JP2022074226A - 化合物、発光材料、遅延蛍光材料および有機発光素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】高効率な近赤外発光の有機EL素子を提供すること。【解決手段】下記一般式で表される化合物。R1~R4の1つ以上が*-Ar-Dであるか、R1とR2、R2とR3、またはR3とR4が互いに結合してDを有する芳香環を形成している。Dはドナー性基、Arはアリーレン基を表す。JPEG2022074226000057.jpg40168【選択図】なし
Description
本発明は、発光材料として有用な化合物、その化合物を用いた有機発光素子に関する。
暗視ディスプレイ、光通信、情報保護デバイスや、ヘルスケアアデバイスなどの用途において求められる高効率な近赤外(NIR)光源の開発が加速している。こうした近赤外光源には、現在無機発光ダイオードが実用的に用いられている。一方、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)は、超柔軟性、超軽量、面発光性などの利点を有することから、次世代の近赤外光源の候補と目されている。しかし、近赤外発光の有機EL素子は、不均衡な電荷トラッピングといったデバイス構造に由来する問題の他、発光分子の凝集体形成による消光や分子振動による励起子の非放射性失活といった材料に由来する問題を抱えており、可視発光の有機EL素子に匹敵するデバイス性能を得るのが難しいとされている。そうした中、高効率な近赤外有機EL素子の実現を目指して、さまざまな有機化合物および有機金属化合物が開発され、近赤外発光材料としての性能が検討されている。
具体的には、有機EL素子では、キャリア再結合によって有機発光体の一重項励起子と三重項励起子が25:75の割合で直接生成されるため、高い発光効率を得るためには、三重項励起子が非放射減衰する前に、そのエネルギーを発光に利用できる材料であることが必要である。三重項エネルギーを利用して発光する材料には、プラチナ錯体やイリジウム錯体に代表される室温リン光材料と熱活性化型遅延蛍光材料が知られている。このうち、プラチナ錯体を用いた有機EL素子では、740nmの発光波長で24%の外部量子効率を達成し、900nmの発光波長でも3.8%の外部量子効率を得たことが報告されている。
具体的には、有機EL素子では、キャリア再結合によって有機発光体の一重項励起子と三重項励起子が25:75の割合で直接生成されるため、高い発光効率を得るためには、三重項励起子が非放射減衰する前に、そのエネルギーを発光に利用できる材料であることが必要である。三重項エネルギーを利用して発光する材料には、プラチナ錯体やイリジウム錯体に代表される室温リン光材料と熱活性化型遅延蛍光材料が知られている。このうち、プラチナ錯体を用いた有機EL素子では、740nmの発光波長で24%の外部量子効率を達成し、900nmの発光波長でも3.8%の外部量子効率を得たことが報告されている。
Adv. Mater. 2011, 23, 2367.
Adv. Optical Mater. 2016, 4, 2068.
J. Mater. Chem. C 2015, 3, 2792.
Adv. Mater. 2018, 30, 1706584.
Adv. Optical Mater. 2020, 2000154.
上記のように、室温リン光材料については、比較的高い効率を示す近赤外発光材料も見出されている。しかし、室温リン光材料となる金属錯体は、貴金属元素を含むことから高価であり、また、安定供給の維持が難しいという問題がある。これに対して、熱活性化型遅延蛍光材料は、無尽蔵に存在する炭素原子や水素原子、窒素原子などが主な構成元素であるというメリットを有することから盛んに研究開発が進められている。しかし、近赤外発光を示す熱活性化型遅延蛍光材料については幾つか提案がなされているものの、十分に満足の行く性能が得られていないのが実情である(例えば、非特許文献1~5参照)。
そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、高効率な近赤外発光の有機EL素子を提供することを目的として検討を進めた。
上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、ドナー性基がπ共役系を介してフェナジン骨格に連結した構造を有するフェナジン誘導体が発光材料として有用であることを見出した。そして、このフェナジン誘導体を発光材料として用いることにより、高効率な近赤外発光の有機EL素子が実現するとの知見を得るに至った。本発明は、これらの知見に基づいて提案されたものであり、具体的に以下の構成を有する。
[1] 下記一般式(1)で表される化合物。
[一般式(1)において、R1~R8は各々独立に水素原子または置換基を表す。R1とR2、R2とR3、R3とR4、R5とR6、R6とR7、R7とR8は、互いに結合して環状構造を形成していてもよいが、ヘテロアリール環を形成することはない。一般式(1)は下記(A)~(D)のうちの少なくとも一つの条件を満たす。
(A)R1~R4の少なくとも1つは*-Ar-Dである。
(B)R1とR2が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(C)R2とR3が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(D)R3とR4が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
上記(A)~(D)において、Dはドナー性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。]
[2] 前記(A)~(D)に含まれるDが分子内に2つ以上存在する、[1]に記載の化合物。
[3] 前記(A)を満たし、R1~R4の少なくとも2つが*-Ar-Dである、[2]に記載の化合物。
[4] 前記(B)および前記(D)を満たす、[2]に記載の化合物。
[5] 分子内に存在するDがすべて同一の構造を有する、[2]~[4]のいずれか1項に記載の化合物。
[6] 一般式(1)が下記(E)~(H)のうちの少なくとも一つの条件を満たす、[1]~[5]のいずれか1項に記載の化合物。
(E)R5~R8の少なくとも1つは*-Ar-Aである。
(F)R5とR6が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-AまたはAが結合している。
(G)R6とR7が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-AまたはAが結合している。
(H)R7とR8が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-AまたはAが結合している。
[上記(E)~(H)において、Aはアクセプター性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。]
[7] 下記一般式(2)で表される、[1]に記載の化合物。
[一般式(2)において、R5~R16は各々独立に水素原子または置換基を表す。R5とR6、R6とR7、R7とR8、R9とR10、R10とR11、R11とR12、R12とR13、R13とR14、R14とR15、R15とR16は、互いに結合して環状構造を形成していてもよいが、ヘテロアリール環を形成することはない。R9~R16のうちの少なくとも1つは*-Ar-DまたはDである。Dはドナー性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。]
[8] R6とR7の少なくとも一方が*-Ar-AまたはAであり、Aはアクセプター性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す、[7]に記載の化合物。
[9] 下記一般式(3)で表される、[1]に記載の化合物。
[一般式(3)において、R1~R4およびR17~R24は各々独立に水素原子または置換基を表す。R1とR2、R2とR3、R3とR4、R17とR18、R18とR19、R19とR20、R20とR21、R21とR22、R22とR23、R23とR24は、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。一般式(3)は下記(A)~(D)のうちの少なくとも一つの条件を満たす。
(A)R1~R4の少なくとも1つは*-Ar-Dである。
(B)R1とR2が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(C)R2とR3が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(D)R3とR4が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
上記(A)~(D)において、Dはドナー性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。]
[10] 下記一般式(4)で表される、[1]に記載の化合物。
[一般式(4)において、R9~R24は各々独立に水素原子または置換基を表す。R9とR10、R10とR11、R11とR12、R12とR13、R13とR14、R14とR15、R15とR16、R17とR18、R18とR19、R19とR20、R20とR21、R21とR22、R22とR23、R23とR24は、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。R9~R16のうちの少なくとも1つは*-Ar-DまたはDである。Dはドナー性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。]
[11] R17~R24のうちの少なくとも1つは*-Ar-AまたはAであり、Aはアクセプター性基を表し、*は結合位置を表す、[9]または[10]に記載の化合物。
[12] R19およびR22の少なくとも一方が*-Ar-AまたはAであり、Aはアクセプター性基を表し、*は結合位置を表す、[9]または[10]に記載の化合物。
[13] R11およびR14の少なくとも一方が*-Ar-DまたはDである、[7]、[10]~[12]のいずれか1項に記載の化合物。
[14] [1]~[13]のいずれか1項に記載の化合物からなる発光材料。
[15] [1]~[13]のいずれか1項に記載の化合物からなる遅延蛍光材料。
[16] [1]~[13]のいずれか1項に記載の化合物を含む有機発光素子。
[17] 前記化合物を発光層に含む、[16]に記載の有機発光素子。
[18] 前記発光層が発光材料を含み、有機発光素子からの発光のうち前記発光材料からの発光量が最大である、[17]に記載の有機発光素子。
[19] 前記発光層がホスト材料を含む、[17]に記載の有機発光素子。
[20] 590~990nmに発光ピーク波長を有する、[16]~[19]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
(A)R1~R4の少なくとも1つは*-Ar-Dである。
(B)R1とR2が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(C)R2とR3が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(D)R3とR4が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
上記(A)~(D)において、Dはドナー性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。]
[2] 前記(A)~(D)に含まれるDが分子内に2つ以上存在する、[1]に記載の化合物。
[3] 前記(A)を満たし、R1~R4の少なくとも2つが*-Ar-Dである、[2]に記載の化合物。
[4] 前記(B)および前記(D)を満たす、[2]に記載の化合物。
[5] 分子内に存在するDがすべて同一の構造を有する、[2]~[4]のいずれか1項に記載の化合物。
[6] 一般式(1)が下記(E)~(H)のうちの少なくとも一つの条件を満たす、[1]~[5]のいずれか1項に記載の化合物。
(E)R5~R8の少なくとも1つは*-Ar-Aである。
(F)R5とR6が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-AまたはAが結合している。
(G)R6とR7が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-AまたはAが結合している。
(H)R7とR8が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-AまたはAが結合している。
[上記(E)~(H)において、Aはアクセプター性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。]
[7] 下記一般式(2)で表される、[1]に記載の化合物。
[8] R6とR7の少なくとも一方が*-Ar-AまたはAであり、Aはアクセプター性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す、[7]に記載の化合物。
[9] 下記一般式(3)で表される、[1]に記載の化合物。
(A)R1~R4の少なくとも1つは*-Ar-Dである。
(B)R1とR2が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(C)R2とR3が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(D)R3とR4が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
上記(A)~(D)において、Dはドナー性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。]
[10] 下記一般式(4)で表される、[1]に記載の化合物。
[11] R17~R24のうちの少なくとも1つは*-Ar-AまたはAであり、Aはアクセプター性基を表し、*は結合位置を表す、[9]または[10]に記載の化合物。
[12] R19およびR22の少なくとも一方が*-Ar-AまたはAであり、Aはアクセプター性基を表し、*は結合位置を表す、[9]または[10]に記載の化合物。
[13] R11およびR14の少なくとも一方が*-Ar-DまたはDである、[7]、[10]~[12]のいずれか1項に記載の化合物。
[14] [1]~[13]のいずれか1項に記載の化合物からなる発光材料。
[15] [1]~[13]のいずれか1項に記載の化合物からなる遅延蛍光材料。
[16] [1]~[13]のいずれか1項に記載の化合物を含む有機発光素子。
[17] 前記化合物を発光層に含む、[16]に記載の有機発光素子。
[18] 前記発光層が発光材料を含み、有機発光素子からの発光のうち前記発光材料からの発光量が最大である、[17]に記載の有機発光素子。
[19] 前記発光層がホスト材料を含む、[17]に記載の有機発光素子。
[20] 590~990nmに発光ピーク波長を有する、[16]~[19]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
本発明の化合物は、発光材料として有用である。また、本発明の化合物の中には遅延蛍光を放射する化合物も含まれている。本発明の化合物を発光材料として用いた有機発光素子は、高効率な近赤外発光を実現しうる。
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は「~」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。また、本発明に用いられる化合物の分子内に存在する水素原子の同位体種は特に限定されず、例えば分子内の水素原子がすべて1Hであってもよいし、一部または全部が2H(デューテリウムD)であってもよい。また、本明細書中において、「近赤外光」とは、波長が680~2500nmの範囲にある光のことを意味する。
[一般式(1)で表される化合物]
本発明の化合物は、下記一般式(1)で表される化合物である。
本発明の化合物は、下記一般式(1)で表される化合物である。
一般式(1)において、R1~R8は各々独立に水素原子または置換基を表す。R1~R8は互いに同一であっても異なっていてもよい。R1とR2、R2とR3、R3とR4、R5とR6、R6とR7、R7とR8は、互いに結合して環状構造を形成していてもよいが、ヘテロアリール環を形成することはない。
そして、一般式(1)は下記(A)~(D)のうちの少なくとも一つの条件を満たす。
(A)R1~R4の少なくとも1つは*-Ar-Dである。
(B)R1とR2が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(C)R2とR3が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(D)R3とR4が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
上記(A)~(D)において、Dはドナー性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。
Dが表すドナー性基は、水素原子と比較して、結合している原子側に電子を与えやすい置換基を意味する。ドナー性基は、ハメットのσp値が負の置換基であることが好ましい。
ここで、「ハメットのσp値」は、L.P.ハメットにより提唱されたものであり、パラ置換ベンゼン誘導体の反応速度または平衡に及ぼす置換基の影響を定量化したものである。具体的には、パラ置換ベンゼン誘導体における置換基と反応速度定数または平衡定数の間に成立する下記式:
log(k/k0) = ρσp
または
log(K/K0) = ρσp
における置換基に特有な定数(σp値)である。上式において、kは置換基を持たないベンゼン誘導体の速度定数、k0は置換基で置換されたベンゼン誘導体の速度定数、Kは置換基を持たないベンゼン誘導体の平衡定数、K0は置換基で置換されたベンゼン誘導体の平衡定数、ρは反応の種類と条件によって決まる反応定数を表す。本明細書における「ハメットのσp値」に関する説明と各置換基の数値については、Hansch,C.et.al.,Chem.Rev.,91,165-195(1991)のσp値に関する記載を参照することができる。
そして、一般式(1)は下記(A)~(D)のうちの少なくとも一つの条件を満たす。
(A)R1~R4の少なくとも1つは*-Ar-Dである。
(B)R1とR2が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(C)R2とR3が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(D)R3とR4が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
上記(A)~(D)において、Dはドナー性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。
Dが表すドナー性基は、水素原子と比較して、結合している原子側に電子を与えやすい置換基を意味する。ドナー性基は、ハメットのσp値が負の置換基であることが好ましい。
ここで、「ハメットのσp値」は、L.P.ハメットにより提唱されたものであり、パラ置換ベンゼン誘導体の反応速度または平衡に及ぼす置換基の影響を定量化したものである。具体的には、パラ置換ベンゼン誘導体における置換基と反応速度定数または平衡定数の間に成立する下記式:
log(k/k0) = ρσp
または
log(K/K0) = ρσp
における置換基に特有な定数(σp値)である。上式において、kは置換基を持たないベンゼン誘導体の速度定数、k0は置換基で置換されたベンゼン誘導体の速度定数、Kは置換基を持たないベンゼン誘導体の平衡定数、K0は置換基で置換されたベンゼン誘導体の平衡定数、ρは反応の種類と条件によって決まる反応定数を表す。本明細書における「ハメットのσp値」に関する説明と各置換基の数値については、Hansch,C.et.al.,Chem.Rev.,91,165-195(1991)のσp値に関する記載を参照することができる。
Dが表すドナー性基として、ジアリールアミノ基や、ジアリールアミノ基のアリール基同士が単結合または連結基を介して連結した構造を有する多環縮合複素環基を挙げることができる。ジアリールアミノ基におけるアリール基の芳香環は、単環であっても、2つ以上の芳香環が縮合した縮合環であってもよい。芳香環の炭素数は6~40であることが好ましく、6~22であることがより好ましく、6~18であることがさらに好ましく、6~14であることがさらにより好ましく、6~10であることが特に好ましい。アリール基の具体例として、フェニル基、ナフタレニル基を挙げることができる。アリール基は置換基で置換されていてもよい。置換基の好ましい範囲と具体例については、下記のR61~R70がとりうる置換基の好ましい範囲と具体例を参照することができる。また、アリール基同士を連結する連結基の説明と好ましい範囲、具体例については、下記のR65とR66を連結する連結基についての記載を参照することができる。
ドナー性基の好ましい例として、下記一般式(5)で表される基を挙げることができる。
ドナー性基の好ましい例として、下記一般式(5)で表される基を挙げることができる。
一般式(5)において、R61~R70は各々独立に水素原子または置換基を表す。R61~R70は互いに同一であっても異なっていてもよい。*は結合位置を示す。
R61~R70がとりうる置換基として、例えばヒドロキシ基、ハロゲン原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数1~20のアルキルチオ基、炭素数1~20のアルキル置換アミノ基、炭素数1~20のアリール置換アミノ基、炭素数6~40のアリール基、炭素数3~40のヘテロアリール基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基、炭素数2~20のアルキルアミド基、炭素数7~21のアリールアミド基、炭素数3~20のトリアルキルシリル基等が挙げられる。これらの具体例のうち、さらに置換基により置換可能なものは置換されていてもよい。より好ましい置換基は、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数1~20のアルキルチオ基、炭素数1~20のアルキル置換アミノ基、炭素数1~20のアリール置換アミノ基、炭素数6~40のアリール基、炭素数3~40のヘテロアリール基である。
R61~R70がとりうる置換基として、例えばヒドロキシ基、ハロゲン原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数1~20のアルキルチオ基、炭素数1~20のアルキル置換アミノ基、炭素数1~20のアリール置換アミノ基、炭素数6~40のアリール基、炭素数3~40のヘテロアリール基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基、炭素数2~20のアルキルアミド基、炭素数7~21のアリールアミド基、炭素数3~20のトリアルキルシリル基等が挙げられる。これらの具体例のうち、さらに置換基により置換可能なものは置換されていてもよい。より好ましい置換基は、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数1~20のアルキルチオ基、炭素数1~20のアルキル置換アミノ基、炭素数1~20のアリール置換アミノ基、炭素数6~40のアリール基、炭素数3~40のヘテロアリール基である。
R61とR62、R62とR63、R63とR64、R64とR65、R65とR66、R66とR67、R67とR68、R68とR69、R69とR70は、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。環状構造は芳香環であっても脂肪環であってもよく、またヘテロ原子を含むものであってもよく、さらに環状構造は2環以上の縮合環であってもよい。ここでいうヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群より選択されるものであることが好ましい。形成される環状構造の例として、ベンゼン環、ナフタレン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、イミダゾリン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、シクロヘキサジエン環、シクロヘキセン環、シクロペンタエン環、シクロヘプタトリエン環、シクロヘプタジエン環、シクロヘプタエン環などを挙げることができる。
一般式(5)で表される基の中では、R65とR66が互いに連結していないもの、R65とR66が互いに連結して単結合を形成しているもの、または、R65とR66が互いに結合して連結鎖長が1原子の連結基を形成しているものが好ましい。R65とR66が互いに結合して連結鎖長が1原子の連結基を形成している場合、R65とR66が互いに結合した結果として形成される環状構造は6員環となる。R65とR66が互いに結合して形成される連結基の具体例として、-O-、-S-、-N(R161)-または-C(R162)(R163)-で表される連結基が挙げられる。ここにおいて、R161~R163は各々独立に水素原子または置換基を表す。R161がとりうる置換基としては、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数3~40のヘテロアリール基を例示することができる。R162およびR163がとりうる置換基としては、各々独立に、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数1~20のアルキルチオ基、炭素数1~20のアルキル置換アミノ基、炭素数12~40のアリール置換アミノ基、炭素数6~40のアリール基、炭素数3~40のヘテロアリール基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基、炭素数2~20のアルキルアミド基、炭素数7~21のアリールアミド基、炭素数3~20のトリアルキルシリル基等を例示することができる。
一般式(5)で表される基の好ましい例として、下記一般式(6)~(10)のいずれかで表される基を挙げることができる。
一般式(6)~(10)において、R91~R94、R97~R108、R111~R118、R121~R128、R131~R135、R141~R150は、各々独立に水素原子または置換基を表す。R91とR92、R92とR93、R93とR94、R97とR98、R98とR99、R99とR100、R101とR102、R102とR103、R103とR104、R105とR106、R106とR107、R107とR108、R111とR112、R112とR113、R113とR114、R115とR116、R116とR117、R117とR118、R121とR122、R122とR123、R123とR124、R125とR126、R126とR127、R127とR128、R131とR132、R132とR133、R133とR134、R134とR135、R124とR131、R125とR135、R141とR142、R142とR143、R143とR144、R145とR146、R146とR147、R147とR148、R149とR150は、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。*は結合位置を示す。
ここでいう置換基および環状構造の説明と好ましい範囲、具体例については、一般式(5)における置換基および環状構造についての説明と好ましい範囲、具体例を参照することができる。
ここでいう置換基および環状構造の説明と好ましい範囲、具体例については、一般式(5)における置換基および環状構造についての説明と好ましい範囲、具体例を参照することができる。
一般式(1)の(A)~(D)において、*-Ar-DにおけるArはアリーレン基を表す。アリーレン基を構成する芳香環は、単環であっても、2以上の芳香環が縮合した縮合環であっても、2以上の芳香環が連結した連結環であってもよい。2以上の芳香環が連結している場合は、直鎖状に連結したものであってもよいし、分枝状に連結したものであってもよい。アリーレン基を構成する芳香環の炭素数は、6~40であることが好ましく、6~22であることがより好ましく、6~18であることがさらに好ましく、6~14であることがさらにより好ましく、6~10であることが特に好ましい。アリーレン基の具体例として、フェニレン基、ナフタレンジイル基、ビフェニルジイル基を挙げることができ、フェニレン基であることが好ましい。フェニレン基は1,2-フェニレン基、1,3-フェニレン基、1,4-フェニレン基のいずれであってもよいが、1,4-フェニレン基であることが好ましい。アリーレン基の水素原子は置換基で置換されていてもよい。置換基の好ましい範囲と具体例については、上記のR61~R70がとりうる置換基の好ましい範囲と具体例を参照することができる。
(B)~(D)において、R1とR2が互いに結合して形成する芳香環、R2とR3が互いに結合して形成する芳香環、R3とR4が互いに結合して芳香環は、それぞれ単環であっても、2以上の芳香環が縮合した縮合環であってもよい。芳香環の炭素数は、6~24であることが好ましく、6~18であることがより好ましく、6~14であることがさらに好ましい。芳香環の具体例として、ベンゼン環、ナフタレン環を挙げることができる。芳香環の水素原子は置換基で置換されていてもよい。置換基の好ましい範囲と具体例については、上記のR61~R70がとりうる置換基の好ましい範囲と具体例を参照することができる。
一般式(1)が満たす条件は、(A)~(D)のうちの1つであっても2つ以上であってもよい。また、一般式(1)で表される化合物は、(A)~(D)におけるDおよびAr、(B)~(D)におけるR1とR2、R2とR3、またはR3とR4が互いに結合して形成する芳香環を、それぞれ分子内に1つのみ含んでいてもよいし、2つ以上含んでいてもよい。これらのものが分子内に2つ以上存在するとき、複数のD、複数のArおよび複数の芳香環は、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。ここで、(A)~(D)におけるDは、分子内に2つ以上存在することが好ましく、分子内に存在するDはすべて同一の構造を有することが好ましい。
また、一般式(1)が(A)を満たすとき、*-Ar-Dであるものは、R1~R4のうちの1つであっても2つ以上であってもよいが、R1~R4の少なくとも2つは*-Ar-Dであることが好ましく、少なくともR2とR3が*-Ar-Dであることがより好ましく、少なくともR1とR4が*-Ar-Dであることもより好ましい。R1~R4の2つ以上が*-Ar-Dであるとき、複数の*-Ar-Dは互いに同一であっても異なっていてもよい。
一般式(1)が(B)~(D)の少なくとも1つを満たすとき、各芳香環に結合する*-Ar-DまたはDは、1つの芳香環に対して1つであっても2つ以上であってもよい。1つの芳香環に*-Ar-DまたはDが2つ以上結合するとき、複数の*-Ar-Dまたは複数のDは、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。
一般式(1)は、(A)を満たし、R1~R4の少なくとも2つが*-Ar-Dであるか、(B)および(D)の両方を満たすことが好ましい。
一般式(1)が(B)~(D)の少なくとも1つを満たすとき、各芳香環に結合する*-Ar-DまたはDは、1つの芳香環に対して1つであっても2つ以上であってもよい。1つの芳香環に*-Ar-DまたはDが2つ以上結合するとき、複数の*-Ar-Dまたは複数のDは、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。
一般式(1)は、(A)を満たし、R1~R4の少なくとも2つが*-Ar-Dであるか、(B)および(D)の両方を満たすことが好ましい。
一般式(1)は、さらに下記(E)~(H)のうちの少なくとも一つの条件を満たすことが好ましい。
(E)R5~R8の少なくとも1つは*-Ar-Aである。
(F)R5とR6が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-AまたはAが結合している。
(G)R6とR7が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-AまたはAが結合している。
(H)R7とR8が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-AまたはAが結合している。
上記(E)~(H)において、Aはアクセプター性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。
Aが表すアクセプター性基は、水素原子と比較して、結合している原子側から電子を引きつけやすい置換基を意味する。アクセプター性基は、ハメットのσp値が正の置換基であることが好ましい。
Aが表すアクセプター性基の例として、シアノ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、ニトロ基を挙げることができる。ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基におけるハロゲン原子として、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を挙げることができる。ハロゲン化アルキル基の炭素数は、1~20であることが好ましく、1~10であることがより好ましく、1~6であることがさらに好ましい。
Aが表すアクセプター性基として、下記一般式(11)で表される基も挙げることができる。
(E)R5~R8の少なくとも1つは*-Ar-Aである。
(F)R5とR6が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-AまたはAが結合している。
(G)R6とR7が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-AまたはAが結合している。
(H)R7とR8が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-AまたはAが結合している。
上記(E)~(H)において、Aはアクセプター性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。
Aが表すアクセプター性基は、水素原子と比較して、結合している原子側から電子を引きつけやすい置換基を意味する。アクセプター性基は、ハメットのσp値が正の置換基であることが好ましい。
Aが表すアクセプター性基の例として、シアノ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、ニトロ基を挙げることができる。ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基におけるハロゲン原子として、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を挙げることができる。ハロゲン化アルキル基の炭素数は、1~20であることが好ましく、1~10であることがより好ましく、1~6であることがさらに好ましい。
Aが表すアクセプター性基として、下記一般式(11)で表される基も挙げることができる。
一般式(11)において、A1~A5は各々独立にNまたはC(R164)を表し、R164は水素原子または置換基を表す。A1~A5の少なくとも1つはNであり、1~3つがNであることが好ましい。一般式(11)で表される基がR164を複数有するとき、複数のR164は互いに同一であっても異なっていてもよい。*は結合位置を表す。R164がとりうる置換基として、例えば炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、シアノ基、ハロゲン原子、炭素数5~40のヘテロアリール基等を挙げることができ、炭素数6~40のアリール基であることが好ましい。これらの置換基のうち置換基により置換可能なものは置換されていてもよい。
一般式(11)で表される基の具体例として、ピリジル基、ピリミジル基、ピリダジル基、ピラジル基、トリアジル基を挙げることができる。これらの基は、置換基で置換されていてもよい。置換基の好ましい範囲と具体例については、R164がとりうる置換基の好ましい範囲と具体例を参照することができる。
一般式(11)で表される基の具体例として、ピリジル基、ピリミジル基、ピリダジル基、ピラジル基、トリアジル基を挙げることができる。これらの基は、置換基で置換されていてもよい。置換基の好ましい範囲と具体例については、R164がとりうる置換基の好ましい範囲と具体例を参照することができる。
(E)~(H)において、Arが表すアリーレン基、および、アリーレン基に置換してもよい置換基の説明と好ましい範囲、具体例については、上記の(A)~(D)におけるArについての記載を参照することができる。ただし、Arがフェニレン基を表すとき、1,4-フェニレン基であることが好ましく、1,3-フェニレン基であることも好ましい。また、(F)~(H)におけるR5とR6が互いに結合して形成する芳香環、R6とR7が互いに結合して形成する芳香環、R7とR8が互いに結合して形成する芳香環の説明と好ましい範囲、具体例については、上記の(B)~(D)におけるR1とR2等が互いに結合して形成する芳香環についての記載を参照することができる。
一般式(1)が満たす条件は、(E)~(H)のうちの1つであっても2つ以上であってもよい。また、一般式(1)で表される化合物は、(E)~(H)におけるAおよびAr、(F)~(H)におけるR5とR6、R6とR7、またはR7とR8が互いに結合して形成する芳香環を、それぞれ分子内に1つのみ含んでいてもよいし、2つ以上含んでいてもよい。これらのものが分子内に2つ以上存在するとき複数のA、複数のArおよび複数の芳香環は、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。
また、一般式(1)が(E)を満たすとき、*-Ar-Aであるものは、R5~R8のうちの1つであっても2つ以上であってもよい。R6およびR7の少なくとも一方は*-Ar-Aであることが好ましい。R5~R8の2つ以上が*-Ar-Aであるとき、複数の*-Ar-Aは互いに同一であっても異なっていてもよい。
一般式(1)が(F)~(H)の少なくとも1つを満たすとき、各芳香環に結合する*-Ar-AまたはAは、1つの芳香環に対して1つであっても2つ以上であってもよい。1つの芳香環に*-Ar-AまたはAが2つ以上結合するとき、複数の*-Ar-Aまたは複数のAは、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。
一般式(1)は、(E)を満たすか、(F)および(H)の両方を満たすことが好ましい。
一般式(1)が(F)~(H)の少なくとも1つを満たすとき、各芳香環に結合する*-Ar-AまたはAは、1つの芳香環に対して1つであっても2つ以上であってもよい。1つの芳香環に*-Ar-AまたはAが2つ以上結合するとき、複数の*-Ar-Aまたは複数のAは、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。
一般式(1)は、(E)を満たすか、(F)および(H)の両方を満たすことが好ましい。
一般式(1)のR1~R8のうち、(A)~(H)に含まれるものを除いた残りのものは、水素原子であってもよいし、置換基であってもよいし、隣り合う置換基同士で環状構造(但し、ヘテロアリール環を除く)を形成していてもよい。置換基の好ましい範囲と具体例については、R61~R70がとりうる置換基の好ましい範囲と具体例(但し、*-Ar-Dおよび*-Ar-Aに該当するものを除く)を参照することができる。隣り合う置換基同士が形成する環状構造は芳香環であっても脂肪環であってもよく、またヘテロ原子を含むもの(但し、ヘテロアリール環を除く)であってもよく、さらに環状構造は2環以上の縮合環であってもよい。ここでいうヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群より選択されるものであることが好ましい。形成される環状構造の例として、ベンゼン環、ナフタレン環、、イミダゾリン環、シクロヘキサジエン環、シクロヘキセン環、シクロペンタエン環、シクロヘプタトリエン環、シクロヘプタジエン環、シクロヘプタエン環などを挙げることができる。
一般式(1)で表される化合物の例として、下記一般式(2)で表される化合物を挙げることができる。
一般式(2)において、R5~R16は各々独立に水素原子または置換基を表す。R5~R16は互いに同一であっても異なっていてもよい。R5とR6、R6とR7、R7とR8、R9とR10、R10とR11、R11とR12、R12とR13、R13とR14、R14とR15、R15とR16は、互いに結合して環状構造を形成していてもよいが、ヘテロアリール環を形成することはない。R9~R16のうちの少なくとも1つは*-Ar-DまたはDである。Dはドナー性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。
R9~R16のうちの少なくとも1つが表す*-Ar-DおよびDについての説明と好ましい範囲、具体例については、上記の一般式(1)における*-Ar-D、Dについての記載を参照することができる。R9~R16のうち*-Ar-DまたはDであるものは、R11およびR14の少なくとも一方であることが好ましい。
また、R6およびR7の少なくとも一方は*-Ar-AまたはAであることが好ましく、*-Ar-Aであることがより好ましい。ここで、Aはアクセプター性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。*-Ar-AおよびAについての説明と好ましい範囲、具体例については、上記の一般式(1)における*-Ar-A、Aについての記載を参照することができる。
R9~R16のうちの少なくとも1つが表す*-Ar-DおよびDについての説明と好ましい範囲、具体例については、上記の一般式(1)における*-Ar-D、Dについての記載を参照することができる。R9~R16のうち*-Ar-DまたはDであるものは、R11およびR14の少なくとも一方であることが好ましい。
また、R6およびR7の少なくとも一方は*-Ar-AまたはAであることが好ましく、*-Ar-Aであることがより好ましい。ここで、Aはアクセプター性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。*-Ar-AおよびAについての説明と好ましい範囲、具体例については、上記の一般式(1)における*-Ar-A、Aについての記載を参照することができる。
R9~R16のうち*-Ar-DまたはDであるものを除いた残りのものは、水素原子であってもよいし、置換基(但し、*-Ar-DまたはDに該当するものを除く)であってもよいし、隣り合う置換基同士で環状構造(但し、ヘテロアリール環を除く)を形成していてもよい。また、R5~R8のうち*-Ar-Aであるものを除いた残りのものは、水素原子であってもよいし、置換基(但し、*-Ar-Aに該当するものを除く)であってもよいし、隣り合う置換基同士で環状構造(但し、ヘテロアリール環を除く)を形成していてもよい。置換基の説明、隣り合う置換基同士が形成する環状構造の説明と具体例については、上記の一般式(1)のR1~R8のうち、(A)~(H)に含まれるものを除いた残りのものがとりうる、置換基および環状構造についての記載を参照することができる。
一般式(1)で表される化合物の例として、下記一般式(3)で表される化合物も挙げることができる。
一般式(3)において、R1~R4およびR17~R24は各々独立に水素原子または置換基を表す。R1~R4およびR17~R24は互いに同一であっても異なっていてもよい。R1とR2、R2とR3、R3とR4、R17とR18、R18とR19、R19とR20、R20とR21、R21とR22、R22とR23、R23とR24は、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。一般式(3)は下記(A)~(D)のうちの少なくとも一つの条件を満たす。
(A)R1~R4の少なくとも1つは*-Ar-Dである。
(B)R1とR2が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(C)R2とR3が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(D)R3とR4が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
上記(A)~(D)において、Dはドナー性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。
(A)~(D)の説明については、上記の一般式(1)における(A)~(D)についての記載を参照することができる。
一般式(3)において、R17~R24の少なくとも1つは*-Ar-AまたはAであることが好ましい。ここで、Aはアクセプター性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。*-Ar-AまたはAについての説明と好ましい範囲、具体例については、上記の一般式(1)における*-Ar-A、Aについての記載を参照することができる。R17~R24のうち*-Ar-AまたはAであるものは、R18、R19、R22、R23の少なくとも1つであることが好ましく、R18およびR19の少なくとも一方と、R22およびR23の少なくとも一方であることがより好ましく、R19とR23の少なくとも一方であることもより好ましい。
(A)R1~R4の少なくとも1つは*-Ar-Dである。
(B)R1とR2が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(C)R2とR3が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(D)R3とR4が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
上記(A)~(D)において、Dはドナー性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。
(A)~(D)の説明については、上記の一般式(1)における(A)~(D)についての記載を参照することができる。
一般式(3)において、R17~R24の少なくとも1つは*-Ar-AまたはAであることが好ましい。ここで、Aはアクセプター性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。*-Ar-AまたはAについての説明と好ましい範囲、具体例については、上記の一般式(1)における*-Ar-A、Aについての記載を参照することができる。R17~R24のうち*-Ar-AまたはAであるものは、R18、R19、R22、R23の少なくとも1つであることが好ましく、R18およびR19の少なくとも一方と、R22およびR23の少なくとも一方であることがより好ましく、R19とR23の少なくとも一方であることもより好ましい。
R1~R4のうちの(A)~(D)に含まれるものを除いた残りのものは、水素原子であってもよいし、置換基(但し、*-Ar-Dに該当するものを除く)であってもよいし、隣り合う置換基同士で環状構造(但し、ヘテロアリール環を除く)を形成していてもよい。R17~R24のうちの*-Ar-AまたはAであるものを除いた残りのものは、水素原子であってもよいし、置換基(但し、*-Ar-AおよびAに該当するものを除く)であってもよいし、隣り合う置換基同士で環状構造(但し、ヘテロアリール環を除く)を形成していてもよい。置換基の説明、隣り合う置換基同士が形成する環状構造の説明と具体例については、上記の一般式(1)のR1~R8のうち、(A)~(H)に含まれるものを除いた残りのものがとりうる、置換基および環状構造についての記載を参照することができる。
一般式(1)で表される化合物は、下記一般式(4)で表される化合物であることも好ましい。
一般式(4)において、R9~R24は各々独立に水素原子または置換基を表す。R9とR10、R10とR11、R11とR12、R12とR13、R13とR14、R14とR15、R15とR16、R17とR18、R18とR19、R19とR20、R20とR21、R21とR22、R22とR23、R23とR24は、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。R9~R16のうちの少なくとも1つは*-Ar-DまたはDである。Dはドナー性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。
R9~R16の説明については、上記の一般式(2)のR9~R16についての記載を参照することができ、R17~R24の説明については、上記の一般式(3)のR17~R24についての記載を参照することができる。
R9~R16の説明については、上記の一般式(2)のR9~R16についての記載を参照することができ、R17~R24の説明については、上記の一般式(3)のR17~R24についての記載を参照することができる。
以下において、一般式(1)で表される化合物の具体例を例示する。ただし、本発明において用いることができる一般式(1)で表される化合物はこれらの具体例によって限定的に解釈されるべきものではない。下記式において、Meはメチル基を表す。
[一般式(1)で表される化合物の合成方法]
一般式(1)で表される化合物は、既知の反応を組み合わせることによって合成することができる。例えば、一般式(1)で表される化合物のうち、一般式(3)のR1~R4の少なくとも1つが*-Ar-Dであり、R18、R19、R22、R23が*-Ar-AまたはAである化合物は、以下の2つの化合物を反応させて中間体Aを得た後、X1およびX2を-Ar-AまたはAで置き換えることにより合成することが可能である。例えば、R18、R19、R22、R23がシアノ基である化合物は、中間体Aとシアン化銅(I)との反応により合成することができる。
一般式(1)で表される化合物は、既知の反応を組み合わせることによって合成することができる。例えば、一般式(1)で表される化合物のうち、一般式(3)のR1~R4の少なくとも1つが*-Ar-Dであり、R18、R19、R22、R23が*-Ar-AまたはAである化合物は、以下の2つの化合物を反応させて中間体Aを得た後、X1およびX2を-Ar-AまたはAで置き換えることにより合成することが可能である。例えば、R18、R19、R22、R23がシアノ基である化合物は、中間体Aとシアン化銅(I)との反応により合成することができる。
上記の反応式におけるR1~R4、R17、R20、R21、R24の説明については、一般式(3)における対応する記載を参照することができる。X1、X2はハロゲン原子を表し、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を挙げることができ、X1は臭素原子であることが好ましく、X2はヨウ素原子であることが好ましい。
上記の反応は、公知の縮合反応を応用したものであり、公知の反応条件を適宜選択して用いることができる。上記の反応の詳細、および、その他の一般式(1)で表される化合物の合成方法については、後述の合成例を参考にすることができる。また、一般式(1)で表される化合物は、その他の公知の合成反応を組み合わせることによっても合成することができる。
上記の反応は、公知の縮合反応を応用したものであり、公知の反応条件を適宜選択して用いることができる。上記の反応の詳細、および、その他の一般式(1)で表される化合物の合成方法については、後述の合成例を参考にすることができる。また、一般式(1)で表される化合物は、その他の公知の合成反応を組み合わせることによっても合成することができる。
[発光材料および遅延蛍光材料]
本発明の発光材料および遅延蛍光材料は、本発明の化合物からなるものである。
本発明の化合物は一般式(1)で表される化合物であり、その説明については[一般式(1)で表される化合物]の欄の記載を参照することができる。
本発明の発光材料および遅延蛍光材料は、本発明の化合物からなるものである。
本発明の化合物は一般式(1)で表される化合物であり、その説明については[一般式(1)で表される化合物]の欄の記載を参照することができる。
一般式(1)で表される化合物は、近赤外光を高い効率で放射することができるため、発光材料として有用である。
一般式(1)で表される化合物が高い発光効率を示すのは、励起一重項エネルギー準位ES1と励起三重項エネルギー準位ET1のエネルギー差ΔESTが小さいために、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差が起こり易く、励起三重項エネルギーが一重項励起子の生成および発光に有効に利用されるためであると推測される。以下において、そのメカニズムについて説明する。
本発明の化合物は、一般式(1)で表されるものであり、アクセプター性を有するフェナジン骨格にアリーレン基を介してドナー性基が結合した構造(条件(A))を有するか、フェナジン骨格に縮合した芳香環にドナー性基が直接結合した構造、または、この芳香環にアリーレン基を介してドナー性基が結合した構造(条件(B)~(D))を有している。言い換えればドナー性基とアクセプター性基(フェナジン骨格)が、拡張したπ電子系(アリーレン基、芳香環)を介して連結した構造になっている。これにより、ドナー性基に局在するHOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)とアクセプター性基に局在するLUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)が空間的に分離するため、HOMO-LUMO間の交換相互作用が小さくなり、励起一重項エネルギー準位ES1と励起三重項エネルギー準位ST1のエネルギー差ΔESTが小さくなる。さらに、フェナジン骨格の所定箇所にアクセプター性基(A)を導入した場合(条件(E)~(H))には、フェナジン骨格のアクセプター性が一段と高められ、こうしたエネルギー状態の傾向が顕著になる。
ここで、例えば有機化合物を電流励起すると、一重項励起子と三重項励起子が25:75の割合で生成するが、通常の有機化合物では、三重項励起子は室温下で無輻射失活し、発光に有効利用されない。そのため、励起子の75%を占める三重項励起子のエネルギーが無駄になり、発光効率の向上に限界がある。これに対して、ΔESTが小さい化合物では、三重項励起子が無輻射失活する前に、容易に励起一重項状態に逆項間交差し、その励起一重項状態からの輻射失活により発光することができる。一般式(1)で表される化合物は、上記のように分子構造に起因してΔESTが小さい値になるため、こうしたメカニズムが効果的に働いて三重項励起子のエネルギーが効率よく発光に利用され、高い発光効率を示したものと推測される。さらに、ΔESTが小さいことにより、逆項間交差の速度定数が大きな値を示すため、高電流領域における三重項励起子の蓄積が抑えられ、三重項-三重項消滅に起因したロールオフ現象が抑制される。その結果、最大外部量子効率を高くできるという効果も得られる。
以上の発光メカニズムにおいて、逆項間交差により生成した励起一重項状態からの発光は、電流励起により直接生成した励起一重項状態からの蛍光放射(即時蛍光)に比べて遅れて観測されるため、「遅延蛍光」と称されている。通常の遅延蛍光の発光寿命は0.05μs以上である。
一般式(1)で表される化合物は、ΔESTが小さいことにより、こうした遅延蛍光を効率よく放射することができるため、遅延蛍光材料としても有用性が高い。
さらに、一般式(1)で表される化合物の中には、その化合物とホスト化合物の混合膜で該化合物の濃度を変えることにより、混合膜からの発光波長が変化するものが含まれている。こうした化合物は、その濃度を変えるという簡単な手法で薄膜の発光波長が制御できるため、発光材料および遅延蛍光材料としてより有用性が高い。
また、一般式(1)で表される化合物の中には、分子同士の凝集が生じ難い化合物が含まれている。これは、分子構造が非平面的で捻じれた構造を取りやすいためであると推測される。こうした化合物は、分子の凝集により誘発される濃度消光が抑制されるため、発光材料および遅延蛍光材料としてより有用性が高い。
一般式(1)で表される化合物が高い発光効率を示すのは、励起一重項エネルギー準位ES1と励起三重項エネルギー準位ET1のエネルギー差ΔESTが小さいために、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差が起こり易く、励起三重項エネルギーが一重項励起子の生成および発光に有効に利用されるためであると推測される。以下において、そのメカニズムについて説明する。
本発明の化合物は、一般式(1)で表されるものであり、アクセプター性を有するフェナジン骨格にアリーレン基を介してドナー性基が結合した構造(条件(A))を有するか、フェナジン骨格に縮合した芳香環にドナー性基が直接結合した構造、または、この芳香環にアリーレン基を介してドナー性基が結合した構造(条件(B)~(D))を有している。言い換えればドナー性基とアクセプター性基(フェナジン骨格)が、拡張したπ電子系(アリーレン基、芳香環)を介して連結した構造になっている。これにより、ドナー性基に局在するHOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)とアクセプター性基に局在するLUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)が空間的に分離するため、HOMO-LUMO間の交換相互作用が小さくなり、励起一重項エネルギー準位ES1と励起三重項エネルギー準位ST1のエネルギー差ΔESTが小さくなる。さらに、フェナジン骨格の所定箇所にアクセプター性基(A)を導入した場合(条件(E)~(H))には、フェナジン骨格のアクセプター性が一段と高められ、こうしたエネルギー状態の傾向が顕著になる。
ここで、例えば有機化合物を電流励起すると、一重項励起子と三重項励起子が25:75の割合で生成するが、通常の有機化合物では、三重項励起子は室温下で無輻射失活し、発光に有効利用されない。そのため、励起子の75%を占める三重項励起子のエネルギーが無駄になり、発光効率の向上に限界がある。これに対して、ΔESTが小さい化合物では、三重項励起子が無輻射失活する前に、容易に励起一重項状態に逆項間交差し、その励起一重項状態からの輻射失活により発光することができる。一般式(1)で表される化合物は、上記のように分子構造に起因してΔESTが小さい値になるため、こうしたメカニズムが効果的に働いて三重項励起子のエネルギーが効率よく発光に利用され、高い発光効率を示したものと推測される。さらに、ΔESTが小さいことにより、逆項間交差の速度定数が大きな値を示すため、高電流領域における三重項励起子の蓄積が抑えられ、三重項-三重項消滅に起因したロールオフ現象が抑制される。その結果、最大外部量子効率を高くできるという効果も得られる。
以上の発光メカニズムにおいて、逆項間交差により生成した励起一重項状態からの発光は、電流励起により直接生成した励起一重項状態からの蛍光放射(即時蛍光)に比べて遅れて観測されるため、「遅延蛍光」と称されている。通常の遅延蛍光の発光寿命は0.05μs以上である。
一般式(1)で表される化合物は、ΔESTが小さいことにより、こうした遅延蛍光を効率よく放射することができるため、遅延蛍光材料としても有用性が高い。
さらに、一般式(1)で表される化合物の中には、その化合物とホスト化合物の混合膜で該化合物の濃度を変えることにより、混合膜からの発光波長が変化するものが含まれている。こうした化合物は、その濃度を変えるという簡単な手法で薄膜の発光波長が制御できるため、発光材料および遅延蛍光材料としてより有用性が高い。
また、一般式(1)で表される化合物の中には、分子同士の凝集が生じ難い化合物が含まれている。これは、分子構造が非平面的で捻じれた構造を取りやすいためであると推測される。こうした化合物は、分子の凝集により誘発される濃度消光が抑制されるため、発光材料および遅延蛍光材料としてより有用性が高い。
[一般式(1)で表される化合物を用いた構成物]
ある実施形態では、一般式(1)で表される化合物と組み合わせ、同化合物を分散させ、同化合物と共有結合し、同化合物をコーティングし、同化合物を担持し、あるいは同化合物と会合する1つ以上の材料(例えば小分子、ポリマー、金属、金属錯体等)と共に用い、固体状のフィルムまたは層を形成させる。例えば、一般式(1)で表される化合物を電気活性材料と組み合わせてフィルムを形成することができる。いくつかの場合、一般式(1)で表される化合物を正孔輸送ポリマーと組み合わせてもよい。いくつかの場合、一般式(1)で表される化合物を電子輸送ポリマーと組み合わせてもよい。いくつかの場合、一般式(1)で表される化合物を正孔輸送ポリマーおよび電子輸送ポリマーと組み合わせてもよい。いくつかの場合、一般式(1)で表される化合物を、正孔輸送部と電子輸送部との両方を有するコポリマーと組み合わせてもよい。以上のような実施形態により、固体状のフィルムまたは層内に形成される電子および/または正孔を、一般式(1)で表される化合物と相互作用させることができる。
ある実施形態では、一般式(1)で表される化合物と組み合わせ、同化合物を分散させ、同化合物と共有結合し、同化合物をコーティングし、同化合物を担持し、あるいは同化合物と会合する1つ以上の材料(例えば小分子、ポリマー、金属、金属錯体等)と共に用い、固体状のフィルムまたは層を形成させる。例えば、一般式(1)で表される化合物を電気活性材料と組み合わせてフィルムを形成することができる。いくつかの場合、一般式(1)で表される化合物を正孔輸送ポリマーと組み合わせてもよい。いくつかの場合、一般式(1)で表される化合物を電子輸送ポリマーと組み合わせてもよい。いくつかの場合、一般式(1)で表される化合物を正孔輸送ポリマーおよび電子輸送ポリマーと組み合わせてもよい。いくつかの場合、一般式(1)で表される化合物を、正孔輸送部と電子輸送部との両方を有するコポリマーと組み合わせてもよい。以上のような実施形態により、固体状のフィルムまたは層内に形成される電子および/または正孔を、一般式(1)で表される化合物と相互作用させることができる。
[フィルムの形成]
ある実施形態では、一般式(1)で表される本発明の化合物を含むフィルムは、湿式工程で形成することができる。湿式工程では、本発明の化合物を含む組成物を溶解した溶液を面に塗布し、溶媒の除去後にフィルムを形成する。湿式工程として、スピンコート法、スリットコート法、インクジェット法(スプレー法)、グラビア印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。湿式工程では、本発明の化合物を含む組成物を溶解することができる適切な有機溶媒を選択して用いる。ある実施形態では、組成物に含まれる化合物に、有機溶媒に対する溶解性を上げる置換基(例えばアルキル基)を導入することができる。
ある実施形態では、本発明の化合物を含むフィルムは、乾式工程で形成することができる。ある実施形態では、乾式工程として真空蒸着法を採用することができる、これに限定されるものではない。真空蒸着法を採用する場合は、フィルムを構成する化合物を個別の蒸着源から共蒸着させてもよいし、化合物を混合した単一の蒸着源から共蒸着させてもよい。単一の蒸着源を用いる場合は、化合物の粉末を混合した混合粉を用いてもよいし、その混合粉を圧縮した圧縮成形体を用いてもよいし、各化合物を加熱溶融して冷却した混合物を用いてもよい。ある実施形態では、単一の蒸着源に含まれる複数の化合物の蒸着速度(重量減少速度)が一致ないしほぼ一致する条件で共蒸着を行うことにより、蒸着源に含まれる複数の化合物の組成比に対応する組成比のフィルムを形成することができる。形成されるフィルムの組成比と同じ組成比で複数の化合物を混合して蒸着源とすれば、所望の組成比を有するフィルムを簡便に形成することができる。ある実施形態では、共蒸着される各化合物が同じ重量減少率になる温度を特定して、その温度を共蒸着時の温度として採用することができる。
ある実施形態では、一般式(1)で表される本発明の化合物を含むフィルムは、湿式工程で形成することができる。湿式工程では、本発明の化合物を含む組成物を溶解した溶液を面に塗布し、溶媒の除去後にフィルムを形成する。湿式工程として、スピンコート法、スリットコート法、インクジェット法(スプレー法)、グラビア印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。湿式工程では、本発明の化合物を含む組成物を溶解することができる適切な有機溶媒を選択して用いる。ある実施形態では、組成物に含まれる化合物に、有機溶媒に対する溶解性を上げる置換基(例えばアルキル基)を導入することができる。
ある実施形態では、本発明の化合物を含むフィルムは、乾式工程で形成することができる。ある実施形態では、乾式工程として真空蒸着法を採用することができる、これに限定されるものではない。真空蒸着法を採用する場合は、フィルムを構成する化合物を個別の蒸着源から共蒸着させてもよいし、化合物を混合した単一の蒸着源から共蒸着させてもよい。単一の蒸着源を用いる場合は、化合物の粉末を混合した混合粉を用いてもよいし、その混合粉を圧縮した圧縮成形体を用いてもよいし、各化合物を加熱溶融して冷却した混合物を用いてもよい。ある実施形態では、単一の蒸着源に含まれる複数の化合物の蒸着速度(重量減少速度)が一致ないしほぼ一致する条件で共蒸着を行うことにより、蒸着源に含まれる複数の化合物の組成比に対応する組成比のフィルムを形成することができる。形成されるフィルムの組成比と同じ組成比で複数の化合物を混合して蒸着源とすれば、所望の組成比を有するフィルムを簡便に形成することができる。ある実施形態では、共蒸着される各化合物が同じ重量減少率になる温度を特定して、その温度を共蒸着時の温度として採用することができる。
[一般式(1)で表される化合物の使用の例]
有機発光ダイオード:
本発明の有機発光素子は、本発明の化合物を含むことを特徴とする。
本発明の化合物は一般式(1)で表される化合物であり、その説明については[一般式(1)で表される化合物]の欄の記載を参照することができる。
一般式(1)で表される化合物を発光層に含む有機発光素子は、高効率な近赤外発光を実現することができる。また、発光層に含まれる一般式(1)で表される化合物の濃度を変化させることにより発光波長を制御することもできる。例えば、その濃度を変化させることにより590~990nmの広い波長範囲で発光ピーク波長を制御することができる。
有機発光ダイオード:
本発明の有機発光素子は、本発明の化合物を含むことを特徴とする。
本発明の化合物は一般式(1)で表される化合物であり、その説明については[一般式(1)で表される化合物]の欄の記載を参照することができる。
一般式(1)で表される化合物を発光層に含む有機発光素子は、高効率な近赤外発光を実現することができる。また、発光層に含まれる一般式(1)で表される化合物の濃度を変化させることにより発光波長を制御することもできる。例えば、その濃度を変化させることにより590~990nmの広い波長範囲で発光ピーク波長を制御することができる。
本発明の一態様は、有機発光素子の発光材料としての、本発明の一般式(1)で表される化合物の使用に関する。ある実施形態では、本発明の一般式(1)で表される化合物は、有機発光素子の発光層における発光材料として効果的に使用できる。
ある実施形態では、一般式(1)で表される化合物は、遅延蛍光を発する遅延蛍光(遅延蛍光体)を含む。ある実施形態では、本発明は一般式(1)で表される構造を有する遅延蛍光体を提供する。ある実施形態では、本発明は遅延蛍光体としての一般式(1)で表される化合物の使用に関する。ある実施形態では、本発明は一般式(1)で表される化合物は、ホスト材料として使用することができ、かつ、1つ以上の発光材料と共に使用することができ、発光材料は蛍光材料、燐光材料またはTADF(熱活性化型遅延蛍光材料)でよい。ある実施形態では、一般式(1)で表される化合物は、正孔輸送材料として使用することもできる。ある実施形態では、一般式(1)で表される化合物は、電子輸送材料として使用することができる。ある実施形態では、本発明は一般式(1)で表される化合物から遅延蛍光を生じさせる方法に関する。ある実施形態では、化合物を発光材料として含む有機発光素子は、遅延蛍光を発し、高い光放射効率を示す。
ある実施形態では、発光層は一般式(1)で表される化合物を含み、一般式(1)で表される化合物は、基材と平行に配向される。ある実施形態では、基材はフィルム形成表面である。ある実施形態では、フィルム形成表面に対する一般式(1)で表される化合物の配向は、整列させる化合物によって発せられる光の伝播方向に影響を与えるか、あるいは、当該方向を決定づける。ある実施形態では、一般式(1)で表される化合物によって発される光の伝播方向を整列させることで、発光層からの光抽出効率が改善される。
本発明の一態様は、有機発光素子に関する。ある実施形態では、有機発光素子は発光層を含む。ある実施形態では、発光層は発光材料として一般式(1)で表される化合物を含む。ある実施形態では、有機発光素子は有機光ルミネッセンス素子(有機PL素子)である。ある実施形態では、有機発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)である。ある実施形態では、一般式(1)で表される化合物は、発光層に含まれる他の発光材料の光放射を(いわゆるアシストドーパントとして)補助する。ある実施形態では、発光層に含まれる一般式(1)で表される化合物は、その最低励起一重項エネルギー準位が、発光層に含まれるホスト材料の最低励起一重項エネルギー準位と発光層に含まれる他の発光材料の最低励起一重項エネルギー準位との間に含まれる。
ある実施形態では、有機光ルミネッセンス素子は、少なくとも1つの発光層を含む。ある実施形態では、有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも陽極、陰極、および前記陽極と前記陰極との間の有機層を含む。ある実施形態では、有機層は、少なくとも発光層を含む。ある実施形態では、有機層は、発光層のみを含む。ある実施形態では、有機層は、発光層に加えて1つ以上の有機層を含む。有機層の例としては、正孔輸送層、正孔注入層、電子障壁層、正孔障壁層、電子注入層、電子輸送層および励起子障壁層が挙げられる。ある実施形態では、正孔輸送層は、正孔注入機能を有する正孔注入輸送層であってもよく、電子輸送層は、電子注入機能を有する電子注入輸送層であってもよい。有機エレクトロルミネッセンス素子の例を図1に示す。
ある実施形態では、一般式(1)で表される化合物は、遅延蛍光を発する遅延蛍光(遅延蛍光体)を含む。ある実施形態では、本発明は一般式(1)で表される構造を有する遅延蛍光体を提供する。ある実施形態では、本発明は遅延蛍光体としての一般式(1)で表される化合物の使用に関する。ある実施形態では、本発明は一般式(1)で表される化合物は、ホスト材料として使用することができ、かつ、1つ以上の発光材料と共に使用することができ、発光材料は蛍光材料、燐光材料またはTADF(熱活性化型遅延蛍光材料)でよい。ある実施形態では、一般式(1)で表される化合物は、正孔輸送材料として使用することもできる。ある実施形態では、一般式(1)で表される化合物は、電子輸送材料として使用することができる。ある実施形態では、本発明は一般式(1)で表される化合物から遅延蛍光を生じさせる方法に関する。ある実施形態では、化合物を発光材料として含む有機発光素子は、遅延蛍光を発し、高い光放射効率を示す。
ある実施形態では、発光層は一般式(1)で表される化合物を含み、一般式(1)で表される化合物は、基材と平行に配向される。ある実施形態では、基材はフィルム形成表面である。ある実施形態では、フィルム形成表面に対する一般式(1)で表される化合物の配向は、整列させる化合物によって発せられる光の伝播方向に影響を与えるか、あるいは、当該方向を決定づける。ある実施形態では、一般式(1)で表される化合物によって発される光の伝播方向を整列させることで、発光層からの光抽出効率が改善される。
本発明の一態様は、有機発光素子に関する。ある実施形態では、有機発光素子は発光層を含む。ある実施形態では、発光層は発光材料として一般式(1)で表される化合物を含む。ある実施形態では、有機発光素子は有機光ルミネッセンス素子(有機PL素子)である。ある実施形態では、有機発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)である。ある実施形態では、一般式(1)で表される化合物は、発光層に含まれる他の発光材料の光放射を(いわゆるアシストドーパントとして)補助する。ある実施形態では、発光層に含まれる一般式(1)で表される化合物は、その最低励起一重項エネルギー準位が、発光層に含まれるホスト材料の最低励起一重項エネルギー準位と発光層に含まれる他の発光材料の最低励起一重項エネルギー準位との間に含まれる。
ある実施形態では、有機光ルミネッセンス素子は、少なくとも1つの発光層を含む。ある実施形態では、有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも陽極、陰極、および前記陽極と前記陰極との間の有機層を含む。ある実施形態では、有機層は、少なくとも発光層を含む。ある実施形態では、有機層は、発光層のみを含む。ある実施形態では、有機層は、発光層に加えて1つ以上の有機層を含む。有機層の例としては、正孔輸送層、正孔注入層、電子障壁層、正孔障壁層、電子注入層、電子輸送層および励起子障壁層が挙げられる。ある実施形態では、正孔輸送層は、正孔注入機能を有する正孔注入輸送層であってもよく、電子輸送層は、電子注入機能を有する電子注入輸送層であってもよい。有機エレクトロルミネッセンス素子の例を図1に示す。
発光層:
ある実施形態では、発光層は、陽極および陰極からそれぞれ注入された正孔および電子が再結合して励起子を形成する層である。ある実施形態では、層は光を発する。
ある実施形態では、発光材料のみが発光層として用いられる。ある実施形態では、発光層は発光材料とホスト材料とを含む。ある実施形態では、発光材料は、一般式(1)の1つ以上の化合物である。ある実施形態では、有機エレクトロルミネッセンス素子および有機光ルミネッセンス素子の光放射効率を向上させるため、発光材料において発生する一重項励起子および三重項励起子を、発光材料内に閉じ込める。ある実施形態では、発光層中に発光材料に加えてホスト材料を用いる。ある実施形態では、ホスト材料は有機化合物である。ある実施形態では、有機化合物は励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーを有し、その少なくとも1つは、本発明の発光材料のそれらよりも高い。ある実施形態では、本発明の発光材料中で発生する一重項励起子および三重項励起子は、本発明の発光材料の分子中に閉じ込められる。ある実施形態では、一重項および三重項の励起子は、光放射効率を向上させるために十分に閉じ込められる。ある実施形態では、高い光放射効率が未だ得られるにもかかわらず、一重項励起子および三重項励起子は十分に閉じ込められず、すなわち、高い光放射効率を達成できるホスト材料は、特に限定されることなく本発明で使用されうる。ある実施形態では、本発明の素子の発光層中の発光材料において、光放射が生じる。ある実施形態では、放射光は蛍光および遅延蛍光の両方を含む。ある実施形態では、放射光は、ホスト材料からの放射光を含む。ある実施形態では、放射光は、ホスト材料からの放射光からなる。ある実施形態では、放射光は、一般式(1)で表される化合物からの放射光と、ホスト材料からの放射光とを含む。ある実施形態では、TADF分子とホスト材料とが用いられる。ある実施形態では、TADFはアシストドーパントである。
ある実施形態では、発光層は、陽極および陰極からそれぞれ注入された正孔および電子が再結合して励起子を形成する層である。ある実施形態では、層は光を発する。
ある実施形態では、発光材料のみが発光層として用いられる。ある実施形態では、発光層は発光材料とホスト材料とを含む。ある実施形態では、発光材料は、一般式(1)の1つ以上の化合物である。ある実施形態では、有機エレクトロルミネッセンス素子および有機光ルミネッセンス素子の光放射効率を向上させるため、発光材料において発生する一重項励起子および三重項励起子を、発光材料内に閉じ込める。ある実施形態では、発光層中に発光材料に加えてホスト材料を用いる。ある実施形態では、ホスト材料は有機化合物である。ある実施形態では、有機化合物は励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーを有し、その少なくとも1つは、本発明の発光材料のそれらよりも高い。ある実施形態では、本発明の発光材料中で発生する一重項励起子および三重項励起子は、本発明の発光材料の分子中に閉じ込められる。ある実施形態では、一重項および三重項の励起子は、光放射効率を向上させるために十分に閉じ込められる。ある実施形態では、高い光放射効率が未だ得られるにもかかわらず、一重項励起子および三重項励起子は十分に閉じ込められず、すなわち、高い光放射効率を達成できるホスト材料は、特に限定されることなく本発明で使用されうる。ある実施形態では、本発明の素子の発光層中の発光材料において、光放射が生じる。ある実施形態では、放射光は蛍光および遅延蛍光の両方を含む。ある実施形態では、放射光は、ホスト材料からの放射光を含む。ある実施形態では、放射光は、ホスト材料からの放射光からなる。ある実施形態では、放射光は、一般式(1)で表される化合物からの放射光と、ホスト材料からの放射光とを含む。ある実施形態では、TADF分子とホスト材料とが用いられる。ある実施形態では、TADFはアシストドーパントである。
ある実施形態では、ホスト材料を用いるとき、発光層に含まれる発光材料としての本発明の化合物の量は、0.1重量%以上である。ある実施形態では、ホスト材料を用いるとき、発光層に含まれる発光材料としての本発明の化合物の量は、1重量%以上である。ある実施形態では、ホスト材料を用いるとき、発光層に含まれる発光材料としての本発明の化合物の量は、50重量%以下である。ある実施形態では、ホスト材料を用いるとき、発光層に含まれる発光材料としての本発明の化合物の量は、20重量%以下である。ある実施形態では、ホスト材料を用いるとき、発光層に含まれる発光材料としての本発明の化合物の量は、10重量%以下である。
ある実施形態では、発光層のホスト材料は、正孔輸送機能および電子輸送機能を有する有機化合物である。ある実施形態では、発光層のホスト材料は、放射光の波長が増加することを防止する有機化合物である。ある実施形態では、発光層のホスト材料は、高いガラス転移温度を有する有機化合物である。
ある実施形態では、発光層のホスト材料は、正孔輸送機能および電子輸送機能を有する有機化合物である。ある実施形態では、発光層のホスト材料は、放射光の波長が増加することを防止する有機化合物である。ある実施形態では、発光層のホスト材料は、高いガラス転移温度を有する有機化合物である。
いくつかの実施形態では、ホスト材料は以下からなる群から選択される:
ある実施形態では、発光層は2種類以上の構造が異なるTADF分子を含む。例えば、励起一重項エネルギー準位がホスト材料、第1TADF分子、第2TADF分子の順に高い、これら3種の材料を含む発光層とすることができる。このとき、第1TADF分子と第2TADF分子は、ともに最低励起一重項エネルギー準位と77Kの最低励起三重項エネルギー準位の差ΔESTが0.3eV以下であることが好ましく、0.25eV以下であることがより好ましく、0.2eV以下であることがより好ましく、0.15eV以下であることがより好ましく、0.1eV以下であることがさらに好ましく、0.07eV以下であることがさらにより好ましく、0.05eV以下であることがさらにまた好ましく、0.03eV以下であることがさらになお好ましく、0.01eV以下であることが特に好ましい。発光層における第1TADF分子の含有量は、第2TADF分子の含有量よりも多いことが好ましい。また、発光層におけるホスト材料の含有量は、第2TADF分子の含有量よりも多いことが好ましい。発光層における第1TADF分子の含有量は、ホスト材料の含有量よりも多くてもよいし、少なくてもよいし、同じであってもよい。ある実施形態では、発光層内の組成を、ホスト材料を10~70重量%、第1TADF分子を10~80重量%、第2TADF分子を0.1~30重量%としてもよい。ある実施形態では、発光層内の組成を、ホスト材料を20~45重量%、第1TADF分子を50~75重量%、第2TADF分子を5~20重量%としてもよい。ある実施形態では、第1TADF分子とホスト材料の共蒸着膜(この共蒸着膜における第1TADF分子の含有率=A重量%)の光励起による発光量子収率φPL1(A)と、第2TADF分子とホスト材料の共蒸着膜(この共蒸着膜における第2TADF分子の含有率=A重量%)の光励起による発光量子収率φPL2(A)が、φPL1(A)>φPL2(A)の関係式を満たす。ある実施形態では、第2TADF分子とホスト材料の共蒸着膜(この共蒸着膜における第2TADF分子の含有率=B重量%)の光励起による発光量子収率φPL2(B)と、第2TADF分子の単独膜の光励起による発光量子収率φPL2(100)が、φPL2(B)>φPL2(100)の関係式を満たす。ある実施形態では、発光層は3種類の構造が異なるTADF分子を含むことができる。本発明の化合物は、発光層に含まれる複数のTADF化合物のいずれであってもよい。
ある実施形態では、発光層は金属元素を含まない。ある実施形態では、発光層は炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群より選択される原子のみから構成される材料で構成することができる。あるいは、発光層は、炭素原子、水素原子、窒素原子および酸素原子からなる群より選択される原子のみから構成される材料で構成することもできる。
発光層が本発明の化合物以外のTADF材料を含むとき、そのTADF材料は公知の遅延蛍光材料であってよい。好ましい遅延蛍光材料として、WO2013/154064号公報の段落0008~0048および0095~0133、WO2013/011954号公報の段落0007~0047および0073~0085、WO2013/011955号公報の段落0007~0033および0059~0066、WO2013/081088号公報の段落0008~0071および0118~0133、特開2013-256490号公報の段落0009~0046および0093~0134、特開2013-116975号公報の段落0008~0020および0038~0040、WO2013/133359号公報の段落0007~0032および0079~0084、WO2013/161437号公報の段落0008~0054および0101~0121、特開2014-9352号公報の段落0007~0041および0060~0069、特開2014-9224号公報の段落0008~0048および0067~0076、特開2017-119663号公報の段落0013~0025、特開2017-119664号公報の段落0013~0026、特開2017-222623号公報の段落0012~0025、特開2017-226838号公報の段落0010~0050、特開2018-100411号公報の段落0012~0043、WO2018/047853号公報の段落0016~0044に記載される一般式に包含される化合物、特に例示化合物であって、遅延蛍光を放射しうるものが含まれる。また、ここでは、特開2013-253121号公報、WO2013/133359号公報、WO2014/034535号公報、WO2014/115743号公報、WO2014/122895号公報、WO2014/126200号公報、WO2014/136758号公報、WO2014/133121号公報、WO2014/136860号公報、WO2014/196585号公報、WO2014/189122号公報、WO2014/168101号公報、WO2015/008580号公報、WO2014/203840号公報、WO2015/002213号公報、WO2015/016200号公報、WO2015/019725号公報、WO2015/072470号公報、WO2015/108049号公報、WO2015/080182号公報、WO2015/072537号公報、WO2015/080183号公報、特開2015-129240号公報、WO2015/129714号公報、WO2015/129715号公報、WO2015/133501号公報、WO2015/136880号公報、WO2015/137244号公報、WO2015/137202号公報、WO2015/137136号公報、WO2015/146541号公報、WO2015/159541号公報に記載される発光材料であって、遅延蛍光を放射しうるものを好ましく採用することができる。なお、この段落に記載される上記の公報は、本明細書の一部としてここに引用する。
ある実施形態では、発光層は金属元素を含まない。ある実施形態では、発光層は炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群より選択される原子のみから構成される材料で構成することができる。あるいは、発光層は、炭素原子、水素原子、窒素原子および酸素原子からなる群より選択される原子のみから構成される材料で構成することもできる。
発光層が本発明の化合物以外のTADF材料を含むとき、そのTADF材料は公知の遅延蛍光材料であってよい。好ましい遅延蛍光材料として、WO2013/154064号公報の段落0008~0048および0095~0133、WO2013/011954号公報の段落0007~0047および0073~0085、WO2013/011955号公報の段落0007~0033および0059~0066、WO2013/081088号公報の段落0008~0071および0118~0133、特開2013-256490号公報の段落0009~0046および0093~0134、特開2013-116975号公報の段落0008~0020および0038~0040、WO2013/133359号公報の段落0007~0032および0079~0084、WO2013/161437号公報の段落0008~0054および0101~0121、特開2014-9352号公報の段落0007~0041および0060~0069、特開2014-9224号公報の段落0008~0048および0067~0076、特開2017-119663号公報の段落0013~0025、特開2017-119664号公報の段落0013~0026、特開2017-222623号公報の段落0012~0025、特開2017-226838号公報の段落0010~0050、特開2018-100411号公報の段落0012~0043、WO2018/047853号公報の段落0016~0044に記載される一般式に包含される化合物、特に例示化合物であって、遅延蛍光を放射しうるものが含まれる。また、ここでは、特開2013-253121号公報、WO2013/133359号公報、WO2014/034535号公報、WO2014/115743号公報、WO2014/122895号公報、WO2014/126200号公報、WO2014/136758号公報、WO2014/133121号公報、WO2014/136860号公報、WO2014/196585号公報、WO2014/189122号公報、WO2014/168101号公報、WO2015/008580号公報、WO2014/203840号公報、WO2015/002213号公報、WO2015/016200号公報、WO2015/019725号公報、WO2015/072470号公報、WO2015/108049号公報、WO2015/080182号公報、WO2015/072537号公報、WO2015/080183号公報、特開2015-129240号公報、WO2015/129714号公報、WO2015/129715号公報、WO2015/133501号公報、WO2015/136880号公報、WO2015/137244号公報、WO2015/137202号公報、WO2015/137136号公報、WO2015/146541号公報、WO2015/159541号公報に記載される発光材料であって、遅延蛍光を放射しうるものを好ましく採用することができる。なお、この段落に記載される上記の公報は、本明細書の一部としてここに引用する。
ある実施形態では、発光層は、一般式(1)で表される化合物と、一般式(1)以外の構造を有する発光材料を含み、さらにホスト材料を含むことが好ましい。この実施形態の有機発光素子からの発光は、一般式(1)で表される化合物以外の発光材料に由来する発光を少なくとも含む。有機発光素子からの発光は、この発光材料からの発光の他に、一般式(1)で表される化合物やホスト材料からの発光を含んでいてもよいが、有機発光素子からの発光のうち、発光材料からの発光量が最大であることが好ましい。また、この実施形態の発光層は、一般式(1)で表される化合物がアシストドーパントとして機能するように構成することが好ましい。
ここで、「アシストドーパント」とは、自らの励起エネルギーを発光材料に移動させて該発光材料の発光を補助する機能を示すものである。アシストドーパントから発光材料に移動する励起エネルギーは、少なくとも励起一重項エネルギーを含むことが好ましい。励起一重項エネルギーは、光励起や電流励起によりアシストドーパントで直接生成した励起一重項エネルギー、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差により生じた励起一重項エネルギー、ホスト材料からアシストドーパントへ受け渡されたホスト由来の励起一重項エネルギーの少なくともいずれかを含む。アシストドーパントで逆項間交差を示す励起三重項状態のエネルギーは、光励起や電流励起によりアシストドーパントで直接生成した励起三重項エネルギーであってもよいし、ホスト材料からアシストドーパントへ受け渡されたホスト由来の励起三重項エネルギーであってもよい。一般式(1)で表される化合物は、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差を容易に起こすことにより、励起一重項エネルギーを効率よく生じることができるため、発光材料の発光を効果的にアシストすることができる。
一般式(1)で表される化合物をアシストドーパントとして用いる場合、そのアシストドーパントと組み合わせる発光材料は、アシストドーパントとして用いる化合物よりも、最低励起一重項エネルギー準位が低い蛍光発光材料であることが好ましく、アシストドーパントとして用いる化合物よりも、最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位が共に低い蛍光発光材料であることがより好ましい。これにより、本発明の化合物から発光材料への励起一重項エネルギーの供給を効率よく行うことができる。また、発光材料の波長は、使用目的に応じて選択することできる。例えば、生体を対象としたイメージングやセンシングを目的とする場合、発光材料は生体透過性の高い波長帯(680~1800nm、好ましくは680~1350nm、より好ましくは680~930nm)に発光ピークを有する蛍光発光材料であることが好ましい。この蛍光発光材料の具体例として、後述の実施例で使用しているBBTDTPAを挙げることができる。また、一般式(1)で表される化合物をアシストドーパントとして用いる場合、そのアシストドーパントと組み合わせるホスト材料は、アシストドーパントとして用いる化合物よりも、最低励起一重項エネルギー準位が高い化合物からなることが好ましく、アシストドーパントとして用いる化合物よりも、最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位が共に高い化合物からなることが好ましい。
発光層におけるアシストドーパントの含有量は、ホスト材料の含有量よりも少なく、発光材料の含有量よりも多いこと、すなわち、「発光材料の含有量<アシストドーパントの含有量<ホスト材料の含有量」の関係を満たすことが好ましい。具体的には、この態様での発光層におけるアシストドーパントの含有量は、50重量%未満とすることが好ましい。さらに、アシストドーパントの含有量の上限値は40重量%未満とすることが好ましく、また、含有量の上限値は例えば30重量%未満、20重量%未満、10重量%未満とすることもできる。下限値は0.1重量%以上とすることが好ましく、例えば1重量%超、3重量%超とすることもできる。
ここで、「アシストドーパント」とは、自らの励起エネルギーを発光材料に移動させて該発光材料の発光を補助する機能を示すものである。アシストドーパントから発光材料に移動する励起エネルギーは、少なくとも励起一重項エネルギーを含むことが好ましい。励起一重項エネルギーは、光励起や電流励起によりアシストドーパントで直接生成した励起一重項エネルギー、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差により生じた励起一重項エネルギー、ホスト材料からアシストドーパントへ受け渡されたホスト由来の励起一重項エネルギーの少なくともいずれかを含む。アシストドーパントで逆項間交差を示す励起三重項状態のエネルギーは、光励起や電流励起によりアシストドーパントで直接生成した励起三重項エネルギーであってもよいし、ホスト材料からアシストドーパントへ受け渡されたホスト由来の励起三重項エネルギーであってもよい。一般式(1)で表される化合物は、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差を容易に起こすことにより、励起一重項エネルギーを効率よく生じることができるため、発光材料の発光を効果的にアシストすることができる。
一般式(1)で表される化合物をアシストドーパントとして用いる場合、そのアシストドーパントと組み合わせる発光材料は、アシストドーパントとして用いる化合物よりも、最低励起一重項エネルギー準位が低い蛍光発光材料であることが好ましく、アシストドーパントとして用いる化合物よりも、最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位が共に低い蛍光発光材料であることがより好ましい。これにより、本発明の化合物から発光材料への励起一重項エネルギーの供給を効率よく行うことができる。また、発光材料の波長は、使用目的に応じて選択することできる。例えば、生体を対象としたイメージングやセンシングを目的とする場合、発光材料は生体透過性の高い波長帯(680~1800nm、好ましくは680~1350nm、より好ましくは680~930nm)に発光ピークを有する蛍光発光材料であることが好ましい。この蛍光発光材料の具体例として、後述の実施例で使用しているBBTDTPAを挙げることができる。また、一般式(1)で表される化合物をアシストドーパントとして用いる場合、そのアシストドーパントと組み合わせるホスト材料は、アシストドーパントとして用いる化合物よりも、最低励起一重項エネルギー準位が高い化合物からなることが好ましく、アシストドーパントとして用いる化合物よりも、最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位が共に高い化合物からなることが好ましい。
発光層におけるアシストドーパントの含有量は、ホスト材料の含有量よりも少なく、発光材料の含有量よりも多いこと、すなわち、「発光材料の含有量<アシストドーパントの含有量<ホスト材料の含有量」の関係を満たすことが好ましい。具体的には、この態様での発光層におけるアシストドーパントの含有量は、50重量%未満とすることが好ましい。さらに、アシストドーパントの含有量の上限値は40重量%未満とすることが好ましく、また、含有量の上限値は例えば30重量%未満、20重量%未満、10重量%未満とすることもできる。下限値は0.1重量%以上とすることが好ましく、例えば1重量%超、3重量%超とすることもできる。
以下において、有機エレクトロルミネッセンス素子の各部材および発光層以外の各層について説明する。
基材:
いくつかの実施形態では、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は基材により保持され、当該基材は特に限定されず、有機エレクトロルミネッセンス素子で一般的に用いられる、例えばガラス、透明プラスチック、クォーツおよびシリコンにより形成されたいずれかの材料を用いればよい。
いくつかの実施形態では、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は基材により保持され、当該基材は特に限定されず、有機エレクトロルミネッセンス素子で一般的に用いられる、例えばガラス、透明プラスチック、クォーツおよびシリコンにより形成されたいずれかの材料を用いればよい。
陽極:
いくつかの実施形態では、有機エレクトロルミネッセンス装置の陽極は、金属、合金、導電性化合物またはそれらの組み合わせから製造される。いくつかの実施形態では、前記の金属、合金または導電性化合物は高い仕事関数(4eV以上)を有する。いくつかの実施形態では、前記金属はAuである。いくつかの実施形態では、導電性の透明材料は、CuI、酸化インジウムスズ(ITO)、SnO2およびZnOから選択される。いくつかの実施形態では、IDIXO(In2O3-ZnO)などの、透明な導電性フィルムを形成できるアモルファス材料を使用する。いくつかの実施形態では、前記陽極は薄膜である。いくつかの実施形態では、前記薄膜は蒸着またはスパッタリングにより作製される。いくつかの実施形態では、前記フィルムはフォトリソグラフィー方法によりパターン化される。いくつかの実施形態では、パターンが高精度である必要がない(例えば約100μm以上)場合、当該パターンは、電極材料への蒸着またはスパッタリングに好適な形状のマスクを用いて形成してもよい。いくつかの実施形態では、有機導電性化合物などのコーティング材料を塗布しうるとき、プリント法やコーティング法などの湿式フィルム形成方法が用いられる。いくつかの実施形態では、放射光が陽極を通過するとき、陽極は10%超の透過度を有し、当該陽極は、単位面積あたり数百オーム以下のシート抵抗を有する。いくつかの実施形態では、陽極の厚みは10~1,000nmである。いくつかの実施形態では、陽極の厚みは10~200nmである。いくつかの実施形態では、陽極の厚みは用いる材料に応じて変動する。
いくつかの実施形態では、有機エレクトロルミネッセンス装置の陽極は、金属、合金、導電性化合物またはそれらの組み合わせから製造される。いくつかの実施形態では、前記の金属、合金または導電性化合物は高い仕事関数(4eV以上)を有する。いくつかの実施形態では、前記金属はAuである。いくつかの実施形態では、導電性の透明材料は、CuI、酸化インジウムスズ(ITO)、SnO2およびZnOから選択される。いくつかの実施形態では、IDIXO(In2O3-ZnO)などの、透明な導電性フィルムを形成できるアモルファス材料を使用する。いくつかの実施形態では、前記陽極は薄膜である。いくつかの実施形態では、前記薄膜は蒸着またはスパッタリングにより作製される。いくつかの実施形態では、前記フィルムはフォトリソグラフィー方法によりパターン化される。いくつかの実施形態では、パターンが高精度である必要がない(例えば約100μm以上)場合、当該パターンは、電極材料への蒸着またはスパッタリングに好適な形状のマスクを用いて形成してもよい。いくつかの実施形態では、有機導電性化合物などのコーティング材料を塗布しうるとき、プリント法やコーティング法などの湿式フィルム形成方法が用いられる。いくつかの実施形態では、放射光が陽極を通過するとき、陽極は10%超の透過度を有し、当該陽極は、単位面積あたり数百オーム以下のシート抵抗を有する。いくつかの実施形態では、陽極の厚みは10~1,000nmである。いくつかの実施形態では、陽極の厚みは10~200nmである。いくつかの実施形態では、陽極の厚みは用いる材料に応じて変動する。
陰極:
いくつかの実施形態では、前記陰極は、低い仕事関数を有する金属(4eV以下)(電子注入金属と称される)、合金、導電性化合物またはその組み合わせなどの電極材料で作製される。いくつかの実施形態では、前記電極材料は、ナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム-銅混合物、マグネシウム-銀混合物、マグネシウム-アルミニウム混合物、マグネシウム-インジウム混合物、アルミニウム-酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム-アルミニウム混合物および希土類元素から選択される。いくつかの実施形態では、電子注入金属と、電子注入金属より高い仕事関数を有する安定な金属である第2の金属との混合物が用いられる。いくつかの実施形態では、前記混合物は、マグネシウム-銀混合物、マグネシウム-アルミニウム混合物、マグネシウム-インジウム混合物、アルミニウム-酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム-アルミニウム混合物およびアルミニウムから選択される。いくつかの実施形態では、前記混合物は電子注入特性および酸化に対する耐性を向上させる。いくつかの実施形態では、陰極は、蒸着またはスパッタリングにより電極材料を薄膜として形成させることによって製造される。いくつかの実施形態では、前記陰極は単位面積当たり数百オーム以下のシート抵抗を有する。いくつかの実施形態では、前記陰極の厚は10nm~5μmである。いくつかの実施形態では、前記陰極の厚は50~200nmである。いくつかの実施形態では、放射光を透過させるため、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極および陰極のいずれか1つは透明または半透明である。いくつかの実施形態では、透明または半透明のエレクトロルミネッセンス素子は光放射輝度を向上させる。
いくつかの実施形態では、前記陰極を、前記陽極に関して前述した導電性の透明な材料で形成されることにより、透明または半透明の陰極が形成される。いくつかの実施形態では、素子は陽極と陰極とを含むが、いずれも透明または半透明である。
いくつかの実施形態では、前記陰極は、低い仕事関数を有する金属(4eV以下)(電子注入金属と称される)、合金、導電性化合物またはその組み合わせなどの電極材料で作製される。いくつかの実施形態では、前記電極材料は、ナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム-銅混合物、マグネシウム-銀混合物、マグネシウム-アルミニウム混合物、マグネシウム-インジウム混合物、アルミニウム-酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム-アルミニウム混合物および希土類元素から選択される。いくつかの実施形態では、電子注入金属と、電子注入金属より高い仕事関数を有する安定な金属である第2の金属との混合物が用いられる。いくつかの実施形態では、前記混合物は、マグネシウム-銀混合物、マグネシウム-アルミニウム混合物、マグネシウム-インジウム混合物、アルミニウム-酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム-アルミニウム混合物およびアルミニウムから選択される。いくつかの実施形態では、前記混合物は電子注入特性および酸化に対する耐性を向上させる。いくつかの実施形態では、陰極は、蒸着またはスパッタリングにより電極材料を薄膜として形成させることによって製造される。いくつかの実施形態では、前記陰極は単位面積当たり数百オーム以下のシート抵抗を有する。いくつかの実施形態では、前記陰極の厚は10nm~5μmである。いくつかの実施形態では、前記陰極の厚は50~200nmである。いくつかの実施形態では、放射光を透過させるため、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極および陰極のいずれか1つは透明または半透明である。いくつかの実施形態では、透明または半透明のエレクトロルミネッセンス素子は光放射輝度を向上させる。
いくつかの実施形態では、前記陰極を、前記陽極に関して前述した導電性の透明な材料で形成されることにより、透明または半透明の陰極が形成される。いくつかの実施形態では、素子は陽極と陰極とを含むが、いずれも透明または半透明である。
注入層:
注入層は、電極と有機層との間の層である。いくつかの実施形態では、前記注入層は駆動電圧を減少させ、光放射輝度を増強する。いくつかの実施形態では、前記注入層は、正孔注入層と電子注入層とを含む。前記注入層は、陽極と発光層または正孔輸送層との間、並びに陰極と発光層または電子輸送層との間に配置することがきる。いくつかの実施形態では、注入層が存在する。いくつかの実施形態では、注入層が存在しない。
以下に、正孔注入材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
注入層は、電極と有機層との間の層である。いくつかの実施形態では、前記注入層は駆動電圧を減少させ、光放射輝度を増強する。いくつかの実施形態では、前記注入層は、正孔注入層と電子注入層とを含む。前記注入層は、陽極と発光層または正孔輸送層との間、並びに陰極と発光層または電子輸送層との間に配置することがきる。いくつかの実施形態では、注入層が存在する。いくつかの実施形態では、注入層が存在しない。
以下に、正孔注入材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
障壁層:
障壁層は、発光層に存在する電荷(電子または正孔)および/または励起子が、発光層の外側に拡散することを阻止できる層である。いくつかの実施形態では、電子障壁層は、発光層と正孔輸送層との間に存在し、電子が発光層を通過して正孔輸送層へ至ることを阻止する。いくつかの実施形態では、正孔障壁層は、発光層と電子輸送層との間に存在し、正孔が発光層を通過して電子輸送層へ至ることを阻止する。いくつかの実施形態では、障壁層は、励起子が発光層の外側に拡散することを阻止する。いくつかの実施形態では、電子障壁層および正孔障壁層は励起子障壁層を構成する。本明細書で用いる用語「電子障壁層」または「励起子障壁層」には、電子障壁層の、および励起子障壁層の機能の両方を有する層が含まれる。
障壁層は、発光層に存在する電荷(電子または正孔)および/または励起子が、発光層の外側に拡散することを阻止できる層である。いくつかの実施形態では、電子障壁層は、発光層と正孔輸送層との間に存在し、電子が発光層を通過して正孔輸送層へ至ることを阻止する。いくつかの実施形態では、正孔障壁層は、発光層と電子輸送層との間に存在し、正孔が発光層を通過して電子輸送層へ至ることを阻止する。いくつかの実施形態では、障壁層は、励起子が発光層の外側に拡散することを阻止する。いくつかの実施形態では、電子障壁層および正孔障壁層は励起子障壁層を構成する。本明細書で用いる用語「電子障壁層」または「励起子障壁層」には、電子障壁層の、および励起子障壁層の機能の両方を有する層が含まれる。
正孔障壁層:
正孔障壁層は、電子輸送層として機能する。いくつかの実施形態では、電子の輸送の間、正孔障壁層は正孔が電子輸送層に至ることを阻止する。いくつかの実施形態では、正孔障壁層は、発光層における電子と正孔との再結合の確率を高める。正孔障壁層に用いる材料は、電子輸送層について前述したのと同じ材料であってもよい。
以下に、正孔障壁層に用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
正孔障壁層は、電子輸送層として機能する。いくつかの実施形態では、電子の輸送の間、正孔障壁層は正孔が電子輸送層に至ることを阻止する。いくつかの実施形態では、正孔障壁層は、発光層における電子と正孔との再結合の確率を高める。正孔障壁層に用いる材料は、電子輸送層について前述したのと同じ材料であってもよい。
以下に、正孔障壁層に用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
電子障壁層:
電子障壁層は、正孔を輸送する。いくつかの実施形態では、正孔の輸送の間、電子障壁層は電子が正孔輸送層に至ることを阻止する。いくつかの実施形態では、電子障壁層は、発光層における電子と正孔との再結合の確率を高める。電子障壁層に用いる材料は、正孔輸送層について前述したのと同じ材料であってもよい。
以下に電子障壁材料として用いることができる好ましい化合物の具体例を挙げる。
電子障壁層は、正孔を輸送する。いくつかの実施形態では、正孔の輸送の間、電子障壁層は電子が正孔輸送層に至ることを阻止する。いくつかの実施形態では、電子障壁層は、発光層における電子と正孔との再結合の確率を高める。電子障壁層に用いる材料は、正孔輸送層について前述したのと同じ材料であってもよい。
以下に電子障壁材料として用いることができる好ましい化合物の具体例を挙げる。
励起子障壁層:
励起子障壁層は、発光層における正孔と電子との再結合を通じて生じた励起子が電荷輸送層まで拡散することを阻止する。いくつかの実施形態では、励起子障壁層は、発光層における励起子の有効な閉じ込め(confinement)を可能にする。いくつかの実施形態では、装置の光放射効率が向上する。いくつかの実施形態では、励起子障壁層は、陽極の側と陰極の側のいずれかで、およびその両側の発光層に隣接する。いくつかの実施形態では、励起子障壁層が陽極側に存在するとき、当該層は、正孔輸送層と発光層との間に存在し、当該発光層に隣接してもよい。いくつかの実施形態では、励起子障壁層が陰極側に存在するとき、当該層は、発光層と陰極との間に存在し、当該発光層に隣接してもよい。いくつかの実施形態では、正孔注入層、電子障壁層または同様の層は、陽極と、陽極側の発光層に隣接する励起子障壁層との間に存在する。いくつかの実施形態では、正孔注入層、電子障壁層、正孔障壁層または同様の層は、陰極と、陰極側の発光層に隣接する励起子障壁層との間に存在する。いくつかの実施形態では、励起子障壁層は、励起一重項エネルギーと励起三重項エネルギーを含み、その少なくとも1つが、それぞれ、発光材料の励起一重項エネルギーと励起三重項エネルギーより高い。
励起子障壁層は、発光層における正孔と電子との再結合を通じて生じた励起子が電荷輸送層まで拡散することを阻止する。いくつかの実施形態では、励起子障壁層は、発光層における励起子の有効な閉じ込め(confinement)を可能にする。いくつかの実施形態では、装置の光放射効率が向上する。いくつかの実施形態では、励起子障壁層は、陽極の側と陰極の側のいずれかで、およびその両側の発光層に隣接する。いくつかの実施形態では、励起子障壁層が陽極側に存在するとき、当該層は、正孔輸送層と発光層との間に存在し、当該発光層に隣接してもよい。いくつかの実施形態では、励起子障壁層が陰極側に存在するとき、当該層は、発光層と陰極との間に存在し、当該発光層に隣接してもよい。いくつかの実施形態では、正孔注入層、電子障壁層または同様の層は、陽極と、陽極側の発光層に隣接する励起子障壁層との間に存在する。いくつかの実施形態では、正孔注入層、電子障壁層、正孔障壁層または同様の層は、陰極と、陰極側の発光層に隣接する励起子障壁層との間に存在する。いくつかの実施形態では、励起子障壁層は、励起一重項エネルギーと励起三重項エネルギーを含み、その少なくとも1つが、それぞれ、発光材料の励起一重項エネルギーと励起三重項エネルギーより高い。
正孔輸送層:
正孔輸送層は、正孔輸送材料を含む。いくつかの実施形態では、正孔輸送層は単層である。いくつかの実施形態では、正孔輸送層は複数の層を有する。
いくつかの実施形態では、正孔輸送材料は、正孔の注入または輸送特性および電子の障壁特性のうちの1つの特性を有する。いくつかの実施形態では、正孔輸送材料は有機材料である。いくつかの実施形態では、正孔輸送材料は無機材料である。本発明で使用できる公知の正孔輸送材料の例としては、限定されないが、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導剤、イミダゾール誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導剤、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリルアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導剤、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリンコポリマーおよび導電性ポリマーオリゴマー(特にチオフェンオリゴマー)、またはその組合せが挙げられる。いくつかの実施形態では、正孔輸送材料はポルフィリン化合物、芳香族三級アミン化合物およびスチリルアミン化合物から選択される。いくつかの実施形態では、正孔輸送材料は芳香族三級アミン化合物である。以下に正孔輸送材料として用いることができる好ましい化合物の具体例を挙げる。
正孔輸送層は、正孔輸送材料を含む。いくつかの実施形態では、正孔輸送層は単層である。いくつかの実施形態では、正孔輸送層は複数の層を有する。
いくつかの実施形態では、正孔輸送材料は、正孔の注入または輸送特性および電子の障壁特性のうちの1つの特性を有する。いくつかの実施形態では、正孔輸送材料は有機材料である。いくつかの実施形態では、正孔輸送材料は無機材料である。本発明で使用できる公知の正孔輸送材料の例としては、限定されないが、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導剤、イミダゾール誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導剤、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリルアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導剤、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリンコポリマーおよび導電性ポリマーオリゴマー(特にチオフェンオリゴマー)、またはその組合せが挙げられる。いくつかの実施形態では、正孔輸送材料はポルフィリン化合物、芳香族三級アミン化合物およびスチリルアミン化合物から選択される。いくつかの実施形態では、正孔輸送材料は芳香族三級アミン化合物である。以下に正孔輸送材料として用いることができる好ましい化合物の具体例を挙げる。
電子輸送層:
電子輸送層は、電子輸送材料を含む。いくつかの実施形態では、電子輸送層は単層である。いくつかの実施形態では、電子輸送層は複数の層を有する。
いくつかの実施形態では、電子輸送材料は、陰極から注入された電子を発光層に輸送する機能さえあればよい。いくつかの実施形態では、電子輸送材料はまた、正孔障壁材料としても機能する。本発明で使用できる電子輸送層の例としては、限定されないが、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン、アントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アゾール誘導体、アジン誘導体またはその組合せ、またはそのポリマーが挙げられる。いくつかの実施形態では、電子輸送材料はチアジアゾール誘導剤またはキノキサリン誘導体である。いくつかの実施形態では、電子輸送材料はポリマー材料である。以下に電子輸送材料として用いることができる好ましい化合物の具体例を挙げる。
電子輸送層は、電子輸送材料を含む。いくつかの実施形態では、電子輸送層は単層である。いくつかの実施形態では、電子輸送層は複数の層を有する。
いくつかの実施形態では、電子輸送材料は、陰極から注入された電子を発光層に輸送する機能さえあればよい。いくつかの実施形態では、電子輸送材料はまた、正孔障壁材料としても機能する。本発明で使用できる電子輸送層の例としては、限定されないが、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン、アントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アゾール誘導体、アジン誘導体またはその組合せ、またはそのポリマーが挙げられる。いくつかの実施形態では、電子輸送材料はチアジアゾール誘導剤またはキノキサリン誘導体である。いくつかの実施形態では、電子輸送材料はポリマー材料である。以下に電子輸送材料として用いることができる好ましい化合物の具体例を挙げる。
さらに、各有機層に添加可能な材料として好ましい化合物例を挙げる。例えば、安定化材料として添加すること等が考えられる。
有機エレクトロルミネッセンス素子に用いることができる好ましい材料を具体的に例示したが、本発明において用いることができる材料は、以下の例示化合物によって限定的に解釈されることはない。また、特定の機能を有する材料として例示した化合物であっても、その他の機能を有する材料として転用することも可能である。
デバイス:
いくつかの実施形態では、発光層はデバイス中に組み込まれる。例えば、デバイスには、OLEDバルブ、OLEDランプ、テレビ用ディスプレイ、コンピューター用モニター、携帯電話およびタブレットが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、電子デバイスは、陽極、陰極、および当該陽極と当該陰極との間の発光層を含む少なくとも1つの有機層を有するOLEDを含む。
いくつかの実施形態では、本願明細書に記載の構成物は、OLEDまたは光電子デバイスなどの、様々な感光性または光活性化デバイスに組み込まれうる。いくつかの実施形態では、前記構成物はデバイス内の電荷移動またはエネルギー移動の促進に、および/または正孔輸送材料として有用でありうる。前記デバイスとしては、例えば有機発光ダイオード(OLED)、有機集積回線(OIC)、有機電界効果トランジスタ(O-FET)、有機薄膜トランジスタ(O-TFT)、有機発光トランジスタ(O-LET)、有機太陽電池(O-SC)、有機光学検出装置、有機光受容体、有機磁場クエンチ(field-quench)装置(O-FQD)、発光燃料電池(LEC)または有機レーザダイオード(O-レーザー)が挙げられる。
いくつかの実施形態では、発光層はデバイス中に組み込まれる。例えば、デバイスには、OLEDバルブ、OLEDランプ、テレビ用ディスプレイ、コンピューター用モニター、携帯電話およびタブレットが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、電子デバイスは、陽極、陰極、および当該陽極と当該陰極との間の発光層を含む少なくとも1つの有機層を有するOLEDを含む。
いくつかの実施形態では、本願明細書に記載の構成物は、OLEDまたは光電子デバイスなどの、様々な感光性または光活性化デバイスに組み込まれうる。いくつかの実施形態では、前記構成物はデバイス内の電荷移動またはエネルギー移動の促進に、および/または正孔輸送材料として有用でありうる。前記デバイスとしては、例えば有機発光ダイオード(OLED)、有機集積回線(OIC)、有機電界効果トランジスタ(O-FET)、有機薄膜トランジスタ(O-TFT)、有機発光トランジスタ(O-LET)、有機太陽電池(O-SC)、有機光学検出装置、有機光受容体、有機磁場クエンチ(field-quench)装置(O-FQD)、発光燃料電池(LEC)または有機レーザダイオード(O-レーザー)が挙げられる。
バルブまたはランプ:
いくつかの実施形態では、電子デバイスは、陽極、陰極、当該陽極と当該陰極との間の発光層を含む少なくとも1つの有機層を含むOLEDを含む。
いくつかの実施形態では、デバイスは色彩の異なるOLEDを含む。いくつかの実施形態では、デバイスはOLEDの組合せを含むアレイを含む。いくつかの実施形態では、OLEDの前記組合せは、3色の組合せ(例えばRGB)である。いくつかの実施形態では、OLEDの前記組合せは、赤色でも緑色でも青色でもない色(例えばオレンジ色および黄緑色)の組合せである。いくつかの実施形態では、OLEDの前記組合せは、2色、4色またはそれ以上の色の組合せである。
いくつかの実施形態では、デバイスは、
取り付け面を有する第1面とそれと反対の第2面とを有し、少なくとも1つの開口部を画定する回路基板と、
前記取り付け面上の少なくとも1つのOLEDであって、当該少なくとも1つのOLEDが、陽極、陰極、および当該陽極と当該陰極との間の発光層を含む少なくとも1つの有機層を含む、発光する構成を有する少なくとも1つのOLEDと、
回路基板用のハウジングと、
前記ハウジングの端部に配置された少なくとも1つのコネクターであって、前記ハウジングおよび前記コネクターが照明設備への取付けに適するパッケージを画定する、少なくとも1つのコネクターと、を備えるOLEDライトである。
いくつかの実施形態では、前記OLEDライトは、複数の方向に光が放射されるように回路基板に取り付けられた複数のOLEDを有する。いくつかの実施形態では、第1方向に発せられた一部の光は偏光されて第2方向に放射される。いくつかの実施形態では、反射器を用いて第1方向に発せられた光を偏光する。
いくつかの実施形態では、電子デバイスは、陽極、陰極、当該陽極と当該陰極との間の発光層を含む少なくとも1つの有機層を含むOLEDを含む。
いくつかの実施形態では、デバイスは色彩の異なるOLEDを含む。いくつかの実施形態では、デバイスはOLEDの組合せを含むアレイを含む。いくつかの実施形態では、OLEDの前記組合せは、3色の組合せ(例えばRGB)である。いくつかの実施形態では、OLEDの前記組合せは、赤色でも緑色でも青色でもない色(例えばオレンジ色および黄緑色)の組合せである。いくつかの実施形態では、OLEDの前記組合せは、2色、4色またはそれ以上の色の組合せである。
いくつかの実施形態では、デバイスは、
取り付け面を有する第1面とそれと反対の第2面とを有し、少なくとも1つの開口部を画定する回路基板と、
前記取り付け面上の少なくとも1つのOLEDであって、当該少なくとも1つのOLEDが、陽極、陰極、および当該陽極と当該陰極との間の発光層を含む少なくとも1つの有機層を含む、発光する構成を有する少なくとも1つのOLEDと、
回路基板用のハウジングと、
前記ハウジングの端部に配置された少なくとも1つのコネクターであって、前記ハウジングおよび前記コネクターが照明設備への取付けに適するパッケージを画定する、少なくとも1つのコネクターと、を備えるOLEDライトである。
いくつかの実施形態では、前記OLEDライトは、複数の方向に光が放射されるように回路基板に取り付けられた複数のOLEDを有する。いくつかの実施形態では、第1方向に発せられた一部の光は偏光されて第2方向に放射される。いくつかの実施形態では、反射器を用いて第1方向に発せられた光を偏光する。
ディスプレイまたはスクリーン:
いくつかの実施形態では、本発明の発光層はスクリーンまたはディスプレイにおいて使用できる。いくつかの実施形態では、本発明に係る化合物は、限定されないが真空蒸発、堆積、蒸着または化学蒸着(CVD)などの工程を用いて基材上へ堆積させる。いくつかの実施形態では、前記基材は、独特のアスペクト比のピクセルを提供する2面エッチングにおいて有用なフォトプレート構造である。前記スクリーン(またマスクとも呼ばれる)は、OLEDディスプレイの製造工程で用いられる。対応するアートワークパターンの設計により、垂直方向ではピクセルの間の非常に急な狭いタイバーの、並びに水平方向では大きな広範囲の斜角開口部の配置を可能にする。これにより、TFTバックプレーン上への化学蒸着を最適化しつつ、高解像度ディスプレイに必要とされるピクセルの微細なパターン構成が可能となる。
ピクセルの内部パターニングにより、水平および垂直方向での様々なアスペクト比の三次元ピクセル開口部を構成することが可能となる。更に、ピクセル領域中の画像化された「ストライプ」またはハーフトーン円の使用は、これらの特定のパターンをアンダーカットし基材から除くまで、特定の領域におけるエッチングが保護される。その時、全てのピクセル領域は同様のエッチング速度で処理されるが、その深さはハーフトーンパターンにより変化する。ハーフトーンパターンのサイズおよび間隔を変更することにより、ピクセル内での保護率が様々異なるエッチングが可能となり、急な垂直斜角を形成するのに必要な局在化された深いエッチングが可能となる。
蒸着マスク用の好ましい材料はインバーである。インバーは、製鉄所で長い薄型シート状に冷延された金属合金である。インバーは、ニッケルマスクとしてスピンマンドレル上へ電着することができない。蒸着用マスク内に開口領域を形成するための適切かつ低コストの方法は、湿式化学エッチングによる方法である。
いくつかの実施形態では、スクリーンまたはディスプレイパターンは、基材上のピクセルマトリックスである。いくつかの実施形態では、スクリーンまたはディスプレイパターンは、リソグラフィー(例えばフォトリソグラフィーおよびeビームリソグラフィー)を使用して加工される。いくつかの実施形態では、スクリーンまたはディスプレイパターンは、湿式化学エッチングを使用して加工される。更なる実施形態では、スクリーンまたはディスプレイパターンは、プラズマエッチングを使用して加工される。
いくつかの実施形態では、本発明の発光層はスクリーンまたはディスプレイにおいて使用できる。いくつかの実施形態では、本発明に係る化合物は、限定されないが真空蒸発、堆積、蒸着または化学蒸着(CVD)などの工程を用いて基材上へ堆積させる。いくつかの実施形態では、前記基材は、独特のアスペクト比のピクセルを提供する2面エッチングにおいて有用なフォトプレート構造である。前記スクリーン(またマスクとも呼ばれる)は、OLEDディスプレイの製造工程で用いられる。対応するアートワークパターンの設計により、垂直方向ではピクセルの間の非常に急な狭いタイバーの、並びに水平方向では大きな広範囲の斜角開口部の配置を可能にする。これにより、TFTバックプレーン上への化学蒸着を最適化しつつ、高解像度ディスプレイに必要とされるピクセルの微細なパターン構成が可能となる。
ピクセルの内部パターニングにより、水平および垂直方向での様々なアスペクト比の三次元ピクセル開口部を構成することが可能となる。更に、ピクセル領域中の画像化された「ストライプ」またはハーフトーン円の使用は、これらの特定のパターンをアンダーカットし基材から除くまで、特定の領域におけるエッチングが保護される。その時、全てのピクセル領域は同様のエッチング速度で処理されるが、その深さはハーフトーンパターンにより変化する。ハーフトーンパターンのサイズおよび間隔を変更することにより、ピクセル内での保護率が様々異なるエッチングが可能となり、急な垂直斜角を形成するのに必要な局在化された深いエッチングが可能となる。
蒸着マスク用の好ましい材料はインバーである。インバーは、製鉄所で長い薄型シート状に冷延された金属合金である。インバーは、ニッケルマスクとしてスピンマンドレル上へ電着することができない。蒸着用マスク内に開口領域を形成するための適切かつ低コストの方法は、湿式化学エッチングによる方法である。
いくつかの実施形態では、スクリーンまたはディスプレイパターンは、基材上のピクセルマトリックスである。いくつかの実施形態では、スクリーンまたはディスプレイパターンは、リソグラフィー(例えばフォトリソグラフィーおよびeビームリソグラフィー)を使用して加工される。いくつかの実施形態では、スクリーンまたはディスプレイパターンは、湿式化学エッチングを使用して加工される。更なる実施形態では、スクリーンまたはディスプレイパターンは、プラズマエッチングを使用して加工される。
デバイスの製造方法:
OLEDディスプレイは、一般的には、大型のマザーパネルを形成し、次に当該マザーパネルをセルパネル単位で切断することによって製造される。通常は、マザーパネル上の各セルパネルは、ベース基材上に、活性層とソース/ドレイン電極とを有する薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、前記TFTに平坦化フィルムを塗布し、ピクセル電極、発光層、対電極およびカプセル化層、を順に経時的に形成し、前記マザーパネルから切断することにより形成される。
OLEDディスプレイは、一般的には、大型のマザーパネルを形成し、次に当該マザーパネルをセルパネル単位で切断することによって製造される。通常は、マザーパネル上の各セルパネルは、ベース基材上に、活性層とソース/ドレイン電極とを有する薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、前記TFTに平坦化フィルムを塗布し、ピクセル電極、発光層、対電極およびカプセル化層、を順に経時的に形成し、前記マザーパネルから切断することにより形成される。
OLEDディスプレイは、一般的には、大型のマザーパネルを形成し、次に当該マザーパネルをセルパネル単位で切断することによって製造される。通常は、マザーパネル上の各セルパネルは、ベース基材上に、活性層とソース/ドレイン電極とを有する薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、前記TFTに平坦化フィルムを塗布し、ピクセル電極、発光層、対電極およびカプセル化層、を順に経時的に形成し、前記マザーパネルから切断することにより形成される。
OLEDディスプレイは、一般的には、大型のマザーパネルを形成し、次に当該マザーパネルをセルパネル単位で切断することによって製造される。通常は、マザーパネル上の各セルパネルは、ベース基材上に、活性層とソース/ドレイン電極とを有する薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、前記TFTに平坦化フィルムを塗布し、ピクセル電極、発光層、対電極およびカプセル化層、を順に経時的に形成し、前記マザーパネルから切断することにより形成される。
本発明の他の態様では、有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイの製造方法を提供し、当該方法は、
マザーパネルのベース基材上に障壁層を形成する工程と、
前記障壁層上に、セルパネル単位で複数のディスプレイユニットを形成する工程と、
前記セルパネルのディスプレイユニットのそれぞれの上にカプセル化層を形成する工程と、
前記セルパネル間のインタフェース部に有機フィルムを塗布する工程と、を含む。
いくつかの実施形態では、障壁層は、例えばSiNxで形成された無機フィルムであり、障壁層の端部はポリイミドまたはアクリルで形成された有機フィルムで被覆される。いくつかの実施形態では、有機フィルムは、マザーパネルがセルパネル単位で軟らかく切断されるように補助する。
いくつかの実施形態では、薄膜トランジスタ(TFT)層は、発光層と、ゲート電極と、ソース/ドレイン電極と、を有する。複数のディスプレイユニットの各々は、薄膜トランジスタ(TFT)層と、TFT層上に形成された平坦化フィルムと、平坦化フィルム上に形成された発光ユニットと、を有してもよく、前記インタフェース部に塗布された有機フィルムは、前記平坦化フィルムの材料と同じ材料で形成され、前記平坦化フィルムの形成と同時に形成される。いくつかの実施形態では、前記発光ユニットは、不動態化層と、その間の平坦化フィルムと、発光ユニットを被覆し保護するカプセル化層と、によりTFT層と連結される。前記製造方法のいくつかの実施形態では、前記有機フィルムは、ディスプレイユニットにもカプセル化層にも連結されない。
マザーパネルのベース基材上に障壁層を形成する工程と、
前記障壁層上に、セルパネル単位で複数のディスプレイユニットを形成する工程と、
前記セルパネルのディスプレイユニットのそれぞれの上にカプセル化層を形成する工程と、
前記セルパネル間のインタフェース部に有機フィルムを塗布する工程と、を含む。
いくつかの実施形態では、障壁層は、例えばSiNxで形成された無機フィルムであり、障壁層の端部はポリイミドまたはアクリルで形成された有機フィルムで被覆される。いくつかの実施形態では、有機フィルムは、マザーパネルがセルパネル単位で軟らかく切断されるように補助する。
いくつかの実施形態では、薄膜トランジスタ(TFT)層は、発光層と、ゲート電極と、ソース/ドレイン電極と、を有する。複数のディスプレイユニットの各々は、薄膜トランジスタ(TFT)層と、TFT層上に形成された平坦化フィルムと、平坦化フィルム上に形成された発光ユニットと、を有してもよく、前記インタフェース部に塗布された有機フィルムは、前記平坦化フィルムの材料と同じ材料で形成され、前記平坦化フィルムの形成と同時に形成される。いくつかの実施形態では、前記発光ユニットは、不動態化層と、その間の平坦化フィルムと、発光ユニットを被覆し保護するカプセル化層と、によりTFT層と連結される。前記製造方法のいくつかの実施形態では、前記有機フィルムは、ディスプレイユニットにもカプセル化層にも連結されない。
前記有機フィルムと平坦化フィルムの各々は、ポリイミドおよびアクリルのいずれか1つを含んでもよい。いくつかの実施形態では、前記障壁層は無機フィルムであってもよい。いくつかの実施形態では、前記ベース基材はポリイミドで形成されてもよい。前記方法は更に、ポリイミドで形成されたベース基材の1つの表面に障壁層を形成する前に、当該ベース基材のもう1つの表面にガラス材料で形成されたキャリア基材を取り付ける工程と、インタフェース部に沿った切断の前に、前記キャリア基材をベース基材から分離する工程と、を含んでもよい。いくつかの実施形態では、前記OLEDディスプレイはフレキシブルなディスプレイである。
いくつかの実施形態では、前記不動態化層は、TFT層の被覆のためにTFT層上に配置された有機フィルムである。いくつかの実施形態では、前記平坦化フィルムは、不動態化層上に形成された有機フィルムである。いくつかの実施形態では、前記平坦化フィルムは、障壁層の端部に形成された有機フィルムと同様、ポリイミドまたはアクリルで形成される。いくつかの実施形態では、OLEDディスプレイの製造の際、前記平坦化フィルムおよび有機フィルムは同時に形成される。いくつかの実施形態では、前記有機フィルムは、障壁層の端部に形成されてもよく、それにより、当該有機フィルムの一部が直接ベース基材と接触し、当該有機フィルムの残りの部分が、障壁層の端部を囲みつつ、障壁層と接触する。
いくつかの実施形態では、前記不動態化層は、TFT層の被覆のためにTFT層上に配置された有機フィルムである。いくつかの実施形態では、前記平坦化フィルムは、不動態化層上に形成された有機フィルムである。いくつかの実施形態では、前記平坦化フィルムは、障壁層の端部に形成された有機フィルムと同様、ポリイミドまたはアクリルで形成される。いくつかの実施形態では、OLEDディスプレイの製造の際、前記平坦化フィルムおよび有機フィルムは同時に形成される。いくつかの実施形態では、前記有機フィルムは、障壁層の端部に形成されてもよく、それにより、当該有機フィルムの一部が直接ベース基材と接触し、当該有機フィルムの残りの部分が、障壁層の端部を囲みつつ、障壁層と接触する。
いくつかの実施形態では、前記発光層は、ピクセル電極と、対電極と、当該ピクセル電極と当該対電極との間に配置された有機発光層と、を有する。いくつかの実施形態では、前記ピクセル電極は、TFT層のソース/ドレイン電極に連結している。
いくつかの実施形態では、TFT層を通じてピクセル電極に電圧が印加されるとき、ピクセル電極と対電極との間に適切な電圧が形成され、それにより有機発光層が光を放射し、それにより画像が形成される。以下、TFT層と発光ユニットとを有する画像形成ユニットを、ディスプレイユニットと称する。
いくつかの実施形態では、ディスプレイユニットを被覆し、外部の水分の浸透を防止するカプセル化層は、有機フィルムと無機フィルムとが交互に積層する薄膜状のカプセル化構造に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、前記カプセル化層は、複数の薄膜が積層した薄膜状カプセル化構造を有する。いくつかの実施形態では、インタフェース部に塗布される有機フィルムは、複数のディスプレイユニットの各々と間隔を置いて配置される。いくつかの実施形態では、前記有機フィルムは、一部の有機フィルムが直接ベース基材と接触し、有機フィルムの残りの部分が障壁層の端部を囲む一方で障壁層と接触する態様で形成される。
いくつかの実施形態では、TFT層を通じてピクセル電極に電圧が印加されるとき、ピクセル電極と対電極との間に適切な電圧が形成され、それにより有機発光層が光を放射し、それにより画像が形成される。以下、TFT層と発光ユニットとを有する画像形成ユニットを、ディスプレイユニットと称する。
いくつかの実施形態では、ディスプレイユニットを被覆し、外部の水分の浸透を防止するカプセル化層は、有機フィルムと無機フィルムとが交互に積層する薄膜状のカプセル化構造に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、前記カプセル化層は、複数の薄膜が積層した薄膜状カプセル化構造を有する。いくつかの実施形態では、インタフェース部に塗布される有機フィルムは、複数のディスプレイユニットの各々と間隔を置いて配置される。いくつかの実施形態では、前記有機フィルムは、一部の有機フィルムが直接ベース基材と接触し、有機フィルムの残りの部分が障壁層の端部を囲む一方で障壁層と接触する態様で形成される。
一実施形態では、OLEDディスプレイはフレキシブルであり、ポリイミドで形成された柔軟なベース基材を使用する。いくつかの実施形態では、前記ベース基材はガラス材料で形成されたキャリア基材上に形成され、次に当該キャリア基材が分離される。
いくつかの実施形態では、障壁層は、キャリア基材の反対側のベース基材の表面に形成される。一実施形態では、前記障壁層は、各セルパネルのサイズに従いパターン化される。例えば、ベース基材がマザーパネルの全ての表面上に形成される一方で、障壁層が各セルパネルのサイズに従い形成され、それにより、セルパネルの障壁層の間のインタフェース部に溝が形成される。各セルパネルは、前記溝に沿って切断できる。
いくつかの実施形態では、障壁層は、キャリア基材の反対側のベース基材の表面に形成される。一実施形態では、前記障壁層は、各セルパネルのサイズに従いパターン化される。例えば、ベース基材がマザーパネルの全ての表面上に形成される一方で、障壁層が各セルパネルのサイズに従い形成され、それにより、セルパネルの障壁層の間のインタフェース部に溝が形成される。各セルパネルは、前記溝に沿って切断できる。
いくつかの実施形態では、前記の製造方法は、更にインタフェース部に沿って切断する工程を含み、そこでは溝が障壁層に形成され、少なくとも一部の有機フィルムが溝で形成され、当該溝がベース基材に浸透しない。いくつかの実施形態では、各セルパネルのTFT層が形成され、無機フィルムである不動態化層と有機フィルムである平坦化フィルムが、TFT層上に配置され、TFT層を被覆する。例えばポリイミドまたはアクリル製の平坦化フィルムが形成されるのと同時に、インタフェース部の溝は、例えばポリイミドまたはアクリル製の有機フィルムで被覆される。これは、各セルパネルがインタフェース部で溝に沿って切断されるとき、生じた衝撃を有機フィルムに吸収させることによってひびが生じるのを防止する。すなわち、全ての障壁層が有機フィルムなしで完全に露出している場合、各セルパネルがインタフェース部で溝に沿って切断されるとき、生じた衝撃が障壁層に伝達され、それによりひびが生じるリスクが増加する。しかしながら、一実施形態では、障壁層間のインタフェース部の溝が有機フィルムで被覆されて、有機フィルムがなければ障壁層に伝達されうる衝撃を吸収するため、各セルパネルをソフトに切断し、障壁層でひびが生じるのを防止してもよい。一実施形態では、インタフェース部の溝を被覆する有機フィルムおよび平坦化フィルムは、互いに間隔を置いて配置される。例えば、有機フィルムおよび平坦化フィルムが1つの層として相互に接続している場合には、平坦化フィルムと有機フィルムが残っている部分とを通じてディスプレイユニットに外部の水分が浸入するおそれがあるため、有機フィルムおよび平坦化フィルムは、有機フィルムがディスプレイユニットから間隔を置いて配置されるように、相互に間隔を置いて配置される。
いくつかの実施形態では、ディスプレイユニットは、発光ユニットの形成により形成され、カプセル化層は、ディスプレイユニットを被覆するためディスプレイユニット上に配置される。これにより、マザーパネルが完全に製造された後、ベース基材を担持するキャリア基材がベース基材から分離される。いくつかの実施形態では、レーザー光線がキャリア基材へ放射されると、キャリア基材は、キャリア基材とベース基材との間の熱膨張率の相違により、ベース基材から分離される。
いくつかの実施形態では、マザーパネルは、セルパネル単位で切断される。いくつかの実施形態では、マザーパネルは、カッターを用いてセルパネル間のインタフェース部に沿って切断される。いくつかの実施形態では、マザーパネルが沿って切断されるインタフェース部の溝が有機フィルムで被覆されているため、切断の間、当該有機フィルムが衝撃を吸収する。いくつかの実施形態では、切断の間、障壁層でひびが生じるのを防止できる。
いくつかの実施形態では、前記方法は製品の不良率を減少させ、その品質を安定させる。
他の態様は、ベース基材上に形成された障壁層と、障壁層上に形成されたディスプレイユニットと、ディスプレイユニット上に形成されたカプセル化層と、障壁層の端部に塗布された有機フィルムと、を有するOLEDディスプレイである。
いくつかの実施形態では、マザーパネルは、セルパネル単位で切断される。いくつかの実施形態では、マザーパネルは、カッターを用いてセルパネル間のインタフェース部に沿って切断される。いくつかの実施形態では、マザーパネルが沿って切断されるインタフェース部の溝が有機フィルムで被覆されているため、切断の間、当該有機フィルムが衝撃を吸収する。いくつかの実施形態では、切断の間、障壁層でひびが生じるのを防止できる。
いくつかの実施形態では、前記方法は製品の不良率を減少させ、その品質を安定させる。
他の態様は、ベース基材上に形成された障壁層と、障壁層上に形成されたディスプレイユニットと、ディスプレイユニット上に形成されたカプセル化層と、障壁層の端部に塗布された有機フィルムと、を有するOLEDディスプレイである。
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。なお、光吸収スペクトルの測定は、分光光度計(パーキンエルマー社製:LAMBDA950-PKA)を用いて行い、発光特性の評価は、マルチチャンネル分光蛍光光度計(日本分光社製:FP-8600)、絶対PL量子収率測定システム(浜松ホトニクス社製:C13534-21)、蛍光寿命測定装置(浜松ホトニクス社製:C11367)を用いて行った。EL素子特性の評価は、半導体パラメータ・アナライザ(アジレント・テクノロジー社製:E5273A)、マルチチャンネル分光光度計(浜松Photonics社製:C10027-02、C10028-01)、発光寿命測定装置(システム・エンジニア社製:EAS-26B)、ソースメータ(ケースレー社製:2400シリーズ)を用いて行った。
最低励起一重項エネルギー準位ES1と最低励起三重項エネルギー準位ET1の差ΔESTは、下記の方法で測定したES1およびET1を用い、ΔEST=ES1-ET1を計算することにより求めた。
(1)最低励起一重項エネルギー準位ES1
測定対象化合物とホスト材料とを、測定対象化合物が濃度6重量%となるように共蒸着することでSi基板上に厚さ100nmの試料を作製する。常温(300K)でこの試料の蛍光スペクトルを測定する。具体的には、励起光入射直後から入射後100ナノ秒までの発光を積算することで、縦軸を発光強度、横軸を波長の蛍光スペクトルを得る。この発光スペクトルの短波側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値 λedge[nm]を求める。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をES1とする。
換算式:ES1[eV]=1239.85/λedge
発光スペクトルの測定には、励起光源に窒素レーザー(Lasertechnik Berlin社製、MNL200)を検出器には、ストリークカメラ(浜松ホトニクス社製、C4334)を用いることができる。
(2)最低励起三重項エネルギー準位ET1
励起一重項エネルギー準位ES1の測定で用いたものと同じ試料を5[K]に冷却し、励起光(337nm)を燐光測定用試料に照射し、ストリークカメラを用いて、燐光強度を測定する。具体的には、励起光入射後1ミリ秒から入射後10ミリ秒の発光を積算することで、縦軸を発光強度、横軸を波長の燐光スペクトルを得る。この燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]を求める。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をET1とする。
換算式:ET1[eV]=1239.85/λedge
燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線は以下のように引く。燐光スペクトルの短波長側から、スペクトルの極大値のうち、最も短波長側の極大値までスペクトル曲線上を移動する際に、長波長側に向けて曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち上がるにつれ(つまり縦軸が増加するにつれ)、傾きが増加する。この傾きの値が極大値をとる点において引いた接線を、当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
なお、スペクトルの最大ピーク強度の10%以下のピーク強度をもつ極大点は、上述の最も短波長側の極大値には含めず、最も短波長側の極大値に最も近い、傾きの値が極大値をとる点において引いた接線を当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
(1)最低励起一重項エネルギー準位ES1
測定対象化合物とホスト材料とを、測定対象化合物が濃度6重量%となるように共蒸着することでSi基板上に厚さ100nmの試料を作製する。常温(300K)でこの試料の蛍光スペクトルを測定する。具体的には、励起光入射直後から入射後100ナノ秒までの発光を積算することで、縦軸を発光強度、横軸を波長の蛍光スペクトルを得る。この発光スペクトルの短波側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値 λedge[nm]を求める。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をES1とする。
換算式:ES1[eV]=1239.85/λedge
発光スペクトルの測定には、励起光源に窒素レーザー(Lasertechnik Berlin社製、MNL200)を検出器には、ストリークカメラ(浜松ホトニクス社製、C4334)を用いることができる。
(2)最低励起三重項エネルギー準位ET1
励起一重項エネルギー準位ES1の測定で用いたものと同じ試料を5[K]に冷却し、励起光(337nm)を燐光測定用試料に照射し、ストリークカメラを用いて、燐光強度を測定する。具体的には、励起光入射後1ミリ秒から入射後10ミリ秒の発光を積算することで、縦軸を発光強度、横軸を波長の燐光スペクトルを得る。この燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]を求める。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をET1とする。
換算式:ET1[eV]=1239.85/λedge
燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線は以下のように引く。燐光スペクトルの短波長側から、スペクトルの極大値のうち、最も短波長側の極大値までスペクトル曲線上を移動する際に、長波長側に向けて曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち上がるにつれ(つまり縦軸が増加するにつれ)、傾きが増加する。この傾きの値が極大値をとる点において引いた接線を、当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
なお、スペクトルの最大ピーク強度の10%以下のピーク強度をもつ極大点は、上述の最も短波長側の極大値には含めず、最も短波長側の極大値に最も近い、傾きの値が極大値をとる点において引いた接線を当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
4,5-ジブロモベンゼン-1,2-ジアミン(1.33g、5.0mmol)、(4-(ジフェニルアミノ)フェニル)ボロン酸(3.47g、12mmol)、炭酸カリウム(2.76g、20mmol)およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(116mg、0.1mmol)を、窒素雰囲気下で、1,4-ジオキサン:水=10:1(容量比)の混合溶媒(100mL)に加え、90℃で24時間撹拌した。この混合物を室温まで冷却して水(100mL)に注入し、ジクロロメタンで抽出を行った。得られた有機層に減圧蒸留を行って得た残留物を、n-ヘキサンと酢酸エチル=2:1(容量比)の混合溶媒を溶離液に用いてカラムクロマトグラフィーにより精製した。以上の工程により、中間体1(N4,N4,N4″,N4″-テトラフェニル-[1,1′:2′,1″-テルフェニル]-4,4′,4″,5′-テトラアミン)の白色固体を収量2.32g、収率78%で得た。
1H NMR (500 MHz, DMSO-d6) δ 4.61 (s, 4H, -NH2) 7.21 (s, 2H, Ar H), 6.83 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.95 (m, 12H, Ar H), 6.99 (t, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.23 (t, J = 10.0 Hz, 8H, Ar H). 13C NMR (125 MHz, CDCl3, δ): 115.35, 121.93, 122.65, 122.85, 127.98, 128.78, 129.95, 133.85, 136.77, 143.88, 146.69. ASAP-MS: m/z: calculated for C42H34N4: 594.76; found: 594.56.
1H NMR (500 MHz, DMSO-d6) δ 4.61 (s, 4H, -NH2) 7.21 (s, 2H, Ar H), 6.83 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.95 (m, 12H, Ar H), 6.99 (t, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.23 (t, J = 10.0 Hz, 8H, Ar H). 13C NMR (125 MHz, CDCl3, δ): 115.35, 121.93, 122.65, 122.85, 127.98, 128.78, 129.95, 133.85, 136.77, 143.88, 146.69. ASAP-MS: m/z: calculated for C42H34N4: 594.76; found: 594.56.
フェナントレンキノン、臭素およびニトロベンゼンを混合して反応を行い、3,6-ジブロモフェナントレンキノンを合成した。次に、3,6-ジブロモフェナントレンキノン、N-ヨードスクシンイミド、トリフルオロ酢酸および硫酸を混合して反応を行い、中間体2を合成した。ここでの反応はJ.Am.Chem.Soc.2006,128,4854に記載された方法に準じて行った。.
中間体1(1.15g、1.94mmol)と中間体2(1.0g、1.62mmol)を窒素雰囲気下で酢酸(250mL)に加え、125℃で24時間撹拌した。この混合物を室温まで冷却した後、氷水と混合した。析出した固体を、減圧濾過により回収してメタノールで洗浄し、クロロホルムで再結晶を行うことにより、中間体3(4、4′-(3,6-ジブロモ-2,7-ジヨードジベンゾ[a,c]フェナジン-11,12-ジイル)ビス(N,N-ジフェニルアニリン))の深赤色固体を収量1.71g、収率90%で得た。
1H NMR (400 MHz, CD2Cl2) δ 7.02 (t, J = 5.0 Hz, 4H, Ar H), 7.07 (d, J = 5.0 Hz, 12H, Ar H), 7.23 (t, J = 5.0 Hz, 8H, Ar H), 7.54 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.60 (d, J = 5.0 Hz, 4H, Ar H), 8.11 (t, J = 5.0 Hz, 2H, Ar H), 8.21 (s, 2H, Ar H). MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C56H34Br2I2N4: 1176.53; found: 1177.05.
1H NMR (400 MHz, CD2Cl2) δ 7.02 (t, J = 5.0 Hz, 4H, Ar H), 7.07 (d, J = 5.0 Hz, 12H, Ar H), 7.23 (t, J = 5.0 Hz, 8H, Ar H), 7.54 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.60 (d, J = 5.0 Hz, 4H, Ar H), 8.11 (t, J = 5.0 Hz, 2H, Ar H), 8.21 (s, 2H, Ar H). MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C56H34Br2I2N4: 1176.53; found: 1177.05.
中間体3(1.5g、1.25mmol)とシアン化銅(I)(CuCN:1.12g、12.5mmol)を、アルゴン雰囲気下で無水N-メチル-2-ピロリドン(150mL)に加え、180℃で48時間撹拌した。この混合物を室温まで冷却した後、2%アンモニア水溶液(500mL)を加え、トルエン(50mL)で3回抽出を行った。得られた有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させた。この粗生成物を、トルエン:クロロホルム=9:1(容量比)の混合溶媒を溶離液に用いてカラムクロマトグラフィーにて精製し、目的の化合物1(11,12-ビス(4-(ジフェニルアミノ)フェニル)ジベンゾ[a,c]フェナジン-2,3,6,7-テトラカルボニトリル)の紺色固体を収量820mg、収率76%で得た。
1H NMR (400 MHz, CDCl3, δ): 7.08 (m, 8H, Ar H), 7.16 (d, J = 5.0 Hz, 8H; Ar H), 7.21 (d, J = 5.0 Hz, 4H; Ar H), 7.29 (m, 8H, Ar H), 8.44 (s, 2H, Ar H), 9.00 (s, 2H, Ar H), 9.95 (s, 2H, Ar H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3, δ): 115.02, 115.90, 116.03, 122.12, 123.61, 125.01, 129.47, 129.67, 130.72, 131.29, 132.55, 132.75, 134.82, 139.23, 143.04, 147.17, 147.30, 148.01; MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C60H34N8: 866.9880; found: 867.25. Anal. calcd for C60H34N8: C 83.12, H 3.95, N 12.92; found: C 83.04, H 3.95, N 12.84.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, δ): 7.08 (m, 8H, Ar H), 7.16 (d, J = 5.0 Hz, 8H; Ar H), 7.21 (d, J = 5.0 Hz, 4H; Ar H), 7.29 (m, 8H, Ar H), 8.44 (s, 2H, Ar H), 9.00 (s, 2H, Ar H), 9.95 (s, 2H, Ar H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3, δ): 115.02, 115.90, 116.03, 122.12, 123.61, 125.01, 129.47, 129.67, 130.72, 131.29, 132.55, 132.75, 134.82, 139.23, 143.04, 147.17, 147.30, 148.01; MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C60H34N8: 866.9880; found: 867.25. Anal. calcd for C60H34N8: C 83.12, H 3.95, N 12.92; found: C 83.04, H 3.95, N 12.84.
合成例1と同様にして得た3,6-ジブロモフェナントレンキノン(3.66g、10.0mmol)と、フェノキサジン(4.03g、22mmol)、トリ-tert-ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート(435mg、1.5mmol)、炭酸セシウム(13.0g、40mmol)および酢酸パラジウム(II)(112mg、0.5mmol)を、窒素雰囲気下でトルエン(200mL)に加え、110℃で24時間撹拌した。この混合物を室温まで冷却した後、水(100mL)に注入し、ジクロロメタンで抽出を行った。得られた有機層から溶媒を減圧留去して得た粗生成物を、n-ヘキサン:クロロホルム=1:1(容量比)の混合溶媒を溶離液に用いてカラムクロマトグラフィーにより精製した。以上の工程により、中間体4(3,6-ジ(10H-フェノキサジン-10-イル)フェナントレン-9,10-ジオン)の黒色固体を収量4.65g、収率81%で得た。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 6.11 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.65 (t, J = 7.5 Hz, 4H, Ar H), 6.75 (m, 8H, Ar H), 7.54 (d, J = 5.0 Hz, 2H, Ar H), 7.95 (s, 2H, Ar H), 8.46 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H). 13C NMR (125 MHz, CDCl3, δ): 178.88, 113.80, 116.19, 122.68, 123.46, 126.02, 130.19, 131.99, 132.92, 133.61, 138.06, 144.43, 147.22; MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C38H22N2O4: 570.6040, found: 572.45.
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 6.11 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.65 (t, J = 7.5 Hz, 4H, Ar H), 6.75 (m, 8H, Ar H), 7.54 (d, J = 5.0 Hz, 2H, Ar H), 7.95 (s, 2H, Ar H), 8.46 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H). 13C NMR (125 MHz, CDCl3, δ): 178.88, 113.80, 116.19, 122.68, 123.46, 126.02, 130.19, 131.99, 132.92, 133.61, 138.06, 144.43, 147.22; MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C38H22N2O4: 570.6040, found: 572.45.
中間体4(570mg、1.0mmol)とフェナントレン-9,10-ジアミン(250mg、1.2mmol)を、窒素雰囲気下でtert-ブチルアルコール(100mL)に加え、105℃で48時間撹拌した。この混合物を室温まで冷却し、氷水と混合した。析出した固体を減圧濾過により回収してメタノールで洗浄し、カラムクロマトグラフィーにて精製した。この精製フラクションをクロロホルムで再結晶させることにより、目的の化合物2の深黄色固体を収量550mg、収率74%で得た。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 6.07 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.59 (t, J = 7.5 Hz, 4H, Ar H), 6.67 (t, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.74 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.87 (m, 6H, Ar H), 8.58 (s, 2H, Ar H), 7.71 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 9.64 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 9.88 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H). 13C NMR (125 MHz, CDCl3, δ): 113.37, 115.68, 121.70, 123.09, 123.35, 125.80, 126.08, 128.01, 129.30, 130.22, 130.52, 130.84, 132.08, 133.63, 134.25, 140.63, 141.21, 144.04. MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C52H30N4O2: 742.8380, found: 743.10.
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 6.07 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.59 (t, J = 7.5 Hz, 4H, Ar H), 6.67 (t, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.74 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.87 (m, 6H, Ar H), 8.58 (s, 2H, Ar H), 7.71 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 9.64 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 9.88 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H). 13C NMR (125 MHz, CDCl3, δ): 113.37, 115.68, 121.70, 123.09, 123.35, 125.80, 126.08, 128.01, 129.30, 130.22, 130.52, 130.84, 132.08, 133.63, 134.25, 140.63, 141.21, 144.04. MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C52H30N4O2: 742.8380, found: 743.10.
合成例2と同様にして得た中間体4(1.14mg、2.0mmol)と3,6-ジブロモフェナントレン-9,10-ジアミン(1.10g、3.0mmol)を、窒素雰囲気下でtert-ブチルアルコール(200mL)に加え、105℃で48時間撹拌した。この混合物を室温まで冷却し、氷水と混合した。析出した固体を減圧濾過により回収してメタノールで洗浄し、カラムクロマトグラフィーにて精製した。この精製フラクションをクロロホルムで再結晶させることにより、目的の化合物3の赤色固体を収量1.60g、収率83%で得た。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 6.08 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.61 (t, J = 7.5 Hz, 4H, Ar H), 6.70 (t, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.77 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.88 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.02 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.60 (s, 2H, Ar H), 8.76 (s, 2H, Ar H), 9.50 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 9.84 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H). MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C52H28Br2N4O2: 900.6300, found: 901.48.
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 6.08 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.61 (t, J = 7.5 Hz, 4H, Ar H), 6.70 (t, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.77 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.88 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.02 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.60 (s, 2H, Ar H), 8.76 (s, 2H, Ar H), 9.50 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 9.84 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H). MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C52H28Br2N4O2: 900.6300, found: 901.48.
合成例3と同様にして得た化合物3(900mg、1.0mmol)とシアン化銅(I)(890mg、10.0mmol)を、アルゴン雰囲気下で無水N-メチル-2-ピロリドン(150mL)に加え、180℃で48時間加熱した。この混合物を室温まで冷却した後、2%アンモニア水(500mL)を加え、トルエン(50ml)で3回抽出を行った。得られた有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させた。この粗生成物を、トルエン:クロロホルム=9:1(容量比)の混合溶媒を溶離液に用いてカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、目的の化合物4の暗褐色固体を収量620mg、収率78%で得た。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 6.01 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.51 (t, J = 7.5 Hz, 4H, Ar H), 6.60 (t, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.65 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.83 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.08 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.55 (s, 2H, Ar H), 8.92 (s, 2H, Ar H), 9.68 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 9.77 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3, δ): 113.29, 115.84, 121.95, 123.34, 126.11, 129.62, 130.15,130.57, 131.05, 131.37, 133.51, 134.02, 144.06; MALDITOF-MS: m/z: calculated for C54H28N6O2: 792.8580, found: 796.16.
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 6.01 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.51 (t, J = 7.5 Hz, 4H, Ar H), 6.60 (t, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.65 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.83 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.08 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.55 (s, 2H, Ar H), 8.92 (s, 2H, Ar H), 9.68 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 9.77 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3, δ): 113.29, 115.84, 121.95, 123.34, 126.11, 129.62, 130.15,130.57, 131.05, 131.37, 133.51, 134.02, 144.06; MALDITOF-MS: m/z: calculated for C54H28N6O2: 792.8580, found: 796.16.
合成例3と同様にして得た化合物3(900mg、1.0mmol)と、4-シアノフェニルボロン酸(441mg、3mmol)、炭酸カリウム(1.38g、10mmol)およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(70mg、0.1mmol)を、窒素雰囲気下でN-メチル-2-ピロリドン(100mL)に加え、130℃で24時間撹拌した。この混合物を室温まで冷却した後、水(100mL)に注入し、ジクロロメタンで抽出を行った。得られた有機層から溶媒を減圧留去して得た粗生成物を、n-ヘキサン:クロロホルム=2:1(容量比)の混合溶媒を溶離液に用いてカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、目的の化合物5の赤色固体を収量670mg、収率71%で得た。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 6.07 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.59 (t, J = 7.5 Hz, 4H, Ar H), 6.68 (t, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.75 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.89 (t, J = 10.0 Hz, 6H, Ar H), 7.99 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 8.12 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.60 (s, 2H, Ar H), 8.92 (s, 2H, Ar H), 9.77 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 9.90 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3, δ): 111.86, 113.33, 115.76, 118.73, 121.80, 123.33, 125.94, 127.22, 127.36, 128.23, 128.35, 129.04, 129.37, 130.24, 130.52, 131.02, 132.11, 132.93, 133.82, 134.17, 140.54, 140.79, 141.04, 141.09, 144.05, 145.31; MALDI-TOF-MS: m/z: m/z: calculated for C66H36N6O2: 945.0540, found: 946.87.
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 6.07 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.59 (t, J = 7.5 Hz, 4H, Ar H), 6.68 (t, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.75 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.89 (t, J = 10.0 Hz, 6H, Ar H), 7.99 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 8.12 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.60 (s, 2H, Ar H), 8.92 (s, 2H, Ar H), 9.77 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 9.90 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3, δ): 111.86, 113.33, 115.76, 118.73, 121.80, 123.33, 125.94, 127.22, 127.36, 128.23, 128.35, 129.04, 129.37, 130.24, 130.52, 131.02, 132.11, 132.93, 133.82, 134.17, 140.54, 140.79, 141.04, 141.09, 144.05, 145.31; MALDI-TOF-MS: m/z: m/z: calculated for C66H36N6O2: 945.0540, found: 946.87.
合成例3と同様にして得た化合物3(900mg、1.0mmol)と、3-シアノフェニルボロン酸(441mg、3mmol)、炭酸カリウム(1.38g、10mmol)およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(70mg、0.1mmol)を、窒素雰囲気下でN-メチル-2-ピロリドン(100mL)に加え、130℃で24時間撹拌した。この混合物を室温まで冷却した後、水(100mL)に注入し、ジクロロメタンで抽出を行った。得られた有機層から溶媒を減圧留去して得た粗生成物を、1,2-ジクロロベンゼンを溶離液に用いてカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、目的の化合物6の赤色固体を収量560mg、収率59%で得た。
MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C66H36N6O2: 945.0540, found: 946.77.
MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C66H36N6O2: 945.0540, found: 946.77.
合成例3と同様にして得た化合物3(900mg、1.0mmol)と、3-ピリジンボロン酸(370mg、3mmol)、炭酸カリウム(1.38g、10mmol)およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(70mg、0.1mmol)を、窒素雰囲気下でN-メチル-2-ピロリドン(100mL)に加え、130℃で24時間撹拌した。この混合物を室温まで冷却した後、水(100mL)に注入し、ジクロロメタンで抽出を行った。得られた有機層から溶媒を減圧留去して得た粗生成物を、n-ヘキサン:クロロホルム=2:1(容量比)の混合溶媒を溶離液に用いてカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、目的の化合物7の赤色固体を収量667mg、収率74%で得た。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 6.08 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.60 (t, J = 7.5 Hz, 4H, Ar H), 6.68 (t, J= 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.75 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.54 (t, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 7.88 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.12 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.19 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.60 (s, 2H, Ar H), 8.75 (d, J = 5.0 Hz, 2H, Ar H), 8.94 (s, 2H, Ar H), 9.16(s, 2H, Ar H), 9.77 (d, J = 5.0 Hz, 2H, Ar H), 9.91 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H); 13C NMR cannot be measured due to poor solubility MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C66H36N6O2: 897.01. found: 898.17.
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 6.08 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.60 (t, J = 7.5 Hz, 4H, Ar H), 6.68 (t, J= 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.75 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.54 (t, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 7.88 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.12 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.19 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.60 (s, 2H, Ar H), 8.75 (d, J = 5.0 Hz, 2H, Ar H), 8.94 (s, 2H, Ar H), 9.16(s, 2H, Ar H), 9.77 (d, J = 5.0 Hz, 2H, Ar H), 9.91 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H); 13C NMR cannot be measured due to poor solubility MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C66H36N6O2: 897.01. found: 898.17.
合成例2と同様にして得た中間体4(570mg、1.0mmol)と4’,5’-ジアミノ-[1,1’:2’,1’’-テルフェニル]-4,4’’-ジカルボニトリル(375mg、1.2mmol)を、窒素雰囲気下でtert-ブチルアルコール(100mL)に加え、105℃で48時間撹拌した。この混合物を室温まで冷却した後、氷水と混合した。析出した固体を減圧濾過により回収してメタノールで洗浄し、カラムクロマトグラフィーにて精製した。この精製フラクションをクロロホルムで再結晶させることにより、目的の化合物8の深黄色固体を収量750mg、収率89%で得た。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 6.04 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.57 (t, J = 7.5 Hz, 4H, Ar H), 6.67 (t, J= 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.74 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.44 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.67 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.80 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.48 (s, 4H, Ar H), 9.67 (d, J= 10.0 Hz, 2H, Ar H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3, δ): 111.89, 113.30, 115.79, 118.37, 121.87, 123.32, 125.96, 129.79, 129.99, 130.59, 131.31, 131.43, 132.29, 133.99, 134.26, 141.14, 141.80, 141.91, 143.06, 144.03, 144.28; MALDI-TOF-MS: m/z:: calculated for C66H36N6O2: 844.9340, found: 845.37.
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 6.04 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.57 (t, J = 7.5 Hz, 4H, Ar H), 6.67 (t, J= 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.74 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.44 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.67 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.80 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.48 (s, 4H, Ar H), 9.67 (d, J= 10.0 Hz, 2H, Ar H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3, δ): 111.89, 113.30, 115.79, 118.37, 121.87, 123.32, 125.96, 129.79, 129.99, 130.59, 131.31, 131.43, 132.29, 133.99, 134.26, 141.14, 141.80, 141.91, 143.06, 144.03, 144.28; MALDI-TOF-MS: m/z:: calculated for C66H36N6O2: 844.9340, found: 845.37.
合成例2と同様にして得た中間体4(570mg、1.0mmol)と3',4'-ジアミノ-[1,1'-ビフェニル]-4-カルボニトリル(250mg、1.2mmol)を、窒素雰囲気下でtert-ブチルアルコール(100mL)に加え、105℃で48時間撹拌した。この混合物を室温まで冷却した後、氷水と混合した。析出した固体を減圧濾過により回収してメタノールで洗浄し、カラムクロマトグラフィーにて精製した。この精製フラクションをクロロホルムで再結晶させることにより、目的の化合物9の深黄色固体を収量605mg、収率81%で得た。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 6.04 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.58 (t, J = 7.5 Hz, 4H, Ar H), 6.67 (t, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.74 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.80 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 7.88 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.80 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.18 (d, J = 10.0 Hz, 1H, Ar H), 9.50 (d, J = 10.0 Hz, 3H, Ar H), 8.63 (s, 1H, Ar H), 9.69 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), ;13C NMR (125 MHz, CDCl3, δ): 113.32, 115.75, 121.81, 123.33, 125.91, 127.77, 128.27, 129.59, 129.78, 130.52, 131.19, 132.98, 134.06, 134.17, 140.91, 144.03; MALDI-TOF-MS: m/z: m/z: calculated for C51H29N5O2: 743.8260, found: 744.08.
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 6.04 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.58 (t, J = 7.5 Hz, 4H, Ar H), 6.67 (t, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.74 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.80 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 7.88 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.80 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), 8.18 (d, J = 10.0 Hz, 1H, Ar H), 9.50 (d, J = 10.0 Hz, 3H, Ar H), 8.63 (s, 1H, Ar H), 9.69 (d, J = 10.0 Hz, 2H, Ar H), ;13C NMR (125 MHz, CDCl3, δ): 113.32, 115.75, 121.81, 123.33, 125.91, 127.77, 128.27, 129.59, 129.78, 130.52, 131.19, 132.98, 134.06, 134.17, 140.91, 144.03; MALDI-TOF-MS: m/z: m/z: calculated for C51H29N5O2: 743.8260, found: 744.08.
4,7-ジブロモベンゾ[c][1,2,5]チアジアゾール(0.59g、2mmol)、(4-(ジフェニルアミノ)フェニル)ボロン酸(1.30g、4.5mmol)、テトラブチルアンモニウムブロミド(0.128g、0.4mmol)およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.0578g、0.050mmol)をトルエン(40mL)に溶解した溶液に、窒素雰囲気下で、2Mの水酸化ナトリウム水溶液(24mmol)を加え、100℃で24時間撹拌した。この反応液に塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止させた後、ジクロロメタンで抽出を行い、得られた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、溶媒を減圧留去した。
得られた粗生成物をジクロロメタン(220mL)に溶解し、メタノール(100mL)を加えて30分間撹拌した。この混合物に、塩化コバルト(II)六水和物(0.237g、2mmol)、メタノール(150mL)および水素化ほう素ナトリウム(0.37g、10mmol)を加え、50℃で6時間撹拌した。この反応液に水を加えて反応を停止させた後、ジクロロメタンで抽出を行い、得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、溶媒を減圧留去した。この粗生成物をカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、中間体5(N4,N4,N4'',N4''-テトラフェニル-[1,1':4',1''-テルフェニル]-2',3',4,4''-テトラアミン)の淡黒色固体を収量0.39g、収率31%で得た。
MS ASAP: m/z: calculated for C46H42N4O4: 594.76, found: 595.70.
得られた粗生成物をジクロロメタン(220mL)に溶解し、メタノール(100mL)を加えて30分間撹拌した。この混合物に、塩化コバルト(II)六水和物(0.237g、2mmol)、メタノール(150mL)および水素化ほう素ナトリウム(0.37g、10mmol)を加え、50℃で6時間撹拌した。この反応液に水を加えて反応を停止させた後、ジクロロメタンで抽出を行い、得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、溶媒を減圧留去した。この粗生成物をカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、中間体5(N4,N4,N4'',N4''-テトラフェニル-[1,1':4',1''-テルフェニル]-2',3',4,4''-テトラアミン)の淡黒色固体を収量0.39g、収率31%で得た。
MS ASAP: m/z: calculated for C46H42N4O4: 594.76, found: 595.70.
中間体5(0.35g、0.6mmol)と3,6-ジブロモ-2,7-ジヨードフェナントレン-9,10-ジオン(0.37g、0.6mmol)を、窒素雰囲気下で酢酸(100mL)に加え、125℃で24時間撹拌した。この混合物を室温まで冷却した後、氷水と混合した。析出した固体を減圧濾過により回収し、メタノールで洗浄した後、クロロホルムで再結晶させることにより、中間体6(4,4'-(3,6-ジブロモ-2,7-ジヨードジベンゾ[a,c]フェナジン-10,13-ジイル)ビス(N,N-ジフェニルアニリン))の深赤色固体を収量0.360g、収率51%で得た。
MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C56H34Br2I2N4: 1176.53, found: 1177.27.
MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C56H34Br2I2N4: 1176.53, found: 1177.27.
中間体6(0.350g、0.297mmol)とシアン化銅(I)(0.268g、3.0mmol)を、アルゴン雰囲気下で無水N-メチル-2-ピロリドン(150mL)に加え、180℃で48時間加熱した。この混合物を室温まで冷却した後、2%アンモニア水(500mL)を加え、トルエン(50mL)で3回抽出を行った。得られた有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させた。この粗生成物を、トルエン:クロロホルム=9:1(容量比)の混合溶媒を溶離液に用いてカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、目的の化合物10の紺色固体を収量92mg、収率36%で得た。
1H NMR (500 MHz, CDCl3, δ): 7.06 (m, 4H, Ar H), 7.30 (m, 20H, Ar H), 7.80 (d, J = 5.0 Hz, 4H; Ar H), 7.99 (s, 2H, Ar H), 8.57 (s, 2H, Ar H), 9.50 (s, 2H, Ar H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3, δ): 113.06, 114.14, 114.26, 119.80, 121.89, 123.37, 127.72, 128.28, 129.64, 130.19, 130.83, 133.00, 136.17, 137.73, 139.79, 145.40, 146.50; MALDITOF-MS: m/z: calculated for C60H34N8: 866.9880, found: 867.46.
1H NMR (500 MHz, CDCl3, δ): 7.06 (m, 4H, Ar H), 7.30 (m, 20H, Ar H), 7.80 (d, J = 5.0 Hz, 4H; Ar H), 7.99 (s, 2H, Ar H), 8.57 (s, 2H, Ar H), 9.50 (s, 2H, Ar H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3, δ): 113.06, 114.14, 114.26, 119.80, 121.89, 123.37, 127.72, 128.28, 129.64, 130.19, 130.83, 133.00, 136.17, 137.73, 139.79, 145.40, 146.50; MALDITOF-MS: m/z: calculated for C60H34N8: 866.9880, found: 867.46.
4,5-ジブロモベンゼン-1,2-ジアミン(870mg、3.3mmol)、4-メチル-N-(4-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)フェニル)-N-(p-トリル)アニリン(3.3g、8.26mmol)、炭酸カリウム(2.28g、16.5mmol)およびビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(92.6mg、0.132mmol)を、窒素雰囲気下で、トルエン:エタノール:水=4:1:1(容量比)の混合溶媒(150mL)に加え、90℃で24時間撹拌した。この混合物を室温まで冷却して水(100mL)に注入し、ジクロロメタンで抽出を行った。得られた有機層から溶媒を減圧留去して得た粗生成物を、n-ヘキサン:酢酸エチル=2:1(容量比)の混合溶媒を溶離液に用いてカラムクロマトグラフィーにより精製した。以上の工程により、中間体7(N4,N4,N4'',N4''-テトラ-p-トリル-[1,1':2',1''-テルフェニル]-4,4',4'',5'-テトラアミン)の白色固体を収量1.75g、収率81%で得た。
1H NMR (500 MHz, DMSO-d6) δ 2.24 (s, 12H, methyl H), 4.58 (s, 4H, -NH2), 6.55 (s, 2H, Ar H), 6.75 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.84 (m, 12H, Ar H), 7.04 (t, J = 10.0 Hz, 8H, Ar H). MS ASAP: m/z: calculated for C46H42N4: 650.87, found: 650.85
1H NMR (500 MHz, DMSO-d6) δ 2.24 (s, 12H, methyl H), 4.58 (s, 4H, -NH2), 6.55 (s, 2H, Ar H), 6.75 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.84 (m, 12H, Ar H), 7.04 (t, J = 10.0 Hz, 8H, Ar H). MS ASAP: m/z: calculated for C46H42N4: 650.87, found: 650.85
中間体7(710mg、1.1mmol)と、合成例1と同様にして得た中間体2(617mg、1.0mmol)を、窒素雰囲気下で酢酸(250mL)に加え、125℃で24時間撹拌した。この混合物を室温まで冷却した後、氷水と混合した。析出した固体を、減圧濾過により回収してメタノールで洗浄し、クロロホルムで再結晶させることにより、中間体8(4,4'-(3,6-ジブロモ-2,7-ジヨードジベンゾ[a,c]フェナジン-11,12-ジイル)ビス(N,N-ジ-p-トリルアニリン))の深赤色固体を収量1.05g、収率85%で得た。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 2.34 (s, 12H, methyl H), 6.97 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.09 (m, 18H, Ar H), 7.16 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 8.15 (s, 1H, ArH), 8.28 (s, 2H, ArH), 8.59 (d, J = 10.0 Hz, 3H, Ar H), 9.74 (s, 2H, Ar H). MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C60H42Br2I2N4: 1232.64, found: 1232.44.
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 2.34 (s, 12H, methyl H), 6.97 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.09 (m, 18H, Ar H), 7.16 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 8.15 (s, 1H, ArH), 8.28 (s, 2H, ArH), 8.59 (d, J = 10.0 Hz, 3H, Ar H), 9.74 (s, 2H, Ar H). MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C60H42Br2I2N4: 1232.64, found: 1232.44.
中間体8(950mg、0.77mmol)とシアン化銅(I)(690mg、7.7mmol)を、アルゴン雰囲気下で無水N-メチル-2-ピロリドン(150mL)に加え、180℃で48時間加熱した。この混合物を室温まで冷却した後、2%アンモニア水(500ml)を加え、トルエン(50mL)で3回抽出を行った。得られた有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させた。この粗生成物を、トルエン:クロロホルム=9:1(容量比)の混合溶媒を溶離液に用いてカラムクロマトグラフィーにて精製し、目的の化合物11の紺色固体を収量575mg、収率80%で得た。
1H NMR (500 MHz, CD2Cl2, δ): 2.33 (s, 12H, methyl H), 6.96 (d, J= 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.03 (d, J = 10.0 Hz, 8H, Ar H), 7.12 (d, J = 10.0 Hz, 8H, Ar H), 7.19 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 8.40 (s, 2H, Ar H), 9.02 (s, 2H, Ar H), 9.67 (s, 2H, Ar H); 13C NMR (125 MHz, CD2Cl2, δ): 20.55, 115.30, 115.66, 115.81, 120.88, 125.12, 129.38, 129.99, 130.63, 130.71, 131.41, 133.37, 134.86, 139.39, 143.00, 144.82, 148.22, 149.25, 150.27; MALDITOF-MS: m/z: calculated for C64H42N8: 923.09, found: 923.81.
1H NMR (500 MHz, CD2Cl2, δ): 2.33 (s, 12H, methyl H), 6.96 (d, J= 10.0 Hz, 4H, Ar H), 7.03 (d, J = 10.0 Hz, 8H, Ar H), 7.12 (d, J = 10.0 Hz, 8H, Ar H), 7.19 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 8.40 (s, 2H, Ar H), 9.02 (s, 2H, Ar H), 9.67 (s, 2H, Ar H); 13C NMR (125 MHz, CD2Cl2, δ): 20.55, 115.30, 115.66, 115.81, 120.88, 125.12, 129.38, 129.99, 130.63, 130.71, 131.41, 133.37, 134.86, 139.39, 143.00, 144.82, 148.22, 149.25, 150.27; MALDITOF-MS: m/z: calculated for C64H42N8: 923.09, found: 923.81.
4,5-ジブロモベンゼン-1,2-ジアミン(870mg、3.3mmol)、4-メトキシ-N-(4-メトキシフェニル)-N-(4-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)フェニル)アニリン(3.20g、7.2mmol)、炭酸カリウム(2.28g、16.5mmol)およびビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(92.6mg、0.132mmol)を、窒素雰囲気下で、トルエン:エタノール:水=4:1:1(容量比)の混合溶媒(150mL)に加え、90℃で24時間撹拌した。この混合物を室温まで冷却して水(100mL)に注入し、ジクロロメタンで抽出を行った。得られた有機層から溶媒を減圧留去して得た粗生成物を、n-ヘキサン:酢酸エチル=2:1(容量比)の混合溶媒を溶離液に用いてカラムクロマトグラフィーにより精製した。以上の工程により、中間体9(N4,N4,N4'',N4''-テトラキス(4-メトキシフェニル)-[1,1':2',1''-テルフェニル]-4,4',4'',5'-テトラアミン)の白色固体を収量2.20g、収率93%で得た。
1H NMR (500 MHz, DMSO-d6) δ 3.71 (s, 12H, Methoxy H), 4.54 (s, 4H, -NH2) 6.52 (s, 2H, Ar H), 6.64 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.85 (m, 12H, Ar H), 6.95 (d, J = 10.0 Hz, 8H, Ar H); MS ASAP: m/z: calculated for C46H42N4O4: 714.86, found: 714.56.
1H NMR (500 MHz, DMSO-d6) δ 3.71 (s, 12H, Methoxy H), 4.54 (s, 4H, -NH2) 6.52 (s, 2H, Ar H), 6.64 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 6.85 (m, 12H, Ar H), 6.95 (d, J = 10.0 Hz, 8H, Ar H); MS ASAP: m/z: calculated for C46H42N4O4: 714.86, found: 714.56.
中間体9(750mg、1.1mmol)と、合成例1と同様にして得た中間体2(617mg、1.0mmol)を、窒素雰囲気下で酢酸(100mL)に加え、125℃で24時間撹拌した。この混合物を室温まで冷却した後、氷水と混合した。析出した固体を、減圧濾過により回収してメタノールで洗浄し、クロロホルムで再結晶させることにより、中間体10(4,4'-(3,6-ジブロモ-2,7-ジヨードジベンゾ[a,c]フェナジン-11,12-ジイル)ビス(N,N-ビス(4-メトキシフェニル)アニリン)の深赤色固体を収量1.21g、収率94%で得た。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 3.81 (s, 12H, methoxy H), 6.88 (d, J = 10.0 Hz, 6H, Ar H), 6.89 (d, J = 10.0 Hz, 6H, Ar H), 7.14 (m, 12H, Ar H), 8.25 (s, 2H, ArH), 8.57 (s, 2H, ArH), 9.71 (s, 2H, Ar H). MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C60H42Br2I2N4O4: 1296.63, found: 1298.72.
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 3.81 (s, 12H, methoxy H), 6.88 (d, J = 10.0 Hz, 6H, Ar H), 6.89 (d, J = 10.0 Hz, 6H, Ar H), 7.14 (m, 12H, Ar H), 8.25 (s, 2H, ArH), 8.57 (s, 2H, ArH), 9.71 (s, 2H, Ar H). MALDI-TOF-MS: m/z: calculated for C60H42Br2I2N4O4: 1296.63, found: 1298.72.
中間体10(925mg、0.71mmol)とシアン化銅(I)(640mg、7.1mmol)を、アルゴン雰囲気下で無水N-メチル-2-ピロリドン(100mL)に加え、180℃で48時間加熱した。この混合物を室温まで冷却した後、2%アンモニア水(500ml)を加え、トルエン(50mL)で3回抽出を行った。得られた有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させた。この粗生成物を、トルエン:クロロホルム=9:1(容量比)の混合溶媒を溶離液に用いてカラムクロマトグラフィーにて精製し、目的の化合物12の紺色固体を収量550mg、収率78%で得た。
1H NMR (500 MHz, CD2Cl2, δ): 3.84 (s, 12H, methoxy H), 6.91 (t, J= 10.0 Hz, 12H, Ar H), 7.15 (d, J = 10.0 Hz, 8H, Ar H), 7.20 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 8.39 (s, 2H, Ar H), 9.03 (s, 2H, Ar H), 9.97 (s, 2H, Ar H); 13C NMR (125 MHz, CD2Cl2, δ): 55.45, 114.76, 115.30, 115.33, 115.62, 115.73, 118.94, 127.06, 129.27, 129.90, 130.56, 131.05, 131.34, 132.36, 134.84, 139.27, 140.31, 142.98, 147.22, 148.77, 156.45; MALDITOF-MS: m/z: calculated for C64H42N8O4: 987.09, found: 988.01.
1H NMR (500 MHz, CD2Cl2, δ): 3.84 (s, 12H, methoxy H), 6.91 (t, J= 10.0 Hz, 12H, Ar H), 7.15 (d, J = 10.0 Hz, 8H, Ar H), 7.20 (d, J = 10.0 Hz, 4H, Ar H), 8.39 (s, 2H, Ar H), 9.03 (s, 2H, Ar H), 9.97 (s, 2H, Ar H); 13C NMR (125 MHz, CD2Cl2, δ): 55.45, 114.76, 115.30, 115.33, 115.62, 115.73, 118.94, 127.06, 129.27, 129.90, 130.56, 131.05, 131.34, 132.36, 134.84, 139.27, 140.31, 142.98, 147.22, 148.77, 156.45; MALDITOF-MS: m/z: calculated for C64H42N8O4: 987.09, found: 988.01.
(物性値の評価)
合成した化合物1について、熱重量示差熱分析を行ったところ、分解温度が562℃で高く、高い熱安定性を有することが確認された。また、サイクリックボルタモグラムの測定結果から、化合物1は電気化学的にも安定であることが確認された。
合成した化合物1について、熱重量示差熱分析を行ったところ、分解温度が562℃で高く、高い熱安定性を有することが確認された。また、サイクリックボルタモグラムの測定結果から、化合物1は電気化学的にも安定であることが確認された。
(実施例1) 化合物1を用いた有機フォトルミネッセンス素子の作製と評価
本実施例では、化合物1を用いて有機フォトルミネッセンス素子(PL素子)を作製し、以下の各項目の評価を行った。
本実施例では、化合物1を用いて有機フォトルミネッセンス素子(PL素子)を作製し、以下の各項目の評価を行った。
化合物1の溶液および薄膜の発光特性の評価
Ar雰囲気のグローブボックス中で、化合物1のトルエン溶液(濃度10-5M)を調製した。
また、石英基板上に真空蒸着法にて、真空度5×10-4Pa以下の条件で、化合物1とmCBPとを異なる蒸着源から蒸着することにより、化合物1の濃度が1重量%である薄膜(混合膜1)と、化合物1の濃度が10重量%である薄膜(混合膜2)を、それぞれ100nmの厚さで形成して有機フォトルミネッセンス素子とした。
化合物1のトルエン溶液、化合物1とmCBPの混合膜1、2について、発光特性を測定した結果を表1に示す。表1中、「kRISC」は逆項間交差速度定数を示す。また、表1および下記表2~4中、「-」は、その特性値を測定していないことを示す。
Ar雰囲気のグローブボックス中で、化合物1のトルエン溶液(濃度10-5M)を調製した。
また、石英基板上に真空蒸着法にて、真空度5×10-4Pa以下の条件で、化合物1とmCBPとを異なる蒸着源から蒸着することにより、化合物1の濃度が1重量%である薄膜(混合膜1)と、化合物1の濃度が10重量%である薄膜(混合膜2)を、それぞれ100nmの厚さで形成して有機フォトルミネッセンス素子とした。
化合物1のトルエン溶液、化合物1とmCBPの混合膜1、2について、発光特性を測定した結果を表1に示す。表1中、「kRISC」は逆項間交差速度定数を示す。また、表1および下記表2~4中、「-」は、その特性値を測定していないことを示す。
表1に示すように、化合物1のトルエン溶液および混合膜1、2はいずれもフォトルミネッセンス量子収率(PL量子収率)が高く、また、極めて高いKRISCを示した。このことから、化合物1は、三重項から一重項への逆項間交差を容易に起こす化合物であることが確認された。高いPL量子収率が得られているのは、こうした逆項間交差により励起三重項エネルギーが励起一重項エネルギーに変換されて発光に利用されたためであると示唆された。また、化合物1の濃度を10重量%とした混合膜2においても40.8%と高いPL量子収率が得られたことから、化合物1は凝集誘発消光を生じにくい発光分子であることが示された。さらに、混合膜2の発光極大波長が、化合物1の濃度を1重量%とした混合膜1の発光極大波長よりも長波長側にシフトしていることから、化合物1の濃度を変えることにより、混合膜の発光波長を制御できることがわかった。
発光ピークの濃度依存性の測定
化合物1の濃度を0.5~100重量%(wt%)の範囲で変更すること以外は、混合膜1と同様の成膜方法で各混合膜を形成し、有機フォトルミネッセンス素子(PL素子)とした。
作製した各混合膜の発光スペクトルを図2に示す。図2中、「wt%」を単位とする数値は、混合膜に含まれる化合物1の濃度を示す。
図2に示すように、混合膜から観測される発光ピークは、化合物1の濃度が高くなるのに従って長波長側にシフトした。このことから、化合物1を用いた発光素子は、化合物1の濃度を変えるという簡単な手法で、590~990nmの広い波長範囲で発光ピークを制御できることがわかった。
化合物1の濃度を0.5~100重量%(wt%)の範囲で変更すること以外は、混合膜1と同様の成膜方法で各混合膜を形成し、有機フォトルミネッセンス素子(PL素子)とした。
作製した各混合膜の発光スペクトルを図2に示す。図2中、「wt%」を単位とする数値は、混合膜に含まれる化合物1の濃度を示す。
図2に示すように、混合膜から観測される発光ピークは、化合物1の濃度が高くなるのに従って長波長側にシフトした。このことから、化合物1を用いた発光素子は、化合物1の濃度を変えるという簡単な手法で、590~990nmの広い波長範囲で発光ピークを制御できることがわかった。
BBTDTPAを添加した薄膜の特性の評価
石英基板上に真空蒸着法にて、真空度5×10-4Pa以下の条件で、BBTDTPA、化合物1およびmCBPを異なる蒸着源から蒸着することにより薄膜(混合膜3)を形成して有機フォトルミネッセンス素子とした。この時、BBTDTPAの濃度は1重量%、化合物1の濃度は10重量%とした。
作製した混合膜3の発光スペクトルを測定したところ、発光極大波長が874nm、PL量子収率が12.9%であった。発光極大波長がBBTDTPAのものと略一致することから、混合膜3の発光は主にBBTDTPAに由来するものであることがわかった。また、BBTDTPAのトルエン溶液の光吸収スペクトルを測定して、混合膜2(BBTDTPAを含まず、化合物1濃度が10重量%である薄膜)の発光スペクトルと対比したところ、混合膜2の発光領域と、BBTDTPA溶液の吸収領域は十分に重なっていた。これらの結果は、混合膜3で生じた発光が、化合物1の励起一重項エネルギーがBBTDTPAにフェルスター移動機構で移動し、その励起一重項エネルギーで励起されたBBTDTPAが発光するといった一連のプロセスで生じたことを示唆するものである。このことから、化合物1がBBTDTPAの発光に寄与するアシストドーパントとして機能しうるものであることが確認された。
石英基板上に真空蒸着法にて、真空度5×10-4Pa以下の条件で、BBTDTPA、化合物1およびmCBPを異なる蒸着源から蒸着することにより薄膜(混合膜3)を形成して有機フォトルミネッセンス素子とした。この時、BBTDTPAの濃度は1重量%、化合物1の濃度は10重量%とした。
作製した混合膜3の発光スペクトルを測定したところ、発光極大波長が874nm、PL量子収率が12.9%であった。発光極大波長がBBTDTPAのものと略一致することから、混合膜3の発光は主にBBTDTPAに由来するものであることがわかった。また、BBTDTPAのトルエン溶液の光吸収スペクトルを測定して、混合膜2(BBTDTPAを含まず、化合物1濃度が10重量%である薄膜)の発光スペクトルと対比したところ、混合膜2の発光領域と、BBTDTPA溶液の吸収領域は十分に重なっていた。これらの結果は、混合膜3で生じた発光が、化合物1の励起一重項エネルギーがBBTDTPAにフェルスター移動機構で移動し、その励起一重項エネルギーで励起されたBBTDTPAが発光するといった一連のプロセスで生じたことを示唆するものである。このことから、化合物1がBBTDTPAの発光に寄与するアシストドーパントとして機能しうるものであることが確認された。
(実施例2) 化合物1とmCBPの混合膜を発光層として用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と評価
膜厚100nmのインジウム・スズ酸化物(ITO)からなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度5.0×10-4Paで積層した。まず、ITO上にHATCNを10nmの厚さに形成し、その上に、TAPCを20nmの厚さに形成した。次に、化合物1とmCBPを異なる蒸着源から共蒸着し、60nmの厚さの層を形成して発光層とした。この時、化合物1の濃度は10重量%とした。次に、T2Tを10nmの厚さに形成し、続いてBPyTP2を50nmの厚さに形成した。さらにLiqを2nmの厚さに形成し、その上に、アルミニウム(Al)を100nmの厚さに蒸着することにより陰極を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子(EL素子1)とした。
膜厚100nmのインジウム・スズ酸化物(ITO)からなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度5.0×10-4Paで積層した。まず、ITO上にHATCNを10nmの厚さに形成し、その上に、TAPCを20nmの厚さに形成した。次に、化合物1とmCBPを異なる蒸着源から共蒸着し、60nmの厚さの層を形成して発光層とした。この時、化合物1の濃度は10重量%とした。次に、T2Tを10nmの厚さに形成し、続いてBPyTP2を50nmの厚さに形成した。さらにLiqを2nmの厚さに形成し、その上に、アルミニウム(Al)を100nmの厚さに蒸着することにより陰極を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子(EL素子1)とした。
(実施例3) BBTDTPAと化合物1とmCBPの混合膜を発光層として用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と評価
発光層を、BBTDTPAと化合物1とmCBPの3種の蒸着源を用いた共蒸着により形成したこと以外は実施例2と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子(EL素子2)を作製した。この時、BBTDTPAの濃度は1重量%とし、化合物1の濃度は10重量%とした。
実施例1、2で作製した各EL素子のデバイス特性を表2に示す。表2中、「LT95」は、輝度が初期輝度の95%になるまでの時間を示す。
発光層を、BBTDTPAと化合物1とmCBPの3種の蒸着源を用いた共蒸着により形成したこと以外は実施例2と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子(EL素子2)を作製した。この時、BBTDTPAの濃度は1重量%とし、化合物1の濃度は10重量%とした。
実施例1、2で作製した各EL素子のデバイス特性を表2に示す。表2中、「LT95」は、輝度が初期輝度の95%になるまでの時間を示す。
表2に示すように、EL素子1、2の発光極大波長λmaxは、734nm、901nmであり、それぞれヘモグロビンの吸収波長、酸化ヘモグロビンの吸収波長に対応していた。このことから、EL素子1、2は、血中酸素濃度測定用パルスオキシメーターの光源として効果的に利用できることがわかった。
(実施例4~11) 化合物2~9を用いた有機フォトルミネッセンス素子の作製と評価
Ar雰囲気のグローブボックス中で、化合物2~9のトルエン溶液(濃度10-5M)をそれぞれ調製した。
また、石英基板上に真空蒸着法にて、真空度5×10-4Pa以下の条件で、化合物2~9のいずれかの化合物とCBPとを異なる蒸着源から蒸着することにより各薄膜(混合膜4~11)を100nmの厚さで形成して有機フォトルミネッセンス素子とした。この時、各混合膜における化合物2~9の濃度は5重量%とした。
さらに、CBPの代わりにmCPを用いること以外は、混合膜4~11と同様の成膜方法で、化合物2~9の濃度がそれぞれ5重量%である各薄膜(混合膜12~19)を100nmの厚さで形成して有機フォトルミネッセンス素子とした。
各トルエン溶液の発光特性を測定した結果を表3に示し、各混合膜の発光特性を測定した結果を表4に示す。トルエン溶液のPL量子収率については、トルエン溶液を大気下に置いて測定した値とアルゴンでパージした状態で測定した値の両方を示した。
Ar雰囲気のグローブボックス中で、化合物2~9のトルエン溶液(濃度10-5M)をそれぞれ調製した。
また、石英基板上に真空蒸着法にて、真空度5×10-4Pa以下の条件で、化合物2~9のいずれかの化合物とCBPとを異なる蒸着源から蒸着することにより各薄膜(混合膜4~11)を100nmの厚さで形成して有機フォトルミネッセンス素子とした。この時、各混合膜における化合物2~9の濃度は5重量%とした。
さらに、CBPの代わりにmCPを用いること以外は、混合膜4~11と同様の成膜方法で、化合物2~9の濃度がそれぞれ5重量%である各薄膜(混合膜12~19)を100nmの厚さで形成して有機フォトルミネッセンス素子とした。
各トルエン溶液の発光特性を測定した結果を表3に示し、各混合膜の発光特性を測定した結果を表4に示す。トルエン溶液のPL量子収率については、トルエン溶液を大気下に置いて測定した値とアルゴンでパージした状態で測定した値の両方を示した。
(実施例12) 化合物2とmCPの混合膜を発光層として用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の作製
膜厚100nmのインジウム・スズ酸化物(ITO)からなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度5.0×10-4Paで積層した。まず、ITO上にHATCNを10nmの厚さに形成し、その上に、TAPCを40nmの厚さに形成した。続いて、TCTAを10nmの厚さに形成した。次に、化合物2とmCPを異なる蒸着源から共蒸着し、20nmの厚さの層を形成して発光層とした。この時、化合物2の濃度は10重量%とした。次に、TmPyPbを55nmの厚さに形成した。さらにLiqを2nmの厚さに形成し、その上に、アルミニウム(Al)を100nmの厚さに蒸着することにより陰極を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子(EL素子3)とした。
膜厚100nmのインジウム・スズ酸化物(ITO)からなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度5.0×10-4Paで積層した。まず、ITO上にHATCNを10nmの厚さに形成し、その上に、TAPCを40nmの厚さに形成した。続いて、TCTAを10nmの厚さに形成した。次に、化合物2とmCPを異なる蒸着源から共蒸着し、20nmの厚さの層を形成して発光層とした。この時、化合物2の濃度は10重量%とした。次に、TmPyPbを55nmの厚さに形成した。さらにLiqを2nmの厚さに形成し、その上に、アルミニウム(Al)を100nmの厚さに蒸着することにより陰極を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子(EL素子3)とした。
(実施例13~15) 化合物2と各種ホスト材料の混合膜を発光層として用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の作製
mCPの代わりにmCBP、ID5またはCBPを用いること以外は、実施例12と同様にして各有機エレクトロルミネッセンス素子(EL素子4~6)を作製した。
mCPの代わりにmCBP、ID5またはCBPを用いること以外は、実施例12と同様にして各有機エレクトロルミネッセンス素子(EL素子4~6)を作製した。
(実施例16~43) 化合物3~9と各種ホスト材料の混合膜を発光層として用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の作製
化合物2の代わりに化合物3~9のいずれかの化合物を用いること以外は、実施例12~15と同様にして各有機エレクトロルミネッセンス素子(EL素子7~34)を作製した。
化合物2の代わりに化合物3~9のいずれかの化合物を用いること以外は、実施例12~15と同様にして各有機エレクトロルミネッセンス素子(EL素子7~34)を作製した。
本発明によれば、高効率な近赤外発光の有機EL素子を提供することができる。こうした有機EL素子は、暗視ディスプレイ、光通信、情報保護デバイスや、ヘルスケアアデバイスなど様々な用途で用いることができる。このため、本発明は産業上の利用可能性が高い。
Claims (20)
- 下記一般式(1)で表される化合物。
(A)R1~R4の少なくとも1つは*-Ar-Dである。
(B)R1とR2が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(C)R2とR3が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(D)R3とR4が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
上記(A)~(D)において、Dはドナー性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。] - 前記(A)~(D)に含まれるDが分子内に2つ以上存在する、請求項1に記載の化合物。
- 前記(A)を満たし、R1~R4の少なくとも2つが*-Ar-Dである、請求項2に記載の化合物。
- 前記(B)および前記(D)を満たす、請求項2に記載の化合物。
- 分子内に存在するDがすべて同一の構造を有する、請求項2~4のいずれか1項に記載の化合物。
- 一般式(1)が下記(E)~(H)のうちの少なくとも一つの条件を満たす、請求項1~5のいずれか1項に記載の化合物。
(E)R5~R8の少なくとも1つは*-Ar-Aである。
(F)R5とR6が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-AまたはAが結合している。
(G)R6とR7が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-AまたはAが結合している。
(H)R7とR8が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-AまたはAが結合している。
[上記(E)~(H)において、Aはアクセプター性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。] - R6とR7の少なくとも一方が*-Ar-AまたはAであり、Aはアクセプター性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す、請求項7に記載の化合物。
- 下記一般式(3)で表される、請求項1に記載の化合物。
(A)R1~R4の少なくとも1つは*-Ar-Dである。
(B)R1とR2が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(C)R2とR3が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
(D)R3とR4が互いに結合して芳香環を形成し、その芳香環に少なくとも1つの*-Ar-DまたはDが結合している。
上記(A)~(D)において、Dはドナー性基を表し、Arはアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。] - R17~R24のうちの少なくとも1つは*-Ar-AまたはAであり、Aはアクセプター性基を表し、*は結合位置を表す、請求項9または10に記載の化合物。
- R19およびR22の少なくとも一方が*-Ar-AまたはAであり、Aはアクセプター性基を表し、*は結合位置を表す、請求項9または10に記載の化合物。
- R11およびR14の少なくとも一方が*-Ar-DまたはDである、請求項7、10~12のいずれか1項に記載の化合物。
- 請求項1~13のいずれか1項に記載の化合物からなる発光材料。
- 請求項1~13のいずれか1項に記載の化合物からなる遅延蛍光材料。
- 請求項1~13のいずれか1項に記載の化合物を含む有機発光素子。
- 前記化合物を発光層に含む、請求項16に記載の有機発光素子。
- 前記発光層が発光材料を含み、有機発光素子からの発光のうち前記発光材料からの発光量が最大である、請求項17に記載の有機発光素子。
- 前記発光層がホスト材料を含む、請求項17に記載の有機発光素子。
- 590~990nmに発光ピーク波長を有する、請求項16~19のいずれか1項に記載の有機発光素子。
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