JP6727080B2 - 有機発光素子ならびにそれに用いる発光材料および化合物 - Google Patents
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Classifications
-
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- C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
Description
例えば、特許文献1には、置換ジアリールボリル基を1つ有する化合物が記載されている。
一般式(1)
(D)m−Ar−(A)n
[一般式(1)において、Arは芳香環を表し、Dはハメットのσpが負の置換基を表し、Aはハメットのσpが正の置換基を表す。mとnは各々独立に2以上の整数を表すが、m+nがArの芳香環に置換可能な置換基数の最大値を超えることはない。Aの少なくとも2つは、置換もしくは無置換のジアリールボリル基である。]
[2] 前記一般式(1)で表される化合物の分子内に存在するすべてのAが置換もしくは無置換のジアリールボリル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(1)のArは芳香族炭化水素環であることを特徴とする[1]または[2]に記載の化合物。
[4] 前記芳香族炭化水素環がベンゼン環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(1)のAのうちの2つが置換もしくは無置換のジアリールボリル基であり、前記2つの置換もしくは無置換のジアリールボリル基が互いにパラ位となるようにベンゼン環に結合していることを特徴とする[4]に記載の化合物。
[6] 前記一般式(1)のmが2であり、2つのDが互いにパラ位となるようにベンゼン環に結合していることを特徴とする[4]または[5]に記載の化合物。
[7] 前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(2)で表される化合物である[1]に記載の化合物。
[8] 前記一般式(2)のR1またはR3が置換もしくは無置換のジアリールボリル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(2)のR3が置換もしくは無置換のジアリールボリル基であることを特徴とする[7]または[8]に記載の化合物。
[10] 前記一般式(2)のR1〜R5のうちでハメットのσpが負の置換基であるものが、R1とR4の組み合わせ、R2とR3の組み合わせ、または、R3とR4の組み合わせであることを特徴とする[7]または[8]に記載の化合物。
[11] 前記一般式(2)のR1〜R5のうちでハメットのσpが負の置換基であるものが、R1とR4の組み合わせであることを特徴とする[7]〜[10]のいずれか1項に記載の化合物。
[12] 前記ジアリールボリル基がアルキル基で置換されたジアリールボリル基である[1]〜[11]のいずれか1項に記載の化合物。
[13] 前記置換もしくは無置換のジアリールボリル基が、ホウ素原子に2つの芳香族炭化水素環が結合した構造を有す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。
[14] 前記置換もしくは無置換のジアリールボリル基が下記一般式(10)で表される構造を有す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。
[15] 前記一般式(10)のR11〜R15の少なくとも1つと、R16〜R20の少なくとも1つが、アルキル基であることを特徴とする[14]に記載の化合物。
[16] 前記一般式(10)のR11、R13、R15、R16、R18、R20がアルキル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] 前記アルキル基がメチル基であることを特徴とする[16]に記載の化合物。
[18] 前記ハメットのσpが負の置換基が下記一般式(11)で表される構造を有することを特徴とする[1]〜[17]のいずれか1項に記載の化合物。
[19] 前記一般式(11)のR21〜R28が水素原子であることを特徴とする[18]に記載の化合物。
[20] [1]〜[19]のいずれか1項に記載の化合物を含有する発光材料。
[21] [1]〜[19]のいずれか1項に記載の化合物を含むことを特徴とする有機発光素子。
[22] [1]〜[19]のいずれか1項に記載の化合物を含む発光層を基板上に有することを特徴とする[21]に記載の有機発光素子。
[23] 遅延蛍光を放射することを特徴とする[21]または[22]に記載の有機発光素子。
[24] 有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする[21]〜[23]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[25] 前記一般式(1)で表される構造を有する遅延蛍光体。
本発明の化合物は下記一般式(1)で表される構造を有する。また、本発明の発光材料は、下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする。さらに、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。そこで、一般式(1)で表される化合物について、まず説明する。
(D)m−Ar−(A)n
ハメットのσpは、L.P.ハメットにより提唱されたものであり、パラ置換安息香酸の酸解離平衡に及ぼす置換基の影響を定量化したものである。具体的には、パラ置換安息香酸における置換基と酸解離平衡定数の間に成立する下記式:
σp=log Kx−log KH
における置換基に特有な定数(σp)である。上式において、KHは置換基を持たない安息香酸の酸解離平衡定数、KXはパラ位が置換基で置換された安息香酸の酸解離平衡定数を表す。ハメットのσpに関する説明と各置換基の数値については、Hansch,C.et.al.,Chem.Rev.,91,165-195(1991)を参照することができる。
ハメットのσpが正の値であるということは、その置換基がアクセプター性基(電子求引性基)であることを意味し、ハメットのσpが負の値であるということは、その置換基がドナー性基(電子供与性基)であることを意味する。
Aが表す置換基は、ハメットのσpが0.1以上であることが好ましく、0.2以上であることがより好ましく、0.3以上であることがさらに好ましい。また、0.5以上の置換基を選択したり、0.7以上の置換基を選択することもできる。Dが表す置換基は、ハメットのσpが−0.1以下であることが好ましく、−0.2以下であることがより好ましく、−0.3以下であることがさらに好ましい。また、−0.5以下の置換基を選択したり、−0.7以下の置換基を選択することもできる。
芳香環における置換基が置換可能な基としては、具体的には芳香族炭化水素環および芳香族ヘテロ環を構成するメチン基(−CH=)や、芳香族ヘテロ環を構成するイミノ基(−NH−)等を挙げることができる。例えばArがベンゼン環である場合、置換可能な置換基数の最大値は6であり、m+nは6を超えることはない。
Dが表すハメットのσpが負の置換基としての、置換アミノ基およびヘテロアリール基の好ましい例として、下記一般式(11)〜(14)で表される基を挙げることができ、中でも一般式(11)で表される基であることがより好ましい。
一般式(11)で表される基は、R21〜R28が全て水素原子であることも好ましく、R22とR27がトリフルオロメチル基であって、R21、R23〜R26、R28が各々独立に水素原子または置換基であることも好ましい。
R21、R23〜R26、R28の中に置換基を有するとき、いずれが置換基であってもよく、置換基の数も特に制限されない。例えば、R21、R23〜R26、R28の中の置換基の数は0〜4個が好ましく、0〜2個がより好ましく、例えば0個とすることも好ましい。R21、R23〜R26、R28の中の2つ以上が置換基であるとき、その2つ以上の置換基は互いに同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。また、R21、R23〜R26、R28の中に置換基を有する場合、R23〜R26の少なくとも1つが置換基であることが好ましい。例えば、R23とR26が置換基である場合、R24とR25が置換基である場合を好ましく例示することができ、特に、R23とR26が置換基であることが好ましい。R23とR26が置換基であることにより、化合物の酸化耐性が改善される傾向がある。カルバゾール−9−イル基の3位と6位を置換基で保護して酸化を受けにくくすることにより、化合物の2量化が抑制され、安定性が向上すると推測される。R23とR26が表す置換基は、炭素数1〜10のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜5のアルキル基であることがより好ましく、メチル基、tert−ブチル基であることがさらに好ましい。
一般式(12)で表される基が置換基を有する場合は、R42〜R46のいずれかが置換基であることが好ましい。例えば、R42が置換基である場合と、R43が置換基である場合を好ましく例示することができる。
一般式(13)で表される基が置換基を有する場合は、R52〜R60のいずれかが置換基であることが好ましい。例えば、R52〜R54のいずれかがが置換基である場合、R55〜R60のいずれかが置換基である場合を好ましく例示することができる。
一般式(14)で表される基が置換基を有する場合は、R72〜R74およびR77〜R79のいずれかが置換基であることが好ましい。例えば、R72とR79が置換基である場合、R73とR78が置換基である場合、R74とR77が置換基である場合、R72、R74、R77およびR79が置換基である場合を好ましく例示することができる。特に、R74とR77が置換基である場合、R72、R74、R77およびR79が置換基である場合をより好ましく例示することができる。このときの置換基は、各々独立に炭素数1〜20の置換もしくは無置換のアルキル基、または炭素数6〜40の置換もしくは無置換のアリール基であることが特に好ましく、炭素数1〜6の無置換のアルキル基、炭素数6〜10の無置換のアリール基、または炭素数6〜10のアリール基で置換された炭素数6〜10のアリール基であることがさらにより好ましい。また、R75とR76は、水素原子であることが好ましく、互いに結合して環状構造を形成していることも好ましい。R75とR76が互いに結合して形成する環状構造の例として、R75とR76がオキシ基(−O−)、スルフィド基(−S−)またはメチレン基(−CH2−)を構成して形成する6員環を挙げることができる。この場合、一般式(14)で表される基の骨格構造は、フェノキサジン骨格、フェノチアジン骨格またはジヒドロアクリジン骨格となる。また、メチレン基がアルキル基やアリール基で置換されていてもよい。
ここで、R1〜R5のいずれか1つが置換もしくは無置換のジアリールボリル基である場合は、R1〜R3のいずれであってもよい。いずれか2つが置換もしくは無置換のジアリールボリル基である場合は、R1とR3の組み合わせや、R2とR4の組み合わせを例示することができる。いずれか3つが置換もしくは無置換のジアリールボリル基である場合は、R1とR3とR4の組み合わせを例示することができる。これらの中で、好ましいのは、R1またはR3が置換もしくは無置換のジアリールボリル基である場合であり、より好ましいのは、R3が置換もしくは無置換のジアリールボリル基である場合である。この場合、R3が表す置換もしくは無置換のジアリールボリル基とA1が表す置換もしくは無置換のジアリールボリル基とが互いにパラ位の位置になるため、一般式(2)で表される化合物がラジカルになったときに共鳴構造をとることができ、ラジカルが安定化する。その結果、ラジカルから効率よく励起状態を生成することができる。
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。
例えば、一般式(1)で表される構造を有する重合性モノマーを重合させた重合体を、有機発光素子の発光層に用いることが考えられる。具体的には、一般式(1)のAr、D、Aのいずれかに重合性官能基を有する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、その重合体を有機発光素子の発光層に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カップリングさせることにより、二量体や三量体を得て、それらを有機発光素子の発光層に用いることも考えられる。
一般式(15)および(16)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。
上記の一般式(1)で表される化合物は新規化合物である。
一般式(1)で表される化合物の合成法は特に制限されない。一般式(1)で表される化合物の合成は、既知の合成法や条件を適宜組み合わせることにより行うことができる。例えば、一般式(1)で表される化合物が一般式(2)で表される化合物であり、そのR3が一般式(10)で表される基(ジアリールボリル基)であり、R1とR4が一般式(11)で表される基である化合物は、以下の反応式(I)、(II)で表される2つの反応によりにより合成することが可能である。
上記の反応は、公知のカップリング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。
本発明の一般式(1)で表される化合物は高い発光効率を有する。特に、本発明の一般式(1)で表される化合物は、ハメットのσpが負の置換基で置換された芳香環に、ジアリールボリル基が置換した構造を有し、ハメットのσpが負の置換基およびジアリールボリル基の芳香環における置換数がそれぞれ2以上であるという特徴的な構造を有することにより、ジアリールボリル基の置換数が1である場合に比べて顕著に高い発光効率を得ることができる。このため、一般式(1)で表される化合物は、有機発光素子の発光材料として有用であり、有機発光素子の発光層の発光材料として効果的に用いることができる。
さらに、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。
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。
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。
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(In2O3−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。
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(Al2O3)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(Al2O3)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。発光材料としては、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。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。従って、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。その結果、本発明の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、本発明の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。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。
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。
また、本実施例では、ナノ秒の発光寿命で減衰する発光を即時蛍光(通常の蛍光)、マイクロ秒以上の発光寿命で減衰する発光を遅延蛍光として判断した。
まず、下記の反応により中間体1aを合成した。
まず、下記の反応により中間体2aを合成した。
(実施例1)
合成例1で得た化合物1は、HOMO準位が6.06eV、LUMO準位が3.62eVであった。この化合物1を用いて以下のようにして薄膜を作製した。
Ar雰囲気のグローブボックス中で化合物1のトルエン溶液(濃度10-5mol/L)を調製した。
また、石英基板上に真空蒸着法にて、真空度1×104Pa以下の条件にて化合物1の薄膜(単独膜)を100nmの厚さで形成した。
これとは別に、石英基板上に真空蒸着法にて、真空度1×104Pa以下の条件にて化合物1と3,3’−ジ(9H−カルバゾール−9−イル)−1,1’−ビフェニル(
mCBP)とを異なる蒸着源から蒸着し、化合物1の濃度が6重量%である薄膜(ドープ膜)を100nmの厚さで形成した。
化合物1のトルエン溶液について、窒素バブリングを行った後に、325nm励起光による555nm発光の過渡減衰曲線を測定した結果を図2に示す。また、化合物1のmCBP共蒸着薄膜(化合物1の濃度は6重量%)について、5K、100K、200K、300Kの温度下で、337nm励起光による555nm発光の過渡減衰曲線を測定した結果を図3に示す。
図3の過渡減衰曲線において、測定条件が高温になる程、蛍光寿命が延長していることから、化合物1は熱活性型の遅延蛍光体であることが確認された。
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1と同様にして化合物2のトルエン溶液を調製した。
化合物2のトルエン溶液について、窒素バブリングを行う前と窒素バブリングを行った後に、325nm励起光による481nm発光の過渡減衰曲線を測定した結果を図4に示す。
図4を見ると、発光寿命が短い蛍光成分ととともに、発光寿命が長い蛍光成分を認められる。このことから、化合物2は遅延蛍光体であることが確認された。なお、発光寿命が、窒素バブリング前よりも窒素バブリング後の方が長寿命になっているのは、窒素バブリングしたトルエン溶液では、三重項励起子の酸素によるクエンチングが抑えられて励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差が促進されたためと推測される。
化合物1の代わりに下記の構造を有する比較化合物1(Czはカルバゾール−9−イル基を表す)を用いること以外は、実施例1と同様にして比較化合物1のトルエン溶液を調製した。
(実施例3)
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1×104Pa以下で積層した。まず、ガラス基板上にジピラジノ[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)を10nm厚で形成し、次いで、4,4'−シクロヘキシリデンビス[N,N−ビス(4−メチルフェニル)ベンゼンアミン](TAPC)を30nm厚で形成し、さらに、化合物1とmCBPを共蒸着して30nm厚の膜を形成した(化合物1の濃度は6重量%)。次いで、2,4,6−トリス(ビフェニル−3−イル)−1,3,5−トリアジン(T2T)を10nm厚で形成し、さらに、2,7−ビス(2,20−ビピリジン−5−イル)トリフェニレン(BPy−TP2)を40nm厚で形成した。次いで、LiFを0.8nm形成し、さらにAlを100nm厚で形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。
また、発光層における化合物1の濃度を15重量%または25重量%に変更すること以外は、上記の工程と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。
作製した各有機エレクトロルミネッセンス素子の外部量子効率(EQE)−電流密度特性を図5に示す。図5中、「6重量%」、「15重量%」、「25重量%」は、それぞれ発光層における化合物1の濃度が6重量%、15重量%、25重量%である有機エレクトロルミネッセンス素子を表す。各有機エレクトロルミネッセンス素子の最大外部量子効率は、化合物1の濃度を6重量%にしたもので18.3%、化合物1の濃度を15重量%にしたもので15.7%、化合物1の濃度を25重量%にしたもので13.9%であり、非常に高い発光効率を得ることができた。
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 (10)
- 下記一般式(2)で表される構造を有する化合物。
- 前記一般式(2)で表される化合物の分子内に存在するハメットのσpが正の置換基は、すべて置換もしくは無置換のジアリールボリル基であることを特徴とする請求項1に記載の化合物。
- 前記一般式(2)のR1またはR3が置換もしくは無置換のジアリールボリル基であることを特徴とする請求項1または2に記載の化合物。
- 前記一般式(2)のR1〜R5のうちで、前記一般式(11)で表される構造を有するハメットのσpが負の置換基であるものが、R1とR4の組み合わせであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物。
- 前記一般式(10)のR11〜R15の少なくとも1つと、R16〜R20の少なくとも1つが、アルキル基であることを特徴とする請求項5に記載の化合物。
- 前記一般式(10)のR11、R13、R15、R16、R18、R20がアルキル基であることを特徴とする請求項5または6に記載の化合物。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の化合物を含有する発光材料。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の化合物を含むことを特徴とする有機発光素子。
- 遅延蛍光を放射することを特徴とする請求項9に記載の有機発光素子。
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