛍光性の化合物M2としての化合物TADF-1と、を共蒸着し、膜厚25nmの発光層を形成した。発光層における化合物M3-1の濃度を75質量%とし、化合物TADF-1の濃度を25質量%とした。
次に、この発光層上に、化合物HBLを蒸着し、膜厚5nmの正孔障壁層を形成した。
次に、この正孔障壁層上に、化合物ETを蒸着し、膜厚50nmの電子輸送層を形成した。
次に、この電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を蒸着し、膜厚1nmの電子注入性電極(陰極)を形成した。
そして、この電子注入性電極上に、金属アルミニウム(Al)を蒸着し、膜厚80nmの金属Al陰極を形成した。
実施例1に係る有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HT1:HA(10,97%:3%)/HT1(110)/HT2(5)/HT3(5)/M3-1:TADF-1(25,75%:25%)/HBL(5)/ET(50)/LiF(1)/Al(80)
なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。
同じく括弧内において、パーセント表示された数字(97%:3%)は、正孔注入層における化合物HT1及び化合物HAの割合(質量%)を示し、パーセント表示された数字(75%:25%)は、発光層における化合物M3及び化合物M2の割合(質量%)を示す。
<有機EL素子の評価1>
電流密度が10mA/cmとなるように、実施例1で作製した有機EL素子に電圧を印加した時、発光することを確認した。
<有機EL素子の作製2>
有機EL素子を以下のように作製し、評価した。
〔実施例2〕
25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマテック株式会社製)を、イソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行った後、UVオゾン洗浄を1分間行った。ITOの膜厚は、130nmとした。
洗浄後の透明電極ライン付き前記ガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に透明電極を覆うようにして化合物HT4と化合物HAとを共蒸着し、膜厚10nmの正孔注入層を形成した。正孔注入層における化合物HT4の濃度を97質量%とし、化合物HAの濃度を3質量%とした。
次に、正孔注入層上に、化合物HT4を蒸着し、正孔注入層上に膜厚110nmの第一の正孔輸送層を形成した。
次に、この第一の正孔輸送層上に、化合物HT2を蒸着し、膜厚5nmの第二の正孔輸送層を形成した。
次に、この第二の正孔輸送層上に、化合物HT3を蒸着し、膜厚5nmの電子障壁層を形成した。
次に、この電子障壁層上に、化合物M3としての化合物M3-1と、遅延蛍光性の化合物M2としての化合物TADF-2と、化合物M1としての化合物FDと、を共蒸着し、膜厚25nmの発光層を形成した。発光層における化合物M3-1の濃度を79.2質量%とし、化合物TADF-2の濃度を20質量%とし、化合物FDの濃度を0.8質量%とした。
次に、この発光層上に、化合物HBL2を蒸着し、膜厚5nmの正孔障壁層を形成した。
次に、この正孔障壁層上に、化合物ET2と化合物Liqとを蒸着し、膜厚50nmの電子輸送層を形成した。電子輸送層における化合物ET2の濃度を50質量%とし、化合物Liqの濃度を50質量%とした。
次に、この電子輸送層上に、Ybを蒸着し、膜厚1nmの電子注入性電極(陰極)を形成した。
そして、この電子注入性電極上に、金属アルミニウム(Al)を蒸着し、膜厚80nmの金属Al陰極を形成した。
実施例2に係る有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HT4:HA(10,97%:3%)/HT4(110)/HT2(5)/HT3(5)/M3-1:TADF-2:FD(25,79.2%:20%:0.8%)/HBL2(5)/ET2:Liq(50,50%:50%)/Yb(1)/Al(80)
なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。
同じく括弧内において、パーセント表示された数字(97%:3%)は、正孔注入層における化合物HT4及び化合物HAの割合(質量%)を示し、パーセント表示された数字(79.2%:20%:0.8%)は、発光層における化合物M3、化合物M2及び化合物M1の割合(質量%)を示し、パーセント表示された数字(50%:50%)は、電子輸送層における化合物ET2及び化合物Liqの割合(質量%)を示す。
〔実施例3~7及び比較例1〕
実施例3~7及び比較例1に係る有機EL素子は、それぞれ、実施例2で用いた化合物M3-1を表1に記載の化合物に変更したこと以外、実施例2と同様にして作製した。
〔実施例8~9〕
実施例8~9に係る有機EL素子は、それぞれ、実施例2で用いた化合物M3-1を表2に記載の化合物に変更したこと以外、実施例2と同様にして作製した。
〔実施例10~19〕
実施例10~19に係る有機EL素子は、それぞれ、実施例2で用いた化合物M3-1を表2に記載の化合物に変更し、かつ実施例2で用いた化合物FDを表2に記載の化合物に変更したこと以外、実施例2と同様にして作製した。
<有機EL素子の評価2>
作製した有機EL素子について、以下の評価を行った。評価結果を表1、2に示す。比較例1の評価結果は表1、2の両方に示した。表2中、「-」は測定しなかったことを示す。
(最大ピーク波長λp)
電流密度が10mA/cmとなるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを分光放射輝度計CS-2000(コニカミノルタ株式会社製)で計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、最大ピーク波長λ(単位:nm)を求めた。
(外部量子効率EQE)
電流密度が10mA/cmとなるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを分光放射輝度計CS-2000(コニカミノルタ株式会社製)で計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、ランバシアン放射を行ったと仮定し外部量子効率EQE(単位:%)を算出した。
(寿命LT95)
作製した有機EL素子に、電流密度が50mA/cmとなるように電圧を印加し、初期輝度に対して輝度が95%となるまでの時間(LT95(単位:hr))を寿命として測定した。輝度は、分光放射輝度計CS-2000(コニカミノルタ株式会社製)を用いて測定した。
一般式(1)で表される化合物M3と遅延蛍光性の化合物M2とを発光層に含む実施例2~7の有機EL素子は、前記化合物M3を化合物Ref-1に置き換えた比較例1の有機EL素子に比べて、高効率で発光した。
一般式(1)で表される化合物M3と、遅延蛍光性の化合物M2と、蛍光発光性の化合物M1とを発光層に含む実施例8~19の有機EL素子は、比較例1の有機EL素子に比べて、高効率で発光した。
また、実施例8~14と実施例15~19とを対比した場合、蛍光発光性の化合物M1として、一般式(2A)で表される化合物(FD又はFD-2)を用いた実施例8~14の有機EL素子は、蛍光発光性の化合物M1として、ピロメテン骨格を有する化合物(FD-3)を用いた実施例15~19の有機EL素子に比べて、寿命が顕著に長くなった。
実施例8~9と実施例10~11とを対比した場合、蛍光発光性の化合物M1として、一般式(16)で表される化合物(FD)を用いた実施例8~9は、蛍光発光性の化合物M1として、一般式(D11)で表される化合物(FD-2)を用いた実施例10~11に比べて、寿命がより長くなった。一方、蛍光発光性の化合物M1として、一般式(D11)で表される化合物(FD-2)を用いた実施例10~11は、蛍光発光性の化合物M1として、一般式(16)で表される化合物(FD)を用いた実施例8~9に比べて、高効率で発光した。
実施例10~14を対比した場合、化合物M3として、一般式(12A)で表される化合物(M3-11、M3-12)を用いた実施例10~11は、化合物M3として、一般式(12C)で表される化合物(M3-13、M3-2及びM3-15)を用いた実施例12~14に比べて、高効率で発光した。実施例10~14の中でも、一般式(12A)で表され、かつAにおけるXが硫黄原子である化合物(M3-12)を用いた実施例11は、外部量子効率および寿命の向上効果がより顕著であった。
<化合物の評価>
化合物の物性値は、以下の方法で測定した。測定結果を表1~3に示す。
・熱活性化遅延蛍光性(化合物TADF-1の遅延蛍光性)
遅延蛍光性は図2に示す装置を利用して過渡PLを測定することにより確認した。前記化合物TADF-1をトルエンに溶解し、自己吸収の寄与を取り除くため励起波長において吸光度が0.05以下の希薄溶液を調製した。また酸素による消光を防ぐため、試料溶液を凍結脱気した後にアルゴン雰囲気下で蓋付きのセルに封入することで、アルゴンで飽和された酸素フリーの試料溶液とした。
上記試料溶液の蛍光スペクトルを分光蛍光光度計FP-8600(日本分光社製)で測定し、また同条件で9,10-ジフェニルアントラセンのエタノール溶液の蛍光スペクトルを測定した。両スペクトルの蛍光面積強度を用いて、Morris et al. J.Phys.Chem.80(1976)969中の(1)式により全蛍光量子収率を算出した。
前記化合物TADF-1が吸収する波長のパルス光(パルスレーザーから照射される光)で励起された後、当該励起状態から即座に観察されるPrompt発光(即時発光)と、当該励起後、即座には観察されず、その後観察されるDelay発光(遅延発光)とが存在する。本実施例における遅延蛍光発光とは、Delay発光(遅延発光)の量がPrompt発光(即時発光)の量に対して5%以上を意味する。具体的には、Prompt発光(即時発光)の量をXとし、Delay発光(遅延発光)の量をXとしたときに、X/Xの値が0.05以上であることを意味する。
Prompt発光とDelay発光の量とその比は、“Nature 492, 234-238, 2012” (参考文献1)に記載された方法と同様の方法により求めることができる。なお、Prompt発光とDelay発光の量の算出に使用される装置は、前記参考文献1に記載の装置、または図2に記載の装置に限定されない。
化合物TADF-1について、Delay発光(遅延発光)の量がPrompt発光(即時発光)の量に対して5%以上あることが確認された。
具体的には、化合物TADF-1について、X/Xの値が0.05以上であった。
・化合物TADF-2の遅延蛍光性
化合物TADF-1に代えて、化合物TADF-2を用いたこと以外、上記と同様にして化合物TADF-2の遅延蛍光性を確認した。
化合物TADF-2について、X/Xの値は、0.05以上であった。
・一重項エネルギーS
化合物M3-1、M3-6~M3-15、化合物TADF-1~TADF-2、化合物FD、FD-2、FD-3及び化合物Ref-1の一重項エネルギーSを、前述の溶液法により測定した。
・77[K]におけるエネルギーギャップT77K
化合物M3-1、M3-6~M3-15、化合物TADF-1~TADF-2及び化合物Ref-1のT77Kを、前述の「三重項エネルギーと77[K]におけるエネルギーギャップとの関係」で記載したエネルギーギャップT77Kの測定方法により測定した。また、T77Kの測定結果と上記の一重項エネルギーSの値からΔSTを確認した。
・化合物の最大ピーク波長λ
化合物TADF-1、化合物FD、FD-2及びFD-3の最大ピーク波長λは、以下の方法により測定した。
測定対象となる化合物の5μmol/Lトルエン溶液を調製して石英セルに入れ、常温(300K)でこの試料の発光スペクトル(縦軸:発光強度、横軸:波長とする。)を測定した。本実施例では、発光スペクトルを日立社製の分光光度計(装置名:F-7000)で測定した。なお、発光スペクトル測定装置は、ここで用いた装置に限定されない。発光スペクトルにおいて、発光強度が最大となる発光スペクトルのピーク波長を最大ピーク波長λとした。
<化合物の合成>
化合物M3である、化合物M3-1~化合物M3-10を合成した。
[合成実施例1:化合物M3-1の合成]
(1-1)化合物M3-1の合成
窒素雰囲気下、12H-ベンゾフロ[2,3-a]カルバゾール(10.3g,40.0mmol)、2-(4-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フラン(12.9g,40.0mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0.549g,0.600mmol)、トリ-tert-ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート(0.696g,2.40mmol)、及びナトリウムtert-ブトキシド(11.5g,120mmol)の混合物にキシレン(200mL)を加え、140℃で5時間撹拌した。反応終了後、水を加えて固体をろ取し、トルエンを用いて再結晶させ、化合物M3-1を得た(9.37g、収率46%)。LC-MS(Liquid Chromatography-Mass spectrometry)の分析により、化合物M3-1と同定した。
[合成実施例2:化合物M3-2の合成]
(2-1)化合物M3-2の合成
合成実施例1の(1-1)において、2-(4-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フランの代わりに2-(3-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フランを用いた他は合成実施例1の(1-1)と同様に合成し、化合物M3-2を得た。収率は71%であった。LC-MSの分析により、化合物M3-2と同定した。
[合成実施例3:化合物M3-3の合成]
(3-1)化合物M3-3の合成
合成実施例1の(1-1)において、2-(4-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フランの代わりに1-(4-クロロフェニル)ジベンゾ[b,d]フランを用いた他は合成実施例1の(1-1)と同様に合成し、化合物M3-3を得た。収率は57%であった。LC-MSの分析により、化合物M3-3と同定した。
[合成実施例4:化合物M3-4の合成]
(4-1)1-(3-クロロフェニル)ジベンゾ[b,d]フランの合成
窒素雰囲気下、1-ブロモ-3-クロロベンゼン(7.66g,40.0mmol)、2-(ジベンゾ[b,d]フラン-1-イル)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン(11.8g,40.0mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(2.3g,2.00mmol)、及び炭酸ナトリウム(12.7g,120mmol)の混合物に1,2-ジメトキシエタン(267mL)、及び水(133mL)を加え、80℃で3時間撹拌した。反応終了後、有機層を酢酸エチルで抽出し、溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、1-(3-クロロフェニル)ジベンゾ[b,d]フランを得た(10.8g、収率95%)。
(4-2)化合物M3-4の合成
合成実施例1の(1-1)において、2-(4-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フランの代わりに1-(3-クロロフェニル)ジベンゾ[b,d]フランを用いた他は合成実施例1の(1-1)と同様に合成し、化合物M3-4を得た。収率は57%であった。LC-MSの分析により、化合物M3-4と同定した。
[合成実施例5:化合物M3-5の合成]
(5-1)化合物M3-5の合成
合成実施例1の(1-1)において、2-(4-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フランの代わりに2-ブロモジベンゾ[b,d]フランを用いた他は合成実施例1の(1-1)と同様に合成し、化合物M3-5を得た。収率は61%であった。LC-MSの分析により、化合物M3-5と同定した。
[合成実施例6:化合物M3-6の合成]
(6-1)化合物M3-6の合成
窒素雰囲気下、12H-ベンゾフロ[2,3-a]カルバゾール(1.70g,6.61mmol)、4-(4-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フラン(1.94g,6.01mmol)、ジベンジリデンアセトンパラジウム(0.104g,0.18mmol)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル(0.172g,0.36mmol)、及びナトリウムtert-ブトキシド(0.866g,9.02mmol)の混合物にトルエン(30mL)を加え、110℃で2時間撹拌した。反応終了後、固体をろ取し、メタノールで洗浄し、トルエンを用いて再結晶させ、化合物M3-6を得た(2.43g、収率81%)。LC-MSの分析により、化合物M3-6と同定した。
[合成実施例7:化合物M3-7の合成]
(7-1)化合物M3-7の合成
合成実施例6の(6-1)において、4-(4-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フランの代わりに4-(3-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フランを用いた他は合成実施例6の(6-1)と同様に合成し、化合物M3-7を得た。収率は80%であった。LC-MSの分析により、化合物M3-7と同定した。
[合成実施例8:化合物M3-8の合成]
(8-1)化合物M3-8の合成
合成実施例6の(6-1)において、4-(4-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フランの代わりに2-(4-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]チオフェンを用いた他は合成実施例6の(6-1)と同様に合成し、化合物M3-8を得た。収率は61%であった。LC-MSの分析により、化合物M3-8と同定した。
[合成実施例9:化合物M3-9の合成]
(9-1)化合物M3-9の合成
合成実施例6の(6-1)において、12H-ベンゾフロ[2,3-a]カルバゾールの代わりに5H-ベンゾフロ[3,2-c]カルバゾールを用い、かつ4-(4-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フランの代わりに2-(4-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フランを用いた他は合成実施例6の(6-1)と同様に合成し、化合物M3-9を得た。収率は67%であった。LC-MSの分析により、化合物M3-9と同定した。
[合成実施例10:化合物M3-10の合成]
(10-1)化合物M3-10の合成
窒素雰囲気下、7H-ベンゾフロ[2,3-b]カルバゾール(1.98g,7.71mmol)、2-(4-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フラン(2.26g,7.01mmol)、ジベンジリデンアセトンパラジウム(0.08g,0.14mmol)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル(0.13g,0.36mmol)、及びナトリウムtert-ブトキシド(1.01g,10.5mmol)の混合物にトルエン(35mL)を加え、110℃で3.5時間撹拌した。反応終了後、固体をろ取し、メタノールで洗浄し、トルエンを用いて再結晶させ、化合物M3-10を得た(1.44g、収率41%)。LC-MSの分析により、化合物M3-10と同定した。
[合成実施例11:化合物M3-11の合成]
(11-1)化合物M3-11の合成
合成実施例10の(10-1)において、7H-ベンゾフロ[2,3-b]カルバゾールの代わりに12H-ベンゾフロ[2,3-a]カルバゾールを用い、かつ2-(4-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フランの代わりに2-(4-ブロモフェニル)-4-フェニルジベンゾ[b,d]フランを用いた他は合成実施例10の(10-1)と同様に合成し、化合物M3-11を得た。収率は46%であった。LC-MSの分析により、化合物M3-11と同定した。
[合成実施例12:化合物M3-12の合成]
(12-1)化合物M3-12の合成
合成実施例10の(10-1)において、7H-ベンゾフロ[2,3-b]カルバゾールの代わりに12H-ベンゾ[4,5]チエノ[2,3-a]カルバゾールを用いた他は合成実施例10の(10-1)と同様に合成し、化合物M3-12を得た。収率は53%であった。LC-MSの分析により、化合物M3-12と同定した。
[合成実施例13:化合物M3-13の合成]
(13-1)化合物M3-13の合成
合成実施例10の(10-1)において、7H-ベンゾフロ[2,3-b]カルバゾールの代わりに5H-ベンゾフロ[3,2-c]カルバゾールを用い、かつ2-(4-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フランの代わりに2-(3-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フランを用いた他は合成実施例10の(10-1)と同様に合成し、化合物M3-13を得た。収率は53%であった。LC-MSの分析により、化合物M3-12と同定した。
[合成実施例15:化合物M3-15の合成]
(13-1)化合物M3-15の合成
窒素雰囲気下、12-(5-クロロ-[1,1’-ビフェニル]-3-イル)-12H-ベンゾ[4,5]チエノ[2,3-a]カルバゾール(2.34g,5.09mmol)、ジベンゾ[b,d]フラン-2-イルボロン酸(1.08g,5.09mmol)、ジベンジリデンアセトンパラジウム(0.09g,0.15mmol)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル(0.15g,0.31mmol)、及び炭酸ナトリウム(0.81g,7.6mmol)の混合物にジメトキシエタン(30mL)と水(6mL)とを加え、80℃で7時間撹拌した。反応終了後、固体をろ取し、メタノールで洗浄し、トルエンとメタノールの混合溶媒を用いて再結晶させ、化合物M3-15を得た(1.37g、収率46%)。LC-MSの分析により、化合物M3-15と同定した。
1…有機EL素子、2…基板、3…陽極、4…陰極、5…発光層、6…正孔注入層、7…正孔輸送層、8…電子輸送層、9…電子注入層。

Claims (17)

  1. 陽極と、
    陰極と、
    前記陽極と前記陰極との間に含まれる発光層と、を有し、
    前記発光層は、下記一般式(12A)で表される化合物M3と、遅延蛍光性の化合物M2と、蛍光発光性の化合物M1とを含み、
    前記化合物M3と前記化合物M2とは構造が異なり、
    前記化合物M3の一重項エネルギーS(M3)と、前記化合物M2の一重項エネルギーS(M2)とが、下記数式(数1)の関係を満た
    前記化合物M1の一重項エネルギーS (M1)と、前記化合物M2の一重項エネルギーS (M2)とが、下記数式(数2)の関係を満たす、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
    (M3)>S(M2) (数1)
    (M2)>S (M1) …(数2)
    (前記一般式(12A)において、
    Aは、下記一般式(11B)、(11D)及び(11F)のいずれかで表される基であり、
    は、酸素原子又は硫黄原子であり、
    21~R28のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、
    互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、
    互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は
    互いに結合せず、
    10 は、
    水素原子、
    ハロゲン原子、
    シアノ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
    置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
    置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
    置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールホスホリル基、
    ヒドロキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
    -N(Rz)で表される基、
    チオール基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数7~30のアラルキル基、
    置換ゲルマニウム基、
    置換ホスフィンオキシド基、
    ニトロ基、
    置換ボリル基、又は
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基であり、
    ただし、R100は、置換の環形成炭素数6~30のアリール基ではなく、
    前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないR 21 ~R 28 は、それぞれ独立に、
    水素原子、
    ハロゲン原子、
    シアノ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
    置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
    置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールホスホリル基、
    ヒドロキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
    -N(Rz) で表される基、
    チオール基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数7~30のアラルキル基、
    置換ゲルマニウム基、
    置換ホスフィンオキシド基、
    ニトロ基、
    置換ボリル基、又は
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基であり、
    複数のR100は、互いに同一であるか、又は異なり、
    前記一般式(12A)中、*は、R21~R24が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つとの結合位置を表す。)
    (前記一般式(11B)、(11D)及び(11F)において、
    は、酸素原子又は硫黄原子であり、
    11~R14のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、
    互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、
    互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は
    互いに結合せず、
    15~R18のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、
    互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、
    互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は
    互いに結合せず、
    19及びR20は、水素原子であり、
    前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないR11~R18は、それぞれ独立に、
    水素原子、
    ハロゲン原子、
    シアノ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
    置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
    置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
    置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールホスホリル基、
    ヒドロキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
    -N(Rz) で表される基、
    チオール基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数7~30のアラルキル基、
    置換ゲルマニウム基、
    置換ホスフィンオキシド基、
    ニトロ基、
    置換ボリル基、又は
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基であり、
    *は、結合位置を表す。)
    (前記化合物M3において、Rzは、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
    置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、又は
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基であり、
    -N(Rz) における2つのRzは、同一又は異なる。)
  2. 請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    Aは、前記一般式(11D)又は(11F)で表される基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3. 請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    Aは、前記一般式(11F)で表される基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4. 請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    Aは、前記一般式(11D)で表される基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    は、硫黄原子である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  6. 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    は、酸素原子である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  7. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    は、酸素原子である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  8. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    及びYは、酸素原子である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  9. 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(12A)中、Aは、前記一般式(11F)で表される基であり、
    は、酸素原子であり、
    *は、R21が結合する六員環の炭素原子との結合位置である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  10. 請求項9に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(12A)及び(11F)中、
    100、R11~R18、並びにR22~R28は、それぞれ独立に、
    水素原子、又は
    -(L101)nx-R101で表される基であり、
    nxは、0、1、2又は3であり、
    -(L101)nx-R101で表される基が複数存在する場合、複数の-(L101)nx-R101で表される基は、互いに同一であるか又は異なり、
    複数のR100は、互いに同一であるか、又は異なり、
    101は、
    無置換の炭素数1~30のアルキル基、
    無置換のフェニル基、
    無置換の(9-フェニル)カルバゾリル基、
    無置換の9-カルバゾリル基、
    無置換のジベンゾフラニル基、
    無置換のジベンゾチエニル基、
    無置換の(9-ジベンゾフラニル)カルバゾリル基、
    無置換の(9-ジベンゾチエニル)カルバゾリル基、
    下記一般式(101)で表される化合物から誘導される1価の基、
    下記一般式(102)で表される化合物から誘導される1価の基、
    下記一般式(103)で表される化合物から誘導される1価の基、
    下記一般式(104)で表される化合物から誘導される1価の基、
    下記一般式(105)で表される化合物から誘導される1価の基、又は
    下記一般式(106)で表される化合物から誘導される1価の基であり、
    101は、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキレン基、
    置換もしくは無置換のフェニレン基、
    置換もしくは無置換のジベンゾフラニレン基、
    置換もしくは無置換のジベンゾチエニレン基、
    置換もしくは無置換のカルバゾリレン基、
    置換もしくは無置換の(9-ジベンゾフラニル)カルバゾリレン基、
    置換もしくは無置換の(9-ジベンゾチエニル)カルバゾリレン基、
    下記一般式(101)で表される化合物から誘導される2価の基、
    下記一般式(102)で表される化合物から誘導される2価の基、
    下記一般式(103)で表される化合物から誘導される2価の基、
    下記一般式(104)で表される化合物から誘導される2価の基、
    下記一般式(105)で表される化合物から誘導される2価の基、又は
    下記一般式(106)で表される化合物から誘導される2価の基であり、
    ただし、R100が、-(L101)nx-R101で表される基である場合、R100としての-(L101)nx-R101で表される基中のL101は、置換もしくは無置換のフェニレン基ではなく、
    22 ~R 28 としての-(L 101 )nx-R 101 で表される基中のL 101 は、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキレン基、又は置換もしくは無置換のフェニレン基であり、R 22 ~R 28 としての-(L 101 )nx-R 101 で表される基中のR 101 は、無置換の炭素数1~30のアルキル基、又は無置換のフェニル基であり、
    101が、置換の炭素数1~30のアルキレン基、置換のフェニレン基、置換のジベンゾフラニレン基、置換のジベンゾチエニレン基、置換のカルバゾリレン基、置換の(9-ジベンゾフラニル)カルバゾリレン基、又は置換の(9-ジベンゾチエニル)カルバゾリレン基である場合の置換基は、それぞれ独立に、
    無置換の炭素数1~30のアルキル基、
    無置換のフェニル基、
    無置換の(9-フェニル)カルバゾリル基、
    無置換の9-カルバゾリル基、
    無置換のジベンゾフラニル基、又は
    無置換のジベンゾチエニル基であり、
    101が2以上存在する場合、2以上のL101は、互いに同一であるか、又は異なり、
    101が2以上存在する場合、2以上のR101は、互いに同一であるか、又は異なる、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
    (前記一般式(101)~(106)において、
    1Xは、酸素原子又は硫黄原子であり、
    11X~R21Xは、それぞれ独立に、
    水素原子、
    無置換の炭素数1~30のアルキル基、
    無置換のフェニル基、
    無置換の(9-フェニル)カルバゾリル基、
    無置換の9-カルバゾリル基、
    無置換のジベンゾフラニル基、又は
    無置換のジベンゾチエニル基であり、
    ただし、R101が、前記一般式(101)~(106)のいずれかの化合物から誘導される1価の基であって、nxが0の場合、R11X~R20Xが結合する六員環の炭素原子及びR21Xが結合する窒素原子のいずれか1つが、R11~R18、R22~R28及びR100が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つと結合し、nxが1、2又は3の場合、R11X~R20Xが結合する六員環の炭素原子及びR21Xが結合する窒素原子のいずれか1つが、L101と結合する。
    101が前記一般式(101)~(106)のいずれかの化合物から誘導される2価の基であって、nxが1の場合、R11X~R20Xが結合する六員環の炭素原子及びR21Xが結合する窒素原子のいずれか2つのうち、一方はR101と結合し、他方は、R11~R18、R22~R28及びR100が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つと結合し、
    101が前記一般式(101)~(106)のいずれかの化合物から誘導される2価の基であって、nxが2又は3の場合、R11X~R20Xが結合する六員環の炭素原子及びR21Xが結合する窒素原子のいずれか2つのうち、一方はR101又はL101と結合し、他方は、R11~R18、R22~R28及びR100が結合する六員環の炭素原子のいずれか1つ又はL101と結合する。)
  11. 請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    100が水素原子である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  12. 請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    11~R18は水素原子である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  13. 請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記発光層において、前記化合物M2の一重項エネルギーS(M2)よりも大きい一重項エネルギーSを有する化合物は、前記化合物M3のみである、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  14. 請求項13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    100は、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基ではない、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  15. 請求項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記化合物M1は、下記一般式(2A)で表され、かつ前記化合物M1は、最大ピーク波長が500nm以上560nm以下の発光を示す、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
    (前記一般式(2A)において、
    Za環、Zb環及びZc環は、それぞれ独立に、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50の芳香族炭化水素環、又は
    置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の複素環であり、
    Raは、前記Za環又は前記Zb環と結合して置換もしくは無置換の複素環を形成するか、あるいは置換もしくは無置換の複素環を形成せず、
    Rbは、前記Za環又は前記Zc環と結合して置換もしくは無置換の複素環を形成するか、あるいは置換もしくは無置換の複素環を形成せず、
    前記置換もしくは無置換の複素環を形成しないRa及びRbは、それぞれ独立に、
    置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
    置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
    置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の複素環基である。)
  16. 請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記発光層は、金属錯体を含まない、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  17. 請求項1から請求項16のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を搭載した電子機器。
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