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技術 有機エレクトロルミネッセンス素子

出願人 出光興産株式会社
発明者 河村昌宏水木由美子荻原俊成熊均
出願日 2013年12月27日 (5年6ヶ月経過) 出願番号 2014-554602
公開日 2017年1月19日 (2年6ヶ月経過) 公開番号 WO2014-104315
状態 特許登録済
技術分野 エレクトロルミネッセンス光源 発光性組成物
主要キーワード 減衰挙動 電気励起 エネルギー関係 周辺層 遅延発光 例示的装置 加速係数 逆エネルギ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年1月19日)のものです。
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図面 (4)

課題・解決手段

有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、陰極と、発光層と、を含み、前記発光層は、第一の化合物および第二の化合物を含み、前記第一の化合物および前記第二の化合物は、熱活性遅延蛍光発光性の化合物であることを特徴とする。

概要

背景

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、それぞれ発光層注入される。そして、発光層において、注入された正孔と電子とが再結合し、励起子が形成される。このとき、電子スピンの統計則により、一重項励起子、及び三重項励起子が25%:75%の割合で生成する。発光原理に従って分類した場合、蛍光型では、一重項励起子による発光を用いるため、有機EL素子の内部量子効率は25%が限界といわれている。一方、燐光型では、三重項励起子による発光を用いるため、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。
蛍光型の有機EL素子は、近年、長寿命化技術が進展し、携帯電話テレビ等のフルカラーディスプレイへ応用されつつあるものの、高効率化が課題であった。

このような背景から、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、開発がなされている。例えば、遅延蛍光のメカニズムの一つであるTTF(Triplet−Triplet Fusion)機構を利用した有機EL素子が提案されている。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る。
このTTF機構による遅延蛍光を利用すると、蛍光型発光においても理論的に内部量子効率を40%まで高めることができると考えられている。しかしながら、依然として燐光型発光に比べて高効率化の課題を有するものである。そこで、さらなる内部量子効率向上を図るべく、他の遅延蛍光のメカニズムを利用するものが検討されている。

例えば、TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence、熱活性化遅延蛍光)機構が挙げられる。このTADF機構は、一重項エネルギー準位と三重項エネルギー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生じる現象を利用するものである。熱活性遅延蛍光については、例えば、『安達千波夫
編、「有機半導体デバイス物性」、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素子としては、例えば、非特許文献1に開示されている。
非特許文献1には、電子ドナーユニットとしてのフェノキサジンと、電子アクセプターユニットとしての2,4,6−トリフェニル−1,3,5−トリアジンとを有する化合物(以下、この化合物をPXZ−TRZ略記する場合がある。)を発光材料として用いることで、TADF機構による効率的な緑色の発光が得られると記載されている。非特許文献1には、ホスト材料であるCBP(4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl)中に発光材料であるPXZ−TRZがドーピングされた発光層を備える有機EL素子が、最大で12.5%の外部量子効率(EQE,External Quantum Efficiency)で発光する旨が記載されている。

概要

有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、陰極と、発光層と、を含み、前記発光層は、第一の化合物および第二の化合物を含み、前記第一の化合物および前記第二の化合物は、熱活性遅延蛍光発光性の化合物であることを特徴とする。

目的

本発明の目的は、駆動電圧を低減し、寿命を長くすることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子、および当該有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた電子機器を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
3件

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請求項1

陽極と、陰極と、発光層と、を含み、前記発光層は、第一の化合物および第二の化合物を含み、前記第一の化合物および前記第二の化合物は、熱活性遅延蛍光発光性の化合物であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子

請求項2

請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第一の化合物の一重項エネルギーEgS(M1)と、前記第一の化合物の77KにおけるエネルギーギャップEg77K(M1)との差が0.3eV以下であり、前記第二の化合物の一重項エネルギーEgS(M2)と、前記第二の化合物の77KにおけるエネルギーギャップEg77K(M2)との差が0.3eV以下であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

請求項3

請求項1または請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第一の化合物の一重項エネルギーEgS(M1)と、前記第二の化合物の一重項エネルギーEgS(M2)との差が0.2eV以下であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

請求項4

請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第一の化合物の77KにおけるエネルギーギャップEg77K(M1)と、前記第二の化合物の77KにおけるエネルギーギャップEg77K(M2)との差が0.2eV以下であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

請求項5

請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第一の化合物および前記第二の化合物のうち少なくともいずれかの主ピーク波長が500nm以下であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

請求項6

請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第一の化合物および前記第二の化合物のうち少なくともいずれかの主ピーク波長が480nm以下であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

請求項7

請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層における前記第一の化合物の濃度が20質量%以上であり、前記発光層における前記第二の化合物の濃度が20質量%以上であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

請求項8

請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層は、第三の化合物をさらに含み、前記第三の化合物は、熱活性遅延蛍光発光性の化合物であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

請求項9

請求項8に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第三の化合物の一重項エネルギーEgS(M3)と、前記第三の化合物の77KにおけるエネルギーギャップEg77K(M3)との差が0.3eV以下であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

請求項10

請求項8または請求項9に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層における前記第三の化合物の濃度が20質量%以上であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

請求項11

請求項8から請求項10までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第一の化合物の一重項エネルギーEgS(M1)と、前記第三の化合物の一重項エネルギーEgS(M3)との差が0.2eV以下であり、前記第二の化合物の一重項エネルギーEgS(M2)と、前記第三の化合物の一重項エネルギーEgS(M3)との差が0.2eV以下であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

請求項12

請求項8から請求項11までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第一の化合物の77KにおけるエネルギーギャップEg77K(M1)と、前記第三の77KにおけるエネルギーギャップEg77K(M3)との差が0.2eV以下であり、前記第二の化合物77KにおけるエネルギーギャップEg77K(M2)と、前記第三の化合物77KにおけるエネルギーギャップEg77K(M3)との差が0.2eV以下であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

請求項13

請求項1から請求項12までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層に含まれる複数の前記熱活性遅延蛍光発光性の化合物のうち少なくともいずれかは、下記一般式(1)で表される化合物であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。(前記一般式(1)において、Czは、下記一般式(10)で表される構造から誘導される基である。)(前記一般式(10)において、X1は、単結合酸素原子硫黄原子カルボニル基、NR1、CR2R3、SiR4R5、またはGeR6R7を表す。R2およびR3は、互いに結合して環構造構築されていてもよく、R4およびR5は、互いに結合して環構造が構築されていてもよく、R6およびR7は、互いに結合して環構造が構築されていてもよい。AおよびBは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環構造を表し、環構造Aおよび環構造Bのうち少なくともいずれかが複数の置換基を有する場合、隣接する置換基同士が環を形成してもよい。前記環構造Aおよび前記環構造Bのうち少なくともいずれかが置換もしくは無置換の複素環構造であるとき、当該複素環構造は、下記一般式(11)で表される部分構造を有する。)(前記一般式(1)において、L1は、単結合、置換もしくは無置換のm+1価の芳香族炭化水素基、または置換もしくは無置換のm+1価の複素環基を表し、L2は、単結合、置換もしくは無置換のn+p価の芳香族炭化水素基、または置換もしくは無置換のn+p価の複素環基を表し、L3は、単結合、置換もしくは無置換のo+1価の芳香族炭化水素基、または置換もしくは無置換のo+1価の複素環基を表す。mは、1以上6以下の整数であり、nおよびpは、それぞれ独立に、1以上6以下の整数であり、oは、1以上6以下の整数である。Az1は、下記一般式(12)で表される。)(前記一般式(12)において、X11〜X15は、それぞれ独立に、CR8または窒素原子を表し、X11〜X15のうち少なくとも1つ以上は、窒素原子である。前記一般式(12)において、隣接する炭素原子の置換基R8同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよい。R1〜R8は、それぞれ独立に、水素原子、または置換基であり、R1〜R8における置換基は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の複素環基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3〜30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリールシリル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルキルアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリールアミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、および置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基からなる群から選択される置換基である。)

請求項14

請求項13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(13)で表される化合物であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。(前記一般式(13)において、X1、環構造A、および環構造Bは、それぞれ、前記一般式(10)におけるX1、環構造A、および環構造Bと同義であり、L2は、前記一般式(1)におけるL2と同義であり、X11〜X15は、それぞれ独立に、前記一般式(12)におけるX11〜X15と同義である。)

請求項15

請求項13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(14)で表される化合物であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。(前記一般式(14)において、L1、L2、L3、m、n、o、pは、それぞれ、前記一般式(1)におけるL1、L2、L3、m、n、o、pと同義であり、X11〜X15は、それぞれ独立に、前記一般式(12)におけるX11〜X15と同義であり、R31およびR32は、それぞれ独立に、前記R1〜R8と同義であり、qおよびrは、4である。なお、隣接する炭素原子の置換基R31同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよいし、隣接する炭素原子の置換基R32同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよい。)

請求項16

請求項13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式(1)におけるCzが、下記一般式(10b)で表されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。(前記一般式(10b)において、環構造Aおよび環構造Bのうち、少なくともいずれかが、前記一般式(11)で表される部分構造を有する。)

請求項17

請求項16に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式(10b)における環構造Aおよび環構造Bは、前記一般式(11)で表される部分構造を有する6員環であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

請求項18

請求項13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(16)で表される化合物であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。(前記一般式(16)において、L2、mは、それぞれ、前記一般式(1)におけるL2、mと同義であり、X11〜X15は、それぞれ独立に、前記一般式(12)におけるX11〜X15と同義であり、R31およびR32は、それぞれ独立に、前記R1〜R8と同義であり、qおよびrは、4である。なお、隣接する炭素原子の置換基R31同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよいし、隣接する炭素原子の置換基R32同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよい。)

請求項19

請求項18に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式(16)で表される化合物が、下記一般式(17)で表される化合物であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。(前記一般式(17)において、L2は、前記一般式(1)におけるL2と同義であり、X11〜X15は、それぞれ独立に、前記一般式(12)におけるX11〜X15と同義であり、R31〜R34は、それぞれ独立に、前記R1〜R8と同義である。なお、隣接する炭素原子の置換基R31同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよいし、隣接する炭素原子の置換基R32同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよいし、隣接する炭素原子の置換基R33同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよいし、隣接する炭素原子の置換基R34同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよい。qおよびrは4であり、sは3であり、tは4であり、Arは、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の複素環基を表す。)

請求項20

請求項19に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式(17)で表される化合物が、下記一般式(18)で表される化合物であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。(前記一般式(18)において、L2は、前記一般式(1)におけるL2と同義であり、X11〜X15は、それぞれ独立に、前記一般式(12)におけるX11〜X15と同義であり、R31〜R34は、それぞれ独立に、前記R1〜R8と同義である。なお、隣接する炭素原子の置換基R31同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよいし、隣接する炭素原子の置換基R32同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよいし、隣接する炭素原子の置換基R33同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよいし、隣接する炭素原子の置換基R34同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよい。q、r、s、tは、それぞれ、前記一般式(17)におけるq、r、s、tと同義であり、Arは、前記一般式(17)におけるArと同義である。)

請求項21

請求項19に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式(17)で表される化合物が、下記一般式(19)で表される化合物であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。(前記一般式(19)において、L2は、前記一般式(1)におけるL2と同義であり、X11〜X15は、それぞれ独立に、前記一般式(12)におけるX11〜X15と同義であり、R31〜R34は、それぞれ独立に、前記R1〜R8と同義である。なお、隣接する炭素原子の置換基R31同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよいし、隣接する炭素原子の置換基R32同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよいし、隣接する炭素原子の置換基R33同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよいし、隣接する炭素原子の置換基R34同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよい。q、r、s、tは、それぞれ、前記一般式(17)におけるq、r、s、tと同義であり、Arは、前記一般式(17)におけるArと同義である。)

請求項22

請求項13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(31)で表される化合物であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。(前記一般式(31)において、L2は、前記一般式(1)におけるL2と同義であり、X11〜X15は、それぞれ独立に、前記一般式(12)におけるX11〜X15と同義であり、R41およびR44は、それぞれ独立に、前記R1〜R8と同義である。なお、隣接する炭素原子の置換基R41同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよいし、隣接する炭素原子の置換基R44同士が互いに結合して環構造が構築されていてもよい。uおよびvは、4であり、Cは、下記一般式(32)で表される環構造を示し、Dは、下記一般式(33)で表される環構造を示し、環構造Cおよび環構造Dは、隣接する環構造と任意の位置で縮合する。前記一般式(31)において、wは、1以上4以下の整数である。なお、wは、環構造Cおよび環構造Dが縮合して形成される連結環構造の繰り返し単位である。)(前記一般式(32)において、R42およびR43は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるR1〜R8と同義であり、R42およびR43が隣接する炭素原子に置換されている場合には互いに結合して環構造が構築されていてよい。前記一般式(33)において、Y1は、CR45R46、NR47、硫黄原子、または酸素原子を表し、R45〜R47は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるR1〜R8と同義である。)

請求項23

請求項13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式(1)におけるCzが、下記一般式(110)〜(115)で表される基からなる群から選択される基であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。(前記一般式(110)〜(115)において、Y2は、CR48R49、NR50、硫黄原子、または酸素原子を表し、R48〜R50は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるR1〜R8と同義である。)

請求項24

請求項23に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式(110)〜(115)におけるY2が酸素原子であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

請求項25

請求項13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式(1)で表される化合物は、下記一般式(40)で表される化合物であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。(前記一般式(40)において、X1〜X5は、それぞれ独立に、CR1または窒素原子を表し、X1〜X5のうち少なくとも1つ以上は、窒素原子であり、隣接する炭素原子の置換基R1同士は、互いに結合して環構造が構築されていてもよく、L1は、置換もしくは無置換の2価の芳香族炭化水素基を表し、R1,R41〜R48は、それぞれ独立に、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のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の複素環基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3〜30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリールシリル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルキルアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリールアミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基であり、R41およびR42、R42およびR43、R43およびR44、R45およびR46、R46およびR47、R47およびR48の各組は、互いに結合して環構造が構築されていてもよく、前記一般式(40)において、GおよびHは、それぞれ独立に、下記一般式(3g)で表される環構造、または下記一般式(3h)で表される環構造を示し、環構造Gおよび環構造Hは、隣接する環構造と任意の位置で縮合しており、pxおよびpyは、それぞれ独立に、0以上4以下の整数であり、それぞれ環構造Gおよび環構造Hの数を表し、pxが2以上4以下の整数の場合、複数の環構造Gは、互いに同一でも異なっていてもよく、pyが2以上4以下の整数の場合、複数の環構造Hは、互いに同一でも異なっていてもよい。)(前記一般式(3g)において、R20およびR21は、それぞれ独立に、前記R1と同義であり、R20およびR21が互いに結合して、環構造を構築していてもよく、R20およびR21は前記一般式(3g)の6員環を構築している炭素原子にそれぞれ結合し、前記一般式(3h)において、Z8は、CR22R23、NR24、硫黄原子、または酸素原子を表し、R22〜R24は、それぞれ独立に、前記R1と同義であり、前記R41〜R48,R20〜R24から選ばれる置換基同士の組み合せのうち少なくとも1組は、互いに結合して環構造が構築されていてもよい。)

請求項26

請求項25に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式(40)は、下記一般式(42)で表されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。(前記一般式(42)において、X1〜X5,R41〜R48,L1は、それぞれ独立に、前記一般式(40)において説明したX1〜X5,R41〜R48,L1と同義である。環構造G1および環構造G2は、それぞれ独立に、前記環構造Gと同義であり、環構造H1および環構造H2は、それぞれ独立に、前記環構造Hと同義である。)

請求項27

請求項25に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式(40)は、下記一般式(43)で表されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。(前記一般式(43)において、X1〜X5,R41〜R48,L1は、それぞれ独立に、前記一般式(40)において説明したX1〜X5,R41〜R48,L1と同義である。環構造G1、環構造G2、環構造G3、環構造G4は、それぞれ独立に、前記環構造Gと同義である。)

請求項28

請求項1から請求項27までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層は、金属錯体を含有しないことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

請求項29

請求項1から請求項28まで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

技術分野

0001

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。

背景技術

0002

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、それぞれ発光層注入される。そして、発光層において、注入された正孔と電子とが再結合し、励起子が形成される。このとき、電子スピンの統計則により、一重項励起子、及び三重項励起子が25%:75%の割合で生成する。発光原理に従って分類した場合、蛍光型では、一重項励起子による発光を用いるため、有機EL素子の内部量子効率は25%が限界といわれている。一方、燐光型では、三重項励起子による発光を用いるため、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。
蛍光型の有機EL素子は、近年、長寿命化技術が進展し、携帯電話テレビ等のフルカラーディスプレイへ応用されつつあるものの、高効率化が課題であった。

0003

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、開発がなされている。例えば、遅延蛍光のメカニズムの一つであるTTF(Triplet−Triplet Fusion)機構を利用した有機EL素子が提案されている。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る。
このTTF機構による遅延蛍光を利用すると、蛍光型発光においても理論的に内部量子効率を40%まで高めることができると考えられている。しかしながら、依然として燐光型発光に比べて高効率化の課題を有するものである。そこで、さらなる内部量子効率向上を図るべく、他の遅延蛍光のメカニズムを利用するものが検討されている。

0004

例えば、TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence、熱活性化遅延蛍光)機構が挙げられる。このTADF機構は、一重項エネルギー準位と三重項エネルギー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生じる現象を利用するものである。熱活性遅延蛍光については、例えば、『安達千波夫
編、「有機半導体デバイス物性」、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素子としては、例えば、非特許文献1に開示されている。
非特許文献1には、電子ドナーユニットとしてのフェノキサジンと、電子アクセプターユニットとしての2,4,6−トリフェニル−1,3,5−トリアジンとを有する化合物(以下、この化合物をPXZ−TRZ略記する場合がある。)を発光材料として用いることで、TADF機構による効率的な緑色の発光が得られると記載されている。非特許文献1には、ホスト材料であるCBP(4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl)中に発光材料であるPXZ−TRZがドーピングされた発光層を備える有機EL素子が、最大で12.5%の外部量子効率(EQE,External Quantum Efficiency)で発光する旨が記載されている。

先行技術

0005

安達千波矢、外3名、「Efficient green thermallyactivated delayed fluorescence(TADF) from a phenoxazine-triphenylazine(PXZ-TRZ)derivative」、Chemical Communications、2012年、48、p.11392−11394

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、有機EL素子の実用化のためには、素子駆動時低電圧化、および長寿命化が求められている。

0007

本発明の目的は、駆動電圧を低減し、寿命を長くすることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子、および当該有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた電子機器を提供することである。

課題を解決するための手段

0008

本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、陰極と、発光層と、を含み、前記発光層は、第一の化合物および第二の化合物を含み、前記第一の化合物および前記第二の化合物は、熱活性遅延蛍光発光性の化合物であることを特徴とする。

0009

本発明によれば、駆動電圧を低減し、寿命を長くす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できる。

図面の簡単な説明

0010

本発明の第一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例の概略構成を示す図である。
過渡PLを測定する装置の概略図である。
過渡PLの減衰曲線の一例を示す図である。
本発明の変形例に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例の概略構成を示す図である。

0011

以下、本発明の有機EL素子に関して、実施形態を挙げて説明する。

0012

[第一実施形態]
(有機EL素子の素子構成
本発明の第一実施形態に係る有機EL素子について説明する。
本実施形態の有機EL素子は、一対の電極間有機層を備える。この有機層は、有機化合物で構成される層を一つ以上有する。有機層は、無機化合物をさらに含んでいてもよい。
本実施形態の有機EL素子において、有機層のうち少なくとも1層は、発光層である。ゆえに、有機層は、例えば、一層の発光層で構成されていてもよいし、正孔注入層正孔輸送層電子注入層電子輸送層正孔障壁層電子障壁層等の有機EL素子で採用される層を有していてもよい。

0013

有機EL素子の代表的な素子構成としては、
(a)陽極/発光層/陰極
(b)陽極/正孔注入輸送層/発光層/陰極
(c)陽極/発光層/電子注入・輸送層/陰極
(d)陽極/正孔注入・輸送層/発光層/電子注入・輸送層/陰極
(e)陽極/正孔注入・輸送層/第1発光層/第2発光層/電子注入・輸送層/陰極
(f)陽極/正孔注入・輸送層/発光層/障壁層/電子注入・輸送層/陰極
などの構造を挙げることができる。
上記の中で(d)の構成が好ましく用いられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
上記「正孔注入・輸送層」は「正孔注入層および正孔輸送層のうちの少なくともいずれか1つ」を意味し、「電子注入・輸送層」は「電子注入層および電子輸送層のうちの少なくともいずれか1つ」を意味する。ここで、正孔注入層および正孔輸送層を有する場合には、陽極側に正孔注入層が設けられていることが好ましい。また、電子注入層および電子輸送層を有する場合には、陰極側に電子注入層が設けられていることが好ましい。また、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層は、それぞれ、一層で構成されていても良いし、複数の層が積層されていてもよい。
本実施形態において電子輸送層といった場合には、発光層と陰極との間に存在する電子輸送領域の有機層のうち、最も電子移動度の高い有機層をいう。電子輸送領域が一層で構成されている場合には、当該層が電子輸送層である。また、発光層と電子輸送層との間には、構成(f)に示すように発光層で生成された励起エネルギー拡散を防ぐ目的で、必ずしも電子移動度の高くない障壁層が設けられることがある。そのため、発光層に隣接する有機層が電子輸送層に必ずしも該当しない。

0014

図1に、本実施形態における有機EL素子の一例の概略構成を示す。
有機EL素子1は、透光性基板2と、陽極3と、陰極4と、陽極3と陰極4との間に配置された有機層10と、を有する。
有機層10は、第一の化合物および第二の化合物を含む発光層5を有する。また、有機層10は、発光層5と陽極3との間に、正孔注入・輸送層6、を有する。さらに、有機層10は、発光層5と陰極4との間に、電子注入・輸送層7を有する。

0015

(発光層)
本実施形態の有機EL素子において、発光層5に用いられる第一の化合物および第二の化合物は、遅延蛍光発光性の化合物である。発光層5に含有される第一の化合物と第二の化合物とでは、互いの分子構造が異なる。この発光層5は、燐光発光性金属錯体を含有しないことが好ましい。本実施形態の有機EL素子は、熱活性遅延蛍光型である。熱活性遅延蛍光型有機EL素子の利点は、高価な遷移金属錯体を用いずに、燐光型有機EL素子と同等程度の発光効率が実現できる可能性を有している事である。従って、本実施形態では燐光発光が確認されている遷移金属錯体を用いない事が好ましいが、金属錯体の使用を広く排除するものではない。例えば、銅錯体を利用した熱活性遅延蛍光性を有する安価な金属錯体も知られており(特開2011-213643)、このような熱活性遅延蛍光性を有する金属錯体を排除するものではない。つまり、有機金属錯体には、燐光発光型の錯体も存在するが、熱活性型遅延蛍光型の金属錯体も存在しており、本実施形態では熱活性型遅延蛍光型の有機材料を用いた有機EL素子を提供するものである。なお、本発明における熱活性型遅延蛍光は、例えば、『安達千波夫編、「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』に説明される化合物を指す。

0016

本実施形態において、前記第一の化合物の一重項エネルギーEgS(M1)と、前記第二の化合物の一重項エネルギーEgS(M2)との差が0.3eV以下であることが好ましい。すなわち、|EgS(M1)−EgS(M2)|≦0.3eVの関係を満たすことが好ましく、|EgS(M1)−EgS(M2)|≦0.2eVの関係を満たすことが更に好ましい。

0017

また、本実施形態において、前記第一の化合物の77KにおけるエネルギーギャップEg77K(M1)と、前記第二の化合物の77KにおけるエネルギーギャップEg77K(M2)との差が0.3eV以下であることが好ましい。すなわち、|Eg77K(M1)−Eg77K(M2)|≦0.3eVの関係を満たすことが好ましく、|Eg77K(M1)−Eg77K(M2)|≦0.2eVの関係を満たすことが更に好ましい。

0018

本実施形態において、発光層5に含まれる複数の前記熱活性遅延蛍光発光性の化合物のうち少なくともいずれかは、一重項エネルギーEgSと、77KにおけるエネルギーギャップEg77Kとの差ΔSTが下記数式(数1)の関係を満たす化合物であることが好ましく、ΔSTが0.2eV未満の化合物であることがより好ましい。
ΔST=EgS−Eg77K<0.3eV …(数1)
本実施形態では、発光層5には、熱活性遅延蛍光発光性の化合物である第一の化合物および第二の化合物が含まれている。そのため、第一の化合物の一重項エネルギーEgS(M1)と、77KにおけるエネルギーギャップEg77K(M1)との差ΔST(M1)が下記数式(数1−1)の関係を満たす化合物であることが好ましく、ΔST(M1)が0.2eV未満の化合物であることがより好ましい。
ΔST(M1)=EgS(M1)−Eg77K(M1)<0.3eV …(数1−1)
また、第二の化合物の一重項エネルギーEgS(M2)と、77KにおけるエネルギーギャップEg77K(M2)との差ΔST(M2)が下記数式(数1−2)の関係を満たす化合物であることが好ましく、ΔST(M2)が0.2eV未満の化合物であることがより好ましい。
ΔST(M2)=EgS(M2)−Eg77K(M2)<0.3eV …(数1−2)
さらに、前記第一の化合物が前記数式(数1−1)の関係を満たし、かつ前記第二の化合物が前記数式(数1−2)の関係を満たすことが好ましい。

0019

一重項エネルギーEgSと三重項エネルギーEgTの差に値するΔSTを小さくするには、量子化学的には、一重項エネルギーEgSと三重項エネルギーEgTにおける交換相互作用が小さいことで実現する。ΔSTと交換相互作用の関係性における物理的な詳細に関しては、例えば、次の参考文献1や参考文献2に記載されている。
参考文献1:安達千波矢ら、有機EL討論会第10回例会予稿集、S2−5,p11〜12
参考文献2:徳丸克己、有機光化学反応論、東京化学人出版、(1973)
このような材料は、量子計算により分子設計を行い合成することが可能であり、具体的には、LUMO、及びHOMOの電子軌道を重ねないように局在化させた化合物である。
ΔSTの小さな化合物の例としては、分子内でドナー要素アクセプター要素とを結合した化合物であり、さらに電気化学的な安定性酸化還元安定性)を考慮し、ΔSTが0eV以上0.3eV未満の化合物が挙げられる。
また、より好ましい化合物は、分子の励起状態で形成される双極子ダイポール)が互いに相互作用し、交換相互作用エネルギーが小さくなるような会合体を形成する化合物である。本発明者らの検討によれば、このような化合物は、双極子(ダイポール)の方向がおおよそ揃い、分子の相互作用により、さらにΔSTが小さくなり得る。このような場合、ΔSTは、0eV以上0.2eV以下と極めて小さくなり得る。

0020

・EgTとEg77Kとの関係
三重項エネルギーEgT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石英基板上に蒸着し、NMR管内に封入した試料を作製する。なお、この試料は、下記の条件にて作られたものである。
石英基板/TH−2:測定対象化合物膜厚100nm,測定対象化合物の濃度:12質量%)

0021

0022

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波長値λedge[nm]に基づいて、次の換算式2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Eg77Kとした。
換算式2:Eg77K[eV]=1239.85/λedge
燐光の測定には、(株)日立ハイテクノロジー製のF−4500形分光蛍光光度計本体を用いた。
燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線は以下のように引く。燐光スペクトルの短波長側から、スペクトル極大値のうち、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。
ここで、本実施形態に用いる材料としては、ΔSTが小さい化合物であることが好ましい。ΔSTが小さいと、低温(77[K])状態でも、項間交差、及び逆項間交差が起こりやすく、励起一重項状態励起三重項状態とが混在する。その結果、上記と同様にして測定されるスペクトルは、励起一重項状態および励起三重項状態の両者からの発光を含んだものとなり、いずれの状態から発光したものかについて峻別することは困難であるが、基本的には三重項エネルギーの値が支配的と考えられる。
そのため、本実施形態では、通常の三重項エネルギーEgTと測定手法は同じであるが、その厳密な意味において異なることを区別するため、前述のようにして測定される値をエネルギーギャップEg77Kと称する。

0023

・一重項エネルギーEgS
一重項エネルギーEgSは、以下の方法により求めた。
各化合物真空蒸着法にて石英基板上に膜厚100nmで成膜し、測定用試料とした。常温(300K)でこの試料の発光スペクトルを測定した。発光スペクトルは、縦軸を発光強度、横軸を波長とした。この発光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]を求めた。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をEgSとした。
換算式:EgS[eV]=1239.85/λedge
発光スペクトルの測定には、(株)日立ハイテクノロジー製のF−7000形分光蛍光光度計を用いた。

0024

発光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線は以下のように引いた。発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が、当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とした。
なお、スペクトルの最大ピーク強度の10%以下のピーク強度をもつ極大点は、上述の最も短波長側の極大値には含めず、最も短波長側の極大値に最も近い、傾きの値が極大値をとる点において引いた接線を当該発光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。

0025

一重項エネルギーEgS、及びエネルギーギャップEg77Kの具体的な算出については、後述する。

0026

・TADF機構
前述したとおり、有機材料のΔSTが小さいと、外部から与えられる熱エネルギーによって、当該有機材料の三重項エネルギー準位から一重項エネルギー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。
本実施形態では、第一の化合物および第二の化合物として、ΔSTが小さい化合物を用いることが好ましい。外部から与えられる熱エネルギーによって、化合物の三重項エネルギー準位から一重項エネルギー準位への逆項間交差が起こり易くなる。

0027

・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特性」(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 stimulated 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遅延蛍光発光性の化合物は、このようなメカニズムで発生する熱活性遅延蛍光を示す化合物である。
遅延蛍光の発光は過渡PL測定により確認できる。

0028

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励起させる。励起光の90度の方向から発光を取り出し、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。

0029

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。

0030

0031

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。

0032

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。

0033

0034

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、前記図2の装置を用いて求めることができる。前記遅延蛍光発光性の化合物は、当該遅延蛍光発光性の化合物が吸収する波長のパルス光(パルスレーザーから照射される光)で励起された後、当該励起状態から即座に観察されるPrompt発光(即時発光)と、当該励起後、即座には観察されず、その後観察されるDelay発光(遅延発光)とが存在する。本実施形態においては、Delay発光(遅延発光)の量がPrompt発光(即時発光)の量に対して5%以上であることが好ましい。
Prompt発光とDelay発光の量は、“Nature 492, 234−238, 2012”に記載された方法と同様の方法により求めることができる。なお、Prompt発光と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ものに限定されるものではない。
また、遅延蛍光発光性の測定に用いられる試料は、例えば、測定対象化合物と後述する化合物TH−2とを、測定対象化合物の割合が12質量%となるように石英基板上に共蒸着し、膜厚100nmの薄膜を形成したものを使用することができる。

0035

0036

・熱活性遅延蛍光発光性材料の組み合せ
従来の有機EL素子の構成としては、発光層において蛍光発光性材料や燐光発光性材料ドーパント材料とし、ドーパント材料よりも大きな一重項エネルギーまたは三重項エネルギーを有する化合物をホスト材料として含んでいる。発光層における正孔と電子との再結合の仕方としては、大別して2種類ある。一つは、ホスト上での再結合であり、もう一つは、ドーパントゲスト)上での再結合である。
ホスト上での再結合では、ホストは、主にキャリア輸送、およびホスト上での励起子生成という機能が求められる。さらに、ホストは、ゲストを膜中に分散させ、励起エネルギーを周辺層に拡散させない様に閉じ込める機能を必要とする。
一方、ゲスト(ドーパント)上での再結合では、ゲストがキャリアの輸送や励起子生成といった機能を担う。この再結合の場合、ホストは、主にゲストを発光層の膜中に分散させ、励起エネルギーを周辺層に拡散させない様に閉じ込める機能を必要とする。
このように、従来のホストに共通して求められているのは、ゲストを膜中に分散させ、励起エネルギーを周辺層に拡散させない様に閉じ込める機能である。
従来から有機EL素子に使用されている蛍光発光性材料や燐光発光性材料は、発光層中高濃度で含有されていると、濃度消光を引き起こす。例えば、一般的な蛍光発光型有機EL素子では、ゲスト(ドーパント)濃度が10質量%以上であると、濃度消光と呼ばれる現象により、発光効率の著しい低下を引き起こす。そのため、上述のようにホストを用いて、発光層の膜中にゲスト(ドーパント)を分散させる必要がある。燐光発光型有機EL素子においても、ゲスト(ドーパント)濃度が高いと、蛍光発光型有機EL素子と比較すると緩やかであるものの、発光効率の低下を引き起こす。

0037

本発明者らは、発光層中において熱活性遅延蛍光発光性材料が高濃度、例えば、50質量%以上であっても、発光効率の著しい低下が起きないことを見出した。そこで、本発明者らは、従来技術のようにゲストを膜中に分散させることを主眼としたホストを、発光層に含まなくてもよい有機EL素子の可能性に着目した。そして、本発明者らは、見出した知見を基に、三重項エネルギーの大きいホスト材料を使用する代わりに、発光層に第一の化合物および第二の化合物として熱活性遅延蛍光発光性材料を含ませることで、有機EL素子の駆動電圧を低下させ、発光寿命を長くすることができることを確認した。
従来の有機EL素子では、発光材料の一重項エネルギーよりも大きい一重項エネルギーを有する化合物や、発光材料の三重項エネルギーよりも大きい三重項エネルギーを有する化合物をホストとして発光層に含有させていた。特に青色発光材料を含む発光層においては、特に大きな一重項エネルギーまたは三重項エネルギーを有する化合物を用いていた。しかしながら、このような従来の有機EL素子では、ホストの高い一重項エネルギーまたは三重項エネルギーにより、発光層へのキャリア注入および輸送が阻害され、駆動電圧が高く、発光寿命が短い。
本実施形態に係る有機EL素子では、熱活性遅延蛍光発光性材料である第一の化合物および第二の化合物を発光層に含有させることで、例えば第一の化合物から励起エネルギーが拡散しても、第二の化合物がその励起エネルギーを吸収して熱活性遅延蛍光発光することが可能になる。また、本実施形態に係る有機EL素子において、発光層を青色発光させる場合には、第一の化合物および第二の化合物の有するエネルギー差は小さい方が好ましい。したがって、第一の化合物および第二の化合物は、上述の|EgS(M1)−EgS(M2)|≦0.3eVという関係、および|Eg77K(M1)−Eg77K(M2)|≦0.3eVという関係の少なくともいずれかを満たすことが好ましく、第一の化合物および第二の化合物は、|EgS(M1)−EgS(M2)|≦0.2eVという関係、および|Eg77K(M1)−Eg77K(M2)|≦0.2eVという関係の少なくともいずれかを満たすことがさらに好ましい。
本実施形態において、青色発光型の有機EL素子の場合には、第一の化合物および第二の化合物は、|EgS(M1)−EgS(M2)|≦0.2eVという関係、および|Eg77K(M1)−Eg77K(M2)|≦0.2eVという関係の少なくともいずれかを満たすことがさらに好ましい。また、青色よりも長波長側の色、例えば、緑色、黄色、赤色などで発光する有機EL素子の場合は、このような第一の化合物および第二の化合物のエネルギー関係に限定されない。
なお、本発明は、上述のような従来型のホストを発光層に含むことを除外するものではない。発光層において本実施形態に係る第一の化合物および第二の化合物が存在している限りにおいて、従来型のホストも発光層に含んでいてもよい。ただし、発光層は、熱活性遅延蛍光発光性の材料から成ることが好ましい。

0038

本実施形態において、前記第一の化合物および前記第二の化合物のうち少なくともいずれかの主ピーク波長が500nm以下であることが好ましく、480nm以下であることがより好ましい。主ピーク波長とは、化合物が10−5モルリットル以上10−6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。
本実施形態において、前記第一の化合物および前記第二の化合物のうち少なくともいずれかは、青色の熱活性遅延蛍光発光を示すことが好ましい。

0039

・発光層における材料の含有率
本実施形態において、発光層5における前記第一の化合物の濃度が20質量%以上であり、前記第二の化合物の濃度が20質量%以上であることが好ましく、前記第一の化合物の濃度が30質量%以上であり、前記第二の化合物の濃度が30質量%以上であることがより好ましい。発光層における前記第一の化合物、および前記第二の化合物の合計濃度は、100質量%以下である。

0040

本実施形態において、発光層5に含まれる複数の前記熱活性遅延蛍光発光性の化合物のうち少なくともいずれかは、下記一般式(1)で表される化合物であることが好ましい。例えば、第一の化合物および第二の化合物が共に、下記一般式(1)で表される化合物であってもよいが、この場合、第一の化合物および第二の化合物は、分子構造としては互いに異なる。また、例えば、第一の化合物および第二の化合物のうち一方が、下記一般式(1)で表される化合物であり、他方が他の構造の熱活性遅延蛍光発光性の化合物であってもよい。

0041

0042

前記一般式(1)において、Czは、下記一般式(10)で表される構造から誘導される基である。

0043

0044

前記一般式(10)において、X1は、単結合酸素原子硫黄原子カルボニル基、NR1、CR2R3、SiR4R5、またはGeR6R7を表す。すなわち、前記一般式(10)で表される環構造は、下記一般式(10b)〜(10i)で表される環構造からなる群から選択される環構造である。

0045

0046

前記一般式(10),(10b)〜(10i)において、AおよびBは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環構造を表し、環構造Aおよび環構造Bのうち少なくともいずれかが複数の置換基を有する場合、隣接する置換基同士が環を形成してもよい。形成する環は、飽和環不飽和環のどちらでもよい。この場合の置換基としては、電子ドナー性を有する置換基であることが好ましい。または、隣接する置換基同士が電子ドナー性を有する環をさらに形成することが好ましい。
前記一般式(10),(10b)〜(10i)において、前記環構造Aおよび前記環構造Bのうち少なくともいずれかが置換もしくは無置換の複素環構造であるとき、当該複素環構造は、下記一般式(11)で表される部分構造を有する。

0047

0048

前記一般式(10)で表される構造から誘導される基としては、下記一般式(10−1)で表される基であることが好ましい。

0049

0050

前記一般式(10−1)において、X1は、前記一般式(10)におけるX1と同義である。すなわち、前記一般式(10−1)で表される基は、下記一般式(10b−1)〜(10i−1)で表される基からなる群から選択される基である。

0051

0052

前記一般式(10b−1)〜(10i—1)における、環構造Aおよび環構造Bは、それぞれ独立に、前記一般式(10),(10b)〜(10i)における環構造Aおよび環構造Bと同義である。

0053

前記一般式(1)において、L1は、単結合、置換もしくは無置換のm+1価の芳香族炭化水素基、または置換もしくは無置換のm+1価の複素環基を表す。
L2は、単結合、置換もしくは無置換のn+p価の芳香族炭化水素基、または置換もしくは無置換のn+p価の複素環基を表す。
L3は、単結合、置換もしくは無置換のo+1価の芳香族炭化水素基、または置換もしくは無置換のo+1価の複素環基を表す。
前記一般式(1)において、mは、1以上6以下の整数であり、nおよびpは、それぞれ独立に、1以上6以下の整数であり、oは、1以上6以下の整数である。m、n、oおよびpは、それぞれ独立に、好ましくは1以上3以下の整数であり、より好ましくは1又は2である。
本実施形態において、L1は、mの値に応じてその価数が定まる連結基であり、mが1である場合、L1は、2価の連結基である。L2は、nおよびpの値に応じてその価数が決まる連結基であり、nおよびpがいずれも1である場合、L2は、2価の連結基である。以下の、L3等の連結基においても同様である。

0054

前記一般式(1)において、Az1は、下記一般式(12)で表される。

0055

0056

前記一般式(12)において、X11〜X15は、それぞれ独立に、CR8または窒素原子を表し、X11〜X15のうち少なくとも1つ以上は、窒素原子である。前記一般式(12)において、X11〜X15のうち窒素原子は、1つ以上3つ以下であることが好ましい。前記一般式(12)において、隣接するR8同士が環を形成してもよい。
窒素原子が1つとなる場合としては、X11またはX15が窒素原子となることが好ましい。窒素原子が2つとなる場合としては、X11およびX15が窒素原子となることが好ましい。窒素原子が3つとなる場合としては、X11、X13およびX15が窒素原子となることが好ましい。これらのうち、前記一般式(12)において、X11、X13およびX15が窒素原子となるトリアジン環であることがより好ましい。

0057

前記一般式(1),(10),(10b)〜(10i),(10b−1)〜(10i—1)において、R1〜R7は、それぞれ独立に、水素原子、または置換基であり、R1〜R7における置換基は、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基
置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基
置換もしくは無置換の炭素数3〜30のアルキルシリル基
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリールシリル基
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基
置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルキルアミノ基
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリールアミノ基
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、および
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基からなる群から選択される置換基であり、
前記一般式(12)において、R8は、それぞれ独立に、水素原子、または置換基であり、R8における置換基は、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数3〜30のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルキルアミノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリールアミノ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、および
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基からなる群から選択される置換基である。

0058

本実施形態において、前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(13)で表される化合物であることが好ましい。

0059

0060

前記一般式(13)において、X1、環構造A、および環構造Bは、それぞれ、前記一般式(10)におけるX1、環構造A、および環構造Bと同義である。
前記一般式(13)において、L2は、前記一般式(1)におけるL2と同義である。
前記一般式(13)において、X11〜X15は、それぞれ独立に、前記一般式(12)におけるX11〜X15と同義である。

0061

前記一般式(13)で表される化合物のうち、下記一般式(13a)〜(13c)で表される化合物が好ましく、下記一般式(13c)で表される化合物がより好ましい。

0062

0063

前記一般式(13a)〜(13c)において、X1、環構造A、および環構造Bは、それぞれ、前記一般式(10)におけるX1、環構造A、および環構造Bと同義である。
前記一般式(13a)〜(13c)において、L2は、前記一般式(1)におけるL2と同義である。
前記一般式(13a)において、X11およびX13は、それぞれ独立に、前記一般式(12)におけるX11〜X15と同義である。
前記一般式(13a)〜(13c)において、R21およびR22は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。

0064

前記一般式(1)、(13)、(13a)〜(13c)で表される化合物、または前記一般式(10),(10b)〜(10g)で表される基において、環構造Aおよび環構造Bとしては、飽和もしくは不飽和の5員環、飽和もしくは不飽和の6員環が挙げられる。それらの環構造のうち、芳香族炭化水素環または複素環が好ましく、ベンゼン環またはアジン環がより好ましく、ベンゼン環がさらに好ましい。
また、本実施形態において、環構造Aおよび環構造Bの両方が、置換もしくは無置換のベンゼン環であることが好ましく、この場合、少なくとも一方のベンゼン環が置換基を有することがより好ましい。このベンゼン環が有する置換基としては、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の複素環基が好ましい。さらに、環構造Aおよび環構造Bのうち少なくともいずれかが置換基を有することが好ましく、この場合の置換基としては電子ドナー性を有する置換基であることが好ましい。

0065

本実施形態において、前記一般式(1)におけるCzが、前記一般式(10b)で表されることが好ましく、さらに環構造Aおよび環構造Bの両方が、置換もしくは無置換のベンゼン環であることが好ましい。この場合の置換基としては前述したとおりである。
また、前記一般式(10b)において、環構造Aおよび環構造Bのうち少なくともいずれかが複素環である場合には、前記一般式(11)で表される部分構造を有することが好ましく、前記一般式(10b)における環構造Aおよび環構造Bが、前記一般式(11)で表される部分構造を有する6員環の複素環であることが好ましい。

0066

本実施形態において、前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(14)で表される化合物であることが好ましい。

0067

0068

前記一般式(14)において、L1、L2、L3、m、n、o、pは、それぞれ、前記一般式(1)におけるL1、L2、L3、m、n、o、pと同義である。
前記一般式(14)において、X11〜X15は、それぞれ独立に、前記一般式(12)におけるX11〜X15と同義である。
前記一般式(14)において、R31およびR32は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。なお、隣接するR31同士が環を形成してもよいし、隣接するR32同士が環を形成してもよい。
前記一般式(14)において、qおよびrは、4である。

0069

本実施形態において、前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(16)で表される化合物であることが好ましい。すなわち、前記一般式(14)で表される化合物において、L1およびL3が単結合であり、n、oおよびpが、1であることが好ましい。

0070

0071

前記一般式(16)において、L2、mは、それぞれ、前記一般式(1)におけるL2、mと同義である。
前記一般式(16)において、X11〜X15は、それぞれ独立に、前記一般式(12)におけるX11〜X15と同義である。
前記一般式(16)において、R31およびR32は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。なお、隣接するR31同士が環を形成してもよいし、隣接するR32同士が環を形成してもよい。
前記一般式(16)において、qおよびrは、4である。

0072

本実施形態において、前記一般式(16)で表される化合物が、下記一般式(17)で表される化合物であることが好ましい。すなわち、前記一般式(16)で表される化合物において、mが1であり、4つのR32のうち一つがカルバゾリル基であることが好ましい。

0073

0074

前記一般式(17)において、L2は、前記一般式(1)におけるL2と同義である。
前記一般式(17)において、X11〜X15は、それぞれ独立に、前記一般式(12)におけるX11〜X15と同義である。
前記一般式(17)において、R31〜R34は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。なお、隣接するR31同士が環を形成してもよいし、隣接するR32同士が環を形成してもよいし、隣接するR33同士が環を形成してもよいし、隣接するR34同士が環を形成してもよい。
前記一般式(17)において、qおよびrは4であり、sは3であり、tは4である。
前記一般式(17)において、Arは、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の複素環基を表す。なお、Arは、カルバゾール骨格の窒素原子に対して直接結合せず、連結基を介して結合してもよい。Arとカルバゾール骨格の窒素原子とを連結する連結基としては、上述のL1と同義である。なお、Arとしては、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基が好ましい。Arとしては、フェニル基ビフェニル基ターフェニル基ナフチル基フェナントリル基トリフェニレル基、ジベンゾフラニル基ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基等が好ましい。Arが置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基である場合、連結基を介さずに、直接、カルバゾール骨格の窒素原子と結合していることが好ましい。

0075

本実施形態で用い得る熱活性遅延蛍光発光性の化合物としては、前記一般式(17)で表されるように、前記一般式(10)で表される電子アクセプター性部位ビスカルバゾール構造であることが好ましい。前記一般式(10)で表される部位が1つのカルバゾール骨格で構成されるモノカルバゾール構造である場合、当該モノカルバゾール構造の電子ドナー性は、アミン構造よりも小さくなると考えられる。モノカルバゾール構造にアジン環が直接結合または連結基を介して結合した化合物では、アジン環の電子アクセプター性をモノカルバゾール構造の電子ドナー性によって相殺することができないと考えられる。したがって、このような、モノカルバゾール構造にアジン環が直接結合または連結基を介して結合した化合物は、電子アクセプター性の化合物となる。一方で、カルバゾール骨格に置換基が結合した構造であれば電子ドナー性が向上すると考えられる。上記ビスカルバゾール構造は、電子ドナー性を向上させることができる点で好ましい。ビスカルバゾール構造にアジン環が連結基を介して結合した前記一般式(17)で表される化合物では、アジン環の電子アクセプター性とビスカルバゾール構造の電子ドナー性とが釣り合い、ΔSTが小さくなると考えられる。

0076

本実施形態において、前記一般式(17)で表される化合物が、下記一般式(18)で表される化合物であることが好ましい。

0077

0078

前記一般式(18)において、L2は、前記一般式(1)におけるL2と同義である。
前記一般式(18)において、X11〜X15は、それぞれ独立に、前記一般式(12)におけるX11〜X15と同義である。
前記一般式(18)において、R31〜R34は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。なお、隣接するR31同士が環を形成してもよいし、隣接するR32同士が環を形成してもよいし、隣接するR33同士が環を形成してもよいし、隣接するR34同士が環を形成してもよい。
前記一般式(18)において、q、r、s、tは、それぞれ、前記一般式(17)におけるq、r、s、tと同義である。
前記一般式(18)において、Arは、前記一般式(17)におけるArと同義である。

0079

本実施形態において、前記一般式(17)で表される化合物が、下記一般式(19)で表される化合物であることが好ましい。

0080

0081

前記一般式(19)において、L2は、前記一般式(1)におけるL2と同義である。
前記一般式(19)において、X11〜X15は、それぞれ独立に、前記一般式(12)におけるX11〜X15と同義である。
前記一般式(19)において、R31〜R34は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。なお、隣接するR31同士が環を形成してもよいし、隣接するR32同士が環を形成してもよいし、隣接するR33同士が環を形成してもよいし、隣接するR34同士が環を形成してもよい。
前記一般式(19)において、q、r、s、tは、それぞれ、前記一般式(17)におけるq、r、s、tと同義である。
前記一般式(19)において、Arは、前記一般式(17)におけるArと同義である。

0082

本実施形態では、前記一般式(10)で表される基において、環構造Aが置換もしくは無置換のベンゼン環であり、環構造Bが複数の5員環および6員環のいずれかが縮合して連結した環構造であることが好ましい。この場合、いずれかの環構造が置換基を有してもよい。そして、本実施形態において、前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(31)で表される化合物であることが好ましい。

0083

0084

前記一般式(31)において、L2は、前記一般式(1)におけるL2と同義である。
前記一般式(31)において、X11〜X15は、それぞれ独立に、前記一般式(12)におけるX11〜X15と同義である。
前記一般式(31)において、R41およびR44は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。なお、隣接するR41同士が環を形成してもよいし、隣接するR44同士が環を形成してもよい。
前記一般式(31)において、uおよびvは、4である。
前記一般式(31)において、Cは、下記一般式(32)で表される環構造を示し、Dは、下記一般式(33)で表される環構造を示す。環構造Cおよび環構造Dは、隣接する環構造と任意の位置で縮合する。
前記一般式(31)において、wは、1以上4以下の整数である。なお、wは、環構造Cおよび環構造Dが縮合して形成される連結環構造の繰り返し単位である。

0085

0086

0087

前記一般式(32)において、R42およびR43は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるR8と同義であり、R42およびR43が隣接する位置で置換されている場合には環を形成してもよい。
前記一般式(33)において、Y1は、CR45R46、NR47、硫黄原子、または酸素原子を表し、R45〜R47は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるR8と同義である。

0088

本実施形態で用い得る熱活性遅延蛍光発光性の化合物としては、前記一般式(31)で表されるように、前記一般式(10)で表される電子アクセプター性部位がインドロカルバゾール骨格、またはインドロカルバゾール環にさらにインドール環が連結して縮合した骨格を有することが好ましい。このような電子ドナー性部位とすることで、前述のモノカルバゾール構造よりも電子ドナー性を向上させることができる。前記一般式(31)で表される化合物では、アジン環の電子アクセプター性と、インドロカルバゾール骨格等の電子ドナー性部位の電子ドナー性とが釣り合い、ΔSTが小さくなると考えられる。

0089

前記一般式(31)において、wは1であることが好ましく、この場合の前記一般式(31)で表される化合物は、下記一般式(31a)で表される。

0090

0091

前記一般式(31a)において、L2は、前記一般式(1)におけるL2と同義である。
前記一般式(31a)において、X11〜X15は、それぞれ独立に、前記一般式(12)におけるX11〜X15と同義である。
前記一般式(31a)において、R41およびR44は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。なお、隣接するR41同士が環を形成してもよいし、隣接するR44同士が環を形成してもよい。
前記一般式(31a)において、uおよびvは、4である。
前記一般式(31a)において、Cは、前記一般式(32)で表される環構造を示し、Dは、前記一般式(33)で表される環構造を示す。環構造Cおよび環構造Dは、隣接する環構造と任意の位置で縮合する。

0092

本実施形態において、前記一般式(1)におけるCzが、下記一般式(110)〜(115)で表される基からなる群から選択される基であることが好ましい。

0093

0094

前記一般式(110)〜(115)において、Y2は、CR48R49、NR50、硫黄原子、または酸素原子を表し、R48〜R50は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるR1〜R7と同義である。前記一般式(110)〜(115)で表される基は、さらに置換基を有していてもよい。
前記一般式(110)〜(115)におけるY2が酸素原子であることが好ましい。

0095

前記一般式(110)〜(115)で表される基を備える化合物としては、下記一般式(31b)〜(31g)で表される化合物が好ましい。

0096

0097

前記一般式(31b)〜(31g)において、L2は、前記一般式(1)におけるL2と同義である。
前記一般式(31b)〜(31g)において、X11〜X15は、それぞれ独立に、前記一般式(12)におけるX11〜X15と同義である。
前記一般式(31b)〜(31g)において、Y2は、CR48R49、NR50、硫黄原子、または酸素原子を表し、R48〜R50は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるR1〜R7と同義である。
前記一般式(31b)〜(31g)におけるY2が酸素原子であることが好ましい。

0098

なお、上述の本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式(1)におけるCzが、下記一般式(116)〜(119)で表される構造から誘導される基からなる群から選択される基であってもよい。

0099

0100

前記一般式(116)〜(119)において、Y2,Y4,Y5は、それぞれ独立に、CR48R49、NR50、硫黄原子、または酸素原子を表し、R48〜R50は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるR1〜R16と同義である。前記一般式(116)〜(119)で表される構造から誘導される基は、任意の位置に結合手を有し、前記一般式(1)におけるL2と結合する。なお、前記一般式(116)〜(119)で表される構造から誘導される基は、さらに置換基を有していてもよい。

0101

本実施形態において、前記L2が2価の連結基となる場合には、L2は、置換もしくは無置換の2価の芳香族炭化水素基であることが好ましい。
または、本実施形態において、前記L2が2価の連結基となる場合には、2価の6員環構造であることが好ましく、L2が、下記一般式(3)、一般式(3a)または一般式(3b)で表される2価の6員環構造のうちいずれかであることがより好ましく、下記一般式(3)で表される2価の6員環構造であることがさらに好ましい。

0102

0103

前記一般式(3),(3a),(3b)において、X31〜X34は、それぞれ独立に、CR51または窒素原子を表し、R51は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。本実施形態において、X31〜X34は、それぞれ独立に、CR51であることが好ましましく、R51は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シアノ基ハロゲン原子シリル基であることがより好ましい。

0104

本実施形態において、前記一般式(1)で表される化合物は、下記一般式(40)で表される化合物であっても好ましい。

0105

0106

前記一般式(40)において、X1〜X5は、それぞれ独立に、CR1または窒素原子を表し、X1〜X5のうち少なくとも1つ以上は、窒素原子である。
前記一般式(40)において、X1〜X5のうち窒素原子は、1つ以上3つ以下であることが好ましい。前記一般式(40)において、隣接する炭素原子の置換基R1同士は、互いに結合して環構造が構築されていてもよい。
窒素原子が1つとなる場合としては、X1またはX5が窒素原子となることが好ましい。窒素原子が2つとなる場合としては、X1およびX5が窒素原子となることが好ましい。窒素原子が3つとなる場合としては、X1、X3およびX5が窒素原子となることが好ましい。これらのうち、前記一般式(40)において、X1、X3およびX5が窒素原子となるトリアジン環であることがより好ましい。

0107

前記一般式(40)において、L1は、置換もしくは無置換の2価の芳香族炭化水素基を表す。
前記一般式(40)において、R1,R41〜R48は、それぞれ独立に、水素原子、または置換基であり、前記一般式(40)におけるR1,R41〜R48としての置換基は、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数3〜30のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルキルアミノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリールアミノ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、および
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基からなる群から選択される置換基である。
R41およびR42、R42およびR43、R43およびR44、R45およびR46、R46およびR47、R47およびR48の各組は、互いに結合して環構造が構築されていてもよい。

0108

前記一般式(40)において、GおよびHは、それぞれ独立に、下記一般式(3g)で表される環構造、または下記一般式(3h)で表される環構造を示し、環構造Gおよび環構造Hは、隣接する環構造と任意の位置で縮合している。
pxおよびpyは、それぞれ独立に、0以上4以下の整数であり、それぞれ環構造Gおよび環構造Hの数を表す。pxが2以上4以下の整数の場合、複数の環構造Gは、互いに同一でも異なっていてもよい。pyが2以上4以下の整数の場合、複数の環構造Hは、互いに同一でも異なっていてもよい。したがって、例えば、pxが2のとき、環構造Gは、下記一般式(3g)で表される環構造が2つでもよいし、下記一般式(3h)で表される環構造が2つでもよいし、下記一般式(3g)で表される環構造を1つと、下記一般式(3h)で表される環構造を1つとの組み合わせでもよい。

0109

0110

0111

前記一般式(3g)において、R20およびR21は、それぞれ独立に、前記R1と同義であり、R20およびR21が互いに結合して、環構造を構築していてもよい。R20およびR21は前記一般式(3g)の6員環を構築している炭素原子にそれぞれ結合する。
前記一般式(3h)において、Z8は、CR22R23、NR24、硫黄原子、または酸素原子を表し、R22〜R24は、それぞれ独立に、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数3〜30のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルキルアミノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリールアミノ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、または
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基である。
前記R22および前記R23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、または置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基であることが好まく、具体例としては、メチル基エチル基、n−プロピル基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基等を挙げることができる。前記R24は、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の複素環基であることが好ましく、具体的には、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、フェナントリル基、トリフェニレル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基等を挙げることができる。なお、前記R24は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基であることがより好ましく、具体的には、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、フェナントリル基、トリフェニレル基を挙げることができる。
前記一般式(40)中、R41〜R48,R20〜R24から選ばれる置換基同士の組み合せのうち少なくとも1組は、互いに結合して環構造が構築されていてもよい。

0112

前記一般式(40)におけるL1が、2価の6員環構造であることが好ましく、L1が、下記一般式(4)、一般式(4a)または一般式(4b)で表される2価の6員環構造のうちいずれかであることがより好ましく、下記一般式(4)で表される2価の6員環構造であることがさらに好ましい。

0113

0114

前記一般式(4),(4a),(4b)において、X11〜X14は、それぞれ独立に、CR11または窒素原子を表し、R11は、それぞれ独立に、水素原子、または置換基であり、前記一般式(4),(4a),(4b)におけるR11としての置換基は、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数3〜30のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルキルアミノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリールアミノ基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルチオ基、および
置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールチオ基からなる群から選択される置換基である。

0115

前記一般式(4),(4a),(4b)におけるX11〜X14は、それぞれ独立に、CR11を表すことが好ましく、R11は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シアノ基、ハロゲン原子、シリル基であることがより好ましい。
特に、L1が、前記一般式(4)で表され、X11〜X14は、それぞれ独立に、CR11であり、前記一般式(40)におけるX1、X3およびX5が窒素原子であり、X2およびX4が、CR1であることが好ましい。すなわち、前記一般式(1)で表される化合物としては、電子アクセプター性部位が置換もしくは無置換のトリアジン環であり、当該トリアジン環と、電子ドナー性部位とが、置換もしくは無置換のp−フェニレン基で連結された化合物であることが好ましい。この場合の化合物は、例えば、下記一般式(41)で表される。

0116

0117

前記一般式(41)において、R1,R11,R41〜R48,環構造G,環構造H,pxおよびpyは、それぞれ独立に、前記一般式(4),(40)において説明したR1,R11,R41〜R48,環構造G,環構造H,pxおよびpyと同義である。

0118

本実施形態において、pxおよびpyは、同じ整数であることが好ましく、pxおよびpyは、2であることが好ましい。この場合、前記一般式(40)は、下記一般式(42)で表される。

0119

0120

前記一般式(42)において、X1〜X5,R41〜R48,L1は、それぞれ独立に、前記一般式(40)において説明したX1〜X5,R41〜R48,L1と同義である。
環構造G1および環構造G2は、それぞれ独立に、前記環構造Gと同義であり、環構造H1および環構造H2は、それぞれ独立に、前記環構造Hと同義である。
前記一般式(42)において、環構造G1および環構造H1は、それぞれ独立に、前記一般式(3g)で表される環構造であり、環構造G2および環構造H2は、それぞれ独立に、前記一般式(3h)で表される環構造であることが好ましい。

0121

また、本実施形態において、pxおよびpyの一方が、0であり、他方が4であることも好ましい。例えば、pxが4であり、pyが0である場合、前記一般式(40)は、下記一般式(43)で表される。

0122

0123

前記一般式(43)において、X1〜X5,R41〜R48,L1は、それぞれ独立に、前記一般式(40)において説明したX1〜X5,R41〜R48,L1と同義である。
環構造G1、環構造G2、環構造G3、環構造G4は、それぞれ独立に、前記環構造Gと同義である。
前記一般式(43)において、環構造G1および環構造G3は、それぞれ独立に、前記一般式(3g)で表される環構造であり、環構造G2および環構造G4は、それぞれ独立に、前記一般式(3h)で表される環構造であることが好ましい。

0124

前記一般式(42)および前記一般式(43)において、X1〜X5,L1は、上述したX1〜X5,L1の好ましい態様のものが好ましい。

0125

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、特しない限り同様とする。例えば、ベンゼン環は環形成炭素数が6であり、ナフタレン環は環形成炭素数が10であり、ピリジニル基は環形成炭素数5であり、フラニル基は環形成炭素数4である。また、ベンゼン環やナフタレン環に置換基として例えばアルキル基が置換している場合、当該アルキル基の炭素数は、環形成炭素数の数に含めない。また、フルオレン環に置換基として例えばフルオレン環が結合している場合(スピロフルオレン環を含む)、置換基としてのフルオレン環の炭素数は環形成炭素数の数に含めない。

0126

本明細書において、環形成原子数とは、原子が環状に結合した構造(例えば単環、縮合環、環集合)の化合物(例えば単環化合物、縮合環化合物、架橋化合物、炭素環化合物、複素環化合物)の当該環自体を構成する原子の数を表す。環を構成しない原子(例えば環を構成する原子の結合手を終端する水素原子)や、当該環が置換基によって置換される場合の置換基に含まれる原子は環形成原子数には含まない。以下で記される「環形成原子数」については、特筆しない限り同様とする。例えば、ピリジン環は環形成原子数は6であり、キナゾリン環は環形成原子数が10であり、フラン環の環形成原子数が5である。ピリジン環やキナゾリン環の炭素原子にそれぞれ結合している水素原子や置換基を構成する原子については、環形成原子数の数に含めない。また、フルオレン環に置換基として例えばフルオレン環が結合している場合(スピロフルオレン環を含む)、置換基としてのフルオレン環の原子数は環形成原子数の数に含めない。

0127

本実施形態における環形成炭素数6〜30のアリール基としては、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、ペリレニル基などが挙げられる。
本実施形態におけるアリール基としては、環形成炭素数が6〜20であることが好ましく、より好ましくは6〜12であることが更に好ましい。上記アリール基の中でもフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ターフェニル基、フルオレニル基が特に好ましい。1−フルオレニル基、2−フルオレニル基、3−フルオレニル基および4−フルオレニル基については、9位の炭素原子に、後述する本実施形態における置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基が置換されていることが好ましい。

0128

本実施形態における環形成原子数5〜30の複素環基としては、例えば、ピリジル基ピリミジニル基ピラジニル基、ピリダジニル基トリアジニル基キノリル基イソキノリニル基ナフチリジニル基フタラジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基フェナントロリニル基ピロリル基イミダゾリル基ピラゾリル基トリアゾリル基、テトラゾリル基インドリル基ベンズイミダゾリル基、インダゾリル基イミダゾピリジニル基、ベンズトリアゾリル基、カルバゾリル基、フリル基チエニル基オキサゾリル基チアゾリル基イソキサゾリル基、イソチアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基ベンゾオキサゾリル基ベンゾチアゾリル基、ベンゾイソキサゾリル基、ベンゾイソチアゾリル基、ベンゾオキサジアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ピペリジニル基ピロリジニル基、ピペラジニル基、モルホリル基、フェナジニル基、フェノチアジニル基、フェノキサジニル基などが挙げられる。
本実施形態における複素環基の環形成原子数は、5〜20であることが好ましく、5〜14であることがさらに好ましい。上記複素環基の中でも1−ジベンゾフラニル基、2−ジベンゾフラニル基、3−ジベンゾフラニル基、4−ジベンゾフラニル基、1−ジベンゾチオフェニル基、2−ジベンゾチオフェニル基、3−ジベンゾチオフェニル基、4−ジベンゾチオフェニル基、1−カルバゾリル基、2−カルバゾリル基、3−カルバゾリル基、4−カルバゾリル基、9−カルバゾリル基が特に好ましい。1−カルバゾリル基、2−カルバゾリル基、3−カルバゾリル基および4−カルバゾリル基については、9位の窒素原子に、本実施形態における置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基または置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の複素環基が置換されていることが好ましい。

0129

本実施形態における炭素数1〜30のアルキル基としては、直鎖、分岐鎖又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−ペンチヘキシル基、1−ブチルペンチル基、1−ヘプチルオクチル基、3−メチルペンチル基、が挙げられる。
本実施形態における直鎖または分岐鎖のアルキル基の炭素数は、1〜10であることが好ましく、1〜6であることがさらに好ましい。上記直鎖または分岐鎖のアルキル基の中でもメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、アミル基、イソアミル基、ネオペンチル基が特に好ましい。
本実施形態におけるシクロアルキル基としては、シクロプロピル基シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、4−メチルシクロヘキシル基、アダマンチル基ノルボルニル基等が挙げられる。シクロアルキル基の環形成炭素数は、3〜10であることが好ましく、5〜8であることがさらに好ましい。上記シクロアルキル基の中でも、シクロペンチル基やシクロヘキシル基が特に好ましい。
アルキル基がハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルキル基としては、例えば、上記炭素数1〜30のアルキル基が1以上のハロゲン基で置換されたものが挙げられる。具体的には、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基フルオロエチル基、トリフルオロメチルメチル基、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基等が挙げられる。

0130

本実施形態における炭素数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トリイソプロピルシリル基等が挙げられる。トリアルキルシリル基における3つのアルキル基は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。

0131

本実施形態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、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、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。

0132

本実施形態における炭素数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、ヘキシルオキシ基があげられる。
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以上のハロゲン基で置換されたものが挙げられる。

0133

本実施形態における環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基は、−OZ2と表される。このZ2の例として、上記環形成炭素数6〜30アリール基または後述する単環基および縮合環基が挙げられる。このアリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基が挙げられる。

0134

炭素数2〜30のアルキルアミノ基は、−NHRV、または−N(RV)2と表される。このRVの例として、上記炭素数1〜30のアルキル基が挙げられる。

0135

環形成炭素数6〜60のアリールアミノ基は、−NHRW、または−N(RW)2と表される。このRWの例として、上記環形成炭素数6〜30のアリール基が挙げられる。

0136

炭素数1〜30のアルキルチオ基は、−SRVと表される。このRVの例として、上記炭素数1〜30のアルキル基が挙げられる。
環形成炭素数6〜30のアリールチオ基は、−SRWと表される。このRWの例として、上記環形成炭素数6〜30のアリール基が挙げられる。

0137

本発明において、「環形成炭素」とは飽和環、不飽和環、又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、本発明において、水素原子とは、中性子数の異なる同位体、すなわち、軽水素(Protium)、重水素(Deuterium)、三重水素(Tritium)を包含する。

0138

本発明において、「置換もしくは無置換の」という場合における置換基や、環構造A,B,C,D,G,Hにおける置換基としては、上述のようなアリール基、複素環基、アルキル基(直鎖または分岐鎖のアルキル基、シクロアルキル基、ハロアルキル基)、アルキルシリル基、アリールシリル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基の他に、アルケニル基アルキニル基アラルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシル基ニトロ基、およびカルボキシ基が挙げられる。
ここで挙げた置換基の中では、アリール基、複素環基、アルキル基、ハロゲン原子、アルキルシリル基、アリールシリル基、シアノ基が好ましく、さらには、各置換基の説明において好ましいとした具体的な置換基が好ましい。
また、本発明において、芳香族炭化水素基は、環形成炭素数6〜30のアリール基であることが好ましく、複素環基は、環形成原子数5〜30の複素環基であることが好ましい。

0139

アルケニル基としては、炭素数2〜30のアルケニル基が好ましく、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよく、例えば、ビニル基プロペニル基ブテニル基オレイル基、エイコサペンタエニル基ドコサヘキサエニル基、スチリル基、2,2−ジフェニルビニル基、1,2,2−トリフェニルビニル基、2−フェニル−2−プロペニル基、シクロペンタジエニル基シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基シクロヘキサジエニル基等が挙げられる。

0140

アルキニル基としては、炭素数2〜30のアルキニル基が好ましく、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよく、例えば、エチニルプロピニル、2−フェニルエチニル等が挙げられる。

0141

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が挙げられる。このZ4の例として、上記環形成炭素数6〜30のアリール基の例が挙げられる。このアラルキル基は、炭素数7〜30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、2−β−ナフチルイソプロピル基が挙げられる。

0142

ハロゲン原子として、フッ素塩素臭素ヨウ素等が挙げられ、好ましくはフッ素原子である。

0143

本明細書において、「置換もしくは無置換の」という場合における「無置換」とは前記置換基で置換されておらず、水素原子が結合していることを意味する。
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すものであり、置換されている場合の置換基の炭素数は含めない。ここで、「YY」は「XX」よりも大きく、「XX」と「YY」はそれぞれ1以上の整数を意味する。
本明細書において、「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すものであり、置換されている場合の置換基の原子数は含めない。ここで、「YY」は「XX」よりも大きく、「XX」と「YY」はそれぞれ1以上の整数を意味する。
以下に説明する化合物またはその部分構造において、「置換もしくは無置換の」という場合についても、前記と同様である。

0144

以下に前記一般式(1)で表される化合物の具体例を示すが、本発明は、これらの例示化合物に限定されるものではない。

0145

0146

0147

0148

0149

0150

0151

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0167

0168

0169

0170

0171

0172

0173

0174

0175

0176

前記一般式(1)で表される化合物は、公知の合成方法によって合成することができる。

0177

発光層の膜厚は、好ましくは5nm以上50nm以下、より好ましくは7nm以上50nm以下、最も好ましくは10nm以上50nm以下である。5nm未満では発光層形成が困難となり、色度の調整が困難となるおそれがあり、50nmを超えると駆動電圧が上昇するおそれがある。

0178

(基板)
本実施形態の有機EL素子は、透光性の基板上に作製する。この透光性基板は、有機EL素子を構成する陽極、有機化合物層、陰極等を支持する基板であり、400nm以上700nm以下の可視領域の光の透過率が50%以上で平滑な基板が好ましい。
透光性基板としては、ガラス板ポリマー板などが挙げられる。
ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラスバリウムストロンチウム含有ガラス鉛ガラスアルミノケイ酸ガラスホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英などを原料として用いてなるものを挙げられる。
またポリマー板としては、ポリカーボネートアクリルポリエチレンテレフタレートポリエーテルサルファイドポリサルフォンなどを原料として用いてなるものを挙げることができる。

0179

(陽極および陰極)
有機EL素子の陽極は、正孔を発光層に注入する役割を担うものであり、4.5eV以上の仕事関数を有することが効果的である。
陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫合金(ITO)、酸化錫(NESA)、酸化インジウム亜鉛酸化物、金、銀、白金、銅などが挙げられる。
発光層からの発光を陽極側から取り出す場合、陽極の可視領域の光の透過率を10%より大きくすることが好ましい。また、陽極のシート抵抗は、数百Ω/□(Ω/sq。オーム・パー・スクウェア。)以下が好ましい。陽極の膜厚は、材料にもよるが、通常10nm以上1μm以下、好ましくは10nm以上200nm以下の範囲で選択される。

0180

陰極としては、発光層に電子を注入する目的で、仕事関数の小さい材料が好ましい。
陰極材料は特に限定されないが、具体的にはインジウムアルミニウムマグネシウム、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−スカンジウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金などが使用できる。
陰極も、陽極と同様に、蒸着法などの方法で、例えば、電子輸送層や電子注入層上に薄膜を形成できる。また、陰極側から、発光層からの発光を取り出す態様を採用することもできる。発光層からの発光を陰極側から取り出す場合、陰極の可視領域の光の透過率を10%より大きくすることが好ましい。陰極のシート抵抗は、数百Ω/□以下が好ましい。陰極の膜厚は、材料にもよるが、通常10nm以上1μm以下、好ましくは50nm以上200nm以下の範囲で選択される。

0181

(正孔注入・輸送層)
正孔注入・輸送層は、発光層への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが小さい化合物が用いられる。
正孔注入層及び正孔輸送層を形成する材料としては、より低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、例えば、芳香族アミン化合物が好適に用いられる。また、正孔注入層の材料としては、ポルフィリン化合物芳香族第三級アミン化合物またはスチリルアミン化合物を用いることが好ましく、特に、ヘキサシアノヘキサアザトリフェニレンHAT)などの芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。

0182

(電子注入・輸送層)
電子注入・輸送層は、発光層への電子の注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、電子移動度が大きい化合物が用いられる。
電子注入・輸送層に用いられる化合物としては、例えば、分子内にヘテロ原子を1個以上含有する芳香族ヘテロ環化合物が好ましく用いられ、特に含窒素環誘導体が好ましい。また、含窒素環誘導体としては、含窒素6員環もしくは含窒素5員環骨格を有する複素環化合物や、または含窒素6員環もしくは含窒素5員環骨格を有する縮合芳香族環化合物が好ましい。また、電子注入・輸送層には、アルカリ金属等が含有されていてもよい。

0183

本実施形態の有機EL素子において、発光層以外の有機化合物層には、上述の例示した化合物以外に、有機EL素子において使用される化合物の中から任意の化合物を選択して用いることができる。

0184

層形成方法
本実施形態の有機EL素子の各層の形成方法としては、上記で特に言及した以外には制限されないが、真空蒸着法、スパッタリング法プラズマ法イオンプレーティング法などの乾式成膜法や、スピンコーティング法ディッピング法フローコーティング法インクジェット法などの湿式成膜法などの公知の方法を採用することができる。

0185

(膜厚)
本実施形態の有機EL素子の各有機層の膜厚は、上記で特に言及した以外には制限されないが、一般に膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすく、逆に厚すぎると高い印加電圧が必要となり効率が悪くなるため、通常は数nmから1μmの範囲が好ましい。

0186

[第二実施形態]
本発明の第二実施形態に係る有機EL素子の構成について説明する。第二実施形態の説明において第一実施形態と同一の構成要素は、同一符号や名称を付す等して説明を省略もしくは簡略にする。また、第二実施形態では、特に言及されない材料や化合物については、第一実施形態で説明したものと同様の材料や化合物を用いることができる。
第二実施形態の有機EL素子は、第一実施形態の有機EL素子と同様の素子構成を備え、発光層に含まれる化合物において相違する。第二実施形態の有機EL素子においては、発光層に、前記第一実施形態に係る第一の化合物および第二の化合物、並びに第三の化合物をさらに含まれている。この第三の化合物も、熱活性遅延蛍光発光性の化合物である。本実施形態においても、他の実施形態で用いた材料を用いることが好ましい。

0187

本実施形態において、発光層における前記第三の化合物の濃度が20質量%以上であることが好ましい。また、発光層における前記第一の化合物の濃度が20質量%以上であり、
前記第二の化合物の濃度が20質量%以上であり、前記第三の化合物の濃度が20質量%以上であることがより好ましい。発光層における前記第一の化合物、前記第二の化合物および前記第三の化合物の合計濃度は、100質量%以下である。

0188

本実施形態において、前記第一の化合物の一重項エネルギーEgS(M1)と、前記第三の化合物の一重項エネルギーEgS(M3)との差が0.2eV以下であり、前記第二の化合物の一重項エネルギーEgS(M2)と、前記第三の化合物の一重項エネルギーEgS(M3)との差が0.2eV以下であることが好ましい。すなわち、
|EgS(M1)−EgS(M3)|≦0.2eV、および
|EgS(M2)−EgS(M3)|≦0.2eV
の関係を満たすことが好ましい。

0189

また、本実施形態において、前記第一の化合物の77KにおけるエネルギーギャップEg77K(M1)と、前記第三の77KにおけるエネルギーギャップEg77K(M3)との差が0.2eV以下であり、前記第二の化合物77KにおけるエネルギーギャップEg77K(M2)と、前記第三の化合物77KにおけるエネルギーギャップEg77K(M3)との差が0.2eV以下であることが好ましい。すなわち、
|Eg77K(M1)−Eg77K(M3)|≦0.2eV、および
|Eg77K(M2)−Eg77K(M3)|≦0.2eV
の関係を満たすことが好ましい。

0190

本実施形態において、発光層に含まれる複数の前記熱活性遅延蛍光発光性の化合物のうち少なくともいずれかは、一重項エネルギーEgSと、77KにおけるエネルギーギャップEg77Kとの差ΔSTが下記数式(数1)の関係を満たす化合物であることが好ましい。
ΔST=EgS−Eg77K<0.3eV …(数1)
本実施形態では、発光層には、熱活性遅延蛍光発光性の化合物である第一の化合物、第二の化合物および第三の化合物が含まれている。そのため、第一の化合物が前記数式(数1−1)の関係を満たす化合物であることが好ましい。または、第二の化合物が前記数式(数1−2)の関係を満たす化合物であることが好ましい。または、第三の化合物は、一重項エネルギーEgS(M3)と、77KにおけるエネルギーギャップEg77K(M3)との差ΔST(M3)が下記数式(数1−3)の関係を満たす化合物であることが好ましく、ΔST(M3)が0.2eV未満の化合物であることがより好ましい。
ΔST(M3)=EgS(M3)−Eg77K(M3)<0.3eV …(数1−3)
さらには、前記第一の化合物が前記数式(数1−1)の関係を満たし、前記第二の化合物が前記数式(数1−2)の関係を満たし、かつ前記第三の化合物が前記数式(数1−3)の関係を満たすことが好ましい。

0191

本実施形態の有機EL素子によっても、前記実施形態と同様、駆動電圧を低下させ、発光寿命を長くすることができる。

0192

[第三実施形態]
本発明の第三実施形態に係る有機EL素子の構成について説明する。第二実施形態の説明において第一実施形態と同一の構成要素は、同一符号や名称を付す等して説明を省略もしくは簡略にする。また、第三実施形態では、特に言及されない材料や化合物については、前記実施形態で説明したものと同様の材料や化合物を用いることができる。
熱活性遅延蛍光発光性の化合物としては、下記一般式(2)で表される化合物を挙げることもできる。本実施形態では、発光層に含まれる熱活性遅延蛍光発光性の化合物としてのいずれかの化合物が、下記一般式(2)で表される。その他の熱活性遅延蛍光発光性の化合物としては、例えば、前記実施形態で説明した前記一般式(1)で表される化合物を用いてもよい。

0193

0194

前記一般式(2)において、L20は、置換もしくは無置換のa+g価の芳香族炭化水素基、または置換もしくは無置換のa+g価の複素環基を表す。
前記一般式(2)において、L201は、置換もしくは無置換の2価の芳香族炭化水素基、または置換もしくは無置換の2価の複素環基を表す。
前記一般式(2)において、aは、1以上6以下の整数であり、bは、1以上6以下の整数である。aおよびbは、それぞれ独立に、1以上3以下の整数であることが好ましく、1又は2であることがより好ましい。aが2以上の場合、L20に結合するHArが2以上になり、これらのHArは、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(2)において、gは、0以上2以下の整数であり、0または1であることが好ましい。gが1以上2以下の場合、L20およびL201は、互いに同一でも異なっていてもよい。また、gが2の場合、2つのL201は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(2)において、HArは、下記一般式(20)で表される構造から誘導される基である。

0195

0196

前記一般式(20)において、X20は、単結合、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、NR9、CR10R11、SiR12R13、またはGeR14R15を表す。R9〜R15は、それぞれ独立に、前記R1〜R7と同義である。前記一般式(20)において、X20は、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、NR9、CR10R11、SiR12R13、またはGeR14R15を表すことが好ましい。
前記一般式(20)で表される環構造は、下記一般式(20b)〜(20i)で表される環構造からなる群から選択される環構造である。

0197

0198

前記一般式(20),(20b)〜(20i)において、GおよびHは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環構造を表し、環構造Gおよび環構造Hのうち少なくともいずれかが複数の置換基を有する場合、隣接する置換基同士が環を形成してもよい。形成する環は、飽和環、不飽和環のどちらでもよい。この場合の置換基としては、電子ドナー性を有する置換基であることが好ましい。または、隣接する置換基同士が電子ドナー性を有する環をさらに形成することが好ましい。これらの環構造のうち、前記一般式(20c)〜(20i)で表される環構造からなる群から選択される環構造が好ましい。
前記一般式(20),(20b)〜(20i)において、前記環構造Gおよび前記環構造Hのうち少なくともいずれかが置換もしくは無置換の複素環構造であるとき、当該複素環構造は、下記一般式(20−2)で表される部分構造を有する。

0199

0200

前記一般式(20)で表される構造から誘導される基としては、下記一般式(20−1)で表される基であることが好ましい。

0201

0202

前記一般式(20−1)において、X20は、前記一般式(20)におけるX20と同義である。すなわち、前記一般式(20−1)で表される基は、下記一般式(20b−1)〜(20i−1)で表される基からなる群から選択される基である。

0203

0204

前記一般式(20b−1)〜(20i—1)における、環構造Gおよび環構造Hは、それぞれ独立に、前記一般式(20),(20b)〜(20i)における環構造Gおよび環構造Hと同義である。前記一般式(2)におけるHArとしては、これらの基のうち、前記一般式(20c−1)〜(20i−1)で表される基からなる群から選択される基が好ましい。

0205

本実施形態において、前記一般式(2)におけるHArが、下記一般式(2B)で表される構造から誘導される基であることが好ましい。

0206

0207

前記一般式(2B)において、X2は、前記一般式(20)におけるX20と同義である。X2としては、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、NR9、CR10R11、SiR12R13、またはGeR14R15を表すことが好ましい。
前記一般式(2B)において、R61およびR62は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。なお、隣接するR61同士が環を形成してもよいし、隣接するR62同士が環を形成してもよい。
前記一般式(2B)において、i、およびjは、4である。
前記一般式(2B)において、Eは、下記一般式(2h)で表される環構造を示し、Fは、下記一般式(2i)または下記一般式(2j)で表される環構造を示し、環構造Eおよび環構造Fは、隣接する環構造と任意の位置で縮合する。前記一般式(2B)において、hは、0以上4以下の整数である。なお、hは、環構造Eおよび環構造Fが縮合して形成される連結環構造の繰り返し単位である。hが2以上のとき、複数の環構造Fは、互いに同一でも異なっていてもよい。

0208

0209

0210

前記一般式(2h)において、R63およびR64が隣接する位置で置換されている場合には環を形成してもよい。
前記一般式(2i)におけるY3は、CR65R66、NR67、硫黄原子、酸素原子、またはL20と結合する窒素原子を表す。前記一般式(2j)におけるY6は、CR65R66、NR67、またはL20と結合する窒素原子を表す。
前記一般式(2j)におけるX4は、NR9、またはCR10R11を表し、R9〜R11は、それぞれ独立に、前記R1〜R7と同義である。R63およびR64は、それぞれ独立に、前記R8と同義であり、R65〜R67は、それぞれ独立に、前記R1〜R7と同義である。

0211

本実施形態において、前記一般式(2B)におけるhが、0または1であることが好ましい。
前記一般式(2B)において、hが0のとき、HArは、下記一般式(2b)または下記一般式(2bx)で表される基であることが好ましい。

0212

0213

前記一般式(2b)および一般式(2bx)において、X2は、単結合、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、NR9、CR10R11、SiR12R13、またはGeR14R15を表す。すなわち、前記一般式(2b)で表される基は、下記一般式(2b−1)〜(2b−8)で表される基からなる群から選択される基である。

0214

0215

前記一般式(2b)、(2bx)、(2b−1)〜(2b−8)において、cおよびdは、4である。前記一般式(2)におけるHArとしては、これらの基のうち、前記一般式(2b−2)〜(2b−8)で表される基からなる群から選択される基が好ましい。
前記一般式(2b)、(2bx)、(2b−1)〜(2b−8)において、R9〜R15は、それぞれ独立に、前記R1〜R7と同義であり、R17およびR18は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。なお、隣接するR17同士が環を形成してもよいし、隣接するR18同士が環を形成してもよい。
前記一般式(2bx)において、Ar4は、は、前記R1〜R8と同義である。Ar4は、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のアリール基がより好ましい。Ar4としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、トリフェニレル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基等が好ましい。

0216

前記一般式(2)において、Az2は、下記一般式(2d)で表される。

0217

0218

前記一般式(2d)において、X21〜X26は、それぞれ独立に、CR16または窒素原子を表し、X21〜X26のうち少なくとも1つ以上は、窒素原子であり、X21〜X26のうちb個は、L20またはL201と結合する炭素原子である。前述のとおり、bは、1以上3以下の整数であるので、X21〜X26のうち1以上3以下がL20と結合する炭素原子となる。R16は、前記R8と同義である。
前記一般式(21)において、X21〜X26のうち窒素原子は、1つ以上3つ以下であることが好ましい。例えば、X26がL20と結合する炭素原子であり、さらに、X21〜X25のうち、窒素原子が1つとなる場合としては、X21またはX25が窒素原子となることが好ましい。X21〜X25のうち、窒素原子が2つとなる場合としては、X21およびX25が窒素原子となることが好ましい。X21〜X25のうち、窒素原子が3つとなる場合としては、X21、X23およびX25が窒素原子となることが好ましい。前記一般式(2d)において、X21、X23およびX25が窒素原子となるトリアジン環であることがより好ましい。

0219

本実施形態において、前記一般式(2)におけるaおよびbが1であり、gが0であり、前記一般式(2d)におけるX26がL20と結合する炭素原子であることが好ましい。すなわち、前記一般式(2)で表される化合物が、下記一般式(21)で表される化合物であることが好ましい。

0220

0221

前記一般式(21)において、X2は、前記一般式(2b)におけるX2と同義である。
前記一般式(21)において、L21は、置換もしくは無置換の2価の芳香族炭化水素基、または置換もしくは無置換の2価の複素環基を表す。
前記一般式(21)において、X21〜X25は、それぞれ独立に、CR16または窒素原子を表し、X21〜X25のうち少なくとも1つ以上は、窒素原子である。X21〜X25のうち、窒素原子が1つとなる場合としては、X21またはX25が窒素原子となることが好ましい。X21〜X25のうち、窒素原子が2つとなる場合としては、X21およびX25が窒素原子となることが好ましい。X21〜X25のうち、窒素原子が3つとなる場合としては、X21、X23およびX25が窒素原子となることが好ましい。
前記一般式(21)において、cおよびdは、4であり、R17およびR18は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。なお、複数のR17同士、並びに複数のR18同士は、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、前記一般式(2)で表される化合物が、前記一般式(21)で表される化合物であり、前記一般式(21)におけるX2が、酸素原子であることが好ましい。

0222

また、本実施形態において、前記一般式(2)におけるaが2であり、bが1であり、前記一般式(2d)におけるX26がL20と結合する炭素原子であることが好ましい。すなわち、前記一般式(2)で表される化合物が、下記一般式(22)で表される化合物であることが好ましい。

0223

0224

前記一般式(22)において、X27およびX28は、それぞれ独立に、前記一般式(2b)におけるX2と同義であり、X27およびX28は、同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(22)において、L22は、置換もしくは無置換の3価の芳香族炭化水素基、または置換もしくは無置換の3価の複素環基を表す。
前記一般式(22)において、X21〜X25は、それぞれ独立に、CR16または窒素原子を表し、X21〜X25のうち少なくとも1つ以上は、窒素原子である。X21〜X25のうち、窒素原子が1つとなる場合としては、X21またはX25が窒素原子となることが好ましい。X21〜X25のうち、窒素原子が2つとなる場合としては、X21およびX25が窒素原子となることが好ましい。X21〜X25のうち、窒素原子が3つとなる場合としては、X21、X23およびX25が窒素原子となることが好ましい。
前記一般式(22)において、c,d,e,fは、それぞれ、4であり、R17〜R20は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。なお、隣接するR17同士が環を形成してもよいし、隣接するR18同士が環を形成してもよい。
本実施形態において、前記一般式(2)で表される化合物が、前記一般式(22)で表される化合物であり、X27およびX28が、酸素原子であることが好ましい。

0225

また、本実施形態において、前記一般式(2)におけるaが1であり、bが2であり、gが0であり、前記一般式(2d)におけるX24およびX26がL20と結合する炭素原子であり、X21、X23およびX25が窒素原子となることが好ましい。すなわち、前記一般式(2)で表される化合物が、下記一般式(23)で表される化合物であることが好ましい。

0226

0227

前記一般式(23)において、X27およびX28は、前記一般式(2b)におけるX2と同義であり、X27およびX28は、同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(23)において、L23およびL24は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の2価の芳香族炭化水素基、または置換もしくは無置換の2価の複素環基を表す。
前記一般式(23)において、Ar2は、前記R1〜R8と同義である。Ar2は、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のアリール基がより好ましい。Ar2としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、トリフェニレル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基等が好ましい。
前記一般式(23)において、c,d,e,fは、それぞれ、4であり、R17〜R20は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。なお、隣接するR17同士が環を形成してもよいし、隣接するR18同士が環を形成してもよい。
本実施形態では、前記一般式(23)で表される化合物が好ましく、X27およびX28が、酸素原子であることがより好ましい。

0228

また、本実施形態では、前記一般式(2)で表される化合物は、HArが前記一般式(2b)で表される基であり、L20が置換もしくは無置換の2価の複素環基であり、gが1であることが好ましい。この場合、L20は、置換もしくは無置換の2価のカルバゾリル基であることがより好ましい。さらに、前記一般式(2)で表される化合物は、下記一般式(24)で表される化合物であることが好ましい。

0229

0230

前記一般式(24)において、X21〜X25は、前記一般式(21)におけるX21〜X25と同義である。
前記一般式(24)において、R17〜R18,R23〜R24は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。なお、隣接するR17同士が環を形成してもよいし、隣接するR18同士が環を形成してもよいし、隣接するR23同士が環を形成してもよいし、隣接するR24同士が環を形成してもよい。
前記一般式(24)において、L201は、前記一般式(2)におけるL201と同義である。
前記一般式(24)において、c、dおよびxは、4であり、wは、3である。

0231

前記一般式(2B)において、hが1であって、環構造Fが前記一般式(2i)である場合、下記一般式(2B−1)〜(2B−6)で表される構造となる。

0232

0233

前記(2B−1)〜(2B−6)において、X2は、前記一般式(2b)におけるX2と同義である。
前記(2B−1)〜(2B−6)において、R61〜R64は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。なお、隣接するR61同士が環を形成してもよいし、隣接するR62同士が環を形成してもよい。また、隣接するR63とR64とが環を形成してもよい。
前記(2B−1)〜(2B−6)において、Y3は、前記一般式(2i)におけるY3と同義である。
前記(2B−1)〜(2B−6)において、i、およびjは、4である。

0234

前記一般式(2B−1)〜(2B−6)から誘導される基としては、下記一般式(2B−7)〜(2B−18)で表される基が好ましい。

0235

0236

0237

前記(2B−7)〜(2B−12)において、X2は、前記一般式(2b)におけるX2と同義であり、X2が酸素原子であることが好ましい。
前記(2B−7)〜(2B−12)において、R61〜R64は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。なお、隣接するR61同士が環を形成してもよいし、隣接するR62同士が環を形成してもよい。また、隣接するR63とR64とが環を形成してもよい。
前記(2B−7)〜(2B−12)において、Y3は、前記一般式(2i)におけるY3と同義であり、NR67であることが好ましい。R67は、前記R1〜R7と同義であり、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基であることが好ましい。
前記(2B−7)〜(2B−12)において、i、およびjは、4である。

0238

前記(2B−13)〜(2B−18)において、X2は、前記一般式(2b)におけるX2と同義であり、X2が酸素原子であることが好ましい。
前記(2B−13)〜(2B−18)において、R61〜R64は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。なお、隣接するR61同士が環を形成してもよいし、隣接するR62同士が環を形成してもよい。また、隣接するR63とR64とが環を形成してもよい。
前記(2B−13)〜(2B−18)において、Ar3は、前記R1〜R7と同義である。Ar3は、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のアリール基がより好ましい。Ar3としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、トリフェニレル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基等が好ましい。
前記(2B−13)〜(2B−18)において、i、およびjは、4である。

0239

前記一般式(2B)において、hが1であって、環構造Fが前記一般式(2j)である場合、下記一般式(2B−19)〜(2B−20)で表される構造となる。

0240

0241

前記(2B−19)〜(2B−20)において、X2およびX4は、前記一般式(2b)におけるX2と同義であり、X4は、前記一般式(2j)におけるX4と同義である。
前記(2B−19)〜(2B−20)において、R61〜R64は、それぞれ独立に、前記R8と同義である。なお、隣接するR61同士が環を形成してもよいし、隣接するR62同士が環を形成してもよい。また、隣接するR63とR64とが環を形成してもよい。
前記(2B−19)〜(2B−20)において、Y6は、前記一般式(2i)におけるY3と同義である。
前記(2B−19)〜(2B−20)において、i、およびjは、4である。

0242

前記一般式(2B−19)〜(2B−20)から誘導される基としては、下記一般式(2B−21)〜(2B−22)で表される基が好ましい。

0243

0244

前記(2B−21)〜(2B−22)において、X2、X4、R61〜R64、Y6、i、およびjは、それぞれ、前記一般式(2B−19)〜(2B−20)におけるX2、X4、R61〜R64、Y6、i、およびjと同義である。

0245

本実施形態において、前記L20〜L24,L201が、Az2に結合する2価の連結基となる場合には、前記L20〜L24,L201は、置換もしくは無置換の2価の芳香族炭化水素基であることが好ましい。前記一般式(2)においてgが1以上である場合は、L20ではなく、L201がAz2に結合する2価の連結基となる。
または、本実施形態において、前記L20〜L24,L201が、Az2に結合する2価の連結基となる場合には、2価の6員環構造であることが好ましく、前記L20〜L24,L201が、下記一般式(2e)、一般式(2f)または一般式(2g)で表される2価の6員環構造のうちいずれかであることがより好ましく、下記一般式(2e)で表される2価の6員環構造であることがさらに好ましい。

0246

0247

前記一般式(2e)〜(2g)において、X41〜X44は、それぞれ独立に、CR52または窒素原子を表し、R52は、それぞれ独立に、前記一般式(1)におけるR8と同義である。
本実施形態において、前記一般式(2e)〜(2g)におけるX41〜X44は、それぞれ独立に、CR52であることが好ましく、R52は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シアノ基、ハロゲン原子、シリル基であることがより好ましい。
前記一般式(2)におけるgが1であるとき、L201が、前記一般式(2e)で表される2価の6員環構造であり、さらに、L20が、環形成原子数5〜30の複素環基であることが好ましい。この場合の複素環基としては、カルバゾリル基が好ましく、当該カルバゾリル基の9位の窒素原子がL201と結合していることが好ましい。さらに、当該カルバゾリル基に、前記一般式(2b)および一般式(2bx)で表される構造の少なくともいずれかが結合していることが好ましい。
また、前記一般式(21)においてL21が、前記一般式(22)においてL22が、前記一般式(23)においてL23およびL24が、前記一般式(24)においてL201が、それぞれ、前記一般式(2e)で表される2価の6員環構造であることが好ましい。

0248

以下に前記一般式(2)で表される化合物の具体例を示すが、本発明は、これらの例示化合物に限定されるものではない。

0249

0250

0251

0252

0253

0254

0255

0256

0257

0258

0259

0260

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0264

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0268

0269

0270

0271

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0273

0274

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0279

0280

0281

0282

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0287

0288

0289

0290

0291

0292

0293

0294

0295

0296

0297

0298

0299

本実施形態の有機EL素子によっても、前記実施形態と同様、駆動電圧を低下させ、発光寿命を長くすることができる。

0300

[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るものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変更、改良などは、本発明に含まれるものである。

0301

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つの発光層が前記一般式(1)で表される化合物および前記一般式(2)で表される化合物を含んでいればよく、その他の発光層が蛍光発光型の発光層であっても、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。
発光層が複数層積層されている場合としては、例えば図4に示される有機EL素子1Aが挙げられる。有機EL素子1Aは、有機層10Aを有し、この有機層10Aは、正孔注入・輸送層6と電子注入・輸送層7との間に、第1発光層51及び第2発光層52を有する点で、図1に示された有機EL素子1と異なる。第1発光層51及び第2発光層52のうち少なくともいずれかが前記一般式(1)で表される化合物および前記一般式(2)で表される化合物を含んでいる。その他の点においては、有機EL素子1Aは、有機EL素子1と同様に構成される。

0302

また、発光層の陽極側に電子障壁層を、発光層の陰極側に正孔障壁層を、隣接させて、それぞれ設けてもよい。これにより、電子や正孔を発光層に閉じ込めて、発光層における励起子の生成確率を高めることができる。

0303

本発明の一実施形態に係る有機EL素子は、有機ELパネルモジュール等の表示部品、テレビ、携帯電話、タブレットもしくはパーソナルコンピュータ等の表示装置、および照明、もしくは車両用灯具発光装置等の電子機器に使用できる。

0304

その他、本発明の実施における具体的な構造および形状などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などとしてもよい。

0305

以下、本発明に係る実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されない。
本実施例において有機EL素子の作製に使用した化合物は、次の通りである。

0306

0307

0308

0309

0310

<化合物の評価>
次に、本実施例で使用した化合物の物性を測定した。対象化合物は、化合物H1〜H6である。測定方法、又は算出方法を以下に示すとともに、測定結果、又は算出結果を表1に示す。

0311

(測定1):一重項エネルギーEgS
一重項エネルギーEgSは、以下の方法により求めた。
各化合物を真空蒸着法にて石英基板上に膜厚100nmで成膜し、測定用試料とした。常温(300K)で、この測定用試料の発光スペクトルを測定した。発光スペクトルは、縦軸を発光強度、横軸を波長とした。この発光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]を求めた。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をEgSとした。
換算式:EgS[eV]=1239.85/λedge
発光スペクトルの測定には、(株)日立ハイテクノロジー製のF−7000形分光蛍光光度計を用いた。

0312

発光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線は以下のように引いた。発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が、当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とした。
なお、スペクトルの最大ピーク強度の10%以下のピーク強度をもつ極大点は、上述の最も短波長側の極大値には含めず、最も短波長側の極大値に最も近い、傾きの値が極大値をとる点において引いた接線を当該発光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。

0313

(測定2):エネルギーギャップEg77K
Eg77Kは、以下の方法により求めた。
化合物H1〜H5に関しては、エネルギーギャップEg77Kの測定は、次のようにして行われる。測定対象となる各化合物と、下記化合物TH−2とを真空蒸着法にて石英基板上に共蒸着し、NMR管内に封入した試料を作製した。なお、この試料は、下記の条件にて作られたものである。
石英基板/TH−2:測定対象化合物(膜厚100nm,測定対象化合物の濃度:12質量%)
また、化合物H6に関しては、真空蒸着法にて化合物H6を石英基板上に膜厚100nmで成膜し、NMR管内に封入した試料を作製した。

0314

0315

これら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2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Eg77Kとした。
換算式2:Eg77K[eV]=1239.85/λedge
燐光の測定には、(株)日立ハイテクノロジー製のF−4500形分光蛍光光度計本体を用いた。

0316

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。
ここで、本実施形態に用いる材料としては、ΔSTが小さい化合物であることが好ましい。ΔSTが小さいと、低温(77[K])状態でも、項間交差、及び逆項間交差が起こりやすく、励起一重項状態と励起三重項状態とが混在する。その結果、上記と同様にして測定されるスペクトルは、励起一重項状態および励起三重項状態の両者からの発光を含んだものとなり、いずれの状態から発光したものかについて峻別することは困難であるが、基本的には三重項エネルギーの値が支配的と考えられる。
そのため、本実施形態では、通常の三重項エネルギーEgTと測定手法は同じであるが、その厳密な意味において異なることを区別するため、上述のようにして測定される値をエネルギーギャップEg77Kと称する。

0317

(測定3):ΔST
ΔSTは、上記(測定1)、および(測定2)で測定したEgSとEg77Kとの差として求めた(上記数式(数2)参照)。結果を表1に示す。

0318

(測定4):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。測定対象化合物と前記化合物TH−2とを、測定対象化合物の割合が12質量%となるように石英基板上に共蒸着し、膜厚100nmの薄膜を形成して試料を作製した。測定対象化合物は、化合物H1〜H5とした。
遅延蛍光発光は、前記図2の装置を用いて求めることができる。測定対象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%以上を意味し、測定対象化合物のうち、化合物H1〜H5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ている。
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。なお、Prompt発光とDelay発光の量の算出に使用される装置は、前記の前記図2の装置や文献に記載のものに限定されるものではない。

0319

0320

<有機EL素子の作製、及び評価 1>
有機EL素子を以下のように作製し、評価した。

0321

(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超音波洗浄を5分間行なった後、UVオゾン洗浄を30分間行なった。ITOの膜厚は、130nmとした。
洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に透明電極を覆うようにして化合物HIを蒸着し、膜厚5nmの化合物HI膜を形成した。このHI膜は、正孔注入層として機能する。
このHI膜の成膜に続けて、化合物HT−1を蒸着し、HI膜上に膜厚160nmのHT−1膜を成膜した。このHT−1膜は、第1正孔輸送層として機能する。
さらにHT−1膜上に、化合物HT−2を蒸着し、HT−1膜上に膜厚10nmのHT−2膜を成膜した。このHT−2膜は、第2正孔輸送層として機能する。
このHT−2膜上に、化合物H1および化合物H2を共蒸着し、膜厚35nmの発光層を成膜した。発光層における化合物H1の濃度は、94質量%とし、化合物H2の濃度は、6質量%とした。
この発光層上に、化合物ET−1を蒸着し、膜厚5nmの化合物ET−1膜を成膜した。この化合物ET−1膜は、第1電子輸送層として機能する。
このET−1膜上に化合物ET−2を蒸着し、膜厚25nmの化合物ET−2膜を成膜した。この化合物ET−2膜は、第2電子輸送層として機能する。
このET−2膜上にLiFを蒸着して、膜厚1nmのLiF層を形成した。
このLiF膜上に金属Alを蒸着して、膜厚80nmの金属陰極を形成した。
実施例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(160) / HT-2(10) / H1:H2(35,
94%:6%) / ET-1(5) / ET-2(25) / 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、発光層における化合物の割合(質量%)を示す。以下の実施例および比較例においても同様である。

0322

(実施例2)
実施例2の有機EL素子は、実施例1の有機EL素子において発光層における化合物H1の濃度は、88質量%とし、化合物H2の濃度を12質量%に変更した以外は、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(160) / HT-2(10) / H1:H2(35,
88%:12%) / ET-1(5) / ET-2(25) / LiF(1) / Al(80)

0323

(実施例3)
実施例3の有機EL素子は、実施例1の有機EL素子において発光層の化合物H1を化合物H3に変更した以外は、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(160) / HT-2(10) / H3:H2(35,
94%:6%) / ET-1(5) / ET-2(25)/ 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、発光層におけるドーパント材料等のように、添加される成分の割合(質量%)を示す。

0324

(実施例4)
実施例4の有機EL素子は、実施例1の有機EL素子において発光層の化合物H1を化合物H3に変更し、さらに化合物H2の濃度を12質量%に変更した以外は、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(160) / HT-2(10) / H3:H2(35,
88%:12%) / ET-1(5) / ET-2(25) / 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、発光層におけるドーパント材料等のように、添加される成分の割合(質量%)を示す。

0325

(比較例1)
比較例1の有機EL素子は、実施例1の有機EL素子において発光層の化合物1をCBPに変更した以外は、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(160) / HT-2(10) / CBP:H2(35,
94%:6%) / ET-1(5) / ET-2(25) / LiF(1) / Al(80)

0326

0327

(比較例2)
比較例2の有機EL素子は、実施例1の有機EL素子において発光層の化合物1ををCBPに変更し、さらに化合物H2濃度を12質量%に変更した以外は、実施例1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(160) / HT-2(10) / CBP:H2(35,
88%:12%) / ET-1(5) / ET-2(25) / LiF(1) / Al(80)

0328

〔有機EL素子の評価〕
実施例1〜4並びに比較例1〜2において作製した有機EL素子について、以下の評価を行った。評価結果を表2に示す。

0329

・駆動電圧
電流密度が10mA/cm2となるようにITO透明電極と金属Al陰極との間に通電したときの電圧(単位:V)を計測した。

0330

輝度、及びCIE1931色度
電流密度が10mA/cm2となるように素子に電圧を印加した時の輝度、及びCIE1931色度座標(x、y)を分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタ社製)で計測した。

0331

電流効率L/J、及び電力効率η
電流密度が10.00mA/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上記分光放射輝度計で計測し、得られた分光放射輝度スペクトルから、電流効率(単位:cd/A)、及び電力効率η(単位:lm/W)を算出した。

0332

・主ピーク波長λp
得られた上記分光放射輝度スペクトルから主ピーク波長λpを求めた。

0333

・外部量子効率EQE
電流密度が10mA/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。得られた上記分光放射輝度スペクトルから、ラン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。

0334

0335

表2が示すように、熱活性遅延蛍光発光性の化合物H1およびH2を含有する発光層を備えた実施例1〜4の有機EL素子は、CBPを含有する比較例1〜2の有機EL素子に比べて、駆動電圧が低く、高い効率で発光することが分かった。

0336

<有機EL素子の作製、及び評価 2>
(実施例5)
実施例5の有機EL素子は、実施例2の有機EL素子において発光層における化合物H2を化合物H4に変更し、発光層の膜厚を30nmに変更した以外は、実施例2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(160) / HT-2(10) / H1:H4(30,
88%:12%) / ET-1(5) / ET-2(25) / LiF(1) / Al(80)

0337

(実施例6)
実施例6の有機EL素子は、実施例5の有機EL素子において発光層における化合物H1の濃度は、76質量%とし、化合物H4の濃度を24質量%に変更した以外は、実施例5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(160) / HT-2(10) / H1:H4(30,
76%:24%) / ET-1(5) / ET-2(25) / LiF(1) / Al(80)

0338

(実施例7)
実施例7の有機EL素子は、実施例1の有機EL素子の作製において発光層の成膜を次のように変更した以外は、実施例1と同様にして作製した。
HT−2膜上に、化合物H1、化合物H4および化合物H5を共蒸着し、膜厚30nmの発光層を成膜した。発光層における化合物H1の濃度は、33質量%とし、化合物H4の濃度は、33質量%とし、化合物H5の濃度は、34質量%とした。
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(160) / HT-2(10) / H1:H4:H5
(30, 33%:33%:34%) / ET-1(5) / ET-2(25) / LiF(1) / Al(80)

0339

(比較例3)
比較例3の有機EL素子は、実施例1の有機EL素子において発光層における化合物H2を化合物H6に変更し、発光層の膜厚を30nmに変更し、化合物H1の濃度は、88質量%とし、化合物H4の濃度を12質量%に変更した以外は、実施例1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(160) / HT-2(10) / H1:H6(30,
12%:88%) / ET-1(5)/ ET-2(25) / LiF(1) / Al(80)

0340

〔有機EL素子の評価〕
実施例5〜7並びに比較例3において作製した有機EL素子について、上述と同様の方法で、駆動電圧、輝度、CIE1931色度、及び主ピーク波長λpを測定し、さらに、以下の方法により寿命も測定した。
・寿命LT50(実施例5、6、比較例3)
素子に電圧を印加し、初期輝度(1000cd/m2)が半減するまでの時間を寿命(単位:h)とした。
・寿命LT50(実施例7)
素子に50mA/cm2の定電流を印加し、その際における初期輝度が半減するまでの時間を寿命(単位:h)とした。(なお表3のLT50には、加速係数1.8と仮定したときにおける初期輝度1000cd/m2での時間を記載した)

0341

実施例

0342

表3が示しているように、熱活性遅延蛍光発光性の化合物H1およびH2を含有する発光層を備えた実施例5〜7の有機EL素子は、比較例3の有機EL素子に比べて、駆動電圧が低く、長寿命で発光することが分かった。比較例3の有機EL素子のように、熱活性遅延蛍光発光性の化合物H2の代わりに、化合物H6を発光層における主要成分として含有させると、駆動電圧が高く、寿命も短いことが分かった。

0343

1…有機EL素子
2…基板
3…陽極
4…陰極
5…発光層
6…正孔注入・輸送層
7…電子注入・輸送層
10…有機層

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