WO2014208698A1 - 化合物、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、および電子機器 - Google Patents
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- H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene
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- H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
- H10K2101/20—Delayed fluorescence emission
Definitions
- the present invention relates to a compound, a material for an organic electroluminescence element, an organic electroluminescence element, and an electronic device.
- an organic electroluminescence element (hereinafter sometimes referred to as an organic EL element)
- holes from the anode and electrons from the cathode are injected into the light emitting layer.
- the injected holes and electrons are recombined to form excitons.
- singlet excitons and triplet excitons are generated at a ratio of 25%: 75% according to the statistical rule of electron spin.
- the fluorescence type uses light emitted from singlet excitons, and therefore the internal quantum efficiency of the organic EL element is said to be limited to 25%.
- TTF triplet-triplet fusion
- the TTF mechanism uses a phenomenon in which singlet excitons are generated by collision of two triplet excitons. If delayed fluorescence due to this TTF mechanism is used, it is considered that the internal quantum efficiency can be theoretically increased to 40% even in fluorescence type light emission. However, fluorescent light emission still has a problem of higher efficiency than phosphorescent light emission. Thus, in order to further improve the internal quantum efficiency, the use of other delayed fluorescence mechanisms has been studied.
- Non-Patent Document 1 discloses an organic EL element using the TADF mechanism.
- Non-Patent Document 1 describes carbazolyl dicyanobenzene (CDCB) as a TADF light-emitting material. This CDCB is described as having carbazole as a donor and dicyanobenzene as an electron acceptor and emitting light in a color range from blue (473 nm) to orange (577 nm).
- An object of the present invention is to provide a compound that emits light in a long wavelength region. Another object of the present invention is to provide a material for an organic electroluminescence device containing the compound, an organic electroluminescence device containing the compound, and an electronic device including the organic electroluminescence device.
- k is an integer of 0 or more
- m is an integer of 1 or more
- n is an integer of 2 or more
- L is a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring having 6 to 30 ring carbon atoms
- CN is a cyano group
- D 1 and D 2 are each independently represented by any one of the following general formula (2), the following general formula (3), and the following general formula (3x), and D 1 and D 2 may be the same
- the plurality of D 1 may be the same as or different from each other, and the plurality of D 2 may be the same as or different from each other.
- R 1 to R 8 in the general formula (2), R 11 to R 18 in the general formula (3), and R 111 to R 118 in the general formula (3x) are each independently Hydrogen atom, A substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted heterocyclic group having 5 to 30 ring atoms, A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkylsilyl group having 3 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted arylsilyl group having 6 to 60 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkylamino group having 2 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstitute
- At least one of the combinations of substituents selected from R 1 to R 8 is bonded to each other to form a ring structure.
- at least one of the combinations of substituents selected from R 11 to R 18 may be bonded to each other to form a ring structure.
- at least one of the combinations of substituents selected from R 111 to R 118 may be bonded to each other to form a ring structure.
- A, B, and C are each independently a ring structure represented by any one of the following general formula (31) and the following general formula (32).
- This ring structure A, ring structure B, and ring structure C are condensed with an adjacent ring structure at an arbitrary position, and p, px and py are each independently an integer of 1 or more and 4 or less,
- p is an integer of 2 or more
- the plurality of ring structures A may be the same or different.
- px is an integer of 2 or more
- the plurality of ring structures B are the same or different.
- py is an integer of 2 or more
- the plurality of ring structures C may be the same or different.
- R 19 and R 20 are each independently synonymous with R 1 to R 8 , and R 19 and R 20 may be bonded to each other to form a ring structure.
- X 1 represents CR 30 R 31 , NR 32 , a sulfur atom, or an oxygen atom
- R 30 to R 32 are independently the same as R 1 to R 8. .
- at least one set may be bonded to each other to form a ring structure.
- the organic electroluminescent element material according to one embodiment of the present invention contains the compound according to one embodiment of the present invention described above.
- An organic electroluminescence device includes an anode, a cathode, and one or more organic layers disposed between the anode and the cathode, and at least one of the organic layers.
- the layer contains the compound according to one embodiment of the present invention described above.
- An electronic apparatus includes the organic electroluminescence element according to the above-described aspect of the present invention.
- the compound according to one embodiment of the present invention emits light in the long wavelength region.
- an organic electroluminescent element material containing the compound, an organic electroluminescent element containing the compound, and an electronic device including the organic electroluminescent element can be provided.
- k is an integer of 0 or more
- m is an integer of 1 or more
- n is an integer of 2 or more
- L is a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring having 6 to 30 ring carbon atoms.
- CN is a cyano group.
- D 1 and D 2 are each independently represented by any one of the following general formula (2), the following general formula (3), and the following general formula (3x), and D 1 and D 2 may be the same It may be different.
- the plurality of D 1 may be the same as or different from each other.
- k is 2 or more
- the plurality of D 2 may be the same as or different from each other.
- R 1 to R 8 in the general formula (2), R 11 to R 18 in the general formula (3), and R 111 to R 118 in the general formula (3x) are each independently Hydrogen atom, A substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted heterocyclic group having 5 to 30 ring atoms, A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkylsilyl group having 3 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted arylsilyl group having 6 to 60 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkylamino group having 2 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstitute
- At least one of the combinations of substituents selected from R 1 to R 8 is bonded to each other to form a ring structure. That is, in the general formula (2), of the carbon atoms of the 6-membered ring R 1 ⁇ R 8 are attached, respectively, another substituent selected from R 1 ⁇ R 8 is respectively coupled to the adjacent carbon atom ring structure Is building. Specifically, in the general formula (2), R 1 and R 2 , R 2 and R 3 , R 3 and R 4 , R 4 and R 5 , R 5 and R 6 , R 6 and R 7 , R Of the combinations of substituents consisting of 7 and R 8 , at least one pair is bonded to each other to form a ring structure.
- the ring structure constructed by bonding substituents to each other is preferably a condensed ring.
- the ring structure is constructed in the general formula (2), it is preferable that a condensed 6-membered ring structure is constructed.
- at least one of the combinations of substituents selected from R 11 to R 18 may be bonded to each other to form a ring structure.
- at least one of the combinations of substituents selected from R 111 to R 118 may be bonded to each other to form a ring structure.
- A, B, and C are each independently a ring structure represented by any one of the following general formula (31) and the following general formula (32).
- This ring structure A, ring structure B, and ring structure C are condensed with an adjacent ring structure at an arbitrary position, and p, px and py are each independently an integer of 1 or more and 4 or less,
- p is an integer of 2 or more
- the plurality of ring structures A may be the same or different.
- px is an integer of 2 or more
- the plurality of ring structures B are the same or different.
- py is an integer of 2 or more
- the plurality of ring structures C may be the same or different.
- R 19 and R 20 each independently have the same meaning as R 1 to R 8 , and R 19 and R 20 may be bonded to each other to form a ring structure. .
- R 19 and R 20 are bonded to the carbon atom constituting the benzene ring of formula (31).
- X 1 represents CR 30 R 31 , NR 32 , a sulfur atom, or an oxygen atom, and R 30 to R 32 are independently the same as R 1 to R 8. .
- substituents selected from R 19 , R 20 , and R 30 to R 32 at least one set may be bonded to each other to form a ring structure.
- D 1 and D 2 represented by the general formula (2), the general formula (3), or the general formula (3x) are compounds obtained by extending a carbazole skeleton. Therefore, in the compound according to this embodiment, conjugation is widened, the energy gap of the compound is narrowed, and the emission wavelength is on the long wavelength side. Further, since the compound according to this embodiment has two or more cyano groups, the energy gap is narrowed and the emission wavelength is on the long wavelength side.
- simply expanding the conjugate is not sufficient, and it is necessary to expand the conjugate so that ⁇ ST has a small value.
- a technique for extending the conjugation from the carbazole skeleton is useful for molecular design. In the embodiments described later, further emission wavelength can be increased by further introducing a donor substituent or a conjugated substituent at the tip of the carbazole skeleton.
- the substituent when L has a substituent, is a halogen atom, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, a substituted or unsubstituted ring atom having 6 to 30 ring atoms.
- the plurality of substituents may be the same as or different from each other.
- L is preferably a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring having 6 to 14 ring carbon atoms.
- aromatic hydrocarbon ring having 6 to 14 ring carbon atoms include benzene, naphthalene, fluorene, phenanthrene and the like. More preferred is an aromatic hydrocarbon ring having 6 to 10 ring carbon atoms.
- the D 1 or the D 2 is bonded to the first carbon atom constituting the aromatic hydrocarbon ring represented by L, and the first carbon The CN is preferably bonded to the second carbon atom adjacent to the atom.
- the compounds according to the present embodiment as the partial structure represented by the following general formula (1a), wherein D is attached to the first carbon atom C 1, the first next to the carbon atoms C 1 it is preferable that the second cyano group to the carbon atom C 2 is bonded.
- D in the following general formula (1a) has the same meaning as D 1 or D 2 .
- a wavy line portion represents a bond with another structure or atom.
- An aromatic hydrocarbon represented by L wherein D 1 or D 2 having a skeleton such as the general formula (2), the general formula (3), or the general formula (3x) is adjacent to a cyano group.
- m is preferably an integer of 2 or more.
- the plurality of D 1 may have the same structure or different structures.
- the compound is also preferably represented by the following general formula (40).
- k is an integer of 0 or more and 3 or less
- m is an integer of 1 or more and 4 or less
- n is an integer of 2 or more and 5 or less
- q is 0 or more. It is an integer of 3 or less
- k + m + n + q 6.
- R X is Hydrogen atom, A halogen atom, A substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted heterocyclic group having 6 to 30 ring atoms, A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkylsilyl group having 3 to 30 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted arylsilyl group having 6 to 60 ring carbon atoms, and the plurality of R X may be the same or different from each other.
- D 1 and D 2 are each independently synonymous with D 1 and D 2 in the general formula (1), and the plurality of D 1 may be the same as or different from each other.
- the plurality of D 2 may be the same as or different from each other.
- R X , D 1 , D 2 , and CN are each bonded to a carbon atom constituting a benzene ring.
- the compound is also preferably represented by the following general formula (40a).
- k is an integer of 0 or more and 3 or less
- n is an integer of 2 or more and 5 or less
- q is an integer of 0 or more and 3 or less
- k + n + q 5.
- R X has the same meaning as R X in the general formula (40), and the plurality of R X may be the same as or different from each other.
- D 1 and D 2 are each independently synonymous with D 1 and D 2 in the general formula (1), and a plurality of D 2 may be the same as or different from each other.
- R X , D 2 , and CN are each bonded to a carbon atom constituting a benzene ring.
- the compound represented by the general formula (40a) has a skeleton in which D 1 is bonded to the cyano group bonded to the benzene ring at the para position, and the compound having such a skeleton is more It is preferable because it shows a high fluorescence quantum yield.
- the compound is also preferably represented by the following general formula (40b) or the following general formula (40c).
- R X has the same meaning as R X in the general formula (40), and the plurality of R X may be the same as or different from each other.
- D 1 and D 2 are independently the same as D 1 and D 2 in the general formula (1), and a plurality of D 2 are It may be the same or different.
- R X and D 2 are each bonded to a carbon atom constituting a benzene ring.
- the compound is also preferably represented by the following general formula (40d) or the following general formula (40e).
- kx is an integer of 0 or more and 2 or less
- qx is an integer of 0 or more and 2 or less
- kx + qx 2.
- R X has the same meaning as R X in the general formula (40), and the plurality of R X may be the same as or different from each other.
- D 1 and D 2 are independently the same as D 1 and D 2 in the general formula (1), and a plurality of D 2 are It may be the same or different.
- R X and D 2 are each bonded to a carbon atom constituting a benzene ring.
- the compound is also preferably represented by the following general formula (40f).
- R X1 represents a halogen atom, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 6 to 30 ring atoms, substituted or unsubstituted An unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkylsilyl group having 3 to 30 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted arylsilyl group having 6 to 60 ring carbon atoms, and R X2 Is synonymous with R X in the general formula (40), and R X1 and R X2 may be the same as or different from each other, and a plurality of
- D 1 and D 2 are each independently synonymous with D 1 and D 2 in the general formula (1), and a plurality of D 2 may be the same as or different from each other. .
- R X2 and D 2 are each bonded to the carbon atom constituting the benzene ring.
- D1 is present on the first carbon atom of the benzene ring.
- a compound having such a skeleton is preferable because it exhibits a shorter delayed fluorescence lifetime.
- the compound is also preferably represented by the following general formula (40 g).
- R X are each independently has the same meaning as R X in the general formula (40), a plurality of R X may be the same or different from each other.
- D 1 and D 2 are independently the same as D 1 and D 2 in the general formula (1), and the plurality of numbers D 2 may be the same or different from each other. Good.
- R X and D 2 are each bonded to a carbon atom constituting a benzene ring.
- the compound represented by the general formula (40 g) has a skeleton in which the other cyano group is bonded to the para-position with respect to one cyano group bonded to the benzene ring.
- a compound having such a skeleton is preferable because it exhibits a higher fluorescence quantum yield.
- the compound according to this embodiment is preferably represented by the following general formula (4).
- k is an integer of 0 or more and 3 or less
- m is an integer of 1 or more and 4 or less
- n is an integer of 2 or more and 5 or less
- q is 0 or more and 3 or less.
- k + m + n + q 6.
- n is preferably an integer of 2 or more and 4 or less
- m is preferably an integer of 2 or more and 4 or less.
- each R 40 independently represents Hydrogen atom, A halogen atom, A substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkylsilyl group having 3 to 30 carbon atoms or a substituted or unsubstituted arylsilyl group having 6 to 60 ring carbon atoms, and the plurality of R 40 may be the same or different from each other.
- D 1 and D 2 are each independently synonymous with D 1 and D 2 in the general formula (1), and the plurality of D 1 may be the same as or different from each other.
- the plurality of D 2 may be the same as or different from each other.
- R 40 , D 1 , D 2 , and CN are each bonded to a carbon atom constituting a benzene ring.
- the compound represented by the general formula (4) according to this embodiment is preferably represented by any one of the following general formulas (41) to (47).
- D 1 and D 2 are each independently synonymous with D 1 and D 2 in the general formula (1), and R 40 is independently the same meaning as R 40 in formula (4).
- k is an integer of 0 or more and 3 or less
- m is an integer of 1 or more and 4 or less
- q is an integer of 0 or more and 3 or less
- k + m + q 4.
- k is an integer of 0 or more and 2 or less
- m is an integer of 1 or more and 3 or less
- q is an integer of 0 or more and 2 or less
- k + m + q 3.
- k is 0 or 1
- m is 1 or 2
- q is 0 or 1
- k + m + q 2.
- D 1 or D 2 is preferably bonded to 2 carbon atoms). Since D 1 or D 2 and CN are adjacent to each other and bonded to the benzene ring, the value of ⁇ ST of the compound can be reduced.
- m in the general formulas (41) to (47) is preferably 2. More preferably, m is 2 and k is 0.
- the plurality of D 1 may have the same structure or different structures.
- the compound is preferably represented by the following general formula (4x).
- each R 50 is independently a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 6 to 30 ring atoms, and the plurality of R 50 may be the same as or different from each other.
- D 1 and D 2 are each independently synonymous with D 1 and D 2 in the general formula (1), and the plurality of D 1 may be the same as or different from each other.
- the plurality of D 2 may be the same as or different from each other.
- R 50 , D 1 , D 2 , and CN are each bonded to the carbon atom constituting the benzene ring.
- Each R 50 independently represents A substituted or unsubstituted 1-carbazolyl group, A substituted or unsubstituted 2-carbazolyl group, A substituted or unsubstituted 3-carbazolyl group, A group selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted 4-carbazolyl group and a substituted or unsubstituted 9-carbazolyl group is preferable.
- the compound represented by the general formula (4x) according to this embodiment is preferably represented by any one of the following general formulas (51) to (57).
- D 1 and D 2 are each independently synonymous with D 1 and D 2 in the general formula (1), and R 50 is independently the same meaning as R 50 in formula (4x).
- k is an integer of 0 or more and 3 or less
- m is an integer of 1 or more and 4 or less
- q is an integer of 0 or more and 3 or less
- k + m + q 4.
- k is an integer of 0 or more and 2 or less
- m is an integer of 1 or more and 3 or less
- q is an integer of 0 or more and 2 or less
- k + m + q 3.
- k is 0 or 1
- m is 1 or 2
- q is 0 or 1
- k + m + q 2.
- D 1 or D 2 is preferably bonded to 2 carbon atoms). Since D 1 or D 2 and CN are adjacent to each other and bonded to the benzene ring, the value of ⁇ ST of the compound can be reduced.
- m in the general formulas (51) to (57) is preferably 2. More preferably, m is 2 and k is 0.
- the plurality of D 1 may have the same structure or different structures. Further, it is preferable that one D 1 bonded to the benzene ring is bonded to the other D 1 at the para-position or the meta-position of the benzene ring.
- the compound according to this embodiment is preferably represented by any one of the following general formulas (48) to (50).
- R 41 and R 42 are independently the same as R 1 to R 8 .
- D is independently the same as D 1 or D 2 in the general formula (1).
- one or two of the combinations of substituents selected from R 1 to R 8 are bonded to each other to form a ring structure.
- D 1 or D 2 represented by the general formula (2) R 1 and R 2 , R 2 and R 3 , R 3 and R 4 , R 4 and R 5 , R 5 and R 6 , R Of the combinations of substituents consisting of 6 and R 7 , and R 7 and R 8 , one or two pairs are preferably bonded to each other to form a ring structure.
- a ring structure is constructed in a combination of at least one of R 2 and R 3 , R 3 and R 4 , R 5 and R 6 , R 6 and R 7 .
- the ring structure is constructed including at least one of the carbon atom at the 3-position and the carbon atom at the 6-position of the carbazole skeleton of the general formula (2), the active site of the carbazole skeleton is the ring. It is considered that the stability of the compound according to the present embodiment is improved by being modified by the structure.
- At least one of D 1 and D 2 represented by the general formula (2) is represented by any one of the following general formulas (21) to (26).
- R 1 to R 8 , R 21 and R 22 are each independently the same as R 1 to R 8 , and r and s are each 4, R 21 and R 22 are each bonded to a 6-membered ring carbon atom.
- the plurality of R 21 may be the same as or different from each other, and the plurality of R 22 may be the same as or different from each other.
- at least one of the combinations of substituents selected from R 1 to R 8 , R 21 and R 22 is bonded to each other to form a ring structure. May be.
- At least one of D 1 and D 2 represented by the general formula (2) is represented by any one of the following general formulas (201) to (203).
- R 7 , R 8 , R 22 to R 25 are independently the same as R 1 to R 8 .
- X 2 represents CR 26 R 27 , NR 28 , a sulfur atom, or an oxygen atom.
- R 26 to R 28 are independently the same as R 1 to R 8 .
- s is 4, t is an integer of 1 to 4, and u and v are 4, respectively.
- the plurality of R 22 may be the same or different from each other, the plurality of R 23 may be the same or different from each other, the plurality of R 24 may be the same or different from each other, and the plurality of R 25 are These may be the same as or different from each other.
- the emission wavelength of the compound according to the present embodiment can be reduced. This is considered to shift to the longer wavelength side compared to the case where the above is not performed.
- at least one of the combinations of substituents selected from R 7 , R 8 , R 22 to R 25 is bonded to each other to form a ring structure. May be.
- t is preferably 1.
- compounds represented by the following general formula (201a) are preferable, and among the compounds represented by the general formula (202), represented by the following general formula (202a).
- the compound represented by the following general formula (203a) is preferable among the compounds represented by the general formula (203).
- R 7 , R 8 , R 22 to R 25 are independently the same as R 1 to R 8
- X 2 represents CR 26 R 27 , NR 28 , a sulfur atom, or an oxygen atom
- R 26 to R 28 each independently have the same meaning as R 1 to R 8
- s is 4, and w is 3.
- U and v are each 4.
- the plurality of R 22 may be the same or different from each other
- the plurality of R 23 may be the same or different from each other
- the plurality of R 24 may be the same or different from each other
- the plurality of R 25 are These may be the same as or different from each other.
- the carbon atom at the 3-position and the 6-position of the carbazole skeleton At least one of the carbon atoms is substituted with a predetermined substituent. For this reason, the carbon atoms at the 3rd and 6th positions of the carbazole skeleton are modified by a condensed ring or substituted with a substituent, so that it is considered that the stability of the compound according to this embodiment is further improved. As a result, when such a compound according to this embodiment is used in an organic electroluminescence device, the device life can be extended.
- p in the general formula (3) is 2, that is, there are two ring structures A.
- the general formula (3) is represented by the following general formula (3a).
- R 11 ⁇ R 18 have the same meanings as R 11 ⁇ R 18 in the general formula (3).
- the ring structure A1 and the ring structure A2 are each independently synonymous with the ring structure A represented by the general formula (31) or the general formula (32).
- the ring structure A1 is preferably a ring structure represented by the general formula (31), and the ring structure A2 is preferably a ring structure represented by the general formula (32).
- At least one of D 1 and D 2 represented by the general formula (3) is represented by any one of the following general formulas (33) to (38).
- R 11 to R 18 are independently the same as R 11 to R 18 in the general formula (3), and R 19 and R 20 are each independently have the same meanings as R 19 and R 20 in the general formula (31), X 1 has the same meaning as X 1 in the general formula (32).
- at least one of the combinations of substituents selected from R 11 to R 20 may be bonded to each other to form a ring structure.
- At least one of D 1 and D 2 represented by the general formula (3) is represented by any one of the general formulas (33) to (36).
- the ring structure represented by the general formula (31) and the ring structure represented by the general formula (32) are condensed.
- a ring structure is constructed including at least one of the carbon atom at the position and the carbon atom at the 6-position. Therefore, it is considered that the active site of the carbazole skeleton is modified by the ring structure, and the stability of the compound according to this embodiment is improved.
- At least one of D 1 and D 2 represented by the general formula (3) has a structure represented by either the general formula (33) or the general formula (34). It is also preferred that X 1 is CR 30 R 31 .
- the general formula (33) is represented by the following general formula (33a), and the general formula (34) is represented by the following general formula (34a).
- R 11 to R 18 are independently the same as R 11 to R 18 in the general formula (3), and R 1 and R 2 are Each independently has the same meaning as R 30 and R 31 in formula (32).
- R 30 and R 31 are bonded to each other to form a ring structure. You may build.
- R 30 and R 20 are preferably bonded to each other to construct a ring structure.
- R 30 and R 19 are bonded to each other to construct a ring structure.
- At least one of D 1 and D 2 represented by the general formula (3) is represented by either the following general formula (27) or the general formula (28). .
- R 1 , R 4 to R 8 , R 21 and R 22 are each independently the same as R 1 to R 8 , and r and s are each 4 R 21 and R 22 are each bonded to a 6-membered carbon atom.
- the plurality of R 21 may be the same as or different from each other, and the plurality of R 22 may be the same as or different from each other.
- at least one of the combinations of substituents selected from R 1 , R 4 to R 8 , R 21 and R 22 is bonded to each other to form a ring structure. You may build.
- a ring structure is constructed including at least one of the carbon atom at the 3rd position and the carbon atom at the 6th position of the carbazole skeleton. Therefore, in the general formulas (27) and (28), It is believed that the stability of the represented compound is improved. As a result, even when the compounds represented by the general formulas (27) and (28) are used in the organic electroluminescence device, the device life can be extended.
- D 1 and D 2 are independently represented by the following general formula (5).
- Xa is an oxygen atom, a sulfur atom, NR 100 , or CR 103 R 104 , Xb, Xc, Xd, and Xe are each independently a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, NR 100 , CR 103 R 104 , or a nitrogen atom that is bonded to L in the general formula (1);
- Xa, at least one of Xb, Xc, Xd, and Xe are NR 1
- at least one of Xa, Xb, Xc, Xd, and Xe are the L in the general formula (1)
- a bonded nitrogen atom, Xb and Xc are not simultaneously single bonds, Xd and Xe are not simultaneously single bonds
- R 100 is Hydrogen atom, A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 ring carbon
- L 1 is a linking group
- the linking group is a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms, and a substituted or unsubstituted group.
- R 102 to R 104 are each independently Hydrogen atom, A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 ring carbon atoms, Selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms and a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 5 to 30 ring atoms; If there are multiple R 102, a plurality of R 102 may be the same or different from each other, If there are multiple R 103, a plurality of R 103 may be the same or different
- Xa and the single bond connecting Z 1 and Z 2 are adjacent atoms of the ring structure represented by Z 1 and adjacent to the ring structure represented by Z 2. Bond to each matching atom.
- Xb and Xc are bonded to adjacent atoms of the ring structure represented by Z 2 and adjacent atoms of the ring structure represented by Z 3 , respectively.
- Xd and Xe are bonded to adjacent atoms of the ring structure represented by Z 3 and adjacent atoms of the ring structure represented by Z 4 , respectively.
- Z 1 is a benzene ring
- Z 1 , Xa, and a single bond have a bonding mode represented by the following general formula (5-1) (the wavy line part is Z 2 ).
- Z 1 and Z 2 are both benzene rings
- Z 1 , Xa, single bond and Z 2 are represented by the following general formula (5-2) and the following general formula (5 -3) and any one of the following general formulas (5-4) (the wavy line represents the bonding site with Xb and Xc).
- Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 are each independently preferably a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring having 6 to 30 ring carbon atoms. It is more preferably an unsubstituted aromatic hydrocarbon ring having 6 to 20 carbon atoms, and an aromatic hydrocarbon ring selected from the group consisting of a benzene ring, a naphthalene ring, a phenanthrene ring, and a triphenylenylene ring. More preferably, it is particularly preferably a benzene ring.
- any one of the Xb and Xc is a single bond
- any one of the Xd and Xe is a single bond.
- D 1 and D 2 represented by the general formula (5) are The structure is represented by any one of formulas (5A) to (5D).
- D 1 and D 2 represented by the general formula (5A) or the general formula (5B) the Xa is NR 100 , and the Xd is a nitrogen atom bonded to L in the general formula (1).
- Xb and Xc are preferably oxygen atoms or sulfur atoms, and more preferably oxygen atoms.
- D 1 and D 2 represented by the general formula (5C) or the general formula (5D) the Xa is NR 100 , and the Xe is a nitrogen atom bonded to L in the general formula (1).
- Xb and Xc are preferably oxygen atoms or sulfur atoms, and more preferably oxygen atoms.
- An example of an organic compound that achieves thermally activated delayed fluorescence is a compound in which a donor site (site having electron donating properties) and an acceptor site (site having electron accepting properties) are combined in the molecule.
- a donor site site having electron donating properties
- an acceptor site site having electron accepting properties
- the electron donating property of the donor site of the first compound increases, and the electron donating property of the donor site and the electron of the acceptor site of the first compound A balance with acceptability is preferred.
- the first compound has preferable properties as a delayed fluorescent material.
- At least one of the R 100 is preferably a group represented by -L 1 -R 102 .
- px and py in the general formula (3x) are preferably the same integer, and px and py are preferably 2.
- the general formula (3x) is represented by the following general formula (3y).
- R 111 to R 118 are independently the same as R 111 to R 118 described in the general formula (3x).
- Ring structure B1 and ring structure B2 are each independently synonymous with ring structure B, and ring structure C1 and ring structure C2 are each independently synonymous with ring structure C.
- the ring structure B1 and the ring structure C1 are each independently a ring structure represented by the general formula (31), and the ring structure B2 and the ring structure C2 are each independently A ring structure represented by the general formula (32) is preferable.
- D 1 and the D 2 are each independently represented by the following general formula (10).
- D 1 and D 2 represented by the following general formula (10) have a ring having a bonding mode capable of retaining a high triplet energy. Therefore, D 1 and D 2 represented by the following general formula (10) are preferable because they can efficiently confine high emission energy in the blue to green wavelength region.
- Xf is an oxygen atom, a sulfur atom, NR 100 , or CR 103 R 104
- R 100 is Hydrogen atom
- a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms A substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms, Selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 5 to 30 ring atoms and a group represented by -L 1 -R 102 ;
- L 1 is a single bond or a linking group.
- L 1 is a linking group
- the linking group is a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms, and a substituted or unsubstituted group.
- Y 11 , Y 12 , Y 13 , Y 14 , Y 15 , Y 16 , Y 17 , Y 18 , Y 19 , Y 20 , Y 21 , and Y 22 are each independently a nitrogen atom or CR 105
- R 102 to R 105 are each independently Hydrogen atom
- a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 ring carbon atoms Selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms
- each R 102 independently represents a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms and a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 5 to 30 ring atoms.
- R 102 is preferably a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms, and a substituted or unsubstituted aromatic carbon group having 6 to 20 ring carbon atoms.
- a hydrogen group is more preferable, and an aromatic hydrocarbon group selected from the group consisting of a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, and a triphenylenyl group is more preferable.
- the Y 11 , Y 12 , Y 13 , Y 14 , Y 15 , Y 16 , Y 17 , Y 18 , Y 19 , Y 20 , Y 21 , Y 22 are preferably CR 105.
- R 105 is more preferably a hydrogen atom.
- the general formula (10) is represented by the following general formula (10B).
- Xf, L 1 , and R 102 are each, Xf in the general formula (10), L 1, and is synonymous with R 102.
- the wavy line part in the general formula (10B) represents the coupling site with L in the general formula (1) or the like.
- Xf in the general formula (10) and the general formula (10B) is preferably an oxygen atom or a sulfur atom, and more preferably an oxygen atom.
- D 1 and D 2 are preferably different from each other.
- D 1 may be different from each other
- D 2 may be different from each other, a plurality of D 1 and a plurality of D
- any D 1 and D 2 may be different from each other.
- the compound according to this embodiment may have a structure represented by the general formula (2) and a structure represented by the general formula (3), or the general formula (2).
- a structure having a specific structure different from each other although both are structures included in the general formula (2).
- the structures included in 3) may be different structures from each other, or the structures included in the general formula (3x) may be different from each other. Different structures may be used.
- R 3 and R 6 are substituted with a substituent.
- R 13 and R 16 is substituted with a substituent.
- R 1 to R 8 , R 11 to R 18 , and R 111 to R 118 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms.
- a substituted arylsilyl group having 6 to 60 ring carbon atoms or a substituted or unsubstituted arylamino group having 6 to 60 ring carbon atoms is preferable.
- the R 1 to R 8 , the R 11 to R 18 , and the R 111 to R 118 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted ring carbon having 6 to 30 carbon atoms.
- the R 1 to R 8 , the R 11 to R 18 , and the R 111 to R 118 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted ring carbon having 6 to 12 carbon atoms. More preferably, it is an aryl group, a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 5 to 14 ring atoms, or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
- each R X is independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 6 to 30 ring atoms, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, or a substituted group. Alternatively, it is preferably an unsubstituted alkylsilyl group having 3 to 30 carbon atoms.
- each R X independently represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 6 to 14 ring atoms, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, Alternatively, a substituted or unsubstituted alkylsilyl group having 3 to 18 carbon atoms is preferable.
- the number of ring-forming carbon atoms constitutes the ring itself of a compound having a structure in which atoms are bonded in a cyclic manner (for example, a monocyclic compound, a condensed ring compound, a bridged compound, a carbocyclic compound, or a heterocyclic compound). Represents the number of carbon atoms in the atom.
- the carbon contained in the substituent is not included in the number of ring-forming carbons.
- the “ring-forming carbon number” described below is the same unless otherwise specified.
- the benzene ring has 6 ring carbon atoms
- the naphthalene ring has 10 ring carbon atoms
- the pyridinyl group has 5 ring carbon atoms
- the furanyl group has 4 ring carbon atoms.
- the carbon number of the alkyl group is not included in the number of ring-forming carbons.
- the carbon number of the fluorene ring as a substituent is not included in the number of ring-forming carbons.
- the number of ring-forming atoms means a compound (for example, a monocyclic compound, a condensed ring compound, a bridging compound, a carbocyclic compound, a heterocycle) having a structure in which atoms are bonded in a cyclic manner (for example, a single ring, a condensed ring, or a ring assembly) Of the ring compound) represents the number of atoms constituting the ring itself.
- An atom that does not constitute a ring for example, a hydrogen atom that terminates a bond of an atom that constitutes a ring
- an atom contained in a substituent when the ring is substituted by a substituent is not included in the number of ring-forming atoms.
- the “number of ring-forming atoms” described below is the same unless otherwise specified.
- the pyridine ring has 6 ring atoms
- the quinazoline ring has 10 ring atoms
- the furan ring has 5 ring atoms.
- a hydrogen atom bonded to a carbon atom of a pyridine ring or a quinazoline ring or an atom constituting a substituent is not included in the number of ring-forming atoms. Further, when, for example, a fluorene ring is bonded to the fluorene ring as a substituent (including a spirofluorene ring), the number of atoms of the fluorene ring as a substituent is not included in the number of ring-forming atoms.
- each substituent described in the general formula will be described.
- Examples of the aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms (sometimes referred to as an aromatic hydrocarbon group) in the present embodiment include a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, and a phenanthryl group.
- the aryl group preferably has 6 to 20 ring carbon atoms, more preferably 6 to 12 carbon atoms.
- aryl groups a phenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, a terphenyl group, and a fluorenyl group are particularly preferable.
- the 9-position carbon atom is substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms in the present embodiment described later or a substituted group.
- an unsubstituted aryl group having 6 to 18 ring carbon atoms is preferably substituted.
- a heterocyclic group having 5 to 30 ring atoms (sometimes referred to as a heteroaryl group, a heteroaromatic ring group, or an aromatic heterocyclic group) has nitrogen, sulfur, oxygen as a heteroatom.
- it contains at least one atom selected from the group consisting of silicon, selenium atom, and germanium atom, and more preferably contains at least one atom selected from the group consisting of nitrogen, sulfur, and oxygen preferable.
- heterocyclic group having 5 to 30 ring atoms in the present embodiment examples include a pyridyl group, pyrimidinyl group, pyrazinyl group, pyridazinyl group, triazinyl group, quinolyl group, isoquinolinyl group, naphthyridinyl group, phthalazinyl group, quinoxalinyl group, Quinazolinyl group, phenanthridinyl group, acridinyl group, phenanthrolinyl group, pyrrolyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, triazolyl group, tetrazolyl group, indolyl group, benzimidazolyl group, indazolyl group, imidazolpyridinyl group, benz Triazolyl, carbazolyl, furyl, thienyl, oxazolyl, thiazolyl, isoxazolyl, isothiazo
- the number of ring-forming atoms of the heterocyclic group is preferably 5-20, and more preferably 5-14.
- the substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms in the present embodiment or substitution is performed on the 9th-position nitrogen atom.
- an unsubstituted heterocyclic group having 5 to 30 ring atoms is preferably substituted.
- the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms may be linear, branched or cyclic.
- the linear or branched alkyl group include a methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group, n-tridecyl group, n-tetradecyl group, n-pentadecyl group, n-hexadecyl group, n-heptadecyl group, n-octadecyl group, neopentyl
- the linear or branched alkyl group in the present embodiment preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 6 carbon atoms.
- An amyl group, an isoamyl group, and a neopentyl group are particularly preferable.
- Examples of the cycloalkyl group in this embodiment include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a 4-methylcyclohexyl group, an adamantyl group, and a norbornyl group.
- the number of carbon atoms forming the ring of the cycloalkyl group is preferably 3 to 10, and more preferably 5 to 8.
- a cyclopentyl group and a cyclohexyl group are particularly preferable.
- halogenated alkyl group in which the alkyl group is substituted with a halogen atom include those in which the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms is substituted with one or more halogen groups. Specific examples include a fluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a fluoroethyl group, a trifluoromethylmethyl group, a trifluoroethyl group, and a pentafluoroethyl group.
- alkylsilyl group having 3 to 30 carbon atoms in the present embodiment examples include a trialkylsilyl group having an alkyl group exemplified as the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, specifically, a trimethylsilyl group and a triethylsilyl group.
- the three alkyl groups in the trialkylsilyl group may be the same or different.
- Examples of the arylsilyl group having 6 to 60 ring carbon atoms in the present embodiment include a dialkylarylsilyl group, an alkyldiarylsilyl group, and a triarylsilyl group.
- Examples of the dialkylarylsilyl group include a dialkylarylsilyl group having two alkyl groups exemplified as the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and one aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms. .
- the carbon number of the dialkylarylsilyl group is preferably 8-30.
- alkyldiarylsilyl group examples include an alkyldiarylsilyl group having one alkyl group exemplified for the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and two aryl groups having 6 to 30 ring carbon atoms. .
- the alkyldiarylsilyl group preferably has 13 to 30 carbon atoms.
- Examples of the triarylsilyl group include a triarylsilyl group having three aryl groups having 6 to 30 ring carbon atoms.
- the carbon number of the triarylsilyl group is preferably 18-30.
- the alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms in this embodiment is represented by —OZ 1 .
- Z 1 include the above alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms.
- Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a pentyloxy group, and a hexyloxy group.
- Examples of the halogenated alkoxy group in which the alkoxy group is substituted with a halogen atom include those in which the alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms is substituted with one or more halogen groups.
- the aryloxy group having 6 to 30 ring carbon atoms in the present embodiment is represented by —OZ 2 .
- Z 2 include the aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms.
- Examples of the aryloxy group include a phenoxy group.
- the alkylamino group having 2 to 30 carbon atoms is represented as —NHR V or —N (R V ) 2 .
- Examples of RV include the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
- the arylamino group having 6 to 60 ring carbon atoms is represented by —NHR W or —N (R W ) 2 .
- R W and an aryl group the ring-forming carbon atoms 6 to 30.
- the alkylthio group having 1 to 30 carbon atoms is represented as —SR V.
- RV include the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
- An arylthio group having 6 to 30 ring carbon atoms is represented by —SR W.
- R W, and an aryl group the ring-forming carbon atoms 6 to 30.
- ring-forming carbon means a carbon atom constituting a saturated ring, an unsaturated ring, or an aromatic ring.
- Ring-forming atom means a carbon atom and a hetero atom constituting a hetero ring (including a saturated ring, an unsaturated ring, and an aromatic ring).
- the hydrogen atom includes isotopes having different numbers of neutrons, that is, light hydrogen (Protium), deuterium (Deuterium), and tritium (Tritium).
- substituents in the present embodiment include aryl groups, heterocyclic groups, alkyl groups as described above (straight chain or branched chain alkyl groups, cycloalkyl groups) , Haloalkyl group), alkylsilyl group, arylsilyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylamino group, arylamino group, alkylthio group, arylthio group, alkenyl group, alkynyl group, aralkyl group, halogen atom, cyano Groups, hydroxyl groups, nitro groups, and carboxy groups.
- an aryl group, a heterocyclic group, an alkyl group, a halogen atom, an alkylsilyl group, an arylsilyl group, and a cyano group are preferable, and further, specific examples that are preferable in the description of each substituent Are preferred.
- the alkenyl group is preferably an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, which may be linear, branched or cyclic, such as a vinyl group, propenyl group, butenyl group, oleyl group, eicosapentaenyl group. , Docosahexaenyl group, styryl group, 2,2-diphenylvinyl group, 1,2,2-triphenylvinyl group, 2-phenyl-2-propenyl group, cyclopentadienyl group, cyclopentenyl group, cyclohexenyl group And cyclohexadienyl group.
- the alkynyl group is preferably an alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms and may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include ethynyl, propynyl, 2-phenylethynyl and the like.
- an aralkyl group having 6 to 30 ring carbon atoms is preferable, and is represented by —Z 3 —Z 4 .
- Z 3 include an alkylene group corresponding to the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
- this Z 4 include the above aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms.
- This aralkyl group is an aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms (the aryl moiety has 6 to 30 carbon atoms, preferably 6 to 20 carbon atoms, more preferably 6 to 12 carbon atoms), and the alkyl moiety has 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 1 carbon atoms).
- aralkyl group examples include benzyl group, 2-phenylpropan-2-yl group, 1-phenylethyl group, 2-phenylethyl group, 1-phenylisopropyl group, 2-phenylisopropyl group, and phenyl-t-butyl.
- ⁇ -naphthylmethyl group 1- ⁇ -naphthylethyl group, 2- ⁇ -naphthylethyl group, 1- ⁇ -naphthylisopropyl group, 2- ⁇ -naphthylisopropyl group, ⁇ -naphthylmethyl group, 1- ⁇ - Examples include naphthylethyl group, 2- ⁇ -naphthylethyl group, 1- ⁇ -naphthylisopropyl group, and 2- ⁇ -naphthylisopropyl group.
- halogen atom examples include fluorine, chlorine, bromine, iodine, and the like, preferably a fluorine atom.
- unsubstituted in the case of “substituted or unsubstituted” means that a hydrogen atom is bonded without being substituted with the substituent.
- substituents in the case of “substituted or unsubstituted” include the above-described substituent, and may be further substituted with the above-described substituent.
- substituted or unsubstituted a plurality of substituents may be bonded to each other to form a ring.
- carbon number XX to YY in the expression “substituted or unsubstituted ZZ group having XX to YY” represents the number of carbon atoms when the ZZ group is unsubstituted.
- the carbon number of the substituent in the case where it is present is not included.
- “YY” is larger than “XX”, and “XX” and “YY” each mean an integer of 1 or more.
- the ring structure when substituents are bonded to each other to form a ring structure, the ring structure is a saturated ring, an unsaturated ring, an aromatic hydrocarbon ring, or a heterocyclic ring.
- examples of the aryl group and heteroaryl group in the linking group include a divalent or higher group obtained by removing one or more atoms from the monovalent group described above.
- examples of the aromatic hydrocarbon ring and the heterocyclic ring include a ring structure from which the above-described monovalent group is derived.
- the material for an organic electroluminescence element according to this embodiment contains the compound according to this embodiment.
- the organic electroluminescence element material may be composed of the compound according to the present embodiment alone or may be composed of other compounds.
- the compound according to the present embodiment contained is preferably a dopant material.
- the organic electroluminescent element material may contain the compound according to the present embodiment as a dopant material and another compound such as a host material.
- it is preferable that the compound according to this embodiment to be contained is a delayed fluorescent material.
- the organic EL element includes an organic layer between a pair of electrodes.
- This organic layer is a layer composed of an organic compound.
- the organic EL element of this embodiment has one or more organic layers.
- the organic layer may further contain an inorganic compound.
- at least one of the organic layers is a light emitting layer. Therefore, the organic layer may be composed of, for example, a single light emitting layer, or an organic layer such as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, an electron transport layer, a hole barrier layer, or an electron barrier layer. You may have the layer employ
- the compound according to the present embodiment described above is contained in at least one of the organic layers.
- the “light emitting layer” is an organic layer that generally employs a doping system and includes a first material and a second material.
- the first material generally promotes recombination of electrons and holes, and transmits excitation energy generated by the recombination to the second material.
- a first material is often called a host material, and in the following description, the first material is also called a host material.
- the second material generally receives excitation energy from the host material (first material) and exhibits high light emission performance.
- a second material is often called a dopant material or a guest material, and the second material is also referred to as a dopant material in the following description.
- hole injection / transport layer means “at least one of a hole injection layer and a hole transport layer”
- electron injection / transport layer means “an electron injection layer and an electron transport layer”. "At least one of them”.
- the positive hole injection layer is provided in the anode side.
- the electron injection layer is provided in the cathode side.
- each of the hole injection layer, the hole transport layer, the electron transport layer, and the electron injection layer may be composed of a single layer, or a plurality of layers may be laminated.
- the electron transport layer refers to an organic layer having the highest electron mobility among the organic layers in the electron transport region existing between the light emitting layer and the cathode.
- the layer is an electron transport layer.
- a barrier layer not necessarily having a high electron mobility is provided between the light emitting layer and the electron transporting layer for the purpose of preventing diffusion of excitation energy generated in the light emitting layer as shown in the configuration (f). There is. Therefore, the organic layer adjacent to the light emitting layer does not necessarily correspond to the electron transport layer.
- the organic EL element 1 includes a translucent substrate 2, an anode 3, a cathode 4, and an organic layer 10 disposed between the anode 3 and the cathode 4.
- the organic layer 10 has a light emitting layer 5 containing a host material and a dopant material.
- the organic layer 10 has a hole injection / transport layer 6 between the light emitting layer 5 and the anode 3. Further, the organic layer 10 includes an electron injection / transport layer 7 between the light emitting layer 5 and the cathode 4.
- the light emitting layer 5 preferably contains the compound according to the present embodiment.
- the compound according to this embodiment is preferably contained in the light emitting layer 5 as a delayed fluorescent material, and more preferably used as a dopant material.
- the maximum light emitting component of the light emitting layer 5 emits light from the compound according to the present embodiment.
- the light emitting layer 5 when the light emitting layer 5 contains the compound according to the present embodiment, the light emitting layer 5 preferably does not include a phosphorescent metal complex, and a metal other than the phosphorescent metal complex. It is preferable that no complex is contained.
- ⁇ ST (D) S (D) ⁇ T 77K (D) ⁇ 0.3 [eV] (Equation 1)
- ⁇ ST (D) is preferably less than 0.2 [eV]. In the organic EL device of this embodiment, it is preferable to use the compound according to this embodiment that satisfies such ⁇ ST (D).
- ⁇ ST will be described.
- the compound according to the above-described embodiment is used as a dopant material.
- a compound having a small energy difference ( ⁇ ST) between singlet energy S and triplet energy T is used as a dopant material
- the organic EL element emits light with high efficiency in a high current density region.
- quantum exchange is realized by a small exchange interaction between the singlet energy S and the triplet energy T.
- Reference 1 and Reference 2 The physical details of the relationship between ⁇ ST and exchange interaction are described in, for example, the following Reference 1 and Reference 2.
- An example of a compound having a small ⁇ ST used for the dopant material of the present embodiment is a compound in which a donor element and an acceptor element are bonded in the molecule, and further considering electrochemical stability (redox stability), A compound having ⁇ ST of 0 eV or more and less than 0.3 eV can be mentioned. Further, a more preferable compound is a compound that forms an aggregate in which dipoles formed in an excited state of a molecule interact with each other and exchange interaction energy becomes small. According to the study by the present inventors, such a compound has approximately the same dipole direction, and ⁇ ST can be further reduced by molecular interaction. In such a case, ⁇ ST can be extremely small, from 0 eV to 0.2 eV.
- TADF mechanism As described above, when ⁇ ST (D) of a compound is small, reverse intersystem crossing from the triplet level to the singlet level of the compound is likely to occur due to externally applied thermal energy.
- An energy state conversion mechanism in which the excited triplet state of the electrically excited exciton inside the organic EL element is spin-exchanged to the excited singlet state by crossing between inverse terms is called a TADF mechanism.
- Various organic EL element configurations have been proposed for light emission by the TADF mechanism. For example, a method using a compound having a small ⁇ ST (D) as a host material and a method using a compound having a small ⁇ ST (D) as a dopant material have been proposed.
- FIG. 2 shows the relationship between the energy levels of the host material of the light emitting layer and the dopant material in a method using a compound having a small ⁇ ST (D) as the dopant material.
- S0 represents the ground state
- S1 H represents the lowest excited singlet state of the host material
- T1 H represents the lowest excited triplet state of the host material
- S1 D represents the lowest of the dopant material.
- T1 D represents the lowest excited triplet state of the dopant material
- dashed arrows represent the energy transfer between each excited state.
- the lowest excited singlet state S1 D or the lowest excited state of the dopant material due to Dexter migration from the lowest excited triplet state T1 H of the host material. energy transfer to the triplet state T1 D.
- triplet energy T Relationship between triplet energy T and T 77K
- the triplet energy T described above is different from the normally defined triplet energy. This point will be described below.
- the triplet energy is measured as follows. First, a compound to be measured is deposited on a quartz substrate to prepare a sample. With respect to this sample, a phosphorescence spectrum (vertical axis: phosphorescence emission intensity, horizontal axis: wavelength) is measured at a low temperature (77 [K]), and a tangent line is drawn with respect to the rising edge on the short wavelength side of the phosphorescence spectrum, Based on the wavelength value at the intersection of the tangent and the horizontal axis, triplet energy is calculated from a predetermined conversion formula.
- the compound used for the dopant material of the present embodiment is preferably a compound having a small ⁇ ST (D) as described above.
- ⁇ ST (D) is small, intersystem crossing and reverse intersystem crossing easily occur even in a low temperature (77 [K]) state, and an excited singlet state and an excited triplet state coexist.
- the spectrum measured in the same manner as described above includes light emission from both the excited singlet state and the excited triplet state, and it is difficult to distinguish from which state the light is emitted.
- the triplet energy value is considered to be dominant.
- the normal triplet energy T and the measurement method are the same, but in order to distinguish the difference in the strict meaning, the value measured as follows is referred to as an energy gap T 77K. .
- a compound to be measured is deposited on a quartz substrate with a film thickness of 100 nm to prepare a sample.
- the maximum point having a peak intensity of 15% or less of the maximum peak intensity of the spectrum is not included in the above-mentioned maximum value on the shortest wavelength side, and has the maximum slope value closest to the maximum value on the shortest wavelength side.
- the tangent drawn at the point where the value is taken is taken as the tangent to the rise on the short wavelength side of the phosphorescence spectrum.
- an F-4500 type spectrofluorometer main body manufactured by Hitachi High-Technology Co., Ltd. can be used for measurement of phosphorescence.
- the measurement device is not limited to this, and the measurement may be performed by combining a cooling device and a cryogenic container, an excitation light source, and a light receiving device.
- the absorption spectrum is measured with a spectrophotometer. For example, a Hitachi spectrophotometer (device name: U3310) or the like can be used.
- a tangent to the rising edge of the emission spectrum on the short wavelength side is drawn as follows.
- tangents at each point on the curve are considered toward the long wavelength side.
- the slope of this tangent line increases as the curve rises (that is, as the vertical axis increases).
- the tangent drawn at the point where the value of the slope takes the maximum value is the tangent to the rising edge of the emission spectrum on the short wavelength side.
- the maximum point having a peak intensity of 15% or less of the maximum peak intensity of the spectrum is not included in the above-mentioned maximum value on the shortest wavelength side, and has the maximum slope value closest to the maximum value on the shortest wavelength side.
- the tangent drawn at the point where the value is taken is taken as the tangent to the rising edge of the emission spectrum on the short wavelength side.
- ⁇ ST the difference between the singlet energy S and the energy gap T 77K is defined as ⁇ ST. Therefore, in this embodiment, it is preferable that ⁇ ST (D) of the dopant material is expressed as the above formula (Equation 1).
- the host material When the compound according to this embodiment is used as a dopant material, the host material preferably has a larger triplet level than the compound according to this embodiment.
- Suitable compounds as the host material include aromatic hydrocarbon derivatives, heterocyclic derivatives, arylamine derivatives, porphyrin compounds, various metal complexes, phosphorus compounds, polymer compounds, and the like. Specific examples suitable for the host material include the following compounds. Examples of the aromatic hydrocarbon derivative include compounds having a high triplet level such as benzene, naphthalene, phenanthrene, triphenylene, and fluorene.
- Heterocyclic derivatives include pyrrole derivatives, indole derivatives, carbazole derivatives, furan derivatives, benzofuran derivatives, dibenzofuran derivatives, thiophene derivatives, benzothiophene derivatives, dibenzothiophene derivatives, triazole derivatives, oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, benzs.
- Examples include imidazole derivatives, imidazopyridine derivatives, and indolizine derivatives.
- porphyrin compounds include compounds such as phthalocyanine derivatives.
- Examples of the various metal complexes include metal complexes of quinolinol derivatives, metal complexes having metal phthalocyanine, benzoxazole or benzothiazole as a ligand.
- Examples of the phosphorus compound include compounds such as phosphine oxide.
- Examples of the polymer compound include poly (N-vinylcarbazole) derivatives, aniline copolymers, thiophene oligomers, conductive polymer oligomers such as polythiophene, polythiophene derivatives, polyphenylene derivatives, polyphenylene vinylene derivatives, polyfluorene derivatives, and the like. .
- various compounds may be used alone or in combination of two or more.
- Dopant material for light emitting layer When the compound according to this embodiment is used as a host material, for example, the following fluorescent light-emitting material can be used as a dopant material.
- An aromatic amine derivative or the like can be used as the green fluorescent material.
- N- (9,10-diphenyl-2-anthryl) -N, 9-diphenyl-9H-carbazol-3-amine (abbreviation: 2PCAPA), N- [9,10-bis (1,1 '-Biphenyl-2-yl) -2-anthryl] -N, 9-diphenyl-9H-carbazol-3-amine (abbreviation: 2PCABPhA)
- N- (9,10-diphenyl-2-anthryl) -N, N ', N'-triphenyl-1,4-phenylenediamine (abbreviation: 2DPAPA), N- [9,10-bis (1,1'-biphenyl-2-yl) -2-anthryl] -N, N' , N′-triphenyl-1,4-phenylenediamine (abbreviation: 2DPABPhA), N- [9,10-bis (1,1′-biphenyl-2-yl)]-
- Tetracene derivatives, diamine derivatives, and the like can be used as red fluorescent materials.
- N, N, N ′, N′-tetrakis (4-methylphenyl) tetracene-5,11-diamine (abbreviation: p-mPhTD), 7,14-diphenyl-N, N, N ′, And N′-tetrakis (4-methylphenyl) acenaphtho [1,2-a] fluoranthene-3,10-diamine (abbreviation: p-mPhAFD).
- the energy gap T 77K (H1) at 77 [K] of the compound used as the host material is larger than the energy gap T 77K (D) at 77 [K] of the compound used as the dopant material. preferable.
- the film thickness of the light emitting layer is preferably 5 nm to 50 nm, more preferably 7 nm to 50 nm, and still more preferably 10 nm to 50 nm. If the thickness is less than 5 nm, it is difficult to form a light emitting layer and the adjustment of chromaticity may be difficult, and if it exceeds 50 nm, the driving voltage may increase.
- the mass ratio of the host material to the dopant material is preferably 99: 1 or more and 50:50 or less.
- the substrate is used as a support for the organic EL element.
- glass, quartz, plastic, or the like can be used as the substrate.
- a flexible substrate may be used.
- the flexible substrate is a substrate that can be bent (flexible), and examples thereof include plastic substrates made of polycarbonate, polyarylate, polyethersulfone, polypropylene, polyester, polyvinyl fluoride, and polyvinyl chloride. .
- an inorganic vapor deposition film can also be used.
- anode For the anode formed on the substrate, it is preferable to use a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a high work function (specifically, 4.0 eV or more). Specifically, for example, indium tin oxide (ITO), indium oxide-tin oxide containing silicon or silicon oxide, indium oxide-zinc oxide, tungsten oxide, and indium oxide containing zinc oxide. And graphene.
- ITO indium tin oxide
- ITO indium oxide-tin oxide containing silicon or silicon oxide
- indium oxide-zinc oxide silicon oxide
- tungsten oxide tungsten oxide
- indium oxide containing zinc oxide and graphene.
- Au gold
- platinum (Pt) nickel
- Ni tungsten
- W chromium
- Mo molybdenum
- iron (Fe) iron
- cobalt Co
- copper copper
- Pd palladium
- Ti titanium
- a metal material nitride for example, titanium nitride
- indium oxide containing tungsten oxide and zinc oxide contains 0.5% by mass to 5% by mass of tungsten oxide and 0.1% by mass to 1% by mass of zinc oxide with respect to indium oxide.
- a target it can be formed by a sputtering method.
- the hole injection layer formed in contact with the anode is formed using a composite material that facilitates hole injection regardless of the work function of the anode.
- any material that can be used as an electrode material for example, a metal, an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof, and other elements belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table
- An element belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table which is a material having a low work function, that is, an alkali metal such as lithium (Li) or cesium (Cs), and magnesium (Mg), calcium (Ca), or strontium Alkaline earth metals such as (Sr), and alloys containing these (eg, MgAg, AlLi), rare earth metals such as europium (Eu), ytterbium (Yb), and alloys containing these can also be used.
- an alkali metal such as lithium (Li) or cesium (Cs)
- Mg magnesium
- Ca calcium
- strontium Alkaline earth metals such as (Sr)
- alloys containing these eg, MgAg, AlLi
- rare earth metals such as europium (
- an anode is formed using an alkali metal, an alkaline earth metal, and an alloy containing these
- a vacuum evaporation method or a sputtering method can be used.
- coating method, the inkjet method, etc. can be used.
- cathode It is preferable to use a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a low work function (specifically, 3.8 eV or less) for the cathode.
- cathode materials include elements belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table of elements, that is, alkali metals such as lithium (Li) and cesium (Cs), and magnesium (Mg) and calcium (Ca ), Alkaline earth metals such as strontium (Sr), and alloys containing these (for example, rare earth metals such as MgAg, AlLi), europium (Eu), ytterbium (Yb), and alloys containing these.
- a vacuum evaporation method or a sputtering method can be used.
- coating method, the inkjet method, etc. can be used.
- a cathode is formed using various conductive materials such as indium oxide-tin oxide containing Al, Ag, ITO, graphene, silicon, or silicon oxide regardless of the work function. can do. These conductive materials can be formed by a sputtering method, an inkjet method, a spin coating method, or the like.
- the hole injection layer is a layer containing a substance having a high hole injection property.
- Substances with high hole injection properties include molybdenum oxide, titanium oxide, vanadium oxide, rhenium oxide, ruthenium oxide, chromium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, tantalum oxide, silver oxide, Tungsten oxide, manganese oxide, or the like can be used.
- As a substance having a high hole-injecting property 4,4 ′, 4 ′′ -tris (N, N-diphenylamino) triphenylamine (abbreviation: TDATA), 4,4 ′, which is a low-molecular organic compound, is used.
- a high molecular compound an oligomer, a dendrimer, a polymer, or the like
- a high molecular compound an oligomer, a dendrimer, a polymer, or the like
- PVK poly (N-vinylcarbazole)
- PVTPA poly (4-vinyltriphenylamine)
- PTPDMA poly [N- (4- ⁇ N ′-[4- (4-diphenylamino)] Phenyl] phenyl-N′-phenylamino ⁇ phenyl) methacrylamide]
- PTPDMA poly [N, N′-bis (4-butylphenyl) -N, N′-bis (phenyl) benzidine]
- High molecular compounds such as Poly-TPD
- a polymer compound to which an acid such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / poly (styrenesulfonic acid) (PEDOT / PSS), polyaniline / poly (styrenesulfonic acid) (PAni / PSS) is added is used.
- the hole transport layer is a layer containing a substance having a high hole transport property.
- An aromatic amine compound, a carbazole derivative, an anthracene derivative, or the like can be used for the hole transport layer.
- NPB 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl
- TPD diphenyl- [1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine
- BAFLP 4-phenyl-4 ′-(9-phenylfluoren-9-yl) triphenylamine
- the substances described here are mainly substances having a hole mobility of 10 ⁇ 6 cm 2 / Vs or higher.
- carbazole derivatives such as CBP, CzPA, and PCzPA
- anthracene derivatives such as t-BuDNA, DNA, and DPAnth
- a high molecular compound such as poly (N-vinylcarbazole) (abbreviation: PVK) or poly (4-vinyltriphenylamine) (abbreviation: PVTPA) can also be used.
- PVK N-vinylcarbazole
- PVTPA poly (4-vinyltriphenylamine
- any substance other than these may be used as long as it has a property of transporting more holes than electrons.
- the layer containing a substance having a high hole-transport property may be a single layer or a layer in which two or more layers containing the above substances are stacked.
- the electron transport layer is a layer containing a substance having a high electron transport property.
- metal complexes such as aluminum complexes, beryllium complexes, and zinc complexes
- heteroaromatic compounds such as imidazole derivatives, benzimidazole derivatives, azine derivatives, carbazole derivatives, and phenanthroline derivatives
- 3) polymer compounds can be used.
- Alq tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), bis (10-hydroxybenzo [h] quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ),
- a metal complex such as BAlq, Znq, ZnPBO, ZnBTZ, or the like can be used.
- the substances described here are mainly substances having an electron mobility of 10 ⁇ 6 cm 2 / Vs or higher. Note that any substance other than the above substances may be used for the electron-transport layer as long as the substance has a higher electron-transport property than the hole-transport property. Further, the electron transport layer may be a single layer or a layer in which two or more layers made of the above substances are stacked. Moreover, a high molecular compound can also be used for an electron carrying layer.
- poly [(9,9-dihexylfluorene-2,7-diyl) -co- (pyridine-3,5-diyl)] (abbreviation: PF-Py)
- poly [(9,9-dioctylfluorene-2) , 7-diyl) -co- (2,2′-bipyridine-6,6′-diyl)] (abbreviation: PF-BPy) and the like can be used.
- the electron injection layer is a layer containing a substance having a high electron injection property.
- a substance having a high electron injection property lithium (Li), cesium (Cs), calcium (Ca), lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF 2 ), lithium oxide (LiOx), etc.
- An alkali metal, an alkaline earth metal, or a compound thereof can be used.
- a substance in which an alkali metal, an alkaline earth metal, or a compound thereof is contained in a substance having an electron transporting property specifically, a substance in which magnesium (Mg) is contained in Alq may be used. In this case, electron injection from the cathode can be performed more efficiently.
- a composite material obtained by mixing an organic compound and an electron donor (donor) may be used for the electron injection layer.
- a composite material is excellent in electron injecting property and electron transporting property because electrons are generated in the organic compound by the electron donor.
- the organic compound is preferably a material excellent in transporting the generated electrons.
- a substance (metal complex, heteroaromatic compound, or the like) constituting the electron transport layer described above is used. be able to.
- the electron donor may be any substance that exhibits an electron donating property to the organic compound.
- alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth metals are preferable, and lithium, cesium, magnesium, calcium, erbium, ytterbium, and the like can be given.
- Alkali metal oxides and alkaline earth metal oxides are preferable, and lithium oxide, calcium oxide, barium oxide, and the like can be given.
- a Lewis base such as magnesium oxide can also be used.
- an organic compound such as tetrathiafulvalene (abbreviation: TTF) can be used.
- the method for forming each layer of the organic EL element of the present embodiment is not limited except as specifically mentioned above, but a dry film forming method such as a vacuum evaporation method, a sputtering method, a plasma method, an ion plating method, a spin method, Known methods such as a coating method, a dipping method, a flow coating method, and a wet film forming method such as an ink jet method can be employed.
- the film thickness of each organic layer of the organic EL element of the present embodiment is not limited except as specifically mentioned above. Generally, if the film thickness is too thin, defects such as pinholes are likely to occur, and conversely, if it is too thick, it is high. Since an applied voltage is required and the efficiency is deteriorated, the range of several nm to 1 ⁇ m is usually preferable.
- the light emitting layer is not limited to one layer, and a plurality of light emitting layers may be stacked.
- the organic EL element has a plurality of light emitting layers, it is sufficient that at least one light emitting layer contains a compound represented by the general formula (1), and the other light emitting layers are fluorescent light emitting layers.
- a phosphorescent light emitting layer may be used.
- these light emitting layers may be provided adjacent to each other, or a so-called tandem organic material in which a plurality of light emitting units are stacked via an intermediate layer. It may be an EL element.
- an organic EL element 1A shown in FIG. 3 is exemplified.
- the organic EL element 1A includes an organic layer 10A.
- the organic layer 10A includes a first light-emitting layer 51 and a second light-emitting layer 52 between the hole injection / transport layer 6 and the electron injection / transport layer 7. It differs from the organic EL element 1 shown in FIG. At least one of the first light-emitting layer 51 and the second light-emitting layer 52 contains the compound represented by the general formula (1).
- the organic EL element 1 ⁇ / b> A is configured similarly to the organic EL element 1.
- an electron barrier layer may be provided on the anode side of the light emitting layer and a hole barrier layer may be provided adjacent to the cathode side of the light emitting layer.
- the organic EL element according to an embodiment of the present invention can be used in electronic devices such as a display device and a light emitting device.
- the display device include a display component (such as an organic EL panel module), a television, a mobile phone, a tablet, and a personal computer.
- the light emitting device include lighting and a vehicular lamp.
- N-methyl-2-pyrrolidinone may be abbreviated as NMP.
- N, N-dimethylformamide may be abbreviated as DMF.
- N, N-dimethylacetamide may be abbreviated as DMAc.
- the target compounds are Compound 1 and Reference Compound 1 shown below.
- the measurement method or calculation method is shown below, and the measurement result or calculation result is shown in Table 1.
- Each compound was dissolved in a solvent to prepare a fluorescence spectrum measurement sample.
- Spectroscopic grade toluene was used as the solvent.
- the compound concentration of this fluorescence spectrum measurement sample was 5.0 [ ⁇ mol / liter].
- the fluorescence spectrum measurement sample placed in the quartz cell was irradiated with excitation light at room temperature (300 [K]), and the fluorescence intensity was measured.
- Compound 1 was irradiated with excitation light having a wavelength of 350 nm
- reference compound 1 was irradiated with excitation light having a wavelength of 360 nm.
- the vertical axis represents fluorescence intensity and the horizontal axis represents wavelength.
- Sample 1 for transient PL measurement and sample 2 for transient PL measurement were prepared. Specifically, a co-deposited film was formed on a quartz substrate so as to have the following composition and film thickness using a vacuum deposition apparatus.
- Sample 1 for transient PL measurement Compound PB: Compound 1 (12% by mass of Compound 1 was doped) (Thickness) 100nm
- Sample 2 for transient PL measurement Compound PB: Reference compound 1 (12% by mass of reference compound 1 was doped.) (Film thickness) 100nm
- the emission lifetimes of the compound 1 of the transient PL measurement sample 1 and the reference compound 1 of the transient PL measurement sample 2 at room temperature were measured.
- a transient fluorescence lifetime measuring device a fluorescence lifetime measuring device C4780 manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd. was used.
- the picosecond pulse laser apparatus a nitrogen laser MNL 200 manufactured by LTB Lasertechnik Berlin was used, and a picosecond pulse laser was irradiated under conditions of wavelength: 337 nm, output: 2 mJ / pulse, and pulse width: about 700 ps.
- N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine may be abbreviated as TMEDA in some cases.
- reaction solution was purified by silica gel column chromatography and further purified by recrystallization to obtain 23.5 g (yield 67%) of 4,6-di (2-nitrophenyl) dibenzofuran as a white solid.
- Example 12 Production of organic EL element A glass substrate (manufactured by Geomatic Co., Ltd.) with an ITO transparent electrode (anode) having a thickness of 25 mm x 75 mm x 1.1 mm was subjected to ultrasonic cleaning in isopropyl alcohol for 5 minutes, followed by UV. Ozone cleaning was performed for 30 minutes. The film thickness of ITO was 130 nm.
- the glass substrate with the ITO transparent electrode after cleaning is mounted on the substrate holder of the vacuum deposition apparatus, and first, the compound HI is deposited on the surface where the transparent electrode line is formed so as to cover the transparent electrode, and the film thickness is 5 nm. Compound HI film was formed. This HI film functions as a hole injection layer.
- the compound HT-1 was vapor-deposited to form a 20 nm-thick HT-1 film on the HI film.
- This HT-1 film functions as a hole transport layer.
- the compound HT-2 was vapor-deposited to form a 5 nm-thick HT-2 film on the HT-1 film.
- This HT-2 film also functions as a hole transport layer.
- a compound CBP was evaporated, and a CBP film having a thickness of 5 nm was formed on the HT-2 film. This CBP film also functions as a hole transport layer.
- Compound PG-1 and Compound 1 were co-evaporated on the CBP film to form a light emitting layer having a thickness of 25 nm.
- the mass ratio of Compound PG-1 to Compound 1 was 76% by mass: 24% by mass.
- the compound EB-1 was vapor-deposited to form a hole blocking layer having a thickness of 5 nm.
- the compound ET-1 was vapor-deposited on the EB-1 film to form a compound ET-1 film having a thickness of 50 nm.
- This compound ET-1 film functions as an electron transport layer. LiF was vapor-deposited on this electron transport layer to form a 1-nm thick LiF layer.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 12 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 1 (25,76%: 24%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- the numbers in parentheses indicate the film thickness (unit: nm). Also, in the parentheses, the number displayed as a percentage indicates the mass ratio of the compound in the layer. The same applies to the following.
- Example 13 Preparation of organic EL element
- the organic EL element of Example 13 was prepared by changing the mass ratio of Compound PG-1 and Compound 1 in the light-emitting layer of Example 12 to 50% by mass: 50% by mass.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 13 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 1 (25, 50%: 50%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 14 Production of Organic EL Element
- the organic EL element of Example 14 was produced in the same manner as in Example 12 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 12 was changed to Compound 2.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 14 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 2 (25,76%: 24%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 15 Production of Organic EL Element
- the organic EL element of Example 15 was produced in the same manner as Example 13 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 13 was changed to Compound 2.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 15 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 2 (25, 50%: 50%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 16 Production of Organic EL Element
- the organic EL element of Example 16 was produced in the same manner as in Example 12 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 12 was changed to Compound 3.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 16 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 3 (25,76%: 24%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 17 Production of Organic EL Element
- the organic EL element of Example 17 was produced in the same manner as in Example 13 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 13 was changed to Compound 3.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 17 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 3 (25, 50%: 50%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 18 Production of Organic EL Element
- the organic EL element of Example 18 was produced in the same manner as in Example 12 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 12 was changed to Compound 4.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 18 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 4 (25, 76%: 24%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 19 Production of Organic EL Element
- the organic EL element of Example 19 was produced in the same manner as in Example 13 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 13 was changed to Compound 4.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 19 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 4 (25, 50%: 50%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 20 Production of Organic EL Element
- the organic EL element of Example 20 was produced in the same manner as in Example 12 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 12 was changed to Compound 5.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 20 is roughly shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 5 (25, 76%: 24%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 21 Production of Organic EL Element
- the organic EL element of Example 21 was produced in the same manner as Example 13 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 13 was changed to Compound 5.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 21 is roughly shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 5 (25, 50%: 50%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 22 Production of Organic EL Element
- the organic EL element of Example 22 was produced in the same manner as in Example 12 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 12 was changed to Compound 6.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 22 is roughly shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 6 (25,76%: 24%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 23 Production of organic EL device
- the organic EL device of Example 23 was produced in the same manner as in Example 13 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 13 was changed to Compound 6.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 23 is roughly shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 6 (25, 50%: 50%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 24 Production of organic EL device
- the organic EL device of Example 24 was produced in the same manner as in Example 12 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 12 was changed to Compound 7.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 24 is roughly shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 7 (25,76%: 24%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 25 Production of Organic EL Element
- the organic EL element of Example 25 was produced in the same manner as in Example 13 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 13 was changed to Compound 7.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 25 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 7 (25, 50%: 50%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 26 Production of Organic EL Element
- the organic EL element of Example 26 was produced in the same manner as in Example 12 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 12 was changed to Compound 8.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 26 is roughly shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 8 (25,76%: 24%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 27 Production of organic EL device
- the organic EL device of Example 27 was produced in the same manner as in Example 13 except that Compound 1 in the light-emitting layer of Example 13 was changed to Compound 8.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 27 is roughly shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 8 (25, 50%: 50%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 28 Production of Organic EL Element
- the organic EL element of Example 28 was produced in the same manner as in Example 12 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 12 was changed to Compound 9.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 28 is roughly shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 9 (25,76%: 24%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 29 Production of Organic EL Element
- the organic EL element of Example 29 was produced in the same manner as in Example 13 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 13 was changed to Compound 9.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 29 is roughly shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 9 (25, 50%: 50%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 30 Production of Organic EL Element
- the organic EL element of Example 30 was produced in the same manner as in Example 12 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 12 was changed to Compound 10.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 30 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 10 (25,76%: 24%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 31 Production of Organic EL Element
- the organic EL element of Example 31 was produced in the same manner as in Example 13 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 13 was changed to Compound 10.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 31 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 10 (25, 50%: 50%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 32 Production of Organic EL Element
- the organic EL element of Example 32 was produced in the same manner as in Example 12 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 12 was changed to Compound 11.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 32 is roughly shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 11 (25,76%: 24%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Example 33 Production of Organic EL Element
- the organic EL element of Example 33 was produced in the same manner as in Example 13 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 13 was changed to Compound 11.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 33 is roughly shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Compound 11 (25, 50%: 50%) / EB-1 (5 ) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Comparative Example 1 Production of Organic EL Device
- the organic EL device of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 12 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 12 was changed to Reference Compound 1.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 1 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Reference compound 1 (25, 76%: 24%) / EB-1 ( 5) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Comparative Example 2 Production of Organic EL Element
- the organic EL element of Comparative Example 2 was produced in the same manner as Example 13 except that Compound 1 in the light emitting layer of Example 13 was changed to Reference Compound 1.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 2 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (20) / HT-2 (5) / CBP (5) / PG-1: Reference compound 1 (25, 50%: 50%) / EB-1 ( 5) / ET-1 (50) / LiF (1) / Al (80)
- Luminance Luminance when voltage was applied to the device so that the current density was 10.0 mA / cm 2 was measured with a spectral radiance meter CS-1000 (manufactured by Konica Minolta).
- ⁇ Main peak wavelength ⁇ p Spectral radiance spectrum when a voltage is applied to the organic EL element so that the current density is 10.0 mA / cm 2 is measured with a spectral radiance meter CS-1000 (manufactured by Konica Minolta), and the obtained spectral radiation
- the main peak wavelength ⁇ p was obtained from the luminance spectrum.
- the main peak wavelength ⁇ p was the peak wavelength at which the emission intensity was maximum in the spectrum.
- the delayed fluorescence lifetime was measured and calculated.
- the organic EL elements prepared in Examples 12 to 33 and Comparative Examples 1 and 2 were used.
- the excitation light source a semiconductor pulse LED light source NanoLED-340 or a semiconductor pulse LED light source Spectral LED-355 was used. The excitation light source was properly used according to the delayed fluorescence lifetime.
- the spectral wavelength in the detector PPD-850 of the fluorescence lifetime photometer was set to the main peak wavelength ⁇ p of the organic EL elements of Examples 12 to 33 and Comparative Examples 1 and 2. The measurement was performed at room temperature.
- SYMBOLS 1 Organic EL element, 2 ... Substrate, 3 ... Anode, ... Cathode, 5 ... Light emitting layer, 6 ... Hole injection / transport layer, 7 ... Electron injection / transport layer, 10 ... Organic layer.
Landscapes
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Abstract
Description
蛍光型の有機EL素子は、近年、長寿命化技術が進展し、携帯電話やテレビ等のフルカラーディスプレイへ応用されつつあるものの、高効率化が課題であった。
このTTF機構による遅延蛍光を利用すると、蛍光型発光においても理論的に内部量子効率を40%まで高めることができると考えられている。しかしながら、蛍光型発光は、依然として燐光型発光に比べて高効率化の課題を有するである。そこで、さらなる内部量子効率向上を図るべく、他の遅延蛍光のメカニズムの利用が検討されている。
非特許文献1には、TADF発光材料として、カルバゾリルジシアノベンゼン(CDCB)が記載されている。このCDCBは、ドナーとしてのカルバゾールと、電子受容体としてのジシアノベンゼンとを備え、青色(473nm)からオレンジ色(577nm)の範囲の色で発光すると記載されている。
Lは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素環であり、
CNは、シアノ基であり、
D1およびD2は、それぞれ独立に、下記一般式(2)、下記一般式(3)および下記一般式(3x)のいずれかで表され、D1とD2とは同じであっても異なっていても良く、複数のD1は、互いに同一でも異なっていてもよく、複数のD2は、互いに同一でも異なっていてもよい。)
水素原子、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキルアミノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールアミノ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基である。
前記一般式(2)において、R1~R8から選ばれる置換基同士の組み合せの内、少なくとも1組は、互いに結合して、環構造を構築している。
前記一般式(3)において、R11~R18から選ばれる置換基同士の組み合せの内、少なくとも1組は、互いに結合して、環構造を構築していてもよい。
前記一般式(3x)において、R111~R118から選ばれる置換基同士の組み合せの内、少なくとも1組は、互いに結合して、環構造を構築していてもよい。
前記一般式(3)および前記一般式(3x)において、A、B、およびCは、それぞれ独立に、下記一般式(31)および下記一般式(32)のうちいずれかで表される環構造を示し、この環構造A、環構造B、および環構造Cは、隣接する環構造と任意の位置で縮合し、p、pxおよびpyは、それぞれ独立に、1以上4以下の整数であり、pが2以上の整数の場合、複数の環構造Aは、同じであっても異なっていても良く、pxが2以上の整数の場合、複数の環構造Bは、同じであっても異なっていても良く、pyが2以上の整数の場合、複数の環構造Cは、同じであっても異なっていても良い。)
前記一般式(32)において、X1は、CR30R31、NR32、硫黄原子、または酸素原子を表し、R30~R32は、それぞれ独立に、前記R1~R8と同義である。R19、R20、R30~R32から選ばれる置換基同士の組み合せの内、少なくとも1組は、互いに結合して、環構造を構築していてもよい。)
〔化合物〕
本実施形態に係る化合物は、下記一般式(1)で表される。
D1およびD2は、それぞれ独立に、下記一般式(2)、下記一般式(3)および下記一般式(3x)のいずれかで表され、D1とD2とは同じであっても異なっていても良い。mが2以上の場合、複数のD1は、互いに同一でも異なっていてもよい。kが2以上の場合、複数のD2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
水素原子、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキルアミノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールアミノ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基である。
前記一般式(2)において、R1~R8から選ばれる置換基同士の組み合せの内、少なくとも1組は、互いに結合して、環構造を構築している。すなわち、前記一般式(2)において、R1~R8がそれぞれ結合する6員環の炭素原子の内、隣り合う炭素原子にそれぞれ結合するR1~R8から選ばれる置換基同士が環構造を構築している。具体的には、前記一般式(2)において、R1とR2,R2とR3,R3とR4,R4とR5,R5とR6,R6とR7,R7とR8からなる置換基の組み合わせのうち、少なくとも1組が、互いに結合して、環構造を構築している。本実施形態において、置換基同士が結合して構築する環構造は、縮合環であることが好ましい。前記一般式(2)において当該環構造を構築する場合には、縮合6員環構造が構築されていることが好ましい。
前記一般式(3)において、R11~R18から選ばれる置換基同士の組み合せの内、少なくとも1組は、互いに結合して、環構造を構築していてもよい。
前記一般式(3x)において、R111~R118から選ばれる置換基同士の組み合せの内、少なくとも1組は、互いに結合して、環構造を構築していてもよい。
前記一般式(3)および前記一般式(3x)において、A、B、およびCは、それぞれ独立に、下記一般式(31)および下記一般式(32)のうちいずれかで表される環構造を示し、この環構造A、環構造B、および環構造Cは、隣接する環構造と任意の位置で縮合し、p、pxおよびpyは、それぞれ独立に、1以上4以下の整数であり、pが2以上の整数の場合、複数の環構造Aは、同じであっても異なっていても良く、pxが2以上の整数の場合、複数の環構造Bは、同じであっても異なっていても良く、pyが2以上の整数の場合、複数の環構造Cは、同じであっても異なっていても良い。
前記一般式(32)において、X1は、CR30R31、NR32、硫黄原子、または酸素原子を表し、R30~R32は、それぞれ独立に、前記R1~R8と同義である。R19、R20、R30~R32から選ばれる置換基同士の組み合せの内、少なくとも1組は、互いに結合して、環構造を構築していてもよい。
前記一般式(40)において、RXは、
水素原子、
ハロゲン原子、
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6~30の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基であり、複数のRXは、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40)において、D1およびD2は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるD1およびD2と同義であり、複数のD1は、互いに同一でも異なっていてもよく、複数のD2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40)において、RX、D1、D2、およびCNは、それぞれベンゼン環を構築している炭素原子に結合する。)
前記一般式(40a)において、RXは、前記一般式(40)におけるRXと同義であり、複数のRXは、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40a)において、D1およびD2は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるD1およびD2と同義であり、複数のD2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40a)において、RX、D2、およびCNは、それぞれベンゼン環を構築している炭素原子に結合する。)
例えば、前記一般式(40a)で表される化合物は、ベンゼン環に結合しているシアノ基に対してパラ位にD1が結合した骨格を有し、このような骨格を有する化合物は、より高い蛍光量子収率を示すため、好ましい。
前記一般式(40b)および前記一般式(40c)において、RXは、前記一般式(40)におけるRXと同義であり、複数のRXは、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40b)および前記一般式(40c)において、D1およびD2は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるD1およびD2と同義であり、複数のD2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40b)および前記一般式(40c)において、RX、およびD2は、それぞれベンゼン環を構築している炭素原子に結合する。)
前記一般式(40d)および前記一般式(40e)において、RXは、前記一般式(40)におけるRXと同義であり、複数のRXは、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40d)および前記一般式(40e)において、D1およびD2は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるD1およびD2と同義であり、複数のD2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40d)および前記一般式(40e)において、RX、およびD2は、それぞれベンゼン環を構築している炭素原子に結合する。)
前記一般式(40f)において、RX1は、ハロゲン原子、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6~30の複素環基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、または、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基であり、RX2は、前記一般式(40)におけるRXと同義であり、RX1とRX2とは、互いに同一でも異なっていてもよく、複数のRX2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40f)において、D1およびD2は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるD1およびD2と同義であり、複数のD2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40f)において、RX2、およびD2は、それぞれベンゼン環を構築している炭素原子に結合する。)
例えば、前記一般式(40e)で表される化合物や前記一般式(40f)で表される化合物において、前記一般式(1a)で説明したように、ベンゼン環の第一の炭素原子にD1が結合し、第一の炭素原子の隣の第二の炭素原子にD2またはRX1が結合した骨格を有する。このような骨格を有する化合物は、より短い遅延蛍光寿命を示すため、好ましい。
前記一般式(40g)において、RXは、それぞれ独立に、前記一般式(40)におけるRXと同義であり、複数のRXは、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40g)において、D1およびD2は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるD1およびD2と同義であり、複の数D2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40g)において、RX、およびD2は、それぞれベンゼン環を構築している炭素原子に結合する。)
例えば、前記一般式(40g)で表される化合物は、ベンゼン環に結合している一方のシアノ基に対してパラ位に他方のシアノ基が結合した骨格を有する。このような骨格を有する化合物は、より高い蛍光量子収率を示すため、好ましい。
前記一般式(4)において、R40は、それぞれ独立に、
水素原子、
ハロゲン原子、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基であり、複数のR40は、互いに同一でも異なっていてもよいる。
前記一般式(4)において、D1およびD2は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるD1およびD2と同義であり、複数のD1は、互いに同一でも異なっていてもよく、複数のD2は、互いに同一でも異なっていてもよいる。
前記一般式(4)において、R40、D1、D2、およびCNは、それぞれベンゼン環を構築している炭素原子に結合する。
前記一般式(41)~(43)において、kは、0以上3以下の整数であり、mは、1以上4以下の整数であり、qは、0以上3以下の整数であり、k+m+q=4である。
前記一般式(44)~(46)において、kは、0以上2以下の整数であり、mは、1以上3以下の整数であり、qは、0以上2以下の整数であり、k+m+q=3である。
前記一般式(47)において、kは、0または1であり、mは、1または2であり、qは、0または1であり、k+m+q=2である。
本実施形態では、前記一般式(41)~(46)において、前記一般式(47)のように、CNが結合するベンゼン環の炭素原子(第1の炭素原子)の隣の炭素原子(第2の炭素原子)にD1またはD2が結合していることが好ましい。D1またはD2とCNとが隣り合ってベンゼン環に結合していることで、化合物のΔSTの値を低減させることができる。
前記一般式(4x)において、R50は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数6~30の複素環基であり、複数のR50は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(4x)において、D1およびD2は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるD1およびD2と同義であり、複数のD1は、互いに同一でも異なっていてもよく、複数のD2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(4x)において、R50、D1、D2、およびCNは、それぞれベンゼン環を構築している炭素原子に結合する。)
置換もしくは無置換の1-カルバゾリル基、
置換もしくは無置換の2-カルバゾリル基、
置換もしくは無置換の3-カルバゾリル基、
置換もしくは無置換の4-カルバゾリル基、および
置換もしくは無置換の9-カルバゾリル基からなる群から選択される基であることが好ましい。
前記一般式(51)~(53)において、kは、0以上3以下の整数であり、mは、1以上4以下の整数であり、qは、0以上3以下の整数であり、k+m+q=4である。
前記一般式(54)~(56)において、kは、0以上2以下の整数であり、mは、1以上3以下の整数であり、qは、0以上2以下の整数であり、k+m+q=3である。
前記一般式(57)において、kは、0または1であり、mは、1または2であり、qは、0または1であり、k+m+q=2である。
本実施形態では、前記一般式(51)~(56)において、前記一般式(57)のように、CNが結合するベンゼン環の炭素原子(第1の炭素原子)の隣の炭素原子(第2の炭素原子)にD1またはD2が結合していることが好ましい。D1またはD2とCNとが隣り合ってベンゼン環に結合していることで、化合物のΔSTの値を低減させることができる。
前記一般式(48)~(50)において、Dは、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるD1またはD2と同義である。
前記一般式(21)~(26)において、R1~R8,R21,R22から選ばれる置換基同士の組み合せの内、少なくとも1組が、互いに結合して、環構造を構築していてもよい。
前記一般式(201)~(203)のように、環が縮合したカルバゾール骨格にさらに特定の置換基が結合していることで、本実施形態に係る化合物の発光波長は、当該置換基が結合していない場合に比べて長波長側にシフトすると考えられる。
前記一般式(201)~(203)において、R7,R8,R22~R25から選ばれる置換基同士の組み合せの内、少なくとも1組が、互いに結合して、環構造を構築していてもよい。
前記一般式(201)で表される化合物の内、下記一般式(201a)で表される化合物が好ましく、前記一般式(202)で表される化合物の内、下記一般式(202a)で表される化合物が好ましく、前記一般式(203)で表される化合物の内、下記一般式(203a)で表される化合物が好ましい。
本実施形態に係る化合物が、前記一般式(201a),(202a),(203a)で表される構造の内、少なくともいずれかを備えている場合、カルバゾール骨格の3位の炭素原子および6位の炭素原子の少なくともいずれかの炭素原子が所定の置換基によって置換されている。そのため、カルバゾール骨格の3位および6位の炭素原子が縮合環によって修飾されるか置換基で置換されているため、本実施形態に係る化合物の安定性がさらに向上すると考えられる。その結果、このような本実施形態に係る化合物を有機エレクトロルミネッセンス素子に用いた場合、素子寿命を延ばすことができる。
前記一般式(3a)において、環構造A1および環構造A2は、それぞれ独立に、前記一般式(31)または前記一般式(32)で表される環構造Aと同義である。
前記一般式(3a)において、環構造A1が前記一般式(31)で表される環構造であり、環構造A2が前記一般式(32)で表される環構造であることが好ましい。
前記一般式(33)~(38)において、R11~R20から選ばれる置換基同士の組み合せの内、少なくとも1組が、互いに結合して、環構造を構築していてもよい。
前記一般式(33)~(36)のように前記一般式(31)で表される環構造と前記一般式(32)で表される環構造が縮合していることで、カルバゾール骨格の3位の炭素原子および6位の炭素原子の少なくともいずれかの炭素原子を含んで環構造が構築されている。そのため、カルバゾール骨格の活性部位が当該環構造によって修飾され、本実施形態に係る化合物の安定性が向上すると考えられる。
前記一般式(33a)および前記一般式(34a)において、R11~R18,R30,R31から選ばれる置換基同士の組み合せの内、少なくとも1組は、互いに結合して、環構造を構築していてもよい。
本実施形態では、前記一般式(33a)において、R30とR20とが互いに結合して、環構造を構築することが好ましい。また、前記一般式(34a)において、R30とR19とが互いに結合して、環構造を構築することが好ましい。
前記一般式(27)および(28)において、R1,R4~R8,R21,R22から選ばれる置換基同士の組み合せの内、少なくとも1組が、互いに結合して、環構造を構築していてもよい。この場合も前述と同様、カルバゾール骨格の3位の炭素原子および6位の炭素原子の少なくともいずれかの炭素原子を含んで環構造が構築されるので、前記一般式(27)および(28)で表される化合物の安定性が向上すると考えられる。その結果、前記一般式(27)および(28)で表される化合物を有機エレクトロルミネッセンス素子に用いた場合も、素子寿命を延ばすことができる。
Xaは、酸素原子、硫黄原子、NR100、またはCR103R104であり、
Xb、Xc、Xd、およびXeは、それぞれ独立に、単結合、酸素原子、硫黄原子、NR100、CR103R104、または前記一般式(1)におけるLと結合する窒素原子であり、
ただし、Xa、Xb、Xc、Xd、およびXeのうち少なくとも一つは、NR1であり、Xa、Xb、Xc、Xd、およびXeのうち少なくとも一つは、前記一般式(1)におけるLと結合する窒素原子であり、XbおよびXcが同時に単結合となることはなく、XdおよびXeが同時に単結合となることはなく、
R100は、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、および
-L1-R102で表される基からなる群から選択され、
複数のR100がある場合は、複数のR100は、互いに同一でも異なっていてもよく、
L1は、単結合、または連結基であり、L1が連結基である場合の連結基は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、および置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基からなる群から選択され、複数のL1がある場合は、互いに同一でも異なっていてもよく、
R102~R104は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、および
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基からなる群から選択され、
複数のR102がある場合は、複数のR102は、互いに同一でも異なっていてもよく、
複数のR103がある場合は、複数のR103は、互いに同一でも異なっていてもよく、
複数のR104がある場合は、複数のR104は、互いに同一でも異なっていてもよく、
Z1,Z2,Z3,およびZ4は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素環、および
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環からなる群から選択される環構造である。
なお、本明細書において、Xeが表すのは、キセノンの元素記号ではない。
前記一般式(5)において、例えばZ1がベンゼン環である場合、Z1とXaと単結合とは、下記一般式(5-1)で表される結合様式を有する(波線部分は、Z2との結合箇所を表す)。
前記XbおよびXcのいずれか一方が単結合であり、かつ、前記XdおよびXeのいずれか一方が単結合である場合、前記一般式(5)で表されるD1およびD2は、下記一般式(5A)~(5D)のいずれかの構造で示される。
前記一般式(5C)または前記一般式(5D)で表されるD1およびD2においては、前記XaがNR100であり、前記Xeが前記一般式(1)におけるLと結合する窒素原子であることが好ましい。この場合において、前記Xbおよび前記Xcは、酸素原子または硫黄原子であることが好ましく、酸素原子であることがより好ましい。
環構造B1および環構造B2は、それぞれ独立に、前記環構造Bと同義であり、環構造C1および環構造C2は、それぞれ独立に、前記環構造Cと同義である。
前記一般式(3y)において、環構造B1および環構造C1は、それぞれ独立に、前記一般式(31)で表される環構造であり、環構造B2および環構造C2は、それぞれ独立に、前記一般式(32)で表される環構造であることが好ましい。
下記一般式(10)で表されるD1およびD2は、高い三重項エネルギーを保持できる結合様式の環を有する。そのため、下記一般式(10)で表されるD1およびD2は、青から緑色の波長領域の高い発光エネルギーを効率的に閉じ込めることができ、好ましい。
Xfは、酸素原子、硫黄原子、NR100、またはCR103R104であり、
R100は、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、および
-L1-R102で表される基からなる群から選択され、
L1は、単結合、または連結基であり、L1が連結基である場合の連結基は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、および置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基からなる群から選択され、複数のL1がある場合は、互いに同一でも異なっていてもよく、
Y11,Y12,Y13,Y14,Y15,Y16,Y17,Y18,Y19,Y20,Y21,およびY22は、それぞれ独立に、窒素原子またはCR105であり、
R102~R105は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、および
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基からなる群から選択され、
複数のR102がある場合、複数のR102は、互いに同一でも異なっていてもよく、
複数のR105がある場合、複数のR105は、互いに同一でも異なっていてもよく、複数のR105のうち少なくとも2つが置換基である場合、置換基R105同士は、互いに結合して環構造が構築されていてもよい。
前記一般式(10)における波線部分は、前記一般式(1)等におけるLとの結合箇所を表す。
また、本実施形態に係る化合物が、前記一般式(2)で表される構造と、前記一般式(3)で表される構造とを有していてもよいし、前記一般式(2)で表される構造と、前記一般式(3x)で表される構造とを有していてもよいし、前記一般式(3)で表される構造と、前記一般式(3x)で表される構造とを有していてもよいし、いずれも前記一般式(2)に包含される構造同士であるものの具体的な構造が互いに異なる構造であってもよいし、いずれも前記一般式(3)に包含される構造同士であるものの具体的な構造が互いに異なる構造であってもよいし、もしくは、いずれも前記一般式(3x)に包含される構造同士であるものの具体的な構造が互いに異なる構造であってもよい。
また、本実施形態において、前記R1~R8、前記R11~R18、並びに前記R111~R118は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~40のアリールアミノ基、または置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基であることがより好ましい。
また、本実施形態において、前記R1~R8、前記R11~R18、並びに前記R111~R118は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~12のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数5~14の複素環基、または置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキル基であることがさらに好ましい。
また、本実施形態において、前記RXは、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成原子数6~14の複素環基、置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数3~18のアルキルシリル基であることが好ましい。
本実施形態において、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(例えば環を構成する原子の結合手を終端する水素原子)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。
本実施形態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、より好ましくは6~12であることが更に好ましい。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、フルオレニル基が特に好ましい。1-フルオレニル基、2-フルオレニル基、3-フルオレニル基および4-フルオレニル基については、9位の炭素原子に、後述する本実施形態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。
本実施形態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、ベンゾチオフェニル基、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、ジベンゾチオフェニル基、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、フェノキサジニル基などが挙げられる。
本実施形態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-ジベンゾチオフェニル基、2-ジベンゾチオフェニル基、3-ジベンゾチオフェニル基、4-ジベンゾチオフェニル基、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-カルバゾリル基が特に好ましい。1-カルバゾリル基、2-カルバゾリル基、3-カルバゾリル基および4-カルバゾリル基については、9位の窒素原子に、本実施形態における置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基または置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基が置換されていることが好ましい。
本実施形態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、ネオペンチル基が特に好ましい。
本実施形態における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、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特に好ましい。
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以上のハロゲン基で置換されたものが挙げられる。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。
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。
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以上のハロゲン基で置換されたものが挙げられる。
環形成炭素数6~30のアリールチオ基は、-SRWと表される。このRWの例として、上記環形成炭素数6~30のアリール基が挙げられる。
また、本発明において、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。
ここで挙げた置換基の中では、アリール基、複素環基、アルキル基、ハロゲン原子、アルキルシリル基、アリールシリル基、シアノ基が好ましく、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。
「置換もしくは無置換の」という場合における置換基は、例えば前記置換基が挙げられ、上記置換基によってさらに置換されていてもよい。また、「置換もしくは無置換の」という場合における置換基は、複数が互いに結合して環を形成してもよい。
本実施形態において、「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すものであり、置換されている場合の置換基の炭素数は含めない。ここで、「YY」は「XX」よりも大きく、「XX」と「YY」はそれぞれ1以上の整数を意味する。
本実施形態において、「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すものであり、置換されている場合の置換基の原子数は含めない。ここで、「YY」は「XX」よりも大きく、「XX」と「YY」はそれぞれ1以上の整数を意味する。
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。
本実施形態において、連結基におけるアリール基およびヘテロアリール基としては、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。
本実施形態において、芳香族炭化水素環および複素環としては、上述した一価の基の由来となる環構造が挙げられる。
本実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、本実施形態に係る化合物を含有する。有機エレクトロルミネッセンス素子材料は、本実施形態に係る化合物単独で構成されていてもよいし、他の化合物を含んで構成されていても良い。
本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子材料において、含有される本実施形態に係る化合物がドーパント材料であることが好ましい。この場合、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料には、ドーパント材料としての本実施形態に係る化合物と、例えば、ホスト材料等の他の化合物とを含んでいてもよい。
また、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料において、含有される本実施形態に係る化合物が遅延蛍光発光性材料であることが好ましい。
本実施形態に係る有機EL素子について説明する。
有機EL素子は、一対の電極間に有機層を備える。この有機層は、有機化合物で構成される層である。本実施形態の有機EL素子は、有機層を一つ以上有する。有機層は、無機化合物をさらに含んでいてもよい。
本実施形態において、有機層のうち少なくとも1層は、発光層である。ゆえに、有機層は、例えば、一層の発光層で構成されていてもよいし、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、正孔障壁層、電子障壁層等の有機EL素子で採用される層を有していてもよい。本実施形態では、有機層のうち少なくとも1層に、上述の本実施形態に係る化合物が含有されている。
(a)陽極/発光層/陰極
(b)陽極/正孔注入・輸送層/発光層/陰極
(c)陽極/発光層/電子注入・輸送層/陰極
(d)陽極/正孔注入・輸送層/発光層/電子注入・輸送層/陰極
(e)陽極/正孔注入・輸送層/第1発光層/第2発光層/電子注入・輸送層/陰極
(f)陽極/正孔注入・輸送層/発光層/障壁層/電子注入・輸送層/陰極
などの構造を挙げることができる。
上記の中で(d)の構成が好ましく用いられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
なお、上記「発光層」とは、一般的にドーピングシステムが採用されており、第一の材料と第二の材料とを含む有機層である。第一の材料は、一般的に電子と正孔の再結合を促し、再結合により生じた励起エネルギーを第二の材料に伝達させる。このような第一の材料は、ホスト材料と呼ばれることが多く、以下の説明でも、第一の材料のことをホスト材料という。また、第二の材料は、一般的にホスト材料(第一の材料)から励起エネルギーを受け取り、高い発光性能を示す。このような第二の材料は、ドーパント材料やゲスト材料と呼ばれることが多く、以下の説明でも、第二の材料のことをドーパント材料という。ドーパント材料としては、量子収率の高い化合物が好まれる。
上記「正孔注入・輸送層」は「正孔注入層および正孔輸送層のうちの少なくともいずれか1つ」を意味し、「電子注入・輸送層」は「電子注入層および電子輸送層のうちの少なくともいずれか1つ」を意味する。ここで、正孔注入層および正孔輸送層を有する場合には、陽極側に正孔注入層が設けられていることが好ましい。また、電子注入層および電子輸送層を有する場合には、陰極側に電子注入層が設けられていることが好ましい。また、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層は、それぞれ、一層で構成されていても良いし、複数の層が積層されていてもよい。
本実施形態において電子輸送層といった場合には、発光層と陰極との間に存在する電子輸送領域の有機層のうち、最も電子移動度の高い有機層をいう。電子輸送領域が一層で構成されている場合には、当該層が電子輸送層である。また、発光層と電子輸送層との間には、構成(f)に示すように発光層で生成された励起エネルギーの拡散を防ぐ目的で、必ずしも電子移動度の高くない障壁層が設けられることがある。そのため、発光層に隣接する有機層が電子輸送層に必ずしも該当しない。
有機EL素子1は、透光性の基板2と、陽極3と、陰極4と、陽極3と陰極4との間に配置された有機層10と、を有する。
有機層10は、ホスト材料およびドーパント材料を含む発光層5を有する。また、有機層10は、発光層5と陽極3との間に、正孔注入・輸送層6を有する。さらに、有機層10は、発光層5と陰極4との間に、電子注入・輸送層7を有する。
本実施形態の有機EL素子では、前記本実施形態に係る化合物が、発光層5に含まれていることが好ましい。また、本実施形態の有機EL素子では、前記本実施形態に係る化合物が、遅延蛍光発光性材料として発光層5に含有されていることが好ましく、ドーパント材料として用いられることがより好ましい。
また、本実施形態では、発光層5の発光の最大発光成分が前記本実施形態に係る化合物からの発光であることが好ましい。
本実施形態において、発光層5に前記本実施形態に係る化合物が含まれている場合、発光層5は、燐光発光性の金属錯体を含まないことが好ましく、燐光発光性の金属錯体以外の金属錯体も含まないことが好ましい。
本実施形態に係る化合物の一重項エネルギーS(D)と、77[K]におけるエネルギーギャップT77K(D)との差ΔST(D)が下記数式(数1)を満たすことが好ましい。
ΔST(D)=S(D)-T77K(D)<0.3[eV] (数1)
また、ΔST(D)は、0.2[eV]未満であることが好ましい。
本実施形態の有機EL素子では、このようなΔST(D)を満たす本実施形態に係る化合物を用いることが好ましい。
本実施形態の有機EL素子では、上述の本実施形態に係る化合物をドーパント材料として用いる。一重項エネルギーSと三重項エネルギーTとのエネルギー差(ΔST)が小さい化合物をドーパント材料として用いると、高電流密度領域で有機EL素子が高効率で発光する。
一重項エネルギーSと三重項エネルギーTの差に値するΔSTを小さくするには、量子化学的には、一重項エネルギーSと三重項エネルギーTにおける交換相互作用が小さいことで実現する。ΔSTと交換相互作用の関係性における物理的な詳細に関しては、例えば、次の参考文献1や参考文献2に記載されている。
参考文献1:安達千波矢ら、有機EL討論会 第10回例会予稿集、S2-5,p11~12
参考文献2:徳丸克己、有機光化学反応論、東京化学同人出版、(1973)
このような材料は、量子計算により分子設計を行い合成することが可能であり、具体的には、LUMO、及びHOMOの電子軌道を重ねないように局在化させた化合物である。
本実施形態のドーパント材料に用いるΔSTの小さな化合物の例としては、分子内でドナー要素とアクセプター要素とが結合した化合物であり、さらに電気化学的な安定性(酸化還元安定性)を考慮し、ΔSTが0eV以上0.3eV未満の化合物が挙げられる。
また、より好ましい化合物は、分子の励起状態で形成される双極子(ダイポール)が互いに相互作用し、交換相互作用エネルギーが小さくなるような会合体を形成する化合物である。本発明者らの検討によれば、このような化合物は、双極子(ダイポール)の方向がおおよそ揃い、分子の相互作用により、さらにΔSTが小さくなり得る。このような場合、ΔSTは、0eV以上0.2eV以下と極めて小さくなり得る。
前述したとおり、化合物のΔST(D)が小さいと、外部から与えられる熱エネルギーによって、化合物の三重項準位から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。
TADF機構による発光に関して、現在、様々な有機EL素子構成が提案されている。例えば、ΔST(D)が小さい化合物をホスト材料として使う方法や、ΔST(D)が小さい化合物をドーパント材料として使う方法が提案されている。
本実施形態の有機EL素子では、ΔST(D)が小さい化合物をホスト材料として又はドーパント材料として用いることが好ましい。外部から与えられる熱エネルギーによって、化合物の三重項準位から一重項準位への逆項間交差が起こり易くなる。
図2は、ΔST(D)が小さい化合物をドーパント材料として使う方法において、発光層のホスト材料およびドーパント材料のエネルギー準位の関係を示すものである。図2において、S0は、基底状態を表し、S1Hは、ホスト材料の最低励起一重項状態を表し、T1Hは、ホスト材料の最低励起三重項状態を表し、S1Dは、ドーパント材料の最低励起一重項状態を表し、T1Dは、ドーパント材料の最低励起三重項状態を表し、破線の矢印は、各励起状態間のエネルギー移動を表す。図2に示すように、ドーパント材料としてΔST(D)の小さな化合物を用いることにより、ホスト材料の最低励起三重項状態T1Hからのデクスター移動によりドーパント材料の最低励起一重項状態S1Dまたは最低励起三重項状態T1Dにエネルギー移動する。さらにドーパント材料の最低励起三重項状態T1Dは熱エネルギーにより、最低励起一重項状態S1Dに逆項間交差することが可能であり、この結果、ドーパント材料の最低励起一重項状態S1Dからの蛍光発光を観測することができる。この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。
上記した三重項エネルギーT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。この点について、以下に説明する。
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石英基板上に蒸着して試料を作製する。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、本実施形態のドーパント材料に用いる化合物としては、上記のとおりΔST(D)が小さい化合物であることが好ましい。ΔST(D)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、励起一重項状態および励起三重項状態の両者からの発光を含んだものとなり、いずれの状態から発光したも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石英基板上に膜厚100nmで蒸着して試料を作製する。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λedge[nm]に基づいて、次の換算式1から算出されるエネルギー量をエネルギーギャップT77Kとする。
換算式1:T77K[eV]=1239.85/λedge
燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線は以下のように引く。燐光スペクトルの短波長側から、スペクトルの極大値のうち、最も短波長側の極大値までスペクトル曲線上を移動する際に、長波長側に向けて曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち上がるにつれ(つまり縦軸が増加するにつれ)、傾きが増加する。この傾きの値が極大値をとる点において引いた接線(すなわち変曲点における接線)が、当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
なお、スペクトルの最大ピーク強度の15%以下のピーク強度をもつ極大点は、上述の最も短波長側の極大値には含めず、最も短波長側の極大値に最も近い、傾きの値が極大値をとる点において引いた接線を当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
燐光の測定には、(株)日立ハイテクノロジー製のF-4500形分光蛍光光度計本体を用いることができる。なお、測定装置はこの限りではなく、冷却装置及び低温用容器と、励起光源と、受光装置とを組み合わせることにより、測定してもよい。
一重項エネルギーS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2から算出される。
換算式2:S[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、日立製の分光光度計(装置名:U3310)等を用いることができる。
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。
本実施形態に係る化合物をドーパント材料として使用する場合、ホスト材料は、本実施形態に係る化合物よりも大きな三重項準位を持つことが好ましい。ホスト材料として好適な化合物としては、芳香族炭化水素誘導体、複素環誘導体、アリールアミン誘導体、ポルフィリン系化合物、各種金属錯体、リン化合物、高分子化合物などが挙げられる。ホスト材料として好適な具体例としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
芳香族炭化水素誘導体としては、ベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、トリフェニレン、フルオレン等の三重項準位の高い化合物が挙げられる。
複素環誘導体としては、ピロール誘導体、インドール誘導体、カルバゾール誘導体、フラン誘導体、ベンゾフラン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、チオフェン誘導体、ベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、イミダゾピリジン誘導体、インドリジン誘導体などが挙げられる。
ポルフィリン系化合物としては、フタロシアニン誘導体などの化合物が挙げられる。
各種金属錯体としては、キノリノール誘導体の金属錯体や、メタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体などが挙げられる。
リン化合物としては、ホスフィンオキサイドなどの化合物が挙げられる。
高分子化合物としては、ポリ(N-ビニルカルバゾール)誘導体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが挙げられる。
ホスト材料としては、各種化合物を単独で使用しても良いし、2種以上を併用しても良い。
本実施形態に係る化合物をホスト材料として用いる場合、例えば、以下のような蛍光発光材料をドーパント材料として用いることができる。
緑色系の蛍光発光材料として、芳香族アミン誘導体等を使用できる。具体的には、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)、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。
赤色系の蛍光発光材料として、テトラセン誘導体、ジアミン誘導体等が使用できる。具体的には、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)、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。
基板は、有機EL素子の支持体として用いられる。基板としては、例えば、ガラス、石英、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)基板のことであり、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニルからなるプラスチック基板等が挙げられる。また、無機蒸着フィルムを用いることもできる。
基板上に形成される陽極には、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム-酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素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、および酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、グラフェン等が挙げられる。この他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、チタン(Ti)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
これらの材料は、通常、スパッタリング法により成膜される。例えば、酸化インジウム-酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し1質量%以上10質量%以下の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いることにより、スパッタリング法で形成することができる。また、例えば、酸化タングステン、および酸化亜鉛を含有した酸化インジウムは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5質量%以上5質量%以下、酸化亜鉛を0.1質量%以上1質量%以下含有したターゲットを用いることにより、スパッタリング法で形成することができる。その他、真空蒸着法、塗布法、インクジェット法、スピンコート法などにより作製してもよい。
陽極上に形成されるEL層のうち、陽極に接して形成される正孔注入層は、陽極の仕事関数に関係なく正孔(ホール)注入が容易である複合材料を用いて形成されるため、電極材料として可能な材料(例えば、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物、その他、元素周期表の第1族または第2族に属する元素も含む)を用いることができる。
仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(例えば、MgAg、AlLi)、ユーロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、およびこれらを含む合金を用いて陽極を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。さらに、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。
陰極には、仕事関数の小さい(具体的には3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(例えば、MgAg、AlLi)、ユーロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。
なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金を用いて陰極を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。また、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。
なお、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITO、グラフェン、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム-酸化スズ等様々な導電性材料を用いて陰極を形成することができる。これらの導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することができる。
正孔注入層は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。
また、正孔注入性の高い物質としては、低分子の有機化合物である4,4’,4’’-トリス(N,N-ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’-トリス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’-ビス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’-ビス(N-{4-[N’-(3-メチルフェニル)-N’-フェニルアミノ]フェニル}-N-フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5-トリス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)、3-[N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)-N-フェニルアミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6-ビス[N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)-N-フェニルアミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3-[N-(1-ナフチル)-N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)アミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等の芳香族アミン化合物等も挙げられる。
また、正孔注入性の高い物質としては、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用いることもできる。例えば、ポリ(N-ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(4-ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N-(4-{N’-[4-(4-ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル-N’-フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)、ポリ[N,N’-ビス(4-ブチルフェニル)-N,N’-ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly-TPD)などの高分子化合物が挙げられる。また、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PSS)等の酸を添加した高分子化合物を用いることもできる。
正孔輸送層は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送層には、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、アントラセン誘導体等を使用する事ができる。具体的には、4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)やN,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ジフェニル-[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジアミン(略称:TPD)、4-フェニル-4’-(9-フェニルフルオレン-9-イル)トリフェニルアミン(略称:BAFLP)、4,4’-ビス[N-(9,9-ジメチルフルオレン-2-イル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、4,4’,4’’-トリス(N,N-ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’-トリス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’-ビス[N-(スピロ-9,9’-ビフルオレン-2-イル)-N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10-6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。
正孔輸送層には、CBP、CzPA、PCzPAのようなカルバゾール誘導体や、t-BuDNA、DNA、DPAnthのようなアントラセン誘導体を用いても良い。ポリ(N-ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(4-ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)等の高分子化合物を用いることもできる。
但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外の物質を用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層であっても、上記物質からなる層が二層以上積層された層であってもよい。
電子輸送層は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層には、1)アルミニウム錯体、ベリリウム錯体、亜鉛錯体等の金属錯体、2)イミダゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、アジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントロリン誘導体等の複素芳香族化合物、3)高分子化合物を使用することができる。具体的には低分子の有機化合物として、Alq、トリス(4-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、BAlq、Znq、ZnPBO、ZnBTZなどの金属錯体等を用いることができる。また、金属錯体以外にも、2-(4-ビフェニリル)-5-(4-tert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3-ビス[5-(ptert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール-2-イル]ベンゼン(略称:OXD-7)、3-(4-tert-ブチルフェニル)-4-フェニル-5-(4-ビフェニリル)-1,2,4-トリアゾール(略称:TAZ)、3-(4-tert-ブチルフェニル)-4-(4-エチルフェニル)-5-(4-ビフェニリル)-1,2,4-トリアゾール(略称:p-EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、4,4’-ビス(5-メチルベンゾオキサゾール-2-イル)スチルベン(略称:BzOs)などの複素芳香族化合物も用いることができる。ここに述べた物質は、主に10-6cm2/Vs以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔輸送性よりも電子輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いてもよい。また、電子輸送層は、単層であっても、上記物質からなる層が二層以上積層された層であってもよい。
また、電子輸送層には、高分子化合物を用いることもできる。例えば、ポリ[(9,9-ジヘキシルフルオレン-2,7-ジイル)-co-(ピリジン-3,5-ジイル)](略称:PF-Py)、ポリ[(9,9-ジオクチルフルオレン-2,7-ジイル)-co-(2,2’-ビピリジン-6,6’-ジイル)](略称:PF-BPy)などを用いることができる。
電子注入層は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、カルシウム(Ca)、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF2)、リチウム酸化物(LiOx)等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。その他、電子輸送性を有する物質にアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を含有させたもの、具体的にはAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させたもの等を用いてもよい。なお、この場合には、陰極からの電子注入をより効率良く行うことができる。
あるいは、電子注入層に、有機化合物と電子供与体(ドナー)とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層を構成する物質(金属錯体や複素芳香族化合物等)を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン(略称:TTF)等の有機化合物を用いることもできる。
本実施形態の有機EL素子の各層の形成方法としては、上記で特に言及した以外には制限されないが、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ法、イオンプレーティング法などの乾式成膜法や、スピンコーティング法、ディッピング法、フローコーティング法、インクジェット法などの湿式成膜法などの公知の方法を採用することができる。
本実施形態の有機EL素子の各有機層の膜厚は、上記で特に言及した以外には制限されないが、一般に膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすく、逆に厚すぎると高い印加電圧が必要となり効率が悪くなるため、通常は数nmから1μmの範囲が好ましい。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変更、改良などは、本発明に含まれるものである。
また、有機EL素子が複数の発光層を有する場合、これらの発光層が互いに隣接して設けられていてもよいし、中間層を介して複数の発光ユニットが積層された、いわゆるタンデム型の有機EL素子であってもよい。
発光層が複数層積層されている場合としては、例えば図3に示される有機EL素子1Aが挙げられる。有機EL素子1Aは、有機層10Aを有し、この有機層10Aは、正孔注入・輸送層6と電子注入・輸送層7との間に、第1発光層51及び第2発光層52を有する点で、図1に示された有機EL素子1と異なる。第1発光層51及び第2発光層52のうち少なくともいずれかが前記一般式(1)で表される化合物を含んでいる。その他の点においては、有機EL素子1Aは、有機EL素子1と同様に構成される。
化合物1の合成スキームを示す。
窒素雰囲気下、1-ナフタレンボロン酸18.5g、1-ブロモ-2-ニトロベンゼン18.2g、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)3.12g、トルエン144mL、1,2-ジメトキシエタン144mL、および2M炭酸ナトリウム水溶液150mLをフラスコに仕込み、9時間加熱還流攪拌した。室温まで冷却後、反応溶液をろ過し、溶媒を減圧留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、1-(2-ニトロフェニル)ナフタレンの淡黄色固体19.9g(収率89%)を得た。なお、1,2-ジメトキシエタンをDMEと略記する場合がある。
窒素雰囲気下、1-(2-ニトロフェニル)ナフタレン19.9g、トリフェニルホスフィン52.2g、およびオルト-ジクロロベンゼン163mLをフラスコに仕込み、32時間加熱還流攪拌した。室温まで冷却後、反応溶液をろ過し、溶媒を減圧留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、中間体(A)の黄色固体15.4g(収率90%)を得た。なお、オルト-ジクロロベンゼンをo-DCBと略記する場合がある。
窒素雰囲気下、中間体(A)15.4g、2,5-ジクロロテレフタロニトリル6.64g、炭酸カリウム10.2g、N-メチル-2-ピロリジノン112mLをフラスコに仕込み、110℃で6時間、その後150℃で9時間攪拌した。室温まで冷却後、反応溶液をトルエンを用いて抽出し、水層を除去した後、有機層を飽和塩化アンモニウム水溶液で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物1の黄色固体5.27g(収率28%)を得た。なお、N-メチル-2-ピロリジノンをNMPと略記する場合がある。
化合物2の合成スキームを示す。
窒素雰囲気下、カルバゾール7.52g、2-ブロモ-4-フルオロ-1-ニトロベンゼン11.8g、炭酸カリウム15.0g、およびN,N-ジメチルホルムアミド150mLをフラスコに仕込み、24時間加熱還流攪拌した。室温まで冷却後、反応溶液をトルエンを用いて抽出し、水層を除去した後、有機層を飽和塩化アンモニウム水溶液で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濃縮し、メタノールで洗浄し、2-ブロモ-4-(9-カルバゾリル)-1-ニトロベンゼンの黄橙色固体14.2g(収率86%)を得た。なお、N,N-ジメチルホルムアミドをDMFと略記する場合がある。
前記(1-1)の1-(2-ニトロフェニル)ナフタレンの合成において、1-ブロモ-2-ニトロベンゼンの代わりに、2-ブロモ-4-(9-カルバゾリル)-1-ニトロベンゼンを用いて、その他の点は前記(1-1)と同様の方法で合成した。
前記(1-2)の中間体(A)の合成において、1-(2-ニトロフェニル)ナフタレンの代わりに1-[2-ニトロ-5-(9-カルバゾリル)フェニル]ナフタレンを用いて、その他の点は前記(1-2)と同様の方法で合成した。
前記(1-3)の化合物1の合成において、中間体(A)の代わりに中間体(B)を用いて、その他の点は前記(1-3)と同様の方法で合成した。
化合物3の合成スキームを示す。
前記(1-1)の1-(2-ニトロフェニル)ナフタレンの合成において、1-ナフタレンボロン酸の代わりに4-ジベンゾフランボロン酸を用いて、その他の点は前記(1-1)と同様の方法で合成した。
窒素雰囲気下、2-ジベンゾフラニル-1-ニトロベンゼン24.0g、トリフェニルホスフィン54.4g、およびN,N-ジメチルアセトアミド166mLをフラスコに仕込み、20時間加熱還流攪拌した。室温まで冷却後、反応溶液をジクロロメタンを用いて抽出し、水層を除去した後、有機層を飽和塩化アンモニウム水溶液で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、中間体(D)の白色固体14.5g(収率68%)を得た。なお、N,N-ジメチルアセトアミドをDMAcと略記する場合がある。
前記(1-3)の化合物1の合成において、中間体(A)の代わりに中間体(D)を用いて、その他の点は前記(1-3)と同様の方法で合成した。
次に、本実施例で使用した化合物の蛍光スペクトルを測定した。対象化合物は、化合物1と下記に示す参照化合物1である。測定方法、又は算出方法を以下に示すとともに、測定結果、又は算出結果を表1に示す。
石英セルへ入れた蛍光スペクトル測定用試料に室温(300[K])で励起光を照射し、蛍光強度を測定した。化合物1に対しては、波長が350nmの励起光を照射し、参照化合物1に対しては、波長が360nmの励起光を照射した。
蛍光スペクトルは、縦軸を蛍光強度とし、横軸を波長とした。
蛍光スペクトルの測定には、(株)日立ハイテクノロジー製のF-4500形分光蛍光光度計を用いた。
得られた蛍光スペクトルから蛍光強度が最大となる波長(本発明では主ピーク波長という。)λFを求めた。結果を表1に示す。
その結果、参照化合物1と比較して、環構造を構築した化合物1は、長波長領域に発光を示すことが明らかとなった。
過渡PL測定用試料1および過渡PL測定用試料2を作成した。具体的には、石英基板に、真空蒸着装置を用いて下記組成および膜厚となるように共蒸着膜を形成した。
過渡PL測定用試料1
(組成) 化合物PB:化合物1(化合物1を12質量%ドープした。)
(膜厚) 100nm
過渡PL測定用試料2
(組成) 化合物PB:参照化合物1(参照化合物1を12質量%ドープした。)
(膜厚) 100nm
測定の結果、化合物1および参照化合物1から得られた発光には、共にマイクロ秒の寿命を有する遅延発光成分が存在することが明らかになった。
したがって、以上の結果から、環構造が構築された化合物1は、参照化合物1と比較して、TADF機構により長波長領域で発光したことが明らかとなった。
化合物4の合成スキームを示す。
化合物5の合成スキームを示す。
窒素雰囲気下、1,4-ジブロモ-2,5-ジフルオロベンゼン119g、シアン化銅(I)117g、およびN,N-ジメチルホルムアミド730mLをフラスコに仕込み、16時間加熱還流攪拌した。室温まで冷却後、反応溶液をアンモニア水に加え、ジクロロメタンを用いて抽出した。有機層を濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィとヘプタン洗浄で精製し、中間体(E)の白色固体46.0g(収率64%)を得た。
窒素雰囲気下、2-ジブロモ-9,9-ジメチルフルオレン30.0g、2-クロロアニリン15.0mL、酢酸パラジウム(2)0.300g、トリ-tert-ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート0.478g、ナトリウム-tert-ブトキシド27.0g、およびトルエン1.00Lをフラスコに仕込み、8時間加熱還流攪拌した。さらに、酢酸パラジウム(II)0.100g、および1,1´-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン0.300gを追加し、3時間加熱還流攪拌した。室温まで冷却後、反応溶液をトルエンを用いて抽出し、水層を除去した後、有機層を飽和食塩水で洗浄した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させた後、濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィと再結晶で精製し、N-(2-クロロフェニル)-9,9-ジメチル-フルオレン-2-アミンの白色固体25.0g(収率71%)を得た。
窒素雰囲気下、N-(2-クロロフェニル)-9,9-ジメチル-フルオレン-2-アミン25.0g、酢酸パラジウム(II)3.50g、ジ-tert-ブチル(メチル)ホスホニウムテトラフルオロボラート7.70g、炭酸セシウム127g、およびN,N-ジメチルアセトアミド600mLをフラスコに仕込み、7時間加熱還流攪拌した。室温まで冷却後、反応溶液を酢酸エチルを用いて抽出し、水層を除去した後、有機層を飽和食塩水で洗浄した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させた後、濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィと再結晶で精製し、中間体(F)の茶色固体16.3g(収率73%)を得た。
窒素雰囲気下、中間体(E)0.755g、中間体(F)2.75g、炭酸カリウム1.40g、およびN-メチル-2-ピロリジノン18mLをフラスコに仕込み、室温で10時間攪拌した。反応溶液に水を加え、析出した固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィとトルエン洗浄で精製し、化合物5の黄色固体1.60g(収率50%)を得た。
化合物6の合成スキームを示す。
前記(2-1)と同様の方法で合成した。
前記(1-1)1―(2-ニトロフェニル)ナフタレンの合成において、1-ナフタレンボロン酸の代わりに4-ジベンゾフランボロン酸を用い、並びに1-ブロモ-2-ニトロベンゼンの代わりに2-ブロモ-4-(9-カルバゾリル)-1-ニトロベンゼンを用いて、その他の点は前記(1-1)と同様の方法で合成した。
前記(1-2)中間体(A)の合成において、1―(2-ニトロフェニル)ナフタレンの代わりに、4-[2-ニトロ-5-(9-カルバゾリル)フェニル]ジベンゾフランを用いて、その他の点は前記(1-2)と同様の方法で合成した。
前記(5-4)化合物5の合成において、中間体(E)の代わりに4-フルオロフタロニトリルを用い、並びに中間体(F)の代わりに中間体(G)を用いて、その他の点は前記(5-4)と同様の方法で合成した。
化合物7の合成スキームを示す。
窒素雰囲気下、水素化ナトリウム1.08g、THF(テトラヒドロフラン)72mL、およびカルバゾール2.10gをフラスコに仕込み、室温で1時間攪拌した。その反応溶液を、4,5-ジフルオロフタロニトリル2.07g、およびTHF36mLを加えたフラスコに滴下し、室温で6時間攪拌した。反応溶液をトルエンを用いて抽出し、水層を除去した後、有機層を飽和塩化アンモニウム水溶液で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、中間体(H)の白色固体1.43g(収率51%)を得た。
前記(5-4)化合物5の合成において、中間体(E)の代わりに中間体(H)を用い、並びに中間体(F)の代わりに中間体(G)を用いて、その他の点は前記(5-4)と同様の方法で合成した。
化合物8の合成スキームを示す。
前記(7-1)中間体(H)の合成において、カルバゾールの代わりに中間体(D)を用い、並びに4,5-ジフルオロフタロニトリルの代わりにテレフルオロイソフタロニトリルを用いて、その他の点は前記(7-1)と同様の方法で合成した。
化合物9の合成スキームを示す。
アルゴン雰囲気下、ジベンゾフラン30.0g、N,N,N´,N´-テトラメチルエチレンジアミン81.0mL、およびジエチルエーテル105mLをフラスコに仕込み、-78℃に冷却した。冷却後、sec-ブチルリチウム417mLをフラスコに滴下し、室温で24時間攪拌した。撹拌後、再度-78℃に冷却後、ホウ酸トリメリル181mLをフラスコに滴下し、室温で12時間攪拌した。撹拌後、フラスコに6N塩酸を加えた。続いて、吸引濾過を行い、得られた濾物と濾液中の有機層とを混合し、この混合物に6N水酸化ナトリウム水溶液を加えた。6N水酸化ナトリウム水溶液を加えた後、得られた水層をジエチルエーテルで洗浄し、水層に濃塩酸を加え、沈殿物を得た。得られた沈殿物を吸引濾過によって濾別した。濾別した沈殿物を水で洗浄し、硫酸ナトリウムを用いて乾燥させた後、濃縮し、酢酸エチルを用いて洗浄し、再結晶により精製し、ジベンゾフラン-4,6-ジボロン酸の白色固体22.0g(収率48%)を得た。なお、N,N,N´,N´-テトラメチルエチレンジアミンをTMEDAと略記する場合がある。
アルゴン雰囲気下、1-ブロモ-2-ニトロベンゼン38.2g、ジベンゾフラン-4,6-ジボロン酸22.0g、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)3.96g、2M炭酸水素ナトリウム水溶液26.4mL、および1,4-ジオキサン31.0mLをフラスコに仕込み、80℃で39時間加熱攪拌した。室温まで冷却後、反応溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより精製し、さらに再結晶により精製し、4,6-ジ(2-ニトロフェニル)ジベンゾフランの白色固体23.5g(収率67%)を得た。
前記(1-2)の中間体(A)の合成において、1-(2-ニトロフェニル)ナフタレンの代わりに4,6-ジ(2-ニトロフェニル)ジベンゾフランを用い、その他の点は、前記(1-2)と同様の方法で合成した。
アルゴン雰囲気下、5,10-ジヒドロフロ[3,2-c:4,5-c´]ジカルバゾール7.27g、ヨードベンゼン4.28g、銅粉1.25g、炭酸カリウム4.07g、およびN,N-ジメチルホルムアミド29.4mLをフラスコに仕込み、120℃で18時間加熱攪拌した。室温まで冷却後、反応溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより精製し、再結晶により精製し、さらに懸洗により精製し、中間体(I)の白色固体1.02g(収率25%)得た。
前記(5-4)の化合物5の合成において、中間体(E)の代わりに4-フルオロフタロニトリルを用い、並びに中間体(F)の代わりに中間体(I)を用いて、その他の点は前記(5-4)と同様の方法で合成した。
化合物10の合成スキームを示す。
アルゴン雰囲気下、1,4-ジブロモ-2-フルオロベンゼン56.3g、シアン化銅(I)43.8g、およびジメチルスルホキシド500mLをフラスコに仕込み、115℃で19時間加熱攪拌した。室温まで冷却後、反応溶液に酢酸エチルと水を加えて抽出し、水層を除去した後、有機層をアンモニア水で洗浄した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させた後、濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより精製し、さらに再結晶により精製し、中間体(J)の白色固体16.3g(収率50%)を得た。なお、ジメチルスルホキシドをDMSOと略記する場合がある。
前記(1-3)の化合物1の合成において、中間体(A)の代わりに中間体(I)を用い、並びに2,5-ジクロロテレフタロニトリルの代わりに中間体(J)を用いて、その他の点は前記(1-3)と同様の方法で合成した。
化合物11の合成スキームを示す。
前記(1-3)の化合物1の合成において、中間体(A)の代わりに中間体(B)を用い、並びに2,5-ジクロロテレフタロニトリルの代わりに中間体(H)を用いて、その他の点は前記(1-3)と同様の方法で合成した。
次に、化合物3~化合物8の蛍光スペクトルを測定し、主ピーク波長λFを求めた。測定方法、又は算出方法は、前述と同様である。測定結果、又は算出結果を表2に示す。
その結果、前述の参照化合物1と比較して、環構造を構築した化合物3~化合物8は、長波長領域に発光を示すことが明らかとなった。
次に、有機EL素子の作製および評価を行った。
有機EL素子の作製に用いた化合物は、前記化合物の他に、以下に示す化合物を用いた。
25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマティック社製)をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を5分間行なった後、UVオゾン洗浄を30分間行なった。ITOの膜厚は、130nmとした。
洗浄後のITO透明電極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、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に透明電極を覆うようにして化合物HIを蒸着し、膜厚5nmの化合物HI膜を形成した。このHI膜は、正孔注入層として機能する。
このHI膜の成膜に続けて、化合物HT-1を蒸着し、HI膜上に膜厚20nmのHT-1膜を成膜した。このHT-1膜は、正孔輸送層として機能する。
またHT-1膜の成膜に続けて、化合物HT-2を蒸着し、HT-1膜上に膜厚5nmのHT-2膜を成膜した。このHT-2膜も、正孔輸送層として機能する。
さらにHT-2膜の成膜に続けて、化合物CBPを蒸着し、HT-2膜上に膜厚5nmのCBP膜を成膜した。このCBP膜も、正孔輸送層として機能する。
次にCBP膜上に、化合物PG-1および化合物1を共蒸着し、膜厚25nmの発光層を成膜した。化合物PG-1と化合物1との質量比は、76質量%:24質量%とした。
この発光層上に、化合物EB-1を蒸着し、膜厚5nmの正孔阻止層を形成した。
さらにEB-1膜上に化合物ET-1を蒸着し、膜厚50nmの化合物ET-1膜を成膜した。この化合物ET-1膜は、電子輸送層として機能する。
この電子輸送層上にLiFを蒸着して、膜厚1nmのLiF層を形成した。
このLiF膜上に金属Alを蒸着して、膜厚80nmの金属陰極を形成した。
実施例12の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物1(25,76%:24%) / EB-1(5) / ET-1(50) / 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、層における化合物の質量比を示す。以下においても同様である。
実施例13の有機EL素子は、実施例12の発光層における化合物PG-1と化合物1との質量比を、50質量%:50質量%と変更した以外は、実施例12と同様にして作製した。
実施例13の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物1 (25,50%:50%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例14の有機EL素子は、実施例12の発光層における化合物1を化合物2に変更した以外は、実施例12と同様にして作製した。
実施例14の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物2(25,76%:24%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例15の有機EL素子は、実施例13の発光層における化合物1を化合物2に変更した以外は、実施例13と同様にして作製した。
実施例15の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物2(25, 50%:50%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例16の有機EL素子は、実施例12の発光層における化合物1を化合物3に変更した以外は、実施例12と同様にして作製した。
実施例16の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物3(25,76%:24%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例17の有機EL素子は、実施例13の発光層における化合物1を化合物3に変更した以外は、実施例13と同様にして作製した。
実施例17の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物3(25, 50%:50%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例18の有機EL素子は、実施例12の発光層における化合物1を化合物4に変更した以外は、実施例12と同様にして作製した。
実施例18の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物4(25,76%:24%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例19の有機EL素子は、実施例13の発光層における化合物1を化合物4に変更した以外は、実施例13と同様にして作製した。
実施例19の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物4(25, 50%:50%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例20の有機EL素子は、実施例12の発光層における化合物1を化合物5に変更した以外は、実施例12と同様にして作製した。
実施例20の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物5(25,76%:24%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例21の有機EL素子は、実施例13の発光層における化合物1を化合物5に変更した以外は、実施例13と同様にして作製した。
実施例21の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物5(25, 50%:50%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例22の有機EL素子は、実施例12の発光層における化合物1を化合物6に変更した以外は、実施例12と同様にして作製した。
実施例22の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物6(25,76%:24%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例23の有機EL素子は、実施例13の発光層における化合物1を化合物6に変更した以外は、実施例13と同様にして作製した。
実施例23の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物6(25, 50%:50%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例24の有機EL素子は、実施例12の発光層における化合物1を化合物7に変更した以外は、実施例12と同様にして作製した。
実施例24の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物7(25,76%:24%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例25の有機EL素子は、実施例13の発光層における化合物1を化合物7に変更した以外は、実施例13と同様にして作製した。
実施例25の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物7(25, 50%:50%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例26の有機EL素子は、実施例12の発光層における化合物1を化合物8に変更した以外は、実施例12と同様にして作製した。
実施例26の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物8(25,76%:24%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例27の有機EL素子は、実施例13の発光層における化合物1を化合物8に変更した以外は、実施例13と同様にして作製した。
実施例27の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物8(25, 50%:50%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例28の有機EL素子は、実施例12の発光層における化合物1を化合物9に変更した以外は、実施例12と同様にして作製した。
実施例28の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物9(25,76%:24%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例29の有機EL素子は、実施例13の発光層における化合物1を化合物9に変更した以外は、実施例13と同様にして作製した。
実施例29の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物9(25, 50%:50%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例30の有機EL素子は、実施例12の発光層における化合物1を化合物10に変更した以外は、実施例12と同様にして作製した。
実施例30の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物10(25,76%:24%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例31の有機EL素子は、実施例13の発光層における化合物1を化合物10に変更した以外は、実施例13と同様にして作製した。
実施例31の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物10(25, 50%:50%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例32の有機EL素子は、実施例12の発光層における化合物1を化合物11に変更した以外は、実施例12と同様にして作製した。
実施例32の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物11(25,76%:24%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例33の有機EL素子は、実施例13の発光層における化合物1を化合物11に変更した以外は、実施例13と同様にして作製した。
実施例33の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:化合物11(25, 50%:50%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
比較例1の有機EL素子は、実施例12の発光層における化合物1を参照化合物1に変更した以外は、実施例12と同様にして作製した。
比較例1の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:参照化合物1(25,76%:24%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
比較例2の有機EL素子は、実施例13の発光層における化合物1を参照化合物1に変更した以外は、実施例13と同様にして作製した。
比較例2の有機EL素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130) / HI(5) / HT-1(20) / HT-2(5) / CBP(5) / PG-1:参照化合物1 (25, 50%:50%) / EB-1(5) / ET-1(50) / LiF(1) / Al(80)
実施例12~33、並びに比較例1~2において作製した有機EL素子について、以下の評価を行った。評価結果を表3に示す。
電流密度が10.0mA/cm2となるように素子に電圧を印加した時の輝度を分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタ社製)で計測した。
電流密度が10.0mA/cm2となるように有機EL素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタ社製)で計測し、得られた分光放射輝度スペクトルから、主ピーク波長λpを求めた。なお、主ピーク波長λpは、スペクトルにおいて発光強度が最大となるピークの波長とした。
蛍光寿命光度計(TemPro:株式会社堀場製作所製)を用いて、遅延蛍光寿命の測定および算出を行った。測定対象サンプルとして、実施例12~33、並びに比較例1~2において作製した有機EL素子を用いた。
励起光源として、半導体パルスLED光源NanoLED-340、または半導体パルスLED光源SpectralLED-355を用いた。励起光源は遅延蛍光寿命に応じて使い分けた。前記蛍光寿命光度計の検出器PPD-850における分光波長は、実施例12~33、並びに比較例1~2の有機EL素子の主ピーク波長λpとした。測定は、室温で行った。
また、上記表に示されているように、実施例12~33の有機EL素子の遅延蛍光寿命の値から、化合物1~11は、遅延蛍光発光性の化合物であることが確認された。
Claims (29)
- 下記一般式(1)で表される化合物。
(前記一般式(1)において、kは、0以上の整数であり、mは、1以上の整数であり、nは、2以上の整数であり、
Lは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素環であり、
CNは、シアノ基であり、
D1およびD2は、それぞれ独立に、下記一般式(2)、下記一般式(3)および下記一般式(3x)のいずれかで表され、D1とD2とは同じであっても異なっていても良く、複数のD1は、互いに同一でも異なっていてもよく、複数のD2は、互いに同一でも異なっていてもよい。)
(前記一般式(2)におけるR1~R8、前記一般式(3)におけるR11~R18、および前記一般式(3x)におけるR111~R118は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキルアミノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールアミノ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオ基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールチオ基である。
前記一般式(2)において、R1~R8から選ばれる置換基同士の組み合せの内、少なくとも1組は、互いに結合して、環構造を構築している。
前記一般式(3)において、R11~R18から選ばれる置換基同士の組み合せの内、少なくとも1組は、互いに結合して、環構造を構築していてもよい。
前記一般式(3x)において、R111~R118から選ばれる置換基同士の組み合せの内、少なくとも1組は、互いに結合して、環構造を構築していてもよい。
前記一般式(3)および前記一般式(3x)において、A、B、およびCは、それぞれ独立に、下記一般式(31)および下記一般式(32)のうちいずれかで表される環構造を示し、この環構造A、環構造B、および環構造Cは、隣接する環構造と任意の位置で縮合し、p、pxおよびpyは、それぞれ独立に、1以上4以下の整数であり、pが2以上の整数の場合、複数の環構造Aは、同じであっても異なっていても良く、pxが2以上の整数の場合、複数の環構造Bは、同じであっても異なっていても良く、pyが2以上の整数の場合、複数の環構造Cは、同じであっても異なっていても良い。)
(前記一般式(31)において、R19およびR20は、それぞれ独立に、前記R1~R8と同義であり、R19およびR20が互いに結合して、環構造を構築していてもよい。
前記一般式(32)において、X1は、CR30R31、NR32、硫黄原子、または酸素原子を表し、R30~R32は、それぞれ独立に、前記R1~R8と同義である。R19、R20、R30~R32から選ばれる置換基同士の組み合せの内、少なくとも1組は、互いに結合して、環構造を構築していてもよい。) - 請求項1に記載の化合物において、
前記D1と前記D2とが同じであることを特徴とする化合物。 - 請求項1に記載の化合物において、
前記D1と前記D2とが異なることを特徴とする化合物。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の化合物において、
前記Lは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~10の芳香族炭化水素環であることを特徴とする化合物。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の化合物において、
前記化合物は、下記一般式(40)で表されることを特徴とする化合物。
(前記一般式(40)において、kは、0以上3以下の整数であり、mは、1以上4以下の整数であり、nは、2以上5以下の整数であり、qは、0以上3以下の整数であり、k+m+n+q=6である。
前記一般式(40)において、RXは、
水素原子、
ハロゲン原子、
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6~30の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基であり、複数のRXは、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40)において、D1およびD2は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるD1およびD2と同義であり、複数のD1は、互いに同一でも異なっていてもよく、複数のD2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40)において、RX、D1、D2、およびCNは、それぞれベンゼン環を構築している炭素原子に結合する。) - 請求項5に記載の化合物において、
前記化合物は、下記一般式(40a)で表されることを特徴とする化合物。
(前記一般式(40a)において、kは、0以上3以下の整数であり、nは、2以上5以下の整数であり、qは、0以上3以下の整数であり、k+n+q=5である。
前記一般式(40a)において、RXは、前記一般式(40)におけるRXと同義であり、複数のRXは、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40a)において、D1およびD2は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるD1およびD2と同義であり、複数のD2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40a)において、RX、D2、およびCNは、それぞれベンゼン環を構築している炭素原子に結合する。) - 請求項6に記載の化合物において、
前記化合物は、下記一般式(40b)または下記一般式(40c)で表されることを特徴とする化合物。
(前記一般式(40b)および前記一般式(40c)において、kは、0以上3以下の整数であり、qは、0以上3以下の整数であり、k+q=3である。
前記一般式(40b)および前記一般式(40c)において、RXは、前記一般式(40)におけるRXと同義であり、複数のRXは、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40b)および前記一般式(40c)において、D1およびD2は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるD1およびD2と同義であり、複数のD2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40b)および前記一般式(40c)において、RX、およびD2は、それぞれベンゼン環を構築している炭素原子に結合する。) - 請求項6に記載の化合物において、
前記化合物は、下記一般式(40d)または下記一般式(40e)で表されることを特徴とする化合物。
(前記一般式(40d)および前記一般式(40e)において、kxは、0以上2以下の整数であり、qxは、0以上2以下の整数であり、kx+qx=2である。
前記一般式(40d)および前記一般式(40e)において、RXは、前記一般式(40)におけるRXと同義であり、複数のRXは、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40d)および前記一般式(40e)において、D1およびD2は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるD1およびD2と同義であり、複数のD2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40d)および前記一般式(40e)において、RX、およびD2は、それぞれベンゼン環を構築している炭素原子に結合する。) - 請求項6に記載の化合物において、
前記化合物は、下記一般式(40f)で表されることを特徴とする化合物。
(前記一般式(40f)において、kxは、0以上2以下の整数であり、qyは、0以上2以下の整数であり、kx+qy=2である。
前記一般式(40f)において、RX1は、ハロゲン原子、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6~30の複素環基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、または、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基であり、RX2は、前記一般式(40)におけるRXと同義であり、
RX1とRX2とは、互いに同一でも異なっていてもよく、
複数のRX2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40f)において、D1およびD2は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるD1およびD2と同義であり、複数のD2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40f)において、RX2、およびD2は、それぞれベンゼン環を構築している炭素原子に結合する。) - 請求項5に記載の化合物において、
前記化合物は、下記一般式(40g)で表されることを特徴とする化合物。
(前記一般式(40g)において、kは、0以上3以下の整数であり、qは、0以上3以下の整数であり、k+q=3である。
前記一般式(40g)において、RXは、それぞれ独立に、前記一般式(40)におけるRXと同義であり、複数のRXは、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40g)において、D1およびD2は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるD1およびD2と同義であり、複数のD2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(40g)において、RX、およびD2は、それぞれベンゼン環を構築している炭素原子に結合する。) - 請求項5に記載の化合物において、
前記化合物は、下記一般式(4)で表されることを特徴とする化合物。
(前記一般式(4)において、kは、0以上3以下の整数であり、mは、1以上4以下の整数であり、nは、2以上5以下の整数であり、qは、0以上3以下の整数であり、k+m+n+q=6である。
前記一般式(4)において、R40は、それぞれ独立に、
水素原子、
ハロゲン原子、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基であり、複数のR40は、互いに同一でも異なっていてもよい
前記一般式(4)において、D1およびD2は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるD1およびD2と同義であり、複数のD1は、互いに同一でも異なっていてもよく、複数のD2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(4)において、R40、D1、D2、およびCNは、それぞれベンゼン環を構築している炭素原子に結合する。) - 請求項11に記載の化合物において、
前記一般式(4)で表される化合物は、下記一般式(41)~(47)のいずれかで表されることを特徴とする化合物。
(前記一般式(41)~(47)において、
D1およびD2は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるD1およびD2と同義であり、
R40は、それぞれ独立に、前記一般式(4)におけるR40と同義である。
前記一般式(41)~(43)において、kは、0以上3以下の整数であり、mは、1以上4以下の整数であり、qは、0以上3以下の整数であり、k+m+q=4である。
前記一般式(44)~(46)において、kは、0以上2以下の整数であり、mは、1以上3以下の整数であり、qは、0以上2以下の整数であり、k+m+q=3である。
前記一般式(47)において、kは、0または1であり、mは、1または2であり、qは、0または1であり、k+m+q=2である。) - 請求項5に記載の化合物において、
前記化合物は、下記一般式(4x)で表されることを特徴とする化合物。
(前記一般式(4x)において、kは、0以上3以下の整数であり、mは、1以上4以下の整数であり、nは、2以上5以下の整数であり、qは、0以上3以下の整数であり、k+m+n+q=6である。
前記一般式(4x)において、R50は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数6~30の複素環基である。
前記一般式(4x)において、D1およびD2は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるD1およびD2と同義である。
前記一般式(4x)において、R50、D1、D2、およびCNは、それぞれベンゼン環を構築している炭素原子に結合する。) - 請求項14に記載の化合物において、
前記R50は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の1-カルバゾリル基、
置換もしくは無置換の2-カルバゾリル基、
置換もしくは無置換の3-カルバゾリル基、
置換もしくは無置換の4-カルバゾリル基、および
置換もしくは無置換の9-カルバゾリル基からなる群から選択される基であることを特徴とする化合物。 - 請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の化合物において、
前記一般式(3)におけるpが2であることを特徴とする化合物。 - 請求項16に記載の化合物において、
2つの環構造Aの内、一方が前記一般式(31)で表される環構造であり、他方が前記一般式(32)で表される環構造であることを特徴とする化合物。 - 請求項18に記載の化合物において、
前記一般式(3)で表されるD1およびD2の内、少なくともいずれかが、前記一般式(33)~(36)のいずれかで表されることを特徴とする化合物。 - 請求項1から請求項19のいずれか一項に記載の化合物において、
前記R1~R8、前記R11~R18、並びに前記R111~R118は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールシリル基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~60のアリールアミノ基であることを特徴とする化合物。 - 請求項1から請求項20のいずれか一項に記載の化合物において、前記R1~R8、前記R11~R18、並びに前記R111~R118は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~40のアリールアミノ基、または
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基であることを特徴とする化合物。 - 請求項1から請求項21のいずれか一項に記載の化合物を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
- 請求項22に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料において、
前記化合物が遅延蛍光発光性材料であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。 - 陽極と、
陰極と、
前記陽極および前記陰極の間に配置された、1層以上の有機層と、を有し、
前記有機層のうち少なくとも1層が請求項1から請求項21のいずれか一項に記載の化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項24に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記化合物を含有する有機層は、発光層であり、
前記発光層の発光の最大発光成分が前記化合物からの発光であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項24または請求項25に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記化合物が遅延蛍光発光性材料として発光層に含有されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項24から請求項26のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記有機層には、さらに正孔輸送層が含まれることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 請求項24から請求項27のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記有機層には、さらに電子輸送層が含まれることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 請求項24から請求項28のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える電子機器。
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