WO2017065295A1 - 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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- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
Definitions
- the present invention relates to an organic electroluminescence element and an electronic device.
- organic electroluminescence element When a voltage is applied to an organic electroluminescence element (hereinafter sometimes referred to as “organic EL element”), holes from the anode and electrons from the cathode are injected into the light emitting layer. Then, in the light emitting layer, the injected holes and electrons are recombined to form excitons. At this time, singlet excitons and triplet excitons are generated at a ratio of 25%: 75% according to the statistical rule of electron spin. Fluorescent organic EL elements that use light emitted from singlet excitons are being applied to full-color displays such as mobile phones and televisions, but the internal quantum efficiency of 25% is said to be the limit. In addition to singlet excitons, triplet excitons are used, and organic EL devices are expected to emit light more efficiently.
- organic EL element organic electroluminescence element
- TADF Thermally Activated Delayed Fluorescence, heat activated delayed fluorescence
- ⁇ ST small energy difference
- Non-Patent Document 1 An organic EL element using this TADF mechanism is disclosed in Non-Patent Document 1, for example.
- An organic EL element using the TADF mechanism is also disclosed in Patent Document 1, for example.
- Patent Document 1 relates to an organic EL element that emits light mainly from a delayed fluorescent material in a light emitting layer.
- the objective of this invention is providing the organic electroluminescent element which can improve luminous efficiency and can improve color purity, and an electronic device provided with the said organic electroluminescent element.
- the light-emitting layer includes an anode, a light-emitting layer, and a cathode, and the light-emitting layer includes a delayed fluorescent first compound represented by the following general formula (1) and a fluorescent light-emitting property.
- An organic electroluminescent device comprising the second compound is provided.
- X is an oxygen atom, a sulfur atom, or a selenium atom
- Y 1 to Y 8 are each independently CR 1a , CR 1b , or a nitrogen atom, provided that Y 1 To Y 8 are nitrogen atoms, and at least one of Y 1 to Y 8 is CR 1a
- R 1a is independently represented by the following general formulas (A) to (N): is any group selected from the group consisting of that group, if R 1a there are a plurality, the plurality of R 1a may be the same or different from each other
- R 1b each independently represent a hydrogen atom or R 1b as a substituent is each independently a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms, a substituted group Or leave Substituted aralky
- X 1 to X 20 are each independently a nitrogen atom or CRx, provided that in the general formula (B), any one of X 5 to X 8 is is a carbon atom bonded with any of X 9 ⁇ X 12, any of X 9 ⁇ X 12, a carbon atom bonded with any of X 5 ⁇ X 8, wherein the general formula (C), X Any of 5 to X 8 is a carbon atom bonded to a nitrogen atom in the 5-membered ring in the condensed ring containing X 9 to X 12 and X 13 to X 16.
- any one of X 5 to X 8 is Y 1 to Y 8 is a carbon atom bonded to any one of Y 8
- any one of X 5 to X 8 and X 18 is a carbon atom bonded to any one of Y 1 to Y 8
- any of X 5 to X 8 and X 18 is a carbon atom bonded to any one of Y 1 to Y 8
- any of X 5 to X 8 and X 18 is a carbon atom bonded to * m1
- any of X 5 to X 8 and X 18 is a carbon atom bonded to * m2.
- * m1 and * m2 are X 5 is a binding site with any of ⁇ X 8 and X 18, in the general formula (N), the one of X 5 ⁇ X 8, a carbon atom bonded to the * n1, of X 5 ⁇ X 8 Any of them is a carbon atom bonded to * n2, each of * n1 and * n2 is a bonding site to any of X 5 to X 8 , and each Rx is independently a hydrogen atom or a substituent; Rx as a substituent is each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms, a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 5 to 30 ring atoms, substituted Or an unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstitute
- Hydrogen group substituted or unsubstituted heterocyclic group having 5 to 30 ring atoms, substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, substituted Or an unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted phosphoryl group, and a substituted or unsubstituted group.
- an electronic apparatus including the organic electroluminescence element according to one aspect of the present invention.
- an organic electroluminescent element that can improve luminous efficiency and color purity, and to provide an electronic device including the organic electroluminescent element.
- the organic EL element according to this embodiment includes an organic layer between a pair of electrodes.
- This organic layer is composed of at least one layer composed of an organic compound.
- the organic layer is formed by laminating a plurality of layers composed of organic compounds.
- 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, and is employed in organic EL elements such as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, an electron transport layer, and a barrier layer. It may contain the layer to obtain.
- the following configurations (a) to (e) can be given.
- (A) Anode / light emitting layer / cathode (b) Anode / hole injection / transport layer / light emitting layer / cathode (c) Anode / light emitting layer / electron injection / transport layer / cathode (d) Anode / hole injection / transport Layer / light emitting layer / electron injection / transport layer / cathode (e) anode / hole injection / transport layer / light emitting layer / barrier layer / electron injection / transport layer / cathode
- the configuration of (d) is preferably used. .
- the “light emitting layer” is an organic layer having a light emitting function.
- the “hole injection / transport layer” means “at least one of a hole injection layer and a hole transport layer”.
- the “electron injection / transport layer” means “at least one of an electron injection layer and an electron transport layer”.
- a hole injection layer is provided between the hole transport layer and the anode.
- an organic EL element has an electron injection layer and an electron carrying layer, it is preferable that the electron injection layer is provided between the electron carrying layer and the cathode.
- 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.
- FIG. 1 shows a schematic configuration of an example of the organic EL element according to this embodiment.
- 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 includes a hole injection layer 6, a hole transport layer 7, a light emitting layer 5, an electron transport layer 8, and an electron injection layer 9 that are stacked in this order from the anode 3 side.
- the light emitting layer 5 of the organic EL device 1 includes a first compound and a second compound.
- the light emitting layer 5 may contain a metal complex. It is preferable that the light emitting layer 5 does not contain a phosphorescent metal complex.
- the first compound according to this embodiment is a delayed fluorescent compound.
- the first compound according to this embodiment is represented by the following general formula (1).
- X is an oxygen atom, a sulfur atom, or a selenium atom
- Y 1 to Y 8 are each independently CR 1a (a carbon atom bonded to R 1a ), CR 1b (a carbon atom bonded to R 1b ), or a nitrogen atom; Provided that at least two of Y 1 to Y 8 are nitrogen atoms, and at least one of Y 1 to Y 8 is CR 1a , R 1a is independently is any group selected from the group consisting of groups represented by the following general formula (A) ⁇ (N), if R 1a there are a plurality, the plurality of R 1a is May be the same or different from each other,
- Each R 1b is independently a hydrogen atom or a substituent;
- R 1b as a substituent is each independently A halogen atom, A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted cycloalkyl group having
- X 1 to X 20 are each independently a nitrogen atom or CRx (a carbon atom bonded to Rx), However, Wherein
- any one of X 5 to X 8 is a carbon atom bonded to a nitrogen atom in a 5-membered ring in a condensed ring containing X 9 to X 12 and X 13 to X 16 ;
- formula (E) any of X 5 ⁇ X 8 and X 18, a carbon atom bonded with any of X 9 ⁇ X 12, any of X 9 ⁇ X 12, X 5 ⁇ X A carbon atom bonded to any of 8 and X 18 ;
- formula (F) any of X 5 ⁇
- any one of X 5 to X 8 and X 18 is a nitrogen atom linking a ring containing X 9 to X 12 and X 19 and a ring containing X 13 to X 16 and X 20 A carbon atom bonded to
- any one of X 5 to X 8 is bonded to a nitrogen atom that connects a ring containing X 9 to X 12 and X 19 and a ring containing X 13 to X 16 and X 20.
- any one of X 5 to X 8 is a carbon atom bonded to any one of Y 1 to Y 8 ;
- any one of X 5 to X 8 and X 18 is a carbon atom bonded to any one of Y 1 to Y 8 ;
- any of X 5 to X 8 and X 18 is a carbon atom bonded to * m1, and any of X 5 to X 8 and X 18 is a carbon bonded to * m2.
- any of X 5 to X 8 is a carbon atom bonded to * n1
- any of X 5 to X 8 is a carbon atom bonded to * n2
- And * n2 are each a binding site to any of X 5 to X 8
- Each Rx is independently a hydrogen atom or a substituent
- Rx as a substituent is each independently A substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon 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 fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 ring carbon atom
- Ara is A substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon 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 fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms, Selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted phosphoryl group and a substituted or unsubstituted silyl group; * Is a binding site with any of Y 1 to Y 8 .
- X 1 to X 20 are preferably CRx.
- Rx it is preferred that a plurality of Rx are directly bonded to form a saturated or unsaturated ring.
- Rx When Rx is bonded to form a ring, it may be a condensed ring or a non-condensed ring. In the present embodiment, it is also preferable that Rx do not form a ring.
- Examples of the groups represented by the general formulas (A) to (N) include the following groups.
- S 1 to S 7 are each independently a hydrogen atom or a substituent
- S 1 to S 7 as substituents are each independently A halogen atom
- a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms A substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted aralkyl group having 5 to 30 carbon atoms
- a substituted or unsubstituted amino group A substituted or unsubstituted silyl group, A substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted
- the wavy line portion represents a bonding site with any of Y 1 to Y 8 in the general formula (1).
- At least one of Y 1 to Y 4 is preferably a nitrogen atom.
- the first compound is preferably a compound represented by the following general formula (11).
- Y 11 to Y 14 are each independently CR 1a , CR 1b , or a nitrogen atom
- Y 15 to Y 18 are each independently CR 1b or a nitrogen atom
- any one of Y 11 to Y 14 is CR 1a
- at least two of Y 11 to Y 18 are nitrogen atoms
- at least one of Y 11 to Y 14 is a nitrogen atom
- X, R 1a and R 1b it is the X in the general formula (1), respectively and R 1a and R 1b, synonymous.
- Examples of the compound represented by the general formula (11) include compounds represented by the following general formulas (11-1) to (11-4).
- X, Y 11 ⁇ Y 18, and R 1a is X in the general formula (11), Y 11 ⁇ Y 18, and R 1a and are each synonymous.
- Y 11 in the general formula (11) is a nitrogen atom
- any one of Y 12 to Y 14 is CR 1a
- the other Y 12 Y 14 is each independently CR 1a , CR 1b , or a nitrogen atom
- Y 15 to Y 18 are each independently CR 1b or a nitrogen atom
- at least one of Y 12 to Y 18 is nitrogen.
- Examples of the compounds represented by the general formulas (11-1) to (11-4) include compounds represented by the following general formulas (11-a) to (11-p).
- X, and Y 11 - Y 18 is X, and respectively Y 11 - Y 18 synonymous in the general formula (11-1) to (11-4), X 1 ⁇ X 8, X 17 , X 18, and Ara is, X 1 ⁇ X 8, X 17, X 18 in the general formula (A) ⁇ (N), and Ara and are each synonymous.
- any of X 5 to X 8 is a carbon atom bonded to any of Y 11 to Y 14 ;
- any of X 5 to X 8 and X 18 is a carbon atom bonded to any of Y 11 to Y 14 .
- any of X 5 to X 8 and X 18 is a carbon atom bonded to Z.
- n is 0 or 1;
- Z is any group represented by the following general formulas (Z1) to (Z4).
- any of X 9 to X 12 and X 19 is a carbon atom bonded to any of X 5 to X 8 and X 18 (the wavy line part is the And represents a bonding site with any of X 5 to X 8 and X 18 in the general formulas (11-a) to (11-h).
- examples of the compound represented by the general formula (1) include compounds represented by the following general formulas (1-1) to (1-16).
- R 1 to R 8 are each independently R 1a or R 1b , provided that at least one of R 1 to R 8 is R 1a , X, R 1a and R 1b, it is the X in the general formula (1), respectively and R 1a and R 1b, synonymous.
- any two of Y 11 ⁇ Y 14 is a nitrogen atom, and more preferably either only two of Y 11 ⁇ Y 14 of Y 11 ⁇ Y 18 is a nitrogen atom .
- the first compound has the following general formulas (11A-1) to (11A-3), (11B-1) to (11B-3), (11C-1) to (11C-3), And a compound represented by any one of (11D-1) to (11D-3).
- the first compound is any one of the compounds represented by the general formulas (11A-1) to (11A-3) and the general formulas (11C-1) to (11C-3). It is preferably a compound represented by any one of the general formulas (11A-1) to (11A-3). In the present embodiment, the first compound is more preferably a compound represented by the following general formula (11Aa).
- Y 112 and Y 115 to Y 118 are each independently CR 1b , X, R 1a and R 1b, it is the X in the general formula (1), respectively and R 1a and R 1b, synonymous.
- R 1a is preferably any group selected from the group consisting of groups represented by the general formulas (A), (B), (C), and (G).
- X is preferably an oxygen atom or a sulfur atom, and more preferably an oxygen atom.
- R 1b is 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. It is preferably any group.
- Rx is 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. Any group is preferred.
- Ara is 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. Any group is preferred.
- Delayed fluorescence (thermally activated delayed fluorescence) is explained on pages 261 to 268 of "Device properties of organic semiconductors" (edited by Chiya Adachi, published by Kodansha).
- TADF thermally activated delayed fluorescence
- FIG. 10.38 in this document explains the mechanism of delayed fluorescence generation.
- the first compound in the present embodiment is a compound that exhibits thermally activated delayed fluorescence generated by such a mechanism.
- the delayed fluorescence emission can be confirmed by transient PL (Photo Luminescence) measurement.
- Transient PL measurement is a method of measuring the decay behavior (transient characteristics) of PL emission after irradiating a sample with a pulse laser and exciting it and stopping the irradiation.
- PL emission in the TADF material is classified into a light emission component from a singlet exciton generated by the first PL excitation and a light emission component from a singlet exciton generated via a triplet exciton.
- the lifetime of singlet excitons generated by the first PL excitation is on the order of nanoseconds and is very short. Therefore, light emitted from the singlet excitons is rapidly attenuated after irradiation with the pulse laser.
- delayed fluorescence is gradually attenuated due to light emission from singlet excitons generated via a long-lived triplet exciton.
- the emission intensity derived from delayed fluorescence can be obtained.
- FIG. 2 shows a schematic diagram of an exemplary apparatus for measuring transient PL.
- the transient PL measurement apparatus 100 of the present embodiment includes a pulse laser unit 101 that can irradiate light of a predetermined wavelength, a sample chamber 102 that houses a measurement sample, a spectrometer 103 that separates light emitted from the measurement sample, A streak camera 104 for forming a two-dimensional image and a personal computer 105 for capturing and analyzing the two-dimensional image are provided. Note that the measurement of the transient PL is not limited to the apparatus described in this embodiment.
- the sample accommodated in the sample chamber 102 is obtained by forming a thin film in which a doping material is doped at a concentration of 12 mass% with respect to a matrix material on a quartz substrate.
- the thin film sample accommodated in the sample chamber 102 is irradiated with a pulse laser from the pulse laser unit 101 to excite the doping material.
- Light emission is extracted in a direction of 90 degrees with respect to the irradiation direction of the excitation light, the extracted light is dispersed by the spectroscope 103, and a two-dimensional image is formed in the streak camera 104.
- a two-dimensional image in which the vertical axis corresponds to time, the horizontal axis corresponds to wavelength, and the bright spot corresponds to emission intensity.
- an emission spectrum in which the vertical axis represents the emission intensity and the horizontal axis represents the wavelength can be obtained.
- an attenuation curve in which the vertical axis represents the logarithm of the emission intensity and the horizontal axis represents time can be obtained.
- a thin film sample A was prepared as described above using the following reference compound H1 as a matrix material and the following reference compound D1 as a doping material, and transient PL measurement was performed.
- FIG. 3 shows attenuation curves obtained from the transient PL measured for the thin film sample A and the thin film sample B.
- the transient PL measurement it is possible to obtain a light emission decay curve with the vertical axis representing the emission intensity and the horizontal axis representing the time. Based on this emission decay curve, the fluorescence intensity of fluorescence emitted from the singlet excited state generated by photoexcitation and delayed fluorescence emitted from the singlet excited state generated by reverse energy transfer via the triplet excited state The ratio can be estimated. In the delayed fluorescence emitting material, the ratio of the delayed fluorescence intensity that attenuates slowly is somewhat larger than the fluorescence intensity that decays quickly.
- the delayed fluorescence emission amount in this embodiment can be obtained using the apparatus of FIG.
- the first compound is excited with pulsed light having a wavelength that is absorbed by the first compound (light irradiated from a pulse laser) and then promptly observed from the excited state. After the excitation, there is delay light emission (delayed light emission) that is not observed immediately but is observed thereafter.
- the amount of delay light emission is preferably 5% or more with respect to the amount of Promp light emission (immediate light emission). That is, the amount of Prompt luminescence (immediate emission) and X P, the amount of Delay emission (delayed luminescence) is taken as X D, it is preferred values for X D / X P is 0.05 or more.
- the amounts of Prompt light emission and Delay light emission can be obtained by a method similar to the method described in “Nature 492, 234-238, 2012”.
- the apparatus used for calculation of the amount of Promp light emission and Delay light emission is not limited to the apparatus described in the said literature.
- a sample used for measurement of delayed fluorescence for example, a first compound and the following compound TH-2 are co-deposited on a quartz substrate so that the ratio of the first compound is 12% by mass.
- a sample in which a thin film having a thickness of 100 nm is formed can be used.
- the second compound according to this embodiment is a fluorescent compound.
- the second compound of this embodiment is not particularly limited as long as it is a fluorescent compound.
- the second compound preferably exhibits fluorescence with a main peak wavelength of 550 nm or less.
- a 2nd compound shows the fluorescence emission whose main peak wavelength is 430 nm or more.
- the second compound preferably exhibits fluorescence emission having a main peak wavelength of 430 nm or more and 550 nm or less.
- the second compound also preferably exhibits fluorescence emission having a main peak wavelength of 430 nm to 500 nm.
- the second compound also preferably exhibits fluorescence emission having a main peak wavelength of 500 nm to 550 nm.
- the second compound also preferably exhibits fluorescence emission having a main peak wavelength of 550 nm to 750 nm.
- the main peak wavelength is the emission spectrum that maximizes the emission intensity in the measured emission spectrum of a toluene solution in which the second compound is dissolved at a concentration of 10 ⁇ 6 mol / liter to 10 ⁇ 5 mol / liter. Refers to the peak wavelength.
- the second compound preferably exhibits blue fluorescence. According to the organic EL element of this embodiment, blue light emission efficiency can be improved.
- the second compound also preferably exhibits red fluorescence.
- the red light emission efficiency can also be improved.
- the second compound also preferably exhibits green fluorescence. According to the organic EL element of this embodiment, the green light emission efficiency can also be improved.
- the second compound is preferably a material having a high emission quantum yield.
- the second compound is preferably a compound represented by the following general formula (20).
- R 21 and R 22 are each independently a hydrogen atom or a substituent, R 21 and R 22 as substituents are each independently A halogen atom, A substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon 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 fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted phosphoryl group, A substituted or unsubstituted silyl group, A cyano group, Selected from the group consisting of a nitro group and a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group
- a ring formed by combining R 21 and R 22 as a substituent and a ring formed by combining a plurality of R 23 as a substituent is a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a 7-membered ring.
- the ring may be an aliphatic ring, an aromatic ring, or a heterocyclic ring, and may further have a substituent, and the plurality of rings may be the same or different from each other. May be.
- X 21 to X 28 are preferably each independently a carbon atom bonded to R 23 .
- the second compound is represented by the following general formula (20A).
- R 231 to R 238 are independently the same as R 23 described above, and R 21 and R 22 are the same as R 21 and R 22 described above.
- any one of R 231 to R 234 is a substituent, and the substituents are bonded to each other to form a ring, or any of R 235 to R 238 is a substituent. And it is preferable that the substituents are bonded to each other to form a ring.
- any one of R 231 to R 234 is bonded to form a ring, and any one of R 235 to R 238 is bonded to form a ring. It is also preferable to form.
- the ring formed by bonding of these substituents is preferably an aromatic 6-membered ring. This aromatic 6-membered ring may further have a substituent.
- the second compound is also preferably a compound represented by the following general formula (20B).
- R 233 to R 236 and R 241 to R 248 are each independently synonymous with R 23 described above, and R 21 and R 22 are the same as R 21 and R 22 described above. It is synonymous.
- R 241 , R 242 , R 244 , R 245 , R 247 and R 248 are preferably hydrogen atoms, and R 243 and R 246 are preferably substituents.
- R 243 and R 246 as substituents are each independently A halogen atom, A substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon 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 fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted phosphoryl group, A substituted or unsubstituted silyl group, A cyano group, It is selected from the group consisting of a nitro group and a substituted or unsubstituted carboxy group.
- R 243 and R 246 as substituents are a group consisting of a halogen atom, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms, and a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms. Is preferably a group selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms.
- R 21 and R 22 each independently represent a halogen atom, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms, and a substituted or unsubstituted carbon group having 1 to 30 carbon atoms. It is preferably any group selected from the group consisting of alkyl groups, more preferably a halogen atom, and even more preferably a fluorine atom.
- the second compound is also preferably a compound represented by the following general formula (21).
- n1 is an integer greater than or equal to 1
- Ar 0 is a substituted or unsubstituted condensed aromatic hydrocarbon group having 10 to 40 ring carbon atoms
- Ar 1 and Ar 2 are each independently A substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted heterocyclic group having 5 to 30 ring atoms, Selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and a substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms; Ar 1 and Ar 2 may combine to form a saturated or unsaturated ring.
- the plurality of Ar 1 may be the same or different from each other, and the plurality of Ar 2 are May be the same or different from each other, L 0 is a single bond or a linking group, and when L 0 is a linking group, the linking group is When n1 is 2 or more, 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, The plurality of L 0 may be the same as or different from each other.
- Ar 0 in the general formula (21) is preferably a group having a benzofluorene skeleton, a fluoranthene skeleton, a pyrene skeleton, or a chrysene skeleton.
- a group having a chrysene skeleton is more preferable.
- n1 in the general formula (21) is 2, it is also preferred L 0 are both a single bond.
- the nitrogen atom in the general formula (21) is preferably bonded to the 1-position and the 6-position of the pyrene skeleton
- the nitrogen atom in the general formula (21) is preferably bonded to the 6th and 12th positions of the chrysene skeleton.
- Ar 0 in the general formula (21) is also preferably a group having a benzofluorene skeleton, and the group having a benzofluorene skeleton as the Ar 0 is represented by the following general formula (Ar-1) It is preferable that it is group represented by these.
- R 111 and R 112 are each independently a hydrogen atom or a substituent, R 111 and R 112 as substituents are each independently Selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms; R 113 to R 122 are each independently a hydrogen atom, a substituent, or a single bond bonded to L 0 , provided that at least one of R 113 to R 122 is a single bond bonded to L 0 .
- R 113 to R 122 as substituents are each independently A halogen atom, A cyano group, Nitro group, Hydroxyl group, A substituted or unsubstituted silyl group, A substituted or unsubstituted carboxy group, A substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkylamino group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted arylamino group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted arylalkoxy group having 6 to 30 ring carbon atoms, Selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted arylthio group having 6 to 30 ring carbon atoms and a
- the group represented by the general formula (Ar-1) is preferably a group represented by the following general formula (Ar-2).
- R 111 , R 112 , R A , and R B are each independently a hydrogen atom or a substituent
- R 111 , R 112 , R A and R B as substituents are each independently Selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms
- R 113 and R 116 to R 126 are each independently a hydrogen atom, a substituent, or a single bond bonded to L 0 , provided that at least one of R 113 , R 116 to R 126 is L 0
- a single bond that binds to R 113 and R 116 to R 126 as substituents are each independently A halogen atom, A cyano group, Nitro group, Hydroxyl group, A substituted or unsubstituted silyl group, A substituted or unsubstituted carboxy group
- At least one of R 121 and R 125 is a single bond bonded to L 0 .
- R 111 , R 112 , R A , and R B are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted ring forming carbon number of 6 to 30 It is preferably any group selected from the group consisting of:
- Ar 1 and Ar 2 in the general formula (21) are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms and a substituted or unsubstituted ring. It is preferably any group selected from the group consisting of heterocyclic groups having 5 to 30 atoms, and at least one of Ar 1 and Ar 2 is a substituted or unsubstituted ring carbon having 6 to 30 carbon atoms. More preferably, it is any group selected from the group consisting of aromatic hydrocarbon groups.
- Ar 1 and Ar 2 in the general formula (21) are a group represented by the following general formula (21a).
- Ar 0 in the general formula (21) is preferably a group having a pyrene skeleton or a chrysene skeleton.
- x is an integer from 0 to 3
- y is an integer from 0 to 7
- X 5a is an oxygen atom, a sulfur atom, or a selenium atom
- x is 0, the group represented by the general formula (21a) and the nitrogen atom in the general formula (21) are bonded by a single bond
- x is an integer of 1 to 3
- Ar 5 is a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms.
- a plurality of Ar 5 may be the same as each other They may be different, Ar 5 may be bonded to each other to form a saturated or unsaturated ring,
- Each R 5 is independently A halogen atom, A cyano group, Nitro group, Hydroxyl group, A substituted or unsubstituted silyl group, A substituted or unsubstituted carboxy group, A substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkylamino group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted arylamino group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted arylalkoxy group having 6 to 30 ring carbon atoms, S
- X 5a in the general formula (21a) is preferably an oxygen atom or a sulfur atom, and more preferably an oxygen atom.
- Ar 1 in the general formula (21) is any group selected from the group consisting of substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon groups having 6 to 30 ring carbon atoms. It is preferably a group selected from the group consisting of substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon groups having 6 to 20 ring carbon atoms, and includes a phenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, More preferably, it is any group selected from the group consisting of a terphenyl group and a fluorenyl group.
- Ar 2 in the general formula (21) is preferably a group represented by the general formula (21a).
- At least one of Ar 1 and Ar 2 in the general formula (21) is preferably a group represented by the general formula (Ar-1), and the general formula (Ar-2) It is more preferable that it is group represented by.
- Ar 0 in the general formula (21) is preferably a group having a benzofluorene skeleton.
- n1 in the general formula (21) is preferably 1 or 2.
- the second compound is also preferably a compound represented by the following general formula (22).
- p is an integer from 0 to 5
- q and r are each independently an integer of 1 to 5
- Ar 10 is a substituted or unsubstituted condensed aromatic hydrocarbon group having 10 to 40 ring carbon atoms
- R 10 is A substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted heterocyclic group having 5 to 30 ring atoms, Selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and a substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms; when q is 2 or more, the plurality of R 10 may be the same as or different from each other, and R 10 may be bonded to each other to form a saturated or unsaturated ring; When p is 0, Ar 10 and R 10 are bonded by a single bond, When p is an integer from 1 to 5, L 10 is A linking group
- binding mode of the compound represented by the general formula (22) examples include, for example, the binding modes shown in Table 1 below.
- Ar 10 in the general formula (22) is preferably a group having a benzofluorene skeleton, a fluoranthene skeleton, a pyrene skeleton, or a chrysene skeleton, and more preferably a group having a fluoranthene skeleton. And more preferably a group having a fluoranthene skeleton (benzofluoranthene skeleton) condensed with a benzene ring.
- a 2nd compound can be manufactured by the method as described in international publication 2008/059713, international publication 2010/122810, etc., for example.
- ⁇ TADF mechanism> In the organic EL device of this embodiment, it is preferable to use a compound having a small ⁇ ST (M1) as the first compound.
- ⁇ ST (M1) When ⁇ ST (M1) is small, reverse intersystem crossing from the triplet level of the first compound to the singlet level of the first 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.
- FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the relationship between the energy level and the energy transfer of the first compound and the second compound in the light emitting layer.
- S0 represents the ground state
- S1 (M1) represents the lowest excited singlet state of the first compound
- T1 (M1) represents the lowest excited triplet state of the first compound
- S1 (M2) represents the lowest excited singlet state of the second compound
- T1 (M2) represents the lowest excited triplet state of the second compound.
- the dashed arrow from S1 (M1) to S1 (M2) in FIG. 4 represents the Forster energy transfer from the lowest excited singlet state of the first compound to the lowest excited singlet state of the second compound.
- the lowest excited triplet state T1 (M1) is reversed to the lowest excited singlet state S1 (M1) by thermal energy. Intersection is possible.
- the energy gap T 77K (M1) at 77 [K] of the first compound is preferably larger than the energy gap T 77K (M2) at 77 [K] of the second compound.
- the measurement of the energy gap T 77K at 77 [K] is performed as follows.
- a sample is used.
- a phosphorescence spectrum vertical axis: phosphorescence emission intensity, horizontal axis: wavelength
- a tangent line is drawn with respect to the rising edge of the phosphorescence spectrum on the short wavelength side.
- the energy amount calculated from the following conversion formula 1 is defined as an energy gap T 77K at 77 [K].
- Conversion formula 1: T 77K [eV] 1239.85 / ⁇ edge
- an F-4500 type spectrofluorometer main body manufactured by Hitachi High-Technology Co., Ltd. can be used. Note that the phosphorescence measuring apparatus is not limited to this.
- the tangent to the rising edge on the short wavelength side of the phosphorescence spectrum is drawn as follows.
- 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 phosphorescence spectrum on the short wavelength side.
- the wavelength range of light emitted by the organic EL element 1 of the present embodiment is preferably 430 nm or more and 550 nm or less. That is, it is preferable that the main peak wavelength of the light emitted from the organic EL element 1 is included in the range of 430 nm to 550 nm when the organic EL element 1 of the present embodiment emits light.
- the wavelength range of light emitted by the organic EL element 1 of the present embodiment is preferably 430 nm or more and 500 nm or less.
- the wavelength range of light emitted by the organic EL element 1 of the present embodiment is preferably 500 nm or more and 550 nm or less.
- the wavelength range of light emitted by the organic EL element 1 of the present embodiment is preferably 550 nm or more and 750 nm or less.
- the organic EL element 1 of the present embodiment When the organic EL element 1 of the present embodiment is caused to emit light, it is preferable that mainly the second compound emits light in the light emitting layer 5.
- the content rate of a 2nd compound in the light emitting layer 5 is 10 mass% or less, and is 5 mass% or less. Is more preferable, and more preferably 0.01% by mass or more and 1% by mass or less.
- the film thickness of the light emitting layer 5 in the organic EL element 1 of this embodiment becomes like this.
- they are 5 nm or more and 50 nm or less, More preferably, they are 7 nm or more and 50 nm or less, More preferably, they are 10 nm or more and 50 nm or less. If the thickness is 5 nm or more, the light emitting layer 5 can be easily formed and the chromaticity can be easily adjusted. Moreover, if it is 50 nm or less, the raise of a drive voltage can be suppressed.
- the substrate 2 is used as a support for the organic EL element 1.
- the substrate 2 for example, glass, quartz, plastic, or the like can be used.
- a flexible substrate may be used.
- the flexible substrate is a substrate that can be bent (flexible), and examples thereof include a plastic substrate.
- the material forming the plastic substrate include polycarbonate, polyarylate, polyether sulfone, polypropylene, polyester, polyvinyl fluoride, polyvinyl chloride, polyimide, and polyethylene naphthalate.
- an inorganic vapor deposition film can also be used.
- anode For the anode 3 formed on the substrate 2, 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, indium oxide containing tungsten oxide and zinc oxide, And graphene.
- ITO indium tin oxide
- ITO indium oxide-tin oxide containing silicon or silicon oxide
- indium oxide-zinc oxide indium oxide containing tungsten oxide and zinc oxide
- graphene graphene.
- These materials are usually formed by sputtering.
- indium oxide-zinc oxide can be formed by a sputtering method by using a target in which 1% by mass to 10% by mass of zinc oxide is added to indium oxide.
- indium oxide containing tungsten oxide and zinc oxide is a target containing 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.
- the hole injection layer 6 formed in contact with the anode 3 is made of a composite material that facilitates hole injection regardless of the work function of the anode 3. It is formed.
- Electrode materials for example, metals, alloys, electrically conductive compounds, and mixtures thereof, and other elements belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table
- An element belonging to Group 1 of the Periodic Table of Elements, an element belonging to Group 2 of the Periodic Table of Elements, a rare earth metal, an alloy containing these, and the like, which are materials having a low work function, can also be used as anode 3.
- Examples of the element belonging to Group 1 of the periodic table include alkali metals.
- the elements belonging to Group 2 of the periodic table include alkaline earth metals.
- the alkali metal include lithium (Li) and cesium (Cs).
- alkaline earth metal examples include magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), and the like.
- rare earth metals include europium (Eu) and ytterbium (Yb).
- alloys containing these metals include MgAg and AlLi.
- a vacuum evaporation method, a sputtering method, etc. can be used.
- coating method, an inkjet method, etc. can be used.
- the hole injection layer 6 is a layer containing a substance having a high hole injection property.
- substances having a high hole injection property include molybdenum oxide, titanium oxide, vanadium oxide, rhenium oxide, ruthenium oxide, chromium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, tantalum oxide, and silver oxide.
- An oxide, tungsten oxide, manganese oxide, or the like can be used.
- TDATA N-diphenylamino triphenylamine
- MTDATA 4,4 ′, 4 ′′ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine
- DPAB 4,4′-bis [N- (4-diphenylaminophenyl) -N -Phenylamino] biphenyl
- DNTPD 1,3,5-tris [N- (4-diphenylaminophenyl) -N-phenylamino] benzen
- a high molecular compound can also be used.
- the polymer compound include oligomers, dendrimers, and polymers.
- poly (N-vinylcarbazole) abbreviation: PVK
- poly (4-vinyltriphenylamine) abbreviation: PVTPA
- 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 ]
- Poly-TPD Poly-TPD
- a polymer compound to which an acid such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / poly (styrenesulfonic acid) (PEDOT / PSS) and polyaniline / poly (styrenesulfonic acid) (PAni / PSS) is added can also be used.
- the hole transport layer 7 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.
- NPB 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl
- NPB N, N′-bis (3-methylphenyl) -N, N′— Diphenyl- [1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine
- BAFLP 4-phenyl-4 ′-(9-phenylfluoren-9-yl) triphenylamine
- BAFLP 4-phenyl-4 ′-bis [N- (9,9-dimethylfluoren-2-yl) -N-phenylamino] biphenyl
- DFLDPBi 4,4 ′, 4 ′′ -tris (N, N-diphenylamino)
- TDATA 4,4 ′, 4 ′′ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenyla
- the substances mentioned here are mainly substances having a hole mobility of 10 ⁇ 6 cm 2 / (V ⁇ s) or more.
- the hole transport layer 7 includes CBP, 9- [4- (N-carbazolyl)] phenyl-10-phenylanthracene (CzPA), and 9-phenyl-3- [4- (10-phenyl-9-anthryl).
- a carbazole derivative such as phenyl] -9H-carbazole (PCzPA), an anthracene derivative such as t-BuDNA, DNA, and DPAnth may be used.
- Polymer compounds such as poly (N-vinylcarbazole) (abbreviation: PVK) and poly (4-vinyltriphenylamine) (abbreviation: PVTPA) can also be used.
- PVK poly (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 is not limited to a single layer, and may be a layer in which two or more layers containing the above substances are stacked. When two or more hole transport layers are arranged, it is preferable to arrange a layer containing a material having a larger energy gap on the side closer to the light emitting layer 5.
- the hole transport layer 7 prevents the triplet excitons generated in the light emitting layer 5 from diffusing into the hole transport layer 7 and the hole injection layer 6, and converts the triplet excitons into the light emitting layer 5. It preferably has a function of confining inside.
- the electron transport layer 8 is a layer containing a substance having a high electron transport property.
- the electron transport layer 8 includes 1) metal complexes such as aluminum complexes, beryllium complexes, and zinc complexes; 2) heteroaromatic compounds such as imidazole derivatives, benzimidazole derivatives, azine derivatives, carbazole derivatives, and phenanthroline derivatives; and 3 ) High molecular compounds can be used.
- Alq tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), bis (10-hydroxybenzo [h] quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), Metal complexes such as BAlq, Znq, ZnPBO, and ZnBTZ can be used.
- a benzimidazole compound can be suitably used.
- the substances described here are mainly substances having an electron mobility of 10 ⁇ 6 cm 2 / (V ⁇ s) or more.
- a substance other than the above may be used as the electron transport layer 8 as long as the substance has a higher electron transport property than the hole transport property.
- the electron transport layer 8 is not limited to a single layer, and may be a layer in which two or more layers made of the above substances are stacked.
- a polymer compound can be used for the electron transport layer 8.
- 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) or the like can be used.
- the electron transport layer 8 prevents the triplet excitons generated in the light emitting layer 5 from diffusing into the electron transport layer 8 and the electron injection layer 9 and confines the triplet excitons in the light emitting layer 5. It preferably has a function.
- the electron injection layer 9 is a layer containing a substance having a high electron injection property.
- the electron injection layer 9 includes lithium (Li), cesium (Cs), calcium (Ca), lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF 2 ), and lithium oxide (LiOx).
- Alkali metals, alkaline earth metals, or compounds 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 4 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 9.
- 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, etc.) constituting the electron transport layer 8 described above is used.
- the electron donor may be any substance that exhibits an electron donating property to the organic compound.
- an alkali metal, an alkaline earth metal, or a rare earth metal is preferable, and examples thereof include lithium, cesium, magnesium, calcium, erbium, and ytterbium.
- an alkali metal oxide or an alkaline earth metal oxide as an electron donor, and examples thereof include lithium oxide, calcium oxide, and barium oxide.
- a Lewis base such as magnesium oxide can also be used.
- an organic compound such as tetrathiafulvalene (abbreviation: TTF) can be used.
- cathode For the cathode 4, 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).
- a cathode material include elements belonging to Group 1 of the periodic table, elements belonging to Group 2 of the periodic table, rare earth metals, and alloys containing these.
- the element belonging to Group 1 of the periodic table include alkali metals.
- the elements belonging to Group 2 of the periodic table include alkaline earth metals. Examples of the alkali metal include lithium (Li) and cesium (Cs). Examples of the alkaline earth metal include magnesium (Mg), calcium (Ca), and strontium (Sr).
- Examples of rare earth metals include europium (Eu) and ytterbium (Yb).
- Examples of alloys containing these metals include MgAg and AlLi.
- a vacuum evaporation method, a sputtering method, etc. can be used.
- a silver paste etc. the apply
- various conductive materials such as Al, Ag, ITO, graphene, and indium oxide-tin oxide containing silicon or silicon oxide can be used regardless of the work function.
- the cathode 4 can be formed. These conductive materials can be formed by a sputtering method, an inkjet method, a spin coating method, or the like.
- the method for forming each layer of the organic EL element 1 of the present embodiment is not limited to those described above, and known methods such as a dry film forming method and a wet film forming method can be employed.
- the dry film forming method include a vacuum deposition method, a sputtering method, a plasma method, and an ion plating method.
- the wet film forming method include a spin coating method, a dipping method, a flow coating method, and an ink jet method.
- the film thickness of each organic layer of the organic EL element 1 of the present embodiment is not limited except as specifically mentioned above.
- the film thickness is preferably in the range of several nm to 1 ⁇ m in order to prevent defects such as pinholes from occurring and to prevent deterioration in efficiency due to the need for a high applied voltage.
- the number of ring-forming carbon atoms constitutes the ring itself of a compound having a structure in which atoms are bonded cyclically (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 monocyclic 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 are 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.
- the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the pyridine ring or the quinazoline ring and the atoms constituting the substituent are 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 aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms 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 14, and still more preferably 6 to 12.
- aryl groups a phenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, a terphenyl group, and a fluorenyl group are even more preferable.
- 1-fluorenyl group, 2-fluorenyl group, 3-fluorenyl group and 4-fluorenyl group a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms in the present specification, which will be described later, on the 9-position carbon atom, or It is preferable that the substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 18 ring carbon atoms is substituted.
- a heterocyclic group having 5 to 30 ring-forming atoms includes 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 specification examples include, for example, 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, is
- the number of ring-forming atoms of the heterocyclic group is preferably 5 to 20, and more preferably 5 to 14.
- the heterocyclic group may be a group derived from a partial structure represented by the following general formulas (XY-1) to (XY-18), for example.
- Xa and Y are each independently a hetero atom, preferably an oxygen atom, a sulfur atom, a selenium atom, a silicon atom, or a germanium atom.
- the partial structures represented by the general formulas (XY-1) to (XY-18) have a bond at an arbitrary position to be a heterocyclic group, and this heterocyclic group has a substituent. Also good.
- the substituted or unsubstituted carbazolyl group may include a group further condensed with a carbazole ring as represented by the following formula, for example. Such a group may also have a substituent. Also, the position of the joint can be changed as appropriate.
- 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 preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 6 carbon atoms.
- methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group Even more preferred are amyl, isoamyl, and neopentyl groups.
- Examples of the cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms in the present specification 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 even more preferable.
- halogenated alkyl group in which the alkyl group is substituted with a halogen atom examples include groups in which the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms is substituted with one or more halogen atoms. 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.
- Examples of the substituted silyl group in the present specification include an alkylsilyl group having 3 to 30 carbon atoms and an arylsilyl group having 6 to 30 ring carbon atoms.
- Examples of the alkylsilyl group having 3 to 30 carbon atoms in the present specification 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 as or different from each other.
- Examples of the arylsilyl group having 6 to 30 ring carbon atoms in the present specification 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.
- an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms is represented as —OZ 1 .
- Z 1 include the above alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms.
- the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a pentyloxy group, and a hexyloxy group.
- the alkoxy group preferably has 1 to 20 carbon atoms.
- Examples of the halogenated alkoxy group in which the alkoxy group is substituted with a halogen atom include a group in which the alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms is substituted with one or more fluorine atoms.
- the aryl group in the arylalkoxy group may be an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group.
- an arylalkoxy group having 5 to 30 carbon atoms is represented by —OZ 2 .
- Z 2 include, for example, the above aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms.
- the number of carbon atoms forming the arylalkoxy group is preferably 6-20.
- the arylalkoxy group include a phenoxy group.
- the substituted amino group in this specification is represented as —NHR V or —N (R V ) 2 .
- RV include the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and the aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms.
- the aryl group in the aralkyl group may be an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group.
- the aralkyl group having 5 to 30 carbon atoms is preferably an aralkyl group having 6 to 30 ring carbon atoms, and 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-mentioned aryl groups 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). 20, more preferably 1 to 10, and still more preferably 1 to 6).
- the aralkyl group 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, 2- ⁇ -naphthylisopropyl group, and the like.
- the alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms may be either a straight chain or a branched chain, and examples thereof include a vinyl group, a propenyl group, a butenyl group, an oleyl group, an eicosapentaenyl group, and docosahexahexane.
- examples include an enyl group, a styryl group, a 2,2-diphenylvinyl group, a 1,2,2-triphenylvinyl group, and a 2-phenyl-2-propenyl group.
- Examples of the C3-C30 cycloalkenyl group in the present specification include a cyclopentadienyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, and a cyclohexadienyl group.
- the alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms may be linear or branched, and examples thereof include ethynyl, propynyl, 2-phenylethynyl and the like.
- Examples of the C3-C30 cycloalkynyl group in the present specification include a cyclopentynyl group and a cyclohexynyl group.
- the substituted phosphoryl group in this specification is represented by the following general formula (P).
- Ar P1 and Ar P2 are each independently a substituent selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and an aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms. Are more preferably selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and an aryl group having 6 to 20 ring carbon atoms. It is more preferably any group selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and an aryl group having 6 to 14 ring carbon atoms.
- Examples of the substituted sulfanyl group in the present specification include a methylsulfanyl group, a phenylsulfanyl group, a diphenylsulfanyl group, a naphthylsulfanyl group, and a triphenylsulfanyl group.
- Examples of the substituted sulfinyl group in the present specification include a methylsulfinyl group, a phenylsulfinyl group, a diphenylsulfinyl group, a naphthylsulfinyl group, and a triphenylsulfinyl group.
- Examples of the substituted sulfonyl group in the present specification include a methylsulfonyl group, a phenylsulfonyl group, a diphenylsulfonyl group, a naphthylsulfonyl group, and a triphenylsulfonyl group.
- Examples of the substituted phosphanyl group in the present specification include a phenylphosphanyl group.
- Examples of the substituted carbonyl group in the present specification include a methylcarbonyl group, a phenylcarbonyl group, a diphenylcarbonyl group, a naphthylcarbonyl group, and a triphenylcarbonyl group.
- the alkoxycarbonyl group having 2 to 30 carbon atoms is represented as —COOY ′.
- Examples of this Y ′ include the above alkyl groups.
- Examples of the substituted carboxy group in the present specification include a benzoyloxy group.
- the arylthio group in this specification is represented as —SR V.
- RV include the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and the aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms.
- the alkylthio group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and the arylthio group preferably has 6 to 20 ring carbon atoms.
- examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
- 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 neutron numbers, that is, light hydrogen (Protium), deuterium (Deuterium), and tritium (Tritium).
- substituents include an aryl group, a heterocyclic group, an alkyl group (a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, a haloalkyl group), an alkylsilyl group as described above.
- arylsilyl group alkoxy group, aryloxy group, alkylamino group, arylamino group, alkylthio group, arylthio group, aralkyl group, alkenyl group (straight chain or branched chain alkenyl group, cycloalkenyl group), alkynyl group ( In addition to a halogen atom, a cyano group, a hydroxyl group, a nitro group, and a carboxy group may be mentioned in addition to a linear or branched alkynyl group or cycloalkynyl group.
- 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.
- substituents include the above aryl group, heterocyclic group, alkyl group, alkylsilyl group, arylsilyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylamino group, arylamino group, alkylthio group, arylthio group, It may be further substituted with an alkenyl group, an alkynyl group, an aralkyl group, a halogen atom, a cyano group, a hydroxyl group, a nitro group, and a carboxy group. A plurality of these substituents may be bonded to each other to form a ring.
- unsubstituted in the case of “substituted or unsubstituted” means that a hydrogen atom is bonded without being substituted with the substituent.
- carbon number XX to YY in the expression “substituted or unsubstituted ZZ group having XX to YY carbon atoms” represents the number of carbon atoms in the case where the ZZ group is unsubstituted and substituted. In this case, the number of carbon atoms in the substituent is not included.
- “YY” is larger than “XX”, and “XX” and “YY” each mean an integer of 1 or more.
- atom number XX to YY in the expression “a ZZ group having a substituted or unsubstituted atom number XX to YY” represents the number of atoms when the ZZ group is unsubstituted and substituted. The number of atoms of the substituent in the case is not included.
- YY is larger than “XX”, and “XX” and “YY” each mean an integer of 1 or more.
- the case of “substituted or unsubstituted” is the same as described above.
- the ring structure is a saturated ring, an unsaturated ring, an aromatic hydrocarbon ring, or a heterocyclic ring.
- examples of the aryl group in the linking group include a divalent or higher group obtained by removing one or more atoms from the monovalent group described above.
- the light emitting layer contains the compound according to the present embodiment (first compound) and the fluorescent second compound, so that the light emission efficiency is improved. Can do. As described above, reverse intersystem crossing is likely to occur in the first compound contained in the light-emitting layer, and as a result, singlet excitation energy transfer from the first compound to the second compound is increased, and the first fluorescent emission property is increased. Since the two compounds emit light efficiently, it is presumed that the light emission efficiency and the emission color purity are improved. According to the organic EL device according to this embodiment, for example, when a blue fluorescent compound is used as the second compound, the emission color purity in the blue light emitting region of the organic EL device can be improved. .
- the organic EL element 1 can be used for electronic devices such as a display device and a light emitting device.
- the display device include display components 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 vehicle lamps.
- the organic EL device according to the second embodiment is different from the organic EL device according to the first embodiment in that the light emitting layer further contains a third compound. Other points are the same as in the first embodiment.
- the singlet energy of the third compound is greater than the singlet energy of the first compound.
- a highly efficient organic EL element can be provided.
- the organic EL device of the second embodiment includes a first compound having delayed fluorescence, a second compound having fluorescence, and a third compound having a singlet energy larger than that of the first compound in the light emitting layer. And the luminous efficiency is improved. The reason why the luminous efficiency is improved is considered to be that the carrier balance of the light emitting layer is improved by including the third compound.
- FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the relationship between the energy level and the energy transfer of the first compound, the second compound, and the third compound in the light emitting layer.
- S0 represents a ground state.
- S1 (M1) represents the lowest excited singlet state of the first compound
- T1 (M1) represents the lowest excited triplet state of the first compound.
- S1 (M2) represents the lowest excited singlet state of the second compound
- T1 (M2) represents the lowest excited triplet state of the second compound.
- S1 (M3) represents the lowest excited singlet state of the third compound
- T1 (M3) represents the lowest excited triplet state of the third compound.
- Examples of the absorption spectrum measuring device include, but are not limited to, a spectrophotometer (device name: U3310) manufactured by Hitachi.
- the tangent to the falling edge on the long wavelength side of the absorption spectrum is drawn as follows. When moving on the spectrum curve in the long wavelength direction from the maximum value on the longest wavelength side among the maximum values of the absorption spectrum, the tangent at each point on the curve is considered. This tangent repeats as the curve falls (ie, as the value on the vertical axis decreases), the slope decreases and then increases. The tangent drawn at the point where the slope value takes the minimum value on the long wavelength side (except when the absorbance is 0.1 or less) is taken as the tangent to the fall on the long wavelength side of the absorption spectrum. In addition, the maximum point whose absorbance value is 0.2 or less is not included in the maximum value on the longest wavelength side.
- the content rate of a 1st compound is 10 to 80 mass% in a light emitting layer, and the content rate of a 2nd compound is 1
- the content is preferably 10% by mass or more and 10% by mass or less
- the content of the third compound is preferably 10% by mass or more and 80% by mass or less.
- the content ratio of the first compound is more preferably 20% by mass or more and 80% by mass or less, and further preferably 20% by mass or more and 60% by mass or less.
- the upper limit of the total content of the first compound, the second compound, and the third compound in the light emitting layer is 100% by mass.
- this embodiment does not exclude that materials other than a 1st compound, a 2nd compound, and a 3rd compound are contained in a light emitting layer.
- the third compound is not particularly limited, but is preferably a compound other than an amine compound.
- a carbazole derivative, a dibenzofuran derivative, and a dibenzothiophene derivative can be used as the third compound, but the third compound is not limited to these derivatives.
- the third compound is also preferably a compound containing at least one of a partial structure represented by the following general formula (31) and a partial structure represented by the following general formula (32) in one molecule.
- Y 31 to Y 36 are each independently a nitrogen atom or a carbon atom bonded to another atom in the molecule of the third compound; Provided that at least one of Y 31 to Y 36 is a carbon atom bonded to another atom in the molecule of the third compound;
- Y 41 to Y 48 are each independently a nitrogen atom or a carbon atom bonded to another atom in the molecule of the third compound; Provided that at least one of Y 41 to Y 48 is a carbon atom bonded to another atom in the molecule of the third compound;
- X 30 is a nitrogen atom bonded to another atom in the molecule of the third compound, or an oxygen atom or a sulfur atom.
- the partial structure represented by the general formula (32) includes partial structures represented by the following general formulas (321), (322), (323), (324), (325), and (326). It is preferably any partial structure selected from the group.
- X 30 is each independently a nitrogen atom bonded to another atom in the molecule of the third compound, an oxygen atom, or a sulfur atom
- Y 41 to Y 48 are each independently a nitrogen atom or a carbon atom bonded to another atom in the molecule of the third compound
- X 31 is independently a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, or a carbon atom that is bonded to another atom in the molecule of the third compound, which is bonded to another atom in the molecule of the third compound.
- Y 51 to Y 54 each independently represent a nitrogen atom or a carbon atom bonded to another atom in the molecule of the third compound.
- the third compound preferably has a partial structure represented by the general formula (323) among the general formulas (321) to (326).
- the partial structure represented by the general formula (31) is at least one group selected from the group consisting of a group represented by the following general formula (33) and a group represented by the following general formula (34). It is preferably contained in the third compound.
- the bonding positions being located at the meta positions can keep the energy gap T 77K (M3) at 77 [K] high. Therefore, it is preferable as the third compound.
- Y 31 , Y 32 , Y 34 , and Y 36 are each independently a nitrogen atom or CR 31 ;
- R 31 is a hydrogen atom or a substituent,
- R 31 as a substituent is each independently A substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon 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 fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted silyl group, Substituted germanium groups, Substituted phosphine oxide groups
- the substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms in R 31 is preferably a non-condensed ring.
- a wavy line portion represents a bonding point with another atom or another structure in the molecule of the third compound.
- Y 31 , Y 32 , Y 34 and Y 36 are preferably each independently CR 31 , and the plurality of R 31 may be the same as or different from each other.
- Y 32 , Y 34 and Y 36 are preferably each independently CR 31 , and the plurality of R 31 may be the same or different from each other.
- the substituted germanium group is preferably represented by —Ge (R 101 ) 3 .
- R 101 is each independently a substituent.
- Substituent R 101 is any group selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms. It is preferable that The plurality of R 101 may be the same as or different from each other.
- the partial structure represented by the general formula (32) has the following as at least one group selected from the group consisting of the groups represented by the following general formulas (35) to (39) and the following general formula (30a). It is preferably included in the three compounds.
- Y 41 to Y 48 are each independently a nitrogen atom or CR 32 ;
- Each R 32 is independently a hydrogen atom or a substituent;
- R 32 as a substituent is each independently A substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon 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 fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted silyl group, Substituted germanium groups, Substituted phosphine oxide groups, A halogen atom, A
- the substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms in R 33 is preferably a non-condensed ring.
- the wavy line part represents a bonding site with another atom or another structure in the molecule of the third compound.
- Y 41 to Y 48 are preferably each independently CR 32.
- Y 41 to Y 45 , Y 47 And Y 48 are preferably each independently CR 32.
- Y 41 , Y 42 , Y 44 , Y 45 , Y 47 and Y 48 are each independently CR 32.
- Y 42 to Y 48 are preferably each independently CR 32
- in the general formula (30a) Y 42 to Y 47 are each independently
- CR 32 is preferable, and the plurality of R 32 may be the same as or different from each other.
- X 30 is preferably an oxygen atom or a sulfur atom, and more preferably an oxygen atom.
- R 31 and R 32 are each independently a hydrogen atom or a substituent, and the substituents in R 31 and R 32 are a fluorine atom, a cyano group, a substituted or unsubstituted carbon, Selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, 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. It is preferably any group.
- R 31 and R 32 are a hydrogen atom, a cyano group, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms, or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 5 to 30 ring atoms. It is more preferable that However, the substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms in R 31 and R 32 is preferably a non-condensed ring.
- the third compound is preferably an aromatic hydrocarbon compound or an aromatic heterocyclic compound.
- the third compound preferably does not have a condensed aromatic hydrocarbon ring in the molecule.
- a 3rd compound can be manufactured by the method as described in international publication 2012/153780, international publication 2013/038650, etc., for example.
- aromatic hydrocarbon group (sometimes referred to as an aryl group) include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, a pyrenyl group, a chrysenyl group, and a benzo [c] phenanthryl group.
- chrysenyl group benzoanthryl group, triphenylenyl group, fluorenyl group, 9,9-dimethylfluorenyl group, benzofluorenyl group, dibenzofluorenyl group, biphenyl group, terphenyl group, quarterphenyl Group, fluoranthenyl group, etc., preferably phenyl group, biphenyl group, terphenyl group, quarterphenyl group, naphthyl group, triphenylenyl group, fluorenyl group and the like.
- aromatic hydrocarbon group having a substituent examples include a tolyl group, a xylyl group, and a 9,9-dimethylfluorenyl group.
- aryl groups include both fused and non-fused aryl groups.
- aromatic hydrocarbon group a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a quarterphenyl group, a naphthyl group, a triphenylenyl group, and a fluorenyl group are preferable.
- heterocyclic group (sometimes referred to as heteroaryl group, heteroaromatic ring group, or aromatic heterocyclic group) include pyrrolyl group, pyrazolyl group, pyrazinyl group, pyrimidinyl group, pyridazinyl group, pyridyl group.
- Preferred examples include a dibenzofuranyl group, a dibenzothiophenyl group, a carbazolyl group, a pyridyl group, a pyrimidinyl group, a triazinyl group, an azadibenzofuranyl group, and an azadibenzothiophenyl group.
- dibenzofuranyl group, dibenzothiophenyl group, carbazolyl group, pyridyl group, pyrimidinyl group, triazinyl group, azadibenzofuranyl group, azadibenzothiophenyl group are preferable, dibenzofuranyl group, dibenzofuranyl group A thiophenyl group, an azadibenzofuranyl group, and an azadibenzothiophenyl group are more preferable.
- the substituted silyl group is preferably a substituted or unsubstituted trialkylsilyl group, a substituted or unsubstituted arylalkylsilyl group, or a substituted or unsubstituted triarylsilyl group.
- Specific examples of the substituted or unsubstituted trialkylsilyl group include a trimethylsilyl group and a triethylsilyl group.
- Specific examples of the substituted or unsubstituted arylalkylsilyl group include a diphenylmethylsilyl group, a ditolylmethylsilyl group, and a phenyldimethylsilyl group.
- Specific examples of the substituted or unsubstituted triarylsilyl group include a triphenylsilyl group and a tolylsilylsilyl group.
- the substituted phosphine oxide group is preferably a substituted or unsubstituted diarylphosphine oxide group.
- Specific examples of the substituted or unsubstituted diarylphosphine oxide group include a diphenylphosphine oxide group and a ditolylphosphine oxide group.
- the third compound is considered to have a function as a dispersion material that suppresses molecular association of the first compounds according to the above-described embodiment in the light emitting layer. Furthermore, the energy from the excited singlet state of the first compound to the excited singlet state of the second compound is increased by separating the distance between the first compound and the second compound by the third compound. As a result of promoting the transfer and suppressing the energy transfer from the excited triplet state of the first compound to the excited triplet state of the second compound, it is presumed that it contributes to the improvement of luminous efficiency.
- the energy gap T 77K (M1) at 77 [K] of the first compound is preferably larger than the energy gap T 77K (M2) at 77 [K] of the second compound.
- the energy gap T 77K (M3) at 77 [K] of the third compound is preferably larger than the energy gap T 77K (M1) at 77 [K] of the second compound.
- the energy gap T 77K (M3) at 77 [K] of the third compound can be measured in the same manner as the first compound and the second compound.
- the energy gap T 77K (M3) at 77 [K] of the third compound is preferably 2.9 eV or more.
- the third compound can be hardly involved in exciton generation and carrier transport in the light emitting layer.
- the light emission efficiency and the light emission color purity can be improved.
- the organic EL device according to this embodiment for example, when a blue fluorescent compound is used as the second compound, the emission color purity in the blue light emitting region of the organic EL device can be improved. .
- 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 satisfies the conditions described in the above embodiment.
- the other light-emitting layer may be a fluorescent light-emitting layer or a phosphorescent light-emitting layer that utilizes light emission by electron transition from a triplet excited state to a direct ground state.
- 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.
- a barrier layer may be provided adjacent to at least one of the anode side and the cathode side of the light emitting layer.
- the barrier layer is preferably disposed in contact with the light emitting layer and blocks at least one of holes, electrons, and excitons.
- the barrier layer transports electrons, and holes reach a layer on the cathode side of the barrier layer (for example, an electron transport layer).
- an organic EL element contains an electron carrying layer, it is preferable to contain the said barrier layer between a light emitting layer and an electron carrying layer.
- the barrier layer transports holes, and the electrons are directed to a layer on the anode side of the barrier layer (for example, a hole transport layer). Stop reaching.
- the organic EL element includes a hole transport layer
- a barrier layer may be provided adjacent to the light emitting layer so that excitation energy does not leak from the light emitting layer to the peripheral layer. The excitons generated in the light emitting layer are prevented from moving to a layer (for example, an electron transport layer and a hole transport layer) closer to the electrode than the barrier layer.
- the light emitting layer and the barrier layer are preferably joined.
- Delayed fluorescence emission was confirmed by measuring transient PL using the apparatus shown in FIG.
- Promp emission immediate observed from the excited state
- Delay light emission delayed light emission
- the delayed fluorescence emission in this example means that the amount of delay emission (delayed emission) is 5% or more with respect to the amount of Promp emission (immediate emission).
- the amount of Prompt luminescence (immediate emission) and X P, the amount of Delay emission (delayed luminescence) is taken as X D, the value of X D / X P means that not less than 0.05.
- the amounts of Prompt light emission and Delay light emission can be obtained by a method similar to the method described in “Nature 492, 234-238, 2012”.
- Compound BH-1 and the compound TH-2 were co-evaporated on a quartz substrate so that the ratio of the compound BH-1 was 12% by mass to form a thin film having a thickness of 100 nm to prepare a sample.
- Example 1 A glass substrate (manufactured by Geomatic Co., Ltd.) with an ITO transparent electrode (anode) having a thickness of 25 mm ⁇ 75 mm ⁇ 1.1 mm was subjected to ultrasonic cleaning for 5 minutes in isopropyl alcohol, and then UV ozone cleaning was performed for 30 minutes.
- the film thickness of ITO was 130 nm.
- the glass substrate with the transparent electrode line after the cleaning is mounted on a substrate holder of a vacuum evaporation apparatus, and first, the compound HI is vapor-deposited so as to cover the transparent electrode on the surface on which the transparent electrode line is formed. A 5 nm hole injection layer was formed.
- Compound HT-1 was vapor-deposited on the hole injection layer, and a first hole transport layer having a thickness of 80 nm was formed on the HI film.
- Compound HT-2 was vapor-deposited on the first hole transport layer to form a second hole transport layer having a thickness of 10 nm.
- Compound EB was vapor-deposited on the second hole transport layer to form a barrier layer having a thickness of 5 nm. Further, on this barrier layer, a compound BH-1 as the first compound, a compound BD-2 as the second compound, and a compound DA-1 as the third compound are co-evaporated to form a film. A light emitting layer having a thickness of 25 nm was formed.
- the concentration of Compound BH-1 in the light emitting layer was 11% by mass, the concentration of Compound BD-2 was 1% by mass, and the concentration of Compound DA-1 was 88% by mass.
- Compound HB was vapor-deposited on the light emitting layer to form a 5 nm thick barrier layer.
- a compound ET was vapor-deposited on the barrier layer to form an electron transport layer having a thickness of 20 nm.
- lithium fluoride (LiF) was vapor-deposited on the electron transport layer to form an electron injecting electrode (cathode) having a thickness of 1 nm.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 1 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-2 (25, 88%: 11%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / 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 ratio (mass%) of each compound in the light emitting layer.
- Example 2 The organic EL device of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that Compound BD-3 was used instead of Compound BD-2 in the light emitting layer of Example 1.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 2 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-3 (25, 88%: 11%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 3 The organic EL device of Example 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that Compound BD-4 was used instead of Compound BD-2 in the light emitting layer of Example 1.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 3 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-4 (25, 88%: 11%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 4 The organic EL device of Example 4 was produced in the same manner as in Example 1 except that Compound BD-5 was used instead of Compound BD-2 in the light emitting layer of Example 1.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 4 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-5 (25, 88%: 11%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 5 The organic EL device of Example 5 was produced in the same manner as Example 1 except that Compound BD-6 was used instead of Compound BD-2 in the light emitting layer of Example 1.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 5 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-6 (25, 88%: 11%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 6 The organic EL device of Example 6 was produced in the same manner as in Example 1 except that Compound BD-7 was used instead of Compound BD-2 in the light emitting layer of Example 1.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 6 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-7 (25, 88%: 11%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Comparative Example 1 The organic EL device of Comparative Example 1 was carried out except that Compound BD-1 was used instead of Compound BD-2 in the light emitting layer of Example 1, and Compound BH-2 was used instead of Compound BH-1. Prepared in the same manner as in Example 1.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 1 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-2: BD-1 (25, 88%: 11%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Comparative Example 2 The organic EL device of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 4 except that Compound BH-2 was used instead of Compound BH-1 in the light emitting layer of Example 4.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 2 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-2: BD-5 (25, 88%: 11%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Comparative Example 3 The organic EL device of Comparative Example 3 was produced in the same manner as in Example 5 except that Compound BH-2 was used instead of Compound BH-1 in the light emitting layer of Example 5.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 3 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-2: BD-6 (25, 88%: 11%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Peak emission wavelength ⁇ p The emission peak wavelength ⁇ p was determined from the spectral radiance spectrum obtained above.
- Example 7 In the organic EL device of Example 7, the compound BD-1 was used in place of the compound BD-2 in the light emitting layer of Example 1, the concentration of BH-1 was 24 mass%, and the concentration of the compound BD-1 was 1 mass. %, And the concentration of Compound DA-1 was 75% by mass.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 7 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-1 (25, 75%: 24%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 8 In the organic EL device of Example 8, the concentration of BH-1 in the light emitting layer of Example 1 was 24% by mass, the concentration of Compound BD-2 was 1% by mass, and the concentration of Compound DA-1 was 75% by mass. The same procedure as in Example 1 was performed except that.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 8 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-2 (25, 75%: 24%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 9 In the organic EL device of Example 9, the concentration of BH-1 in the light emitting layer of Example 2 was 24% by mass, the concentration of Compound BD-3 was 1% by mass, and the concentration of Compound DA-1 was 75% by mass. The same procedure as in Example 2 was performed except that.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 9 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-3 (25, 75%: 24%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 10 In the organic EL device of Example 10, the concentration of BH-1 in the light emitting layer of Example 3 was 24% by mass, the concentration of Compound BD-4 was 1% by mass, and the concentration of Compound DA-1 was 75% by mass. The same procedure as in Example 3 was performed except that.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 10 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-4 (25, 75%: 24%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 11 In the organic EL device of Example 11, the concentration of BH-1 in the light emitting layer of Example 4 was 24% by mass, the concentration of Compound BD-5 was 1% by mass, and the concentration of Compound DA-1 was 75% by mass. The same procedure as in Example 4 was performed except that.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 11 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-5 (25, 75%: 24%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 12 In the organic EL device of Example 12, the concentration of BH-1 in the light emitting layer of Example 5 was 24% by mass, the concentration of Compound BD-6 was 1% by mass, and the concentration of Compound DA-1 was 75% by mass. The same procedure as in Example 5 was performed except that.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 12 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-6 (25, 75%: 24%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 13 In the organic EL device of Example 13, the concentration of BH-1 in the light emitting layer of Example 6 was 24% by mass, the concentration of Compound BD-7 was 1% by mass, and the concentration of Compound DA-1 was 75% by mass. The same procedure as in Example 6 was performed except that.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 13 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-7 (25, 75%: 24%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Comparative Example 4 The organic EL device of Comparative Example 4 was produced in the same manner as in Example 7 except that Compound BH-2 was used instead of Compound BH-1 in the light emitting layer of Example 7.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 4 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-2: BD-1 (25, 75%: 24%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Comparative Example 5 The organic EL device of Comparative Example 5 was produced in the same manner as in Example 11 except that Compound BH-2 was used instead of Compound BH-1 in the light emitting layer of Example 11.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 5 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-2: BD-5 (25, 75%: 24%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Comparative Example 6 The organic EL device of Comparative Example 6 was produced in the same manner as in Example 12 except that Compound BH-2 was used instead of Compound BH-1 in the light emitting layer of Example 12.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 6 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-2: BD-6 (25, 75%: 24%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 14 In the organic EL device of Example 14, the compound BD-1 was used in place of the compound BD-2 in the light emitting layer of Example 1, the concentration of BH-1 in the light emitting layer of Example 1 was 49% by mass, and the compound BD It was prepared in the same manner as in Example 1 except that the concentration of -1 was 1% by mass and the concentration of compound DA-1 was 50% by mass.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 14 is schematically shown as follows.
- Example 15 In the organic EL device of Example 15, the concentration of BH-1 in the light emitting layer of Example 1 was 49% by mass, the concentration of Compound BD-2 was 1% by mass, and the concentration of Compound DA-1 was 50% by mass. The same procedure as in Example 1 was performed except that.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 15 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-2 (25, 50%: 49%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 16 In the organic EL device of Example 16, the concentration of BH-1 in the light emitting layer of Example 2 was 49% by mass, the concentration of Compound BD-3 was 1% by mass, and the concentration of Compound DA-1 was 50% by mass. The same procedure as in Example 2 was performed except that.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 16 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-3 (25, 50%: 49%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 17 In the organic EL device of Example 17, the concentration of BH-1 in the light emitting layer of Example 3 was 49% by mass, the concentration of Compound BD-4 was 1% by mass, and the concentration of Compound DA-1 was 50% by mass. The same procedure as in Example 3 was performed except that.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 17 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-4 (25, 50%: 49%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 18 In the organic EL device of Example 18, the concentration of BH-1 in the light emitting layer of Example 4 was 49% by mass, the concentration of Compound BD-5 was 1% by mass, and the concentration of Compound DA-1 was 50% by mass. The same procedure as in Example 4 was performed except that.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 18 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-5 (25, 50%: 49%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 19 In the organic EL device of Example 19, the concentration of BH-1 in the light emitting layer of Example 5 was 49% by mass, the concentration of Compound BD-6 was 1% by mass, and the concentration of Compound DA-1 was 50% by mass. The same procedure as in Example 5 was performed except that.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 19 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-6 (25, 50%: 49%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 20 In the organic EL device of Example 20, the concentration of BH-1 in the light emitting layer of Example 6 was 49% by mass, the concentration of Compound BD-7 was 1% by mass, and the concentration of Compound DA-1 was 50% by mass. The same procedure as in Example 6 was performed except that.
- a device arrangement of the organic EL device of Example 20 is roughly shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1: BD-7 (25, 50%: 49%: 1 %) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Comparative Example 7 The organic EL device of Comparative Example 7 did not use Compound BD-2 in the light emitting layer of Example 1, except that the concentration of BH-1 was 12% by mass and the concentration of Compound DA-1 was 88% by mass. It was produced in the same manner as in Example 1.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 7 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1 (25, 88%: 12%) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Comparative Example 8 The organic EL device of Comparative Example 8 did not use Compound BD-1 in the light emitting layer of Example 7, except that the concentration of BH-1 was 25 mass% and the concentration of Compound DA-1 was 75 mass%. It was produced in the same manner as in Example 7.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 8 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1 (25, 75%: 25%) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- Example 9 In the organic EL device of Comparative Example 9, the compound BD-1 was not used in the light-emitting layer of Example 14, except that the concentration of BH-1 was 50 mass% and the concentration of compound DA-1 was 50 mass%. It was produced in the same manner as in Example 14.
- a device arrangement of the organic EL device of Comparative Example 9 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI (5) / HT-1 (80) / HT-2 (10) / EB (5) / DA-1: BH-1 (25, 50%: 50%) / HB (5) / ET (20) / LiF (1) / Al (80)
- the organic EL elements according to Examples 1 to 20 are more than the organic EL elements according to Comparative Examples 7 to 9 that emit BH-1, which is a delayed fluorescent material. Blue light emission with high color purity was obtained. As described above, it was found that the organic EL elements according to Examples 1 to 20 have improved luminous efficiency and color purity.
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Abstract
陽極と、発光層と、陰極と、を含み、前記発光層は、下記一般式(1)で表される遅延蛍光性の第一の化合物と、蛍光発光性の第二の化合物とを含む、有機エレクトロルミネッセンス素子。
Description
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、および三重項励起子が25%:75%の割合で生成する。
一重項励起子からの発光を用いる蛍光型の有機EL素子は、携帯電話および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が、内部量子効率25%が限界といわれている。一重項励起子に加えて三重項励起子を利用し、有機EL素子をさらに効率的に発光させることが期待されている。
一重項励起子からの発光を用いる蛍光型の有機EL素子は、携帯電話および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が、内部量子効率25%が限界といわれている。一重項励起子に加えて三重項励起子を利用し、有機EL素子をさらに効率的に発光させることが期待されている。
このような背景から、遅延蛍光を利用した高効率の蛍光型の有機EL素子が提案され、研究がなされている。
例えば、TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence、熱活性化遅延蛍光)機構が研究されている。このTADF機構は、一重項準位と三重項準位とのエネルギー差(ΔST)の小さな材料を用いた場合に、三重項励起子から一重項励起子への逆項間交差が熱的に生じる現象を利用する機構である。熱活性化遅延蛍光については、例えば、『安達千波矢編、「有機半導体のデバイス物性」、講談社、2012年3月22日、261-262ページ』に記載されている。このTADF機構を利用した有機EL素子が、例えば、非特許文献1に開示されている。
TADF機構を利用した有機EL素子は、例えば、特許文献1にも開示されている。特許文献1は、発光層において主に遅延蛍光発光性材料を発光させる方式の有機EL素子に関する。
例えば、TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence、熱活性化遅延蛍光)機構が研究されている。このTADF機構は、一重項準位と三重項準位とのエネルギー差(ΔST)の小さな材料を用いた場合に、三重項励起子から一重項励起子への逆項間交差が熱的に生じる現象を利用する機構である。熱活性化遅延蛍光については、例えば、『安達千波矢編、「有機半導体のデバイス物性」、講談社、2012年3月22日、261-262ページ』に記載されている。このTADF機構を利用した有機EL素子が、例えば、非特許文献1に開示されている。
TADF機構を利用した有機EL素子は、例えば、特許文献1にも開示されている。特許文献1は、発光層において主に遅延蛍光発光性材料を発光させる方式の有機EL素子に関する。
H.Nakanotani,Nat.Commun.,5,4016,2014
このようなTADF機構を利用した有機EL素子においても、発光効率のさらなる向上および色純度の向上が望まれている。
本発明の目的は、発光効率を向上させ、かつ色純度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。
本発明の目的は、発光効率を向上させ、かつ色純度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、発光層と、陰極と、を含み、前記発光層は、下記一般式(1)で表される遅延蛍光性の第一の化合物と、蛍光発光性の第二の化合物とを含む、有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
(前記一般式(1)中、Xは、酸素原子、硫黄原子、またはセレン原子であり、Y1からY8はそれぞれ独立に、CR1a、CR1b、または窒素原子であり、ただし、Y1からY8の少なくとも2つは窒素原子であり、かつY1からY8の少なくとも1つはCR1aであり、R1aは、それぞれ独立に、下記一般式(A)~(N)で表される基からなる群から選択されるいずれかの基であり、R1aが複数存在する場合、複数のR1aは、互いに同一でも異なっていてもよく、R1bは、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、置換基としてのR1bは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、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5~30のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールアルコキシ基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキニル基、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、置換もしくは無置換のカルボニル基、置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のカルボキシ基、シアノ基、置換もしくは無置換のスルファニル基、置換スルフィニル基、置換スルホニル基、および置換もしくは無置換のホスフォリル基からなる群から選択され、置換基としてのR1bが複数存在する場合、置換基としての複数のR1bは、互いに同一でも異なっていてもよい。)
(前記一般式(A)~(N)中、X1~X20は、それぞれ独立に、窒素原子またはCRxであり、ただし、前記一般式(B)において、X5~X8のいずれかは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のいずれかは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、前記一般式(C)において、X5~X8のいずれかは、X9~X12およびX13~X16を含む縮合環における5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であり、前記一般式(E)において、X5~X8およびX18のいずれかは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のいずれかは、X5~X8およびX18のいずれかと結合する炭素原子であり、前記一般式(F)において、X5~X8およびX18のいずれかは、X9~X12およびX19のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12およびX19のいずれかは、X5~X8およびX18のいずれかと結合する炭素原子であり、前記一般式(G)において、X5~X8のいずれかは、X9~X12およびX19のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12およびX19のいずれかは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、前記一般式(H)において、X5~X8およびX18のいずれかは、X9~X12およびX13~X16を含む縮合環における5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であり、前記一般式(I)において、X5~X8およびX18のいずれかは、X9~X12およびX19を含む環とX13~X16およびX20を含む環とを連結する窒素原子と結合する炭素原子であり、前記一般式(J)において、X5~X8のいずれかは、X9~X12およびX19を含む環とX13~X16およびX20を含む環とを連結する窒素原子と結合する炭素原子であり、前記一般式(K)において、X5~X8のいずれかは、Y1~Y8のいずれかと結合する炭素原子であり、前記一般式(L)において、X5~X8およびX18のいずれかは、Y1~Y8のいずれかと結合する炭素原子であり、前記一般式(M)において、X5~X8およびX18のいずれかは、*m1と結合する炭素原子であり、X5~X8およびX18のいずれかは、*m2と結合する炭素原子であり、*m1および*m2は、それぞれ、X5~X8およびX18のいずれかとの結合部位であり、前記一般式(N)において、X5~X8のいずれかは、*n1と結合する炭素原子であり、X5~X8のいずれかは、*n2と結合する炭素原子であり、*n1および*n2は、それぞれ、X5~X8のいずれかとの結合部位であり、Rxは、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、置換基としてのRx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、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環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、置換もしくは無置換のホスフォリル基、置換もしくは無置換のシリル基、シアノ基、ニトロ基、置換もしくは無置換のカルボキシ基、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールアルコキシ基、置換もしくは無置換のアミノ基、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3~30のシクロアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキニル基、アシル基、置換もしくは無置換のカルボニル基、エステル基、置換もしくは無置換のスルファニル基、置換もしくは無置換のスルフィニル基、置換もしくは無置換のスルホニル基、および置換もしくは無置換のホスファニル基からなる群から選択され、置換基としてのRxが複数存在する場合、置換基としての複数のRxは、互いに同一でも異なっていてもよく、置換基としての複数のRxは、互いに直接結合して環を形成してもよいし、またはヘテロ原子を介して環を形成してもよく、Ara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環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、置換もしくは無置換のホスフォリル基、および置換もしくは無置換のシリル基からなる群から選択され、*は、Y1~Y8のいずれかとの結合部位である。)
本発明の一態様によれば、前述の本発明の一態様に係る有機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、かつ色純度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。
〔第一実施形態〕
(有機EL素子の素子構成)
本実施形態に係る有機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少なくとも一層からなる。あるいは、この有機層は、有機化合物で構成される複数の層が積層されてなる。有機層は、無機化合物をさらに含んでいてもよい。本実施形態の有機EL素子において、有機層のうち少なくとも一層は、発光層である。ゆえに、有機層は、例えば、一つ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、および障壁層等の有機EL素子で採用され得る層を含んでいてもよい。
(有機EL素子の素子構成)
本実施形態に係る有機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少なくとも一層からなる。あるいは、この有機層は、有機化合物で構成される複数の層が積層されてなる。有機層は、無機化合物をさらに含んでいてもよい。本実施形態の有機EL素子において、有機層のうち少なくとも一層は、発光層である。ゆえに、有機層は、例えば、一つ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、および障壁層等の有機EL素子で採用され得る層を含んでいてもよい。
有機EL素子の代表的な素子構成としては、例えば、次の(a)~(e)等の構成を挙げることができる。
(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/発光層/障壁層/電子注入・輸送層/陰極
上記の中で(d)の構成が好ましく用いられる。ただし、本発明は、これらの構成に限定されない。なお、上記「発光層」とは、発光機能を有する有機層である。前記「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」を意味する。前記「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。有機EL素子が、正孔注入層および正孔輸送層を有する場合には、正孔輸送層と陽極との間に正孔注入層が設けられていることが好ましい。また、有機EL素子が電子注入層および電子輸送層を有する場合には、電子輸送層と陰極との間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、電子輸送層および電子注入層は、それぞれ、一層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。
(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/発光層/障壁層/電子注入・輸送層/陰極
上記の中で(d)の構成が好ましく用いられる。ただし、本発明は、これらの構成に限定されない。なお、上記「発光層」とは、発光機能を有する有機層である。前記「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」を意味する。前記「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。有機EL素子が、正孔注入層および正孔輸送層を有する場合には、正孔輸送層と陽極との間に正孔注入層が設けられていることが好ましい。また、有機EL素子が電子注入層および電子輸送層を有する場合には、電子輸送層と陰極との間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、電子輸送層および電子注入層は、それぞれ、一層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。
図1に、本実施形態に係る有機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、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、を含む。有機層10は、陽極3側から順に、正孔注入層6、正孔輸送層7、発光層5、電子輸送層8、および電子注入層9が、この順番で積層されて構成される。
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、を含む。有機層10は、陽極3側から順に、正孔注入層6、正孔輸送層7、発光層5、電子輸送層8、および電子注入層9が、この順番で積層されて構成される。
(発光層)
本実施形態に係る有機EL素子1の発光層5は、第一の化合物および第二の化合物を含む。発光層5は、金属錯体を含んでもよい。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い。
本実施形態に係る有機EL素子1の発光層5は、第一の化合物および第二の化合物を含む。発光層5は、金属錯体を含んでもよい。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い。
<第一の化合物>
本実施形態に係る第一の化合物は、遅延蛍光性の化合物である。本実施形態に係る第一の化合物は、下記一般式(1)で表される。
本実施形態に係る第一の化合物は、遅延蛍光性の化合物である。本実施形態に係る第一の化合物は、下記一般式(1)で表される。
前記一般式(1)中、
Xは、酸素原子、硫黄原子、またはセレン原子であり、
Y1からY8はそれぞれ独立に、CR1a(R1aと結合する炭素原子)、CR1b(R1bと結合する炭素原子)、または窒素原子であり、
ただし、Y1からY8の少なくとも2つは窒素原子であり、かつY1からY8の少なくとも1つはCR1aであり、
R1aは、それぞれ独立に、下記一般式(A)~(N)で表される基からなる群から選択されるいずれかの基であり、R1aが複数存在する場合、複数のR1aは、互いに同一でも異なっていてもよく、
R1bは、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR1bは、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
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5~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールアルコキシ基、
置換もしくは無置換のアミノ基、
置換もしくは無置換のシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキニル基、
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、
置換もしくは無置換のカルボニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルコキシカルボニル基、
置換もしくは無置換のカルボキシ基、
シアノ基、
置換もしくは無置換のスルファニル基、
置換スルフィニル基、
置換スルホニル基、および
置換もしくは無置換のホスフォリル基からなる群から選択され、
置換基としてのR1bが複数存在する場合、置換基としての複数のR1bは、互いに同一でも異なっていてもよい。
Xは、酸素原子、硫黄原子、またはセレン原子であり、
Y1からY8はそれぞれ独立に、CR1a(R1aと結合する炭素原子)、CR1b(R1bと結合する炭素原子)、または窒素原子であり、
ただし、Y1からY8の少なくとも2つは窒素原子であり、かつY1からY8の少なくとも1つはCR1aであり、
R1aは、それぞれ独立に、下記一般式(A)~(N)で表される基からなる群から選択されるいずれかの基であり、R1aが複数存在する場合、複数のR1aは、互いに同一でも異なっていてもよく、
R1bは、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR1bは、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
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5~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールアルコキシ基、
置換もしくは無置換のアミノ基、
置換もしくは無置換のシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキニル基、
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、
置換もしくは無置換のカルボニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルコキシカルボニル基、
置換もしくは無置換のカルボキシ基、
シアノ基、
置換もしくは無置換のスルファニル基、
置換スルフィニル基、
置換スルホニル基、および
置換もしくは無置換のホスフォリル基からなる群から選択され、
置換基としてのR1bが複数存在する場合、置換基としての複数のR1bは、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(A)~(N)中、
X1~X20は、それぞれ独立に、窒素原子またはCRx(Rxと結合する炭素原子)であり、
ただし、
前記一般式(B)において、X5~X8のいずれかは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のいずれかは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(C)において、X5~X8のいずれかは、X9~X12およびX13~X16を含む縮合環における5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であり、
前記一般式(E)において、X5~X8およびX18のいずれかは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のいずれかは、X5~X8およびX18のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(F)において、X5~X8およびX18のいずれかは、X9~X12およびX19のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12およびX19のいずれかは、X5~X8およびX18のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(G)において、X5~X8のいずれかは、X9~X12およびX19のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12およびX19のいずれかは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(H)において、X5~X8およびX18のいずれかは、X9~X12およびX13~X16を含む縮合環における5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であり、
前記一般式(I)において、X5~X8およびX18のいずれかは、X9~X12およびX19を含む環とX13~X16およびX20を含む環とを連結する窒素原子と結合する炭素原子であり、
前記一般式(J)において、X5~X8のいずれかは、X9~X12およびX19を含む環とX13~X16およびX20を含む環とを連結する窒素原子と結合する炭素原子であり、
前記一般式(K)において、X5~X8のいずれかは、Y1~Y8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(L)において、X5~X8およびX18のいずれかは、Y1~Y8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(M)において、X5~X8およびX18のいずれかは、*m1と結合する炭素原子であり、X5~X8およびX18のいずれかは、*m2と結合する炭素原子であり、*m1および*m2は、それぞれ、X5~X8およびX18のいずれかとの結合部位であり、
前記一般式(N)において、X5~X8のいずれかは、*n1と結合する炭素原子であり、X5~X8のいずれかは、*n2と結合する炭素原子であり、*n1および*n2は、それぞれ、X5~X8のいずれかとの結合部位であり、
Rxは、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのRx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、
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環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換のホスフォリル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
シアノ基、
ニトロ基、
置換もしくは無置換のカルボキシ基、
ハロゲン原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールアルコキシ基、
置換もしくは無置換のアミノ基、
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3~30のシクロアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキニル基、
アシル基、
置換もしくは無置換のカルボニル基、
エステル基、
置換もしくは無置換のスルファニル基、
置換もしくは無置換のスルフィニル基、
置換もしくは無置換のスルホニル基、および
置換もしくは無置換のホスファニル基からなる群から選択され、
置換基としてのRxが複数存在する場合、置換基としての複数のRxは、互いに同一でも異なっていてもよく、置換基としての複数のRxは、互いに直接結合して環を形成してもよいし、またはヘテロ原子を介して環を形成してもよく、
Ara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環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換のホスフォリル基、および
置換もしくは無置換のシリル基からなる群から選択され、
*は、Y1~Y8のいずれかとの結合部位である。
X1~X20は、それぞれ独立に、窒素原子またはCRx(Rxと結合する炭素原子)であり、
ただし、
前記一般式(B)において、X5~X8のいずれかは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のいずれかは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(C)において、X5~X8のいずれかは、X9~X12およびX13~X16を含む縮合環における5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であり、
前記一般式(E)において、X5~X8およびX18のいずれかは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のいずれかは、X5~X8およびX18のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(F)において、X5~X8およびX18のいずれかは、X9~X12およびX19のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12およびX19のいずれかは、X5~X8およびX18のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(G)において、X5~X8のいずれかは、X9~X12およびX19のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12およびX19のいずれかは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(H)において、X5~X8およびX18のいずれかは、X9~X12およびX13~X16を含む縮合環における5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であり、
前記一般式(I)において、X5~X8およびX18のいずれかは、X9~X12およびX19を含む環とX13~X16およびX20を含む環とを連結する窒素原子と結合する炭素原子であり、
前記一般式(J)において、X5~X8のいずれかは、X9~X12およびX19を含む環とX13~X16およびX20を含む環とを連結する窒素原子と結合する炭素原子であり、
前記一般式(K)において、X5~X8のいずれかは、Y1~Y8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(L)において、X5~X8およびX18のいずれかは、Y1~Y8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(M)において、X5~X8およびX18のいずれかは、*m1と結合する炭素原子であり、X5~X8およびX18のいずれかは、*m2と結合する炭素原子であり、*m1および*m2は、それぞれ、X5~X8およびX18のいずれかとの結合部位であり、
前記一般式(N)において、X5~X8のいずれかは、*n1と結合する炭素原子であり、X5~X8のいずれかは、*n2と結合する炭素原子であり、*n1および*n2は、それぞれ、X5~X8のいずれかとの結合部位であり、
Rxは、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのRx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、
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環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換のホスフォリル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
シアノ基、
ニトロ基、
置換もしくは無置換のカルボキシ基、
ハロゲン原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールアルコキシ基、
置換もしくは無置換のアミノ基、
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3~30のシクロアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキニル基、
アシル基、
置換もしくは無置換のカルボニル基、
エステル基、
置換もしくは無置換のスルファニル基、
置換もしくは無置換のスルフィニル基、
置換もしくは無置換のスルホニル基、および
置換もしくは無置換のホスファニル基からなる群から選択され、
置換基としてのRxが複数存在する場合、置換基としての複数のRxは、互いに同一でも異なっていてもよく、置換基としての複数のRxは、互いに直接結合して環を形成してもよいし、またはヘテロ原子を介して環を形成してもよく、
Ara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環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換のホスフォリル基、および
置換もしくは無置換のシリル基からなる群から選択され、
*は、Y1~Y8のいずれかとの結合部位である。
本実施形態において、X1~X20は、CRxであることが好ましい。
本実施形態において、複数のRx同士が直接結合して飽和または不飽和の環を形成することが好ましい。Rx同士が結合して環を形成する場合、縮合環でもよく、非縮合環であってもよい。
本実施形態において、Rx同士が環を形成しないことも好ましい。
本実施形態において、Rx同士が環を形成しないことも好ましい。
前記一般式(A)~(N)で表される基としては、例えば、以下の基が挙げられる。
なお、以下に例示する基において、
S1~S7は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのS1~S7は、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
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5~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールアルコキシ基、
置換もしくは無置換のアミノ基、
置換もしくは無置換のシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキニル基、
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、
アシル基、
置換もしくは無置換のカルボニル基、
置換もしくは無置換のカルボキシ基、
シアノ基、
エステル基、
置換もしくは無置換のスルファニル基、
置換もしくは無置換のスルフィニル基、
置換もしくは無置換のスルホニル基、および
置換もしくは無置換のホスファニル基からなる群から選択される。
以下に例示する基において、S1~S7は、複数個置換していてもよい。
なお、以下に例示する基において、
S1~S7は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのS1~S7は、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
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5~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールアルコキシ基、
置換もしくは無置換のアミノ基、
置換もしくは無置換のシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキニル基、
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、
アシル基、
置換もしくは無置換のカルボニル基、
置換もしくは無置換のカルボキシ基、
シアノ基、
エステル基、
置換もしくは無置換のスルファニル基、
置換もしくは無置換のスルフィニル基、
置換もしくは無置換のスルホニル基、および
置換もしくは無置換のホスファニル基からなる群から選択される。
以下に例示する基において、S1~S7は、複数個置換していてもよい。
また、以下に例示する基において、波線部分は、前記一般式(1)におけるY1~Y8のいずれかとの結合箇所を表す。
本実施形態において、第一の化合物は、Y1~Y4の少なくとも1つが窒素原子であることが好ましい。
本実施形態において、第一の化合物は、下記一般式(11)で表される化合物であることが好ましい。
前記一般式(11)中、
Y11~Y14は、それぞれ独立に、CR1a、CR1b、または窒素原子であり、
Y15~Y18は、それぞれ独立に、CR1bまたは窒素原子であり、
ただし、Y11~Y14のいずれか1つがCR1aであり、Y11~Y18の少なくとも2つは窒素原子であり、かつY11~Y14の少なくとも1つは窒素原子であり、
X、R1a、およびR1bは、前記一般式(1)におけるX、R1a、およびR1bとそれぞれ同義である。
Y11~Y14は、それぞれ独立に、CR1a、CR1b、または窒素原子であり、
Y15~Y18は、それぞれ独立に、CR1bまたは窒素原子であり、
ただし、Y11~Y14のいずれか1つがCR1aであり、Y11~Y18の少なくとも2つは窒素原子であり、かつY11~Y14の少なくとも1つは窒素原子であり、
X、R1a、およびR1bは、前記一般式(1)におけるX、R1a、およびR1bとそれぞれ同義である。
前記一般式(11)で表される化合物としては、下記一般式(11-1)~(11-4)で表される化合物が挙げられる。
前記一般式(11-1)~(11-4)中、
X、Y11~Y18、およびR1aは前記一般式(11)におけるX、Y11~Y18、およびR1aとそれぞれ同義である。
例えば、前記一般式(11-1)で表される化合物は、前記一般式(11)におけるY11が窒素原子であり、Y12~Y14のいずれか1つがCR1a、それ以外のY12~Y14がそれぞれ独立に、CR1a、CR1b、または窒素原子であり、Y15~Y18が、それぞれ独立に、CR1bまたは窒素原子であり、かつY12~Y18の少なくとも1つが窒素原子である化合物に対応する。
X、Y11~Y18、およびR1aは前記一般式(11)におけるX、Y11~Y18、およびR1aとそれぞれ同義である。
例えば、前記一般式(11-1)で表される化合物は、前記一般式(11)におけるY11が窒素原子であり、Y12~Y14のいずれか1つがCR1a、それ以外のY12~Y14がそれぞれ独立に、CR1a、CR1b、または窒素原子であり、Y15~Y18が、それぞれ独立に、CR1bまたは窒素原子であり、かつY12~Y18の少なくとも1つが窒素原子である化合物に対応する。
前記一般式(11-1)~(11-4)で表される化合物としては、下記一般式(11-a)~(11-p)で表される化合物が挙げられる。
前記一般式(11-a)~(11-p)中、
X、およびY11~Y18は前記一般式(11-1)~(11-4)におけるX、およびY11~Y18とそれぞれ同義であり、
X1~X8、X17、X18、およびAraは、前記一般式(A)~(N)におけるX1~X8、X17、X18、およびAraとそれぞれ同義である。
ただし、前記一般式(11-i)~(11-l)において、X5~X8のいずれかはY11~Y14のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(11-m)~(11-p)において、X5~X8およびX18のいずれかはY11~Y14のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(11-a)~(11-h)において、Zが存在する場合、X5~X8およびX18のいずれかはZと結合する炭素原子である。
X、およびY11~Y18は前記一般式(11-1)~(11-4)におけるX、およびY11~Y18とそれぞれ同義であり、
X1~X8、X17、X18、およびAraは、前記一般式(A)~(N)におけるX1~X8、X17、X18、およびAraとそれぞれ同義である。
ただし、前記一般式(11-i)~(11-l)において、X5~X8のいずれかはY11~Y14のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(11-m)~(11-p)において、X5~X8およびX18のいずれかはY11~Y14のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(11-a)~(11-h)において、Zが存在する場合、X5~X8およびX18のいずれかはZと結合する炭素原子である。
前記一般式(11-a)~(11-h)中、
nは0または1であり、
Zは、下記一般式(Z1)~(Z4)で表されるいずれかの基である。
nは0または1であり、
Zは、下記一般式(Z1)~(Z4)で表されるいずれかの基である。
前記一般式(Z1)~(Z4)中、
X9~X16、X19、X20、およびAraは、前記一般式(A)~(N)中のX9~X16、X19、X20、およびAraとそれぞれ同義である。
ただし、前記一般式(Z1)および(Z3)において、X9~X12およびX19のいずれかは、X5~X8およびX18のいずれかと結合する炭素原子である(波線部分は、前記一般式(11-a)~(11-h)中におけるX5~X8およびX18のいずれかとの結合箇所を表す)。
X9~X16、X19、X20、およびAraは、前記一般式(A)~(N)中のX9~X16、X19、X20、およびAraとそれぞれ同義である。
ただし、前記一般式(Z1)および(Z3)において、X9~X12およびX19のいずれかは、X5~X8およびX18のいずれかと結合する炭素原子である(波線部分は、前記一般式(11-a)~(11-h)中におけるX5~X8およびX18のいずれかとの結合箇所を表す)。
本実施形態において、前記一般式(1)で表される化合物としては、例えば、下記一般式(1-1)~(1-16)で表される化合物が挙げられる。
前記一般式(1-1)~(1-16)中、
R1~R8は、それぞれ独立に、R1aまたはR1bであり、ただし、R1~R8の少なくとも1つはR1aであり、
X、R1a、およびR1bは、前記一般式(1)におけるX、R1a、およびR1bとそれぞれ同義である。
R1~R8は、それぞれ独立に、R1aまたはR1bであり、ただし、R1~R8の少なくとも1つはR1aであり、
X、R1a、およびR1bは、前記一般式(1)におけるX、R1a、およびR1bとそれぞれ同義である。
本実施形態において、Y11~Y14のいずれか2つが窒素原子であることが好ましく、Y11~Y18のうちY11~Y14のいずれか2つのみが窒素原子であることがより好ましい。
本実施形態において、第一の化合物は、下記一般式(11A-1)~(11A-3),(11B-1)~(11B-3),(11C-1)~(11C-3),および(11D-1)~(11D-3)のいずれかで表される化合物であることが好ましい。
前記一般式(11A-1)~(11A-3),(11B-1)~(11B-3),(11C-1)~(11C-3),および(11D-1)~(11D-3)中、
X、R1a、およびY11~Y18は、前記一般式(11)におけるX、R1a、およびY11~Y18とそれぞれ同義である。
X、R1a、およびY11~Y18は、前記一般式(11)におけるX、R1a、およびY11~Y18とそれぞれ同義である。
本実施形態において、第一の化合物は、前記一般式(11A-1)~(11A-3)および前記一般式(11C-1)~(11C-3)で表されるいずれかの化合物であることが好ましく、前記一般式(11A-1)~(11A-3)で表されるいずれかの化合物であることがより好ましい。
本実施形態において、第一の化合物は、下記一般式(11Aa)で表される化合物であることがさらに好ましい。
本実施形態において、第一の化合物は、下記一般式(11Aa)で表される化合物であることがさらに好ましい。
前記一般式(11Aa)中、
Y112およびY115~Y118は、それぞれ独立に、CR1bであり、
X、R1a、およびR1bは、前記一般式(1)におけるX、R1a、およびR1bとそれぞれ同義である。
Y112およびY115~Y118は、それぞれ独立に、CR1bであり、
X、R1a、およびR1bは、前記一般式(1)におけるX、R1a、およびR1bとそれぞれ同義である。
本実施形態において、R1aが前記一般式(A),(B),(C),および(G)で表される基からなる群から選択されるいずれかの基であることが好ましい。
本実施形態において、Xが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。
本実施形態において、R1b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、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いずれかの基であることが好ましい。
本実施形態において、Rx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、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いずれかの基であることが好ましい。
本実施形態において、Ara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、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いずれかの基であることが好ましい。
・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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。すなわち、Prompt発光(即時発光)の量をXPとし、Delay発光(遅延発光)の量をXDとしたときに、XD/XPの値が0.05以上であることが好ましい。
Prompt発光とDelay発光の量は、“Nature 492, 234-238, 2012”に記載された方法と同様の方法により求めることができる。なお、Prompt発光とDelay発光の量の算出に使用される装置は、前記の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。
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。すなわち、Prompt発光(即時発光)の量をXPとし、Delay発光(遅延発光)の量をXDとしたときに、XD/XPの値が0.05以上であることが好ましい。
Prompt発光とDelay発光の量は、“Nature 492, 234-238, 2012”に記載された方法と同様の方法により求めることができる。なお、Prompt発光とDelay発光の量の算出に使用される装置は、前記の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。
本実施形態に係る第一の化合物の具体例を以下に示す。なお、本発明における第一の化合物は、これらの具体例に限定されない。
<第二の化合物>
本実施形態に係る第二の化合物は、蛍光発光性の化合物である。本実施形態の第二の化合物は、蛍光発光性の化合物であれば、特に限定されない。
第二の化合物は、主ピーク波長が550nm以下の蛍光発光を示すことが好ましい。また、第二の化合物は、主ピーク波長が430nm以上の蛍光発光を示すことが好ましい。
第二の化合物は、主ピーク波長が430nm以上550nm以下の蛍光発光を示すことが好ましい。
第二の化合物は、主ピーク波長が430nm以上500nm以下の蛍光発光を示すことも好ましい。
第二の化合物は、主ピーク波長が500nm以上550nm以下の蛍光発光を示すことも好ましい。
第二の化合物は、主ピーク波長が550nm以上750nm以下の蛍光発光を示すことも好ましい。
主ピーク波長とは、第二の化合物が10-6モル/リットル以上10-5モル/リットル以下の濃度で溶解しているトルエン溶液について、測定した発光スペクトラムにおける発光強度が最大となる発光スペクトルのピーク波長をいう。
第二の化合物は、青色の蛍光発光を示すことが好ましい。本実施形態の有機EL素子によれば、青色の発光効率を向上させることができる。
第二の化合物は、赤色の蛍光発光を示すことも好ましい。本実施形態の有機EL素子によれば、赤色の発光効率を向上させることもできる。
第二の化合物は、緑色の蛍光発光を示すことも好ましい。本実施形態の有機EL素子によれば、緑色の発光効率を向上させることもできる。
また、第二の化合物は、発光量子収率の高い材料であることが好ましい。
本実施形態に係る第二の化合物は、蛍光発光性の化合物である。本実施形態の第二の化合物は、蛍光発光性の化合物であれば、特に限定されない。
第二の化合物は、主ピーク波長が550nm以下の蛍光発光を示すことが好ましい。また、第二の化合物は、主ピーク波長が430nm以上の蛍光発光を示すことが好ましい。
第二の化合物は、主ピーク波長が430nm以上550nm以下の蛍光発光を示すことが好ましい。
第二の化合物は、主ピーク波長が430nm以上500nm以下の蛍光発光を示すことも好ましい。
第二の化合物は、主ピーク波長が500nm以上550nm以下の蛍光発光を示すことも好ましい。
第二の化合物は、主ピーク波長が550nm以上750nm以下の蛍光発光を示すことも好ましい。
主ピーク波長とは、第二の化合物が10-6モル/リットル以上10-5モル/リットル以下の濃度で溶解しているトルエン溶液について、測定した発光スペクトラムにおける発光強度が最大となる発光スペクトルのピーク波長をいう。
第二の化合物は、青色の蛍光発光を示すことが好ましい。本実施形態の有機EL素子によれば、青色の発光効率を向上させることができる。
第二の化合物は、赤色の蛍光発光を示すことも好ましい。本実施形態の有機EL素子によれば、赤色の発光効率を向上させることもできる。
第二の化合物は、緑色の蛍光発光を示すことも好ましい。本実施形態の有機EL素子によれば、緑色の発光効率を向上させることもできる。
また、第二の化合物は、発光量子収率の高い材料であることが好ましい。
本実施形態において、第二の化合物は、下記一般式(20)で表される化合物であることが好ましい。
前記一般式(20)中、
R21およびR22は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR21およびR22は、それぞれ独立に、
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環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換のホスフォリル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
シアノ基、
ニトロ基、および
置換もしくは無置換のカルボキシ基からなる群から選択され、
置換基としてのR21およびR22は、互いに直接結合して環を形成してもよく、
X21~X28は、それぞれ独立に、CR23または窒素原子であり、
R23は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR23は、それぞれ独立に、
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環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換のホスフォリル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
シアノ基、
ニトロ基、および
置換もしくは無置換のカルボキシ基からなる群から選択され、
置換基としてのR23が複数存在する場合、置換基としての複数のR23は、互いに同一でも異なっていてもよく、置換基としての複数のR23は、互いに直接結合して環を形成してもよいし、またはヘテロ原子を介して環を形成してもよい。
置換基としてのR21およびR22が結合して形成される環、および置換基としての複数のR23が結合して形成される環は、5員環、6員環、または7員環であることが好ましく、脂肪族環であっても、芳香族環であっても、複素環であってもよく、さらに置換基を有していてもよく、複数の環は、互いに同一でも異なっていてもよい。
R21およびR22は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR21およびR22は、それぞれ独立に、
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環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換のホスフォリル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
シアノ基、
ニトロ基、および
置換もしくは無置換のカルボキシ基からなる群から選択され、
置換基としてのR21およびR22は、互いに直接結合して環を形成してもよく、
X21~X28は、それぞれ独立に、CR23または窒素原子であり、
R23は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR23は、それぞれ独立に、
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環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換のホスフォリル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
シアノ基、
ニトロ基、および
置換もしくは無置換のカルボキシ基からなる群から選択され、
置換基としてのR23が複数存在する場合、置換基としての複数のR23は、互いに同一でも異なっていてもよく、置換基としての複数のR23は、互いに直接結合して環を形成してもよいし、またはヘテロ原子を介して環を形成してもよい。
置換基としてのR21およびR22が結合して形成される環、および置換基としての複数のR23が結合して形成される環は、5員環、6員環、または7員環であることが好ましく、脂肪族環であっても、芳香族環であっても、複素環であってもよく、さらに置換基を有していてもよく、複数の環は、互いに同一でも異なっていてもよい。
本実施形態において、X21~X28は、それぞれ独立に、R23と結合する炭素原子であることも好ましい。この場合、第二の化合物は、下記一般式(20A)で表される。下記一般式(20A)中、R231~R238は、それぞれ独立に、前述のR23と同義であり、R21およびR22は、前述のR21およびR22と同義である。
本実施形態において、R231~R234のうちいずれかは、置換基であり、置換基同士が結合して環を形成しているか、またはR235~R238のうちいずれかは、置換基であり、置換基同士が結合して環を形成していることが好ましい。
本実施形態において、R231~R234のうちのいずれかの置換基同士が結合して環を形成し、さらに、R235~R238のうちのいずれかの置換基同士が結合して環を形成していることも好ましい。この置換基同士が結合して形成する環は、芳香族6員環であることが好ましい。この芳香族6員環は、さらに置換基を有していてもよい。
本実施形態において、第二の化合物は、下記一般式(20B)で表される化合物であることも好ましい。
前記一般式(20B)中、R233~R236、およびR241~R248は、それぞれ独立に、前述のR23と同義であり、R21およびR22は、前述のR21およびR22と同義である。
前記一般式(20B)中、R241、R242、R244、R245、R247およびR248は、水素原子であり、R243およびR246は、置換基であることが好ましい。
置換基としてのR243およびR246は、それぞれ独立に、
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環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換のホスフォリル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
シアノ基、
ニトロ基、および
置換もしくは無置換のカルボキシ基からなる群から選択される。
置換基としてのR243およびR246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の芳香族炭化水素基、および置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基からなる群から選択されるいずれかの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6~30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(20B)中、R241、R242、R244、R245、R247およびR248は、水素原子であり、R243およびR246は、置換基であることが好ましい。
置換基としてのR243およびR246は、それぞれ独立に、
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環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換のホスフォリル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
シアノ基、
ニトロ基、および
置換もしくは無置換のカルボキシ基からなる群から選択される。
置換基としてのR243およびR246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の芳香族炭化水素基、および置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基からなる群から選択されるいずれかの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6~30の芳香族炭化水素基であることがより好ましい。
本実施形態において、R21およびR22は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基、および置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基からなる群から選択されるいずれかの基であることが好ましく、ハロゲン原子であることがより好ましく、フッ素原子であることがさらに好ましい。
本実施形態において、第二の化合物は、下記一般式(21)で表される化合物であることも好ましい。
前記一般式(21)中、
n1は1以上の整数であり、
Ar0は、置換もしくは無置換の環形成炭素数10~40の縮合芳香族炭化水素基であり、
Ar1およびAr2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、
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、および
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基からなる群から選択され、
Ar1とAr2とが結合して飽和または不飽和の環を形成してもよく、n1が2以上の場合、複数のAr1は、互いに同一でも異なっていてもよく、複数のAr2は、互いに同一でも異なっていてもよく、
L0は、単結合または連結基であり、L0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、n1が2以上の場合、複数のL0は、互いに同一でも異なっていてもよい。
n1は1以上の整数であり、
Ar0は、置換もしくは無置換の環形成炭素数10~40の縮合芳香族炭化水素基であり、
Ar1およびAr2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、
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、および
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基からなる群から選択され、
Ar1とAr2とが結合して飽和または不飽和の環を形成してもよく、n1が2以上の場合、複数のAr1は、互いに同一でも異なっていてもよく、複数のAr2は、互いに同一でも異なっていてもよく、
L0は、単結合または連結基であり、L0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、n1が2以上の場合、複数のL0は、互いに同一でも異なっていてもよい。
本実施形態において、発光効率を向上させる観点から、前記一般式(21)中のAr0は、ベンゾフルオレン骨格、フルオランテン骨格、ピレン骨格、またはクリセン骨格を有する基であることが好ましく、ピレン骨格またはクリセン骨格を有する基であることがより好ましい。
また、本実施形態において、前記一般式(21)中のn1が2であり、L0がいずれも単結合であることも好ましい。
Ar0がピレン骨格であり、n1が2であり、L0が単結合である場合、前記一般式(21)中の窒素原子は、ピレン骨格の1位および6位に結合することが好ましく、Ar0がクリセン骨格であり、n1が2であり、L0が単結合である場合、前記一般式(21)中の窒素原子は、クリセン骨格の6位および12位に結合することが好ましい。
また、本実施形態において、前記一般式(21)中のn1が2であり、L0がいずれも単結合であることも好ましい。
Ar0がピレン骨格であり、n1が2であり、L0が単結合である場合、前記一般式(21)中の窒素原子は、ピレン骨格の1位および6位に結合することが好ましく、Ar0がクリセン骨格であり、n1が2であり、L0が単結合である場合、前記一般式(21)中の窒素原子は、クリセン骨格の6位および12位に結合することが好ましい。
本実施形態において、前記一般式(21)中のAr0は、ベンゾフルオレン骨格を有する基であることも好ましく、前記Ar0としてのベンゾフルオレン骨格を有する基は、下記一般式(Ar-1)で表される基であることが好ましい。
前記一般式(Ar-1)中、
R111およびR112は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR111およびR112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、
R113~R122は、それぞれ独立に、水素原子、置換基、またはL0と結合する単結合であり、ただし、R113~R122の少なくとも1つは、L0と結合する単結合であり、
置換基としてのR113~R122は、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、
ヒドロキシル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
置換もしくは無置換のカルボキシ基、
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6~30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のアリールチオ基、および
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルコキシカルボニル基からなる群から選択され、
R113とR114、R114とR115、R115とR116、R117とR118、R118とR119、R119とR120、R120とR121、およびR121とR122のいずれか1組以上が結合して飽和または不飽和の環を形成してもよい。
R111およびR112は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR111およびR112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、
R113~R122は、それぞれ独立に、水素原子、置換基、またはL0と結合する単結合であり、ただし、R113~R122の少なくとも1つは、L0と結合する単結合であり、
置換基としてのR113~R122は、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、
ヒドロキシル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
置換もしくは無置換のカルボキシ基、
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6~30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のアリールチオ基、および
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルコキシカルボニル基からなる群から選択され、
R113とR114、R114とR115、R115とR116、R117とR118、R118とR119、R119とR120、R120とR121、およびR121とR122のいずれか1組以上が結合して飽和または不飽和の環を形成してもよい。
本実施形態において、前記一般式(Ar-1)で表される基は、下記一般式(Ar-2)で表される基であることが好ましい。
前記一般式(Ar-2)中、
R111、R112、RA、およびRBは、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR111、R112、RA、およびRB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、
R113、およびR116~R126は、それぞれ独立に、水素原子、置換基、またはL0と結合する単結合であり、ただし、R113、R116~R126の少なくとも1つは、L0と結合する単結合であり、
置換基としてのR113、およびR116~R126は、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、
ヒドロキシル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
置換もしくは無置換のカルボキシ基、
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6~30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のアリールチオ基、および
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルコキシカルボニル基からなる群から選択され、
R117とR118、R118とR119、R119とR120、R120とR121、R121とR122、R123とR124、R124とR125、およびR125とR126のいずれか1組以上が結合して飽和または不飽和の環を形成してもよい。
R111、R112、RA、およびRBは、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR111、R112、RA、およびRB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、
R113、およびR116~R126は、それぞれ独立に、水素原子、置換基、またはL0と結合する単結合であり、ただし、R113、R116~R126の少なくとも1つは、L0と結合する単結合であり、
置換基としてのR113、およびR116~R126は、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、
ヒドロキシル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
置換もしくは無置換のカルボキシ基、
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6~30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のアリールチオ基、および
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルコキシカルボニル基からなる群から選択され、
R117とR118、R118とR119、R119とR120、R120とR121、R121とR122、R123とR124、R124とR125、およびR125とR126のいずれか1組以上が結合して飽和または不飽和の環を形成してもよい。
本実施形態において、R121およびR125の少なくとも1つは、L0と結合する単結合であることが好ましい。
本実施形態において、R111、R112、RA、およびRB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いずれかの基であることが好ましい。
本実施形態において、前記一般式(21)中のAr1およびAr2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いずれかの基であることが好ましく、Ar1およびAr2の少なくとも1つが、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からなる群から選択されるいずれかの基であることがより好ましい。
本実施形態において、前記一般式(21)中のAr1およびAr2の少なくとも1つは、下記一般式(21a)で表される基であることが好ましい。この場合、前記一般式(21)中のAr0は、ピレン骨格またはクリセン骨格を有する基であることが好ましい。
前記一般式(21a)中、
xは0~3の整数であり、
yは0~7の整数であり、
X5aは酸素原子、硫黄原子、またはセレン原子であり、
xが0のとき、前記一般式(21a)で表される基と前記一般式(21)中の窒素原子とは単結合で結合し、
xが1~3の整数のとき、Ar5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り、xが2以上の場合、複数のAr5は互いに同一でも異なっていてもよく、Ar5同士が結合して飽和または不飽和の環を形成してもよく、
R5は、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、
ヒドロキシル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
置換もしくは無置換のカルボキシ基、
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6~30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のアリールチオ基、および
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルコキシカルボニル基からなる群から選択され、
yが2以上の場合、複数のR5は互いに同一でも異なっていてもよく、R5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。
波線部分は、前記一般式(21)における窒素原子との結合箇所を表す。
xは0~3の整数であり、
yは0~7の整数であり、
X5aは酸素原子、硫黄原子、またはセレン原子であり、
xが0のとき、前記一般式(21a)で表される基と前記一般式(21)中の窒素原子とは単結合で結合し、
xが1~3の整数のとき、Ar5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り、xが2以上の場合、複数のAr5は互いに同一でも異なっていてもよく、Ar5同士が結合して飽和または不飽和の環を形成してもよく、
R5は、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、
ヒドロキシル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
置換もしくは無置換のカルボキシ基、
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6~30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のアリールチオ基、および
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルコキシカルボニル基からなる群から選択され、
yが2以上の場合、複数のR5は互いに同一でも異なっていてもよく、R5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。
波線部分は、前記一般式(21)における窒素原子との結合箇所を表す。
本実施形態において、前記一般式(21a)中のX5a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。
本実施形態において、前記一般式(21)中のAr1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からなる群から選択されるいずれかの基であることが好ましく、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からなる群から選択されるいずれかの基であることがより好ましく、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、およびフルオレニル基からなる群から選択されるいずれかの基であることがさらに好ましい。
本実施形態において、前記一般式(21)中のAr2は、前記一般式(21a)で表される基であることが好ましい。
本実施形態において、前記一般式(21)中のAr1およびAr2の少なくとも1つは、前記一般式(Ar-1)で表される基であることも好ましく、前記一般式(Ar-2)で表される基であることがより好ましい。この場合、前記一般式(21)中のAr0が、ベンゾフルオレン骨格を有する基であることが好ましい。
本実施形態において、前記一般式(21)中のn1は、1または2であることが好ましい。
本実施形態において、第二の化合物は、下記一般式(22)で表される化合物であることも好ましい。
前記一般式(22)中、
pは0~5の整数であり、
qおよびrは、それぞれ独立に、1~5の整数であり、
Ar10は、置換もしくは無置換の環形成炭素数10~40の縮合芳香族炭化水素基であり、
R10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、および
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基からなる群から選択され、
qが2以上の場合、複数のR10は、互いに同一でも異なっていてもよく、R10同士が結合して飽和または不飽和の環を形成してもよく、
pが0のとき、Ar10とR10とは単結合で結合し、
pが1~5の整数のとき、L10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連結基であり、
pが2以上の場合、複数のL10は、互いに同一でも異なっていてもよく、L10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。
pは0~5の整数であり、
qおよびrは、それぞれ独立に、1~5の整数であり、
Ar10は、置換もしくは無置換の環形成炭素数10~40の縮合芳香族炭化水素基であり、
R10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、および
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基からなる群から選択され、
qが2以上の場合、複数のR10は、互いに同一でも異なっていてもよく、R10同士が結合して飽和または不飽和の環を形成してもよく、
pが0のとき、Ar10とR10とは単結合で結合し、
pが1~5の整数のとき、L10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連結基であり、
pが2以上の場合、複数のL10は、互いに同一でも異なっていてもよく、L10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(22)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。
本実施形態において、前記一般式(22)中のAr10は、ベンゾフルオレン骨格、フルオランテン骨格、ピレン骨格、またはクリセン骨格を有する基であることが好ましく、フルオランテン骨格を有する基であることがより好ましく、ベンゼン環が縮合したフルオランテン骨格(ベンゾフルオランテン骨格)を有する基であることがさらに好ましい。
・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2008/059713号、および国際公開第2010/122810号等に記載の方法により製造することができる。
第二の化合物は、例えば、国際公開第2008/059713号、および国際公開第2010/122810号等に記載の方法により製造することができる。
本実施形態に係る第二の化合物の具体例を以下に示す。なお、本発明における第二の化合物は、これらの具体例に限定されない。
<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(M1)が小さい化合物を用いることが好ましい。ΔST(M1)が小さいと、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、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の一例を示す図である。図4において、S0は、基底状態を表し、S1(M1)は、第一の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(M1)は、第一の化合物の最低励起三重項状態を表し、S1(M2)は、第二の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(M2)は、第二の化合物の最低励起三重項状態を表す。図4中のS1(M1)からS1(M2)へ向かう破線の矢印は、第一の化合物の最低励起一重項状態から第二の化合物の最低励起一重項状態へのフェルスター型エネルギー移動を表す。
図4に示すように、第一の化合物としてΔST(M1)の小さな化合物を用いると、最低励起三重項状態T1(M1)は、熱エネルギーにより、最低励起一重項状態S1(M1)に逆項間交差が可能である。そして、第一の化合物の最低励起一重項状態S1(M1)から第二の化合物の最低励起一重項状態S1(M2)へのフェルスター型エネルギー移動が生じる。この結果、第二の化合物の最低励起一重項状態S1(M2)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。
本実施形態の有機EL素子では、第一の化合物としてΔST(M1)が小さい化合物を用いることが好ましい。ΔST(M1)が小さいと、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、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の一例を示す図である。図4において、S0は、基底状態を表し、S1(M1)は、第一の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(M1)は、第一の化合物の最低励起三重項状態を表し、S1(M2)は、第二の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(M2)は、第二の化合物の最低励起三重項状態を表す。図4中のS1(M1)からS1(M2)へ向かう破線の矢印は、第一の化合物の最低励起一重項状態から第二の化合物の最低励起一重項状態へのフェルスター型エネルギー移動を表す。
図4に示すように、第一の化合物としてΔST(M1)の小さな化合物を用いると、最低励起三重項状態T1(M1)は、熱エネルギーにより、最低励起一重項状態S1(M1)に逆項間交差が可能である。そして、第一の化合物の最低励起一重項状態S1(M1)から第二の化合物の最低励起一重項状態S1(M2)へのフェルスター型エネルギー移動が生じる。この結果、第二の化合物の最低励起一重項状態S1(M2)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。
また、本実施形態において、第一の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M1)は、第二の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M2)よりも大きいことが好ましい。
・三重項エネルギーと77[K]におけるエネルギーギャップとの関係
ここで、三重項エネルギーと77[K]におけるエネルギーギャップとの関係について説明する。本実施形態では、77[K]におけるエネルギーギャップは、通常定義される三重項エネルギーとは異なる点がある。
ここで、三重項エネルギーと77[K]におけるエネルギーギャップとの関係について説明する。本実施形態では、77[K]におけるエネルギーギャップは、通常定義される三重項エネルギーとは異なる点がある。
第一の化合物および第二の化合物に関しては、77[K]におけるエネルギーギャップT77Kの測定は、次のようにして行われる。
測定対象となる化合物をEPA(ジエチルエーテル:イソペンタン:エタノール=5:5:2(容積比))中に、濃度が10μmol/Lとなるように溶解し、この溶液を石英セル中に入れて測定試料とする。この測定試料について、低温(77[K])で燐光スペクトル(縦軸:燐光発光強度、横軸:波長とする。)を測定し、この燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]に基づいて、次の換算式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とする。
換算式1:T77K[eV]=1239.85/λedge
燐光の測定には、例えば、(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、燐光測定装置は、これに限定されない。
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。
測定対象となる化合物をEPA(ジエチルエーテル:イソペンタン:エタノール=5:5:2(容積比))中に、濃度が10μmol/Lとなるように溶解し、この溶液を石英セル中に入れて測定試料とする。この測定試料について、低温(77[K])で燐光スペクトル(縦軸:燐光発光強度、横軸:波長とする。)を測定し、この燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]に基づいて、次の換算式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とする。
換算式1:T77K[eV]=1239.85/λedge
燐光の測定には、例えば、(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、燐光測定装置は、これに限定されない。
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。
本実施形態の有機EL素子1が放射する光の波長範囲としては、430nm以上550nm以下であることが好ましい。すなわち、本実施形態の有機EL素子1を発光させたときに、有機EL素子1から放射される光の主ピーク波長が430nm以上550nm以下の範囲に含まれることが好ましい。
本実施形態の有機EL素子1が放射する光の波長範囲としては、430nm以上500nm以下であることも好ましい。
本実施形態の有機EL素子1が放射する光の波長範囲としては、500nm以上550nm以下であることも好ましい。
本実施形態の有機EL素子1が放射する光の波長範囲としては、550nm以上750nm以下であることも好ましい。
本実施形態の有機EL素子1が放射する光の波長範囲としては、430nm以上500nm以下であることも好ましい。
本実施形態の有機EL素子1が放射する光の波長範囲としては、500nm以上550nm以下であることも好ましい。
本実施形態の有機EL素子1が放射する光の波長範囲としては、550nm以上750nm以下であることも好ましい。
本実施形態の有機EL素子1を発光させたときに、発光層5において、主に第二の化合物が発光していることが好ましい。
・発光層における化合物の含有率
本実施形態に係る有機EL素子1では、発光層5において、第二の化合物の含有率は、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、0.01質量%以上1質量%以下であることがさらに好ましい。
本実施形態に係る有機EL素子1では、発光層5において、第二の化合物の含有率は、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、0.01質量%以上1質量%以下であることがさらに好ましい。
・発光層の膜厚
本実施形態の有機EL素子1における発光層5の膜厚は、好ましくは5nm以上50nm以下、より好ましくは7nm以上50nm以下、さらに好ましくは10nm以上50nm以下である。5nm以上であれば発光層5の形成が容易となり、色度の調整も容易となる。また、50nm以下であれば、駆動電圧の上昇を抑制することができる。
本実施形態の有機EL素子1における発光層5の膜厚は、好ましくは5nm以上50nm以下、より好ましくは7nm以上50nm以下、さらに好ましくは10nm以上50nm以下である。5nm以上であれば発光層5の形成が容易となり、色度の調整も容易となる。また、50nm以下であれば、駆動電圧の上昇を抑制することができる。
(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等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。
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等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等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)、珪素また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)、およびこれら金属材料の窒化物(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等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6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。
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3を形成する場合には、真空蒸着法およびスパッタリング法等を用いることができる。さらに、銀ペースト等を用いる場合には、塗布法およびインクジェット法等を用いることができる。
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等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)、珪素また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)、およびこれら金属材料の窒化物(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等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6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。
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3を形成する場合には、真空蒸着法およびスパッタリング法等を用いることができる。さらに、銀ペースト等を用いる場合には、塗布法およびインクジェット法等を用いることができる。
(正孔注入層)
正孔注入層6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)等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。
正孔注入層6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)等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7は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送層7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10-6cm2/(V・s)以上の正孔移動度を有する物質である。
正孔輸送層7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等を用いてもよい。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層としてもよい。
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5に近い側に配置することが好ましい。
正孔輸送層7は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送層7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10-6cm2/(V・s)以上の正孔移動度を有する物質である。
正孔輸送層7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等を用いてもよい。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層としてもよい。
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5に近い側に配置することが好ましい。
本実施形態において、正孔輸送層7は、発光層5で生成する三重項励起子が正孔輸送層7および正孔注入層6へ拡散することを防止し、三重項励起子を発光層5内に閉じ込める機能を有することが好ましい。
(電子輸送層)
電子輸送層8は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層8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: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、およびZnBTZ等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)等の複素芳香族化合物も用いることができる。本実施形態においては、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10-6cm2/(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8として用いてもよい。また、電子輸送層8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層としてもよい。
また、電子輸送層8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)等を用いることができる。
電子輸送層8は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層8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: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、およびZnBTZ等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)等の複素芳香族化合物も用いることができる。本実施形態においては、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10-6cm2/(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8として用いてもよい。また、電子輸送層8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層としてもよい。
また、電子輸送層8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)等を用いることができる。
本実施形態において、電子輸送層8は、発光層5で生成する三重項励起子が電子輸送層8および電子注入層9へ拡散することを防止し、三重項励起子を発光層5内に閉じ込める機能を有することが好ましい。
(電子注入層)
電子注入層9は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層9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)、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物質、具体的にはAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させた物質等を用いてもよい。なお、この場合には、陰極4からの電子注入をより効率よく行うことができる。
あるいは、電子注入層9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8を構成する物質(金属錯体および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。
電子注入層9は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層9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)、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物質、具体的にはAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させた物質等を用いてもよい。なお、この場合には、陰極4からの電子注入をより効率よく行うことができる。
あるいは、電子注入層9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8を構成する物質(金属錯体および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、真空蒸着法およびスパッタリング法等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、塗布法および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9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。
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、真空蒸着法およびスパッタリング法等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、塗布法および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9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)
本実施形態の有機EL素子1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ず、乾式成膜法、および湿式成膜法等の公知の方法を採用できる。乾式成膜法としては、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等が挙げられる。湿式成膜法としては、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、インクジェット法等が挙げられる。
本実施形態の有機EL素子1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ず、乾式成膜法、および湿式成膜法等の公知の方法を採用できる。乾式成膜法としては、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等が挙げられる。湿式成膜法としては、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、インクジェット法等が挙げられる。
(膜厚)
本実施形態の有機EL素子1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。一般に、ピンホール等の欠陥が生じ難く、かつ高い印加電圧が必要となることによる効率の悪化を防止するため、通常、膜厚は、数nmから1μmの範囲が好ましい。
本実施形態の有機EL素子1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。一般に、ピンホール等の欠陥が生じ難く、かつ高い印加電圧が必要となることによる効率の悪化を防止するため、通常、膜厚は、数nmから1μmの範囲が好ましい。
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、ベンゼン環または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)、および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。ピリジン環または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および置換基を構成する原子については、環形成原子数の数に含めない。また、フルオレン環に置換基として例えばフルオレン環が結合している場合(スピロフルオレン環を含む)、置換基としてのフルオレン環の原子数は環形成原子数の数に含めない。
次に前記一般式に記載の各置換基について説明する。
本明細書において、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)、および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。ピリジン環または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および置換基を構成する原子については、環形成原子数の数に含めない。また、フルオレン環に置換基として例えばフルオレン環が結合している場合(スピロフルオレン環を含む)、置換基としてのフルオレン環の原子数は環形成原子数の数に含めない。
次に前記一般式に記載の各置換基について説明する。
本明細書における環形成炭素数6~30の芳香族炭化水素基(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等が挙げられる。
本明細書におけるアリール基としては、環形成炭素数が6~20であることが好ましく、6~14であることがより好ましく、6~12であることがさらに好ましい。上記アリール基の中でもフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ターフェニル基、フルオレニル基がさらにより好ましい。1-フルオレニル基、2-フルオレニル基、3-フルオレニル基および4-フルオレニル基については、9位の炭素原子に、後述する本明細書における置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18のアリール基が置換されていることが好ましい。
本明細書におけるアリール基としては、環形成炭素数が6~20であることが好ましく、6~14であることがより好ましく、6~12であることがさらに好ましい。上記アリール基の中でもフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ターフェニル基、フルオレニル基がさらにより好ましい。1-フルオレニル基、2-フルオレニル基、3-フルオレニル基および4-フルオレニル基については、9位の炭素原子に、後述する本明細書における置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18のアリール基が置換されていることが好ましい。
本明細書における環形成原子数5~30の複素環基(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。
本明細書における環形成原子数5~30の複素環基としては、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリニル基、ナフチリジニル基、フタラジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、インドリル基、ベンズイミダゾリル基、インダゾリル基、イミダゾピリジニル基、ベンズトリアゾリル基、カルバゾリル基、フリル基、チエニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、イソキサゾリル基、イソチアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、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等が挙げられる。
本明細書における複素環基の環形成原子数は、5~20であることが好ましく、5~14であることがさらに好ましい。上記複素環基の中でも1-ジベンゾフラニル基、2-ジベンゾフラニル基、3-ジベンゾフラニル基、4-ジベンゾフラニル基、1-ジベンゾチオフェニル基、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、本明細書における置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、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。
本明細書における環形成原子数5~30の複素環基としては、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリニル基、ナフチリジニル基、フタラジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、インドリル基、ベンズイミダゾリル基、インダゾリル基、イミダゾピリジニル基、ベンズトリアゾリル基、カルバゾリル基、フリル基、チエニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、イソキサゾリル基、イソチアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、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等が挙げられる。
本明細書における複素環基の環形成原子数は、5~20であることが好ましく、5~14であることがさらに好ましい。上記複素環基の中でも1-ジベンゾフラニル基、2-ジベンゾフラニル基、3-ジベンゾフラニル基、4-ジベンゾフラニル基、1-ジベンゾチオフェニル基、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、本明細書における置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、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、本明細書において、複素環基は、例えば、下記一般式(XY-1)~(XY-18)で表される部分構造から誘導される基であってもよい。
前記一般式(XY-1)~(XY-18)中、Xa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、本明細書において、置換もしくは無置換のカルバゾリル基としては、例えば、下記式で表されるような、カルバゾール環に対してさらに環が縮合した基も含み得る。このような基も置換基を有していてもよい。また、結合手の位置も適宜変更され得る。
本明細書における炭素数1~30のアルキル基としては、直鎖、分岐鎖または環状のいずれであってもよい。直鎖または分岐鎖のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、ネオペンチル基、アミル基、イソアミル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、1-ペンチルヘキシル基、1-ブチルペンチル基、1-ヘプチルオクチル基、および3-メチルペンチル基等が挙げられる。
本明細書における直鎖または分岐鎖のアルキル基の炭素数は、1~10であることが好ましく、1~6であることがさらに好ましい。上記直鎖または分岐鎖のアルキル基の中でもメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、アミル基、イソアミル基、およびネオペンチル基がさらにより好ましい。
本明細書における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。
本明細書における炭素数3~30のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、4-メチルシクロヘキシル基、アダマンチル基、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、シクロペンチル基および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。
本明細書における置換シリル基としては、炭素数3~30のアルキルシリル基、および環形成炭素数6~30のアリールシリル基が挙げられる。
本明細書における炭素数3~30のアルキルシリル基としては、上記炭素数1~30のアルキル基で例示したアルキル基を有するトリアルキルシリル基が挙げられ、具体的にはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリ-n-ブチルシリル基、トリ-n-オクチルシリル基、トリイソブチルシリル基、ジメチルエチルシリル基、ジメチルイソプロピルシリル基、ジメチル-n-プロピルシリル基、ジメチル-n-ブチルシリル基、ジメチル-t-ブチルシリル基、ジエチルイソプロピルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、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、互いに同一でも異なっていてもよい。
本明細書における炭素数3~30のアルキルシリル基としては、上記炭素数1~30のアルキル基で例示したアルキル基を有するトリアルキルシリル基が挙げられ、具体的にはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリ-n-ブチルシリル基、トリ-n-オクチルシリル基、トリイソブチルシリル基、ジメチルエチルシリル基、ジメチルイソプロピルシリル基、ジメチル-n-プロピルシリル基、ジメチル-n-ブチルシリル基、ジメチル-t-ブチルシリル基、ジエチルイソプロピルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、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、互いに同一でも異なっていてもよい。
本明細書における環形成炭素数6~30のアリールシリル基としては、例えば、ジアルキルアリールシリル基、アルキルジアリールシリル基、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。
ジアルキルアリールシリル基は、例えば、上記炭素数1~30のアルキル基で例示したアルキル基を2つ有し、上記環形成炭素数6~30のアリール基を1つ有するジアルキルアリールシリル基が挙げられる。ジアルキルアリールシリル基の炭素数は、8~30であることが好ましい。
アルキルジアリールシリル基は、例えば、上記炭素数1~30のアルキル基で例示したアルキル基を1つ有し、上記環形成炭素数6~30のアリール基を2つ有するアルキルジアリールシリル基が挙げられる。アルキルジアリールシリル基の炭素数は、13~30であることが好ましい。
トリアリールシリル基は、例えば、上記環形成炭素数6~30のアリール基を3つ有するトリアリールシリル基が挙げられる。トリアリールシリル基の炭素数は、18~30であることが好ましい。
本明細書における炭素数1~30のアルコキシ基は、-OZ1と表される。このZ1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等が挙げられる。アルコキシ基の炭素数は、1~20であることが好ましい。
アルコキシ基がハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルコキシ基としては、例えば、上記炭素数1~30のアルコキシ基が1以上のフッ素原子で置換された基が挙げられる。
アルコキシ基がハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルコキシ基としては、例えば、上記炭素数1~30のアルコキシ基が1以上のフッ素原子で置換された基が挙げられる。
本明細書において、アリールアルコキシ基(アリールオキシ基と称する場合がある)におけるアリール基は、芳香族炭化水素基であってもよく、複素環基であってもよい。
本明細書における炭素数5~30のアリールアルコキシ基は、-OZ2と表される。このZ2の例として、例えば、上記環形成炭素数6~30のアリール基等が挙げられる。アリールアルコキシ基の環形成炭素数は、6~20であることが好ましい。このアリールアルコキシ基としては、例えば、フェノキシ基が挙げられる。
本明細書における炭素数5~30のアリールアルコキシ基は、-OZ2と表される。このZ2の例として、例えば、上記環形成炭素数6~30のアリール基等が挙げられる。アリールアルコキシ基の環形成炭素数は、6~20であることが好ましい。このアリールアルコキシ基としては、例えば、フェノキシ基が挙げられる。
本明細書における置換アミノ基は、-NHRV、または-N(RV)2と表される。このRVの例として、例えば、上記炭素数1~30のアルキル基、および上記環形成炭素数6~30のアリール基等が挙げられる。
本明細書において、アラルキル基(アリールアルキル基と称する場合がある)におけるアリール基は、芳香族炭化水素基であってもよく、複素環基であってもよい。
本明細書における炭素数5~30のアラルキル基としては、環形成炭素数6~30のアラルキル基が好ましく、-Z3-Z4と表される。このZ3の例として、上記炭素数1~30のアルキル基に対応するアルキレン基等が挙げられる。このZ4の例として、例えば、上記環形成炭素数6~30のアリール基の例が挙げられる。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1~30(好ましくは1~20、より好ましくは1~10、さらに好ましくは1~6)であることが好ましい。このアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、2-フェニルプロパン-2-イル基、1-フェニルエチル基、2-フェニルエチル基、1-フェニルイソプロピル基、2-フェニルイソプロピル基、フェニル-t-ブチル基、α-ナフチルメチル基、1-α-ナフチルエチル基、2-α-ナフチルエチル基、1-α-ナフチルイソプロピル基、2-α-ナフチルイソプロピル基、β-ナフチルメチル基、1-β-ナフチルエチル基、2-β-ナフチルエチル基、1-β-ナフチルイソプロピル基、および2-β-ナフチルイソプロピル基等が挙げられる。
本明細書における炭素数5~30のアラルキル基としては、環形成炭素数6~30のアラルキル基が好ましく、-Z3-Z4と表される。このZ3の例として、上記炭素数1~30のアルキル基に対応するアルキレン基等が挙げられる。このZ4の例として、例えば、上記環形成炭素数6~30のアリール基の例が挙げられる。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1~30(好ましくは1~20、より好ましくは1~10、さらに好ましくは1~6)であることが好ましい。このアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、2-フェニルプロパン-2-イル基、1-フェニルエチル基、2-フェニルエチル基、1-フェニルイソプロピル基、2-フェニルイソプロピル基、フェニル-t-ブチル基、α-ナフチルメチル基、1-α-ナフチルエチル基、2-α-ナフチルエチル基、1-α-ナフチルイソプロピル基、2-α-ナフチルイソプロピル基、β-ナフチルメチル基、1-β-ナフチルエチル基、2-β-ナフチルエチル基、1-β-ナフチルイソプロピル基、および2-β-ナフチルイソプロピル基等が挙げられる。
本明細書における炭素数2~30のアルケニル基としては、直鎖または分岐鎖のいずれであってもよく、例えば、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、オレイル基、エイコサペンタエニル基、ドコサヘキサエニル基、スチリル基、2,2-ジフェニルビニル基、1,2,2-トリフェニルビニル基、および2-フェニル-2-プロペニル基等が挙げられる。
本明細書における炭素数3~30のシクロアルケニル基としては、例えば、シクロペンタジエニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、およびシクロヘキサジエニル基等が挙げられる。
本明細書における炭素数2~30のアルキニル基としては、直鎖または分岐鎖のいずれであってもよく、例えば、エチニル、プロピニル、および2-フェニルエチニル等が挙げられる。
本明細書における炭素数3~30のシクロアルキニル基としては、例えば、シクロペンチニル基、およびシクロヘキシニル基等が挙げられる。
本明細書における置換ホスフォリル基は、下記一般式(P)で表される。
前記一般式(P)中、ArP1およびArP2は、それぞれ独立に、置換基であり、炭素数1~30のアルキル基、および環形成炭素数6~30のアリール基からなる群から選択されるいずれかの基であることが好ましく、炭素数1~10のアルキル基、および環形成炭素数6~20のアリール基からなる群から選択されるいずれかの基であることがより好ましく、炭素数1~6のアルキル基、および環形成炭素数6~14のアリール基からなる群から選択されるいずれかの基であることがさらに好ましい。
本明細書における置換スルファニル基としては、例えば、メチルスルファニル基、フェニルスルファニル基、ジフェニルスルファニル基、ナフチルスルファニル基、およびトリフェニルスルファニル基等が挙げられる。
本明細書における置換スルフィニル基としては、例えば、メチルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ジフェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、およびトリフェニルスルフィニル基等が挙げられる。
本明細書における置換スルホニル基としては、例えば、メチルスルホニル基、フェニルスルホニル基、ジフェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、およびトリフェニルスルホニル基等が挙げられる。
本明細書における置換ホスファニル基としては、例えば、フェニルホスファニル基等が挙げられる。
本明細書における置換カルボニル基としては、例えば、メチルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ジフェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、およびトリフェニルカルボニル基等が挙げられる。
本明細書における炭素数2~30のアルコキシカルボニル基は、-COOY’と表される。このY’の例として、上記アルキル基が挙げられる。
本明細書における置換カルボキシ基としては、例えば、ベンゾイルオキシ基等が挙げられる。
本明細書におけるアリールチオ基は、-SRVと表される。このRVの例として、上記炭素数1~30のアルキル基および上記環形成炭素数6~30のアリール基が挙げられる。アルキルチオ基の炭素数は、1~20であることが好ましく、アリールチオ基の環形成炭素数は、6~20であることが好ましい。
本明細書におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、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、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、「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、アラルキル基、アルケニル基(直鎖または分岐鎖のアルケニル基、シクロアルケニル基)、アルキニル基(直鎖または分岐鎖のアルキニル基、シクロアルキニル基)、ハロゲン原子の他に、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、上記のアリール基、複素環基、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によってさらに置換されてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成してもよい。
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、上記のアリール基、複素環基、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によってさらに置換されてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成してもよい。
「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。
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、芳香族炭化水素環、または複素環である。
本明細書において、連結基におけるアリール基等としては、上述した一価の基から、1つ以上の原子を除いて得られる二価以上の基が挙げられる。
本実施形態に係る有機EL素子によれば、発光層に前述の本実施形態に係る化合物(第一の化合物)と、蛍光発光性の第二の化合物とを含むので、発光効率を向上させることができる。前述のとおり、発光層に含まれる第一の化合物において逆項間交差が生じ易く、その結果、第一の化合物から第二の化合物への一重項励起エネルギー移動が増大し、蛍光発光性の第二の化合物が効率良く発光するため、発光効率および発光色純度が向上すると推測される。
本実施形態に係る有機EL素子によれば、例えば、第二の化合物として、青色蛍光発光性の化合物を用いた場合には、有機EL素子の青色発光領域における発光色純度を向上させることができる。
本実施形態に係る有機EL素子によれば、例えば、第二の化合物として、青色蛍光発光性の化合物を用いた場合には、有機EL素子の青色発光領域における発光色純度を向上させることができる。
(電子機器)
本発明の一実施形態に係る有機EL素子1は、表示装置および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、および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、および車両用灯具等が挙げられる。
本発明の一実施形態に係る有機EL素子1は、表示装置および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、および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、および車両用灯具等が挙げられる。
〔第二実施形態〕
第二実施形態に係る有機EL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、同一符号および名称を付す等して説明を省略もしくは簡略化する。また、第二実施形態では、特に言及されない材料および化合物については、第一実施形態で説明した材料および化合物と同様の材料および化合物を用いることができる。
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、同一符号および名称を付す等して説明を省略もしくは簡略化する。また、第二実施形態では、特に言及されない材料および化合物については、第一実施形態で説明した材料および化合物と同様の材料および化合物を用いることができる。
第二実施形態に係る有機EL素子は、発光層が、第三の化合物をさらに含んでいる点で、第一実施形態に係る有機EL素子と異なる。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>
第三の化合物の一重項エネルギーは、第一の化合物の一重項エネルギーよりも大きい。
第二実施形態の有機EL素子によれば高効率な有機EL素子を提供できる。
第二実施形態の有機EL素子は、発光層に、遅延蛍光性の第一の化合物と、蛍光発光性の第二の化合物と、第一の化合物よりも大きな一重項エネルギーを有する第三の化合物と、を含んでおり、発光効率が向上する。発光効率が向上する理由としては、第三の化合物が含まれていることによって発光層のキャリアバランスが改善されるためと考えられる。
第三の化合物の一重項エネルギーは、第一の化合物の一重項エネルギーよりも大きい。
第二実施形態の有機EL素子によれば高効率な有機EL素子を提供できる。
第二実施形態の有機EL素子は、発光層に、遅延蛍光性の第一の化合物と、蛍光発光性の第二の化合物と、第一の化合物よりも大きな一重項エネルギーを有する第三の化合物と、を含んでおり、発光効率が向上する。発光効率が向上する理由としては、第三の化合物が含まれていることによって発光層のキャリアバランスが改善されるためと考えられる。
図5は、発光層における第一の化合物、第二の化合物、および第三の化合物の、エネルギー準位およびエネルギー移動の関係の一例を示す図である。図5において、S0は、基底状態を表す。S1(M1)は、第一の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(M1)は、第一の化合物の最低励起三重項状態を表す。S1(M2)は、第二の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(M2)は、第二の化合物の最低励起三重項状態を表す。S1(M3)は、第三の化合物の最低励起一重項状態を表し、T1(M3)は、第三の化合物の最低励起三重項状態を表す。図5中のS1(M1)からS1(M2)へ向かう破線の矢印は、第一の化合物の最低励起一重項状態から第二の化合物の最低励起一重項状態へのフェルスター型エネルギー移動を表す。
図5に示すように、第一の化合物としてΔST(M1)の小さな化合物を用いると、最低励起三重項状態T1(M1)は、熱エネルギーにより、最低励起一重項状態S1(M1)に逆項間交差が可能である。そして、第一の化合物の最低励起一重項状態S1(M1)から第二の化合物の最低励起一重項状態S1(M2)へのフェルスター型エネルギー移動が生じる。この結果、第二の化合物の最低励起一重項状態S1(M2)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。
図5に示すように、第一の化合物としてΔST(M1)の小さな化合物を用いると、最低励起三重項状態T1(M1)は、熱エネルギーにより、最低励起一重項状態S1(M1)に逆項間交差が可能である。そして、第一の化合物の最低励起一重項状態S1(M1)から第二の化合物の最低励起一重項状態S1(M2)へのフェルスター型エネルギー移動が生じる。この結果、第二の化合物の最低励起一重項状態S1(M2)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。
・一重項エネルギーS
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の10μmol/Lトルエン溶液を調製して石英セルに入れ、常温(300K)でこの試料の吸収スペクトル(縦軸:発光強度、横軸:波長とする。)を測定する。この吸収スペクトルの長波長側の立ち下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]を次に示す換算式2に代入して一重項エネルギーを算出する。
換算式2:S[eV]=1239.85/λedge
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の10μmol/Lトルエン溶液を調製して石英セルに入れ、常温(300K)でこの試料の吸収スペクトル(縦軸:発光強度、横軸:波長とする。)を測定する。この吸収スペクトルの長波長側の立ち下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]を次に示す換算式2に代入して一重項エネルギーを算出する。
換算式2:S[eV]=1239.85/λedge
吸収スペクトル測定装置としては、例えば、日立社製の分光光度計(装置名:U3310)が挙げられるが、これに限定されない。
吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対する接線は以下のように引く。吸収スペクトルの極大値のうち、最も長波長側の極大値から長波長方向にスペクトル曲線上を移動する際に、曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち下がるにつれ(つまり縦軸の値が減少するにつれ)、傾きが減少しその後増加することを繰り返す。傾きの値が最も長波長側(ただし、吸光度が0.1以下となる場合は除く)で極小値をとる点において引いた接線を当該吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対する接線とする。
なお、吸光度の値が0.2以下の極大点は、上記最も長波長側の極大値には含めない。
なお、吸光度の値が0.2以下の極大点は、上記最も長波長側の極大値には含めない。
・発光層における化合物の含有率
本実施形態では、発光層において、第一の化合物の含有率は、10質量%以上80質量%以下であることが好ましく、第二の化合物の含有率は、1質量%以上10質量%以下であることが好ましく、第三の化合物の含有率は、10質量%以上80質量%以下であることが好ましい。第一の化合物の含有率は、20質量%以上80質量%以下であることがより好ましく、20質量%以上60質量%以下であることがさらに好ましい。発光層における第一の化合物、第二の化合物、および第三の化合物の合計含有率の上限は、100質量%である。なお、本実施形態は、発光層に、第一の化合物、第二の化合物、および第三の化合物以外の材料が含まれることを除外しない。
本実施形態では、発光層において、第一の化合物の含有率は、10質量%以上80質量%以下であることが好ましく、第二の化合物の含有率は、1質量%以上10質量%以下であることが好ましく、第三の化合物の含有率は、10質量%以上80質量%以下であることが好ましい。第一の化合物の含有率は、20質量%以上80質量%以下であることがより好ましく、20質量%以上60質量%以下であることがさらに好ましい。発光層における第一の化合物、第二の化合物、および第三の化合物の合計含有率の上限は、100質量%である。なお、本実施形態は、発光層に、第一の化合物、第二の化合物、および第三の化合物以外の材料が含まれることを除外しない。
第三の化合物としては、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、第三の化合物としては、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。
第三の化合物は、一つの分子中に下記一般式(31)で表される部分構造および下記一般式(32)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(31)中、
Y31~Y36は、それぞれ独立に、窒素原子、または第三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~Y36のうち少なくともいずれかは、第三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(32)において、
Y41~Y48は、それぞれ独立に、窒素原子、または第三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、Y41~Y48のうち少なくともいずれかは、第三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、
X30は、第三の化合物の分子中における他の原子と結合する窒素原子、または酸素原子、もしくは硫黄原子である。
Y31~Y36は、それぞれ独立に、窒素原子、または第三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~Y36のうち少なくともいずれかは、第三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(32)において、
Y41~Y48は、それぞれ独立に、窒素原子、または第三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、Y41~Y48のうち少なくともいずれかは、第三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、
X30は、第三の化合物の分子中における他の原子と結合する窒素原子、または酸素原子、もしくは硫黄原子である。
前記一般式(32)において、Y41~Y48のうち少なくとも2つが第三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(32)で表される部分構造が、下記一般式(321),(322),(323),(324),(325)および(326)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の部分構造であることが好ましい。
例えば、前記一般式(32)で表される部分構造が、下記一般式(321),(322),(323),(324),(325)および(326)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の部分構造であることが好ましい。
前記一般式(321)~(326)中、
X30は、それぞれ独立に、第三の化合物の分子中における他の原子と結合する窒素原子、または酸素原子、もしくは硫黄原子であり、
Y41~Y48は、それぞれ独立に、窒素原子、または第三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、
X31は、それぞれ独立に、第三の化合物の分子中における他の原子と結合する窒素原子、酸素原子、硫黄原子、または第三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、
Y51~Y54は、それぞれ独立に、窒素原子、または第三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、第三の化合物は、前記一般式(321)~(326)のうち前記一般式(323)で表される部分構造を有することが好ましい。
X30は、それぞれ独立に、第三の化合物の分子中における他の原子と結合する窒素原子、または酸素原子、もしくは硫黄原子であり、
Y41~Y48は、それぞれ独立に、窒素原子、または第三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、
X31は、それぞれ独立に、第三の化合物の分子中における他の原子と結合する窒素原子、酸素原子、硫黄原子、または第三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、
Y51~Y54は、それぞれ独立に、窒素原子、または第三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、第三の化合物は、前記一般式(321)~(326)のうち前記一般式(323)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(31)で表される部分構造は、下記一般式(33)で表される基および下記一般式(34)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三の化合物に含まれることが好ましい。
下記一般式(33)および下記一般式(34)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、第三の化合物として好ましい。
下記一般式(33)および下記一般式(34)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、第三の化合物として好ましい。
前記一般式(33)および前記一般式(34)中、
Y31、Y32、Y34、およびY36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、
置換基としてのR31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、
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、
置換もしくは無置換のシリル基、
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
置換もしくは無置換のカルボキシ基からなる群から選択される。
ただし、前記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(33)および前記一般式(34)中、波線部分は、第三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。
Y31、Y32、Y34、およびY36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、
置換基としてのR31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、
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、
置換もしくは無置換のシリル基、
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
置換もしくは無置換のカルボキシ基からなる群から選択される。
ただし、前記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(33)および前記一般式(34)中、波線部分は、第三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(33)において、Y31、Y32、Y34およびY36は、それぞれ独立に、CR31であることが好ましく、複数のR31は、互いに同一でも異なっていてもよい。
また、前記一般式(34)において、Y32、Y34およびY36は、それぞれ独立に、CR31であることが好ましく、複数のR31は、互いに同一でも異なっていてもよい。
また、前記一般式(34)において、Y32、Y34およびY36は、それぞれ独立に、CR31であることが好ましく、複数のR31は、互いに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)3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、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いずれかの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(32)で表される部分構造は、下記一般式(35)~(39)および下記一般式(30a)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三の化合物に含まれることが好ましい。
前記一般式(35)~(39),および(30a)中、
Y41~Y48は、それぞれ独立に、窒素原子またはCR32であり、
R32は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR32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、
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、
置換もしくは無置換のシリル基、
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
置換もしくは無置換のカルボキシ基からなる群から選択され、
前記一般式(35)および(36)中、X30は、第三の化合物の分子中における他の原子と結合する窒素原子であり、
前記一般式(37)~(39),および(30a)中、
X30は、NR33、酸素原子、または硫黄原子であり、
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、
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、
置換もしくは無置換のシリル基、
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
置換若しくは無置換のカルボキシ基からなる群から選択される。
ただし、前記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(35)~(39),(30a)中、波線部分は、第三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。
Y41~Y48は、それぞれ独立に、窒素原子またはCR32であり、
R32は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR32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、
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、
置換もしくは無置換のシリル基、
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
置換もしくは無置換のカルボキシ基からなる群から選択され、
前記一般式(35)および(36)中、X30は、第三の化合物の分子中における他の原子と結合する窒素原子であり、
前記一般式(37)~(39),および(30a)中、
X30は、NR33、酸素原子、または硫黄原子であり、
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、
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、
置換もしくは無置換のシリル基、
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
置換若しくは無置換のカルボキシ基からなる群から選択される。
ただし、前記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(35)~(39),(30a)中、波線部分は、第三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(35)において、Y41~Y48は、それぞれ独立に、CR32であることが好ましく、前記一般式(36)および前記一般式(37)において、Y41~Y45,Y47およびY48は、それぞれ独立に、CR32であることが好ましく、前記一般式(38)において、Y41,Y42,Y44,Y45,Y47およびY48は、それぞれ独立に、CR32であることが好ましく、前記一般式(39)において、Y42~Y48は、それぞれ独立に、CR32であることが好ましく、前記一般式(30a)において、Y42~Y47は、それぞれ独立に、CR32であることが好ましく、複数のR32は、互いに同一でも異なっていてもよい。
第三の化合物において、前記X30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。
第三の化合物において、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いずれかの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。
第三の化合物は、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、第三の化合物は、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。
・第三の化合物の製造方法
第三の化合物は、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。
第三の化合物は、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。
第三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。
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。
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。)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。
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。
第三の化合物において、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。
置換も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。
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。
置換も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。
第三の化合物において、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。
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。
本実施形態に係る第三の化合物の具体例を以下に示す。なお、本発明における第三の化合物は、これらの具体例に限定されない。
(発光層における第一の化合物、第二の化合物、および第三の化合物の関係性)
本実施形態では、第三の化合物は、発光層において、上述の本実施形態に係る第一の化合物同士が分子会合することを抑制する分散材としての機能を有すると考えられる。
さらに、第三の化合物によって、第一の化合物と第二の化合物との化合物間の距離を離すことにより、第一の化合物の励起一重項状態から第二の化合物の励起一重項状態へのエネルギー移動を促進し、かつ第一の化合物の励起三重項状態から第二の化合物の励起三重項状態へのエネルギー移動を抑制する結果、発光効率の向上に寄与すると推測される。
本実施形態では、第三の化合物は、発光層において、上述の本実施形態に係る第一の化合物同士が分子会合することを抑制する分散材としての機能を有すると考えられる。
さらに、第三の化合物によって、第一の化合物と第二の化合物との化合物間の距離を離すことにより、第一の化合物の励起一重項状態から第二の化合物の励起一重項状態へのエネルギー移動を促進し、かつ第一の化合物の励起三重項状態から第二の化合物の励起三重項状態へのエネルギー移動を抑制する結果、発光効率の向上に寄与すると推測される。
本実施形態において、第一の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M1)は、第二の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M2)よりも大きいことが好ましい。また、第三の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M3)は、第二の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M1)よりも大きいことが好ましい。
第三の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M3)は、第一の化合物および第二の化合物と同様にして、測定することができる。
第三の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M3)は、第一の化合物および第二の化合物と同様にして、測定することができる。
本実施形態において、第三の化合物の77[K]におけるエネルギーギャップT77K(M3)は、2.9eV以上であることが好ましい。第三の化合物が、このようなエネルギーギャップT77K(M3)を有することで、発光層において第三の化合物が励起子生成およびキャリア輸送に関与し難くさせることができる。
本実施形態に係る有機EL素子によれば、発光効率および発光色純度を向上させることができる。
本実施形態に係る有機EL素子によれば、例えば、第二の化合物として、青色蛍光発光性の化合物を用いた場合には、有機EL素子の青色発光領域における発光色純度を向上させることができる。
本実施形態に係る有機EL素子によれば、例えば、第二の化合物として、青色蛍光発光性の化合物を用いた場合には、有機EL素子の青色発光領域における発光色純度を向上させることができる。
〔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、改良等は、本発明に含まれる。
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、改良等は、本発明に含まれる。
例えば、発光層は、1層に限られず、複数の発光層が積層されていてもよい。有機EL素子が複数の発光層を有する場合、少なくとも1つの発光層が上記実施形態で説明した条件を満たしていればよい。例えば、その他の発光層が、蛍光発光型の発光層であっても、三重項励起状態から直接基底状態への電子遷移による発光を利用した燐光発光型の発光層であってもよい。
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。
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。
また、例えば、発光層の陽極側および陰極側の少なくとも一方に障壁層を隣接させて設けてもよい。障壁層は、発光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、発光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、かつ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、発光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、発光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、かつ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、発光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、励起エネルギーが発光層からその周辺層に漏れ出さないように、障壁層を発光層に隣接させて設けてもよい。発光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、電子輸送層および正孔輸送層等)に移動することを阻止する。
発光層と障壁層とは接合していることが好ましい。
例えば、発光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、かつ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、発光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、発光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、かつ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、発光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、励起エネルギーが発光層からその周辺層に漏れ出さないように、障壁層を発光層に隣接させて設けてもよい。発光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、電子輸送層および正孔輸送層等)に移動することを阻止する。
発光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等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
以下、本発明に係る実施例を説明する。本発明は、これらの実施例によって限定されない。
有機EL素子の製造に用いた化合物を以下に示す。
〔化合物の評価〕
化合物BH-1およびBH-2の遅延蛍光発光性を測定した。また、化合物BH-1およびBH-2の一重項エネルギーSを測定した。測定方法および算出方法を以下に示す。
化合物BH-1およびBH-2の遅延蛍光発光性を測定した。また、化合物BH-1およびBH-2の一重項エネルギーS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。なお、測定対象となる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。すなわち、Prompt発光(即時発光)の量をXPとし、Delay発光(遅延発光)の量をXDとしたときに、XD/XPの値が0.05以上であることを意味する。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。
化合物BH-1と前記化合物TH-2とを、化合物BH-1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。そして、化合物BH-1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)とを測定した。その結果、化合物BH-1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。すなわち、化合物BH-1について、XD/XPの値が0.05以上であることを確認した。
一方、化合物BH-2について、化合物BH-1と同様に、Prompt発光(即時発光)と、Delay発光(遅延発光)とを測定した結果、Delay発光(遅延発光)の量がPrompt発光(即時発光)の量に対して5%未満であることを確認した。すなわち、化合物BH-2について、XD/XPの値が0.05未満であることを確認した。
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。なお、測定対象となる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。すなわち、Prompt発光(即時発光)の量をXPとし、Delay発光(遅延発光)の量をXDとしたときに、XD/XPの値が0.05以上であることを意味する。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。
化合物BH-1と前記化合物TH-2とを、化合物BH-1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。そして、化合物BH-1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)とを測定した。その結果、化合物BH-1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。すなわち、化合物BH-1について、XD/XPの値が0.05以上であることを確認した。
一方、化合物BH-2について、化合物BH-1と同様に、Prompt発光(即時発光)と、Delay発光(遅延発光)とを測定した結果、Delay発光(遅延発光)の量がPrompt発光(即時発光)の量に対して5%未満であることを確認した。すなわち、化合物BH-2について、XD/XPの値が0.05未満であることを確認した。
・一重項エネルギーS
一重項エネルギーSは、次のようにして測定した。測定対象となる化合物の10μmol/Lトルエン溶液を調製して石英セルに入れ、常温(300K)でこの試料の吸収スペクトル(縦軸:発光強度、横軸:波長とする。)を測定した。この吸収スペクトルの長波長側の立ち下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]を次に示す換算式2に代入して一重項エネルギーSを算出した。
換算式2:S[eV]=1239.85/λedge
吸収スペクトルは、日立社製の分光光度計(装置名:U3310)で測定した。
一重項エネルギーSは、次のようにして測定した。測定対象となる化合物の10μmol/Lトルエン溶液を調製して石英セルに入れ、常温(300K)でこの試料の吸収スペクトル(縦軸:発光強度、横軸:波長とする。)を測定した。この吸収スペクトルの長波長側の立ち下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]を次に示す換算式2に代入して一重項エネルギーSを算出した。
換算式2:S[eV]=1239.85/λedge
吸収スペクトルは、日立社製の分光光度計(装置名:U3310)で測定した。
算出した一重項エネルギーSを以下に示す。
BH-1:3.08eV
BH-2:3.42eV
BH-1:3.08eV
BH-2:3.42eV
DA-1:4.0eV(文献値:APPLIED PHYSICS LETTERS 101, 093306 (2012))
<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。
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10nmの第二正孔輸送層を形成した。
次に、第二正孔輸送層上に、化合物EBを蒸着し、膜厚5nmの障壁層を形成した。
さらに、この障壁層上に、第一の化合物としての化合物BH-1と、第二の化合物としての化合物BD-2と、第三の化合物としての化合物DA-1と、を共蒸着し、膜厚25nmの発光層を形成した。発光層における化合物BH-1の濃度を11質量%とし、化合物BD-2の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を88質量%とした。
次に、この発光層上に、化合物HB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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-2(25, 88% : 11% : 1%) / HB(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、発光層における各化合物の割合(質量%)を示す。
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10nmの第二正孔輸送層を形成した。
次に、第二正孔輸送層上に、化合物EBを蒸着し、膜厚5nmの障壁層を形成した。
さらに、この障壁層上に、第一の化合物としての化合物BH-1と、第二の化合物としての化合物BD-2と、第三の化合物としての化合物DA-1と、を共蒸着し、膜厚25nmの発光層を形成した。発光層における化合物BH-1の濃度を11質量%とし、化合物BD-2の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を88質量%とした。
次に、この発光層上に、化合物HB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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-2(25, 88% : 11% : 1%) / HB(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、発光層における各化合物の割合(質量%)を示す。
(実施例2)
実施例2の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物BD-2に代えて化合物BD-3を用いたこと以外は、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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-3(25, 88% : 11% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例2の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物BD-2に代えて化合物BD-3を用いたこと以外は、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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-3(25, 88% : 11% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(実施例3)
実施例3の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物BD-2に代えて化合物BD-4を用いたこと以外は、実施例1と同様にして作製した。
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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-4(25, 88% : 11% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例3の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物BD-2に代えて化合物BD-4を用いたこと以外は、実施例1と同様にして作製した。
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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-4(25, 88% : 11% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(実施例4)
実施例4の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物BD-2に代えて化合物BD-5を用いたこと以外は、実施例1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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-5(25, 88% : 11% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例4の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物BD-2に代えて化合物BD-5を用いたこと以外は、実施例1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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-5(25, 88% : 11% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(実施例5)
実施例5の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物BD-2に代えて化合物BD-6を用いたこと以外は、実施例1と同様にして作製した。
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(5) / HT-1(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-6(25, 88% : 11% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例5の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物BD-2に代えて化合物BD-6を用いたこと以外は、実施例1と同様にして作製した。
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(5) / HT-1(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-6(25, 88% : 11% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(実施例6)
実施例6の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物BD-2に代えて化合物BD-7を用いたこと以外は、実施例1と同様にして作製した。
実施例6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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-7(25, 88% : 11% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例6の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物BD-2に代えて化合物BD-7を用いたこと以外は、実施例1と同様にして作製した。
実施例6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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-7(25, 88% : 11% : 1%) / HB(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の発光層における化合物BD-2に代えて化合物BD-1を用い、かつ化合物BH-1に代えて化合物BH-2を用いたこと以外は、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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-2 : BD-1(25, 88% : 11% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
比較例1の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物BD-2に代えて化合物BD-1を用い、かつ化合物BH-1に代えて化合物BH-2を用いたこと以外は、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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-2 : BD-1(25, 88% : 11% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(比較例2)
比較例2の有機EL素子は、実施例4の発光層における化合物BH-1に代えて化合物BH-2を用いたこと以外は、実施例4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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-2 : BD-5(25, 88% : 11% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
比較例2の有機EL素子は、実施例4の発光層における化合物BH-1に代えて化合物BH-2を用いたこと以外は、実施例4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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-2 : BD-5(25, 88% : 11% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(比較例3)
比較例3の有機EL素子は、実施例5の発光層における化合物BH-1に代えて化合物BH-2を用いたこと以外は、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(5) / HT-1(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-2 : BD-6(25, 88% : 11% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
比較例3の有機EL素子は、実施例5の発光層における化合物BH-1に代えて化合物BH-2を用いたこと以外は、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(5) / HT-1(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-2 : BD-6(25, 88% : 11% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
〔有機EL素子の評価〕
実施例1~6および比較例1~3において作製した有機EL素子について、発光ピーク波長λpおよび外部量子効率EQEの評価を行った。評価結果を表2に示す。
各評価方法は、以下の通りである。
実施例1~6および比較例1~3において作製した有機EL素子について、発光ピーク波長λpおよび外部量子効率EQEの評価を行った。評価結果を表2に示す。
各評価方法は、以下の通りである。
・外部量子効率EQE
電流密度が0.1mA/cm2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分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタ社製)で計測した。得られた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。
電流密度が0.1mA/cm2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分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタ社製)で計測した。得られた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。
・発光ピーク波長λp
上記で得られた分光放射輝度スペクトルから発光ピーク波長λpを求めた。
上記で得られた分光放射輝度スペクトルから発光ピーク波長λpを求めた。
(実施例7)
実施例7の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物BD-2に代えて化合物BD-1を用い、BH-1の濃度を24質量%とし、化合物BD-1の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を75質量%とした以外は、実施例1と同様にして作製した。
実施例7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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-1(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例7の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物BD-2に代えて化合物BD-1を用い、BH-1の濃度を24質量%とし、化合物BD-1の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を75質量%とした以外は、実施例1と同様にして作製した。
実施例7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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-1(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(実施例8)
実施例8の有機EL素子は、実施例1の発光層におけるBH-1の濃度を24質量%とし、化合物BD-2の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を75質量%とした以外は、実施例1と同様にして作製した。
実施例8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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-2(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例8の有機EL素子は、実施例1の発光層におけるBH-1の濃度を24質量%とし、化合物BD-2の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を75質量%とした以外は、実施例1と同様にして作製した。
実施例8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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-2(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(実施例9)
実施例9の有機EL素子は、実施例2の発光層におけるBH-1の濃度を24質量%とし、化合物BD-3の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を75質量%とした以外は、実施例2と同様にして作製した。
実施例9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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-3(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例9の有機EL素子は、実施例2の発光層におけるBH-1の濃度を24質量%とし、化合物BD-3の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を75質量%とした以外は、実施例2と同様にして作製した。
実施例9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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-3(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(実施例10)
実施例10の有機EL素子は、実施例3の発光層におけるBH-1の濃度を24質量%とし、化合物BD-4の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を75質量%とした以外は、実施例3と同様にして作製した。
実施例10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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-4(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例10の有機EL素子は、実施例3の発光層におけるBH-1の濃度を24質量%とし、化合物BD-4の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を75質量%とした以外は、実施例3と同様にして作製した。
実施例10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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-4(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(実施例11)
実施例11の有機EL素子は、実施例4の発光層におけるBH-1の濃度を24質量%とし、化合物BD-5の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を75質量%とした以外は、実施例4と同様にして作製した。
実施例11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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-5(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例11の有機EL素子は、実施例4の発光層におけるBH-1の濃度を24質量%とし、化合物BD-5の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を75質量%とした以外は、実施例4と同様にして作製した。
実施例11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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-5(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(実施例12)
実施例12の有機EL素子は、実施例5の発光層におけるBH-1の濃度を24質量%とし、化合物BD-6の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を75質量%とした以外は、実施例5と同様にして作製した。
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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-6(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例12の有機EL素子は、実施例5の発光層におけるBH-1の濃度を24質量%とし、化合物BD-6の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を75質量%とした以外は、実施例5と同様にして作製した。
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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-6(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(実施例13)
実施例13の有機EL素子は、実施例6の発光層におけるBH-1の濃度を24質量%とし、化合物BD-7の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を75質量%とした以外は、実施例6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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-7(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例13の有機EL素子は、実施例6の発光層におけるBH-1の濃度を24質量%とし、化合物BD-7の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を75質量%とした以外は、実施例6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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-7(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(比較例4)
比較例4の有機EL素子は、実施例7の発光層における化合物BH-1に代えて化合物BH-2を用いたこと以外は、実施例7と同様にして作製した。
比較例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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-2 : BD-1(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
比較例4の有機EL素子は、実施例7の発光層における化合物BH-1に代えて化合物BH-2を用いたこと以外は、実施例7と同様にして作製した。
比較例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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-2 : BD-1(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(比較例5)
比較例5の有機EL素子は、実施例11の発光層における化合物BH-1に代えて化合物BH-2を用いたこと以外は、実施例11と同様にして作製した。
比較例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(5) / HT-1(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-2 : BD-5(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
比較例5の有機EL素子は、実施例11の発光層における化合物BH-1に代えて化合物BH-2を用いたこと以外は、実施例11と同様にして作製した。
比較例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(5) / HT-1(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-2 : BD-5(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(比較例6)
比較例6の有機EL素子は、実施例12の発光層における化合物BH-1に代えて化合物BH-2を用いたこと以外は、実施例12と同様にして作製した。
比較例6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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-2 : BD-6(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
比較例6の有機EL素子は、実施例12の発光層における化合物BH-1に代えて化合物BH-2を用いたこと以外は、実施例12と同様にして作製した。
比較例6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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-2 : BD-6(25, 75% : 24% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
〔有機EL素子の評価〕
実施例7~13および比較例4~6において作製した有機EL素子について、発光ピーク波長λpおよび外部量子効率EQEの評価を行った。評価結果を表3に示す。
各評価方法は、前述と同様である。
実施例7~13および比較例4~6において作製した有機EL素子について、発光ピーク波長λpおよび外部量子効率EQEの評価を行った。評価結果を表3に示す。
各評価方法は、前述と同様である。
(実施例14)
実施例14の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物BD-2に代えて化合物BD-1を用い、実施例1の発光層におけるBH-1の濃度を49質量%とし、化合物BD-1の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を50質量%とした以外は、実施例1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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-1(25, 50% : 49% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例14の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物BD-2に代えて化合物BD-1を用い、実施例1の発光層におけるBH-1の濃度を49質量%とし、化合物BD-1の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を50質量%とした以外は、実施例1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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-1(25, 50% : 49% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(実施例15)
実施例15の有機EL素子は、実施例1の発光層におけるBH-1の濃度を49質量%とし、化合物BD-2の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を50質量%とした以外は、実施例1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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-2(25, 50% : 49% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例15の有機EL素子は、実施例1の発光層におけるBH-1の濃度を49質量%とし、化合物BD-2の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を50質量%とした以外は、実施例1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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-2(25, 50% : 49% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(実施例16)
実施例16の有機EL素子は、実施例2の発光層におけるBH-1の濃度を49質量%とし、化合物BD-3の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を50質量%とした以外は、実施例2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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-3(25, 50% : 49% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例16の有機EL素子は、実施例2の発光層におけるBH-1の濃度を49質量%とし、化合物BD-3の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を50質量%とした以外は、実施例2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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-3(25, 50% : 49% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(実施例17)
実施例17の有機EL素子は、実施例3の発光層におけるBH-1の濃度を49質量%とし、化合物BD-4の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を50質量%とした以外は、実施例3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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-4(25, 50% : 49% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例17の有機EL素子は、実施例3の発光層におけるBH-1の濃度を49質量%とし、化合物BD-4の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を50質量%とした以外は、実施例3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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-4(25, 50% : 49% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(実施例18)
実施例18の有機EL素子は、実施例4の発光層におけるBH-1の濃度を49質量%とし、化合物BD-5の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を50質量%とした以外は、実施例4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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-5(25, 50% : 49% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例18の有機EL素子は、実施例4の発光層におけるBH-1の濃度を49質量%とし、化合物BD-5の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を50質量%とした以外は、実施例4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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-5(25, 50% : 49% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(実施例19)
実施例19の有機EL素子は、実施例5の発光層におけるBH-1の濃度を49質量%とし、化合物BD-6の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を50質量%とした以外は、実施例5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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-6(25, 50% : 49% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例19の有機EL素子は、実施例5の発光層におけるBH-1の濃度を49質量%とし、化合物BD-6の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を50質量%とした以外は、実施例5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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-6(25, 50% : 49% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(実施例20)
実施例20の有機EL素子は、実施例6の発光層におけるBH-1の濃度を49質量%とし、化合物BD-7の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を50質量%とした以外は、実施例6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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-7(25, 50% : 49% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
実施例20の有機EL素子は、実施例6の発光層におけるBH-1の濃度を49質量%とし、化合物BD-7の濃度を1質量%とし、化合物DA-1の濃度を50質量%とした以外は、実施例6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(80) / HT-2(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1 : BD-7(25, 50% : 49% : 1%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
〔有機EL素子の評価〕
実施例14~20において作製した有機EL素子について、発光ピーク波長λpおよび外部量子効率EQEの評価を行った。評価結果を表4に示す。
各評価方法は、前述と同様である。
実施例14~20において作製した有機EL素子について、発光ピーク波長λpおよび外部量子効率EQEの評価を行った。評価結果を表4に示す。
各評価方法は、前述と同様である。
表2~4が示すように、実施例1~20に係る有機EL素子は、いずれも比較例1~6に係る有機EL素子よりも発光効率が高かった。
(比較例7)
比較例7の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物BD-2を用いず、BH-1の濃度を12質量%とし、化合物DA-1の濃度を88質量%とした以外は、実施例1と同様にして作製した。
比較例7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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1(25, 88% : 12%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
比較例7の有機EL素子は、実施例1の発光層における化合物BD-2を用いず、BH-1の濃度を12質量%とし、化合物DA-1の濃度を88質量%とした以外は、実施例1と同様にして作製した。
比較例7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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1(25, 88% : 12%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(比較例8)
比較例8の有機EL素子は、実施例7の発光層における化合物BD-1を用いず、BH-1の濃度を25質量%とし、化合物DA-1の濃度を75質量%とした以外は、実施例7と同様にして作製した。
比較例8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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1(25, 75% : 25%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
比較例8の有機EL素子は、実施例7の発光層における化合物BD-1を用いず、BH-1の濃度を25質量%とし、化合物DA-1の濃度を75質量%とした以外は、実施例7と同様にして作製した。
比較例8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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1(25, 75% : 25%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
(比較例9)
比較例9の有機EL素子は、実施例14の発光層に化合物BD-1を用いず、BH-1の濃度を50質量%とし、化合物DA-1の濃度を50質量%とした以外は、実施例14と同様にして作製した。
比較例9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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1(25, 50% : 50%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
比較例9の有機EL素子は、実施例14の発光層に化合物BD-1を用いず、BH-1の濃度を50質量%とし、化合物DA-1の濃度を50質量%とした以外は、実施例14と同様にして作製した。
比較例9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(10) / EB (5)/ DA-1 : BH-1(25, 50% : 50%) / HB(5) / ET(20) / LiF(1) / Al(80)
〔有機EL素子の評価〕
実施例1~20および比較例7~9において作製した有機EL素子について、CIE1931色度の評価を行った。評価結果を表5~7に示す。
各評価方法は、以下の通りである。
実施例1~20および比較例7~9において作製した有機EL素子について、CIE1931色度の評価を行った。評価結果を表5~7に示す。
各評価方法は、以下の通りである。
・CIE1931色度
電流密度が0.1mA/cm2となるように素子に電圧を印加した時のCIE1931色度座標(x、y)を、上記分光放射輝度計で計測した。
電流密度が0.1mA/cm2となるように素子に電圧を印加した時のCIE1931色度座標(x、y)を、上記分光放射輝度計で計測した。
表5~7が示すように、実施例1~20に係る有機EL素子は、いずれも遅延蛍光発光性材料であるBH-1を発光させる方式の比較例7~9に係る有機EL素子よりも、色純度の高い青色発光が得られた。
以上のように、実施例1~20に係る有機EL素子によれば、発光効率が向上し、かつ色純度も向上することがわかった。
以上のように、実施例1~20に係る有機EL素子によれば、発光効率が向上し、かつ色純度も向上することがわかった。
1…有機EL素子、3…陽極、4…陰極、5…発光層。
Claims (23)
- 陽極と、
発光層と、
陰極と、を含み、
前記発光層は、下記一般式(1)で表される遅延蛍光性の第一の化合物と、蛍光発光性の第二の化合物とを含む、有機エレクトロルミネッセンス素子。
(前記一般式(1)中、
Xは、酸素原子、硫黄原子、またはセレン原子であり、
Y1からY8はそれぞれ独立に、CR1a、CR1b、または窒素原子であり、
ただし、Y1からY8の少なくとも2つは窒素原子であり、かつY1からY8の少なくとも1つはCR1aであり、
R1aは、それぞれ独立に、下記一般式(A)~(N)で表される基からなる群から選択されるいずれかの基であり、R1aが複数存在する場合、複数のR1aは、互いに同一でも異なっていてもよく、
R1bは、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR1bは、それぞれ独立に、
ハロゲン原子、
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5~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールアルコキシ基、
置換もしくは無置換のアミノ基、
置換もしくは無置換のシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキニル基、
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、
置換もしくは無置換のカルボニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルコキシカルボニル基、
置換もしくは無置換のカルボキシ基、
シアノ基、
置換もしくは無置換のスルファニル基、
置換スルフィニル基、
置換スルホニル基、および
置換もしくは無置換のホスフォリル基からなる群から選択され、
置換基としてのR1bが複数存在する場合、置換基としての複数のR1bは、互いに同一でも異なっていてもよい。)
(前記一般式(A)~(N)中、
X1~X20は、それぞれ独立に、窒素原子またはCRxであり、
ただし、
前記一般式(B)において、X5~X8のいずれかは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のいずれかは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(C)において、X5~X8のいずれかは、X9~X12およびX13~X16を含む縮合環における5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であり、
前記一般式(E)において、X5~X8およびX18のいずれかは、X9~X12のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12のいずれかは、X5~X8およびX18のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(F)において、X5~X8およびX18のいずれかは、X9~X12およびX19のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12およびX19のいずれかは、X5~X8およびX18のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(G)において、X5~X8のいずれかは、X9~X12およびX19のいずれかと結合する炭素原子であり、X9~X12およびX19のいずれかは、X5~X8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(H)において、X5~X8およびX18のいずれかは、X9~X12およびX13~X16を含む縮合環における5員環中の窒素原子と結合する炭素原子であり、
前記一般式(I)において、X5~X8およびX18のいずれかは、X9~X12およびX19を含む環とX13~X16およびX20を含む環とを連結する窒素原子と結合する炭素原子であり、
前記一般式(J)において、X5~X8のいずれかは、X9~X12およびX19を含む環とX13~X16およびX20を含む環とを連結する窒素原子と結合する炭素原子であり、
前記一般式(K)において、X5~X8のいずれかは、Y1~Y8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(L)において、X5~X8およびX18のいずれかは、Y1~Y8のいずれかと結合する炭素原子であり、
前記一般式(M)において、X5~X8およびX18のいずれかは、*m1と結合する炭素原子であり、X5~X8およびX18のいずれかは、*m2と結合する炭素原子であり、*m1および*m2は、それぞれ、X5~X8およびX18のいずれかとの結合部位であり、
前記一般式(N)において、X5~X8のいずれかは、*n1と結合する炭素原子であり、X5~X8のいずれかは、*n2と結合する炭素原子であり、*n1および*n2は、それぞれ、X5~X8のいずれかとの結合部位であり、
Rxは、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのRx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、
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環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換のホスフォリル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
シアノ基、
ニトロ基、
置換もしくは無置換のカルボキシ基、
ハロゲン原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールアルコキシ基、
置換もしくは無置換のアミノ基、
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3~30のシクロアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキニル基、
アシル基、
置換もしくは無置換のカルボニル基、
エステル基、
置換もしくは無置換のスルファニル基、
置換もしくは無置換のスルフィニル基、
置換もしくは無置換のスルホニル基、および
置換もしくは無置換のホスファニル基からなる群から選択され、
置換基としてのRxが複数存在する場合、置換基としての複数のRxは、互いに同一でも異なっていてもよく、置換基としての複数のRxは、互いに直接結合して環を形成してもよいし、またはヘテロ原子を介して環を形成してもよく、
Ara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環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換のホスフォリル基、および
置換もしくは無置換のシリル基からなる群から選択され、
*は、Y1~Y8のいずれかとの結合部位である。) - 前記第一の化合物において、Y1~Y4の少なくとも1つが窒素原子である、
請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記第一の化合物において、Y11からY14のいずれか2つが窒素原子である、
請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記第一の化合物において、R1aが前記一般式(A),(B),(C),および(G)で表される基からなる群から選択されるいずれかの基である、
請求項1から請求項6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。 - 前記第一の化合物において、Xが酸素原子または硫黄原子である、
請求項1から請求項7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。 - 前記第一の化合物において、R1b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、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いずれかの基である、
請求項1から請求項8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。 - 前記第一の化合物において、Rx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、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いずれかの基である、
請求項1から請求項9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。 - 前記第一の化合物において、Ara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、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いずれかの基である、
請求項1から請求項10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。 - 前記第二の化合物は、下記一般式(20)で表される化合物である、
請求項1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。
(前記一般式(20)中、
R21およびR22は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR21およびR22は、それぞれ独立に、
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環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換のホスフォリル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
シアノ基、
ニトロ基、および
置換もしくは無置換のカルボキシ基からなる群から選択され、
置換基としてのR21およびR22は、互いに直接結合して環を形成してもよく、
X21~X28は、それぞれ独立に、CR23または窒素原子であり、
R23は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR23は、それぞれ独立に、
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環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、
置換もしくは無置換のホスフォリル基、
置換もしくは無置換のシリル基、
シアノ基、
ニトロ基、および
置換もしくは無置換のカルボキシ基からなる群から選択され、
置換基としてのR23が複数存在する場合、置換基としての複数のR23は、互いに同一でも異なっていてもよく、置換基としての複数のR23は、互いに直接結合して環を形成してもよいし、またはヘテロ原子を介して環を形成してもよい。) - 前記第二の化合物は、下記一般式(21)で表される化合物である、
請求項1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。
(前記一般式(21)中、
n1は1以上の整数であり、
Ar0は、置換もしくは無置換の環形成炭素数10~40の縮合芳香族炭化水素基であり、
Ar1およびAr2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、
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、および
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基からなる群から選択され、
Ar1とAr2とが結合して飽和または不飽和の環を形成してもよく、n1が2以上の場合、複数のAr1は、互いに同一でも異なっていてもよく、複数のAr2は、互いに同一でも異なっていてもよく、
L0は、単結合または連結基であり、L0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、
n1が2以上の場合、複数のL0は、互いに同一でも異なっていてもよい。) - 前記第二の化合物において、Ar1およびAr2が、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いずれかの基である、
請求項13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記第二の化合物において、Ar1およびAr2の少なくとも1つが、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からなる群から選択されるいずれかの基である、
請求項13または請求項14に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記第二の化合物は、下記一般式(22)で表される化合物である、
請求項1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。
(前記一般式(22)中、
pは0~5の整数であり、
qおよびrは、それぞれ独立に、1~5の整数であり、
Ar10は、置換もしくは無置換の環形成炭素数10~40の縮合芳香族炭化水素基であり、
R10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、および
置換もしくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基からなる群から選択され、
qが2以上の場合、複数のR10は、互いに同一でも異なっていてもよく、R10同士が結合して飽和または不飽和の環を形成してもよく、
pが0のとき、Ar10とR10とは単結合で結合し、
pが1~5の整数のとき、L10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連結基であり、
pが2以上の場合、複数のL10は、互いに同一でも異なっていてもよく、L10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。) - 前記発光層は、第三の化合物をさらに含み、
前記第三の化合物の一重項エネルギーは、前記第一の化合物の一重項エネルギーよりも大きい、
請求項1から請求項16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。 - 前記第三の化合物は、一つの分子中に下記一般式(31)で表される部分構造および下記一般式(32)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、
請求項17に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(前記一般式(31)中、
Y31~Y36は、それぞれ独立に、窒素原子、または第三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~Y36のうち少なくともいずれかは、第三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(32)において、
Y41~Y48は、それぞれ独立に、窒素原子、または第三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、Y41~Y48のうち少なくともいずれかは、第三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、
X30は、窒素原子、酸素原子、または硫黄原子である。) - 前記一般式(31)で表される部分構造は、下記一般式(33)で表される基および下記一般式(34)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前記第三の化合物に含まれる、
請求項18に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(前記一般式(33)および前記一般式(34)中、
Y31、Y32、Y34、およびY36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、
置換基としてのR31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、
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、
置換もしくは無置換のシリル基、
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
置換もしくは無置換のカルボキシ基からなる群から選択され、
波線部分は、第三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(32)で表される部分構造は、下記一般式(35)~(39)および下記一般式(30a)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前記第三の化合物に含まれる、
請求項18または請求項19に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(前記一般式(35)~(39),および(30a)中、
Y41~Y48は、それぞれ独立に、窒素原子またはCR32であり、
R32は、それぞれ独立に、水素原子または置換基であり、
置換基としてのR32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、
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、
置換もしくは無置換のシリル基、
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
置換もしくは無置換のカルボキシ基からなる群から選択され、
前記一般式(35)および(36)中、X30は、窒素原子であり、
前記一般式(37)~(39),および(30a)中、
X30は、NR33、酸素原子、または硫黄原子であり、
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、
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、
置換もしくは無置換のシリル基、
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
置換若しくは無置換のカルボキシ基からなる群から選択され、
波線部分は、第三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。) - 前記陽極と前記発光層との間に正孔輸送層を含む、
請求項1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。 - 前記陰極と前記発光層との間に電子輸送層を含む、
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。 - 請求項1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を備える電子機器。
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