WO2016031703A1 - 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

有機エレクトロルミネッセンス素子および電子機器 Download PDF

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Abstract

 陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に含まれる第一の有機層と、前記第一の有機層と前記陰極との間に含まれる第二の有機層と、前記第一の有機層と前記第二の有機層との間に含まれ、バイポーラー性を有するバイポーラー層と、を備え、前記第一の有機層および前記第二の有機層の少なくともいずれかが、第一の化合物と、第二の化合物とを含み、前記第一の化合物は、遅延蛍光発光性を有し、前記第二の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M2)は、前記第一の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M1)よりも大きい有機エレクトロルミネッセンス素子。

Description

有機エレクトロルミネッセンス素子および電子機器
 本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子および電子機器に関する。
 有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」という場合がある。)に電圧を印加すると、陽極から正孔が、また陰極から電子が、それぞれ発光層に注入される。そして、発光層において、注入された正孔と電子とが再結合し、励起子が形成される。このとき、電子スピンの統計則により、一重項励起子、及び三重項励起子が25%:75%の割合で生成する。
 有機EL素子は、携帯電話やテレビ等のディスプレイに応用されている。有機EL素子の、発光効率や発光寿命などの発光特性をさらに向上させることが要望されている。
 例えば、特許文献1~8には、発光特性を向上させるため、複数の発光層を積層させた有機EL素子が記載されている。
特表2004-522276号公報 国際公開第2005/099313号 国際公開第2005/112518号 特開2006-172762号公報 特開2006-172763号公報 国際公開第2008/123178号 特開2013-8492号公報 特開2014-75249号公報
 本発明の目的は、発光効率を向上させることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供すること、および当該有機エレクトロルミネッセンス素子を備える電子機器を提供することである。
 本発明の一態様によれば、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に含まれる第一の有機層と、前記第一の有機層と前記陰極との間に含まれる第二の有機層と、前記第一の有機層と前記第二の有機層との間に含まれ、バイポーラー性を有するバイポーラー層と、を備え、前記第一の有機層および前記第二の有機層の少なくともいずれかが、第一の化合物と、第二の化合物とを含み、前記第一の化合物は、遅延蛍光発光性を有し、前記第二の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M2)は、前記第一の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M1)よりも大きい有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
 また、本発明の一態様によれば、前述の本発明の一態様に係る有機エレクトロルミネッセンス素子を備える電子機器が提供される。
 本発明の一態様によれば、発光効率を向上させることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供すること、および当該有機エレクトロルミネッセンス素子を備える電子機器を提供することができる。
一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例の概略構成を示す図である。 過渡PLを測定する装置の概略図である。 過渡PLの減衰曲線の一例を示す図である。 発光層における第一の化合物および第二の化合物のエネルギー準位およびエネルギー移動の関係を示す図である。
〔第一実施形態〕
(有機EL素子の素子構成)
 図1に、本実施形態における有機EL素子の一例の概略構成を示す。
 有機EL素子1は、透光性の基板2と、陽極3と、正孔注入層5と、正孔輸送層6と、第一の有機層11と、バイポーラー層13と、第二の有機層12と、電子輸送層7と、電子注入層8と、陰極4と、を備え、この順番で積層されて構成される。第一の有機層11とバイポーラー層13とが接合していることが好ましい。第二の有機層12とバイポーラー層13とが接合していることが好ましい。
(第一の有機層および第二の有機層)
 本実施形態では、第一の有機層11および第二の有機層12が、遅延蛍光発光性を有する第一の化合物を含んでいる。第一の有機層11に含まれる第一の化合物と、第二の有機層12に含まれる第一の化合物とは、構造が同じであっても異なっていてもよい。
 例えば、同じ構造の第一の化合物を用いれば、第一の有機層11および第二の有機層12から同じ色の発光を放射させることが可能な点で好ましい。
 第一の有機層11および第二の有機層12の少なくともいずれかに第二の化合物が含まれていてもよい。本実施形態では、第一の有機層11は、第二の化合物をさらに含んでいる。第二の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M2)は、前記第一の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M1)よりも大きい。
 第一の有機層11および第二の有機層12は、金属錯体を含んでも良いが、本実施形態では、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より好ましい。本実施形態の第一の化合物は、金属錯体ではない。
 また、例えば、第一の有機層11に含まれる第一の化合物と、第二の有機層12に含まれる第一の化合物とが互いに異なる構造を有していてもよい。この場合、第一の有機層11に含まれる第一の化合物の発光スペクトルの主ピーク波長λ1(単位:nm)と、第二の有機層12に含まれる第一の化合物の発光スペクトルの主ピーク波長λ2(単位:nm)とが、下記数式(数1)の関係を満たすことが好ましい。
     |λ1-λ2|≦150nm     …(数1)
 |λ1-λ2|の値が90nm以下であることがより好ましく、50nm以下であることが更に好ましい。
 また、例えば、第一の有機層11に含まれる第一の化合物と、第二の有機層12に含まれる第一の化合物とが互いに異なる構造を有していてもよい。この場合、第一の有機層11に含まれる第一の化合物の発光スペクトルの主ピーク波長λ1(単位:nm)と、第二の有機層12に含まれる第一の化合物の発光スペクトルの主ピーク波長λ2(単位:nm)とが、下記数式(数2)の関係を満たすことも好ましい。
     |λ1-λ2|≧100nm     …(数2)
 また、有機EL素子1が白色で発光することが好ましい。この場合、例えば、第一の有機層11からの発光色と第二の有機層12からの発光色とが混ぜ合されて白色となるように、所定の発光色の第一の化合物を適宜選択して、第一の有機層11および第二の有機層12に用いればよい。例えば、第一の有機層11に青色で発光可能な第一の化合物を用い、第二の有機層12に黄色で発光可能な第一の化合物を用いてもよい。
・遅延蛍光発光性
 遅延蛍光(熱活性化遅延蛍光)については、「有機半導体のデバイス物性」(安達千波矢編、講談社発行)の261~268ページで解説されている。その文献の中で、蛍光発光材料の励起一重項状態と励起三重項状態のエネルギー差ΔE13を小さくすることができれば、通常は遷移確率が低い励起三重項状態から励起一重項状態への逆エネルギー移動が高効率で生じ、熱活性化遅延蛍光(Thermally Activated delayed Fluorescence, TADF)が発現すると説明されている。さらに、当該文献中の図10.38で、遅延蛍光の発生メカニズムが説明されている。本実施形態における第一の化合物は、このようなメカニズムで発生する熱活性化遅延蛍光を示す化合物である。
 遅延蛍光の発光は過渡PL(Photo Luminescence)測定により確認できる。
 過渡PL測定から得た減衰曲線に基づいて遅延蛍光の挙動を解析することもできる。過渡PL測定とは、試料にパルスレーザーを照射して励起させ、照射を止めた後のPL発光の減衰挙動(過渡特性)を測定する手法である。TADF材料におけるPL発光は、最初のPL励起で生成する一重項励起子からの発光成分と、三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光成分に分類される。最初のPL励起で生成する一重項励起子の寿命は、ナノ秒オーダーであり、非常に短い。そのため、当該一重項励起子からの発光は、パルスレーザーを照射後、速やかに減衰する。
 一方、遅延蛍光は、寿命の長い三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光のため、ゆるやかに減衰する。このように最初のPL励起で生成する一重項励起子からの発光と、三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光とでは、時間的に大きな差がある。そのため、遅延蛍光由来の発光強度を求めることができる。
 図2には、過渡PLを測定するための例示的装置の概略図が示されている。
 本実施形態の過渡PL測定装置100は、所定波長の光を照射可能なパルスレーザー部101と、測定試料を収容する試料室102と、測定試料から放射された光を分光する分光器103と、2次元像を結像するためのストリークカメラ104と、2次元像を取り込んで解析するパーソナルコンピュータ105とを備える。なお、過渡PLの測定は、本実施形態で説明する装置に限定されない。
 試料室102に収容される試料は、マトリックス材料に対し、ドーピング材料が12質量%の濃度でドープされた薄膜を石英基板に成膜することで得られる。
 試料室102に収容された薄膜試料に対し、パルスレーザー部101からパルスレーザーを照射して、ドーピング材料を励起させる。励起光の照射方向に対して90度の方向へ発光を取り出し、取り出した光を分光器103で分光し、ストリークカメラ104内で2次元像を結像する。その結果、縦軸が時間に対応し、横軸が波長に対応し、輝点が発光強度に対応する2次元画像を得ることができる。この2次元画像を所定の時間軸で切り出すと、縦軸が発光強度であり、横軸が波長である発光スペクトルを得ることができる。また、当該2次元画像を波長軸で切り出すと、縦軸が発光強度の対数であり、横軸が時間である減衰曲線(過渡PL)を得ることができる。
 例えば、マトリックス材料として、下記参考化合物H1を用い、ドーピング材料として下記参考化合物D1を用いて上述のようにして薄膜試料Aを作製し、過渡PL測定を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 ここでは、前述の薄膜試料A、および薄膜試料Bを用いて減衰曲線を解析した。薄膜試料Bは、マトリックス材料として下記参考化合物H2を用い、ドーピング材料として前記参考化合物D1を用いて、上述のようにして薄膜試料を作製した。
 図3には、薄膜試料Aおよび薄膜試料Bについて測定した過渡PLから得た減衰曲線が示されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 上記したように過渡PL測定によって、縦軸を発光強度とし、横軸を時間とする発光減衰曲線を得ることができる。この発光減衰曲線に基づいて、光励起により生成した一重項励起状態から発光する蛍光と、三重項励起状態を経由し、逆エネルギー移動により生成する一重項励起状態から発光する遅延蛍光との、蛍光強度比を見積もることができる。遅延蛍光発光性の材料では、素早く減衰する蛍光の強度に対し、緩やかに減衰する遅延蛍光の強度の割合が、ある程度大きい。
 本実施形態における遅延蛍光発光量は、図2の装置を用いて求めることができる。前記第一の化合物は、当該第一の化合物が吸収する波長のパルス光(パルスレーザーから照射される光)で励起された後、当該励起状態から即座に観察されるPrompt発光(即時発光)と、当該励起後、即座には観察されず、その後観察されるDelay発光(遅延発光)とが存在する。本実施形態においては、Delay発光(遅延発光)の量がPrompt発光(即時発光)の量に対して5%以上であることが好ましい。
 Prompt発光とDelay発光の量は、“Nature 492, 234-238, 2012”に記載された方法と同様の方法により求めることができる。なお、Prompt発光およびDelay発光の量の算出に使用される装置は、前記文献に記載の装置に限定されない。
 また、遅延蛍光発光性の測定に用いられる試料は、例えば、第一の化合物と下記化合物TH-2とを、第一の化合物の割合が12質量%となるように石英基板上に共蒸着し、膜厚100nmの薄膜を形成した試料を使用することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 本実施形態の第一の化合物は、遅延蛍光発光性の化合物であり、その発光色は特に限定されない。例えば、第一の化合物は、主ピーク波長が550nm以下の発光を示すことが好ましく、主ピーク波長が480nm以下の発光を示すことがより好ましい。一方で、第一の化合物は、主ピーク波長が550nmを超える発光を示すことも好ましい。主ピーク波長とは、測定対象化合物が10-6モル/リットル以上10-5モル/リットル以下の濃度で溶解しているトルエン溶液について、測定した発光スペクトラムにおける発光強度が最大となる発光スペクトルのピーク波長をいう。
・TADF機構
 本実施形態の有機EL素子では、第一の化合物としてΔSTが小さい化合物を用いることが好ましい。ΔSTは、化合物の一重項エネルギーと三重項エネルギーとの差をいう。第一の化合物のΔSTを以下、ΔST(M1)と表記する。ΔST(M1)が小さければ、外部から与えられる熱エネルギーによって、第一の化合物の三重項準位から第一の化合物の一重項準位への逆項間交差が起こり易くなる。有機EL素子内部の電気励起された励起子の励起三重項状態が、逆項間交差によって、励起一重項状態へスピン交換がされるエネルギー状態変換機構をTADF機構と呼ぶ。
 図4は、第一の有機化合物および第二の有機化合物を含む層(例えば、発光層)における第一の化合物および第二の化合物のエネルギー準位の関係の一例を示す。図4において、S0は、基底状態を表し、S1は、第二の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1は、第二の化合物の最低励起三重項状態を表し、S1は、第一の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1は、第一の化合物の最低励起三重項状態を表す。図4中の破線の矢印は、各励起状態間のエネルギー移動を表す。第二の化合物の最低励起三重項状態T1からのデクスター移動により、第一の化合物の最低励起一重項状態S1または最低励起三重項状態T1にエネルギー移動する。さらに、第一の化合物としてΔST(M1)の小さな材料を用いると、第一の化合物の最低励起三重項状態T1は熱エネルギーによって最低励起一重項状態S1に逆項間交差することが可能である。この結果、第一の化合物の最低励起一重項状態S1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。
 本実施形態において、第二の化合物の一重項エネルギーS(M2)は、第一の化合物の一重項エネルギーS(M1)よりも大きいことが好ましい。
 本実施形態では、第一の有機層11に第一の化合物が20質量%以上80質量%以下の濃度で含まれていることが好ましく、40質量%以上60質量%以下の濃度で含まれていることがより好ましい。
 本実施形態では、第二の有機層12に第一の化合物が20質量%以上80質量%以下の濃度で含まれていることが好ましく、40質量%以上60質量%以下の濃度で含まれていることがより好ましい。
・第一の有機層および第二の有機層の膜厚
 本実施形態の有機EL素子1における第一の有機層11および第二の有機層12の膜厚は、それぞれ独立に、5nm以上50nm以下であることが好ましく、7nm以上50nm以下であることがより好ましく、10nm以上50nm以下であることがさらに好ましい。膜厚が5nm以上であれば第一の有機層11および第二の有機層12を形成し易くなったり、色度の調整を行い易くなる。膜厚が50nm以下であれば、駆動電圧の上昇を抑制し易くなる。
 本実施形態において、第一の有機層11および第二の有機層12の少なくともいずれかに第五の化合物がさらに含まれていてもよい。また、第一の有機層11および第二の有機層12の少なくともいずれかが、第一の化合物と第五の化合物との2成分で構成されていてもよい。さらに、第一の有機層11および第二の有機層12の少なくともいずれかが、第一の化合物と、第二の化合物と、第五の化合物との3成分で構成されていてもよい。
 第五の化合物としては、特に限定されないが、蛍光発光性の化合物であることが好ましい。蛍光発光性の化合物の発光色や発光波長は特に限定されない。
 例えば、第五の化合物は、赤色、黄色、緑色、または青色の蛍光発光を示すことが好ましい。第五の化合物は、蛍光量子収率の高い材料であることが好ましい。
(バイポーラー層)
 バイポーラー層13は、第一の有機層11と第二の有機層12との間に含まれる。本明細書において、バイポーラー性とは、正孔および電子を移動させることのできる性質を表す。バイポーラー層13は、正孔および電子を移動させることができる層である。
 バイポーラー層13は、単一の材料により構成されていてもよいし、複数の材料により構成されていてもよい。単一の材料によりバイポーラー層13が構成される場合、一分子中に正孔輸送性の部分構造および電子輸送性の部分構造を有する化合物を用いることが好ましい。複数の材料によりバイポーラー層13が構成される場合、正孔輸送性化合物および電子輸送性化合物を用いることが好ましい。
 バイポーラー層13は、バイポーラー性を有する第四の化合物を含んでいることが好ましい。第一の化合物の分子構造と第四の化合物の分子構造とが同じでも異なっていてもよい。
・バイポーラー層の膜厚
 バイポーラー層13の膜厚は、1nm以上30nm以下であることが好ましく、1nm以上20nm以下であることがより好ましく、1nm以上10nm以下であることがさらに好ましい。
 遅延蛍光発光性を有する化合物(遅延蛍光発光性化合物)を含む第一の有機層11および第二の有機層12の間にバイポーラー層13が設けられているため、本実施形態の有機EL素子1によれば、発光効率を向上させることができる。遅延蛍光発光性化合物は、前述のΔSTが小さく、正孔および電子を移動させ易い。遅延蛍光発光性化合物は、層中の濃度が10質量%を超えても濃度消光が起こりにくいため、高濃度で含有させて長寿命化や低電圧化が図られる。前述の通り、遅延蛍光発光性化合物は、正孔および電子を移動させ易いため、遅延蛍光発光性化合物が高い濃度で層に含まれていれば正孔や電子の伝導性はさらに高まる。そのため、第一の有機層11および第二の有機層12に注入された正孔および電子は、再結合せずに、隣接する層に漏れ出し易いと考えられる。本実施形態では、バイポーラー層13が設けられているため、例えば第一の有機層11から漏れ出した正孔は、バイポーラー層13を経て第二の有機層12へと注入される。それゆえ、第一の有機層11で再結合に用いられなくとも、第二の有機層12で再結合に用いられる確率が向上し、同様に、第二の有機層12から漏れ出した電子は、第一の有機層11で再結合に用いられる確率が向上すると考えられる。その結果、有機EL素子1の発光効率が向上すると考えられる。
 一方、先行技術として列挙した特許文献1~7に記載された有機EL素子は、蛍光発光性または燐光発光性の化合物を含んだ発光層を積層させた構成を有する。ところが、濃度消光の問題や、経済性の問題から、発光層中の蛍光発光性化合物や燐光発光性化合物の濃度は、約10質量%以下に低く抑えられており、その結果、従来の有機EL素子では蛍光発光性化合物や燐光発光性化合物を含む層から周辺層への正孔や電子の漏れ出しは、遅延蛍光性を有する化合物と比較して起こり難かったと推測される。
 また、特許文献8に記載された有機EL素子は、遅延蛍光性の化合物を含んだ発光層と蛍光発光性の化合物を含んだ発光層を積層させた構成を有する。ところが、遅延蛍光発光性化合物を含む層から漏れ出した正孔や電子を効果的に活用するためにバイポーラー層を設けるという技術的思想が見出されていなかったと考えられる。
 さらに、有機EL素子の長寿命化や高発光効率化の観点から本実施形態における第一の有機層11および第二の有機層12の少なくともいずれかに、第一の化合物と、第一の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M1)よりも大きい77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M2)を有する第二の化合物とが含まれるという技術思想も、従来、見出されていなかったと考えられる。
〔第二実施形態〕
 第二実施形態に係る有機EL素子の構成について説明する。第二実施形態の説明において第一実施形態と同一の構成要素は、同一符号や名称を付す等して説明を省略もしくは簡略にする。また、第二実施形態では、特に言及されない材料や化合物については、前記実施形態で説明した材料や化合物と同様の材料や化合物を用いることができる。
 本実施形態では、第一の有機層11が、遅延蛍光発光性を有する第一の化合物と、第二の化合物とを含み、第二の有機層12が、発光性を有する第三の化合物を含む。すなわち、第二実施形態は、第二の有機層12に含まれる化合物の点で第一実施形態と相違し、その他の点については第一実施形態と同様である。
 第三の化合物は、蛍光発光性または燐光発光性を有する化合物であってもよく、蛍光発光性を有する化合物であることが好ましい。
 第一の有機層11において発光する化合物と、第二の有機層12において発光する化合物が異なることも好ましい。例えば、第一の有機層11では、第一の化合物が発光し、第二の有機層12では、第三の化合物が発光することが好ましい。
 第三の化合物を含む層としては、上述した発光性を有する化合物を他の物質(ホスト材料)に分散させた構成としてもよい。発光性化合物を分散させるための物質としては、各種の物質を用いることができ、発光性化合物よりも最低空軌道準位(LUMO準位)が高く、最高被占有軌道準位(HOMO準位)が低い物質を用いることが好ましい。
 本実施形態において、第一の化合物の発光スペクトルの主ピーク波長λ1(単位:nm)と、第三の化合物の発光スペクトルの主ピーク波長λ3(単位:nm)とが、下記数式(数3)の関係を満たすことが好ましい。
     |λ1-λ3|≦150nm     …(数3)
 |λ1-λ3|の値が90nm以下であることがより好ましく、50nm以下であることが更に好ましい。
 前記第一の化合物の発光スペクトルの主ピーク波長λ1(単位:nm)と、前記第三の化合物の発光スペクトルの主ピーク波長λ3(単位:nm)とが、下記数式(数4)の関係を満たすことも好ましい。
     |λ1-λ3|≧100nm     …(数4)
 第二実施形態において、例えば、第一の化合物の発光色および第三の化合物の発光色が同じであることも好ましい。
 また、第二実施形態の有機EL素子が白色で発光することが好ましい。この場合、例えば、第一の有機層11からの発光色と第二の有機層12からの発光色とが混ぜ合されて白色となるように、所定の発光色の第一の化合物および第三の化合物を適宜選択して、それぞれ第一の有機層11および第二の有機層12に用いればよい。
 第二実施形態においても、遅延蛍光発光性化合物を含む第一の有機層11、および発光性の第三の化合物を含む第二の有機層12の間にバイポーラー層13が設けられているため、第二実施形態の有機EL素子によっても発光効率を向上させることができる。
 本実施形態の別の態様として、例えば、第一の有機層11が、第三の化合物を含み、第二の有機層12が第一の化合物と、第二の化合物とを含む有機EL素子であってもよい。この態様の有機EL素子では、例えば、第一の有機層11では、第三の化合物が発光し、第二の有機層12では、第一の化合物が発光することが好ましい。
〔第三実施形態〕
 第三実施形態に係る有機EL素子の構成について説明する。第三実施形態の説明において第一実施形態と同一の構成要素は、同一符号や名称を付す等して説明を省略もしくは簡略にする。また、第三実施形態では、特に言及されない材料や化合物については、前記実施形態で説明した材料や化合物と同様の材料や化合物を用いることができる。
 本実施形態では、バイポーラー層13に第五の化合物を含む点で、第一実施形態と相違し、その他の点については第一実施形態と同様である。また、バイポーラー層13に、第四の化合物および第五の化合物が含まれていることも好ましい。第五の化合物が含まれていると、バイポーラー層13におけるキャリアバランスが向上するからである。第二実施形態の有機EL素子においてもバイポーラー層13に第五の化合物が含まれていることも好ましい。
 第三実施形態においても、遅延蛍光発光性化合物を含む第一の有機層11および第二の有機層12の間にバイポーラー層13が設けられているため、第三実施形態の有機EL素子によっても発光効率を向上させることができる。
〔第四実施形態〕
 第四実施形態に係る有機EL素子の構成について説明する。第四実施形態の説明において第一実施形態と同一の構成要素は、同一符号や名称を付す等して説明を省略もしくは簡略にする。また、第四実施形態では、特に言及されない材料や化合物については、前記実施形態で説明した材料や化合物と同様の材料や化合物を用いることができる。
 本実施形態では、第一の有機層11が、遅延蛍光発光性を有する第一の化合物と、第二の化合物とを含み、第二の有機層12が、発光性を有する第三の化合物を含み、バイポーラー層13が、第五の化合物を含む。すなわち、第四実施形態は、第二の有機層12に含まれる化合物、およびバイポーラー層13に含まれる化合物の点で第一実施形態と相違し、その他の点については第一実施形態と同様である。
 第一の有機層11において発光する化合物と、第二の有機層12において発光する化合物が異なることも好ましい。例えば、第一の有機層11では、第一の化合物が発光し、第二の有機層12では、第三の化合物が発光することが好ましい。
 第三の化合物は、蛍光発光性または燐光発光性を有する化合物であることが好ましい。
 本実施形態において、第二の有機層12には、第一の化合物が含まれていないことも好ましい。
 本実施形態において、第二の有機層12は、第三の化合物と、上述した発光性を有する化合物とは異なる他の物質(ホスト材料)とを含む構成であってもよい。ホスト材料としては、第二実施形態で説明した化合物と同様の化合物を用いることができる。
 バイポーラー層13に、第四の化合物および第五の化合物が含まれていることも好ましい。第五の化合物が含まれていると、バイポーラー層13におけるキャリアバランスが向上するからである。
 第四実施形態においても、遅延蛍光発光性化合物を含む第一の有機層11および第二の有機層12の間にバイポーラー層13が設けられている。そのため、第四実施形態の有機EL素子によっても発光効率を向上させることができる。
 本実施形態の別の態様として、例えば、第四実施形態の第二の有機層12に含まれる第三の化合物の代わりに第五の化合物を含む有機EL素子であってもよい。
〔第一、第二、第三、第四、および第五の化合物〕
 各実施形態で用い得る化合物の一例を以下で説明する。
(第一の化合物)
 遅延蛍光発光性を有する第一の化合物は、同一分子内にドナー性部位とアクセプター性部位とを有することが好ましい。
 本実施形態において、第一の化合物としては、例えば、下記一般式(1)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 前記一般式(1)において、
 Aはアクセプター性部位であり、下記一般式(a-1)~(a-7)から選ばれる部分構造を有する基である。Aが複数存在する場合、複数のAは互いに同一または異なり、A同士が結合して飽和または不飽和の環を形成してもよい。
 Bはドナー性部位であり、下記一般式(b-1)~(b-6)から選ばれる部分構造を有する。Bが複数存在する場合、複数のBは互いに同一または異なり、B同士が結合して飽和または不飽和の環を形成してもよい。
 a,b,およびdは、それぞれ独立に、1~5の整数であり、
 cは0~5の整数であり、
 cが0のとき、AとBとは単結合またはスピロ結合で結合し、
 cが1~5の整数のとき、Lは、
  置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、および
  置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基からなる群から選択される連結基であり、Lが複数存在する場合、複数のLは互いに同一または異なり、L同士が結合して飽和または不飽和の環を形成してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 前記一般式(b-1)~(b-6)において、
 Rは、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、Rが置換基である場合の置換基は、
  置換または無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、
  置換または無置換の環形成原子数5~30の複素環基、および
  置換または無置換の炭素数1~30のアルキル基からなる群から選択され、Rが複数存在する場合、複数のRは互いに同一または異なり、R同士が結合して飽和または不飽和の環を形成してもよい。
 前記一般式(1)で表される化合物の結合様式の一例として、例えば下記表1に示す結合様式が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 第一の化合物の具体的な例を以下に示す。なお、本発明における第一の化合物は、これらの例に限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
・第一の化合物の製造方法
 第一の化合物は、例えば、国際公開第2013/180241号、国際公開第2014/092083号、および国際公開第2014/104346号等に記載された方法により製造することができる。
(第二の化合物)
 第二の化合物としては、特に限定されないが、アミン化合物以外の化合物であることが好ましい。また、例えば、第二の化合物としては、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体を用いることができるが、これら誘導体に限定されない。
 第二の化合物は、一つの分子中に下記一般式(21)で表される部分構造および下記一般式(22)で表される部分構造のうち少なくともいずれかを含む化合物であることも好ましい。
 前記一般式(21)において、
 Y21~Y26は、それぞれ独立に、窒素原子、または第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、
 ただし、Y21~Y26のうち少なくともいずれかは、第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、
 前記一般式(22)において、
 Y31~Y38は、それぞれ独立に、窒素原子、または第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、
 ただし、Y31~Y38のうち少なくともいずれかは、第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、
 Xは、窒素原子、酸素原子、または硫黄原子である。
 前記一般式(22)において、Y31~Y38のうち少なくとも2つが第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、当該炭素原子を含む環構造が構築されていることも好ましい。
 例えば、前記一般式(22)で表される部分構造が、下記一般式(221),(222),(223),(224),(225)および(226)で表される部分構造からなる群から選択されるいずれかであることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 前記一般式(221)~(226)において、
 Xは、窒素原子、酸素原子、または硫黄原子であり、
 Y31~Y38は、それぞれ独立に、窒素原子、または第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子であり、
 Xは、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、または炭素原子であり、
 Y71~Y74は、それぞれ独立に、窒素原子、または第二の化合物の分子中における他の原子と結合する炭素原子である。
 本実施形態においては、第二の化合物は、前記一般式(221)~(226)のうち前記一般式(223)で表される部分構造を有することが好ましい。
 前記一般式(21)で表される部分構造は、下記一般式(23)で表される基および下記一般式(24)で表される基からなる群から選択される少なくともいずれかの基として第二の化合物に含まれることが好ましい。
 下記一般式(23)および下記一般式(24)で表されるように、結合箇所が互いにメタ位に位置することは、77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M3)を高く保つことができるため、第二の化合物として好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 前記一般式(23)および前記一般式(24)において、
 Y21,Y22,Y24およびY26は、それぞれ独立に、窒素原子、またはCR31であり、
 R31は、水素原子または置換基であり、R31が置換基である場合の置換基は、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、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1~30のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、置換シリル基、置換ゲルマニウム基、置換ホスフィンオキシド基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、およびカルボキシ基からなる群から選択される置換基であり、ただし、R31における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は、非縮合環であることが好ましい。
 前記一般式(23)および前記一般式(24)において、波線部分は、第二の化合物の分子中における他の原子または他の構造との結合箇所を表す。
 前記一般式(23)において、Y21,Y22,Y24およびY26は、それぞれ独立に、CR31であることが好ましく、複数のR31は、同一でも異なっていてもよい。
 また、前記一般式(24)において、Y22,Y24およびY26は、それぞれ独立に、CR31であることが好ましく、複数のR31は、同一でも異なっていてもよい。
 置換ゲルマニウム基は、-Ge(R101で表されることが好ましい。R101は、それぞれ独立に、置換基である。置換基R101は、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、また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であることが好ましい。複数のR101は、互いに同一でも異なっていてもよい。
 前記一般式(22)で表される部分構造は、下記一般式(25)で表される基,下記一般式(26)で表される基,下記一般式(27)で表される基,下記一般式(28)で表される基,下記一般式(29)で表される基,および下記一般式(20a)で表される基からなる群から選択される少なくともいずれかの基として第二の化合物に含まれることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 前記一般式(25)~(29),(20a)において、
 Y31,Y32,Y33,Y34,Y35,Y36,Y37,およびY38は、それぞれ独立に、窒素原子またはCR32であり、
 R32は、水素原子または置換基であり、R32が置換基である場合の置換基は、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、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1~30のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、置換シリル基、置換ゲルマニウム基、置換ホスフィンオキシド基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、およびカルボキシ基からなる群から選択される置換基であり、ただし、R32における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は、非縮合環であることが好ましく、
 前記一般式(25),(26)において、Xは、窒素原子であり、
 前記一般式(27)~(29),(20a)において、Xは、NR33、酸素原子または硫黄原子であり、
 R33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、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1~30のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、置換シリル基、置換ゲルマニウム基、置換ホスフィンオキシド基、フッ素原子、シアノ基、ニトロ基、およびカルボキシ基からなる群から選択される置換基であり、ただし、R33における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は、非縮合環であることが好ましい。
 前記一般式(25)~(29),(20a)において、波線部分は、第二の化合物の分子中における他の原子または他の構造との結合箇所を表す。
 前記一般式(25)において、Y31~Y38は、それぞれ独立に、CR32であることが好ましく、前記一般式(26)および前記一般式(27)において、Y31~Y35,Y37およびY38は、それぞれ独立に、CR32であることが好ましく、前記一般式(28)において、Y31,Y32,Y34,Y35,Y37およびY38は、それぞれ独立に、CR32であることが好ましく、前記一般式(29)において、Y32~Y38は、それぞれ独立に、CR32であることが好ましく、前記一般式(20a)において、Y32~Y37は、それぞれ独立に、CR32であることが好ましく、複数のR32は、同一でも異なっていてもよい。
 第二の化合物において、Xは、酸素原子もしく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。
 Xは、酸素原子もしく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。
 また、XおよびXが酸素原子であることが好ましい。
 第二の化合物において、R31およびR32は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であって、R31およびR32における置換基は、フッ素原子、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数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る置換基であることが好ましい。R31およびR32は、水素原子、シアノ基、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、または置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基であることがより好ましい。ただし、R31およびR32における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は、非縮合環であることが好ましい。
 第二の化合物において、R33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る置換基であることが好ましく、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~20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5~20の複素環基からなる群から選択される置換基であることがより好ましい。ただし、R33における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は、非縮合環であることが好ましい。
 第二の化合物は、芳香族炭化水素化合物、または芳香族複素環化合物であることも好ましい。また、第二の化合物は、分子中に縮合芳香族炭化水素環を有していないことが好ましい。
・第二の化合物の製造方法
 第二の化合物は、例えば、国際公開第2012/153780号および国際公開第2013/038650号等に記載の方法により製造することができる。
 第二の化合物における置換基の例は、例えば、以下のとおりであるが、本発明は、これらの例に限定されない。
 芳香族炭化水素基(アリ-ル基と称する場合がある。)の具体例としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、フェナントリル基、ピレニル基、クリセニル基、ベンゾ[c]フェナントリル基、ベンゾ[g]クリセニル基、ベンゾアントリル基、トリフェニレニル基、フルオレニル基、9,9-ジメチルフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基、フルオランテニル基等が挙げられ、好ましくはフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基、ナフチル基、トリフェニレニル基、フルオレニル基等を挙げることができる。
 置換基を有する芳香族炭化水素基としては、トリル基、キシリル基、9,9-ジメチルフルオレニル基等を挙げることができる。
 具体例が示すように、アリール基は、縮合アリール基及び非縮合アリール基の両方を含む。
 芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基、ナフチル基、トリフェニレニル基、フルオレニル基が好ましい。
 芳香族複素環基(ヘテロアリール基、ヘテロ芳香族環基、または複素環基と称する場合がある。)の具体例としては、ピロリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、ピリジル基、トリアジニル基、インドリル基、イソインドリル基、イミダゾリル基、ベンズイミダゾリル基、インダゾリル基、イミダゾ[1,2-a]ピリジニル基、フリル基、ベンゾフラニル基、イソベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、アザジベンゾフラニル基、チオフェニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、アザジベンゾチオフェニル基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、ナフチリジニル基、カルバゾリル基、アザカルバゾリル基、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、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、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、フラザニル基、ベンズオキサゾリル基、チエニル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンズチアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基等が挙げられ、好ましくは、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、ピリジル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、アザジベンゾフラニル基、アザジベンゾチオフェニル基等を挙げることができる。
 芳香族複素環基としては、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、ピリジル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、アザジベンゾフラニル基、アザジベンゾチオフェニル基が好ましく、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、アザジベンゾフラニル基、アザジベンゾチオフェニル基がさらに好ましい。
 第二の化合物において、置換シリル基は、置換もしくは無置換のトリアルキルシリル基、置換もしくは無置換のアリールアルキルシリル基、または置換もしくは無置換のトリアリールシリル基であることも好ましい。
 置換もしくは無置換のトリアルキルシリル基の具体例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基を挙げることができる。
 置換若しくは無置換のアリールアルキルシリル基の具体例としては、ジフェニルメチルシリル基、ジトリルメチルシリル基、フェニルジメチルシリル基等を挙げることができる。
 置換若しくは無置換のトリアリールシリル基の具体例としては、トリフェニルシリル基、トリトリルシリル基等を挙げることができる。
 第二の化合物において、置換ホスフィンオキシド基は、置換もしくは無置換のジアリールホスフィンオキシド基であることも好ましい。
 置換もしくは無置換のジアリールホスフィンオキシド基の具体例としては、ジフェニルホスフィンオキシド基、ジトリルホスフィンオキシド基等を挙げることができる。
(第三の化合物)
 第三の化合物は、蛍光発光性または燐光発光性を有する化合物であることが好ましい。
 青色系の蛍光発光性材料として、ピレン誘導体、スチリルアミン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、フルオレン誘導体、ジアミン誘導体、トリアリールアミン誘導体等が使用できる。具体的には、N,N’-ビス[4-(9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]-N,N’-ジフェニルスチルベン-4,4’-ジアミン(略称:YGA2S)、4-(9H-カルバゾール-9-イル)-4’-(10-フェニル-9-アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)、4-(10-フェニル-9-アントリル)-4’-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)トリフェニルアミン(略称:PCBAPA)などが挙げられる。他にも、青色系の蛍光発光性材料としては、ホウ素錯体化合物が挙げられ、例えば、ビス(アジニル)アミンホウ素錯体、およびピロメテンホウ素錯体が挙げられる。
 緑色系の蛍光発光性材料として、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。他にも、緑色系の蛍光発光性材料としては、ホウ素錯体化合物が挙げられ、例えば、ビス(アジニル)アミンホウ素錯体、およびピロメテンホウ素錯体が挙げられる。
 赤色系の蛍光発光性材料として、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。他にも、赤色系の蛍光発光性材料としては、ホウ素錯体化合物が挙げられ、例えば、ビス(アジニル)アミンホウ素錯体、およびピロメテンホウ素錯体が挙げられる。
 青色系の燐光発光性材料として、イリジウム錯体、オスミウム錯体、白金錯体等の金属錯体が使用される。具体的には、ビス[2-(4’,6’-ジフルオロフェニル)ピリジナト-N,C2’]イリジウム(III)テトラキス(1-ピラゾリル)ボラート(略称:FIr6)、ビス[2-(4’,6’-ジフルオロフェニル)ピリジナト-N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:FIrpic)、ビス[2-(3’,5’ビストリフルオロメチルフェニル)ピリジナト-N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:Ir(CFppy)(pic))、ビス[2-(4’,6’-ジフルオロフェニル)ピリジナト-N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:FIracac)などが挙げられる。
 緑色系の燐光発光性材料として、イリジウム錯体等が使用される。トリス(2-フェニルピリジナト-N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy))、ビス(2-フェニルピリジナト-N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(ppy)(acac))、ビス(1,2-ジフェニル-1H-ベンゾイミダゾラト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(pbi)(acac))、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bzq)(acac))などが挙げられる。
 赤色系の燐光発光性材料として、イリジウム錯体、白金錯体、テルビウム錯体、ユーロピウム錯体等の金属錯体が使用される。具体的には、ビス[2-(2’-ベンゾ[4,5-α]チエニル)ピリジナト-N,C3’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(btp)(acac))、ビス(1-フェニルイソキノリナト-N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(piq)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス[2,3-ビス(4-フルオロフェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)(略称:Ir(Fdpq)(acac))、2,3,7,8,12,13,17,18-オクタエチル-21H,23H-ポルフィリン白金(II)(略称:PtOEP)等の有機金属錯体が挙げられる。
 また、トリス(アセチルアセトナト)(モノフェナントロリン)テルビウム(III)(略称:Tb(acac)(Phen))、トリス(1,3-ジフェニル-1,3-プロパンジオナト)(モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(DBM)(Phen))、トリス[1-(2-テノイル)-3,3,3-トリフルオロアセトナト](モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(TTA)(Phen))等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光(異なる多重度間の電子遷移)であるため、燐光発光性化合物として用いることができる。
(第四の化合物)
 第四の化合物は、下記一般式(2)で表されることも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 前記一般式(2)において、Czは、下記一般式(2a)または下記一般式(2b)で表され、複数のCzは、互いに同一であるか、または異なり、nは、1以上4以下の整数であり、Lは、単結合または連結基であり、Lにおける連結基は、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る基であり、Rは、下記一般式(20)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 前記一般式(2a)および(2b)において、
 *1および*2は、Lとの結合部位を表し、
 A、A、A、A、A、A、AおよびAは、それぞれ独立に、窒素原子、またはCR21であり、
 R21は、水素原子または置換基であり、R21が置換基である場合の置換基は、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、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1~30のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、置換シリル基、置換ゲルマニウム基、置換ホスフィンオキシド基、ハロゲノ基、シアノ基、カルボニル基、およびカルボキシ基からなる群から選択され、複数のR21は、互いに同一でも異なっていてもよく、複数のR21のうち少なくとも2つが置換基である場合、置換基R21同士は、互いに結合して環構造が構築されていてもよく、
 R20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、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1~30のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、および置換シリル基からなる群から選択される置換基であり、複数のR20は、互いに同一でも異なっていてもよい。
 前記一般式(20)において、*3は、Lとの結合部位を表し、A11、A12、A13、A14、およびA15は、それぞれ独立に、窒素原子、またはCR22であり、R22は、水素原子または置換基であり、R22が置換基である場合の置換基は、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、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1~30のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、置換シリル基、置換ゲルマニウム基、置換ホスフィンオキシド基、ハロゲノ基、シアノ基、カルボニル基、およびカルボキシ基からなる群から選択され、複数のR22は、互いに同一でも異なっていてもよく、複数のR22のうち少なくとも2つが置換基である場合、置換基R22同士は、互いに結合して環構造が構築されていてもよく、A11~A15のうち少なくとも1つは窒素原子であるか、もしくはA11~A15の全てがCR22である場合は、複数のR22のうち少なくとも1つはシアノ基である。
 第四の化合物は、下記一般式(2A)で表されることも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 前記一般式(2A)において、A~A、A11~A15、L、およびnは、それぞれ前記一般式(2)におけるA~A、A11~A15、L、およびnと同義である。
 A11、A13、およびA15のうち少なくとも2つが窒素原子であることが好ましい。A11、A13、およびA15が窒素原子であることも好ましい。A11、A13、およびA15が窒素原子である場合、A12およびA14がCR21であり、R21が置換基であることが好ましく、この置換基R21が、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であることが好ましく、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~20の芳香族炭化水素基であることがより好ましく、フェニル基であることがさらに好ましい。
 A11~A15がCR22であり、複数のR22のうち少なくとも1つがシアノ基であることも好ましい。
 A、A、A、A、A、A、AおよびAは、それぞれ独立に、CR21であることも好ましい。また、A、A、A、A、A、A、AおよびAは、CR21であって、R21が水素原子であることも好ましい。
 nが1または2であることも好ましい。
 前記一般式(2a)におけるA~Aのうち少なくとも一つがCR21であり、R21のうち少なくとも一つが下記一般式(2c)または下記一般式(2d)で表される複素環基であることも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 前記一般式(2c)および(2d)において、
 *4および*5は、前記一般式(2a)におけるA~Aとの結合部位を表し、
 A21、A22、A23、A24、A25、A26、A27およびA28は、それぞれ独立に、窒素原子、またはCR24であり、
 R24は、水素原子または置換基であり、R24が置換基である場合の置換基は、R21が置換基である場合に列挙された置換基の群から選択され、複数のR24は、互いに同一でも異なっていてもよく、複数のR24のうち少なくとも2つが置換基である場合、置換基R24同士は、互いに結合して環構造が構築されていてもよく、
 R23は、R20について列挙された置換基の群から選択され、複数のR23は、互いに同一でも異なっていてもよい。
 A21、A22、A23、A24、A25、A26、A27およびA28は、それぞれ独立に、CR24であることも好ましい。また、A、A、A、A、A、A、AおよびAは、CR24であって、R24が水素原子であることも好ましい。
 前記一般式(2c)における結合部位*4は、AまたはAと結合していることも好ましい。
 前記一般式(2)および(2A)におけるLは、単結合または連結基であり、Lにおける連結基は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~20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5~20の複素環基からなる群から選択されることがより好ましく、Lにおける連結基は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~20の芳香族炭化水素基であることがより好ましい。前記一般式(2)および(2A)におけるLは、フェニレン基、ビフェニルジイル基またはナフチレン基であることが好ましく、フェニレン基またはビフェニルジイル基であることがより好ましく、p-フェニレン基がさらに好ましい。前記一般式(2)および(2A)におけるLの置換基としては、フェニル基、アルキル基、およびシアノ基の少なくともいずれかが好ましい。
 前記一般式(2a)は、下記一般式(2e)~(2t)の何れかで表されることも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 前記一般式(2e)~(2t)において、*は、Lとの結合部位を表し、R25は、水素原子または置換基であり、R25が置換基である場合の置換基は、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、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1~30のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、置換シリル基、置換ゲルマニウム基、置換ホスフィンオキシド基、ハロゲノ基、シアノ基、カルボニル基、およびカルボキシ基からなる群から選択される。
 また、前記一般式(2e)~(2t)のカルバゾール環は、置換基を有していてもよく、その置換基は、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、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1~30のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、置換シリル基、置換ゲルマニウム基、置換ホスフィンオキシド基、ハロゲノ基、シアノ基、カルボニル基、およびカルボキシ基からなる群から選択され、複数の置換基は、互いに同一でも異なっていてもよく、複数の置換基同士は、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(2e)~(2t)のうち、前記一般式(2a)は、前記一般式(2j)、(2k)、(2l)、(2n)、(2p)、(2r)または(2s)の何れかであることがさらに好ましい。
・第四の化合物の製造方法
 前記第四の化合物は、例えば、国際公開第2003/080760号、国際公開第2011/132683号、または国際公開第2011/132684号に記載の方法により製造することができる。
 第四の化合物の例を以下に示す。なお、本発明における第四の化合物は、これらの例に限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000071
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000072
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000074
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000075
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000078
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000079
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000080
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000081
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000082
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000083
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000084
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000085
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000086
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000087
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000088
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000089
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000090
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000091
(第五の化合物)
 第五の化合物としては、蛍光発光性材料を用いることができる。具体的には、例えば、ビスアリールアミノナフタレン誘導体、アリール置換ナフタレン誘導体、ビスアリールアミノアントラセン誘導体、アリール基置換アントラセン誘導体、ビスアリールアミノピレン誘導体、アリール基置換ピレン誘導体、ビスアリールアミノクリセン誘導体、アリール置換クリセン誘導体、ビスアリールアミノフルオランテン誘導体、アリール置換フルオランテン誘導体、インデノペリレン誘導体、ピロメテンホウ素錯体化合物、ピロメテン骨格を有する化合物、ピロメテン骨格を有する化合物の金属錯体、ジケトピロロピロール誘導体、ペリレン誘導体、アリールアミノフルオレン誘導体、アリール置換フルオレン誘導体、アリールアミノベンズフルオレン誘導体、アリール置換ベンズフルオレン誘導体、アリールアミノインデノフルオレン誘導体、アリール置換インデノフルオレン誘導体等が挙げられる。
 第五の化合物としては、一つの分子中に下記一般式(3)で表される部分構造のうち少なくともいずれかを含む化合物を用いることが好ましい。第五の化合物が、下記一般式(3)で表される部分構造を複数含む場合、複数の部分構造は互いに同一でも異なってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000092
 前記一般式(3)において、Xは、環形成炭素数10~40の置換もしくは無置換の縮合芳香族炭化水素基を示し、Ar11およびAr12は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~40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る基を示し、L11,L12,およびL13は、それぞれ独立に、単結合または連結基を示し、L11,L12,およびL13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、pは1~4の整数を示す。
 前記一般式(3)において、Xは、ナフタレン、フェナントレン、フルオランテン、アントラセン、ピレン、ペリレン、コロネン、クリセン、ピセン、ジフェニルアントラセン、フルオレン、トリフェニレン、ルビセン、ベンゾアントラセン、フェニルアントラセン、ビスアントラセン、ジアントリルベンゼン、ジベンゾアントラセン、ベンゾフルオレン、インデノフルオレン、およびベンズインデノフルオレンからなる群から選択される縮合芳香族炭化水素環の残基であることが好ましい。
 特に、Xがアントラセンの残基である場合、第五の化合物は、9,10-置換アントラセンまたは2,6-置換アントラセンが好ましい。Xがピレンの残基である場合、第五の化合物は、1,6-置換ピレンまたは3,8-置換ピレンが好ましい。Xがクリセンの残基である場合、第五の化合物は、6,12-置換クリセンが好ましい。
 前記一般式(3)で表される部分構造は、下記一般式(3A)で表される基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000093
 前記一般式(3A)において、X,Ar11,Ar12,L11,L12,L13,およびpは、それぞれ独立に、前記一般式(3)におけるX,Ar11,Ar12,L11,L12,L13,およびpと同義である。前記一般式(3A)において、波線部分は、前記第五の化合物の分子中における他の原子または他の構造との結合箇所を表す。
 前記第五の化合物は、下記一般式(30)で表される化合物であることも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000094
 前記一般式(30)において、aは、0または1の整数であり、aが0の場合、LとArとが直接結合し、Ar,Ar,R121,R122,R123,R124,R125,R126,R127,およびR128の少なくとも2つが下記一般式(31)で表される基であり、aが1の場合、Ar,Ar,R121,R122,R123,R124,R125,R126,R127,R128,R131,R132,R133,R134,R135,R136,R137,およびR138の少なくとも2つが下記一般式(31)で表される基であり、下記一般式(31)で表される基以外のAr,Ar,R121,R122,R123,R124,R125,R126,R127,R128,R131,R132,R133,R134,R135,R136,R137,およびR138は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、Ar,Ar,R121,R122,R123,R124,R125,R126,R127,R128,R131,R132,R133,R134,R135,R136,R137,およびR138が置換基である場合の置換基は、ハロゲン原子、シアノ基、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、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2~30のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換シリル基、置換もしくは無置換の炭素数1~20のトリフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアラルキル基、および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からなる群から選択され、LおよびLは、それぞれ独立に、単結合または連結基であり、LおよびL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る。R121~R128,R131~R138のうち、2つ以上が置換基である場合、置換基同士は互いに結合して環を形成してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000095
 前記一般式(31)において、L11,L12,およびL13は、それぞれ独立に、単結合または連結基を示し、L11~L13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、Ar11およびAr12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る基である。
 前記一般式(30)において、前記aが0であり、前記ArおよびArが、前記一般式(31)で表される基であることが好ましい。
 また、前記一般式(30)において、前記aが0であり、前記R122およびR126が、前記一般式(31)で表される基であることも好ましい。
 また、前記一般式(30)において、前記aが1であり、前記ArおよびArが、前記一般式(31)で表される基であることも好ましい。
 前記一般式(30)において、置換基Ar,Ar,R121~R128,R131~R138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、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、置換シリル基、シアノ基および置換もしくは無置換の炭素数1~20のトリフルオロアルキル基からなる群から選択されることが好ましい。
・第五の化合物の製造方法
 第五の化合物は、例えば、国際公開第2004/092111号(WO2004/092111A1)および国際公開第2011/096506号(WO2011/096506A1)等に記載された方法に従い、製造することができる。
 本明細書において、環形成炭素数とは、原子が環状に結合した構造の化合物(例えば、単環化合物、縮合環化合物、架橋化合物、炭素環化合物、複素環化合物)の当該環自体を構成する原子のうちの炭素原子の数を表す。当該環が置換基によって置換される場合、置換基に含まれる炭素は環形成炭素数には含まない。以下で記される「環形成炭素数」については、特筆しない限り同様とする。例えば、ベンゼン環は環形成炭素数が6であり、ナフタレン環は環形成炭素数が10であり、ピリジニル基は環形成炭素数5であり、フラニル基は環形成炭素数4である。また、ベンゼン環やナフタレン環に置換基として例えばアルキル基が置換している場合、当該アルキル基の炭素数は、環形成炭素数の数に含めない。また、フルオレン環に置換基として例えばフルオレン環が結合している場合(スピロフルオレン環を含む)、置換基としてのフルオレン環の炭素数は環形成炭素数の数に含めない。 本明細書において、環形成原子数とは、原子が環状に結合した構造(例えば単環、縮合環、環集合)の化合物(例えば単環化合物、縮合環化合物、架橋化合物、炭素環化合物、複素環化合物)の当該環自体を構成する原子の数を表す。環を構成しない原子(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。
 次に本明細書における前記一般式に記載の各置換基について説明する。
 環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基(アリール基と称する場合がある。)としては、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、フルオレニル基、ピレニル基、クリセニル基、フルオランテニル基、ベンゾ[a]アントリル基、ベンゾ[c]フェナントリル基、トリフェニレニル基、ベンゾ[k]フルオランテニル基、ベンゾ[g]クリセニル基、ベンゾ[b]トリフェニレニル基、ピセニル基、およびペリレニル基などが挙げられる。
 アリール基としては、環形成炭素数が6~20であることが好ましく、6~14であることがより好ましく、6~12であることが更に好ましい。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、フルオレニル基がさらにより好ましい。1-フルオレニル基、2-フルオレニル基、3-フルオレニル基および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。
 環形成原子数5~30の複素環基(ヘテロアリール基、ヘテロ芳香族環基、または芳香族複素環基と称する場合がある。)は、ヘテロ原子として、窒素、硫黄、酸素、ケイ素、セレン原子、およびゲルマニウム原子からなる群から選択される少なくともいずれかの原子を含むことが好ましく、窒素、硫黄、および酸素からなる群から選択される少なくともいずれかの原子を含むことがより好ましい。
 環形成原子数5~30の複素環基(ヘテロアリール基、ヘテロ芳香族環基、または芳香族複素環基と称する場合がある。)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、およびフェノキサジニル基などが挙げられる。
 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、および9-カルバゾリル基がさらにより好ましい。1-カルバゾリル基、2-カルバゾリル基、3-カルバゾリル基および4-カルバゾリル基については、9位の窒素原子に、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基または置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基が置換していることが好ましい。
 また、複素環基は、例えば、下記一般式(XY-1)~(XY-18)で表される部分構造から誘導される基であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000096
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000097
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000098
 前記一般式(XY-1)~(XY-18)において、XおよびYは、それぞれ独立に、ヘテロ原子であり、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、ケイ素原子、またはゲルマニウム原子であることが好ましい。前記一般式(XY-1)~(XY-18)で表される部分構造は、任意の位置で結合手を有して複素環基となり、この複素環基は、置換基を有していてもよい。
 また、置換もしくは無置換のカルバゾリル基としては、例えば、下記式で表されるような、カルバゾール環に対してさらに環が縮合した基も含み得る。このような基も置換基を有していてもよい。また、結合手の位置も適宜変更され得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000099
 炭素数1~30のアルキル基としては、直鎖、分岐鎖または環状のいずれであってもよい。直鎖または分岐鎖のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、ネオペンチル基、アミル基、イソアミル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、1-ペンチルヘキシル基、1-ブチルペンチル基、1-ヘプチルオクチル基、および3-メチルペンチル基等が挙げられる。
 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、およびネオペンチル基がさらにより好ましい。
 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、およびノルボルニル基等が挙げられる。シクロアルキル基の環形成炭素数は、3~10であることが好ましく、5~8であることがさらに好ましい。上記シクロアルキル基の中でも、シクロペンチル基やシクロヘキシル基がさらにより好ましい。
 アルキル基がハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルキル基としては、例えば、上記炭素数1~30のアルキル基が1以上のハロゲン原子で置換された基が挙げられる。具体的には、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、フルオロエチル基、トリフルオロメチルメチル基、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基等が挙げられる。
 置換シリル基としてはアルキルシリル基およびアリールシリル基が挙げられる。
 炭素数3~30のアルキルシリル基としては、上記炭素数1~30のアルキル基で例示したアルキル基を有するトリアルキルシリル基が挙げられ、具体的にはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリ-n-ブチルシリル基、トリ-n-オクチルシリル基、トリイソブチルシリル基、ジメチルエチルシリル基、ジメチルイソプロピルシリル基、ジメチル-n-プロピルシリル基、ジメチル-n-ブチルシリル基、ジメチル-t-ブチルシリル基、ジエチルイソプロピルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、およびトリイソプロピルシリル基等が挙げられる。トリアルキルシリル基における3つのアルキル基は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 環形成炭素数6~30のアリールシリル基としては、例えばジアルキルアリールシリル基、アルキルジアリールシリル基、およびトリアリールシリル基が挙げられる。
 ジアルキルアリールシリル基は、例えば、上記炭素数1~30のアルキル基で例示したアルキル基を2つ有し、上記環形成炭素数6~30のアリール基を1つ有するジアルキルアリールシリル基が挙げられる。ジアルキルアリールシリル基の炭素数は、8~30であることが好ましい。
 アルキルジアリールシリル基は、例えば、上記炭素数1~30のアルキル基で例示したアルキル基を1つ有し、上記環形成炭素数6~30のアリール基を2つ有するアルキルジアリールシリル基が挙げられる。アルキルジアリールシリル基の炭素数は、13~30であることが好ましい。
 トリアリールシリル基は、例えば、上記環形成炭素数6~30のアリール基を3つ有するトリアリールシリル基が挙げられる。トリアリールシリル基の炭素数は、18~30であることが好ましい。
 置換ホスフィンオキシド基は、下記一般式(100)で表されることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000100
 前記一般式(100)において、R102およびR103は、それぞれ独立に、置換基である。置換基R102および置換基R103は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、および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からなる群から選択されることが好ましい。
 置換ホスフィンオキシド基は、置換もしくは無置換のジアリールホスフィンオキシド基であることがより好ましい。
 炭素数1~30のアルコキシ基は、-OZと表される。このZの例として、上記炭素数1~30のアルキル基が挙げられる。アルコキシ基は、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、およびヘキシルオキシ基が挙げられる。アルコキシ基の炭素数は、1~20であることが好ましい。
 アルコキシ基がハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルコキシ基としては、例えば、上記炭素数1~30のアルコキシ基が1以上のフッ素原子で置換された基が挙げられる。
 環形成炭素数6~30のアリールオキシ基は、-OZと表される。このZ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。アリールオキシ基の環形成炭素数は、6~20であることが好ましい。このアリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基が挙げられる。
 炭素数2~30のアルキルアミノ基は、-NHR、または-N(Rと表される。このRの例として、上記炭素数1~30のアルキル基が挙げられる。
 環形成炭素数6~60のアリールアミノ基は、-NHR、または-N(Rと表される。このR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。
 炭素数1~30のアルキルチオ基は、-SRと表される。このRの例として、上記炭素数1~30のアルキル基が挙げられる。アルキルチオ基の炭素数は、1~20であることが好ましい。
 環形成炭素数6~30のアリールチオ基は、-SRと表される。このRの例として、上記環形成炭素数6~30のアリール基が挙げられる。アリールチオ基の環形成炭素数は、6~20であることが好ましい。
 ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、およびヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
 本明細書において、「環形成炭素」とは飽和環、不飽和環、または芳香環を構成する炭素原子を意味する。「環形成原子」とはヘテロ環(飽和環、不飽和環、および芳香環を含む)を構成する炭素原子およびヘテロ原子を意味する。
 また、本明細書において、水素原子とは、中性子数の異なる同位体、すなわち、軽水素(Protium)、重水素(Deuterium)、三重水素(Tritium)を包含する。
 また、本明細書において、「置換もしくは無置換の」という場合における置換基としては、上述のようなアリール基、複素環基、アルキル基(直鎖または分岐鎖のアルキル基、シクロアルキル基、ハロアルキル基)、アルキルシリル基、アリールシリル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基の他に、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、およびカルボキシ基が挙げられる。
 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。
 これらの置換基は、上記の置換基によって更に置換されてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成してもよい。
 アルケニル基としては、炭素数2~30のアルケニル基が好ましく、直鎖、分岐鎖、または環状のいずれであってもよく、例えば、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、オレイル基、エイコサペンタエニル基、ドコサヘキサエニル基、スチリル基、2,2-ジフェニルビニル基、1,2,2-トリフェニルビニル基、2-フェニル-2-プロペニル基、シクロペンタジエニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、およびシクロヘキサジエニル基等が挙げられる。
 アルキニル基としては、炭素数2~30のアルキニル基が好ましく、直鎖、分岐鎖、または環状のいずれであってもよく、例えば、エチニル、プロピニル、および2-フェニルエチニル等が挙げられる。
 アラルキル基としては、環形成炭素数6~30のアラルキル基が好ましく、-Z-Zと表される。このZの例として、上記炭素数1~30のアルキル基に対応するアルキレン基が挙げられる。このZの例として、上記環形成炭素数6~30のアリール基の例が挙げられる。このアラルキル基は、炭素数7~30のアラルキル基(アリール部分は炭素数6~30、好ましくは6~20、より好ましくは6~12)、アルキル部分は炭素数1~24(好ましくは1~20、より好ましくは1~10、さらに好ましくは1~6)であることが好ましい。このアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、2-フェニルプロパン-2-イル基、1-フェニルエチル基、2-フェニルエチル基、1-フェニルイソプロピル基、2-フェニルイソプロピル基、フェニル-t-ブチル基、α-ナフチルメチル基、1-α-ナフチルエチル基、2-α-ナフチルエチル基、1-α-ナフチルイソプロピル基、2-α-ナフチルイソプロピル基、β-ナフチルメチル基、1-β-ナフチルエチル基、2-β-ナフチルエチル基、1-β-ナフチルイソプロピル基、2-β-ナフチルイソプロピル基が挙げられる。
 本明細書において、「置換もしくは無置換の」という場合における「無置換」とは前記置換基で置換されておらず、水素原子が結合していることを意味する。なお、本明細書において、「置換もしくは無置換の炭素数XX~YYのZZ基」という表現における「炭素数XX~YY」は、ZZ基が無置換である場合の炭素数を表し、置換されている場合の置換基の炭素数は含めない。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。
 本明細書において、「置換もしくは無置換の原子数XX~YYのZZ基」という表現における「原子数XX~YY」は、ZZ基が無置換である場合の原子数を表し、置換されている場合の置換基の原子数は含めない。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。
 本明細書において、置換基同士が互いに結合して環構造が構築される場合、環構造は、飽和環、不飽和環、または芳香環である。
 本明細書において、連結基における芳香族炭化水素基および複素環基としては、上述した一価の基から、さらに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。
 また、本明細書において、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。
〔有機EL素子の構成要素〕
 前述した構成要素以外の有機EL素子の構成要素の例について以下に説明する。
(基板)
 基板2は、有機EL素子1の支持体として用いられる。基板2としては、例えば、ガラス、石英、および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、プラスチック基板等が挙げられる。プラスチック基板を形成する材料としては、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、ポリイミド、およびポリエチレンナフタレート等が挙げられる。また、無機蒸着フィルムを用いることもできる。
(陽極)
 基板2上に形成される陽極3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)、珪素も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、並びに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、およびスピンコート法などにより作製してもよい。
 陽極3上に形成される有機層のうち、陽極3に接して形成される正孔注入層5は、陽極3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。そのため、その他電極材料として使用可能な材料(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)を陽極3として用いることもできる。
 仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第1族に属する元素、元素周期表の第2族に属する元素、希土類金属、およびこれらを含む合金等を陽極3として用いることもできる。元素周期表の第1族に属する元素としては、アルカリ金属が挙げられる。元素周期表の第2族に属する元素としては、アルカリ土類金属が挙げられる。アルカリ金属としては、例えば、リチウム(Li)およびセシウム(Cs)等が挙げられる。アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等が挙げられる。希土類金属としては、例えば、ユーロピウム(Eu)、およびイッテルビウム(Yb)等が挙げられる。これらの金属を含む合金としては、例えば、MgAg、およびAlLi等が挙げられる。
(正孔注入層)
 正孔注入層5は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、および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、例えば、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)、および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、並びにジピラジノ[2,3-f:20,30-h]キノキサリン-2,3,6,7,10,11-ヘキサカルボニトリル(HAT-CN)等も挙げられる。
 また、正孔注入性の高い物質としては、高分子化合物を用いることもできる。高分子化合物としては、例えば、オリゴマー、デンドリマー、およびポリマー等が挙げられる。具体的には、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)、およびポリ[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)、およびポリアニリン/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)
 正孔輸送層6は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送層6には、例えば、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、およびアントラセン誘導体等を使用することができる。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)、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)、および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)等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10-6cm/(V・s)以上の正孔移動度を有する物質である。
 正孔輸送層6には、CBP、9-[4-(N-カルバゾリル)]フェニル-10-フェニルアントラセン(CzPA)、および9-フェニル-3-[4-(10-フェニル-9-アントリル)フェニル]-9H-カルバゾール(PCzPA)のようなカルバゾール誘導体、並びにt-BuDNA、DNA、および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)、およびポリ(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、単層だけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層した構成でもよい。
 正孔輸送層を二層以上配置する場合、エネルギーギャップのより大きい材料を含む層を、発光層に近い側に配置することが好ましい。
(電子輸送層)
 電子輸送層7は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層7には、1)アルミニウム錯体、ベリリウム錯体、および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、およびフェナントロリン誘導体等の複素芳香族化合物、並びに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:Almq)、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、BAlq、Znq、ZnPBO、および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)、および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。本実施態様においては、ベンゾイミダゾール化合物を好適に用いることができる。ここに述べた物質は、主に10-6cm/(V・s)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7として用いてもよい。また、電子輸送層7は、単層だけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層した構成でもよい。
 また、電子輸送層7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)、およびポリ[(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)
 電子注入層8は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層8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(CaF)、およびリチウム酸化物(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材料や、具体的にはAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させた材料等を用いてもよい。なお、この場合には、陰極4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8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7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、アルカリ土類金属、または希土類金属が好ましく、例えば、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、および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、またはアルカリ土類金属酸化物を電子供与体として用いることも好ましく、例えば、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、および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。
(陰極)
 陰極4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等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族に属する元素、元素周期表の第2族に属する元素、希土類金属、およびこれらを含む合金等が挙げられる。元素周期表の第1族に属する元素としては、アルカリ金属が挙げられる。元素周期表の第2族に属する元素としては、アルカリ土類金属が挙げられる。アルカリ金属としては、例えば、リチウム(Li)、およびセシウム(Cs)等が挙げられる。アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、およびストロンチウム(Sr)等が挙げられる。希土類金属としては、例えば、ユーロピウム(Eu)、およびイッテルビウム(Yb)等が挙げられる。これらの金属を含む合金としては、例えば、MgAg、およびAlLi等が挙げられる。
 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陰極4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、銀ペースト等を用いる場合には、塗布法やインクジェット法等を用いることができる。
 なお、電子注入層8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、および珪素また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4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、インクジェット法、およびスピンコート法等を用いて成膜することができる。
(層形成方法)
 前記実施形態の有機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、および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、および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。
(膜厚)
 前記実施形態の有機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。
(電子機器)
 本発明の一実施形態に係る有機EL素子1は、表示装置や発光装置等の電子機器に使用できる。表示装置としては、例えば、有機ELパネルモジュール等の表示部品、テレビ、携帯電話、タブレットもしくはパーソナルコンピュータ等が挙げられる。発光装置としては、例えば、照明、もしくは車両用灯具等が挙げられる。
〔実施形態の変形〕
 なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、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。
 前記実施形態では、第一の有機層11と第二の有機層12との間にバイポーラー層13を設けた態様の有機EL素子を例に挙げて説明したが、本発明はこのような態様の有機EL素子に限定されない。例えば、有機層とバイポーラー層とを交互に複数回積層させた態様の有機EL素子であってもよい。
 例えば、次のような構成(A)~(C)を有する有機EL素子であってもよい。ただし、本発明はこれら構成(A)~(C)を有する有機EL素子に限定されない。
・構成(A)
 陽極/正孔注入層/正孔輸送層/第一の有機層/第一のバイポーラー層/第二の有機層/第二のバイポーラー層/第三の有機層/電子輸送層/電子注入層/陰極
・構成(B)
 陽極/正孔注入層/正孔輸送層/第一の有機層/第一のバイポーラー層/第二の有機層/第三の有機層/電子輸送層/電子注入層/陰極
・構成(C)
 陽極/正孔注入層/正孔輸送層/第一の有機層/第三の有機層/第一のバイポーラー層/第二の有機層/電子輸送層/電子注入層/陰極
 白色で発光する有機EL素子としては、前記実施形態で述べた素子の他に、例えば、前記構成(A)において、第一の有機層11に青色で発光可能な第一の化合物を用い、第二の有機層12に緑色で発光可能な第一の化合物を用い、第三の有機層に赤色で発光可能な第一の化合物を用いた場合が挙げられる。
 また、例えば、前記構成(A)または構成(B)において、第一の有機層11に青色で発光可能な第一の化合物を用い、第二の有機層12に緑色で蛍光発光可能または燐光発光可能な第三の化合物を用い、第三の有機層に赤色で蛍光発光可能または燐光発光可能な第三の化合物を用いた場合が挙げられる。
 また、例えば、前記構成(C)において、第一の有機層11に赤色で蛍光発光可能または燐光発光可能な第三の化合物を用い、第三の有機層に緑色で蛍光発光可能または燐光発光可能な第三の化合物を用い、第二の有機層12に青色で発光可能な第一の化合物を用いた場合が挙げられる。
 有機EL素子が、上記構成(A)~(C)のように、複数のバイポーラー層を有する場合、各バイポーラー層には前記実施形態で述べた化合物を用いることができ、各層で用いる化合物が同一でも異なっていてもよい。
 また、有機EL素子を白色で発光させるための発光色の組み合せは、前述の組み合せに限定されない。
 第二の化合物は、第一の有機層11および第二の有機層12の両方に含まれていてもよい。この場合、第一の有機層11に含まれる第二の化合物と、第二の有機層12に含まれる第二の化合物とは、構造が同じであっても異なっていてもよい。
 また、第一の有機層11が、第一の化合物と、第二の化合物との2成分で構成されていてもよいし、第二の有機層12が、第一の化合物と、第二の化合物と、第五の化合物との3成分で構成されていてもよい。
 前記実施形態では、バイポーラー性を有する化合物によりバイポーラー層が形成された有機EL素子を例に挙げて説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、バイポーラー層が、正孔輸送性の化合物および電子輸送性の化合物を含んで構成されていてもよい。正孔輸送性の化合物および電子輸送性の化合物としては、例えば、前述した正孔輸送層や電子輸送層の説明で示した化合物が挙げられる。
 前記実施形態では、第一の有機層11と陽極3との間における正孔輸送帯域が正孔注入層5と正孔輸送層6とを含む態様を例に挙げて説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。正孔輸送帯域は、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の層を含んでいることが好ましい。正孔注入層は、それぞれ一つの層で構成されていてもよいし、互いに異なる化合物を含む複数の層で構成されていてもよい。正孔輸送層は、それぞれ一つの層で構成されていてもよいし、互いに異なる化合物を含む複数の層で構成されていてもよい。
 前記実施形態では、第二の有機層12と陰極4との間における電子輸送帯域が電子輸送層7と電子注入層8を含む態様を例に挙げて説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。電子輸送帯域は、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の層を含んでいることが好ましい。電子注入層は、それぞれ一つの層で構成されていてもよいし、互いに異なる化合物を含む複数の層で構成されていてもよい。電子輸送層は、それぞれ一つの層で構成されていてもよいし、互いに異なる化合物を含む複数の層で構成されていてもよい。
 また、例えば、第一の有機層の陽極側や、第二の有機層の陰極側に障壁層を隣接させて設けてもよい。障壁層は、第一の有機層や第二の有機層に接して配置され、正孔、電子および励起子の少なくともいずれかを阻止することが好ましい。
 例えば、第二の有機層の陰極側で接して障壁層が配置された場合、当該障壁層は、電子を輸送し、正孔が当該障壁層よりも陰極側の層(例えば、電子輸送層)に到達することを阻止する。有機EL素子が、電子輸送層を含む場合は、第二の有機層と電子輸送層との間に当該障壁層を含むことが好ましい。
 また、第一の有機層の陽極側で接して障壁層が配置された場合、当該障壁層は、正孔を輸送し、電子が当該障壁層よりも陽極側の層(例えば、正孔輸送層)に到達することを阻止する。有機EL素子が、正孔輸送層を含む場合は、第一の有機層と正孔輸送層との間に当該障壁層を含むことが好ましい。
 また、励起エネルギーが第一の有機層や第二の有機層からその周辺層に漏れ出さないように、障壁層を第一の有機層や第二の有機層に隣接させて設けてもよい。第一の有機層や第二の有機層で生成した励起子が、当該障壁層よりも電極側の層(例えば、電子輸送層や正孔輸送層)に移動することを阻止する。
 第一の有機層や第二の有機層と障壁層とは接合していることが好ましい。
 その他、本発明の実施における具体的な構造および形状などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などとしてもよい。
 次に、実施例を説明する。本発明はこれらの実施例の記載内容になんら制限されない。
 有機EL素子の製造に用いた化合物を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000101
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000102
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000103
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000104
<化合物の評価>
 次に、本実施例で使用した化合物の物性を測定した。測定方法および算出方法を以下に示す。
・遅延蛍光発光性
 遅延蛍光発光性は図2に示す装置を利用して過渡PLを測定することにより確認した。前記化合物BDと前記化合物TH-2とを化合物BDの割合が12質量%となるように石英基板上に共蒸着し、膜厚100nmの薄膜を形成して試料を作製した。前記化合物BDが吸収する波長のパルス光(パルスレーザーから照射される光)で励起された後、当該励起状態から即座に観察されるPrompt発光(即時発光)と、当該励起後、即座には観察されず、その後観察されるDelay発光(遅延発光)とが存在する。本実施例における遅延蛍光発光とは、Delay発光(遅延発光)の量がPrompt発光(即時発光)の量に対して5%以上を意味する。化合物BDはDelay発光(遅延発光)の量がPrompt発光(即時発光)の量に対して5%以上あることを確認した。Prompt発光とDelay発光の量は、“Nature 492, 234-238, 2012”に記載された方法と同様の方法により求めることができる。なお、Prompt発光とDelay発光の量の算出に使用される装置は、図2の装置や文献に記載された装置に限定されない。
・77[K]におけるエネルギーギャップT77K
 T77Kの測定は、次のようにして行った。ここでは、化合物BDおよび化合物BHを測定対象とした。測定対象となる化合物をEPA(ジエチルエーテル:イソペンタン:エタノール=5:5:2(容積比))中に、濃度が10μmol/Lとなるように溶解し、この溶液を石英セル中に入れて測定試料とした。この測定試料について、低温(77[K])で燐光スペクトル(縦軸:燐光発光強度、横軸:波長とする。)を測定し、この燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]に基づいて、次の換算式1から算出されるエネルギー量を77[K]におけるエネルギーギャップT77Kとした。
  換算式1:T77K[eV]=1239.85/λedge
 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た。
 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いた。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した。
 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した。
 化合物BDのT77Kは、2.90eVであった。化合物BHのT77Kは、2.92eVであった。
<有機EL素子の作製および評価>
 有機EL素子を以下のように作製し、評価した。
(実施例1)
 25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマティック社製)を、イソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行った後、UVオゾン洗浄を30分間行った。ITOの膜厚は、130nmとした。
 洗浄後の透明電極ライン付き前記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の正孔注入層を形成した。
 次に、正孔注入層上に、化合物HT-1を蒸着し、HI膜上に膜厚80nmの第一正孔輸送層を形成した。
 次に、この第一正孔輸送層上に、化合物HT-2を蒸着し、膜厚15nmの第二正孔輸送層を形成した。
 さらに、この第二正孔輸送層上に、第一の化合物としての化合物BDと、第二の化合物としての化合物BHと、を共蒸着し、膜厚12nmの第一の有機層を形成した。第一の有機層における化合物BDの濃度を50質量%とした。
 次に、この第一の有機層上に、化合物BP-1を蒸着し、膜厚4nmのバイポーラー層を形成した。
 次に、このバイポーラー層上に、第一の化合物としての化合物BDと、第二の化合物としての化合物BHと、を共蒸着し、膜厚13nmの第二の有機層を形成した。第二の有機層における化合物BDの濃度を50質量%とした。
 次に、この第二の有機層上に、化合物HB-1を蒸着し、膜厚5nmの障壁層を形成した。
 次に、この障壁層上に、化合物ETを蒸着し、膜厚20nmの電子輸送層を形成した。
 次に、この電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を蒸着し、膜厚1nmの電子注入性電極(陰極)を形成した。
 そして、この電子注入性電極上に、金属アルミニウム(Al)を蒸着し、膜厚80nmの金属Al陰極を形成した。
 実施例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(80) / HT-2(15) / BH : BD (12, 50%) / BP-1 (4) / BH : BD (13, 50%)/ HB-1(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80) なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。また、同じく括弧内において、パーセント表示された数字は、第一の有機層および第二の有機層における第一の化合物の割合(質量%)を示す。
(実施例2)
 実施例2の有機EL素子は、実施例1のバイポーラー層における化合物BP-1を化合物BP-2に変更したこと以外は、実施例1と同様にして作製した。
 実施例2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(80) / HT-2(15) / BH : BD (12, 50%) / BP-2 (4) / BH : BD (13, 50%)/ HB-1(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(比較例1)
 比較例1の有機EL素子は、実施例1における第一の有機層の膜厚を25nmに変更し、バイポーラー層および第二の有機層の形成を省略し、第一の有機層の上に障壁層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして作製した。
 比較例1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(80) / HT-2(15) / BH : BD (25, 50%) / HB-1(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
〔有機EL素子の評価〕
 実施例1,2並びに比較例1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2に示す。
・駆動電圧
 電流密度が、0.10mA/cm、1.00mA/cm、または10mA/cmとなるようにITO透明電極と金属Al陰極との間に通電したときの電圧(単位:V)を計測した。
・輝度およびCIE1931色度
 電流密度が、0.10mA/cm、1.00mA/cm、または10mA/cmとなるように素子に電圧を印加した時の輝度およびCIE1931色度座標(x、y)を、分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタ社製)で計測した。
・電流効率L/Jおよび電力効率η
 電流密度が、0.10mA/cm、1.00mA/cm、または10mA/cmとなるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを、上記分光放射輝度計で計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、電流効率(単位:cd/A)および電力効率η(単位:lm/W)を算出した。
・主ピーク波長λ
 得られた上記分光放射輝度スペクトルから主ピーク波長λを求めた。
・外部量子効率EQE
 電流密度が、0.10mA/cm、1.00mA/cm、または10mA/cmとなるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを上記分光放射輝度計で計測した。得られた上記分光放射輝度スペクトルから、ランバシアン放射を行なったと仮定し外部量子効率EQE(単位:%)を算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000105
 表2によれば、バイポーラー層を有する実施例1および実施例2の有機EL素子は、バイポーラー層を有さない比較例1の有機EL素子に比べて、発光効率が向上したことが分かった。
(実施例3)
 実施例1と同様にしてITO透明電極(陽極)付きガラス基板に化合物HIを蒸着し、膜厚5nmの正孔注入層を形成した。
 次に、正孔注入層上に、化合物HT-1を蒸着し、HI膜上に膜厚110nmの第一正孔輸送層を形成した。
 次に、この第一正孔輸送層上に、化合物HT-2を蒸着し、膜厚15nmの第二正孔輸送層を形成した。
 さらに、この第二正孔輸送層上に、第一の化合物としての化合物BDと、第二の化合物としての化合物BHと、を共蒸着し、膜厚12nmの第一の有機層を形成した。第一の有機層における化合物BDの濃度を50質量%とした。
 次に、この第一の有機層上に、化合物BP-2と、化合物BD2と、を共蒸着し、膜厚4nmのバイポーラー層を形成した。バイポーラー層に含まれる化合物BD2の濃度を1質量%とした。
 次に、このバイポーラー層上に、第一の化合物としての化合物BDと、第二の化合物としての化合物BHと、第五の化合物としての化合物BD2と、を共蒸着し、膜厚13nmの第二の有機層を形成した。第二の有機層における化合物BDの濃度を50質量%とし、化合物BD2の濃度を1質量%とした。
 次に、この第二の有機層上に、化合物HB-1を蒸着し、膜厚5nmの障壁層を形成した。
 次に、この障壁層上に、化合物ETを蒸着し、膜厚35nmの電子輸送層を形成した。
 次に、この電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を蒸着し、膜厚1nmの電子注入性電極(陰極)を形成した。
 そして、この電子注入性電極上に、金属アルミニウム(Al)を蒸着し、膜厚80nmの金属Al陰極を形成した。
 実施例3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(110) / HT-2(15) / BH : BD (12, 50%) / BP-2: BD2 (4, 1%) / BH : BD : BD2 (13, 50% ,1%)/ HB-1(5) / ET(35) / 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、第一の有機層における化合物BDの割合(質量%)を示し、バイポーラー層における化合物BD2の割合(質量%)を示し、第二の有機層における化合物BDおよび化合物BD2の割合(質量%)を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000106
(実施例4)
 実施例4の有機EL素子は、実施例3のバイポーラー層および第二の有機層における化合物BD2を化合物BD3に変更したこと以外は、実施例3と同様にして作製した。
 実施例4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(110) / HT-2(15) / BH : BD (12, 50%) / BP-2: BD3 (4, 1%) / BH : BD : BD3 (13, 50% ,1%)/ HB-1(5) / ET(35) / 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、第一の有機層における化合物BDの割合(質量%)を示し、バイポーラー層における化合物BD2の割合(質量%)を示し、第二の有機層における化合物BDおよび化合物BD2の割合(質量%)を示す。
(比較例2)
 比較例2の有機EL素子は、実施例3における第一の有機層およびバイポーラー層の形成を省略し、第二の有機層の膜厚を25nmに変更し、第二の有機層の上に障壁層を形成したこと以外は、実施例3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(110) / HT-2(15) / BH : BD : BD2 (25, 50% ,1%)/ HB-1(5) / ET(35) / LiF(1) / Al(80)
〔有機EL素子の評価〕
 実施例3,4並びに比較例2において作製した有機EL素子について、前述と同様の評価を行った。評価結果を表3に示す。
 表3によれば、実施例3および実施例4の有機EL素子は、バイポーラー層を有し、第四の化合物と第五の化合物とを含んでおり、その結果、比較例2の有機EL素子に比べて発光効率が向上したことが分かった。
(実施例5)
 25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマティック社製)を、イソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行った後、UVオゾン洗浄を30分間行った。ITOの膜厚は、130nmとした。
 洗浄後の透明電極ライン付き前記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-2を蒸着し、膜厚10nmの正孔注入層を形成した。
 次に、正孔注入層上に、化合物HT-3を蒸着し、膜厚10nmの正孔輸送層を形成した。
 次に、この正孔輸送層上に、第一の化合物としての化合物YDと、第二の化合物としての化合物YHと、を共蒸着し、膜厚20nmの第一の有機層を形成した。第一の有機層における化合物YDの濃度を20質量%とした。
 次に、この第一の有機層上に、化合物BP-2を蒸着し、膜厚5nmのバイポーラー層を形成した。
 次に、このバイポーラー層上に、第一の化合物としての化合物BH-2と、第二の化合物としての化合物BH-3と、第五の化合物としての化合物BD4とを共蒸着し、膜厚20nmの第二の有機層を形成した。第二の有機層における化合物BH-2の濃度を50質量%とし、化合物BD4の濃度を1質量%とした。
 次に、この第二の有機層上に、化合物BP-2を蒸着し、膜厚5nmの障壁層を形成した。
 次に、この障壁層上に、化合物ETを蒸着し、膜厚35nmの電子輸送層を形成した。
 次に、この電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を蒸着し、膜厚1nmの電子注入性電極(陰極)を形成した。
 そして、この電子注入性電極上に、金属アルミニウム(Al)を蒸着し、膜厚80nmの金属Al陰極を形成した。
 実施例5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-2(10) / HT-3(10) / YH : YD (20, 20%) / BP-2 (5) / BH-3 : BH-2 : BD4 (20, 50%, 1%)/ BP-2 (5) / ET(35) / 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、第一の有機層における第一の化合物の割合(質量%)、並びに第二の有機層における第一の化合物および第五の化合物の割合(質量%)を示す。
(比較例3)
 比較例3の有機EL素子は、実施例5における第一の有機層の膜厚を25nmに変更し、バイポーラー層の形成を省略したこと以外は、実施例5と同様にして作製した。
 比較例3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-2(10) / HT-3(10) / YH : YD (25, 20%) / BH-3 : BH-2 : BD4 (20, 50%, 1%)/ BP-2 (5) / ET(35) / LiF(1) / Al(80)
 実施例5および比較例3で用いた化合物は、前掲の化合物の他に、下記の化合物も用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000108
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000109
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000110
 化合物YHのT77Kは、2.74eVであった。化合物YDのT77Kは、2.56eVであった。
〔有機EL素子の評価〕
 実施例5および比較例3において作製した有機EL素子について、前述と同様の評価を行った。評価結果を表4に示す。なお、評価項目は、CIE1931色度、外部量子効率EQE、及び主ピーク波長λとした。各項目の測定は、電流密度が、1.00mA/cmとなるように素子に電圧を印加して行った。外部量子効率EQEは、比較例3のEQE値を1.00とし、このEQE値に対する比で表した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000111
 表4に示されているように、バイポーラー層を有する実施例5の有機EL素子は、バイポーラー層を有さない比較例3の有機EL素子に比べて、外部量子効率が1.11倍向上した。実施例5の有機EL素子は、色度の値が示すように、白色で発光した。
 1…有機EL素子、3…陽極、4…陰極、6…正孔輸送層、7…電子輸送層、11…第一の有機層、12…第二の有機層、13…バイポーラー層。

Claims (26)

  1.  陽極と、
     陰極と、
     前記陽極と前記陰極との間に含まれる第一の有機層と、
     前記第一の有機層と前記陰極との間に含まれる第二の有機層と、
     前記第一の有機層と前記第二の有機層との間に含まれ、バイポーラー性を有するバイポーラー層と、を備え、
     前記第一の有機層および前記第二の有機層の少なくともいずれかが、第一の化合物と、第二の化合物とを含み、
     前記第一の化合物は、遅延蛍光発光性を有し、
     前記第二の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M2)は、前記第一の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M1)よりも大きい有機エレクトロルミネッセンス素子。
  2.  前記第二の有機層が前記第一の化合物を含んでいる
     請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3.  前記第一の有機層が前記第一の化合物を含んでいる
     請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4.  前記第一の有機層および前記第二の有機層が前記第一の化合物を含んでいる
     請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  5.  前記第一の有機層に含まれる前記第一の化合物と、前記第二の有機層に含まれる前記第一の化合物とが互いに異なる構造を有し、
     前記第一の有機層に含まれる前記第一の化合物の発光スペクトルの主ピーク波長λ1(単位:nm)と、前記第二の有機層に含まれる前記第一の化合物の発光スペクトルの主ピーク波長λ2(単位:nm)とが、下記数式(数1)の関係を満たす
     請求項4に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
         |λ1-λ2|≦150nm     …(数1)
  6.  前記第一の有機層に含まれる前記第一の化合物と、前記第二の有機層に含まれる前記第一の化合物とが互いに異なる構造を有し、
     前記第一の有機層に含まれる前記第一の化合物の発光スペクトルの主ピーク波長λ1(単位:nm)と、前記第二の有機層に含まれる前記第一の化合物の発光スペクトルの主ピーク波長λ2(単位:nm)とが、下記数式(数2)の関係を満たす
     請求項4に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
         |λ1-λ2|≧100nm     …(数2)
  7.  白色に発光する請求項4または請求項6に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  8.  前記第一の有機層および前記第二の有機層のうち一方が前記第一の化合物および前記第二の化合物を含み、
     前記第一の有機層および前記第二の有機層のうち他方が発光性を有する第三の化合物を含む請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  9.  前記第一の化合物の発光スペクトルの主ピーク波長λ1(単位:nm)と、前記第三の化合物の発光スペクトルの主ピーク波長λ3(単位:nm)とが、下記数式(数3)の関係を満たす請求項8に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
         |λ1-λ3|≦150nm     …(数3)
  10.  前記第一の化合物の発光スペクトルの主ピーク波長λ1(単位:nm)と、前記第三の化合物の発光スペクトルの主ピーク波長λ3(単位:nm)とが、下記数式(数4)の関係を満たす請求項8に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
         |λ1-λ3|≧100nm     …(数4)
  11.  白色に発光する請求項8または請求項10に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  12.  前記第三の化合物は、蛍光発光性または燐光発光性を有する化合物である
     請求項8から請求項11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。
  13.  前記第三の化合物は、蛍光発光性を有する化合物である
     請求項8から請求項12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。
  14.  前記第一の有機層および前記第二の有機層の少なくともいずれかが、前記第一の化合物を20質量%以上80質量%以下の濃度で含んでいる
     請求項1から請求項13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。
  15.  前記第一の有機層および前記第二の有機層には、燐光発光性の金属錯体を含まない
     請求項1から請求項14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。
  16.  前記バイポーラー層は、下記一般式(2)で表される第四の化合物を含んでいる
     請求項1から請求項15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。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

    (前記一般式(2)において、
     Czは、下記一般式(2a)または下記一般式(2b)で表され、複数のCzは、互いに同一であるか、または異なり、
     nは、1以上4以下の整数であり、
     Lは、単結合または連結基であり、Lにおける連結基は、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る基であり、
     Rは、下記一般式(20)で表される。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

    (前記一般式(2a)および(2b)において、
     *1および*2は、Lとの結合部位を表し、
     A、A、A、A、A、A、AおよびAは、それぞれ独立に、窒素原子、またはCR21であり、
     R21は、水素原子または置換基であり、R21が置換基である場合の置換基は、
      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、
      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1~30のフルオロアルキル基、
      置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、
      置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
      置換シリル基、
      置換ゲルマニウム基、
      置換ホスフィンオキシド基、
      ハロゲノ基、
      シアノ基、
      カルボニル基、および
      カルボキシ基からなる群から選択され、複数のR21は、互いに同一でも異なっていてもよく、複数のR21のうち少なくとも2つが置換基である場合、置換基R21同士は、互いに結合して環構造が構築されていてもよく、
     R20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、
      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1~30のフルオロアルキル基、
      置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、
      置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、および
      置換シリル基からなる群から選択される置換基であり、複数のR20は、互いに同一でも異なっていてもよい。
     前記一般式(20)において、
     *3は、Lとの結合部位を表し、
     A11、A12、A13、A14、およびA15は、それぞれ独立に、窒素原子、またはCR22であり、
     R22は、水素原子または置換基であり、R22が置換基である場合の置換基は、
      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、
      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1~30のフルオロアルキル基、
      置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、
      置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
      置換シリル基、
      置換ゲルマニウム基、
      置換ホスフィンオキシド基、
      ハロゲノ基、
      シアノ基、
      カルボニル基、および
      カルボキシ基からなる群から選択され、複数のR22は、互いに同一でも異なっていてもよく、複数のR22のうち少なくとも2つが置換基である場合、置換基R22同士は、互いに結合して環構造が構築されていてもよく、
     A11~A15のうち少なくとも1つは窒素原子であるか、もしくはA11~A15の全てがCR22である場合は、複数のR22のうち少なくとも1つはシアノ基である。)
  17.  A11、A13、およびA15のうち少なくとも2つが窒素原子である請求項16に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  18.  A11、A13、およびA15が窒素原子である請求項16または請求項17に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  19.  A11~A15がCR22であり、複数のR22のうち少なくとも1つがシアノ基である請求項16に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  20.  nが1または2である請求項16から請求項19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。
  21.  前記一般式(2a)におけるA~Aのうち少なくとも一つがCR21であり、
     R21のうち少なくとも一つが下記一般式(2c)または下記一般式(2d)で表される複素環基である請求項16から請求項20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。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

     
    (前記一般式(2c)および(2d)において、
     *4および*5は、前記一般式(2a)におけるA~Aとの結合部位を表し、
     A21、A22、A23、A24、A25、A26、A27およびA28は、それぞれ独立に、窒素原子、またはCR24であり、
     R24は、水素原子または置換基であり、R24が置換基である場合の置換基は、R21が置換基である場合に列挙された置換基の群から選択され、複数のR24は、互いに同一でも異なっていてもよく、複数のR24のうち少なくとも2つが置換基である場合、置換基R24同士は、互いに結合して環構造が構築されていてもよく、
     R23は、R20について列挙された置換基の群から選択され、複数のR23は、互いに同一でも異なっていてもよい。
  22.  前記第一の有機層および前記第二の有機層のうち少なくとも一方が前記第一の化合物、前記第二の化合物及び下記一般式(3)で表される第五の化合物を含む請求項1から請求項21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。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

    (前記一般式(3)において、
     Xは、環形成炭素数10~40の置換もしくは無置換の縮合芳香族炭化水素基を示し、
     Ar11およびAr12は、それぞれ独立に、
      置換もしくは無置換の環形成炭素数6~40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る基を示し、
     L11~L13は、それぞれ独立に、単結合または連結基を示し、L11~L13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の芳香族複素環基、および  置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基の二価の残基からなる群から選択され、
     pは1~4の整数を示す。)
  23.  前記バイポーラー層が、下記一般式(3)で表される第五の化合物をさらに含んでいる請求項16から請求項22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。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005

    (前記一般式(3)において、
     Xは、環形成炭素数10~40の置換もしくは無置換の縮合芳香族炭化水素基を示し、
     Ar11およびAr12は、それぞれ独立に、
      置換もしくは無置換の環形成炭素数6~40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る基を示し、
     L11~L13は、それぞれ独立に、単結合または連結基を示し、L11~L13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の芳香族複素環基、および
      置換もしくは無置換の環形成原子数5~30の複素環基の二価の残基からなる群から選択され、
     pは1~4の整数を示す。)
  24.  前記陽極と前記第一の有機層との間に正孔輸送層が含まれる請求項1から請求項23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。
  25.  前記陰極と前記第二の有機層との間に電子輸送層が含まれる請求項1から請求項24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。
  26.  請求項1から請求項25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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