JP2021120964A - 有機エレクトロルミネッセンス素子、及び電子機器 - Google Patents

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Kei Yoshizaki
圭 吉崎
俊成 荻原
Toshinari Ogiwara
俊成 荻原
祐一郎 河村
Yuichiro Kawamura
祐一郎 河村
圭一 安川
Keiichi Yasukawa
圭一 安川
圭 吉田
Kei Yoshida
圭 吉田
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Abstract

【課題】高効率で発光する有機EL素子を提供する。【解決手段】陽極と、第一有機層と、陰極とをこの順に有し、第一有機層は第一化合物、第二化合物及び第三化合物を含み、第一化合物は特定のホウ素ジピロメテン化合物であり、第二化合物は遅延蛍光性の化合物であり、第三化合物は特定のカルバゾール構造を有する芳香族化合物である有機エレクトロルミネッセンス素子。【選択図】なし

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、及び電子機器に関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」という場合がある。)に電圧を印加すると、陽極から正孔が、また陰極から電子が、それぞれ発光層に注入される。そして、発光層において、注入された正孔と電子とが再結合し、励起子が形成される。このとき、電子スピンの統計則により、一重項励起子、及び三重項励起子が25%: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、携帯電話やテレビ等のフルカラーディスプレイへ応用されつつあるが、内部量子効率25%が限界といわれている。そのため、有機EL素子の性能を向上するための検討が行われている。
また、一重項励起子に加えて三重項励起子を利用し、有機EL素子をさらに効率的に発光させることが期待されている。このような背景から、熱活性化遅延蛍光(以下、単に「遅延蛍光」という場合がある。)を利用した高効率の蛍光型の有機EL素子が提案され、研究がなされている。
例えば、TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence、熱活性化遅延蛍光)機構(メカニズム)が研究されている。このTADFメカニズムは、一重項準位と三重項準位とのエネルギー差(ΔST)の小さな材料を用いた場合に、三重項励起子から一重項励起子への逆項間交差が熱的に生じる現象を利用するメカニズムである。熱活性化遅延蛍光については、例えば、『安達千波矢編、「有機半導体のデバイス物性」、講談社、2012年4月1日発行、261−268ページ』に記載されている。このTADFメカニズムを利用した有機EL素子が、例えば、特許文献2に開示されている。また、特許文献1には、特許文献2の開示する化合物と構造が類似する化合物が記載されている。
特開2016−6033号公報 国際公開第2016/056559号
しかしながら、有機EL素子の分野においては、素子性能をさらに向上させることが求められている。
本発明の目的は、高効率で発光する有機エレクトロルミネッセンス素子を提供すること、及び当該有機エレクトロルミネッセンス素子を備える電子機器を提供することである。
本発明の一態様によれば、
陽極と、
陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に含まれる第一の有機層と、を有し、
前記第一の有機層は、第一の化合物、第二の化合物、及び第三の化合物を含み、
前記第一の化合物は、下記一般式(1)で表される化合物であり、
前記第二の化合物は、遅延蛍光性の化合物であり、
前記第三の化合物は、下記一般式(3)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が提供される。
Figure 2021120964
前記一般式(1)において、
Xは、窒素原子、又はYと結合する炭素原子であり、
Yは、水素原子又は置換基であり、
21〜R26は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であるか、又はR21及びR22の組、R22及びR23の組、R24及びR25の組、並びにR25及びR26の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、
置換基としてのY、及びR21〜R26は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数6〜30のアルキルチオ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基、
置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数7〜30のアラルキル基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30のヘテロアリール基、
ハロゲン原子、
カルボキシ基、
置換もしくは無置換のエステル基、
置換もしくは無置換のカルバモイル基、
置換もしくは無置換のアミノ基、
ニトロ基、
シアノ基、
置換もしくは無置換のシリル基、および
置換もしくは無置換のシロキサニル基からなる群から選択され、
21およびZ22は、それぞれ独立に、置換基であるか、又はZ21及びZ22が互いに結合して環を形成し、
置換基としてのZ21及びZ22は、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、および
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基からなる群から選択される。
Figure 2021120964
前記一般式(3)において、
nは、1、2、3、又は4であり、
nが、2、3、又は4の場合、複数のCzは、互いに同一であるか又は異なり、
は、下記一般式(3A)で表される基であり、
Czは、下記一般式(3B−1)又は(3B−2)で表される基である。
Figure 2021120964
前記一般式(3A)において、
Ar及びArは、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜18の一価もしくは多価の芳香族炭化水素基であり、
kは、0、1、又は2であり、
kが2の場合、複数のArは、互いに同一であるか又は異なり、
Arが置換基を有する場合における置換基D1は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数7〜30のアラルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換のシリル基、
ハロゲン原子、
シアノ基、及び
ニトロ基からなる群から選択され、
Arが置換基を有する場合における置換基D2は、前記置換基D1と同義であり、
nが1の場合、Czは、Arに結合するか、又はArに結合し、
nが2、3、又は4の場合、複数のCzは、それぞれ独立に、Arに結合するか、又はArに結合する。
Figure 2021120964
前記一般式(3B−1)において、
〜Xは、それぞれ独立に、窒素原子又はCRであり、
は、水素原子もしくは置換基であるか、又は隣接するR同士の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、
置換基としてのRは、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30のヘテロアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基、
置換もしくは無置換の炭素数7〜30のアラルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルケニル基、
ハロゲン原子、
置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルキニル基、
シアノ基、
ヒドロキシ基、
ニトロ基、及び
カルボキシ基からなる群から選択され、
が置換もしく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場合における前記ヘテロアリール基は、それぞれ独立に、カルバゾリル基又はアザカルバゾリル基であり、
複数のRは、互いに同一であるか又は異なり、
ただし、前記一般式(3B−1)における窒素原子は、前記一般式(3A)中、Ar及びArのいずれかと結合する。
Figure 2021120964
前記一般式(3B−2)において、
〜Xは、前記一般式(3A)中、Ar及びArのいずれかと結合する炭素原子、窒素原子又はCRであり、Rは、水素原子もしくは置換基であるか、又は隣接するR同士の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、ただし、X〜Xのうち一つは、前記一般式(3A)中、Ar及びArのいずれかと結合する炭素原子であり、
〜Xは、窒素原子又はCRであり、Rは、水素原子もしくは置換基であるか、又は隣接するR同士の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、
、R及びRは、それぞれ独立に、前記一般式(3B−1)におけるRと同義であり、複数のRは、互いに同一であるか又は異なり、複数のRは互いに同一であるか又は異なり、
前記第三の化合物において、「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eは、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基、
置換もしくは無置換の炭素数7〜30のアラルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルケニル基、
ハロゲン原子、
置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルキニル基、
シアノ基、
ヒドロキシ基、
ニトロ基、及び
カルボキシ基からなる群から選択され、
前記置換基Eが、さらに置換基Fを有する場合、置換基Fは、
無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
無置換のシリル基、
無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、
無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、
無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、
無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基、
無置換の炭素数7〜30のアラルキル基、
無置換の炭素数2〜30のアルケニル基、
ハロゲン原子、
無置換の炭素数2〜30のアルキニル基、
シアノ基、
ヒドロキシ基、
ニトロ基、及び
カルボキシ基からなる群から選択され、ただし、置換基Fはさらなる置換基を有さない。
本発明の一態様によれば、前述の本発明の一態様に係る有機エレクトロルミネッセンス素子を搭載した電子機器が提供される。
本発明の一態様によれば、高効率で発光する有機エレクトロルミネッセンス素子、及び当該有機エレクトロルミネッセンス素子を備える電子機器を提供することができる。
一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例の概略構成を示す図である。 過渡PLを測定する装置の概略図である。 過渡PLの減衰曲線の一例を示す図である。 第一の有機層(発光層)における第一の化合物、第二の化合物、および第三の化合物のエネルギー準位およびエネルギー移動の関係を示す図である。
〔第一実施形態〕
本発明の第一実施形態に係る有機EL素子の構成について説明する。
有機EL素子は、陽極および陰極の両電極間に有機層を備える。この有機層は、有機化合物で構成される層を少なくとも一つ含む。あるいは、この有機層は、有機化合物で構成される複数の層が積層されてなる。有機層は、無機化合物をさらに含んでいてもよい。本実施形態の有機EL素子において、有機層のうち少なくとも一層は、発光層である。ゆえに、有機層は、例えば、一つの発光層で構成されていてもよいし、有機EL素子に採用され得る層を含んでいてもよい。有機EL素子に採用され得る層としては、特に限定されないが、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、及び障壁層からなる群から選択される少なくともいずれかの層が挙げられる。
本実施形態の有機EL素子は、陽極と陰極との間に含まれる第一の有機層を有する。第一の有機層は発光層であることが好ましい。
本実施形態の有機EL素子は、第一の有機層が発光層である。
図1に、本実施形態における有機EL素子の一例の概略構成を示す。
有機EL素子1は、透光性の基板2と、陽極3と、陰極4と、陽極3と陰極4との間に配置された有機層10と、を含む。有機層10は、陽極3側から順に、正孔注入層6、正孔輸送層7、第一の有機層としての発光層5、電子輸送層8、および電子注入層9が、この順番で積層されて構成される。
本実施形態の有機EL素子1において、発光層5は、第一の化合物、第二の化合物、及び第三の化合物を含む。
第一の化合物は、前記一般式(1)で表される化合物である。第二の化合物は、遅延蛍光性の化合物である。第三の化合物は、前記一般式(3)で表される化合物である。
発光層5は、金属錯体を含んでもよい。
発光層5は、燐光発光性の金属錯体を含まないことが好ましい。また、発光層5は、金属錯体を含まないことも好ましい。
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。)であることが好ましく、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。)であることが好ましい。
第二の化合物は、ホスト材料であることが好ましく、第三の化合物はホスト材料であることが好ましい。第二の化合物及び第三の化合物の一方を第一のホスト材料と称し、他方を第二のホスト材料と称する場合もある。
第三の化合物は、第三成分として、ドーパント材料を発光層中に分散させる材料であることも好ましい。
本発明者らは、第一の有機層に、第一の化合物(一般式(1)で表される化合物)と、遅延蛍光性を有する第二の化合物と、第三の化合物(一般式(3)で表される化合物)とを含ませた場合に、高効率で発光することを見出した。
本発明者らは、第三の化合物として、カルバゾリル基と芳香族炭化水素基とが結合した特定の骨格(以下、「特定のCz‐アリール骨格」と称する場合がある。)を有する化合物を選択した。本実施形態では、この特定のCz‐アリール骨格を有する化合物が、第一の有機層(本実施形態では発光層)に存在することによって、第一の有機層への正孔供給量が抑制され、第一の有機層におけるキャリアバランス因子が改善し、その結果、素子が高効率化すると推測される。
特に、特定のCz‐アリール骨格を有する化合物(第三の化合物)は、イオン化ポテンシャル(Ip)の値が大きくなる傾向があるので、このような特性を有する第三の化合物が第一の有機層に存在することによって、第一の有機層への正孔供給量の抑制効果が顕著に発現されると考えられる。
したがって、本実施形態によれば、高効率で発光する有機EL素子が実現される。
以下、本実施形態の有機EL素子の構成について詳細に説明する。以下、符号の記載を省略する。
<第一の有機層>
第一の有機層(本実施形態では発光層)は、第一の化合物、第二の化合物、及び第三の化合物を含む。
(第一の化合物)
第一の化合物は、下記一般式(1)で表される化合物である。
第一の化合物は、蛍光発光性を有する化合物であることが好ましい。
Figure 2021120964
前記一般式(1)において、
Xは、窒素原子、又はYと結合する炭素原子であり、
Yは、水素原子又は置換基であり、
21〜R26は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であるか、又はR21及びR22の組、R22及びR23の組、R24及びR25の組、並びにR25及びR26の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、
置換基としてのY、及びR21〜R26は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数6〜30のアルキルチオ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基、
置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数7〜30のアラルキル基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30のヘテロアリール基、
ハロゲン原子、
カルボキシ基、
置換もしくは無置換のエステル基、
置換もしくは無置換のカルバモイル基、
置換もしくは無置換のアミノ基、
ニトロ基、
シアノ基、
置換もしくは無置換のシリル基、および
置換もしくは無置換のシロキサニル基からなる群から選択され、
21およびZ22は、それぞれ独立に、置換基であるか、又はZ21及びZ22が互いに結合して環を形成し、
置換基としてのZ21及びZ22は、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、
および
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基からなる群から選択される。
前記一般式(1)において、例えば、R25及びR26の組が互いに結合して環を形成している場合、第一の化合物は、下記一般式(11)で表される。
Figure 2021120964
前記一般式(11)において、X、Y、R21〜R24、Z21、およびZ22は、それぞれ、前記一般式(1)におけるX、Y、R21〜R24、Z21、およびZ22と同義であり、R27〜R30は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、R27〜R30が置換基である場合の置換基としては、R21〜R24について列挙した置換基と同義である。
前記一般式(1)において、Z21及びZ22が互いに結合して環を形成している場合、第一の化合物は、例えば、下記一般式(1A)、または下記一般式(1B)で表される。ただし、第一の化合物は、以下の構造に限定されない。
Figure 2021120964
前記一般式(1A)において、X、Y、およびR21〜R26は、それぞれ、前記一般式(1)におけるX、Y、およびR21〜R26と同義であり、R1Aは、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、R1Aが置換基である場合の置換基としては、R21〜R26について列挙した置換基と同義であり、n3は2である。
前記一般式(1B)において、X、Y、およびR21〜R26は、それぞれ、前記一般式(1)におけるX、Y、およびR21〜R26と同義であり、R1Bは、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、R1Bが置換基である場合の置換基としては、R21〜R26について列挙した置換基と同義であり、n4は4である。
21及びZ22のうち少なくともいずれか(好ましくはZ21及びZ22)は、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、及び置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基からなる群から選択される基であることが好ましい。
21及びZ22のうち少なくともいずれかは、フッ素原子で置換された炭素数1〜30のアルコキシ基、フッ素原子で置換された環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、及び炭素数1〜30のフルオロアルキル基で置換された環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基からなる群から選択される基であることがより好ましい。
21及びZ22のうち少なくともいずれかは、フッ素原子で置換された炭素数1〜30のアルコキシ基であることがさらに好ましく、Z21及びZ22がフッ素原子で置換された炭素数1〜30のアルコキシ基であることがよりさらに好ましい。
21及びZ22が同じであることも好ましい。
一方、前記Z21および前記Z22のうち少なくともいずれかがフッ素原子であることも好ましく、前記Z21および前記Z22がフッ素原子であることもより好ましい。
前記Z21および前記Z22のうち少なくともいずれかは、下記一般式(1a)で表される基であることも好ましい。
Figure 2021120964
前記一般式(1a)において、Aは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜12のアリール基であり、Lは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキレン基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜12のアリーレン基であり、mは、0、1、2、3、4、5、6、又は7であり、mが2、3、4、5、6、又は7である場合、複数のLは、互いに同一または異なる。mは、0、1、又は2であることが好ましい。mが0の場合、Aは、O(酸素原子)に直接結合する。
前記一般式(1)において、Z21およびZ22が前記一般式(1a)で表される基である場合、第一の化合物は、下記一般式(10)で表される化合物である。
第一の化合物は、下記一般式(10)で表される化合物であることも好ましい。
Figure 2021120964
前記一般式(10)において、X、XがYと結合する炭素原子であるときのY、R21〜R26は、それぞれ、前記一般式(1)におけるX、Y、R21〜R26と同義である。A21およびA22は、前記一般式(1a)におけるAと同義であり、互いに同一でも異なっていてもよい。L21およびL22は、前記一般式(1a)におけるLと同義であり、互いに同一でも異なっていてもよい。m1およびm2は、それぞれ独立に、0、1、2、3、4、5、6、又は7であり、0、1、又は2であることが好ましい。m1が2、3、4、5、6、又は7である場合、複数のL21は、互いに同一または異なり、m2が2、3、4、5、6、又は7である場合、複数のL22は、互いに同一または異なる。m1が0の場合、A21は、O(酸素原子)に直接結合し、m2が0の場合、A22は、O(酸素原子)に直接結合する。
前記一般式(1a)におけるAおよびLのうち少なくともいずれかが、ハロゲン原子で置換されていることが好ましく、フッ素原子で置換されていることがより好ましい。
前記一般式(1a)におけるAは、炭素数1〜6のパーフルオロアルキル基、または環形成炭素数6〜12のパーフルオロアリール基であることがより好ましく、炭素数1〜6のパーフルオロアルキル基であることがさらに好ましい。
前記一般式(1a)におけるLは、炭素数1〜6のパーフルオロアルキレン基、または環形成炭素数6〜12のパーフルオロアリーレン基であることがより好ましく、炭素数1〜6のパーフルオロアルキレン基であることがさらに好ましい。
すなわち、前記第一の化合物は、下記一般式(10a)で表される化合物であることも好ましい。
Figure 2021120964
前記一般式(10a)において、
Xは、前記一般式(1)におけるXと同義であり、XがYと結合する炭素原子であるときのYは、前記一般式(1)におけるYと同義であり、
21〜R26は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるR21〜R26とそれぞれ同義であり、
m3は、0以上4以下であり、
m4は、0以上4以下であり、
m3及びm4は、互いに同一であるか又は異なる。
前記一般式(1)、(11)、(10)、及び(10a)において、
Xは、Yと結合する炭素原子であり、
Yは、水素原子又は置換基であり、
置換基としてのYは、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基及び置換もしく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る置換基であることが好ましく、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基であることがより好ましい。
前記一般式(1)、(11)、(10)、及び(10a)において、
より好ましい態様としては、
Xは、Yと結合する炭素原子であり、
Yは、水素原子又は置換基であり、
置換基としてのYは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基であり、
置換基としてのYが置換基を有する環形成炭素数6〜30のアリール基である場合の当該置換基は、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、又は
炭素数1〜30のアルキル基で置換された環形成炭素数6〜30のアリール基である態様が挙げられる。
第一の化合物は、前記Z21と前記Z22とが互いに結合して環を形成してもよいが、前記Z21と前記Z22とが互いに結合して環を形成しないことが好ましい。
前記一般式(1)、(10)、及び(10a)において、R21、R23、R24、およびR26のうち少なくともいずれかが置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
前記一般式(1)、(10)、及び(10a)において、R21、R23、R24、およびR26が置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基であることがより好ましい。この場合、R22およびR25が水素原子であることが好ましい。
前記一般式(1)、(10)、及び(10a)において、R21、R23、R24、およびR26のうち少なくともいずれかが置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基であることが好ましい。
前記一般式(1)、(10)、及び(10a)において、R21、R23、R24、およびR26が置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基であることがより好ましい。この場合、R22およびR25が水素原子であることが好ましい。
前記一般式(1)、(10)、及び(10a)において、
より好ましい態様としては、
21、R23、R24、及びR26は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜6)のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜6)のハロゲン化アルキル基、又は
炭素数1〜30のアルキル基で置換された環形成炭素数6〜30(好ましくは環形成炭素数6〜12)のアリール基であり、
22及びR25が水素原子である態様が挙げられる。
前記一般式(11)において、R21、R23、およびR24のうち少なくともいずれかが置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
前記一般式(11)において、R21、R23、およびR24が置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基であることがより好ましい。この場合、R22は水素原子であることが好ましい。
前記一般式(11)において、R21、R23、およびR24のうち少なくともいずれかが置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基であることが好ましい。
前記一般式(11)において、R21、R23、およびR24が置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基であることがより好ましい。この場合、R22は水素原子であることが好ましい。
前記一般式(11)において、
より好ましい態様としては、
21、R23、およびR24は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜6)のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜6)のハロゲン化アルキル基、又は
炭素数1〜30のアルキル基で置換された環形成炭素数6〜30(好ましくは環形成炭素数6〜12)のアリール基であり、
22が水素原子である態様が挙げられる。
第一の化合物において、フッ素原子で置換されたアルコキシ基としては、例えば、2,2,2−トリフロオロエトキシ基、2,2−ジフロオロエトキシ基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−1−プロポキシ基、2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロポキシ基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロポキシ基、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブチルオキシ基、2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロ−1−ブチルオキシ基、ノナフルオロターシャリーブチルオキシ基、2,2,3,3,4,4,5,5,5−ノナフルオロペンタノキシ基、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6−ウンデカフルオロヘキサノキシ基、2,3−ビス(トリフルオロメチル)−2,3−ブタンジオキシ基、1,1,2,2−テトラ(トリフルオロメチル)エチレングリコキシ基、4,4,5,5,6,6,6−ヘプタフルオロヘキサン−1,2−ジオキシ基、および4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,9−トリデカフルオロノナン−1,2−ジオキシ基等が挙げられる。
第一の化合物において、フッ素原子で置換されたアリールオキシ基、またはフルオロアルキル基で置換されたアリールオキシ基としては、例えば、ペンタフルオロフェノキシ基、3,4,5−トリフルオロフェノキシ基、4−トリフルオロメチルフェノキシ基、3,5−ビストリフルオロメチルフェノキシ基、3−フルオロ−4−トリフルオロメチルフェノキシ基、2,3,5,6−テトラフルオロ−4−トリフルオロメチルフェノキシ基、4−フルオロカテコラート基、4−トリフルオロメチルカテコラート基、および3,5−ビストリフルオロメチルカテコラート基等が挙げられる。
第一の化合物における「置換もしくは無置換の」という場合の置換基は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30のヘテロアリール基、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、シアノ基、アミノ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、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、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、置換ホスホリル基、置換シリル基、ニトロ基、カルボキシ基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数2〜30のアルキニル基、炭素数1〜30のアルキルチオ基、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、およびヒドロキシ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い。
第一の化合物における「置換もしくは無置換の」という場合の置換基は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30のヘテロアリール基、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、および環形成炭素数3〜30のシクロ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より好ましい。
第一の化合物における「置換もしくは無置換の」という場合の置換基は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜12のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜12のヘテロアリール基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基、および環形成炭素数3〜12のシクロ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さらに好ましい。
第一の化合物は、蛍光発光性の化合物であることが好ましい。
この場合、第一の化合物は、主ピーク波長が、400nm以上700nm以下の発光を示すことが好ましい。
このような蛍光発光性の第一の化合物を、第二の化合物(遅延蛍光性の化合物)及び第三の化合物と共に発光層に用いることで、高効率で発光しやすくなる。
本明細書において、主ピーク波長とは、測定対象化合物が10−6モル/リットル以上10−5モル/リットル以下の濃度で溶解しているトルエン溶液について、測定した蛍光スペクトルにおける発光強度が最大となる蛍光スペクトルのピーク波長をいう。測定装置は、分光蛍光光度計(日立ハイテクサイエンス社製、F−7000)を用いる。
第一の化合物は、赤色の発光又は緑色の発光を示すことが好ましい。
本明細書において、赤色の発光とは、蛍光スペクトルの主ピーク波長が600nm以上660nm以下の範囲内である発光をいう。
第一の化合物が赤色の蛍光発光性の化合物である場合、第一の化合物の主ピーク波長は、好ましくは600nm以上660nm以下、より好ましくは600nm以上640nm以下、さらに好ましくは610nm以上630nm以下である。
本明細書において、緑色の発光とは、蛍光スペクトルの主ピーク波長が500nm以上560nm以下の範囲内である発光をいう。
第一の化合物が緑色の蛍光発光性の化合物である場合、第一の化合物の主ピーク波長は、好ましくは500nm以上560nm以下、より好ましくは500nm以上540nm以下、さらに好ましくは510nm以上530nm以下である。
例えば、本実施形態に係る有機EL素子の一態様として、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に含まれる第一の有機層と、を有し、前記第一の有機層は、第一の化合物、第二の化合物、及び第三の化合物を含み、前記第一の化合物は、前記一般式(1)で表される化合物であり、前記第一の化合物は、600nm以上660nm以下の範囲内に主ピーク波長を有する化合物であり、前記第二の化合物は、遅延蛍光性の化合物であり、前記第三の化合物は、前記一般式(3)で表される化合物である有機EL素子が挙げられる。
また、例えば、本実施形態に係る有機EL素子の別の一態様として、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に含まれる第一の有機層と、を有し、前記第一の有機層は、第一の化合物、第二の化合物、及び第三の化合物を含み、前記第一の化合物は、前記一般式(1)で表される化合物であり、前記第一の化合物は、500nm以上560nm以下範囲内に主ピーク波長を有する化合物であり、前記第二の化合物は、遅延蛍光性の化合物であり、前記第三の化合物は、前記一般式(3)で表される化合物である有機EL素子が挙げられる。
なお、本発明は、ここで挙げた態様の有機EL素子に限定されない。
・第一の化合物の製造方法
第一の化合物は、公知の方法により製造することができる。
本実施形態に係る第一の化合物の具体例を以下に示す。なお、本発明における第一の化合物は、これらの具体例に限定されない。なお、本明細書において、ピロメテン骨格中におけるホウ素原子と窒素原子との配位結合は、破線、矢印、もしくは省略するなど、種々の表記方法がある。本明細書においては、破線で表すか、記載を省略する。
Figure 2021120964
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(第二の化合物)
第二の化合物は、遅延蛍光性の化合物である。
本実施形態に係る第二の化合物は、燐光発光性の金属錯体ではない。また、本実施形態に係る第二の化合物は、金属錯体ではないことが好ましい。
本実施形態において、第二の化合物としては、例えば、下記一般式(2)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2021120964
前記一般式(2)において、
Aはアクセプター性(電子受容性)部位であり、下記一般式(a−1)〜(a−7)から選ばれる部分構造を有する基である。Aが複数存在する場合、複数のAは互いに同一または異なり、A同士が結合して飽和または不飽和の環を形成してもよく、
Bはドナー性(電子供与性)部位であり、下記一般式(b−1)〜(b−6)から選ばれる部分構造を有する。Bが複数存在する場合、複数のBは互いに同一または異なり、B同士が結合して飽和または不飽和の環を形成してもよく、
a,b,およびdは、それぞれ独立に、1、2、3、4、又は5であり、
cは0、1、2、3、4、又は5であり、
cが0のとき、AとBとは単結合またはスピロ結合で結合し、
cが1、2、3、4又は5のとき、Lは、
置換または無置換の環形成炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、および
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連結基であり、Lが複数存在する場合、複数のLは互いに同一または異なり、L同士が結合して飽和または不飽和の環を形成してもよい。
Figure 2021120964
Figure 2021120964
前記一般式(b−1)〜(b−6)において、
Rは、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、Rが置換基である場合の置換基は、
置換または無置換の環形成炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、
置換または無置換の環形成原子数5〜30の複素環基、および
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、Rが複数存在する場合、複数のRは互いに同一または異なり、R同士が結合して飽和または不飽和の環を形成してもよい。
前記一般式(2)で表される化合物の結合様式の一例として、例えば下記表1に示す結合様式が挙げられる。
Figure 2021120964
本実施形態では、第二の化合物は、一つの分子中に下記一般式(200)で表される部分構造および下記一般式(2Y)で表される部分構造を有することが好ましい。
Figure 2021120964
前記一般式(200)において、CNは、シアノ基である。
nは、1以上の整数である。nは、1以上5以下の整数であることが好ましく、2以上4以下の整数であることがより好ましい。
〜Zは、それぞれ独立に、窒素原子、CNと結合する炭素原子、または前記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。例えば、ZがCNと結合する炭素原子である場合、残りの5つ(Z〜Z)のうち少なくとも一つが、前記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となる。当該他の原子は、下記一般式(2Y)で表される部分構造を構成する原子でもよいし、当該部分構造との間に介在する連結基や置換基を構成する原子でもよい。
本実施形態に係る第二の化合物は、Z〜Zで構成される6員環を部分構造として有していてもよいし、当該6員環にさらに環が縮合して構成される縮合環を部分構造として有していてもよい。
Figure 2021120964
(前記一般式(2Y)において、FおよびGは、それぞれ独立に環構造を表す。
mは、0あるいは1である。
mが1の場合には、Y20は、単結合、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、炭素原子、ケイ素原子、またはゲルマニウム原子を表す。)
前記一般式(2Y)においてmが0の場合、前記一般式(2Y)は、下記一般式(20Y)で表される。
Figure 2021120964
前記一般式(20Y)における環構造Fおよび環構造Gは、前記一般式(2Y)における環構造Fおよび環構造Gと同義である。
また、前記一般式(2Y)において、mが1の場合、前記一般式(2Y)は、下記一般式(22)〜(28)のいずれかで表される。
Figure 2021120964
前記一般式(22)〜(28)における環構造Fおよび環構造Gは、前記一般式(2Y)における環構造Fおよび環構造Gと同義である。
本実施形態において、前記環構造Fおよび前記環構造Gは、5員環または6員環であることが好ましく、この5員環または6員環は不飽和環であることが好ましく、不飽和6員環であることがより好ましい。
本実施形態に係る第二の化合物は、下記一般式(20)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2021120964
前記一般式(20)において、
Aは、前記一般式(200)で表され、ただし、前記一般式(200)において、CNは、シアノ基であり、nは、1以上の整数であり、Z〜Zは、それぞれ独立に、窒素原子、CNと結合する炭素原子、Rと結合する炭素原子、Lと結合する炭素原子、またはDと結合する炭素原子であり、Z〜Zの内、CNと結合する炭素原子が少なくとも一つあり、LまたはDと結合する炭素原子が少なくとも一つあり、
前記Rは、それぞれ独立に、水素原子、または置換基であり、このRにおける置換基は、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3〜30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリールシリル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルキルアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリールアミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、および置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基からなる群から選択される置換基である。
前記一般式(20)において、Dは,前記一般式(2Y)で表され、ただし、前記一般式(2Y)における環構造Fおよび環構造Gは、無置換でも置換基を有していても良く、mは、0あるいは1であり、mが1の場合には、Y20は、単結合、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、カルボニル基、CR2122、SiR2324またはGeR2526を表し、R21〜R26は、前記Rで挙げられた基と同義である。また、前記一般式(2Y)において、mが1の場合、前記一般式(2Y)は、前記一般式(22)〜(25)並びに下記一般式(21Y)〜(24Y)のいずれかで表される。
Figure 2021120964
前記一般式(20)において、
(i)Lが、AとDとの間に介在している場合、
Lは、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜14の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜14の芳香族複素環基、CR8182、NR83、O、S、SiR8485、CR8687−CR8889、CR90=CR91、置換もしくは無置換の脂肪族炭化水素環基、または置換もしくは無置換の脂肪族複素環基であり、
前記R81〜R91は、それぞれ独立に、前記Rと同義である。
前記一般式(20)において、
(ii)Lが、前記第二の化合物の分子中で末端に位置する場合、
Lは、前記Rと同義である。
前記一般式(20)において、
fは、1以上の整数であり、
eおよびgは、それぞれ独立に、0以上の整数である。
複数のAは、互いに同一であっても異なっていてもよい。
複数のDは、互いに同一であっても異なっていてもよい。
複数のLは、互いに同一であっても異なっていてもよい。
前記一般式(20)は、例えば、下記一般式(201)〜(220)で表される。
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
また、前記一般式(20)中、繰り返し数fを有するカッコで括られている繰り返し単位において、Aに対してLを介してDが結合していてもよいし、Dに対してLを介してAが結合していてもよい。例えば、下記一般式(221)〜(228)のように分岐していてもよい。
Figure 2021120964
本実施形態に係る第二の化合物は、前記一般式(201)〜(228)で表される化合物に限定されない。なお、前記一般式(201)〜(228)においてLが省略されている場合は、LがAとDとの間に介在する単結合であるか、またはLが第二の化合物の分子中で末端に位置する水素原子であることを示す。
一分子のΔSTを小さく保持する目的において、前記Lは分子設計上、縮合芳香族環ではないことが好ましいが、熱活性遅延蛍光発光を得ることが可能な範囲において縮合芳香族環も採用することができる。また、一分子中にAとDを正確に配置する分子設計が必要となる事から、本実施形態に係る第二の化合物は、低分子材料であることが好ましい。従って、本実施形態に係る第二の化合物は、分子量が5000以下であることが好ましく、分子量が3000以下であることがより好ましい。本実施形態に係る第二の化合物は、前記一般式(200)および前記一般式(2Y)の部分構造を含むことが好ましい。
第二の化合物を含む有機EL素子は、熱活性遅延蛍光機構を利用して発光する。
本実施形態において、前記一般式(2Y)は、下記一般式(2a)および下記一般式(2x)のうち少なくともいずれかで表されることが好ましい。
Figure 2021120964
Figure 2021120964
前記一般式(2x)において、AおよびBは、それぞれ独立に、下記一般式(2c)で表される環構造、または下記一般式(2d)で表される環構造を示し、環構造Aおよび環構造Bは、隣接する環構造と任意の位置で縮合している。pxおよびpyは、それぞれ独立に、0以上4以下の整数であり、それぞれ環構造Aおよび環構造Bの数を表す。pxが2以上4以下の整数の場合、複数の環構造Aは、互いに同一でも異なっていてもよい。pyが2以上4以下の整数の場合、複数の環構造Bは、互いに同一でも異なっていてもよい。したがって、例えば、pxが2のとき、環構造Aは、下記一般式(2c)で表される環構造が2つでもよいし、下記一般式(2d)で表される環構造が2つでもよいし、下記一般式(2c)で表される環構造を1つと、下記一般式(2d)で表される環構造を1つとの組み合わせでもよい。
Figure 2021120964
Figure 2021120964
前記一般式(2d)において、Zは、炭素原子、窒素原子、硫黄原子、または酸素原子を表す。
前記一般式(2x)において、pxが0であって、pyがc個である場合、下記一般式(2b)で表される。
Figure 2021120964
前記一般式(2b)において、cは、1以上4以下の整数である。cが2以上4以下の整数の場合、複数の環構造Eは、互いに同一でも異なっていてもよい。前記一般式(2b)において、Eは、前記一般式(2c)で表される環構造、または前記一般式(2d)で表される環構造を示し、環構造Eは、隣接する環構造と任意の位置で縮合している。したがって、例えば、cが2のとき、2つの環構造Eは、前記一般式(2c)で表される環構造が2つでもよいし、前記一般式(2d)で表される環構造が2つでもよいし、前記一般式(2c)で表される環構造を1つと、前記一般式(2d)で表される環構造を1つとの組み合わせでもよい。
前記一般式(200)と前記一般式(2Y)の部分構造を一分子に同時に保有する事で、ΔSTを効果的に小さく設計することが可能である。
本実施形態に係る第二の化合物は、その分子中に、下記一般式(2e)で表される構造を有していることが好ましい。
Figure 2021120964
前記一般式(2e)において、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、置換基、または前記第二の化合物の分子中における他の原子と結合する単結合であり、
このR〜Rにおける置換基は、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3〜30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリールシリル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルキルアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリールアミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、および置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基からなる群から選択される置換基である。ただし、R〜Rのうち少なくともいずれかは、前記第二の化合物の分子中における他の原子と結合する単結合である。
前記一般式(2e)において、R〜Rから選ばれる置換基同士の組み合せのうち少なくとも1組は、互いに結合して、環構造を形成していてもよい。この環構造を形成する場合とは、すなわち、前記一般式(2e)において、R〜Rがそれぞれ結合する6員環の炭素原子または5員環の窒素原子の内、隣り合う炭素原子にそれぞれ結合するR〜Rおよび5員環の窒素原子に結合するRから選ばれる置換基同士が環構造を形成し得る。具体的には、前記一般式(2e)において、RとR,RとR,RとR,RとR,RとR,RとR,RとR,RとR,RとRからなる置換基の組み合わせのうち、少なくとも1組が、互いに結合して、環構造を形成し得る。
本実施形態において、置換基同士が結合して形成する環構造は、縮合環であることが好ましい。例えば、前記一般式(2e)において当該環構造を形成する場合としては、縮合6員環構造が形成される場合が考えられる。
また、本実施形態に係る第二の化合物は、その分子中に、下記一般式(2y)で表される構造を有していることが好ましい。
Figure 2021120964
前記一般式(2y)におけるR11〜R19は、それぞれ独立に、前記一般式(2e)におけるR〜Rと同義である。ただし、R11〜R19のうち少なくともいずれかは、前記第二の化合物の分子中における他の原子と結合する単結合である。前記一般式(2y)において、R11〜R19から選ばれる置換基同士の組み合せのうち少なくとも1組は、互いに結合して、環構造を形成していてもよい。前記一般式(2y)において、AおよびBは、それぞれ独立に、下記一般式(2g)で表される環構造、または下記一般式(2h)で表される環構造を示し、環構造Aおよび環構造Bは、隣接する環構造と任意の位置で縮合している。pxは、環構造Aの数であり、0以上4以下の整数である。pxが2以上4以下の整数の場合、複数の環構造Aは、互いに同一でも異なっていてもよい。pyが2以上4以下の整数の場合、複数の環構造Bは、互いに同一でも異なっていてもよい。pyは、環構造Bの数であり、0以上4以下の整数である。したがって、例えば、pxが2のとき、2つの環構造Aは、下記一般式(2g)で表される環構造が2つでもよいし、下記一般式(2h)で表される環構造が2つでもよいし、下記一般式(2g)で表される環構造を1つと、下記一般式(2h)で表される環構造を1つとの組み合わせでもよい。
Figure 2021120964
Figure 2021120964
前記一般式(2g)において、R201およびR202は、それぞれ独立に、前記R〜Rと同義であり、R201およびR202が互いに結合して、環構造を形成していてもよい。R201およびR202は前記一般式(2g)の6員環を形成している炭素原子にそれぞれ結合する。
前記一般式(2h)において、Zは、CR203204、NR205、硫黄原子、または酸素原子を表し、R202〜R205は、それぞれ独立に、前記R〜Rにおける置換基と同義である。
前記一般式(2y)中、R11〜R19、R201〜R205から選ばれる置換基同士の組み合せのうち少なくとも1組は、互いに結合して、環構造を形成していてもよい。
前記一般式(2y)において、pxが0であって、pyがc個である場合、下記一般式(2f)で表される。
Figure 2021120964
前記一般式(2f)におけるR11〜R19は、それぞれ独立に、前記一般式(2e)におけるR〜Rと同義である。ただし、R11〜R19のうち少なくともいずれかは、前記第二の化合物の分子中における他の原子と結合する単結合である。前記一般式(2f)において、R11〜R19から選ばれる置換基同士の組み合せのうち少なくとも1組は、互いに結合して、環構造を形成していてもよい。前記一般式(2f)において、Eは、前記一般式(2g)で表される環構造、または前記一般式(2h)で表される環構造を示し、この環構造Eは、隣接する環構造と任意の位置で縮合している。cは、環構造Eの数であり、1以上4以下の整数である。cが2以上4以下の整数の場合、複数の環構造Eは、互いに同一でも異なっていてもよい。したがって、例えば、cが2のとき、2つの環構造Eは、前記一般式(2g)で表される環構造が2つでもよいし、前記一般式(2h)で表される環構造が2つでもよいし、下記一般式(2g)で表される環構造を1つと、前記一般式(2h)で表される環構造を1つとの組み合わせでもよい。
本実施形態に係る第二の化合物は、下記一般式(2A)で表されることが好ましい。
Figure 2021120964
前記一般式(2A)において、nは、1以上の整数であり、tは、1以上の整数であり、uは、0以上の整数である。Lは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の芳香族炭化水素環または環形成原子数6〜30の芳香族複素環である。CNは、シアノ基である。DおよびDは、それぞれ独立に、前記一般式(2Y)で表され、ただし、前記一般式(2Y)における環構造Fおよび環構造Gは、無置換でも置換基を有していても良く、mは、0あるいは1であり、mが1の場合には、Y20は、単結合、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、カルボニル基、CR2122、SiR2324またはGeR2526を表し、R21〜R26は、前記Rと同義である。また、mが1である場合、前記一般式(2Y)は、前記一般式(22)〜(25)並びに前記一般式(21Y)〜(24Y)のいずれかで表される。DとDとは同じであっても異なっていても良い。tが2以上の場合、複数のDは、互いに同一でも異なっていてもよい。uが2以上の場合、複数のDは、互いに同一でも異なっていてもよい。
本実施形態において、前記Lは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜14の芳香族炭化水素環であることが好ましい。環形成炭素数6〜14の芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、フルオレン、およびフェナントレンなどが挙げられる。前記Lは、さらに好ましくは、環形成炭素数6〜10の芳香族炭化水素環である。
また、前記Lにおける環形成原子数6〜30の芳香族複素環としては、例えば、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、キノリン、キナゾリン、フェナントロリン、ベンゾフラン、およびジベンゾフランなどが挙げられる。
本実施形態では、前記一般式(2A)において、Lで表される芳香族炭化水素環を形成している第1の炭素原子に前記Dまたは前記Dが結合し、前記第1の炭素原子の隣の第2の炭素原子に前記CNが結合していてもよい。例えば、本実施形態に係る第二の化合物においては、下記一般式(2B)で表される部分構造のように、第1の炭素原子Cに前記Dが結合し、第1の炭素原子Cの隣の第2の炭素原子Cにシアノ基が結合していてもよい。下記一般式(2B)におけるDは、前記Dまたは前記Dと同義である。下記一般式(2B)において、波線部分は他の構造または原子との結合箇所を表す。
Figure 2021120964
前記一般式(2a)や前記一般式(2b)のような構造を有するDまたはDと、シアノ基とが隣り合って前記Lで表される芳香族炭化水素環に結合していることで、化合物のΔSTの値を低減させることができる。
本実施形態において、前記tは、2以上の整数であることが好ましい。前記Lで表される芳香族炭化水素環に2以上の前記Dが結合している場合、複数のDは、互いに同一構造であっても異なる構造であってもよい。
本実施形態に係る第二の化合物は、下記一般式(21)で表されることが好ましい。
Figure 2021120964
前記一般式(21)中、A21およびB21は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、または置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の芳香族複素環基を表す。
21〜X28およびY21〜Y28は、それぞれ独立に、窒素原子、Rと結合する炭素原子、またはL23と結合する炭素原子を表す。ただし、X25〜X28のうち少なくともいずれかが、L23と結合する炭素原子であり、Y21〜Y24のうち少なくともいずれかが、L23と結合する炭素原子である。
は、それぞれ独立に、水素原子、または置換基であり、このRにおける置換基は、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、および置換もしくは無置換のシリル基からなる群から選択される置換基である。
21およびL22は、それぞれ独立に、単結合または連結基であり、L21およびL22における連結基としては、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の複素環基、前記芳香族炭化水素基から選ばれる2個から4個の基が結合してなる多重連結基、前記複素環基から選ばれる2個から4個の基が結合してなる多重連結基、又は前記芳香族炭化水素基及び前記複素環基から選ばれる2個から4個の基が結合してなる多重連結基である。
23は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6以下の単環炭化水素基、または置換もしくは無置換の環形成原子数6以下の単環複素環基を表す。
wは、0〜3の整数を表す。wが0のとき、X25〜X28のうち少なくともいずれかと、Y21〜Y24のうち少なくともいずれかとが直接結合する。
なお、単環炭化水素基は、縮合環ではなく、単一の炭化水素環(脂肪族環状炭化水素または芳香族炭化水素)から誘導される基であり、単環複素環基は、単一の複素環から誘導される基である。
さらに、前記一般式(21)において、下記(i)および(ii)の少なくともいずれかの条件を満たす。
(i)A21およびB21の少なくともいずれかが、シアノ基で置換された環形成炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、またはシアノ基で置換された環形成原子数6〜30の芳香族複素環基である。
(ii)X21〜X24およびY25〜Y28の少なくともいずれかが、Rと結合する炭素原子であり、当該Rの少なくともいずれかが、シアノ基で置換された環形成炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、またはシアノ基で置換された環形成原子数6〜30の芳香族複素環基である。
ただし、Rが複数存在する場合、複数のRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(21)において、前記A21及びB21で表される環形成炭素数6〜30の芳香族炭化水素基または環形成原子数6〜30の芳香族複素環基が置換基を有する場合、当該置換基が、シアノ基、ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜20のハロアルキル基、炭素数1〜20のハロアルコキシ基、炭素数1〜10のアルキルシリル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、炭素数6〜30のアラルキル基、及び環形成原子数5〜30の複素環基からなる群から選択される一種以上の基であることが好ましい。前記A21及びB21が複数の置換基を有する場合には、置換基同士はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(21)において、前記(i)の条件を満たし、前記(ii)の条件を満たさないことが好ましい。
または、前記一般式(21)において、前記(ii)の条件を満たし、前記(i)の条件を満たさないことが好ましい。
または、前記(i)の条件および前記(ii)の条件を満たすことも好ましい。
前記一般式(21)において、A21およびB21の少なくともいずれかが、
シアノ基で置換されたフェニル基、
シアノ基で置換されたナフチル基、
シアノ基で置換されたフェナントリル基、
シアノ基で置換されたジベンゾフラニル基、
シアノ基で置換されたジベンゾチオフェニル基、
シアノ基で置換されたビフェニル基、
シアノ基で置換されたターフェニル基、
シアノ基で置換された9,9−ジフェニルフルオレニル基、
シアノ基で置換された9,9’−スピロビ[9H−フルオレン]−2−イル基、
シアノ基で置換された9,9−ジメチルフルオレニル基、または
シアノ基で置換されたトリフェニレニル基であることが好ましい。
前記一般式(21)において、X21〜X24およびY25〜Y28の少なくとも1つはCRであり、X21〜X24およびY25〜Y28におけるRの少なくともいずれかが、
シアノ基で置換されたフェニル基、
シアノ基で置換されたナフチル基、
シアノ基で置換されたフェナントリル基、
シアノ基で置換されたジベンゾフラニル基、
シアノ基で置換されたジベンゾチオフェニル基、
シアノ基で置換されたビフェニル基、
シアノ基で置換されたターフェニル基、
シアノ基で置換された9,9−ジフェニルフルオレニル基、
シアノ基で置換された9,9’−スピロビ[9H−フルオレン]−2−イル基、
シアノ基で置換された9,9−ジメチルフルオレニル基、または
シアノ基で置換されたトリフェニレニル基であることが好ましい。
前記一般式(21)において、X26とY23とが、L23を介して結合しているか、もしくは直接結合していることが好ましい。
また、前記一般式(21)において、X26とY22とが、L23を介して結合しているか、もしくは直接結合していることが好ましい。
また、前記一般式(21)において、X27とY23とが、L23を介して結合しているか、もしくは直接結合していることが好ましい。
前記一般式(21)において、wが0であることが好ましい。
または、前記一般式(21)において、wが1であることが好ましい。
前記一般式(21)において、L21およびL22が、単結合、または置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の芳香族炭化水素基であることが好ましい。
第二の化合物の具体的な例を以下に示す。なお、本発明における第二の化合物は、これらの例に限定されない。
Figure 2021120964
Figure 2021120964
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Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
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・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2013/180241号、国際公開第2014/092083号、および国際公開第2014/104346号等に記載された方法に従い、製造することができる。
・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。本実施形態における第二の化合物は、このようなメカニズムで発生する熱活性化遅延蛍光を示す化合物である。
遅延蛍光の発光は過渡PL(Photo Luminescence)測定により確認できる。
過渡PL測定から得た減衰曲線に基づいて遅延蛍光の挙動を解析することもできる。過渡PL測定とは、試料にパルスレーザーを照射して励起させ、照射を止めた後のPL発光の減衰挙動(過渡特性)を測定する手法である。TADF材料におけるPL発光は、最初のPL励起で生成する一重項励起子からの発光成分と、三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光成分に分類される。最初のPL励起で生成する一重項励起子の寿命は、ナノ秒オーダーであり、非常に短い。そのため、当該一重項励起子からの発光は、パルスレーザーを照射後、速やかに減衰する。
一方、遅延蛍光は、寿命の長い三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光のため、ゆるやかに減衰する。このように最初のPL励起で生成する一重項励起子からの発光と、三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光とでは、時間的に大きな差がある。そのため、遅延蛍光由来の発光強度を求めることができる。
図2には、過渡PLを測定するための例示的装置の概略図が示されている。
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H1を用い、ドーピング材料として下記参考化合物D1を用いて上述のようにして薄膜試料Aを作製し、過渡PL測定を行った。
Figure 2021120964
ここでは、前述の薄膜試料A、および薄膜試料Bを用いて減衰曲線を解析した。薄膜試料Bは、マトリックス材料として下記参考化合物H2を用い、ドーピング材料として前記参考化合物D1を用いて、上述のようにして薄膜試料を作製した。
図3には、薄膜試料Aおよび薄膜試料Bについて測定した過渡PLから得た減衰曲線が示されている。
Figure 2021120964
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の発光量は、図2の装置を用いて求めることができる。前記第一の化合物は、当該第二の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、Delay発光(遅延発光)の量がPrompt発光(即時発光)の量に対して5%以上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発光およびDelay発光の量の算出に使用される装置は、前記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、第二の化合物と下記化合物TH−2とを、第二の化合物の割合が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。
Figure 2021120964
・TADF機構
本実施形態の有機EL素子では、第二の化合物としてΔST(Mat1)が小さい化合物を用いることが好ましく、外部から与えられる熱エネルギーによって、第二の化合物の三重項準位から第二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。有機EL素子内部の電気励起された励起子の励起三重項状態が、逆項間交差によって、励起一重項状態へスピン交換がされるエネルギー状態変換機構をTADF機構と呼ぶ。
<発光層における第一の化合物及び第二の化合物の関係>
本実施形態の有機EL素子において、第一の化合物の一重項エネルギーS(Mat1)と、第二の化合物の一重項エネルギーS(Mat2)とは、下記数式(数1)の関係を満たすことが好ましい。
(Mat2)>S(Mat1) (数1)
第二の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(Mat2)は、第一の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(Mat1)よりも大きいことが好ましい。
・三重項エネルギーと77[K]におけるエネルギーギャップとの関係
ここで、三重項エネルギーと77[K]におけるエネルギーギャップとの関係について説明する。本実施形態では、77[K]におけるエネルギーギャップは、通常定義される三重項エネルギーとは異なる点がある。
三重項エネルギーの測定は、次のようにして行われる。まず、測定対象となる化合物を適切な溶媒中に溶解した溶液を石英ガラス管内に封入した試料を作製する。この試料について、低温(77[K])で燐光スペクトル(縦軸:燐光発光強度、横軸:波長とする。)を測定し、この燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値に基づいて、所定の換算式から三重項エネルギーを算出する。
ここで、本実施形態に係る化合物の内、熱活性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。
・一重項エネルギーS
溶液を用いた一重項エネルギーSの測定方法(溶液法と称する場合がある。)としては、下記の方法が挙げられる。
測定対象となる化合物の10μmol/Lトルエン溶液を調製して石英セルに入れ、常温(300K)でこの試料の吸収スペクトル(縦軸:吸収強度、横軸:波長とする。)を測定する。この吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]を次に示す換算式(F2)に代入して一重項エネルギーを算出する。
換算式(F2):S[eV]=1239.85/λedge
吸収スペクトル測定装置としては、例えば、日立社製の分光光度計(装置名:U3310)が挙げられるが、これに限定されない。
吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対する接線は以下のように引く。吸収スペクトルの極大値のうち、最も長波長側の極大値から長波長方向にスペクトル曲線上を移動する際に、曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち下がるにつれ(つまり縦軸の値が減少するにつれ)、傾きが減少しその後増加することを繰り返す。傾きの値が最も長波長側(ただし、吸光度が0.1以下となる場合は除く)で極小値をとる点において引いた接線を当該吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対する接線とする。
なお、吸光度の値が0.2以下の極大点は、上記最も長波長側の極大値には含めない。
本実施形態では、一重項エネルギーSと、77[K]におけるエネルギーギャップT77Kとの差(S−T77K)をΔSTとして定義する。
本実施形態において、前記第二の化合物の一重項エネルギーS(Mat2)と、前記第二の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(Mat2)との差ΔST(Mat2)は、好ましくは0.3eV未満、より好ましくは0.2eV未満、さらに好ましくは0.1eV未満である。すなわち、ΔST(Mat2)は、下記数式(数10)〜(数12)のいずれかの関係を満たすことが好ましい。
ΔST(Mat2)=S(Mat2)−T77K(Mat2)<0.3eV (数10)
ΔST(Mat2)=S(Mat2)−T77K(Mat2)<0.2eV (数11)
ΔST(Mat2)=S(Mat2)−T77K(Mat2)<0.1eV (数12)
(第三の化合物)
第三の化合物は、下記一般式(3)で表される化合物である。
Figure 2021120964
前記一般式(3)において、
nは、1、2、3、又は4であり、
nが、2、3、又は4の場合、複数のCzは、互いに同一であるか又は異なり、
は、下記一般式(3A)で表される基であり、
Czは、下記一般式(3B−1)又は(3B−2)で表される基である。
Figure 2021120964
前記一般式(3A)において、
Ar及びArは、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜18の一価もしくは多価の芳香族炭化水素基であり、
kは、0、1、又は2であり、
kが2の場合、複数のArは、互いに同一であるか又は異なり、
Arが置換基を有する場合における置換基D1は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数7〜30のアラルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換のシリル基、
ハロゲン原子、
シアノ基、及び
ニトロ基からなる群から選択され、
Arが置換基を有する場合における置換基D2は、前記置換基D1と同義であり、
nが1の場合、Czは、Arに結合するか、又はArに結合し、
nが2、3、又は4の場合、複数のCzは、それぞれ独立に、Arに結合するか、又はArに結合する。
Figure 2021120964
前記一般式(3B−1)において、
〜Xは、それぞれ独立に、窒素原子又はCRであり、
は、水素原子もしくは置換基であるか、又は隣接するR同士の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、
置換基としてのRは、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30のヘテロアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基、
置換もしくは無置換の炭素数7〜30のアラルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルケニル基、
ハロゲン原子、
置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルキニル基、
シアノ基、
ヒドロキシ基、
ニトロ基、及び
カルボキシ基からなる群から選択され、
が置換もしく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場合における前記ヘテロアリール基は、それぞれ独立に、カルバゾリル基又はアザカルバゾリル基であり、
複数のRは、互いに同一であるか又は異なり、
ただし、前記一般式(3B−1)における窒素原子は、前記一般式(3A)中、Ar及びArのいずれかと結合する。
Figure 2021120964
前記一般式(3B−2)において、
〜Xは、前記一般式(3A)中、Ar及びArのいずれかと結合する炭素原子、窒素原子又はCRであり、Rは、水素原子もしくは置換基であるか、又は隣接するR同士の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、ただし、X〜Xのうち一つは、前記一般式(3A)中、Ar及びArのいずれかと結合する炭素原子であり、
〜Xは、窒素原子又はCRであり、Rは、水素原子もしくは置換基であるか、又は隣接するR同士の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、
、R及びRは、それぞれ独立に、前記一般式(3B−1)におけるRと同義であり、複数のRは、互いに同一であるか又は異なり、複数のRは互いに同一であるか又は異なり、
前記第三の化合物において、「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eは、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基、
置換もしくは無置換の炭素数7〜30のアラルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルケニル基、
ハロゲン原子、
置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルキニル基、
シアノ基、
ヒドロキシ基、
ニトロ基、及び
カルボキシ基からなる群から選択され、
前記置換基Eが、さらに置換基Fを有する場合、置換基Fは、
無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
無置換のシリル基、
無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、
無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、
無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、
無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基、
無置換の炭素数7〜30のアラルキル基、
無置換の炭素数2〜30のアルケニル基、
ハロゲン原子、
無置換の炭素数2〜30のアルキニル基、
シアノ基、
ヒドロキシ基、
ニトロ基、及び
カルボキシ基からなる群から選択され、
ただし、置換基Fはさらなる置換基を有さない。
一般式(3)中、Xと結合しているCzは、Xを表す一般式(3A)のAr及びArのいずれに結合してもよい。
前記一般式(3)及び(3A)で表される化合物の結合様式は、n、kの値に応じて決定される。結合様式としては、例えば以下の様式が挙げられる。
・一般式(3)中、nが1であり、一般式(3A)中、kが0のときの結合様式
Figure 2021120964
・一般式(3)中、nが1であり、一般式(3A)中、kが1のときの結合様式
Figure 2021120964
・一般式(3)中、nが1であり、一般式(3A)中、kが2のときの結合様式
Figure 2021120964
・一般式(3)中、nが2であり、一般式(3A)中、kが0のときの結合様式
Figure 2021120964
・一般式(3)中、nが2であり、一般式(3A)中、kが1のときの結合様式
Figure 2021120964
・一般式(3)中、nが2であり、一般式(3A)中、kが2のときの結合様式
Figure 2021120964
Figure 2021120964
・一般式(3)中、nが3であり、一般式(3A)中、kが0のときの結合様式
Figure 2021120964
・一般式(3)中、nが3であり、一般式(3A)中、kが1のときの結合様式
Figure 2021120964
・一般式(3)中、nが3であり、一般式(3A)中、kが2のときの結合様式
Figure 2021120964
Figure 2021120964
・一般式(3)中、nが4であり、一般式(3A)中、kが0のときの結合様式
Figure 2021120964
・一般式(3)中、nが4であり、一般式(3A)中、kが1のときの結合様式
Figure 2021120964
・一般式(3)中、nが4であり、一般式(3A)中、kが2のときの結合様式
Figure 2021120964
Figure 2021120964
上記一般式(3−1)〜(3−58)において、Czが複数存在する場合、複数のCzは互いに同一または異なり、Arが複数存在する場合、複数のArは互いに同一または異なる。
上述の結合様式を満たす第三の化合物としては、例えば以下の化合物が挙げられる。Cz〜Czは、それぞれ独立に、後述の表6〜表13中から任意に選ばれる基であることが好ましい。Cz〜Czが一分子中に複数存在する場合、Cz〜Czは互いに同一又は異なる。*は結合箇所を表す。
以下に示す第三の化合物において、一般式(3A)中のArに相当する基は、前記置換基D1を有していてもよく、一般式(3A)中のArに相当する基は、前記置換基D2を有していてもよく、一般式(3B−1)中のRに相当する基は、前記Rの置換基について列挙した置換基を有していてよい。置換基D1、置換基D2、及びRの置換基は、それぞれ独立に、さらに前記置換基Eで置換されていてもよく、前記置換基Eはさらに前記置換基Fで置換されていてもよい。
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
第三の化合物の好ましい態様について説明する。
前記一般式(3)におけるCzは、前記一般式(3B−1)で表される基であることが好ましい。
前記一般式(3)におけるnは、1又は2であることが好ましい。
前記一般式(3A)におけるAr及びArは、それぞれ独立に、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、アントラセン、ベンゾアントラセン、フェナントレン、ベンゾフェナントレン、フェナレン、ピセン、ペンタセン、ピレン、クリセン、ベンゾクリセン、フルオランテン及びトリフェニレンのいずれかから誘導される一価もしくは多価の残基であることが好ましく、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、フェナントレン、及びトリフェニレンのいずれかから誘導される一価もしくは多価の残基であることがより好ましい。
前記一般式(3A)において、二価の基としてのAr、及び二価の基としてのArは、それぞれ独立に、o−フェニレン基、m−フェニレン基、p−フェニレン基、4,4’−ビフェニリレン基、4,3’−ビフェニリレン基、4,2’−ビフェニリレン基、3,3’−ビフェニリレン基、2,2’−ビフェニリレン基、3,2’−ビフェニリレン基、4,4’’−p−ターフェニリレン基、4,3’’−p−ターフェニリレン基、3,3’’−p−ターフェニリレン基、2,2’’’−p−ターフェニリレン基、4,2’’−p−ターフェニリレン基、4,2’−p−ターフェニリレン基、4,3’−p−ターフェニリレン基、4,4’’−m−ターフェニリレン基、4,3’’−m−ターフェニリレン基、4,2’’−m−ターフェニリレン基、4,3’−m−ターフェニリレン基、3,3’−m−ターフェニリレン基、2,2’−m−ターフェニリレン基、4,4’’−o−ターフェニリレン基、3,3’’−o−ターフェニリレン基、2,2’’’−o−ターフェニリレン基、1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、1,5−ナフチレン基、2,7−ナフチレン基、2,6−フェナントリレン基、3,6−フェナントリレン基、2,7−フェナントリレン基、フルオランテン−3,8−ジイル基及び2,7−トリフェニレニレン基からなる群から選択される少なくともいずれかの基であることが好ましく、下記一般式(3a−1)〜(3a−27)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であることがより好ましい。
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
一価の芳香族炭化水素基である場合のAr1、及び一価の芳香族炭化水素基である場合のArは、それぞれ独立に、下記式(3b−1)〜(3b−3)からなる群から選択される基であることが好ましい。
Figure 2021120964
二価の芳香族炭化水素基である場合のAr1、及び二価の芳香族炭化水素基である場合のArは、それぞれ独立に、下記式(3b−4)〜(3b−10)からなる群から選択される基であることも好ましい。
Figure 2021120964
前記一般式(3B−1)におけるX〜Xは、それぞれ独立に、CRであることが好ましい。
前記一般式(3B−2)におけるX〜Xは、それぞれ独立に、Ar及びArのいずれかと結合する炭素原子、又はCRであり、ただし、X〜Xのうち一つは、前記一般式(3A)中、Ar及びArのいずれかと結合する炭素原子であり、
〜Xは、それぞれ独立に、CRであることが好ましい。
前記一般式(3B−1)において、隣接するR同士の組は、いずれも、互いに結合しないことが好ましい。
前記一般式(3B−1)におけるRは、水素原子であることが好ましい。
前記一般式(3B−2)において、隣接するR同士の組は、いずれかも、互いに結合せず、隣接するR同士の組は、いずれも、互いに結合しないことが好ましい。
前記一般式(3B−2)におけるR及びRは、水素原子であることが好ましい。
前記一般式(3B−1)におけるR、前記一般式(3B−2)におけるR、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、カルバゾリル基、置換カルバゾリル基、ハロゲン原子、又はシアノ基であることが好ましく、水素原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基であることがより好ましい。
前記第三の化合物は、下記一般式(3C)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2021120964
前記一般式(3C)において、Czは、前記一般式(3)におけるCzと同義であり、
Arは、前記一般式(3A)におけるArと同義であり、n1は、前記一般式(3A)におけるnと同義である。
n1は、2であることが好ましい。
前記第三の化合物は、前記一般式(3C)で表される化合物であり、
n1は、2であり、
Arは、前記一般式(3a−1)〜(3a−26)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であることが好ましい。
前記一般式(3a−1)〜(3a−26)で表される基は、置換基Eを有するか、又は無置換である。
前記一般式(3A)、(3B−1)、及び(3B−2)において、「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eは、無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、無置換の炭素数1〜30のアルキル基、無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、シアノ基、及びハロゲン原子からなる群から選択される置換基であることが好ましい。
前記一般式(3A)、(3B−1)、及び(3B−2)において、「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eは、無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、及び無置換の炭素数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より好ましい。
前記一般式(3A)、(3B−1)、及び(3B−2)において、「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eは、無置換の環形成炭素数6〜18のアリール基、及び無置換の炭素数1〜6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さらに好ましい。
第三の化合物のより好ましい態様について説明する。
Czは、前記一般式(3B−1)で表される基であり、
nは、1又は2であり、
前記一般式(3B−1)におけるRは、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
カルバゾリル基、
置換カルバゾリル基、
ハロゲン原子、又は
シアノ基であり、
前記一般式(3A)において、
kは0であり、
Arは、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、アントラセン、ベンゾアントラセン、フェナントレン、ベンゾフェナントレン、フェナレン、ピセン、ペンタセン、ピレン、クリセン、ベンゾクリセン、フルオランテン及びトリフェニレンのいずれかから誘導される一価もしくは多価の残基であり、
前記一般式(3A)、及び(3B−1)において、
「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eは、
無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
シアノ基、及び
ハロゲン原子からなる群から選択される置換基であることが好ましい。
前記一般式(3)において、
nは、1又は2であり、
前記一般式(3A)において、
kは0であり、
Ar及びArは、それぞれ独立に、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、フェナントレン、フルオランテン及びトリフェニレンのいずれかから誘導される一価もしくは多価の残基であり、
前記一般式(3B−1)におけるX〜Xは、それぞれ独立に、CRであり、
前記一般式(3B−2)におけるX〜Xは、それぞれ独立に、Arと結合する炭素原子、又はCRであり、ただし、X〜Xのうち一つは、前記一般式(3A)中、Arと結合する炭素原子であり、
〜Xは、それぞれ独立に、CRである、
前記一般式(3B−1)におけるR、前記一般式(3B−2)におけるR及びRは、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、又は
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基であり、
Arは、前記一般式(3a−1)〜(3a−26)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であり、
前記一般式(3A)、(3B−1)、及び(3B−2)において、
「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eは、
無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、及び
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い。
前記一般式(3)において、nは2であり、
前記一般式(3A)において、kは0であり、
前記一般式(3B−1)において、X〜Xは、それぞれ独立に、CRであり、隣接するR同士の組は、いずれも、互いに結合せず、
前記一般式(3B−2)において、X〜Xは、それぞれ独立に、Arと結合する炭素原子、又はCRであり、ただし、X〜Xのうち一つは、前記一般式(3A)中、Arと結合する炭素原子であり、隣接するR同士の組は、いずれも、互いに結合せず、
〜Xは、それぞれ独立に、CRであり、隣接するR同士の組は、いずれも互いに結合せず、
前記一般式(3B−1)におけるR、前記一般式(3B−2)におけるR及びRは、
水素原子であり、
前記一般式(3A)、(3B−1)、及び(3B−2)において、
「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eは、
無置換の環形成炭素数6〜18のアリール基、
無置換の炭素数1〜6のアルキル基、及び
炭素数1〜30のハロゲン化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より好ましい。
前記一般式(3)において、nは2であり、
前記一般式(3A)において、kは0であり、
Arは、前記一般式(3a−1)〜(3a−26)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であり、
前記一般式(3B−1)において、隣接するR同士の組は、いずれも、互いに結合せず、
前記一般式(3B−2)において、隣接するR同士の組は、いずれも、互いに結合せず、隣接するR同士の組は、いずれも互いに結合せず、
前記一般式(3B−1)におけるR、前記一般式(3B−2)におけるR及びRは、水素原子であり、
前記一般式(3A)、(3B−1)、及び(3B−2)において、
「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eは、
無置換の環形成炭素数6〜18のアリール基、及び
無置換の炭素数1〜6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い。
前記一般式(3)において、nは2であり、
前記一般式(3A)において、kは0であり、
Arは、前記一般式(3a−1)〜(3a−26)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であり、
前記一般式(3B−1)において、X〜Xは、それぞれ独立に、CRであり、隣接するR同士の組は、いずれも、互いに結合せず、
前記一般式(3B−2)において、X〜Xは、それぞれ独立に、Arと結合する炭素原子、又はCRであり、ただし、X〜Xのうち一つは、前記一般式(3A)中、Arと結合する炭素原子であり、隣接するR同士の組は、いずれも、互いに結合せず、
〜Xは、それぞれ独立に、CRであり、隣接するR同士の組は、いずれも互いに結合せず、
前記一般式(3B−1)におけるR、前記一般式(3B−2)におけるR及びRは、水素原子であり、
前記一般式(3A)、(3B−1)、及び(3B−2)において、
「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eは、
無置換の環形成炭素数6〜18のアリール基、及び
無置換の炭素数1〜6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い。
前記一般式(3)におけるCzは、下記式(3B11)〜(3B22)で表される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。
Figure 2021120964
Figure 2021120964
(前記式(3B11)〜(3B22)で表される基において、置換基を有し得る炭素原子は、置換基としてのRと同義の置換基Xを有するか、又は置換基を有さず、複数の置換基Xを有する場合、複数の置換基Xは、互いに同一であるか、又は異なる。前記式(3B11)〜(3B22)中、*は、結合位置を示す。)
前記一般式(3)におけるCzは、前記式(3B11)〜(3B17)で表される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。
・第三の化合物の製造方法
第三の化合物は、公知の方法により製造することができる。
本実施形態に係る第三の化合物の具体例を以下に示す。なお、本発明における第三の化合物は、これらの具体例に限定されない。
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
<発光層における第一の化合物、第二の化合物、及び第三の化合物の関係>
本実施形態の有機EL素子において、第二の化合物の一重項エネルギーS(Mat2)と、第三の化合物の一重項エネルギーS(Mat3)とは、下記数式(数2)の関係を満たすことが好ましい。
(Mat3)>S(Mat2) (数2)
第三の化合物の一重項エネルギーS(Mat3)は、第一の化合物の一重項エネルギーS(Mat1)よりも大きいことが好ましい。
第三の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(Mat3)は、第一の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(Mat1)よりも大きいことが好ましい。
第三の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(Mat3)は、第二の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(Mat2)よりも大きいことが好ましい。
発光層における第一の化合物の一重項エネルギーS(Mat1)と、第二の化合物の一重項エネルギーS(Mat2)と、第三の化合物の一重項エネルギーS(Mat3)と、は、下記数式(数3)の関係を満たすことが好ましい。
(Mat3)>S(Mat2)>S(Mat1) …(数3)
発光層における第一の化合物、第二の化合物、及び第三の化合物は、下記数式(数4)の関係を満たすことが好ましい。
77K(Mat3)>T77K(Mat2)>T77K(Mat1) …(数4)
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。
・発光層の膜厚
本実施形態の有機EL素子における発光層の膜厚は、好ましくは5nm以上50nm以下、より好ましくは7nm以上50nm以下、最も好ましくは10nm以上50nm以下である。5nm以上であると、発光層形成及び色度の調整が容易になりやすく、50nm以下であると、駆動電圧の上昇が抑制されやすい。
・発光層における化合物の含有率
本実施形態の有機EL素子では、発光層において、第一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。
第三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、第二の化合物、及び第三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、第二の化合物、及び第三の化合物以外の材料が含まれることを除外しない。
発光層は、第一の化合物を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。発光層は、第二の化合物を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。発光層は、第三の化合物を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
図4は、発光層における第一の化合物、第二の化合物、及び第三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(Mat)は、第一の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(Mat1)は、第一の化合物の最低励起三重項状態を表す。S1(Mat2)は、第二の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(Mat2)は、第二の化合物の最低励起三重項状態を表す。S1(Mat3)は、第三の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(Mat3)は、第三の化合物の最低励起三重項状態を表す。図4中のS2(Mat2)からS1(Mat1)へ向かう破線の矢印は、第二の化合物の最低励起一重項状態から第一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4に示すように、第二の化合物としてΔST(Mat2)の小さな化合物を用いると、最低励起三重項状態T1(Mat2)は、熱エネルギーにより、最低励起一重項状態S1(Mat2)に逆項間交差が可能である。そして、第二の化合物の最低励起一重項状態S1(Mat2)から第一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(Mat1)が生成する。この結果、第一の化合物の最低励起一重項状態S1(Mat1)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、高効率で発光する。
本実施形態に係る有機EL素子は、表示装置、及び発光装置等の電子機器に使用できる。
(陽極)
基板上に形成される陽極には、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素もしくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛、酸化タングステン、および酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、グラフェン等が挙げられる。この他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、チタン(Ti)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
これらの材料は、通常、スパッタリング法により成膜される。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し1質量%以上10質量%以下の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いることにより、スパッタリング法で形成することができる。また、例えば、酸化タングステン、および酸化亜鉛を含有した酸化インジウムは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5質量%以上5質量%以下、酸化亜鉛を0.1質量%以上1質量%以下含有したターゲットを用いることにより、スパッタリング法で形成することができる。その他、真空蒸着法、塗布法、インクジェット法、スピンコート法などにより作製してもよい。
陽極上に形成されるEL層のうち、陽極に接して形成される正孔注入層は、陽極の仕事関数に関係なく正孔(ホール)注入が容易である複合材料を用いて形成されるため、電極材料として可能な材料(例えば、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物、その他、元素周期表の第1族または第2族に属する元素も含む)を用いることができる。
仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(例えば、MgAg、AlLi)、ユーロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、およびこれらを含む合金を用いて陽極を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。さらに、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。
(陰極)
陰極には、仕事関数の小さい(具体的には3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(例えば、MgAg、AlLi)、ユーロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。
なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金を用いて陰極を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。また、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。
なお、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITO、グラフェン、珪素もしくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を用いて陰極を形成することができる。これらの導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することができる。
(正孔注入層)
正孔注入層は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。
また、正孔注入性の高い物質としては、低分子の有機化合物である4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’−ビス(N−{4−[N’−(3−メチルフェニル)−N’−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等の芳香族アミン化合物等やジピラジノ[2,3−f:20,30−h]キノキサリン−2,3,6,7,10,11−ヘキサカルボニトリル(HAT−CN)も挙げられる。
また、正孔注入性の高い物質としては、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用いることもできる。例えば、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N−(4−{N’−[4−(4−ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル−N’−フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)、ポリ[N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly−TPD)などの高分子化合物が挙げられる。また、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PSS)等の酸を添加した高分子化合物を用いることもできる。
(正孔輸送層)
正孔輸送層は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送層には、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、アントラセン誘導体等を使用する事ができる。具体的には、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)やN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BAFLP)、4,4’−ビス[N−(9,9−ジメチルフルオレン−2−イル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/(V・s)以上の正孔移動度を有する物質である。
正孔輸送層には、CBP、9−[4−(N−カルバゾリル)]フェニル−10−フェニルアントラセン(CzPA)、9−フェニル−3−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(PCzPA)のようなカルバゾール誘導体や、t−BuDNA、DNA、DPAnthのようなアントラセン誘導体を用いても良い。ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)等の高分子化合物を用いることもできる。
但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
正孔輸送層を二層以上配置する場合、エネルギーギャップのより大きい材料を発光層に近い側に配置することが好ましい。このような材料として、後記する実施例で用いた、HT−2が挙げられる。
(電子輸送層)
電子輸送層は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層には、1)アルミニウム錯体、ベリリウム錯体、亜鉛錯体等の金属錯体、2)イミダゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、アジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントロリン誘導体等の複素芳香族化合物、3)高分子化合物を使用することができる。具体的には低分子の有機化合物として、Alq、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、BAlq、Znq、ZnPBO、ZnBTZなどの金属錯体等を用いることができる。また、金属錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(ptert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、4,4’−ビス(5−メチルベンゾオキサゾール−2−イル)スチルベン(略称:BzOs)などの複素芳香族化合物も用いることができる。本実施態様においては、ベンゾイミダゾール化合物を好適に用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/(V・s)以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔輸送性よりも電子輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いてもよい。また、電子輸送層は、単層で構成されていてもよいし、上記物質からなる層が二層以上積層されて構成されていてもよい。
また、電子輸送層には、高分子化合物を用いることもできる。例えば、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(ピリジン−3,5−ジイル)](略称:PF−Py)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(2,2’−ビピリジン−6,6’−ジイル)](略称:PF−BPy)などを用いることができる。
(電子注入層)
電子注入層は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、カルシウム(Ca)、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)、リチウム酸化物(LiOx)等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。その他、電子輸送性を有する物質にアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を含有させたもの、具体的にはAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させたもの等を用いてもよい。なお、この場合には、陰極からの電子注入をより効率良く行うことができる。
あるいは、電子注入層に、有機化合物と電子供与体(ドナー)とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層を構成する物質(金属錯体や複素芳香族化合物等)を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン(略称:TTF)等の有機化合物を用いることもできる。
(層形成方法)
本実施形態の有機EL素子の各層の形成方法としては、上記で特に言及した以外には制限されないが、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ法、イオンプレーティング法などの乾式成膜法や、スピンコーティング法、ディッピング法、フローコーティング法、インクジェット法などの湿式成膜法などの公知の方法を採用することができる。
(膜厚)
本実施形態の有機EL素子の各有機層の膜厚は、上記で特に言及した以外には制限されないが、一般に膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすく、逆に厚すぎると高い印加電圧が必要となり効率が悪くなるため、通常は数nmから1μmの範囲が好ましい。
[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、例えば、表示装置及び発光装置等が挙げられる。表示装置としては、例えば、表示部品(例えば、有機ELパネルモジュール等)、テレビ、携帯電話、タブレット、及びパーソナルコンピュータ等が挙げられる。発光装置としては、例えば、照明及び車両用灯具等が挙げられる。
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変更、改良等は、本発明に含まれる。
例えば、発光層は、1層に限られず、複数の発光層が積層されていてもよい。有機EL素子が複数の発光層を有する場合、少なくとも1つの発光層が上記実施形態で説明した条件を満たしていればよい。例えば、その他の発光層が、蛍光発光型の発光層であっても、三重項励起状態から直接基底状態への電子遷移による発光を利用した燐光発光型の発光層であってもよい。
また、有機EL素子が複数の発光層を有する場合、これらの発光層が互いに隣接して設けられていてもよいし、中間層を介して複数の発光ユニットが積層された、いわゆるタンデム型の有機EL素子であってもよい。
また、例えば、発光層の陽極側、及び陰極側の少なくとも一方に障壁層を隣接させて設けてもよい。障壁層は、発光層に接して配置され、正孔、電子、及び励起子の少なくともいずれかを阻止することが好ましい。
例えば、発光層の陰極側で接して障壁層が配置された場合、当該障壁層は、電子を輸送し、かつ正孔が当該障壁層よりも陰極側の層(例えば、電子輸送層)に到達することを阻止する。有機EL素子が、電子輸送層を含む場合は、発光層と電子輸送層との間に当該障壁層を含むことが好ましい。
また、発光層の陽極側で接して障壁層が配置された場合、当該障壁層は、正孔を輸送し、かつ電子が当該障壁層よりも陽極側の層(例えば、正孔輸送層)に到達することを阻止する。有機EL素子が、正孔輸送層を含む場合は、発光層と正孔輸送層との間に当該障壁層を含むことが好ましい。
また、励起エネルギーが発光層からその周辺層に漏れ出さないように、障壁層を発光層に隣接させて設けてもよい。発光層で生成した励起子が、当該障壁層よりも電極側の層(例えば、電子輸送層や正孔輸送層)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。
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、Rx及びRyが互いに結合して環を形成するとは、例えば、Rx及びRyが炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子又はケイ素原子を含み、Rxに含まれる原子(炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子又はケイ素原子)と、Ryに含まれる原子(炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子又はケイ素原子)とが、単結合、二重結合、三重結合、又は二価の連結基を介して結合し、環形成炭素数が5以上の環(具体的には、複素環又は芳香族炭化水素環)を形成することを意味する。xは、数字、文字、又は、数字と文字との組み合わせである。yは、数字、文字、又は、数字と文字との組み合わせである。
二価の連結基としては特に制限されないが、例えば、−O−、−CO−、−CO−、−S−、−SO−、−SO−、−NH−、−NRa−、及びこれらの連結基を2以上組み合わせた基等が挙げられる。
複素環の具体例としては、後述の「一般式中における各置換基についての説明」で例示した「環形成原子数5〜30のヘテロアリール基」から結合手を除いた環構造(複素環)が挙げられる。これらの複素環は置換基を有していてもよい。
芳香族炭化水素環の具体例としては、後述の「一般式中における各置換基についての説明」で例示した「環形成炭素数6〜30のアリール基」から結合手を除いた環構造(芳香族炭化水素環)が挙げられる。これらの芳香族炭化水素環は置換基を有していてもよい。
Raとしては、例えば、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30のヘテロアリール基等が挙げられる。
例えば、Rx及びRyが互いに結合して環を形成するとは、下記一般式(E1)で表される分子構造において、Rxに含まれる原子と、Ry1に含まれる原子とが、一般式(E2)で表される環(環構造)Eを形成すること;一般式(F1)で表される分子構造において、Rxに含まれる原子と、Ry1に含まれる原子とが、一般式(F2)で表される環Fを形成すること;一般式(G1)で表される分子構造において、Rxに含まれる原子と、Ry1に含まれる原子とが、一般式(G2)で表される環Gを形成すること;一般式(H1)で表される分子構造において、Rxに含まれる原子と、Ry1に含まれる原子とが、一般式(H2)で表される環Hを形成すること;一般式(I1)で表される分子構造において、Rxに含まれる原子と、Ry1に含まれる原子とが、一般式(I2)で表される環Iを形成すること;を意味する。
一般式(E1)〜(I1)中、*は、それぞれ独立に、一分子中の他の原子との結合位置を表す。一般式(E1)中の2つの*は一般式(E2)中の2つの*にそれぞれ対応し、一般式(F1)中の2つの*は一般式(F2)中の2つの*にそれぞれ対応し、一般式(G1)中の2つの*は一般式(G2)中の2つの*にそれぞれ対応し、一般式(H1)中の2つの*は一般式(H2)中の2つの*にそれぞれ対応し、一般式(I1)中の2つの*は一般式(I2)中の2つの*にそれぞれ対応する。
Figure 2021120964
Figure 2021120964
一般式(E2)〜(I2)で表される分子構造において、E〜Iはそれぞれ環構造(前記環形成原子数が5以上の環)を表す。一般式(E2)〜(I2)中、*は、それぞれ独立に、一分子中の他の原子との結合位置を表す。一般式(E2)中の2つの*は一般式(E1)中の2つの*にそれぞれ対応する。一般式(F2)〜(I2)中の2つの*についても同様に、一般式(F1)〜(I1)中の2つの*にそれぞれ対応する。
例えば、一般式(E1)において、Rx及びRyが互いに結合して一般式(E2)中の環Eを形成し、環Eが無置換のベンゼン環である場合、一般式(E1)で表される分子構造は、下記一般式(E3)で表される分子構造になる。ここで、一般式(E3)中の2つの*は、それぞれ独立に、一般式(E2)および一般式(E1)中の2つの*に対応する。
例えば、一般式(E1)において、Rx及びRyが互いに結合して一般式(E2)中の環Eを形成し、環Eが無置換のピロール環である場合、一般式(E1)で表される分子構造は、下記一般式(E4)で表される分子構造になる。ここで、一般式(E4)中の2つの*は、それぞれ独立に、一般式(E2)および一般式(E1)中の2つの*に対応する。一般式(E3)及び(E4)中、*は、それぞれ独立に、一分子中の他の原子との結合位置を表す。
Figure 2021120964
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、ベンゼン環や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や、当該環が置換基によって置換される場合の置換基に含まれる原子は環形成原子数には含まない。以下で記載される「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。ピリジン環や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や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。
・本明細書における一般式中における各置換基についての説明(各置換基の説明)
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、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もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基や、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜18のアリール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であることがより好ましい。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もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基や、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の複素環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。
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
前記一般式(XY−1)〜(XY−18)において、X及びY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、置換もしくは無置換のカルバゾリル基としては、例えば、下記一般式(XY−19)〜(XY−22)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。
Figure 2021120964
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。
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、シクロペンチル基や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。
本明細書において、アルキルスルホニル基は、−SOで表される。−SOにおけるRは、置換もしくは無置換のアルキル基を表す。
本明細書における置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルスルホニル基としては、上記−SOにおけるRが、置換もしくは無置換の上記炭素数1〜30のアルキル基である基が挙げられる。
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、−Z−Zと表される。このZ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Z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1〜30のアルコキシ基は、−OZと表される。このZ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。
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、−OZと表される。このZ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、−NHR、または−N(Rと表される。このR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。
本明細書における炭素数2〜30のアルキニル基としては、直鎖または分岐鎖のいずれであってもよく、例えば、エチニル、プロピニル、および2−フェニルエチニル等が挙げられる。
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、−SRと表される。このR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い。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。
本明細書における置換ホスフィノ基としては、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、上述の「環形成炭素数6〜30のアリール基」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。
本明細書における炭素数2〜31のアシル基は、−COR’と表される。このR’の例としては、上述の炭素数1〜30のアルキル基が挙げられる。本明細書における炭素数2〜31のアシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニ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。
Figure 2021120964
本明細書におけるエステル基としては、例えば、−C(=O)ORで表される基が挙げられる。Rの例としては、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜18のアリール基(好ましくは環形成炭素数6〜10)が挙げられる。
本明細書におけるシロキサニル基は、エーテル結合を介したケイ素化合物基であり、例えば、トリメチルシロキサニル基などが挙げられる。
前記一般式(P)において、ArP1及びArP2としては、炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6)のアルキル基、及び環形成炭素数6〜30(好ましくは環形成炭素数6〜20、より好ましくは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等が挙げられる。炭素数1〜30のアルキル基の例としては、上述の炭素数1〜30のアルキル基が挙げられる。環形成炭素数6〜30のアリール基の例としては、上述の環形成炭素数6〜30のアリール基が挙げられる。
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。
本明細書において、「置換もしくは無置換の」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の直鎖アルキル基、炭素数3〜30の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、置換もしくは無置換のシリル基(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等)、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、置換もしくは無置換のアミノ基、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、ハロゲン原子、炭素数2〜30のアルキニル基、シアノ基、ヒドロキ基、ニトロ基、カルボキシ基、及び置換ホスホリル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。
ただし、第三化合物における「置換もしくは無置換の」という場合における置換基に、環形成原子数5〜30のヘテロアリール基、及び置換もしくは無置換のアミノ基は含まれない。
本明細書において、「置換もしくは無置換の」という場合における置換基としては、ジアリールホウ素基(ArB1ArB2B−)も挙げられる。このArB1及びArB2の例としては、上述の「環形成炭素数6〜30のアリール基」が挙げられる。
「置換もしくは無置換の」という場合における置換基の具体例及び好ましい基としては、「各置換基の説明」中の置換基の具体例及び好ましい基と同様の基が挙げられる。
第三の化合物における「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eとしては、環形成炭素数6〜20(好ましくは環形成炭素数6〜12)のアリール基、炭素数1〜10の直鎖アルキル基(好ましくは炭素数1〜6)、炭素数3〜10(好ましくは炭素数3〜6)の分岐鎖のアルキル基、炭素数1〜10(好ましくは炭素数1〜6)のハロゲン化アルキル基、環形成炭素数3〜20(好ましくは環形成炭素数3〜12)のシクロアルキル基、シリル基、炭素数1〜10(好ましくは炭素数1〜6)のアルコキシ基、炭素数1〜10(好ましくは炭素数1〜6)のハロゲン化アルコキシ基、環形成炭素数6〜20(好ましくは環形成炭素数6〜12)のアリールオキシ基、炭素数1〜10(好ましくは炭素数1〜6)のアルキルチオ基、環形成炭素数6〜20(好ましくは環形成炭素数6〜12)のアリールチオ基、環形成炭素数7〜20(好ましくは環形成炭素数7〜12)のアラルキル基、炭素数2〜10(好ましくは炭素数2〜6)のアルケニル基、ハロゲン原子、炭素数2〜10(好ましくは炭素数2〜6)のアルキニル基、シアノ基、ヒドロキシ基、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。
第三の化合物における「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eが、さらに置換基Fを有する場合、置換基Fは、環形成炭素数6〜30のアリール基、炭素数1〜10(好ましくは炭素数1〜6)のアルキル基、炭素数1〜10(好ましくは炭素数1〜6)のハロゲン化アルキル基、環形成炭素数3〜20のシクロアルキル基(好ましくは環形成炭素数3〜12)、シリル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、炭素数1〜10(好ましくは炭素数1〜6)のハロゲン化アルコキシ基、炭素数6〜20(好ましくは環形成炭素数6〜12)のアリールオキシ基、炭素数1〜10(好ましくは炭素数1〜6)のアルキルチオ基、環形成炭素数6〜20(好ましくは環形成炭素数6〜12)のアリールチオ基、炭素数7〜20(好ましくは環形成炭素数7〜12)のアラルキル基、炭素数2〜10(好ましくは炭素数1〜6)のアルケニル基、ハロゲン原子、炭素数2〜10(好ましくは炭素数2〜6)のアルキニル基、シアノ基、ヒドロキシ基、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好ましい。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。ただし、置換基Fはさらなる置換基を有さない。
第一の化合物及び第二の化合物における「置換もしくは無置換の」という場合における置換基としては、環形成炭素数6〜30(好ましくは環形成炭素数6〜12)のアリール基、環形成原子数5〜30(好ましくは環形成原子数5〜12)のヘテロアリール基、炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜6)の直鎖アルキル基、炭素数3〜30(好ましくは炭素数3〜6)の分岐鎖のアルキル基、炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜6)のハロゲン化アルキル基、及び環形成炭素数3〜30(好ましくは環形成炭素数3〜12)のシクロアルキル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。
第一の化合物及び第二の化合物における「置換もしくは無置換の」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の直鎖アルキル基、炭素数3〜30の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。
第一の化合物及び第二の化合物における「置換もしくは無置換の」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の直鎖アルキル基、炭素数3〜30の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。
第一の化合物及び第二の化合物における「置換もしくは無置換の」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、炭素数2〜31のアシル基も挙げられる。
「置換もしくは無置換の」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、「置換もしくは無置換の炭素数XX〜YYのZZ基」という表現における「炭素数XX〜YY」は、ZZ基が無置換である場合の炭素数を表し、置換されている場合の置換基の炭素数は含めない。
本明細書において、「置換もしくは無置換の原子数XX〜YYのZZ基」という表現における「原子数XX〜YY」は、ZZ基が無置換である場合の原子数を表し、置換されている場合の置換基の原子数は含めない。
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、「置換もしくは無置換の」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や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。
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。
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
Figure 2021120964
・遅延蛍光性
(化合物TADF1の遅延蛍光性)
遅延蛍光性は図2に示す装置を利用して過渡PLを測定することにより確認した。前記化合物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、Delay発光(遅延発光)の量がPrompt発光(即時発光)の量に対して5%以上を意味する。具体的には、Prompt発光(即時発光)の量をXとし、Delay発光(遅延発光)の量をXとしたときに、X/Xの値が0.05以上であることを意味する。
化合物TADF1について、Delay発光(遅延発光)の量がPrompt発光(即時発光)の量に対して5%以上あることが確認された。具体的には、化合物TADF1について、X/X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の装置や文献に記載された装置に限定されない。
(化合物TADF2の遅延蛍光性)
化合物TADF1に代えて、化合物TADF2を用いたこと以外、上記と同様にして化合物TADF2の遅延蛍光性を確認した。
その結果、化合物TADF2について、Delay発光(遅延発光)の量がPrompt発光(即時発光)の量に対して5%以上あることが確認された。具体的には、化合物TADF2について、X/X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S
化合物TADF1、TADF2、D1、D2、D4、M2、M3、M9、M11、M12、及びM21の一重項エネルギーS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Sは、2.37eVであった。
化合物TADF2の一重項エネルギーSは、2.80eVであった。
化合物D1の一重項エネルギーSは、2.02eVであった。
化合物D2の一重項エネルギーSは、2.00eVであった。
化合物D4の一重項エネルギーSは、2.39eVであった。
化合物M2の一重項エネルギーSは、3.52eVであった。
化合物M3の一重項エネルギーSは、3.56eVであった。
化合物M9の一重項エネルギーSは、3.51eVであった。
化合物M11の一重項エネルギーSは、3.75eVであった。
化合物M12の一重項エネルギーSは、3.40eVであった。
化合物M21の一重項エネルギーSは、3.44eVであった。
・77[K]におけるエネルギーギャップT77K
化合物TADF2は、前述のエネルギーギャップT77Kの測定方法により測定した。
化合物TADF2のT77Kは、2.71eVであった。したがって、化合物TADF2のΔSTは0.09eV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)でこの試料の蛍光スペクトル(縦軸:蛍光発光強度、横軸:波長とする。)を測定した。本実施例では、蛍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、蛍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。蛍光スペクトルにおいて、発光強度が最大となる蛍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、609nmであった。
化合物D2の主ピーク波長は、613nmであった。
化合物D4の主ピーク波長は、516nmであった。
<赤色発光型有機EL素子Aの作製>
赤色発光型有機EL素子(以下、赤色発光素子とも称する)を以下のように作製し、評価した。
(実施例1−1)
25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマテック株式会社製)を、イソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行った後、UVオゾン洗浄を1分間行った。ITOの膜厚は、130nmとした。
洗浄後の透明電極ライン付き前記ガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に透明電極を覆うようにして化合物HI1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、HI1膜上に膜厚55nmの正孔輸送層を形成した。
次に、この正孔輸送層上に、化合物M4を蒸着し、膜厚10nmの電子障壁層を形成した。
次に、この電子障壁層上に、第一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TADF1と、第三の化合物としての化合物M3とを共蒸着し、膜厚25nmの第一の有機層としての発光層を形成した。発光層における化合物TADF1の濃度を10質量%とし、化合物D1の濃度を0.5質量%とし、化合物M3の濃度を89.5質量%とした。
次に、この発光層上に、化合物M5を蒸着し、膜厚10nm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ET1を蒸着し、膜厚30nm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1−1の赤色発光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)/HI1(5)/HT1(55)/M4(10)/M3:TADF1:D1(25,89.5%:10%:0.5%)/M5(10)/ET1(30)/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、発光層における第三の化合物、第二の化合物、及び第一の化合物の割合(質量%)を示す。以下、同様の表記とする。
(実施例1−2)
実施例1−2の赤色発光素子は、実施例1−1の発光層における化合物M3に代えて、化合物M2を用いたこと以外、実施例1−1と同様にして作製した。
実施例1−2の赤色発光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)/HI1(5)/HT1(55)/M4(10)/M2:TADF1:D1(25,89.5%:10%:0.5%)/M5(10)/ET1(30)/LiF(1)/Al(80)
(実施例1−3)
実施例1−3の赤色発光素子は、実施例1−1の発光層における化合物M3に代えて、化合物M19を用いたこと以外、実施例1−1と同様にして作製した。
実施例1−3の赤色発光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)/HI1(5)/HT1(55)/M4(10)/M19:TADF1:D1(25,89.5%:10%:0.5%)/M5(10)/ET1(30)/LiF(1)/Al(80)
(実施例1−4)
実施例1−4の赤色発光素子は、実施例1−1の発光層における化合物M3に代えて、化合物M12を用いたこと以外、実施例1−1と同様にして作製した。
実施例1−4の赤色発光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)/HI1(5)/HT1(55)/M4(10)/M12:TADF1:D1(25,89.5%:10%:0.5%)/M5(10)/ET1(30)/LiF(1)/Al(80)
(実施例1−5)
実施例1−5の赤色発光素子は、実施例1−1の発光層における化合物M3の濃度を74.5質量%とし、TADF1の濃度を25質量%としたこと以外、実施例1−1と同様にして作製した。
実施例1−5の赤色発光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)/HI1(5)/HT1(55)/M4(10)/M3:TADF1:D1(25,74.5%:25%:0.5%)/M5(10)/ET1(30)/LiF(1)/Al(80)
(実施例1−6)
実施例1−6の赤色発光素子は、実施例1−5の発光層における化合物M3に代えて、化合物M2を用いたこと以外、実施例1−5と同様にして作製した。
実施例1−6の赤色発光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)/HI1(5)/HT1(55)/M4(10)/M2:TADF1:D1(25,74.5%:25%:0.5%)/M5(10)/ET1(30)/LiF(1)/Al(80)
(実施例1−7)
実施例1−7の赤色発光素子は、実施例1−5の発光層における化合物M3に代えて、化合物M19を用いたこと以外、実施例1−5と同様にして作製した。
実施例1−7の赤色発光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)/HI1(5)/HT1(55)/M4(10)/M19:TADF1:D1(25,74.5%:25%:0.5%)/M5(10)/ET1(30)/LiF(1)/Al(80)
(実施例1−8)
実施例1−8の赤色発光素子は、実施例1−5の発光層における化合物M3に代えて、化合物M12を用いたこと以外、実施例1−5と同様にして作製した。
実施例1−8の赤色発光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)/HI1(5)/HT1(55)/M4(10)/M12:TADF1:D1(25,74.5%:25%:0.5%)/M5(10)/ET1(30)/LiF(1)/Al(80)
(比較例1−1)
比較例1−1の赤色発光素子は、実施例1−1の発光層における化合物M3に代えて、化合物M11を用いたこと以外、実施例1−1と同様にして作製した。
比較例1−1の赤色発光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)/HI1(5)/HT1(55)/M4(10)/M11:TADF1:D1(25,89.5%:10%:0.5%)/M5(10)/ET1(30)/LiF(1)/Al(80)
(比較例1−2)
比較例1−2の赤色発光素子は、実施例1−1の発光層における化合物M3に代えて、化合物M9を用いたこと以外、実施例1−1と同様にして作製した。
比較例1−2の赤色発光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)/HI1(5)/HT1(55)/M4(10)/M9:TADF1:D1(25,89.5%:10%:0.5%)/M5(10)/ET1(30)/LiF(1)/Al(80)
(比較例1−3)
比較例1−3の赤色発光素子は、実施例1−5の発光層における化合物M3に代えて、化合物M11を用いたこと以外、実施例1−5と同様にして作製した。
比較例1−3の赤色発光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)/HI1(5)/HT1(55)/M4(10)/M11:TADF1:D1(25,74.5%:25%:0.5%)/M5(10)/ET1(30)/LiF(1)/Al(80)
(比較例1−4)
比較例1−4の赤色発光素子は、実施例1−5の発光層における化合物M3に代えて、化合物M9を用いたこと以外、実施例1−5と同様にして作製した。
比較例1−4の赤色発光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)/HI1(5)/HT1(55)/M4(10)/M9:TADF1:D1(25,74.5%:25%:0.5%)/M5(10)/ET1(30)/LiF(1)/Al(80)
<赤色発光素子の評価>
実施例1−1〜1−8及び比較例1−1〜1−4において作製した赤色発光素子について、以下の評価を行った。評価結果を表14及び表15に示す。表14及び表15中、%は「質量%」を示し、@0.1は、0.1mA/cmを示し、@10は、10mA/cmを示す。
・外部量子効率EQE
電流密度が0.1mA/cmとなるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを分光放射輝度計CS−2000(コニカミノルタ株式会社製)で計測した。
得られた分光放射輝度スペクトルから、ランバシアン放射を行ったと仮定し外部量子効率EQE(単位:%)を算出した。
また、電流密度が10mA/cmとなるように素子に電圧を印加し、上記と同様の方法で外部量子効率EQE(単位:%)を算出した。
・色度CIEx、CIEy、及び主ピーク波長λの値
電流密度が10mA/cmとなるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを分光放射輝度計CS−2000(コニカミノルタ株式会社製)で計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、色度CIEx、CIEy、及び主ピーク波長λ(単位:nm)を算出した。
Figure 2021120964
前記一般式(1)で表される第一の化合物、遅延蛍光性の第二の化合物、及び前記一般式(3)で表される第三の化合物を第一の有機層に含む実施例1−1〜1−4に係る赤色発光素子は、前記第三の化合物に代えて、前記一般式(3)を満たさない化合物を第一の有機層に含む比較例1−1〜1−2に比べ、電流密度が0.1mA/cmのときも、10mA/cmのときも外部量子効率が高い値を示した。
したがって、実施例の赤色発光素子によれば、高効率で発光した。
Figure 2021120964
前記一般式(1)で表される第一の化合物、遅延蛍光性の第二の化合物、及び前記一般式(3)で表される第三の化合物を第一の有機層に含む実施例1−5〜1−8に係る赤色発光素子は、前記第三の化合物に代えて、前記一般式(3)を満たさない化合物を第一の有機層に含む比較例1−3〜1−4に比べ、電流密度が0.1mA/cmのときも、10mA/cmのときも外部量子効率が高い値を示した。
したがって、実施例の赤色発光素子によれば、高効率で発光した。
<緑色発光型有機EL素子の作製>
緑色発光型有機EL素子(以下、緑色発光素子とも称する)を以下のように作製し、評価した。
(実施例2−1)
25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマテック株式会社製)を、イソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行った後、UVオゾン洗浄を1分間行った。ITOの膜厚は、130nmとした。
洗浄後の透明電極ライン付き前記ガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に透明電極を覆うようにして化合物HI2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HT2を蒸着し、HI2膜上に膜厚110nmの正孔輸送層を形成した。
次に、この正孔輸送層上に、化合物M8を蒸着し、膜厚15nmの電子障壁層を形成した。
次に、この電子障壁層上に、第一の化合物としての化合物D4と、第二の化合物としての化合物TADF2と、第三の化合物としての化合物M3とを共蒸着し、膜厚25nmの第一の有機層としての発光層を形成した。発光層における化合物TADF2の濃度を25質量%とし、化合物D4の濃度を0.2質量%とし、化合物M3の濃度を74.8質量%とした。
次に、この発光層上に、化合物M10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50nm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2−1の緑色発光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)/HI2(5)/HT2(110)/M8(15)/M3:TADF2:D4(25,74.8%:25%:0.2%)/M10(5)/ET2(50)/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、発光層における第三の化合物、第二の化合物、及び第一の化合物の割合(質量%)を示す。以下、同様の表記とする。
(実施例2−2)
実施例2−2の緑色発光素子は、実施例2−4の発光層における化合物M3に代えて、化合物M21を用いたこと以外、実施例2−4と同様にして作製した。
実施例2−2の緑色発光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)/HI2(5)/HT2(110)/M8(15)/M21:TADF2:D4(25,74.8%:25%:0.2%)/M10(5)/ET2(50)/LiF(1)/Al(80)
(実施例2−3)
実施例2−3の緑色発光素子は、実施例2−1の発光層における化合物D4に代えて、化合物D2を用いたこと以外、実施例2−1と同様にして作製した。
実施例2−3の緑色発光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)/HI2(5)/HT2(110)/M8(15)/M3:TADF2:D2(25,74.8%:25%:0.2%)/M10(5)/ET2(50)/LiF(1)/Al(80)
(実施例2−X)
実施例2−Xの緑色発光素子は、実施例2−1の発光層における化合物M3に代えて、化合物M12を用いたこと以外、実施例2−1と同様にして作製した。
実施例2−Xの緑色発光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)/HI2(5)/HT2(110)/M8(15)/M12:TADF2:D4(25,74.8%:25%:0.2%)/M10(5)/ET2(50)/LiF(1)/Al(80)
(実施例2−Y)
実施例2−Yの緑色発光素子は、実施例2−1の発光層における化合物M3に代えて、化合物M24を用いたこと以外、実施例2−1と同様にして作製した。
実施例2−Yの緑色発光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)/HI2(5)/HT2(110)/M8(15)/M24:TADF2:D4(25,74.8%:25%:0.2%)/M10(5)/ET2(50)/LiF(1)/Al(80)
(実施例2−Z)
実施例2−Zの緑色発光素子は、実施例2−1の発光層における化合物M3に代えて、化合物M25を用いたこと以外、実施例2−1と同様にして作製した。
実施例2−Zの緑色発光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)/HI2(5)/HT2(110)/M8(15)/M25:TADF2:D4(25,74.8%:25%:0.2%)/M10(5)/ET2(50)/LiF(1)/Al(80)
実施例2−Qの緑色発光素子は、実施例2−1の発光層における化合物M3に代えて、化合物M2を用いたこと以外、実施例2−1と同様にして作製した。
実施例2−Qの緑色発光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)/HI2(5)/HT2(110)/M8(15)/M2:TADF2:D4(25,74.8%:25%:0.2%)/M10(5)/ET2(50)/LiF(1)/Al(80)
(実施例2−4)
実施例2−4の緑色発光素子は、実施例2−1の発光層における化合物M3の濃度を49.8質量%とし、TADF2の濃度を50質量%としたこと以外、実施例2−1と同様にして作製した。
実施例2−4の緑色発光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)/HI2(5)/HT2(110)/M8(15)/M3:TADF2:D4(25,49.8%:50%:0.2%)/M10(5)/ET2(50)/LiF(1)/Al(80)
(実施例2−5)
実施例2−5の緑色発光素子は、実施例2−4の発光層における化合物M3に代えて、化合物M21を用いたこと以外、実施例2−4と同様にして作製した。
実施例2−5の緑色発光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)/HI2(5)/HT2(110)/M8(15)/M21:TADF2:D4(25,49.8%:50%:0.2%)/M10(5)/ET2(50)/LiF(1)/Al(80)
(実施例2−6)
実施例2−6の緑色発光素子は、実施例2−4の発光層における化合物D4に代えて、化合物D2を用いたこと以外、実施例2−4と同様にして作製した。
実施例2−6の緑色発光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)/HI2(5)/HT2(110)/M8(15)/M3:TADF2:D2(25,49.8%:50%:0.2%)/M10(5)/ET2(50)/LiF(1)/Al(80)
(実施例2−A)
実施例2−Aの緑色発光素子は、実施例2−4の発光層における化合物M3に代えて、化合物M12を用いたこと以外、実施例2−4と同様にして作製した。
実施例2−Aの緑色発光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)/HI2(5)/HT2(110)/M8(15)/M12:TADF2:D4(25,49.8%:50%:0.2%)/M10(5)/ET2(50)/LiF(1)/Al(80)
(実施例2−B)
実施例2−Bの緑色発光素子は、実施例2−4の発光層における化合物M3に代えて、化合物M24を用いたこと以外、実施例2−4と同様にして作製した。
実施例2−Bの緑色発光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)/HI2(5)/HT2(110)/M8(15)/M24:TADF2:D4(25,49.8%:50%:0.2%)/M10(5)/ET2(50)/LiF(1)/Al(80)
(実施例2−C)
実施例2−Cの緑色発光素子は、実施例2−4の発光層における化合物M3に代えて、化合物M25を用いたこと以外、実施例2−4と同様にして作製した。
実施例2−Cの緑色発光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)/HI2(5)/HT2(110)/M8(15)/M25:TADF2:D4(25,49.8%:50%:0.2%)/M10(5)/ET2(50)/LiF(1)/Al(80)
(比較例2−1)
比較例2−1の緑色発光素子は、実施例2−1の発光層における化合物M3に代えて、化合物M11を用いたこと以外、実施例2−1と同様にして作製した。
比較例2−1の緑色発光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)/HI2(5)/HT2(110)/M8(15)/M11:TADF2:D4(25,74.8%:25%:0.2%)/M10(5)/ET2(50)/LiF(1)/Al(80)
(比較例2−2)
比較例2−2の緑色発光素子は、実施例2−4の発光層における化合物M3に代えて、化合物M11を用いたこと以外、実施例2−4と同様にして作製した。
比較例2−2の緑色発光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)/HI2(5)/HT2(110)/M8(15)/M11:TADF2:D4(25,49.8%:50%:0.2%)/M10(5)/ET2(50)/LiF(1)/Al(80)
<緑色発光素子の評価>
実施例2−1〜2−6、実施例2−X〜2−Z、実施例2−Q、実施例2−A〜2−C、及び比較例2−1〜2−2において作製した緑色発光素子について、以下の評価を行った。評価結果を表16及び表17に示す。表16及び表17中、%は「質量%」を示し、@0.1は、0.1mA/cmを示し、@10は、10mA/cmを示す。
・外部量子効率EQE
電流密度が0.1mA/cmとなるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを分光放射輝度計CS−2000(コニカミノルタ株式会社製)で計測した。
得られた分光放射輝度スペクトルから、ランバシアン放射を行ったと仮定し外部量子効率EQE(単位:%)を算出した。
・色度CIEx、CIEy、及び主ピーク波長λの値
電流密度が10mA/cmとなるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを分光放射輝度計CS−2000(コニカミノルタ株式会社製)で計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、色度CIEx、CIEy、及び主ピーク波長λ(単位:nm)を算出した。
Figure 2021120964
前記一般式(1)で表される第一の化合物、遅延蛍光性の第二の化合物、及び前記一般式(3)で表される第三の化合物を第一の有機層に含む実施例2−1〜2−3、実施例2−X〜2−Z、及び実施例2−Qに係る緑色発光素子は、前記第三の化合物に代えて、前記一般式(3)を満たさない化合物を第一の有機層に含む比較例2−1に比べ、外部量子効率が高い値を示した。
したがって、実施例の緑色発光素子によれば、高効率で発光した。
Figure 2021120964
前記一般式(1)で表される第一の化合物、遅延蛍光性の第二の化合物、及び前記一般式(3)で表される第三の化合物を第一の有機層に含む実施例2−4〜2−6、及び実施例2−A〜2−Cに係る緑色発光素子は、前記第三の化合物に代えて、前記一般式(3)を満たさない化合物を第一の有機層に含む比較例2−2に比べ、外部量子効率が高い値を示した。
したがって、実施例の緑色発光素子によれば、高効率で発光した。
1…有機EL素子、2…基板、3…陽極、4…陰極、5…発光層(第一の有機層の一例)、6…正孔注入層、7…正孔輸送層、8…電子輸送層、9…電子注入層、10…有機層。

Claims (36)

  1. 陽極と、
    陰極と、
    前記陽極と前記陰極との間に含まれる第一の有機層と、を有し、
    前記第一の有機層は、第一の化合物、第二の化合物、及び第三の化合物を含み、
    前記第一の化合物は、下記一般式(1)で表される化合物であり、
    前記第二の化合物は、遅延蛍光性の化合物であり、
    前記第三の化合物は、下記一般式(3)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。
    Figure 2021120964
    (前記一般式(1)において、
    Xは、窒素原子、又はYと結合する炭素原子であり、
    Yは、水素原子又は置換基であり、
    21〜R26は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であるか、又はR21及びR22の組、R22及びR23の組、R24及びR25の組、並びにR25及びR26の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、
    置換基としてのY、及びR21〜R26は、それぞれ独立に、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数6〜30のアルキルチオ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基、
    置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルケニル基、
    置換もしくは無置換の炭素数7〜30のアラルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30のヘテロアリール基、
    ハロゲン原子、
    カルボキシ基、
    置換もしくは無置換のエステル基、
    置換もしくは無置換のカルバモイル基、
    置換もしくは無置換のアミノ基、
    ニトロ基、
    シアノ基、
    置換もしくは無置換のシリル基、および
    置換もしくは無置換のシロキサニル基からなる群から選択され、
    21およびZ22は、それぞれ独立に、置換基であるか、又はZ21及びZ22が互いに結合して環を形成し、
    置換基としてのZ21及びZ22は、それぞれ独立に、
    ハロゲン原子、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、および
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基からなる群から選択される。)
    Figure 2021120964
    (前記一般式(3)において、
    nは、1、2、3、又は4であり、
    nが、2、3、又は4の場合、複数のCzは、互いに同一であるか又は異なり、
    は、下記一般式(3A)で表される基であり、
    Czは、下記一般式(3B−1)又は(3B−2)で表される基である。)
    Figure 2021120964
    (前記一般式(3A)において、
    Ar及びArは、それぞれ独立に、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜18の一価もしくは多価の芳香族炭化水素基であり、
    kは、0、1、又は2であり、
    kが2の場合、複数のArは、互いに同一であるか又は異なり、
    Arが置換基を有する場合における置換基D1は、それぞれ独立に、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
    置換もしくは無置換の炭素数7〜30のアラルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、
    置換もしくは無置換のシリル基、
    ハロゲン原子、
    シアノ基、及び
    ニトロ基からなる群から選択され、
    Arが置換基を有する場合における置換基D2は、前記置換基D1と同義であり、
    nが1の場合、Czは、Arに結合するか、又はArに結合し、
    nが2、3、又は4の場合、複数のCzは、それぞれ独立に、Arに結合するか、又はArに結合する。)
    Figure 2021120964
    (前記一般式(3B−1)において、
    〜Xは、それぞれ独立に、窒素原子又はCRであり、
    は、水素原子もしくは置換基であるか、又は隣接するR同士の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、
    置換基としてのRは、それぞれ独立に、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
    置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30のヘテロアリール基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
    置換もしくは無置換のシリル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基、
    置換もしくは無置換の炭素数7〜30のアラルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルケニル基、
    ハロゲン原子、
    置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルキニル基、
    シアノ基、
    ヒドロキシ基、
    ニトロ基、及び
    カルボキシ基からなる群から選択され、
    が置換もしく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場合における前記ヘテロアリール基は、それぞれ独立に、カルバゾリル基又はアザカルバゾリル基であり、
    複数のRは、互いに同一であるか又は異なり、
    ただし、前記一般式(3B−1)における窒素原子は、前記一般式(3A)中、Ar及びArのいずれかと結合する)
    Figure 2021120964
    (前記一般式(3B−2)において、
    〜Xは、前記一般式(3A)中、Ar及びArのいずれかと結合する炭素原子、窒素原子又はCRであり、Rは、水素原子もしくは置換基であるか、又は隣接するR同士の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、ただし、X〜Xのうち一つは、前記一般式(3A)中、Ar及びArのいずれかと結合する炭素原子であり、
    〜Xは、窒素原子又はCRであり、Rは、水素原子もしくは置換基であるか、又は隣接するR同士の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、
    、R及びRは、それぞれ独立に、前記一般式(3B−1)におけるRと同義であり、複数のRは、互いに同一であるか又は異なり、複数のRは互いに同一であるか又は異なり、
    前記第三の化合物において、「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eは、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
    置換もしくは無置換のシリル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基、
    置換もしくは無置換の炭素数7〜30のアラルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルケニル基、
    ハロゲン原子、
    置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルキニル基、
    シアノ基、
    ヒドロキシ基、
    ニトロ基、及び
    カルボキシ基からなる群から選択され、
    前記置換基Eが、さらに置換基Fを有する場合、置換基Fは、
    無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
    無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
    無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
    無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
    無置換のシリル基、
    無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
    無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、
    無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、
    無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、
    無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基、
    無置換の炭素数7〜30のアラルキル基、
    無置換の炭素数2〜30のアルケニル基、
    ハロゲン原子、
    無置換の炭素数2〜30のアルキニル基、
    シアノ基、
    ヒドロキシ基、
    ニトロ基、及び
    カルボキシ基からなる群から選択され、
    ただし、置換基Fはさらなる置換基を有さない。)
  2. 請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(3B−1)におけるX〜Xは、それぞれ独立に、CRであり、
    前記一般式(3B−2)におけるX〜Xは、それぞれ独立に、Ar及びArのいずれかと結合する炭素原子、又はCRであり、ただし、X〜Xのうち一つは、前記一般式(3A)中、Ar及びArのいずれかと結合する炭素原子であり、X〜Xは、それぞれ独立に、CRである、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3. 請求項1または請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(3B−1)において、隣接するR同士の組は、いずれも、互いに結合せず、
    前記一般式(3B−2)において、隣接するR同士の組は、いずれかも、互いに結合せず、隣接するR同士の組は、いずれも、互いに結合しない、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4. 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(3B−1)におけるR、前記一般式(3B−2)におけるR、R及びRは、それぞれ独立に、
    水素原子、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
    カルバゾリル基、
    置換カルバゾリル基、
    ハロゲン原子、又は
    シアノ基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(3B−1)におけるR、及び前記一般式(3B−2)におけるR、R及びRは、それぞれ独立に、
    水素原子
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、又は
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  6. 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(3B−1)におけるR、及び前記一般式(3B−2)におけるR及びRは、水素原子である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  7. 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(3)におけるCzは、前記一般式(3B−1)で表される基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  8. 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(3)におけるnは、1又は2である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  9. 請求項1から請求項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、
    前記一般式(3A)におけるAr及びArは、それぞれ独立に、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、アントラセン、ベンゾアントラセン、フェナントレン、ベンゾフェナントレン、フェナレン、ピセン、ペンタセン、ピレン、クリセン、ベンゾクリセン、フルオランテン及びトリフェニレンのいずれかから誘導される一価もしくは多価の残基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  10. 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、
    前記一般式(3A)におけるAr及びArは、それぞれ独立に、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、フェナントレン、フルオランテン及びトリフェニレンのいずれかから誘導される一価もしくは多価の残基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  11. 請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(3)におけるCzは、下記式(3B11)〜(3B22)で表される基からなる群から選択されるいずれかの基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure 2021120964
    Figure 2021120964
    (前記式(3B11)〜(3B22)で表される基において、置換基を有し得る炭素原子は、置換基としてのRと同義の置換基Xを有するか、又は置換基を有さず、複数の置換基Xを有する場合、複数の置換基Xは、互いに同一であるか、又は異なる。)
  12. 請求項11に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(3)におけるCzは、前記式(3B11)〜(3B17)で表される基からなる群から選択されるいずれかの基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  13. 請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記第三の化合物は、下記一般式(3C)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。
    Figure 2021120964
    (前記一般式(3C)において、
    Czは、前記一般式(3)におけるCzと同義であり、
    Arは、前記一般式(3A)におけるArと同義であり、
    n1は、前記一般式(3A)におけるnと同義である。)
  14. 請求項13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    n1は、2である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  15. 請求項13または請求項14に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    n1は、2であり、
    前記一般式(3C)において、Arは、下記一般式(3a−1)〜(3a−27)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である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure 2021120964
    Figure 2021120964
    Figure 2021120964
    Figure 2021120964
    Figure 2021120964
    Figure 2021120964
    Figure 2021120964
    Figure 2021120964
    前記一般式(3a−1)〜(3a−27)で表される基は、置換基Eを有するか、又は無置換である。
  16. 請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(3A)、(3B−1)、及び(3B−2)において、
    「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eは、
    無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
    無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
    無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
    シアノ基、及び
    ハロゲン原子からなる群から選択される置換基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  17. 請求項1から請求項16のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(3A)、(3B−1)、及び(3B−2)において、
    「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eは、
    無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
    無置換の炭素数1〜30のアルキル基、及び
    からなる群から選択される置換基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  18. 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、
    前記一般式(3A)、(3B−1)、及び(3B−2)において、
    「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eは、
    無置換の環形成炭素数6〜18のアリール基、及び
    無置換の炭素数1〜6のアルキル基、
    からなる群から選択される置換基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  19. 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、
    Czは、前記一般式(3B−1)で表される基であり、
    nは、1又は2であり、
    前記一般式(3B−1)におけるRは、それぞれ独立に、
    水素原子、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
    カルバゾリル基、
    置換カルバゾリル基、
    ハロゲン原子、又は
    シアノ基であり、
    前記一般式(3A)において、
    kは0であり、
    Arは、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、アントラセン、ベンゾアントラセン、フェナントレン、ベンゾフェナントレン、フェナレン、ピセン、ペンタセン、ピレン、クリセン、ベンゾクリセン、フルオランテン及びトリフェニレンのいずれかから誘導される一価もしくは多価の残基であり、
    前記一般式(3A)、及び(3B−1)において、
    「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eは、
    無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
    無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
    無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
    シアノ基、及び
    ハロゲン原子からなる群から選択される置換基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  20. 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、
    前記一般式(3)において、
    nは、1又は2であり、
    前記一般式(3A)において、
    kは0であり、
    Arは、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、フェナントレン、フルオランテン及びトリフェニレンのいずれかから誘導される一価もしくは多価の残基である、であり、
    前記一般式(3B−1)におけるX〜Xは、それぞれ独立に、CRであり、
    前記一般式(3B−2)におけるX〜Xは、それぞれ独立に、Arと結合する炭素原子、又はCRであり、ただし、X〜Xのうち一つは、前記一般式(3A)中、Arと結合する炭素原子であり、
    〜Xは、それぞれ独立に、CRである、
    前記一般式(3B−1)におけるR、前記一般式(3B−2)におけるR及びRは、それぞれ独立に、
    水素原子、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、又は
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基であり、
    Arは、前記一般式(3a−1)〜(3a−27)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であり、
    前記一般式(3A)、(3B−1)、及び(3B−2)において、
    「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eは、
    無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、及び
    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、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  21. 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、
    前記一般式(3)において、nは2であり、
    前記一般式(3A)において、kは0であり、
    前記一般式(3B−1)において、隣接するR同士の組は、いずれも、互いに結合せず、
    前記一般式(3B−2)において、隣接するR同士の組は、いずれも、互いに結合せず、隣接するR同士の組は、いずれも互いに結合せず、
    前記一般式(3B−1)におけるR、前記一般式(3B−2)におけるR及びRは、
    水素原子であり、
    前記一般式(3A)、(3B−1)、及び(3B−2)において、
    「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eは、
    無置換の環形成炭素数6〜18のアリール基、及び
    無置換の炭素数1〜6のアルキル基、
    からなる群から選択される置換基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  22. 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、
    前記一般式(3)において、nは2であり、
    前記一般式(3A)において、kは0であり、
    Arは、下記一般式(3a−1)〜(3a−27)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であり、
    前記一般式(3B−1)において、隣接するR同士の組は、いずれも、互いに結合せず、
    前記一般式(3B−2)において、隣接するR同士の組は、いずれも、互いに結合せず、隣接するR同士の組は、いずれも、互いに結合せず、
    前記一般式(3B−1)におけるR、前記一般式(3B−2)におけるR及びRは、水素原子であり、
    前記一般式(3A)、(3B−1)、及び(3B−2)において、
    「置換もしくは無置換の」という場合における置換基Eは、
    無置換の環形成炭素数6〜18のアリール基、及び
    無置換の炭素数1〜6のアルキル基、
    からなる群から選択される置換基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure 2021120964

    Figure 2021120964

    Figure 2021120964
    Figure 2021120964
    Figure 2021120964
    Figure 2021120964
    Figure 2021120964
    Figure 2021120964
    前記一般式(3a−1)〜(3a−27)で表される基は、置換基Eを有するか、又は無置換である。
  23. 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、
    一価の芳香族炭化水素基である場合のAr1、及び一価の芳香族炭化水素基である場合のArは、それぞれ独立に、下記式(3b−1)〜(3b−3)からなる群から選択される基であり、
    二価の芳香族炭化水素基である場合のAr1、及び二価の芳香族炭化水素基である場合のArは、それぞれ独立に、下記式(3b−4)〜(3b−10)からなる群から選択される基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure 2021120964
    Figure 2021120964
  24. 請求項1から請求項23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、
    21及びZ22は、いずれもフッ素原子であるか、又はいずれもフッ素原子で置換された炭素数1〜30のアルコキシ基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  25. 請求項1から請求項24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、
    21及びZ22は、いずれもフッ素原子である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  26. 請求項1から請求項23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(10)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。
    Figure 2021120964
    (前記一般式(10)において、
    Xは、前記一般式(1)におけるXと同義であり、XがYと結合する炭素原子であるときのYは、前記一般式(1)におけるYと同義であり、
    21〜R26は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるR21〜R26とそれぞれ同義であり、
    21及びL22は、それぞれ独立に、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキレン基、または
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜12のアリーレン基であり、
    21及びA22は、それぞれ独立に、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基、または
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜12のアリール基であり、
    m1は、0以上7以下の整数であり、m2は、0以上7以下の整数であり、
    m1が2以上7以下の整数である場合、複数のL21は、互いに同一または異なり、m2が2以上7以下の整数である場合、複数のL22は、互いに同一または異なり、m1が0の場合、A21は、酸素原子に直接結合し、m2が0の場合、A22は、酸素原子に直接結合する。)
  27. 請求項26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(10a)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。
    Figure 2021120964
    (前記一般式(10a)において、
    Xは、前記一般式(1)におけるXと同義であり、XがYと結合する炭素原子であるときのYは、前記一般式(1)におけるYと同義であり、
    21〜R26は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるR21〜R26とそれぞれ同義であり、
    m3は、0以上4以下であり、
    m4は、0以上4以下であり、
    m3及びm4は、互いに同一であるか又は異なる。)
  28. 請求項1から請求項27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、
    Xは、Yと結合する炭素原子であり、
    Yは、水素原子又は置換基であり、
    置換基としてのYは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基であり、
    Yが置換基を有する環形成炭素数6〜30のアリール基である場合の当該置換基は、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、又は
    炭素数1〜30のアルキル基で置換された環形成炭素数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。
  29. 請求項1から請求項28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、
    21、R23、R24、及びR26は、それぞれ独立に、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、又は
    炭素数1〜30のアルキル基で置換された環形成炭素数6〜30のアリール基であり、
    22及びR25が水素原子である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  30. 請求項1から請求項29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、
    21、R23、R24、及びR26は、それぞれ独立に、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基、又は
    炭素数1〜6のアルキル基で置換された環形成炭素数6〜12のアリール基であり、
    22及びR25が水素原子である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  31. 請求項1から請求項30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「置換もしくは無置換の」という場合の置換基は、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
    置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30のヘテロアリール基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルコキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基、
    置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルケニル基、
    置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルキニル基、
    置換もしくは無置換の炭素数7〜30のアラルキル基、
    ハロゲン原子、
    カルボキシ基、
    置換もしくは無置換のアミノ基、
    ニトロ基、
    シアノ基、
    置換もしくは無置換のシリル基、
    置換ホスホリル基、および
    ヒドロキシ基からなる群から選択される置換基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  32. 請求項1から請求項31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「置換もしくは無置換の」という場合の置換基は、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
    置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30のヘテロアリール基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜30のハロゲン化アルキル基、および
    置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜30のシクロアルキル基からなる群から選択される置換基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  33. 請求項1から請求項32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「置換もしくは無置換の」という場合の置換基は、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜12のアリール基、
    置換もしくは無置換の環形成原子数5〜12のヘテロアリール基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基、および
    置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜12のシクロアルキル基からなる群から選択される置換基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  34. 請求項1から請求項33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、
    前記第一の化合物の一重項エネルギーS(Mat1)と、前記第二の化合物の一重項エネルギーS(Mat2)とが、下記数式(数1)の関係を満たす、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
    (Mat2)>S(Mat1) (数1)
  35. 請求項1から請求項34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、
    前記第二の化合物の一重項エネルギーS(Mat2)と、前記第三の化合物の一重項エネルギーS(Mat3)とが、下記数式(数2)の関係を満たす、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
    (Mat3)>S(Mat2) (数2)
  36. 請求項1から請求項35のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を搭載した電子機器。
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