CN106206963B - 发光元件、发光装置、显示装置、电子设备及照明装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的一个方式的目的之一是提供一种即使不将稀有金属用于发光材料,发光效率也良好的发光元件。本发明的一个方式提供一种发光元件,包括:第一电极;第二电极;以及夹在第一电极与第二电极之间的包含有机化合物的层,其中,包含有机化合物的层至少包括包含荧光发光物质的发光层,发光层包含荧光发光物质、第一有机化合物及第二有机化合物,第一有机化合物和第二有机化合物是形成激基复合物的组合,第一有机化合物是具有包括苯并呋喃并嘧啶骨架或苯并噻吩并嘧啶骨架的第一骨架的物质。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用有机化合物作为发光物质的发光元件、显示装置、发光装置、电子设备以及照明装置。
背景技术
使用有机化合物作为发光物质的电流激发型发光元件,所谓的有机EL元件已开始被应用于光源、照明或显示器等。
已知有机EL元件中的单重态激子与三重态激子的生成比例为1:3。因此,将单重激发态转换为发光的荧光发光的内量子效率的极限为25%,而将三重激发态转换为发光的磷光发光,当考虑到通过系间窜跃能量由单重激发态转移时,内量子效率可达100%。因此,为了获得高效率的发光,大多情况选择使用磷光发光材料作为发光物质的有机EL元件(也称为磷光发光元件)。
但是,能够将三重激发态高效率地转换为发光的物质大多是有机金属配合物,而其中心金属几乎都是产量少的稀有金属。这样的稀有金属当然是昂贵的,并且其价格变动快,其供给也因国际形势而不稳定。因此,磷光发光元件在成本或供给的稳定性上仍有悬念。
另一方面,荧光发光物质虽然不如磷光发光物质那样能够得到高效率,但是几乎都是没有供给或价格等问题的物质。另外,其中使用寿命等的稳定性或发光颜色良好的物质也很多。
但是,将三重激发态转换为发光的其他的方法有利用延迟荧光的方法。这是利用由三重激发态转移至单重激发态的反系间窜跃的方法,由于发光起因于单重激发态,所以获得的是荧光而不是磷光。这在单重激发态与三重激发态之间的能量差小的情况下容易发生,实际上也有获得了超过荧光发光的理论极限的发光效率的报告。
另外,也有如下报告:通过从发射上述热活化延迟荧光(下面也称为TADF)的物质到荧光发光物质的能量转移,能够得到以良好效率发光的荧光发光元件。
此外,也有如下报告:通过利用由两种物质构成的激基复合物(exciplex)获得单重激发态与三重激发态的能量差小的状态,并且获得TADF,由此实现效率高的发光元件。
[非专利文献1]K.Goushi et al.,Applied Physics Letters,101,pp.023306/1-023306/4(2012).
发明内容
当使用从单独的分子获得TADF的TADF材料时,需要实现单重激发能级和三重激发能级接近的特殊结构,因此其分子设计受到很大限制。
另外,为了使荧光发光物质高效地激发,需要使作为能量供体的物质的激发能级在适当的位置,但是当将TADF材料用作对荧光发光物质的能量供体时,在受到限制的分子设计中使该激发能级最优化是困难的。
另一方面,当从激基复合物中获得TADF时,已知其能隙为形成激基复合物的两个物质中的较高一方的HOMO能级与较低一方的LUMO能级之差,因此容易根据所使用的物质的组合来得到具有适当的单重激发能级的激基复合物。另外,由于在激基复合物中单重激发能级与三重激发能级是接近的,所以也容易设定三重激发能级的位置。
但是,即使在将上述激基复合物用作能量供体且使各激发能级最优化了的荧光发光元件中,其效率也因形成激基复合物的物质而出现很大差异。并且,关于使用怎样的物质才能够实现具有良好效率的荧光发光元件并没有指标。
于是,本发明的一个方式的目的之一是提供一种发光效率良好的发光元件。本发明的另一个方式的目的之一是提供一种即使不将稀有金属用于发光材料,发光效率也良好的发光元件。本发明的另一个方式的目的之一是提供一种利用来自激基复合物的能量转移的发光效率良好的荧光发光元件。
此外,本发明的一个方式的目的之一是通过使用上述发光元件来提供发光效率高的发光装置、显示装置、电子设备以及照明装置。
本发明只要达到上述目的中的任一个即可。
本发明的一个方式是一种发光元件,包括:第一电极;第二电极;以及夹在第一电极与第二电极之间的包含有机化合物的层,其中,包含有机化合物的层至少包括包含荧光发光物质的发光层,发光层包含荧光发光物质、第一有机化合物及第二有机化合物,第一有机化合物和第二有机化合物是形成激基复合物的组合,第一有机化合物是具有包括苯并呋喃并嘧啶骨架或苯并噻吩并嘧啶骨架的第一骨架的物质。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,第一骨架包括苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶骨架或苯并噻吩并[3,2-d]嘧啶骨架。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,第一骨架是苯并呋喃并嘧啶骨架。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,第一骨架是苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶骨架。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶骨架或苯并噻吩并[3,2-d]嘧啶骨架在4位具有取代基。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶骨架或苯并噻吩并[3,2-d]嘧啶骨架仅在4位具有取代基。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,第一有机化合物是还具有包括咔唑骨架或二苯并噻吩骨架的第二骨架的物质。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,第二骨架是咔唑骨架,并且该咔唑骨架的9位被取代。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,第二骨架是二苯并噻吩骨架,并且该二苯并噻吩骨架的4位被取代。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,第一有机化合物是第一骨架与第二骨架被2价的连接基连接的物质。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,第一骨架是苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶骨架或苯并噻吩并[3,2-d]嘧啶骨架,并且该第一骨架的4位与连接基键合。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,第二骨架是二苯并噻吩骨架,并且二苯并噻吩骨架的4位与连接基键合。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,第二骨架是咔唑骨架,并且咔唑骨架的9位与连接基键合。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,连接基是碳原子数为6至60的2价的基团。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,连接基是碳原子数为6至60的2价的芳香烃基。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,连接基是取代或未取代的碳原子数为6至13的2价的基团。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,连接基是取代或未取代的碳原子数为6至13的2价的芳香烃基。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,连接基是联苯二基。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,联苯二基是3,3’-联苯二基。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,激基复合物的三重激发能级高于荧光发光物质的三重激发能级。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,第一有机化合物及第二有机化合物的三重激发能级高于激基复合物的三重激发能级。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,激基复合物的发光与荧光发光物质的最低能量一侧的吸收带重叠。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,第一有机化合物是电子传输性高于空穴传输性的物质,第二有机化合物是空穴传输性高于电子传输性的物质。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,第二有机化合物具有富π电子型芳杂环骨架或芳香胺骨架。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,激基复合物的PL发光中的延迟荧光的比率为5%以上,优选为10%以上,更优选为20%以上。
本发明的另一个方式是一种发光元件,其中在具有上述结构的发光元件中,激基复合物的PL发光中的延迟荧光寿命为1μs以上且50μs以下,优选为1μs以上且40μs以下,更优选为1μs以上且30μs以下。
另外,本发明的其他结构是一种发光装置,包括具有上述结构的发光元件以及晶体管或衬底。
另外,本发明的其他结构是一种电子设备,包括具有上述结构的发光装置、传感器、操作按钮、扬声器或麦克风。
另外,本发明的其他结构是一种照明装置,包括具有上述结构的发光元件以及框体。
注意,本说明书中的发光装置包括使用发光元件的图像显示器件。此外,如下模块有时包括发光装置:发光元件安装有连接器诸如各向异性导电膜或TCP(Tape CarrierPackage:带载封装)的模块;在TCP的端部设置有印刷线路板的模块;通过COG(Chip OnGlass:玻璃覆晶封装)方式在发光元件上直接安装有IC(集成电路)的模块。照明器具有时也包括发光装置。
本发明的一个方式能够提供一种新颖的发光元件。本发明的另一个方式能够提供一种发光效率良好的发光元件。本发明的另一个方式能够提供一种即使不将稀有金属用于发光材料,发光效率也良好的发光元件。本发明的另一个方式能够提供一种利用激基复合物的效率良好的发光元件。本发明的另一个方式能够提供一种来自激基复合物的发光的效率良好的发光元件。
本发明的一个方式能够提供发光效率高的发光装置、显示装置、电子设备以及照明装置。
本发明的一个方式只要具有上述效果中的任一个即可。注意,这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。此外,本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。另外,从说明书,附图,权利要求书等的记载中可明显得知上述以外的效果,而可以从说明书,附图,权利要求书等的记载中抽取上述以外的效果。
附图说明
图1A至图1C是示出发光元件的图;
图2A及图2B是示出有源矩阵型发光装置的图;
图3A及图3B是示出有源矩阵型发光装置的图;
图4是示出有源矩阵型发光装置的图;
图5A及图5B是示出无源矩阵型发光装置的图;
图6A及图6B是示出照明装置的图;
图7A、图7B1、图7B2及图7C是示出电子设备的图;
图8是示出光源装置的图;
图9是示出照明装置的图;
图10是示出照明装置的图;
图11是示出车载显示装置及照明装置的图;
图12A至图12C是示出电子设备的图;
图13A至图13C是示出电子设备的图;
图14示出发光元件1至发光元件4的亮度-电流密度特性;
图15示出发光元件1至发光元件4的电流效率-亮度特性;
图16示出发光元件1至发光元件4的亮度-电压特性;
图17示出发光元件1至发光元件4的电流-电压特性;
图18示出发光元件1至发光元件4的外量子效率-亮度特性;
图19示出发光元件1至发光元件4的发射光谱;
图20示出本发明的一个方式的发光元件的能级的相关例子;
图21A至图21D示出第一有机化合物、第二有机化合物以及它们所形成的激基复合物的发射光谱。
本发明的选择图为图20。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。注意,本发明不局限于以下说明,而所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此,本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。
实施方式1
作为将三重激发态转换为发光的方法,有利用起因于三重激发态的直接发光的磷光的方法、利用在通过反系间窜跃由三重激发态转移至单重激发态之后发光的延迟荧光的方法等。
实际上也有关于使用磷光发光材料且以非常高的效率发光的发光元件结构的报告,该报告证明了利用三重激发态获得发光的优点。但是,由于磷光发光材料的中心金属几乎都是稀有金属,所以存在量产时的成本或供给的稳定性的问题。
另一方面,近年来,报告了利用延迟荧光材料的发光元件达到一定程度的成果。然而,以较高的效率呈现延迟荧光的物质需要具有单重激发态与三重激发态接近的非常罕见的状态,因此,具有特殊的分子结构,可应用的物质种类也有限制。
激基复合物是通过两种分子的电荷转移相互作用形成的激发状态的配合物,有报告指出在很多情况下其单重激发态与三重激发态很接近。因此,激基复合物即使在室温环境下也容易引发从三重激发能级到单重激发能级的反系间窜越,通过将激基复合物用作对荧光发光物质的能量供体有可能得到效率良好的荧光发光元件。并且,激基复合物的能隙相当于形成该复合物的两个物质中的较高一方的HOMO能级与较低一方的LUMO能级之能量差。因此,根据形成激基复合物的物质的选择而较容易得到具有适于向激发的荧光发光物质的能量转移的单重激发能级及三重激发能级的激基复合物。
但是,积极地利用从激基复合物到荧光发光物质的能量转移的研究尚在开发中,关于使用怎样的物质才能够实现良好效率的指南很少。并且,在没有任何指南的情况下制造元件是几乎得不到良好的发光的。
于是,在本实施方式中,公开将激基复合物用作对荧光发光物质的能量供体的以高效率发光的发光元件结构。
在本实施方式中的发光元件中,在一对电极之间夹有包含有机化合物的层(也可以包含无机化合物),该包含有机化合物的层至少包括发光层(具有发光功能的层)。发光层包含第一有机化合物、第二有机化合物及荧光发光物质。
在此,第一有机化合物和第二有机化合物是形成激基复合物的组合。为了形成激基复合物,优选第一有机化合物的HOMO能级及LUMO能级都比第二有机化合物的HOMO能级及LUMO能级低。
作为激基复合物的形成过程,可以举出以下两种过程。
一种形成过程为:处于具有不同载流子的状态(阳离子或者阴离子)的具有电子传输性的第一有机化合物和具有空穴传输性的第二有机化合物形成激基复合物的过程。
另一种形成过程为:在第一有机化合物和第二有机化合物中的任一个形成单重态激子后,与基态下的另一个相互作用而形成激基复合物的基本过程。
在本发明的一个方式中使用的激基复合物通过上述哪一种过程生成都可以。
作为第一有机化合物与第二有机化合物的组合,只要是能够形成激基复合物的组合即可,优选其中一个是具有传输空穴的功能(空穴传输性)的化合物,另一个是具有传输电子的功能(电子传输性)的化合物。在该情况下,容易形成激基复合物,而可以高效地形成激基复合物。另外,当第一有机化合物与第二有机化合物的组合是具有电子传输性的化合物与具有空穴传输性的化合物的组合时,能够通过调整其混合比而容易地控制载流子的平衡。具体而言,具有空穴传输性的化合物:具有电子传输性的化合物优选在1:9至9:1(重量比)的范围内。另外,通过具有该结构,可以容易地控制载流子的平衡,由此也可以容易地对载流子复合区域进行控制。
图20示出发光层中的第一有机化合物131_1、第二有机化合物131_2及荧光发光物质132的能级相关的例子。
在本发明的一个方式的发光元件中,发光层所包含的第一有机化合物131_1及第二有机化合物131_2形成激基复合物。在这种激基复合物中,其最低单重激发能级(SE)与其最低三重激发能级(TE)成为彼此接近的能级。
激基复合物是由两种物质形成的激发态,在光激发的情况下,激基复合物通过处于激发态的一个物质与处于基态的另一个物质的相互作用而形成。当通过发射光而返回基态时,形成激基复合物的两种物质分别恢复原来的物质的状态。在电激发的情况下,当一个物质处于激发态时,与另一个物质起相互作用而形成激基复合物。或者,可以通过使一个物质接收空穴而另一个接收电子且使它们接近来形成激基复合物。此时,由于激基复合物的形成迅速地进行,所以发光层中的大部分的激子可以作为激基复合物存在。激基复合物的单重激发能级(SE)比形成激基复合物的主体材料(第一有机化合物131_1及第二有机化合物131_2)的单重激发能级(SH)低,所以可以以更低的激发能形成激发态。由此,可以降低发光元件的驱动电压。
由于激基复合物的单重激发能级(SE)与三重激发能级(TE)彼此接近,因此有时呈现热活化延迟荧光。也就是说,激基复合物具有通过反系间窜越(上转换:upconversion)将三重激发能转换为单重激发能的功能(参照图20的路径E4)。因此,在发光层中产生的三重激发能的一部分因激基复合物而转换为单重激发能。为此,激基复合物的单重激发能级(SE)与三重激发能级(TE)的能量差优选为0eV以上且0.2eV以下。注意,为了高效地使反系间窜越产生,构成形成激基复合物的主体材料的各有机化合物(第一有机化合物131_1及第二有机化合物131_2)的三重激发能级优选高于激基复合物的三重激发能级(TE)。由此,不容易产生各有机化合物所导致的激基复合物的三重激发能的猝灭,而高效地发生反系间窜越。
另外,激基复合物的单重激发能级(SE)优选高于荧光发光物质132的单重激发能级(SG)。由此,所产生的激基复合物的单重激发能能够从激基复合物的单重激发能级(SE)转移到荧光发光物质132的单重激发能级(SG),荧光发光物质132成为单重激发态而发光(参照图20的路径E5)。
注意,为了高效地从荧光发光物质132的单重激发态获得发光,荧光发光物质132的荧光量子产率优选为高,具体而言,优选为50%以上,更优选为70%以上,进一步优选为90%以上。
由于荧光发光物质132中的单重基态到三重激发态的直接跃迁为禁戒跃迁,因此从激基复合物的单重激发能级(SE)到荧光发光物质132的三重激发能级(TG)的能量转移不容易成为主要的能量转移过程。
另外,当发生从激基复合物的三重激发能级(TE)到荧光发光物质132的三重激发能级(TG)的三重激发能的转移时,三重激发能失活(参照图20的路径E6)。因此,路径E6的能量转移优选为少,由此可以降低荧光发光物质132的三重激发态的产生概率并减少热失活。为此,相对于主体材料的荧光发光物质132的浓度优选为低。由此可以得到效率高的发光元件,因此,上述激基复合物的三重激发能级(TE)高于上述荧光发光物质的三重激发能级(TG)这一点也是本发明的一个方式的特征之一。
注意,当荧光发光物质132中的载流子的直接复合过程占优势时,在发光层中产生多个三重激子,而热失活导致发光效率的下降。因此,优选的是,经由激基复合物的产生过程的能量转移过程(图20的路径E4及E5)的比例高于荧光发光物质132中的载流子直接复合的过程的比例,以可以降低荧光发光物质132的三重激发态的产生概率并抑制热失活。为此,相对于主体材料的荧光发光物质132的浓度仍然优选为低。
鉴于上述内容,相对于主体材料的荧光发光物质132的浓度优选为0.1wt%以上且5wt%以下,更优选为0.1wt%以上且1wt%以下。
如上所述,当上述路径E4及E5的能量转移过程全部高效地发生时,主体材料的单重激发能及三重激发能的双方都高效地转换为荧光发光物质132的单重激发态,所以本实施方式的发光元件能够以高发光效率发光。
在本说明书等中,有时将上述路径E3、E4、及E5的过程称为ExSET(Exciplex-Singlet Energy Transfer:激基复合物-单重态能量转移)或ExEF(Exciplex-EnhancedFluorescence:激基复合物增强荧光)。换言之,在发光层中,产生激基复合物与荧光发光物质132之间的激发能授受。
通过使发光层具有上述结构,可以高效地获得来自发光层的荧光发光物质132的发光。
下面,对主体材料与荧光发光物质132的分子间的能量转移过程的控制因素进行说明。作为分子间的能量转移的机理,提出了福斯特机理(偶极-偶极相互作用)和德克斯特(Dexter)机理(电子交换相互作用)的两个机理。注意,虽然在此对主体材料与荧光发光物质132的分子间的能量转移过程进行说明,但是在主体材料是激基复合物时也是同样的。
《福斯特机理》
在福斯特机理中,在能量转移中不需要分子间的直接接触,通过主体材料与荧光发光物质132间的偶极振荡的共振现象发生能量转移。通过偶极振荡的共振现象,主体材料给荧光发光物质132供应能量,主体材料成为基态,荧光发光物质132成为激发态。另外,算式1示出福斯特机理的速度常数kh*→g。
[算式1]
在算式1中,ν表示振荡数,f’h(ν)表示主体材料的归一化发射光谱(当考虑由单重激发态的能量转移时,相当于荧光光谱,而当考虑由三重激发态的能量转移时,相当于磷光光谱),εg(ν)表示荧光发光物质132的摩尔吸光系数,N表示阿伏伽德罗数,n表示介质的折射率,R表示主体材料与荧光发光物质132的分子间距,τ表示所测量的激发态的寿命(荧光寿命或磷光寿命),φ表示发光量子产率(当考虑由单重激发态的能量转移时,相当于荧光量子产率,而当考虑由三重激发态的能量转移时,相当于磷光量子产率),K2表示主体材料和荧光发光物质132的跃迁偶极矩的取向的系数(0至4)。此外,在无规取向中,K2=2/3。
《德克斯特机理》
在德克斯特机理中,主体材料和荧光发光物质132接近于产生轨道的重叠的接触有效距离,通过交换激发态的主体材料的电子和基态的荧光发光物质132的电子,发生能量转移。另外,算式2示出德克斯特机理的速度常数kh*→g。
[算式2]
在算式2中,h表示普朗克常数,K表示具有能量维数(energy dimension)的常数,ν表示振荡数,f’h(ν)表示主体材料的归一化发射光谱(当考虑由单重激发态的能量转移时,相当于荧光光谱,而当考虑由三重激发态的能量转移时,相当于磷光光谱),ε’g(ν)表示荧光发光物质132的归一化吸收光谱,L表示有效分子半径,R表示主体材料与荧光发光物质132的分子间距。
在此,可以推断从主体材料到荧光发光物质132的能量转移效率φET以算式3表示。kr表示主体材料的发光过程(当考虑由单重激发态的能量转移时,相当于荧光,而当考虑由三重激发态的能量转移时,相当于磷光)的速度常数,kn表示主体材料的非发光过程(热失活或系间窜跃)的速度常数,τ表示所测量的主体材料的激发态的寿命。
[算式3]
从算式3可知,为了提高能量转移效率φET,增大能量转移的速度常数kh*→g,其他竞争的速度常数kr+kn(=1/τ)相对变小,即可。
《用来提高能量转移的概念》
首先,考虑基于福斯特机理的能量转移。通过将算式1代入到算式3,可以消去τ。因此,在福斯特机理中,能量转移效率φET不取决于主体材料的激发态的寿命τ。另外,当发光量子产率φ(因为是关于来自单重激发态的能量转移的说明,所以这里指荧光量子产率)高时,可以说能量转移效率φET较高。一般而言,来自有机化合物的三重激发态的发光量子产率在室温下非常低。因此,当主体材料为三重激发态时,可以忽视基于福斯特机理的能量转移过程,只需考虑主体材料为单重激发态的情况。
另外,主体材料的发射光谱(在说明来自单重激发态的能量转移时是荧光光谱)与荧光发光物质132的吸收光谱(相当于从单重基态到单重激发态的迁移的吸收)的重叠优选为大。再者,荧光发光物质132的摩尔吸光系数优选为高。这意味着主体材料的发射光谱与呈现在荧光发光物质132的最长波长一侧的吸收带重叠。注意,由于荧光发光物质132中的从单重基态到三重激发态的直接跃迁为禁戒跃迁,因此在荧光发光物质132中,三重激发态下的摩尔吸光系数少到可以忽视的程度。由此,可以忽视基于福斯特机理的荧光发光物质132的到三重激发态的能量转移过程,只需考虑荧光发光物质132的到单重激发态的能量转移过程。也就是说,在福斯特机理中,考虑从主体材料的单重激发态到荧光发光物质132的单重激发态的能量转移过程即可。
接着,考虑基于德克斯特机理的能量转移。从算式2可知,为了增大速度常数kh*→g,主体材料的发射光谱(在说明来自单重激发态的能量转移时是荧光光谱)与荧光发光物质132的吸收光谱(相当于从单重基态到单重激发态的迁移的吸收)的重叠优选为大。因此,能量转移效率的最优化可以通过使主体材料(即激基复合物)的发射光谱与呈现在荧光发光物质132的最低能量一侧的吸收带重叠而实现。
另外,当将算式2代入到算式3时,可知德克斯特机理中的能量转移效率φET取决于τ。因为德克斯特机理是基于电子交换的能量转移过程,所以与从主体材料的单重激发态到荧光发光物质132的单重激发态的能量转移同样地,还产生从主体材料的三重激发态到荧光发光物质132的三重激发态的能量转移。
在本发明的一个方式的发光元件中,荧光发光物质132是荧光材料,所以从主体材料到荧光发光物质132的三重激发态的能量转移效率优选为低。也就是说,从主体材料到荧光发光物质132的基于德克斯特机理的能量转移效率优选为低,而从主体材料到荧光发光物质132的基于福斯特机理的能量转移效率优选为高。
如上所述,基于福斯特机理的能量转移效率不取决于主体材料的激发态的寿命τ。另一方面,基于德克斯特机理的能量转移效率取决于主体材料的激发寿命τ,为了降低基于德克斯特机理的能量转移效率,主体材料的激发寿命τ优选为短。
与从主体材料到荧光发光物质132的能量转移同样地,在从激基复合物到荧光发光物质132的能量转移过程中也有可能发生基于福斯特机理及德克斯特机理的双方的能量转移。
于是,在本发明的一个方式的发光元件中,提供一种发光元件,作为能够将能量高效地转移到荧光发光物质132的能量供体,使用包括能够形成激基复合物的第一有机化合物131_1及第二有机化合物131_2的主体材料。第一有机化合物131_1及第二有机化合物131_2所形成的激基复合物具有彼此接近的单重激发能级与三重激发能级。因此,在发光层中容易产生从三重激子到单重激子的迁移(反系间窜越)。因此,可以提高发光层中的单重激子的产生概率。并且,第一有机化合物131_1及第二有机化合物131_2所形成的激基复合物的发射光谱优选与作为能量受体的荧光发光物质132的最长波长一侧(低能量一侧)的吸收带重叠。通过采用上述结构,容易产生从激基复合物的单重激发态到荧光发光物质132的单重激发态的能量转移。因此,可以提高荧光发光物质132的单重激发态的产生概率。另外,通过使荧光发光物质132包括至少两个阻碍其与激基复合物的接近的取代基,可以降低从激基复合物的三重激发态到荧光发光物质132的三重激发态的能量转移效率,从而可以提高单重激发态的产生概率。
另外,在激基复合物所呈现的发光中,热活化延迟荧光成分的荧光寿命优选为短,具体而言,优选为10ns以上且50μs以下,更优选为10ns以上且40μs以下,进一步优选为10ns以上且30μs以下。
另外,在激基复合物所呈现的发光中,热活化延迟荧光成分所占的比例优选为高。具体而言,在激基复合物所呈现的发光中,热活化延迟荧光成分所占的比率优选为5%以上,更优选为10%以上,进一步优选为20%以上。
另外,激基复合物的三重激发能级优选高于第一有机化合物及第二有机化合物的三重激发能级。
另外,可以认为单重激发态与三重激发态的能量差小的激基复合物的三重激发能量相当于激基复合物的发光的波长。
在此,当第一有机化合物是具有包括苯并呋喃并嘧啶骨架或苯并噻吩并嘧啶骨架的第一骨架的物质时,可以以非常良好的效率发光。
另外,第一有机化合物优选为具有包括苯并呋喃并嘧啶骨架或苯并噻吩并嘧啶骨架的第一骨架为苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶骨架或苯并噻吩并[3,2-d]嘧啶骨架的物质。这是因为其为在嘧啶的6位具有苯环的骨架,因此电子传输性得到提高(也就是说,第一有机化合物的电子传输性容易变得高于空穴传输性)的缘故。另外,LUMO能级变得低于嘧啶,这适合形成激基复合物。
另外,当上述第一有机化合物的第一骨架为包括苯并呋喃并嘧啶骨架的骨架时,可以得到发光效率更良好的发光元件,所以是优选的。另外,苯并呋喃并嘧啶骨架的LUMO能级比苯并噻吩并嘧啶稍微低一点。更优选的是该第一骨架为苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶骨架的发光元件。
另外,上述苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶骨架或上述苯并噻吩并[3,2-d]嘧啶骨架优选在4位与其他骨架键合。由此,嘧啶的4位及6位被取代,从而电子传输性提高且LUMO能级变低。也就是说,这适合形成激基复合物。
另外,第一有机化合物优选除了第一骨架以外还具有包括咔唑骨架、二苯并噻吩骨架及二苯并呋喃骨架中的任一个的第二骨架。注意,优选:当第二骨架为咔唑骨架时,该咔唑骨架在9位与第一骨架或连接第一骨架与第二骨架的2价的连接基键合;当第二骨架为二苯并噻吩骨架或二苯并呋喃骨架时,该二苯并噻吩骨架或二苯并呋喃骨架在4位与第一骨架或连接第一骨架与第二骨架的2价的连接基键合。由此,可以得到电化学性稳定的化合物。
另外,在上述第一有机化合物中,当第一骨架与第二骨架被2价的连接基连接时,与第一有机化合物中的电荷转移激发态的形成相比,由第一有机化合物及第二有机化合物构成的激基复合物的形成更容易占优势,所以是优选的。换言之,也可以说:通过将第一骨架与第二骨架物理性地分开,与分子内的HOMO-LUMO迁移相比,分子之间的HOMO-LUMO迁移(例如从第二有机化合物的HOMO到第一有机化合物的LUMO的迁移)更容易占优势。该连接基优选为碳原子数为6至60的2价的连接基,更优选为芳香烃基。另外,碳原子数为6至13时的升华性优异,所以是优选的。当顾虑到由连接基将第一骨架和第二骨架分开以及升华性两者的平衡时,作为这些连接基,优选使用联苯二基。尤其是,出于提高三重激发能级的观点,优选使用3,3’-联苯二基。
另外,上述第一骨架中的苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶骨架或苯并噻吩并[3,2-d]嘧啶骨架优选在4位与上述连接基键合。
另外,为了使本实施方式的发光元件以更良好的效率发光,第二骨架优选包括咔唑骨架,该骨架优选在9位被取代。尤其是,该骨架更优选是在9位与上述连接基键合的咔唑骨架。
作为上述那样的第一有机化合物,具体而言可以举出如下结构式(100)至(611)所表示的有机化合物。注意,能够用于本实施方式的第一有机化合物并不局限于此。
另外,当包含上述苯并呋喃并嘧啶骨架或苯并噻吩并嘧啶骨架的第一有机化合物是具有电子传输性的物质时,如上所述,第二有机化合物优选为具有空穴传输性的物质,由此容易生成激子。此时,第二有机化合物优选为具有富π电子型芳杂环骨架或芳香胺骨架的物质。
第二有机化合物优选为空穴传输性高于电子传输性的物质,主要可以使用具有10-6cm2/Vs以上的空穴迁移率的空穴传输性材料。具体而言,优选使用如咔唑衍生物或吲哚衍生物等富π电子型杂芳族化合物或者芳香胺化合物,可以举出:2-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]螺-9,9'-联芴(简称:PCASF)、4,4',4”-三[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]三苯胺(简称:1'-TNATA)、2,7-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]-螺-9,9'-二芴(简称:DPA2SF)、N,N'-双(9-苯基咔唑-3-基)-N,N'-二苯基苯-1,3-二胺(简称:PCA2B)、N-(9,9-二甲基-2-二苯基氨基-9H-芴-7-基)二苯基胺(简称:DPNF)、N,N',N”-三苯基-N,N',N”-三(9-苯基咔唑-3-基)苯-1,3,5-三胺(简称:PCA3B)、2-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]螺-9,9'-二芴(简称:DPASF)、N,N'-双[4-(咔唑-9-基)苯基]-N,N'-二苯基-9,9-二甲基芴-2,7-二胺(简称:YGA2F)、NPB、N,N'-双(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基-[1,1'-联苯]-4,4'-二胺(简称:TPD)、4,4'-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称:DPAB)、BSPB、4-苯基-4'-(9-苯基芴-9-基)三苯胺(简称:BPAFLP)、4-苯基-3'-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(简称:mBPAFLP)、N-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-N-{9,9-二甲基-2-[N'-苯基-N'-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)氨基]-9H-芴-7-基}苯基胺(简称:DFLADFL)、PCzPCA1、3-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称:PCzDPA1)、3,6-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称:PCzDPA2)、DNTPD、3,6-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-(1-萘基)氨基]-9-苯基咔唑(简称:PCzTPN2)、PCzPCA2、4-苯基-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBA1BP)、4,4’-二苯基-4”-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBBi1BP)、4-(1-萘基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBANB)、4,4’-二(1-萘基)-4”-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBNBB)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(简称:PCzPCN1)、9,9-二甲基-N-苯基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]芴-2-胺(简称:PCBAF)、N-苯基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-螺-9,9'-联芴-2-胺(简称:PCBASF)、N-(4-联苯)-N-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9-苯基-9H-咔唑-3-胺(简称:PCBiF)、N-(1,1’-联苯-4-基)-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称:PCBBiF)等具有芳香胺骨架的化合物;1,3-双(N-咔唑基)苯(简称:mCP)、CBP、3,6-双(3,5-二苯基苯基)-9-苯基咔唑(简称:CzTP)、9-苯基-9H-3-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)咔唑(简称:PCCP)等具有咔唑骨架的化合物;4,4',4”-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并噻吩)(简称:DBT3P-II)、2,8-二苯基-4-[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]二苯并噻吩(简称:DBTFLP-III)、4-[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]-6-苯基二苯并噻吩(简称:DBTFLP-IV)等具有噻吩骨架的化合物;以及4,4',4”-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并呋喃)(简称:DBF3P-II)、4-{3-[3-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]苯基}二苯并呋喃(简称:mmDBFFLBi-II)等具有呋喃骨架的化合物。其中,具有芳香胺骨架的化合物以及具有咔唑骨架的化合物具有高可靠性和高空穴传输性,也有助于降低驱动电压,所以是优选的。
作为荧光发光物质,例如可以使用如下物质。另外,也可以使用除此以外的荧光发光物质。可以举出:5,6-双[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-2,2'-联吡啶(简称:PAP2BPy)、5,6-双[4'-(10-苯基-9-蒽基)联苯基-4-基]-2,2'-联吡啶(简称:PAPP2BPy)、N,N'-二苯基-N,N'-双[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]芘-1,6-二胺(简称:1,6FLPAPrn)、N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N’-双[3-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]-芘-1,6-二胺(简称:1,6mMemFLPAPrn)、N,N'-双[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N,N'-二苯基二苯乙烯-4,4'-二胺(简称:YGA2S)、4-(9H-咔唑-9-基)-4'-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(简称:YGAPA)、4-(9H-咔唑-9-基)-4'-(9,10-二苯基-2-蒽基)三苯胺(简称:2YGAPPA)、N,9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称:PCAPA)、二萘嵌苯、2,5,8,11-四-叔丁基二萘嵌苯(简称:TBP)、4-(10-苯基-9-蒽基)-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBAPA)、N,N”-(2-叔丁基蒽-9,10-二基二-4,1-苯撑基)双[N,N',N'-三苯基-1,4-苯二胺](简称:DPABPA)、N,9-二苯基-N-[4-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称:2PCAPPA)、N-[4-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-N,N',N'-三苯基-1,4-苯二胺(简称:2DPAPPA)、N,N,N',N',N”,N”,N”',N”'-八苯基二苯并[g,p]□(chrysene)-2,7,10,15-四胺(简称:DBC1)、香豆素30、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称:2PCAPA)、N-[9,10-双(1,1'-联苯基-2-基)-2-蒽基]-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称:2PCABPhA)、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,N',N'-三苯基-1,4-苯二胺(简称:2DPAPA)、N-[9,10-双(1,1'-联苯-2-基)-2-蒽基]-N,N',N'-三苯基-1,4-苯二胺(简称:2DPABPhA)、9,10-双(1,1'-联苯-2-基)-N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基蒽-2-胺(简称:2YGABPhA)、N,N,9-三苯基蒽-9-胺(简称:DPhAPhA)、香豆素545T、N,N'-二苯基喹吖酮(简称:DPQd)、红荧烯、2,8-二-叔丁-5,11-双(4-叔丁苯基)-6,12-二苯基并四苯(简称:TBRb)、5,12-双(1,1'-联苯-4-基)-6,11-二苯基并四苯(简称:BPT)、2-(2-{2-[4-(二甲氨基)苯基]乙烯基}-6-甲基-4H-吡喃-4-亚基)丙烷二腈(简称:DCM1)、2-{2-甲基-6-[2-(2,3,6,7-四氢-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙烷二腈(简称:DCM2)、N,N,N',N'-四(4-甲基苯基)并四苯-5,11-二胺(简称:p-mPhTD)、7,14-二苯基-N,N,N',N'-四(4-甲基苯基)苊并[1,2-a]荧蒽-3,10-二胺(简称:p-mPhAFD)、2-{2-异丙基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氢-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙烷二腈(简称:DCJTI)、2-{2-叔丁基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氢-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙烷二腈(简称:DCJTB)、2-(2,6-双{2-[4-(二甲氨基)苯基]乙烯基}-4H-吡喃-4-亚基)丙烷二腈(简称:BisDCM)、2-{2,6-双[2-(8-甲氧基-1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氢-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙烷二腈(简称:BisDCJTM)等。尤其是,以1,6FLPAPrn、1,6mMemFLPAPrn等芘二胺衍化合物为代表的稠合芳族二胺化合物具有高空穴俘获性且发光效率及可靠性高,所以是优选的。
注意,如上所述,主体材料(或激基复合物)到荧光发光物质132的基于德克斯特机理的能量转移效率优选为低。德克斯特机理的速度常数和两个分子之间的距离的指数函数成反比。一般而言,当两个分子之间的距离为1nm以下时德克斯特机理占优势,当两个分子之间的距离为1nm以上时福斯特机理占优势。为了降低基于德克斯特机理的能量转移效率,优选增大主体材料与荧光发光物质132之间的距离,具体而言,其距离为0.7nm以上,优选为0.9nm以上,更优选为1nm以上。从上述观点来看,荧光发光物质132优选具有阻碍主体材料的接近的取代基,作为该取代基优选使用脂肪烃,更优选使用烷基,进一步优选使用具有支链的烷基。具体而言,荧光发光物质132优选包括至少两个碳原子数为2以上的烷基。或者,荧光发光物质132优选包括至少两个碳原子数为3以上且10以下的具有支链的烷基。或者,荧光发光物质132优选包括至少两个碳原子数为3以上且10以下的具有支链的环烷基。具体而言,可以举出在上面例示的TBRb或TBP。
具有上述那样的结构的荧光发光元件可以以非常良好的效率发光。不采取提高提取效率的措施的荧光发光元件的外量子效率的理论极限一般被认为是5至7%,但是通过采用本实施方式的发光元件的结构,容易实现呈现远超过理论极限的外量子效率的发光元件。
另外,如上所述,激基复合物具有相当于形成该激基复合物的第一有机化合物和第二有机化合物中的较高一方的HOMO能级与较低一方的LUMO能级之差的单重激发能级,因此,通过选择适当的能级组合,也容易得到能够向所希望的荧光发光物质高效地进行能量转移的发光元件。
如此,通过使用本实施方式的结构,可以简单地获得能够将三重激发态转换为发光的高效率的发光元件,而无需使用稀有金属等供给不稳定的材料。另外,可以提供具有上述特征的发光元件,而不受到发光波长的严格限制。
实施方式2
在本实施方式中,参照图1A和图1B对实施方式1所说明的发光元件的详细结构例子进行说明。
图1A所示的发光元件由第一电极101、第二电极102、设置在第一电极101与第二电极102之间的包含有机化合物的层103构成。注意,在本实施方式中,对第一电极101用作阳极且第二电极102用作阴极的情况进行说明。
为了将第一电极101用作阳极,所以优选使用功函数大(具体为4.0eV以上)的金属、合金、导电化合物、以及它们的混合物等形成。具体地,例如可以举出氧化铟-氧化锡(ITO:Indium Tin Oxide,铟锡氧化物)、包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌、包含氧化钨及氧化锌的氧化铟(IWZO)等。虽然通常通过溅射法形成这些导电金属氧化物膜,但是也可以应用溶胶-凝胶法等来形成。作为形成方法的例子,可以举出如下方法:使用相对于氧化铟添加有1wt%至20wt%的氧化锌的靶材通过溅射法形成氧化铟-氧化锌的方法。另外,可以使用相对于氧化铟添加有0.5wt%至5wt%的氧化钨和0.1wt%至1wt%的氧化锌的靶材通过溅射法形成包含氧化钨及氧化锌的氧化铟(IWZO)。另外,可以举出金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)或金属材料的氮化物(例如,氮化钛)等。还可以使用石墨烯。另外,通过将后面说明的复合材料用于包含有机化合物的层103中的接触于第一电极101的层,可以在选择电极材料时无需顾及功函数。
只要是具有实施方式1所示的发光层113的结构,就对包含有机化合物的层103的叠层结构没有特别的限制。在图1A中,例如,可以适当地组合空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、载流子阻挡层、电荷产生层等来构成包含有机化合物的层103。在本实施方式中,说明具有如下结构的包含有机化合物的层103:从第一电极101一侧依次层叠有空穴注入层111、空穴传输层112、发光层113、电子传输层114、电子注入层115的结构。下面示出构成各层的材料的具体例子。
空穴注入层111是包含具有空穴注入性的物质的层。可以使用过渡金属氧化物、属于元素周期表中的第4族至第8族的金属的氧化物(例如钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、铼氧化物、钨氧化物或锰氧化物)等。另外,还可以使用过渡金属或者属于元素周期表中的第4族至第8族的金属的配合物,例如钼三[1,2-双(三氟甲基)乙烷-1,2-二硫纶](Molybdenumtris[1,2-bis(trifluoromethyl)ethane-1,2-dithiolene];简称:Mo(tfd)3)等钼配合物。这些过渡金属氧化物、属于元素周期表中的第4族至第8族的金属的氧化物、过渡金属或属于元素周期表中的第4族至第8族的金属的配合物被用作受体。受体可以从邻接的空穴传输层112(或空穴传输材料)至少通过施加电场来抽出电子。并且,可以使用7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(简称:F4-TCNQ)、3,6-二氟-2,5,7,7,8,8-六氰基对醌二甲烷、氯醌以及2,3,6,7,10,11-六氰-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲(简称:HAT-CN)等具有吸电子基团(卤基或氰基)的化合物。另外,也可以使用酞菁类化合物如酞菁(简称:H2Pc)、铜酞菁(简称:CuPc)等;芳香胺化合物如4,4’-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称:DPAB)、N,N'-双{4-[双(3-甲基苯基)氨基]苯基}-N,N'-二苯基-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺(简称:DNTPD)等;或者高分子如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(简称:PEDOT/PSS)等来形成空穴注入层111。
另外,作为空穴注入层111,可以使用在具有空穴传输性的物质中含有受体物质的复合材料。注意,通过使用在具有空穴传输性的物质中含有受体物质的复合材料,可以在选择形成电极的材料时无需顾及电极的功函数。也就是说,作为第一电极101,除了功函数大的材料以外,还可以使用功函数小的材料。作为受体物质,可以举出F4-TCNQ、氯醌、HAT-CN等具有吸电子基团(卤基或氰基)的化合物、过渡金属氧化物、属于元素周期表中的第4族至第8族的金属的氧化物等。过渡金属氧化物、属于元素周期表中的第4族至第8族的金属的氧化物对于HOMO低于(深于)-5.4eV的空穴传输性物质也具有受体性(至少通过电场的施加而可以抽出电子),所以是优选的。
尤其是,作为上述具有吸电子基团(卤基或氰基)的化合物,HAT-CN这样的吸电子基团键合于具有多个杂原子的稠合芳香环的化合物热稳定,所以是优选的。
作为过渡金属氧化物、属于元素周期表中的第4族至第8族的金属的氧化物,优选使用氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰、氧化铼,因为其受体性高。特别优选使用氧化钼,因为其在大气中也稳定,吸湿性低,并且容易处理。
作为用于复合材料的具有空穴传输性的物质,可以使用各种有机化合物如芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳烃、高分子化合物(低聚物、树枝状聚合物、聚合物等)等。作为用于复合材料的有机化合物,优选使用空穴传输性高的有机化合物。具体而言,优选使用空穴迁移率为10-6cm2/Vs以上的物质。以下,具体地列举可以用作复合材料中的空穴传输物质的有机化合物。
作为可以用于复合材料的芳香胺化合物,可以举出N,N’-二(对甲苯基)-N,N’-二苯基-p-亚苯基二胺(简称:DTDPPA)、4,4’-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称:DPAB)、N,N'-双{4-[双(3-甲基苯基)氨基]苯基}-N,N'-二苯基-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺(简称:DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]苯(简称:DPA3B)等。作为咔唑衍生物,具体地可以使用3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称:PCzPCA1)、3,6-双[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称:PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(简称:PCzPCN1)、4,4'-二(N-咔唑基)联苯(简称:CBP)、1,3,5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(简称:TCPB)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称:CzPA)、1,4-双[4-(N-咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯等。作为芳烃,例如可以举出2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(简称:t-BuDNA)、2-叔丁基-9,10-二(1-萘基)蒽、9,10-双(3,5-二苯基苯基)蒽(简称:DPPA)、2-叔丁基-9,10-双(4-苯基苯基)蒽(简称:t-BuDBA)、9,10-二(2-萘基)蒽(简称:DNA)、9,10-二苯基蒽(简称:DPAnth)、2-叔丁基蒽(简称:t-BuAnth)、9,10-双(4-甲基-1-萘基)蒽(简称:DMNA)、2-叔丁基-9,10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽、9,10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽、2,3,6,7-四甲基-9,10-二(1-萘基)蒽、2,3,6,7-四甲基-9,10-二(2-萘基)蒽、9,9’-联蒽、10,10’-二苯基-9,9’-联蒽、10,10’-双(2-苯基苯基)-9,9’-联蒽、10,10’-双[(2,3,4,5,6-五苯基)苯基]-9,9’-联蒽、蒽、并四苯、红荧烯、二萘嵌苯、2,5,8,11-四(叔丁基)二萘嵌苯等。除此之外,还可以使用并五苯、晕苯等。还可以具有乙烯基骨架。作为具有乙烯基的芳烃,例如可以举出4,4’-双(2,2-二苯基乙烯基)联苯(简称:DPVBi)、9,10-双[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(简称:DPVPA)等。
另外,也可以使用聚(N-乙烯基咔唑)(简称:PVK)、聚(4-乙烯基三苯胺)(简称:PVTPA)、聚[N-(4-{N'-[4-(4-二苯基氨基)苯基]苯基-N'-苯基氨基}苯基)甲基丙烯酰胺](简称:PTPDMA)、聚[N,N'-双(4-丁基苯基)-N,N'-双(苯基)联苯胺](简称:Poly-TPD)等高分子化合物。
通过形成空穴注入层,可以提高空穴注入性,从而可以获得驱动电压低的发光元件。
另外,可以单独使用上述受体材料或者使用与其他材料混合了的上述受体材料来形成空穴注入层。此时,受体材料可以从空穴传输层抽出电子,并将空穴注入到空穴传输层。受体材料将抽出的电子传输到阳极。
空穴传输层112是包含具有空穴传输性的物质的层。作为具有空穴传输性的物质,例如可以使用芳香胺化合物等,诸如4,4'-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称:NPB)、N,N'-双(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基-[1,1'-联苯]-4,4'-二胺(简称:TPD)、4,4',4”-三(N,N-二苯基氨基)三苯胺(简称:TDATA)、4,4',4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(简称:MTDATA)、4,4'-双[N-(螺-9,9'-联芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(简称:BSPB)、4-苯基-4'-(9-苯基芴-9-基)三苯胺(简称:BPAFLP)等。在此所述的物质具有高空穴传输性,主要是空穴迁移率为10-6cm2/Vs以上的物质。另外,也可以将作为上述复合材料中的空穴传输性物质举出的有机化合物用于空穴传输层112。另外,也可以使用诸如聚(N-乙烯基咔唑)(简称:PVK)或聚(4-乙烯基三苯胺)(简称:PVTPA)等的高分子化合物。另外,包含具有空穴传输性的物质的层不限于单层,也可以为由上述物质构成的两个以上的层的叠层。
发光层113是包含第一有机化合物、第二有机化合物及荧光发光物质的层。各物质的材料或结构等可以参照实施方式1的记载。通过采用这种结构,本实施方式的发光元件可以既是不使用稀有金属等的荧光发光元件又具有非常良好的外量子效率。此外,由于也容易调节发光波长,所以容易在维持高效率的状态下获得所希望的波长带的发光。
电子传输层114是包含具有电子传输性的材料的层。例如可以举出:双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(II)(简称:BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(III)(简称:BAlq)、双(8-羟基喹啉)锌(II)(简称:Znq)、双[2-(2-苯并噁唑基)苯酚]锌(II)(简称:ZnPBO)、双[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]锌(II)(简称:ZnBTZ)等金属配合物;2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑(简称:PBD)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑(简称:TAZ)、1,3-双[5-(对叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-基]苯(简称:OXD-7)、9-[4-(5-苯基-1,3,4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(简称:CO11)、2,2',2”-(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(简称:TPBI)、2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯并咪唑(简称:mDBTBIm-II)等具有多唑骨架的杂环化合物;2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2mDBTPDBq-II)、2-[3'-(二苯并噻吩-4-基)联苯-3-基]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2mDBTBPDBq-II)、2-[3'-(9H-咔唑-9-基)联苯-3-基]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2mCzBPDBq)、4,6-双[3-(菲-9-基)苯基]嘧啶(简称:4,6mPnP2Pm)、4,6-双[3-(4-二苯并噻吩基)苯基]嘧啶(简称:4,6mDBTP2Pm-II)等具有二嗪骨架的杂环化合物;以及3,5-双[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]吡啶(简称:35DCzPPy)、1,3,5-三[3-(3-吡啶基)-苯基]苯(简称:TmPyPB)等具有吡啶骨架的杂环化合物。其中,具有二嗪骨架的杂环化合物和具有吡啶骨架的杂环化合物具有高可靠性,所以是优选的。尤其是,具有二嗪(嘧啶或吡嗪)骨架的杂环化合物具有高电子传输性,还有助于降低驱动电压。在此所述的物质具有高电子传输性,主要是电子迁移率为10-6cm2/Vs以上的物质。
另外,电子传输层114也可以是两层以上的由上述物质构成的层的叠层,而不局限于单层。
另外,也可以在电子传输层与发光层之间设置控制电子载流子的移动的层。这是对如上所述的电子传输性高的材料添加了少量的电子俘获性高的物质的层,通过控制电子载流子的移动,可以调节载流子平衡。这样的结构对抑制因电子穿过发光层而引起的问题(例如元件使用寿命的下降)有很大的效果。
另外,也可以在电子传输层114和第二电极102之间以接触于第二电极102的方式设置电子注入层115。作为电子注入层115,可以使用氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)等的碱金属、碱土金属或它们的化合物。例如,可以使用将碱金属、碱土金属或它们的化合物包含在由具有电子传输性的物质构成的层中的层。另外,也可以将电子盐(electride)用于电子注入层115。作为电子盐,可以举出对钙和铝的混合氧化物以高浓度添加电子的物质等。通过作为电子注入层115使用在由具有电子传输性的物质构成的层中包含碱金属或碱土金属的层,可以从第二电极102高效率地注入电子,因此是更优选的。
另外,可以设置电荷产生层116,而代替电子注入层115(参照图1B)。电荷产生层116是通过施加电位,可以对与该层的阴极一侧接触的层注入空穴,并且对与该层的阳极一侧接触的层注入电子的层。电荷产生层116至少包括P型层117。P型层117优选使用作为能构成上述空穴注入层111的材料而举出的复合材料形成。另外,P型层117也可以层叠包含作为构成复合材料的材料所述的受主材料的膜和包含空穴传输材料的膜来形成。通过对P型层117施加电位,将电子注入到电子传输层114,并且将空穴注入到用作阴极的第二电极102,使发光元件工作。在此情况下,在电子传输层114中的与电荷产生层116接触的位置存在有包含本发明的一个方式的有机化合物的层,从而可以抑制由于发光元件的驱动时间的积累而发生的亮度下降,因此可以得到使用寿命长的发光元件。
另外,电荷产生层116除了P型层117之外,优选还包括电子中继层118及电子注入缓冲层119中的任一方或双方。
电子中继层118至少包含具有电子传输性的物质,并且具有能够防止电子注入缓冲层119和P型层117的相互作用,并顺利地传递电子的功能。电子中继层118所包含的具有电子传输性的物质的LUMO能级优选在P型层117中的受体性物质的LUMO能级与电子传输层114中的接触于电荷产生层116的层所包含的物质的LUMO能级之间。电子中继层118所使用的具有电子传输性的物质的LUMO能级的具体能级为-5.0eV以上,优选为-5.0eV以上且-3.0eV以下。另外,作为电子中继层118所使用的具有电子传输性的物质,优选使用酞菁类材料或具有金属-氧键和芳香配体的金属配合物。
电子注入缓冲层119可以使用碱金属、碱土金属、稀土金属以及这些物质的化合物(碱金属化合物(包括氧化锂等氧化物、卤化物、碳酸锂或碳酸铯等碳酸盐)、碱土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)或稀土金属的化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐))等电子注入性高的物质。
另外,在电子注入缓冲层119包含具有电子传输性的物质及施主物质的情况下,作为施主物质,除了碱金属、碱土金属、稀土金属和这些物质的化合物(碱金属化合物(包括氧化锂等氧化物、卤化物、碳酸锂或碳酸铯等碳酸盐)、碱土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)或稀土金属的化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐))以外,还可以使用四硫并四苯(tetrathianaphthacene)(简称:TTN)、二茂镍、十甲基二茂镍等有机化合物。另外,作为具有电子传输性的物质,可以使用与上面所说明的构成电子传输层114的材料同样的材料。另外,可以使用本发明的有机化合物。
作为形成第二电极102的物质,可以使用功函数小(具体为3.8eV以下)的金属、合金、导电化合物以及它们的混合物等。作为这种阴极材料的具体例子,可以举出锂(Li)或铯(Cs)等碱金属、镁(Mg)、钙(Ca)或者锶(Sr)等的属于元素周期表中的第1族或第2族的元素、包含它们的合金(MgAg、AlLi)、铕(Eu)、镱(Yb)等稀土金属、以及包含它们的合金等。然而,通过在第二电极102和电子传输层之间设置电子注入层,可以不顾及功函率的大小而将各种导电材料诸如Al、Ag、ITO、包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡等用作第二电极102。可以通过真空蒸镀法或溅射法等的干式法、喷墨法、旋涂法等进行这些导电材料的成膜。另外,可以通过利用溶胶-凝胶法等湿式法形成,也可以通过利用金属材料的膏剂的湿式法形成。
另外,作为包含有机化合物的层103的形成方法,不论干式法或湿式法,都可以使用各种方法。例如,也可以使用真空蒸镀法、照相凹版印刷法、胶版印刷法、丝网印刷法、喷墨法或旋涂法等。
电极也可以利用溶胶-凝胶法或利用金属材料的膏剂形成。另外,也可以通过溅射法、真空蒸镀法等干式法形成电极。
该发光元件发射的光经过第一电极101和第二电极102中的任一方或双方被提取到外部。因此,第一电极101和第二电极102中的任一方或双方由具有透光性的电极形成。
注意,设置在第一电极101与第二电极102之间的层的结构不局限于上述结构。但是,优选采用在离第一电极101及第二电极102远的位置设置空穴与电子重新结合的发光区域的结构,以便抑制由于发光区域与用于电极或载流子注入层的金属接近而发生的猝灭。
另外,为了抑制在发光层中生成的激子的能量转移,与发光层113接触的空穴传输层或电子传输层,尤其是与较近于发光层113中的复合区域的一方接触的载流子传输层优选由其单重激发能级及三重激发能级为第一有机化合物及第二有机化合物以上的物质构成。
参照图1C说明具有层叠有多个发光单元的结构的发光元件(也称为叠层型元件)的方式。该发光元件是在阳极与阴极之间具有多个发光单元的发光元件。一个发光单元具有与图1A所示的包含有机化合物的层103同样的结构。换言之,可以说图1A或图1B所示的发光元件是具有一个发光单元的发光元件,而图1C所示的发光元件是具有多个发光单元的发光元件。
在图1C中,在第一电极501与第二电极502之间层叠有第一发光单元511和第二发光单元512,并且在第一发光单元511与第二发光单元512之间设置有电荷产生层513。第一电极501和第二电极502分别相当于图1A中的第一电极101和第二电极102,并且可以应用与在图1A的说明中记载的材料同样的材料。另外,第一发光单元511和第二发光单元512的结构既可以相同也可以不同。
电荷产生层513具有在对第一电极501及第二电极502施加电压时,对一个发光单元注入电子并对另一个发光单元注入空穴的功能。就是说,在图1C中,在以第一电极的电位比第二电极的电位高的方式施加电压的情况下,电荷产生层513只要是对第一发光单元511注入电子并对第二发光单元512注入空穴即可。
电荷产生层513优选具有与图1B所说明的电荷产生层116同样的结构。因为有机化合物与金属氧化物的复合材料具有良好的载流子注入性及载流子传输性,从而能够实现低电压驱动及低电流驱动。注意,在发光单元的阳极一侧的面接触于电荷产生层513的情况下,电荷产生层513还具有发光单元的空穴注入层的功能,所以在发光单元中也可以不设置空穴注入层。
此外,在设置电子注入缓冲层119的情况下,因为该层具有阳极一侧的发光单元中的电子注入层的功能,所以无需在该发光单元中另外形成电子注入层。
虽然在图1C中说明了具有两个发光单元的发光元件,但是也可以同样地适用于层叠三个以上的发光单元的发光元件。如根据本实施方式的发光元件,通过在一对电极之间将多个发光单元使用电荷产生层513隔开并配置,该元件可以在保持低电流密度的同时能实现高亮度发光,并且能够实现使用寿命更长的元件。另外,可以实现能够进行低电压驱动且功耗低的发光装置。
此外,通过使各发光单元的发光颜色不同,可以以整个发光元件得到所希望的颜色的发光。例如,通过在具有两个发光单元的发光元件中获得来自第一发光单元的红色和绿色的发光颜色以及来自第二发光单元的蓝色的发光颜色,容易得到在整个发光元件中进行白色发光的发光元件。
《光学微腔谐振器(微腔)的结构》
使用反射电极和半透射·半反射电极来构成上述一对电极,由此可以得到具有微腔结构的发光元件。反射电极和半透射·半反射电极相当于上述第一电极和第二电极。在反射电极与半透射·半反射电极之间至少含有包含有机化合物的层,包含有机化合物的层至少含有成为发光区域的发光层。
从包含有机化合物的层所包含的发光层射出的光被反射电极和半透射·半反射电极反射,并且谐振。注意,反射电极的可见光的反射率为40%至100%,优选为70%至100%,并且其电阻率为1×10-2Ωcm以下。另外,半透射·半反射电极的可见光的反射率为20%至80%,优选为40%至70%,并且其电阻率为1×10-2Ωcm以下。
另外,在该发光元件中,通过改变透明导电膜、上述复合材料或载流子传输材料等的厚度而可以改变反射电极与半透射·半反射电极之间的光学距离。由此,可以在反射电极与半透射·半反射电极之间加强谐振的波长的光且使不谐振的波长的光衰减。
在发光层所发射的光中,被反射电极反射回来的光(第一反射光)会给从发光层直接入射到半透射·半反射电极的光(第一入射光)带来很大的干涉,因此优选将反射电极与发光层的光学距离调节为(2n-1)λ/4(注意,n为1以上的自然数,λ为要放大的颜色的波长)。由此,可以使第一反射光与第一入射光的相位一致,由此可以进一步放大从发光层发射的光。
此外,在上述结构中,包含有机化合物的层既可以含有多个发光层,又可以只含有一个发光层,例如,也可以采用如下结构:组合上述串联型发光元件的结构,在一个发光元件中夹着电荷产生层设置多个包含有机化合物的层,在每个包含有机化合物的层中形成一个或多个发光层。
《发光装置》
参照图2A及图2B对本发明的一个方式的发光装置进行说明。图2A是示出发光装置的俯视图,图2B是沿图2A中的线A-B及线C-D切断的截面图。该发光装置作为用来控制发光元件的发光的单元包括由虚线表示的驱动电路部(源极线驱动电路)601、像素部602、驱动电路部(栅极线驱动电路)603。另外,附图标记604是密封衬底,附图标记605是密封材料,由密封材料605围绕的内侧是空间607。
注意,引导布线608是用来传送输入到源极线驱动电路601及栅极线驱动电路603的信号的布线,并且从用作外部输入端子的FPC(柔性印刷电路)609接收视频信号、时钟信号、起始信号、复位信号等。注意,虽然在此只图示出FPC,但是该FPC还可以安装有印刷线路板(PWB)。本说明书中的发光装置不仅包括发光装置主体,而且还包括安装有FPC或PWB的发光装置。
下面,参照图2B说明截面结构。虽然在元件衬底610上形成有驱动电路部及像素部,但是在此示出作为驱动电路部的源极线驱动电路601和像素部602中的一个像素。
作为源极线驱动电路601,形成组合n沟道型FET 623和p沟道型FET的CMOS电路。另外,驱动电路也可以利用各种CMOS电路、PMOS电路或NMOS电路形成。另外,虽然在本实施方式中示出在衬底上形成有驱动电路的驱动器一体型,但是不一定必须要采用该结构,驱动电路也可以形成在外部,而不形成在衬底上。
另外,像素部602由多个像素形成,该多个像素各包括开关用FET611、电流控制用FET612以及与该电流控制用FET612的漏极电连接的第一电极613,但是并不局限于此,也可以采用组合三个以上的FET和电容元件的像素部。
对用于FET的半导体的种类及结晶性没有特别的限制,而可以使用非晶半导体或结晶半导体。作为用于FET的半导体的例子,可以使用第13族半导体、第14族半导体、化合物半导体、氧化物半导体、有机半导体材料,尤其优选使用氧化物半导体。作为该氧化物半导体,例如可以举出In-Ga氧化物、In-M-Zn氧化物(M为Al、Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd)等。另外,通过使用能隙为2eV以上,优选为2.5eV以上,更优选为3eV以上的氧化物半导体材料,可以降低晶体管的关态电流(off-state current),所以是优选的。
此外,以覆盖第一电极613的端部的方式形成有绝缘物614。在此,可以使用正型感光丙烯酸树脂膜形成绝缘物614。
另外,将绝缘物614的上端部或下端部形成为具有曲率的曲面,以获得良好的覆盖性。例如,在使用正型感光丙烯酸树脂作为绝缘物614的材料的情况下,优选只使绝缘物614的上端部包括具有曲率半径(0.2μm至3μm)的曲面。作为绝缘物614,可以使用负型感光树脂或者正型感光树脂。
在第一电极613上形成有包含有机化合物的层616及第二电极617。它们分别相当于图1A所说明的第一电极101、包含有机化合物的层103及第二电极102或者图1C所说明的第一电极501、包含有机化合物的层503及第二电极502。包含有机化合物的层616优选具有实施方式1所记载那样的结构。
并且,通过使用密封材料605将密封衬底604贴合到元件衬底610,形成如下结构,即发光元件618安装在由元件衬底610、密封衬底604以及密封材料605围绕的空间607中。注意,在空间607中填充有填料,作为该填料,除了惰性气体(氮或氩等)以外,还可以使用密封材料605。通过在密封衬底604中形成凹部且在其中设置干燥剂,可以抑制水分所导致的劣化,所以是优选的。
优选使用环氧类树脂或玻璃粉作为密封材料605。另外,这些材料优选是尽可能地不使水或氧透过的材料。另外,作为用于元件衬底610及密封衬底604的材料,除了玻璃衬底或石英衬底以外,还可以使用由FRP(Fiber Reinforced Plastics;玻璃纤维增强塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯、丙烯酸树脂等构成的塑料衬底。
例如,在本说明书等中,可以使用各种衬底来形成晶体管或发光元件。对衬底的种类没有特别的限制。作为该衬底的一个例子,例如可以使用半导体衬底(例如,单晶衬底或硅衬底)、SOI衬底、玻璃衬底、石英衬底、塑料衬底、金属衬底、不锈钢衬底、具有不锈钢箔的衬底、钨衬底、具有钨箔的衬底、柔性衬底、贴合薄膜、包含纤维状的材料的纸或者基材薄膜等。作为玻璃衬底的一个例子,有钡硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃等。作为柔性衬底、贴合薄膜、基材薄膜等的例子,可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯、聚酯、聚氟化乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、芳族聚酰胺、环氧树脂、无机蒸镀薄膜、纸类等。尤其是,通过使用半导体衬底、单晶衬底或SOI衬底等制造晶体管,能够制造特性、尺寸或形状等的偏差小、电流能力高且尺寸小的晶体管。当利用上述晶体管构成电路时,可以实现电路的低功耗化或电路的高集成化。
另外,也可以作为衬底使用柔性衬底,并在柔性衬底上直接形成晶体管或发光元件。或者,也可以在衬底与晶体管之间或在衬底与发光元件之间设置剥离层。当剥离层上制造半导体装置的一部分或全部,然后将其从衬底分离并转置到其他衬底上时可以使用剥离层。此时,也可以将晶体管转置到耐热性低的衬底或柔性衬底上。另外,作为上述剥离层,例如可以使用钨膜与氧化硅膜的无机膜的叠层结构或衬底上形成有聚酰亚胺等有机树脂薄膜的结构等。
也就是说,也可以使用一个衬底来形成晶体管或发光元件,然后将晶体管或发光元件转置到另一个衬底上。作为晶体管或发光元件被转置的衬底,不仅可以使用上述可以形成晶体管或发光元件的衬底,还可以使用纸衬底、玻璃纸衬底、芳族聚酰胺薄膜衬底、聚酰亚胺薄膜衬底、石材衬底、木材衬底、布衬底(包括天然纤维(丝、棉、麻)、合成纤维(尼龙、聚氨酯、聚酯)或再生纤维(醋酯纤维、铜氨纤维、人造纤维、再生聚酯)等)、皮革衬底、橡皮衬底等。通过使用上述衬底,可以实现特性良好的晶体管、功耗小的晶体管、不易损坏的装置、耐热性的提高、轻量化或薄型化。
图3A及图3B示出通过形成呈现白色发光的发光元件,并设置着色层(滤色片)等来实现了全彩色化的发光装置的例子。图3A示出衬底1001、基底绝缘膜1002、栅极绝缘膜1003、栅电极1006、栅电极1007、栅电极1008、第一层间绝缘膜1020、第二层间绝缘膜1021、周边部1042、像素部1040、驱动电路部1041、发光元件的第一电极1024W、1024R、1024G、1024B、分隔壁1025、包含有机化合物的层1028、发光元件的第二电极1029、密封衬底1031、密封材料1032等。
另外,在图3A中,着色层(红色着色层1034R、绿色着色层1034G、蓝色着色层1034B)设置在透明基材1033上。还可以另外设置黑色层(黑矩阵)1035。对准设置有着色层及黑色层的透明基材1033的位置,并将其固定在衬底1001上。此外,着色层及黑色层也可以被保护层1036覆盖。另外,图3A示出光不透过着色层而透射到外部的发光层及光透过各颜色的着色层而透射到外部的发光层,不透过着色层的光成为白色光且透过着色层的光成为红色光、蓝色光、绿色光,因此能够以四个颜色的像素显示图像。
本发明的一个方式的发光元件也可以为发光效率高的发光元件以及功耗低的发光元件,因此使用该发光元件的发光装置可以为功耗低的发光装置。另外,与使用磷光发光物质的发光装置相比,可以实现廉价且供给稳定的发光装置。
图3B示出将着色层(红色着色层1034R、绿色着色层1034G、蓝色着色层1034B)形成在栅极绝缘膜1003与第一层间绝缘膜1020之间的例子。如上所述,也可以将着色层设置在衬底1001与密封衬底1031之间。
另外,虽然以上说明了具有在形成有FET的衬底1001一侧提取光的结构(底部发射型)的发光装置,但是也可以采用具有在密封衬底1031一侧提取光的结构(顶部发射型)的发光装置。图4示出顶部发射型发光装置的截面图。在此情况下,衬底1001可以使用不使光透过的衬底。直到制造连接FET与发光元件的阳极的连接电极为止的工序与底部发射型发光装置同样地进行。然后,以覆盖电极1022的方式形成第三层间绝缘膜1037。该第三层间绝缘膜也可以具有平坦化的功能。第三层间绝缘膜1037可以使用与第二层间绝缘膜相同的材料或其他各种材料形成。
虽然在此将发光元件的第一电极1024W、1024R、1024G、1024B都用作阳极,但也可以将其用作阴极。另外,在采用如图4所示的顶部发射型发光装置的情况下,第一电极优选为反射电极。包含有机化合物的层1028采用如图1A所示的包含有机化合物的层103或图1B所示的包含有机化合物的层503的结构,并且采用能够实现白色发光的元件结构。
在采用如图4所示的顶部发射结构的情况下,可以使用设置有着色层(红色着色层1034R、绿色着色层1034G、蓝色着色层1034B)的密封衬底1031进行密封。也可以在密封衬底1031上设置有位于像素与像素之间的黑色层(黑矩阵)1035。着色层(红色着色层1034R、绿色着色层1034G、蓝色着色层1034B)或黑色层也可以由保护层覆盖。另外,作为密封衬底1031使用具有透光性的衬底。
另外,虽然在此示出了以红色、绿色、蓝色、白色这四个颜色进行全彩色显示的例子,但是并不局限于此。也可以以红色、绿色、蓝色这三个颜色或红色、绿色、蓝色、黄色这四个颜色进行全彩色显示。
图5A和图5B示出本发明的一个方式的无源矩阵型发光装置。注意,图5A示出发光装置的透视图,图5B是沿图5A的线X-Y切断的截面图。在图5A和图5B中,在衬底951上的电极952与电极956之间设置有包含有机化合物的层955。电极952的端部被绝缘层953覆盖。在绝缘层953上设置有分隔壁层954。分隔壁层954的侧壁具有如下倾斜,即越接近衬底表面,两个侧壁之间的间隔越窄。换句话说,分隔壁层954的短边方向的截面是梯形,底边(朝向与绝缘层953的面方向相同的方向并与绝缘层953接触的边)比上边(朝向与绝缘层953的面方向相同的方向并与绝缘层953不接触的边)短。如此,通过设置分隔壁层954,可以防止起因于静电等的发光元件的不良。
以上说明的发光装置能够利用形成在像素部中的FET控制配置为矩阵状的微小的多个发光元件中的每一个,所以上述发光装置适合用作进行图像显示的显示装置。
《照明装置》
参照图6A及图6B对本发明的一个方式的照明装置进行说明。图6B是照明装置的俯视图,图6A是沿图6B中的e-f切割的截面图。
在该照明装置中,在用作支撑体的具有透光性的衬底400上形成有第一电极401。第一电极401相当于图1A及图1B中的第一电极101。当从第一电极401一侧提取光时,第一电极401使用具有透光性的材料形成。
在衬底400上形成用来对第二电极404供应电压的焊盘412。
在第一电极401上形成有包含有机化合物的层403。包含有机化合物的层403相当于图1A及图1C中的包含有机化合物的层103或包含有机化合物的层503等。另外,关于各结构,可以参照实施方式1的说明。
以覆盖包含有机化合物的层403的方式形成第二电极404。第二电极404相当于图1A中的第二电极102。当从第一电极401一侧提取光时,第二电极404包含反射率高的材料形成。通过使第二电极404与焊盘412连接,对第二电极404供应电压。
由第一电极401、包含有机化合物的层403以及第二电极404形成发光元件。通过使用密封剂405、406将该发光元件固定在密封衬底407,并进行密封来制造照明装置。也可以只使用密封剂405、406中的一个。另外,也可以在内侧的密封剂406(在图6B中未图示)中混合干燥剂,由此能够吸收水分而提高可靠性。
另外,通过以延伸到密封剂405、406的外部的方式设置焊盘412以及第一电极401的一部分,可以将其用作外部输入端子。另外,也可以在其上设置安装有转换器等的IC芯片420等。
《电子设备》
以下说明作为本发明的一个方式的电子设备的例子。作为电子设备,可以例如举出电视装置(也称为电视机或电视接收机)、用于计算机等的显示器、数码相机、数码摄像机等影像拍摄装置、数码相框、移动电话机(也称为移动电话、移动电话装置)、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置、弹珠机等大型游戏机等。以下,示出这些电子设备的具体例子。
图7A示出电视装置的一个例子。在电视装置中,框体7101中组装有显示部7103。另外,在此示出利用支架7105支撑框体7101的结构。可以利用显示部7103显示图像,显示部7103可以通过将发光元件排列为矩阵状而构成。
可以通过利用框体7101所具备的操作开关或另行提供的遥控操作机7110进行电视装置的操作。通过利用遥控操作机7110所具备的操作键7109,可以控制频道及音量,由此可以控制显示在显示部7103中的图像。另外,也可以在遥控操作机7110中设置用来显示从该遥控操作机7110输出的信息的显示部7107。
另外,电视装置采用具备接收机、调制解调器等的结构。可以通过接收机接收一般的电视广播。再者,通过调制解调器连接到有线或无线方式的通信网络,能够进行单向(从发送者到接收者)或双向(发送者和接收者之间或接收者之间等)的信息通信。
图7B1示出计算机,该计算机包括主体7201、框体7202、显示部7203、键盘7204、外部连接端口7205、指向装置7206等。另外,该计算机通过将发光元件排列为矩阵状并用于显示部7203而制造。图7B1中的计算机也可以为如图7B2所示的方式。图7B2所示的计算机设置有第二显示部7210代替键盘7204及指向装置7206。第二显示部7210是触摸面板,通过利用手指或专用笔操作显示在第二显示部7210上的输入用显示,能够进行输入。另外,第二显示部7210不仅能够显示输入用显示,而且可以显示其他图像。另外,显示部7203也可以是触摸面板。因为两个屏面通过铰链部连接,所以可以防止当收纳或搬运时发生如屏面受伤、损坏等问题。
图7C示出便携式信息终端的一个例子。便携式信息终端具备组装在框体7401中的显示部7402、操作按钮7403、外部连接端口7404、扬声器7405、麦克风7406等。另外,便携式信息终端包括其中发光元件被排列为矩阵状的显示部7402。
图7C所示的便携式信息终端也可以具有通过用手指等触摸显示部7402来输入信息的结构。在此情况下,能够通过用手指等触摸显示部7402来进行打电话或编写电子邮件等的操作。
显示部7402主要有三种屏面模式。第一是以图像的显示为主的显示模式,第二是以文字等的信息的输入为主的输入模式,第三是混合显示模式和输入模式的两个模式的显示输入模式。
例如,在打电话或编写电子邮件的情况下,可以采用将显示部7402主要用于输入文字的文字输入模式而进行在屏面上显示的文字的输入操作。在此情况下,优选在显示部7402的屏面的大部分中显示键盘或号码按钮。
另外,通过在移动电话机内部设置具有陀螺仪和加速度传感器等检测倾斜度的传感器的检测装置,可以判断移动电话机的方向(纵或横)而自动进行显示部7402的屏面显示的切换。
另外,通过触摸显示部7402或对框体7401的操作按钮7403进行操作,来进行屏面模式的切换。或者,也可以根据显示在显示部7402上的图像的种类切换屏面模式。例如,当显示在显示部上的图像信号为动态图像的数据时,将屏面模式切换成显示模式,而当该图像信号为文字数据时,将屏面模式切换成输入模式。
另外,当在输入模式中通过检测显示部7402的光传感器所检测的信号而得知在一定期间内没有显示部7402的触摸操作输入时,也可以将屏面模式控制为从输入模式切换成显示模式。
也可以将显示部7402用作图像传感器。例如,通过用手掌或手指触摸显示部7402,来拍摄掌纹、指纹等,能够进行个人识别。另外,通过在显示部中使用发射近红外光的背光或发射近红外光的感测用光源,也能够拍摄手指静脉、手掌静脉等。
注意,上述电子设备可以适当地组合本说明书中所示的结构而使用。
另外,优选将本发明的一个方式的发光元件用于显示部。该发光元件可以成为发光效率高的发光元件。还可以成为驱动电压低的发光元件。因此,包括本发明的一个方式的发光元件的电子设备可以成为功耗小的电子设备。
图8示出将发光元件用于背光源的液晶显示装置的一个例子。图8所示的液晶显示装置包括框体901、液晶层902、背光单元903以及框体904,液晶层902与驱动器IC905连接。在背光单元903中使用发光元件,并且通过端子906将电流供应到背光单元903。
作为发光元件优选使用本发明的一个方式的发光元件,通过将该发光元件用于液晶显示装置的背光源,能够得到低功耗的背光源。
图9示出本发明的一个方式的台灯的例子。图9所示的台灯包括框体2001和光源2002,并且作为光源2002采用使用发光元件的照明装置。
图10示出室内的照明装置3001的例子。优选将本发明的一个方式的发光元件用于该照明装置3001。
图11示出本发明的一个方式的汽车。在该汽车的挡风玻璃或仪表盘中安装有发光元件。显示区域5000至显示区域5005是使用发光元件设置的显示区域。优选使用本发明的一个方式的发光元件,通过使用该发光元件可以实现功耗小的发光元件。另外,由此可以降低显示区域5000至显示区域5005的功耗,所以适于车载。
显示区域5000和显示区域5001是设置在汽车的挡风玻璃上的使用发光元件的显示装置。通过使用具有透光性的电极形成第一电极和第二电极,可以将该发光元件形成为能看到对面一侧的所谓的透视式显示装置。当采用透视式显示时,即使将该透视式显示装置设置在汽车的挡风玻璃上,也不妨碍视野。另外,在设置用于驱动的晶体管等的情况下,优选使用具有透光性的晶体管,诸如使用有机半导体材料的有机晶体管或使用氧化物半导体的晶体管等。
显示区域5002是设置在立柱部分的使用发光元件的显示装置。通过在显示区域5002上显示来自设置在车体上的成像单元的图像,可以补充被立柱遮挡的视野。另外,同样地,设置在仪表盘部分上的显示区域5003通过显示来自设置在汽车外侧的成像单元的图像,能够弥补被车体遮挡的视野的死角,从而提高安全性。通过显示图像以弥补看不见的部分,能够更自然且简单地确认安全。
显示区域5004和显示区域5005可以提供导航信息、速度表、转速表、行驶距离、加油量、排档状态、空调的设定以及其他各种信息。使用者可以适当地改变显示内容及布置。另外,这些信息也可以显示在显示区域5000至显示区域5003上。另外,也可以将显示区域5000至显示区域5005用作照明装置。
图12A和图12B是能够进行折叠的平板终端的一个例子。图12A是打开状态的平板终端,并且包括框体9630、显示部9631a、显示部9631b、显示模式切换开关9034、电源开关9035、省电模式切换开关9036及夹子9033。此外,通过将包括本发明的一个方式的发光元件的发光装置用于显示部9631a和显示部9631b中的一个或两个来制造该平板终端。
在显示部9631a中,可以将其一部分用作触摸面板区域9632a,并且可以通过触摸所显示的操作键9637来输入数据。此外,例示出显示部9631a的一半只具有显示的功能,并且另一半具有触摸面板的功能的结构,但是不局限于该结构。也可以采用使显示部9631a的所有的区域具有触摸面板的功能的结构。例如,可以使显示部9631a的整个面显示键盘按钮来将其用作触摸面板,并且将显示部9631b用作显示屏面。
此外,显示部9631b与显示部9631a同样,也可以将其一部分用作触摸面板区域9632b。此外,通过使用手指或触屏笔等触摸触摸面板上的键盘显示切换按钮9639,可以在显示部9631b上显示键盘按钮。
此外,也可以对触摸面板区域9632a和触摸面板区域9632b同时进行触摸输入。
另外,显示模式切换开关9034能够切换竖屏显示和横屏显示等显示的方向以及黑白显示和彩色显示等。省电模式切换开关9036可以根据平板终端所内置的光传感器所检测的使用时的外光的光量,将显示的亮度设定为最合适的亮度。平板终端除了光传感器以外还可以内置陀螺仪和加速度传感器等检测倾斜度的传感器等的其他检测装置。
此外,图12A示出显示部9631b的显示面积与显示部9631a的显示面积相同的例子,但是不局限于此,可以使其中一个的尺寸和另一个的尺寸不同,也可以使它们的显示品质有差异。例如可以采用显示部9631a和9631b中的一个与另一个相比可以进行高精细的显示的结构。
图12B是合上状态的平板终端,图12B示出本实施方式的平板终端具备框体9630、太阳能电池9633、充放电控制电路9634、电池9635以及DCDC转换器9636的例子。此外,在图12B中,作为充放电控制电路9634的一个例子示出具有电池9635和DCDC转换器9636的结构。
此外,平板终端能够进行折叠,因此不使用时可以合上框体9630。因此,可以保护显示部9631a和显示部9631b,而可以提供一种耐久性高且从长期使用的观点来看可靠性高的平板终端。
此外,图12A和图12B所示的平板终端还可以具有如下功能:显示各种各样的信息(静态图像、动态图像、文字图像等)的功能;将日历、日期或时刻等显示在显示部上的功能;对显示在显示部上的信息进行操作或编辑的触摸输入的功能;通过各种各样的软件(程序)控制处理的功能等。
通过利用安装在平板终端的表面上的太阳能电池9633,可以将电力供应到触摸面板、显示部或图像信号处理部等。另外,通过将太阳能电池9633设置在框体9630的一个面或两个面,可以高效地对电池9635进行充电,所以是优选的。
另外,参照图12C所示的方框图对图12B所示的充放电控制电路9634的结构和工作进行说明。图12C示出太阳能电池9633、电池9635、DCDC转换器9636、转换器9638、开关SW1至SW3以及显示部9631,电池9635、DCDC转换器9636、转换器9638、开关SW1至SW3对应于图12B所示的充放电控制电路9634。
首先,说明在利用外光使太阳能电池9633发电时的工作的例子。使用DCDC转换器9636将太阳能电池9633所产生的电力的电压升压或降压到用来对电池9635进行充电的电压。并且,当利用来自太阳能电池9633的电力使显示部9631工作时使开关SW1导通,并且,利用转换器9638将该电力的电压升压或降压到显示部9631所需要的电压。另外,当不进行显示部9631中的显示时,使开关SW1关闭且使开关SW2导通来对电池9635进行充电。
注意,作为发电单元的一个例子示出太阳能电池9633,但发电单元不局限于此,也可以使用压电元件(piezoelectric element)或热电转换元件(珀耳帖元件(Peltierelement))等其他发电单元进行电池9635的充电。也可以使用以无线(不接触)的方式能够收发电力来进行充电的无线电力传输模块或组合其他充电单元进行充电,并且也可以不包括发电单元。
另外,只要具备上述显示部9631,就不局限于图12A至图12C所示的平板终端。
另外,图13A至图13C示出能够折叠的便携式信息终端9310。图13A示出展开状态的便携式信息终端9310。图13B示出从展开状态和折叠状态中的一个状态变为另一个状态时的中途状态的便携式信息终端9310。图13C示出折叠状态的便携式信息终端9310。便携式信息终端9310在折叠状态下可携带性好,在展开状态下因为具有无缝拼接的较大的显示区域所以显示一览性强。
显示面板9311由铰链部9313所连接的三个框体9315来支撑。此外,显示面板9311也可以为安装有触摸传感器(输入装置)的触摸面板(输入/输出装置)。此外,显示面板9311通过铰链部9313使两个框体9315之间弯折,可以使便携式信息终端9310从展开状态可逆性地变为折叠状态。可以将本发明的一个方式的发光装置用于显示面板9311。显示面板9311中的显示区域9312是位于折叠状态的便携式信息终端9310的侧面的显示区域9312。在显示区域9312中可以显示信息图标以及使用次数多的软件或程序的快捷方式等,能够顺畅地进行确认信息或开启软件。
实施例1
在本实施例中,对作为实施方式1所说明的本发明的一个方式的发光元件的发光元件1至发光元件4进行说明。下面示出在发光元件1至发光元件4中使用的有机化合物的结构式。
(发光元件1的制造方法)
首先,在玻璃衬底上通过溅射法形成包含硅或氧化硅的铟锡氧化物(ITSO),以形成第一电极101。第一电极101的厚度为110nm,电极面积为2mm×2mm。
接着,作为在衬底上形成发光元件的预处理,在用水洗涤衬底表面并以200℃焙烧1小时之后,进行UV臭氧处理370秒。
然后,将衬底放入到其内部被减压到10-4Pa左右的真空蒸镀装置中,在真空蒸镀装置内的加热室中以170℃进行真空焙烧30分钟,之后对衬底进行冷却30分钟左右。
接着,以使形成有第一电极101的面朝下的方式将形成有第一电极101的衬底固定在设置于真空蒸镀装置内的衬底支架上,并将压力降低到10-4Pa左右,然后在第一电极101上通过利用电阻加热的蒸镀法将上述结构式(i)所示的4,4',4”-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并噻吩)(简称:DBT3P-II)和氧化钼(VI)以重量比为4:2(=DBT3P-II:氧化钼)、厚度为60nm的方式共蒸镀,由此形成空穴注入层111。
接着,在空穴注入层111上形成20nm厚的上述结构式(ii)所示的4-苯基-4'-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(简称:BPAFLP)的膜,由此形成空穴传输层112。
并且,在空穴传输层112上,将上述结构式(iii)所示的4-{3-[3’-(9H-咔唑-9-基)]联苯-3-基}苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶(简称:4mCzBPBfpm)、上述结构式(iv)所示的N-(1,1’-联苯-4-基)-9,9-二甲基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9H-芴-2-胺(简称:PCBBiF)、上述结构式(iv)所示的2,8-二-叔丁-5,11-双(4-叔丁苯基)-6,12-二苯基并四苯(简称:TBRb)以重量比为0.8:0.2:0.01(=4mCzBPBfpm:PCBBiF:TBRb)、厚度为40nm的方式共蒸镀,由此形成发光层113。
接着,在发光层113上作为电子传输层114形成20nm厚的4mCzBPBfpm,然后作为电子注入层115形成10nm厚的上述结构式(v)所示的红菲绕啉(简称:BPhen)。
在形成电子传输层及电子注入层115后,通过蒸镀1nm厚的氟化锂(LiF)以及200nm厚的铝来形成第二电极102,由此制造本实施例的发光元件1。
(发光元件2的制造方法)
在发光元件2中,将发光元件1的发光层113中的PCBBiF换为上述结构式(vii)所示的N-(4-联苯)-N-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9-苯基-9H-咔唑-3-胺(简称:PCBiF),而其他结构都与发光元件1相同。
(发光元件3的制造方法)
在发光元件3中,将发光元件1的发光层113中的PCBBiF换为上述结构式(viii)所示的2-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]螺-9,9'-联芴(简称:PCASF),而其他结构都与发光元件1相同。
(发光元件4的制造方法)
在发光元件4中,将发光元件1的发光层113中的PCBBiF换为上述结构式(ix)所示的3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯氨基]-9-苯基咔唑(简称:PCzPCA1),而其他结构都与发光元件1相同。
下面的表示出发光元件1至发光元件4的元件结构。
[表1]
在氮气氛的手套箱中,以不使发光元件暴露于大气的方式使用玻璃衬底对发光元件1至发光元件4进行密封(将密封剂涂敷在元件的周围,在密封时进行UV处理以及在80℃的温度下的1小时的热处理),然后对这些发光元件的初期特性进行测定。另外,该测定在室温下(在保持为25℃的气氛中)进行。
关于发光元件1至发光元件4,图14示出其亮度-电流密度特性,图15示出其电流效率-亮度特性,图16示出其亮度-电压特性,图17示出其电流-电压特性,图18示出其外量子效率-亮度特性,图19示出其发射光谱。另外,表2示出各发光元件的1000cd/m2附近的主要特性。
[表2]
由图14至图19以及表2可知,每个发光元件都具有良好的特性。每个发光元件都示出大大超出将光提取效率假设为30%时的荧光发光元件的理论极限值7.5%的外量子效率,尤其是,发光元件3的外量子效率的最大值为19.3%,这是非常良好的效率。注意,发光元件1至发光元件4并不具有用来提高光提取效率的特别的结构,因此可以推测其光提取效率为与上述假设同样的30%左右。另外,驱动电压都是3.0V,由此可知它们能够以非常低的电压驱动。
如此,作为对荧光发光物质的能量供体使用激基复合物,并且形成激基复合物的两种有机化合物中的一个为具有包括苯并呋喃并嘧啶骨架或苯并噻吩并嘧啶骨架的第一骨架的物质的本发明的一个方式的发光元件可以成为发光效率非常良好的荧光发光元件。另外,还可以以低电压驱动。
在此,参照图21A至图21D对各元件的发光层所含的第一有机化合物和第二有机化合物以及它们形成的激基复合物进行说明。图21A至图21D是在发光元件1至发光元件4中使用的第一有机化合物和第二有机化合物的薄膜的光致发光(PL)光谱,以及作为发光层包括将该第一有机化合物和第二有机化合物混合的膜的发光元件的电致发光(EL)光谱。
图21A示出4mCzBPBfpm薄膜和PCBBiF薄膜的PL光谱以及将它们用于发光层的发光元件A的EL光谱,图21B示出4mCzBPBfpm薄膜和PCBiF薄膜的PL光谱以及将它们用于发光层的发光元件B的EL光谱,图21C示出4mCzBPBfpm薄膜和PCASF薄膜的PL光谱以及将它们用于发光层的发光元件C的EL光谱,图21D示出4mCzBPBfpm薄膜和PCzPCA1薄膜的PL光谱以及将它们用于发光层的发光元件D的EL光谱。
注意,在每个图表中,在对其EL光谱进行了测定的元件的发光层中,没有使用发光元件1至发光元件4所使用的荧光发光物质的TBRb。另外,上述对其EL光谱进行了测定的发光元件A至发光元件D分别对应于发光元件1至发光元件4,并且其元件结构是从所对应的发光元件中仅去除了TBRb的结构。
由该结果可知,在图21A至图21D中,元件的EL光谱都位于比第一有机化合物、第二有机化合物单独的PL光谱更长波长一侧。
另外,可知其光谱的发光峰值是一个,并且是来自单一状态的发光。由此可知,在本实施例的发光元件中使用的第一有机化合物和第二有机化合物形成激基复合物的可能性很高。
如此,可知:在本实施例中的发光元件1至发光元件4中,在发光层中第一有机化合物和第二有机化合物形成激基复合物,并且通过从该激基复合物到荧光发光物质的能量转移而得到效率非常良好的发光元件。
注意,虽然在薄膜的PL光谱和元件的EL光谱中多少存在一些峰值位置或光谱形状的差异,但是该差异不会给关于形成激基复合物的可能性的评论带来很大影响。
符号说明
101 第一电极
102 第二电极
103 包含有机化合物的层
111 空穴注入层
112 空穴传输层
113 发光层
114 电子传输层
115 电子注入层
116 电荷产生层
131_1 第一有机化合物
131_2 第二有机化合物
132 荧光发光物质
400 衬底
401 第一电极
403 包含有机化合物的层
404 第二电极
405 密封剂
406 密封剂
407 密封衬底
412 焊盘
420 IC芯片
501 第一电极
502 第二电极
503 包含有机化合物的层
511 第一发光单元
512 第二发光单元
513 电荷产生层
601 驱动电路部(源极线驱动电路)
602 像素部
603 驱动电路部(栅极线驱动电路)
604 密封衬底
605 密封材料
607 空间
608 布线
609 FPC(柔性印刷电路)
610 元件衬底
611 开关用FET
612 电流控制用FET
613 第一电极
614 绝缘物
616 包含有机化合物的层
617 第二电极
618 发光元件
623 n沟道型FET
624 p沟道型FET
901 框体
902 液晶层
903 背光单元
904 框体
905 驱动器IC
906 端子
9310 便携式信息终端
9311 显示面板
9312 显示区域
9313 铰链部
9315 框体
951 衬底
952 电极
953 绝缘层
954 分隔壁层
955 包含有机化合物的层
956 电极
1001 衬底
1002 基底绝缘膜
1003 栅极绝缘膜
1006 栅电极
1007 栅电极
1008 栅电极
1020 第一层间绝缘膜
1021 第二层间绝缘膜
1022 电极
1024W 发光元件的第一电极
1024R 发光元件的第一电极
1024G 发光元件的第一电极
1024B 发光元件的第一电极
1025 分隔壁
1028 包含有机化合物的层
1029 发光元件的第二电极
1031 密封衬底
1032 密封材料
1033 透明基材
1034R 红色着色层
1034G 绿色着色层
1034B 蓝色着色层
1035 黑色层(黑矩阵)
1036 保护层
1037 第三层间绝缘膜
1040 像素部
1041 驱动电路部
1042 周边部
2001 框体
2002 光源
3001 照明装置
5000 显示区域
5001 显示区域
5002 显示区域
5003 显示区域
5004 显示区域
5005 显示区域
7101 框体
7103 显示部
7105 支架
7107 显示部
7109 操作键
7110 遥控操作机
7201 主体
7202 框体
7203 显示部
7204 键盘
7205 外部连接端口
7206 指向装置
7210 第二显示部
7401 框体
7402 显示部
7403 操作按钮
7404 外部连接端口
7405 扬声器
7406 麦克风
9033 夹子
9034 开关
9035 电源开关
9036 开关
9038 操作开关
9630 框体
9631 显示部
9631a 显示部
9631b 显示部
9632a 触摸面板区域
9632b 触摸面板区域
9633 太阳能电池
9634 充放电控制电路
9635 电池
9636 DCDC转换器
9638 转换器
9637 操作键
9639 按钮
Claims (23)
1.一种发光元件,包括:
第一电极;
第二电极;以及
所述第一电极与所述第二电极之间的包含有机化合物的层,
其中,所述层包括包含荧光物质、第一有机化合物和第二有机化合物的第一层,
所述第一有机化合物和所述第二有机化合物形成激基复合物,
所述激基复合物呈现热活化延迟荧光,
所述第一有机化合物具有包括苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶骨架或苯并噻吩并[3,2-d]嘧啶骨架的第一骨架和包含咔唑骨架或二苯并噻吩骨架的第二骨架,
所述第一骨架与所述第二骨架通过连接基连接,
所述第一骨架的4位与所述连接基键合,
所述第二有机化合物具有富π电子型芳杂环骨架或芳香胺骨架,并且
所述发光元件是荧光发光元件。
2.根据权利要求1所述的发光元件,
其中所述第二骨架是所述二苯并噻吩骨架,
并且所述二苯并噻吩骨架的4位与所述连接基键合。
3.根据权利要求1所述的发光元件,
其中所述第二骨架是所述咔唑骨架,
并且所述咔唑骨架的9位与所述连接基键合。
4.根据权利要求1所述的发光元件,其中所述连接基是碳原子数为6至60的2价的基团。
5.根据权利要求1所述的发光元件,其中所述连接基是碳原子数为6至60的2价的芳香烃基。
6.根据权利要求1所述的发光元件,其中所述连接基是取代或未取代的碳原子数为6至13的2价的基团。
7.根据权利要求1所述的发光元件,其中所述连接基是取代或未取代的碳原子数为6至13的2价的芳香烃基。
8.根据权利要求1所述的发光元件,其中所述连接基是联苯二基。
9.根据权利要求8所述的发光元件,其中所述联苯二基是3,3’-联苯二基。
10.根据权利要求1所述的发光元件,其中所述激基复合物的三重激发能级高于所述荧光物质的三重激发能级。
11.根据权利要求1所述的发光元件,其中所述第一有机化合物及所述第二有机化合物的三重激发能级高于所述激基复合物的三重激发能级。
12.根据权利要求1所述的发光元件,其中所述激基复合物的发射光谱与所述荧光物质的最低能量一侧的吸收带重叠。
13.根据权利要求1所述的发光元件,
其中所述第一有机化合物具有电子传输性,
并且所述第二有机化合物具有空穴传输性。
14.根据权利要求1所述的发光元件,其中所述激基复合物的PL发光中的延迟荧光的比率为5%以上。
15.根据权利要求1所述的发光元件,其中所述激基复合物的PL发光中的延迟荧光寿命为1μs以上且50μs以下。
16.一种发光装置,包括:
权利要求1所述的发光元件,以及
晶体管和衬底中的至少一者。
17.一种电子设备,包括:
权利要求16所述的发光装置,以及
传感器、操作按钮、扬声器和麦克风中的至少一者。
18.一种照明装置,包括:
权利要求16所述的发光装置,以及
框体。
19.一种具有发光元件的发光装置,包括:
衬底上的第一电极;
所述衬底上的第二电极;以及
所述第一电极与所述第二电极之间的包含有机化合物的层,
其中,所述层包括包含荧光物质、第一有机化合物和第二有机化合物的第一层,
所述第一有机化合物和所述第二有机化合物形成激基复合物,
所述激基复合物呈现热活化延迟荧光,
所述第一有机化合物具有包括苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶骨架或苯并噻吩并[3,2-d]嘧啶骨架的第一骨架和包含咔唑骨架或二苯并噻吩骨架的第二骨架,
所述第一骨架与所述第二骨架通过连接基连接,
所述第一骨架的4位与所述连接基键合,
所述第二有机化合物具有富π电子型芳杂环骨架或芳香胺骨架,并且
所述发光元件是没有使用磷光发光材料的荧光发光元件。
20.根据权利要求19所述的发光装置,其中所述第二骨架是所述咔唑骨架,并且
所述咔唑骨架的9位与所述连接基键合。
21.根据权利要求19所述的发光装置,其中所述激基复合物的PL发光中的延迟荧光寿命为1μs以上且50μs以下。
22.根据权利要求19所述的发光装置,其中所述连接基是碳原子数为6至60的2价的基团。
23.根据权利要求19所述的发光装置,其中所述连接基是联苯二基。
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