WO2023157629A1 - 発光材料、及び有機電界発光素子 - Google Patents

発光材料、及び有機電界発光素子 Download PDF

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WO2023157629A1
WO2023157629A1 PCT/JP2023/002947 JP2023002947W WO2023157629A1 WO 2023157629 A1 WO2023157629 A1 WO 2023157629A1 JP 2023002947 W JP2023002947 W JP 2023002947W WO 2023157629 A1 WO2023157629 A1 WO 2023157629A1
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group
substituted
ring
general formula
unsubstituted
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PCT/JP2023/002947
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English (en)
French (fr)
Inventor
匡志 多田
雄太 相良
紗友里 木寺
琢麿 安田
赫基 閔
Original Assignee
日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社
国立大学法人九州大学
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00—Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • C07F5/02—Boron compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices

Definitions

  • the present invention relates to a luminescent material and an organic electroluminescence device (referred to as an organic EL device) using the luminescent material in the luminescent layer.
  • Patent Literature 1 discloses an organic EL element that utilizes a TTF (Triplet-Triplet Fusion) mechanism, which is one mechanism of delayed fluorescence.
  • TTF Triplet-Triplet Fusion
  • the TTF mechanism utilizes a phenomenon in which singlet excitons are generated by the collision of two triplet excitons, and is theoretically believed to increase the internal quantum efficiency to 40%.
  • the efficiency is lower than that of phosphorescent organic EL devices, there is a demand for further improvement in efficiency.
  • Patent Document 2 discloses an organic EL element using a thermally activated delayed fluorescence (TADF) mechanism.
  • the TADF mechanism utilizes the phenomenon of reverse intersystem crossing from triplet excitons to singlet excitons in materials with a small energy difference between the singlet and triplet levels. It is believed that it can be increased to 100%.
  • Patent Literature 2 discloses a thermally activated delayed fluorescence material comprising an indolocarbazole compound.
  • Patent Documents 3, 4, and 5 disclose a luminescent material composed of a polycyclic aromatic compound containing boron atoms and an organic EL device using the same.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a light-emitting material capable of obtaining a practically useful organic EL device that emits light with high efficiency and has high driving stability, and the same.
  • An object of the present invention is to provide an organic EL device using the method.
  • the present invention relates to a light-emitting material characterized by being represented by the following general formula (1) or general formula (2).
  • the present invention relates to an organic electroluminescence device comprising a light-emitting layer, wherein at least one light-emitting layer contains the above-described light-emitting material.
  • the present invention is a luminescent material characterized by being represented by the following general formula (1) or general formula (2).
  • C ring, D ring, E ring, H ring, and I ring are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring having 6 to 24 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted -18 aromatic heterocycles
  • F ring, G ring, and J ring are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 24 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 18 carbon atoms, or It represents a substituted or unsubstituted linked aromatic group formed by linking 2 to 8 of these aromatic rings.
  • the hydrogen atoms in the general formulas (1) and (2) may be substituted with deuterium atoms
  • X1 is each independently N—R1, O, or S
  • R1 is a substituted or unsubstituted carbon 6 to 24 aromatic hydrocarbon ring groups, substituted or unsubstituted C 3 to 18 aromatic heterocyclic groups, or substituted or unsubstituted 2 to 8 of these aromatic rings linked together represents a linked aromatic group.
  • Each R2 is independently an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 24 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic ring having 3 to 18 carbon atoms. group, or a substituted or unsubstituted linked aromatic group formed by linking 2 to 8 of these aromatic rings.
  • a, b, c, l, m, and n represent the number of substitutions
  • a, c and m each independently represents an integer of 0 to 4
  • n represents an integer of 0 to 3
  • b and l Each independently represents an integer of 0 to 1.
  • the C ring and D ring, and the E ring and F ring in general formula (1) may form a ring with each other through a direct bond or a linking group.
  • the H ring and the G ring, and the I ring and the J ring in the general formula (2) may form a ring with each other through a direct bond or a linking group.
  • the general formula (1) is preferably represented by the following general formula (3), and the general formula (2) is preferably represented by the following general formula (4).
  • R3 is each independently an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 24 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 18 carbon atoms It is a cyclic group.
  • d, e, f, g, h, i, j and k represent the number of substitutions, g, i and j each independently represents an integer of 0 to 5, d, e, f, h and k each independently represents an integer from 0 to 4;
  • At least one light-emitting layer contains the light-emitting material described above.
  • At least one light-emitting layer containing the light-emitting material is represented by a first host selected from compounds represented by the following general formula (5), and a compound represented by the following general formula (6). It is preferable to contain a second host selected from the following compounds.
  • Ar1 is a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 18 carbon atoms, or these aromatic rings having 2 to 8 It represents a substituted or unsubstituted linked aromatic group formed by linking two groups.
  • Each R4 is independently an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 3 to 18 carbon atoms represents a heterocyclic group.
  • o, p, q, and r represent the number of substitutions, q and r each independently represent an integer of 0 to 4, and o and p each independently represent an integer of 0 to 3.
  • s represents the number of repetitions and represents an integer of 1 to 4;
  • t represents the number of substitutions and represents an integer of 1 or 2;
  • a hydrogen atom in general formula (5) may be substituted with a deuterium atom.
  • general formula (5) may be symmetrical or asymmetrical.
  • each X2 independently represents N or C-R5, but at least one X2 represents N.
  • Ar2, Ar3, and Ar4 are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 18 carbon atoms, or an aromatic thereof It represents a substituted or unsubstituted linked aromatic group composed of 2 to 8 linked aromatic rings.
  • R5 is each independently hydrogen, deuterium, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted 3 to 3 carbon atoms represents 18 aromatic heterocyclic groups.
  • a hydrogen atom in general formula (6) may be replaced with a deuterium atom.
  • the luminescent material represented by the general formula (1) or (2) described above is obtained by measuring the excitation singlet energy (S1) obtained by measuring the emission spectrum and by measuring the phosphorescence spectrum.
  • the difference ( ⁇ EST, that is, the measured value ⁇ EST) from the required excited triplet energy (T1) is preferably 0.20 eV or less.
  • the organic electroluminescent device of the present invention contains 0.1 to 10 wt% of the light emitting material represented by the general formula (1) or (2) as a dopant, and It is preferable to provide a light-emitting layer containing a total of 99.9 to 90 wt % of one host and a second host represented by general formula (6).
  • the luminescent material of the present invention it is possible to obtain a practically useful organic EL device that emits light with high efficiency and has high driving stability.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a structural example of an organic EL device used in the present invention.
  • the organic EL device of the present invention has one or more light-emitting layers between an anode and a cathode facing each other, and at least one of the light-emitting layers is represented by general formula (1) or general formula (2).
  • the organic EL device has one or more light-emitting layers between an anode and a cathode facing each other, and at least one of the light-emitting layers is represented by general formula (3) or general formula (4).
  • the light-emitting material represented by general formula (2) is preferable, and among general formula (3) or general formula (4), the light-emitting material represented by general formula (4) are preferred.
  • This organic EL device has a plurality of layers between an anode and a cathode facing each other, and at least one layer of the plurality of layers is a light-emitting layer. and a second host selected from compounds represented by general formula (6).
  • General formula (1), general formula (2), general formula (3), and general formula (4) are described below.
  • C ring, D ring, E ring, H ring, and I ring in general formula (1) or general formula (2) are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring having 6 to 24 carbon atoms, or It represents a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic ring having 3 to 18 carbon atoms. It preferably represents a substituted or unsubstituted benzene ring or a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic ring having 3 to 18 carbon atoms. More preferably, it represents a substituted or unsubstituted benzene ring or a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic ring having 3 to 12 carbon atoms.
  • unsubstituted aromatic hydrocarbon rings and unsubstituted aromatic heterocycles of the C ring, D ring, E ring, H ring, and I ring of general formula (1) or general formula (2) include , benzene, naphthalene, acenaphthene, acenaphthylene, azulene, anthracene, chrysene, pyrene, phenanthrene, triphenylene, fluorene, benzo "a" anthracene, pyridine, pyrimidine, triazine, thiophene, isothiazole, thiazole, pyridazine, pyrrole, pyrazole, imidazole, triazole, thiadiazole, pyrazine, furan, isoxazole, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, quinazoline, thiadiazole, phthalazine, tetrazol
  • benzene pyridine, pyrimidine, pyrazine, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, quinazoline, indole, benzofuran, dibenzofuran, dibenzothiophene and carbazole.
  • F ring, G ring, and J ring of general formula (1) or general formula (2) are each independently substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring groups having 6 to 24 carbon atoms, substituted or unsubstituted carbon atoms It represents an aromatic heterocyclic group of 3 to 18, or a substituted or unsubstituted linked aromatic group composed of 2 to 8 of these aromatic rings linked together.
  • a substituted or unsubstituted benzene ring group, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted group composed of 2 to 8 of these aromatic rings linked together. represents a linking aromatic group.
  • a substituted or unsubstituted benzene ring group, a substituted or unsubstituted C3-C12 aromatic heterocyclic group, or a substituted or unsubstituted group consisting of 2 to 8 of these aromatic rings linked together represents a linked aromatic group.
  • unsubstituted aromatic hydrocarbon ring groups unsubstituted aromatic heterocyclic groups, and unsubstituted linked aromatic groups of the F ring, G ring, and J ring of general formula (1) or general formula (2)
  • Specific examples include benzene, naphthalene, acenaphthene, acenaphthylene, azulene, anthracene, chrysene, pyrene, phenanthrene, triphenylene, fluorene, benzo[a]anthracene, pyridine, pyrimidine, triazine, thiophene, isothiazole, thiazole, pyridazine, pyrrole, pyrazole, imidazole, triazole, thiadiazole, pyrazine, furan, isoxazole, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, quinazoline, thiadiazole, phthalazine,
  • a group formed by removing one hydrogen can be mentioned.
  • a hydrogen atom in general formula (1) or general formula (2) may be substituted with a deuterium atom.
  • Each X1 in general formula (1) or general formula (2) independently represents NR1, O, or S.
  • each X1 is independently N—R1 or O.
  • R1 in general formula (1) or general formula (2) is a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 24 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 18 carbon atoms, or It represents a substituted or unsubstituted linked aromatic group formed by linking 2 to 8 of these aromatic rings.
  • a substituted or unsubstituted benzene ring group, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted group composed of 2 to 8 of these aromatic rings linked together. represents a linking aromatic group.
  • a substituted or unsubstituted benzene ring group, a substituted or unsubstituted C3-C12 aromatic heterocyclic group, or a substituted or unsubstituted group consisting of 2 to 8 of these aromatic rings linked together represents a linked aromatic group.
  • unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group unsubstituted aromatic heterocyclic group
  • unsubstituted aromatic linking group for R1 in general formula (1) or general formula (2) are as described above. The same is true for the F ring, G ring, and J ring.
  • a group formed by removing one hydrogen can be mentioned.
  • R2 in general formula (1) or general formula (2) is each independently an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 24 carbon atoms, a substituted or It represents an unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted linked aromatic group formed by linking 2 to 8 of these aromatic rings.
  • an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted benzene ring, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic ring having 3 to 18 carbon atoms, or 2 to 8 of these aromatic rings linked together represents a substituted or unsubstituted linked aromatic group constituted by More preferably, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted benzene ring, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic ring having 3 to 12 carbon atoms, or 2 to 8 of these aromatic rings It represents a substituted or unsubstituted linked aromatic group formed by linking.
  • aliphatic hydrocarbon group for R2 in general formula (1) or general formula (2) examples include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, t -butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, t-pentyl group and n-hexyl group.
  • a group formed by removing one hydrogen can be mentioned.
  • a, b, c, l, m, and n in general formula (1) or general formula (2) represent the number of substitutions, a, c and m each independently represents an integer of 0 to 4, n is 0 represents an integer of ⁇ 3, and b and l represent integers of 0-1.
  • a, c and m independently represent an integer of 0 to 1
  • n represents an integer of 0 to 1
  • b and l each independently represents an integer of 0 to 1.
  • C ring and D ring, E ring and F ring, H ring and G ring, and I ring and J ring each form a ring with each other through a direct bond or a linking group.
  • the linking group is preferably an ether group (-O-), a sulfide group (-S-), a methylene group (-C(R21) 2 -), or a silyl group (-Si(R21) 2 -).
  • R21 independently represents hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, or a benzene ring
  • specific examples of the aliphatic hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, t-pentyl group and n-hexyl group.
  • R3 in general formula (3) and general formula (4) are each independently an aliphatic hydrocarbon ring group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 24 carbon atoms, or It represents a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 18 carbon atoms. It preferably represents an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted benzene ring group, or a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 18 carbon atoms.
  • it represents an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted benzene ring group, or a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 12 carbon atoms.
  • aliphatic hydrocarbon group, unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group and unsubstituted aromatic heterocyclic group for R3 in general formula (3) or general formula (4) include the contents described for R2 and It is the same.
  • a, b, c, l, m, n, d, e, f, g, h, i, j and k in general formula (3) or general formula (4) represent the number of substitutions, g, i, j each independently represent an integer of 0 to 5, a, c, d, e, f, h, k, and m each independently represent an integer of 0 to 4, n represents an integer of 0 to 3, b , l each independently represents an integer of 0 to 1.
  • g, i, and j each independently represent an integer of 0 to 1
  • a, c, d, e, f, h, k, and m each independently represent an integer of 0 to 1
  • n is 0 to represents an integer of 1
  • b and l each independently represent an integer of 0 to 1;
  • the luminescent material represented by the general formula (1) or (2) described above has a difference ( ⁇ EST) between the excited singlet energy (S1) and the excited triplet energy (T1) of 0.20 eV or less. is preferred. If the difference between S1 and T1 is small, reverse exchange crossing is likely to occur, triplet excitons can be efficiently used for light emission, and high light emission efficiency can be expected.
  • ⁇ EST ie, the theoretical value ⁇ EST
  • a preferable value of the measured value ⁇ EST is 0.20 eV or less, and more preferably 0.15 eV or less. Also, the theoretical value ⁇ EST is preferably less than 0.55 eV, more preferably less than 0.45 eV.
  • the light-emitting material represented by the general formula (1) or general formula (2) By incorporating the light-emitting material represented by the general formula (1) or general formula (2) into the light-emitting layer, it is possible to obtain an organic EL device that emits light with high efficiency, has high driving stability, and is excellent in practical use. be able to.
  • the light-emitting layer contains a light-emitting material together with a first host selected from the compounds represented by the general formula (5) and a second host selected from the compounds represented by the general formula (6), It becomes a better organic EL device.
  • Ar1 in the general formula (5) is a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 18 carbon atoms, or these aromatic rings It represents a substituted or unsubstituted linked aromatic group composed of 2 to 8 linked.
  • a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 12 carbon atoms, or 2 to 8 of these aromatic rings are linked.
  • Biphenyl and terphenyl groups may be ortho-linked, meta-linked or para-linked, preferably including meta-linked or para-linked.
  • unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group, unsubstituted aromatic heterocyclic group, and unsubstituted linked aromatic group for Ar1 in general formula (5) include benzene, naphthalene, acenaphthene, acenaphthylene, Azulene, anthracene, chrysene, pyrene, phenanthrene, triphenylene, fluorene, benzo[a]anthracene, pyridine, pyrimidine, triazine, thiophene, isothiazole, thiazole, pyridazine, pyrrole, pyrazole, imidazole, triazole, thiadiazole, pyrazine, furan, isoxazole , quinoline, isoquinoline, quinoxaline, quinazoline, thiadiazole, phthalazine, tetrazole, indole, benzofur
  • each R4 is independently an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted carbon number It represents 3 to 18 aromatic heterocyclic groups. It preferably represents an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 12 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 12 carbon atoms. .
  • aliphatic hydrocarbon group, unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group and unsubstituted aromatic heterocyclic group for R4 in general formula (5) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group and isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, t-pentyl group, n-hexyl group, benzene, naphthalene, acenaphthene, acenaphthylene, azulene, anthracene, chrysene, pyrene, phenanthrene, triphenylene, fluorene, benzo[a]anthracene, pyridine, pyrimidine, triazine, thiophene, isothiazole, thiazole, pyri
  • q and r independently represent an integer of 0 to 4, o and p represent an integer of 0 to 3, s represents an integer of 1 to 4, and t represents 1 or 2.
  • q and r independently represent an integer of 0 to 1
  • p represents an integer of 0 to 1
  • s represents an integer of 1 to 3
  • t represents 1.
  • the general formula (5) includes at least two carbazoles, and preferably includes carbazoles linked at the 3,9-position or 4,9-position.
  • a hydrogen atom in general formula (5) may be substituted with a deuterium atom.
  • Each X2 in the general formula (6) independently represents N or C-R5, but at least one X2 represents N. Preferably three X2 represent N.
  • R5 in the general formula (6) is each independently hydrogen, deuterium, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 18 carbon atoms, or a substituted or It represents an unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 18 carbon atoms.
  • hydrogen, deuterium, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon having 3 to 12 carbon atoms represents a group heterocyclic group.
  • Specific examples are as described for R4, except that hydrogen and deuterium are included.
  • Preferred are hydrogen, deuterium, methyl group, t-butyl group, benzene, naphthalene, dibenzofuran, dibenzothiophene, dibenzoselenophene and carbazole.
  • Ar2, Ar3 and Ar4 in general formula (6) are synonymous with Ar1 in general formula (5).
  • each independently substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 18 carbon atoms, or these aromatic rings having 2 to 2 It represents a substituted or unsubstituted linked aromatic group formed by linking 8 groups.
  • a substituted or unsubstituted benzene ring group a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 12 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic ring formed by connecting 2 to 8 of these aromatic rings It is a substituted linking aromatic group.
  • a specific example is as described in Ar1.
  • Preferred are benzene, naphthalene, dibenzofuran, dibenzothiophene, dibenzoselenophene, carbazole, and substituted or unsubstituted linked aromatic groups formed by linking 2 to 8 of these aromatic rings. More preferred are benzene, biphenyl, terphenyl, dibenzofuran and carbazole.
  • Biphenyl and terphenyl groups may be ortho-linked, meta-linked or para-linked, preferably including meta-linked or para-linked.
  • at least one of Ar2, Ar3, or Ar4 is a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 18 carbon atoms, or a substituted or It is preferably an unsubstituted linked aromatic group.
  • a hydrogen atom in general formula (6) may be replaced with a deuterium atom.
  • the aromatic hydrocarbon ring group, the aromatic heterocyclic group, or the linked aromatic group may each have a substituent.
  • the substituent may be a cyano group, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a diarylamino group having 12 to 30 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or a An aryloxy group, an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, and an arylthio group having 6 to 18 carbon atoms.
  • the number of substituents is 0-5, preferably 0-2.
  • the carbon number of the substituent is not included in the calculation of the number of carbon atoms. However, it is preferable that the total carbon number including the carbon number of the substituent satisfies the above range.
  • the substituents on the C ring, D ring, E ring, H ring and I ring follow the definition of R3.
  • substituents include cyano, methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, diphenylamino, naphthylphenylamino, dinaphthylamino, dianthranylamino, and diphenane.
  • Threnylamino methoxy, ethoxy, phenol, diphenyloxy, methylthio, ethylthio, thiophenol or diphenylthio.
  • a linked aromatic group refers to a group in which aromatic rings of an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group are linked by single bonds, and these may be linked in a straight chain or branched may be connected in the form of
  • the connecting aromatic rings may be the same or different.
  • it corresponds to a linked aromatic group it is different from an aromatic hydrocarbon ring group having a substituent or an aromatic heterocyclic group having a substituent.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a general organic EL device used in the present invention.
  • 1 is a substrate
  • 2 is an anode
  • 3 is a hole injection layer
  • 4 is a hole transport layer
  • 5 is a light emission Layer 6 represents the electron transport layer
  • 7 represents the cathode.
  • the organic EL device of the present invention may have an exciton blocking layer adjacent to the light emitting layer, or may have an electron blocking layer between the light emitting layer and the hole injection layer.
  • the exciton blocking layer can be inserted either on the cathode side or the anode side of the light-emitting layer, or both can be inserted at the same time.
  • the organic EL device of the present invention has an anode, a light-emitting layer, and a cathode as essential layers. It is preferable to have a hole blocking layer between the transport layers.
  • the hole injection transport layer means either or both of the hole injection layer and the hole transport layer
  • the electron injection transport layer means either or both of the electron injection layer and the electron transport layer.
  • the organic EL element As described above, the layers constituting the laminated structure on the substrate other than the electrodes such as the anode and the cathode are sometimes collectively referred to as the organic layer.
  • the organic EL device of the present invention is preferably supported by a substrate.
  • the substrate is not particularly limited as long as it is conventionally used in organic EL elements, and can be made of, for example, glass, transparent plastic, quartz, or the like.
  • anode material in the organic EL device a material having a large work function (4 eV or more), a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof is preferably used.
  • electrode materials include metals such as Au, conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 and ZnO.
  • a material such as IDIXO (In 2 O 3 —ZnO) that is amorphous and capable of forming a transparent conductive film may also be used.
  • the anode may be formed by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering, and then forming a pattern of a desired shape by photolithography.
  • a pattern may be formed through a mask having a desired shape during vapor deposition or sputtering of the electrode material.
  • a coatable substance such as an organic conductive compound
  • a wet film forming method such as a printing method or a coating method may be used.
  • the transmittance is desirably higher than 10%, and the sheet resistance of the anode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less.
  • the film thickness depends on the material, it is usually selected in the range of 10 to 1000 nm, preferably 10 to 200 nm.
  • a cathode material a material composed of a metal having a small work function (4 eV or less) (referred to as an electron-injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof is used.
  • electrode materials include sodium, sodium-potassium alloys, magnesium, lithium, magnesium/copper mixtures, magnesium/silver mixtures, magnesium/aluminum mixtures, magnesium/indium mixtures, aluminum/aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, indium, lithium/aluminum mixtures, rare earth metals and the like.
  • a mixture of an electron injection metal and a second metal that has a higher work function and is more stable such as a magnesium/silver mixture, magnesium /aluminum mixtures, magnesium/indium mixtures, aluminum/aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium/aluminum mixtures, aluminum and the like are suitable.
  • the cathode can be produced by forming a thin film of these cathode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the sheet resistance of the cathode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 ⁇ m, preferably 50 to 200 nm.
  • the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 ⁇ m, preferably 50 to 200 nm.
  • a transparent or translucent cathode can be produced by forming the above metal in a thickness of 1 to 20 nm on the cathode and then forming the conductive transparent material mentioned in the explanation of the anode thereon. By applying this, it is possible to fabricate a device in which both the anode and the cathode are transparent.
  • the light-emitting layer is a layer that emits light after recombination of holes and electrons injected from the anode and the cathode to generate excitons.
  • a light-emitting material represented by general formula (1) or general formula (2) may be used alone, or this light-emitting material may be used together with a host material. When used with a host material, the emissive material becomes an emissive dopant.
  • the luminescent material represented by general formula (1) or general formula (2) may be used together with a fluorescent luminescent material other than those represented by general formula (1) or general formula (2). When used with a fluorescent emitting material, it may also be used with a host material. When the luminescent material represented by general formula (1) or general formula (2) is used together with the fluorescent luminescent material, the fluorescent luminescent material becomes the luminescent dopant.
  • the content of the light-emitting dopant is preferably 0.1 to 10 wt%, preferably It is preferably 0.1 to 5 wt%.
  • the host material contains a first host selected from the compounds of the above general formula (5) and a second host selected from the compounds of the above general formula (6), the content in the light emitting layer
  • the total amount should be 99.9-90 wt%, preferably 99.9-95 wt%.
  • the host material in the light-emitting layer in addition to the host materials shown above, known host materials used in phosphorescent light-emitting devices and fluorescent light-emitting devices can be used.
  • Known host materials that can be used include compounds having hole-transporting ability and electron-transporting ability and having a high glass transition temperature. It preferably has a triplet excitation energy (T1) greater than the triplet excitation energy (T1).
  • a TADF active compound may be used as the host material.
  • S1 and T1 are measured as follows.
  • a sample compound thermalally activated delayed fluorescence material
  • a quartz substrate by a vacuum vapor deposition method at a degree of vacuum of 10 ⁇ 4 Pa or less to form a vapor-deposited film with a thickness of 100 nm.
  • S1 measures the emission spectrum of this deposited film, draws a tangent line to the rising edge of the emission spectrum on the short wavelength side, and obtains the wavelength value ⁇ edge [nm] at the intersection of the tangent line and the horizontal axis using the following formula (i). to calculate S1.
  • S1 [eV] 1239.85/ ⁇ edge (i)
  • T1 measures the phosphorescence spectrum of the deposited film, draws a tangent line to the rising edge of the phosphorescence spectrum on the short wavelength side, and calculates the wavelength value ⁇ edge [nm] at the intersection of the tangent line and the horizontal axis by the formula (ii). to calculate T1.
  • T1 [eV] 1239.85/ ⁇ edge (ii)
  • host materials are known from many patent documents, etc., and can be selected from them.
  • Specific examples of the host material include, but are not limited to, indole compounds, carbazole compounds, indolocarbazole compounds, pyridine compounds, pyrimidine compounds, triazine compounds, triazole compounds, oxazole compounds, oxadiazole compounds, and imidazole compounds.
  • Carbazole compounds, indolocarbazole compounds, pyridine compounds, pyrimidine compounds, triazine compounds, anthracene compounds, triphenylene compounds, carborane compounds, and porphyrin compounds are preferred.
  • Only one type of host may be used in one light-emitting layer, or two or more types of hosts may be used.
  • two or more types of hosts it is preferable to use materials represented by general formulas (5) and (6).
  • each host is vapor-deposited from a different vapor deposition source, or a pre-mixture is formed by pre-mixing before vapor deposition so that multiple types of hosts can be simultaneously vapor-deposited from one vapor deposition source.
  • the host and the light-emitting material can be simultaneously vapor-deposited from one vapor deposition source by premixing one or more hosts and one or more light-emitting materials into a premix.
  • premixing method a method that can mix uniformly as much as possible is desirable, and examples thereof include pulverization and mixing, heating and melting under reduced pressure or in an inert gas atmosphere such as nitrogen, and sublimation.
  • the method is not limited.
  • the form of the host and its preliminary mixture may be powder, stick, or granule.
  • the host and its premixture may form an exciplex.
  • Examples of fluorescent light-emitting materials when using a fluorescent light-emitting material other than those represented by general formula (1) or general formula (2) in the light-emitting layer include condensed polycyclic aromatic derivatives, styrylamine derivatives, condensed ring Examples include amine derivatives, boron-containing compounds, pyrrole derivatives, indole derivatives, carbazole derivatives, indolocarbazole derivatives and the like. Among these, condensed ring amine derivatives, boron-containing compounds, carbazole derivatives, and indolocarbazole derivatives are preferred.
  • condensed ring amine derivatives examples include diaminepyrene derivatives, diaminochrysene derivatives, diaminoanthracene derivatives, diaminofluorenone derivatives, and diaminofluorene derivatives in which one or more benzofuro skeletons are condensed.
  • Boron-containing compounds include, for example, pyrromethene derivatives, triphenylborane derivatives and the like.
  • Preferred fluorescent materials other than those represented by general formula (1) or general formula (2) are not particularly limited, but specific examples include the following.
  • the injection layer is a layer provided between an electrode and an organic layer to reduce driving voltage and improve luminance. and between the cathode and the light-emitting layer or electron-transporting layer. An injection layer can be provided as needed.
  • the hole-blocking layer has the function of an electron-transporting layer. can improve the recombination probability of electrons and holes in the light-emitting layer.
  • a compound represented by the general formula (6) or a known hole-blocking material can be used for the hole-blocking layer. Preferred are compounds represented by the general formula (6). Also, a plurality of types of hole blocking materials may be used in combination.
  • the electron-blocking layer has the function of a hole-transporting layer, and by blocking electrons while transporting holes, it is possible to improve the probability of recombination of electrons and holes in the light-emitting layer.
  • a material for the electron blocking layer a compound represented by the general formula (5) or a known electron blocking layer material can be used. Preferred are compounds represented by the general formula (5).
  • Exciton blocking layer is a layer that prevents excitons generated by the recombination of holes and electrons in the light-emitting layer from diffusing into the charge-transporting layer. It becomes possible to efficiently confine them in the light-emitting layer, and the light-emitting efficiency of the device can be improved.
  • An exciton blocking layer can be inserted between two adjacent light emitting layers in a device in which two or more light emitting layers are adjacent to each other. As a material for such an exciton blocking layer, a known exciton blocking layer material can be used.
  • Layers adjacent to the light-emitting layer include a hole-blocking layer, an electron-blocking layer, an exciton-blocking layer, and the like. Become.
  • the hole-transporting layer is made of a hole-transporting material having a function of transporting holes, and the hole-transporting layer can be provided as a single layer or multiple layers.
  • the hole-transporting material has either hole injection or transport or electron barrier properties, and may be either organic or inorganic. Any compound can be selected from conventionally known compounds and used for the hole transport layer. Examples of such hole-transporting materials include porphyrin derivatives, arylamine derivatives, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene.
  • arylamine derivatives fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, conductive polymer oligomers, especially thiophene oligomers, etc.
  • porphyrin derivatives, arylamine derivatives and styrylamine derivatives can also be used.
  • an arylamine derivative is used.
  • the electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and the electron transport layer can be provided as a single layer or multiple layers.
  • the electron-transporting material (which may also serve as a hole-blocking material) should have the function of transmitting electrons injected from the cathode to the light-emitting layer.
  • any compound can be selected and used from conventionally known compounds.
  • each layer when producing the organic EL element of the present invention is not particularly limited, and it may be produced by either a dry process or a wet process.
  • a quartz substrate is subjected to a vacuum deposition method under conditions of a degree of vacuum of 10 ⁇ 4 Pa or less. were co-deposited from different deposition sources to form a deposited film with a thickness of 100 nm. At this time, the co-evaporation was carried out under the conditions that the concentration of the compound (1-1) was 2% by mass.
  • S1 measures the emission spectrum of this deposited film, draws a tangent line to the rising edge of the emission spectrum on the short wavelength side, and calculates the wavelength value ⁇ edge [nm] at the intersection of the tangent line and the horizontal axis by the following formula ( i) to calculate S1.
  • S1 [eV] 1239.85/ ⁇ edge (i)
  • T1 the phosphorescent spectrum of the vapor deposited film is measured, a tangent line is drawn with respect to the rise on the short wavelength side of the phosphorescent spectrum, and the wavelength value ⁇ edge [nm] at the intersection of the tangent line and the horizontal axis is expressed by the formula (ii). to calculate T1.
  • T1 [eV] 1239.85/ ⁇ edge (ii)
  • S1 and T1 of BD-1 were measured in the same manner except that compound (1-1) was replaced with BD-1.
  • Example 1 Each thin film shown below was laminated at a degree of vacuum of 4.0 ⁇ 10 ⁇ 5 Pa by a vacuum deposition method on a glass substrate having an anode made of ITO with a film thickness of 70 nm.
  • HAT-CN shown above was formed on ITO to a thickness of 10 nm as a hole injection layer, and then HT-1 was formed to a thickness of 25 nm as a hole transport layer.
  • the compound (2-30) shown as a specific example was formed as an electron blocking layer to a thickness of 5 nm.
  • the above compound (2-30) as a first host, the compound (3-3) as a second host, and the general formula (1) or general formula (2) as a dopant are shown as specific examples of the above Compound (1-1) in the exemplified compounds.
  • co-evaporation was carried out under vapor deposition conditions such that the concentration of compound (2-30) was 49% by mass, the concentration of compound (3-3) was 49% by mass, and the concentration of compound (1-1) was 2% by mass.
  • compound (3-3) was formed to a thickness of 5 nm as a hole blocking layer.
  • ET-1 was formed with a thickness of 40 nm as an electron transport layer. Furthermore, lithium fluoride (LiF) was formed to a thickness of 1 nm as an electron injection layer on the electron transport layer. Finally, aluminum (Al) was formed to a thickness of 70 nm as a cathode on the electron injection layer, and an organic EL device according to Example 1 was produced.
  • LiF lithium fluoride
  • Al aluminum
  • Comparative example 1 An organic EL device was produced in the same manner as in Example 1, except that BD-1 was used as the dopant.
  • Table 2 shows the maximum emission wavelength of the emission spectrum, the external quantum efficiency, and the lifetime of the produced organic EL device.
  • the maximum emission wavelength and external quantum efficiency are values at a drive current density of 2.5 mA/cm 2 , and are initial characteristics.
  • the lifetime was measured by measuring the time until the brightness decayed to 80% of the initial brightness when the driving current density was 2.5 mA/cm 2 .
  • Example 2 As shown in Table 2, from a comparison of the data of Example 1 and Comparative Example 1, a light-emitting material in which a specific skeleton represented by general formula (1) or general formula (2) and boron atoms are combined is used as a light-emitting dopant.
  • the organic EL device used was excellent in both efficiency and life, and showed particularly excellent results in terms of life characteristics. It is believed that this is because the use of a skeleton with a specific structure extended the conjugation, improved the stability against oxidation and reduction, and improved the lifetime characteristics.
  • Example 2 S1 and T1 can be obtained by actual measurement as described above, or can be obtained by theoretical calculation using a molecular orbital method program as shown below. If S1-T1 obtained by theoretical calculation is small, reverse exchange crossing is likely to occur, triplet excitons can be efficiently used for light emission, and high light emission efficiency can be expected.
  • 1-1, 1-3, 1-67, and 1-70 which are light emitting materials represented by general formula (1) or general formula (2), using the molecular orbital method program Gaussian16, the density half function theory (DFT ), structural optimization calculations were performed at the TDA-PBE0/6-31G* level to calculate S1(theo), T1(theo), and S1-T1(theo).
  • Table 3 shows the results. As comparative examples, Table 3 shows the results obtained in the same manner for S1(theo), T1(theo), and S1-T1(theo) of BD-1.
  • the luminescent material represented by general formula (1) or general formula (2) of the present invention preferably satisfies S1-T1(theo) ⁇ 0.55 eV, more preferably S1-T1(theo) ⁇ 0.45 eV. .

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Abstract

発光材料とそれを用いた高発光効率、長寿命な有機EL素子を提供する。　対向する陽極と陰極の間に、発光層を含む有機EL素子において、少なくとも１つの発光層に発光性ドーパントとして特定の構造を有する骨格とホウ素原子を組み合わせた化合物を含有するものであり、上記化合物は下記一般式（１）若しくは一般式（２）で表される。

Description

発光材料、及び有機電界発光素子
　本発明は、発光材料と、それを発光層に用いた有機電界発光素子（有機ＥＬ素子という）に関するものである。
　有機EL素子に電圧を印加することで、陽極から正孔が、陰極からは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が再結合し、励起子が生成される。この際、電子スピンの統計則により、一重項励起子及び三重項励起子が１：３の割合で生成する。一重項励起子による発光を用いる蛍光発光型の有機EL素子は、内部量子効率は２５％が限界であるといわれている。一方で三重項励起子による発光を用いる燐光発光型の有機EL素子は、一重項励起子から項間交差が効率的に行われた場合には、内部量子効率が１００％まで高められることが知られている。
　近年では、燐光型有機ＥＬ素子の長寿命化技術が進展し、携帯電話等のディスプレイへ応用されつつある。しかしながら、青色の有機EL素子に関しては、実用的な燐光発光型の有機ＥＬ素子は開発されておらず、高効率であり、且つ長寿命な青色有機ＥＬ素子の開発が求められている。
　さらに最近では、遅延蛍光を利用した高効率の遅延蛍光型の有機ＥＬ素子の開発がなされている。例えば特許文献１には、遅延蛍光のメカニズムの１つであるＴＴＦ（Ｔｒｉｐｌｅｔ－Ｔｒｉｐｌｅｔ　Ｆｕｓｉｏｎ）機構を利用した有機ＥＬ素子が開示されている。ＴＴＦ機構は２つの三重項励起子の衝突によって一重項励起子が生成する現象を利用するものであり、理論上内部量子効率を４０％まで高められると考えられている。しかしながら、燐光発光型の有機ＥＬ素子と比較すると効率が低いため、更なる効率の改良が求められている。
　一方で特許文献２では、熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ；Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ　Ａｃｔｉｖａｔｅｄ　Ｄｅｌａｙｅｄ　Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）機構を利用した有機ＥＬ素子が開示されている。ＴＡＤＦ機構は一重項準位と三重項準位のエネルギー差が小さい材料において三重項励起子から一重項励起子への逆項間交差が生じる現象を利用するものであり、理論上内部量子効率を１００％まで高められると考えられている。具体的に、特許文献２では、インドロカルバゾール化合物からなる熱活性化遅延蛍光材料を開示している。
　また、特許文献３、特許文献４、そして特許文献５では、ホウ素原子を含む多環芳香族化合物からなる発光材料とそれを用いた有機EL素子が開示されている。
ＷＯ２０１０／１３４３５０号公報 ＷＯ２０１１／０７０９６３号公報 ＷＯ２０１５／１０２１１８号公報 ＷＯ２０１９／２４００８０号公報 ＷＯ２０２１／００８３７４号公報
　有機ＥＬ素子をフラットパネルディスプレイ等の表示素子や光源として応用するためには、素子の発光効率を改善すると同時に駆動時の安定性を十分に確保する必要がある。本発明は、このような現状を鑑みてなされたものであり、高効率で発光し、且つ高い駆動安定性を有して実用上有用な有機EL素子を得ることができる発光材料、及びこれを用いた有機EL素子を提供することを目的とする。
　本発明は、下記一般式（１）又は一般式（２）で表されることを特徴とする発光材料に関するものであり、また、本発明は、対向する陽極と陰極の間に１つ以上の発光層を含む有機EL素子において、少なくとも１つの発光層が、前記の発光材料を含有することを特徴とする有機電界発光素子に関するものである。
　すなわち、本発明は、下記一般式（１）又は一般式（２）で表されることを特徴とする発光材料である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
　ここで、Ｃ環、Ｄ環、Ｅ環、Ｈ環、及びＩ環は、それぞれ独立に、置換若しくは未置換の炭素数６～２４の芳香族炭化水素環、又は置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環であり、
Ｆ環、Ｇ環、及びＪ環は、それぞれ独立に置換若しくは未置換の炭素数６～２４の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。
　上記一般式（１）、及び（２）中の水素原子は重水素原子に置換されてもよく、Ｘ１はそれぞれ独立にＮ－Ｒ１、Ｏ、又はＳであり、Ｒ１は置換若しくは未置換の炭素数６～２４の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。
　Ｒ２はそれぞれ独立に炭素数１～６の脂肪族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数６～２４の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。ａ、ｂ、ｃ、ｌ、ｍ、及びｎは置換数を表し、ａ、ｃ及びｍはそれぞれ独立に０～４の整数を表し、ｎは０～３の整数を表し、ｂ、及びｌはそれぞれ独立に０～１の整数を表す。なお、本明細書において、芳香族炭化水素環と芳香族炭化水素環基との両方の表記を行っているが、これらに実質的な違いはない。芳香族複素環と芳香族複素環基とについても同様である。
　一般式（１）中のＣ環とＤ環、及び、Ｅ環とＦ環は、それぞれ直接結合又は連結基により互いに環を形成してもよい。また、一般式（２）中のＨ環とＧ環、及びＩ環とＪ環は、それぞれ直接結合又は連結基により互いに環を形成してもよい。
　前記一般式（１）は下記一般式（３）で表されるのが好ましく、また、前記一般式（２）は下記一般式（４）で表されることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
　ここで、Ｘ１、Ｒ２、ａ、ｃ、ｍ、ｎ、ｂ、及びｌは前記一般式（１）又は（２）に記載の内容と同義である。Ｒ３はそれぞれ独立に炭素数１～６の脂肪族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数６～２４の芳香族炭化水素環基、又は置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基である。ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ及びｋは置換数を表し、ｇ、ｉ、ｊはそれぞれ独立に０～５の整数を表し、ｄ、ｅ、ｆ、ｈ、及びｋはそれぞれ独立に０～４の整数を表す。
　また、本発明は、対向する陽極と陰極の間に、１つ以上の発光層を含む有機電界発光素子において、少なくとも１つの発光層が上述した発光材料を含有するものである。
　本発明の有機電界発光素子において、上記発光材料を含有する少なくとも１つの発光層が、下記一般式（５）で表される化合物から選ばれる第一ホスト、及び下記一般式（６）で表される化合物から選ばれる第二ホストを含有することを含有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
　ここで、Ａｒ１は置換若しくは未置換の炭素数６～１８の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。Ｒ４はそれぞれ独立に、炭素数１～６の脂肪族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数６～１８の芳香族炭化水素環基、又は置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基を表す。ｏ、ｐ、ｑ、及びｒは置換数を表し、ｑ及びｒそれぞれ独立に０～４の整数を表し、ｏ及びｐはそれぞれ独立に０～３の整数を表す。ｓは繰り返し数で１～４の整数を表し、ｔは置換数を表し１又は２の整数を表す。一般式（５）中の水素原子は重水素原子に置換されてもよい。ｔが２の場合、一般式（５）は対称でも非対称でもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
　ここで、Ｘ２はそれぞれ独立してＮ又はＣ－Ｒ５を表すが、少なくとも１つのＸ２はＮを表す。Ａｒ２、Ａｒ３、及びＡｒ４はそれぞれ独立して置換若しくは未置換の炭素数６～１８の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。Ｒ５はそれぞれ独立に水素、重水素、炭素数１～６の脂肪族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数６～１８の芳香族炭化水素環基、又は置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基を表す。一般式（６）中の水素原子は重水素原子に置換してもよい。
　本発明の有機電界発光素子において、上述した一般式（１）又は（２）で表される発光材料は、発光スペクトルを測定して求められる励起一重項エネルギー（Ｓ１）と燐光スペクトルを測定して求められる励起三重項エネルギー（Ｔ１）との差（ΔＥＳＴ、すなわち実測値ΔＥＳＴ）が０．２０ｅＶ以下であることが好ましい。
　本発明の有機電界発光素子において、一般式（１）又は（２）で表される発光材料をドーパントとして０．１～１０ｗｔ％含有し、かつ、上述した一般式（５）で表される第一ホスト、及び一般式（６）で表される第二ホストを合計で９９．９～９０ｗｔ％含有する発光層を備えることが好ましい。
　本発明の発光材料によれば、高効率で発光し、且つ高い駆動安定性を有して実用上有用な有機ＥＬ素子を得ることができる。
図１は、本発明で用いられる有機ＥＬ素子の構造例を示す断面模式図である。
　本発明の有機EL素子は、対向する陽極と陰極の間に、１つ以上の発光層を有し、発光層の少なくとも１層が、一般式（１）若しくは一般式（２）で表される発光材料を含有する。好ましくは、有機EL素子は、対向する陽極と陰極の間に、１つ以上の発光層を有し、発光層の少なくとも１層が、一般式（３）若しくは一般式（４）で表される発光材料を含有する。また一般式（１）若しくは一般式（２）のうち、一般式（２）で表される発光材料が好ましく、一般式（３）若しくは一般式（４）のうち、一般式（４）で表される発光材料が好ましい。この有機EL素子は、対向する陽極と陰極の間に複数の層を有するが、複数の層の少なくとも１層は発光層であり、発光層には必要により一般式（５）で表される化合物から選ばれる第一ホスト、及び一般式（６）で表される化合物から選ばれる第二ホストを含有する。
　上記の一般式（１）、一般式（２）、一般式（３）、及び一般式（４）について以下で説明する。
　一般式（１）、一般式（２）、一般式、（３）、及び一般式（４）のＢはホウ素原子を表す。
　一般式（１）若しくは一般式（２）のＣ環、Ｄ環、Ｅ環、Ｈ環、及びＩ環はそれぞれ独立に、置換若しくは未置換の炭素数６～２４の芳香族炭化水素環、又は置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環を表す。好ましくは置換若しくは未置換のベンゼン環、又は置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環を表す。より好ましくは、置換若しくは未置換のベンゼン環、又は置換若しくは未置換の炭素数３～１２の芳香族複素環を表す。
　一般式（１）若しくは一般式（２）のＣ環、Ｄ環、Ｅ環、Ｈ環、及びＩ環の未置換の芳香族炭化水素環、及び未置換の芳香族複素環の具体例としては、ベンゼン、ナフタレン、アセナフテン、アセナフチレン、アズレン、アントラセン、クリセン、ピレン、フェナントレン、トリフェニレン、フルオレン、ベンゾ「ａ」アントラセン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、チオフェン、イソチアゾール、チアゾール、ピリダジン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラジン、フラン、イソキサゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、チアジアゾール、フタラジン、テトラゾール、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾチアジアゾール、プリン、ピラノン、クマリン、イソクマリン、クロモン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾセレノフェン、カルバゾールが挙げられる。好ましくは、ベンゼン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、チオフェン、イソチアゾール、チアゾール、ピリダジン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラジン、フラン、イソキサゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、チアジアゾール、フタラジン、テトラゾール、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾチアジアゾール、プリン、ピラノン、クマリン、イソクマリン、クロモン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾセレノフェン、カルバゾールが挙げられる。より好ましくはベンゼン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、インドール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、カルバゾールが挙げられる。
　一般式（１）若しくは一般式（２）のＦ環、Ｇ環、及びＪ環はそれぞれ独立に置換若しくは未置換の炭素数６～２４の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。好ましくは置換若しくは未置換のベンゼン環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。より好ましくは置換若しくは未置換のベンゼン環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１２の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。
　一般式（１）若しくは一般式（２）のＦ環、Ｇ環、及びＪ環の未置換の芳香族炭化水素環基、未置換の芳香族複素環基、及び未置換の連結芳香族基の具体例としては、ベンゼン、ナフタレン、アセナフテン、アセナフチレン、アズレン、アントラセン、クリセン、ピレン、フェナントレン、トリフェニレン、フルオレン、ベンゾ[a]アントラセン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、チオフェン、イソチアゾール、チアゾール、ピリダジン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラジン、フラン、イソキサゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、チアジアゾール、フタラジン、テトラゾール、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾチアジアゾール、プリン、ピラノン、クマリン、イソクマリン、クロモン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾセレノフェン、カルバゾール、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される化合物から１個の水素を取って生じる基が挙げられる。好ましくは、ベンゼン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、チオフェン、イソチアゾール、チアゾール、ピリダジン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラジン、フラン、イソキサゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、チアジアゾール、フタラジン、テトラゾール、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾチアジアゾール、プリン、ピラノン、クマリン、イソクマリン、クロモン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾセレノフェン、カルバゾール、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される化合物から１個の水素を取って生じる基が挙げられる。より好ましくはベンゼン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、インドール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、カルバゾール、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される化合物から１個の水素を取って生じる基が挙げられる。
　一般式（１）若しくは一般式（２）中の水素原子は重水素原子置換されてもよい。
　一般式（１）若しくは一般式（２）のＸ１はそれぞれ独立にＮ－Ｒ１、Ｏ、又はＳを表す。好ましくは、Ｘ１はそれぞれ独立にＮ－Ｒ１、又はＯである。
　一般式（１）若しくは一般式（２）のＲ１は置換若しくは未置換の炭素数６～２４の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。好ましくは置換若しくは未置換のベンゼン環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。より好ましくは置換若しくは未置換のベンゼン環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１２の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。
　一般式（１）若しくは一般式（２）のＲ１の未置換の芳香族炭化水素環基、未置換の芳香族複素環基、及び未置換の連結芳香族基の具体例としては、上記で述べたＦ環、Ｇ環、及びＪ環の場合と同様である。好ましくは、ベンゼン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、チオフェン、イソチアゾール、チアゾール、ピリダジン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラジン、フラン、イソキサゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、チアジアゾール、フタラジン、テトラゾール、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾチアジアゾール、プリン、ピラノン、クマリン、イソクマリン、クロモン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾセレノフェン、カルバゾール、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される化合物から１個の水素を取って生じる基が挙げられる。より好ましくはベンゼン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、インドール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、カルバゾール、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される化合物から１個の水素を取って生じる基が挙げられる。
　一般式（１）若しくは一般式（２）のＲ２はそれぞれ独立して炭素数１～６の脂肪族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数６～２４の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。好ましくは炭素数１～６の脂肪族炭化水素基、置換若しくは未置換のベンゼン環、置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。より好ましくは炭素数１～６の脂肪族炭化水素基、置換若しくは未置換のベンゼン環、置換若しくは未置換の炭素数３～１２の芳香族複素環、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。
　一般式（１）若しくは一般式（２）のＲ２の脂肪族炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、ｎープロピル基、イソプロピル基、ｎーブチル基、イソブチル基、ｓーブチル基、ｔーブチル基、ｎーペンチル基、イソペンチル基、ｔーペンチル基、ｎーヘキシル基が挙げられる。好ましくは、メチル基、エチル基、ｎープロピル基、イソプロピル基、ｎーブチル基、イソブチル基、ｓーブチル基、ｔーブチル基、ｎーペンチル基、イソペンチル基、ｔーペンチル基、ｎーヘキシル基である。より好ましくはメチル基、エチル基、ｎープロピル基、イソプロピル基、ｎーブチル基、イソブチル基、ｓーブチル基、ｔーブチル基、ｎーペンチル基、イソペンチル基、ｔーペンチル基、ｎーヘキシル基である。
　一般式（１）若しくは一般式（２）のＲ２の未置換の芳香族炭化水素環基、未置換の芳香族複素環基、及び未置換の連結芳香族基の具体例は、上記Ｆ環、Ｇ環、及びＪ環で述べた具体例と同様である。好ましくは、ベンゼン、ナフタレン、アセナフテン、アセナフチレン、アズレン、アントラセン、クリセン、ピレン、フェナントレン、トリフェニレン、フルオレン、ベンゾ「ａ」アントラセン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、チオフェン、イソチアゾール、チアゾール、ピリダジン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラジン、フラン、イソキサゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、チアジアゾール、フタラジン、テトラゾール、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾチアジアゾール、プリン、ピラノン、クマリン、イソクマリン、クロモン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾセレノフェン、カルバゾール、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される化合物から１個の水素を取って生じる基が挙げられる。より好ましくはベンゼン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、インドール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、カルバゾール、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される化合物から１個の水素を取って生じる基が挙げられる。
　一般式（１）若しくは一般式（２）のａ、ｂ、ｃ、ｌ、ｍ、及びｎは置換数を表し、ａ、ｃ及びｍはそれぞれ独立に０～４の整数を表し、ｎは０～３の整数を表し、ｂ、ｌは０～１の整数を表す。好ましくはａ、ｃ及びｍは独立に０～１の整数を表し、ｎは０～１の整数を表し、ｂ、ｌはそれぞれ独立に０～１の整数を表す。
　一般式（１）若しくは一般式（２）において、Ｃ環とＤ環、Ｅ環とＦ環、Ｈ環とＧ環、及びＩ環とＪ環は、それぞれ直接結合又は連結基により互いに環を形成してもよい。
　ここで、連結基としては、エーテル基（－O－）、スルフィド基（－S－）、メチレン基（－Ｃ（Ｒ２１）２－）、又はシリル基（－Ｓｉ（Ｒ２１）２－）が好ましい。ここでＲ２１は、独立に水素、炭素数１～８の脂肪族炭化水素基、又はベンゼン環を表し、脂肪族炭化水素基の具体例としてはメチル基、エチル基、ｎープロピル基、イソプロピル基、ｎーブチル基、イソブチル基、ｓーブチル基、ｔーブチル基、ｎーペンチル基、イソペンチル基、ｔーペンチル基、ｎーヘキシル基を表す。
　一般式（３）、一般式（４）のＲ３はそれぞれ独立して炭素数１～６の脂肪族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数６～２４の芳香族炭化水素環基、又は置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基を表す。好ましくは炭素数１～６の脂肪族炭化水素基、置換若しくは未置換のベンゼン環基、又は置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基を表す。より好ましくは炭素数１～６の脂肪族炭化水素基、置換若しくは未置換のベンゼン環基、又は置換若しくは未置換の炭素数３～１２の芳香族複素環基を表す。
　一般式（３）若しくは一般式（４）のＲ３の脂肪族炭化水素基、未置換の芳香族炭化水素環基及び未置換の芳香族複素環基の具体例としては、Ｒ２で述べた内容と同様である。好ましくは、メチル基、エチル基、ｎープロピル基、イソプロピル基、ｎーブチル基、イソブチル基、ｓーブチル基、ｔーブチル基、ｎーペンチル基、イソペンチル基、ｔーペンチル基、ｎーヘキシル基、ベンゼン、ナフタレン、アセナフテン、アセナフチレン、アズレン、アントラセン、クリセン、ピレン、フェナントレン、トリフェニレン、フルオレン、ベンゾ[a]アントラセン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、チオフェン、イソチアゾール、チアゾール、ピリダジン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラジン、フラン、イソキサゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、チアジアゾール、フタラジン、テトラゾール、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾチアジアゾール、プリン、ピラノン、クマリン、イソクマリン、クロモン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾセレノフェン、カルバゾールが挙げられる。より好ましくはメチル基、エチル基、ｎープロピル基、イソプロピル基、ｎーブチル基、イソブチル基、ｓーブチル基、ｔーブチル基、ｎーペンチル基、イソペンチル基、ｔーペンチル基、ｎーヘキシル基、ベンゼン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、インドール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、カルバゾールが挙げられる。
　一般式（３）若しくは一般式（４）のａ、ｂ、ｃ、ｌ、ｍ、ｎ、ｄ、e、ｆ、ｇ、ｈ、i、ｊ及びｋは置換数を表し、ｇ、ｉ、ｊはそれぞれ独立に０～５の整数を表し、ａ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｈ、ｋ、ｍはそれぞれ独立に０～４の整数を表し、ｎは０～３の整数を表し、ｂ、ｌはそれぞれ独立に０～１の整数を表す。好ましくは、ｇ、ｉ、ｊはそれぞれ独立に０～１の整数を表しａ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｈ、ｋ、ｍはそれぞれ独立に０～１の整数を表し、ｎは０～１の整数を表し、ｂ、ｌはそれぞれ独立に０～１の整数を表す。
　また、上述した一般式（１）又は（２）で表される発光材料は、励起一重項エネルギー（Ｓ１）と励起三重項エネルギー（Ｔ１）との差（ΔＥＳＴ）が０．２０ｅＶ以下であることが好ましい。Ｓ１とＴ１との差が小さければ、逆交換交差を生じやすく、三重項励起子を効率的に発光に利用することができるため、高い発光効率が期待できる。
　ここで、このエネルギー差ΔＥＳＴ（＝Ｓ１－Ｔ１）は、実施例にて後述するように、一般式（１）又は（２）で表される発光材料をドーパントとして含んだ膜を形成して、発光スペクトルを測定して求められる励起一重項エネルギー（Ｓ１）と、燐光スペクトルを測定して求められる励起三重項エネルギー（Ｔ１）との差からΔＥＳＴ（すなわち実測値ΔＥＳＴ）を求めるようにしてもよく、或いは、同じく実施例にて後述するように、Ｇａｕｓｓｉａｎ１６のような汎用的な分子軌道法プログラムを用いて、密度半関数理論（ＤＦＴ）により、ＴＤＡ－ＰＢＥ０／６－３１Ｇ＊レベルで構造最適化計算を行って、Ｓ１(theo)及びＴ１(theo)を算出して、これらの差からΔＥＳＴ（すなわち理論値ΔＥＳＴ）を求めるようにしてもよい。このような理論値は、厳密には実測値と一致しないが、複数の発光材料を相対的に評価する上では有用である。実測値ΔＥＳＴの好ましい値としては０．２０ｅＶ以下であるのがよく、より好ましくは０．１５ｅＶ以下であるのがよい。また、理論値ΔＥＳＴの好ましい値としては０．５５ｅＶ未満、より好ましくは０．４５ｅＶ未満であるのがよい。
　一般式（１）若しくは一般式（２）で表される発光材料の具体的な例を以下に示すが、これら例示化合物に限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
　一般式（１）若しくは一般式（２）で表される発光材料を発光層に含有させることで、高効率で発光し、且つ高い駆動安定性を有して実用上優れた有機EL素子とすることができる。好ましくは、一般式（３）若しくは一般式（４）で表される発光材料を発光層に含有させることで、高効率で発光し、且つ高い駆動安定性を有して実用上優れた有機EL素子とすることができる。
　また発光層には必要により発光材料と共に一般式（５）で表される化合物から選ばれる第一ホスト、及び一般式（６）で表される化合物から選ばれる第二ホストを含有させることにより、より優れた有機EL素子となる。
　一般式（５）について説明する。
　一般式（５）のＡｒ１は置換若しくは未置換の炭素数６～１８の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。好ましくは置換若しくは未置換の炭素数６～１２の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１２の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。より好ましくは、置換若しくは未置換のフェニル基、ビフェニル基、又はターフェニル基である。ビフェニル基及びターフェニル基の場合、オルト連結、メタ連結、パラ連結のいずれであってもよいが、メタ連結またはパラ連結を含むことが好ましい。
　一般式（５）における、Ａｒ１の未置換の芳香族炭化水素環基、未置換の芳香族複素環基、及び未置換の連結芳香族基の具体例としては、ベンゼン、ナフタレン、アセナフテン、アセナフチレン、アズレン、アントラセン、クリセン、ピレン、フェナントレン、トリフェニレン、フルオレン、ベンゾ[a]アントラセン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、チオフェン、イソチアゾール、チアゾール、ピリダジン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラジン、フラン、イソキサゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、チアジアゾール、フタラジン、テトラゾール、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾチアジアゾール、プリン、ピラノン、クマリン、イソクマリン、クロモン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾセレノフェン、カルバゾール又はこれらが２～８連結して構成される化合物から１個の水素を取って生じる基が挙げられる。好ましくは、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、カルバゾール又はこれらが２～８連結して構成される化合物から１個の水素を取って生じる基が挙げられる。より好ましくは、ベンゼン、ビフェニル又はターフェニルが挙げられる。ビフェニル基及びターフェニル基の場合、オルト連結、メタ連結、パラ連結のいずれであってもよいが、メタ連結またはパラ連結を含むことが好ましい。
　一般式（５）における、Ｒ４はそれぞれ独立に炭素数１～６の脂肪族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数６～１８の芳香族炭化水素環基、又は置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基を表す。好ましくは炭素数１～６の脂肪族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数６～１２の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１２の芳香族複素環基を表す。
　一般式（５）における、Ｒ４の脂肪族炭化水素基、未置換の芳香族炭化水素環基及び未置換の芳香族複素環基の具体例としては、メチル基、エチル基、ｎープロピル基、イソプロピル基、ｎーブチル基、イソブチル基、ｓーブチル基、ｔーブチル基、ｎーペンチル基、イソペンチル基、ｔーペンチル基、ｎーヘキシル基、ベンゼン、ナフタレン、アセナフテン、アセナフチレン、アズレン、アントラセン、クリセン、ピレン、フェナントレン、トリフェニレン、フルオレン、ベンゾ[a]アントラセン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、チオフェン、イソチアゾール、チアゾール、ピリダジン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラジン、フラン、イソキサゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、チアジアゾール、フタラジン、テトラゾール、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾチアジアゾール、プリン、ピラノン、クマリン、イソクマリン、クロモン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾセレノフェン、カルバゾールが挙げられる。好ましくはメチル基、ｔーブチル基、ベンゼン、ナフタレン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾセレノフェン、カルバゾールが挙げられる。
　一般式（５）におけるｑ及びｒは独立に０～４の整数を表し、ｏ及びｐは０～３の整数を表し、ｓは１～４の整数を表し、ｔは１又は２を表す。好ましくはｑ及びｒは独立に０～１の整数を表し、ｐは０～１の整数を表し、ｓは１～３の整数を表し、ｔは１を表す。
　なお、一般式（５）は少なくとも2つ以上のカルバゾールを含み、この時3,9-位若しくは4,9-位で連結したカルバゾールを含むことが好ましい。
　一般式（５）中の水素原子は重水素原子に置換されてもよい。
　一般式（５）で表される発光材料の具体的な例を以下に示すが、これら例示化合物に限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
　次に、一般式（６）について説明する。
　一般式（６）のＸ２はそれぞれ独立してＮ又はＣ－Ｒ５を表すが、少なくとも１つのＸ２はＮを表す。好ましくは３つのＸ２はＮを表す。
　一般式（６）のＲ５は、それぞれ独立に水素、重水素、炭素数１～６の脂肪族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数６～１８の芳香族炭化水素環基、又は置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基を表す。好ましくは、水素、重水素、炭素数１～６の脂肪族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数６～１２の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１２の芳香族複素環基を表す。具体例は水素、及び重水素含む以外はＲ４で述べたとおりである。好ましくは、水素、重水素、メチル基、ｔーブチル基、ベンゼン、ナフタレン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾセレノフェン、カルバゾールが挙げられる。
　一般式（６）のＡｒ２、Ａｒ３、Ａｒ４は一般式（５）のＡｒ１と同義である。詳しくは、それぞれ独立に置換若しくは未置換の炭素数６～１８の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。好ましくは炭素数６～１２の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１２の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。より好ましくは、置換若しくは未置換のベンゼン環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１２の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基である。具体例はＡｒ１で述べたとおりである。好ましくは、ベンゼン、ナフタレン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾセレノフェン、カルバゾール、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基が挙げられる。より好ましくは、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ジベンゾフラン、カルバゾールが挙げられる。ビフェニル基及びターフェニル基の場合、オルト連結、メタ連結、パラ連結のいずれであってもよいが、メタ連結またはパラ連結を含むことが好ましい。
　また、Ａｒ２、Ａｒ３、又はＡｒ４の少なくとも一つが、置換若しくは未置換の炭素数６～１８の芳香族炭化水素環基、又はこれらの芳香族環が２～３個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基であることが好ましい。
　一般式（６）中の水素原子は重水素原子に置換してもよい。
　一般式（６）で表される発光材料の具体的な例を以下に示すが、これら例示化合物に限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
　本明細書において、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基又は連結芳香族基は、それぞれ置換基を有してもよい。置換基を有する場合の置換基は、シアノ基、炭素数１～１０の脂肪族炭化水素基、炭素数１２～３０のジアリールアミノ基、炭素数１～１０のアルコキシ基、炭素数６～１８のアリールオキシ基、炭素数１～１０のアルキルチオ基、炭素数６～１８のアリールチオ基である。なお、置換基の数は０～５、好ましくは０～２がよい。芳香族炭化水素環基及び芳香族複素環基が置換基を有する場合の炭素数の計算には、置換基の炭素数を含まない。しかし、置換基の炭素数を含んだ合計の炭素数が上記範囲を満足することが好ましい。ただし、Ｃ環、Ｄ環、Ｅ環、Ｈ環、及びＩ環の置換基はＲ３の定義に従う。
　上記置換基の具体例としては、シアノ、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、へキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ジフェニルアミノ、ナフチルフェニルアミノ、ジナフチルアミノ、ジアントラニルアミノ、ジフェナンスレニルアミノ、メトキシ、エトキシ、フェノール、ジフェニルオキシ、メチルチオ、エチルチオ、チオフェノール、又はジフェニルチオが挙げられる。好ましくは、シアノ、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、へキシル、ヘプチル、オクチル、ジフェニルアミノ、ナフチルフェニルアミノ、ジナフチルアミノ、フェノール、又はチオフェノールが挙げられる。
　本明細書において、連結芳香族基は、芳香族炭化水素環基又は芳香族複素環基の芳香族環が単結合で連結した基を言い、これらは直鎖状に連結してもよく、分岐状に連結してもよい。また、連結する芳香族環は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。連結芳香族基に該当する場合は、置換基を有する芳香族炭化水素環基又は置換基を有する芳香族複素環基とは異なる。
　次に、本発明の有機EL素子の構造について、図面を参照しながら説明するが、本発明の有機EL素子の構造はこれに限定されない。
　図１は、本発明に用いられる一般的な有機ＥＬ素子の構造例を示す断面図であり、１は基板、２は陽極、３は正孔注入層、４は正孔輸送層、５は発光層、６は電子輸送層、７は陰極を表す。本発明の有機ＥＬ素子は発光層と隣接して励起子阻止層を有してもよく、また発光層と正孔注入層との間に電子阻止層を有してもよい。励起子阻止層は発光層の陰極側、陽極側のいずれにも挿入することができ、両方同時に挿入することも可能である。本発明の有機ＥＬ素子では、陽極、発光層、そして陰極を必須の層として有するが、必須の層以外に正孔注入輸送層、電子注入輸送層を有することがよく、更に発光層と電子注入輸送層の間に正孔阻止層を有することがよい。なお、正孔注入輸送層は、正孔注入層と正孔輸送層のいずれか、または両者を意味し、電子注入輸送層は、電子注入層と電子輸送層のいずれかまたは両者を意味する。
　図１とは逆の構造、すなわち基板１上に陰極７、電子輸送層６、発光層５、正孔輸送層４、正孔注入層３、陽極２の順に積層することも可能であり、この場合も必要により層を追加、省略することが可能である。なお、上述したような有機ＥＬ素子において、陽極や陰極のような電極以外に基板上で積層構造を構成する層をまとめて有機層という場合がある。
－基板－
　本発明の有機ＥＬ素子は、基板に支持されていることが好ましい。この基板については特に制限はなく、従来から有機ＥＬ素子に用いられているものであればよく、例えばガラス、透明プラスチック、石英等からなるものを用いることができる。
－陽極－
　有機ＥＬ素子における陽極材料としては、仕事関数の大きい（4eV以上）金属、合金、電気伝導性化合物又はこれらの混合物からなる材料が好ましく用いられる。このような電極材料の具体例としてはＡｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ２Ｏ３－ＺｎＯ）等の非晶質で、透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合（1００μｍ以上程度）は、上記電極材料の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは有機導電性化合物のような塗布可能な物質を用いる場合には印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また、陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。膜厚は材料にもよるが、通常１０～１０００ｎｍ、好ましくは１０～２００ｎｍの範囲で選ばれる。
－陰極－
　一方、陰極材料としては仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物又はこれらの混合物からなる材料が用いられる。このような電極材料の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム－カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えばマグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの陰極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ～５μｍ、好ましくは５０～２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極又は陰極のいずれか一方が透明又は半透明であれば発光輝度は向上し、好都合である。
　また、陰極に上記金属を１～２０ｎｍの膜厚で形成した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に形成することで、透明又は半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
－発光層－
　発光層は陽極及び陰極のそれぞれから注入された正孔及び電子が再結合することにより励起子が生成した後、発光する層である。発光層には、一般式（１）又は一般式（２）で表される発光材料を単独で使用してもよいし、この発光材料をホスト材料と共に使用してもよい。発光材料をホスト材料と共に使用する場合、発光材料は発光性ドーパントとなる。
　また、一般式（１）又は一般式（２）で表される発光材料を、一般式（１）又は一般式（２）で表されるもの以外の蛍光発光材料と共に使用してもよい。蛍光発光材料と共に使用する場合は、更にホスト材料と共に使用してもよい。一般式（１）又は一般式（２）で表される発光材料を蛍光発光材料と共に使用する場合は、蛍光発光材料が発光性ドーパントとなる。
　一般式（１）又は一般式（２）で表される発光材料を発光層における発光性ドーパントとして含む場合、発光性ドーパントの含有量は、０．１～１０ｗｔ％であるのがよく、好ましくは０．１～５ｗｔ％であるのがよい。また、その際、ホスト材料として、前述の一般式（５）の化合物から選ばれる第一ホストと前述の一般式（６）の化合物から選ばれる第二ホストとを含む場合、発光層におけるその含有量は合計で９９．９～９０ｗｔ％であるのがよく、好ましくは９９．９～９５ｗｔ％であるのがよい。
　発光層におけるホスト材料としては、上記で示したホスト材料以外に、燐光発光素子や蛍光発光素子で使用される公知のホスト材料を使用することができる。使用できる公知のホスト材料としては、正孔輸送能、電子輸送能を有し、かつ高いガラス転移温度を有する化合物であり、一般式（１）若しくは一般式（２）で表される発光材料の三重項励起エネルギー（Ｔ１）よりも大きい三重項励起エネルギー（Ｔ１）を有していることが好ましい。また、ホスト材料にＴＡＤＦ活性な化合物を用いてもよく、その場合、発光スペクトルを測定して求められる一重項励起エネルギー（Ｓ１）と燐光スペクトルを測定して求められる三重項励起エネルギー（Ｔ１）との差（ΔＥＳＴ＝Ｓ１－Ｔ１、すなわち実測値ΔＥＳＴ）が０．２０ｅＶ以下の化合物が好ましい。
　ここで、実測値ΔＥＳＴを求めるにあたり、Ｓ１、Ｔ１は次のようにして測定される。
　石英基板上に真空蒸着法にて、真空度１０－４Ｐａ以下の条件にて試料化合物（熱活性化遅延蛍光材料）を蒸着し、蒸着膜を１００ｎｍの厚さで形成する。Ｓ１は、この蒸着膜の発光スペクトルを測定し、発光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸の交点の波長値λｅｄｇｅ［ｎｍ］を次に示す式（ｉ）に代入してＳ１を算出する。
　　Ｓ１［ｅＶ］　＝　１２３９．８５／λｅｄｇｅ　　　　（ｉ）
　一方のＴ１は、前記蒸着膜の燐光スペクトルを測定し、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、その接線と横軸の交点の波長値λｅｄｇｅ［ｎｍ］を式（ii）に代入してＴ１を算出する。
　　Ｔ１［ｅＶ］　＝　１２３９．８５／λｅｄｇｅ　　（ｉｉ）
　このようなホスト材料は、多数の特許文献等により知られているので、それらから選択することができる。ホスト材料の具体例としては、特に限定されるものではないが、インドール化合物、カルバゾール化合物、インドロカルバゾール化合物、ピリジン化合物、ピリミジン化合物、トリアジン化合物、トリアゾール化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、イミダゾール化合物、フェニレンジアミン化合物、アリールアミン化合物、アントラセン化合物、フルオレノン化合物、スチルベン化合物、トリフェニレン化合物、カルボラン化合物、ポルフィリン化合物、フタロシアニン化合物、８－キノリノール化合物の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾール化合物の金属錯体に代表される各種金属錯体、ポリ（Ｎ－ビニルカルバゾール）化合物、アニリン系共重合化合物、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン化合物、ポリフェニレン化合物、ポリフェニレンビニレン化合物、ポリフルオレン化合物等の高分子化合物等が挙げられる。好ましくは、カルバゾール化合物、インドロカルバゾール化合物、ピリジン化合物、ピリミジン化合物、トリアジン化合物、アントラセン化合物、トリフェニレン化合物、カルボラン化合物、ポルフィリン化合物が挙げられる。
　１つの発光層中のホストは１種類のみでよいし、２種類以上のホストを使用してもよい。２種類以上のホストを使用する場合は、一般式（５）及び一般式（６）で表される材料を使用することが好ましい。ホストを複数種使用する場合は、それぞれのホストを異なる蒸着源から蒸着するか、蒸着前に予備混合して予備混合物とすることで１つの蒸着源から複数種のホストを同時に蒸着することもできる。また１種もしくは複数種のホストと１種もしくは複数種の発光材料を予備混合したものを予備混合物とすることで１つの蒸着源からホストと発光材料を同時に蒸着することもできる。
　予備混合の方法としては可及的に均一に混合できる方法が望ましく、粉砕混合や、減圧下又は窒素のような不活性ガス雰囲気下で加熱溶融させる方法や、昇華等が挙げられるが、これらの方法に限定されるものではない。
　ホスト、及びその予備混合物の形態は、粉体、スティック状、または顆粒状であってもよい。ホスト及びその予備混合物は励起錯体を形成してもよい。
　発光層に一般式（１）又は一般式（２）で表されるもの以外の蛍光発光材料を使用する場合の蛍光発光材料としては、例えば、縮合多環芳香族誘導体、スチリルアミン誘導体、縮合環アミン誘導体、ホウ素含有化合物、ピロール誘導体、インドール誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体等が挙げられる。これらの中でも、縮合環アミン誘導体、ホウ素含有化合物、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体が好ましい。縮合環アミン誘導体としては、例えば、ジアミンピレン誘導体、ジアミノクリセン誘導体、ジアミノアントラセン誘導体、ジアミノフルオレノン誘導体、ベンゾフロ骨格が１つ以上縮環したジアミノフルオレン誘導体等が挙げられる。
　ホウ素含有化合物としては、例えば、ピロメテン誘導体、トリフェニルボラン誘導体等が挙げられる。
　一般式（１）又は一般式（２）で表されるもの以外の好ましい蛍光発光材料としては、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
－注入層－
　注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、正孔注入層と電子注入層があり、陽極と発光層又は正孔輸送層の間、及び陰極と発光層又は電子輸送層との間に存在させてもよい。注入層は必要に応じて設けることができる。
－正孔阻止層－
　正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで発光層中での電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。正孔阻止層には、一般式（６）で表される化合物や公知の正孔阻止材料をすることができる。好ましくは、一般式（６）で表される化合物が挙げられる。また正孔阻止材料を複数種類併用して用いてもよい。
－電子阻止層－
　電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで発光層中での電子と正孔が再結合する確率を向上させることができる。電子阻止層の材料としては、一般式（５）で表される化合物や公知の電子阻止層材料を用いることができる。好ましくは、一般式（５）で表される化合物が挙げられる。
－励起子阻止層－
　励起子阻止層とは、発光層内で正孔と電子が再結合することにより生じた励起子が電荷輸送層に拡散することを阻止するための層であり、本層の挿入により励起子を効率的に発光層内に閉じ込めることが可能となり、素子の発光効率を向上させることができる。励起子阻止層は２つ以上の発光層が隣接する素子において、隣接する２つの発光層の間に挿入することができる。このような励起子阻止層の材料としては、公知の励起子阻止層材料を用いることができる。
　発光層に隣接する層としては、正孔阻止層、電子阻止層、励起子阻止層などがあるが、これらの層が設けられない場合は、正孔輸送層、電子輸送層などが隣接層となる。
－正孔輸送層－
　正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、正孔輸送層は単層又は複数層設けることができる。
　正孔輸送材料としては、正孔の注入、又は輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。正孔輸送層には従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。かかる正孔輸送材料としては例えば、ポルフィリン誘導体、アリールアミン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられるが、ポルフィリン誘導体、アリールアミン誘導体及びスチリルアミン誘導体を用いることが好ましく、アリールアミン誘導体を用いることがより好ましい。
－電子輸送層－
　電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、電子輸送層は単層又は複数層設けることができる。
　電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる場合もある）としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよい。電子輸送層には、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ナフタレン、アントラセン、フェナントロリン等の多環芳香族誘導体、トリス（８－キノリノラート）アルミニウム（III）誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、ビピリジン誘導体、キノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体等が挙げられる。更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
　本発明の有機EL素子を作製する際の、各層の製膜方法は特に限定されず、ドライプロセス、ウェットプロセスのどちらで作製してもよい。
　以下、本発明を実施例によって更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
　実施例及び比較例で用いた化合物を次に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
合成例１
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
　上記の反応式で示したように、窒素雰囲気下、原料（Ａ）１０．９ｇ、原料（Ｂ）１０．０ｇ、炭酸セシウム ３１．８ｇ、Ｎ，Ｎ－Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｃｅｔａｍｉｄｅ　７８ｍｌを三口フラスコに入れ、１６０℃で４．５時間攪拌した。反応溶液を室温まで冷却した後、反応溶液を濾過し、濾液を水５００ｍｌが入ったフラスコに入れ３０分間撹拌した。析出した固体を濾別した後、濾取物をイソプロピルアルコール１５０ｍｌが入ったフラスコに入れ、１時間加熱攪拌した。室温に冷却した後、析出した固体を濾別し、得られた固体を真空乾燥することで中間体（Ｃ）１７．０ｇ（収率：８９％）を得た。
ＡＰＣＩ－ＴＯＦＭＳ　ｍ／ｚ　４９２「Ｍ＋１」＋
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
　次いで、窒素雰囲気下、上記で得られた中間体（Ｃ）１０．０ｇ、原料（Ｄ）８．３ｇ、酢酸パラジウム ０．４６ｇ、ナトリウム t-ブトキシド９．８ｇ、トリ-t-ブチルホスフィン０．８ｇ、キシレン２００ｍｌを三口フラスコに入れ、８０℃で２時間撹拌した。反応溶液を室温まで冷却した後、反応溶液をトルエンと水で分液し、有機層を濃縮した。得られた固体とテトラヒドロフラン１５０ｍｌをナスフラスコに入れ、１時間加熱攪拌した後、室温まで冷却し、固体を濾別した。得られた固体を減圧乾燥することで中間体（Ｅ）１１．５ｇ（収率：８５％）を得た。
ＡＰＣＩ－ＴＯＦＭＳ　ｍ／ｚ　６６８「Ｍ＋１」＋
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
　窒素雰囲気下、上記で得られた中間体（Ｅ）２．０８ｇ、脱水オルトジクロロベンゼン３０ｍｌを加えた。室温で三臭化ホウ素２５．０ｇを少しずつ加え、その後１７０℃で２０時間攪拌した。反応後室温に戻し、水を少しずつ添加した。反応溶液をクロロホルムと水で分液し、有機層を濃縮した。濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。得られた固体を濾別した後、濾取物をトルエン５０ｍｌが入ったフラスコに入れ、１時間加熱攪拌した。室温に冷却した後、析出した固体を濾別し、得られた固体を減圧乾燥することで化合物（１－１）０．４７ｇ（収率：２２％）を得た。
ＡＰＣＩ－ＴＯＦＭＳ　ｍ／ｚ　６８４「Ｍ＋１」＋
　前記化合物（１－１）及びＢＤ－１のＳ１とＴ１を測定した。
　石英基板上に真空蒸着法にて、真空度１０－４Ｐａ以下の条件にして、具体例として示した前記化合物（２－３０）をホストとし、同じく前記化合物（１－１）を発光性ドーパントとして、それぞれ異なる蒸着源から共蒸着し、蒸着膜を１００ｎｍの厚さで形成した。この時、化合物（１－１）の濃度が２質量％となる蒸着条件で共蒸着した。Ｓ１は、この蒸着膜の発光スペクトルを測定し、この発光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸の交点の波長値λｅｄｇｅ［ｎｍ］を、次に示す式（ｉ）に代入してＳ１を算出する。
　Ｓ１［ｅＶ］＝１２３９．８５／λｅｄｇｅ　（ｉ）
　Ｔ１は、上記の蒸着膜の燐光スペクトルを測定し、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、その接線と横軸の交点の波長値λｅｄｇｅ［ｎｍ］を、式（ｉｉ）に代入してＴ１を算出する。
　Ｔ１［ｅＶ］＝１２３９．８５／λｅｄｇｅ　（ｉｉ）
　化合物（１－１）をＢＤ－１に置き換えたこと以外は同様の方法でＢＤ－１のＳ１とＴ１を測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000029
実施例１
　膜厚７０ｎｍのＩＴＯからなる陽極が形成されたガラス基板上に、以下に示す各薄膜を真空蒸着法にて、真空度４．０×１０－５Ｐａで積層した。先ず、ＩＴＯ上に正孔注入層として先に示したＨＡＴ－ＣＮを１０ｎｍの厚さに形成し、次に、正孔輸送層として前記ＨＴ－１を２５ｎｍの厚さに形成した。次に、電子阻止層として具体例として示した前記化合物（２－３０）を５ｎｍの厚さに形成した。そして、第一ホストとして同じく前記化合物（２－３０）を、第二ホストとして前記化合物（３－３）を、ドーパントとして一般式（１）又は一般式（２）の具体例として示した先の例示化合物における化合物（１－１）をそれぞれ異なる蒸着源から共蒸着し、３０ｎｍの厚さを有する発光層を形成した。この時、化合物（２－３０）の濃度を４９質量％、化合物（３－３）の濃度を４９質量％、化合物（１－１）の濃度を２質量％となる蒸着条件で共蒸着した。次に、正孔阻止層として化合物（３－３）を５ｎｍの厚さに形成した。次に電子輸送層としてＥＴ－１を４０ｎｍの厚さに形成した。更に、電子輸送層上に電子注入層としてフッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの厚さに形成した。最後に、電子注入層上に陰極としてアルミニウム（Ａｌ）を７０ｎｍの厚さに形成し、実施例１に係る有機ＥＬ素子を作製した。
比較例１
　ドーパントをＢＤ－１とした以外は実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を作製した。
　作製した有機ＥＬ素子の発光スペクトルの極大発光波長、外部量子効率、寿命を表２に示す。極大発光波長、外部量子効率は駆動電流密度が２．５ｍＡ／ｃｍ２時の値であり、初期特性である。寿命は、駆動電流密度が２．５ｍＡ／ｃｍ２時に輝度が初期輝度の８０％まで減衰するまでの時間を測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
　表２に示した通り、実施例１と比較例１のデータの比較より、一般式（１）又は一般式（２）で表される特定の骨格とホウ素原子を組み合わせた発光材料を発光ドーパントとして使用した有機EL素子は、効率及び寿命がともに優れており、特に寿命特性に関して優れた結果を示した。これは特定の構造を有する骨格を使用したことで、共役が拡張し、酸化や還元に対する安定性が向上し、寿命特性が向上したと考えられる。
実施例２
　S1及びT1は、前記のように実測で求めることもでき、また以下に示すような分子軌道法プログラムを利用した理論計算から求めることもできる。理論計算により得られるS1-T1が小さければ、逆交換交差を生じやすく、三重項励起子を効率的に発光に利用できるため、高い発光効率が期待できる。
　一般式（１）若しくは一般式（２）で表される発光材料である１－１、１－３、１－６７、１－７０において、分子軌道法プログラムＧａｕｓｓｉａｎ１６を用い、密度半関数理論（ＤＦＴ）により、ＴＤＡ－ＰＢＥ０／６－３１Ｇ＊レベルで構造最適化計算を行い、Ｓ１(theo)、Ｔ１(theo)、Ｓ１－Ｔ１(theo)を算出した。結果を表３に示す。また、比較例として、ＢＤ－１のＳ１(theo)、Ｔ１(theo)、Ｓ１－Ｔ１(theo)についても同様にして求めた結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031
　表３に記載の通り、ＢＤ－１と比較して、一般式（１）若しくは一般式（２）で表される発光材料である１－１、１－３、１－６７、１－７０は小さなＳ１－Ｔ１(theo)を示すことから、ＢＤ－１よりも逆項間交差が生じやすく、三重項励起子を効率的に発光に利用できるため、高い発光効率が期待できる。
　本発明の一般式（１）若しくは一般式（２）で表される発光材料は、Ｓ１－Ｔ１(theo)＜０．５５eVが望ましく、より好ましくはＳ１－Ｔ１(theo)＜０．４５eVである。
１　基板、２　陽極、３　正孔注入層、４　正孔輸送層、５　発光層、６　電子輸送層、７　陰極。 

Claims (6)

  1. 　下記一般式（１）又は一般式（２）で表されることを特徴とする発光材料。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     （ここで、Ｃ環、Ｄ環、Ｅ環、Ｈ環、及びＩ環はそれぞれ独立に、置換若しくは未置換の炭素数６～２４の芳香族炭化水素環、又は置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環であり、
    Ｆ環、Ｇ環、及びＪ環はそれぞれ独立に置換若しくは未置換の炭素数６～２４の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。
    上記一般式（１）、及び（２）中の水素原子は重水素原子に置換されてもよく、
    Ｘ１はそれぞれ独立にＮ－Ｒ１、Ｏ、又はＳであり、Ｒ１は置換若しくは未置換の炭素数６～２４の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。
    Ｒ２はそれぞれ独立に炭素数１～６の脂肪族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数６～２４の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。ａ、ｂ、ｃ、ｌ、ｍ、及びｎは置換数を表し、ａ、ｃ及びｍはそれぞれ独立に０～４の整数を表し、ｎは０～３の整数を表し、ｂ及びｌはそれぞれ独立に０～１の整数を表す。
    　一般式（１）中のＣ環とＤ環、及び、Ｅ環とＦ環は、それぞれ直接結合又は連結基により互いに環を形成してもよい。また、一般式（２）中のＨ環とＧ環、及びＩ環とＪ環は、それぞれ直接結合又は連結基により互いに環を形成してもよい。）
  2. 　前記一般式（１）は下記一般式（３）で表され、前記一般式（２）は下記一般式（４）で表されることを特徴とする請求項１に記載の発光材料。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     （ここで、Ｘ１、Ｒ２、ａ、ｃ、ｍ、ｎ、ｂ、及びｌは前記一般式（１）又は（２）に記載の内容と同義である。Ｒ３はそれぞれ独立に炭素数１～６の脂肪族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数６～２４の芳香族炭化水素環基、又は置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基である。ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ及びｋは置換数を表し、ｇ、ｉ、ｊはそれぞれ独立に０～５の整数を表し、ｄ、ｅ、ｆ、ｈ、及びｋはそれぞれ独立に０～４の整数を表す。）
  3. 　対向する陽極と陰極の間に、１つ以上の発光層を含む有機電界発光素子において、少なくとも１つの発光層が、請求項１、又は２に記載の発光材料を含有することを特徴とする有機電界発光素子。
  4. 　対向する陽極と陰極の間に、１つ以上の発光層を含む有機電界発光素子において、少なくとも１つの発光層が、下記一般式（５）で表される化合物から選ばれる第一ホスト、及び下記一般式（６）で表される化合物から選ばれる第二ホストを含有することを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
     （ここで、Ａｒ１は置換若しくは未置換の炭素数６～１８の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。Ｒ４はそれぞれ独立に、炭素数１～６の脂肪族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数６～１８の芳香族炭化水素環基、又は置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基を表す。ｏ、ｐ、ｑ、及びｒは置換数を表し、ｑ及びｒはそれぞれ独立に０～４の整数を表し、ｏ及びｐはそれぞれ独立に０～３の整数を表す。ｓは繰り返し数を表し、１～４の整数を表す。ｔは置換数を表し、１又は２の整数を表す。一般式（５）中の水素原子は重水素原子に置換されてもよい。）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
     （ここで、Ｘ２はそれぞれ独立にＮ又はＣ－Ｒ５を表すが、少なくとも１つのＸ２はＮを表す。Ａｒ２、Ａｒ３、及びＡｒ４はそれぞれ独立に置換若しくは未置換の炭素数６～１８の芳香族炭化水素環基、置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が２～８個連結して構成される置換若しくは未置換の連結芳香族基を表す。Ｒ５はそれぞれ独立に水素、重水素、炭素数１～６の脂肪族炭化水素基、置換若しくは未置換の炭素数６～１８の芳香族炭化水素環基、又は置換若しくは未置換の炭素数３～１８の芳香族複素環基を表す。一般式（６）中の水素原子は重水素原子に置換してもよい。)
  5. 　前記一般式（１）又は（２）で表される発光材料が、発光スペクトルを測定して求められる励起一重項エネルギー（Ｓ１）と燐光スペクトルを測定して求められる励起三重項エネルギー（Ｔ１）との差（ΔＥＳＴ）が０．２０ｅＶ以下であることを特徴とする請求項３、又は４に記載の有機電界発光素子。
  6. 　前記一般式（１）又は（２）で表される発光材料をドーパントとして０．１～１０ｗｔ％含有し、かつ、前記一般式（５）で表される第一ホスト及び前記一般式（６）で表される第二ホストを合計で９９．９～９０ｗｔ％含有する発光層を備えることを特徴とする請求項４に記載の有機電界発光素子。 
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WO2021008374A1 (zh) * 2019-07-18 2021-01-21 清华大学 一种新型化合物及其应用及采用该化合物的有机电致发光器件
CN112940023A (zh) * 2019-12-11 2021-06-11 北京鼎材科技有限公司 一种有机化合物及应用以及采用其的有机电致发光器件
CN114437121A (zh) * 2020-10-30 2022-05-06 学校法人关西学院 多环芳香族化合物、反应性化合物、有机器件用材料、油墨组合物、及有机电致发光元件

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