(57)【要約】【課題】高効率及びロールオフ低減を同時に実現できる有機電界発光素子を提供する。【解決手段】  本発明は下記の式１を満足する第１化合物を含む発光材料に係る。本発明は、また前記発光材料を含む有機電界発光素子に係る。Ｋ２≧０．１Ｋ１・・・（式１）  前記式１において、Ｋ１は所定のｎ番目の三重項励起状態から最低三重項励起状態を含む低次三重項励起状態への内部転換による無輻射遷移速度の和であり、Ｋ２は所定のｎ番目の三重項励起状態からｎ番目の三重項励起状態と隣接する一重項励起状態への逆項間交差遷移速度であり、ｎは２以上の整数である。【選択図】図１
2018177911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の式１を満たす第１化合物を含む発光材料であって、
前記式１において、
Ｋ１は所定のｎ番目の三重項励起状態から最低三重項励起状態を含む低次三重項励起状態への内部転換による無輻射遷移速度の和であり、
Ｋ２はある前記ｎ番目の三重項励起状態から前記ｎ番目の三重項励起状態と隣接する一重項励起状態への逆項間交差遷移速度であり、
ｎは２以上の整数である、発光材料。
Ｋ２≧０．１Ｋ１・・・（式１）
【請求項２】
前記Ｋ１が１×１０９ｓ−１以下であることを特徴とする請求項１に記載の発光材料。
【請求項３】
前記第１化合物が下記の式２をさらに満たすことを特徴とする請求項１に記載の発光材料。
Ｖｎ＜１．５ｘ１０−４（原子単位、ａｔｏｍｉc  ｕｎｉｔ）・・・（式２）
前記式２において、前記ｎ番目の三重項励起状態に対して定義されるＶｎは量子化学計算によって計算された前記ｎ番目の三重項励起状態及び最低三重項励起状態の間の各基準振動モードに対する非対角振電相互作用定数のうちの最大値である。
【請求項４】
最大発光波長が４８０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の発光材料。
【請求項５】
前記第１化合物が下記の化学式１で表わされることを特徴とする請求項１に記載の発光材料。
【化１】
2018177911.tif 000029
前記化学式１において、
Ｌ１は２価の置換若しくは無置換の炭素数２以上１０以下のアルケニレン基、又は置換又は非置換された環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基であり、
ｍは０以上３以下の整数であり、
ｍが２以上である場合、複数のＬ１は互いに同一であるか、或いは異なり、
Ｒ１〜Ｒ６は各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換若しくは無置換のシリル基、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基であり、
ａ〜ｆは各々独立的に０以上４以下の整数であり、
Ｙ１及びＹ２は各々独立的に水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基である。
【請求項６】
前記第１化合物が下記の化合物群１で表わされる化合物の中から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の発光材料。
【化２】
2018177911.tif 000030
【化３】
2018177911.tif 000031
【請求項７】
前記第１化合物が下記の化学式２で表わされることを特徴とする請求項１に記載の発光材料。
【化４】
2018177911.tif 000032
前記化学式２において、
Ｌ２及びＬ３は各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基であり、
ｔ及びｕは各々独立的に０又は１であり、
Ｑ１及びＱ２は各々独立的に単結合、ＣＲ１１Ｒ１２又はＳｉＲ１３Ｒ１４であり、
Ｒ７〜Ｒ１４は各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基であり、
ｇ〜ｊは各々独立的に０以上４以下の整数であり、
Ｐｙは下記の化学式３で表わされる。
【化５】
2018177911.tif 000033
前記化学式３において、
Ｗ１〜Ｗ１０の中で２つはＬ２及びＬ３と結合する部位であり、残りは各々独立的に水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基である。
【請求項８】
前記第１化合物が下記の化合物群２で表わされる化合物の中から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の発光材料。
【化６】
2018177911.tif 000034
【請求項９】
第２化合物をさらに含み、
前記第２化合物の最低三重項励起エネルギー準位は前記第１化合物の最低一重項励起エネルギー準位より高いことを特徴とする請求項１に記載の発光材料。
【請求項１０】
前記第２化合物は下記の化学式４〜６の中のいずれか１つで表わされることを特徴とする請求項９に記載の発光材料。
【化７】
2018177911.tif 000035
【化８】
2018177911.tif 000036
【化９】
2018177911.tif 000037
前記化学式４〜６において、
Ｘ１〜Ｘ４は各々独立的に単結合、Ｏ、Ｓ、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲｃＲｄであり、
Ｒａ〜Ｒｄ及びＺ１〜Ｚ１５は各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基であり、
ｇ及びｓは各々独立的に０又は１であり、
ｒは１又は２であり、
ｑ１〜ｑ１５は各々独立的に０以上４以下の整数であり、
Ｌ４は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリーレン基である。
【請求項１１】
一重項状態から基底状態への遷移に基づいた発光メカニズムを有することを特徴とする請求項１に記載の発光材料。
【請求項１２】
第１電極と、
前記第１電極上に提供された正孔輸送領域と、
前記正孔輸送領域上に提供された発光層と、
前記発光層上に提供された電子輸送領域と、
前記電子輸送領域上に提供された第２電極と、を含み、
前記発光層は、下記の式１を満たす第１化合物を含む有機電界発光素子。
Ｋ２≧０．１Ｋ１・・・（式１）
前記式１において、
Ｋ１は所定のｎ番目の三重項励起状態から最低三重項励起状態を含む低次三重項励起状態への内部転換による無輻射遷移速度の和であり、
Ｋ２はある前記ｎ番目の三重項励起状態から前記ｎ番目の三重項励起状態と隣接する一重項励起状態への逆系間交差遷移速度であり、
ｎは２以上の整数である。
【請求項１３】
前記Ｋ１が１×１０９ｓ−１以下であることを特徴とする請求項１２に記載の有機電界発光素子。
【請求項１４】
前記第１化合物が下記の式２をさらに満たすことを特徴とする請求項１２に記載の有機電界発光素子。
Ｖｎ＜１．５×１０−４（原子単位、ａｔｏｍ  ｕｎｉｔ）・・・（式２）
前記式２において、
Ｖｎは前記所定のｎ番目の三重項励起状態に対して定義される量子化学計算によって計算されたｎ番目の三重項励起状態及び最低三重項励起状態の間の各基準振動モードに対する非対角振電相互作用定数のうちの最大値である。
【請求項１５】
前記発光層の最大発光波長が４８０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１２に記載の有機電界発光素子。
【請求項１６】
前記第１化合物は、下記の化学式１で表わされることを特徴とする請求項１２に記載の有機電界発光素子。
【化１０】
2018177911.tif 000038
前記化学式１において、
Ｌ１は２価の置換若しくは無置換の炭素数２以上１０以下のアルケニレン基又は置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリーレン基であり、
ｍは０〜３の整数であり、
ｍが２以上である場合、複数のＬ１は互いに同一であるか、或いは異なり、
Ｒ１〜Ｒ６は各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換も若しくは無置換のたシリル基、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基であり、
ａ〜ｆは各々独立的に０以上４以下の整数であり、
Ｙ１及びＹ２は各々独立的に水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基である。
【請求項１７】
前記第１化合物は、下記の化合物群１で表わされる化合物の中から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１２に記載の有機電界発光素子。
【化１１】
2018177911.tif 000039
【化１２】
2018177911.tif 000040
【請求項１８】
前記第１化合物は、下記の化学式２で表わされることを特徴とする請求項１２に記載の有機電界発光素子。
【化１３】
2018177911.tif 000041
前記化学式２において、
Ｌ２及びＬ３は各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基であり、
ｔ及びｕは各々独立的に０又は１であり、
Ｑ１及びＱ２は各々独立的に単結合、ＣＲ１１Ｒ１２又はＳｉＲ１３Ｒ１４であり、
Ｒ７〜Ｒ１４は各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基であり、
ｇ〜ｊは各々独立的に０以上４以下の整数であり、
Ｐｙは下記の化学式３で表わされる。
【化１４】
2018177911.tif 000042
前記化学式３において、
Ｗ１〜Ｗ１０の中で２つはＬ２及びＬ３と結合する部位であり、残りは各々独立的に水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基である。
【請求項１９】
前記第１化合物は下記の化合物群２で表わされる化合物の中から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１２に記載の有機電界発光素子。
【化１５】
2018177911.tif 000043
【請求項２０】
前記発光層は、ホスト及びドーパントを含み、
前記ドーパントが前記第１化合物であることを特徴とする請求項１２に記載の有機電界発光素子。
【請求項２１】
前記ホストの最低三重項励起エネルギー準位は、前記ドーパントの最低一重項励起エネルギー準位より高いことを特徴とする請求項２０に記載の有機電界発光素子。
【請求項２２】
前記ホストは、下記の化学式４〜６の中でいずれか１つで表わされる第２化合物であることを特徴とする請求項２０に記載の有機電界発光素子。
【化１６】
2018177911.tif 000044
【化１７】
2018177911.tif 000045
【化１８】
2018177911.tif 000046
前記化学式４〜６において、
Ｘ１〜Ｘ４は各々独立的にＯ、Ｓ、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲｃＲｄであり、
ＲａＲｄ及びＺ１〜Ｚ１５は各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基であり、
ｇ及びｓは各々独立的に０又は１であり、
ｒは１又は２であり、
ｑ１〜ｑ１５は各々独立的に０以上４以下の整数であり、
Ｌ４は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基又は置換又は非置換された環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリーレン基である。
【請求項２３】
前記発光層は蛍光発光層であり、
最大外部量子収率が５％以上であることを特徴とする請求項１２に記載の有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高効率の発光材料及びこれを含む有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像表示装置として、有機電界発光素子を利用する有機電界発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ）の開発が活発に行われている。有機電界発光表示装置は液晶表示装置等とは異なり、第１電極及び第２電極から注入された正孔及び電子を発光層で再結合させることによって、発光層に含まれる有機化合物である発光材料を発光させて表示を実現する所謂自発光型の表示装置である。
【０００３】
有機電界発光素子としては、例えば第１電極、第１電極上に配置された正孔輸送層、正孔輸送層上に配置された発光層、発光層上に配置された電子輸送層、及び電子輸送層上に配置された第２電極で構成された有機素子が知られている。第１電極からは、正孔が注入され、注入された正孔は、正孔輸送層を移動して発光層に注入される。一方、第２電極からは電子が注入され、注入された電子は電子輸送層を移動して発光層に注入される。発光層に注入された正孔と電子とが再結合することによって、発光層内で励起子が生成される。有機電界発光素子は励起子が再び基底状態に落ちる時、発生する光を利用して発光する。また、有機電界発光素子は以上に説明した構成に限定されなく、様々な変更が可能である。
【０００４】
有機電界発光素子は、発光原理に応じて蛍光有機電界発光素子及び燐光有機電界発光素子に分類されることができる。蛍光有機電界発光素子は外部量子効率が５％を超えるのが難しいという問題点があり、燐光有機電界発光素子は駆動耐久性が脆弱であるという問題点がある。一般的な蛍光有機電界発光素子及び燐光有機電界発光素子の限界を改善するために、三重項励起子の衝突によって一重項励起子が生成される現象（Ｔｒｉｐｌｅｔ−ｔｒｉｐｌｅｔ  ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ：ＴＴＡ）を利用する蛍光有機電界発光素子、熱活性化遅延蛍光（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｄｅｌａｙｅｄ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）を利用する蛍光有機電界発光素子等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３５３２８８号公報
【特許文献２】特開２０１６−００６９０６号公報
【特許文献３】韓国公開特許第１０−２００６−００７３５４１号公報
【特許文献４】韓国公開特許第１０−２００９−０１０７０３２号公報
【特許文献５】韓国公開特許第１０−２０１６−００３１６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的の一つは、高効率の発光材料を提供することにある。
【０００７】
本発明の目的の一つは、高効率及びロールオフ低減を同時に実現できる有機電界発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る発光材料は、下記の式１を満たす第１化合物を含む。
Ｋ２≧０．１Ｋ１・・・（式１）
前記式１において、Ｋ１は所定のｎ番目の三重項励起状態から最低三重項励起状態を含む低次三重項励起状態への内部転換による無輻射遷移速度の和であり、Ｋ２はある所定のｎ番目の三重項励起状態からｎ番目の三重項励起状態と隣接する一重項励起状態への逆項間交差遷移速度であり、ｎは２以上の整数である。Ｋ１は１×１０９ｓ−１以下であってもよい。
【０００９】
第１化合物は下記の式２をさらに満たす。
Ｖｎ＜１．５×１０−４（原子単位、ａｔｏｍｉc  ｕｎｉｔ）・・・（式２）
前記式２において、所定のｎ番目の三重項励起状態に対して定義されるＶｎは量子化学計算によって計算されたｎ番目の三重項励起状態及び最低三重項励起状態の間の各基準振動モードに対する非対角振電相互作用定数（Ｏｆｆ−ｄｉａｇｏｎａｌ  Ｖｉｂｒｏｎｉｃ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ）である。
【００１０】
本発明の一実施形態に係る発光材料は最大発光波長が４８０ｎｍ以下である。
【００１１】
第１化合物は、下記の化学式１で表わされる。
【化１】
2018177911.tif 000003
前記化学式１において、Ｌ１は２価の置換若しくは無置換の炭素数２以上１０以下のアルケニレン基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基であり、ｍは０以上３以下の整数であり、ｍが２以上である場合、複数のＬ１は互いに同一であるか、或いは異なり、Ｒ１〜Ｒ６は各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換若しくは無置換のシリル基、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基であり、ａ〜ｆは各々独立的に０以上４以下の整数であり、Ｙ１及びＹ２は各々独立的に水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基である。
【００１２】
また、第１化合物は、下記の化学式２で表わされる。
【化２】
2018177911.tif 000004
前記化学式２において、Ｌ２及びＬ３は各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基であり、ｔ及びｕは各々独立的に０又は１であり、Ｚ１及びＺ２は各々独立的に単結合、ＣＲ１１Ｒ１２又はＳｉＲ１３Ｒ１４であり、Ｒ７〜Ｒ１４は各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基であるか、或は隣接する基と結合して環を形成し、ｇ〜ｊは各々独立的に０以上４以下の整数であり、Ｐｙは下記の化学式３で表わされる。
【化３】
2018177911.tif 000005
前記化学式３において、Ｗ１〜Ｗ１０の中で２つはＬ２及びＬ３と結合する部位であり、残りは各々独立的に水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基である。
【００１３】
本発明の一実施形態に係る化合物は第２化合物をさらに含んでもよく、第２化合物の最低三重項励起エネルギー準位は第１化合物の最低一重項励起エネルギー準位より高くてもよい。
【００１４】
第２化合物は下記の化学式４〜６の中のいずれか１つで表される化合物であってもよい。
【化４】
2018177911.tif 000006
【化５】
2018177911.tif 000007
【化６】
2018177911.tif 000008
前記化学式４乃至６において、Ｘ１〜Ｘ４は各々独立的にＯ、Ｓ、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲｃＲｄであり、Ｒａ〜Ｒｄ及びＺ１〜Ｚ１５は各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基であり、ｇ及びｓは各々独立的に０又は１であり、ｑ１〜ｑ１５は各々独立的に０以上４以下の整数であり、Ｌ４は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリーレン基であり、ｒは１又は２である。
【００１５】
本発明の一実施形態に係る発光材料は一重項状態から基底状態への遷移に基づいた発光メカニズムを有してもよい。
【００１６】
本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子は、第１電極、第１電極上に設けられた正孔輸送領域、正孔輸送領域上に設けられた発光層、発光層上に設けられた電子輸送領域及び電子輸送領域上に設けられた第２電極を含み、発光層は前述した本発明の一実施形態に係る発光材料を含む。
【００１７】
発光層はホスト及びドーパントを含んでもよく、ドーパントが前記第１化合物であり、ホストは前記第２化合物であってもよい。
【００１８】
ホストの最低三重項励起エネルギー準位はドーパントの最低一重項励起エネルギー準位より高くてもよい。
【００１９】
発光層は蛍光発光層であり、有機電界発光素子の最大外部量子収率が５％以上である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一実施形態に係る発光材料は、高い発光効率を実現することができる。
【００２１】
本発明の一実施形態に係る発光材料は、三重項から一重項に変換される時、必要とする熱エネルギーが極めて小さいので、有機電界発光素子に適用される場合、ロールオフ（ｒｏｌｌ−ｏｆｆ）現象発生率を最小化することができる。
【００２２】
本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子は、高効率と同時にロールオフ低減化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光材料に含まれる第１化合物の励起状態のエネルギーダイヤグラムである。
【図２】本発明の一実施形態に係る発光材料に含まれる第１化合物の励起状態のエネルギーダイヤグラムである。
【図３】本発明の一実施形態に係る発光材料に含まれる第１化合物の最低一重項エネルギー準位及び第２化合物の最低三重項エネルギー準位関係を示した図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子を概略的に示した断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子を概略的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以上に述べた、本発明の目的、特徴及び長所は、添付された図面及び以下の望ましい実施形態を通じて容易に理解されるべきである。しかし、本発明はここで説明される実施形態に限定されるわけではなく、他の形態に具体化されることもあり得る。むしろ、ここで紹介される実施形態は開示された内容を明確にし、そして通常の技術者に本発明の思想が十分に伝達されることができるようにするために提供されるものである。
【００２５】
各図面を説明しながら、類似な構成要素に対して類似な参照符号を使用した。添付された図面において、構造物の寸法は本発明を明確性にするために実際より拡大して図示したものである。「第１」、「第２」等の用語は多様な構成要素を説明するために使用されるが、前記構成要素は前記用語によって限定されるわけではない。前記用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しない限り、第１構成要素は第２構成要素と称されることができ、同様に第２構成要素も第１構成要素と称されることができる。単数の表現は文脈の上に明確に異なりに表現しない限り、複数の表現を含む。
【００２６】
本明細書において、“含む”又は“有する”等の用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを意図しており、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品又はこれらを組み合わせたものの存在又は付加可能性を予め排除しないことと理解されなければならない。また、層、膜、領域、板等の部分が他の部分の“上に”あるとする場合、これは、他の部分の“直上に”ある場合のみでなく、その中間にその他の部分がある場合も含む。反対に、層、膜、領域、板等の部分が他の部分の“下に”あるとする場合、これは、他の部分の“直下に”ある場合のみでなく、その中間にその他の部分がある場合も含む。
【００２７】
先ず、図１乃至図３を参照して、本発明の一実施形態に係る発光材料に対して説明する。
【００２８】
本発明の一実施形態に係る発光材料は、下記の（式１）を満たす第１化合物を含む。
Ｋ２≧０．１Ｋ１・・・（式１）
【００２９】
式１において、Ｋ１はｎ番目の三重項励起状態から最低三重項励起状態への遷移速度であり、Ｋ２はｎ番目の三重項励起状態から前記ｎ番目の三重項励起状態と隣接する一重項励起状態への逆項間交差遷移速度であり、ｎは２以上の整数である。
【００３０】
つまり、第１化合物はｎ番目の三重項励起状態から最低三重項励起状態への無輻射失活速度が、ｎ番目の三重項励起状態からｎ番目の三重項励起状態と隣接する一重項励起状態に遷移する逆項間交差（ｒｅｖｅｒｓｅ  ｉｎｔｅｒｓｙｓｔｅｍ  ｃｒｏｓｓｉｎｇ）速度より０．１倍大きい化合物である。Ｋ２はＫ１より大きいが、０．１倍以上でない場合、Ｋ２がＫ１より大きいことによって期待できる効果が僅かである。したがって、Ｋ２はＫ１の０．１倍以上であるという条件を満たしており、０．１倍よりも大きければ大きいほど、望ましい。例えば、Ｋ２はＫ１の０．１倍よりも０．２倍であることが好ましい。
【００３１】
例えば、第１化合物はＫ２がＫ１よりも０．１倍以上２０倍以下である。
【００３２】
本明細書で、“逆系間交差”とは三重項状態から一重項状態に遷移することを意味する。図１は本発明の一実施形態に係る発光材料に含まれる第１化合物の励起状態のエネルギーダイヤグラムである。図１では式１でｎが４である場合を例として図示した。
【００３３】
図１を参照すると、第１化合物は４番目の三重項励起状態Ｔ４から最低三重項励起状態Ｔ１への遷移速度Ｋ１が４番目の三重項励起状態Ｔ４から４番目の三重項励起状態Ｔ４と隣接する一重項励起状態Ｓ１への遷移速度Ｋ２より０．１倍以上速いことによって、励起子が４番目の三重項励起状態Ｔ４から４番目の三重項励起状態Ｔ４よりエネルギー準位が低い三重項励起状態Ｔ３、Ｔ２、Ｔ１に遷移する確率より４番目の三重項励起状態Ｔ４から隣接する一重項励起状態Ｓ１に遷移する確率が高くなる。第１化合物は三重項励起子が一重項励起子に遷移した後、一重項励起子が基底状態に落ちる際に、発光する。
【００３４】
三重項励起子を一重項励起子に遷移させた後、発光を行う発光メカニズムとしては熱活性化遅延蛍光が公知されている。熱活性化遅延蛍光の場合、一般的な蛍光発光より理論的な効率限界が高いが、三重項から一重項への遷移のために一定水準以上の熱を必要とするため、高電流密度下で急激に輝度が低下するロールオフ現象が発生する可能性が高いという問題を有している。本発明の一実施形態に係る発光材料に含まれる第１化合物は、最低三重項励起状態Ｔ１よりエネルギー準位が高い三重項励起状態（例えば、Ｔ３又はＴ４）を利用するので、三重項励起子を一重項励起子に遷移させるために必要である熱エネルギーがゼロであるか、或いは極めて小さい。結果的に、本発明の一実施形態に係る発光材料は第１化合物を含むことによって、高効率の発光を実現でき、有機電界発光素子に利用される場合、有機電界発光素子のロールオフ現象が発生する可能性を最小化することができる。
【００３５】
本発明の一実施形態に係る発光材料は熱活性化遅延蛍光発光材料ではなく、通常の蛍光発光材料とは異なる点がある高次三重項経由の蛍光発光（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｅｃｅ  ｖｉａ  ｈｉｇｈｌｙ  ｅｘｃｉｔｅｄ  ｔｒｉｐｌｅｔｓ）材料である。通常の蛍光発光材料はＫ１＞Ｋ２の関係を満たすため、ＩＱＥ値が最大０．２５水準であるが、本発明の一実施形態に係る発光材料はＫ２＞Ｋ１関係を満たすため、ＩＱＥ値が０．３２以上になり、燐光発光材料及び熱活性化遅延蛍光材料と同様にＩＱＥ＝１を達成することができる。外部量子効率はＩＱＥの２０％であり、ＩＱＥは下記の式３によって導出されることができる。
ＩＱＥ＝０．２５＋０．７５ｘＫ２／（Ｋ１＋Ｋ２）・・・（式３）
【００３６】
図１では４番目の三重項励起状態Ｔ４から最低三重項励起状態Ｔ１に遷移する逆項間交差を例として図示したが、これに限定されるわけではない。例えば、式１のＫ２は５番目の三重項励起状態（式１でｎが５である場合）から３番目の一重項励起状態への遷移速度を意味する。即ち、逆項間交差の対象は式１でｎが２以上である場合を満たせば、特に限定されない。
【００３７】
図１では式１のＫ２でｎ番目の三重項励起状態Ｔ４がｎ番目の三重項励起状態Ｔ４と隣接しながら、エネルギー準位が低い一重項励起状態Ｓ１への遷移速度を例として図示したが、これに限定されるわけではない。
【００３８】
図２を参照すれば、式１におけるＫ２は３番目の三重項励起状態Ｔ４から３番目の三重項励起状態Ｔ４と隣接しながら、エネルギー準位が高い一重項励起状態Ｓ１への遷移速度であってもよい。つまり、Ｋ２の定義でｎ番目の三重項励起状態と隣接する一重項励起状態はｎ番目の三重項励起状態よりエネルギー準位が高くてもよく、低くてもよい。Ｋ２の定義でｎ番目の三重項励起状態と隣接する一重項励起状態がｎ番目の三重項励起状態よりエネルギー準位が高い場合、エネルギーギャップが小さいほど、望ましい。
【００３９】
式１において、Ｋ１は１×１０９ｓ−１以下である。例えば、Ｋ１は１×１０−１ｓ−１以上１×１０９ｓ−１以下である。例えば、４番目の三重項励起状態Ｔ４から最低三重項励起状態Ｔ１への遷移速度は１×１０９ｓ−１以下である。式１におけるＫ１が１×１０９ｓ−１以下の値を有する場合、三重項励起状態の熱失活速度が遅いことを意味し、これによって三重項励起状態から隣接する一重項励起状態への逆項間交差可能性が高くなる。
【００４０】
図１及び図２では本発明の一実施形態に係る発光材料が最低一重項励起状態の励起子が基底状態に落ちる際に、発光することを例として図示したが、これに限定されるわけではない。例えば、第１化合物は式１を満たせば、第２一重項励起状態の励起子が基底状態に落ちる際に、発光することもできる。
【００４１】
前記式１を満たす第１化合物は下記の式２をさらに満たすことが望ましい。
Ｖｎ＜１．５×１０−４（原子単位、ａｔｏｍ  ｕｎｉｔ）・・・（式２）
【００４２】
前記式２において、Ｖｎはｎ番目の三重項励起状態及び最低三重項励起状態の間の非対角振電相互作用定数（Ｏｆｆ−ｄｉａｇｏｎａｌ  Ｖｉｂｒｏｎｉｃ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ）である。式２を満たす第１化合物は比較的小さい非対角振電相互作用定数を有することによって、Ｋ１が小さくなって、Ｋ２＞０．１Ｋ１を達成する。その結果、三重項励起状態から一重項励起状態への遷移及び蛍光発光を生じることによって、一般的に公知された蛍光発光材料よりさらに高い量子効率を得ることができる。
【００４３】
本発明の一実施形態に係る発光材料は青色光を発光する。本発明の一実施形態に係る発光材料の最大発光波長は４８０ｎｍ以下である。例えば、本発明の一実施形態に係る発光材料は４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長領域帯の青色光を発光する。
【００４４】
本発明の一実施形態に係る発光材料に含まれる第１化合物は上述した式１を満たしていれば、構造は特に限定されない。第１化合物は、例えば、下記の化学式１で表わされる。但し、第１化合物の構造は、下記の化学式１に限定されるわけではない。
【化７】
2018177911.tif 000009
化学式１において、Ｌ１は２価の置換若しくは無置換のアルケニレン基、又は置換若しく無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基であり、ｍは０以上３以下の整数であり、ｍが２以上である場合、複数のＬ１は互いに同一であってもよく、或いは異なっていてもよい。Ｒ１〜Ｒ６は各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換若しくは無置換のシリル基、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基であり、ａ〜ｆは各々独立的に０以上４以下の整数であり、Ｙ１及びＹ２は各々独立的に水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基である。
【００４５】
本明細書において、“置換若しくは無置換”は重水素原子、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、シリル基、ホウ素基、ホスフィンオキシド基、ホスフィンスルフィド基、アルキル基、アルケニル基、フルオレニル基、アリール基及びヘテロ環基からなる群から選択される１つ以上の置換基で置換されたこと又は無置換であることを意味する。また、例示された置換基の各々は、置換若しくは無置換であってもよい。例えば、ビフェニル基は、アリール基として解釈されてもよく、フェニル基で置換されたフェニル基として解釈されてもよい。
【００４６】
本明細書において、“隣接する基と互いに結合して環を形成する”とは、隣接する基同士が互いに結合して置換若しくは無置換の炭化水素環、又は置換若しくは無置換のヘテロ環を形成することを意味する。炭化水素環は脂肪族炭化水素環及び芳香族炭化水素環を含む。ヘテロ環は脂肪族ヘテロ環及び芳香族ヘテロ環を含む。炭化水素環及びヘテロ環は単環又は多環である。また、隣接する基同士が互いに結合して形成された環は他の環と結合してスピロ構造を形成するものであってもよい。
【００４７】
本明細書において、“隣接する基”は該当置換基が置換された原子と直接結合された原子に置換された置換基、該当置換基が置換された原子に置換された他の置換基又は該当置換基と立体構造的に最も隣接する置換基を意味する。例えば、１、２−ジメチルベンゼン（１、２−ｄｉｍｅｔｈｙｌｂｅｎｚｅｎｅ）で２つのメチル基は、互いに“隣接する基”として解釈され、１、１−ジエチルシクロペンテン（１、１−ｄｉｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｐｅｎｔｅｎｅ）で２つのエチル基は、互いに“隣接する基”として解釈される。
【００４８】
本明細書において、ハロゲン原子の例としてはフッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ化物原子である。
【００４９】
本明細書において、アルキル基は、直鎖、分岐鎖、又は環形である。アルキル基の炭素数は１以上３０以下、１以上２０以下、１以上１０以下、又は１以上６以下である。アルキル基の例としてはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｉ−ブチル基、２−エチルブチル基、３、３−ジメチルブチル基、ｎ−ペンチル基、ｉ−ペンチル基、ネオペンチル基、ｔ−ペンチル基、シクロペンチル基、１−メチルペンチル基、３−メチルペンチル基、２−エチルペンチル基、４−メチル−２−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、１−メチルヘキシル基、２−エチルヘキシル基、２−ブチルヘキシル基、シクロヘキシル基、４−メチルシクロヘキシル基、４−ｔ−ブチルシクロヘキシル基、ｎ−ペンチル基、１−メチルヘプチル基、２、２−ジメチルヘプチル基、２−エチルヘプチル基、２−ブチルヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｔ−オクチル基、２−エチルオクチル基、２−ブチルオクチル基、２−ヘキシルオクチル基、３、７−ジメチルオクチル基、シクロオクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、アダマンチル基、２−エチルデシル基、２−ブチルデシル基、２−ヘキシルデシル基、２−オクチルデシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、２−エチルドデシル基、２−ブチルドデシル基、２−ヘキシルドデシル基、２−オクチルドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、２−エチルヘキサデシル基、２−ブチルヘキサデシル基、２−ヘキシルヘキサデシル基、２−オクチルヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−イコシル基、２−エチルイコシル基、２−ブチルイコシル基、２−ヘキシルイコシル基、２−オクチルイコシル基、ｎ−ヘンイコシル基、ｎ−ドコシル基、ｎ−トリコシル基、ｎ−テトラコシル基、ｎ−ペンタコシル基、ｎ−ヘキサコシル基、ｎ−ヘプタコシル基、ｎ−オクタコシル基、ｎ−ノナコシル基、及びｎ−トリアコンチル基等が挙げられるが、これに限定されない。
【００５０】
本明細書において、アリール基は単環式アリール基又は多環式アリール基である。アリール基の環形成炭素数は６以上３０以下、６以上２０以下、又は６以上１５以下である。アリール基の例としてはフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基、キンキフェニル基、セキシフェニル基、トリフェニレン基、ピレニル基、ベンゾフルオランテニル基、クリセニル基等が挙げられるが、これに限定されない。
【００５１】
本明細書において、フルオレニル基は、置換されることができ、置換基２つが互いに結合してスピロ構造を形成することもできる。
【００５２】
本明細書において、ヘテロアリール基はヘテロ元素としてＯ、Ｎ、Ｓｉ、及びＳの中で１つ以上を含むヘテロアリール基である。ヘテロアリール基の環形成炭素数は２以上３０以下又は２以上２０以下である。ヘテロアリール基は単環式ヘテロアリール基又は多環式ヘテロアリール基である。多環式ヘテロアリール基は、例えば２環又は３環構造を有する。ヘテロアリール基の例としては、チオフェニル基、フラニル基、ピロリル基基、イミダゾリル基、チアゾリル基、オキサゾリル基基、オキサジアゾリル基、トリアゾリル基、ピリジル基、ビピリジル基、ピリミジル基、トリアジニル基、トリアゾリル基、アクリジル基、ピラジニル基、キノリニル基、キナゾリニル基、キノキサリニル基、フェノキサジル基、フタラジニル基、ピリドピリミジニル基、ピリドピラジニル基、ピラジピラジニル基、イソキノリニル基、インドリル基、カルバゾリル基、Ｎ−アリルカルバゾリル基、Ｎ−ヘテロアリルカルバゾリル基、Ｎ−アルキルカルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、チエノチオフェニル基、ベンゾフラニル基、フェナントロリニル、、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、フェノチアジニル基、ジベンゾシロリル基及びジベンゾフラニル基等があるが、これに限定されない。
【００５３】
本明細書において、アリーレン基は、２価基であることを除外すれば、前述したアリール基に関する説明が適用される。
【００５４】
本明細書において、ヘテロアリーレン基は、２価基であることを除外すれば、前述したヘテロアリール基に関する説明が適用される。
【００５５】
本明細書で、シリル基はアルキルシリル基及びアリールシリル基を含む。シリル基の例としてはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、ビニールジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルシリル基、フェニルシリル基等があるが、これらに限定されない。
【００５６】
本明細書で、ホウ素基はアルキルホウ素基及びアリールホウ素基を含む。ホウ素基の例としてはトリメチルホウ素基、トリエチルホウ素基、ｔ−ブチルジメチルホウ素基、トリフェニルホウ素基、ジフェニルホウ素基、フェニルホウ素基等があるが、これらに限定されない。
【００５７】
本明細書で、アルケニル基は直鎖又は分岐鎖である。炭素数は特に限定されないが、２以上３０以下、２以上２０以下、２以上１０以下、又は２以上５以下である。アルケニル基の例としてはビニル基、１−ブテニル基、１−ペンテニル基、１、３−ブタジエニルアリール基、スチレニル基、スチルベニル基等があるが、これらに限定されない。
【００５８】
前記化学式１の化合物は下記の化学式１ー１で表される化合物である。但し、これに限定されるわけではない。
【化８】
2018177911.tif 000010
化学式１−１において、Ｒ１〜Ｒ６、ａ〜ｆ、Ｙ１、Ｙ２、及びｍは前述した化学式１におけるＬ１、Ｒ１〜Ｒ６、ａ〜ｆ、Ｙ１、Ｙ２、及びｍと同一である。
【００５９】
また、化学式１の化合物は下記の化学式１−２で表される化合物である。但し、これに限定されるわけではない。
【化９】
2018177911.tif 000011
化学式１−２におい、Ｌ１、Ｒ１〜Ｒ６、ａ〜ｆ、Ｙ１、Ｙ２、及びｍは前述した化学式１におけるＬ１、Ｒ１〜Ｒ６、ａ〜ｆ、Ｙ１、Ｙ２、及びｍと同一である。
【００６０】
化学式１において、ｍは０であってもよい。この場合、化学式１において２つのベンゼンが２価のエチレニレン基を介して結合した構造を有する。
【００６１】
化学式１において、ｍは１であってもよい。
【００６２】
化学式１において、ｍは２であってもよい。この場合、１つのＬ１は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基であり、残る１つのＬ１は置換若しくは無置換の炭素数２以上１０以下の２価のアルケニレン基であってもよい。
【００６３】
化学式１においてｍが２である場合、１つのＬ１は置換若しくは無置換のフェニレン基であり、残る１つのＬ１は置換若しくは無置換の２価のエチレニレン基であってもよい。
【００６４】
化学式１においてｍが２である場合、１つのＬ１は置換若しくは無置換の２価のビフェニレン基であり、残る１つのＬ１は置換若しくは無置換の２価のエチレニレン基であってもよい。
【００６５】
化学式１において、ｍは３であってもよい。
【００６６】
化学式１において、Ｒ１〜Ｒ６は各々独立的に水素原子、フッ素原子、シアノ基、トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基、置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基又は置換若しくは無置換のフェニル基である。
【００６７】
化学式１において、Ｒ１〜Ｒ６は全て水素原子であってもよい。但し、これに限定されるわけではなく、化学式１でＲ１〜Ｒ６の中で少なくとも１つは水素原子以外の置換基で置換されてもよい。
【００６８】
化学式１で、ａが２以上である場合、複数のＲ１は同一であってもよく、異なっていてもよい。化学式１において、ｂが２以上である場合、複数のＲ２は同一であってもよく、異なっていてもよい。化学式１において、ｃが２以上である場合、複数のＲ３は同一であってもよく、異なっていてもよい。化学式１において、ｄが２以上である場合、複数のＲ４は同一であってもよく、異なっていてもよい。化学式１で、ｅが２以上である場合、複数のＲ５は同一であってもよく、異なっていてもよい。化学式１において、ｆが２以上である場合、複数のＲ６は同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００６９】
化学式１においてで、ａ、ｂ、ｅ、及びｆは全て０であってもよい。但し、これに限定されるわけではなく、化学式１において、ａ、ｂ、ｅ、及びｆの中で少なくとも１つは１以上であってもよい。この場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ５及びＲ６の中で少なくとも１つは置換若しくは無置換炭素数１以上２０以下のアルキル基、シアノ基、ハロゲン原子、トリメチルシリル基又はトリフェニルシリル基である。
【００７０】
化学式１において、ｃ及びｄは全て０であってもよい。但し、これに限定されるわけではない。
【００７１】
化学式１において、Ｙ１及びＹ２は全て水素原子であってもよい。但し、これに限定されるわけではなく、Ｙ１及びＹ２の中で少なくとも１つは置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基又は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基であってもよい。また、化学式１において、Ｙ１及びＹ２は全て置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基であってもよい。化学式１において、Ｙ１及びＹ２は全て置換若しくは無置換のメチル基であってもよい。また、化学式１において、Ｙ１及びＹ２の中で少なくとも１つは置換若しくは無置換のフェニル基であってもよい。
【００７２】
例えば、第１化合物は下記の化合物群１で示された化合物１-１〜１−２８の中で選択される少なくとも１つである。但し、第１化合物の例示が下記の化合物に限定されるわけではなく、前述したように式１を満たしていれば、特に限定されない。
【化１０】
2018177911.tif 000012
【化１１】
2018177911.tif 000013
【００７３】
第１化合物のその他の例としては下記の化学式２で表わされる化合物が挙げられる。但し、前述したように、本発明の一実施形態に係る発光材料に含まれる第１化合物は式１を満たしていれば、構造は特に限定されない。
【化１２】
2018177911.tif 000014
【００７４】
化学式２において、Ｌ２及びＬ３は各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基であり、ｔ及びｕは各々独立的に０又は１であり、Ｑ１及びＱ２は各々独立的に単結合、ＣＲ１１Ｒ１２又はＳｉＲ１３Ｒ１４であり、Ｒ７〜Ｒ１４は各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基である。Ｒ７〜Ｒ１４は、隣接する基と結合して環を形成してもよい。ｇ〜ｊは各々独立的に０以上４以下の整数であり、Ｐｙは下記の化学式３で表わされる。
【化１３】
2018177911.tif 000015
【００７５】
化学式３において、Ｗ１〜Ｗ１０の中で２つはＬ２及びＬ３と結合する部位であり、残りは各々独立的に水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基である。
【００７６】
化学式２において、Ｑ１及びＱ２は各々単結合であってもよい。この場合、化学式２で表わされる化合物は２つのカルバゾリル基を含む。
【００７７】
化学式２において、Ｌ２及びＬ３は各々独立的に置換若しくは無置換のフェニレンであってもよい。但し、これに限定されることはなく、ｐ及びｑが各々０であってもよい。
【００７８】
化学式２において、Ｒ１１及びＲ１２は互いに結合して環を形成してもよく、Ｒ１３及びＲ１４は互いに結合して環を形成してもよい。
【００７９】
化学式２において、ｔ及びｕが各々０であってもよく、Ｑ１及びＱ２が各々ＣＲ１１Ｒ１２又はＳｉＲ１３Ｒ１４であってもよい。ここで、Ｒ１１〜Ｒ１４は各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基であってもよく、例えば、フェニル基であってもよい。Ｒ１１及びＲ１２は互いに結合してフルオレン環を形成してもよい。
【００８０】
化学式２は下記の化学式２−１で表わされる。但し、これに限定されるわけではない。
【化１４】
2018177911.tif 000016
【００８１】
化学式２−１において、Ｒ７〜Ｒ１０、ｇ〜ｊ、Ｌ２、Ｌ３、ｔ及びｕは前述し化学式２におけるＲ７〜Ｒ１０、ｇ〜ｊ、Ｌ２、Ｌ３、ｔ及びｕと同一である。
【００８２】
化学式２−１において、ｔ及びｕは各々１であり、Ｌ２及びＬ３は各々独立的に置換若しくは無置換のフェニレン基であってもよい。化学式２−１において、ｔ及びｕは各々１であり、Ｌ２及びＬ３は無置換のフェニレン基であってもよい。
【００８３】
化学式２−１において、ｇ〜ｊは各々０であってもよい。但し、これに限定されるわけではなく、ｇ＋ｈ＋ｉ＋ｊ≧１であり、Ｒ７〜Ｒ１０の中で少なくとも１つはハロゲン原子、又は置換無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基であってもよい。化学式２−１において、Ｒ７〜Ｒ１０の中で少なくとも１つはフッ素原子、又は置換若しくは無置換のメチル基であってもよい。
【００８４】
化学式３において、Ｗ２及びＷ３がＬ２及びＬ３と結合する部位であってもよい。但し、これに限定されるわけではなく、例えば、化学式３においてＷ３及びＷ８がＬ２及びＬ３と結合する部位であってもよい。その他の例としては、Ｗ４及びＷ９がＬ２及びＬ３と結合する部位であってもよい。
【００８５】
化学式２において、Ｑ１及びＱ２は互いに同一であってもよく、Ｌ２及びＬ３が互いに同一であってもよい。また、化学式２において、Ｑ１及びＱ２は互いに同一であり、Ｌ２及びＬ３が互いに同一であり、Ｒ７及びＲ９は互いに同一であり、Ｒ８及びＲ１０は互いに同一であってもよい。
【００８６】
化学式２において、Ｑ１及びＱ２はＣＲ１１Ｒ１２であり、Ｒ１１及びＲ１２は各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基であり、例えば、各々独立的に置換若しくは無置換のフェニル基であってもよい。Ｒ１１及びＲ１２は互いに結合して環を形成し、例えば、フルオレン環を形成してもよい。
【００８７】
化学式２において、Ｑ１及びＱ２はＳｉＲ１３Ｒ１４であり、Ｒ１３及びＲ１４は各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基であり、例えば、各々独立的に置換若しくは無置換のフェニル基であってもよい。
【００８８】
例えば、第１化合物は下記の化合物群２で示された化合物２−１〜２−１２の中で選択される少なくとも１つである。但し、第１化合物の例示が下記の化合物に限定されるわけではなく、前述したように式１を満たしていれば、特に限定されない。
【化１５】
2018177911.tif 000017
【００８９】
本発明の一実施形態に係る発光材料は第１化合物のみから構成されてもよい。この場合、１種の第１化合物のみを含んでもよく、２種以上の第１化合物を含んでもよい。
【００９０】
本発明の一実施形態に係る発光材料は第１化合物と異なる第２化合物をさらに含んでもよい。図３は本発明の一実施形態に係る発光材料に含まれる第１化合物の最低一重項エネルギー準位及び第２化合物の最低三重項エネルギー準位関係を示した図である。図３を参照すると、第２化合物の最低三重項励起エネルギー準位ＥｈＴ１は第１化合物の最低一重項励起エネルギー準位ＥｄＳ１より高い。
【００９１】
本発明の一実施形態に係る発光材料が第１化合物及び第２化合物を含む場合、第２化合物の重量％は第１化合物の重量％より多い。
【００９２】
本発明の一実施形態に係る発光材料は単一の第２化合物を含んでもよく、２種以上の第２化合物を含んでもよい。
【００９３】
第２化合物は、例えば下記の化学式４〜６の中のいずれか１つで表わされる化合物である。但し、これに限定されわけではない。
【化１６】
2018177911.tif 000018
【化１７】
2018177911.tif 000019
【化１８】
2018177911.tif 000020
【００９４】
化学式４において、Ｘ１及びＸ２は各々独立的に単結合、Ｏ、Ｓ、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲｃＲｄであり、Ｒａ〜Ｒｄ及びＺ１〜Ｚ６は各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基であり、ｇは０又は１であり、ｑ１〜ｑ６は各々独立的に０以上４以下の整数であり、ｒは１又は２である。
【００９５】
化学式４において、ｑ１が２以上である場合、複数のＺ１は同一であってもよく、異なっていてもよい。化学式４において、ｑ２が２以上である場合、複数のＺ２は同一であってもよく、異なっていてもよい。化学式４において、ｑ３が２以上である場合、複数のＺ３は同一であってもよく、異なっていてもよい。化学式２において、ｑ４が２以上である場合、複数のＺ４は同一であってもよく、異なっていてもよい。化学式４において、ｑ５が２以上である場合、複数のＺ５は同一であってもよく、異なっていてもよい。化学式４において、ｑ６が２以上である場合、複数のＺ６は同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００９６】
化学式５において、Ｚ７〜Ｚ１０は各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基であり、Ｌ４は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリーレン基であり、ｑ７〜ｑ１０は各々独立的に０以上４以下の整数である。
【００９７】
化学式５において、ｑ７が２以上である場合、複数のＺ７は同一であってもよく、異なっていてもよい。化学式５において、ｑ８が２以上である場合、複数のＺ８は同一であってもよく、異なっていてもよい。化学式５において、ｑ９が２以上である場合、複数のＺ９は同一であってもよく、異なっていてもよい。化学式３において、ｑ１０が２以上である場合、複数のＺ１０は同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００９８】
化学式６において、Ｘ３及びＸ４は各々独立的にＯ、Ｓ、ＣＲａＲｂ又はＳｉＲｃＲｄであり、Ｒａ〜Ｒｄ及びＺ１１〜Ｚ１５は各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数１以上２０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数２以上３０以下のヘテロアリール基であり、ｑ１１〜ｑ１５は各々独立的に０以上４以下の整数であり、ｓは０又は１であり、ｒは１又は２である。
【００９９】
化学式６において、ｑ１１が２以上である場合、複数のＺ１１は同一であってもよく、異なっていてもよい。化学式６において、ｑ１２が２以上である場合、複数のＺ１２は同一であってもよく、異なっていてもよい。化学式６において、ｑ１３が２以上である場合、複数のＺ１３は同一であってもよく、異なっていてもよい。化学式６において、ｑ１４が２以上である場合、複数のＺ１４は同一であってもよく、異なっていてもよい。化学式６において、ｑ１５が２以上である場合、複数のＺ１５は同一であってもよく、異なっていてもよい。
【０１００】
化学式４において、Ｘ１はＯ又はＳであり、ｇは１であり、Ｘ２は単結合又はＣＲａＲｂであってもよい。また、化学式４において、Ｘ１はＯ又はＳであり、ｇは０であってもよい。
【０１０１】
化学式４において、ｑ１〜ｑ６が全て０であってもよい。但し、これに限定されるわけではなく、ｑ１〜ｑ６の中で少なくとも１つは１以上であってもよい。
【０１０２】
化学式４において、Ｚ１〜Ｚ６の中で少なくとも１つは置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基又は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基であってもよき。化学式４で表わされる第２化合物は、例えば下記の化合物４−１〜４−５の中でいずれか１つである。
【化１９】
2018177911.tif 000021
【０１０３】
化学式５において、Ｌ４は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基であってもよい。また、化学式５において、Ｌ４は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上１５以下のアリーレン基であってもよい。化学式５において、Ｌ４は単環構造のアリーレン基であってもよく。化学式５において、Ｌ４は置換若しくは無置換のフェニレン基又は２価のビフェニレン基であってもよい。また、化学式５において、Ｌ４は多環構造のアリーレン基であってもよく、Ｌ４は２価のナフチレン基であってもよい。
【０１０４】
化学式５において、ｑ７〜ｑ１０は全て０であってもよい。但し、これに限定されるわけではなく、ｑ７〜ｑ１０の中で少なくとも１つは１以上であってもよい。
【０１０５】
化学式５において、Ｚ７〜Ｚ１０の中で少なくとも１つは置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基であってもよい。
【０１０６】
化学式５で表わされる第２化合物は、例えば下記の化合物５−１〜５−６の中でいずれか１つである。
【化２０】
2018177911.tif 000022
【０１０７】
化学式６において、Ｘ３及びＸ４は互いに同一であってもよく、例えば、Ｘ３及びＸ４はＣＲａＲｂである。Ｒａ及びＲｂは各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基であってもよく、例えば、各々独立的に置換若しくは無置換のフェニル基である。化学式６において、ｓは０であり、ｒは１であってもよい。但し、これに限定されるわけではない。
【０１０８】
化学式６において、ｑ１１〜ｑ１３は全て０であってもよい。但し、これに限定されるわけではなく、ｑ１１〜ｑ１３の中で少なくとも１つは１以上であってもよい。
【０１０９】
化学式６で、Ｚ１１〜Ｚ１３の中で少なくとも１つは置換若しくは無置換の炭素数１以上１０以下のアルキル基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基であってもよい。
【０１１０】
化学式６で表わされる第２化合物は、例えば下記の化合物６−１〜６−３の中でいずれか１つである。
【化２１】
2018177911.tif 000023
【０１１１】
本発明の一実施形態に係る発光材料は一重項状態から基底状態への遷移に基づいた発光メカニズムを有する。本発明の一実施形態に係る発光材料は蛍光発光材料である。
【０１１２】
本発明の一実施形態に係る発光材料は高い発光効率を実現することができる。本発明の一実施形態に係る発光材料を有機電界発光素子に使用する場合、高効率及びロールオフ現象最小化を同時に実現することができる。
【０１１３】
以下では本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子について説明する。以下では先に説明した本発明の一実施形態に係る発光材料との差異点を主に具体的に説明し、先に説明した本発明の一実施形態に係る発光材料に関する説明とｙ降伏する説明は省略する。
【０１１４】
本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子は前述した本発明の一実施形態に係る発光材料を含む。
【０１１５】
図４は本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子を概略的に示した断面図である。図５は本発明の一実施形態に係る別の有機電界発光素子を概略的に示した断面図である。
【０１１６】
図４及び図５を参照すると、本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子１０は第１電極ＥＬ１、正孔輸送領域ＨＴＲ、発光層ＥＭＬ、電子輸送領域ＥＴＲ、及び第２電極ＥＬ２を含む。
【０１１７】
第１電極ＥＬ１は導電性を有する。第１電極ＥＬ１は画素電極又は陽極である。第１電極ＥＬ１は透過型電極、半透過型電極、又は反射型電極である。第１電極ＥＬ１が透過型電極である場合、第１電極ＥＬ１は透明金属酸化物、例えば、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）等を含むことができる。第１電極ＥＬ１が半透過型電極又は反射型電極である場合、第１電極ＥＬ１はＡｇ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ又はこれらの化合物や混合物（例えば、ＡｇとＭｇの混合物）を含むことができる。第１電極ＥＬ１は前記物質で形成された反射膜や半透過膜及びＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＩＴＺＯ等で形成された透明導電膜を含む複数の層構造であってもよい。
【０１１８】
正孔輸送領域ＨＴＲは、第１電極ＥＬ１上に設けられる。正孔輸送領域ＨＴＲは、正孔注入層ＨＩＬ、正孔輸送層ＨＴＬ、正孔バッファ層、及び電子阻止層の中の少なくとも１つを含む。正孔輸送領域ＨＴＲの厚さは、例えば約５０ｎｍ〜１５０ｎｍである。
【０１１９】
正孔輸送領域ＨＴＲは単一物質からなる単一層、複数の互いに異なる物質からなる単一層又は複数の互いに異なる物質からなる複数の層を有する多層構造を有することができる。
【０１２０】
例えば、正孔輸送領域ＨＴＲは、正孔注入層ＨＩＬ、又は正孔輸送層ＨＴＬの単一層の構造を有してもよく、正孔注入物質と正孔輸送物質からなる単一層の構造を有してもよい。また、正孔輸送領域は、複数の互いに異なる物質からなる単一層の構造を有してもよく、或いは第１電極ＥＬ１から順に積層された正孔注入層ＨＩＬ／正孔輸送層ＨＴＬ、正孔注入層ＨＩＬ／正孔輸送層ＨＴＬ／正孔バッファ層、正孔注入層ＨＩＬ／正孔バッファ層、正孔輸送層ＨＴＬ／正孔バッファ層又は正孔注入層ＨＩＬ／正孔輸送層ＨＴＬ／電子阻止層の構造を有してもよいが、これに限定されわけではない。
【０１２１】
正孔輸送領域ＨＴＲは、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）、インクジェットプリンティング法、レーザープリンティング法、レーザー熱転写法等のような多様な方法を利用して形成されることができる。
【０１２２】
正孔注入層ＨＩＬは、例えば銅フタロシアニン等のフタロシアニン化合物、ＤＮＴＰＤ（Ｎ、Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−Ｎ、Ｎ’−ｂｉｓ−［４−（ｐｈｅｎｙｌ−ｍ−ｔｏｌｙｌ−ａｍｉｎｏ）−ｐｈｅｎｙｌ］−ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４、４’−ｄｉａｍｉｎｅ）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４、４’、４”−ｔｒｉｓ（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）  ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）、ＴＤＡＴＡ（４、４’、４”−Ｔｒｉｓ（Ｎ、Ｎ−ｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）、２−ＴＮＡＴＡ（４、４’、４”−ｔｒｉｓ｛Ｎ、−（２−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ｝−ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（Ｐｏｌｙ（３、４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）／Ｐｏｌｙ（４−ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ））、ＰＡＮＩ／ＤＢＳＡ（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ／Ｄｏｄｅｃｙｌｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、ＰＡＮＩ／ＣＳＡ（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ／Ｃａｍｐｈｏｒ  ｓｕｌｆｏｎｉｃａｃｉｄ）、ＰＡＮＩ／ＰＳＳ（（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）／Ｐｏｌｙ（４−ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ））、α−ＮＰＤ（Ｎ、Ｎ’−ｄｉ（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ−ｌ−ｙｌ）−Ｎ、Ｎ’−ｄｉｐｌｉｅｎｙｌ−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、トリフェニルアミンを含むポリエーテルケトン（ＴＰＡＰＥＫ）、４−Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ−４’−ｍｅｔｈｙｌｄｉｐｈｅｎｙｌｉｏｄｏｎｉｕｍ  Ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）ｂｏｒａｔｅ］、ＨＡＴ−ＣＮ（ｄｉｐｙｒａｚｉｎｏ［２、３−ｆ：２’、３’−ｈ］ｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｅ−２、３、６、７、１０、１１−ｈｅｘａｃａｒｂｏｎｉｔｒｉｌｅ）等を含んでもよい。
【０１２３】
正孔輸送層ＨＴＬは、例えば、Ｎ−フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾール等のカルバゾール系誘導体、フルオレン系誘導体、ＴＰＤ（Ｎ、Ｎ’−ｂｉｓ（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−Ｎ、Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−［１、１−ｂｉｐｈｅｎｙｌ］−４、４’−ｄｉａｍｉｎｅ）、ＴＣＴＡ（４、４’、４”−ｔｒｉｓ（Ｎ−ｃａｒｂａｚｏｌｙｌ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）等のようなトリフェニルアミン系誘導体、α−ＮＰＤ（Ｎ、Ｎ’−ｄｉ（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ−ｌ−ｙｌ）−Ｎ、Ｎ’−ｄｉｐｌｉｅｎｙｌ−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ＴＡＰＣ（４、４’−Ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌｉｄｅｎｅ  ｂｉｓ［Ｎ、Ｎ−ｂｉｓ（４−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）ｂｅｎｚｅｎａｍｉｎｅ］）、ＨＭＴＰＤ（４、４’−Ｂｉｓ［Ｎ、Ｎ’−（３−ｔｏｌｙｌ）ａｍｉｎｏ］−３、３’−ｄｉｍｅｔｈｙｌｂｉｐｈｅｎｙｌ）等を含んでもよい。
【０１２４】
正孔輸送領域ＨＴＲの厚さは約１０ｎｍ〜約１５００ｎｍ、例えば約１０ｎｍ〜約１００ｎｍである。正孔輸送領域ＨＴＲが正孔注入層ＨＩＬ及び正孔輸送層ＨＴＬを全て含む場合、正孔注入層ＨＩＬの厚さは約１０ｎｍ〜約１０００ｎｍ、例えば約１０ｎｍ〜約１００ｎｍであり、正孔輸送層ＨＴＬの厚さは約３ｎｍ〜約１００ｎｍである。正孔輸送領域ＨＴＲ、正孔注入層ＨＩＬ、及び正孔輸送層ＨＴＬの厚さが前述したような範囲を満たす場合、実質的に駆動電圧が上昇すること無しに十分な正孔輸送特性を得られる。
【０１２５】
正孔輸送領域ＨＴＲは先に言及された物質以外に、導電性向上のために電荷生成物質をさらに含んでもよい。電荷生成物質は正孔輸送領域ＨＴＲ内に均一に又は不均一に分散されてもよい。電荷生成物質は、例えばｐ−ドーパントである。ｐ−ドーパントはキノン誘導体、金属酸化物及びシアノ基含有化合物の中でいずれか１つであるが、これに限定されるわけではない。例えば、ｐ−ドーパントの例としては、ＴＣＮＱ（Ｔｅｔｒａｃｙａｎｏｑｕｉｎｏｄｉｍｅｔｈａｎｅ）及びＦ４−ＴＣＮＱ（２、３、５、６−ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏ−ｔｅｔｒａｃｙａｎｏｑｕｉｎｏｄｉｍｅｔｈａｎｅ）等のようなキノン誘導体、タングステン酸化物及びモリブデン酸化物等のような金属酸化物等を挙げられるが、これに限定されるわけではない。
【０１２６】
前述したように、正孔輸送領域ＨＴＲは、正孔注入層ＨＩＬ、正孔輸送層ＨＴＬの以外に、正孔バッファ層及び電子阻止層の中で少なくとも１つをさらに含むことができる。正孔バッファ層は、発光層ＥＭＬから放出される光の波長による共振距離を補償して光の放出効率を増加させることができる。正孔バッファ層に含まれる物質としては正孔輸送領域ＨＴＲに含まれることができる物質を使用することができる。電子阻止層は電子輸送領域ＥＴＲから正孔輸送領域ＨＴＲへの電子注入を防止する役割をする層である。
【０１２７】
発光層ＥＭＬは正孔輸送領域ＨＴＲ上に設けられる。発光層ＥＭＬの厚さは、例えば約１０ｎｍ〜約３０ｎｍである。発光層ＥＭＬは単一物質からなる単一層、複数の互いに異なる物質からなる単一層又は複数の互いに異なる物質からなる複数の層を有する多層構造を有することができる。
【０１２８】
発光層ＥＭＬは前述した本発明の一実施形態に係る第１化合物を含む発光材料を含む。
【０１２９】
発光層ＥＭＬは１種の第１化合物のみからなる発光層であってもよく、２種以上の第１化合物を含む発光層であってもよい。また、発光層ＥＭＬは第１化合物及び第２化合物の両方を含む発光材料を含む発光層であってもよい。この場合、発光層ＥＭＬに含まれる第２化合物は、１種のみであってもよく、２種以上が含まれてもよい。
【０１３０】
発光層ＥＭＬは蛍光発光層である。蛍光発光層とは発光材料が蛍光メカニズムによって発光する層を意味する。
【０１３１】
発光層ＥＭＬは青色発光層である。発光層ＥＭＬは最大発光波長が４８０ｎｍ以下である光を発光する。発光層ＥＭＬは４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長領域帯の青色光を発光する。
【０１３２】
発光層ＥＭＬはホスト及びドーパントを含む。再び図３を参照すると、発光層ＥＭＬは、最低三重項励起エネルギー準位ＥｈＴ１がドーパントの最低一重項励起エネルギー準位ＥｄＳ１より高いホストを含むことが望ましい。この場合、ドーパントからホストへの逆エネルギー移動による効率低下を最小化することができる。
【０１３３】
発光層ＥＭＬのドーパントは前記第１化合物である。
【０１３４】
発光層ＥＭＬのホストは前記第２化合物である。但し、これに限定されるわけではなく、発光層ＥＭＬは当技術分野に公知された一般的なホスト材料を含むことができる。
【０１３５】
発光層ＥＭＬは例えば約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの厚さを有する。
【０１３６】
再び図５及び図６を参照すると、電子輸送領域ＥＴＲは発光層ＥＭＬ上に設けられる。電子輸送領域ＥＴＲは、電子阻止層、電子輸送層ＥＴＬ、及び電子注入層ＥＩＬの中の少なくとも１つを含むが、これに限定されるわけではない。
【０１３７】
電子輸送領域ＥＴＲは単一物質からなる単一層、複数の互いに異なる物質からなる単一層、又は複数の互いに異なる物質からなる複数の層を有する多層構造を有することができる。
【０１３８】
例えば、電子輸送領域ＥＴＲは、電子注入層ＥＩＬ又は電子輸送層ＥＴＬの単一層の構造を有してもよく、電子注入物質と電子輸送物質とを含む単一層の構造を有してもよい。また、電子輸送領域ＥＴＲは、複数の互いに異なる物質を含む単一層の構造を有してもよく、或いは第１電極ＥＬ１から順に積層された電子輸送層ＥＴＬ／電子注入層ＥＩＬ、正孔阻止層／電子輸送層ＥＴＬ／電子注入層ＥＩＬ構造を有することができるが、これに限定されるわけではない。電子輸送領域ＥＴＲの厚さは、例えば約１００ｎｍ〜約１５０ｎｍである。
【０１３９】
電子輸送領域ＥＴＲは、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）、インクジェットプリンティング法、レーザープリンティング法、レーザー熱転写法（Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ、ＬＩＴＩ）等のような多様な方法を利用して形成されることができる。
【０１４０】
電子輸送領域ＥＴＲが電子輸送層ＥＴＬを含む場合、電子輸送領域ＥＴＲは、Ａｌｑ３（Ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｕｍ）、１、３、５−ｔｒｉ［（３−ｐｙｒｉｄｙｌ）−ｐｈｅｎ−３−ｙｌ］ｂｅｎｚｅｎｅ、２、４、６−ｔｒｉｓ（３'−（ｐｙｒｉｄｉｎ−３−ｙｌ）ｂｉｐｈｅｎｙｌ−３−ｙｌ）−１、３、５−ｔｒｉａｚｉｎｅ、２−（４−（Ｎ−ｐｈｅｎｙｌｂｅｎｚｏｉｍｉｄａｚｏｌｙｌ−１−ｙｌｐｈｅｎｙｌ）−９、１０−ｄｉｎａｐｈｔｈｙｌａｎｔｈｒａｃｅｎｅ、ＴＰＢｉ（１、３、５−Ｔｒｉ（１−ｐｈｅｎｙｌ−１Ｈ−ｂｅｎｚｏ［ｄ］ｉｍｉｄａｚｏｌ−２−ｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ）、ＢＣＰ（２、９−Ｄｉｍｅｔｈｙｌ−４、７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１、１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）、Ｂｐｈｅｎ（４、７−Ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１、１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）、ＴＡＺ（３−（４−Ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ）−４−ｐｈｅｎｙｌ−５−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ−１、２、４−ｔｒｉａｚｏｌｅ）、ＮＴＡＺ（４−（Ｎａｐｈｔｈａｌｅｎ−１−ｙｌ）−３、５−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−４Ｈ−１、２、４−ｔｒｉａｚｏｌｅ）、ｔＢｕ−ＰＢＤ（２−（４−Ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ）−５−（４−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）−１、３、４−ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ）、ＢＡｌｑ（Ｂｉｓ（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｏ−Ｎ１、Ｏ８）−（１、１’−Ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４−ｏｌａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｕｍ）、Ｂｅｂｑ２（ｂｅｒｙｌｌｉｕｍｂｉｓ（ｂｅｎｚｏｑｕｉｎｏｌｉｎ−１０−ｏｌａｔｅ）、ＡＤＮ（９、１０−ｄｉ（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ−２−ｙｌ）ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ）及びこれらの混合物を含むことができるが、これらに限定されるわけではない。電子輸送層ＥＴＬの厚さは約１０ｎｍ〜約１００ｎｍ、例えば約１５ｎｍ〜約５０ｎｍである。電子輸送層ＥＴＬの厚さが前述したような範囲を満たす場合、実質的に駆動電圧が上昇することなしに十分な電子輸送特性を得ることができる。
【０１４１】
電子輸送領域ＥＴＲが電子注入層ＥＩＬを含む場合、電子輸送領域ＥＴＲは、ＬｉＦ、ＬｉＱ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  ｑｕｉｎｏｌａｔｅ）、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｙｂのようなランタノイド族金属、又はＲｂＣｌ、ＲｂＩのようなハロゲン化の金属等が使用されることができるが、これに限定されるわけではない。また、電子注入層ＥＩＬは電子輸送物質と絶縁性の有機金属塩とが混合された物質を含む。有機金属塩は、エネルギーバンドギャップが約４ｅＶ以上の物質である。具体的な例として、有機金属塩は、金属アセテート、金属ベンゾエート、金属アセトアセテート、金属アセチルアセトネート、又は金属ステアレートを含む。電子注入層ＥＩＬの厚さは約０．１ｎｍ〜約１０ｎｍ、約０．３ｎｍ〜約９ｎｍである。電子注入層ＥＩＬの厚さが前述したような範囲を満たす場合、実質的に駆動電圧が上昇することなしに十分な電子注入特性を得ることができる。
【０１４２】
電子輸送領域ＥＴＲは、先に言及したように、正孔阻止層を含むことができる。正孔阻止層は、例えばＤＰＥＰＯ（ｂｉｓ｛２−［ｄｉ（ｐｈｅｎｙｌ）ｐｈｏｓｐｈｉｎｏ］ｐｈｅｎｙｌ｝ｅｔｈｅｒ  ｏｘｉｄｅ）、ＢＣＰ（２、９−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−４、７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１、１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）及びＢｐｈｅｎ（４、７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１、１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）の中の少なくとも１つを含むが、これに限定されるわけではない。
【０１４３】
第２電極ＥＬ２は電子輸送領域ＥＴＲ上に設けられる。第２電極ＥＬ２は共通電極又は陰極である。第２電極ＥＬ２は透過型電極、半透過型電極、又は反射型電極である。第２電極ＥＬ２が透過型電極である場合、第２電極ＥＬ２は透明金属酸化物、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＩＴＺＯ等を含む。
【０１４４】
第２電極ＥＬ２が半透過型電極又は反射型電極である場合、第２電極ＥＬ２はＡｇ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ又はこれらを含む化合物や混合物（例えば、ＡｇとＭｇの混合物）を含むことができる。第２電極ＥＬ２は、前記物質で形成された反射膜や半透過膜及びＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＩＴＺＯ等で形成された透明導電膜を含む複数の層構造であってもよい。
【０１４５】
図示はしないが、第２電極ＥＬ２は補助電極と接続されてもよい。第２電極ＥＬ２が補助電極と接続される場合、第２電極ＥＬ２の抵抗を減少させることができる。
【０１４６】
有機電界発光素子１０において、第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２とに各々電圧が印加されることによって、第１電極ＥＬ１から注入された正孔（ｈｏｌｅ）は、正孔輸送領域ＨＴＲを経て発光層ＥＭＬに移動し、第２電極ＥＬ２から注入された電子は、電子輸送領域ＥＴＲを経て発光層ＥＭＬに移動する。電子と正孔とは発光層ＥＭＬで再結合して励起子（ｅｘｃｉｔｏｎ）を生成し、励起子が励起状態から基底状態に落ちる際に、発光する。
【０１４７】
有機電界発光素子１０が前面発光型である場合、第１電極ＥＬ１は反射型電極であり、第２電極ＥＬ２は透過型電極又は半透過型電極である。有機発光素子１０が背面発光型である場合、第１電極ＥＬ１は透過型電極又は半透過型電極であり、第２電極ＥＬ２は反射型電極である。
【０１４８】
本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子は蛍光発光層を含みながら、最大外部量子収率が５％以上である。
【０１４９】
本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子は、本発明の一実施形態に係る発光材料を含むことによって高効率及びロールオフ現象低下を同時に実現することができる。本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子は、本発明の一実施形態に係る発光材料を含むことによって、蛍光発光の限界として看做された最大外部量子収率５％を超えることができ、発光材料が発光のために必要とする熱エネルギーがゼロであるか、或いは極めて小さくロールオフ現象の発生の可能性も低下させることができる。
【０１５０】
以下、具体的な実施例及び比較例を通じて本発明をより具体的に説明する。下記の実施例は本発明の理解を助けるための例示に過ぎなく、本発明の範囲がこれに限定されるわけではない。
【０１５１】
（合成例）
本発明の一実施形態に係る発光材料に含まれる第１化合物は、例えば下記のように合成することができる。但し、合成方法がこれに限定されるわけではない。
【０１５２】
１．化合物１−１の合成
８．１３ｇの（４−（Ｃａｒｂａｚｏｌ−９−ｙｌ）ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ）、５．６７ｇのｐ−Ｘｙｌｙｌｅｎｅｄｉｐｈｏｓｐｈｏｎｉｃ  Ａｃｉｄ  Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ  ＥｓｔｅｒをＴＨＦ溶媒２５０ｍｌに溶解させ、０．０５Ｍに調整したｔｅｒｔ−ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  ｂｕｔｏｘｉｄｅのＴＨＦ溶液を撹拌しながら、室温で６時間かけて滴下した。生成された沈殿物を濾過し、水１００ｍｌ、エタノール３００ｍｌの順に洗い、黄色化合物を７．７５ｇ（収率８４％）を得た。生成された黄色化合物のＦＡＢ−ＭＳ分析結果は下記の通りである。
【０１５３】
Ｍ／ｚ  ６１２（Ｍ＋）、６１３（ＭＨ＋）
分析結果を通じて、黄色化合物が化合物１−１であることを確認した。
【０１５４】
２．化合物１−４の合成
化合物１−１の合成方法における（４−（Ｃａｒｂａｚｏｌ−９−ｙｌ）ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ）の代わりに８．６９ｇの４−（３−Ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂａｚｏｌ−９−ｙｌ）ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅを使用したことを除いて化合物１−１の合成方法と同一の方法で合成して、黄色化合物７．７０ｇ（収率８０％）を得た。生成された黄色化合物のＦＡＢ−ＭＳ分析結果は下記の通りである。
【０１５５】
Ｍ／ｚ  ６４８（Ｍ＋）、６４９（ＭＨ＋）
分析結果を通じて、黄色化合物が化合物１−４であることを確認した。
【０１５６】
３．化合物１−１４の合成
アルゴン（Ａｒ）雰囲気下で、３．０ｇの９Ｈ−ｃａｒｂａｚｏｌｅ  ３．２７ｇ、４、４”−ｄｉｂｒｏｍｏｓｔｉｌｂｅｎｅ、０．５６ｇのＰａｌｌａｄｉｕｍ（０）Ｂｉｓ（ｄｉｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅａｃｅｔｏｎｅ）、５．１１ｇのｎａｔｒｉｕｍ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｏｘｉｄｅに３０ｍｌのｔｏｌｕｅｎｅ、ｔｒｉ（ｔｅｒｔ−ｂｕｔｈｙｌ）ｐｈｏｓｐｈｉｎｅの２Ｍｔｏｌｕｅｎｅ溶液０．７ｍｌを順に加え、５時間加熱還流した。室温まで冷却して析出した結晶を濾過し、水５０ｍｌ、エタノール１００ｍｌの順に洗って黄色化合物３ｇ（収率６１％）を得た。生成された黄色化合物のＦＡＢ−ＭＳ分析結果は下記の通りである。
【０１５７】
Ｍ／ｚ  ５５１（Ｍ＋）、５５２（ＭＨ＋）
分析結果を通じて、黄色化合物が化合物１−１４であることを確認した。
【０１５８】
４．化合物２−１の合成
１．６ｇの４−（９−ｃａｒｂａｚｏｌｙｌ）ｐｈｅｎｙｌｂｏｒｏｎｉｃ  ａｃｉｄ、１．１３ｇの１、３−Ｄｉｂｒｏｍｏ−７−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌｐｙｒｅｎｅ、０．３５ｇのｔｅｔｒａｋｉｓ（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）ｐａｌｌａｄｉｕｍ（０）、２．５ｇのＰｏｔａｓｓｉｕｍ  Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ、水１０ｍｌ、ＴＨＦ１５０ｍｌを１２時間ｒｅｆｌｕｘした後、室温になるまで置いた。析出した結晶を濾過し、エタノール、水、アセトンの順に洗って乾燥させ、淡黄色結晶１．２ｇ（収率４８％）を得た。淡黄色結晶のＦＡＢ−ＭＳ分析結果は下記の通りである。
【０１５９】
（ｍ／ｚ  ７４０．３（Ｍ＋）、７４１．３（ＭＨ＋））
分析結果を通じて、淡黄色結晶が化合物２−１であることを確認した。
【０１６０】
（実験例１）
化合物１−１、１−４、１−１４及び下記の比較例Ｃ−１、Ｃ−２の最低一重項励起状態エネルギー、ｎ番目の三重項励起状態エネルギー及び発光に寄与する三重項励起状態エネルギー準位との非対角振電相互作用定数（ｏｆｆ−ｄｉａｇｏｎａｌ  ｖｉｂｒｏｎｉｃ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｃｏｎｓｔａｎｔ）を整理して下記の表１に示した。下記の表１には各化合物を発光層に含んだ素子の最大外部量子収率も記載されている。
【化２２】
2018177911.tif 000024
【表１】
2018177911.tif 000025
【０１６１】
計算方法はＧａｕｓｓｉａｎ０９を使用し、励起エネルギー準位の計算はＢ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ（ｄ）、非対角振電相互作用定数ＶｎはＰｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．１６、１４２４４−１４２５６（２０１４）（Ｓａｔｏ  ｅｔ  ａｌ．）に記載された方法にしたがった。
【０１６２】
Ｔｎ  Ｅｎｅｒｇｙは“Ｅｎｅｒｇｙ  ｌｅｖｅｌ  ｏｆ  Ｔｒｉｐｌｅｔ  ｓｔａｔｅ  ｗｈｉｃｈ  ｅｎｈａｎｃｅ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ”を意味し、Ｖｎは“ｏｆｆ−ｄｉａｇｏｎａｌ  ｖｉｂｒｏｎｉｃ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｏｆ  Ｔｒｉｐｌｅｔ  ｓｔａｔｅ  ｗｈｉｃｈ  ｅｎｈａｎｃｅ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ”を意味する。
【０１６３】
（実験例２）
化合物１−１、１−４、及び１−１４を発光層のドーパント材料として使用して実施例１〜３の有機電界発光素子を製作した。実施例１でホスト材料のみが異なるようにして比較例１の有機電界発光素子を製作した。下記の化合物ＴＰＢｅ、前述の比較例化合物Ｃ−１及びＣ−２を使用して比較例２〜４の有機電界発光素子を製作した。
【化２３】
2018177911.tif 000026
【０１６４】
実施例１〜３及び比較例１〜４の有機電界発光素子は次のように製作した。
【０１６５】
ＩＴＯで厚さ１５０ｎｍの第１電極を形成し、ｄｉｐｙｒａｚｉｎｏ［２、３−ｆ：２’、３’−ｈ］ｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｅ−２、３、６、７、１０、１１−ｈｅｘａｃａｒｂｏｎｉｔｒｉｌｅ（ＨＡＴ−ＣＮ）を用いて厚さ１０ｎｍの正孔注入層を形成し、α−ＮＰＤを用いて厚さ８０ｎｍの正孔輸送層を形成し、ｍＣＰを用いて厚さ５ｎｍの電子阻止層を形成し、ドーパントをｘ％ドーピングした以下の表２に記載した化合物をホスト材料として用いて厚さ２０ｎｍの発光層を形成し、（ｂｉｓ｛２−［ｄｉ（ｐｈｅｎｙｌ）ｐｈｏｓｐｈｉｎｏ］ｐｈｅｎｙｌ｝ｅｔｈｅｒ  ｏｘｉｄｅ（ＤＰＥＰＯ）を用いて厚さ１０ｎｍの正孔阻止層を形成し、１、３、５−Ｔｒｉｓ（１−ｐｈｅｎｙｌ−１Ｈ−ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌ−２−ｙｌ）ｂｅｎｚｅｎｅ（ＴＰＢｉ）を用いて厚さ３０ｎｍの電子輸送層を形成し、Ｌｉｔｈｉｕｍ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ（ＬｉＦ）を用いて厚さ０．５ｎｍの電子注入層を形成し、Ａｌを用いて厚さ１００ｎｍの第２電極を形成した。各層及び第２電極は全て真空蒸着法で形成した。また、製作した有機ＥＬ素子の発光特性の評価には、浜松ホトニクス製Ｃ９９２０−１１輝度配向特性測定装置を使用した。
【０１６６】
【表２】
2018177911.tif 000027
【化２４】
2018177911.tif 000028
【０１６７】
ホストの最低三重項励起状態エネルギーＴ１は低温での燐光発光スペクトルの測定、ドーパントの最低一重項励起状態エネルギーＳ１は室温での蛍光発光スペクトルの測定で求めた。各Ｅｎｅｒｇｙの値はＤＰＥＰＯ（Ｔ１：３．６ｅＶ）、ＡＤＮ（Ｔ１：２．６ｅＶ）、ＴＢＰｅ（Ｓ１：２．８３ｅＶ）であった。
【０１６８】
表２を参照すれば、実施例１〜３は最大外部量子効率が５％を超えることが分かった。これはｎ番目の三重項励起状態と最低三重項励起状態との間の非対角振振電相互作用定数（Ｖｎ）が小さいことによって、ｎ番目の三重項励起状態で熱失活が発生し難くなり、ｎ番目の三重項励起状態から隣接する一重項励起状態（ｅｘ：最低一重項励起状態）への逆項間交差で発光しているためである。
【０１６９】
実施例１及び比較例１を比較すれば、ホストの最低三重項励起エネルギー準位がドーパントの最低一重項励起エネルギー準位より高いことが好ましいことが分かった。具体的に、比較例１では化合物１−１の最低一重項励起エネルギー準位である３．０ｅＶより最低三重項励起エネルギー準位が低い（２．６ｅＶ）ホストを使用し、最大外部量子効率が実施例１に比べて顕著に低くなることが分かった。
【０１７０】
実施例１〜３では遅延発光が観測されないので、本発明の一実施形態による発光材料は熱活性化遅延蛍光発光材料でないことが分かった。また、実施例１〜３ではｔｒａｎｓｉｅｎｔ（過度）有機電界発光素子実験で遅延発光が観測されないため、本発明の一実施形態に係る発光材料を含む有機電界発光素子はＴＴＡ（Ｔｒｉｐｌｅｔ−ｔｒｉｐｌｅｔ  ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ）発光材料でもないことが分かった。
【０１７１】
本発明の一実施形態に係る発光材料を含む有機電界発光素子は最大外部量子効率が５％を超える蛍光発光素子を実現でき、同時にロールオフ現像を最小化することができる。
【０１７２】
以上、添付された図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は本発明がその技術的思想や必須的な特徴を変えることなく、他の具体的な形態に実施できることは理解するべきである。したがって、以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではない。
【符号の説明】
【０１７３】
１０  有機電界発光素子
ＥＬ１  第１電極
ＨＴＲ  正孔輸送領域
ＥＭＬ  発光層
ＥＴＲ  電子輸送領域
ＥＬ２  第２電極
【図１】
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【図２】
2018177911.tif 000048
【図３】
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【図４】
2018177911.tif 000050
【図５】
2018177911.tif 000051