JP6441896B2 - 有機発光素子、ホスト材料、発光材料および化合物 - Google Patents

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Description

本発明は、ホスト材料等として有用な化合物とそれを用いた有機発光素子に関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)などの有機発光素子の発光効率を高める研究が盛んに行われている。特に、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する電子輸送材料、正孔輸送材料、発光材料、ホスト材料などを新たに開発して組み合わせることにより、発光効率を高める工夫が種々なされてきている。その中には、カルボラン骨格を有する化合物を利用した有機エレクトロルミネッセンス素子に関する研究も見受けられる。
非特許文献1には、下記式で表されるカルボラン誘導体や、カルボラン骨格のオルト位やパラ位にカルバゾリルフェニル基が結合した化合物について、青色りん光に対するホスト材料としての特性を検討した結果が記載されている。しかしながら、非特許文献1に記載されている化合物は、いずれもカルボラン骨格に結合している基が互いに同一の対称型分子であり、同文献には、カルボラン骨格に互いに異なる基が結合した化合物については記載されていない。
Figure 0006441896
特許文献1には、例えば下記式で表されるシリル基が結合したカルボラン誘導体や、カルボラン骨格にシリル基と他の基が結合した化合物が記載され、これらのカルボラン誘導体を、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する一対の電極間に存在する発光層の中にホスト材料として用いた例が記載されている。しかし、特許文献1に記載されたカルボラン誘導体は、いずれもカルボラン骨格にシリル基が結合したものであり、同文献にはシリル基以外の基を組み合わせたカルボラン誘導体は記載されていない。
Figure 0006441896
特許文献2には、下記一般式で表されるカルボラン誘導体が有機エレクトロルミネッセンス素子の電子輸送層の材料として有用であることが記載されている。ここで、式中、R1〜R8は、水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換の縮合多環芳香族基または置換あるいは無置換の縮合多環複素環基を表すとされており、具体例としてR7とR8がカルバゾリルフェニル基である化合物が記載されている。しかし、特許文献2では、下記一般式で表されるカルボラン誘導体のホスト材料や発光材料としての有用性は確認されていない。
Figure 0006441896
J.Am.Chem.Soc.2012,134,17982-17990
国際公開WO2013/088934号公報 特開2005−166574号公報
上記のように、非特許文献1には、カルボラン骨格に2つのカルバゾリルフェニル基が結合した化合物についてホスト材料としての特性を検討した結果が記載されている。しかしながら、本発明者らがカルボラン骨格に2つのカルバゾリルフェニル基が結合した化合物のホスト材料としての特性を実際に評価したところ、十分に満足しうるものではなく、より優れた特性を有するホスト材料を提供する必要があることが判明した。
そこで本発明者らは、カルボラン骨格を有する化合物群について種々の検討を始め、カルボラン骨格を有する多数の化合物の中から、カルボラン骨格にアクセプターとドナーが結合した構造を有する化合物群にホスト材料等として有用性があることを初めて見出し、さらに検討を進めることにした。上記のように、特許文献1にはカルボラン骨格にシリル基が結合した化合物を発光層のホスト材料として用いた例が記載されている。しかし、シリル基はアクセプターやドナーとして機能するものではなく、特許文献1にはカルボラン骨格にアクセプターとドナーが結合した化合物は記載されていない。一方、特許文献2には、カルボラン骨格に2つのカルバゾリルフェニル基が結合した化合物が電子輸送層の材料として有用であることが記載され、さらに非特許文献1には、この化合物についてホスト材料としての特性を検討して結果が記載されている。ここで、カルバゾリルフェニル基はドナーとして機能するものである。しかし、特許文献1および非特許文献1には、カルボラン骨格にドナーとアクセプターの両方が結合した化合物は記載されていない。このため、カルボラン骨格にアクセプターとドナーが結合した構造を有する化合物については、ホスト材料としての有用性等は予測がつかない。
このような状況下において本発明者らは、カルボラン骨格にアクセプターとドナーが結合した構造を有する化合物のホスト材料等としての有用性についてさらに検討を進め、ホスト材料等としての特性が優れた化合物を見出すことを目指して研究を重ねた。そして、ホスト材料等として有用な化合物の一般式を導きだし、発光効率が高い有機発光素子の構成を一般化することを目的として鋭意検討を進めた。
鋭意検討を進めた結果、本発明者らは、カルボラン骨格にアクセプターとドナーが芳香環か複素芳香環で結合した化合物が、ホスト材料等として優れた性質を有することを見出した。また、そのような化合物群の中に、遅延蛍光材料等の発光材料として有用なものがあることを見出し、発光効率が高い有機発光素子を安価に提供しうることを明らかにした。本発明者らは、これらの知見に基づいて、上記の課題を解決する手段として、以下の本発明を提供するに至った。
[1] 下記一般式(1)で表される化合物を含む有機発光素子。
Figure 0006441896
[一般式(1)において、X1〜X12は各々独立にカルボランを構成するCまたはBHを表す。ただし、X1〜X12のうちAおよびDとの結合部位はCであり、その他はBHである。Aはカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するアクセプターを表し、Dはカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するドナーを表す。]
[2] 前記一般式(1)で表される化合物を発光層に含むことを特徴とする[1]に記載の有機発光素子。
[3] 前記一般式(1)で表される化合物をホスト材料として含むことを特徴とする[2]に記載の有機発光素子。
[4] 前記発光層に遅延蛍光体をさらに含むことを特徴とする[3]に記載の有機発光素子。
[5] 前記一般式(1)で表される化合物を発光材料として含むことを特徴とする[2]に記載の有機発光素子。
[6] 前記一般式(1)のDがベンゼン環でカルボランに結合することを特徴とする[1]〜[5]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[7] 前記一般式(1)のDがジフェニルアミノ基またはカルバゾリル基を有することを特徴とする[1]〜[6]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[8] 前記一般式(1)のDが下記一般式(2)で表される基であることを特徴とする[1]〜[7]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
一般式(2) [(R1)(R2)N]n1−Ar1
[一般式(2)において、R1およびR2は各々独立に置換基を表す。R1とR2は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。n1は1〜4のいずれかの整数を表す。Ar1は置換もしくは無置換の(n1+1)価の芳香族基を表す。]
[9] 前記一般式(2)のn1が1または2であることを特徴とする[8]に記載の有機発光素子。
[10] 前記一般式(1)のAが窒素原子を含む複素芳香環を有することを特徴とする[1]〜[9]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[11] 前記一般式(1)のAがトリアジン環を有することを特徴とする[10]に記載の有機発光素子。
[12] トリアジン環がフェニル基で置換されていることを特徴とする[11]に記載の有機発光素子。
[13] 前記一般式(1)のAが窒素原子を含む複素芳香環でカルボランに結合することを特徴とする[10]〜[12]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[14] 前記一般式(1)のAが下記一般式(3)で表される基であることを特徴とする[10]〜[12]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
一般式(3) (Het) n2−Ar2
[一般式(3)において、Hetは置換もしくは無置換の複素芳香環基(ただし環骨格構成原子として窒素原子を含む)を表す。n2は1〜4のいずれかの整数を表す。Ar2は置換もしくは無置換の(n2+1)価の芳香族基を表す。]
[15] 前記一般式(3)のn2が1または2であることを特徴とする[14]に記載の有機発光素子。
[16] 前記一般式(1)で表される化合物がo−カルボラン化合物またはm−カルボラン化合物であることを特徴とする[1]〜[15]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[17] 有機発光素子が有機エレクトロルミネセンス素子である[1]〜[16]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[18] 遅延蛍光を放射することを特徴とする[1]〜[17]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[19] 下記一般式(1)で表される化合物からなるホスト材料。
Figure 0006441896
[一般式(1)において、X1〜X12は各々独立にカルボランを構成するCまたはBHを表す。ただし、X1〜X12のうちAおよびDとの結合部位はCであり、その他はBHである。Aはカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するアクセプターを表し、Dはカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するドナーを表す。]
[20] 下記一般式(1)で表される化合物からなる発光材料。
Figure 0006441896
[一般式(1)において、X1〜X12は各々独立にカルボランを構成するCまたはBHを表す。ただし、X1〜X12のうちAおよびDとの結合部位はCであり、その他はBHである。Aはカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するアクセプターを表し、Dはカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するドナーを表す。]
[21] 下記一般式(1)で表される化合物からなる遅延蛍光体。
Figure 0006441896
[一般式(1)において、X1〜X12は各々独立にカルボランを構成するCまたはBHを表す。ただし、X1〜X12のうちAおよびDとの結合部位はCであり、その他はBHである。Aはカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するアクセプターを表し、Dはカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するドナーを表す。]
[22] 下記一般式(1’)で表される化合物。
Figure 0006441896
[一般式(1’)において、X1’〜X12’は各々独立にカルボランを構成するCまたはBHを表す。ただし、X1’〜X12’のうちA’およびD’との結合部位はCであり、その他はBHである。A’はカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するアクセプターを表し、D’はカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するドナーを表す。]
一般式(1)で表される化合物は、ホスト材料および/また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ものが含まれている。本発明の化合物をホスト材料または発光材料として用いた有機発光素子は、高い発光効率を実現しうる。
有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成例を示す概略断面図である。 実施例1の4CzIPNと化合物1の薄膜型有機フォトルミネッセンス素子の発光吸収スペクトルである。 実施例2の4CzIPNと化合物1の有機エレクトロミネッセンス素子の発光スペクトルである。 実施例2の4CzIPNと化合物1の有機エレクトロミネッセンス素子の電圧−電流密度−輝度特性を示すグラフである。 実施例2の4CzIPNと化合物1の有機エレクトロミネッセンス素子の電流密度−外部量子効率特性を示すグラフである。 実施例3の化合物1の窒素バブリング前のトルエン溶液および薄膜型有機フォトルミネッセンス素子の発光吸収スペクトルである。 実施例3の化合物1の窒素バブリング後のトルエン溶液および薄膜型有機フォトルミネッセンス素子の発光吸収スペクトルである。 実施例3の化合物1の有機フォトルミネッセンス素子の蛍光、遅延蛍光および全蛍光についての発光スペクトルである。 実施例3の化合物1の有機フォトルミネッセンス素子の過渡減衰曲線である。 実施例4の化合物2のトルエン溶液の発光吸収スペクトルである。
以下において、本発明の内容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、本発明の代表的な実施態様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態様や具体例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、「〜」の前後に記載される数値を下限値およ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。
[一般式(1)で表される化合物]
本発明の有機発光素子は、下記一般式(1)で表される化合物を含むことを特徴とする。
Figure 0006441896
一般式(1)において、X1〜X12は各々独立にカルボランを構成するCまたはBHを表す。ただし、X1〜X12のうちAおよびDの結合部位はCであり、その他はBHである。X1〜X12のうちAおよびDの結合部位は、X1〜X12のいずれであってもよいが、AおよびDのいずれか一方がX1に結合している場合、他方はX2またはX3に結合していることが好ましい。すなわち、一般式(1)で表される化合物は、o−カルボラン化合物またはm−カルボラン化合物であることが好ましい。また、X1〜X12のうちのBHは水素原子が置換基で置換されてもよい。X1〜X12に置換しうる置換基の説明と好ましい範囲については、下記のR1およびR2がとりうる置換基の説明と好ましい範囲を参照することができる。
Dはカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するドナーを表す。本発明において「ドナー」とは、カルボランに対して電子供与能を有する芳香族置換基をいう。
Dが表すドナーは、芳香環か複素芳香環を少なくとも1つ有しており、その芳香環か複素芳香環でカルボランに結合している。芳香環および複素芳香環としては、ベンゼン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、トリアゾール環、チアゾール環、ピロール環等を挙げることができ、このうちベンゼン環でカルボランに結合していることが好ましい。芳香環または複素芳香環におけるカルボランへの結合部位は特に限定されないが、芳香環または複素芳香環を構成する原子のうち炭素原子でカルボランに結合することが好ましい。
Dはジフェニルアミノ基またはカルバゾリル基を有することが好ましい。ジフェニルアミノ基およびカルバゾリル基は置換基で置換されていてもよい。ジフェニルアミノ基またはカルバゾリル基に置換しうる置換基の説明と好ましい範囲については、R1およびR2がとりうる置換基の説明と好ましい範囲を参照することができる。
Dは下記一般式(2)で表される基であることも好ましい。
一般式(2) [(R1)(R2)N]n1−Ar1
一般式(2)において、R1およびR2は各々独立に置換基を表す。
1およびR2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、シアノ基、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2〜20のアシル基、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、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2〜10のアルコキシカルボニル基、炭素数1〜10のアルキルスルホニル基、炭素数1〜10のハロアルキル基、アミド基、炭素数2〜10のアルキルアミド基、炭素数3〜20のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のトリアルキルシリルアルキル基、炭素数5〜20のトリアルキルシリルアルケニル基、炭素数5〜20のトリアルキルシリルアルキニル基およびニトロ基等が挙げられる。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、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜20の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜40の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数3〜40の置換もしくは無置換のヘテロアリール基、炭素数1〜20のジアルキル置換アミノ基である。さらに好ましい置換基は、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、炭素数1〜10の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数1〜10の置換もしくは無置換のアルコキシ基、炭素数6〜15の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数3〜12の置換もしくは無置換のヘテロアリール基である。
1とR2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。
n1は1〜4のいずれかの整数を表し、1または2であることが好ましい。n1が2〜4の整数であるとき、複数の[(R11)(R12)N]は互いに同一であっても異なっていてもよい。
Ar1は置換もしくは無置換の(n1+1)価の芳香族基を表す。ここでいう芳香族基には、単環系の芳香族基の他、ビフェニレンのように2つ以上の芳香環が単結合で連結した環集合構造の芳香族基、ナフタレンのように2つ以上の芳香環が融合した多環縮合構造の芳香族基が含まれる。芳香族基としては、具体的には炭素数6〜18の芳香族炭化水素基であることが好ましく、ベンゼン環、ビフェニレン環、ナフタレン環、フルオレン環、トリフェニレン環の残基であることが好ましく、ベンゼン環の残基であることがより好ましく、1位と4位が結合部位である2価のベンゼン環の残基(1,4−フェニレン基)であることがさらに好ましい。また、芳香族基は置換基で置換されていてもよい。芳香族基に置換しうる置換基の説明と好ましい範囲については、上記のR1およびR2がとりうる置換基の説明と好ましい範囲を参照することができる。
Aはカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するアクセプターを表す。本発明においてアクセプターとは、カルボランに対して電子吸引能を有する芳香族置換基をいう。
Aが表すアクセプターは、芳香環か複素芳香環を少なくとも1つ有しており、その芳香環か複素芳香環でカルボランに結合している。芳香環および複素芳香環の具体例については、カルボランに結合するドナーの芳香環および複素芳香環の具体例を参照することができる。芳香環または複素芳香環におけるカルボランへの結合部位は特に限定されないが、芳香環または複素芳香環を構成する原子のうち炭素原子でカルボランに結合することが好ましい。
Aは窒素原子を含む複素芳香環を有することが好ましい。窒素原子を含む複素芳香環としては、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、トリアゾール環、チアゾール環、ピロール環等を挙げることができ、トリアジン環であることが好ましい。窒素原子を含む複素芳香環は置換基で置換されていてもよい。窒素原子を含む複素芳香環に置換しうる置換基の説明と好ましい範囲については、上記のR1およびR2がとりうる置換基の説明と好ましい範囲を参照することができる。窒素原子を含む複素芳香環がトリアジン環である場合、トリアジン環はフェニル基で置換されていることが好ましい。また、Aが窒素原子を含む複素芳香環を有するとき、その窒素原子を含む複素芳香環は単結合でカルボランに結合してもよいし、下記一般式(3)で表されるように、芳香族基Ar2を連結基としてカルボランに連結していてもよい。
一般式(3) (Het) n2−Ar2
一般式(3)において、Hetは、置換もしくは無置換の複素芳香環基(ただし環骨格構成原子として窒素原子を含む)を表す。窒素原子を含む複素芳香環基としては、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、トリアゾール環、チアゾール環、ピロール環等の各残基を挙げることができ、トリアジン環の残基であることが好ましい。複素芳香環基が置換基を有する場合の置換基の説明と好ましい範囲については、上記のR1およびR2がとりうる置換基の説明と好ましい範囲を参照することができる。窒素原子を含む複素芳香環基がトリアジン環の残基である場合、トリアジン環の残基はフェニル基で置換されていることが好ましい。
n2は1〜4のいずれかの整数を表し、1または2であることが好ましい。n2が2〜4の整数であるとき、複数のHetは互いに同一であっても異なっていてもよい。
Ar2は置換もしくは無置換の(n2+1)価の芳香族基を表す。Ar2が表す芳香族基の説明と好ましい例については、Ar1が表す芳香族基の説明と好ましい例を参照することができる。
一般式(1)で表される化合物の好ましい例は、m−カルボランまたはo−カルボランに、カルバゾール環を有するドナーDとトリアジン環を有するアクセプターAが結合した構造の化合物であり、より好ましい化合物は、m−カルボランまたはo−カルボランに、カルバゾール環を有するドナーDとトリアジン環を有するアクセプターAが結合しており、かつ少なくともDのカルバゾール環がフェニレン基を介してカルボランに連結した構造を有する化合物である。
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。
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一般式(1)で表される化合物の分子量は、例えば一般式(1)で表される化合物を含む有機層を蒸着法により製膜して利用することを意図する場合には、1500以下であることが好ましく、1200以下であることがより好ましく、1000以下であることがさらに好ましい。分子量の下限値は、一般式(1)で表される最小化合物の分子量である。
一般式(1)で表される化合物は、分子量にかかわらず塗布法で成膜してもよい。塗布法を用いれば、分子量が比較的大きな化合物であっても成膜することが可能である。
本発明を応用して、分子内に一般式(1)で表される構造を複数個含む化合物を、ホスト材料や発光材料として用いることも考えられる。
例えば、一般式(1)で表される構造中にあらかじめ重合性基を存在させておいて、その重合性基を重合させることによって得られる重合体を、発光材料として用いることが考えられる。具体的には、一般式(1)のX1〜X12、A、Dのいずれかに重合性官能基を含むモノマーを用意して、これを単独で重合させるか、他のモノマーとともに共重合させることにより、繰り返し単位を有する重合体を得て、その重合体をホスト材料や発光材料として用いることが考えられる。あるいは、一般式(1)で表される構造を有する化合物どうしを反応させることにより、二量体や三量体を得て、それらを発光材料として用いることも考えられる。
一般式(1)で表される構造を含む繰り返し単位を有する重合体の例として、下記一般式(4)または(5)で表される構造を含む重合体を挙げることができる。
Figure 0006441896
一般式(4)または(5)において、Qは一般式(1)で表される構造を含む基を表し、L1およびL2は連結基を表す。連結基の炭素数は、好ましくは0〜20であり、より好ましくは1〜15であり、さらに好ましくは2〜10である。連結基は−X101−L11−で表される構造を有するものであることが好ましい。ここで、X101は酸素原子または硫黄原子を表し、酸素原子であることが好ましい。L11は連結基を表し、置換もしくは無置換のアルキレン基、または置換もしくは無置換のアリーレン基であることが好ましく、炭素数1〜10の置換もしくは無置換のアルキレン基、または置換もしくは無置換のフェニレン基であることがより好ましい。
一般式(4)または(5)において、R101、R102、R103およびR104は、各々独立に置換基を表す。好ましくは、炭素数1〜6の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数1〜6の置換もしくは無置換のアルコキシ基、ハロゲン原子であり、より好ましくは炭素数1〜3の無置換のアルキル基、炭素数1〜3の無置換のアルコキシ基、フッ素原子、塩素原子であり、さらに好ましくは炭素数1〜3の無置換のアルキル基、炭素数1〜3の無置換のアルコキシ基である。
1およびL2で表される連結基は、Qを構成する一般式(1)の構造のX1〜X12、A、Dのいずれか、一般式(2)のR1、R2、Ar1のいずれか、一般式(3)の構造のHet、Ar2のいずれかに結合することができる。1つのQに対して連結基が2つ以上連結して架橋構造や網目構造を形成していてもよい。
繰り返し単位の具体的な構造例として、下記式(6)〜(9)で表される構造を挙げることができる。
Figure 0006441896
これらの式(6)〜(9)を含む繰り返し単位を有する重合体は、一般式(1)の構造のX1〜X12、A、Dのいずれかにヒドロキシ基を導入しておき、それをリンカーとして下記化合物を反応させて重合性基を導入し、その重合性基を重合させることにより合成することができる。
Figure 0006441896
分子内に一般式(1)で表される構造を含む重合体は、一般式(1)で表される構造を有する繰り返し単位のみからなる重合体であってもよいし、それ以外の構造を有する繰り返し単位を含む重合体であってもよい。また、重合体の中に含まれる一般式(1)で表される構造を有する繰り返し単位は、単一種であってもよいし、2種以上であってもよい。一般式(1)で表される構造を有さない繰り返し単位としては、通常の共重合に用いられるモノマーから誘導されるものを挙げることができる。例えば、エチレン、スチレンなどのエチレン性不飽和結合を有するモノマーから誘導される繰り返し単位を挙げることができる。
[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新規化合物である。
Figure 0006441896
一般式(1’)において、X1’〜X12’は各々独立にカルボランを構成するCまたはBHを表す。ただし、X1’〜X12’のうちA’およびD’との結合部位はCであり、その他はBHである。A’はカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するアクセプターを表し、D’はカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するドナーを表す。
一般式(1’)におけるX1’〜X12’、A’、D’の説明と好ましい範囲については、一般式(1)で表される化合物の説明を参照することができる。
[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’)のX1’が一般式(3)で表される基であり、一般式(1’)のX3’が一般式(2)で表される基であり、Ar1およびAr2がフェニレン基である化合物は、以下の2つの化合物を反応させることにより合成することが可能である。
Figure 0006441896
上記の反応式におけるR1、R2、Het、n1、n2の説明については、一般式(2)、(3)における対応する記載を参照することができる。X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、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が好ましい。
上記の反応は、公知の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。
[有機発光素子]
本発明の一般式(1)で表される化合物は、有機発光素子のホスト材料および/または発光材料として有用である。このため、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ホスト材料または発光材料として効果的に用いることができる。一般式(1)で表される化合物の中には、遅延蛍光を放射する遅延蛍光材料(遅延蛍光体)が含まれている。すなわち本発明は、一般式(1)で表される構造を有する遅延蛍光体の発明と、一般式(1)で表される化合物を遅延蛍光体として使用する発明と、一般式(1)で表される化合物を用いて遅延蛍光を発光させる方法の発明も提供する。そのような化合物を発光材料として用いた有機発光素子は、遅延蛍光を放射し、発光効率が高いという特徴を有する。その原理を、有機エレクトロルミネッセンス素子を例にとって説明すると以下のようになる。
有機エレクトロルミネッセンス素子においては、正負の両電極より発光材料にキャリアを注入し、励起状態の発光材料を生成し、発光させる。通常、キャリア注入型の有機エレクトロルミネッセンス素子の場合、生成した励起子のうち、励起一重項状態に励起されるのは25%であり、残り75%は励起三重項状態に励起される。従って、励起三重項状態からの発光であるリン光を利用するほうが、エネルギーの利用効率が高い。しかしながら、励起三重項状態は寿命が長いため、励起状態の飽和や励起三重項状態の励起子との相互作用によるエネルギーの失活が起こり、一般にリン光の量子収率が高くないことが多い。一方、遅延蛍光材料は、項間交差等により励起三重項状態へとエネルギーが遷移した後、三重項−三重項消滅あるいは熱エネルギーの吸収により、励起一重項状態に逆項間交差され蛍光を放射する。有機エレクトロルミネッセンス素子においては、なかでも熱エネルギーの吸収による熱活性化型の遅延蛍光材料が特に有用であると考えられる。有機エレクトロルミネッセンス素子に遅延蛍光材料を利用した場合、励起一重項状態の励起子は通常通り蛍光を放射する。一方、励起三重項状態の励起子は、デバイスが発する熱を吸収して励起一重項へ項間交差され蛍光を放射する。このとき、励起一重項からの発光であるため蛍光と同波長での発光でありながら、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、生じる光の寿命(発光寿命)は通常の蛍光やりん光よりも長くなるため、これらよりも遅延した蛍光として観察される。これを遅延蛍光として定義できる。このような熱活性化型の励起子移動機構を用いれば、キャリア注入後に熱エネルギーの吸収を経ることにより、通常は25%しか生成しなかった励起一重項状態の化合物の比率を25%以上に引き上げることが可能となる。100℃未満の低い温度でも強い蛍光および遅延蛍光を発する化合物を用いれば、デバイスの熱で充分に励起三重項状態から励起一重項状態への項間交差が生じて遅延蛍光を放射するため、発光効率を飛躍的に向上させることができる。
本発明の一般式(1)で表される化合物を発光層のホスト材料または発光材料として用いることにより、有機フォトルミネッセンス素子(有機PL素子)や有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)などの優れた有機発光素子を提供することができる。このとき、本発明の一般式(1)で表される化合物は、いわゆるアシストドーパントとして、発光層に含まれる他の発光材料の発光をアシストする機能を有するものであってもよい。すなわち、発光層に含まれる本発明の一般式(1)で表される化合物は、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の間の最低励起一重項エネルギー準位を有するものであってもよい。
有機フォトルミネッセンス素子は、基板上に少なくとも発光層を形成した構造を有する。また、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、および陽極と陰極の間に有機層を形成した構造を有する。有機層は、少なくとも発光層を含むものであり、発光層のみからなるものであってもよいし、発光層の他に1層以上の有機層を有するものであってもよい。そのような他の有機層として、正孔輸送層、正孔注入層、電子阻止層、正孔阻止層、電子注入層、電子輸送層、励起子阻止層などを挙げることができる。正孔輸送層は正孔注入機能を有した正孔注入輸送層でもよく、電子輸送層は電子注入機能を有した電子注入輸送層でもよい。具体的な有機エレクトロルミネッセンス素子の構造例を図1に示す。図1において、1は基板、2は陽極、3は正孔注入層、4は正孔輸送層、5は発光層、6は電子輸送層、7は陰極を表わす。
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各層について説明する。なお、基板と発光層の説明は有機フォトルミネッセンス素子の基板と発光層にも該当する。
(基板)
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板に支持されていることが好ましい。この基板については、特に制限はなく、従来から有機エレクトロルミネッセンス素子に慣用されているものであればよく、例えば、ガラス、透明プラスチック、石英、シリコンなどからなるものを用いることができる。
(陽極)
有機エレクトロルミネッセンス素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極材料とするものが好ましく用いられる。このような電極材料の具体例としてはAu等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In23−ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極材料の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な材料を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常10〜1000nm、好ましくは10〜200nmの範囲で選ばれる。
(陰極)
一方、陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極材料とするものが用いられる。このような電極材料の具体例としては、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(Al23)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性および酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、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(Al23)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。なお、発光した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または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
また、陽極の説明で挙げた導電性透明材料を陰極に用いることで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
(発光層)
発光層は、陽極および陰極のそれぞれから注入された正孔および電子が再結合することにより励起子が生成した後、発光する層であり、発光材料を単独で発光層に使用しても良いが、好ましくは発光材料とホスト材料を含む。
一般式(1)で表される化合物をホスト材料として用いる場合、一般式(1)で表される本発明の化合物群から選ばれる1種または2種以上を用いることができる。発光材料は、蛍光発光材料であってもよいし、りん光発光材料であってもよいが、蛍光発光材料である場合、遅延蛍光を発光するものであることが好ましい。これにより、高い発光効率を得ることができる。また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子および有機フォトルミネッセンス素子が高い発光効率を発現するためには、発光材料に生成した一重項励起子および三重項励起子を、発光材料中に閉じ込めることが重要である。このため、一般式(1)で表される化合物と組み合わせる発光材料としては、励起一重項エネルギー、励起三重項エネルギーの少なくとも何れか一方が一般式(1)で表される化合物よりも低い値を有するものを用いることが好ましい。その結果、発光材料に生成した一重項励起子および三重項励起子を、発光材料の分子中に閉じ込めることが可能となり、その発光効率を十分に引き出すことが可能となる。
一般式(1)で表される化合物からなるホスト材料と組み合わされる発光材料として、遅延蛍光を放射しうる発光材料を挙げることができる。そのような発光材料として好ましいものを以下に例示するが、本発明で採用しうる発光材料は以下のものに限定されるものではない。
好ましい発光材料として下記一般式で表される化合物を挙げることができる。また、WO2013/154064号公報の段落0008〜0048および0095〜0133の記載を始めとする該公報の明細書全文を、本願明細書の一部としてここに引用する。
Figure 0006441896
[一般式(101)において、R1〜R5の少なくとも1つはシアノ基を表し、R1〜R5の少なくとも1つは下記一般式(111)で表される基を表し、残りのR1〜R5は水素原子または置換基を表す。]
Figure 0006441896
[一般式(111)において、R21〜R28は、各々独立に水素原子または置換基を表す。ただし、下記<A>か<B>の少なくとも一方を満たす。
<A> R25およびR26は一緒になって単結合を形成する。
<B> R27およびR28は一緒になって置換もしくは無置換のベンゼン環を形成するのに必要な原子団を表す。]
ここで、R1〜R5の少なくとも1つは下記一般式(112)〜(115)のいずれかで表される基であることが好ましい。
Figure 0006441896
[一般式(112)において、R31〜R38は、各々独立に水素原子または置換基を表す。]
Figure 0006441896
[一般式(113)において、R41〜R46は、各々独立に水素原子または置換基を表す。]
Figure 0006441896
[一般式(114)において、R51〜R62は、各々独立に水素原子または置換基を表す。]
Figure 0006441896
[一般式(115)において、R71〜R80は、各々独立に水素原子または置換基を表す。]
例えば以下の表に示す化合物を挙げることができる。なお、以下の例示化合物において、一般式(112)〜(115)のいずれかで表される基が分子内に2つ以上存在している場合、それらの基はすべて同一の構造を有する。また、表中の式(121)〜(124)は以下の式を表し、nは繰り返し単位数を表す。
Figure 0006441896
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好ましい発光材料として、下記の化合物を挙げることもできる。
[1] 下記一般式(131)で表される化合物。
Figure 0006441896
[一般式(131)において、R1〜R5の0〜1つはシアノ基であり、R1〜R5の1〜5つは下記一般式(132)で表される基であり、残りのR1〜R5は水素原子または上記以外の置換基である。]
Figure 0006441896
[一般式(132)において、R11〜R20は各々独立に水素原子または置換基を表す。R11とR12、R12とR13、R13とR14、R14とR15、R15とR16、R16とR17、R17とR18、R18とR19、R19とR20は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。L12は置換もしくは無置換のアリーレン基、または、置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基を表す。]
[2] 前記一般式(132)で表される基が、下記一般式(133)〜(138)のいずれかで表される基であることを特徴とする[1]に記載の化合物。
Figure 0006441896
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[一般式(133)〜(138)において、R21〜R24、R27〜R38、R41〜R48、R51〜R58、R61〜R65、R71〜R79、R81〜R90は、各々独立に水素原子または置換基を表す。R21とR22、R22とR23、R23とR24、R27とR28、R28とR29、R29とR30、R31とR32、R32とR33、R33とR34、R35とR36、R36とR37、R37とR38、R41とR42、R42とR43、R43とR44、R45とR46、R46とR47、R47とR48、R51とR52、R52とR53、R53とR54、R55とR56、R56とR57、R57とR58、R61とR62、R62とR63、R63とR64、R64とR65、R54とR61、R55とR65、R71とR72、R72とR73、R73とR74、R74とR75、R76とR77、R77とR78、R78とR79、R81とR82、R82とR83、R83とR84、R85とR86、R86とR87、R87とR88、R89とR90は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。L13〜L18は、各々独立に置換もしくは無置換のアリーレン基、または、置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基を表す。]
[3] 一般式(131)のR3が、シアノ基であることを特徴とする[1]または[2]に記載の化合物。
[4] 一般式(131)のR1とR4が前記一般式(132)で表される基であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1項に記載の化合物。
[5] 前記一般式(132)のL12が、フェニレン基であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1項に記載の化合物。
[6] 前記一般式(132)で表される基が、前記一般式(133)で表される基であることを特徴とする[1]〜[5]のいずれか1項に記載の化合物。
[7] 前記一般式(133)のL13が、1,3−フェニレン基であることを特徴とする[6]に記載の化合物。
[8] 前記一般式(132)で表される基が、前記一般式(134)で表される基であることを特徴とする[1]〜[5]のいずれか1項に記載の化合物。
[9] 前記一般式(134)のL14が、1,4−フェニレン基であることを特徴とする[8]に記載の化合物。
[10] 前記一般式(132)で表される基が、前記一般式(138)で表される基であることを特徴とする[1]〜[5]のいずれか1項に記載の化合物。
[11] 前記一般式(132)のL18が、1,4−フェニレン基である[10]に記載の化合物。
例えば以下の化合物を挙げることができる。
Figure 0006441896
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好ましい発光材料として下記一般式で表される化合物を挙げることもできる。また、WO2013/011954号公報の段落0007〜0047および0073〜0085の記載を始めとする該公報の明細書全文を、本願明細書の一部としてここに引用する。
Figure 0006441896
[一般式(141)において、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8およびR17は、各々独立に水素原子または電子供与基であって、少なくとも1つは電子供与基を表す。R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15およびR16は、各々独立に水素原子またはα位に非共有電子対を持たない電子吸引基である。Zは、単結合または>C=Yを表し、Yは、O、S、C(CN)2またはC(COOH)2を表す。ただし、Zが単結合であるとき、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15およびR16の少なくとも1つはα位に非共有電子対を持たない電子吸引基である。]
具体例として、以下の表に記載される化合物を挙げることもできる。表中において、D1〜D3は下記の電子供与基で置換されたアリール基を表し、A1〜A5は下記の電子吸引基を表し、Hは水素原子を表し、Phはフェニル基を表す。
Figure 0006441896
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好ましい発光材料として下記一般式で表される化合物を挙げることもできる。また、WO2013/011955号公報の段落0007〜0033および0059〜0066の記載を始めとする該公報の明細書全文を、本願明細書の一部としてここに引用する。
Figure 0006441896
[一般式(151)において、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7およびR8は、各々独立に水素原子または電子供与基であって、少なくとも1つは電子供与基を表す。R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15およびR16は、各々独立に水素原子または電子吸引基であって、少なくとも1つは電子吸引基を表す。]
具体例として、以下の表に記載される化合物を挙げることができる。表中において、D1〜D10は下記の骨格を有する無置換の電子供与基を表す。
Figure 0006441896
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好ましい発光材料として下記一般式で表される化合物を挙げることもできる。また、WO2013/081088号公報の段落0008〜0071および0118〜0133の記載を始めとする該公報の明細書全文を、本願明細書の一部としてここに引用する。
Figure 0006441896
[一般式(161)において、Y1、Y2およびY3は、いずれか2つが窒素原子で残りの1つがメチン基を表すか、または、Y1、Y2およびY3のすべてが窒素原子を表す。Z1およびZ2は、各々独立に水素原子または置換基を表す。R1〜R8は、各々独立に水素原子または置換基を表し、R1〜R8の少なくとも1つは、置換もしくは無置換のジアリールアミノ基、または置換もしくは無置換のカルバゾリル基を表す。また、一般式(161)で表される化合物は分子中にカルバゾール構造を少なくとも2つ含む。]
具体例として、下記の化合物を挙げることができる。
Figure 0006441896
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好ましい発光材料として下記一般式で表される化合物を挙げることもできる。また、特開2013−256490号公報の段落0009〜0046および0093〜0134の記載を始めとする該公報の明細書全文を、本願明細書の一部としてここに引用する。
Figure 0006441896
[一般式(171)において、Ar1〜Ar3は各々独立に置換もしくは無置換のアリール基を表し、少なくとも1つは下記一般式(172)で表される基で置換されたアリール基を表す。]
Figure 0006441896
[一般式(172)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。ZはO、S、O=CまたはAr4−Nを表し、Ar4は置換もしくは無置換のアリール基を表す。R1とR2、R2とR3、R3とR4、R5とR6、R6とR7、R7とR8は、それぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
例えば以下の化合物を挙げることができる。
Figure 0006441896
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Figure 0006441896
好ましい発光材料として下記一般式で表される化合物を挙げることもできる。また、特開2013−116975号公報の段落0008〜0020および0038〜0040の記載を始めとする該公報の明細書全文を、本願明細書の一部としてここに引用する。
Figure 0006441896
[一般式(181)において、R1、R2、R4〜R8、R11、R12およびR14〜R18は、各々独立に水素原子または置換基を表す。]
例えば以下の化合物を挙げることができる。
Figure 0006441896
好ましい発光材料として、下記の化合物を挙げることもできる。
[1] 下記一般式(191)で表される化合物。
Figure 0006441896
[一般式(191)において、Ar1は置換もしくは無置換のアリーレン基を表し、Ar2およびAr3は各々独立に置換もしくは無置換のアリール基を表す。R1〜R8は各々独立に水素原子または置換基を表すが、R1〜R8の少なくとも1つは置換もしくは無置換のジアリールアミノ基である。R1とR2、R2とR3、R3とR4、R5とR6、R6とR7、R7とR8は、それぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
[2] 一般式(191)のR1〜R4の少なくとも1つが置換もしくは無置換のジアリールアミノ基であって、R5〜R8の少なくとも1つが置換もしくは無置換のジアリールアミノ基であることを特徴とする[1]に記載の化合物。
[3] 一般式(191)のR3およびR6が置換もしくは無置換のジアリールアミノ基であることを特徴とする[2]に記載の化合物。
[4] 一般式(191)のR1〜R8の少なくとも1つが置換もしくは無置換のジフェニルアミノ基であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1項に記載の化合物。
[5] 一般式(191)のAr2およびAr3が各々独立に置換もしくは無置換のフェニル基であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1項に記載の化合物。
[6] 一般式(191)のAr1が各々独立に置換もしくは無置換のフェニレン基、置換もしくは無置換のナフチレン基、または置換もしくは無置換のアントラセニレン基であることを特徴とする[1]〜[5]のいずれか1項に記載の化合物。
[7] 下記一般式(192)で表される構造を有することを特徴とする[1]に記載の化合物。
Figure 0006441896
[一般式(192)において、R1〜R8およびR11〜R24は各々独立に水素原子または置換基を表すが、R1〜R8の少なくとも1つは置換もしくは無置換のジアリールアミノ基である。R1とR2、R2とR3、R3とR4、R5とR6、R6とR7、R7とR8、R11とR12、R12とR13、R13とR14、R14とR15、R16とR17、R17とR18、R18とR19、R19とR20、R21とR22、R23とR24は、それぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
[8] 一般式(192)のR1〜R4の少なくとも1つが置換もしくは無置換のジアリールアミノ基であって、R5〜R8の少なくとも1つが置換もしくは無置換のジアリールアミノ基であることを特徴とする[7]に記載の化合物。
[9] 一般式(192)のR3およびR6が置換もしくは無置換のジアリールアミノ基であることを特徴とする[8]に記載の化合物。
具体例として、下記の化合物を挙げることができる。Phはフェニル基を表す。
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
好ましい発光材料として、下記の化合物を挙げることもできる。
[1]下記一般式(201)で表される化合物。
Figure 0006441896
(上式において、R1〜R8は各々独立に水素原子または置換基を表すが、R1〜R8の少なくとも1つは置換もしくは無置換のカルバゾリル基である。Ar1〜Ar3は各々独立に置換もしくは無置換の芳香環または複素芳香環を表す。)
[2]前記一般式(201)のR3およびR6の少なくとも一つが置換もしくは無置換のカルバゾリル基である[1]の化合物。
[3]前記カルバゾリル基が、1−カルバゾリル基、2−カルバゾリル基、3−カルバゾリル基または4−カルバゾリル基である[1]または[2]に記載の化合物。
[4]前記カルバゾリル基が、カルバゾール環構造中の窒素原子に置換基を有する[1]〜[3]のいずれか一つの化合物。。
[5]前記一般式(201)のAr1、Ar2およびAr3の少なくとも一つが、ベンゼン環またはナフタレン環である[1]〜[4]のいずれか一つの化合物。
[6]前記一般式(201)のAr1、Ar2およびAr3が同一の芳香環または複素芳香環である[1]〜[5]のいずれか一つの化合物。
[7]前記一般式(201)のAr1、Ar2およびAr3がベンゼン環である[1]〜[6]のいずれか一つの化合物。
例えば以下の化合物を挙げることができる。
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
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Figure 0006441896
好ましい発光材料として下記一般式で表される化合物を挙げることもできる。また、WO2013/133359号公報の段落0007〜0032および0079〜0084の記載を始めとする該公報の明細書全文を、本願明細書の一部としてここに引用する。
Figure 0006441896
[一般式(211)において、Z1、Z2およびZ3は、各々独立に置換基を表す。]
Figure 0006441896
[一般式(212)において、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5およびAr6は、各々独立に置換もしくは無置換のアリール基を表す。]
一般式(212)で表される化合物の具体例として、以下の構造式で表される化合物を挙げることができる。
Figure 0006441896
一般式(212)で表される化合物の具体例として、以下の表に記載される化合物を挙げることができる。ここでは、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5およびAr6はすべて同一であり、これらをまとめてArと表記している。
Figure 0006441896
好ましい発光材料として下記一般式で表される化合物を挙げることもできる。また、WO2013/161437号公報の段落0008〜0054および0101〜0121の記載を始めとする該公報の明細書全文を、本願明細書の一部としてここに引用する。
Figure 0006441896
[一般式(221)において、R1〜R10は、各々独立に水素原子または置換基を表すが、R1〜R10のうちの少なくとも1つは置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のジアリールアミノ基、または置換もしくは無置換の9−カルバゾリル基である。R1とR2、R2とR3、R3とR4、R4とR5、R5とR6、R6とR7、R7とR8、R8とR9、R9とR10は、それぞれ互いに結合して環状構造を形成してもよい。]
具体例として、以下の化合物を挙げることができる。
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
好ましい発光材料として下記一般式で表される化合物を挙げることもできる。また、特開2014−9352号公報の段落0007〜0041および0060〜0069の記載を始めとする該公報の明細書全文を、本願明細書の一部としてここに引用する。
Figure 0006441896
[一般式(231)において、R1〜R4は各々独立に水素原子または置換もしくは無置換の(N,N−ジアリールアミノ)アリール基を表し、R1〜R4の少なくとも1つは置換もしくは無置換の(N,N−ジアリールアミノ)アリール基を表す。前記(N,N−ジアリールアミノ)アリール基のジアリールアミノ部分を構成する2つのアリール基は互いに連結していてもよい。W1、W2、X1、X2、Y1,Y2、Z1およびZ2は、各々独立に炭素原子または窒素原子を表す。m1〜m4は各々独立に0、1または2を表す。]
例えば以下の化合物を挙げることができる。
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
好ましい発光材料として下記一般式で表される化合物を挙げることもできる。また、特開2014−9224号公報の段落0008〜0048および0067〜0076の記載を始めとする該公報の明細書全文を、本願明細書の一部としてここに引用する。
Figure 0006441896
[一般式(241)において、R1〜R6は各々独立に水素原子または置換基を表し、R1〜R6の少なくとも1つは置換もしくは無置換の(N,N−ジアリールアミノ)アリール基を表す。前記(N,N−ジアリールアミノ)アリール基のジアリールアミノ部分を構成する2つのアリール基は互いに連結していてもよい。X1〜X6およびY1〜Y6は、各々独立に炭素原子または窒素原子を表す。n1、n2、p1、p2、q1およびq2は各々独立に0、1または2を表す。]
例えば以下の化合物を挙げることができる。
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
好ましい発光材料として、下記の化合物を挙げることもできる。
[1] 下記一般式(251)で表される化合物。
Figure 0006441896
[一般式(251)において、A1〜A7のうちの1〜4つはNを表し、残りは各々独立にC−Rを表す。Rは非芳香族基を表す。Ar1〜Ar3は各々独立に置換もしくは無置換のアリーレン基を表す。Zは単結合または連結基を表す。]
[2] 前記一般式(251)で表される化合物が下記一般式(252)で表される構造を有することを特徴とする[1]に記載の化合物。
Figure 0006441896
[一般式(252)において、A1〜A7のうちの1〜4つはNを表し、残りは各々独立にC−Rを表す。Rは非芳香族基を表す。Ar1は置換もしくは無置換のアリーレン基を表す。R11〜R14およびR17〜R20は各々独立に水素原子または置換基を表す。R11とR12、R12とR13、R13とR14、R17とR18、R18とR19、R19とR20は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。Z1は単結合または連結鎖長原子数が1または2の連結基を表す。]
[3] 前記一般式(251)で表される化合物が下記一般式(253)で表される構造を有することを特徴とする[1]に記載の化合物。
Figure 0006441896
[一般式(253)において、A1〜A7のうちの2〜4つはNを表し、残りはC−Rを表す。Rは非芳香族基を表す。Ar1は置換もしくは無置換のアリーレン基を表す。Yは置換もしくは無置換のカルバゾール−9−イル基、置換もしくは無置換の10H−フェノキサジン−10−イル基、置換もしくは無置換の10H−フェノチアジン−10−イル基、または置換もしくは無置換の10H−フェナジン−5−イル基を表す。]
[4] 前記一般式(253)のYが下記一般式(254)〜(257)のいずれかで表される基であることを特徴とする[3]に記載の化合物。
Figure 0006441896
[一般式(254)〜(257)において、R21〜R24、R27〜R38、R41〜R48、R51〜R58、R61〜R65は、各々独立に水素原子または置換基を表す。R21とR22、R22とR23、R23とR24、R27とR28、R28とR29、R29とR30、R31とR32、R32とR33、R33とR34、R35とR36、R36とR37、R37とR38、R41とR42、R42とR43、R43とR44、R45とR46、R46とR47、R47とR48、R51とR52、R52とR53、R53とR54、R55とR56、R56とR57、R57とR58、R61とR62、R62とR63、R63とR64、R64とR65、R54とR61、R55とR65は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
[5] 前記一般式(253)のYが下記一般式(258)で表される基であることを特徴とする[3]に記載の化合物。
Figure 0006441896
[一般式(258)において、R21'〜R24'およびR27'〜R30は、各々独立に水素原子または置換基を表すが、R23'とR28'の少なくとも一方は置換基である。R21'とR22'、R22'とR23'、R23'とR24'、R27'とR28'、R28'とR29'、R29'とR30'は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
[6] 一般式(258)において、R23'とR28'の少なくとも一方は置換もしくは無置換のジアリールアミノ基、または置換もしくは無置換のカルバゾール−9−イル基であることを特徴とする[5]に記載の化合物。
[7] 前記一般式(253)のYが前記一般式(255)で表される基であることを特徴とする[4]に記載の化合物。
例えば以下の化合物を挙げることができる。
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
好ましい発光材料として、下記の化合物を挙げることもできる。
[1] 下記一般式(261)で表される化合物。
Figure 0006441896
[一般式(261)において、Xは酸素原子または硫黄原子を表し、R1〜R8は各々独立に水素原子または置換基を表す。ただし、R1〜R8の少なくとも1つは、各々独立に下記一般式(262)〜(266)のいずれかで表される基である。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。]
Figure 0006441896
Figure 0006441896
[一般式(262)〜(266)において、L20,L30,L40、L50,L60は各々独立に単結合または二価の連結基を表し、L20,L30,L40、L50,L60を介して一般式(261)の環骨格に結合する。R21〜R28、R31〜R38、R3a、R3b、R41〜R48、R4a、R51〜R58、R61〜R68は各々独立に水素原子または置換基を表す。R21とR22、R22とR23、R23とR24、R24とR25、R25とR26、R26とR27、R27とR28、R31とR32、R32とR33、R33とR34、R35とR36、R36とR37、R37とR38、R3aとR3b、R41とR42、R42とR43、R43とR44、R45とR46、R46とR47、R47とR48、R51とR52、R52とR53、R53とR54、R55とR56、R56とR57、R57とR58、R61とR62、R62とR63、R63とR64、R65とR66、R66とR67、R67とR68はそれぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
[2] 前記一般式(261)のR3またはR6のうちの少なくとも1つが、前記一般式(262)〜(266)のいずれかで表される基であることを特徴とする[1]に記載の化合物。
[3] 前記一般式(261)のR3とR6が、前記一般式(262)〜(266)のいずれかで表される基であることを特徴とする[2]に記載の化合物。
[4] 前記一般式(261)のR3またはR6のうちの少なくとも1つが、前記一般式(263)で表される基であることを特徴とする[2]に記載の化合物。
[5] 前記一般式(261)のR3またはR6のうちの少なくとも1つが、前記一般式(262)で表される基であることを特徴とする[2]に記載の化合物。
[6] 前記一般式(262)〜(266)のR21〜R28、R31〜R38、R41〜R48、R51〜R58、R61〜R68の少なくとも1つが、置換基であることを特徴とする[1]〜[5]のいずれか1項に記載の化合物。
[7] 前記一般式(262)〜(266)のR23、R26、R33、R36、R43、R46、R53、R56、R63、R66の少なくとも1つが、置換基であることを特徴とする[6]に記載の化合物。
[8] 前記置換基が、前記一般式(262)〜(266)のいずれかで表される基であることを特徴とする[7]に記載の化合物。
[9] 前記一般式(262)〜(266)のLが、単結合であることを特徴とする[1]〜[8]のいずれか1項に記載の化合物。
[10] 前記一般式(261)のXが、酸素原子であることを特徴とする[1]〜[9]のいずれか1項に記載の化合物。
例えば以下の化合物を挙げることができる。
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
好ましい発光材料として、下記の化合物を挙げることもできる。
[1] 下記一般式(271)で表される化合物。
Figure 0006441896
[一般式(271)において、R1〜R10は各々独立に水素原子または置換基を表す。ただし、R1〜R10の少なくとも1つは、各々独立に下記一般式(272)で表される基である。R1とR2、R2とR3、R3とR4、R4とR5、R6とR7、R7とR8、R8とR9、R9とR10は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
Figure 0006441896
[一般式(272)において、R11〜R20は各々独立に水素原子または置換基を表す。R11とR12、R12とR13、R13とR14、R14とR15、R15とR16、R16とR17、R17とR18、R18とR19、R19とR20は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。Phは置換または無置換のフェニレン基を表す。n1は0または1を表す。]
[2] 前記一般式(272)で表される基が、下記一般式(273)〜(278)のいずれかで表される基であることを特徴とする[1]に記載の化合物。
Figure 0006441896
Figure 0006441896
[一般式(273)〜(278)において、R21〜R24、R27〜R38、R41〜R48、R51〜R58、R61〜R65、R71〜R79、R81〜R90は、各々独立に水素原子または置換基を表す。R21とR22、R22とR23、R23とR24、R27とR28、R28とR29、R29とR30、R31とR32、R32とR33、R33とR34、R35とR36、R36とR37、R37とR38、R41とR42、R42とR43、R43とR44、R45とR46、R46とR47、R47とR48、R51とR52、R52とR53、R53とR54、R55とR56、R56とR57、R57とR58、R61とR62、R62とR63、R63とR64、R64とR65、R54とR61、R55とR65、R71とR72、R72とR73、R73とR74、R74とR75、R76とR77、R77とR78、R78とR79、R81とR82、R82とR83、R83とR84、R85とR86、R86とR87、R87とR88、R89とR90は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。Phは置換または無置換のフェニレン基を表す。n1は0または1を表す。]
[3] 一般式(271)のR1〜R5のうちの少なくとも1つと、R6〜R10のうちの少なくとも1つが、前記一般式(272)で表される基であることを特徴とする[1]または[2]に記載の化合物。
[4] 一般式(271)のR3とR8が、前記一般式(272)で表される基であることを特徴とする[3]に記載の化合物。
[5] 前記一般式(272)で表される基が、前記一般式(274)で表される基であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1項に記載の化合物。
[6] 前記一般式(272)で表される基が、前記一般式(273)で表される基であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1項に記載の化合物。
[7] 前記一般式(273)のR21〜R24、R27〜R30の少なくとも1つが置換基であることを特徴とする[6]に記載の化合物。
[8] 前記置換基が、前記一般式(273)〜(278)のいずれかで表される基であることを特徴とする[7]に記載の化合物。
[9] 前記一般式(273)のR23およびR28の少なくとも1つが前記置換基であることを特徴とする[8]に記載の化合物。
例えば以下の化合物を挙げることができる。
Figure 0006441896
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好ましい発光材料として、下記の化合物を挙げることもできる。
[1] 下記一般式(281)で表される化合物からなる化合物。
Figure 0006441896
[一般式(281)において、Xは酸素原子または硫黄原子を表す。R1〜R8は各々独立に水素原子または置換基を表す。ただし、R1〜R8の少なくとも1つは、各々独立に下記一般式(282)〜(287)のいずれかで表される基である。R1とR2、R2とR3、R3とR4、R5とR6、R6とR7、R7とR8、R8とR9、R9とR1は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。R9は置換基を表す。R9がホウ素原子と単結合を形成していない孤立電子対を有する原子を含むとき、該原子はホウ素原子と配位結合して環状構造を形成していてもよい。]
Figure 0006441896
Figure 0006441896
[一般式(282)〜(287)において、L12〜L17は各々独立に単結合または二価の連結基を表し、*は一般式(281)におけるベンゼン環への結合部位を表す。R11〜R20、R21〜R28、R31〜R38、R3a、R3b、R41〜R48、R4a、R51〜R58、R61〜R68は、各々独立に水素原子または置換基を表す。R11とR12、R12とR13、R13とR14、R14とR15、R16とR17、R17とR18、R18とR19、R19とR20、R21とR22、R22とR23、R23とR24、R24とR25、R25とR26、R26とR27、R27とR28、R31とR32、R32とR33、R33とR34、R35とR36、R36とR37、R37とR38、R3aとR3b、R41とR42、R42とR43、R43とR44、R45とR46、R46とR47、R47とR48、R51とR52、R52とR53、R53とR54、R55とR56、R56とR57、R57とR58、R61とR62、R62とR63、R63とR64、R65とR66、R66とR67、R67とR68はそれぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
[2] 一般式(281)のR1〜R8の少なくとも1つが前記一般式(283)〜(287)のいずれかで表される基であることを特徴とする[1]に記載の化合物。
[3] 一般式(281)のR1〜R8の少なくとも1つが前記一般式(283)で表される基である場合に、前記一般式(283)のR21〜R28のうち少なくとも1つは置換基であることを特徴とする[1]または[2]に記載の化合物。
[4] 一般式(281)のR2、R3、R6、およびR7の少なくとも1つが前記一般式(282)〜(287)のいずれかで表される基であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1項に記載の化合物。
[5] 一般式(281)のR3およびR6の少なくとも1つが前記一般式(282)〜(287)のいずれかで表される基であることを特徴とする[4]に記載の化合物。
[6] 一般式(281)のR3とR6が、各々独立に前記一般式(282)〜(287)のいずれかで表される基であることを特徴とする[5]に記載の化合物。
[7] 前記一般式(282)のR11〜R20の少なくとも1つ、前記一般式(283)のR21〜R28の少なくとも1つ、前記一般式(284)のR31〜R38の少なくとも1つと、R3aおよびR3bの少なくとも1つ、前記一般式(285)のR41〜R48の少なくとも1つ、前記一般式(286)のR51〜R58の少なくとも1つ、および前記一般式(287)のR61〜R68の少なくとも1つが置換基であることを特徴とする[1]〜[6]のいずれか1項に記載の化合物。
[8] 前記一般式(282)のR13およびR18の少なくとも一方、前記一般式(283)のR23およびR26の少なくとも一方、前記一般式(284)のR33およびR36の少なくとも一方と、R3aおよびR3bの少なくとも一方、前記一般式(285)のR43およびR46の少なくとも一方、前記一般式(286)のR53およびR56の少なくとも一方、並びに前記一般式(287)のR63およびR66の少なくとも一方が置換基であることを特徴とする[7]に記載の化合物。
[9] 前記一般式(282)のR13およびR18の少なくとも一方、前記一般式(283)のR23およびR26の少なくとも一方、前記一般式(284)のR33およびR36の少なくとも一方と、R3aおよびR3bの少なくとも一方、前記一般式(285)のR43およびR46の少なくとも一方、前記一般式(286)のR53およびR56の少なくとも一方、並びに前記一般式(287)のR63およびR66の少なくとも一方が、前記一般式(282)〜(287)のいずれかで表される基であることを特徴とする[8]に記載の化合物。
[10] 前記一般式(282)〜(287)のL12〜L17が、単結合であることを特徴とする[1]〜[9]のいずれか1項に記載の化合物。
[11] 一般式(281)のXが、酸素原子であることを特徴とする[1]〜[10]のいずれか1項に記載の化合物。
[12] 一般式(281)のR9が、下記一般式(a)で表される基であることを特徴とする[1]〜[11]のいずれか1項に記載の化合物。
Figure 0006441896
[式(a)において、*は前記一般式(281)におけるホウ素原子への結合部位を表す。R9a、R9b、R9c、R9d、R9eは、各々独立に水素原子または置換基を表す。R9aとR9b、R9bとR9c、R9cとR9d、R9dとR9eはそれぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
[13] 前記一般式(a)のR9aとR9eが置換基であることを特徴とする[12]に記載の化合物。
[14] 一般式(281)のR1〜R8の少なくとも1つが前記一般式(284)で表される基であることを特徴とする[1]〜[13]のいずれか1項に記載の化合物。
[15] 一般式(281)のR3とR6、またはR2とR7が、前記一般式(284)で表される基であることを特徴とする[1]〜[4]、[7]〜[14]のいずれか1項に記載の化合物。
[16] 前記一般式(284)のR3aとR3bが、置換基であることを特徴とする[14]または[15]に記載の化合物。
[17] 前記置換基が、炭素数1〜15のアルキル基またはフェニル基であることを特徴とする[14]〜[16]のいずれか1項に記載の化合物。
[18] 前記一般式(284)のR3aとR3bが互いに結合して環状構造を形成していることを特徴とする[14]〜[16]のいずれか1項に記載の化合物。
例えば以下の化合物を挙げることができる。
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
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Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
好ましい発光材料として、下記の化合物を挙げることもできる。
[1] 下記一般式(291)で表される化合物。
Figure 0006441896
[一般式(291)において、XはO、S、N−R11、C=O、C(R12)(R13)またはSi(R14)(R15)を表し、YはO、SまたはN−R16を表す。Ar1は置換もしくは無置換のアリーレン基を表し、Ar2は芳香環または複素芳香環を表す。R1〜R8およびR11〜R16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、それぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
[2] 前記一般式(291)で表される化合物が、下記一般式(292)で表される化合物であることを特徴とする[1]に記載の化合物。
Figure 0006441896
[一般式(292)において、XはO、S、N−R11、C=O、C(R12)(R13)またはSi(R14)(R15)を表し、YはO、SまたはN−R16を表す。Ar2は芳香環または複素芳香環を表す。R1〜R8、R11〜R16およびR21〜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、R5とR6、R6とR7、R7とR8、R21とR22、R23とR24は、それぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
[3] 前記一般式(291)で表される化合物が、下記一般式(293)で表される化合物であることを特徴とする[1]に記載の化合物。
Figure 0006441896
[一般式(293)において、XはO、S、N−R11、C=O、C(R12)(R13)またはSi(R14)(R15)を表し、YはO、SまたはN−R16を表す。R1〜R8、R11〜R16、R21〜R24およびR31〜R34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、R21とR22、R23とR24、R31とR32、R32とR33、R33とR34は、それぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
[4] XがOまたはSであることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1項に記載の化合物。
[5] YがO、SまたはN−R16であって、R16が置換もしくは無置換のアリール基であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1項に記載の化合物。
[6] R1〜R8が、各々独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、炭素数1〜10の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数1〜10の置換もしくは無置換のアルコキシ基、炭素数1〜10の置換もしくは無置換のジアルキルアミノ基、炭素数12〜40の置換もしくは無置換のジアリールアミノ基、炭素数6〜15の置換もしくは無置換のアリール基、または炭素数3〜12の置換もしくは無置換のヘテロアリール基であることを特徴とする[1]〜[5]のいずれか1項に記載の化合物。
例えば以下の化合物を挙げることができる。
Figure 0006441896
好ましい発光材料として、下記の化合物を挙げることもできる。
[1] 下記一般式(301)で表される化合物。
一般式(301)
(D)n−A
[一般式(301)において、Dは下記一般式(302)で表される基であり、Aは下記一般式(303)で表される構造を含むn価の基を表す。nは1〜8のいずれかの整数を表す。]
Figure 0006441896
[一般式(302)において、Z1はO、S、C=O、C(R21)(R22)、Si(R23)(R24)、N−Ar3または単結合を表し、R21〜R24は各々独立に炭素数1〜8のアルキル基を表し、Ar3は置換もしくは無置換のアリール基を表す。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、それぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。ただし、Z1が単結合であるとき、R1〜R8の少なくとも1つは置換もしくは無置換のジアリールアミノ基を表す。]
Figure 0006441896
[一般式(303)において、YはO、SまたはN−Ar4を表し、Ar4は置換もしくは無置換のアリール基を表す。]
[2] 一般式(302)のZ1が、O、S、C=O、C(R21)(R22)、Si(R23)(R24)または単結合を表す[1]に記載の化合物。
[3] 一般式(302)のZ1が、N−Ar3を表す[1]に記載の化合物。
[4] 一般式(301)のAが下記一般式(304)で表される構造を有することを特徴とする[1]〜[3]のいずれか一項に記載の化合物。
Figure 0006441896
[一般式(304)において、YはO、SまたはN−Ar4を表し、Ar1およびAr2は各々独立に置換もしくは無置換の芳香族基を表す。]
[5] 一般式(301)のnが1〜4のいずれかの整数であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか一項に記載の化合物。
[6] 一般式(305)で表されることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか一項に記載の化合物。
Figure 0006441896
[一般式(305)において、Z1およびZ2は各々独立にO、S、C=O、C(R21)(R22)、Si(R23)(R24)、N−Ar3または単結合を表し、R21〜R24は各々独立に炭素数1〜8のアルキル基を表し、Ar3は置換もしくは無置換のアリール基を表す。Ar1およびAr2は各々独立に置換もしくは無置換の芳香族基を表す。YはO、SまたはN−Ar4を表し、Ar4は置換もしくは無置換のアリール基を表す。R1〜R8およびR11〜R18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、R11とR12、R12とR13、R13とR14、R15とR16、R16とR17、R17とR18は、それぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。ただし、Z1が単結合であるとき、R1〜R8の少なくとも1つは置換もしくは無置換のジアリールアミノ基を表し、Z2が単結合であるとき、R11〜R18の少なくとも1つは置換もしくは無置換のジアリールアミノ基を表す。n1およびn2は、各々独立に0〜8のいずれかの整数を表し、n1とn2の和は1〜8である。]
[7] 一般式(305)のZ1およびZ2が各々独立にO、S、N−Ar3または単結合であることを特徴とする[6]に記載の化合物。
[8] 一般式(305)のYがOまたはN−Ar4であることを特徴とする[6]または[7]に記載の化合物。
[9] 一般式(306)で表されることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか一項に記載の化合物。
Figure 0006441896
[一般式(306)において、Z1はO、S、C=O、C(R21)(R22)、Si(R23)(R24)、N−Ar3または単結合を表し、R21〜R24は各々独立に炭素数1〜8のアルキル基を表し、Ar3は置換もしくは無置換のアリール基を表す。Ar1'は置換もしくは無置換のアリーレン基を表す。Ar2'は置換もしくは無置換のアリール基を表す。YはO、SまたはN−Ar4を表し、Ar4は置換もしくは無置換のアリール基を表す。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、それぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。ただし、Z1が単結合であるとき、R1〜R8の少なくとも1つは置換もしくは無置換のジアリールアミノ基を表す。]
[10] 下記一般式(307)で表されることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか一項に記載の化合物。
Figure 0006441896
[一般式(307)において、Z1およびZ2は各々独立にO、S、C=O、C(R21)(R22)、Si(R23)(R24)、N−Ar3または単結合を表し、R21〜R24は各々独立に炭素数1〜8のアルキル基を表し、Ar3は置換もしくは無置換のアリール基を表す。Ar1"およびAr2"は各々独立に置換もしくは無置換のアリーレン基を表す。YはO、SまたはN−Ar4を表し、Ar4は置換もしくは無置換のアリール基を表す。R1〜R8およびR11〜R18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、R11とR12、R12とR13、R13とR14、R15とR16、R16とR17、R17とR18は、それぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。ただし、Z1が単結合であるとき、R1〜R8の少なくとも1つは置換もしくは無置換のジアリールアミノ基を表し、Z2が単結合であるとき、R11〜R18の少なくとも1つは置換もしくは無置換のジアリールアミノ基を表す。]
[11] 一般式(307)のZ1とZ2が同一であり、Ar1"とAr2"が同一であり、R1とR14が同一であり、R2とR13が同一であり、R3とR12が同一であり、R4とR11が同一であり、R5とR18が同一であり、R6とR17が同一であり、R7とR16が同一であり、R8とR15が同一であることを特徴とする[10]に記載の化合物。
[12] 一般式(307)のZ1とZ2が各々独立にO、SまたはN−Ar3であることを特徴とする[10]または[11]に記載の化合物。
例えば以下の化合物を挙げることができる。
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
一方、一般式(1)で表される化合物を発光材料として用いる場合、一般式(1)で表される本発明の化合物群から選ばれる1種または2種以上を用いることができる。また、上記のように発光材料に生成した一重項励起子および三重項励起子を発光材料中に閉じ込める点から、発光層中に発光材料に加えてホスト材料を用いることが好ましい。ホスト材料としては、励起一重項エネルギー、励起三重項エネルギーの少なくとも何れか一方が本発明の発光材料よりも高い値を有する有機化合物を用いることができる。もっとも、一重項励起子および三重項励起子を十分に閉じ込めることができなくても、高い発光効率を得ることが可能な場合もあるため、高い発光効率を実現しうるホスト材料であれば特に制約なく本発明に用いることができる。
本発明の有機発光素子または有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光は発光層に含まれる本発明の発光材料から生じる。この発光は蛍光発光および遅延蛍光発光の両方を含む。但し、発光の一部或いは部分的にホスト材料からの発光があってもかまわない。
ホスト材料を用いる場合、発光材料である本発明の化合物が発光層中に含有される量は0.1重量%以上であることが好ましく、1重量%以上であることがより好ましく、また、50重量%以下であることが好ましく、20重量%以下であることがより好ましく、10重量%以下であることがさらに好ましい。
発光層におけるホスト材料としては、正孔輸送能、電子輸送能を有し、かつ発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高いガラス転移温度を有する有機化合物であることが好ましい。
(注入層)
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、正孔注入層と電子注入層があり、陽極と発光層または正孔輸送層の間、および陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。注入層は必要に応じて設けることができる。
(阻止層)
阻止層は、発光層中に存在する電荷(電子もしくは正孔)および/または励起子の発光層外への拡散を阻止することができる層である。電子阻止層は、発光層および正孔輸送層の間に配置されることができ、電子が正孔輸送層の方に向かって発光層を通過することを阻止する。同様に、正孔阻止層は発光層および電子輸送層の間に配置されることができ、正孔が電子輸送層の方に向かって発光層を通過することを阻止する。阻止層はまた、励起子が発光層の外側に拡散することを阻止するために用いることができる。すなわち電子阻止層、正孔阻止層はそれぞれ励起子阻止層としての機能も兼ね備えることができる。本明細書でいう電子阻止層または励起子阻止層は、一つの層で電子阻止層および励起子阻止層の機能を有する層を含む意味で使用される。
(正孔阻止層)
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有する。正孔阻止層は電子を輸送しつつ、正孔が電子輸送層へ到達することを阻止する役割があり、これにより発光層中での電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。正孔阻止層の材料としては、後述する電子輸送層の材料を必要に応じて用いることができる。
(電子阻止層)
電子阻止層とは、広い意味では正孔を輸送する機能を有する。電子阻止層は正孔を輸送しつつ、電子が正孔輸送層へ到達することを阻止する役割があり、これにより発光層中での電子と正孔が再結合する確率を向上させることができる。
(励起子阻止層)
励起子阻止層とは、発光層内で正孔と電子が再結合することにより生じた励起子が電荷輸送層に拡散することを阻止するための層であり、本層の挿入により励起子を効率的に発光層内に閉じ込めることが可能となり、素子の発光効率を向上させることができる。励起子阻止層は発光層に隣接して陽極側、陰極側のいずれにも挿入することができ、両方同時に挿入することも可能である。すなわち、励起子阻止層を陽極側に有する場合、正孔輸送層と発光層の間に、発光層に隣接して該層を挿入することができ、陰極側に挿入する場合、発光層と陰極との間に、発光層に隣接して該層を挿入することができる。また、陽極と、発光層の陽極側に隣接する励起子阻止層との間には、正孔注入層や電子阻止層などを有することができ、陰極と、発光層の陰極側に隣接する励起子阻止層との間には、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層などを有することができる。阻止層を配置する場合、阻止層として用いる材料の励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーの少なくともいずれか一方は、発光材料の励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーよりも高いことが好ましい。
(正孔輸送層)
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。使用できる公知の正孔輸送材料としては例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、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体、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、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体、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、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物およびスチリルアミン化合物を用いることが好ましく、芳香族第3級アミン化合物を用いることがより好ましい。
(電子輸送層)
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる場合もある)としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよい。使用できる電子輸送層としては例えば、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、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタンおよびアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
有機エレクトロルミネッセンス素子を作製する際には、一般式(1)で表される化合物を発光層に用いるだけでなく、発光層以外の層にも用いてもよい。その際、発光層に用いる一般式(1)で表される化合物と、発光層以外の層に用いる一般式(1)で表される化合物は、同一であっても異なっていてもよい。例えば、上記の注入層、阻止層、正孔阻止層、電子阻止層、励起子阻止層、正孔輸送層、電子輸送層などにも一般式(1)で表される化合物を用いてもよい。これらの層の製膜方法は特に限定されず、ドライプロセス、ウェットプロセスのどちらで作製してもよい。
以下に、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する。ただし、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。なお、以下の例示化合物の構造式におけるR、R2〜R7は、各々独立に水素原子または置換基を表す。nは3〜5の整数を表す。
まず、本発明の一般式(1)で表される化合物を発光材料として用いる場合、発光層のホスト材料として用いることができる好ましい化合物を挙げる。
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
次に、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。
Figure 0006441896
次に、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例を挙げる。
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
次に、電子阻止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。
Figure 0006441896
次に、正孔阻止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。
Figure 0006441896
次に、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例を挙げる。
Figure 0006441896
Figure 0006441896
Figure 0006441896
次に、電子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。
Figure 0006441896
さら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。
Figure 0006441896
上述の方法により作製された有機エレクトロルミネッセンス素子は、得られた素子の陽極と陰極の間に電界を印加することにより発光する。このとき、励起一重項エネルギーによる発光であれば、そのエネルギーレベルに応じた波長の光が、蛍光発光および遅延蛍光発光として確認される。また、励起三重項エネルギーによる発光であれば、そのエネルギーレベルに応じた波長が、りん光として確認される。通常の蛍光は、遅延蛍光発光よりも蛍光寿命が短いため、発光寿命は蛍光と遅延蛍光で区別できる。
一方、りん光については、本発明の化合物のような通常の有機化合物では、励起三重項エネルギーは不安定で熱等に変換され、寿命が短く直ちに失活するため、室温では殆ど観測できない。通常の有機化合物の励起三重項エネルギーを測定するためには、極低温の条件での発光を観測することにより測定可能である。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、単一の素子、アレイ状に配置された構造からなる素子、陽極と陰極がX−Yマトリックス状に配置された構造のいずれにおいても適用することができる。本発明によれば、発光層に一般式(1)で表される化合物を含有させることにより、発光効率が大きく改善された有機発光素子が得られる。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子などの有機発光素子は、さらに様々な用途へ応用することが可能である。例えば、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いて、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を製造することが可能であり、詳細については、時任静士、安達千波矢、村田英幸共著「有機ELディスプレイ」(オーム社)を参照することができる。また、特に本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、需要が大きい有機エレクトロルミネッセンス照明やバックライトに応用することもできる。
以下に合成例および実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下に示す材料、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、発光特性の評価は、ソースメータ(ケースレー社製:2400シリーズ)、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)、光パワーメータ測定装置(ニューポート社製:1930C)、光学分光器(オーシャンオプティクス社製:USB2000)、分光放射計(トプコン社製:SR−3)およびストリークカメラ(浜松ホトニクス(株)製C4334型)を用いて行った。
(合成例1) 化合物1の合成
Figure 0006441896
メタ−カルボラン(1.87g,13.0mmol)を三つ口フラスコに入れ、窒素置換した。その後テトラヒドロフランを80ml加え、−78℃に冷却し、1.60Mのn−ブチルリチウムヘキサン溶液(9.80mL,26.0mmol)をゆっくり滴下し、−78℃で15分攪拌した。その後0℃で1時間攪拌し、塩化銅(I)(1.39g,14.3mmol)を加え、室温で30分攪拌した。その後酢酸パラジウム(II)(0.15g,0.676mmol)とトリスメトキシトリフェニルホスフィン(0.75g,2.13mmol)と9−(4−ブロモフェニル)カルバゾール(5.00g,15.6mmol)を加えたテトラヒドロフラン溶液100mlを加え、室温で48h攪拌した。その後、水とクロロホルムを加え抽出した。分離した有機層に硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、吸引ろ過してろ液を得た。得られたろ液をカラムクロマトグラフィー、再結晶を行い精製し、1−(4−カルバゾール−9−イル−フェニル)メタ−カルボランを得た(収率37.1%)。
1−(4−カルバゾリルフェニル)メタ−カルボラン(1.56g,4.0mmol)を三つ口フラスコに入れ、窒素置換した。その後テトラヒドロフランを80ml加え、−78℃に冷却し、1.60Mのn−ブチルリチウムヘキサン溶液(5.0mL,8.0mmol)をゆっくり滴下し、−78℃で15分攪拌した。その後0℃で1時間攪拌し、塩化銅(I)(0.52g,5.2mmol)を加え、室温で30分攪拌した。その後酢酸パラジウム(II)(0.047g,0.208mmol)とトリスメトキシトリフェニルホスフィン(0.23g,0.656mmol)と2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(1.3g,4.8mmol)を加えたテトラヒドロフラン溶液100mlを加え、室温で48h攪拌した。その後、水とクロロホルムを加え抽出した。分離した有機層に硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、吸引ろ過してろ液を得た。得られたろ液をカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物1を得た(収率44.5%)。化合物の同定は1H−NMRおよび元素分析により行った。
1H−NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δ):8.68(d,J=7.0Hz,4H),8.14(d,J=7.5Hz,2H),7.77(d,J=8.5Hz,2H),7.65−7.62(m,2H),7.58−7.53(m,6H),7.47−7.40(m,4H)7.30(t,J=9.0Hz,2H),3.89−1.75(br,10H,B-H).
元素分析:Anal.Calcd for C35H32B10N4:C 68.16%,H 5.23%,N 9.08%; found:C68.25%,H 5.21%,N 9.17%.
(合成例2) 化合物2の合成
Figure 0006441896
1−(4−カルバゾリルフェニル)メタ−カルボラン(1.56g,4.0mmol)を三つ口フラスコに入れ、窒素置換した。その後テトラヒドロフランを80ml加え、−78℃に冷却し、1.60Mのn−ブチルリチウムヘキサン溶液(5.0mL,8.0mmol)をゆっくり滴下し、−78℃で15分攪拌した。その後0℃で1時間攪拌し、塩化銅(I)(0.52g,5.2mmol)を加え、室温で30分攪拌した。その後酢酸パラジウム(II)(0.047g,0.208mmol)とトリスメトキシトリフェニルホスフィン(0.23g,0.656mmol)と2−(4−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(1.86g,4.8mmol)を加えたテトラヒドロフラン溶液100mlを加え、室温で48時間攪拌した。その後、水とクロロホルムを加え抽出した。分離した有機層に硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、吸引ろ過してろ液を得た。得られたろ液をカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物2を得た(収率10.8%)。化合物の同定は1H−NMRおよび元素分析により行った。
1H−NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δ):8.77(d,J=9.7Hz,4H),8.69(d,J=8.7Hz,2H),8.14(d,J=7.7Hz,2H),7.75−7.72(m,4H),7.65−7.57(m,6H),7.53(d,J=8.7Hz,2H),7.47−7.40(m,4H),6.5(t,J=8.7Hz,2H)、3.80−1.76(br,11H,B-H)
(合成例3) 化合物3の合成
Figure 0006441896
9−(4−エチニルフェニル)−9H−カルバゾール(2.13g,8.0mmol)とトリフェニルトリアジンブロモ体(2.06g,5.3mmol)を三つ口フラスコに入れ、窒素置換した。その後トリエチルアミンを180ml、テトラヒドロフラン100mlを加えて溶解させた後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.31g,0.0266mmol)とヨウ化銅(I)(0.05g,5.57mmol)を加え、24時間還流した。その後、水とクロロホルムを加え抽出した。分離した有機層に硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、吸引ろ過してろ液を得た。得られたろ液をカラムクロマトグラフィーにより精製し、9−(4−((4、6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)フェニル)エチニル)フェニル)−9H−カルバゾールを得た(収率39.3%)。
窒素置換した100mlの三つ口フラスコにデカボラン(0.234g,1.91mmol)とN,N−ジメチルアニリン(0.580g,4.79mmol)を入れ、トルエン50mlで溶かした。室温で30分攪拌した後、昇温し還流して2時間攪拌した。その後40℃に下げ、9−(4−((4、6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)フェニル)エチニル)フェニル)−9H−カルバゾール(1.0g,1.74mmol)を加え、24時間還流した。その後、水とクロロホルムを加え抽出した。分離した有機層に硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、吸引ろ過してろ液を得た。再沈殿により得た固体を昇華精製し、化合物3を得た(収率21.8%)。化合物の同定は1H−NMRおよび元素分析により行った。
1H−NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δ):8.72(d,J=8.5Hz,4H),8.64(d,J=8.5Hz,2H),8.02(d,J=7.5Hz,2H),7.72−7.69(m,4H),7.63−7.54(m,6H),7.39(d,J=8.5Hz,2H),7.24−7.14(m,6H)3.83−1.78(br,10H,B-H)
(実施例1) 化合物1をホスト材料として用いた有機フォトルミネッセンス素子の作製と評価
石英基板上に、真空蒸着法にて、真空度2〜7.0×10-4Paの条件で4CzIPNからなる発光材料と化合物1を異なる蒸着源から蒸着し、4CzIPNの濃度が3.0重量%である薄膜を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。
作製した有機フォトルミネッセンス素子について、280nm励起光による発光スペクトルおよび吸収スペクトルを測定した結果を図2に示す。フォトルミネッセンス量子効率は84.9%であった。
(実施例2) 化合物1をホスト材料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2〜7.0×10-4Paで積層した。まず、ITO上にα−NPDを35nmの厚さに形成し、mCPを10nmの厚さに形成した。次に、4CzIPNからなる発光材料と化合物1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、4CzIPNの濃度は3.0重量%とした。次に、PPTを40nmの厚さに形成し、さらにフッ化リチウム(LiF)を0.8nm真空蒸着し、次いでアルミニウム(Al)を80nm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とした。
製造した有機エレクトロルミネッセンス素子の10mA/cm2での発光スペクトルを図3に示し、電圧−電流密度−輝度特性を図4に示し、電流密度−外部量子効率特性を図5に示す。化合物1をホスト材料として用いた有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光波長が501nm、1cd/m2での電圧が3.9V、10mA/cm2での電圧が7.6V、10Vでの輝度が28980cd/m2、0.01mA/cm2での外部量子効率が19.4%であり、高い外部量子効率を達成した。
(実施例3) 化合物1を発光材料として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1の濃度が10-3M、10-4M、10-5Mの3種類のトルエン溶液を調製した。
また、石英基板上に、真空蒸着法にて、真空度2〜7.0×10-4Paの条件で化合物1の薄膜を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。
これらの化合物1を用いたサンプルについて、280nm励起光による発光スペクトルと吸収スペクトルを測定した。窒素バブリング前の各トルエン溶液および大気下で測定した有機フォトルミネッセンス素子の発光吸収スペクトルを図6に示し、窒素バブリング後の各トルエン溶液および窒素含有雰囲気下で測定した薄膜型有機フォトルミネッセンス素子の発光吸収スペクトルを図7に示す。
化合物1のトルエン溶液のフォトルミネッセンス量子効率は、窒素バブリング前の場合で、10-3Mのトルエン溶液が1.9%、10-4Mのトルエン溶液が2.1%、10-5Mのトルエン溶液が2.7%であり、窒素バブリング後の場合で、10-3Mのトルエン溶液が76.3%、10-4Mのトルエン溶液が17.8%、10-5Mのトルエン溶液が5.3%であった。化合物1の薄膜を有する有機フォトルミネッセンス素子のフォトルミネッセンス量子効率は、大気下で測定した場合で33.9%、窒素含有雰囲気下で測定した場合で47.0%であった。
また、化合物1の薄膜を有する有機フォトルミネッセンス素子について、即時蛍光、遅延蛍光および全蛍光の発光スペクトルを図8に示し、300Kで測定した過渡減衰曲線を図9に示す。この過渡減衰曲線は、化合物に励起光を当てて発光強度が失活してゆく過程を測定した発光寿命測定結果を示すものである。通常の一成分の発光(蛍光もしくはリン光)では発光強度は単一指数関数的に減衰する。これは、グラフの縦軸がセミlog である場合には、直線的に減衰することを意味している。図9に示す化合物1の過渡減衰曲線では、観測初期にこのような直線的成分(蛍光)が観測されているが、数μ秒以降には直線性から外れる成分が現れている。これは遅延成分の発光であり、初期の成分と加算される信号は、長時間側に裾をひくゆるい曲線になる。このように発光寿命を測定することによって、化合物1は蛍光成分のほかに遅延成分を含む発光体であることが確認された。
(実施例4) 化合物2を発光材料として用いた有機フォトルミネッセンス素子の作製と評価
化合物1の代わりに化合物2を用いること以外は実施例3と同様にして、濃度10-3mol/Lトルエン溶液を調製した。
調製した化合物2のトルエン溶液について、窒素バブリング後に320nm励起光による発光スペクトルと吸収スペクトルを測定した結果を、図10に示す。フォトルミネッセンス量子効率は12.8%であった。
Figure 0006441896
一般式(1)で表される化合物はホスト材または発光材料として有用である。このため本発明の化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子などの有機発光素子用のホスト材料または発光材料として効果的に用いられる。本発明の化合物の中には、遅延蛍光が放射するものも含まれているため、発光効率が高い有機発光素子を提供することも可能である。このため、本発明は産業上の利用可能性が高い。
1 基板
2 陽極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 電子輸送層
7 陰極

Claims (22)

  1. 下記一般式(1)で表される化合物を含む有機発光素子。
    Figure 0006441896

    [一般式(1)において、X1〜X12は各々独立にカルボランを構成するCまたはBHを表す。ただし、X1〜X12のうちAおよびDとの結合部位はCであり、その他はBHである。Aはカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するアクセプターを表し、Dはカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するドナーを表す。ただし、Aはトリアジン環を有する基であるか、窒素原子を含む複素芳香環で一般式(1)のカルボランに結合する基であるか、下記一般式(3)で表される基である。
    一般式(3) (Het) n2 −Ar 2
    [一般式(3)において、Hetは置換もしくは無置換の複素芳香環基(ただし環骨格構成原子として窒素原子を含む)を表す。n2は1〜4のいずれかの整数を表す。Ar 2 は置換もしくは無置換の(n2+1)価の芳香族基を表す。]
  2. 前記一般式(1)で表される化合物を発光層に含むことを特徴とする請求項1に記載の有機発光素子。
  3. 前記一般式(1)で表される化合物をホスト材料として含むことを特徴とする請求項2に記載の有機発光素子。
  4. 前記発光層に遅延蛍光体をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の有機発光素子。
  5. 前記一般式(1)で表される化合物を発光材料として含むことを特徴とする請求項2に記載の有機発光素子。
  6. 前記一般式(1)のDがベンゼン環でカルボランに結合することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の有機発光素子。
  7. 前記一般式(1)のDがジフェニルアミノ基またはカルバゾリル基を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の有機発光素子。
  8. 前記一般式(1)のDが下記一般式(2)で表される基であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の有機発光素子。
    一般式(2) [(R1)(R2)N]n1−Ar1
    [一般式(2)において、R1およびR2は各々独立に置換基を表す。R1とR2は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。n1は1〜4のいずれかの整数を表す。Ar1は置換もしくは無置換の(n1+1)価の芳香族基を表す。]
  9. 前記一般式(2)のn1が1または2であることを特徴とする請求項8に記載の有機発光素子。
  10. 前記一般式(1)のAが窒素原子を含む複素芳香環を有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の有機発光素子。
  11. 前記一般式(1)のAがトリアジン環を有することを特徴とする請求項10に記載の有機発光素子。
  12. トリアジン環がフェニル基で置換されていることを特徴とする請求項11に記載の有機発光素子。
  13. 前記一般式(1)のAが窒素原子を含む複素芳香環でカルボランに結合することを特徴とする請求項10〜12のいずれか1項に記載の有機発光素子。
  14. 前記一般式(1)のAが下記一般式(3)で表される基であることを特徴とする請求項10〜12のいずれか1項に記載の有機発光素子。
    一般式(3) (Het) n2−Ar2
    [一般式(3)において、Hetは置換もしくは無置換の複素芳香環基(ただし環骨格構成原子として窒素原子を含む)を表す。n2は1〜4のいずれかの整数を表す。Ar2は置換もしくは無置換の(n2+1)価の芳香族基を表す。]
  15. 前記一般式(3)のn2が1または2であることを特徴とする請求項14に記載の有機発光素子。
  16. 前記一般式(1)で表される化合物がo−カルボラン化合物またはm−カルボラン化合物であることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の有機発光素子。
  17. 有機発光素子が有機エレクトロルミネセンス素子である請求項1〜16のいずれか1項に記載の有機発光素子。
  18. 遅延蛍光を放射することを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載の有機発光素子。
  19. 下記一般式(1)で表される化合物からなるホスト材料。
    Figure 0006441896
    [一般式(1)において、X1〜X12は各々独立にカルボランを構成するCまたはBHを表す。ただし、X1〜X12のうちAおよびDとの結合部位はCであり、その他はBHである。Aはカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するアクセプターを表し、Dはカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するドナーを表す。ただし、Aはトリアジン環を有する基であるか、窒素原子を含む複素芳香環で一般式(1)のカルボランに結合する基であるか、下記一般式(3)で表される基である。
    一般式(3) (Het) n2 −Ar 2
    [一般式(3)において、Hetは置換もしくは無置換の複素芳香環基(ただし環骨格構成原子として窒素原子を含む)を表す。n2は1〜4のいずれかの整数を表す。Ar 2 は置換もしくは無置換の(n2+1)価の芳香族基を表す。]
  20. 下記一般式(1)で表される化合物からなる発光材料。
    Figure 0006441896
    [一般式(1)において、X1〜X12は各々独立にカルボランを構成するCまたはBHを表す。ただし、X1〜X12のうちAおよびDとの結合部位はCであり、その他はBHである。Aはカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するアクセプターを表し、Dはカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するドナーを表す。]
  21. 下記一般式(1)で表される化合物からなる遅延蛍光体。
    Figure 0006441896
    [一般式(1)において、X1〜X12は各々独立にカルボランを構成するCまたはBHを表す。ただし、X1〜X12のうちAおよびDとの結合部位はCであり、その他はBHである。Aはカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するアクセプターを表し、Dはカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するドナーを表す。]
  22. 下記一般式(1’)で表される化合物。
    Figure 0006441896
    [一般式(1’)において、X1’〜X12’は各々独立にカルボランを構成するCまたはBHを表す。ただし、X1’〜X12’のうちA’およびD’との結合部位はCであり、その他はBHである。A’はカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するアクセプターを表し、D’はカルボランに芳香環か複素芳香環で結合するドナーを表す。ただし、Aはトリアジン環を有する基であるか、窒素原子を含む複素芳香環で一般式(1)のカルボランに結合する基であるか、下記一般式(3)で表される基である。
    一般式(3) (Het) n2 −Ar 2
    [一般式(3)において、Hetは置換もしくは無置換の複素芳香環基(ただし環骨格構成原子として窒素原子を含む)を表す。n2は1〜4のいずれかの整数を表す。Ar 2 は置換もしくは無置換の(n2+1)価の芳香族基を表す。]
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