JPWO2015159971A1 - 有機発光素子 - Google Patents

Abstract

孤立電子対とπ電子軌道を有する化合物を含む有機発光素子であって、その化合物は、孤立電子対を構成する電子の少なくとも一部がｎπ*遷移によって励起三重項状態3ｎπ*に励起されたとき、励起三重項状態3ｎπ*から励起一重項状態1ｎπ*に逆項間交差し、その励起一重項状態1ｎπ*から基底状態に戻る際、蛍光を放射することを特徴とする。この有機発光素子は、発光効率が高い。

Description

本発明は、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。中でも、発光効率が高い発光材料の開発については、様々な観点から幅広い研究がなされている。

近年、蛍光材料の中でも、特に遅延蛍光を放射する遅延蛍光材料（遅延蛍光体）が注目されている。遅延蛍光は、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差を利用して放射される蛍光であり、通常の蛍光よりも寿命が長い蛍光として観察される。このような遅延蛍光材料を用いて有機エレクトロルミネッセンス素子を製造すれば、通常の蛍光材料を使用したときの理論限界を超える発光効率を達成しうる。このため、これまでに様々な構造を有する遅延蛍光材料が開発されている（特許文献１等参照）。

特許第５３６６１０６号公報

これまでの研究により、遅延蛍光を放射する材料には、いくつかの共通する条件があることがわかっている。たとえば、分子内にドナー部位とアクセプター部位が存在していて、ＨＯＭＯ（最高占有軌道）とＬＵＭＯ（最低非占有軌道）との重なりが小さくなるように分子設計すれば、新たな遅延蛍光材料を提供しやすいことが知られている。しかしながら、こうした従来の知見に基づく遅延蛍光材料の開発研究では、従来の知見から予測され、理解可能な範囲内の遅延蛍光材料しか提供することができない。このため、従来の知見を超える新たな観点から遅延蛍光材料を開発し、それを利用して高い発光効率を実現しうる有機発光素子を提供することが望まれる。本発明者らは、このような新たな観点から遅延蛍光材料を開発することを目的として鋭意検討を進めた。

本発明者らが検討を進めた結果、新しい機構により高い発光効率を実現しうる有機発光素子を開発することに成功し、下記の態様を含む本発明を提供するに至った。
［１］ 孤立電子対とπ電子軌道を有する化合物を含む有機発光素子であって、
前記化合物は、その孤立電子対を構成する電子の少なくとも一部がｎπ^*遷移によって励起三重項状態³ｎπ^*に励起されたとき、励起三重項状態³ｎπ^*から励起一重項状態¹ｎπ^*に逆項間交差し、その励起一重項状態¹ｎπ^*から基底状態に戻る際、蛍光を放射することを特徴とする有機発光素子。
［２］ 前記化合物は、ｎπ^*遷移による励起三重項状態³ｎπ^*のエネルギー準位の方が、ππ^*遷移による励起三重項状態³ππ^*のエネルギー準位よりも低いことを特徴とする［１］に記載の有機発光素子。
［３］ 前記化合物は、前記励起三重項状態³ｎπ^*と前記励起一重項状態¹ｎπ^*のエネルギーの差の方が、前記励起三重項状態³ｎπ^*と基底状態のエネルギーの差よりも小さいことを特徴とする［１］または［２］に記載の有機発光素子。
［４］ 前記化合物は、窒素原子を含有することを特徴とする［１］〜［３］のいずれか１項に記載の有機発光素子。
［５］ 前記化合物は、窒素原子を含有するヘテロ芳香環を有することを特徴とする［４］に記載の有機発光素子。
［６］ 前記化合物は、ヘプタジンの誘導体であることを特徴とする［５］に記載の有機発光素子。
［７］ 前記化合物は、下記一般式（１）で表される化合物であることを特徴とする［６］に記載の有機発光素子。

［一般式（１）において、Ｒ¹〜Ｒ¹⁵は各々独立に水素原子または置換基を表す。ただし、Ｒ¹〜Ｒ⁵の少なくとも１つと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰の少なくとも１つと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵の少なくとも１つは、各々独立にハロゲン原子であり、Ｒ¹〜Ｒ⁵の他の少なくとも１つと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰の他の少なくとも１つと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵の他の少なくとも１つは、各々独立にアルキル基である。Ｒ¹とＲ²、Ｒ²とＲ³、Ｒ³とＲ⁴、Ｒ⁴とＲ⁵、Ｒ⁶とＲ⁷、Ｒ⁷とＲ⁸、Ｒ⁸とＲ⁹、Ｒ⁹とＲ¹⁰、Ｒ¹¹とＲ¹²、Ｒ¹²とＲ¹³、Ｒ¹³とＲ¹⁴、Ｒ¹⁴とＲ¹⁵は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。］
［８］ 一対の電極と、前記一対の電極同士の間に設けられた発光層を含む有機層を有し、
前記化合物は、少なくとも前記発光層に含まれてい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。
［９］ 前記発光層には、発光ドーパント、アシストドーパントおよびホストが含まれており、前記アシストドーパントとして前記化合物を使用することを特徴とする［８］に記載の有機発光素子。

［１０］ 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有機発光素子。

［一般式（１）において、Ｒ¹〜Ｒ¹⁵は各々独立に水素原子または置換基を表す。ただし、Ｒ¹〜Ｒ⁵の少なくとも１つと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰の少なくとも１つと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵の少なくとも１つは、各々独立にハロゲン原子であり、Ｒ¹〜Ｒ⁵の他の少なくとも１つと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰の他の少なくとも１つと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵の他の少なくとも１つは、各々独立にアルキル基である。Ｒ¹とＲ²、Ｒ²とＲ³、Ｒ³とＲ⁴、Ｒ⁴とＲ⁵、Ｒ⁶とＲ⁷、Ｒ⁷とＲ⁸、Ｒ⁸とＲ⁹、Ｒ⁹とＲ¹⁰、Ｒ¹¹とＲ¹²、Ｒ¹²とＲ¹³、Ｒ¹³とＲ¹⁴、Ｒ¹⁴とＲ¹⁵は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。］
［１１］ 前記一般式（１）のＲ¹〜Ｒ⁵のいずれか１つのみと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰のいずれか１つのみと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵のいずれか１つのみが、各々独立にハロゲン原子であり、Ｒ¹〜Ｒ⁵の他のいずれか１つのみと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰の他のいずれか１つのみと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵の他のいずれか１つのみが、各々独立にアルキル基であることを特徴とする［１０］に記載の有機発光素子。
［１２］ 前記アルキル基のベンゼン環における置換位置は、前記ハロゲン原子の置換位置に対するオルト位であることを特徴とする［１０］または［１１］に記載の有機発光素子。
［１３］ 前記一般式（１）のＲ³とＲ⁸とＲ¹³が、各々独立にハロゲン原子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。
［１４］ 前記一般式（１）のＲ²とＲ⁷とＲ¹²が、各々独立にアルキル基であることを特徴とする［１３］に記載の有機発光素子。
［１５］ 前記ハロゲン原子は、フッ素原子であることを特徴とする［１０］〜［１４］のいずれか１項に記載の有機発光素子。
［１６］ 前記アルキル基は、メチル基であることを特徴とする［１０］〜［１５］のいずれか１項に記載の有機発光素子。
［１７］ Ｒ¹〜Ｒ¹⁵のうちのハロゲン原子またはアルキル基以外は、水素原子であることを特徴とする［１０］〜［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［１０］〜［１７］のいずれか１項に記載の有機発光素子。
［１９］ 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［１０］〜［１８］のいずれか１項に記載の有機発光素子。
［２０］ 一対の電極と、前記一対の電極同士の間に設けられた発光層を含む有機層を有し、
前記一般式（１）で表される化合物は、少なくとも前記発光層に含まれていることを特徴とする［１９］に記載の有機発光素子。
［２１］ 前記化合物の蛍光発光寿命が１μｓ以下であることを特徴とする［１］〜［２０］のいずれか１項に記載の有機発光素子。

［２２］ ［１］〜［２１］のいずれか１項に記載の化合物からなるアシストドーパント。

本発明の有機発光素子は、ｎπ^*遷移と逆項間交差を利用して¹ｎπ^*から効率よく蛍光放射するものであり、従来の技術常識の枠を超えた新しいタイプの発光素子である。

実施例の化合物１のトルエン溶液およびアセトニトリル溶液の紫外可視吸収スペクトルおよび発光スペクトルである。 実施例の化合物１のＨＯＭＯとＬＵＭＯの空間分布を示す図である。 実施例の化合物１の励起一重項エネルギー準位Ｓ₁、Ｓ₂と励起三重項エネルギー準位Ｔ₁、Ｔ₂を示すグラフである。 実施例の化合物１のトルエン溶液および化合物１とＤＰＥＰＯの薄膜の過渡減衰曲線と、発光スペクトルである。 実施例の化合物１を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成およびエネルギーダイアグラムを示す模式図である。 実施例の化合物１を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルである。 実施例の化合物１を用いた有機エレクトロル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。

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。

［有機発光素子の特徴］
本発明の有機発光素子には、孤立電子対とπ電子軌道を有する化合物を用いる。本発明で用いる孤立電子対とπ電子軌道を有する化合物は、その孤立電子対を構成する電子の少なくとも一部がｎπ^*遷移によって励起三重項状態³ｎπ^*に励起されたとき、励起三重項状態³ｎπ^*から励起一重項状態¹ｎπ^*に逆項間交差し、その励起一重項状態¹ｎπ^*から基底状態に戻る際に蛍光を放射する点に特徴がある。

逆項間交差による蛍光発光効率の向上効果について、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。
有機エレクトロルミネッセンス素子は、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て発光させるものである。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。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遅延蛍光が観察される。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。本発明は、ｎπ^*遷移によって励起三重項状態³ｎπ^*に励起されたとき、励起三重項状態³ｎπ^*から励起一重項状態¹ｎπ^*に逆項間交差し、その励起一重項状態¹ｎπ^*から基底状態に戻る際に効率よく蛍光を放射するものである。

［化合物］
本発明で用いる化合物は、孤立電子対とπ電子軌道を有する化合物であって、ｎπ^*遷移によって励起三重項状態³ｎπ^*に励起されたとき、励起三重項状態³ｎπ^*から励起一重項状態¹ｎπ^*に逆項間交差し、その励起一重項状態¹ｎπ^*から基底状態に戻る際に蛍光を放射する化合物である。以下では、便宜上このような化合物をｎπ^*性化合物と称して説明する。本発明で用いるｎπ^*性化合物は、上記の性質を有する化合物である限り、その構造は特に制限されない。
ｎπ^*性化合物の励起三重項状態³ｎπ^*と励起一重項状態¹ｎπ^*のエネルギー差（ΔＥ）は、０，３ｅＶ未満であることが好ましく、０．２ｅＶ未満であることがより好ましく、０，１５ｅＶ未満であることがさらに好ましく、０，１ｅＶ未満であることが特に好ましい。ｎπ^*性化合物の励起一重項状態¹ｎπ^*と基底状態のエネルギー差は、波長が３６０〜８００ｎｍの蛍光放射が可能なエネルギー差であることが好ましい。例えば、波長が３６０〜５４０ｎｍの蛍光放射が可能なエネルギー差を有する化合物や、波長が５００〜５４０ｎｍの蛍光放射が可能なエネルギー差を有する化合物などを適宜採用することができる。

本発明で用いるｎπ^*性化合物として好ましいのは、窒素原子を有する化合物である。その中でも好ましいのは、窒素原子を有するヘテロ芳香環を含む化合物であり、より好ましいのは、そのような窒素原子を有するヘテロ芳香環が融合した多環構造を含む化合物である。そのような化合物として、例えばヘプタジン環を有するヘプタジン誘導体を挙げることができる。

本発明で用いるｎπ^*性化合物は、分子内にドナー部位とアクセプター部位をともに有する化合物である必要はない。ここでいうドナー部位とは、ハメットのσｐ値が−０．２以下である原子又は原子団を意味し、アクセプター部位とは、ハメットのσｐ値が０．２以上である原子又は原子団を意味する。ハメットのσｐ値には、Jerry March, Advanced Organic Chemistry, McGraw-hill International Book Co.に記載されている値を採用することができる。すなわち本発明では、ハメットのσｐ値が−０．２以下である原子又は原子団（ドナー部位）を有さない化合物や、ハメットのσｐ値が０．２以上である原子又は原子団（アクセプター部位）を有さない化合物や、ハメットのσｐ値が−０．２以下である原子又は原子団（ドナー部位）もハメットのσｐ値が０．２以上である原子又は原子団（アクセプター部位）も有さない化合物を採用することができる。さらに、本発明では、ハメットのσｐ値が−０．１以下である原子又は原子団を有さない化合物や、ハメットのσｐ値が０．１以上である原子又は原子団を有さない化合物や、ハメットのσｐ値が−０．１以下である原子又は原子団もハメットのσｐ値が０．１以上である原子又は原子団も有さない化合物を採用することもできる。

本発明で用いることができる好ましいｎπ^*性化合物として、下記一般式（１）で表される化合物を例示することができる。

一般式（１）において、Ｒ¹〜Ｒ¹⁵は各々独立に水素原子または置換基を表す。ただし、Ｒ¹〜Ｒ⁵の少なくとも１つと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰の少なくとも１つと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵の少なくとも１つは、各々独立にハロゲン原子であり、Ｒ¹〜Ｒ⁵の他の少なくとも１つと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰の他の少なくとも１つと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵の他の少なくとも１つは、各々独立にアルキル基である。Ｒ¹とＲ²、Ｒ²とＲ³、Ｒ³とＲ⁴、Ｒ⁴とＲ⁵、Ｒ⁶とＲ⁷、Ｒ⁷とＲ⁸、Ｒ⁸とＲ⁹、Ｒ⁹とＲ¹⁰、Ｒ¹¹とＲ¹²、Ｒ¹²とＲ¹³、Ｒ¹³とＲ¹⁴、Ｒ¹⁴とＲ¹⁵は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。

Ｒ¹〜Ｒ¹⁵が表す置換基としては、置換もしくは無置換のアルキル基、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ヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアルコキシ基、置換もしくは無置換のアリールオキシ基、置換もしくは無置換のヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子を例示することができる。これらの中では、置換もしくは無置換のアルキル基、ハロゲン原子を好ましく採用することができる。
また、Ｒ¹〜Ｒ¹⁵が表す置換基を、ハメットのσｐ値が−０．２〜０．２の範囲内にある原子又は原子団の中から選択することも好ましい。この場合は、Ｒ¹〜Ｒ¹⁵が表す置換基の種類は特に制限されない。

本明細書でいうアルキル基は、直鎖状であっても、分枝状であっても、環状であってもよい。好ましいのは直鎖状または分枝状のアルキル基である。アルキル基の炭素数は、１〜２０であることが好ましく、１〜１２であることがより好ましく、１〜６であることがさらに好ましく、１〜３であること（すなわちメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基）がさらにより好ましい。環状のアルキル基としては、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基を挙げることができる。

本明細書でいうアリール基は、１つの芳香環からなるものであってもよいし、２以上の芳香環が融合した構造を有するものであってもよい。アリール基の炭素数は、６〜２２であることが好ましく、６〜１８であることがより好ましく、６〜１４であることがさらに好ましく、６〜１０であること（すなわちフェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基）がさらにより好ましい。

本明細書でいうヘテロアリール基は、１つの環からなるものであってもよいし、２以上の環が融合した構造を有するものであってもよい。ヘテロアリール基の炭素数は、３〜２１であることが好ましく、３〜１７であることがより好ましく、３〜１３であることがさらに好ましく、３〜９であることがさらにより好ましい。

本明細書でいうアルコキシ基は、直鎖状であっても、分枝状であっても、環状であってもよい。好ましいのは直鎖状または分枝状のアルコキシ基である。アルコキシ基の炭素数は、１〜２０であることが好ましく、１〜１２であることがより好ましく、１〜６であることがさらに好ましく、１〜３であること（すなわちメトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基）がさらにより好ましい。環状のアルコキシ基としては、例えばシクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロヘプチルオキシ基を挙げることができる。

本明細書でいうアリールオキシ基は、１つの芳香環からなるものであってもよいし、２以上の芳香環が融合した構造を有するものであってもよい。アリールオキシ基の炭素数は、６〜２２であることが好ましく、６〜１８であることがより好ましく、６〜１４であることがさらに好ましく、６〜１０であること（すなわちフェニルオキシ基、１−ナフチルオキシ基、２−ナフチルオキシ基）がさらにより好ましい。

本明細書でいうヘテロアリールオキシ基は、１つの環からなるものであってもよいし、２以上の環が融合した構造を有するものであってもよい。ヘテロアリールオキシ基の炭素数は、３〜２１であることが好ましく、３〜１７であることがより好ましく、３〜１３であることがさらに好ましく、３〜９であることがさらにより好ましい。

Ｒ¹〜Ｒ¹⁵がとり得る上記のアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基は、それぞれさらに置換されていてもよい。置換されている場合の置換基としては、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、ハロゲン原子を例示することができる。

本明細書でいうハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子であることが好ましく、フッ素原子、塩素原子、臭素原子であることがより好ましく、フッ素原子、塩素原子であることがさらに好ましく、フッ素原子であることが特に好ましい。

前記一般式（１）において、Ｒ¹〜Ｒ⁵の少なくとも１つと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰の少なくとも１つと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵の少なくとも１つは、各々独立にハロゲン原子である。好ましい例として、Ｒ¹〜Ｒ⁵のうちの少なくともＲ³と、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰のうちの少なくともＲ⁸と、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵のうちの少なくともＲ¹³がハロゲン原子である場合を挙げることができる。また、別の好ましい例として、Ｒ¹〜Ｒ⁵のうちの少なくともＲ²と、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰のうちの少なくともＲ⁷と、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵のうちの少なくともＲ¹²がハロゲン原子である場合を挙げることができる。さらに好ましい例として、Ｒ¹〜Ｒ⁵のうちのＲ³のみと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰のうちのＲ⁸のみと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵のうちのＲ¹³のみがハロゲン原子である場合を挙げることができる。

前記一般式（１）において、Ｒ¹〜Ｒ⁵の他の少なくとも１つと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰の他の少なくとも１つと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵の他の少なくとも１つは、各々独立にアルキル基である。ここでいう「他の」とは、「ハロゲン原子であるもの以外の」という意味である。好ましい例として、Ｒ¹〜Ｒ⁵のうちの少なくともＲ²と、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰のうちの少なくともＲ⁷と、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵のうちの少なくともＲ¹²がアルキル基である場合を挙げることができる。また、別の好ましい例として、Ｒ¹〜Ｒ⁵のうちの少なくともＲ³と、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰のうちの少なくともＲ⁸と、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵のうちの少なくともＲ¹³がアルキル基である場合を挙げることができる。

前記一般式（１）の好ましい一態様として、Ｒ¹〜Ｒ⁵のいずれか１つのみと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰のいずれか１つのみと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵のいずれか１つのみが、各々独立にハロゲン原子であり、Ｒ¹〜Ｒ⁵の他の少なくとも１つと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰の他の少なくとも１つと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵の他の少なくとも１つが、各々独立にアルキル基である態様を挙げることができる。
前記一般式（１）の他の好ましい一態様として、Ｒ¹〜Ｒ⁵のいずれか１つのみと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰のいずれか１つのみと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵のいずれか１つのみが、各々独立にハロゲン原子であり、Ｒ¹〜Ｒ⁵の他のいずれか１つのみと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰の他のいずれか１つのみと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵の他のいずれか１つのみが、各々独立にアルキル基である態様を挙げることもできる。

前記アルキル基のベンゼン環における置換位置は、前記ハロゲン原子の置換位置に対するオルト位であることが好ましい。すなわち、ハロゲン原子が結合しているベンゼン環の炭素原子と、アルキル基が結合しているベンゼン環の炭素原子は、互いに隣り合う位置にあることが好ましい。具体的には、前記一般式（１）のＲ³とＲ⁸とＲ¹³が、各々独立にハロゲン原子であることが好ましく、前記一般式（１）のＲ²とＲ⁷とＲ¹²が、各々独立にアルキル基であることが好ましい。

前記一般式（１）の各ベンゼン環にそれぞれ結合するハロゲン原子とアルキル基の組み合わせとして、例えば、フッ素原子とメチル基、フッ素原子とエチル基、フッ素原子とプロピル基などを挙げることができる。
前記一般式（１）の各ベンゼン環には、ハロゲン原子とアルキル基以外の置換基が置換されていてもよいし、置換されていなくてもよい。例えば、各ベンゼン環にはハロゲン原子とアルキル基のみが置換されていて、その他は水素原子が結合していてもよい。

前記一般式（１）のＲ¹とＲ²、Ｒ²とＲ³、Ｒ³とＲ⁴、Ｒ⁴とＲ⁵、Ｒ⁶とＲ⁷、Ｒ⁷とＲ⁸、Ｒ⁸とＲ⁹、Ｒ⁹とＲ¹⁰、Ｒ¹¹とＲ¹²、Ｒ¹²とＲ¹³、Ｒ¹³とＲ¹⁴、Ｒ¹⁴とＲ¹⁵は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。ここでいう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く、窒素原子であることがより好ましい。形成される環状構造の例として、ベンゼン環、ナフタレン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、イミダゾリン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、シクロヘキサジエン環、シクロヘキセン環、シクロペンタエン環、シクロヘプタトリエン環、シクロヘプタジエン環、シクロヘプタエン環などを挙げることができる。

一般式（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、特表２００９−５０１１９４号公報の段落番号００３９〜００４９に記載される合成法を適宜選択したり、組み合わせたり、応用したりすることにより合成することができる。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。

［有機発光素子の構成］
本発明の有機発光素子は、孤立電子対とπ電子軌道を有するｎπ^*性化合物を含む。ｎπ^*性化合物は、上記のように、孤立電子対を構成する電子の少なくとも一部がｎπ^*遷移によって励起三重項状態³ｎπ^*に励起されたとき、励起三重項状態³ｎπ^*から励起一重項状態¹ｎπ^*に逆項間交差し、その励起一重項状態¹ｎπ^*から基底状態に戻る際、蛍光を放射する化合物である。
本発明の有機発光素子は、ｎπ^*性化合物から放射される蛍光をそのまま外部へ放出するように構成することができる。すなわち、ｎπ^*性化合物を発光材料として使用することができる。このとき、有機発光素子に含まれるｎπ^*性化合物は、逆項間交差により¹ｎπ^*から基底状態へ戻る際の蛍光発光効率が著しく向上している。このため、従来は特に２０℃以上の温度条件下において¹ｎπ^*から基底状態へ戻る際の蛍光を実際的な発光強度で観測することはできなかったが、本発明により高い発光効率で¹ｎπ^*から基底状態へ戻る際の蛍光を放射することができるようになった。本発明によれば、例えば外部量子効率が３％以上、５％以上、あるいは６％以上の有機エレクトロルミネセンス素子の提供が可能である。

本発明の有機発光素子では、ｎπ^*性化合物をアシストドーパントとして使用することも可能である。すなわち、ｎπ^*性化合物は、発光層に含まれる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。このとき、発光層に含まれるｎπ^*性化合物は、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る。特に、蛍光寿命（lifetime）が短いｎπ^*性化合物を用いる場合には、ｎπ^*性化合物をアシストドーパントとして好ましく用い得る。例えば、蛍光寿命（lifetime）が１μｓ以下であるｎπ^*性化合物をアシストドーパントとして用いる態様を例示することができる。

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、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、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。
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。

（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（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。

（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（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）
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、ｎπ^*性化合物の１種または２種以上を用いることが可能である。本発明の有機発光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において、発光は発光層に含まれる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み得る。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、ｎπ^*性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ｎπ^*性化合物と、発光層以外の層に用いるｎπ^*性化合物は、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ｎπ^*性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、Ｒ₁〜Ｒ₁₀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、発光層のホスト材料としても用いることができる好ましい化合物を挙げる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、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ｎπ^*性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、紫外可視分光光度計（島津製作所社製：ＵＶ−２５５０）、蛍光分光光度計（日本分光社製：ＦＰ−６５００）、蛍光寿命測定装置（浜松ホトニクス社製：Ｃ１１３６７−０３）、積分球光度計（浜松ホトニクス社製：Ｃ９９２０−０２）、マルチチャンネル分光計（浜松ホトニクス社製：ＰＭＡ−１１）、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：Ｅ５２７０）、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：ＳＤ２０００）を用いて行った。

（１） 化合物１を用いた有機フォトルミネッセンス素子の作製と評価
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）と化合物１のアセトニトリル溶液（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４×１０^-4Ｐａ以下の条件にて化合物１とＤＰＥＰＯとを異なる蒸着源から蒸着し、化合物１の濃度が６．０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。
化合物１のトルエン溶液およびアセトニトリル溶液について、紫外可視吸収スペクトルおよび４５０ｎｍ励起光による発光スペクトルを室温で測定した結果を図１に示す。化合物１のＤＦＴ（density functional theory）によるGaussian 09 programを用いて求めたＨＯＭＯとＬＵＭＯの空間分布を図２に示し、励起一重項エネルギー準位Ｓ₁（¹ｎπ^*）、Ｓ₂（¹ππ^*）および励起三重項エネルギー準位Ｔ₁（³ｎπ^*）、Ｔ₂（³ππ^*）を図３に示す。また、化合物１のトルエン溶液および化合物１とＤＰＥＰＯの薄膜について、過度減衰曲線を室温で測定した結果を図４に示す。

図１から示されるように、化合物１のトルエン溶液の吸収スペクトルでは３２７ｎｍをピークとする強い吸収と４５０ｎｍをピークとする弱い吸収が確認された。３２７ｎｍをピークとする強い吸収はπ共役系のππ^*遷移に由来する吸収であり、４５０ｎｍをピークとする弱い吸収は窒素原子の非共有電子対とπ非結合性分子軌道のｎπ^*遷移に由来する吸収である。また、化合物１のアセトニトリル溶液の吸収スペクトルでは、４００〜５００ｎｍの波長範囲にある弱い吸収バンドがトルエン溶液のそれよりも短波長側にシフト（ブルーシフト）することが確認された。この吸収バンドのブルーシフトは、トルエンよりも極性が高いアセトニトリルが窒素原子の非共有電子対を安定化したことによるものであり、ｎπ^*遷移に由来する吸収ピークの特徴的な挙動である。
また、化合物１のトルエン溶液は、フォトルミネッセンス量子効率Φ_Fが０．２６、蛍光寿命τ_Fが２５２ｎｓであり、これらの測定値から算出した蛍光放射率定数ｋ_F（＝Φ_F／τ_F）が１．０×１０^-6ｓ^-1であった。こうした低い蛍光放射率定数と吸収係数は、ｎπ^*遷移を生じる分子に見られる特徴的な特性である。
これらのことから、化合物１はｎπ^*遷移を生じる発光材料であることを確認することができた。

図２の電子軌道の空間分布から示されるように、基底状態では、ＨＯＭＯは主としてヘプタジン核のｓｐ²混成軌道を有する窒素原子に重なっており、ＬＵＭＯはπ共役系全体にわたって分散している。
また、この電子軌道の空間分布に基づいてエネルギー準位を計算した結果を図３に示す。Ｓ₁遷移（ＨＯＭＯ→ＬＵＭＯ）では、振動子強度（ｆ）が０．０００２で垂直遷移エネルギーが２．８２５６ｅＶ（４３９ｎｍ）であり、Ｓ₂遷移（ＨＯＭＯ−１→ＬＵＭＯ）では、振動子強度（ｆ）が０．４５９０で垂直遷移エネルギーが３．４９２４ｅＶ（３５５ｎｍ）であった。Ｓ₁準位（¹ｎπ^*）とＴ₁準位（³ｎπ^*）のエネルギー差は０．１６５ｅＶと非常に小さい値であった。また、ππ^*遷移の一重項−三重項のエネルギー差は、ｎπ^*遷移の一重項−三重項エネルギー差に比べて非常に大きいが、Ｔ₂準位（³ππ^*）とＴ₁準位（³ｎπ^*）のエネルギー差は０．２４ｅＶであった。
図４の過渡減衰曲線から、化合物１のトルエン溶液は、発光寿命が空気存在下で２５２ｎｓであり、無酸素環境下で長寿命領域の発光強度が増大することがわかった。無酸素環境下での発光強度の増大は遅延蛍光の放射に由来するものであり、こうした現象から、化合物１が遅延蛍光を放射することを確認することができた。また、化合物１とＤＰＥＰＯの薄膜では、化合物１のトルエン溶液に比べて、長寿命領域においてより高い発光強度を得ることができた。

（２） 化合物１を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４．０×１０^-4Ｐａ以下で積層し、図５に示す有機エレクトロルミネッセンス素子を製造した。まず、ＩＴＯ上にα−ＮＰＤを３５ｎｍの厚さに蒸着して正孔輸送層を形成し、その上に、ｍＣＰを１０ｎｍの厚さに蒸着して電子阻止層を形成した。次に、化合物１とＤＰＥＰＯを異なる蒸着源から共蒸着し、１５ｎｍの厚さの層を形成して発光層とした。この時、化合物１の濃度は６．０重量％とした。次に、ＤＰＥＰＯを１０ｎｍの厚さに蒸着して正孔阻止層を形成し、その上に、ＴＰＢＩを４０ｎｍの厚さに蒸着して電子輸送層を形成した。さらにフッ化リチウム（ＬｉＦ）を０．８ｎｍの厚さに蒸着し、次いでアルミニウム（Ａｌ）を１００ｎｍの厚さに蒸着することにより陰極を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子とした。

製造した有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルを１ｍＡ／ｃｍ²、１０ｍＡ／ｃｍ²、１００ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で測定した結果を図６に示し、電流密度−外部量子効率特性を図７に示す。化合物１を発光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６．０％の高い外部量子効率を達成した。この値は、遅延蛍光を示さない通常の蛍光材料を発光材料として用いた場合の外部量子効率の理論限界値（１．３〜２．０％）を大幅に上回っている。

Claims (22)

1. 孤立電子対とπ電子軌道を有する化合物を含む有機発光素子であって、
   前記化合物は、その孤立電子対を構成する電子の少なくとも一部がｎπ^*遷移によって励起三重項状態³ｎπ^*に励起されたとき、励起三重項状態³ｎπ^*から励起一重項状態¹ｎπ^*に逆項間交差し、その励起一重項状態¹ｎπ^*から基底状態に戻る際、蛍光を放射することを特徴とする有機発光素子。
2. 前記化合物は、ｎπ^*遷移による励起三重項状態³ｎπ^*のエネルギー準位の方が、ππ^*遷移による励起三重項状態³ππ^*のエネルギー準位よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
3. 前記化合物は、前記励起三重項状態³ｎπ^*と前記励起一重項状態¹ｎπ^*のエネルギーの差の方が、前記励起三重項状態³ｎπ^*と基底状態のエネルギーの差よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光素子。
4. 前記化合物は、窒素原子を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機発光素子。
5. 前記化合物は、窒素原子を含有するヘテロ芳香環を有することを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
6. 前記化合物は、ヘプタジンの誘導体であることを特徴とする請求項５に記載の有機発光素子。
7. 前記化合物は、下記一般式（１）で表される化合物であることを特徴とする請求項６に記載の有機発光素子。
   

   

   ［一般式（１）において、Ｒ¹〜Ｒ¹⁵は各々独立に水素原子または置換基を表す。ただし、Ｒ¹〜Ｒ⁵の少なくとも１つと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰の少なくとも１つと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵の少なくとも１つは、各々独立にハロゲン原子であり、Ｒ¹〜Ｒ⁵の他の少なくとも１つと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰の他の少なくとも１つと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵の他の少なくとも１つは、各々独立にアルキル基である。Ｒ¹とＲ²、Ｒ²とＲ³、Ｒ³とＲ⁴、Ｒ⁴とＲ⁵、Ｒ⁶とＲ⁷、Ｒ⁷とＲ⁸、Ｒ⁸とＲ⁹、Ｒ⁹とＲ¹⁰、Ｒ¹¹とＲ¹²、Ｒ¹²とＲ¹³、Ｒ¹³とＲ¹⁴、Ｒ¹⁴とＲ¹⁵は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。］
8. 一対の電極と、前記一対の電極同士の間に設けられた発光層を含む有機層を有し、
   前記化合物は、少なくとも前記発光層に含まれてい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。
9. 前記発光層には、発光ドーパント、アシストドーパントおよびホストが含まれており、前記アシストドーパントとして前記化合物を使用することを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
10. 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有機発光素子。
    

    

    ［一般式（１）において、Ｒ¹〜Ｒ¹⁵は各々独立に水素原子または置換基を表す。ただし、Ｒ¹〜Ｒ⁵の少なくとも１つと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰の少なくとも１つと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵の少なくとも１つは、各々独立にハロゲン原子であり、Ｒ¹〜Ｒ⁵の他の少なくとも１つと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰の他の少なくとも１つと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵の他の少なくとも１つは、各々独立にアルキル基である。Ｒ¹とＲ²、Ｒ²とＲ³、Ｒ³とＲ⁴、Ｒ⁴とＲ⁵、Ｒ⁶とＲ⁷、Ｒ⁷とＲ⁸、Ｒ⁸とＲ⁹、Ｒ⁹とＲ¹⁰、Ｒ¹¹とＲ¹²、Ｒ¹²とＲ¹³、Ｒ¹³とＲ¹⁴、Ｒ¹⁴とＲ¹⁵は互いに結合して環状構造を形成していてもよい。］
11. 前記一般式（１）のＲ¹〜Ｒ⁵のいずれか１つと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰のいずれか１つと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵のいずれか１つが、各々独立にハロゲン原子であり、Ｒ¹〜Ｒ⁵の他のいずれか１つと、Ｒ⁶〜Ｒ¹⁰の他のいずれか１つと、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁵の他のいずれか１つが、各々独立にアルキル基であることを特徴とする請求項１０に記載の有機発光素子。
12. 前記アルキル基のベンゼン環における置換位置は、前記ハロゲン原子の置換位置に対するオルト位であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の有機発光素子。
13. 前記一般式（１）のＲ³とＲ⁸とＲ¹³が、各々独立にハロゲン原子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。
14. 前記一般式（１）のＲ²とＲ⁷とＲ¹²が、各々独立にアルキル基であることを特徴とする請求項１３に記載の有機発光素子。
15. 前記ハロゲン原子は、フッ素原子であることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の有機発光素子。
16. 前記アルキル基は、メチル基であることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の有機発光素子。
17. Ｒ¹〜Ｒ¹⁵のうちのハロゲン原子またはアルキル基以外は、水素原子であることを特徴とする請求項１０〜１６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１０〜１７のいずれか１項に記載の有機発光素子。
19. 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請求項１０〜１８のいずれか１項に記載の有機発光素子。
20. 一対の電極と、前記一対の電極同士の間に設けられた発光層を含む有機層を有し、
    前記一般式（１）で表される化合物は、少なくとも前記発光層に含まれていることを特徴とする請求項１９に記載の有機発光素子。
21. 前記化合物の蛍光発光寿命が１μｓ以下であることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載の有機発光素子。
22. 請求項１〜２１のいずれか１項に記載の化合物からなるアシストドーパント。

Images