WO2018180830A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、電子機器、及び化合物 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an organic electroluminescence element, an electronic device, and a compound.
- organic electroluminescence element When a voltage is applied to an organic electroluminescence element (hereinafter also referred to as “organic EL element”), holes are injected from the anode into the light emitting layer, and electrons are injected from the cathode into the light emitting layer. Then, in the light emitting layer, the injected holes and electrons are recombined to form excitons. At this time, singlet excitons are generated at a rate of 25% and triplet excitons are generated at a rate of 75% according to the statistical rule of electron spin. Fluorescent organic EL elements using light emitted from singlet excitons are being applied to full-color displays such as mobile phones and televisions, but the internal quantum efficiency of 25% is said to be the limit. Therefore, a material for improving the efficiency of the organic EL element is expected. For example, Patent Literature 1, Patent Literature 2, and Patent Literature 3 describe materials for organic EL elements.
- TADF Thermally Activated Delayed Fluorescence, heat activated delayed fluorescence
- ⁇ ST small energy difference
- thermally activated delayed fluorescence is described in, for example, “Adachi Chinami, Ed.,“ Physical properties of organic semiconductor devices ”, Kodansha, issued April 1, 2012, pages 261-262”.
- Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 do not describe organic EL elements that emit light by the TADF mechanism.
- An object of the present invention is to provide a compound capable of improving luminous efficiency and an organic electroluminescent element, and to provide an electronic device equipped with the organic electroluminescent element.
- an anode, a light emitting layer, and a cathode are included, and the light emitting layer includes a first compound represented by the following general formula (1) and a fluorescent compound.
- An organic electroluminescence device is provided in which the singlet energy S 1 (M1) of the first compound is larger than S 1 (FL) of the fluorescent compound.
- Y 1 , Y 2 , and Y 3 are each independently C—Ra or a nitrogen atom, At least one of Y 1 , Y 2 , and Y 3 is a nitrogen atom;
- R 1 , R 2 , and Ra are each independently a hydrogen atom or a substituent,
- R 1 , R 2 and Ra as substituents are each independently A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkylthio group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted amino group, A substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms, A substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms
- X 1 to X 16 are each independently C—Rb or a nitrogen atom
- the general formula (1b), of the X 5 ⁇ X 8 at least one is a carbon atom bonded with any of X 9 ⁇ X 12, among the X 9 ⁇ X 12, at least one , A carbon atom bonded to any of X 5 to X 8
- at least one of X 5 to X 8 is a carbon atom bonded to a nitrogen atom in the 5-membered ring of the nitrogen-containing condensed ring containing X 9 to X 16 ;
- Each Rb is independently a hydrogen atom or a substituent;
- Rb as a substituent is A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstitute
- an anode, a light emitting layer, and a cathode are included, and the light emitting layer includes a first compound and a second compound, and the first compound has the general formula ( An organic electroluminescence device represented by 1) and having a singlet energy S 1 (M2) greater than S 1 (M1) of the first compound is provided.
- Ra is a hydrogen atom or a substituent
- R 1 and R 2 are each independently a substituent
- R 1 , R 2 and Ra as substituents are each independently A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms
- a substituted or unsubstituted alkylthio group having 1 to 30 carbon atoms A substituted or unsubstituted amino group
- X 1 to X 16 are each independently C—Rb or a nitrogen atom
- the general formula (1b), of the X 5 ⁇ X 8 at least one is a carbon atom bonded with any of X 9 ⁇ X 12, among the X 9 ⁇ X 12, at least one , A carbon atom bonded to any of X 5 to X 8
- at least one of X 5 to X 8 is a carbon atom bonded to a nitrogen atom in the 5-membered ring of the nitrogen-containing condensed ring containing X 9 to X 16 ;
- Each Rb is independently a hydrogen atom or a substituent;
- Rb as a substituent is A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstitute
- an electronic device equipped with the organic electroluminescence element according to the aspect of the present invention.
- a compound capable of improving light emission efficiency and an organic electroluminescent element can be provided, and an electronic device including the organic electroluminescent element can be provided.
- the present inventors have found that the use of a compound represented by the following general formula (1) in an organic EL device such as an embodiment described below increases the efficiency of the organic EL device.
- the organic element according to this embodiment includes an organic layer between a pair of electrodes.
- This organic layer includes at least one layer composed of an organic compound.
- the organic layer is formed by laminating a plurality of layers composed of organic compounds.
- the organic layer may further contain an inorganic compound.
- at least one of the organic layers is a light emitting layer. Therefore, the organic layer may be composed of, for example, a single light emitting layer or may include a layer that can be employed in an organic EL element.
- the layer that can be employed in the organic EL element is not particularly limited. For example, at least one selected from the group consisting of a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, an electron transport layer, and a barrier layer. Layer.
- the structure of (d) is preferably used.
- the “light emitting layer” is an organic layer having a light emitting function.
- the “hole injection / transport layer” means “at least one of a hole injection layer and a hole transport layer”.
- the “electron injection / transport layer” means “at least one of an electron injection layer and an electron transport layer”.
- a hole injection layer is provided between the hole transport layer and the anode.
- an organic EL element has an electron injection layer and an electron carrying layer, it is preferable that the electron injection layer is provided between the electron carrying layer and the cathode.
- each of the hole injection layer, the hole transport layer, the electron transport layer, and the electron injection layer may be composed of a single layer or a plurality of layers.
- FIG. 1 shows a schematic configuration of an example of the organic EL element according to this embodiment.
- the organic EL element 1 includes a translucent substrate 2, an anode 3, a cathode 4, and an organic layer 10 disposed between the anode 3 and the cathode 4.
- the organic layer 10 includes a hole injection layer 6, a hole transport layer 7, a light emitting layer 5, an electron transport layer 8, and an electron injection layer 9.
- a hole injection layer 6, a hole transport layer 7, a light emitting layer 5, an electron transport layer 8, and an electron injection layer 9 are laminated in this order from the anode 3 side.
- the light emitting layer 5 of the organic EL element 1 contains a first compound and a fluorescent compound.
- the first compound is also preferably a host material (sometimes referred to as a matrix material).
- the fluorescent compound is also preferably a dopant material (sometimes referred to as a guest material, an emitter, or a luminescent material).
- the light emitting layer 5 may contain a metal complex, but preferably does not contain a heavy metal complex. It is preferable that the light emitting layer 5 does not contain a phosphorescent metal complex.
- Y 1 , Y 2 , and Y 3 are each independently C—Ra or a nitrogen atom, At least one of Y 1 , Y 2 , and Y 3 is a nitrogen atom;
- R 1 , R 2 , and Ra are each independently a hydrogen atom or a substituent,
- R 1 , R 2 and Ra as substituents are each independently A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkylthio group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted amino group, A substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms, A substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms
- X 1 to X 16 are each independently C—Rb or a nitrogen atom
- the general formula (1b), of the X 5 ⁇ X 8 at least one is a carbon atom bonded with any of X 9 ⁇ X 12, among the X 9 ⁇ X 12, at least one , A carbon atom bonded to any of X 5 to X 8
- at least one of X 5 to X 8 is a carbon atom bonded to a nitrogen atom in the 5-membered ring of the nitrogen-containing condensed ring containing X 9 to X 16 ;
- Each Rb is independently a hydrogen atom or a substituent;
- Rb as a substituent is A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstitute
- Y 1 , Y 2 , and Y 3 are each independently C—Ra or a nitrogen atom, and at least one of Y 1 , Y 2 , and Y 3 is nitrogen.
- R 1 , R 2 , and Ra is independently a hydrogen atom or a substituent
- R 1 , R 2 , and Ra as substituents are each independently R 1 , R 2, and have the same meanings as substituents for Ra, the plurality of Ra, either identical to each other, or different, at least one of the substituents R 1, and R 2
- X 1 ⁇ X 8 are each Independently, it is C—Rb or a nitrogen atom
- each Rb is independently a hydrogen atom or a substituent
- Rb as a substituent has the same meaning as the substituent for Rb described above, and a plurality of Rb are Are the same or different from each other, and X When 1 to X 8 is a plurality of C—Rb and Rb is a substitu
- Y 1 , Y 2 , and Y 3 are each independently C—Ra or a nitrogen atom, and at least one of Y 1 , Y 2 , and Y 3 is nitrogen.
- Each of R 1 , R 2 , and Ra is independently a hydrogen atom or a substituent, and R 1 , R 2 , and Ra as substituents are each independently R 1 , The same as or different from each other, and at least one of R 1 and R 2 is a substituent, and each of X 1 to X 16 is the same as the substituent for R 2 and Ra.
- Rb is independently a hydrogen atom or a substituent, and Rb as the substituent is a substituent related to Rb described above.
- a plurality of Rb's are the same as or different from each other, and among X 1 to X 8 , when a plurality are C—Rb and Rb is a substituent, Rb is bonded to each other.
- Y 1 , Y 2 , and Y 3 are each independently C—Ra or a nitrogen atom, and at least one of Y 1 , Y 2 , and Y 3 is nitrogen.
- Each of R 1 , R 2 , and Ra is independently a hydrogen atom or a substituent, and R 1 , R 2 , and Ra as substituents are each independently R 1 , The same as or different from each other, and at least one of R 1 and R 2 is a substituent, and each of X 1 to X 16 is the same as the substituent for R 2 and Ra.
- X 5 to X 8 is a 5-membered nitrogen-containing fused ring containing X 9 to X 16 A carbon atom bonded to a nitrogen atom in the ring.
- each Rb is independently a hydrogen atom or a substituent, and Rb as the substituent is synonymous with the substituent for Rb described above, and the plurality of Rb are the same as each other, Alternatively, when a plurality of X 1 to X 8 is C—Rb and Rb is a substituent, Rb may be bonded to each other to form a ring, or X 9 to When a plurality of X 16 are C—Rb and Rb is a substituent, Rb may be bonded to each other to form a ring or not form a ring.
- A is preferably a group represented by the general formula (1b) or the general formula (1c), and A is represented by the general formula (1b). More preferably, it is a group. That is, the first compound of the present embodiment is preferably a compound represented by the general formula (13) or the general formula (14), and is a compound represented by the general formula (13). It is more preferable.
- Rb when A is a group represented by the general formula (1b) and Rb is a hydrogen atom or a substituent, Rb as a substituent is substituted or absent.
- Rb as a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkylthio group having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted Substituted amino group, substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 ring carbon atoms Group, substituted or unsubstituted arylthio group having 6 to 30 ring carbon atoms, substituted or unsubstituted phosphanyl group, substituted or unsubstituted phosphoryl group, substituted or unsubstituted Unsubstituted silyl group, a substituted or unsubstitute
- Rb when A is a group represented by the general formula (1b) and Rb is a hydrogen atom or a substituent, Rb as a substituent is substituted or absent. It is also preferable not to include a substituted carbazolyl group, and it is more preferable not to include a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms.
- A is a group represented by the general formula (1b), X 1 , X 2 , X 3 , and X 4 are C—Rb, and Rb is a hydrogen atom It is preferable that
- Y 1 , Y 2 , and Y 3 are each independently C—Ra or a nitrogen atom, and at least one of Y 1 , Y 2 , and Y 3 is nitrogen.
- Each of R 1 , R 2 , and Ra is independently a hydrogen atom or a substituent
- R 1 , R 2 , and Ra as substituents are each independently R 1 , R 2 and R a are the same as the substituents related to Ra, and a plurality of Ras are the same or different from each other, at least one of R 1 and R 2 is a substituent
- X 5 to X 16 are each Independently, it is C—Rb or a nitrogen atom, provided that in the general formula (13a), at least one of X 5 to X 8 is a carbon atom bonded to any one of X 9 to X 12 ; At least one of X 9 to X 12 is , X 5 to X 8.
- each Rb is independently a hydrogen atom or a substituent, and Rb as the substituent is Rb described above.
- a plurality of Rb's are the same as or different from each other, and among X 5 to X 8 , when a plurality are C—Rb and Rb is a substituent, Bonds to form a ring, or do not form a ring, and when X 9 to X 16 are C—Rb and Rb is a substituent, Rb bonds to form a ring Or does not form a ring, Ara is synonymous with the substituent for Ara described above.)
- the first compound of the present embodiment is preferably represented by the following general formula (10A).
- Y 1, and Y 3 are each independently a C-Ra or nitrogen atom, of the Y 1, and Y 3, at least one is a nitrogen atom, R 1 , R 2 , and Ra are each independently a hydrogen atom or a substituent, and R 1 , R 2 , and Ra as the substituent are each independently related to the aforementioned R 1 , R 2 , and Ra.
- a plurality of Ras are the same as or different from each other, and at least one of R 1 and R 2 is a substituent, and A represents the general formula (1a) or the general formula ( 1b), or a group represented by the general formula (1c).
- Y 1 , Y 2 , and Y 3 are nitrogen atoms and the remaining one is C—Ra.
- Y 1 and Y 3 are nitrogen atoms, and Y 2 is C—Ra.
- the first compound of the present embodiment is preferably represented by the following general formula (10B).
- R 1 , R 2 , and Ra are each independently a hydrogen atom or a substituent, and R 1 , R 2 , and Ra as substituents are each independently, It is synonymous with the substituent regarding R ⁇ 1 >, R ⁇ 2 > and Ra mentioned above, At least one of R ⁇ 1 > and R ⁇ 2 > is a substituent, A is the said general formula (1a), the said general formula (1b), Or a group represented by the general formula (1c).
- R 1 , R 2 , and Ra are each independently a hydrogen atom or a substituent, and R 1 , R 2 , and Ra as a substituent are each independently It is synonymous with the substituent for R 1 , R 2 , and Ra described above, and at least one of R 1 and R 2 is a substituent, and X 1 to X 8 are each independently C—Rb or a nitrogen atom.
- Rb is each independently a hydrogen atom or a substituent, and Rb as the substituent is synonymous with the substituent for Rb described above, and the plurality of Rb are the same as or different from each other.
- X 1 to X 8 are a plurality of C—Rb and Rb is a substituent, Rb is bonded to each other to form a ring or not to form a ring.
- the first compound of the present embodiment is represented by the following general formula (13b) .
- R 1 , R 2 , and Ra are each independently a hydrogen atom or a substituent, and R 1 , R 2 , and Ra as substituents are each independently, It is synonymous with the substituent for R 1 , R 2 and Ra described above, at least one of R 1 and R 2 is a substituent, and X 1 to X 16 are each independently C—Rb or a nitrogen atom. and with the proviso, in the general formula (13b), out of X 5 ⁇ X 8, at least one is a carbon atom bonded with any of X 9 ⁇ X 12, among the X 9 ⁇ X 12, at least One is a carbon atom bonded to any one of X 5 to X 8.
- Rb is independently a hydrogen atom or a substituent
- Rb as a substituent is Substituent for Rb as described above
- the plurality of Rb either identical to each other, or different among the X 1 ⁇ X 8
- a plurality is a C-Rb, when Rb is a substituent, Rb are bonded to each other ring Or a ring is not formed and a plurality of X 9 to X 16 are C—Rb and Rb is a substituent, Rb is bonded to form a ring, or
- Ara is synonymous with the substituent regarding Ara mentioned above, without forming a ring.
- the first compound of the present embodiment is also preferably a compound represented by the following general formula (15a).
- R 1 , R 2 , and Ra are each independently a hydrogen atom or a substituent, and R 1 , R 2 , and Ra as a substituent are each independently It is synonymous with the substituent regarding R 1 , R 2 and Ra described above, and at least one of R 1 and R 2 is a substituent, and X 1 to X 16 and X 51 to X 58 are each independently a C-Rb or nitrogen atom, provided that the general formula (15a), out of X 5 ⁇ X 8, at least one is a carbon atom bonded with any of X 9 ⁇ X 12, X 9 ⁇ At least one of X 12 is a carbon atom bonded to any of X 5 to X 8 , and at least one of X 1 to X 4 is a carbon atom bonded to any of X 55 to X 58 , and the of X 55 ⁇ X 58 Chi at least one is a carbon atom bonded with any of X 1 ⁇
- Rb are each independently a hydrogen atom or a substituent, as the substituent Rb has the same definition as the substituent for Rb described above, and the plurality of Rb are the same or different from each other, and among X 1 to X 8 , a plurality are C—Rb, and Rb is a substituent.
- Rb may combine with each other to form a ring, or may not form a ring, and a plurality of X 9 to X 16 may be C—Rb, and Rb is a substituent.
- the first compound of the present embodiment is represented by the following general formula (14a) .
- R 1 , R 2 , and Ra are each independently a hydrogen atom or a substituent, and R 1 , R 2 , and Ra as a substituent are each independently It is synonymous with the substituent for R 1 , R 2 and Ra described above, at least one of R 1 and R 2 is a substituent, and X 1 to X 16 are each independently C—Rb or a nitrogen atom.
- each Rb is independently a hydrogen atom or a substituent, and Rb as a substituent has the same meaning as the substituent related to Rb described above, and a plurality of Rb are Are the same or different from each other Of the X 1 ⁇ X 8, a plurality is a C-Rb, when Rb is a substituent, or Rb are bonded to each other to form a ring, or do not form a ring, X 9 ⁇ X 16 Among them, when a plurality are C—Rb and Rb is a substituent, Rb may be bonded to each other to form a ring or no ring.
- the first compound of the present embodiment is also preferably a compound represented by the following general formula (16a).
- R 1 , R 2 , and Ra are each independently a hydrogen atom or a substituent, and R 1 , R 2 , and Ra as substituents are each independently It is synonymous with the substituent regarding R 1 , R 2 and Ra described above, and at least one of R 1 and R 2 is a substituent, and X 1 to X 16 and X 51 to X 58 are each independently C—Rb or a nitrogen atom, provided that in the general formula (16a), at least one of X 1 to X 4 is a 5-membered ring of a nitrogen-containing condensed ring containing X 51 to X 58 A carbon atom bonded to a nitrogen atom, and at least one of X 5 to X 8 is a carbon atom bonded to the nitrogen atom in the five-membered ring of the nitrogen-containing condensed ring containing X 9 to X 16
- Rb is To be independently hydrogen or a substituent, the Rb
- X 6 is a carbon atom bonded with X 11
- X 11 is preferably a carbon atom bonded with X 6.
- X 6 is a carbon atom bonded with X 11
- the first compound of this embodiment is represented by the following general formula (13c).
- Y 1 , Y 2 , and Y 3 are each independently C—Ra or a nitrogen atom, and at least one of Y 1 , Y 2 , and Y 3 is nitrogen.
- Each of R 1 , R 2 , and Ra is independently a hydrogen atom or a substituent
- R 1 , R 2 , and Ra as substituents are each independently R 1 , It is synonymous with the substituent regarding R 2 and Ra, and a plurality of Ras are the same as or different from each other, and at least one of R 1 and R 2 is a substituent
- X 1 to X 5 , X 7 To X 10 and X 12 to X 16 are each independently C—Rb or a nitrogen atom
- Rb is independently a hydrogen atom or a substituent
- Rb as a substituent is as described above.
- Rb It is synonymous with the substituent regarding Rb, and plural Rb may be identical to each other or different, X 1 ⁇ X 5, X 7, and out of the X 8, a plurality is a C-Rb, when Rb is a substituent, by bonding Rb together In the case where a ring is formed or no ring is formed, and a plurality of X 9 , X 10 and X 12 to X 16 are C—Rb and Rb is a substituent, Rb is bonded to each other.
- Ara is synonymous with the substituent for Ara described above.
- R 1 , R 2 , and Ra are each independently a hydrogen atom or a substituent, and R 1 , R 2 , and Ra as a substituent are each independently the above-mentioned And at least one of R 1 and R 2 is a substituent, and X 1 to X 5 , X 7 to X 10 , and X 12 to X 16 are the same as defined above for R 1 , R 2 , and Ra.
- X 9 , X 10 , and X 12 to X 16 are a plurality of C—Rb and Rb is a substituent, Rb may be bonded together to form a ring, or a ring may not be formed. Is synonymous with the substituent related to Ara described above.
- X 5 is a carbon atom bonded with X 11
- X 11 is preferably a carbon atom bonded with X 5.
- X 5 is a carbon atom bonded with X 11
- a first compound of this embodiment is represented by the following general formula (13d).
- Y 1 , Y 2 , and Y 3 are each independently C—Ra or a nitrogen atom, and at least one of Y 1 , Y 2 , and Y 3 is nitrogen.
- Each of R 1 , R 2 , and Ra is independently a hydrogen atom or a substituent
- R 1 , R 2 , and Ra as substituents are each independently R 1 , It is synonymous with the substituent regarding R 2 and Ra, and a plurality of Ra are the same or different from each other, and at least one of R 1 and R 2 is a substituent
- X 1 to X 4 , X 6 To X 10 and X 12 to X 16 are each independently C—Rb or a nitrogen atom, Rb is independently a hydrogen atom or a substituent, and Rb as a substituent is as described above.
- Rb It is synonymous with the substituent regarding Rb, and plural Rb may be identical to each other or different, X 1 ⁇ X 4, and out of the X 6 ⁇ X 8, a plurality is a C-Rb, when Rb is a substituent, by bonding Rb together In the case where a ring is formed or no ring is formed, and a plurality of X 9 , X 10 and X 12 to X 16 are C—Rb and Rb is a substituent, Rb is bonded to each other.
- Ara is synonymous with the substituent for Ara described above.
- R 1 , R 2 , and Ra are each independently a hydrogen atom or a substituent, and R 1 , R 2 , and Ra as substituents are each independently, It is synonymous with the substituent regarding R 1 , R 2 , and Ra described above, and at least one of R 1 and R 2 is a substituent, and X 1 to X 4 , X 6 to X 10 , and X 12 to X 16 is each independently C—Rb or a nitrogen atom, Rb is each independently a hydrogen atom or a substituent, and Rb as a substituent is as defined above for the substituent related to Rb; Plural Rb's are the same or different from each other, and when X 1 to X 4 and X 6 to X 8 are plural C—Rb and Rb is a substituent, Rb is bonded to each other.
- X 9, X 10, and out of the X 12 ⁇ X 16, plurality of a C-Rb, when Rb is a substituent, or Rb are bonded to each other to form a ring, or to form a ring Ara is synonymous with the substituent regarding Ara described above.
- X 6 is preferably a carbon atom bonded to a nitrogen atom in the 5-membered ring of the nitrogen-containing condensed ring containing X 9 to X 16 .
- the first compound of this embodiment is And represented by the following general formula (14b).
- Y 1 , Y 2 , and Y 3 are each independently C—Ra or a nitrogen atom, and at least one of Y 1 , Y 2 , and Y 3 is nitrogen.
- Each of R 1 , R 2 , and Ra is independently a hydrogen atom or a substituent
- R 1 , R 2 , and Ra as substituents are each independently R 1 , R 2, and have the same meanings as substituents for Ra, the plurality of Ra, either identical to each other or different, at least one of R 1, and R 2 is a substituted group
- X 1 ⁇ X 5 and X 7 to X 16 are each independently C—Rb or a nitrogen atom
- Rb is each independently a hydrogen atom or a substituent
- Rb as a substituent has the same meaning as the substituent for Rb described above.
- Rb are the same as each other. Or it is, or different, X 1 ⁇ X 5, as well as among the X 7 ⁇ X 8, or plurality of a C-Rb, Rb be a substituent, Rb are bonded to each other to form a ring Or a ring, and when X 9 to X 16 are C—Rb and Rb is a substituent, Rb is bonded to each other to form a ring, or no ring is formed. .
- R 1 , R 2 , and Ra are each independently a hydrogen atom or a substituent
- R 1 , R 2 , and Ra as a substituent are each independently It is synonymous with the substituent regarding R 1 , R 2 and Ra described above, and at least one of R 1 and R 2 is a substituent
- X 1 to X 5 and X 7 to X 16 are each independently , C—Rb, or a nitrogen atom
- each Rb is independently a hydrogen atom or a substituent
- Rb as the substituent is synonymous with the substituent for Rb described above, and a plurality of Rb
- Rb is bonded to form a ring.
- X 9 ⁇ X 16 Among the plurality is a C-Rb, Rb be a substituent, or Rb are bonded to each other to form a ring, or do not form a ring.
- the first compound of the present embodiment is also preferably a compound represented by the following general formula (16b).
- Y 1 , Y 2 , and Y 3 are each independently C—Ra or a nitrogen atom, and at least one of Y 1 , Y 2 , and Y 3 is nitrogen.
- Each of R 1 , R 2 , and Ra is independently a hydrogen atom or a substituent, and R 1 , R 2 , and Ra as substituents are each independently R 1 , It is synonymous with the substituent regarding R ⁇ 2 > and Ra, several Ra is mutually the same or different, and at least one of R ⁇ 1 > and R ⁇ 2 > is a substituent, X ⁇ 1 >, X ⁇ 2 >, X ⁇ 4 >.
- X 5 , X 7 to X 16 , and X 51 to X 58 are each independently C—Rb or a nitrogen atom, and Rb is each independently a hydrogen atom or a substituent, Rb is the same as the substituent for Rb described above.
- a plurality of Rb's are the same or different from each other, and among X 1 , X 2 , X 4 , X 5 , X 7 , and X 8 , a plurality are C—Rb, and Rb is When Rb is bonded to form a ring or does not form a ring, and a plurality of X 9 to X 16 are C—Rb and Rb is a substituent, When Rb binds to form a ring or does not form a ring, and a plurality of X 51 to X 58 are C—Rb and Rb is a substituent, Rb binds Forms a ring or does not form a ring.)
- R 1 , R 2 , and Ra are each independently a hydrogen atom or a substituent, and R 1 , R 2 , and Ra as a substituent are each independently It is synonymous with the substituent regarding R 1 , R 2 and Ra described above, and at least one of R 1 and R 2 is a substituent, and X 1 , X 2 , X 4 , X 5 , X 7 to X 16 X 51 to X 58 are each independently C—Rb or a nitrogen atom, Rb is each independently a hydrogen atom or a substituent, and Rb as the substituent is a substituent related to Rb described above.
- a plurality of Rb's are the same as or different from each other, and among X 1 , X 2 , X 4 , X 5 , X 7 , and X 8 , a plurality are C—Rb, When Rb is a substituent, Rb bonds to form a ring.
- the first compound of the present embodiment is preferably a compound represented by the general formula (10B), more preferably a compound represented by the general formula (12a), and the general formula (13b). ), A compound represented by the general formula (14a), or the general formula (16a), more preferably, the general formula (13e), the general formula (13f), the general formula (14c), or It is still more preferable that it is a compound represented by the said general formula (16c), and it is still more preferable that it is a compound represented by the said general formula (13e).
- X 1 to X 16 are preferably each independently C—Rb.
- each of the plurality of Rb is independently a hydrogen atom or a substituent, and Rb as the substituent is synonymous with the substituent for Rb described above, and the plurality of Rb are the same as each other, Or different.
- the general formula (1b), of the X 5 ⁇ X 8 at least one is a carbon atom bonded with any of X 9 ⁇ X 12, among the X 9 ⁇ X 12, at least one , X 5 to X 8 , and in the general formula (1c), at least one of X 5 to X 8 is a nitrogen-containing condensed ring containing X 9 to X 16 . It is a carbon atom bonded to a nitrogen atom in a 5-membered ring.
- X 51 to X 58 are preferably each independently C—Rb.
- each of the plurality of Rb is independently a hydrogen atom or a substituent
- Rb as the substituent is synonymous with the substituent for Rb described above, and the plurality of Rb are the same as each other, Or different.
- the general formula (15a) among the X 55 ⁇ X 58, at least one is a carbon atom bonded with any of X 1 ⁇ X 4, among the X 1 ⁇ X 4, at least one , X 55 to X 58 .
- X 1 to X 16 are C—Rb, each Rb is independently a hydrogen atom or a substituent, and Rb as a substituent is substituted or unsubstituted. Selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, and a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms; The plurality of Rb are preferably the same as or different from each other.
- the general formula (1b), of the X 5 ⁇ X 8 at least one is a carbon atom bonded with any of X 9 ⁇ X 12, among the X 9 ⁇ X 12, at least one , X 5 to X 8 , and in the general formula (1c), at least one of X 5 to X 8 is a nitrogen-containing condensed ring containing X 9 to X 16 . It is a carbon atom bonded to a nitrogen atom in a 5-membered ring.
- X 1 to X 16 are C—Rb, each Rb is independently a hydrogen atom or a substituent, and Rb as a substituent is substituted or unsubstituted.
- Rb is independently a hydrogen atom or a substituent
- Rb as a substituent is substituted or unsubstituted.
- the general formula (1b), of the X 5 ⁇ X 8 at least one is a carbon atom bonded with any of X 9 ⁇ X 12, among the X 9 ⁇ X 12, at least one , X 5 to X 8 , and in the general formula (1c), at least one of X 5 to X 8 is a nitrogen-containing condensed ring containing X 9 to X 16 . It is a carbon atom bonded to a nitrogen atom in a 5-membered ring.
- X 1 to X 16 are preferably C—Rb, and Rb is preferably a hydrogen atom.
- the general formula (1b), of the X 5 ⁇ X 8 at least one is a carbon atom bonded with any of X 9 ⁇ X 12, among the X 9 ⁇ X 12, at least one , X 5 to X 8 , and in the general formula (1c), at least one of X 5 to X 8 is a nitrogen-containing condensed ring containing X 9 to X 16 . It is a carbon atom bonded to a nitrogen atom in a 5-membered ring.
- R 1 and R 2 are preferably substituents.
- R 1 and R 2 are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms. It is preferably selected from the group consisting of a group, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms and a cyano group, and R 1 and R 2 are each independently substituted or unsubstituted It is more preferably an aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, and R 1 and R 2 are more preferably each independently a substituted or unsubstituted phenyl group.
- Ra is a substituent, and each Ra as a substituent is independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon number.
- Ra is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, a substituted or unsubstituted ring formation. It is preferably selected from the group consisting of a heteroaryl group having 5 to 30 atoms and a cyano group, and Ra is more preferably a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms. Is more preferably a substituted or unsubstituted phenyl group.
- Y 1 and Y 3 are nitrogen atoms.
- Y 2 is preferably C—Ra.
- R 1 , R 2 and Ra are substituents at the same time.
- R 1 , R 2 and Ra are substituents at the same time, and Y 1 and Y 3 are nitrogen atoms.
- R 1 , R 2 , and Ra are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted ring forming carbon number of 6 to 30 are preferably selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms and a cyano group, wherein R 1 , R 2 , and Ra are each independently substituted Alternatively, it is more preferably an unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, and R 1 , R 2 , and Ra are each independently more preferably a substituted or unsubstituted phenyl group.
- Ara is selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms and a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms. It is preferably selected, more preferably a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, and Ara is still more preferably a substituted or unsubstituted phenyl group.
- the skeleton represented by A in the general formula has a carbazole ring skeleton as a basic skeleton.
- the carbazole ring in the skeleton represented by A is expanded, the planarity of the skeleton represented by A is improved.
- intermolecular interaction in the thin film may be strengthened, and the energy gap of the compound may be reduced.
- the case where the carbazole ring is expanded corresponds to the case where Rb is bonded to form a ring.
- a compound having a large singlet energy gap is required as a compound that emits blue light for use in an organic EL device.
- the skeleton represented by A is preferably composed of a monocyclic carbazole ring in which the ring is not expanded.
- the monocyclic carbazole ring whose ring is not expanded corresponds to the case where Rb are not bonded to each other (a ring is not formed).
- Thermally activated delayed fluorescence Delayed fluorescence (thermally activated delayed fluorescence) is described on pages 261 to 268 of “Device properties of organic semiconductors” (edited by Chiba Adachi, published by Kodansha). In that document, if the energy difference ⁇ E 13 between the excited singlet state and the excited triplet state of the fluorescent material can be reduced, the reverse energy from the excited triplet state to the excited singlet state, which usually has a low transition probability. It is described that migration occurs with high efficiency, and thermally activated delayed fluorescence (TADF) is expressed. In addition, FIG. 10.38 in this document explains the mechanism of delayed fluorescence generation.
- the compound according to this embodiment is preferably a compound that exhibits thermally activated delayed fluorescence generated by such a mechanism. The delayed fluorescence emission can be confirmed by transient PL (Photo Luminescence) measurement.
- Transient PL measurement is a method of measuring the decay behavior (transient characteristics) of PL emission after irradiating a sample with a pulse laser and exciting it and stopping the irradiation.
- PL emission in the TADF material is classified into a light emission component from a singlet exciton generated by the first PL excitation and a light emission component from a singlet exciton generated via a triplet exciton.
- the lifetime of singlet excitons generated by the first PL excitation is on the order of nanoseconds and is very short. Therefore, light emitted from the singlet excitons is rapidly attenuated after irradiation with the pulse laser.
- delayed fluorescence is gradually attenuated due to light emission from singlet excitons generated via a long-lived triplet exciton.
- the emission intensity derived from delayed fluorescence can be obtained.
- FIG. 2 shows a schematic diagram of an exemplary apparatus for measuring transient PL.
- the transient PL measurement apparatus 100 of the present embodiment includes a pulse laser unit 101 that can irradiate light of a predetermined wavelength, a sample chamber 102 that houses a measurement sample, a spectrometer 103 that separates light emitted from the measurement sample, A streak camera 104 for forming a two-dimensional image and a personal computer 105 for capturing and analyzing the two-dimensional image are provided. Note that the measurement of the transient PL is not limited to the apparatus described in this embodiment.
- the sample accommodated in the sample chamber 102 is obtained by forming a thin film in which a doping material is doped at a concentration of 12 mass% with respect to a matrix material on a quartz substrate.
- the thin film sample accommodated in the sample chamber 102 is irradiated with a pulse laser from the pulse laser unit 101 to excite the doping material.
- the emitted light is extracted in a direction of 90 degrees with respect to the irradiation direction of the excitation light, the extracted light is dispersed by the spectroscope 103, and a two-dimensional image is formed in the streak camera 104.
- a two-dimensional image in which the vertical axis corresponds to time, the horizontal axis corresponds to wavelength, and the bright spot corresponds to emission intensity.
- an emission spectrum in which the vertical axis represents the emission intensity and the horizontal axis represents the wavelength can be obtained.
- an attenuation curve in which the vertical axis represents the logarithm of the emission intensity and the horizontal axis represents time can be obtained.
- the thin film sample A was prepared as described above using the following reference compound HX-1 as a matrix material and the following reference compound DX-1 as a doping material, and transient PL measurement was performed.
- FIG. 3 shows attenuation curves obtained from the transient PL measured for the thin film sample A and the thin film sample B.
- the transient PL measurement it is possible to obtain a light emission decay curve with the vertical axis representing the emission intensity and the horizontal axis representing the time. Based on this emission decay curve, the fluorescence intensity of fluorescence emitted from the singlet excited state generated by photoexcitation and delayed fluorescence emitted from the singlet excited state generated by reverse energy transfer via the triplet excited state The ratio can be estimated.
- the ratio of the delayed fluorescence intensity that gradually attenuates to the fluorescence intensity that decays quickly is somewhat large.
- the delayed fluorescence emission amount in this embodiment can be obtained using the apparatus of FIG.
- the compound according to the above-described embodiment is excited by pulse light having a wavelength that is absorbed by the compound according to this embodiment (light irradiated from a pulse laser), and then promptly observed from the excited state. There are (immediate light emission) and delay light emission (delayed light emission) that is not observed immediately after the excitation but is observed thereafter.
- the amount of Prompt luminescence (immediate emission) and X P, the amount of Delay emission (delayed luminescence) is taken as X D, the value of X D / X P is 0.05 or more Is preferred.
- the amounts of Prompt light emission and Delay light emission can be obtained by a method similar to the method described in “Nature 492, 234-238, 2012”.
- the apparatus used for calculation of the amount of Promp light emission and Delay light emission is not limited to the apparatus described in the said literature.
- the sample used for the measurement of delayed fluorescence is, for example, the compound according to this embodiment and the following compound TH-2 on a quartz substrate so that the ratio of the compound according to this embodiment is 12% by mass.
- a sample in which a thin film having a thickness of 100 nm is formed by co-evaporation can be used.
- the compound which concerns on this embodiment can be manufactured by the method as described in the Example mentioned later, for example.
- the compound according to the present embodiment can be produced by following known reactions described in Examples described later and using known alternative reactions and raw materials tailored to the target product.
- the first compound of this embodiment is preferably a thermally activated delayed fluorescent compound. Therefore, in the organic EL device of this embodiment, it is preferable to select and use a thermally activated delayed fluorescent compound from the above-described first compound of this embodiment.
- ⁇ ST difference between the energy of the lowest excited singlet state and the energy of the lowest excited triplet state
- ⁇ ST difference between the energy of the lowest excited singlet state and the energy of the lowest excited triplet state
- ⁇ ST difference between the energy of the lowest excited singlet state and the energy of the lowest excited triplet state
- HOMO highest occupied orbital
- LUMO lowest unoccupied orbital
- twisting occurs in the skeleton represented by A in the general formula and the nitrogen-containing heteroaromatic ring, so that it is considered that mixing of HOMO and LUMO is suppressed. It is done. Further, when both R 1 and R 2 have substituents, it is considered that the suppression of mixing is further enhanced and greatly contributes to reducing ⁇ ST.
- R 1 and R 2 are in the vicinity of the bond. Exists. For this reason, the effect of twisting by at least one of the substituents R 1 and R 2 contributes to the whole molecule, and is considered to be effective in suppressing the mixture of HOMO and LUMO.
- a fluorescent compound is used in the organic EL device of this embodiment.
- the fluorescent compound is not particularly limited.
- the range of the main peak wavelength of the fluorescent compound is preferably 430 nm or more and 480 nm or less, and more preferably 445 nm or more and 480 nm or less.
- the main peak wavelength is the maximum emission intensity in the measured emission spectrum of a toluene solution in which the compound to be measured is dissolved at a concentration of 10 ⁇ 6 mol / L to 10 ⁇ 5 mol / L.
- the fluorescent compound is preferably a compound that exhibits blue fluorescence.
- the fluorescent compound is preferably a compound having a high emission quantum yield.
- Fluorescent material can be used as the fluorescent compound of this embodiment.
- the fluorescent compound that emits blue light include pyrene derivatives, styrylamine derivatives, chrysene derivatives, fluoranthene derivatives, fluorene derivatives, diamine derivatives, and triarylamine derivatives.
- the fluorescent compound that emits green light include a coumarin derivative, a pyromethene boron complex, and an aromatic amine derivative.
- Examples of the fluorescent compound that emits red light include a tetracene derivative, a perifuranthene derivative, a pyromethene boron complex, and a diamine derivative.
- the fluorescent compound of the present embodiment is also preferably a compound represented by the following general formula (20).
- R 21 and R 22 are each independently a hydrogen atom or a substituent, and R 21 and R 22 as a substituent are each independently a halogen atom, substituted or unsubstituted.
- Alkyl group, substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 ring carbon atoms, substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms, substituted phosphoryl group, a substituted silyl group, a cyano group, is any group selected from the group consisting of nitro groups and carboxy groups, and a plurality of R 23 as substituents, either the same as each other, also Unlike, a plurality of R 23 as a substituent, or form a ring directly bonded to each other, or through a heteroatom to form a ring, or do not form a ring.
- a ring formed by combining R 21 and R 22 as a substituent and a ring formed by combining a plurality of R 23 as a substituent is a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a 7-membered ring.
- the ring may be an aliphatic ring, an aromatic hydrocarbon ring or a heterocyclic ring, and may further have a substituent, and the plurality of rings are the same as each other. Is or is different.
- X 21 to X 28 are preferably each independently a carbon atom bonded to R 23 .
- the fluorescent compound is represented by the following general formula (21).
- R 231 to R 238 are independently the same as R 23 described above, and R 21 and R 22 are the same as R 21 and R 22 described above.
- any one of R 231 to R 234 is a substituent, and the substituents are bonded to each other to form a ring, or any of R 235 to R 238 is a substituent. And it is preferable that the substituents are bonded to each other to form a ring.
- any one of R 231 to R 234 is bonded to form a ring, and any one of R 235 to R 238 is bonded to form a ring. It is also preferable to form.
- the ring formed by bonding of these substituents is preferably an aromatic hydrocarbon 6-membered ring. This aromatic hydrocarbon 6-membered ring may further have a substituent.
- the fluorescent compound is also preferably a compound represented by the following general formula (22).
- R 233 to R 236 and R 241 to R 248 are independently the same as R 23 described above, and R 21 and R 22 are the same as R 21 and R 22 described above. It is synonymous.
- R 241 , R 242 , R 244 , R 245 , R 247 and R 248 are preferably hydrogen atoms, and R 243 and R 246 are preferably substituents.
- R 243 and R 246 as substituents are each independently a halogen atom, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms.
- R 21 and R 22 are each independently a halogen atom, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, and a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms. It is preferably a substituent selected from the group consisting of, more preferably a halogen atom, and even more preferably a fluorine atom.
- the fluorescent compound according to this embodiment is not limited to these examples.
- the energy gap T 77K (M1) at 77 [K] of the first compound is preferably larger than the energy gap T 77K (FL) at 77 [K] of the fluorescent compound. That is, it is preferable to satisfy the relationship of the following mathematical formula (Formula 4). T 77K (M1)> T 77K (FL) ( Equation 4)
- the organic EL element 1 of the present embodiment is caused to emit light, it is preferable that mainly the fluorescent compound emits light in the light emitting layer 5.
- the energy gap at 77 [K] is different from the normally defined triplet energy.
- the triplet energy is measured as follows. First, a sample in which a solution in which a compound to be measured is dissolved in an appropriate solvent is enclosed in a quartz glass tube is prepared.
- a phosphorescence spectrum (vertical axis: phosphorescence emission intensity, horizontal axis: wavelength) is measured at a low temperature (77 [K]), and a tangent line is drawn with respect to the rising edge on the short wavelength side of the phosphorescence spectrum, Based on the wavelength value at the intersection of the tangent and the horizontal axis, triplet energy is calculated from a predetermined conversion formula.
- the thermally activated delayed fluorescent compound is preferably a compound having a small ⁇ ST. When ⁇ ST is small, intersystem crossing and reverse intersystem crossing easily occur even in a low temperature (77 [K]) state, and an excited singlet state and an excited triplet state are mixed.
- the spectrum measured in the same manner as described above includes emission from both the excited singlet state and the excited triplet state, and it is difficult to distinguish from which state the light is emitted.
- the triplet energy value is considered dominant. Therefore, in the present embodiment, the normal triplet energy T and the measurement method are the same, but in order to distinguish the difference in the strict meaning, the value measured as follows is referred to as an energy gap T 77K. .
- a phosphorescence spectrum (vertical axis: phosphorescence emission intensity, horizontal axis: wavelength) is measured at a low temperature (77 [K]), and a tangent line is drawn with respect to the rising edge of the phosphorescence spectrum on the short wavelength side.
- the energy amount calculated from the following conversion formula (F1) is defined as an energy gap T 77K at 77 [K].
- Conversion formula (F1): T 77K [eV] 1239.85 / ⁇ edge
- the tangent to the rising edge on the short wavelength side of the phosphorescence spectrum is drawn as follows. When moving on the spectrum curve from the short wavelength side of the phosphorescence spectrum to the maximum value on the shortest wavelength side among the maximum values of the spectrum, tangents at each point on the curve are considered toward the long wavelength side. The slope of this tangent line increases as the curve rises (that is, as the vertical axis increases). A tangent drawn at a point where the value of the slope takes a maximum value (that is, a tangent at the inflection point) is a tangent to the rising edge of the phosphorescence spectrum on the short wavelength side.
- the maximum point having a peak intensity of 15% or less of the maximum peak intensity of the spectrum is not included in the above-mentioned maximum value on the shortest wavelength side, and has the maximum slope value closest to the maximum value on the shortest wavelength side.
- the tangent drawn at the point where the value is taken is taken as the tangent to the rising edge of the phosphorescence spectrum on the short wavelength side.
- an F-4500 type spectrofluorometer main body manufactured by Hitachi High-Technology Co., Ltd. can be used for measurement of phosphorescence.
- the measurement device is not limited to this, and the measurement may be performed by combining a cooling device, a low-temperature container, an excitation light source, and a light receiving device.
- Examples of a method for measuring singlet energy S 1 using a solution include the following methods.
- a 10 ⁇ mol / L toluene solution of the compound to be measured is prepared and placed in a quartz cell, and the absorption spectrum (vertical axis: emission intensity, horizontal axis: wavelength) of this sample is measured at room temperature (300 K).
- a tangent line is drawn with respect to the fall of the absorption spectrum on the long wavelength side, and the singlet energy is calculated by substituting the wavelength value ⁇ edge [nm] at the intersection of the tangent line and the horizontal axis into the following conversion formula (F2).
- Conversion formula (F2): S 1 [eV] 1239.85 / ⁇ edge
- Examples of the absorption spectrum measuring device include a spectrophotometer (device name: U3310) manufactured by Hitachi, but are not limited thereto.
- the tangent to the falling edge on the long wavelength side of the absorption spectrum is drawn as follows. When moving on the spectrum curve in the long wavelength direction from the maximum value on the longest wavelength side among the maximum values of the absorption spectrum, the tangent at each point on the curve is considered. This tangent repeats as the curve falls (ie, as the value on the vertical axis decreases), the slope decreases and then increases. The tangent drawn at the point where the slope value takes the minimum value on the long wavelength side (except when the absorbance is 0.1 or less) is taken as the tangent to the fall on the long wavelength side of the absorption spectrum. In addition, the maximum point whose absorbance value is 0.2 or less is not included in the maximum value on the longest wavelength side.
- the content rate of the 1st compound contained in the light emitting layer 5 and a fluorescent compound is the following ranges, for example.
- the content of the first compound is preferably 90% by mass or more and 99.9% by mass or less, more preferably 95% by mass or more and 99.9% by mass or less, and 99% by mass or more and 99.9% by mass. More preferably, it is% or less.
- the content of the fluorescent compound is preferably 0.01% by mass to 10% by mass, more preferably 0.01% by mass to 5% by mass, and 0.01% by mass to 1%. More preferably, it is at most mass%.
- this embodiment does not exclude that the light emitting layer 5 contains materials other than the first compound and the fluorescent compound.
- the film thickness of the light emitting layer 5 becomes like this. Preferably they are 5 nm or more and 50 nm or less, More preferably, they are 7 nm or more and 50 nm or less, More preferably, they are 10 nm or more and 50 nm or less. If the film thickness of the light emitting layer 5 is 5 nm or more, it is easy to form the light emitting layer 5 and adjust the chromaticity. Moreover, if the film thickness of the light emitting layer 5 is 50 nm or less, the raise of a drive voltage can be suppressed.
- FIG. 4 is a figure which shows an example of the relationship of the energy level of the 1st compound in a light emitting layer, and a fluorescent compound.
- S0 represents a ground state.
- S1 (M1) represents the lowest excited singlet state of the first compound.
- T1 (M1) represents the lowest excited triplet state of the first compound.
- S1 (FL) represents the lowest excited singlet state of the fluorescent compound.
- T1 (FL) represents the lowest excited triplet state of the fluorescent compound.
- the dashed arrow from S1 (M1) to S1 (FL) in FIG. 4 represents the Forster energy transfer from the lowest excited singlet state of the first compound to the fluorescent compound. As shown in FIG.
- the substrate 2 is used as a support for the organic EL element 1.
- the substrate 2 for example, glass, quartz, plastic, or the like can be used.
- a flexible substrate may be used.
- the flexible substrate is a substrate that can be bent (flexible), and examples thereof include a plastic substrate.
- the material for forming the plastic substrate include polycarbonate, polyarylate, polyether sulfone, polypropylene, polyester, polyvinyl fluoride, polyvinyl chloride, polyimide, and polyethylene naphthalate.
- an inorganic vapor deposition film can also be used.
- anode For the anode 3 formed on the substrate 2, it is preferable to use a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a high work function (specifically, 4.0 eV or more). Specifically, for example, indium tin oxide (ITO), indium oxide-tin oxide containing silicon or silicon oxide, indium oxide-zinc oxide, tungsten oxide, and indium oxide containing zinc oxide. And graphene.
- ITO indium tin oxide
- ITO indium oxide-tin oxide containing silicon or silicon oxide
- indium oxide-zinc oxide silicon oxide
- tungsten oxide tungsten oxide
- indium oxide containing zinc oxide and graphene.
- gold Au
- platinum Pt
- nickel Ni
- tungsten W
- Cr chromium
- Mo molybdenum
- iron Fe
- Co cobalt
- Cu copper
- palladium Pd
- titanium Ti
- nitrides of these metal materials for example, titanium nitride
- indium oxide-zinc oxide can be formed by a sputtering method by using a target in which 1% by mass to 10% by mass of zinc oxide is added to indium oxide.
- indium oxide containing tungsten oxide and zinc oxide contains 0.5% by mass to 5% by mass of tungsten oxide and 0.1% by mass to 1% by mass of zinc oxide with respect to indium oxide.
- a target it can be formed by a sputtering method.
- the hole injection layer 6 formed in contact with the anode 3 is made of a composite material that facilitates hole injection regardless of the work function of the anode 3. It is formed.
- Electrode materials for example, metals, alloys, electrically conductive compounds, mixtures thereof, and other elements belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table
- Examples of the element belonging to Group 1 of the periodic table include alkali metals.
- the elements belonging to Group 2 of the periodic table include alkaline earth metals.
- the alkali metal include lithium (Li) and cesium (Cs).
- Examples of the alkaline earth metal include magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), and the like.
- Examples of the rare earth metal include europium (Eu) and ytterbium (Yb).
- Examples of alloys containing these metals include MgAg and AlLi.
- a vacuum evaporation method or a sputtering method can be used.
- coating method, the inkjet method, etc. can be used.
- the hole injection layer 6 is a layer containing a substance having a high hole injection property.
- substances having a high hole injection property include molybdenum oxide, titanium oxide, vanadium oxide, rhenium oxide, ruthenium oxide, chromium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, tantalum oxide, and silver oxide.
- An oxide, a tungsten oxide, a manganese oxide, or the like can be used.
- TDATA N-diphenylamino triphenylamine
- MTDATA 4,4 ′, 4 ′′ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine
- DPAB 4,4′-bis [N- (4-diphenylaminophenyl) -N -Phenylamino] biphenyl
- DNTPD 1,3,5-tris [N- (4-diphenylaminophenyl) -N-phenylamino] benzen
- a high molecular compound can also be used.
- the polymer compound include oligomers, dendrimers, and polymers.
- poly (N-vinylcarbazole) abbreviation: PVK
- poly (4-vinyltriphenylamine) abbreviation: PVTPA
- PVTPA poly (4-vinyltriphenylamine)
- PTPDMA poly [N- (4- ⁇ N ′-[4- (4- Diphenylamino) phenyl] phenyl-N′-phenylamino ⁇ phenyl) methacrylamide]
- PTPDMA poly [N, N′-bis (4-butylphenyl) -N, N′-bis (phenyl) benzidine ]
- Poly-TPD Poly-TPD
- a polymer compound to which an acid such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / poly (styrenesulfonic acid) (PEDOT / PSS) and polyaniline / poly (styrenesulfonic acid) (PAni / PSS) is added can also be used.
- the hole transport layer 7 is a layer containing a substance having a high hole transport property.
- an aromatic amine compound, a carbazole derivative, an anthracene derivative, or the like can be used.
- NPB 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl
- NPB N, N′-bis (3-methylphenyl) -N, N′— Diphenyl- [1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine
- BAFLP 4-phenyl-4 ′-(9-phenylfluoren-9-yl) triphenylamine
- BAFLP 4-phenyl-4 ′-bis [N- (9,9-dimethylfluoren-2-yl) -N-phenylamino] biphenyl
- DFLDPBi 4,4 ′, 4 ′′ -tris (N, N-diphenylamino)
- TDATA 4,4 ′, 4 ′′ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenyla
- the substances mentioned here are mainly substances having a hole mobility of 10 ⁇ 6 cm 2 / (V ⁇ s) or more.
- the hole transport layer 7 includes CBP, 9- [4- (N-carbazolyl)] phenyl-10-phenylanthracene (CzPA), and 9-phenyl-3- [4- (10-phenyl-9-anthryl).
- a carbazole derivative such as phenyl] -9H-carbazole (PCzPA), an anthracene derivative such as t-BuDNA, DNA, and DPAnth may be used.
- Polymer compounds such as poly (N-vinylcarbazole) (abbreviation: PVK) and poly (4-vinyltriphenylamine) (abbreviation: PVTPA) can also be used.
- PVK poly (N-vinylcarbazole)
- PVTPA poly (4-vinyltriphenylamine)
- any substance other than these may be used as long as it has a property of transporting more holes than electrons.
- the layer containing a substance having a high hole-transport property is not limited to a single layer, and may be a layer in which two or more layers containing the above substances are stacked. When two or more hole transport layers are arranged, it is preferable to arrange a layer containing a material having a larger energy gap on the side closer to the light emitting layer 5.
- the electron transport layer 8 is a layer containing a substance having a high electron transport property.
- the electron transport layer 8 includes (1) metal complexes such as aluminum complexes, beryllium complexes, and zinc complexes; (2) heteroaromatic compounds such as imidazole derivatives, benzimidazole derivatives, azine derivatives, carbazole derivatives, and phenanthroline derivatives; In addition, (3) a polymer compound can be used.
- Alq tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), bis (10-hydroxybenzo [h] quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), Metal complexes such as BAlq, Znq, ZnPBO, and ZnBTZ can be used.
- a benzimidazole compound can be suitably used.
- the substances described here are mainly substances having an electron mobility of 10 ⁇ 6 cm 2 / (V ⁇ s) or more.
- a substance other than the above may be used as the electron transport layer 8 as long as the substance has a higher electron transport property than the hole transport property.
- the electron transport layer 8 is not limited to a single layer, and may be a layer in which two or more layers made of the above substances are stacked.
- a polymer compound can be used for the electron transport layer 8.
- poly [(9,9-dihexylfluorene-2,7-diyl) -co- (pyridine-3,5-diyl)] (abbreviation: PF-Py)
- poly [(9,9-dioctylfluorene- 2,7-diyl) -co- (2,2′-bipyridine-6,6′-diyl)] (abbreviation: PF-BPy) or the like can be used.
- the electron injection layer 9 is a layer containing a substance having a high electron injection property.
- the electron injection layer 9 includes lithium (Li), cesium (Cs), calcium (Ca), lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF 2 ), and lithium oxide (LiOx).
- Alkali metals, alkaline earth metals, or compounds thereof can be used.
- a substance in which an alkali metal, an alkaline earth metal, or a compound thereof is contained in a substance having an electron transporting property specifically, a substance in which magnesium (Mg) is contained in Alq may be used. In this case, electron injection from the cathode 4 can be performed more efficiently.
- a composite material obtained by mixing an organic compound and an electron donor (donor) may be used for the electron injection layer 9.
- a composite material is excellent in electron injecting property and electron transporting property because electrons are generated in the organic compound by the electron donor.
- the organic compound is preferably a material excellent in transporting the generated electrons.
- a substance (metal complex, heteroaromatic compound, etc.) constituting the electron transport layer 8 described above, for example. can be used.
- the electron donor may be any substance that exhibits an electron donating property to the organic compound.
- an alkali metal, an alkaline earth metal, or a rare earth metal is preferable, and examples thereof include lithium, cesium, magnesium, calcium, erbium, and ytterbium.
- an alkali metal oxide or an alkaline earth metal oxide as an electron donor, and examples thereof include lithium oxide, calcium oxide, and barium oxide.
- a Lewis base such as magnesium oxide can also be used.
- an organic compound such as tetrathiafulvalene (abbreviation: TTF) can be used.
- the cathode 4 is preferably made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a low work function (specifically, 3.8 eV or less).
- a cathode material include elements belonging to Group 1 of the periodic table, elements belonging to Group 2 of the periodic table, rare earth metals, and alloys containing these.
- Examples of the element belonging to Group 1 of the periodic table include alkali metals.
- Examples of the elements belonging to Group 2 of the periodic table include alkaline earth metals.
- Examples of the alkali metal include lithium (Li) and cesium (Cs).
- Examples of the alkaline earth metal include magnesium (Mg), calcium (Ca), and strontium (Sr).
- Examples of the rare earth metal include europium (Eu) and ytterbium (Yb).
- Examples of alloys containing these metals include MgAg and AlLi.
- a vacuum evaporation method or a sputtering method can be used.
- a silver paste etc. the apply
- various conductive materials such as Al, Ag, ITO, graphene, and indium oxide-tin oxide containing silicon or silicon oxide can be used regardless of the work function.
- the cathode 4 can be formed. These conductive materials can be formed by a sputtering method, an inkjet method, a spin coating method, or the like.
- the method for forming each layer of the organic EL element 1 of the present embodiment is not limited to those described above, and known methods such as a dry film forming method and a wet film forming method can be employed.
- the dry film forming method include a vacuum deposition method, a sputtering method, a plasma method, and an ion plating method.
- the wet film forming method include a spin coating method, a dipping method, a flow coating method, and an ink jet method.
- the film thickness of each organic layer of the organic EL element 1 of the present embodiment is not limited except as specifically mentioned above.
- the film thickness is preferably in the range of several nm to 1 ⁇ m in order to make it difficult for defects such as pinholes to occur and to prevent deterioration of efficiency due to the need for a high applied voltage.
- a numerical range expressed using “to” means a range including a numerical value described before “to” as a lower limit and a numerical value described after “to” as an upper limit. To do.
- the number of ring-forming carbon atoms constitutes the ring itself of a compound having a structure in which atoms are bonded cyclically (for example, a monocyclic compound, a condensed ring compound, a bridged compound, a carbocyclic compound, or a heterocyclic compound). Represents the number of carbon atoms in the atom.
- the carbon contained in the substituent is not included in the number of ring-forming carbons.
- the “ring-forming carbon number” described below is the same unless otherwise specified.
- the benzene ring has 6 ring carbon atoms
- the naphthalene ring has 10 ring carbon atoms
- the pyridinyl group has 5 ring carbon atoms
- the furanyl group has 4 ring carbon atoms.
- the carbon number of the alkyl group is not included in the number of ring-forming carbons.
- the carbon number of the fluorene ring as a substituent is not included in the number of ring-forming carbons.
- the number of ring-forming atoms means a compound (for example, a monocyclic compound, a condensed ring compound, a bridging compound, a carbocyclic compound, a heterocycle) having a structure in which atoms are bonded in a cyclic manner (for example, a monocyclic ring, a condensed ring, or a ring assembly) Of the ring compound) represents the number of atoms constituting the ring itself. Atoms that do not constitute a ring and atoms included in a substituent when the ring is substituted by a substituent are not included in the number of ring-forming atoms.
- the “number of ring-forming atoms” described below is the same unless otherwise specified.
- the pyridine ring has 6 ring atoms
- the quinazoline ring has 10 ring atoms
- the furan ring has 5 ring atoms.
- the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the pyridine ring and the quinazoline ring and the atoms constituting the substituent are not included in the number of ring-forming atoms.
- Examples of the aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms in this specification include, for example, a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, and a phenanthryl group.
- the aryl group in the present specification preferably has 6 to 20 ring carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms, and still more preferably 6 to 12 carbon atoms.
- aryl groups a phenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, a terphenyl group, and a fluorenyl group are even more preferable.
- a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms in the present specification described later on the 9-position carbon atom In addition, at least one group selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 18 ring carbon atoms is preferably substituted.
- a heteroaryl group having 5 to 30 ring-forming atoms (sometimes referred to as a heterocyclic group, a heteroaromatic cyclic group, or an aromatic heterocyclic group) includes nitrogen, sulfur, oxygen as a heteroatom.
- it contains at least any atom selected from the group consisting of silicon, selenium atoms, and germanium atoms, and more preferably contains at least any atom selected from the group consisting of nitrogen, sulfur, and oxygen. preferable.
- heterocyclic group having 5 to 30 ring atoms in the present specification examples include, for example, pyridyl group, pyrimidinyl group, pyrazinyl group, pyridazinyl group, triazinyl group, quinolyl group, isoquinolinyl group, naphthyridinyl group, phthalazinyl group, quinoxalinyl group, Quinazolinyl group, phenanthridinyl group, acridinyl group, phenanthrolinyl group, pyrrolyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, triazolyl group, tetrazolyl group, indolyl group, benzimidazolyl group, indazolyl group, imidazolpyridinyl group, benz Triazolyl group, carbazolyl group, furyl group, thienyl group, oxazolyl group, thiazolyl group, iso
- the number of ring-forming atoms of the heterocyclic group is preferably 5 to 20, and more preferably 5 to 14.
- 1-dibenzofuranyl group, 2-dibenzofuranyl group, 3-dibenzofuranyl group, 4-dibenzofuranyl group, 1-dibenzothienyl group, 2-dibenzothienyl group, 3-dibenzothienyl group Even more preferred are the group, 4-dibenzothienyl group, 1-carbazolyl group, 2-carbazolyl group, 3-carbazolyl group, 4-carbazolyl group, and 9-carbazolyl group.
- a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms in the present specification is attached to the 9-position nitrogen atom,
- the heterocyclic group may be a group derived from a partial structure represented by the following general formulas (XY-1) to (XY-18), for example.
- X A and Y A are each independently a hetero atom, and are an oxygen atom, a sulfur atom, a selenium atom, a silicon atom, or a germanium atom. It is preferable.
- the partial structures represented by the general formulas (XY-1) to (XY-18) have a bond at an arbitrary position to be a heterocyclic group, and this heterocyclic group has a substituent. Also good.
- the substituted or unsubstituted carbazolyl group may include a group further condensed with a carbazole ring as represented by the following formula, for example. Such a group may also have a substituent. Also, the position of the joint can be changed as appropriate.
- the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms may be linear, branched or cyclic. Further, it may be a halogenated alkyl group.
- the linear or branched alkyl group include a methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group, n-tridecyl group, n-tetradecyl group, n-pentadecyl group, n-hexadecyl group, n-heptadecyl group, n-o
- the linear or branched alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 6 carbon atoms.
- methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group Even more preferred are amyl groups, isoamyl groups, and neopentyl groups.
- Examples of the cyclic alkyl group in the present specification include a cycloalkyl group having 3 to 30 ring carbon atoms.
- Examples of the cycloalkyl group having 3 to 30 ring carbon atoms in the present specification include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a 4-methylcyclohexyl group, an adamantyl group, and a norbornyl group.
- the number of carbon atoms forming the ring of the cycloalkyl group is preferably 3 to 10, and more preferably 5 to 8.
- a cyclopentyl group or a cyclohexyl group is even more preferable.
- Examples of the halogenated alkyl group in which the alkyl group in the present specification is substituted with a halogen atom include a group in which the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms is substituted with one or more halogen atoms, preferably a fluorine atom. .
- Examples of the halogenated alkyl group having 1 to 30 carbon atoms in the present specification include a fluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a fluoroethyl group, a trifluoromethylmethyl group, a trifluoroethyl group, and a pentafluoroethyl group. Is mentioned.
- Examples of the substituted silyl group in the present specification include an alkylsilyl group having 3 to 30 carbon atoms and an arylsilyl group having 6 to 30 ring carbon atoms.
- Examples of the alkylsilyl group having 3 to 30 carbon atoms in the present specification include a trialkylsilyl group having an alkyl group exemplified as the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, specifically, a trimethylsilyl group and a triethylsilyl group.
- the three alkyl groups in the trialkylsilyl group may be the same as or different from each other.
- Examples of the arylsilyl group having 6 to 30 ring carbon atoms in the present specification include a dialkylarylsilyl group, an alkyldiarylsilyl group, and a triarylsilyl group.
- Examples of the dialkylarylsilyl group include a dialkylarylsilyl group having two alkyl groups exemplified as the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and one aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms. .
- the carbon number of the dialkylarylsilyl group is preferably 8-30.
- alkyldiarylsilyl group examples include an alkyldiarylsilyl group having one alkyl group exemplified for the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and two aryl groups having 6 to 30 ring carbon atoms. .
- the alkyldiarylsilyl group preferably has 13 to 30 carbon atoms.
- Examples of the triarylsilyl group include a triarylsilyl group having three aryl groups having 6 to 30 ring carbon atoms.
- the carbon number of the triarylsilyl group is preferably 18-30.
- the aryl group in the aralkyl group (sometimes referred to as an arylalkyl group) is an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group.
- the aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms is preferably a group having an aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, and is represented by —Z 3 —Z 4 .
- Z 3 include an alkylene group corresponding to the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
- this Z 4 include the above-mentioned aryl groups having 6 to 30 ring carbon atoms.
- the aryl moiety has 6 to 30 carbon atoms (preferably 6 to 20, more preferably 6 to 12), and the alkyl moiety has 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10 carbon atoms). More preferably, it is 1 to 6).
- the aralkyl group include benzyl group, 2-phenylpropan-2-yl group, 1-phenylethyl group, 2-phenylethyl group, 1-phenylisopropyl group, 2-phenylisopropyl group, and phenyl-t-butyl.
- ⁇ -naphthylmethyl group 1- ⁇ -naphthylethyl group, 2- ⁇ -naphthylethyl group, 1- ⁇ -naphthylisopropyl group, 2- ⁇ -naphthylisopropyl group, ⁇ -naphthylmethyl group, 1- ⁇ - Examples include naphthylethyl group, 2- ⁇ -naphthylethyl group, 1- ⁇ -naphthylisopropyl group, 2- ⁇ -naphthylisopropyl group, and the like.
- the substituted phosphoryl group in this specification is represented by the following general formula (P).
- Ar P1 and Ar P2 are each independently a substituent selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and an aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms. Any one of the substituents selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and an aryl group having 6 to 20 ring carbon atoms is more preferable. The substituent is more preferably any substituent selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and an aryl group having 6 to 14 ring carbon atoms.
- an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms is represented as —OZ 1 .
- Z 1 include the above alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms.
- the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a pentyloxy group, and a hexyloxy group.
- the alkoxy group preferably has 1 to 20 carbon atoms.
- Examples of the halogenated alkoxy group in which the alkoxy group is substituted with a halogen atom include a group in which the alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms is substituted with one or more fluorine atoms.
- the aryl group in the aryloxy group (sometimes referred to as an arylalkoxy group) includes a heteroaryl group.
- an arylalkoxy group having 6 to 30 ring carbon atoms is represented by —OZ 2 .
- Z 2 include, for example, the above aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms.
- the number of carbon atoms forming the arylalkoxy group is preferably 6-20.
- the arylalkoxy group include a phenoxy group.
- the substituted amino group in this specification is represented as —NHR V or —N (R V ) 2 .
- RV include the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and the aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms.
- the alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms is either a straight chain or branched chain, and examples thereof include a vinyl group, a propenyl group, a butenyl group, an oleyl group, an eicosapentaenyl group, and a docosahexaenyl group.
- Examples of the substituted phosphanyl group in the present specification include a phenylphosphanyl group.
- an arylcarbonyl group having 6 to 30 ring carbon atoms is represented by —COY ′.
- Y ′ include the aryl group.
- the arylcarbonyl group having 6 to 30 ring carbon atoms in the present specification include a phenylcarbonyl group, a diphenylcarbonyl group, a naphthylcarbonyl group, and a triphenylcarbonyl group.
- an alkylthio group having 1 to 30 carbon atoms and an arylthio group having 6 to 30 ring carbon atoms are represented as —SR V.
- Examples of RV include the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and the aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms.
- the alkylthio group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and the arylthio group preferably has 6 to 20 ring carbon atoms.
- examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
- ring-forming carbon means a carbon atom constituting a saturated ring, an unsaturated ring, or an aromatic ring.
- Ring-forming atom means a carbon atom and a hetero atom constituting a hetero ring (including a saturated ring, an unsaturated ring, and an aromatic ring).
- the hydrogen atom includes isotopes having different neutron numbers, that is, light hydrogen (Protium), deuterium (Deuterium), and tritium (Tritium).
- the substituent in the case of “substituted or unsubstituted” includes an aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, a heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms, and an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
- Groups (straight chain or branched alkyl groups), cycloalkyl groups having 3 to 30 ring carbon atoms, halogenated alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms, alkylsilyl groups having 3 to 30 carbon atoms, ring carbon atoms of 6
- an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms straight or branched alkenyl group
- a halogen atom an alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms, a cyano group, Rokishiru group, and at least one group selected from the group
- the substituent in the case of “substituted or unsubstituted” includes an aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, a heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms, and an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms. At least one group selected from the group consisting of a group (straight chain or branched chain alkyl group), a halogen atom, and a cyano group is preferable, and further, specific substituents that are preferable in the description of each substituent are preferable.
- the substituent in the case of “substituted or unsubstituted” includes an aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, a heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms, and an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
- the substituent further substituted on the substituent in the case of “substituted or unsubstituted” includes an aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, a heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms, It is preferably at least one group selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms (straight chain or branched chain alkyl group), a halogen atom, and a cyano group. More preferably, it is at least one group selected from the specific substituents described above.
- unsubstituted in the case of “substituted or unsubstituted” means that a hydrogen atom is bonded without being substituted with the substituent.
- carbon number XX to YY in the expression “substituted or unsubstituted ZZ group having XX to YY” represents the number of carbon atoms in the case where the ZZ group is unsubstituted and substituted. In this case, the number of carbon atoms in the substituent is not included.
- atom number XX to YY in the expression “a ZZ group having a substituted or unsubstituted atom number XX to YY” represents the number of atoms when the ZZ group is unsubstituted and substituted. The number of atoms of the substituent in the case is not included.
- the case of “substituted or unsubstituted” is the same as described above.
- the structure of the ring is a saturated ring, an unsaturated ring, an aromatic hydrocarbon ring, or a heterocyclic ring.
- examples of the aromatic hydrocarbon group and the heterocyclic group in the linking group include divalent or higher groups obtained by removing one or more atoms from the above-described monovalent group.
- the light emission efficiency can be improved.
- the electronic device of this embodiment is equipped with the organic EL element of this embodiment.
- Examples of the electronic device include a display device and a light emitting device.
- Examples of the display device include a display component (such as an organic EL panel module), a television, a mobile phone, a tablet, and a personal computer.
- Examples of the light emitting device include lighting and a vehicular lamp.
- the organic EL device according to the second embodiment is different from the organic EL device according to the first embodiment in that the light emitting layer further contains a second compound.
- the light emitting layer of the organic EL device according to the present embodiment includes a first compound, a second compound, and a fluorescent compound. Other points are the same as in the first embodiment.
- the light emitting layer of the organic EL device according to this embodiment may contain a metal complex, but preferably does not contain a heavy metal complex.
- the light emitting layer of the organic EL device according to this embodiment preferably does not contain a phosphorescent metal complex.
- the first compound of the present embodiment is preferably a compound represented by the general formula (10B), more preferably a compound represented by the general formula (12a), and the general formula (13b). ), A compound represented by the general formula (14a), or the general formula (16a), more preferably, the general formula (13e), the general formula (13f), the general formula (14c), or It is still more preferable that it is a compound represented by the said general formula (16c), and it is still more preferable that it is a compound represented by the said general formula (13e).
- the second compound may be a thermally activated delayed fluorescent compound or a compound that does not exhibit thermally activated delayed fluorescence.
- the second compound is also preferably a host material (sometimes referred to as a matrix material).
- a host material sometimes referred to as a matrix material.
- the first compound and the second compound are host materials, for example, one may be referred to as a first host material and the other may be referred to as a second host material.
- the second compound is not particularly limited, but is preferably a compound other than an amine compound.
- a derivative selected from the group consisting of a carbazole derivative, a dibenzofuran derivative, and a dibenzothiophene derivative can be used, but the derivative is not limited to these derivatives.
- the second compound has a partial structure represented by the following general formula (31), a partial structure represented by the following general formula (32), a partial structure represented by the following general formula (33) in one molecule, And a compound containing at least one of the partial structures represented by the following general formula (34).
- Y 31 to Y 36 are each independently a nitrogen atom or a carbon atom bonded to another atom in the molecule of the second compound; Provided that at least one of Y 31 to Y 36 is a carbon atom bonded to another atom in the molecule of the second compound;
- Y 41 to Y 48 are each independently a nitrogen atom or a carbon atom bonded to another atom in the molecule of the second compound; Provided that at least one of Y 41 to Y 48 is a carbon atom bonded to another atom in the molecule of the second compound;
- X 30 is a nitrogen atom bonded to another atom in the molecule of the second compound, an oxygen atom, or a sulfur atom.
- * each independently represents a bonding point with another atom or another structure in the molecule of the second compound.
- the partial structure represented by the general formula (32) includes the following general formula (321), general formula (322), general formula (323), general formula (324), general formula (325), and general formula. It is preferably any partial structure selected from the group consisting of the partial structures represented by (326).
- X 30 is each independently a nitrogen atom bonded to another atom in the molecule of the second compound, an oxygen atom, or a sulfur atom
- Y 41 to Y 48 are each independently a nitrogen atom or a carbon atom bonded to another atom in the molecule of the second compound
- X 31 is independently a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, or a carbon atom that is bonded to another atom in the molecule of the second compound, which is bonded to another atom in the molecule of the second compound.
- Y 61 ⁇ Y 64 are each independently a carbon atom bonded with other atoms in the molecule a nitrogen atom or a second compound.
- the second compound preferably has a partial structure represented by the general formula (323) among the general formulas (321) to (326).
- the partial structure represented by the general formula (31) is at least one group selected from the group consisting of a group represented by the following general formula (33) and a group represented by the following general formula (34).
- the second compound has at least one partial structure among the partial structures represented by the following general formula (33) and the following general formula (34). Since the bonding sites are located at the meta positions as in the partial structure represented by the following general formula (33) and the following general formula (34), the energy gap T 77K (M2 ) Can be kept high.
- Y 31 , Y 32 , Y 34 , and Y 36 are each independently a nitrogen atom or CR 31 .
- Y 32 , Y 34 , and Y 36 are each independently a nitrogen atom or CR 31 .
- R 31 is independently a hydrogen atom or a substituent;
- R 31 as a substituent is each independently A substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms, A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted silyl group, Substituted germanium groups, Substituted phosphine oxide groups, Halogen atoms, A cyano group, It is selected from the group consisting of a nitro group and a
- the substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms in R 31 is preferably a non-condensed ring.
- * each independently represents a bonding site with another atom or another structure in the molecule of the second compound.
- Y 31 , Y 32 , Y 34 , and Y 36 are preferably each independently CR 31 , and the plurality of R 31 are the same as or different from each other.
- Y 32 , Y 34 , and Y 36 are preferably each independently CR 31 , and the plurality of R 31 are the same as or different from each other.
- the substituted germanium group is preferably represented by —Ge (R 301 ) 3 .
- R 301 is each independently a substituent.
- Substituent R 301 is preferably a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms.
- the plurality of R 301 are the same as or different from each other.
- the partial structure represented by the general formula (32) is at least one group selected from the group consisting of the following general formulas (35) to (39) and a group represented by the following general formula (30a). It is preferably contained in the second compound.
- Y 41 to Y 48 are each independently a nitrogen atom or CR 32 .
- Y 41 to Y 45 , Y 47 , and Y 48 are each independently a nitrogen atom or CR 32 .
- Y 41 , Y 42 , Y 44 , Y 45 , Y 47 , and Y 48 are each independently a nitrogen atom or CR 32 .
- Y 42 to Y 48 are each independently a nitrogen atom or CR 32 .
- Y 42 to Y 47 are each independently a nitrogen atom or CR 32 .
- Each R 32 is independently a hydrogen atom or a substituent;
- R 32 as a substituent is A substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms, A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted silyl group, Substituted germanium groups, Substituted phosphine oxide groups, Halogen atoms, A cyano group, Selected from the group consisting of a nitro group, and a
- X 30 is NR 33 , an oxygen atom, or a sulfur atom
- R 33 is A substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms, A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted silyl group, Substituted germanium groups, Substituted phosphine oxide groups, Fluorine atom, A cyano group, Selected from the group consisting of a nitro group, and a
- the substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms in R 33 is preferably a non-condensed ring.
- * each independently represents a bonding point with another atom or another structure in the molecule of the second compound.
- Y 41 to Y 48 are preferably each independently CR 32.
- Y 41 to Y 45 , Y 47 and Y 48 are preferably each independently CR 32.
- Y 41 , Y 42 , Y 44 , Y 45 , Y 47 , and Y 48 are each independently , CR 32 , and in the general formula (39), Y 42 to Y 48 are preferably each independently CR 32 , and in the general formula (30a), Y 42 to Y 47 are Each independently is preferably CR 32 , and the plurality of R 32 may be the same as or different from each other.
- X 30 is preferably an oxygen atom or a sulfur atom, and more preferably an oxygen atom.
- R 31 and R 32 are each independently a hydrogen atom or a substituent, and R 31 as a substituent and R 32 as a substituent are each independently a fluorine atom, Cyano group, substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, and substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms It is preferably any group selected from the group consisting of R 31 and R 32 are a hydrogen atom, a cyano group, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms.
- R 31 as a substituent and R 32 as a substituent are a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms
- the aryl group is preferably a non-condensed ring.
- the second compound is preferably an aromatic hydrocarbon compound or an aromatic heterocyclic compound. Moreover, it is preferable that the 2nd compound does not have a condensed aromatic hydrocarbon ring in a molecule
- a 2nd compound can be manufactured by the method as described in international publication 2012/153780, international publication 2013/038650, etc., for example. Further, for example, the second compound can be produced by using a known alternative reaction and a raw material according to the object.
- aryl groups include phenyl, tolyl, xylyl, naphthyl, phenanthryl, pyrenyl, chrysenyl, benzo [c] phenanthryl groups.
- chrysenyl group benzoanthryl group, triphenylenyl group, fluorenyl group, 9,9-dimethylfluorenyl group, benzofluorenyl group, dibenzofluorenyl group, biphenyl group, terphenyl group, quarterphenyl Group, fluoranthenyl group and the like, preferably phenyl group, biphenyl group, terphenyl group, quarterphenyl group, naphthyl group, triphenylenyl group, fluorenyl group and the like.
- aryl group having a substituent examples include a tolyl group, a xylyl group, and a 9,9-dimethylfluorenyl group.
- aryl groups include both fused and non-fused aryl groups.
- a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a quarterphenyl group, a naphthyl group, a triphenylenyl group, or a fluorenyl group is preferable.
- heteroaryl group (sometimes referred to as a heterocyclic group, a heteroaromatic ring group, or an aromatic heterocyclic group) include a pyrrolyl group, a pyrazolyl group, a pyrazinyl group, a pyrimidinyl group, a pyridazinyl group, and a pyridyl group.
- Preferred examples include a dibenzofuranyl group, a dibenzothienyl group, a carbazolyl group, a pyridyl group, a pyrimidinyl group, a triazinyl group, an azadibenzofuranyl group, and an azadibenzothienyl group.
- the heteroaryl group is preferably a dibenzofuranyl group, a dibenzothienyl group, a carbazolyl group, a pyridyl group, a pyrimidinyl group, a triazinyl group, an azadibenzofuranyl group, or an azadibenzothienyl group, and a dibenzofuranyl group, a dibenzothienyl group, An azadibenzofuranyl group or an azadibenzothienyl group is more preferable.
- the substituted silyl group may be selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted trialkylsilyl group, a substituted or unsubstituted arylalkylsilyl group, and a substituted or unsubstituted triarylsilyl group.
- a substituted or unsubstituted trialkylsilyl group include a trimethylsilyl group and a triethylsilyl group.
- Specific examples of the substituted or unsubstituted arylalkylsilyl group include a diphenylmethylsilyl group, a ditolylmethylsilyl group, and a phenyldimethylsilyl group.
- Specific examples of the substituted or unsubstituted triarylsilyl group include a triphenylsilyl group and a tolylsilylsilyl group.
- the substituted phosphine oxide group is preferably a substituted or unsubstituted diarylphosphine oxide group.
- Specific examples of the substituted or unsubstituted diarylphosphine oxide group include a diphenylphosphine oxide group and a ditolylphosphine oxide group.
- examples of the substituted carboxy group include a benzoyloxy group.
- first compound, fluorescent compound, and second compound in light emitting layer ⁇ Relationship between first compound, fluorescent compound, and second compound in light emitting layer> It is preferable that the first compound, the fluorescent compound, and the second compound in the light emitting layer satisfy the relationship of the mathematical formula (Equation 1) and the mathematical equation (Equation 2). That is, it is preferable to satisfy the relationship of the following mathematical formula (Formula 3).
- the energy gap T 77K (M2) at 77 [K] of the second compound is preferably larger than the energy gap T 77K (M1) at 77 [K] of the first compound. That is, it is preferable to satisfy the relationship of the following mathematical formula (Formula 5). T 77K (M2)> T 77K (M1) ( Expression 5)
- the energy gap T 77K (M2) at 77 [K] of the second compound is preferably larger than the energy gap T 77K (FL) at 77 [K] of the fluorescent compound. That is, it is preferable to satisfy the relationship of the following mathematical formula (Formula 6). T 77K (M2)> T 77K (FL) ( Expression 6)
- the first compound, the fluorescent compound, and the second compound in the light-emitting layer satisfy the relationship of the mathematical formula (Formula 4) and the mathematical formula (Formula 5). That is, it is preferable to satisfy the relationship of the following mathematical formula (Formula 7).
- the organic EL element of the present embodiment is caused to emit light, it is preferable that mainly a fluorescent compound emits light in the light emitting layer.
- the content rates of the 1st compound, the fluorescent compound, and the 2nd compound which are contained in the light emitting layer are the following ranges, for example.
- the content of the first compound is preferably 10% by mass to 80% by mass, more preferably 10% by mass to 60% by mass, and further preferably 20% by mass to 60% by mass. preferable.
- the content of the fluorescent compound is preferably 0.01% by mass to 10% by mass, more preferably 0.01% by mass to 5% by mass, and 0.01% by mass to 1%. More preferably, it is at most mass%.
- the content rate of a 2nd compound is 10 mass% or more and 80 mass% or less.
- the upper limit of the total content of the first compound, the fluorescent compound, and the second compound in the light emitting layer is 100% by mass. Note that this embodiment does not exclude that the light emitting layer contains materials other than the first compound, the fluorescent compound, and the second compound.
- FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the relationship between the energy levels of the first compound, the fluorescent compound, and the second compound in the light emitting layer.
- S0 represents a ground state.
- S1 (M1) represents the lowest excited singlet state of the first compound, and T1 (M1) represents the lowest excited triplet state of the first compound.
- S1 (FL) represents the lowest excited singlet state of the fluorescent compound, and T1 (FL) represents the lowest excited triplet state of the fluorescent compound.
- S1 (M2) represents the lowest excited singlet state of the second compound, and T1 (M2) represents the lowest excited triplet state of the second compound.
- the light emission efficiency can be improved.
- the organic EL device of the second embodiment includes, in the light emitting layer, a first compound, a fluorescent compound, and a second compound having a singlet energy greater than that of the first compound. Luminous efficiency is improved. The reason why the light emission efficiency is improved is considered to be that the carrier balance of the light emitting layer is improved by including the second compound.
- the organic EL element according to the second embodiment can be used for electronic devices such as a display device and a light emitting device, similarly to the organic EL element according to the first embodiment.
- the organic EL device of the third embodiment is different from the organic EL device according to the first embodiment and the second embodiment in the compound constituting the light emitting layer. Other points are the same as in the first embodiment.
- the light emitting layer in the organic EL device of the present embodiment includes a first compound and a second compound, and the first compound is represented by the general formula (1), and the singlet energy S of the second compound. 1 (M2) is greater than S 1 (M1) of the first compound.
- the light emitting layer of the organic EL device according to this embodiment may contain a metal complex, but preferably does not contain a heavy metal complex.
- the light emitting layer of the organic EL device according to this embodiment preferably does not contain a phosphorescent metal complex.
- the light emitting layer in the organic EL device of this embodiment does not contain a fluorescent compound.
- first compound of the present embodiment the first compound described in the first embodiment can be used.
- the first compound is also preferably a dopant material (sometimes referred to as a guest material, an emitter, or a light emitting material).
- a dopant material sometimes referred to as a guest material, an emitter, or a light emitting material.
- the first compound of this embodiment is preferably a thermally activated delayed fluorescent compound. Therefore, in the organic EL device of this embodiment, it is preferable to select and use a thermally activated delayed fluorescent compound from the above-described first compound of this embodiment.
- the first compound mainly emits light when the organic EL element of the present embodiment is driven.
- the light emitting layer in the organic EL device of the present embodiment preferably does not contain a compound having a singlet energy smaller than the singlet energy S 1 (M1) of the first compound.
- the first compound of the present embodiment is preferably a compound represented by the general formula (10B), more preferably a compound represented by the general formula (12a), and the general formula (13b). ), A compound represented by the general formula (14a), or the general formula (16a), more preferably, the general formula (13e), the general formula (13f), the general formula (14c), or It is still more preferable that it is a compound represented by the said general formula (16c), and it is still more preferable that it is a compound represented by the said general formula (13e).
- the light emitting layer in the organic EL element of this embodiment further includes a compound having a singlet energy larger than the singlet energy S 1 (M1) of the first compound.
- a compound having a singlet energy larger than the singlet energy S 1 (M1) of the first compound it is preferable to use the second compound described in the second embodiment.
- the second compound may be a thermally activated delayed fluorescent compound or a compound that does not exhibit thermally activated delayed fluorescence.
- the second compound is also preferably a host material (sometimes referred to as a matrix material).
- the singlet energy S 1 (M1) of the first compound and the singlet energy S 1 (M2) of the second compound satisfy the relationship of the mathematical formula (Formula 2). .
- FIG. 6 shows an example of the relationship between the energy levels of the first compound and the second compound in the light emitting layer.
- S0 represents the ground state
- S1 (M2) represents the lowest excited singlet state of the second compound
- T1 (M2) represents the lowest excited triplet state of the second compound
- S1 (M1) represents the lowest excited singlet state of the first compound
- T1 (M1) represents the lowest excited triplet state of the first compound.
- the dashed arrows in FIG. 6 represent the energy transfer between each excited state. Dexter transfer from the lowest excited triplet state T1 (M2) of the second compound causes energy transfer in the first compound, and the lowest excited singlet state S1 (M1) or lowest excited triplet state T1 (M1) Generate.
- the lowest excited triplet state T1 (M1) of the first compound is crossed by the reverse intersystem crossing into the lowest excited singlet state S1 (M1) by thermal energy. Is possible. As a result, fluorescence emission from the lowest excited singlet state S1 (M1) of the first compound can be observed. It is thought that the internal efficiency can theoretically be increased to 100% by utilizing delayed fluorescence due to this TADF mechanism.
- the energy gap T 77K (M2) at 77 [K] of the second compound is preferably larger than the energy gap T 77K (M1) at 77 [K] of the first compound.
- the content rate of the 1st compound and the 2nd compound contained in the light emitting layer of this embodiment is the following ranges, for example.
- the content of the first compound is preferably 1% by mass to 90% by mass, more preferably 5% by mass to 70% by mass, and further preferably 10% by mass to 50% by mass.
- the content ratio of the second compound is preferably 10% by mass or more and 99% by mass, more preferably 30% by mass or more and 95% by mass, and further preferably 50% by mass or more and 90% by mass or less. .
- the light emission efficiency can be improved.
- the organic EL element according to the third embodiment can be used for electronic devices such as a display device and a light emitting device, similarly to the organic EL element according to the first embodiment.
- the organic EL device is highly efficient by using a compound represented by the following general formula (11) for the organic EL device.
- the compound according to the present embodiment is a compound represented by the following general formula (11).
- Ra is a hydrogen atom or a substituent
- R 1 and R 2 are each independently a substituent
- R 1 , R 2 and Ra as substituents are each independently A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms
- a substituted or unsubstituted alkylthio group having 1 to 30 carbon atoms A substituted or unsubstituted amino group
- the compound according to the present embodiment is preferably represented by the following general formula (13bx) or the following general formula (14ax).
- R 1 and R 2 are each independently a substituent, Ra is a hydrogen atom or a substituent, and R 1 , R 2 , and Ra as substituents Each independently has the same definition as the substituent for R 1 , R 2 and Ra described above, at least one of R 1 and R 2 is a substituent, and X 1 to X 16 are each independently a C-Rb or nitrogen atom, provided that the general formula (13 bx), of X 5 ⁇ X 8, at least one is a carbon atom bonded with any of X 9 ⁇ X 12, X 9 ⁇ At least one of X 12 is a carbon atom bonded to any of X 5 to X 8.
- each Rb is independently a hydrogen atom or a substituent, Rb as the group And has the same meaning as substituents for Rb, the plurality of Rb, either identical to each other, or different among the X 1 ⁇ X 8, a plurality is a C-Rb, when Rb is a substituent, Rb If they are bonded to form a ring or do not form a ring, and a plurality of X 9 to X 16 are C—Rb and Rb is a substituent, then Rb is bonded to form a ring Or Ara is synonymous with the substituent for Ara described above.)
- R 1 , R 2 , and Ra are each independently a substituent, and R 1 , R 2 , and Ra as substituents are each independently the above-mentioned R 1. , R 2 , and Ra are the same as the substituents, and at least one of R 1 and R 2 is a substituent, and X 1 to X 16 are each independently C—Rb or a nitrogen atom, provided that In the general formula (14ax), at least one of X 5 to X 8 is a carbon atom bonded to the nitrogen atom in the 5-membered ring of the nitrogen-containing condensed ring containing X 9 to X 16 .
- Rb is each independently a hydrogen atom or a substituent, and Rb as the substituent is synonymous with the substituent for Rb described above, and the plurality of Rb are the same as each other.
- X 1 is or is different
- Rb may be bonded to each other to form a ring, or a ring may not be formed, and among X 9 to X 16 , When a plurality is C—Rb and Rb is a substituent, Rb's are bonded to form a ring or do not form a ring.
- the compound according to this embodiment is more preferably represented by the general formula (13bx).
- A is a group represented by the general formula (1b), At least one of X 1 to X 4 is C—Rb;
- Rb is a hydrogen atom or a substituent
- Rb as a substituent is A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkylthio group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted amino group, A substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted arylthio group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstit
- A is a group represented by the general formula (1b), X 1 , X 2 , X 3 , and X 4 are C—Rb, and Rb is a hydrogen atom. It is more preferable.
- X 1 ⁇ X 16 is C-Rb, a plurality of Rb may be identical to each other, or different, provided that in the general formula (1b), X 5 ⁇ X 8 of at least one is a carbon atom bonded with any of X 9 ⁇ X 12, among the X 9 ⁇ X 12, at least one, a carbon atom bonded with any of X 5 ⁇ X 8 In the general formula (1c), at least one of X 5 to X 8 is a carbon atom bonded to a nitrogen atom in the 5-membered ring of the nitrogen-containing condensed ring containing X 9 to X 16. Is preferred.
- X 1 to X 16 are C—Rb, each Rb is independently a hydrogen atom or a substituent, and Rb as a substituent is a substituted or unsubstituted carbon. Selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 30 atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, and a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms.
- Rb is the same as or different from each other, provided that in the general formula (1b), at least one of X 5 to X 8 is a carbon atom bonded to any of X 9 to X 12 ; At least one of X 9 to X 12 is a carbon atom bonded to any one of X 5 to X 8.
- at least one of X 5 to X 8 is X 9 nitrogen-containing ⁇ X 16 Motochijimi It is preferably a carbon atom bonded to the 5-membered nitrogen atom in the ring of the ring.
- X 1 to X 16 are C—Rb, each Rb is independently a hydrogen atom or a substituent, and Rb as a substituent is a substituted or unsubstituted ring. Selected from the group consisting of aryl groups having 6 to 30 carbon atoms, and the plurality of Rb's are the same or different from each other, provided that at least one of X 5 to X 8 in the general formula (1b) one is a carbon atom bonded with any of X 9 ⁇ X 12, among the X 9 ⁇ X 12, at least one is a carbon atom bonded with any of X 5 ⁇ X 8, the formula ( In 1c), at least one of X 5 to X 8 is preferably a carbon atom bonded to a nitrogen atom in the 5-membered ring of the nitrogen-containing condensed ring containing X 9 to X 16 .
- X 1 to X 16 are C—Rb, and Rb is a hydrogen atom, provided that at least one of X 5 to X 8 in the general formula (1b) is a carbon atom bonded with any of X 9 ⁇ X 12, among the X 9 ⁇ X 12, at least one is a carbon atom bonded with any of X 5 ⁇ X 8, the formula (1c ), At least one of X 5 to X 8 is preferably a carbon atom bonded to a nitrogen atom in the 5-membered ring of the nitrogen-containing condensed ring containing X 9 to X 16 .
- Ra is a substituent
- each Ra as a substituent is independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon group having 1 to 30 alkoxy groups, substituted or unsubstituted alkylthio groups having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted amino groups, substituted or unsubstituted ring forming aryl groups having 6 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted ring forming Heteroaryl group having 5 to 30 atoms, substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 ring carbon atoms, substituted or unsubstituted ring carbon atoms 6-30 arylthio groups, substituted or unsubstituted phosphanyl groups, substituted or unsubsti
- R 1 , R 2 and Ra are substituents simultaneously.
- R 1 , R 2 , and Ra are preferably each independently a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms.
- R 1 , R 2 , and Ra are preferably each independently a substituted or unsubstituted phenyl group.
- both R 1 and R 2 in the general formula (1) are substituents
- Y 1 and Y 3 are nitrogen atoms
- Y 2 is C.
- both R 1 and R 2 in the general formula are substituents
- Y 1 and Y 3 are A compound obtained by applying the condition that it is a nitrogen atom and Y 2 is C—Ra can also be used.
- both R 1 and R 2 in the general formula are substituents
- Y 1 and Y 3 are nitrogen atoms
- Y A compound in which 2 is C-Ra can also be used.
- filled as a compound which concerns on this embodiment among the specific examples of the 1st compound demonstrated in the said embodiment is mentioned, for example. .
- Rb when a plurality of Rb are substituents, it is preferable that Rb does not form a ring.
- the compound of the present embodiment is a compound represented by the general formula (13bx), a compound represented by the general formula (14ax), or a compound represented by the general formula (16a), A compound in which both R 1 and R 2 in formula (16a) are substituents is more preferred.
- the compound of the present embodiment is a compound represented by the general formula (13e), the general formula (13f), the general formula (14c), or the general formula (16c), and the general formula (13e). ), The general formula (13f), the general formula (14c), or a compound in which R 1 and R 2 in the general formula (16c) are both substituents.
- the light emission efficiency of the organic EL element can be improved.
- the luminous efficiency of the organic EL element can be improved by using the compound according to the present embodiment for the light emitting layer of the organic EL element.
- the first compound contained in the light emitting layer of the organic EL device of the first embodiment and the second embodiment may be a compound that does not exhibit thermally activated delayed fluorescence.
- the light emitting layer is not limited to one layer, and a plurality of light emitting layers may be stacked.
- the organic EL element has a plurality of light emitting layers, it is sufficient that at least one light emitting layer satisfies the conditions described in the above embodiment.
- the other light-emitting layer may be a fluorescent light-emitting layer or a phosphorescent light-emitting layer that utilizes light emission by electron transition from a triplet excited state to a direct ground state.
- these light emitting layers may be provided adjacent to each other, or a so-called tandem organic material in which a plurality of light emitting units are stacked via an intermediate layer. It may be an EL element.
- a barrier layer may be provided adjacent to at least one of the anode side and the cathode side of the light emitting layer.
- the barrier layer is preferably disposed in contact with the light emitting layer and blocks at least one of holes, electrons, and excitons.
- the barrier layer transports electrons, and holes reach a layer on the cathode side of the barrier layer (for example, an electron transport layer).
- an organic EL element contains an electron carrying layer, it is preferable to contain the said barrier layer between a light emitting layer and an electron carrying layer.
- the barrier layer transports holes, and the electrons are directed to a layer on the anode side of the barrier layer (for example, a hole transport layer). Stop reaching.
- the organic EL element includes a hole transport layer
- a barrier layer may be provided adjacent to the light emitting layer so that excitation energy does not leak from the light emitting layer to the peripheral layer. The excitons generated in the light emitting layer are prevented from moving to a layer (for example, an electron transport layer, a hole transport layer, or the like) closer to the electrode than the barrier layer.
- the light emitting layer and the barrier layer are preferably joined.
- Thermally activated delayed fluorescence was confirmed by measuring transient PL using the apparatus shown in FIG.
- the compound TADF1 and the compound TH-2 were co-evaporated on a quartz substrate so that the ratio of the compound TADF1 was 12% by mass, and a thin film having a thickness of 100 nm was formed to prepare a sample.
- Prompt light emission immediately observed from the excited state after excitation with pulsed light (light emitted from a pulse laser) absorbed by the compound TADF1, and observation immediately after the excitation There is a delay light emission (delayed light emission) that is not observed.
- the delayed fluorescence in the present embodiment the amount of Prompt luminescence (immediate emission) and X P, the amount of Delay emission (delayed luminescence) is taken as X D, the value of X D / X P 0.05 That means that.
- X D the value of X D / X P 0.05
- the amounts of Prompt light emission and Delay light emission can be obtained by a method similar to the method described in “Nature 492, 234-238, 2012”.
- the apparatus used for calculation of the amount of Promp light emission and Delay light emission is not limited to the apparatus of FIG. 2, and the apparatus described in literature.
- the singlet energy S 1 of the compounds TADF1, TADF2, TADF3, TADF4, D1, Ref-1, Ref-2, Ref-3, Ref-4, Ref-5, and Ref-6 was measured by the solution method described above. .
- the singlet energy S 1 of the compound TADF1 was 3.0 eV.
- the singlet energy S 1 of the compound TADF2 was 3.1 eV.
- the singlet energy S 1 of the compound TADF3 was 3.1 eV.
- the singlet energy S 1 of the compound TADF4 was 3.1 eV.
- Singlet energy S 1 of the compound D1 was 2.7 eV.
- the singlet energy S 1 of the compound Ref-1 was 3.2 eV.
- the singlet energy S 1 of the compound Ref-2 was 3.1 eV.
- the singlet energy S 1 of the compound Ref-3 was 3.1 eV.
- the singlet energy S 1 of the compound Ref-4 was 3.3 eV.
- the singlet energy S 1 of the compound Ref-5 was 3.1 eV.
- the singlet energy S 1 of the compound Ref-6 was 3.1 eV.
- Main Peak Wavelength of Compound A 5 ⁇ mol / L toluene solution of the compound to be measured is prepared and placed in a quartz cell, and the emission spectrum (vertical axis: emission intensity, horizontal axis: wavelength) of this sample at room temperature (300 K). ) was measured.
- the emission spectrum was measured with a spectrophotometer manufactured by Hitachi (device name: F-7000). Note that the emission spectrum measuring apparatus is not limited to the apparatus used here.
- the peak wavelength of the emission spectrum that maximizes the emission intensity was taken as the main peak wavelength.
- the main peak wavelength of the compound D1 was 462 nm.
- Example 1 A 25 mm ⁇ 75 mm ⁇ 1.1 mm thick glass substrate with an ITO transparent electrode (anode) (manufactured by Geomatech Co., Ltd.) was subjected to ultrasonic cleaning for 5 minutes in isopropyl alcohol, and then UV ozone cleaning was performed for 30 minutes.
- the film thickness of ITO was 130 nm. Attach the glass substrate with the transparent electrode line after cleaning to the substrate holder of the vacuum evaporation system, First, a compound HI was vapor-deposited so as to cover the transparent electrode on the surface on which the transparent electrode line was formed, thereby forming a 5 nm-thick hole injection layer.
- the compound HT1 was vapor-deposited on the hole injection layer, and a first hole transport layer having a thickness of 80 nm was formed on the HI film.
- compound HT2 was vapor-deposited on the first hole transport layer to form a second hole transport layer having a thickness of 10 nm.
- mCP was vapor-deposited on the second hole transport layer to form a third hole transport layer having a thickness of 5 nm.
- the compound TADF1 as the first compound, the compound D1 as the fluorescent compound, and the compound H1 as the second compound are co-evaporated to obtain a film thickness.
- a 25 nm light emitting layer was formed.
- the concentration of the compound TADF1 in the light emitting layer was 12% by mass, the concentration of the compound D1 was 1% by mass, and the concentration of the compound H1 was 87% by mass.
- the compound ET1 was vapor-deposited on the light emitting layer to form a first electron transport layer having a thickness of 5 nm.
- the compound ET2 was vapor-deposited on the first electron transport layer to form a second electron transport layer having a thickness of 20 nm.
- lithium fluoride (LiF) was vapor-deposited on the second electron transporting layer to form an electron injecting electrode (cathode) having a thickness of 1 nm.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 1 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: TADF1: D1 (25, 87%: 12%: 1%) / ET1 (5) / ET2 ( 20) / LiF (1) / Al (80)
- the numbers in parentheses indicate the film thickness (unit: nm). Similarly, in the parentheses, the number displayed as a percentage indicates the ratio (mass%) of the second compound, the first compound, and the fluorescent compound in the light emitting layer.
- Example 2 The organic EL device of Example 2 was implemented except that the concentration of compound TADF1 in the light emitting layer of Example 1 was 24 mass%, the concentration of compound D1 was 1 mass%, and the concentration of compound H1 was 75 mass%. Prepared in the same manner as in Example 1.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 2 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: TADF1: D1 (25, 75%: 24%: 1%) / ET1 (5) / ET2 ( 20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 3 The organic EL device of Example 3 was implemented except that the concentration of Compound TADF1 in the light emitting layer of Example 1 was 50% by mass, the concentration of Compound D1 was 1% by mass, and the concentration of Compound H1 was 49% by mass. Prepared in the same manner as in Example 1.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 3 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: TADF1: D1 (25, 49%: 50%: 1%) / ET1 (5) / ET2 ( 20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 4 The organic EL device of Example 4 was produced in the same manner as in Example 2 except that compound TADF2 was used instead of compound TADF1 in the light emitting layer of Example 2.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 4 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: TADF2: D1 (25, 75%: 24%: 1%) / ET1 (5) / ET2 ( 20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 5 The organic EL device of Example 5 was produced in the same manner as in Example 3 except that compound TADF2 was used instead of compound TADF1 in the light emitting layer of Example 3.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 5 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: TADF2: D1 (25, 49%: 50%: 1%) / ET1 (5) / ET2 ( 20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 6 The organic EL device of Example 6 was produced in the same manner as in Example 2 except that compound TADF3 was used instead of compound TADF1 in the light emitting layer of Example 2.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 6 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: TADF3: D1 (25, 75%: 24%: 1%) / ET1 (5) / ET2 ( 20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 7 The organic EL device of Example 7 was produced in the same manner as Example 3 except that compound TADF3 was used instead of compound TADF1 in the light emitting layer of Example 3.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 7 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: TADF3: D1 (25, 49%: 50%: 1%) / ET1 (5) / ET2 ( 20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 8 The organic EL device of Example 8 was produced in the same manner as in Example 2 except that compound TADF4 was used instead of compound TADF1 in the light emitting layer of Example 2.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 8 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: TADF4: D1 (25, 75%: 24%: 1%) / ET1 (5) / ET2 ( 20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 9 The organic EL device of Example 9 was produced in the same manner as in Example 3 except that compound TADF4 was used instead of compound TADF1 in the light emitting layer of Example 3.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 9 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: TADF4: D1 (25, 49%: 50%: 1%) / ET1 (5) / ET2 ( 20) / LiF (1) / Al (80)
- Comparative Example 1 The organic EL device of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 2 except that Compound Ref-2 was used instead of Compound TADF1 in the light emitting layer of Example 2.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 1 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: Ref-2: D1 (25, 75%: 24%: 1%) / ET1 (5) / ET2 (20) / LiF (1) / Al (80)
- Comparative Example 2 The organic EL device of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 2 except that Compound Ref-3 was used instead of Compound TADF1 in the light emitting layer of Example 2.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 2 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: Ref-3: D1 (25, 75%: 24%: 1%) / ET1 (5) / ET2 (20) / LiF (1) / Al (80)
- Comparative Example 3 The organic EL device of Comparative Example 3 was produced in the same manner as in Example 2 except that Compound Ref-4 was used instead of Compound TADF1 in the light emitting layer of Example 2.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 3 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: Ref-4: D1 (25, 75%: 24%: 1%) / ET1 (5) / ET2 (20) / LiF (1) / Al (80)
- External quantum efficiency EQE and main peak wavelength ⁇ p A spectral radiance spectrum when a voltage was applied to the device so that the current density was 0.1 mA / cm 2 was measured with a spectral radiance meter CS-1000 (manufactured by Konica Minolta Co., Ltd.). The external quantum efficiency EQE (unit:%) was calculated from the obtained spectral radiance spectrum on the assumption that Lambtian radiation was performed. Further, the main peak wavelength ⁇ p (unit: nm) was determined from the obtained spectral radiance spectrum.
- the organic EL elements of Examples 1 to 9 containing the compound represented by the general formula (1) as a first compound and a fluorescent compound in the light emitting layer are the organic EL elements of Comparative Examples 1 to 3. Compared with, high luminous efficiency was exhibited.
- Example 10 A 25 mm ⁇ 75 mm ⁇ 1.1 mm thick glass substrate with an ITO transparent electrode (anode) (manufactured by Geomatech Co., Ltd.) was subjected to ultrasonic cleaning for 5 minutes in isopropyl alcohol, and then UV ozone cleaning was performed for 30 minutes.
- the film thickness of ITO was 130 nm.
- the glass substrate with the transparent electrode line after the cleaning is mounted on a substrate holder of a vacuum evaporation apparatus, and first, the compound HI is vapor-deposited so as to cover the transparent electrode on the surface on which the transparent electrode line is formed. A 5 nm hole injection layer was formed.
- the compound HT1 was vapor-deposited on the hole injection layer, and a first hole transport layer having a thickness of 80 nm was formed on the HI film.
- compound HT2 was vapor-deposited on the first hole transport layer to form a second hole transport layer having a thickness of 10 nm.
- mCP was vapor-deposited on the second hole transport layer to form a third hole transport layer having a thickness of 5 nm.
- the compound TADF1 as the first compound and the compound H1 as the second compound were co-evaporated to form a light emitting layer having a film thickness of 25 nm.
- the concentration of the compound TADF1 in the light emitting layer was 12% by mass, and the concentration of the compound H1 was 88% by mass.
- the compound ET1 was vapor-deposited on the light emitting layer to form a first electron transport layer having a thickness of 5 nm.
- the compound ET2 was vapor-deposited on the first electron transport layer to form a second electron transport layer having a thickness of 20 nm.
- lithium fluoride (LiF) was vapor-deposited on the second electron transporting layer to form an electron injecting electrode (cathode) having a thickness of 1 nm.
- metal aluminum (Al) was vapor-deposited on this electron injecting electrode, and the metal Al cathode with a film thickness of 80 nm was formed.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 10 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: TADF1 (25, 88%: 12%) / ET1 (5) / ET2 (20) / LiF ( 1) / Al (80)
- the numbers in parentheses indicate the film thickness (unit: nm). Also, in the parentheses, the number displayed as a percentage indicates the ratio (mass%) of the second compound and the first compound in the light emitting layer.
- Example 11 The organic EL device of Example 11 was produced in the same manner as Example 10 except that the concentration of the compound TADF1 in the light emitting layer of Example 10 was 24 mass% and the concentration of the compound H1 was 76 mass%.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 11 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: TADF1 (25, 76%: 24%) / ET1 (5) / ET2 (20) / LiF ( 1) / Al (80)
- Example 12 The organic EL device of Example 12 was produced in the same manner as in Example 11 except that compound TADF2 was used instead of compound TADF1 in the light emitting layer of Example 11.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 12 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: TADF2 (25, 76%: 24%) / ET1 (5) / ET2 (20) / LiF ( 1) / Al (80)
- Example 13 The organic EL device of Example 13 was produced in the same manner as Example 11 except that compound TADF4 was used instead of compound TADF1 in the light emitting layer of Example 11.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 13 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: TADF4 (25, 76%: 24%) / ET1 (5) / ET2 (20) / LiF ( 1) / Al (80)
- Comparative Example 4 The organic EL device of Comparative Example 4 was produced in the same manner as in Example 11 except that Compound Ref-1 was used instead of Compound TADF1 in the light emitting layer of Example 11.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 4 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: ref-1 (25, 76%: 24%) / ET1 (5) / ET2 (20) / LiF (1) / Al (80)
- Comparative Example 5 The organic EL device of Comparative Example 5 was produced in the same manner as in Example 11 except that Compound Ref-2 was used instead of Compound TADF1 in the light emitting layer of Example 11.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 5 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: ref-2 (25, 76%: 24%) / ET1 (5) / ET2 (20) / LiF (1) / Al (80)
- Comparative Example 6 The organic EL device of Comparative Example 6 was produced in the same manner as in Example 11 except that Compound Ref-3 was used instead of Compound TADF1 in the light emitting layer of Example 11.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 6 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: ref-3 (25, 76%: 24%) / ET1 (5) / ET2 (20) / LiF (1) / Al (80)
- Comparative Example 7 The organic EL device of Comparative Example 7 was produced in the same manner as in Example 11 except that Compound Ref-4 was used instead of Compound TADF1 in the light emitting layer of Example 11.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 7 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: ref-4 (25, 76%: 24%) / ET1 (5) / ET2 (20) / LiF (1) / Al (80)
- Comparative Example 8 The organic EL device of Comparative Example 8 was produced in the same manner as in Example 11 except that Compound Ref-5 was used instead of Compound TADF1 in the light emitting layer of Example 11.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 8 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: ref-5 (25, 76%: 24%) / ET1 (5) / ET2 (20) / LiF (1) / Al (80)
- Comparative Example 9 The organic EL device of Comparative Example 9 was produced in the same manner as in Example 11 except that Compound Ref-6 was used instead of Compound TADF1 in the light emitting layer of Example 11.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 9 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT1 (80) / HT2 (10) / mCP (5) / H1: ref-6 (25, 76%: 24%) / ET1 (5) / ET2 (20) / LiF (1) / Al (80)
- the light emitting layer includes a compound represented by the general formula (1) as a first compound and a second compound having a singlet energy S 1 (M2) larger than S 1 (M1) of the first compound
- the organic EL elements of Examples 10 to 13 showed higher luminous efficiency than the organic EL elements of Comparative Examples 4 to 9.
- SYMBOLS 1 Organic EL element, 2 ... Substrate, 3 ... Anode, 4 ... Cathode, 5 ... Light emitting layer, 6 ... Hole injection layer, 7 ... Hole transport layer, 8 ... Electron transport layer, 9 ... Electron injection layer.
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Abstract
陽極と、発光層と、陰極と、を含み、前記発光層は、下記一般式(1)で表される第一の化合物、及び蛍光発光性の第二の化合物を含み、前記第一の化合物の一重項エネルギーS1(M1)は、前記蛍光発光性第二の化合物のS1(FL)より大きい、有機エレクトロルミネッセンス素子。Aは、下記一般式(1b)等で表される基である。
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、電子機器、及び化合物に関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」という場合がある。)に電圧を印加すると、陽極から発光層に正孔が注入され、陰極から発光層に電子が注入される。そして、発光層において、注入された正孔と電子とが再結合し、励起子が形成される。このとき、電子スピンの統計則により、一重項励起子が25%の割合で生成し、及び三重項励起子が75%の割合で生成する。
一重項励起子からの発光を用いる蛍光型の有機EL素子は、携帯電話、及びテレビ等のフルカラーディスプレイへ応用されつつあるが、内部量子効率25%が限界といわれている。そのため、有機EL素子の効率を改善するための材料が期待されている。例えば、特許文献1、特許文献2、及び特許文献3には、有機EL素子用の材料が記載されている。
一重項励起子からの発光を用いる蛍光型の有機EL素子は、携帯電話、及びテレビ等のフルカラーディスプレイへ応用されつつあるが、内部量子効率25%が限界といわれている。そのため、有機EL素子の効率を改善するための材料が期待されている。例えば、特許文献1、特許文献2、及び特許文献3には、有機EL素子用の材料が記載されている。
また、一重項励起子に加えて三重項励起子を利用し、有機EL素子をさらに効率的に発光させることが期待されている。このような背景から、遅延蛍光を利用した高効率の蛍光型の有機EL素子が提案され、研究がなされている。
例えば、TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence、熱活性化遅延蛍光)メカニズムが研究されている。このTADFメカニズムは、一重項準位と三重項準位とのエネルギー差(ΔST)の小さな材料を用いた場合に、三重項励起子から一重項励起子への逆項間交差が熱的に生じる現象を利用するメカニズムである。熱活性化遅延蛍光については、例えば、『安達千波矢編、「有機半導体のデバイス物性」、講談社、2012年4月1日発行、261-262ページ』に記載されている。
特許文献1、特許文献2、及び特許文献3には、TADFメカニズムにより発光する有機EL素子について記載されていない。
例えば、TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence、熱活性化遅延蛍光)メカニズムが研究されている。このTADFメカニズムは、一重項準位と三重項準位とのエネルギー差(ΔST)の小さな材料を用いた場合に、三重項励起子から一重項励起子への逆項間交差が熱的に生じる現象を利用するメカニズムである。熱活性化遅延蛍光については、例えば、『安達千波矢編、「有機半導体のデバイス物性」、講談社、2012年4月1日発行、261-262ページ』に記載されている。
特許文献1、特許文献2、及び特許文献3には、TADFメカニズムにより発光する有機EL素子について記載されていない。
有機EL素子を用いたフルカラーディスプレイの性能を向上させるために、発光効率を向上させることが可能な化合物、及び有機EL素子が求められている。
本発明の目的は、発光効率を向上させることが可能な化合物、及び有機エレクトロルミネッセンス素子を提供すること、並びに当該有機エレクトロルミネッセンス素子を搭載した電子機器を提供することである。
本発明の一態様によれば、陽極と、発光層と、陰極と、を含み、前記発光層は、下記一般式(1)で表される第一の化合物、及び蛍光発光性の化合物を含み、前記第一の化合物の一重項エネルギーS1(M1)は、前記蛍光発光性の化合物のS1(FL)より大きい、有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
(前記一般式(1)において、
Y1、Y2、及びY3は、それぞれ独立に、C-Ra又は窒素原子であり、
Y1、Y2、及びY3のうち、少なくとも1つは窒素原子であり、
R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なり、
R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、
Aは、下記一般式(1a)、下記一般式(1b)、又は下記一般式(1c)で表される基である。)
Y1、Y2、及びY3は、それぞれ独立に、C-Ra又は窒素原子であり、
Y1、Y2、及びY3のうち、少なくとも1つは窒素原子であり、
R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なり、
R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、
Aは、下記一般式(1a)、下記一般式(1b)、又は下記一般式(1c)で表される基である。)
(前記一般式(1a)、前記一般式(1b)、及び前記一般式(1c)において、
X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、
ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であり、
Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのRbは、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、
X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、
X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、
Araは、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換ホスホリル基、及び
置換シリル基
からなる群から選択され、
*は、前記一般式(1)で表される環構造中の炭素原子との結合部位を表す。)
X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、
ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であり、
Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのRbは、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、
X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、
X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、
Araは、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換ホスホリル基、及び
置換シリル基
からなる群から選択され、
*は、前記一般式(1)で表される環構造中の炭素原子との結合部位を表す。)
本発明の一態様によれば、陽極と、発光層と、陰極と、を含み、前記発光層は、第一の化合物と第二の化合物を含み、前記第一の化合物は、前記一般式(1)で表され、前記第二の化合物の一重項エネルギーS1(M2)は、前記第一の化合物のS1(M1)より大きい有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
本発明の一態様によれば、下記一般式(11)で表される化合物が提供される。
(前記一般式(11)において、
Raは、水素原子、又は置換基であり、
R1、及びR2は、それぞれ独立に、置換基であり、
置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
Aは、下記一般式(1a)、下記一般式(1b)、又は下記一般式(1c)で表される基である。)
Raは、水素原子、又は置換基であり、
R1、及びR2は、それぞれ独立に、置換基であり、
置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
Aは、下記一般式(1a)、下記一般式(1b)、又は下記一般式(1c)で表される基である。)
(前記一般式(1a)、前記一般式(1b)、及び前記一般式(1c)において、
X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、
ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であり、
Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのRbは、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、
X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、
X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、
Araは、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換ホスホリル基、及び
置換シリル基
からなる群から選択され、
*は、前記一般式(11)で表される環構造中の炭素原子との結合部位を表す。)
X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、
ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であり、
Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのRbは、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、
X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、
X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、
Araは、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換ホスホリル基、及び
置換シリル基
からなる群から選択され、
*は、前記一般式(11)で表される環構造中の炭素原子との結合部位を表す。)
本発明の一態様によれば、前記本発明の一態様に係る有機エレクトロルミネッセンス素子を搭載した電子機器が提供される。
本発明の一態様によれば、発光効率を向上させることが可能な化合物、及び有機エレクトロルミネッセンス素子を提供すること、並びに当該有機エレクトロルミネッセンス素子を搭載した電子機器を提供することができる。
本発明者らは、下記一般式(1)で表される化合物を以下に説明する実施形態等の有機EL素子に使用することで、有機EL素子が高効率化することを見出した。
〔第一実施形態〕
[有機EL素子]
(有機EL素子の素子構成)
以下、本実施形態に係る有機EL素子の素子構成について説明する。
本実施形態に係る有機素子は、一対の電極間に有機層を備える。この有機層は、有機化合物で構成される層を少なくとも一つ含む。あるいは、この有機層は、有機化合物で構成される複数の層が積層されてなる。有機層は、無機化合物をさらに含んでいてもよい。本実施形態の有機EL素子において、有機層のうち少なくとも一層は、発光層である。ゆえに、有機層は、例えば、一つの発光層で構成されていてもよいし、有機EL素子に採用され得る層を含んでいてもよい。有機EL素子に採用され得る層としては、特に限定されないが、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、及び障壁層からなる群から選択される少なくともいずれかの層が挙げられる。
(有機EL素子の素子構成)
以下、本実施形態に係る有機EL素子の素子構成について説明する。
本実施形態に係る有機素子は、一対の電極間に有機層を備える。この有機層は、有機化合物で構成される層を少なくとも一つ含む。あるいは、この有機層は、有機化合物で構成される複数の層が積層されてなる。有機層は、無機化合物をさらに含んでいてもよい。本実施形態の有機EL素子において、有機層のうち少なくとも一層は、発光層である。ゆえに、有機層は、例えば、一つの発光層で構成されていてもよいし、有機EL素子に採用され得る層を含んでいてもよい。有機EL素子に採用され得る層としては、特に限定されないが、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、及び障壁層からなる群から選択される少なくともいずれかの層が挙げられる。
有機EL素子の代表的な素子構成としては、例えば、次の(a)~(f)等の構成を挙げることができる。
(a)陽極/発光層/陰極
(b)陽極/正孔注入・輸送層/発光層/陰極
(c)陽極/発光層/電子注入・輸送層/陰極
(d)陽極/正孔注入・輸送層/発光層/電子注入・輸送層/陰極
(e)陽極/正孔注入・輸送層/発光層/障壁層/電子注入・輸送層/陰極
(f)陽極/正孔注入・輸送層/障壁層/発光層/障壁層/電子注入・輸送層/陰極
上記の中で(d)の構成が好ましく用いられる。ただし、本発明は、これらの構成に限定されない。なお、上記「発光層」とは、発光機能を有する有機層である。前記「正孔注入・輸送層」は「正孔注入層、及び正孔輸送層のうちの少なくともいずれか1つ」を意味する。前記「電子注入・輸送層」は「電子注入層、及び電子輸送層のうちの少なくともいずれか1つ」を意味する。有機EL素子が、正孔注入層、及び正孔輸送層を有する場合には、正孔輸送層と陽極との間に正孔注入層が設けられていることが好ましい。また、有機EL素子が電子注入層、及び電子輸送層を有する場合には、電子輸送層と陰極との間に電子注入層が設けられていることが好ましい。また、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層のそれぞれは、一層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。
(a)陽極/発光層/陰極
(b)陽極/正孔注入・輸送層/発光層/陰極
(c)陽極/発光層/電子注入・輸送層/陰極
(d)陽極/正孔注入・輸送層/発光層/電子注入・輸送層/陰極
(e)陽極/正孔注入・輸送層/発光層/障壁層/電子注入・輸送層/陰極
(f)陽極/正孔注入・輸送層/障壁層/発光層/障壁層/電子注入・輸送層/陰極
上記の中で(d)の構成が好ましく用いられる。ただし、本発明は、これらの構成に限定されない。なお、上記「発光層」とは、発光機能を有する有機層である。前記「正孔注入・輸送層」は「正孔注入層、及び正孔輸送層のうちの少なくともいずれか1つ」を意味する。前記「電子注入・輸送層」は「電子注入層、及び電子輸送層のうちの少なくともいずれか1つ」を意味する。有機EL素子が、正孔注入層、及び正孔輸送層を有する場合には、正孔輸送層と陽極との間に正孔注入層が設けられていることが好ましい。また、有機EL素子が電子注入層、及び電子輸送層を有する場合には、電子輸送層と陰極との間に電子注入層が設けられていることが好ましい。また、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層のそれぞれは、一層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。
図1に、本実施形態に係る有機EL素子の一例の概略構成を示す。
有機EL素子1は、透光性の基板2と、陽極3と、陰極4と、陽極3と陰極4との間に配置された有機層10と、を有する。有機層10は、正孔注入層6、正孔輸送層7、発光層5、電子輸送層8、及び電子注入層9を含む。有機層10は、陽極3側から順に、正孔注入層6、正孔輸送層7、発光層5、電子輸送層8、及び電子注入層9が、この順番で積層されている。
有機EL素子1は、透光性の基板2と、陽極3と、陰極4と、陽極3と陰極4との間に配置された有機層10と、を有する。有機層10は、正孔注入層6、正孔輸送層7、発光層5、電子輸送層8、及び電子注入層9を含む。有機層10は、陽極3側から順に、正孔注入層6、正孔輸送層7、発光層5、電子輸送層8、及び電子注入層9が、この順番で積層されている。
(発光層)
有機EL素子1の発光層5は、第一の化合物、及び蛍光発光性の化合物を含む。
有機EL素子1の発光層5は、第一の化合物、及び蛍光発光性の化合物を含む。
第一の化合物は、ホスト材料(マトリックス材料と称する場合もある。)であることも好ましい。蛍光発光性の化合物は、ドーパント材料(ゲスト材料、エミッター、又は発光材料と称する場合もある。)であることも好ましい。
発光層5は、金属錯体を含んでもよいが、重金属錯体を含まないことが好ましい。
発光層5は、燐光発光性の金属錯体を含まないことが好ましい。
発光層5は、燐光発光性の金属錯体を含まないことが好ましい。
<第一の化合物>
本実施形態の有機EL素子においては、第一の化合物として、下記一般式(1)で表される化合物を用いる。
本実施形態の有機EL素子においては、第一の化合物として、下記一般式(1)で表される化合物を用いる。
(前記一般式(1)において、
Y1、Y2、及びY3は、それぞれ独立に、C-Ra又は窒素原子であり、
Y1、Y2、及びY3のうち、少なくとも1つは窒素原子であり、
R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なり、
R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、
Aは、下記一般式(1a)、下記一般式(1b)、又は下記一般式(1c)で表される基である。)
Y1、Y2、及びY3は、それぞれ独立に、C-Ra又は窒素原子であり、
Y1、Y2、及びY3のうち、少なくとも1つは窒素原子であり、
R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なり、
R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、
Aは、下記一般式(1a)、下記一般式(1b)、又は下記一般式(1c)で表される基である。)
(前記一般式(1a)、前記一般式(1b)、及び前記一般式(1c)において、
X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、
ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であり、
Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのRbは、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、
X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、
X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、
Araは、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換ホスホリル基、及び
置換シリル基
からなる群から選択され、
*は、前記一般式(1)で表される環構造中の炭素原子との結合部位を表す。)
X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、
ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であり、
Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのRbは、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、
X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、
X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、
Araは、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換ホスホリル基、及び
置換シリル基
からなる群から選択され、
*は、前記一般式(1)で表される環構造中の炭素原子との結合部位を表す。)
前記一般式(1)において、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であるとは、R1、及びR2が同時に水素原子にならないことを意味する。
Aが、前記一般式(1a)で表される基である場合、本実施形態の化合物は、下記一般式(12)で表される。
(前記一般式(12)において、Y1、Y2、及びY3は、それぞれ独立に、C-Ra又は窒素原子であり、Y1、Y2、及びY3のうち、少なくとも1つは窒素原子であり、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X8は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成しない。)
Aが、前記一般式(1b)で表される基である場合、本実施形態の第一の化合物は、下記一般式(13)で表される。
(前記一般式(13)において、Y1、Y2、及びY3は、それぞれ独立に、C-Ra又は窒素原子であり、Y1、Y2、及びY3のうち、少なくとも1つは窒素原子であり、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、ただし、前記一般式(13)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子である。前記一般式(13)において、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、Araは、前述したAraに関する置換基と同義である。)
Aが、前記一般式(1c)で表される基である場合、本実施形態の第一の化合物は、下記一般式(14)で表される。
(前記一般式(14)において、Y1、Y2、及びY3は、それぞれ独立に、C-Ra又は窒素原子であり、Y1、Y2、及びY3のうち、少なくとも1つは窒素原子であり、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、ただし、前記一般式(14)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である。前記一般式(14)において、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成しない。)
本実施形態の第一の化合物において、Aが、前記一般式(1b)、又は前記一般式(1c)で表される基であることが好ましく、Aが、前記一般式(1b)で表される基であることがより好ましい。すなわち、本実施形態の第一の化合物は、前記一般式(13)、又は前記一般式(14)で表される化合物であることが好ましく、前記一般式(13)で表される化合物であることがより好ましい。
本実施形態の第一の化合物において、Aが、前記一般式(1b)で表される基であり、Rbは、水素原子、又は置換基である場合、置換基としてのRbは、置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、置換または無置換のアミノ基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、置換または無置換のホスファニル基、置換または無置換のホスホリル基、置換または無置換のシリル基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、及びハロゲン原子からなる群から選択されることが好ましく、この場合において、置換基としてのRbは、置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、置換または無置換のアミノ基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、置換または無置換のホスファニル基、置換または無置換のホスホリル基、置換または無置換のシリル基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、及びハロゲン原子からなる群から選択されることがより好ましい。
本実施形態の第一の化合物において、Aが、前記一般式(1b)で表される基であり、Rbは、水素原子、又は置換基である場合、置換基としてのRbは、置換または無置換のカルバゾリル基を含まないことも好ましく、置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基を含まないこともより好ましい。
本実施形態の第一の化合物において、Aが、前記一般式(1b)で表される基であり、X1、X2、X3、及びX4がC-Rbであり、Rbが水素原子であることが好ましい。
Aが、前記一般式(1b)で表される基であり、X1、X2、X3、及びX4がC-Rbであり、Rbが水素原子である場合、本実施形態の第一の化合物は、下記一般式(13a)で表される。
(前記一般式(13a)において、Y1、Y2、及びY3は、それぞれ独立に、C-Ra又は窒素原子であり、Y1、Y2、及びY3のうち、少なくとも1つは窒素原子であり、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X5~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、ただし、前記一般式(13a)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子である。前記一般式(13a)において、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X5~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、Araは、前述したAraに関する置換基と同義である。)
本実施形態の第一の化合物は、下記一般式(10A)で表されることが好ましい。
(前記一般式(10A)において、Y1、及びY3は、それぞれ独立に、C-Ra又は窒素原子であり、Y1、及びY3のうち、少なくとも1つは窒素原子であり、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、Aは、前記一般式(1a)、前記一般式(1b)、又は前記一般式(1c)で表される基である。)
本実施形態の第一の化合物において、Y1、Y2、及びY3のうち、2つが窒素原子であり、残り1つがC-Raであることが好ましい。
本実施形態の第一の化合物において、Y1、及びY3が窒素原子であり、かつY2がC-Raであることが好ましい。
本実施形態の第一の化合物において、Y1、及びY3が窒素原子であり、かつY2がC-Raであることが好ましい。
本実施形態の第一の化合物は、下記一般式(10B)で表されることが好ましい。
(前記一般式(10B)において、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、Aは、前記一般式(1a)、前記一般式(1b)、又は前記一般式(1c)で表される基である。)
前記一般式(12)において、Y1、及びY3が窒素原子であり、Y2がC-Raである場合、本実施形態の第一の化合物は、下記一般式(12a)で表される。
(前記一般式(12a)において、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X8は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成しない。)
前記一般式(13)において、Y1、及びY3が窒素原子であり、Y2がC-Raである場合、本実施形態の第一の化合物は、下記一般式(13b)で表される。
(前記一般式(13b)において、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、ただし、前記一般式(13b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子である。前記一般式(13b)において、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、Araは、前述したAraに関する置換基と同義である。)
本実施形態の第一の化合物は、下記一般式(15a)で表される化合物であることも好ましい。
(前記一般式(15a)において、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X16並びにX51~X58は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、ただし、前記一般式(15a)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、X1~X4のうち、少なくとも一つは、X55~X58のいずれかと結合する炭素原子であり、X55~X58のうち、少なくとも一つは、X1~X4のいずれかと結合する炭素原子である。前記一般式(15a)において、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X51~X58のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、Ara及びAr50は、それぞれ独立に、前述したAraに関する置換基と同義である。)
前記一般式(14)において、Y1、及びY3が窒素原子であり、Y2がC-Raである場合、本実施形態の第一の化合物は、下記一般式(14a)で表される。
(前記一般式(14a)において、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、ただし、前記一般式(14a)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である。前記一般式(14a)において、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成しない。)
本実施形態の第一の化合物は、下記一般式(16a)で表される化合物であることも好ましい。
(前記一般式(16a)において、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X16並びにX51~X58は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、ただし、前記一般式(16a)中、X1~X4のうち、少なくとも一つは、X51~X58を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であり、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である。前記一般式(16a)において、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X51~X58のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成しない。)
前記一般式(13)、(13a)及び(13b)において、X6が、X11と結合する炭素原子であり、X11が、X6と結合する炭素原子であることが好ましい。前記一般式(13)において、X6が、X11と結合する炭素原子であり、X11が、X6と結合する炭素原子である場合、本実施形態の第一の化合物は、下記一般式(13c)で表される。
(前記一般式(13c)において、Y1、Y2、及びY3は、それぞれ独立に、C-Ra又は窒素原子であり、Y1、Y2、及びY3のうち、少なくとも1つは窒素原子であり、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X5、X7~X10、並びにX12~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X5、X7、並びにX8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9、X10、並びにX12~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、Araは、前述したAraに関する置換基と同義である。)
前記一般式(13c)において、Y1、及びY3が窒素原子であり、かつY2がC-Raである場合、本実施形態の第一の化合物は、下記一般式(13c)で表される。
前記一般式(13e)中、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X5、X7~X10、並びにX12~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X5、X7、並びにX8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9、X10、並びにX12~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、Araは、前述したAraに関する置換基と同義である。
前記一般式(13)、(13a)及び(13b)において、X5が、X11と結合する炭素原子であり、X11が、X5と結合する炭素原子であることが好ましい。前記一般式(13)において、X5が、X11と結合する炭素原子であり、X11が、X5と結合する炭素原子である場合、本実施形態の第一の化合物は、下記一般式(13d)で表される。
(前記一般式(13d)において、Y1、Y2、及びY3は、それぞれ独立に、C-Ra又は窒素原子であり、Y1、Y2、及びY3のうち、少なくとも1つは窒素原子であり、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X4、X6~X10、並びにX12~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X4、並びにX6~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9、X10、並びにX12~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、Araは、前述したAraに関する置換基と同義である。)
前記一般式(13d)において、Y1、及びY3が窒素原子であり、かつY2がC-Raである場合、本実施形態の第一の化合物は、下記一般式(13f)で表される。
(前記一般式(13f)において、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X4、X6~X10、並びにX12~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X4、並びにX6~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9、X10、並びにX12~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、Araは、前述したAraに関する置換基と同義である。)
前記一般式(14)、及び(14a)において、X6が、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であることが好ましい。前記一般式(14)において、X6が、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である場合、本実施形態の第一の化合物は、下記一般式(14b)で表される。
(前記一般式(14b)において、Y1、Y2、及びY3は、それぞれ独立に、C-Ra又は窒素原子であり、Y1、Y2、及びY3のうち、少なくとも1つは窒素原子であり、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X5、並びにX7~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X5、並びにX7~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成しない。)
前記一般式(14b)において、Y1、及びY3が窒素原子であり、かつY2がC-Raである場合、本実施形態の第一の化合物は、下記一般式(14c)で表される。
(前記一般式(14c)において、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X5、並びにX7~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X5、並びにX7~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成しない。)
本実施形態の第一の化合物は、下記一般式(16b)で表される化合物であることも好ましい。
(前記一般式(16b)において、Y1、Y2、及びY3は、それぞれ独立に、C-Ra又は窒素原子であり、Y1、Y2、及びY3のうち、少なくとも1つは窒素原子であり、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1、X2、X4、X5、X7~X16、並びにX51~X58は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1、X2、X4、X5、X7、及びX8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X51~X58のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成しない。)
前記一般式(16b)において、Y1、及びY3が窒素原子であり、かつY2がC-Raである場合、本実施形態の第一の化合物は、下記一般式(16c)で表される。
(前記一般式(16c)において、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1、X2、X4、X5、X7~X16、並びにX51~X58は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1、X2、X4、X5、X7、及びX8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X51~X58のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成しない。)
本実施形態の第一の化合物は、前記一般式(10B)で表される化合物であることが好ましく、前記一般式(12a)で表される化合物であることがより好ましく、前記一般式(13b)、前記一般式(14a)、又は前記一般式(16a)で表される化合物であることがさらに好ましく、前記一般式(13e)、前記一般式(13f)、前記一般式(14c)、又は前記一般式(16c)で表される化合物であることがさらにより好ましく、前記一般式(13e)で表される化合物であることがさらにより好ましい。
本実施形態の第一の化合物において、X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rbであることが好ましい。この場合、複数のRbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なる。ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である。
本実施形態の第一の化合物において、X51~X58は、それぞれ独立に、C-Rbであることが好ましい。この場合、複数のRbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なる。ただし、前記一般式(15a)中、X55~X58のうち、少なくとも一つは、X1~X4のいずれかと結合する炭素原子であり、X1~X4のうち、少なくとも一つは、X55~X58のいずれかと結合する炭素原子である。
本実施形態の第一の化合物において、X1~X16は、C-Rbであり、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、及び置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基からなる群から選択され、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なることが好ましい。ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である。
本実施形態の第一の化合物において、X1~X16は、C-Rbであり、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基からなる群から選択され、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なることが好ましい。ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である。
本実施形態の第一の化合物において、X1~X16は、C-Rbであり、Rbは、水素原子であることが好ましい。ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である。
本実施形態の第一の化合物において、R1、及びR2が置換基であることが好ましい。
本実施形態の第一の化合物において、R1、及びR2は、それぞれ独立に、置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、及びシアノ基からなる群から選択されることが好ましく、R1、及びR2は、それぞれ独立に、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基であることがより好ましく、R1、及びR2は、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニル基であることがさらに好ましい。
本実施形態の第一の化合物において、Raは、置換基であり、置換基としてのRaは、それぞれ独立に、置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、置換または無置換のアミノ基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、置換または無置換のホスファニル基、置換または無置換のホスホリル基、置換または無置換のシリル基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、及びハロゲン原子からなる群から選択され、複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なることが好ましい。
本実施形態の第一の化合物において、Raは、置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、及びシアノ基からなる群から選択されることが好ましく、Raは、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基であることがより好ましく、Raは、置換または無置換のフェニル基であることがより好ましい。
本実施形態の第一の化合物において、Y1及びY3が窒素原子であることが好ましい。
本実施形態の第一の化合物において、Y2がC-Raであることが好ましい。
本実施形態の第一の化合物において、R1、R2及びRaが同時に置換基であることが好ましい。
本実施形態の第一の化合物において、R1、R2及びRaが同時に置換基であり、かつY1及びY3が窒素原子であることが好ましい。
本実施形態の第一の化合物において、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、及びシアノ基からなる群から選択されることが好ましく、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基であることがより好ましく、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニル基であることがさらに好ましい。
本実施形態の第一の化合物において、Araは、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、及び置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基からなる群から選択されることが好ましく、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基であることがより好ましく、Araは、置換または無置換のフェニル基であることがよりさらに好ましい。
本実施形態の第一の化合物において、複数のRbが置換基である場合、Rb同士は環を形成しないことが好ましい。
本実施形態の第一の化合物において、一般式中のAで表される骨格は、カルバゾール環骨格を基本骨格として有している。
Aで表される骨格中のカルバゾール環を拡張した場合、Aで表される骨格の平面性が向上する。平面性が向上した骨格を有する化合物を用いて薄膜を形成した場合、薄膜中で分子間相互作用が強まり、化合物のエネルギーギャップが小さくなることがある。ここで、カルバゾール環を拡張した場合とは、Rb同士が結合して環を形成した場合に相当する。
有機EL素子に用いる青色発光を示す化合物としては、一重項エネルギーギャップの大きな化合物が必要とされる。一重項エネルギーギャップの大きな化合物とするには、Aで表される骨格は、環を拡張していない単環のカルバゾール環で構成されることが好ましい。ここで、環を拡張していない単環のカルバゾール環とは、Rb同士が結合していない(環を形成していない)場合に相当する。
本実施形態の第一の化合物において、一般式中のAで表される骨格は、カルバゾール環骨格を基本骨格として有している。
Aで表される骨格中のカルバゾール環を拡張した場合、Aで表される骨格の平面性が向上する。平面性が向上した骨格を有する化合物を用いて薄膜を形成した場合、薄膜中で分子間相互作用が強まり、化合物のエネルギーギャップが小さくなることがある。ここで、カルバゾール環を拡張した場合とは、Rb同士が結合して環を形成した場合に相当する。
有機EL素子に用いる青色発光を示す化合物としては、一重項エネルギーギャップの大きな化合物が必要とされる。一重項エネルギーギャップの大きな化合物とするには、Aで表される骨格は、環を拡張していない単環のカルバゾール環で構成されることが好ましい。ここで、環を拡張していない単環のカルバゾール環とは、Rb同士が結合していない(環を形成していない)場合に相当する。
・熱活性化遅延蛍光性
遅延蛍光(熱活性化遅延蛍光)については、「有機半導体のデバイス物性」(安達千波矢編、講談社発行)の261~268ページで解説されている。その文献の中で、蛍光発光材料の励起一重項状態と励起三重項状態のエネルギー差ΔE13を小さくすることができれば、通常は遷移確率が低い励起三重項状態から励起一重項状態への逆エネルギー移動が高効率で生じ、熱活性化遅延蛍光(Thermally Activated delayed Fluorescence, TADF)が発現すると説明されている。さらに、当該文献中の図10.38で、遅延蛍光の発生メカニズムが説明されている。本実施形態に係る化合物としては、このようなメカニズムで発生する熱活性化遅延蛍光性を示す化合物であることが好ましい。
遅延蛍光の発光は過渡PL(Photo Luminescence)測定により確認できる。
遅延蛍光(熱活性化遅延蛍光)については、「有機半導体のデバイス物性」(安達千波矢編、講談社発行)の261~268ページで解説されている。その文献の中で、蛍光発光材料の励起一重項状態と励起三重項状態のエネルギー差ΔE13を小さくすることができれば、通常は遷移確率が低い励起三重項状態から励起一重項状態への逆エネルギー移動が高効率で生じ、熱活性化遅延蛍光(Thermally Activated delayed Fluorescence, TADF)が発現すると説明されている。さらに、当該文献中の図10.38で、遅延蛍光の発生メカニズムが説明されている。本実施形態に係る化合物としては、このようなメカニズムで発生する熱活性化遅延蛍光性を示す化合物であることが好ましい。
遅延蛍光の発光は過渡PL(Photo Luminescence)測定により確認できる。
過渡PL測定から得た減衰曲線に基づいて遅延蛍光の挙動を解析することもできる。過渡PL測定とは、試料にパルスレーザーを照射して励起させ、照射を止めた後のPL発光の減衰挙動(過渡特性)を測定する手法である。TADF材料におけるPL発光は、最初のPL励起で生成する一重項励起子からの発光成分と、三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光成分に分類される。最初のPL励起で生成する一重項励起子の寿命は、ナノ秒オーダーであり、非常に短い。そのため、当該一重項励起子からの発光は、パルスレーザーを照射後、速やかに減衰する。
一方、遅延蛍光は、寿命の長い三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光のため、ゆるやかに減衰する。このように最初のPL励起で生成する一重項励起子からの発光と、三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光とでは、時間的に大きな差がある。そのため、遅延蛍光由来の発光強度を求めることができる。
一方、遅延蛍光は、寿命の長い三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光のため、ゆるやかに減衰する。このように最初のPL励起で生成する一重項励起子からの発光と、三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光とでは、時間的に大きな差がある。そのため、遅延蛍光由来の発光強度を求めることができる。
図2には、過渡PLを測定するための例示的装置の概略図が示されている。
本実施形態の過渡PL測定装置100は、所定波長の光を照射可能なパルスレーザー部101と、測定試料を収容する試料室102と、測定試料から放射された光を分光する分光器103と、2次元像を結像するためのストリークカメラ104と、2次元像を取り込んで解析するパーソナルコンピュータ105とを備える。なお、過渡PLの測定は、本実施形態で説明する装置に限定されない。
試料室102に収容される試料は、マトリックス材料に対し、ドーピング材料が12質量%の濃度でドープされた薄膜を石英基板に成膜することで得られる。
試料室102に収容された薄膜試料に対し、パルスレーザー部101からパルスレーザーを照射して、ドーピング材料を励起させる。励起光の照射方向に対して90度の方向へ発光を取り出し、取り出した光を分光器103で分光し、ストリークカメラ104内で2次元像を結像する。その結果、縦軸が時間に対応し、横軸が波長に対応し、輝点が発光強度に対応する2次元画像を得ることができる。この2次元画像を所定の時間軸で切り出すと、縦軸が発光強度であり、横軸が波長である発光スペクトルを得ることができる。また、当該2次元画像を波長軸で切り出すと、縦軸が発光強度の対数であり、横軸が時間である減衰曲線(過渡PL)を得ることができる。
本実施形態の過渡PL測定装置100は、所定波長の光を照射可能なパルスレーザー部101と、測定試料を収容する試料室102と、測定試料から放射された光を分光する分光器103と、2次元像を結像するためのストリークカメラ104と、2次元像を取り込んで解析するパーソナルコンピュータ105とを備える。なお、過渡PLの測定は、本実施形態で説明する装置に限定されない。
試料室102に収容される試料は、マトリックス材料に対し、ドーピング材料が12質量%の濃度でドープされた薄膜を石英基板に成膜することで得られる。
試料室102に収容された薄膜試料に対し、パルスレーザー部101からパルスレーザーを照射して、ドーピング材料を励起させる。励起光の照射方向に対して90度の方向へ発光を取り出し、取り出した光を分光器103で分光し、ストリークカメラ104内で2次元像を結像する。その結果、縦軸が時間に対応し、横軸が波長に対応し、輝点が発光強度に対応する2次元画像を得ることができる。この2次元画像を所定の時間軸で切り出すと、縦軸が発光強度であり、横軸が波長である発光スペクトルを得ることができる。また、当該2次元画像を波長軸で切り出すと、縦軸が発光強度の対数であり、横軸が時間である減衰曲線(過渡PL)を得ることができる。
例えば、マトリックス材料として、下記参考化合物HX-1を用い、ドーピング材料として下記参考化合物DX-1を用いて上述のようにして薄膜試料Aを作製し、過渡PL測定を行った。
ここでは、前述の薄膜試料A、及び薄膜試料Bを用いて減衰曲線を解析した。薄膜試料Bは、マトリックス材料として下記参考化合物HX-2を用い、ドーピング材料として前記参考化合物DX-1を用いて、上述のようにして薄膜試料を作製した。
図3には、薄膜試料A及び薄膜試料Bについて測定した過渡PLから得た減衰曲線が示されている。
図3には、薄膜試料A及び薄膜試料Bについて測定した過渡PLから得た減衰曲線が示されている。
上記したように過渡PL測定によって、縦軸を発光強度とし、横軸を時間とする発光減衰曲線を得ることができる。この発光減衰曲線に基づいて、光励起により生成した一重項励起状態から発光する蛍光と、三重項励起状態を経由し、逆エネルギー移動により生成する一重項励起状態から発光する遅延蛍光との、蛍光強度比を見積もることができる。遅延蛍光性の材料では、素早く減衰する蛍光の強度に対し、緩やかに減衰する遅延蛍光の強度の割合が、ある程度大きい。
本実施形態における遅延蛍光発光量は、図2の装置を用いて求めることができる。前述の本実施形態に係る化合物は、当該本実施形態に係る化合物が吸収する波長のパルス光(パルスレーザーから照射される光)で励起された後、当該励起状態から即座に観察されるPrompt発光(即時発光)と、当該励起後、即座には観察されず、その後観察されるDelay発光(遅延発光)とが存在する。本実施形態においては、Prompt発光(即時発光)の量をXPとし、Delay発光(遅延発光)の量をXDとしたときに、XD/XPの値が0.05以上であることが好ましい。
Prompt発光とDelay発光の量は、“Nature 492, 234-238, 2012”に記載された方法と同様の方法により求めることができる。なお、Prompt発光とDelay発光の量の算出に使用される装置は、前記の文献に記載の装置に限定されない。
また、遅延蛍光性の測定に用いられる試料は、例えば、本実施形態に係る化合物と下記化合物TH-2とを、本実施形態に係る化合物の割合が12質量%となるように石英基板上に共蒸着し、膜厚100nmの薄膜を形成した試料を使用することができる。
本実施形態における遅延蛍光発光量は、図2の装置を用いて求めることができる。前述の本実施形態に係る化合物は、当該本実施形態に係る化合物が吸収する波長のパルス光(パルスレーザーから照射される光)で励起された後、当該励起状態から即座に観察されるPrompt発光(即時発光)と、当該励起後、即座には観察されず、その後観察されるDelay発光(遅延発光)とが存在する。本実施形態においては、Prompt発光(即時発光)の量をXPとし、Delay発光(遅延発光)の量をXDとしたときに、XD/XPの値が0.05以上であることが好ましい。
Prompt発光とDelay発光の量は、“Nature 492, 234-238, 2012”に記載された方法と同様の方法により求めることができる。なお、Prompt発光とDelay発光の量の算出に使用される装置は、前記の文献に記載の装置に限定されない。
また、遅延蛍光性の測定に用いられる試料は、例えば、本実施形態に係る化合物と下記化合物TH-2とを、本実施形態に係る化合物の割合が12質量%となるように石英基板上に共蒸着し、膜厚100nmの薄膜を形成した試料を使用することができる。
(化合物の製造方法)
本実施形態に係る化合物は、例えば、後述する実施例に記載の方法により製造することができる。また、本実施形態に係る化合物は、後述する実施例で説明する反応に倣い、目的物に合わせた既知の代替反応及び原料を用いることで、製造することができる。
本実施形態に係る化合物は、例えば、後述する実施例に記載の方法により製造することができる。また、本実施形態に係る化合物は、後述する実施例で説明する反応に倣い、目的物に合わせた既知の代替反応及び原料を用いることで、製造することができる。
本実施形態に係る化合物の具体例を以下に示す。本実施形態に係る化合物は、これらの具体例に限定されない。
本実施形態の第一の化合物は、熱活性化遅延蛍光性の化合物であることが好ましい。そのため、本実施形態の有機EL素子においては、前述の本実施形態の第一の化合物の中から熱活性化遅延蛍光性の化合物を選択して用いることが好ましい。
熱活性化遅延蛍光性を向上させるためには、最低励起一重項状態のエネルギーと最低励起三重項状態のエネルギーとの差(ΔST)が小さいことが好ましい。
また、有機化合物において、ΔSTを小さくするためには、分子内の最高被占軌道(HOMO)と最低空軌道(LUMO)とを混在させずに局在化させることが好ましい。
本実施形態に係る第一の化合物においては、主として、HOMOは一般式中のAで表される骨格に局在し、LUMOは一般式中のY1、Y2及びY3を含む含窒素ヘテロ芳香環に局在していると考えられる。
R1及びR2の一方に置換基がある場合、一般式中のAで表される骨格及び前記含窒素へテロ芳香環に捩れが生じるため、HOMOとLUMOとの混在が抑制されると考えられる。
さらにR1及びR2の両方に置換基がある場合は、混在の抑制がさらに強まり、ΔSTを小さくすることに大きく寄与すると考えられる。
また、本実施形態に係る第一の化合物においては、一般式中のAで表される骨格と前記含窒素ヘテロ芳香環とが直接結合しているため、R1及びR2はその結合の近傍に存在している。そのため、R1及びR2の少なくともいずれかの置換基による捩れが分子全体に寄与する効果が大きく、HOMOとLUMOとの混在の抑制に効果的であると考えられる。
また、有機化合物において、ΔSTを小さくするためには、分子内の最高被占軌道(HOMO)と最低空軌道(LUMO)とを混在させずに局在化させることが好ましい。
本実施形態に係る第一の化合物においては、主として、HOMOは一般式中のAで表される骨格に局在し、LUMOは一般式中のY1、Y2及びY3を含む含窒素ヘテロ芳香環に局在していると考えられる。
R1及びR2の一方に置換基がある場合、一般式中のAで表される骨格及び前記含窒素へテロ芳香環に捩れが生じるため、HOMOとLUMOとの混在が抑制されると考えられる。
さらにR1及びR2の両方に置換基がある場合は、混在の抑制がさらに強まり、ΔSTを小さくすることに大きく寄与すると考えられる。
また、本実施形態に係る第一の化合物においては、一般式中のAで表される骨格と前記含窒素ヘテロ芳香環とが直接結合しているため、R1及びR2はその結合の近傍に存在している。そのため、R1及びR2の少なくともいずれかの置換基による捩れが分子全体に寄与する効果が大きく、HOMOとLUMOとの混在の抑制に効果的であると考えられる。
<蛍光発光性の化合物>
本実施形態の有機EL素子においては、蛍光発光性の化合物を用いる。本実施形態蛍光発光性の化合物は、特に限定されない。
本実施形態の有機EL素子においては、蛍光発光性の化合物を用いる。本実施形態蛍光発光性の化合物は、特に限定されない。
蛍光発光性の化合物の主ピーク波長の範囲は、430nm以上480nm以下であることが好ましく、445nm以上480nm以下であることがより好ましい。本明細書において、主ピーク波長とは、測定対象化合物が10-6mol/L以上10-5mol/L以下の濃度で溶解しているトルエン溶液について、測定した発光スペクトルにおける発光強度が最大となる発光スペクトルのピーク波長をいう。
蛍光発光性の化合物は、青色の蛍光発光を呈する化合物であることが好ましい。
蛍光発光性の化合物は、発光量子収率の高い化合物であることが好ましい。
蛍光発光性の化合物は、青色の蛍光発光を呈する化合物であることが好ましい。
蛍光発光性の化合物は、発光量子収率の高い化合物であることが好ましい。
本実施形態の蛍光発光性の化合物としては、蛍光発光性材料を用いることができる。青色の発光を呈する蛍光発光性化合物としては、例えば、ピレン誘導体、スチリルアミン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、フルオレン誘導体、ジアミン誘導体、及びトリアリールアミン誘導体等が挙げられる。緑色の発光を呈する蛍光発光性化合物としては、例えば、クマリン誘導体、ピロメテンホウ素錯体、及び芳香族アミン誘導体等が挙げられる。赤色の発光を呈する蛍光発光性化合物としては、例えば、テトラセン誘導体、ペリフランテン誘導体、ピロメテンホウ素錯体、及びジアミン誘導体等が挙げられる。
本実施形態の蛍光発光性の化合物は、下記一般式(20)で表される化合物であることも好ましい。
前記一般式(20)において、R21及びR22は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、置換基としてのR21及びR22は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、置換ホスホリル基、置換シリル基、シアノ基、ニトロ基、及びカルボキシ基からなる群から選択されるいずれかの基であり、置換基としてのR21及びR22は、互いに直接結合して環を形成するか、又は環を形成せず、X21~X28は、それぞれ独立に、R23と結合する炭素原子(C-R23)または窒素原子であり、R23は、水素原子または置換基であり、置換基としてのR23は、ハロゲン原子、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、置換ホスホリル基、置換シリル基、シアノ基、ニトロ基、及びカルボキシ基からなる群から選択されるいずれかの基であり、置換基としての複数のR23は、互いに同一であるか、または異なり、置換基としての複数のR23は、互いに直接結合して環を形成するか、ヘテロ原子を介して環を形成するか、又は環を形成しない。置換基としてのR21及びR22が結合して形成される環、及び置換基としての複数のR23が結合して形成される環は、5員環、6員環、または7員環であることが好ましく、脂肪族環であっても、芳香族炭化水素環であっても、複素環であってもよく、さらに置換基を有していてもよく、複数の環は、互いに同一であるか、または異なる。
本実施形態において、X21~X28は、それぞれ独立に、R23と結合する炭素原子であることも好ましい。この場合、蛍光発光性の化合物は、下記一般式(21)で表される。下記一般式(21)において、R231~R238は、それぞれ独立に、前述のR23と同義であり、R21及びR22は、前述のR21及びR22と同義である。
本実施形態において、R231~R234のうちいずれかは、置換基であり、置換基同士が結合して環を形成しているか、またはR235~R238のうちいずれかは、置換基であり、置換基同士が結合して環を形成していることが好ましい。
本実施形態において、R231~R234のうちのいずれかの置換基同士が結合して環を形成し、さらに、R235~R238のうちのいずれかの置換基同士が結合して環を形成していることも好ましい。この置換基同士が結合して形成する環は、芳香族炭化水素6員環であることが好ましい。この芳香族炭化水素6員環は、さらに置換基を有していてもよい。
本実施形態において、蛍光発光性の化合物は、下記一般式(22)で表される化合物であることも好ましい。
前記一般式(22)において、R233~R236、及びR241~R248は、それぞれ独立に、前述のR23と同義であり、R21及びR22は、前述のR21及びR22と同義である。
前記一般式(22)において、R241、R242、R244、R245、R247及びR248は、水素原子であり、R243及びR246は、置換基であることが好ましい。置換基としてのR243及びR246は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、置換ホスホリル基、置換シリル基、シアノ基、ニトロ基、及びカルボキシ基からなる群から選択されるいずれかの基であり、置換基としてのR243及びR246は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、及び置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基からなる群から選択されるいずれかの基であることが好ましく、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基であることがより好ましい。
前記一般式(22)において、R241、R242、R244、R245、R247及びR248は、水素原子であり、R243及びR246は、置換基であることが好ましい。置換基としてのR243及びR246は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、置換ホスホリル基、置換シリル基、シアノ基、ニトロ基、及びカルボキシ基からなる群から選択されるいずれかの基であり、置換基としてのR243及びR246は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、及び置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基からなる群から選択されるいずれかの基であることが好ましく、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基であることがより好ましい。
本実施形態において、R21及びR22は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、及び置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基からなる群から選択される置換基であることが好ましく、ハロゲン原子であることがより好ましく、フッ素原子であることがさらに好ましい。
本実施形態に係る蛍光発光性の化合物の具体的な例を以下に示す。なお、本発明に係る蛍光発光性の化合物は、これらの例に限定されない。
<発光層における第一の化合物、及び蛍光発光性の化合物の関係>
本実施形態の有機EL素子1において、第一の化合物の一重項エネルギーS1(M1)と、蛍光発光性の化合物の一重項エネルギーS1(FL)とが、下記数式(数1)の関係を満たす。
S1(M1)>S1(FL) …(数1)
本実施形態の有機EL素子1において、第一の化合物の一重項エネルギーS1(M1)と、蛍光発光性の化合物の一重項エネルギーS1(FL)とが、下記数式(数1)の関係を満たす。
S1(M1)>S1(FL) …(数1)
第一の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M1)は、蛍光発光性の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(FL)よりも大きいことが好ましい。すなわち、下記数式(数4)の関係を満たすことが好ましい。
T77K(M1)>T77K(FL) …(数4)
T77K(M1)>T77K(FL) …(数4)
本実施形態の有機EL素子1を発光させたときに、発光層5において、主に蛍光発光性の化合物が発光していることが好ましい。
・三重項エネルギーと77[K]におけるエネルギーギャップとの関係
ここで、三重項エネルギーと77[K]におけるエネルギーギャップとの関係について説明する。本実施形態では、77[K]におけるエネルギーギャップは、通常定義される三重項エネルギーとは異なる点がある。
三重項エネルギーの測定は、次のようにして行われる。まず、測定対象となる化合物を適切な溶媒中に溶解した溶液を石英ガラス管内に封入した試料を作製する。この試料について、低温(77[K])で燐光スペクトル(縦軸:燐光発光強度、横軸:波長とする。)を測定し、この燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値に基づいて、所定の換算式から三重項エネルギーを算出する。
ここで、本実施形態に係る化合物の内、熱活性化遅延蛍光性の化合物は、ΔSTが小さい化合物であることが好ましい。ΔSTが小さいと、低温(77[K])状態でも、項間交差、及び逆項間交差が起こりやすく、励起一重項状態と励起三重項状態とが混在する。その結果、上記と同様にして測定されるスペクトルは、励起一重項状態、及び励起三重項状態の両者からの発光を含んでおり、いずれの状態から発光したのかについて峻別することは困難であるが、基本的には三重項エネルギーの値が支配的と考えられる。
そのため、本実施形態では、通常の三重項エネルギーTと測定手法は同じであるが、その厳密な意味において異なることを区別するため、次のようにして測定される値をエネルギーギャップT77Kと称する。測定対象となる化合物をEPA(ジエチルエーテル:イソペンタン:エタノール=5:5:2(容積比))中に、濃度が10μmol/Lとなるように溶解し、この溶液を石英セル中に入れて測定試料とする。この測定試料について、低温(77[K])で燐光スペクトル(縦軸:燐光発光強度、横軸:波長とする。)を測定し、この燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]に基づいて、次の換算式(F1)から算出されるエネルギー量を77[K]におけるエネルギーギャップT77Kとする。
換算式(F1):T77K[eV]=1239.85/λedge
ここで、三重項エネルギーと77[K]におけるエネルギーギャップとの関係について説明する。本実施形態では、77[K]におけるエネルギーギャップは、通常定義される三重項エネルギーとは異なる点がある。
三重項エネルギーの測定は、次のようにして行われる。まず、測定対象となる化合物を適切な溶媒中に溶解した溶液を石英ガラス管内に封入した試料を作製する。この試料について、低温(77[K])で燐光スペクトル(縦軸:燐光発光強度、横軸:波長とする。)を測定し、この燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値に基づいて、所定の換算式から三重項エネルギーを算出する。
ここで、本実施形態に係る化合物の内、熱活性化遅延蛍光性の化合物は、ΔSTが小さい化合物であることが好ましい。ΔSTが小さいと、低温(77[K])状態でも、項間交差、及び逆項間交差が起こりやすく、励起一重項状態と励起三重項状態とが混在する。その結果、上記と同様にして測定されるスペクトルは、励起一重項状態、及び励起三重項状態の両者からの発光を含んでおり、いずれの状態から発光したのかについて峻別することは困難であるが、基本的には三重項エネルギーの値が支配的と考えられる。
そのため、本実施形態では、通常の三重項エネルギーTと測定手法は同じであるが、その厳密な意味において異なることを区別するため、次のようにして測定される値をエネルギーギャップT77Kと称する。測定対象となる化合物をEPA(ジエチルエーテル:イソペンタン:エタノール=5:5:2(容積比))中に、濃度が10μmol/Lとなるように溶解し、この溶液を石英セル中に入れて測定試料とする。この測定試料について、低温(77[K])で燐光スペクトル(縦軸:燐光発光強度、横軸:波長とする。)を測定し、この燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]に基づいて、次の換算式(F1)から算出されるエネルギー量を77[K]におけるエネルギーギャップT77Kとする。
換算式(F1):T77K[eV]=1239.85/λedge
燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線は以下のように引く。燐光スペクトルの短波長側から、スペクトルの極大値のうち、最も短波長側の極大値までスペクトル曲線上を移動する際に、長波長側に向けて曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち上がるにつれ(つまり縦軸が増加するにつれ)、傾きが増加する。この傾きの値が極大値をとる点において引いた接線(すなわち変曲点における接線)が、当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
なお、スペクトルの最大ピーク強度の15%以下のピーク強度をもつ極大点は、上述の最も短波長側の極大値には含めず、最も短波長側の極大値に最も近い、傾きの値が極大値をとる点において引いた接線を当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
燐光の測定には、(株)日立ハイテクノロジー製のF-4500形分光蛍光光度計本体を用いることができる。なお、測定装置はこの限りではなく、冷却装置、及び低温用容器と、励起光源と、受光装置とを組み合わせることにより、測定してもよい。
なお、スペクトルの最大ピーク強度の15%以下のピーク強度をもつ極大点は、上述の最も短波長側の極大値には含めず、最も短波長側の極大値に最も近い、傾きの値が極大値をとる点において引いた接線を当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
燐光の測定には、(株)日立ハイテクノロジー製のF-4500形分光蛍光光度計本体を用いることができる。なお、測定装置はこの限りではなく、冷却装置、及び低温用容器と、励起光源と、受光装置とを組み合わせることにより、測定してもよい。
・一重項エネルギーS1
溶液を用いた一重項エネルギーS1の測定方法(溶液法と称する場合がある。)としては、下記の方法が挙げられる。
測定対象となる化合物の10μmol/Lトルエン溶液を調製して石英セルに入れ、常温(300K)でこの試料の吸収スペクトル(縦軸:発光強度、横軸:波長とする。)を測定する。この吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]を次に示す換算式(F2)に代入して一重項エネルギーを算出する。
換算式(F2):S1[eV]=1239.85/λedge
吸収スペクトル測定装置としては、例えば、日立社製の分光光度計(装置名:U3310)が挙げられるが、これに限定されない。
溶液を用いた一重項エネルギーS1の測定方法(溶液法と称する場合がある。)としては、下記の方法が挙げられる。
測定対象となる化合物の10μmol/Lトルエン溶液を調製して石英セルに入れ、常温(300K)でこの試料の吸収スペクトル(縦軸:発光強度、横軸:波長とする。)を測定する。この吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]を次に示す換算式(F2)に代入して一重項エネルギーを算出する。
換算式(F2):S1[eV]=1239.85/λedge
吸収スペクトル測定装置としては、例えば、日立社製の分光光度計(装置名:U3310)が挙げられるが、これに限定されない。
吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対する接線は以下のように引く。吸収スペクトルの極大値のうち、最も長波長側の極大値から長波長方向にスペクトル曲線上を移動する際に、曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち下がるにつれ(つまり縦軸の値が減少するにつれ)、傾きが減少しその後増加することを繰り返す。傾きの値が最も長波長側(ただし、吸光度が0.1以下となる場合は除く)で極小値をとる点において引いた接線を当該吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対する接線とする。
なお、吸光度の値が0.2以下の極大点は、上記最も長波長側の極大値には含めない。
なお、吸光度の値が0.2以下の極大点は、上記最も長波長側の極大値には含めない。
・発光層における化合物の含有率
発光層5に含まれている第一の化合物、及び蛍光発光性の化合物の含有率は、例えば、以下の範囲であることが好ましい。
第一の化合物の含有率は、90質量%以上99.9質量%以下であることが好ましく、95質量%以上99.9質量%以下であることがより好ましく、99質量%以上99.9質量%以下であることがさらに好ましい。
蛍光発光性の化合物の含有率は、0.01質量%以上10質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以上5質量%以下であることがより好ましく、0.01質量%以上1質量%以下であることがさらに好ましい。
なお、本実施形態は、発光層5に、第一の化合物、及び蛍光発光性の化合物以外の材料が含まれることを除外しない。
発光層5に含まれている第一の化合物、及び蛍光発光性の化合物の含有率は、例えば、以下の範囲であることが好ましい。
第一の化合物の含有率は、90質量%以上99.9質量%以下であることが好ましく、95質量%以上99.9質量%以下であることがより好ましく、99質量%以上99.9質量%以下であることがさらに好ましい。
蛍光発光性の化合物の含有率は、0.01質量%以上10質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以上5質量%以下であることがより好ましく、0.01質量%以上1質量%以下であることがさらに好ましい。
なお、本実施形態は、発光層5に、第一の化合物、及び蛍光発光性の化合物以外の材料が含まれることを除外しない。
・発光層の膜厚
発光層5の膜厚は、好ましくは5nm以上50nm以下、より好ましくは7nm以上50nm以下、さらに好ましくは10nm以上50nm以下である。発光層5の膜厚が5nm以上であれば発光層5を形成し易く、色度を調整し易い。また、発光層5の膜厚が50nm以下であれば、駆動電圧の上昇を抑制できる。
発光層5の膜厚は、好ましくは5nm以上50nm以下、より好ましくは7nm以上50nm以下、さらに好ましくは10nm以上50nm以下である。発光層5の膜厚が5nm以上であれば発光層5を形成し易く、色度を調整し易い。また、発光層5の膜厚が50nm以下であれば、駆動電圧の上昇を抑制できる。
・TADFメカニズム
図4は、発光層における第一の化合物、及び蛍光発光性の化合物のエネルギー準位の関係の一例を示す図である。図4において、S0は、基底状態を表す。S1(M1)は、第一の化合物の最低励起一重項状態を表す。T1(M1)は、第一の化合物の最低励起三重項状態を表す。S1(FL)は、蛍光発光性の化合物の最低励起一重項状態を表す。T1(FL)は、蛍光発光性の化合物の最低励起三重項状態を表す。
図4中のS1(M1)からS1(FL)へ向かう破線の矢印は、第一の化合物の最低励起一重項状態から蛍光発光性の化合物へのフェルスター型エネルギー移動を表す。
図4に示すように、第一の化合物としてΔST(M1)の小さな化合物を用いると、最低励起三重項状態T1(M1)は、熱エネルギーにより、最低励起一重項状態S1(M1)に逆項間交差が可能である。そして、第一の化合物の最低励起一重項状態S1(M1)から蛍光発光性の化合物へのフェルスター型エネルギー移動が生じ、最低励起一重項状態S1(FL)が生成する。この結果、蛍光発光性の化合物の最低励起一重項状態S1(FL)からの蛍光発光を観測することができる。このTADFメカニズムによる遅延蛍光を利用することによっても、理論的に内部量子効率を100%まで高めることができると考えられている。ΔST(M1)は、第一の化合物のΔSTを表記したものであり、ΔST(M1)=S1(M1)-T77K(M1)によって算出できる。
図4は、発光層における第一の化合物、及び蛍光発光性の化合物のエネルギー準位の関係の一例を示す図である。図4において、S0は、基底状態を表す。S1(M1)は、第一の化合物の最低励起一重項状態を表す。T1(M1)は、第一の化合物の最低励起三重項状態を表す。S1(FL)は、蛍光発光性の化合物の最低励起一重項状態を表す。T1(FL)は、蛍光発光性の化合物の最低励起三重項状態を表す。
図4中のS1(M1)からS1(FL)へ向かう破線の矢印は、第一の化合物の最低励起一重項状態から蛍光発光性の化合物へのフェルスター型エネルギー移動を表す。
図4に示すように、第一の化合物としてΔST(M1)の小さな化合物を用いると、最低励起三重項状態T1(M1)は、熱エネルギーにより、最低励起一重項状態S1(M1)に逆項間交差が可能である。そして、第一の化合物の最低励起一重項状態S1(M1)から蛍光発光性の化合物へのフェルスター型エネルギー移動が生じ、最低励起一重項状態S1(FL)が生成する。この結果、蛍光発光性の化合物の最低励起一重項状態S1(FL)からの蛍光発光を観測することができる。このTADFメカニズムによる遅延蛍光を利用することによっても、理論的に内部量子効率を100%まで高めることができると考えられている。ΔST(M1)は、第一の化合物のΔSTを表記したものであり、ΔST(M1)=S1(M1)-T77K(M1)によって算出できる。
(基板)
基板2は、有機EL素子1の支持体として用いられる。基板2としては、例えば、ガラス、石英、及びプラスチック等を用いることができる。また、可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、折り曲げることができる(フレキシブル)基板のことであり、例えば、プラスチック基板等が挙げられる。プラスチック基板を形成する材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、及びポリエチレンナフタレート等が挙げられる。また、無機蒸着フィルムを用いることもできる。
基板2は、有機EL素子1の支持体として用いられる。基板2としては、例えば、ガラス、石英、及びプラスチック等を用いることができる。また、可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、折り曲げることができる(フレキシブル)基板のことであり、例えば、プラスチック基板等が挙げられる。プラスチック基板を形成する材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、及びポリエチレンナフタレート等が挙げられる。また、無機蒸着フィルムを用いることもできる。
(陽極)
基板2上に形成される陽極3には、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物等を用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム-酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素または酸化珪素を含有した酸化インジウム-酸化スズ、酸化インジウム-酸化亜鉛、酸化タングステン、及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、並びにグラフェン等が挙げられる。この他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、チタン(Ti)、及びこれら金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
これらの材料は、通常、スパッタリング法により成膜される。例えば、酸化インジウム-酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し1質量%以上10質量%以下の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いることにより、スパッタリング法で形成することができる。また、例えば、酸化タングステン、及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウムは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5質量%以上5質量%以下、酸化亜鉛を0.1質量%以上1質量%以下含有したターゲットを用いることにより、スパッタリング法で形成することができる。その他、真空蒸着法、塗布法、インクジェット法、及びスピンコート法等により作製してもよい。
陽極3上に形成される有機層のうち、陽極3に接して形成される正孔注入層6は、陽極3の仕事関数に関係なく正孔(ホール)注入が容易である複合材料を用いて形成される。そのため、その他電極材料として使用可能な材料(例えば、金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物、その他、元素周期表の第1族または第2族に属する元素も含む)を陽極3として用いることもできる。
仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第1族に属する元素、元素周期表の第2族に属する元素、希土類金属、及びこれらを含む合金等を陽極3として用いることもできる。元素周期表の第1族に属する元素としては、アルカリ金属が挙げられる。元素周期表の第2族に属する元素としては、アルカリ土類金属が挙げられる。アルカリ金属としては、例えば、リチウム(Li)、及びセシウム(Cs)等が挙げられる。アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等が挙げられる。希土類金属としては、例えば、ユーロピウム(Eu)、及びイッテルビウム(Yb)等が挙げられる。これらの金属を含む合金としては、例えば、MgAg、及びAlLi等が挙げられる。
なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及びこれらを含む合金を用いて陽極3を形成する場合には、真空蒸着法またはスパッタリング法を用いることができる。さらに、銀ペースト等を用いる場合には、塗布法、及びインクジェット法等を用いることができる。
基板2上に形成される陽極3には、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物等を用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム-酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素または酸化珪素を含有した酸化インジウム-酸化スズ、酸化インジウム-酸化亜鉛、酸化タングステン、及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、並びにグラフェン等が挙げられる。この他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、チタン(Ti)、及びこれら金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
これらの材料は、通常、スパッタリング法により成膜される。例えば、酸化インジウム-酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し1質量%以上10質量%以下の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いることにより、スパッタリング法で形成することができる。また、例えば、酸化タングステン、及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウムは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5質量%以上5質量%以下、酸化亜鉛を0.1質量%以上1質量%以下含有したターゲットを用いることにより、スパッタリング法で形成することができる。その他、真空蒸着法、塗布法、インクジェット法、及びスピンコート法等により作製してもよい。
陽極3上に形成される有機層のうち、陽極3に接して形成される正孔注入層6は、陽極3の仕事関数に関係なく正孔(ホール)注入が容易である複合材料を用いて形成される。そのため、その他電極材料として使用可能な材料(例えば、金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物、その他、元素周期表の第1族または第2族に属する元素も含む)を陽極3として用いることもできる。
仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第1族に属する元素、元素周期表の第2族に属する元素、希土類金属、及びこれらを含む合金等を陽極3として用いることもできる。元素周期表の第1族に属する元素としては、アルカリ金属が挙げられる。元素周期表の第2族に属する元素としては、アルカリ土類金属が挙げられる。アルカリ金属としては、例えば、リチウム(Li)、及びセシウム(Cs)等が挙げられる。アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等が挙げられる。希土類金属としては、例えば、ユーロピウム(Eu)、及びイッテルビウム(Yb)等が挙げられる。これらの金属を含む合金としては、例えば、MgAg、及びAlLi等が挙げられる。
なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及びこれらを含む合金を用いて陽極3を形成する場合には、真空蒸着法またはスパッタリング法を用いることができる。さらに、銀ペースト等を用いる場合には、塗布法、及びインクジェット法等を用いることができる。
(正孔注入層)
正孔注入層6は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、及びマンガン酸化物等を用いることができる。
また、正孔注入性の高い物質としては、例えば、低分子の有機化合物である4,4’,4’’-トリス(N,N-ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’-トリス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’-ビス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’-ビス(N-{4-[N’-(3-メチルフェニル)-N’-フェニルアミノ]フェニル}-N-フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5-トリス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)、3-[N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)-N-フェニルアミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6-ビス[N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)-N-フェニルアミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、及び3-[N-(1-ナフチル)-N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)アミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等の芳香族アミン化合物等、並びにジピラジノ[2,3-f:20,30-h]キノキサリン-2,3,6,7,10,11-ヘキサカルボニトリル(HAT-CN)等も挙げられる。
また、正孔注入性の高い物質としては、高分子化合物を用いることもできる。高分子化合物としては、例えば、オリゴマー、デンドリマー、及びポリマー等が挙げられる。具体的には、ポリ(N-ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(4-ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N-(4-{N’-[4-(4-ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル-N’-フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)、及びポリ[N,N’-ビス(4-ブチルフェニル)-N,N’-ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly-TPD)等の高分子化合物が挙げられる。また、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)、及びポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PSS)等の酸を添加した高分子化合物を用いることもできる。
正孔注入層6は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、及びマンガン酸化物等を用いることができる。
また、正孔注入性の高い物質としては、例えば、低分子の有機化合物である4,4’,4’’-トリス(N,N-ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’-トリス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’-ビス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’-ビス(N-{4-[N’-(3-メチルフェニル)-N’-フェニルアミノ]フェニル}-N-フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5-トリス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)、3-[N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)-N-フェニルアミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6-ビス[N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)-N-フェニルアミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、及び3-[N-(1-ナフチル)-N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)アミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等の芳香族アミン化合物等、並びにジピラジノ[2,3-f:20,30-h]キノキサリン-2,3,6,7,10,11-ヘキサカルボニトリル(HAT-CN)等も挙げられる。
また、正孔注入性の高い物質としては、高分子化合物を用いることもできる。高分子化合物としては、例えば、オリゴマー、デンドリマー、及びポリマー等が挙げられる。具体的には、ポリ(N-ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(4-ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N-(4-{N’-[4-(4-ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル-N’-フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)、及びポリ[N,N’-ビス(4-ブチルフェニル)-N,N’-ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly-TPD)等の高分子化合物が挙げられる。また、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)、及びポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PSS)等の酸を添加した高分子化合物を用いることもできる。
(正孔輸送層)
正孔輸送層7は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送層7には、例えば、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、及びアントラセン誘導体等を使用することができる。具体的には、4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ジフェニル-[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジアミン(略称:TPD)、4-フェニル-4’-(9-フェニルフルオレン-9-イル)トリフェニルアミン(略称:BAFLP)、4,4’-ビス[N-(9,9-ジメチルフルオレン-2-イル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、4,4’,4’’-トリス(N,N-ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’-トリス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、及び4,4’-ビス[N-(スピロ-9,9’-ビフルオレン-2-イル)-N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)等の芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10-6cm2/(V・s)以上の正孔移動度を有する物質である。
正孔輸送層7には、CBP、9-[4-(N-カルバゾリル)]フェニル-10-フェニルアントラセン(CzPA)、及び9-フェニル-3-[4-(10-フェニル-9-アントリル)フェニル]-9H-カルバゾール(PCzPA)のようなカルバゾール誘導体、並びにt-BuDNA、DNA、及びDPAnthのようなアントラセン誘導体等を用いてもよい。ポリ(N-ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、及びポリ(4-ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)等の高分子化合物を用いることもできる。
但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外の物質を用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層だけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層した層としてもよい。
正孔輸送層を二層以上配置する場合、エネルギーギャップのより大きい材料を含む層を、発光層5に近い側に配置することが好ましい。
正孔輸送層7は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送層7には、例えば、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、及びアントラセン誘導体等を使用することができる。具体的には、4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ジフェニル-[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジアミン(略称:TPD)、4-フェニル-4’-(9-フェニルフルオレン-9-イル)トリフェニルアミン(略称:BAFLP)、4,4’-ビス[N-(9,9-ジメチルフルオレン-2-イル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、4,4’,4’’-トリス(N,N-ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’-トリス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、及び4,4’-ビス[N-(スピロ-9,9’-ビフルオレン-2-イル)-N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)等の芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10-6cm2/(V・s)以上の正孔移動度を有する物質である。
正孔輸送層7には、CBP、9-[4-(N-カルバゾリル)]フェニル-10-フェニルアントラセン(CzPA)、及び9-フェニル-3-[4-(10-フェニル-9-アントリル)フェニル]-9H-カルバゾール(PCzPA)のようなカルバゾール誘導体、並びにt-BuDNA、DNA、及びDPAnthのようなアントラセン誘導体等を用いてもよい。ポリ(N-ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、及びポリ(4-ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)等の高分子化合物を用いることもできる。
但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外の物質を用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層だけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層した層としてもよい。
正孔輸送層を二層以上配置する場合、エネルギーギャップのより大きい材料を含む層を、発光層5に近い側に配置することが好ましい。
(電子輸送層)
電子輸送層8は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層8には、(1)アルミニウム錯体、ベリリウム錯体、及び亜鉛錯体等の金属錯体、(2)イミダゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、アジン誘導体、カルバゾール誘導体、及びフェナントロリン誘導体等の複素芳香族化合物、並びに(3)高分子化合物を使用することができる。具体的には低分子の有機化合物として、Alq、トリス(4-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、BAlq、Znq、ZnPBO、及びZnBTZ等の金属錯体等を用いることができる。また、金属錯体以外にも、2-(4-ビフェニリル)-5-(4-tert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3-ビス[5-(ptert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール-2-イル]ベンゼン(略称:OXD-7)、3-(4-tert-ブチルフェニル)-4-フェニル-5-(4-ビフェニリル)-1,2,4-トリアゾール(略称:TAZ)、3-(4-tert-ブチルフェニル)-4-(4-エチルフェニル)-5-(4-ビフェニリル)-1,2,4-トリアゾール(略称:p-EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、及び4,4’-ビス(5-メチルベンゾオキサゾール-2-イル)スチルベン(略称:BzOs)等の複素芳香族化合物も用いることができる。本実施形態においては、ベンゾイミダゾール化合物を好適に用いることができる。ここに述べた物質は、主に10-6cm2/(V・s)以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔輸送性よりも電子輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層8として用いてもよい。また、電子輸送層8は、単層だけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層した層としてもよい。
また、電子輸送層8には、高分子化合物を用いることもできる。例えば、ポリ[(9,9-ジヘキシルフルオレン-2,7-ジイル)-co-(ピリジン-3,5-ジイル)](略称:PF-Py)、及びポリ[(9,9-ジオクチルフルオレン-2,7-ジイル)-co-(2,2’-ビピリジン-6,6’-ジイル)](略称:PF-BPy)等を用いることができる。
電子輸送層8は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層8には、(1)アルミニウム錯体、ベリリウム錯体、及び亜鉛錯体等の金属錯体、(2)イミダゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、アジン誘導体、カルバゾール誘導体、及びフェナントロリン誘導体等の複素芳香族化合物、並びに(3)高分子化合物を使用することができる。具体的には低分子の有機化合物として、Alq、トリス(4-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、BAlq、Znq、ZnPBO、及びZnBTZ等の金属錯体等を用いることができる。また、金属錯体以外にも、2-(4-ビフェニリル)-5-(4-tert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3-ビス[5-(ptert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール-2-イル]ベンゼン(略称:OXD-7)、3-(4-tert-ブチルフェニル)-4-フェニル-5-(4-ビフェニリル)-1,2,4-トリアゾール(略称:TAZ)、3-(4-tert-ブチルフェニル)-4-(4-エチルフェニル)-5-(4-ビフェニリル)-1,2,4-トリアゾール(略称:p-EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、及び4,4’-ビス(5-メチルベンゾオキサゾール-2-イル)スチルベン(略称:BzOs)等の複素芳香族化合物も用いることができる。本実施形態においては、ベンゾイミダゾール化合物を好適に用いることができる。ここに述べた物質は、主に10-6cm2/(V・s)以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔輸送性よりも電子輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層8として用いてもよい。また、電子輸送層8は、単層だけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層した層としてもよい。
また、電子輸送層8には、高分子化合物を用いることもできる。例えば、ポリ[(9,9-ジヘキシルフルオレン-2,7-ジイル)-co-(ピリジン-3,5-ジイル)](略称:PF-Py)、及びポリ[(9,9-ジオクチルフルオレン-2,7-ジイル)-co-(2,2’-ビピリジン-6,6’-ジイル)](略称:PF-BPy)等を用いることができる。
(電子注入層)
電子注入層9は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層9には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、カルシウム(Ca)、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF2)、及びリチウム酸化物(LiOx)等のような、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。その他、電子輸送性を有する物質にアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を含有させた物質、具体的にはAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させた物質等を用いてもよい。なお、この場合には、陰極4からの電子注入をより効率よく行うことができる。
あるいは、電子注入層9に、有機化合物と電子供与体(ドナー)とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性、及び電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層8を構成する物質(金属錯体、及び複素芳香族化合物等)を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、または希土類金属が好ましく、例えば、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、及びイッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物、またはアルカリ土類金属酸化物を電子供与体として用いることも好ましく、例えば、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、及びバリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン(略称:TTF)等の有機化合物を用いることもできる。
電子注入層9は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層9には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、カルシウム(Ca)、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF2)、及びリチウム酸化物(LiOx)等のような、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。その他、電子輸送性を有する物質にアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を含有させた物質、具体的にはAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させた物質等を用いてもよい。なお、この場合には、陰極4からの電子注入をより効率よく行うことができる。
あるいは、電子注入層9に、有機化合物と電子供与体(ドナー)とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性、及び電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層8を構成する物質(金属錯体、及び複素芳香族化合物等)を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、または希土類金属が好ましく、例えば、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、及びイッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物、またはアルカリ土類金属酸化物を電子供与体として用いることも好ましく、例えば、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、及びバリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン(略称:TTF)等の有機化合物を用いることもできる。
(陰極)
陰極4には、仕事関数の小さい(具体的には3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物等を用いることが好ましい。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第1族に属する元素、元素周期表の第2族に属する元素、希土類金属、及びこれらを含む合金等が挙げられる。元素周期表の第1族に属する元素としては、アルカリ金属が挙げられる。元素周期表の第2族に属する元素としては、アルカリ土類金属が挙げられる。アルカリ金属としては、例えば、リチウム(Li)、及びセシウム(Cs)等が挙げられる。アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、及びストロンチウム(Sr)等が挙げられる。希土類金属としては、例えば、ユーロピウム(Eu)、及びイッテルビウム(Yb)等が挙げられる。これらの金属を含む合金としては、例えば、MgAg、及びAlLi等が挙げられる。
なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及びこれらを含む合金を用いて陰極4を形成する場合には、真空蒸着法またはスパッタリング法を用いることができる。また、銀ペースト等を用いる場合には、塗布法、及びインクジェット法等を用いることができる。
なお、電子注入層9を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITO、グラフェン、及び珪素または酸化珪素を含有した酸化インジウム-酸化スズ等、様々な導電性材料を用いて陰極4を形成することができる。これらの導電性材料は、スパッタリング法、インクジェット法、及びスピンコート法等を用いて成膜することができる。
陰極4には、仕事関数の小さい(具体的には3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物等を用いることが好ましい。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第1族に属する元素、元素周期表の第2族に属する元素、希土類金属、及びこれらを含む合金等が挙げられる。元素周期表の第1族に属する元素としては、アルカリ金属が挙げられる。元素周期表の第2族に属する元素としては、アルカリ土類金属が挙げられる。アルカリ金属としては、例えば、リチウム(Li)、及びセシウム(Cs)等が挙げられる。アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、及びストロンチウム(Sr)等が挙げられる。希土類金属としては、例えば、ユーロピウム(Eu)、及びイッテルビウム(Yb)等が挙げられる。これらの金属を含む合金としては、例えば、MgAg、及びAlLi等が挙げられる。
なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及びこれらを含む合金を用いて陰極4を形成する場合には、真空蒸着法またはスパッタリング法を用いることができる。また、銀ペースト等を用いる場合には、塗布法、及びインクジェット法等を用いることができる。
なお、電子注入層9を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITO、グラフェン、及び珪素または酸化珪素を含有した酸化インジウム-酸化スズ等、様々な導電性材料を用いて陰極4を形成することができる。これらの導電性材料は、スパッタリング法、インクジェット法、及びスピンコート法等を用いて成膜することができる。
(層形成方法)
本実施形態の有機EL素子1の各層の形成方法としては、上記で特に言及した以外には制限されず、乾式成膜法、及び湿式成膜法等の公知の方法を採用できる。乾式成膜法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ法、イオンプレーティング法等が挙げられる。湿式成膜法としては、スピンコーティング法、ディッピング法、フローコーティング法、インクジェット法等が挙げられる。
本実施形態の有機EL素子1の各層の形成方法としては、上記で特に言及した以外には制限されず、乾式成膜法、及び湿式成膜法等の公知の方法を採用できる。乾式成膜法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ法、イオンプレーティング法等が挙げられる。湿式成膜法としては、スピンコーティング法、ディッピング法、フローコーティング法、インクジェット法等が挙げられる。
(膜厚)
本実施形態の有機EL素子1の各有機層の膜厚は、上記で特に言及した以外には制限されない。一般に、ピンホール等の欠陥を生じ難くするため、かつ高い印加電圧が必要となることによる効率の悪化を防止するため、通常、膜厚は、数nmから1μmの範囲が好ましい。
本実施形態の有機EL素子1の各有機層の膜厚は、上記で特に言及した以外には制限されない。一般に、ピンホール等の欠陥を生じ難くするため、かつ高い印加電圧が必要となることによる効率の悪化を防止するため、通常、膜厚は、数nmから1μmの範囲が好ましい。
本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前に記載される数値を下限値とし、「~」の後に記載される数値を上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、環形成炭素数とは、原子が環状に結合した構造の化合物(例えば、単環化合物、縮合環化合物、架橋化合物、炭素環化合物、複素環化合物)の当該環自体を構成する原子のうちの炭素原子の数を表す。当該環が置換基によって置換される場合、置換基に含まれる炭素は環形成炭素数には含まない。以下で記載される「環形成炭素数」については、特筆しない限り同様とする。例えば、ベンゼン環は環形成炭素数が6であり、ナフタレン環は環形成炭素数が10であり、ピリジニル基は環形成炭素数が5であり、フラニル基は環形成炭素数4である。また、ベンゼン環、及びナフタレン環に置換基として例えばアルキル基が置換している場合、当該アルキル基の炭素数は、環形成炭素数の数に含めない。また、フルオレン環に置換基として例えばフルオレン環が結合している場合(スピロフルオレン環を含む)、置換基としてのフルオレン環の炭素数は環形成炭素数の数に含めない。
本明細書において、環形成原子数とは、原子が環状に結合した構造(例えば単環、縮合環、環集合)の化合物(例えば単環化合物、縮合環化合物、架橋化合物、炭素環化合物、複素環化合物)の当該環自体を構成する原子の数を表す。環を構成しない原子、及び当該環が置換基によって置換される場合の置換基に含まれる原子は環形成原子数には含まない。以下で記載される「環形成原子数」については、特筆しない限り同様とする。例えば、ピリジン環は、環形成原子数が6であり、キナゾリン環は、環形成原子数が10であり、フラン環は、環形成原子数が5である。ピリジン環、及びキナゾリン環の炭素原子にそれぞれ結合している水素原子、及び置換基を構成する原子については、環形成原子数の数に含めない。また、フルオレン環に置換基として例えばフルオレン環が結合している場合(スピロフルオレン環を含む)、置換基としてのフルオレン環の原子数は環形成原子数の数に含めない。
次に前記一般式に記載の各置換基について説明する。
本明細書において、環形成原子数とは、原子が環状に結合した構造(例えば単環、縮合環、環集合)の化合物(例えば単環化合物、縮合環化合物、架橋化合物、炭素環化合物、複素環化合物)の当該環自体を構成する原子の数を表す。環を構成しない原子、及び当該環が置換基によって置換される場合の置換基に含まれる原子は環形成原子数には含まない。以下で記載される「環形成原子数」については、特筆しない限り同様とする。例えば、ピリジン環は、環形成原子数が6であり、キナゾリン環は、環形成原子数が10であり、フラン環は、環形成原子数が5である。ピリジン環、及びキナゾリン環の炭素原子にそれぞれ結合している水素原子、及び置換基を構成する原子については、環形成原子数の数に含めない。また、フルオレン環に置換基として例えばフルオレン環が結合している場合(スピロフルオレン環を含む)、置換基としてのフルオレン環の原子数は環形成原子数の数に含めない。
次に前記一般式に記載の各置換基について説明する。
本明細書における環形成炭素数6~30のアリール基(芳香族炭化水素基と称する場合がある。)としては、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、フルオレニル基、ピレニル基、クリセニル基、フルオランテニル基、ベンゾ[a]アントリル基、ベンゾ[c]フェナントリル基、トリフェニレニル基、ベンゾ[k]フルオランテニル基、ベンゾ[g]クリセニル基、ベンゾ[b]トリフェニレニル基、ピセニル基、及びペリレニル基等が挙げられる。
本明細書におけるアリール基としては、特筆する場合を除き、環形成炭素数が6~20であることが好ましく、6~14であることがより好ましく、6~12であることがさらに好ましい。上記アリール基の中でもフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ターフェニル基、フルオレニル基がさらにより好ましい。1-フルオレニル基、2-フルオレニル基、3-フルオレニル基、及び4-フルオレニル基については、9位の炭素原子に、後述する本明細書における置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、及び置換または無置換の環形成炭素数6~18のアリール基からなる群から選択される少なくとも一種の基が置換されていることが好ましい。
本明細書におけるアリール基としては、特筆する場合を除き、環形成炭素数が6~20であることが好ましく、6~14であることがより好ましく、6~12であることがさらに好ましい。上記アリール基の中でもフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ターフェニル基、フルオレニル基がさらにより好ましい。1-フルオレニル基、2-フルオレニル基、3-フルオレニル基、及び4-フルオレニル基については、9位の炭素原子に、後述する本明細書における置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、及び置換または無置換の環形成炭素数6~18のアリール基からなる群から選択される少なくとも一種の基が置換されていることが好ましい。
本明細書における環形成原子数5~30のヘテロアリール基(複素環基、ヘテロ芳香族環基、または芳香族複素環基と称する場合がある。)は、ヘテロ原子として、窒素、硫黄、酸素、ケイ素、セレン原子、及びゲルマニウム原子からなる群から選択される少なくともいずれかの原子を含むことが好ましく、窒素、硫黄、及び酸素からなる群から選択される少なくともいずれかの原子を含むことがより好ましい。
本明細書における環形成原子数5~30の複素環基としては、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリニル基、ナフチリジニル基、フタラジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、インドリル基、ベンズイミダゾリル基、インダゾリル基、イミダゾピリジニル基、ベンズトリアゾリル基、カルバゾリル基、フリル基、チエニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、イソキサゾリル基、イソチアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾイソキサゾリル基、ベンゾイソチアゾリル基、ベンゾオキサジアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、ピペリジニル基、ピロリジニル基、ピペラジニル基、モルホリル基、フェナジニル基、フェノチアジニル基、及びフェノキサジニル基等が挙げられる。
本明細書における複素環基の環形成原子数は、5~20であることが好ましく、5~14であることがさらに好ましい。上記複素環基の中でも1-ジベンゾフラニル基、2-ジベンゾフラニル基、3-ジベンゾフラニル基、4-ジベンゾフラニル基、1-ジベンゾチエニル基、2-ジベンゾチエニル基、3-ジベンゾチエニル基、4-ジベンゾチエニル基、1-カルバゾリル基、2-カルバゾリル基、3-カルバゾリル基、4-カルバゾリル基、及び9-カルバゾリル基がさらにより好ましい。1-カルバゾリル基、2-カルバゾリル基、3-カルバゾリル基、及び4-カルバゾリル基については、9位の窒素原子に、本明細書における置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、及び置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基からなる群から選択される少なくとも一種の基が置換していることが好ましい。
本明細書における環形成原子数5~30の複素環基としては、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリニル基、ナフチリジニル基、フタラジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、インドリル基、ベンズイミダゾリル基、インダゾリル基、イミダゾピリジニル基、ベンズトリアゾリル基、カルバゾリル基、フリル基、チエニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、イソキサゾリル基、イソチアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾイソキサゾリル基、ベンゾイソチアゾリル基、ベンゾオキサジアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、ピペリジニル基、ピロリジニル基、ピペラジニル基、モルホリル基、フェナジニル基、フェノチアジニル基、及びフェノキサジニル基等が挙げられる。
本明細書における複素環基の環形成原子数は、5~20であることが好ましく、5~14であることがさらに好ましい。上記複素環基の中でも1-ジベンゾフラニル基、2-ジベンゾフラニル基、3-ジベンゾフラニル基、4-ジベンゾフラニル基、1-ジベンゾチエニル基、2-ジベンゾチエニル基、3-ジベンゾチエニル基、4-ジベンゾチエニル基、1-カルバゾリル基、2-カルバゾリル基、3-カルバゾリル基、4-カルバゾリル基、及び9-カルバゾリル基がさらにより好ましい。1-カルバゾリル基、2-カルバゾリル基、3-カルバゾリル基、及び4-カルバゾリル基については、9位の窒素原子に、本明細書における置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、及び置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基からなる群から選択される少なくとも一種の基が置換していることが好ましい。
また、本明細書において、複素環基は、例えば、下記一般式(XY-1)~(XY-18)で表される部分構造から誘導される基であってもよい。
前記一般式(XY-1)~(XY-18)において、XA、及びYAは、それぞれ独立に、ヘテロ原子であり、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、ケイ素原子、またはゲルマニウム原子であることが好ましい。前記一般式(XY-1)~(XY-18)で表される部分構造は、任意の位置で結合手を有して複素環基となり、この複素環基は、置換基を有していてもよい。
また、本明細書において、置換または無置換のカルバゾリル基としては、例えば、下記式で表されるような、カルバゾール環に対してさらに環が縮合した基も含み得る。このような基も置換基を有していてもよい。また、結合手の位置も適宜変更され得る。
本明細書における炭素数1~30のアルキル基としては、直鎖、分岐鎖または環状のいずれであってもよい。また、ハロゲン化アルキル基であってもよい。
直鎖または分岐鎖のアルキル基としては、例えば、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、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、ネオペンチル基、アミル基、イソアミル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、1-ペンチルヘキシル基、1-ブチルペンチル基、1-ヘプチルオクチル基、及び3-メチルペンチル基等が挙げられる。
本明細書における直鎖または分岐鎖のアルキル基の炭素数は、1~10であることが好ましく、1~6であることがさらに好ましい。上記直鎖または分岐鎖のアルキル基の中でもメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、アミル基、イソアミル基、及びネオペンチル基がさらにより好ましい。
直鎖または分岐鎖のアルキル基としては、例えば、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、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、ネオペンチル基、アミル基、イソアミル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、1-ペンチルヘキシル基、1-ブチルペンチル基、1-ヘプチルオクチル基、及び3-メチルペンチル基等が挙げられる。
本明細書における直鎖または分岐鎖のアルキル基の炭素数は、1~10であることが好ましく、1~6であることがさらに好ましい。上記直鎖または分岐鎖のアルキル基の中でもメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、アミル基、イソアミル基、及びネオペンチル基がさらにより好ましい。
本明細書における環状のアルキル基としては、例えば、環形成炭素数3~30のシクロアルキル基が挙げられる。
本明細書における環形成炭素数3~30のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、4-メチルシクロヘキシル基、アダマンチル基、及びノルボルニル基等が挙げられる。シクロアルキル基の環形成炭素数は、3~10であることが好ましく、5~8であることがさらに好ましい。上記シクロアルキル基の中でも、シクロペンチル基またはシクロヘキシル基がさらにより好ましい。
本明細書における環形成炭素数3~30のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、4-メチルシクロヘキシル基、アダマンチル基、及びノルボルニル基等が挙げられる。シクロアルキル基の環形成炭素数は、3~10であることが好ましく、5~8であることがさらに好ましい。上記シクロアルキル基の中でも、シクロペンチル基またはシクロヘキシル基がさらにより好ましい。
本明細書におけるアルキル基がハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルキル基としては、例えば、上記炭素数1~30のアルキル基が1以上のハロゲン原子、好ましくはフッ素原子で置換された基が挙げられる。
本明細書における炭素数1~30のハロゲン化アルキル基としては、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、フルオロエチル基、トリフルオロメチルメチル基、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基等が挙げられる。
本明細書における炭素数1~30のハロゲン化アルキル基としては、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、フルオロエチル基、トリフルオロメチルメチル基、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基等が挙げられる。
本明細書における置換シリル基としては、例えば、炭素数3~30のアルキルシリル基、及び環形成炭素数6~30のアリールシリル基が挙げられる。
本明細書における炭素数3~30のアルキルシリル基としては、上記炭素数1~30のアルキル基で例示したアルキル基を有するトリアルキルシリル基が挙げられ、具体的にはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリ-n-ブチルシリル基、トリ-n-オクチルシリル基、トリイソブチルシリル基、ジメチルエチルシリル基、ジメチルイソプロピルシリル基、ジメチル-n-プロピルシリル基、ジメチル-n-ブチルシリル基、ジメチル-t-ブチルシリル基、ジエチルイソプロピルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、及びトリイソプロピルシリル基等が挙げられる。トリアルキルシリル基における3つのアルキル基は、互いに同一でも異なっていてもよい。
本明細書における炭素数3~30のアルキルシリル基としては、上記炭素数1~30のアルキル基で例示したアルキル基を有するトリアルキルシリル基が挙げられ、具体的にはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリ-n-ブチルシリル基、トリ-n-オクチルシリル基、トリイソブチルシリル基、ジメチルエチルシリル基、ジメチルイソプロピルシリル基、ジメチル-n-プロピルシリル基、ジメチル-n-ブチルシリル基、ジメチル-t-ブチルシリル基、ジエチルイソプロピルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、及びトリイソプロピルシリル基等が挙げられる。トリアルキルシリル基における3つのアルキル基は、互いに同一でも異なっていてもよい。
本明細書における環形成炭素数6~30のアリールシリル基としては、例えば、ジアルキルアリールシリル基、アルキルジアリールシリル基、及びトリアリールシリル基が挙げられる。
ジアルキルアリールシリル基は、例えば、上記炭素数1~30のアルキル基で例示したアルキル基を2つ有し、上記環形成炭素数6~30のアリール基を1つ有するジアルキルアリールシリル基が挙げられる。ジアルキルアリールシリル基の炭素数は、8~30であることが好ましい。
アルキルジアリールシリル基は、例えば、上記炭素数1~30のアルキル基で例示したアルキル基を1つ有し、上記環形成炭素数6~30のアリール基を2つ有するアルキルジアリールシリル基が挙げられる。アルキルジアリールシリル基の炭素数は、13~30であることが好ましい。
トリアリールシリル基は、例えば、上記環形成炭素数6~30のアリール基を3つ有するトリアリールシリル基が挙げられる。トリアリールシリル基の炭素数は、18~30であることが好ましい。
ジアルキルアリールシリル基は、例えば、上記炭素数1~30のアルキル基で例示したアルキル基を2つ有し、上記環形成炭素数6~30のアリール基を1つ有するジアルキルアリールシリル基が挙げられる。ジアルキルアリールシリル基の炭素数は、8~30であることが好ましい。
アルキルジアリールシリル基は、例えば、上記炭素数1~30のアルキル基で例示したアルキル基を1つ有し、上記環形成炭素数6~30のアリール基を2つ有するアルキルジアリールシリル基が挙げられる。アルキルジアリールシリル基の炭素数は、13~30であることが好ましい。
トリアリールシリル基は、例えば、上記環形成炭素数6~30のアリール基を3つ有するトリアリールシリル基が挙げられる。トリアリールシリル基の炭素数は、18~30であることが好ましい。
本明細書において、アラルキル基(アリールアルキル基と称する場合がある)におけるアリール基は、芳香族炭化水素基、または複素環基である。
本明細書における炭素数7~30のアラルキル基としては、環形成炭素数6~30のアリール基を有する基であることが好ましく、-Z3-Z4と表される。このZ3の例として、上記炭素数1~30のアルキル基に対応するアルキレン基等が挙げられる。このZ4の例として、例えば、上記環形成炭素数6~30のアリール基の例が挙げられる。このアラルキル基は、アリール部分が炭素数6~30(好ましくは6~20、より好ましくは6~12)、アルキル部分が炭素数1~30(好ましくは1~20、より好ましくは1~10、さらに好ましくは1~6)であることが好ましい。このアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、2-フェニルプロパン-2-イル基、1-フェニルエチル基、2-フェニルエチル基、1-フェニルイソプロピル基、2-フェニルイソプロピル基、フェニル-t-ブチル基、α-ナフチルメチル基、1-α-ナフチルエチル基、2-α-ナフチルエチル基、1-α-ナフチルイソプロピル基、2-α-ナフチルイソプロピル基、β-ナフチルメチル基、1-β-ナフチルエチル基、2-β-ナフチルエチル基、1-β-ナフチルイソプロピル基、及び2-β-ナフチルイソプロピル基等が挙げられる。
本明細書における炭素数7~30のアラルキル基としては、環形成炭素数6~30のアリール基を有する基であることが好ましく、-Z3-Z4と表される。このZ3の例として、上記炭素数1~30のアルキル基に対応するアルキレン基等が挙げられる。このZ4の例として、例えば、上記環形成炭素数6~30のアリール基の例が挙げられる。このアラルキル基は、アリール部分が炭素数6~30(好ましくは6~20、より好ましくは6~12)、アルキル部分が炭素数1~30(好ましくは1~20、より好ましくは1~10、さらに好ましくは1~6)であることが好ましい。このアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、2-フェニルプロパン-2-イル基、1-フェニルエチル基、2-フェニルエチル基、1-フェニルイソプロピル基、2-フェニルイソプロピル基、フェニル-t-ブチル基、α-ナフチルメチル基、1-α-ナフチルエチル基、2-α-ナフチルエチル基、1-α-ナフチルイソプロピル基、2-α-ナフチルイソプロピル基、β-ナフチルメチル基、1-β-ナフチルエチル基、2-β-ナフチルエチル基、1-β-ナフチルイソプロピル基、及び2-β-ナフチルイソプロピル基等が挙げられる。
本明細書における置換ホスホリル基は、下記一般式(P)で表される。
前記一般式(P)において、ArP1、及びArP2は、それぞれ独立に、置換基であり、炭素数1~30のアルキル基、及び環形成炭素数6~30のアリール基からなる群から選択されるいずれかの置換基であることが好ましく、炭素数1~10のアルキル基、及び環形成炭素数6~20のアリール基からなる群から選択されるいずれかの置換基であることがより好ましく、炭素数1~6のアルキル基、及び環形成炭素数6~14のアリール基からなる群から選択されるいずれかの置換基であることがさらに好ましい。
本明細書における炭素数1~30のアルコキシ基は、-OZ1と表される。このZ1の例として、上記炭素数1~30のアルキル基が挙げられる。アルコキシ基は、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、及びヘキシルオキシ基等が挙げられる。アルコキシ基の炭素数は、1~20であることが好ましい。
アルコキシ基がハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルコキシ基としては、例えば、上記炭素数1~30のアルコキシ基が1以上のフッ素原子で置換された基が挙げられる。
アルコキシ基がハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルコキシ基としては、例えば、上記炭素数1~30のアルコキシ基が1以上のフッ素原子で置換された基が挙げられる。
本明細書において、アリールオキシ基(アリールアルコキシ基と称する場合がある)におけるアリール基は、ヘテロアリール基も含む。
本明細書における環形成炭素数6~30のアリールアルコキシ基は、-OZ2と表される。このZ2の例として、例えば、上記環形成炭素数6~30のアリール基等が挙げられる。アリールアルコキシ基の環形成炭素数は、6~20であることが好ましい。このアリールアルコキシ基としては、例えば、フェノキシ基が挙げられる。
本明細書における環形成炭素数6~30のアリールアルコキシ基は、-OZ2と表される。このZ2の例として、例えば、上記環形成炭素数6~30のアリール基等が挙げられる。アリールアルコキシ基の環形成炭素数は、6~20であることが好ましい。このアリールアルコキシ基としては、例えば、フェノキシ基が挙げられる。
本明細書における置換アミノ基は、-NHRV、または-N(RV)2と表される。このRVの例として、例えば、上記炭素数1~30のアルキル基、及び上記環形成炭素数6~30のアリール基等が挙げられる。
本明細書における炭素数2~30のアルケニル基としては、直鎖または分岐鎖のいずれかであり、例えば、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、オレイル基、エイコサペンタエニル基、ドコサヘキサエニル基、スチリル基、2,2-ジフェニルビニル基、1,2,2-トリフェニルビニル基、及び2-フェニル-2-プロペニル基等が挙げられる。
本明細書における置換ホスファニル基としては、例えば、フェニルホスファニル基等が挙げられる。
本明細書における環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基は、-COY’と表される。このY’の例として、上記アリール基が挙げられる。
本明細書における環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基としては、例えば、フェニルカルボニル基、ジフェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、及びトリフェニルカルボニル基等が挙げられる。
本明細書における環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基としては、例えば、フェニルカルボニル基、ジフェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、及びトリフェニルカルボニル基等が挙げられる。
本明細書における炭素数1~30のアルキルチオ基、及び環形成炭素数6~30のアリールチオ基は、-SRVと表される。このRVの例として、上記炭素数1~30のアルキル基、及び上記環形成炭素数6~30のアリール基が挙げられる。アルキルチオ基の炭素数は、1~20であることが好ましく、アリールチオ基の環形成炭素数は、6~20であることが好ましい。
本明細書におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
本明細書において、「環形成炭素」とは飽和環、不飽和環、または芳香環を構成する炭素原子を意味する。「環形成原子」とはヘテロ環(飽和環、不飽和環、及び芳香環を含む)を構成する炭素原子、及びヘテロ原子を意味する。
また、本明細書において、水素原子とは、中性子数の異なる同位体、すなわち、軽水素(Protium)、重水素(Deuterium)、三重水素(Tritium)を包含する。
また、本明細書において、水素原子とは、中性子数の異なる同位体、すなわち、軽水素(Protium)、重水素(Deuterium)、三重水素(Tritium)を包含する。
本明細書において、「置換または無置換の」という場合における置換基としては、環形成炭素数6~30のアリール基、環形成原子数5~30のヘテロアリール基、炭素数1~30のアルキル基(直鎖または分岐鎖のアルキル基)、環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、炭素数3~30のアルキルシリル基、環形成炭素数6~30のアリールシリル基、炭素数1~30のアルコキシ基、炭素数6~30のアリールオキシ基、置換アミノ基、炭素数1~30のアルキルチオ基、環形成炭素数6~30のアリールチオ基、炭素数7~30のアラルキル基、炭素数2~30のアルケニル基(直鎖または分岐鎖のアルケニル基)、ハロゲン原子の他に、炭素数2~30のアルキニル基、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、及びカルボキシ基からなる群から選択される少なくとも一種の基が挙げられる。
本明細書において、「置換または無置換の」という場合における置換基としては、環形成炭素数6~30のアリール基、環形成原子数5~30のヘテロアリール基、炭素数1~30のアルキル基(直鎖または分岐鎖のアルキル基)、ハロゲン原子、及びシアノ基からなる群から選択される少なくとも一種の基が好ましく、さらには、各置換基の説明において好ましいとした具体的な置換基が好ましい。
本明細書において、「置換または無置換の」という場合における置換基は、環形成炭素数6~30のアリール基、環形成原子数5~30のヘテロアリール基、炭素数1~30のアルキル基(直鎖または分岐鎖のアルキル基)、環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、炭素数3~30のアルキルシリル基、環形成炭素数6~30のアリールシリル基、炭素数1~30のアルコキシ基、環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、置換アミノ基、炭素数1~30のアルキルチオ基、環形成炭素数6~30のアリールチオ基、炭素数7~30のアラルキル基、炭素数2~30のアルケニル基、炭素数2~30のアルキニル基、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシル基、
ニトロ基、及びカルボキシ基からなる群から選択される少なくとも一種の基によってさらに置換されてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成してもよい。
ニトロ基、及びカルボキシ基からなる群から選択される少なくとも一種の基によってさらに置換されてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成してもよい。
本明細書において、「置換または無置換の」という場合における置換基に、さらに置換する置換基としては、環形成炭素数6~30のアリール基、環形成原子数5~30のヘテロアリール基、炭素数1~30のアルキル基(直鎖または分岐鎖のアルキル基)、ハロゲン原子、及びシアノ基からなる群から選択される少なくとも一種の基であることが好ましく、各置換基の説明において好ましいとした具体的な置換基から選択される少なくとも一種の基であることがさらに好ましい。
「置換または無置換の」という場合における「無置換」とは、前記置換基で置換されておらず、水素原子が結合していることを意味する。
なお、本明細書において、「置換または無置換の炭素数XX~YYのZZ基」という表現における「炭素数XX~YY」は、ZZ基が無置換である場合の炭素数を表し、置換されている場合の置換基の炭素数は含めない。
本明細書において、「置換または無置換の原子数XX~YYのZZ基」という表現における「原子数XX~YY」は、ZZ基が無置換である場合の原子数を表し、置換されている場合の置換基の原子数は含めない。
本明細書において説明する化合物、またはその部分構造において、「置換または無置換の」という場合についても、前記と同様である。
なお、本明細書において、「置換または無置換の炭素数XX~YYのZZ基」という表現における「炭素数XX~YY」は、ZZ基が無置換である場合の炭素数を表し、置換されている場合の置換基の炭素数は含めない。
本明細書において、「置換または無置換の原子数XX~YYのZZ基」という表現における「原子数XX~YY」は、ZZ基が無置換である場合の原子数を表し、置換されている場合の置換基の原子数は含めない。
本明細書において説明する化合物、またはその部分構造において、「置換または無置換の」という場合についても、前記と同様である。
本明細書において、置換基同士が互いに結合して環が構築される場合、当該環の構造は、飽和環、不飽和環、芳香族炭化水素環、または複素環である。
本明細書において、連結基における芳香族炭化水素基、及び複素環基等としては、上述した一価の基から、1つ以上の原子を除いて得られる二価以上の基が挙げられる。
本実施形態に係る有機EL素子によれば、発光効率を向上させることができる。
(電子機器)
本実施形態の電子機器は、本実施形態の有機EL素子を搭載している。電子機器としては、表示装置、及び発光装置等が挙げられる。表示装置としては、例えば、表示部品(有機ELパネルモジュール等)、テレビ、携帯電話、タブレット、及びパーソナルコンピュータ等が挙げられる。発光装置としては、例えば、照明、及び車両用灯具等が挙げられる。
本実施形態の電子機器は、本実施形態の有機EL素子を搭載している。電子機器としては、表示装置、及び発光装置等が挙げられる。表示装置としては、例えば、表示部品(有機ELパネルモジュール等)、テレビ、携帯電話、タブレット、及びパーソナルコンピュータ等が挙げられる。発光装置としては、例えば、照明、及び車両用灯具等が挙げられる。
〔第二実施形態〕
第二実施形態に係る有機EL素子の構成について説明する。第二実施形態の説明において第一実施形態と同一の構成要素は、同一符号、及び名称を付す等して説明を省略もしくは簡略化する。また、第二実施形態では、特に言及されない材料、及び化合物については、第一実施形態で説明した材料、及び化合物と同様の材料、及び化合物を用いることができる。
第二実施形態に係る有機EL素子の構成について説明する。第二実施形態の説明において第一実施形態と同一の構成要素は、同一符号、及び名称を付す等して説明を省略もしくは簡略化する。また、第二実施形態では、特に言及されない材料、及び化合物については、第一実施形態で説明した材料、及び化合物と同様の材料、及び化合物を用いることができる。
第二実施形態に係る有機EL素子は、発光層が、第二の化合物をさらに含んでいる点で、第一実施形態に係る有機EL素子と異なる。本実施形態に係る有機EL素子の発光層は、第一の化合物と、第二の化合物と、蛍光発光性の化合物を含む。
その他の点については第一実施形態と同様である。
その他の点については第一実施形態と同様である。
本実施形態に係る有機EL素子の発光層は、金属錯体を含んでもよいが、重金属錯体を含まないことが好ましい。
本実施形態に係る有機EL素子の発光層は、燐光発光性の金属錯体を含まないことが好ましい。
本実施形態に係る有機EL素子の発光層は、燐光発光性の金属錯体を含まないことが好ましい。
<第一の化合物>
本実施形態において、第一の化合物は、第一実施形態で説明した化合物を用いることができる。
本実施形態において、第一の化合物は、第一実施形態で説明した化合物を用いることができる。
本実施形態の第一の化合物は、前記一般式(10B)で表される化合物であることが好ましく、前記一般式(12a)で表される化合物であることがより好ましく、前記一般式(13b)、前記一般式(14a)、又は前記一般式(16a)で表される化合物であることがさらに好ましく、前記一般式(13e)、前記一般式(13f)、前記一般式(14c)、又は前記一般式(16c)で表される化合物であることがさらにより好ましく、前記一般式(13e)で表される化合物であることがさらにより好ましい。
<第二の化合物>
第二の化合物の一重項エネルギーS1(M2)と、第一の化合物の一重項エネルギーS1(M1)とが、下記数式(数2)の関係を満たす。
S1(M2)>S1(M1) …(数2)
第二の化合物の一重項エネルギーS1(M2)と、第一の化合物の一重項エネルギーS1(M1)とが、下記数式(数2)の関係を満たす。
S1(M2)>S1(M1) …(数2)
第二の化合物は、熱活性化遅延蛍光性の化合物でもよいし、熱活性化遅延蛍光性を示さない化合物でもよい。
第二の化合物は、ホスト材料(マトリックス材料と称する場合もある。)であることも好ましい。第一の化合物、及び第二の化合物がホスト材料である場合、例えば、一方を第一のホスト材料と称し、他方を第二のホスト材料と称する場合もある。
第二の化合物としては、特に限定されないが、アミン化合物以外の化合物であることが好ましい。また、例えば、第二の化合物としては、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、及びジベンゾチオフェン誘導体からなる群から選択される誘導体を用いることができるが、これら誘導体に限定されない。
第二の化合物は、一つの分子中に下記一般式(31)で表される部分構造、下記一般式(32)で表される部分構造、下記一般式(33)で表される部分構造、及び下記一般式(34)で表される部分構造のうち少なくともいずれかを含む化合物であることも好ましい。
前記一般式(31)において、
Y31~Y36は、それぞれ独立に、窒素原子、または第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、
ただし、Y31~Y36のうち少なくともいずれかは、第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、
前記一般式(32)において、
Y41~Y48は、それぞれ独立に、窒素原子、または第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、
ただし、Y41~Y48のうち少なくともいずれかは、第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、
X30は、第二の化合物の分子中における他の原子と結合する窒素原子、または酸素原子、もしくは硫黄原子である。
前記一般式(33)~(34)中、*は、それぞれ独立に、第二の化合物の分子中における他の原子または他の構造との結合箇所を表す。
Y31~Y36は、それぞれ独立に、窒素原子、または第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、
ただし、Y31~Y36のうち少なくともいずれかは、第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、
前記一般式(32)において、
Y41~Y48は、それぞれ独立に、窒素原子、または第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、
ただし、Y41~Y48のうち少なくともいずれかは、第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、
X30は、第二の化合物の分子中における他の原子と結合する窒素原子、または酸素原子、もしくは硫黄原子である。
前記一般式(33)~(34)中、*は、それぞれ独立に、第二の化合物の分子中における他の原子または他の構造との結合箇所を表す。
前記一般式(32)において、Y41~Y48のうち少なくとも2つが第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、当該炭素原子を含む環構造が構築されていることも好ましい。
例えば、前記一般式(32)で表される部分構造が、下記一般式(321)、一般式(322)、一般式(323)、一般式(324)、一般式(325)、及び一般式(326)で表される部分構造からなる群から選択されるいずれかの部分構造であることが好ましい。
例えば、前記一般式(32)で表される部分構造が、下記一般式(321)、一般式(322)、一般式(323)、一般式(324)、一般式(325)、及び一般式(326)で表される部分構造からなる群から選択されるいずれかの部分構造であることが好ましい。
前記一般式(321)~(326)において、
X30は、それぞれ独立に、第二の化合物の分子中における他の原子と結合する窒素原子、または酸素原子、もしくは硫黄原子であり、
Y41~Y48は、それぞれ独立に、窒素原子、または第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、
X31は、それぞれ独立に、第二の化合物の分子中における他の原子と結合する窒素原子、酸素原子、硫黄原子、または第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、
Y61~Y64は、それぞれ独立に、窒素原子、または第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子である。
本実施形態においては、第二の化合物は、前記一般式(321)~(326)のうち前記一般式(323)で表される部分構造を有することが好ましい。
X30は、それぞれ独立に、第二の化合物の分子中における他の原子と結合する窒素原子、または酸素原子、もしくは硫黄原子であり、
Y41~Y48は、それぞれ独立に、窒素原子、または第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、
X31は、それぞれ独立に、第二の化合物の分子中における他の原子と結合する窒素原子、酸素原子、硫黄原子、または第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、
Y61~Y64は、それぞれ独立に、窒素原子、または第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子である。
本実施形態においては、第二の化合物は、前記一般式(321)~(326)のうち前記一般式(323)で表される部分構造を有することが好ましい。
前記一般式(31)で表される部分構造は、下記一般式(33)で表される基、及び下記一般式(34)で表される基からなる群から選択される少なくともいずれかの基として第二の化合物に含まれることが好ましい。
第二の化合物は、下記一般式(33)、及び下記一般式(34)で表される部分構造のうち少なくともいずれかの部分構造を有することも好ましい。下記一般式(33)、及び下記一般式(34)で表される部分構造のように結合箇所が互いにメタ位に位置するため、第二の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M2)を高く保つことができる。
第二の化合物は、下記一般式(33)、及び下記一般式(34)で表される部分構造のうち少なくともいずれかの部分構造を有することも好ましい。下記一般式(33)、及び下記一般式(34)で表される部分構造のように結合箇所が互いにメタ位に位置するため、第二の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M2)を高く保つことができる。
前記一般式(33)において、Y31、Y32、Y34、及びY36は、それぞれ独立に、窒素原子またはCR31である。
前記一般式(34)において、Y32、Y34、及びY36は、それぞれ独立に、窒素原子またはCR31である。
前記一般式(33)、及び(34)において、
R31は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR31は、それぞれ独立に、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換または無置換のシリル基、
置換ゲルマニウム基、
置換ホスフィンオキシド基、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、及び
置換または無置換のカルボキシ基
からなる群から選択される。
ただし、前記R31における置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基は、非縮合環であることが好ましい。
前記一般式(33)、及び前記一般式(34)において、*は、それぞれ独立に、第二の化合物の分子中における他の原子または他の構造との結合箇所を表す。
前記一般式(34)において、Y32、Y34、及びY36は、それぞれ独立に、窒素原子またはCR31である。
前記一般式(33)、及び(34)において、
R31は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR31は、それぞれ独立に、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換または無置換のシリル基、
置換ゲルマニウム基、
置換ホスフィンオキシド基、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、及び
置換または無置換のカルボキシ基
からなる群から選択される。
ただし、前記R31における置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基は、非縮合環であることが好ましい。
前記一般式(33)、及び前記一般式(34)において、*は、それぞれ独立に、第二の化合物の分子中における他の原子または他の構造との結合箇所を表す。
前記一般式(33)において、Y31、Y32、Y34、及びY36は、それぞれ独立に、CR31であることが好ましく、複数のR31は、互いに同一であるか、または異なる。
また、前記一般式(34)において、Y32、Y34、及びY36は、それぞれ独立に、CR31であることが好ましく、複数のR31は、互いに同一であるか、または異なる。
また、前記一般式(34)において、Y32、Y34、及びY36は、それぞれ独立に、CR31であることが好ましく、複数のR31は、互いに同一であるか、または異なる。
置換ゲルマニウム基は、-Ge(R301)3で表されることが好ましい。R301は、それぞれ独立に、置換基である。置換基R301は、置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、または置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基であることが好ましい。複数のR301は、互いに同一であるかまたは異なる。
前記一般式(32)で表される部分構造は、下記一般式(35)~(39)、及び下記一般式(30a)で表される基からなる群から選択される少なくともいずれかの基として第二の化合物に含まれることが好ましい。
前記一般式(35)において、Y41乃至Y48は、それぞれ独立に、窒素原子またはCR32である。
前記一般式(36)、及び(37)において、Y41~Y45、Y47、及びY48は、それぞれ独立に、窒素原子またはCR32である。
前記一般式(38)において、Y41、Y42、Y44、Y45、Y47、及びY48は、それぞれ独立に、窒素原子またはCR32である。
前記一般式(39)において、Y42~Y48は、それぞれ独立に、窒素原子またはCR32である。
前記一般式(30a)において、Y42~Y47は、それぞれ独立に、窒素原子またはCR32である。
前記一般式(35)~(39)、及び(30a)において、
R32は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR32は、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換または無置換のシリル基、
置換ゲルマニウム基、
置換ホスフィンオキシド基、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、及び
置換または無置換のカルボキシ基
からなる群から選択され、
複数のR32は、互いに同一であるかまたは異なる。
前記一般式(37)~(39),及び(30a)において、
X30は、NR33、酸素原子、または硫黄原子であり、
R33は、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換または無置換のシリル基、
置換ゲルマニウム基、
置換ホスフィンオキシド基、
フッ素原子、
シアノ基、
ニトロ基、及び
置換または無置換のカルボキシ基
からなる群から選択され、
複数のR33は、互いに同一であるかまたは異なる。
ただし、前記R33における置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基は、非縮合環であることが好ましい。
前記一般式(35)~(39)、及び(30a)において、*は、それぞれ独立に、第二の化合物の分子中における他の原子または他の構造との結合箇所を表す。
前記一般式(36)、及び(37)において、Y41~Y45、Y47、及びY48は、それぞれ独立に、窒素原子またはCR32である。
前記一般式(38)において、Y41、Y42、Y44、Y45、Y47、及びY48は、それぞれ独立に、窒素原子またはCR32である。
前記一般式(39)において、Y42~Y48は、それぞれ独立に、窒素原子またはCR32である。
前記一般式(30a)において、Y42~Y47は、それぞれ独立に、窒素原子またはCR32である。
前記一般式(35)~(39)、及び(30a)において、
R32は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR32は、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換または無置換のシリル基、
置換ゲルマニウム基、
置換ホスフィンオキシド基、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、及び
置換または無置換のカルボキシ基
からなる群から選択され、
複数のR32は、互いに同一であるかまたは異なる。
前記一般式(37)~(39),及び(30a)において、
X30は、NR33、酸素原子、または硫黄原子であり、
R33は、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換または無置換のシリル基、
置換ゲルマニウム基、
置換ホスフィンオキシド基、
フッ素原子、
シアノ基、
ニトロ基、及び
置換または無置換のカルボキシ基
からなる群から選択され、
複数のR33は、互いに同一であるかまたは異なる。
ただし、前記R33における置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基は、非縮合環であることが好ましい。
前記一般式(35)~(39)、及び(30a)において、*は、それぞれ独立に、第二の化合物の分子中における他の原子または他の構造との結合箇所を表す。
前記一般式(35)において、Y41~Y48は、それぞれ独立に、CR32であることが好ましく、前記一般式(36)、及び前記一般式(37)において、Y41~Y45,Y47、及びY48は、それぞれ独立に、CR32であることが好ましく、前記一般式(38)において、Y41,Y42,Y44,Y45,Y47、及びY48は、それぞれ独立に、CR32であることが好ましく、前記一般式(39)において、Y42~Y48は、それぞれ独立に、CR32であることが好ましく、前記一般式(30a)において、Y42~Y47は、それぞれ独立に、CR32であることが好ましく、複数のR32は、互いに同一であるかまたは異なる。
第二の化合物において、X30は、酸素原子または硫黄原子であることが好ましく、酸素原子であることがより好ましい。
第二の化合物において、R31、及びR32は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であって、置換基としてのR31、及び置換基としてのR32は、それぞれ独立に、フッ素原子、シアノ基、置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、及び置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基からなる群から選択されるいずれかの基であることが好ましい。R31、及びR32は、水素原子、シアノ基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、または置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基であることがより好ましい。ただし、置換基としてのR31、及び置換基としてのR32が置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基である場合、当該アリール基は、非縮合環であることが好ましい。
第二の化合物は、芳香族炭化水素化合物、または芳香族複素環化合物であることも好ましい。また、第二の化合物は、分子中に縮合芳香族炭化水素環を有していないことが好ましい。
・第二の化合物の製造方法
第二の化合物は、例えば、国際公開第2012/153780号、及び国際公開第2013/038650号等に記載の方法により製造することができる。また、例えば、目的物に合わせた既知の代替反応、及び原料を用いることで、第二の化合物を製造できる。
第二の化合物は、例えば、国際公開第2012/153780号、及び国際公開第2013/038650号等に記載の方法により製造することができる。また、例えば、目的物に合わせた既知の代替反応、及び原料を用いることで、第二の化合物を製造できる。
第二の化合物における置換基の例は、例えば、以下のとおりであるが、本発明は、これらの例に限定されない。
アリ-ル基(芳香族炭化水素基と称する場合がある。)の具体例としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、フェナントリル基、ピレニル基、クリセニル基、ベンゾ[c]フェナントリル基、ベンゾ[g]クリセニル基、ベンゾアントリル基、トリフェニレニル基、フルオレニル基、9,9-ジメチルフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基、フルオランテニル基等が挙げられ、好ましくはフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基、ナフチル基、トリフェニレニル基、及びフルオレニル基等を挙げることができる。
置換基を有するアリ-ル基としては、トリル基、キシリル基、及び9,9-ジメチルフルオレニル基等を挙げることができる。
具体例が示すように、アリール基は、縮合アリール基、及び非縮合アリール基の両方を含む。
アリ-ル基としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基、ナフチル基、トリフェニレニル基、またはフルオレニル基が好ましい。
置換基を有するアリ-ル基としては、トリル基、キシリル基、及び9,9-ジメチルフルオレニル基等を挙げることができる。
具体例が示すように、アリール基は、縮合アリール基、及び非縮合アリール基の両方を含む。
アリ-ル基としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基、ナフチル基、トリフェニレニル基、またはフルオレニル基が好ましい。
ヘテロアリール基(複素環基、ヘテロ芳香族環基、または芳香族複素環基と称する場合がある。)の具体例としては、ピロリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、ピリジル基、トリアジニル基、インドリル基、イソインドリル基、イミダゾリル基、ベンズイミダゾリル基、インダゾリル基、イミダゾ[1,2-a]ピリジニル基、フリル基、ベンゾフラニル基、イソベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、アザジベンゾフラニル基、チオフェニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、アザジベンゾチエニル基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、ナフチリジニル基、カルバゾリル基、アザカルバゾリル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェノチアジニル基、フェノキサジニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、フラザニル基、ベンズオキサゾリル基、チエニル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンズチアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基等が挙げられ、好ましくは、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、カルバゾリル基、ピリジル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、アザジベンゾフラニル基、及びアザジベンゾチエニル基等を挙げることができる。
ヘテロアリール基としては、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、カルバゾリル基、ピリジル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、アザジベンゾフラニル基、またはアザジベンゾチエニル基が好ましく、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、アザジベンゾフラニル基、またはアザジベンゾチエニル基がさらに好ましい。
ヘテロアリール基としては、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、カルバゾリル基、ピリジル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、アザジベンゾフラニル基、またはアザジベンゾチエニル基が好ましく、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、アザジベンゾフラニル基、またはアザジベンゾチエニル基がさらに好ましい。
第二の化合物において、置換シリル基は、置換または無置換のトリアルキルシリル基、置換または無置換のアリールアルキルシリル基、及び置換または無置換のトリアリールシリル基からなる群から選択されることも好ましい。
置換または無置換のトリアルキルシリル基の具体例としては、トリメチルシリル基、及びトリエチルシリル基を挙げることができる。
置換若しくは無置換のアリールアルキルシリル基の具体例としては、ジフェニルメチルシリル基、ジトリルメチルシリル基、及びフェニルジメチルシリル基等を挙げることができる。
置換または無置換のトリアリールシリル基の具体例としては、トリフェニルシリル基、及びトリトリルシリル基等を挙げることができる。
置換または無置換のトリアルキルシリル基の具体例としては、トリメチルシリル基、及びトリエチルシリル基を挙げることができる。
置換若しくは無置換のアリールアルキルシリル基の具体例としては、ジフェニルメチルシリル基、ジトリルメチルシリル基、及びフェニルジメチルシリル基等を挙げることができる。
置換または無置換のトリアリールシリル基の具体例としては、トリフェニルシリル基、及びトリトリルシリル基等を挙げることができる。
第二の化合物において、置換ホスフィンオキシド基は、置換または無置換のジアリールホスフィンオキシド基であることも好ましい。
置換または無置換のジアリールホスフィンオキシド基の具体例としては、ジフェニルホスフィンオキシド基、及びジトリルホスフィンオキシド基等を挙げることができる。
置換または無置換のジアリールホスフィンオキシド基の具体例としては、ジフェニルホスフィンオキシド基、及びジトリルホスフィンオキシド基等を挙げることができる。
第二の化合物において、置換カルボキシ基としては、例えば、ベンゾイルオキシ基等が挙げられる。
<発光層における第一の化合物、蛍光発光性の化合物、及び第二の化合物の関係>
発光層における第一の化合物、蛍光発光性の化合物、及び第二の化合物は、前記数式(数1)、及び前記数式(数2)の関係を満たすことが好ましい。すなわち、下記数式(数3)の関係を満たすことが好ましい。
S1(M2)>S1(M1)>S1(FL) …(数3)
発光層における第一の化合物、蛍光発光性の化合物、及び第二の化合物は、前記数式(数1)、及び前記数式(数2)の関係を満たすことが好ましい。すなわち、下記数式(数3)の関係を満たすことが好ましい。
S1(M2)>S1(M1)>S1(FL) …(数3)
第二の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M2)は、第一の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M1)よりも大きいことが好ましい。すなわち、下記数式(数5)の関係を満たすことが好ましい。
T77K(M2)>T77K(M1) …(数5)
T77K(M2)>T77K(M1) …(数5)
第二の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M2)は、蛍光発光性の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(FL)よりも大きいことが好ましい。すなわち、下記数式(数6)の関係を満たすことが好ましい。
T77K(M2)>T77K(FL) …(数6)
T77K(M2)>T77K(FL) …(数6)
発光層における第一の化合物、蛍光発光性の化合物、及び第二の化合物は、前記数式(数4)、及び前記数式(数5)の関係を満たすことが好ましい。すなわち、下記数式(数7)の関係を満たすことが好ましい。
T77K(M2)>T77K(M1)>T77K(FL) …(数7)
T77K(M2)>T77K(M1)>T77K(FL) …(数7)
本実施形態の有機EL素子を発光させたときに、発光層において、主に蛍光発光性の化合物が発光していることが好ましい。
・発光層における化合物の含有率
発光層に含まれている第一の化合物、蛍光発光性の化合物、及び第二の化合物の含有率は、例えば、以下の範囲であることが好ましい。
第一の化合物の含有率は、10質量%以上80質量%以下であることが好ましく、10質量%以上60質量%以下であることがより好ましく、20質量%以上60質量%であることがさらに好ましい。
蛍光発光性の化合物の含有率は、0.01質量%以上10質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以上5質量%以下であることがより好ましく、0.01質量%以上1質量%以下であることがさらに好ましい。
第二の化合物の含有率は、10質量%以上80質量%以下であることが好ましい。
発光層における第一の化合物、蛍光発光性の化合物、及び第二の化合物の合計含有率の上限は、100質量%である。なお、本実施形態は、発光層に、第一の化合物、蛍光発光性の化合物、及び第二の化合物以外の材料が含まれることを除外しない。
発光層に含まれている第一の化合物、蛍光発光性の化合物、及び第二の化合物の含有率は、例えば、以下の範囲であることが好ましい。
第一の化合物の含有率は、10質量%以上80質量%以下であることが好ましく、10質量%以上60質量%以下であることがより好ましく、20質量%以上60質量%であることがさらに好ましい。
蛍光発光性の化合物の含有率は、0.01質量%以上10質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以上5質量%以下であることがより好ましく、0.01質量%以上1質量%以下であることがさらに好ましい。
第二の化合物の含有率は、10質量%以上80質量%以下であることが好ましい。
発光層における第一の化合物、蛍光発光性の化合物、及び第二の化合物の合計含有率の上限は、100質量%である。なお、本実施形態は、発光層に、第一の化合物、蛍光発光性の化合物、及び第二の化合物以外の材料が含まれることを除外しない。
図5は、発光層における第一の化合物、蛍光発光性の化合物、及び第二の化合物のエネルギー準位の関係の一例を示す図である。図5において、S0は、基底状態を表す。S1(M1)は、第一の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(M1)は、第一の化合物の最低励起三重項状態を表す。S1(FL)は、蛍光発光性の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(FL)は、蛍光発光性の化合物の最低励起三重項状態を表す。S1(M2)は、第二の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(M2)は、第二の化合物の最低励起三重項状態を表す。図5中のS1(M1)からS1(FL)へ向かう破線の矢印は、第一の化合物の最低励起一重項状態から蛍光発光性の化合物の最低励起一重項状態へのフェルスター型エネルギー移動を表す。
図5に示すように、第一の化合物としてΔST(M1)の小さな化合物を用いると、最低励起三重項状態T1(M1)は、熱エネルギーにより、最低励起一重項状態S1(M1)に逆項間交差が可能である。そして、第一の化合物の最低励起一重項状態S1(M1)から蛍光発光性の化合物へのフェルスター型エネルギー移動が生じ、最低励起一重項状態S1(FL)が生成する。この結果、蛍光発光性の化合物の最低励起一重項状態S1(FL)からの蛍光発光を観測することができる。このTADFメカニズムによる遅延蛍光を利用することによっても、理論的に内部量子効率を100%まで高めることができると考えられている。
図5に示すように、第一の化合物としてΔST(M1)の小さな化合物を用いると、最低励起三重項状態T1(M1)は、熱エネルギーにより、最低励起一重項状態S1(M1)に逆項間交差が可能である。そして、第一の化合物の最低励起一重項状態S1(M1)から蛍光発光性の化合物へのフェルスター型エネルギー移動が生じ、最低励起一重項状態S1(FL)が生成する。この結果、蛍光発光性の化合物の最低励起一重項状態S1(FL)からの蛍光発光を観測することができる。このTADFメカニズムによる遅延蛍光を利用することによっても、理論的に内部量子効率を100%まで高めることができると考えられている。
本実施形態に係る有機EL素子によれば、発光効率を向上させることができる。
第二実施形態の有機EL素子は、発光層に、第一の化合物と、蛍光発光性の化合物と、第一の化合物よりも大きな一重項エネルギーを有する第二の化合物と、を含んでおり、発光効率が向上する。発光効率が向上する理由としては、第二の化合物が含まれていることによって発光層のキャリアバランスが改善されるためと考えられる。
第二実施形態に係る有機EL素子は、第一の実施形態に係る有機EL素子と同様に、表示装置、及び発光装置等の電子機器に使用できる。
〔第三実施形態〕
第三実施形態に係る有機EL素子の構成について説明する。第三実施形態の説明において第一実施形態又は第二実施形態と同一の構成要素は、同一符号、及び名称を付す等して説明を省略もしくは簡略化する。また、第三実施形態では、特に言及されない材料、及び化合物については、第一実施形態又は第二実施形態で説明した材料、及び化合物と同様の材料、及び化合物を用いることができる。
第三実施形態に係る有機EL素子の構成について説明する。第三実施形態の説明において第一実施形態又は第二実施形態と同一の構成要素は、同一符号、及び名称を付す等して説明を省略もしくは簡略化する。また、第三実施形態では、特に言及されない材料、及び化合物については、第一実施形態又は第二実施形態で説明した材料、及び化合物と同様の材料、及び化合物を用いることができる。
第三実施形態の有機EL素子は、発光層を構成する化合物が第一実施形態、及び第二実施形態に係る有機EL素子と異なる。その他の点については第一実施形態と同様である。
本実施形態の有機EL素子における発光層は、第一の化合物と第二の化合物を含み、前記第一の化合物は、前記一般式(1)で表され、第二の化合物の一重項エネルギーS1(M2)は、第一の化合物のS1(M1)より大きい。
本実施形態に係る有機EL素子の発光層は、金属錯体を含んでもよいが、重金属錯体を含まないことが好ましい。
本実施形態に係る有機EL素子の発光層は、燐光発光性の金属錯体を含まないことが好ましい。
本実施形態に係る有機EL素子の発光層は、燐光発光性の金属錯体を含まないことが好ましい。
本実施形態の有機EL素子における発光層は、第一実施形態とは異なり、蛍光発光性の化合物を含有しない。
<第一の化合物>
本実施形態の第一の化合物としては、第一実施形態で説明した第一の化合物を用いることができる。
本実施形態の第一の化合物としては、第一実施形態で説明した第一の化合物を用いることができる。
本実施形態において、第一の化合物は、ドーパント材料(ゲスト材料、エミッター、又は発光材料と称する場合もある。)であることも好ましい。
本実施形態の第一の化合物は、熱活性化遅延蛍光性の化合物であることが好ましい。そのため、本実施形態の有機EL素子においては、前述の本実施形態の第一の化合物の中から熱活性化遅延蛍光性の化合物を選択して用いることが好ましい。
本実施形態の有機EL素子を駆動させた場合に、第一の化合物が主として発光することが好ましい。
本実施形態の有機EL素子における発光層は、第一の化合物の一重項エネルギーS1(M1)よりも小さな一重項エネルギーの化合物を含有しないことが好ましい。
本実施形態の第一の化合物は、前記一般式(10B)で表される化合物であることが好ましく、前記一般式(12a)で表される化合物であることがより好ましく、前記一般式(13b)、前記一般式(14a)、又は前記一般式(16a)で表される化合物であることがさらに好ましく、前記一般式(13e)、前記一般式(13f)、前記一般式(14c)、又は前記一般式(16c)で表される化合物であることがさらにより好ましく、前記一般式(13e)で表される化合物であることがさらにより好ましい。
本実施形態の有機EL素子における発光層は、第一の化合物の一重項エネルギーS1(M1)より大きな一重項エネルギーの化合物をさらに含むことが好ましい。
第一の化合物の一重項エネルギーS1(M1)より大きな一重項エネルギーの化合物としては、第二実施形態で説明した第二の化合物を用いることが好ましい。
第一の化合物の一重項エネルギーS1(M1)より大きな一重項エネルギーの化合物としては、第二実施形態で説明した第二の化合物を用いることが好ましい。
<第二の化合物>
第二の化合物は、熱活性化遅延蛍光性の化合物でもよいし、熱活性化遅延蛍光性を示さない化合物でもよい。
第二の化合物は、ホスト材料(マトリックス材料と称する場合もある。)であることも好ましい。
第二の化合物は、熱活性化遅延蛍光性の化合物でもよいし、熱活性化遅延蛍光性を示さない化合物でもよい。
第二の化合物は、ホスト材料(マトリックス材料と称する場合もある。)であることも好ましい。
本実施形態においても、第一の化合物の一重項エネルギーS1(M1)と、第二の化合物の一重項エネルギーS1(M2)とが、前記数式(数2)の関係を満たすことが好ましい。
・TADFメカニズム
本実施形態の有機EL素子では、第一の化合物としてΔST(M1)が小さい化合物を用いることが好ましい。ΔST(M1)が小さければ、外部から与えられる熱エネルギーによって、第一の化合物の三重項準位から第一の化合物の一重項準位への逆項間交差が起こり易くなる。
図6は、発光層における第一の化合物、及び第二の化合物のエネルギー準位の関係の一例を示すものである。図6において、S0は、基底状態を表し、S1(M2)は、第二の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(M2)は、第二の化合物の最低励起三重項状態を表し、S1(M1)は、第一の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(M1)は、第一の化合物の最低励起三重項状態を表す。図6中の破線の矢印は、各励起状態間のエネルギー移動を表す。第二の化合物の最低励起三重項状態T1(M2)からのデクスター移動により、第一の化合物にエネルギー移動が生じ、最低励起一重項状態S1(M1)または最低励起三重項状態T1(M1)が生成する。さらに、第一の化合物としてΔST(M1)の小さな材料を用いると、第一の化合物の最低励起三重項状態T1(M1)は熱エネルギーによって最低励起一重項状態S1(M1)に逆項間交差することが可能である。この結果、第一の化合物の最低励起一重項状態S1(M1)からの蛍光発光を観測することができる。このTADFメカニズムによる遅延蛍光を利用することによっても、理論的に内部効率を100%まで高めることができると考えられている。
本実施形態の有機EL素子では、第一の化合物としてΔST(M1)が小さい化合物を用いることが好ましい。ΔST(M1)が小さければ、外部から与えられる熱エネルギーによって、第一の化合物の三重項準位から第一の化合物の一重項準位への逆項間交差が起こり易くなる。
図6は、発光層における第一の化合物、及び第二の化合物のエネルギー準位の関係の一例を示すものである。図6において、S0は、基底状態を表し、S1(M2)は、第二の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(M2)は、第二の化合物の最低励起三重項状態を表し、S1(M1)は、第一の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(M1)は、第一の化合物の最低励起三重項状態を表す。図6中の破線の矢印は、各励起状態間のエネルギー移動を表す。第二の化合物の最低励起三重項状態T1(M2)からのデクスター移動により、第一の化合物にエネルギー移動が生じ、最低励起一重項状態S1(M1)または最低励起三重項状態T1(M1)が生成する。さらに、第一の化合物としてΔST(M1)の小さな材料を用いると、第一の化合物の最低励起三重項状態T1(M1)は熱エネルギーによって最低励起一重項状態S1(M1)に逆項間交差することが可能である。この結果、第一の化合物の最低励起一重項状態S1(M1)からの蛍光発光を観測することができる。このTADFメカニズムによる遅延蛍光を利用することによっても、理論的に内部効率を100%まで高めることができると考えられている。
本実施形態において、第二の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M2)は、第一の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M1)よりも大きいことが好ましい。
・発光層における化合物の含有率
本実施形態の発光層に含まれている第一の化合物、及び第二の化合物の含有率は、例えば、以下の範囲であることが好ましい。
第一の化合物の含有率は、1質量%以上90質量%以下であることが好ましく、5質量%以上70質量%であることがより好ましく、10質量%以上50質量%以下であることがさらに好ましい。
第二の化合物の含有率は、10質量%以上99質量%であることが好ましく、30質量%以上95質量%であることがより好ましく、50質量%以上90質量%以下であることがさらに好ましい。
本実施形態の発光層に含まれている第一の化合物、及び第二の化合物の含有率は、例えば、以下の範囲であることが好ましい。
第一の化合物の含有率は、1質量%以上90質量%以下であることが好ましく、5質量%以上70質量%であることがより好ましく、10質量%以上50質量%以下であることがさらに好ましい。
第二の化合物の含有率は、10質量%以上99質量%であることが好ましく、30質量%以上95質量%であることがより好ましく、50質量%以上90質量%以下であることがさらに好ましい。
本実施形態に係る有機EL素子によれば、発光効率を向上させることができる。
第三実施形態に係る有機EL素子は、第一の実施形態に係る有機EL素子と同様に、表示装置、及び発光装置等の電子機器に使用できる。
〔第四実施形態〕
本発明者らは、下記一般式(11)で表される化合物を有機EL素子に使用することで、有機EL素子が高効率化することを見出した。
本発明者らは、下記一般式(11)で表される化合物を有機EL素子に使用することで、有機EL素子が高効率化することを見出した。
本実施形態に係る化合物は、下記一般式(11)で表される化合物である。
(前記一般式(11)において、
Raは、水素原子、又は置換基であり、
R1、及びR2は、それぞれ独立に、置換基であり、
置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
Aは、前記一般式(1a)、前記一般式(1b)、又は前記一般式(1c)で表される基である。)
Raは、水素原子、又は置換基であり、
R1、及びR2は、それぞれ独立に、置換基であり、
置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
Aは、前記一般式(1a)、前記一般式(1b)、又は前記一般式(1c)で表される基である。)
本実施形態に係る化合物は、下記一般式(13bx)又は下記一般式(14ax)で表されることが好ましい。
(前記一般式(13bx)において、R1、及びR2は、それぞれ独立に、置換基であり、Raは、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、ただし、前記一般式(13bx)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子である。前記一般式(13bx)において、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、Araは、前述したAraに関する置換基と同義である。)
(前記一般式(14ax)において、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、ただし、前記一般式(14ax)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である。前記一般式(14ax)において、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成しない。)
本実施形態に係る化合物は、前記一般式(13bx)で表されることがより好ましい。
本実施形態に係る化合物において、
Aが、前記一般式(1b)で表される基であり、
X1~X4のうち少なくともいずれかがC-Rbであり、
Rbは、水素原子、又は置換基である場合、
置換基としてのRbは、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択される、ことが好ましい。
Aが、前記一般式(1b)で表される基であり、
X1~X4のうち少なくともいずれかがC-Rbであり、
Rbは、水素原子、又は置換基である場合、
置換基としてのRbは、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択される、ことが好ましい。
本実施形態に係る化合物において、Aが、前記一般式(1b)で表される基であり、X1、X2、X3、及びX4がC-Rbであり、Rbが水素原子であることがより好ましい。
本実施形態に係る化合物において、X1~X16は、C-Rbであり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であることが好ましい。
本実施形態に係る化合物において、X1~X16は、C-Rbであり、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、及び置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基からなる群から選択され、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であることが好ましい。
本実施形態に係る化合物において、X1~X16は、C-Rbであり、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基からなる群から選択され、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であることが好ましい。
本実施形態に係る化合物において、X1~X16は、C-Rbであり、Rbは、水素原子であり、ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であることが好ましい。
本実施形態に係る化合物において、Raは、置換基であり、置換基としてのRaは、それぞれ独立に、置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、置換または無置換のアミノ基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、置換または無置換のホスファニル基、置換または無置換のホスホリル基、置換または無置換のシリル基、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、及びハロゲン原子からなる群から選択され、複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なることが好ましい。
本実施形態の化合物において、R1、R2及びRaが同時に置換基であることが好ましい。
本実施形態に係る化合物において、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基であることが好ましい。
本実施形態に係る化合物において、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニル基であることが好ましい。
前記一般式(11)で表される化合物は、前記一般式(1)におけるR1、及びR2の両方が置換基であり、Y1及びY3が窒素原子であり、かつY2がC-Raであることを特定した化合物に相当する。
本実施形態に係る化合物としては、前記実施形態で説明した第一の化合物のいずれかの態様において、一般式中のR1、及びR2の両方が置換基であり、Y1及びY3が窒素原子であり、かつY2がC-Raであるという条件を当てはめた場合の化合物も用いることができる。また、前記実施形態で説明した第一の化合物のいずれかの態様において、一般式中のR1、及びR2の両方が置換基であり、Y1及びY3が窒素原子であり、かつY2がC-Raである化合物も用いることができる。
また、本実施形態に係る化合物のより具体的な例としては、例えば、前記実施形態で説明した第一の化合物の具体例の内、本実施形態に係る化合物としての条件を満たす化合物が挙げられる。
本実施形態に係る化合物としては、前記実施形態で説明した第一の化合物のいずれかの態様において、一般式中のR1、及びR2の両方が置換基であり、Y1及びY3が窒素原子であり、かつY2がC-Raであるという条件を当てはめた場合の化合物も用いることができる。また、前記実施形態で説明した第一の化合物のいずれかの態様において、一般式中のR1、及びR2の両方が置換基であり、Y1及びY3が窒素原子であり、かつY2がC-Raである化合物も用いることができる。
また、本実施形態に係る化合物のより具体的な例としては、例えば、前記実施形態で説明した第一の化合物の具体例の内、本実施形態に係る化合物としての条件を満たす化合物が挙げられる。
本実施形態の化合物において、複数のRbが置換基である場合、Rb同士は環を形成しないことが好ましい。
本実施形態の化合物としては、前記一般式(12a)で表される化合物であって、前記一般式(12a)中のR1、及びR2の両方が置換基である化合物が好ましい。
本実施形態の化合物としては、前記一般式(13bx)で表される化合物、前記一般式(14ax)で表される化合物、又は前記一般式(16a)で表される化合物であって、前記一般式(16a)中のR1、及びR2の両方が置換基である化合物がより好ましい。
本実施形態の化合物としては、前記一般式(13e)、前記一般式(13f)、前記一般式(14c)、又は前記一般式(16c)で表される化合物であって、前記一般式(13e)、前記一般式(13f)、前記一般式(14c)、又は前記一般式(16c)中のR1、及びR2の両方が置換基である化合物がさらに好ましい。
本実施形態の化合物としては、前記一般式(13e)で表される化合物であって、前記一般式(13e)中のR1、及びR2の両方が置換基である化合物がさらにより好ましい。
本実施形態に係る化合物によれば、有機EL素子の発光効率を向上させることができる。例えば、本実施形態に係る化合物を有機EL素子の発光層に用いることにより、有機EL素子の発光効率を向上させることができる。
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変更、改良等は、本発明に含まれる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変更、改良等は、本発明に含まれる。
例えば、第一の実施形態及び第二の実施形態の有機EL素子の発光層に含まれる第一の化合物は、熱活性化遅延蛍光性を示さない化合物であってもよい。
また、例えば、発光層は、1層に限られず、複数の発光層が積層されていてもよい。有機EL素子が複数の発光層を有する場合、少なくとも1つの発光層が上記実施形態で説明した条件を満たしていればよい。例えば、その他の発光層が、蛍光発光型の発光層であっても、三重項励起状態から直接基底状態への電子遷移による発光を利用した燐光発光型の発光層であってもよい。
また、有機EL素子が複数の発光層を有する場合、これらの発光層が互いに隣接して設けられていてもよいし、中間層を介して複数の発光ユニットが積層された、いわゆるタンデム型の有機EL素子であってもよい。
また、有機EL素子が複数の発光層を有する場合、これらの発光層が互いに隣接して設けられていてもよいし、中間層を介して複数の発光ユニットが積層された、いわゆるタンデム型の有機EL素子であってもよい。
また、例えば、発光層の陽極側、及び陰極側の少なくとも一方に障壁層を隣接させて設けてもよい。障壁層は、発光層に接して配置され、正孔、電子、及び励起子の少なくともいずれかを阻止することが好ましい。
例えば、発光層の陰極側で接して障壁層が配置された場合、当該障壁層は、電子を輸送し、かつ正孔が当該障壁層よりも陰極側の層(例えば、電子輸送層)に到達することを阻止する。有機EL素子が、電子輸送層を含む場合は、発光層と電子輸送層との間に当該障壁層を含むことが好ましい。
また、発光層の陽極側で接して障壁層が配置された場合、当該障壁層は、正孔を輸送し、かつ電子が当該障壁層よりも陽極側の層(例えば、正孔輸送層)に到達することを阻止する。有機EL素子が、正孔輸送層を含む場合は、発光層と正孔輸送層との間に当該障壁層を含むことが好ましい。
また、励起エネルギーが発光層からその周辺層に漏れ出さないように、障壁層を発光層に隣接させて設けてもよい。発光層で生成した励起子が、当該障壁層よりも電極側の層(例えば、電子輸送層、及び正孔輸送層等)に移動することを阻止する。
発光層と障壁層とは接合していることが好ましい。
例えば、発光層の陰極側で接して障壁層が配置された場合、当該障壁層は、電子を輸送し、かつ正孔が当該障壁層よりも陰極側の層(例えば、電子輸送層)に到達することを阻止する。有機EL素子が、電子輸送層を含む場合は、発光層と電子輸送層との間に当該障壁層を含むことが好ましい。
また、発光層の陽極側で接して障壁層が配置された場合、当該障壁層は、正孔を輸送し、かつ電子が当該障壁層よりも陽極側の層(例えば、正孔輸送層)に到達することを阻止する。有機EL素子が、正孔輸送層を含む場合は、発光層と正孔輸送層との間に当該障壁層を含むことが好ましい。
また、励起エネルギーが発光層からその周辺層に漏れ出さないように、障壁層を発光層に隣接させて設けてもよい。発光層で生成した励起子が、当該障壁層よりも電極側の層(例えば、電子輸送層、及び正孔輸送層等)に移動することを阻止する。
発光層と障壁層とは接合していることが好ましい。
その他、本発明の実施における具体的な構造、及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
以下、本発明に係る実施例を説明する。本発明はこれらの実施例によって何ら限定されない。
<化合物>
有機EL素子の製造に用いた化合物を以下に示す。
有機EL素子の製造に用いた化合物を以下に示す。
<化合物の合成>
・合成実施例1:化合物TADF1の合成
(1-1)中間体(1)の合成
・合成実施例1:化合物TADF1の合成
(1-1)中間体(1)の合成
三口フラスコにベンゾニトリル18.2g(177mmol)、トリフルオロメタンスルホン酸無水物24.9g(88mmol)、及び脱水ジクロロメタン100mLを加えて、窒素雰囲気下、室温で攪拌した。次いで、脱水ジクロロメタン100mLに溶解したフェナシルブロミド16.0g(80mmol)を1時間かけて滴下装入した。引き続き、室温で72時間攪拌した。反応溶液にジクロロメタン200mLを加え、有機相を炭酸ナトリウム水溶液で有機相が中性を示すまで洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧下で留去した。析出した固体をエタノールで懸濁洗浄することにより精製し、白色固体として中間体(1)を22.8g(収率73%)得た。
(1-2)中間体(2)の合成
四口フラスコに、中間体(1)10.0g(25.8mmol)を入れた後、容器内を窒素置換し、脱水テトラヒドロフラン(THF)350mLを加えて溶解させ、-65℃で攪拌した。次いで、n-ブチルリチウム(2.6Mヘキサン溶液)12mLを-60℃以下に保ちながら滴下装入し、30分間攪拌した後、THF70mLに溶解したN-フルオロベンゼンスルホンイミド16.3g(51.6mmol)を滴下装入した。-65℃で1時間攪拌した後、徐々に室温に戻しながら3時間攪拌した。メタノールを30mL加えた後、反応溶液を減圧下で濃縮し、析出した固体をエタノールで懸濁洗浄することにより精製し、白色固体として中間体(2)を5.4g(収率64%)得た。
(1-3)TADF1の合成
三口フラスコに、中間体(3)0.45g(1.1mmol)、中間体(2)0.3g(0.92mmol)、炭酸セシウム0.92g(2.8mmol)、及びN-メチルピロリドン(NMP)10mLを加えて、160℃で2日間加熱攪拌した。反応溶液を水に注ぎ、析出した固体を濾集した。得られた固体を、メタノールで懸濁洗浄し、さらにエタノールで懸濁洗浄することにより精製し、白色固体としてTADF1を0.5g(収率76%)得た。FD-MS(Field Desorption Mass Spectrometry)分析の結果、分子量714に対してm/e=714であり、目的物であることを同定した。
・合成実施例2:化合物TADF2の合成
(2-1)中間体(4)の合成
(2-1)中間体(4)の合成
三口フラスコに、3,6-ジブロモカルバゾール1.0g(3.0mmol)、中間体(2)1.0g(3.0mmol)、炭酸セシウム3.0g(9.2mmol)、及びNMP15mLを加えて、160℃で8時間加熱攪拌した。反応溶液を水に注ぎ、析出した固体を濾集した。得られた固体を、エタノールで懸濁洗浄することにより精製し、白色固体として中間体(4)を1.5g(収率78%)得た。
(2-2)TADF2の合成
三口フラスコに、アルゴン雰囲気下にて、中間体(4)1.5g(2.4mmol)、カルバゾール0.87g(5.2mmol)、Pd2(dba)387mg(0.095mmol)、t-Bu3P-HBF40.11g(0.38mmol)、及びt-BuONa1.1g(11.4mmol)を加えた後、トルエン25mLを加えて、100℃で8時間加熱攪拌した。反応溶液にトルエン500mLを加えて、シリカゲルを通して不溶物を濾去した後、濾液を減圧下で濃縮した。得られた固体を、エタノールで懸濁洗浄し、トルエンで再結晶することにより精製し、白色固体としてTADF2を1.2g(収率62%)得た。FD-MS分析の結果、分子量803に対してm/e=803であり、目的物であることを同定した。
・合成実施例3:化合物TADF3の合成
三口フラスコに、中間体(5)1.1g(2.7mmol)、中間体(2)1.0g(3.1mmol)、炭酸セシウム3.0g(9.2mmol)、及びN-メチルピロリドン(NMP)15mLを加えて、160℃で8時間加熱攪拌した。反応溶液を水に注ぎ、析出した固体を濾集した。得られた固体を、メタノールで懸濁洗浄し、さらにエタノールで繰り返し懸濁洗浄することにより精製し、白色固体としてTADF3を1.7g(収率78%)得た。FD-MS分析の結果、分子量714に対してm/e=714であり、目的物であることを同定した。
・合成実施例4:化合物TADF4の合成
三口フラスコに、中間体(6)1.5g(4.5mmol)、中間体(2)1.2g(3.7mmol)、炭酸セシウム3.6g(11.0mmol)、及びN-メチルピロリドン(NMP)20mLを加えて、160℃で8時間加熱攪拌した。反応溶液を水に注ぎ、析出した固体を濾集した。得られた固体を、メタノールで懸濁洗浄し、さらにエタノールで繰り返し懸濁洗浄することにより精製し、白色固体としてTADF4を1.7g(収率72%)得た。FD-MS分析の結果、分子量638に対してm/e=638であり、目的物であることを同定した。
<化合物の評価>
化合物の性質を測定する方法を以下に示す。
化合物の性質を測定する方法を以下に示す。
・熱活性化遅延蛍光性
熱活性化遅延蛍光性は図2に示す装置を利用して過渡PLを測定することにより確認した。前記化合物TADF1と前記化合物TH-2とを、化合物TADF1の割合が12質量%となるように石英基板上に共蒸着し、膜厚100nmの薄膜を形成して試料を作製した。前記化合物TADF1が吸収する波長のパルス光(パルスレーザーから照射される光)で励起された後、当該励起状態から即座に観察されるPrompt発光(即時発光)と、当該励起後、即座には観察されず、その後観察されるDelay発光(遅延発光)とが存在する。本実施例における遅延蛍光発光とは、Prompt発光(即時発光)の量をXPとし、Delay発光(遅延発光)の量をXDとしたときに、XD/XPの値が0.05以上であることを意味する。
化合物TADF1について、XD/XPの値が0.05以上であることが確認された。
Prompt発光とDelay発光の量は、“Nature 492, 234-238, 2012”に記載された方法と同様の方法により求めることができる。なお、Prompt発光とDelay発光の量の算出に使用される装置は、図2の装置、及び文献に記載された装置に限定されない。
化合物TADF2、TADF3、及びTADF4についても、化合物TADF1と同様にして確認した結果、化合物TADF2、TADF3、及びTADF4についても、XD/XPの値が0.05以上であることが確認された。
熱活性化遅延蛍光性は図2に示す装置を利用して過渡PLを測定することにより確認した。前記化合物TADF1と前記化合物TH-2とを、化合物TADF1の割合が12質量%となるように石英基板上に共蒸着し、膜厚100nmの薄膜を形成して試料を作製した。前記化合物TADF1が吸収する波長のパルス光(パルスレーザーから照射される光)で励起された後、当該励起状態から即座に観察されるPrompt発光(即時発光)と、当該励起後、即座には観察されず、その後観察されるDelay発光(遅延発光)とが存在する。本実施例における遅延蛍光発光とは、Prompt発光(即時発光)の量をXPとし、Delay発光(遅延発光)の量をXDとしたときに、XD/XPの値が0.05以上であることを意味する。
化合物TADF1について、XD/XPの値が0.05以上であることが確認された。
Prompt発光とDelay発光の量は、“Nature 492, 234-238, 2012”に記載された方法と同様の方法により求めることができる。なお、Prompt発光とDelay発光の量の算出に使用される装置は、図2の装置、及び文献に記載された装置に限定されない。
化合物TADF2、TADF3、及びTADF4についても、化合物TADF1と同様にして確認した結果、化合物TADF2、TADF3、及びTADF4についても、XD/XPの値が0.05以上であることが確認された。
・一重項エネルギーS1
化合物TADF1、TADF2、TADF3、TADF4、D1、Ref-1、Ref-2、Ref-3、Ref-4、Ref-5、及びRef-6の一重項エネルギーS1は、前述の溶液法により測定した。
化合物TADF1の一重項エネルギーS1は、3.0eVであった。
化合物TADF2の一重項エネルギーS1は、3.1eVであった。
化合物TADF3の一重項エネルギーS1は、3.1eVであった。
化合物TADF4の一重項エネルギーS1は、3.1eVであった。
化合物D1の一重項エネルギーS1は、2.7eVであった。
化合物Ref-1の一重項エネルギーS1は、3.2eVであった。
化合物Ref-2の一重項エネルギーS1は、3.1eVであった。
化合物Ref-3の一重項エネルギーS1は、3.1eVであった。
化合物Ref-4の一重項エネルギーS1は、3.3eVであった。
化合物Ref-5の一重項エネルギーS1は、3.1eVであった。
化合物Ref-6の一重項エネルギーS1は、3.1eVであった。
化合物TADF1、TADF2、TADF3、TADF4、D1、Ref-1、Ref-2、Ref-3、Ref-4、Ref-5、及びRef-6の一重項エネルギーS1は、前述の溶液法により測定した。
化合物TADF1の一重項エネルギーS1は、3.0eVであった。
化合物TADF2の一重項エネルギーS1は、3.1eVであった。
化合物TADF3の一重項エネルギーS1は、3.1eVであった。
化合物TADF4の一重項エネルギーS1は、3.1eVであった。
化合物D1の一重項エネルギーS1は、2.7eVであった。
化合物Ref-1の一重項エネルギーS1は、3.2eVであった。
化合物Ref-2の一重項エネルギーS1は、3.1eVであった。
化合物Ref-3の一重項エネルギーS1は、3.1eVであった。
化合物Ref-4の一重項エネルギーS1は、3.3eVであった。
化合物Ref-5の一重項エネルギーS1は、3.1eVであった。
化合物Ref-6の一重項エネルギーS1は、3.1eVであった。
化合物H1の一重項エネルギーは、文献(APPLIED PHYSICS LETTERS 101, 093306 (2012))に記載されているように、4.0eVである。
・77[K]におけるエネルギーギャップ
化合物TADF1、TADF2、TADF3、TADF4、及びD1の77[K]におけるエネルギーギャップT77Kは、前述の方法により測定した。
化合物TADF1のT77Kは、2.8eVであった。
化合物TADF2のT77Kは、2.8eVであった。
化合物TADF3のT77Kは、2.8eVであった。
化合物TADF4のT77Kは、2.8eVであった。
化合物D1のT77Kは、2.5eVであった。
化合物TADF1、TADF2、TADF3、TADF4、及びD1の77[K]におけるエネルギーギャップT77Kは、前述の方法により測定した。
化合物TADF1のT77Kは、2.8eVであった。
化合物TADF2のT77Kは、2.8eVであった。
化合物TADF3のT77Kは、2.8eVであった。
化合物TADF4のT77Kは、2.8eVであった。
化合物D1のT77Kは、2.5eVであった。
・化合物の主ピーク波長
測定対象となる化合物の5μmol/Lトルエン溶液を調製して石英セルに入れ、常温(300K)でこの試料の発光スペクトル(縦軸:発光強度、横軸:波長とする。)を測定した。本実施例では、発光スペクトルを日立社製の分光光度計(装置名:F-7000)で測定した。なお、発光スペクトル測定装置は、ここで用いた装置に限定されない。発光スペクトルにおいて、発光強度が最大となる発光スペクトルのピーク波長を主ピーク波長とした。
化合物D1の主ピーク波長は、462nmであった。
測定対象となる化合物の5μmol/Lトルエン溶液を調製して石英セルに入れ、常温(300K)でこの試料の発光スペクトル(縦軸:発光強度、横軸:波長とする。)を測定した。本実施例では、発光スペクトルを日立社製の分光光度計(装置名:F-7000)で測定した。なお、発光スペクトル測定装置は、ここで用いた装置に限定されない。発光スペクトルにおいて、発光強度が最大となる発光スペクトルのピーク波長を主ピーク波長とした。
化合物D1の主ピーク波長は、462nmであった。
<有機EL素子の作製>
有機EL素子を以下のように作製し、評価した。
有機EL素子を以下のように作製し、評価した。
(実施例1)
25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマテック株式会社製)を、イソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行った後、UVオゾン洗浄を30分間行った。ITOの膜厚は、130nmとした。
洗浄後の透明電極ライン付き前記ガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、
まず透明電極ラインが形成されている側の面上に透明電極を覆うようにして化合物HIを蒸着し、膜厚5nmの正孔注入層を形成した。
次に、正孔注入層上に、化合物HT1を蒸着し、HI膜上に膜厚80nmの第一正孔輸送層を形成した。
次に、この第一正孔輸送層上に、化合物HT2を蒸着し、膜厚10nmの第二正孔輸送層を形成した。
さらに、この第二正孔輸送層上に、mCPを蒸着し、膜厚5nmの第三正孔輸送層を形成した。
次に、この第三正孔輸送層上に、第一の化合物としての化合物TADF1と、蛍光発光性の化合物としての化合物D1と、第二の化合物としての化合物H1とを共蒸着し、膜厚25nmの発光層を形成した。発光層における化合物TADF1の濃度を12質量%とし、化合物D1の濃度を1質量%とし、化合物H1の濃度を87質量%とした。
次に、この発光層上に、化合物ET1を蒸着し、膜厚5nmの第一電子輸送層を形成した。
次に、この第一電子輸送層上に、化合物ET2を蒸着し、膜厚20nmの第二電子輸送層を形成した。
次に、この第二電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を蒸着し、膜厚1nmの電子注入性電極(陰極)を形成した。
そして、この電子注入性電極上に、金属アルミニウム(Al)を蒸着し、膜厚80nmの金属Al陰極を形成した。
実施例1の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF1:D1(25, 87%:12%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。また、同じく括弧内において、パーセント表示された数字は、発光層における第二の化合物、第一の化合物、及び蛍光発光性の化合物の割合(質量%)を示す。
25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマテック株式会社製)を、イソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行った後、UVオゾン洗浄を30分間行った。ITOの膜厚は、130nmとした。
洗浄後の透明電極ライン付き前記ガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、
まず透明電極ラインが形成されている側の面上に透明電極を覆うようにして化合物HIを蒸着し、膜厚5nmの正孔注入層を形成した。
次に、正孔注入層上に、化合物HT1を蒸着し、HI膜上に膜厚80nmの第一正孔輸送層を形成した。
次に、この第一正孔輸送層上に、化合物HT2を蒸着し、膜厚10nmの第二正孔輸送層を形成した。
さらに、この第二正孔輸送層上に、mCPを蒸着し、膜厚5nmの第三正孔輸送層を形成した。
次に、この第三正孔輸送層上に、第一の化合物としての化合物TADF1と、蛍光発光性の化合物としての化合物D1と、第二の化合物としての化合物H1とを共蒸着し、膜厚25nmの発光層を形成した。発光層における化合物TADF1の濃度を12質量%とし、化合物D1の濃度を1質量%とし、化合物H1の濃度を87質量%とした。
次に、この発光層上に、化合物ET1を蒸着し、膜厚5nmの第一電子輸送層を形成した。
次に、この第一電子輸送層上に、化合物ET2を蒸着し、膜厚20nmの第二電子輸送層を形成した。
次に、この第二電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を蒸着し、膜厚1nmの電子注入性電極(陰極)を形成した。
そして、この電子注入性電極上に、金属アルミニウム(Al)を蒸着し、膜厚80nmの金属Al陰極を形成した。
実施例1の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF1:D1(25, 87%:12%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。また、同じく括弧内において、パーセント表示された数字は、発光層における第二の化合物、第一の化合物、及び蛍光発光性の化合物の割合(質量%)を示す。
(実施例2)
実施例2の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物TADF1の濃度を24質量%とし、化合物D1の濃度を1質量%とし、化合物H1の濃度を75質量%としたこと以外、実施例1と同様にして作製した。
実施例2の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF1:D1(25, 75%:24%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
実施例2の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物TADF1の濃度を24質量%とし、化合物D1の濃度を1質量%とし、化合物H1の濃度を75質量%としたこと以外、実施例1と同様にして作製した。
実施例2の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF1:D1(25, 75%:24%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
(実施例3)
実施例3の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物TADF1の濃度を50質量%とし、化合物D1の濃度を1質量%とし、化合物H1の濃度を49質量%としたこと以外、実施例1と同様にして作製した。
実施例3の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF1:D1(25, 49%:50%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
実施例3の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物TADF1の濃度を50質量%とし、化合物D1の濃度を1質量%とし、化合物H1の濃度を49質量%としたこと以外、実施例1と同様にして作製した。
実施例3の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF1:D1(25, 49%:50%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
(実施例4)
実施例4の有機EL素子は、実施例2の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物TADF2を用いたこと以外、実施例2と同様にして作製した。
実施例4の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF2:D1(25, 75%:24%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
実施例4の有機EL素子は、実施例2の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物TADF2を用いたこと以外、実施例2と同様にして作製した。
実施例4の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF2:D1(25, 75%:24%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
(実施例5)
実施例5の有機EL素子は、実施例3の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物TADF2を用いたこと以外、実施例3と同様にして作製した。
実施例5の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF2:D1(25, 49%:50%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
実施例5の有機EL素子は、実施例3の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物TADF2を用いたこと以外、実施例3と同様にして作製した。
実施例5の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF2:D1(25, 49%:50%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
(実施例6)
実施例6の有機EL素子は、実施例2の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物TADF3を用いたこと以外、実施例2と同様にして作製した。
実施例6の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF3:D1(25, 75%:24%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
実施例6の有機EL素子は、実施例2の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物TADF3を用いたこと以外、実施例2と同様にして作製した。
実施例6の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF3:D1(25, 75%:24%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
(実施例7)
実施例7の有機EL素子は、実施例3の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物TADF3を用いたこと以外、実施例3と同様にして作製した。
実施例7の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF3:D1(25, 49%:50%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
実施例7の有機EL素子は、実施例3の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物TADF3を用いたこと以外、実施例3と同様にして作製した。
実施例7の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF3:D1(25, 49%:50%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
(実施例8)
実施例8の有機EL素子は、実施例2の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物TADF4を用いたこと以外、実施例2と同様にして作製した。
実施例8の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF4:D1(25, 75%:24%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
実施例8の有機EL素子は、実施例2の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物TADF4を用いたこと以外、実施例2と同様にして作製した。
実施例8の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF4:D1(25, 75%:24%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
(実施例9)
実施例9の有機EL素子は、実施例3の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物TADF4を用いたこと以外、実施例3と同様にして作製した。
実施例9の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF4:D1(25, 49%:50%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
実施例9の有機EL素子は、実施例3の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物TADF4を用いたこと以外、実施例3と同様にして作製した。
実施例9の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF4:D1(25, 49%:50%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
(比較例1)
比較例1の有機EL素子は、実施例2の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物Ref-2を用いたこと以外、実施例2と同様にして作製した。
比較例1の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:Ref-2:D1(25, 75%:24%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
比較例1の有機EL素子は、実施例2の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物Ref-2を用いたこと以外、実施例2と同様にして作製した。
比較例1の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:Ref-2:D1(25, 75%:24%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
(比較例2)
比較例2の有機EL素子は、実施例2の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物Ref-3を用いたこと以外、実施例2と同様にして作製した。
比較例2の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:Ref-3:D1(25, 75%:24%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
比較例2の有機EL素子は、実施例2の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物Ref-3を用いたこと以外、実施例2と同様にして作製した。
比較例2の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:Ref-3:D1(25, 75%:24%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
(比較例3)
比較例3の有機EL素子は、実施例2の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物Ref-4を用いたこと以外、実施例2と同様にして作製した。
比較例3の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:Ref-4:D1(25, 75%:24%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
比較例3の有機EL素子は、実施例2の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物Ref-4を用いたこと以外、実施例2と同様にして作製した。
比較例3の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:Ref-4:D1(25, 75%:24%:1%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
<有機EL素子の評価>
作製した有機EL素子について、以下の評価を行った。評価結果を表1に示す。表1中、割合(%)とは、質量%を意味する。
作製した有機EL素子について、以下の評価を行った。評価結果を表1に示す。表1中、割合(%)とは、質量%を意味する。
・外部量子効率EQE、及び主ピーク波長λp
電流密度が0.1mA/cm2となるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタ株式会社製)で計測した。
得られた分光放射輝度スペクトルから、ランバシアン放射を行ったと仮定し外部量子効率EQE(単位:%)を算出した。
また、得られた分光放射輝度スペクトルから、主ピーク波長λp(単位:nm)を求めた。
電流密度が0.1mA/cm2となるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタ株式会社製)で計測した。
得られた分光放射輝度スペクトルから、ランバシアン放射を行ったと仮定し外部量子効率EQE(単位:%)を算出した。
また、得られた分光放射輝度スペクトルから、主ピーク波長λp(単位:nm)を求めた。
第一の化合物として前記一般式(1)で表される化合物と、蛍光発光性の化合物と、を発光層に含む実施例1~9の有機EL素子は、比較例1~3の有機EL素子に比べて、高い発光効率を示した。
(実施例10)
25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマテック株式会社製)を、イソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行った後、UVオゾン洗浄を30分間行った。ITOの膜厚は、130nmとした。
洗浄後の透明電極ライン付き前記ガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に透明電極を覆うようにして化合物HIを蒸着し、膜厚5nmの正孔注入層を形成した。
次に、正孔注入層上に、化合物HT1を蒸着し、HI膜上に膜厚80nmの第一正孔輸送層を形成した。
次に、この第一正孔輸送層上に、化合物HT2を蒸着し、膜厚10nmの第二正孔輸送層を形成した。
さらに、この第二正孔輸送層上に、mCPを蒸着し、膜厚5nmの第三正孔輸送層を形成した。
次に、この第三正孔輸送層上に、第一の化合物としての化合物TADF1と、第二の化合物としての化合物H1とを共蒸着し、膜厚25nmの発光層を形成した。発光層における化合物TADF1の濃度を12質量%とし、化合物H1の濃度を88質量%とした。
次に、この発光層上に、化合物ET1を蒸着し、膜厚5nmの第一電子輸送層を形成した。
次に、この第一電子輸送層上に、化合物ET2を蒸着し、膜厚20nmの第二電子輸送層を形成した。
次に、この第二電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を蒸着し、膜厚1nmの電子注入性電極(陰極)を形成した。
そして、この電子注入性電極上に、金属アルミニウム(Al)を蒸着し、膜厚80nmの金属Al陰極を形成した。
実施例10の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF1(25, 88%:12%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。また、同じく括弧内において、パーセント表示された数字は、発光層における第二の化合物、及び第一の化合物の割合(質量%)を示す。
25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマテック株式会社製)を、イソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行った後、UVオゾン洗浄を30分間行った。ITOの膜厚は、130nmとした。
洗浄後の透明電極ライン付き前記ガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に透明電極を覆うようにして化合物HIを蒸着し、膜厚5nmの正孔注入層を形成した。
次に、正孔注入層上に、化合物HT1を蒸着し、HI膜上に膜厚80nmの第一正孔輸送層を形成した。
次に、この第一正孔輸送層上に、化合物HT2を蒸着し、膜厚10nmの第二正孔輸送層を形成した。
さらに、この第二正孔輸送層上に、mCPを蒸着し、膜厚5nmの第三正孔輸送層を形成した。
次に、この第三正孔輸送層上に、第一の化合物としての化合物TADF1と、第二の化合物としての化合物H1とを共蒸着し、膜厚25nmの発光層を形成した。発光層における化合物TADF1の濃度を12質量%とし、化合物H1の濃度を88質量%とした。
次に、この発光層上に、化合物ET1を蒸着し、膜厚5nmの第一電子輸送層を形成した。
次に、この第一電子輸送層上に、化合物ET2を蒸着し、膜厚20nmの第二電子輸送層を形成した。
次に、この第二電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を蒸着し、膜厚1nmの電子注入性電極(陰極)を形成した。
そして、この電子注入性電極上に、金属アルミニウム(Al)を蒸着し、膜厚80nmの金属Al陰極を形成した。
実施例10の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF1(25, 88%:12%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。また、同じく括弧内において、パーセント表示された数字は、発光層における第二の化合物、及び第一の化合物の割合(質量%)を示す。
(実施例11)
実施例11の有機EL素子は、実施例10の発光層における化合物TADF1の濃度を24質量%とし、化合物H1の濃度を76質量%としたこと以外、実施例10と同様にして作製した。
実施例11の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF1(25, 76%:24%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
実施例11の有機EL素子は、実施例10の発光層における化合物TADF1の濃度を24質量%とし、化合物H1の濃度を76質量%としたこと以外、実施例10と同様にして作製した。
実施例11の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF1(25, 76%:24%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
(実施例12)
実施例12の有機EL素子は、実施例11の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物TADF2を用いたこと以外、実施例11と同様にして作製した。
実施例12の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF2(25, 76%:24%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
実施例12の有機EL素子は、実施例11の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物TADF2を用いたこと以外、実施例11と同様にして作製した。
実施例12の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF2(25, 76%:24%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
(実施例13)
実施例13の有機EL素子は、実施例11の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物TADF4を用いこと以外、実施例11と同様にして作製した。
実施例13の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF4(25, 76%:24%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
実施例13の有機EL素子は、実施例11の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物TADF4を用いこと以外、実施例11と同様にして作製した。
実施例13の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:TADF4(25, 76%:24%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
(比較例4)
比較例4の有機EL素子は、実施例11の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物Ref-1を用いたこと以外、実施例11と同様にして作製した。
比較例4の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:ref-1(25, 76%:24%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
比較例4の有機EL素子は、実施例11の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物Ref-1を用いたこと以外、実施例11と同様にして作製した。
比較例4の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:ref-1(25, 76%:24%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
(比較例5)
比較例5の有機EL素子は、実施例11の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物Ref-2を用いたこと以外、実施例11と同様にして作製した。
比較例5の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:ref-2(25, 76%:24%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
比較例5の有機EL素子は、実施例11の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物Ref-2を用いたこと以外、実施例11と同様にして作製した。
比較例5の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:ref-2(25, 76%:24%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
(比較例6)
比較例6の有機EL素子は、実施例11の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物Ref-3を用いたこと以外、実施例11と同様にして作製した。
比較例6の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:ref-3(25, 76%:24%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
比較例6の有機EL素子は、実施例11の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物Ref-3を用いたこと以外、実施例11と同様にして作製した。
比較例6の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:ref-3(25, 76%:24%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
(比較例7)
比較例7の有機EL素子は、実施例11の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物Ref-4を用いたこと以外、実施例11と同様にして作製した。
比較例7の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:ref-4(25, 76%:24%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
比較例7の有機EL素子は、実施例11の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物Ref-4を用いたこと以外、実施例11と同様にして作製した。
比較例7の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:ref-4(25, 76%:24%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
(比較例8)
比較例8の有機EL素子は、実施例11の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物Ref-5を用いたこと以外、実施例11と同様にして作製した。
比較例8の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:ref-5(25, 76%:24%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
比較例8の有機EL素子は、実施例11の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物Ref-5を用いたこと以外、実施例11と同様にして作製した。
比較例8の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:ref-5(25, 76%:24%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
(比較例9)
比較例9の有機EL素子は、実施例11の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物Ref-6を用いたこと以外、実施例11と同様にして作製した。
比較例9の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:ref-6(25, 76%:24%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
比較例9の有機EL素子は、実施例11の発光層における化合物TADF1に代えて、化合物Ref-6を用いたこと以外、実施例11と同様にして作製した。
比較例9の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI(5)/HT1(80)/HT2(10)/mCP(5)/H1:ref-6(25, 76%:24%)/ET1(5)/ET2(20)/LiF(1)/Al(80)
<有機EL素子の評価>
作製した有機EL素子の外部量子効率EQE、及び主ピーク波長λpについて、前述と同様の方法により評価を行った。評価結果を表2に示す。表2中、割合(%)とは、質量%を意味する。
作製した有機EL素子の外部量子効率EQE、及び主ピーク波長λpについて、前述と同様の方法により評価を行った。評価結果を表2に示す。表2中、割合(%)とは、質量%を意味する。
第一の化合物として前記一般式(1)で表される化合物と、第一の化合物のS1(M1)より大きい一重項エネルギーS1(M2)の第二の化合物とを発光層に含む実施例10~13の有機EL素子は、比較例4~9の有機EL素子に比べて、高い発光効率を示した。
1…有機EL素子、2…基板、3…陽極、4…陰極、5…発光層、6…正孔注入層、7…正孔輸送層、8…電子輸送層、9…電子注入層。
Claims (32)
- 陽極と、発光層と、陰極と、を含み、
前記発光層は、下記一般式(1)で表される第一の化合物、及び蛍光発光性の化合物を含み、
前記第一の化合物の一重項エネルギーS1(M1)は、前記蛍光発光性の化合物のS1(FL)より大きい、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
(前記一般式(1)において、
Y1、Y2、及びY3は、それぞれ独立に、C-Ra又は窒素原子であり、
Y1、Y2、及びY3のうち、少なくとも1つは窒素原子であり、
R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なり、
R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、
Aは、下記一般式(1b)、又は下記一般式(1c)で表される基である。)
(前記一般式(1b)、及び前記一般式(1c)において、
X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、
ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であり、
Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのRbは、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、
X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、
X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、
Araは、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換ホスホリル基、及び
置換シリル基
からなる群から選択され、
*は、前記一般式(1)で表される環構造中の炭素原子との結合部位を表す。) - 請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記発光層は、第二の化合物をさらに含み、
前記第二の化合物の一重項エネルギーS1(M2)は、前記第一の化合物のS1(M1)より大きい、
有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 陽極と、発光層と、陰極と、を含み、
前記発光層は、第一の化合物と第二の化合物を含み、
前記第一の化合物は、下記一般式(1)で表され、
前記第二の化合物の一重項エネルギーS1(M2)は、前記第一の化合物のS1(M1)より大きい、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
(前記一般式(1)において、
Y1、Y2、及びY3は、それぞれ独立に、C-Ra又は窒素原子であり、
Y1、Y2、及びY3のうち、少なくとも1つは窒素原子であり、
R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なり、
R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、
Aは、下記一般式(1b)、又は下記一般式(1c)で表される基である。)
(前記一般式(1b)、及び前記一般式(1c)において、
X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、
ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であり、
Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのRbは、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、
X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、
X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、
Araは、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換ホスホリル基、及び
置換シリル基
からなる群から選択され、
*は、前記一般式(1)で表される環構造中の炭素原子との結合部位を表す。) - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記第一の化合物は、熱活性化遅延蛍光性の化合物である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記第一の化合物は、下記一般式(11)で表される化合物である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
(前記一般式(11)において、
Raは、水素原子、又は置換基であり、
R1、及びR2は、それぞれ独立に、置換基であり、
置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
Aは、前記一般式(1b)、又は前記一般式(1c)で表される基である。) - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記第一の化合物は、下記一般式(13)で表される化合物、又は下記一般式(14)で表される化合物である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
(前記一般式(13)において、Y1、Y2、及びY3は、それぞれ独立に、C-Ra又は窒素原子であり、Y1、Y2、及びY3のうち、少なくとも1つは窒素原子であり、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、ただし、前記一般式(13)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子である。前記一般式(13)において、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、Araは、前述したAraに関する置換基と同義である。)
(前記一般式(14)において、Y1、Y2、及びY3は、それぞれ独立に、C-Ra又は窒素原子であり、Y1、Y2、及びY3のうち、少なくとも1つは窒素原子であり、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、ただし、前記一般式(14)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である。前記一般式(14)において、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成しない。) - 請求項6に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記第一の化合物は、前記一般式(13)で表される化合物である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項6に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記第一の化合物は、下記一般式(13b)で表される化合物、又は下記一般式(14a)で表される化合物であるである、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
(前記一般式(13b)において、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、ただし、前記一般式(13b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子である。前記一般式(13b)において、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、Araは、前述したAraに関する置換基と同義である。)
(前記一般式(14a)において、R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、ただし、前記一般式(14a)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である。前記一般式(14a)において、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成しない。) - 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記第一の化合物におけるAが、前記一般式(1b)で表される基であり、
Rbは、水素原子、又は置換基である場合、
置換基としてのRbは、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択される、
有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記第一の化合物におけるAが、前記一般式(1b)で表される基であり、
X1、X2、X3、及びX4がC-Rbであり、Rbが水素原子である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
X1~X16は、C-Rbであり、
複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、
ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
X1~X16は、C-Rbであり、
Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのRbは、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、及び
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基
からなる群から選択され、
複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、
ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
X1~X16は、C-Rbであり、
Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのRbは、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基からなる群から選択され、
複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、
ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
X1~X16は、C-Rbであり、
Rbは、水素原子であり、
ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
Raは、置換基であり、
置換基としてのRaは、それぞれ独立に、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なる、
有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項1から請求項16のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニル基である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記陽極と前記発光層との間に、正孔輸送層を含む、
有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項1から請求項18のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記陰極と前記発光層との間に、電子輸送層を含む、
有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項1から請求項19のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を搭載した電子機器。
- 下記一般式(11)で表される化合物。
(前記一般式(11)において、
Raは、水素原子、又は置換基であり、
R1、及びR2は、それぞれ独立に、置換基であり、
置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
Aは、下記一般式(1b)、又は下記一般式(1c)で表される基である。)
(前記一般式(1b)、及び前記一般式(1c)において、
X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、
ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であり、
Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのRbは、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、
X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、
X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、
Araは、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換ホスホリル基、及び
置換シリル基
からなる群から選択され、
*は、前記一般式(11)で表される環構造中の炭素原子との結合部位を表す。) - 請求項21に記載の化合物において、
下記一般式(13bx)又は下記一般式(14ax)で表される、
化合物。
(前記一般式(13bx)において、R1、及びR2は、それぞれ独立に、置換基であり、Raは、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、ただし、前記一般式(13bx)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子である。前記一般式(13bx)において、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、Araは、前述したAraに関する置換基と同義である。)
(前記一般式(14ax)において、R1、及びR2は、それぞれ独立に、置換基であり、Raは、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、前述したR1、R2、及びRaに関する置換基と同義であり、R1、及びR2の少なくとも一方が置換基であり、X1~X16は、それぞれ独立に、C-Rb又は窒素原子であり、ただし、前記一般式(14ax)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である。前記一般式(14ax)において、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのRbは、前述したRbに関する置換基と同義であり、複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、X1~X8のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成せず、X9~X16のうち、複数がC-Rbであって、Rbが置換基である場合、Rb同士が結合して環を形成するか、または環を形成しない。) - 請求項22に記載の化合物において、
前記一般式(13bx)で表される、
化合物。 - 請求項21から請求項23のいずれか一項に記載の化合物において、
Aが、前記一般式(1b)で表される基であり、
X1~X4のうち少なくともいずれかがC-Rbであり、
Rbは、水素原子、又は置換基である場合、
置換基としてのRbは、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択される、
化合物。 - 請求項21から請求項24のいずれか一項に記載の化合物において、
Aが、前記一般式(1b)で表される基であり、
X1、X2、X3、及びX4がC-Rbであり、Rbが水素原子である、
化合物。 - 請求項21から請求項25のいずれか一項に記載の化合物において、
X1~X16は、C-Rbであり、
複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、
ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である、
化合物。 - 請求項21から請求項26のいずれか一項に記載の化合物において、
X1~X16は、C-Rbであり、
Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのRbは、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、及び
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基
からなる群から選択され、
複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、
ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である、
化合物。 - 請求項21から請求項27のいずれか一項に記載の化合物において、
X1~X16は、C-Rbであり、
Rbは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのRbは、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基からなる群から選択され、
複数のRbは、互いに同一であるか、又は異なり、
ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である、
化合物。 - 請求項21から請求項28のいずれか一項に記載の化合物において、
X1~X16は、C-Rbであり、
Rbは、水素原子であり、
ただし、前記一般式(1b)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のうち、少なくとも一つは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(1c)中、X5~X8のうち、少なくとも一つは、X9~X16を含有する含窒素縮合環の5員環中の窒素原子と結合する炭素原子である、
化合物。 - 請求項21から請求項29のいずれか一項に記載の化合物において、
Raは、置換基であり、
置換基としてのRaは、それぞれ独立に、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換または無置換のアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換または無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換または無置換のホスファニル基、
置換または無置換のホスホリル基、
置換または無置換のシリル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールカルボニル基、
シアノ基、
ニトロ基、
カルボキシ基、及び
ハロゲン原子
からなる群から選択され、
複数のRaは、互いに同一であるか、又は異なる、
化合物。 - 請求項21から請求項30のいずれか一項に記載の化合物において、
R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリール基である、
化合物。 - 請求項21から請求項31のいずれか一項に記載の化合物において、
R1、R2、及びRaは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニル基である、
化合物。
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