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特開2022-121056有機エレクトロルミネッセンス素子、及び電子機器
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022121056
(43)【公開日】2022-08-19
(54)【発明の名称】有機エレクトロルミネッセンス素子、及び電子機器
(51)【国際特許分類】
   H01L 51/50 20060101AFI20220812BHJP
   H05B 33/12 20060101ALI20220812BHJP
   C09K 11/06 20060101ALI20220812BHJP
   C07D 403/10 20060101ALI20220812BHJP
   C07D 235/08 20060101ALI20220812BHJP
   C07D 409/04 20060101ALI20220812BHJP
   C07D 403/14 20060101ALI20220812BHJP
   C07D 251/24 20060101ALI20220812BHJP
【FI】
H05B33/22 B
H05B33/14 B
H05B33/12 C
H05B33/22 D
C09K11/06 690
C07D403/10
C07D235/08
C07D409/04
C07D403/14
C07D251/24
【審査請求】未請求
【請求項の数】33
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021018197
(22)【出願日】2021-02-08
(71)【出願人】
【識別番号】000183646
【氏名又は名称】出光興産株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002354
【氏名又は名称】弁理士法人平和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】青山 嘉憲
(72)【発明者】
【氏名】西村 和樹
【テーマコード(参考)】
3K107
4C063
【Fターム(参考)】
3K107AA01
3K107BB01
3K107BB02
3K107BB08
3K107CC04
3K107CC21
3K107DD51
3K107DD59
3K107DD68
3K107DD72
3K107DD75
3K107DD76
3K107DD78
3K107FF04
3K107FF19
4C063AA01
4C063AA03
4C063BB01
4C063BB06
4C063CC29
4C063CC94
4C063DD08
4C063DD43
4C063EE10
(57)【要約】
【課題】効率と寿命を両立できる有機エレクトロルミネッセンス素子、及び電子機器を提供する。
【解決手段】陽極と、
ホスト材料を含む発光層と、
第1の化合物を含む第1の電子輸送層と、
第2の化合物を含む第2の電子輸送層と、
陰極と、
をこの順で含み、
前記ホスト材料のアフィニティ値と、前記第1の化合物のアフィニティ値と、の差の絶対値が0.20以下であり、
前記第1の化合物のアフィニティ値と、前記第2の化合物のアフィニティ値と、の差の絶対値が0.20以下であり、
前記第1の化合物と、前記第2の化合物と、は異なる化合物であり、
前記第2の電子輸送層の電子移動度が1.00×10-4cm/Vs未満であり、
前記第2の電子輸送層がLiを含まず、前記第2の電子輸送層がLiのキノラート錯体を含まない有機エレクトロルミネッセンス素子。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
陽極と、
ホスト材料を含む発光層と、
第1の化合物を含む第1の電子輸送層と、
第2の化合物を含む第2の電子輸送層と、
陰極と、
をこの順で含み、
前記ホスト材料のアフィニティ値と、前記第1の化合物のアフィニティ値と、の差の絶対値が0.20以下であり、
前記第1の化合物のアフィニティ値と、前記第2の化合物のアフィニティ値と、の差の絶対値が0.20以下であり、
前記第1の化合物と、前記第2の化合物と、は異なる化合物であり、
前記第2の電子輸送層の電子移動度が1.00×10-4cm/Vs未満であり、
前記第2の電子輸送層がLiを含まず、前記第2の電子輸送層がLiのキノラート錯体を含まない有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項2】
陽極と、
ホスト材料を含む発光層と、
第1の化合物を含む第1の電子輸送層と、
第2の化合物及び第3の化合物を含む第2の電子輸送層と、
陰極と、
をこの順で含み、
前記ホスト材料のアフィニティ値と、前記第1の化合物のアフィニティ値と、の差の絶対値が0.20以下であり、
前記第1の化合物のアフィニティ値と、前記第2の化合物のアフィニティ値と、の差の絶対値が0.20以下であり、
前記第3の化合物のアフィニティ値が、前記第2の化合物のアフィニティ値より大きく、
前記第1の化合物と、前記第2の化合物と、は異なる化合物であり、
前記第2の化合物と、前記第3の化合物と、は異なる化合物であり、
前記第2の電子輸送層がLiを含まず、前記第2の電子輸送層がLiのキノラート錯体を含まない有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項3】
前記第2の電子輸送層の電子移動度が1.00×10-4cm/Vs未満である請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項4】
前記第3の化合物が、下記式(800)で表される化合物である請求項2又は3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化79】
(式(800)において、
801~X803は、それぞれ独立に、CR804又はNであり、ここで、R804は水素原子、又は置換基Rである。X801~X803の少なくとも1つはNである。R804が2以上の場合、2以上のR804は同一でもよく、異なっていてもよい。
801~R803は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
前記置換基Rは、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R901)(R902)(R903)、
-O-(R904)、
-S-(R905)、
-N(R906)(R907)、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
前記置換基Rが2個以上存在する場合、2個以上の前記置換基Rは同一でもよく、異なっていてもよい。
901~R907は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
901~R907が2個以上存在する場合、2個以上のR901~R907のそれぞれは同一でもよく、異なっていてもよい。)
【請求項5】
前記第3の化合物が、下記式(801)及び式(802)で表される化合物である請求項4に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化80】
(式(801)において、
801~X803、R801及びR802は前記式(800)で定義した通りである。
801は、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の2価の複素環基である。
Ar801は、上記式(802)で表される基である。)
(式(802)において、
811は、O、S、N(R821)、又はC(R822)(R823)である。
811~R818及びR821~R823のうちの1つはL801と結合する単結合である。
801と結合する単結合ではないR811~R818のうち隣接する2つ以上の1組以上は、互いに結合して、置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成するか、あるいは前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しない。
801と結合する単結合ではなく、かつ前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しないR811~R818、及びL801と結合する単結合ではないR821~R823は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
前記置換基Rは前記式(800)で定義した通りである。)
【請求項6】
前記第3の化合物が、下記式(811)で表される化合物である請求項5に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化81】
(式(811)において、X801~X803、R801及びR802は前記式(800)で定義した通りである。L801は、前記式(801)で定義した通りである。X811及びR811~R817は、前記式(802)で定義した通りである。)
【請求項7】
前記陽極と、前記ホスト材料を含む発光層との間に、さらに、前記ホスト材料を含む発光層以外の、1以上の発光層を含む請求項1~6のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項8】
前記ホスト材料が、アントラセン誘導体である請求項1~7のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項9】
前記ホスト材料が、下記式(100)で表される化合物である請求項1~8のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化82】
(式(100)において、
101~R108のうち隣接する2つ以上の1組以上は、互いに結合して、置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成するか、あるいは前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しない。
前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しないR101~R108は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
101及びL102は、それぞれ独立に、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の2価の複素環基である。
Ar101及びAr102は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
前記置換基Rは、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R901)(R902)(R903)、
-O-(R904)、
-S-(R905)、
-N(R906)(R907)、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
前記置換基Rが2個以上存在する場合、2個以上の前記置換基Rは同一でもよく、異なっていてもよい。
901~R907は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
901~R907が2個以上存在する場合、2個以上のR901~R907のそれぞれは同一でもよく、異なっていてもよい。)
【請求項10】
101~R108のうちの隣接する2以上の1組以上が互いに結合して形成された、前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環が有する水素原子、
水素原子であるR101~R108
置換基RであるR101~R108が有する水素原子、
101が有する水素原子、
102が有する水素原子、
Ar101が有する水素原子、及び
Ar102が有する水素原子
のうちの1つ以上が重水素原子である請求項9に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項11】
前記ホスト材料が、下記式(101)で表される化合物である請求項9又は10に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化83】
(式(101)において、R101~R108、L101、Ar101及びAr102は、前記式(100)で定義した通りである。)
【請求項12】
前記ホスト材料が、下記式(102)で表される化合物である請求項9~11のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化84】
(式(102)において、L101、Ar101及びAr102は、前記式(100)で定義した通りである。)
【請求項13】
前記第1の化合物が、下記式(1)で表される化合物である請求項1~12のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化85】
(式(1)において、
~Xは、それぞれ独立に、CR又はNであり、ここで、Rは水素原子、又は置換基Rである。X~Xの少なくとも1つはNである。Rが2以上の場合、2以上のRは同一でもよく、異なっていてもよい。
~Rは、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
前記置換基Rは、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R901)(R902)(R903)、
-O-(R904)、
-S-(R905)、
-N(R906)(R907)、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
前記置換基Rが2個以上存在する場合、2個以上の前記置換基Rは同一でもよく、異なっていてもよい。
901~R907は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
901~R907が2個以上存在する場合、2個以上のR901~R907のそれぞれは同一でもよく、異なっていてもよい。)
【請求項14】
前記第1の化合物が、下記式(11)で表される化合物である請求項13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化86】
(式(11)において、
~X、R及びRは前記式(1)で定義した通りである。
は、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の2価の複素環基である。
Arは、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。)
【請求項15】
Arが、下記式(12)で表される基である請求項14に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化87】
(式(12)において、
11は、O、S、N(R21)、又はC(R22)(R23)である。
11~R18及びR21~R23のうちの1つはLと結合する単結合である。
と結合する単結合ではないR11~R18のうち隣接する2つ以上の1組以上は、互いに結合して、置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成するか、あるいは前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しない。
と結合する単結合ではなく、かつ前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しないR11~R18、及びLと結合する単結合ではないR21~R23は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
前記置換基Rは前記式(1)で定義した通りである。)
【請求項16】
11がN(R21)である請求項15に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項17】
前記第1の化合物が、下記式(21)で表される化合物である請求項15又は16に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化88】
(式(21)において、
~X、R及びRは、前記式(1)で定義した通りである。
は、前記式(11)で定義した通りである。
11~R18は、前記式(12)で定義した通りである。)
【請求項18】
が、単結合、又は無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基であり、
前記置換基Rが、
無置換の炭素数1~50のアルキル基、
無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R911)(R912)(R913)、
-O-(R914)、
-S-(R915)、
-N(R916)(R917)、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、又は
無置換の環形成炭素数6~50のアリール基であり、
911~R917は、それぞれ独立に、
水素原子、
無置換の炭素数1~50のアルキル基、
無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、又は
無置換の環形成炭素数6~50のアリール基である請求項17に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項19】
~Xの2つがNである請求項13~18のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項20】
前記第2の化合物が、下記式(200)で表される化合物、下記式(300)で表される化合物、下記式(400)で表される化合物、下記式(500)で表される化合物、及びフォスフィンオキサイド化合物からなる群から選択される1以上である請求項1~19のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化89】
(式(200)において、
201~R206のうち隣接する2つ以上の1組以上は、互いに結合して、置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成するか、あるいは前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しない。
前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しないR201~R206は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
前記置換基Rは、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R901)(R902)(R903)、
-O-(R904)、
-S-(R905)、
-N(R906)(R907)、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
前記置換基Rが2個以上存在する場合、2個以上の前記置換基Rは同一でもよく、異なっていてもよい。
901~R907は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
901~R907が2個以上存在する場合、2個以上のR901~R907のそれぞれは同一でもよく、異なっていてもよい。)
【化90】
(式(300)において、
301~X303は、それぞれ独立に、CR304又はNであり、ここで、R304は水素原子、又は置換基Rである。X301~X303の少なくとも1つはNである。R304が2以上の場合、2以上のR304は同一でもよく、異なっていてもよい。
301~R303は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
前記置換基Rは、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R901)(R902)(R903)、
-O-(R904)、
-S-(R905)、
-N(R906)(R907)、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
前記置換基Rが2個以上存在する場合、2個以上の前記置換基Rは同一でもよく、異なっていてもよい。
901~R907は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
901~R907が2個以上存在する場合、2個以上のR901~R907のそれぞれは同一でもよく、異なっていてもよい。)
【化91】
(式(400)において、
403~R408のうち隣接する2つ以上の1組以上は、互いに結合して、置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成するか、あるいは前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しない。
前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しないR403~R408は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
401~L404は、それぞれ独立に、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の2価の複素環基である。
Ar401~Ar404は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
Ar401~Ar404の少なくとも1つが置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基であり、前記Ar401~Ar404の少なくとも1つの1価の複素環基が、1価の含窒素複素環基である。
前記置換基Rは、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R901)(R902)(R903)、
-O-(R904)、
-S-(R905)、
-N(R906)(R907)、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
前記置換基Rが2個以上存在する場合、2個以上の前記置換基Rは同一でもよく、異なっていてもよい。
901~R907は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
901~R907が2個以上存在する場合、2個以上のR901~R907のそれぞれは同一でもよく、異なっていてもよい。)
【化92】
(式(500)において、
501~R508のうち隣接する2つ以上の1組以上は、互いに結合して、置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成するか、あるいは前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しない。
前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しないR501~R508は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
前記置換基Rは、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R901)(R902)(R903)、
-O-(R904)、
-S-(R905)、
-N(R906)(R907)、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
前記置換基Rが2個以上存在する場合、2個以上の前記置換基Rは同一でもよく、異なっていてもよい。
901~R907は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
901~R907が2個以上存在する場合、2個以上のR901~R907のそれぞれは同一でもよく、異なっていてもよい。)
【請求項21】
前記第2の化合物が、下記式(201)及び式(202)で表される化合物である請求項20に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化93】
(式(201)において、
201~R205は、前記式(200)で定義した通りである。
201は、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の2価の複素環基である。
Ar201は、上記式(202)で表される基である。)
(式(202)において、
211~R219のうちの1つはL201と結合する単結合である。
201と結合する単結合ではないR211~R219のうち隣接する2つ以上の1組以上は、互いに結合して、置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成するか、あるいは前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しない。
と結合する単結合ではなく、かつ前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しないR211~R219は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
202は、それぞれ独立に、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の2価の複素環基である。
Ar202は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
前記置換基Rは前記式(200)で定義した通りである。)
【請求項22】
前記第2の化合物が、下記式(211)で表される化合物である請求項21に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化94】
(式(211)において、R201~R205は、前記式(200)で定義した通りである。L201は、前記式(201)で定義した通りである。R211~R218、L202及びAr202は、前記式(202)で定義した通りである。)
【請求項23】
前記第2の化合物が、下記式(301)で表される化合物である請求項20に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化95】
(式(301)において、
301~X303、R301及びR302は前記式(300)で定義した通りである。
301は、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の2価の複素環基である。
Ar301は、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。)
【請求項24】
前記第2の化合物が、下記式(311)及び式(312)で表される化合物である請求項23に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化96】
(式(311)において、
301~X303、R301及びR302は前記式(300)で定義した通りである。
301は前記式(301)で定義した通りである。
Ar302は、上記式(312)で表される基である。)
(式(312)において、
311は、O、S、N(R321)、又はC(R322)(R323)である。
311~R318及びR321~R323のうちの1つはL301と結合する単結合である。
301と結合する単結合ではないR311~R318のうち隣接する2つ以上の1組以上は、互いに結合して、置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成するか、あるいは前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しない。
301と結合する単結合ではなく、かつ前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しないR311~R318、及びL301と結合する単結合ではないR321~R323は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
前記置換基Rは前記式(300)で定義した通りである。)
【請求項25】
前記第2の化合物が、下記式(401)で表される化合物である請求項20に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化97】
(式(401)において、L401~L404及びAr401~Ar404は、前記式(400)で定義した通りである。)
【請求項26】
前記第2の化合物が、下記式(402)で表される化合物である請求項20に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化98】
(式(402)において、L401、L402、L404、Ar401、Ar402及びAr404は、前記式(400)で定義した通りである。)
【請求項27】
前記第2の化合物が、下記式(501)で表される化合物である請求項20に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化99】
(式(501)において、
501~R508は、前記式(500)で定義した通りである。
501は、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の2価の複素環基である。
2つのR502~2つのR507のそれぞれは同一でもよく、異なっていてもよい。)
【請求項28】
前記第2の化合物が、下記式(502)で表される化合物である請求項27に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化100】
(式(502)において、R501及びR508は、前記式(500)で定義した通りである。L501は、前記式(501)で定義した通りである。)
【請求項29】
前記第2の化合物が、下記式(600)で表される化合物である請求項20に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化101】
(式(600)において、
601~L603は、それぞれ独立に、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の2価の複素環基である。
Ar601~Ar603は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。)
【請求項30】
前記第2の化合物が、下記式(601)で表される化合物である請求項29に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化102】
(式(601)において、Ar601~Ar603は、前記式(600)で定義した通りである。)
【請求項31】
前記陽極と前記ホスト材料を含む発光層との間に正孔輸送層を有する請求項1~30のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項32】
前記陽極と前記正孔輸送層との間に正孔注入層を有する請求項31に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項33】
請求項1~32のいずれか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。

【発明の詳細な説明】
【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、及び電子機器に関する。
【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。)に電圧を印加すると、陽極から正孔が、また陰極から電子が、それぞれ発光層に注入される。そして、発光層において、注入された正孔と電子とが再結合し、励起子が形成される。
【0003】
特許文献1~6には、電子輸送層を有する有機EL素子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第2018/174293号
【特許文献2】国際公開第2010/134350号
【特許文献3】国際公開第2020/050372号
【特許文献4】国際公開第2016/068585号
【特許文献5】国際公開第2014/097711号
【特許文献6】米国特許出願公開第2015/0325801号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、効率と寿命を両立できる有機エレクトロルミネッセンス素子、及び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】
【0006】
本発明によれば、以下の有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
1.陽極と、
ホスト材料を含む発光層と、
第1の化合物を含む第1の電子輸送層と、
第2の化合物を含む第2の電子輸送層と、
陰極と、
をこの順で含み、
前記ホスト材料のアフィニティ値と、前記第1の化合物のアフィニティ値と、の差の絶対値が0.20以下であり、
前記第1の化合物のアフィニティ値と、前記第2の化合物のアフィニティ値と、の差の絶対値が0.20以下であり、
前記第1の化合物と、前記第2の化合物と、は異なる化合物であり、
前記第2の電子輸送層の電子移動度が1.00×10-4cm/Vs未満であり、
前記第2の電子輸送層がLiを含まず、前記第2の電子輸送層がLiのキノラート錯体を含まない有機エレクトロルミネッセンス素子。
2.陽極と、
ホスト材料を含む発光層と、
第1の化合物を含む第1の電子輸送層と、
第2の化合物及び第3の化合物を含む第2の電子輸送層と、
陰極と、
をこの順で含み、
前記ホスト材料のアフィニティ値と、前記第1の化合物のアフィニティ値と、の差の絶対値が0.20以下であり、
前記第1の化合物のアフィニティ値と、前記第2の化合物のアフィニティ値と、の差の絶対値が0.20以下であり、
前記第3の化合物のアフィニティ値が、前記第2の化合物のアフィニティ値より大きく、
前記第1の化合物と、前記第2の化合物と、は異なる化合物であり、
前記第2の化合物と、前記第3の化合物と、は異なる化合物であり、
前記第2の電子輸送層がLiを含まず、前記第2の電子輸送層がLiのキノラート錯体を含まない有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0007】
3.上記1又は2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。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、効率と寿命を両立できる有機エレクトロルミネッセンス素子、及び電子機器が提供できる。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[定義]
本明細書において、水素原子とは、中性子数が異なる同位体、即ち、軽水素(protium)、重水素(deuterium)、及び三重水素(tritium)を包含する。
【0010】
本明細書において、化学構造式中、「R」等の記号や重水素原子を表す「D」が明示されていない結合可能位置には、水素原子、即ち、軽水素原子、重水素原子、又は三重水素原子が結合しているものとする。
【0011】
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、及び複素環化合物)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、別途記載の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、ピリジン環は環形成炭素数5であり、フラン環は環形成炭素数4である。また、例えば、9,9-ジフェニルフルオレニル基の環形成炭素数は13であり、9,9’-スピロビフルオレニル基の環形成炭素数は25である。
また、ベンゼ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、ベンゼン環の環形成炭素数に含めない。そのため、アルキル基が置換しているベンゼン環の環形成炭素数は、6である。また、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、ナフタレン環の環形成炭素数に含めない。そのため、アルキル基が置換しているナフタレン環の環形成炭素数は、10である。
【0012】
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、及び環集合)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、及び複素環化合物)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、別途記載のない限り同様とする。例えば、ピリジン環の環形成原子数は6であり、キナゾリン環の環形成原子数は10であり、フラン環の環形成原子数は5である。例えば、ピリジン環に結合している水素原子、又は置換基を構成する原子の数は、ピリジン環形成原子数の数に含めない。そのため、水素原子、又は置換基が結合しているピリジン環の環形成原子数は、6である。また、例えば、キナゾリン環の炭素原子に結合している水素原子、又は置換基を構成する原子については、キナゾリン環の環形成原子数の数に含めない。そのため、水素原子、又は置換基が結合しているキナゾリン環の環形成原子数は10である。
【0013】
本明細書において、「置換もしくは無置換の炭素数XX~YYのZZ基」という表現における「炭素数XX~YY」は、ZZ基が無置換である場合の炭素数を表し、置換されている場合の置換基の炭素数を含めない。ここで、「YY」は、「XX」よりも大きく、「XX」は、1以上の整数を意味し、「YY」は、2以上の整数を意味する。
【0014】
本明細書において、「置換もしくは無置換の原子数XX~YYのZZ基」という表現における「原子数XX~YY」は、ZZ基が無置換である場合の原子数を表し、置換されている場合の置換基の原子数を含めない。ここで、「YY」は、「XX」よりも大きく、「XX」は、1以上の整数を意味し、「YY」は、2以上の整数を意味する。
【0015】
本明細書において、無置換のZZ基とは「置換もしくは無置換のZZ基」が「無置換のZZ基」である場合を表し、置換のZZ基とは「置換もしくは無置換のZZ基」が「置換のZZ基」である場合を表す。
本明細書において、「置換もしくは無置換のZZ基」という場合における「無置換」とは、ZZ基における水素原子が置換基と置き換わっていないことを意味する。「無置換のZZ基」における水素原子は、軽水素原子、重水素原子、又は三重水素原子である。
また、本明細書において、「置換もしくは無置換のZZ基」という場合における「置換」とは、ZZ基における1つ以上の水素原子が、置換基と置き換わっていることを意味する。「AA基で置換されたBB基」という場合における「置換」も同様に、BB基における1つ以上の水素原子が、AA基と置き換わっていることを意味する。
【0016】
「本明細書に記載の置換基」
以下、本明細書に記載の置換基について説明する。
【0017】
本明細書に記載の「無置換のアリール基」の環形成炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、6~50であり、好ましくは6~30、より好ましくは6~18である。
本明細書に記載の「無置換の複素環基」の環形成原子数は、本明細書に別途記載のない限り、5~50であり、好ましくは5~30、より好ましくは5~18である。
本明細書に記載の「無置換のアルキル基」の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、1~50であり、好ましくは1~20、より好ましくは1~6である。
本明細書に記載の「無置換のアルケニル基」の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、2~50であり、好ましくは2~20、より好ましくは2~6である。
本明細書に記載の「無置換のアルキニル基」の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、2~50であり、好ましくは2~20、より好ましくは2~6である。
本明細書に記載の「無置換のシクロアルキル基」の環形成炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、3~50であり、好ましくは3~20、より好ましくは3~6である。
本明細書に記載の「無置換のアリーレン基」の環形成炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、6~50であり、好ましくは6~30、より好ましくは6~18である。
本明細書に記載の「無置換の2価の複素環基」の環形成原子数は、本明細書に別途記載のない限り、5~50であり、好ましくは5~30、より好ましくは5~18である。
本明細書に記載の「無置換のアルキレン基」の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、1~50であり、好ましくは1~20、より好ましくは1~6である。
【0018】
・「置換もしくは無置換のアリール基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアリール基」の具体例(具体例群G1)としては、以下の無置換のアリール基(具体例群G1A)及び置換のアリール基(具体例群G1B)等が挙げられる。(ここで、無置換のアリール基とは「置換もしくは無置換のアリール基」が「無置換のアリール基」である場合を指し、置換のアリール基とは「置換もしくは無置換のアリール基」が「置換のアリール基」である場合を指す。)本明細書において、単に「アリール基」という場合は、「無置換のアリール基」と「置換のアリール基」の両方を含む。
「置換のアリール基」は、「無置換のアリール基」の1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基を意味する。「置換のアリール基」としては、例えば、下記具体例群G1Aの「無置換のアリール基」の1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基、及び下記具体例群G1Bの置換のアリール基の例等が挙げられる。尚、ここに列挙した「無置換のアリール基」の例、及び「置換のアリール基」の例は、一例に過ぎず、本明細書に記載の「置換のアリール基」には、下記具体例群G1Bの「置換のアリール基」におけるアリール基自体の炭素原子に結合する水素原子がさらに置換基と置き換わった基、及び下記具体例群G1Bの「置換のアリール基」における置換基の水素原子がさらに置換基と置き換わった基も含まれる。
【0019】
・無置換のアリール基(具体例群G1A):
フェニル基、
p-ビフェニル基、
m-ビフェニル基、
o-ビフェニル基、
p-ターフェニル-4-イル基、
p-ターフェニル-3-イル基、
p-ターフェニル-2-イル基、
m-ターフェニル-4-イル基、
m-ターフェニル-3-イル基、
m-ターフェニル-2-イル基、
o-ターフェニル-4-イル基、
o-ターフェニル-3-イル基、
o-ターフェニル-2-イル基、
1-ナフチル基、
2-ナフチル基、
アントリル基、
ベンゾアントリル基、
フェナントリル基、
ベンゾフェナントリル基、
フェナレニル基、
ピレニル基、
クリセニル基、
ベンゾクリセニル基、
トリフェニレニル基、
ベンゾトリフェニレニル基、
テトラセニル基、
ペンタセニル基、
フルオレニル基、
9,9’-スピロビフルオレニル基、
ベンゾフルオレニル基、
ジベンゾフルオレニル基、
フルオランテニル基、
ベンゾフルオランテニル基、
ペリレニル基、及び
下記一般式(TEMP-1)~(TEMP-15)で表される環構造から1つの水素原子を除くことにより誘導される1価のアリール基。
【0020】
【化1】
【0021】
【化2】
【0022】
・置換のアリール基(具体例群G1B):
o-トリル基、
m-トリル基、
p-トリル基、
パラ-キシリル基、
メタ-キシリル基、
オルト-キシリル基、
パラ-イソプロピルフェニル基、
メタ-イソプロピルフェニル基、
オルト-イソプロピルフェニル基、
パラ-t-ブチルフェニル基、
メタ-t-ブチルフェニル基、
オルト-t-ブチルフェニル基、
3,4,5-トリメチルフェニル基、
9,9-ジメチルフルオレニル基、
9,9-ジフェニルフルオレニル基
9,9-ビス(4-メチルフェニル)フルオレニル基、
9,9-ビス(4-イソプロピルフェニル)フルオレニル基、
9,9-ビス(4-t-ブチルフェニル)フルオレニル基、
シアノフェニル基、
トリフェニルシリルフェニル基、
トリメチルシリルフェニル基、
フェニルナフチル基、
ナフチルフェニル基、及び
前記一般式(TEMP-1)~(TEMP-15)で表される環構造から誘導される1価の基の1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基。
【0023】
・「置換もしくは無置換の複素環基」
本明細書に記載の「複素環基」は、環形成原子にヘテロ原子を少なくとも1つ含む環状の基である。ヘテロ原子の具体例としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、及びホウ素原子が挙げられる。
本明細書に記載の「複素環基」は、単環の基であるか、又は縮合環の基である。
本明細書に記載の「複素環基」は、芳香族複素環基であるか、又は非芳香族複素環基である。
本明細書に記載の「置換もしくは無置換の複素環基」の具体例(具体例群G2)としては、以下の無置換の複素環基(具体例群G2A)、及び置換の複素環基(具体例群G2B)等が挙げられる。(ここで、無置換の複素環基とは「置換もしくは無置換の複素環基」が「無置換の複素環基」である場合を指し、置換の複素環基とは「置換もしくは無置換の複素環基」が「置換の複素環基」である場合を指す。)本明細書において、単に「複素環基」という場合は、「無置換の複素環基」と「置換の複素環基」の両方を含む。
「置換の複素環基」は、「無置換の複素環基」の1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基を意味する。「置換の複素環基」の具体例は、下記具体例群G2Aの「無置換の複素環基」の水素原子が置き換わった基、及び下記具体例群G2Bの置換の複素環基の例等が挙げられる。尚、ここに列挙した「無置換の複素環基」の例や「置換の複素環基」の例は、一例に過ぎず、本明細書に記載の「置換の複素環基」には、具体例群G2Bの「置換の複素環基」における複素環基自体の環形成原子に結合する水素原子がさらに置換基と置き換わった基、及び具体例群G2Bの「置換の複素環基」における置換基の水素原子がさらに置換基と置き換わった基も含まれる。
【0024】
具体例群G2Aは、例えば、以下の窒素原子を含む無置換の複素環基(具体例群G2A1)、酸素原子を含む無置換の複素環基(具体例群G2A2)、硫黄原子を含む無置換の複素環基(具体例群G2A3)、及び下記一般式(TEMP-16)~(TEMP-33)で表される環構造から1つの水素原子を除くことにより誘導される1価の複素環基(具体例群G2A4)を含む。
【0025】
具体例群G2Bは、例えば、以下の窒素原子を含む置換の複素環基(具体例群G2B1)、酸素原子を含む置換の複素環基(具体例群G2B2)、硫黄原子を含む置換の複素環基(具体例群G2B3)、及び下記一般式(TEMP-16)~(TEMP-33)で表される環構造から誘導される1価の複素環基の1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基(具体例群G2B4)を含む。
【0026】
・窒素原子を含む無置換の複素環基(具体例群G2A1):
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、
オキサゾリル基、
イソオキサゾリル基、
オキサジアゾリル基、
チアゾリル基、
イソチアゾリル基、
チアジアゾリル基、
ピリジル基、
ピリダジニル基、
ピリミジニル基、
ピラジニル基、
トリアジニル基、
インドリル基、
イソインドリル基、
インドリジニル基、
キノリジニル基、
キノリル基、
イソキノリル基、
シンノリル基、
フタラジニル基、
キナゾリニル基、
キノキサリニル基、
ベンゾイミダゾリル基、
インダゾリル基、
フェナントロリニル基、
フェナントリジニル基、
アクリジニル基、
フェナジニル基、
カルバゾリル基、
ベンゾカルバゾリル基、
モルホリノ基、
フェノキサジニル基、
フェノチアジニル基、
アザカルバゾリル基、及びジアザカルバゾリル基。
【0027】
・酸素原子を含む無置換の複素環基(具体例群G2A2):
フリル基、
オキサゾリル基、
イソオキサゾリル基、
オキサジアゾリル基、
キサンテニル基、
ベンゾフラニル基、
イソベンゾフラニル基、
ジベンゾフラニル基、
ナフトベンゾフラニル基、
ベンゾオキサゾリル基、
ベンゾイソキサゾリル基、
フェノキサジニル基、
モルホリノ基、
ジナフトフラニル基、
アザジベンゾフラニル基、
ジアザジベンゾフラニル基、
アザナフトベンゾフラニル基、及び
ジアザナフトベンゾフラニル基。
【0028】
・硫黄原子を含む無置換の複素環基(具体例群G2A3):
チエニル基、
チアゾリル基、
イソチアゾリル基、
チアジアゾリル基、
ベンゾチオフェニル基(ベンゾチエニル基)、
イソベンゾチオフェニル基(イソベンゾチエニル基)、
ジベンゾチオフェニル基(ジベンゾチエニル基)、
ナフトベンゾチオフェニル基(ナフトベンゾチエニル基)、
ベンゾチアゾリル基、
ベンゾイソチアゾリル基、
フェノチアジニル基、
ジナフトチオフェニル基(ジナフトチエニル基)、
アザジベンゾチオフェニル基(アザジベンゾチエニル基)、
ジアザジベンゾチオフェニル基(ジアザジベンゾチエニル基)、
アザナフトベンゾチオフェニル基(アザナフトベンゾチエニル基)、及び
ジアザナフトベンゾチオフェニル基(ジアザナフトベンゾチエニル基)。
【0029】
・下記一般式(TEMP-16)~(TEMP-33)で表される環構造から1つの水素原子を除くことにより誘導される1価の複素環基(具体例群G2A4):
【0030】
【化3】
【0031】
【化4】
【0032】
前記一般式(TEMP-16)~(TEMP-33)において、X及びYは、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、NH、又はCHである。ただし、X及びYのうち少なくとも1つは、酸素原子、硫黄原子、又はNHである。
前記一般式(TEMP-16)~(TEMP-33)において、X及びYの少なくともいずれかがNH、又はCHである場合、前記一般式(TEMP-16)~(TEMP-33)で表される環構造から誘導される1価の複素環基には、これらNH、又はCHから1つの水素原子を除いて得られる1価の基が含まれる。
【0033】
・窒素原子を含む置換の複素環基(具体例群G2B1):
(9-フェニル)カルバゾリル基、
(9-ビフェニリル)カルバゾリル基、
(9-フェニル)フェニルカルバゾリル基、
(9-ナフチル)カルバゾリル基、
ジフェニルカルバゾール-9-イル基、
フェニルカルバゾール-9-イル基、
メチルベンゾイミダゾリル基、
エチルベンゾイミダゾリル基、
フェニルトリアジニル基、
ビフェニリルトリアジニル基、
ジフェニルトリアジニル基、
フェニルキナゾリニル基、及び
ビフェニリルキナゾリニル基。
【0034】
・酸素原子を含む置換の複素環基(具体例群G2B2):
フェニルジベンゾフラニル基、
メチルジベンゾフラニル基、
t-ブチルジベンゾフラニル基、及び
スピロ[9H-キサンテン-9,9’-[9H]フルオレン]の1価の残基。
【0035】
・硫黄原子を含む置換の複素環基(具体例群G2B3):
フェニルジベンゾチオフェニル基、
メチルジベンゾチオフェニル基、
t-ブチルジベンゾチオフェニル基、及び
スピロ[9H-チオキサンテン-9,9’-[9H]フルオレン]の1価の残基。
【0036】
・前記一般式(TEMP-16)~(TEMP-33)で表される環構造から誘導される1価の複素環基の1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基(具体例群G2B4):
【0037】
前記「1価の複素環基の1つ以上の水素原子」とは、該1価の複素環基の環形成炭素原子に結合している水素原子、XA及びYAの少なくともいずれかがNHである場合の窒素原子に結合している水素原子、及びXA及びYAの一方がCH2である場合のメチレン基の水素原子から選ばれる1つ以上の水素原子を意味する。
【0038】
・「置換もしくは無置換のアルキル基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」の具体例(具体例群G3)としては、以下の無置換のアルキル基(具体例群G3A)及び置換のアルキル基(具体例群G3B)が挙げられる。(ここで、無置換のアルキル基とは「置換もしくは無置換のアルキル基」が「無置換のアルキル基」である場合を指し、置換のアルキル基とは「置換もしくは無置換のアルキル基」が「置換のアルキル基」である場合を指す。)以下、単に「アルキル基」という場合は、「無置換のアルキル基」と「置換のアルキル基」の両方を含む。
「置換のアルキル基」は、「無置換のアルキル基」における1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基を意味する。「置換のアルキル基」の具体例としては、下記の「無置換のアルキル基」(具体例群G3A)における1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基、及び置換のアルキル基(具体例群G3B)の例等が挙げられる。本明細書において、「無置換のアルキル基」におけるアルキル基は、鎖状のアルキル基を意味する。そのため、「無置換のアルキル基」は、直鎖である「無置換のアルキル基」、及び分岐状である「無置換のアルキル基」が含まれる。尚、ここに列挙した「無置換のアルキル基」の例や「置換のアルキル基」の例は、一例に過ぎず、本明細書に記載の「置換のアルキル基」には、具体例群G3Bの「置換のアルキル基」におけるアルキル基自体の水素原子がさらに置換基と置き換わった基、及び具体例群G3Bの「置換のアルキル基」における置換基の水素原子がさらに置換基と置き換わった基も含まれる。
【0039】
・無置換のアルキル基(具体例群G3A):
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、
イソブチル基、
s-ブチル基、及び
t-ブチル基。
【0040】
・置換のアルキル基(具体例群G3B):
ヘプタフルオロプロピル基(異性体を含む)、
ペンタフルオロエチル基、
2,2,2-トリフルオロエチル基、及び
トリフルオロメチル基。
【0041】
・「置換もしくは無置換のアルケニル基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアルケニル基」の具体例(具体例群G4)としては、以下の無置換のアルケニル基(具体例群G4A)、及び置換のアルケニル基(具体例群G4B)等が挙げられる。(ここで、無置換のアルケニル基とは「置換もしくは無置換のアルケニル基」が「無置換のアルケニル基」である場合を指し、「置換のアルケニル基」とは「置換もしくは無置換のアルケニル基」が「置換のアルケニル基」である場合を指す。)本明細書において、単に「アルケニル基」という場合は、「無置換のアルケニル基」と「置換のアルケニル基」の両方を含む。
「置換のアルケニル基」は、「無置換のアルケニル基」における1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基を意味する。「置換のアルケニル基」の具体例としては、下記の「無置換のアルケニル基」(具体例群G4A)が置換基を有する基、及び置換のアルケニル基(具体例群G4B)の例等が挙げられる。尚、ここに列挙した「無置換のアルケニル基」の例や「置換のアルケニル基」の例は、一例に過ぎず、本明細書に記載の「置換のアルケニル基」には、具体例群G4Bの「置換のアルケニル基」におけるアルケニル基自体の水素原子がさらに置換基と置き換わった基、及び具体例群G4Bの「置換のアルケニル基」における置換基の水素原子がさらに置換基と置き換わった基も含まれる。
【0042】
・無置換のアルケニル基(具体例群G4A):
ビニル基、
アリル基、
1-ブテニル基、
2-ブテニル基、及び
3-ブテニル基。
【0043】
・置換のアルケニル基(具体例群G4B):
1,3-ブタンジエニル基、
1-メチルビニル基、
1-メチルアリル基、
1,1-ジメチルアリル基、
2-メチルアリル基、及び
1,2-ジメチルアリル基。
【0044】
・「置換もしくは無置換のアルキニル基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアルキニル基」の具体例(具体例群G5)としては、以下の無置換のアルキニル基(具体例群G5A)等が挙げられる。(ここで、無置換のアルキニル基とは、「置換もしくは無置換のアルキニル基」が「無置換のアルキニル基」である場合を指す。)以下、単に「アルキニル基」という場合は、「無置換のアルキニル基」と「置換のアルキニル基」の両方を含む。
「置換のアルキニル基」は、「無置換のアルキニル基」における1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基を意味する。「置換のアルキニル基」の具体例としては、下記の「無置換のアルキニル基」(具体例群G5A)における1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基等が挙げられる。
【0045】
・無置換のアルキニル基(具体例群G5A):
エチニル基
【0046】
・「置換もしくは無置換のシクロアルキル基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のシクロアルキル基」の具体例(具体例群G6)としては、以下の無置換のシクロアルキル基(具体例群G6A)、及び置換のシクロアルキル基(具体例群G6B)等が挙げられる。(ここで、無置換のシクロアルキル基とは「置換もしくは無置換のシクロアルキル基」が「無置換のシクロアルキル基」である場合を指し、置換のシクロアルキル基とは「置換もしくは無置換のシクロアルキル基」が「置換のシクロアルキル基」である場合を指す。)本明細書において、単に「シクロアルキル基」という場合は、「無置換のシクロアルキル基」と「置換のシクロアルキル基」の両方を含む。
「置換のシクロアルキル基」は、「無置換のシクロアルキル基」における1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基を意味する。「置換のシクロアルキル基」の具体例としては、下記の「無置換のシクロアルキル基」(具体例群G6A)における1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基、及び置換のシクロアルキル基(具体例群G6B)の例等が挙げられる。尚、ここに列挙した「無置換のシクロアルキル基」の例や「置換のシクロアルキル基」の例は、一例に過ぎず、本明細書に記載の「置換のシクロアルキル基」には、具体例群G6Bの「置換のシクロアルキル基」におけるシクロアルキル基自体の炭素原子に結合する1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基、及び具体例群G6Bの「置換のシクロアルキル基」における置換基の水素原子がさらに置換基と置き換わった基も含まれる。
【0047】
・無置換のシクロアルキル基(具体例群G6A):
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、
1-アダマンチル基、
2-アダマンチル基、
1-ノルボルニル基、及び
2-ノルボルニル基。
【0048】
・置換のシクロアルキル基(具体例群G6B):
4-メチルシクロヘキシル基。
【0049】
・「-Si(R901)(R902)(R903)で表される基」
本明細書に記載の-Si(R901)(R902)(R903)で表される基の具体例(具体例群G7)としては、
-Si(G1)(G1)(G1)、
-Si(G1)(G2)(G2)、
-Si(G1)(G1)(G2)、
-Si(G2)(G2)(G2)、
-Si(G3)(G3)(G3)、及び
-Si(G6)(G6)(G6)
が挙げられる。ここで、
G1は、具体例群G1に記載の「置換もしくは無置換のアリール基」である。
G2は、具体例群G2に記載の「置換もしくは無置換の複素環基」である。
G3は、具体例群G3に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」である。
G6は、具体例群G6に記載の「置換もしくは無置換のシクロアルキル基」である。
-Si(G1)(G1)(G1)における複数のG1は、互いに同一であるか、又は異なる。
-Si(G1)(G2)(G2)における複数のG2は、互いに同一であるか、又は異なる。
-Si(G1)(G1)(G2)における複数のG1は、互いに同一であるか、又は異なる。
-Si(G2)(G2)(G2)における複数のG2は、互いに同一であるか、又は異なる。
-Si(G3)(G3)(G3)における複数のG3は、互いに同一であるか、又は異なる。
-Si(G6)(G6)(G6)における複数のG6は、互いに同一であるか、又は異なる。
【0050】
・「-O-(R904)で表される基」
本明細書に記載の-O-(R904)で表される基の具体例(具体例群G8)としては、
-O(G1)、
-O(G2)、
-O(G3)、及び
-O(G6)
が挙げられる。
ここで、
G1は、具体例群G1に記載の「置換もしくは無置換のアリール基」である。
G2は、具体例群G2に記載の「置換もしくは無置換の複素環基」である。
G3は、具体例群G3に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」である。
G6は、具体例群G6に記載の「置換もしくは無置換のシクロアルキル基」である。
【0051】
・「-S-(R905)で表される基」
本明細書に記載の-S-(R905)で表される基の具体例(具体例群G9)としては、
-S(G1)、
-S(G2)、
-S(G3)、及び
-S(G6)
が挙げられる。
ここで、
G1は、具体例群G1に記載の「置換もしくは無置換のアリール基」である。
G2は、具体例群G2に記載の「置換もしくは無置換の複素環基」である。
G3は、具体例群G3に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」である。
G6は、具体例群G6に記載の「置換もしくは無置換のシクロアルキル基」である。
【0052】
・「-N(R906)(R907)で表される基」
本明細書に記載の-N(R906)(R907)で表される基の具体例(具体例群G10)としては、
-N(G1)(G1)、
-N(G2)(G2)、
-N(G1)(G2)、
-N(G3)(G3)、及び
-N(G6)(G6)
が挙げられる。
ここで、
G1は、具体例群G1に記載の「置換もしくは無置換のアリール基」である。
G2は、具体例群G2に記載の「置換もしくは無置換の複素環基」である。
G3は、具体例群G3に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」である。
G6は、具体例群G6に記載の「置換もしくは無置換のシクロアルキル基」である。
-N(G1)(G1)における複数のG1は、互いに同一であるか、又は異なる。
-N(G2)(G2)における複数のG2は、互いに同一であるか、又は異なる。
-N(G3)(G3)における複数のG3は、互いに同一であるか、又は異なる。
-N(G6)(G6)における複数のG6は、互いに同一であるか、又は異なる
【0053】
・「ハロゲン原子」
本明細書に記載の「ハロゲン原子」の具体例(具体例群G11)としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子等が挙げられる。
【0054】
・「置換もしくは無置換のフルオロアルキル基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のフルオロアルキル基」は、「置換もしくは無置換のアルキル基」におけるアルキル基を構成する炭素原子に結合している少なくとも1つの水素原子がフッ素原子と置き換わった基を意味し、「置換もしくは無置換のアルキル基」におけるアルキル基を構成する炭素原子に結合している全ての水素原子がフッ素原子で置き換わった基(パーフルオロ基)も含む。「無置換のフルオロアルキル基」の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、1~50であり、好ましくは1~30であり、より好ましくは1~18である。「置換のフルオロアルキル基」は、「フルオロアルキル基」の1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基を意味する。尚、本明細書に記載の「置換のフルオロアルキル基」には、「置換のフルオロアルキル基」におけるアルキル鎖の炭素原子に結合する1つ以上の水素原子がさらに置換基と置き換わった基、及び「置換のフルオロアルキル基」における置換基の1つ以上の水素原子がさらに置換基と置き換わった基も含まれる。「無置換のフルオロアルキル基」の具体例としては、前記「アルキル基」(具体例群G3)における1つ以上の水素原子がフッ素原子と置き換わった基の例等が挙げられる。
【0055】
・「置換もしくは無置換のハロアルキル基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のハロアルキル基」は、「置換もしくは無置換のアルキル基」におけるアルキル基を構成する炭素原子に結合している少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子と置き換わった基を意味し、「置換もしくは無置換のアルキル基」におけるアルキル基を構成する炭素原子に結合している全ての水素原子がハロゲン原子で置き換わった基も含む。「無置換のハロアルキル基」の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、1~50であり、好ましくは1~30であり、より好ましくは1~18である。「置換のハロアルキル基」は、「ハロアルキル基」の1つ以上の水素原子が置換基と置き換わった基を意味する。尚、本明細書に記載の「置換のハロアルキル基」には、「置換のハロアルキル基」におけるアルキル鎖の炭素原子に結合する1つ以上の水素原子がさらに置換基と置き換わった基、及び「置換のハロアルキル基」における置換基の1つ以上の水素原子がさらに置換基と置き換わった基も含まれる。「無置換のハロアルキル基」の具体例としては、前記「アルキル基」(具体例群G3)における1つ以上の水素原子がハロゲン原子と置き換わった基の例等が挙げられる。ハロアルキル基をハロゲン化アルキル基と称する場合がある。
【0056】
・「置換もしくは無置換のアルコキシ基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアルコキシ基」の具体例としては、-O(G3)で表される基であり、ここで、G3は、具体例群G3に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」である。「無置換のアルコキシ基」の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、1~50であり、好ましくは1~30であり、より好ましくは1~18である。
【0057】
・「置換もしくは無置換のアルキルチオ基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアルキルチオ基」の具体例としては、-S(G3)で表される基であり、ここで、G3は、具体例群G3に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」である。「無置換のアルキルチオ基」の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、1~50であり、好ましくは1~30であり、より好ましくは1~18である。
【0058】
・「置換もしくは無置換のアリールオキシ基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアリールオキシ基」の具体例としては、-O(G1)で表される基であり、ここで、G1は、具体例群G1に記載の「置換もしくは無置換のアリール基」である。「無置換のアリールオキシ基」の環形成炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、6~50であり、好ましくは6~30であり、より好ましくは6~18である。
【0059】
・「置換もしくは無置換のアリールチオ基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアリールチオ基」の具体例としては、-S(G1)で表される基であり、ここで、G1は、具体例群G1に記載の「置換もしくは無置換のアリール基」である。「無置換のアリールチオ基」の環形成炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、6~50であり、好ましくは6~30であり、より好ましくは6~18である。
【0060】
・「置換もしくは無置換のトリアルキルシリル基」
本明細書に記載の「トリアルキルシリル基」の具体例としては、-Si(G3)(G3)(G3)で表される基であり、ここで、G3は、具体例群G3に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」である。-Si(G3)(G3)(G3)における複数のG3は、互いに同一であるか、又は異なる。「トリアルキルシリル基」の各アルキル基の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、1~50であり、好ましくは1~20であり、より好ましくは1~6である。
【0061】
・「置換もしくは無置換のアラルキル基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアラルキル基」の具体例としては、-(G3)-(G1)で表される基であり、ここで、G3は、具体例群G3に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」であり、G1は、具体例群G1に記載の「置換もしくは無置換のアリール基」である。従って、「アラルキル基」は、「アルキル基」の水素原子が置換基としての「アリール基」と置き換わった基であり、「置換のアルキル基」の一態様である。「無置換のアラルキル基」は、「無置換のアリール基」が置換した「無置換のアルキル基」であり、「無置換のアラルキル基」の炭素数は、本明細書に別途記載のない限り、7~50であり、好ましくは7~30であり、より好ましくは7~18である。
「置換もしくは無置換のアラルキル基」の具体例としては、ベンジル基、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、及び2-β-ナフチルイソプロピル基等が挙げられる。
【0062】
本明細書に記載の置換もしくは無置換のアリール基は、本明細書に別途記載のない限り、好ましくはフェニル基、p-ビフェニル基、m-ビフェニル基、o-ビフェニル基、p-ターフェニル-4-イル基、p-ターフェニル-3-イル基、p-ターフェニル-2-イル基、m-ターフェニル-4-イル基、m-ターフェニル-3-イル基、m-ターフェニル-2-イル基、o-ターフェニル-4-イル基、o-ターフェニル-3-イル基、o-ターフェニル-2-イル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、クリセニル基、トリフェニレニル基、フルオレニル基、9,9’-スピロビフルオレニル基、9,9-ジメチルフルオレニル基、及び9,9-ジフェニルフルオレニル基等である。
【0063】
本明細書に記載の置換もしくは無置換の複素環基は、本明細書に別途記載のない限り、好ましくはピリジル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリル基、キナゾリニル基、ベンゾイミダゾリル基、フェナントロリニル基、カルバゾリル基(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、又は9-カルバゾリル基)、ベンゾカルバゾリル基、アザカルバゾリル基、ジアザカルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、ナフトベンゾフラニル基、アザジベンゾフラニル基、ジアザジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ナフトベンゾチオフェニル基、アザジベンゾチオフェニル基、ジアザジベンゾチオフェニル基、(9-フェニル)カルバゾリル基((9-フェニル)カルバゾール-1-イル基、(9-フェニル)カルバゾール-2-イル基、(9-フェニル)カルバゾール-3-イル基、又は(9-フェニル)カルバゾール-4-イル基)、(9-ビフェニリル)カルバゾリル基、(9-フェニル)フェニルカルバゾリル基、ジフェニルカルバゾール-9-イル基、フェニルカルバゾール-9-イル基、フェニルトリアジニル基、ビフェニリルトリアジニル基、ジフェニルトリアジニル基、フェニルジベンゾフラニル基、及びフェニルジベンゾチオフェニル基等である。
【0064】
本明細書において、カルバゾリル基は、本明細書に別途記載のない限り、具体的には以下のいずれかの基である。
【0065】
【化5】
【0066】
本明細書において、(9-フェニル)カルバゾリル基は、本明細書に別途記載のない限り、具体的には以下のいずれかの基である。
【0067】
【化6】
【0068】
前記一般式(TEMP-Cz1)~(TEMP-Cz9)中、*は、結合部位を表す。
【0069】
本明細書において、ジベンゾフラニル基、及びジベンゾチオフェニル基は、本明細書に別途記載のない限り、具体的には以下のいずれかの基である。
【0070】
【化7】
【0071】
前記一般式(TEMP-34)~(TEMP-41)中、*は、結合部位を表す。
【0072】
本明細書に記載の置換もしくは無置換のアルキル基は、本明細書に別途記載のない限り、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、及びt-ブチル基等である。
【0073】
・「置換もしくは無置換のアリーレン基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアリーレン基」は、別途記載のない限り、上記「置換もしくは無置換のアリール基」からアリール環上の1つの水素原子を除くことにより誘導される2価の基である。「置換もしくは無置換のアリーレン基」の具体例(具体例群G12)としては、具体例群G1に記載の「置換もしくは無置換のアリール基」からアリール環上の1つの水素原子を除くことにより誘導される2価の基等が挙げられる。
【0074】
・「置換もしくは無置換の2価の複素環基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換の2価の複素環基」は、別途記載のない限り、上記「置換もしくは無置換の複素環基」から複素環上の1つの水素原子を除くことにより誘導される2価の基である。「置換もしくは無置換の2価の複素環基」の具体例(具体例群G13)としては、具体例群G2に記載の「置換もしくは無置換の複素環基」から複素環上の1つの水素原子を除くことにより誘導される2価の基等が挙げられる。
【0075】
・「置換もしくは無置換のアルキレン基」
本明細書に記載の「置換もしくは無置換のアルキレン基」は、別途記載のない限り、上記「置換もしくは無置換のアルキル基」からアルキル鎖上の1つの水素原子を除くことにより誘導される2価の基である。「置換もしくは無置換のアルキレン基」の具体例(具体例群G14)としては、具体例群G3に記載の「置換もしくは無置換のアルキル基」からアルキル鎖上の1つの水素原子を除くことにより誘導される2価の基等が挙げられる。
【0076】
本明細書に記載の置換もしくは無置換のアリーレン基は、本明細書に別途記載のない限り、好ましくは下記一般式(TEMP-42)~(TEMP-68)のいずれかの基である。
【0077】
【化8】
【0078】
【化9】
【0079】
前記一般式(TEMP-42)~(TEMP-52)中、Q~Q10は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基である。
前記一般式(TEMP-42)~(TEMP-52)中、*は、結合部位を表す。
【0080】
【化10】
【0081】
前記一般式(TEMP-53)~(TEMP-62)中、Q~Q10は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基である。
式Q及びQ10は、単結合を介して互いに結合して環を形成してもよい。
前記一般式(TEMP-53)~(TEMP-62)中、*は、結合部位を表す。
【0082】
【化11】
【0083】
前記一般式(TEMP-63)~(TEMP-68)中、Q~Qは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基である。
前記一般式(TEMP-63)~(TEMP-68)中、*は、結合部位を表す。
【0084】
本明細書に記載の置換もしくは無置換の2価の複素環基は、本明細書に別途記載のない限り、好ましくは下記一般式(TEMP-69)~(TEMP-102)のいずれかの基である。
【0085】
【化12】
【0086】
【化13】
【0087】
【化14】
【0088】
前記一般式(TEMP-69)~(TEMP-82)中、Q~Qは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基である。
【0089】
【化15】
【0090】
【化16】
【0091】
【化17】
【0092】
【化18】
【0093】
前記一般式(TEMP-83)~(TEMP-102)中、Q~Qは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基である。
【0094】
以上が、「本明細書に記載の置換基」についての説明である。
【0095】
・「結合して環を形成する場合」
本明細書において、「隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成するか、互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成するか、又は互いに結合せず」という場合は、「隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成する」場合と、「隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成する」場合と、「隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合しない」場合と、を意味する。
本明細書における、「隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成する」場合、及び「隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成する」場合(以下、これらの場合をまとめて「結合して環を形成する場合」と称する場合がある。)について、以下、説明する。母骨格がアントラセン環である下記一般式(TEMP-103)で表されるアントラセン化合物の場合を例として説明する。
【0096】
【化19】
【0097】
例えば、R921~R930のうちの「隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合して、環を形成する」場合において、1組となる隣接する2つからなる組とは、R921とR922との組、R922とR923との組、R923とR924との組、R924とR930との組、R930とR925との組、R925とR926との組、R926とR927との組、R927とR928との組、R928とR929との組、並びにR929とR921との組である。
【0098】
上記「1組以上」とは、上記隣接する2つ以上からなる組の2組以上が同時に環を形成してもよいことを意味する。例えば、R921とR922とが互いに結合して環Qを形成し、同時にR925とR926とが互いに結合して環Qを形成した場合は、前記一般式(TEMP-103)で表されるアントラセン化合物は、下記一般式(TEMP-104)で表される。
【0099】
【化20】
【0100】
「隣接する2つ以上からなる組」が環を形成する場合とは、前述の例のように隣接する「2つ」からなる組が結合する場合だけではなく、隣接する「3つ以上」からなる組が結合する場合も含む。例えば、R921とR922とが互いに結合して環Qを形成し、かつ、R922とR923とが互いに結合して環Qを形成し、互いに隣接する3つ(R921、R922及びR923)からなる組が互いに結合して環を形成して、アントラセン母骨格に縮合する場合を意味し、この場合、前記一般式(TEMP-103)で表されるアントラセン化合物は、下記一般式(TEMP-105)で表される。下記一般式(TEMP-105)において、環Q及び環Qは、R922を共有する。
【0101】
【化21】
【0102】
形成される「単環」、又は「縮合環」は、形成された環のみの構造として、飽和の環であっても不飽和の環であってもよい。「隣接する2つからなる組の1組」が「単環」、又は「縮合環」を形成する場合であっても、当該「単環」、又は「縮合環」は、飽和の環、又は不飽和の環を形成することができる。例えば、前記一般式(TEMP-104)において形成された環Q及び環Qは、それぞれ、「単環」又は「縮合環」である。また、前記一般式(TEMP-105)において形成された環Q、及び環Qは、「縮合環」である。前記一般式(TEMP-105)の環Qと環Qとは、環Qと環Qとが縮合することによって縮合環となっている。前記一般式(TMEP-104)の環Qがベンゼン環であれば、環Qは、単環である。前記一般式(TMEP-104)の環Qがナフタレン環であれば、環Qは、縮合環である。
【0103】
「不飽和の環」には、芳香族炭化水素環、芳香族複素環の他、環構造中に不飽和結合、即ち、二重結合及び/又は三重結合を有する脂肪族炭化水素環(例えば、シクロヘキセン、シクロヘキサジエン等)、及び不飽和結合を有する非芳香族複素環(例えば、ジヒドロピラン、イミダゾリン、ピラゾリン、キノリジン、インドリン、イソインドリン等)が含まれる。「飽和の環」には、不飽和結合を有しない脂肪族炭化水素環、又は不飽和結合を有しない非芳香族複素環が含まれる。
芳香族炭化水素環の具体例としては、具体例群G1において具体例として挙げられた基が水素原子によって終端された構造が挙げられる。
芳香族複素環の具体例としては、具体例群G2において具体例として挙げられた芳香族複素環基が水素原子によって終端された構造が挙げられる。
脂肪族炭化水素環の具体例としては、具体例群G6において具体例として挙げられた基が水素原子によって終端された構造が挙げられる。
「環を形成する」とは、母骨格の複数の原子のみ、あるいは母骨格の複数の原子とさらに1以上の任意の原子で環を形成することを意味する。例えば、前記一般式(TEMP-104)に示す、R921とR922とが互いに結合して形成された環Qは、R921が結合するアントラセン骨格の炭素原子と、R922が結合するアントラセン骨格の炭素原子と、1以上の任意の原子とで形成する環を意味する。具体例としては、R921とR922とで環Qを形成する場合において、R921が結合するアントラセン骨格の炭素原子と、R922とが結合するアントラセン骨格の炭素原子と、4つの炭素原子とで単環の不飽和の環を形成する場合、R921とR922とで形成する環は、ベンゼン環である。
【0104】
ここで、「任意の原子」は、本明細書に別途記載のない限り、好ましくは、炭素原子、窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子からなる群から選択される少なくとも1種の原子である。任意の原子において(例えば、炭素原子、又は窒素原子の場合)、環を形成しない結合は、水素原子等で終端されてもよいし、後述する「任意の置換基」で置換されてもよい。炭素原子以外の任意の原子を含む場合、形成される環は複素環である。
単環または縮合環を構成する「1以上の任意の原子」は、本明細書に別途記載のない限り、好ましくは2個以上15個以下であり、より好ましくは3個以上12個以下であり、さらに好ましくは3個以上5個以下である。
本明細書に別途記載のない限り、「単環」、及び「縮合環」のうち、好ましくは「単環」である。
本明細書に別途記載のない限り、「飽和の環」、及び「不飽和の環」のうち、好ましくは「不飽和の環」である。
本明細書に別途記載のない限り、「単環」は、好ましくはベンゼン環である。
本明細書に別途記載のない限り、「不飽和の環」は、好ましくはベンゼン環である。
「隣接する2つ以上からなる組の1組以上」が、「互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成する」場合、又は「互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成する」場合、本明細書に別途記載のない限り、好ましくは、隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合して、母骨格の複数の原子と、1個以上15個以下の炭素原子、窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子からなる群から選択される少なくとも1種の原子とからなる置換もしくは無置換の「不飽和の環」を形成する。
【0105】
上記の「単環」、又は「縮合環」が置換基を有する場合の置換基は、例えば後述する「任意の置換基」である。上記の「単環」、又は「縮合環」が置換基を有する場合の置換基の具体例は、上述した「本明細書に記載の置換基」の項で説明した置換基である。
上記の「飽和の環」、又は「不飽和の環」が置換基を有する場合の置換基は、例えば後述する「任意の置換基」である。上記の「単環」、又は「縮合環」が置換基を有する場合の置換基の具体例は、上述した「本明細書に記載の置換基」の項で説明した置換基である。
以上が、「隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合して、置換もしくは無置換の単環を形成する」場合、及び「隣接する2つ以上からなる組の1組以上が、互いに結合して、置換もしくは無置換の縮合環を形成する」場合(「結合して環を形成する場合」)についての説明である。
【0106】
・「置換もしくは無置換の」という場合の置換基
本明細書における一実施形態においては、前記「置換もしくは無置換の」という場合の置換基(本明細書において、「任意の置換基」と呼ぶことがある。)は、例えば、
無置換の炭素数1~50のアルキル基、
無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R901)(R902)(R903)、
-O-(R904)、
-S-(R905)、
-N(R906)(R907)、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、
無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、及び
無置換の環形成原子数5~50の複素環基
からなる群から選択される基等であり、
ここで、R901~R907は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の複素環基である。
901が2個以上存在する場合、2個以上のR901は、互いに同一であるか、又は異なり、
902が2個以上存在する場合、2個以上のR902は、互いに同一であるか、又は異なり、
903が2個以上存在する場合、2個以上のR903は、互いに同一であるか、又は異なり、
904が2個以上存在する場合、2個以上のR904は、互いに同一であるか、又は異なり、
905が2個以上存在する場合、2個以上のR905は、互いに同一であるか、又は異なり、
906が2個以上存在する場合、2個以上のR906は、互いに同一であるか、又は異なり、
907が2個以上存在する場合、2個以上のR907は、互いに同一であるか又は異なる。
【0107】
一実施形態においては、前記「置換もしくは無置換の」という場合の置換基は、
炭素数1~50のアルキル基、
環形成炭素数6~50のアリール基、及び
環形成原子数5~50の複素環基
からなる群から選択される基である。
【0108】
一実施形態においては、前記「置換もしくは無置換の」という場合の置換基は、
炭素数1~18のアルキル基、
環形成炭素数6~18のアリール基、及び
環形成原子数5~18の複素環基
からなる群から選択される基である。
【0109】
上記任意の置換基の各基の具体例は、上述した「本明細書に記載の置換基」の項で説明した置換基の具体例である。
【0110】
本明細書において別途記載のない限り、隣接する任意の置換基同士で、「飽和の環」、又は「不飽和の環」を形成してもよく、好ましくは、置換もしくは無置換の飽和の5員環、置換もしくは無置換の飽和の6員環、置換もしくは無置換の不飽和の5員環、又は置換もしくは無置換の不飽和の6員環を形成し、より好ましくは、ベンゼン環を形成する。
本明細書において別途記載のない限り、任意の置換基は、さらに置換基を有してもよい。任意の置換基がさらに有する置換基としては、上記任意の置換基と同様である。
【0111】
本明細書において、「AA~BB」を用いて表される数値範囲は、「AA~BB」の前に記載される数値AAを下限値とし、「AA~BB」の後に記載される数値BBを上限値として含む範囲を意味する。
【0112】
<有機エレクトロルミネッセンス素子>
本発明の第1の態様に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、
ホスト材料を含む発光層と、
第1の化合物を含む第1の電子輸送層と、
第2の化合物を含む第2の電子輸送層と、
陰極と、
をこの順で含み、
前記ホスト材料のアフィニティ値と、前記第1の化合物のアフィニティ値と、の差の絶対値が0.20以下であり、
前記第1の化合物のアフィニティ値と、前記第2の化合物のアフィニティ値と、の差の絶対値が0.20以下であり、
前記第1の化合物と、前記第2の化合物と、は異なる化合物であり、
前記第2の電子輸送層の電子移動度が1.00×10-4cm/Vs未満であり、
前記第2の電子輸送層がLiを含まず、前記第2の電子輸送層がLiのキノラート錯体を含まない。
【0113】
本発明の第2の態様に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、
ホスト材料を含む発光層と、
第1の化合物を含む第1の電子輸送層と、
第2の化合物及び第3の化合物を含む第2の電子輸送層と、
陰極と、
をこの順で含み、
前記ホスト材料のアフィニティ値と、前記第1の化合物のアフィニティ値と、の差の絶対値が0.20以下であり、
前記第1の化合物のアフィニティ値と、前記第2の化合物のアフィニティ値と、の差の絶対値が0.20以下であり、
前記第3の化合物のアフィニティ値が、前記第2の化合物のアフィニティ値より大きく、
前記第1の化合物と、前記第2の化合物と、は異なる化合物であり、
前記第2の化合物と、前記第3の化合物と、は異なる化合物であり、
前記第2の電子輸送層がLiを含まず、前記第2の電子輸送層がLiのキノラート錯体を含まない。
【0114】
第1の態様及び第2の態様を総括して、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の一態様という。これにより、効率と寿命を両立できる。
【0115】
従来技術においては、有機EL素子の第1の電子輸送層、及び第2の電子輸送層には、電子とホールのキャリアバランスを最適化し高特性化するための電子供給の制御を行うために、また、アルカリ金属等を用いる電極からの電子注入性をよくするために、ホスト材料よりもアフィニティ値が低く、ホスト材料とのアフィニティ値のギャップが大きい有機物が一般的に用いられていた。
本発明においては、ホスト材料のアフィニティ値と、第1の電子輸送層のアフィニティ値とのギャップを小さくし、かつ、第1の電子輸送層のアフィニティ値と、第2の電子輸送層のアフィニティ値とのギャップを小さくすることで、効率が高いまま寿命を伸ばす事が可能になっている。
【0116】
一実施形態においては、第2の電子輸送層に、さらに第3の化合物を含む。一実施形態においては、第3の化合物のアフィニティ値が、第2の化合物のアフィニティ値より大きい。また、一実施形態においては、第3の化合物のアフィニティ値から第2の化合物のアフィニティ値を引いた値が、0.05以上0.40以下、0.15以上0.40以下、0.20以上0.40以下、又は0.30以上0.40以下である。
一実施形態においては、第2の化合物と、第3の化合物と、は異なる化合物である。
【0117】
一実施形態においては、ホスト材料を含む発光層と、第1の化合物を含む第1の電子輸送層と、は直接接触する。
一実施形態においては、第1の化合物を含む第1の電子輸送層と、第2の化合物を含む第2の電子輸送層と、は直接接触する。また、一実施形態においては、第1の化合物を含む第1の電子輸送層と、第2の化合物及び第3の化合物を含む第2の電子輸送層と、は直接接触する。
【0118】
ホスト材料のアフィニティ値と、第1の化合物のアフィニティ値と、の差の絶対値が0.20以下(一実施形態においては、0以上0.20以下、0以上0.15以下、又は0以上0.10以下)である。
【0119】
第1の化合物のアフィニティ値と、第2の化合物のアフィニティ値と、の差の絶対値が0.20以下(一実施形態においては、0以上0.20以下、0以上0.15以下、又は0以上0.10以下)である。
【0120】
一実施形態においては、第3の化合物のアフィニティ値から第2の化合物のアフィニティ値を引いた値が、0.05以上0.40以下、0.15以上0.40以下、0.20以上0.40以下、又は0.30以上0.40以下である。
【0121】
ホスト材料のアフィニティ値、第1の化合物のアフィニティ値、第2の化合物のアフィニティ値、及び第3の化合物のアフィニティ値については、電気化学アナライザーを用いて微分パルスボルタンメトリー(DPV)法で測定する。
【0122】
一実施形態においては、「第2の電子輸送層がLiを含まず」とは、第2の電子輸送層のLiの含有量が、第2の電子輸送層全体に対して、0~1000質量ppm(一実施形態においては、0~100質量ppm)であることを意味する。
【0123】
一実施形態においては、「第2の電子輸送層がLiのキノラート錯体を含まない」とは、第2の電子輸送層のLiのキノラート錯体の含有量が、第2の電子輸送層全体に対して、0~1000質量ppm(一実施形態においては、0~100質量ppm)であることを意味する。
【0124】
第2の態様の一実施形態においては、第2の電子輸送層の電子移動度が1.00×10-4cm/Vs未満である。
【0125】
一実施形態においては、第2の電子輸送層の電子移動度は、5.00×10-5cm/Vs以下、又は1.00×10-5cm/Vs以下である。
第2の電子輸送層の電子移動度は、インピーダンスアナライザーを用いて測定する。
【0126】
一実施形態においては、第3の化合物が、下記式(800)で表される化合物である。
【化22】
(式(800)において、
801~X803は、それぞれ独立に、CR804又はNであり、ここで、R804は水素原子、又は置換基Rである。X801~X803の少なくとも1つ(一実施形態においては、2又は3)はNである。R804が2以上の場合、2以上のR804は同一でもよく、異なっていてもよい。
801~R803は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
前記置換基Rは、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R901)(R902)(R903)、
-O-(R904)、
-S-(R905)、
-N(R906)(R907)、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
前記置換基Rが2個以上存在する場合、2個以上の前記置換基Rは同一でもよく、異なっていてもよい。
901~R907は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
901~R907が2個以上存在する場合、2個以上のR901~R907のそれぞれは同一でもよく、異なっていてもよい。)
【0127】
一実施形態においては、第3の化合物が、下記式(801)及び式(802)で表される化合物である。
【化23】
(式(801)において、
801~X803、R801及びR802は前記式(800)で定義した通りである。
801は、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の2価の複素環基である。
Ar801は、上記式(802)で表される基である。)
(式(802)において、
811は、O、S、N(R821)、又はC(R822)(R823)である。
811~R818及びR821~R823のうちの1つはL801と結合する単結合である。
801と結合する単結合ではないR811~R818のうち隣接する2つ以上の1組以上は、互いに結合して、置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成するか、あるいは前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しない。
801と結合する単結合ではなく、かつ前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しないR811~R818、及びL801と結合する単結合ではないR821~R823は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
前記置換基Rは前記式(800)で定義した通りである。)
【0128】
一実施形態においては、第3の化合物が、下記式(811)で表される化合物である
【化24】
(式(811)において、X801~X803、R801及びR802は前記式(800)で定義した通りである。L801は、前記式(801)で定義した通りである。X811及びR811~R817は、前記式(802)で定義した通りである。)
【0129】
第3の化合物は、目的物に合わせた既知の代替反応や原料を用いることで合成することができる。
【0130】
以下に、第3の化合物の具体例を記載するが、これらは例示に過ぎず、第3の化合物は下記具体例に限定されるものではない。「Af」は化合物のアフィニティ値を示す。
【0131】
【化25】
【0132】
【化26】
【0133】
【化27】
【0134】
【化28】
【0135】
一実施形態においては、陽極と、前記ホスト材料を含む発光層との間に、さらに、前記ホスト材料を含む発光層以外の、1以上の発光層を含む。
【0136】
一実施形態においては、ホスト材料が、アントラセン誘導体である。
【0137】
一実施形態においては、ホスト材料が、下記式(100)で表される化合物である。
【化29】
(式(100)において、
101~R108のうち隣接する2つ以上の1組以上は、互いに結合して、置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成するか、あるいは前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しない。
前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しないR101~R108は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
101及びL102は、それぞれ独立に、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の2価の複素環基である。
Ar101及びAr102は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
前記置換基Rは、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R901)(R902)(R903)、
-O-(R904)、
-S-(R905)、
-N(R906)(R907)、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
前記置換基Rが2個以上存在する場合、2個以上の前記置換基Rは同一でもよく、異なっていてもよい。
901~R907は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
901~R907が2個以上存在する場合、2個以上のR901~R907のそれぞれは同一でもよく、異なっていてもよい。)
【0138】
一実施形態においては、R101~R108のうちの隣接する2以上の1組以上が互いに結合して形成された、前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環が有する水素原子、
水素原子であるR101~R108
置換基RであるR101~R108が有する水素原子、
101が有する水素原子、
102が有する水素原子、
Ar101が有する水素原子、及び
Ar102が有する水素原子
のうちの1つ以上が重水素原子である。
【0139】
一実施形態においては、ホスト材料が、下記式(101)で表される化合物である。
【化30】
(式(101)において、R101~R108、L101、Ar101及びAr102は、前記式(100)で定義した通りである。)
【0140】
一実施形態においては、ホスト材料が、下記式(102)で表される化合物である。
【化31】
(式(102)において、L101、Ar101及びAr102は、前記式(100)で定義した通りである。)
【0141】
ホスト材料は、目的物に合わせた既知の代替反応や原料を用いることで合成することができる。
【0142】
以下に、ホスト材料の具体例を記載するが、これらは例示に過ぎず、ホスト材料は下記具体例に限定されるものではない。
【0143】
【化32】
【0144】
【化33】
【0145】
【化34】
【0146】
【化35】
【0147】
【化36】
【0148】
【化37】
【0149】
【化38】
【0150】
【化39】
【0151】
【化40】
【0152】
【化41】
【0153】
【化42】
【0154】
【化43】
【0155】
【化44】
【0156】
【化45】
【0157】
一実施形態においては、第1の化合物が、下記式(1)で表される化合物である。
【化46】
(式(1)において、
~Xは、それぞれ独立に、CR又はNであり、ここで、Rは水素原子、又は置換基Rである。X~Xの少なくとも1つはNである。Rが2以上の場合、2以上のRは同一でもよく、異なっていてもよい。
~Rは、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
前記置換基Rは、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R901)(R902)(R903)、
-O-(R904)、
-S-(R905)、
-N(R906)(R907)、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
前記置換基Rが2個以上存在する場合、2個以上の前記置換基Rは同一でもよく、異なっていてもよい。
901~R907は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
901~R907が2個以上存在する場合、2個以上のR901~R907のそれぞれは同一でもよく、異なっていてもよい。)
【0158】
一実施形態においては、第1の化合物が、下記式(11)で表される化合物である。
【化47】
(式(11)において、
~X、R及びRは前記式(1)で定義した通りである。
は、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の2価の複素環基である。
Arは、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。)
【0159】
一実施形態においては、Arが、下記式(12)で表される基である。
【化48】
(式(12)において、
11は、O、S、N(R21)、又はC(R22)(R23)である。
11~R18及びR21~R23のうちの1つはLと結合する単結合である。
と結合する単結合ではないR11~R18のうち隣接する2つ以上の1組以上は、互いに結合して、置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成するか、あるいは前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しない。
と結合する単結合ではなく、かつ前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しないR11~R18、及びLと結合する単結合ではないR21~R23は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
前記置換基Rは前記式(1)で定義した通りである。)
【0160】
一実施形態においては、X11がN(R21)である。
【0161】
一実施形態においては、第1の化合物が、下記式(21)で表される化合物である。
【化49】
(式(21)において、
~X、R及びRは、前記式(1)で定義した通りである。
は、前記式(11)で定義した通りである。
11~R18は、前記式(12)で定義した通りである。)
【0162】
一実施形態においては、Lが、単結合、又は無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基であり、
前記置換基Rが、
無置換の炭素数1~50のアルキル基、
無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R911)(R912)(R913)、
-O-(R914)、
-S-(R915)、
-N(R916)(R917)、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、又は
無置換の環形成炭素数6~50のアリール基であり、
911~R917は、それぞれ独立に、
水素原子、
無置換の炭素数1~50のアルキル基、
無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、又は
無置換の環形成炭素数6~50のアリール基である。
【0163】
一実施形態においては、X~Xの2つがNである。
【0164】
第1の化合物は、目的物に合わせた既知の代替反応や原料を用いることで合成することができる。
【0165】
以下に、第1の化合物の具体例を記載するが、これらは例示に過ぎず、第1の化合物は下記具体例に限定されるものではない。
【0166】
【化50】
【0167】
【化51】
【0168】
【化52】
【0169】
【化53】
【0170】
【化54】
【0171】
一実施形態においては、第2の化合物が、下記式(200)で表される化合物、下記式(300)で表される化合物、下記式(400)で表される化合物、下記式(500)で表される化合物、及びフォスフィンオキサイド化合物からなる群から選択される1以上である。
【化55】
(式(200)において、
201~R206のうち隣接する2つ以上の1組以上は、互いに結合して、置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成するか、あるいは前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しない。
前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しないR201~R206は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
前記置換基Rは、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R901)(R902)(R903)、
-O-(R904)、
-S-(R905)、
-N(R906)(R907)、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
前記置換基Rが2個以上存在する場合、2個以上の前記置換基Rは同一でもよく、異なっていてもよい。
901~R907は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
901~R907が2個以上存在する場合、2個以上のR901~R907のそれぞれは同一でもよく、異なっていてもよい。)
【化56】
(式(300)において、
301~X303は、それぞれ独立に、CR304又はNであり、ここで、R304は水素原子、又は置換基Rである。X301~X303の少なくとも1つはNである。R304が2以上の場合、2以上のR304は同一でもよく、異なっていてもよい。
301~R303は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
前記置換基Rは、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R901)(R902)(R903)、
-O-(R904)、
-S-(R905)、
-N(R906)(R907)、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
前記置換基Rが2個以上存在する場合、2個以上の前記置換基Rは同一でもよく、異なっていてもよい。
901~R907は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
901~R907が2個以上存在する場合、2個以上のR901~R907のそれぞれは同一でもよく、異なっていてもよい。)
【化57】
(式(400)において、
403~R408のうち隣接する2つ以上の1組以上は、互いに結合して、置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成するか、あるいは前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しない。
前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しないR403~R408は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
401~L404は、それぞれ独立に、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の2価の複素環基である。
Ar401~Ar404は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
Ar401~Ar404の少なくとも1つが置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基であり、前記Ar401~Ar404の少なくとも1つの1価の複素環基が、1価の含窒素複素環基である。
前記置換基Rは、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R901)(R902)(R903)、
-O-(R904)、
-S-(R905)、
-N(R906)(R907)、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
前記置換基Rが2個以上存在する場合、2個以上の前記置換基Rは同一でもよく、異なっていてもよい。
901~R907は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
901~R907が2個以上存在する場合、2個以上のR901~R907のそれぞれは同一でもよく、異なっていてもよい。)
【化58】
(式(500)において、
501~R508のうち隣接する2つ以上の1組以上は、互いに結合して、置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成するか、あるいは前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しない。
前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しないR501~R508は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
前記置換基Rは、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数2~50のアルキニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
-Si(R901)(R902)(R903)、
-O-(R904)、
-S-(R905)、
-N(R906)(R907)、
ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
前記置換基Rが2個以上存在する場合、2個以上の前記置換基Rは同一でもよく、異なっていてもよい。
901~R907は、それぞれ独立に、
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
901~R907が2個以上存在する場合、2個以上のR901~R907のそれぞれは同一でもよく、異なっていてもよい。)
【0172】
一実施形態においては、第2の化合物が、下記式(201)及び式(202)で表される化合物である。
【化59】
(式(201)において、
201~R205は、前記式(200)で定義した通りである。
201は、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の2価の複素環基である。
Ar201は、上記式(202)で表される基である。)
(式(202)において、
211~R219のうちの1つはL201と結合する単結合である。
201と結合する単結合ではないR211~R219のうち隣接する2つ以上の1組以上は、互いに結合して、置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成するか、あるいは前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しない。
と結合する単結合ではなく、かつ前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しないR211~R219は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
202は、それぞれ独立に、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の2価の複素環基である。
Ar202は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。
前記置換基Rは前記式(200)で定義した通りである。)
【0173】
一実施形態においては、第2の化合物が、下記式(211)で表される化合物である。
【化60】
(式(211)において、R201~R205は、前記式(200)で定義した通りである。L201は、前記式(201)で定義した通りである。R211~R218、L202及びAr202は、前記式(202)で定義した通りである。)
【0174】
一実施形態においては、第2の化合物が、下記式(301)で表される化合物である。
【化61】
(式(301)において、
301~X303、R301及びR302は前記式(300)で定義した通りである。
301は、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の2価の複素環基である。
Ar301は、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。)
【0175】
一実施形態においては、第2の化合物が、下記式(311)及び式(312)で表される化合物である。
【化62】
(式(311)において、
301~X303、R301及びR302は前記式(300)で定義した通りである。
301は前記式(301)で定義した通りである。
Ar302は、上記式(312)で表される基である。)
(式(312)において、
311は、O、S、N(R321)、又はC(R322)(R323)である。
311~R318及びR321~R323のうちの1つはL301と結合する単結合である。
301と結合する単結合ではないR311~R318のうち隣接する2つ以上の1組以上は、互いに結合して、置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成するか、あるいは前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しない。
301と結合する単結合ではなく、かつ前記置換もしくは無置換の飽和又は不飽和の環を形成しないR311~R318、及びL301と結合する単結合ではないR321~R323は、それぞれ独立に、
水素原子、又は
置換基Rである。
前記置換基Rは前記式(300)で定義した通りである。)
【0176】
一実施形態においては、第2の化合物が、下記式(401)で表される化合物である。
【化63】
(式(401)において、L401~L404及びAr401~Ar404は、前記式(400)で定義した通りである。)
【0177】
一実施形態においては、第2の化合物が、下記式(402)で表される化合物である。
【化64】
(式(402)において、L401、L402、L404、Ar401、Ar402及びAr404は、前記式(400)で定義した通りである。)
【0178】
一実施形態においては、第2の化合物が、下記式(501)で表される化合物である。
【化65】
(式(501)において、
501~R508は、前記式(500)で定義した通りである。
501は、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の2価の複素環基である。
2つのR502~2つのR507のそれぞれは同一でもよく、異なっていてもよい。)
【0179】
一実施形態においては、第2の化合物が、下記式(502)で表される化合物である。
【化66】
(式(502)において、R501及びR508は、前記式(500)で定義した通りである。L501は、前記式(501)で定義した通りである。)
【0180】
一実施形態においては、第2の化合物が、下記式(600)で表される化合物である。
【化67】
(式(600)において、
601~L603は、それぞれ独立に、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリーレン基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の2価の複素環基である。
Ar601~Ar603は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数5~50の1価の複素環基である。)
【0181】
一実施形態においては、第2の化合物が、下記式(601)で表される化合物である。
【化68】
(式(601)において、Ar601~Ar603は、前記式(600)で定義した通りである。)
【0182】
第2の化合物は、目的物に合わせた既知の代替反応や原料を用いることで合成することができる。
【0183】
以下に、第2の化合物の具体例を記載するが、これらは例示に過ぎず、第2の化合物は下記具体例に限定されるものではない。
【0184】
【化69】
【0185】
【化70】
【0186】
【化71】
【0187】
【化72】
【0188】
【化73】
【0189】
一実施形態においては、陽極と前記ホスト材料を含む発光層との間に正孔輸送層を有する。
【0190】
一実施形態においては、陽極と前記正孔輸送層との間に正孔注入層を有する。
【0191】
本発明の有機EL素子の一態様は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、従来公知の材料、素子構成を適用することができる。
以下、本発明の有機EL素子の一態様で用いることができる部材、及び各層を構成する、上記化合物以外の材料等について説明する。
【0192】
(基板)
基板は、発光素子の支持体として用いられる。基板としては、例えば、ガラス、石英、プラスチック等を用いることができる。また、可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、折り曲げることができる(フレキシブル)基板のことであり、例えば、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルからなるプラスチック基板等が挙げられる。
【0193】
(陽極)
基板上に形成される陽極には、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物等を用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム-酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、酸化インジウム-酸化亜鉛、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム-酸化スズ、酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、酸化タングステン、及びグラフェン等が挙げられる。この他、金(Au)、白金(Pt)、又は金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
【0194】
(正孔注入層)
正孔注入層は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物、芳香族アミン化合物、電子吸引性(アクセプター性)の化合物、又は高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)等も使用できる。
【0195】
(正孔輸送層)
正孔輸送層は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送層には、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、アントラセン誘導体等を使用する事ができる。ポリ(N-ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(4-ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)等の高分子化合物を用いることもできる。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。尚、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【0196】
(上述のホスト材料を含む発光層のゲスト材料、及び上述のホスト材料を含む発光層以外の、1以上の発光層のゲスト材料)
発光層は、発光性の高い物質を含む層であり、種々の材料を用いることができる。例えば、発光性の高い物質としては、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。蛍光性化合物は一重項励起状態から発光可能な化合物であり、燐光性化合物は三重項励起状態から発光可能な化合物である。
発光層に用いることができる青色系の蛍光発光材料として、ピレン誘導体、スチリルアミン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、フルオレン誘導体、ジアミン誘導体、トリアリールアミン誘導体等が使用できる。発光層に用いることができる緑色系の蛍光発光材料として、芳香族アミン誘導体等を使用できる。発光層に用いることができる赤色系の蛍光発光材料として、テトラセン誘導体、ジアミン誘導体等が使用できる。
発光層に用いることができる青色系の燐光発光材料として、イリジウム錯体、オスミウム錯体、白金錯体等の金属錯体が使用される。発光層に用いることができる緑色系の燐光発光材料としてイリジウム錯体等が使用される。発光層に用いることができる赤色系の燐光発光材料として、イリジウム錯体、白金錯体、テルビウム錯体、ユーロピウム錯体等の金属錯体が使用される。
【0197】
(上述のホスト材料を含む発光層以外の、1以上の発光層のホスト材料)
発光層としては、上述した発光性の高い物質(ゲスト材料)を他の物質(ホスト材料)に分散させた構成としてもよい。発光性の高い物質を分散させるための物質としては、各種のものを用いることができ、発光性の高い物質よりも最低空軌道準位(LUMO準位)が高く、最高被占有軌道準位(HOMO準位)が低い物質を用いることが好ましい。
発光性の高い物質を分散させるための物質(ホスト材料)としては、1)アルミニウム錯体、ベリリウム錯体、若しくは亜鉛錯体等の金属錯体、2)オキサジアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、若しくはフェナントロリン誘導体等の複素環化合物、3)カルバゾール誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、若しくはクリセン誘導体等の縮合芳香族化合物、3)トリアリールアミン誘導体、若しくは縮合多環芳香族アミン誘導体等の芳香族アミン化合物が使用される。
【0198】
(電子注入層)
電子注入層は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層には、前述した電子輸送層で使用できる化合物、リチウム(Li)、イッテルビウム(Yb)、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)、8-ヒドロキシキノリノラト-リチウム(Liq)等の金属錯体化合物、リチウム酸化物(LiO)等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はそれらの化合物を用いることができる。
【0199】
(陰極)
陰極には、仕事関数の小さい(具体的には3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物等を用いることが好ましい。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第1族又は第2族に属する元素、即ち、リチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、及びマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、及びこれらを含む合金(例えば、MgAg、AlLi)、ユーロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属、アルミニウム(Al)及びこれらを含む合金等が挙げられる。
【0200】
(正孔阻止層、励起子阻止層)
一実施形態においては、上述の第1の電子輸送層は、正孔阻止層、又は励起子阻止層として機能する。
【0201】
本発明の有機EL素子の一態様において、各層の形成方法は特に限定されない。従来公知の真空蒸着法、スピンコーティング法等による形成方法を用いることができる。発光層等の各層は、真空蒸着法、分子線蒸着法(MBE法)あるいは溶媒に解かした溶液のディッピング法、スピンコーティング法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法等の塗布法による公知の方法で形成することができる。
【0202】
本発明の有機EL素子の一態様において、各層の膜厚は特に制限されないが、一般にピンホール等の欠陥を抑制し、印加電圧を低く抑え、発光効率をよくするため、通常は数nmから1μmの範囲が好ましい。
【0203】
上述の第2の電子輸送層を形成するため、上述の第2の化合物と、上述の第3の化合物を含む組成物を用いてもよい。
【0204】
上記組成物の一実施形態においては、上述の組成物からなる粉体である。
【0205】
また、上述の第2の電子輸送層を形成するため、上述の第2の化合物と、上述の第3の化合物を含む粉体を用いてもよい。
【0206】
一実施形態においては、上述の組成物、又は上述の粉体を、同一蒸着源から蒸着することで第2の電子輸送層を成膜する。
【0207】
上記組成物の一実施形態においては、上述の第2の化合物と上述の第3の化合物との配合比は特に限定されず、組成物に求める効果に応じて、材料の配合比を適宜決定すればよい。
【0208】
上記粉体の一実施形態においては、上述の第2の化合物と上述の第3の化合物との配合比は特に限定されず、粉体に求める効果に応じて、材料の配合比を適宜決定すればよい。
【0209】
一実施形態において、上述の第2の化合物と第3の化合物との合計に対する上述の第2の化合物の含有割合は50質量%以上99質量%以下であり、好ましくは80質量%以上99質量%以下であり、より好ましくは90質量%以上99質量%以下である。
【0210】
上述の組成物の形態は特に限定されず、例えば、固体、粉体、溶液、及び膜(層)等が挙げられる。膜(層)としては、例えば、有機EL素子を構成する有機層(例えば第2の電子輸送層)が挙げられる。固体又は粉体である場合、ペレット状に成形されていてもよい。
【0211】
一実施形態において、第2の電子輸送層の形成方法として、上述の第2の化合物と、上記第3の化合物と、をそれぞれ異なる蒸着源から同時に蒸着(共蒸着)して第2の電子輸送層を形成する方法を採用してもよいし、これらを予め混合した後、同一蒸着源から蒸着して第2の電子輸送層を形式する方法を採用してもよい。後者の方法の一実施形態として、後述する本発明の一態様に係る粉体を用い、同一蒸着源から蒸着して第2の電子輸送層を形式する方法が挙げられる。
後者の方法は、製造装置や製造工程を簡易化できるという利点がある。
【0212】
上記粉体の一実施形態においては、一の粒子中に上述の第2の化合物と上記第3の化合物が含まれてもよいし、上述の第2の化合物からなる粒子と、第3の化合物からなる粒子との混合物であってもよい。
上述の第2の化合物と第3の化合物との配合比は特に限定されず、組成物について上述した通りである。
【0213】
上述の粉体の製造方法は、従来知られた方法を採用することができる。例えば、上述の第2の化合物と第3の化合物とを乳鉢等を用いて粉砕混合してもよいし、上述の第2の化合物と第3の化合物とを容器等に入れ、化学的に不活性な環境で加熱した後、周囲温度まで冷却し、得られた混合物をミキサー等で粉砕して粉体を得てもよい。
【0214】
<電子機器>
本発明に係る電子機器の一態様は、上述の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える。
これにより、効率と寿命を両立できる。
【0215】
電子機器の具体例としては、有機ELパネルモジュール等の表示部品;テレビ、携帯電話、スマートフォン、パーソナルコンピュータ等の表示装置;照明、車両用灯具の発光装置等が挙げられる。
【実施例0216】
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例の記載内容に何ら制限されるものではない。
【0217】
<化合物>
実施例1~5、実施例11、比較例1~5及び比較例11の有機EL素子の製造に用いた、ホスト材料を以下に示す。「Af」は化合物のアフィニティ値を示す。
【0218】
【化74】
【0219】
実施例1~5、実施例11、比較例1~5及び比較例11の有機EL素子の製造に用いた、第1の電子輸送層に含まれる化合物、及び第2の電子輸送層に含まれる化合物を以下に示す。Liqは8-ヒドロキシキノリノラト-リチウムである。
【0220】
【化75】
【0221】
【化76】
【0222】
【化77】
【0223】
実施例1~5、実施例11、比較例1~5及び比較例11の有機EL素子の製造に用いた、他の化合物を以下に示す。
【0224】
【化78】
【0225】
<アフィニティ値の測定>
上述の化合物について、アフィニティ値を次のようにして求めた。
アフィニティAfは次式及び以下の式により算出した。
Af=-1.19×(Ere-Efc)-4.78eV
ここで、
Ere:第一還元電位(DPV,Negative scan)
Efc:フェロセンの第一酸化電位(DPV,Positive scan),(ca.+0.55V vs Ag/AgCl)
酸化還元電位は、電気化学アナライザー(ALS社製:CHI630B)を用いて微分パルスボルタンメトリー(DPV)法で測定した。
溶媒としてN,N-dimethylformamide(DMF)を用い、サンプル濃度は1.0mmol/Lとした。支持電解質はtetrabuthylammmonium hexafluorophosphate(TBHP)(100mmol/L)を用いた。作用電極、対抗電極としては、それぞれglassy carbon,Ptを用いた。
(参考文献)M. E. Thompson,et.al.,Organic Electronics,6(2005),p.11-20,Organic Electronics,10(2009),p.515-520
尚、上記条件で測定できなかったものについては、「-」と示す。
【0226】
<有機EL素子の作製>
有機EL素子を以下のように作製し、評価した。
【0227】
実施例1
25mm×75mm×1.1mmのITO(酸化インジウム-酸化スズ、Indium Tin Oxide)透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマテック株式会社製)を、イソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄した後、30分間UVオゾン洗浄した。ITOの膜厚は、130nmとした。
洗浄後の透明電極付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極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HT1と化合物HIを共蒸着し、膜厚10nmの正孔注入層を形成した。化合物HT1と化合物HIの質量比は97:3であった。
【0228】
次に、正孔注入層上に化合物HT1を蒸着し、膜厚80nmの第2の正孔輸送層を形成した。
この第2の正孔輸送層上に化合物HT2を蒸着し、膜厚10nmの第1の正孔輸送層を形成した。
【0229】
次に、この第1の正孔輸送層上に、化合物BH1(ホスト材料)と化合物BD(ドーパント材料)を共蒸着し、膜厚25nmの発光層を形成した。化合物BH1と化合物BDの質量比は96:4であった。
【0230】
この発光層の上に、化合物ETA1を蒸着して膜厚10nmの第1の電子輸送層を形成した。
この第1の電子輸送層の上に、化合物ETB1と化合物ETC1とを共蒸着して膜厚15nmの第2の電子輸送層を形成した。化合物ETB1と化合物ETC1の質量比は91:9であった。
【0231】
この第2の電子輸送層上にLiFを蒸着して膜厚1nmの電子注入性電極を形成した。
最後に、電子注入性電極上に金属Alを蒸着して膜厚50nmの金属陰極を形成した。
【0232】
実施例1の有機EL素子の層構成を以下に示す。括弧内の数字は膜厚(nm)であり、比は質量比である。
ITO(130)/HT1:HI=97:3(10)/HT1(80)/HT2(10)/BH1:BD=96:4(25)/ ETA1(10)/ ETB1:ETC1=91:9(15)/LiF(1)/Al(50)
【0233】
<有機EL素子の評価>
<第2の電子輸送層の電子移動度の測定>
インピーダンスアナライザーSI1260(株式会社東洋テクニカ製)を用いて、第2の電子輸送層の電子移動度の測定を行った。
Al基板に、以下のような単キャリアデバイスを、上述の真空蒸着装置を用いて、蒸着を行い、作製した。括弧内の数字は膜厚(nm)である。
Al/上述の第2の電子輸送層と同一組成の層(200)/ETB1(10)/LiF(1)/Al
得られた単キャリアデバイスについて、100mVの交流電圧を乗せたDC(直流)電圧を印加し複素モジュラスを測定した。モジュラスの虚部が最大となる周波数をfmax(Hz)としたとき、応答時間T(秒)をT=1/2/π/fmaxとして算出し、この値を用いて移動度の電界強度依存性を決定した。
電界強度が500√(V/cm)の時の移動度をμとした。また、移動度μの結果を表1に示す。
【0234】
<外部量子効率(EQE)の測定>
得られた有機EL素子を室温下、電流密度10mA/cmで直流定電流駆動した。輝度計(ミノルタ社製分光輝度放射計CS-1000)を用いて輝度を測定し、その結果から外部量子効率(%)を求めた。結果を表1に示す。
【0235】
<95%寿命(LT95)の測定>
得られた有機EL素子を電流密度50mA/cmで直流定電流駆動し、輝度が初期輝度の95%に減少するまでの時間を測定し、これを95%寿命(LT95)とした。結果を表1に示す。
【0236】
実施例2~5及び比較例1~5
下記表1に示す化合物を、下記表1の質量%で用いた以外は実施例1と同様にして有機EL素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0237】
<外部量子効率と95%寿命との両立係数の算出>
実施例1~5について、上記外部量子効率の結果を縦軸に、上記95%寿命を横軸に、プロットを行い、そのプロットから近似直線Aを求めた。
また、比較例1~5について、上記外部量子効率の結果を縦軸に、上記95%寿命を横軸に、プロットを行い、そのプロットから近似直線Bを求めた。
得られた近似直線A及び近似直線Bから、その交点を求めた。
実施例1の外部量子効率と、上記交点の縦軸の値との差を求めた。これを値Cとした。
また、実施例1の95%寿命と、上記交点の横軸の値との差を求めた。これを値Dとした。
得られた値Cを、値Dで除して、外部量子効率と95%寿命との両立係数として、値を算出した。結果を表1に示す。
【0238】
実施例2~5及び比較例1~5についても、実施例1と同様に、値C及び値Dを求め、外部量子効率と95%寿命との両立係数を算出した。結果を表1に示す。
【0239】
<外部量子効率と95%寿命との両立度の評価>
実施例1~5及び比較例1~5について、得られた外部量子効率と95%寿命との両立係数が、-5.00×10-3以上の場合をAとした。-5.00×10-3未満-8.00×10-3以上の場合をBとした。-8.00×10-3未満-1.00×10-2以上の場合をCとした。-1.00×10-2未満の場合をDとした。結果を表1に示す。
【0240】
【表1】
【0241】
表1の結果から、ホスト材料のアフィニティ値、第1の化合物のアフィニティ値及び第2の化合物のアフィニティ値の関係について、特定の関係にする等を行った実施例1~5の有機EL素子は、比較例1~5の有機EL素子に比べて、高い外部量子効率と95%寿命との両立度を示したことがわかる。
【0242】
実施例11及び比較例11
下記表2に示す化合物を、下記表2の質量%で用いた以外は、実施例1と同様にして、有機EL素子を作製し、実施例1と同様にして、第2の電子輸送層の電子移動度を測定し、外部量子効率及び95%寿命を評価した。結果を表1に示す。
【0243】
【表2】
【0244】
表2の結果から、ホスト材料のアフィニティ値、第1の化合物のアフィニティ値及び第2の化合物のアフィニティ値の関係について、特定の関係にする等を行った実施例11の有機EL素子は、比較例11の有機EL素子に比べて、高い外部量子効率、及び高い95%寿命を示したことがわかる。