(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-18
(45)【発行日】2023-12-26
(54)【発明の名称】発光素子及び組成物
(51)【国際特許分類】
H10K 85/60 20230101AFI20231219BHJP
C09K 11/06 20060101ALI20231219BHJP
H10K 50/12 20230101ALI20231219BHJP
H10K 50/15 20230101ALI20231219BHJP
H10K 50/16 20230101ALI20231219BHJP
H10K 85/10 20230101ALI20231219BHJP
H10K 85/30 20230101ALI20231219BHJP
H10K 101/30 20230101ALN20231219BHJP
H10K 101/40 20230101ALN20231219BHJP
【FI】
H10K85/60
C09K11/06 660
H10K50/12
H10K50/15
H10K50/16
H10K85/10
H10K85/30
H10K101:30
H10K101:40
(21)【出願番号】P 2020064377
(22)【出願日】2020-03-31
【審査請求日】2022-10-05
(73)【特許権者】
【識別番号】000002093
【氏名又は名称】住友化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128381
【氏名又は名称】清水 義憲
(74)【代理人】
【識別番号】100124062
【氏名又は名称】三上 敬史
(72)【発明者】
【氏名】松本 龍二
【審査官】内村 駿介
(56)【参考文献】
【文献】特開2018-061029(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2019/0214569(US,A1)
【文献】特開2018-061028(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2015/0274890(US,A1)
【文献】国際公開第2019/049225(WO,A1)
【文献】国際公開第2019/004247(WO,A1)
【文献】中国特許出願公開第106467553(CN,A)
【文献】特開2017-126606(JP,A)
【文献】国際公開第2013/191086(WO,A1)
【文献】特開2015-144260(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H10K 85/60
H10K 50/12
H10K 50/15
H10K 50/16
H10K 85/10
H10K 85/30
H10K 101/30
H10K 101/40
C09K 11/06
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
陽極、陰極、並びに、前記陽極及び前記陰極の間に設けられた第1の層及び第2の層を備え、
前記第1の層が、架橋基を有する第1の化合物(P1)の架橋体を含み、
前記第2の層が、ホスト材料(P2)と、ホウ素原子及び窒素原子を環内に含む縮合複素環骨格(b)を有する低分子化合物(B)を含み、
前記第1の化合物(P1)の励起三重項状態のエネルギー準位をT1(P1)、前記低分子化合物(B)の励起三重項状態のエネルギー準位をT1(B)としたとき、式(1)の関係を満たす、発光素子。
T1(P1)-T1(B)≧0.01eV …(1)
【請求項2】
前記ホスト材料(P2)の励起三重項状態のエネルギー準位をT1(P2)としたとき、式(2)の関係を満たす、請求項1に記載の発光素子。
T1(P2)-T1(B)>-0.08eV …(2)
【請求項3】
前記第1の化合物(P1)が、式(Z)で表される構成単位及び式(Z’)で表される構成単位からなる群より選択される少なくとも1種の構成単位を有する高分子化合物である、請求項1又は2に記載の発光素子。
【化1】
[式中、
nAは0~5の整数を表し、nは1又は2を表す。nAが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
Ar
3は、芳香族炭化水素基又は複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
L
Aは、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、2価の複素環基、-N(R’)-で表される基、酸素原子又は硫黄原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。R’は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。L
Aが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
Xは、下記架橋基A群から選ばれる架橋基を表す。Xが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。]
【化2】
[式中、
mAは0~5の整数を表し、mは1~4の整数を表し、cは0又は1を表す。mAが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
Ar
5は、芳香族炭化水素基、複素環基、又は、芳香族炭化水素環と複素環とが直接結合した基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Ar
4及びAr
6は、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Ar
4、Ar
5及びAr
6はそれぞれ、該基が結合している窒素原子に結合している該基以外の基と、直接結合又は酸素原子もしくは硫黄原子を介して結合して、環を形成していてもよい。
K
Aは、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、2価の複素環基、-N(R’)-で表される基、酸素原子又は硫黄原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。R’は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。K
Aが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
X’は、下記架橋基A群から選ばれる架橋基、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。X’が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。但し、少なくとも1つのX’は、下記架橋基A群から選ばれる架橋基である。]
(架橋基A群)
【化3】
[式中、R
XLは、メチレン基、酸素原子又は硫黄原子を表し、n
XLは、0~5の整数を表す。R
XLが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。n
XLが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。*1は結合位置を表す。これらの架橋基は置換基を有していてもよく、該置換基が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。]
【請求項4】
前記高分子化合物が、式(X’)で表される構成単位を更に有する、請求項3に記載の発光素子。
【化4】
[式中、
a
X1及びa
X2は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。
Ar
X1’及びAr
X3’は、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の複素環基を表す。但し、Ar
X1’及びAr
X3’における隣接する構成単位と結合を形成する原子の隣の原子の少なくとも一つは、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を置換基として有し、これらの置換基は更に置換基を有していてもよい。
Ar
X2’は、フェニレン基を表し、このフェニレン基は置換基を有していてもよい。
Ar
X4は、アリーレン基、2価の複素環基、又は、アリーレン基と2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Ar
X4が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。R
X1、R
X2及びR
X3は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。R
X2及びR
X3が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。]
【請求項5】
前記
Ar
X1’
及び前記
Ar
X3’
が、隣接する構成単位と結合を形成する原子の隣の原子の少なくとも1つがアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を置換基として有するフェニレン基である、請求項4に記載の発光素子。
【請求項6】
前記
Ar
X1’
及び前記
Ar
X3’
において、隣接する構成単位と結合を形成する原子の隣の原子の少なくとも1つが、アルキル基又はシクロアルキル基を置換基として有する、請求項4又は5に記載の発光素子。
【請求項7】
前記低分子化合物(B)が、式(D)で表される化合物である、請求項1~6のいずれか一項に記載の発光素子。
【化5】
[式中、
A環、B環及びC環は、それぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族複素環を表し、これらの環は置換基を有していてもよい。
Xは、ホウ素原子を表す。
Y
1は、-N(-Ry)-を表す。
Y
2及びY
3は、それぞれ独立に、酸素原子、-N(-Ry)-、硫黄原子又はセレン原子を表す。
Ryは、水素原子、アリール基、1価の複素環基、又はアルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Ryが複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。Ryは、直接又は連結基を介して前記A環、前記B環又は前記C環と結合して環を形成していてもよい。
n3は、0又は1である。]
【請求項8】
前記ホスト材料(P2)が、式(X)で表される構成単位及び式(Y)で表される構成単位からなる群より選択される少なくとも1種の構成単位を有する高分子化合物(P2’)を含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の発光素子。
【化6】
[式中、
a
X1及びa
X2は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。
Ar
X1及びAr
X3は、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
Ar
X2及びAr
X4は、それぞれ独立に、アリーレン基、2価の複素環基、又は、アリーレン基と2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Ar
X2及びAr
X4が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
R
X1、R
X2及びR
X3は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。R
X2及びR
X3が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。]
【化7】
[式中、Ar
Y1は、アリーレン基、2価の複素環基、又は、アリーレン基と2価の複素環基とが結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
【請求項9】
前記ホスト材料(P2)が、式(H-1)で表される化合物を含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の発光素子。
【化8】
[式中、
Ar
H1及びAr
H2は、それぞれ独立に、アリール基、1価の複素環基又は置換アミノ基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。該置換基が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する原子とともに環を形成していてもよい。
n
H1は、0以上の整数を表す。
L
H1は、アリーレン基、2価の複素環基、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。該置換基が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する原子とともに環を形成していてもよい。L
H1が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。]
【請求項10】
正孔輸送材料を含む第3の層を更に備える、請求項1~9のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項11】
前記正孔輸送材料が、架橋基を有する第2の化合物(P3)の架橋体を含む、請求項10に記載の発光素子。
【請求項12】
電子輸送材料を含む第4の層を更に備える、請求項1~11のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項13】
前記第1の層と前記第2の層とが隣接している、請求項1~12のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項14】
高分子化合物(P2’)と、
ホウ素原子及び窒素原子を環内に含む縮合複素環骨格(b)を有する低分子化合物(B)と、
を含有し、
前記高分子化合物(P2’)の励起三重項状態のエネルギー準位をT1(P2’)、前記低分子化合物(B)の励起三重項状態のエネルギー準位をT1(B)としたとき、式(2’)の関係を満たす、組成物。
T1(P2’)-T1(B)≧0.05eV …(2’)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子、及び、発光素子用に好適な組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
有機エレクトロルミネッセンス素子等の発光素子は、例えば、ディスプレイ及び照明に好適に使用することが可能である。発光素子の発光層に用いられる発光材料として、例えば、特許文献1には、下記式で表される化合物を含有する層を備える発光素子が提案されている。
【0003】
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、上述した発光素子は、外部量子効率が必ずしも十分ではなかった。
そこで、本発明は、外部量子効率が優れる発光素子を提供することを目的とする。また本発明は、外部量子効率が優れる発光素子の製造に有用な組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、架橋基を有する第1の化合物(P1)の架橋体を含む第1の層と、ホスト材料(P2)及び特定の低分子化合物(B)含む第2の層とを有する発光素子において、第1の化合物(P1)の励起三重項状態のエネルギー準位と低分子化合物(B)の励起三重項状態のエネルギー準位とが、特定の条件を満たす場合に、外部量子効率が優れることを見出した。
また、本発明者らは、高分子化合物(P2’)及び特定の低分子化合物(B)を含む組成物において、高分子化合物(P2’)の励起三重項状態のエネルギー準位と低分子化合物(B)の励起三重項状態のエネルギー準位とが、特定の条件を満たす場合に、当該組成物を用いて形成された発光素子が外部量子効率に優れることを見出した。
【0007】
本発明は、以下の[1]~[14]を提供する。
[1]
陽極、陰極、並びに、前記陽極及び前記陰極の間に設けられた第1の層及び第2の層を備え、
前記第1の層が、架橋基を有する第1の化合物(P1)の架橋体を含み、
前記第2の層が、ホスト材料(P2)と、ホウ素原子及び窒素原子を環内に含む縮合複素環骨格(b)を有する低分子化合物(B)を含み、
前記第1の化合物(P1)の励起三重項状態のエネルギー準位をT1(P1)、前記低分子化合物(B)の励起三重項状態のエネルギー準位をT1(B)としたとき、式(1)の関係を満たす、発光素子。
T1(P1)-T1(B)≧0.01eV …(1)
[2]
前記ホスト材料(P2)の励起三重項状態のエネルギー準位をT1(P2)としたとき、式(2)の関係を満たす、[1]に記載の発光素子。
T1(P2)-T1(B)>-0.08eV …(2)
[3]
前記第1の化合物(P1)が、式(Z)で表される構成単位及び式(Z’)で表される構成単位からなる群より選択される少なくとも1種の構成単位を有する高分子化合物である、[1]又は[2]に記載の発光素子。
【化2】
[式中、
nAは0~5の整数を表し、nは1又は2を表す。nAが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
Ar
3は、芳香族炭化水素基又は複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
L
Aは、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、2価の複素環基、-N(R’)-で表される基、酸素原子又は硫黄原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。R’は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。L
Aが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
Xは、下記架橋基A群から選ばれる架橋基を表す。Xが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。]
【化3】
[式中、
mAは0~5の整数を表し、mは1~4の整数を表し、cは0又は1を表す。mAが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
Ar
5は、芳香族炭化水素基、複素環基、又は、芳香族炭化水素環と複素環とが直接結合した基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Ar
4及びAr
6は、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Ar
4、Ar
5及びAr
6はそれぞれ、該基が結合している窒素原子に結合している該基以外の基と、直接結合又は酸素原子もしくは硫黄原子を介して結合して、環を形成していてもよい。
K
Aは、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、2価の複素環基、-N(R’)-で表される基、酸素原子又は硫黄原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。R’は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。K
Aが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
X’は、下記架橋基A群から選ばれる架橋基、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。X’が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。但し、少なくとも1つのX’は、下記架橋基A群から選ばれる架橋基である。]
(架橋基A群)
【化4】
[式中、R
XLは、メチレン基、酸素原子又は硫黄原子を表し、n
XLは、0~5の整数を表す。R
XLが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。n
XLが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。*1は結合位置を表す。これらの架橋基は置換基を有していてもよく、該置換基が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。]
[4]
前記高分子化合物が、式(X’)で表される構成単位を更に有する、[3]に記載の発光素子。
【化5】
[式中、
a
X1及びa
X2は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。
Ar
X1’及びAr
X3’は、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の複素環基を表す。但し、Ar
X1’及びAr
X3’における隣接する構成単位と結合を形成する原子の隣の原子の少なくとも一つは、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を置換基として有し、これらの置換基は更に置換基を有していてもよい。
Ar
X2’は、フェニレン基を表し、このフェニレン基は置換基を有していてもよい。
Ar
X4は、アリーレン基、2価の複素環基、又は、アリーレン基と2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Ar
X4が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。R
X1、R
X2及びR
X3は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。R
X2及びR
X3が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。]
[5]
前記
Ar
X1’
及び前記
Ar
X3’
が、隣接する構成単位と結合を形成する原子の隣の原子の少なくとも1つがアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を置換基として有するフェニレン基である、[4]に記載の発光素子。
[6]
前記
Ar
X1’
及び前記
Ar
X3’
において、隣接する構成単位と結合を形成する原子の隣の原子の少なくとも1つが、アルキル基又はシクロアルキル基を置換基として有する、[4]又は[5]に記載の発光素子。
[7]
前記低分子化合物(B)が、式(D)で表される化合物である、[1]~[6]のいずれかに記載の発光素子。
【化6】
[式中、
A環、B環及びC環は、それぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族複素環を表し、これらの環は置換基を有していてもよい。
Xは、ホウ素原子を表す。
Y
1は、-N(-Ry)-を表す。
Y
2及びY
3は、それぞれ独立に、酸素原子、-N(-Ry)-、硫黄原子又はセレン原子を表す。
Ryは、水素原子、アリール基、1価の複素環基、又はアルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Ryが複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。Ryは、直接又は連結基を介して前記A環、前記B環又は前記C環と結合して環を形成していてもよい。
n3は、0又は1である。]
[8]
前記ホスト材料(P2)が、式(X)で表される構成単位及び式(Y)で表される構成単位からなる群より選択される少なくとも1種の構成単位を有する高分子化合物(P2’)を含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の発光素子。
【化7】
[式中、
a
X1及びa
X2は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。
Ar
X1及びAr
X3は、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
Ar
X2及びAr
X4は、それぞれ独立に、アリーレン基、2価の複素環基、又は、アリーレン基と2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Ar
X2及びAr
X4が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
R
X1、R
X2及びR
X3は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。R
X2及びR
X3が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。]
【化8】
[式中、Ar
Y1は、アリーレン基、2価の複素環基、又は、アリーレン基と2価の複素環基とが結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
[9]
前記ホスト材料(P2)が、式(H-1)で表される化合物を含む、[1]~[7]のいずれかに記載の発光素子。
【化9】
[式中、
Ar
H1及びAr
H2は、それぞれ独立に、アリール基、1価の複素環基又は置換アミノ基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。該置換基が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する原子とともに環を形成していてもよい。
n
H1は、0以上の整数を表す。
L
H1は、アリーレン基、2価の複素環基、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。該置換基が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する原子とともに環を形成していてもよい。L
H1が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。]
[10]
正孔輸送材料を含む第3の層を更に備える、[1]~[9]のいずれかに記載の発光素子。
[11]
前記正孔輸送材料が、架橋基を有する第2の化合物(P3)の架橋体を含む、[10]に記載の発光素子。
[12]
電子輸送材料を含む第4の層を更に備える、[1]~[11]のいずれかに記載の発光素子。
[13]
前記第1の層と前記第2の層とが隣接している、[1]~[12]のいずれかに記載の発光素子。
[14]
高分子化合物(P2’)と、
ホウ素原子及び窒素原子を環内に含む縮合複素環骨格(b)を有する低分子化合物(B)と、
を含有し、
前記高分子化合物(P2’)の励起三重項状態のエネルギー準位をT1(P2’)、前記低分子化合物(B)の励起三重項状態のエネルギー準位をT1(B)としたとき、式(2’)の関係を満たす、組成物。
T1(P2’)-T1(B)≧0.05eV …(2’)
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、外部量子効率が優れる発光素子が提供される。また本発明によれば、外部量子効率が優れる発光素子の製造に有用な組成物が提供される。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【0010】
<共通する用語の説明>
本明細書で共通して用いられる用語は、特記しない限り、以下の意味である。
Meはメチル基、Etはエチル基、Buはブチル基、i-Prはイソプロピル基、t-Buはtert-ブチル基を表す。
水素原子は、重水素原子であっても、軽水素原子であってもよい。
金属錯体を表す式中、金属との結合を表す実線は、イオン結合、共有結合又は配位結合を意味する。
【0011】
「高分子化合物」とは、分子量分布を有し、ポリスチレン換算の数平均分子量が1×103以上(例えば1×103~1×108)である重合体を意味する。
高分子化合物は、ブロック共重合体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体のいずれであってもよいし、その他の態様であってもよい。
高分子化合物の末端基は、重合活性基がそのまま残っていると、高分子化合物を発光素子の作製に用いた場合、発光特性又は輝度寿命が低下する可能性があるので、好ましくは安定な基である。高分子化合物の末端基としては、好ましくは主鎖と共役結合している基であり、例えば、炭素-炭素結合を介して高分子化合物の主鎖と結合するアリール基又は1価の複素環基が挙げられる。
「低分子化合物」とは、分子量分布を有さず、分子量が1×104以下の化合物を意味する。
「構成単位」とは、高分子化合物中に1個以上存在する単位を意味する。高分子化合物中に2個以上含まれる構成単位は、一般に、「繰り返し単位」とも呼ばれる。
【0012】
「アルキル基」は、直鎖及び分岐のいずれでもよい。直鎖のアルキル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常1~50であり、好ましくは3~30であり、より好ましくは4~20である。分岐のアルキル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常3~50であり、好ましくは3~30であり、より好ましくは4~20である。
アルキル基は、置換基を有していてもよい。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、2-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソアミル基、2-エチルブチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基、3-プロピルヘプチル基、デシル基、3,7-ジメチルオクチル基、2-エチルオクチル基、2-ヘキシルデシル基及びドデシル基が挙げられる。また、アルキル基は、これらの基における水素原子の一部又は全部が、置換基(例えば、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、フッ素原子等)で置換された基(例えば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基、3-フェニルプロピル基、3-(4-メチルフェニル)プロピル基、3-(3,5-ジ-ヘキシルフェニル)プロピル基、6-エチルオキシヘキシル基)であってもよい。
【0013】
「シクロアルキル基」の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常3~50であり、好ましくは3~30であり、より好ましくは4~20である。
シクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。シクロアルキル基としては、例えば、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、及び、これらの基における水素原子の一部又は全部が置換基(例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、フッ素原子等)で置換された基が挙げられる。
【0014】
「芳香族炭化水素基」は、芳香族炭化水素から環を構成する原子に直接結合する水素原子1個以上を除いた基を意味する。芳香族炭化水素から環を構成する原子に直接結合する水素原子1個を除いた基を「アリール基」ともいう。芳香族炭化水素から環を構成する原子に直接結合する水素原子2個を除いた基を「アリーレン基」ともいう。
芳香族炭化水素基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常6~60であり、好ましくは6~40であり、より好ましくは6~20である。
「芳香族炭化水素基」は、例えば、単環式の芳香族炭化水素(例えば、ベンゼンが挙げられる。)、又は、多環式の芳香族炭化水素(例えば、ナフタレン及びインデン等の2環式の芳香族炭化水素;アントラセン、フェナントレン、ジヒドロフェナントレン及びフルオレン等の3環式の芳香族炭化水素;ベンゾアントラセン、ベンゾフェナントレン、ベンゾフルオレン、ピレン及びフルオランテン等の4環式の芳香族炭化水素;ジベンゾアントラセン、ジベンゾフェナントレン、ジベンゾフルオレン、ペリレン及びベンゾフルオランテン等の5環式の芳香族炭化水素;スピロビフルオレン等の6環式の芳香族炭化水素;並びに、ベンゾスピロビフルオレン及びアセナフトフルオランテン等の7環式の芳香族炭化水素が挙げられる。)から、環を構成する原子に直接結合する水素原子1個以上を除いた基が挙げられる。芳香族炭化水素基は、これらの基が複数結合した基を含む。芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよい。
【0015】
アリール基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常6~60であり、好ましくは6~20であり、より好ましくは6~10である。アリール基は、置換基を有していてもよい。アリール基としては、例えば、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1-アントラセニル基、2-アントラセニル基、9-アントラセニル基、1-ピレニル基、2-ピレニル基、4-ピレニル基、2-フルオレニル基、3-フルオレニル基、4-フルオレニル基、2-フェニルフェニル基、3-フェニルフェニル基、4-フェニルフェニル基、及び、これらの基における水素原子の一部又は全部が置換基(例えばアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、フッ素原子等)で置換された基が挙げられる。
【0016】
アリーレン基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常、6~60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。アリーレン基は、置換基を有していてもよい。アリーレン基としては、例えば、フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、フェナントレンジイル基、ジヒドロフェナントレンジイル基、ナフタセンジイル基、フルオレンジイル基、ピレンジイル基、ペリレンジイル基、クリセンジイル基、及び、これらの基における水素原子の一部又は全部が置換基で置換された基が挙げられる。アリーレン基としては、式(A-1)~式(A-20)で表される基が好ましい。アリーレン基としては、これらの基が複数結合した基を含む。
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
式中、R及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表す。複数存在するR及びRaは、各々、同一でも異なっていてもよく、Ra同士は互いに結合して、それぞれが結合する原子と共に環を形成していてもよい。
【0022】
「アルコキシ基」は、直鎖及び分岐のいずれでもよい。直鎖のアルコキシ基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常1~40であり、好ましくは4~10である。分岐のアルコキシ基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常3~40であり、好ましくは4~10である。
アルコキシ基は、置換基を有していてもよい。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブチルオキシ基、イソブチルオキシ基、tert-ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2-エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7-ジメチルオクチルオキシ基、ラウリルオキシ基、及び、これらの基における水素原子の一部又は全部が置換基(例えばシクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、フッ素原子等)で置換された基が挙げられる。
「シクロアルコキシ基」の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常3~40であり、好ましくは4~10である。
シクロアルコキシ基は、置換基を有していてもよく、例えば、シクロヘキシルオキシ基が挙げられる。
【0023】
「アリールオキシ基」の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常6~60であり、好ましくは6~48である。
アリールオキシ基は、置換基を有していてもよく、例えば、フェノキシ基、1-ナフチルオキシ基、2-ナフチルオキシ基、1-アントラセニルオキシ基、9-アントラセニルオキシ基、1-ピレニルオキシ基、及び、これらの基における水素原子一部又は全部が置換基(例えばアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、フッ素原子等)で置換された基が挙げられる。
【0024】
「p価の複素環基」(pは、1以上の整数を表す。)とは、複素環式化合物から、環を構成する炭素原子又はヘテロ原子に直接結合している水素原子のうちp個の水素原子を除いた残りの原子団を意味する。p価の複素環基の中でも、芳香族複素環式化合物から、環を構成する炭素原子又はヘテロ原子に直接結合している水素原子のうちp個の水素原子を除いた残りの原子団である「p価の芳香族複素環基」が好ましい。
「芳香族複素環式化合物」は、オキサジアゾール、チアジアゾール、チアゾール、オキサゾール、チオフェン、ピロール、ホスホール、フラン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、トリアジン、ピリダジン、キノリン、イソキノリン、カルバゾール、ジベンゾホスホール等の複素環自体が芳香族性を示す化合物、及び、フェノキサジン、フェノチアジン、ジベンゾボロール、ジベンゾシロール、ベンゾピラン等の複素環自体は芳香族性を示さなくとも、複素環に芳香環が縮環されている化合物を意味する。
【0025】
1価の複素環基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常、2~60であり、好ましくは4~20である。
1価の複素環基は、置換基を有していてもよく、例えば、チエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、ピペリジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、及び、これらの基における水素原子の一部又は全部が置換基(例えばアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基等)で置換された基が挙げられる。
【0026】
2価の複素環基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常、2~60であり、好ましくは、3~20であり、より好ましくは、4~15である。
2価の複素環基は、置換基を有していてもよい。2価の複素環基は、例えば、ピリジン、ジアザベンゼン、トリアジン、アザナフタレン、ジアザナフタレン、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾシロール、フェノキサジン、フェノチアジン、アクリジン、ジヒドロアクリジン、フラン、チオフェン、アゾール、ジアゾール又はトリアゾールから、環を構成する炭素原子又はヘテロ原子に直接結合している水素原子のうち2個の水素原子を除いた2価の基が挙げられる。2価の複素環基は、好ましくは、式(AA-1)~式(AA-34)で表される基である。2価の複素環基は、これらの基が複数結合した基を含む。
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
式中、R及びRaは、前記と同じ意味を表す。
【0035】
「ハロゲン原子」とは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。
【0036】
「アミノ基」は、置換基を有していてもよく、置換アミノ基(即ち、第2級アミノ基又は第3級アミノ基、より好ましくは第3級アミノ基)が好ましい。アミノ基が有する置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基が好ましい。アミノ基が有する置換基が複数存在する場合、それらは同一で異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する窒素原子とともに環を形成していてもよい。
置換アミノ基としては、例えば、ジアルキルアミノ基、ジシクロアルキルアミノ基及びジアリールアミノ基が挙げられる。
置換アミノ基としては、例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ビス(4-メチルフェニル)アミノ基、ビス(4-tert-ブチルフェニル)アミノ基、ビス(3,5-ジ-tert-ブチルフェニル)アミノ基が挙げられる。
【0037】
「アルケニル基」は、直鎖及び分岐のいずれでもよい。直鎖のアルケニル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常2~30であり、好ましくは3~20である。分岐のアルケニル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常3~30であり、好ましくは4~20である。
「シクロアルケニル基」の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常3~30であり、好ましくは4~20である。
アルケニル基及びシクロアルケニル基は、置換基を有していてもよい。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、3-ペンテニル基、4-ペンテニル基、1-ヘキセニル基、5-ヘキセニル基、7-オクテニル基、及び、これらの基における水素原子の一部又は全部が置換基で置換された基が挙げられる。シクロアルケニル基としては、例えば、シクロヘキセニル基、シクロヘキサジエニル基、シクロオクタトリエニル基、ノルボルニレニル基、及び、これらの基における水素原子の一部又は全部が置換基で置換された基が挙げられる。
【0038】
「アルキニル基」は、直鎖及び分岐のいずれでもよい。アルキニル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子を含めないで、通常2~20であり、好ましくは3~20である。分岐のアルキニル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子を含めないで、通常4~30であり、好ましくは4~20である。
「シクロアルキニル基」の炭素原子数は、置換基の炭素原子を含めないで、通常4~30であり、好ましくは4~20である。
アルキニル基及びシクロアルキニル基は、置換基を有していてもよい。アルキニル基としては、例えば、エチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基、2-ブチニル基、3-ブチニル基、3-ペンチニル基、4-ペンチニル基、1-ヘキシニル基、5-ヘキシニル基、及び、これらの基における水素原子の一部又は全部が置換基で置換された基が挙げられる。シクロアルキニル基としては、例えば、シクロオクチニル基、及び、この基における水素原子の一部又は全部が置換基で置換された基が挙げられる。
【0039】
「架橋基」とは、加熱処理、紫外線照射処理、近紫外線照射処理、可視光照射処理、赤外線照射処理、ラジカル反応等に供することにより、新たな結合を生成することが可能な基であり、好ましくは、架橋基A群の式(XL-1)~式(XL-19)で表される架橋基であり、より好ましくは、式(XL-1)、式(XL-3)、式(XL-9)、式(XL-10)、式(XL-16)又は式(XL-17)~式(XL-19)で表される架橋基であり、更に好ましくは、式(XL-1)、式(XL-16)又は式(XL-17)~式(XL-19)で表される架橋基であり、特に好ましくは、式(XL-1)又は式(XL-17)で表される架橋基である。
【0040】
「置換基」としては、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、1価の複素環基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、置換アミノ基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基又はシクロアルキニル基が好ましい。置換基は架橋基であってもよい。
【0041】
<式(Y)で表される構成単位>
ArY1で表されるアリーレン基は、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、好ましくは、式(A-1)~式(1-10)、式(A-19)又は式(A-20)で表される基であり、より好ましくは、式(A-1)~式(A-3)、式(A-6)~式(A-10)、式(A-19)又は式(A-20)で表される基であり、更に好ましくは、式(A-1)、式(A-2)、式(A-7)、式(A-9)又は式(A-19)で表される基である。
ArY1で表される2価の複素環基は、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、好ましくは、式(AA-1)~式(AA-4)、式(AA-10)~式(AA-15)、式(AA-18)~式(AA-22)、式(AA-33)又は式(AA-34)で表される基であり、より好ましくは、式(AA-4)、式(AA-10)、式(AA-12)又は式(AA-14)で表される基である。
ArY1で表されるアリーレン基と2価の複素環基とが直接結合した2価の基における、アリーレン基及び2価の複素環基の好ましい範囲は、それぞれ、前述のArY1で表されるアリーレン基及び2価の複素環基の好ましい範囲と同様である。
【0042】
「アリーレン基と2価の複素環基とが直接結合した2価の基」としては、例えば、下記式で表される基が挙げられ、これらは置換基を有していてもよい。
【化21】
[式中、R
XXは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
【0043】
RXXは、好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
【0044】
ArY1で表される基が有してもよい置換基は、好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、1価の複素環基又は置換アミノ基であり、より好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、更に好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、これらの基は更に置換基を有していてもよい。
ArY1で表される基が有してもよい置換基が更に有していてもよい置換基としては、好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくは、アルキル基又はシクロアルキル基であり、これらの基は更に置換基を有していてもよいが、更に置換基を有さないことが好ましい。
【0045】
式(Y)で表される構成単位としては、例えば、式(Y-1)~式(Y-7)で表される構成単位が挙げられ、本実施形態の発光素子の外部量子効率の観点からは、好ましくは式(Y-1)又は式(Y-2)で表される構成単位であり、電子輸送性の観点からは、好ましくは式(Y-3)又は式(Y-4)で表される構成単位であり、正孔輸送性の観点からは、好ましくは式(Y-5)~式(Y-7)で表される構成単位である。
【0046】
【化22】
[式中、
R
Y1は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するR
Y1は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。
X
Y1は、-C(R
Y2)
2-、-C(R
Y2)=C(R
Y2)-又は-C(R
Y2)
2-C(R
Y2)
2-で表される基を表す。R
Y2は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するR
Y2は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。]
【0047】
RY1は、好ましくは水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
RY2は、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくはアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
RY1及びRY2が有していてもよい置換基の例及び好ましい範囲は、ArY1で表される基が有してもよい置換基が更に有していてもよい置換基の例及び好ましい範囲と同じである。
【0048】
X
Y1において、-C(R
Y2)
2-で表される基中の2個のR
Y2の組み合わせは、好ましくは双方がアルキル基もしくはシクロアルキル基、双方がアリール基、双方が1価の複素環基、又は、一方がアルキル基もしくはシクロアルキル基で他方がアリール基もしくは1価の複素環基であり、より好ましくは一方がアルキル基もしくはシクロアルキル基で他方がアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。2個存在するR
Y2は互いに結合して、それぞれが結合する原子と共に環を形成していてもよく、R
Y2が環を形成する場合、-C(R
Y2)
2-で表される基としては、好ましくは式(Y-A1)~式(Y-A5)で表される基であり、より好ましくは式(Y-A4)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
【化23】
【0049】
XY1において、-C(RY2)=C(RY2)-で表される基中の2個のRY2の組み合わせは、好ましくは双方がアルキル基もしくはシクロアルキル基、又は、一方がアルキル基もしくはシクロアルキル基で他方がアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
【0050】
X
Y1において、-C(R
Y2)
2-C(R
Y2)
2-で表される基中の4個のR
Y2は、好ましくは置換基を有していてもよいアルキル基又はシクロアルキル基である。複数あるR
Y2は互いに結合して、それぞれが結合する原子と共に環を形成していてもよく、R
Y2が環を形成する場合、-C(R
Y2)
2-C(R
Y2)
2-で表される基は、好ましくは式(Y-B1)~式(Y-B5)で表される基であり、より好ましくは式(Y-B3)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
【化24】
[式中、R
Y2は前記と同じ意味を表す。]
【0051】
式(Y-1)で表される構成単位は、好ましくは、式(Y-1’)で表される構成単位である。式(Y-2)で表される構成単位は、好ましくは、式(Y-2’)で表される構成単位である。
【化25】
[式中、R
Y1及びX
Y1は、前記と同じ意味を表す。R
Y11は、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するR
Y11は、同一でも異なっていてもよい。]
【0052】
RY11は、好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、より好ましくは、アルキル基又はシクロアルキル基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
RY11が有していてもよい置換基の例及び好ましい範囲は、ArY1で表される基が有してもよい置換基が更に有していてもよい置換基の例及び好ましい範囲と同じである。
【0053】
【化26】
[式中、
R
Y1は前記と同じ意味を表す。
R
Y3は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
【0054】
RY3は、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくはアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
RY3が有していてもよい置換基の例及び好ましい範囲は、ArY1で表される基が有してもよい置換基が更に有していてもよい置換基の例及び好ましい範囲と同じである。
【0055】
【化27】
[式中、
R
Y1は前記を同じ意味を表す。
R
Y4は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
【0056】
RY4は、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくはアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
RY4が有していてもよい置換基の例及び好ましい範囲は、ArY1で表される基が有してもよい置換基が更に有していてもよい置換基の例及び好ましい範囲と同じである。
【0057】
式(Y)で表される構成単位としては、例えば、式(Y-11)~式(Y-55)で表される構成単位が挙げられる。
【0058】
【0059】
【0060】
【0061】
【0062】
【0063】
【0064】
【0065】
【0066】
【0067】
【0068】
【0069】
【0070】
【0071】
<式(X)で表される構成単位>
a1は、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、好ましくは2以下であり、より好ましくは0又は1であり、更に好ましくは0である。
a2は、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、好ましくは2以下であり、より好ましくは0である。
【0072】
RX1、RX2及びRX3は、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくはアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
【0073】
ArX1、ArX2、ArX3及びArX4で表されるアリーレン基及び2価の複素環基の例及び好ましい範囲は、それぞれ、ArY1で表されるアリーレン基及び2価の複素環基の例及び好ましい範囲と同じである。
ArX2及びArX4で表されるアリーレン基と2価の複素環基とが直接結合した2価の基における、アリーレン基及び2価の複素環基の例及び好ましい範囲は、それぞれ、ArY1で表されるアリーレン基及び2価の複素環基の例及び好ましい範囲と同じである。
ArX2及びArX4で表されるアリーレン基と2価の複素環基とが直接結合した2価の基としては、式(Y)のArY1で表されるアリーレン基と2価の複素環基とが直接結合した2価の基と同様のものが挙げられる。
ArX1、ArX2、ArX3及びArX4は、好ましくは置換基を有していてもよいアリーレン基である。
【0074】
ArX1~ArX4及びRX1~RX3で表される基が有してもよい置換基の例及び好ましい範囲は、ArY1で表される基が有してもよい置換基の例及び好ましい範囲と同じである。
【0075】
式(X)で表される構成単位としては、好ましくは式(X-1)~式(X-7)で表される構成単位である。
【化41】
【化42】
【化43】
【化44】
[式中、R
X4及びR
X5は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ハロゲン原子、1価の複素環基又はシアノ基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するR
X4は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。複数存在するR
X5は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。]
【0076】
式(X)で表される構成単位としては、例えば、式(X1-1)~式(X1-16)で表される構成単位が挙げられる。
【化45】
【化46】
【化47】
【化48】
【化49】
【化50】
【化51】
【0077】
<架橋基を有する構成単位>
架橋基を有する構成単位は、好ましくは、架橋基A群から選ばれる少なくとも一種の架橋基を有する構成単位であり、より好ましくは、式(Z)で表される構成単位又は式(Z’)で表される構成単位である。
【0078】
[式(Z)で表される構成単位]
nAは、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、好ましくは0~3の整数であり、より好ましくは0~2の整数である。
nは、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、好ましくは2である。
【0079】
Ar3は、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、好ましくは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基である。
Ar3で表される芳香族炭化水素基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常6~60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。
Ar3で表される芳香族炭化水素基のn個の置換基を除いたアリーレン基部分の例及び好ましい範囲は、ArY1で表されるアリーレン基の例及び好ましい範囲と同じである。
Ar3で表される複素環基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常2~60であり、好ましくは3~30であり、より好ましくは4~18である。
Ar3で表される複素環基のn個の置換基を除いた2価の複素環基部分の例及び好ましい範囲は、ArY1で表される2価の複素環基の例及び好ましい範囲と同じである。
Ar3で表される基が有してもよい置換基の例及び好ましい範囲は、ArY1で表される基が有してもよい置換基の例及び好ましい範囲と同じである。
【0080】
アルキレン基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常1~20であり、好ましくは1~15であり、より好ましくは1~10である。シクロアルキレン基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常3~20である。
アルキレン基及びシクロアルキレン基は、置換基を有していてもよく、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、シクロヘキシレン基、オクチレン基、及び、これらの基における水素原子が、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、1価の複素環基、フッ素原子等で置換された基が好ましい。
【0081】
LAで表されるアリーレン基の例及び好ましい範囲は、ArY1で表されるアリーレン基の例及び好ましい範囲と同じであるが、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、LAで表されるアリーレン基は、好ましくは、フェニレン基又はフルオレンジイル基であり、より好ましくは、m-フェニレン基、p-フェニレン基、フルオレン-2,7-ジイル基、フルオレン-9,9-ジイル基であり、これらの基は更に置換基を有していてもよい。
LAで表される2価の複素環基の例及び好ましい範囲は、ArY1で表される2価の複素環基の例及び好ましい範囲と同じである。
【0082】
LAは、本実施形態の高分子化合物の製造が容易になるので、好ましくは、アリーレン基又はアルキレン基であり、より好ましくは、フェニレン基、フルオレンジイル基又はアルキレン基であり、更に好ましくは、アルキレン基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
LAで表される基が有してもよい置換基は、好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、1価の複素環基、置換アミノ基、フッ素原子、シアノ基又は架橋基A群から選ばれる架橋基であり、より好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、1価の複素環基又は架橋基A群から選ばれる架橋基であり、更に好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、特に好ましくはアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、これらの基は更に置換基を有していてもよい。
【0083】
Xは、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、好ましくは、式(XL-1)~式(XL-4)、式(XL-7)~式(XL-10)又は式(XL-16)~式(XL-19)で表される架橋基であり、より好ましくは、式(XL-1)、式(XL-3)、式(XL-9)、式(XL-10)、式(XL-16)又は式(XL-17)~式(XL-19)で表される架橋基であり、更に好ましくは、式(XL-1)、式(XL-16)又は式(XL-17)~式(XL-19)で表される架橋基であり、特に好ましくは、式(XL-1)又は式(XL-17)で表される架橋基である。
【0084】
[式(Z’)で表される構成単位]
mAは、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、好ましくは0~3の整数であり、より好ましくは0~2の整数であり、更に好ましくは0又は1であり、特に好ましくは0である。
mは、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、好ましくは1又は2であり、より好ましくは2である。
cは、高分子化合物の製造が容易になり、且つ、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、好ましくは0である。
【0085】
Ar5は、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、好ましくは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基である。
Ar5で表される芳香族炭化水素基のm個の置換基を除いたアリーレン基部分の定義及び例は、式(X)におけるArX2で表されるアリーレン基の定義及び例と同じである。
Ar5で表される複素環基のm個の置換基を除いた2価の複素環基部分の定義及び例は、式(X)におけるArX2で表される2価の複素環基部分の定義及び例と同じである。
Ar5で表される芳香族炭化水素環と複素環とが直接結合した基のm個の置換基を除いた2価の基の定義及び例は、式(X)におけるArX2で表されるアリーレン基と2価の複素環基とが直接結合した2価の基の定義及び例と同じである。
Ar4及びAr6は、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、好ましくは置換基を有していてもよいアリーレン基である。
Ar4及びAr6で表されるアリーレン基の定義及び例は、式(X)におけるArX1及びArX3で表されるアリーレン基の定義及び例と同じである。
Ar4及びAr6で表される2価の複素環基の定義及び例は、後述する式(X)におけるArX1及びArX3で表される2価の複素環基の定義及び例と同じである。
Ar4~Ar6で表される基が有していてもよい置換基の例及び好ましい範囲は、ArY1で表される基が有してもよい置換基の例及び好ましい範囲と同じである。
【0086】
KAで表されるアルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、2価の複素環基の定義及び例は、それぞれ、LAで表されるアルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、2価の複素環基の定義及び例と同じである。
KAは、第2の有機層の高分子化合物の製造が容易になるので、好ましくは、アリーレン基又はアルキレン基であり、より好ましくは、フェニレン基、フルオレンジイル基又はアルキレン基であり、更に好ましくはフェニレン基又はメチレン基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
KAで表される基が有してもよい置換基の例及び好ましい範囲は、LAで表される基が有してもよい置換基の例及び好ましい範囲と同じである。
【0087】
X’で表される架橋基の定義及び例は、前述のXの定義及び例と同じである。
【0088】
架橋基を有する構成単位としては、例えば、下記式で表される構成単位が挙げられる。
【0089】
【0090】
【0091】
【0092】
【0093】
【0094】
[高分子化合物の製造方法]
高分子化合物は、ケミカルレビュー(Chem. Rev.),第109巻,897-1091頁(2009年)等に記載の公知の重合方法を用いて製造することができ、Suzuki反応、Yamamoto反応、Buchwald反応、Stille反応、Negishi反応及びKumada反応等の遷移金属触媒を用いるカップリング反応により重合させる方法が例示される。
【0095】
前記重合方法において、単量体を仕込む方法としては、単量体全量を反応系に一括して仕込む方法、単量体の一部を仕込んで反応させた後、残りの単量体を一括、連続又は分割して仕込む方法、単量体を連続又は分割して仕込む方法等が挙げられる。
【0096】
遷移金属触媒としては、パラジウム触媒、ニッケル触媒等が挙げられる。
【0097】
重合反応の後処理は、公知の方法、例えば、分液により水溶性不純物を除去する方法、メタノール等の低級アルコールに重合反応後の反応液を加えて、析出させた沈殿を濾過した後、乾燥させる方法等を単独又は組み合わせて行う。架橋基を有する構成単位を含む高分子化合物の純度が低い場合、例えば、再結晶、再沈殿、ソックスレー抽出器による連続抽出、カラムクロマトグラフィー等の通常の方法にて精製することができる。
【0098】
<第1の層>
<架橋基を有する第1の化合物(P1)の架橋体>
架橋基を有する第1の化合物(P1)としては、例えば、架橋基を有する低分子化合物(以下、低分子化合物(SM1)と呼ぶ)及び架橋基を有する構成単位を含む高分子化合物(以下、高分子化合物(P1’)と呼ぶ)が挙げられ、好ましくは、高分子化合物(P1’)である。
【0099】
<高分子化合物(P1’)>
高分子化合物(P1’)は、架橋基を有する構成単位を含む高分子化合物であり、式(Z)で表される構成単位及び式(Z’)で表される構成単位からなる群より選択される少なくとも1種の構成単位を有する高分子化合物であることが好ましい。
【0100】
高分子化合物(P1’)中の式(Z)で表される構成単位及び式(Z’)で表される構成単位の合計の含有量は、安定性及び架橋性が優れるので、高分子化合物(P1’)に含まれる構成単位の合計量に対して、好ましくは0.5モル%~80モル%であり、より好ましくは3モル%~65モル%であり、更に好ましくは5モル%~50モル%である。式(Z)で表される構成単位及び式(Z’)で表される構成単位は、高分子化合物中(P1’)に、1種のみ含まれていてもよく、2種以上含まれていてもよい。
【0101】
高分子化合物(P1’)は、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、式(Y)で表される構成単位を含むことが好ましい。
【0102】
高分子化合物(P1’)は、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、式(X)で表される構成単位を含むことが好ましい。式(X)は、好ましくは、式(X’)である。
【0103】
式(X’)において、ArX1’及びArX3’は、好ましくは、アリーレン基であり、更に好ましくは、フェニレン基である。
【0104】
高分子化合物(P1’)は、正孔輸送性が優れ、且つ、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、式(X)で表される構成単位及び式(Y)で表される構成単位を含むことが好ましい。
【0105】
高分子化合物(P1’)が式(X)で表される構成単位を含む場合、高分子化合物(P1’)中の式(X)で表される構成単位の含有量は、正孔輸送性が優れるので、高分子化合物(P1’)に含まれる構成単位の合計量に対して、好ましくは1モル%~80モル%であり、より好ましくは10モル%~70モル%であり、更に好ましくは30モル%~60モル%である。
式(X)で表される構成単位は、高分子化合物中(P1’)に、1種のみ含まれていてもよく、2種以上含まれていてもよい。
【0106】
高分子化合物(P1’)が式(Y)で表される構成単位を含み、ArY1がアリーレン基である場合、高分子化合物(P1’)中の式(Y)で表される構成単位の含有量は、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、高分子化合物(P1’)の合計量に対して、好ましくは0.5モル%~90モル%であり、より好ましくは30モル%~80モル%である。
【0107】
高分子化合物(P1’)が式(Y)で表される構成単位を含み、ArY1が2価の複素環基、又は、アリーレン基と2価の複素環基とが直接結合した2価の基である場合、高分子化合物(P1’)中の式(Y)で表される構成単位の含有量は、高分子化合物(P1’)の電荷輸送性が優れるので、高分子化合物(P1’)に含まれる構成単位の合計量に対して、好ましくは0.5モル%~40モル%であり、より好ましくは3モル%~30モル%である。
式(Y)で表される構成単位は、高分子化合物中(P1’)に、1種のみ含まれていてもよく、2種以上含まれていてもよい。
【0108】
高分子化合物(P1’)としては、例えば、高分子化合物P-1~P-8が挙げられる。ここで、「その他」とは、式(Z)、式(Z’)、式(X)及び式(Y)で表される構成単位以外の構成単位を意味する。
【0109】
【表1】
[表中、p’、q’、r’、s’及びt’は、各構成単位のモル比率(モル%)を表す。
p’+q’+r’+s’+t’=100であり、且つ、70≦p’+q’+r’+s’≦100である。]
【0110】
高分子化合物(P1’)は、好ましくは、高分子化合物P-1~P-3及び高分子化合物P-6~P-8であり、更に好ましくは高分子化合物P-2及びP-3である。
【0111】
高分子化合物(P1’)は、ブロック共重合体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体のいずれであってもよいし、その他の態様であってもよいが、複数種の原料モノマーを共重合した共重合体であることが好ましい。
高分子化合物(P1’)のポリスチレン換算の数平均分子量は、好ましくは5×103~1×106であり、より好ましくは1×104~5×105であり、更に好ましくは1.5×104~1×105である。
【0112】
<低分子化合物(SM1)>
低分子化合物(SM1)は、式(Z’’)で表される低分子化合物が好ましい。
【化57】
[式中、
m
B1、m
B2及びm
B3は、それぞれ独立に、0以上10以下の整数を表す。複数存在するm
B1は、同一でも異なっていてもよい。m
B3が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
Ar
7は、芳香族炭化水素基、複素環基、又は、芳香族炭化水素環と複素環とが直接結合した基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Ar
7が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
L
B1は、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、2価の複素環基、-N(R’’’)-で表される基、酸素原子又は硫黄原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。R’’’は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。L
B1が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
X’’は、前記架橋基A群から選ばれる架橋基、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するX’’は、同一でも異なっていてもよい。但し、複数存在するX’’のうち、少なくとも1つは、前記架橋基A群から選ばれる架橋基である。]
【0113】
mB1は、低分子化合物(SM1)の合成が容易になるので、好ましくは0~5の整数であり、より好ましくは0~2の整数であり、更に好ましくは0又は1であり、特に好ましくは0である。
mB2は、低分子化合物(SM1)の合成が容易となり、且つ、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、好ましくは0~5の整数であり、より好ましくは0~3の整数であり、更に好ましくは1又は2であり、特に好ましくは1である。
mB3は、通常、0~5の整数であり、低分子化合物(SM1)の合成が容易であるので、好ましくは0~4の整数であり、より好ましくは0~2の整数であり、更に好ましくは0である。
【0114】
Ar7で表される芳香族炭化水素基のmB3個の置換基を除いたアリーレン基部分の定義や例は、式(X)におけるArX2で表されるアリーレン基の定義や例と同じである。
Ar7で表される複素環基のmB3個の置換基を除いた2価の複素環基部分の定義や例は、式(X)におけるArX2で表される2価の複素環基部分の定義や例と同じである。
Ar7で表される芳香族炭化水素環と複素環とが直接結合した基のmB3個の置換基を除いた2価の基の定義や例は、式(X)におけるArX2で表されるアリーレン基と2価の複素環基とが直接結合した2価の基の定義や例と同じである。
Ar7で表される基が有してもよい置換基の定義や例は、式(X)におけるArX2で表される基が有してもよい置換基の定義や例と同じである。
Ar7は、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、好ましくは芳香族炭化水素基であり、この芳香族炭化水素基は置換基を有していてもよい。
【0115】
LB1で表されるアルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、2価の複素環基の定義及び例は、それぞれ、LAで表されるアルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、2価の複素環基の定義及び例と同じである。
LB1は、低分子化合物(SM1)の合成が容易になるので、好ましくは、アルキレン基、アリーレン基又は酸素原子であり、より好ましくはアルキレン基又はアリーレン基であり、更に好ましくはフェニレン基、フルオレンジイル基又はアルキレン基であり、特に好ましくはフェニレン基又はアルキレン基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
【0116】
X’’は、好ましくは、式(XL-1)~式(XL-19)のいずれかで表される架橋基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくは、式(XL-1)、式(XL-3)、式(XL-7)~式(XL-10)若しくは式(XL-16)~式(XL-19)で表される架橋基、又は、アリール基であり、更に好ましくは、式(XL-1)若しくは式(XL-16)~式(XL-19)で表される架橋基、フェニル基、ナフチル基又はフルオレニル基であり、特に好ましくは、式(XL-16)若しくは式(XL-17)で表される架橋基、フェニル基又はナフチル基であり、とりわけ好ましくは、式(XL-16)で表される架橋基、又は、ナフチル基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
【0117】
低分子化合物(SM1)としては、例えば、式(3-1)~式(3-16)で表される低分子化合物が挙げられる。
【化58】
【化59】
【0118】
低分子化合物(SM1)は、Aldrich、Luminescence Technology Corp.、American Dye Source等から入手可能である。その他には、例えば、国際公開第1997/033193号、国際公開第2005/035221号、国際公開第2005/049548号に記載されている方法に従って合成することができる。
【0119】
本実施形態の第1の層は、第1の化合物(P1)の架橋体を含む発光素子用膜ということもできる。
【0120】
本実施形態の第1の層は、例えば、第1の化合物(P1)を含む第1の層形成用組成物に加熱、光照射等の外部刺激を与えて、第1の化合物(P1)を架橋させて得られる。
【0121】
第1の化合物(P1)は、分子内及び/又は分子間で架橋した状態(架橋体)で第1の層に含有されていてもよい。また、第1の化合物(P1)は、別の化合物と架橋した状態(架橋体)で第1の層に含有されていてもよい。
【0122】
本実施形態の第1の層は、第1の化合物(P1)が架橋体を形成することで、溶媒に対して実質的に不溶化されていてよく、この場合、後述する発光素子の積層化がより容易となる。
【0123】
第1の化合物(P1)を架橋させるための加熱の温度は、通常、25℃~300℃であり、好ましくは50℃~260℃であり、より好ましくは130℃~230℃であり、更に好ましくは190℃~220℃である。
第1の化合物(P1)を架橋させるための光照射に用いられる光の種類は、例えば、紫外光、近紫外光、可視光である。
【0124】
<第2の層>
<ホスト材料(P2)>
第2の層に含まれるホスト材料(P2)は、高分子化合物(以下、高分子化合物(P2’))であっても、低分子化合物(以下、低分子化合物(SM2))であってもよい。
【0125】
<高分子化合物(P2’)>
高分子化合物(P2’)は式(X)で表される構成単位を有する高分子化合物であってもよく、式(Y)で表される構成単位を有する高分子化合物であってもよく、式(X)で表される構成単位及び式(Y)で表される構成単位を有する高分子化合物であってもよい。
【0126】
高分子化合物(P2’)としては、例えば、高分子化合物P-1~P-8及び高分子化合物P-11~P-14が挙げられ、好ましくは、高分子化合物P-11~P-14であり、更に好ましくは、高分子化合物P-11~P-13であり、特に好ましくは、高分子化合物P-11である。
【0127】
【表2】
[表中、p’、q’、r’、s’及びt’の定義は、表1における定義と同じである。]
【0128】
高分子化合物(P2’)が式(X)で表される構成単位を有するとき、a1、a2、ArX1、ArX2、ArX3、ArX4、RX1、RX2及びRX3の好ましい範囲は、高分子化合物(P1’)における式(X)のa1、a2、ArX1、ArX2、ArX3、ArX4、RX1、RX2及びRX3の好ましい範囲と同じである。
【0129】
高分子化合物(P2’)が式(Y)で表される構成単位を有するとき、ArY1の好ましい範囲は、高分子化合物(P1’)における式(Y)のArY1の好ましい範囲と同じである。
【0130】
高分子化合物(P2’)は、式(Z)又は(Z’)で表される構成単位を含んでいてもよい。高分子化合物(P2’)の式(Z)及び式(Z’)の定義及び好ましい範囲は、高分子化合物(P1’)における式(Z)及び式(Z’)の定義及び好ましい範囲と同じである。
【0131】
<低分子化合物(SM2)>
ArH1は、好ましくはアリーレン基又は2価の複素環基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArH2は、好ましくはアリーレン基又は2価の複素環基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
nH1は、好ましくは0~5の整数であり、更に好ましくは、0~3の整数であり、特に好ましくは、0又は1である。
LH1は、好ましくはアリーレン基又は2価の複素環基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
【0132】
<低分子化合物(B)>
低分子化合物(B)は、ホウ素原子及び窒素原子を環内に含む縮合複素環骨格(b)を有する。低分子化合物(B)において、縮合複素環骨格(b)に含まれる窒素原子のうち、少なくとも1つは、二重結合を形成していない窒素原子であることが好ましく、縮合複素環骨格(b)に含まれる窒素原子の全てが二重結合を形成していない窒素原子であることがより好ましい。
【0133】
縮合複素環骨格(b)の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常1~60であり、好ましくは5~40であり、より好ましくは10~25である。
縮合複素環骨格(b)のヘテロ原子数は、置換基のヘテロ原子数を含めないで、通常2~30であり、好ましくは2~15であり、より好ましくは2~10であり、更に好ましくは2~5であり、特に好ましくは2又は3である。
縮合複素環骨格(b)のホウ素原子数は、置換基のホウ素原子数を含めないで、通常1~10であり、好ましくは1~5であり、より好ましくは1~3であり、更に好ましくは1である。
縮合複素環骨格(b)の窒素原子数は、置換基の窒素原子数を含めないで、通常1~20であり、好ましくは1~10であり、より好ましくは1~5であり、更に好ましくは1~3であり、特に好ましくは2である。
縮合複素環骨格(b)は、本実施形態の発光素子の初期劣化がより抑制されるので、好ましくは3~12環式縮合複素環骨格であり、より好ましくは3~6環式縮合複素環骨格であり、更に好ましくは5環式縮合複素環骨格である。
【0134】
低分子化合物(B)は、縮合複素環骨格(b)を含む複素環基(b’)を有する化合物ということもできる。
【0135】
複素環基(b’)は、ホウ素原子及び窒素原子を環内に含む、多環式の複素環式化合物から、環を構成する原子に直接結合する水素原子1個以上を除いた基であってよく、該基は置換基を有していてもよい。
【0136】
複素環基(b’)が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、1価の複素環基又は置換アミノ基が好ましく、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、1価の複素環基又は置換アミノ基がより好ましく、アルキル基、アリール基又は置換アミノ基が更に好ましく、これらの基は更に置換基を有していてもよい。
【0137】
複素環基(b’)が有していてもよい置換基における、アリール基としては、好ましくは、単環式又は2環式~6環式の芳香族炭化水素から、環を構成する原子に直接結合する水素原子1個を除いた基であり、より好ましくは、単環式、2環式又は3環式の芳香族炭化水素から、環を構成する原子に直接結合する水素原子1個を除いた基であり、更に好ましくは、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン又はフルオレンから環を構成する原子に直接結合する水素原子1個を除いた基であり、特に好ましくは、フェニル基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
【0138】
複素環基(b’)が有していてもよい置換基における、1価の複素環基としては、好ましくは、単環式又は2環式~6環式の複素環式化合物から、環を構成する原子に直接結合する水素原子1個を除いた基であり、単環式、2環式又は3環式の複素環式化合物から、環を構成する原子に直接結合する水素原子1個を除いた基であり、更に好ましくは、ピリジン、ジアザベンゼン、トリアジン、アザナフタレン、ジアザナフタレン、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、フェノキサジン又はフェノチアジンから環を構成する原子に直接結合する水素原子1個を除いた基であり、特に好ましくは、ピリジン、ジアザベンゼン又はトリアジンから環を構成する原子に直接結合する水素原子1個を除いた基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
【0139】
複素環基(b’)が有していてもよい置換基における置換アミノ基において、アミノ基が有する置換基としては、アリール基又は1価の複素環基が好ましく、アリール基がより好ましく、これらの基は更に置換基を有していてもよい。アミノ基が有する置換基におけるアリール基及び1価の複素環基の例及び好ましい範囲は、それぞれ、複素環基(b’)が有していてもよい置換基におけるアリール基及び1価の複素環基の例及び好ましい範囲と同じである。
【0140】
複素環基(b’)が有していてもよい置換基が更に有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、1価の複素環基又は置換アミノ基が好ましく、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、1価の複素環基又は置換アミノ基がより好ましく、アルキル基又はシクロアルキル基が更に好ましく、これらの基は更に置換基を有していてもよいが、更に置換基を有さないことが好ましい。
【0141】
複素環基(b’)が有していてもよい置換基が更に有していてもよい置換基におけるアリール基、1価の複素環基及び置換アミノ基の例及び好ましい範囲は、それぞれ、複素環基(b’)が有していてもよい置換基におけるアリール基、1価の複素環基及び置換アミノ基の例及び好ましい範囲と同じである。
【0142】
「二重結合を形成していない窒素原子」とは、他の3つの原子とそれぞれ単結合で結合する窒素原子を意味する。
「環内に二重結合を形成していない窒素原子を含む」とは、環内に-N(-R
N)-(式中、R
Nは水素原子又は置換基を表す。)、又は、式:
【化60】
で表される基を含むことを意味する。
【0143】
低分子化合物(B)の分子量は、好ましくは1×102~5×103であり、より好ましくは2×102~3×103であり、更に好ましくは3×102~1.5×103であり、特に好ましくは4×102~1×103である。
【0144】
低分子化合物(B)は、好ましくは、式(D)で表される化合物である。
【0145】
式(D)おける、A環、B環及びC環が有していてもよい置換基としては、本実施形態の発光素子の外部量子効率優れるので、好ましくは、アルキル基、アリール基、1価の複素環基、又は置換アミノ基であり、より好ましくは、アルキル基、アリール基、又は置換アミノ基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
式(D)おける、A環、B環及びC環のより詳しい構造(CA、CB及びCC)を説明する。
【化61】
【0146】
A環の詳しい構造(CA)としては、例えば、式(CA01)~式(CA38)で表される構造が挙げられ、本実施形態の発光素子の外部量子効率が優れるので、好ましくは、式(CA01)~式(CA19)で表される構造であり、より好ましくは、式(CA01)~式(CA05)で表される構造であり、更に好ましくは、式(CA01)で表される構造である。
【0147】
【0148】
【0149】
【0150】
【0151】
式中、RY2、RY4及びRaは、前記と同じ意味を表す。水素原子は、A環が有していてもよい置換基に置き換わっていてもよい。
【0152】
B環の詳しい構造(CB)としては、例えば、式(CB01)~式(CB24)で表される構造が挙げられ、本実施形態の発光素子の外部量子効率が優れるので、好ましくは、式(CB01)~式(CB13)で表される構造であり、より好ましくは、式(CB01)~式(CB05)で表される構造であり、特に好ましくは、式(CB01)で表される構造である。
【0153】
【0154】
【0155】
【0156】
式中、RY2、RY4及びRaは、前記と同じ意味を表す。水素原子は、B環が有していてもよい置換基に置き換わっていてもよい。
【0157】
C環の詳しい構造(CC)としては、例えば、式(CC01)~式(CC24)で表される構造が挙げられ、好ましくは、式(CC01)~式(CC13)で表される構造であり、より好ましくは、式(CC01)~式(CC05)で表される構造であり、更に好ましくは、式(CC01)で表される構造である。
【0158】
【0159】
【0160】
【0161】
式中、RY2、RY4及びRaは、前記と同じ意味を表す。水素原子は、C環が有していてもよい置換基に置き換わっていてもよい。
【0162】
式(CA02)~式(CA05)、式(CB02)~式(CB05)、及び式(CC02)~式(CC05)において、-C(R
Y2)
2-で表される基中の2個のR
Y2の組み合わせは、好ましくは両方がアルキル基若しくはシクロアルキル基、両方がアリール基、両方が1価の複素環基、又は、一方がアルキル基若しくはシクロアルキル基で他方がアリール基若しくは1価の複素環基であり、より好ましくは一方がアルキル基若しくはシクロアルキル基で他方がアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。-C(R
Y2)
2-で表される基における2個のR
Y2が互いに結合して、該炭素原子と共に環を形成する場合、-C(R
Y2)
2-で表される基としては、好ましくは式(Y-A1)~式(Y-A5)で表される基であり、より好ましくは式(Y-A4)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
【化72】
【0163】
式(CA09)~式(CA12)、式(CB08)~式(CB10)及び式(CC08)~式(CC10)において、-C(RY2)=C(RY2)-で表される基中の2個のRY2の組み合わせは、好ましくは両方がアルキル基若しくはシクロアルキル基、又は、一方がアルキル基若しくはシクロアルキル基で他方がアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
【0164】
式(CA13)~式(CA16)、式(CB11)、式(CB12)、式(CC11)及び式(CC12)において、-C(R
Y2)
2-C(R
Y2)
2-で表される基中の4個のR
Y2は、好ましくは置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいシクロアルキル基である。複数あるR
Y2は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよく、R
Y2が環を形成する場合、-C(R
Y2)
2-C(R
Y2)
2-で表される基は、好ましくは式(Y-B1)~式(Y-B5)で表される基であり、より好ましくは式(Y-B3)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
【化73】
【0165】
式中、RY2は前記と同じ意味を表す。
【0166】
式(CA20)~式(CA26)、式(CB14)~式(CB18)及び式(CC14)~式(CC18)において、RY4は、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくはアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
【0167】
化合物(B)において、A環、B環及びC環の組み合わせとしては、本実施形態の発光素子の外部量子効率が優れるので、好ましくは、A環が式(CA01)~式(CA05)で表される構造であり、B環が式(CB01)~式(CB05)で表される構造であり、且つ、C環が式(CC01)~式(CC05)で表される構造であり、より好ましくは、A環が式(CA01)で表される構造であり、B環が式(CB01)~式(CB05)で表される構造であり、且つ、C環が式(CC01)~式(CC05)で表される構造であり、更に好ましくは、A環が式(CA01)で表される構造であり、B環が式(CB01)で表される構造であり、且つ、C環が式(CC01)で表される構造である。
【0168】
n3は、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、好ましくは0である。
【0169】
Y2及びY3は、好ましくは、-N(-Ry)-又は硫黄原子であり、より好ましくは、-N(-Ry)-である。
【0170】
Y2及びY3の少なくとも一つは、本実施形態の高分子化合物の安定性が良好になるので、-N(-Ry)-であることが好ましく、Y2及びY3の双方が-N(-Ry)-であることがより好ましい。但し、n3が0である場合、Y2は、-N(-Ry)-が好ましい。
【0171】
Ryは、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、好ましくは、水素原子、置換基を有していてもよいアリール基、又は、置換基を有していてもよい1価の複素環基であり、より好ましくは、水素原子、又は、置換基を有していてもよいアリール基であり、更に好ましくは、置換基を有していてもよいアリール基である。
【0172】
Ryが連結基を介して、A環、B環又はC環と結合している場合、連結基としては、例えば、-O-、-S-、-CH2-等の2価の基、ホウ素原子等の3価の基が挙げられる。
【0173】
Ryが3価の基を介してA環、B環又はC環と結合する場合、通常、A環とA環上の置換基と連結するか、B環とB環上の置換基と連結するか、C環とC環上の置換基と連結する。
【0174】
式(D)で表される化合物としては、例えば、式(1-201)~式(1-210)、式(1-212)~式(1-215)、式(1-301)~式(1-305)、及び、式(1-401)~式(1-429)で表される化合物が挙げられる。
【0175】
【0176】
【0177】
【0178】
【0179】
【0180】
【0181】
【0182】
【0183】
【0184】
【0185】
化合物(B)は、Luminescence Technology Corp.等から入手可能である。その他には、例えば、国際公開第2016/152544号、国際公開第2019/004248号、アンゲヴァンテ・ケミー・インターナショナル・エディション(Angewandte Chemie, International Edition),2018年,第57巻,11316-11320頁に記載の方法に従って合成することができる。
【0186】
本実施形態の発光素子において、第1の化合物(P1)の励起三重項状態のエネルギー準位(T1(P1))は、低分子化合物(B)の励起三重項状態のエネルギー準位(T1(B))より大きいことが好ましい。これにより、第1の化合物(P1)と低分子化合物(B)とが、より効率的に、物理的、化学的又は電気的に相互作用しやすくなり、本実施形態の発光素子の外部量子効率より優れる。上記観点から、式(1)の関係は、T1(P1)-T1(B)≧0.03eVであってもよく、T1(P1)-T1(B)≧0.05eVであってもよいし、T1(P1)-T1(B)≧0.10eVであってもよい。
【0187】
本実施形態の発光素子において、ホスト材料(P2)の励起三重項状態のエネルギー準位(T1(P2))は、低分子化合物(B)の励起三重項状態のエネルギー準位(T1(B))に対して、特定の関係を有することが好ましい。これにより、ホスト材料(P2)と低分子化合物(B)とが、より効率的に、物理的、化学的又は電気的に相互作用しやすくなり、本実施形態の発光素子の外部量子効率より優れる。上記観点から、式(2)の関係は、T1(P2)-T1(B)≧-0.08eVが好ましく、T1(P2)-T1(B)>-0.08eVがより好ましく、T1(P2)-T1(B)≧-0.05eVであってもよく、T1(P2)-T1(B)≧0.00eVであってもよく、T1(P2)-T1(B)≧0.01eVであってもよく、T1(P2)-T1(B)≧0.05eVであってもよく、T1(P2)-T1(B)≧0.10eVであってもよい。
【0188】
本実施形態の発光素子において、ホスト材料(P2)は、好ましくは、高分子化合物(P2’)であり、該高分子化合物(P2’)の励起三重項状態のエネルギー準位(T1(P2’))は、低分子化合物(B)の励起三重項状態のエネルギー準位(T1(B))に対して、特定の関係(式(2’)の関係)を有することが好ましい。これにより、高分子化合物(P2’)と低分子化合物(B)とが、より効率的に、物理的、化学的又は電気的に相互作用しやすくなり、本実施形態の発光素子の外部量子効率より優れる。
T1(P2’)-T1(B)≧0.05eV …(2’)
【0189】
式(2’)は、T1(P2’)-T1(B)≧0.07eVであってもよく、T1(P2’)-T1(B)≧0.10eVであってもよい。
【0190】
第1の化合物(P1)の励起三重項状態のエネルギー準位(T1(P1))、低分子化合物(B)の励起三重項状態のエネルギー準位(T1(B))、及び、ホスト材料(P2)の励起三重項状態のエネルギー準位(T1(P2))は、77Kにおける燐光スペクトルを測定した後、得られた燐光スペクトルにおける最も高いエネルギー側のピーク波長をエネルギー値に換算し、小数点第3位を四捨五入することで求めることができる。
【0191】
低分子化合物(B)の77Kにおける燐光スペクトルは、低分子化合物(B)を2-メチルテトラヒドロフラン等の有機溶媒に溶解させ、測定用の溶液(1×10-6質量%~1×10-3質量%)を調製し、該溶液の燐光スペクトルを77Kで測定することで評価できる。
【0192】
第1の化合物(P1)及びホスト材料(P2)の燐光スペクトルは、測定したい材料を、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン、又はクロロホルム等の有機溶媒に溶解させ、成膜用の溶液(2×10-5質量%~2×10-2質量%)を調製し、該溶液を石英等の透明な基板上にスピンコート法又はドロップキャスト法で塗布し、その後、十分に乾燥させて得られる膜の燐光スペクトルを77Kで測定することで評価できる。
【0193】
第1の化合物(P1)は、1種単独で用いても2種以上用いてもよい。2種以上用いる場合の励起三重項状態のエネルギー準位の算出方法は、各々の第1の化合物単独の励起三重項状態のエネルギー準位を算出し、質量分率分の寄与率を掛けることによって算出できる。
【0194】
具体的には、第1の化合物(P1)として化合物P1-a及び化合物P1-bの2種を用いる場合、T1(P1)は次のよう算出できる。例えば、化合物P1-a及び化合物P1-bの合計質量に対する化合物P1-a及び化合物P1-bの質量分率がそれぞれ90質量%及び10質量%であり、化合物P1-a及び化合物P1-bの励起三重項状態のエネルギー準位がそれぞれ2.50eV及び2.30eVである場合、T1(P1)は次のように算出される。
2.50[eV]×0.90+2.30[eV]×0.10=2.48[eV]
【0195】
ホスト材料(P2)は、1種単独で用いても2種以上用いてもよい。2種以上用いる場合の励起三重項状態のエネルギー準位の算出方法は、各々のホスト材料(P2)単独の励起三重項状態のエネルギー準位を算出し、質量分率分の寄与率を掛けることによって算出できる。
【0196】
具体的には、ホスト材料(P2)としてホスト化合物H1及びホスト化合物H2の2種を用いる場合、T1(P2)は次のように算出できる。例えば、ホスト化合物H1及びホスト化合物H2の合計質量に対するホスト化合物H1及びホスト化合物H2の質量分率がそれぞれ90質量%及び10質量%であり、ホスト化合物H1及びホスト化合物H2の励起三重項状態のエネルギー準位がそれぞれ2.50eV及び2.30eVである場合、T1(P2)は次のように算出される。
2.50[eV]×0.90+2.30[eV]×0.10=2.48[eV]
【0197】
低分子化合物(B)は、1種単独で用いても2種以上用いてもよい。2種以上用いる場合の励起三重項状態のエネルギー準位の算出方法は、各々の低分子化合物(B)単独の励起三重項状態のエネルギー準位を算出し、質量分率分の寄与率を掛けることによって算出できる。
【0198】
具体的には、低分子化合物(B)として低分子化合物B1及び低分子化合物B2の2種を用いる場合、T1(B)は次のように算出できる。例えば、低分子化合物B1及び低分子化合物B2の合計質量に対する低分子化合物B1及び低分子化合物B2の質量分率がそれぞれ90質量%及び10質量%であり、低分子化合物B1及び低分子化合物B2の励起三重項状態のエネルギー準位がそれぞれ2.70eV及び2.60eVである場合、T1(B)は次のように算出される。
2.70[eV]×0.90+2.60[eV]×0.10=2.69[eV]
【0199】
<第3の層>
本実施形態の発光素子は、更に第3の層を有していてもよい。本実施形態の発光素子において、第3の層は、通常、発光層、正孔輸送層又は正孔注入層であり、好ましくは、発光層又は正孔輸送層であり、より好ましくは正孔輸送層である。
【0200】
第3の層は、好ましくは、陽極と第1の層との間に備わり、更に好ましくは、正孔注入層と第1の層との間に備わる。第3の層は、正孔輸送材料を含有することが好ましく、該正孔輸送材料(以下、第2の化合物(P3)と呼ぶ)は、高分子化合物(以下、高分子化合物(P3’)と呼ぶ)でも低分子化合物(以下、低分子化合物(SM3)と呼ぶ)でもよい。さらに、該第2の化合物(P3)は、例えば、架橋基を有する第2の化合物(P3)の架橋体であってよい。
【0201】
<高分子化合物(P3’)>
高分子化合物(P3’)は、高分子化合物であり、好ましくは架橋基を有する構成単位を含む高分子化合物であり、より好ましくは、式(Z)で表される構成単位及び式(Z’)で表される構成単位からなる群より選択される少なくとも一種を含む高分子化合物である。
【0202】
高分子化合物(P3’)は、正孔輸送性が優れるので、式(X)で表される構成単位を含むことが好ましい。
高分子化合物(P3’)が式(X)で表される構成単位を含む場合、高分子化合物(P3’)中の式(X)で表される構成単位の含有量は、正孔輸送性が優れるので、高分子化合物(P3’)に含まれる構成単位の合計量に対して、好ましくは1モル%~100モル%であり、より好ましくは1モル%~80モル%であり、更に好ましくは10モル%~70モル%であり、特に好ましくは30モル%~60モル%である。式(X)で表される構成単位は、高分子化合物(P3’)中に、1種のみ含まれていてもよく、2種以上含まれていてもよい。
【0203】
高分子化合物(P3’)は、更に、式(Z)で表される構成単位及び式(Z’)で表される構成単位を含んでいてもよい。該高分子化合物(P3’)中の式(Z)で表される構成単位及び式(Z’)で表される構成単位の合計の含有量は、安定性及び架橋性が優れるので、高分子化合物(P3’)に含まれる構成単位の合計量に対して、好ましくは0.5モル%~80モル%であり、より好ましくは3モル%~65モル%であり、更に好ましくは5モル%~50モル%である。式(Z)で表される構成単位及び式(Z’)で表される構成単位は、高分子化合物(P3’)中に、1種のみ含まれていてもよく、2種以上含まれていてもよい。
【0204】
高分子化合物(P3’)は、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、更に、式(Y)で表される構成単位を含むことが好ましい。
高分子化合物(P3’)が式(Y)で表される構成単位を含み、ArY1がアリーレン基である場合、高分子化合物(P3’)中の式(Y)で表される構成単位の含有量は、本実施形態の発光素子の外部量子効率がより優れるので、高分子化合物(P3’)に含まれる構成単位の合計量に対して、好ましくは0.5モル%~90モル%であり、より好ましくは30モル%~80モル%である。
高分子化合物(P3’)が式(Y)で表される構成単位を含み、ArY1が2価の複素環基、又は、アリーレン基と2価の複素環基とが直接結合した2価の基である場合、高分子化合物(P3’)中の式(Y)で表される構成単位の含有量は、高分子化合物(P3’)の電荷輸送性が優れるので、高分子化合物(P3’)に含まれる構成単位の合計量に対して、好ましくは0.5モル%~40モル%であり、より好ましくは3モル%~30モル%である。
式(Y)で表される構成単位は、高分子化合物(P3’)中に、1種のみ含まれていてもよく、2種以上含まれていてもよい。
【0205】
高分子化合物(P3’)としては、例えば、高分子化合物P-1~P-8及び高分子化合物P-12~P-14が挙げられるが、好ましくは、高分子化合物P-2、高分子化合物P-4、高分子化合物P-6、高分子化合物P-8及び高分子化合物P-12~P-14であり、より好ましくは、高分子化合物P-2、高分子化合物P-4及び高分子化合物P-14である。
【0206】
<低分子化合物(SM3)>
低分子化合物(SM3)は、式(Z’’)で表される低分子化合物が好ましい。
【0207】
低分子化合物(SM3)において、式(Z’’)中のmB1、mB2、mB3、Ar7、LB1及びX’’の好ましい範囲は、低分子化合物(SM1)におけるmB1、mB2、mB3、Ar7、LB1及びX’’のそれぞれの好ましい範囲と同じである。
【0208】
低分子化合物(SM3)としては、例えば、式(3-1)~式(3-16)で表される低分子化合物が挙げられる。
【0209】
第3の層は、第2の化合物(P3)の架橋体を含む発光素子用膜ということもできる。
【0210】
第3の層は、例えば、第2の化合物(P3)を含む第3の層形成用組成物に加熱、光照射等の外部刺激を与えて、第2の化合物(P3)を架橋させて得られる。
【0211】
第2の化合物(P3)は、分子内及び/又は分子間で架橋した状態(架橋体)で第3の層に含有されていてもよい。また、第2の化合物(P3)は、別の化合物と架橋した状態(架橋体)で第3の層に含有されていてもよい。
【0212】
第3の層は、第2の化合物(P3)が架橋体を形成することで、溶媒に対して実質的に不溶化されていてよく、この場合、後述する発光素子の積層化がより容易となる。
【0213】
<第4の層>
本実施形態の発光素子は、更に第4の層を有していてもよい。本実施形態の発光素子において、第4の層は、通常、発光層、電子輸送層又は電子注入層であり、好ましくは、発光層又は電子輸送層であり、より好ましくは電子輸送層である。
【0214】
第4の層は、好ましくは、陰極と第2の層との間に備わり、更に好ましくは、電子注入層と第2の層との間に備わる。第4の層は、電子輸送材料を含有することが好ましい。
【0215】
電子輸送材料としては、公知のものが使用でき、ホスフィンオキシド誘導体、トリアゾール及びその誘導体、オキサゾール及びその誘導体、オキサジアゾール及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、フルオレン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン及びその誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、アントロン及びその誘導体、チオピランジオキシド及びその誘導体、カルボジイミド及びその誘導体、フルオレニリデンメタン及びその誘導体、ジスチリルピラジン及びその誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン及びその誘導体、8-キノリノール及びその誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、有機シラン及びその誘導体、8-ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体等が挙げられる。これらのうち、ホスフィンオキシド及びその誘導体、トリアゾール及びその誘導体、オキサジアゾール及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、並びに8-ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体が好ましい。
【0216】
電子輸送材料としては、式(Y-401)~式(Y-409)で表される化合物が挙げられる。
【化84】
【0217】
これらの電子輸送材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
【0218】
本実施形態の発光素子における第1の層、第2の層、第3の層及び第4の層の厚さは、通常、1nm~10μmである。
【0219】
本実施形態の発光素子における第1の層、第2の層及び第3の層は、それぞれの層に用いる化合物と溶媒とを含有する組成物(以下、「インク」と言う。)を用いて、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、キャピラリ-コート法及びノズルコート法等の湿式法により作製することができる。インクの粘度は、湿式法の種類によって調整すればよいが、好ましくは25℃において1mPa・s~20mPa・sである。
インクに含まれる溶媒は、好ましくは、インク中の固形分を溶解又は均一に分散できる溶媒である。溶媒としては、例えば、塩素系溶媒、エーテル系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、多価アルコール系溶媒、アルコール系溶媒、スルホキシド系溶媒、アミド系溶媒及び水が挙げられる。
【0220】
本実施形態の発光素子における第4の層は、第4の層に用いる化合物と溶媒とを含有する組成物を用いて、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、キャピラリ-コート法及びノズルコート法等の湿式法により作製することができる。インクの粘度は、湿式法の種類によって調整すればよいが、好ましくは25℃において1mPa・s~20mPa・sである。
溶媒としては、高極性溶媒が好ましく、少なくとも1種のプロトン性溶媒を含むことがより好ましい。また、隣接する下層への溶解性が高い場合は隣接する下層が溶解し、積層構造が成膜できないことから隣接する下層への溶解性が低い溶媒を使用することが好ましい。
【0221】
溶液からの成膜に用いる溶媒は、水、アルコール、フッ素化アルコール、エーテル、エステル、ニトリル化合物、ニトロ化合物、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリール、チオール、スルフィド、スルホキシド、チオケトン、アミド、カルボン酸が挙げられ、水、アルコール、フッ素化アルコール、エーテル、スルホキシド又はアミドの少なくとも1種を含むことが好ましい。より具体的には、溶媒としては、水、メタノール、エタノール、2-プロパノール、1-ブタノール、tert-ブチルアルコール、アセトニトリル、1,2-エタンジオール、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸、ニトロベンゼン、ニトロメタン、1,2-ジクロロエタン、ジクロロメタン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン、1,4-ジオキサン、炭酸プロピレン、ピリジン、及び、二硫化炭素、2,2,3,3-テトラフルオロプロパノール、1,1,1-トリフルオロ-2-プロパノール、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール、2,2,3,3,4,4-ヘキサフルオロブタノール、2,2,3,3,4,4,4-ヘプタフルオロ-1-ブタノール、2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-1-プロパノール、3,3,4,4,5,5,5-ヘプタフルオロ-2-ペンタノール、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロ-1-ペンタノール、3,3,4,4,5,5,6,6,6-ノナフルオロ-1-ヘキサノール、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-ドデカフルオロヘプタノールが例示される。これらの溶媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
インクにおいて、溶媒の含有量は、架橋基を有する架橋材料を100質量部とした場合、通常、1000質量部~100000質量部であり、好ましくは2000質量部~20000質量部である。
【0222】
本実施形態の発光素子において、第1の層は、正孔輸送材料、正孔注入材料、電子輸送材料、電子注入材料、発光材料及び酸化防止剤からなる群より選択される少なくとも1種の材料を更に含む層であってもよい。但し、正孔輸送材料、正孔注入材料、電子輸送材料及び電子注入材料は、第1の化合物(P1)の架橋体、ホスト材料(P2)、低分子化合物(B)とは異なる。
【0223】
本実施形態の発光素子において、第2の層は、正孔輸送材料、正孔注入材料、電子輸送材料、電子注入材料、発光材料及び酸化防止剤からなる群より選択される少なくとも1種の材料を更に含む層であってもよい。但し、正孔輸送材料、正孔注入材料、電子輸送材料及び電子注入材料は、第1の化合物(P1)の架橋体、ホスト材料(P2)、低分子化合物(B)とは異なる。
【0224】
本実施形態の発光素子において、第3の層は、正孔輸送材料、正孔注入材料、電子輸送材料、電子注入材料、発光材料及び酸化防止剤からなる群より選択される少なくとも1種の材料を更に含む層であってもよい。但し、正孔輸送材料、正孔注入材料、電子輸送材料及び電子注入材料は、第2の化合物(P3)の架橋体とは異なる。
【0225】
本実施形態の発光素子において、第4の層は、正孔輸送材料、正孔注入材料、発光材料、電子注入材料及び酸化防止剤からなる群より選択される少なくとも1種の材料を更に含む層であってもよい。
【0226】
[正孔輸送材料]
正孔輸送材料は、低分子化合物と高分子化合物とに分類され、好ましくは高分子化合物である。
高分子化合物としては、例えば、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体;側鎖又は主鎖に芳香族アミン構造を有するポリアリーレン及びその誘導体が挙げられる。高分子化合物は、フラーレン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン及びトリニトロフルオレノン等の電子受容性部位が結合された化合物でもよい。
【0227】
[正孔注入材料及び電子注入材料]
正孔注入材料及び電子注入材料は、各々、低分子化合物と高分子化合物とに分類される。正孔注入材料及び電子注入材料は、架橋基を有していてもよい。
低分子化合物としては、例えば、銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン;カーボン;モリブデン、タングステン等の金属酸化物;フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化セシウム、フッ化カリウム等の金属フッ化物が挙げられる。
高分子化合物としては、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリキノリン及びポリキノキサリン、並びに、これらの誘導体;芳香族アミン構造を主鎖又は側鎖に含む重合体等の導電性高分子が挙げられる。
正孔注入材料及び電子注入材料は、各々、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
【0228】
第1の層に正孔注入材料及び電子注入材料を配合する場合、正孔注入材料及び電子注入材料の配合量は、第1の層に配合された第1の化合物(P1)の量を100質量部とした場合、それぞれ、1質量部~400質量部であってよい。
【0229】
第2の層に正孔注入材料及び電子注入材料を配合する場合、正孔注入材料及び電子注入材料の配合量は、第2の層に配合されたホスト材料(P2)及び低分子化合物(B)の合計量を100質量部とした場合、それぞれ、1質量部~400質量部であってよい。
【0230】
第3の層に正孔注入材料及び電子注入材料を配合する場合、正孔注入材料及び電子注入材料の配合量は、第3の層に配合された第2の化合物(P3)の量を100質量部とした場合、それぞれ、1質量部~400質量部であってよい。
【0231】
第4の層に電子注入材料を配合する場合、電子注入材料の配合量は、第4の層に配合された電子輸送材料の量を100質量部とした場合、それぞれ、1質量部~400質量部であってよい。
【0232】
[イオンドープ]
正孔注入材料又は電子注入材料が導電性高分子を含む場合、導電性高分子の電気伝導度は、好ましくは1×10-5S/cm~1×103S/cmである。導電性高分子の電気伝導度をかかる範囲とするために、導電性高分子に適量のイオンをドープすることができる。ドープするイオンの種類は、正孔注入材料であればアニオン、電子注入材料であればカチオンである。アニオンとしては、例えば、ポリスチレンスルホン酸イオン、アルキルベンゼンスルホン酸イオン、樟脳スルホン酸イオンが挙げられる。カチオンとしては、例えば、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオンが挙げられる。ドープするイオンは、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
【0233】
[発光材料]
発光材料は、低分子化合物と高分子化合物とに分類される。発光材料は、架橋基を有していてもよい。
低分子化合物としては、例えば、ナフタレン及びその誘導体、アントラセン及びその誘導体、ペリレン及びその誘導体、並びに、イリジウム、白金又はユーロピウムを中心金属とする三重項発光錯体が挙げられる。
高分子化合物としては、例えば、フェニレン基、ナフタレンジイル基、フルオレンジイル基、フェナントレンジイル基、ジヒドロフェナントレンジイル基、アントラセンジイル基及びピレンジイル基等のアリーレン基;芳香族アミンから2個の水素原子を取り除いてなる基等の芳香族アミン残基;並びに、カルバゾールジイル基、フェノキサジンジイル基及びフェノチアジンジイル基等の2価の複素環基を含む高分子化合物が挙げられる。
発光材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
【0234】
第1の層に発光材料を配合する場合、発光材料の配合量は、第1の層に配合された第1の化合物の量を100質量部とした場合、0.1質量部~400質量部であってよい。
【0235】
第2の層に発光材料を配合する場合、発光材料の含有量は、第2の層に配合されたホスト材料(P2)及び低分子化合物(B)の合計量を100質量部とした場合、0.1質量部~400質量部であってよい。
【0236】
第3の層に発光材料を配合する場合、発光材料の含有量は、第3の層に配合された第2の化合物(P3)の量を100質量部とした場合、0.1質量部~400質量部であってよい。
【0237】
第4の層に発光材料を配合する場合、発光材料の含有量は、第4の層に配合された電子輸送材料の合計量を100質量部とした場合、0.1質量部~400質量部であってよい。
【0238】
[酸化防止剤]
酸化防止剤は、架橋基を有する架橋材料と同じ溶媒に可溶であり、発光及び電荷輸送を阻害しない化合物であればよく、例えば、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤が挙げられる。酸化防止剤は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
【0239】
第1の層に酸化防止剤を配合する場合、酸化防止剤の配合量は、第1の層に配合された第1の化合物の量を100質量部とした場合、0.001質量部~10質量部であってよい。
【0240】
第2の層に酸化防止剤を配合する場合、酸化防止剤の配合量は、第2の層に配合されたホスト材料(P2)及び低分子化合物(B)の合計量を100質量部とした場合、0.001質量部~10質量部であってよい。
【0241】
第3の層に酸化防止剤を配合する場合、酸化防止剤の配合量は、第3の層に配合された第2の化合物(P3)の量を100質量部とした場合、0.001質量部~10質量部であってよい。
【0242】
第4の層に酸化防止剤を配合する場合、酸化防止剤の配合量は、第4の層に配合された電子輸送材料の量を100質量部とした場合、0.001質量部~10質量部であってよい。
【0243】
<発光素子>
本実施形態の発光素子は、陽極と、陰極と、陽極及び陰極の間に設けられた有機層とを有する発光素子である。
[層構成]
本実施形態の発光素子の具体的な層構成としては、例えば、(D1)~(D16)で表される層構成が挙げられる。本実施形態の発光素子は、通常、基板を有するが、基板上に陽極から積層されていてもよく、基板上に陰極から積層されていてもよい。
【0244】
(D1)陽極/第1の層/第2の層/陰極
(D2)陽極/第1の層/第2の層/第4の層/陰極
(D3)陽極/第1の層/第2の層/電子注入層/陰極
(D4)陽極/第1の層/第2の層/第4の層/電子注入層/陰極
(D5)陽極/正孔注入層/第1の層/第2の層/陰極
(D6)陽極/正孔注入層/第1の層/第2の層/第4の層/陰極
(D7)陽極/正孔注入層/第1の層/第2の層/電子注入層/陰極
(D8)陽極/正孔注入層/第1の層/第2の層/第4の層/電子注入層/陰極
(D9)陽極/第3の層/第1の層/第2の層/陰極
(D10)陽極/第3の層/第1の層/第2の層/第4の層/陰極
(D11)陽極/第3の層/第1の層/第2の層/電子注入層/陰極
(D12)陽極/第3の層/第1の層/第2の層/第4の層/電子注入層/陰極
(D13)陽極/正孔注入層/第3の層/第1の層/第2の層/陰極
(D14)陽極/正孔注入層/第3の層/第1の層/第2の層/第4の層/陰極
(D15)陽極/正孔注入層/第3の層/第1の層/第2の層/電子注入層/陰極
(D16)陽極/正孔注入層/第3の層/第1の層/第2の層/第4の層/電子注入層/陰極
【0245】
上記の(D1)~(D16)中、「/」は、その前後の層が隣接して積層していることを意味する。具体的には、「第1の層/第2の層」とは、第1の層と第2の層とが隣接して積層していることを意味する。
【0246】
本実施形態の発光素子の駆動電圧がより低くなるので、好ましくは、(D5)~(D16)であり、より好ましくは、(D5)~(D8)及び(D13)~(D16)である。
積層する層の順番、数及び厚さは、発光効率及び輝度寿命を勘案して調整する。
【0247】
[基板/電極]
本実施形態の発光素子における基板は、電極を形成することができ、かつ、有機層を形成する際に化学的に変化しない基板であればよく、例えば、ガラス、プラスチック、シリコン等の材料からなる基板である。不透明な基板の場合には、基板から最も遠くにある電極が透明又は半透明であることが好ましい。
陽極の材料としては、例えば、導電性の金属酸化物、半透明の金属が挙げられ、好ましくは、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ;インジウム・スズ・オキサイド(ITO)、インジウム・亜鉛・オキサイド等の導電性化合物;銀とパラジウムと銅との複合体(APC);NESA、金、白金、銀、銅である。
陰極の材料としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、亜鉛、インジウム等の金属;それらのうち2種以上の合金;それらのうち1種以上と、銀、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち1種以上との合金;並びに、グラファイト及びグラファイト層間化合物が挙げられる。合金としては、例えば、マグネシウム-銀合金、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、インジウム-銀合金、リチウム-アルミニウム合金、リチウム-マグネシウム合金、リチウム-インジウム合金、カルシウム-アルミニウム合金が挙げられる。
陽極及び陰極は、各々、2層以上の積層構造としてもよい。
【0248】
[用途]
本実施形態の発光素子は、例えば、ディスプレイ、照明に有用である。
【実施例】
【0249】
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0250】
実施例において、高分子化合物のポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)及びポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、移動相にテトラヒドロフランを用い、下記のサイズエクスクルージョンクロマトグラフィー(SEC)により求めた。
測定する高分子化合物を約0.05質量%の濃度でテトラヒドロフランに溶解させ、SECに10μL注入した。移動相は、1.0mL/分の流量で流した。カラムとして、PLgel MIXED-B(ポリマーラボラトリーズ製)を用いた。検出器にはUV-VIS検出器(東ソー製、商品名:UV-8320GPC)を用いた。
【0251】
実施例において、第1の化合物(P1)の励起三重項状態のエネルギー準位(T1(P1))は、第1の化合物(P1)の77Kにおける燐光発光スペクトルを測定することにより算出した。
具体的には、第1の化合物(P1)を、キシレンに1.0質量%の濃度で溶解させた。第1の化合物(P1)の膜は、前記キシレン溶液を石英基板上にドロップキャスト法にて成膜し、室温で真空乾燥を行うことによって得られた。燐光スぺクトル測定用の試料は、前記基板を、酸素濃度5ppm未満の窒素雰囲気下において、石英製の管に入れ封管することで得られた。
燐光スぺクトル測定用の試料を液体窒素を用いて77Kに冷却し、励起光(励起波長:325nm)を照射し、第1の化合物(P1)燐光発光スペクトルを測定した。そして、T1(P1)は、第1の化合物(P1)の燐光発光スペクトルにおける、最も短波長の極大ピーク波長をエネルギーに換算することで算出した(小数点第3位を四捨五入)。
なお、燐光発光スペクトルの測定では、回転式のオプティカルチョッパーを用いた。励起光源にはHe-Cdレーザー(金門光波社製)を用いた。検出器には浜松ホトニクス社製マルチチャンネル分光器(商品名:PMA-12)を用いた。
【0252】
実施例において、低分子化合物(B)の励起三重項状態のエネルギー準位T1(B)は、低分子化合物(B)の77Kにおける燐光発光スペクトルを測定することにより求めた。
具体的には、低分子化合物(B)を、2-メチルテトラヒドロフランに8×10-4質量%の濃度で溶解させた。燐光スぺクトル測定用の試料は、前記2-メチルテトラヒドロフラン溶液を石英管に入れることで得られた。
液体窒素を用いて、燐光スぺクトル測定用の試料を77Kに冷却し、励起光(励起波長:325nm)を照射し、低分子化合物(B)の燐光発光スペクトルを測定した。そして、T1(B)は、低分子化合物(B)の燐光発光スペクトルにおける、最も短波長の極大ピーク波長をエネルギーに換算することで、算出した(小数点第3位を四捨五入)。
なお、燐光発光スペクトルの測定では、回転式のオプティカルチョッパーを用いた。励起光源にはHe-Cdレーザー(金門光波社製)を用いた。検出器には浜松ホトニクス社製マルチチャンネル分光器(商品名:PMA-12)を用いた。
【0253】
実施例において、ホスト材料(P2)の励起三重項状態のエネルギー準位(T1(P2))は、前記T1(P1)と同様の手法で算出した。
【0254】
<合成例> 化合物M1~M20の入手方法
化合物M1及びM2は、国際公開第2013/146806号に記載の方法に従って合成した。
化合物M3は、特表2002-539292号公報に記載の方法に従って合成した。
化合物M4は、国際公開第2015/0145871号に記載の方法に従って合成した。
化合物M6及びM13は、国際公開第2016/031639号に記載の方法に従って合成した。
化合物M7及びM9は、特開2010-189630号公報に記載の方法に従って合成した。
化合物M8及びM11は、国際公開第2013/191088号に記載の方法に従って合成した。
化合物M10及びM16は、国際公開第2012/086671号に記載の方法に従って合成した。
化合物M12、M15及びM17は、市販品を用いた。
化合物M14は、特開2011-174062号公報に記載の方法に従って合成した。
化合物M18は、特開2004-143419号公報に記載の方法に従って合成した。
化合物M19は、特表2007-512249号公報に記載の方法に従って合成した。
化合物M20は、特開2008-106241号公報に記載の方法に従って合成した。
【0255】
【0256】
【0257】
【0258】
【0259】
化合物(1-206)及び化合物(1-215)は、国際公開第2015/102118号に記載の方法に従って合成した。化合物(1-206)及び化合物(1-215)の励起三重項状態のエネルギー準位は、それぞれ、2.59eV及び2.51eVであった。
【化89】
【0260】
<合成例M1> 化合物(1-214)の合成
【0261】
【化90】
反応容器内を窒素ガス雰囲気とした後、Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 11316-11320に記載の方法で合成した化合物(A-214)(22.5g)とクロロベンゼンを加え攪拌したところに、三ヨウ化ホウ素(16.4g)を加え、90℃で6時間加熱撹拌した。その後、室温まで冷却し、N,N-ジイソプロピルエチルアミン(14.3mL)を滴下し、室温で15分攪拌を継続した。得られた溶液に10%亜硫酸ナトリウム水溶液(70mL)を加えた。以上の操作を二度繰り返し、得られた有機層を合一し、10質量%亜硫酸ナトリウム水溶液及びイオン交換で洗浄した。得られた洗浄液を分液し、得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、フロリジル45gを積んだ濾過器でろ過した。得られたろ液を濃縮した後、そこにアセトニトリル(340mL)を加え、1時間撹拌し、得られた固体を濾過した。得られた固体をトルエン(790mL)に溶解させた。得られた溶液にカルボラフィン(33g)を加えて1時間攪拌した後、セライトを敷いた濾過器で濾過をする操作を3回行った。得られた溶液を減圧濃縮し、得られた固体をトルエン及びアセトニトリルの混合溶媒、トルエン及びエタノールの混合溶媒を用いて複数回再結晶し、50℃で減圧乾燥させることで化合物(1-214)(30.9g、黄色固体)を得た。化合物(1-214)のHPLC面積百分率値は99.5%以上であった。
【0262】
LC-MS(APCI,positive):「M+H」+ 922.
1H-NMR(CDCl3,400MHz)δ(ppm):9.05(d,1H),9.00(d,1H),8.32(d,1H),8.15(d,1H),7.52(td,2H),7.43(d,1H)7.38(d,1H),7.32-7.22(m,6H),7.20(td,2H)7.13(td,4H),6.65(d,1H),6.16(d,1H),1.62(s,9H),1.48(s,9H),1.43(s,9H),1.36(s,18H),1.34(s,9H).
化合物(1-214)の励起三重項状態のエネルギー準位は、2.53eVであった。
【0263】
化合物(Y-405)及び化合物(Y-409)は、Luminescense Technology社より購入した。
【化91】
【0264】
<合成例1> 高分子化合物PC1-1の合成
高分子化合物PC1-1は、化合物M1、化合物M2及び化合物M3を用いて、国際公開第2018/062278号に記載の方法に準じて合成した。高分子化合物PC1-1のMnは6.4×104であり、Mwは2.0×105であった。
高分子化合物PC1-1は、仕込み原料の量から求めた理論値では、化合物M1から誘導される構成単位と、化合物M2から誘導される構成単位と、化合物M3から誘導される構成単位とが、40:10:50のモル比で構成されてなる共重合体である。高分子化合物PC1-1の励起三重項状態のエネルギー準位は、2.46eVであった。
【0265】
<合成例2> 高分子化合物PC1-2の合成
高分子化合物PC1-2は、化合物M4、化合物M2、及び、化合物M5を用いて、国際公開第2015/145871号に記載の方法に準じて合成した。高分子化合物PC1-2のMnは2.7×104であり、Mwは2.3×105であった。
高分子化合物PC1-2は、仕込み原料の量から求めた理論値では、化合物M4から誘導される構成単位と、化合物M2から誘導される構成単位と、化合物M5から誘導される構成単位とが、40:10:50のモル比で構成されてなる共重合体である。高分子化合物PC1-2の励起三重項状態のエネルギー準位は、2.63eVであった。
【0266】
<合成例3> 高分子化合物PC1-3の合成
高分子化合物PC1-3は、化合物M4、化合物M2、及び、化合物M6を用いて、国際公開第2015/145871号に記載の方法に準じて合成した。高分子化合物PC1-3のMnは2.8×104であり、Mwは1.1×105であった。
高分子化合物PC1-3は、仕込み原料の量から求めた理論値では、化合物M4から誘導される構成単位と、化合物M2から誘導される構成単位と、化合物M6から誘導される構成単位とが、40:10:50のモル比で構成されてなる共重合体である。高分子化合物PC1-3の励起三重項状態のエネルギー準位は、2.69eVであった。
【0267】
<合成例4> 高分子化合物PC2-1の合成
高分子化合物PC2-1は、化合物M7、化合物M8、及び、化合物M11を用いて、国際公開第2015/008851号に記載の方法に準じて合成した。高分子化合物PC2-1のMnは8.5×104であり、Mwは2.2×105であった。
高分子化合物PC2-1は、仕込み原料の量から求めた理論値では、化合物M7から誘導される構成単位と、化合物M8から誘導される構成単位と、化合物M11から誘導される構成単位とが、50:26:24のモル比で構成されてなる共重合体である。高分子化合物PC1-2の励起三重項状態のエネルギー準位は、2.59eVであった。
【0268】
<合成例5> 高分子化合物PC2-2の合成
反応容器内を不活性ガス雰囲気とした後、化合物M7(0.745g)、化合物M11(1.263g)、ジクロロビス(トリス-o-メトキシフェニルホスフィン)パラジウム(1.3mg)及びトルエン(30g)を加え、85℃に加熱した。
その後、そこへ、20質量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(8mL)を滴下し、5時間還流させた。
その後、そこへ、フェニルボロン酸(36.9mg)及びジクロロビス(トリス-o-メトキシフェニルホスフィン)パラジウム(8.0mg)を加え、19時間還流させた。
その後、そこへ、ジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液を加え、85℃で2時間撹拌した。得られた反応混合物を冷却した後、水で2回、3質量%酢酸水溶液で2回、水で2回洗浄した。得られた溶液をメタノールに滴下し、攪拌したところ、沈澱が生じた。得られた沈殿物をトルエンに溶解させ、アルミナカラム、シリカゲルカラムの順番に通液することにより精製した。得られた溶液をメタノールに滴下し、撹拌したところ、沈殿が生じた。得られた沈殿物をろ取し、乾燥させることにより、高分子化合物PC2-2を1.15g得た。高分子化合物PC2-2のMnは1.1×105であり、Mwは3.4×105であった。
【0269】
高分子化合物PC2-2は、仕込み原料の量から求めた理論値では、化合物M7から誘導される構成単位と、化合物M11から誘導される構成単位から誘導される構成単位とが、50:50のモル比で構成されてなる共重合体である。高分子化合物PC2-2の励起三重項状態のエネルギー準位は、2.62eVであった。
【0270】
<合成例6> 高分子化合物PC2-3の合成
高分子化合物PC2-3は、化合物M7、化合物M10、及び、化合物M9を用いて、特開2010-036388号公報に記載の方法に準じて合成した。高分子化合物PC2-3のMnは9.6×104であり、Mwは2.2×105であった。
高分子化合物PC2-3は、仕込み原料の量から求めた理論値では、化合物M7から誘導される構成単位と、化合物M10から誘導される構成単位と、化合物M9から誘導される構成単位とが、50:40:10のモル比で構成されてなる共重合体である。高分子化合物PC2-3の励起三重項状態のエネルギー準位は、2.45eVであった。
【0271】
<合成例7>高分子化合物PC2-4の合成
高分子化合物PC2-4は、化合物M12、化合物M13、及び、化合物M10を用いて、国際公開第2019/004248号に記載の方法に準じて合成した。高分子化合物PC2-4のMnは5.0×104であり、Mwは1.1×105であった。
高分子化合物PC2-4は、仕込み原料の量から求めた理論値では、化合物M12から誘導される構成単位と、化合物M13から誘導される構成単位と、化合物M10から誘導される構成単位とが、45:5:50のモル比で構成されてなる共重合体である。高分子化合物PC2-4の励起三重項状態のエネルギー準位は、2.13eVであった。
【0272】
<合成例8>高分子化合物PC2-5の合成
高分子化合物PC2-5は、化合物M14及び化合物M15を用いて、特開2012-144722号公報に記載の方法に準じて合成した。高分子化合物PC2-5のMnは2.9×104であり、Mwは8.6×104であった。
高分子化合物PC2-5は、仕込み原料の量から求めた理論値では、化合物M14から誘導される構成単位と、化合物M15から誘導される構成単位とが、50:50のモル比で構成されてなる共重合体である。高分子化合物PC2-5の励起三重項状態のエネルギー準位は、1.65eVであった。
【0273】
<合成例9>高分子化合物PC2-6の合成
高分子化合物PC2-6は、化合物M16、化合物M17、及び化合物M18を用いて、特開2012-216815号公報に記載の方法に準じて合成した。高分子化合物PC2-6のMnは1.1×105であり、Mwは3.1×105であった。
高分子化合物PC2-6は、仕込み原料の量から求めた理論値では、化合物M16から誘導される構成単位と、化合物M17から誘導される構成単位と、化合物M18から誘導される構成単位とが、50:45:5のモル比で構成されてなる共重合体である。高分子化合物PC2-6の励起三重項状態のエネルギー準位は、2.15eVであった。
【0274】
<合成例10>高分子化合物PC3-1の合成
高分子化合物PC3-1は、化合物M14、化合物M19、化合物M17、及び化合物M20を用いて、特開2012-144722号公報に記載の方法に準じて合成した。高分子化合物PC3-1のMnは8.0×104であり、Mwは2.6×105であった。
高分子化合物PC3-1は、仕込み原料の量から求めた理論値では、化合物M14から誘導される構成単位と、化合物M19から誘導される構成単位と、化合物M17から誘導される構成単位と、化合物M20から誘導される構成単位とが、50:30:12.5:7.5のモル比で構成されてなる共重合体である。
【0275】
<合成例11>高分子化合物PC3-2の合成
高分子化合物PC3-2は、化合物M7及び化合物M19を用いて、国際公開第2015/194448号に記載の方法に準じて合成した。高分子化合物PC3-2のMnは4.5×104であり、Mwは1.5×105であった。
高分子化合物PC3-2は、仕込み原料の量から求めた理論値では、化合物M7から誘導される構成単位と、化合物M19から誘導される構成単位とが、50:50のモル比で構成されてなる共重合体である。
【0276】
表3に、各々の高分子化合物を製造に用いたモノマー、モノマーのモル分率、及び、製造された高分子化合物の数平均分子量Mn、及び重量平均分子量Mwを示す。また、高分子化合物PC1-1、高分子化合物PC1-2、高分子化合物PC1-3、高分子化合物PC2-1、高分子化合物PC2-2、高分子化合物PC2-3、高分子化合物PC2-4、高分子化合物PC2-5、及び高分子化合物PC2-6については、励起三重項状態のエネルギー準位(T1)が示される。
【0277】
【0278】
<実施例D1> 発光素子D1の作製と評価
(陽極及び正孔注入層の形成)
ガラス基板に、ITO膜をスパッタ法により45nmの厚みで形成することで陽極を形成した。正孔注入材料(製品名:ND-3202、日産化学工業製)を陽極の上にスピンコート法により35nmの厚さで成膜し、大気雰囲気下において、ホットプレート上で240℃、15分間加熱した。これにより正孔注入層を形成した。
(第3の層の形成)
高分子化合物PC3-1をキシレンに0.3質量%の濃度で溶解させた。得られたキシレン溶液を用いて、正孔注入層の上にスピンコート法により10nmの厚さで成膜し、窒素ガス雰囲気下において、ホットプレート上で200℃、15分間加熱した。これにより、第3の層が形成された。
(第1の層の形成)
高分子化合物PC1-2をキシレンに0.9質量%の濃度で溶解させた。得られたキシレン溶液を用いて、第3の層の上にスピンコート法により30nmの厚さで成膜し、窒素ガス雰囲気下において、ホットプレート上で190℃、30分間加熱した。これにより、第1の層が形成された。
(第2の層の形成)
高分子化合物PC2-1、及び化合物(1-206)(高分子化合物PC2-1:化合物(1-206)=98質量%:2質量%)をキシレンに1.0質量%の濃度で溶解させた。得られたキシレン溶液を用いて、第1の層の上にスピンコート法により40nmの厚さで成膜し、窒素ガス雰囲気下において、ホットプレート上で150℃、10分間加熱した。これにより、第2の層が形成された。
(第4の層の形成)
化合物(Y-405)、及び化合物(Y-409)(化合物(Y-405):化合物(Y-409)=50質量%:50質量%)を、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロ-1-ペンタノールに0.8質量%の濃度で溶解させた。得られた2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロ-1-ペンタノール溶液を用いて、第2の層の上にスピンコート法により30nmの厚さで成膜し、窒素ガス雰囲気下において、ホットプレート上で130℃、10分間加熱した。これにより、第4の層が形成された。
(陰極の形成)
第4の層を形成した後、基板を蒸着機内において、1×10-4Pa以下にまで減圧した後、アルミニウムを約120nm蒸着した。蒸着後、ガラス基板を用いて封止することにより、発光素子D1を作製した。
【0279】
(発光素子D1の評価)
発光素子D1に電圧を印加することにより、455nmに発光スペクトルの最大ピーク波長を有するEL発光が観測された。電流密度0.2mA/cm2における外部量子効率(EQE)は、11.0%となった。
【0280】
ここで、第1の層に含まれる高分子化合物PC1-2の励起三重項状態のエネルギー準位T1(P1)は、2.63eV、第2の層に含まれる化合物(1-206)の励起三重項状態のエネルギー準位T1(B)は、2.59eVである。したがって、式(1)は、次のように算出される。
T1(P1)-T1(B)=2.63-2.59=0.04[eV]
また、第2の層に含まれるホスト材料(高分子化合物PC2-1)の励起三重項状態のエネルギー準位T1(P2)は、2.59eVである。したがって、式(2)は、次のように算出される。
T1(P2)-T1(B)=2.59-2.59=0.00[eV]
【0281】
<実施例D2~D25及び比較例CD1~CD7>発光素子D2~発光素子D25及び発光素子CD1~CD7の作製及び評価
発光素子D2、発光素子D3、発光素子D5~発光素子D7、発光素子D9~発光素子D11、発光素子D13~発光素子D25、及び、発光素子CD1~発光素子CD7は、発光素子D1における、<第3の層>、<第1の層>、<第2の層>を、下記表に記載した材料に変更した点を除き、発光素子D1と同様の方法で作製した。
発光素子D4は、発光素子D3における<第3の層>を形成しないで、<第1の層>、<第2の層>及び<第4の層>を、発光素子D3と同様の手法で作製した。
発光素子D8は、発光素子D7における<第3の層>を形成しないで、<第1の層>、<第2の層>及び<第4の層>を、発光素子D7と同様の手法で作製した。
発光素子D12は、発光素子D11における<第3の層>を形成しないで、<第1の層>、<第2の層>及び<第4の層>を、発光素子D11と同様の手法で作製した。
【0282】
得られた各発光素子について、実施例D1と同様に評価した。結果を表4~表9に示す。
【0283】
【0284】
【0285】
【0286】
【0287】
【0288】
【0289】
なお、実施例D23、実施例D24及び比較例CD6では、第2の層において、化合物PC2-4、化合物PC2-5及び化合物(1-206)を、化合物PC2-4:化合物PC2-5:化合物(1-206)=88質量%:10質量%:2質量%の割合で配合した。
【0290】
また、実施例D25及び比較例CD7では、第2の層において、化合物PC2-6、化合物PC2-5及び化合物(1-214)を、化合物PC2-6:化合物PC2-5:化合物(1-214)=88質量%:10質量%:2質量%の割合で配合した。
【0291】
実施例D18の電流密度0.2mA/cm2におけるEQEは、比較例CD3のEQEを1.0とした相対値で示した。
実施例D19及びD20の電流密度0.2mA/cm2におけるEQEは、比較例CD4のEQEを1.0とした相対値で示した。
実施例D21及びD22の電流密度0.2mA/cm2におけるEQEは、比較例CD5のEQEを1.0とした相対値で示した。
実施例D23及びD24の電流密度0.2mA/cm2におけるEQEは、比較例CD6のEQEを1.0とした相対値で示した。
実施例D25の電流密度0.2mA/cm2におけるEQEは、比較例CD7のEQEを1.0とした相対値で示した。