CN108431983B - 薄膜和有机电致发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供发光寿命长的薄膜和有机电致发光元件。通过一种薄膜来解决上述课题,所述薄膜含有发光性金属络合物和主体,所述发光性金属络合物由通式(1)所示并且满足式(1),所述主体为在室温下显示磷光发光的非金属有机化合物、显示热活化延迟荧光的化合物或在显示高于最低单线激发态的能级的单线激发态与显示高于最低三线激发态的能级的三线激发态之间出现反向系间窜越现象的化合物。

Description

薄膜和有机电致发光元件
技术领域
本发明涉及薄膜和有机电致发光元件。
背景技术
以有机电致发光元件(以下,有时称为“有机EL元件”)为代表的有机电子设备所使用的发光性的薄膜至少含有掺杂剂和主体这两种化合物。
作为掺杂剂,多使用含有Ir、Ru、Pt之类的重原子的金属络合物。其理由是因为这些金属络合物能够通过重原子效应而进行从单线激发态向三线激发态的原本禁阻的自旋翻转,原理上能够实现最大100%的内部量子效率。
另一方面,主体具有以下的2个作用,可考虑这些作用而进行选择或设计。
第1个是有效地使载流子从主体向掺杂剂移动的作用。该作用对于使有机EL元件等进行电场驱动时,提高掺杂剂上的载流子的再结合概率,换言之,提高掺杂剂上的激子的生成概率而言,是重要的作用。
第2个是有效地使激子的能量从主体向掺杂剂转移的作用。该作用是将载流子在主体上再结合而生成的激子的能量没有浪费地向掺杂剂转移的作用,在实现高的内部量子效率方面是重要的。
迄今为止,存在很多将含有如上所述的掺杂剂和主体的薄膜应用于有机电子设备的例子,特别是关于含有绿色或红色发光的金属络合物的薄膜,报道有能实现实用化水平的发光寿命的例子。
另一方面,关于含有蓝色磷光发光金属络合物(以下,有时称为“蓝色磷光性金属络合物”)的薄膜,还未得到充分的发光寿命。其理由是因为蓝色磷光性金属络合物的能量级(以下,也简称为“能级”)比红色、绿色的能级高,能量容易转移到因掺杂剂和主体的凝聚·分解等而生成的能级低的猝灭物质。
在此,猝灭物质生成时的掺杂剂的猝灭现象可以通过下述所示的Stern-Volmer的式(数学式(1))进行说明。
[数1]
Figure BDA0001720978560000021
所述数学式(1)中,PL(with Quencher)表示存在猝灭物质时的发光强度、PL0(without Quencher)表示不存在猝灭物质时的发光强度,Kq表示从发光材料向猝灭物质的能量转移速率,[Q](=Kd×t)为猝灭物质浓度,Kd为基于凝聚·分解等的猝灭物质的生成速度,t为基于光或电流的累积激发时间,τ0为不存在猝灭物质时的发光材料的磷光寿命。
应予说明,关于蓝色磷光性金属络合物,例如,在专利文献1中公开了使用Ir的金属络合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2006/121811号
发明内容
蓝色磷光性金属络合物的磷光寿命(τ)为数μs~数100μs左右,原理上,与荧光发光材料的荧光寿命相比,长2~3个数量级。另外,蓝色磷光性金属络合物由于三线激发态的能级高,因此,掺杂剂的发光光谱和猝灭物质的吸收光谱容易产生重叠,能量转移速率(Kq)变大。
将这些事实套用于所述的数学式(1)则可知,蓝色磷光性金属络合物在原理上容易引起猝灭,发光寿命不够长。
而且,关于专利文献1涉及的技术,其发光寿命也不够长(详细理由进行后述),对于发光寿命,仍有改善的余地。
本发明是鉴于上述状况而完成的,其课题在于提供发光寿命长的薄膜和有机电致发光元件。
即,本发明的上述课题通过下述的构成来解决。
1.一种薄膜,其特征在于,含有发光性金属络合物和主体,所述发光性金属络合物由下述通式(1)表示并且满足下述式(1),所述主体为在室温下显示磷光发光的非金属有机化合物、显示热活化延迟荧光的化合物或在显示高于最低单线激发态的能级的单线激发态与显示高于最低三线激发态的能级的三线激发态之间出现反向系间窜越现象的化合物。
通式(1)
Figure BDA0001720978560000031
〔所述通式(1)中,M表示Ir或Pt,A1、A2、B1、B2各自表示碳原子或氮原子,环Z1表示与A1和A2一起形成的6元的芳香族烃环、5元或6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环,环Z2表示与B1和B2一起形成的5元或6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环。A1与M的键合以及B1与M的键中,一个为配位键,另一个表示共价键。环Z1和环Z2可以各自独立地具有取代基且具有至少1个下述通式(2)表示的取代基。通过环Z1和环Z2的取代基键合可以形成稠环结构,环Z1和环Z2表示的配体彼此可以连接。L表示与M配位的单阴离子性的二齿配体,可以具有取代基。m表示0~2的整数,n表示1~3的整数,M为Ir时的m+n为3,M为Pt时的m+n为2。m或n为2以上时,环Z1和环Z2表示的配体或L各自可以相同,也可以不同,环Z1和环Z2表示的配体与L可以连接。〕
通式(2)
*-L’-(CR2)n’-A
〔所述通式(2)中,*表示与所述通式(1)中的环Z1或环Z2的连接部位。L’表示单键或连接基团。R表示氢原子或取代基。n’表示3以上的整数。多个R可以相同,也可以不同。A表示氢原子或取代基。〕
式(1)
Figure BDA0001720978560000032
〔所述式(1)中,Vall表示当M为Ir时假定n=3、m=0,当M为Pt时假定n=2、m=0并且包括了与环Z1和环Z2键合的取代基在内的结构的分子体积。Vcore表示从表示Vall的分子体积的所述结构中将与环Z1和环Z2键合的取代基取代为氢原子的结构的分子体积。其中,若存在多种由环Z1和环Z2表示的配体时,在所述假定所示的全部情况下,Vall、Vcore满足所述式(1)。〕
2.一种薄膜,其特征在于,含有发光性金属络合物和2种主体,所述发光性金属络合物由下述通式(1)表示并且满足下述式(1),所述2种主体为形成受激络合物的组合。
通式(1)
Figure BDA0001720978560000041
〔所述通式(1)中,M表示Ir或Pt,A1、A2、B1、B2各自表示碳原子或氮原子,环Z1表示与A1和A2一起形成的6元的芳香族烃环、5元或6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环,环Z2表示与B1和B2一起形成的5元或6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环。A1与M的键以及B1与M的键中,一个为配位键,另一个表示共价键。环Z1和环Z2可以各自独立地具有取代基,但具有至少1个下述通式(2)表示的取代基。通过环Z1和环Z2的取代基键合可以形成稠环结构,环Z1和环Z2表示的配体彼此可以连接。L表示与M配位的单阴离子性的二齿配体,可以具有取代基。m表示0~2的整数,n表示1~3的整数,M为Ir时的m+n为3,M为Pt时的m+n为2。m或n为2以上时,环Z1和环Z2表示的配体或L各自可以相同,也可以不同,环Z1和环Z2表示的配体与L可以相互连接。〕
通式(2)
*-L’-(CR2)n’-A
〔所述通式(2)中,*表示与所述通式(1)中的环Z1或环Z2的连接部位。L’表示单键或连接基团。R表示氢原子或取代基。n’表示3以上的整数。多个R可以相同,也可以不同。A表示氢原子或取代基。〕
式(1)
Figure BDA0001720978560000051
〔所述式(1)中,Vall表示当M为Ir时假定n=3、m=0,当M为Pt时假定n=2、m=0并且包括了与环Z1和环Z2键合的取代基在内的结构的分子体积。Vcore表示从表示Vall的分子体积的所述结构中将与环Z1和环Z2键合的取代基取代为氢原子的结构的分子体积。其中,若存在多种由环Z1和环Z2表示的配体时,在所述假定所示的全部情况下,Vall、Vcore满足所述式(1)。〕
3.根据上述1或2所述的薄膜,其特征在于,所述通式(2)中的L’为非共轭连接基团。
4.根据上述1~3中任一项所述的薄膜,其特征在于,所述通式(1)中的环Z1和环Z2表示的配体具有3个以上的取代基。
5.一种薄膜,其特征在于,含有发光性金属络合物和主体,所述发光性金属络合物由下述通式(3)~(5)中的任一个表示并且满足下述式(1),所述主体为在室温下显示磷光发光的非金属有机化合物、显示热活化延迟荧光的化合物或在显示高于最低单线激发态的能级的单线激发态与显示高于最低三线激发态的能级的三线激发态之间出现反向系间窜越现象的化合物。
Figure BDA0001720978560000052
〔所述通式(3)~(5)中,M表示Ir或Pt,A1~A3、B1~B4各自表示碳原子或氮原子。A1与M的键以及B1与M的键中,一个为配位键,另一个表示共价键。L表示与M配位的单阴离子性的二齿配体,可以具有取代基。m表示0~2的整数,n表示1~3的整数,M为Ir时的m+n为3,M为Pt时的m+n为2。m或n为2以上时,环Z3和环Z4表示的配体、环Z5和环Z6表示的配体、环Z7和环Z8表示的配体或L各自可以相同,也可以不同,这些配体与L可以相互连接。
所述通式(3)中,环Z3表示与A1和A2一起形成的5元的芳香族杂环或者包含该环的芳香族稠环,环Z4表示与B1~B3一起形成的5元的芳香族杂环或包含该环的芳香族稠环。R1表示碳原子数2以上的取代基。环Z3和环Z4除R1以外还可以具有取代基,通过环Z3和环Z4的取代基键合可以形成稠环结构,环Z3和环Z4表示的配体彼此可以连接。
所述通式(4)中,环Z5表示与A1~A3一起形成的6元的芳香族烃环、6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环,环Z6表示与B1~B3一起形成的5元的芳香族杂环或者包含该环的芳香族稠环。R2和R3各自表示氢原子或取代基且至少一者表示碳原子数2以上的取代基。环Z5和环Z6除R2和R3以外还可以具有取代基,通过环Z5和环Z6的取代基键合可以形成稠环结构,环Z5和环Z6表示的配体彼此可以连接。
所述通式(5)中,环Z7表示与A1和A2一起形成的6元的芳香族烃环、6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环,环Z8表示与B1~B4一起形成的6元的芳香族烃环、6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环。R4和R5各自表示氢原子或取代基且至少一者表示碳原子数2以上的取代基。环Z7和环Z8除R4和R5以外还可以具有取代基,通过环Z7和环Z8的取代基键合可以形成稠环结构,环Z7和环Z8表示的配体彼此可以连接。〕
式(1)
Figure BDA0001720978560000061
〔所述式(1)中,Vall表示当M为Ir时假定n=3、m=0,当M为Pt时假定n=2、m=0并且包括了与环Z3~环Z8键合的取代基的结构的分子体积。Vcore表示从表示Vall的分子体积的所述结构中将与环Z3~环Z8键合的取代基取代为氢原子的结构的分子体积。其中,存在多种由环Z3和环Z4表示的配体、由环Z5环Z6表示的配体以及由环Z7和环Z8表示的配体时,在所述假定所示的全部情况下,Vall、Vcore满足所述式(1)。〕
6.一种薄膜,其特征在于,含有发光性金属络合物和2种主体,所述发光性金属络合物由下述通式(3)~(5)中的任一个表示并且满足下述式(1),所述2种主体为形成受激络合物的组合。
Figure BDA0001720978560000071
〔所述通式(3)~(5)中,M表示Ir或Pt,A1~A3、B1~B4各自表示碳原子或氮原子。A1与M的键合以及B1与M的键合中,一个为配位键,另一个表示共价键。L表示与M配位的单阴离子性的二齿配体,可以具有取代基。m表示0~2的整数,n表示1~3的整数,M为Ir时的m+n为3,M为Pt时的m+n为2。m或n为2以上时,环Z3和环Z4表示的配体、环Z5和环Z6表示的配体、环Z7和环Z8表示的配体或L各自可以相同,也可以不同,这些配体和L可以相互连接。
所述通式(3)中,环Z3表示与A1和A2一起形成的5元的芳香族杂环或包含该环的芳香族稠环,环Z4表示与B1~B3一起形成的5元的芳香族杂环或者包含该环的芳香族稠环。R1表示碳原子数2以上的取代基。环Z3和环Z4除R1以外还可以具有取代基,通过环Z3和环Z4的取代基键合可以形成稠环结构,环Z3和环Z4表示的配体彼此可以连接。
所述通式(4)中,环Z5表示与A1~A3一起形成的6元的芳香族烃环、6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环,环Z6表示与B1~B3一起形成的5元的芳香族杂环或者包含该环的芳香族稠环。R2和R3各自表示氢原子或取代基且至少一者表示碳原子数2以上的取代基。环Z5和环Z6除R2和R3以外还可以具有取代基,通过环Z5和环Z6的取代基键合可以形成稠环结构,环Z5和环Z6表示的配体彼此可以连接。
所述通式(5)中,环Z7表示与A1和A2一起形成的6元的芳香族烃环、6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环,环Z8表示与B1~B4一起形成的6元的芳香族烃环、6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环。R4和R5各自表示氢原子或取代基且至少一者表示碳原子数2以上的取代基。环Z7和环Z8除R4和R5以外还可以具有取代基,通过环Z7和环Z8的取代基键合可以形成稠环结构,环Z7和环Z8表示的配体彼此可以连接。〕
式(1)
Figure BDA0001720978560000081
〔所述式(1)中,Vall表示当M为Ir时假定n=3、m=0,当M为Pt时假定n=2、m=0并且包括了与环Z3~环Z8键合的取代基的结构的分子体积。Vcore表示从表示Vall的分子体积的所述结构中将与环Z3~环Z8键合的取代基取代为氢原子的结构的分子体积。其中,当存在多种由环Z3和环Z4表示的配体、由环Z5和环Z6表示的配体以及由环Z7和环Z8表示的配体时,在所述假定所示的全部情况下,Vall、Vcore满足所述式(1)。〕
7.根据上述5或6所述的薄膜,其特征在于,所述通式(3)中的环Z3和环Z4表示的配体、所述通式(4)中的环Z5和环Z6表示的配体或所述通式(5)中的环Z7和环Z8表示的配体具有3个以上的取代基。
8.一种有机电致发光元件,是在阳极与阴极之间具有至少1个发光层的有机电致发光元件,其特征在于,含有上述1~7中任一项所述的薄膜。
9.根据上述8所述的有机电致发光元件,其特征在于,所述发光层为由上述1~7中任一项所述的薄膜构成的单一层。
根据本发明,能够提供发光寿命长的薄膜和有机电致发光元件。
附图说明
图1是说明核壳型掺杂剂与猝灭物质的关系的概念图。
图2是说明核壳型掺杂剂与主体的关系的概念图。
图3是表示使用以往的主体时的主体与核壳型掺杂剂的能量级的图。
图4是表示使用第1实施方式涉及的主体时的主体与核壳型掺杂剂的能量级的图。
图5是表示使用第2、4实施方式涉及的主体时的主体与核壳型掺杂剂的能量级的图。
图6是表示使用第3实施方式涉及的主体时的主体与核壳型掺杂剂的能量级的图。
图7是表示使用本发明的有机EL元件的显示装置的一个例子的示意立体图。
图8是表示图7所示的显示部A的构成的一个例子的示意立体图。
图9是表示使用本发明的有机EL元件的照明装置的一个例子的示意立体图。
图10是表示使用本发明的有机EL元件的照明装置的一个例子的示意截面图。
图11是表示使用本发明的挠性有机EL元件的照明装置的一个例子的示意截面图。
具体实施方式
以下,对本发明和其构成要素以及用于实施本发明的方式、方案进行详细的说明。在本发明中,只要不脱离权利要求书和其等同的范围,则优选的方案可以任意地变更而实施。应予说明,在本申请中,“~”以包含其前后所记载的数值作为下限值和上限值的含义使用。
首先,对本发明涉及的薄膜的“发光的长寿命化的表现机制”进行说明。
《发光的长寿命化的表现机制》
根据上述的Stern-Volmer的式子,作为抑制薄膜中的掺杂剂的发光强度的衰减而长寿命化的手段,可举出(1)缩短掺杂剂的发光的寿命(τ),(2)减少在光、电场驱动时随着时间经过生成的猝灭物质量([Q]),(3)抑制向生成的猝灭物质的能量转移速率(Kq)这3个手段。
本发明人等着眼于上述手段中(3)的控制Kq的手段。而且,在本发明中,为了抑制Kq,作为发光性金属络合物,使用具备核部和壳部的掺杂剂(以下,有时称为“核壳型掺杂剂”)。
<核壳型掺杂剂的优点和缺点>
如图1所示,核壳型掺杂剂10在核部11的周围具备壳部12。因此,核壳型掺杂剂10与通常的掺杂剂20相比,可以在属于发光中心的核部11与猝灭物质13之间设置物理距离。其结果,能够抑制从核部11向猝灭物质13的能量转移速率(Kq)。
然而,本发明人等发现核壳型掺杂剂10存在如下的缺点。
如图2所示,核壳型掺杂剂10通过具备壳部12,能够抑制Kq,另一方面,还抑制通常的掺杂剂20时可没有问题地进行的从主体14向核部11的载流子和激子的能量的转移。
如果难以从主体14向核壳型掺杂剂10传递载流子,则在将薄膜电场激发时,主体14上的载流子的再结合概率上升,在主体14上容易生成激子。而且,如上所述向核壳型掺杂剂10的能量的转移被抑制,因此,生成的主体14上的激子的能量容易在主体14上失活,其结果,缩短薄膜的发光寿命。
应予说明,关于公知的核壳型掺杂剂得不到期望的发光寿命,认为是因如上所述的核壳型掺杂剂的缺点。
<核壳型掺杂剂的缺点的探究以及解决手段>
通常的主体由于作为自旋禁阻的三线态激子的发光速率常数小,因此,向掺杂剂的三线态激子的能量转移不是转移距离长的福斯特型(Forster type)的转移,而是优先发生在相邻分子间产生的德克斯特型(Dexter type)的转移。
因此,对于在使用上述的核壳型掺杂剂时产生的激子的能量转移的抑制而言,较之其对于转移距离长的福斯特型的转移的影响,其对于转移距离短的德克斯特型的转移的影响更为显著地显现。
其结果,如图3所示,使用通常的主体和核壳型掺杂剂时,占通过电场激发而产生的主体激子的75%的三线态激子,由于向核壳型掺杂剂的德克斯特型的转移被抑制而在主体上失活。
因此,本发明人等为了延长使用核壳型掺杂剂的薄膜的发光寿命,首先,着眼于从主体向核壳型掺杂剂的激子的能量的转移中的转移距离长且不易被壳部的存在所左右的福斯特型的转移。然后,发现通过使薄膜含有核壳型掺杂剂和以福斯特型实现激子的能量(大部分或全部)的转移的主体,能够得到发光寿命长的薄膜。
《薄膜》
本发明涉及的薄膜含有发光性金属络合物和主体。
本发明涉及的薄膜中的发光性金属络合物和主体的含量可以基于应用的制品所要求的条件而任意地决定,并且可以相对于膜厚方向以均匀的浓度含有,另外,也可以具有任意的浓度分布。
其中,为了很好地出现发光现象,在将薄膜的质量设为100质量%时,本发明涉及的薄膜中的发光性金属络合物的含量优选1~50质量%,更优选1~30质量%。另外,在将薄膜的质量设为100质量%时,本发明涉及的薄膜中的主体的含量优选50~99质量%,更优选70~99质量%。
接着,对本发明涉及的薄膜所含有的“发光性金属络合物”和“主体”详细地进行说明。
《发光性金属络合物》
本发明涉及的发光性金属络合物是由规定的通式表示且满足式(1)且由核部和壳部构成的“核壳型掺杂剂”。
在本发明中,该发光性金属络合物(核壳型掺杂剂)可以为“通式(1)表示的化合物”、“通式(3)~(5)表示的化合物”中的任一者。
以下,对于各发光性金属络合物,按照说明的顺序适当称为“第1实施方式涉及的发光性金属络合物”等而进行说明。
<第1实施方式涉及的发光性金属络合物的结构部分>
第1实施方式涉及的发光性金属络合物由下述通式(1)表示。
通式(1)
Figure BDA0001720978560000111
上述通式(1)中,M表示Ir或Pt,A1、A2、B1、B2各自表示碳原子或氮原子,环Z1表示与A1和A2一起形成的6元的芳香族烃环、5元或6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环,环Z2表示与B1和B2一起形成的5元或6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环。A1与M的键合以及B1与M的键合中,一个为配位键,另一个表示共价键。环Z1和环Z2可以各自独立地具有取代基且具有至少1个下述通式(2)表示的取代基。通过环Z1和环Z2的取代基键合可以形成稠环结构,环Z1和环Z2表示的配体彼此可以连接。L表示与M配位的单阴离子性的二齿配体,可以具有取代基。m表示0~2的整数,n表示1~3的整数,M为Ir时的m+n为3,M为Pt时的m+n为2。m或n为2以上时,环Z1和环Z2表示的配体或L各自可以相同,也可以不同,环Z1和环Z2表示的配体与L可以连接。
通式(2)
*-L’-(CR2)n’-A
上述通式(2)中,*表示与上述通式(1)中的环Z1或环Z2的连接部位。L’表示单键或连接基团。R表示氢原子或取代基。n’表示3以上的整数。多个R可以相同,也可以不同。A表示氢原子或取代基。
第1实施方式涉及的发光性金属络合物通过在环Z1或环Z2具有通式(2)表示的碳原子数3以上的直链亚烷基结构,可以在属于发光中心的核部与猝灭物质之间设置物理距离,抑制向猝灭物质的能量的转移。
为了进一步抑制向猝灭物质的能量的转移,通式(2)的n’优选4以上的整数,更优选6以上的整数。
第1实施方式涉及的发光性金属络合物优选通式(2)的L’为非共轭连接基团。通过使L’为非共轭连接基团,HOMO部、LUMO部容易向中心金属、环Z1、环Z2定域化,换言之,能够抑制HOMO部、LUMO部向形成壳部的取代基部分的离域化。其结果,能够在属于发光中心的核部与猝灭物质之间设置充分的物理距离。
在此,非共轭连接基团是指连接基团无法以单键(single bond)和双键的反复来表示的情况或构成连接基团的芳香环彼此的共轭被立体切断的情况,例如为亚烷基、亚环烷基、醚基、硫醚基等。
第1实施方式涉及的发光性金属络合物优选通式(1)中的环Z1和环Z2表示的配体具有3个以上的取代基(n为2以上时,各配体具有3个以上的取代基)。
通过为这样的构成,能够对属于发光中心的核部3维地形成壳部,能够在全方位设置与猝灭物质的物理距离。
作为通式(1)中的取代基(通式(2)表示的取代基除外)、通式(2)的R的取代基、A的取代基,例如可举出烷基(例如,甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基、戊基、己基、辛基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基等)、环烷基(例如,环戊基、环己基等)、烯基(例如,乙烯基、烯丙基等)、炔基(例如,乙炔基、炔丙基等)、芳香族烃基(也称为芳香族烃环基、芳香族碳环基、芳基等,例如,苯基、对氯苯基、均三甲苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、蒽基、薁基、苊基、芴基、菲基、茚基、芘基、联苯基等)、芳香族杂环基(例如,吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、三嗪基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、苯并咪唑基、吡唑基、吡嗪基、三唑基(例如,1,2,4-三唑-1-基、1,2,3-三唑-1-基等)、
Figure BDA0001720978560000131
唑基、苯并
Figure BDA0001720978560000132
唑基、噻唑基、异
Figure BDA0001720978560000133
唑基、异噻唑基、呋咱基、噻吩基、喹啉基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、吲哚基、咔唑基、氮杂咔唑基(表示上述咔唑的构成咔唑环的碳原子的任意一个以上被氮原子取代的基团)、喹喔啉基、哒嗪基、三嗪基、喹唑啉基、酞嗪基等)、杂环基(例如,吡咯烷基、咪唑烷基、吗啉基、
Figure BDA0001720978560000134
唑烷基等)、烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基、丙氧基、戊氧基、己氧基、辛氧基、十二烷氧基等)、环烷氧基(例如,环戊氧基、环己氧基等)、芳氧基(例如,苯氧基、萘氧基等)、烷硫基(例如,甲硫基、乙硫基、丙硫基、戊硫基、己硫基、辛硫基、十二烷硫基等)、环烷硫基(例如,环戊硫基、环己硫基等)、芳硫基(例如,苯硫基、萘硫基等)、烷氧基羰基(例如,甲氧基羰基、乙氧基羰基、丁氧基羰基、辛氧基羰基、十二烷氧基羰基等)、芳氧基羰基(例如,苯氧基羰基、萘氧基羰基等)、氨磺酰基(例如,氨基磺酰基、甲基氨基磺酰基、二甲基氨基磺酰基、丁基氨基磺酰基、己基氨基磺酰基、环己基氨基磺酰基、辛基氨基磺酰基、十二烷基氨基磺酰基、苯基氨基磺酰基、萘基氨基磺酰基、2-吡啶基氨基磺酰基等)、酰基(例如,乙酰基、乙基羰基、丙基羰基、戊基羰基、环己基羰基、辛基羰基、2-乙基己基羰基、十二烷基羰基、苯基羰基、萘基羰基、吡啶基羰基等)、酰氧基(例如,乙酰氧基、乙基羰氧基、丁基羰氧基、辛基羰氧基、十二烷基羰氧基、苯基羰氧基等)、酰胺基(例如,甲基羰基氨基、乙基羰基氨基、二甲基羰基氨基、丙基羰基氨基、戊基羰基氨基、环己基羰基氨基、2-乙基己基羰基氨基、辛基羰基氨基、十二烷基羰基氨基、苯基羰基氨基、萘基羰基氨基等)、氨甲酰基(例如,氨基羰基、甲基氨基羰基、二甲基氨基羰基、丙基氨基羰基、戊基氨基羰基、环己基氨基羰基、辛基氨基羰基、2-乙基己基氨基羰基、十二烷基氨基羰基、苯基氨基羰基、萘基氨基羰基、2-吡啶基氨基羰基等)、脲基(例如,甲基脲基、乙基脲基、戊基脲基、环己基脲基、辛基脲基、十二烷基脲基、苯基脲基、萘基脲基、2-吡啶基氨基脲基等)、亚磺酰基(例如,甲基亚磺酰基、乙基亚磺酰基、丁基亚磺酰基、环己基亚磺酰基、2-乙基己基亚磺酰基、十二烷基亚磺酰基、苯基亚磺酰基、萘基亚磺酰基、2-吡啶基亚磺酰基等)、烷基磺酰基(例如,甲基磺酰基、乙基磺酰基、丁基磺酰基、环己基磺酰基、2-乙基己基磺酰基、十二烷基磺酰基等)、芳基磺酰基或杂芳基磺酰基(例如,苯基磺酰基、萘基磺酰基、2-吡啶基磺酰基等)、氨基(例如,氨基、乙基氨基、二甲基氨基、丁基氨基、环戊基氨基、2-乙基己基氨基、十二烷基氨基、苯胺基、萘基氨基、2-吡啶基氨基等)、卤素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子等)、氟代烃基(例如,氟甲基、三氟甲基、五氟乙基、五氟苯基等)、氰基、硝基、羟基、巯基、甲硅烷基(例如,三甲基甲硅烷基、三异丙基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、苯基二乙基甲硅烷基等)、膦酰基等。
这些取代基可以被上述的取代基进一步取代,而且,这些取代基也可以多个彼此键合而形成环结构。
作为通式(2)的L’的连接基团,例如,可举出取代或非取代的碳原子数1~12的亚烷基、取代或非取代的环形成碳原子数6~30的亚芳基、环形成原子数5~30的亚杂芳基或由它们的组合构成的2价的连接基团等。
而且,碳原子数1~12的亚烷基可以为直链状,也可以具有支链结构,另外,也可以为如亚环烷基那样的环状结构。另外,环形成碳原子数6~30的亚芳基可以为非稠合,也可以为稠环。
作为成环碳原子数6~30的亚芳基,例如可举出邻亚苯基、间亚苯基、对亚苯基、萘二基、菲二基、亚联苯基、亚联三苯基、亚联四苯基、三亚本级二基、芴二基等。
作为环形成原子数5~30的亚杂芳基,例如可举出通过从以下的杂环中除去两个氢原子而形成的基团:吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、哌啶环、三嗪环、吡咯环、咪唑环、吡唑环、三唑环、吲哚环、异吲哚环、苯并咪唑环、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、噻咯环、苯并噻咯环、二苯并噻咯环、喹啉环、异喹啉环、喹喔啉环、菲啶环、菲咯啉环、吖啶环、吩嗪环、吩
Figure BDA0001720978560000141
嗪环、吩噻嗪环、吩
Figure BDA0001720978560000142
噻环、哒嗪环、吖啶环、
Figure BDA0001720978560000143
唑环、
Figure BDA0001720978560000144
二唑环、苯并
Figure BDA0001720978560000145
唑环、噻唑环、噻二唑环、苯并噻唑环、苯并二呋喃环、噻吩并噻吩环、二苯并噻吩环、苯并二噻吩环、环吖嗪环、喹叨啉环、苯并[lmn]菲啶环(Thebenidinering)、喹吲哚啉环(quinindoline ring)、三酚二噻嗪环、三酚二
Figure BDA0001720978560000146
嗪环、菲嗪环、蒽嗪环、呸啶环、萘并呋喃环、萘并噻吩环、苯并二噻吩环、萘并二呋喃环、萘并二噻吩环、蒽并呋喃环、蒽并二呋喃环、蒽并噻吩环、蒽并二噻吩环、噻蒽环、吩
Figure BDA0001720978560000152
噻环、萘并噻吩环、咔唑环、咔啉环、二氮杂咔唑环(表示构成咔唑环的碳原子的任意两个以上被氮原子取代的环)、氮杂二苯并呋喃环(构成二苯并呋喃环的碳原子的任意一个以上被氮原子取代的环)、氮杂二苯并噻吩环(构成二苯并噻吩环的碳原子的任意一个以上被氮原子取代的环)、吲哚并咔唑环、茚并吲哚环等。
作为更优选的亚杂芳基,可举出通过从吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、哌啶环、三嗪环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、咔唑环、咔啉环、二氮杂咔唑环等中除去两个氢原子而形成的2价的基团。
这些连接基团可以由上述的取代基取代。
<第2实施方式涉及的发光性金属络合物的结构部分>
第2实施方式涉及的发光性金属络合物由下述通式(3)~(5)表示。
Figure BDA0001720978560000151
上述通式(3)~(5)中,M表示Ir或Pt,A1~A3、B1~B4各自表示碳原子或氮原子。A1与M的键合以及B1与M的键合中,一个为配位键,另一个表示共价键。L表示与M配位的单阴离子性的二齿配体,可以具有取代基。m表示0~2的整数,n表示1~3的整数,M为Ir时的m+n为3,M为Pt时的m+n为2。m或n为2以上时,环Z3和环Z4表示的配体、环Z5和环Z6表示的配体、环Z7和环Z8表示的配体或L各自可以相同,也可以不同,这些配体与L可以相互连接。
上述通式(3)中,环Z3表示与A1和A2一起形成的5元的芳香族杂环或者包含该环的芳香族稠环,环Z4表示与B1~B3一起形成的5元的芳香族杂环或者包含该环的芳香族稠环。R1表示碳原子数2以上的取代基。环Z3和环Z4除R1以外还可以具有取代基,通过环Z3和环Z4的取代基键合可以形成稠环结构,环Z3和环Z4表示的配体彼此可以连接。
上述通式(4)中,环Z5表示与A1~A3一起形成的6元的芳香族烃环、6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环,环Z6表示与B1~B3一起形成的5元的芳香族杂环或者包含该环的芳香族稠环。R2和R3各自表示氢原子或取代基且至少一者表示碳原子数2以上的取代基。环Z5和环Z6除R2和R3以外还可以具有取代基,通过环Z5和环Z6的取代基键合可以形成稠环结构,环Z5和环Z6表示的配体彼此可以连接。
上述通式(5)中,环Z7表示与A1和A2一起形成的6元的芳香族烃环、6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环,环Z8表示与B1~B4一起形成的6元的芳香族烃环、6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环。R4和R5各自表示氢原子或取代基且至少一者表示碳原子数2以上的取代基。环Z7和环Z8除R4和R5以外还可以具有取代基,通过环Z7和环Z8的取代基键合可以形成稠环结构,环Z7和环Z8表示的配体彼此可以连接。
第2实施方式涉及的发光性金属络合物通过在通式(3)的R1~R5具有碳原子数2以上的取代基,能够在属于发光中心的核部与猝灭物质之间设置物理距离,抑制向猝灭物质的能量的转移。
为了进一步抑制向猝灭物质的能量的转移,上述的取代基优选碳原子数3以上的取代基,更优选碳原子数4以上的取代基。
第2实施方式涉及的发光性金属络合物优选通式(3)中的环Z3和环Z4表示的配体、通式(4)中的环Z5和环Z6表示的配体或通式(5)中的环Z7和环Z8表示的配体具有3个以上的取代基(n为2以上时,各配体具有3个以上的取代基)。
通过为这样的构成,能够对属于发光中心的核部3维地形成壳部,能够在全方位设置与猝灭物质的物理距离。
应予说明,通式(3)~(5)中的取代基可以举出与作为通式(1)的取代基例示的取代基同样的取代基。
<第1、2实施方式涉及的发光性金属络合物的分子体积>
本发明涉及的发光性金属络合物(第1、2实施方式涉及的发光性金属络合物)满足下述式(1)。
式(1)
Figure BDA0001720978560000171
上述式(1)中,Vall表示各通式(1)、(3)~(5)中当M为Ir时假定n=3、m=0,当M为Pt时假定n=2、m=0并且包括了与环Z1~环Z8键合的取代基在内的结构的分子体积。
另一方面,Vcore表示从表示Vall的分子体积的上述结构中将与环Z1~环Z8键合的取代基取代为氢原子的结构的分子体积。应予说明,环Z1~环Z8为芳香族稠环时,Vcore表示将与上述芳香族稠环键合的取代基取代为氢原子的结构的分子体积。
其中,Vall在存在多种由环Z1和环Z2表示的配体、由环Z3和环Z4表示的配体、由环Z5和环Z6表示的配体以及由环Z7和环Z8表示的配体时,在上述假定所示的全部情况下,Vall、Vcore需要满足上述式(1)。具体而言,如下所述。
在如下述例(1)那样分别存在通式(4)的环Z5和环Z6、通式(5)的环Z7和环Z8表示的配体的发光性金属络合物的情况下,作为假定n=3、m=0的结构,考虑有下述例(2)、下述例(3)这2种结构。如果将下述例(2)的结构的分子体积设为Vall、将下述例(3)的结构的分子体积设为Vall2,则下述例(2)的结构的Vcore由下述例(4)表示,下述例(3)的结构的Vcore由下述例(5)表示(定义为Vcore2)。而且,Vall/Vcore、Vall2/Vcore2均满足上述式(1)。
Figure BDA0001720978560000172
Figure BDA0001720978560000181
应予说明,详细而言,Vall、Vcore为范德瓦尔斯分子体积,可以利用分子绘图软件,例如,Winmostor(X-Ability株式会社制)算出。
本发明涉及的发光性金属络合物优选Vall相对于Vcore的体积比率(Vall/Vcore)超过2且2.5以上。
通过以上述体积比率变大的方式设计发光性金属络合物,能够很好地抑制图1所示那样的从核壳型掺杂剂10向猝灭物质3的能量的转移。
上述体积比率的上限虽然没有特别限定,但从制造容易性的观点考虑,优选5以下,更优选3以下。
例如,如下述例(6)那样作为绿色磷光发光的络合物周知的Ir(ppy)3由于不具有壳部,因此,Vall/Vcore为2以下。详细而言,Vall=Vcore
Figure BDA0001720978560000183
Vall/Vcore=1。
另一方面,如下述例(7)那样对Ir(ppy)3导入满足上述通式(2)的取代基而具备壳部的金属络合物的Vall/Vcore超过2。详细而言,Vall
Figure BDA0001720978560000184
Vall/Vcore=2.13。
Figure BDA0001720978560000182
以下,示出本发明涉及的发光性金属络合物的具体例(第1实施方式、第2实施方式),但并不限于这些。
Figure BDA0001720978560000191
Figure BDA0001720978560000201
Figure BDA0001720978560000211
Figure BDA0001720978560000221
Figure BDA0001720978560000231
《主体》
本发明涉及的主体为对属于核壳型掺杂剂的发光性金属络合物以高效率使激子的能量进行福斯特型转移的“福斯特型主体”。
本发明涉及的主体在主体为1种时为“在室温下显示磷光发光的非金属有机化合物”、“显示热活化延迟荧光的化合物”或“在显示高于最低单线激发态的能级的单线激发态与显示高于最低三线激发态的能级的三线激发态之间出现反向系间窜越现象的化合物”。在主体为2种时,“2种主体为形成受激络合物的组合”。
以下,对于各主体,根据说明的顺序适当称作为“第1实施方式涉及的主体”等而进行说明。
<第1实施方式涉及的主体>
第1实施方式涉及的主体是在常温显示磷光发光的非金属有机化合物,详细而言,是25℃时的磷光量子产率为0.01以上(优选为0.1以上)的化合物。
而且,第1实施方式涉及的主体由于在常温显示磷光发光,因此,与通常的主体不同,三线态激子的发光速率常数大,因此,三线态激子的能量能够进行福斯特型的转移。
因此,如图4所示,如果使用第1实施方式涉及的主体,则不仅是单线态激子的能量,而且三线态激子的能量也能够以福斯特型向核壳型掺杂剂转移。
作为在常温显示磷光发光的非金属有机化合物,没有特别限定,例如可举出如日本特开2006-66562、日本特开平11-256148所示的具有二苯甲酮结构的化合物、Nature.Materials.6APRIL 2015|DOI:10.1038/NMAT4259中记载的化合物等。
应予说明,在常温显示磷光发光的非金属有机化合物未必需要以孤立分子状态显示磷光发光,只要在薄膜状态观测到磷光即可。
以下,示出本发明涉及的第1实施方式涉及的主体的具体例,但并不限于这些。
Figure BDA0001720978560000241
<第2实施方式涉及的主体>
第2实施方式涉及的主体为显示热活化延迟荧光(TADF:thermally activateddelayed fluorescence)的化合物。
而且,第2实施方式涉及的主体由于显示热活化延迟荧光,因此,最低三线激发态的能级与最低单线激发态的能级的间隔小,在两状态之间出现反向系间窜越现象。
因此,如图5所示,如果使用第2实施方式涉及的主体,则最低三线激发态(T1)的三线态激子的能量(全部或一部分)向最低单线激发态(S1)转移,激子的能量以福斯特型从最低单线激发态向核壳型掺杂剂转移。
作为显示热活性型延迟的化合物,没有特别限定,例如可举出Adv.Mater.2014,DOI:10.1002/adma.201402532中记载的化合物等。
以下,示出本发明涉及的第2实施方式涉及的主体的具体例,但并不限于这些。
Figure BDA0001720978560000251
<第3实施方式涉及的主体>
第3实施方式涉及的主体为在显示高于最低单线激发态的能级的单线激发态与显示高于最低三线激发态的能级的三线激发态之间出现反向系间窜越现象的化合物(iST化合物:inverted Singlet-Triplet)。
如图6所示,如果使用第3实施方式涉及的主体,则三线激发态(Tn)的三线态激子的能量(全部或一部分)向单线激发态(Sn)转移,向最低单线激发态(S1)转移。然后,激子的能量以福斯特型从最低单线激发态向核壳型掺杂剂转移。
作为iST化合物,没有特别限定,例如可举出J.Mater.Chem.C,2015,3,870-878中记载的化合物等。
以下,示出本发明涉及的第3实施方式涉及的主体的具体例,但并不限于这些。
Figure BDA0001720978560000261
<第4实施方式涉及的主体>
第4实施方式涉及的主体由2种主体构成,并且该2种主体为形成受激络合物(exciplex)的组合。
而且,如同显示热活化延迟荧光的第2实施方式涉及的主体,第4实施方式涉及的主体所形成的受激络合物的最低三线激发态的能级与最低单线激发态的能级的间隔小,在两状态之间出现反向系间窜越现象。
因此,如图5所示,如果使用第4实施方式涉及的主体,则最低三线激发态(T1)的三线态激子的能量(全部或一部分)向最低单线激发态(S1)转移,激子的能量以福斯特型从最低单线激发态向核壳型掺杂剂转移。
作为形成受激络合物的组合,没有特别限定,例如可举出Adv.Mater.2014,26,4730-4734中记载的化合物的组合、Adv.Mater.2015,27,2378-2383中记载的化合物的组合等。
以下,示出本发明涉及的第4实施方式涉及的主体的具体例,但并不限于这些。
Figure BDA0001720978560000271
Figure BDA0001720978560000281
以上,将本发明涉及的薄膜所含有的“发光性金属络合物”和“主体”分成多个实施方式进行了说明,但可以为任何“发光性金属络合物”与“主体”的组合。另外,可以并用上述的多个实施方式的“发光性金属络合物”,并且可以并用上述的多个实施方式的“主体”。
而且,本发明涉及的薄膜能够应用于各种各样的制品,例如,能够应用于后述的有机电致发光元件、有机薄膜太陽电池等。此外,本发明涉及的薄膜除上述的“发光性金属络合物”和“主体”以外,还可以进一步含有在应用于各制品时通常所使用的公知物质。
《有机电致发光元件的构成层》
本发明的有机EL元件中的代表性的元件构成,可举出以下的构成,但并不限于这些。
(1)阳极/发光层/阴极
(2)阳极/发光层/电子输送层/阴极
(3)阳极/空穴输送层/发光层/阴极
(4)阳极/空穴输送层/发光层/电子输送层/阴极
(5)阳极/空穴输送层/发光层/电子输送层/电子注入层/阴极
(6)阳极/空穴注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/阴极
(7)阳极/空穴注入层/空穴输送层/(电子阻止层/)发光层/(空穴阻止层/)电子输送层/电子注入层/阴极
上述中,优选使用(7)的构成,但并不限于此。
本发明涉及的发光层由单层或多个层构成,发光层为多个时,可以在各发光层之间设置非发光性的中间层。
根据需要,可以在发光层与阴极之间设置空穴阻止层(也称为空穴屏障层)、电子注入层(也称为阴极缓冲层),另外,也可以在发光层与阳极之间设置电子阻止层(也称为电子屏障层)、空穴注入层(也称为阳极缓冲层)。
本发明涉及的电子输送层为具有输送电子的功能的层,广义上,电子注入层、空穴阻止层也包含于电子输送层中。另外,也可以由多个层构成。
本发明涉及的空穴输送层为具有输送空穴的功能的层,广义上,空穴注入层、电子阻止层也包含于空穴输送层中。另外,也可以由多个层构成。
上述的代表性的元件构成中,除去阳极和阴极的层也称为“有机层”。
(串联结构)
另外,本发明涉及的有机EL元件可以为层叠多个含有至少1层发光层的发光单元而成的所谓的串联结构的元件。
作为串联结构的代表性的元件构成,例如可举出以下的构成。
阳极/第1发光单元/第2发光单元/第3发光单元/阴极
阳极/第1发光单元/中间层/第2发光单元/中间层/第3发光单元/阴极
在此,上述第1发光单元、第2发光单元和第3发光单元可以全部相同,也可以不同。另外,两个发光单元可以相同,剩余的一个可以不同。
另外,可以没有第3发光单元,另一方面,也可以在第3发光单元与电极之间进一步设置发光单元和中间层。
多个发光单元可以直接层叠,也可以介由中间层进行层叠,中间层一般而言也被称为中间电极、中间导电层、电荷产生层、夺电子层、连接层、中间绝缘层,只要是具有向阳极侧的邻接层供给电子且向阴极侧的邻接层供给空穴的功能的层,就可以使用公知的材料构成。
作为中间层所使用的材料,例如可举出ITO(铟·锡氧化物)、IZO(铟·锌氧化物)、ZnO2、TiN、ZrN、HfN、TiOx、VOx、CuI、InN、GaN、CuAlO2、CuGaO2、SrCu2O2、LaB6、RuO2、Al等导电性无机化合物层、Au/Bi2O3等二层膜、SnO2/Ag/SnO2、ZnO/Ag/ZnO、Bi2O3/Au/Bi2O3、TiO2/TiN/TiO2、TiO2/ZrN/TiO2等多层膜以及C60等富勒烯类、低聚噻吩等导电性有机物层、金属酞菁类、无金属酞菁类、金属卟啉类、无金属卟啉类等导电性有机化合物层等,但本发明并不限于这些。
作为发光单元内的优选的构成,例如可举出从上述的代表性的元件构成中举出的(1)~(7)的构成中除去阳极和阴极而得到的构成等,但本发明并不限于这些。
作为串联型有机EL元件的具体例,例如可举出美国专利第6337492号说明书、美国专利第7420203号说明书、美国专利第7473923号说明书、美国专利第6872472号说明书、美国专利第6107734号说明书、美国专利第6337492号说明书、国际公开第2005/009087号、日本特开2006-228712号公报、日本特开2006-24791号公报、日本特开2006-49393号公报、日本特开2006-49394号公报、日本特开2006-49396号公报、日本特开2011-96679号公报、日本特开2005-340187号公报、日本专利第4711424号、日本专利第3496681号、日本专利第3884564号、日本专利第4213169号、日本特开2010-192719号公报、日本特开2009-076929号公报、日本特开2008-078414号公报、日本特开2007-059848号公报、日本特开2003-272860号公报、日本特开2003-045676号公报、国际公开第2005/094130号等中记载的元件构成和构成材料等,但本发明并不限于这些。
以下,对构成本发明的有机EL元件的各层进行说明。
《发光层》
本发明所使用的发光层是提供从电极或邻接层注入的电子和空穴进行再结合而介由激子发光的场所的层,发光的部分可以为发光层的层内,也可以为发光层与邻接层的界面。而且,本发明涉及的发光层由上述的“薄膜”构成。
应予说明,本发明所使用的发光层只要是满足关于本发明中规定的薄膜的要件,对其构成就没有特别限制。
发光层的膜厚的总和没有特别限制,从形成的膜的均质性、防止发光时施加多余的高电压且提高对驱动电流的发光色的稳定性的观点考虑,优选调整为2nm~5μm的范围,更优选调整为2nm~500nm的范围,进一步优选调整为5nm~200nm的范围。
另外,作为本发明中各个发光层的层厚,优选调整为2nm~1μm的范围,更优选调整为2~200nm的范围,进一步优选调整为3~150nm的范围。
本发明涉及的发光层含有上述的“发光性金属络合物”(核壳型掺杂剂)和“主体”。
其中,本发明涉及的发光层可以在不妨碍本发明的效果的范围内另行含有以下所示的“(1)发光掺杂剂:(1.1)磷光发光性掺杂剂、(1.2)荧光发光性掺杂剂”以及“(2)主体化合物”。
(1)发光掺杂剂
对本发明所使用的发光掺杂剂进行说明。
作为发光掺杂剂,可以使用磷光发光性掺杂剂(也称为磷光掺杂剂、磷光性化合物)、荧光发光性掺杂剂(也称为荧光掺杂剂、荧光性化合物)。
另外,本发明所使用的发光掺杂剂可以并用多种而使用,可以使用结构不同的掺杂剂彼此的组合或者组合使用荧光发光性掺杂剂和磷光发光性掺杂剂。由此,能够得到任意的发光色。
本发明的有机EL元件、本发明的薄膜的发光的颜色,是在“新编色彩科学手册”(日本色彩学会编,东京大学出版会,1985)的108页的图4.16中,将用光谱放射亮度计CS-1000(柯尼卡美能达株式会社制)测定的结果应用于CIE色度坐标时的颜色来决定的。
本发明中,还优选1层或多个层的发光层含有发光色不同的多个发光掺杂剂而显示白色发光。
对显示白色的发光掺杂剂的组合没有特别限定,例如可举出蓝和橙或者蓝、绿和红的组合等。
本发明的有机EL元件中的白色没有特别限定,可以为偏橙色的白色,也可以为偏蓝色的白色,但优选通过上述的方法测定2度视场角正面亮度时,1000cd/m2的CIE1931表色系统中的色度在x=0.39±0.09、y=0.38±0.08的区域内。
(1.1)磷光发光性掺杂剂
对本发明所使用的磷光发光性掺杂剂(以下,也称为“磷光掺杂剂”)进行说明。
本发明所使用的磷光掺杂剂为能观测到来自三线激发态的发光的化合物,具体而言,是在室温(25℃)进行磷光发光的化合物,被定义为磷光量子产率在25℃下为0.01以上的化合物,优选的磷光量子产率为0.1以上。
本发明中的磷光量子产率可以通过第4版实验化学讲座7的光谱II的398页(1992年版,丸善)中记载的方法进行测定。溶液中的磷光量子产率可以使用各种溶剂进行测定,但本发明涉及的磷光掺杂剂只要在任意的溶剂的任一者中实现上述磷光量子产率(0.01以上)即可。
磷光掺杂剂的发光的原理可举出两种,一种是能量转移型,即通过在输送载流子的主体化合物上发生载流子的再结合而发生主体化合物的激发状态,使该能量向磷光掺杂剂转移,由此得到来自磷光掺杂剂的发光。另一种是载流子陷阱型,即磷光掺杂剂成为载流子陷阱,在磷光掺杂剂上发生载流子的再结合而得到来自磷光掺杂剂的发光。不论是哪一种情况,均以磷光掺杂剂的激发状态的能量低于主体化合物的激发状态的能量为条件。
作为可以在本发明中使用的磷光掺杂剂,可以从有机EL元件的发光层所使用的公知的物质中适当选择而使用。
作为可以在本发明中使用的公知的磷光掺杂剂的具体例,可举出以下的文献中所记载的化合物等。
即,Nature 395,151(1998)、Appl.Phys.Lett.78,1622(2001)、Adv.Mater.19,739(2007)、Chem.Mater.17,3532(2005)、Adv.Mater.17,1059(2005)、国际公开第2009/100991号、国际公开第2008/101842号、国际公开第2003/040257号、美国专利公开第2006/835469号说明书、美国专利公开第2006/0202194号说明书、美国专利公开第2007/0087321号说明书、美国专利公开第2005/0244673号说明书、Inorg.Chem.40,1704(2001)、Chem.Mater.16,2480(2004)、Adv.Mater.16,2003(2004)、Angew.Chem.lnt.Ed.2006,45,7800、Appl.Phys.Lett.86,153505(2005)、Chem.Lett.34,592(2005)、Chem.Commun.2906(2005)、Inorg.Chem.42,1248(2003)、国际公开第2009/050290号、国际公开第2002/015645号、国际公开第2009/000673号、美国专利公开第2002/0034656号说明书、美国专利第7332232号说明书、美国专利公开第2009/0108737号说明书、美国专利公开第2009/0039776号、美国专利第6921915号说明书、美国专利第6687266号说明书、美国专利公开第2007/0190359号说明书、美国专利公开第2006/0008670号说明书、美国专利公开第2009/0165846号说明书、美国专利公开第2008/0015355号说明书、美国专利第7250226号说明书、美国专利第7396598号说明书、美国专利公开第2006/0263635号说明书、美国专利公开第2003/0138657号说明书、美国专利公开第2003/0152802号说明书、美国专利第7090928号说明书、Angew.Chem.lnt.Ed.47,1(2008)、Chem.Mater.18,5119(2006)、Inorg.Chem.46,4308(2007)、Organometallics 23,3745(2004)、Appl.Phys.Lett.74,1361(1999)、国际公开第2002/002714号、国际公开第2006/009024号、国际公开第2006/056418号、国际公开第2005/019373号、国际公开第2005/123873号、国际公开第2005/123873号、国际公开第2007/004380号、国际公开第2006/082742号、美国专利公开第2006/0251923号说明书、美国专利公开第2005/0260441号说明书、美国专利第7393599号说明书、美国专利第7534505号说明书、美国专利第7445855号说明书、美国专利公开第2007/0190359号说明书、美国专利公开第2008/0297033号说明书、美国专利第7338722号说明书、美国专利公开第2002/0134984号说明书、美国专利第7279704号说明书、美国专利公开第2006/098120号说明书、美国专利公开第2006/103874号说明书、国际公开第2005/076380号、国际公开第2010/032663号、国际公开第2008/140115号、国际公开第2007/052431号、国际公开第2011/134013号、国际公开第2011/157339号、国际公开第2010/086089号、国际公开第2009/113646号、国际公开第2012/020327号、国际公开第2011/051404号、国际公开第2011/004639号、国际公开第2011/073149号、美国专利公开第2012/228583号说明书、美国专利公开第2012/212126号说明书、日本特开2012-069737号公报、日本特开2012-195554号公报、日本特开2009-114086号公报、日本特开2003-81988号公报、日本特开2002-302671号公报、日本特开2002-363552号公报等。
其中,作为优选的磷光掺杂剂,可举出在中心金属中具有Ir的有机金属络合物。进一步优选含有金属-碳键、金属-氮键、金属-氧键、金属-硫键中的至少一个配位形态的络合物。
(1.2)荧光发光性掺杂剂
对本发明所使用的荧光发光性掺杂剂(以下,也称为“荧光掺杂剂”)进行说明。
本发明所使用的荧光掺杂剂为能够进行来自单线激发态的发光的化合物,只要能观测到来自单线激发态的发光就没有特别限定。
作为本发明所使用的荧光掺杂剂,例如可举出蒽衍生物、芘衍生物、
Figure BDA0001720978560000341
衍生物、荧蒽衍生物、苝衍生物、芴衍生物、芳基乙炔衍生物、苯乙烯基亚芳基衍生物、苯乙烯基胺衍生物、芳基胺衍生物、硼络合物、香豆素衍生物、吡喃衍生物、花青苷衍生物、克酮酸衍生物、方酸菁衍生物、氧代苯并蒽蒽衍生物、荧光素衍生物、若丹明衍生物、吡喃
Figure BDA0001720978560000342
衍生物、苝衍生物、聚噻吩衍生物或稀土络合物系化合物等。
另外,近年来,也开发有利用延迟荧光的发光掺杂剂,这些发光掺杂剂也可以使用。
作为利用延迟荧光的发光掺杂剂的具体例,例如可举出国际公开第2011/156793号、日本特开2011-213643号公报、日本特开2010-93181号公报等中记载的化合物,但本发明并不限于这些。
(2)主体化合物
本发明所使用的主体化合物是在发光层中主要担负电荷的注入和输送的化合物,在有机EL元件中,其自身的发光实质上不会被观测到。
优选在室温(25℃)下磷光发光的磷光量子产率小于0.1的化合物,进一步优选为磷光量子产率小于0.01的化合物。
另外,主体化合物的激发状态能量优选比在同一层内所含有的发光掺杂剂的激发状态能量高。
主体化合物可以单独使用,或者也可以并用多种而使用。通过使用多种主体化合物,能够调整电荷的转移,能够使有机EL元件高效率化。
作为可以在本发明中使用的主体化合物,没有特别限制,可以使用以往有机EL元件中所使用的化合物。可以为低分子化合物,也可以为具有重复单元的高分子化合物,另外,还可以为具有乙烯基、环氧基这样的反应性基团的化合物。
作为公知的主体化合物,从具有空穴输送能力或电子输送能力且防止发光的长波长化以及在高温驱动时或元件驱动中的发热时使有机EL元件稳定地工作的观点考虑,优选具有高的玻璃化转变温度(Tg)。优选Tg为90℃以上,更优选为120℃以上。
在此,玻璃化转变点(Tg)是使用DSC(Differential Scanning Colorimetry:差示扫描量热法),通过依照JIS-K-7121的方法求出的值。
作为本发明的有机EL元件所使用的公知的主体化合物的具体例,可举出以下的文献中记载的化合物等,但并不限于这些。
即,日本特开2001-257076号公报、日本特开2002-308855号公报、日本特开2001-313179号公报、日本特开2002-319491号公报、日本特开2001-357977号公报、日本特开2002-334786号公报、日本特开2002-8860号公报、日本特开2002-334787号公报、日本特开2002-15871号公报、日本特开2002-334788号公报、日本特开2002-43056号公报、日本特开2002-334789号公报、日本特开2002-75645号公报、日本特开2002-338579号公报、日本特开2002-105445号公报、日本特开2002-343568号公报、日本特开2002-141173号公报、日本特开2002-352957号公报、日本特开2002-203683号公报、日本特开2002-363227号公报、日本特开2002-231453号公报、日本特开2003-3165号公报、日本特开2002-234888号公报、日本特开2003-27048号公报、日本特开2002-255934号公报、日本特开2002-260861号公报、日本特开2002-280183号公报、日本特开2002-299060号公报、日本特开2002-302516号公报、日本特开2002-305083号公报、日本特开2002-305084号公报、日本特开2002-308837号公报、美国专利公开第2003/0175553号说明书、美国专利公开第2006/0280965号说明书、美国专利公开第2005/0112407号说明书、美国专利公开第2009/0017330号说明书、美国专利公开第2009/0030202号说明书、美国专利公开第2005/0238919号说明书、国际公开第2001/039234号、国际公开第2009/021126号、国际公开第2008/056746号、国际公开第2004/093207号、国际公开第2005/089025号、国际公开第2007/063796号、国际公开第2007/063754号、国际公开第2004/107822号、国际公开第2005/030900号、国际公开第2006/114966号、国际公开第2009/086028号、国际公开第2009/003898号、国际公开第2012/023947号、日本特开2008-074939号公报、日本特开2007-254297号公报、欧州专利第2034538号说明书等。
《电子输送层》
本发明中电子输送层只要由具有输送电子的功能的材料构成且具有将从阴极注入的电子传递至发光层的功能即可。
本发明所使用的电子输送层的总层厚没有特别限制,通常为2nm~5μm的范围,更优选为2~500nm,进一步优选为5~200nm。
另外,已知在有机EL元件中从电极提取发光层中产生的光时,从发光层直接提取的光和被位于与提取光的电极的对极的电极反射后提取的光产生干涉。光被阴极反射时,通过在5nm~1μm之间适当调整电子输送层的总层厚,从而可有效地利用该干涉效果。
另一方面,如果增厚电子输送层的层厚,则电压容易上升,因此,特别是在厚的层厚的情况下,电子输送层的电子迁移率优选为10-5cm2/Vs以上。
作为电子输送层所使用的材料(以下,称为电子输送材料),只要具有电子的注入性或输送性、空穴的屏障性中的任一者即可,可以从以往公知的化合物中选择任意的物质而使用。
例如可举出含氮芳香族杂环衍生物(咔唑衍生物、氮杂咔唑衍生物(构成咔唑环的碳原子的一个以上被氮原子取代的物质)、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、吡嗪衍生物、哒嗪衍生物、三嗪衍生物、喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、菲咯啉衍生物、氮杂苯并菲衍生物、
Figure BDA0001720978560000361
唑衍生物、噻唑衍生物、
Figure BDA0001720978560000362
二唑衍生物、噻二唑衍生物、三唑衍生物、苯并咪唑衍生物、苯并
Figure BDA0001720978560000371
唑衍生物、苯并噻唑衍生物等)、二苯并呋喃衍生物、二苯并噻吩衍生物、噻咯衍生物、芳香族烃环衍生物(萘衍生物、蒽衍生物、苯并菲等)等。
另外,在配体上具有羟基喹啉骨架、二苯并羟基喹啉骨架的金属络合物,例如,三(8-羟基喹啉)铝(Alq)、三(5,7-二氯-8-羟基喹啉)铝、三(5,7-二溴-8-羟基喹啉)铝、三(2-甲基-8-羟基喹啉)铝、三(5-甲基-8-羟基喹啉)铝、双(8-羟基喹啉)锌(Znq)等以及这些金属络合物的中心金属被替换为In、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga或Pb的金属络合物也可以作为电子输送材料使用。
此外,无金属或金属酞菁或者它们的末端被烷基、磺酸基等取代的物质也可以作为电子输送材料使用。另外,作为发光层的材料例示的二苯乙烯基吡嗪衍生物也可以作为电子输送材料使用,与空穴注入层、空穴输送层同样地,n型-Si、n型-SiC等无机半导体也可以作为电子输送材料使用。
另外,也可以使用将这些材料导入于高分子链或以这些材料作为高分子的主链的高分子材料。
在本发明所使用的电子输送层中,可以在电子输送层中掺杂作为客体材料的掺杂材料,形成n性高的(富电子的)电子输送层。作为掺杂材料,可举出金属络合物、卤化金属等金属化合物等n型掺杂剂。作为这样的构成的电子输送层的具体例,例如可举出日本特开平4-297076号公报、日本特开10-270172号公报、日本特开2000-196140号公报、日本特开2001-102175号公报、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等文献中记载的电子输送层。
作为本发明的有机EL元件所使用的公知的优选的电子输送材料的具体例,可举出以下的文献中记载的化合物等,但并不限于这些。
即,美国专利第6528187号说明书、美国专利第7230107号说明书、美国专利公开第2005/0025993号说明书、美国专利公开第2004/0036077号说明书、美国专利公开第2009/0115316号说明书、美国专利公开第2009/0101870号说明书、美国专利公开第2009/0179554号说明书、国际公开第2003/060956号、国际公开第2008/132085号、Appl.Phys.Lett.75,4(1999)、Appl.Phys.Lett.79,449(2001)、Appl.Phys.Lett.81,162(2002)、Appl.Phys.Lett.81,162(2002)、Appl.Phys.Lett.79,156(2001)、美国专利第7964293号说明书、美国专利公开第2009/030202号说明书、国际公开第2004/080975号、国际公开第2004/063159号、国际公开第2005/085387号、国际公开第2006/067931号、国际公开第2007/086552号、国际公开第2008/114690号、国际公开第2009/069442号、国际公开第2009/066779号、国际公开第2009/054253号、国际公开第2011/086935号、国际公开第2010/150593号、国际公开第2010/047707号、欧州专利第2311826号说明书、日本特开2010-251675号公报、日本特开2009-209133号公报、日本特开2009-124114号公报、日本特开2008-277810号公报、日本特开2006-156445号公报、日本特开2005-340122号公报、日本特开2003-45662号公报、日本特开2003-31367号公报、日本特开2003-282270号公报、国际公开第2012/115034号等。
作为本发明中的更优选的电子输送材料,可举出吡啶衍生物、嘧啶衍生物、吡嗪衍生物、三嗪衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并噻吩衍生物、咔唑衍生物、氮杂咔唑衍生物、苯并咪唑衍生物。
电子输送材料可以单独使用,另外,也可以并用多种而使用。
《空穴阻止层》
空穴阻止层广义上是具有电子输送层的功能的层,优选由具有输送电子的功能并且输送空穴的能力小的材料构成,可以通过输送电子并且阻止空穴而提高电子与空穴的再结合概率。
另外,可以将上述的电子输送层的构成根据需要作为本发明涉及的空穴阻止层使用。
设置于本发明的有机EL元件的空穴阻止层优选与发光层的阴极侧邻接而设置。
作为本发明所使用的空穴阻止层的层厚,优选为3~100nm的范围,进一步优选为5~30nm的范围。
作为空穴阻止层所使用的材料,优选使用上述的电子输送层所使用的材料,另外,作为上述的主体化合物使用的材料也优选用于空穴阻止层。
《电子注入层》
本发明所使用的电子注入层(也称为“阴极缓冲层”)是为了降低驱动电压、提高发光亮度而设置于阴极与发光层之间的层,详细地记载于“有机EL元件和其工业化最前沿(1998年11月30日NTS公司发行)”的第2编第2章“电极材料”(123~166页)。
本发明中,电子注入层根据需要而设置,如上述那样可以存在于阴极与发光层之间或阴极与电子输送层之间。
电子注入层优选为极薄的膜,虽然也取决于原材料,但其层厚优选0.1~5nm的范围。另外,也可以为构成材料间断存在的不均匀的膜。
电子注入层在日本特开平6-325871号公报、日本特开平9-17574号公报、日本特开平10-74586号公报等中也有其详细记载,作为优选用于电子注入层的材料的具体例,可举出锶、铝等所代表的金属、氟化锂、氟化钠、氟化钾等所代表的碱金属化合物、氟化镁、氟化钙等所代表的碱土金属化合物、氧化铝所代表的金属氧化物、8-羟基喹啉锂(Liq)等所代表的金属络合物等。另外,也可以使用上述的电子输送材料。
另外,上述的电子注入层所使用的材料可以单独使用,也可以并用多种而使用。
《空穴输送层》
本发明中,空穴输送层由具有输送空穴的功能的材料构成,只要具有将从阳极注入的空穴传递至发光层的功能即可。
对本发明所使用的空穴输送层的总层厚没有特别限制,通常为5nm~5μm的范围,更优选为2~500nm,进一步优选为5nm~200nm。
作为空穴输送层所使用的材料(以下,称为空穴输送材料),只要具有空穴的注入性或输送性、电子的屏障性中的任一者即可,可以从以往公知的化合物中选择任意的物质而使用。
例如举出卟啉衍生物、酞菁衍生物、
Figure BDA0001720978560000391
唑衍生物、
Figure BDA0001720978560000392
二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑啉酮衍生物、亚苯基二胺衍生物、腙衍生物、二苯乙烯衍生物、聚芳基烷烃衍生物、三芳基胺衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、异吲哚衍生物、蒽、萘等并苯系衍生物、芴衍生物、芴酮衍生物以及聚乙烯基咔唑、将芳香族胺导入于主链或侧链的高分子材料或低聚物、聚硅烷、导电性聚合物或低聚物(例如PEDOT:PSS、苯胺系共聚物、聚苯胺、聚噻吩等)等。
作为三芳基胺衍生物,可举出αNPD所代表的联苯胺型、MTDATA所代表的星爆型、在三芳基胺连接核部具有芴、蒽的化合物等。
另外,如日本特表2003-519432号公报、日本特开2006-135145号公报等所记载的留氮杂苯并菲衍生物也可以同样地作为空穴输送材料使用。
也可以使用进一步掺杂有杂质的p性高的空穴输送层。作为其例子,可举出日本特开平4-297076号公报、日本特开2000-196140号公报、日本特开2001-102175号公报的各公报、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等中记载的空穴输送层。
另外,也可以使用如日本特开平11-251067号公报、J.Huang et.al.著文献(Applied Physics Letters 80(2002),p.139)中记载的所谓p型空穴输送材料、p型-Si、p型-SiC等无机化合物。而且,还优选使用在Ir(ppy)3所代表的在中心金属具有Ir、Pt的原金属化有机金属络合物。
作为空穴输送材料,可以使用上述的材料,优选使用三芳基胺衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、氮杂苯并菲衍生物、有机金属络合物、将芳香族胺导入于主链或侧链的高分子材料或低聚物等。
作为本发明的有机EL元件所使用的公知的优选的空穴输送材料的具体例,除上述举出的文献以外,还可举出以下的文献中记载的化合物等,但并不限于这些。
例如,Appl.Phys.Lett.69,2160(1996)、J.Lumin.72-74,985(1997)、Appl.Phys.Lett.78,673(2001)、Appl.Phys.Lett.90,183503(2007)、Appl.Phys.Lett.90,183503(2007)、Appl.Phys.Lett.51,913(1987)、Synth.Met.87,171(1997)、Synth.Met.91,209(1997)、Synth.Met.111,421(2000)、SID Symposium Digest,37,923(2006)、J.Mater.Chem.3,319(1993)、Adv.Mater.6,677(1994)、Chem.Mater.15,3148(2003)、美国专利公开第2003/0162053号说明书、美国专利公开第2002/0158242号说明书、美国专利公开第2006/0240279号说明书、美国专利公开第2008/0220265号说明书、美国专利第5061569号说明书、国际公开第2007/002683号、国际公开第2009/018009号、欧州专利第650955号说明书、美国专利公开第2008/0124572号、美国专利公开第2007/0278938号说明书、美国专利公开第2008/0106190号说明书、美国专利公开第2008/0018221号说明书、国际公开第2012/115034号、特表2003-519432号公报、日本特开2006-135145号公报、美国专利申请号13/585981号等。
空穴输送材料可以单独使用,另外,也可以并用多种而使用。
《电子阻止层》
电子阻止层广义上是具有空穴输送层的功能的层,优选由具有输送空穴的功能并且输送电子的能力小的材料构成,通过输送空穴并且阻止电子而能提高电子与空穴的再结合概率。
另外,可以将上述的空穴输送层的构成根据使用作为本发明所使用的电子阻止层使用。
设置于本发明的有机EL元件的电子阻止层优选与发光层的阳极侧邻接而设置。
作为本发明所使用的电子阻止层的层厚,优选为3~100nm的范围,进一步优选为5~30nm的范围。
作为电子阻止层所使用的材料,优选使用上述的空穴输送层所使用的材料,另外,作为上述的主体化合物使用的材料也优选用于电子阻止层。
《空穴注入层》
本发明所使用的空穴注入层(也称为“阳极缓冲层”)是为了降低驱动电压、提高发光亮度而设置于阳极与发光层之间的层,详细记载于“有机EL元件和其工业化最前沿(1998年11月30日NTS公司发行)”的第2编第2章“电极材料”(123~166页)。
本发明中,空穴注入层根据需要而设置,如上述那样可以存在于阳极与发光层或阳极与空穴输送层之间。
空穴注入层在日本特开平9-45479号公报、日本特开平9-260062号公报、日本特开平8-288069号公报等中也有其详细记载,作为空穴注入层所使用的材料,可举出例如上述的空穴输送层所使用的材料等。
其中,优选铜酞菁所代表的酞菁衍生物、如日本特表2003-519432号公报、日本特开2006-135145号公报等中记载的六氮杂苯并菲衍生物、氧化钒所代表的金属氧化物、无定形碳、聚苯胺(人造绿宝石)、聚噻吩等导电性高分子、三(2-苯基吡啶)铱络合物等所代表的原金属化络合物、三芳基胺衍生物等。
上述的空穴注入层所使用的材料可以单独使用,另外,可以并用多种而使用。
《含有物》
上述的本发明中的有机层也可以进一步含有其它含有物。
作为含有物,例如可举出溴、碘和氯等卤素元素、卤代化合物、Pd、Ca、Na等碱金属、碱土金属、过渡金属的化合物、络合物、盐等。
含有物的含量可以任意地决定,但相对于所含有的层的总质量%,优选为1000ppm以下,更优选为500ppm以下,进一步优选为50ppm以下。
其中,根据提高电子、空穴的输送性的目的、有利于激子的能量转移的目的等,不限于该范围内。
《有机层的形成方法》
对本发明所使用的有机层(空穴注入层、空穴输送层、电子阻止层、发光层、空穴阻止层、电子输送层、电子注入层等)的形成方法进行说明。
本发明所使用的有机层的形成方法没有特别限制,例如可以使用利用以往公知的真空蒸镀法、湿式法(也称为湿法)等的形成方法。在此,有机层优选为通过湿法形成的层。即,优选通过湿法制作有机EL元件。通过利用湿法制作有机EL元件,容易得到均质的膜(涂膜),并且能够发挥不易生成针孔等效果。应予说明,在此的膜(涂膜)是在利用湿法的涂布后使其干燥的状态的膜。
作为湿式法,有旋涂法、流延法、喷墨法、印刷法、模涂法、刮刀涂布法、辊涂法、喷涂法、幕涂法、LB法(Langmuir Blodgett法)等,但从容易得到均质的薄膜且高生产率的方面考虑,优选模涂法、辊涂法、喷墨法、喷涂法等对辊对辊方式适应性高的方法。
作为将本发明涉及的有机EL材料溶解或分散的液体介质,例如可以使用甲基乙基酮、环己酮等酮类、乙酸乙酯等脂肪酸酯类、二氯苯等卤化烃类、甲苯、二甲苯、均三甲苯、环己苯等芳香族烃类、环己烷、十氢萘、十二烷等脂肪族烃类、DMF、DMSO等有机溶剂。
另外,作为分散方法,可以通过超声波、高剪切力分散、介质分散等分散方法进行分散。
而且,每个层可以应用不同的成膜法。成膜采用蒸镀法时,其蒸镀条件根据使用的化合物的种类等而不同,一般而言,优选在舟皿加热温度50~450℃、真空度10-6~10-2Pa、蒸镀速度0.01~50nm/秒、基板温度-50~300℃、厚度0.1nm~5μm、优选5~200nm的范围内适当选择。
本发明所使用的有机层的形成优选通过一次抽真空而一次性地从空穴注入层制作到阴极,但也可以在中途取出而实施不同的成膜法。此时,优选在干燥非活性气体气氛下进行作业。
《阳极》
作为有机EL元件中的阳极,优选使用以功函数大的(4eV以上,优选为4.5V以上)金属、合金、导电性化合物和它们的混合物作为电极物质的阳极。作为这样的电极物质的具体例,可举出Au等金属、CuI、铟锡氧化物(ITO)、SnO2、ZnO等导电性透明材料。另外,可以使用IDIXO(In2O3-ZnO)等非晶质且可制作透明导电膜的材料。
对阳极而言,可以将这些电极物质通过蒸镀、溅射等方法形成薄膜,通过光刻法形成期望形状的图案,或者在不太要求图案精度的情况下(100μm以上左右),可以在上述电极物质的蒸镀、溅射时介由期望形状的掩模而形成图案。
另外,使用如有机导电性化合物那样的能进行涂布的物质时,还可以使用印刷方式、涂敷方式等湿式成膜法。通过该阳极提取发光时,优选使透过率大于10%,另外,作为阳极的薄层电阻优选数百Ω/□以下。
阳极的厚度虽然也取决于材料,但通常在10nm~1μm、优选在10~200nm的范围选择。
《阴极》
作为阴极,使用将功函数小的(4eV以下)金属(称为电子注入性金属)、合金、导电性化合物和这些混合物作为电极物质的阴极。作为这样的电极物质的具体例,可举出钠、钠-钾合金、镁、锂、镁/铜混合物、镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al2O3)混合物、铟、锂/铝混合物、铝、稀土类金属等。这些中,从电子注入性和对氧化等的耐久性的方面考虑,优选为电子注入性金属与功函数的值大于其且稳定的第二金属的混合物,例如,镁/銀混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al2O3)混合物、锂/铝混合物、铝等。
可以通过将这些电极物质通过蒸镀、溅射等方法形成薄膜来制作阴极。另外,作为阴极的薄层电阻优选数百Ω/□以下,厚度通常在10nm~5μm、优选50~200nm的范围内选择。
应予说明,为了透过发出的光,如果有机EL元件的阳极或阴极中的任一者为透明或半透明则发光亮度提高,优选。
另外,在阴极以1~20nm的厚度制作上述金属后,在其上制作阳极的说明中举出的导电性透明材料,由此能够制作透明或半透明的阴极,通过应用该阴极,能够制作阳极和阴极两者都具有透过性的元件。
《支撑基板》
作为可以用于本发明的有机EL元件的支撑基板(以下,也称为基体、基板、基材、支撑体等),对玻璃、塑料等的种类没有特别限定,另外,可以为透明,也可以为不透明。在从支撑基板侧提取光时,支撑基板优选为透明。作为优选使用的透明的支撑基板,可举出玻璃、石英、透明树脂膜。特别优选的支撑基板为可以对有机EL元件赋予挠性的树脂膜。
作为树脂膜,例如可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯、聚乙烯、聚丙烯、赛璐玢、二乙酸纤维素、三乙酸纤维素(TAC)、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素(CAP)、乙酸邻苯二甲酸纤维素、硝酸纤维素等纤维素酯类或它们的衍生物、聚偏氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯乙烯醇、间规聚苯乙烯、聚碳酸酯、降冰片烯树脂、聚甲基戊烯、聚醚酮、聚酰亚胺、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚、聚砜类、聚醚酰亚胺、聚醚酮酰亚胺、聚酰胺、氟树脂、尼龙、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸或聚芳酯类、Arton(商品名JSR公司制)或Appel(商品名三井化学公司制)之类的环烯烃系树脂等。
可以在树脂膜的表面形成无机物、有机物的被膜或其两者的混合被膜,优选通过按照JIS K 7129-1992的方法测定的水蒸气透过度(25±0.5℃,相对湿度(90±2)%RH)为0.01g/(m2·24h)以下的阻隔性膜,而且,优选通过按照JIS K 7126-1987的方法测定的氧透过度为10-3ml/(m2·24h·atm)以下、水蒸气透过度为10-5g/(m2·24h)以下的高阻隔性膜。
作为形成阻隔膜的材料,只要是具有抑制导致元件劣化的水分、氧等的物质的浸入的功能的材料即可,例如可以使用氧化硅、二氧化硅、氮化硅等。为了进一步改良该膜的脆弱性,更优选具有由这些无机层和有机材料构成的层的层叠结构。对无机层与有机层的层叠顺序没有特别限制,优选使两者交替层叠多次。
对阻隔膜的形成方法没有特别限定,例如可以使用真空蒸镀法、溅射法、反应性溅射法、分子束外延法、团簇离子束法、离子镀法、等离体子聚合法、大气压等离子体聚合法、等离子体CVD法、激光CVD法、热CVD法、涂敷法等,但特别优选如日本特开2004-68143号公报中记载的利用大气压等离子体聚合法的方法。
作为不透明的支撑基板,例如可举出铝、不锈钢等金属板、膜、不透明树脂基板、陶瓷制的基板等。
本发明的有机EL元件的发光的室温下的外部提取量子效率优选为1%以上,更优选为5%以上。
在此,外部提取量子效率(%)=在有机EL元件外部发光的光子数/在有机EL元件中流动的电子数×100。
另外,可以并用彩色滤光片等色相改良滤光片等,也可以并用使用荧光体将来自有机EL元件的发光色转换为多色的变色滤光片。
《密封》
作为密封本发明的有机EL元件所使用的密封方法,例如可举出将密封构件与电极、支撑基板用粘接剂粘接的方法。作为密封构件,只要以覆盖有机EL元件的显示区域的方式进行配置即可,可以为凹板状,也可以为平板状。另外,透明性、电绝缘性没有特别限定。
具体而言,可举出玻璃板、聚合物板·膜、金属板·膜等。作为玻璃板,特别可举出钠钙玻璃、含钡·锶的玻璃、铅玻璃、铝硅酸玻璃、硼硅酸玻璃、钡硼硅酸玻璃、石英等。另外,作为聚合物板,可举出聚碳酸酯、丙烯酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚硫化物、聚砜等。作为金属板,可举出由选自不锈钢、铁、铜、铝、镁、镍、锌、铬、钛、钼、硅、锗和钽中的一种以上的金属或合金构成的金属板。
本发明中,从能够将有机EL元件薄膜化的方面考虑,可以优选使用聚合物膜、金属膜。而且,聚合物膜优选为通过按照JIS K 7126-1987的方法测定的氧透过度为1×10-3ml/(m2·24h·atm)以下、通过按照JIS K7129-1992的方法测定的水蒸气透过度(25±0.5℃、相对湿度(90±2)%)为1×10-3g/(m2·24h)以下的聚合物膜。
将密封构件加工成凹状时,可以使用喷砂加工、化学蚀刻加工等。
作为粘接剂,具体而言,可举出丙烯酸系低聚物、甲基丙烯酸系低聚物的具有反应性乙烯基的光固化和热固化型粘接剂、2-氰基丙烯酸酯等湿气固化型等粘接剂。另外,可举出环氧系等热和化学固化型(双组分混合)。另外,可举出热熔型的聚酰胺、聚酯、聚烯烃。另外,可举出阳离子固化型的紫外线固化型环氧树脂粘接剂。
应予说明,由于有机EL元件有时因热处理而劣化,因此,优选能够在室温至80℃粘接固化的粘接剂。另外,可以在上述粘接剂中预先分散干燥剂。对密封部分的粘接剂的涂布可以使用市售的点胶机,也可以如丝网印刷那样进行印刷。
另外,也可以优选在夹持有机层并与支撑基板对置的一侧的电极的外侧以被覆该电极和有机层而与支撑基板相接的形式形成无机物、有机物的层,制成密封膜。此时,作为形成该膜的材料,只要是具有抑制导致元件劣化的水分、氧等物质的浸入的功能的材料即可,例如可以使用氧化硅、二氧化硅、氮化硅等。
为了进一步改良该膜的脆弱性,优选具有由这些无机层和有机材料构成的层的层叠结构。对这些膜的形成方法没有特别限定,例如可以使用真空蒸镀法、溅射法、反应性溅射法、分子束外延法、团簇离子束法、离子镀法、等离子体聚合法、大气压等离子体聚合法、等离子体CVD法、激光CVD法、热CVD法、涂敷法等。
在密封构件与有机EL元件的显示区域的间隙,优选以气相和液相注入氮、氩等非活性气体或氟化烃、硅油这样的非活性液体。另外,也可以形成真空。另外,也可以在内部封入吸湿性化合物。
作为吸湿性化合物,例如可举出金属氧化物(例如,氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化钡、氧化镁、氧化铝等)、硫酸盐(例如,硫酸钠、硫酸钙、硫酸镁、硫酸钴等)、金属卤化物(例如,氯化钙、氯化镁、氟化铯、氟化钽、溴化铈、溴化镁、碘化钡、碘化镁等)、高氯酸类(例如,高氯酸钡、高氯酸镁等)等,硫酸盐、金属卤化物和高氯酸类中,优选使用无水盐。
《保护膜、保护板》
为了提高元件的机械强度,在夹持有机层并与支撑基板对置的一侧的上述密封膜或上述密封用膜的外侧,可以设置保护膜或保护板。特别是在利用上述密封膜进行密封的情况下,其机械强度未必高,因此,优选设置这样的保护膜、保护板。作为可以用于其的材料,可以使用与用于上述密封的材料同样的玻璃板、聚合物板·膜、金属板·膜等,但从轻量且薄膜化的方面考虑,优选使用聚合物膜。
《光提取提高技术》
一般认为有机电致发光元件在折射率比空气高的(折射率1.6~2.1左右的范围内)层的内部发光,发光层中产生的光中的仅15%~20%左右的光能被提取。这是因为以临界角以上的角度θ入射于界面(透明基板与空气的界面)的光发生全反射而无法提取到元件外部,或者在透明电极或发光层与透明基板之间光发生全反射,光在透明电极或发光层导波,其结果,光向元件侧面方向逃逸。
作为提高这样的光的提取效率的方法,例如可举出在透明基板表面形成凹凸,防止透明基板与空气界面上的全反射的方法(例如,美国专利第4774435号说明书),通过使基板具有聚光性而提高效率的方法(例如,日本特开昭63-314795号公报),在元件的侧面等形成反射面的方法(例如,日本特开平1-220394号公报),在基板与发光体之间导入具有中间折射率的平坦层,形成防反射膜的方法(例如,日本特开昭62-172691号公报)、在基板与发光体之间导入具有比基板低折射率的平坦层的方法(例如,日本特开2001-202827号公报),在基板、透明电极层、发光层的任一层间(包括基板和外界间)形成衍射光栅的方法(日本特开平11-283751号公报)等。
本发明中,可以将这些方法与本发明的有机EL元件组合而使用,但可以优选使用在基板与发光体之间导入具有比基板低折射率的平坦层的方法或者在基板、透明电极层、发光层的任一层间(包含基板与外界间)形成衍射光栅的方法。
本发明通过将这些手段组合,能够进一步得到高亮度或耐久性优异的元件。
如果在透明电极与透明基板之间以比光的波长还长的厚度形成低折射率的介质,则对从透明电极出来的光而言,介质的折射率越低,向外部的提取效率越高。
作为低折射率层,例如可举出气溶胶、多孔质二氧化硅、氟化镁、氟系聚合物等。透明基板的折射率一般在1.5~1.7左右的范围内,低折射率层优选折射率约为1.5以下。另外,进一步优选为1.35以下。
另外,低折射率介质的厚度优选为介质中的波长的2倍以上。这是因为如果低折射率介质的厚度成为光的波长左右且成为瞬逝渗出的电磁波进入基板内的层厚,则低折射率层的效果变弱。
在发生全反射的界面或任一介质中导入衍射光栅的方法具有光提取效率的提高效果高这样的特征。该方法利用衍射光栅的能够通过1次衍射、2次衍射之类的所谓布拉格衍射而将光的方向变为与折射不同的特定的方向的性质,对于从发光层产生的光中的由于层间的全反射等而无法提取到外的光,通过在任一层间或介质中(透明基板内、透明电极内)导入衍射光栅,从而使光衍射,将光提取到外部。
导入的衍射光栅优选具有二维的周期折射率。这是因为发光层中发出的光在所有方向随机地产生,因此,如果是仅在某一方向具有周期性折射率分布的一般的一维衍射光栅,则仅能够衍射在特定的方向行进的光,光的提取效率并不那么提高。
然而,通过使折射率分布为二维分布,能够衍射在所有方向行进的光,光的提取效率提高。
作为导入衍射光栅的位置,可以为任一层间或介质中(透明基板内、透明电极内),但优选属于光产生的场所的有机发光层的附近。此时,衍射光栅的周期优选为介质中的光的波长的约1/2~3倍左右的范围内。衍射光栅的排列优选正方形的点阵状、三角形的点阵状、蜂窝点阵状等二维排列重复。
《聚光片》
本发明的有机EL元件通过对支撑基板(基板)的光提取侧进行加工以设置例如微透镜阵列状的结构,或者与所谓聚光片组合,从而在特定方向、例如相对于元件发光面为正面方向聚光,由此,能够提高特定方向上的亮度。
作为微透镜阵列的例子,在基板的光提取侧二维地排列一边为30μm且其顶角为90度的四棱锥。一边优选10~100μm的范围内。如果比其小,则产生衍射的效果而着色,如果过大,则厚度变厚,不优选。
作为聚光片,可以使用例如在液晶显示装置的LED背光中已实用化的聚光片。作为这样的片,例如可以使用住友3M公司制的亮度提高膜(BEF)等。作为棱形片的形状,例如可以为在基材上形成有顶角90度、间距50μm的△状的条纹的形状,也可以为顶角带有圆角的形状、使间距随机地变化的形状、其它形状。
另外,为了控制来自有机EL元件的光放射角,可以将光扩散板·膜与聚光片并用。例如可以使用Kimoto株式会社制的扩散膜(Light Up)等。
《用途》
本发明的有机EL元件可以作为显示设备、显示器、各种发光光源使用。
作为发光光源,例如可举出照明装置(家庭用照明、车内照明)、钟表、液晶用背光、广告牌、信号灯、光存储介质的光源、电子照相复印机的光源、光通信处理机的光源、光传感器的光源等,但并不限于此,特别是可以有效地用于作为液晶显示装置的背光、照明用光源的用途。
本发明的有机EL元件中,根据需要可以在成膜时利用金属掩模、喷墨打印法等实施图案化。进行图案化时,可以仅将电极进行图案化,也可以将电极和发光层进行图案化,还可以将元件整个层进行图案化,在元件的制作中,可以使用以往公知的方法。
《显示装置》
以下,基于附图对具有本发明的有机EL元件的显示装置的一个例子进行说明。
图7是表示由本发明的有机EL元件构成的显示装置的构成的一个例子的示意立体图,是通过有机EL元件的发光而进行图像信息的显示的、例如移动电话等的显示器的示意图。如图7所示,显示器1由具有多个像素的显示部A、基于图像信息进行显示部A的图像扫描的控制部B等构成。
控制部B与显示部A进行电连接。控制部B基于来自外部的图像信息对多个像素分别传送扫描信号和图像数据信号。其结果,各像素根据扫描信号按照每条扫描线根据图像数据信号依次进行发光,在显示部A显示图像信息。
图8是图7中记载的显示部A的示意图。
显示部A在基板上具有包含多个扫描线5和数据线6的配线部以及多个像素3等。
以下进行显示部A的主要的构件的说明。
图8中,示出向白箭头方向(下方向)提取像素3发出的光的情况。配线部的扫描线5和多个数据线6分别由导电材料构成。扫描线5和数据线6彼此网格状地正交,在该正交的位置与像素3连接(详细情况未图示)。
对像素3而言,如果从扫描线5发送扫描信号,则从数据线6接受图像数据信号,根据接受的图像数据进行发光。
通过将发光的颜色为红色区域的像素、蓝色区域的像素、蓝色区域的像素适当在同一基板上并列配置,从而能够进行全彩色显示。
《照明装置》
对具备本发明的有机EL元件的本发明的照明装置的一个方案进行说明。
将本发明的有机EL元件的非发光面用玻璃罩覆盖,使用厚度300μm的玻璃基板作为密封用基板,在周围使用作为密封材料的环氧系光固化型粘接剂(东亚合成公司制的LUXTRACK LC0629B),将其重叠在阴极上而与透明支撑基板进行粘合,从玻璃基板侧照射UV光,使其固化并密封,从而可以形成如图9、图10所示的照明装置。
图9表示照明装置的示意图,用玻璃罩102覆盖本发明的有机EL元件101(应予说明,玻璃罩上的密封作业是以不使有机EL元件101与大气接触的状态,在氮气氛下的手套箱(纯度99.999%以上的高纯度氮气的气氛下)进行)。
图10表示照明装置的截面图,图10中,105表示阴极,106表示有机EL层(发光单元),107表示带透明电极的玻璃基板。应予说明,在玻璃罩102内填充有氮气108,设置有捕水剂109。
图11是具有使用挠性支撑基板201,通过利用涂布液的湿法制作的有机EL元件的照明装置的截面图。如图11所示,本发明的优选的实施方式涉及的有机EL元件200具有挠性支撑基板201。在挠性支撑基板201上形成有阳极202,在阳极202上形成有下述所示的各种有机功能层,在有机功能层上形成有阴极208。
有机功能层例如含有空穴注入层203、空穴输送层204、发光层205、电子输送层206、电子注入层207,此外,还可以含有空穴阻挡层、电子阻挡层等。
挠性支撑基板201上的阳极202、有机功能层、阴极208介由密封粘接剂209通过挠性密封构件210被密封。
实施例
接着,例示满足本发明的要件的实施例和不满足本发明的要件的比较例,对本发明涉及的薄膜和有机电致发光元件进行说明。
[参考例1]
在使用实施例和比较例对本发明进行说明之前,首先,在参考例1中,使用预想蓝色发光的化合物,对从掺杂剂向猝灭物质的能量转移速率进行了确认。
《评价用薄膜的制作》
将50mm×50mm、厚度0.7mm的石英基板用异丙醇进行超声波清洗,用干燥氮气进行干燥,进行5分钟UV臭氧清洗后,将该透明基板固定于市售的真空蒸镀装置的基板支架。在真空蒸镀装置的各个蒸镀用坩埚中,以制作各个元件的最适量填充表1所示的“主体”和“掺杂剂”以及作为“猝灭物质”的Q-1。蒸镀用坩埚使用由钼制电阻加热用材料制作的坩埚。
将真空蒸镀装置内减压至真空度1×10-4Pa后,以主体、掺杂剂、猝灭物质分别为84体积%、15体积%、1体积%的方式进行共蒸镀,制作膜厚30nm的评价用薄膜。
《比较用薄膜的制作》
不进行猝灭物质的蒸镀(使猝灭物质为0体积%,减少了猝灭物质的部分变更为主体化合物),除此以外,使用与上述的“评价用薄膜的制作”同样的方法进行比较用薄膜的制作。
应予说明,对每1个评价用薄膜制作一个比较用薄膜(具体而言,对评价用薄膜1-1制作不蒸镀猝灭物质的比较用薄膜1-1Ref,对评价用薄膜1-2制作不蒸镀猝灭物质的比较用薄膜1-2Ref等)。
《核壳型掺杂剂的发光寿命的测定》
通过测定过渡PL特性而求出评价用薄膜和比较用薄膜的掺杂剂的发光寿命(磷光寿命)。过渡PL特性的测定使用小型荧光寿命测定装置C11367-03(滨松Photonics制)。衰减成分通过以340nm的LED作为激发光源的TCC900模式进行了测定。
应予说明,以无氧状态对评价用薄膜1-1进行测定的结果,发光寿命为0.8μs,与此相对,比较用薄膜1-1-Ref的发光寿命为1.6μs。推测这是因为在添加有猝灭物质的Q-1的评价用薄膜1-1中,发生部分因从掺杂剂向Q-1的能量转移所致的猝灭,因此,与比较用薄膜1-1-Ref相比,成为短的发光寿命。
《从掺杂剂向猝灭物质的能量转移速率(Kq)的算出》
从掺杂剂向猝灭物质的能量转移速率(Kq)是基于将上述的数学式(1)进行变形的下述数学式(2),将通过上述的方法求出的评价用薄膜的掺杂剂的发光寿命(τ(withQuencher))的值和比较用薄膜的掺杂剂的发光寿命(τ0(without Quencher))的值代入而算出的。
应予说明,对于评价用薄膜,由于猝灭物质的含量为1体积%,因此,[Q]导入1而算出。
数学式(2)
Figure BDA0001720978560000521
上述数学式(2)中,PL(with Quencher)为存在猝灭物质时的发光强度、PL0(without Quencher)为不存在猝灭物质时的发光强度,Kq为从发光材料向猝灭物质的能量转移速率,[Q](=Kd×t)为猝灭物质浓度,Kd为基于凝聚·分解等的猝灭物质的生成速度、t为基于光或电流的累积激发时间,τ为存在猝灭物质时的掺杂剂的磷光寿命,τ0为不存在猝灭物质时的发光材料的磷光寿命。
通过上述的方法算出各评价用薄膜的Kq,求出将评价用薄膜1-1的Kq设为1的相对比(Kq比)。
《Vall/Vcore值的算出》
在Vall/Vcore值的算出中,Vall、Vcore如上述的定义所示。而且,Vall/Vcore值是在利用Winmostor(X-Ability株式会社制)算出Vall、Vcore的范德瓦尔斯分子体积后,通过将Vall除以Vcore而算出的。
应予说明,关于本实施例([参考例1]~[参考例5]、[实施例1]~[实施例10])中使用的各种化合物,除了使用上述的化合物以外,还使用了以下的化合物。
Figure BDA0001720978560000531
Figure BDA0001720978560000541
Figure BDA0001720978560000551
以下,将各评价的结果示于表1。
应予说明,表中的主体的编号、掺杂剂的编号对应于上述的化合物例的编号。
[表1]
Figure BDA0001720978560000561
《结果的考察:参考例1》
如表1所示,可以确认对于评价用薄膜1-10~1-17,由于掺杂剂的Vall/Vcore超过2并且使用了满足本发明中规定的通式的核壳型掺杂剂,因此,从掺杂剂向猝灭物质的能量转移得到抑制,成为小的Kq值(Kq比)。
[参考例2]
接着,在参考例2中,使用预想蓝色发光的化合物,对从掺杂剂向猝灭物质的能量转移速率进行了确认。
《评价用薄膜、比较用薄膜的制作》
使用表2所示的“主体”和“掺杂剂”,除此以外,通过与参考例1同样的方法进行了评价用薄膜、比较用薄膜的制作。
《各值的测定、算出》
通过与参考例1同样的方法进行核壳型掺杂剂的发光寿命的测定、从掺杂剂向猝灭物质的能量转移速率(Kq)的算出以及Vall/Vcore值的算出。
应予说明,对于Kq比,求出将评价用薄膜2-1的Kq设为1的相对比(Kq比)。
[表2]
Figure BDA0001720978560000571
《结果的考察:参考例2》
如表2所示,可以确认对于评价用薄膜2-2~2-27,由于掺杂剂的Vall/Vcore超过2并且使用了满足本发明中规定的通式的核壳型掺杂剂,因此,从掺杂剂向猝灭物质的能量转移得到抑制,由此成为小的Kq值(Kq比)。特别是可以确认对于通式(2)中的L’为非共轭连接基团的评价用薄膜或环Z1和环Z2表示的配体具有3个以上的取代基的评价用薄膜,成为非常小的Kq值(Kq比)。
[参考例3]
接着,在参考例3中,使用预想蓝色发光的化合物,对从掺杂剂向猝灭物质的能量转移速率进行了确认。
《评价用薄膜、比较用薄膜的制作》
使用表3所示的“主体”和“掺杂剂”,作为“猝灭物质”使用Q-2,使猝灭物质为0.1体积%(减少猝灭物质的部分变更为主体化合物),除此以外,通过与参考例1同样的方法进行了评价用薄膜、比较用薄膜的制作。
《各值的测定、算出》
通过与参考例1同样的方法进行核壳型掺杂剂的发光寿命的测定、从掺杂剂向猝灭物质的能量转移速率(Kq)的算出以及Vall/Vcore值的算出。
应予说明,对于Kq比,求出将评价用薄膜3-1的Kq设为1的相对比(Kq比)。
[表3]
Figure BDA0001720978560000581
《结果的考察:参考例3》
如表3所示,可以确认对于评价用薄膜3-2~3-25,由于掺杂剂的Vall/Vcore超过2并且使用了满足本发明中规定的通式的核壳型掺杂剂,因此,从掺杂剂向猝灭物质的能量转移得到抑制,由此成为小的Kq值(Kq比)。特别是可以确认对于环Z3~环Z8表示的配体具有3个以上的取代基的评价用薄膜,成为非常小的Kq值(Kq比)。
[参考例4]
接着,在参考例4中,使用预想绿色发光的化合物,对从掺杂剂向猝灭物质的能量转移速率进行了确认。
《评价用薄膜、比较用薄膜的制作》
使用表4所示的“主体”和“掺杂剂”,除此以外,通过与参考例1同样的方法进行了评价用薄膜、比较用薄膜的制作。
《各值的测定、算出》
通过与参考例1同样的方法进行了核壳型掺杂剂的发光寿命的测定、从掺杂剂向猝灭物质的能量转移速率(Kq)的算出以及Vall/Vcore值的算出。
应予说明,对于Kq比,求出将评价用薄膜4-1的Kq设为1的相对比(Kq比)。
[表4]
Figure BDA0001720978560000601
《结果的考察:参考例4》
如表4所示,可以确认对于评价用薄膜4-6~4-15,由于掺杂剂的Vall/Vcore超过2并且使用了满足本发明中规定的通式的核壳型掺杂剂,因此,从掺杂剂向猝灭物质的能量转移得到抑制,由此即使制成绿色发光的薄膜,也成为小的Kq值(Kq比)。特别是可以确认对于通式(2)中的L’为非共轭连接基团的评价用薄膜或环Z1和环Z2表示的配体具有3个以上的取代基的评价用薄膜,成为非常小的Kq值(Kq比)。
[参考例5]
接着,在参考例5中,使用预想红色发光的化合物,对从掺杂剂向猝灭物质的能量转移速率进行了确认。
《评价用薄膜、比较用薄膜的制作》
使用表5所示的“主体”和“掺杂剂”,除此以外,通过与参考例1同样的方法进行了评价用薄膜、比较用薄膜的制作。
《各值的测定、算出》
通过与参考例1同样的方法进行了核壳型掺杂剂的发光寿命的测定、从掺杂剂向猝灭物质的能量转移速率(Kq)的算出以及Vall/Vcore值的算出。
应予说明,对于Kq比,求出将评价用薄膜5-1的Kq设为1的相对比(Kq比)。
[表5]
Figure BDA0001720978560000611
《结果的考察:参考例5》
如表5所示,可以确认对于评价用薄膜5-7~5-17,由于掺杂剂的Vall/Vcore超过2并且使用了满足本发明中规定的通式的核壳型掺杂剂,因此,从掺杂剂向猝灭物质的能量转移得到抑制,由此,即使制成红色发光的薄膜,也成为小的Kq值(Kq比)。
[实施例1]
接着,在实施例1中,使用预想蓝色发光的化合物,对薄膜的发光寿命进行了确认。
《评价用薄膜的制作》
将50mm×50mm、厚度0.7mm的石英基板用异丙醇进行超声波清洗,用干燥氮气进行干燥,进行5分钟UV臭氧清洗后,将该透明基板固定于市售的真空蒸镀装置的基板支架。在真空蒸镀装置的各个蒸镀用坩埚中,以制作各个元件的最适量填充表6所示的“主体”和“掺杂剂”。蒸镀用坩埚使用由钼制电阻加热用材料制作的坩埚。
将真空蒸镀装置内减压至真空度1×10-4Pa后,以主体、掺杂剂分别为85体积%、15体积%的方式进行共蒸镀,制作膜厚30nm的评价用薄膜。
《发光寿命评价》
依照下述的方法,求出使用HgXe光源的UV照射试验中的亮度残留率。
在使用HgXe光源的UV照射试验中,使用浜松Photonics制的水银氙气灯UV照射装置LC8,在UV截止滤光片安装A9616-05而使用。以照射光纤出光面与试样(评价用薄膜)的玻璃罩表面成水平的方式进行配置,以1cm的距离进行照射直至发光光子数减半为止。测定在室温(300K)的条件下进行。
对各评价用薄膜测定发光光子数减半为止所需要的时间(减半时间),求出将薄膜6-1的室温(300K)下的值设为1的相对值(LT50比)。
应予说明,亮度(发光光子数)的测定利用分光放射亮度计CS-1000(柯尼卡美能达公司制)从自照射光纤的轴倾斜45度的角度进行测定。
《Kq的算出》
通过与参考例1同样的方法进行从掺杂剂向猝灭物质的能量转移速率(Kq)的算出。
应予说明,对于Kq比,求出将评价用薄膜6-1的Kq设为1时的相对比(Kq比)。
[表6]
Figure BDA0001720978560000621
《结果的考察:实施例1》
如表6所示,评价用薄膜6-8~6-15使用了福斯特型主体作为主体,使用满足本发明的要件的核壳型掺杂剂作为掺杂剂。其结果,可以确认评价用薄膜6-8~6-15的从主体向掺杂剂的激子的能量转移良好,发光寿命变长。
[实施例2]
接着,在实施例2中,使用预想蓝色发光的化合物,对薄膜的发光寿命进行了确认。
《评价用薄膜的制作》
使用表7所示的“主体”和“掺杂剂”,除此以外,通过与实施例1同样的方法进行了评价用薄膜的制作。
《发光寿命评价、Kq的算出》
通过与实施例1同样的方法进行了发光寿命评价。
应予说明,对于LT50比,求出将评价用薄膜7-1的减半时间设为1的相对比(LT50比)。
通过与参考例1同样的方法进行了从掺杂剂向猝灭物质的能量转移速率(Kq)的算出。
应予说明,对于Kq比,求出将评价用薄膜7-1的Kq设为1的相对比(Kq比)。
[表7]
Figure BDA0001720978560000641
《结果的考察:实施例2》
如表7所示,评价用薄膜7-8~7-15中,使用了形成受激络合物的组合的2种主体,使用了满足本发明的要件的核壳型掺杂剂作为掺杂剂。其结果,可以确认评价用薄膜7-8~7-15的从主体向掺杂剂的激子的能量转移良好,发光寿命变长。
[实施例3]
接着,在实施例3中,使用预想绿色发光的化合物,对薄膜的发光寿命进行了确认。
《评价用薄膜的制作》
使用表8所示的“主体”和“掺杂剂”,除此以外,通过与实施例1同样的方法进行了评价用薄膜的制作。
《发光寿命评价、Kq的算出》
通过与实施例1同样的方法进行了发光寿命评价。
应予说明,对于LT50比,求出将评价用薄膜8-1的减半时间设为1的相对比(LT50比)。
通过与参考例1同样的方法进行了从掺杂剂向猝灭物质的能量转移速率(Kq)的算出。
应予说明,对于Kq比,求出将评价用薄膜8-1的Kq设为1时的相对比(Kq比)。
[表8]
Figure BDA0001720978560000651
《结果的考察:实施例3》
如表8所示,评价用薄膜8-10~8-15中,使用了福斯特型主体或形成受激络合物的组合的2种主体作为主体,使用了满足本发明的要件的核壳型掺杂剂作为掺杂剂。其结果,可以确认评价用薄膜8-10~8-15的从主体向掺杂剂的激子的能量转移良好,即使制成绿色发光的薄膜,发光寿命也变长。
[实施例4]
接着,在实施例4中,使用预想红色发光的化合物,对薄膜的发光寿命进行了确认。
《评价用薄膜的制作》
使用表9所示的“主体”和“掺杂剂”,除此以外,通过与实施例1同样的方法进行了评价用薄膜的制作。
《发光寿命评价、Kq的算出》
通过与实施例1同样的方法进行了发光寿命评价。
应予说明,对于LT50比,求出将评价用薄膜9-1的减半时间设为1的相对比(LT50比)。
通过与参考例1同样的方法进行了从掺杂剂向猝灭物质的能量转移速率(Kq)的算出。
应予说明,对于Kq比,求出将评价用薄膜9-1的Kq设为1的相对比(Kq比)。
[表9]
Figure BDA0001720978560000661
《结果的考察:实施例4》
如表9所示,对于评价用薄膜9-12~9-20,使用了福斯特型主体或形成受激络合物的组合的2种主体作为主体,使用了满足本发明的要件的核壳型掺杂剂作为掺杂剂。其结果,可以确认评价用薄膜9-12~9-20的从主体向掺杂剂的激子的能量转移良好,即使制成红色发光的薄膜,发光寿命也变长。
[实施例5]
接着,在实施例5中,使用预想蓝色发光的化合物,对照明装置(和元件)的寿命进行确认。
《评价用照明装置的制作》
在50mm×50mm、厚度0.7mm的玻璃基板上以150nm的厚度成膜作为阳极的ITO(铟锡氧化物),进行图案化后,将该带ITO透明电极的透明基板用异丙醇进行超声波清洗,用干燥氮气进行干燥,进行5分钟UV臭氧清洗,将该透明基板固定于市售的真空蒸镀装置的基板支架。
在真空蒸镀装置内的各个蒸镀用的电阻加热舟皿中,以制作各个元件的最适量填充各层的构成材料。上述电阻加热舟皿使用钼制或钨制舟皿。
减压至真空度1×10-4Pa后,对放入有HI-1的电阻加热舟皿进行通电加热,以蒸镀速度0.1nm/秒在ITO透明电极上蒸镀,形成层厚15nm的空穴注入层。
接着,以蒸镀速度0.1nm/秒蒸镀HT-1,形成层厚30nm的空穴输送层。
接着,对放入有表10所示的“主体”和“掺杂剂”的电阻加热舟皿进行通电而加热,以主体、掺杂剂分别为85体积%、15体积%的方式在空穴输送层上进行共蒸镀,形成层厚40nm的发光层。
接着,以蒸镀速度0.1nm/秒蒸镀HB-1,形成层厚5nm的第一电子输送层。进一步在其上以蒸镀速度0.1nm/秒蒸镀ET-1,形成层厚45nm的第二电子输送层。然后,以成为层厚0.5nm的方式蒸镀氟化锂后,蒸镀铝100nm而形成阴极,制作评价用的有机EL元件。
制作有机EL元件后,将有机EL元件的非发光面在纯度99.999%以上的高纯度氮气的气氛下用玻璃罩覆盖,使用厚度300μm的玻璃基板作为密封用基板,在周围应用作为密封材料的环氧系光固化型粘接剂(东亚合成公司制的LUXTRACK LC0629B),将其重叠在上述阴极上并与透明支撑基板粘合,从玻璃基板侧照射UV光,使其固化并密封,制作由如图9和图10所示的结构形成的评价用照明装置。
《连续驱动稳定性(减半寿命)的评价》
使用分光放射亮度计CS-2000对各评价用照明装置测定亮度,求出测定的亮度减半的时间(LT50)作为减半寿命。驱动条件设为达到15mA/cm2的电流值。
然后,对于各评价用照明装,求出将评价用照明装置10-1的减半寿命设为1的相对值(减半寿命:相对值)。
[表10]
Figure BDA0001720978560000681
《结果的考察:实施例5》
如表10所示,对于评价用照明装置10-8~10-15,使用了满足本发明的要件的核壳型掺杂剂作为掺杂剂,使用了福斯特型主体作为主体。其结果,可以确认评价用照明装置10-8~10-15的连续驱动稳定性优异。
[实施例6]
接着,在实施例6中,使用预想蓝色发光的化合物,对照明装置(和元件)的寿命进行确认。
《评价用照明装置的制作》
在50mm×50mm、厚度0.7mm的玻璃基板上以150nm的厚度成膜作为阳极的ITO(铟锡氧化物),进行图案化后,将该带ITO透明电极的透明基板用异丙醇进行超声波清洗,用干燥氮气进行干燥,进行5分钟UV臭氧清洗后,将该透明基板固定于市售的真空蒸镀装置的基板支架。
在真空蒸镀装置内的各个蒸镀用的电阻加热舟皿中,以制作各个元件的最适量填充各层的构成材料。上述电阻加热舟皿使用钼制或钨制舟皿。
减压至真空度1×10-4Pa后,对放入有HI-2的电阻加热舟皿进行通电而加热,以蒸镀速度0.1nm/秒在ITO透明电极上进行蒸镀,形成层厚10nm的空穴注入层。
接着,以蒸镀速度0.1nm/秒蒸镀HT-2,形成层厚30nm的空穴输送层。
接着,对放入有表11所示的“主体”和“掺杂剂”的电阻加热舟皿进行通电而加热,以主体、掺杂剂分别为85体积%、15体积%的方式在上述空穴输送层上进行共蒸镀,形成层厚30nm的发光层。
接着,以蒸镀速度0.1nm/秒蒸镀HB-2,形成层厚5nm的第一电子输送层。进一步在其上以蒸镀速度0.1nm/秒蒸镀ET-2,形成层厚45nm的第二电子输送层。然后,以成为层厚0.5nm的方式蒸镀氟化锂后,蒸镀铝100nm而形成阴极,制作评价用的有机EL元件。
制作有机EL元件后,将有机EL元件的非发光面在纯度99.999%以上的高纯度氮气的气氛下用玻璃罩覆盖,使用厚度300μm的玻璃基板作为密封用基板,在周围应用作为密封材料的环氧系光固化型粘接剂(东亚合成公司制的LUXTRACK LC0629B),将其重叠在上述阴极上并与透明支撑基板粘合,从玻璃基板侧照射UV光,使其固化并密封,制作由如图9和图10所示的结构构成的评价用照明装置。
《连续驱动稳定性(减半寿命)的评价》
通过与实施例5同样的方法进行了连续驱动稳定性(减半寿命)的评价。
应予说明,对于“减半寿命:相对值”,求出将评价用照明装置11-1的减半时间设为1的相对比。
[表11]
Figure BDA0001720978560000701
《结果的考察:实施例6》
如表11所示,评价用照明装置11-8~11-15中,使用了满足本发明的要件的核壳型掺杂剂作为掺杂剂,使用了形成受激络合物的组合的2种主体作为主体。其结果,可以确认评价用照明装置11-8~11-15的连续驱动稳定性优异。
[实施例7]
接着,在实施例7中,使用预想绿色发光的化合物,对照明装置(和元件)的寿命进行确认。
《评价用照明装置的制作》
在50mm×50mm、厚度0.7mm的玻璃基板上以150nm的厚度成膜作为阳极的ITO(铟锡氧化物),进行图案化后,将该带ITO透明电极的透明基板用异丙醇进行超声波清洗,用干燥氮气进行干燥,进行5分钟UV臭氧清洗后,将该透明基板固定于市售的真空蒸镀装置的基板支架。
在真空蒸镀装置内的各个蒸镀用的电阻加热舟皿中,以制作各个元件的最适量填充各层的构成材料。上述电阻加热舟皿使用钼制或钨制舟皿。
减压至真空度1×10-4Pa后,对放入有HI-2的电阻加热舟皿进行通电而加热,以蒸镀速度0.1nm/秒在ITO透明电极上进行蒸镀,形成层厚20nm的空穴注入层。
接着,以蒸镀速度0.1nm/秒蒸镀HT-1,形成层厚20nm的空穴输送层。
接着,对放入有表12所示的“主体”和“掺杂剂”的电阻加热舟皿进行通电而加热,以主体、掺杂剂分别为85体积%、15体积%的方式在上述空穴输送层上进行共蒸镀,形成层厚30nm的发光层。
接着,以蒸镀速度0.1nm/秒蒸镀HB-3,形成层厚10nm的第一电子输送层。进一步在其上以蒸镀速度0.1nm/秒蒸镀ET-2,形成层厚40nm的第二电子输送层。然后,以成为层厚0.5nm的方式蒸镀氟化锂后,蒸镀铝100nm而形成阴极,制作评价用的有机EL元件。
制作有机EL元件后,将有机EL元件的非发光面在纯度99.999%以上的高纯度氮气的气氛下用玻璃罩覆盖,使用厚度300μm的玻璃基板作为密封用基板,在周围应用作为密封材料的环氧系光固化型粘接剂(东亚合成公司制的LUXTRACK LC0629B),将其重叠在上述阴极上并与透明支撑基板粘合,从玻璃基板侧照射UV光,使其固化并密封,制作由如图9和图10所示的结构构成的评价用照明装置。
《连续驱动稳定性(减半寿命)的评价》
通过与实施例5同样的方法进行连续驱动稳定性(减半寿命)的评价。
应予说明,对于“减半寿命:相对值”,求出将评价用照明装置12-1的减半时间设为1的相对比。
[表12]
Figure BDA0001720978560000721
《结果的考察:实施例7》
如表12所示,评价用照明装置12-10~12-15中,使用了满足本发明的要件的核壳型掺杂剂作为掺杂剂,使用了福斯特型主体或形成受激络合物的组合的2种主体作为主体。其结果,评价用照明装置12-10~12-15中可以确认即使制成绿色发光的装置,连续驱动稳定性也优异。
[实施例8]
接着,在实施例8中,使用预想红色发光的化合物,对照明装置(和元件)的寿命进行确认。
《评价用照明装置的制作》
在50mm×50mm、厚度0.7mm的玻璃基板上以120nm的厚度成膜作为阳极的ITO(铟·锡氧化物),进行图案化后,将该带ITO透明电极的透明基板用异丙醇进行超声波清洗,用干燥氮气进行干燥,进行5分钟UV臭氧清洗。
在该透明基板上,使用将聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT/PSS、Bayer公司制、Baytron P Al 4083)用纯水稀释成70%的溶液,在3000rpm、30秒的条件下利用旋涂法形成薄膜后,在200℃干燥1小时,设置层厚20nm的空穴注入层。
接着,将该透明基板固定于市售的真空蒸镀装置的基板支架。
在真空蒸镀装置内的蒸镀用的电阻加热舟皿中,以制作各个元件的最适量填充各层的构成材料。蒸镀用电阻加热舟皿使用钼制或钨制舟皿。
减压至真空度1×10-4Pa后,对放入有HT-2的电阻加热舟皿进行通电而加热,以蒸镀速度0.1nm/秒在空穴注入层上蒸镀,形成层厚20nm的空穴输送层。
接着,对放入有表13所示的“主体”和“掺杂剂”的电阻加热舟皿进行通电而加热,以主体、掺杂剂分别为85体积%、15体积%的方式在上述空穴输送层上进行共蒸镀,形成层厚40nm的发光层。
接着,以蒸镀速度0.1nm/秒蒸镀ET-1,形成层厚40nm的电子输送层。
在其上以成为层厚0.5nm的方式蒸镀氟化锂后,蒸镀铝100nm而形成阴极,制作评价用的有机EL元件。
制作有机EL元件后,将有机EL元件的非发光面在纯度99.999%以上的高纯度氮气的气氛下用玻璃罩覆盖,使用厚度300μm的玻璃基板作为密封用基板,在周围应用作为密封材料的环氧系光固化型粘接剂(东亚合成公司制的LUXTRACK LC0629B),将其重叠在上述阴极上并与透明支撑基板粘合,从玻璃基板侧照射UV光,使其固化并密封,制作由如图9和图10所示的结构构成的评价用照明装置。
《连续驱动稳定性(减半寿命)的评价》
通过与实施例5同样的方法进行连续驱动稳定性(减半寿命)的评价。
应予说明,对于“减半寿命:相对值”,求出将评价用照明装置13-1的减半时间设为1的相对比。
[表13]
Figure BDA0001720978560000741
《结果的考察:实施例8》
如表13所示,评价用照明装置13-12~13-20中,使用了满足本发明的要件的核壳型掺杂剂作为掺杂剂,使用了福斯特型主体或形成受激络合物的组合的2种主体作为主体。其结果,评价用照明装置13-12~13-20中可以确认即使制成红色发光的装置,连续驱动稳定性也优异。
[实施例9]
接着,在实施例9中,对使用涂布液而以湿法制作的照明装置(和元件)的寿命进行确认。
《评价用照明装置的制作》
(基材的准备)
首先,使用日本特开2004-68143号公报中记载的结构的大气压等离子体放电处理装置,在聚萘二甲酸乙二醇酯膜(以下,简称为PEN)(帝人杜邦膜株式会社制)的形成阳极的一侧的整个面以成为层厚500nm的方式形成由SiOx构成的无机物的气体阻隔层。由此,制作氧透过度0.001mL/(m2·24h)以下、水蒸气透过度0.001g/(m2·24h)以下的具有气体阻隔性的挠性的基材。
(阳极的形成)
通过溅射法在上述基材上形成厚度120nm的ITO(铟·锡氧化物),通过光刻法进行图案化,形成阳极。应予说明,图案为发光区域的面积为5cm×5cm这样的图案。
(空穴注入层的形成)
将形成有阳极的基材用异丙醇进行超声波清洗,用干燥氮气进行干燥,进行5分钟UV臭氧清洗。然后,通过模涂法在形成有阳极的基材上涂布将与日本专利第4509787号公报的实施例16同样地制备的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT/PSS)的分散液用异丙醇稀释的2质量%溶液,自然干燥,形成层厚40nm的空穴注入层。
(空穴输送层的形成)
接着,将形成有空穴注入层的基材移至使用氮气(G1级)的氮气氛下,使用下述组成的空穴输送层形成用涂布液,通过模涂法以5m/min进行涂布,自然干燥后,在130℃保持30分钟,形成层厚30nm的空穴输送层。
〈空穴输送层形成用涂布液〉
空穴输送材料HT-3(重均分子量Mw=80000) 10质量份
氯苯 3000质量份
(发光层的形成)
接着,对于形成有空穴输送层的基材,使用下述组成的发光层形成用涂布液,通过模涂法以5m/min的涂布速度进行涂布,自然干燥后,在120℃保持30分钟,形成层厚50nm的发光层。
〈发光层形成用涂布液〉
表14所示的主体化合物 9质量份
表14所示的掺杂剂 1质量份
乙酸异丙酯 2000质量份
(电子输送层的形成)
接着,对于形成有阻挡层的基材,使用下述组成的电子输送层形成用涂布液,通过模涂法以5m/min的涂布速度进行涂布,自然干燥后,在80℃保持30分钟,形成层厚30nm的电子输送层。
〈电子输送层形成用涂布液〉
ET-1 6质量份
1H,1H,3H-四氟丙醇(TFPO) 2000质量份
(电子注入层、阴极的形成)
接着,在不使基板暴露于大气的状态下安装于真空蒸镀装置。另外,将在钼制电阻加热舟皿中放入氟化钠和氟化钾后的钼制电阻加热舟皿安装于真空蒸镀装置,将真空槽减压至4×10-5Pa。然后,对舟皿进行通电而加热,以0.02nm/秒在上述电子输送层上蒸镀氟化钠,形成膜厚1nm的薄膜。同样地,以0.02nm/秒在氟化钠薄膜上蒸镀氟化钾,形成层厚1.5nm的电子注入层。
接下来,蒸镀铝而形成厚度100nm的阴极。
(密封)
使用市售的辊层压装置对通过以上的工序形成的层叠体粘接密封基材。
在作为密封基材如下制作了层叠体:在具有挠性的厚度30μm的铝箔(东洋铝株式会社制),使用干式层压用的双组分反应型的聚氨酯系粘接剂设置层厚1.5μm的粘接剂层,将厚度12μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜进行层压而制作。
使用点胶机沿着密封基材铝箔的粘接面(光泽面)以厚度20μm均匀地涂布作为密封用粘接剂的热固化性粘接剂。使其在100Pa以下的真空下干燥12小时。进而,将该密封基材移至露点温度-80℃以下、氧浓度0.8ppm的氮气氛下,使其干燥12小时以上,调整成密封用粘接剂的含水率成为100ppm以下。
作为热固化性粘接剂,使用混合有下述的(A)~(C)的环氧系粘接剂。
(A)双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)
(B)双氰胺(DICY)
(C)环氧加成物系固化促进剂
对上述层叠体粘合·配置上述密封基材,使用压接辊以压接辊温度100℃、压力0.5MPa、装置速度0.3m/min的压接条件进行粘合密封,制作如图11所示的评价用照明装置。
《连续驱动稳定性(减半寿命)的评价》
通过与实施例5同样的方法进行连续驱动稳定性(减半寿命)的评价。
应予说明,对于“减半寿命:相对值”,求出将评价用照明装置14-1的减半时间设为1的相对比。
[表14]
Figure BDA0001720978560000771
《结果的考察:实施例9》
如表14所示,在评价用照明装置14-8~14-15中,使用了满足本发明的要件的核壳型掺杂剂作为掺杂剂,使用了形成受激络合物的组合的2种主体作为主体。其结果,评价用照明装置14-8~14-15中可以确认即使在通过涂布工艺制作的元件中,连续驱动稳定性也优异。
[实施例10]
接着,在实施例10中,对使用涂布液通过喷墨工艺制作的照明装置(和元件)的寿命进行确认。
《评价用照明装置的制作》
(基材的准备)
首先,使用日本特开2004-68143号公报中记载的结构的大气压等离子体放电处理装置,在聚萘二甲酸乙二醇酯膜(以下,简称为PEN)(帝人杜邦膜株式会社制)的形成阳极的一侧的整个面以成为层厚500nm的方式形成由SiOx构成的无机物的气体阻隔层。由此,制作氧透过度0.001mL/(m2·24h)以下、水蒸气透过度0.001g/(m2·24h)以下的具有气体阻隔性的挠性的基材。
(阳极的形成)
通过溅射法在上述基材上形成厚度120nm的ITO(铟·锡氧化物),通过光刻法进行图案化,形成阳极。应予说明,图案为发光区域的面积成为5cm×5cm的图案。
(空穴注入层的形成)
将形成有阳极的基材用异丙醇进行超声波清洗,用干燥氮气进行干燥,进行5分钟UV臭氧清洗。然后,通过喷墨法在形成有阳极的基材上涂布将与日本专利第4509787号公报的实施例16同样地制备的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT/PSS)的分散液用异丙醇稀释的2质量%溶液,在80℃干燥5分钟,形成层厚40nm的空穴注入层。
(空穴输送层的形成)
接着,将形成有空穴注入层的基材移至使用氮气(G1级)的氮气氛下,使用下述组成的空穴输送层形成用涂布液,通过喷墨法进行涂布,在150℃干燥30分钟,形成层厚30nm的空穴输送层。
〈空穴输送层形成用涂布液〉
空穴输送材料HT-3(重均分子量Mw=80000) 10质量份
对二甲苯 3000质量份
(发光层的形成)
接着,对于形成有空穴输送层的基材,使用下述组成的发光层形成用涂布液,通过喷墨法进行涂布,在130℃干燥30分钟,形成层厚50nm的发光层。
〈发光层形成用涂布液〉
表15所示的主体化合物 9质量份
表15所示的掺杂剂 1质量份
乙酸正丁酯 2000质量份
(电子输送层的形成)
接着,对于形成有阻挡层的基材,使用下述组成的电子输送层形成用涂布液,通过喷墨法进行涂布,在80℃干燥30分钟,形成层厚30nm的电子输送层。
〈电子输送层形成用涂布液〉
ET-1 6质量份
1H,1H,3H-四氟丙醇(TFPO) 2000质量份
(电子注入层、阴极的形成)
接着,在不使基板暴露于大气的状态下安装于真空蒸镀装置。另外,将在钼制电阻加热舟皿中放入氟化钠和氟化钾后的舟皿安装于真空蒸镀装置,将真空槽减压至4×10- 5Pa。然后,对舟皿及逆行通电额加热,以0.02nm/秒在上述电子输送层上蒸镀氟化钠,形成膜厚1nm的薄膜。同样地,以0.02nm/秒在氟化钠薄膜上蒸镀氟化钾,形成层厚1.5nm的电子注入层。
接下来,蒸镀铝而形成厚度100nm的阴极。
(密封)
使用市售的辊层压装置对通过以上的工序形成的层叠体粘接密封基材。
作为密封基材如下制作了层叠体:使用干式层压用的双组分反应型的聚氨酯系粘接剂,在具有挠性的厚度30μm的铝箔(东洋铝株式会社制)设置层厚1.5μm的粘接剂层,将厚度12μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜进行层压而制作。
使用点胶机沿着密封基材的铝箔的粘接面(光泽面)以厚度20μm均匀地涂布作为密封用粘接剂的热固化性粘接剂。使其在100Pa以下的真空下干燥12小时。进而,将该密封基材移至露点温度-80℃以下、氧浓度0.8ppm的氮气氛下,使其干燥12小时以上,调整成密封用粘接剂的含水率成为100ppm以下。
作为热固化性粘接剂,使用混合有下述的(A)~(C)的环氧系粘接剂。
(A)双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)
(B)双氰胺(DICY)
(C)环氧加成物系固化促進剂
对上述层叠体粘合·配置上述密封基材,使用压接辊以压接辊温度100℃、压力0.5MPa、装置速度0.3m/min的压接条件进行粘合密封,制作如图11所示的评价用照明装置。
《连续驱动稳定性(减半寿命)的评价》
通过与实施例5同样的方法进行连续驱动稳定性(减半寿命)的评价。
应予说明,对于“减半寿命:相对值”,求出将评价用照明装置15-1的减半时间设为1的相对比。
[表15]
Figure BDA0001720978560000801
《结果的考察:实施例10》
如表15所示,评价用照明装置15-8~15-15中,使用了满足本发明的要件的核壳型掺杂剂作为掺杂剂,使用了福斯特型主体作为主体。其结果,评价用照明装置15-8~15-15中可以确认即使在通过喷墨工艺制作的元件中,连续驱动稳定性也优异。
符号说明
1 显示器
3 像素
5 扫描线
6 数据线
A 显示部
B 控制部
10 核壳型掺杂剂
11 核部
12 壳部
13 猝灭物质
14 主体
20 通常的掺杂剂
101 有机EL元件
102 玻璃罩
105 阴极
106 有机EL层
107 带透明电极的玻璃基板
108 氮气
109 捕水剂
201 挠性支撑基板
202 阳极
203 空穴注入层
204 空穴输送层
205 发光层
206 电子输送层
207 电子注入层
208 阴极
209 密封粘接剂
210 挠性密封构件
200 有机EL元件

Claims (10)

1.一种薄膜,其特征在于,含有发光性金属络合物和主体,
所述发光性金属络合物由下述通式(1)表示且满足下述式(1),
所述主体为在室温下显示磷光发光的非金属有机化合物、显示热活化延迟荧光的化合物或在显示高于最低单线激发态的能级的单线激发态与显示高于最低三线激发态的能级的三线激发态之间出现反向系间窜越现象的化合物,
通式(1)
Figure FDA0002696851590000011
所述通式(1)中,M表示Ir或Pt,A1、A2、B1、B2各自表示碳原子或氮原子,环Z1表示与A1和A2一起形成的6元的芳香族烃环、5元或6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环,环Z2表示与B1和B2一起形成的5元或6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环;A1与M的键以及B1与M的键中,一个为配位键,另一个表示共价键;环Z1和环Z2任选地各自独立地具有取代基且具有至少1个下述通式(2)表示的取代基;任选地通过环Z1和环Z2的取代基键合形成稠环结构,环Z1和环Z2表示的配体彼此任选地连接;L表示与M配位的单阴离子性的二齿配体,任选地具有取代基;m表示0~2的整数,n表示1~3的整数,M为Ir时的m+n为3,M为Pt时的m+n为2,m或n为2以上时,环Z1和环Z2表示的配体或L各自相同或不同,环Z1和环Z2表示的配体与L任选地连接;
通式(2)
*-L’-(CR2)n’-A
所述通式(2)中,*表示与所述通式(1)中的环Z1或环Z2的连接部位;L’表示单键或连接基团;R表示氢原子或取代基;n’表示3以上的整数;多个R相同或不同;A表示氢原子或取代基;
式(1)
Figure FDA0002696851590000021
所述式(1)中,Vall表示当M为Ir时假定n=3、m=0,当M为Pt时假定n=2、m=0并且包括了与环Z1和环Z2键合的取代基的结构的分子体积,Vcore表示从显示Vall的分子体积的所述结构中将与环Z1和环Z2键合的取代基取代为氢原子的结构的分子体积,其中,存在多种由环Z1和环Z2表示的配体时,在所述假定所示的全部情况下,Vall、Vcore满足所述式(1)。
2.一种薄膜,其特征在于,含有发光性金属络合物和2种主体,
所述发光性金属络合物由下述通式(1)表示并且满足下述式(1),
所述2种主体为形成受激络合物的组合,
通式(1)
Figure FDA0002696851590000022
所述通式(1)中,M表示Ir或Pt,A1、A2、B1、B2各自表示碳原子或氮原子,环Z1表示与A1和A2一起形成的6元的芳香族烃环、5元或6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环,环Z2表示与B1和B2一起形成的5元或6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环;A1与M的键以及B1与M的键中,一个为配位键,另一个表示共价键;环Z1和环Z2任选地各自独立地具有取代基且具有至少1个下述通式(2)表示的取代基;任选地通过环Z1和环Z2的取代基键合形成稠环结构,环Z1和环Z2表示的配体彼此任选地连接;L表示与M配位的单阴离子性的二齿配体,任选地具有取代基;m表示0~2的整数,n表示1~3的整数,M为Ir时的m+n为3,M为Pt时的m+n为2;m或n为2以上时,环Z1和环Z2表示的配体或L各自相同或不同,环Z1和环Z2表示的配体与L任选地相互连接;
通式(2)
*-L’-(CR2)n’-A
所述通式(2)中,*表示与所述通式(1)中的环Z1或环Z2的连接部位;L’表示单键或连接基团;R表示氢原子或取代基;n’表示3以上的整数;多个R相同或不同;A表示氢原子或取代基;
式(1)
Figure FDA0002696851590000031
所述式(1)中,Vall表示当M为Ir时假定n=3、m=0,当M为Pt时假定n=2、m=0并且包括了与环Z1和环Z2键合的取代基的结构的分子体积,Vcore表示从显示Vall的分子体积的所述结构中将与环Z1和环Z2键合的取代基取代为氢原子的结构的分子体积,其中,存在多种由环Z1和环Z2表示的配体时,在所述假定所示的全部情况下,Vall、Vcore满足所述式(1)。
3.根据权利要求1或2所述的薄膜,其特征在于,所述通式(2)中的L’为非共轭连接基团。
4.根据权利要求1或2所述的薄膜,其特征在于,所述通式(1)中的环Z1和环Z2表示的配体具有3个以上的取代基。
5.根据权利要求3所述的薄膜,其特征在于,所述通式(1)中的环Z1和环Z2表示的配体具有3个以上的取代基。
6.一种薄膜,其特征在于,含有发光性金属络合物和主体,
所述发光性金属络合物由下述通式(3)~(5)中的任一个表示并且满足下述式(1),
所述主体为在室温下显示磷光发光的非金属有机化合物、显示热活化延迟荧光的化合物或在显示高于最低单线激发态的能级的单线激发态与显示高于最低三线激发态的能级的三线激发态之间出现反向系间窜越现象的化合物,
Figure FDA0002696851590000041
所述通式(3)~(5)中,M表示Ir或Pt,A1~A3、B1~B4各自表示碳原子或氮原子;A1与M的键以及B1与M的键中,一个为配位键,另一个表示共价键;L表示与M配位的单阴离子性的二齿配体,任选地具有取代基;m表示0~2的整数,n表示1~3的整数,M为Ir时的m+n为3,M为Pt时的m+n为2;m或n为2以上时,环Z3和环Z4表示的配体、环Z5和环Z6表示的配体、环Z7和环Z8表示的配体或L各自相同或不同,这些配体与L任选地相互连接;
所述通式(3)中,环Z3表示与A1和A2一起形成的5元的芳香族杂环或者包含该环的芳香族稠环,环Z4表示与B1~B3一起形成的5元的芳香族杂环或者包含该环的芳香族稠环;R1表示碳原子数3以上的取代基;环Z3和环Z4除R1以外还任选地具有取代基,任选地通过环Z3和环Z4的取代基键合形成稠环结构,环Z3和环Z4表示的配体彼此任选地连接;
所述通式(4)中,环Z5表示与A1~A3一起形成的6元的芳香族烃环、6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环,环Z6表示与B1~B3一起形成的5元的芳香族杂环或者包含该环的芳香族稠环;R2和R3各自表示氢原子或取代基,至少一者表示碳原子数3以上的取代基;环Z5和环Z6除R2和R3以外还任选地具有取代基,任选地通过环Z5和环Z6的取代基键合形成稠环结构,环Z5和环Z6表示的配体彼此任选地连接;
所述通式(5)中,环Z7表示与A1和A2一起形成的6元的芳香族烃环、6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环,环Z8表示与B1~B4一起形成的6元的芳香族烃环、6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环;R4和R5各自表示氢原子或取代基,至少一者表示碳原子数3以上的取代基;环Z7和环Z8除R4和R5以外还任选地具有取代基,任选地通过环Z7和环Z8的取代基键合形成稠环结构,环Z7和环Z8表示的配体彼此任选地连接;
式(1)
Figure FDA0002696851590000051
所述式(1)中,Vall表示当M为Ir时假定n=3、m=0,当M为Pt时假定n=2、m=0并且包括了与环Z3~环Z8键合的取代基的结构的分子体积,Vcore表示从表示Vall的分子体积的所述结构中将与环Z3~环Z8键合的取代基取代为氢原子的结构的分子体积,其中,存在多种由环Z3和环Z4表示的配体、由环Z5和环Z6表示的配体以及由环Z7和环Z8表示的配体时,在所述假定所示的全部情况下,Vall、Vcore满足所述式(1)。
7.一种薄膜,其特征在于,含有发光性金属络合物和2种主体,
所述发光性金属络合物由下述通式(3)~(5)中的任一个表示并且满足下述式(1),
所述2种主体为形成受激络合物的组合,
Figure FDA0002696851590000052
所述通式(3)~(5)中,M表示Ir或Pt,A1~A3、B1~B4各自表示碳原子或氮原子;A1与M的键以及B1与M的键中,一个为配位键,另一个表示共价键;L表示与M配位的单阴离子性的二齿配体,任选地具有取代基;m表示0~2的整数,n表示1~3的整数,M为Ir时的m+n为3,M为Pt时的m+n为2;m或n为2以上时,环Z3和环Z4表示的配体、环Z5和环Z6表示的配体、环Z7和环Z8表示的配体或L各自相同或不同,这些配体与L任选地相互连接;
所述通式(3)中,环Z3表示与A1和A2一起形成的5元的芳香族杂环或者包含该环的芳香族稠环,环Z4表示与B1~B3一起形成的5元的芳香族杂环或者包含该环的芳香族稠环;R1表示碳原子数3以上的取代基;环Z3和环Z4除R1以外还任选地具有取代基,任选地通过环Z3和环Z4的取代基键合形成稠环结构,环Z3和环Z4表示的配体彼此任选地连接;
所述通式(4)中,环Z5表示与A1~A3一起形成的6元的芳香族烃环、6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环,环Z6表示与B1~B3一起形成的5元的芳香族杂环或者包含该环的芳香族稠环;R2和R3各自表示氢原子或取代基,至少一者表示碳原子数3以上的取代基;环Z5和环Z6除R2和R3以外还任选地具有取代基,任选地通过环Z5和环Z6的取代基键合形成稠环结构,环Z5和环Z6表示的配体彼此任选地连接;
所述通式(5)中,环Z7表示与A1和A2一起形成的6元的芳香族烃环、6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环,环Z8表示与B1~B4一起形成的6元的芳香族烃环、6元的芳香族杂环或者包含这些环中的至少1个的芳香族稠环;R4和R5各自表示氢原子或取代基,至少一者表示碳原子数3以上的取代基;环Z7和环Z8除R4和R5以外还任选地具有取代基,任选地通过环Z7和环Z8的取代基键合形成稠环结构,环Z7和环Z8表示的配体彼此任选地连接;
式(1)
Figure FDA0002696851590000061
所述式(1)中,Vall表示当M为Ir时假定n=3、m=0,当M为Pt时假定n=2、m=0并且包括了与环Z3~环Z8键合的取代基的结构的分子体积,Vcore表示从表示Vall的分子体积的所述结构中将与环Z3~环Z8键合的取代基取代为氢原子的结构的分子体积,其中,存在多种由环Z3和环Z4表示的配体、由环Z5和环Z6表示的配体以及由环Z7和环Z8表示的配体时,在所述假定所示的全部情况下,Vall、Vcore满足所述式(1)。
8.根据权利要求6或7所述的薄膜,其特征在于,所述通式(3)中的环Z3和环Z4表示的配体、所述通式(4)中的环Z5和环Z6表示的配体或所述通式(5)中的环Z7和环Z8表示的配体具有3个以上的取代基。
9.一种有机电致发光元件,是在阳极和阴极之间具有至少1个发光层的有机电致发光元件,其特征在于,
含有权利要求1~8中任一项所述的薄膜。
10.根据权利要求9所述的有机电致发光元件,其特征在于,所述发光层为由权利要求1~8中任一项所述的薄膜构成的单一层。
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