CN110383520A - 有机发光元件、用于其的发光材料及延迟荧光体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种有机发光元件，其使用辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物。在该化合物中，例如包含由通式表示的化合物。X1～X3表示O或S，R1～R6表示nH或取代基，n、n1～n3表示1～3中的任一个整数。

Description

有机发光元件、用于其的发光材料及延迟荧光体
技术领域
本发明涉及一种使用辐射出延迟荧光的化合物的有机发光元件。
背景技术
正在积极进行提高有机电致发光元件(有机EL元件)等有机发光元件的发光效率的研究。尤其，一直进行通过新开发并组合构成有机电致发光元件的电子传输材料、空穴传输材料、发光材料等而提高发光效率的各种努力。其中，还了解到涉及利用热活化型延迟荧光材料的有机电致发光元件的研究。
热活化型延迟荧光材料是指跃迁到激发三重态时，通过吸收热能而从产生从激发三重态至激发单重态的反向系间交叉，并在从该激发单重态返回基态时辐射出荧光的化合物。基于这种途径的荧光被称为延迟荧光，这是因为比来自不经由反向系间交叉而直接生成的激发单重态的荧光(通常的荧光)更迟观测到。例如，在化合物的电流激发中，激发单重态和激发三重态的产生概率为25％:75％，因此仅用来自直接产生的激发单重态的荧光来提高发光效率是有限的。另一方面，在热活性型延迟荧光材料中，以75％的概率产生的激发三重态的能量也能够有效利用于荧光发光，因此变得可以期待更高的发光效率。
作为现有典型的热活化型延迟荧光材料，存在在基态下包含供体部位(D部位)与受体部位(A部位)键合的结构(D-A型结构)的材料，作为其具体例，已知有下述4种化合物(非专利文献1～4)。
[化学式1]
另一方面，关于在基态下不包含此类D-A型结构的热活化型延迟荧光材料，包括下述4种化合物在内知之甚少(非专利文献5～8)。并且，这些化合物的发光量子产率均较低，因此无法期待对发光元件材料的实际应用。
[化学式2]
以往技术文献
非专利文献
非专利文献1：Nature.2012,492,234
非专利文献2：ChemCommun.2012,48,11392
非专利文献3：ChemCommun.2013,49,10385
非专利文献4：Nat.Photon.2014,8,326
非专利文献5：JACS 1996,118,9391
非专利文献6：JACS 1971,93,5611
非专利文献7：J.Phys.Chem.1986,90,6314
非专利文献8：Adv.Mater.2009,21,4802
发明内容
发明要解决的技术课题
如上述，利用目前为止的在基态下不包含D-A型结构的热活化型延迟荧光材料无法获得充分的量子产率。这是因为HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital：最高占据分子轨道)与LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital：最低未占分子轨道)的重叠大，因此通过它们的交换相互作用，在HOMO和LUMO中自旋方向相同的激发三重态的能级变低而最低激发单重态能量与最低激发三重态能量之差ΔEST变大，不易产生反向系间交叉。通常认为，在基态下不包含D-A型结构的基础上，平面度也高的化合物无法成为优异的热活化型延迟荧光材料。
在这样的情况下，本发明人以实现即使在基态下不包含D-A型结构，也能够期待作为发光元件材料的实用性的高量子产率的热活化型延迟荧光材料，并通过使用其提供一种发光效率高的有机发光元件为目的进行了深入研究。而且，以通过开发不仅为热活化型延迟荧光材料，平面度也高的材料，还实现具有高的热化学稳定性，量子产率高且分子取向性良好的材料，并提供可获得更高发光效率的有机发光元件为目的进行了深入研究。
用于解决技术课题的手段
本发明人为了实现上述目的，进行深入研究的结果，在分子内产生氢正离子转移的化合物群中，发现了通过氢正离子转移而HOMO与LUMO显著分离，显现作为延迟荧光体的性能的化合物。而且，明确了此类能够进行分子内氢正离子转移，且辐射出延迟荧光的化合物即使在基态下不具有D-A型结构，也可获得足够实用的高量子效率，并通过使用其能够提供一种发光效率高的有机发光元件。本发明鉴于上述见解而提出，具体具有如下结构。
[1]一种有机发光元件，其使用辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物。
[2]如[1]所述的有机发光元件，其中，在所述化合物的分子内存在3个以上能够进行所述氢正离子转移的部位。
[3]如[1]或[2]所述的有机发光元件，其中，能够进行所述氢正离子转移的部位由氧亚基和仲氨基构成。
[4]如[1]或[2]所述的有机发光元件，其中，能够进行所述氢正离子转移的部位由羰基和仲氨基构成。
[5]如[1]～[4]中的任一项所述的有机发光元件，其中，所述化合物包含构成环骨架的原子数为20以上的稠环结构。
[6]如[1]～[4]中的任一项所述的有机发光元件，其中，所述化合物包含构成环骨架的原子数为30以上的稠环结构。
[7]如[1]～[6]中的任一项所述的有机发光元件，其中，所述稠环结构为平面结构。
[8]如[1]～[7]中的任一项所述的有机发光元件，其中，所述稠环结构包含3个以上的具有共轭双键的6元环。
[9]如[8]所述的有机发光元件，其中，具有所述共轭双键的6元环彼此相互不形成稠合结构。
[10]如[4]～[9]中的任一项所述的有机发光元件，其中，所述稠环结构作为构成环骨架的原子包含羰基的碳原子和仲氨基的氮原子。
[11]如[1]～[10]中的任一项所述的有机发光元件，其中，辐射出所述延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物的最低激发单重态能级S1与最低激发三重态能级T1之差ΔEST为0.3eV以下。
[12]如[1]～[11]中的任一项所述的有机发光元件，其中，辐射出所述延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物的反向系间交叉的速率常数kRISC为1×102s-1以上。
[13]如[1]～[12]中的任一项所述的有机发光元件，其中，辐射出所述延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物为由下述通式(1)表示的化合物。
[化学式3]
[在通式(2)中，X1～X3各自独立地表示O或S。R1～R6各自独立地表示nH或取代基。n、n1～n3各自独立地表示1～3中的任一个整数。R1与R2、R3与R4、R5与R6可以彼此键合而形成环状结构。]
[14]如[13]所述的有机发光元件，其中，所述通式(1)的R1与R2、R3与R4、R5与R6分别彼此键合而形成环状结构。
[15]如[1]～[12]中的任一项所述的有机发光元件，其中，辐射出所述延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物为由下述通式(2)表示的化合物。
[化学式4]
[在通式(2)中，X1～X3各自独立地表示O或S。R11～R22各自独立地表示nH或取代基。n、n1～n3各自独立地表示1～3中的任一个整数。R11与R12、R12与R13、R13与R14、R15与R16、R16与R17、R17与R18、R19与R20、R20与R21、R21与R22可以彼此键合而形成环状结构。]
[16]如[15]所述的有机发光元件，其中，所述通式(2)的R11、R14、R15、R18、R19、R22为nH。
[17]如[1]～[16]中的任一项所述的有机发光元件，其在基板上具有包含辐射出所述延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物的发光层。
[18]如[17]所述的有机发光元件，其中，所述发光层包含由辐射出所述延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物构成的发光材料。
[19]如[1]～[18]中的任一项所述的有机发光元件，其中，所述元件为有机电致发光元件。
[20]如[1]～[18]中的任一项所述的有机发光元件，其中，所述元件为有机发光晶体管。
[21]一种发光材料，其由以上述通式(1)表示的化合物构成。
[22]一种延迟荧光体，其由以上述通式(1)表示的化合物构成。
发明效果
在本发明中，将辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物用作有机发光元件的材料。辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物即使在基态下不具有D-A型结构，也显示出足够实用的高量子产率，并能够有效用作适用于发光元件的延迟荧光材料。因此，根据本发明，能够实现发光效率高的有机发光元件，并且还能够实现延迟荧光材料的分子设计的自由度变大、平面度高、稳定性或取向性良好的延迟荧光材料。
附图说明
图1是表示有机电致发光元件的层结构例的概略剖视图。
图2是化合物1的二甲基甲酰胺溶液(DMF溶液)、四氢呋喃溶液(THF溶液)、甲苯溶液(Toluene溶液)及单晶的吸收光谱和发光光谱、以及利用基于密度泛函理论(DFT)的计算求出的关于化合物1的吸收光谱和发光光谱。
图3是化合物1的单一膜、掺杂膜及甲苯溶液的吸收光谱和发光光谱。
图4是一边进行氮气鼓泡，一边对化合物1的甲苯溶液进行测定的瞬态发光衰减曲线。
图5是一边进行氮气鼓泡，一边对化合物1的四氢呋喃溶液进行测定的瞬态发光衰减曲线。
图6是对化合物1的单晶进行测定的瞬态发光衰减曲线。
图7是在6K～300K的温度下对化合物1的掺杂膜进行测定的瞬态发光衰减曲线。
图8是在化合物1的掺杂膜中观测到的6K下的实时发光、300K下的实时发光及300K下的延迟发光的发光光谱。
图9是将以各种强度对化合物1的掺杂膜照射激光时的发光强度相对于激光强度绘制的曲线。
图10是将在各种温度条件下在化合物1的掺杂膜中观测到的实时荧光、延迟荧光及磷光的光致发光量子效率相对于温度绘制的曲线。
图11是将反向系间交叉的速率常数kRISC的对数相对于绝对温度的倒数绘制的曲线(阿利纽斯作图法)。
图12是在6K～300K的温度下对化合物1的单一膜进行测定的瞬态发光衰减曲线。
图13是从化合物1的单一膜中观测到的6K下的实时发光、300K下的实时发光及300K下的延迟发光的发光光谱。
图14是利用Ag/Ag+电极对化合物1的薄膜进行测定，并以二茂铁/二茂铁正离子(Fc/Fc+)为基准表示的循环伏安图。
图15是表示利用光电子分光装置对化合物1的薄膜进行测定(光电子释放数Yield)0.5的紫外线照射能量依赖性的曲线。
图16是在实施例2中制作的有机电致发光元件的发光光谱。
图17是表示在实施例2中制作的有机电致发光元件的电流密度-电压特性的曲线。
图18是表示在实施例2中制作的有机电致发光元件的外量子效率(EQE)-电流密度特性的曲线。
图19是在实施例3中制作的有机电致发光元件的发光光谱。
图20是表示在实施例3中制作的有机电致发光元件的电流密度-电压特性的曲线。
图21是表示在实施例3中制作的有机电致发光元件的外量子效率(EQE)-电流密度特性的曲线。
图22是在实施例4中制作的有机电致发光元件的发光光谱。
图23是表示在实施例4中制作的有机电致发光元件的电流密度-电压特性的曲线。
图24是表示在实施例4中制作的有机电致发光元件的外量子效率(EQE)-电流密度特性的曲线。
具体实施方式
以下，对本发明的内容进行详细说明。以下所记载的构成要件基于本发明的代表性实施方式或具体例进行说明，但本发明并不被这些实施方式或具体例所限定。此外，在本说明书中用“～”表示的数值范围表示记载于“～”的前后的数值作为下限值及上限值而包含的范围。
在本发明中，将辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物用作有机发光元件的材料。以下，对在本发明的有机发光元件中使用的化合物进行说明。
[辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物]
在本发明的有机发光元件中使用的化合物为辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物。
本发明中的“延迟荧光”是指通过能量供给成为激发态的化合物产生从激发三重态向激发单重态的反向系间交叉之后，从该激发单重态回到基态时辐射出的荧光。通常，经由反向系间交叉辐射出的荧光比源自不经由反向系间交叉而直接生成的激发单重态的荧光(实时荧光)更迟观测到。在本发明中，将辐射出发光寿命为50ns以上的荧光的化合物作为“辐射出延迟荧光”的化合物。
本发明中的“分子内氢正离子转移”是指，键合于构成化合物的一个原子的nH与该原子的键合被断开或伴随与该原子的键合方式的变化而与位于近处的另一个原子键合的情况、或者nH键合于构成化合物的一个原子和另一个原子这两者时，该nH与一个原子的键合被断开或伴随该nH与一个原子的键合方式的变化而该nH与另一个原子的键合方式发生变化的情况。作为一个原子与nH、及另一个原子与nH的键合方式，能够举出共价键合、氢键合。作为分子内氢正离子转移的例子，能够举出共价键合于一个原子的nH与该原子的共价键合被断开而与另一个原子共价键合的情况。共价键合于分子内氢正离子转移前的一个原子的nH可以与另一个原子氢键合，通过分子内氢正离子转移而共价键合于另一个原子的nH可以与在分子内氢正离子转移前共价键合的一个原子氢键合。分子内氢正离子转移前与nH键合的原子(一个原子)、及nH转移到的原子(另一个原子)，并无特别限定，例如为电负性高的原子，具体能够举出氮原子、氧原子、硫原子、氟原子。分子内氢正离子转移的诱发因子并无特别限定，能够举出光照射或被注入载流子的重组，通过它们成为激发态的化合物引起分子内氢正离子转移的现象已知为激发态分子内质子转移(Excited-state intramolecularproton-transfer：ESIPT)。
本发明中的“nH”为包括氢原子的同位素的概念。n为1、2或3，n优选为1或2。n为1时，表示原子核由1个质子构成的轻氢原子(H)，n为2时，表示原子核由1个质子和1个中子构成的重氢原子(氘D)，n为3时，表示原子核由1个质子和2个中子构成的超重氢原子(氚T)。
本发明中的“氢正离子”为包括氢阳离子的同位素(nH+)的概念。n为1、2或3，n优选为1或2。n为1时，表示由1个质子构成的质子(H+)，n为2时，表示由1个质子和1个中子1构成的氘离子(D+)，n为3时，表示由1个质子和2个中子构成的氚离子(T+)。
通过(1)其吸收发光光谱中的斯托克斯位移超过100nm、(2)为能够在分子内形成氢键的立体构象、或(3)相较于辐射过程，氢正离子转移的过程非常迅速，发生于皮秒级以下等能够确认为能够进行分子内氢正离子转移的化合物。
如以上的辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物即使在基态下不具有D-A型结构或扭曲结构，也显示出足够实用的高量子产率，并能够有效用作适用于发光元件的延迟荧光材料。因此，根据本发明，能够实现发光效率高的有机发光元件，并且还能够实现延迟荧光材料的分子设计的自由度变大、平面度高、稳定性或取向性良好的延迟荧光材料。如此，通过使用取向性良好的延迟荧光材料，能够进一步提高有机发光元件的发光效率。推定辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物具有高量子产率是出于以下机理。
即，为了对化合物辐射出延迟荧光而获得高量子产率，需要将该化合物的最低激发单重态能级S1与最低激发三重态能级T1之差ΔEST设小而使从激发三重态向激发单重态的反向系间交叉容易产生。因此，在现有的延迟荧光材料中，通过在该基态的分子内具有D-A型结构或扭曲结构，使HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital：最高占据分子轨道)与LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital：最低未占分子轨道)在空间上分离，并通过将它们的交换相互作用设小而使ΔEST变小。
相对于此，在辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物中，即使在分子内氢正离子转移前的状态下HOMO与LUMO均匀分布，若通过光照射或被注入载流子的重组而被供给能量，则会诱发处于激发态的氢正离子转移，且该氢正离子转移部位周围的电子状态会在局部发生变化。推测其结果，HOMO与LUMO明显分离而ΔEST变小。因此，该化合物中，即使在基态下不具有D-A型结构或扭曲结构，也能够有效辐射出延迟荧光，并能够获得高量子产率。
存在于化合物的分子内的能够进行氢正离子转移的部位数为1个以上即可，例如优选为3个以上。其中，“能够进行氢正离子转移的部位”表示包含nH的原子、及该nH转移到的原子或原子团的组合，例如，能够举出仲氨基(-NnHR)、羟基(-OnH)或硫醇基(-SnH)、及包含氧亚基(＝O)或硫亚基(＝S)的基团的组合。作为具体例，能够举出仲氨基(-NnHR)与羰基[-C(＝O)-]的组合、羟基(-OnH)与羰基[-C(＝O)-]的组合、羟基(-OnH)与硫代羰基[-C(＝S)-]的组合、羟基(-OnH)与醛基(-CnHO)的组合、羟基(-OnH)与杂环氮原子(吡啶型氮)的组合、仲氨基(-NnHR)与杂环氮原子(吡啶型氮)的组合等，其中，优选由仲氨基与羰基的组合构成“能够进行氢正离子转移的部位”。在仲氨基与羰基的组合中，nH从仲氨基(-NnHR)的氮原子脱离而与羰基[-C(＝O)-]的氧原子键合，nH脱离后的氮原子形成亚氨基结构(-N＝R)，键合于nH的氧原子与nH一同形成羟基(-OnH)，由此实现氢正离子转移。其中，上述-NnHR及-N＝R的R表示取代基，可以与-NnHR或-N＝R所键合的原子团键合而形成环结构。在能够进行氢正离子转移的部位中，在激发态下实际发生氢正离子转移的部分可以为能够进行氢正离子转移的部位的全部，也可以为其一部分。并且，存在于分子内的能够进行氢正离子转移的部位数为2个以上时，多个能够进行氢正离子转移的部位可以相同，也可以不同。
在本发明中使用的辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物优选包含稠环结构，更优选包含构成环骨架的原子数为20以上的稠环结构，进一步优选包含构成环骨架的原子数为30以上的稠环结构。并且，该化合物包含的稠环结构优选为平面结构，还优选作为构成环骨架的原子包含羰基的碳原子和仲氨基的氮原子。其中，“平面结构”表示构成稠环结构的所有碳原子均具有sp2杂化轨道。其中，优选分子整体具有平面结构。分子整体具有平面结构是表示具有构成分子的除nH以外的所有原子能够配置于一平面上的结构。通过化合物为平面结构，其分子取向性变高，而且能够使有机发光元件的发光效率更加变高。并且，化合物所包含的稠环结构也优选包含3个以上具有共轭双键的6元环，更优选这些6元环彼此相互不形成稠合结构。稠环结构包含苯环作为具有共轭双键的6元环时，优选具有一苯环的2个碳原子分别经由2价的连接基团与另一苯环的2个碳原子连结的结构，更优选在这些连接基团之间发生氢正离子转移。而且，化合物所包含的稠环结构优选具有旋转对称结构，更优选具有三重对称结构。
关于在本发明中使用的辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物，最低激发单重态能级S1与最低激发三重态能级T1之差ΔEST优选为0.3eV以下，更优选为0.25eV以下，进一步优选为0.2eV以下，更进一步优选为0.15eV以下，尤其优选为0.1eV以下。并且，关于辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物，从最低激发三重态向最低激发单重态的反向系间交叉的速率常数kRISC优选为1×102s-1以上，更优选为1×103s-1以上，进一步优选为3×103s-1以上，更进一步优选为1×104s-1以上，尤其优选为1×105s-1eV。由此，有效辐射出延迟荧光，且能够获得高量子产率。其中，化合物的ΔEST及kRISC能够通过实时荧光和延迟荧光的发光寿命测定而算出。具体的测定方法及测定条件能够参考实施例部分。
在本发明中使用的辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物的热化学稳定性相对高。玻璃化转变温度(Tg)优选为80℃以上，更优选为130℃以上，进一步优选为180℃以上。若使用热化学稳定性高的化合物，则能够防止由化合物的劣化而引起的元件的劣化(寿命变短)。并且，由于在制造元件时能够在高温下进行处理，因此可以提高元件设计的自由度，并且能够提高工业上的应用性。
在本发明中使用的化合物优选为由下述通式(1)表示的化合物。
[化学式5]
在通式(1)中，X1～X3各自独立地表示O或S。R1～R6各自独立地表示nH或取代基。n、n1～n3各自独立地表示1～3中的任一个整数，优选为1或2。R1与R2、R3与R4、R5与R6可以彼此键合而形成环状结构。R1～R6中的2个以上为取代基时，多个取代基可以相同，也可以不同。
在由通式(1)表示的化合物中，尤其优选包含由下述通式(2)表示的化合物。
[化学式6]
在通式(2)中，X1～X3各自独立地表示O或S。R11～R22各自独立地表示nH或取代基。取代基数并无特别限制，所有R11～R22均可以未经取代(即nH)。并且，R11～R22中的R11、R14、R15、R18、R19、R22优选为nH。R11～R22中的2个以上为取代基时，多个取代基可以相同，也可以不同。n、n1～n3各自独立地表示1～3中的任一个整数，优选为1或2。R11与R12、R12与R13、R13与R14、R15与R16、R16与R17、R17与R18、R19与R20、R20与R21、R21与R22可以彼此键合而形成环状结构。
在通式(1)及通式(2)中，作为R1～R22能够具有的取代基，例如可举出羟基、卤原子、氰基、碳原子数1～20的烷基、碳原子数1～20的烷氧基、碳原子数1～20的烷硫基、碳原子数1～20的烷基取代氨基、碳原子数2～20的酰基、碳原子数6～40的芳基、碳原子数3～40的杂芳基、碳原子数2～10的烯基、碳原子数2～10的炔基、碳原子数2～10的烷氧羰基、碳原子数1～10的烷基磺酰基、碳原子数1～10的卤代烷基、酰胺基、碳原子数2～10的烷基酰胺基、碳原子数3～20的三烷基硅烷基、碳原子数4～20的三烷基硅烷基烷基、碳原子数5～20的三烷基硅烷基烯基、碳原子数5～20的三烷基硅烷基炔基及硝基等。在这些具体例中，能够进一步被取代基取代的取代基可以经取代。更优选的取代基为卤原子、氰基、碳原子数1～20的经取代或未经取代的烷基、碳原子数1～20的烷氧基、碳原子数6～40的经取代或未经取代的芳基、碳原子数3～40的经取代或未经取代的杂芳基、碳原子数1～20的二烷基取代氨基。进一步优选的取代基为氟原子、氯原子、氰基、碳原子数1～10的经取代或未经取代的烷基、碳原子数1～10的经取代或未经取代的烷氧基、碳原子数6～15的经取代或未经取代的芳基、碳原子数3～12的经取代或未经取代的杂芳基。
R1与R2、R3与R4、R5与R6、R11与R12、R12与R13、R13与R14、R15与R16、R16与R17、R17与R18、R19与R20、R20与R21、R21与R22可以彼此键合而形成环状结构。环状结构可以为芳香环，也可以为脂肪环，并且还可以为包含杂原子的环，而且环状结构可以为2环以上的稠环。作为在此提及的杂原子，优选为选自由氮原子、氧原子及硫原子构成的群中的杂原子。作为所形成的环状结构的例子，能够举出苯环、萘环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、吡咯环、咪唑环、吡唑环、三唑环、咪唑啉环、噁唑环、异噁唑环、噻唑环、异噻唑环、环己二烯环、环己烯环、环戊烯环、环庚三烯环、环庚二烯环、环庚烯环等。
R1与R2、R3与R4、R5与R6彼此键合而形成的环状结构优选为芳香族环，更优选为构成环骨架的原子仅由碳原子构成的芳香族环，进一步优选为包含苯环，尤其优选为苯环。R1与R2、R3与R4、R5与R6优选分别彼此键合而形成环状结构。
在由通式(1)及通式(2)表示的化合物中，仲氨基(-NnH-)与羰基[-C(＝O)-]或硫代羰基[-C(＝S)-]构成能够进行氢正离子转移的部位，通过激发能量的供给，nH从仲氨基(-NnH-)的氮原子脱离而与羰基[-C(＝O)-]的氧原子或硫代羰基[-C(＝S)-]的硫原子键合，nH脱离之后的氮原子形成亚氨基结构(-N＝)，键合于nH的氧原子或硫原子与nH一同形成羟基(-OnH)或硫醇基(-SnH)。此时，在由通式(1)及通式(2)表示的化合物中，在上述能够进行氢正离子转移的所有部位中，均能够发生氢正离子转移。因此，例如，若以由通式(2)表示且由R11～R22全部为nH的下述式(A)表示的化合物为例，能够举出通过激发能量的供给，能够发生氢正离子转移的1个nH转移的由下述式(A-1)表示的结构、2个nH转移的由下述式(A-2)表示的结构、3个nH转移的由下述式(A-3)表示的结构。本发明的化合物的任意状态可以成为发光种而发光，但优选能够进行氢正离子转移的部位的1个氢正离子转移的状态，例如，在式(A-1)～(A-3)的中为由式(A-1)的表示的状态成为发光种而发光。
此外，在以下段落中记载的通式中，省略了nH的标记的氢原子可以为轻氢原子(1H)、重氢原子(2H、D)或超重氢原子(3H、T)。优选为轻氢原子(1H)或重氢原子(2H、D)，作为典型例，能够举出全部为轻氢原子(1H)的氢原子。并且，在以下段落中记载的具体化合物的结构式中，省略了nH的标记的氢原子为轻氢原子(1H)。还能够易于例示将这些具体化合物的氢原子的一部分或全部用重氢原子(2H、D)或超重氢原子(3H、T)替换的化合物。
[化学式7]
以下，例示由通式(1)表示的化合物的具体例。然而，能够在本发明中使用的由通式(1)表示的化合物并不应被这些具体例限定性解释。此外，在以下具体例中，标示为“H”的是表示1H(轻氢原子)，标示为“D”的是表示2H(重轻氢原子)。
[化学式8]
[化学式9]
[化学式10]
[化学式11]
[化学式12]
[化学式13]
[化学式14]
[化学式15]
[化学式16]
[化学式17]
关于本发明中使用的辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物，例如欲通过蒸镀法将包含化合物的有机层制成膜而利用时，例如由通式(1)表示的化合物的分子量优选为1500以下，更优选为1200以下，进一步优选为1000以下，更进一步优选为800以下。分子量的下限值通常为247以上，优选为290以上。
化合物可以无关于分子量而利用涂布法成膜。若利用涂布法，即使为分子量相对大的化合物，也能够成膜。
并且，辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物可以为使辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的聚合性单体聚合的聚合物。
例如，考虑到预先在由通式(1)或通式(2)表示的结构中设置聚合性基团，并将通过使该聚合性基团聚合而获得的聚合物用作有机发光元件的材料。具体而言，考虑到在通式(1)的R1～R6或通式(2)的R11～R22中的任一个中准备包含聚合性官能团的单体而使其单独聚合或与另一单体一同共聚，由此获得具有重复单元的聚合物，将该聚合物用作有机发光元件的材料。或者，还考虑到通过使具有由通式(1)或通式(2)表示的结构的化合物彼此偶联而获得二聚体或三聚体，将它们用作有机发光元件的材料。
作为具有包含由通式(1)表示的结构的重复单元的聚合物的例子，能够举出包含由下述通式(11)或(12)表示的结构的聚合物。
[化学式18]
在通式(11)或(12)中，Q表示包含由通式(1)表示的结构的基团，L1及L2表示连接基团。连接基团的碳原子数优选为0～20，更优选为1～15，进一步优选为2～10。连接基团优选具有由-X11-L11-表示的结构。其中，X11表示氧原子或硫原子，优选为氧原子。L11表示连接基团，优选为经取代或未经取代的亚烷基、或经取代或未经取代的亚芳基，更优选为碳原子数1～10的经取代或未经取代的亚烷基、或经取代或未经取代的亚苯基。
在通式(11)或(12)中，R101、R102、R103及R104各自独立地表示取代基。优选为碳原子数1～6的经取代或未经取代的烷基、碳原子数1～6的经取代或未经取代的烷氧基、卤原子，更优选为碳原子数1～3的未经取代的烷基、碳原子数1～3的未经取代的烷氧基、氟原子、氯原子，进一步优选为碳原子数1～3的未经取代的烷基、碳原子数1～3的未经取代的烷氧基。
由L1及L2表示的连接基团能够键合于构成Q的通式(1)的结构的R1～R12中的任一个。可以对1个Q连结2个以上的连接基团而形成交联结构或网状结构。
作为重复单元的具体的结构例，能够举出由下述式(13)～(16)表示的结构。
[化学式19]
具有包含这些式(13)～(16)的重复单元的聚合物能够通过如下方式合成：预先将羟基导入到通式(1)的结构的R1～R12中的任一个，将此作为交联剂使下述化合物反应而导入聚合性基团，并使该聚合性基团聚合。
[化学式20]
在分子内包含由通式(1)表示的结构的聚合物可以为仅由具有由通式(1)表示的结构的重复单元构成的聚合物，也可以为包含具有除其以外的结构的重复单元的聚合物。并且，聚合物中包含的具有由通式(1)表示的结构的重复单元可以为一种，也可以为2种以上。作为不具有由通式(1)表示的结构的重复单元，能够举出衍生自用于通常的共聚的单体的重复单元。例如，能够举出衍生自具有乙烯、苯乙烯等烯属不饱和键的单体的重复单元。
[由通式(1)表示的化合物的合成方法]
由通式(1)表示的化合物的合成法并无特别限制。由通式(1)表示的化合物的合成例如能够利用Dyes Pigments 1990,12,301中记载的合成法或条件进行。并且，由通式(1)表示的化合物还能够通过组合其他公知的合成反应而合成。
[有机发光元件]
在本发明的有机发光元件中，使用辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物。辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物显示出足够实用的高量子产率，并能够有效用作有机发光元件的发光材料。并且，辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物还能够用作有机发光元件的主体材料或辅助掺杂剂。例如，将辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物用作发光材料的有机发光元件通过该化合物作为延迟荧光材料发挥功能而具有发光效率高的特征。若以有机电致发光元件为例说明该原理，则如下。
在有机电致发光元件中，从正负两个电极向发光材料注入载流子，生成激发态的发光材料，并使其发光。通常，在载流子注入型的有机电致发光元件的情况下，所生成的激子中，激发为激发单重态的为25％，余下75％被激发为激发三重态。因此，利用源自激发三重态的发光的磷光，能量的利用效率更高。然而，由于激发三重态的寿命长，因此会发生由激发态的饱和或与激发三重态的激子的相互作用引起的能量失活，通常多为磷光的量子产率不高。另一方面，延迟荧光材料通过系间交叉等能量跃迁到激发三重态之后，通过三重态-三重态湮灭或热能的吸收而向激发单重态进行反向系间交叉，从而辐射出荧光。认为在有机电致发光元件中，基于热能的吸收的热活化型延迟荧光材料尤其有用。在有机电致发光元件中利用了延迟荧光材料时，激发单重态的激子如常辐射出荧光。另一方面，激发三重态的激子吸收外部空气的热或器件发出的热而向激发单重态进行系间交叉，从而辐射出荧光。此时，由于是源自激发单重态的发光，因此是与荧光同波长的发光，并且通过从激发三重态向激发单重态的反向系间交叉，所产生的光的寿命(发光寿命)比通常的荧光变长，因此被观察为比它们延迟的荧光。能够将此定义为延迟荧光。若使用这样的热活化型的激子转移机制，则通过在载流子注入后经过热能的吸收而能够将通常仅生成25％的激发单重态的化合物的比率提高至25％以上。若使用即使在低于100℃的低温下也能够发出强荧光及延迟荧光的化合物，则以器件的热就充分产生从激发三重态向激发单重态的系间交叉而辐射出延迟荧光，因此能够大大提高发光效率。
通过将辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物用作发光层的发光材料，还能够提供一种有机光致发光元件(有机PL元件)或有机电致发光元件(有机EL元件)等优异的有机发光元件。有机光致发光元件具有在基板上至少形成发光层的结构。有机电致发光元件至少具有阳极、阴极、及在阳极与阴极之间形成有机层的结构。有机层至少包含发光层，也可以仅由发光层构成，还可以除发光层以外具有1层以上的有机层。作为此类其他有机层，能够举出空穴传输层、空穴注入层、电子阻挡层、空穴阻挡层、电子注入层、电子传输层、激子阻挡层等。空穴传输层可以为具有空穴注入功能的空穴注入传输层，电子传输层可以为具有电子注入功能的电子注入传输层。将具体的有机电致发光元件的结构例示于图1。在图1中，1表示基板、2表示阳极、3表示空穴注入层、4表示空穴传输层、5表示发光层、6表示电子传输层、7表示阴极。
以下，对有机电致发光元件的各部件及各层进行说明。此外，基板和发光层的说明也符合有机光致发光元件的基板和发光层。
(基板)
本发明的有机电致发光元件优选支撑于基板。关于该基板，并无特别限制，只要为从以往一直用于有机电致发光元件的基板，则例如能够使用由玻璃、透明塑料、石英、硅等构成的基板。
(阳极)
作为有机电致发光元件中的阳极，可优选使用将功函数大的(4eV以上)金属、合金、导电性化合物及它们的混合物设为电极材料的阳极。作为此类电极材料的具体例，可举出Au等金属、CuI、氧化铟锡(ITO)、SnO2、ZnO等导电性透明材料。并且，还可以使用IDIXO(In2O3-ZnO)等非晶质且能够制作透明导电膜的材料。关于阳极，可以通过蒸镀或溅射等方法使这些电极材料形成为薄膜，并用光刻法形成所需形状的图案，或对图案精度要求不高时(100μm以上左右)，可以在上述电极材料的蒸镀或溅射时经由所需形状的掩模形成图案。或者，在使用有机导电性化合物等可涂布的材料时，还能够使用印刷方式、涂层方式等湿式成膜法。从该阳极取出光时，优选透过率大于10％，并且作为阳极的薄膜电阻优选为数百Ω/□以下。而且，膜厚取决于材料，但通常为10～1000nm，优选选自10～200nm的范围内。
(阴极)
另一方面，作为阴极，还可使用功函数小(4eV以下)的金属(称为电子注入性金属)、合金、导电性化合物及将它们的混合物设为电极材料的阴极。作为此类电极材料的具体例，可举出钠、钠-钾合金、镁、锂、镁/铜混合物、镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al2O3)混合物、铟、锂/铝混合物、稀土金属等。其中，从对电子注入性及氧化等的耐久性的观点考虑，优选电子注入性金属与功函数的值比其大而稳定的金属即第二金属的混合物、例如，镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al2O3)混合物、锂/铝混合物、铝等。通过蒸镀或溅射等方法使这些电极材料形成为薄膜，从而能够制作阴极。并且，作为阴极的薄膜电阻优选为数百Ω/□以下，膜厚通常为10nm～5μm，优选选自50～200nm的范围内。此外，由于使发出的光透过，因此有机电致发光元件的阳极或阴极中的任一个为透明或半透明则提高发光亮度而优选。
并且，通过将在阳极的说明中举出的导电性透明材料用于阴极，能够制作透明或半透明的阴极，并通过应用其而能够制作阳极和阴极这两者均具有透过性的元件。
(发光层)
发光层为通过分别从阳极及阴极注入的空穴及电子的重组而生成激子之后发光的层，发光层中可单独使用发光材料，优选包含发光材料和主体材料。作为发光材料，能够使用选自辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物群中的1种或2种以上。为了使本发明的有机电致发光元件及有机光致发光元件显现高发光效率，将在发光材料中生成的单重态激子及三重态激子封在发光材料中很重要。因此，优选在发光层中，除发光材料以外还使用主体材料。作为主体材料，能够使用激发单重态能量、激发三重态能量中至少一个具有比发光材料更高的值的有机化合物。其结果，能够将在发光材料中生成的单重态激子及三重态激子封在发光材料的分子中，并能够充分引出其发光效率。而且，即使无法充分封住单重态激子及三重态激子，有时也能够获得高发光效率，因此只要为能够实现高发光效率的主体材料，则能够并无特别限制地用于本发明。在本发明的有机发光元件或有机电致发光元件中，发光产生自包含在发光层的发光材料(辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物)。该发光包括荧光发光及延迟荧光发光这两者。其中，可以是发光的一部分或也可以是部分为源自主体材料的发光。
在使用主体材料时，作为发光材料的化合物，即辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物包含于发光层中的量优选为0.1重量％以上，更优选为1重量％以上，并且，优选为50重量％以下，更优选为20重量％以下，进一步优选为10重量％以下。
作为发光层中的主体材料，优选为具有空穴传输能、电子传输能，且防止发光的长波长化，而且具有高玻璃化转变温度的有机化合物。
(注入层)
注入层是为了降低驱动电压或提高发光亮度而设置于电极与有机层之间的层，有空穴注入层和电子注入层，还可以设置于在阳极与发光层或空穴传输层之间、及阴极与发光层或电子传输层之间。注入层能够根据需要设置。
(阻挡层)
阻挡层为能够阻挡存在于发光层中的电荷(电子或空穴)和/或激子向发光层外的扩散的层。电子阻挡层能够配置于发光层及空穴传输层之间，并阻挡电子朝向空穴传输层而通过发光层。同样地，空穴阻挡层能够配置于发光层及电子传输层之间，并阻挡空穴朝向电子传输层而通过发光层。并且，阻挡层能够用于阻挡激子向发光层的外侧扩散。即电子阻挡层、空穴阻挡层还分别能够兼具作为激子阻挡层的功能。本说明书中所说的电子阻挡层或激子阻挡层以在一个层中包括具有电子阻挡层及激子阻挡层的功能的层的含义使用。
(空穴阻挡层)
从广义上来讲，空穴阻挡层具有电子传输层的功能。空穴阻挡层具有传输电子，并且阻挡空穴到达电子传输层的作用，通过该作用能够提高在发光层中的电子与空穴的重组概率。作为空穴阻挡层的材料，能够根据需要使用后述电子传输层的材料。
(电子阻挡层)
从广义上来讲，电子阻挡层具有传输空穴的功能。电子阻挡层具有传输空穴，并且阻挡电子到达空穴传输层的作用，通过该作用能够提高在发光层中的电子与空穴的重组概率。
(激子阻挡层)
激子阻挡层为用于阻挡通过在发光层内空穴与电子的重组而生成的激子向电荷传输层扩散的层，通过插入本层能够将激子有效封在发光层内，并能够提高元件的发光效率。激子阻挡层能够与发光层相邻地插入于阳极侧、阴极侧中的任一个，还能够同时插入于两者。即，激子阻挡层在阳极侧具有时，能够在空穴传输层与发光层之间，与发光层相邻地插入该层，插入于阴极侧时，能够在发光层与阴极之间，与发光层相邻地插入该层。并且，能够在阳极与和发光层的阳极侧相邻的激子阻挡层之间具有空穴注入层或电子阻挡层等，并能够在阴极与和发光层的阴极侧相邻的激子阻挡层之间具有电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层等。配置阻挡层时，用作阻挡层的材料的激发单重态能量及激发三重态能量中的至少一个优选高于发光材料的激发单重态能量及激发三重态能量。
(空穴传输层)
空穴传输层由具有空穴传输功能的空穴传输材料构成，空穴传输层能够设置单层或多层。
作为空穴传输材料，具有空穴的注入或传输、电子的阻挡性中的任一个，可以为有机物、无机物中的任一个。作为能够使用的公知的空穴传输材料，例如可举出三唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、聚芳烷衍生物、吡唑啉衍生物及吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、氨基取代查耳酮衍生物、噁唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、芪衍生物、硅氮烷衍生物、苯胺系共聚合物、及导电性高分子低聚物，尤其为噻吩低聚物等，优选使用卟啉化合物、芳香族叔胺化合物及苯乙烯基胺化合物，更优选使用芳香族叔胺化合物。
(电子传输层)
电子传输层由具有电子传输功能的材料构成，电子传输层能够设置单层或多层。
作为电子传输材料(有时兼作空穴阻挡材料)，只要具有从阴极注入的电子传输至发光层的功能即可。作为能够使用的电子传输层，例如可举出硝取代芴衍生物、二苯基醌衍生物、噻喃二氧化物(Thiopyran dioxide)衍生物、碳二亚胺、亚芴基甲烷(fluorenylidenemethane)衍生物、蒽醌二甲烷(anthraquinodimethane)及蒽酮衍生物、噁二唑衍生物等。而且，在上述噁二唑衍生物中，噁二唑环的氧原子取代为硫原子的噻二唑衍生物、具有作为吸电子基团已知的喹喔啉环的喹喔啉衍生物也能够用作电子传输材料。而且，还能够使用将这些材料导入高分子链的高分子材料或将这些材料作为高分子的主链的高分子材料。
制作有机电致发光元件时，上述辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物不仅用于发光层，还可以用于除发光层以外的层。此时，关于各层中包含的辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物，将其用于发光层时和用于除发光层以外的层时可以相同，也可以不同。例如，在上述注入层、阻挡层、空穴阻挡层、电子阻挡层、激子阻挡层、空穴传输层、电子传输层等中，也可以使用辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物。这些层的制膜方法并无特别限制，可以通过干式工艺、湿式工艺中的任一个制作。
以下，具体例示能够用于有机电致发光元件的优选材料。其中，能够在本发明中使用的材料不会因以下例示化合物而限定性解释。并且，即使是作为具有特定功能的材料例示的化合物，也能够转用为具有其他功能的材料。此外，以下的例示化合物的结构式中的n表示3～10的整数。
首先，举出还能够用作发光层的主体材料的优选化合物。
[化学式21]
[化学式22-1]
[化学式22-2]
[化学式23]
[化学式24]
[化学式25]
接着，举出能够用作空穴注入材料的优选化合物例。
[化学式26]
接着，举出能够用作空穴传输材料的优选化合物例。
[化学式27]
[化学式28]
[化学式29]
[化学式30]
[化学式31]
[化学式32]
接着，举出能够用作电子阻挡材料的优选化合物例。
[化学式33]
接着，举出能够用作空穴阻挡材料的优选化合物例。
[化学式34]
接着，举出能够用作电子传输材料的优选化合物例。
[化学式35]
[化学式36]
[化学式37]
接着，举出能够用作电子注入材料的优选化合物例。
[化学式38]
而且，举出作为能够添加的材料优选的化合物例。例如，可考虑到作为稳定化材料添加等。
[化学式39]
利用上述方法制作的有机电致发光元件通过对所获得的元件的阳极与阴极之间施加电场而发光。此时，若根据激发单重态能量发光，则可确认到相应于该能级的波长的光为荧光发光及延迟荧光发光。并且，若根据激发三重态能量发光，则可确认到相应于该能级的波长为磷光。由于通常的荧光比延迟荧光发光的荧光寿命更短，因此发光寿命能够区分为荧光和延迟荧光。
另一方面，磷光在如本发明的化合物的通常的有机化合物中，由于激发三重态能量不稳定而转变为热等，且寿命短而很快失活，因此在室温下几乎无法观测到。为了测定通常的有机化合物的激发三重态能量，能够通过观测在极低温条件下的发光而测定。
本发明的有机电致发光元件能够适用于单独元件、由阵列状配置的结构构成的元件、阳极和阴极以X-Y矩阵状配置的结构中的任一个。根据本发明，通过使辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物包含在发光层中，可获得发光效率大幅改善的有机发光元件。本发明的有机电致发光元件等有机发光元件能够进一步应用于各种用途。例如，能够利用本发明的有机电致发光元件来制造有机电致发光显示装置，详细能够参考时任静士、安达千波矢、村田英幸共著的“有机EL显示器”(Ohmsha,Ltd.)。并且，尤其，本发明的有机电致发光元件还能够在需求大的有机电致发光照明或背光中应用。
并且，本发明的有机发光元件可以为有机发光晶体管。有机发光晶体管例如具有经由栅极绝缘层在兼作发光层的活性层上层叠栅电极，并且该活性层连接有源电极及漏电极的结构。通过对此类有机发光晶体管的活性层使用辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物，能够实现载流子转移度及发光特性均优异的有机发光晶体管。
实施例
以下，举出实施例来对本发明的特征进行进一步具体地说明。以下所示材料、处理内容、处理顺序等能够在不脱离本发明的主旨的范围内适当变更。因此，本发明的范围不应被以下所示的具体例限定性解释。此外，利用源表(Keithley Instruments K.K.制：2400系列)、外量子效率测定装置(Hamamatsu Photonics K.K.制C9920-12型)、光学分光器(Hamamatsu Photonics K.K.制PMA-12型)、荧光分光光度计(HORIBA制Fluoromax-4型)、绝对PL量子产率测定装置(Hamamatsu Photonics K.K.制Quantaurus-QY型)、小型荧光寿命测定装置(Hamamatsu Photonics K.K.制Quantaurus-Tau型)及条纹照相机(HamamatsuPhotonics K.K.制C4334型)进行了发光特性的评价。
并且，以下，“实时荧光”表示发光寿命短于50ns的荧光，“延迟荧光”表示发光寿命为50ns以上的荧光。
并且，利用在Dyes Pigments 1990,12,301中记载的合成法合成了在各实施例中使用的下述化合物1。该化合物的熔点高于500℃，1Pa中的升华温度高于290℃。并且，从室温开始升温的情况下，重量减少5％时的温度为466℃，是热稳定性相当优异的化合物。并且，在300℃以下，未观测到明显的玻璃化转变温度(Tg)。此外，下述化合物1的结构式中的H表示轻氢原子(1H)。
[化学式40]
[使用了化合物1的有机光致发光元件的制作及评价]
(实施例1)
将化合物1溶解于二甲基甲酰胺、四氢呋喃或甲苯而制备了各种溶液(浓度为10- 5mol/L)。
通过升华法制作化合物1的单晶而作为有机光致发光元件。根据X射线结构分析，所获得的单晶的所有原子在同一平面上，除1H以外的原子的RMS(均方根)为且具有高平面度。
利用真空蒸镀法，在真空度10-3Pa以下的条件下，在石英基板上，以50～100nm的厚度形成化合物1的薄膜(以下，称为“单一膜”)，从而设为了有机光致发光元件。
另外，利用真空蒸镀法，在真空度10-3Pa以下的条件下，在石英基板上，以化合物1和DPEPO不同的蒸镀源进行蒸镀而以50～100nm的厚度形成化合物1的浓度为6～15重量％的薄膜(以下，称为“掺杂膜”)，从而设为了有机光致发光元件。
以下，将所制作的化合物1的各溶液、单晶、单一膜及掺杂膜统称为“测定样品”。
将针对化合物1的二甲基甲酰胺溶液(DMF溶液)、四氢呋喃溶液(THF溶液)、甲苯溶液(Toluene溶液)及单晶测定吸收光谱(对单晶来说为530nm的激发光谱)及基于330nm激发光的发光光谱的结果、以及利用基于密度泛函理论(DFT)的计算求出的化合物1的吸收光谱、以及利用基于密度泛函理论(DFT)的计算求出的由式(A-1)表示的化合物1的氢正离子转移体的发光光谱示于图2，并将在大气下测定的光致发光量子产率及一边进行氮气鼓泡一边测定的各溶液的光致发光量子产率示于表1。
将针对化合物1的单一膜、掺杂膜及甲苯溶液测定吸收光谱及基于330nm激发光的发光光谱的结果示于图3，将在大气下及氩气气流下测定的光致发光量子产率示于表2。
[表1]
[表2]
如图2、图3所示，所有测定样品的吸收极大波长均在250～350nm的范围，相对于此，发光极大波长在500～600nm的范围，斯托克斯位移超过了100nm。并且，各测定样品的吸收发光光谱与通过DFT计算求出的吸收发光光谱一致。根据这些情况，能够确认到化合物1为进行分子内氢正离子转移的化合物。并且，如表1、2所示，包含化合物1的测定样品均具有高量子产率。
另一方面，对将化合物1的氨基的1H取代为甲基的、具有下述结构的3种化合物的混合物的甲苯溶液进行了相同的测定。其结果，发光光谱除发光极大波长在550nm处的大的斯托克斯位移以外，还显示了在400nm以下的小的斯托克斯位移的发光。由此，能够确认到化合物1为该氨基的1H为进行氢正离子转移的化合物，由该氢正离子转移引起发光的化合物。
[化学式41]
将一边进行氮气鼓泡一边对化合物1的甲苯溶液(Toluene溶液)测定的瞬态发光衰减曲线示于图4，将一边进行氮气鼓泡一边对化合物1的四氢呋喃溶液(THF溶液)测定的瞬态发光衰减曲线示于图5，将对化合物1的单晶测定的瞬态发光衰减曲线示于图6。其中，利用340nm激发光进行了瞬态发光衰减曲线的测定。图4、图5中的“IRF”表示装置响应函数。
从图4～图6能够确认到随着时间的经过发光强度逐渐衰减的延迟荧光。其中，关于甲苯溶液的发光寿命，实时荧光为6.9ns，延迟荧光为74μs，关于四氢呋喃溶液的发光寿命，实时荧光为4.6ns、延迟荧光为90μs，关于单晶的发光寿命，实时荧光为8.2ns，延迟荧光为1.2μs。
此外，为了比较，同样制作各种溶液及单晶而对具有下述结构的比较化合物1测定吸收发光光谱及瞬态发光衰减曲线的结果，未观测到延迟荧光，且发光也弱。此外，下述比较化合物1的结构式中的H表示轻氢原子(1H)。
[化学式42]
将利用337nm激发光(氮气激光器)，在6K～300K的温度下对化合物1的掺杂膜测定的瞬态发光衰减曲线示于图7，将6K下的实时发光、300K下的实时发光及300K下的延迟发光的发光光谱示于图8，将以各种强度照射激光时的发光强度相对于激光强度绘制的曲线示于图9。
若观察图7，则温度变得越高，发光寿命变得越长，确认到了热活性型延迟荧光材料的温度依赖性特征。并且，从图9的所绘制的斜率为1这一情况，能够确认到化合物1不是基于三重态-三重态湮灭(triplet-triplet annihilation)的延迟荧光材料，而是热活性型的延迟荧光材料。
将在各种温度条件下对化合物1的掺杂膜测定的所有发光(实时荧光+延迟荧光)、实时荧光及延迟荧光的光致发光量子效率相对于温度绘制的曲线示于图10。在6K下，仅观测到实时荧光，而未观测到延迟荧光。将反向系间交叉的速率常数kRISC的对数相对于绝对温度的倒数绘制的曲线(阿利纽斯作图法)示于图11。
化合物1在室温下的反向系间交叉的速率常数kRISC为3×103s-1，图11的利用阿利纽斯作图法求出的化合物1的ΔEST为200meV。
将利用337nm激发光，在6K～300K的温度下对化合物1的单一膜测定的瞬态发光衰减曲线示于图12，将6K下的实时发光、300K下的实时发光及300K下的延迟发光的发光光谱示于图13。
根据图12，对化合物1的单一膜也确认到了热活性型延迟荧光材料的温度依赖性特征。
为了求出化合物1的HOMO能级和LUMO能级，利用Ag/Ag+电极对设置于铟·锡氧化物(ITO)电极上的化合物1的薄膜进行测定，并将以二茂铁/二茂铁正离子(Fc/Fc+)为基准而表示的循环伏安图示于图14，将利用光电子分光装置(RIKEN KEIKI Co.,Ltd.制：AC-3)测定的(光电子释放数Yield)0.5的紫外线照射能量依赖性示于图15。根据图14、图15，化合物1的|HOMO|为约6.0eV、|LUMO|为约3.0eV，从各图求出的HOMO能级及LUMO能级的值大体一致。
[使用了化合物1的有机电致发光元件的制作及评价]
将在以下的实施例2～5中制作的有机电致发光元件的层结构示于表2。在表2的层结构的栏中，“/”表示层间边界，并表示以“/”为界，在记载于左侧的层上层叠记载于右侧的层。
(实施例2)
在形成有由膜厚100nm的铟·锡氧化物(ITO)构成的阳极的玻璃基板上，利用真空蒸镀法，在真空度10-4Pa下层叠了各薄膜。首先，ITO上形成了30nm厚度的TAPC。接着，形成20nm厚度的TCTA，在其上形成了10nm厚度的CzSi。接着，将化合物1和PPT以不同的蒸镀源进行共蒸镀，形成30nm的厚度的层而设为了发光层。此时，将化合物1的浓度设为了10重量％。接着，形成了40nm厚度的PPT。而且，通过将氟化锂(LiF)蒸镀成0.8nm厚度，接着将铝(Al)蒸镀成100nm厚度而形成阴极，并设为了有机电致发光元件。
将在6V、9V、12V的电压下对所制作的有机电致发光元件测定的发光光谱示于图16，将电流密度-电压特性示于图17，将外量子效率(EQE)-电流密度特性示于图18。将化合物1用作发光材料的有机电致发光元件实现了13.7％的高外量子效率。
(实施例3)
在ITO上形成30nm厚度的NPD来代替形成30nm厚度的TAPC，除此以外，与实施例2同样地制作了有机电致发光元件。
将在6V、9V、12V的电压下对所制作的有机电致发光元件测定的发光光谱示于图19，将电流密度-电压特性示于图20，将外量子效率(EQE)-电流密度特性示于图21。将化合物1用作发光材料的有机电致发光元件实现了9.4％的高外量子效率。
(实施例4)
在形成有由膜厚100nm的铟·锡氧化物(ITO)构成的阳极的玻璃基板上，在与实施例1相同的条件下，利用真空蒸镀法层叠了各薄膜。首先，在ITO上形成35nm厚度的NPD，并在其上形成了10nm厚度的mCP。接着，将化合物1和PPT以不同的蒸镀源进行共蒸镀，形成30nm的厚度的层而设为了发光层。此时，将化合物1的浓度设为了10重量％。接着，形成了40nm厚度的PPT。而且，通过蒸镀0.8nm厚度的氟化锂(LiF)，接着蒸镀100nm厚度的铝(Al)来形成阴极，并设为了有机电致发光元件。
将在6V、9V、12V的电压下对所制作的有机电致发光元件测定的发光光谱示于图22，将电流密度-电压特性示于图23，将外量子效率(EQE)-电流密度特性示于图24。将化合物1用作发光材料的有机电致发光元件实现了5.7％的高外量子效率。
[化学式43-1]
[化学式43-2]
产业上的可利用性
在本发明的有机发光元件中使用的化合物即使在基态下不具有D-A型结构，也辐射出延迟荧光，且作为元件材料示出足够实用的高量子产率。因此，根据本发明，能够实现发光效率高的有机发光元件，并且还能够实现延迟荧光材料的分子设计的自由度变大、平面度高、稳定性或取向性良好的延迟荧光材料。因此，本发明的产业上的可利用性高。
符号说明
1-基板，2-阳极，3-空穴注入层，4-空穴传输层，5-发光层，6-电子传输层，7-阴极。

Claims (22)

1.一种有机发光元件，其使用辐射出延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物。
2.根据权利要求1所述的有机发光元件，其中，
在所述化合物的分子内存在3个以上能够进行所述氢正离子转移的部位。
3.根据权利要求1或2所述的有机发光元件，其中，
能够进行所述氢正离子转移的部位由氧亚基和仲氨基构成。
4.根据权利要求1或2所述的有机发光元件，其中，
能够进行所述氢正离子转移的部位由羰基和仲氨基构成。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的有机发光元件，其中，
所述化合物包含构成环骨架的原子数为20以上的稠环结构。
6.根据权利要求1～4中的任一项所述的有机发光元件，其中，
所述化合物包含构成环骨架的原子数为30以上的稠环结构。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的有机发光元件，其中，
所述稠环结构为平面结构。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的有机发光元件，其中，
所述稠环结构包含3个以上的具有共轭双键的6元环。
9.根据权利要求8所述的有机发光元件，其中，
具有所述共轭双键的6元环彼此相互不形成稠合结构。
10.根据权利要求4～9中的任一项所述的有机发光元件，其中，
所述稠环结构作为构成环骨架的原子包含羰基的碳原子和仲氨基的氮原子。
11.根据权利要求1～10中的任一项所述的有机发光元件，其中，
辐射出所述延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物的最低激发单重态能级S1与最低激发三重态能级T1之差ΔEST为0.3eV以下。
12.根据权利要求1～11中的任一项所述的有机发光元件，其中，
辐射出所述延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物的反向系间交叉的速率常数kRISC为1×102s-1以上。
13.根据权利要求1～12中的任一项所述的有机发光元件，其中，
辐射出所述延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物为由下述通式(1)表示的化合物，
[化学式1]
通式(1)
在通式(1)中，X1～X3各自独立地表示O或S，R1～R6各自独立地表示nH或取代基，n、n1～n3各自独立地表示1～3中的任一个整数，R1与R2、R3与R4、R5与R6可以彼此键合而形成环状结构。
14.根据权利要求13所述的有机发光元件，其中，
所述通式(1)的R1与R2、R3与R4、R5与R6分别彼此键合而形成环状结构。
15.根据权利要求1～12中的任一项所述的有机发光元件，其中，
辐射出所述延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物为由下述通式(2)表示的化合物，
[化学式2]
通式(2)
在通式(2)中，X1～X3各自独立地表示O或S，R11～R22各自独立地表示nH或取代基，n、n1～n3各自独立地表示1～3中的任一个整数，R11与R12、R12与R13、R13与R14、R15与R16、R16与R17、R17与R18、R19与R20、R20与R21、R21与R22可以彼此键合而形成环状结构。
16.根据权利要求15所述的有机发光元件，其中，
所述通式(2)的R1、R4、R5、R8、R9、R12为nH。
17.根据权利要求1～16中的任一项所述的有机发光元件，其在基板上具有包含辐射出所述延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物的发光层。
18.根据权利要求17所述的有机发光元件，其中，
所述发光层包含由辐射出所述延迟荧光且能够进行分子内氢正离子转移的化合物构成的发光材料。
19.根据权利要求1～18中的任一项所述的有机发光元件，其中，
所述元件为有机电致发光元件。
20.根据权利要求1～18中的任一项所述的有机发光元件，其中，
所述元件为有机发光晶体管。
21.一种发光材料，其由以下述通式(1)表示的化合物构成，
[化学式3]
通式(1)
在通式(1)中，X1～X3各自独立地表示O或S，R1～R6各自独立地表示nH或取代基，n表示1～3中的任一个整数，R1与R2、R3与R4、R5与R6可以彼此键合而形成环状结构。
22.一种延迟荧光体，其由以下述通式(1)表示的化合物构成，
[化学式4]
通式(1)
在通式(1)中，X1～X3各自独立地表示O或S，R1～R6各自独立地表示nH或取代基，n表示1～3中的任一个整数，R1与R2、R3与R4、R5与R6可以彼此键合而形成环状结构。
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