特許ウォッチ

公開番号2024053884
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-16
出願番号2022160371
出願日2022-10-04
発明の名称有機エレクトロルミネッセンス素子及び電子機器
出願人出光興産株式会社,東レ株式会社
代理人弁理士法人樹之下知的財産事務所
主分類H10K 50/10 20230101AFI20240409BHJP()
要約【課題】高効率で発光する有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
【解決手段】発光層(5)は、一般式(1)で表される蛍光発光性の第一の化合物と、特定の遅延蛍光性の第二の化合物とを含み、第一の化合物の最低励起一重項エネルギーS₁(M1)と、第二の化合物の最低励起一重項エネルギーS₁(M2)とが、数式(数1)の関係を満たす、有機エレクトロルミネッセンス素子(1)。
S₁(M2)>S₁(M1)…(数1)
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【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
陽極と、
陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に含まれる発光層と、を有し、
前記発光層は、蛍光発光性の第一の化合物と、遅延蛍光性の第二の化合物と、を含み、
前記第一の化合物は下記一般式（１）で表され、
前記第二の化合物は下記一般式（２）で表され、
前記第一の化合物の最低励起一重項エネルギーＳ
１
（Ｍ１）と、前記第二の化合物の最低励起一重項エネルギーＳ
１
（Ｍ２）とが、下記数式（数１）の関係を満たす、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
Ｓ
１
（Ｍ２）＞Ｓ
１
（Ｍ１）…（数１）
TIFF
2024053884000197.tif
75
162
（前記一般式（１）において、
Ｒ
１
～Ｒ
１９
は、それぞれ独立に、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の炭素数１～３０のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数３～３０のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数２～３０のアルケニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数３～３０のシクロアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数２～３０のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数１～３０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数１～３０のアルキルチオ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６～３０のアリールエーテル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６～３０のアリールチオエーテル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６～３０のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０のヘテロアリール基、
置換もしくは無置換のカルボキシル基、
置換もしくは無置換のオキシカルボニル基、
置換もしくは無置換のカルバモイル基、
置換もしくは無置換のアミノ基、
ニトロ基、または
置換もしくは無置換のシリル基であり、
環Ａ
１
および環Ｂ
１
は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６～３０の芳香族炭化水素環、または
置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０の芳香族複素環であり、
Ｘ
１
は、Ｏ、Ｎ－Ｒ
２０
またはＳであり、
Ｒ
２０
は、単結合または連結基Ａを介して、環Ａ
１
または環Ｂ
１
との間で互いに結合して環構造を形成するか、または互いに結合せず、
続きを表示（約 5,500 文字）【請求項２】
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
Ｘ
１
がＮ－Ｒ
２０
であり、
Ｒ
２０
が
置換もしくは無置換の環形成炭素数６～３０のアリール基、または
置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０のヘテロアリール基である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記第一の化合物は、下記一般式（２－１）～（２－５）のいずれかで表される化合物である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
TIFF
2024053884000203.tif
66
141
TIFF
2024053884000204.tif
143
138
（前記一般式（２－１）～（２－５）において、Ｒ
１
～Ｒ
１９
は、それぞれ独立に、前記一般式（１）におけるＲ
１
～Ｒ
１９
と同義であり、
Ａｒ
１
～Ａｒ
３
は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６～３０のアリール基、または
置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０のヘテロアリール基であり、
Ｗ
１
～Ｗ
２
は、それぞれ独立に、Ｎ－Ｒ
１５４
、ＯまたはＳであり、
Ｙ
１
～Ｙ
２
は、それぞれ独立に、単結合、－Ｏ－、－Ｓ－、＞ＣＲ
１５０
Ｒ
１５１
または＞ＳｉＲ
１５２
Ｒ
１５３
であり、
Ｒ
１５０
及びＲ
１５１
の組は、単結合または連結基Ｃを介して、互いに結合して環構造を形成するか、または互いに結合せず、
Ｒ
１５２
及びＲ
１５３
の組は、単結合または連結基Ｃを介して、互いに結合して環構造を形成するか、または互いに結合せず、
Ｒ
１５４
、並びに単結合または連結基Ｃを介して互いに結合しないＲ
１５０
～Ｒ
１５３
は、それぞれ独立に、
水素原子、
ハロゲン原子、
置換もしくは無置換の炭素数１～３０のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数３～３０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６～３０のアリール基、または
置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０のヘテロアリール基であり、
前記連結基Ｃは、－Ｏ－または－Ｓ－である。）
前記一般式（２－１）におけるＲ
１０１
～Ｒ
１０７
のうちの隣接する２つ以上からなる組の１組以上が、
互いに結合して、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、
前記一般式（２－２）におけるＲ
１０１
【請求項４】
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
Ｘ
１
がＮ－Ｒ
２０
であり、
Ｒ
２０
が
置換もしくは無置換の炭素数２～３０のアルケニル基、または
置換もしくは無置換のイミノ基、である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記第一の化合物は、下記一般式（３－１）または（３－２）で表される化合物である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
TIFF
2024053884000205.tif
70
144
（前記一般式（３－１）～（３－２）中、Ｒ
１
～Ｒ
１９
は、それぞれ独立に、前記一般式（１）におけるＲ
１
～Ｒ
１９
と同義であり、
Ｗ
３
～Ｗ
４
は、それぞれ独立に、ＮまたはＣ－Ｒ
２２０
であり、
Ｒ
２２０
は、
水素原子、
ハロゲン原子、
置換もしくは無置換の炭素数１～３０のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数３～３０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６～３０のアリール基、または
置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０のヘテロアリール基であり、
前記一般式（３－１）におけるＲ
２０１
～Ｒ
２０７
のうちの隣接する２つ以上からなる組の１組以上が、
互いに結合して、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、
前記一般式（３－２）におけるＲ
２０１
～Ｒ
２０２
及びＲ
２１０
～Ｒ
２１４
のうちの隣接する２つ以上からなる組の１組以上が、
互いに結合して、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、
前記置換もしくは無置換の単環を形成せず、かつ前記置換もしくは無置換の縮合環を形成しないＲ
２０１
～Ｒ
２０７
およびＲ
２１０
～Ｒ
２１４
は、それぞれ独立に、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の炭素数１～３０のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数３～３０のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数２～３０のアルケニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数３～３０のシクロアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数２～３０のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数１～３０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数１～３０のアルキルチオ基、
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記一般式（２）中、ｋは、１、２又は３であり、
ｍは、０、１又は２であり、
ｎは、１、２又は３であり、
但し、少なくとも１つのＲは、置換基であり、少なくとも１つの置換基としてのＲは、前記一般式（２）中のベンゼン環との炭素－炭素結合により結合する、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
少なくとも１つのＤ
１１
は、下記一般式（１２１）、（１２２）又は（１３１）で表される基である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
TIFF
2024053884000206.tif
51
154
TIFF
2024053884000207.tif
47
155
TIFF
2024053884000208.tif
44
153
（前記一般式（１２１）及び（１２２）において、Ｒ
１１
～Ｒ
１８
は、それぞれ、前記一般式（１２）におけるＲ
１１
～Ｒ
１８
と同義であり、
環Ａ
１、
環Ａ
２
、環Ａ
３
及び環Ａ
４
の内、２つが前記一般式（１４）で表される環構造であり、残りの２つが前記一般式（１５Ａ）及び（１５Ｂ）のいずれかで表される環構造であり、
ただし、環Ａ
１、
環Ａ
２
、環Ａ
３
及び環Ａ
４
の内、少なくとも１つが前記一般式（１５Ｂ）で表される環構造であり、
前記一般式（１３１）において、Ｒ
１１１
～Ｒ
１１８
は、それぞれ、前記一般式（１３）におけるＲ
１１１
～Ｒ
１１８
と同義であり、
環Ｂ
１
及び環Ｂ
２
の一方が、前記一般式（１４）で表される環構造であり、環Ｂ
１
及び環Ｂ
２
の他方が、前記一般式（１５Ａ）及び（１５Ｂ）のいずれかで表される環構造であり、
環Ｃ
１
及び環Ｃ
２
の一方が、前記一般式（１４）で表される環構造であり、環Ｃ
１
及び環Ｃ
２
の他方が、前記一般式（１５Ａ）及び（１５Ｂ）のいずれかで表される環構造であり、
ただし、環Ｂ
１
、環Ｂ
２
、環Ｃ
１
及び環Ｃ
２
の内、少なくとも１つが前記一般式（１５Ｂ）で表される環構造であり、
前記一般式（１２１）、（１２２）及び（１３１）中、＊は、前記一般式（２）中のベンゼン環との結合位置を示す。）
【請求項８】
請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
環Ａ
１
及び環Ａ
３
が、前記一般式（１４）で表される環構造であり、環Ａ
２
及び環Ａ
４
が前記一般式（１５Ｂ）で表される環構造であり、
環Ｂ
１
が、前記一般式（１４）で表される環構造であり、環Ｂ
２
が、前記一般式（１５Ｂ）で表される環構造であり、
環Ｃ
１
が、前記一般式（１４）で表される環構造であり、環Ｃ
２
が、前記一般式（１５Ｂ）で表される環構造である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
少なくとも１つのＤ
１１
が、前記一般式（１３１）で表される基である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
少なくとも１つのＤ
１１
が、下記一般式（１２３）、（１２４）、（１２５）又は（１３２）で表される基である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
TIFF
2024053884000209.tif
52
143
TIFF
2024053884000210.tif
68
143
TIFF
2024053884000211.tif
68
143
TIFF
2024053884000212.tif
47
143
（前記一般式（１２３）、（１２４）及び（１２５）において、Ｒ
１１
～Ｒ
１８
は、それぞれ独立に、前記一般式（１２）におけるＲ
１１
～Ｒ
１８
と同義であり、Ｒ
１９１
～Ｒ
１９４
は、それぞれ独立に、前記一般式（１４）におけるＲ
１９
と同義であり、
前記一般式（１３２）において、Ｒ
１１１
～Ｒ
１１８
は、それぞれ独立に、前記一般式（１３）におけるＲ
１１１
～Ｒ
１１８
と同義であり、Ｒ
１９５
～Ｒ
１９８
は、それぞれ独立に、前記一般式（１４）におけるＲ
１９
と同義であり、
前記一般式（１２３）、（１２４）、（１２５）及び（１３２）において、Ｘ
１３
及びＸ
１４
は、それぞれ独立に、酸素原子又は硫黄原子であり、ただし、Ｘ
１３
及びＸ
１４
の少なくとも一方は硫黄原子であり、＊は、前記一般式（２）中のベンゼン環との結合位置を示す。）
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子及び電子機器に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」という場合がある。）に電圧を印加すると、陽極から正孔が発光層に注入され、また陰極から電子が発光層に注入される。そして、発光層において、注入された正孔と電子とが再結合し、励起子が形成される。このとき、電子スピンの統計則により、一重項励起子が２５％の割合で生成し、及び三重項励起子が７５％の割合で生成する。
一重項励起子からの発光を用いる蛍光型の有機ＥＬ素子は、携帯電話及びテレビ等のフルカラーディスプレイへ応用されつつあるが、内部量子効率２５％が限界といわれている。そのため、有機ＥＬ素子の性能を向上するための検討が行われている。有機ＥＬ素子の性能としては、例えば、輝度、発光波長、半値幅、色度、発光効率、駆動電圧、及び寿命が挙げられる。
【０００３】
例えば、一重項励起子に加えて三重項励起子を利用して、有機ＥＬ素子をさらに効率的に発光させることが期待されている。このような背景から、熱活性化遅延蛍光（以下、単に「遅延蛍光」という場合がある。）を利用した高効率の蛍光型の有機ＥＬ素子が提案され、研究がなされている。
ＴＡＤＦ（ＴｈｅｒｍａｌｌｙＡｃｔｉｖａｔｅｄＤｅｌａｙｅｄＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ、熱活性化遅延蛍光）機構（メカニズム）は、一重項準位と三重項準位とのエネルギー差（ΔＳＴ）の小さな材料を用いた場合に、三重項励起子から一重項励起子への逆項間交差が熱的に生じる現象を利用するメカニズムである。熱活性化遅延蛍光については、例えば、『安達千波矢編、「有機半導体のデバイス物性」、講談社、２０１２年４月１日発行、２６１－２６８ページ』に記載されている。
熱活性化遅延蛍光性（ＴＡＤＦ性）を示す化合物としては、例えば、分子内に、ドナー部位とアクセプター部位とが結合した化合物が知られている。
【０００４】
有機ＥＬ素子並びに有機ＥＬ素子に用いる化合物に関する文献として、例えば、特許文献１が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０２１／２１５４４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＴＡＤＦメカニズムを利用した有機ＥＬ素子において、更なる性能の向上が求められている。
本発明の目的は、高効率で発光する有機エレクトロルミネッセンス素子、及び当該有機ＥＬ素子を搭載した電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に含まれる発光層と、を有し、前記発光層は、蛍光発光性の第一の化合物と、遅延蛍光性の第二の化合物と、を含み、前記第一の化合物は下記一般式（１）で表され、前記第二の化合物は下記一般式（２）で表され、前記第一の化合物の最低励起一重項エネルギーＳ
１
（Ｍ１）と、前記第二の化合物の最低励起一重項エネルギーＳ
１
（Ｍ２）とが、下記数式（数１）の関係を満たす、有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
Ｓ
１
（Ｍ２）＞Ｓ
１
（Ｍ１）…（数１）
【０００８】
TIFF
2024053884000002.tif
75
162
【０００９】
（前記一般式（１）において、
Ｒ
１
～Ｒ
１９
は、それぞれ独立に、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の炭素数１～３０のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数３～３０のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数２～３０のアルケニル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数３～３０のシクロアルケニル基、
置換もしくは無置換の炭素数２～３０のアルキニル基、
置換もしくは無置換の炭素数１～３０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数１～３０のアルキルチオ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６～３０のアリールエーテル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６～３０のアリールチオエーテル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６～３０のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０のヘテロアリール基、
置換もしくは無置換のカルボキシル基、
置換もしくは無置換のオキシカルボニル基、
置換もしくは無置換のカルバモイル基、
置換もしくは無置換のアミノ基、
ニトロ基、または
置換もしくは無置換のシリル基であり、
環Ａ
１
および環Ｂ
１
は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６～３０の芳香族炭化水素環、または置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０の芳香族複素環であり、
Ｘ
１
は、Ｏ、Ｎ－Ｒ
２０
またはＳであり、
Ｒ
２０
は、単結合または連結基Ａを介して、環Ａ
１
または環Ｂ
１
との間で互いに結合して環構造を形成するか、または互いに結合せず、
前記環構造を形成しないＲ
２０
は、
置換もしくは無置換の炭素数１～３０のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数３～３０のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数２～３０のアルケニル基、
置換もしくは無置換のイミノ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６～３０のアリール基、または
置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０のヘテロアリール基であり、
前記連結基Ａは、－Ｏ－、－Ｓ－、＞ＣＲ
２１
Ｒ
２２
または＞ＳｉＲ
２３
Ｒ
２４
であり、
Ｒ
２１
及びＲ
２２
【００１０】
TIFF
2024053884000003.tif
53
132
（【００１１】以降は省略されています）

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