WO2022230574A1 - 電荷輸送材料、組成物および有機発光素子 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a compound useful as a charge transport material, a composition using the compound, and an organic light-emitting device.
- organic electroluminescence elements organic electroluminescence elements
- various attempts have been made to improve the luminous efficiency by newly developing and combining electron transporting materials, hole transporting materials, light emitting materials, host materials, and the like, which constitute organic electroluminescence elements.
- an organic electroluminescence device using a delayed fluorescence material has been developed and is attracting attention (see Non-Patent Document 1).
- a delayed fluorescence material is a material that emits fluorescence when returning from the excited singlet state to the ground state after reverse intersystem crossing from the excited triplet state to the excited singlet state occurs in the excited state. Fluorescence by such a pathway is called delayed fluorescence because it is observed later than the fluorescence from the excited singlet state directly generated from the ground state (ordinary fluorescence).
- the probability of occurrence of an excited singlet state and an excited triplet state is statistically 25%:75%. There is a limit to the improvement in luminous efficiency with only the fluorescence of .
- the delayed fluorescence material not only the excited singlet state but also the excited triplet state can be used for fluorescence emission through the reverse intersystem crossing described above, so the emission is higher than that of ordinary fluorescent materials. Efficiency will be obtained.
- a delayed fluorescence material having such characteristics is generally used together with a host material in the light-emitting layer of an organic electroluminescence device, and actually contributes to the improvement of the light-emitting efficiency.
- a compound with a higher lowest excited singlet energy than the delayed fluorescent material is selected as the host material to be combined with the delayed fluorescent material.
- a host material that has been used in combination with a conventional fluorescent material that does not emit delayed fluorescence is combined with a delayed fluorescent material as it is, it is not possible to achieve sufficient light emission performance.
- device characteristics such as driving voltage.
- the inventors of the present invention conducted studies with the aim of improving the device characteristics of an organic light-emitting device using a delayed fluorescence material.
- the present inventors found that a compound having a specific structure is useful as a charge transport material such as a host material.
- the present invention has been proposed based on these findings, and specifically has the following configurations.
- D-Ar-Z A compound represented by the following general formula (1).
- D represents a donor group
- Ar is a substituted or unsubstituted arylene group, or a substituted or unsubstituted biphenylylene group (provided that the two benzene rings constituting the biphenylylene group are may be further linked via a linking group)
- Z is a substituted or unsubstituted benzophlodibenzofuryl group, a substituted or unsubstituted benzophlodibenzothienyl group, a substituted or unsubstituted benzothienodibenzofuryl group , or represents a substituted or unsubstituted benzothienodibenzothienyl group.
- n 0 or 1; n1, n2, n3, n4, n5 and n7 each independently represents an integer of 0 to 4; n6 represents an integer of 0 to 2; R 3 and R 4 , 2 adjacent R 1 , 2 adjacent R 2 , 2 adjacent R 3 , 2 adjacent R 4 , 2 adjacent R 5 , 2 adjacent R 6 and two adjacent R 7 may combine with each other to form a cyclic structure.
- the compound according to [1] represented by any one of the following general formulas (3-1) to (3-16).
- R 1 to R 7 each independently represent a deuterium atom or a substituent.
- n 0 or 1
- n1, n2, n3, n4, n5 and n7 each independently represents an integer of 0 to 4
- n3′ and n4′ each independently represents an integer of 0 to 3 represents an integer
- n6 represents any integer from 0 to 2.
- R 3 and R 4 , 2 adjacent R 1 , 2 adjacent R 2 , 2 adjacent R 3 , 2 adjacent R 4 , 2 adjacent R 5 , 2 adjacent R 6 and two adjacent R 7 may combine with each other to form a cyclic structure.
- [5] no two adjacent R 1 's are bonded together to form a cyclic structure, and no two adjacent R 2 's are bonded together to form a cyclic structure, [3] Or the compound according to [4].
- [6] The compound according to any one of [3] to [5], wherein neither R 1 nor R 2 contains a carbazole ring structure.
- [7] A charge transport material comprising the compound according to any one of [1] to [6].
- [8] The charge-transporting material according to [7], which is a host material.
- [9] A composition in which a host material comprising the compound according to any one of [1] to [6] is doped with a delayed fluorescence material.
- the composition according to [9] which is in the form of a film.
- composition according to [9] or [10], wherein the delayed fluorescence material is a compound having a cyanobenzene structure in which the benzene ring is substituted with one cyano group.
- the delayed fluorescence material is a compound having a dicyanobenzene structure in which two cyano groups are substituted on the benzene ring.
- the delayed fluorescence material is a compound having an azabenzene structure in which at least one carbon atom constituting the ring skeleton of the benzene ring is substituted with a nitrogen atom. thing.
- the compound of the present invention is useful as a charge transport material and can be effectively used in organic semiconductor devices.
- the device characteristics can be improved by using the compound of the present invention as a host material for the light-emitting layer of an organic electroluminescence device.
- substituted means an atom or group of atoms other than a hydrogen atom and a deuterium atom.
- substituted or unsubstituted means that hydrogen atoms may be replaced with deuterium atoms or substituents.
- Z is a substituted or unsubstituted benzoflodibenzofuryl group, a substituted or unsubstituted benzoflodibenzothienyl group, a substituted or unsubstituted benzothienodibenzofuryl group, or a substituted or unsubstituted benzothieno represents a dibenzothienyl group.
- Z is attached in a fused ring containing at least one furan structure. In one aspect of the invention, Z is attached in a fused ring containing at least one thiophene structure.
- Z is linked in a fused ring comprising at least one furan structure and at least one thiophene structure. In one aspect of the invention, Z is attached in a fused ring containing at least one furan structure but no thiophene structure. In one aspect of the invention, Z is linked in a fused ring containing at least one thiophene structure but no furan structures. In one aspect of the invention, Z is attached in a condensed ring with five condensed rings.
- Z is an unsubstituted benzophodibenzofuryl group, an unsubstituted benzophodibenzothienyl group, an unsubstituted benzothienodibenzofuryl group, or an unsubstituted benzothienodibenzothienyl group.
- Z is a substituted benzophodibenzofuryl group, a substituted benzophodibenzothienyl group, a substituted benzothienodibenzofuryl group, or a substituted benzothienodibenzothienyl group.
- Z is a substituted or unsubstituted benzoflodibenzofuryl group. In one aspect of the invention, Z is a substituted or unsubstituted benzoflodibenzothienyl group. In one aspect of the invention, Z is a substituted or unsubstituted benzothienodibenzofuryl group. In one aspect of the invention, Z is a substituted or unsubstituted benzothienodibenzothienyl group.
- Z is bonded through a benzene ring that constitutes the end of each condensed ring structure of a benzoflodibenzofuryl group, a benzoflodibenzothienyl group, a benzothienodibenzofuryl group, and a benzothienodibenzothienyl group.
- Z is bonded through a benzene ring that constitutes the central portion of each condensed ring structure of a benzoflodibenzofuryl group, a benzoflodibenzothienyl group, a benzothienodibenzofuryl group, and a benzothienodibenzothienyl group.
- Z may have any of the following skeletons 1a to 1f.
- Z has any skeleton of skeletons 1a-1c.
- Z has the skeleton of any of skeletons 1d-1f.
- Z has a skeleton of skeleton 1a or 1b.
- Z has a skeleton of skeleton 1c or 1d.
- Z has the skeleton of skeleton 1e or 1f.
- Z has the skeleton of skeleton 1c.
- Z may have any of the following skeletons 2a to 2f.
- Z has any of skeletons 2a-2c.
- Z has the skeleton of any of skeletons 2d-2f.
- Z has a skeleton of skeleton 2a or 2b.
- Z has a skeleton of skeleton 2c or 2d.
- Z has a skeleton of skeleton 2e or 2f.
- Z has a skeleton of skeleton 2c.
- Z may have any of the following skeletons 3a to 3f.
- Z has any of skeletons 3a-3c.
- Z has a skeleton of any of skeletons 3d-3f.
- Z has a skeleton of skeleton 3a or 3b.
- Z has a skeleton of skeleton 3c or 3d.
- Z has a skeleton of skeleton 3e or 3f.
- Z has a skeleton of skeleton 3c.
- Z may have any of the skeletons 4a to 4f below.
- Z has the skeleton of any of skeletons 4a-4c.
- Z has the skeleton of any of skeletons 4d-4f.
- Z has a skeleton of skeleton 4a or 4b.
- Z has a skeleton of skeleton 4c or 4d.
- Z has a skeleton of skeleton 4e or 4f.
- Z has a skeleton of skeleton 4c.
- the hydrogen atoms in the above skeletons 1a to 4f may be substituted with deuterium atoms or substituents.
- deuterium atoms or substituents For example, one in which some of the hydrogen atoms bonded to the skeleton are replaced with deuterium atoms, and one in which all of the hydrogen atoms bonded to the skeleton are replaced with deuterium atoms can be exemplified. can.
- An unsubstituted one can also be preferably employed.
- the substituent may be selected from substituent group A, may be selected from substituent group B, may be selected from substituent group C, or may be selected from substituent group D. or may be selected from Substituent Group E.
- Z has any one of skeletons 1a, 2a, 3a and 4a. In one aspect of the invention, Z has the skeleton of any of skeletons 1b, 2b, 3b, 4b. In one aspect of the invention, Z has the skeleton 1c, 2c, 3c, 4c. In one aspect of the invention, Z has the skeleton 1d, 2d, 3d, 4d. In one aspect of the invention, Z has the skeleton 1e, 2e, 3e, 4e. In one aspect of the invention, Z has the skeleton 1f, 2f, 3f, or 4f. In one aspect of the invention, the skeletons 1a-4f have no further fused rings. In one aspect of the invention, the skeletons 1a-4f are further fused with rings. For example, a benzene ring, benzofuro structure, and benzothieno structure may be condensed.
- Ar represents a substituted or unsubstituted arylene group or a substituted or unsubstituted biphenylylene group.
- arylene group For the description and preferred range of the arylene group, reference can be made to the description and preferred range of the aryl group to be given later.
- Ar preferably includes a substituted or unsubstituted phenylene group.
- the phenylene group may be a 1,2-phenylene group, a 1,3-phenylene group or a 1,4-phenylene group, preferably a 1,3-phenylene group or a 1,4-phenylene group.
- a 1,3-phenylene group or a 1,4-phenylene group may be employed.
- the biphenylylene group is a linking group in which two phenylene groups are linked, and is any of biphenyl-2,2'-diyl group, biphenyl-3,3'-diyl group and biphenyl-4,4'-diyl group. However, biphenyl-3,3′-diyl group and biphenyl-4,4′-diyl group are preferable. base may be employed. Two benzene rings constituting a biphenylylene group may be further linked to each other via a linking group.
- a substituted or unsubstituted dibenzofurandyl group is formed by bonding via an oxygen atom (--O--).
- a dibenzothiophenediyl structure is formed by bonding via a sulfur atom (--S--).
- Ar has any one of the skeletons below.
- Ar has a 5a or 5b backbone. In one aspect of the invention, Ar has a backbone of any of 5c-5f. In one aspect of the invention, Ar has a 5c or 5d backbone. In one aspect of the invention, Ar has a 5e or 5f backbone. In one aspect of the invention, Ar has a 5c or 5e backbone. In one aspect of the invention, Ar has a 5d or 5fd backbone.
- the hydrogen atoms of the arylene group and biphenylylene group that Ar can take, and the hydrogen atoms in skeletons 5a to 5f may be substituted with a deuterium atom or a substituent.
- substituents include those in which some of the hydrogen atoms are substituted with deuterium atoms, and those in which all of the hydrogen atoms are substituted with deuterium atoms.
- An unsubstituted one can also be preferably employed.
- the substituent may be selected from substituent group A, may be selected from substituent group B, may be selected from substituent group C, or may be selected from substituent group D. or may be selected from Substituent Group E.
- D in the general formula (1) represents a donor group.
- the donor group referred to herein is a group having a negative Hammett's ⁇ p value.
- k0 is the rate constant of a benzene derivative without a substituent
- k is the rate constant of a benzene derivative substituted with a substituent
- K0 is the equilibrium constant of a benzene derivative without a substituent
- K is a substituent.
- the equilibrium constant of the benzene derivative substituted with ⁇ represents the reaction constant determined by the type and conditions of the reaction.
- a group having a positive Hammett ⁇ p value tends to exhibit electron-withdrawing properties (acceptor properties). Note that in one embodiment of the present invention, the compound represented by General Formula (1) does not contain a substituent having a ⁇ p value of 0.2 or more.
- the donor group is preferably a group containing a substituted amino group.
- the substituent bonded to the nitrogen atom of the amino group is preferably a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, or a substituted or unsubstituted heteroaryl group. , a substituted or unsubstituted aryl group, or a substituted or unsubstituted heteroaryl group, more preferably a substituted or unsubstituted aryl group.
- the substituted amino group is particularly preferably a substituted or unsubstituted diarylamino group or a substituted or unsubstituted diheteroarylamino group.
- Two atomic groups bonded to the nitrogen atom of the substituted amino group may bond together to form a cyclic structure.
- the donor group in the present invention may be a group that binds through the nitrogen atom of the substituted amino group, or a group that binds through the group to which the substituted amino group is bound.
- the group to which the substituted amino group is bonded is preferably a ⁇ -conjugated group.
- a group that binds through the nitrogen atom of a substituted amino group or a group that binds the nitrogen atom of the substituted amino group to a benzene ring and binds through the benzene ring, and more preferred is a substituted amino group. It is a group attached at the nitrogen atom of the group.
- a substituted or unsubstituted carbazol-9-yl group is particularly preferred as the donor group in the present invention.
- the carbazol-9-yl group may be further condensed with a benzene ring or hetero ring. In one aspect of the invention, the carbazol-9-yl group is not further fused with a benzene ring or a heterocycle.
- the substituent of the carbazol-9-yl group may be, for example, a substituent selected from the following substituent group A, a substituent selected from the following substituent group B, or a substituent selected from the following substituent group It may be a substituent selected from C, a substituent selected from the following substituent group D, or a substituent selected from the following substituent group E.
- Preferred carbazol-9-yl groups include an unsubstituted carbazol-9-yl group, a carbazol-9-yl group substituted at least one of the 3- and 6-positions, and a carbazole substituted at both the 3- and 6-positions. -9-yl group can be exemplified.
- a group represented by the following general formula is employed as the donor group.
- Ar 1 and Ar 2 each independently represent a phenyl group, 2-biphenylyl group, 3-biphenylyl group, 4-biphenylyl group, p-terphenylyl group or m-terphenylyl group.
- p represents 0 or 1; When p is 1, Ar 1 and Ar 2 may be the same or different.
- * represents a binding position.
- a group represented by the following general formula is employed as the donor group.
- X3 represents an oxygen atom or a sulfur atom.
- Ar 3 and Ar 4 each independently represent a phenyl group, 2-biphenylyl group, 3-biphenylyl group, 4-biphenylyl group, p-terphenylyl group or m-terphenylyl group.
- q and r each independently represent 0 or 1, and q+r is 1 or 2; When both q and r are 1, Ar 3 and Ar 4 may be the same or different.
- * represents a binding position.
- the donor group that D can take preferably has 13 or more atoms other than hydrogen atoms and deuterium atoms. You can also choose what is The donor group that D can take may be composed only of atoms selected from, for example, a hydrogen atom, a deuterium atom, a carbon atom, a nitrogen atom and an oxygen atom, for example a hydrogen atom, a deuterium atom, a carbon atom and It may be composed only of atoms selected from nitrogen atoms, for example, it may be composed only of atoms selected from hydrogen atoms, carbon atoms and nitrogen atoms.
- the compound represented by general formula (1) preferably has a structure represented by general formula (2) below.
- X1 and X2 each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom.
- at least one of X 1 and X 2 is an oxygen atom.
- at least one of X 1 and X 2 is a sulfur atom.
- one of X 1 and X 2 is an oxygen atom and the other is a sulfur atom.
- both X 1 and X 2 are oxygen atoms.
- both X 1 and X 2 are sulfur atoms.
- either of the two benzene rings to which X 1 is bonded may be bonded to the benzene ring to which (R 4 ) n4 is bonded.
- X2 is preferably bonded to the other benzene ring to which it is not bonded.
- n represents 0 or 1. In one aspect of the invention, n is 0. In one aspect of the invention, n is 1. In general formula (2), n1, n2, n3, n4, n5 and n7 each independently represent an integer of 0-4, and n6 represents an integer of 0-2. In one aspect of the present invention, each of n1-n6 is independently an integer of 0-2. In one aspect of the invention, n1-n6 are each independently 0 or 1. In one aspect of the invention, n1 and n2 are zero. In one aspect of the invention, n3 and n4 are zero. In one aspect of the invention, n5 and n6 are zero.
- R 1 to R 7 each independently represent a deuterium atom or a substituent.
- R 1 -R 7 are deuterium atoms.
- the substituent may be, for example, a substituent selected from the following substituent group A, a substituent selected from the following substituent group B, or a substituent selected from the following substituent group C may be a group, a substituent selected from Substituent Group D below, and a substituent selected from Substituent Group E below.
- two adjacent R 1 , two adjacent R 2 , two adjacent R 3 , two adjacent R 4 , two adjacent R 5 , two adjacent R 6 and two adjacent R 7 may be bonded to each other to form a cyclic structure.
- two adjacent R1 's are not bonded to each other and do not form a ring structure.
- two adjacent R 2 are not bonded to each other and do not form a ring structure.
- two adjacent R3's are not bonded to each other and do not form a cyclic structure.
- two adjacent R4 's are not bonded to each other and do not form a ring structure.
- two adjacent R5's are not bonded to each other and do not form a ring structure.
- two adjacent R6 are not bonded to each other and do not form a ring structure.
- two adjacent R7s are not bonded to each other and do not form a ring structure.
- R 3 and R 4 , two adjacent R 1 , two adjacent R 2 , two adjacent R 3 , two adjacent R 4 , two adjacent None of R 5 , two adjacent R 6 , and two adjacent R 7 are bonded to each other to form a cyclic structure.
- the compound represented by general formula (1) preferably has a structure represented by any one of the following general formulas (3-1) to (3-16).
- R 1 to R 7 each independently represent a deuterium atom or a substituent.
- n represents 0 or 1
- n1, n2, n3, n4, n5 and n7 each independently represents an integer of 0 to 4
- n3′ and n4′ each independently represents an integer of 0 to 3 represents an integer
- n6 represents any integer from 0 to 2.
- R 3 and R 4 , 2 adjacent R 1 , 2 adjacent R 2 , 2 adjacent R 3 , 2 adjacent R 4 , 2 adjacent R 5 , 2 adjacent R 6 and two adjacent R 7 may combine with each other to form a cyclic structure.
- One aspect of the present invention has a structure represented by any one of general formulas (3-1) to (3-4).
- One aspect of the present invention has a structure represented by any one of general formulas (3-5) to (3-8).
- One aspect of the present invention has a structure represented by any one of general formulas (3-9) to (3-12).
- One aspect of the present invention has a structure represented by any one of general formulas (3-13) to (3-16).
- One aspect of the present invention has a structure represented by any one of general formulas (3-1), (3-5), (3-9), and (3-13).
- One aspect of the present invention has a structure represented by any one of general formulas (3-2), (3-6), (3-10), and (3-14).
- One aspect of the present invention has a structure represented by any one of general formulas (3-3), (3-7), (3-11), and (3-15).
- One aspect of the present invention has a structure represented by any one of general formulas (3-4), (3-8), (3-12), and (3-16).
- general formulas (3-4), (3-8), (3-12), and (3-16 For embodiments and preferred ranges of general formulas (3-1) to (3-16), reference can be made to the corresponding descriptions of general formulas (1) and (2).
- the compound represented by general formula (1) has only one carbazole structure in the molecule. In one aspect of the present invention, the compound represented by general formula (1) does not have a pyrrole ring that does not form a carbazole structure. In one aspect of the present invention, the compound represented by general formula (1) does not have a furan ring that does not form a dibenzofuran structure. In one aspect of the present invention, the compound represented by general formula (1) does not have a thiophene ring that does not form a dibenzothiophene structure. In one aspect of the present invention, the compound represented by the general formula (1) does not have condensed rings in which six or more rings are condensed.
- a compound having an asymmetric structure is selected as the compound represented by general formula (1).
- the molecular weight of the compound represented by the general formula (1) is, for example, 1500 or less when the organic layer containing the compound represented by the general formula (1) is intended to be formed by a vapor deposition method and used. It is preferably 1200 or less, more preferably 1000 or less, and even more preferably 900 or less.
- the lower limit of the molecular weight is the molecular weight of the smallest compound in the group of compounds represented by general formula (1).
- the compound represented by general formula (1) may be formed into a film by a coating method regardless of its molecular weight.
- the compound represented by general formula (1) has the advantage of being easily dissolved in an organic solvent. Therefore, the compound represented by the general formula (1) can be easily applied to the coating method, and can be easily purified to increase its purity.
- the compound represented by general formula (1) preferably does not contain a metal atom.
- a compound composed of atoms selected from the group consisting of carbon, hydrogen, deuterium, nitrogen, oxygen and sulfur atoms can be selected.
- a compound consisting of atoms selected from the group consisting of carbon atoms, hydrogen atoms, deuterium atoms, nitrogen atoms and oxygen atoms can be selected.
- a compound consisting of atoms selected from the group consisting of carbon atoms, hydrogen atoms, nitrogen atoms and oxygen atoms can be selected.
- a compound composed of atoms selected from the group consisting of carbon atoms, hydrogen atoms, deuterium atoms, nitrogen atoms and sulfur atoms can be selected.
- a compound consisting of atoms selected from the group consisting of carbon atoms, hydrogen atoms, nitrogen atoms and sulfur atoms can be selected.
- the "alkyl group” may be linear, branched, or cyclic. Moreover, two or more of the linear portion, the cyclic portion and the branched portion may be mixed.
- the number of carbon atoms in the alkyl group can be, for example, 1 or more, 2 or more, or 4 or more. Also, the number of carbon atoms can be 30 or less, 20 or less, 10 or less, 6 or less, or 4 or less.
- alkyl groups include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, 2-ethylhexyl group, n-heptyl group, isoheptyl group, n-octyl group, isooctyl group, n-nonyl group, isononyl group, n-decanyl group, isodecanyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group.
- alkyl group as a substituent may be further substituted with an aryl group.
- An "alkenyl group” may be linear, branched, or cyclic. Moreover, two or more of the linear portion, the cyclic portion and the branched portion may be mixed.
- the number of carbon atoms in the alkenyl group can be, for example, 2 or more and 4 or more. Also, the number of carbon atoms can be 30 or less, 20 or less, 10 or less, 6 or less, or 4 or less.
- alkenyl groups include ethenyl, n-propenyl, isopropenyl, n-butenyl, isobutenyl, n-pentenyl, isopentenyl, n-hexenyl, isohexenyl, and 2-ethylhexenyl groups. can be mentioned.
- the alkenyl group as a substituent may be further substituted with a substituent.
- the “aryl group” and “heteroaryl group” may be monocyclic or condensed rings in which two or more rings are condensed. In the case of condensed rings, the number of condensed rings is preferably 2 to 6, and can be selected from 2 to 4, for example.
- rings include benzene ring, pyridine ring, pyrimidine ring, triazine ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, triphenylene ring, quinoline ring, pyrazine ring, quinoxaline ring, and naphthyridine ring, which are condensed. It may be a circular ring.
- aryl or heteroaryl groups include phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, 1-anthracenyl, 2-anthracenyl, 9-anthracenyl, 2-pyridyl, 3-pyridyl, 4 - pyridyl group.
- the number of atoms constituting the ring skeleton of the aryl group is preferably 6 to 40, more preferably 6 to 20, selected within the range of 6 to 14, or selected within the range of 6 to 10.
- the number of atoms constituting the ring skeleton of the heteroaryl group is preferably 4 to 40, more preferably 5 to 20, selected within the range of 5 to 14, or selected within the range of 5 to 10. You may "Arylene group” and "heteroaryl group” can be read by changing the valence number from 1 to 2 in the description of the aryl group and heteroaryl group.
- substituted group A refers to a hydroxyl group, a halogen atom (e.g., fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), an alkyl group (e.g., 1 to 40 carbon atoms), an alkoxy group (e.g., 1 to 40), alkylthio groups (eg, 1 to 40 carbon atoms), aryl groups (eg, 6 to 30 carbon atoms), aryloxy groups (eg, 6 to 30 carbon atoms), arylthio groups (eg, 6 to 30 carbon atoms), Heteroaryl group (eg, 5 to 30 ring atoms), heteroaryloxy group (eg, 5 to 30 ring atoms), heteroarylthio group (eg, 5 to 30 ring atoms), acyl group ( For example, 1 to 40 carbon atoms), alkenyl groups (eg, 1 to 40 carbon atoms), alkenyl groups (eg, 1 to 40
- substituted group B means an alkyl group (eg, 1 to 40 carbon atoms), an alkoxy group (eg, 1 to 40 carbon atoms), an aryl group (eg, 6 to 30 carbon atoms), an aryloxy group (eg for example, 6 to 30 carbon atoms), heteroaryl groups (eg, 5 to 30 ring atoms), heteroaryloxy groups (eg, 5 to 30 ring atoms), diarylaminoamino groups (eg, 0 to 30 carbon atoms).
- substituted group C refers to an alkyl group (eg, 1 to 20 carbon atoms), an aryl group (eg, 6 to 22 carbon atoms), a heteroaryl group (eg, 5 to 20 ring skeleton atoms), It means one group or a combination of two or more groups selected from the group consisting of diarylamino groups (eg, 12 to 20 carbon atoms).
- substituted group D refers to an alkyl group (eg, 1 to 20 carbon atoms), an aryl group (eg, 6 to 22 carbon atoms) and a heteroaryl group (eg, 5 to 20 ring skeleton atoms). It means one group selected from the group consisting of or a combination of two or more groups.
- substituted group E refers to one group selected from the group consisting of an alkyl group (eg, 1 to 20 carbon atoms) and an aryl group (eg, 6 to 22 carbon atoms), or a combination of two or more means a group.
- substituent when described as “substituent” or “substituted or unsubstituted” may be selected from, for example, substituent group A, or selected from substituent group B. may be selected from Substituent Group C, may be selected from Substituent Group D, or may be selected from Substituent Group E.
- the compound represented by the general formula (1) can be synthesized by appropriately combining known synthesis methods. For example, by reacting DH with XAr-Z, it is possible to synthesize D-Ar-Z of general formula (1).
- H is a hydrogen atom
- X is a halogen atom (eg fluorine, chlorine, bromine or iodine). Reaction conditions can be optimized by techniques well known to those skilled in the art.
- the compound represented by the general formula (1) may be used as a host material for a light-emitting material (dopant), or may be used as a charge transport material or a light-emitting material depending on the mode of use. When used as a host material for a light-emitting material, it may be used as a host material for any of a delayed fluorescent material, a fluorescent material that does not emit delayed fluorescence (immediate fluorescent material), or a phosphorescent material.
- the compound represented by general formula (1) is particularly excellent as a host material for light-emitting materials.
- the compound represented by general formula (1) is particularly useful as a host material for use with a delayed fluorescence material.
- delayed fluorescence material means that in an excited state, reverse intersystem crossing occurs from an excited triplet state to an excited singlet state, and delayed fluorescence is emitted when returning from the excited singlet state to the ground state. It is an organic compound.
- a delayed fluorescence material is defined as a material that emits fluorescence with an emission lifetime of 100 ns (nanoseconds) or more when measured by a fluorescence lifetime measurement system (such as a streak camera system manufactured by Hamamatsu Photonics).
- the delayed fluorescence material receives energy from the compound represented by the general formula (1) in an excited singlet state to an excited singlet state transition to Further, the delayed fluorescence material may receive energy from the compound represented by general formula (1) in the excited triplet state and transition to the excited triplet state. Since the delayed fluorescent material has a small difference ( ⁇ EST ) between the excited singlet energy and the excited triplet energy, the delayed fluorescent material in the excited triplet state easily undergoes reverse intersystem crossing to the delayed fluorescent material in the excited singlet state. The delayed fluorescent material in the excited singlet state generated by these pathways contributes to light emission.
- the difference ⁇ EST between the lowest excited singlet energy and the lowest excited triplet energy at 77K is preferably 0.3 eV or less, more preferably 0.25 eV or less, and 0.2 eV or less. is more preferably 0.15 eV or less, more preferably 0.1 eV or less, even more preferably 0.07 eV or less, and even more preferably 0.05 eV or less , is more preferably 0.03 eV or less, and particularly preferably 0.01 eV or less.
- ⁇ EST is small, reverse intersystem crossing from the excited singlet state to the excited triplet state is likely to occur due to the absorption of thermal energy, and thus the material functions as a thermally activated delayed fluorescence material.
- a thermally activated delayed fluorescence material absorbs the heat emitted by the device and undergoes reverse intersystem crossing from the excited triplet state to the excited singlet relatively easily, and the excited triplet energy efficiently contributes to light emission. can be done.
- the lowest excited singlet energy (E S1 ) and the lowest excited triplet energy (E T1 ) of the compound in the present invention are values determined by the following procedure.
- ⁇ E ST is a value obtained by calculating E S1 -E T1 .
- (2) Lowest excited singlet energy (E S1 ) A thin film or a toluene solution (concentration 10 ⁇ 5 mol/L) of the compound to be measured is prepared and used as a sample. The fluorescence spectrum of this sample is measured at room temperature (300K). In the fluorescence spectrum, the vertical axis is light emission and the horizontal axis is wavelength.
- the maximum point with a peak intensity of 10% or less of the maximum peak intensity of the spectrum is not included in the maximum value on the shortest wavelength side described above, and is closest to the maximum value on the short wavelength side.
- the tangent line drawn at the point where the value is taken is taken as the tangent line to the rise on the short wavelength side of the phosphorescence spectrum.
- a compound (cyanobenzene derivative) having a cyanobenzene structure in which the benzene ring is substituted with one cyano group is used as the delayed fluorescence material.
- a compound (dicyanobenzene derivative) having a dicyanobenzene structure in which two cyano groups are substituted on the benzene ring is used as the delayed fluorescence material.
- a compound (azabenzene derivative) having an azabenzene structure in which at least one carbon atom constituting the ring skeleton of a benzene ring is substituted with a nitrogen atom is used as the delayed fluorescence material.
- a compound represented by the following general formula (4) is used as the delayed fluorescence material.
- one of R 21 to R 23 represents a cyano group or a group represented by general formula (5) below, and the remaining two of R 21 to R 23 and R 24 and R 25 At least one of them represents a group represented by the following general formula (6), and the rest of R 21 to R 25 are hydrogen atoms or substituents (wherein the substituent here is a cyano group, the following general formula (5) is not a group represented by the following general formula (6)).
- L 1 represents a single bond or a divalent linking group
- R 31 and R 32 each independently represent a hydrogen atom or a substituent
- * represents a bonding position
- L2 represents a single bond or a divalent linking group
- R33 and R34 each independently represent a hydrogen atom or a substituent
- * represents a bonding position
- R 22 is a cyano group. In a preferred embodiment of the present invention, R 22 is a group represented by general formula (5). In one aspect of the present invention, R 21 is a cyano group or a group represented by general formula (5). In one aspect of the present invention, R 23 is a cyano group or a group represented by general formula (5). In one aspect of the invention, one of R 21 to R 23 is a cyano group. In one aspect of the present invention, one of R 21 to R 23 is a group represented by general formula (5).
- L 1 in general formula (5) is a single bond.
- L 1 is a divalent linking group, preferably a substituted or unsubstituted arylene group or a substituted or unsubstituted heteroarylene group, more preferably a substituted or unsubstituted arylene group and more preferably a substituted or unsubstituted 1,4-phenylene group (for example, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms as a substituent).
- R 31 and R 32 in general formula (5) are each independently an alkyl group (eg, 1 to 40 carbon atoms), an aryl group (eg, 6 to 30 carbon atoms), a heteroaryl group (eg, one group selected from the group consisting of 5 to 30 ring skeleton atoms), an alkenyl group (for example, 1 to 40 carbon atoms) and an alkynyl group (for example, 1 to 40 carbon atoms), or a combination of two or more (these groups are hereinafter referred to as "substituent group A groups").
- alkyl group eg, 1 to 40 carbon atoms
- aryl group eg, 6 to 30 carbon atoms
- a heteroaryl group eg, one group selected from the group consisting of 5 to 30 ring skeleton atoms
- an alkenyl group for example, 1 to 40 carbon atoms
- an alkynyl group for example, 1 to 40 carbon atoms
- each of R 31 and R 32 is independently a substituted or unsubstituted aryl group (eg, having 6 to 30 carbon atoms), and the substituent of the aryl group is a group of substituent group A. can be mentioned.
- R 31 and R 32 are the same.
- L2 in general formula ( 6 ) is a single bond.
- L2 is a divalent linking group, preferably a substituted or unsubstituted arylene group or a substituted or unsubstituted heteroarylene group, more preferably a substituted or unsubstituted arylene group and more preferably a substituted or unsubstituted 1,4-phenylene group (for example, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms as a substituent).
- R 33 and R 34 in general formula (6) are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group (eg, 1 to 40 carbon atoms), a substituted or unsubstituted alkenyl group (eg, 1 to 40), a substituted or unsubstituted aryl group (eg, 6 to 30 carbon atoms), or a substituted or unsubstituted heteroaryl group (eg, 5 to 30 carbon atoms).
- substituents of the alkyl group, alkenyl group, aryl group, and heteroaryl group referred to herein include hydroxyl group, halogen atom (eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), alkyl group (eg, C 1-40 ), an alkoxy group (eg, 1 to 40 carbon atoms), an alkylthio group (eg, 1 to 40 carbon atoms), an aryl group (eg, 6 to 30 carbon atoms), an aryloxy group (eg, 6 to 30 carbon atoms), an arylthio group ( (e.g., 6 to 30 carbon atoms), heteroaryl groups (e.g., 5 to 30 ring atoms), heteroaryloxy groups (e.g., 5 to 30 ring atoms), heteroarylthio groups (e.g., ring atoms) 5 to 30), acyl groups (eg, 1 to 40 carbon atoms), alky
- R 33 and R 34 may be bonded to each other via a single bond or a linking group to form a cyclic structure.
- R 33 and R 34 are aryl groups, they are preferably bonded to each other via a single bond or a linking group to form a cyclic structure.
- R 35 to R 37 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
- a group of the above substituent group A can be selected, or a group of the following substituent group B can be selected, preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and an alkyl group having 6 to 14 carbon atoms. It is one group or a combination of two or more groups selected from the group consisting of aryl groups.
- the group represented by general formula (6) is preferably a group represented by general formula (7) below.
- L11 in general formula ( 7 ) represents a single bond or a divalent linking group.
- the description and preferred range of L 11 can be referred to the description and preferred range of L 2 above.
- Each of R 41 to R 48 in general formula (7) independently represents a hydrogen atom or a substituent.
- R 41 and R 42 , R 42 and R 43 , R 43 and R 44 , R 44 and R 45 , R 45 and R 46 , R 46 and R 47 , R 47 and R 48 are bonded to each other to form a cyclic structure. may be formed.
- the cyclic structure formed by bonding to each other may be an aromatic ring or an alicyclic ring, or may contain a heteroatom, and the cyclic structure may be a condensed ring of two or more rings.
- the heteroatoms referred to here are preferably those selected from the group consisting of nitrogen atoms, oxygen atoms and sulfur atoms.
- Examples of cyclic structures formed include benzene ring, naphthalene ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, pyrrole ring, imidazole ring, pyrazole ring, imidazoline ring, oxazole ring, isoxazole ring, thiazole ring, iso thiazole ring, cyclohexadiene ring, cyclohexene ring, cyclopentaene ring, cycloheptatriene ring, cycloheptadiene ring, cycloheptaene ring, furan ring, thiophene ring, naphthyridine ring, quinoxaline ring, quinoline ring and the like.
- a ring formed by condensing a large number of rings such as a phenanthrene ring or a triphenylene ring may be formed.
- the number of rings contained in the group represented by general formula (7) may be selected from the range of 3-5, or may be selected from the range of 5-7.
- substituents that R 41 to R 48 can take include the groups of the above substituent group B, preferably unsubstituted alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms or unsubstituted alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms. It is an aryl group having 6 to 10 carbon atoms which may be substituted with an alkyl group.
- R 41 to R 48 are hydrogen atoms or unsubstituted alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms. In a preferred embodiment of the present invention, R 41 to R 48 are hydrogen atoms or unsubstituted aryl groups having 6 to 10 carbon atoms. In a preferred embodiment of the present invention, all of R 41 to R 48 are hydrogen atoms.
- * represents a bonding position.
- a preferred embodiment of the present invention uses an azabenzene derivative as the delayed fluorescence material.
- the azabenzene derivative has an azabenzene structure in which three of the ring skeleton-constituting carbon atoms of the benzene ring are substituted with nitrogen atoms.
- an azabenzene derivative having a 1,3,5-triazine structure can be preferably selected.
- the azabenzene derivative has an azabenzene structure in which two of the ring skeleton-constituting carbon atoms of the benzene ring are substituted with nitrogen atoms.
- azabenzene derivatives having a pyridazine structure, a pyrimidine structure, and a pyrazine structure can be mentioned, and azabenzene derivatives having a pyrimidine structure can be preferably selected.
- the azabenzene derivative has a pyridine structure in which one of the ring skeleton-constituting carbon atoms of the benzene ring is substituted with a nitrogen atom.
- a compound represented by the following general formula (8) is used as the delayed fluorescence material.
- at least one of Y 1 , Y 2 and Y 3 represents a nitrogen atom and the rest represent methine groups.
- Y 1 is a nitrogen atom and Y 2 and Y 3 are methine groups.
- Y 1 and Y 2 are preferably nitrogen atoms and Y 3 is preferably a methine group. More preferably, all of Y 1 to Y 3 are nitrogen atoms.
- Z 1 to Z 3 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, at least one of which is a donor substituent.
- a donor substituent means a group having a negative Hammett's ⁇ p value.
- at least one of Z 1 to Z 3 is a group containing a diarylamino structure (two aryl groups bonded to the nitrogen atom may be bonded to each other), more preferably the general formula (6 ), for example, a group represented by the general formula (7).
- only one of Z 1 to Z 3 is a group represented by general formula (6) or (7).
- only two of Z 1 to Z 3 are each independently a group represented by general formula (6) or (7).
- all of Z 1 to Z 3 are each independently a group represented by general formula (6) or (7).
- Z 1 to Z 3 that are not groups represented by general formulas (6) and (7) are substituted or unsubstituted aryl groups (eg, 6 to 40 carbon atoms, preferably 6 to 20 carbon atoms).
- the substituents of the aryl group referred to herein include an aryl group (eg, 6 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 14 carbon atoms) and an alkyl group (eg, 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 6).
- aryl group eg, 6 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 14 carbon atoms
- alkyl group eg, 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 6
- general formula (8) does not contain a cyano group.
- a compound represented by the following general formula (9) is used as the delayed fluorescence material.
- Ar 1 forms a cyclic structure that may be substituted with A 1 and D 1 below, and represents a benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, or phenanthrene ring.
- Ar 2 and Ar 3 each may form a cyclic structure, and when they form a cyclic structure, they represent a benzene ring, a naphthalene ring, a pyridine ring, or a cyano-substituted benzene ring.
- D 1 represents a substituted or unsubstituted 5H-indolo[3,2,1-de]phenazin-5-yl group or a substituted or unsubstituted heterocyclic condensed carbazolyl group containing no naphthalene structure; ), they may be the same or different. Also, the substituents of D 1 may be bonded to each other to form a cyclic structure.
- delayed fluorescence material Preferred compounds that can be used as the delayed fluorescence material are listed below, but the delayed fluorescence material that can be used in the present invention is not limited to these specific examples.
- known delayed fluorescence materials other than those described above can be used in appropriate combination with the compound represented by general formula (1). Moreover, even unknown delayed fluorescence materials can be used.
- the delayed fluorescence material paragraphs 0008 to 0048 and 0095 to 0133 of WO2013/154064, paragraphs 0007 to 0047 and 0073 to 0085 of WO2013/011954, paragraphs 0007 to 0033 and 0059 to 0066 of WO2013/011955, Paragraphs 0008 to 0071 and 0118 to 0133 of WO2013/081088, paragraphs 0009 to 0046 and 0093 to 0134 of JP 2013-256490, paragraphs 0008 to 0020 and 0038 to 0040 of JP 2013-116975, WO2013 / Paragraphs 0007 to 0032 and 0079 to 0084 of 133359, paragraphs 0008 to 0054 and 0101 to 0121 of WO2013/161437, paragraphs 0007 to 0041 and 0060
- JP 2013-253121, WO2013/133359, WO2014/034535, WO2014/115743, WO2014/122895, WO2014/126200, WO2014/136758, WO2014/133121 Publications, WO2014/136860, WO2014/196585, WO2014/189122, WO2014/168101, WO2015/008580, WO2014/203840, WO2015/002213, WO2010/01620 WO2015/019725, WO2015/072470, WO2015/108049, WO2015/080182, WO2015/072537, WO2015/080183, JP 2015-129240, WO2015/129714, WO2015/129715, WO2015/133501, WO2015/136880, WO2015/137244, WO2015/137202, WO2015/137136, WO2015/146541, WO2015/159541
- a luminescent material that emits delayed fluorescence can also be employed.
- the delayed fluorescence material used in the present invention preferably does not contain metal atoms.
- a compound composed of atoms selected from the group consisting of carbon atoms, hydrogen atoms, nitrogen atoms, oxygen atoms and sulfur atoms can be selected.
- a compound composed of atoms selected from the group consisting of carbon atoms, hydrogen atoms, nitrogen atoms and oxygen atoms can be selected.
- a compound composed of carbon atoms, hydrogen atoms and nitrogen atoms can be selected as the delayed fluorescence material.
- composition contains a compound represented by formula (1) and a delayed fluorescence material.
- the composition is composed only of one or more compounds represented by general formula (1) and one or more delayed fluorescence materials.
- the composition comprises only one type of compound represented by general formula (1) and one type of delayed fluorescence material.
- the composition contains a third component in addition to the compound represented by formula (1) and the delayed fluorescence material.
- the third component here is neither the compound represented by the general formula (1) nor the delayed fluorescence material. Only one type of the third component may be contained, or two or more types may be contained.
- the content of the third component in the composition may be selected within the range of 30% by weight or less, may be selected within the range of 10% by weight or less, or may be selected within the range of 1% by weight or less. It may be selected, or may be selected within the range of 0.1% by weight or less.
- the third component does not emit light.
- the third component emits fluorescence.
- the largest component of luminescence from the composition of the present invention is fluorescence (including delayed fluorescence).
- the content of the compound represented by general formula (1) is greater than that of the delayed fluorescence material on a weight basis.
- the content of the compound represented by the general formula (1) may be selected within a range of 3 times or more by weight the content of the delayed fluorescence material, or may be selected within a range of 10 times or more by weight. However, it may be selected within a range of 100 times by weight or more, may be selected within a range of 1000 times by weight or more, or may be selected within a range of, for example, 10000 times by weight or less. In the composition of the present invention, it is preferable to select a delayed fluorescence material having an excited singlet energy smaller than the excited singlet energy of the compound represented by formula (1).
- the difference in excited singlet energy may be 0.1 eV or more, 0.3 eV or more, or 0.5 eV or more, and may be 2 eV or less, 1.5 eV or less, or 1.0 eV or less.
- the composition of the present invention preferably does not contain metal elements.
- the composition of the invention consists exclusively of atoms selected from the group consisting of carbon atoms, hydrogen atoms, nitrogen atoms, oxygen atoms, sulfur atoms, boron atoms and halogen atoms.
- the composition of the invention consists exclusively of atoms selected from the group consisting of carbon atoms, hydrogen atoms, nitrogen atoms, oxygen atoms and sulfur atoms.
- the compound represented by general formula (1) is useful as a host material for use with a delayed fluorescence material and a fluorescent compound. Therefore, in one aspect of the present invention, the composition of the present invention contains a fluorescent compound in addition to the compound represented by formula (1) and the delayed fluorescent material.
- the fluorescent compound preferably has a lower lowest excited singlet energy (E S1 ) than the compound represented by formula (1) and the delayed fluorescent material.
- the fluorescent compound absorbs energy from the compound represented by general formula (1) in the excited singlet state, the delayed fluorescent material, and the delayed fluorescent material in the excited singlet state through inverse intersystem crossing from the excited triplet state. It receives and transitions to a singlet excited state, and then emits fluorescence when returning to the ground state.
- the fluorescent compound is not particularly limited as long as it can receive energy from the compound represented by the general formula (1) and the delayed fluorescence material and emit fluorescence. It may be delayed fluorescence.
- the luminescent material used as the fluorescent compound preferably emits fluorescence when returning from the lowest excited singlet energy level to the ground energy level.
- Fluorescent compounds include anthracene derivatives, tetracene derivatives, naphthacene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, chrysene derivatives, rubrene derivatives, coumarin derivatives, pyran derivatives, stilbene derivatives, fluorene derivatives, anthryl derivatives, pyrromethene derivatives, terphenyl derivatives, terphenyl derivatives, Phenylene derivatives, fluoranthene derivatives, amine derivatives, quinacridone derivatives, oxadiazole derivatives, malononitrile derivatives, pyran derivatives, carbazole derivatives, julolidine derivatives, thiazole derivatives, derivatives containing metals (Al, Zn), diazaboranaphthoanthracene, etc.
- the fluorescent compound include the compounds given as specific examples of the delayed fluorescence material.
- the composition of the present invention contains two or more delayed fluorescence materials, and the one with the higher lowest singlet excited energy functions as an assist dopant, and the one with the lower lowest singlet excited energy functions as a fluorescent compound that mainly emits light.
- the compound used as the fluorescent compound preferably exhibits a PL emission quantum yield of 60% or more, more preferably 80% or more.
- the compound used as the fluorescent compound preferably exhibits an instantaneous fluorescence lifetime of 50 ns or less, more preferably 20 ns or less.
- the instantaneous fluorescence lifetime at this time is the luminescence lifetime of the fastest decaying component among multiple exponentially decaying components observed when luminescence lifetime measurement is performed for a compound exhibiting thermally activated delayed fluorescence.
- the compound used as the third compound preferably has a fluorescence emission rate from the lowest excited singlet (S1) to the ground state higher than an intersystem crossing rate from S1 to the lowest excited triplet (T1).
- S1 lowest excited singlet
- T1 intersystem crossing rate from S1 to the lowest excited triplet
- the rate constant of the compound refer to known literature on thermally activated delayed fluorescence materials (H. Uoyama, et al., Nature 492, 234 (2012) and K. Masui, et al., Org. Electron. 14 , 2721, (2013), etc.).
- Preferred compounds that can be used as fluorescent compounds that are used together with the delayed fluorescent material are listed below, but the fluorescent compounds that can be used in the present invention are not limited to these specific examples.
- the compound represented by General Formula (1) can be used together with another host material for a light-emitting layer (composition) containing a plurality of host materials. That is, in one aspect of the present invention, the composition of the present invention contains multiple host materials containing the compound represented by general formula (1). In the composition of the present invention, a plurality of types of compounds represented by general formula (1) may be used, or a compound represented by general formula (1) and a host material not represented by general formula (1) may be used. They may be used in combination. Preferred compounds that can be used as the second host material together with the compound represented by the general formula (1) are listed below. It should not be interpreted restrictively.
- the form of the composition of the present invention is not particularly limited.
- the composition of the invention is in the form of a film.
- a film comprising the composition of the present invention may be formed by a wet process or a dry process.
- a solution in which the composition of the present invention is dissolved is applied to the surface, and the luminescent layer is formed after removing the solvent.
- wet processes include spin coating, slit coating, ink jet (spray), gravure printing, offset printing, and flexographic printing, but are not limited to these.
- a suitable organic solvent is selected and used that is capable of dissolving the composition of the present invention.
- compounds included in the compositions of the present invention can be introduced with substituents (eg, alkyl groups) that increase their solubility in organic solvents.
- a vacuum vapor deposition method can be preferably employed as the dry process. When a vacuum deposition method is employed, each compound constituting the composition of the present invention may be co-deposited from individual deposition sources, or all the compounds may be co-deposited from a single deposition source mixed. . When a single vapor deposition source is used, a mixed powder obtained by mixing powders of all the compounds may be used, a compression molding obtained by compressing the mixed powder may be used, or each compound may be heated and melted and mixed. A mixture that has been cooled after heating may be used.
- the composition ratio of the plurality of compounds contained in the vapor deposition source is reduced by co-deposition under conditions in which the vapor deposition rates (weight reduction rates) of the plurality of compounds contained in the single vapor deposition source match or substantially match. It is possible to form a film having a composition ratio corresponding to A film having a desired composition ratio can be easily formed by mixing a plurality of compounds at the same composition ratio as that of the film to be formed, and using this as an evaporation source. In one embodiment, the temperature at which each of the co-deposited compounds has the same weight loss rate can be identified and used as the temperature during co-deposition.
- the molecular weight of each compound constituting the composition is preferably 1500 or less, more preferably 1200 or less, further preferably 1000 or less, and 900 or less. It is even more preferred to have The lower limit of the molecular weight may be 450, 500, or 600, for example.
- Organic light-emitting element Excellent organic light-emitting devices such as organic photoluminescence devices (organic PL devices) and organic electroluminescence devices (organic EL devices) can be provided by forming a light-emitting layer comprising the composition of the present invention.
- the organic light-emitting device of the present invention is a fluorescent light-emitting device, and the largest component of light emitted from the device is fluorescence (the fluorescence referred to herein includes delayed fluorescence).
- the thickness of the light-emitting layer can be, for example, 1-15 nm, 2-10 nm, or 3-7 nm.
- An organic photoluminescence device has a structure in which at least a light-emitting layer is formed on a substrate.
- the organic electroluminescence element has a structure in which at least an anode, a cathode, and an organic layer are formed between the anode and the cathode.
- the organic layer includes at least a light-emitting layer, and may consist of only the light-emitting layer, or may have one or more organic layers in addition to the light-emitting layer.
- Such other organic layers can include hole transport layers, hole injection layers, electron blocking layers, hole blocking layers, electron injection layers, electron transport layers, exciton blocking layers, and the like.
- the hole transport layer may be a hole injection transport layer having a hole injection function
- the electron transport layer may be an electron injection transport layer having an electron injection function.
- the organic light-emitting device of the present invention is a multi-wavelength light-emitting organic light-emitting device
- the emission with the shortest wavelength may include delayed fluorescence.
- it is also possible that the emission with the shortest wavelength does not contain delayed fluorescence.
- An organic light-emitting device using the composition of the present invention when excited by thermal or electronic means, has a blue, green, yellow, orange, and red region (for example, 420-500 nm, 500 nm) in the ultraviolet region and the visible spectrum.
- organic light emitting devices can emit light in the red or orange region (eg, 620-780 nm).
- organic light emitting devices can emit light in the orange or yellow region (eg, 570-620 nm).
- an organic light emitting device can emit light in the green region (eg, 490-575 nm).
- an organic light emitting device can emit light in the blue region (eg, 400-490 nm).
- organic light emitting devices can emit light in the ultraviolet spectral region (eg, 280-400 nm).
- organic light emitting devices can emit light in the infrared spectral region (eg, 780 nm to 2 ⁇ m). It is preferable that the largest component of light emission from the organic light-emitting device using the composition of the present invention is light emission from the delayed fluorescence material contained in the composition of the present invention.
- Emission from the compound represented by the general formula (1) is preferably less than 10% of the light emission from the organic light-emitting device, for example, less than 1%, less than 0.1%, less than 0.01%, detection limit It may be below.
- Emission from the delayed fluorescence material may be, for example, more than 50%, more than 90%, more than 99% of the emission from the organic light emitting device.
- the layer containing the composition of the present invention contains a fluorescent material as the third component
- the maximum component of light emitted from the organic light-emitting device may be light emitted from the fluorescent material.
- the emission from the luminescent material may be, for example, more than 50%, more than 90%, more than 99% of the emission from the organic light emitting device.
- the organic electroluminescent device of the present invention is held by a substrate, which is not particularly limited and commonly used in organic electroluminescent devices such as glass, transparent plastic, quartz and silicon. Any material formed by
- the anode of the organic electroluminescent device is made from metals, alloys, conductive compounds, or combinations thereof.
- the metal, alloy or conductive compound has a high work function (4 eV or greater).
- the metal is Au.
- the conductive transparent material is selected from CuI, indium tin oxide ( ITO), SnO2 and ZnO. Some embodiments use amorphous materials that can form transparent conductive films, such as IDIXO (In 2 O 3 —ZnO).
- the anode is a thin film. In some embodiments, the thin film is made by evaporation or sputtering.
- the film is patterned by photolithographic methods. In some embodiments, if the pattern does not need to be highly precise (eg, about 100 ⁇ m or greater), the pattern may be formed using a mask with a shape suitable for vapor deposition or sputtering onto the electrode material. In some embodiments, wet film forming methods such as printing and coating methods are used when coating materials such as organic conductive compounds can be applied.
- the anode has a transmittance of greater than 10% when emitted light passes through the anode, and the anode has a sheet resistance of several hundred ohms per unit area or less. In some embodiments, the thickness of the anode is 10-1,000 nm. In some embodiments, the thickness of the anode is 10-200 nm. In some embodiments, the thickness of the anode varies depending on the material used.
- the cathode is made of electrode materials such as metals with a low work function (4 eV or less) (referred to as electron-injecting metals), alloys, conductive compounds, or combinations thereof.
- the electrode material is sodium, sodium-potassium alloys, magnesium, lithium, magnesium-copper mixtures, magnesium-silver mixtures, magnesium-aluminum mixtures, magnesium-indium mixtures, aluminum - aluminum oxide (Al2 O 3 ) mixtures, indium, lithium-aluminum mixtures and rare earth elements.
- a mixture of an electron-injecting metal and a second metal that is a stable metal with a higher work function than the electron-injecting metal is used.
- the mixture is selected from magnesium-silver mixtures, magnesium-aluminum mixtures, magnesium-indium mixtures, aluminum-aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium-aluminum mixtures and aluminum. In some embodiments, the mixture improves electron injection properties and resistance to oxidation.
- the cathode is manufactured by depositing or sputtering the electrode material as a thin film. In some embodiments, the cathode has a sheet resistance of no more than several hundred ohms per unit area. In some embodiments, the thickness of said cathode is between 10 nm and 5 ⁇ m. In some embodiments, the thickness of the cathode is 50-200 nm.
- either one of the anode and cathode of the organic electroluminescent device is transparent or translucent to allow transmission of emitted light.
- transparent or translucent electroluminescent elements enhance light radiance.
- the cathode is formed of a conductive transparent material as described above for the anode, thereby forming a transparent or translucent cathode.
- the device includes an anode and a cathode, both transparent or translucent.
- the injection layer is the layer between the electrode and the organic layer. In some embodiments, the injection layer reduces drive voltage and enhances light radiance. In some embodiments, the injection layer comprises a hole injection layer and an electron injection layer. The injection layer can be placed between the anode and the light-emitting layer or hole-transporting layer and between the cathode and the light-emitting layer or electron-transporting layer. In some embodiments, an injection layer is present. In some embodiments, there is no injection layer. Preferred examples of compounds that can be used as the hole injection material are given below.
- a barrier layer is a layer that can prevent charges (electrons or holes) and/or excitons present in the light-emitting layer from diffusing out of the light-emitting layer.
- an electron blocking layer is between the light-emitting layer and the hole-transporting layer to block electrons from passing through the light-emitting layer to the hole-transporting layer.
- a hole blocking layer is between the emissive layer and the electron transport layer and blocks holes from passing through the emissive layer to the electron transport layer.
- the barrier layer prevents excitons from diffusing out of the emissive layer.
- the electron blocking layer and the hole blocking layer constitute an exciton blocking layer.
- the terms "electron blocking layer” or “exciton blocking layer” include layers that have both the functionality of an electron blocking layer and an exciton blocking layer.
- Hole blocking layer functions as an electron transport layer. In some embodiments, the hole blocking layer blocks holes from reaching the electron transport layer during electron transport. In some embodiments, the hole blocking layer increases the probability of recombination of electrons and holes in the emissive layer.
- the materials used for the hole blocking layer can be the same materials as described above for the electron transport layer. Preferred examples of compounds that can be used in the hole blocking layer are given below.
- Electron barrier layer The electron blocking layer transports holes. In some embodiments, the electron blocking layer prevents electrons from reaching the hole transport layer during hole transport. In some embodiments, the electron blocking layer increases the probability of recombination of electrons and holes in the emissive layer.
- the materials used for the electron blocking layer may be the same materials as described above for the hole transport layer. Specific examples of preferred compounds that can be used as the electron barrier material are given below.
- Exciton barrier layer The exciton blocking layer prevents excitons generated through recombination of holes and electrons in the light emitting layer from diffusing to the charge transport layer. In some embodiments, the exciton blocking layer allows effective confinement of excitons in the emissive layer. In some embodiments, the light emission efficiency of the device is improved. In some embodiments, the exciton blocking layer is adjacent to the emissive layer on either the anode side or the cathode side, and on both sides thereof. In some embodiments, when an exciton blocking layer is present on the anode side, it may be present between and adjacent to the hole-transporting layer and the light-emitting layer.
- an exciton blocking layer when an exciton blocking layer is present on the cathode side, it may be between and adjacent to the emissive layer and the cathode. In some embodiments, a hole-injection layer, electron-blocking layer, or similar layer is present between the anode and an exciton-blocking layer adjacent to the light-emitting layer on the anode side. In some embodiments, a hole injection layer, electron blocking layer, hole blocking layer, or similar layer is present between the cathode and an exciton blocking layer adjacent to the emissive layer on the cathode side. In some embodiments, the exciton blocking layer comprises an excited singlet energy and an excited triplet energy, at least one of which is higher than the excited singlet energy and triplet energy, respectively, of the emissive material.
- the hole-transporting layer comprises a hole-transporting material.
- the hole transport layer is a single layer.
- the hole transport layer has multiple layers.
- the hole transport material has one property of a hole injection or transport property and an electron barrier property.
- the hole transport material is an organic material.
- the hole transport material is an inorganic material. Examples of known hole transport materials that can be used in the present invention include, but are not limited to, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, carbazole derivatives, indolocarbazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolones.
- the hole transport material is selected from porphyrin compounds, aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds. In some embodiments, the hole transport material is an aromatic tertiary amine compound. Specific examples of preferred compounds that can be used as the hole-transporting material are given below.
- the electron transport layer includes an electron transport material.
- the electron transport layer is a single layer.
- the electron transport layer has multiple layers.
- the electron-transporting material need only function to transport electrons injected from the cathode to the emissive layer.
- the electron transport material also functions as a hole blocking material.
- electron-transporting layers examples include, but are not limited to, nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidene methane derivatives, anthraquinodimethanes, anthrone derivatives, oxazide Azole derivatives, azole derivatives, azine derivatives or combinations thereof, or polymers thereof.
- the electron transport material is a thiadiazole derivative or a quinoxaline derivative.
- the electron transport material is a polymeric material. Specific examples of preferred compounds that can be used as the electron-transporting material are given below.
- examples of preferred compounds as materials that can be added to each organic layer are given.
- it may be added as a stabilizing material.
- Preferred materials that can be used in organic electroluminescence elements are specifically exemplified, but materials that can be used in the present invention are not limitedly interpreted by the following exemplified compounds. Moreover, even compounds exemplified as materials having specific functions can be used as materials having other functions.
- the emissive layer is incorporated into the device.
- devices include, but are not limited to, OLED bulbs, OLED lamps, television displays, computer monitors, mobile phones and tablets.
- an electronic device includes an OLED having at least one organic layer including an anode, a cathode, and a light-emitting layer between the anode and the cathode.
- compositions described herein can be incorporated into various photosensitive or photoactivated devices, such as OLEDs or optoelectronic devices.
- the composition may be useful in facilitating charge or energy transfer within a device and/or as a hole transport material.
- OLEDs organic light emitting diodes
- OICs organic integrated circuits
- O-FETs organic field effect transistors
- O-TFTs organic thin film transistors
- O-LETs organic light emitting transistors
- O-SC organic solar cells.
- O-SC organic optical detectors
- O-FQD organic field-quench devices
- LOC luminescent fuel cells
- O-lasers organic laser diodes
- an electronic device includes an OLED including at least one organic layer including an anode, a cathode, and a light-emitting layer between the anode and the cathode.
- the device includes OLEDs of different colors.
- the device includes an array including combinations of OLEDs.
- said combination of OLEDs is a combination of three colors (eg RGB).
- the combination of OLEDs is a combination of colors other than red, green, and blue (eg, orange and yellow-green).
- said combination of OLEDs is a combination of two, four or more colors.
- the device a circuit board having a first side with a mounting surface and a second opposite side and defining at least one opening; at least one OLED on the mounting surface, wherein the at least one OLED is configured to emit light, wherein the at least one OLED includes at least one organic layer including an anode, a cathode, and a light-emitting layer between the anode and the cathode; at least one OLED comprising a housing for the circuit board; at least one connector disposed at an end of said housing, said housing and said connector defining a package suitable for attachment to a lighting fixture.
- the OLED light comprises multiple OLEDs mounted on a circuit board such that light is emitted in multiple directions. In some embodiments, some light emitted in the first direction is polarized and emitted in the second direction. In some embodiments, a reflector is used to polarize light emitted in the first direction.
- the emissive layers of the invention can be used in screens or displays.
- the compounds of the present invention are deposited onto a substrate using processes such as, but not limited to, vacuum evaporation, deposition, evaporation or chemical vapor deposition (CVD).
- the substrate is a photoplate structure useful in two-sided etching to provide unique aspect ratio pixels.
- Said screens also called masks
- the corresponding artwork pattern design allows placement of very steep narrow tie-bars between pixels in the vertical direction as well as large and wide beveled openings in the horizontal direction.
- the internal patterning of the pixels makes it possible to construct three-dimensional pixel openings with various aspect ratios in the horizontal and vertical directions. Further, the use of imaged "stripes" or halftone circles in pixel areas protects etching in specific areas until these specific patterns are undercut and removed from the substrate. All pixel areas are then treated with a similar etch rate, but their depth varies with the halftone pattern. Varying the size and spacing of the halftone patterns allows etching with varying degrees of protection within the pixel, allowing for the localized deep etching necessary to form steep vertical bevels. . A preferred material for the evaporation mask is Invar.
- Invar is a metal alloy that is cold rolled into long thin sheets in steel mills. Invar cannot be electrodeposited onto a spin mandrel as a nickel mask.
- a suitable and low-cost method for forming the open areas in the deposition mask is by wet chemical etching.
- the screen or display pattern is a matrix of pixels on a substrate.
- screen or display patterns are fabricated using lithography (eg, photolithography and e-beam lithography).
- the screen or display pattern is processed using wet chemical etching.
- the screen or display pattern is fabricated using plasma etching.
- An OLED display is generally manufactured by forming a large mother panel and then cutting the mother panel into cell panels.
- each cell panel on the mother panel forms a thin film transistor (TFT) having an active layer and source/drain electrodes on a base substrate, and the TFT is coated with a planarization film, a pixel electrode, a light emitting layer , a counter electrode and an encapsulation layer, are sequentially formed and cut from the mother panel.
- TFT thin film transistor
- An OLED display is generally manufactured by forming a large mother panel and then cutting the mother panel into cell panels.
- each cell panel on the mother panel forms a thin film transistor (TFT) having an active layer and source/drain electrodes on a base substrate, and the TFT is coated with a planarization film, a pixel electrode, a light emitting layer , a counter electrode and an encapsulation layer, are sequentially formed and cut from the mother panel.
- TFT thin film transistor
- an organic light emitting diode (OLED) display comprising: forming a barrier layer on the base substrate of the mother panel; forming a plurality of display units on the barrier layer in cell panel units; forming an encapsulation layer over each of the display units of the cell panel; and applying an organic film to the interfaces between the cell panels.
- the barrier layer is an inorganic film, eg, made of SiNx, and the edges of the barrier layer are covered with an organic film, made of polyimide or acrylic.
- the organic film helps the mother panel to be softly cut into cell panels.
- a thin film transistor (TFT) layer has an emissive layer, a gate electrode, and source/drain electrodes.
- Each of the plurality of display units may have a thin film transistor (TFT) layer, a planarization film formed on the TFT layer, and a light emitting unit formed on the planarization film, and The applied organic film is made of the same material as that of the planarizing film, and is formed at the same time as the planarizing film is formed.
- the light-emitting unit is coupled with the TFT layer by a passivation layer, a planarizing film therebetween, and an encapsulation layer that covers and protects the light-emitting unit.
- the organic film is not connected to the display unit or encapsulation layer.
- each of the organic film and the planarizing film may include one of polyimide and acrylic.
- the barrier layer may be an inorganic film.
- the base substrate may be formed of polyimide.
- the method further includes attaching a carrier substrate made of a glass material to another surface of a base substrate made of polyimide before forming a barrier layer on the other surface of the base substrate; separating the carrier substrate from the base substrate prior to cutting along the interface.
- the OLED display is a flexible display.
- the passivation layer is an organic film placed on the TFT layer to cover the TFT layer.
- the planarizing film is an organic film formed over a passivation layer.
- the planarizing film is formed of polyimide or acrylic, as is the organic film formed on the edge of the barrier layer. In some embodiments, the planarizing film and the organic film are formed simultaneously during the manufacture of an OLED display. In some embodiments, the organic film may be formed on the edge of the barrier layer such that a portion of the organic film is in direct contact with the base substrate and a remaining portion of the organic film is , in contact with the barrier layer while surrounding the edges of the barrier layer.
- the emissive layer comprises a pixel electrode, a counter electrode, and an organic emissive layer disposed between the pixel electrode and the counter electrode.
- the pixel electrodes are connected to source/drain electrodes of the TFT layer.
- a suitable voltage is formed between the pixel electrode and the counter electrode, causing the organic light emitting layer to emit light, thereby displaying an image. is formed.
- An image forming unit having a TFT layer and a light emitting unit is hereinafter referred to as a display unit.
- the encapsulation layer that covers the display unit and prevents the penetration of external moisture may be formed into a thin encapsulation structure in which organic films and inorganic films are alternately laminated.
- the encapsulation layer has a thin film-like encapsulation structure in which multiple thin films are stacked.
- the organic film applied to the interface portion is spaced apart from each of the plurality of display units.
- the organic film is formed such that a portion of the organic film is in direct contact with the base substrate and the remaining portion of the organic film is in contact with the barrier layer while surrounding the edges of the barrier layer. be done.
- the OLED display is flexible and uses a flexible base substrate made of polyimide.
- the base substrate is formed on a carrier substrate made of glass material, and then the carrier substrate is separated.
- a barrier layer is formed on the surface of the base substrate opposite the carrier substrate.
- the barrier layer is patterned according to the size of each cell panel. For example, a base substrate is formed on all surfaces of a mother panel, while barrier layers are formed according to the size of each cell panel, thereby forming grooves at the interfaces between the barrier layers of the cell panels. Each cell panel can be cut along the groove.
- the manufacturing method further comprises cutting along the interface, wherein a groove is formed in the barrier layer, at least a portion of the organic film is formed with the groove, and the groove is Does not penetrate the base substrate.
- a TFT layer of each cell panel is formed, and a passivation layer, which is an inorganic film, and a planarization film, which is an organic film, are placed on and cover the TFT layer.
- the planarizing film eg made of polyimide or acrylic
- the interface grooves are covered with an organic film, eg made of polyimide or acrylic. This prevents cracking by having the organic film absorb the impact that occurs when each cell panel is cut along the groove at the interface.
- the grooves at the interfaces between the barrier layers are coated with an organic film to absorb shocks that might otherwise be transmitted to the barrier layers, so that each cell panel is softly cut and the barrier layers It may prevent cracks from forming.
- the organic film covering the groove of the interface and the planarizing film are spaced apart from each other. For example, when the organic film and the planarizing film are connected to each other as a single layer, external moisture may enter the display unit through the planarizing film and the portion where the organic film remains. The organic film and planarizing film are spaced from each other such that the organic film is spaced from the display unit.
- the display unit is formed by forming a light-emitting unit and an encapsulating layer is placed over the display unit to cover the display unit.
- the carrier substrate carrying the base substrate is separated from the base substrate.
- the carrier substrate separates from the base substrate due to the difference in coefficient of thermal expansion between the carrier substrate and the base substrate.
- the mother panel is cut into cell panels.
- the mother panel is cut along the interfaces between the cell panels using a cutter.
- the interface groove along which the mother panel is cut is coated with an organic film so that the organic film absorbs impact during cutting.
- the barrier layer can be prevented from cracking during cutting. In some embodiments, the method reduces the reject rate of the product and stabilizes its quality.
- Another embodiment includes a barrier layer formed on a base substrate, a display unit formed on the barrier layer, an encapsulation layer formed on the display unit, and an organic layer applied to the edges of the barrier layer.
- An OLED display comprising a film.
- the features of the present invention will be explained more specifically below with reference to Synthesis Examples, Test Examples, and Examples.
- the materials, processing details, processing procedures, etc. described below can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed to be limited by the specific examples shown below.
- the emission characteristics were evaluated using a source meter (manufactured by Keithley: 2400 series), a semiconductor parameter analyzer (manufactured by Agilent Technologies: E5273A), an optical power meter measuring device (manufactured by Newport: 1930C), and an optical spectrometer.
- reaction solution was cooled to room temperature and toluene was removed.
- the solid obtained was washed with water and methanol and dried.
- Example 1 Each thin film was laminated at a degree of vacuum of 5.0 ⁇ 10 ⁇ 5 Pa by a vacuum deposition method on a glass substrate on which an anode made of indium tin oxide (ITO) with a thickness of 50 nm was formed.
- ITO indium tin oxide
- HAT-CN was formed to a thickness of 10 nm on ITO
- NPD was formed thereon to a thickness of 30 nm.
- Tris-PCz was formed to a thickness of 10 nm.
- the delayed fluorescent material (TADF10), the fluorescent material (E35), and the compound 1 were co-deposited from different vapor deposition sources to form a layer with a thickness of 40 nm to form a light-emitting layer.
- the concentrations of the delayed fluorescence material, the fluorescence material, and Compound 1 in the light-emitting layer were 40% by mass, 0.5% by mass, and 59.5% by mass, respectively.
- Liq and SF3-TRZ were co-deposited from different vapor deposition sources to form a layer with a thickness of 30 nm.
- the concentrations of Liq and SF3-TRZ in this layer were 30% and 70% by weight, respectively.
- Liq was formed to a thickness of 2 nm, and then aluminum (Al) was vapor-deposited to a thickness of 100 nm to form a cathode, thereby obtaining an organic electroluminescence device (EL device 1).
- Comparative example 1 An organic electroluminescence device (comparative EL device 1) was produced by performing the same steps as in Example 1, except that Comparative Compound 1 was used instead of Compound 1.
- Example 2 An organic electroluminescence device (EL device 2) was produced by performing the same steps as in Example 1, except that compound 2 was used instead of compound 1. It was confirmed that the driving voltage of the EL element 2 was lower than that of the comparative EL element 1 .
- Example 3 An organic electroluminescence device (EL device 3) was produced by performing the same steps as in Comparative EL device 1, except that Tris-PCz was changed to Compound 2. It was confirmed that the EL element 3 also had a longer element life than the comparative EL element 1.
- the compound of the present invention is useful as various materials (particularly charge transport materials) used in light-emitting devices, and can be used, for example, as host materials for doping delayed fluorescence materials.
- the properties of organic light-emitting devices such as organic electroluminescence devices can be improved. Therefore, the present invention has high industrial applicability.
Landscapes
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Abstract
D-Ar-Zで表される化合物は有機発光素子用のホスト材料として有用である。Dはドナー性基、Arはアリーレン基またはビフェニルイレン基、Zはベンゾフロジベンゾフリル基、ベンゾチエノジベンゾチエニル基等を表す。
Description
本発明は、電荷輸送材料として有用な化合物と、その化合物を用いた組成物と有機発光素子に関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)などの発光素子の発光効率を高める研究が盛んに行われている。特に、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する電子輸送材料、ホール輸送材料、発光材料、ホスト材料などを新たに開発して組み合わせることにより、発光効率を高める工夫が種々なされてきている。その中で、遅延蛍光材料を利用した有機エレクトロルミネッセンス素子が開発され、注目を集めている(非特許文献1参照)。
遅延蛍光材料は、励起状態において、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差を生じた後、その励起一重項状態から基底状態へ戻る際に蛍光を放射する材料である。こうした経路による蛍光は、基底状態から直接生じた励起一重項状態からの蛍光(通常の蛍光)よりも遅れて観測されるため、遅延蛍光と称されている。ここで、例えば、発光性化合物をキャリアの注入により励起した場合、励起一重項状態と励起三重項状態の発生確率は統計的に25%:75%であるため、直接生じた励起一重項状態からの蛍光のみでは、発光効率の向上に限界がある。一方、遅延蛍光材料では、励起一重項状態のみならず、励起三重項状態も上記の逆項間交差を介した経路により蛍光発光に利用することができるため、通常の蛍光材料に比べて高い発光効率が得られることになる。このような特徴を有する遅延蛍光材料は、一般に有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層にホスト材料とともに用いられ、実際に発光効率の向上に寄与している。
Uoyama et al, Nature, 492, 234-238 (2012)
遅延蛍光材料と組み合わせるホスト材料には、遅延蛍光材料よりも最低励起一重項エネルギーがより大きな化合物が選択される。しかしながら、遅延蛍光を放射しない従来の蛍光材料と組み合わせて使用されてきたホスト材料を、そのまま遅延蛍光材料と組み合わせても十分な発光性能を実現することはできない。特に遅延蛍光材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子では、駆動電圧などの素子特性に改善の余地がある。このため、遅延蛍光材料を用いた有機発光素子において、素子特性を向上させることを目的として本発明者らは検討を行った。
鋭意検討を進めた結果、本発明者らは、特定の構造を有する化合物がホスト材料等の電荷輸送材料として有用であることを見いだした。本発明は、こうした知見に基づいて提案されたものであり、具体的に以下の構成を有する。
[1] 下記一般式(1)で表される化合物。
一般式(1)
D-Ar-Z
[一般式(1)において、Dはドナー性基を表し、Arは置換もしくは無置換のアリーレン基、または置換もしくは無置換のビフェニルイレン基(ただし、ビフェニルイレン基を構成する2つのベンゼン環は互いに連結基を介してさらに連結していてもよい)を表し、Zは置換もしくは無置換のベンゾフロジベンゾフリル基、置換もしくは無置換のベンゾフロジベンゾチエニル基、置換もしくは無置換のベンゾチエノジベンゾフリル基、または置換もしくは無置換のベンゾチエノジベンゾチエニル基を表す。]
[2] Arが下記のいずれかの骨格を有する、[1]に記載の化合物。
[上式において、*はDまたはZへの結合位置を表す。上記骨格の各水素原子は、各々独立に重水素原子または置換基で置換されていてもよいし、隣接する水素原子とともに連結基に置換されて環状構造を形成していてもよい。]
[3] 下記一般式(2)で表される、[1]に記載の化合物。
[一般式(2)において、X1およびX2は各々独立に酸素原子または硫黄原子を表す。R1~R7は各々独立に重水素原子または置換基を表す。nは0または1を表し、n1、n2、n3、n4、n5およびn7は各々独立に0~4のいずれかの整数を表し、n6は0~2のいずれかの整数を表す。R3とR4、2個の隣り合うR1、2個の隣り合うR2、2個の隣り合うR3、2個の隣り合うR4、2個の隣り合うR5、2個の隣り合うR6、2個の隣り合うR7は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
[4] 下記一般式(3-1)~(3-16)のいずれかで表される、[1]に記載の化合物。
[一般式(3-1)~(3-16)において、R1~R7は各々独立に重水素原子または置換基を表す。nは0または1を表し、n1、n2、n3、n4、n5およびn7は各々独立に0~4のいずれかの整数を表し、n3’およびn4’は各々独立に0~3のいずれかの整数を表し、n6は0~2のいずれかの整数を表す。R3とR4、2個の隣り合うR1、2個の隣り合うR2、2個の隣り合うR3、2個の隣り合うR4、2個の隣り合うR5、2個の隣り合うR6、2個の隣り合うR7は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
[5] 2個の隣り合うR1が互いに結合して環状構造を形成することはなく、また、2個の隣り合うR2が互いに結合して環状構造を形成することはない、[3]または[4]に記載の化合物。
[6] R1およびR2がいずれもカルバゾール環構造を含んでいない、[3]~[5]のいずれか1つに記載の化合物。
[7] [1]~[6]のいずれか1つに記載の化合物からなる電荷輸送材料。
[8] ホスト材料である、[7]に記載の電荷輸送材料。
[9] [1]~[6]のいずれか1つに記載の化合物からなるホスト材料に遅延蛍光材料をドープした組成物。
[10] 膜状である、[9]に記載の組成物。
[11] 前記遅延蛍光材料が、ベンゼン環に置換しているシアノ基の数が1つであるシアノベンゼン構造を有する化合物である、[9]または[10]に記載の組成物。
[12] 前記遅延蛍光材料が、ベンゼン環に置換しているシアノ基の数が2つであるジシアノベンゼン構造を有する化合物である、[9]または[10]に記載の組成物。
[13] 前記遅延蛍光材料が、ベンゼン環の環骨格構成炭素原子の少なくとも1つが窒素原子に置換したアザベンゼン構造を有する化合物である、[9]~[12]のいずれか1つに記載の組成物。
[14] 前記ホスト材料および前記遅延蛍光材料よりも最低励起一重項エネルギーが低い蛍光性化合物をさらに含む、[9]~[13]のいずれか1つに記載の組成物。
[15] [9]~[14]のいずれか1つに記載の組成物からなる層を有する有機発光素子。
[16] 前記層が、炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ホウ素原子およびハロゲン原子からなる群より選択される原子のみからなる、[15]に記載の有機発光素子。
[17] 前記層が、炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群より選択される原子のみからなる、[15]に記載の有機発光素子。
[18] 有機エレクトロルミネッセンス素子である、[15]~[17]のいずれか1つに記載の有機発光素子。
[19] 前記組成物が前記蛍光性化合物を含んでおらず、前記素子からの発光の最大成分は前記遅延蛍光材料からの発光である、[15]~[18]のいずれか1つに記載の有機発光素子。
[20] 前記組成物が前記蛍光性化合物を含んでおり、前記素子からの発光の最大成分は前記蛍光性化合物からの発光である、[15]~[18]のいずれか1つに記載の有機発光素子。
一般式(1)
D-Ar-Z
[一般式(1)において、Dはドナー性基を表し、Arは置換もしくは無置換のアリーレン基、または置換もしくは無置換のビフェニルイレン基(ただし、ビフェニルイレン基を構成する2つのベンゼン環は互いに連結基を介してさらに連結していてもよい)を表し、Zは置換もしくは無置換のベンゾフロジベンゾフリル基、置換もしくは無置換のベンゾフロジベンゾチエニル基、置換もしくは無置換のベンゾチエノジベンゾフリル基、または置換もしくは無置換のベンゾチエノジベンゾチエニル基を表す。]
[2] Arが下記のいずれかの骨格を有する、[1]に記載の化合物。
[3] 下記一般式(2)で表される、[1]に記載の化合物。
[4] 下記一般式(3-1)~(3-16)のいずれかで表される、[1]に記載の化合物。
[5] 2個の隣り合うR1が互いに結合して環状構造を形成することはなく、また、2個の隣り合うR2が互いに結合して環状構造を形成することはない、[3]または[4]に記載の化合物。
[6] R1およびR2がいずれもカルバゾール環構造を含んでいない、[3]~[5]のいずれか1つに記載の化合物。
[7] [1]~[6]のいずれか1つに記載の化合物からなる電荷輸送材料。
[8] ホスト材料である、[7]に記載の電荷輸送材料。
[9] [1]~[6]のいずれか1つに記載の化合物からなるホスト材料に遅延蛍光材料をドープした組成物。
[10] 膜状である、[9]に記載の組成物。
[11] 前記遅延蛍光材料が、ベンゼン環に置換しているシアノ基の数が1つであるシアノベンゼン構造を有する化合物である、[9]または[10]に記載の組成物。
[12] 前記遅延蛍光材料が、ベンゼン環に置換しているシアノ基の数が2つであるジシアノベンゼン構造を有する化合物である、[9]または[10]に記載の組成物。
[13] 前記遅延蛍光材料が、ベンゼン環の環骨格構成炭素原子の少なくとも1つが窒素原子に置換したアザベンゼン構造を有する化合物である、[9]~[12]のいずれか1つに記載の組成物。
[14] 前記ホスト材料および前記遅延蛍光材料よりも最低励起一重項エネルギーが低い蛍光性化合物をさらに含む、[9]~[13]のいずれか1つに記載の組成物。
[15] [9]~[14]のいずれか1つに記載の組成物からなる層を有する有機発光素子。
[16] 前記層が、炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ホウ素原子およびハロゲン原子からなる群より選択される原子のみからなる、[15]に記載の有機発光素子。
[17] 前記層が、炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群より選択される原子のみからなる、[15]に記載の有機発光素子。
[18] 有機エレクトロルミネッセンス素子である、[15]~[17]のいずれか1つに記載の有機発光素子。
[19] 前記組成物が前記蛍光性化合物を含んでおらず、前記素子からの発光の最大成分は前記遅延蛍光材料からの発光である、[15]~[18]のいずれか1つに記載の有機発光素子。
[20] 前記組成物が前記蛍光性化合物を含んでおり、前記素子からの発光の最大成分は前記蛍光性化合物からの発光である、[15]~[18]のいずれか1つに記載の有機発光素子。
本発明の化合物は電荷輸送材料として有用であり、有機半導体素子に効果的に用いられうる。例えば、本発明の化合物を有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層にホスト材料として用いることにより、素子特性を向上させることができる。
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様や具体例に限定されるものではない。なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。また、本発明に用いられる化合物の分子内に存在する水素原子の一部または全部は重水素原子(2H、デューテリウムD)に置換することができる。本明細書の化学構造式では、水素原子はHと表示しているか、その表示を省略している。例えばベンゼン環の環骨格構成炭素原子に結合する原子の表示が省略されているとき、表示が省略されている箇所ではHが環骨格構成炭素原子に結合しているものとする。本明細書にて「置換基」という用語は、水素原子および重水素原子以外の原子または原子団を意味する。一方、「置換もしくは無置換の」という用語は、水素原子が重水素原子または置換基で置換されていてもよいことを意味する。
[一般式(1)で表される化合物]
本発明の化合物は、下記一般式(1)で表される化合物である。
一般式(1)
D-Ar-Z
本発明の化合物は、下記一般式(1)で表される化合物である。
一般式(1)
D-Ar-Z
一般式(1)において、Zは置換もしくは無置換のベンゾフロジベンゾフリル基、置換もしくは無置換のベンゾフロジベンゾチエニル基、置換もしくは無置換のベンゾチエノジベンゾフリル基、または置換もしくは無置換のベンゾチエノジベンゾチエニル基を表す。
本発明の一態様では、Zは少なくとも1つのフラン構造を含む縮合環で結合する。本発明の一態様では、Zは少なくとも1つのチオフェン構造を含む縮合環で結合する。本発明の一態様では、Zは少なくとも1つのフラン構造と少なくとも1つのチオフェン構造を含む縮合環で結合する。本発明の一態様では、Zは少なくとも1つのフラン構造を含むが、チオフェン構造は含まない縮合環で結合する。本発明の一態様では、Zは少なくとも1つのチオフェン構造を含むが、フラン構造は含まない縮合環で結合する。本発明の一態様では、Zは5環が縮合した縮合環で結合する。
本発明の一態様では、Zは無置換のベンゾフロジベンゾフリル基、無置換のベンゾフロジベンゾチエニル基、無置換のベンゾチエノジベンゾフリル基、または無置換のベンゾチエノジベンゾチエニル基である。本発明の一態様では、Zは置換ベンゾフロジベンゾフリル基、置換ベンゾフロジベンゾチエニル基、置換ベンゾチエノジベンゾフリル基、または置換ベンゾチエノジベンゾチエニル基である。
本発明の一態様では、Zは置換もしくは無置換のベンゾフロジベンゾフリル基である。本発明の一態様では、Zは置換もしくは無置換のベンゾフロジベンゾチエニル基である。本発明の一態様では、Zは置換もしくは無置換のベンゾチエノジベンゾフリル基である。本発明の一態様では、Zは置換もしくは無置換のベンゾチエノジベンゾチエニル基である。
本発明の一態様では、Zは、ベンゾフロジベンゾフリル基、ベンゾフロジベンゾチエニル基、ベンゾチエノジベンゾフリル基、ベンゾチエノジベンゾチエニル基の各縮環構造の端部を構成するベンゼン環で結合する。本発明の一態様では、Zは、ベンゾフロジベンゾフリル基、ベンゾフロジベンゾチエニル基、ベンゾチエノジベンゾフリル基、ベンゾチエノジベンゾチエニル基の各縮環構造の中央部を構成するベンゼン環で結合する。
本発明の一態様では、Zは少なくとも1つのフラン構造を含む縮合環で結合する。本発明の一態様では、Zは少なくとも1つのチオフェン構造を含む縮合環で結合する。本発明の一態様では、Zは少なくとも1つのフラン構造と少なくとも1つのチオフェン構造を含む縮合環で結合する。本発明の一態様では、Zは少なくとも1つのフラン構造を含むが、チオフェン構造は含まない縮合環で結合する。本発明の一態様では、Zは少なくとも1つのチオフェン構造を含むが、フラン構造は含まない縮合環で結合する。本発明の一態様では、Zは5環が縮合した縮合環で結合する。
本発明の一態様では、Zは無置換のベンゾフロジベンゾフリル基、無置換のベンゾフロジベンゾチエニル基、無置換のベンゾチエノジベンゾフリル基、または無置換のベンゾチエノジベンゾチエニル基である。本発明の一態様では、Zは置換ベンゾフロジベンゾフリル基、置換ベンゾフロジベンゾチエニル基、置換ベンゾチエノジベンゾフリル基、または置換ベンゾチエノジベンゾチエニル基である。
本発明の一態様では、Zは置換もしくは無置換のベンゾフロジベンゾフリル基である。本発明の一態様では、Zは置換もしくは無置換のベンゾフロジベンゾチエニル基である。本発明の一態様では、Zは置換もしくは無置換のベンゾチエノジベンゾフリル基である。本発明の一態様では、Zは置換もしくは無置換のベンゾチエノジベンゾチエニル基である。
本発明の一態様では、Zは、ベンゾフロジベンゾフリル基、ベンゾフロジベンゾチエニル基、ベンゾチエノジベンゾフリル基、ベンゾチエノジベンゾチエニル基の各縮環構造の端部を構成するベンゼン環で結合する。本発明の一態様では、Zは、ベンゾフロジベンゾフリル基、ベンゾフロジベンゾチエニル基、ベンゾチエノジベンゾフリル基、ベンゾチエノジベンゾチエニル基の各縮環構造の中央部を構成するベンゼン環で結合する。
Zが置換もしくは無置換のベンゾフロジベンゾフリル基であるとき、Zは下記の骨格1a~1fのいずれの骨格を有するものであってもよい。本発明の一態様では、Zは骨格1a~1cのいずれかの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格1d~1fのいずれかの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格1aまたは1bの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格1cまたは1dの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格1eまたは1fの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格1cの骨格を有する。
Zが置換もしくは無置換のベンゾフロジベンゾチエニル基であるとき、Zは下記の骨格2a~2fのいずれの骨格を有するものであってもよい。本発明の一態様では、Zは骨格2a~2cのいずれかの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格2d~2fのいずれかの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格2aまたは2bの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格2cまたは2dの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格2eまたは2fの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格2cの骨格を有する。
Zが置換もしくは無置換のベンゾチエノジベンゾフリル基であるとき、Zは下記の骨格3a~3fのいずれの骨格を有するものであってもよい。本発明の一態様では、Zは骨格3a~3cのいずれかの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格3d~3fのいずれかの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格3aまたは3bの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格3cまたは3dの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格3eまたは3fの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格3cの骨格を有する。
Zが置換もしくは無置換のベンゾチエノジベンゾチエニル基であるとき、Zは下記の骨格4a~4fのいずれの骨格を有するものであってもよい。本発明の一態様では、Zは骨格4a~4cのいずれかの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格4d~4fのいずれかの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格4aまたは4bの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格4cまたは4dの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格4eまたは4fの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格4cの骨格を有する。
上記の骨格1a~4fにおける水素原子は、重水素原子または置換基で置換されていてもよい。例えば、骨格に結合している水素原子の一部が重水素原子で置換されているものや、骨格に結合している水素原子の全部が重水素原子で置換されているものを例示することができる。無置換であるものも好ましく採用することができる。置換基は、置換基群Aの中から選択してもよいし、置換基群Bの中から選択してもよいし、置換基群Cの中から選択してもよいし、置換基群Dの中から選択してもよいし、置換基群Eの中から選択してもよい。
本発明の一態様では、Zは骨格1a、2a、3a、4aのいずれかの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格1b、2b、3b、4bのいずれかの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格1c、2c、3c、4cのいずれかの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格1d、2d、3d、4dのいずれかの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格1e、2e、3e、4eのいずれかの骨格を有する。本発明の一態様では、Zは骨格1f、2f、3f、4fのいずれかの骨格を有する。本発明の一態様では、骨格1a~4fには、さらに環は縮合していない。本発明の一態様では、骨格1a~4fにはさらに環が縮合している。例えば、ベンゼン環、ベンゾフロ構造、ベンゾチエノ構造が縮合していてもよい。
一般式(1)において、Arは置換もしくは無置換のアリーレン基、または置換もしくは無置換のビフェニルイレン基を表す。アリーレン基の説明と好ましい範囲については、後述するアリール基の説明と好ましい範囲に関する記載を参照することができる。Arとして、好ましくは置換もしくは無置換のフェニレン基を挙げることができる。フェニレン基は、1,2-フェニレン基、1,3-フェニレン基、1,4-フェニレン基のいずれであってもよいが、1,3-フェニレン基、1,4-フェニレン基が好ましく、例えば1,3-フェニレン基を採用したり、1,4-フェニレン基を採用したりしてもよい。ビフェニルイレン基は、フェニレン基が2つ連結した連結基であり、ビフェニル-2,2’-ジイル基、ビフェニル-3,3’-ジイル基、ビフェニル-4,4’-ジイル基のいずれであってもよいが、ビフェニル-3,3’-ジイル基、ビフェニル-4,4’-ジイル基が好ましく、例えばビフェニル-3,3’-ジイル基を採用したり、ビフェニル-4,4’-ジイル基を採用したりしてもよい。ビフェニルイレン基を構成する2つのベンゼン環は互いに連結基を介してさらに連結していてもよい。本発明の一態様では、酸素原子(ーO-)を介して結合することにより置換もしくは無置換のジベンゾフランジイル基を形成している。本発明の一態様では、硫黄原子(-S-)を介して結合することによりジベンゾチオフェンジイル構造を形成している。本発明の好ましい一態様では、Arは下記のいずれかの骨格を有する。
上記の骨格5a~5fにおいて、*はDまたはZへの結合位置を表す。上記骨格の各水素原子は、各々独立に重水素原子または置換基で置換されていてもよいし、隣接する水素原子とともに連結基に置換されて環状構造を形成していてもよい。本発明の一態様では、Arは5aまたは5bの骨格を有する。本発明の一態様では、Arは5c~5fのいずれかの骨格を有する。本発明の一態様では、Arは5cまたは5dの骨格を有する。本発明の一態様では、Arは5eまたは5fの骨格を有する。本発明の一態様では、Arは5cまたは5eの骨格を有する。本発明の一態様では、Arは5dまたは5fdの骨格を有する。
Arが採りうるアリーレン基やビフェニルイレン基の水素原子や、骨格5a~5fにおける水素原子は、重水素原子または置換基で置換されていてもよい。例えば、水素原子の一部が重水素原子で置換されているものや、水素原子の全部が重水素原子で置換されているものを例示することができる。無置換であるものも好ましく採用することができる。置換基は、置換基群Aの中から選択してもよいし、置換基群Bの中から選択してもよいし、置換基群Cの中から選択してもよいし、置換基群Dの中から選択してもよいし、置換基群Eの中から選択してもよい。
一般式(1)におけるDはドナー性基を表す。ここでいうドナー性基は、ハメットのσp値が負の基である。ここで、「ハメットのσp値」は、L.P.ハメットにより提唱されたものであり、パラ置換ベンゼン誘導体の反応速度または平衡に及ぼす置換基の影響を定量化したものである。具体的には、パラ置換ベンゼン誘導体における置換基と反応速度定数または平衡定数の間に成立する下記式:
log(k/k0) = ρσp
または
log(K/K0) = ρσp
における置換基に特有な定数(σp)である。上式において、k0は置換基を持たないベンゼン誘導体の速度定数、kは置換基で置換されたベンゼン誘導体の速度定数、K0は置換基を持たないベンゼン誘導体の平衡定数、Kは置換基で置換されたベンゼン誘導体の平衡定数、ρは反応の種類と条件によって決まる反応定数を表す。本発明における「ハメットのσp値」に関する説明と各置換基の数値については、Hansch,C.et.al.,Chem.Rev.,91,165-195(1991)のσp値に関する記載を参照することができる。ハメットのσp値が正の基は電子求引性(アクセプター性)を示す傾向がある。なお、本発明の一態様では、一般式(1)で表される化合物は、σp値が0.2以上である置換基を含まない。
log(k/k0) = ρσp
または
log(K/K0) = ρσp
における置換基に特有な定数(σp)である。上式において、k0は置換基を持たないベンゼン誘導体の速度定数、kは置換基で置換されたベンゼン誘導体の速度定数、K0は置換基を持たないベンゼン誘導体の平衡定数、Kは置換基で置換されたベンゼン誘導体の平衡定数、ρは反応の種類と条件によって決まる反応定数を表す。本発明における「ハメットのσp値」に関する説明と各置換基の数値については、Hansch,C.et.al.,Chem.Rev.,91,165-195(1991)のσp値に関する記載を参照することができる。ハメットのσp値が正の基は電子求引性(アクセプター性)を示す傾向がある。なお、本発明の一態様では、一般式(1)で表される化合物は、σp値が0.2以上である置換基を含まない。
ドナー性基は、置換アミノ基を含む基であることが好ましい。アミノ基の窒素原子に結合する置換基は、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルケニル基、置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基であることが好ましく、置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基であることがより好ましく、置換もしくは無置換のアリール基であることがさらに好ましい。置換アミノ基は、特に、置換もしくは無置換のジアリールアミノ基、または置換もしくは無置換のジヘテロアリールアミノ基であることが好ましい。置換アミノ基の窒素原子に結合する2つの原子団は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。本発明におけるドナー性基は、置換アミノ基の窒素原子で結合する基であってもよいし、置換アミノ基が結合した基で結合する基であってもよい。置換アミノ基が結合する基は、π共役基であることが好ましい。より好ましいのは、置換アミノ基の窒素原子で結合する基であるか、置換アミノ基の窒素原子がベンゼン環に結合し、そのベンゼン環で結合する基であり、さらに好ましのは、置換アミノ基の窒素原子で結合する基である。
本発明におけるドナー性基として特に好ましいのは、置換もしくは無置換のカルバゾール-9-イル基である。カルバゾール-9-イル基には、ベンゼン環やヘテロ環がさらに縮合していてもよい。本発明の一態様では、カルバゾール-9-イル基には、ベンゼン環やヘテロ環はさらに縮合していない。カルバゾール-9-イル基の置換基は、例えば下記置換基群Aより選択される置換基であってもよく、下記置換基群Bより選択される置換基であってもよく、下記置換基群Cより選択される置換基であってもよく、下記置換基群Dより選択される置換基であってもよく、下記置換基群Eより選択される置換基であってもよい。好ましいカルバゾール-9-イル基として、無置換のカルバゾール-9-イル基、3位と6位の少なくとも一方が置換されたカルバゾール-9-イル基、3位と6位の両方が置換されたカルバゾール-9-イル基を例示することができる。
本発明におけるドナー性基として特に好ましいのは、置換もしくは無置換のカルバゾール-9-イル基である。カルバゾール-9-イル基には、ベンゼン環やヘテロ環がさらに縮合していてもよい。本発明の一態様では、カルバゾール-9-イル基には、ベンゼン環やヘテロ環はさらに縮合していない。カルバゾール-9-イル基の置換基は、例えば下記置換基群Aより選択される置換基であってもよく、下記置換基群Bより選択される置換基であってもよく、下記置換基群Cより選択される置換基であってもよく、下記置換基群Dより選択される置換基であってもよく、下記置換基群Eより選択される置換基であってもよい。好ましいカルバゾール-9-イル基として、無置換のカルバゾール-9-イル基、3位と6位の少なくとも一方が置換されたカルバゾール-9-イル基、3位と6位の両方が置換されたカルバゾール-9-イル基を例示することができる。
本発明の好ましい一態様では、ドナー性基として以下の一般式で表される基を採用する。Ar1およびAr2は各々独立にフェニル基、2-ビフェニルイル基、3-ビフェニルイル基、4-ビフェニルイル基、p-ターフェニルイル基、またはm-ターフェニルイル基を表す。pは0または1を表す。pが1であるとき、Ar1とAr2は同一であっても異なっていてもよい。*は結合位置を表す。
本発明の好ましい一態様では、ドナー性基として以下の一般式で表される基を採用する。X3は酸素原子または硫黄原子を表す。Ar3およびAr4は各々独立にフェニル基、2-ビフェニルイル基、3-ビフェニルイル基、4-ビフェニルイル基、p-ターフェニルイル基、またはm-ターフェニルイル基を表す。qおよびrは各々独立に0または1を表し、q+rは1または2である。qとrがともに1であるとき、Ar3とAr4は同一であっても異なっていてもよい。*は結合位置を表す。
Dが採りうるドナー性基は、水素原子および重水素原子以外の原子数が13以上であることが好ましく、例えば13~40の範囲内であるものを選択したり、例えば13~26の範囲内であるものを選択したりすることもできる。
Dが採りうるドナー性基は、例えば水素原子、重水素原子、炭素原子、窒素原子および酸素原子から選択される原子だけで構成されていてもよく、例えば水素原子、重水素原子、炭素原子および窒素原子から選択される原子だけで構成されていてもよく、例えば水素原子、炭素原子および窒素原子から選択される原子だけで構成されていてもよい。
Dが採りうるドナー性基は、例えば水素原子、重水素原子、炭素原子、窒素原子および酸素原子から選択される原子だけで構成されていてもよく、例えば水素原子、重水素原子、炭素原子および窒素原子から選択される原子だけで構成されていてもよく、例えば水素原子、炭素原子および窒素原子から選択される原子だけで構成されていてもよい。
一般式(2)において、X1およびX2は各々独立に酸素原子または硫黄原子を表す。本発明の一態様では、X1およびX2の少なくとも一方は酸素原子である。本発明の一態様では、X1およびX2の少なくとも一方は硫黄原子である。本発明の一態様では、X1およびX2の一方は酸素原子で他方は硫黄原子である。本発明の一態様では、X1およびX2はいずれも酸素原子である。本発明の一態様では、X1およびX2はいずれも硫黄原子である。
一般式(2)では、X1が結合している2つのベンゼン環のいずれが(R4)n4が結合しているベンゼン環に結合したものであってもよい。好ましいのは、2つのベンゼン環のうちX2が結合していない方のベンゼン環で結合したものである。
一般式(2)では、X1が結合している2つのベンゼン環のいずれが(R4)n4が結合しているベンゼン環に結合したものであってもよい。好ましいのは、2つのベンゼン環のうちX2が結合していない方のベンゼン環で結合したものである。
一般式(2)において、nは0または1を表す。本発明の一態様では、nは0である。本発明の一態様では、nは1である。
一般式(2)において、n1、n2、n3、n4、n5およびn7は各々独立に0~4のいずれかの整数を表し、n6は0~2のいずれかの整数を表す。本発明の一態様では、n1~n6は各々独立に0~2のいずれかの整数である。本発明の一態様では、n1~n6は各々独立に0または1である。本発明の一態様では、n1とn2が0である。本発明の一態様では、n3とn4が0である。本発明の一態様では、n5とn6が0である。
一般式(2)において、n1、n2、n3、n4、n5およびn7は各々独立に0~4のいずれかの整数を表し、n6は0~2のいずれかの整数を表す。本発明の一態様では、n1~n6は各々独立に0~2のいずれかの整数である。本発明の一態様では、n1~n6は各々独立に0または1である。本発明の一態様では、n1とn2が0である。本発明の一態様では、n3とn4が0である。本発明の一態様では、n5とn6が0である。
一般式(2)において、R1~R7は各々独立に重水素原子または置換基を表す。本発明の一態様では、R1~R7は重水素原子である。置換基としては、例えば下記置換基群Aより選択される置換基であってもよく、下記置換基群Bより選択される置換基であってもよく、下記置換基群Cより選択される置換基であってもよく、下記置換基群Dより選択される置換基であってもよく、下記置換基群Eより選択される置換基を挙げることができる。
一般式(2)におけるR3とR4、2個の隣り合うR1、2個の隣り合うR2、2個の隣り合うR3、2個の隣り合うR4、2個の隣り合うR5、2個の隣り合うR6、2個の隣り合うR7は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。本発明の一態様では、2個の隣り合うR1は互いに結合しておらず、環状構造も形成していない。本発明の一態様では、2個の隣り合うR2は互いに結合しておらず、環状構造も形成していない。本発明の一態様では、2個の隣り合うR3は互いに結合しておらず、環状構造も形成していない。本発明の一態様では、2個の隣り合うR4は互いに結合しておらず、環状構造も形成していない。本発明の一態様では、2個の隣り合うR5は互いに結合しておらず、環状構造も形成していない。本発明の一態様では、2個の隣り合うR6は互いに結合しておらず、環状構造も形成していない。本発明の一態様では、2個の隣り合うR7は互いに結合しておらず、環状構造も形成していない。本発明の一態様では、R3とR4、2個の隣り合うR1、2個の隣り合うR2、2個の隣り合うR3、2個の隣り合うR4、2個の隣り合うR5、2個の隣り合うR6、2個の隣り合うR7は、いずれも互いに結合して環状構造を形成していない。
一般式(2)におけるR3とR4、2個の隣り合うR1、2個の隣り合うR2、2個の隣り合うR3、2個の隣り合うR4、2個の隣り合うR5、2個の隣り合うR6、2個の隣り合うR7は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。本発明の一態様では、2個の隣り合うR1は互いに結合しておらず、環状構造も形成していない。本発明の一態様では、2個の隣り合うR2は互いに結合しておらず、環状構造も形成していない。本発明の一態様では、2個の隣り合うR3は互いに結合しておらず、環状構造も形成していない。本発明の一態様では、2個の隣り合うR4は互いに結合しておらず、環状構造も形成していない。本発明の一態様では、2個の隣り合うR5は互いに結合しておらず、環状構造も形成していない。本発明の一態様では、2個の隣り合うR6は互いに結合しておらず、環状構造も形成していない。本発明の一態様では、2個の隣り合うR7は互いに結合しておらず、環状構造も形成していない。本発明の一態様では、R3とR4、2個の隣り合うR1、2個の隣り合うR2、2個の隣り合うR3、2個の隣り合うR4、2個の隣り合うR5、2個の隣り合うR6、2個の隣り合うR7は、いずれも互いに結合して環状構造を形成していない。
一般式(2)の態様と好ましい範囲については、一般式(1)の対応する説明を参照することができる。
一般式(3-1)~(3-16)において、R1~R7は各々独立に重水素原子または置換基を表す。nは0または1を表し、n1、n2、n3、n4、n5およびn7は各々独立に0~4のいずれかの整数を表し、n3’およびn4’は各々独立に0~3のいずれかの整数を表し、n6は0~2のいずれかの整数を表す。R3とR4、2個の隣り合うR1、2個の隣り合うR2、2個の隣り合うR3、2個の隣り合うR4、2個の隣り合うR5、2個の隣り合うR6、2個の隣り合うR7は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。
本発明の一態様では、一般式(3-1)~(3-4)のいずれかで表される構造を有する。本発明の一態様では、一般式(3-5)~(3-8)のいずれかで表される構造を有する。本発明の一態様では、一般式(3-9)~(3-12)のいずれかで表される構造を有する。本発明の一態様では、一般式(3-13)~(3-16)のいずれかで表される構造を有する。本発明の一態様では、一般式(3-1)、(3-5)、(3-9)、(3-13)のいずれかで表される構造を有する。本発明の一態様では、一般式(3-2)、(3-6)、(3-10)、(3-14)のいずれかで表される構造を有する。本発明の一態様では、一般式(3-3)、(3-7)、(3-11)、(3-15)のいずれかで表される構造を有する。本発明の一態様では、一般式(3-4)、(3-8)、(3-12)、(3-16)のいずれかで表される構造を有する。
一般式(3-1)~(3-16)の態様と好ましい範囲については、一般式(1)および一般式(2)の対応する説明を参照することができる。
本発明の一態様では、一般式(3-1)~(3-4)のいずれかで表される構造を有する。本発明の一態様では、一般式(3-5)~(3-8)のいずれかで表される構造を有する。本発明の一態様では、一般式(3-9)~(3-12)のいずれかで表される構造を有する。本発明の一態様では、一般式(3-13)~(3-16)のいずれかで表される構造を有する。本発明の一態様では、一般式(3-1)、(3-5)、(3-9)、(3-13)のいずれかで表される構造を有する。本発明の一態様では、一般式(3-2)、(3-6)、(3-10)、(3-14)のいずれかで表される構造を有する。本発明の一態様では、一般式(3-3)、(3-7)、(3-11)、(3-15)のいずれかで表される構造を有する。本発明の一態様では、一般式(3-4)、(3-8)、(3-12)、(3-16)のいずれかで表される構造を有する。
一般式(3-1)~(3-16)の態様と好ましい範囲については、一般式(1)および一般式(2)の対応する説明を参照することができる。
本発明の一態様では、一般式(1)で表される化合物は、分子中にカルバゾール構造を1個だけ有する。本発明の一態様では、一般式(1)で表される化合物には、カルバゾール構造を構成しないピロール環は存在しない。本発明の一態様では、一般式(1)で表される化合物には、ジベンゾフラン構造を構成しないフラン環は存在しない。本発明の一態様では、一般式(1)で表される化合物には、ジベンゾチオフェン構造を構成しないチオフェン環は存在しない。本発明の一態様では、一般式(1)で表される化合物には、6環以上が縮合した縮合環は存在しない。
本発明の一態様では、一般式(1)で表される化合物として非対称構造を有する化合物を選択する。
一般式(1)で表される化合物の分子量は、例えば一般式(1)で表される化合物を含む有機層を蒸着法により製膜して利用することを意図する場合には、1500以下であることが好ましく、1200以下であることがより好ましく、1000以下であることがさらに好ましく、900以下であることがさらにより好ましい。分子量の下限値は、一般式(1)で表される化合物群の最小化合物の分子量である。
一般式(1)で表される化合物は、分子量にかかわらず塗布法で成膜してもよい。塗布法を用いれば、分子量が比較的大きな化合物であっても成膜することが可能である。一般式(1)で表される化合物は有機溶媒に溶解しやすいという利点がある。このため、一般式(1)で表される化合物は塗布法を適用しやすいうえ、精製して純度を高めやすい。
一般式(1)で表される化合物の分子量は、例えば一般式(1)で表される化合物を含む有機層を蒸着法により製膜して利用することを意図する場合には、1500以下であることが好ましく、1200以下であることがより好ましく、1000以下であることがさらに好ましく、900以下であることがさらにより好ましい。分子量の下限値は、一般式(1)で表される化合物群の最小化合物の分子量である。
一般式(1)で表される化合物は、分子量にかかわらず塗布法で成膜してもよい。塗布法を用いれば、分子量が比較的大きな化合物であっても成膜することが可能である。一般式(1)で表される化合物は有機溶媒に溶解しやすいという利点がある。このため、一般式(1)で表される化合物は塗布法を適用しやすいうえ、精製して純度を高めやすい。
一般式(1)で表される化合物は、金属原子を含まないことが好ましい。例えば、一般式(1)で表される化合物として、炭素原子、水素原子、重水素原子、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群より選択される原子からなる化合物を選択することができる。例えば、一般式(1)で表される化合物として、炭素原子、水素原子、重水素原子、窒素原子および酸素原子からなる群より選択される原子からなる化合物を選択することができる。例えば、一般式(1)で表される化合物として、炭素原子、水素原子、窒素原子および酸素原子からなる群より選択される原子からなる化合物を選択することができる。例えば、一般式(1)で表される化合物として、炭素原子、水素原子、重水素原子、窒素原子および硫黄原子からなる群より選択される原子からなる化合物を選択することができる。例えば、一般式(1)で表される化合物として、炭素原子、水素原子、窒素原子および硫黄原子からなる群より選択される原子からなる化合物を選択することができる。
本明細書において「アルキル基」は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよい。また、直鎖部分と環状部分と分枝部分のうちの2種以上が混在していてもよい。アルキル基の炭素数は、例えば1以上、2以上、4以上とすることができる。また、炭素数は30以下、20以下、10以下、6以下、4以下とすることができる。アルキル基の具体例として、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、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、2-エチルヘキシル基、n-ヘプチル基、イソヘプチル基、n-オクチル基、イソオクチル基、n-ノニル基、イソノニル基、n-デカニル基、イソデカニル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基を挙げることができる。置換基たるアルキル基は、さらにアリール基で置換されていてもよい。
「アルケニル基」は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよい。また、直鎖部分と環状部分と分枝部分のうちの2種以上が混在していてもよい。アルケニル基の炭素数は、例えば2以上、4以上とすることができる。また、炭素数は30以下、20以下、10以下、6以下、4以下とすることができる。アルケニル基の具体例として、エテニル基、n-プロペニル基、イソプロペニル基、n-ブテニル基、イソブテニル基、n-ペンテニル基、イソペンテニル基、n-ヘキセニル基、イソヘキセニル基、2-エチルヘキセニル基を挙げることができる。置換基たるアルケニル基は、さらに置換基で置換されていてもよい。
「アリール基」および「ヘテロアリール基」は、単環であってもよいし、2つ以上の環が縮合した縮合環であってもよい。縮合環である場合、縮合している環の数は2~6であることが好ましく、例えば2~4の中から選択することができる。環の具体例として、ベンゼン環、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、キノリン環、ピラジン環、キノキサリン環、ナフチリジン環を挙げることができ、これらが縮合した環であってもよい。アリール基またはヘテロアリール基の具体例として、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1-アントラセニル基、2-アントラセニル基、9-アントラセニル基、2-ピリジル基、3-ピリジル基、4-ピリジル基を挙げることができる。アリール基の環骨格構成原子数は6~40であることが好ましく、6~20であることがより好ましく、6~14の範囲内で選択したり、6~10の範囲内で選択したりしてもよい。ヘテロアリール基の環骨格構成原子数は4~40であることが好ましく、5~20であることがより好ましく、5~14の範囲内で選択したり、5~10の範囲内で選択したりしてもよい。「アリーレン基」および「ヘテロアリール基」は、アリール基およびヘテロアリール基の説明における価数を1から2へ読み替えたものとすることができる。
「アルケニル基」は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよい。また、直鎖部分と環状部分と分枝部分のうちの2種以上が混在していてもよい。アルケニル基の炭素数は、例えば2以上、4以上とすることができる。また、炭素数は30以下、20以下、10以下、6以下、4以下とすることができる。アルケニル基の具体例として、エテニル基、n-プロペニル基、イソプロペニル基、n-ブテニル基、イソブテニル基、n-ペンテニル基、イソペンテニル基、n-ヘキセニル基、イソヘキセニル基、2-エチルヘキセニル基を挙げることができる。置換基たるアルケニル基は、さらに置換基で置換されていてもよい。
「アリール基」および「ヘテロアリール基」は、単環であってもよいし、2つ以上の環が縮合した縮合環であってもよい。縮合環である場合、縮合している環の数は2~6であることが好ましく、例えば2~4の中から選択することができる。環の具体例として、ベンゼン環、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、キノリン環、ピラジン環、キノキサリン環、ナフチリジン環を挙げることができ、これらが縮合した環であってもよい。アリール基またはヘテロアリール基の具体例として、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1-アントラセニル基、2-アントラセニル基、9-アントラセニル基、2-ピリジル基、3-ピリジル基、4-ピリジル基を挙げることができる。アリール基の環骨格構成原子数は6~40であることが好ましく、6~20であることがより好ましく、6~14の範囲内で選択したり、6~10の範囲内で選択したりしてもよい。ヘテロアリール基の環骨格構成原子数は4~40であることが好ましく、5~20であることがより好ましく、5~14の範囲内で選択したり、5~10の範囲内で選択したりしてもよい。「アリーレン基」および「ヘテロアリール基」は、アリール基およびヘテロアリール基の説明における価数を1から2へ読み替えたものとすることができる。
本明細書において「置換基群A」とは、ヒドロキシル基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルキル基(例えば炭素数1~40)、アルコキシ基(例えば炭素数1~40)、アルキルチオ基(例えば炭素数1~40)、アリール基(例えば炭素数6~30)、アリールオキシ基(例えば炭素数6~30)、アリールチオ基(例えば炭素数6~30)、ヘテロアリール基(例えば環骨格構成原子数5~30)、ヘテロアリールオキシ基(例えば環骨格構成原子数5~30)、ヘテロアリールチオ基(例えば環骨格構成原子数5~30)、アシル基(例えば炭素数1~40)、アルケニル基(例えば炭素数1~40)、アルキニル基(例えば炭素数1~40)、アルコキシカルボニル基(例えば炭素数1~40)、アリールオキシカルボニル基(例えば炭素数1~40)、ヘテロアリールオキシカルボニル基(例えば炭素数1~40)、シリル基(例えば炭素数1~40のトリアルキルシリル基)およびニトロ基からなる群より選択される1つの基または2つ以上を組み合わせた基を意味する。
本明細書において「置換基群B」とは、アルキル基(例えば炭素数1~40)、アルコキシ基(例えば炭素数1~40)、アリール基(例えば炭素数6~30)、アリールオキシ基(例えば炭素数6~30)、ヘテロアリール基(例えば環骨格構成原子数5~30)、ヘテロアリールオキシ基(例えば環骨格構成原子数5~30)、ジアリールアミノアミノ基(例えば炭素原子数0~20)からなる群より選択される1つの基または2つ以上を組み合わせた基を意味する。
本明細書において「置換基群C」とは、アルキル基(例えば炭素数1~20)、アリール基(例えば炭素数6~22)、ヘテロアリール基(例えば環骨格構成原子数5~20)、ジアリールアミノ基(例えば炭素原子数12~20)からなる群より選択される1つの基または2つ以上を組み合わせた基を意味する。
本明細書において「置換基群D」とは、アルキル基(例えば炭素数1~20)、アリール基(例えば炭素数6~22)およびヘテロアリール基(例えば環骨格構成原子数5~20)からなる群より選択される1つの基または2つ以上を組み合わせた基を意味する。
本明細書において「置換基群E」とは、アルキル基(例えば炭素数1~20)およびアリール基(例えば炭素数6~22)からなる群より選択される1つの基または2つ以上を組み合わせた基を意味する。
本明細書において「置換基」や「置換もしくは無置換の」と記載されている場合の置換基は、例えば置換基群Aの中から選択してもよいし、置換基群Bの中から選択してもよいし、置換基群Cの中から選択してもよいし、置換基群Dの中から選択してもよいし、置換基群Eの中から選択してもよい。
本明細書において「置換基群B」とは、アルキル基(例えば炭素数1~40)、アルコキシ基(例えば炭素数1~40)、アリール基(例えば炭素数6~30)、アリールオキシ基(例えば炭素数6~30)、ヘテロアリール基(例えば環骨格構成原子数5~30)、ヘテロアリールオキシ基(例えば環骨格構成原子数5~30)、ジアリールアミノアミノ基(例えば炭素原子数0~20)からなる群より選択される1つの基または2つ以上を組み合わせた基を意味する。
本明細書において「置換基群C」とは、アルキル基(例えば炭素数1~20)、アリール基(例えば炭素数6~22)、ヘテロアリール基(例えば環骨格構成原子数5~20)、ジアリールアミノ基(例えば炭素原子数12~20)からなる群より選択される1つの基または2つ以上を組み合わせた基を意味する。
本明細書において「置換基群D」とは、アルキル基(例えば炭素数1~20)、アリール基(例えば炭素数6~22)およびヘテロアリール基(例えば環骨格構成原子数5~20)からなる群より選択される1つの基または2つ以上を組み合わせた基を意味する。
本明細書において「置換基群E」とは、アルキル基(例えば炭素数1~20)およびアリール基(例えば炭素数6~22)からなる群より選択される1つの基または2つ以上を組み合わせた基を意味する。
本明細書において「置換基」や「置換もしくは無置換の」と記載されている場合の置換基は、例えば置換基群Aの中から選択してもよいし、置換基群Bの中から選択してもよいし、置換基群Cの中から選択してもよいし、置換基群Dの中から選択してもよいし、置換基群Eの中から選択してもよい。
[一般式(1)で表される化合物の合成]
一般式(1)で表される化合物は、公知の合成法を適宜組み合わせて用いることにより合成することができる。例えば、D-HとX-Ar-Zを反応させることによって、一般式(1)であるD-Ar-Zを合成することが可能である。ここでHは水素原子であり、Xはハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子)である。反応条件は当業者によく知られた手法により最適化することができる。
一般式(1)で表される化合物は、公知の合成法を適宜組み合わせて用いることにより合成することができる。例えば、D-HとX-Ar-Zを反応させることによって、一般式(1)であるD-Ar-Zを合成することが可能である。ここでHは水素原子であり、Xはハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子)である。反応条件は当業者によく知られた手法により最適化することができる。
(遅延蛍光材料)
一般式(1)で表される化合物の用途は特に制限されない。一般式(1)で表される化合物は、発光材料(ドーパント)に対するホスト材料として用いてもよいし、使用態様によっては電荷輸送材料や発光材料として用いてもよい。発光材料のホスト材料として用いる場合は、遅延蛍光材料、遅延蛍光を放射しない蛍光材料(即時蛍光材料)、リン光材料のいずれの発光材料に対するホスト材料として用いてもよい。
一般式(1)で表される化合物は、特に、発光材料に対するホスト材料として優れている。一般式(1)で表される化合物は、特に遅延蛍光材料とともに用いるためのホスト材料として有用である。
ここでいう「遅延蛍光材料」とは、励起状態において、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差を生じ、その励起一重項状態から基底状態へ戻る際に遅延蛍光を放射する有機化合物である。本発明では、蛍光寿命測定システム(浜松ホトニクス社製ストリークカメラシステム等)により発光寿命を測定したとき、発光寿命が100ns(ナノ秒)以上の蛍光が観測されるものを遅延蛍光材料と言う。
一般式(1)で表される化合物と遅延蛍光材料を組み合わせて用いたとき、遅延蛍光材料は、励起一重項状態の一般式(1)で表される化合物からエネルギーを受け取って励起一重項状態に遷移する。また、遅延蛍光材料は、励起三重項状態の一般式(1)で表される化合物からエネルギーを受け取って励起三重項状態に遷移してもよい。遅延蛍光材料は励起一重項エネルギーと励起三重項エネルギーの差(ΔEST)が小さいことから、励起三重項状態の遅延蛍光材料は励起一重項状態の遅延蛍光材料へ逆項間交差しやすい。これらの経路により生じた励起一重項状態の遅延蛍光材料が発光に寄与する。
一般式(1)で表される化合物の用途は特に制限されない。一般式(1)で表される化合物は、発光材料(ドーパント)に対するホスト材料として用いてもよいし、使用態様によっては電荷輸送材料や発光材料として用いてもよい。発光材料のホスト材料として用いる場合は、遅延蛍光材料、遅延蛍光を放射しない蛍光材料(即時蛍光材料)、リン光材料のいずれの発光材料に対するホスト材料として用いてもよい。
一般式(1)で表される化合物は、特に、発光材料に対するホスト材料として優れている。一般式(1)で表される化合物は、特に遅延蛍光材料とともに用いるためのホスト材料として有用である。
ここでいう「遅延蛍光材料」とは、励起状態において、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差を生じ、その励起一重項状態から基底状態へ戻る際に遅延蛍光を放射する有機化合物である。本発明では、蛍光寿命測定システム(浜松ホトニクス社製ストリークカメラシステム等)により発光寿命を測定したとき、発光寿命が100ns(ナノ秒)以上の蛍光が観測されるものを遅延蛍光材料と言う。
一般式(1)で表される化合物と遅延蛍光材料を組み合わせて用いたとき、遅延蛍光材料は、励起一重項状態の一般式(1)で表される化合物からエネルギーを受け取って励起一重項状態に遷移する。また、遅延蛍光材料は、励起三重項状態の一般式(1)で表される化合物からエネルギーを受け取って励起三重項状態に遷移してもよい。遅延蛍光材料は励起一重項エネルギーと励起三重項エネルギーの差(ΔEST)が小さいことから、励起三重項状態の遅延蛍光材料は励起一重項状態の遅延蛍光材料へ逆項間交差しやすい。これらの経路により生じた励起一重項状態の遅延蛍光材料が発光に寄与する。
遅延蛍光材料は、最低励起一重項エネルギーと77Kの最低励起三重項エネルギーの差ΔESTが0.3eV以下であることが好ましく、0.25eV以下であることがより好ましく、0.2eV以下であることがより好ましく、0.15eV以下であることがより好ましく、0.1eV以下であることがさらに好ましく、0.07eV以下であることがさらにより好ましく、0.05eV以下であることがさらにまた好ましく、0.03eV以下であることがさらになお好ましく、0.01eV以下であることが特に好ましい。
ΔESTが小さければ、熱エネルギーの吸収によって励起一重項状態から励起三重項状態に逆項間交差しやすいため、熱活性化型の遅延蛍光材料として機能する。熱活性化型の遅延蛍光材料は、デバイスが発する熱を吸収して励起三重項状態から励起一重項へ比較的容易に逆項間交差し、その励起三重項エネルギーを効率よく発光に寄与させることができる。
ΔESTが小さければ、熱エネルギーの吸収によって励起一重項状態から励起三重項状態に逆項間交差しやすいため、熱活性化型の遅延蛍光材料として機能する。熱活性化型の遅延蛍光材料は、デバイスが発する熱を吸収して励起三重項状態から励起一重項へ比較的容易に逆項間交差し、その励起三重項エネルギーを効率よく発光に寄与させることができる。
本発明における、化合物の最低励起一重項エネルギー(ES1)と最低励起三重項エネルギー(ET1)は、下記の手順により求めた値である。ΔESTはES1-ET1を計算することにより求めた値である。
(1)最低励起一重項エネルギー(ES1)
測定対象化合物の薄膜もしくはトルエン溶液(濃度10-5mol/L)を調製して試料とする。常温(300K)でこの試料の蛍光スペクトルを測定する。蛍光スペクトルは、縦軸を発光、横軸を波長とする。この発光スペクトルの短波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]を求める。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をES1とする。
換算式:ES1[eV]=1239.85/λedge
後述の実施例における発光スペクトルの測定は、励起光源にLED光源(Thorlabs社製、M300L4)を用いて検出器(浜松ホトニクス社製、PMA-12マルチチャンネル分光器 C10027-01)により行った。
(2)最低励起三重項エネルギー(ET1)
最低励起一重項エネルギー(ES1)の測定で用いたのと同じ試料を、液体窒素によって77[K]に冷却し、励起光(300nm)を燐光測定用試料に照射し、検出器を用いて燐光を測定する。励起光照射後から100ミリ秒以降の発光を燐光スペクトルとする。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]を求める。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をET1とする。
換算式:ET1[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。
なお、スペクトルの最大ピーク強度の10%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。
(1)最低励起一重項エネルギー(ES1)
測定対象化合物の薄膜もしくはトルエン溶液(濃度10-5mol/L)を調製して試料とする。常温(300K)でこの試料の蛍光スペクトルを測定する。蛍光スペクトルは、縦軸を発光、横軸を波長とする。この発光スペクトルの短波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]を求める。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をES1とする。
換算式:ES1[eV]=1239.85/λedge
後述の実施例における発光スペクトルの測定は、励起光源にLED光源(Thorlabs社製、M300L4)を用いて検出器(浜松ホトニクス社製、PMA-12マルチチャンネル分光器 C10027-01)により行った。
(2)最低励起三重項エネルギー(ET1)
最低励起一重項エネルギー(ES1)の測定で用いたのと同じ試料を、液体窒素によって77[K]に冷却し、励起光(300nm)を燐光測定用試料に照射し、検出器を用いて燐光を測定する。励起光照射後から100ミリ秒以降の発光を燐光スペクトルとする。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]を求める。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をET1とする。
換算式:ET1[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。
なお、スペクトルの最大ピーク強度の10%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。
本発明の好ましい一態様では、遅延蛍光材料として、ベンゼン環に置換しているシアノ基の数が1つであるシアノベンゼン構造を有する化合物(シアノベンゼン誘導体)を用いる。本発明の別の好ましい一態様では、遅延蛍光材料として、ベンゼン環に置換しているシアノ基の数が2つであるジシアノベンゼン構造を有する化合物(ジシアノベンゼン誘導体)を用いる。本発明の別の好ましい一態様では、遅延蛍光材料として、ベンゼン環の環骨格構成炭素原子の少なくとも1つが窒素原子に置換したアザベンゼン構造を有する化合物(アザベンゼン誘導体)を用いる。
本発明の好ましい一態様では、遅延蛍光材料として下記一般式(4)で表される化合物を用いる。
一般式(4)において、R21~R23のうち1つはシアノ基または下記一般式(5)で表される基を表し、R21~R23の残りの2つとR24およびR25のうちの少なくとも1つは下記一般式(6)で表される基を表し、R21~R25の残りは水素原子または置換基(ただしここでいう置換基はシアノ基、下記一般式(5)で表される基、下記一般式(6)で表される基ではない)を表す。
一般式(5)において、L1は単結合もしくは2価の連結基を表し、R31およびR32は各々独立に水素原子または置換基を表し、*は結合位置を表す。
一般式(6)において、L2は単結合または2価の連結基を表し、R33およびR34は各々独立に水素原子または置換基を表し、*は結合位置を表す。
本発明の好ましい一態様では、R22がシアノ基である。本発明の好ましい一態様では、R22が一般式(5)で表される基である。本発明の一態様では、R21がシアノ基または一般式(5)で表される基である。本発明の一態様では、R23がシアノ基または一般式(5)で表される基である。本発明の一態様では、R21~R23のうち1つがシアノ基である。本発明の一態様では、R21~R23のうち1つが一般式(5)で表される基である。
本発明の好ましい一態様では、一般式(5)におけるL1は単結合である。本発明の一態様では、L1は2価の連結基であり、好ましくは置換もしくは無置換のアリーレン基、または置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基であり、より好ましくは置換もしくは無置換のアリーレン基であり、さらに好ましくは置換もしくは無置換の1,4-フェニレン基(置換基として例えば炭素数1~3のアルキル基)である。
本発明の一態様では、一般式(5)におけるR31およびR32は各々独立に、アルキル基(例えば炭素数1~40)、アリール基(例えば炭素数6~30)、ヘテロアリール基(例えば環骨格構成原子数5~30)、アルケニル基(例えば炭素数1~40)およびアルキニル基(例えば炭素数1~40)からなる群より選択される1つの基または2つ以上を組み合わせた基である(以下においてこれらの基を「置換基群Aの基」という)。本発明の好ましい一態様では、R31およびR32は各々独立に、置換もしくは無置換のアリール基(例えば炭素数6~30)であり、アリール基の置換基としては置換基群Aの基を挙げることができる。本発明の好ましい一態様では、R31およびR32は同一である。
本発明の一態様では、一般式(5)におけるR31およびR32は各々独立に、アルキル基(例えば炭素数1~40)、アリール基(例えば炭素数6~30)、ヘテロアリール基(例えば環骨格構成原子数5~30)、アルケニル基(例えば炭素数1~40)およびアルキニル基(例えば炭素数1~40)からなる群より選択される1つの基または2つ以上を組み合わせた基である(以下においてこれらの基を「置換基群Aの基」という)。本発明の好ましい一態様では、R31およびR32は各々独立に、置換もしくは無置換のアリール基(例えば炭素数6~30)であり、アリール基の置換基としては置換基群Aの基を挙げることができる。本発明の好ましい一態様では、R31およびR32は同一である。
本発明の好ましい一態様では、一般式(6)におけるL2は単結合である。本発明の一態様では、L2は2価の連結基であり、好ましくは置換もしくは無置換のアリーレン基、または置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基であり、より好ましくは置換もしくは無置換のアリーレン基であり、さらに好ましくは置換もしくは無置換の1,4-フェニレン基(置換基として例えば炭素数1~3のアルキル基)である。
本発明の一態様では、一般式(6)におけるR33およびR34は各々独立に、置換もしくは無置換のアルキル基(例えば炭素数1~40)、置換もしくは無置換のアルケニル基(例えば炭素数1~40)、置換もしくは無置換のアリール基(例えば炭素数6~30)、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基(例えば炭素数5~30)を表す。ここでいうアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロアリール基の置換基としては、ヒドロキシル基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルキル基(例えば炭素数1~40)、アルコキシ基(例えば炭素数1~40)、アルキルチオ基(例えば炭素数1~40)、アリール基(例えば炭素数6~30)、アリールオキシ基(例えば炭素数6~30)、アリールチオ基(例えば炭素数6~30)、ヘテロアリール基(例えば環骨格構成原子数5~30)、ヘテロアリールオキシ基(例えば環骨格構成原子数5~30)、ヘテロアリールチオ基(例えば環骨格構成原子数5~30)、アシル基(例えば炭素数1~40)、アルケニル基(例えば炭素数1~40)、アルキニル基(例えば炭素数1~40)、アルコキシカルボニル基(例えば炭素数1~40)、アリールオキシカルボニル基(例えば炭素数1~40)、ヘテロアリールオキシカルボニル基(例えば炭素数1~40)、シリル基(例えば炭素数1~40のトリアルキルシリル基)、ニトロ基およびシアノ基からなる群より選択される1つの基または2つ以上を組み合わせた基を挙げることができる(以下においてこれらの基を「置換基群Bの基」という)。
R33とR34は、互いに単結合または連結基を介して結合して環状構造を形成してもよい。特にR33とR34がアリール基である場合は、互いに単結合または連結基を介して結合して環状構造を形成することが好ましい。ここでいう連結基としては-O-、-S-、-N(R35)-、-C(R36)(R37)-、-C(=O)-を挙げることができ、-O-、-S-、-N(R35)-、-C(R36)(R37)-が好ましく、-O-、-S-、-N(R35)-がより好ましい。R35~R37は各々独立に水素原子または置換基を表す。置換基としては、上記置換基群Aの基を選択したり、下記置換基群Bの基を選択したりすることができ、好ましくは炭素数1~10のアルキル基および炭素数6~14のアリール基からなる群より選択される1つの基または2つ以上を組み合わせた基である。
本発明の一態様では、一般式(6)におけるR33およびR34は各々独立に、置換もしくは無置換のアルキル基(例えば炭素数1~40)、置換もしくは無置換のアルケニル基(例えば炭素数1~40)、置換もしくは無置換のアリール基(例えば炭素数6~30)、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基(例えば炭素数5~30)を表す。ここでいうアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロアリール基の置換基としては、ヒドロキシル基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルキル基(例えば炭素数1~40)、アルコキシ基(例えば炭素数1~40)、アルキルチオ基(例えば炭素数1~40)、アリール基(例えば炭素数6~30)、アリールオキシ基(例えば炭素数6~30)、アリールチオ基(例えば炭素数6~30)、ヘテロアリール基(例えば環骨格構成原子数5~30)、ヘテロアリールオキシ基(例えば環骨格構成原子数5~30)、ヘテロアリールチオ基(例えば環骨格構成原子数5~30)、アシル基(例えば炭素数1~40)、アルケニル基(例えば炭素数1~40)、アルキニル基(例えば炭素数1~40)、アルコキシカルボニル基(例えば炭素数1~40)、アリールオキシカルボニル基(例えば炭素数1~40)、ヘテロアリールオキシカルボニル基(例えば炭素数1~40)、シリル基(例えば炭素数1~40のトリアルキルシリル基)、ニトロ基およびシアノ基からなる群より選択される1つの基または2つ以上を組み合わせた基を挙げることができる(以下においてこれらの基を「置換基群Bの基」という)。
R33とR34は、互いに単結合または連結基を介して結合して環状構造を形成してもよい。特にR33とR34がアリール基である場合は、互いに単結合または連結基を介して結合して環状構造を形成することが好ましい。ここでいう連結基としては-O-、-S-、-N(R35)-、-C(R36)(R37)-、-C(=O)-を挙げることができ、-O-、-S-、-N(R35)-、-C(R36)(R37)-が好ましく、-O-、-S-、-N(R35)-がより好ましい。R35~R37は各々独立に水素原子または置換基を表す。置換基としては、上記置換基群Aの基を選択したり、下記置換基群Bの基を選択したりすることができ、好ましくは炭素数1~10のアルキル基および炭素数6~14のアリール基からなる群より選択される1つの基または2つ以上を組み合わせた基である。
一般式(7)のL11は単結合もしくは2価の連結基を表す。L11の説明と好ましい範囲については、上記のL2の説明と好ましい範囲を参照することができる。
一般式(7)のR41~R48は各々独立に水素原子または置換基を表す。R41とR42、R42とR43、R43とR44、R44とR45、R45とR46、R46とR47、R47とR48は、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。互いに結合して形成する環状構造は芳香環であっても脂肪環であってもよく、またヘテロ原子を含むものであってもよく、さらに環状構造は2環以上の縮合環であってもよい。ここでいうヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群より選択されるものであることが好ましい。形成される環状構造の例として、ベンゼン環、ナフタレン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、イミダゾリン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、シクロヘキサジエン環、シクロヘキセン環、シクロペンタエン環、シクロヘプタトリエン環、シクロヘプタジエン環、シクロヘプタエン環、フラン環、チオフェン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノリン環などを挙げることができる。例えばフェナントレン環やトリフェニレン環のように多数の環が縮合した環を形成してもよい。一般式(7)で表される基に含まれる環の数は3~5の範囲内から選択してもよく、5~7の範囲内から選択してもよい。
R41~R48が採りうる置換基として、上記の置換基群Bの基を挙げることができ、好ましくは炭素数1~10の無置換のアルキル基、または炭素数1~10の無置換のアルキル基で置換されていてもよい炭素数6~10のアリール基である。本発明の好ましい一態様では、R41~R48は水素原子または炭素数1~10の無置換のアルキル基である。本発明の好ましい一態様では、R41~R48は水素原子または炭素数6~10の無置換のアリール基である。本発明の好ましい一態様では、R41~R48はすべてが水素原子である。
一般式(7)において、*は結合位置を表す。
一般式(7)のR41~R48は各々独立に水素原子または置換基を表す。R41とR42、R42とR43、R43とR44、R44とR45、R45とR46、R46とR47、R47とR48は、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。互いに結合して形成する環状構造は芳香環であっても脂肪環であってもよく、またヘテロ原子を含むものであってもよく、さらに環状構造は2環以上の縮合環であってもよい。ここでいうヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群より選択されるものであることが好ましい。形成される環状構造の例として、ベンゼン環、ナフタレン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、イミダゾリン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、シクロヘキサジエン環、シクロヘキセン環、シクロペンタエン環、シクロヘプタトリエン環、シクロヘプタジエン環、シクロヘプタエン環、フラン環、チオフェン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノリン環などを挙げることができる。例えばフェナントレン環やトリフェニレン環のように多数の環が縮合した環を形成してもよい。一般式(7)で表される基に含まれる環の数は3~5の範囲内から選択してもよく、5~7の範囲内から選択してもよい。
R41~R48が採りうる置換基として、上記の置換基群Bの基を挙げることができ、好ましくは炭素数1~10の無置換のアルキル基、または炭素数1~10の無置換のアルキル基で置換されていてもよい炭素数6~10のアリール基である。本発明の好ましい一態様では、R41~R48は水素原子または炭素数1~10の無置換のアルキル基である。本発明の好ましい一態様では、R41~R48は水素原子または炭素数6~10の無置換のアリール基である。本発明の好ましい一態様では、R41~R48はすべてが水素原子である。
一般式(7)において、*は結合位置を表す。
本発明の好ましい一態様では、遅延蛍光材料としてアザベンゼン誘導体を用いる。本発明の好ましい一態様では、アザベンゼン誘導体は、ベンゼン環の環骨格構成炭素原子の3つが窒素原子に置換したアザベンゼン構造を有する。例えば、1,3,5-トリアジン構造を有するアザベンゼン誘導体を好ましく選択することができる。本発明の好ましい一態様では、アザベンゼン誘導体は、ベンゼン環の環骨格構成炭素原子の2つが窒素原子に置換したアザベンゼン構造を有する。例えば、ピリダジン構造、ピリミジン構造、ピラジン構造を有するアザベンゼン誘導体を挙げることができ、ピリミジン構造を有するアザベンゼン誘導体を好ましく選択することができる。本発明の一態様では、アザベンゼン誘導体は、ベンゼン環の環骨格構成炭素原子の1つが窒素原子に置換したピリジン構造を有する。
本発明の好ましい一態様では、遅延蛍光材料として下記一般式(8)で表される化合物を用いる。
一般式(8)において、Y1、Y2およびY3は、少なくとも1つが窒素原子で残りがメチン基を表す。本発明の一態様では、Y1が窒素原子で、Y2およびY3がメチン基である。好ましくはY1およびY2が窒素原子で、Y3がメチン基である。より好ましくは、Y1~Y3のすべてが窒素原子である。
一般式(8)において、Z1~Z3は、各々独立に水素原子または置換基を表すが、少なくとも1つはドナー性の置換基である。ドナー性の置換基は、ハメットのσp値が負の基を意味する。好ましくは、Z1~Z3の少なくとも1つは、ジアリールアミノ構造(窒素原子に結合する2つのアリール基は互いに結合していてもよい)を含む基であり、より好ましくは上記一般式(6)で表される基であり、例えば上記一般式(7)で表される基である。本発明の一態様では、Z1~Z3の1つだけが一般式(6)または(7)で表される基である。本発明の一態様では、Z1~Z3の2つだけが各々独立に一般式(6)または(7)で表される基である。本発明の一態様では、Z1~Z3のすべてが各々独立に一般式(6)または(7)で表される基である。一般式(6)および一般式(7)の詳細と好ましい範囲については、上記の対応する記載を参照することができる。一般式(6)および一般式(7)で表される基ではない、残りのZ1~Z3は、置換もしくは無置換のアリール基(例えば炭素数6~40、好ましくは6~20)であることが好ましく、ここでいうアリール基の置換基としては、アリール基(例えば炭素数6~20、好ましくは6~14)およびアルキル基(例えば炭素数1~20、好ましくは1~6)からなる群より選択される1つの基または2つ以上を組み合わせた基を例示することができる。本発明の一態様では、一般式(8)はシアノ基を含まない。
一般式(8)において、Z1~Z3は、各々独立に水素原子または置換基を表すが、少なくとも1つはドナー性の置換基である。ドナー性の置換基は、ハメットのσp値が負の基を意味する。好ましくは、Z1~Z3の少なくとも1つは、ジアリールアミノ構造(窒素原子に結合する2つのアリール基は互いに結合していてもよい)を含む基であり、より好ましくは上記一般式(6)で表される基であり、例えば上記一般式(7)で表される基である。本発明の一態様では、Z1~Z3の1つだけが一般式(6)または(7)で表される基である。本発明の一態様では、Z1~Z3の2つだけが各々独立に一般式(6)または(7)で表される基である。本発明の一態様では、Z1~Z3のすべてが各々独立に一般式(6)または(7)で表される基である。一般式(6)および一般式(7)の詳細と好ましい範囲については、上記の対応する記載を参照することができる。一般式(6)および一般式(7)で表される基ではない、残りのZ1~Z3は、置換もしくは無置換のアリール基(例えば炭素数6~40、好ましくは6~20)であることが好ましく、ここでいうアリール基の置換基としては、アリール基(例えば炭素数6~20、好ましくは6~14)およびアルキル基(例えば炭素数1~20、好ましくは1~6)からなる群より選択される1つの基または2つ以上を組み合わせた基を例示することができる。本発明の一態様では、一般式(8)はシアノ基を含まない。
本発明の好ましい一態様では、遅延蛍光材料として下記一般式(9)で表される化合物を用いる。
一般式(9)において、Ar1は、下記A1およびD1に置換されていてもよい環状構造を形成し、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、またはフェナントレン環を表す。Ar2、Ar3は、それぞれ環状構造を形成していてもよく、環状構造を形成している場合はベンゼン環、ナフタレン環、ピリジン環、またはシアノ基で置換されたベンゼン環を表す。m1は0~2のいずれかの整数を表し、m2は0~1のいずれかの整数を表す。A1はシアノ基、フェニル基、ピリミジル基、トリアジル基、もしくはベンゾニトリル基を表す。D1は、置換もしくは無置換の5H-インドロ[3,2,1-de]フェナジンー5-イル基、またはナフタレン構造を含まない置換もしくは無置換のヘテロ環縮合カルバゾリル基を表し、一般式(9)中に複数のD1が存在する場合それらは同一でも異なっていてもよい。また、D1の置換基は、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。
本発明では、上記以外にも公知の遅延蛍光材料を一般式(1)で表される化合物と適宜組み合わせて用いることができる。また、知られていない遅延蛍光材料であっても、用いることが可能である。
遅延蛍光材料として、WO2013/154064号公報の段落0008~0048および0095~0133、WO2013/011954号公報の段落0007~0047および0073~0085、WO2013/011955号公報の段落0007~0033および0059~0066、WO2013/081088号公報の段落0008~0071および0118~0133、特開2013-256490号公報の段落0009~0046および0093~0134、特開2013-116975号公報の段落0008~0020および0038~0040、WO2013/133359号公報の段落0007~0032および0079~0084、WO2013/161437号公報の段落0008~0054および0101~0121、特開2014-9352号公報の段落0007~0041および0060~0069、特開2014-9224号公報の段落0008~0048および0067~0076、特開2017-119663号公報の段落0013~0025、特開2017-119664号公報の段落0013~0026、特開2017-222623号公報の段落0012~0025、特開2017-226838号公報の段落0010~0050、特開2018-100411号公報の段落0012~0043、WO2018/047853号公報の段落0016~0044に記載される一般式に包含される化合物、特に例示化合物であって、遅延蛍光を放射するものを挙げることができる。また、特開2013-253121号公報、WO2013/133359号公報、WO2014/034535号公報、WO2014/115743号公報、WO2014/122895号公報、WO2014/126200号公報、WO2014/136758号公報、WO2014/133121号公報、WO2014/136860号公報、WO2014/196585号公報、WO2014/189122号公報、WO2014/168101号公報、WO2015/008580号公報、WO2014/203840号公報、WO2015/002213号公報、WO2015/016200号公報、WO2015/019725号公報、WO2015/072470号公報、WO2015/108049号公報、WO2015/080182号公報、WO2015/072537号公報、WO2015/080183号公報、特開2015-129240号公報、WO2015/129714号公報、WO2015/129715号公報、WO2015/133501号公報、WO2015/136880号公報、WO2015/137244号公報、WO2015/137202号公報、WO2015/137136号公報、WO2015/146541号公報、WO2015/159541号公報に記載される発光材料であって、遅延蛍光を放射するものを採用することもできる。なお、この段落に記載される上記の公報は、本明細書の一部としてここに引用している。
遅延蛍光材料として、WO2013/154064号公報の段落0008~0048および0095~0133、WO2013/011954号公報の段落0007~0047および0073~0085、WO2013/011955号公報の段落0007~0033および0059~0066、WO2013/081088号公報の段落0008~0071および0118~0133、特開2013-256490号公報の段落0009~0046および0093~0134、特開2013-116975号公報の段落0008~0020および0038~0040、WO2013/133359号公報の段落0007~0032および0079~0084、WO2013/161437号公報の段落0008~0054および0101~0121、特開2014-9352号公報の段落0007~0041および0060~0069、特開2014-9224号公報の段落0008~0048および0067~0076、特開2017-119663号公報の段落0013~0025、特開2017-119664号公報の段落0013~0026、特開2017-222623号公報の段落0012~0025、特開2017-226838号公報の段落0010~0050、特開2018-100411号公報の段落0012~0043、WO2018/047853号公報の段落0016~0044に記載される一般式に包含される化合物、特に例示化合物であって、遅延蛍光を放射するものを挙げることができる。また、特開2013-253121号公報、WO2013/133359号公報、WO2014/034535号公報、WO2014/115743号公報、WO2014/122895号公報、WO2014/126200号公報、WO2014/136758号公報、WO2014/133121号公報、WO2014/136860号公報、WO2014/196585号公報、WO2014/189122号公報、WO2014/168101号公報、WO2015/008580号公報、WO2014/203840号公報、WO2015/002213号公報、WO2015/016200号公報、WO2015/019725号公報、WO2015/072470号公報、WO2015/108049号公報、WO2015/080182号公報、WO2015/072537号公報、WO2015/080183号公報、特開2015-129240号公報、WO2015/129714号公報、WO2015/129715号公報、WO2015/133501号公報、WO2015/136880号公報、WO2015/137244号公報、WO2015/137202号公報、WO2015/137136号公報、WO2015/146541号公報、WO2015/159541号公報に記載される発光材料であって、遅延蛍光を放射するものを採用することもできる。なお、この段落に記載される上記の公報は、本明細書の一部としてここに引用している。
本発明で用いる遅延蛍光材料は金属原子を含まないことが好ましい。例えば、遅延蛍光材料として、炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群より選択される原子からなる化合物を選択することができる。例えば、遅延蛍光材料として、炭素原子、水素原子、窒素原子および酸素原子からなる群より選択される原子からなる化合物を選択することができる。例えば、遅延蛍光材料として、炭素原子、水素原子および窒素原子からなる化合物を選択することができる。
(組成物)
本発明の組成物は、一般式(1)で表される化合物と遅延蛍光材料を含む。本発明の一態様では、組成物は、1種以上の一般式(1)で表される化合物と、1種以上の遅延蛍光材料だけで構成される。本発明の一態様では、組成物は、1種の一般式(1)で表される化合物と、1種の遅延蛍光材料だけで構成される。本発明の一態様では、組成物は一般式(1)で表される化合物と遅延蛍光材料以外に第3の成分を含む。ここでいう第3の成分は、一般式(1)で表される化合物ではなく、また、遅延蛍光材料でもない。第3の成分は1種のみ含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。組成物における第3の成分の含有量は、30重量%以下の範囲内で選択してもよいし、10重量%以下の範囲内で選択してもよいし、1重量%以下の範囲内で選択してもよいし、0.1重量%以下の範囲内で選択してもよい。本発明の一態様では、第3成分は発光しない。本発明の一態様では、第3成分は蛍光を発光する。本発明の好ましい一態様では、本発明組成物からの発光の最大成分は蛍光(遅延蛍光を含む)である。
本発明の組成物において、一般式(1)で表される化合物は遅延蛍光材料よりも重量基準の含有量が多い。一般式(1)で表される化合物の含有量は、遅延蛍光材料の含有量の3重量倍以上の範囲内で選択してもよいし、10重量倍以上の範囲内で選択してもよいし、100重量倍以上の範囲内で選択してもよいし、1000重量倍以上の範囲内で選択してもよく、また、例えば10000重量倍以下の範囲内で選択してもよい。
本発明の組成物では、一般式(1)で表される化合物の励起一重項エネルギーよりも小さい励起一重項エネルギーを有する遅延蛍光材料を選択することが好ましい。励起一重項エネルギーの差は、0.1eV以上としたり、0.3eV以上としたり、0.5eV以上としたりしてもよく、2eV以下としたり、1.5eV以下としたり、1.0eV以下としたりしてもよい。
本発明の組成物は、金属元素を含まないことが好ましい。本発明の一態様では、本発明の組成物は炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ホウ素原子およびハロゲン原子からなる群より選択される原子のみからなる。本発明の一態様では、本発明の組成物は炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群より選択される原子のみからなる。
本発明の組成物は、一般式(1)で表される化合物と遅延蛍光材料を含む。本発明の一態様では、組成物は、1種以上の一般式(1)で表される化合物と、1種以上の遅延蛍光材料だけで構成される。本発明の一態様では、組成物は、1種の一般式(1)で表される化合物と、1種の遅延蛍光材料だけで構成される。本発明の一態様では、組成物は一般式(1)で表される化合物と遅延蛍光材料以外に第3の成分を含む。ここでいう第3の成分は、一般式(1)で表される化合物ではなく、また、遅延蛍光材料でもない。第3の成分は1種のみ含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。組成物における第3の成分の含有量は、30重量%以下の範囲内で選択してもよいし、10重量%以下の範囲内で選択してもよいし、1重量%以下の範囲内で選択してもよいし、0.1重量%以下の範囲内で選択してもよい。本発明の一態様では、第3成分は発光しない。本発明の一態様では、第3成分は蛍光を発光する。本発明の好ましい一態様では、本発明組成物からの発光の最大成分は蛍光(遅延蛍光を含む)である。
本発明の組成物において、一般式(1)で表される化合物は遅延蛍光材料よりも重量基準の含有量が多い。一般式(1)で表される化合物の含有量は、遅延蛍光材料の含有量の3重量倍以上の範囲内で選択してもよいし、10重量倍以上の範囲内で選択してもよいし、100重量倍以上の範囲内で選択してもよいし、1000重量倍以上の範囲内で選択してもよく、また、例えば10000重量倍以下の範囲内で選択してもよい。
本発明の組成物では、一般式(1)で表される化合物の励起一重項エネルギーよりも小さい励起一重項エネルギーを有する遅延蛍光材料を選択することが好ましい。励起一重項エネルギーの差は、0.1eV以上としたり、0.3eV以上としたり、0.5eV以上としたりしてもよく、2eV以下としたり、1.5eV以下としたり、1.0eV以下としたりしてもよい。
本発明の組成物は、金属元素を含まないことが好ましい。本発明の一態様では、本発明の組成物は炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ホウ素原子およびハロゲン原子からなる群より選択される原子のみからなる。本発明の一態様では、本発明の組成物は炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群より選択される原子のみからなる。
また、本発明の一態様では、一般式(1)で表される化合物は、遅延蛍光材料および蛍光性化合物とともに用いるためのホスト材料として有用である。このため、本発明の一態様では、本発明の組成物は一般式(1)で表される化合物と遅延蛍光材料の他に蛍光性化合物も含む。
蛍光性化合物は、一般式(1)で表される化合物および遅延蛍光材料よりも最低励起一重項エネルギー(ES1)が小さいことが好ましい。蛍光性化合物は、励起一重項状態の一般式(1)で表される化合物および遅延蛍光材料と、励起三重項状態から逆項間交差して励起一重項状態になった遅延蛍光材料からエネルギーを受け取って一重項励起状態に遷移し、その後基底状態に戻るときに蛍光を放射する。蛍光性化合物としては、このように一般式(1)で表される化合物および遅延蛍光材料からエネルギーを受け取って蛍光を放射し得るものであれば特に限定されず、発光は蛍光であっても、遅延蛍光であっても構わない。中でも、蛍光性化合物として用いる発光体は、最低励起一重項エネルギー準位から基底エネルギー準位に戻るときに蛍光を放射するものであることが好ましい。蛍光性化合物は、2種以上を用いてもよい。例えば、発光色が異なる2種以上の蛍光性化合物を併用することにより、所望の色を発光させることが可能になる。
蛍光性化合物としては、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、ナフタセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、クリセン誘導体、ルブレン誘導体、クマリン誘導体、ピラン誘導体、スチルベン誘導体、フルオレン誘導体、アントリル誘導体、ピロメテン誘導体、ターフェニル誘導体、ターフェニレン誘導体、フルオランテン誘導体、アミン誘導体、キナクリドン誘導体、オキサジアゾール誘導体、マロノニトリル誘導体、ピラン誘導体、カルバゾール誘導体、ジュロリジン誘導体、チアゾール誘導体、金属(Al,Zn)を有する誘導体、ジアザボラナフトアントラセン等の含ホウ素多環芳香族骨格を持つ化合物等の多重共鳴効果を有する化合物等を用いることが可能である。これらの例示骨格には置換基を有してもよいし、置換基を有していなくてもよい。また、これらの例示骨格どうしを組み合わせてもよい。
蛍光性化合物としては、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、ナフタセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、クリセン誘導体、ルブレン誘導体、クマリン誘導体、ピラン誘導体、スチルベン誘導体、フルオレン誘導体、アントリル誘導体、ピロメテン誘導体、ターフェニル誘導体、ターフェニレン誘導体、フルオランテン誘導体、アミン誘導体、キナクリドン誘導体、オキサジアゾール誘導体、マロノニトリル誘導体、ピラン誘導体、カルバゾール誘導体、ジュロリジン誘導体、チアゾール誘導体、金属(Al,Zn)を有する誘導体、ジアザボラナフトアントラセン等の含ホウ素多環芳香族骨格を持つ化合物等の多重共鳴効果を有する化合物等を用いることが可能である。これらの例示骨格には置換基を有してもよいし、置換基を有していなくてもよい。また、これらの例示骨格どうしを組み合わせてもよい。
蛍光性化合物の具体例としては、遅延蛍光材料の具体例として挙げた化合物を挙げることができる。このとき、本発明の組成物には2種以上の遅延蛍光材料が含まれることになるが、最低励起一重項エネルギーがより高い方がアシストドーパントとして機能し、最低励起一重項エネルギーがより低い方が主として発光する蛍光性化合物として機能する。蛍光性化合物として用いられる化合物は、60%以上のPL発光量子収率を示すことが好ましく、80%以上であることがより好ましい。また、蛍光性化合物として用いられる化合物は、50ns以下の瞬時蛍光寿命を示すことが好ましく、20ns以下であることがより好ましい。この時の瞬時蛍光寿命とは、熱活性型遅延蛍光を示す化合物について、発光寿命測定を行った時に観測される複数の指数減衰成分のうち最も早く減衰する成分の発光寿命のことである。また、第3化合物として用いられる化合物は、最低励起一重項(S1)から基底状態への蛍光放射速度がS1から最低励起三重項(T1)への項間交差速度よりも大きいことが好ましい。化合物の速度定数の算出方法については、熱活性型遅延蛍光材料に関する公知の文献(H. Uoyama, et al., Nature 492, 234 (2012)やK. Masui, et al., Org. Electron. 14, 2721, (2013)等)を参照することができる。
以下に、遅延蛍光材料とともに用いる蛍光性化合物として用いることができる好ましい化合物を挙げるが、本発明で用いることができる蛍光性化合物はこれらの具体例により限定的に解釈されることはない。
また、WO2015/022974号公報の段落0220~0239に記載の化合物も、本発明の蛍光性化合物として、特に好ましく採用することができる。
また、本発明の一態様では、一般式(1)で表される化合物を他のホスト材料とともに用いて、複数のホスト材料を含む発光層(組成物)として用いることができる。すなわち、本発明の一態様では、本発明の組成物は一般式(1)で表される化合物を含む複数のホスト材料を含有する。本発明の組成物には、一般式(1)で表される複数種の化合物を用いてもよいし、一般式(1)で表される化合物と一般式(1)で表されないホスト材料を組み合わせて用いてもよい。
以下に、一般式(1)で表される化合物とともに用いられる第二のホスト材料として用いることができる好ましい化合物を挙げるが、本発明で用いることができる第二のホスト材料はこれらの具体例により限定的に解釈されることはない。
以下に、一般式(1)で表される化合物とともに用いられる第二のホスト材料として用いることができる好ましい化合物を挙げるが、本発明で用いることができる第二のホスト材料はこれらの具体例により限定的に解釈されることはない。
本発明の組成物の形態は特に制限されない。本発明の特に好ましい一態様では、本発明の組成物は膜(フィルム)状である。本発明の組成物からなる膜は湿式工程で形成してもよいし、乾式工程で形成してもよい。
湿式工程では、本発明の組成物を溶解した溶液を面に塗布し、溶媒の除去後に発光層を形成する。湿式工程として、スピンコート法、スリットコート法、インクジェット法(スプレー法)、グラビア印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。湿式工程では、本発明の組成物を溶解することができる適切な有機溶媒を選択して用いる。ある実施形態では、本発明の組成物に含まれる化合物に、有機溶媒に対する溶解性を上げる置換基(例えばアルキル基)を導入することができる。
乾式工程としては真空蒸着法を好ましく採用することができる。真空蒸着法を採用する場合は、本発明の組成物を構成する各化合物を個別の蒸着源から共蒸着させてもよいし、全化合物を混合した単一の蒸着源から共蒸着させてもよい。単一の蒸着源を用いる場合は、全化合物の粉末を混合した混合粉を用いてもよいし、その混合粉を圧縮した圧縮成形体を用いてもよいし、各化合物を加熱溶融して混合した後に冷却した混合物を用いてもよい。ある実施形態では、単一の蒸着源に含まれる複数の化合物の蒸着速度(重量減少速度)が一致ないしほぼ一致する条件で共蒸着を行うことにより、蒸着源に含まれる複数の化合物の組成比に対応する組成比の膜を形成することができる。形成される膜の組成比と同じ組成比で複数の化合物を混合して蒸着源とすれば、所望の組成比を有する膜を簡便に形成することができる。ある実施形態では、共蒸着される各化合物が同じ重量減少率になる温度を特定して、その温度を共蒸着時の温度として採用することができる。膜を蒸着法により製膜する場合は、組成物を構成する各化合物の分子量は1500以下であることが好ましく、1200以下であることがより好ましく、1000以下であることがさらに好ましく、900以下であることがさらにより好ましい。分子量の下限値は、例えば450であったり、500であったり、600であったりしてもよい。
湿式工程では、本発明の組成物を溶解した溶液を面に塗布し、溶媒の除去後に発光層を形成する。湿式工程として、スピンコート法、スリットコート法、インクジェット法(スプレー法)、グラビア印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。湿式工程では、本発明の組成物を溶解することができる適切な有機溶媒を選択して用いる。ある実施形態では、本発明の組成物に含まれる化合物に、有機溶媒に対する溶解性を上げる置換基(例えばアルキル基)を導入することができる。
乾式工程としては真空蒸着法を好ましく採用することができる。真空蒸着法を採用する場合は、本発明の組成物を構成する各化合物を個別の蒸着源から共蒸着させてもよいし、全化合物を混合した単一の蒸着源から共蒸着させてもよい。単一の蒸着源を用いる場合は、全化合物の粉末を混合した混合粉を用いてもよいし、その混合粉を圧縮した圧縮成形体を用いてもよいし、各化合物を加熱溶融して混合した後に冷却した混合物を用いてもよい。ある実施形態では、単一の蒸着源に含まれる複数の化合物の蒸着速度(重量減少速度)が一致ないしほぼ一致する条件で共蒸着を行うことにより、蒸着源に含まれる複数の化合物の組成比に対応する組成比の膜を形成することができる。形成される膜の組成比と同じ組成比で複数の化合物を混合して蒸着源とすれば、所望の組成比を有する膜を簡便に形成することができる。ある実施形態では、共蒸着される各化合物が同じ重量減少率になる温度を特定して、その温度を共蒸着時の温度として採用することができる。膜を蒸着法により製膜する場合は、組成物を構成する各化合物の分子量は1500以下であることが好ましく、1200以下であることがより好ましく、1000以下であることがさらに好ましく、900以下であることがさらにより好ましい。分子量の下限値は、例えば450であったり、500であったり、600であったりしてもよい。
(有機発光素子)
本発明の組成物からなる発光層を形成することにより、有機フォトルミネッセンス素子(有機PL素子)や有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)などの優れた有機発光素子を提供することができる。本発明の有機発光素子は蛍光発光素子であり、素子からの発光の最大成分は蛍光である(ここでいう蛍光には遅延蛍光が含まれる)。
発光層の厚さは例えば1~15nmとしたり、2~10nmとしたり、3~7nmとすることができる。
有機フォトルミネッセンス素子は、基材上に少なくとも発光層を形成した構造を有する。また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも陽極、陰極、および陽極と陰極の間に有機層を形成した構造を有する。有機層は、少なくとも発光層を含むものであり、発光層のみからなるものであってもよいし、発光層の他に1層以上の有機層を有するものであってもよい。そのような他の有機層として、正孔輸送層、正孔注入層、電子障壁層、正孔障壁層、電子注入層、電子輸送層、励起子障壁層などを挙げることができる。正孔輸送層は正孔注入機能を有した正孔注入輸送層でもよく、電子輸送層は電子注入機能を有した電子注入輸送層でもよい。具体的な有機エレクトロルミネッセンス素子の構造例を図1に示す。図1において、1は基材、2は陽極、3は正孔注入層、4は正孔輸送層、5は発光層、6は電子輸送層、7は陰極を表わす。
本発明の有機発光素子が多波長発光型の有機発光素子であるとき、最も短波長な発光が遅延蛍光を含むものとすることができる。また、最も短波長な発光が遅延蛍光を含まないものとすることもできる。
本発明の組成物を用いた有機発光素子は、熱的または電子的手段で励起されるとき、紫外領域、可視スペクトルのうち青色、緑色、黄色、オレンジ色、赤色領域(例えば420~500nm、500~600nmまたは600~700nm)または近赤外線領域で光を発することができる。例えば有機発光素子は赤色またはオレンジ色領域(例えば620~780nm)で光を発することができる。例えば有機発光素子はオレンジ色または黄色領域(例えば570~620nm)で光を発することができる。例えば有機発光素子は緑色領域(例えば490~575nm)で光を発することができる。例えば有機発光素子は青色領域(例えば400~490nm)で光を発することができる。例えば有機発光素子は紫外スペクトル領域(例えば280~400nm)で光を発することができる。例えば有機発光素子は赤外スペクトル領域(例えば780nm~2μm)で光を発することができる。
本発明の組成物を用いた有機発光素子からの発光の最大成分は、本発明の組成物に含まれる遅延蛍光材料からの発光であることが好ましい。一般式(1)で表される化合物からの発光は、有機発光素子からの発光の10%未満であることが好ましく、例えば1%未満、0.1%未満、0.01%未満、検出限界以下であってもよい。遅延蛍光材料からの発光は、有機発光素子からの発光の例えば50%超、90%超、99%超であってもよい。本発明の組成物を含む層(発光層)が第3成分として蛍光材料を含む場合は、有機発光素子からの発光の最大成分はその蛍光材料からの発光であってもよい。その場合は、発光材料からの発光は有機発光素子からの発光の例えば50%超、90%超、99%超であってもよい。
本発明の組成物からなる発光層を形成することにより、有機フォトルミネッセンス素子(有機PL素子)や有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)などの優れた有機発光素子を提供することができる。本発明の有機発光素子は蛍光発光素子であり、素子からの発光の最大成分は蛍光である(ここでいう蛍光には遅延蛍光が含まれる)。
発光層の厚さは例えば1~15nmとしたり、2~10nmとしたり、3~7nmとすることができる。
有機フォトルミネッセンス素子は、基材上に少なくとも発光層を形成した構造を有する。また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも陽極、陰極、および陽極と陰極の間に有機層を形成した構造を有する。有機層は、少なくとも発光層を含むものであり、発光層のみからなるものであってもよいし、発光層の他に1層以上の有機層を有するものであってもよい。そのような他の有機層として、正孔輸送層、正孔注入層、電子障壁層、正孔障壁層、電子注入層、電子輸送層、励起子障壁層などを挙げることができる。正孔輸送層は正孔注入機能を有した正孔注入輸送層でもよく、電子輸送層は電子注入機能を有した電子注入輸送層でもよい。具体的な有機エレクトロルミネッセンス素子の構造例を図1に示す。図1において、1は基材、2は陽極、3は正孔注入層、4は正孔輸送層、5は発光層、6は電子輸送層、7は陰極を表わす。
本発明の有機発光素子が多波長発光型の有機発光素子であるとき、最も短波長な発光が遅延蛍光を含むものとすることができる。また、最も短波長な発光が遅延蛍光を含まないものとすることもできる。
本発明の組成物を用いた有機発光素子は、熱的または電子的手段で励起されるとき、紫外領域、可視スペクトルのうち青色、緑色、黄色、オレンジ色、赤色領域(例えば420~500nm、500~600nmまたは600~700nm)または近赤外線領域で光を発することができる。例えば有機発光素子は赤色またはオレンジ色領域(例えば620~780nm)で光を発することができる。例えば有機発光素子はオレンジ色または黄色領域(例えば570~620nm)で光を発することができる。例えば有機発光素子は緑色領域(例えば490~575nm)で光を発することができる。例えば有機発光素子は青色領域(例えば400~490nm)で光を発することができる。例えば有機発光素子は紫外スペクトル領域(例えば280~400nm)で光を発することができる。例えば有機発光素子は赤外スペクトル領域(例えば780nm~2μm)で光を発することができる。
本発明の組成物を用いた有機発光素子からの発光の最大成分は、本発明の組成物に含まれる遅延蛍光材料からの発光であることが好ましい。一般式(1)で表される化合物からの発光は、有機発光素子からの発光の10%未満であることが好ましく、例えば1%未満、0.1%未満、0.01%未満、検出限界以下であってもよい。遅延蛍光材料からの発光は、有機発光素子からの発光の例えば50%超、90%超、99%超であってもよい。本発明の組成物を含む層(発光層)が第3成分として蛍光材料を含む場合は、有機発光素子からの発光の最大成分はその蛍光材料からの発光であってもよい。その場合は、発光材料からの発光は有機発光素子からの発光の例えば50%超、90%超、99%超であってもよい。
以下において、有機エレクトロルミネッセンス素子の各部材および発光層以外の各層について説明する。
基材:
いくつかの実施形態では、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は基材により保持され、当該基材は特に限定されず、有機エレクトロルミネッセンス素子で一般的に用いられる、例えばガラス、透明プラスチック、クォーツおよびシリコンにより形成されたいずれかの材料を用いればよい。
いくつかの実施形態では、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は基材により保持され、当該基材は特に限定されず、有機エレクトロルミネッセンス素子で一般的に用いられる、例えばガラス、透明プラスチック、クォーツおよびシリコンにより形成されたいずれかの材料を用いればよい。
陽極:
いくつかの実施形態では、有機エレクトロルミネッセンス装置の陽極は、金属、合金、導電性化合物またはそれらの組み合わせから製造される。いくつかの実施形態では、前記の金属、合金または導電性化合物は高い仕事関数(4eV以上)を有する。いくつかの実施形態では、前記金属はAuである。いくつかの実施形態では、導電性の透明材料は、CuI、酸化インジウム・スズ(ITO)、SnO2およびZnOから選択される。いくつかの実施形態では、IDIXO(In2O3-ZnO)などの、透明な導電性フィルムを形成できるアモルファス材料を使用する。いくつかの実施形態では、前記陽極は薄膜である。いくつかの実施形態では、前記薄膜は蒸着またはスパッタリングにより作製される。いくつかの実施形態では、前記フィルムはフォトリソグラフィー方法によりパターン化される。いくつかの実施形態では、パターンが高精度である必要がない(例えば約100μm以上)場合、当該パターンは、電極材料への蒸着またはスパッタリングに好適な形状のマスクを用いて形成してもよい。いくつかの実施形態では、有機導電性化合物などのコーティング材料を塗布しうるとき、プリント法やコーティング法などの湿式フィルム形成方法が用いられる。いくつかの実施形態では、放射光が陽極を通過するとき、陽極は10%超の透過度を有し、当該陽極は、単位面積あたり数百オーム以下のシート抵抗を有する。いくつかの実施形態では、陽極の厚みは10~1,000nmである。いくつかの実施形態では、陽極の厚みは10~200nmである。いくつかの実施形態では、陽極の厚みは用いる材料に応じて変動する。
いくつかの実施形態では、有機エレクトロルミネッセンス装置の陽極は、金属、合金、導電性化合物またはそれらの組み合わせから製造される。いくつかの実施形態では、前記の金属、合金または導電性化合物は高い仕事関数(4eV以上)を有する。いくつかの実施形態では、前記金属はAuである。いくつかの実施形態では、導電性の透明材料は、CuI、酸化インジウム・スズ(ITO)、SnO2およびZnOから選択される。いくつかの実施形態では、IDIXO(In2O3-ZnO)などの、透明な導電性フィルムを形成できるアモルファス材料を使用する。いくつかの実施形態では、前記陽極は薄膜である。いくつかの実施形態では、前記薄膜は蒸着またはスパッタリングにより作製される。いくつかの実施形態では、前記フィルムはフォトリソグラフィー方法によりパターン化される。いくつかの実施形態では、パターンが高精度である必要がない(例えば約100μm以上)場合、当該パターンは、電極材料への蒸着またはスパッタリングに好適な形状のマスクを用いて形成してもよい。いくつかの実施形態では、有機導電性化合物などのコーティング材料を塗布しうるとき、プリント法やコーティング法などの湿式フィルム形成方法が用いられる。いくつかの実施形態では、放射光が陽極を通過するとき、陽極は10%超の透過度を有し、当該陽極は、単位面積あたり数百オーム以下のシート抵抗を有する。いくつかの実施形態では、陽極の厚みは10~1,000nmである。いくつかの実施形態では、陽極の厚みは10~200nmである。いくつかの実施形態では、陽極の厚みは用いる材料に応じて変動する。
陰極:
いくつかの実施形態では、前記陰極は、低い仕事関数を有する金属(4eV以下)(電子注入金属と称される)、合金、導電性化合物またはその組み合わせなどの電極材料で作製される。いくつかの実施形態では、前記電極材料は、ナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム-銅混合物、マグネシウム-銀混合物、マグネシウム-アルミニウム混合物、マグネシウム-インジウム混合物、アルミニウム-酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム-アルミニウム混合物および希土類元素から選択される。いくつかの実施形態では、電子注入金属と、電子注入金属より高い仕事関数を有する安定な金属である第2の金属との混合物が用いられる。いくつかの実施形態では、前記混合物は、マグネシウム-銀混合物、マグネシウム-アルミニウム混合物、マグネシウム-インジウム混合物、アルミニウム-酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム-アルミニウム混合物およびアルミニウムから選択される。いくつかの実施形態では、前記混合物は電子注入特性および酸化に対する耐性を向上させる。いくつかの実施形態では、陰極は、蒸着またはスパッタリングにより電極材料を薄膜として形成させることによって製造される。いくつかの実施形態では、前記陰極は単位面積当たり数百オーム以下のシート抵抗を有する。いくつかの実施形態では、前記陰極の厚は10nm~5μmである。いくつかの実施形態では、前記陰極の厚は50~200nmである。いくつかの実施形態では、放射光を透過させるため、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極および陰極のいずれか1つは透明または半透明である。いくつかの実施形態では、透明または半透明のエレクトロルミネッセンス素子は光放射輝度を向上させる。
いくつかの実施形態では、前記陰極を、前記陽極に関して前述した導電性の透明な材料で形成されることにより、透明または半透明の陰極が形成される。いくつかの実施形態では、素子は陽極と陰極とを含むが、いずれも透明または半透明である。
いくつかの実施形態では、前記陰極は、低い仕事関数を有する金属(4eV以下)(電子注入金属と称される)、合金、導電性化合物またはその組み合わせなどの電極材料で作製される。いくつかの実施形態では、前記電極材料は、ナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム-銅混合物、マグネシウム-銀混合物、マグネシウム-アルミニウム混合物、マグネシウム-インジウム混合物、アルミニウム-酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム-アルミニウム混合物および希土類元素から選択される。いくつかの実施形態では、電子注入金属と、電子注入金属より高い仕事関数を有する安定な金属である第2の金属との混合物が用いられる。いくつかの実施形態では、前記混合物は、マグネシウム-銀混合物、マグネシウム-アルミニウム混合物、マグネシウム-インジウム混合物、アルミニウム-酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム-アルミニウム混合物およびアルミニウムから選択される。いくつかの実施形態では、前記混合物は電子注入特性および酸化に対する耐性を向上させる。いくつかの実施形態では、陰極は、蒸着またはスパッタリングにより電極材料を薄膜として形成させることによって製造される。いくつかの実施形態では、前記陰極は単位面積当たり数百オーム以下のシート抵抗を有する。いくつかの実施形態では、前記陰極の厚は10nm~5μmである。いくつかの実施形態では、前記陰極の厚は50~200nmである。いくつかの実施形態では、放射光を透過させるため、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極および陰極のいずれか1つは透明または半透明である。いくつかの実施形態では、透明または半透明のエレクトロルミネッセンス素子は光放射輝度を向上させる。
いくつかの実施形態では、前記陰極を、前記陽極に関して前述した導電性の透明な材料で形成されることにより、透明または半透明の陰極が形成される。いくつかの実施形態では、素子は陽極と陰極とを含むが、いずれも透明または半透明である。
注入層:
注入層は、電極と有機層との間の層である。いくつかの実施形態では、前記注入層は駆動電圧を減少させ、光放射輝度を増強する。いくつかの実施形態では、前記注入層は、正孔注入層と電子注入層とを含む。前記注入層は、陽極と発光層または正孔輸送層との間、並びに陰極と発光層または電子輸送層との間に配置することがきる。いくつかの実施形態では、注入層が存在する。いくつかの実施形態では、注入層が存在しない。
以下に、正孔注入材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
注入層は、電極と有機層との間の層である。いくつかの実施形態では、前記注入層は駆動電圧を減少させ、光放射輝度を増強する。いくつかの実施形態では、前記注入層は、正孔注入層と電子注入層とを含む。前記注入層は、陽極と発光層または正孔輸送層との間、並びに陰極と発光層または電子輸送層との間に配置することがきる。いくつかの実施形態では、注入層が存在する。いくつかの実施形態では、注入層が存在しない。
以下に、正孔注入材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
障壁層:
障壁層は、発光層に存在する電荷(電子または正孔)および/または励起子が、発光層の外側に拡散することを阻止できる層である。いくつかの実施形態では、電子障壁層は、発光層と正孔輸送層との間に存在し、電子が発光層を通過して正孔輸送層へ至ることを阻止する。いくつかの実施形態では、正孔障壁層は、発光層と電子輸送層との間に存在し、正孔が発光層を通過して電子輸送層へ至ることを阻止する。いくつかの実施形態では、障壁層は、励起子が発光層の外側に拡散することを阻止する。いくつかの実施形態では、電子障壁層および正孔障壁層は励起子障壁層を構成する。本明細書で用いる用語「電子障壁層」または「励起子障壁層」には、電子障壁層の、および励起子障壁層の機能の両方を有する層が含まれる。
障壁層は、発光層に存在する電荷(電子または正孔)および/または励起子が、発光層の外側に拡散することを阻止できる層である。いくつかの実施形態では、電子障壁層は、発光層と正孔輸送層との間に存在し、電子が発光層を通過して正孔輸送層へ至ることを阻止する。いくつかの実施形態では、正孔障壁層は、発光層と電子輸送層との間に存在し、正孔が発光層を通過して電子輸送層へ至ることを阻止する。いくつかの実施形態では、障壁層は、励起子が発光層の外側に拡散することを阻止する。いくつかの実施形態では、電子障壁層および正孔障壁層は励起子障壁層を構成する。本明細書で用いる用語「電子障壁層」または「励起子障壁層」には、電子障壁層の、および励起子障壁層の機能の両方を有する層が含まれる。
正孔障壁層:
正孔障壁層は、電子輸送層として機能する。いくつかの実施形態では、電子の輸送の間、正孔障壁層は正孔が電子輸送層に至ることを阻止する。いくつかの実施形態では、正孔障壁層は、発光層における電子と正孔との再結合の確率を高める。正孔障壁層に用いる材料は、電子輸送層について前述したのと同じ材料であってもよい。
以下に、正孔障壁層に用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
正孔障壁層は、電子輸送層として機能する。いくつかの実施形態では、電子の輸送の間、正孔障壁層は正孔が電子輸送層に至ることを阻止する。いくつかの実施形態では、正孔障壁層は、発光層における電子と正孔との再結合の確率を高める。正孔障壁層に用いる材料は、電子輸送層について前述したのと同じ材料であってもよい。
以下に、正孔障壁層に用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
電子障壁層:
電子障壁層は、正孔を輸送する。いくつかの実施形態では、正孔の輸送の間、電子障壁層は電子が正孔輸送層に至ることを阻止する。いくつかの実施形態では、電子障壁層は、発光層における電子と正孔との再結合の確率を高める。電子障壁層に用いる材料は、正孔輸送層について前述したのと同じ材料であってもよい。
以下に電子障壁材料として用いることができる好ましい化合物の具体例を挙げる。
電子障壁層は、正孔を輸送する。いくつかの実施形態では、正孔の輸送の間、電子障壁層は電子が正孔輸送層に至ることを阻止する。いくつかの実施形態では、電子障壁層は、発光層における電子と正孔との再結合の確率を高める。電子障壁層に用いる材料は、正孔輸送層について前述したのと同じ材料であってもよい。
以下に電子障壁材料として用いることができる好ましい化合物の具体例を挙げる。
励起子障壁層:
励起子障壁層は、発光層における正孔と電子との再結合を通じて生じた励起子が電荷輸送層まで拡散することを阻止する。いくつかの実施形態では、励起子障壁層は、発光層における励起子の有効な閉じ込め(confinement)を可能にする。いくつかの実施形態では、装置の光放射効率が向上する。いくつかの実施形態では、励起子障壁層は、陽極の側と陰極の側のいずれかで、およびその両側の発光層に隣接する。いくつかの実施形態では、励起子障壁層が陽極側に存在するとき、当該層は、正孔輸送層と発光層との間に存在し、当該発光層に隣接してもよい。いくつかの実施形態では、励起子障壁層が陰極側に存在するとき、当該層は、発光層と陰極との間に存在し、当該発光層に隣接してもよい。いくつかの実施形態では、正孔注入層、電子障壁層または同様の層は、陽極と、陽極側の発光層に隣接する励起子障壁層との間に存在する。いくつかの実施形態では、正孔注入層、電子障壁層、正孔障壁層または同様の層は、陰極と、陰極側の発光層に隣接する励起子障壁層との間に存在する。いくつかの実施形態では、励起子障壁層は、励起一重項エネルギーと励起三重項エネルギーを含み、その少なくとも1つが、それぞれ、発光材料の励起一重項エネルギーと励起三重項エネルギーより高い。
励起子障壁層は、発光層における正孔と電子との再結合を通じて生じた励起子が電荷輸送層まで拡散することを阻止する。いくつかの実施形態では、励起子障壁層は、発光層における励起子の有効な閉じ込め(confinement)を可能にする。いくつかの実施形態では、装置の光放射効率が向上する。いくつかの実施形態では、励起子障壁層は、陽極の側と陰極の側のいずれかで、およびその両側の発光層に隣接する。いくつかの実施形態では、励起子障壁層が陽極側に存在するとき、当該層は、正孔輸送層と発光層との間に存在し、当該発光層に隣接してもよい。いくつかの実施形態では、励起子障壁層が陰極側に存在するとき、当該層は、発光層と陰極との間に存在し、当該発光層に隣接してもよい。いくつかの実施形態では、正孔注入層、電子障壁層または同様の層は、陽極と、陽極側の発光層に隣接する励起子障壁層との間に存在する。いくつかの実施形態では、正孔注入層、電子障壁層、正孔障壁層または同様の層は、陰極と、陰極側の発光層に隣接する励起子障壁層との間に存在する。いくつかの実施形態では、励起子障壁層は、励起一重項エネルギーと励起三重項エネルギーを含み、その少なくとも1つが、それぞれ、発光材料の励起一重項エネルギーと励起三重項エネルギーより高い。
正孔輸送層:
正孔輸送層は、正孔輸送材料を含む。いくつかの実施形態では、正孔輸送層は単層である。いくつかの実施形態では、正孔輸送層は複数の層を有する。
いくつかの実施形態では、正孔輸送材料は、正孔の注入または輸送特性および電子の障壁特性のうちの1つの特性を有する。いくつかの実施形態では、正孔輸送材料は有機材料である。いくつかの実施形態では、正孔輸送材料は無機材料である。本発明で使用できる公知の正孔輸送材料の例としては、限定されないが、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導剤、イミダゾール誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導剤、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリルアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導剤、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリンコポリマーおよび導電性ポリマーオリゴマー(特にチオフェンオリゴマー)、またはその組合せが挙げられる。いくつかの実施形態では、正孔輸送材料はポルフィリン化合物、芳香族三級アミン化合物およびスチリルアミン化合物から選択される。いくつかの実施形態では、正孔輸送材料は芳香族三級アミン化合物である。以下に正孔輸送材料として用いることができる好ましい化合物の具体例を挙げる。
正孔輸送層は、正孔輸送材料を含む。いくつかの実施形態では、正孔輸送層は単層である。いくつかの実施形態では、正孔輸送層は複数の層を有する。
いくつかの実施形態では、正孔輸送材料は、正孔の注入または輸送特性および電子の障壁特性のうちの1つの特性を有する。いくつかの実施形態では、正孔輸送材料は有機材料である。いくつかの実施形態では、正孔輸送材料は無機材料である。本発明で使用できる公知の正孔輸送材料の例としては、限定されないが、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導剤、イミダゾール誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導剤、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリルアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導剤、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリンコポリマーおよび導電性ポリマーオリゴマー(特にチオフェンオリゴマー)、またはその組合せが挙げられる。いくつかの実施形態では、正孔輸送材料はポルフィリン化合物、芳香族三級アミン化合物およびスチリルアミン化合物から選択される。いくつかの実施形態では、正孔輸送材料は芳香族三級アミン化合物である。以下に正孔輸送材料として用いることができる好ましい化合物の具体例を挙げる。
電子輸送層:
電子輸送層は、電子輸送材料を含む。いくつかの実施形態では、電子輸送層は単層である。いくつかの実施形態では、電子輸送層は複数の層を有する。
いくつかの実施形態では、電子輸送材料は、陰極から注入された電子を発光層に輸送する機能さえあればよい。いくつかの実施形態では、電子輸送材料はまた、正孔障壁材料としても機能する。本発明で使用できる電子輸送層の例としては、限定されないが、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン、アントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アゾール誘導体、アジン誘導体またはその組合せ、またはそのポリマーが挙げられる。いくつかの実施形態では、電子輸送材料はチアジアゾール誘導剤またはキノキサリン誘導体である。いくつかの実施形態では、電子輸送材料はポリマー材料である。以下に電子輸送材料として用いることができる好ましい化合物の具体例を挙げる。
電子輸送層は、電子輸送材料を含む。いくつかの実施形態では、電子輸送層は単層である。いくつかの実施形態では、電子輸送層は複数の層を有する。
いくつかの実施形態では、電子輸送材料は、陰極から注入された電子を発光層に輸送する機能さえあればよい。いくつかの実施形態では、電子輸送材料はまた、正孔障壁材料としても機能する。本発明で使用できる電子輸送層の例としては、限定されないが、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン、アントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アゾール誘導体、アジン誘導体またはその組合せ、またはそのポリマーが挙げられる。いくつかの実施形態では、電子輸送材料はチアジアゾール誘導剤またはキノキサリン誘導体である。いくつかの実施形態では、電子輸送材料はポリマー材料である。以下に電子輸送材料として用いることができる好ましい化合物の具体例を挙げる。
さらに、各有機層に添加可能な材料として好ましい化合物例を挙げる。例えば、安定化材料として添加すること等が考えられる。
有機エレクトロルミネッセンス素子に用いることができる好ましい材料を具体的に例示したが、本発明において用いることができる材料は、以下の例示化合物によって限定的に解釈されることはない。また、特定の機能を有する材料として例示した化合物であっても、その他の機能を有する材料として転用することも可能である。
デバイス:
いくつかの実施形態では、発光層はデバイス中に組み込まれる。例えば、デバイスには、OLEDバルブ、OLEDランプ、テレビ用ディスプレイ、コンピューター用モニター、携帯電話およびタブレットが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、電子デバイスは、陽極、陰極、および当該陽極と当該陰極との間の発光層を含む少なくとも1つの有機層を有するOLEDを含む。
いくつかの実施形態では、本願明細書に記載の構成物は、OLEDまたは光電子デバイスなどの、様々な感光性または光活性化デバイスに組み込まれうる。いくつかの実施形態では、前記構成物はデバイス内の電荷移動またはエネルギー移動の促進に、および/または正孔輸送材料として有用でありうる。前記デバイスとしては、例えば有機発光ダイオード(OLED)、有機集積回線(OIC)、有機電界効果トランジスタ(O-FET)、有機薄膜トランジスタ(O-TFT)、有機発光トランジスタ(O-LET)、有機太陽電池(O-SC)、有機光学検出装置、有機光受容体、有機磁場クエンチ(field-quench)装置(O-FQD)、発光燃料電池(LEC)または有機レーザダイオード(O-レーザー)が挙げられる。
いくつかの実施形態では、発光層はデバイス中に組み込まれる。例えば、デバイスには、OLEDバルブ、OLEDランプ、テレビ用ディスプレイ、コンピューター用モニター、携帯電話およびタブレットが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、電子デバイスは、陽極、陰極、および当該陽極と当該陰極との間の発光層を含む少なくとも1つの有機層を有するOLEDを含む。
いくつかの実施形態では、本願明細書に記載の構成物は、OLEDまたは光電子デバイスなどの、様々な感光性または光活性化デバイスに組み込まれうる。いくつかの実施形態では、前記構成物はデバイス内の電荷移動またはエネルギー移動の促進に、および/または正孔輸送材料として有用でありうる。前記デバイスとしては、例えば有機発光ダイオード(OLED)、有機集積回線(OIC)、有機電界効果トランジスタ(O-FET)、有機薄膜トランジスタ(O-TFT)、有機発光トランジスタ(O-LET)、有機太陽電池(O-SC)、有機光学検出装置、有機光受容体、有機磁場クエンチ(field-quench)装置(O-FQD)、発光燃料電池(LEC)または有機レーザダイオード(O-レーザー)が挙げられる。
バルブまたはランプ:
いくつかの実施形態では、電子デバイスは、陽極、陰極、当該陽極と当該陰極との間の発光層を含む少なくとも1つの有機層を含むOLEDを含む。
いくつかの実施形態では、デバイスは色彩の異なるOLEDを含む。いくつかの実施形態では、デバイスはOLEDの組合せを含むアレイを含む。いくつかの実施形態では、OLEDの前記組合せは、3色の組合せ(例えばRGB)である。いくつかの実施形態では、OLEDの前記組合せは、赤色でも緑色でも青色でもない色(例えばオレンジ色および黄緑色)の組合せである。いくつかの実施形態では、OLEDの前記組合せは、2色、4色またはそれ以上の色の組合せである。
いくつかの実施形態では、デバイスは、
取り付け面を有する第1面とそれと反対の第2面とを有し、少なくとも1つの開口部を画定する回路基板と、
前記取り付け面上の少なくとも1つのOLEDであって、当該少なくとも1つのOLEDが、陽極、陰極、および当該陽極と当該陰極との間の発光層を含む少なくとも1つの有機層を含む、発光する構成を有する少なくとも1つのOLEDと、
回路基板用のハウジングと、
前記ハウジングの端部に配置された少なくとも1つのコネクターであって、前記ハウジングおよび前記コネクターが照明設備への取付けに適するパッケージを画定する、少なくとも1つのコネクターと、を備えるOLEDライトである。
いくつかの実施形態では、前記OLEDライトは、複数の方向に光が放射されるように回路基板に取り付けられた複数のOLEDを有する。いくつかの実施形態では、第1方向に発せられた一部の光は偏光されて第2方向に放射される。いくつかの実施形態では、反射器を用いて第1方向に発せられた光を偏光する。
いくつかの実施形態では、電子デバイスは、陽極、陰極、当該陽極と当該陰極との間の発光層を含む少なくとも1つの有機層を含むOLEDを含む。
いくつかの実施形態では、デバイスは色彩の異なるOLEDを含む。いくつかの実施形態では、デバイスはOLEDの組合せを含むアレイを含む。いくつかの実施形態では、OLEDの前記組合せは、3色の組合せ(例えばRGB)である。いくつかの実施形態では、OLEDの前記組合せは、赤色でも緑色でも青色でもない色(例えばオレンジ色および黄緑色)の組合せである。いくつかの実施形態では、OLEDの前記組合せは、2色、4色またはそれ以上の色の組合せである。
いくつかの実施形態では、デバイスは、
取り付け面を有する第1面とそれと反対の第2面とを有し、少なくとも1つの開口部を画定する回路基板と、
前記取り付け面上の少なくとも1つのOLEDであって、当該少なくとも1つのOLEDが、陽極、陰極、および当該陽極と当該陰極との間の発光層を含む少なくとも1つの有機層を含む、発光する構成を有する少なくとも1つのOLEDと、
回路基板用のハウジングと、
前記ハウジングの端部に配置された少なくとも1つのコネクターであって、前記ハウジングおよび前記コネクターが照明設備への取付けに適するパッケージを画定する、少なくとも1つのコネクターと、を備えるOLEDライトである。
いくつかの実施形態では、前記OLEDライトは、複数の方向に光が放射されるように回路基板に取り付けられた複数のOLEDを有する。いくつかの実施形態では、第1方向に発せられた一部の光は偏光されて第2方向に放射される。いくつかの実施形態では、反射器を用いて第1方向に発せられた光を偏光する。
ディスプレイまたはスクリーン:
いくつかの実施形態では、本発明の発光層はスクリーンまたはディスプレイにおいて使用できる。いくつかの実施形態では、本発明に係る化合物は、限定されないが真空蒸発、堆積、蒸着または化学蒸着(CVD)などの工程を用いて基材上へ堆積させる。いくつかの実施形態では、前記基材は、独特のアスペクト比のピクセルを提供する2面エッチングにおいて有用なフォトプレート構造である。前記スクリーン(またマスクとも呼ばれる)は、OLEDディスプレイの製造工程で用いられる。対応するアートワークパターンの設計により、垂直方向ではピクセルの間の非常に急な狭いタイバーの、並びに水平方向では大きな広範囲の斜角開口部の配置を可能にする。これにより、TFTバックプレーン上への化学蒸着を最適化しつつ、高解像度ディスプレイに必要とされるピクセルの微細なパターン構成が可能となる。
ピクセルの内部パターニングにより、水平および垂直方向での様々なアスペクト比の三次元ピクセル開口部を構成することが可能となる。更に、ピクセル領域中の画像化された「ストライプ」またはハーフトーン円の使用は、これらの特定のパターンをアンダーカットし基材から除くまで、特定の領域におけるエッチングが保護される。その時、全てのピクセル領域は同様のエッチング速度で処理されるが、その深さはハーフトーンパターンにより変化する。ハーフトーンパターンのサイズおよび間隔を変更することにより、ピクセル内での保護率が様々異なるエッチングが可能となり、急な垂直斜角を形成するのに必要な局在化された深いエッチングが可能となる。
蒸着マスク用の好ましい材料はインバーである。インバーは、製鉄所で長い薄型シート状に冷延された金属合金である。インバーは、ニッケルマスクとしてスピンマンドレル上へ電着することができない。蒸着用マスク内に開口領域を形成するための適切かつ低コストの方法は、湿式化学エッチングによる方法である。
いくつかの実施形態では、スクリーンまたはディスプレイパターンは、基材上のピクセルマトリックスである。いくつかの実施形態では、スクリーンまたはディスプレイパターンは、リソグラフィー(例えばフォトリソグラフィーおよびeビームリソグラフィー)を使用して加工される。いくつかの実施形態では、スクリーンまたはディスプレイパターンは、湿式化学エッチングを使用して加工される。更なる実施形態では、スクリーンまたはディスプレイパターンは、プラズマエッチングを使用して加工される。
いくつかの実施形態では、本発明の発光層はスクリーンまたはディスプレイにおいて使用できる。いくつかの実施形態では、本発明に係る化合物は、限定されないが真空蒸発、堆積、蒸着または化学蒸着(CVD)などの工程を用いて基材上へ堆積させる。いくつかの実施形態では、前記基材は、独特のアスペクト比のピクセルを提供する2面エッチングにおいて有用なフォトプレート構造である。前記スクリーン(またマスクとも呼ばれる)は、OLEDディスプレイの製造工程で用いられる。対応するアートワークパターンの設計により、垂直方向ではピクセルの間の非常に急な狭いタイバーの、並びに水平方向では大きな広範囲の斜角開口部の配置を可能にする。これにより、TFTバックプレーン上への化学蒸着を最適化しつつ、高解像度ディスプレイに必要とされるピクセルの微細なパターン構成が可能となる。
ピクセルの内部パターニングにより、水平および垂直方向での様々なアスペクト比の三次元ピクセル開口部を構成することが可能となる。更に、ピクセル領域中の画像化された「ストライプ」またはハーフトーン円の使用は、これらの特定のパターンをアンダーカットし基材から除くまで、特定の領域におけるエッチングが保護される。その時、全てのピクセル領域は同様のエッチング速度で処理されるが、その深さはハーフトーンパターンにより変化する。ハーフトーンパターンのサイズおよび間隔を変更することにより、ピクセル内での保護率が様々異なるエッチングが可能となり、急な垂直斜角を形成するのに必要な局在化された深いエッチングが可能となる。
蒸着マスク用の好ましい材料はインバーである。インバーは、製鉄所で長い薄型シート状に冷延された金属合金である。インバーは、ニッケルマスクとしてスピンマンドレル上へ電着することができない。蒸着用マスク内に開口領域を形成するための適切かつ低コストの方法は、湿式化学エッチングによる方法である。
いくつかの実施形態では、スクリーンまたはディスプレイパターンは、基材上のピクセルマトリックスである。いくつかの実施形態では、スクリーンまたはディスプレイパターンは、リソグラフィー(例えばフォトリソグラフィーおよびeビームリソグラフィー)を使用して加工される。いくつかの実施形態では、スクリーンまたはディスプレイパターンは、湿式化学エッチングを使用して加工される。更なる実施形態では、スクリーンまたはディスプレイパターンは、プラズマエッチングを使用して加工される。
デバイスの製造方法:
OLEDディスプレイは、一般的には、大型のマザーパネルを形成し、次に当該マザーパネルをセルパネル単位で切断することによって製造される。通常は、マザーパネル上の各セルパネルは、ベース基材上に、活性層とソース/ドレイン電極とを有する薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、前記TFTに平坦化フィルムを塗布し、ピクセル電極、発光層、対電極およびカプセル化層、を順に経時的に形成し、前記マザーパネルから切断することにより形成される。
OLEDディスプレイは、一般的には、大型のマザーパネルを形成し、次に当該マザーパネルをセルパネル単位で切断することによって製造される。通常は、マザーパネル上の各セルパネルは、ベース基材上に、活性層とソース/ドレイン電極とを有する薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、前記TFTに平坦化フィルムを塗布し、ピクセル電極、発光層、対電極およびカプセル化層、を順に経時的に形成し、前記マザーパネルから切断することにより形成される。
OLEDディスプレイは、一般的には、大型のマザーパネルを形成し、次に当該マザーパネルをセルパネル単位で切断することによって製造される。通常は、マザーパネル上の各セルパネルは、ベース基材上に、活性層とソース/ドレイン電極とを有する薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、前記TFTに平坦化フィルムを塗布し、ピクセル電極、発光層、対電極およびカプセル化層、を順に経時的に形成し、前記マザーパネルから切断することにより形成される。
OLEDディスプレイは、一般的には、大型のマザーパネルを形成し、次に当該マザーパネルをセルパネル単位で切断することによって製造される。通常は、マザーパネル上の各セルパネルは、ベース基材上に、活性層とソース/ドレイン電極とを有する薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、前記TFTに平坦化フィルムを塗布し、ピクセル電極、発光層、対電極およびカプセル化層、を順に経時的に形成し、前記マザーパネルから切断することにより形成される。
本発明の他の態様では、有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイの製造方法を提供し、当該方法は、
マザーパネルのベース基材上に障壁層を形成する工程と、
前記障壁層上に、セルパネル単位で複数のディスプレイユニットを形成する工程と、
前記セルパネルのディスプレイユニットのそれぞれの上にカプセル化層を形成する工程と、
前記セルパネル間のインタフェース部に有機フィルムを塗布する工程と、を含む。
いくつかの実施形態では、障壁層は、例えばSiNxで形成された無機フィルムであり、障壁層の端部はポリイミドまたはアクリルで形成された有機フィルムで被覆される。いくつかの実施形態では、有機フィルムは、マザーパネルがセルパネル単位で軟らかく切断されるように補助する。
いくつかの実施形態では、薄膜トランジスタ(TFT)層は、発光層と、ゲート電極と、ソース/ドレイン電極と、を有する。複数のディスプレイユニットの各々は、薄膜トランジスタ(TFT)層と、TFT層上に形成された平坦化フィルムと、平坦化フィルム上に形成された発光ユニットと、を有してもよく、前記インタフェース部に塗布された有機フィルムは、前記平坦化フィルムの材料と同じ材料で形成され、前記平坦化フィルムの形成と同時に形成される。いくつかの実施形態では、前記発光ユニットは、不動態化層と、その間の平坦化フィルムと、発光ユニットを被覆し保護するカプセル化層と、によりTFT層と連結される。前記製造方法のいくつかの実施形態では、前記有機フィルムは、ディスプレイユニットにもカプセル化層にも連結されない。
マザーパネルのベース基材上に障壁層を形成する工程と、
前記障壁層上に、セルパネル単位で複数のディスプレイユニットを形成する工程と、
前記セルパネルのディスプレイユニットのそれぞれの上にカプセル化層を形成する工程と、
前記セルパネル間のインタフェース部に有機フィルムを塗布する工程と、を含む。
いくつかの実施形態では、障壁層は、例えばSiNxで形成された無機フィルムであり、障壁層の端部はポリイミドまたはアクリルで形成された有機フィルムで被覆される。いくつかの実施形態では、有機フィルムは、マザーパネルがセルパネル単位で軟らかく切断されるように補助する。
いくつかの実施形態では、薄膜トランジスタ(TFT)層は、発光層と、ゲート電極と、ソース/ドレイン電極と、を有する。複数のディスプレイユニットの各々は、薄膜トランジスタ(TFT)層と、TFT層上に形成された平坦化フィルムと、平坦化フィルム上に形成された発光ユニットと、を有してもよく、前記インタフェース部に塗布された有機フィルムは、前記平坦化フィルムの材料と同じ材料で形成され、前記平坦化フィルムの形成と同時に形成される。いくつかの実施形態では、前記発光ユニットは、不動態化層と、その間の平坦化フィルムと、発光ユニットを被覆し保護するカプセル化層と、によりTFT層と連結される。前記製造方法のいくつかの実施形態では、前記有機フィルムは、ディスプレイユニットにもカプセル化層にも連結されない。
前記有機フィルムと平坦化フィルムの各々は、ポリイミドおよびアクリルのいずれか1つを含んでもよい。いくつかの実施形態では、前記障壁層は無機フィルムであってもよい。いくつかの実施形態では、前記ベース基材はポリイミドで形成されてもよい。前記方法は更に、ポリイミドで形成されたベース基材の1つの表面に障壁層を形成する前に、当該ベース基材のもう1つの表面にガラス材料で形成されたキャリア基材を取り付ける工程と、インタフェース部に沿った切断の前に、前記キャリア基材をベース基材から分離する工程と、を含んでもよい。いくつかの実施形態では、前記OLEDディスプレイはフレキシブルなディスプレイである。
いくつかの実施形態では、前記不動態化層は、TFT層の被覆のためにTFT層上に配置された有機フィルムである。いくつかの実施形態では、前記平坦化フィルムは、不動態化層上に形成された有機フィルムである。いくつかの実施形態では、前記平坦化フィルムは、障壁層の端部に形成された有機フィルムと同様、ポリイミドまたはアクリルで形成される。いくつかの実施形態では、OLEDディスプレイの製造の際、前記平坦化フィルムおよび有機フィルムは同時に形成される。いくつかの実施形態では、前記有機フィルムは、障壁層の端部に形成されてもよく、それにより、当該有機フィルムの一部が直接ベース基材と接触し、当該有機フィルムの残りの部分が、障壁層の端部を囲みつつ、障壁層と接触する。
いくつかの実施形態では、前記不動態化層は、TFT層の被覆のためにTFT層上に配置された有機フィルムである。いくつかの実施形態では、前記平坦化フィルムは、不動態化層上に形成された有機フィルムである。いくつかの実施形態では、前記平坦化フィルムは、障壁層の端部に形成された有機フィルムと同様、ポリイミドまたはアクリルで形成される。いくつかの実施形態では、OLEDディスプレイの製造の際、前記平坦化フィルムおよび有機フィルムは同時に形成される。いくつかの実施形態では、前記有機フィルムは、障壁層の端部に形成されてもよく、それにより、当該有機フィルムの一部が直接ベース基材と接触し、当該有機フィルムの残りの部分が、障壁層の端部を囲みつつ、障壁層と接触する。
いくつかの実施形態では、前記発光層は、ピクセル電極と、対電極と、当該ピクセル電極と当該対電極との間に配置された有機発光層と、を有する。いくつかの実施形態では、前記ピクセル電極は、TFT層のソース/ドレイン電極に連結している。
いくつかの実施形態では、TFT層を通じてピクセル電極に電圧が印加されるとき、ピクセル電極と対電極との間に適切な電圧が形成され、それにより有機発光層が光を放射し、それにより画像が形成される。以下、TFT層と発光ユニットとを有する画像形成ユニットを、ディスプレイユニットと称する。
いくつかの実施形態では、ディスプレイユニットを被覆し、外部の水分の浸透を防止するカプセル化層は、有機フィルムと無機フィルムとが交互に積層する薄膜状のカプセル化構造に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、前記カプセル化層は、複数の薄膜が積層した薄膜状カプセル化構造を有する。いくつかの実施形態では、インタフェース部に塗布される有機フィルムは、複数のディスプレイユニットの各々と間隔を置いて配置される。いくつかの実施形態では、前記有機フィルムは、一部の有機フィルムが直接ベース基材と接触し、有機フィルムの残りの部分が障壁層の端部を囲む一方で障壁層と接触する態様で形成される。
いくつかの実施形態では、TFT層を通じてピクセル電極に電圧が印加されるとき、ピクセル電極と対電極との間に適切な電圧が形成され、それにより有機発光層が光を放射し、それにより画像が形成される。以下、TFT層と発光ユニットとを有する画像形成ユニットを、ディスプレイユニットと称する。
いくつかの実施形態では、ディスプレイユニットを被覆し、外部の水分の浸透を防止するカプセル化層は、有機フィルムと無機フィルムとが交互に積層する薄膜状のカプセル化構造に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、前記カプセル化層は、複数の薄膜が積層した薄膜状カプセル化構造を有する。いくつかの実施形態では、インタフェース部に塗布される有機フィルムは、複数のディスプレイユニットの各々と間隔を置いて配置される。いくつかの実施形態では、前記有機フィルムは、一部の有機フィルムが直接ベース基材と接触し、有機フィルムの残りの部分が障壁層の端部を囲む一方で障壁層と接触する態様で形成される。
一実施形態では、OLEDディスプレイはフレキシブルであり、ポリイミドで形成された柔軟なベース基材を使用する。いくつかの実施形態では、前記ベース基材はガラス材料で形成されたキャリア基材上に形成され、次に当該キャリア基材が分離される。
いくつかの実施形態では、障壁層は、キャリア基材の反対側のベース基材の表面に形成される。一実施形態では、前記障壁層は、各セルパネルのサイズに従いパターン化される。例えば、ベース基材がマザーパネルの全ての表面上に形成される一方で、障壁層が各セルパネルのサイズに従い形成され、それにより、セルパネルの障壁層の間のインタフェース部に溝が形成される。各セルパネルは、前記溝に沿って切断できる。
いくつかの実施形態では、障壁層は、キャリア基材の反対側のベース基材の表面に形成される。一実施形態では、前記障壁層は、各セルパネルのサイズに従いパターン化される。例えば、ベース基材がマザーパネルの全ての表面上に形成される一方で、障壁層が各セルパネルのサイズに従い形成され、それにより、セルパネルの障壁層の間のインタフェース部に溝が形成される。各セルパネルは、前記溝に沿って切断できる。
いくつかの実施形態では、前記の製造方法は、更にインタフェース部に沿って切断する工程を含み、そこでは溝が障壁層に形成され、少なくとも一部の有機フィルムが溝で形成され、当該溝がベース基材に浸透しない。いくつかの実施形態では、各セルパネルのTFT層が形成され、無機フィルムである不動態化層と有機フィルムである平坦化フィルムが、TFT層上に配置され、TFT層を被覆する。例えばポリイミドまたはアクリル製の平坦化フィルムが形成されるのと同時に、インタフェース部の溝は、例えばポリイミドまたはアクリル製の有機フィルムで被覆される。これは、各セルパネルがインタフェース部で溝に沿って切断されるとき、生じた衝撃を有機フィルムに吸収させることによってひびが生じるのを防止する。すなわち、全ての障壁層が有機フィルムなしで完全に露出している場合、各セルパネルがインタフェース部で溝に沿って切断されるとき、生じた衝撃が障壁層に伝達され、それによりひびが生じるリスクが増加する。しかしながら、一実施形態では、障壁層間のインタフェース部の溝が有機フィルムで被覆されて、有機フィルムがなければ障壁層に伝達されうる衝撃を吸収するため、各セルパネルをソフトに切断し、障壁層でひびが生じるのを防止してもよい。一実施形態では、インタフェース部の溝を被覆する有機フィルムおよび平坦化フィルムは、互いに間隔を置いて配置される。例えば、有機フィルムおよび平坦化フィルムが1つの層として相互に接続している場合には、平坦化フィルムと有機フィルムが残っている部分とを通じてディスプレイユニットに外部の水分が浸入するおそれがあるため、有機フィルムおよび平坦化フィルムは、有機フィルムがディスプレイユニットから間隔を置いて配置されるように、相互に間隔を置いて配置される。
いくつかの実施形態では、ディスプレイユニットは、発光ユニットの形成により形成され、カプセル化層は、ディスプレイユニットを被覆するためディスプレイユニット上に配置される。これにより、マザーパネルが完全に製造された後、ベース基材を担持するキャリア基材がベース基材から分離される。いくつかの実施形態では、レーザー光線がキャリア基材へ放射されると、キャリア基材は、キャリア基材とベース基材との間の熱膨張率の相違により、ベース基材から分離される。
いくつかの実施形態では、マザーパネルは、セルパネル単位で切断される。いくつかの実施形態では、マザーパネルは、カッターを用いてセルパネル間のインタフェース部に沿って切断される。いくつかの実施形態では、マザーパネルが沿って切断されるインタフェース部の溝が有機フィルムで被覆されているため、切断の間、当該有機フィルムが衝撃を吸収する。いくつかの実施形態では、切断の間、障壁層でひびが生じるのを防止できる。
いくつかの実施形態では、前記方法は製品の不良率を減少させ、その品質を安定させる。
他の態様は、ベース基材上に形成された障壁層と、障壁層上に形成されたディスプレイユニットと、ディスプレイユニット上に形成されたカプセル化層と、障壁層の端部に塗布された有機フィルムと、を有するOLEDディスプレイである。
いくつかの実施形態では、マザーパネルは、セルパネル単位で切断される。いくつかの実施形態では、マザーパネルは、カッターを用いてセルパネル間のインタフェース部に沿って切断される。いくつかの実施形態では、マザーパネルが沿って切断されるインタフェース部の溝が有機フィルムで被覆されているため、切断の間、当該有機フィルムが衝撃を吸収する。いくつかの実施形態では、切断の間、障壁層でひびが生じるのを防止できる。
いくつかの実施形態では、前記方法は製品の不良率を減少させ、その品質を安定させる。
他の態様は、ベース基材上に形成された障壁層と、障壁層上に形成されたディスプレイユニットと、ディスプレイユニット上に形成されたカプセル化層と、障壁層の端部に塗布された有機フィルムと、を有するOLEDディスプレイである。
以下に合成例、試験例、実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下に示す材料、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。なお、発光特性の評価は、ソースメータ(ケースレー社製:2400シリーズ)、半導体パラメータ・アナライザ(アジレント・テクノロジー社製:E5273A)、光パワーメータ測定装置(ニューポート社製:1930C)、光学分光器(オーシャンオプティクス社製:USB2000)、分光放射計(トプコン社製:SR-3)、ストリークカメラ(浜松ホトニクス(株)製C4334型)および拡張型絶対量子収率測定装置(浜松ホトニクス(株)製Quantaurus-QY Plus C13534-01)を用いて行った。
2-ブロモベンゾ[1,2-b:5,4-b′]ビスベンゾフラン(1.09g,3.23mmol)、3-(9H-カルバゾール-9-イル)フェニルボロン酸(1.02g,3.55mmol)、テトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム(0)(0.18g,0.16mmol)、炭酸カリウム(1.34g,9.69mmol)をテトラヒドロフラン(THF)と水(20/10ml)の混合溶媒に溶解し、75℃で12時間撹拌した。反応溶液を室温まで冷却し、クロロホルムを加え、有機層を水で2回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を除去した。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン:トルエン=8:2)により精製した。さらに再結晶(トルエン/メタノール)により白色固体の化合物1を得た(1.22g,76%)。
1HNMR (400MHz, CDCl3, δ): 8.5 (S, 1H), 8.29 (d, J = 2 Hz, 1H), 8.19 (d, J = 8 Hz, 2H), 8.03 (d, J= 8 Hz, 1H), 7.93 (m, 1H), 7.81 (d, J = 8 Hz, 1H), 7.77-7.73 (m, 3H), 7.67 (d, J = 8 Hz, 1H), 7.60 (d, J = 8 Hz, 2H), 7.53 (d, J = 8 Hz, 2H), 7.49 -7.43 (m, 3H), 7.39 (t, J = 7 Hz, 1H), 7.33 (t, J = 7 Hz, 2H).
MS (ASAP): 500.22 (M+H+). Calcd. for C36H21NO2: 499.16.
1HNMR (400MHz, CDCl3, δ): 8.5 (S, 1H), 8.29 (d, J = 2 Hz, 1H), 8.19 (d, J = 8 Hz, 2H), 8.03 (d, J= 8 Hz, 1H), 7.93 (m, 1H), 7.81 (d, J = 8 Hz, 1H), 7.77-7.73 (m, 3H), 7.67 (d, J = 8 Hz, 1H), 7.60 (d, J = 8 Hz, 2H), 7.53 (d, J = 8 Hz, 2H), 7.49 -7.43 (m, 3H), 7.39 (t, J = 7 Hz, 1H), 7.33 (t, J = 7 Hz, 2H).
MS (ASAP): 500.22 (M+H+). Calcd. for C36H21NO2: 499.16.
窒素雰囲気下、2-ブロモベンゾ[1,2-b:5,4-b′]ビスベンゾフラン(1.5g,4.45mmol)、ビスピナコラートジボロン(1.19g,4.67mmol)、[1,1-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II)(0.33g,0.45mmol)、酢酸カリウム(1.09g,11.1mmol)にジオキサン(15ml)を加え、15時間還流した。反応溶液を室温まで冷却後、反応溶液に1-ブロモ-3-ヨードベンゼン(1.89g,6.68mmol)、テトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム(0)(0.25g,0.22mmol)、炭酸カリウム(1.23g,8.9mmol)、テトラヒドロフラン(30ml)、水(15ml)を加え、12時間還流した。反応溶液を室温まで冷却し、溶媒を除去後、クロロホルムを加え、有機層を水で2回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を除去した。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン:クロロホルム=7:3)により精製し、白色固体の中間体aを得た(1.58g,86%)。
1H NMR (400MHz, CDCl3, δ): 8.51 (s, 1H), 8.20 (s, 1H), 8.04 (d, J = 8 Hz, 1H), 7.86 (m, 1H), 7.75 (s, 1H), 7.69-7.59 (m, 3H), 7.52-7.32 (m, 4H).
MS (ASAP): 413.93 (M+H+). Calcd. for C24H13BrO2: 412.01.
1H NMR (400MHz, CDCl3, δ): 8.51 (s, 1H), 8.20 (s, 1H), 8.04 (d, J = 8 Hz, 1H), 7.86 (m, 1H), 7.75 (s, 1H), 7.69-7.59 (m, 3H), 7.52-7.32 (m, 4H).
MS (ASAP): 413.93 (M+H+). Calcd. for C24H13BrO2: 412.01.
窒素雰囲気下、2-(3-ブロモフェニル)ベンゾ[1,2-b:5,4-b′]ビスベンゾフラン(中間体a;1.57g,3.8mmol)、3,6-ジフェニルカルバゾール(1.21g,3.8mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(0.35g,0.38mmol)、トリ-tert-ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート(0.22g,0.76mmol)およびナトリウムtert-ブトキシド(0.73g,7.6mmol)をトルエン(45ml)に加え、24時間還流した。反応溶液を室温まで冷却し、トルエンを除去した。得られた固体を水とメタノールで洗浄し、乾燥した。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:トルエン/n-ヘキサン=1:1から1:4)により精製した。さらに再結晶(トルエン/メタノール)により、白色固体の化合物2を得た(1.58g,64%)。
1H NMR (400MHz, CDCl3, δ): 8.5 (s, 1H), 8.44 (s, 2H), 8.31 (s, 1H), 8.02 (d, J = 8 Hz, 1H), 7.97 (s, 1H), 7.84 (S, 1H), 7.79-7.57 (m, 14H), 7.53-7.43 (m, 5H), 7.39-7.34 (m, 3H).
MS (ASAP): 651.77 (M+H+). Calcd for C48H29NO2: 651.22.
1H NMR (400MHz, CDCl3, δ): 8.5 (s, 1H), 8.44 (s, 2H), 8.31 (s, 1H), 8.02 (d, J = 8 Hz, 1H), 7.97 (s, 1H), 7.84 (S, 1H), 7.79-7.57 (m, 14H), 7.53-7.43 (m, 5H), 7.39-7.34 (m, 3H).
MS (ASAP): 651.77 (M+H+). Calcd for C48H29NO2: 651.22.
(実施例1)
膜厚50nmのインジウム・スズ酸化物(ITO)からなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度5.0×10-5Paで積層した。まず、ITO上にHAT-CNを10nmの厚さに形成し、その上に、NPDを30nmの厚さに形成した。次にTris-PCzを10nmの厚さに形成した。次に、遅延蛍光材料(TADF10)と蛍光材料(E35)と化合物1を異なる蒸着源から共蒸着し、40nmの厚さの層を形成して発光層とした。発光層における遅延蛍光材料と蛍光材料と化合物1の濃度は、それぞれ40質量%と0.5質量%と59.5質量%であった。次に、SF3-TRZを10nmの厚さに形成した後、LiqとSF3-TRZを異なる蒸着源から共蒸着し、30nmの厚さの層を形成した。この層におけるLiqとSF3-TRZの濃度はそれぞれ30質量%と70質量%であった。さらにLiqを2nmの厚さに形成し、次いでアルミニウム(Al)を100nmの厚さに蒸着することにより陰極を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子(EL素子1)とした。
膜厚50nmのインジウム・スズ酸化物(ITO)からなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度5.0×10-5Paで積層した。まず、ITO上にHAT-CNを10nmの厚さに形成し、その上に、NPDを30nmの厚さに形成した。次にTris-PCzを10nmの厚さに形成した。次に、遅延蛍光材料(TADF10)と蛍光材料(E35)と化合物1を異なる蒸着源から共蒸着し、40nmの厚さの層を形成して発光層とした。発光層における遅延蛍光材料と蛍光材料と化合物1の濃度は、それぞれ40質量%と0.5質量%と59.5質量%であった。次に、SF3-TRZを10nmの厚さに形成した後、LiqとSF3-TRZを異なる蒸着源から共蒸着し、30nmの厚さの層を形成した。この層におけるLiqとSF3-TRZの濃度はそれぞれ30質量%と70質量%であった。さらにLiqを2nmの厚さに形成し、次いでアルミニウム(Al)を100nmの厚さに蒸着することにより陰極を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子(EL素子1)とした。
(試験)
EL素子1と比較EL素子1について、それぞれ50.0mA/cm2において発光強度が初期発光強度の95%になるまでの時間(LT95)を測定した。その結果、比較EL素子1を1.00としたときの相対値がEL素子1では1.25であり、一般式(1)で表される化合物を用いることにより素子寿命が25%も長くなったことが確認された。
EL素子1と比較EL素子1について、それぞれ50.0mA/cm2において発光強度が初期発光強度の95%になるまでの時間(LT95)を測定した。その結果、比較EL素子1を1.00としたときの相対値がEL素子1では1.25であり、一般式(1)で表される化合物を用いることにより素子寿命が25%も長くなったことが確認された。
(実施例2)
化合物1のかわりに化合物2を用いた点だけを変更して、実施例1と同じ工程を行うことにより、有機エレクトロルミネッセンス素子(EL素子2)を作製した。
EL素子2は比較EL素子1よりも駆動電圧が低いことが確認された。
化合物1のかわりに化合物2を用いた点だけを変更して、実施例1と同じ工程を行うことにより、有機エレクトロルミネッセンス素子(EL素子2)を作製した。
EL素子2は比較EL素子1よりも駆動電圧が低いことが確認された。
(実施例3)
Tris-PCzを化合物2に変更して、比較EL素子1と同じ工程を行うことにより、有機エレクトロルミネッセンス素子(EL素子3)を作製した。
EL素子3も比較EL素子1よりも素子寿命が長くなったことが確認された。
Tris-PCzを化合物2に変更して、比較EL素子1と同じ工程を行うことにより、有機エレクトロルミネッセンス素子(EL素子3)を作製した。
EL素子3も比較EL素子1よりも素子寿命が長くなったことが確認された。
本発明の化合物は、発光素子に用いる種々の材料(特に電荷輸送材料)として有用であり、例えば遅延蛍光材料をドープするホスト材料として用いることができる。本発明の化合物を用いれば、有機エレクトロルミネッセンス素子などの有機発光素子の特性を向上させることができる。このため、本発明は産業上の利用可能性が高い。
1 基材
2 陽極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 電子輸送層
7 陰極
2 陽極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 電子輸送層
7 陰極
Claims (20)
- 下記一般式(1)で表される化合物。
一般式(1)
D-Ar-Z
[一般式(1)において、Dはドナー性基を表し、Arは置換もしくは無置換のアリーレン基、または置換もしくは無置換のビフェニルイレン基(ただし、ビフェニルイレン基を構成する2つのベンゼン環は互いに連結基を介してさらに連結していてもよい)を表し、Zは置換もしくは無置換のベンゾフロジベンゾフリル基、置換もしくは無置換のベンゾフロジベンゾチエニル基、置換もしくは無置換のベンゾチエノジベンゾフリル基、または置換もしくは無置換のベンゾチエノジベンゾチエニル基を表す。] - 2個の隣り合うR1が互いに結合して環状構造を形成することはなく、また、2個の隣り合うR2が互いに結合して環状構造を形成することはない、請求項3または4に記載の化合物。
- R1およびR2がいずれもカルバゾール環構造を含んでいない、請求項3~5のいずれか1項に記載の化合物。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の化合物からなる電荷輸送材料。
- ホスト材料である、請求項7に記載の電荷輸送材料。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の化合物からなるホスト材料に遅延蛍光材料をドープした組成物。
- 膜状である、請求項9に記載の組成物。
- 前記遅延蛍光材料が、ベンゼン環に置換しているシアノ基の数が1つであるシアノベンゼン構造を有する化合物である、請求項9または10に記載の組成物。
- 前記遅延蛍光材料が、ベンゼン環に置換しているシアノ基の数が2つであるジシアノベンゼン構造を有する化合物である、請求項9または10に記載の組成物。
- 前記遅延蛍光材料が、ベンゼン環の環骨格構成炭素原子の少なくとも1つが窒素原子に置換したアザベンゼン構造を有する化合物である、請求項9~12のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記ホスト材料および前記遅延蛍光材料よりも最低励起一重項エネルギーが低い蛍光性化合物をさらに含む、請求項9~13のいずれか1項に記載の組成物。
- 請求項9~14のいずれか1項に記載の組成物からなる層を有する有機発光素子。
- 前記層が、炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ホウ素原子およびハロゲン原子からなる群より選択される原子のみからなる、請求項15に記載の有機発光素子。
- 前記層が、炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群より選択される原子のみからなる、請求項15に記載の有機発光素子。
- 有機エレクトロルミネッセンス素子である、請求項15~17のいずれか1項に記載の有機発光素子。
- 前記組成物が前記蛍光性化合物を含んでおらず、前記素子からの発光の最大成分は前記遅延蛍光材料からの発光である、請求項15~18のいずれか1項に記載の有機発光素子。
- 前記組成物が前記蛍光性化合物を含んでおり、前記素子からの発光の最大成分は前記蛍光性化合物からの発光である、請求項15~18のいずれか1項に記載の有機発光素子。
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