DE112013002094B4 - Lichtemittierendes Element, lichtemittierende Vorrichtung, elektronisches Gerät und Beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

Lichtemittierendes Element, lichtemittierende Vorrichtung, elektronisches Gerät und Beleuchtungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Lichtemittierendes Element, umfassend:
eine Lochtransportschicht; und
eine lichtemittierende Schicht auf der Lochtransportschicht,
wobei die lichtemittierende Schicht eine erste organische Verbindung mit einer Elektronentransporteigenschaft, eine zweite organische Verbindung mit einer Lochtransporteigenschaft und eine dritte organische Verbindung, welche eine Triplettanregungsenergie in Lichtemission umwandelt, umfasst,
wobei eine Kombination der ersten organischen Verbindung und der zweiten organischen Verbindung einen Exciplex bildet,
wobei die Lochtransportschicht eine vierte organische Verbindung und eine fünfte organische Verbindung umfasst,
wobei das HOMO-Niveau der vierten organischen Verbindung niedriger ist als das HOMO-Niveau der zweiten organischen Verbindung oder diesem entspricht, und
wobei das HOMO-Niveau der fünften organischen Verbindung höher ist als das HOMO-Niveau der zweiten organischen Verbindung.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein lichtemittierendes Element, bei welchem eine organische Verbindung, die bei Anlegen eines elektrischen Feldes Licht emittiert, zwischen einem Elektrodenpaar bereitgestellt ist und betrifft auch eine lichtemittierende Vorrichtung, ein elektronisches Gerät und eine Beleuchtungsvorrichtung, welche solch ein lichtemittierendes Element enthalten.
  • STAND DER TECHNIK
  • Lichtemittierende Elemente, enthaltend eine organische Verbindung als einen Leuchtkörper, welche Merkmale aufweisen, wie Dünnheit, Leichtigkeit, schnelle Antwortzeiten und DC-Antrieb bei niedriger Spannung, sollen auf die nächste Generation von Flachbildschirmen bzw. Flachdisplays angewendet werden. Insbesondere nimmt man an, dass Displayvorrichtungen, bei welchen die lichtemittierenden Elemente in einer Matrix angeordnet sind, gegenüber herkömmlichen Flüssigkristalldisplayvorrichtungen Vorteile eines breiten Blickwinkels und einer hohen Sichtbarkeit besitzen.
  • Ein lichtemittierendes Element soll den folgenden lichtemittierenden Mechanismus aufweisen: Wenn Spannung zwischen einem Elektrodenpaar, zwischen dem eine lichtemittierende Schicht umfassend einen Leuchtkörper bereitgestellt ist, angelegt wird, werden von der Kathode injizierte Elektronen und von der Anode injizierte Löcher in einem Lichtemissionscenter der lichtemittierenden Schicht rekombiniert, um molekulare Exzitonen zu bilden und Energie wird freigesetzt und Licht emittiert, wenn die molekularen Exzitonen in den Grundzustand entspannen. Ein angeregter Singulettzustand und ein angeregter Triplettzustand sind als angeregte Zustände bekannt und die Lichtemission kann vermutlich durch jeden Zustand erzielt werden. Die Lichtemission von dem angeregten Singulettzustand (S*) wird als Fluoreszenz bezeichnet und die Lichtemission von dem angeregten Triplettzustand (T*) wird als Phosphoreszenz bezeichnet.
  • Um die Elementeigenschaften solcher lichtemittierender Elemente zu verbessern, wurden Verbesserungen einer Elementstruktur, Entwicklung eines Materials und dergleichen aktiv durchgeführt (siehe z.B. Patentdokument 1). Nicht-Patentdokument 1 offenbart eine OLED, deren Effizienz durch die Bereitstellung einer lichtemittierenden Schicht, welche zwei organische Verbindungen umfasst, die einen Exciplex bilden, sowie Ir(piq)3 als phosphoreszierendes Dotierungsmittel, verbessert wird.
  • [Referenz]
    • [Patentdokument 1] Japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2010-182699 A
    • [Nicht-Patentdokument 1] Y. Hino et al., Japanese Journal of Aplied Physics 2005, 44 (4B), 2790-2794.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Wie in dem Patentdokument 1 offenbart, wurde eine verbesserte Elementstruktur oder dergleichen entwickelt; lichtemittierende Elemente müssen jedoch noch hinsichtlich der Emissionseffizienz, der Zuverlässigkeit und der Emissionseigenschaften verbessert werden, und lichtemittierende Elemente mit besseren Eigenschaften sollen entwickelt werden.
  • Im Hinblick auf das Obige ist es ein Gegenstand einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein lichtemittierendes Element bereitzustellen, welches bei niedriger Spannung betrieben wird und eine hohe Emissionseffizienz aufweist.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein lichtemittierendes Element, welches zwischen einem Elektrodenpaar eine Lochtransportschicht und eine lichtemittierende Schicht auf der Lochtransportschicht umfasst. Die lichtemittierende Schicht enthält eine erste organische Verbindung mit einer Elektronentransporteigenschaft, eine zweite organische Verbindung mit einer Lochtransporteigenschaft und eine lichtemittierende dritte organische Verbindung, welche Triplettanregungsenergie in Lichtemission umwandelt. Eine Kombination der ersten organischen Verbindung und der zweiten organischen Verbindung bildet ein Exciplex. Die Lochtransportschicht enthält wenigstens eine vierte organische Verbindung, deren HOMO-Niveau niedriger ist als das der zweiten organischen Verbindung oder diesem entspricht, und eine fünfte organische Verbindung, deren HOMO-Niveau höher ist als das der zweiten organischen Verbindung.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein lichtemittierendes Element, welches zwischen einem Elektrodenpaar eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht auf der Lochinjektionsschicht, eine lichtemittierende Schicht auf der Lochtransportschicht, eine Elektronentransportschicht auf der lichtemittierenden Schicht und eine Elektroneninjektionsschicht auf der Elektronentransportschicht umfasst. Die lichtemittierende Schicht enthält eine erste organische Verbindung mit einer Elektronentransporteigenschaft, eine zweite organische Verbindung mit einer Lochtransporteigenschaft und eine lichtemittierende dritte organische Verbindung, welche die Triplettanregungsenergie in Lichtemission umwandelt. Eine Kombination der ersten organischen Verbindung und der zweiten organischen Verbindung bildet ein Exciplex. Die Lochtransportschicht enthält wenigstens eine vierte organische Verbindung, deren HOMO-Niveau niedriger ist als das der zweiten organischen Schicht oder diesem entspricht, und eine fünfte organische Verbindung, deren HOMO-Niveau höher ist als das der zweiten organischen Verbindung.
  • Es sollte festgehalten werden, dass es in jeder der oben beschriebenen Strukturen bevorzugt ist, dass die erste organische Verbindung als ein Wirtsmaterial verwendet wird, die zweite organische Verbindung als ein Assistmaterial verwendet wird und die dritte organische Verbindung als ein Gastmaterial verwendet wird. In anderen Worten ist der Masseanteil (oder Volumenanteil) der dritten organischen Verbindung in der lichtemittierenden Schicht vorzugsweise niedriger als der Masseanteil jeder der ersten organischen Verbindung und der zweiten organischen Verbindung.
  • Des Weiteren ist bei jeder der oben beschriebenen Strukturen eine Emissionswellenlänge eines Exciplex, gebildet aus der ersten organischen Verbindung (Wirtsmaterial) und der zweiten organischen Verbindung (Assistmaterial) länger als eine Emissionswellenlänge (Fluoreszenzwellenlänge) jeder der ersten organischen Verbindung (Wirtsmaterial) und der zweiten organischen Verbindung (Assistmaterial); daher kann ein Fluoreszenzspektrum der ersten organischen Verbindung (Wirtsmaterial) und ein Fluoreszenzspektrum der zweiten organischen Verbindung (Assistmaterial) in ein Emissionsspektrum umgewandelt werden, welches auf der Seite längerer Wellenlängen angeordnet ist.
  • Wenn daher ein Exciplex in der lichtemittierenden Schicht des lichtemittierenden Elements einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wird, kann die Energieübertragung unter Verwendung einer Überlappung zwischen einem Absorptionsspektrum der dritten organischen Verbindung (Gastmaterial) und eines Emissionsspektrums des Exciplex, welches an der Seite der längeren Wellenlänge als eine Emissionswellenlänge (Fluoreszenzwellenlänge) jeder der ersten organischen Verbindung (Wirtsmaterial) und der zweiten organischen Verbindung (Assistmaterial) angeordnet ist, durchgeführt werden, wodurch sich die Energieübertragungseffizienz erhöht, so dass das lichtemittierende Element eine hohe Emissionseffizienz aufweisen kann.
  • Des Weiteren enthält die Lochtransportschicht wenigstens die vierte organische Verbindung, deren HOMO-Niveau niedriger ist als das der zweiten organischen Verbindung (Assistmaterial) oder diesem entspricht, und die fünfte organische Verbindung, deren HOMO-Niveau höher ist als das der zweiten organischen Verbindung (Assistmaterial). Die vierte organische Verbindung der Lochtransportschicht weist eine Funktion auf, Löcher in die lichtemittierende Schicht (hauptsächlich die zweite organische Verbindung (Assistmaterial) der lichtemittierenden Schicht) zu injizieren, um den Eintritt der Löcher in die lichtemittierende Schicht zu vereinfachen, was zu einer Zunahme der Emissionseffizienz führt. Da das HOMO-Niveau der fünften organischen Verbindung in der Lochtransportschicht höher ist als das der zweiten organischen Verbindung (Assistmaterial), kann die Ansteuerspannung (einfach Spannung), insbesondere Einschaltspannung, verringert werden. Diese Wirkung kann nur erzielt werden, wenn die Lochtransportschicht zwei oder mehr Arten organischer Verbindungen enthält und die oben beschriebene Beziehung der HOMO-Niveaus existiert.
  • Des Weiteren ist es bevorzugt, dass bei jeder der oben beschriebenen Strukturen das niedrigste Triplettanregungsenergie-Niveau (T1-Niveau) der vierten organischen Verbindung höher ist als das der ersten organischen Verbindung und das der zweiten organischen Verbindung. Solch eine Struktur ermöglicht es zu verhindern, dass die Triplettanregungsenergie der lichtemittierenden Schicht in die Lochtransportschicht diffundiert, so dass die Emissionseffizienz des Elements erhöht werden kann. Es sollte festgehalten werden, dass der Masseanteil (oder Volumenanteil) der vierten organischen Verbindung in der Lochtransportschicht vorzugsweise 20% oder mehr beträgt (niedriger als 100%), um die Diffusion der Triplettanregungsenergie der lichtemittierenden Schicht zu der Lochtransportschicht zu verhindern.
  • Es ist des Weiteren bei jeder der oben beschriebenen Strukturen bevorzugt, dass die erste organische Verbindung (Wirtsmaterial) eine π-elektronenarme heteroaromatische Verbindung ist, die zweite organische Verbindung (Assistmaterial) eine π-elektronenreiche heteroaromatische Verbindung oder eine aromatische Aminverbindung ist und die dritte organische Verbindung (Gastmaterial) eine phosphoreszierende Verbindung ist.
  • Des Weiteren umfasst eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in ihrer Kategorie lichtemittierende Vorrichtungen, umfassend lichtemittierende Elemente und elektronische Geräte und Beleuchtungsvorrichtungen, enthaltend die lichtemittierenden Vorrichtungen. Daher betrifft die lichtemittierende Vorrichtung dieser Beschreibung eine Bilddisplayvorrichtung und eine Lichtquelle (z.B. eine Beleuchtungsvorrichtung). Zusätzlich umfasst die lichtemittierende Vorrichtung in der Kategorie jedes Modul, bei welchem eine lichtemittierende Vorrichtung mit einem Anschluss verbunden ist, wie eine flexible Leiterplatte (FPC), ein Tape-Automated-Bonding (TAB)-Tape oder ein Tape-Carrier-Package (TCP), ein Modul, bei welchem eine Leiterplatte auf der Spitze eines TAB-Tapes oder eines TCPs bereitgestellt ist, und ein Modul, bei welchem ein integrierter Schaltkreis (IC) durch ein Chip-on-Glass (COG)-Verfahren direkt auf einem lichtemittierenden Element befestigt ist.
  • Wenn ein Exciplex in der lichtemittierenden Schicht des lichtemittierenden Elements einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wird, kann eine Energieübertragung, welche eine Überlappung zwischen einem Absorptionsspektrum der dritten organischen Verbindung (Gastmaterial) und einem Emissionsspektrum des Exciplex, welches auf der Seite der längeren Wellenlänge angeordnet ist als eine Emissionswellenlänge (Fluoreszenzwellenlänge) jeder der ersten organischen Verbindung (Wirtsmaterial) und der zweiten organischen Verbindung (Assistmaterial), durchgeführt werden, wodurch die Effizienz der Energieübertragung hoch wird, so dass das lichtemittierende Element eine hohe Emissionseffizienz aufweisen kann.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein lichtemittierendes Element einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2A und 2B zeigen ein Konzept einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3 zeigt die Energieniveaus eines Moleküls von DBq (Abkürzung), eines Moleküls von TPA (Abkürzung) und eines Dimers von DBq (Abkürzung) und TPA (Abkürzung).
    • 4A bis 4F zeigen die Verteilung von HOMO und LUMO eines Moleküls von DBq (Abkürzung), eines Moleküls von TPA (Abkürzung) und eines Dimers von DBq (Abkürzung) und TPA (Abkürzung).
    • 5A bis 5C zeigen Konzepte der Energieniveaus der Lochtransportschichten und einer lichtemittierenden Schicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 6 zeigt ein lichtemittierendes Element einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 7A und 7B zeigen Strukturen lichtemittierender Elemente.
    • 8 zeigt Strukturen lichtemittierender Elemente.
    • 9A und 9B zeigen eine lichtemittierende Vorrichtung.
    • 10A bis 10D zeigen elektronische Geräte.
    • 11A bis 11D zeigen elektronische Geräte.
    • 12A bis 12C zeigen Beleuchtungsvorrichtungen.
    • 13 zeigt eine Struktur eines lichtemittierenden Elements der Beispiele.
    • 14 zeigt die Leuchtdichte-Stromdichte-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elements, welches in Beispiel 1 beschrieben ist.
    • 15 zeigt die Leuchtdichte-Spannungs-Eigenschaften des lichtemittierenden Elements, welches in Beispiel 1 beschrieben ist.
    • 16 zeigt die Stromausbeute-Leuchtdichte-Eigenschaften des lichtemittierenden Elements, welches in Beispiel 1 beschrieben ist.
    • 17 zeigt die Strom-Spannungs-Eigenschaften des lichtemittierenden Elements, welches in Beispiel 1 beschrieben ist.
    • 18 zeigt die Emissionsspektren der lichtemittierenden Elemente, welche in Beispiel 1 beschrieben sind.
    • 19 zeigt die Stromeffizienz-Leuchtdichte-Eigenschaften der lichtemittierenden Elemente in Beispiel 1.
    • 20 zeigt ein Phosphoreszenzspektrum von 2mDBTPDBq-II (Abkürzung).
    • 21 zeigt ein Phosphoreszenzspektrum von PCBA1 BP (Abkürzung).
    • 22 zeigt ein Phosphoreszenzspektrum von BPAFLP (Abkürzung).
  • BESTE ART ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichungen detailliert beschrieben. Es sollte festgehalten werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachfolgende Beschreibung beschränkt ist; die Arten und die Details können auf vielfältige Art und Weise modifiziert werden, ohne sich von dem Wesen und dem Umfang der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Daher sollte die Erfindung nicht als durch die Beschreibung der nachstehenden Ausführungsformen beschränkt angesehen werden.
  • Es sollte festgehalten werden, dass die Position, Größe, Bereich oder dergleichen jeder Komponente, welche in den Zeichnungen und dergleichen dargestellt ist, in einigen Fällen zum leichteren Verständnis nicht genau dargestellt ist. Daher ist die offenbarte Erfindung nicht notwendigerweise auf die Position, Größe, Bereich oder dergleichen, wie in den Zeichnungen und dergleichen dargestellt, beschränkt.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen werden die Ordnungszahlen, wie „erste“, „zweite“ und „dritte“ verwendet, um Verwirrung unter den Komponenten zu vermeiden und nicht um die Komponenten numerisch zu beschränken.
  • (Ausführungsform 1)
  • In dieser Ausführungsform wird ein strukturelles Konzept eines lichtemittierenden Elements, welches eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und eine spezifische Struktur des lichtemittierenden Elements beschrieben. Zunächst wird eine Elementstruktur des lichtemittierenden Elements, welches eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
  • Die Elementstruktur, welche in 1 dargestellt ist, umfasst zwischen einem Elektrodenpaar (eine erste Elektrode 101 und eine zweite Elektrode 103), eine Lochtransportschicht 112 und eine lichtemittierende Schicht 113 auf der Lochtransportschicht 112. Die lichtemittierende Schicht 113 enthält eine erste organische Verbindung 120, welche eine Elektronentransporteigenschaft aufweist, eine zweite organische Verbindung 122, welche eine Lochtransporteigenschaft aufweist, und eine lichtemittierende dritte organische Verbindung 124, welche Triplettanregungsenergie in Lichtemission umwandelt. Eine Kombination der ersten organischen Verbindung 120 und der zweiten organischen Verbindung 122 bildet ein Exciplex. Die Lochtransportschicht 112 enthält wenigstens eine vierte organische Verbindung 126, deren HOMO-Niveau niedriger ist als das der zweiten organischen Verbindung 122 oder diesem entspricht, und eine fünfte organische Verbindung 128, deren HOMO-Niveau höher ist als das der zweiten organischen Verbindung 122.
  • Es sollte festgehalten werden, dass in 1 eine Lochinjektionsschicht oder eine Lochtransportschicht in einem Bereich zwischen der ersten Elektrode 101 und der Lochtransportschicht 112 gebildet werden kann. Des Weiteren kann in 1 eine Elektroneninjektionsschicht oder eine Elektronentransportschicht in einem Bereich zwischen der zweiten Elektrode 103 und der lichtemittierenden Schicht 113 gebildet werden, sofern notwendig.
  • Es sollte festgehalten werden, dass es bevorzugt ist, dass die erste organische Verbindung 120 als ein Wirtsmaterial verwendet wird, die zweite organische Verbindung 122 als ein Assistmaterial verwendet wird und die dritte organische Verbindung 124 als ein Gastmaterial verwendet wird. In anderen Worten ist der Masseanteil (oder Volumenanteil) der dritten organischen Verbindung in der lichtemittierenden Schicht vorzugsweise geringer als der Masseanteil jeder der ersten organischen Verbindung und der zweiten organischen Verbindung. In der nachfolgenden Beschreibung werden in einigen Fällen die erste organische Verbindung 120, die zweite organische Verbindung 122 und die dritte organische Verbindung 124 als ein Wirtsmaterial, ein Assistmaterial und ein Gastmaterial bezeichnet.
  • Ein Elektronentransportmaterial mit einer Elektronenbeweglichkeit von z.B. 10-6 cm2/Vs oder mehr kann als die erste organische Verbindung 120 (Wirtsmaterial) verwendet werden. Zusätzlich kann ein Lochtransportmaterial mit einer Lochbeweglichkeit von z.B. 10-6 cm2/Vs oder mehr als die zweite organische Verbindung 122 (Assistmaterial) verwendet werden.
  • Es sollte festgehalten werden, dass in der obigen Struktur das niedrigste Triplettanregungsenergie-Niveau (T1-Niveau) jeder der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) und der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) vorzugsweise höher ist als das T1-Niveau der dritten organischen Verbindung 124 (Gastmaterial). Der Grund hierfür ist wie folgt: Wenn das T1-Niveau jeder der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) und der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) niedriger ist als das T1-Niveau der dritten organischen Verbindung 124 (Gastmaterial), wird die Triplettanregungsenergie der dritten organischen Verbindung 124 (Gastmaterial), welche zu der Lichtemission beiträgt, durch die erste organische Verbindung 120 (Wirtsmaterial) und die zweite organische Verbindung 122 (Assistmaterial) verringert (quenching), was zu einer Verringerung der Emissionseffizienz führt.
  • Des Weiteren werden für eine Verbesserung der Effizienz der Energieübertragung von einem Wirtsmaterial zu einem Gastmaterial der Förster-Mechanismus (Dipol-Dipol-Interaktion) und Dexter-Mechanismus (Elektronenaustausch-Interaktion) berücksichtigt, welche als Energieübertragungsmechanismen zwischen Molekülen bekannt sind. Gemäß der Mechanismen ist es bevorzugt, dass sich ein Emissionsspektrum eines Wirtsmaterials (Fluoreszenzspektrum bei der Energieübertragung von einem angeregten Singulettzustand, Phosphoreszenzspektrum bei der Energieübertragung von einem angeregten Triplettzustand) deutlich mit einem Absorptionsspektrum eines Gastmaterials überlappt (insbesondere Spektrum in einem Absorptionsband auf der Seite der längsten Wellenlänge (niedrigsten Energie)).
  • In dem Fall, dass z.B. eine phosphoreszierende Verbindung als ein Gastmaterial verwendet wird, ist es jedoch schwierig, eine Überlappung zwischen einem Fluoreszenzspektrum eines Wirtsmaterials und einem Absorptionsspektrum in einem Absorptionsband auf der Seite der längsten Wellenlänge (niedrigsten Energie) des Gastmaterials zu erzielen. Der Grund hierfür ist wie folgt: Wenn das Fluoreszenzspektrum des Wirtsmaterials mit dem Absorptionsspektrum in dem Absorptionsband auf der Seite der längsten Wellenlänge (niedrigsten Energie) des Gastmaterials überlappt, liegt das T1-Niveau des Wirtsmaterials unter dem T1-Niveau der phosphoreszierenden Verbindung und das oben beschriebene Problem des Quenchens tritt auf, da ein Phosphoreszenzspektrum des Wirtsmaterials auf einer Seite der längeren Wellenlänge (niedrigeren Energie) als das Fluoreszenzspektrum angeordnet ist; wenn das Wirtsmaterial jedoch auf solch eine Weise entworfen ist, dass das T1-Niveau des Wirtsmaterials über dem T1-Niveau der phosphoreszierenden Verbindung, welche als das Gastmaterial verwendet wird, liegt um das Problem des Quenchens zu vermeiden, verschiebt sich das Fluoreszenzspektrum des Wirtsmaterials zu der Seite der kürzeren Wellenlänge (höhere Energie) und daher zeigt das Fluoreszenzspektrum keine Überlappung mit dem Absorptionsspektrum in dem Absorptionsband auf der Seite der längsten Wellenlänge (niedrigsten Energie) des Gastmaterials. Aus diesem Grund ist es im Allgemeinen schwierig, eine Überlappung zwischen einem Fluoreszenzspektrum eines Wirtsmaterials und einem Absorptionsspektrum in einem Absorptionsband auf der Seite der längsten Wellenlänge (niedrigsten Energie) eines Gastmaterials zu erzielen, um so die Energieübertragung von einem angeregten Singulettzustand eines Wirtsmaterials zu maximieren.
  • Daher bildet in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kombination der ersten organischen Verbindung 120 und der zweiten organischen Verbindung 122 ein Exciplex (auch als ein angeregter Komplex bezeichnet). Ein Exciplex wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2A und 2B beschrieben.
  • 2A zeigt eine schematische Ansicht, welche das Konzept eines Exciplex zeigt; ein Fluoreszenzspektrum der ersten organischen Verbindung 120 (oder der zweiten organischen Verbindung 122), ein Phosphoreszenzspektrum der ersten organischen Verbindung 120 (oder der zweiten organischen Verbindung 122), ein Absorptionsspektrum der dritten organischen Verbindung 124 und ein Emissionsspektrum des Exciplex sind dargestellt.
  • Zum Beispiel werden in der lichtemittierenden Schicht 113 das Fluoreszenzspektrum der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) und das Fluoreszenzspektrum der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) in ein Emissionsspektrum eines Exciplex umgewandelt, welches auf der Seite der längeren Wellenlänge angeordnet ist. Des Weiteren ermöglicht die Auswahl der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) und der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial), so dass sich das Emissionsspektrum des Exciplex deutlich mit dem Absorptionsspektrum der dritten organischen Verbindung 124 (Gastmaterial) überlappt, die Energieübertragung von dem angeregten Singulettzustand zu maximieren (siehe 2A).
  • Es sollte festgehalten werden, dass auch in dem Fall eines angeregten Triplettzustands angenommen wird, dass die Energieübertragung von dem Exciplex, nicht dem Wirtsmaterial, auftritt.
  • Da die Emissionswellenlänge des gebildeten Exciplex nicht länger als die Emissionswellenlänge (Fluoreszenzwellenlänge) jeder der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) und der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) ist, kann das Fluoreszenzspektrum der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) oder das Fluoreszenzspektrum der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) ein Emissionsspektrum werden, welches auf der Seite der längeren Wellenlänge angeordnet ist.
  • Des Weiteren weist das Exciplex vermutlich einen extrem geringen Unterschied zwischen der Singulettanregungsenergie und der Triplettanregungsenergie auf. In anderen Worten liegen das Emissionsspektrum des Exciplex des Singulettzustandes und das Emissionsspektrum des Triplettzustandes sehr nahe beieinander. Daher überlappt sich in dem Fall, in dem ein Design implementiert wird, bei welchem sich das Emissionsspektrum des Exciplex (im Allgemeinen das Emissionsspektrum des Exciplex des Singulettzustandes) mit dem Absorptionsband der dritten organischen Verbindung 124 (Gastmaterial), welches an der Seite der längsten Wellenlänge angeordnet ist, wie oben beschrieben, überlappt, das Emissionsspektrum des Exciplex des Triplettzustandes (welcher nicht bei Raumtemperatur beobachtet wird und in vielen Fällen auch nicht bei niedriger Temperatur beobachtet wird) auch mit dem Absorptionsband der dritten organischen Verbindung 124 (Gastmaterial), welches an der Seite der längsten Wellenlänge angeordnet ist. In anderen Worten kann die Effizienz der Energieübertragung von dem angeregten Triplettzustand wie auch die Effizienz der Energieübertragung von dem angeregten Singulettzustand erhöht werden und als ein Ergebnis kann Lichtemission sowohl von dem Singulett- als auch dem Triplettanregungszustand wirksam erhalten werden.
  • Wie oben beschrieben, wird bei dem lichtemittierenden Element einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Energie übertragen, indem die Überlappung zwischen dem Emissionsspektrum des in der lichtemittierenden Schicht 113 gebildeten Exciplex und dem Absorptionsspektrum der dritten organischen Verbindung 124 (Gastmaterial) verwendet wird; daher ist die Effizienz der Energieübertragung hoch.
  • Zusätzlich existiert das Exciplex nur in einem angeregten Zustand und weist daher keinen Grundzustand auf, der Energie absorbiert. Daher tritt ein Phänomen, bei welchem die dritte organische Verbindung (Gastmaterial) durch die Energieübertragung von dem angeregten Singulettzustand und dem angeregten Triplettzustand der dritten Verbindung 124 (Gastmaterial) zu dem Exciplex vor der Lichtemission deaktiviert wird (d.h. die Lichtemissionseffizienz wird verringert), im Prinzip vermutlich nicht auf.
  • Es sollte festgehalten werden, dass der oben beschriebene Exciplex durch eine Interaktion zwischen unähnlichen Molekülen in angeregten Zuständen gebildet wird. Der Exciplex ist im Allgemeinen dafür bekannt, einfach zwischen einem Material, welches ein relativ niedriges LUMO-Niveau (LUMO: niedrigstes unbesetztes Orbital eines Moleküls) aufweist, und einem Material, welches ein relativ hohes HOMO-Niveau (HOMO: höchstes besetztes Orbital eines Moleküls) aufweist, gebildet zu werden
  • Hier werden die Konzepte der Energieniveaus der ersten organischen Verbindung 120, der zweiten organischen Verbindung 122 und des Exciplex unter Bezugnahme auf 2B beschrieben. Es sollte festgehalten werden, dass 2B die Energieniveaus der ersten organischen Verbindung 120, der zweiten organischen Verbindung 122 und des Exciplex schematisch darstellt.
  • Die HOMO-Niveaus und die LUMO-Niveaus der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) und der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) sind unterschiedlich voneinander. Insbesondere ändern sich die Energieniveaus in der folgenden Reihenfolge: Das HOMO-Niveau der ersten organischen Verbindung 120 < das HOMO-Niveau der zweiten organischen Verbindung 122 < das LUMO-Niveau der ersten organischen Verbindung 120 < das LUMO-Niveau der zweiten organischen Verbindung 122. Wenn das Exciplex von diesen zwei organischen Verbindungen gebildet wird, stammen das LUMO-Niveau und das HOMO-Niveau des Exciplex von der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) bzw. der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) (siehe 2B).
  • Die Emissionswellenlänge hängt von einem Energieunterschied zwischen dem HOMO-Niveau und dem LUMO-Niveau ab. Als eine allgemeine Tendenz ist die Emissionswellenlänge kurz, wenn der Energieunterschied groß ist, und die Emissionswellenlänge ist lang, wenn der Energieunterschied gering ist.
  • Daher ist der Energieunterschied des Exciplex kleiner als der Energieunterschied der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) und der Energieunterschied der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial). In anderen Worten ist die Emissionswellenlänge des Exciplex länger als die Emissionswellenlänge jeder der ersten organischen Verbindung 120 und der zweiten organischen Verbindung 122.
  • Molekülorbitalberechnungen wurden wie nachfolgend beschrieben durchgeführt, um zu bestätigen, ob ein Exciplex tatsächlich solche Eigenschaften aufweist oder nicht. Im Allgemeinen bildet eine Kombination einer heteroaromatischen Verbindung und eines aromatischen Amins häufig ein Exciplex unter Einfluss des LUMO-Niveaus der heteroaromatischen Verbindung, welches niedriger ist als das LUMO-Niveau des aromatischen Amins (die Eigenschaft leicht Elektronen aufzunehmen), und des HOMO-Niveaus des aromatischen Amins, welches höher ist als das HOMO-Niveau der heteroaromatischen Verbindung (die Eigenschaft, leicht Löcher aufzunehmen). Daher wurden die Berechnungen durchgeführt unter Verwendung einer Kombination von Dibenzol[f,h]chinoxalin (Abkürzung: DBq), welches ein typisches Gerüst ist, dass das LUMO einer heteroaromatischen Verbindung bildet und ein Modell der ersten organischen Verbindung 120 in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und Triphenylamin (Abkürzung: TPA), welches ein typisches Gerüst ist, dass das HOMO-Niveau eines aromatischen Amins bildet und ein Modell der zweiten organischen Verbindung 122 in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • Zunächst wurden die optimalen Molekularstrukturen und die Anregungsenergien eines Moleküls von DBq (Abkürzung) und eines Moleküls TPA (Abkürzung) in dem niedrigsten angeregten Singulettzustand (S1) und dem niedrigsten angeregten Triplettzustand (T1) unter Verwendung der zeitabhängigen Dichtefunktionaltheorie (TD-DFT) berechnet. Des Weiteren wurde auch die Anregungsenergie eines Dimers von DBq (Abkürzung) und TPA (Abkürzung) berechnet.
  • In der Dichtefunktionaltheorie (DFT) wird die gesamte Energie als die Summe der Potentialenergie, der elektrostatischen Energie zwischen Elektronen, der elektrokinetischen Energie und der Austauschkorrelationsenergie dargestellt, einschließlich all der komplizierten Interaktionen zwischen Elektronen. Des Weiteren wird bei der DFT eine Austausch-Korrelations-Interaktion durch ein Funktional (eine Funktion einer anderen Funktion) eines Elektronenpotentials, welches in Bezug auf eine Elektronendichte dargestellt wird, angenähert, um Hochgeschwindigkeits- und hochgenaue Berechnungen zu ermöglichen. Hierbei wurde B3LYP, welches ein Hybridfunktional ist, verwendet, um das Gewicht jedes Parameters in Bezug auf die Austauschkorrelationsenergie zu spezifizieren.
  • Zusätzlich wurde als eine Grundfunktion 6-311 (eine Basisfunktion eines Dreifachsplitvalenz-Basissets unter Verwendung von drei Kontraktionsfunktionen für jedes Valenzorbital) auf alle Atome angelegt.
  • Durch die obige Basisfunktion werden beispielsweise 1s bis 3s Orbitale im Fall von Wasserstoffatomen berücksichtigt, während 1s bis 4s und 2p bis 4p Orbitale in dem Fall von Kohlenstoffatomen berücksichtigt werden. Um des Weiteren die Berechnungsgenauigkeit zu verbessern, wurden die p-Funktion und die d-Funktion als Polarisationsbasissets zu Wasserstoffatomen und anderen Atomen als Wasserstoffatomen hinzugefügt.
  • Es sollte festgehalten werden, dass Gaussian 09 als ein quantenchemisches Programmpaket verwendet wurde. Ein Hochleistungscomputer (Altix 4700, hergestellt von SGI Japan, Ltd.) wurde für die Berechnungen verwendet.
  • Zunächst wurden die HOMO-Niveaus und die LUMO-Niveaus eines Moleküls von DBq (Abkürzung), eines Moleküls von TPA (Abkürzung) und eines Dimers von DBq (Abkürzung) und TPA (Abkürzung) berechnet. 3 zeigt die HOMO-Niveaus und die LUMO-Niveaus.
  • Wie in 3 dargestellt, wird vorgeschlagen, dass das Dimer von DBq (Abkürzung) und TPA (Abkürzung) einen Exciplex von DBq (Abkürzung) und TPA (Abkürzung) unter dem Einfluss des LUMO-Niveaus (-1,99 eV) von DBq (Abkürzung), welches geringer ist als das LUMO-Niveau von TPA (Abkürzung), und dem HOMO-Niveau (-5,21 eV) von TPA (Abkürzung), welches höher ist als das HOMO-Niveau von DBq (Abkürzung), bildet.
  • 4A bis 4F zeigen Verteilungen des HOMO-Niveaus und des LUMO-Niveaus eines Moleküls von DBq (Abkürzung), eines Moleküls von TPA (Abkürzung) und eines Dimers von DBq (Abkürzung) und TPA (Abkürzung).
  • Es sollte festgehalten werden, dass 4A die LUMO-Verteilung eines Moleküls von DBq (Abkürzung) darstellt, 4B stellt die HOMO-Verteilung eines Moleküls von DBq dar, 4C zeigt die LUMO-Verteilung eines Moleküls von TPA (Abkürzung), 4D zeigt die HOMO-Verteilung eines Moleküls von TPA (Abkürzung), 4E zeigt die LUMO-Verteilung des Dimers von DBq (Abkürzung) und TPA (Abkürzung) und 4F zeigt die HOMO-Verteilung des Dimers von DBq (Abkürzung) und TPA (Abkürzung).
  • Wie in den 4E und 4F dargestellt, wird das LUMO des Dimers von DBq (Abkürzung) und TPA (Abkürzung) auf der Seite von DBq (Abkürzung) verteilt, und das HOMO dessen ist auf der Seite von TPA (Abkürzung) verteilt, was mit den in 3 dargestellten Ergebnissen übereinstimmt.
  • Das Verfahren der Exciplex-Bildung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eines der nachfolgend beschriebenen Verfahren sein.
  • Ein Verfahren der Exciplex-Bildung ist, dass ein Exciplex aus der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) und der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) mit Trägern (Kationen oder Anionen) gebildet wird.
  • Im Allgemeinen wird, wenn ein Elektron und ein Loch in einem Wirtsmaterial rekombiniert werden, Anregungsenergie von dem Wirtsmaterial in einem angeregten Zustand zu einem Gastmaterial übertragen, wodurch das Gastmaterial in einen angeregten Zustand gebracht wird, um Licht zu emittieren. Bevor die Anregungsenergie von dem Wirtsmaterial zu dem Gastmaterial übertragen wird, emittiert das Wirtsmaterial selbst Licht oder die Anregungsenergie wandelt sich in thermische Energie um, was zu einer teilweisen Deaktivierung der Anregungsenergie führt.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Exciplex jedoch aus der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) und der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) mit Trägern (Kationen oder Anionen) gebildet; daher kann die Bildung eines Singulett-Exzitons der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) unterdrückt werden. In anderen Worten kann ein Verfahren vorhanden sein, bei welchem ein Exciplex direkt gebildet wird, ohne Bildung eines Singulett-Exzitons. Daher kann die Deaktivierung der Singulettanregungsenergie gehemmt werden. Auf diese Weise kann ein lichtemittierendes Element mit einer langen Lebensdauer erhalten werden.
  • Zum Beispiel kann in dem Fall, in dem die erste organische Verbindung 120 eine Elektronen einfangende Verbindung mit der Eigenschaft leicht Elektronen (Träger) zu fangen (mit einem niedrigen LUMO-Niveau) unter den Elektronentransportmaterialien und die zweite organische Verbindung 122 ist eine Loch einfangende Verbindung mit der Eigenschaft einfach Löcher (Träger) (mit einem hohen HOMO-Niveau) unter den Lochtransportmaterialien einzufangen, ein Exciplex direkt von einem Anion der ersten organischen Verbindung 120 und einem Kation der zweiten organischen Verbindung 122 gebildet werden. Ein durch solch ein Verfahren gebildeter Exciplex wird insbesondere als ein Elektroplex bezeichnet.
  • Ein lichtemittierendes Element mit einer hohen Emissionseffizienz kann erhalten werden, indem die Erzeugung des angeregten Singulettzustandes der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) unterdrückt wird und Energie von einem Elektroplex zu der dritten organischen Verbindung 124 (Gastmaterial) auf die oben beschriebene Weise übertragen wird. Es sollte festgehalten werden, dass in diesem Fall die Erzeugung des angeregten Triplettzustandes der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) ähnlich unterdrückt wird und ein Exciplex direkt gebildet wird; daher tritt die Energieübertragung vermutlich von dem Exciplex zu der dritten organischen Verbindung 124 (Gastmaterial) auf.
  • Das andere Verfahren der Exciplex-Bildung ist ein elementares Verfahren, bei welchem die erste organische Verbindung 120 (Wirtsmaterial) und die zweite organische Verbindung 122 (Assistmaterial) ein Singulett-Exziton bildet und anschließend mit dem anderen in dem Grundzustand interagiert, um einen Exciplex zu bilden. Anders als ein Elektroplex wird ein angeregter Singulettzustand der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) oder der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) in diesem Fall temporär erzeugt, wird jedoch schnell in ein Exciplex umgewandelt; daher kann die Deaktivierung der Singulettanregungsenergie unterdrückt werden. Daher ist es möglich, die Deaktivierung der Anregungsenergie der ersten organischen Verbindung 120 oder der zweiten organischen Verbindung 122 zu unterdrücken. Es sollte festgehalten werden, dass in diesem Fall der angeregte Triplettzustand der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) ähnlich schnell in ein Exciplex umgewandelt wird und die Energie von dem Exciplex zu der dritten organischen Verbindung 124 (Wirtsmaterial) übertragen wird.
  • Es sollte festgehalten werden, dass in dem Fall, in dem die ersten organische Verbindung 120 (Wirtsmaterial) eine Elektronen einfangende Verbindung ist, die zweite organische Verbindung 122 (Assistmaterial) eine Loch einfangende Verbindung ist und der Unterschied zwischen dem HOMO-Niveau und dem Unterschied zwischen den LUMO-Niveaus dieser Verbindungen groß ist (insbesondere 0,3 eV oder mehr), Elektronen selektiv in die erste organische Verbindung 120 (Wirtsmaterial) injiziert werden und Löcher selektiv in die zweite organische Verbindung 122 (Assistmaterial) injiziert werden. In diesem Fall neigt das Verfahren, bei welchem ein Elektroplex gebildet wird, vermutlich dazu, Vorrang vor dem Verfahren zu haben, bei welchem ein Exciplex durch eine Singulettanregung gebildet wird.
  • Nachfolgend werden die Berechnungsergebnisse der Anregungsenergien gezeigt. Die S1-Anregungsenergie eines Moleküls von DBq (Abkürzung) 3,294 eV beträgt und die Fluoreszenzwellenlänge beträgt 376,4 nm. Die T1-Anregungsenergie eines Moleküls von DBq (Abkürzung) beträgt 2,460 eV und die Phosphoreszenzwellenlänge beträgt 504,1 nm. Im Gegensatz dazu beträgt die S1-Anregungsenergie eines Moleküls von TPA (Abkürzung) 3,508 EV und die Fluoreszenzwellenlänge beträgt 353,4 nm. Die T1-Anregungsenergie eines Moleküls von TPA (Abkürzung) beträgt 2,610 eV und die Phosphoreszenzwellenlänge beträgt 474,7 nm.
  • Im Folgenden werden die Anregungsenergien, erhalten von den optimalen molekularen Strukturen des Dimers von DBq (Abkürzung) und TPA (Abkürzung) an den S1- und T1-Niveaus dargestellt. Die S1-Anregungsenergie des Dimers von DBq (Abkürzung) und TPA (Abkürzung) beträgt 2,036 eV und die Fluoreszenzwellenlänge beträgt 609,1 nm. Die T1-Anregungsenergie des Dimers von DBq (Abkürzung) und TPA (Abkürzung) beträgt 2,030 eV und die Phosphoreszenzwellenlänge beträgt 610,0 nm.
  • Das Obige zeigt, dass die Fluoreszenzwellenlänge des Dimers von DBq (Abkürzung) und TPA (Abkürzung) länger ist als die Fluoreszenzwellenlänge eines Moleküls von DBq (Abkürzung) und die Fluoreszenzwellenlänge eines Moleküls von TPA (Abkürzung). Das Obige zeigt auch, dass der Unterschied zwischen der Fluoreszenzwellenlänge und der Phosphoreszenzwellenlänge des Dimers von DBq (Abkürzung) und TPA (Abkürzung) nur 0,9 nm beträgt und das diese Wellenlängen im Wesentlichen die gleichen sind.
  • Diese Ergebnisse zeigen, dass das Exciplex die Singulettanregungsenergie und die Triplettanregungsenergie in im Wesentlichen dieselbe Energie integrieren kann. Daher wird gezeigt, wie oben beschrieben, dass das Exciplex effizient Energie zu der Phosphoreszierenden Verbindung sowohl von dem Singulettzustand als auch von dem Triplettzustand übertragen kann.
  • Solch eine Wirkung ist spezifisch für die Verwendung eines Exciplex als ein Medium für die Energieübertragung. Im Allgemeinen wird die Energieübertragung von dem angeregten Singulettzustand oder dem angeregten Triplettzustand eines Wirtsmaterials zu einer Phosphoreszierenden Verbindung berücksichtigt. Auf der anderen Seite unterscheidet sich eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung deutlich von einem herkömmlichen Verfahren, dadurch dass ein Exciplex eines Wirtsmaterials und eines anderen Materials zunächst gebildet wird und dass die Energieübertragung von dem Exciplex verwendet wird. Zusätzlich stellt dieser Unterschied eine noch nie dagewesene hohe Emissionseffizienz zur Verfügung.
  • Es sollte festgehalten werden, dass die Verwendung eines Exciplex für eine lichtemittierende Schicht eines lichtemittierenden Elementes allgemein einen Wert aufweist, wie, dass es möglich ist, die Emissionsfarbe zu steuern, bewirkt jedoch normalerweise eine deutliche Verringerung der Emissionseffizienz. Daher wurde die Verwendung eines Exciplex als ungeeignet betrachtet, um ein hoch effizientes lichtemittierendes Element zu erhalten. Die vorliegenden Erfinder haben jedoch herausgefunden, dass die Verwendung eines Exciplex als ein Medium zur Energieübertragung es im Gegensatz dazu ermöglicht, die Emissionseffizienz zu maximieren, wie in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese technische Idee steht im Widerspruch zu der üblichen feststehenden Idee.
  • Damit das Emissionsspektrum des Exciplex und das Absorptionsspektrum der dritten organischen Verbindung 124 (Gastmaterial) sich ausreichend miteinander überlappen, beträgt der Unterschied zwischen der Energie eines Peaks des Emissionsspektrums und der Energie eines Peaks des Absorptionsbandes an der Seite der niedrigsten Energie in dem Absorptionsspektrum vorzugsweise 0,3 eV oder weniger. Der Unterschied beträgt vorzugsweise 0,2 eV oder weniger, sogar noch bevorzugter 0,1 eV oder weniger.
  • Es ist bevorzugt, dass bei dem lichtemittierenden Element, welches eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die Anregungsenergie des Exciplex ausreichend zu der dritten organischen Verbindung 124 (Gastmaterial) übertragen wird und dass die Lichtemission von dem Exciplex im Wesentlichen nicht beobachtet wurde. Daher wird die Energie vorzugsweise zu der dritten organischen Verbindung 124 (Gastmaterial) durch das Exciplex übertragen, so dass die dritte organische Verbindung 124 Phosphoreszenz emittiert. Es sollte festgehalten werden, dass die dritte organische Verbindung 124 vorzugsweise ein lichtemittierendes Material ist, welches die Triplettanregungsenergie in Lichtemission umwandelt und ist insbesondere bevorzugt eine phosphoreszierende Verbindung.
  • Nachfolgend werden die Konzepte der Energieniveaus der Lochtransportschicht und der lichtemittierenden Schicht 113, welche eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind, unter Bezugnahme auf die 5A bis 5C beschrieben. Es sollte festgehalten werden, dass die 5A bis 5C schematisch die Energieniveaus der Lochtransportschicht 112 (Lochtransportschichten 112a, 112b und 112c) und der lichtemittierenden Schicht 113 darstellen.
  • Es sollte festgehalten werden, dass in der lichtemittierenden Schicht 113, welche in den 5A bis 5C dargestellt ist, die oben beschriebene Kombination der ersten organischen Verbindung 120 und der zweiten organischen Verbindung 122 ein Exciplex bildet.
  • 5A zeigt als ein Beispiel die Energieniveaus der Lochtransportschicht 112a, gebildet aus einer Art einer organischen Verbindung, deren T1-Niveau höher ist als das der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) und deren HOMO-Niveau niedriger ist als das der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial).
  • In dem Fall, der in 5A dargestellten Struktur ist das HOMO-Niveau der Lochtransportschicht 112a niedriger als das HOMO-Niveau der lichtemittierenden Schicht 113, in welcher ein Exciplex gebildet wird; daher wird der Eintritt von Löchern in tiefere Bereiche der lichtemittierenden Schicht 113 aus der Lochtransportschicht 112a vereinfacht, wodurch ermöglicht wird, dass die Emissionseffizienz der lichtemittierenden Schicht 113 erhöht wird. Unterdessen wird die Einschaltspannung durch die Energie von E1 (Energieunterschied zwischen den LUMO- und HOMO-Niveaus der lichtemittierenden Schicht 113, in welcher ein Exciplex gebildet) in 5A dargestellt und kann nicht niedriger sein als die Spannung, die der Energie entspricht. Wenn E1 z.B. 2 eV beträgt, kann die Einschaltspannung nicht niedriger als 2 V sein. Dies liegt daran, dass in dem Fall, der in 5A dargestellten Struktur die Energie von E2a (Energieunterschied zwischen dem LUMO-Niveau der lichtemittierenden Schicht 113, in welcher ein Exciplex gebildet wird, und dem HOMO-Niveau der Lochtransportschicht 112a) höher ist als die Energie von E1.
  • Nachfolgend zeigt die 5B als ein Beispiel die Energieniveaus der Lochtransportschicht 112b, welche durch eine Art organischer Verbindung gebildet ist, deren T1-Niveau höher ist als das der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) und deren HOMO-Niveau höher ist als das der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial).
  • In dem Fall der in 5B dargestellten Struktur ist das HOMO-Niveau der Lochtransportschicht 112b höher als das HOMO-Niveau der lichtemittierenden Schicht 113, in welcher ein Exciplex gebildet wird; daher hängt die Ansteuerspannung (insbesondere die Einschaltspannung) von dem HOMO-Niveau der Lochtransportschicht 112b ab. Insbesondere wird die Einschaltspannung durch die Energie E2b (Energieunterschied zwischen dem LUMO-Niveau der lichtemittierenden Schicht 113, in welcher ein Exciplex gebildet wird, und dem HOMO-Niveau der Lochtransportschicht 112b) bestimmt, welche in 5B dargestellt ist. Daher ist in dem Fall der in 5B dargestellten Struktur die Energie von E2b als die Energie von E1 (Energieunterschied zwischen dem LUMO- und HOMO-Niveau der lichtemittierenden Schicht 113, in welcher ein Exciplex gebildet wird); demzufolge kann die Einschaltspannung verringert werden. Löcher werden jedoch nicht leicht von der Lochtransportschicht 112b zu der lichtemittierenden Schicht 113 transportiert, was zu einer Verringerung der Emissionseffizienz führt, insbesondere in einem Bereich mit einer hohen Leuchtdichte (praktischen Leuchtdichte).
  • Nachfolgend zeigt 5C als ein Beispiel die Energieniveaus der Lochtransportschicht 112c, welche wenigstens die vierte organische Verbindung 126 enthält, deren HOMO-Niveau niedriger ist als das der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) oder diesem entspricht und die fünfte organische Verbindung 128, deren HOMO-Niveau höher ist als das der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial). Die Energieniveaus der Lochtransportschicht 112c, welche in 5C dargestellt sind, sind ein Konzept einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In dem Fall der in 5C dargestellten Struktur kann das HOMO-Niveau der Lochtransportschicht 112c niedriger sein als das HOMO-Niveau der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) oder diesem entsprechen, aufgrund der vierten organischen Verbindung 126. Daher wird der Eintritt von Löchern in tiefere Bereiche der lichtemittierenden Schicht 113 aus der Lochtransportschicht 112c vereinfacht, was es ermöglicht, die Emissionseffizienz der lichtemittierenden Schicht 113 zu erhöhen. Des Weiteren hängt die Ansteuerspannung (insbesondere die Einschaltspannung) von dem HOMO-Niveau der Lochtransportschicht 112c ab. Das HOMO-Niveau der Lochtransportschicht 112c wird durch die fünfte organische Verbindung 128 beeinflusst. Das LUMO-Niveau der Lochtransportschicht 112c wird durch die vierte organische Verbindung 126 beeinflusst. Das heißt, die Einschaltspannung wird durch die Energie E2c (Energieunterschied zwischen dem LUMO-Niveau der lichtemittierenden Schicht 113, in welcher ein Exciplex gebildet wird, und dem HOMO-Niveau der fünften organischen Verbindung 128) beeinflusst, wie in 5C dargestellt. Daher kann bei dem Fall der in 5C dargestellten Struktur die Einschaltspannung reduziert werden, da die Energie von E2C niedriger ist als die Energie von E1 (Energieunterschied zwischen dem LUMO- und HOMO-Niveau der lichtemittierenden Schicht 113, in welcher ein Exciplex gebildet wird):
  • Bei der in 5C dargestellten Struktur kann der Rekombinationsstrom mit geringerer elektrischer Energie fließen als die Emissionsenergie von der lichtemittierenden Schicht 113. Im Allgemeinen nimmt man an, dass die Einschaltspannung die Spannung ist, welche der Emissionsenergie der lichtemittierenden Schicht 113 entspricht und dass der Betrieb nicht bei niedrigeren Spannungen beginnt als diese Spannung. Die Einschaltspannung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jedoch durch die fünfte organische Verbindung 128 beeinflusst, welche in der Lochtransportschicht 112c enthalten ist, und kann daher niedriger sein als die zuvor allgemein anerkannte Einschaltspannung. Des Weiteren, obwohl die Emissionseffizienz wahrscheinlich zum Zeitpunkt des Beginns des Antriebs niedrig ist, aufgrund des Beitrags der fünften organischen Verbindung 128 zu er Erzeugung der Anregungsenergie, ist die Leuchtdichte gering, um optisches Erkennen zum Zeitpunkt des Beginns des Antriebs zu ermöglichen; daher werden keine praktischen Probleme bewirkt. Tatsächlich, wenn die Leuchtdichte praktische Leuchtdichte ist (insbesondere höher als oder entsprechend 1 cd/m2) wird hauptsächlich die Lochinjektion von der vierten organischen Verbindung 126 zu der lichtemittierenden Schicht 113 durchgeführt und die fünfte organische Verbindung 128 ist kaum verantwortlich für die Lochinjektion in die lichtemittierende Schicht 113 oder einen angeregten Zustand; daher kann eine hohe Lichtemission erhalten werden.
  • Wie oben beschrieben enthält bei dem lichtemittierenden Element, welches in dieser Ausführungsform beschrieben ist, die Lochtransportschicht 112c wenigstens die vierte organische Verbindung 126, deren HOMO-Niveau niedriger ist als das der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) oder entspricht dieser und die fünfte organische Verbindung 128, deren HOMO-Niveau höher ist als das der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial). Die vierte organische Verbindung 126 der Lochtransportschicht 112c weist eine Funktion auf, Löcher in die lichtemittierende Schicht 113 (hauptsächlich die zweite organische Verbindung 122 (Assistmaterial) in die lichtemittierende Schicht 113) zu injizieren, so dass die Emissionseffizienz erhöht werden kann. Des Weiteren ist das HOMO-Niveau der fünften organischen Verbindung 128 der Lochtransportschicht 112c höher als das der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial); daher kann die Ansteuerspannung, insbesondere die Einschaltspannung für die lichtemittierende Schicht reduziert werden. Diese Wirkung kann nur erzielt werden, wenn die Lochtransportschicht die zwei oder mehr Arten der organischen Verbindungen enthält und die oben beschriebene Beziehung der HOMO-Niveaus besteht.
  • Wenn eine phosphoreszierende Verbindung als die erste organische Verbindung 120 (Wirtsmaterial) in dem lichtemittierenden Element einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, neigt die erste organische Verbindung 120 selbst dazu, Licht zu emittieren und wird nicht dazu neigen, dass Energie zu der dritten organischen Verbindung 124 (Gastmaterial) übertragen wird. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn die erste organische Verbindung 120 wirksam Licht emittieren kann, es ist jedoch schwierig, eine hohe Emissionseffizienz zu erzielen, da die erste organische Verbindung 120 (Wirtsmaterial) ein Problem des Konzentrationsquenchens bewirkt. Daher ist der Fall, in dem wenigstens eine der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) und der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) eine fluoreszierende Verbindung ist (d. h. eine Verbindung, welche dazu neigt, von dem angeregten Singulettzustand einer Lichtemission oder thermischen Deaktivierung unterworfen zu werden) wirksamer. Es ist daher bevorzugt, dass wenigstens eine der ersten organischen Verbindung 120 und der zweiten organischen Verbindung 1232 eine fluoreszierende Verbindung ist.
  • Wie oben beschrieben kann bei dem lichtemittierenden Element, welches in dieser Ausführungsform beschrieben wurde, die Effizienz der Energieübertragung verbessert werden aufgrund der Energieübertragung, welche eine Überlappung zwischen einem Emissionsspektrum eines Exciplex und einem Absorptionsspektrum der dritten organischen Verbindung (Gastmaterial) eins sind; demzufolge kann das lichtemittierende Element eine hohe Emissionseffizienz aufweisen.
  • Des Weiteren wird bei dem lichtemittierenden Element, welches in dieser Ausführungsform beschrieben ist, die vierte organische Verbindung, deren HOMO-Niveau niedriger ist als das der zweiten organischen Verbindung, oder diesem entspricht, mit einer Lichttransporteigenschaft in der lichtemittierenden Schicht verwendet und die fünfte organische Verbindung, deren HOMO-Niveau höher ist als das der zweiten organischen Verbindung, wird in der Transportschicht verwendet. Solch eine Struktur ermöglicht es, die Stromeffizienz des lichtemittierenden Elements zu erhöhen und die Spannung, insbesondere die Einschaltspannung des lichtemittierenden Elementes zu verringern.
  • Es sollte festgehalten werden, dass die in dieser Ausführungsform beschriebene Struktur geeignet mit jeder der Strukturen kombiniert werden kann, welche in anderen Ausführungsformen beschrieben sind.
  • (Ausführungsform 2)
  • In dieser Ausführungsform wird ein modifiziertes Beispiel des lichtemittierenden Elementes der Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Es sollte festgehalten werden, dass Teile mit ähnlichen Funktionen, wie die Teile in dem lichtemittierenden Element der Ausführungsform 1, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Beschreibung dieser Teile wird weggelassen.
  • Wie in 6 dargestellt, umfasst das lichtemittierende Element, welches in dieser Ausführungsform beschrieben ist, zwischen einem Elektrodenpaar (die erste Elektrode 101 und die zweite Elektrode 103) einer Lochinjektionsschicht 111, die Lochtransportschicht 112 auf der Lochinjektionsschicht 111, die lichtemittierende Schicht 113 über der Lochtransportschicht 112, eine Elektronentransportschicht 114 auf der lichtemittierenden Schicht 113 und eine Elektroneninjektionsschicht 115 auf der Elektronentransportschicht 114. Die lichtemittierende Schicht 113 enthält eine erste organische Verbindung 120 mit einer Elektronentransporteigenschaft, eine zweite organische Verbindung 122 mit einer Lochtransporteigenschaft und eine lichtemittierende dritte organische Verbindung 124, welche Triplettanregungsenergie in Lichtemission umwandelt. Eine Kombination der ersten organischen Verbindung 120 und der zweiten organischen Verbindung 122 bildet ein Exciplex. Die Lochtransportschicht 112 enthält wenigstens eine vierte organische Verbindung 126, deren HOMO-Niveau niedriger ist als das der zweiten organischen Verbindung 122 oder dieser entspricht und eine fünfte organische Verbindung 128, deren HOMO-Niveau höher ist als das der zweiten organischen Verbindung 122.
  • Es sollte festgehalten werden, dass bei der lichtemittierenden Schicht 113, die dritte organische Verbindung 124 (Gastmaterial) in der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) und der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) dispergiert ist, so dass Konzentrationsquenchen aufgrund hoher Konzentration in der lichtemittierenden Schicht 113 unterdrückt werden kann; daher kann die Emissionseffizienz des lichtemittierenden Elementes erhöht werden.
  • Die Kombination der ersten organischen Verbindung 120 (Wirtsmaterial) und der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) bildet ein Exciplex.
  • Ein spezifisches Beispiel, bei welchem das lichtemittierende Element, welches in dieser Ausführungsform beschrieben ist, hergestellt wird, wird nachfolgend beschrieben.
  • Ein Substrat 100 wird als ein Träger des lichtemittierenden Elementes verwendet. Zum Beispiel kann Glas, Quarz, Kunststoff oder dergleichen für das Substrat 100 verwendet werden. Des Weiteren kann ein flexibles Substrat verwendet werden. Das flexible Substrat ist ein Substrat, das gebogen werden kann, wie ein Kunststoffsubstrat, welches z. B. aus Polycarbonat, Polyarylat oder Polyethersulfon, hergestellt ist. Alternativ kann ein Film bzw. eine Folie (hergestellt aus Polypropylen, Polyester, Polyvinylfluorid, Polyvinylchlorid oder dergleichen), ein anorganischer Film bzw. Folie, gebildet durch Verdampfung oder dergleichen, verwendet werden.
  • Es sollte festgehalten werden, dass ein anderes Substrat verwendet werden kann, solange es als ein Träger bei einem Verfahren zur Herstellung des lichtemittierenden Elementes verwendet werden kann.
  • Als die erste Elektrode 101 und die zweite Elektrode 103 kann ein Metall, eine Legierung, eine elektrisch leitende Verbindung, eine Mischung dieser oder dergleichen verwendet werden. Insbesondere kann Indiumoxid-Zinnoxid (ITO: Indiumzinnoxid), Indiumoxid-Zinnoxid, enthaltend Silicium oder Siliciumoxid, Indiumoxid-Zinkoxid, Indiumoxid, enthaltend Wolfram und Zinkoxid, Gold (Au), Platin (Pt), Nickel (Ni), Wolfram (W), Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Eisen (Fe), Cobalt (Co), Kupfer (Cu), Palladium (Pd) oder Titan (Ti) verwendet werden. Zusätzlich kann ein Element, welches zu der Gruppe 1 oder Gruppe 2 des Periodensystems gehört, z. B. ein Alkalimetall wie Lithium (Li) oder Cäsium (Cs), ein Erdalkalimetall wie Magnesium (Mg), Calcium (Ca) oder Strontium (Sr), eine Legierung, enthaltend solch ein Element (z. B. MgAg oder AlLi), ein Seltenerdmetall wie Europium (Eu) oder Ytterbium (Yb), eine Legierung, enthaltend solch ein Element, Graphen oder dergleichen verwendet werden. Es sollte festgehalten werden, dass die erste Elektrode 101 und die zweite Elektrode 103 z. B. durch ein Sputterverfahren, ein Verdampfungsverfahren (einschließlich eines Vakuumverdampfungsverfahrens) oder dergleichen gebildet werden kann. Es sollte festgehalten werden, dass die erste Elektrode 101 bei dieser Ausführungsform als eine Anode verwendet wird und die zweite Elektrode 103 wird als eine Kathode verwendet.
  • Als die Substanz mit einer hohen Lochtransporteigenschaft, welche für die Lochinjektionsschicht 111 und die Lochtransportschicht 112 verwendet wird, kann das Folgende angegeben werden, z. B. 4,4'-Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl (Abkürzung: NPB oder α-NPD), N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamin (Abkürzung: TPD), 4,4',4"-Tris(carbazol-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: TCTA), 4,4',4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamin (Abkürzung: TDATA), 4,4',4"-Tris[N-(3-methylphenyl)-N-phenylamino]triphenylamin (Abkürzung: MTDATA und 4,4'-Bis[N-(spiro-9,9'-bifluoren-2-yl)-N-phenylamino]biphenyl (Abkürzung: BSPB); 3-[N-(9-Phenylcarbazol-3-yl)-N-phenylamino]-9-phenylcarbazol (Abkürzung: PCzPCA1); 3,6-Bis[N-(9-phenylcarbazol-3-yl)-N-phenylamino]-9-phenylcarbazol (Abkürzung: PCzPCA2); 3-[N-(1 -Naphthyl)-N (9-phenylcarbazol-3-yl)amino]-9-phenylcarbazol (Abkürzung: PCzPCN1); und dergleichen. Die folgenden Carbazolderivate können auch verwendet werden: 4,4'-Di(N-carbazolyl)biphenyl (Abkürzung: CBP), 1,3,5-Tris[4-(N-carbazolyl)phenyl]benzol (Abkürzung: TCPB) und 9-[4-(10-Phenyl-9-anthryl)phenyl]-9H-carbazol (Abkürzung: CzPA). Die unten angegebenen Lochtransportmaterialien können auch verwendet werden. Die hier angegebenen Substanzen sind hauptsächlich solche mit einer Lochbeweglichkeit von 10-6 cm2/Vs oder mehr. Es sollte festgehalten werden, dass jede andere Substanz als die obigen Substanzen verwendet werden kann, solange die Lochtransporteigenschaft dieser höher ist als die Elektronentransporteigenschaft dieser.
  • Eine hochmolekulare Verbindung, wie Poly(N-vinylcarbazol) (Abkürzung: PVK), Poly(4-vinyltriphenylamin) (Abkürzung: PVTPA), Poly[N-(4-{N'-[4-(4-diphenylamino)phenyl]phenyl-N'-phenylamino}phenyl)methacrylamid] (Abkürzung: PTPDMA) oder Poly[N,N'-bis(4-butylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)benzidin] (Abkürzung: Poly-TPD) kann auch für Lochinjektionsschicht 111 und die Lochtransportschicht 112 verwendet werden.
  • Als Beispiele der Akzeptorsubstanz, die für die Lochinjektionsschicht 111 verwendet werden kann, können Übergangsmetalloxide und Oxide von Metallen, welche zu den gruppen 4 bis 8 des Periodensystems gehören, angegeben werden. Insbesondere ist Molybdänoxid besonders bevorzugt.
  • Für die Lochtransportschicht 112 können die Substanzen, welche als die vierte organische Verbindung 126, deren HOMO-Niveau niedriger ist als das der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) oder diesem entspricht und die fünfte organische Verbindung 128, deren HOMO-Niveau höher ist als das der zweiten organischen Verbindung 122 (Assistmaterial) aus den oben angegebenen Substanzen ausgewählt werden. Es sollte festgehalten werden, dass die für die vierte organische Verbindung 126 und die fünfte organische Verbindung 128 verwendeten Substanzen nicht auf die oben angegebenen Substanzen beschränkt sind und dass die Substanzen geeignet von Fachleuten ausgewählt werden können, abhängig von der als die zweite organische Verbindung 122 (Assistmaterial) verwendeten Substanz.
  • Die lichtemittierende Schicht 113 enthält die erste organische Verbindung 120 (Wirtsmaterial), die zweite organische Verbindung 122 (Assistmaterial) und die dritte organische Verbindung 124 (Gastmaterial).
  • Ein Elektronentransportmaterial wird vorzugsweise als die erste organische Verbindung 120 (Wirtsmaterial) verwendet. Ein Lochtransportmaterial wird vorzugsweise als die zweite organische Verbindung 122 (Assistmaterial) verwendet. Ein lichtemittierendes Material, welches die Triplettanregungsenergie in Lichtemission umwandelt, wird vorzugsweise als die dritte organische Verbindung 124 (Gastmaterial) verwendet.
  • Als das Gastmaterial ist eine π-elektronenarme heteroaromatische Verbindung, wie eine stickstoffhaltige heteroaromatische Verbindung bevorzugt; z. B. kann das Folgende angegeben werden: heterocyclische Verbindungen (z. B. ein Oxadiazolderivat, ein Imidazolderivat und ein Triazolderivat) mit Polyazolgerüsten, wie 2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol (Abkürzung: PBD), 3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butylphenyl)-1,2,4-triazol (Abkürzung: TAZ), 1,3-Bis[5-(p-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]benzol (Abkürzung: OXD-7), 9-[4-(5-Phenyl-1,3,4-oxadiazol-2-yl)phenyl]-9H-carbazol (Abkürzung: CO11), 2,2',2"-(1,3,5-Benzoltriyl)tris(1-phenyl-1H-benzimidazol) (Abkürzung: TPBI) und 2-[3-(Dibenzothiophen-4-yl)phenyl]-1-phenyl-1H-benzimidazol (Abkürzung: mDBTBIm-II); heterocyclische Verbindungen (z. B. ein Pyrazinderivat, ein Pyrimidinderivat, ein Pyridazinderivat, ein Chinoxalinderivat und ein Dibenzochinoxalinderivat) mit Diazingerüsten, wie 2-[3-(Eibenzothiophen-4-yl)phenyl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(Dibenzothiophen-4-yl)biphenyl-3-yl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9 H-Carbazol-9-yl)biphenyl-3-yl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mCzBPDBq), 4,6-Bis[3-(phenanthren-9-yl)phenyl]pyrimidin (Abkürzung: 4,6mPnP2Pm) Und 4,6-Bis[3-(4-dibenzothienyl)phenyl]pyrimidin (Abkürzung: 4,6mDBTP2Pm-II); und heterocyclischen Verbindungen (z. B. ein Pyridinderivat, ein Chinolinderivat und ein Dibenzochinolinderivat) mit Pyridingerüsten, wie 3,5-Bis[3-(9H-carbazol-9-yl)phenyl]pyridin (Abkürzung: 35DCzPPy) und 1,3,5-Tri[3-(3-pyridyl)phenyl]benzol (Abkürzung: TmPyPB). Unter den hier angegebenen Materialien weisen die heterocyclische Verbindung mit einem Diazingerüst und die heterocyclische Verbindung mit einem Pyridingerüst eine hohe Zuverlässigkeit auf und sind daher bevorzugt. Insbesondere weist die heterocyclische Verbindung mit einem Diazin (Pyrimidin oder Pyrazin)-Gerüst eine hohe Elektronentransporteigenschaft auf und tragen einer Verringerung der Ansteuerspannung bei.
  • Als das Lochtransportmaterial ist eine π-elektronenreiche heteroaromatische Verbindung (z. B. ein Carbazolderivat oder ein Indolderivat) oder eine aromatische Aminverbindung bevorzugt; insbesondere können die Folgenden angeführt werden: Verbindungen mit aromatischen Amingerüsten, wie 4,4'-Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl (Abkürzung: NPB), N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamin (Abkürzung: TPD), 4,4'-Bis[N-(spiro-9,9'-bifluoren-2-yl)-N-phenylamino]biphenyl (Abkürzung: BSPB), 4-Phenyl-4'-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: BPAFLP), 4-Phenyl-3'-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: mBPAFLP), 4-Phenyl-4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamin (Abkürzung: PCBA1 BP), 4,4'-Diphenyl-4"-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamin (Abkürzung: PCBBi1BP), 4-(1-Naphthyl)-4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)-triphenylamin (Abkürzung: PCBANB), 4,4'-Di(1-naphthyl)-4"-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamin (Abkürzung: PCBNBB), 9,9-Dimethyl-N-phenyl-N-[4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl]-fluoren-2-amin (Abkürzung: PCBAF) und N-Phenyl-N-[4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl]spiro-9,9'-bifluoren-2-amin (Abkürzung: PCBASF); Verbindungen mit Carbazolgerüsten, wie 1,3-Bis(N-carbazolyl)benzol (Abkürzung: mCP), 4,4'-Di(N-carbazolyl)biphenyl (Abkürzung: CBP), 3,6-Bis(3,5-diphenylphenyl)-9-phenylcarbazol (Abkürzung: CzTP) und 3,3'-Bis(9-phenyl-9H-carbazol) (Abkürzung: PCCP); Verbindungen mit Thiophengerüsten, wie 4,4',4"-(Benzol-1,3,5-triyl)tri(dibenzothiophen) (Abkürzung: DBT3P-II), 2,8-Diphenyl-4-[4-(9-phenyl-9H-fluoren-9-yl)phenyl]dibenzothiophen (Abkürzung: DBTFLP-III) und 4-[4-(9-Phenyl-9H-fluoren-9-yl)phenyl]-6-phenyldibenzothiophen (Abkürzung: DBTFLP-IV); und Verbindungen mit Furangerüsten, wie 4,4',4"-(Benzol-1,3,5-triyl)tri(dibenzofuran) (Abkürzung: DBF3P-II) und 4-{3-[3-(9-Phenyl-9H-fluoren-9-yl)phenyl]phenyl}dibenzofuran (Abkürzung: mmDBFFLBi-II). Unter den oben angeführten Materialien sind die Verbindungen mit einem aromatischen Amingerüst und die Verbindung mit einem Carbazolgerüst bevorzugt, da diese Verbindungen eine hohe Zuverlässigkeit und Lochtransporteigenschaften aufweisen, um zu einer Verringerung der Ansteuerspannung beizutragen.
  • Es sollte festgehalten werden, dass es bevorzugt ist, dass diese Elektronentransportmaterialien und Lochtransportmaterialien kein Absorptionsspektrum in den Bereich der blauen Wellenlänge aufweist. Insbesondere liegt eine Absorptionskante des Absorptionsspektrums vorzugsweise bei 440 nm oder weniger.
  • Beispiele des lichtemittierenden Materials, welches die Triplettanregungsenergie in Lichtemission umwandelt, umfassen ein Fluoreszenzmaterial und ein Material mit thermisch angeregter, verzögerter Fluoreszenz (TADF).
  • Als das Phosphoreszenzmaterial wird z. B. ein Phosphoreszenzmaterial angeführt, mit einem Emissionspeak bei 440 nm bis 520 nm, Beispiele dessen umfassen organometallische Iridiumkomplexe mit 4H-Triazolgerüsten, wie Tris{2-[5-(2-methylphenyl)-4-(2,6-dimethylphenyl)-4H-1,2,4-triazol-3-yl-κN2]phenyl-κC}iridium(III) (Abkürzung: Ir(mpptz-dmp)3), Tris(5-methyl-3,4-diphenyl-4H-1,2,4-triazolato)iridium(III) (Abkürzung: [Ir(Mptz)3] und Tris[4-(3-biphenyl)-5-isopropyl-3-phenyl-4H-1,2,4-triazolato]iridium(III) (Abkürzung: Ir(iPrptz-3b)3); organometallische Iridiumkomplexe mit 1H-Triazolgerüsten, wie Tris[3-methyl-1-(2-methylphenyl)-5-phenyl-1H-1,2,4-triazolato]iridium(III) (Abkürzung: [Ir(Mptz1-mp)3]) und Tris(1-methyl-5-phenyl-3-propyl-1H-1,2,4-triazolato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(Prptz1-Me)3); organometallische Iridiumkomplexe mit Imidazolgerüsten, wie fac- Tris[1-(2,6-diisopropylphenyl)-2-phenyl-1H-imidazol]iridium(III) (Abkürzung: Ir(iPrpmi)3) und Tris[3-(2,6-dimethylphenyl)-7-methylimidazo[1,2-f]phenanthridinato]iridium(III) (Abkürzung: Ir(dmpimpt-Me)3); und organometallische Iridiumkomplexe in welchen ein Phenylpyridinderivat mit einer elektronenentziehenden Gruppe ist ein Ligand, wie Bis[2-(4',6'-difluorphenyl)pyridinato-N,C2']iridium(III)tetrakis(1-pyrazolyl)borat (Abkürzung: Flr6), Bis[2-(4',6'-difluorophenyl)pyridinato-N,C2']iridium(III)picolinat (Abkürzung: Flrpic), Bis{2-[3',5'-bis(trifluormethyl)phenyl]pyridinato-N,C2'iridium(III)picolinat (Abkürzung: Ir(CF3ppy)2(pic)) und Bis[2-(4',6'-difluorphenyl)pyridinato-N,C2']iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Fir(acac)). Unter den oben genannten Materialien weist der organometallische Iridiumkomplex mit einem 4H-Triazolgerüst eine hohe Zuverlässigkeit und hohe Emissionseffizienz auf und ist daher besonders bevorzugt.
  • Beispiele des Phosphoreszenzmaterials mit einem Emissionspeak bei 520 nm bis 600 nm umfassen organometallische Iridiumkomplexe mit Pyrimidingerüsten, wie Tris(4-methyl-6-phenylpyrimdinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(mppm)3), Tris(4-t-butyl-6-phenylpyrimidinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(tBuppm)3), (Acetylacetonato)bis(6-methyl-4-phenylpyrimidinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(mppm)2(acac)), (Acetylacetonato)bis(6-tert-butyl-4-phenylpyrimidinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(tBuppm)2(acac)), (Acetylacetonato)bis[4-(2-norbornyl)-6-phenylpyrimidinato]iridium(III) (Endo- und Exo-Mischung) (Abkürzung: Ir(nbppm)2(acac)), (Acetylacetonato)bis[5-methyl-6-(2-methylphenyl)-4-phenylpyrimidinato]iridium(III) (Abkürzung: Ir(mpmppm)2(acac)) und (Acetylacetonato)bis(4,6-diphenylpyrimidinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(dppm)2(acac)); organometallische Iridiumkomplexe mit Pyrazingerüsten, wie (Acetylacetonato)bis(3,5-dimethyl-2-phenylpyrazinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(mppr-Me)2(acac)) und (Acetylacetonato)bis(5-isopropyl-3-methyl-2-phenylpyrazinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(mppr-iPr)2(acac)); organometallische Iridiumkomplexe mit Pyridingerüsten, wie Tris(2-phenylpyridinato-N,C2')iridium(III) (Abkürzung: Ir(ppy)3), Bis(2-phenylpyridinato-N,C2')iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(ppy)2acac), Bis(benzo[h]chinolinato)iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(bzq)2(acac)), Tris(benzo[h]chinolinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(bzq)3), Tris(2-phenylchinolinato-N,C2')iridium(III) (Abkürzung: Ir(pq)3 und Bis(2-phenylchinolinato-N,C2')iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(pq)2(acac)); und ein Seltenerdmetallkomplex, wie Tris(acetylacetonato)(monophenanthrolin)terbium(III) (Abkürzung: Tb(acac)3(Phen)). Unter den oben genannten Materialien weist der organometallische Iridiumkomplex mit einem Pyrimidingerüst eine deutlich höhere Zuverlässigkeit und Emissionseffizienz auf und ist daher besonders bevorzugt.
  • Beispiele des Phosphoreszenzmaterials mit einem Emissionspeak bei 600 nm bis 700 nm umfassen organometallische Iridiumkomplexe mit Pyrimidingerüsten, wie Bis[4,6-bis(3-methylphenyl)pyrimidinato](diisobutylylmethano)iridium(III) (Abkürzung: Ir(5mdppm)2(dibm)), Bis[4,6-bis(3-methylphenyl)pyrimidinato](dipivaloylmethanato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(5mdppm)2(dpm)) und Bis[4,6-di(naphthalen-1-yl)pyrimidinato](dipivaloylmethanato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(d1npm)2(dpm)); organometallische Iridiumkomplexe mit Pyrazingerüsten, wie (Acetylacetonato)bis(2,3,5-triphenylpyrazinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(tppr)2(acac)), Bis(2,3,5-triphenylpyrazinato)(dipivaloylmethanato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(tppr)2(dpm)) oder (Acetylacetonato)bis[2,3-bis(4-fluorophenyl)chinoxalinato]iridium(III) (Abkürzung: Ir(Fdpq)2(acac)); organometallische Iridiumkomplexe mit Pyridingerüsten, wie Tris(1-phenylisochinolinato-N,C2')iridium(III) (Abkürzung: Ir(piq)3) und Bis(1-phenylisochinolinato-N,C2')iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(piq)2acac); ein Platinkomplex, wie 2,3,7,8,12,13,17,18-Octaethyl-21H,23H-porphyrinplatin(II) (Abkürzung: PtOEP); und Seltenerdmetallkomplexe, wie Tris(1,3-diphenyl-1,3-propanedionato)(monophenanthrolin)europium(III) (Abkürzung: Eu(DBM)3(Phen)) und Tris[1-(2-thenoyl)-3,3,3-trifluoracetonato](monophenanthrolin)europium(III) (Abkürzung: Eu(TTA)3(Phen)). Unter den oben genannten Materialien weist der organometallische Iridiumkomplex mit einem Pyrimidingerüst eine deutlich höhere Zuverlässigkeit und Emissionseffizienz auf und ist daher besonders bevorzugt. Des Weiteren kann der organometallische Iridiumkomplex mit einem Pyrazingerüst eine Rotlichtemission mit bevorzugter Chromazität bereitstellen.
  • Es sollte festgehalten werden, dass die „verzögerte Fluoreszenz“ die von den TADF-Materialien gezeigt wird, eine Lichtemission betrifft, das gleiche Spektrum wie normale Fluoreszenz aufweist und eine extrem lange Lebensdauer. Die Lebensdauer beträgt 10-6 Sekunden oder mehr, vorzugsweise 10-3 Sekunden oder mehr. Spezifische Beispiele der TADF-Materialien umfassen Fulleren, ein Derivat dessen, ein Acridinderivat, wie Proflavine und Eosin. Ein metallhaltiges Porphyrin, wie ein Porphyrin, enthaltend Magnesium (Mg), Zink (Zn), Cadmium (Cd), Zinn (Sn), Platin (Pt), Indium (In) oder Palladium (Pd) können auch angeführt werden. Beispiele des metallhaltigen Porphyrin umfassen ein Protoporphyrin-Zinnfluorid-Komplex (SnF2(Proto IX)), einem Mesoporphyrin-Zinnfluorid-Komplex (SnF2(Meso IX)), ein Hematoporphyrin-Zinnfluorid-Komplex (SnF2(Hemato IX)), ein Coproporphyrintetramethylester-Zinnfluorid-Komplex (SnF2(Copro III-4Me)), ein Octaethylporphyrin-Zinnfluorid-Komplex (SnF2(OEP)), ein Etioporphyrin-Zinnfluorid-Komplex (SnF2(Etio I)) und ein Octaethylporphyrin-Platin-Chlorid-Komplex (PtCl2(OEP)). Alternativ kann eine heterocyclische Verbindung, einschließlich eine π-elektronenreichen heteroaromatischen Ringes und eines π-elektronenarmen heteroaromatischen Ringes verwendet werden, wie 2-(Biphenyl-4-yl)-4,6-bis(12-phenylindolo[2,3-α]carbazol-11-yl)-1,3,5-triazin (Abkürzung: PIC-TRZ). Es sollte festgehalten werden, dass ein Material, bei welchem der π-elektronenreiche heteroaromatische Ring direkt mit dem π-elektronenarmen heteroaromatischen Ring gebunden ist, besonders bevorzugt wird, da in diesem Fall die Donoreigenschaft des π-elektronenreichen heteroaromatischen Ringes und die Akzeptoreigenschaften des π-elektronenarmen heteroaromatischen Ringes beide erhöht werden oder der Energieunterschied zwischen dem S1-Level und dem T1-Level gering ist.
  • Es sollte festgehalten werden, dass die Materialien, welche als die erste organische Verbindung 120 (Wirtsmaterial), die zweite organische Verbindung 122 (Assistmaterial) und die dritte organische Verbindung 124 (Gastmaterial) nicht auf die oben genannten beschränkt sind. Die Kombination wird so bestimmt, dass ein Exciplex gebildet werden kann, wobei das Emissionsspektrum des Exciplex sich mit dem Absorptionsspektrum der dritten organischen Verbindung 124 (Gastmaterial) überlappt und der Peak des Emissionsspektrums des Exciplex eine längere Wellenlänge aufweist als der Peak des Absorptionsspektrums der dritten organischen Verbindung 124 (Gastmaterial).
  • In dem Fall, in dem ein Elektronentransportmaterial als die erste organische Verbindung 120 (Wirtsmaterial) verwendet wird und ein Lochtransportmaterial als die zweite organische Verbindung 122 (Assistmaterial) verwendet wird, kann die Trägerausgewogenheit durch das Mischverhältnis der Verbindungen gesteuert werden. Insbesondere liegt das Verhältnis der ersten organischen Verbindung 120 zu der zweiten organischen Verbindung 122 vorzugsweise bei 1:9 bis 9:1.
  • Die Elektronentransportschicht 114 ist eine Schicht, welche eine Substanz mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft enthält. Als die Elektronentransportschicht 114 kann zusätzlich zu den oben genannten Elektronentransportmaterialien ein Metallkomplex verwendet werden, wie Tris(8-chinolinolato)aluminium (Abkürzung: Alq3), Tris(4-methyl-8-chinolinolato)aluminium (Abkürzung: Almq3), Bis(10-hydroxybenzo[h]chinolinato)beryllium (Abkürzung: BeBq2), BAIq, Zn(BOX)2 oder Bis[2-(2-hydroxyphenyl)benzothiazolato]zink (Abkürzung: Zn(BTZ. Eine heteroaromatische Verbindung wie 2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol (Abkürzung: PBD), 1,3-Bs[5-(p-terf-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]benzol (Abkürzung: OXD-7), 3-(4-tert-Butylphenyl)-4-phenyl-5-(4-biphenylyl)-1,2,4-triazol (Abkürzung: TAZ), 3-(4-tert-Butylphenyl)-4-(4-ethylphenyl)-5-(4-biphenylyl)-1,2,4-triazol (Abkürzung: p-EtTAZ), Bathophenanthrolin (Abkürzung: Bphen), Bathocuproin (Abkürzung: BCP) oder 4,4'-Bis(5-methylbenzoxazol-2-yl)stilben (Abkürzung: BzOs) kann auch verwendet werden. Eine hochmolekulare Verbindung, wie Poly(2,5-pyridindiyl) (Abkürzung: PPy), Poly[(9,9-dihexylfluoren-2,7-diyl)-co-(pyridin-3,5-diyl)] (Abkürzung: PF-Py) oder Poly[(9,9-dioctylfluoren-2,7-diyl)-co-(2,2'-bipyridin-6,6'-diyl)] (Abkürzung: PF-BPy) kann auch verwendet werden. Die hier angegebenen Substanzen sind hauptsächlich solche mit einer Elektronenbeweglichkeit von 10-6 cm2/Vs oder mehr. Es sollte festgehalten werden, dass jede andere Substanz als die obigen Substanzen für die Elektronentransportschicht 114 verwendet werden kann, solange die Elektronentransporteigenschaft dieser höher ist als die Lochtransporteigenschaft dieser.
  • Die Elektronentransportschicht 114 ist nicht auf eine einzelne Schicht beschränkt, sondern kann ein Stapel aus zwei oder mehr Schichten sein, die eine der obigen Substanzen enthalten.
  • Die Elektroneninjektionsschicht 115 ist eine Schicht, enthaltend eine Substanz mit einer hohen Elektroneninjektionseigenschaft. Für die Elektroneninjektionsschicht 115 kann eine Verbindung eines Alkalimetalls oder eines Erdalkalimetalls, wie Lithiumfluorid (LiF), Cäsiumfluorid (CsF), Calciumfluorid (CaF2) oder Lithiumoxid (LiOx) verwendet werden. Eine Seltenerdmetallverbindung wie Erbiumfluorid (ErF3) kann auch verwendet werden. Jede der Substanzen, welche die Elektronentransportschicht 114 bilden, welche oben angegeben sind, können auch verwendet werden.
  • Ein Verbundmaterial, bei welchem eine organische Verbindung und ein Elektronendonor (Donator) vermischt sind, kann auch als die Elektroneninjektionsschicht 115 verwendet werden. Solch ein Verbundmaterial weist eine ausgezeichnete Elektroneninjektionseigenschaft und eine Elektronentransporteigenschaft auf, da der Elektronendonor Elektronenerzeugung in der organischen Verbindung bewirkt. In diesem Fall ist die organische Verbindung vorzugsweise ein Material, welches ausgezeichnet beim Transportieren der erzeugten Elektronen ist. Insbesondere können z. B. die Substanzen zur Bildung der Elektronentransportschicht 114 (z. B. ein Metallkomplex und eine heteroaromatische Verbindung), welche oben beschrieben sind, verwendet werden. Als der Elektronendonor kann eine Substanz, welche eine elektronenabgebende Eigenschaft in Bezug auf die organische Verbindung aufweist, verwendet werden. Insbesondere sind ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall und ein Seltenerdmetall bevorzugt und Lithium, Cäsium, Magnesium, Calcium, Erbium, Ytterbium und dergleichen können angeführt werden. Alkalimetalloxide oder Erdalkalimetalloxide sind auch bevorzugt, und Beispiele dieser umfassen Lithiumoxid, Calciumoxid und Bariumoxid. Ein Lewis-Base, wie Magnesiumoxid, kann auch verwendet werden. Eine organische Verbindung wie Tetrathiafulvalen (Abkürzung: TTF) kann auch verwendet werden.
  • Es sollte festgehalten werden, dass jede der oben beschriebenen Lochinjektionsschicht 111, Lochtransportschicht 112, lichtemittierende Schicht 113, Elektronentransportschicht 114 und Elektroneninjektionsschicht 115 durch ein Verfahren gebildet werden kann, wie ein Verdampfungsverfahren (z. B. ein Vakuumverdampfungsverfahren), ein Tintenstrahlverfahren oder ein Beschichtungsverfahren.
  • Die in der lichtemittierenden Schicht 113 des oben beschriebenen lichtemittierenden Elementes erhaltene Lichtemission wird durch eine oder beide der ersten Elektrode 101 und der zweiten Elektrode 103 an die Außenseite extrahiert. Daher ist eine oder beide der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode 103 in dieser Ausführungsform eine Elektrode mit einer lichtübertragenden Eigenschaft.
  • Wie oben beschrieben kann bei dem in dieser Ausführungsform beschriebenen lichtemittierenden Element die Effizienz der Energieübertragung verbessert werden, da die Energieübertragung eine Überlappung zwischen einem Emissionsspektrum eines Exciplex und eines Absorptionsspektrums der dritten organischen Verbindung (Gastmaterial) einsetzt; demzufolge kann das lichtemittierende Element eine hohe Emissionseffizienz aufweisen.
  • Des Weiteren wird bei dem lichtemittierenden Element, welches in dieser Ausführungsform beschrieben ist, die vierte organische Verbindung, deren HOMO-Niveau niedriger ist als das der zweiten organischen Verbindung oder diesem entspricht, mit einer Lochtransporteigenschaft, in der lichtemittierenden Schicht verwendet und die fünfte organische Verbindung, deren HOMO-Niveau höher ist als das der zweiten organischen Verbindung, wird in der Lochtransportschicht verwendet. Solch eine Struktur ermöglicht es, die Stromeffizienz des lichtemittierenden Elementes zu erhöhen und die Spannung zu verringern, insbesondere die Einschaltspannung.
  • Des Weiteren ist das in dieser Ausführungsform beschriebene lichtemittierende Element eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist insbesondere durch die Strukturen der Lochtransportschicht und der lichtemittierenden Schicht gekennzeichnet. Wenn daher die Struktur, welche in dieser Ausführungsform beschrieben ist, eingesetzt wird, kann ein Passiv-Matrix-lichtemittierende Vorrichtung, eine Aktiv-Matrix-lichtemittierende Vorrichtung und dergleichen hergestellt werden. Jede dieser lichtemittierenden Vorrichtungen ist in der vorliegenden Erfindung enthalten.
  • Es sollte festgehalten werden, dass es keine besondere Beschränkung der Struktur des TFT in dem Fall der Aktiv-Matrix-lichtemittierenden Vorrichtung gibt. Zum Beispiel kann ein Staggered-TFT oder ein Inverted Staggered-TFT verwendet werden, sofern geeignet. Des Weiteren kann eine Treiberschaltung, die auf einem TFT-Substrat gebildet ist, unter Verwendung sowohl eines TFT vom n-Typ als auch eines TFT vom p-Typ oder nur eines TFT vom n-Typ oder TFT vom p-Typ gebildet werden. Des Weiteren gibt es keine besondere Beschränkung hinsichtlich der Kristallinität eines Halbleiterfilmes, welcher als TFT verwendet wird. Zum Beispiel kann ein amorpher Halbleiterfilm, ein kristalliner Halbleiterfilm, ein Oxidhalbleiterfilm oder dergleichen verwendet werden.
  • Es sollte festgehalten werden, dass die in dieser Ausführungsform verwendeten Strukturen geeignet mit den in den anderen Ausführungsformen beschriebenen Strukturen kombiniert werden können.
  • (Ausführungsform 3)
  • In dieser Ausführungsform wird als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein lichtemittierendes Element (welches als ein lichtemittierendes Tandem-Element bezeichnet wird, bei welchem eine Ladungserzeugungsschicht zwischen einer Vielzahl von lichtemittierenden Schichten, bereitgestellt ist, beschrieben.
  • Ein lichtemittierendes Element, welches in dieser Ausführungsform beschrieben ist, ist ein lichtemittierendes Tandem-Element, enthaltend eine Vielzahl von lichtemittierenden Schichten (eine erste lichtemittierende Schicht 311 und eine zweite lichtemittierende Schicht 312) zwischen einem Elektrodenpaar (eine erste Elektrode 301 und eine zweite Elektrode 303), wie in 7A dargestellt.
  • In dieser Ausführungsform dient die erste Elektrode 301 als eine Anode und die zweite Elektrode 303 dient als eine Kathode. Es sollte festgehalten werden, dass die erste Elektrode 301 und die zweite Elektrode 303 Strukturen aufweisen, die den in der Ausführungsform 2 beschriebenen Strukturen ähnlich sind. Zusätzlich kann, obwohl die Vielzahl der lichtemittierenden Schichten (die erste lichtemittierende Schicht 311 und die zweite lichtemittierende Schicht 312) Strukturen aufweisen können, die der in der Ausführungsform 1 oder 2 beschriebenen Struktur ähnlich sind, kann jede der lichtemittierenden Schichten eine Struktur aufweisen, die der in den Ausführungsformen 1 oder 2 beschriebenen Strukturen ähnlich sind. In anderen Worten kann die Struktur der ersten lichtemittierenden Schicht 311 und der zweiten lichtemittierenden Schicht 312 gleich oder verschieden voneinander sein und kann der in der Ausführungsform 1 oder 2 beschriebenen Struktur ähnlich sein. Es sollte festgehalten werden, dass eine oder beide der ersten lichtemittierenden Schicht 311 und der zweiten lichtemittierenden Schicht 312 die Lochtransportschicht enthält, die in der Ausführungsform 1 oder 2 beschrieben ist.
  • Des Weiteren ist eine Ladungserzeugungsschicht 313 zwischen der Vielzahl von lichtemittierenden Schichten (die erste lichtemittierende Schicht 311 und die zweite lichtemittierende Schicht 312) bereitgestellt. Die Ladungserzeugungsschicht 313 weist eine Funktion auf, Elektronen in eine der lichtemittierenden Schichten zu injizieren und eine Funktion, Löcher in eine der anderen lichtemittierenden Schichten zu injizieren, wenn die Spannung zwischen der ersten Elektrode 301 und der zweiten Elektrode 303 angelegt wird. In dieser Ausführungsform injiziert die Ladungserzeugungsschicht 313 Elektronen in die erste lichtemittierende Schicht 311 und injiziert Löcher in die zweite lichtemittierende Schicht 312, wenn Spannung angelegt wird, so dass das Potenzial der ersten Elektrode 301 höher ist als das der zweiten Elektrode 303.
  • Es sollte festgehalten werden, dass in Bezug auf die Lichtextraktionseffizienz die Ladungserzeugungsschicht 313 vorzugsweise eine Eigenschaft aufweist, sichtbares Licht zu übertragen (insbesondere weist die Ladungserzeugungsschicht 313 eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht von 40% oder mehr auf). Des Weiteren funktioniert die Ladungserzeugungsschicht 313 sogar, wenn sie eine niedrigere Leitfähigkeit als die erste Elektrode 301 oder die zweite Elektrode 303 aufweist.
  • Die Ladungserzeugungsschicht 313 kann entweder eine Struktur aufweisen, bei welcher ein Elektronenakzeptor (Akzeptor) zu einer organischen Verbindung mit einer hohen Lochtransporteigenschaft hinzugegeben wird oder eine Struktur, bei welcher ein Elektronendonor (Donator) zu einer organischen Verbindung mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft zugegeben wird. Alternativ können beide dieser Strukturen gestapelt sein.
  • In dem Fall der Struktur, bei welcher ein Elektronenakzeptor zu einer organischen Verbindung mit einer hohen Lochtransporteigenschaft zugegeben wird, wie der organischen Verbindung mit einer hohen Lochtransporteigenschaft, kann z. B. eine aromatische Aminverbindung, wie NPB, TPD, TDATA, MTDATA oder 4,4'-Bis[N-(spiro-9,9'-bifluoren-2-yl)-N-phenylamino]biphenyl (Abkürzung: BSPB) oder dergleichen, verwendet werden. Die hier angegebenen Substanzen sind hauptsächlich solche mit einer Lochbeweglichkeit von 10-6 cm2/Vs oder mehr. Es sollte festgehalten werden, dass jede andere Substanz als die obigen Substanzen verwendet werden kann, solange die Lochtransporteigenschaft dieser höher ist als die Elektronentransporteigenschaft dieser.
  • Weitere Beispiele des Elektronenakzeptors umfassen 7,7,8,8-Tetracyano-2,3,5,6-tetrafluorchinodimethan (Abkürzung: F4-TCNQ), Chloranil und dergleichen. Andere Beispiele umfassen Übergangsmetalloxide. Andere Beispiele umfassen Oxide von Metallen, welche zu der Gruppe 4 bis Gruppe 8 des Periodensystems gehören. Insbesondere sind Vanadiumoxid, Nioboxid, Tantaloxid, Chromoxid, Molybdänoxid, Wolframoxid, Manganoxid und Rheniumoxid bevorzugt, aufgrund ihrer hohen elektronenaufnehmenden Eigenschaften. Unter diesen Metalloxiden ist Molybdänoxid besonders bevorzugt, da es in Luft stabil ist, eine geringe hygroskope Eigenschaft aufweist und einfach in der Handhabung ist.
  • Auf der anderen Seite kann in dem Fall der Struktur, bei welcher ein Elektronendonor zu einer organischen Verbindung mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft zugegeben wird, als die organische Verbindung mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft, z. B. ein Metallkomplex mit einem Chinolingerüst oder einem Benzochinolingerüst, wie Alq, Almq3, BeBq2 oder BAlq oder dergleichen, verwendet werden. Alternativ kann ein Metallkomplex mit einem auf Oxazol basierenden Liganden oder einem auf Thiazol basierenden Liganden, wie Zn(BOX)2 oder Zn(BTZ)2, verwendet werden. Neben solch einem Metallkomplex kann PBD, OXD-7, TAZ, BPhen, BCP oder dergleichen verwendet werden. Die hier angegebenen Substanzen sind hauptsächlich solche mit einer Elektronenbeweglichkeit von 10-6 cm2/Vs oder mehr. Es sollte festgehalten werden, dass jede andere Substanz als die obigen Substanzen verwendet werden kann, solange die Elektronentransporteigenschaft dieser höher ist als die Lochtransporteigenschaft dieser.
  • Des Weiteren kann als ein Elektronendonor ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall, ein Seltenerdmetall, ein Metall, welches zu der Gruppe 13 des Periodensystems gehört, oder ein Oxid oder Carbonat dieser verwendet werden. Insbesondere wird Lithium (Li), Cäsium (Cs), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Ytterbium (Yb), Indium (In), Lithiumoxid, Cäsiumcarbonat oder dergleichen vorzugsweise verwendet werden. Eine organische Verbindung, wie Tetrathianaphthacen kann auch als der Elektronendonor verwendet werden.
  • Indem die Ladungserzeugungsschicht 313 mit einem der obigen Materialien gebildet wird, ist es möglich, eine Zunahme der Ansteuerspannung zu unterdrücken, die bewirkt wird, wenn die lichtemittierenden Schichten gestapelt werden.
  • Obwohl 7A das lichtemittierende Element enthaltende zwei lichtemittierende Schichten darstellt, kann die vorliegende Erfindung ähnlich auf ein lichtemittierendes Element angewandt werden, bei welchem n lichtemittierende Schichten (n ist 3 oder mehr) gestapelt sind, wie in 7B dargestellt. In dem Fall, in dem eine Vielzahl von lichtemittierenden Schichten zwischen einem Elektrodenpaar bereitgestellt sind, wie in dem lichtemittierenden Element in dieser Ausführungsform, kann durch Bereitstellen einer Ladungserzeugungsschicht 313 zwischen den lichtemittierenden Schichten das lichtemittierende Element Licht in einem hohen Leuchtdichtebereich emittieren, während die Stromdichte gering gehalten wird. Da die Stromdichte niedrig gehalten werden kann, kann das Element eine lange Lebensdauer aufweisen. Wenn das lichtemittierende Element zur Beleuchtung eingesetzt wird, kann ein Spannungsverlust aufgrund des Widerstandes eines Elektrodenmaterials reduziert werden, wodurch eine homogene Lichtemission in einem großen Bereich erzielt wird. Des Weiteren ist es möglich, eine lichtemittierende Vorrichtung zu erzielen, welche bei niedriger Spannung betrieben wird und einen niedrigen Stromverbrauch aufweist.
  • Indem des Weiteren die Emissionsfarben der lichtemittierenden Schichten unterschiedlich gemacht werden, kann Licht mit einer gewünschten Farbe von dem lichtemittierenden Element als ein gesamtes erhalten werden. Zum Beispiel sind die Emissionsfarben der ersten und zweiten lichtemittierenden Schichten komplementär in einem lichtemittierenden Element mit zwei lichtemittierenden Schichten, so dass das lichtemittierende Element so hergestellt werden kann, dass es als ein gesamtes weißes Licht emittiert. Es sollte festgehalten werden, dass der Ausdruck „komplementär“ die Farbbeziehung betrifft, bei welcher eine achromatische Farbe erhalten wird, wenn Farben vermischt werden. In anderen Worten kann die Emission von weißem Licht durch eine Mischung von Licht erhalten werden, die aus Substanzen emittiert werden, deren Emissionsfarben komplementäre Farben sind.
  • Des Weiteren trifft das Gleiche auch auf ein lichtemittierendes Element mit drei lichtemittierenden Schichten zu. Zum Beispiel kann das lichtemittierende Element als ein ganzes weißes lichtemittieren, wenn die Emissionsfarbe der ersten lichtemittierenden Schicht Rot ist, die Emissionsfarbe der zweiten lichtemittierenden Schicht Grün ist und die Emissionsfarbe der dritten lichtemittierenden Schicht Blau ist.
  • Es sollte festgehalten werden, dass die in dieser Ausführungsform beschriebene Struktur geeignet mit jeder der in den anderen Ausführungsformen beschriebenen Strukturen kombiniert werden kann.
  • (Ausführungsbeispiel 4)
  • In dieser Ausführungsform wird eine lichtemittierende Vorrichtung, welche eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, beschrieben.
  • Eine in dieser Ausführungsform beschriebene lichtemittierende Vorrichtung weist eine mikrooptische Resonator (microcavity)-Struktur auf, bei welcher eine Lichtresonanzwirkung zwischen einem Elektrodenpaar eingesetzt wird. Die lichtemittierende Vorrichtung umfasst, wie in 8 dargestellt, eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen, von denen wenigstens eine EL-Schicht 455 zwischen einem Elektrodenpaar (einer reflektierenden Elektrode 451 und einer semidurchlässigen und semireflektierenden Elektrode 452) aufweist. Des Weiteren umfasst die EL-Schicht 455 wenigstens eine Lochtransportschicht (nicht dargestellt) und lichtemittierende Schichten 454 (454R, 454G und 454B) und kann des Weiteren eine Lochinjektionsschicht, eine Elektronentransportschicht, eine Elektroneninjektionsschicht, eine Ladungserzeugungsschicht und dergleichen umfassen.
  • Ein erstes lichtemittierendes Element 450R weist eine Struktur auf, bei welcher eine erste transparente leitfähige Schicht 453A, eine EL-Schicht 455 Teil, welches eine erste lichtemittierende Schicht 454B, eine zweite lichtemittierende Schicht 454G und eine dritte lichtemittierende Schicht 454R enthält und die semidurchlässige und semireflektierende Elektrode 452 aufeinanderfolgend auf der reflektierenden Elektrode 451 gestapelt sind. Ein zweites lichtemittierendes Element 450G weist eine Struktur auf, bei welcher eine transparente leitfähige Schicht 453B, die EL-Schicht 455 und die semidurchlässige und semireflektierende Elektrode 452 aufeinanderfolgend auf der reflektierenden Elektrode 451 gestapelt sind. Ein drittes lichtemittierendes Element 450B weist eine Struktur auf, bei welcher die EL-Schicht 455 und die semidurchlässige und semireflektierende Elektrode 452 aufeinanderfolgend auf der reflektierenden Elektrode 451 gestapelt sind.
  • Es sollte festgehalten werden, dass die reflektierende Elektrode 451, die EL-Schicht 455 und die semidurchlässige und semireflektierende Elektrode 452 den lichtemittierenden Elementen (dem ersten lichtemittierenden Element 450E, dem zweiten lichtemittierenden Element 450G und dem dritten lichtemittierenden Element 450B) gemeinsam sind. Die erste lichtemittierende Schicht 454B emittiert Licht (λB) mit einem Peak in einem Wellenlängenbereich von 420 nm bis 480 nm. Die zweite lichtemittierende Schicht 454G emittiert Licht (λG) mit einem Peak in einem Wellenlängenbereich von 500 nm bis 550 nm. Die dritte lichtemittierende Schicht 454R emittiert Licht (λR) mit einem Peak in einem Wellenlängenbereich von 600 nm bis 760 nm. Daher überlappen sich in jedem der lichtemittierenden Elemente (dem ersten lichtemittierenden Element 450R, dem zweiten lichtemittierenden Element 450G und dem dritten lichtemittierenden Element 450B), die von der ersten lichtemittierenden Schicht 454B, der zweiten lichtemittierenden Schicht 454G und der dritten lichtemittierenden Schicht 454R emittierten Lichter miteinander; demzufolge kann Licht mit einem breiten Emissionsspektrum emittiert werden, welches einen Bereich des sichtbaren Lichts abdeckt. Es sollte festgehalten werden, dass die obige Wellenlänge die Beziehung λB < λG < λR erfüllen.
  • Jedes der lichtemittierenden Elemente, welche in dieser Ausführungsform beschrieben sind, weist eine Struktur auf, bei welcher eine EL-Schicht 455 zwischen der reflektierenden Elektrode 451 und der semidurchlässigen und semireflektierenden Elektrode 452 angeordnet ist. Das in allen Richtungen von den lichtemittierenden Schichten emittierte Licht, einschließlich in der EL-Schicht 455, wird durch die reflektierende Elektrode 451 und die semidurchlässige und semireflektierende Elektrode 452 mitgeschwungen, welche als ein mikrooptischer Resonator (microcavity) dienen. Es sollte festgehalten werden, dass die reflektierende Elektrode 451 unter Verwendung eines leitfähigen Materials mit einem Reflexionsvermögen gebildet wird, und ein Film dessen Reflexionsvermögen für sichtbares Licht 40% bis 100% beträgt, vorzugsweise 70% bis 100% und dessen Widerstand 1 × 10-2 Ωcm oder weniger beträgt, wird verwendet. Zusätzlich wird die semidurchlässige und semireflektierende Elektrode 452 unter Verwendung eines leitfähigen Materials gebildet, mit einem Reflexionsvermögen und einem leitfähigen material mit einer Lichtdurchlässigkeitseigenschaft, und ein Film, deren Reflexionsvermögen für sichtbares Licht 20% bis 80%, vorzugsweise 40% bis 70% beträgt und deren Widerstand 1 × 10-2 Ωcm oder weniger beträgt, wird verwendet.
  • In dieser Ausführungsform werden die Dicke der transparenten leitfähigen Schichten (die erste transparente leitfähige Schicht 453A und die zweite transparente leitfähige Schicht 453B), die in dem ersten lichtemittierenden Element 450R und dem zweiten lichtemittierenden Element 450G bereitgestellt sind, zwischen den lichtemittierenden Elementen verändert, wodurch sich die lichtemittierenden Elemente in der optischen Weglänge von den reflektierenden Elektroden 451 zu der semidurchlässigen und semireflektierenden Elektrode 452 unterscheiden. In anderen Worten kann bei Licht mit einem breiten Emissionsspektrum, welches von den lichtemittierenden Schichten jeder der lichtemittierenden Elemente emittiert wird, Licht mit einer Wellenlänge, welche zwischen der reflektierenden Elektrode 451 und der semidurchlässigen und semireflektierenden Elektrode 452 schwingt, verstärkt werden, während Licht mit einer Wellenlänge, welche nicht zwischen diesen schwingt, abgeschwächt wird. Daher kann, wenn die Elemente sich in der optischen Weglänge von der reflektierenden Elektrode 451 zu der semidurchlässigen und semireflektierenden Elektrode 452 unterscheiden, Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen extrahiert werden.
  • Es sollte festgehalten werden, dass die optische Weglänge (auch als optische Entfernung bezeichnet) als ein Produkt einer tatsächlichen Entfernung und einem Brechungsindex ausgedrückt wird. In dieser Ausführungsform ist die optische Weglänge ein Produkt der tatsächlichen Dicke und n (Brechungsindex); d. h.: optische Weglänge = tatsächliche Dicke x n.
  • Des Weiteren wird die optische Weglänge von der reflektierenden Elektrode 451 zu der semidurchlässigen und semireflektierenden Elektrode 452 auf mλR/2 (m ist eine natürliche Zahl von 1 oder mehr) in dem ersten lichtemittierenden Element 450R eingestellt; die optische Weglänge von der reflektierenden Elektrode 451 zu der semidurchlässigen und semireflektierenden Elektrode 452 wird auf mλG/2 (m ist eine natürliche Zahl von 1 oder mehr) in dem zweiten lichtemittierenden Element 450G festgelegt; und die optische Weglänge von der reflektierenden Elektrode 451 zu der semidurchlässigen und semireflektierenden Elektrode 452 wird auf mλB/2 (m ist eine natürliche Zahl von 1 oder mehr) in dem dritten lichtemittierenden Element 450B eingestellt.
  • Auf diese Weise wird das Licht (λR), welches von der dritten lichtemittierenden Schicht 454R, die in der EL-Schicht 455 enthalten ist, hauptsächlich von dem ersten lichtemittierenden Element 450R extrahiert, das Licht (λG), welches von der zweiten lichtemittierenden Schicht 454G, welche in der EL-Schicht 455 enthalten ist, emittiert wird, wird hauptsächlich von dem zweiten lichtemittierenden Element 450G extrahiert und das Licht (λB), welches von der ersten lichtemittierenden Schicht 454B, welche in der EL-Schicht 455 enthalten ist, emittiert wird, wird hauptsächlich von dem dritten lichtemittierenden Element 450B extrahiert. Es sollte festgehalten werden, dass das von jedem der lichtemittierenden Elemente extrahierte Licht durch die Seite der semidurchlässigen und semireflektierenden Elektrode 452 emittiert wird.
  • Des Weiteren ist streng genommen die optische Weglänge von der reflektierenden Elektrode 451 zu der semidurchlässigen und semireflektierenden Elektrode 452 der Abstand von einem Reflexionsbereich in der reflektierenden Elektrode 451 zu einem Reflexionsbereich in der semidurchlässigen und semireflektierenden Elektrode 452. Es ist jedoch schwierig, präzise die Position der Reflexionsbereiche in der reflektierenden Elektrode 451 und der semidurchlässigen und semireflektierenden Elektrode 452 zu bestimmen; daher wird angenommen, dass die obige Wirkung ausreichend erzielt werden kann, wenn die Reflexionsbereiche in der reflektierenden Elektrode 451 und der semidurchlässigen und semireflektierenden Elektrode 452 eingestellt werden.
  • Nachfolgend wird die optische Weglänge von der reflektierenden Elektrode 451 zu der dritten lichtemittierenden Schicht 454R auf (2nR-1)λR/4 (nR ist eine natürliche Zahl von 1 oder mehr) eingestellt, da in dem ersten lichtemittierenden Element 450R, Licht (erstes reflektiertes Licht), welches von der reflektierenden Elektrode 451 reflektiert wird, des Lichtes, welches von der dritten lichtemittierenden Schicht 454R emittiert wird, interferiert mit Licht (erstes einfallendes Licht), welches direkt in die semidurchlässige und semireflektierende Elektrode 452 von der dritten lichtemittierenden Schicht 454R eintritt. Indem die optische Weglänge eingestellt wird, können die Farben des ersten reflektierenden Lichtes und des ersten einfallenden Lichtes miteinander ausgerichtet werden und dass von der dritten lichtemittierenden Schicht 454R emittierte Licht kann verstärkt werden.
  • Es sollte festgehalten werden, dass die optische Weglänge von der reflektierenden Elektrode 451 zu der dritten lichtemittierenden Schicht 454R streng genommen die optische Weglänge von einem Reflexionsbereich in der reflektierenden Elektrode 451 zu einem lichtemittierenden Bereich in der dritten lichtemittierenden Schicht 454R sein kann. Es ist jedoch schwierig, präzise die Positionen der Reflexionsbereiche in der reflektierenden Elektrode 451 und den lichtemittierenden Bereich in der dritten lichtemittierenden Schicht 454R zu bestimmen; daher wird angenommen, dass die obige Wirkung ausreichend erzielt wird, wo auch immer der Reflexionsbereich und der lichtemittierende Bereich in der reflektierenden Elektrode 451 und der dritten lichtemittierenden Schicht 454R angeordnet sind.
  • Nachfolgend wird die optische Weglänge von der zweiten reflektierenden Elektrode 451 zu der zweiten lichtemittierenden Schicht 454G auf (2nG-1)λG/4 (nG ist eine natürliche Zahl von 1 oder mehr) eingestellt, da in dem zweiten lichtemittierenden Element 450G, Licht (zweites reflektiertes Licht), welches von der reflektierenden Elektrode 451 reflektiert wird, des von der zweiten lichtemittierenden Schicht 454G emittierten Lichts, mit Licht (zweites einfallendes Licht) interferiert, das direkt in die semidurchlässige und semireflektierende Elektrode 452 von der zweiten lichtemittierenden Schicht 454G eintritt. Indem die optische Weglänge eingestellt wird, können die Phasen des zweiten reflektierten Lichtes und des zweiten einfallenden Lichtes miteinander ausgerichtet werden und das von der zweiten lichtemittierenden Schicht 454G emittierte Licht kann verstärkt werden.
  • Es sollte festgehalten werden, dass dien optische Weglänge von der reflektierenden Elektrode 451 zu der zweiten lichtemittierenden Schicht 454G streng genommen die optische Weglänge von einem ’Reflexionsbereich in der reflektierenden Elektrode 451 zu einem lichtemittierenden Bereich in der zweiten lichtemittierenden Schicht 454G sein kann. Es ist jedoch schwierig, die Positionen der Reflexionsbereiche in der reflektierenden Elektrode 451 und des lichtemittierenden Bereichs in der zweiten lichtemittierenden Schicht 454G zu bestimmen; daher nimmt man an, dass die obige Wirkung ausreichend erzielt werden kann, wenn der Reflexionsbereich und der lichtemittierende Bereich auf der reflektierenden Elektrode 451 und der zweiten lichtemittierenden Schicht 454G angeordnet sind.
  • Nachfolgend wird die optische Weglänge von der reflektierenden Elektrode 451 zu der ersten lichtemittierenden Schicht 454B auf (2nB-1)λB/4 (nB ist eine natürliche Zahl von 1 oder mehr) eingestellt, da bei dem dritten lichtemittierenden Element 450B Licht (drittes reflektiertes Licht), welches von der reflektierenden Elektrode 451 des von der ersten lichtemittierenden Schicht 454B emittierten Lichts mit Licht (drittes einfallendes Licht) interferiert, welches direkt in die semidurchlässige und semireflektierende Elektrode 452 von der ersten lichtemittierenden Schicht 454B eintritt. Indem die optische Weglänge eingestellt wird, können die Phasen des dritten reflektierenden Lichts und des dritten einfallenden Lichts miteinander ausgerichtet werden und das von der ersten lichtemittierenden Schicht 454B emittierte Licht kann verstärkt werden.
  • Es sollte festgehalten werden, dass die optische Weglänge von der reflektierenden Elektrode 451 zu der ersten lichtemittierenden Schicht 454B die optische Weglänge von einem Reflexionsbereich in der reflektierenden Elektrode 451 zu einem lichtemittierenden Bereich in der ersten lichtemittierenden Schicht 454B sein kann. Es ist jedoch schwierig, die Position des Reflexionsbereichs in der reflektierenden Elektrode 451 und den lichtemittierenden Bereich in der ersten lichtemittierenden Schicht 454B präzise zu bestimmen; daher wird angenommen, dass die obige Wirkung ausreichend erzielt werden kann, wenn der Reflexionsbereich und der lichtemittierende Bereich auf der reflektierenden Elektrode 451 und der ersten lichtemittierenden Schicht 454B angeordnet sind.
  • Es sollte festgehalten werden, dass, obwohl jedes der lichtemittierenden Elemente in den oben beschriebenen Strukturen eine Vielzahl von lichtemittierenden Schichten in der EL-Schicht umfasst, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist; z. B. kann die Struktur eines Tandem (Stapeltyp)-lichtemittierenden Elementes, welches in der Ausführungsform 3 beschrieben ist, kombiniert werden, wobei in diesem Fall eine Vielzahl von lichtemittierenden Schichten bereitgestellt werden, so dass eine Ladungserzeugungsschicht zwischen einem lichtemittierenden Element angeordnet ist.
  • Die in dieser Ausführungsform beschriebene lichtemittierende Vorrichtung weist eine Mikrokavitätsstruktur auf, bei welcher Licht mit Wellenlängen, die abhängig von den lichtemittierenden Elementen variieren, auch extrahiert werden können, wenn sie EL-Schichten mit der gleichen Struktur umfassen, so dass es nicht notwendig ist, die lichtemittierenden Elemente für die Farben R, G und B zu bilden. Daher ist die obige Struktur vorteilhaft für ein Vollfarbdisplay, da ein Display mit höherer Auflösung oder dergleichen einfach erzielt werden kann. Zusätzlich kann die Emissionsintensität mit einer vorbestimmten Wellenlänge in der Vorderrichtung erhöht werden, wodurch der Stromverbrauch reduziert werden kann. Die obige Struktur ist insbesondere in dem Fall geeignet, dass sie auf ein Farbdisplay (Bilddisplayvorrichtung), enthaltend Pixel mit drei oder mehr Farben verwendet wird, kann jedoch auch in einer Beleuchtung oder dergleichen eingesetzt werden.
  • Es sollte festgehalten werden, dass die in dieser Ausführungsform beschriebene Struktur geeignet mit jeder der in den anderen Ausführungsformen beschriebenen Strukturen kombiniert werden kann.
  • (Ausführungsform 5)
  • In dieser Ausführungsform wird eine lichtemittierende Vorrichtung, enthaltend ein lichtemittierendes Element, welches eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, beschrieben.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung kann entweder eine Passiv-Matrix-lichtemittierende Vorrichtung oder eine Aktiv-Matrix-lichtemittierende Vorrichtung sein. Es sollte festgehalten werden, dass alle der lichtemittierenden Elemente, welche in den anderen Ausführungsformen beschrieben sind, in der in dieser Ausführungsform beschriebenen lichtemittierenden Vorrichtung eingesetzt werden kann.
  • In dieser Ausführungsform wird eine Aktiv-Matrix-lichtemittierende Vorrichtung unter Bezugnahme auf die 9A und 9B beschrieben.
  • 9A zeigt eine Aufsicht, welche eine lichtemittierende Vorrichtung darstellt und 9B zeigt einen Querschnitt entlang der gestrichelten Linie A-B in 9A. Die Aktiv-Matrix-lichtemittierende Vorrichtung dieser Ausführungsform umfasst einen Pixelbereich 502, welcher einem Elementsubstrat 501 bereitgestellt ist, bereitgestellt ist, einen Treiberschaltungsbereich (eine Sourceleitungstreiberschaltung) 503 und Treiberschaltungsbereiche (Gateleitungstreiberschaltung) 504 (504a und 504b). Der Pixelbereich 502, der Treiberschaltungsbereich 503 und der Treiberschaltungsbereich 504 werden mit einem Dichtungsmittel 505 zwischen dem Elementsubstrat 501 und einem Abdichtungssubstrat 506 abgedichtet.
  • Zusätzlich ist auf dem Elementsubstrat 501 eine Leitungsverdrahtung 507 bereitgestellt, um einen externen Inputanschluss zu verbinden, durch welchen ein Signal (z. B. ein Videosignal, ein Zeitsignal, ein Startsignal, ein Resetsignal oder dergleichen) oder ein elektrisches Potential von außen zu dem Treiberschaltungsbereich 503 und dem Treiberschaltungsbereich 504 übertragen wird. Hier wird ein Beispiel beschrieben, bei welchem eine flexible gedruckte Schaltung (FPC) 508 als der externe Inputanschluss bereitgestellt wird. Obwohl hier nur der FPC dargestellt ist, kann auch eine Leiterplatte (PWB) an dem FPC befestigt sein. Die lichtemittierende Vorrichtung in dieser Beschreibung umfasst in der Kategorie nicht nur die lichtemittierende Vorrichtung selbst, sondern auch die lichtemittierende Vorrichtung, welche mit dem FPC oder dem PWB bereitgestellt ist.
  • Nachfolgend wird eine Querschnittsstruktur unter Bezugnahme auf 9B beschrieben. Der Treiberschaltungsbereich und der Pixelbereich sind auf dem Elementsubstrat 501 gebildet; hierbei ist der Treiberschaltungsbereich 503 dargestellt, welcher die Sourceleitungstreiberschaltung und der Pixelbereich 502 ist.
  • Ein Beispiel ist dargestellt, bei welchem eine CMOS-Schaltung, welche eine Kombination von einem n-Kanal-TFT 509 und einem p-Kanal-TFT 510 als der Treiberschaltungsbereich 503 gebildet ist. Es sollte festgehalten werden, dass eine Schaltung, die in dem Treiberschaltungsbereich enthalten ist, unter Verwendung jedes verschiedener Schaltungen gebildet werden kann, wie einer CMOS-Schaltung, einer PMOS-Schaltung oder einer NMOS-Schaltung. In dieser Ausführungsform wird eine Treiberschaltung nicht notwendigerweise auf einem Substrat gebildet, sondern kann außerhalb eines Substrats gebildet werden, obwohl eine treiberintegrierte Struktur beschrieben ist, bei welcher eine Treiberschaltung auf einem Substrat gebildet ist.
  • Der Pixelbereich 502 wird von einer Vielzahl von Pixeln gebildet, die jeweils einen Schalt-TFT 511, einen Stromsteuer-TFT 512 und eine erste Elektrode 513, welche elektrisch mit einer Verdrahtung (einer Sourceelektrode oder eine Drainelektrode) des Stromsteuerungs-TFT 512 verbunden ist. Ein Isolator 514 ist gebildet, um so einen Kantenbereich der ersten Elektrode 513 zu bedecken. In dieser Ausführungsform ist der Isolator 514 unter Verwendung eines positiven fotoempfindlichen Acrylharzes gebildet. Es sollte festgehalten werden, dass die erste Elektrode 513 in dieser Ausführungsform als eine Anode verwendet wird.
  • Um zusätzlich eine bevorzugte Bedeckung durch einen Film zu erzielen, welcher auf den Isolator 514 aufgebracht werden soll bzw. gestapelt werden soll, wird der Isolator 514 vorzugsweise so gebildet, dass er eine gekrümmte Oberfläche aufweist, mit einer Krümmung an den oberen Kantenbereich oder einem unteren Kantenbereich. Zum Beispiel wird in dem Fall, dass ein positives fotoempfindliches Acrylharz als ein Material für den Isolator 514 verwendet wird, der Isolator 514 vorzugsweise so gebildet, dass er eine gekrümmt Oberfläche mit einem Krümmungsradius (0,2 µm bis 3 µm) an dem oberen Kantenbereich aufweist. Der Isolator 514 kann unter Verwendung entweder eines negativen fotoempfindlichen Harzes oder eines positiven fotoempfindlichen Harzes gebildet werden. Es ist möglich, entweder eine organische Verbindung oder eine anorganische Verbindung, wie Siliciumoxid oder Siliciumoxynitrid, ohne Beschränkung auf eine organische Verbindung zu verwenden.
  • Eine EL-Schicht 515 und eine zweite Elektrode 516 sind auf der ersten Elektrode 513 gestapelt. In der EL-Schicht 515 sind wenigstens eine Lochtransportschicht und eine lichtemittierende Schicht bereitgestellt. Die in der Ausführungsform 1 oder 2 beschriebene Struktur kann für die Lochtransportschicht und die lichtemittierende Schicht eingesetzt werden. Es sollte festgehalten werden, dass die zweite Elektrode 516 in dieser Ausführungsform als eine Kathode verwendet wird.
  • Ein lichtemittierendes Element 517 wird auf einer gestapelten Struktur der ersten Elektrode 513, der EL-Schicht 515 und der zweiten Elektrode 516 gebildet. Für jede der ersten Elektrode 513, der EL-Schicht 515 und der zweiten Elektrode 516 kann jedes der in der Ausführungsform 2 beschriebenen Materialien verwendet werden. Obwohl nicht beschrieben, ist die zweite Elektrode 516 elektrisch mit einem FPC 508 verbunden, welcher ein externer Inputanschluss ist.
  • Obwohl der Querschnitt in 9B nur ein lichtemittierendes Element 517 darstellt, sind eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen als Matrix in dem Pixelbereich 502 angeordnet. Lichtemittierende Elemente, welche drei Arten von Farben emittieren (R, G und B), werden selektiv in dem Pixelbereich 502 gebildet, wodurch eine lichtemittierende Vorrichtung erhalten werden kann, welche ein Vollfarbdisplay geeignet ist. Alternativ kann eine lichtemittierende Vorrichtung, welche für einen Vollfarbdisplay geeignet ist, durch eine Kombination mit Farbfiltern hergestellt werden.
  • Des Weiteren ist das Abdichtungssubstrat 506 an das Elementsubstrat 501 über das Dichtungsmittel 505 befestigt, wodurch ein lichtemittierendes Element 517 in einem Raum 518 bereitgestellt wird, welcher durch das Elementsubstrat 501, das Abdichtungssubstrat 506 und das Dichtungsmittel 505 umgeben wird. Es sollte festgehalten werden, dass der Raum 518 mit einem Inertgas (wie Stickstoff und Argon) oder dem Dichtungsmittel 505 angefüllt sein kann.
  • Ein auf Epoxid basierendes Harz wird vorzugsweise als das Dichtungsmittel 505 verwendet. Solch ein Material sorgt dazu, dass so wenig Feuchtigkeit und Sauerstoff, wie möglich eindringen kann. Als das Abdichtungssubstrat 506 kann ein Kunststoffsubstrat gebildet aus faserglasverstärktem Kunststoff (FRP), Polyvinylfluorid (PVF), Polyester, Acryl oder dergleichen neben einem Glassubstrat oder einem Quersubstrat verwendet werden.
  • Wie oben beschrieben, kann eine Aktiv-Matrix-lichtemittierende Vorrichtung erhalten werden.
  • Es sollte festgehalten werden, dass die in dieser Ausführungsform beschriebene Struktur mit jeder in den anderen Ausführungsformen beschriebenen Strukturen geeignet kombiniert werden kann.
  • (Ausführungsform 6)
  • In dieser Ausführungsform werden elektronische Vorrichtungen beschrieben, die jeweils die lichtemittierende Vorrichtung 3einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält, die in der obigen Ausführungsform beschrieben ist. Beispiele der elektronischen Vorrichtung umfassen Kameras, wie Videokameras und Digitalkameras, Google-artige Displays, Navigationssysteme, Audio-Wiedergabevorrichtungen (z. B. Kraftfahrzeug-Audiosysteme und Audiosysteme), Computer, Game-Konsolen, portable Informationsterminals (z. B. mobile Computer, mobile Telefone, Smartphones, portable Spielekonsolen, E-Book-Reader und Tablets) und Bildwiedergabevorrichtungen, in denen ein Aufzeichnungsmedium bereitgestellt ist (insbesondere Vorrichtungen, die in der Lage sind, aufgezeichnete Meiden wiederzugeben, wie DVDs und mit einer Displayvorrichtung ausgestattet sind, die ein Bild darstellen kann). Spezifische Beispiele dieser elektronischen Vorrichtungen werden unter Bezugnahme auf die Fig. 10 bis 10D und 11A bis 11D beschrieben.
  • 10A zeigt einen Fernseher einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, umfassend ein Gehäuse 611, eine Bodenplatte 612, einen Displaybereich 613, Lautsprecherbereiche 614, Video-Inputanschlüsse 615 und dergleichen. Bei diesem Fernseher kann die lichtemittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem Displaybereich 613 eingesetzt werden. Da die lichtemittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei niedriger Spannung betrieben wird und eine hohe Stromeffizienz aufweist, kann durch Einlass der lichtemittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Fernseher mit verringertem Stromverbrauch erhalten werden.
  • 10B zeigt einen Computer einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, umfassend einen Hauptkörper 621, ein Gehäuse 622, einen Displaybereich 623, ein Keyboard 624, einen externen Verbindungsanschluss 625, ein Zeigegerät 626 und dergleichen. Bei diesem Computer kann die lichtemittierende Vorrichtung eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem Displaybereich 623 eingesetzt werden. Da die lichtemittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei niedriger Spannung betrieben wird, und eine hohe Stromausbeute aufweist, kann durch Einsatz der lichtemittierenden Vorrichtung eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Computer mit verringertem Stromverbrauch erhalten werden.
  • 10C zeigt ein mobiles Telefon einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, umfassend einen Hauptkörper 631, ein Gehäuse 632, eine Displayvorrichtung 633, einen Audio-Inputbereich 634, einen Audio-Outputbereich 635, Bedientasten 636, einen externen Verbindungsanschluss 637, eine Antenne 638 und dergleichen. Bei diesem mobilen Telefon kann die lichtemittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem Displaybereich 633 eingesetzt werden. Da die lichtemittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einer niedrigen Spannung betrieben wird und eine hohe Stromausbeute aufweist, kann durch Einsatz der lichtemittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein mobiles Telefon mit verringertem Stromverbrauch erzielt werden.
  • 10D zeigt eine Kamera einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, umfassend einen Hauptkörper 641, einen Displaybereich 642, ein Gehäuse 643, einen externen Verbindungsanschluss 644, einen Fernbedienungseingangsbereich 645, einen bildempfangenden Bereich 646, eine Batterie 647, einen Audio-Inputbereich 648, Bedientasten 649, ein Augenbereich 650 und dergleichen. Bei dieser Kamera kann die lichtemittierende Vorrichtung eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem Displaybereich 642 eingesetzt werden. Da die lichtemittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einer niedrigen Spannung betrieben wird und eine hohe Stromausbeute aufweist, kann durch Einsatz der lichtemittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Kamera mit verringertem Stromverbrauch erhalten werden.
  • 11A bis 11D zeigen Beispiele portabler Terminals einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 11A bis 11C zeigen ein portables Terminal 5000 und 11D zeigt ein portables Terminal 6000.
  • 11A, 11B und 11C zeigen eine Vorderansicht, Seitenansicht und Rückansicht des portablen Terminals 5000. 11D zeigt eine Vorderansicht des portablen Terminals 6000.
  • Das portable Terminal 5000 umfasst ein Gehäuse 5001, einen Displaybereich 5003, einen Ein/Aus-Schaltknopf 5005, eine Vorderkamera 5007, eine hintere Kamera 5009, einen ersten externen Verbindungsanschluss 5011, einen zweiten externen Verbindungsanschluss 5013 und dergleichen.
  • Zusätzlich ist der Displaybereich 5003 in dem Gehäuse 5001 eingebaut und kann als ein Touchpanel verwendet werden. Zum Beispiel kann das E-Mailen oder Terminmanagement kann durchgeführt werden, indem ein Icon 5015 und dergleichen auf dem Displaybereich 5003 berührt wird. Des Weiteren ist die vordere Kamera 5007 an der vorderen Seite des Gehäuses 5001 eingebaut, wodurch ein Bild von der Seite des Verwenders aufgenommen werden kann. Die hintere Kamera 5009 ist in der hinteren Seite des Gehäuses 5001 eingebaut, wodurch ein Bild von der gegenüberliegenden Seite des Verwenders aufgenommen werden kann. Des Weiteren umfasst das Gehäuse 5001 den ersten externen Verbindungsanschluss 5011 und den zweiten externen Verbindungsanschluss 5013. Ton kann in einen Kopfhörer oder dergleichen durch den ersten externen Verbindungsanschluss 5011 ausgegeben werden und Daten können durch den zweiten externen Verbindungsanschluss 5013 zugeführt werden.
  • Das portable Terminal 6000 in 11D umfasst ein erstes Gehäuse 6001, ein zweites Gehäuse 6003, ein Scharnier- bzw. Gelenkbereich 6005, einen ersten Displaybereich 6007, einen zweiten Displaybereich 6009, einen Ein/Aus-Knopf 6011, eine erste Kamera 6013, eine zweite Kamera 6015 und dergleichen.
  • Der erste Displaybereich 6007 ist in dem ersten Gehäuse 6001 eingebaut. Der zweite Displaybereich 6009 ist in dem zweiten Gehäuse 6003 eingebaut. Zum Beispiel werden der erste Displaybereich 6001 und der zweite Displaybereich 6009 als Displaypanel und ein Touchpanel verwendet. Ein Verwender kann Bilder auswählen, Zeichen eingeben, in dem ein Icon 6019, welches auf dem zweiten Displaybereich 6009 dargestellt ist, berührt wird oder auf einem Keyboard 6021 (tatsächlich einem Keyboardbild, welches auf dem zweiten Displaybereich 6009 dargestellt ist), während er auf ein Text-Icon 6017 sieht, welches auf dem ersten Displaybereich 6007 dargestellt ist. Alternativ kann der erste Displaybereich 6007 und der zweite Displaybereich 6009 ein Touchpanel und ein Displaypanel sein, oder der erste Displaybereich 6007 und der zweite Displaybereich 6009 können Touchpanels sein.
  • Das erste Gehäuse 6001 und das zweite Gehäuse 6003 sind miteinander verbunden und öffnen und schließen sich an dem Scharnierbereich 6005. Bei solch einer Struktur sind der erste Displaybereich 6007, welcher in dem ersten Gehäuse 6001 eingebaut ist, und der zweite Displaybereich 6009, welcher in dem zweiten Gehäuse 6003 eingebaut ist, vorzugsweise so angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen, wenn das portable Terminal 6000 getragen wird, so dass die Oberflächen des ersten Displaybereichs 6007 und des zweiten Displaybereichs 6009 (z. B. Kunststoffsubstrate) geschützt werden können..
  • Alternativ können das erste Gehäuse 6001 und das zweite Gehäuse 6003 durch den Scharnierbereich 6005 getrennt werden (was als eine konvertierbare Art bezeichnet wird). Dadurch kann der Einsatzbereich des portablen Terminals 6000 ausgedehnt werden und das erste Gehäuse 6001 wird z. B. in einer vertikalen Orientierung und das zweite Gehäuse 6003 in einer horizontalen Orientierung verwendet.
  • Des Weiteren können die erste Kamera 6013 und die zweite Kamera 6015 3D-Bilder aufnehmen.
  • Das portable Terminal 5000 und das portable Terminal 6000 können Daten drahtlos verschicken und empfangen. Zum Beispiel können durch eine drahtlose Internetverbindung gewünschte Daten gekauft und gedownloadet werden.
  • Das portable Terminal 5000 und das portable Terminal 6000 können andere Funktionen aufweisen als eine Funktion, verschiedene Arten von Daten darzustellen (z. B. ein ruhiges Bild, ein sich bewegendes Bild und ein Textbild), eine Funktion, einen Kalender, ein Datum, die Zeit oder dergleichen, auf dem Displaybereich darzustellen, eine Touch-Eingebefunktion, um die auf dem Displaybereich dargestellten Daten zu bedienen oder zu editieren durch eine Berührungseingabe und eine Funktion, die Verarbeitung durch verschiedene Softwarearten (Programme) zu steuern. Ein Detektor, wie ein Fotodetektor, der in der Lage ist, die Leuchtdichte des Displays in Übereinstimmung mit der äußeren Beleuchtung bzw. des äußeren Lichtes zu optimieren oder einen Sensor, um Neigung zu entdecken, wie ein Gyroskop oder ein Beschleunigungssensor, kann enthalten sein.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in dem Displaybereich 5003 des portablen Terminals 5000 und dem ersten Displaybereich 6007 des portablen Terminals 6000 und/oder dem zweiten Displaybereich 6009 des portablen Terminals 6000 verwendet werden. Da die lichtemittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei niedriger Spannung betrieben wird und eine hohe Stromausbeute aufweist, kann durch Einsatz der lichtemittierenden Vorrichtung eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein portables Terminal mit einem verringerten Stromverbrauch erhalten werden.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auch als eine Beleuchtungsvorrichtung verwendet werden. Spezifische Beispiele der Beleuchtungsvorrichtung werden unter Bezugnahme auf die 12A bis 12C beschrieben.
  • 12A zeigt ein Beispiel einer Flüssigkristall-Displayvorrichtung unter Verwendung der lichtemittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Hintergrundbeleuchtung. Die Flüssgkristall-Displayvorrichtung, welche in 12A dargestellt ist, umfasst ein Gehäuse 701, ein Flüssigkristallpanel 702, eine Hintergrundbeleuchtung 703 und ein Gehäuse 704. Das Flüssigkristallpanel 702 ist mit einem Antriebs-IC 705 verbunden. Die lichtemittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als die Hintergrundbeleuchtung 703 verwendet und Strom wird über ein Anschluss 706 zugeführt. Unter Verwendung der lichtemittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine Hintergrundbeleuchtung einer Flüssigkristalldisplayvorrichtung, wie oben beschrieben, kann eine Hintergrundbeleuchtung mit niedrigem Stromverbrauch erhalten werden. Da des Weiteren die lichtemittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung für eine Oberflächenlichtemission ist und die Vergrößerung der lichtemittierenden Vorrichtung möglich ist, kann die Hintergrundbeleuchtung größer werden. Daher kann eine Flüssigkristalldisplayvorrichtung mit größerer Fläche mit niedrigem Stromverbrauch erhalten werden.
  • 12B zeigt ein Beispiel, bei welchem die lichtemittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine Tischlampe verwendet wird, bei welcher es sich um eine Beleuchtungsvorrichtung handelt. Die in 12B dargestellte Tischlampe weist ein Gehäuse 801 und eine Lichtquelle 802 auf und die lichtemittierende Vorrichtung der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als eine Lichtquelle 802 verwendet. Da die lichtemittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einer niedrigen Spannung betrieben wird und eine hohe Stromausbeute aufweist, kann durch Einsatz der lichtemittierenden Vorrichtung eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Tischlampe mit verringertem Stromverbrauch erhalten werden.
  • 12C zeigt ein Beispiel, bei welchem die lichtemittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine Innenraumbeleuchtungsvorrichtung 901 verwendet wird. Da die lichtemittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine große Fläche aufweisen kann, kann die lichtemittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine Beleuchtungsvorrichtung mit großer Fläche verwendet werden. Da die lichtemittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einer niedrigen Spannung betrieben wird und eine hohe Stromausbeute aufweist, kann durch Einsatz der lichtemittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem verringerten Stromverbrauch erhalten werden. In einem Raum, in dem die lichtemittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als die Innenraumbeleuchtungsvorrichtung 901 verwendet wird, wie oben beschrieben, kann ein Fernseher 902 eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche unter Bezugnahme4 auf 10A beschrieben wurde, installiert werden, so dass öffentliches Fernsehen und Filme angeschaut werden können.
  • Es sollte festgehalten werden, dass diese Ausführungsform frei mit jeder der anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, sofern geeignet.
  • [Beispiel 1]
  • In diesem Beispiel wird ein lichtemittierendes Element einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (ein lichtemittierendes Element 1) und ein lichtemittierendes Element zu Vergleichszwecken (ein vergleichendes lichtemittierendes Element 2) unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. Chemische Formeln der in diesem Beispiel verwendeten Materialien sind nachfolgend dargestellt.
    Figure DE112013002094B4_0001
    Figure DE112013002094B4_0002
    Figure DE112013002094B4_0003
    Figure DE112013002094B4_0004
  • Herstellungsverfahren des lichtemittierenden Elementes 1 und des lichtemittierenden Vergleichselementes 2 werden nachfolgend beschrieben.
  • (Lichtemittierendes Element 1)
  • Zunächst wurde ein Indium-Zinnoxid-Verbindung, welche Silicium oder Siliciumoxid enthielt (ITO-SiO2, im Folgenden als ITSO bezeichnet) durch ein Sputterverfahren über einem Substrat 1100 abgeschieden, so dass die erste Elektrode 1101 gebildet wurde. Es sollte festgehalten werden, dass das Zusammensetzungsverhältnis von In2O3 zu SnO2 und SiO2 in dem verwendeten Target 85:10:5 Gew.-% betrug. Die Dicke der ersten Elektrode 1101 wurde auf 110 nm eingestellt und die Elektrodenfläche betrug 2 mm × 2 mm. Hierbei ist die erste Elektrode 1101 eine Elektrode, welche als eine Anode des lichtemittierenden Elementes diente.
  • Nachfolgend wurde als Vorbehandlung zur Herstellung des lichtemittierenden Elementes auf dem Substrat 1100 eine UV-Ozonbehandlung für 370 Sekunden durchgeführt, nachdem eine Oberfläche des Substrats mit Wasser gewaschen wurde und das Substrat eine Stunde bei 200 °C erwärmt wurde.
  • Anschließend wurde das Substrat 1100 in eine Vakuumaufdampfeinrichtung überführt, in der Druck auf ca. 10-4 Pa verringert wurde und in einer Heizkammer der Vakuumaufdampfeinrichtung 30 Minuten im Vakuum bei 170 °C geheizt und dann wurde das Substrat 1100 für ungefähr 30 Minuten abgekühlt.
  • Danach wurde das Substrat 1100, auf welchem die erste Elektrode 1101 gebildet wurde, an einem Halter in der Vakuumaufdampfeinrichtung derart befestigt, dass eine Oberfläche des Substrats 1100, auf welcher die erste Elektrode 1101 gebildet wurde, nach unten ausgerichtet bereitgestellt war. Der Druck in der Vakuumaufdampfvorrichtung wurde auf ungefähr 10-4 Pa verringert. Anschließend wurde durch ein Aufdampfverfahren unter Verwendung von Widerstandserwärmung, 4,4',4"-(Benzol-1,3,5-triyl)tri(dibenzothiophen) (Abkürzung: DBT3P-II) und Molybdänoxid koaufgedampft, wodurch eine Lochinjektionsschicht 1111 gebildet wurde. Die Dicke der Lochinjektionsschicht 1111 wurde auf 40 nm eingestellt und das Gewichtsverhältnis von DBT3P-II (Abkürzung) zum Molybdänoxid wurde auf 4:2 (= DBT3P-II:Molybdänoxid) eingestellt.
  • Anschließend wurde 4-Phenyl-4'-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: BPAFLP) und 3-[N-(9-Phenylcarbazol-3-yl)-N-phenylamino]-9-phenylcarbazol (Abkürzung: PCzPCA1) auf die Lochinjektionsschicht 1111 durch Koaufdampfung abgeschieden, wodurch eine Lochtransportschicht 1112 gebildet wurde. Die Dicke der Lochtransportschicht 1112 wurde auf 20 nm eingestellt. Das Gewichtsverhältnis von BPAFLP (Abkürzung) zu PCzPCA1 (Abkürzung) wurde auf 0,5 bis 0,5 (= BPAFLP:PCzPCA1) eingestellt.
  • Es sollte festgehalten werden, dass BPAFLP (Abkürzung) eine vierte organische Verbindung und PCzPCA1 (Abkürzung) eine fünfte organische Verbindung in der Lochtransportschicht 1112 ist.
  • Anschließend wurden 2mDBTPDBq-II (Abkürzung), 4-Phenyl-4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamin (Abkürzung: PCBA1 BP) und (Acetylacetonato)bis(6-tert-butyl-4-phenylpyrimidinato)iridium(III) (Abkürzung: [Ir(tBuppm)2(acac)]) auf die Lochtransportschicht 1112 Koaufdampfung abgeschieden, wodurch eine erste lichtemittierende Schicht 1113 ausgebildet wurde. Hierbei wurde das Gewichtsverhältnis von 2mDBTPDBq-II (Abkürzung) zu PCBA1 BP (Abkürzung) und [Ir(tBuppm)2(acac)] (Abkürzung) auf 0,8:0,2:0,06 (= 2mDBTPDBq-II:PCBA1BP:[Ir(tBuppm)2(acac)]) eingestellt. Die Dicke der ersten lichtemittierenden Schicht 1113a wurde auf 20 nm eingestellt.
  • Es sollte festgehalten werden, dass in der ersten lichtemittierenden Schicht 1113a 2mDBTPDBq-II (Abkürzung) eine erste organische Verbindung (Wirtsmaterial) ist, PCBA1BP (Abkürzung) eine zweite organische Verbindung (Assistmaterial) ist und [Ir(tBuppm)2(acac)] (Abkürzung) eine dritte organische Verbindung (Gastmaterial) ist.
  • Anschließend wurden 2mDBTPDBq-II (Abkürzung), PCBA1 BP (Abkürzung) und [Ir(tBuppm)2(acac)] (Abkürzung) auf der ersten lichtemittierenden Schicht 1113a durch Co-Aufdampfung abgeschieden, wodurch eine zweite lichtemittierende Schicht 1113b gebildet wurde. Hierbei wurde das Gewichtsverhältnis von 2mDBTPDBq-II (Abkürzung) zu PCBA1BP (Abkürzung) und [Ir(tBuppm)2(acac)] (Abkürzung) auf 0,8:0,2:0,05 (= 2mDBTPDBq-II : PCBA1BP : [Ir(tBuppm)2(acac)]) eingestellt. Die Dicke der zweiten lichtemittierenden Schicht 1113b wurde auf 20 nm eingestellt.
  • Es sollte festgehalten warden, dass in der zweiten lichtemittierenden Schicht 1113b 2mDBTPDBq-II (Abkürzung) eine erste organische Verbindung (Wirtsmaterial) ist, PCBA1BP (Abkürzung) eine zweite organische Verbindung (Assistmaterial) ist und [Ir(tBuppm)2(acac)] (Abkürzung) eine dritte organische Verbindung (Gastmaterial) ist.
  • Nachfolgend wurde auf der zweiten lichtemittierenden Schicht 1113b 2mDBTPDBq-II (Abkürzung) mit einer Dicke von 10 nm abgeschieden, wodurch eine erste Elektronentransportschicht 1114a gebildet wurde.
  • Nachfolgend wurde auf der ersten Elektronentransportschicht 1114a ein Bathophenanthrolin (Abkürzung: BPhen) mit einer Dicke von 20 nm abgeschieden, wodurch eine zweite Elektronentransportschicht 1114b gebildet wurde.
  • Dann wurde Lithiumfluorid (LiF) mit einer Dicke von 1 nm auf der zweiten Elektronentransportschicht 1114b durch Aufdampfung abgeschieden, wodurch eine Elektroneninjektionsschicht 1115 gebildet wurde.
  • Zuletzt wurde Aluminium (Al) mit einer Dicke von 200 nm durch Aufdampfen als eine zweite Elektrode 1103, welche als eine Kathode diente, abgeschieden. Auf diese Weise wurde das lichtemittierende Element dieses Beispiels hergestellt.
  • Es sollte festgehalten werden, dass in allen vorstehenden Aufdampfschritten die Aufdampfung durch ein Widerstandserwärmungsverfahren durchgeführt wurde.
  • (Lichtemittierendes Vergleichselement 2)
  • Die Struktur des lichtemittierenden Vergleichselementes 2 ist die gleiche wie die des lichtemittierenden Elementes 1, mit Ausnahme einer Struktur der Lochtransportschicht 1112. Nur die unterschiedliche Struktur wird nachfolgend beschrieben.
  • Auf der Lochinjektionsschicht 1111 wurde BPAFLP (Abkürzung) durch Aufdampfung abgeschieden, wodurch die Lochtransportschicht 1112 gebildet wurde. Die Dicke der Lochtransportschicht 1112 wurde auf 20 nm eingestellt.
  • Die Tabelle 1 zeigt die Elementstrukturen des lichtemittierenden Elementes 1 und des lichtemittierenden Vergleichselementes 2, welche wie oben beschrieben erhalten wurden.
  • [Tabelle 1]
  • Figure DE112013002094B4_0005
  • Nachfolgend wurden die elektrochemischen Eigenschaften (HOMO-Niveaus und LUMO-Niveaus) der dünnen Schichten aus BPAFLP (Abkürzung) und PCzPCA1 (Abkürzung), welche in der Lochtransportschicht des lichtemittierenden Elementes 1 und des lichtemittierenden Vergleichselementes 2 in diesem Beispiel verwendet wurden und einer dünnen Schicht aus PCBA1 BP (Abkürzung), welche in der ersten lichtemittierenden Schicht und der zweiten lichtemittierenden Schicht des lichtemittierenden Elementes 1 und des lichtemittierenden Vergleichselementes 2 in diesem Beispiel verwendet wurde, gemessen (Messinstrument: AC-2, hergestellt von Riken Keiki Co., Ltd.). Es sollte festgehalten werden, dass die elektrochemischen Eigenschaften der dünnen Schichten, wie nachfolgend beschrieben, gemessen wurden.
  • Der Wert des HOMO-Niveaus wurde erhalten, indem ein Wert des Ionisationspotentials, gemessen mit einem Fotoelektronenspektrometer (AC-2, hergestellt von Riken Keiki Co., Ltd.) in Luft in einen negativen Wert umgewandelt wurde. Der Wert des LUMO-Niveaus wurde auf solch eine Weise erhalten, dass Werte auf dem Absorptionsspektrum jedes Films gemessen wurde und die Absorptionskante, welche aus dem Tauc-Plot unter der Annahme eines direkten Übergangs unter Verwendung der Daten auf dem Absorptionsspektrum erhalten wurde, wurde als eine optische Energielücke betrachtet und zu dem Wert des HOMO-Niveaus addiert.
  • Tabelle 2 zeigt die Messergebnisse der elektrochemischen Eigenschaften der dünnen Schichten. [Tabelle 2]
    [eV]
    HOMO-Niveau LUMO-Niveau Bg(ΔE)
    BPAFLP -5,63 -2,29 3,34
    PCzPCA1 -5,17 -2,26 2,91
    PCBA1BP -5.42 -2.21 3.21
  • Gemäß Tabelle 2 betrugen das HOMO-Niveau, LUMO-Niveau und die Bandlücke (Bg) von BPAFLP (Abkürzung) -5,63 eV, -2,29 eV und 3,34 eV, das HOMO-Niveau, LUMO-Niveau, und die Bandlücke (Bg) von PCzPCA1 (Abkürzung) betrugen -5,17 eV, -2,26 eV und 2,91 eV, und das HOMO-Niveau, LUMO-Niveau und die Bandlücke (Bg) von PCBA1BP (Abkürzung) betrugen -5,42 eV, -2,21 eV und 3,21 eV.
  • Tabelle 3 zeigt die Materialien und die HOMO-Niveaus der Lochtransportschicht und der lichtemittierenden Schicht (zweite organische Verbindung) des lichtemittierenden Elements 1 und des lichtemittierenden Vergleichselements 2 in diesem Beispiel gemäß der Tabelle 1 und der Tabelle 2. [Tabelle 3]
    Verbindungsname / HOMO-Niveau Lochtransportschicht Lichtemittierende Schicht (Zweite organische Verbindung)
    Lichtemittierendes Element 1 Verbindungsname (Abkürzung) BPAFLP PCzPCA1 PCBA1BP
    HOMO-Niveau [eV] -5,63 -5,17 -5,42
    Lichtemittierendes Vergleichselement 2 Verbindungsname (Abkürzung) BPAFLP - PCBA1BP
    HOMO-Niveau [eV] -5,63 - -5,42
  • Wie in Tabelle 3 dargestellt, wurde in der Lochtransportschicht des lichtemittierenden Elementes 1 dieses Beispiels BPAFLP (Abkürzung) als die vierte organische Verbindung mit einem HOMO-Niveau verwendet, welche dem von PCBA1BP (Abkürzung), welches die zweite organische Verbindung (Assistmaterial) ist, entspricht oder niedriger ist als dieses und PCzPCA1 (Abkürzung) wurde als die fünfte organische Verbindung verwendet, deren HOMO-Niveau höher ist als das von PCBA1BP (Abkürzung), welches die zweite organische Verbindung (Assistmaterial) ist. Im Gegensatz dazu wurde bei dem lichtemittierenden Vergleichselement 2 eine Art organischer Verbindung (BPAFLP (Abkürzung)) mit einem HOMO-Niveau, welches niedriger ist als das von PCBA1BP (Abkürzung), welches die zweite organische Verbindung (Assistmaterial) ist, oder diesem entspricht, verwendet.
  • In einem Handschuhfach, welcher eine Stickstoffatmosphäre enthielt, wurden das lichtemittierende Element 1 und das lichtemittierende Vergleichselement 2 jeweils mit einem Glassubstrat abgedichtet, so dass sie nicht der Luft ausgesetzt waren (d. h. ein Dichtungsmittel wurde auf eine Außenkante des Elementes aufgebracht und eine Wärmebehandlung wurde 1 Stunde bei 80 °C zum Zeitpunkt der Abdichtung durchgeführt). Anschließend wurden die Betriebseigenschaften der lichtemittierenden Elemente gemessen. Es sollte festgehalten werden, dass die Messung bei Raumtemperatur durchgeführt wurde (in der Atmosphäre, welche auf 25 °C gehalten wurde.
  • 14 zeigt die Leuchtdichte-Stromdichteeigenschaften des lichtemittierenden Elementes 1 und des lichtemittierenden Vergleichselementes 2. In 14 stellt die horizontale Achse die Stromdichte (mA/cm2) dar und die vertikale Achse stellt die Leuchtdichte (cd/m2) dar. 15 zeigt die Leuchtdichte-Spannungs-Eigenschaften des lichtemittierenden Elements 1 und des lichtemittierenden Vergleichselementes 2. In 15 stellt die horizontale Achse die Spannung (V) dar, und die vertikale Achse stellt die Leuchtdichte (cd/m2) dar. 16 zeigt die Stromeffizienz-Leuchtdichteeigenschaften des lichtemittierenden Elements 1 und des lichtemittierenden Vergleichselementes 2 dar. In 16 stellt die horizontale Achse die Leuchtdichte (cd/m2) dar und die vertikale Achse stellt die Stromeffizienz (cd/A) dar. 17 zeigt die Strom-Spannungs-eigenschaften des lichtemittierenden Elements 1 und des lichtemittierenden Vergleichselements 2. In 17 stellt die horizontale Achse die Spannung (V) dar und die vertikale Achse stellt den Strom (mA) dar. 18 zeigt das Emissionsspektrum des lichtemittierenden Elementes 1 und des lichtemittierenden Vergleichselementes 2. In 18 stellt die horizontale Achse die Wellenlänge (nm) dar und die vertikale Achse stellt die Lichtemissionsintensität (willkürliche Einheit) dar. Es sollte festgehalten werden, dass in 18 die Daten der lichtemittierenden Elemente sich im Wesentlichen miteinander überlappen. 19 zeigt die Leistungseffizienz (Im/W) Leuchtdichteeigenschaften des lichtemittierenden Elements 1 und des lichtemittierenden Vergleichselementes 2.
  • Wie in 19 dargestellt, beträgt die Leistungseffizienz des lichtemittierenden Elements 1 bei einer Leuchtdichte von ungefähr 1000 cd/m2 105 (Im/W) und die Leistungseffizienz des lichtemittierenden Vergleichselementes 2 bei einer Leuchtdichte von ungefähr 1000 cd/m2 93 (Im/W). Daher ist die Leistungseffizienz des lichtemittierenden Elements einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung höher als die des lichtemittierenden Vergleichselements 2 um 12 (Im/W).
  • Des Weiteren zeigt Tabelle 4 die Spannung (V), Stromdichte (mA/cm2), CIE-Chromatizitätskoordinaten (x, y), Stromausbeute (cd/A) und externe Quanteneffizienz (%) jedes lichtemittierenden Elementes bei einer Leuchtdichte von ungefähr 1000 cd/m2. [Tabelle 4]
    Spannung (V) Stromdichte (mA/cm2) CIE-Chormatizitätskoordinaten Leuchtdichte (cd/m2) Stromausbeute (cd/A) Externe Quanten effizienz (%)
    x y
    Licht emittierendes Element 1 2,6 1,3 0,43 0,56 1112 87 24
    Licht emittierendes Vergleichselement 2 2,9 1,2 0,43 0,56 1037 85 24
  • Wie in Tabelle 4 dargestellt, betragen die CIE-Chromatizitätskoordinaten (x, y) des lichtemittierenden Elementes 1 bei einer Leuchtdichte von 1112 cd/m2 (0,43, 0,56) und die CIE-Chromatizitätskoordinaten (x, y) des lichtemittierenden Vergleichselementes 2 bei einer Leuchtdichte von 1037 cd/m2 (0,43, 0,56).
  • Die Spannung und die Stromausbeute des lichtemittierenden Elementes 1 betragen bei einer Leuchtdichte von 1112 cd/m2 2,6 V und 87 cd/A. Die Spannung und Stromausbeute des lichtemittierenden Vergleichselementes 2 betragen bei einer Leuchtdichte von 1037 cd/m2 2,9 V und 85 cd/A.
  • Daher ist die Spannung des lichtemittierenden Elementes 1, welches eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, um 0,3 V niedriger als die des lichtemittierenden Vergleichselementes 2, und die Stromausbeute des lichtemittierenden Elementes 1 entspricht der des lichtemittierenden Vergleichselementes 2 oder ist höher als diese. Des Weiteren ist, wie in 17 dargestellt, die Einschaltspannung des lichtemittierenden Elementes 1 niedriger als die des lichtemittierenden Vergleichselementes 2.
  • Wie oben beschrieben, enthält in dem lichtemittierenenden Element einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Lochtransportschicht die vierte organische Verbindung, deren HOMO-Niveau niedriger ist als das der zweiten organischen Verbindung mit einer Lochtransporteigenschaft, welche in der lichtemittierenden Schicht verwendet wird, oder entspricht diesem, und die fünfte organische Verbindung, deren HOMO-Niveau höher ist als das der zweiten organischen Verbindung. Durch solch eine Struktur kann die Ansteuerspannung des lichtemittierenden Elementes verringert werden und die Stromausbeute kann erhöht werden.
  • Es sollte festgehalten werden, dass eine PL-Peakwellenlänge der Dünnschicht der ersten organischen Verbindung (2mDBTPDBq-II), welche in der lichtemittierenden Schicht (des lichtemittierenden Elementes 1) in diesem Beispiel verwendet wird, 426 nm beträgt, eine PL-Peakwellenlänge der zweiten organischen Verbindung (PCBA1BP) beträgt 416 nm und eine PL-Peakwellenlänge eines Films einer Mischung dieser organischen Verbindungen beträgt 519 nm, was zeigt, dass die Wellenlänge zu der Seite der längeren Wellenlänge verschoben wird. Daher bildet die Kombination dieser zwei Arten organischer Verbindungen einen Exciplex.
  • Wie oben beschrieben, ist in dem lichtemittierenden Element 1 die fünfte organische Verbindung (PCzPCA1), deren HOMO-Niveau höher ist als das der zweiten organischen Verbindung (PCBA1BP), welches zu der Bildung eines Exciplex in der lichtemittierenden Schicht beiträgt, zu der Lochtransportschicht zugegeben; daher kann die Einschaltspannung des lichtemittierenden Elementes 1 niedriger sein als die des lichtemittierenden Vergleichselementes 2, zu welchem die fünfte organische Verbindung nicht zugegeben wird.
  • Es sollte festgehalten werden, dass, wenn PCzPCA1 anstelle von PCBA1BP als die zweite organische Verbindung zu der lichtemittierenden Schicht zugegeben wird, die Einschaltspannung verringert werden kann, wie im Fall des lichtemittierenden Elementes 1. PCzPCA1 weist jedoch ein HOMO-Niveau auf, welches höher ist als das von PCBA1BP; daher beträgt eine Emissionswellenlänge eines Exciplexes, gebildet durch die erste organische Verbindung (2mDBTPDBq-II) und PCzPCA1 571 nm, was an der Seite der längeren Wellenlänge angeordnet im Vergleich zu dem Fall, dass PCBA1BP verwendet wird (519 nm). Daher wird in dem Fall, dass ein grünes Phosphoreszenzmaterial in der lichtemittierenden Schicht wie in diesem Beispiel verwendet wird, das grüne Phosphoreszenzmaterial nicht einfach angeregt, was zu einer Verringerung der Emissionseffizienz (externe Quanteneffizienz) führt. Im Gegensatz dazu weist die vorliegende Erfindung (das lichtemittierende Element 1) solch ein Problem nicht auf. In anderen Worten ist die Struktur einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besonders wirksam bei der Verringerung der Spannung eines lichtemittierenden Elementes, welches grünes oder blaues Licht emittiert, wobei die Energielücke groß ist (d. h. die Einschaltspannung ist im Prinzip hoch), ohne die Emissionseffizienz zu verringern.
  • (Referenzbeispiel 1)
  • Ein Synthesebeispiel von (Acetylacetonato)bis(6-tert-butyl-4-phenylpyrimidinato)iridium(III) (Abkürzung: [Ir(tBuppm)2(acac)]), welches in dem obigen Beispiel verwendet wird, wird im Einzelnen beschrieben. Die Struktur von [Ir(tBuppm)2(acac)] wird nachfolgend dargestellt.
    Figure DE112013002094B4_0006
  • <Schritt 1: Herstellung von 4-tert-Butyl-6-phenylpyrimidin (Abkürzung: HtBuppm)>
  • Zunächst wurden 22,5 g 4,4-Dimethyl-1-phenylpentan-1,3-dion und 50 g Formamid in einen Rundkolben gegeben, der mit einem Rücklaufrohr ausgestattet war, und die Luft in dem Kolben wurde durch Stickstoff ersetzt. Dieser Reaktionsbehälter wurde erwärmt, so dass die reagierte Lösung für 5 Stunden refluxiert wurde. Anschließend wurde diese Lösung in eine wässrige Natriumhydroxidlösung geschüttet und eine organische Schicht wurde mit Dichlormethan extrahiert. Die erhaltene organische Schicht wurde mit Wasser und gesättigter Salzlösung gewaschen und mit Magnesiumsulfat getrocknet. Die Lösung, welche getrocknet wurde, wurde gefiltert. Das Lösungsmittel dieser Lösung wurde abdestilliert und der erhaltene Rückstand durch Kieselgel-Säulenchromatografie unter Verwendung von Hexan und Ethylacetat als Fließmittel in einem Volumenverhältnis von 10:1 gereinigt, so dass ein Pyrimidinderivat HtBuppm (farblose ölige Substanz, Ausbeute 14%) erhalten wurde. Das Syntheseschema des Schritts 1 ist nachfolgend in (a-1) dargestellt
    Figure DE112013002094B4_0007
  • <Schritt 2: Herstellung von Di-µ-chlor-bis[bis(6-tert-butyl-4-phenylpyrimidinato)iridium(III)] (Abkürzung: [Ir(tBuppm)2Cl]2>
  • Nachfolgend wurden 15 ml 2-Ethoxyethanol, 5 ml Wasser, 1,49 g HtBuppm, welches in Schritt 1 erhalten wurde, und 1,04 g Iridiumchloridhydrat (IrCl3 × H2O) in einen Rundkolben, welcher mit einem Rücklaufrohr ausgestattet war, eingeführt und die Luft in dem Kolben wurde durch Argon ersetzt. Anschließend wurde eine Bestrahlung mit Mikrowellen (2,45 GHz, 100 W) für 1 Stunde durchgeführt, um eine Reaktion zu erzielen. Das Lösungsmittel wurde abdestilliert und der erhaltene Rückstand wurde abgenutscht und mit Ethanol gewaschen, um einen dinuklearen Komplex [Ir(tBuppm)2Cl]2 (gelbgrünes Pulver, Ausbeute 73%) zu erhalten. Ein Syntheseschema von Schritt 2 ist nachfolgend in (a-2) dargestellt.
    Figure DE112013002094B4_0008
    Figure DE112013002094B4_0009
  • <Schritt 3: Herstellung von (Acetylacetonato)bis(6-tert-butyl-4-phenylpyrimidinato)iridium(III) (Abkürzung: [Ir(tBuppm)2(acac)])>
  • Des Weiteren wurden 40 ml 2-Ethoxyethanol, 1,61 g des dinuklearen Komplexes [Ir(tBuppm)2Cl]2, welcher in Schritt 2 erhalten wurde, 0,36 g Acetylaceton und 1,27 g Natriumcarbonat in einen Rundkolben, welcher mit einem Rücklaufrohr ausgestattet war, eingeführt und die Luft in dem Kolben durch Argon ersetzt. Anschließend wurde eine Bestrahlung mit Mikrowellen (2,45 GHz, 100 W) für 1 Stunde durchgeführt, um eine Reaktion zu erzielen. Das Lösungsmittel wurde abdestilliert und der erhaltene Rückstand wurde mit Ethanol abgenutscht und mit Wasser und Ethanol gewaschen. Dieser Feststoff wurde in Dichlormethan aufgelöst und die Mischung wurde durch ein Filterhilfsmittel filtriert, bei welchem Celite (hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Katalog Nr. 531-16855), Aluminiumoxid und Celite in dieser Reihenfolge aufeinander gestapelt waren. Das Lösungsmittel wurde abdestilliert und der erhaltene Feststoff wurde mit einem gemischten Lösungsmittel aus Dichlormethan und Hexan rekristallisiert, so dass die gewünschte Substanz als gelbes Pulver (Ausbeute 68%) erhalten wurde. Ein Syntheseschema von Schritt 3 ist nachfolgend in (a-3) dargestellt.
    Figure DE112013002094B4_0010
    Figure DE112013002094B4_0011
  • Es sollte festgehalten werden, dass die durch das obige Syntheseverfahren erhaltene Verbindung durch ein Kernspinresonanzspektroskopie (1H-NMR)-Verfahren gemessen wurde. Die Messergebnisse zeigen, dass [Ir(tBuppm)2(acac)] (Abkürzung) erhalten wurde.
  • Die 1H-NMR-Werte der erhaltenen Substanz waren wie folgt: 1H-NMR. δ (CDCl3): 1,50 (s, 18H), 1,79 (s, 6H), 5,26 (s, 1H), 6,33 (d, 2H), 6,77 (t, 2H), 6,85 (t, 2H), 7,70 (d, 2H), 7,76 (s, 2H), 9,02 (s, 2H).
  • (Referenzbeispiel 2)
  • Die T1-Niveaus von 2mDBTPDBq-II (Abkürzung), PCBA1BP (Abkürzung) und BPAFLP (Abkürzung), welche in den lichtemittierenden Elementen der obigen Beispiele verwendet wurden, wurden gemessen. Es wird festgehalten, dass das T1-Niveau auf solch eine Weise gemessen wurde, dass die Phosphoreszenzemission jeder Substanz gemessen wurde und eine Phosphoreszenzemissionswellenlänge in Elektronenvolt umgewandelt wurde. Bei der Messung wurde jede Substanz mit Anregungslicht mit einer Wellenlänge von 325 nm bestrahlt und die Messtemperatur betrug 10 K. Es sollte festgehalten werden, dass beim Messen eines Energieniveaus die Berechnung von Absorptionswellenlänge genauer ist, als die Berechnung von einer Emissionswellenlänge. Hierbei war die Absorption jedes der T1-Niveaus jedoch extrem niedrig und schwierig zu messen, daher wurde jedes der T1-Niveaus durch Messen einer Peakwellenlänge gemessen, die an der Seite der kürzesten Wellenlänge in einem Phosphoreszenzspektrum angeordnet war. Aus diesem Grund können einige Fehler in den gemessenen Werten vorhanden sein.
  • 20, 21 und 22 zeigen die gemessene Phosphoreszenz von 2mDBTPDBq-II (Abkürzung), gemessene Phosphoreszenz von PCBA1BP (Abkürzung) und gemessene Phosphoreszenz von BPAFLP (Abkürzung). Tabelle 5 zeigt die Messergebnisse. Aus diesen Ergebnissen wird deutlich, dass das T1-Niveau von BPAFLP (Abkürzung), welches in der Lochtransportschicht verwendet wurde und der vierten organischen Verbindung entspricht, höher ist als die T1-Niveaus von 2mDBTPDBq-II (Abkürzung), welches als die erste organische Verbindung in dem obigen Beispiel verwendet wurde, und von PCBA1BP (Abkürzung), welches als die zweite organische Verbindung in dem obigen Beispiel verwendet wurde. [Tabelle 5]
    Verbindungsname Phosphoreszenz emissionswellenlänge T1-Niveau (eV)
    (nm)
    2mDBTPDBq-II (Abkürzung) 516 2,40
    PCBA1BP (Abkürzung) 504 2,46
    BPAFLP (Abkürzung) 497 2,49
  • Bezugszeichenliste
  • 100: Substrat, 101: erste Elektrode, 103: zweite Elektrode, 111: Lochinjektionsschicht, 112: Lochtransportschicht, 112a: Lochtransportschicht, 112b: Lochtransportschicht, 112c: Lochtransportschicht, 113: lichtemittierende Schicht, 114: Elektronentransportschicht, 115: Elektroneninjektionsschicht, 120: erste organische Verbindung, 122: zweite organische Verbindung, 124: dritte organische Verbindung, 126: vierte organische Verbindung, 128: fünfte organische Verbindung, 301: erste Elektrode, 303: zweite Elektrode, 311: erste lichtemittierende Schicht, 312: zweite lichtemittierende Schicht, 313: Ladungserzeugungsschicht, 450R: erstes lichtemittierendes Element, 450G: zweites lichtemittierendes Element, 450B: drittes lichtemittierendes Element, 451: reflektierende Elektrode, 452: semidurchlässige und semireflektierende Elektrode, 453a: erste transparente leitfähige Schicht, 453b: zweite transparente leitfähige Schicht, 454: lichtemittierende Schicht, 454B: erste lichtemittierende Schicht, 454G: zweite lichtemittierende Schicht, 454R: dritte lichtemittierende Schicht, 455: EL-Schicht, 501: Elementsubstrat, 502: Pixelbereich, 503: Treiberschaltungsbereich, 504: Treiberschaltungsbereich, 505: Dichtungsmittel, 506: Dichtungssubstrat, 507: Verdrahtung, 508: FPC, 509: n-Kanal-TFT, 510: p-Kanal-TFT, 511: Switching-TFT, 512: Stromsteuerungs-TFT, 513: erste Elektrode, 514: Isolator, 515: EL-Schicht, 516: zweite Elektrode, 517: lichtemittierendes Element, 518: Raum, 611: Gehäuse, 612: Träger, 613: Displaybereich, 614: Lautsprecherbereich, 615: Video-Inputanschluss, 621: Hauptkörper, 622: Gehäuse, 623: Displaybereich, 624: Keyboard, 625: externer Verbindungsanschluss, 626: Zeigevorrichtung, 631: Hauptkörper, 632: Gehäuse, 633: Displaybereich, 634: Audio-Inputbereich, 635: Audio-Outputbereich, 636: Bedienungstaste, 637: externer Verbindungsanschluss, 638: Antenne, 641: Hauptkörper, 642: Displaybereich, 643: Gehäuse, 644: externer Verbindungsanschluss, 645: Fernbedienung empfangender Bereich, 646: bildempfangender Bereich, 647: Batterie, 648: Audio-Inputbereich, 649: Bedientaste, 650: Augenbereich, 701: Gehäuse, 702: Flüssigkristallpanel, 703: Hintergrundbeleuchtung, 704: Gehäuse, 705: Antriebs-IC, 706: Terminal, 801: Gehäuse, 802: Lichtquelle, 901: Beleuchtungsvorrichtung, 902 Fernseher, 1100: Substrat, 1101: erste Elektrode, 1103: zweite Elektrode, 1111: Lochinjektionsschicht, 1112: Lochtransportschicht, 1113a: erste lichtemittierende Schicht, 1113b: zweite lichtemittierende Schicht, 1114a: erste Elektronentransportschicht, 1114b: zweite Elektronentransportschicht, 1115: Elektroneninjektionsschicht, 5000: portables Terminal, 5001: Gehäuse, 5003: Displaybereich, 5005: Ein/Aus-Schalter, 5007: vordere Kamera, 5009: hintere Kamera, 5011: externer Verbindungsanschluss 5013: externer Verbindungsanschluss 5015: Icon, 6000: portables Terminal, 6001: Gehäuse, 6003: Gehäuse, 6005: Scharnierbereich, 6007: Displaybereich, 6009: Displaybereich, 6011: An/Aus-Schalter, 6013: Kamera, 6015: Kamera, 6017: Text-Icon, 6019: Icon und 6021: Keyboard.

Claims (14)

  1. Lichtemittierendes Element, umfassend: eine Lochtransportschicht; und eine lichtemittierende Schicht auf der Lochtransportschicht, wobei die lichtemittierende Schicht eine erste organische Verbindung mit einer Elektronentransporteigenschaft, eine zweite organische Verbindung mit einer Lochtransporteigenschaft und eine dritte organische Verbindung, welche eine Triplettanregungsenergie in Lichtemission umwandelt, umfasst, wobei eine Kombination der ersten organischen Verbindung und der zweiten organischen Verbindung einen Exciplex bildet, wobei die Lochtransportschicht eine vierte organische Verbindung und eine fünfte organische Verbindung umfasst, wobei das HOMO-Niveau der vierten organischen Verbindung niedriger ist als das HOMO-Niveau der zweiten organischen Verbindung oder diesem entspricht, und wobei das HOMO-Niveau der fünften organischen Verbindung höher ist als das HOMO-Niveau der zweiten organischen Verbindung.
  2. Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, wobei das T1-Niveau der vierten organischen Verbindung höher ist als das T1-Niveau der ersten organischen Verbindung.
  3. Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, wobei das T1-Niveau der vierten organischen Verbindung höher ist als das T1-Niveau der zweiten organischen Verbindung.
  4. Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, wobei die erste organische Verbindung eine π-Elektronen-arme heteroaromatische Verbindung ist, wobei die zweite organische Verbindung, die vierte organische Verbindung und die fünfte organische Verbindung π-Elektronen-reiche heteroaromatische Verbindungen oder aromatische Aminverbindungen sind, und wobei die dritte organische Verbindung eine phosphoreszierende Verbindung ist.
  5. Lichtemittierende Vorrichtung, umfassend das lichtemittierende Element nach Anspruch 1.
  6. Elektronisches Gerät, umfassend die lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 5.
  7. Beleuchtungsvorrichtung, umfassend die lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 5.
  8. Lichtemittierendes Element, umfassend: eine Lochinjektionsschicht; eine Lochtransportschicht auf der Lochinjektionsschicht; eine lichtemittierende Schicht auf der Lochtransportschicht; eine Elektronentransportschicht auf der lichtemittierenden Schicht; und eine Elektroneninjektionsschicht auf der Elektronentransportschicht, wobei die lichtemittierende Schicht eine erste organische Verbindung mit einer Elektronentransporteigenschaft, eine zweite organische Verbindung mit einer Lochtransporteigenschaft und eine dritte organische Verbindung, welche eine Triplettanregungsenergie in Lichtemission umwandelt, umfasst, wobei eine Kombination der ersten organischen Verbindung und der zweiten organischen Verbindung einen Exciplex bildet, wobei die Lochtransportschicht eine vierte organische Verbindung und eine fünfte organische Verbindung umfasst, wobei das HOMO-Niveau der vierten organischen Verbindung niedriger ist als das HOMO-Niveau der zweiten organischen Verbindung oder diesem entspricht, und wobei das HOMO-Niveau der fünften organischen Verbindung höher ist als das HOMO-Niveau der zweiten organischen Verbindung.
  9. Lichtemittierendes Element nach Anspruch 8, wobei das T1-Niveau der vierten organischen Verbindung höher ist als das T1-Niveau der ersten organischen Verbindung.
  10. Lichtemittierendes Element nach Anspruch 8, wobei das T1-Niveau der vierten organischen Verbindung höher ist als das T1-Niveau der zweiten organischen Verbindung.
  11. Lichtemittierendes Element nach Anspruch 8, wobei die erste organische Verbindung eine π-Elektronen-arme heteroaromatische Verbindung ist, wobei die zweite organische Verbindung, die vierte organische Verbindung und die fünfte organische Verbindung π-Elektronen-reiche heteroaromatische Verbindungen oder aromatische Aminverbindungen sind, und wobei die dritte organische Verbindung eine phosphoreszierende Verbindung ist.
  12. Lichtemittierende Vorrichtung, umfassend das lichtemittierende Element nach Anspruch 8.
  13. Elektronisches Gerät, umfassend die lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 12.
  14. Beleuchtungsvorrichtung, umfassend die lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 12.
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