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多环芳香族化合物、有机器件用材料、有机电致发光元件、显示装置及照明装置

文献发布时间:2024-04-18 20:01:55


多环芳香族化合物、有机器件用材料、有机电致发光元件、显示装置及照明装置

技术领域

本发明涉及一种多环芳香族化合物。另外,本发明涉及一种多环芳香族化合物、有机器件用材料、使用所述多环芳香族化合物的有机电致发光元件、有机场效晶体管及有机薄膜太阳电池等有机器件、以及显示装置及照明装置。

背景技术

从前,使用进行电致发光的发光元件的显示装置因可实现省电力化或薄型化而得到各种研究,进而,包含有机材料的有机电致发光元件因容易轻量化或大型化而得到积极研究。特别是,关于具有作为光的三原色之一的蓝色或绿色等的发光特性的有机材料的开发,以及关于包括空穴、电子等的电荷传输能力(具有成为半导体或超导体的可能性)的有机材料的开发,迄今为止,不论是高分子化合物还是低分子化合物均得到积极研究。

有机电致发光(Electroluminescence,EL)元件具有如下结构,所述结构包括:包含阳极及阴极的一对电极,以及配置于所述一对电极间、且包含有机化合物的一层或多层。在包含有机化合物的层中,有发光层,或传输或注入空穴、电子等的电荷的电荷传输/注入层等,且开发有对于这些层而言适当的各种有机材料。

作为发光层用的发光材料,目前利用荧光材料、磷光材料、热活性型延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence,TADF)材料这三种。例如,荧光材料中报告了改良氮杂烃基硼衍生物的材料等(专利文献1),磷光材料中开发了具有多齿配体的贵金属络合物等(专利文献2)。热活性型延迟荧光(TADF)材料中开发了咔唑腈化合物等(非专利文献1)。

对于使用任一种材料的元件,为了防止导致效率降低的自发光层或周边层的能量泄漏,也将具有高的最低激发单重态能级或最低激发三重态能级的材料用于发光层的邻接层或主体。在专利文献3中,记载了将具有至少两个施体部位与至少两个受体部位的化合物用于发光层的主体而可获得良好的器件性能。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]国际公开第2015/102118号

[专利文献2]日本专利特开2014-239225号公报

[专利文献3]美国专利申请公开第2020/0144512号说明书

[非专利文献]

[非专利文献1]《自然(Nature)》(第492卷2012年12月13日)

发明内容

[发明所要解决的问题]

如上所述,作为有机EL元件中所使用的材料,开发有各种材料,但为了增加有机EL元件用材料的选择项,期望开发一种包含与从前不同的化合物的材料。特别是要求可进一步提高有机EL元件等有机器件的性能的材料、或改善制造工艺的材料。

本发明的课题在于提供一种有效用作有机EL元件等有机器件用材料的新颖化合物。

[解决问题的技术手段]

本发明人等人为了解决所述课题而进行了努力研究,发现在与专利文献1中记载的化合物同样地含有硼的多环芳香族化合物中,通过导入特定的部分结构,可改善有机EL元件等有机器件的制造工艺。而且,基于所述见解,进一步反复研究,从而完成了本发明。即,本发明提供以下那样的多环芳香族化合物,进而提供包含以下那样的多环芳香族化合物的有机器件用材料等。

<1>一种多环芳香族化合物,由下述式(1)表示;

[化1]

式(1)中,

A环、B环及C环分别独立地为经取代或未经取代的芳基环或者经取代或未经取代的杂芳基环,

其中,选自由A环、B环及C环所组成的群组中的至少一个为至少具有式(D1)所表示的基作为取代基的芳基环或至少具有式(D1)所表示的基作为取代基的杂芳基环,

X

式(D1)中,

D环及E环分别独立地为经取代或未经取代的芳基环或者经取代或未经取代的杂芳基环,

Y为>N-Ar、>O、>C(-R

Z为-C(-R

R

式(1)中的至少一个氢可经氘取代。

<2>根据<1>所述的多环芳香族化合物,其中X

<3>根据<1>或<2>所述的多环芳香族化合物,其中Y为>N-Ar。

<4>根据<3>所述的多环芳香族化合物,其中Ar为式(Ar-a)、式(Ar-b)、式(Ar-c)或式(Ar-d)所表示的基。

[化2]

式(Ar-a)中,Z

式(Ar-b)中,R

式(Ar-c)中,任一个Z

式(Ar-d)中,任一个Z

<5>根据<1>至<4>中任一项所述的多环芳香族化合物,其中式(D1)中,

D环及E环分别独立地为未经取代的苯环、未经取代的二苯并呋喃环、未经取代的二苯并噻吩环、未经取代的二苯并硒吩环或者未经取代的N-苯基咔唑环,

Z为-C(-R

<6>根据<1>至<5>中任一项所述的多环芳香族化合物,其中B环及C环中的任一个以上为经取代或未经取代的二苯并呋喃环、经取代或未经取代的二苯并噻吩环、经取代或未经取代的二苯并硒吩环或者经取代或未经取代的咔唑环。

<7>根据<1>所述的多环芳香族化合物,由下述任一式表示。

[化3]

<8>根据<1>所述的多环芳香族化合物,由下述任一式表示。

[化4]

<9>一种有机器件用材料,含有根据<1>至<8>中任一项所述的多环芳香族化合物。

<10>一种有机电致发光元件,具有:一对电极,包含阳极及阴极;以及有机层,配置于所述一对电极间,且所述有机层含有根据<1>至<8>中任一项所述的多环芳香族化合物。

<11>根据<10>所述的有机电致发光元件,其中所述有机层为发光层。

<12>根据<11>所述的有机电致发光元件,其中所述发光层中包含所述多环芳香族化合物作为辅助掺杂剂,且还包含发射掺杂剂及主体。

<13>根据<11>所述的有机电致发光元件,其中所述发光层中包含所述多环芳香族化合物作为主体,且还包含辅助掺杂剂及发射掺杂剂。

<14>一种显示装置或者照明装置,包括根据<10>至<13>中任一项所述的有机电致发光元件。

[发明的效果]

根据本发明,提供一种有效用作有机电致发光元件等有机器件用材料的新颖多环芳香族化合物。本发明的多环芳香族化合物可用于制造有机电致发光元件等有机器件。

附图说明

图1是表示有机电致发光元件的一例的概略剖面图。

图2是表示使用一般的荧光掺杂剂的TAF元件的主体、辅助掺杂剂及发射掺杂剂的能量关系的能级图。

图3是表示本发明的一实施例的有机电致发光元件中的主体、辅助掺杂剂及发射掺杂剂的能量关系的一例的能级图。

[符号的说明]

100:有机电致发光元件

101:基板

102:阳极

103:空穴注入层

104:空穴传输层

105:发光层

106:电子传输层

107:电子注入层

108:阴极。

具体实施方式

以下,对本发明进行详细说明。以下所记载的构成要件的说明有时基于具有代表性的实施方式或具体例而成,但本发明并不限定于此种实施方式。此外,在本说明书中,使用“~”所表示的数值范围是指包含“~”前后所记载的数值作为下限值及上限值的范围。另外,在本说明书中,结构式的说明中的“氢”是指“氢原子(H)”。同样地,有时将“碳原子(C)”称为“碳”。

在本说明书中,当提及“邻接的基”时,是指在结构式中与邻接的两个原子(通过共价键而直接键结的两个原子)分别键结的两个基。

在本说明书中,“Me”表示甲基,“Et”表示乙基,“nBu”表示正丁基(normal butyl),“tBu”表示叔丁基(tertiary butyl),“iBu”表示异丁基,“secBu”表示仲丁基(secondarybutyl),“nPr”表示正丙基(normal propyl),“iPr”表示异丙基,“tAm”表示叔戊基,“2EH”表示2-乙基己基,“tOct”表示叔辛基,“Ph”表示苯基,“Mes”表示均三甲苯基(2,4,6-三甲基苯基),“Ad”表示1-金刚烷基,“Tf”表示三氟甲磺酰基,“TMS”表示三甲基硅烷基,“D”表示氘。

在本说明书中,有时将有机电致发光元件称为有机EL元件。

在本说明书中,有时由碳数来表示化学结构或取代基,但在化学结构中取代有取代基时、或在取代基上进一步取代有取代基时等的碳数是指化学结构或取代基各自的碳数,并非指化学结构与取代基的合计碳数、或取代基与取代基的合计碳数。例如,所谓“经碳数X的取代基A取代的碳数Y的取代基B”,是指“碳数X的取代基A”在“碳数Y的取代基B”上进行取代,碳数Y并非取代基A及取代基B的合计碳数。另外,例如所谓“经取代基A取代的碳数Y的取代基B”,是指“(不限定碳数的)取代基A”在“碳数Y的取代基B”上进行取代,碳数Y并非取代基A及取代基B的合计碳数。

<环及取代基的说明>

首先,对本说明书中使用的环及取代基的详细情况在以下进行说明。

作为本说明书中的“芳基环”,例如可列举碳数6~30的芳基环,优选为碳数6~16的芳基环,更优选为碳数6~12的芳基环,特别优选为碳数6~10的芳基环。

作为具体的“芳基环”,可列举:为单环系的苯环,为二环系的联苯环,为缩合二环系的萘环、茚环,为三环系的三联苯环(间三联苯基、邻三联苯基、对三联苯基),为缩合三环系的苊环、芴环、非那烯环、菲环、蒽环,为缩合四环系的三亚苯环、芘环、并四苯环、

作为本说明书中的“杂芳基环”,例如可列举碳数2~30的杂芳基环,优选为碳数2~25的杂芳基环,更优选为碳数2~20的杂芳基环,进而优选为碳数2~15的杂芳基环,特别优选为碳数2~10的杂芳基环。另外,作为“杂芳基环”,例如可列举除了碳以外含有1个至5个选自氧、硫、氮、硒、磷、碲中的杂原子作为环构成原子的杂环等。

作为具体的“杂芳基环”,例如可列举:吡咯环、噁唑环、异噁唑环、噻唑环、异噻唑环、咪唑环、噁二唑环(呋咱环等)、噻二唑环、三唑环、四唑环、吡唑环、吡啶环、嘧啶环、哒嗪环、吡嗪环、三嗪环、吲哚环、异吲哚环、1H-吲唑环、苯并咪唑环、苯并噁唑环、苯并噻唑环、1H-苯并三唑环、喹啉环、异喹啉环、噌啉环、喹唑啉环、喹喔啉环、酞嗪环、萘啶环、嘌呤环、蝶啶环、咔唑环、吖啶环、吩噁噻环、吩噁嗪环、吩噻嗪环、吩嗪环、吩吖硅(phenazasiline)环、吲嗪环、呋喃环、苯并呋喃环、异苯并呋喃环、二苯并呋喃环、噻吩环、苯并噻吩环、二苯并噻吩环、噻蒽环、吲哚并咔唑环、苯并吲哚并咔唑环、二苯并吲哚并咔唑环、萘并苯并呋喃环、二噁英环、二氢吖啶环、呫吨环、噻吨环、二苯并二噁英环、二氧杂硼杂萘并蒽环(5,9-二氧杂-13b-硼杂-13bH-萘并[3,2,1-de]蒽环等)、苯并硒吩环、二苯并硒吩环、氮杂咔唑环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并硒吩环、氮杂三亚苯基环、咪唑并咪唑环、吲哚并吲哚环、苯并呋喃并咔唑环、苯并噻吩并咔唑环、茚并咔唑环及硒吩并咔唑环、螺[芴-9,9'-呫吨]环、螺二[硅杂芴]环等。另外,二氢吖啶环、呫吨环、噻吨环中,也优选为其结构中的亚甲基的两个氢中的两个分别取代为后述的作为第一取代基的甲基等烷基而成为二甲基二氢吖啶环、二甲基呫吨环、二甲基噻吨环等的环。另外,作为二环系的联吡啶环、苯基吡啶环、吡啶基苯基环、作为三环系的三联吡啶环、双吡啶基苯基环、吡啶基联苯基环也可作为“杂芳基环”来列举。另外,“杂芳基环”中也包含吡喃环。

在本说明书中,取代基有时经进一步的取代基取代。例如,关于特定的取代基,有时说明为“经取代或未经取代的”。这是指所述特定的取代基经至少一个进一步的取代基取代或者未经取代。在同样的意义上,有时也称为“可经取代的”。在本说明书中,有时将此时的所述特定的取代基称为“第一取代基”,将所述进一步的取代基称为“第二取代基”。

在本说明书中,取代基群组Zα包含取代基群组Z的取代基及后述的式(A30)所表示的取代基。

在本说明书中,取代基群组Z包含:

芳基,可经选自由芳基、杂芳基、烷基、环烷基、氰基及卤素所组成的群组中的至少一个基取代,

杂芳基,可经选自由芳基、杂芳基、烷基、环烷基、氰基及卤素所组成的群组中的至少一个基取代,

二芳基氨基,可经选自由芳基、杂芳基、烷基、环烷基、氰基及卤素所组成的群组中的至少一个基取代,所述二芳基氨基中两个芳基可相互经由连结基而键结,

二杂芳基氨基,可经选自由芳基、杂芳基、烷基、环烷基、氰基及卤素所组成的群组中的至少一个基取代,所述二杂芳基氨基中两个杂芳基可相互经由连结基而键结,

芳基杂芳基氨基,可经选自由芳基、杂芳基、烷基、环烷基、氰基及卤素所组成的群组中的至少一个基取代,所述芳基杂芳基氨基中芳基与杂芳基可相互经由连结基而键结,

二芳基硼基,可经选自由芳基、杂芳基、烷基、环烷基、氰基及卤素所组成的群组中的至少一个基取代,所述二芳基硼基中两个芳基可经由单键或者连结基而键结,

烷基,可经选自由芳基、杂芳基、环烷基、氰基及卤素所组成的群组中的至少一个基取代,

环烷基,可经选自由芳基、杂芳基、烷基、环烷基、氰基及卤素所组成的群组中的至少一个基取代,

烷氧基,可经选自由芳基、杂芳基、环烷基、氰基及卤素所组成的群组中的至少一个基取代,

芳氧基,可经选自由芳基、杂芳基、烷基、环烷基、氰基及卤素所组成的群组中的至少一个基取代,以及

取代硅烷基、氰基、以及卤素。

取代基群组Z的各基中的作为第二取代基的芳基可进一步经芳基、杂芳基、烷基、环烷基、氰基或卤素取代,同样地,作为第二取代基的杂芳基可经芳基、杂芳基、烷基、环烷基、氰基或卤素取代。

在本说明书中,在称为“取代基”的情况下,当并没有特别的其他说明时,只要是选自取代基群组Z中的任一基即可。例如,当设为“经取代或未经取代的”基经取代时,所述基只要经选自取代基群组Z中的至少一个基取代即可。

在本说明书中,“芳基”例如为碳数6~30的芳基,优选为碳数6~20的芳基、碳数6~16的芳基、碳数6~12的芳基、或碳数6~10的芳基等。

具体的“芳基”可列举自所述“芳基环”中去除一个氢而成的一价基。例如为:为单环系的苯基,为二环系的联苯基(2-联苯基、3-联苯基、或4-联苯基),为缩合二环系的萘基(1-萘基或2-萘基),为三环系的三联苯基(间三联苯-2'-基、间三联苯-4'-基、间三联苯-5'-基、邻三联苯-3'-基、邻三联苯-4'-基、对三联苯-2'-基、间三联苯-2-基、间三联苯-3-基、间三联苯-4-基、邻三联苯-2-基、邻三联苯-3-基、邻三联苯-4-基、对三联苯-2-基、对三联苯-3-基、或对三联苯-4-基),为缩合三环系的苊-(1-、3-、4-、或5-)基、芴-(1-、2-、3-、4-、或9-)基、非那烯-(1-或2-)基、菲-(1-、2-、3-、4-、或9-)基、或蒽-(1-、2-、或9-)基,为四环系的四联苯基(5'-苯基-间三联苯-2-基、5'-苯基-间三联苯-3-基、5'-苯基-间三联苯-4-基、或间四联苯基),为缩合四环系的三亚苯-(1-或2-)基、芘-(1-、2-、或4-)基、或并四苯-(1-、2-、或5-)基,或者为缩合五环系的苝-(1-、2-、或3-)基、或并五苯-(1-、2-、5-、或6-)基等。除此以外,可列举螺芴的一价基等。

此外,在作为第二取代基的芳基中也包含所述芳基经选自由苯基等芳基(具体例为所述的基)、甲基等烷基(具体例为后述的基)、及环己基或金刚烷基等环烷基(具体例为后述的基)所组成的群组中的至少一个基取代的结构。

作为其一例,可列举作为第二取代基的芴基的9位经苯基等芳基、甲基等烷基、或者环己基或金刚烷基等环烷基取代的基。

“亚芳基”例如为碳数6~30的亚芳基,优选为碳数6~20的亚芳基、碳数6~16的亚芳基、碳数6~12的亚芳基、或碳数6~10的亚芳基等。

具体的“亚芳基”例如可列举自所述“芳基”(一价基)除去一个氢而成的二价基。

“杂芳基”例如为碳数2~30的杂芳基,优选为碳数2~25的杂芳基、碳数2~20的杂芳基、碳数2~15的杂芳基、或碳数2~10的杂芳基等。“杂芳基”中,除了碳以外含有1个以上、优选为1个~5个选自氧、硫、及氮等中的杂原子作为环构成原子。

作为具体的“杂芳基”,可列举自所述“杂芳基环”中去除一个氢而成的一价基。例如为:吡咯基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、异噻唑基、咪唑基、噁二唑基、噻二唑基、三唑基、四唑基、吡唑基、吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、异吲哚基、1H-吲唑基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、1H-苯并三唑基、喹啉基、异喹啉基、噌啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、菲咯啉基、酞嗪基、萘啶基、嘌呤基、蝶啶基、咔唑基、吖啶基、吩噁噻基、吩噁嗪基、吩噻嗪基、吩嗪基、吩吖硅基(phenazasilinyl)、吲嗪基、呋喃基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、二苯并呋喃基、萘并苯并呋喃基、噻吩基、苯并噻吩基、异苯并噻吩基、二苯并噻吩基、萘并苯并噻吩基、苯并磷杂环戊二烯氧化物环的一价基、二苯并磷杂环戊二烯氧化物环的一价基、呋咱基、噻蒽基、吲哚并咔唑基、苯并吲哚并咔唑基、二苯并吲哚并咔唑基、咪唑啉基、或噁唑啉基等。除此以外,可列举:螺[芴-9,9'-呫吨]的一价基、螺二[硅杂芴]的一价基、苯并硒吩的一价基。

此外,作为第二取代基的杂芳基中也包含所述杂芳基经选自由苯基等芳基(具体例为所述的基)、甲基等烷基(具体例为后述的基)及环己基或金刚烷基等环烷基(具体例为后述的基)所组成的群组中的至少一个基取代的结构。

作为其一例,可列举:作为第二取代基的咔唑基的9位经苯基等芳基、甲基等烷基、或者环己基或金刚烷基等环烷基取代的基。另外,吡啶基、嘧啶基、三嗪基、咔唑基等含氮杂芳基进一步经苯基或者联苯基等取代的基也包含于作为第二取代基的杂芳基中。

“亚杂芳基”例如为碳数2~30的亚杂芳基,优选为碳数2~25的亚杂芳基、碳数2~20的亚杂芳基、碳数2~15的亚杂芳基、或碳数2~10的亚杂芳基等。另外,“亚杂芳基”例如是除了碳以外含有1个~5个选自氧、硫、及氮中的杂原子作为环构成原子的杂环等的二价基。

具体的“亚杂芳基”例如可列举自所述“杂芳基”(一价基)除去一个氢而成的二价基。

“二芳基氨基”是两个芳基进行了取代的氨基,关于所述芳基的详细情况可引用所述“芳基”的说明。

“二杂芳基氨基”是两个杂芳基进行了取代的氨基,关于所述杂芳基的详细情况可引用所述“杂芳基”的说明。

“芳基杂芳基氨基”是芳基及杂芳基进行了取代的氨基,关于所述芳基及杂芳基的详细情况可引用所述“芳基”及“杂芳基”的说明。

作为第一取代基的二芳基氨基中的两个芳基可相互经由连结基而键结,作为第一取代基的二杂芳基氨基中的两个杂芳基可相互经由连结基而键结,作为第一取代基的芳基杂芳基氨基的芳基与杂芳基可相互经由连结基而键结。此处,“经由连结基而键结”这样的记载如下述所示那样,例如表示二苯基氨基的两个苯基通过连结基而形成键。另外,所述说明也适用于由芳基或杂芳基形成的二杂芳基氨基及芳基杂芳基氨基。

[化5]

作为连结基,具体而言,可列举:>O、>N-R

此外,在本说明书中仅记载为“二芳基氨基”、“二杂芳基氨基”、或者“芳基杂芳基氨基”的情况下,只要并无特别说明,则设为分别加入“二芳基氨基的两个芳基可相互经由连结基而键结”、“所述二杂芳基氨基的两个杂芳基可相互经由连结基而键结”及“所述芳基杂芳基氨基的芳基与杂芳基可相互经由连结基而键结”这样的说明。

“二芳基硼基”是两个芳基进行了取代的硼基,关于所述芳基的详细情况可引用所述“芳基”的说明。另外,所述两个芳基可经由单键或者连结基(例如,-CH=CH-、-CR=CR-、-C≡C-、>N-R、>O、>S、>CO、>C(-R)

“烷基”可为直链及分支链的任一种,例如为碳数1~24的直链烷基或者碳数3~24的分支链烷基,优选为碳数1~18的烷基(碳数3~18的分支链烷基)、碳数1~12的烷基(碳数3~12的分支链烷基)、碳数1~6的烷基(碳数3~6的分支链烷基)、碳数1~5的烷基(碳数3~5的分支链烷基)、碳数1~4的烷基(碳数3~4的分支链烷基)等。

具体的“烷基”例如为:甲基、乙基、正丙基、异丙基、1-乙基-1-甲基丙基、1,1-二乙基丙基、1,1,2-三甲基丙基、1,1,2,2-四甲基丙基、1-乙基-1,2,2-三甲基丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、2-乙基丁基、1,1-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基、1,1-二乙基丁基、1-乙基-1-甲基丁基、1-丙基-1-甲基丁基、1,1,3-三甲基丁基、1-乙基-1,3-二甲基丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基(t-pentyl)(叔戊基(t-amyl))、1-甲基戊基、2-丙基戊基、1,1-二甲基戊基、1-乙基-1-甲基戊基、1-丙基-1-甲基戊基、1-丁基-1-甲基戊基、1,1,4-三甲基戊基、正己基、1-甲基己基、2-乙基己基、1,1-二甲基己基、1-乙基-1-甲基己基、1,1,5-三甲基己基、3,5,5-三甲基己基、正庚基、1-甲基庚基、1-己基庚基、1,1-二甲基庚基、2,2-二甲基庚基、2,6-二甲基-4-庚基、正辛基、叔辛基(1,1,3,3-四甲基丁基)、1,1-二甲基辛基、正壬基、正癸基、1-甲基癸基、正十一基、正十二基、正十三基、正十四基、正十五基、正十六基、正十七基、正十八基、或正二十基等。

“亚烷基”为将“烷基”的任一个氢除去而得的二价基,例如为:亚甲基、亚乙基、亚丙基。

关于“烯基”,可参考所述“烷基”的说明,是将“烷基”的结构中的C-C单键取代为C=C双键的基,也包含并非仅一个而是两个以上的单键经取代为双键的基(也称为二烯-基或三烯-基)。

“亚烯基”是将“烯基”的任一个氢除去而得的二价基,例如可列举亚乙烯基。

关于“炔基”,可参考所述“烷基”的说明,是将“烷基”的结构中的C-C单键取代为C≡C三键的基,也包含并非仅一个而是两个以上的单键经取代为三键的基(也称为二炔-基或三炔-基)。

“环烷基”例如为碳数3~24的环烷基,优选为碳数3~20的环烷基、碳数3~16的环烷基、碳数3~14的环烷基、碳数3~12的环烷基、碳数5~10的环烷基、碳数5~8的环烷基、碳数5~6的环烷基、或者碳数5的环烷基等。

具体的“环烷基”例如为:环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基、或者这些的碳数1~5或碳数1~4的烷基(特别是甲基)取代物、双环[1.1.0]丁基、双环[1.1.1]戊基、双环[2.1.0]戊基、双环[2.1.1]己基、双环[3.1.0]己基、双环[2.2.1]庚基(降冰片基)、双环[2.2.2]辛基、金刚烷基、二金刚烷基、十氢萘基、或者十氢薁基等。

“亚环烷基”例如为碳数3~24的亚环烷基,优选为碳数3~20的亚环烷基、碳数3~16的亚环烷基、碳数3~14的亚环烷基、碳数3~12的亚环烷基、碳数5~10的亚环烷基、碳数5~8的亚环烷基、碳数5~6的亚环烷基、或者碳数5的亚环烷基等。

具体的“亚环烷基”例如可列举自所述“环烷基”(一价基)除去一个氢而设为二价基的结构。

“环烯基”可列举为具有所述“环烷基”中的至少一组两个碳之间的单键成为双键的结构的基(例如,-CH

“烷氧基”为“Alk-O-(Alk为烷基)”所表示的基,关于所述烷基的详细情况,可引用所述“烷基”的说明。

“芳氧基”为“Ar-O-(Ar为芳基)”所表示的基,关于所述芳基的详细情况,可引用所述“芳基”的说明。

“取代硅烷基”例如为经芳基、烷基、及环烷基的至少一个取代的硅烷基,优选为三芳基硅烷基、三烷基硅烷基、三环烷基硅烷基、二烷基环烷基硅烷基、或烷基二环烷基硅烷基。

“三芳基硅烷基”为经三个芳基取代的硅烷基,关于所述芳基的详细情况,可引用所述“芳基”的说明。

具体的“三芳基硅烷基”例如为三苯基硅烷基、二苯基单萘基硅烷基、单苯基二萘基硅烷基、或三萘基硅烷基等。

“三烷基硅烷基”为经三个烷基取代的硅烷基,关于所述烷基的详细情况,可引用所述“烷基”的说明。

具体的“三烷基硅烷基”例如为:三甲基硅烷基、三乙基硅烷基、三正丙基硅烷基、三异丙基硅烷基、三正丁基硅烷基、三异丁基硅烷基、三仲丁基硅烷基、三叔丁基硅烷基、乙基二甲基硅烷基、正丙基二甲基硅烷基、异丙基二甲基硅烷基、正丁基二甲基硅烷基、异丁基二甲基硅烷基、仲丁基二甲基硅烷基、叔丁基二甲基硅烷基、甲基二乙基硅烷基、正丙基二乙基硅烷基、异丙基二乙基硅烷基、正丁基二乙基硅烷基、仲丁基二乙基硅烷基、叔丁基二乙基硅烷基、甲基二正丙基硅烷基、乙基二正丙基硅烷基、正丁基二正丙基硅烷基、仲丁基二正丙基硅烷基、叔丁基二正丙基硅烷基、甲基二异丙基硅烷基、乙基二异丙基硅烷基、正丁基二异丙基硅烷基、仲丁基二异丙基硅烷基、或者叔丁基二异丙基硅烷基等。

“三环烷基硅烷基”为经三个环烷基取代的硅烷基,关于所述环烷基的详细情况,可引用所述“环烷基”的说明。

具体的“三环烷基硅烷基”例如为三环戊基硅烷基或三环己基硅烷基等。

“二烷基环烷基硅烷基”为经两个烷基及一个环烷基取代的硅烷基,关于所述烷基及环烷基的详细情况,可引用所述“烷基”及“环烷基”的说明。

“烷基二环烷基硅烷基”为经一个烷基及两个环烷基取代的硅烷基,关于所述烷基及环烷基的详细情况,可引用所述“烷基”及“环烷基”的说明。

“卤素”是氟、氯、溴或碘,优选为氟、氯或溴,更优选为氟或氯,进而优选为氟。

式(A30)所表示的取代基具有以下结构。

[化6]

式(A30)中,

Ak为氢、经取代或未经取代的烷基、经取代或未经取代的烯基、经取代或未经取代的环烷基或者经取代或未经取代的环烯基,所述烷基、环烷基及环烯基中的至少一个-CH

R

式(A30)中,通过Ak为所述取代基,而不与N上的非共价电子对共轭,因此可使非共价电子对与键结目标的π电子共轭,与在相同位置存在芳基等的情况相比,能够实现更大的波长变更。另外,关于对多重共振效应的影响,也同样如此,能够实现热活性型延迟荧光(TADF)性的更大的改善。

R

式(A30)中,Ak优选为碳数1~6的烷基或碳数3~14的环烷基,更优选为碳数1~4的烷基或碳数3~8的环烷基,更优选为碳数1~4的烷基,进而优选为甲基。

R

R

[化7]

/>

所述各式中,*为键结位置。

<与同一原子键结的两个基相互键结的情况>

在本说明书中,关于与同一原子键结的两个基,在可相互键结而形成环的情况下,只要通过单键或者连结基(也将这些统称为键结基)键结即可,作为连结基,可列举:-CH

[化8]

作为键结基,优选为单键、作为连结基的-CR=CR-、-N(-R)-、-O-、-S-、-C(-R)

关于两个R通过键结基而进行键结的位置,若为能够键结的位置,则并无特别限定,优选为在最邻接的位置处进行键结,例如在两个基为苯基的情况下,优选为以苯基中的“C”或“Si”的键结位置(1位)为基准而在邻位(2位)的位置彼此处进行键结(参照所述结构式)。

1.多环芳香族化合物

<化合物的整体结构的说明>

本发明人等人已经发现利用硼、氮、氧、硫等杂元素将芳香环连结而成的多环芳香族化合物具有大的最高占据分子轨道(Highest Occupied Molecular Orbital,HOMO)-最低未占分子轨道(Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO)间隙(薄膜中的带隙Eg)。其原因在于:包含杂元素的6元环的芳香族性低,伴随共轭系的扩张的HOMO-LUMO间隙的减少得到抑制。另外,发现可根据杂元素的种类及连结方法来任意变更HOMO-LUMO间隙。认为其原因在于:根据杂元素的空轨道或孤电子对的空间扩展及能量而使HOMO、LUMO的能量任意变动。

具有式(1)所表示的结构的化合物由于具有在所述从前的多环芳香族化合物的结构中导入了施体性的取代基而成的结构,因此ΔE

本发明的多环芳香族化合物具有式(1)所表示的结构。

[化9]

式(1)中,

A环、B环及C环分别独立地为经取代或未经取代的芳基环或者经取代或未经取代的杂芳基环,

其中,选自由A环、B环及C环所组成的群组中的至少一个是至少具有式(D1)所表示的基作为取代基的芳基环或者至少具有式(D1)所表示的基作为取代基的杂芳基环。X

在本发明的优选的一形态中,式(D1)中的Y为N-Ar,此时,式(1)所表示的多环芳香族化合物为D-A型TADF化合物,所述D-A型TADF化合物中,式(D1)所表示的结构的主骨架部分(除Ar以外的部分)成为施体,包含A环、B环及C环中的芳基环或杂芳基环以及X

在本说明书中,所谓施体是指在分子中HOMO局部存在的供电子性的取代基或供电子性的部分结构,所谓受体是指在分子中LUMO局部存在的电子接受性的取代基或电子接受性的部分结构。

在所述形态中,进而优选为在式(1)所表示的多环芳香族化合物中,Ar为受体,式(1)所表示的多环芳香族化合物为具有至少一个施体与至少两个受体的化合物。此时,在包含A环、B环及C环中的芳基环或杂芳基环以及X

施体结构及受体结构例如可参考《先进功能材料(Advanced FunctionalMaterials)》(2020,2008332)等。更具体而言,施体结构可列举三芳基胺结构及咔唑结构,受体结构可列举三嗪结构、嘧啶结构及吡啶结构。

式(1)所表示的化合物可通过适当选择包含A环、B环及C环中的芳基环或杂芳基环以及X

<化合物中的环结构的说明>

式(1)中,圆内的“A”、“B”、“C”为表示由各圆表示的环结构的符号。式(1)所表示的结构具有利用硼及氧、硫或氮等杂元素将作为A环、B环及C环的至少三个芳香族环连结并进而形成环结构而成的结构。所形成的环结构为至少由五个环构成的缩合环结构。

A环、B环及C环分别独立地为经取代或未经取代的芳基环或者经取代或未经取代的杂芳基环,选自由A环、B环及C环所组成的群组中的至少一个为至少具有式(D1)所表示的基作为取代基的芳基环或者至少具有式(D1)所表示的基作为取代基的杂芳基环。

A环在其结构中的芳基环或者杂芳基环的环上形成在连续的三个元素(优选为碳)上具有键结键的三价基。通过所述三个键结键而分别与X

作为A环中的芳基环或杂芳基环,优选为苯环。

B环、C环均在其结构中的芳基环或杂芳基环的环上形成在相互邻接的两个碳上具有键结键的二价基。B环通过所述两个键结键而与X

B环、C环中的芳基环或杂芳基环优选为分别独立地为苯环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、二苯并硒吩环或咔唑环,更优选为苯环或二苯并呋喃环。

在式(1)所表示的化合物的A环、B环及C环中的经取代或未经取代的芳基环或者经取代或未经取代的杂芳基环中,作为提及“经取代或未经取代的(经取代或未经取代的)”时的取代基,除了可列举式(D1)所表示的基以外,还可列举选自由取代基群组Zα所组成的群组中的至少一个取代基。

作为A环、B环及C环中的芳基环或杂芳基环上的式(D1)所表示的基以外的取代基,优选为经取代或未经取代的芳基或者经取代或未经取代的杂芳基。芳基优选为苯基、联苯基、三联苯基,更优选为苯基。杂芳基优选为咔唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基,更优选为咔唑基。取代基也可进一步经未经取代的芳基或未经取代的杂芳基取代,此时的取代基优选为苯基、咔唑基。A环、B环及C环中的取代位置优选为硼的间位、对位,更优选为对位。就合成与升华性的观点而言,也优选为不具有式(D1)所表示的基以外的取代基。

<式(D1)的说明>

[化10]

本发明的多环芳香族化合物在其结构中包含至少一个式(D1)所表示的基作为A环、B环或C环中的芳基环或杂芳基环的取代基。式(D1)中的波浪线表示键结位置。式(D1)中,圆内的“D”、“E”为表示由各圆表示的环结构的符号。

式(D1)中,D环及E环在其结构中的芳基环或者杂芳基环的环上形成在相互邻接的两个元素(优选为碳)上具有键结键的二价基,通过两个键结键而与氮及Z所邻接的碳键结。另外,式(D1)中,E环在其结构中的芳基环或者杂芳基环的环上形成在相互邻接的两个元素(优选为碳)上具有键结键的二价基,通过两个键结键而与Y及碳键结。

在D环及E环中的经取代或未经取代的芳基环或者经取代或未经取代的杂芳基环中,作为提及“经取代或未经取代的(经取代或未经取代的)”时的取代基,可列举选自取代基群组Zα中的至少一个取代基。将具有所述两个键结键的元素设为环构成元素的环优选为5元环或6元环,更优选为6元环。所述环可进而与其他环缩合。作为6元环的例子,可列举:苯环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环等。作为6元环进而与其他环缩合的例子,可列举:萘环、喹啉环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、吲哚环、苯并硒吩环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、咔唑环、二苯并硒吩环等。作为5元环的例子,可列举:呋喃环、噻吩环、吡咯环、噻唑环、硒吩环等。作为5元环进而与其他环缩合的例子,可列举:苯并呋喃环、苯并噻吩环、吲哚环、苯并硒吩环等。

D环及E环优选为分别独立地为经取代或未经取代的苯环、经取代或未经取代的二苯并呋喃环、经取代或未经取代的二苯并噻吩环、经取代或未经取代的二苯并硒吩环、或者经取代或未经取代的N-苯基咔唑环,更优选为未经取代的苯环、未经取代的二苯并呋喃环、未经取代的二苯并噻吩环、未经取代的二苯并硒吩环或者未经取代的N-苯基咔唑环,进而优选为未经取代的苯环。D环及E环中的至少任一者优选为经取代或未经取代的苯环,更优选为未经取代的苯环。D环及E环优选为均为未经取代的苯环。

式(D1)中,Z为-C(-R

R

R

式(D1)中,Y为>N-Ar、>O、>C(-R

Ar为经取代或未经取代的芳基或者经取代或未经取代的杂芳基。式(D1)中,通过变更Y为>N-Ar时的Ar,可调整式(1)所表示的化合物的发光波长、载流子传输性及非晶稳定性。Ar优选为经取代的芳基或者经取代或未经取代的杂芳基。特别是优选为Ar为受体性的基。具体而言,可列举式(Ar-a)、式(Ar-b)、式(Ar-c)或式(Ar-d)所表示的基或5,9-二氧杂-13b-硼杂-13bH-萘并[3,2,1-de]蒽环的一价基等。

[化11]

式(Ar-a)、式(Ar-b)、式(Ar-c)、式(Ar-d)所表示的基分别为在式(Ar-a)、式(Ar-b)、式(Ar-c)或式(Ar-d)中的波浪线的位置与其他部分结构键结的基。

式(Ar-a)中,Z

作为R

作为式(Ar-a)所表示的基的特别优选的例子,可列举3,5-联苯基-2,4,6-三嗪基。

式(Ar-b)中,R

作为式(Ar-b)所表示的基的特别优选的例子,可列举3,5-二氰基苯基、3-三苯基硅烷基苯基。

式(Ar-c)中,任一个Z

R

作为式(Ar-c)所表示的基的特别优选的例子,可列举4-苯并呋喃基。

式(Ar-d)中,任一个Z

式(D1)中,Y为>C(-R

Y优选为>N-Ar、>O或>S,更优选为>N-Ar。

作为式(D1)所表示的基的优选例,可列举式(D2)所表示的基。

[化12]

式(D2)中,Ar及Z与式(D1)中的Ar及Z分别为相同含义,优选的范围也相同。

式(1)中的式(D1)所表示的基的数量优选为一个~三个,更优选为一个~两个,进而优选为一个。

式(D1)所表示的基的取代位置并无特别限定,优选为至少在A环中的芳基环或杂芳基环上进行取代。当芳基环为苯环时,式(D1)所表示的基优选为在硼(B)的对位进行取代。

<X

X

R

在用作有机EL元件的发光层中的主体或辅助掺杂剂的由式(1)所表示的多环芳香族化合物中,X

<由X

X

作为R

关于>N-R

<式(1-a)、式(1-b)、式(1-c)>

作为式(1)所表示的结构的例子,可列举由选自由以下的式(1-a)、式(1-b)及式(1-c)所组成的群组中的任一式所表示的结构。

[化13]

式(1-a)、式(1-b)及式(1-c)中,X

X

式(1-a)、式(1-b)及式(1-c)各式中的至少一个Z

式(1-a)、式(1-b)及式(1-c)中,作为与式(D1)(优选为式(D2))所表示的部分结构键结的碳的Z

<利用氘的取代>

式(1)所表示的结构中的氢的全部或一部分可为氘。式(1-a)、式(1-b)或式(1-c)所表示的结构也同样如此,其后的说明也同样适用于式(1-a)、式(1-b)或式(1-c)所表示的多环芳香族化合物。

例如,在式(1)所表示的化合物中,A环、B环、C环、D环及E环中的芳基环或杂芳基环、A环、B环、C环、D环及E环中的取代基中的氢可经氘取代,这些中,也可列举芳基或杂芳基中的全部或一部分的氢经氘取代的形态。另外,就耐久性的观点而言,也优选为式(1)所表示的化合物中的氢的全部或一部分经氘化。

<多环芳香族化合物的具体例>

作为本发明的多环芳香族化合物的例子,可列举下述结构式中的任一者所表示的化合物。

[化14]

[化15]

[化16]

[化17]

[化18]

[化19]

[化20]

[化21]

[化22]

[化23]

[化24]

[化25]

<多环芳香族化合物的制造方法>

式(1)所表示的多环芳香族化合物可通过在包含D环(d环)及E环(e环)的缩合环的N-H体上依次连结Ar基与剩余的部分结构(以硼为中心包含的缩合环结构部分)来合成。在连结的反应中可利用布赫瓦尔德-哈特维希反应(Buchwald-Hartwig Reaction)或戈登堡反应(Goldberg Reaction)等一般的反应。第一反应中可利用文献(《先进科学(AdvancedScience,Adv.Sci.)》(2017,4,1600502))中记载的反应。以硼为中心包含的缩合环结构可依据国际公开第2018-212169号来合成。关于流程(1)中记载的>N-Ar为>O、>C(-R)

[化26]

通过适当选择所使用的原料,可合成所希望的多环芳香族化合物。

以上的反应中使用的溶媒的具体例为甲苯、二甲苯、四氢呋喃(tetrahydrofuran,THF)、二噁烷、环己基甲醚、二甲醚(dimethyl ether,DME)、N,N-二甲基甲酰胺(N,N-Dimethylformamide,DMF)、N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone,NMP)、叔丁醇或水等。

此外,作为所述流程(1)中使用的催化剂,可列举:氯化钯(II)、乙酸钯(II)、四(三苯基膦)钯(0)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0)、双(二亚苄基丙酮)钯(0)、二氯双[二-叔丁基(4-二甲基氨基苯基)膦基]钯(II)(Pd-132)、铜、氧化铜(I)、氧化铜(II)、碘化铜(I)、乙酸铜(II)等。

此外,作为所述流程(1)中使用的添加剂(催化剂的配体),可列举:三环己基膦、三-叔丁基鏻四氟硼酸盐、2-二环己基膦基-2',4',6'-三异丙基联苯、三(邻甲苯基)膦、1,1'-二茂铁二基-双(二苯基膦)、1,1'-二茂铁双(二苯基膦)、2-二环己基膦基-2',6'-二异丙氧基联苯、2-叔丁基膦基-2',6'-二异丙氧基联苯、(R)-1-[(SP)-2-(二环己基膦基)二茂铁基]乙基二-叔丁基膦、二叔丁基膦基-4-二甲基氨基苯(AmPhos)、2,2'-双(二苯基膦基)-1,1'-联萘(2,2'-bis(diphenylphosphino)-1,1'-binaphth,BINAP)、N,N'-二甲基乙二胺(N,N'-Dimethylethylenediamine,DMEDA)、反式-1,2-二氨基环己烷、菲咯啉等。

此外,作为所述流程(1)中使用的布忍斯特碱,可列举:碳酸钾、碳酸铯、磷酸钾、叔丁醇钠、乙醇钠、甲醇钠、氢氧化钠、叔丁醇钾、乙醇钾、甲醇钾、氢氧化钾、锂酰胺、二异丙基氨基锂(Lithium Diisopropylamide,LDA)、六甲基二硅基氨基锂(LithiumHexamethyldisilazide,LiHMDS)、钠酰胺、氢化钾、氢化钠、氢化锂等。

另外,本发明的多环芳香族化合物中也包含至少一部分的氢原子经氘取代的化合物,此种化合物等可通过使用所希望的部位经氘化的原料而与所述同样地合成。

2.有机器件

本发明的多环芳香族化合物可用作有机器件用材料。作为有机器件,例如可列举:有机电致发光元件、有机场效晶体管或者有机薄膜太阳电池等。本发明的多环芳香族化合物优选为用作形成有机电致发光元件中的任一个以上的有机层的材料。

2-1.有机电致发光元件

2-1-1.有机电致发光元件的结构

图1是表示有机EL元件的一例的概略剖面图。

图1所示的有机EL元件100包括:基板101、设置于基板101上的阳极102、设置于阳极102上的空穴注入层103、设置于空穴注入层103上的空穴传输层104、设置于空穴传输层104上的发光层105、设置于发光层105上的电子传输层106、设置于电子传输层106上的电子注入层107、以及设置于电子注入层107上的阴极108。

此外,有机EL元件100也可使制作顺序相反而形成例如以下的结构,所述结构包括:基板101、设置于基板101上的阴极108、设置于阴极108上的电子注入层107、设置于电子注入层107上的电子传输层106、设置于电子传输层106上的发光层105、设置于发光层105上的空穴传输层104、设置于空穴传输层104上的空穴注入层103、以及设置于空穴注入层103上的阳极102。

所述各层并非全部是不可或缺的层,将最小结构单元设为包含阳极102、发光层105及阴极108的结构,空穴注入层103、空穴传输层104、电子传输层106、电子注入层107是可任意设置的层。另外,所述各层可分别包含单一层,也可包含多层。

作为构成有机EL元件的层的形态,除了所述“基板/阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极”的结构形态以外,也可为“基板/阳极/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极”、“基板/阳极/空穴注入层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极”、“基板/阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子注入层/阴极”、“基板/阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极”、“基板/阳极/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极”、“基板/阳极/空穴传输层/发光层/电子注入层/阴极”、“基板/阳极/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极”、“基板/阳极/空穴注入层/发光层/电子注入层/阴极”、“基板/阳极/空穴注入层/发光层/电子传输层/阴极”、“基板/阳极/发光层/电子传输层/阴极”、“基板/阳极/发光层/电子注入层/阴极”的结构形态。

有机EL元件可进而具有选自电子阻止层(电子阻挡层)及空穴阻止层(空穴阻挡层)中的任一者或两者。电子阻止层具有比发光层浅的LUMO及与发光层或空穴传输层接近的HOMO,并且配置于发光层与空穴传输层之间。由于电子滞留于发光层内且不会向空穴传输层漏出,因此可防止由空穴传输层的劣化引起的短寿命化与由再结合效率降低引起的效率降低。空穴阻止层具有比发光层深的HOMO及与发光层或空穴传输层接近的LUMO,并且配置于发光层与电子传输层之间。由于空穴滞留于发光层内且不会向电子传输层漏出,因此可防止由电子传输层的劣化引起的短寿命化与由再结合效率降低引起的效率降低。空穴注入/传输层也可兼作电子阻止层。电子注入/传输层也可兼作空穴阻止层。

有机EL元件可进而具有高T1层。高T1层具有比发光层中所使用的主体化合物、辅助掺杂剂化合物或发射掺杂剂化合物高的T1,并且配置于发光层与空穴传输层之间和/或发光层与电子阻止层之间。T1能量的值根据元件的发光机制而不同,但具有比主体中所使用的化合物高的T1。通过在发光层的周围具有高T1层,可封入三重态能量,将通常在荧光分子中与发光无关的三重态能量转换为单重态能量,从而获得高的效率。空穴注入/传输层或电子阻止层也可兼作高T1层。电子注入/传输层或空穴阻止层也可兼作高T1层。

本发明的多环芳香族化合物优选为用作发光层形成用材料或电子传输层形成用材料,更优选为用作发光层形成用材料。

2-1-2.有机电致发光元件中的基板

基板101是有机EL元件100的支撑体,通常可使用石英、玻璃、金属、塑料等。基板101根据目的而形成为板状、膜状或片状,例如可使用玻璃板、金属板、金属箔、塑料膜、塑料片等。其中,优选为玻璃板及聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚砜等透明的合成树脂制的板。若为玻璃基板,则可使用钠钙玻璃或无碱玻璃等,另外,厚度也只要是足以保持机械强度的厚度即可。另外,为了提高阻气性,也可在基板101的至少单面上设置细密的氧化硅膜等阻气膜,在将阻气性低的合成树脂制的板、膜或片用作基板101的情况下,特别优选为设置阻气膜。

2-1-3.有机电致发光元件中的阳极

阳极102发挥朝发光层105中注入空穴的作用。此外,在阳极102与发光层105之间设置有空穴注入层103及空穴传输层104的至少一层的情况下,经由这些层朝发光层105中注入空穴。

作为形成阳极102的材料,可列举无机化合物及有机化合物。作为无机化合物,例如可列举:金属(铝、金、银、镍、钯、铬等)、金属氧化物(铟的氧化物、锡的氧化物、铟-锡氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)、铟-锌氧化物(Indium Zinc Oxide,IZO)等)、卤化金属(碘化铜等)、硫化铜、碳黑、ITO玻璃或奈塞玻璃(Nesa glass)等。作为有机化合物,例如可列举:聚(3-甲基噻吩)等聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等导电性聚合物等。此外,可自用作有机EL元件的阳极的物质中适当选择来使用。

2-1-4.有机电致发光元件中的空穴注入层、空穴传输层

空穴注入层103发挥将自阳极102迁移来的空穴效率良好地注入至发光层105内或空穴传输层104内的作用。空穴传输层104发挥将自阳极102注入的空穴或自阳极102经由空穴注入层103注入的空穴效率良好地传输至发光层105的作用。空穴注入层103及空穴传输层104分别将空穴注入/传输材料的一种或两种以上加以层叠或者混合而形成。另外,也可向空穴注入/传输材料中添加如氯化铁(III)那样的无机盐来形成层。

作为空穴注入/传输性物质,需要在施加有电场的电极间效率良好地注入/传输来自正极的空穴,理想的是空穴注入效率高、且效率良好地传输所注入的空穴。因此,优选为电离电位小、且空穴迁移率大、进而稳定性优异、制造时及使用时不易产生成为陷阱的杂质的物质。

作为形成空穴注入层103及空穴传输层104的材料,可自从前以来在光导电材料中作为空穴的电荷传输材料所惯用的化合物、p型半导体、有机EL元件的空穴注入层及空穴传输层中所使用的已知的化合物中选择使用任意的化合物。这些的具体例为咔唑衍生物(N-苯基咔唑、聚乙烯基咔唑等)、双(N-芳基咔唑)或双(N-烷基咔唑)等双咔唑衍生物、三芳基胺衍生物(主链或侧链上具有芳香族三级氨基的聚合物、1,1-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)环己烷、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-4,4'-二氨基联苯、N,N'-二苯基-N,N'-二萘基-4,4'-二氨基联苯、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-4,4'-二苯基-1,1'-二胺、N,N'-二萘基-N,N'-二苯基-4,4'-二苯基-1,1'-二胺、N

另外,有机半导体的导电性因其掺杂而受到强烈影响这一点也为人所知。此种有机半导体基质物质包含供电子性良好的化合物、或电子接受性良好的化合物。为了掺杂供电子物质,已知有四氰基醌二甲烷(Tetracyanoquinonedimethane,TCNQ)或2,3,5,6-四氟四氰基-1,4-苯醌二甲烷(2,3,5,6-tetrafluorotetracyano-1,4-benzoquinonedimethane,F4TCNQ)等强电子接受体(例如,参照文献“M.法伊弗、A.拜尔、T.弗里茨、K.利奥(M.Pfeiffer,A.Beyer,T.Fritz,K.Leo),《应用物理学快报(Appl.Phys.Lett.)》,73(22),3202-3204(1998)”及文献“J.布洛赫维茨、M.法伊弗、T.弗里茨、K.利奥(J.Blochwitz,M.Pfeiffer,T.Fritz,K.Leo),《应用物理学快报(Appl.Phys.Lett.)》,73(6),729-731(1998)”)。这些通过供电子型基础物质(空穴传输物质)的电子迁移过程而生成所谓的空穴。基础物质的传导性根据空穴的数量及迁移率而发生相当大的变化。作为具有空穴传输特性的基质物质,已知有例如联苯胺衍生物(N,N'-双(3-甲基苯基)-N,N'-双(苯基)联苯胺(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine,TPD)等)或星爆状胺衍生物(4,4',4”-三(N,N-二苯基氨基)三苯基胺(4,4',4”-tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine,TDATA)等)、或者特定金属酞菁(特别是锌酞菁(ZnPc)等)(日本专利特开2005-167175号公报)。

所述空穴注入层用材料及空穴传输层用材料也可作为如下的高分子化合物或其高分子交联体、或者如下的悬挂型高分子化合物或其悬挂型高分子交联体而用于空穴层用材料中,其中,所述高分子化合物是使在所述空穴注入层用材料及空穴传输层用材料中取代有反应性取代基的反应性化合物作为单体进行高分子化而成,所述悬挂型高分子化合物是使主链型高分子与所述反应性化合物反应而成。

2-1-5.有机电致发光元件中的发光层

发光层105是通过在施加有电场的电极间,使自阳极102所注入的空穴与自阴极108所注入的电子再结合而发光的层。作为形成发光层105的材料,只要是由空穴与电子的再结合而得到激发来发光的化合物(发光性化合物)即可,优选为可形成稳定的薄膜形状、且在固体状态下显示出强的发光(荧光)效率的化合物。

发光层可为单一层,也可包含多层,任一者均可,且分别由发光层用材料(主体材料、掺杂剂材料)形成。主体材料与掺杂剂材料分别可为一种,也可为多种的组合,任一者均可。掺杂剂材料可包含于主体材料整体内,也可包含于部分主体材料内,任一者均可。作为掺杂方法,可通过与主体材料的共蒸镀法来形成,也可与主体材料预先混合后同时蒸镀。

主体材料的使用量根据主体材料的种类而不同,只要配合所述主体材料的特性来决定即可。主体材料的使用量的基准优选为发光层用材料总质量的50质量%~99.999质量%,更优选为80质量%~99.95质量%,进而优选为90质量%~99.9质量%。在主体材料为空穴传输性主体材料与电子传输性主体材料的组合的情况下,主体材料的使用量为将空穴传输性主体材料的使用量与电子传输性主体材料的使用量相加的质量。空穴传输性主体材料与电子传输性主体材料的使用量的比以质量比计只要为1:9~9:1即可,优选为4:6~6:4,更优选为大致为1:1。

掺杂剂材料的使用量根据掺杂剂材料的种类而不同,只要配合所述掺杂剂材料的特性来决定即可。掺杂剂的使用量的基准优选为发光层用材料总质量的0.001质量%~50质量%,更优选为0.05质量%~20质量%,进而优选为0.1质量%~10质量%。若为所述范围,则例如就可防止浓度淬灭现象的方面而言优选。

作为掺杂剂材料,可使用发射掺杂剂与辅助掺杂剂。作为辅助掺杂剂材料,可优选地使用热活性型延迟荧光材料。在使用辅助掺杂剂材料的有机电致发光元件中,就可防止浓度猝灭现象的方面而言,优选为发射掺杂剂材料的使用量为低浓度。就热活性型延迟荧光机制的效率的方面而言,优选为辅助掺杂剂材料的使用量为高浓度。进而,在使用热活性型延迟荧光辅助掺杂剂材料的有机电致发光元件中,就辅助掺杂剂材料的热活性型延迟荧光机制的效率的方面而言,优选为与辅助掺杂剂材料的使用量相比,发射掺杂剂材料的使用量为低浓度。

使用辅助掺杂剂材料时,相对于发光层用材料总质量,主体材料、辅助掺杂剂材料及发射掺杂剂材料的使用量的基准分别为40质量%~99质量%、59质量%~1质量%及20质量%~0.001质量%,优选为分别为60质量%~95质量%、39质量%~5质量%及10质量%~0.01质量%,更优选为70质量%~90质量%、29质量%~10质量%及5质量%~0.05质量%。

式(1)所表示的本发明的多环芳香族化合物更优选为用作形成发光层的材料,更优选为用作主体或掺杂剂,更优选为用作主体或辅助掺杂剂,进而优选为用作辅助掺杂剂。

<热活性型延迟荧光体>

式(1)所表示的多环芳香族化合物可作为“热活性型延迟荧光(TADF)体”用于形成发光层的材料。

所谓“热活性型延迟荧光体”,是指吸收热能而发生自最低激发三重态状态向最低激发单重态状态的反向系间跨越,并自所述最低激发单重态状态放射失活,从而可放射延迟荧光的化合物。其中,所谓“热活性型延迟荧光”,也包括在自最低激发三重态状态向最低激发单重态状态的激发过程中经过高阶三重态的情况。关于“热活性型延迟荧光”,例如可参照由杜伦(Durham)大学的蒙克曼(Monkman)等人发表的论文(《自然-通讯(NATURECOMMUNICATIONS)》(7:13680,数字对象唯一标识符(digital object identifier,DOI):10.1038/ncomms13680))、由产业技术综合研究所的细贝等人发表的论文(细贝等人(Hosokai et al.),《科学进展(Science Advances,Sci.Adv.)》(2017;3:e1603282))、由京都大学的佐藤等人发表的论文(《科学报告(Scientific Reports)》(7:4820,DOI:10.1038/s41598-017-05007-7))、同样由京都大学的佐藤等人所作的学会发表(日本化学会第98春季年会,发表编号:2I4-15,《使用二氮杂硼杂萘并蒽(diazaboranaphthoanthracene,DABNA)作为发光分子的有机电致发光中的高效率发光的机制》,京都大学大学院工学研究科)、由裴(Bui)等人发表的评论(DOI:10.3762/bjoc.14.18)、由段(Duan)等人发表的评论(DOI:10.1063/1.5143501)、由丁(Ding)等人发表的评论(DOI:10.1088/1674-4926/42/5/050201)及由谢(Xie)等人发表的评论(DOI:10.1002/adom.202002204)等。

在“热活性型延迟荧光体”中,通过减小最低激发单重态状态与最低激发三重态状态的能量差,而高效率地产生通常跃迁概率低的自最低激发三重态状态向最低激发单重态状态的逆系间跨越,从而显现来自单重态的发光(热活性型延迟荧光,TADF)。在通常的荧光发光中,通过电流激发而产生的75%的三重态激子通过热失活路径,因此无法作为荧光来取出。另一方面,在TADF中,可将所有的激子用于荧光发光,可实现高效率的有机EL元件。

在本说明书中,关于包含对象化合物的样品,根据当以300K测定荧光寿命时观测到了慢荧光成分来判定所述对象化合物为“热活性型延迟荧光体”。此处,所谓慢荧光成分,是指荧光寿命为0.1μsec以上的成分。荧光寿命的测定例如可使用荧光寿命测定装置(滨松光子(Hamamatsu Photonics)公司制造,C11367-01)来进行。

<辅助掺杂剂(热活性型延迟荧光体或者磷光材料)>

发光层也优选为一并包含发射掺杂剂及主体材料、以及辅助掺杂剂。作为辅助掺杂剂,优选为热活性型延迟荧光体或者磷光材料。

在本形态中,本发明的多环芳香族化合物优选为用作主体或辅助掺杂剂。

在本形态中,作为“主体化合物”,只要使用由荧光光谱的峰值短波长侧的肩峰求出的最低激发单重态能级比作为辅助掺杂剂的热活性型延迟荧光体、及发射掺杂剂的最低激发单重态能级高的化合物即可。

在本形态中,作为主体化合物,可使用已知的化合物,例如可列举具有咔唑环及呋喃环的至少一者的化合物,其中,优选为使用呋喃基及咔唑基的至少一者与亚芳基及亚杂芳基的至少一者键结而成的化合物。作为具体例,可列举式(H1)、式(H2)及式(H3)中的任一者所表示的化合物、特别是mCP或mCBP、化合物HH-1-115及EH-1-99等。另外,主体化合物中也可使用TADF活性的化合物。在本形态中,也优选为使用空穴传输性主体材料与电子传输性主体材料的组合作为主体。

就促进而非阻碍发光层内的TADF的产生的观点而言,主体化合物的由磷光光谱的峰值短波长侧的肩峰求出的最低激发三重态能级E(1,T,Sh)优选为高于在发光层内具有最高的最低激发三重态能级的发射掺杂剂或辅助掺杂剂的最低激发三重态能级E(2,T,Sh)、E(3,T,Sh),具体而言,与E(2,T,Sh)、E(3,T,Sh)相比,主体化合物的最低激发三重态能级E(1,T,Sh)优选为高0.01eV以上,更优选为高0.03eV以上,进而优选为高0.1eV以上。另外,主体化合物中也可使用TADF活性的化合物。

另外,关于用作TAF元件中的发光层的辅助掺杂剂的化合物,优选为选择其发光光谱与发射掺杂剂的吸收峰值的至少一部分重叠的化合物。

[辅助掺杂剂(热活性型延迟荧光体)]

本发明的多环芳香族化合物可特别优选地用作辅助发射掺杂剂的发光的辅助掺杂剂、特别是用作TAF元件辅助掺杂剂。在本说明书中,“TAF元件”(TADF辅助荧光(TADFAssisting Fluorescence)元件)是指使用热活性型延迟荧光体作为辅助掺杂剂的有机电致发光元件。

TAF元件中使用的热活性型延迟荧光体(TADF化合物)优选为以下的施体-受体型热活性型延迟荧光体(D-A型TADF化合物):其被设计成使用被称为施体的供电子性的取代基与被称为受体的电子接受性的取代基来使分子内的最高占据分子轨道(HighestOccupied Molecular Orbital,HOMO)与最低未占分子轨道(Lowest UnoccupiedMolecular Orbital,LUMO)局部存在化,以产生有效率的反向系间跨越(reverseintersystem crossing)。本发明的优选形态的式(1)所表示的多环芳香族化合物为D-A型TADF化合物,所述D-A型TADF化合物中,式(D1)所表示的结构中的主骨架(除Ar以外的部分)作为施体发挥功能,且包含A环、B环及C环的至少五环构成的缩合环结构部分(二氧杂硼杂萘并蒽结构等)作为受体发挥功能。

一般来说,使用施体或受体的热活性型延迟荧光体由于结构原因,自旋轨道耦合(SOC:Spin Orbit Coupling)大,且HOMO与LUMO的交换相互作用小,ΔE

但是,通过与发射掺杂剂一起使用TADF化合物作为辅助掺杂剂,可提供高的色纯度。式(1)所表示的多环芳香族化合物可优选地用作此时的TADF化合物。发射掺杂剂只要选择以使TADF化合物的发光光谱与发射掺杂剂的吸收光谱的至少一部分重叠即可。TADF化合物与发射掺杂剂均可包含于同一层中,或者也可包含于邻接的层中。

图2中示出将一般的荧光掺杂剂用于发射掺杂剂(emitting dopant,ED)的TAF元件的发光层的能级图。图中,将主体的基态的能级设为E(1,G),将主体的由荧光光谱的短波长侧的肩峰求出的最低激发单重态能级设为E(1,S,Sh),将主体的由磷光光谱的短波长侧的肩峰求出的最低激发三重态能级设为E(1,T,Sh),将辅助掺杂剂的基态的能级设为E(2,G),将辅助掺杂剂的由荧光光谱的短波长侧的肩峰求出的最低激发单重态能级设为E(2,S,Sh),将辅助掺杂剂的由磷光光谱的短波长侧的肩峰求出的最低激发三重态能级设为E(2,T,Sh),将发射掺杂剂的基态的能级设为E(3,G),将发射掺杂剂的由荧光光谱的短波长侧的肩峰求出的最低激发单重态能级设为E(3,S,Sh),将发射掺杂剂的由磷光光谱的短波长侧的肩峰求出的最低激发三重态能级设为E(3,T,Sh),将空穴设为h+,将电子设为e-,将荧光共振能量转移设为FRET(Fluorescence Resonance Energy Transfer)。在TAF元件中,在使用一般的荧光掺杂剂作为发射掺杂剂(ED)的情况下,由辅助掺杂剂上转换(UpConversion)的能量转至发射掺杂剂的最低激发单重态能级E(3,S,Sh)并进行发光。但是,辅助掺杂剂上的一部分的激子自最低激发三重态能级E(2,T,Sh)迁移至发射掺杂剂的最低激发三重态能级E(3,T,Sh),或在发射掺杂剂上发生自最低激发单重态能级E(3,S,Sh)向最低激发三重态能级E(3,T,Sh)的系间跨越,随后热失活至基态E(3,G)。由于所述路径,一部分的能量未用于发光,发生能量的浪费。

相对于此,在使用TADF化合物、特别是本发明的优选形态的多环芳香族化合物作为辅助掺杂剂的形态的有机电致发光元件中,可将自辅助掺杂剂迁移至发射掺杂剂的能量效率良好地用于发光,由此可实现高的发光效率。推测到其原因在于以下的发光机理。

将本形态的有机电致发光元件中的优选能量关系示于图3中。本实施例的有机电致发光元件中,作为发射掺杂剂的具有硼原子的化合物具有高的最低激发三重态能级E(3,T,Sh)。因此,由辅助掺杂剂上转换的最低激发单重态能量例如通过发射掺杂剂而向最低激发三重态能级E(3,T,Sh)系间跨越的情况下,也在发射掺杂剂上被上转换或回收至辅助掺杂剂(热活性型延迟荧光体)上的最低激发三重态能级E(2,T,Sh)。因此,可无浪费地将所生成的激发能量用于发光。另外,预想到通过将上转换及发光的功能分配于各功能突显的两种分子,高能量的滞留时间减少,对化合物的负担减少。

[辅助掺杂剂(磷光材料)]

在发光层中,可使用磷光材料作为掺杂剂。特别是在将本发明的多环芳香族化合物作为主体的发光层中,可将磷光材料优选为用作发射掺杂剂或辅助掺杂剂,更优选为可用作辅助掺杂剂。在本说明书中,有时将使用磷光材料作为辅助掺杂剂的有机电致发光元件称为磷光辅助元件:磷光增感荧光(phosphor-sensitized fluorescent)元件、PSF元件。

磷光材料利用由金属原子引起的分子内自旋-轨道相互作用(重原子效应),获得来自激发三重态状态的发光。作为此种磷光材料,例如可使用发光性金属络合物。作为发光性金属络合物,例如可列举下述式(B-1)及下述式(B-2)所表示的化合物。

[化27]

式(B-1)中,M为选自由Ir、Pt、Au、Eu、Ru、Re、Ag及Cu所组成的群组中的至少一种,n为1~3的整数,“X-Y”分别独立地为双齿配体。

式(B-2)中,M为选自由Pt、Re及Cu所组成的群组中的至少一种,“W-X-Y-Z”为四齿配体。

式(B-1)中,就效率与寿命的观点而言,M优选为Ir,n优选为3。

式(B-2)中,就效率与寿命的观点而言,M优选为Pt。

式(B-1)中的配体(X-Y)具有选自由以下所组成的群组中的至少一个配体。式(B-2)中的配体(W-X-Y-Z)具有选自由以下所组成的群组中的至少一个配体作为其一部分。

[化28]

式中,

在---处与中心金属M键结,

Y分别独立地为BR

环中的芳香族碳C-H可分别独立地经取代为N,

R

R

R

作为式(B-1)所表示的化合物,例如可列举:Ir(ppy)

作为式(B-1)所表示的化合物,除此以外,例如可列举以下化合物。

[化29]

[化30]

[化31]

另外,也可使用日本专利特开2006-089398号公报、日本专利特开2006-080419号公报、日本专利特开2005-298483号公报、日本专利特开2005-097263号公报、及日本专利特开2004-111379号公报、美国专利申请公开第2019/0051845号说明书等中记载的铱络合物、或者《先进材料(Advanced Materials)》(26:7116-7121)、《自然亚洲材料(NPG AsiaMaterials)》(13,53(2021))、《应用物理快报(Applied Physics Letters)》(117,253301(2020))、《发光二极管-经验特征展望及其最新技术进展展望(Light-Emitting Diode-AnOutlook On the Empirical Features and Its Recent Technological Advancements)》(第5章(Chapter 5))中记载的铂络合物。

<掺杂剂材料(发射掺杂剂)>

作为掺杂剂材料,可使用已知的化合物,可根据所希望的发光颜色从各种材料中选择。具体而言,例如可列举:菲、蒽、芘、并四苯、并五苯、苝、萘并芘、二苯并芘、红荧烯及

作为掺杂剂材料,也优选为使用国际公开第2015/102118号、国际公开第2020/162600号、日本专利特开2021-077890号公报的段落0097~0269等中记载的包含硼的多环芳香族化合物。特别是优选为将这些多环芳香族化合物用作发射掺杂剂,并且将本发明的多环芳香族化合物用作辅助掺杂剂。

作为用作掺杂剂材料的包含硼的多环芳香族化合物的优选例,可列举下述式(12)、式(13)或式(14)所表示的化合物。

[化32]

A环、B环、C环及D环分别独立地为经取代或未经取代的芳基环或者经取代或未经取代的杂芳基环,

Y为B(硼),

X

R

Z

式(12)所表示的化合物中的至少一个氢可经氘取代。

作为式(12)的A环、B环、C环及D环中的芳基环或杂芳基环经取代时的取代基及Z

式(12)中的X

在式(12)所表示的化合物中,就高的TADF性的观点而言,Z

以下示出式(12)所表示的化合物的例子。

[化33]

[化34]

[化35]

[化36]

式(13)及式(14)中,

A

Y

X

式(13)及式(14)所表示的化合物中的至少一个氢可经氘取代。

作为式(13)及式(14)的A

式(13)及式(14)中的X

以下示出式(13)或式(14)所表示的化合物的例子。

[化37]

[化38]

<优选的取代基>

在用作掺杂剂的化合物中,作为包含“烷基”的取代基,下述式(tR)所表示的叔烷基是特别优选的基之一。其原因在于通过此种大体积的取代基,分子间距离增加,因此发光量子产率(光致发光量子产率(photoluminescence quantum yield,PLQY))提高。另外,也优选为式(tR)所表示的叔烷基作为第二取代基在其他取代基上进行取代的取代基。具体而言,可列举经(tR)所表示的叔烷基取代的二芳基氨基、经(tR)所表示的叔烷基取代的咔唑基(优选为N-咔唑基)或经(tR)所表示的叔烷基取代的苯并咔唑基(优选为N-苯并咔唑基)。作为针对二芳基氨基、咔唑基及苯并咔唑基的式(tR)的基的取代形态,可列举这些基中的芳基环或苯环的一部分或全部的氢经式(tR)的基取代的例子。

[化39]

式(tR)中,R

作为R

式(tR)中的R

作为R

作为式(tR)所表示的基,例如可列举:叔丁基、叔戊基、1-乙基-1-甲基丙基、1,1-二乙基丙基、1,1-二甲基丁基、1-乙基-1-甲基丁基、1,1,3,3-四甲基丁基、1,1,4-三甲基戊基、1,1,2-三甲基丙基、1,1-二甲基辛基、1,1-二甲基戊基、1,1-二甲基庚基、1,1,5-三甲基己基、1-乙基-1-甲基己基、1-乙基-1,3-二甲基丁基、1,1,2,2-四甲基丙基、1-丁基-1-甲基戊基、1,1-二乙基丁基、1-乙基-1-甲基戊基、1,1,3-三甲基丁基、1-丙基-1-甲基戊基、1,1,2-三甲基丙基、1-乙基-1,2,2-三甲基丙基、1-丙基-1-甲基丁基、1,1-二甲基己基等。这些中,优选为叔丁基及叔戊基。

作为取代基,也优选为式(A30)所表示的取代基。

可通过被用作掺杂剂(辅助掺杂剂或发射掺杂剂)的化合物所具有的取代基的结构的位阻性、供电子性及吸电子性来调整发光波长。优选为以下结构式所表示的基,更优选为甲基、叔丁基、叔戊基、叔辛基、新戊基、金刚烷基、苯基、邻甲苯基、对甲苯基、2,4-二甲苯基、2,5-二甲苯基、2,6-二甲苯基、2,4,6-均三甲苯基、二苯基氨基、二-对甲苯基氨基、双(对(叔丁基)苯基)氨基、咔唑基、3,6-二甲基咔唑基、3,6-二-叔丁基咔唑基及苯氧基,进而优选为甲基、叔丁基、叔戊基、叔辛基、新戊基、金刚烷基、苯基、邻甲苯基、2,6-二甲苯基、2,4,6-均三甲苯基、二苯基氨基、二-对甲苯基氨基、双(对(叔丁基)苯基)氨基、咔唑基、3,6-二甲基咔唑基及3,6-二-叔丁基咔唑基。就合成容易性的观点而言,位阻大的基由于进行选择性合成而优选,具体而言,优选为叔丁基、叔戊基、叔辛基、金刚烷基、邻甲苯基、对甲苯基、2,4-二甲苯基、2,5-二甲苯基、2,6-二甲苯基、2,4,6-均三甲苯基、二-对甲苯基氨基、双(对(叔丁基)苯基)氨基、3,6-二甲基咔唑基及3,6-二-叔丁基咔唑基。

下述结构式中,*表示键结位置。

[化40]

[化41]

[化42]

[化43]

[化44]

[化45]

[化46]

[化47]

[化48]

[化49]

[化50]

[化51]

[化52]

[化53]

用作掺杂剂的多环芳香族化合物优选为包含至少一个所述式(tR)所表示的叔烷基(叔丁基或叔戊基等)、新戊基或金刚烷基的结构,更优选为包含式(tR)所表示的叔烷基(叔丁基或叔戊基等)。其原因在于通过此种大体积的取代基,分子间距离增加,因此发光量子产率(PLQY)提高。另外,作为取代基,也优选为二芳基氨基。进而,经式(tR)的基取代的二芳基氨基、经式(tR)的基取代的咔唑基(优选为N-咔唑基)或者经式(tR)的基取代的苯并咔唑基(优选为N-苯并咔唑基)也优选。作为针对二芳基氨基、咔唑基及苯并咔唑基的式(tR)的基的取代形态,可列举这些基中的芳基环或者苯环的一部分或全部的氢经式(tR)的基取代的例子。

用作掺杂剂的多环芳香族化合物的缩合环中的芳基环或者杂芳基环的取代基可为以下的式(A20)所表示的取代基。

[化54]

式(A20)所表示的取代基在两个*处分别与芳基环或者杂芳基环的环上邻接的两个原子键结,

式(A20)中,L为>N-R、>O、>Si(-R)

r为1~4的整数,

R

作为所述取代基的例子,可列举以下任一者所表示的取代基。

[化55]

各式中,只要在*处分别与A环、B环、C环、D环及E环中的任一者的芳基环或者杂芳基环的环上连续(邻接)的两个或者三个原子键结即可。

<环烷烃缩合>

选自由用作掺杂剂的多环芳香族化合物中的芳基环及杂芳基环所组成的群组中的至少一个可由至少一个环烷烃缩合。

作为环烷烃,只要为碳数3~24的环烷烃即可。此时的环烷烃中的至少一个氢可经碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、碳数1~24的烷基或者碳数3~24的环烷基取代,所述环烷烃中的至少一个-CH

环烷烃优选为碳数3~20的环烷烃、且所述环烷烃中的至少一个氢可经碳数6~16的芳基、碳数2~22的杂芳基、碳数1~12的烷基或者碳数3~16的环烷基取代的环烷烃。

作为“环烷烃”,可列举:碳数3~24的环烷烃、碳数3~20的环烷烃、碳数3~16的环烷烃、碳数3~14的环烷烃、碳数5~10的环烷烃、碳数5~8的环烷烃、碳数5~6的环烷烃、碳数5的环烷烃等。

作为具体的环烷烃,可列举:环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷、环庚烷、环辛烷、环壬烷、环癸烷、降冰片烷(双环[2.2.1]庚烷)、双环[1.1.0]丁烷、双环[1.1.1]戊烷、双环[2.1.0]戊烷、双环[2.1.1]己烷、双环[3.1.0]己烷、双环[2.2.2]辛烷、金刚烷、二金刚烷、十氢萘及十氢薁、以及这些的碳数1~5的烷基(特别是甲基)取代物、卤素(特别是氟)取代物及氘取代物等。

所述例子中,优选为例如下述结构式所示那样的、在环烷烃的α位的碳(在缩合于芳基环或杂芳基环的环烷基中,与缩合部位的碳邻接的位置的碳)上具有至少一个取代基的结构,更优选为在α位的碳上具有两个取代基的结构,进而优选为两个α位的碳均具有两个取代基的(具有合计四个取代基的)结构。作为所述取代基,可列举碳数1~5的烷基(特别是甲基)、卤素(特别是氟)及氘等。特别优选为在芳基环或者杂芳基环中邻接的碳原子上键结有下述式(B)所表示的部分结构的结构。

[化56]

式(B)中,*表示键结位置。

缩合于一个芳基环或杂芳基环上的环烷烃的数量优选为1个~3个,更优选为1个或2个,进而优选为1个。例如,以下示出在一个苯环(苯基)上缩合有1个或多个环烷烃的例子。*表示键结位置,其位置可为构成苯环且不构成环烷烃的碳的任一者。如式(Cy-1-4)及式(Cy-2-4)那样进行缩合的环烷烃彼此也可进行缩合。不论是所缩合的环(基)为苯环(苯基)以外的其他芳基环或杂芳基环的情况,还是进行缩合的环烷烃为环戊烷或环己烷以外的其他环烷烃的情况,均同样如此。

[化57]

环烷烃中的至少一个-CH

[化58]

环烷烃可经至少一个取代基取代,作为所述取代基,可列举选自取代基群组Z中的任一取代基。这些取代基中,优选为烷基(例如碳数1~6的烷基)、环烷基(例如碳数3~14的环烷基)。另外,也优选为任一氢经卤素(例如氟)或氘取代。另外,在环烷基进行取代的情况下,可为形成螺环结构的取代形态,例如,以下示出在缩合于一个苯环(苯基)上的环烷烃中形成有螺环结构的例子。关于各结构式中的*,在为苯环的情况下,是指化合物的骨架结构中包含的苯环,在为苯基的情况下,是指在化合物的骨架结构中进行取代的键结键。

[化59]

此外,通过向用作掺杂剂的多环芳香族化合物中导入环烷烃结构,可期待熔点或升华温度的进一步的降低。所述情况意味着在作为要求高纯度的有机EL元件等有机器件用材料的精制法而几乎不可缺少的升华精制中,由于可以较低的温度进行精制,因此可避免材料的热分解等。另外,所述情况对于作为对制作有机EL元件等有机器件而言有力的手段的真空蒸镀工艺也同样如此,可以较低的温度实施工艺,因此可避免材料的热分解,结果可获得高性能的有机器件。另外,由于通过导入环烷烃结构而提高在有机溶媒中的溶解性,因此也能够应用于利用涂布工艺的元件制作。其中,本发明并不特别限定于这些原理。

<主体材料>

作为主体材料,可列举:自从前以来作为发光体而为人所知的蒽或芘等的缩合环衍生物、双苯乙烯基蒽衍生物或二苯乙烯基苯衍生物等双苯乙烯基衍生物、四苯基丁二烯衍生物、环戊二烯衍生物、芴衍生物、苯并芴衍生物、N-苯基咔唑衍生物、咔唑腈衍生物等。作为主体材料,也可使用下述式(H1)、式(H2)或式(H3)中的任一者所表示的化合物。

[式(H1)、式(H2)或式(H3)中的任一者所表示的化合物]

作为主体材料,例如也可使用下述式(H1)、式(H2)或式(H3)中的任一者所表示的化合物。

[化60]

式(H1)、式(H2)及式(H3)中,L

作为优选的具体例,可列举以下列举的任一结构式所表示的化合物。此外,在以下列举的结构式中,至少一个氢可经卤素、氰基、碳数1~4的烷基(例如甲基或叔丁基)、苯基或萘基等取代。

[化61]

[化62]

[化63]

[化64]

就促进而非阻碍发光层内的TADF的产生的观点而言,主体材料的最低激发三重态能级(E

在主体材料中也可使用TADF活性的化合物。本发明的多环芳香族化合物可用作使用磷光材料或热活性型延迟荧光(TADF)材料的有机EL元件的主体材料。

主体材料可为一种,也可为多种的组合。在为多种的组合的情况下,优选为空穴传输性主体材料与电子传输性主体材料的组合。

空穴传输性主体材料(HH)及电子传输性主体材料(EH)对于最高占据分子轨道(Highest Occupied Molecular Orbital,HOMO)及最低未占分子轨道(Lowest UnoccupiedMolecular Orbital,LUMO)满足以下的关系。

空穴传输性主体材料(HH)的HOMO比电子传输性主体材料(EH)的HOMO浅,且电子传输性主体材料(EH)的LUMO比空穴传输性主体材料(HH)的LUMO深。

另外,优选为发射掺杂剂的HOMO比空穴传输性主体材料(HH)的HOMO浅,或者发射掺杂剂的LUMO比电子传输性主体材料(EH)的LUMO深。

另外,就促进而非阻碍发光层内的TADF的产生的观点而言,优选为空穴传输性主体材料(HH)及电子传输性主体材料(EH)的最低激发三重态能级(E

此外,也优选为在与发光层邻接的空穴传输层中使用空穴传输性主体材料,并且在与所述发光层邻接的电子传输层中使用电子传输性主体材料。这是因为不易引起从发光层向邻接层的载流子泄漏、能量泄漏,可获得高效率的有机EL元件。发光层中的主体材料(空穴传输性主体材料)与空穴传输层材料可相同也可不同。另外,发光层中的主体材料(电子传输性主体材料)与电子传输层的材料可相同也可不同。

[空穴传输性主体材料(HH)]

作为优选的空穴传输性主体材料(HH)的例子,可列举式(HH-1)所表示的化合物、或者具有式(HH-1)所表示的部分结构且具有包含选自由芳基环及杂芳基环所组成的群组中的至少三个环的结构的化合物。所述化合物优选为均不包含亚胺结构(-N=C-;包含杂芳基环的部分结构)、硼(>B-)、及氰基(CN)。

[化65]

式(HH-1)中,

Q为>O、>S或者>N-A

式(HH-1)中的两个苯基各自中的与Q键结的碳原子相邻的一个碳原子可相互通过L而键结,

L为单键、>O、>S或者>C(-A

A

当空穴传输性主体材料包含式(HH-1)所表示的结构作为部分结构时,可包含一个所述部分结构,但也优选为包含两个以上。在包含两个以上的情况下,所述两个以上的部分结构可相互相同也可不同。两个以上的部分结构可相互通过单键而键结,也可以共有部分结构中所含的任意的环的方式键结,还可以部分结构中所含的任意的环彼此缩合的方式键结。部分结构可进而具有选自芳基、杂芳基、二芳基氨基、或者芳氧基中的取代基。

所述式(HH-1)所表示的化合物、或者具有式(HH-1)所表示的部分结构的化合物具有包含选自由芳基环及杂芳基环所组成的群组中的至少三个环的结构。所含有的环的数量优选为6以上,更优选为8以上。另外,优选为20以下,更优选为15以下,进而优选为10以下。环的数量是指作为单环的数量,关于缩合环,设为对构成缩合环的单环进行计数而得的数量。

空穴传输性主体材料优选为包含选自由三芳基胺结构、咔唑环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、及含有吩噁嗪或吩噻嗪的缩合多环所组成的群组中的一个以上的部分结构的化合物。空穴传输性主体材料可包含一个此种部分结构,但也优选为包含两个以上。在包含两个以上的情况下,所述两个以上的部分结构可相互相同也可不同。

作为空穴传输性主体材料的具体例,可列举以下的化合物。

[化66]

[化67]

[化68]

[化69]

[化70]

[化71]

[化72]

[化73]

[化74]

[化75]

[化76]

[化77]

[化78]

所述中,优选为HH-1-1、HH-1-2、HH-1-4~HH-1-12、HH-1-17、HH-1-18、HH-1-20~HH-1-24、HH-1-82、HH-1-84~HH-1-89、HH-1-91、HH-1-92、HH-1-106~HH-1-108、及HH-1-109~HH-1-115。

[电子传输性主体材料(EH)]

本发明的多环芳香族化合物可优选地用作电子传输性主体材料(EH)。

作为电子传输性主体材料(EH)的其他例子,可列举:式(EH-1A)~式(EH-1D)所表示的化合物、或者具有式(EH-1A)~式(EH-1D)所表示的部分结构且具有包含选自由芳基环及杂芳基环所组成的群组中的至少三个环的结构的化合物。

[化79]

式(EH-1A)~式(EH-1D)中,

Ar为包含N=C作为构成环的部分结构的杂芳基环,

Z为单键、-O-、-S-、或者-N(-A

与Z键结的碳原子相邻的碳原子和与Z键结的A

L为单键、>O、>S或者>C(-A

A

X为C、P或者S,

当X为C时,n=2,m=1,

当X为P时,n=3,m=1,

当X为S时,n=2,m=1~2。

所述式(EH-1A)~式(EH-1D)所表示的化合物、或者具有式(EH-1A)~式(EH-1D)所表示的部分结构的化合物具有包含选自由芳基环及杂芳基环所组成的群组中的至少三个环的结构。所包含的环的数量优选为4以上,更优选为6以上,进而优选为8以上。另外,优选为20以下,更优选为15以下,进而优选为10以下。环的数量是指作为单环的数量,关于缩合环,设为对构成缩合环的单环进行计数而得的数量。

当电子传输性主体材料包含式(EH-1A)~式(EH-1D)所表示的结构作为部分结构时,可包含一个所述部分结构,但也优选为包含两个以上。在包含两个以上的情况下,所述两个以上的部分结构可相互相同也可不同。两个以上的部分结构可相互通过单键而键结,也可以共有部分结构中所含的任意的环的方式键结,还可以部分结构中所含的任意的环彼此缩合的方式键结。部分结构可进而具有选自芳基、杂芳基、二芳基氨基、或者芳氧基中的取代基。

作为电子传输性主体材料的具体例,可列举以下的化合物。

[化80]

[化81]

[化82]

[化83]

[化84]

[化85]

[化86]

[化87]

[化88]

作为电子传输性主体材料(具有式(EH-1)所表示的部分结构的化合物)的其他优选例,可列举下述式(EH-1b)所表示的多环芳香族化合物、或者具有多个下述式(EH-1b)所表示的结构的多环芳香族化合物的多聚体。

[化89]

/>

式(EH-1b)中,

R

在式(EH-1b)中,X

所述>N-R及>C(-R)

Y

所述=C(-R)-中的R分别独立地为氢或者选自取代基群组Z中的取代基。

所述R

式(EH-1b)所表示的化合物及结构中的至少一个氢可经氰基、卤素或者氘取代。

在式(EH-1b)中,优选为R

Y

另外,除了以上的=N-的配置关系以外,优选为X

[化90]

特别是包含式(EH-1b-N1)所表示的部分结构的多环芳香族化合物与没有N的结构相比,具有高的E

以下示出式(EH-1b)所表示的多环芳香族化合物的具体例。

[化91]

[化92]

[化93]

[化94]

[化95]

[化96]

所述中,优选为EH-1-1~EH-1-4、EH-1-10、EH-1-21~EH-1-25、EH-1-32、EH-1-33、EH-1-51~EH-1-59、EH-1-61、EH-1-66、EH-1-68、EH-1-71、EH-1-72、EH-1-90、EH-1-94~EH-1-99、EH-1-100、EH-1-101、EH-1-104、EH-1-115、EH-1-117、EH-1-120、EH-1-122、EH-1-123、EH-1-127~EH-1-130。

[空穴传输性主体材料及电子传输性主体材料的组合]

空穴传输性主体材料及电子传输性主体材料的组合根据空穴传输性主体材料、电子传输性主体材料及掺杂剂材料的HOMO、LUMO及最低激发三重态能级(E

关于HOMO及LUMO,选择空穴传输性主体材料的HOMO(HH)比电子传输性主体材料的HOMO(EH)浅,且电子传输性主体材料的LUMO(EH)比空穴传输性主体材料的LUMO(HH)深的组合,更具体而言,优选为HOMO(HH)比HOMO(EH)浅0.10eV以上,且LUMO(HH)比HOMO(EH)深0.10eV以上的组合,更优选为HOMO(HH)比HOMO(EH)浅0.20eV以上,且LUMO(HH)比HOMO(EH)深0.20eV以上的组合,进而优选为HOMO(HH)比HOMO(EH)浅0.25eV以上,且LUMO(HH)比HOMO(EH)深0.25eV以上的组合。

空穴传输性主体材料及电子传输性主体材料可为形成被称为激基复合物(exciplex)的缔合体的组合。一般已知,激基复合物容易在具有比较深的LUMO级的材料与具有浅的HOMO级的材料之间形成。关于空穴传输性主体材料及电子传输性主体材料的相互作用、具体为是否形成激基复合物,可通过以下方式来判断:与发光层的形成条件同样地形成仅包含空穴传输性主体材料及电子传输性主体材料的单层膜,测定发光光谱(荧光、磷光光谱),针对所获得的发光光谱,与空穴传输性主体材料及电子传输性主体材料各自单独显示的发光光谱进行比较。可通过以下方式来判断:包含空穴传输性主体材料及电子传输性主体材料的混合膜的光谱显示与空穴传输性主体材料的膜的光谱及电子传输性主体材料的膜的光谱均不同的发光波长。具体而言,只要以光谱的峰值波长相差10nm以上为指标即可。

作为不形成激基复合物的空穴传输性主体材料及电子传输性主体材料的组合的具体例,可列举以下的组合。为了满足所述的HOMO、LUMO及E

更具体而言,空穴传输性主体材料优选为选自由HH-1-1、HH-1-2、HH-1-4~HH-1-12、HH-1-17、HH-1-18、HH-1-20~HH-1-24、HH-1-82、HH-1-84~HH-1-89、HH-1-91、HH-1-92及HH-1-106~HH-1-108所组成的群组中,电子传输性主体材料优选为选自由EH-1-1~EH-1-4、EH-1-10、EH-1-21~EH-1-25、EH-1-32、EH-1-33、EH-1-51~EH-1-59、EH-1-61、EH-1-71、EH-1-72、EH-1-90、EH-1-100、EH-1-101、EH-1-104、EH-1-117、EH-1-120、EH-1-122、EH-1-123、及EH-1-127~EH-1-130所组成的群组中。就作为组合的优选例而言,可列举化合物HH-1-1及化合物EH-1-22、化合物HH-1-1及化合物EH-1-23、化合物HH-1-1及化合物EH-1-24、化合物HH-1-2及化合物EH-1-22、化合物HH-1-2及化合物EH-1-23、化合物HH-1-2及化合物EH-1-24、或者化合物HH-1-1及化合物EH-1-128。

作为形成激基复合物的空穴传输性主体材料及电子传输性主体材料的组合的具体例,可列举以下的组合。为了满足所述HOMO、LUMO及E

更具体而言,空穴传输性主体材料优选为选自由HH-1-1、HH-1-2、HH-1-11、HH-1-12、HH-1-17、HH-1-18、HH-1-23、HH-1-24、及HH-1-115所组成的群组中,电子传输性主体材料优选为选自由EH-1-1~EH-1-4、EH-1-21~EH-1-25、EH-1-51~EH-1-57、EH-1-59、EH-1-66、EH-1-68、EH-1-90、EH-1-94、EH-1-99、EH-1-100、EH-1-101、EH-1-104、EH-1-117、EH-1-120、EH-1-122、EH-1-123、及EH-1-127~EH-1-130所组成的群组中。作为组合的优选例,可列举化合物HH-1-1及化合物EH-1-21、化合物HH-1-2及化合物EH-1-21、化合物HH-1-12及化合物EH-1-94、化合物HH-1-12及化合物EH-1-117、化合物HH-1-1及化合物EH-1-130、化合物HH-1-33及化合物EH-1-117、化合物HH-1-48及化合物EH-1-117、化合物HH-1-49及化合物EH-1-117、或者化合物HH-1-115及化合物EH-1-99。

此外,关于具体的空穴传输性主体材料与电子传输性主体材料的组合,可参照:《有机电子学(Organic Electronics)》(66(2019)227-24)、《先进功能材料(Advanced.Functional Materials)》(25(2015)361-366.)、《先进材料(AdvancedMaterials)》(26(2014)4730-4734.)、《ACS应用材料与界面(ACS Applied Materials andInterfaces)》(8(2016)32984-32991.)、《ACS应用材料与界面(ACS Applied Materialsand Interfaces)》(2016,8,9806-9810)、《ACS应用材料与界面(ACS Applied Materialsand Interfaces)》(2016,8,32984-32991)、《材料化学杂志(Journal of MaterialsChemistry)》(C,2018,6,8784-8792)、《德国应用化学(Angewante Chemie InternationalEdition.)》(2018,57,12380-12384)、《先进功能材料(Advanced Functional Materials)》(24,2014,3970)、《先进材料(Advanced Materials)》(26,2014,5684)及《合成金属(Synthetic Metals)》(201,2015,49)、《自然光子学(Nature Photonics)》(16,212-218(2022))等的记载。

2-1-6.有机电致发光元件中的电子注入层、电子传输层

电子注入层107发挥将自阴极108迁移来的电子效率良好地注入至发光层105内或电子传输层106内的作用。电子传输层106发挥将自阴极108注入的电子或自阴极108经由电子注入层107注入的电子效率良好地传输至发光层105的作用。电子传输层106及电子注入层107分别将电子传输/注入材料的一种或两种以上加以层叠、混合而形成,或者由电子传输/注入材料与高分子粘结剂的混合物形成。

所谓电子注入/传输层是担负自阴极注入电子、进而传输电子的层,理想的是电子注入效率高、且效率良好地传输所注入的电子。因此,优选为电子亲和力大、且电子迁移率大、进而稳定性优异、在制造时及使用时不易产生成为陷阱的杂质的物质。然而,在考虑了空穴与电子的传输平衡的情况下,在主要发挥可效率良好地阻止来自阳极的空穴未再结合而流向阴极侧的作用的情况下,即便电子传输能力并不那么高,也与电子传输能力高的材料同等地具有提高发光效率的效果。因此,本实施方式中的电子注入/传输层也可包含可效率良好地阻止空穴迁移的层的功能。

作为形成电子传输层106或电子注入层107的材料(电子传输材料),可自从前以来在光导电材料中作为电子传递化合物所惯用的化合物、有机EL元件的电子注入层及电子传输层中所使用的已知的化合物中任意地选择来使用。

作为电子传输层或电子注入层中所使用的材料,优选为含有选自如下化合物中的至少一种:含有包含选自碳、氢、氧、硫、硅及磷中的一种以上的原子的芳香族环或杂芳香族环的化合物;吡咯衍生物及其缩合环衍生物;以及具有电子接受性氮的金属络合物。具体而言,可列举:萘、蒽等缩合环系芳香族环衍生物,4,4'-双(二苯基乙烯基)联苯所代表的苯乙烯基系芳香族环衍生物,紫环酮衍生物,香豆素衍生物,萘二甲酰亚胺衍生物,蒽醌或联苯醌等醌衍生物,氧化膦衍生物,芳基腈衍生物及吲哚衍生物等。作为具有电子接受性氮的金属络合物,例如可列举:羟基苯基噁唑络合物等羟基唑络合物、偶氮甲碱络合物、环庚三烯酚酮金属络合物、黄酮醇金属络合物及苯并喹啉金属络合物等。这些材料可单独使用,也可与不同的材料混合使用。

另外,作为其他电子传递化合物的具体例,可列举:吡啶衍生物、萘衍生物、蒽衍生物、菲咯啉衍生物、紫环酮衍生物、香豆素衍生物、萘二甲酰亚胺衍生物、蒽醌衍生物、联苯醌衍生物、二苯基醌衍生物、苝衍生物、噁二唑衍生物(1,3-双[(4-叔丁基苯基)1,3,4-噁二唑基]亚苯基等)、噻吩衍生物、三唑衍生物(N-萘基-2,5-二苯基-1,3,4-三唑等)、噻二唑衍生物、8-羟基喹啉衍生物的金属络合物、羟基喹啉系金属络合物、喹喔啉衍生物、喹喔啉衍生物的聚合物、苯并唑类化合物、镓络合物、吡唑衍生物、全氟化亚苯基衍生物、三嗪衍生物、吡嗪衍生物、苯并喹啉衍生物(2,2'-双(苯并[h]喹啉-2-基)-9,9'-螺二芴等)、咪唑并吡啶衍生物、硼烷衍生物、苯并咪唑衍生物(三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯等)、苯并噁唑衍生物、苯并噻唑衍生物、喹啉衍生物、三联吡啶等寡聚吡啶衍生物、联吡啶衍生物、三联吡啶衍生物(1,3-双(2,2':6',2”-三联吡啶-4'-基)苯等)、萘啶衍生物(双(1-萘基)-4-(1,8-萘啶-2-基)苯基氧化膦等)、醛连氮衍生物、咔唑衍生物、吲哚衍生物、氧化膦衍生物、双苯乙烯基衍生物等。

另外,也可使用具有电子接受性氮的金属络合物,例如可列举:羟基喹啉系金属络合物或羟基苯基噁唑络合物等羟基唑络合物、偶氮甲碱络合物、环庚三烯酚酮金属络合物、黄酮醇金属络合物及苯并喹啉金属络合物等。

所述材料可单独使用,也可与不同的材料混合使用。

所述材料中,优选为硼烷衍生物、吡啶衍生物、荧蒽衍生物、BO系衍生物、蒽衍生物、苯并芴衍生物、氧化膦衍生物、嘧啶衍生物、芳基腈衍生物、三嗪衍生物、苯并咪唑衍生物、菲咯啉衍生物、及羟基喹啉系金属络合物。

<还原性物质>

也可在电子传输层或电子注入层中还包含可将形成电子传输层或电子注入层的材料还原的物质。所述还原性物质只要为具有一定的还原性的物质,则可使用各种物质,例如可优选地使用选自由碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属的氧化物、碱金属的卤化物、碱土金属的氧化物、碱土金属的卤化物、稀土金属的氧化物、稀土金属的卤化物、碱金属的有机络合物、碱土金属的有机络合物及稀土金属的有机络合物所组成的群组中的至少一种。

作为优选的还原性物质,可列举Na(功函数2.36eV)、K(功函数2.28eV)、Rb(功函数2.16eV)或Cs(功函数1.95eV)等碱金属,或者Ca(功函数2.9eV)、Sr(功函数2.0eV~2.5eV)或Ba(功函数2.52eV)等碱土金属,特别优选为功函数为2.9eV以下的物质。这些中,更优选的还原性物质为K、Rb或Cs的碱金属,进而优选为Rb或Cs,最优选为Cs。这些碱金属的还原能力特别高,通过向形成电子传输层或电子注入层的材料中添加比较少量的所述碱金属,可实现有机EL元件中的发光亮度的提高或长寿命化。另外,作为功函数为2.9eV以下的还原性物质,也优选为这些两种以上的碱金属的组合,特别优选为包含Cs的组合,例如Cs与Na、Cs与K、Cs与Rb、或Cs与Na及K的组合。通过包含Cs,可有效率地发挥还原能力,通过添加至形成电子传输层或电子注入层的材料中,可实现有机EL元件中的发光亮度的提高或长寿命化。

2-1-7.有机电致发光元件中的阴极

阴极108发挥经由电子注入层107及电子传输层106而将电子注入至发光层105的作用。

作为形成阴极108的材料,若为可将电子效率良好地注入至有机层的物质,则并无特别限定,可使用与形成阳极102的材料同样的材料。其中,优选为锡、铟、钙、铝、银、铜、镍、铬、金、铂、铁、锌、锂、钠、钾、铯及镁等金属或这些的合金(镁-银合金、镁-铟合金、氟化锂/铝等铝-锂合金等)等。为了提高电子注入效率来提高元件特性,有效的是锂、钠、钾、铯、钙、镁或包含这些低功函数金属的合金。然而,一般而言这些低功函数金属多数情况下在大气中不稳定。为了改善此点,已知有例如向有机层中掺杂微量的锂、铯或镁,并使用稳定性高的电极的方法。作为其他掺杂剂,也可使用如氟化锂、氟化铯、氧化锂及氧化铯那样的无机盐。其中,并不限定于这些。

进而,可列举如下作为优选的例子:为了保护电极而将铂、金、银、铜、铁、锡、铝及铟等金属、或使用这些金属的合金、以及二氧化硅、二氧化钛及氮化硅等无机物、聚乙烯基醇、氯乙烯、烃系高分子化合物等进行层叠。这些电极的制作方法只要是电阻加热、电子束蒸镀、溅镀、离子镀及涂布等可取得导通的方法,则也无特别限制。

2-1-8.有机电致发光元件的制作方法

构成有机EL元件的各层可通过利用蒸镀法、电阻加热蒸镀、电子束蒸镀、溅镀、分子层叠法、印刷法、旋涂法或浇铸法、涂布法等方法将应构成各层的材料制成薄膜来形成。以所述方式形成的各层的膜厚并无特别限定,可根据材料的性质而适当设定,但通常为2nm~5000nm的范围。膜厚通常可利用石英振荡式膜厚测定装置等来测定。在使用蒸镀法加以薄膜化的情况下,其蒸镀条件根据材料的种类、制成膜的目标的结晶结构及缔合结构等而不同。蒸镀条件一般而言优选为在舟皿加热温度为+50℃~+400℃、真空度10

在对以所述方式获得的有机EL元件施加直流电压的情况下,只要将阳极作为+的极性,将阴极作为-的极性来施加即可,若施加2V~40V左右的电压,则可自透明或半透明的电极侧(阳极或阴极、及两者)观测到发光。另外,所述有机EL元件在施加有脉冲电流或交流电流的情况下也发光。此外,施加的交流的波形可为任意的。

接下来,作为制作有机EL元件的方法的一例,对包括阳极/空穴注入层/空穴传输层/包含主体材料与掺杂剂材料的发光层/电子传输层/电子注入层/阴极的有机EL元件的制作方法进行说明。

<蒸镀法>

在适当的基板上,利用蒸镀法等形成阳极材料的薄膜来制作阳极后,在所述阳极上形成空穴注入层及空穴传输层的薄膜。在所述薄膜上对主体材料与掺杂剂材料进行共蒸镀而形成薄膜来作为发光层,在所述发光层上形成电子传输层、电子注入层,进而利用蒸镀法等形成包含阴极用物质的薄膜来作为阴极,由此获得目标有机EL元件。此外,在所述有机EL元件的制作中,也能够使制作顺序相反,而以阴极、电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层、阳极的顺序制作。

<湿式成膜法>

准备可形成有机EL元件的各有机层的低分子化合物作为液状的有机层形成用组合物,并使用其来实施湿式成膜法。在不存在将所述低分子化合物溶解的适当的有机溶媒的情况下,也可由如下的高分子化合物等准备有机层形成用组合物,所述高分子化合物是与作为在所述低分子化合物中取代有反应性取代基而成的反应性化合物而具有溶解性功能的其他单体或主链型高分子一起进行高分子化而成。

湿式成膜法一般而言通过经过如下工序而形成涂膜,所述工序是在基板上涂布有机层形成用组合物的涂布工序以及自经涂布的有机层形成用组合物中去除溶媒的干燥工序。在所述高分子化合物具有交联性取代基的情况(也将其称为交联性高分子化合物)下,通过所述干燥工序进一步进行交联而形成高分子交联体。根据涂布工序的不同,将使用旋涂机的方法称为旋涂法,将使用狭缝涂布机的方法称为狭缝涂布法,将使用版的方法称为凹版、平版、反向平版、柔版印刷法,将使用喷墨印刷机的方法称为喷墨法,将以雾状进行吹附的方法称为喷雾法。干燥工序中有风干、加热、减压干燥等方法。干燥工序可仅进行一次,也可使用不同的方法或条件而进行多次。另外,例如也可如减压下的煅烧那样并用不同的方法。

湿式成膜法是指使用溶液的成膜法,例如为一部分印刷法(喷墨法)、旋涂法或浇铸法、涂布法等。湿式成膜法与真空蒸镀法不同,无需使用昂贵的真空蒸镀装置,可在大气压下进行成膜。此外,湿式成膜法能够大面积化或连续生产,从而带来制造成本的降低。

另一方面,在与真空蒸镀法比较的情况下,湿式成膜法有时难以层叠化。在使用湿式成膜法制作层叠膜的情况下,需要防止由上层的组合物引起的下层的溶解,且运用控制了溶解性的组合物、下层的交联及正交溶媒(Orthogonal solvent,相互不溶解的溶媒)等。然而,存在即便使用这些技术也难以将湿式成膜法用于所有的膜的涂布的情况。

因此,一般采用如下方法:使用湿式成膜法仅制成若干层,利用真空蒸镀法制成剩余层,从而制作有机EL元件。

例如,以下表示一部分应用湿式成膜法而制作有机EL元件的程序。

(程序1)阳极的利用真空蒸镀法进行的成膜

(程序2)包含空穴注入层用材料的空穴注入层形成用组合物的利用湿式成膜法进行的成膜

(程序3)包含空穴传输层用材料的空穴传输层形成用组合物的利用湿式成膜法进行的成膜

(程序4)包含主体材料与掺杂剂材料的发光层形成用组合物的利用湿式成膜法进行的成膜

(程序5)电子传输层的利用真空蒸镀法进行的成膜

(程序6)电子注入层的利用真空蒸镀法进行的成膜

(程序7)阴极的利用真空蒸镀法进行的成膜

通过经过所述程序,可获得包括阳极/空穴注入层/空穴传输层/包含主体材料与掺杂剂材料的发光层/电子传输层/电子注入层/阴极的有机EL元件。

当然,对于电子传输层及电子注入层,也可分别使用包含电子传输层用材料及电子注入层用材料的层形成用组合物,通过湿式成膜法进行成膜。此时,优选使用防止下层的发光层溶解的方法、或者与所述程序相反地从阴极侧成膜的方法。

<其他成膜法>

有机层形成用组合物的成膜化中可使用激光加热描绘法(激光感应热成像(LaserInduced Thermal Imaging,LITI))。LITI是指利用激光对附着于基材的化合物进行加热蒸镀的方法,且可将有机层形成用组合物用于涂布在基材上的材料中。

<任意的工序>

在成膜的各工序的前后,也可适当加入适当的处理工序、清洗工序及干燥工序。作为处理工序,例如可列举:曝光处理、等离子体表面处理、超声波处理、臭氧处理、使用适当的溶媒的清洗处理及加热处理等。进而也可列举制作堤部(bank)的一系列的工序。

堤部的制作中可使用光刻技术。作为能够利用光刻的堤部材料,可使用正型抗蚀剂材料及负型抗蚀剂材料。另外,也可使用喷墨法、凹版平版印刷、反向平版印刷、丝网印刷等能够制成图案的印刷法。此时,也可使用永久抗蚀剂材料。

<湿式成膜法中所使用的有机层形成用组合物>

有机层形成用组合物是使可形成有机EL元件的各有机层的低分子化合物、或将所述低分子化合物加以高分子化而成的高分子化合物溶解于有机溶媒中而获得。例如,发光层形成用组合物含有作为第一成分的至少一种掺杂剂材料即多环芳香族化合物(或其高分子化合物)、作为第二成分的至少一种主体材料、以及作为第三成分的至少一种有机溶媒。第一成分作为由所述组合物所获得的发光层的掺杂剂成分而发挥功能,第二成分作为发光层的主体成分而发挥功能。第三成分作为使组合物中的第一成分与第二成分溶解的溶媒而发挥功能,并在涂布时利用第三成分自身的经控制的蒸发速度而提供平滑且均匀的表面形状。

<有机溶媒>

有机层形成用组合物包含至少一种有机溶媒。通过在成膜时控制有机溶媒的蒸发速度,可控制及改善成膜性及涂膜的缺陷的有无、表面粗糙度、平滑性。另外,在使用喷墨法成膜时,可控制喷墨头的针孔处的弯液面(meniscus)稳定性,并可控制/改善喷出性。此外,通过控制膜的干燥速度及衍生物分子的取向,可改善具有由所述有机层形成用组合物所获得的有机层的有机EL元件的电特性、发光特性、效率、及寿命。

有机溶媒在成膜后通过真空、减压、加热等干燥工序而自涂膜中被去除。在进行加热的情况下,就改善涂布成膜性的观点而言,优选为以溶质的至少一种的玻璃化转变温度(Tg)+30℃以下进行。另外,就削减残留溶媒的观点而言,优选为以溶质的至少一种的玻璃化转变温度(Tg)-30℃以上进行加热。即便加热温度低于有机溶媒的沸点,但由于膜薄,因此有机溶媒也充分地被去除。另外,可在不同的温度下进行多次干燥,也可并用多种干燥方法。

作为用于有机层形成用组合物中的有机溶媒,可列举:烷基苯系溶媒、苯基醚系溶媒、烷基醚系溶媒、环状酮系溶媒、脂肪族酮系溶媒、单环性酮系溶媒、具有二酯骨架的溶媒及含氟系溶媒等,但并不仅限定于此。另外,溶媒可单独使用,也可进行混合。

<任意成分>

有机层形成用组合物也可在不损及其性质的范围内包含任意成分。作为任意成分,可列举粘合剂及表面活性剂等。

<有机层形成用组合物的组成及物性>

考虑有机层形成用组合物中的各成分的良好的溶解性、保存稳定性及成膜性、以及由所述有机层形成用组合物所获得的涂膜的优质膜质、和使用喷墨法时的良好喷出性、具有使用所述组合物而制作的有机层的有机EL元件的良好的电特性、发光特性、效率、寿命的观点来决定有机层形成用组合物中的各成分的含量。

有机层形成用组合物可通过利用已知的方法对所述成分适当选择进行搅拌、混合、加热、冷却、溶解、分散等而制造。另外,也可在制备后适当选择进行过滤、脱气(也称为除气(degas))、离子交换处理及惰性气体置换/封入处理等。

2-1-9.有机电致发光元件的应用例

本发明也可应用于包括有机EL元件的显示装置或包括有机EL元件的照明装置等。

包括有机EL元件的显示装置或照明装置可通过将本实施方式的有机EL元件与已知的驱动装置连接等已知的方法来制造,且可适当使用直流驱动、脉冲驱动、交流驱动等已知的驱动方法来进行驱动。

作为显示装置,例如可列举:彩色平板显示器等面板显示器、挠性彩色有机电致发光(EL)显示器等挠性显示器等(例如,参照日本专利特开平10-335066号公报、日本专利特开2003-321546号公报、日本专利特开2004-281086号公报等)。另外,作为显示器的显示方式,例如可列举矩阵方式及分段方式等。此外,矩阵显示与分段显示可在相同的面板中共存。

在矩阵中,将用于显示的像素二维地配置成格子状或马赛克状等,从而由像素的集合来显示文字或图像。像素的形状或尺寸是根据用途来决定。例如在个人计算机、监视器、电视机的图像及文字显示中,通常使用一边为300μm以下的四边形的像素,另外,在如显示屏那样的大型显示器的情况下,使用一边为mm级的像素。在单色显示的情况下,只要排列相同颜色的像素即可,在彩色显示的情况下,使红、绿、蓝的像素并列来进行显示。在所述情况下,典型的有三角型与条纹型。而且,作为所述矩阵的驱动方法,可为线序(line-sequential)驱动方法或有源矩阵的任一者。线序驱动有结构简单这样的优点,但在考虑了运行特性的情况下,有时有源矩阵更优异,因此驱动方法也需要根据用途而区分使用。

在分段方式(类型)中,以显示预先所决定的信息的方式形成图案,并使所决定的区域发光。例如可列举:数字时钟或温度计中的时刻或温度显示、声频设备或电磁炉等的运行状态显示及汽车的面板显示等。

作为照明装置,例如可列举室内照明等照明装置、液晶显示装置的背光源等(例如,参照日本专利特开2003-257621号公报、日本专利特开2003-277741号公报、日本专利特开2004-119211号公报等)。背光源主要为了提高不进行自发光的显示装置的视认性而使用,用于液晶显示装置、时钟、声频装置、汽车面板、显示板及标识等。特别是作为液晶显示装置中薄型化正成为课题的个人计算机用途的背光源,若考虑到现有方式因包含荧光灯或导光板而难以薄型化,则使用了本实施方式的发光元件的背光源具有薄型、轻量的特征。

2-2.其他有机器件

本发明的多环芳香族化合物除了可用于所述有机电致发光元件以外,还可用于有机场效晶体管或者有机薄膜太阳电池等的制作。

有机场效晶体管是利用通过电压输入所产生的电场来控制电流的晶体管,除了设置有源电极与漏电极以外,还设置有栅电极。有机场效晶体管为如下的晶体管:若对栅电极施加电压,则产生电场,可任意地阻断在源电极与漏电极间流动的电子(或空穴)的流动来控制电流。与单一晶体管(双极晶体管)相比,场效晶体管容易小型化,而常用作构成集成电路等的元件。

关于有机场效晶体管的结构,通常只要与使用本发明的多环芳香族化合物所形成的有机半导体活性层相接地设置源电极及漏电极,进而隔着与有机半导体活性层相接的绝缘层(介电体层)来设置栅电极即可。作为其元件结构,例如可列举以下的结构。

(1)基板/栅电极/绝缘体层/源电极、漏电极/有机半导体活性层

(2)基板/栅电极/绝缘体层/有机半导体活性层/源电极、漏电极

(3)基板/有机半导体活性层/源电极、漏电极/绝缘体层/栅电极

(4)基板/源电极、漏电极/有机半导体活性层/绝缘体层/栅电极

如此构成的有机场效晶体管可用作有源矩阵驱动方式的液晶显示器或有机电致发光显示器的像素驱动开关元件等。

有机薄膜太阳电池具有在玻璃等透明基板上层叠有ITO等的阳极、空穴传输层、光电转换层、电子传输层、阴极的结构。光电转换层在阳极侧具有p型半导体层,在阴极侧具有n型半导体层。本发明的多环芳香族化合物根据其物性,可用作空穴传输层、p型半导体层、n型半导体层、电子传输层的材料。在有机薄膜太阳电池中,本发明的多环芳香族化合物可作为空穴传输材料或电子传输材料而发挥功能。有机薄膜太阳电池除了包括所述层以外,还可适当包括空穴阻挡层、电子阻挡层、电子注入层、空穴注入层、平滑化层等。在有机薄膜太阳电池中,可适当选择用于有机薄膜太阳电池的已知的材料来组合使用。

3.波长转换材料

目前正积极研究将基于颜色转换方式的多色化技术应用于液晶显示器或有机EL显示器、照明等。所谓颜色转换,是将来自发光体的发光转换成波长更长的光,例如表示将紫外光或蓝色光转换成绿色光或红色发光。将具有所述颜色转换功能的波长转换材料加以膜化,例如与蓝色光源组合,由此能够自蓝色光源取出蓝色、绿色、红色此三原色,即取出白色光。将此种使蓝色光源与具有颜色转换功能的波长转换膜组合而成的白色光源作为光源单元,并与液晶驱动部分及彩色滤光片组合,由此能够制作全色显示器(full colordisplay)。另外,若无液晶驱动部分,则可直接用作白色光源,例如可作为发光二极管(light-emitting diode,LED)照明等的白色光源来应用。另外,将蓝色有机EL元件作为光源,并与将蓝色光转换为绿色光及红色光的波长转换膜组合使用,由此能够制作不使用金属掩膜的全色有机EL显示器。进而,将蓝色微LED作为光源,并与将蓝色光转换为绿色光及红色光的波长转换膜组合使用,由此能够制作低成本的全色微LED显示器。

本发明的多环芳香族化合物可用作所述波长转换材料。可使用包含本发明的多环芳香族化合物的波长转换材料,将紫外光或来自生成波长更短的蓝色光的光源或发光元件的光转换成适于在显示装置(利用有机EL元件的显示装置或液晶显示装置)中利用的色纯度高的蓝色光或绿色光。被转换的颜色的调整可通过适当选择本发明的多环芳香族化合物的取代基、后述的波长转换用组合物中使用的粘合剂树脂等进行。波长转换材料是作为包含本发明的多环芳香族化合物的波长转换用组合物来制备。另外,也可使用所述波长转换用组合物形成波长转换膜。

波长转换用组合物除了包含本发明的多环芳香族化合物以外,还可包含粘合剂树脂、其他添加剂、及溶媒。作为粘合剂树脂,例如可使用国际公开第2016/190283号的段落0173~0176中记载的树脂。作为其他添加剂,可使用国际公开第2016/190283号的段落0177~0181中记载的化合物。作为溶媒,可参照所述发光层形成用组合物中所含的溶媒的记载。

波长转换膜包括通过波长转换用组合物的硬化而形成的波长转换层。作为由波长转换用组合物制作波长转换层的方法,可参照已知的膜形成方法。波长转换膜可仅包含由包含本发明的多环芳香族化合物的组合物形成的波长转换层,也可包含其他波长转换层(例如,将蓝色光转换为绿色光或红色光的波长转换层、将蓝色光或绿色光转换为红色光的波长转换层)。进而,波长转换膜也可包含基材层、或用于防止颜色转换层因氧、水分、或热而劣化的阻挡层。

[实施例]

以下,通过实施例来对本发明进行更具体的说明,但本发明并不限定于这些实施例。

此外,在实施例中,“MALDI-TOF-MS”是指“基质辅助激光脱离电离飞行时间质谱分析法(Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-Of-Flight MassSpectrometry)”。

合成例(1):

化合物(1-1)的合成

[化97]

在氮气环境下,向反应器中放入化合物(A-1)(3.0g)、化合物(D-1)(5.9g)、叔丁氧基钠(2.9g)、Pd-132(0.35g)及二甲苯(100ml)并加热回流5小时。在将反应混合物冷却至室温后,利用甲苯对水层进行萃取。利用水对一起形成的有机层进行清洗,利用无水硫酸镁进行干燥。在减压下对所述溶液进行浓缩,利用硅胶色谱法(甲苯)对残渣进行精制,获得化合物(1-1)(5.7g)。

MALDI-TOF-MS(M

合成例(2):

化合物(1-2)的合成

[化98]

利用与合成例(1)同样的方法合成。

MALDI-TOF-MS(M

合成例(3):

化合物(1-3)的合成

[化99]

利用与合成例(1)同样的方法合成。

MALDI-TOF-MS(M

合成例(4):

化合物(1-4)的合成

[化100]

利用与合成例(1)同样的方法合成。

MALDI-TOF-MS(M

合成例(5):

化合物(1-5)的合成

[化101]

利用与合成例(1)同样的方法合成。

MALDI-TOF-MS(M

合成例(6):

化合物(1-6)的合成

[化102]

利用与合成例(1)同样的方法合成。

MALDI-TOF-MS(M

合成例(7):

化合物(1-7)的合成

[化103]

利用与合成例(1)同样的方法合成。MALDI-TOF-MS(M

化合物(1-8)的合成

[化104]

利用与合成例(1)同样的方法合成。MALDI-TOF-MS(M

化合物(1-9)的合成

[化105]

利用与合成例(1)同样的方法合成。MALDI-TOF-MS(M

化合物(1-10)的合成

[化106]

利用与合成例(1)同样的方法合成。此外,化合物(A-4)按照国际公开第2019/009052号中记载的方法合成。

MALDI-TOF-MS(M

利用与合成例(1)同样的方法合成以下的比较化合物。

[化107]

通过适当变更作为原料的化合物,可通过依据所述合成例的方法来合成本发明的其他化合物。

<化合物的基础物性的评价>

按照以下程序对合成的各化合物以及4CzBN(比较例)的基础物性进行了评价。将结果示于表1中。

聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)分散膜的准备

在使作为基质材料的市售的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)与作为评价对象的化合物(1质量%)在甲苯中溶解后,利用旋涂法在石英制的透明支撑基板(10mm×10mm)上形成薄膜而制作PMMA分散膜。

吸收特性与发光特性的评价

样品的吸收光谱的测定是使用紫外可见近红外分光光度计(岛津制作所(股),UV-2600)进行。另外,样品的荧光光谱或磷光光谱的测定是使用分光荧光光度计(日立高新技术(Hitachi High-Tech)(股)制造,F-7000)进行。

在荧光光谱的测定中,对于PMMA分散膜,在室温下以适当的激发波长(波长280nm)进行激发而测定光致发光。对于磷光光谱的测定,使用附带的冷却单元,在将PMMA分散膜浸渍于液氮中的状态(温度77K)下进行测定。为了观测磷光光谱,使用斩光器调整自激发光照射直至测定开始的延迟时间。

最低激发单重态能级E(S,Sh)、最低激发三重态能级E(T,Sh)的测定

关于PMMA分散膜,在77K下,将吸收光谱的(以荧光峰值不重叠的程度)长波长侧的峰值作为激发光来观测荧光光谱,由所述荧光光谱的峰值短波长侧的肩峰求出最低激发单重态能级E(S,Sh)。

另外,对于PMMA分散膜,在77K下,将吸收光谱的(以荧光峰值不重叠的程度)长波长侧的峰值作为激发光来观测磷光光谱,由所述磷光光谱的峰值短波长侧的肩峰(Onset)求出最低激发三重态能级E(T,Sh)。

关于ΔE

荧光寿命(延迟荧光、Tau(延迟(delay))的评价

使用PMMA分散膜,使用荧光寿命测定装置(滨松光子(Hamamatsu Photonics)(股)制造,C11367-01)在300K下测定荧光寿命。具体而言,在以激发波长280nm测定的极大发光波长下,观测到了荧光寿命快的发光成分与慢的发光成分。在发出荧光的一般的有机EL材料的室温下的荧光寿命测定中,因热而三重态成分失活,由此几乎未观测到源自磷光的三重态成分所涉及的慢的发光成分。在作为评价对象的化合物中观测到慢的发光成分的情况是表示激发寿命长的三重态能量通过热活化而迁移为单重态能量从而以延迟荧光的形式被观测到。

[表1]

<有机EL元件的评价>

接下来,对有机EL元件的制作与评价进行记载。

有机EL元件的制作

使用合成例中制造的多环芳香族化合物,制造以下的有机EL元件。

<实施例1-1~实施例1-6、比较例1-1~比较例1-2、实施例2-1~实施例2-6、比较例2-1~比较例2-2>

[比较例1-1]

以将通过溅镀而制膜为200nm的厚度的ITO研磨至120nm的26mm×28mm×0.7mm的玻璃基板(光科学(Opto Science)(股)制造)作为透明支撑基板。将所述透明支撑基板固定于市售的蒸镀装置(昭和真空(股)制造)的基板固定器上,并装设分别放入有HAT-CN、HTL-1、TcTa、oCBP、ETL-1、new-DABNA及ET7的钼制蒸镀用舟皿、分别放入有LiF及铝的钨制蒸镀用舟皿。

在透明支撑基板的ITO膜上依序形成下述各层。将真空槽减压至5×10

[实施例1-1~实施例1-6、实施例2-1~实施例2-6、比较例1-2及比较例2-1~比较例2-2]

除了将比较例1-1的材料变更为表1中记载的材料以外,按照与比较例1-1同样的程序获得实施例1-1~实施例1-6、实施例2-1~实施例2-6、比较例1-2及比较例2-1~比较例2-2的有机EL元件。

此外,在表2中,“主体1”相当于空穴传输性主体材料,“主体2”相当于电子传输性主体材料。

[表2]

以下示出所述各元件的制造中使用的化合物的化学结构。

[化108]

<实施例3-1-1~实施例3-1-10、比较例3-1-1~比较例3-1-2:TAF结构>

ITO(50nm)/HAT-CN(10nm)/HT-1(60nm)/SiCzCz(5nm)/SiCzCz:表4中记载的各化合物:TADF-1:new-DABNA(60:26:13:1)(35nm)/mSiTrz(5nm)/mSiTrz:Liq(1:1)(30nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)

除了发光层以外,与TADF结构同样地制作。在发光层中,同时对SiCzCz、表2中记载的各化合物、(TADF-1)及new-DABNA进行加热并进行蒸镀,以使膜厚成为35nm。调节蒸镀速度,以使SiCzCz与表2中记载的各化合物、(TADF-1)与new-DABNA的质量比大致成为60比26比13比1。

<实施例4-1-1~实施例4-1-10、比较例4-1-1~比较例4-1-2:PSF结构>

ITO(50nm)/HAT-CN(10nm)/HT-1(60nm)/SiCzCz(5nm)/SiCzCz:表4中记载的各化合物:PtON7:new-DABNA(60:26:13:1)(35nm)/mSiTrz(5nm)/mSiTrz:Liq(1:1)(30nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)

将所述TAF结构的(TADF-1)置换为PtON7,同样地制作元件。

以下示出所述各元件的制造中使用的化合物的化学结构。

[化109]

评价项目及评价方法

作为评价项目,有驱动电压(V)、发光波长(nm)、国际照明委员会(CommissionInternationale de L'Eclairage,CIE)色度(x,y)、外部量子效率(%)、发光光谱的最大波长(nm)及半值宽度(nm)等。这些评价项目可使用例如1000cd/m

发光元件的量子效率有内部量子效率与外部量子效率,内部量子效率表示作为电子(或空穴)而注入至发光元件的发光层的外部能量纯粹地转换为光子的比例。另一方面,外部量子效率是基于将所述光子释放至发光元件的外部的量而算出,发光层中产生的光子的一部分由发光元件的内部吸收或者持续反射而不释放至发光元件的外部,因此外部量子效率低于内部量子效率。

分光放射亮度(发光光谱)与外部量子效率的测定方法如下所述。使用爱德万测试(Advantest)公司制造的电压/电流产生器R6144施加使元件的亮度达到1000cd/m

有机EL元件的评价

关于实施例1-1~实施例1-6、实施例2-1~实施例2-6、比较例1-1~比较例1-2及比较例2-1~比较例2-2、实施例3-1-1~实施例3-1-10、比较例3-1-1~比较例3-1-2、实施例4-1-1~实施例4-1-10、比较例4-1-1~比较例4-1-2的有机EL元件,将ITO电极设为阳极,将LiF/铝电极设为阴极,施加直流电压,测定亮度1000cd/m

将各元件的评价结果示于表3及表4中。

[表3]

[表4]

根据与比较例的比较,得知,在使用具有式(1)所表示的结构的多环芳香族化合物的有机EL元件中,为高效率,并且寿命长。

技术分类

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