JP7017933B2 - 有機el発光装置及び電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、有機EL発光装置及び電子機器に関する。
従来、ディスプレイに用いられる発光装置としては、液晶表示装置などが用いられていたが、近年、新たな発光装置として、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子と略記する場合がある。)を用いた有機EL発光装置も実用化されつつある。有機EL素子では、陽極と陰極との間に、発光層を含む発光帯域を備え、発光層に注入された正孔と電子との再結合によって生じる励起子(エキシトン)エネルギーから発光を得る。
カラーディスプレイに用いられる発光装置の方式としては、例えば、3色発光方式が採用されている。3色発光方式では、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の光の三原色を発光可能な素子をそれぞれ形成し、各色の発光強度を制御することでカラー表示を得る。
例えば、特許文献1には、陽極、陰極、正孔輸送帯域、発光層、及び電子輸送帯域を備え、発光層は、赤色発光層、緑色燐光発光層及び青色蛍光発光層から形成され、電子輸送帯域には、これら発光層に隣接して共通の電子輸送層が設けられた有機EL素子が記載されている。特許文献1に記載の有機EL素子において、電子輸送層を構成する材料として、緑色燐光発光層のホストとのアフィニティ差が0.4eV以内という条件を満たす材料が用いられている。
国際公開第2010/143434号
本発明の目的は、複数の画素に亘って共通して設けられる共通層に使用できる化合物の選択の幅を広げつつ、長寿命化させることのできる有機EL発光装置を提供すること、及び当該有機EL発光装置を備える電子機器を提供することである。
本発明の一態様によれば、第一画素及び第二画素を含む複数の画素を備え、前記第一画素は、蛍光発光性の第一化合物を含有する第一発光層を有し、前記第二画素は、遅延蛍光性の第二化合物を含有する第二発光層を有し、前記第一画素及び前記第二画素は、前記第一画素及び前記第二画素に亘って共通して設けられた共通層を有する有機EL発光装置が提供される。
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EL発光装置を備える電子機器が提供される。
本発明によれば、複数の画素に亘って共通して設けられる共通層に使用できる化合物の選択の幅を広げつつ、長寿命化させることのできる有機EL発光装置を提供すること、及び当該有機EL発光装置を備える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発光装置の概略図である。 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。 第二実施形態に係る有機EL発光装置の概略図である。 第三実施形態に係る有機EL発光装置の概略図である。
〔第一実施形態〕
図1には、本実施形態に係る有機EL発光装置1の概略図が示されている。
有機EL発光装置1は、第一画素10、第二画素20、及び第三画素30を有する。本実施形態では、有機EL発光装置1は、第一画素10、第二画素20、及び第三画素30を並列に有する。本実施形態では、第一画素10が青色の発光を呈し、第二画素20が緑色の発光を呈し、第三画素30が赤色の発光を呈する有機EL発光装置1を例に挙げて説明する。有機EL発光装置1の各画素は、有機EL素子としての構成を備える(以下の実施形態等においても同様)。
有機EL発光装置1は、陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光帯域5、共通層50、電子輸送層6、電子注入層7、及び陰極8を含んでいる。陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光帯域5、共通層50、電子輸送層6、電子注入層7、及び陰極8は、この順番で積層されている。
発光帯域5の構成は、第一画素10、第二画素20及び第三画素30において、それぞれ異なる。発光帯域5は、第一画素10において第一発光層15を有し、第二画素20において第二発光層を有し、第三画素30において第三発光層35を有している。
・共通層
共通層50は、陽極2と陰極8との間に設けられた層であって、第一画素10、第二画素20及び第三画素30に亘って共通して設けられた層である。共通層50は、発光帯域5と電子輸送層6との間に設けられている。共通層50は、発光帯域5の陰極側において、発光帯域5と接合している。
共通層50は、第一発光層15と同じ化合物を含有する。共通層50は、遅延蛍光性の化合物を含有しない。共通層50は、燐光発光性の金属錯体を含有しないことが好ましい。
第一発光層15が複数種類の化合物を含有する場合には、共通層50も第一発光層15と同じ種類の化合物を含有する。本明細書において、同じ化合物を含有するとは、例えば、第一発光層15が、X化合物及びY化合物を含有する場合には、共通層50もX化合物及びY化合物を含有する場合をいう。すなわち、本明細書において、同じ化合物を含有するとは、第一発光層15に含まれる化合物と共通層50に含まれる化合物が実質的に一致する場合をいう。なお、実質的に一致するとは、第一発光層に含まれる化合物と共通層に含まれる化合物とが一致する場合や、その他、例えば、両層の化合物の相違が、第一発光層や共通層を形成する際の原料に由来して不可避的に混入してしまう微量な不純物等に由来する場合なども、実質的に一致する場合とする。
一方で、例えば、第一発光層15が、X化合物及びY化合物を含有し、共通層50がX化合物、Y化合物、及びZ化合物を含有する場合や、第一発光層15が、X化合物及びY化合物を含有し、共通層50がX化合物を含有しY化合物を含有しない場合や、並びに第一発光層15が、X化合物、Y化合物、及びZ化合物を含有し、共通層50がZ化合物を含有しX化合物及びY化合物を含有しない場合などのように、第一発光層15に含まれる化合物と共通層50に含まれる化合物が実質的に一致しない場合は、同じ化合物を含有するとの場合に当てはまらない。
本実施形態によれば、共通層50は、第一発光層15と同じ化合物を含有するため、有機EL発光装置1の製造工程を簡略化することができる。例えば、共通層50の形成の際は、第二発光層25及び第三発光層35を形成した後に、第一画素10、第二画素20及び第三画素30に亘って共通して設けられる共通層50を第一画素10の第一発光層15として成膜することができる。
・第一画素
第一画素10は、陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、第一発光層15、共通層50、電子輸送層6、電子注入層7及び陰極8によって構成される。第一画素10の発光帯域5は、正孔輸送層4と電子輸送層6との間に、非共通層としての第一発光層15を有する。
第一発光層15は、蛍光発光性の第一化合物と、第三化合物と、を含有している。第一発光層15は、遅延蛍光性の化合物を含有しない。第一発光層15は、燐光発光性の金属錯体を含有しないことが好ましい。
第一化合物の一重項エネルギーS1(B)と、第三化合物の一重項エネルギーS1(B)とが、S1(B)>S1(B)の関係を満たす。
本実施形態では、第一発光層15と共通層50とは、同じ化合物を含有するので、共通層も第一化合物と第三化合物とを含有している。そのため、第一画素10において正孔輸送層4と電子輸送層6との間に設けられた有機化合物層(第一発光層15及び共通層50)全体が、発光層として機能するともいえる。
有機EL発光装置1において、第一化合物の77KにおけるエネルギーギャップT77K(B)と、第三化合物の77KにおけるエネルギーギャップT77K(B)とが、T77K(B)>T77K(B)の関係を満たすことが好ましい。77Kにおけるエネルギーギャップについては、後に説明する。
第一化合物は、青色蛍光発光性の化合物であることが好ましい。第一化合物の発光ピーク波長は、400nm以上480nm以下であることが好ましく、430nm以上470nm以下であることがより好ましい。
なお、本明細書において、発光ピーク波長とは、測定対象化合物が10-6モル/リットル以上10-5モル/リットル以下の濃度で溶解しているトルエン溶液について、測定した発光スペクトラムにおける発光強度が最大となる発光スペクトルのピーク波長をいう。
・第二画素
第二画素20は、陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、第二発光層25、共通層50、電子輸送層6、電子注入層7及び陰極8によって構成される。第二画素20の発光帯域5は、正孔輸送層4と電子輸送層6との間に、非共通層としての第二発光層25を有する。第二発光層25は、共通層50と接合している。
第二発光層25は、第六化合物と、遅延蛍光性の第二化合物と、蛍光発光性の第五化合物と、を含有する。第二発光層25と共通層50とは、互いに異なる化合物を含有する。第二発光層25は、燐光発光性の金属錯体を含有しない。
第五化合物は緑色蛍光発光性の化合物であることが好ましい。第二発光層25からの発光は、緑色を呈することが好ましい。第二発光層25からの発光のピーク波長は、480nm以上580nm以下であることが好ましく、500nm以上560nm以下であることがより好ましい。
・第三画素
第三画素30は、陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、第三発光層35、共通層50、電子輸送層6、電子注入層7及び陰極8によって構成される。第三画素30の発光帯域5は、正孔輸送層4と電子輸送層6との間に、非共通層としての第三発光層35を有する。第三発光層35は、共通層50と接合している。
第三発光層35は、第九化合物と、遅延蛍光性の第七化合物と、蛍光発光性の第八化合物と、を含有する。第三発光層35と共通層50とは、互いに異なる化合物を含有する。第三発光層35は、燐光発光性の金属錯体を含有しない。
第八化合物は赤色蛍光発光性の化合物であることが好ましい。第三発光層35からの発光は、赤色を呈することが好ましい。第三発光層35からの発光のピーク波長は、580nm以上700nm以下であることが好ましく、600nm以上680nm以下であることがより好ましい。
第一発光層15からの発光のピーク波長は、第二発光層25からの発光のピーク波長よりも小さいことが好ましく、さらに第二発光層25からの発光のピーク波長は、第三発光層35からの発光のピーク波長よりも小さいことが好ましい。
・遅延蛍光性
遅延蛍光(熱活性化遅延蛍光)については、「有機半導体のデバイス物性」(安達千波矢編、講談社、2012年4月1日発行)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確率で生じ、熱活性化遅延蛍光(Thermally Activated delayed Fluorescence,TADF)が発現すると説明されている。さらに、当該文献中の図10.38で、遅延蛍光の発生メカニズムが説明されている。本実施形態における遅延蛍光性化合物は、このようなメカニズムで発生する熱活性化遅延蛍光を示す化合物である。遅延蛍光の発光は過渡PL(Photo Luminescence)測定により確認できる。
過渡PL測定から得た減衰曲線に基づいて遅延蛍光の挙動を解析することもできる。過渡PL測定とは、試料にパルスレーザーを照射して励起させ、照射を止めた後のPL発光の減衰挙動(過渡特性)を測定する手法である。TADF材料におけるPL発光は、最初のPL励起で生成する一重項励起子からの発光成分と、三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光成分に分類される。最初のPL励起で生成する一重項励起子の寿命は、ナノ秒オーダーであり、非常に短い。そのため、当該一重項励起子からの発光は、パルスレーザーを照射後、速やかに減衰する。
一方、遅延蛍光は、寿命の長い三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光であるため、ゆるやかに減衰する。このように最初のPL励起で生成する一重項励起子からの発光と、三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光とでは、時間的に大きな差がある。そのため、遅延蛍光由来の発光強度を求めることができる。
図2には、過渡PLを測定するための例示的装置の概略図が示されている。
本実施形態の過渡PL測定装置100は、所定波長の光を照射可能なパルスレーザー部101と、測定試料を収容する試料室102と、測定試料から放射された光を分光する分光器103と、2次元像を結像するためのストリークカメラ104と、2次元像を取り込んで解析するパーソナルコンピュータ105と、を備える。なお、過渡PLの測定は、本実施形態で説明する装置に限定されない。
試料室102に収容される試料は、マトリックス材料に対し、ドーピング材料が12質量%の濃度でドープされた薄膜を石英基板に成膜することで得られる。
試料室102に収容された薄膜試料に対し、パルスレーザー部101からパルスレーザーを照射して、ドーピング材料を励起させる。励起光の照射方向に対して90度の方向へ発光を取り出し、取り出した光を分光器103で分光し、ストリークカメラ104内で2次元像を結像する。その結果、縦軸が時間に対応し、横軸が波長に対応し、輝点が発光強度に対応する2次元画像を得ることができる。この2次元画像を所定の時間軸で切り出すと、縦軸が発光強度であり、横軸が波長である発光スペクトルを得ることができる。また、当該2次元画像を波長軸で切り出すと、縦軸が発光強度の対数であり、横軸が時間である減衰曲線(過渡PL)を得ることができる。
例えば、マトリックス材料として、下記参考化合物M1を用い、ドーピング材料として下記参考化合物DP1を用いて上述のようにして薄膜試料Aを作製し、過渡PL測定を行った。
Figure 0007017933000001
ここでは、前述の薄膜試料A、及び薄膜試料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M2を用い、ドーピング材料として前記参考化合物DP1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及び薄膜試料Bについて測定した過渡PLから得た減衰曲線が示されている。
Figure 0007017933000002
上記したように過渡PL測定によって、縦軸を発光強度とし、横軸を時間とする発光減衰曲線を得ることができる。この発光減衰曲線に基づいて、光励起により生成した一重項励起状態から発光する蛍光と、三重項励起状態を経由し、逆エネルギー移動により生成する一重項励起状態から発光する遅延蛍光との、蛍光強度比を見積もることができる。遅延蛍光性の材料では、素早く減衰する蛍光の強度に対し、緩やかに減衰する遅延蛍光の強度の割合が、ある程度大きい。
本実施形態における遅延蛍光発光量は、図2の装置を用いて求めることができる。前記遅延蛍光性化合物は、当該遅延蛍光性化合物が吸収する波長のパルス光(パルスレーザーから照射される光)で励起された後、当該励起状態から即座に観察されるPrompt発光(即時発光)と、当該励起後、即座には観察されず、その後観察されるDelay発光(遅延発光)とが存在する。本実施形態においては、Delay発光(遅延発光)の量がPrompt発光(即時発光)の量に対して5%以上であることが好ましい。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以上であることが好ましい。
Prompt発光とDelay発光の量は、“Nature 492, 234-238, 2012”に記載された方法と同様の方法により求めることができる。なお、Prompt発光及びDelay発光の量の算出に使用される装置は、前記文献に記載の装置に限定されない。
また、遅延蛍光性の測定に用いられる試料は、例えば、遅延蛍光性化合物と下記化合物TH-2とを、遅延蛍光性化合物の割合が12質量%となるように石英基板の上に共蒸着し、膜厚100nmの薄膜を形成した試料を使用することができる。
Figure 0007017933000003
・TADF機構
遅延蛍光性化合物としてΔST(DF)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、遅延蛍光性化合物の三重項準位から遅延蛍光性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。最低励起一重項状態Sと最低励起三重項状態Tとの差を、ΔSTとして定義する。
本実施形態では、第二画素20の第二発光層25及び第三画素30の第三発光層35は、それぞれ遅延蛍光性化合物及び蛍光発光性化合物を含んでいる。遅延蛍光性化合物としてΔST(DF)の小さな化合物を用いると、最低励起三重項状態T(DF)は、熱エネルギーにより、最低励起一重項状態S(DF)への逆項間交差が可能である。そして、遅延蛍光性化合物の最低励起一重項状態S(DF)からのフェルスター型エネルギー移動により蛍光発光性化合物の最低励起一重項状態S(FL)が生成する。この結果、蛍光発光性化合物の最低励起一重項状態S(FL)からの蛍光発光を観測することができる。
本実施形態では、第二画素20の第二発光層25は、遅延蛍光性の第二化合物及び蛍光発光性の第五化合物を含んでいる。そのため、遅延蛍光性化合物の最低励起一重項状態S(M2)からのフェルスター型エネルギー移動により蛍光発光性の第五化合物の最低励起一重項状態S(M5)が生成する。この結果、蛍光発光性の第五化合物の最低励起一重項状態S(M5)からの蛍光発光を観測することができる。
第二発光層25において、第二化合物、第五化合物、及び第六化合物は、以下のような関係を満たすことが好ましい。
第二化合物の一重項エネルギーS1(GDF)と、第五化合物の一重項エネルギーS1(GDP)とが、S1(GDF)>S1(GDP)の関係を満たすことが好ましい。
第二化合物の一重項エネルギーS1(GDF)と、第六化合物の一重項エネルギーS1(GDS)とが、S1(GDS)>S1(GDF)の関係を満たすことが好ましい。
第二発光層25において、S1(GDS)>S1(GDF)>S1(GDP)の関係を満たすことが好ましい。
本実施形態では、第三画素30の第三発光層35は、遅延蛍光性の第七化合物及び蛍光発光性の第八化合物を含んでいる。そのため、遅延蛍光性の第七化合物の最低励起一重項状態S(M7)からのフェルスター型エネルギー移動により蛍光発光性の第八化合物の最低励起一重項状態S(M8)が生成する。この結果、蛍光発光性の第八化合物の最低励起一重項状態S(M8)からの蛍光発光を観測することができる。
第三発光層35において、第七化合物、第八化合物、及び第九化合物は、以下のような関係を満たすことが好ましい。
第七化合物の一重項エネルギーS1(RDF)と、第八化合物の一重項エネルギーS1(RDP)とが、S1(RDF)>S1(RDP)の関係を満たすことが好ましい。
第七化合物の一重項エネルギーS1(RDF)と、第九化合物の一重項エネルギーS1(RDS)とが、S1(RDS)>S1(RDF)の関係を満たすことが好ましい。
第三発光層35において、S1(RDS)>S1(RDF)>S1(RDP)の関係を満たすことが好ましい。
本実施形態のように、各画素の発光層が燐光発光層ではなく、蛍光発光層(第一発光層15)または遅延蛍光性の化合物を含む発光層(第二発光層25及び第三発光層35)を備えることで、複数の画素に亘って共通して設けられる共通層50に使用できる化合物の選択の幅を広げつつ、有機EL発光装置1を長寿命化させることができる。さらに、互いに異なる発光色(赤色、緑色及び青色)を呈する複数の画素を有する有機EL発光装置1においても、共通層50を各画素に亘って共通して設ければよいため、有機EL発光装置1の構成や製造工程を簡素化できる。
従来、各画素の発光層として燐光発光層を用いた有機EL発光装置が提案されている。このような有機EL発光装置では、燐光発光層を効率的に発光させるため、共通層に使用できる化合物がある程度限られていた。共通層に用いた化合物が特定の条件を満たしていない場合、燐光発光層の内部で生成した三重項励起子が燐光発光前に共通層へ移動して(漏れて)しまい、燐光発光層の発光効率が低下するためである。そこで、例えば、特許文献1に記載の有機EL素子においては、共通層に相当する電子輸送層を構成する材料として、緑色燐光発光層のホストとのアフィニティ差が0.4eV以内という条件を満たす材料が用いられている。このように、燐光発光層を用いた有機EL発光装置の発光効率の低下を防ぐためには、特許文献1に記載の条件を満たす特定の材料を用いることが必要であった。
一方、有機EL発光装置1によれば、第二発光層25及び第三発光層35は、燐光発光層ではなく、遅延蛍光性の化合物を含む発光層であり、燐光発光層における発光機構とは異なるTADF機構により発光する層である。そのため、燐光発光層を採用する場合の条件が課されず、共通層に使用できる化合物の制限を少なくすることができる。さらに、有機EL発光装置1では、第二発光層25及び第三発光層35は、蛍光発光性の化合物を含み、各発光層の蛍光発光性の化合物を発光中心としている。蛍光発光性の化合物は、燐光発光層に含まれる燐光発光性の金属錯体よりも耐久性が高い。そのため、本実施形態によれば、燐光発光層を含む有機EL発光装置に比べて、有機EL発光装置1を長寿命化させることができる。
また、有機EL発光装置1によれば、燐光発光層を含む有機EL発光装置に比べて、駆動電圧を低下させることができる。その理由としては、遅延蛍光性の化合物を励起させるのに必要なエネルギーが、燐光発光層に含まれる材料を励起させるのに必要なエネルギーよりも小さいためと考えられる。
有機EL発光装置1において、第二発光層25及び第三発光層35は、それぞれ蛍光発光性化合物を含んでいる。蛍光発光性化合物は、遅延蛍光性化合物や燐光発光性化合物よりも吸光係数が高いため、フェルスター型エネルギー移動効率が向上し、遅延蛍光性化合物からのエネルギーを受け取り易い。よって、有機EL発光装置1は、発光効率の点でより好ましい。
・三重項エネルギーと77[K]におけるエネルギーギャップとの関係
ここで、三重項エネルギーと77[K]におけるエネルギーギャップとの関係について説明する。本実施形態では、77[K]におけるエネルギーギャップは、通常定義される三重項エネルギーとは異なる点がある。
三重項エネルギーの測定は、次のようにして行われる。まず、測定対象となる化合物を適切な溶媒中に溶解した溶液を石英ガラス管内に封入した試料を作製する。この試料について、低温(77[K])で燐光スペクトル(縦軸:燐光発光強度、横軸:波長とする。)を測定し、この燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値に基づいて、所定の換算式から三重項エネルギーを算出する。
ここで、本実施形態に用いる遅延蛍光性化合物としては、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S1
一重項エネルギーS1は、次のようにして測定される。
測定対象となる化合物を石英基板上に膜厚100nmで蒸着して試料を作製し、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。)を測定する。この発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、次に示す換算式(F2)から算出される。
換算式(F2):S1[eV]=1239.85/λedge
吸収スペクトルは、分光光度計で測定する。例えば、日立社製の分光光度計(装置名:U3310)等を用いることができる。
発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。発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、当該発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発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、石英基板上に蒸着した試料を用いた測定結果と、溶液を用いた測定結果とが大きく異なる場合には、その原因として分子の会合体の形成や溶媒との強い相互作用などが考えられる。そのため、測定対象となる化合物と、エネルギーギャップが大きくエキサイプレックスを形成しない適切な他の材料とを、石英基板上に共蒸着した試料を用いて上記の測定を行うこともできる。
本実施形態に係る遅延蛍光性の化合物は、例えば、下記一般式(1)で表される。
Figure 0007017933000004
前記一般式(1)において、
Aは下記一般式(a-1)~(a-7)から選ばれる部分構造を有する基であり、Aが複数存在する場合、複数のAは互いに同一であるか、または異なり、A同士が結合して飽和または不飽和の環を形成するか、又は環を形成せず、
Bは下記一般式(b-1)~(b-6)から選ばれる部分構造を有する基であり、Bが複数存在する場合、複数のBは互いに同一であるか、または異なり、B同士が結合して飽和または不飽和の環を形成するか、又は環を形成せず、
a,b,およびdは、それぞれ独立に、1~5の整数であり、
cは、0~5の整数であり、
cが0のとき、AとBとは単結合またはスピロ結合で結合し、
cが1~5の整数のとき、Lは、
置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、および
置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基からなる群から選択される連結基であり、Lが複数存在する場合、複数のLは互いに同一であるか、または異なり、L同士が結合して飽和または不飽和の環を形成するか、又は環を形成しない。
Figure 0007017933000005
Figure 0007017933000006
前記一般式(b-1)~(b-6)において、
Rは、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのRは、
置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、
置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基、および
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基からなる群から選択され、Rが複数存在する場合、複数のRは互いに同一であるか、または異なり、R同士が結合して飽和または不飽和の環を形成するか、又は環を形成しない。
前記一般式(a-1)~(a-7)から選ばれる部分構造を有する基としては、例えば、前記一般式(a-3)の部分構造を有する基として、下記一般式(a-3-1)で表される基が挙げられる。
Figure 0007017933000007
前記一般式(a-3-1)において、Xは、単結合、酸素原子、硫黄原子、または前記一般式(1)中のLもしくはBと結合する炭素原子である。
また、前記一般式(b-1)~(b-6)から選ばれる部分構造を有する基としては、例えば、前記一般式(b-2)の部分構造を有する基として、下記一般式(b-2-1)で表される基が挙げられる。
Figure 0007017933000008
前記一般式(b-2-1)において、Xは、単結合、酸素原子、硫黄原子、CRb1b2、または前記一般式(1)中のLもしくはAと結合する炭素原子である。
b1およびRb2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Rb1およびRb2は、それぞれ独立に、置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、および置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基からなる群から選択される。
b1およびRb2は、置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、および置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基からなる群から選択される置換基であることが好ましく、置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基からなる群から選択される置換基であることがより好ましい。
前記一般式(1)で表される化合物の結合様式の一例として、例えば下記表1に示す結合様式が挙げられる。
Figure 0007017933000009
本実施形態において、前記一般式(1)におけるBが、下記一般式(100)で表されることが好ましい。
Figure 0007017933000010
前記一般式(100)において、
101~R108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R101~R108は、それぞれ独立に、
置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、
置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換シリル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換または無置換の炭素数2~30のアルキルアミノ基、
置換または無置換の環形成炭素数6~60のアリールアミノ基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、および
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基からなる群から選択され、ただし、R101とR102、R102とR103、R103とR104、R105とR106、R106とR107、並びにR107とR108のいずれかの組み合わせが、飽和または不飽和の環構造を形成するか、又は環を形成せず、
100は、下記一般式(111)~(117)から選ばれるいずれかの連結基であり、
sは1~3の整数であり、sが2または3の場合、複数のL100は、互いに同一であるか、または異なり、
100は、下記一般式(121)~(125)から選ばれるいずれかの連結基である。
Figure 0007017933000011
前記一般式(113)~(117)において、R109は、それぞれ独立に、前記一般式(100)におけるR101~R108と同義である。
ただし、前記一般式(100)において、R101~R108のうち一つまたはR109のうち一つは、前記一般式(1)中のLまたはAに対して結合する単結合である。
109と、前記一般式(100)中のR104またはR105とは、互いに結合して飽和または不飽和の環構造を形成するか、又は環を形成しない。
複数のR109が存在する場合は、互いに同一であるか、または異なる。
Figure 0007017933000012
前記一般式(123)~(125)において、
110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R110は、
置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、
置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基、および
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基からなる群から選択され、複数のR110が存在する場合は、互いに同一であるか、または異なる。
110と、前記一般式(100)中のR101またはR108とは、互いに結合して飽和または不飽和の環構造を形成するか、又は環を形成しない。
本実施形態において、L100は、前記一般式(111)~(114)のいずれかで表されることが好ましく、前記一般式(113)または(114)で表されることがより好ましい。
本実施形態において、X100は、前記一般式(121)~(124)のいずれかで表されることが好ましく、前記一般式(123)または(124)で表されることがより好ましい。
前記一般式(1)で表される化合物としては、例えば、下記一般式(10)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0007017933000013
前記一般式(10)において、
a1は0または1であり、a2は0または1であり、ただし、a1+a2≧1であり、
m1は、1~5の整数であり、
a2が0のとき、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子または1価の置換基であり、置換基としてのRおよびRは、それぞれ独立に、
置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、
置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、および
置換シリル基からなる群から選択され、
a2が1のとき、RおよびRは、それぞれ独立に、
置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、
置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、および
置換シリル基からなる群から選択される連結基であり、
m1が2以上の場合、複数のRは互いに同一であるか、または異なり、複数のRは互いに同一であるか、または異なり、
およびAは、それぞれ独立に、前記一般式(a-1)~(a-7)から選ばれる部分構造を有する基であり、m1が2以上の場合、複数のAは互いに同一であるか、または異なり、
a1が0のとき、Lは水素原子または1価の置換基であり、置換基としてのLは、
置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、および
置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基からなる群から選択され、
a1が1のとき、Lは単結合または連結基であり、連結基としてのLは、
置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、および
置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基からなる群から選択され、
は、単結合または連結基であり、連結基としてのLは、
置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、および
置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基からなる群から選択され、m1が2以上の場合、複数のLは互いに同一であるか、または異なる。
本実施形態において、a2が0のとき、RおよびRは、置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基、および置換シリル基からなる群から選択される置換基であることが好ましく、置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、および置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基からなる群から選択される置換基であることがより好ましい。
本実施形態において、a2が1のとき、RおよびRは、置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基、および置換シリル基からなる群から選択される連結基であることが好ましく、置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、および置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基からなる群から選択される連結基であることがより好ましい。
また例えば、前記一般式(1)で表される化合物としては、下記一般式(10’)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0007017933000014
前記一般式(10’)において、
m2は2であり、
a2は0または1であり、複数のa2は互いに同一であるか、または異なり、
m1は、1~5の整数であり、複数のm1は互いに同一であるか、または異なり、
a2が0のとき、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子または1価の置換基であり、置換基としてのRおよびRは、それぞれ独立に、
置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、
置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、および
置換シリル基からなる群から選択され、
a2が1のとき、RおよびRは、それぞれ独立に、
置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、
置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換または無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換または無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換または無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、および
置換シリル基からなる群から選択される連結基であり、
複数のRは互いに同一であるか、または異なり、複数のRは互いに同一であるか、または異なり、
およびAは、それぞれ独立に、前記一般式(a-1)~(a-7)から選ばれる部分構造を有する基であり、複数のAは互いに同一であるか、または異なり、
は単結合または連結基であり、連結基としてのLは、
置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、および
置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基からなる群から選択され、複数のLは互いに同一であるか、または異なり、
は、単結合または連結基であり、連結基としてのLは、
置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、および
置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基からなる群から選択され、複数のLは互いに同一であるか、または異なる。
例えば、前記一般式(10)で表される化合物としては、例えば、下記一般式(10A)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0007017933000015
前記一般式(10A)において、a1,m1,A,A,L,およびLは、前記一般式(10)におけるa1,m1,A,A,L,およびLと、それぞれ同義である。
また例えば、前記一般式(10)または前記一般式(10’)で表される化合物としては、下記一般式(10B)~(10E)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0007017933000016
Figure 0007017933000017
前記一般式(10D)において、Xは、=N-L-L-A、酸素原子、硫黄原子、およびセレン原子からなる群から選択される。前記一般式(10B),(10C),(10D),および(10E)において、R,R,A,A,L,およびLは、前記一般式(10)におけるR,R,A,A,L,およびLと、それぞれ同義である。
本実施形態に係る遅延蛍光性の化合物の具体的な例を以下に示す。なお、本発明における遅延蛍光性の化合物は、これらの例に限定されない。
Figure 0007017933000018
Figure 0007017933000019
Figure 0007017933000020
Figure 0007017933000021
Figure 0007017933000022
Figure 0007017933000023
Figure 0007017933000024
Figure 0007017933000025
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。
次に前記一般式に記載の各置換基について説明する。
本明細書における環形成炭素数6~30のアリール基(芳香族炭化水素基と称する場合がある。)としては、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、フルオレニル基、ピレニル基、クリセニル基、フルオランテニル基、ベンゾ[a]アントリル基、ベンゾ[c]フェナントリル基、トリフェニレニル基、ベンゾ[k]フルオランテニル基、ベンゾ[g]クリセニル基、ベンゾ[b]トリフェニレニル基、ピセニル基、及びペリレニル基等が挙げられる。
本明細書におけるアリール基としては、環形成炭素数が6~20であることが好ましく、6~14であることがより好ましく、6~12であることがさらに好ましい。上記アリール基の中でもフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ターフェニル基、フルオレニル基がさらにより好ましい。1-フルオレニル基、2-フルオレニル基、3-フルオレニル基及び4-フルオレニル基については、9位の炭素原子に、後述する本明細書における置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基や、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18のアリール基が置換されていることが好ましい。
本明細書における環形成原子数5~30のヘテロアリール基(複素環基、ヘテロ芳香族環基、または芳香族複素環基と称する場合がある。)は、ヘテロ原子として、窒素、硫黄、酸素、ケイ素、セレン原子、及びゲルマニウム原子からなる群から選択される少なくともいずれかの原子を含むことが好ましく、窒素、硫黄、及び酸素からなる群から選択される少なくともいずれかの原子を含むことがより好ましい。
本明細書における環形成原子数5~30の複素環基としては、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリニル基、ナフチリジニル基、フタラジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、インドリル基、ベンズイミダゾリル基、インダゾリル基、イミダゾピリジニル基、ベンズトリアゾリル基、カルバゾリル基、フリル基、チエニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、イソキサゾリル基、イソチアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾイソキサゾリル基、ベンゾイソチアゾリル基、ベンゾオキサジアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、ピペリジニル基、ピロリジニル基、ピペラジニル基、モルホリル基、フェナジニル基、フェノチアジニル基、及びフェノキサジニル基等が挙げられる。
本明細書における複素環基の環形成原子数は、5~20であることが好ましく、5~14であることがさらに好ましい。上記複素環基の中でも1-ジベンゾフラニル基、2-ジベンゾフラニル基、3-ジベンゾフラニル基、4-ジベンゾフラニル基、1-ジベンゾチエニル基、2-ジベンゾチエニル基、3-ジベンゾチエニル基、4-ジベンゾチエニル基、1-カルバゾリル基、2-カルバゾリル基、3-カルバゾリル基、4-カルバゾリル基、及び9-カルバゾリル基がさらにより好ましい。1-カルバゾリル基、2-カルバゾリル基、3-カルバゾリル基及び4-カルバゾリル基については、9位の窒素原子に、本明細書における置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基や、置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基が置換していることが好ましい。
また、本明細書において、複素環基は、例えば、下記一般式(XY-1)~(XY-18)で表される部分構造から誘導される基であってもよい。
Figure 0007017933000026
Figure 0007017933000027
Figure 0007017933000028
前記一般式(XY-1)~(XY-18)中、X及びYは、それぞれ独立に、ヘテロ原子であり、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、ケイ素原子、またはゲルマニウム原子であることが好ましい。前記一般式(XY-1)~(XY-18)で表される部分構造は、任意の位置で結合手を有して複素環基となり、この複素環基は、置換基を有していてもよい。
また、本明細書において、置換もしくは無置換のカルバゾリル基としては、例えば、下記式で表されるような、カルバゾール環に対してさらに環が縮合した基も含み得る。このような基も置換基を有していてもよい。また、結合手の位置も適宜変更され得る。
Figure 0007017933000029
本明細書における炭素数1~30のアルキル基としては、直鎖、分岐鎖または環状のいずれであってもよい。直鎖または分岐鎖のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、ネオペンチル基、アミル基、イソアミル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、1-ペンチルヘキシル基、1-ブチルペンチル基、1-ヘプチルオクチル基、及び3-メチルペンチル基等が挙げられる。
本明細書における直鎖または分岐鎖のアルキル基の炭素数は、1~10であることが好ましく、1~6であることがさらに好ましい。上記直鎖または分岐鎖のアルキル基の中でもメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、アミル基、イソアミル基、及びネオペンチル基がさらにより好ましい。
本明細書における環形成炭素数3~30のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、4-メチルシクロヘキシル基、アダマンチル基、及びノルボルニル基等が挙げられる。シクロアルキル基の環形成炭素数は、3~10であることが好ましく、5~8であることがさらに好ましい。上記シクロアルキル基の中でも、シクロペンチル基やシクロヘキシル基がさらにより好ましい。
本明細書におけるアルキル基がハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルキル基としては、例えば、上記炭素数1~30のアルキル基が1以上のハロゲン原子で置換された基が挙げられる。具体的には、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、フルオロエチル基、トリフルオロメチルメチル基、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基等が挙げられる。
本明細書における置換シリル基としては、炭素数3~30のアルキルシリル基、及び環形成炭素数6~30のアリールシリル基が挙げられる。
本明細書における炭素数3~30のアルキルシリル基としては、上記炭素数1~30のアルキル基で例示したアルキル基を有するトリアルキルシリル基が挙げられ、具体的にはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリ-n-ブチルシリル基、トリ-n-オクチルシリル基、トリイソブチルシリル基、ジメチルエチルシリル基、ジメチルイソプロピルシリル基、ジメチル-n-プロピルシリル基、ジメチル-n-ブチルシリル基、ジメチル-t-ブチルシリル基、ジエチルイソプロピルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、及びトリイソプロピルシリル基等が挙げられる。トリアルキルシリル基における3つのアルキル基は、互いに同一であるか、または異なる。
本明細書における環形成炭素数6~30のアリールシリル基としては、例えば、ジアルキルアリールシリル基、アルキルジアリールシリル基、及びトリアリールシリル基が挙げられる。
ジアルキルアリールシリル基は、例えば、上記炭素数1~30のアルキル基で例示したアルキル基を2つ有し、上記環形成炭素数6~30のアリール基を1つ有するジアルキルアリールシリル基が挙げられる。ジアルキルアリールシリル基の炭素数は、8~30であることが好ましい。
アルキルジアリールシリル基は、例えば、上記炭素数1~30のアルキル基で例示したアルキル基を1つ有し、上記環形成炭素数6~30のアリール基を2つ有するアルキルジアリールシリル基が挙げられる。アルキルジアリールシリル基の炭素数は、13~30であることが好ましい。
トリアリールシリル基は、例えば、上記環形成炭素数6~30のアリール基を3つ有するトリアリールシリル基が挙げられる。トリアリールシリル基の炭素数は、18~30であることが好ましい。
本明細書において、アラルキル基(アリールアルキル基と称する場合がある)におけるアリール基は、芳香族炭化水素基であってもよく、複素環基であってもよい。
本明細書における炭素数7~30のアラルキル基としては、環形成炭素数6~30のアラルキル基が好ましく、-Z-Zと表される。このZの例として、上記炭素数1~30のアルキル基に対応するアルキレン基等が挙げられる。このZの例として、例えば、上記環形成炭素数6~30のアリール基の例が挙げられる。炭素数7~30のアラルキル基は、アリール部分が炭素数6~30(好ましくは6~20、より好ましくは6~12)であり、アルキル部分が炭素数1~30(好ましくは1~20、より好ましくは1~10、さらに好ましくは1~6)であることが好ましい。このアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、2-フェニルプロパン-2-イル基、1-フェニルエチル基、2-フェニルエチル基、1-フェニルイソプロピル基、2-フェニルイソプロピル基、フェニル-t-ブチル基、α-ナフチルメチル基、1-α-ナフチルエチル基、2-α-ナフチルエチル基、1-α-ナフチルイソプロピル基、2-α-ナフチルイソプロピル基、β-ナフチルメチル基、1-β-ナフチルエチル基、2-β-ナフチルエチル基、1-β-ナフチルイソプロピル基、及び2-β-ナフチルイソプロピル基等が挙げられる。
本明細書における置換ホスフォリル基は、下記一般式(P)で表される。
Figure 0007017933000030
前記一般式(P)中、ArP1及びArP2は、それぞれ独立に、置換基であり、炭素数1~30のアルキル基、及び環形成炭素数6~30のアリール基からなる群から選択されるいずれかの基であることが好ましく、炭素数1~10のアルキル基、及び環形成炭素数6~20のアリール基からなる群から選択されるいずれかの基であることがより好ましく、炭素数1~6のアルキル基、及び環形成炭素数6~14のアリール基からなる群から選択されるいずれかの基であることがさらに好ましい。
本明細書における炭素数1~30のアルコキシ基は、-OZと表される。このZの例として、上記炭素数1~30のアルキル基が挙げられる。アルコキシ基は、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、及びヘキシルオキシ基等が挙げられる。アルコキシ基の炭素数は、1~20であることが好ましい。
アルコキシ基がハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルコキシ基としては、例えば、上記炭素数1~30のアルコキシ基が1以上のフッ素原子で置換された基が挙げられる。
本明細書において、アリールアルコキシ基(アリールオキシ基と称する場合がある)におけるアリール基は、芳香族炭化水素基であってもよく、複素環基であってもよい。
本明細書における炭素数5~30のアリールアルコキシ基は、-OZと表される。このZの例として、例えば、上記環形成炭素数6~30のアリール基等が挙げられる。アリールアルコキシ基の環形成炭素数は、6~20であることが好ましい。このアリールアルコキシ基としては、例えば、フェノキシ基が挙げられる。
本明細書における置換アミノ基は、-NHR、または-N(Rと表される。このRの例として、例えば、上記炭素数1~30のアルキル基、及び上記環形成炭素数6~30のアリール基等が挙げられる。置換アミノ基としては、アルキルアミノ基およびアリールアミノ基が挙げられる。
本明細書における炭素数2~30のアルケニル基としては、直鎖または分岐鎖のいずれであってもよく、例えば、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、オレイル基、エイコサペンタエニル基、ドコサヘキサエニル基、スチリル基、2,2-ジフェニルビニル基、1,2,2-トリフェニルビニル基、及び2-フェニル-2-プロペニル基等が挙げられる。
本明細書における炭素数3~30のシクロアルケニル基としては、例えば、シクロペンタジエニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、及びシクロヘキサジエニル基等が挙げられる。
本明細書における炭素数2~30のアルキニル基としては、直鎖または分岐鎖のいずれであってもよく、例えば、エチニル、プロピニル、及び2-フェニルエチニル等が挙げられる。
本明細書における炭素数3~30のシクロアルキニル基としては、例えば、シクロペンチニル基、及びシクロヘキシニル基等が挙げられる。
本明細書における置換スルファニル基としては、例えば、メチルスルファニル基、フェニルスルファニル基、ジフェニルスルファニル基、ナフチルスルファニル基、及びトリフェニルスルファニル基等が挙げられる。
本明細書における置換スルフィニル基としては、例えば、メチルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ジフェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、及びトリフェニルスルフィニル基等が挙げられる。
本明細書における置換スルホニル基としては、例えば、メチルスルホニル基、フェニルスルホニル基、ジフェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、及びトリフェニルスルホニル基等が挙げられる。
本明細書における置換ホスファニル基としては、例えば、フェニルホスファニル基等が挙げられる。
本明細書における置換カルボニル基としては、例えば、メチルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ジフェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、及びトリフェニルカルボニル基等が挙げられる。
本明細書における炭素数2~30のアルコキシカルボニル基は、-COOY’と表される。このY’の例として、上記アルキル基が挙げられる。
本明細書における置換カルボキシ基としては、例えば、ベンゾイルオキシ基等が挙げられる。
本明細書における炭素数1~30のアルキルチオ基及び環形成炭素数6~30のアリールチオ基は、-SRと表される。このRの例として、上記炭素数1~30のアルキル基及び上記環形成炭素数6~30のアリール基が挙げられる。アルキルチオ基の炭素数は、1~20であることが好ましく、アリールチオ基の環形成炭素数は、6~20であることが好ましい。
本明細書におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
本明細書において、「環形成炭素」とは飽和環、不飽和環、または芳香環を構成する炭素原子を意味する。「環形成原子」とはヘテロ環(飽和環、不飽和環、及び芳香環を含む)を構成する炭素原子及びヘテロ原子を意味する。
また、本明細書において、水素原子とは、中性子数の異なる同位体、すなわち、軽水素(Protium)、重水素(Deuterium)、三重水素(Tritium)を包含する。
本明細書において、「置換もしくは無置換の」または「置換または無置換の」という場合における置換基としては、環形成炭素数6~30のアリール基、環形成原子数5~30のヘテロアリール基、炭素数1~30のアルキル基(直鎖または分岐鎖のアルキル基)、環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、炭素数3~30のアルキルシリル基、環形成炭素数6~30のアリールシリル基、炭素数1~30のアルコキシ基、炭素数5~30のアリールオキシ基、置換アミノ基、炭素数1~30のアルキルチオ基、環形成炭素数6~30のアリールチオ基、炭素数5~30のアラルキル基、炭素数2~30のアルケニル基、炭素数2~30のアルキニル基、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、及びカルボキシ基からなる群から選択される少なくとも一種の基が挙げられる。
本明細書において、「置換もしくは無置換の」または「置換または無置換の」という場合における置換基としては、環形成炭素数6~30のアリール基、環形成原子数5~30のヘテロアリール基、炭素数1~30のアルキル基(直鎖または分岐鎖のアルキル基)、環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、炭素数3~30のアルキルシリル基、環形成炭素数6~30のアリールシリル基、及びシアノ基からなる群から選択される少なくとも一種の基が好ましく、さらには、各置換基の説明において好ましいとした具体的な置換基が好ましい。
本明細書において、「置換もしくは無置換の」または「置換または無置換の」という場合における置換基は、環形成炭素数6~30のアリール基、環形成原子数5~30のヘテロアリール基、炭素数1~30のアルキル基(直鎖または分岐鎖のアルキル基)、環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、炭素数1~30のハロゲン化アルキル基、炭素数3~30のアルキルシリル基、環形成炭素数6~30のアリールシリル基、炭素数1~30のアルコキシ基、炭素数5~30のアリールオキシ基、置換アミノ基、炭素数1~30のアルキルチオ基、環形成炭素数6~30のアリールチオ基、炭素数5~30のアラルキル基、炭素数2~30のアルケニル基、炭素数2~30のアルキニル基、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、及びカルボキシ基からなる群から選択される少なくとも一種の基によってさらに置換されてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成してもよい。
本明細書において、「置換もしくは無置換の」または「置換または無置換の」という場合における置換基に、さらに置換する置換基としては、環形成炭素数6~30のアリール基、環形成原子数5~30のヘテロアリール基、炭素数1~30のアルキル基(直鎖または分岐鎖のアルキル基)、ハロゲン原子、及びシアノ基からなる群から選択される少なくとも一種の基であることが好ましく、各置換基の説明において好ましいとした具体的な置換基から選択される少なくとも一種の基であることがさらに好ましい。
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「無置換」とは前記置換基で置換されておらず、水素原子が結合していることを意味する。
なお、本明細書において、「置換もしくは無置換の炭素数XX~YYのZZ基」という表現における「炭素数XX~YY」は、ZZ基が無置換である場合の炭素数を表し、置換されている場合の置換基の炭素数は含めない。
本明細書において、「置換もしくは無置換の原子数XX~YYのZZ基」という表現における「原子数XX~YY」は、ZZ基が無置換である場合の原子数を表し、置換されている場合の置換基の原子数は含めない。
以下に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構造が構築される場合、環構造は、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、連結基におけるアリール基等としては、上述した一価の基から、1つ以上の原子を除いて得られる二価以上の基が挙げられる。
・基板
有機EL発光装置1は、支持体としての基板をさらに有していてもよい。基板としては、例えば、ガラス、石英、プラスチックなど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)基板のことである。可撓性基板としては、例えば、ポリカーボネートやポリ塩化ビニルからなるプラスチック基板等が挙げられる。
・陽極
陽極2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、及びこれらの混合物などを用いることが好ましい。陽極2の材質としては、具体的には、例えば、酸化インジウム-酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素若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、及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、陽極2の材質としては、金(Au)、白金(Pt)、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。
・正孔注入層
正孔注入層3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、例えば、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、芳香族アミン化合物、及び高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)等が挙げられる。
・正孔輸送層
正孔輸送層4は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送層4に用いられる化合物としては、例えば、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、及びアントラセン誘導体等が挙げられる。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正孔輸送層4に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、これら以外の化合物を正孔輸送層4に用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層であってもよいし、上記物質からなる層が二層以上積層された積層であってもよい。
・蛍光発光性化合物
共通層50、第一発光層15、第二発光層25及び第三発光層35に含まれる蛍光発光性化合物は、一重項励起状態から発光可能な化合物である。蛍光発光性化合物の種類は特に限定されない。
青色蛍光発光性の化合物として、ピレン誘導体、スチリルアミン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、フルオレン誘導体、ジアミン誘導体、及びトリアリールアミン誘導体などが使用できる。具体的には青色蛍光発光性の化合物として、例えば、N,N’-ビス[4-(9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]-N,N’-ジフェニルスチルベン-4,4’-ジアミン(略称:YGA2S)、4-(9H-カルバゾール-9-イル)-4’-(10-フェニル-9-アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)、及び4-(10-フェニル-9-アントリル)-4’-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)トリフェニルアミン(略称:PCBAPA)などが挙げられる。他にも、青色蛍光発光性の化合物としては、ホウ素錯体化合物が挙げられ、例えば、ビス(アジニル)アミンホウ素錯体、及びピロメテンホウ素錯体が挙げられる。
緑色蛍光発光性の化合物として、芳香族アミン誘導体等を使用できる。具体的には緑色蛍光発光性の化合物として、例えば、N-(9,10-ジフェニル-2-アントリル)-N,9-ジフェニル-9H-カルバゾール-3-アミン(略称:2PCAPA)、N-[9,10-ビス(1,1’-ビフェニル-2-イル)-2-アントリル]-N,9-ジフェニル-9H-カルバゾール-3-アミン(略称:2PCABPhA)、N-(9,10-ジフェニル-2-アントリル)-N,N’,N’-トリフェニル-1,4-フェニレンジアミン(略称:2DPAPA)、N-[9,10-ビス(1,1’-ビフェニル-2-イル)-2-アントリル]-N,N’,N’-トリフェニル-1,4-フェニレンジアミン(略称:2DPABPhA)、N-[9,10-ビス(1,1’-ビフェニル-2-イル)]-N-[4-(9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]-N-フェニルアントラセン-2-アミン(略称:2YGABPhA)、及びN,N,9-トリフェニルアントラセン-9-アミン(略称:DPhAPhA)などが挙げられる。他にも、緑色蛍光発光性の化合物としては、ホウ素錯体化合物が挙げられ、例えば、ビス(アジニル)アミンホウ素錯体、及びピロメテンホウ素錯体が挙げられる。
赤色蛍光発光性の化合物として、テトラセン誘導体、及びジアミン誘導体等が使用できる。具体的には赤色蛍光発光性の化合物として、N,N,N’,N’-テトラキス(4-メチルフェニル)テトラセン-5,11-ジアミン(略称:p-mPhTD)、及び7,14-ジフェニル-N,N,N’,N’-テトラキス(4-メチルフェニル)アセナフト[1,2-a]フルオランテン-3,10-ジアミン(略称:p-mPhAFD)などが挙げられる。他にも、赤色蛍光発光性の化合物としては、ホウ素錯体化合物が挙げられ、例えば、ビス(アジニル)アミンホウ素錯体、及びピロメテンホウ素錯体が挙げられる。
蛍光発光性の化合物としては、例えば、下記一般式(4)で表される化合物も挙げられる。下記一般式(4)で表される化合物は、青色蛍光発光性の化合物としても使用できる。
Figure 0007017933000031
前記一般式(4)中、R41及びR42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り、
43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R43は、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数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り、
41、R42及びR43におけるヘテロアリール基は、それぞれ独立に、窒素原子、硫黄原子又は酸素原子を含み、
複数のR41は、互いに同一であるか、または異なり、複数のR42は、互いに同一であるか、または異なり、複数のR43は、互いに同一であるか、または異なる。
蛍光発光性の化合物としては、例えば、下記一般式(5)で表される化合物も挙げられる。下記一般式(5)で表される化合物は、青色蛍光発光性の化合物としても使用できる。
Figure 0007017933000032
前記一般式(5)中、
51~R60は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR51~R60は、それぞれ独立に、前記一般式(4)において置換基としてのR43について示された置換基の群から選択される基であり、
511及びR512は、前記一般式(4)において置換基としてのR41及びR42について示された置換基の群から選択される基であり、複数のR511は、互いに同一であるか、または異なり、複数のR512は、互いに同一であるか、または異なる。
前記一般式(5)中、R51~R60は、水素原子であることが好ましい。
前記一般式(5)中、R511及びR512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のアリール基であることが好ましく、R511及びR512における環形成炭素数6~30のアリール基に置換する置換基としては、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、R511及びR512は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~10のアリール基であることが好ましく、置換もしくは無置換のフェニル基であることがより好ましい。
蛍光発光性の化合物としては、例えば、下記一般式(6)で表される化合物も挙げられる。下記一般式(6)で表される化合物は、青色蛍光発光性の化合物としても使用できる。
Figure 0007017933000033
前記一般式(6)中、
61~R70は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、置換基としてのR61~R70は、それぞれ独立に、前記一般式(4)において置換基としてのR43について示された置換基の群から選択される基であり、
ただし、R63及びR68が-NR611612であるか、又はR62及びR67が-NR611612である。
前記一般式(6)中、R63及びR68が-NR611612であるとき、R62、R64、R65、R67、R69、及びR70は、水素原子であり、R61及びR66は、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基であることが好ましい。
又は、前記一般式(6)中、R62及びR67が-NR611612であるとき、R61、R63、R64、R65、R66、R68、R69、及びR70は、水素原子であることが好ましい。
「-NR611612」におけるR611及びR612は、それぞれ独立に、前記一般式(4)において置換基としてのR41及びR42について示された置換基の群から選択される基であり、複数のR611は、互いに同一であるか、または異なり、複数のR612は、互いに同一であるか、または異なる。
611及びR612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のアリール基であることが好ましく、置換もしくは無置換のフェニル基及び置換もしくは無置換のナフチル基からなる群から選択される基であることがより好ましい。R611及びR612におけるアリール基に置換する置換基としては、例えば、炭素数1~6のアルキル基が挙げられる。
蛍光発光性の化合物としては、例えば、下記一般式(8)で表される化合物も挙げられる。下記一般式(8)で表される化合物は、青色蛍光発光性の化合物としても使用できる。
Figure 0007017933000034
前記一般式(8)中、R81~R92は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基であり、置換基としてのR81~R92は、それぞれ独立に、前記一般式(4)において置換基としてのR43について示された置換基の群から選択される基である。
前記一般式(8)で表される化合物の内、
81~R82、R84~R86及びR88~R91が、水素原子であり、
83、R87及びR92が、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基である化合物が好ましく、
81~R82、R84~R86及びR88~R91が、水素原子であり、
87及びR92が、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基であり、
83が、-Ar81-Ar82である化合物がより好ましく、
Ar81は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリーレン基であり、
Ar82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。
また、前記一般式(8)で表される化合物の内、
81~R82、R84~R86及びR88~R91が、水素原子であり、
87及びR92が、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基であり、
83が、-Ar81-Ar83-Ar82である化合物が好ましく、
Ar81及びAr83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のアリーレン基であり、
Ar82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。
蛍光発光性の化合物としては、例えば、下記一般式(9)で表される化合物も挙げられる。下記一般式(9)で表される化合物は、青色蛍光発光性の化合物としても使用できる。
Figure 0007017933000035
前記一般式(9)中、
環A及び環Aは、少なくとも1つの窒素を含有する6員芳香族環系に相当する独立したアジン環系を表わし、
環Aにおける1、2、3、及び4は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、
環Aにおける1’、2’、3’及び4’は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、
911及びR912は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であって、置換基としてのR911及びR912は、それぞれ独立に、前記一般式(4)において置換基としてのR43について示された置換基の群から選択される基であり、
複数のR911は、互いに同一であるか、または異なり、複数のR912は、互いに同一であるか、または異なり、2つのR911は、互いに結合して、環Aを含む縮合環を形成するか、又は環を形成せず、2つのR912は、互いに結合して、環Aを含む縮合環を形成するか、又は環を形成せず、縮合環を形成している場合、該縮合環は、置換基を有するか、又は無置換であり、該縮合環が置換基を有する場合の置換基は、アリール基及びヘテロアリール基からなる群から選択される基であり、
m及びnは、それぞれ独立に、0~4の整数を表わし、
及びZは、それぞれ独立に、ハロゲン原子を表わす。
前記一般式(9)で表される化合物の内、環Aにおける1、2、3、及び4が、炭素原子であり、環Aにおける1’、2’、3’及び4’が、炭素原子である化合物も好ましく、この場合、下記一般式(9-1)で表される。
Figure 0007017933000036
前記一般式(9-1)中、
環A及び環Aは、前記一般式(9)における環A及び環Aと同義であり、
911及びR912は、前記一般式(9)におけるR911及びR912と同義であり、
m及びnは、それぞれ独立に、0~4の整数を表わし、
及びZは、それぞれ独立に、ハロゲン原子を表わす。
前記一般式(9-1)において、m及びnが2~4の整数であり、R911及びR912が、炭素数2以上の置換基であることが好ましく、2つのR911が互いに結合して環Aを含む縮合環を形成する場合、当該縮合環は、キノリン環又はイソキノリン環であることが好ましく、2つのR912が互いに結合して環Aを含む縮合環を形成する場合、当該縮合環は、キノリン環又はイソキノリン環であることが好ましい。
及びZは、フッ素原子であることが好ましい。
・ホスト材料
第一発光層15、第二発光層25及び第三発光層35は、前述の蛍光発光性化合物を他の物質(ホスト材料)に分散させた構成としてもよい。発光性の高い物質を分散させるための物質としては、各種の化合物を用いることができる。ホスト材料としては、発光性の高い物質よりも最低空軌道準位(LUMO準位)が高く、最高被占有軌道準位(HOMO準位)が低い物質を用いることが好ましい。第一発光層15における第三化合物、第二発光層25における第六化合物、及び第三発光層35における第九化合物がホスト材料であってもよい。
発光性の高い物質を分散させるための物質(ホスト材料)としては、例えば、金属錯体、複素環化合物、縮合芳香族化合物、及び芳香族アミン化合物が挙げられる。金属錯体としては、例えば、アルミニウム錯体、ベリリウム錯体、及び亜鉛錯体等が挙げられる。複素環化合物としては、例えば、オキサジアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、アジン誘導体、インドール誘導体、カルバゾール誘導体、及びフェナントロリン誘導体等が挙げられる。縮合芳香族化合物としては、例えば、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、トリフェニレン誘導体、ピレン誘導体、及びクリセン誘導体等が挙げられる。芳香族アミン化合物としては、例えば、トリアリールアミン誘導体、及び縮合多環芳香族アミン誘導体等が挙げられる。
ホスト材料としては、例えば、下記一般式(7)で表される化合物が好ましい。
Figure 0007017933000037
前記一般式(7)中、
Ar及びArは、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基であり、
71~R78は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのR71~R78は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数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のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数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のアルコキシカルボニル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
カルボキシル基、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、及び
ヒドロキシル基からなる群から選択される基である。
前記一般式(7)で表される化合物としては、適用する有機EL素子の構成や求める特性に応じて、下記化合物(7A)、化合物(7B)、及び化合物(7C)からなる群から選択される化合物であることが好ましい。
(化合物(7A))
化合物(7A)は、前記一般式(7)におけるAr及びArが、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数10~30の縮合アリール基である。
当該化合物(7A)としては、Ar及びArが、同一の「置換もしくは無置換の縮合アリール基」である場合の化合物と、Ar及びArが、互いに異なる「置換もしくは無置換の縮合アリール基」である場合の化合物とが挙げられる。
化合物(7A)としては、具体的には、下記一般式(7-1)~(7-3)で表される化合物、及び前記一般式(7)におけるAr及びArが互いに異なる「置換もしくは無置換の縮合アリール基」である化合物が挙げられる。
下記一般式(7-1)で表される化合物は、前記一般式(7)におけるAr及びArが、置換もしくは無置換の9-フェナントレニル基である。
Figure 0007017933000038
前記一般式(7-1)中、
71~R78は、それぞれ独立に、前記一般式(7)におけるR71~R78と同義であり、
79及びR80は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのR79及びR80は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数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のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数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のアルコキシカルボニル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
カルボキシル基、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、及び
ヒドロキシル基からなる群から選択される基であり、
a7は、9であり、複数のR79は、Arと対応する9-フェナントレニル基に結合し、
b7は、9であり、複数のR80は、Arと対応する9-フェナントレニル基に結合し、
複数のR79と複数のR80は、2つの置換もしくは無置換の9-フェナントレニル基が同一であることを条件に、それぞれが同一であるか、または異なる。
下記一般式(7-2)で表される化合物は、前記一般式(7)におけるAr及びArが、置換もしくは無置換の2-ナフチル基である。
Figure 0007017933000039
前記一般式(7-2)中、
71~R78は、それぞれ独立に、前記一般式(7)におけるR71~R78と同義であり、
79及びR80は、それぞれ独立に、前記一般式(7-1)におけるR79及びR80と同義であり、
a7は、7であり、複数のR79は、Arと対応する2-ナフチル基に結合し、
b7は、7であり、複数のR80は、Arと対応する2-ナフチル基に結合し、
複数のR79と複数のR80は、2つの置換もしくは無置換の2-ナフチル基が同一であることを条件に、それぞれが同一であるか、又は異なる。
下記一般式(7-3)で表される化合物は、前記一般式(7)におけるAr及びArが、置換もしくは無置換の1-ナフチル基である。
Figure 0007017933000040
前記一般式(7-3)中、
71~R78は、それぞれ独立に、前記一般式(7)におけるR71~R78と同義であり、
79及びR80は、それぞれ独立に、前記一般式(7-1)におけるR79及びR80と同義であり、
a7は、7であり、複数のR79は、Arと対応する1-ナフチル基に結合し、
b7は、7であり、複数のR80は、Arと対応する1-ナフチル基に結合し、
複数のR79と複数のR80は、2つの置換もしくは無置換の1-ナフチル基が同一であることを条件に、それぞれが同一であるか、又は異なる。
前記一般式(7)におけるAr及びArが、互いに異なる「置換もしくは無置換の縮合アリール基」である場合の化合物としては、Ar及びArが、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の9-フェナントレニル基、
置換もしくは無置換の1-ナフチル基、及び
置換もしくは無置換の2-ナフチル基からなる群から選択されるいずれかの基であることが好ましく、具体的には、
Arが置換もしくは無置換の1-ナフチル基、及びArが置換もしくは無置換の2-ナフチル基である場合の化合物、
Arが置換もしくは無置換の1-ナフチル基、及びArが置換もしくは無置換の9-フェナントリル基である場合の化合物、並びに
Arが置換もしくは無置換の2-ナフチル基、及びArが置換もしくは無置換の9-フェナントリル基である場合の化合物の内、いずれかの化合物がより好ましい。
(化合物(7B))
化合物(7B)は、前記一般式(7)におけるAr及びArの一方が置換もしくは無置換のフェニル基であり、他方が置換もしくは無置換の環形成炭素数10~30の縮合アリール基である。当該化合物(7B)としては、具体的には、下記一般式(7-4)及び一般式(7-5)で表される化合物が挙げられる。
下記一般式(7-4)で表される化合物は、前記一般式(7)におけるArが置換もしくは無置換のフェニル基であり、Arが置換もしくは無置換の1-ナフチル基である。
Figure 0007017933000041
前記一般式(7-4)中、
71~R78は、それぞれ独立に、前記一般式(7)におけるR71~R78と同義であり、
80は、それぞれ独立に、前記一般式(7-1)におけるR80と同義であり、
Ar71は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのAr71は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
9,9-ジメチルフルオレン-1-イル基、
9,9-ジメチルフルオレン-2-イル基、
9,9-ジメチルフルオレン-3-イル基、
9,9-ジメチルフルオレン-4-イル基、
ジベンゾフラン-1-イル基、
ジベンゾフラン-2-イル基、
ジベンゾフラン-3-イル基、及び
ジベンゾフラン-4-イル基からなる群から選択される基であり、
a7は、5であり、複数のAr71は、Arと対応するフェニル基に結合し、
b7は、7であり、複数のR80は、Arと対応する1-ナフチル基に結合し、
複数のAr71は、互いに同一であるか、または異なり、複数のR80は、互いに同一であるか、または異なり、
また、Ar71は、Ar71が結合しているベンゼン環と共に、縮合環基を形成するか、又は環を形成せず、この場合の縮合環基としては、例えば、置換もしくは無置換のフルオレニル基や置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基等が挙げられる。
下記一般式(7-5)で表される化合物は、前記一般式(7)におけるArが置換もしくは無置換のフェニル基であり、Arが、置換もしくは無置換の2-ナフチル基である。
Figure 0007017933000042
前記一般式(7-5)中、
71~R78は、それぞれ独立に、前記一般式(7)におけるR71~R78と同義であり、
80は、それぞれ独立に、前記一般式(7-1)におけるR80と同義であり、
Ar71は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのAr71は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
ジベンゾフラン-1-イル基、
ジベンゾフラン-2-イル基、
ジベンゾフラン-3-イル基、及び
ジベンゾフラン-4-イル基からなる群から選択される基であり、
a7は、5であり、複数のAr71は、Arと対応するフェニル基に結合し、
b7は、7であり、複数のR80は、Arと対応する2-ナフチル基に結合し、
複数のAr71は、互いに同一であるか、または異なり、複数のR80は、互いに同一であるか、または異なり、
Ar71は、Ar71が結合しているベンゼン環と共に、縮合環基を形成するか、又は縮合環基を形成せず、この場合の縮合環基としては、例えば、置換もしくは無置換のフルオレニル基や置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基等が挙げられる。
(化合物(7C))
化合物(7C)は、下記一般式(7-6)で表され、具体的には、下記一般式(7-6-1)、下記一般式(7-6-2)及び下記一般式(7-6-3)のいずれかで表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007017933000043
前記一般式(7-6)中、
71~R78は、それぞれ独立に、前記一般式(7)におけるR71~R78と同義であり、
Ar71は、前記一般式(7-4)におけるAr71と同義であり、
Ar72は、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのAr72は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、及び
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基からなる群から選択される基であり、
a7は、5であり、複数のAr71は、Arと対応するフェニル基に結合し、
b7は、5であり、複数のAr72は、Arと対応するフェニル基に結合し、
複数のAr71は、互いに同一であるか、または異なり、複数のAr72は、互いに同一であるか、または異なり、
Ar71及びAr72は、それぞれ独立に選択される。
Figure 0007017933000044
前記一般式(7-6-1)中、R71~R78は、それぞれ独立に、前記一般式(7)におけるR71~R78と同義である。
Figure 0007017933000045
前記一般式(7-6-2)中、R71~R78は、それぞれ独立に、前記一般式(7)におけるR71~R78と同義であり、
Ar73は、置換もしくは無置換の環形成炭素数10~20の縮合アリール基であり、
b7は、5であり、複数のAr73は、Arと対応するフェニル基に結合し、
複数のAr73は、互いに同一であるか、または異なる。
Figure 0007017933000046
前記一般式(7-6-3)中、
71~R78は、前記一般式(7)におけるR71~R78と同義であり、
Ar74及びAr75は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数10~20の縮合アリール基であり、
a7は、5であり、複数のAr74は、Arと対応するフェニル基に結合し、
b7は、5であり、複数のAr75は、Arと対応するフェニル基に結合し、
複数のAr74は、互いに同一であるか、または異なり、複数のAr75は、互いに同一であるか、または異なる。
前記一般式(7)で表される化合物としては、適用する有機EL素子の構成や求める特性に応じて、下記化合物(70)で表される化合物であることも好ましい。
Figure 0007017933000047
前記一般式(70)において、
Ar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、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基であり、
71~R78は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基であり、
置換基としてのR71~R78は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数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のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数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のアルコキシカルボニル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
置換もしくは無置換のアミノ基、
カルボキシル基、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、及び
ヒドロキシル基からなる群から選択される基であり、
71は、単結合、又は連結基であり、
連結基としてのL71は、
置換もしくは無置換の2価のアリーレン基、
置換もしくは無置換の2価の複素環基、又は
置換もしくは無置換の2価のアリーレン基及び置換もしくは無置換の2価の複素環基からなる群から選択される連結基が2個以上4個以下連結して形成される基であり、
Ar71は、下記一般式(71)、一般式(72)、又は一般式(73)で表される基である。
Figure 0007017933000048
Figure 0007017933000049
Figure 0007017933000050
前記一般式(71)、一般式(72)、及び一般式(73)において、
71は、酸素原子、又は硫黄原子を示し、
701~R710、R711~R720、721~R730は、それぞれ独立に、水素原子、置換基、又はL71と結合する単結合であり、
701~R710のいずれか一つは、L71と結合する単結合であり、
711~R720のいずれか一つは、L71と結合する単結合であり、
721~R730のいずれか一つは、L71と結合する単結合であり、
置換基としてのR701~R710、R711~R720、721~R730は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数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のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数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のアルコキシカルボニル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
置換もしくは無置換のアミノ基、
カルボキシル基、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、及び
ヒドロキシル基からなる群から選択される基である。
本実施形態において、ホスト材料に関する前記一般式中の置換基は、前述した置換基の具体例から選択されてもよいし、以下に説明する置換基であってもよい。
ホスト材料に関する前記一般式中の置換基としての置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基としては、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1-アントリル基、2-アントリル基、9-アントリル基、1-フェナントリル基、2-フェナントリル基、3-フェナントリル基、4-フェナントリル基、9-フェナントリル基、1-ナフタセニル基、2-ナフタセニル基、9-ナフタセニル基、1-ピレニル基、2-ピレニル基、4-ピレニル基、6-クリセニル基、1-ベンゾ[c]フェナントリル基、2-ベンゾ[c]フェナントリル基、3-ベンゾ[c]フェナントリル基、4-ベンゾ[c]フェナントリル基、5-ベンゾ[c]フェナントリル基、6-ベンゾ[c]フェナントリル基、1-ベンゾ[g]クリセニル基、2-ベンゾ[g]クリセニル基、3-ベンゾ[g]クリセニル基、4-ベンゾ[g]クリセニル基、5-ベンゾ[g]クリセニル基、6-ベンゾ[g]クリセニル基、7-ベンゾ[g]クリセニル基、8-ベンゾ[g]クリセニル基、9-ベンゾ[g]クリセニル基、10-ベンゾ[g]クリセニル基、11-ベンゾ[g]クリセニル基、12-ベンゾ[g]クリセニル基、13-ベンゾ[g]クリセニル基、14-ベンゾ[g]クリセニル基、1-トリフェニル基、2-トリフェニル基、2-フルオレニル基、9,9-ジメチルフルオレン-2-イル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、2-ビフェニルイル基、3-ビフェニルイル基、4-ビフェニルイル基、p-ターフェニル-4-イル基、p-ターフェニル-3-イル基、p-ターフェニル-2-イル基、m-ターフェニル-4-イル基、m-ターフェニル-3-イル基、m-ターフェニル-2-イル基、o-トリル基、m-トリル基、p-トリル基、p-t-ブチルフェニル基、p-(2-フェニルプロピル)フェニル基、3-メチル-2-ナフチル基、4-メチル-1-ナフチル基、4-メチル-1-アントリル基、4’-メチルビフェニルイル基、及び4”-t-ブチル-p-ターフェニル-4-イル基等が挙げられ、好ましくは、無置換のフェニル基、置換フェニル基及び置換もしくは無置換の環形成炭素数10~14のアリール基(例えば、1-ナフチル基、2-ナフチル基、9-フェナントリル基)、置換もしくは無置換のフルオレニル基(2-フルオレニル基)、及び置換もしくは無置換のピレニル基(1-ピレニル基、2-ピレニル基、4-ピレニル基)からなる群から選択される基である。
また、ホスト材料に関する前記一般式中の置換基としての置換もしくは無置換の環形成炭素数10~30の縮合アリール基としては、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1-アントリル基、2-アントリル基、9-アントリル基、1-フェナントリル基、2-フェナントリル基、3-フェナントリル基、4-フェナントリル基、9-フェナントリル基、1-ナフタセニル基、2-ナフタセニル基、9-ナフタセニル基、1-ピレニル基、2-ピレニル基、4-ピレニル基、2-フルオレニル基等が挙げられ、好ましくは、1-ナフチル基、2-ナフチル基、9-フェナントリル基、及びフルオレニル基(2-フルオレニル基)からなる群から選択される基である。
ホスト材料に関する前記一般式中の置換基としての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としては、1-ピロリル基、2-ピロリル基、3-ピロリル基、ピラジニル基、2-ピリジニル基、3-ピリジニル基、4-ピリジニル基、1-インドリル基、2-インドリル基、3-インドリル基、4-インドリル基、5-インドリル基、6-インドリル基、7-インドリル基、1-イソインドリル基、2-イソインドリル基、3-イソインドリル基、4-イソインドリル基、5-イソインドリル基、6-イソインドリル基、7-イソインドリル基、2-フリル基、3-フリル基、2-ベンゾフラニル基、3-ベンゾフラニル基、4-ベンゾフラニル基、5-ベンゾフラニル基、6-ベンゾフラニル基、7-ベンゾフラニル基、1-イソベンゾフラニル基、3-イソベンゾフラニル基、4-イソベンゾフラニル基、5-イソベンゾフラニル基、6-イソベンゾフラニル基、7-イソベンゾフラニル基、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、キノリル基、3-キノリル基、4-キノリル基、5-キノリル基、6-キノリル基、7-キノリル基、8-キノリル基、1-イソキノリル基、3-イソキノリル基、4-イソキノリル基、5-イソキノリル基、6-イソキノリル基、7-イソキノリル基、8-イソキノリル基、2-キノキサリニル基、5-キノキサリニル基、6-キノキサリニル基、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、9-カルバゾリル基、1-フェナントリジニル基、2-フェナントリジニル基、3-フェナントリジニル基、4-フェナントリジニル基、6-フェナントリジニル基、7-フェナントリジニル基、8-フェナントリジニル基、9-フェナントリジニル基、10-フェナントリジニル基、1-アクリジニル基、2-アクリジニル基、3-アクリジニル基、4-アクリジニル基、9-アクリジニル基、1,7-フェナントロリン-2-イル基、1,7-フェナントロリン-3-イル基、1,7-フェナントロリン-4-イル基、1,7-フェナントロリン-5-イル基、1,7-フェナントロリン-6-イル基、1,7-フェナントロリン-8-イル基、1,7-フェナントロリン-9-イル基、1,7-フェナントロリン-10-イル基、1,8-フェナントロリン-2-イル基、1,8-フェナントロリン-3-イル基、1,8-フェナントロリン-4-イル基、1,8-フェナントロリン-5-イル基、1,8-フェナントロリン-6-イル基、1,8-フェナントロリン-7-イル基、1,8-フェナントロリン-9-イル基、1,8-フェナントロリン-10-イル基、1,9-フェナントロリン-2-イル基、1,9-フェナントロリン-3-イル基、1,9-フェナントロリン-4-イル基、1,9-フェナントロリン-5-イル基、1,9-フェナントロリン-6-イル基、1,9-フェナントロリン-7-イル基、1,9-フェナントロリン-8-イル基、1,9-フェナントロリン-10-イル基、1,10-フェナントロリン-2-イル基、1,10-フェナントロリン-3-イル基、1,10-フェナントロリン-4-イル基、1,10-フェナントロリン-5-イル基、2,9-フェナントロリン-1-イル基、2,9-フェナントロリン-3-イル基、2,9-フェナントロリン-4-イル基、2,9-フェナントロリン-5-イル基、2,9-フェナントロリン-6-イル基、2,9-フェナントロリン-7-イル基、2,9-フェナントロリン-8-イル基、2,9-フェナントロリン-10-イル基、2,8-フェナントロリン-1-イル基、2,8-フェナントロリン-3-イル基、2,8-フェナントロリン-4-イル基、2,8-フェナントロリン-5-イル基、2,8-フェナントロリン-6-イル基、2,8-フェナントロリン-7-イル基、2,8-フェナントロリン-9-イル基、2,8-フェナントロリン-10-イル基、2,7-フェナントロリン-1-イル基、2,7-フェナントロリン-3-イル基、2,7-フェナントロリン-4-イル基、2,7-フェナントロリン-5-イル基、2,7-フェナントロリン-6-イル基、2,7-フェナントロリン-8-イル基、2,7-フェナントロリン-9-イル基、2,7-フェナントロリン-10-イル基、1-フェナジニル基、2-フェナジニル基、1-フェノチアジニル基、2-フェノチアジニル基、3-フェノチアジニル基、4-フェノチアジニル基、10-フェノチアジニル基、1-フェノキサジニル基、2-フェノキサジニル基、3-フェノキサジニル基、4-フェノキサジニル基、10-フェノキサジニル基、2-オキサゾリル基、4-オキサゾリル基、5-オキサゾリル基、2-オキサジアゾリル基、5-オキサジアゾリル基、3-フラザニル基、2-チエニル基、3-チエニル基、2-メチルピロール-1-イル基、2-メチルピロール-3-イル基、2-メチルピロール-4-イル基、2-メチルピロール-5-イル基、3-メチルピロール-1-イル基、3-メチルピロール-2-イル基、3-メチルピロール-4-イル基、3-メチルピロール-5-イル基、2-t-ブチルピロール-4-イル基、3-(2-フェニルプロピル)ピロール-1-イル基、2-メチル-1-インドリル基、4-メチル-1-インドリル基、2-メチル-3-インドリル基、4-メチル-3-インドリル基、2-t-ブチル-1-インドリル基、4-t-ブチル-1-インドリル基、2-t-ブチル-3-インドリル基、及び4-t-ブチル-3-インドリル基等が挙げられ、好ましくは、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-カルバゾリル基からなる群から選択される基である。
ホスト材料に関する前記一般式中の置換基としての置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基としては、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、n-ヘプチル基、n-オクチル基、ヒドロキシメチル基、1-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシイソブチル基、1,2-ジヒドロキシエチル基、1,3-ジヒドロキシイソプロピル基、2,3-ジヒドロキシ-t-ブチル基、1,2,3-トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、1-クロロエチル基、2-クロロエチル基、2-クロロイソブチル基、1,2-ジクロロエチル基、1,3-ジクロロイソプロピル基、2,3-ジクロロ-t-ブチル基、1,2,3-トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、1-ブロモエチル基、2-ブロモエチル基、2-ブロモイソブチル基、1,2-ジブロモエチル基、1,3-ジブロモイソプロピル基、2,3-ジブロモ-t-ブチル基、1,2,3-トリブロモプロピル基、ヨードメチル基、1-ヨードエチル基、2-ヨードエチル基、2-ヨードイソブチル基、1,2-ジヨードエチル基、1,3-ジヨードイソプロピル基、2,3-ジヨード-t-ブチル基、1,2,3-トリヨードプロピル基、アミノメチル基、1-アミノエチル基、2-アミノエチル基、2-アミノイソブチル基、1,2-ジアミノエチル基、1,3-ジアミノイソプロピル基、2,3-ジアミノ-t-ブチル基、1,2,3-トリアミノプロピル基、シアノメチル基、1-シアノエチル基、2-シアノエチル基、2-シアノイソブチル基、1,2-ジシアノエチル基、1,3-ジシアノイソプロピル基、2,3-ジシアノ-t-ブチル基、1,2,3-トリシアノプロピル基、ニトロメチル基、1-ニトロエチル基、2-ニトロエチル基、2-ニトロイソブチル基、1,2-ジニトロエチル基、1,3-ジニトロイソプロピル基、2,3-ジニトロ-t-ブチル基、及び1,2,3-トリニトロプロピル基等が挙げられ、好ましくは、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、及びt-ブチル基からなる群から選択される基である。
ホスト材料に関する前記一般式中の置換基としての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としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、4-メチルシクロヘキシル基、1-アダマンチル基、2-アダマンチル基、1-ノルボルニル基、及び2-ノルボルニル基等が挙げられ、好ましくは、シクロペンチル基、又はシクロヘキシル基である。
ホスト材料に関する前記一般式中の置換基としての置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基は、-OZで表される基であり、Zは、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基から選択される。
ホスト材料に関する前記一般式中の置換基としての置換もしくは無置換の炭素数7~30アラルキル基(アリール部分は炭素数6~29、アルキル部分は炭素数1~30)としては、ベンジル基、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、2-β-ナフチルイソプロピル基、1-ピロリルメチル基、2-(1-ピロリル)エチル基、p-メチルベンジル基、m-メチルベンジル基、o-メチルベンジル基、p-クロロベンジル基、m-クロロベンジル基、o-クロロベンジル基、p-ブロモベンジル基、m-ブロモベンジル基、o-ブロモベンジル基、p-ヨードベンジル基、m-ヨードベンジル基、o-ヨードベンジル基、p-ヒドロキシベンジル基、m-ヒドロキシベンジル基、o-ヒドロキシベンジル基、p-アミノベンジル基、m-アミノベンジル基、o-アミノベンジル基、p-ニトロベンジル基、m-ニトロベンジル基、o-ニトロベンジル基、p-シアノベンジル基、m-シアノベンジル基、o-シアノベンジル基、1-ヒドロキシ-2-フェニルイソプロピル基、及び1-クロロ-2-フェニルイソプロピル基等が挙げられる。
ホスト材料に関する前記一般式中の置換基としての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は、-OYと表される。
ホスト材料に関する前記一般式中の置換基としての置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基は、-SYと表される。-OY及び-SYにおけるYは、ホスト材料に関する前記一般式中の置換基としての置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基から選ばれる。
ホスト材料に関する前記一般式中の置換基としての置換もしくは無置換の炭素数2~30アルコキシカルボニル基(アルキル部分は炭素数1~29)は、-COOZと表され、Zは、ホスト材料に関する前記一般式中の置換基としての置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基から選ばれる。
ホスト材料に関する前記一般式中の置換基としての置換シリル基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t-ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、及びトリフェニルシリル基等が挙げられる。
ホスト材料に関する前記一般式中の置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、及びヨウ素等が挙げられる。
・電子輸送層
電子輸送層6は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層6に用いられる化合物としては、例えば、金属錯体、複素芳香族化合物、及び高分子化合物等が挙げられる。金属錯体としては、例えば、アルミニウム錯体、ベリリウム錯体、及び亜鉛錯体等が挙げられる。複素芳香族化合物としては、例えば、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、及びフェナントロリン誘導体等が挙げられる。
・電子注入層
電子注入層7は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層7に用いられる化合物としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属化合物、及びアルカリ土類金属化合物等が挙げられる。電子注入層7に用いられる化合物の具体例としては、例えば、リチウム(Li)、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)、及びリチウム酸化物(LiOx)等が挙げられる。金属錯体としては、例えば、リチウムキノリノラト(LiQ)錯体などが挙げられる。
・陰極
陰極8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、及びこれらの混合物などを用いることが好ましい。陰極8に用いられる化合物の具体例としては、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、及びマグネシウム(Mg)等のアルカリ土類金属、及びこれらを含む合金(例えば、MgAgやAlLi)、ユーロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属及びこれらを含む合金等が挙げられる。
・膜厚
有機EL発光装置1の各層の膜厚は、特に制限されない。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、膜厚は、数nmから1μmの範囲が好ましい。
・層形成方法
有機EL発光装置1の各層の形成方法としては、特に制限されず、乾式成膜法や湿式成膜法等の公知の方法を採用できる。乾式成膜法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ法、及びイオンプレーティング法などが挙げられる。湿式成膜法としては、例えば、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、及びインクジェット法などが挙げられる。
・電子機器
有機EL発光装置1は、表示装置や発光装置等の電子機器に使用できる。表示装置としては、例えば、有機ELパネルモジュール等の表示部品、テレビ、携帯電話、タブレットもしくは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、もしくは車両用灯具等が挙げられる。
〔第二実施形態〕
第二実施形態に係る有機EL発光装置の構成について説明する。第二実施形態の説明において第一実施形態と同一の構成要素は、同一符号や名称を付す等して説明を省略もしくは簡略化する。また、第二実施形態では、特に言及されない材料や化合物については、第一実施形態で説明した材料や化合物と同様の材料や化合物を用いることができる。
図4には、本実施形態に係る有機EL発光装置1Aの概略図が示されている。
本実施形態に係る有機EL発光装置1Aと、第一実施形態に係る有機EL発光装置1とは、共通層の構成において相違する。その他の点については第一実施形態と同様である。
有機EL発光装置1Aは、第一画素10A、第二画素20A、及び第三画素30Aを有する。本実施形態では、有機EL発光装置1Aは、第一画素10A、第二画素20A、及び第三画素30Aを並列に有する。本実施形態では、第一画素10Aが青色の発光を呈し、第二画素20Aが緑色の発光を呈し、第三画素30Aが赤色の発光を呈する有機EL発光装置1Aを例に挙げて説明する。
有機EL発光装置1Aは、陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光帯域5、共通層50A、電子輸送層6、電子注入層7、及び陰極8を含んでいる。陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光帯域5、共通層50A、電子輸送層6、電子注入層7、及び陰極8は、この順番で積層されている。発光帯域5の構成は、第一実施形態と同様である。
・共通層
共通層50Aは、陽極2と陰極8との間に設けられた層であって、第一画素10A、第二画素20A及び第三画素30Aに亘って共通して設けられた層である。共通層50Aは、発光帯域5と電子輸送層6との間に設けられている。本実施形態では、共通層50Aは、発光帯域5の陰極側において、発光帯域5と接合している。
共通層50Aを構成する化合物の組成は、第一発光層15を構成する化合物の組成と異なり、第二発光層25を構成する化合物の組成と異なり、さらに第三発光層35を構成する化合物の組成とも異なる。第一実施形態では、共通層50と第一発光層15とが同じ化合物で形成されていたのに対し、本実施形態では、共通層50Aと第一発光層15とは別の層である。共通層50Aは、第二発光層25及び第三発光層35とも異なる別の層である。
本明細書において、層を構成する化合物の組成が異なるとは、例えば、第一発光層15が、X化合物及びY化合物を含有し、第二発光層25がZ化合物及びW化合物を含有し、これに対して共通層50が、A化合物を含有する場合、又はX化合物、Y化合物及びA化合物を含有する場合のように、各層を構成する化合物の組成が一致しない場合をいう。また、例えば、第一発光層15が、X化合物及びY化合物を含有し、第二発光層25がZ化合物及びW化合物を含有し、これに対して共通層50がX化合物を含有しY化合物を含有しない場合も、各層を構成する化合物の組成が一致しないので、層を構成する化合物の組成が異なる場合に該当する。第三発光層35を含む本実施形態の態様の場合にも、このような考え方が適用される。
例えば、共通層50Aの形成の際は、第一発光層15、第二発光層25及び第三発光層35を形成し、続いて、第一発光層15、第二発光層25及び第三発光層35の形成に用いた化合物とは異なる化合物を用い、第一画素10A、第二画素20A及び第三画素30Aに亘って共通して設けられるように第一発光層15、第二発光層25及び第三発光層35の上に共通層50Aを形成することができる。
本実施形態の有機EL発光装置1Aにおいては、共通層50Aは、第四化合物を含有する。共通層50Aは、遅延蛍光性の化合物を含有しない。共通層50Aは、燐光発光性の金属錯体を含有しないことが好ましい。
・第一画素、第二画素及び第三画素
第一画素10Aは、陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、第一発光層15、共通層50A、電子輸送層6、電子注入層7及び陰極8によって構成される。第一発光層15は、共通層50に接している。
第二画素20Aは、陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、第二発光層25、共通層50A、電子輸送層6、電子注入層7及び陰極8によって構成される。第二発光層25は、共通層50に接している。
第三画素30Aは、陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、第三発光層35、共通層50A、電子輸送層6、電子注入層7及び陰極8によって構成される。第三発光層35は、共通層50に接している。
第一発光層15、第二発光層25及び第三発光層35は、第一実施形態と同様である。
第一発光層15からの発光のピーク波長は、第二発光層25からの発光のピーク波長よりも小さいことが好ましく、さらに第二発光層25からの発光のピーク波長は、第三発光層35からの発光のピーク波長よりも小さいことが好ましい。その他、第一実施形態の各発光層における化合物同士の関係性も本実施形態において好ましい態様として適用され得る。
・各画素の発光層と共通層との関係
第一発光層15の第一化合物及び第三化合物と、共通層50Aの第四化合物とは、第一発光層15において2つの三重項励起子の衝突融合により一重項励起子が生成する現象(以下、Triplet-Triplet Fusion=TTF現象と称する。)を効率的に発生させ、発光効率の向上を図る観点から、以下のような関係を満たすことが好ましい。
第一化合物の一重項エネルギーS1(B)と、第三化合物の一重項エネルギーS1(B)とが、S1(B)>S1(B)の関係を満たし、第三化合物の77KにおけるエネルギーギャップT77K(B)と、第四化合物の77KにおけるエネルギーギャップT77K(C)とが、T77K(C)≧T77K(B)の関係を満たすことが好ましく、T77K(C)>T77K(B)の関係を満たすことがより好ましい。
第三化合物の一重項エネルギーS1(B)と、第四化合物の一重項エネルギーS1(C)とが、S1(C)≧S1(B)の関係を満たすことが好ましく、S1(C)>S1(B)の関係を満たすことがより好ましい。
第一化合物の77KにおけるエネルギーギャップT77K(B)と、第三化合物の77KにおけるエネルギーギャップT77K(B)とが、T77K(B)>T77K(B)の関係を満たすことが好ましい。
第一化合物、第三化合物及び第四化合物が、T77K(B)>T77K(B)かつT77K(C)>T77K(B)の関係を満たすことがより好ましい。
第一化合物、第三化合物及び第四化合物が、T77K(B)>T77K(B)かつT77K(C)>T77K(B)の関係を満たし、さらに、T77K(C)>T77K(B)の関係(すなわち、T77K(C)>T77K(B)>T77K(B)の関係)を満たす態様も好ましい。一方で、第一化合物、第三化合物及び第四化合物が、T77K(B)>T77K(B)かつT77K(C)>T77K(B)の関係を満たし、さらに、T77K(B)>T77K(C)の関係(すなわち、T77K(B)>T77K(C)>T77K(B)の関係)を満たす態様も好ましい。
第二発光層25の遅延蛍光性の第二化合物と、共通層50Aの第四化合物とは、第二発光層25から共通層50Aへの正孔の移動を阻止する観点から、以下のような関係を満たすことが好ましい。
第二化合物のイオン化ポテンシャルIp(GDF)と、第四化合物のイオン化ポテンシャルIp(C)とが、Ip(C)≧Ip(GDF)の関係を満たすことが好ましく、Ip(C)>Ip(GDF)の関係を満たすことがより好ましい。
第三発光層35の遅延蛍光性の第七化合物と、共通層50Aの第四化合物とは、第三発光層35から共通層50Aへの正孔の移動を阻止する観点から、以下のような関係を満たすことが好ましい。
第七化合物のイオン化ポテンシャルIp(RDF)と、第四化合物のイオン化ポテンシャルIp(C)とが、Ip(C)≧Ip(RDF)の関係を満たすことが好ましく、Ip(C)>Ip(RDF)の関係を満たすことがより好ましい。
本実施形態においても、第一実施形態と同様、有機EL発光装置1Aの各画素の発光層が燐光発光層ではなく、蛍光発光層(第一発光層15)または遅延蛍光性の化合物を含む発光層(第二発光層25及び第三発光層35)を備えることで、複数の画素に亘って共通して設けられる共通層50Aに使用できる化合物の選択の幅を広げつつ、有機EL発光装置1Aを長寿命化させることができる。
また、有機EL発光装置1Aによれば、燐光発光層を含む有機EL発光装置に比べて、駆動電圧を低下させることができる。
〔第三実施形態〕
第三実施形態に係る有機EL発光装置の構成について説明する。第三実施形態の説明において第一実施形態や第二実施形態と同一の構成要素は、同一符号や名称を付す等して説明を省略もしくは簡略化する。また、第三実施形態では、特に言及されない材料や化合物については、第一実施形態や第二実施形態で説明した材料や化合物と同様の材料や化合物を用いることができる。
図5には、本実施形態に係る有機EL発光装置1Bの概略図が示されている。本実施形態の有機EL発光装置1Bは、共通層50Bが第一画素10B及び第二画素20Bに亘って共通して設けられた層である点、第三画素30Bが共通層50Bを有していない点で、第二実施形態の有機EL発光装置1Aと相違する。その他の点については第二実施形態と同様である。
本実施形態では、第一画素10Bが青色の発光を呈し、第二画素20Bが緑色の発光を呈し、第三画素30Bが赤色の発光を呈する有機EL発光装置1Bを例に挙げて説明する。
有機EL発光装置1Bは、陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光帯域5B、共通層50B、電子輸送層6、電子注入層7、及び陰極8を含んでいる。発光帯域5Bは、第一発光層15、第二発光層25及び第三発光層35Bを有する。第三発光層35Bは、共通層50Bと接合しておらず、電子輸送層6と接合している。
有機EL発光装置1Bは、第一画素10B及び第二画素20Bにおいては、陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光帯域5B、共通層50B、電子輸送層6、電子注入層7、及び陰極8は、この順番で積層されている。
・第一画素、第二画素及び第三画素
第一画素10Bは、陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、第一発光層15、共通層50B、電子輸送層6、電子注入層7及び陰極8によって構成される。第一発光層15は、共通層50Bに接している。
第二画素20Bは、陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、第二発光層25、共通層50B、電子輸送層6、電子注入層7及び陰極8によって構成される。第二発光層25は、共通層50Bに接している。
第三画素30Bは、陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、第三発光層35B、電子輸送層6、電子注入層7及び陰極8によって構成される。第三発光層35Bは、電子輸送層6に接している。
第一発光層15及び第二発光層25は、第二実施形態と同様である。第三発光層35Bは、共通層50Bと接合しておらず、電子輸送層6と接合している点を除いて、第一実施形態や第二実施形態の第三発光層35と同様である。
第一発光層15からの発光のピーク波長は、第二発光層25からの発光のピーク波長よりも小さいことが好ましく、さらに第二発光層25からの発光のピーク波長は、第三発光層35からの発光のピーク波長よりも小さいことが好ましい。その他、第一実施形態及び第二実施形態の各発光層における化合物同士の関係性も本実施形態において好ましい態様として適用され得る。
本実施形態においても、第一実施形態と同様、有機EL発光装置1Bの各画素の発光層が燐光発光層ではなく、蛍光発光層(第一発光層15)または遅延蛍光性の化合物を含む発光層(第二発光層25)を備えることで、複数の画素に亘って共通して設けられる共通層50Bに使用できる化合物の選択の幅を広げつつ、有機EL発光装置1Bを長寿命化させることができる。
また、有機EL発光装置1Bによれば、燐光発光層を含む有機EL発光装置に比べて、駆動電圧を低下させることができる。
〔実施形態の変形例〕
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されない。本発明の目的を達成できる範囲での変更、改良などは、本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、各画素が、赤色、緑色、または青色の発光を呈する態様を例に挙げて説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。画素が呈するその他の発光色としては、例えば、黄色、橙色、水色、紫色及び白色などが挙げられる。
前記実施形態では、共通層は、2つ又は3つの画素に亘って共通して設けられている態様を例に挙げて説明したが、本発明は、このような態様に限定されない。例えば、共通層は、4種類以上の画素に亘って共通して設けられている態様であってもよい。
前記実施形態では第一画素が青色、第二画素が緑色、第三画素が赤色の発光を呈する態様を例に挙げて説明したが、本発明は、このような態様に限定されない。例えば、第一画素が青色の発光を呈し、第二画素が赤色の発光を呈し、第三画素が緑色の発光を呈する態様が挙げられる。
共通層及び非共通層を積層させる順序は、前述の実施形態で例示した態様に限定されない。例えば、共通層と陽極との間に非共通層を設けてもよいし、共通層と陰極との間に非共通層を設けてもよい。例えば、第一実施形態の有機EL発光装置において、第一画素の第一発光層を電子輸送層と共通層との間に設け、第二発光層及び第三発光層を正孔輸送層と共通層との間に設けた態様であってもよい。
前記実施形態では、遅延蛍光性の化合物を含む発光層(遅延蛍光層と称する場合がある。例えば、第二発光層及び第三発光層が遅延蛍光層に当たる。)に蛍光発光性化合物を含む態様を例に挙げて説明したが、本発明はこれらの態様に限定されない。例えば、第二発光層としての遅延蛍光層は、蛍光発光性化合物を含まずに、遅延蛍光性の第二化合物と、第六化合物とを含んでいる2成分系の発光層であってもよい。この時、第二化合物と第六化合物とは、前述の実施形態で説明した一重項エネルギーS1の関係性や、77KにおけるエネルギーギャップT77Kの関係性を満たしていることが好ましい。
また、第六化合物は、ホスト材料である態様も好ましい。第六化合物がホスト材料である場合、遅延蛍光性の第二化合物を発光材料として利用する態様も好ましい。遅延蛍光性化合物が発光材料として発光する場合、第六化合物の最低励起三重項状態T(M6)からのデクスター型エネルギー移動により第二化合物の最低励起一重項状態S(M2)または最低励起三重項状態T(M2)が生成する。さらに、第二化合物としてΔSTの小さな材料を用いると、第二化合物の最低励起三重項状態T(M2)は熱エネルギーによって最低励起一重項状態S(M2)に逆項間交差することが可能である。この結果、第二化合物の最低励起一重項状態S(M2)からの発光を観測することができる。このようなTADF機構による遅延蛍光を利用することによっても、理論的に内部効率を100%まで高めることができると考えられている。
第三発光層についても、ここで説明した態様について同様に適用可能である。
また、前記実施形態では、第一発光層は、第一化合物及び第三化合物を含む態様を例に挙げて説明したが、本発明はこれらの態様に限定されない。例えば、第一発光層が単一の化合物で構成されていてもよい。
前記第三実施形態では、第三画素の第三発光層35Bは、遅延蛍光層である態様を例に挙げて説明したが、本発明は、このような態様に限定されない。例えば、第三実施形態の第三発光層35Bに代えて、蛍光発光性の化合物を含む蛍光発光層を採用した態様の有機EL発光装置であってもよい。
前記第二実施形態及び前記第三実施形態では、共通層に所定の条件を満たす化合物を用いることが好ましい旨を述べたが、本発明はこれら実施形態で説明した態様に限定されず、共通層に使用できる化合物は、燐光発光層の場合に比べて選択の幅が広く、各画素の発光層の発光機構や発光層に含まれる化合物の種類に応じて適宜選択することができる。
各画素における発光層は、1層に限られず、複数の発光層が積層されていてもよい。一画素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、共通層に直接的に接するか、または障壁層等を介して間接的に接していることが好ましい。一画素に含まれる複数の発光層は、同じ発光型であっても、異なる発光型であってもよい。一画素に含まれる複数の発光層は、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積層構造であってもよい。
有機EL発光装置において、各画素がそれぞれ独立に発光できるように、共通層を設けつつ、画素同士を分離させてもよい。例えば、陽極を画素ごとに分離させてもよいし、陽極から正孔輸送層または発光層までの層構成を画素ごとに分離させてもよいし、電子輸送層から陰極までの層構成を分離させてもよいし、陰極を画素ごとに分離させてもよい。分離させた画素同士の間には、絶縁膜等を介在させてもよい。
有機EL発光装置を画素ごとに駆動させるために、各画素を駆動させる薄膜トランジスタを基板に形成し、さらに各画素に対応する画素電極(陽極)を形成し、画素電極の上に前述の各層を形成させてもよい。
また、前記実施形態では、3種類以上の画素が並列して設けられている有機EL発光装置を例に挙げて説明したが、2種類の画素が並列して設けられている有機EL発光装置であってもよい。また、有機EL発光装置は、2種類以上の画素からなる組を複数備えていてもよい。例えば、第一画素、第二画素、及び第三画素の3種類の画素からなる組を、複数備える有機EL発光装置であってもよい。
前述の実施形態の有機EL発光装置に限らず、本発明の有機EL発光装置は、電子機器に利用できる。
その他、本発明の実施における具体的な構造及び形状などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などとしてもよい。
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限定されない。
有機EL発光装置の製造に用いた化合物を以下に示す。
Figure 0007017933000051
Figure 0007017933000052
Figure 0007017933000053
Figure 0007017933000054
<化合物の評価>
次に、本実施例で使用した化合物の物性を測定した。測定方法を以下に示す。
(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GH1と前記化合物TH-2とを、化合物GH1の割合が12質量%となるように石英基板上に共蒸着し、膜厚100nmの薄膜を形成して試料を作製した。前記化合物GH1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性とは、Delay発光(遅延発光)の量がPrompt発光(即時発光)の量に対して5%以上を意味する。具体的には、Prompt発光(即時発光)の量をXとし、Delay発光(遅延発光)の量をXとしたときに、X/Xの値が0.05以上であることを意味する。
化合物GH1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GH1について、X/Xの値が0.05以上であることが確認された。
Prompt発光とDelay発光の量は、“Nature 492, 234-238, 2012”に記載された方法と同様の方法により、求めることができる。なお、Prompt発光とDelay発光の量の算出に使用される装置は、図2の装置や文献に記載された装置に限定されない。
各化合物の一重項エネルギーS1、及び77KにおけるエネルギーギャップT77Kについて、前述の測定方法に準じて測定した。
各化合物のイオン化ポテンシャルIpは、大気下で光電子分光装置(理研計器株式会社製:AC-3)を用いて測定した。具体的には、測定対象となる化合物に光を照射し、その際に電荷分離によって生じる電子量を測定することにより測定した。
測定値は、表2に示されたとおりである。
Figure 0007017933000055
<有機EL発光装置の作製>
第一画素及び第二画素を有する有機EL発光装置を以下のように作製した。
(実施例1)
25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマティック社製)を、イソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行なった後、UVオゾン洗浄を30分間行なった。ITOの膜厚は、130nmとした。
洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着した。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化合物HI1を蒸着し、第一画素及び第二画素の正孔注入層を形成した。正孔注入層の膜厚は、5nmとした。
次に、正孔注入層の上に、化合物HT1を蒸着し、第一画素及び第二画素の第一正孔輸送層を形成した。第一正孔輸送層の膜厚は、第一画素において90nmとし、第二画素において135nmとした。
次に、第一正孔輸送層の上に、化合物HT2を蒸着し、第一画素及び第二画素の第二正孔輸送層を形成した。第二の正孔輸送層の膜厚は、15nmとした。
次に、第二正孔輸送層の上に、第二画素の第二発光層を形成した。まず、化合物GH2と、遅延蛍光性の化合物GH1と、蛍光発光性の化合物GD1とを共蒸着し、膜厚25nmの第二発光層を形成した。第二発光層における化合物GH1の濃度を49質量%とし、化合物GD1の濃度を1質量%とした。第二発光層の上に、化合物BH1と、蛍光発光性の化合物BD1とを共蒸着し、共通層を形成した。共通層の膜厚は、20nmとした。共通層における化合物BD1の濃度を5質量%とした。本実施例の共通層は、第一画素において第一発光層として機能するように、第一画素の第一発光層及び共通層は、同じ化合物(化合物BH1及び化合物BD1)で構成した。
次に、共通層の上に、化合物EEL1を蒸着し、第一画素及び第二画素のブロック層を形成した。ブロック層の膜厚は、5nmとした。
次に、ブロック層の上に、化合物ET1を蒸着し、第一画素及び第二画素の電子輸送層を形成した。電子輸送層の膜厚は、20nmとした。
次に、電子輸送層の上に、フッ化リチウム(LiF)を蒸着し、第一画素及び第二画素の電子注入層を形成した。電子注入層の膜厚は、1nmとした。
そして、電子注入層の上に、金属アルミニウム(Al)を蒸着し、第一画素及び第二画素の陰極を形成した。陰極の膜厚は、80nmとした。
実施例1の有機EL発光装置の構成を略式的に示すと、次のとおりである。
第一画素:ITO(130)/HI1(5)/HT1(90)/HT2(15)/BH1:BD1(20,BD1:5%)/EEL1(5)/ET1(20)/LiF(1)/Al(80)
第二画素:ITO(130)/HI1(5)/HT1(135)/HT2(15)/GH2:GH1:GD1(25,GH1:49%, GD1:1%)/BH1:BD1(20,BD1:5%)/EEL1(5)/ET1(20)/LiF(1)/Al(80)
なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。また、同じく括弧内において、パーセント表示された数字は、層に含まれる化合物の割合(質量%)を示す。
(比較例1)
比較例1の有機EL発光装置は、実施例1の第二発光層を下記のとおり変更したこと以外は、実施例1と同様にして作製した。
比較例1においては、CBPと、燐光発光性の金属錯体であるIr(ppy)とを共蒸着し、膜厚25nmの第二発光層を形成した。Ir(ppy)の濃度を5質量%とした。
比較例1の有機EL発光装置の構成を略式的に示すと、次のとおりである。
第二画素:ITO(130)/HI1(5)/HT1(135)/HT2(15)/CBP:Ir(ppy)3(25, Ir(ppy)3:5%)/BH1:BD1(20,BD1:5%)/EEL1(5)/ET1(20)/LiF(1)/Al(80)
なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。また、同じく括弧内において、パーセント表示された数字は、層に含まれる化合物の割合(質量%)を示す。
比較例1の有機EL発光装置の第一画素は、実施例1と同様である。
(比較例2)
比較例2の有機EL発光装置は、実施例1の第二発光層を下記のとおり変更したこと以外は、実施例1と同様にして作製した。
比較例2においては、化合物GH2とIr(ppy)とを共蒸着し、膜厚25nmの第二発光層を形成した。Ir(ppy)の濃度を5質量%とした。
比較例2の有機EL発光装置の構成を略式的に示すと、次のとおりである。
第二画素:ITO(130)/HI1(5)/HT1(135)/HT2(15)/GH2:Ir(ppy)3(25, Ir(ppy)3:5%)/BH1:BD1(20,BD1:5%)/EEL1(5)/ET1(20)/LiF(1)/Al(80)
なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。また、同じく括弧内において、パーセント表示された数字は、層に含まれる化合物の割合(質量%)を示す。
比較例2の有機EL発光装置の第一画素は、実施例1と同様である。
〔有機EL素子の評価〕
実施例1及び比較例1~2において作製した有機EL発光装置の第二画素について、寿命及び駆動電圧を測定した。評価結果を表3に示す。
・寿命LT80
初期電流密度を50mA/cmに設定して直流の連続通電試験を行い、試験開始時の輝度に対して、輝度が80%まで減少する時間を寿命(LT80)とした。
・駆動電圧V
電流密度が10mA/cmとなるようにITO透明電極と金属Al陰極との間に通電したときの電圧(単位:V)を計測した。
Figure 0007017933000056
表3に示されているように、第二発光層に遅延蛍光性の化合物を含有する実施例1の有機EL発光装置の第二画素は、第二発光層に燐光発光性の化合物を含有する比較例1及び2と比べて、長寿命であった。実施例1の第二画素は、比較例1及び2の第二画素に比べて、低電圧で駆動した。この結果より、実施例1の有機EL発光装置全体の駆動電圧が、比較例1及び2と比べて、低下すると考えられる。
(実施例2)
実施例2の有機EL発光装置は、実施例1の共通層を下記のとおり変更したこと以外は、実施例1と同様にして作製した。
実施例2においては、第二発光層を形成した後、化合物BH1と、蛍光発光性の化合物BD1とを共蒸着し、膜厚20nmの第一発光層を形成した。第一発光層における化合物BD1の濃度を5質量%とした。第二発光層及び第一発光層の上に化合物ET1を蒸着し、膜厚25nmの共通層を形成した。この共通層の上に実施例1と同様に電子注入層及び陰極を形成した。
実施例2の有機EL発光装置の構成を略式的に示すと、次のとおりである。
第一画素:ITO(130)/HI1(5)/HT1(90)/HT2(15)/BH1:BD1(20,BD1:5%)/ET1(25)/LiF(1)/Al(80)
第二画素:ITO(130)/HI1(5)/HT1(135)/HT2(15)/GH2:GH1:GD1(25,GH1:49%, GD1:1%)/ET1(25)/LiF(1)/Al(80)
なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。また、同じく括弧内において、パーセント表示された数字は、層に含まれる化合物の割合(質量%)を示す。
(比較例3)
比較例3の有機EL発光装置は、実施例2の第二発光層を下記のとおり変更したこと以外は、実施例2と同様にして作製した。
比較例3においては、CBPとIr(ppy)とを共蒸着し、膜厚25nmの第二発光層を形成した。Ir(ppy)の濃度を5質量%とした。
比較例3の有機EL発光装置の構成を略式的に示すと、次のとおりである。
第二画素:ITO(130)/HI1(5)/HT1(135)/HT2(15)/CBP:Ir(ppy)3(25, Ir(ppy)3:5%)/ET1(25)/LiF(1)/Al(80)
なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。また、同じく括弧内において、パーセント表示された数字は、層に含まれる化合物の割合(質量%)を示す。
比較例3の有機EL発光装置の第一画素については、実施例2と同様である。
(比較例4)
比較例4の有機EL発光装置は、実施例2の第二発光層を下記のとおり変更したこと以外は、実施例2と同様にして作製した。
比較例4においては、化合物GH2とIr(ppy)とを共蒸着し、膜厚25nmの第二発光層を形成した。Ir(ppy)の濃度を5質量%とした。
比較例4の有機EL発光装置の構成を略式的に示すと、次のとおりである。
第二画素:ITO(130)/HI1(5)/HT1(135)/HT2(15)/GH2:Ir(ppy)3(25, Ir(ppy)3:5%)/ET1(25)/LiF(1)/Al(80)
なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。また、同じく括弧内において、パーセント表示された数字は、層に含まれる化合物の割合(質量%)を示す。
比較例4の有機EL発光装置の第一画素については、実施例2と同様である。
〔有機EL素子の評価〕
実施例2及び比較例3~4において作製した有機EL発光装置の第二画素について、前述の実施例1等と同様に寿命LT80及び駆動電圧Vを測定した。評価結果を表4に示す。
Figure 0007017933000057
表4に示されているように、第二発光層に遅延蛍光性の化合物を含有する実施例2の有機EL発光装置の第二画素は、第二発光層に燐光発光性の化合物を含有する比較例3及び4と比べて、長寿命であった。実施例2の第二画素は、比較例3及び4の第二画素に比べて、低電圧で駆動した。この結果より、実施例2の有機EL発光装置全体の駆動電圧が、比較例3及び4と比べて、低下すると考えられる。
(実施例3)
実施例3の有機EL発光装置は、実施例2の共通層を下記のとおり変更したこと以外は、実施例2と同様にして作製した。
実施例3においては、第二発光層及び第一発光層を形成した後、第二発光層及び第一発光層の上に化合物EEL1を蒸着し、膜厚5nmの共通層を形成した。この共通層の上に実施例1と同様に電子輸送層、電子注入層及び陰極を形成した。
実施例3の有機EL発光装置の構成を略式的に示すと、次のとおりである。
第一画素:ITO(130)/HI1(5)/HT1(90)/HT2(15)/BH1:BD1(20,BD1:5%)/EEL1(5)/ET1(20)/LiF(1)/Al(80)
第二画素:ITO(130)/HI1(5)/HT1(135)/HT2(15)/GH2:GH1:GD1(25,GH1:49%, GD1:1%)/EEL1(5)/ET1(20)/LiF(1)/Al(80)
なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。また、同じく括弧内において、パーセント表示された数字は、層に含まれる化合物の割合(質量%)を示す。
(比較例5)
比較例5の有機EL発光装置は、実施例3の第二発光層を下記のとおり変更したこと以外は、実施例3と同様にして作製した。
比較例5においては、CBPとIr(ppy)とを共蒸着し、膜厚25nmの第二発光層を形成した。Ir(ppy)の濃度を5質量%とした。
比較例5の有機EL発光装置の構成を略式的に示すと、次のとおりである。
第二画素:ITO(130)/HI1(5)/HT1(135)/HT2(15)/CBP:Ir(ppy)3(25, Ir(ppy)3:5%)/EEL1(5)/ET1(20)/LiF(1)/Al(80)
なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。また、同じく括弧内において、パーセント表示された数字は、層に含まれる化合物の割合(質量%)を示す。
比較例5の有機EL発光装置の第一画素については、実施例3と同様である。
(比較例6)
比較例6の有機EL発光装置は、実施例3の第二発光層を下記のとおり変更したこと以外は、実施例3と同様にして作製した。
比較例6においては、化合物GH2とIr(ppy)とを共蒸着し、膜厚25nmの第二発光層を形成した。Ir(ppy)の濃度を5質量%とした。
比較例6の有機EL発光装置の構成を略式的に示すと、次のとおりである。
第二画素:ITO(130)/HI1(5)/HT1(135)/HT2(15)/GH2:Ir(ppy)3(25, Ir(ppy)3:5%)/EEL1(5)/ET1(20)/LiF(1)/Al(80)
なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。また、同じく括弧内において、パーセント表示された数字は、層に含まれる化合物の割合(質量%)を示す。
比較例6の有機EL発光装置の第一画素については、実施例3と同様である。
〔有機EL素子の評価〕
実施例3及び比較例5~6において作製した有機EL発光装置の第二画素について、前述の実施例1等と同様に寿命LT80及び駆動電圧Vを測定した。評価結果を表5に示す。
Figure 0007017933000058
表5に示されているように、第二発光層に遅延蛍光性の化合物を含有する実施例3の有機EL発光装置の第二画素は、第二発光層に燐光発光性の化合物を含有する比較例5及び6と比べて、長寿命であった。実施例3の第二画素は、比較例5及び6の第二画素に比べて、低電圧で駆動した。この結果より、実施例3の有機EL発光装置全体の駆動電圧が、比較例5及び6と比べて、低下すると考えられる。
1,1A,1B…有機EL発光装置、2…陽極、4…正孔輸送層、6…電子輸送層、8…陰極、10,10A,10B…第一画素、15…第一発光層、20,20A,20B…第二画素、25…第二発光層、30,30A,30B…第三画素、35,35B…第三発光層、50,50A,50B…共通層。

Claims (15)

  1. 第一画素及び第二画素を含む複数の画素を備え、
    前記第一画素は、蛍光発光性の第一化合物を含有する第一発光層を有し、
    前記第二画素は、遅延蛍光性の第二化合物と、蛍光発光性の第五化合物と、第六化合物と、を含有する第二発光層を有し、
    前記第二発光層は、金属錯体を含有せず、
    前記第二化合物の一重項エネルギーS1(GDF)と、前記第五化合物の一重項エネルギーS1(GDP)と、前記第六化合物の一重項エネルギーS1(GDS)とが、S1(GDS)>S1(GDF)>S1(GDP)の関係を満たし、
    前記第一画素及び前記第二画素は、前記第一画素及び前記第二画素に亘って共通して設けられた共通層を有し、
    前記共通層は、前記第一発光層と同じ化合物を含有する、
    有機EL発光装置。
  2. 前記第一発光層は、さらに第三化合物を含有し、
    前記第一化合物の一重項エネルギーS1(B)と、前記第三化合物の一重項エネルギーS1(B)とが、S1(B)>S1(B)の関係を満たす、
    請求項1に記載の有機EL発光装置。
  3. 前記第一化合物の77KにおけるエネルギーギャップT77K(B)と、前記第三化合物の77KにおけるエネルギーギャップT77K(B)とが、T77K(B)>T77K(B)の関係を満たす、
    請求項に記載の有機EL発光装置。
  4. 前記第一発光層からの発光のピーク波長は、前記第二発光層からの発光のピーク波長よりも小さい、
    請求項1から請求項のいずれか一項に記載の有機EL発光装置。
  5. 前記第一化合物は、青色蛍光発光性の化合物である、
    請求項1から請求項のいずれか一項に記載の有機EL発光装置。
  6. 前記第二発光層からの発光は、緑色または赤色を呈する、
    請求項1から請求項のいずれか一項に記載の有機EL発光装置。
  7. 前記共通層は、遅延蛍光性の化合物を含有しない、
    請求項1から請求項のいずれか一項に記載の有機EL発光装置。
  8. 第三画素をさらに備え、
    前記第三画素は、遅延蛍光性の第七化合物を含有する第三発光層を有し、
    前記共通層は、前記第一画素、前記第二画素及び前記第三画素に亘って共通して設けられている、
    請求項1から請求項のいずれか一項に記載の有機EL発光装置。
  9. 前記第三発光層は、さらに蛍光発光性の第八化合物を含有し、
    前記第七化合物の一重項エネルギーS1(RDF)と、前記第八化合物の一重項エネルギーS1(RDP)とが、S1(RDF)>S1(RDP)の関係を満たす、
    請求項に記載の有機EL発光装置。
  10. 前記第一画素は、青色の発光を呈し、
    前記第二画素は、緑色の発光を呈し、
    前記第三画素は、赤色の発光を呈する、
    請求項または請求項に記載の有機EL発光装置。
  11. 前記第一画素及び前記第二画素を含む複数の画素は、陽極及び陰極を有し、
    前記共通層は、前記陽極と前記陰極との間に設けられ、
    前記第一発光層及び前記第二発光層は、前記共通層と前記陽極との間に設けられている、
    請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の有機EL発光装置。
  12. 前記陽極と前記第一発光層との間、並びに前記陽極と前記第二発光層との間に、正孔輸送層を含む、
    請求項11に記載の有機EL発光装置。
  13. 前記陰極と前記共通層との間に電子輸送層を含む、
    請求項11または請求項12に記載の有機EL発光装置。
  14. 前記共通層は、前記第一発光層及び前記第二発光層と接している、
    請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の有機EL発光装置。
  15. 請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の有機EL発光装置を備える電子機器。
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