JP2024075797A - 有機エレクトロルミネッセンス素子及び電子機器 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子及び電子機器 Download PDF

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Hiromi Nakano
尚人 松本
Naohito Matsumoto
拓史 塩見
Takushi Shiomi
俊成 荻原
Toshinari Ogiwara
圭一 安川
Keiichi Yasukawa
一成 川本
Kazunari Kawamoto
貴士 徳田
Takashi Tokuda
和真 長尾
Kazumasa Nagao
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Abstract

【課題】高性能な有機エレクトロルミネッセンス素子及び電子機器を提供すること。【解決手段】陽極3と陰極4との間に含まれる発光層5は、一般式(1)で表される蛍光発光性の第一の化合物と、一般式(2)で表される遅延蛍光性の第二の化合物と、一般式(3)で表される第三の化合物と、を含み、第一の化合物の一重項エネルギーS1(M1)と、第二の化合物の一重項エネルギーS1(M2)と、第三の化合物の一重項エネルギーS1(M3)とが、下記数式(数1)の関係を満たす、有機エレクトロルミネッセンス素子1。S1(M3)>S1(M2)>S1(M1)…(数1)【選択図】図1

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子及び電子機器に関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」という場合がある。)に電圧を印加すると、陽極から正孔が発光層に注入され、また陰極から電子が発光層に注入される。そして、発光層において、注入された正孔と電子とが再結合し、励起子が形成される。このとき、電子スピンの統計則により、一重項励起子が25%の割合で生成し、及び三重項励起子が75%の割合で生成する。
一重項励起子からの発光を用いる蛍光型の有機EL素子は、携帯電話及びテレビ等のフルカラーディスプレイへ応用されつつあるが、内部量子効率25%が限界といわれている。そのため、有機EL素子の性能を向上するための検討が行われている。
また、一重項励起子に加えて三重項励起子を利用し、有機EL素子をさらに効率的に発光させることが期待されている。このような背景から、熱活性化遅延蛍光(以下、単に「遅延蛍光」という場合がある。)を利用した高効率の蛍光型の有機EL素子が提案され、研究がなされている。
例えば、TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence、熱活性化遅延蛍光)機構(メカニズム)が研究されている。このTADFメカニズムは、一重項準位と三重項準位とのエネルギー差(ΔST)の小さな材料を用いた場合に、三重項励起子から一重項励起子への逆項間交差が熱的に生じる現象を利用するメカニズムである。熱活性化遅延蛍光については、例えば、『安達千波矢編、「有機半導体のデバイス物性」、講談社、2012年4月1日発行、261-268ページ』に記載されている。
例えば、特許文献1及び特許文献2には、TADFメカニズムを利用した有機エレクトロルミネッセンス素子に用いる化合物が記載されている。また、例えば、特許文献3には、熱活性化遅延蛍光性化合物と共に発光層に用いるピロメテン金属錯体が記載されている。
国際公開第2020/022378号 国際公開第2020/122118号 国際公開第2020/184369号
TADFメカニズムを利用した有機EL素子において、更なる性能の向上が求められている。
本発明の目的は、高性能な有機エレクトロルミネッセンス素子及び電子機器を提供することである。
本発明の一態様によれば、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に含まれる発光層と、を有し、前記発光層は、蛍光発光性の第一の化合物と、遅延蛍光性の第二の化合物と、第三の化合物と、を含み、前記第一の化合物は下記一般式(1)で表され、前記第二の化合物は下記一般式(2)で表され、前記第三の化合物は下記一般式(3)で表され、前記第一の化合物の一重項エネルギーS(M1)と、前記第二の化合物の一重項エネルギーS(M2)と、前記第三の化合物の一重項エネルギーS(M3)とが、下記数式(数1)の関係を満たす、有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
(M3)>S(M2)>S(M1)…(数1)
Figure 2024075797000002
(前記一般式(1)において、
1001~R1005およびR2001~R2002は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であるか、又はR1001及びR1002の組、R1002及びR2001の組、R2002及びR1003の組、並びにR1003及びR1004の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、
置換基としてのR1001~R1005およびR2001~R2002は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
ハロゲン原子、
カルボキシ基、
ホルミル基、
置換もしくは無置換のアシル基、
置換もしくは無置換のエステル基、
置換もしくは無置換のカルバモイル基、
置換もしくは無置換のアミノ基、
ヒドロキシ基、
チオール基、
ニトロ基、
シアノ基、
置換もしくは無置換のシリル基、及び
置換もしくは無置換のシロキサニル基からなる群から選択され、
1001及びZ1002は、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルコキシ基、及び
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基からなる群から選択される。)
Figure 2024075797000003
(前記一般式(2)において、CNは、シアノ基であり、Dは、下記一般式(2-1)で表される基であり、Dは、下記一般式(2-2)で表される基であり、複数のDは、互いに同一の基である。)
Figure 2024075797000004
Figure 2024075797000005
(前記一般式(2-1)において、
は、硫黄原子であり、
131~R140は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR131~R140は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~14の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数3~6のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数2~12のアルキルアミノ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキルチオ基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリールチオ基である。
*は、前記一般式(2)中におけるベンゼン環との結合位置を表す。)
(前記一般式(2-2)において、
161~R168は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR161~R168は、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~14の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~6のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数2~12のアルキルアミノ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキルチオ基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリールチオ基である。
*は、それぞれ独立に、前記一般式(2)中におけるベンゼン環との結合位置を表す。)
Figure 2024075797000006
(前記一般式(3)において、
は、酸素原子又は硫黄原子であり、
は、酸素原子又は硫黄原子であり、
は、単結合又は連結基であり、
連結基としてのLは、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基から誘導される基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基から誘導される基、又は
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基から誘導される基、及び置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基から誘導される基からなる群から選択される2つの基が結合した基であり、
41、R42及びR44~R48は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であるか、又はR41及びR42の組、R45及びR46の組、R46及びR47の組、並びにR47及びR48の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、
31、R32、R34及びR35は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であり、
21、R22、R24及びR25は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であり、
13~R18及びR401~R404は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であるか、又はR13及びR14の組、R15及びR16の組、R16及びR17の組、R17及びR18の組、R401及びR402の組、R402及びR403の組、並びにR403及びR404の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、
置換基としてのR41、R42、R44~R48、R31、R32、R34、R35、R21、R22、R24、R25、R13~R18及びR401~R404は、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールホスホリル基、
ヒドロキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
アミノ基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキルアミノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールアミノ基、
チオール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、又は
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基である。)
本発明の一態様によれば、前述の本発明の一態様に係る有機エレクトロルミネッセンス素子を搭載した電子機器が提供される。
本発明の一態様によれば、高性能な有機エレクトロルミネッセンス素子及び電子機器を提供することができる。
第一実施形態に係る有機EL素子の一例の概略構成を示す図である。 過渡PLを測定する装置の概略図である。 過渡PLの減衰曲線の一例を示す図である。 第一実施形態に係る有機EL素子の一例の発光層における第一の化合物、第二の化合物及び第三の化合物のエネルギー準位、並びにエネルギー移動の関係を示す図である。
〔第一実施形態〕
本発明の第一実施形態に係る有機EL素子の構成について説明する。
有機EL素子は、陽極および陰極の両電極間に有機層を備える。この有機層は、有機化合物で構成される複数の層が積層されてなる。有機層は、無機化合物をさらに含んでいてもよい。本実施形態の有機EL素子において、有機層のうち少なくとも一層は、発光層である。ゆえに、有機層は、例えば、一つの発光層で構成されていてもよいし、有機EL素子に採用され得る層を含んでいてもよい。有機EL素子に採用され得る層としては、特に限定されないが、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、及び障壁層からなる群から選択される少なくともいずれかの層が挙げられる。
例えば、本実施形態の有機EL素子の有機層は、以下の層構成であることが好ましい。
・電子障壁層/発光層/正孔障壁層
・正孔注入層/電子障壁層/発光層/正孔障壁層
・正孔輸送層/電子障壁層/発光層/正孔障壁層
・正孔注入層/正孔輸送層/電子障壁層/発光層/正孔障壁層
・電子障壁層/発光層/正孔障壁層/電子注入層
・電子障壁層/発光層/正孔障壁層/電子輸送層
・電子障壁層/発光層/正孔障壁層/電子輸送層/電子注入層
・正孔注入層/電子障壁層/発光層/正孔障壁層/電子注入層
・正孔注入層/電子障壁層/発光層/正孔障壁層/電子輸送層
・正孔注入層/電子障壁層/発光層/正孔障壁層/電子輸送層/電子注入層
・正孔輸送層/電子障壁層/発光層/正孔障壁層/電子注入層
・正孔輸送層/電子障壁層/発光層/正孔障壁層/電子輸送層
・正孔輸送層/電子障壁層/発光層/正孔障壁層/電子輸送層/電子注入層
・正孔注入層/正孔輸送層/電子障壁層/発光層/正孔障壁層/電子注入層
・正孔注入層/正孔輸送層/電子障壁層/発光層/正孔障壁層/電子輸送層
・正孔注入層/正孔輸送層/電子障壁層/発光層/正孔障壁層/電子輸送層/電子注入層
図1に、本実施形態に係る有機EL素子の一例の概略構成を示す。
有機EL素子1は、透光性の基板2と、陽極3と、陰極4と、陽極3と陰極4との間に配置された有機層10と、を有する。有機層10は、正孔注入層6、正孔輸送層7、発光層5、電子輸送層8、及び電子注入層9を含む。有機層10は、陽極3側から順に、正孔注入層6、正孔輸送層7、発光層5、電子輸送層8、及び電子注入層9が、この順番で積層されている。
<発光層>
発光層は、一般式(1)で表される第一の化合物と、一般式(2)で表される第二の化合物と、一般式(3)で表される第三の化合物とを含む。第一の化合物は、蛍光発光性の化合物であり、第二の化合物は、遅延蛍光性の化合物である。第一の化合物と、第二の化合物と、第三の化合物とは、互いに異なる化合物である。
第一の化合物は、ドーパント材料(ゲスト材料、エミッター、発光材料と称する場合もある。)であることも好ましい。第二の化合物は、ホスト材料(マトリックス材料と称する場合もある。)であることも好ましい。第三の化合物は、ホスト材料(マトリックス材料と称する場合もある。)であることも好ましい。第二の化合物及び第三の化合物がホスト材料である場合、例えば、一方を第一のホスト材料と称し、他方を第二のホスト材料と称する場合もある。
本実施形態の一態様においては、発光層は、金属錯体を含んでいてもよいが、燐光発光性の金属錯体を含まないことが好ましく、金属錯体を含まないことがより好ましい。
また、本実施形態の一態様においては、発光層は、燐光発光性材料(燐光発光性のドーパント材料)を含まないことが好ましい。
また、本実施形態の一態様においては、発光層は、重金属錯体を含まないことが好ましい。重金属錯体としては、例えば、イリジウム錯体、オスミウム錯体、及び白金錯体等が挙げられる。
また、本実施形態の一態様においては、発光層は、燐光発光性の希土類金属錯体を含まないことが好ましい。
(第一の化合物)
第一の化合物は、蛍光発光性の化合物である。第一の化合物は、遅延蛍光性の化合物でもよいし、遅延蛍光性を示さない化合物でもよい。
第一の化合物は下記一般式(1)で表される。
Figure 2024075797000007
(前記一般式(1)において、
1001~R1005およびR2001~R2002は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であるか、又はR1001及びR1002の組、R1002及びR2001の組、R2002及びR1003の組、並びにR1003及びR1004の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、
置換基としてのR1001~R1005およびR2001~R2002は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
ハロゲン原子、
カルボキシ基、
ホルミル基、
置換もしくは無置換のアシル基、
置換もしくは無置換のエステル基、
置換もしくは無置換のカルバモイル基、
置換もしくは無置換のアミノ基、
ヒドロキシ基、
チオール基、
ニトロ基、
シアノ基、
置換もしくは無置換のシリル基、及び
置換もしくは無置換のシロキサニル基からなる群から選択され、
1001及びZ1002は、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルコキシ基、及び
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基からなる群から選択される。)
本実施形態において、前記一般式(1)におけるR2001及びR2002が、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、及び置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基からなる群から選択される基であることが好ましい。
前記一般式(1)において、R1002及びR2001の組、並びにR2002及びR1003の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成することも好ましい。
本実施形態において、前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(4A)または一般式(4B)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2024075797000008
(前記一般式(4A)において、R1001、R1002、R1004、R1005、R2001、Z1001及びZ1002は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるR1001、R1002、R1004、R1005、R2001、Z1001及びZ1002と同義であり、
前記一般式(4B)において、R1001、R1004、R1005、Z1001及びZ1002は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるR1001、R1004、R1005、Z1001及びZ1002と同義であり、
Ar1001及びAr1002は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素環、及び
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の芳香族複素環からなる群から選択され、
は、3個以上の原子が直列に結合した架橋構造であり、前記原子が、
置換もしくは無置換の炭素原子、
置換もしくは無置換のケイ素原子、
置換もしくは無置換の窒素原子、
置換もしくは無置換のリン原子、
酸素原子、及び
硫黄原子からなる群から選択され、
は、1個以上の原子が直列に結合した架橋構造であり、前記原子が、
置換もしくは無置換の炭素原子、
置換もしくは無置換のケイ素原子、
置換もしくは無置換の窒素原子、
置換もしくは無置換のリン原子、
酸素原子、及び
硫黄原子からなる群から選択され、
ただし、Bがトリメチレン基である場合、R1004は、水素原子及びハロゲン原子ではない。)
前記一般式(4A)及び一般式(4B)においてAr1001の一部として示される二重結合は、芳香族炭化水素環または芳香族複素環の一部を表しており、ピロメテン骨格に直接結合している炭素原子と、架橋構造Bが結合している炭素原子とが隣接していることを示している。
同様に、前記一般式(4B)においてAr1002の一部として示される二重結合は、芳香族炭化水素環または芳香族複素環の一部を表しており、ピロメテン骨格に直接結合している炭素原子と、架橋構造Cが結合している炭素原子とが隣接していることを示している。
本実施形態において、前記一般式(1)、一般式(4A)及び一般式(4B)におけるR1001及びR1004は、それぞれ独立に、好ましくは、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、及び置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基からなる群から選択され、より好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基である。
本実施形態において、前記一般式(1)、一般式(4A)及び一般式(4B)におけるR1002及びR1003は、それぞれ独立に、好ましくは、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、及び置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基からなる群から選択されるか、又はR1002及びR2001の組、並びにR2002及びR1003の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成する。
本実施形態において、前記一般式(1)、一般式(4A)及び一般式(4B)におけるR1005は、好ましくは、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、及び置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基からなる群から選択され、より好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基である。
本実施形態において、前記一般式(1)、一般式(4A)及び一般式(4B)におけるR2001及びR2002は、それぞれ独立に、好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、及び置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基からなる群から選択され、より好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基である。
本実施形態において、前記一般式(1)、一般式(4A)及び一般式(4B)におけるZ1001及びZ1002は、それぞれ独立に、好ましくは、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、及び置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルコキシ基からなる群から選択され、より好ましくは、フッ素原子である。
本実施形態において、前記一般式(4A)及び一般式(4B)におけるAr1001及びAr1002は、それぞれ独立に、好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素環である。
本実施形態において、前記一般式(4A)及び一般式(4B)におけるBは、3個以上の原子が直列に結合した架橋構造であり、前記原子が、置換もしくは無置換の炭素原子、及び酸素原子からなる群から選択されることが好ましい。
本実施形態において、前記一般式(4A)及び一般式(4B)におけるCは、1個以上の原子が直列に結合した架橋構造であり、前記原子が、置換もしくは無置換の炭素原子、置換もしくは無置換の窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子からなる群から選択されることが好ましい。
本実施形態において、前記一般式(4A)または一般式(4B)におけるBが、下記一般式(5A)または一般式(5B)で表される架橋構造であることが好ましい。
Figure 2024075797000009
(前記一般式(5A)において、R1011~R1016は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であるか、R1011~R1016のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が互いに結合して環を形成し、
前記一般式(5B)において、R1011~R1014は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であるか、R1011~R1014のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が互いに結合して環を形成し、
置換基としてのR1011~R1016は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
ハロゲン原子、
カルボキシ基、
ホルミル基、
置換もしくは無置換のアシル基、
置換もしくは無置換のエステル基、
置換もしくは無置換のカルバモイル基、
置換もしくは無置換のアミノ基、
ヒドロキシ基、
チオール基、
ニトロ基、
シアノ基、
置換もしくは無置換のシリル基、及び
置換もしくは無置換のシロキサニル基からなる群から選択され、
*は、前記一般式(4A)及び一般式(4B)中、ピロール環との連結部を示し、**は、Ar1001との連結部を示す。)
本実施形態において、前記一般式(5A)及び一般式(5B)におけるR1011~R1016は、それぞれ独立に、好ましくは、水素原子、及び置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基からなる群から選択され、より好ましくは、水素原子である。
・第一の化合物の製造方法
第一の化合物は、例えば、国際公開第2020/184369号に示すような公知の方法により製造することができる。
・第一の化合物の具体例
本実施形態に係る第一の化合物(一般式(1)で表される化合物)の具体例を以下に示す。なお、本発明における第一の化合物は、これらの具体例に限定されない。
なお、ピロメテン骨格中におけるホウ素原子と窒素原子との配位結合は、実線、破線、矢印、もしくは省略するなど、種々の表記方法がある。本明細書においては、実線で表すか、破線で表すか、又は記載を省略する。
Figure 2024075797000010
Figure 2024075797000011
Figure 2024075797000012
(第二の化合物)
第二の化合物は、遅延蛍光性の化合物である。
Figure 2024075797000013
(前記一般式(2)において、CNは、シアノ基であり、Dは、下記一般式(2-1)で表される基であり、Dは、下記一般式(2-2)で表される基であり、複数のDは、互いに同一の基である。)
Figure 2024075797000014
Figure 2024075797000015
(前記一般式(2-1)において、
は、硫黄原子であり、
131~R140は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR131~R140は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~14の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数3~6のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数2~12のアルキルアミノ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキルチオ基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリールチオ基である。
*は、前記一般式(2)中におけるベンゼン環との結合位置を表す。)
(前記一般式(2-2)において、
161~R168は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR161~R168は、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~14の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~6のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数2~12のアルキルアミノ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキルチオ基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリールチオ基である。
*は、それぞれ独立に、前記一般式(2)中におけるベンゼン環との結合位置を表す。)
前記一般式(2-1)及び(2-2)におけるR131~R140及びR161~R168は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリール基、または
置換もしくは無置換の環形成原子数5~14の複素環基であることが好ましい。
前記一般式(2-1)におけるR133は、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリール基、または
置換もしくは無置換の環形成原子数5~14の複素環基であることが好ましい。
・第二の化合物の製造方法
第二の化合物は、後述する実施例に記載の合成方法に従って、又は当該合成方法に倣い、目的物に合わせた既知の代替反応及び原料を用いることで、製造することができる。
・第二の化合物の具体例
本実施形態に係る第二の化合物(一般式(2)で表される化合物)の具体例を以下に示す。なお、本発明における第二の化合物は、これらの具体例に限定されない。
Figure 2024075797000016
Figure 2024075797000017
・遅延蛍光性
遅延蛍光については、「有機半導体のデバイス物性」(安達千波矢編、講談社発行)の261~268ページで解説されている。その文献の中で、蛍光発光材料の励起一重項状態と励起三重項状態のエネルギー差ΔE13を小さくすることができれば、通常は遷移確率が低い励起三重項状態から励起一重項状態への逆エネルギー移動が高効率で生じ、熱活性化遅延蛍光(ThermallyActivated delayed Fluorescence,TADF)が発現すると説明されている。さらに、当該文献中の図10.38で、遅延蛍光の発生メカニズムが説明されている。本実施形態における第二の化合物は、このようなメカニズムで発生する熱活性化遅延蛍光を示す化合物であることが好ましい。
一般に、遅延蛍光の発光は過渡PL(Photo Luminescence)測定により確認できる。
過渡PL測定から得た減衰曲線に基づいて遅延蛍光の挙動を解析することもできる。過渡PL測定とは、試料にパルスレーザーを照射して励起させ、照射を止めた後のPL発光の減衰挙動(過渡特性)を測定する手法である。TADF材料におけるPL発光は、最初のPL励起で生成する一重項励起子からの発光成分と、三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光成分に分類される。最初のPL励起で生成する一重項励起子の寿命は、ナノ秒オーダーであり、非常に短い。そのため、当該一重項励起子からの発光は、パルスレーザーを照射後、速やかに減衰する。
一方、遅延蛍光は、寿命の長い三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光のため、ゆるやかに減衰する。このように最初のPL励起で生成する一重項励起子からの発光と、三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光とでは、時間的に大きな差がある。そのため、遅延蛍光由来の発光強度を求めることができる。
図2には、過渡PLを測定するための例示的装置の概略図が示されている。図2を用いた過渡PLの測定方法、および遅延蛍光の挙動解析の一例を説明する。
図2の過渡PL測定装置100は、所定波長の光を照射可能なパルスレーザー部101と、測定試料を収容する試料室102と、測定試料から放射された光を分光する分光器103と、2次元像を結像するためのストリークカメラ104と、2次元像を取り込んで解析するパーソナルコンピュータ105とを備える。なお、過渡PLの測定は、図2に記載の装置に限定されない。
試料室102に収容される試料は、マトリックス材料に対し、ドーピング材料が12質量%の濃度でドープされた薄膜を石英基板に成膜することで得られる。
試料室102に収容された薄膜試料に対し、パルスレーザー部101からパルスレーザーを照射してドーピング材料を励起させる。励起光の照射方向に対して90度の方向へ発光を取り出し、取り出した光を分光器103で分光し、ストリークカメラ104内で2次元像を結像する。その結果、縦軸が時間に対応し、横軸が波長に対応し、輝点が発光強度に対応する2次元画像を得ることができる。この2次元画像を所定の時間軸で切り出すと、縦軸が発光強度であり、横軸が波長である発光スペクトルを得ることができる。また、当該2次元画像を波長軸で切り出すと、縦軸が発光強度の対数であり、横軸が時間である減衰曲線(過渡PL)を得ることができる。
例えば、マトリックス材料として、下記参考化合物H1を用い、ドーピング材料として下記参考化合物D1を用いて上述のようにして薄膜試料Aを作製し、過渡PL測定を行った。
ここでは、前述の薄膜試料A、および薄膜試料Bを用いて減衰曲線を解析した。薄膜試料Bは、マトリックス材料として下記参考化合物H2を用い、ドーピング材料として前記参考化合物D1を用いて、上述のようにして薄膜試料を作製した。
図3には、薄膜試料Aおよび薄膜試料Bについて測定した過渡PLから得た減衰曲線が示されている。
上記したように過渡PL測定によって、縦軸を発光強度とし、横軸を時間とする発光減衰曲線を得ることができる。この発光減衰曲線に基づいて、光励起により生成した一重項励起状態から発光する蛍光と、三重項励起状態を経由し、逆エネルギー移動により生成する一重項励起状態から発光する遅延蛍光との、蛍光強度比を見積もることができる。遅延蛍光性の材料では、素早く減衰する蛍光の強度に対し、緩やかに減衰する遅延蛍光の強度の割合が、ある程度大きい。
具体的には、遅延蛍光性の材料からの発光としては、Prompt発光(即時発光)と、Delay発光(遅延発光)とが存在する。Prompt発光(即時発光)とは、当該遅延蛍光性の材料が吸収する波長のパルス光(パルスレーザーから照射される光)で励起された後、当該励起状態から即座に観察される発光である。Delay発光(遅延発光)とは、当該パルス光による励起後、即座には観察されず、その後観察される発光である。
Prompt発光とDelay発光の量とその比は、“Nature 492, 234-238, 2012”(参考文献1)に記載された方法と同様の方法により求めることができる。なお、Prompt発光とDelay発光の量の算出に使用される装置は、前記参考文献1に記載の装置、または図2に記載の装置に限定されない。
また、本明細書では、第二の化合物の遅延蛍光性の測定には、次に示す方法により作製した試料を用いる。例えば、第二の化合物をトルエンに溶解し、自己吸収の寄与を取り除くため励起波長において吸光度が0.05以下の希薄溶液を調製する。また酸素による消光を防ぐため、試料溶液を凍結脱気した後にアルゴン雰囲気下で蓋付きのセルに封入することで、アルゴンで飽和された酸素フリーの試料溶液とする。
上記試料溶液の蛍光スペクトルを分光蛍光光度計FP-8600(日本分光社製)で測定し、また同条件で9,10-ジフェニルアントラセンのエタノール溶液の蛍光スペクトルを測定する。両スペクトルの蛍光面積強度を用いて、Morris et al. J.Phys.Chem.80(1976)969中の(1)式により全蛍光量子収率を算出する。
本実施形態においては、測定対象化合物(第二の化合物)のPrompt発光(即時発光)の量をXとし、Delay発光(遅延発光)の量をXとしたときに、X/Xの値が0.05以上であることが好ましい。
本明細書における第二の化合物以外の化合物のPrompt発光とDelay発光の量とその比の測定も、第二の化合物のPrompt発光とDelay発光の量とその比の測定と同様である。
(第三の化合物)
第三の化合物は、遅延蛍光性の化合物でもよいし、遅延蛍光性を示さない化合物でもよい。
Figure 2024075797000020
(前記一般式(3)において、
は、酸素原子又は硫黄原子であり、
は、酸素原子又は硫黄原子であり、
は、単結合又は連結基であり、
連結基としてのLは、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基から誘導される基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基から誘導される基、又は
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基から誘導される基、及び置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基から誘導される基からなる群から選択される2つの基が結合した基であり、
41、R42及びR44~R48は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であるか、又はR41及びR42の組、R45及びR46の組、R46及びR47の組、並びにR47及びR48の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、
31、R32、R34及びR35は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であり、
21、R22、R24及びR25は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であり、
13~R18及びR401~R404は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であるか、又はR13及びR14の組、R15及びR16の組、R16及びR17の組、R17及びR18の組、R401及びR402の組、R402及びR403の組、並びにR403及びR404の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、
置換基としてのR41、R42、R44~R48、R31、R32、R34、R35、R21、R22、R24、R25、R13~R18及びR401~R404は、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールホスホリル基、
ヒドロキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
アミノ基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキルアミノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールアミノ基、
チオール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、又は
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基である。)
前記一般式(3)におけるXは、酸素原子であることが好ましい。
前記一般式(3)におけるYは、酸素原子であることが好ましい。
前記一般式(3)におけるLは、単結合又は連結基であり、連結基としてのLは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基から誘導される基であることが好ましい。
前記一般式(3)におけるR13~R18、R21、R22、R24、R25、R31、R32、R34、R35、R401~R404、R41、R42及びR44~R48は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であり、
置換基としてのR13~R18、R21、R22、R24、R25、R31、R32、R34、R35、R401~R404、R41、R42及びR44~R48は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、または
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基であることが好ましい。
・第三の化合物の製造方法
第三の化合物は、公知の方法により製造することができる。
・第三の化合物の具体例
本実施形態に係る第三の化合物(一般式(3)で表される化合物)の具体例を以下に示す。なお、本発明における第三の化合物は、これらの具体例に限定されない。
Figure 2024075797000021
<発光層における第一の化合物、第二の化合物、及び第三の化合物の関係>
本実施形態の有機EL素子において、発光層における第一の化合物の一重項エネルギーS(M1)と、第二の化合物の一重項エネルギーS(M2)と、第三の化合物の一重項エネルギーS(M3)とが、下記数式(数1)の関係を満たす。
(M3)>S(M2)>S(M1) …(数1)
発光層における第一の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M1)と、第二の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M2)と、第三の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M3)とが、下記数式(数2)の関係を満たすことが好ましい。
77K(M3)>T77K(M2)>T77K(M1) …(数2)
本実施形態において、第二の化合物の一重項エネルギーS1(M2)と、第二の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M2)との差ΔST(M2)は、下記数式(数1A)~(数1D)のいずれかの関係を満たすことが好ましい。
ΔST(M2)=S(M2)-T77K(M2)<0.3eV …(数1A)
ΔST(M2)=S(M2)-T77K(M2)<0.2eV …(数1B)
ΔST(M2)=S(M2)-T77K(M2)<0.1eV …(数1C)
ΔST(M2)=S(M2)-T77K(M2)<0.01eV …(数1D)
本実施形態において、第一の化合物の一重項エネルギーS(M1)と、第一の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M1)との差ΔST(M1)は、下記数式(数1E)の関係を満たすことが好ましい。
ΔST(M1)=S(M1)-T77K(M1)>0.3[eV] …(数1E)
本実施形態において、第三の化合物の一重項エネルギーS(M3)と、第三の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M3)との差ΔST(M3)は、下記数式(数1F)の関係を満たすことが好ましい。
ΔST(M3)=S(M3)-T77K(M3)>0.3[eV] …(数1F)
本実施形態において、第三の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M3)は、2.9eV以上であることが好ましい。第三の化合物が、このようなエネルギーギャップT77K(M3)を有することで、発光層において、第二の化合物(遅延蛍光性の化合物)の三重項エネルギーを発光層に有効に閉じ込めることができると考えられる。
・TADF機構(メカニズム)
本実施形態の有機EL素子では、第二の化合物としてΔST(M2)が小さい化合物を用いることが好ましく、外部から与えられる熱エネルギーによって、第二の化合物の三重項準位から第二の化合物の一重項準位への逆項間交差が起こり易くなる。有機EL素子内部の電気励起された励起子の励起三重項状態が、逆項間交差によって、励起一重項状態へスピン交換がされるエネルギー状態変換機構をTADF機構と呼ぶ。
図4は、発光層における第一の化合物、第二の化合物、及び第三の化合物のエネルギー準位の関係の一例を示す図である。図4において、S0は、基底状態を表す。S1(M1)は、第一の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(M1)は、第一の化合物の最低励起三重項状態を表す。S1(M2)は、第二の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(M2)は、第二の化合物の最低励起三重項状態を表す。S1(M3)は、第三の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(M3)は、第三の化合物の最低励起三重項状態を表す。図4中のS1(M2)からS1(M1)へ向かう破線の矢印は、第二の化合物の最低励起一重項状態から第一の化合物の最低励起一重項状態へのフェルスター型エネルギー移動を表す。
図4に示すように、第二の化合物としてΔST(M2)の小さな化合物を用いると、最低励起三重項状態T1(M2)は、熱エネルギーにより、最低励起一重項状態S1(M2)に逆項間交差が可能である。そして、第二の化合物の最低励起一重項状態S1(M2)から第一の化合物へのフェルスター型エネルギー移動が生じ、最低励起一重項状態S1(M1)が生成する。この結果、第一の化合物の最低励起一重項状態S1(M1)からの蛍光発光を観測することができる。このTADFメカニズムによる遅延蛍光を利用することによっても、理論的に内部量子効率を100%まで高めることができると考えられている。
・三重項エネルギーと77[K]におけるエネルギーギャップとの関係
ここで、三重項エネルギーと77[K]におけるエネルギーギャップとの関係について説明する。本実施形態では、77[K]におけるエネルギーギャップは、通常定義される三重項エネルギーとは異なる点がある。
三重項エネルギーの測定は、次のようにして行われる。まず、測定対象となる化合物を適切な溶媒中に溶解した溶液を石英ガラス管内に封入した試料を作製する。この試料について、低温(77[K])で燐光スペクトル(縦軸:燐光発光強度、横軸:波長とする。)を測定し、この燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値に基づいて、所定の換算式から三重項エネルギーを算出する。
ここで、本実施形態に係る化合物の内、熱活性化遅延蛍光性の化合物は、ΔSTが小さい化合物であることが好ましい。ΔSTが小さいと、低温(77[K])状態でも、項間交差、及び逆項間交差が起こりやすく、励起一重項状態と励起三重項状態とが混在する。その結果、上記と同様にして測定されるスペクトルは、励起一重項状態、及び励起三重項状態の両者からの発光を含んでおり、いずれの状態から発光したのかについて峻別することは困難であるが、基本的には三重項エネルギーの値が支配的と考えられる。
そのため、本実施形態では、通常の三重項エネルギーTと測定手法は同じであるが、その厳密な意味において異なることを区別するため、次のようにして測定される値をエネルギーギャップT77Kと称する。測定対象となる化合物をEPA(ジエチルエーテル:イソペンタン:エタノール=5:5:2(容積比))中に、濃度が10μmol/Lとなるように溶解し、この溶液を石英セル中に入れて測定試料とする。この測定試料について、低温(77[K])で燐光スペクトル(縦軸:燐光発光強度、横軸:波長とする。)を測定し、この燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]に基づいて、次の換算式(F1)から算出されるエネルギー量を77[K]におけるエネルギーギャップT77Kとする。
換算式(F1):T77K[eV]=1239.85/λedge
燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線は以下のように引く。燐光スペクトルの短波長側から、スペクトルの極大値のうち、最も短波長側の極大値までスペクトル曲線上を移動する際に、長波長側に向けて曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち上がるにつれ(つまり縦軸が増加するにつれ)、傾きが増加する。この傾きの値が極大値をとる点において引いた接線(すなわち変曲点における接線)が、当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
なお、スペクトルの最大ピーク強度の15%以下のピーク強度をもつ極大点は、上述の最も短波長側の極大値には含めず、最も短波長側の極大値に最も近い、傾きの値が極大値をとる点において引いた接線を当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
燐光の測定には、(株)日立ハイテクノロジー製のF-4500形分光蛍光光度計本体を用いることができる。なお、測定装置はこの限りではなく、冷却装置、及び低温用容器と、励起光源と、受光装置とを組み合わせることにより、測定してもよい。
・一重項エネルギーS
溶液を用いた一重項エネルギーSの測定方法(溶液法と称する場合がある。)としては、下記の方法が挙げられる。
測定対象となる化合物の10μmol/Lトルエン溶液を調製して石英セルに入れ、常温(300K)でこの試料の吸収スペクトル(縦軸:吸収強度、横軸:波長とする。)を測定する。この吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]を次に示す換算式(F2)に代入して一重項エネルギーを算出する。
換算式(F2):S[eV]=1239.85/λedge
吸収スペクトル測定装置としては、例えば、日立社製の分光光度計(装置名:U3310)が挙げられるが、これに限定されない。
吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対する接線は以下のように引く。吸収スペクトルの極大値のうち、最も長波長側の極大値から長波長方向にスペクトル曲線上を移動する際に、曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち下がるにつれ(つまり縦軸の値が減少するにつれ)、傾きが減少しその後増加することを繰り返す。傾きの値が最も長波長側(ただし、吸光度が0.1以下となる場合は除く)で極小値をとる点において引いた接線を当該吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対する接線とする。
なお、吸光度の値が0.2以下の極大点は、上記最も長波長側の極大値には含めない。
本実施形態では、一重項エネルギーSと、77[K]におけるエネルギーギャップT77Kとの差(S-T77K)をΔSTとして定義する。
本実施形態の有機EL素子を発光させたときに、発光層において、主に蛍光発光性の化合物が発光していることが好ましい。
本実施形態の有機EL素子は、赤色発光または緑色発光することが好ましい。
本実施形態の有機EL素子が緑色発光する場合、有機EL素子から発光する光の最大ピーク波長は、500nm以上560nm以下であることが好ましい。
本実施形態の有機EL素子が赤色発光する場合、有機EL素子から発光する光の最大ピーク波長は、600nm以上660nm以下であることが好ましい。
本実施形態の有機EL素子が青色発光する場合、有機EL素子から発光する光の最大ピーク波長は、430nm以上480nm以下であることが好ましい。
有機EL素子から発光する光の最大ピーク波長の測定は、以下のようにして行う。
電流密度が10mA/cmとなるように有機EL素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを分光放射輝度計CS-2000(コニカミノルタ株式会社製)で計測する。得られた分光放射輝度スペクトルにおいて、発光強度が最大となる発光スペクトルのピーク波長を測定し、これを最大ピーク波長(単位:nm)とする。
・発光層の膜厚
本実施形態の有機EL素子における発光層の膜厚は、好ましくは5nm以上50nm以下、より好ましくは7nm以上50nm以下、最も好ましくは10nm以上50nm以下である。5nm以上であると、発光層形成及び色度の調整が容易になりやすく、50nm以下であると、駆動電圧の上昇が抑制されやすい。
・発光層における化合物の含有率
本実施形態の有機EL素子では、発光層において、第一の化合物の含有率は、0.01質量%以上10質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以上5質量%以下であることがより好ましく、0.01質量%以上1質量%以下であることがさらに好ましい。
第二の化合物の含有率は、10質量%以上80質量%以下であることが好ましく、10質量%以上60質量%以下であることがより好ましく、20質量%以上60質量%以下であることがさらに好ましい。
第三の化合物の含有率は、10質量%以上80質量%以下であることが好ましい。
発光層における第一の化合物、第二の化合物、及び第三の化合物の合計含有率の上限は、100質量%である。なお、本実施形態は、発光層に、第一の化合物、第二の化合物、及び第三の化合物以外の材料が含まれることを除外しない。
発光層は、第一の化合物を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。発光層は、第二の化合物を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。発光層は、第三の化合物を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
第一実施形態によれば、高性能な有機EL素子が実現される。第一実施形態に係る有機EL素子は、表示装置、及び発光装置等の電子機器に使用できる。
有機EL素子の構成についてさらに説明する。以下、符号の記載は省略することがある。
(基板)
基板は、有機EL素子の支持体として用いられる。基板としては、例えば、ガラス、石英、及びプラスチック等を用いることができる。また、可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、折り曲げることができる(フレキシブル)基板のことであり、例えば、プラスチック基板等が挙げられる。プラスチック基板を形成する材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、及びポリエチレンナフタレート等が挙げられる。また、無機蒸着フィルムを用いることもできる。
(陽極)
基板上に形成される陽極には、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム-酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素もしくは酸化珪素を含有した酸化インジウム-酸化スズ、酸化インジウム-酸化亜鉛、酸化タングステン、および酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、グラフェン等が挙げられる。この他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、チタン(Ti)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
これらの材料は、通常、スパッタリング法により成膜される。例えば、酸化インジウム-酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し1質量%以上10質量%以下の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いることにより、スパッタリング法で形成することができる。また、例えば、酸化タングステン、および酸化亜鉛を含有した酸化インジウムは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5質量%以上5質量%以下、酸化亜鉛を0.1質量%以上1質量%以下含有したターゲットを用いることにより、スパッタリング法で形成することができる。その他、真空蒸着法、塗布法、インクジェット法、スピンコート法などにより作製してもよい。
陽極上に形成されるEL層のうち、陽極に接して形成される正孔注入層は、陽極の仕事関数に関係なく正孔(ホール)注入が容易である複合材料を用いて形成されるため、電極材料として可能な材料(例えば、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物、その他、元素周期表の第1族または第2族に属する元素も含む)を用いることができる。
仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)及びセシウム(Cs)等のアルカリ金属、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)及びストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、並びにこれらを含む合金(例えば、MgAg、AlLi)、ユーロピウム(Eu)及びイッテルビウム(Yb)等の希土類金属並びにこれらを含む合金等を用いることもできる。なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、およびこれらを含む合金を用いて陽極を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。さらに、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。
(陰極)
陰極には、仕事関数の小さい(具体的には3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)及びセシウム(Cs)等のアルカリ金属、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)及びストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、並びにこれらを含む合金(例えば、MgAg、AlLi)、ユーロピウム(Eu)及びイッテルビウム(Yb)等の希土類金属並びにこれらを含む合金等が挙げられる。
なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金を用いて陰極を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。また、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。
なお、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITO、グラフェン、珪素もしくは酸化珪素を含有した酸化インジウム-酸化スズ等様々な導電性材料を用いて陰極を形成することができる。これらの導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することができる。
(正孔注入層)
正孔注入層は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。
また、正孔注入性の高い物質としては、低分子の有機化合物である4,4’,4’’-トリス(N,N-ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’-トリス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’-ビス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’-ビス(N-{4-[N’-(3-メチルフェニル)-N’-フェニルアミノ]フェニル}-N-フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5-トリス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)、3-[N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)-N-フェニルアミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6-ビス[N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)-N-フェニルアミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3-[N-(1-ナフチル)-N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)アミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等の芳香族アミン化合物等やジピラジノ[2,3-f:20,30-h]キノキサリン-2,3,6,7,10,11-ヘキサカルボニトリル(HAT-CN)も挙げられる。
また、正孔注入性の高い物質としては、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用いることもできる。例えば、ポリ(N-ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(4-ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N-(4-{N’-[4-(4-ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル-N’-フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)、ポリ[N,N’-ビス(4-ブチルフェニル)-N,N’-ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly-TPD)などの高分子化合物が挙げられる。また、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PSS)等の酸を添加した高分子化合物を用いることもできる。
(正孔輸送層)
正孔輸送層は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送層には、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、アントラセン誘導体等を使用する事ができる。具体的には、4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)やN,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ジフェニル-[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジアミン(略称:TPD)、4-フェニル-4’-(9-フェニルフルオレン-9-イル)トリフェニルアミン(略称:BAFLP)、4,4’-ビス[N-(9,9-ジメチルフルオレン-2-イル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、4,4’,4’’-トリス(N,N-ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’-トリス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’-ビス[N-(スピロ-9,9’-ビフルオレン-2-イル)-N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10-6cm/(V・s)以上の正孔移動度を有する物質である。
正孔輸送層には、CBP、9-[4-(N-カルバゾリル)]フェニル-10-フェニルアントラセン(CzPA)、9-フェニル-3-[4-(10-フェニル-9-アントリル)フェニル]-9H-カルバゾール(PCzPA)のようなカルバゾール誘導体や、t-BuDNA、DNA、DPAnthのようなアントラセン誘導体を用いても良い。ポリ(N-ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(4-ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)等の高分子化合物を用いることもできる。
但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
正孔輸送層を二層以上配置する場合、エネルギーギャップのより大きい材料を発光層に近い側に配置することが好ましい。
(電子輸送層)
電子輸送層は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層には、1)アルミニウム錯体、ベリリウム錯体、亜鉛錯体等の金属錯体、2)イミダゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、アジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントロリン誘導体等の複素芳香族化合物、3)高分子化合物を使用することができる。具体的には低分子の有機化合物として、Alq、トリス(4-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、BAlq、Znq、ZnPBO、ZnBTZなどの金属錯体等を用いることができる。また、金属錯体以外にも、2-(4-ビフェニリル)-5-(4-tert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3-ビス[5-(ptert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール-2-イル]ベンゼン(略称:OXD-7)、3-(4-tert-ブチルフェニル)-4-フェニル-5-(4-ビフェニリル)-1,2,4-トリアゾール(略称:TAZ)、3-(4-tert-ブチルフェニル)-4-(4-エチルフェニル)-5-(4-ビフェニリル)-1,2,4-トリアゾール(略称:p-EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、4,4’-ビス(5-メチルベンゾオキサゾール-2-イル)スチルベン(略称:BzOs)などの複素芳香族化合物も用いることができる。本実施態様においては、ベンゾイミダゾール化合物を好適に用いることができる。ここに述べた物質は、主に10-6cm/(V・s)以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔輸送性よりも電子輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いてもよい。また、電子輸送層は、単層で構成されていてもよいし、上記物質からなる層が二層以上積層されて構成されていてもよい。
また、電子輸送層には、高分子化合物を用いることもできる。例えば、ポリ[(9,9-ジヘキシルフルオレン-2,7-ジイル)-co-(ピリジン-3,5-ジイル)](略称:PF-Py)、ポリ[(9,9-ジオクチルフルオレン-2,7-ジイル)-co-(2,2’-ビピリジン-6,6’-ジイル)](略称:PF-BPy)などを用いることができる。
(電子注入層)
電子注入層は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、カルシウム(Ca)、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)、リチウム酸化物(LiOx)等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。その他、電子輸送性を有する物質にアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を含有させたもの、具体的にはAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させたもの等を用いてもよい。なお、この場合には、陰極からの電子注入をより効率良く行うことができる。
あるいは、電子注入層に、有機化合物と電子供与体(ドナー)とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層を構成する物質(金属錯体や複素芳香族化合物等)を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン(略称:TTF)等の有機化合物を用いることもできる。
(層形成方法)
本実施形態の有機EL素子の各層の形成方法としては、上記で特に言及した以外には制限されないが、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ法、イオンプレーティング法などの乾式成膜法や、スピンコーティング法、ディッピング法、フローコーティング法、インクジェット法などの湿式成膜法などの公知の方法を採用することができる。
(膜厚)
本実施形態の有機EL素子の各有機層の膜厚は、上記で特に言及した以外には制限されないが、一般に膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすく、逆に厚すぎると高い印加電圧が必要となり効率が悪くなるため、通常は数nmから1μmの範囲が好ましい。
〔第二実施形態〕
[電子機器]
本実施形態に係る電子機器は、上述の実施形態の有機EL素子を搭載している。電子機器としては、例えば、表示装置及び発光装置等が挙げられる。表示装置としては、例えば、表示部品(例えば、有機ELパネルモジュール等)、テレビ、携帯電話、タブレット、及びパーソナルコンピュータ等が挙げられる。発光装置としては、例えば、照明及び車両用灯具等が挙げられる。
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変更、改良等は、本発明に含まれる。
例えば、発光層は、1層に限られず、複数の発光層が積層されていてもよい。有機EL素子が複数の発光層を有する場合、少なくとも1つの発光層が上記実施形態で説明した条件を満たしていればよい。例えば、その他の発光層が、蛍光発光型の発光層であっても、三重項励起状態から直接基底状態への電子遷移による発光を利用した燐光発光型の発光層であってもよい。
また、有機EL素子が複数の発光層を有する場合、これらの発光層が互いに隣接して設けられていてもよいし、中間層を介して複数の発光ユニットが積層された、いわゆるタンデム型の有機EL素子であってもよい。
また、例えば、発光層の陽極側、及び陰極側の少なくとも一方に障壁層を隣接させて設けてもよい。障壁層は、発光層に接して配置され、正孔、電子、及び励起子の少なくともいずれかを阻止することが好ましい。
例えば、発光層の陰極側で接して障壁層が配置された場合、当該障壁層は、電子を輸送し、かつ正孔が当該障壁層よりも陰極側の層(例えば、電子輸送層)に到達することを阻止する。有機EL素子が、電子輸送層を含む場合は、発光層と電子輸送層との間に当該障壁層を含むことが好ましい。
また、発光層の陽極側で接して障壁層が配置された場合、当該障壁層は、正孔を輸送し、かつ電子が当該障壁層よりも陽極側の層(例えば、正孔輸送層)に到達することを阻止する。有機EL素子が、正孔輸送層を含む場合は、発光層と正孔輸送層との間に当該障壁層を含むことが好ましい。
また、励起エネルギーが発光層からその周辺層に漏れ出さないように、障壁層を発光層に隣接させて設けてもよい。発光層で生成した励起子が、当該障壁層よりも電極側の層(例えば、電子輸送層及び正孔輸送層等)に移動することを阻止する。
発光層と障壁層とは接合していることが好ましい。
その他、本発明の実施における具体的な構造、及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前に記載される数値を下限値とし、「~」の後に記載される数値を上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、Rx及びRyが互いに結合して環を形成するとは、例えば、Rx及びRyが炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子又はケイ素原子を含み、Rxに含まれる原子(炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子又はケイ素原子)と、Ryに含まれる原子(炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子又はケイ素原子)とが、単結合、二重結合、三重結合、又は二価の連結基を介して結合し、環形成原子数が5以上の環(具体的には、例えば、複素環又は芳香族炭化水素環)を形成することを意味する。xは、数字、文字、又は、数字と文字との組み合わせである。yは、数字、文字、又は、数字と文字との組み合わせである。
二価の連結基としては特に制限されないが、例えば、-O-、-CO-、-CO-、-S-、-SO-、-SO-、-NH-、-NRa-、及びこれらの連結基を2以上組み合わせた基等が挙げられる。
本明細書において、複素環の具体例としては、特筆しない限り、後述の「一般式中における各置換基についての説明」で例示した「ヘテロアリール基Sub」から結合手を除いた環構造(複素環)が挙げられる。これらの複素環は、置換基を有していてもよい。
本明細書において、芳香族炭化水素環の具体例としては、特筆しない限り、後述の「一般式中における各置換基についての説明」で例示した「アリール基Sub」から結合手を除いた環構造(芳香族炭化水素環)が挙げられる。これらの芳香族炭化水素環は、置換基を有していてもよい。
Raとしては、例えば、後述の「一般式中における各置換基についての説明」で例示した置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基Sub、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基Sub、置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基Sub等が挙げられる。
例えば、Rx及びRyが互いに結合して環を形成するとは、下記一般式(E1)で表される分子構造において、Rxに含まれる原子と、Ry1に含まれる原子とが、一般式(E2)で表される環(環構造)Eを形成すること;一般式(F1)で表される分子構造において、Rxに含まれる原子と、Ry1に含まれる原子とが、一般式(F2)で表される環Fを形成すること;一般式(G1)で表される分子構造において、Rxに含まれる原子と、Ry1に含まれる原子とが、一般式(G2)で表される環Gを形成すること;一般式(H1)で表される分子構造において、Rxに含まれる原子と、Ry1に含まれる原子とが、一般式(H2)で表される環Hを形成すること;一般式(I1)で表される分子構造において、Rxに含まれる原子と、Ry1に含まれる原子とが、一般式(I2)で表される環Iを形成すること;を意味する。
一般式(E1)~(I1)中、*は、それぞれ独立に、一分子中の他の原子との結合位置を表す。一般式(E1)中の2つの*は一般式(E2)中の2つの*にそれぞれ対応し、一般式(F1)中の2つの*は一般式(F2)中の2つの*にそれぞれ対応し、一般式(G1)中の2つの*は一般式(G2)中の2つの*にそれぞれ対応し、一般式(H1)中の2つの*は一般式(H2)中の2つの*にそれぞれ対応し、一般式(I1)中の2つの*は一般式(I2)中の2つの*にそれぞれ対応する。
Figure 2024075797000022
Figure 2024075797000023
一般式(E2)~(I2)で表される分子構造において、E~Iはそれぞれ環構造(前記環形成原子数が5以上の環)を表す。一般式(E2)~(I2)中、*は、それぞれ独立に、一分子中の他の原子との結合位置を表す。一般式(E2)中の2つの*は一般式(E1)中の2つの*にそれぞれ対応する。一般式(F2)~(I2)中の2つの*についても同様に、一般式(F1)~(I1)中の2つの*にそれぞれ対応する。
例えば、一般式(E1)において、Rx及びRyが互いに結合して一般式(E2)中の環Eを形成し、環Eが無置換のベンゼン環である場合、一般式(E1)で表される分子構造は、下記一般式(E3)で表される分子構造になる。ここで、一般式(E3)中の2つの*は、それぞれ独立に、一般式(E2)および一般式(E1)中の2つの*に対応する。
例えば、一般式(E1)において、Rx及びRyが互いに結合して一般式(E2)中の環Eを形成し、環Eが無置換のピロール環である場合、一般式(E1)で表される分子構造は、下記一般式(E4)で表される分子構造になる。ここで、一般式(E4)中の2つの*は、それぞれ独立に、一般式(E2)および一般式(E1)中の2つの*に対応する。一般式(E3)及び(E4)中、*は、それぞれ独立に、一分子中の他の原子との結合位置を表す。
Figure 2024075797000024
本明細書において、環形成炭素数とは、原子が環状に結合した構造の化合物(例えば、単環化合物、縮合環化合物、架橋化合物、炭素環化合物、複素環化合物)の当該環自体を構成する原子のうちの炭素原子の数を表す。当該環が置換基によって置換される場合、置換基に含まれる炭素は環形成炭素数には含まない。以下で記載される「環形成炭素数」については、特筆しない限り同様とする。例えば、ベンゼン環は環形成炭素数が6であり、ナフタレン環は環形成炭素数が10であり、ピリジニル基は環形成炭素数が5であり、フラニル基は環形成炭素数4である。また、ベンゼン環やナフタレン環に置換基として例えばアルキル基が置換している場合、当該アルキル基の炭素数は、環形成炭素数の数に含めない。また、フルオレン環に置換基として例えばフルオレン環が結合している場合(スピロフルオレン環を含む)、置換基としてのフルオレン環の炭素数は環形成炭素数の数に含めない。
本明細書において、環形成原子数とは、原子が環状に結合した構造(例えば単環、縮合環、環集合)の化合物(例えば単環化合物、縮合環化合物、架橋化合物、炭素環化合物、複素環化合物)の当該環自体を構成する原子の数を表す。環を構成しない原子や、当該環が置換基によって置換される場合の置換基に含まれる原子は環形成原子数には含まない。以下で記載される「環形成原子数」については、特筆しない限り同様とする。例えば、ピリジン環は、環形成原子数が6であり、キナゾリン環は、環形成原子数が10であり、フラン環は、環形成原子数が5である。ピリジン環やキナゾリン環の炭素原子にそれぞれ結合している水素原子や置換基を構成する原子については、環形成原子数の数に含めない。また、フルオレン環に置換基として例えばフルオレン環が結合している場合(スピロフルオレン環を含む)、置換基としてのフルオレン環の原子数は環形成原子数の数に含めない。
・〔一般式中における各置換基についての説明(各置換基の説明)〕
本明細書における一般式中における各置換基について説明する。
・アリール基
本明細書におけるアリール基(芳香族炭化水素基と称する場合がある。)は、例えば、アリール基Subであり、アリール基Subは、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、フルオレニル基、ピレニル基、クリセニル基、フルオランテニル基、ベンゾ[a]アントリル基、ベンゾ[c]フェナントリル基、トリフェニレニル基、ベンゾ[k]フルオランテニル基、ベンゾ[g]クリセニル基、ベンゾ[b]トリフェニレニル基、ピセニル基、及びペリレニル基からなる群から選択される少なくともいずれかの基である。
本明細書におけるアリール基Subとしては、環形成炭素数が、6~30であることが好ましく、6~20であることがより好ましく、6~14であることがさらに好ましく、6~12であることがよりさらに好ましい。上記アリール基Subの中でもフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ターフェニル基、及びフルオレニル基が好ましい。1-フルオレニル基、2-フルオレニル基、3-フルオレニル基及び4-フルオレニル基については、9位の炭素原子に、後述する本明細書における置換もしくは無置換のアルキル基Subや、置換もしくは無置換のアリール基Subが置換されていることが好ましい。
・複素環基
本明細書におけるヘテロアリール基(複素環基、ヘテロ芳香族環基、または芳香族複素環基と称する場合がある。)は、例えば、複素環基Subである。複素環基Subは、ヘテロ原子として、窒素、硫黄、酸素、ケイ素、セレン原子、及びゲルマニウム原子からなる群から選択される少なくともいずれかの原子を含む基である。複素環基Subは、ヘテロ原子として、窒素、硫黄、及び酸素からなる群から選択される少なくともいずれかの原子を含む基であることが好ましい。
本明細書における複素環基Subは、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリニル基、ナフチリジニル基、フタラジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、インドリル基、ベンズイミダゾリル基、インダゾリル基、イミダゾピリジニル基、ベンズトリアゾリル基、カルバゾリル基、フリル基、チエニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、イソキサゾリル基、イソチアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾイソキサゾリル基、ベンゾイソチアゾリル基、ベンゾオキサジアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、ピペリジニル基、ピロリジニル基、ピペラジニル基、モルホリル基、フェナジニル基、フェノチアジニル基、及びフェノキサジニル基からなる群から選択される少なくともいずれかの基である。
本明細書における複素環基Subとしては、環形成原子数が、5~30であることが好ましく、5~20であることがより好ましく、5~14であることがさらに好ましい。上記複素環基Subの中でも1-ジベンゾフラニル基、2-ジベンゾフラニル基、3-ジベンゾフラニル基、4-ジベンゾフラニル基、1-ジベンゾチエニル基、2-ジベンゾチエニル基、3-ジベンゾチエニル基、4-ジベンゾチエニル基、1-カルバゾリル基、2-カルバゾリル基、3-カルバゾリル基、4-カルバゾリル基、及び9-カルバゾリル基がさらにより好ましい。1-カルバゾリル基、2-カルバゾリル基、3-カルバゾリル基及び4-カルバゾリル基については、9位の窒素原子に、本明細書における置換もしくは無置換のアリール基Subや、置換もしくは無置換の複素環基Subが置換していることが好ましい。
また、本明細書において、複素環基Subは、例えば、下記一般式(XY-1)~(XY-18)で表される部分構造から誘導される基であってもよい。
前記一般式(XY-1)~(XY-18)において、X及びYは、それぞれ独立に、ヘテロ原子であり、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、ケイ素原子、またはゲルマニウム原子であることが好ましい。前記一般式(XY-1)~(XY-18)で表される部分構造は、任意の位置で結合手を有して複素環基となり、この複素環基は、置換基を有していてもよい。
また、本明細書において、複素環基Subは、例えば、下記一般式(XY-19)~(XY-22)で表される基であってもよい。また、結合手の位置も適宜変更され得る。
・アルキル基
本明細書におけるアルキル基は、直鎖のアルキル基または分岐鎖のアルキル基のいずれであってもよい。
本明細書におけるアルキル基は、例えば、アルキル基Subである。
本明細書における直鎖のアルキル基は、例えば、直鎖のアルキル基Sub31である。
本明細書における分岐鎖のアルキル基は、例えば、分岐鎖のアルキル基Sub32である。
アルキル基Subは、例えば、直鎖のアルキル基Sub31及び分岐鎖のアルキル基Sub32からなる群から選択される少なくともいずれかの基である。
直鎖のアルキル基Sub31または分岐鎖のアルキル基Sub32は、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、ネオペンチル基、アミル基、イソアミル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、1-ペンチルヘキシル基、1-ブチルペンチル基、1-ヘプチルオクチル基、及び3-メチルペンチル基からなる群から選択される少なくともいずれかの基である。
・直鎖のアルキル基または分岐鎖のアルキル基
本明細書における直鎖のアルキル基Sub31または分岐鎖のアルキル基Sub32の炭素数は、1~30であることが好ましく、1~20であることがより好ましく、1~10であることがさらに好ましく、1~6であることがよりさらに好ましい。上記直鎖のアルキル基Sub31または分岐鎖のアルキル基Sub32としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、アミル基、イソアミル基、及びネオペンチル基がさらにより好ましい。
・環状のアルキル基
本明細書における環状のアルキル基は、例えば、環状のアルキル基Sub33である。本明細書における環状のアルキル基Sub33は、例えば、シクロアルキル基Sub331である。
本明細書におけるシクロアルキル基Sub331は、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、4-メチルシクロヘキシル基、アダマンチル基、及びノルボルニル基からなる群から選択される少なくともいずれかの基である。シクロアルキル基Sub331の環形成炭素数は、3~30であることが好ましく、3~20であることがより好ましく、3~10であることがさらに好ましく、5~8であることがよりさらに好ましい。シクロアルキル基Sub331の中でも、シクロペンチル基やシクロヘキシル基がさらにより好ましい。
・ハロゲン化アルキル基
本明細書におけるハロゲン化アルキル基は、例えば、ハロゲン化アルキル基Subであり、ハロゲン化アルキル基Subは、例えば、アルキル基Subが1以上のハロゲン原子、好ましくはフッ素原子で置換されたアルキル基である。
本明細書におけるハロゲン化アルキル基Subは、例えば、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、フルオロエチル基、トリフルオロメチルメチル基、トリフルオロエチル基、及びペンタフルオロエチル基からなる群から選択される少なくともいずれかの基である。ハロゲン化アルキル基Subの炭素数は、1~30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。
・置換シリル基
本明細書における置換シリル基は、例えば、置換シリル基Subであり、置換シリル基Subは、例えば、アルキルシリル基Sub51及びアリールシリル基Sub52からなる群から選択される少なくともいずれかの基である。
本明細書におけるアルキルシリル基Sub51は、例えば、上記アルキル基Subを有するトリアルキルシリル基Sub511である。アルキルシリル基Sub51の炭素数は、3~30であることが好ましく、3~10であることがより好ましく、3~6であることがさらに好ましい。
トリアルキルシリル基Sub511は、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリ-n-ブチルシリル基、トリ-n-オクチルシリル基、トリイソブチルシリル基、ジメチルエチルシリル基、ジメチルイソプロピルシリル基、ジメチル-n-プロピルシリル基、ジメチル-n-ブチルシリル基、ジメチル-t-ブチルシリル基、ジエチルイソプロピルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、及びトリイソプロピルシリル基からなる群から選択される少なくともいずれかの基である。トリアルキルシリル基Sub511における3つのアルキル基Subは、互いに同一でも異なっていてもよい。
本明細書におけるアリールシリル基Sub52は、例えば、ジアルキルアリールシリル基Sub521、アルキルジアリールシリル基Sub522、及びトリアリールシリル基Sub523からなる群から選択される少なくともいずれかの基である。アリールシリル基Sub52の環形成炭素数は、6~60であることが好ましい。
ジアルキルアリールシリル基Sub521は、例えば、上記アルキル基Subを2つ有し、上記アリール基Subを1つ有するジアルキルアリールシリル基である。ジアルキルアリールシリル基Sub521の炭素数は、8~30であることが好ましい。
アルキルジアリールシリル基Sub522は、例えば、上記アルキル基Subを1つ有し、上記アリール基Subを2つ有するアルキルジアリールシリル基である。アルキルジアリールシリル基Sub522の炭素数は、13~30であることが好ましい。
トリアリールシリル基Sub523は、例えば、上記アリール基Subを3つ有するトリアリールシリル基である。トリアリールシリル基Sub523の炭素数は、18~30であることが好ましい。
・アルキルスルホニル基
本明細書における置換もしくは無置換のアルキルスルホニル基は、例えば、アルキルスルホニル基Subであり、アルキルスルホニル基Subは、-SOで表される。-SOにおけるRは、置換もしくは無置換の上記アルキル基Subを表す。
・アラルキル基
本明細書におけるアラルキル基(アリールアルキル基と称する場合がある)は、例えば、アラルキル基Subである。アラルキル基Subにおけるアリール基は、例えば、上記アリール基Sub及び上記ヘテロアリール基Subの少なくとも一方を含む。
本明細書におけるアラルキル基Subは、アリール基Subを有する基であることが好ましく、-Z-Zと表される。このZは、例えば、上記アルキル基Subに対応するアルキレン基等である。このZは、例えば、上記アリール基Subである。このアラルキル基Subは、アリール部分が炭素数6~30(好ましくは6~20、より好ましくは6~12)、アルキル部分が炭素数1~30(好ましくは1~20、より好ましくは1~10、さらに好ましくは1~6)であることが好ましい。このアラルキル基Subは、例えば、ベンジル基、2-フェニルプロパン-2-イル基、1-フェニルエチル基、2-フェニルエチル基、1-フェニルイソプロピル基、2-フェニルイソプロピル基、フェニル-t-ブチル基、α-ナフチルメチル基、1-α-ナフチルエチル基、2-α-ナフチルエチル基、1-α-ナフチルイソプロピル基、2-α-ナフチルイソプロピル基、β-ナフチルメチル基、1-β-ナフチルエチル基、2-β-ナフチルエチル基、1-β-ナフチルイソプロピル基、及び2-β-ナフチルイソプロピル基からなる群から選択される少なくともいずれかの基である。
・アルコキシ基
本明細書におけるアルコキシ基は、例えば、アルコキシ基Subであり、アルコキシ基Subは、-OZと表される。このZは、例えば、上記アルキル基Subである。アルコキシ基Subは、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、及びヘキシルオキシ基からなる群から選択される少なくともいずれかの基である。アルコキシ基Subの炭素数は、1~30であることが好ましく、1~20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。
・ハロゲン化アルコキシ基
本明細書におけるハロゲン化アルコキシ基は、例えば、ハロゲン化アルコキシ基Subであり、ハロゲン化アルコキシ基Subは、例えば、上記アルコキシ基Subが1以上のハロゲン原子、好ましくはフッ素原子で置換されたアルコキシ基である。ハロゲン化アルコキシ基Subの炭素数は、1~30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。
・アリールオキシ基
本明細書におけるアリールオキシ基(アリールアルコキシ基と称する場合がある)は、例えば、アリールアルコキシ基Sub10である。アリールアルコキシ基Sub10におけるアリール基は、アリール基Sub及びヘテロアリール基Subの少なくとも一方を含む。
本明細書におけるアリールアルコキシ基Sub10は、-OZと表される。このZは、例えば、アリール基Subまたはヘテロアリール基Subである。アリールアルコキシ基Sub10の環形成炭素数は、6~30であることが好ましく、6~20であることがより好ましく、6~14であることがさらに好ましい。このアリールアルコキシ基Sub10としては、例えば、フェノキシ基が挙げられる。
・置換アミノ基
本明細書における置換アミノ基は、例えば、置換アミノ基Sub11であり、置換アミノ基Sub11は、例えば、アリールアミノ基Sub111及びアルキルアミノ基Sub112からなる群から選択される少なくともいずれかの基である。
アリールアミノ基Sub111は、-NHRV1、または-N(RV1と表される。このRV1は、例えば、アリール基Subである。-N(RV1における2つのRV1は、互いに同一であるか又は異なる。アリールアミノ基Sub111の環形成炭素数は、6~60であることが好ましい。
アルキルアミノ基Sub112は、-NHRV2、または-N(RV2と表される。このRV2は、例えば、アルキル基Subである。-N(RV2における2つのRV2は、互いに同一であるか又は異なる。アルキルアミノ基Sub112の炭素数は、2~30であることが好ましく、2~12であることがより好ましい。
・アルケニル基
本明細書におけるアルケニル基は、例えば、アルケニル基Sub12であり、アルケニル基Sub12は、直鎖または分岐鎖のいずれかであり、例えば、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、オレイル基、エイコサペンタエニル基、ドコサヘキサエニル基、スチリル基、2,2-ジフェニルビニル基、1,2,2-トリフェニルビニル基、及び2-フェニル-2-プロペニルからなる群から選択される少なくともいずれかの基である。アルケニル基Sub12の炭素数は、2~30であることが好ましい。
・シクロアルケニル基
本明細書におけるシクロアルケニル基は、二重結合を含む不飽和脂環式炭化水素基である。シクロアルケニル基は、例えば、シクロアルケニル基Sub122である。シクロアルケニル基Sub122例えば、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基及びシクロヘキセニル基からなる群から選択される少なくともいずれかの基である。シクロアルケニル基Sub122の環形成炭素数は、3~30であることが好ましい。
・アルキニル基
本明細書におけるアルキニル基は、例えば、アルキニル基Sub13であり、アルキニル基Sub13は、直鎖または分岐鎖のいずれであってもよく、例えば、エチニル、プロピニル、および2-フェニルエチニルからなる群から選択される少なくともいずれかの基である。アルキニル基Sub13の炭素数は、2~30であることが好ましい。
・アルキルチオ基
本明細書におけるアルキルチオ基は、例えば、アルキルチオ基Sub14である。
アルキルチオ基Sub14は、-SRV3と表される。このRV3は、例えば、アルキル基Subである。アルキルチオ基Sub14の炭素数は、1~30であることが好ましく、1~20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。
・アリールチオ基
本明細書におけるアリールチオ基は、例えば、アリールチオ基Sub15である。
アリールチオ基Sub15は、-SRV4と表される。このRV4は、例えば、アリール基Subである。アリールチオ基Sub15の環形成炭素数は、6~30であることが好ましく、6~20であることがより好ましく、6~14であることがさらに好ましい。
・ハロゲン原子
本明細書におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
・置換ホスフィノ基
本明細書における置換ホスフィノ基は、例えば、置換ホスフィノ基Sub16であり、置換ホスフィノ基Sub16は、例えば、フェニルホスファニル基である。
・アリールカルボニル基
本明細書におけるアリールカルボニル基は、例えば、アリールカルボニル基Sub17であり、アリールカルボニル基Sub17は、-COY’と表される。このY’は、例えば、アリール基Subである。本明細書におけるアリールカルボニル基Sub17は、例えば、フェニルカルボニル基、ジフェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、及びトリフェニルカルボニル基からなる群から選択される少なくともいずれかの基である。
・アシル基
本明細書におけるアシル基は、例えば、アシル基Sub18であり、アシル基Sub18は、-COR’と表される。このR’は、例えば、アルキル基Sub、シクロアルキル基Sub331、アルケニル基Sub12、アルキニル基Sub13、アリール基Sub及び複素環基Subからなる群から選択されるいずれかの基であり、これらアルキル基Sub、シクロアルキル基Sub331、アルケニル基Sub12、アルキニル基Sub13、アリール基Sub及び複素環基Subは、さらに置換されていてもよい。本明細書におけるアシル基Sub18は、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基及びアクリロイル基からなる群から選択される少なくともいずれかの基である。アシル基Sub18の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、2~40であり、より好ましくは2~30である。
・置換ホスホリル基
本明細書における置換ホスホリル基は、例えば、アリールホスホリル基及びアルキルホスホリル基等の置換ホスホリル基Sub19であり、置換ホスホリル基Sub19は、下記一般式(P)で表される。
前記一般式(P)において、ArP1及びArP2は、上記アルキル基Sub、及び上記アリール基Subからなる群から選択されるいずれかの置換基である。アリールホスホリル基の環形成炭素数は、6~60であることが好ましい。
・エステル基
本明細書におけるエステル基は、例えば、エステル基Sub20であり、エステル基Sub20は、例えば、アルキルエステル基及びアリールエステル基からなる群から選択される少なくともいずれかの基である。
本明細書におけるアルキルエステル基は、例えば、アルキルエステル基Sub201であり、アルキルエステル基Sub201は、-C(=O)ORで表される。Rは、例えば、置換もしくは無置換の上記アルキル基Subである。
本明細書におけるアリールエステル基は、例えば、アリールエステル基Sub202であり、アリールエステル基Sub202は、-C(=O)ORArで表される。RArは、例えば、置換もしくは無置換の上記アリール基Subである。
・シロキサニル基
本明細書におけるシロキサニル基は、例えば、シロキサニル基Sub21であり、シロキサニル基Sub21は、エーテル結合を介したケイ素化合物基である。シロキサニル基Sub21は、例えば、トリメチルシロキサニル基である。
・カルバモイル基
本明細書におけるカルバモイル基は、-CONHで表される。
本明細書における置換のカルバモイル基は、例えば、カルバモイル基Sub22であり、カルバモイル基Sub22は、-CONH-Ar、または-CONH-Rで表される。Arは、例えば、置換もしくは無置換の上記アリール基Sub(好ましくは環形成炭素数6~10)及び上記ヘテロアリール基Sub(好ましくは環形成原子数5~14)からなる群から選択される少なくともいずれかの基である。Arは、アリール基Subとヘテロアリール基Subとが結合した基であってもよい。
は、例えば、置換もしくは無置換の上記アルキル基Sub(好ましくは炭素数1~6)である。
本明細書において、「環形成炭素」とは飽和環、不飽和環、または芳香環を構成する炭素原子を意味する。「環形成原子」とはヘテロ環(飽和環、不飽和環、及び芳香環を含む)を構成する炭素原子及びヘテロ原子を意味する。
また、本明細書において、水素原子とは、中性子数の異なる同位体、すなわち、軽水素(Protium)、重水素(Deuterium)、三重水素(Tritium)を包含する。
以下、アルキル基Subとは、「各置換基の説明」で説明した直鎖のアルキル基Sub31、分岐鎖のアルキル基Sub32、及び環状のアルキル基Sub33のいずれか1以上の基を意味する。
同様に、置換シリル基Subとは、アルキルシリル基Sub51及びアリールシリル基Sub52のいずれか1以上の基を意味する。
同様に、置換アミノ基Sub11とは、アリールアミノ基Sub111及びアルキルアミノ基Sub112のいずれか1以上の基を意味する。
本明細書において、「置換もしくは無置換の」という場合における置換基としては、例えば置換基RF1であり、置換基RF1は、アリール基Sub、ヘテロアリール基Sub、アルキル基Sub、ハロゲン化アルキル基Sub、置換シリル基Sub、アルキルスルホニル基Sub、アラルキル基Sub、アルコキシ基Sub、ハロゲン化アルコキシ基Sub、アリールアルコキシ基Sub10、置換アミノ基Sub11、アルケニル基Sub12、シクロアルケニル基Sub122、アルキニル基Sub13、アルキルチオ基Sub14、アリールチオ基Sub15、置換ホスフィノ基Sub16、アリールカルボニル基Sub17、アシル基Sub18、置換ホスホリル基Sub19、エステル基Sub20、シロキサニル基Sub21、カルバモイル基Sub22、無置換のアミノ基、無置換のシリル基、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、チオール基、ホルミル基からなる群から選択される少なくとも一種の基である。
本明細書において、「置換もしくは無置換の」という場合における置換基RF1は、ジアリールホウ素基(ArB1ArB2B-)であってもよい。このArB1及びArB2の例としては、上述のアリール基Subが挙げられる。ArB1ArB2B-におけるArB1及びArB2は、互いに同一であるかまたは異なる。
置換基RF1の具体例及び好ましい基としては、「各置換基の説明」中の置換基(例えば、アリール基Sub、ヘテロアリール基Sub、アルキル基Sub、ハロゲン化アルキル基Sub、置換シリル基Sub、アルキルスルホニル基Sub、アラルキル基Sub、アルコキシ基Sub、ハロゲン化アルコキシ基Sub、アリールアルコキシ基Sub10、置換アミノ基Sub11、アルケニル基Sub12、シクロアルケニル基Sub122、アルキニル基Sub13、アルキルチオ基Sub14、アリールチオ基Sub15、置換ホスフィノ基Sub16、アリールカルボニル基Sub17、アシル基Sub18、置換ホスホリル基Sub19、エステル基Sub20、シロキサニル基Sub21、及びカルバモイル基Sub22)の具体例及び好ましい基と同様の基が挙げられる。
「置換もしくは無置換の」という場合における置換基RF1は、アリール基Sub、ヘテロアリール基Sub、アルキル基Sub、ハロゲン化アルキル基Sub、置換シリル基Sub、アルキルスルホニル基Sub、アラルキル基Sub、アルコキシ基Sub、ハロゲン化アルコキシ基Sub、アリールアルコキシ基Sub10、置換アミノ基Sub11、アルケニル基Sub12、シクロアルケニル基Sub122、アルキニル基Sub13、アルキルチオ基Sub14、アリールチオ基Sub15、置換ホスフィノ基Sub16、アリールカルボニル基Sub17、アシル基Sub18、置換ホスホリル基Sub19、エステル基Sub20、シロキサニル基Sub21、カルバモイル基Sub22、無置換のアミノ基、無置換のシリル基、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、及びカルボキシ基からなる群から選択される少なくとも一種の基(以下、置換基RF2とも称する)によってさらに置換されてもよい。また、これらの置換基RF2は複数が互いに結合して環を形成してもよい。
「置換もしくは無置換の」という場合における「無置換」とは前記置換基RF1で置換されておらず、水素原子が結合していることを意味する。
なお、本明細書において、「置換もしくは無置換の炭素数XX~YYのZZ基」という表現における「炭素数XX~YY」は、ZZ基が無置換である場合の炭素数を表し、置換されている場合の置換基RF1の炭素数は含めない。
本明細書において、「置換もしくは無置換の原子数XX~YYのZZ基」という表現における「原子数XX~YY」は、ZZ基が無置換である場合の原子数を表し、置換されている場合の置換基RF1の原子数は含めない。
本明細書において説明する化合物、またはその部分構造において、「置換もしくは無置換の」という場合についても、前記と同様である。
本明細書において、置換基同士が互いに結合して環が構築される場合、当該環の構造は、飽和環、不飽和環、芳香族炭化水素環、または複素環である。
本明細書において、連結基における芳香族炭化水素基としては、例えば、上述した一価のアリール基Subから、1つ以上の原子を除いて得られる二価以上の基が挙げられる。
本明細書において、連結基における複素環基としては、例えば、上述した一価のヘテロアリール基Subから、1つ以上の原子を除いて得られる二価以上の基が挙げられる。
以下、本発明に係る実施例を説明する。本発明は、これらの実施例によって何ら限定されない。
<化合物>
実施例の有機EL素子の製造に用いた、一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物および一般式(3)で表される化合物を以下に示す。
(一般式(1)で表される化合物)
Figure 2024075797000030
Figure 2024075797000031
(一般式(2)で表される化合物)
Figure 2024075797000032
(一般式(3)で表される化合物)
Figure 2024075797000033
実施例の有機EL素子の製造に用いた、他の化合物の構造を以下に示す。
Figure 2024075797000034
Figure 2024075797000035
<有機EL素子の製造及び評価>
[トップエミッション型有機EL素子の製造]
(実施例1)
実施例1の有機EL素子は以下のように製造した。
ガラス基板の上に、銀合金であるAPC(Ag-Pd-Cu)の層(反射層)(膜厚100nm)、及び酸化インジウム亜鉛(Indium zinc oxide;IZO)の層(膜厚10nm)を、この順にスパッタリング法により成膜した。
続いて、通常のリソグラフィ技術を用いて、レジストパターンをマスクに用いたエッチングにより、この導電材料層をパターニングし、陽極を形成した。下部電極としての陽極が形成された基板をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を5分間行なった後、UVオゾン洗浄を30分間行なった。
その後、真空蒸着法を用いて化合物HT及び化合物HAを共蒸着し、膜厚10nmの正孔注入層を形成した。正孔注入層における化合物HTの濃度を97質量%とし、HAの濃度を3質量%とした。
次に、正孔注入層上に、化合物HTを蒸着し、膜厚185nmの正孔輸送層(HT)を成膜した。
次に、この正孔輸送層上に、化合物EBL-1を蒸着し、膜厚10nmの第一の層としての電子障壁層を形成した。
次に、この電子障壁層上に、第一の化合物である蛍光発光性の化合物RD-1と、第二の化合物である遅延蛍光性の化合物TADF-1と、第三の化合物である化合物Matrix-1とを共蒸着し、膜厚25nmの発光層を形成した。発光層における化合物RD-1の濃度を1質量%とし、化合物TADF-1の濃度を25質量%とし、化合物Matrix-1の濃度を74質量%とした。
次に、この発光層上に、化合物HBL-1を蒸着し、膜厚15nmの第二の層としての正孔障壁層を形成した。
次に、この正孔障壁層上に、化合物ETを蒸着し、膜厚45nmの電子輸送層を形成した。
次に、この電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を蒸着し、膜厚1nmの電子注入性電極(陰極)を形成した。
そして、この電子注入性電極上に、MgとAgとを15:85の質量比で蒸着成膜し、半透過性のMgAg合金からなる膜厚15nmの陰極を形成した。
陰極の上に化合物Capを真空蒸着法によって成膜し、膜厚65nmのキャッピング層を形成した。
実施例1の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
APC(100)/IZO(10)/HT:HA(10,97%:3%)/HT(185)/EBL-1(10)/Matrix-1:TADF-1:RD-1(25,74%:25%:1%)/HBL-1(15)/ET(45)/LiF(1)/MgAg(15,15%:85%)/Cap(65)
なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。
同じく括弧内において、パーセント表示された数字(97%:3%)は、正孔注入層における化合物HT及び化合物HAの割合(質量%)を示し、パーセント表示された数字(74%:25%:1%)は、発光層における第三の化合物、第二の化合物、及び第一の化合物の割合(質量%)を示し、(15%:85%)は、陰極におけるMgとAgとの割合(質量%)を示す。以下、同様の表記とする。
(実施例2及び実施例3)
実施例2及び実施例3の有機EL素子は、実施例1の有機EL素子における正孔輸送層の膜厚を表1の通り変更し、発光層中の第一の化合物を表1の通り変更した以外は実施例1の有機EL素子と同様にして製造した。
(実施例4)
実施例4の有機EL素子は以下のように製造した。
ガラス基板の上に、銀合金であるAPC(Ag-Pd-Cu)の層(反射層)(膜厚100nm)、及び酸化インジウム亜鉛(Indium zinc oxide;IZO)の層(膜厚10nm)を、この順にスパッタリング法により成膜した。
続いて、通常のリソグラフィ技術を用いて、レジストパターンをマスクに用いたエッチングにより、この導電材料層をパターニングし、陽極を形成した。下部電極としての陽極が形成された基板をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を5分間行なった後、UVオゾン洗浄を30分間行なった。
その後、真空蒸着法を用いて化合物HT及びHAを共蒸着し、膜厚10nmの正孔注入層を形成した。正孔注入層における化合物HTの濃度を97質量%とし、HAの濃度を3質量%とした。
次に、正孔注入層上に、化合物HTを蒸着し、膜厚175nmの正孔輸送層(HT)を成膜した。
次に、この正孔輸送層上に、化合物EBL-1を蒸着し、膜厚10nmの第一の層としての電子障壁層を形成した。
次に、この電子障壁層上に、第一の化合物である蛍光発光性の化合物RD-4と、第二の化合物である遅延蛍光性の化合物TADF-1と、第三の化合物である化合物Matrix-1とを共蒸着し、膜厚25nmの発光層を形成した。発光層における化合物RD-4の濃度を1質量%とし、化合物TADF-1の濃度を25質量%とし、化合物Matrix-1の濃度を74質量%とした。
次に、この発光層上に、化合物HBL-1を蒸着し、膜厚15nmの第二の層としての正孔障壁層を形成した。
次に、この正孔障壁層上に、化合物ETを蒸着し、膜厚35nmの第一電子輸送層を形成した。
次に、この第一電子輸送層上に、化合物ETおよびLiqを共蒸着し、膜厚20nmの第二電子輸送層を形成した。第二電子輸送層における化合物ETの濃度を50質量%とし、Liqの濃度を50質量%とした。
次に、この第二電子輸送層上に、イッテルビウム(Yb)を蒸着し、膜厚1nmの電子注入性電極(陰極)を形成した。
そして、この電子注入性電極上に、MgとAgを10:90の質量比で蒸着成膜し、半透過性のMgAg合金からなる膜厚15nmの陰極を形成した。
陰極の上に化合物Capを真空蒸着法によって成膜し、膜厚65nmのキャッピング層を形成した。
実施例4の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
APC(100)/IZO(10)/HT:HA(10,97%:3%)/HT(175)/EBL-1(10)/Matrix-1:TADF-1:RD-4(25,74%:25%:1%)/HBL-1(15)/ET(35)/ET:Liq(20,50%:50%)/Yb(1)/MgAg(15,10%:90%)/Cap(65)
(実施例5及び実施例6)
実施例5及び実施例6の有機EL素子は、実施例4の有機EL素子における発光層中の第二の化合物を表2の通り変更した以外は実施例4の有機EL素子と同様にして製造した。
[トップエミッション型有機EL素子の評価]
実施例1~6の有機EL素子について、以下の評価を行った。測定結果を表1及び表2に示す。
・駆動電圧
電流密度が10mA/cmとなるように陽極と陰極との間に通電したときの電圧(単位:V)を計測した。
・電流効率L/J
電流密度が、10mA/cmとなるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを、分光放射輝度計CS-2000(コニカミノルタ社製)で計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、ランバシアン放射を行ったと仮定し電流効率(単位:cd/A)を算出した。
・素子駆動時の最大ピーク波長λp
有機EL素子の電流密度が10mA/cmとなるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを分光放射輝度計CS-2000(コニカミノルタ株式会社製)で計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、最大ピーク波長λp(単位:nm)を求めた。
・CIE1931色度
電流密度が10mA/cmとなるように素子に電圧を印加した時のCIE1931色度座標(x、y)を分光放射輝度計CS-2000(コニカミノルタ社製)で計測した。
・寿命LT95
得られた有機EL素子に、電流密度が50mA/cmとなるように電圧を印加し、初期輝度に対して輝度が95%となるまでの時間(LT95(単位:時間))を測定した。
Figure 2024075797000036
Figure 2024075797000037
[ボトムエミッション型有機EL素子の製造]
(実施例7)
実施例7の有機EL素子は以下のように製造した。
25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマテック株式会社製)を、イソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行った後、UVオゾン洗浄を1分間行った。ITOの膜厚は、130nmとした。
洗浄後の透明電極ライン付き前記ガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に透明電極を覆うようにして化合物HTと化合物HAとを共蒸着し、膜厚10nmの正孔注入層を形成した。正孔注入層における化合物HTの濃度を97質量%とし、化合物HAの濃度を3質量%とした。
次に、正孔注入層上に、化合物HTを蒸着し、膜厚200nmの正孔輸送層を形成した。
次に、この正孔輸送層上に、化合物EBL-1を蒸着し、膜厚10nmの第一の層としての電子障壁層を形成した。
次に、この電子障壁層上に、第一の化合物である蛍光発光性の化合物RD-1と、第二の化合物である遅延蛍光性の化合物TADF-1と、第三の化合物である化合物Matrix-1とを共蒸着し、膜厚25nmの発光層を形成した。発光層における化合物RD-1の濃度を1質量%とし、化合物TADF-1の濃度を25質量%とし、化合物Matrix-1の濃度を74質量%とした。
次に、この発光層上に、化合物HBL-1を蒸着し、膜厚10nmの第二の層としての正孔障壁層を形成した。
次に、この正孔障壁層上に、化合物ETを蒸着し、膜厚30nmの電子輸送層を形成した。
次に、この電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を蒸着し、膜厚1nmの電子注入性電極(陰極)を形成した。
そして、この電子注入性電極上に、金属アルミニウム(Al)を蒸着し、膜厚80nmの金属Al陰極を形成した。
実施例7の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HT:HA(10,97%:3%)/HT(200)/EBL-1(10)/Matrix-1:TADF-1:RD-1(25,74%:25%:1%)/HBL-1(10)/ET(30)/LiF(1)/Al(80)
なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。
(実施例8~16)
実施例8~16の有機EL素子は、実施例7の有機EL素子における発光層中の第一の化合物、第二の化合物及び第三の化合物を表3の通り変更した以外は実施例7の有機EL素子と同様にして製造した。
[ボトムエミッション型有機EL素子の評価]
実施例7から16の有機EL素子について、以下の評価を行った。測定結果を表3に示す。外部量子効率EQE及び発光半値幅FWHM以外の評価方法は、トップエミッション型有機EL素子の評価方法と同様である。
・外部量子効率EQE
電流密度が10mA/cmとなるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを分光放射輝度計CS-2000(コニカミノルタ株式会社製)で計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、ランバシアン放射を行ったと仮定し外部量子効率EQE(単位:%)を算出した。
・素子駆動時の発光半値幅FWHM
有機EL素子の電流密度が10mA/cmとなるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを分光放射輝度計CS-2000(コニカミノルタ株式会社製)で計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、発光半値幅FWHM(単位:nm)を求めた。
Figure 2024075797000038
実施例で使用した第一の化合物、第二の化合物、及び第三の化合物の物性値を表4に示す。
Figure 2024075797000039
・表の説明
「-」は、測定していないことを表す。
「<0.01」は、ΔSTが0.01eV未満であることを表す。
<化合物の評価>
表4中に記載した化合物の物性値は、以下の方法で測定した。
・化合物の遅延蛍光性
遅延蛍光性は図2に示す装置を利用して過渡PLを測定することにより確認した。前記化合物TADF-1をトルエンに溶解し、自己吸収の寄与を取り除くため励起波長において吸光度が0.05以下の希薄溶液を調製した。また酸素による消光を防ぐため、試料溶液を凍結脱気した後にアルゴン雰囲気下で蓋付きのセルに封入することで、アルゴンで飽和された酸素フリーの試料溶液とした。
上記試料溶液の蛍光スペクトルを分光蛍光光度計FP-8600(日本分光社製)で測定し、また同条件で9,10-ジフェニルアントラセンのエタノール溶液の蛍光スペクトルを測定した。両スペクトルの蛍光面積強度を用いて、Morris et al. J.Phys.Chem.80(1976)969中の(1)式により全蛍光量子収率を算出した。
前記化合物TADF-1が吸収する波長のパルス光(パルスレーザーから照射される光)で励起された後、当該励起状態から即座に観察されるPrompt発光(即時発光)と、当該励起後、即座には観察されず、その後観察されるDelay発光(遅延発光)とが存在する。本実施例における遅延蛍光発光とは、Delay発光(遅延発光)の量がPrompt発光(即時発光)の量に対して5%以上を意味する。具体的には、Prompt発光(即時発光)の量をXとし、Delay発光(遅延発光)の量をXとしたときに、X/Xの値が0.05以上であることを意味する。
Prompt発光とDelay発光の量とその比は、“Nature 492, 234-238, 2012” (参考文献1)に記載された方法と同様の方法により求めることができる。なお、Prompt発光とDelay発光の量の算出に使用される装置は、前記参考文献1に記載の装置、または図2に記載の装置に限定されない。
化合物TADF-2及びTADF-3についても、化合物TADF-1と同様に測定した。
化合物TADF-1、TADF-2及びTADF-3について、Delay発光(遅延発光)の量がPrompt発光(即時発光)の量に対して5%以上であることが確認された。具体的には、化合物TADF-1、TADF-2及びTADF-3について、X/Xの値が0.05以上であった。
・一重項エネルギーS
一重項エネルギーSは、前述の溶液法により測定した。
・ΔST
化合物TADF-1、TADF-2及びTADF-3について、77[K]におけるエネルギーギャップT77Kを測定し、その結果と上記の一重項エネルギーSの値からΔSTを確認した。エネルギーギャップT77Kは前述の「三重項エネルギーと77[K]におけるエネルギーギャップとの関係」で記載したエネルギーギャップT77Kの測定方法により測定した。
・化合物の最大ピーク波長λ
化合物の最大ピーク波長λは、以下の方法により測定した。
測定対象となる化合物の5μmol/Lトルエン溶液を調製して石英セルに入れ、常温(300K)でこの試料の発光スペクトル(縦軸:発光強度、横軸:波長とする。)を測定した。本実施例では、発光スペクトルを株式会社日立ハイテクサイエンス製の分光蛍光光度計(装置名:F-7000)で測定した。なお、発光スペクトル測定装置は、ここで用いた装置に限定されない。発光スペクトルにおいて、発光強度が最大となる発光スペクトルのピーク波長を最大ピーク波長λとした。
<化合物の合成>
〔合成実施例1〕
化合物TADF-2の合成方法を以下に説明する。
Figure 2024075797000040
窒素雰囲気下、300mLの三口フラスコに、5-ブロモ-2-クロロ-アニリン(10g、49mmol)、2-ビフェニルボロン酸(9.7g、49mmol)、酢酸パラジウム(0.11g、0.5mmol)、炭酸ナトリウム(10g、98mmol)及びメタノール100mLを入れ、80℃で6時間撹拌した。反応混合物にイオン交換水100mLを加え、析出した固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、13.3gの白色固体を得た。GC-MS(Gas Chromatograph Mass Spectometer)の分析により化合物M-aと同定した(収率97%)。
Figure 2024075797000041
窒素雰囲気下、200mLの三口フラスコに4-ブロモジベンゾチオフェン(10g、38mmol)、化合物M-a(11g、38mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(Pddba)(0.35g、0.38mmol)、トリ-tert-ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート(P(t-Bu)HBF)(0.44g、1.5mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド(NaOtBu)(5.5g、57mmol)及びトルエン120mLを加えて、60℃で4時間加熱撹拌後に室温(25℃)まで冷却した。反応溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、16gの白色固体を得た。GC-MSの分析により、化合物M-bと同定した(収率91%)。
窒素雰囲気下、200mLの三口フラスコに、化合物M-b(16g、35mmol)、1,3-ビス(2,6-ジイソプロピルフェニル)イミダゾリウムクロリド(IPrHCl)(0.30g、0.70mmol)、酢酸パラジウム(II)(Pd(OAc)2)(78mg、0.35mmol)、炭酸カリウム(9.7g、70mmol)及びN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)100mLを加えて、160℃で3時間撹拌後に室温(25℃)まで冷却した。反応溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、10.6gの白色固体を得た。GC-MSの分析により、化合物M-cと同定した(収率72%)。
Figure 2024075797000042
窒素雰囲気下、50mLの三口フラスコに、1,4-ベンゼンジカルボニトリル,2,3,5-トリ-9H-カルバゾール-9-イル-6-クロロ-(3.0g、4.6mmol)、化合物M-c(2.4g、5.5mmol)、炭酸カリウム(1.1g、8.2mmol)及びN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)20mLを入れ、120℃で4時間撹拌した。反応混合物に飽和塩化アンモニウム水溶液10mLを加え、析出した固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、4.2gの赤色固体を得た。ASAP-MS(Atmospheric Pressure Solid Analysis Probe Mass Spectrometry)の分析によりTADF-2と同定した(収率88%)。
〔合成実施例2〕
化合物TADF-3の合成方法を以下に説明する。
Figure 2024075797000043
窒素雰囲気下、300mLの三口フラスコに、5-ブロモ-2-クロロ-アニリン(10g、49mmol)、1-ジベンゾフラニルボロン酸(10.4g、49mmol)、酢酸パラジウム(0.11g、0.5mmol)、炭酸ナトリウム(10g、98mmol)及びメタノール100mLを入れ、80℃で8時間撹拌した。反応混合物にイオン交換水100mLを加え、析出した固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、13.7gの白色固体を得た。GC-MSの分析により化合物M-dと同定した(収率95%)。
Figure 2024075797000044
窒素雰囲気下、200mLの三口フラスコに4-ブロモジベンゾチオフェン(10g、38mmol)、化合物M-d(11.2g、38mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(Pddba)(0.35g、0.38mmol)、トリ-tert-ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート(P(t-Bu)HBF)(0.44g、1.5mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド(NaOtBu)(5.5g、57mmol)及びトルエン120mLを加えて、60℃で4時間加熱撹拌後に室温(25℃)まで冷却した。反応溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、17.7gの白色固体を得た。GC-MSの分析により、化合物M-eと同定した(収率98%)。
窒素雰囲気下、200mLの三口フラスコに、化合物M-e(17.7g、37.2mmol)、1,3-ビス(2,6-ジイソプロピルフェニル)イミダゾリウムクロリド(IPrHCl)(0.32g、0.74mmol)、酢酸パラジウム(II)(Pd(OAc)2)(84mg、0.37mmol)、炭酸カリウム(10.2g、74mmol)及びN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)100mLを加えて、160℃で3時間撹拌後に室温(25℃)まで冷却した。反応溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、14.4gの白色固体を得た。GC-MSの分析により、化合物M-fと同定した(収率88%)。
Figure 2024075797000045
窒素雰囲気下、50mLの三口フラスコに、1,4-ベンゼンジカルボニトリル,2,3,5-トリ-9H-カルバゾール-9-イル-6-クロロ-(3.0g、4.6mmol)、化合物M-f(2.4g、5.5mmol)、炭酸カリウム(1.1g、8.2mmol)及びDMF20mLを入れ、120℃で4時間撹拌した。反応混合物に飽和塩化アンモニウム水溶液10mLを加え、析出した固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、3.5gの赤色固体を得た。ASAP-MSの分析により化合物TADF-3と同定した(収率71%)。
1…有機EL素子、3…陽極、4…陰極、5…発光層、7…正孔輸送層、8…電子輸送層。

Claims (13)

  1. 陽極と、
    陰極と、
    前記陽極と前記陰極との間に含まれる発光層と、を有し、
    前記発光層は、蛍光発光性の第一の化合物と、遅延蛍光性の第二の化合物と、第三の化合物と、を含み、
    前記第一の化合物は下記一般式(1)で表され、
    前記第二の化合物は下記一般式(2)で表され、
    前記第三の化合物は下記一般式(3)で表され、
    前記第一の化合物の一重項エネルギーS(M1)と、前記第二の化合物の一重項エネルギーS(M2)と、前記第三の化合物の一重項エネルギーS(M3)とが、下記数式(数1)の関係を満たす、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
    (M3)>S(M2)>S(M1)…(数1)
    Figure 2024075797000046

    (前記一般式(1)において、
    1001~R1005およびR2001~R2002は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であるか、又はR1001及びR1002の組、R1002及びR2001の組、R2002及びR1003の組、並びにR1003及びR1004の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、
    置換基としてのR1001~R1005およびR2001~R2002は、それぞれ独立に、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルコキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
    置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルケニル基、
    置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
    置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
    ハロゲン原子、
    カルボキシ基、
    ホルミル基、
    置換もしくは無置換のアシル基、
    置換もしくは無置換のエステル基、
    置換もしくは無置換のカルバモイル基、
    置換もしくは無置換のアミノ基、
    ヒドロキシ基、
    チオール基、
    ニトロ基、
    シアノ基、
    置換もしくは無置換のシリル基、及び
    置換もしくは無置換のシロキサニル基からなる群から選択され、
    1001及びZ1002は、それぞれ独立に、
    ハロゲン原子、
    シアノ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルコキシ基、及び
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基からなる群から選択される。)
    Figure 2024075797000047

    (前記一般式(2)において、CNは、シアノ基であり、Dは、下記一般式(2-1)で表される基であり、Dは、下記一般式(2-2)で表される基であり、複数のDは、互いに同一の基である。)
    Figure 2024075797000048

    Figure 2024075797000049

    (前記一般式(2-1)において、
    は、硫黄原子であり、
    131~R140は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
    置換基としてのR131~R140は、それぞれ独立に、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリール基、
    置換もしくは無置換の環形成原子数5~14の複素環基、
    置換もしくは無置換の炭素数3~6のアルキルシリル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルコキシ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリールオキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数2~12のアルキルアミノ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキルチオ基、または
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリールチオ基である。
    *は、前記一般式(2)中におけるベンゼン環との結合位置を表す。)
    (前記一般式(2-2)において、
    161~R168は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
    置換基としてのR161~R168は、それぞれ独立に、
    ハロゲン原子、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリール基、
    置換もしくは無置換の環形成原子数5~14の複素環基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数3~6のアルキルシリル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルコキシ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリールオキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数2~12のアルキルアミノ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキルチオ基、または
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリールチオ基である。
    *は、それぞれ独立に、前記一般式(2)中におけるベンゼン環との結合位置を表す。)
    Figure 2024075797000050

    (前記一般式(3)において、
    は、酸素原子又は硫黄原子であり、
    は、酸素原子又は硫黄原子であり、
    は、単結合又は連結基であり、
    連結基としてのLは、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基から誘導される基、
    置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基から誘導される基、又は
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基から誘導される基、及び置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基から誘導される基からなる群から選択される2つの基が結合した基であり、
    41、R42及びR44~R48は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であるか、又はR41及びR42の組、R45及びR46の組、R46及びR47の組、並びにR47及びR48の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、
    31、R32、R34及びR35は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であり、
    21、R22、R24及びR25は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であり、
    13~R18及びR401~R404は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であるか、又はR13及びR14の組、R15及びR16の組、R16及びR17の組、R17及びR18の組、R401及びR402の組、R402及びR403の組、並びにR403及びR404の組のいずれか1つ以上の組が互いに結合して環を形成し、
    置換基としてのR41、R42、R44~R48、R31、R32、R34、R35、R21、R22、R24、R25、R13~R18及びR401~R404は、それぞれ独立に、
    ハロゲン原子、
    シアノ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
    置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
    置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
    置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールホスホリル基、
    ヒドロキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
    アミノ基、
    置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキルアミノ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールアミノ基、
    チオール基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、又は
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基である。)
  2. 請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(1)におけるR2001及びR2002が、それぞれ独立に、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、及び
    置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基からなる群から選択される基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3. 請求項1または請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(4A)または一般式(4B)で表される化合物である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure 2024075797000051

    (前記一般式(4A)において、R1001、R1002、R1004、R1005、R2001、Z1001及びZ1002は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるR1001、R1002、R1004、R1005、R2001、Z1001及びZ1002と同義であり、
    前記一般式(4B)において、R1001、R1004、R1005、Z1001及びZ1002は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるR1001、R1004、R1005、Z1001及びZ1002と同義であり、
    Ar1001及びAr1002は、それぞれ独立に、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素環、及び
    置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の芳香族複素環からなる群から選択され、
    は、3個以上の原子が直列に結合した架橋構造であり、前記原子が、
    置換もしくは無置換の炭素原子、
    置換もしくは無置換のケイ素原子、
    置換もしくは無置換の窒素原子、
    置換もしくは無置換のリン原子、
    酸素原子、及び
    硫黄原子からなる群から選択され、
    は、1個以上の原子が直列に結合した架橋構造であり、前記原子が、
    置換もしくは無置換の炭素原子、
    置換もしくは無置換のケイ素原子、
    置換もしくは無置換の窒素原子、
    置換もしくは無置換のリン原子、
    酸素原子、及び
    硫黄原子からなる群から選択され、
    ただし、Bがトリメチレン基である場合、R1004は、水素原子及びハロゲン原子ではない。)
  4. 請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    が、下記一般式(5A)または一般式(5B)で表される架橋構造である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure 2024075797000052

    (前記一般式(5A)において、R1011~R1016は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であるか、R1011~R1016のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が互いに結合して環を形成し、
    前記一般式(5B)において、R1011~R1014は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であるか、R1011~R1014のうちの隣接する2つ以上からなる組の1組以上が互いに結合して環を形成し、
    置換基としてのR1011~R1016は、それぞれ独立に、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
    置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロゲン化アルコキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基、
    置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
    置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルケニル基、
    置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
    ハロゲン原子、
    カルボキシ基、
    ホルミル基、
    置換もしくは無置換のアシル基、
    置換もしくは無置換のエステル基、
    置換もしくは無置換のカルバモイル基、
    置換もしくは無置換のアミノ基、
    ヒドロキシ基、
    チオール基、
    ニトロ基、
    シアノ基、
    置換もしくは無置換のシリル基、及び
    置換もしくは無置換のシロキサニル基からなる群から選択され、
    *は、前記一般式(4A)及び一般式(4B)中、ピロール環との連結部を示し、**は、Ar1001との連結部を示す。)
  5. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(2-1)及び(2-2)におけるR131~R140及びR161~R168は、それぞれ独立に、
    水素原子、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリール基、または
    置換もしくは無置換の環形成原子数5~14の複素環基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  6. 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(2-1)におけるR133は、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリール基、または
    置換もしくは無置換の環形成原子数5~14の複素環基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  7. 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(3)におけるXは、酸素原子である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  8. 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(3)におけるYは、酸素原子である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  9. 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(3)におけるLは、単結合又は連結基であり、
    連結基としてのLは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基から誘導される基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  10. 請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記一般式(3)におけるR13~R18、R21、R22、R24、R25、R31、R32、R34、R35、R401~R404、R41、R42及びR44~R48は、それぞれ独立に、水素原子もしくは置換基であり、
    置換基としてのR13~R18、R21、R22、R24、R25、R31、R32、R34、R35、R401~R404、R41、R42及びR44~R48は、それぞれ独立に、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
    置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、または
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基である、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  11. 請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記発光層は、金属錯体を含まない、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  12. 請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記発光層は、重金属錯体を含まない、
    有機エレクトロルミネッセンス素子。
  13. 請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を搭載した電子機器。
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