WO2024190824A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子及び電子機器 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an organic electroluminescence element and an electronic device.
- an organic electroluminescence element hereinafter also referred to as an organic EL element
- holes are injected from the anode and electrons are injected from the cathode into the light-emitting layer.
- the injected holes and electrons recombine to form excitons.
- Patent Document 1 discloses the use of a compound having a specific structure in the electron transport layer of an organic EL device.
- the object of the present invention is to provide an organic EL element with higher performance.
- a cathode; An anode; one or more organic layers disposed between the cathode and the anode; having At least one layer of the one or more organic layers comprises a first component and a second component;
- the first component is a compound represented by the following formula (1):
- the second component is selected from the group consisting of an alkali metal, an alkali metal compound, an alkaline earth metal, an alkaline earth metal compound, a rare earth metal, a rare earth metal compound, an organometallic complex containing an alkali metal, an organometallic complex containing an alkaline earth metal, and an organometallic complex containing a rare earth metal.
- Organic electroluminescent element is selected from the group consisting of an alkali metal, an alkali metal compound, an alkaline earth metal, an alkaline earth metal compound, a rare earth metal, a rare earth metal compound, an organometallic complex containing an alkali metal, an organometallic complex containing an alkaline earth metal, and
- R 1 to R 10 is a group represented by formula (1A).
- R 1 to R 10 that are not the group represented by formula (1A) are each independently a hydrogen atom or a substituent A.
- at least three of R 1 to R 10 are each independently a group represented by formula (1A), a substituent A, or a hydrogen atom that is a deuterium atom.
- L 1A is Single bond, It is a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 50 ring carbon atoms, or a substituted or unsubstituted divalent heterocyclic group having 5 to 50 ring atoms.
- n1A is an integer from 0 to 3.
- n1A When n1A is 0, (L 1A ) n1A is a single bond. When n1A is 2 or 3, the multiple L 1A are linked to each other in series, and the structure in parentheses is bonded to the L 1A that is the most distant from the anthracene skeleton. The multiple L 1A may be the same or different.
- X 11A is C(R 21A )(R 22A ), N(R 23A ), O, or S.
- One or more pairs of adjacent two or more of R 11A to R 18A are bonded to each other to form a substituted or unsubstituted monocycle, or are bonded to each other to form a substituted or unsubstituted fused ring, or do not form such a ring.
- one of the atoms constituting the monocycle is bonded to L 1A , or one of R 11A to R 18A and R 21A to R 23A that does not contribute to the formation of the monocycle represents a bond to L 1A .
- the substituted or unsubstituted fused ring is formed, one of the atoms constituting the fused ring is bonded to L 1A , or one of R 11A to R 18A and R 21A to R 23A that does not contribute to the formation of the fused ring represents a bond to L 1A .
- R 11A to R 18A and R 21A to R 23A represents a bond to L 1A .
- R 11A to R 18A and R 21A to R 23A which do not represent a bond with L 1A and do not form a ring are each independently a hydrogen atom or a substituent A.
- the two or more groups represented by formula (1A) may be the same or different.
- the substituent A is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 50 ring carbon atoms, -Si(R 901 )(R 902 )(R 903 ), -O-(R 904 ), -S- (R 905 ), -N(R 906 )(R 907 ), Halogen atoms, nitro groups, It is a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 50 ring carbon atoms, or a substituted or unsubstituted monovalent heterocyclic group having 5 to 50 ring atoms.
- R 901 to R 907 each independently represent Hydrogen atoms, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 50 ring carbon atoms, It is a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 50 ring carbon atoms, or a substituted or unsubstituted monovalent heterocyclic group having 5 to 50 ring atoms.
- the two or more substituents A may be the same or different.
- the two or more R 901 to R 907 may be the same or different.
- the compound represented by formula (1) does not contain a structure represented by the following formula (M1), a structure represented by the following formula (M2), a structure represented by the following formula (M3), or a structure represented by the following formula (M4) in the molecule.
- M1 a structure represented by the following formula
- M2 a structure represented by the following formula
- M3 a structure represented by the following formula
- M4 a structure represented by the following formula
- a cathode; An anode; one or more organic layers disposed between the cathode and the anode; having At least one layer of the one or more organic layers comprises a first component and a second component;
- the first component is a compound satisfying the following formulae (R1) and (R2) and not containing any of the structures represented by the following formulae (M1) to (M4) in the molecule:
- the second component is selected from the group consisting of an alkali metal, an alkali metal compound, an alkaline earth metal, an alkaline earth metal compound, a rare earth metal, a rare earth metal compound, an organometallic complex containing an alkali metal, an organometallic complex containing an alkaline earth metal, and an organometallic complex containing a rare earth metal.
- Organic electroluminescent element 40mV/nm ⁇ GSP_slope...(R1) -2.80eV ⁇ LUMO ⁇ -1.86eV...(R2) (In formula (R1), GSP_slope represents a giant surface potential gradient. In formula (R2), LUMO represents the energy level of the lowest unoccupied molecular orbital.) 3.
- An electronic device comprising the organic electroluminescence element according to 1 or 2 above. 4.
- R 101 to R 107 , R 111 to R 113 , R 121 to R 125 , and R 131 to R 135 each independently represent a hydrogen atom or the substituent R.
- at least one of R 111 to R 113 is a substituent R, or the ring a has at least one substituent.
- the substituent R is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 50 ring carbon atoms, -Si(R 901 )(R 902 )(R 903 ), -O-(R 904 ), -S- (R 905 ), -N(R 906 )(R 907 ), Halogen atoms, cyano groups, nitro groups, It is a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 50 ring carbon atoms, or a substituted or unsubstituted monovalent heterocyclic group having 5 to 50 ring atoms.
- R 901 to R 907 each independently represent Hydrogen atoms, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 50 ring carbon atoms, It is a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 50 ring carbon atoms, or a substituted or unsubstituted monovalent heterocyclic group having 5 to 50 ring atoms.
- the two or more R 901 to R 907 may be the same or different.
- the two or more substituents R may be the same or different.
- the present invention provides organic EL elements with higher performance.
- FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an organic EL element according to one embodiment of the present invention.
- hydrogen atoms include isotopes having different numbers of neutrons, namely protium, deuterium, and tritium.
- any possible bonding position that is not explicitly indicated with a symbol such as "R" or "D” representing a deuterium atom is assumed to have a hydrogen atom, i.e., a protium atom, a deuterium atom, or a tritium atom, bonded to it.
- the number of ring carbon atoms refers to the number of carbon atoms among the atoms constituting the ring itself of a compound having a structure in which atoms are bonded in a ring (for example, a monocyclic compound, a fused ring compound, a bridged compound, a carbocyclic compound, and a heterocyclic compound).
- a compound having a structure in which atoms are bonded in a ring for example, a monocyclic compound, a fused ring compound, a bridged compound, a carbocyclic compound, and a heterocyclic compound.
- the carbon contained in the substituent is not included in the number of ring carbon atoms.
- the "number of ring carbon atoms" described below is the same unless otherwise specified.
- a benzene ring has 6 ring carbon atoms
- a naphthalene ring has 10 ring carbon atoms
- a pyridine ring has 5 ring carbon atoms
- a furan ring has 4 ring carbon atoms.
- a 9,9-diphenylfluorenyl group has 13 ring carbon atoms
- a 9,9'-spirobifluorenyl group has 25 ring carbon atoms.
- the number of carbon atoms of the alkyl group is not included in the number of ring carbon atoms of the benzene ring.
- the number of ring carbon atoms of the benzene ring substituted with an alkyl group is 6.
- the number of carbon atoms of the alkyl group is not included in the number of ring carbon atoms of the naphthalene ring. Therefore, the number of ring carbon atoms of the naphthalene ring substituted with an alkyl group is 10.
- the number of ring atoms refers to the number of atoms constituting the ring itself of a compound (e.g., a monocyclic compound, a fused ring compound, a bridged compound, a carbocyclic compound, and a heterocyclic compound) with a structure in which atoms are bonded in a ring (e.g., a monocyclic ring, a fused ring, and a ring assembly).
- the number of ring atoms does not include atoms that do not constitute a ring (e.g., a hydrogen atom that terminates the bond of an atom constituting a ring) or atoms contained in a substituent when the ring is substituted with a substituent.
- the "number of ring atoms" described below is the same unless otherwise specified.
- the number of ring atoms of a pyridine ring is 6, the number of ring atoms of a quinazoline ring is 10, and the number of ring atoms of a furan ring is 5.
- the number of hydrogen atoms or atoms constituting a substituent bonded to a pyridine ring is not included in the number of pyridine ring atoms. Therefore, the number of ring atoms of a pyridine ring to which a hydrogen atom or a substituent is bonded is 6.
- the number of ring atoms in a quinazoline ring to which a hydrogen atom or a substituent is bonded is 10.
- the "carbon number XX to YY” in the expression “substituted or unsubstituted ZZ group having carbon numbers XX to YY” refers to the number of carbon atoms when the ZZ group is unsubstituted, and does not include the number of carbon atoms of the substituent when the ZZ group is substituted.
- "YY" is larger than “XX”
- "XX” means an integer of 1 or more
- "YY” means an integer of 2 or more.
- the "atomic number XX to YY” in the expression “substituted or unsubstituted ZZ group having atomic number XX to YY” refers to the atomic number when the ZZ group is unsubstituted, and does not include the atomic number of the substituent when the ZZ group is substituted.
- "YY" is larger than “XX”
- "XX” means an integer of 1 or more
- "YY” means an integer of 2 or more.
- unsubstituted ZZ group refers to the case where a "substituted or unsubstituted ZZ group” is an "unsubstituted ZZ group”
- substituted ZZ group refers to the case where a "substituted or unsubstituted ZZ group” is a "substituted ZZ group”.
- unsubstituted in the case of "a substituted or unsubstituted ZZ group” means that a hydrogen atom in the ZZ group is not replaced with a substituent.
- the hydrogen atom in the "unsubstituted ZZ group” is a protium atom, a deuterium atom, or a tritium atom.
- substitution in the case of "a substituted or unsubstituted ZZ group” means that one or more hydrogen atoms in the ZZ group are replaced with a substituent.
- substitution in the case of "a BB group substituted with an AA group” means that one or more hydrogen atoms in the BB group are replaced with an AA group.
- the "unsubstituted aryl group” described in this specification has 6 to 50 ring carbon atoms, preferably 6 to 30, and more preferably 6 to 18 ring carbon atoms, unless otherwise specified in this specification.
- the "unsubstituted heterocyclic group” described in this specification has 5 to 50 ring atoms, preferably 5 to 30, and more preferably 5 to 18 ring atoms, unless otherwise specified in this specification.
- the "unsubstituted alkyl group” described in this specification has 1 to 50 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 6 carbon atoms, unless otherwise specified in this specification.
- the number of carbon atoms in the "unsubstituted alkenyl group” described in this specification, unless otherwise specified in this specification, is 2 to 50, preferably 2 to 20, and more preferably 2 to 6.
- the number of carbon atoms in the "unsubstituted alkynyl group” described in this specification, unless otherwise specified in this specification, is 2 to 50, preferably 2 to 20, and more preferably 2 to 6.
- the "unsubstituted cycloalkyl group” described in this specification has 3 to 50 ring carbon atoms, preferably 3 to 20, and more preferably 3 to 6 ring carbon atoms, unless otherwise specified in this specification.
- the "unsubstituted arylene group” described in this specification has 6 to 50 ring carbon atoms, preferably 6 to 30, and more preferably 6 to 18 ring carbon atoms, unless otherwise specified in this specification.
- the number of ring atoms in the “unsubstituted divalent heterocyclic group” described in this specification is 5 to 50, preferably 5 to 30, and more preferably 5 to 18, unless otherwise specified in this specification.
- the "unsubstituted alkylene group” described in this specification has 1 to 50 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 6 carbon atoms, unless otherwise specified in this specification.
- Specific examples (specific example group G1) of the "substituted or unsubstituted aryl group” described in this specification include the following unsubstituted aryl group (specific example group G1A) and substituted aryl group (specific example group G1B).
- unsubstituted aryl group refers to the case where the "substituted or unsubstituted aryl group” is an "unsubstituted aryl group"
- substituted aryl group refers to the case where the "substituted or unsubstituted aryl group” is a "substituted aryl group”.
- aryl group simply refers to both an "unsubstituted aryl group” and a "substituted aryl group”.
- substituted aryl group refers to a group in which one or more hydrogen atoms of an "unsubstituted aryl group” are replaced with a substituent.
- substituted aryl group include the "unsubstituted aryl group” in the specific example group G1A below in which one or more hydrogen atoms are replaced with a substituent, and the substituted aryl group in the specific example group G1B below.
- the examples of the "unsubstituted aryl group” and the examples of the “substituted aryl group” listed here are merely examples, and the "substituted aryl group” described in this specification also includes a group in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom of the aryl group itself in the "substituted aryl group” in the specific example group G1B below is further replaced with a substituent, and a group in which a hydrogen atom of a substituent in the "substituted aryl group” in the specific example group G1B below is further replaced with a substituent.
- Unsubstituted aryl groups (specific example group G1A): Phenyl group, p-biphenyl group, m-biphenyl group, o-biphenyl group, p-terphenyl-4-yl group, p-terphenyl-3-yl group, p-terphenyl-2-yl group, m-terphenyl-4-yl group, m-terphenyl-3-yl group, m-terphenyl-2-yl group, o-terphenyl-4-yl group, o-terphenyl-3-yl group, o-terphenyl-2-yl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, anthryl group, Benzanthryl group, A phenanthryl group, Benzophenanthryl group, A phenalenyl group, Pyrenyl group, Chrysenyl group, benzochrysenyl group,
- Substituted aryl groups (specific example group G1B): o-tolyl group, m-tolyl group, p-tolyl group, para-xylyl group, meta-xylyl group, ortho-xylyl group, para-isopropylphenyl group, meta-isopropylphenyl group, ortho-isopropylphenyl group, para-t-butylphenyl group, A meta-t-butylphenyl group, ortho-t-butylphenyl group, 3,4,5-trimethylphenyl group, 9,9-dimethylfluorenyl group, 9,9-diphenylfluorenyl group, 9,9-bis(4-methylphenyl)fluorenyl group, 9,9-bis(4-isopropylphenyl)fluorenyl group, 9,9-bis(4-t-butylphenyl)fluorenyl group, Cyanophenyl group, triphenyls
- heterocyclic group is a cyclic group containing at least one heteroatom as a ring-forming atom.
- the heteroatom include a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a silicon atom, a phosphorus atom, and a boron atom.
- the “heterocyclic groups” described herein are either monocyclic or fused ring groups.
- the “heterocyclic group” described herein may be an aromatic heterocyclic group or a non-aromatic heterocyclic group.
- Specific examples (specific example group G2) of the "substituted or unsubstituted heterocyclic group" described in this specification include the following unsubstituted heterocyclic group (specific example group G2A) and substituted heterocyclic group (specific example group G2B).
- the unsubstituted heterocyclic group refers to the case where the "substituted or unsubstituted heterocyclic group" is an "unsubstituted heterocyclic group"
- the substituted heterocyclic group refers to the case where the "substituted or unsubstituted heterocyclic group" is a "substituted heterocyclic group”.
- substituted heterocyclic group refers to a group in which one or more hydrogen atoms of an "unsubstituted heterocyclic group” are replaced with a substituent.
- Specific examples of the "substituted heterocyclic group” include the groups in which the hydrogen atoms of the "unsubstituted heterocyclic group” in the specific example group G2A below are replaced, and the examples of the substituted heterocyclic group in the specific example group G2B below are exemplified.
- the examples of the "unsubstituted heterocyclic group” and the examples of the “substituted heterocyclic group” listed here are merely examples, and the “substituted heterocyclic group” described in this specification also includes the groups in the "substituted heterocyclic group” in the specific example group G2B in which a hydrogen atom bonded to a ring-forming atom of the heterocyclic group itself is further replaced with a substituent, and the groups in the "substituted heterocyclic group” in the specific example group G2B in which a hydrogen atom of a substituent is further replaced with a substituent.
- Specific example group G2A includes, for example, the following unsubstituted heterocyclic groups containing a nitrogen atom (specific example group G2A1), unsubstituted heterocyclic groups containing an oxygen atom (specific example group G2A2), unsubstituted heterocyclic groups containing a sulfur atom (specific example group G2A3), and monovalent heterocyclic groups derived by removing one hydrogen atom from ring structures represented by the following general formulae (TEMP-16) to (TEMP-33) (specific example group G2A4).
- Specific example group G2B includes, for example, the following substituted heterocyclic groups containing a nitrogen atom (specific example group G2B1), substituted heterocyclic groups containing an oxygen atom (specific example group G2B2), substituted heterocyclic groups containing a sulfur atom (specific example group G2B3), and groups in which one or more hydrogen atoms of a monovalent heterocyclic group derived from a ring structure represented by the following general formulae (TEMP-16) to (TEMP-33) are replaced with a substituent (specific example group G2B4).
- Unsubstituted heterocyclic groups containing a nitrogen atom (specific example group G2A1): Pyrrolyl group, imidazolyl group, A pyrazolyl group, A triazolyl group, Tetrazolyl group, oxazolyl group, an isoxazolyl group, oxadiazolyl group, A thiazolyl group, isothiazolyl group, A thiadiazolyl group, Pyridyl group, pyridazinyl group, A pyrimidinyl group, Pyrazinyl group, Triazinyl group, Indolyl groups, isoindolyl group, Indolizinyl group, A quinolizinyl group, A quinolyl group, isoquinolyl group, Cinnolyl group, phthalazinyl group, A quinazolinyl group, quinoxalinyl group, Benzimidazolyl group, Indazolyl group, A phenanthrolinyl
- Unsubstituted heterocyclic groups containing an oxygen atom (specific example group G2A2): Furyl group, oxazolyl group, an isoxazolyl group, oxadiazolyl group, xanthenyl group, benzofuranyl group, isobenzofuranyl group, Dibenzofuranyl group, naphthobenzofuranyl group, benzoxazolyl group, benzoisoxazolyl group, phenoxazinyl group, morpholino group, Dinaphthofuranyl group, azadibenzofuranyl group, diazadibenzofuranyl group, Azanaphthobenzofuranyl group, and diazanaphthobenzofuranyl group.
- Unsubstituted heterocyclic groups containing a sulfur atom (specific example group G2A3): A thienyl group, A thiazolyl group, isothiazolyl group, A thiadiazolyl group, Benzothiophenyl group (benzothienyl group), isobenzothiophenyl group (isobenzothienyl group), Dibenzothiophenyl group (dibenzothienyl group), Naphthobenzothiophenyl group (naphthobenzothienyl group), benzothiazolyl group, Benzisothiazolyl group, A phenothiazinyl group, Dinaphthothiophenyl group (dinaphthothienyl group), Azadibenzothiophenyl group (azadibenzothienyl group), Diazadibenzothiophenyl group (diazadibenzothienyl group), Azanap
- X A and Y A are each independently an oxygen atom, a sulfur atom, NH, or CH2 , provided that at least one of X A and Y A is an oxygen atom, a sulfur atom, or NH.
- the monovalent heterocyclic group derived from the ring structure represented by the general formulae (TEMP-16) to (TEMP-33) includes a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom from the NH or CH2 .
- Substituted heterocyclic groups containing a nitrogen atom (specific example group G2B1): A (9-phenyl)carbazolyl group, A (9-biphenylyl)carbazolyl group, (9-phenyl)phenylcarbazolyl group, (9-naphthyl)carbazolyl group, diphenylcarbazol-9-yl group, A phenylcarbazol-9-yl group, methylbenzimidazolyl group, Ethyl benzimidazolyl group, phenyltriazinyl group, Biphenylyltriazinyl group, Diphenyltriazinyl group, a phenylquinazolinyl group, and a biphenylylquinazolinyl group.
- Substituted heterocyclic groups containing an oxygen atom (specific example group G2B2): phenyldibenzofuranyl group, methyldibenzofuranyl group, The t-butyldibenzofuranyl group, and the monovalent radical of spiro[9H-xanthene-9,9'-[9H]fluorene].
- Substituted heterocyclic groups containing a sulfur atom (specific example group G2B3): Phenyldibenzothiophenyl group, methyldibenzothiophenyl group, The t-butyldibenzothiophenyl group, and the monovalent radical of spiro[9H-thioxanthene-9,9'-[9H]fluorene].
- one or more hydrogen atoms of a monovalent heterocyclic group means one or more hydrogen atoms selected from a hydrogen atom bonded to a ring-forming carbon atom of the monovalent heterocyclic group, a hydrogen atom bonded to a nitrogen atom when at least one of XA and YA is NH, and a hydrogen atom of a methylene group when one of XA and YA is CH2 .
- Specific examples (specific example group G3) of the "substituted or unsubstituted alkyl group" described in this specification include the following unsubstituted alkyl groups (specific example group G3A) and substituted alkyl groups (specific example group G3B).
- the unsubstituted alkyl group refers to the case where the "substituted or unsubstituted alkyl group" is an "unsubstituted alkyl group"
- the substituted alkyl group refers to the case where the "substituted or unsubstituted alkyl group” is a "substituted alkyl group”.
- substituted alkyl group refers to a group in which one or more hydrogen atoms in the "unsubstituted alkyl group” are replaced with a substituent.
- specific examples of the "substituted alkyl group” include the following "unsubstituted alkyl group” (specific example group G3A) in which one or more hydrogen atoms are replaced with a substituent, and the examples of the substituted alkyl group (specific example group G3B).
- the alkyl group in the "unsubstituted alkyl group” refers to a chain-like alkyl group.
- the "unsubstituted alkyl group” includes a straight-chain “unsubstituted alkyl group” and a branched “unsubstituted alkyl group”.
- the examples of the "unsubstituted alkyl group” and the examples of the “substituted alkyl group” listed here are merely examples, and the "substituted alkyl group” described in this specification also includes a group in which a hydrogen atom of the alkyl group itself in the "substituted alkyl group” in the specific example group G3B is further replaced with a substituent, and a group in which a hydrogen atom of a substituent in the "substituted alkyl group” in the specific example group G3B is further replaced with a substituent.
- Unsubstituted alkyl groups (specific example group G3A): Methyl group, Ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, s-Butyl group, and t-butyl group.
- Substituted alkyl groups (specific example group G3B): Heptafluoropropyl group (including isomers), pentafluoroethyl group, A 2,2,2-trifluoroethyl group, and a trifluoromethyl group.
- Specific examples (specific example group G4) of the "substituted or unsubstituted alkenyl group" described in this specification include the following unsubstituted alkenyl group (specific example group G4A) and substituted alkenyl group (specific example group G4B).
- the unsubstituted alkenyl group refers to the case where the "substituted or unsubstituted alkenyl group” is an "unsubstituted alkenyl group", and the "substituted alkenyl group” refers to the case where the "substituted or unsubstituted alkenyl group” is a "substituted alkenyl group”.
- alkenyl group when the term “alkenyl group” is simply used, it includes both an "unsubstituted alkenyl group” and a "substituted alkenyl group”.
- substituted alkenyl group refers to a group in which one or more hydrogen atoms in an "unsubstituted alkenyl group” are replaced with a substituent.
- Specific examples of the "substituted alkenyl group” include the following "unsubstituted alkenyl group” (specific example group G4A) having a substituent, and the examples of substituted alkenyl groups (specific example group G4B).
- the examples of the "unsubstituted alkenyl group” and the examples of the “substituted alkenyl group” listed here are merely examples, and the "substituted alkenyl group” described in this specification also includes a group in which a hydrogen atom of the alkenyl group itself in the "substituted alkenyl group” in specific example group G4B is further replaced with a substituent, and a group in which a hydrogen atom of a substituent in the "substituted alkenyl group” in specific example group G4B is further replaced with a substituent.
- Unsubstituted alkenyl groups (specific example group G4A): Vinyl group, Allyl groups, 1-butenyl group, A 2-butenyl group, and a 3-butenyl group.
- Substituted alkenyl groups (specific example group G4B): 1,3-butadienyl group, 1-methylvinyl group, 1-methylallyl group, 1,1-dimethylallyl group, 2-methylallyl group, and 1,2-dimethylallyl group.
- the unsubstituted alkynyl group refers to the case where the "substituted or unsubstituted alkynyl group” is an "unsubstituted alkynyl group."
- alkynyl group refers to an "unsubstituted alkynyl group” in which one or more hydrogen atoms have been replaced with a substituent.
- Specific examples of the "substituted alkynyl group” include the following "unsubstituted alkynyl group” (specific example group G5A) in which one or more hydrogen atoms have been replaced with a substituent.
- Specific examples (specific example group G6) of the "substituted or unsubstituted cycloalkyl group” described in this specification include the following unsubstituted cycloalkyl group (specific example group G6A) and substituted cycloalkyl group (specific example group G6B).
- unsubstituted cycloalkyl group refers to the case where the "substituted or unsubstituted cycloalkyl group” is an "unsubstituted cycloalkyl group”
- substituted cycloalkyl group refers to the case where the "substituted or unsubstituted cycloalkyl group” is a "substituted cycloalkyl group”.
- substituted cycloalkyl group refers to a group in which one or more hydrogen atoms in the "unsubstituted cycloalkyl group” are replaced with a substituent.
- Specific examples of the "substituted cycloalkyl group” include the following "unsubstituted cycloalkyl group” (specific example group G6A) in which one or more hydrogen atoms are replaced with a substituent, and the examples of the substituted cycloalkyl group (specific example group G6B).
- the examples of the "unsubstituted cycloalkyl group” and the examples of the “substituted cycloalkyl group” listed here are merely examples, and the "substituted cycloalkyl group" described in this specification also includes a group in which one or more hydrogen atoms bonded to a carbon atom of the cycloalkyl group itself in the "substituted cycloalkyl group” in the specific example group G6B are replaced with a substituent, and a group in which a hydrogen atom of a substituent in the "substituted cycloalkyl group” in the specific example group G6B is further replaced with a substituent.
- Unsubstituted cycloalkyl groups (specific example group G6A): A cyclopropyl group, A cyclobutyl group, Cyclopentyl group, cyclohexyl group, 1-adamantyl group, 2-adamantyl group, 1-norbornyl group, and 2-norbornyl group.
- Substituted cycloalkyl groups (specific example group G6B): 4-Methylcyclohexyl group.
- G7 of the group represented by --Si(R 901 )(R 902 )(R 903 ) described in this specification include: -Si(G1)(G1)(G1), -Si(G1)(G2)(G2), -Si (G1) (G1) (G2), -Si(G2)(G2)(G2), -Si(G3)(G3)(G3), and -Si(G6)(G6)(G6)(G6)
- G1 is a "substituted or unsubstituted aryl group” described in specific example group G1.
- G2 is a "substituted or unsubstituted heterocyclic group” described in specific example group G2.
- G3 is a "substituted or unsubstituted alkyl group” described in specific example group G3.
- G6 is a "substituted or unsubstituted cycloalkyl group” described in specific example group G6.
- the multiple G1s in -Si(G1)(G1)(G1) are the same as or different from each other.
- the multiple G2s in —Si(G1)(G2)(G2) are the same as or different from each other.
- the multiple G1s in -Si(G1)(G1)(G2) are the same as or different from each other.
- the multiple G2s in —Si(G2)(G2)(G2) are the same as or different from each other.
- the multiple G3s in —Si(G3)(G3)(G3) are the same as or different from each other.
- the multiple G6s in —Si(G6)(G6)(G6) are the same as or different from each other.
- G8 of the group represented by -O-(R 904 ) described in this specification include: -O(G1), -O (G2), -O(G3) and -O(G6) Examples include: Where: G1 is a "substituted or unsubstituted aryl group” described in specific example group G1. G2 is a “substituted or unsubstituted heterocyclic group” described in specific example group G2. G3 is a "substituted or unsubstituted alkyl group” described in specific example group G3. G6 is a "substituted or unsubstituted cycloalkyl group” described in specific example group G6.
- G9 A group represented by -S-(R 905 )
- Specific examples (specific example group G9) of the group represented by -S-(R 905 ) described in this specification include: -S (G1), -S (G2), -S(G3) and -S(G6) Examples include: Where: G1 is a "substituted or unsubstituted aryl group” described in specific example group G1. G2 is a "substituted or unsubstituted heterocyclic group” described in specific example group G2. G3 is a "substituted or unsubstituted alkyl group” described in specific example group G3. G6 is a "substituted or unsubstituted cycloalkyl group” described in specific example group G6.
- Specific examples (specific example group G10) of the group represented by -N(R 906 )(R 907 ) described in this specification include: -N(G1)(G1), -N(G2)(G2), -N (G1) (G2), -N(G3)(G3), and -N(G6)(G6) Examples include: Where: G1 is a "substituted or unsubstituted aryl group” described in specific example group G1. G2 is a "substituted or unsubstituted heterocyclic group” described in specific example group G2.
- G3 is a "substituted or unsubstituted alkyl group” described in specific example group G3.
- G6 is a "substituted or unsubstituted cycloalkyl group” described in specific example group G6.
- the multiple G1s in -N(G1)(G1) are the same or different from each other.
- the multiple G2s in -N(G2)(G2) are the same or different from each other.
- the multiple G3s in -N(G3)(G3) are the same or different.
- the multiple G6s in -N(G6)(G6) are the same or different.
- halogen atoms include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
- substituted or unsubstituted fluoroalkyl groups means a group in which at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting the alkyl group in the "substituted or unsubstituted alkyl group” is replaced with a fluorine atom, and also includes a group (perfluoro group) in which all hydrogen atoms bonded to carbon atoms constituting the alkyl group in the "substituted or unsubstituted alkyl group” are replaced with fluorine atoms.
- the number of carbon atoms in the "unsubstituted fluoroalkyl group” is 1 to 50, preferably 1 to 30, and more preferably 1 to 18, unless otherwise specified in the present specification.
- substituted fluoroalkyl group means a group in which one or more hydrogen atoms in the "fluoroalkyl group” are replaced with a substituent.
- substituted fluoroalkyl group as used herein also includes a group in which one or more hydrogen atoms bonded to a carbon atom of the alkyl chain in the "substituted fluoroalkyl group” are further replaced with a substituent, and a group in which one or more hydrogen atoms of the substituent in the "substituted fluoroalkyl group” are further replaced with a substituent.
- substituents include the examples of groups in which one or more hydrogen atoms in the "alkyl group” (specific example group G3) are replaced with fluorine atoms.
- substituted or unsubstituted haloalkyl group means a group in which at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting the alkyl group in the "substituted or unsubstituted alkyl group” is replaced with a halogen atom, and also includes a group in which all hydrogen atoms bonded to carbon atoms constituting the alkyl group in the "substituted or unsubstituted alkyl group” are replaced with halogen atoms.
- the number of carbon atoms in the "unsubstituted haloalkyl group” is 1 to 50, preferably 1 to 30, and more preferably 1 to 18, unless otherwise specified in the present specification.
- substituted haloalkyl group means a group in which one or more hydrogen atoms in the "haloalkyl group” are replaced with a substituent.
- substituted haloalkyl group as used herein also includes a group in which one or more hydrogen atoms bonded to a carbon atom in the alkyl chain in the "substituted haloalkyl group” are further replaced with a substituent, and a group in which one or more hydrogen atoms of the substituent in the "substituted haloalkyl group” are further replaced with a substituent.
- substituents in the "substituted haloalkyl group” are further replaced with a substituent.
- Specific examples of the "unsubstituted haloalkyl group” include the examples of the group in which one or more hydrogen atoms in the "alkyl group” (specific example group G3) are replaced with a halogen atom.
- Haloalkyl groups are sometimes referred to as halogenated alkyl groups.
- a specific example of the "substituted or unsubstituted alkoxy group” described in this specification is a group represented by -O(G3), where G3 is a "substituted or unsubstituted alkyl group” described in specific example group G3.
- the number of carbon atoms in the "unsubstituted alkoxy group” is 1 to 50, preferably 1 to 30, and more preferably 1 to 18, unless otherwise specified in this specification.
- Substituted or unsubstituted alkylthio group A specific example of the "substituted or unsubstituted alkylthio group” described in this specification is a group represented by -S(G3), where G3 is a "substituted or unsubstituted alkyl group” described in specific example group G3.
- the number of carbon atoms in the "unsubstituted alkylthio group" is 1 to 50, preferably 1 to 30, and more preferably 1 to 18, unless otherwise specified in this specification.
- a specific example of the "substituted or unsubstituted aryloxy group” described in this specification is a group represented by -O(G1), where G1 is a "substituted or unsubstituted aryl group” described in specific example group G1.
- the number of ring carbon atoms of the "unsubstituted aryloxy group” is 6 to 50, preferably 6 to 30, and more preferably 6 to 18, unless otherwise specified in this specification.
- a specific example of the "substituted or unsubstituted arylthio group” described in this specification is a group represented by -S(G1), where G1 is a "substituted or unsubstituted aryl group” described in specific example group G1.
- the number of ring carbon atoms of the "unsubstituted arylthio group” is 6 to 50, preferably 6 to 30, and more preferably 6 to 18, unless otherwise specified in this specification.
- a specific example of the "trialkylsilyl group” described in this specification is a group represented by -Si(G3)(G3)(G3), where G3 is a "substituted or unsubstituted alkyl group” described in specific example group G3.
- the multiple G3s in -Si(G3)(G3)(G3) are the same as or different from each other.
- the number of carbon atoms in each alkyl group of the "trialkylsilyl group” is 1 to 50, preferably 1 to 20, and more preferably 1 to 6, unless otherwise specified in this specification.
- a specific example of the "substituted or unsubstituted aralkyl group” described in this specification is a group represented by -(G3)-(G1), where G3 is a "substituted or unsubstituted alkyl group” described in the specific example group G3, and G1 is a "substituted or unsubstituted aryl group” described in the specific example group G1.
- an “aralkyl group” is a group in which a hydrogen atom of an "alkyl group” is replaced with an "aryl group” as a substituent, and is one aspect of a “substituted alkyl group”.
- An “unsubstituted aralkyl group” is an "unsubstituted alkyl group” substituted with an "unsubstituted aryl group”, and the number of carbon atoms of the "unsubstituted aralkyl group” is 7 to 50, preferably 7 to 30, and more preferably 7 to 18, unless otherwise specified in this specification.
- substituted or unsubstituted aralkyl group include benzyl group, 1-phenylethyl group, 2-phenylethyl group, 1-phenylisopropyl group, 2-phenylisopropyl group, phenyl-t-butyl group, ⁇ -naphthylmethyl group, 1- ⁇ -naphthylethyl group, 2- ⁇ -naphthylethyl group, 1- ⁇ -naphthylisopropyl group, 2- ⁇ -naphthylisopropyl group, ⁇ -naphthylmethyl group, 1- ⁇ -naphthylethyl group, 2- ⁇ -naphthylethyl group, 1- ⁇ -naphthylisopropyl group, and 2- ⁇ -naphthylisopropyl group.
- the substituted or unsubstituted aryl group described herein is preferably a phenyl group, a p-biphenyl group, a m-biphenyl group, an o-biphenyl group, a p-terphenyl-4-yl group, a p-terphenyl-3-yl group, a p-terphenyl-2-yl group, a m-terphenyl-4-yl group, a m-terphenyl-3-yl group, a m-terphenyl-2-yl group, a o-terphenyl-4-yl group, a o-terphenyl-3-yl group, a o-terphenyl-2-yl group, a 1-naphthyl group, a 2-naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, a pyrenyl group, a
- the substituted or unsubstituted heterocyclic group described in the present specification is preferably a pyridyl group, a pyrimidinyl group, a triazinyl group, a quinolyl group, an isoquinolyl group, a quinazolinyl group, a benzimidazolyl group, a phenanthrolinyl group, a carbazolyl group (a 1-carbazolyl group, a 2-carbazolyl group, a 3-carbazolyl group, a 4-carbazolyl group, or a 9-carbazolyl group), a benzocarbazolyl group, an azacarbazolyl group, a diazacarbazolyl group, a dibenzofuranyl group, a naphthobenzofuranyl group, an azadibenzofuranyl group, a diazadibenzofuranyl group, a dibenzothi
- zadibenzothiophenyl group diazadibenzothiophenyl group
- (9-phenyl)carbazolyl group ((9-phenyl)carbazol-1-yl group, (9-phenyl)carbazol-2-yl group, (9-phenyl)carbazol-3-yl group, or (9-phenyl)carbazol-4-yl group)
- (9-biphenylyl)carbazolyl group (9-phenyl)phenylcarbazolyl group, diphenylcarbazol-9-yl group, phenylcarbazol-9-yl group, phenyltriazinyl group, biphenylyltriazinyl group, diphenyltriazinyl group, phenyldibenzofuranyl group, and phenyldibenzothiophenyl group.
- carbazolyl group is specifically any of the following groups:
- the (9-phenyl)carbazolyl group is specifically any of the following groups:
- dibenzofuranyl group and the dibenzothiophenyl group are specifically any of the following groups.
- substituted or unsubstituted alkyl groups described herein are preferably methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, t-butyl, and the like.
- the "substituted or unsubstituted arylene group" described in this specification is a divalent group derived by removing one hydrogen atom on the aryl ring from the above-mentioned "substituted or unsubstituted aryl group".
- Specific examples of the "substituted or unsubstituted arylene group” include divalent groups derived by removing one hydrogen atom on the aryl ring from the "substituted or unsubstituted aryl group” described in specific example group G1.
- Substituted or unsubstituted divalent heterocyclic group The "substituted or unsubstituted divalent heterocyclic group" described in this specification is, unless otherwise specified, a divalent group derived by removing one hydrogen atom on the heterocycle from the above-mentioned "substituted or unsubstituted heterocyclic group".
- Specific examples (specific example group G13) of the "substituted or unsubstituted divalent heterocyclic group” include divalent groups derived by removing one hydrogen atom on the heterocycle from the "substituted or unsubstituted heterocyclic group" described in specific example group G2.
- the "substituted or unsubstituted alkylene group" described in this specification is a divalent group derived by removing one hydrogen atom on the alkyl chain from the above-mentioned "substituted or unsubstituted alkyl group".
- Specific examples of the "substituted or unsubstituted alkylene group” include divalent groups derived by removing one hydrogen atom on the alkyl chain from the "substituted or unsubstituted alkyl group” described in specific example group G3.
- the substituted or unsubstituted arylene group described herein is preferably any of the groups represented by the following general formulae (TEMP-42) to (TEMP-68).
- Q 1 to Q 10 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
- * represents a binding site.
- Q 1 to Q 10 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
- Q 9 and Q 10 may be bonded to each other via a single bond to form a ring.
- * represents a binding site.
- Q 1 to Q 8 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
- * represents a binding site.
- the substituted or unsubstituted divalent heterocyclic group described in this specification is preferably any of the groups represented by the following general formulae (TEMP-69) to (TEMP-102), unless otherwise specified in this specification.
- Q 1 to Q 9 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
- Q 1 to Q 8 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
- the phrase "one or more of a set consisting of two or more adjacent groups bond to each other to form a substituted or unsubstituted monocycle, bond to each other to form a substituted or unsubstituted fused ring, or are not bonded to each other" means the case where "one or more of a set consisting of two or more adjacent groups bond to each other to form a substituted or unsubstituted monocycle", the case where "one or more of a set consisting of two or more adjacent groups bond to each other to form a substituted or unsubstituted fused ring", and the case where "one or more of a set consisting of two or more adjacent groups are not bonded to each other".
- the pair of adjacent two that constitutes one group includes the pair of R 921 and R 922 , the pair of R 922 and R 923 , the pair of R 923 and R 924 , the pair of R 924 and R 930 , the pair of R 930 and R 925 , the pair of R 925 and R 926, the pair of R 926 and R 927 , the pair of R 927 and R 928 , the pair of R 928 and R 929 , and the pair of R 929 and R 921 .
- one or more pairs means that two or more pairs of the adjacent two or more pairs may simultaneously form a ring.
- the anthracene compound represented by the general formula (TEMP-103) is represented by the following general formula (TEMP-104).
- a set of two or more adjacent rings forms a ring includes not only the case where a set of "two" adjacent rings is bonded as in the above example, but also the case where a set of "three or more adjacent rings is bonded.
- it means the case where R 921 and R 922 are bonded to each other to form a ring Q A , and R 922 and R 923 are bonded to each other to form a ring Q C , and a set of three adjacent rings (R 921 , R 922 and R 923 ) are bonded to each other to form a ring, which is condensed to the anthracene skeleton.
- the anthracene compound represented by the general formula (TEMP-103) is represented by the following general formula (TEMP-105).
- ring Q A and ring Q C share R 922 .
- the "monocyclic ring” or “fused ring” formed may be a saturated ring or an unsaturated ring as the structure of only the ring formed. Even if “one of the pairs of adjacent two" forms a “monocyclic ring” or a “fused ring", the “monocyclic ring” or the “fused ring” can form a saturated ring or an unsaturated ring.
- the ring Q A and the ring Q B formed in the general formula (TEMP-104) are “monocyclic rings” or “fused rings", respectively.
- the ring Q A and the ring Q C formed in the general formula (TEMP-105) are “fused rings”.
- the ring Q A and the ring Q C in the general formula (TEMP-105) are fused rings by the fusion of the ring Q A and the ring Q C. If the ring Q A in the general formula (TMEP-104) is a benzene ring, the ring Q A is a monocyclic ring. When ring Q 1 A in the above general formula (TMEP-104) is a naphthalene ring, ring Q 1 A is a fused ring.
- the "unsaturated ring” includes aromatic hydrocarbon rings and aromatic heterocycles, as well as aliphatic hydrocarbon rings having an unsaturated bond in the ring structure, i.e., a double bond and/or a triple bond (e.g., cyclohexene, cyclohexadiene, etc.), and non-aromatic heterocycles having an unsaturated bond (e.g., dihydropyran, imidazoline, pyrazoline, quinolizine, indoline, isoindoline, etc.).
- the "saturated ring” includes an aliphatic hydrocarbon ring having no unsaturated bond, or a non-aromatic heterocycle having no unsaturated bond.
- aromatic hydrocarbon ring examples include structures in which the groups given as specific examples in the specific example group G1 are terminated with a hydrogen atom.
- aromatic heterocycle examples include structures in which the aromatic heterocyclic groups exemplified as specific examples in the specific example group G2 are terminated with a hydrogen atom.
- Specific examples of the aliphatic hydrocarbon ring include structures in which the groups given as specific examples in the specific example group G6 are terminated with a hydrogen atom.
- the ring QA formed by bonding R 921 and R 922 to each other in the general formula (TEMP-104) means a ring formed by the carbon atom of the anthracene skeleton to which R 921 is bonded, the carbon atom of the anthracene skeleton to which R 922 is bonded, and one or more arbitrary atoms.
- R 921 and R 922 form a ring QA
- the carbon atom of the anthracene skeleton to which R 921 is bonded the carbon atom of the anthracene skeleton to which R 922 is bonded, and four carbon atoms form a monocyclic unsaturated ring
- the ring formed by R 921 and R 922 is a benzene ring.
- the "arbitrary atom” is preferably at least one atom selected from the group consisting of carbon atoms, nitrogen atoms, oxygen atoms, and sulfur atoms.
- the bond that does not form a ring may be terminated with a hydrogen atom or the like, or may be substituted with an "arbitrary substituent" described below.
- the ring formed is a heterocycle.
- the "any one or more atoms" constituting the single ring or the condensed ring is preferably 2 or more and 15 or less, more preferably 3 or more and 12 or less, and even more preferably 3 or more and 5 or less.
- the "monocyclic ring” and the “condensed ring” are preferred.
- the "saturated ring” and the “unsaturated ring” are preferred.
- a "monocyclic ring” is preferably a benzene ring.
- the "unsaturated ring” is preferably a benzene ring.
- the "unsaturated ring” is preferably a benzene ring.
- one or more of a set consisting of two or more adjacent rings combine with each other to form a substituted or unsubstituted monocyclic ring” or “combine with each other to form a substituted or unsubstituted fused ring
- one or more of a set consisting of two or more adjacent rings combine with each other to form a substituted or unsubstituted "unsaturated ring” consisting of a plurality of atoms of the parent skeleton and at least one atom selected from the group consisting of 1 to 15 carbon atoms, nitrogen atoms, oxygen atoms, and sulfur atoms.
- the substituent is, for example, the “optional substituent” described later.
- specific examples of the substituent are the substituents described in the above-mentioned section “Substituents described in this specification”.
- the substituent is, for example, the “optional substituent” described below.
- substituents in the case of "substituted or unsubstituted” are, for example, an unsubstituted alkyl group having 1 to 50 carbon atoms; an unsubstituted alkenyl group having 2 to 50 carbon atoms, an unsubstituted alkynyl group having 2 to 50 carbon atoms, an unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 50 ring carbon atoms, -Si(R 901 )(R 902 )(R 903 ), -O-(R 904 ), -S- (R 905 ), -N(R 906 )(R 907 ), Halogen atoms, cyano groups, nitro groups, a group selected from the group consisting of an unsubstituted
- the two or more R 901 are the same or different from each other
- the two or more R 902 are present, the two or more R 902 are the same or different from each other
- the two or more R 903 are present, the two or more R 903 are the same or different from each other
- the two or more R 904 are present, the two or more R 904 are the same or different from each other
- the two or more R 905 are present, the two or more R 905 are the same or different from each other
- two or more R 906 are present, the two or more R 906 are the same or different from each other
- the two or more R 907 are present, the two or more R 907 are the same or different.
- the substituent in the above "substituted or unsubstituted” is: an alkyl group having 1 to 50 carbon atoms, The group is selected from the group consisting of an aryl group having 6 to 50 ring carbon atoms and a heterocyclic group having 5 to 50 ring atoms.
- the substituent in the above "substituted or unsubstituted” is: an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, The group is selected from the group consisting of an aryl group having 6 to 18 ring carbon atoms and a heterocyclic group having 5 to 18 ring atoms.
- any adjacent substituents may be combined with each other to form a "saturated ring" or an "unsaturated ring", preferably a substituted or unsubstituted saturated 5-membered ring, a substituted or unsubstituted saturated 6-membered ring, a substituted or unsubstituted unsaturated 5-membered ring, or a substituted or unsubstituted unsaturated 6-membered ring, more preferably a benzene ring.
- the optional substituent may further have a substituent.
- the substituent that the optional substituent further has is the same as the optional substituent described above.
- a numerical range expressed using "AA-BB” refers to a range that includes the number AA written before “AA-BB” as the lower limit and the number BB written after "AA-BB” as the upper limit.
- Organic EL element The organic EL element according to one embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as the "organic EL element of the present invention") is a concept that encompasses a first organic EL element, a second organic EL element, and a third organic EL element, which will be described later.
- the first organic EL element of the present invention can achieve higher element performance by being provided with the configuration described below. Specifically, it is possible to realize an organic EL element that has a low driving voltage and is highly efficient from low current density to high current density.
- the second organic EL element of the present invention can achieve higher element performance by having the configuration described below. Specifically, it is possible to realize an organic EL element that has a low driving voltage and is highly efficient even at a low current density.
- the organic EL element according to one aspect of the present invention is a first organic EL element. In one embodiment, the organic EL element according to one aspect of the present invention is a second organic EL element. In one embodiment, the organic EL element according to one aspect of the present invention is a third organic EL element.
- a first organic EL element according to one aspect of the present invention (hereinafter also referred to as “the first organic EL element of the present invention") has a cathode, an anode, and one or more organic layers disposed between the cathode and the anode, and at least one layer of the one or more organic layers contains a first component and a second component.
- the first component is a compound represented by formula (1) described below.
- the second component is selected from the group consisting of an alkali metal, an alkali metal compound, an alkaline earth metal, an alkaline earth metal compound, a rare earth metal, a rare earth metal compound, an organometallic complex containing an alkali metal, an organometallic complex containing an alkaline earth metal, and an organometallic complex containing a rare earth metal.
- the first organic EL element of the present invention by being provided with the above-mentioned configuration, can achieve higher element performance. Specifically, it is possible to realize an organic EL element that has a low driving voltage and is highly efficient from low current density to high current density.
- each component the first component and the second component are different.
- each component of the first organic EL element according to one aspect of the present invention will be described.
- the first component in the first organic EL element according to one aspect of the present invention is a compound represented by the following formula (1).
- At least one of R 1 to R 10 is a group represented by formula (1A).
- R 1 to R 10 that are not the group represented by formula (1A) are each independently a hydrogen atom or a substituent A.
- at least three of R 1 to R 10 are each independently a group represented by formula (1A), a substituent A, or a hydrogen atom that is a deuterium atom.
- L 1A is Single bond, It is a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 50 ring carbon atoms, or a substituted or unsubstituted divalent heterocyclic group having 5 to 50 ring atoms.
- n1A is an integer from 0 to 3. When n1A is 0, (L 1A ) n1A is a single bond. When n1A is 2 or 3, the multiple L 1A are linked to each other in series, and the structure in parentheses is bonded to the L 1A that is the most distant from the anthracene skeleton. The multiple L 1A may be the same or different.
- X 11A is C(R 21A )(R 22A ), N(R 23A ), O, or S.
- One or more pairs of adjacent two or more of R 11A to R 18A are bonded to each other to form a substituted or unsubstituted monocycle, or are bonded to each other to form a substituted or unsubstituted fused ring, or do not form such a ring.
- the substituted or unsubstituted monocycle is formed, one of the atoms constituting the monocycle is bonded to L 1A , or one of R 11A to R 18A and R 21A to R 23A that does not contribute to the formation of the monocycle represents a bond to L 1A .
- R 11A to R 18A and R 21A to R 23A which do not represent a bond with L 1A and do not form a ring are each independently a hydrogen atom or a substituent A.
- the substituent A is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 50 ring carbon atoms, -Si(R 901 )(R 902 )(R 903 ), -O-(R 904 ), -S- (R 905 ), -N(R 906 )(R 907 ), Halogen atoms, nitro groups, It is a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 50 ring carbon atoms, or a substituted or unsubstituted monovalent heterocyclic group having
- R 901 to R 907 each independently represent Hydrogen atoms, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 50 ring carbon atoms, It is a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 50 ring carbon atoms, or a substituted or unsubstituted monovalent heterocyclic group having 5 to 50 ring atoms.
- the two or more substituents A may be the same or different.
- the two or more R 901 to R 907 may be the same or different.
- the compound represented by formula (1) does not contain a structure represented by the following formula (M1), a structure represented by the following formula (M2), a structure represented by the following formula (M3), or a structure represented by the following formula (M4) in the molecule.
- a compound which is different from the above-mentioned conventional materials and does not contain any of the structures represented by Formulae (M1) to (M4) in the molecule and has at least three predetermined groups or deuterium atoms in total on an anthracene skeleton (a first component in a first organic EL device according to one embodiment of the present invention) is useful as an electron transport material when used in combination with a second component described below, and further, an organic EL device using this material has a low driving voltage and does not experience a decrease in EQE from low current density to high current density.
- the voltage has a large effect in the high current density region, and the effect of the structure on the EQE is small, but the effect of the structure is large in the low current density region, and the electrons become excessive, causing the carrier balance to be lost and the EQE to decrease.
- the first component in the first organic EL element according to one embodiment of the present invention which does not contain the above-mentioned electron-accepting structure in the molecule, is used, the carrier balance is maintained from low current density to high current density, and the EQE is not decreased.
- R 1 to R 10 is a group represented by formula (1A).
- R 10 is a group represented by formula (1A)
- the compound represented by formula (1) is represented by the following formula (Ex1).
- R 1 to R 10 are each independently a group represented by formula (1A), a substituent A, or a hydrogen atom which is a deuterium atom.
- the number of hydrogen atoms which are light hydrogen atoms is seven or less.
- R 13A to R 18A and R 23A represents a bond to L 1A .
- R 13A to R 18A represents a bond to L 1A .
- R 13A to R 18A and R 23A represents a bond to L 1A .
- R 13A to R 18A represents a bond to L 1A .
- the wavy line terminating a bond means that there is some atom at the end of the wavy line.
- the bond may terminate in a hydrogen atom, or may be a bond to an atom that can have a valence of two or more (for example, a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom).
- the phrase "not containing any of the structures represented by formulae (M1) to (M4) in the molecule” means that the molecule does not contain the structure represented by formula (M1), does not contain the structure represented by formula (M2), does not contain the structure represented by formula (M3), and does not contain the structure represented by formula (M4) in any site in the molecule; for example, the molecule does not have any of the structures as substituents, and does not contain any of the structures in the parent skeleton.
- a compound including any one of the structure represented by formula (M1), the structure represented by formula (M2), the structure represented by formula (M3), and the structure represented by formula (M4) does not correspond to the first component in the first organic EL element according to one embodiment of the present invention.
- Examples of the substituent containing the structure represented by formula (M1) include a substituent represented by the following formula (M1-1) (an unsubstituted imidazolyl group).
- formula (M1-1) * represents the bonding position of the substituent.
- the carbon atom in formula (M1) corresponds to the carbon atom at position 2 of the imidazole skeleton of formula (M1-1), and the nitrogen atom in formula (M1) corresponds to the nitrogen atom at position 3 of the imidazole skeleton of formula (M1-1).
- the two wavy lines terminating the two bonds extending from the carbon atom in formula (M1) represent the hydrogen atom bonded to the carbon atom in formula (M1-1) and the nitrogen atom at position 1 of the imidazole skeleton of formula (M1-1), and the wavy line terminating the bond extending from the nitrogen atom in formula (M1) represents the carbon atom at position 4 of the imidazole skeleton of formula (M1-1).
- the first component in the first organic EL element according to one embodiment of the present invention does not have an imidazolyl group or a group having an imidazolyl skeleton.
- examples of the compound containing the structure represented by formula (M1) in the parent skeleton include the compound represented by formula (M1-2) below.
- the carbon atom in formula (M1) corresponds to the carbon atom at position 2 of the 1H-naphtho[1,2-d]imidazole skeleton of formula (M1-2), and the nitrogen atom in formula (M1) corresponds to the nitrogen atom at position 3 of the 1H-naphtho[1,2-d]imidazole skeleton of formula (M1-2).
- the two wavy lines terminating the two bonds extending from the carbon atom in formula (M1) represent the hydrogen atom (omitted in formula (M1-2) above) bonded to the carbon atom in formula (M1-2) and the nitrogen atom at position 1 of the 1H-naphtho[1,2-d]imidazole skeleton of formula (M1-2), and the wavy line terminating the bond extending from the nitrogen atom in formula (M1) represents the carbon atom at position 4 of the 1H-naphtho[1,2-d]imidazole skeleton of (M1-2).
- the first component in the first organic EL element according to one embodiment of the present invention does not have an imidazole skeleton.
- a cyano group in which a nitrogen atom and a carbon atom are bonded to each other by a triple bond does not fall under the structure represented by formula (M1).
- a cyano group falls under the structure represented by formula (M3).
- the structure represented by formula (M2) is derived from a phosphine oxide group, that is, the first component in the first organic EL element according to one embodiment of the present invention does not contain a phosphine oxide group.
- two or more wavy lines terminating a bond extending from a phosphorus atom do not mean that a common atom is present at the end of the two or more wavy lines. For example, this does not include a case where a phosphorus atom is bonded to one carbon atom through a double bond.
- a group represented by the following (M2-1) (a monovalent group derived from methylidene phosphoryl) does not fall under the structure represented by formula (M2), and therefore the first component in the first organic EL element according to one aspect of the present invention may have a structure represented by formula (M2-1).
- * represents the bonding position of the substituent.
- the structure represented by formula (M3) is derived from a cyano group, that is, the first component in the first organic EL element according to one embodiment of the present invention does not contain a cyano group.
- the wavy line terminating the bond extending from the carbon atom means that there is one atom at the end of the wavy line.
- the structure represented by formula (M4) is derived from a carbonyl group, that is, the first component in the first organic EL element according to one embodiment of the present invention does not contain a carbonyl group.
- the two wavy lines terminating a bond extending from one carbon atom do not mean that a common atom exists at the end of the two wavy lines. For example, this does not include a case where one carbon atom is bonded to another carbon atom by a double bond.
- a group represented by the following (M4-1) (a monovalent group derived from ethenone) does not correspond to the structure represented by formula (M4), and therefore the first component in the first organic EL element according to one aspect of the present invention may have a structure represented by formula (M4-1).
- * represents the bonding position of the substituent.
- the substituent A which is a "substituted or unsubstituted monovalent heterocyclic group having 5 to 50 ring atoms" and R 901 to R 907 do not include structures represented by formulae (M1) to (M4).
- L 1A which is a "substituted or unsubstituted divalent heterocyclic group having 5 to 50 ring atoms” does not include structures represented by formulae (M1) to (M4).
- At least three of R 1 to R 10 are each independently a group represented by formula (1A) or a substituent A.
- R 1 to R 10 are each independently a substituent A, and the remaining one of R 1 to R 10 is a group represented by formula (1A).
- R 9 and R 10 are each independently a group represented by formula (1A) or a substituent A.
- one of R 9 and R 10 is a group represented by formula (1A), and the other of R 9 and R 10 is a substituent A.
- R 2 , R 9 , and R 10 are each independently a group represented by formula (1A) or a substituent A.
- one of R 9 and R 10 is a group represented by formula (1A), and the other of R 9 and R 10 and R 2 are each independently a substituent A.
- the group represented by formula (1A) is a group represented by any one of the following formulas (1A-1) to (1A-3).
- L 1A and n1A are as defined in formula (1).
- X 11A is C(R 21A )(R 22A ), N(R 23A ), O, or S.
- R 21A to R 23A , R 111A to R 120A , R 121A to R 130A , and R 131A to R 140A represents a bond to L 1A .
- R 21A to R 23A , R 111A to R 120A , R 121A to R 130A , and R 131A to R 140A that do not represent a bond to L 1A each independently represent a hydrogen atom or the substituent A.
- the substituent A is as defined in formula (1).
- X 11A is O or S.
- the compound represented by formula (1) is a compound represented by any one of the following formulas (1-1) to (1-3).
- L 1A and n1A are as defined in formula (1).
- X 111A is O or S.
- R 12 and R 19 are each independently a substituent A.
- R 11 , R 13 to R 18 , and R 121A to R 140A each independently represent a hydrogen atom or the substituent A.
- the substituent A is as defined in formula (1).
- the compound represented by any one of the formulas (1-1) to (1-3) does not contain a structure represented by the following formula (M1), a structure represented by the following formula (M2), a structure represented by the following formula (M3), and a structure represented by the following formula (M4) in the molecule.
- L 1A is a single bond.
- the compound represented by formula (1) is a compound represented by any one of the following formulas (1-11) to (1-41).
- X 111A is O or S.
- R 12 , R 13 , and R 19 are each independently a substituent A.
- R 121A to R 140A each independently represent a hydrogen atom or the substituent A.
- the substituent A is as defined in formula (1).
- the compound represented by any one of the formulas (1-11) to (1-41) does not contain a structure represented by the following formula (M1), a structure represented by the following formula (M2), a structure represented by the following formula (M3), or a structure represented by the following formula (M4) in the molecule.
- R 41 to R 43 , R 46 , and R 49 to R 53 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 50 carbon atoms, an aryl group having 6 to 50 ring carbon atoms, or a monovalent heterocyclic group having 5 to 50 ring atoms.
- R 41 to R 43 , R 46 , and R 49 to R 53 are present, each of the two or more R 41 to R 43 , R 46 , and R 49 to R 53 may be the same or different.
- the substituent in the case of "substituted or unsubstituted" in formula (1) is an alkyl group having 1 to 50 carbon atoms, It is selected from the group consisting of an aryl group having 6 to 50 ring carbon atoms and a monovalent heterocyclic group having 5 to 50 ring atoms.
- the substituent in the case of "substituted or unsubstituted" in formula (1) is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, It is selected from the group consisting of an aryl group having 6 to 18 ring carbon atoms and a monovalent heterocyclic group having 5 to 18 ring atoms.
- a hydrogen atom when a hydrogen atom is a deuterium atom, it means that the ratio of deuterium atoms to the total of light hydrogen atoms and deuterium atoms in the hydrogen atom is greater than the natural abundance ratio.
- the fact that the ratio of deuterium atoms to the total of light hydrogen atoms and deuterium atoms is greater than the natural abundance ratio can be confirmed using a nuclear magnetic resonance spectrometer.
- the compound represented by formula (1) can be synthesized by using known reactions and raw materials that are suited to the target product.
- the second component in the first organic EL element is selected from the group consisting of an alkali metal, an alkali metal compound, an alkaline earth metal, an alkaline earth metal compound, a rare earth metal, a rare earth metal compound, an organometallic complex containing an alkali metal, an organometallic complex containing an alkaline earth metal, and an organometallic complex containing a rare earth metal.
- Alkali metals include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, and francium.
- Alkaline earth metals include beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, and radium.
- the alkaline earth metal is one or more metals selected from the group consisting of calcium, strontium, barium, and radium.
- Rare earth metals include scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and lutetium.
- alkali metal compound examples include alkali oxides such as Li 2 O, Cs 2 O, and K 2 O, and alkali halides such as LiF, NaF, CsF, and KF.
- alkaline earth metal compound examples include BaO, SrO, CaO, and mixtures thereof such as Ba x Sr 1-x O (0 ⁇ x ⁇ 1) and Ba x Ca 1-x O (0 ⁇ x ⁇ 1).
- rare earth metal compounds include YbF3 , ScF3 , ScO3 , Y2O3 , Ce2O3 , GdF3 , and TbF3 .
- the organometallic complexes containing an alkali metal, an alkaline earth metal, and a rare earth metal are not particularly limited as long as they contain at least one of an alkali metal ion, an alkaline earth metal ion, and a rare earth metal ion as the metal ion, respectively.
- the ligands include quinolinol, benzoquinolinol, acridinol, phenanthridinol, hydroxyphenyloxazole, hydroxyphenylthiazole, hydroxydiaryloxadiazole, hydroxydiarylthiadiazole, hydroxyphenylpyridine, hydroxyphenylbenzimidazole, hydroxybenzotriazole, hydroxyfulborane, bipyridyl, phenanthroline, phthalocyanine, porphyrin, cyclopentadiene, ⁇ -diketones, azomethines, and derivatives thereof.
- An example of an organometallic complex containing an alkali metal is 8-hydroxyquinolinolato-lithium (Liq).
- the second component is selected from the group consisting of alkali metals, alkali metal compounds, and organometallic complexes containing alkali metals.
- the second component is lithium (Li), ytterbium (Yb), lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF 2 ), 8-hydroxyquinolinolato-lithium (Liq), or lithium oxide (LiO x ).
- the ratio of the first component to the second component in the layer containing the first component and the second component (hereinafter also referred to as "Layer A"), but in one embodiment, the ratio of the first component to the total of the first component and the second component is 30 to 70 mass %, and may be 40 to 60 mass %.
- Layer A may or may not contain components other than the first and second components.
- Layer A consists essentially of the first and second components.
- the phrase "consisting essentially of only the first component and the second component” means that no other components are contained in Layer A, or that other components are contained in trace amounts within a range that does not impair the effects of the present invention. For example, this state applies when other components are mixed in as unavoidable impurities.
- Layer A is at least 80% by weight, at least 90% by weight, at least 95% by weight, at least 99% by weight, at least 99.5% by weight, at least 99.9% by weight, at least 99.99% by weight, or 100% by weight of the first component and the second component.
- Layer A is at least 80 mol%, at least 90 mol%, at least 95 mol%, at least 99 mol%, at least 99.5 mol%, at least 99.9 mol%, at least 99.99 mol%, or 100 mol% of the first component and the second component. In one embodiment, Layer A consists solely of the first and second components.
- a second organic EL element includes a cathode, an anode, and one or more organic layers disposed between the cathode and the anode, and at least one of the one or more organic layers contains a first component and a second component.
- the first component is a compound that satisfies the formula (R1) and formula (R2) described below, and does not contain any of the structures represented by formulas (M1) to (M4) in the molecule.
- the second component is selected from the group consisting of an alkali metal, an alkali metal compound, an alkaline earth metal, an alkaline earth metal compound, a rare earth metal, a rare earth metal compound, an organometallic complex containing an alkali metal, an organometallic complex containing an alkaline earth metal, and an organometallic complex containing a rare earth metal.
- the second organic EL element according to one aspect of the present invention has the above-mentioned configuration, and thus can achieve higher element performance. Specifically, it is possible to realize an organic EL element that has a low driving voltage and is highly efficient even at a low current density.
- each component the first component and the second component are different.
- each component of the second organic EL element according to one embodiment of the present invention will be described.
- the first component in the second organic EL element is a compound satisfying the following formulae (R1) and (R2) and not containing any of the structures represented by the following formulae (M1) to (M4) in the molecule: 40mV/nm ⁇ GSP_slope...(R1) -2.80eV ⁇ LUMO ⁇ -1.86eV...(R2) (In formula (R1), GSP_slope represents a giant surface potential gradient. In formula (R2), LUMO represents the energy level of the lowest unoccupied molecular orbital.)
- GSP stands for Giant Surface Polarization. As described later, GSP is in principle proportional to the film thickness. In order to treat it as a value independent of the film thickness, GSP is expressed as the film thickness in formula (R1). The value obtained by dividing the potential gradient by the potential gradient (GSP_slope) is used. The GSP_slope is measured by the method described in the Examples.
- GSP is the potential generated on the film surface due to the slight orientation of the dipole moment of organic molecules in the film (layer) such as the organic layer that constitutes the organic EL element, and is known to be proportional to the film thickness in principle. If there is a potential on the film surface, an opposite charge is injected to cancel it, so GSP can be said to be a physical property that directly affects the amount of charge injection.
- the amount of charge injection is one of the important indicators for optimizing the carrier balance of electrons and holes in each layer of an organic EL element and improving the performance of the element.
- EQE ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ (In the formula, ⁇ represents the carrier balance factor, ⁇ represents the exciton generation probability (TTF efficiency), ⁇ represents the luminescence quantum yield of the dopant material, and ⁇ represents the light extraction efficiency.)
- GSP_slope There is no particular upper limit for GSP_slope, but if GSP_slope is too large, the amount of carriers injected may increase too much, resulting in a decrease in EQE.
- the first component satisfies the following formula (R1-1): GSP_slope ⁇ 60mV/nm...(R1-1) (In formula (R1-1), GSP_slope is as defined in formula (R1) above.)
- the first component satisfies the following formula (R1-2): 41mV/nm ⁇ GSP_slope...(R1-2) (In formula (R1-2), GSP_slope is as defined in formula (R1) above.)
- the first component satisfies the following formula (R1-3): 41mV/nm ⁇ GSP_slope ⁇ 60mV/nm...(R1-3) (In formula (R1-3), GSP_slope is as defined in formula (R1) above.)
- the first component satisfies the following formula (R1-4): 42mV/nm ⁇ GSP_slope ⁇ 51mV/nm...(R1-4) (In formula (R1-4), GSP_slope is as defined in formula (R1) above.)
- the GSP_slope of the first component is 41 mV/nm or greater, or 42 mV/nm or greater.
- the GSP_slope of the first component is 58 mV/nm or less, 56 mV/nm or less, 54 mV/nm or less, or 52 mV/nm or less.
- LUMO means the energy level of the lowest unoccupied molecular orbital. LUMO is measured by the method described in the Examples.
- the first component satisfies the following formula (R2-1): -2.60eV ⁇ LUMO ⁇ -2.00eV...(R2-1) (In formula (R2-1), LUMO is as defined in formula (R2) above.)
- the first component satisfies the following formula (R2-2): -2.26eV ⁇ LUMO ⁇ -2.09eV...(R2-2) (In formula (R2-2), LUMO is as defined in formula (R2) above.)
- the LUMO of the first component is ⁇ 1.90 eV or less, ⁇ 1.95 eV or less, ⁇ 2.00 eV or less, ⁇ 2.05 eV or less, or ⁇ 2.09 eV or less. In one embodiment, the LUMO of the first component is ⁇ 2.80 eV or greater, ⁇ 2.70 eV or greater, ⁇ 2.60 eV or greater, ⁇ 2.50 eV or greater, ⁇ 2.40 eV or greater, ⁇ 2.30 eV or greater, or ⁇ 2.26 eV or greater.
- the first component satisfies the formula (R1-3) and the formula (R2-2).
- the first component in the second organic EL element according to one embodiment of the present invention can be synthesized by using known reactions and raw materials suited to the target product.
- first component in the second organic EL element according to one embodiment of the present invention are described below, but these are merely illustrative and the first component is not limited to the following specific examples.
- the second component in the second organic EL element is selected from the group consisting of an alkali metal, an alkali metal compound, an alkaline earth metal, an alkaline earth metal compound, a rare earth metal, a rare earth metal compound, an organometallic complex containing an alkali metal, an organometallic complex containing an alkaline earth metal, and an organometallic complex containing a rare earth metal.
- the ratio of the first component to the second component in the layer containing the first component and the second component (hereinafter also referred to as "Layer A") is not particularly limited.
- the matters described in the first organic EL element according to one embodiment of the present invention can be applied to Layer A.
- An organic EL element 1 includes a substrate 2, an anode 3, an organic light-emitting layer 5, a cathode 10, an organic layer 4 located between the anode 3 and the light-emitting layer 5, and an organic layer 6 located between the light-emitting layer 5 and the cathode 10.
- Each of the organic layer 4 and the organic layer 6 may be a single layer or may be composed of multiple layers.
- the organic EL element according to one aspect of the present invention includes an anode, an emitting layer, an electron transporting region, and a cathode, in this order, and at least one layer in the electron transporting region includes the first component and the second component (including a combination of the first component in the first organic EL element according to one aspect of the present invention and the second component in the first organic EL element according to one aspect of the present invention, or a combination of the first component in the second organic EL element according to one aspect of the present invention and the second component in the second organic EL element according to one aspect of the present invention).
- the electron transport zone is a general term for one or more layers disposed between the light-emitting layer and the cathode.
- the electron transport zone is, for example, composed of layers called a hole blocking layer, an electron transport layer, and an electron injection layer, which will be described later, from the light-emitting layer side, and may be a laminated structure including all of these layers, or may be a layered structure including only some of these layers.
- two or more types of layers may be used, and for example, two types of electron transport layers having different compositions may be laminated.
- Each layer may be formed using only one type of material, or may be formed using two or more types of materials in combination.
- the laminate structure of the electron transport region in the organic EL element is exemplified below.
- the electron transport zone has at least a first layer and a second layer in this order from the light emitting layer side
- the second layer comprises the first component and the second component (comprising a combination of the first component in the first organic EL element according to one embodiment of the present invention and the second component in the first organic EL element according to one embodiment of the present invention, or comprising a combination of the first component in the second organic EL element according to one embodiment of the present invention and the second component in the second organic EL element according to one embodiment of the present invention).
- the second layer is substantially free of a compound containing the structure represented by formula (M1) in its molecule, a compound containing the structure represented by formula (M2) in its molecule, a compound containing the structure represented by formula (M3) in its molecule, and a compound containing the structure represented by formula (M4) in its molecule.
- substantially free means that the second layer does not contain any other components at all, or that the second layer contains trace amounts of other components that do not impair the effects of the present invention. For example, this state applies when the other components are mixed in as unavoidable impurities.
- the second layer consists essentially of the first component and the second component (consist essentially of a combination of the first component in the first organic EL element according to one aspect of the present invention and the second component in the first organic EL element according to one aspect of the present invention, or consists essentially of a combination of the first component in the second organic EL element according to one aspect of the present invention and the second component in the second organic EL element according to one aspect of the present invention).
- the phrase "consisting essentially of only the first and second components” means that the second layer does not contain any other components at all, or contains trace amounts of other components within a range that does not impair the effects of the present invention. For example, this state applies when other components are mixed in as unavoidable impurities.
- a typical element configuration of the organic EL element is, for example, a structure in which the following structures are laminated on a substrate. (1) anode/light-emitting layer/electron-transporting region/cathode (2) anode/hole-transporting region/light-emitting layer/electron-transporting region/cathode ("/" indicates that each layer is stacked adjacent to the other).
- the hole transport zone is a general term for one or more layers arranged between the anode and the light emitting layer.
- the hole transport zone is, for example, composed of layers called an electron blocking layer, a hole transport layer, and a hole injection layer, which will be described later, from the light emitting layer side, and may be a laminated structure including all of these layers, or may be a layered structure including only some of these layers.
- two or more types of layers may be used, and for example, two types of hole transport layers having different compositions may be laminated.
- Each layer may be formed using only one type of material, or may be formed using two or more types of materials in combination.
- the substrate is used as a support for the light-emitting element.
- glass, quartz, plastic, etc. can be used as the substrate.
- a flexible substrate may also be used.
- a flexible substrate is a substrate that can be bent (flexible), and examples of the flexible substrate include plastic substrates made of polycarbonate and polyvinyl chloride.
- anode For the anode formed on the substrate, it is preferable to use a metal, alloy, electrically conductive compound, or a mixture thereof having a large work function (specifically, 4.0 eV or more).
- a metal, alloy, electrically conductive compound, or a mixture thereof having a large work function specifically, 4.0 eV or more.
- Specific examples include indium oxide-tin oxide (ITO), indium oxide-tin oxide containing silicon or silicon oxide, indium oxide-zinc oxide, tungsten oxide, indium oxide containing zinc oxide, and graphene.
- ITO indium oxide-tin oxide
- ITO indium oxide-tin oxide containing silicon or silicon oxide
- indium oxide-zinc oxide silicon oxide
- tungsten oxide indium oxide containing zinc oxide
- graphene graphene
- Other examples include gold (Au), platinum (Pt), or nitrides of metal materials (for example, titanium nitride).
- the hole injection layer is a layer containing a substance with high hole injection properties.
- the substance with high hole injection properties include molybdenum oxide, titanium oxide, vanadium oxide, rhenium oxide, ruthenium oxide, chromium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, tantalum oxide, silver oxide, tungsten oxide, manganese oxide, aromatic amine compounds, and polymer compounds (oligomers, dendrimers, polymers, etc.).
- the hole transport layer is a layer containing a substance with high hole transport properties.
- an aromatic amine compound, a carbazole derivative, an anthracene derivative, or the like can be used.
- Polymer compounds such as poly(N-vinylcarbazole) (abbreviation: PVK) and poly(4-vinyltriphenylamine) (abbreviation: PVTPA) can also be used.
- PVK poly(N-vinylcarbazole)
- PVTPA poly(4-vinyltriphenylamine)
- other substances may be used as long as they have a higher hole transport property than electron transport properties.
- the layer containing a substance with high hole transport properties may be not only a single layer, but also a laminate of two or more layers made of the above substances.
- the light-emitting layer is a layer containing a highly light-emitting substance, and various materials can be used.
- a fluorescent compound that emits fluorescence or a phosphorescent compound that emits phosphorescence can be used as a highly light-emitting substance.
- a fluorescent compound is a compound that can emit light from a singlet excited state
- a phosphorescent compound is a compound that can emit light from a triplet excited state.
- blue-based fluorescent materials examples include pyrene derivatives, styrylamine derivatives, chrysene derivatives, fluoranthene derivatives, fluorene derivatives, diamine derivatives, triarylamine derivatives, etc.
- green-based fluorescent materials examples include aromatic amine derivatives, etc.
- red-based fluorescent materials examples include tetracene derivatives, diamine derivatives, etc.
- blue phosphorescent materials usable in the light-emitting layer metal complexes such as iridium complexes, osmium complexes, platinum complexes, etc. are used.
- iridium complexes As green phosphorescent materials usable in the light-emitting layer, iridium complexes, etc. are used. As red phosphorescent materials usable in the light-emitting layer, metal complexes such as iridium complexes, platinum complexes, terbium complexes, europium complexes, etc. are used.
- the light-emitting layer may have a structure in which the highly light-emitting substance (guest material) described above is dispersed in another substance (host material).
- a substance for dispersing the highly light-emitting substance various substances can be used, and it is preferable to use a substance having a higher lowest unoccupied molecular orbital level (LUMO level) and a lower highest occupied molecular orbital level (HOMO level) than the highly light-emitting substance.
- a substance (host material) for dispersing a highly luminescent substance 1) a metal complex such as an aluminum complex, a beryllium complex, or a zinc complex; 2) a heterocyclic compound such as an oxadiazole derivative, a benzimidazole derivative, or a phenanthroline derivative; 3) a condensed aromatic compound such as a carbazole derivative, an anthracene derivative, a phenanthrene derivative, a pyrene derivative, or a chrysene derivative; or 4) an aromatic amine compound such as a triarylamine derivative or a condensed polycyclic aromatic amine derivative.
- a delayed fluorescent (thermally activated delayed fluorescent) compound can be used as the host material. It is also preferable that the light-emitting layer contains the material used in the present invention described above and a delayed fluorescent host compound.
- an electron blocking layer Adjacent to the light-emitting layer, an electron blocking layer, a hole blocking layer, an exciton (triplet) blocking layer, etc. may be provided.
- the electron blocking layer is a layer having a function of preventing electrons from leaking from the light-emitting layer to the hole transport layer.
- the hole blocking layer is a layer having a function of preventing holes from leaking from the light-emitting layer to the electron transport layer.
- the exciton blocking layer is a layer having a function of preventing excitons generated in the light-emitting layer from diffusing to adjacent layers and confining the excitons within the light-emitting layer.
- the electron transport layer is a layer containing a substance having high electron transport properties, and may be formed using 1) a metal complex such as an aluminum complex, a beryllium complex, or a zinc complex, 2) a heteroaromatic compound such as an imidazole derivative, a benzimidazole derivative, an azine derivative, a carbazole derivative, or a phenanthroline derivative, or 3) a polymer compound.
- a metal complex such as an aluminum complex, a beryllium complex, or a zinc complex
- a heteroaromatic compound such as an imidazole derivative, a benzimidazole derivative, an azine derivative, a carbazole derivative, or a phenanthroline derivative, or 3) a polymer compound.
- the electron injection layer is a layer containing a substance with high electron injection properties, and may be made of a metal complex compound such as lithium (Li), ytterbium (Yb), lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF 2 ), or 8-hydroxyquinolinolato-lithium (Liq), an alkali metal such as lithium oxide (LiO x ), an alkaline earth metal, or a compound thereof.
- a metal complex compound such as lithium (Li), ytterbium (Yb), lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF 2 ), or 8-hydroxyquinolinolato-lithium (Liq)
- an alkali metal such as lithium oxide (LiO x ), an alkaline earth metal, or a compound thereof.
- cathode For the cathode, it is preferable to use a metal, alloy, electrically conductive compound, or a mixture thereof having a small work function (specifically, 3.8 eV or less).
- a cathode material include elements belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, i.e., alkali metals such as lithium (Li) and cesium (Cs), alkaline earth metals such as magnesium (Mg), calcium (Ca), and strontium (Sr), and alloys containing these (e.g., MgAg, AlLi), rare earth metals such as europium (Eu), ytterbium (Yb), and alloys containing these.
- alkali metals such as lithium (Li) and cesium (Cs)
- alkaline earth metals such as magnesium (Mg), calcium (Ca), and strontium (Sr)
- alloys containing these e.g., MgAg, AlLi
- rare earth metals such
- the thickness of each layer is not particularly limited, but in general, a thickness in the range of several nm to 1 ⁇ m is preferable in order to suppress defects such as pinholes, keep the applied voltage low, and improve the light emission efficiency.
- each layer is not particularly limited. Conventionally known methods such as vacuum deposition and spin coating can be used. Each layer such as the light-emitting layer can be formed by a known method such as vacuum deposition, molecular beam deposition (MBE), or a coating method such as dipping a solution dissolved in a solvent, spin coating, casting, bar coating, or roll coating.
- MBE molecular beam deposition
- a first composition according to one embodiment of the present invention includes a first component and a second component.
- the first component is a compound represented by the above formula (1).
- the second component is selected from the group consisting of an alkali metal, an alkali metal compound, an alkaline earth metal, an alkaline earth metal compound, a rare earth metal, a rare earth metal compound, an organometallic complex containing an alkali metal, an organometallic complex containing an alkaline earth metal, and an organometallic complex containing a rare earth metal.
- the first and second components in the first composition according to one embodiment of the present invention are as described above in the first organic EL element according to one embodiment of the present invention.
- the form of the composition is not particularly limited, and examples thereof include a solid, a solution, and a film (layer).
- the film (layer) include an organic layer (e.g., a hole blocking layer, an electron transport layer, an electron injection layer) that constitutes an organic EL element.
- the second composition includes a first component and a second component.
- the first component is a compound satisfying the above-mentioned formula (R1) and formula (R2), and is a compound that does not contain any of the structures represented by the above-mentioned formulas (M1) to (M4) in the molecule.
- the second component is selected from the group consisting of an alkali metal, an alkali metal compound, an alkaline earth metal, an alkaline earth metal compound, a rare earth metal, a rare earth metal compound, an organometallic complex containing an alkali metal, an organometallic complex containing an alkaline earth metal, and an organometallic complex containing a rare earth metal.
- the first and second components in the second composition according to one embodiment of the present invention are as described above in the second organic EL element according to one embodiment of the present invention.
- the form of the composition is not particularly limited, and examples thereof include a solid, a solution, and a film (layer).
- the film (layer) include an organic layer (e.g., a hole blocking layer, an electron transport layer, an electron injection layer) that constitutes an organic EL element.
- An electronic device includes the organic EL element according to an aspect of the present invention or a third organic EL element described below.
- Specific examples of electronic devices include display components such as organic EL panel modules, display devices for televisions, mobile phones, and personal computers, and light-emitting devices such as lighting and vehicle lamps.
- a compound according to one embodiment of the present invention is a compound represented by the following formula (2).
- Ring a is It is a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring having 10 to 50 ring carbon atoms, or a substituted or unsubstituted heterocyclic ring having 6 to 50 ring atoms.
- R 101 to R 107 , R 111 to R 113 , R 121 to R 125 , and R 131 to R 135 each independently represent a hydrogen atom or the substituent R.
- at least one of R 111 to R 113 is a substituent R, or the ring a has at least one substituent.
- the substituent R is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 50 ring carbon atoms, -Si(R 901 )(R 902 )(R 903 ), -O-(R 904 ), -S- (R 905 ), -N(R 906 )(R 907 ), Halogen atoms, cyano groups, nitro groups, It is a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 50 ring carbon atoms, or a substituted or unsubstituted monovalent heterocyclic group having 5 to 50 ring atoms.
- R 901 to R 907 each independently represent Hydrogen atoms, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 50 ring carbon atoms, It is a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 50 ring carbon atoms, or a substituted or unsubstituted monovalent heterocyclic group having 5 to 50 ring atoms.
- the two or more R 901 to R 907 may be the same or different.
- the two or more substituents R may be the same or different.
- ring a forms a fused ring with the benzofuran skeleton, i.e., ring a has at least one carbon-carbon bond and shares the carbon-carbon bond with the benzofuran skeleton.
- ring a comprises a six-membered ring structure having at least one carbon-carbon bond, which is shared with the benzofuran backbone.
- the compound represented by formula (2) is a compound represented by formula (2-1) below.
- R 101 to R 107 , R 111 to R 119 , R 121 to R 125 , and R 131 to R 135 each independently represent a hydrogen atom or a substituent R, provided that at least one of R 111 to R 119 is a substituent R.
- the substituent R is as defined in formula (2).
- the compound represented by formula (2) is a compound represented by formula (2-11) below.
- R 101 to R 107 , R 111 to R 115 , R 117 to R 119 , R 121 to R 125 , R 131 to R 135 , and R 141 to R 145 each independently represent a hydrogen atom or a substituent R.
- the substituent R is as defined in formula (2).
- the substituent R is a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 50 ring carbon atoms. In one embodiment, the substituent R is an unsubstituted aryl group having 6 to 50 ring carbon atoms.
- R 101 to R 107 , R 111 to R 115 , R 117 to R 119 , R 121 to R 125 , R 131 to R 135 , and R 141 to R 145 are hydrogen atoms.
- the compound represented by formula (2) contains at least one deuterium atom.
- R 101 to R 107 are hydrogen atoms; a hydrogen atom held by R 101 to R 107 which are the substituents R; R 111 to R 113 are hydrogen atoms; a hydrogen atom held by R 111 to R 113 which are the substituents R; R 121 to R 125 are hydrogen atoms; a hydrogen atom held by R 125 to R 125 which are the substituents R; R 131 to R 135 are hydrogen atoms; a hydrogen atom held by R 131 to R 135 which are the substituents R; a hydrogen atom possessed by ring a (including a hydrogen atom possessed by a substituent possessed by ring a), wherein one or more hydrogen atoms selected from the group consisting of are deuterium atoms.
- R 41 to R 43 , R 46 , and R 49 to R 53 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 50 carbon atoms, an aryl group having 6 to 50 ring carbon atoms, or a monovalent heterocyclic group having 5 to 50 ring atoms.
- R 41 to R 43 , R 46 , and R 49 to R 53 are present, each of the two or more R 41 to R 43 , R 46 , and R 49 to R 53 may be the same or different.
- the substituent in the case of "substituted or unsubstituted" in formula (2) is an alkyl group having 1 to 50 carbon atoms, It is selected from the group consisting of an aryl group having 6 to 50 ring carbon atoms and a monovalent heterocyclic group having 5 to 50 ring atoms.
- the substituent in the case of "substituted or unsubstituted" in formula (2) is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, It is selected from the group consisting of an aryl group having 6 to 18 ring carbon atoms and a monovalent heterocyclic group having 5 to 18 ring atoms.
- Compounds according to one aspect of the present invention can be synthesized by using known reactions and raw materials that are suited to the target product.
- Specific examples of compounds represented by formula (2) include those that satisfy formula (2) among the specific examples of compounds represented by formula (1) described above.
- a third organic EL element has a cathode, an anode, and one or more organic layers disposed between the cathode and the anode, and at least one layer of the one or more organic layers contains a compound represented by formula (2).
- the contents described for the "first organic EL element according to one embodiment of the present invention" can be applied, except that at least one layer of the one or more organic layers contains a compound represented by formula (2) instead of a compound represented by formula (1).
- the comparative compounds used in the production of the comparative organic EL devices are shown below.
- Example 1 Preparation of Organic EL Element> An organic EL device was fabricated as follows. A glass substrate (manufactured by Geomatic Co., Ltd.) with an ITO transparent electrode (anode) measuring 25 mm ⁇ 75 mm ⁇ 1.1 mm was ultrasonically cleaned in isopropyl alcohol for 5 minutes, and then UV ozone cleaned for 30 minutes. The ITO film thickness was 130 nm. The cleaned glass substrate with the transparent electrode was attached to a substrate holder in a vacuum deposition apparatus.
- first hole transport layer with a thickness of 10 nm.
- the compound HT-1 was evaporated to form a second hole transport layer having a thickness of 80 nm.
- the compound HT-2 was evaporated to form a third hole transport layer having a thickness of 5 nm.
- compound BH-1 host material
- compound BD-1 dopant material
- compound ET-1 was evaporated to form a first electron transport layer having a thickness of 5 nm.
- compound 1-1 and 8-hydroxyquinolinolato-lithium (Liq) were co-deposited so that the proportion of Liq was 50 mass %, to form a second electron transport layer with a thickness of 25 nm.
- Metal Yb was evaporated onto the second electron transport layer to form an electron injection layer having a thickness of 1 nm.
- Metallic Al was evaporated onto the electron injection layer to form a cathode having a thickness of 50 nm.
- the device configuration of the organic EL device of Example 1 is roughly shown as follows. ITO(130)/HT-1:HA(10:3%)/HT-1(80)/HT-2(5)/BH-1:BD-1 (20:1%)/ET-1(5)/Compound 1-1:Liq(25:50%)/Yb(1)/Al(50)
- the numbers in parentheses indicate the film thickness (unit: nm), and the percentages in parentheses indicate the proportion (mass %) of the latter compound in the layer.
- EQE ratio (EQE at 0.1 mA/ cm2 )/(EQE at 10 mA/ cm2 )
- Examples 2 to 3 An organic EL device was produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that in forming the second electron transport layer, the compound 1-1 was replaced with a compound shown in Table 1. The results are shown in Table 1.
- Comparative Examples 1 to 5 An organic EL device was produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that in forming the second electron transport layer, the compound 1-1 was replaced with a compound shown in Table 1. The results are shown in Table 1.
- Comparative Example 1 is an organic EL element using a compound (compound Ref1-1) that contains a structure represented by formula (M1) (electron-accepting structure) in the molecule and has been conventionally used as an electron transport material or the like in organic EL elements, and the EQE ratio was low, and the EQE decreased at low current density. This is thought to be due to the fact that the influence of the electron-accepting structure is greater in the low current density region than in the high current density region, resulting in an excess of electrons and disrupting the carrier balance. Moreover, the organic EL elements of Comparative Examples 2 to 5, which used compounds that did not satisfy the specific structural conditions, also had low EQE ratios.
- M1 electron-accepting structure
- the first organic EL element of the present invention (Examples 1 to 3) using a compound satisfying specific structural conditions exhibited approximately the same driving voltage and approximately the same EQE at a high current density (10 mA/cm 2 ) as the organic EL elements of Comparative Examples 1 to 5.
- a low current density (0.1 mA/cm 2 )
- the organic EL elements of Examples 1 and 2 exhibited an EQE approximately the same as that at a high current density (10 mA/cm 2 )
- the organic EL elements of Comparative Examples 1 to 5 exhibited a low EQE.
- Example 4 Preparation of Organic EL Element> An organic EL device was fabricated as follows. A glass substrate (manufactured by Geomatic Co., Ltd.) with an ITO transparent electrode (anode) measuring 25 mm x 75 mm x 1.1 mm was ultrasonically cleaned in isopropyl alcohol for 5 minutes, and then UV ozone cleaned for 30 minutes. The ITO film thickness was 130 nm. The cleaned glass substrate with the transparent electrode was attached to a substrate holder of a vacuum deposition apparatus.
- first hole transport layer with a thickness of 10 nm.
- the compound HT-3 was evaporated to form a second hole transport layer having a thickness of 80 nm.
- the compound HT-4 was evaporated to form a third hole transport layer having a thickness of 5 nm.
- compound BH-2 host material
- compound BD-2 dopant material
- compound ET-2 was evaporated to form a first electron transport layer having a thickness of 5 nm.
- compound 1-4 and 8-hydroxyquinolinolato-lithium (Liq) were co-deposited so that the proportion of Liq was 50 mass %, to form a second electron transport layer with a thickness of 25 nm.
- Metal Yb was evaporated onto the second electron transport layer to form an electron injection layer having a thickness of 1 nm.
- Metallic Al was evaporated onto the electron injection layer to form a cathode having a thickness of 50 nm.
- the device configuration of the organic EL device of Example 4 is roughly shown as follows. ITO(130)/HT-3:HA(10:3%)/HT-3(80)/HT-4(5)/BH-2:BD-2 (20:1%)/ET-2(5)/Compound 1-4:Liq(25:50%)/Yb(1)/Al(50)
- the numbers in parentheses indicate the film thickness (unit: nm), and the percentages in parentheses indicate the proportion (mass %) of the latter compound in the layer.
- Examples 5 to 6 An organic EL device was produced and evaluated in the same manner as in Example 4, except that in forming the second electron transport layer, the compound shown in Table 2 was used instead of compound 1-4. The results are shown in Table 2.
- GSP_slope giant surface potential
- LUMO lowest unoccupied molecular orbital
- GSP_slope The giant surface polarization (GSP) gradient (GSP_slope) was determined by measuring the film thickness dependency of the surface potential.
- the object to be measured in the chamber was shielded from light, and the object to be measured was evaporated to a thickness of 20 nm on an ITO substrate at a deposition rate of 2 ⁇ /s under a vacuum of 10 ⁇ 5 Pa, and the surface potential (unit: mV) of the evaporated film was measured.
- the deposition and surface potential measurement were both performed in a vacuum and in a light-shielded state.
- the sample was placed in the same chamber (in a light-shielded state and in a vacuum) throughout the repeated deposition and measurement.
- "Repeated five times" means that 20 nm of deposition was performed on a sample (ITO substrate), the surface potential was measured, an additional 20 nm of deposition was performed on the same sample (i.e., the total thickness of the deposition film was 40 nm), the surface potential was measured, an additional 20 nm of deposition was performed on the same sample (i.e., the total thickness of the deposition film was 60 nm), the surface potential was measured, an additional 20 nm of deposition was performed on the same sample (i.e., the total thickness of the deposition film was 80 nm), the surface potential was measured, and an additional 20 nm of deposition was performed on the same sample (i.e., the total thickness of the deposition film was 100 nm
- Ere and Efc are as follows.
- Ere First reduction potential of the object to be measured (DPV, Negativescan)
- Efc first oxidation potential of ferrocene (DPV, Positivescan), (ca. +0.55 V vs Ag/AgCl)
- the redox potential was measured by differential pulse voltammetry (DPV) using an electrochemical analyzer (ALS: CHI852D).
- the sample solution used for the measurement was prepared by dissolving the measurement target in N,N-dimethylformamide (DMF) as a solvent to a concentration of 1.0 mmol/L.
- Tetrabutylammonium hexafluorophosphate (TBHP) was dissolved as a supporting electrolyte to a concentration of 100 mmol/L.
- a glassy carbon electrode was used as the working electrode, and a platinum (Pt) electrode was used as the counter electrode.
- Table 3 shows whether the first component and the comparative example compounds satisfy the structural condition that "the molecules do not contain any of the structures represented by formulae (M1) to (M4).”
- Example 7 An organic EL element was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
- Example 8 An organic EL device was produced and evaluated in the same manner as in Example 7, except that in forming the second electron transport layer, compound 1-2 was used instead of compound 1-1. The results are shown in Table 3.
- the second organic EL element of the present invention (Examples 3 and 4) using a compound whose GSP_slope and LUMO are within a specified range and which satisfies specific structural conditions, has a low driving voltage, a high EQE ratio, and maintains the EQE even at a low current density (0.1 mA/cm 2 ).
- Ref1-1 has a GSP_slope and a LUMO within a predetermined range, but does not satisfy the above-mentioned structural condition (containing a structure represented by formula (M1) in the molecule).
- Comparative Example 6 using Ref1-1 had a low EQE ratio, and it was found that the EQE decreased at low current density.
- Ref1-2 and Ref1-3 have a LUMO within a predetermined range and satisfy the above-mentioned structural conditions, but the GSP_slope is outside the predetermined range.
- Comparative Examples 7 and 8 using these compounds have a LUMO within the predetermined range, so the voltage was comparable to that of Examples 7 and 8, but the EQE ratio was low, and it was found that the EQE decreased at low current densities.
- Ref1-5 has a GSP_slope within a predetermined range, but a LUMO outside the predetermined range, and does not satisfy the above-mentioned structural condition (containing a structure represented by formula (M3) in the molecule).
Landscapes
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Abstract
Description
特許文献1には、有機EL素子の電子輸送層に特定の構造を有する化合物を用いることが開示されている。
1.陰極と、
陽極と、
前記陰極と前記陽極との間に配置された1又は2以上の有機層と、
を有し、
前記1又は2以上の有機層のうち少なくとも1層が、第1成分と、第2成分と、を含み、
前記第1成分は、下記式(1)で表される化合物であり、
前記第2成分は、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、希土類金属、希土類金属化合物、アルカリ金属を含む有機金属錯体、アルカリ土類金属を含む有機金属錯体、及び希土類金属を含む有機金属錯体からなる群から選択される、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
R1~R10のうち少なくとも1つは、式(1A)で表される基である。
前記式(1A)で表される基ではないR1~R10は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基Aである。ただし、R1~R10のうち少なくとも3つは、それぞれ独立に、前記式(1A)で表される基、置換基A、又は重水素原子である水素原子である。
式(1A)中、
L1A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。
n1Aは0~3の整数である。
n1Aが0である場合、(L1A)n1Aは単結合である。
n1Aが2又は3である場合、複数のL1Aは互いに直列状に連結し、括弧内の構造は、アントラセン骨格から最も離れたL1Aに結合する。複数のL1Aは同一でもよく、異なってもよい。
X11Aは、C(R21A)(R22A)、N(R23A)、O、又はSである。
R11A~R18Aのうち隣接する2つ以上からなる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、又は前記環を形成しない。
前記置換もしくは無置換の単環が形成される場合、当該単環を構成する原子のうち1つがL1Aと結合するか、又は、当該単環の形成に寄与しないR11A~R18A、及びR21A~R23Aのうち1つがL1Aとの結合を表す。
前記置換もしくは無置換の縮合環が形成される場合、当該縮合環を構成する原子のうち1つがL1Aと結合するか、又は、当該縮合環の形成に寄与しないR11A~R18A、及びR21A~R23Aのうち1つがL1Aとの結合を表す。
前記単環及び縮合環が形成されない場合、R11A~R18A及びR21A~R23Aのうち1つはL1Aとの結合を表す。
前記L1Aとの結合を表さず、かつ前記環を形成しないR11A~R18A及びR21A~R23Aは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基Aである。
式(1A)で表される基が2以上存在する場合、2以上の式(1A)で表される基は互いに同一でもよく、異なっていてもよい。
置換基A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、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。
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1価の複素環基である。
置換基Aが2以上存在する場合、2以上の置換基Aは互いに同一でもよく、異なってもよい。
R901~R907が2以上存在する場合、2以上のR901~R907は互いに同一でもよく、異なってもよい。
ただし、前記式(1)で表される化合物は、下記式(M1)で表される構造、下記式(M2)で表される構造、下記式(M3)で表される構造、及び下記式(M4)で表される構造を分子内に含まない。
陽極と、
前記陰極と前記陽極との間に配置された1又は2以上の有機層と、
を有し、
前記1又は2以上の有機層のうち少なくとも1層が、第1成分と、第2成分と、を含み、
前記第1成分は、下記式(R1)及び式(R2)を充足する化合物であって、かつ、下記式(M1)~式(M4)で表される構造を分子内に含まない化合物であり、
前記第2成分は、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、希土類金属、希土類金属化合物、アルカリ金属を含む有機金属錯体、アルカリ土類金属を含む有機金属錯体、及び希土類金属を含む有機金属錯体からなる群から選択される、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
40mV/nm≦GSP_slope・・・(R1)
-2.80eV<LUMO<-1.86eV・・・(R2)
3.前記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
4.下記式(2)で表される化合物。
環aは、
置換もしくは無置換の環形成炭素数10~50の芳香族炭化水素環、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数6~50の複素環である。
R101~R107、R111~R113、R121~R125、及びR131~R135は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基Rである。
ただし、R111~R113のうち少なくとも1つが置換基Rであるか、又は、前記環aが少なくとも1つの置換基を有する。
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。
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1価の複素環基である。
R901~R907が2個以上存在する場合、2個以上のR901~R907は同一でもよく、異なってもよい。
置換基Rが2個以上存在する場合、2個以上の置換基Rは同一でもよく、異なってもよい。]
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。
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。
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。
以下、本明細書に記載の置換基について説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
前記一般式(TEMP-16)~(TEMP-33)において、XA及びYAの少なくともいずれかがNH、又はCH2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CH2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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
エチニル基
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。
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。
4-メチルシクロヘキシル基。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
前記一般式(TEMP-42)~(TEMP-52)中、*は、結合部位を表す。
式Q9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。
前記一般式(TEMP-63)~(TEMP-68)中、*は、結合部位を表す。
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。
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QA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QA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。
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。
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。
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。
R901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、
R902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、
R903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、
R904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、
R905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、
R906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、
R907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。
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。
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。
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。
本発明の一態様に係る有機EL素子(以下、「本発明の有機EL素子」ともいう。)は、後述する第1の有機EL素子と、第2の有機EL素子と、第3の有機EL素子とを包含する概念である。
本発明の第1の有機EL素子は、後述する構成を備えることで、より高い素子性能を実現することが可能である。具体的には、駆動電圧が低く、かつ低電流密度から高電流密度まで高効率な有機EL素子を実現することができる。
一実施形態において、本発明の一態様に係る有機EL素子は、第2の有機EL素子である。
一実施形態において、本発明の一態様に係る有機EL素子は、第3の有機EL素子である。
本発明の一態様に係る第1の有機EL素子(以下、「本発明の第1の有機EL素子」ともいう。)は、陰極と、陽極と、前記陰極と前記陽極との間に配置された1又は2以上の有機層と、を有し、前記1又は2以上の有機層のうち少なくとも1層は、第1成分と、第2成分と、を含む。
前記第1成分は、後述する式(1)で表される化合物である。
前記第2成分は、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、希土類金属、希土類金属化合物、アルカリ金属を含む有機金属錯体、アルカリ土類金属を含む有機金属錯体、及び希土類金属を含む有機金属錯体からなる群から選択される。
以下、本発明の一態様に係る第1の有機EL素子の各構成について説明する。
本発明の一態様に係る第1の有機EL素子における第1成分は、下記式(1)で表される化合物である。
R1~R10のうち少なくとも1つは、式(1A)で表される基である。
前記式(1A)で表される基ではないR1~R10は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基Aである。ただし、R1~R10のうち少なくとも3つは、それぞれ独立に、前記式(1A)で表される基、置換基A、又は重水素原子である水素原子である。
式(1A)中、
L1A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。
n1Aは0~3の整数である。
n1Aが0である場合、(L1A)n1Aは単結合である。
n1Aが2又は3である場合、複数のL1Aは互いに直列状に連結し、括弧内の構造は、アントラセン骨格から最も離れたL1Aに結合する。複数のL1Aは同一でもよく、異なってもよい。
X11Aは、C(R21A)(R22A)、N(R23A)、O、又はSである。
R11A~R18Aのうち隣接する2つ以上からなる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、又は前記環を形成しない。
前記置換もしくは無置換の単環が形成される場合、当該単環を構成する原子のうち1つがL1Aと結合するか、又は、当該単環の形成に寄与しないR11A~R18A、及びR21A~R23Aのうち1つがL1Aとの結合を表す。
前記置換もしくは無置換の縮合環が形成される場合、当該縮合環を構成する原子のうち1つがL1Aと結合するか、又は、当該縮合環の形成に寄与しないR11A~R18A、及びR21A~R23Aのうち1つがL1Aとの結合を表す。
前記単環及び縮合環が形成されない場合、R11A~R18A及びR21A~R23Aのうち1つはL1Aとの結合を表す。
前記L1Aとの結合を表さず、かつ前記環を形成しないR11A~R18A及びR21A~R23Aは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基Aである。
式(1A)で表される基が2以上存在する場合、2以上の式(1A)で表される基は互いに同一でもよく、異なっていてもよい。
置換基A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、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。
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1価の複素環基である。
置換基Aが2以上存在する場合、2以上の置換基Aは互いに同一でもよく、異なってもよい。
R901~R907が2以上存在する場合、2以上のR901~R907は互いに同一でもよく、異なってもよい。
ただし、前記式(1)で表される化合物は、下記式(M1)で表される構造、下記式(M2)で表される構造、下記式(M3)で表される構造、及び下記式(M4)で表される構造を分子内に含まない。
低電流密度領域においてEQEが低下しないメカニズムの詳細は定かではないが、上述した電子受容性の構造を分子内に含む化合物を用いた場合、高電流密度領域では電圧の影響が大きく、当該構造がEQEに与える影響は小さくなるが、低電流密度領域では当該構造の影響が大きく、電子が過剰となってキャリアバランスが崩れてEQEが低下すると考えられる。逆に、上述した電子受容性の構造を分子内に含まない本発明の一態様に係る第1の有機EL素子における第1成分を用いた場合は、低電流密度から高電流密度までキャリアバランスが維持され、EQEが低下しないと考えられる。
X11AがC(R21A)(R22A)である場合、R13A~R18A及びR21A~R22Aのうち1つがL1Aとの結合を表す。
X11AがN(R23A)である場合、R13A~R18A及びR23Aのうち1つがL1Aとの結合を表す。
X11AがO又はSである場合、R13A~R18Aのうち1つがL1Aとの結合を表す。
X11AがC(R21A)(R22A)である場合、R13A~R18A及びR21A~R22Aのうち1つがL1Aとの結合を表す。
X11AがN(R23A)である場合、R13A~R18A及びR23Aのうち1つがL1Aとの結合を表す。
X11AがO又はSである場合、R13A~R18Aのうち1つがL1Aとの結合を表す。
また、式(M1)で表される構造、式(M2)で表される構造、式(M3)で表される構造、及び式(M4)で表される構造のいずれか1つでも含む化合物は、本発明の一態様に係る第1の有機EL素子における第1成分には該当しない。
式(1)において、「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L1Aは、式(M1)~式(M4)で表される構造を含まない。
式(1A)において、「R11A~R18Aのうち隣接する2つ以上からなる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」場合、当該単環又は縮合環は、式(M1)~式(M4)で表される構造を含まない。
式(1)及び式(1A)において、「置換もしくは無置換の」という場合の置換基は、式(M1)~式(M4)で表される構造を含まない。
X11Aは、C(R21A)(R22A)、N(R23A)、O、又はSである。
R21A~R23A、R111A~R120A、R121A~R130A、及びR131A~R140Aのうち1つは、L1Aとの結合を表す。
前記L1Aとの結合を表さないR21A~R23A、R111A~R120A、R121A~R130A、及びR131A~R140Aは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基Aである。
置換基Aは、式(1)で定義した通りである。]
X111Aは、O又はSである。
R12及びR19は、それぞれ独立に、置換基Aである。
R11、R13~R18、R121A~R140Aは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基Aである。
置換基Aは、式(1)で定義した通りである。
ただし、前記式(1-1)~(1-3)のいずれかで表される化合物は、下記式(M1)で表される構造、下記式(M2)で表される構造、下記式(M3)で表される構造、及び下記式(M4)で表される構造を分子内に含まない。
X111Aは、O又はSである。
R12、R13、及びR19は、それぞれ独立に、置換基Aである。
R121A~R140Aは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基Aである。
置換基Aは、式(1)で定義した通りである。
ただし、前記式(1-11)~(1-41)のいずれかで表される化合物は、下記式(M1)で表される構造、下記式(M2)で表される構造、下記式(M3)で表される構造、及び下記式(M4)で表される構造を分子内に含まない。
炭素数1~50のアルキル基、
炭素数1~50のハロアルキル基、
炭素数2~50のアルケニル基、
炭素数2~50のアルキニル基、
環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
炭素数1~50のアルコキシ基、
炭素数1~50のアルキルチオ基、
環形成炭素数6~50のアリールオキシ基、
環形成炭素数6~50のアリールチオ基、
炭素数7~50のアラルキル基、
-Si(R41)(R42)(R43)、
-S(=O)2R46、
-Ge(R49)(R50)(R51)、
-N(R52)(R53)、
ヒドロキシ基、
ハロゲン原子、
ニトロ基、
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1価の複素環基からなる群から選択される。
R41~R43、R46、及びR49~R53は、それぞれ独立に、水素原子、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、又は環形成原子数5~50の1価の複素環基である。R41~R43、R46、及びR49~R53が2以上存在する場合、2以上のR41~R43、R46、及びR49~R53のそれぞれは同一でもよく、異なっていてもよい。
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1価の複素環基からなる群から選択される。
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1価の複素環基からなる群から選択される。
本発明の一態様に係る第1の有機EL素子における第2成分は、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、希土類金属、希土類金属化合物、アルカリ金属を含む有機金属錯体、アルカリ土類金属を含む有機金属錯体、及び希土類金属を含む有機金属錯体からなる群から選択される。
アルカリ土類金属としては、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、及びラジウムが挙げられる。一実施形態において、アルカリ土類金属は、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、及びラジウムからなる群から選択される1以上の金属である。
希土類金属としては、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、及びルテチウムが挙げられる。
アルカリ金属化合物としては、Li2O、Cs2O、K2Oなどのアルカリ酸化物、LiF、NaF、CsF、KF等のアルカリハロゲン化物などが挙げられる。
アルカリ土類金属化合物としては、BaO、SrO、CaO及びこれらを混合したBaxSr1-xO(0<x<1)、BaxCa1-xO(0<x<1)等が挙げられる。
希土類金属化合物としては、YbF3、ScF3、ScO3、Y2O3、Ce2O3、GdF3、TbF3などが挙げられる。
アルカリ金属を含む有機金属錯体として、例えば、8-ヒドロキシキノリノラト-リチウム(Liq)が挙げられる。
「実質的に第1成分と第2成分のみからなる」とは、層A中に他の成分が全く含まれないか、又は、他の成分が本発明の効果を損なわない範囲で微量含まれることを言う。例えば、他の成分が不可避不純物として混入している場合は本状態である。
一実施形態において、層Aは、80質量%以上、90質量%以上、95質量%以上、99質量%以上、99.5質量%以上、99.9質量%以上、99.99質量%以上又は100質量%が、第1成分及び第2成分である。
一実施形態において、層Aは、80モル%以上、90モル%以上、95モル%以上、99モル%以上、99.5モル%以上、99.9モル%以上、99.99モル%以上又は100モル%が、第1成分及び第2成分である。
一実施形態において、層Aは、第1成分と第2成分のみからなる。
本発明の一態様に係る第2の有機EL素子は、陰極と、陽極と、前記陰極と前記陽極との間に配置された1又は2以上の有機層と、を有し、前記1又は2以上の有機層のうち少なくとも1層が、第1成分と、第2成分と、を含む。
前記第1成分は、後述する式(R1)及び式(R2)を充足する化合物であって、かつ、式(M1)~式(M4)で表される構造を分子内に含まない化合物である。
前記第2成分は、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、希土類金属、希土類金属化合物、アルカリ金属を含む有機金属錯体、アルカリ土類金属を含む有機金属錯体、及び希土類金属を含む有機金属錯体からなる群から選択される。
以下、本発明の一態様に係る第2の有機EL素子の各構成について説明する。
本発明の一態様に係る第2の有機EL素子における第1成分は、下記式(R1)及び式(R2)を充足する化合物であって、かつ、下記式(M1)~式(M4)で表される構造を分子内に含まない化合物である。
40mV/nm≦GSP_slope・・・(R1)
-2.80eV<LUMO<-1.86eV・・・(R2)
GSPは、巨大表面電位(Giant Surface Polarization)を意味する。後述の通り、GSPは原則として膜厚に比例する。膜厚に依存しない数値として扱うために、式(R1)中ではGSPを膜厚で除した値であるGSP_slope(巨大表面電位勾配、GSP勾配)を用いる。GSP_slopeは、実施例に記載の方法により測定する。
電荷注入量は、有機EL素子の各層における電子と正孔のキャリアバランスを最適化し、素子を高性能化するための重要な指標の一つである。従来、有機EL素子の各層について、隣接層とのLUMO(最低空軌道のエネルギー準位)のエネルギー差に基づいて、電荷注入のしやすさを予測してきたが、LUMOだけでは説明できない場合があった。
これに対して、GSPは電荷注入量に直接影響を与えることから、GSPとキャリアバランスとの間には相関関係が存在すると考えられる。そこで、本発明者らは、先述のGSP_slopeをキャリアバランスに関係する新しい物性値として導入して検討した結果、一定以上のGSP_slopeを示す化合物を有機EL素子に用いると、陽極側にマイナスの分極が生じて正孔注入量が改善されることを見出した。また、これにより、低電流密度領域におけるキャリアバランスが改善し、EQEの低下が抑制されるとの知見も得た。
EQE=γ×χ×Φ×η
(式中、γはキャリアバランス因子を表し、χは励起子生成確率(TTF効率)を表し、Φはドーパント材料の発光量子収率を表し、ηは光取り出し効率を表す。)
GSP_slope≦60mV/nm・・・(R1-1)
(式(R1-1)中、GSP_slopeは前記式(R1)で定義した通りである。)
41mV/nm≦GSP_slope・・・(R1-2)
(式(R1-2)中、GSP_slopeは前記式(R1)で定義した通りである。)
41mV/nm≦GSP_slope≦60mV/nm・・・(R1-3)
(式(R1-3)中、GSP_slopeは前記式(R1)で定義した通りである。)
42mV/nm≦GSP_slope≦51mV/nm・・・(R1-4)
(式(R1-4)中、GSP_slopeは前記式(R1)で定義した通りである。)
LUMOは、最低空軌道のエネルギー準位(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)を意味する。LUMOは、実施例に記載の方法により測定する。
-2.60eV≦LUMO≦-2.00eV・・・(R2-1)
(式(R2-1)中、LUMOは前記式(R2)で定義した通りである。)
-2.26eV≦LUMO≦-2.09eV・・・(R2-2)
(式(R2-2)中、LUMOは前記式(R2)で定義した通りである。)
一実施形態において、第1成分のLUMOは、-2.80eV以上、-2.70eV以上、-2.60eV以上、-2.50eV以上、-2.40eV以上、-2.30eV以上、又は-2.26eV以上である。
本発明の一態様に係る第2の有機EL素子における第2成分は、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、希土類金属、希土類金属化合物、アルカリ金属を含む有機金属錯体、アルカリ土類金属を含む有機金属錯体、及び希土類金属を含む有機金属錯体からなる群から選択される。
本発明の一態様に係る有機EL素子1は、基板2と、陽極3と、有機層である発光層5と、陰極10と、陽極3と発光層5との間にある有機層4と、発光層5と陰極10との間にある有機層6とを有する。
有機層4及び有機層6は、それぞれ、単一の層であってもよく、又は、複数の層からなっていてもよい。
電子輸送帯域とは、発光層と陰極の間に配置された1又は2以上の層の総称である。電子輸送帯域は、例えば、発光層側から、後述する正孔阻止層、電子輸送層、及び電子注入層と呼ばれる各層から構成され、これら全てを含む積層構造であってもよいし、これらのうち一部のみの層構成であってもよい。また、上記各層のそれぞれについて、2種以上の層を用いてもよく、例えば、組成の異なる2種の電子輸送層を積層してもよい。
各層は、1種の材料のみを用いて形成してもよいし、2種以上の材料を併用して形成してもよい。
(a)(発光層/)第1の層(電子輸送層)/第2の層(電子注入層)(/陰極)
(b)(発光層/)第3の層(正孔阻止層)/第1の層(電子輸送層)/第2の層(電子注入層)(/陰極)
(c)(発光層/)第3の層(正孔阻止層)/第4の層(第1の電子輸送層)/第1の層(第2の電子輸送層)/第2の層(電子注入層)(/陰極)
前記第2の層が、前記第1成分と、前記第2成分と、を含む(本発明の一態様に係る第1の有機EL素子における第1成分と、本発明の一態様に係る第1の有機EL素子における第2成分との組合せを含むか、あるいは本発明の一態様に係る第2の有機EL素子における第1成分と、本発明の一態様に係る第2の有機EL素子における第2成分との組合せを含む)。
「実質的に第1成分と第2成分のみからなる」とは、第2の層中に他の成分が全く含まれないか、又は、他の成分が本発明の効果を損なわない範囲で微量含まれることを言う。例えば、他の成分が不可避不純物として混入している場合は本状態である。
本発明の一態様に係る有機EL素子は、前記陰極と前記陽極との間に配置された1又は2以上の有機層が上述した条件を満たす限り、本発明の効果を損なわない限りにおいて、従来公知の材料及び素子構成を適用することができる。
以下、本発明の一態様に係る有機EL素子の素子構成や各層を構成する材料等について説明する。
(1)陽極/発光層/電子輸送帯域/陰極
(2)陽極/正孔輸送帯域/発光層/電子輸送帯域/陰極
(「/」は各層が隣接して積層されていることを示す。)
正孔輸送帯域とは、陽極と発光層の間に配置された1又は2以上の層の総称である。正孔輸送帯域は、例えば、発光層側から、後述する電子阻止層、正孔輸送層及び正孔注入層と呼ばれる各層から構成され、これら全てを含む積層構造であってもよいし、これらのうち一部のみの層構成であってもよい。また、上記各層のそれぞれについて、2種以上の層を用いてもよく、例えば、組成の異なる2種の正孔輸送層を積層してもよい。
各層は、1種の材料のみを用いて形成してもよいし、2種以上の材料を併用して形成してもよい。
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。
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)、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、酸化インジウム-酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、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。
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、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。
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。
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。
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、4)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。
また、ホスト材料として遅延蛍光性(熱活性化遅延蛍光性)の化合物を用いることもできる。発光層が、上記で説明した本発明で用いる材料と、遅延蛍光性のホスト化合物と、を含むことも好ましい。
発光層に隣接して、電子阻止層、正孔阻止層、励起子(トリプレット)阻止層等を設けてもよい。
電子阻止層とは、発光層から正孔輸送層へ電子が漏出することを阻止する機能を有する層である。正孔阻止層とは、発光層から電子輸送層へ正孔が漏出することを阻止する機能を有する層である。励起子阻止層は、発光層で生成した励起子が隣接する層へ拡散することを阻止し、励起子を発光層内に閉じ込める機能を有する層である。
電子輸送層は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層には、1)アルミニウム錯体、ベリリウム錯体、亜鉛錯体等の金属錯体、2)イミダゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、アジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントロリン誘導体等の複素芳香族化合物、3)高分子化合物を使用することができる。
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、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(CaF2)、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(LiOx)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。
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、すなわち、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)等の希土類金属及びこれらを含む合金等が挙げられる。
本発明の一態様に係る有機EL素子において、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)あるいは溶媒に溶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。
本発明の一態様に係る第1の組成物は、第1成分と、第2成分と、を含む。
前記第1成分は、上述した式(1)で表される化合物である。
前記第2成分は、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、希土類金属、希土類金属化合物、アルカリ金属を含む有機金属錯体、アルカリ土類金属を含む有機金属錯体、及び希土類金属を含む有機金属錯体からなる群から選択される。
本発明の一態様に係る第2の組成物は、第1成分と、第2成分と、を含む。
前記第1成分は、上述した式(R1)及び式(R2)を充足する化合物であって、かつ、上述した式(M1)~式(M4)で表される構造を分子内に含まない化合物である。
前記第2成分は、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、希土類金属、希土類金属化合物、アルカリ金属を含む有機金属錯体、アルカリ土類金属を含む有機金属錯体、及び希土類金属を含む有機金属錯体からなる群から選択される。
本発明の一態様に係る電子機器は、本発明の一態様に係る有機EL素子又は後述する第3の有機EL素子を備えることを特徴とする。
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、又はパーソナルコンピュータ等の表示装置、及び、照明、又は車両用灯具等の発光装置等が挙げられる。
本発明の一態様に係る化合物は、下記式(2)で表される化合物である。
環aは、
置換もしくは無置換の環形成炭素数10~50の芳香族炭化水素環、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数6~50の複素環である。
R101~R107、R111~R113、R121~R125、及びR131~R135は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基Rである。
ただし、R111~R113のうち少なくとも1つが置換基Rであるか、又は、前記環aが少なくとも1つの置換基を有する。
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。
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1価の複素環基である。
R901~R907が2個以上存在する場合、2個以上のR901~R907は同一でもよく、異なってもよい。
置換基Rが2個以上存在する場合、2個以上の置換基Rは同一でもよく、異なってもよい。]
一実施形態において、環aは、少なくとも1つの炭素炭素結合を有する六員環構造を含み、当該炭素炭素結合を、ベンゾフラン骨格と共有する。
R101~R107、R111~R119、R121~R125、及びR131~R135は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基Rである。ただし、R111~R119のうち少なくとも1つが置換基Rである。
置換基Rは、前記式(2)で定義した通りである。]
R101~R107、R111~R115、R117~R119、R121~R125、R131~R135、及びR141~R145は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基Rである。
置換基Rは、前記式(2)で定義した通りである。]
一実施形態において、置換基Rは、無置換の環形成炭素数6~50のアリール基である。
水素原子であるR101~R107、
置換基RであるR101~R107が有する水素原子、
水素原子であるR111~R113、
置換基RであるR111~R113が有する水素原子、
水素原子であるR121~R125、
置換基RであるR125~R125が有する水素原子、
水素原子であるR131~R135、
置換基RであるR131~R135が有する水素原子、
環aが有する水素原子(環aが有する置換基が有する水素原子を含む)、
からなる群から選択される1以上の水素原子は、重水素原子である。
炭素数1~50のアルキル基、
炭素数1~50のハロアルキル基、
炭素数2~50のアルケニル基、
炭素数2~50のアルキニル基、
環形成炭素数3~50のシクロアルキル基、
炭素数1~50のアルコキシ基、
炭素数1~50のアルキルチオ基、
環形成炭素数6~50のアリールオキシ基、
環形成炭素数6~50のアリールチオ基、
炭素数7~50のアラルキル基、
-Si(R41)(R42)(R43)、
-C(=O)R44、-COOR45、
-S(=O)2R46、
-P(=O)(R47)(R48)、
-Ge(R49)(R50)(R51)、
-N(R52)(R53)、
ヒドロキシ基、
ハロゲン原子、
シアノ基、
ニトロ基、
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1価の複素環基からなる群から選択される。
R41~R43、R46、及びR49~R53は、それぞれ独立に、水素原子、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、又は環形成原子数5~50の1価の複素環基である。R41~R43、R46、及びR49~R53が2以上存在する場合、2以上のR41~R43、R46、及びR49~R53のそれぞれは同一でもよく、異なっていてもよい。
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1価の複素環基からなる群から選択される。
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1価の複素環基からなる群から選択される。
本発明の一態様に係る第3の有機EL素子は、陰極と、陽極と、前記陰極と前記陽極との間に配置された1又は2以上の有機層と、を有し、前記1又は2以上の有機層のうち少なくとも1層は、式(2)で表される化合物を含む。
<有機EL素子の作製>
有機EL素子を以下のように作製した。
25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマティック株式会社製)をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を5分間行なった後、UVオゾン洗浄を30分間行なった。ITOの膜厚は130nmとした。
洗浄後の透明電極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HT-1及びHAを化合物HAの割合が3質量%となるように共蒸着し、膜厚10nmの第1正孔輸送層を成膜した。
第1正孔輸送層上に、化合物HT-1を蒸着し、膜厚80nmの第2正孔輸送層を成膜した。
第2正孔輸送層上に、化合物HT-2を蒸着し、膜厚5nmの第3正孔輸送層を成膜した。
第3正孔輸送層上に化合物BH-1(ホスト材料)及び化合物BD-1(ドーパント材料)を、化合物BD-1の割合が1質量%となるように共蒸着し、膜厚20nmの発光層を成膜した。
発光層上に、化合物ET-1を蒸着し、膜厚5nmの第1電子輸送層を形成した。
第1電子輸送層上に、化合物1-1及び8-ヒドロキシキノリノラト-リチウム(Liq)を、Liqの割合が50質量%となるように共蒸着し、膜厚25nmの第2電子輸送層を形成した。
第2電子輸送層上に、金属Ybを蒸着して、膜厚1nmの電子注入層を形成した。
電子注入層上に、金属Alを蒸着し、膜厚50nmの陰極を成膜した。
ITO(130)/HT-1:HA(10:3%)/HT-1(80)/HT-2(5)/BH-1:BD-1 (20:1%)/ET-1(5)/化合物1-1:Liq(25:50%)/Yb(1)/Al(50)
括弧内の数字は膜厚(単位:nm)を表す。また、括弧内においてパーセント表示された数字は、当該層における後者の化合物の割合(質量%)を示す。
作製した有機EL素子について以下の評価を行った。結果を表1に示す。
・駆動電圧
有機EL素子の初期特性を、室温下、DC(直流)定電流10mA/cm2駆動で測定した。
・EQE
電流密度が10mA/cm2となるように有機EL素子に電圧を印加し、EL発光スペクトルを分光放射輝度計CS-2000(コニカミノルタ株式会社製)にて計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、外部量子効率(EQE)(%)を算出した。以下、「10mA/cm2におけるEQE」とする。
次に、電流密度が0.1mA/cm2となるように有機EL素子に電圧を印加した以外は同様にして、EQE(%)を算出した。以下、「0.1mA/cm2におけるEQE」とする。
下記関係式に基づいて、EQE比率を求めた。
EQE比率=(0.1mA/cm2におけるEQE)/(10mA/cm2におけるEQE)
第2電子輸送層の形成において、化合物1-1の代わりに表1に示す化合物を用いた以外は実施例1と同じ方法で有機EL素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
第2電子輸送層の形成において、化合物1-1の代わりに表1に示す化合物を用いた以外は実施例1と同じ方法で有機EL素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
また、特定の構造条件を満たさない化合物を用いた比較例2~5の有機EL素子もEQE比率が低かった。
特定の構造条件を充足する化合物を用いた本発明の第1の有機EL素子(実施例1~3)は、比較例1~5の有機EL素子と比較して、同等程度の駆動電圧を示し、かつ高電流密度(10mA/cm2)において同等程度のEQEを示した。一方で、低電流密度(0.1mA/cm2)においては、実施例1及び2の有機EL素子が高電流密度(10mA/cm2)におけるEQEと同等程度のEQEを示したのに対し、比較例1~5の有機EL素子は低いEQEを示した。
<有機EL素子の作製>
有機EL素子を以下のように作製した。
25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマティック株式会社製)をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を5分間行なった後、UVオゾン洗浄を30分間行なった。ITOの膜厚は130nmとした。
洗浄後の透明電極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HT-3及びHAを化合物HAの割合が3質量%となるように共蒸着し、膜厚10nmの第1正孔輸送層を成膜した。
第1正孔輸送層上に、化合物HT-3を蒸着し、膜厚80nmの第2正孔輸送層を成膜した。
第2正孔輸送層上に、化合物HT-4を蒸着し、膜厚5nmの第3正孔輸送層を成膜した。
第3正孔輸送層上に化合物BH-2(ホスト材料)及び化合物BD-2(ドーパント材料)を、化合物BD-1の割合が1質量%となるように共蒸着し、膜厚20nmの発光層を成膜した。
発光層上に、化合物ET-2を蒸着し、膜厚5nmの第1電子輸送層を形成した。
第1電子輸送層上に、化合物1-4及び8-ヒドロキシキノリノラト-リチウム(Liq)を、Liqの割合が50質量%となるように共蒸着し、膜厚25nmの第2電子輸送層を形成した。
第2電子輸送層上に、金属Ybを蒸着して、膜厚1nmの電子注入層を形成した。
電子注入層上に、金属Alを蒸着し、膜厚50nmの陰極を成膜した。
ITO(130)/HT-3:HA(10:3%)/HT-3(80)/HT-4(5)/BH-2:BD-2 (20:1%)/ET-2(5)/化合物1-4:Liq(25:50%)/Yb(1)/Al(50)
括弧内の数字は膜厚(単位:nm)を表す。また、括弧内においてパーセント表示された数字は、当該層における後者の化合物の割合(質量%)を示す。
第2電子輸送層の形成において、化合物1-4の代わりに表2に示す化合物を用いた以外は実施例4と同じ方法で有機EL素子を作製し、評価した。結果を表2に示す。
第1成分と比較例化合物について、下記の測定方法により、GSP(巨大表面電位)勾配(GSP_slope)及び最低空軌道のエネルギー準位(LUMO)を測定した。結果を表3に示す。
巨大表面電位(GSP:Giant Surface Polarization)勾配(GSP_slope)は、表面電位の膜厚依存性を測定することで求めた。
チャンバー内の測定対象物に光が当たらないように遮光し、真空度10-5Pa下で、ITO基板上に測定対象物を蒸着レート2Å/sで20nm蒸着し、蒸着膜の表面電位(単位:mV)を測定した。これを5回繰り返し、縦軸を表面電位(単位:mV)、横軸を膜厚(単位:nm)としてプロットした図の傾きの値を、各プロットを最小二乗法で直線にフィッティングして求め、GSP_slope(単位:mV/nm)とした。真空中での表面電位の測定は、ケルビンプローブ装置(株式会社東京インスツルメンツ社製、「超高真空ケルビンプローブ」)を用いた。
(参考文献)Y. Noguchi, Y. Miyazaki, Y. Tanaka, N. Sato, Y. Nakayama, T. D. Schmidt, W. Brutting, H. Ishii, Charge accumulation at organic semiconductor interfaces due to a permanent dipole moment and its orientational order in bilayer devices. J. Appl. Phys. 111, 114508 (2012).
最低空軌道のエネルギー準位(LUMO:Lowest Unoccupied Molecular Orbital)は、微分パルスボルタンメトリー法を用いて、次の数式(数1Y)により算出した(単位:eV)。
LUMO=-1.19×(Ere-Efc)-4.78eV (数1Y)
Ere:測定対象物の第一還元電位(DPV,Negativescan)
Efc:フェロセンの第一酸化電位(DPV,Positivescan),(ca.+0.55VvsAg/AgCl)
作用電極としては、グラッシーカーボン電極を用いた。対向電極としては、白金(Pt)電極を用いた。
(参考文献)M. E. Thompson, et. al., Organic Electronics, 6 (2005), p. 11-20, Organic Electronics, 10 (2009), p. 515-520
実施例1と同じ方法で有機EL素子を作製し、評価した。結果を表3に示す。
第2電子輸送層の形成において、化合物1-1の代わりに化合物1-2を用いた以外は実施例7と同じ方法で有機EL素子を作製し、評価した。結果を表3に示す。
第2電子輸送層の形成において、化合物1-1の代わりに表3に示す化合物を用いた以外は実施例7と同じ方法で有機EL素子を作製し、評価した。結果を表3に示す。
Ref1-1は、GSP_slopeとLUMOが所定の範囲内にあるが、上述した構造条件を充足しない(式(M1)で表される構造を分子内に含む)。Ref1-1を用いた比較例6は、EQE比率が低く、低電流密度においてEQEが低下したことが分かった。
Ref1-2及びRef1-3は、LUMOが所定の範囲内にあり、上述した構造条件を充足するが、GSP_slopeが所定の範囲外である。これらの化合物を用いた比較例7及び8は、LUMOが所定の範囲内にあることから電圧は実施例7及び8と同等程度であったが、EQE比率が低く、低電流密度においてEQEが低下したことが分かった。
Ref1-5は、GSP_slopeが所定の範囲内にあるが、LUMOが所定の範囲外であり、また上述した構造条件を充足しない(式(M3)で表される構造を分子内に含む)。Ref1-6は、GSP_slopeが所定の範囲内にあるが、LUMOが所定の範囲外であり、また上述した構造条件を充足しない(式(M1)で表される構造を分子内に含む)。これらの化合物を用いた比較例9及び10は、LUMOが所定の範囲外であることから駆動電圧が非常に高く、また、EQE比率が低く、低電流密度においてEQEが低下したことが分かった。
中間体1(36.3g)、ビス(ピナコラート)ジボロン(55.2g)、及び酢酸カリウム(32.0g)に、NMP(360mL)を加えて105℃に昇温し、30分アルゴンでバブリングした。PCy3(2.4g)及びPd2(dba)3(4.0g)を加えて、アルゴン雰囲気下で撹拌しながら2.5時間、105℃で加熱した。反応溶液を室温まで放冷後、セライトろ過し、酢酸エチルにて洗浄した。ろ液を水で3回洗浄し、有機相を濃縮して得られた残渣をカラムクロマトグラフィに付し、中間体2(34.7g、収率75%)を白色固体として得た。
中間体3(9.2g)、Pd(PPh3)4(0.5g)、及びAliquat336(0.9g)に、トルエン(180mL)及び2M炭酸カリウム水溶液(22mL)を加え、30分アルゴンでバブリングした。85℃に昇温し、中間体2(8.9g)を加えて19時間加熱攪拌した。反応溶液を室温まで放冷後、水を加えて析出した固体をろ取して得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、トルエンで再結晶する事で化合物1-3を白色固体(6.3g、収率46%)として得た。
マススペクトル分析の結果、分子量627.80に対してm/e=628であり、目的物の化合物1-3であると同定した。
この明細書に記載の文献、及び本願のパリ条約による優先権の基礎となる出願の内容を全て援用する。
Claims (29)
- 陰極と、
陽極と、
前記陰極と前記陽極との間に配置された1又は2以上の有機層と、
を有し、
前記1又は2以上の有機層のうち少なくとも1層が、第1成分と、第2成分と、を含み、
前記第1成分は、下記式(1)で表される化合物であり、
前記第2成分は、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、希土類金属、希土類金属化合物、アルカリ金属を含む有機金属錯体、アルカリ土類金属を含む有機金属錯体、及び希土類金属を含む有機金属錯体からなる群から選択される、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
[式(1)中、
R1~R10のうち少なくとも1つは、式(1A)で表される基である。
前記式(1A)で表される基ではないR1~R10は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基Aである。ただし、R1~R10のうち少なくとも3つは、それぞれ独立に、前記式(1A)で表される基、置換基A、又は重水素原子である水素原子である。
式(1A)中、
L1A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。
n1Aは0~3の整数である。
n1Aが0である場合、(L1A)n1Aは単結合である。
n1Aが2又は3である場合、複数のL1Aは互いに直列状に連結し、括弧内の構造は、アントラセン骨格から最も離れたL1Aに結合する。複数のL1Aは同一でもよく、異なってもよい。
X11Aは、C(R21A)(R22A)、N(R23A)、O、又はSである。
R11A~R18Aのうち隣接する2つ以上からなる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、又は前記環を形成しない。
前記置換もしくは無置換の単環が形成される場合、当該単環を構成する原子のうち1つがL1Aと結合するか、又は、当該単環の形成に寄与しないR11A~R18A、及びR21A~R23Aのうち1つがL1Aとの結合を表す。
前記置換もしくは無置換の縮合環が形成される場合、当該縮合環を構成する原子のうち1つがL1Aと結合するか、又は、当該縮合環の形成に寄与しないR11A~R18A、及びR21A~R23Aのうち1つがL1Aとの結合を表す。
前記単環及び縮合環が形成されない場合、R11A~R18A及びR21A~R23Aのうち1つはL1Aとの結合を表す。
前記L1Aとの結合を表さず、かつ前記環を形成しないR11A~R18A及びR21A~R23Aは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基Aである。
式(1A)で表される基が2以上存在する場合、2以上の式(1A)で表される基は互いに同一でもよく、異なっていてもよい。
置換基A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、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。
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1価の複素環基である。
置換基Aが2以上存在する場合、2以上の置換基Aは互いに同一でもよく、異なってもよい。
R901~R907が2以上存在する場合、2以上のR901~R907は互いに同一でもよく、異なってもよい。
ただし、前記式(1)で表される化合物は、下記式(M1)で表される構造、下記式(M2)で表される構造、下記式(M3)で表される構造、及び下記式(M4)で表される構造を分子内に含まない。
- R1~R10のうち少なくとも3つが、それぞれ独立に、前記式(1A)で表される基、又は置換基Aである、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- R1~R10のうち2つが、それぞれ独立に、置換基Aであり、他のR1~R10のうち1つが、前記式(1A)で表される基である、請求項1又は2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- R9及びR10が、それぞれ独立に、前記式(1A)で表される基、又は置換基Aである、請求項1~3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。
- R9及びR10の一方が、前記式(1A)で表される基であり、R9及びR10の他方が、置換基Aである、請求項1~4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。
- R2、R9、及びR10が、それぞれ独立に、前記式(1A)で表される基、又は置換基Aである、請求項1又は2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- R9及びR10の一方が、前記式(1A)で表される基であり、R9及びR10の他方及びR2が、それぞれ独立に、置換基Aである、請求項6に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記式(1A)で表される基が、下記式(1A-1)~(1A-3)のいずれかで表される基である、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。
[式(1A-1)~(1A-3)中、L1A及びn1Aは、式(1)で定義した通りである。
X11Aは、C(R21A)(R22A)、N(R23A)、O、又はSである。
R21A~R23A、R111A~R120A、R121A~R130A、及びR131A~R140Aのうち1つは、L1Aとの結合を表す。
前記L1Aとの結合を表さないR21A~R23A、R111A~R120A、R121A~R130A、及びR131A~R140Aは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基Aである。
置換基Aは、式(1)で定義した通りである。] - X11Aが、O又はS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。
- 前記式(1)で表される化合物が、下記式(1-1)~(1-3)のいずれかで表される化合物である、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[式(1-1)~(1-3)中、L1A及びn1Aは、式(1)で定義した通りである。
X111Aは、O又はSである。
R12及びR19は、それぞれ独立に、置換基Aである。
R11、R13~R18、R121A~R140Aは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基Aである。
置換基Aは、式(1)で定義した通りである。
ただし、前記式(1-1)~(1-3)のいずれかで表される化合物は、下記式(M1)で表される構造、下記式(M2)で表される構造、下記式(M3)で表される構造、及び下記式(M4)で表される構造を分子内に含まない。
- L1Aが、単結合である、請求項1~10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。
- 前記式(1)で表される化合物が、下記式(1-11)~(1-41)のいずれかで表される化合物である、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[式(1-11)~(1-41)中、
X111Aは、O又はSである。
R12、R13、及びR19は、それぞれ独立に、置換基Aである。
R121A~R140Aは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基Aである。
置換基Aは、式(1)で定義した通りである。
ただし、前記式(1-11)~(1-41)のいずれかで表される化合物は、下記式(M1)で表される構造、下記式(M2)で表される構造、下記式(M3)で表される構造、及び下記式(M4)で表される構造を分子内に含まない。
- 陰極と、
陽極と、
前記陰極と前記陽極との間に配置された1又は2以上の有機層と、
を有し、
前記1又は2以上の有機層のうち少なくとも1層が、第1成分と、第2成分と、を含み、
前記第1成分は、下記式(R1)及び式(R2)を充足する化合物であって、かつ、下記式(M1)~式(M4)で表される構造を分子内に含まない化合物であり、
前記第2成分は、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、希土類金属、希土類金属化合物、アルカリ金属を含む有機金属錯体、アルカリ土類金属を含む有機金属錯体、及び希土類金属を含む有機金属錯体からなる群から選択される、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
40mV/nm≦GSP_slope・・・(R1)
-2.80eV<LUMO<-1.86eV・・・(R2)
(式(R1)中、GSP_slopeは巨大表面電位勾配を示す。式(R2)中、LUMOは最低空軌道のエネルギー準位を示す。) - 前記第1成分が、下記式(R1-1)を充足する、請求項13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
GSP_slope≦60mV/nm・・・(R1-1)
(式(R1-1)中、GSP_slopeは前記式(R1)で定義した通りである。) - 前記第1成分が、下記式(R1-2)を充足する、請求項13又は14に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
41mV/nm≦GSP_slope・・・(R1-2)
(式(R1-2)中、GSP_slopeは前記式(R1)で定義した通りである。) - 前記第1成分が、下記式(R1-3)を充足する、請求項13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
41mV/nm≦GSP_slope≦60mV/nm・・・(R1-3)
(式(R1-3)中、GSP_slopeは前記式(R1)で定義した通りである。) - 前記第1成分が、下記式(R1-4)を充足する、請求項13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
42mV/nm≦GSP_slope≦51mV/nm・・・(R1-4)
(式(R1-4)中、GSP_slopeは前記式(R1)で定義した通りである。) - 前記第1成分が、下記式(R2-1)を充足する、請求項13~17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。
-2.60eV≦LUMO≦-2.00eV・・・(R2-1)
(式(R2-1)中、LUMOは前記式(R2)で定義した通りである。) - 前記第1成分が、下記式(R2-2)を充足する、請求項13~17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。
-2.26eV≦LUMO≦-2.09eV・・・(R2-2)
(式(R2-2)中、LUMOは前記式(R2)で定義した通りである。) - 前記第1成分が、下記式(R1-3)及び下記式(R2-2)を充足する、請求項13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
41mV/nm≦GSP_slope≦60mV/nm・・・(R1-3)
-2.26eV≦LUMO≦-2.09eV・・・(R2-2)
(式(R1-3)中、GSP_slopeは前記式(R1)で定義した通りである。式(R2-2)中、LUMOは前記式(R2)で定義した通りである。) - 前記第2成分が、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、及びアルカリ金属を含む有機金属錯体からなる群から選択される、請求項1~20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。
- 前記第1成分と前記第2成分との合計に対する前記第1成分の割合が30~70質量%である、請求項1~21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。
- 陽極と、発光層と、電子輸送帯域と、陰極と、をこの順に含み、前記電子輸送帯域における少なくとも1層が、前記第1成分と、前記第2成分と、を含む、請求項1~22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。
- 前記電子輸送帯域が、前記発光層の側から少なくとも第1の層と第2の層とをこの順に有し、
前記第2の層が、前記第1成分と、前記第2成分と、を含む、
請求項23に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記第2の層が、実質的に、前記第1成分と、前記第2成分と、のみからなる、請求項24に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 請求項1~25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。
- 下記式(2)で表される化合物。
[式(2)中、
環aは、
置換もしくは無置換の環形成炭素数10~50の芳香族炭化水素環、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数6~50の複素環である。
R101~R107、R111~R113、R121~R125、及びR131~R135は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基Rである。
ただし、R111~R113のうち少なくとも1つが置換基Rであるか、又は、前記環aが少なくとも1つの置換基を有する。
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。
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1価の複素環基である。
R901~R907が2個以上存在する場合、2個以上のR901~R907は同一でもよく、異なってもよい。
置換基Rが2個以上存在する場合、2個以上の置換基Rは同一でもよく、異なってもよい。]
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