JP7337369B2 - Organic light emitting device, laminate and light emitting method - Google Patents

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Description

本発明は、励起子生成効率が高い積層体およびその積層体を用いた有機発光素子に関する。また本発明は、発光方法にも関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laminate having high exciton generation efficiency and an organic light-emitting device using the laminate. The invention also relates to a lighting method.

有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)は、有機発光層を電流励起することで生成した励起子の放射失活により発光する有機発光素子である。ここで、電流励起では、スピン統計則に従って、一重項励起子と三重項励起子が25%:75%の確率で生成するが、励起三重項状態から基底一重項状態への放射失活は本来禁制遷移である。そのため、通常の有機発光材料では、三重項励起子は放射失活する前に熱失活し、25%の確率で生成した一重項励起子しか発光に利用できないために、発光効率の向上に限界があった。
そこで、このような発光効率の限界を破るべく、発光材料の研究が精力的に進められた結果、三重項励起子を発光に利用できるりん光材料や、三重項励起子を一重項励起子に変換して発光に利用できる熱活性型遅延蛍光材料(TADF)が開発され、電流励起により生成した一重項励起子および三重項励起子を100%の効率で光へ変換することが可能になっている。
An organic electroluminescence device (organic EL device) is an organic light-emitting device that emits light by radiative deactivation of excitons generated by current-exciting an organic light-emitting layer. Here, in current excitation, singlet excitons and triplet excitons are generated with a probability of 25%:75% according to the spin statistical law, but the radiative deactivation from the excited triplet state to the ground singlet state is originally This is a forbidden transition. Therefore, in ordinary organic light-emitting materials, triplet excitons are thermally deactivated before they are deactivated by radiation, and only singlet excitons generated with a probability of 25% can be used for light emission. was there.
As a result of vigorous research into light-emitting materials in order to break through the limits of such luminous efficiency, phosphorescent materials that can use triplet excitons for light emission, and triplet excitons that can be converted into singlet excitons have been developed. A thermally activated delayed fluorescence material (TADF) has been developed that can be used for light emission after conversion, and it has become possible to convert singlet and triplet excitons generated by current excitation into light with 100% efficiency. there is

ところで、上記のりん光材料や熱活性型遅延蛍光材料であっても、励起子生成効率は100%が上限であり、それが有機EL素子の発光効率の上限も決めることになっている。その一方で、励起一重項状態に励起された後、その一重項励起子が2つの三重項励起子に分裂する「一重項分裂材料」に関する研究が進められ、一重項分裂材料を発光層のホスト材料に利用することで励起子生成効率を100%超とした有機EL素子も提案されている(特許文献1参照)。 By the way, even with the phosphorescent materials and thermally activated delayed fluorescent materials, the upper limit of the exciton generation efficiency is 100%, which also determines the upper limit of the luminous efficiency of the organic EL element. On the other hand, research has progressed on “singlet fission materials,” in which the singlet exciton splits into two triplet excitons after being excited to an excited singlet state, and the singlet fission material is used as the host of the light-emitting layer. An organic EL device having an exciton generation efficiency of more than 100% by using it as a material has also been proposed (see Patent Document 1).

国際公開2019/022120号WO2019/022120

上記のように一重項分裂材料を利用した有機EL素子が提案されている。この有機EL素子では、具体的には、一重項励起子と三重項励起子が25%:75%の確率で生成した後、一重項励起子が2つの三重項励起子に分裂するため、理論上125%の三重項励起子が生成することになる。125%の励起子生成効率は、一重項分裂材料を用いない場合に比べれば大きく向上しているものの、一重項分裂材料を発光層に混ぜただけの簡単な構成によるものであり、さらなる工夫により、より大きな励起子生成効率が得られることが考えられた。 As described above, an organic EL device using a singlet splitting material has been proposed. Specifically, in this organic EL device, after a singlet exciton and a triplet exciton are generated with a probability of 25%:75%, the singlet exciton splits into two triplet excitons. The top 125% of triplet excitons will be generated. Although the exciton generation efficiency of 125% is greatly improved compared to the case where the singlet fission material is not used, it is due to the simple structure in which the singlet fission material is mixed in the light emitting layer. , it was thought that a higher exciton generation efficiency could be obtained.

このような状況下において本発明者らは、励起子生成効率の理論限界値がより高いメカニズムを開発して、有機発光素子の発光効率を飛躍的に高めることを目的として鋭意検討を進めた。 Under such circumstances, the present inventors have made intensive investigations with the aim of developing a mechanism with a higher theoretical limit value for exciton generation efficiency and dramatically increasing the luminous efficiency of an organic light-emitting device.

鋭意検討を進めた結果、本発明者らは、逆項間交差と一重項分裂現象を組み合わせるというアイディアを得た。すなわち、電流励起により一重項励起子と三重項励起子が25%:75%の確率で生成した後、生成した三重項励起子を逆項間交差によりすべて一重項励起子に変換してから一重項励起子を分裂させれば、理論上は200%の三重項励起子の生成が可能となるという斬新な機構を着想した。本発明は、このような着想に基づいて提案されたものであり、具体的に以下の構成を有する。 As a result of intensive studies, the present inventors came up with the idea of combining reverse intersystem crossing and singlet fission phenomena. That is, after singlet excitons and triplet excitons are generated with a probability of 25%:75% by current excitation, all the generated triplet excitons are converted to singlet excitons by reverse intersystem crossing, and then singlet excitons We conceived of a novel mechanism in which 200% of triplet excitons can be generated theoretically by splitting term excitons. The present invention has been proposed based on such an idea, and specifically has the following configuration.

[1] 三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料と、一重項分裂材料とを含む有機発光素子。
[2] 前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料における三重項励起子のエネルギーが前記一重項分裂材料へ直接移動するのを抑制する手段を備えた、[1]に記載の有機発光素子。
[3] 前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料の最低励起一重項エネルギー準位(ES1)と最低励起三重項エネルギー準位(ET1)の差ΔESTが0.3eV以下である、[1]または[2]に記載の有機発光素子。
[4] 三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料を含む励起子生成層、ブロック層、および、一重項分裂材料を含む一重項分裂層を順に積層した構造を有する、[1]~[3]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[5] 前記一重項分裂層が発光材料を含む、[4]に記載の有機発光素子。
[6] 前記発光材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1が、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1よりも0.2eV以上高い、[5]に記載の有機発光素子。
[7] 前記発光材料がりん光材料である、[5]または[6]に記載の有機発光素子。
[8] 前記発光材料がランタニドを中心金属とする金属錯体である、[5]~[7]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[9] 前記ブロック層の厚みが2~10nmである、[4]~[8]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[10] 前記ブロック層の材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1が、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1よりも0.2eV以上高い、[4]~[9]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[11] 前記ブロック層の材料の最低励起三重項エネルギー準位ET1が、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料の最低励起三重項エネルギー準位ET1よりも0.2eV以上高い、[4]~[10]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[12] 前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料が遅延蛍光材料である、[1]~[11]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[13] 前記一重項分裂層として第1の一重項分裂層および第2の一重項分裂層を有し、前記ブロック層として第1のブロック層および第2のブロック層を有し、前記第1の一重項分裂層、前記第1のブロック層、前記励起子生成層、前記第2のブロック層、および、前記第2の一重項分裂層を順に積層した構造を有する、[4]~[12]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[14] 前記第1のブロック層が正孔輸送性を有する材料を含み、前記第2のブロック層が電子輸送性を有する材料を含む、[13]に記載の有機発光素子。
[15] 前記第1のブロック層が、窒素原子で結合する置換基で少なくとも1つの水素原子が置換された芳香環を有する化合物を含み、前記第2のブロック層が、少なくとも1つの窒素原子を環員として含む芳香族ヘテロ六員環を有する化合物を含む、[13]または[14]に記載の有機発光素子。
[16] 陽極および陰極と、前記陽極と前記陰極の間に配置され、前記陽極側から順に、第1の一重項分裂層、第1のブロック層、励起子生成層、第2のブロック層、および、第2の一重項分裂層を順に積層した構造を有する積層体を含み、前記第1のブロック層が正孔輸送性を有する材料を含み、前記第2のブロック層が電子輸送性を有する材料を含む、[1]~[15]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[17] 有機エレクトロルミネッセンス素子である、[1]~[16]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[18] 三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料を含む励起子生成層、ブロック層、および、一重項分裂材料を含む一重項分裂層を順に積層した構造を有する積層体。
[19] 三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料を電流励起し、
電流励起と逆項間交差により生成した一重項励起子のエネルギーを一重項分裂材料に移動させて、一重項分裂材料の一重項励起子を生成し、一重項分裂材料の一重項励起子を分裂させることを含む発光方法。
[1] An organic light emitting device comprising a material capable of converting triplet excitons into singlet excitons and a singlet fission material.
[2] comprising means for suppressing the energy of triplet excitons in the material capable of converting triplet excitons to singlet excitons from directly transferring to the singlet fission material, [1] 3. The organic light-emitting device according to .
[3] The difference ΔE ST between the lowest excited singlet energy level (E S1 ) and the lowest excited triplet energy level (E T1 ) of the material capable of converting triplet excitons to singlet excitons is The organic light-emitting device according to [1] or [2], which is 0.3 eV or less.
[4] having a structure in which an exciton generation layer containing a material capable of converting triplet excitons into singlet excitons, a block layer, and a singlet fission layer containing a singlet fission material are stacked in this order; The organic light-emitting device according to any one of [1] to [3].
[5] The organic light-emitting device according to [4], wherein the singlet splitting layer comprises a light-emitting material.
[6] The lowest excited singlet energy level E S1 of the luminescent material is 0.2 eV higher than the lowest excited singlet energy level E S1 of the material capable of converting triplet excitons into singlet excitons. The organic light-emitting device according to [5], which is higher than above.
[7] The organic light-emitting device according to [5] or [6], wherein the light-emitting material is a phosphorescent material.
[8] The organic light-emitting device according to any one of [5] to [7], wherein the light-emitting material is a metal complex having a lanthanide as a central metal.
[9] The organic light emitting device according to any one of [4] to [8], wherein the blocking layer has a thickness of 2 to 10 nm.
[10] the lowest excited singlet energy level E S1 of the material of the blocking layer is 0 lower than the lowest excited singlet energy level E S1 of the material capable of converting triplet excitons into singlet excitons; The organic light-emitting device according to any one of [4] to [9], which is higher than .2 eV.
[11] the lowest excited triplet energy level ET1 of the material of the blocking layer is 0 lower than the lowest excited triplet energy level ET1 of the material capable of converting triplet excitons into singlet excitons; .2 eV or higher, the organic light-emitting device according to any one of [4] to [10].
[12] The organic light-emitting device according to any one of [1] to [11], wherein the material capable of converting triplet excitons into singlet excitons is a delayed fluorescence material.
[13] The singlet splitting layer has a first singlet splitting layer and a second singlet splitting layer, the block layer has a first block layer and a second block layer, and [4] to [12], having a structure in which the singlet splitting layer, the first blocking layer, the exciton generation layer, the second blocking layer, and the second singlet splitting layer of ] The organic light-emitting device according to any one of the above.
[14] The organic light-emitting device according to [13], wherein the first blocking layer contains a hole-transporting material, and the second blocking layer contains an electron-transporting material.
[15] The first blocking layer contains a compound having an aromatic ring in which at least one hydrogen atom is substituted with a substituent bonded to a nitrogen atom, and the second blocking layer contains at least one nitrogen atom. The organic light-emitting device according to [13] or [14], which contains a compound having an aromatic hetero six-membered ring as a ring member.
[16] an anode and a cathode, and a first singlet splitting layer, a first blocking layer, an exciton generation layer, a second blocking layer disposed between the anode and the cathode, in this order from the anode side; and a laminate having a structure in which second singlet splitting layers are stacked in order, wherein the first block layer contains a material having a hole-transport property, and the second block layer has an electron-transport property. The organic light-emitting device according to any one of [1] to [15], comprising a material.
[17] The organic light-emitting device according to any one of [1] to [16], which is an organic electroluminescent device.
[18] A stack having a structure in which an exciton generation layer containing a material capable of converting triplet excitons into singlet excitons, a block layer, and a singlet fission layer containing a singlet fission material are stacked in this order body.
[19] current excitation of a material capable of converting triplet excitons to singlet excitons;
The energy of the singlet excitons generated by current excitation and reverse intersystem crossing is transferred to the singlet fission material to generate singlet excitons of the singlet fission material and split the singlet excitons of the singlet fission material. A lighting method comprising:

本発明の有機発光素子と発光方法は、励起子生成効率の理論限界値が200%であり極めて高い。そのため、本発明を利用すれば、飛躍的に高い発光効率を実現することが可能である。 The organic light-emitting device and light-emitting method of the present invention have a theoretical limit of 200% for exciton generation efficiency, which is extremely high. Therefore, by using the present invention, it is possible to realize a dramatically high luminous efficiency.

本発明の積層体の励起子生成メカニズムおよび発光メカニズムを説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the exciton generation mechanism and the light emission mechanism of the laminate of the present invention. ブロック層を形成した本発明の積層体の励起子生成メカニズムおよび発光メカニズムを説明するための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the exciton generation mechanism and the light emission mechanism of the laminate of the present invention in which a block layer is formed. 本発明の積層体を適用した有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成例を示す概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a layer configuration example of an organic electroluminescence element to which a laminate of the present invention is applied; FIG. 実施例1で作製した積層体1のエネルギー準位図である。1 is an energy level diagram of a laminate 1 produced in Example 1. FIG. 実施例1で作製した積層体1の励起子生成メカニズムおよび発光メカニズムを説明するための模式図である。1 is a schematic diagram for explaining an exciton generation mechanism and a light emission mechanism of a laminate 1 produced in Example 1. FIG. 比較例1で作製した比較積層体1のエネルギー準位図である。4 is an energy level diagram of a comparative laminate 1 produced in Comparative Example 1. FIG. 比較例1で作製した比較積層体1の励起子生成メカニズムおよび発光メカニズムを説明するための模式図である。3 is a schematic diagram for explaining an exciton generation mechanism and a light emission mechanism of Comparative Laminate 1 produced in Comparative Example 1. FIG. 比較例2で作製した比較積層体2のエネルギー準位図である。3 is an energy level diagram of a comparative laminate 2 produced in Comparative Example 2. FIG. 比較例2で作製した比較積層体2の励起子生成メカニズムおよび発光メカニズムを説明するための模式図である。3 is a schematic diagram for explaining the exciton generation mechanism and the light emission mechanism of a comparative laminate 2 produced in Comparative Example 2. FIG. 比較例3で作製した比較積層体3のエネルギー準位図である。3 is an energy level diagram of a comparative laminate 3 produced in Comparative Example 3. FIG. 積層体1、比較積層体1~3の発光スペクトルである。3 shows emission spectra of laminate 1 and comparative laminates 1 to 3. FIG. 実施例2で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルである。4 is an emission spectrum of the organic electroluminescence device produced in Example 2. FIG.

以下において、本発明の内容について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様や具体例に限定されるものではない。なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。また、本発明に用いられる化合物の分子内に存在する水素原子の同位体種は特に限定されず、例えば分子内の水素原子がすべて1Hであってもよいし、一部または全部が2H(デューテリウムD)であってもよい。
本明細書中において、「蛍光材料」とは、20℃で発光を観測したとき、りん光の発光強度よりも蛍光の発光強度の方が高い発光材料であり、「りん光材料」とは、20℃で発光を観測したとき、蛍光の発光強度よりもりん光の発光強度の方が高い発光材料である。また、「遅延蛍光材料」とは、励起一重項から発光する材料であって、20℃で発光寿命が短い蛍光と、発光寿命が長い蛍光(遅延蛍光)の両方が観測される材料である。通常の蛍光(遅延蛍光ではない蛍光)は、励起一重項から発光する材料であって、発光寿命がnsオーダーであり、りん光は、三重項から発光する材料であって、通常、発光寿命がμsオーダー以上である。また、本明細書中において「逆項間交差」とは、三重項励起子から一重項励起子への変換を意味する。
また、本明細書中において、積層体を構成する各層(励起子生成層、ブロック層、一重項分裂層、その他の層)の厚みは、例えば、触針式プロファイリングシステムにより測定される。
The contents of the present invention will be described in detail below. The constituent elements described below may be explained based on representative embodiments and specific examples of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments and specific examples. In this specification, the numerical range represented by "-" means a range including the numerical values before and after "-" as lower and upper limits. Further, the isotopic species of the hydrogen atoms present in the molecule of the compound used in the present invention is not particularly limited. (deuterium D).
As used herein, the term “fluorescent material” refers to a luminescent material that emits fluorescence with a higher fluorescence emission intensity than that of phosphorescence when the emission is observed at 20° C., and the term “phosphorescent material” It is a luminescent material that emits phosphorescence with a higher intensity than that of fluorescence when luminescence is observed at 20°C. A “delayed fluorescence material” is a material that emits light from an excited singlet, and is a material in which both fluorescence with a short emission lifetime and fluorescence with a long emission lifetime (delayed fluorescence) are observed at 20°C. Ordinary fluorescence (fluorescence that is not delayed fluorescence) is a material that emits light from an excited singlet, and has an emission lifetime of the order of ns. Phosphorescence is a material that emits light from a triplet, and usually has an emission lifetime of μs order or more. In addition, the term “reverse intersystem crossing” as used herein means conversion from triplet excitons to singlet excitons.
In this specification, the thickness of each layer (exciton generation layer, block layer, singlet fission layer, and other layers) constituting the laminate is measured by, for example, a stylus profiling system.

<有機発光素子>
本発明の有機発光素子は、三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料と、一重項分裂材料とを含むことを特徴とする。本発明の有機発光素子では、三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料から、一重項分裂材料へとエネルギー移動させることにより、効率良く発光させることができる。より具体的には、三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料における一重項励起子のエネルギーを一重項分裂材料に移動させることにより一重項分裂材料の一重項励起子を生成し、生成した一重項分裂材料の一重項励起子を分裂させることにより、効率良く三重項励起子を得て発光させることができる。本発明の有機発光素子では、一重項分裂材料から直接りん光を発光させてもよいし、一重項分裂材料における三重項励起子のエネルギーを発光材料に移動させてその発光材料から発光させてもよい。
<Organic light-emitting device>
The organic light emitting device of the present invention is characterized by comprising a material capable of converting triplet excitons into singlet excitons and a singlet fission material. The organic light emitting device of the present invention can emit light efficiently by transferring energy from a material capable of converting triplet excitons to singlet excitons to a singlet fission material. More specifically, singlet excitons in a material capable of converting triplet excitons to singlet excitons are transferred to the singlet-splitting material by transferring the energy of the singlet excitons to the singlet-splitting material. By generating and splitting the singlet excitons of the generated singlet-splitting material, triplet excitons can be efficiently obtained for light emission. In the organic light-emitting device of the present invention, phosphorescence may be emitted directly from the singlet-splitting material, or the energy of triplet excitons in the singlet-splitting material may be transferred to the light-emitting material to emit light from the light-emitting material. good.

本発明における「三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料」とは、当該材料の三重項励起子を一重項励起子へと1対1で変換することが可能であって、なおかつ、一重項励起子を発光のために利用することができる材料を意味する。本発明では、三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料そのものが発光することは望ましくないが、本発明以外の条件下において自ら発光する材料を本発明に転用することは可能である。ここにおいて1対1で変換するとは、1つの三重項励起子が1つの一重項励起子へと変換することを意味しており、例えばTriplet-triplet annihilation (TTA)などは除外される。また、一重項励起子を発光のために利用するとは、一重項励起子が基底状態に戻る際に蛍光を放射したり、一重項励起子のエネルギーが他の材料の励起子生成等に使われて最終的に発光を誘導したりすることを含む。このため、三重項励起子を一重項励起子へと1対1で変換することが可能であって、本発明の発光方法にしたがって、一重項励起子のエネルギーを一重項分裂材料に移動させて発光に利用することができる材料であれば、その構造を問わずに「三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料」に該当する。
「三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料」の例として、最低励起一重項エネルギー準位(ES1)と最低励起三重項エネルギー準位(ET1)の差ΔESTが小さく、最低励起一重項エネルギー準位(ES1)と最低励起三重項エネルギー準位(ET1)が近いために、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差を起こし易い材料や、高次の励起三重項エネルギー準位(ΔETn)から最低励起一重項エネルギー準位への項間交差が可能な材料(例えば、WO2014185408A1に記載の材料)を挙げることができる。また、現に遅延蛍光を放射する材料や、遅延蛍光の放射を誘導する材料(いわゆるアシストドーパントを含む)も、「三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料」である。以下において、「三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料」の具体例として、「ΔESTが0.3eV以下である材料」を用いて説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様や具体例に限定されるものではない。したがって、以下の記載における「ΔESTが0.3eV以下である材料」は、その他の「三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料」に代えることができる。
The “material capable of converting triplet excitons to singlet excitons” in the present invention means that the triplet excitons of the material can be converted to singlet excitons on a one-to-one basis. , and a material that can utilize singlet excitons for light emission. In the present invention, it is not desirable that the material itself capable of converting triplet excitons into singlet excitons emits light. is. Here, one-to-one conversion means conversion of one triplet exciton to one singlet exciton, excluding triplet-triplet annihilation (TTA), for example. In addition, the use of singlet excitons for light emission means that singlet excitons emit fluorescence when returning to the ground state, and the energy of singlet excitons is used to generate excitons in other materials. and ultimately induce luminescence. Therefore, it is possible to convert triplet excitons to singlet excitons one-to-one, and according to the light emission method of the present invention, the energy of the singlet excitons is transferred to the singlet splitting material. Any material that can be used for luminescence corresponds to "a material capable of converting triplet excitons into singlet excitons" regardless of its structure.
As an example of "a material capable of converting triplet excitons into singlet excitons," the difference ΔE ST between the lowest excited singlet energy level (E S1 ) and the lowest excited triplet energy level (E T1 ) is A material that is small and the lowest excited singlet energy level (E S1 ) and the lowest excited triplet energy level (E T1 ) are close to each other, so that reverse intersystem crossing from the excited triplet state to the excited singlet state is likely to occur. , a material capable of intersystem crossing from a higher excited triplet energy level (ΔE Tn ) to the lowest excited singlet energy level (for example, the material described in WO2014185408A1). Materials that actually emit delayed fluorescence and materials that induce delayed fluorescence emission (including so-called assist dopants) are also “materials capable of converting triplet excitons into singlet excitons”. In the following, as a specific example of "a material capable of converting triplet excitons into singlet excitons", "a material having ΔE ST of 0.3 eV or less" will be described. The constituent elements described below may be explained based on representative embodiments and specific examples of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments and specific examples. Therefore, "a material having a ΔE ST of 0.3 eV or less" in the following description can be replaced with another "material capable of converting triplet excitons into singlet excitons".

本発明における「ΔESTが0.3eV以下である材料」のΔESTとは、最低励起一重項エネルギー準位(ES1)と最低励起三重項エネルギー準位(ET1)の差(ES1-ET1)のことを意味する。「ΔESTが0.3eV以下である材料」は、最低励起一重項エネルギー準位(ES1)と最低励起三重項エネルギー準位(ET1)が近いために、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差を起こし易い。そのため、「ΔESTが0.3eV以下である材料」を励起子生成層の材料として用いることにより、この層において一重項励起子を効率よく生成することができる。
励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差を起こす材料であることは、遅延蛍光の放射を観測することをもって確認することができる。「遅延蛍光」は、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差が生じた後、その励起一重項状態から基底状態に戻る際に放射される蛍光であり、直接生じた励起一重項状態からの蛍光(通常の蛍光)よりも遅れて観測される蛍光である。
「ΔESTが0.3eV以下である材料」のΔESTは、0.2eV以下であることが好ましく、0.1eV以下であることがより好ましく、0.05eV以下であることがさらに好ましい。
ΔESTの測定方法については、下記の(ES1、ET1、ΔESTの測定方法)の欄の記載を参照することができる。
ΔE ST of the “material having ΔE ST of 0.3 eV or less” in the present invention is the difference (E S1 E T1 ). "Materials with ΔE ST of 0.3 eV or less" have the lowest excited singlet energy level (E S1 ) and the lowest excited triplet energy level (E T1 ) close to each other, so that the excited triplet state changes to the excited singlet state. It is prone to reverse intersystem crossing to the state. Therefore, by using "a material having ΔE ST of 0.3 eV or less" as the material of the exciton generation layer, singlet excitons can be efficiently generated in this layer.
Whether the material causes reverse intersystem crossing from the excited triplet state to the excited singlet state can be confirmed by observing the emission of delayed fluorescence. “Delayed fluorescence” is the fluorescence emitted when the excited singlet state returns to the ground state after the reverse intersystem crossing from the excited triplet state to the excited singlet state occurs, and the directly generated excited singlet It is the fluorescence observed later than the fluorescence from the normal state (normal fluorescence).
ΔE ST of the “material having ΔE ST of 0.3 eV or less” is preferably 0.2 eV or less, more preferably 0.1 eV or less, and further preferably 0.05 eV or less.
For the method of measuring ΔE ST , the description in the following section (Method of measuring E S1 , E T1 , and ΔE ST ) can be referred to.

本発明における「一重項分裂材料」とは、励起一重項状態に遷移した後、そこで生成した各一重項励起子が2つの三重項励起子に分裂しうる材料のことを意味する。
化合物が一重項分裂を起こすと、結果として三重項励起子の数が増加する。よって、一重項分裂材料であることは、三重項生成効率ΦISCを指標として確認することができる。具体的には、判定すべき対象化合物を異なる濃度で含有させた溶液に励起光としてのポンプ光を照射し、その直後に、プローブ光に対する吸光度の変化量ΔABSを測定する。そのΔABSから下記式(I)により求めた三重項生成効率ΦISCが、対象化合物の濃度が高くなるのに伴って増加する相関関係が見られることにより、当該対象化合物が一重項分裂材料であると判定することができる。ここで、「吸光度の変化量ΔABS」は、ポンプ光照射前のプローブ光に対する吸光度ABS0を基準にした吸光度の変化量を意味し、ここでは、ポンプ光を照射した直後に測定したプローブ光に対する吸光度ABSEXからABS0を引いた値のことをいう。また、溶液における対象化合物の濃度は、濃度消光が実質的に抑えられる濃度範囲内で選択する。なお、一重項分裂材料であることは、一重項分裂により三重項励起子の数が増加したことを示す現象や兆候を観測することにより確認してもよいし、上記以外の測定法を採用することにより確認してもよい。
The "singlet fission material" in the present invention means a material in which each singlet exciton generated therein can split into two triplet excitons after transitioning to an excited singlet state.
When a compound undergoes singlet fission, the resulting number of triplet excitons increases. Therefore, the fact that the material is a singlet fission material can be confirmed by using the triplet generation efficiency Φ ISC as an index. Specifically, solutions containing target compounds to be determined at different concentrations are irradiated with pump light as excitation light, and immediately thereafter, the amount of change ΔABS in absorbance with respect to the probe light is measured. The triplet generation efficiency Φ ISC obtained from the ΔABS by the following formula (I) shows a correlation that increases as the concentration of the target compound increases, indicating that the target compound is a singlet fission material. can be determined. Here, the "change in absorbance ΔABS" means the change in absorbance based on the absorbance ABS 0 for the probe light before irradiation with the pump light, and here, for the probe light measured immediately after irradiation with the pump light A value obtained by subtracting ABS 0 from absorbance ABS EX . Also, the concentration of the target compound in the solution is selected within a concentration range in which concentration quenching is substantially suppressed. The fact that the material is a singlet fission material may be confirmed by observing a phenomenon or sign indicating an increase in the number of triplet excitons due to singlet fission, or by employing a measurement method other than the above. can be confirmed by

Figure 0007337369000001
Figure 0007337369000001

式(I)において、ΦISCは三重項生成効率を示し、I0は溶液に照射するポンプ光の強度(励起光強度)を示し、ΔABSは吸光度変化量(ABSEX-ABS0)を示し、εはポンプ光波長での対象化合物のモル吸光係数を示し、εTはプローブ光波長での対象化合物のモル吸光係数を示し、cは溶液における対象化合物の濃度を示し、Lは測定に使用したセルの光路長(1mm)を示す。 In formula (I), Φ I SC represents the triplet generation efficiency, I 0 represents the intensity of the pump light irradiated to the solution (excitation light intensity), ΔABS represents the absorbance change (ABS EX −ABS 0 ), ε indicates the molar extinction coefficient of the target compound at the pump light wavelength, ε T indicates the molar extinction coefficient of the target compound at the probe light wavelength, c indicates the concentration of the target compound in solution, and L was used for the measurement. The optical path length of the cell (1 mm) is shown.

本発明の有機発光素子は、ΔESTが0.3eV以下である材料の三重項励起子のエネルギーが一重項分裂材料へ直接的に移動するのを抑制する手段を有することが好ましい。ここでいう三重項励起子のエネルギーは、一重項励起子が変換した三重項励起子のエネルギーであってもよいし、例えば電流励起によって直接生じた三重項励起子のエネルギーであってもよい。三重項励起子のエネルギーが一重項分裂材料へ直接移動するのを抑制する手段は、その手段が存在しなければより多くの三重項励起子のエネルギーが一重項分裂材料へ移動するものであれば、特に種類は制限されない。そのような手段の好ましい例として、ΔESTが0.3eV以下である材料を含む励起子生成層と一重項分裂材料を含む一重項分裂層の間に形成するブロック層を挙げることができる。
本発明における「ブロック層」とは、励起子生成層と一重項分裂層の間に配置され、励起子生成層が含む「ΔESTが0.3eV以下である材料」から、一重項分裂層が含む「一重項分裂材料」への励起三重項エネルギーのデクスター移動を阻止し、且つ、励起子生成層が含む「ΔESTが0.3eV以下である材料」から、一重項分裂層が含む「一重項分裂材料」への励起一重項エネルギーのフェルスター移動を許容する層のことをいう。ブロック層は、ΔESTが0.3eV以下である材料や一重項分裂材料からのエネルギー移動が抑制されている層である必要がある。このように励起子生成層、ブロック層、一重項分裂層が順に積層された構造を「本発明の積層体」という。
The organic light-emitting device of the present invention preferably has a means for suppressing direct transfer of the energy of triplet excitons of the material having ΔE ST of 0.3 eV or less to the singlet splitting material. The triplet exciton energy referred to herein may be the triplet exciton energy converted from the singlet exciton, or the triplet exciton energy directly generated by current excitation, for example. A means of inhibiting the direct transfer of triplet exciton energy to the singlet-splitting material should be such that more triplet exciton energy would otherwise be transferred to the singlet-splitting material. , the type is not particularly limited. A preferred example of such means is a blocking layer formed between an exciton generation layer containing a material with ΔE ST of 0.3 eV or less and a singlet fission layer containing a singlet fission material.
The “blocking layer” in the present invention is arranged between the exciton generation layer and the singlet splitting layer, and the singlet splitting layer Blocks the Dexter transfer of the excited triplet energy to the "singlet fission material" containing, and the exciton generation layer contains "a material having ΔE ST of 0.3 eV or less", and A layer that allows Förster transfer of excited singlet energy to "term splitting material". The block layer should be a layer in which energy transfer from a material with ΔE ST of 0.3 eV or less or from a singlet fission material is suppressed. A structure in which an exciton generation layer, a block layer, and a singlet fission layer are laminated in this order is referred to as a "laminate of the present invention".

本発明の積層体はこうした構成を有することにより、励起を引き起こすエネルギーやキャリアが外部から与えられて励起子生成層中の分子が励起されたとき、励起子生成層にて一重項励起子が効率よく生成し、その励起一重項エネルギーが一重項分裂層に移動して、そこで生成した一重項励起子が2つの三重項励起子へ分裂する。そのため、高い励起子生成効率が得られ、例えば一重項分裂層に発光材料を含む場合、もしくは、一重項分裂材料自身が発光する場合には、高い発光効率を得ることができる。以下において、その励起子生成メカニズムおよび発光メカニズムを、一重項分裂層がりん光材料を含む場合を例にして、図1および図2を参照しながら説明する。図1および図2中、S1は「最低励起一重項状態の一重項励起子」を表し、T1は「最低励起三重項状態の三重項励起子」を表し、Snは「最低励起一重項状態の一重項励起子」、および、次数が2~n(nは自然数を表す。)である「高次励起一重項状態の一重項励起子」の両方を表す。また、S1、Sn、T1の各エネルギー準位を、それぞれ、ES1、ESn、ET1と表すこととする。なお、図1および図2に示すエネルギー関係は、本発明で採用しうるエネルギー関係の一例を示すものであり、S1はSnであっても良いし、T1はTnであっても構わない。すなわち、本発明の積層体は、こうしたエネルギー関係を有するものに限定的に解釈されるべきものではない。
また、以下の説明では、下記式(II)で求められる値を「励起子生成効率」という。
式(II)
励起子生成効率(%)=(N1/N0)×100
式(II)において、N0は、励起により励起子生成層中で直接生成した励起子(初期励起子)の量を示し、N1は、その後の過程で、初期励起子に起因して一重項分裂層中で生成した励起子(二次励起子)の量を示す。ただし、特許文献1に記載されるような従来の構成である場合、すなわち、励起子生成層およびブロック層を有さず、一重項分裂層単独または発光層単独である場合には、N0は、励起により一重項分裂層中または発光層中で直接生成した励起子(初期励起子)の量を示し、N1は、初期励起子に起因して一重項分裂層中または発光層中で生成した励起子(二次励起子)の量と、二次励起子の生成に供されずに残った初期励起子の量の合計を示す。いずれの構成においても二次励起子は初期励起子に起因して生成した励起子を指すが、本発明について言えば、例えば初期励起子からの励起エネルギーの移動を受けて一重項分裂材料で生成した一重項励起子、一重項励起子から分裂した三重項励起子等である。
With the laminate of the present invention having such a configuration, when molecules in the exciton generation layer are excited by externally supplied energy or carriers that cause excitation, singlet excitons are efficiently generated in the exciton generation layer. It is well produced and its excited singlet energy is transferred to the singlet fission layer where the produced singlet exciton splits into two triplet excitons. Therefore, high exciton generation efficiency can be obtained. For example, when the singlet-splitting layer contains a light-emitting material, or when the singlet-splitting material itself emits light, high luminous efficiency can be obtained. The exciton generation mechanism and light emission mechanism will be described below with reference to FIGS. In FIGS. 1 and 2, S 1 represents the “lowest excited singlet state singlet exciton”, T 1 represents the “lowest excited triplet state triplet exciton”, and Sn represents the “lowest excited singlet state”. singlet state singlet excitons” and “higher-order excited singlet state singlet excitons” whose order is 2 to n (n represents a natural number). Also, the energy levels of S 1 , Sn , and T 1 are expressed as E S1 , E Sn , and E T1 , respectively. The energy relationships shown in FIGS. 1 and 2 are examples of energy relationships that can be employed in the present invention, and S 1 may be Sn and T 1 may be T n . I do not care. That is, the laminate of the present invention should not be construed as being limited to those having such an energy relationship.
Also, in the following description, the value obtained by the following formula (II) is referred to as "exciton generation efficiency".
Formula (II)
Exciton generation efficiency (%) = (N 1 /N 0 ) x 100
In equation (II), N indicates the amount of excitons (initial excitons) generated directly in the exciton generation layer by excitation, and N indicates the amount of single excitons due to the initial excitons in the subsequent process. It indicates the amount of excitons (secondary excitons) generated in the term splitting layer. However, in the case of the conventional configuration as described in Patent Document 1, that is, in the case of having no exciton generation layer and blocking layer, and having only the singlet splitting layer or the emitting layer alone, N 0 is , indicates the amount of excitons (initial excitons) generated directly in the singlet-splitting layer or in the emitting layer by excitation, and N is the amount of excitons generated in the singlet-splitting layer or in the emitting layer due to the initial excitons The sum of the amount of excitons (secondary excitons) generated and the amount of initial excitons remaining without being used for the production of secondary excitons. In any configuration, secondary excitons refer to excitons generated due to initial excitons. singlet excitons, and triplet excitons split from singlet excitons.

図1および図2に示すように、積層体の励起子生成層にキャリア(h+、e-)が注入されて、ΔESTが0.3eV以下である材料でキャリアの再結合が起こると、一重項励起子S1と三重項励起子T1が25%:75%の確率で生成し、その三重項励起子T1が、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差を起こして一重項励起子S1に変換する。励起子生成層で生成した一重項励起子S1のエネルギーは、フェルスター機構により、一重項分裂材料の励起一重項エネルギー準位ESn(nは自然数を表す。)へ移動する。一方、本発明の積層体は「ΔESTが0.3eV以下である材料の三重項励起子のエネルギーが一重項分裂材料へ直接的に移動するのを抑制する手段」を備えているため、励起子生成層で生成した三重項励起子T1の、一重項分裂材料への直接的なエネルギー移動は阻止される。励起三重項エネルギーの移動機構は、励起一重項エネルギーの移動機構とは異なるデクスター機構である。そのため、励起子生成層で生成した三重項励起子T1のエネルギーは、例えば図2に示すようにブロック層を設けることにより一重項分裂材料への移動が阻止される。これにより、75%の確率で生成した三重項励起子T1は、最大で、その全てが逆項間交差に供されて一重項励起子S1に変換し、その励起一重項エネルギーも、一重項分裂材料の励起一重項エネルギー準位ESnへと移動する。したがって、ΔESTが0.3eV以下である材料で生成した一重項励起子S1と三重項励起子T1のエネルギーは、理論上、その100%が励起一重項エネルギーとして一重項分裂材料の励起一重項エネルギー準位ESnへ移動しうる。そして、その励起一重項エネルギーを受け取った一重項分裂材料では、最大で、100%の励起子生成効率で一重項励起子S1が生成し、各一重項励起子S1が2つの三重項励起子T1に分裂することにより、200%の励起子生成効率で三重項励起子T1が生成する。この三重項励起子T1のエネルギーがりん光材料の最低励起三重項エネルギー準位ET1へ移動し、放射失活することにより、りん光発光を生じる。ここで、この積層体では、理論上、三重項励起子生成効率が200%であるため、75%の確率で生成した三重項励起子のみをりん光発光に利用する通常の発光層に比べて、格段に高い発光効率が得られることになる。
また、仮に、上記の3層のうち、励起子生成層とブロック層を有さず、一重項分裂層のみである場合には、一重項分裂層にキャリアが注入されることにより、その一重項分裂材料において、一重項励起子と三重項励起子が25%:75%の確率で生成し、このうち一重項励起子が2つの三重項励起子に分裂する。この場合、三重項励起子生成効率の理論限界値は、25%×2+75%=125%であり、励起子生成層とブロック層を有する本発明の構成に比べて遥かに低い値になる。
As shown in FIGS. 1 and 2, when carriers (h + , e ) are injected into the exciton generation layer of the stack and recombination of carriers occurs in a material with ΔE ST of 0.3 eV or less, A singlet exciton S1 and a triplet exciton T1 are generated with a probability of 25%:75%, and the triplet exciton T1 undergoes a reverse intersystem crossing from the excited triplet state to the excited singlet state. wakes up and transforms into a singlet exciton S 1 . The energy of the singlet exciton S 1 generated in the exciton generation layer moves to the excited singlet energy level E Sn (n represents a natural number) of the singlet splitting material by the Förster mechanism. On the other hand, since the laminate of the present invention is provided with "a means for suppressing the direct transfer of the energy of triplet excitons of a material having ΔE ST of 0.3 eV or less to a singlet splitting material", excitation Direct energy transfer of triplet excitons T 1 generated in the electron generation layer to the singlet fission material is blocked. The excited triplet energy transfer mechanism is the Dexter mechanism, which is different from the excited singlet energy transfer mechanism. Therefore, the energy of triplet excitons T 1 generated in the exciton generation layer is prevented from moving to the singlet splitting material by providing a blocking layer as shown in FIG. 2, for example. As a result, all of the triplet excitons T generated with a probability of 75% are subjected to reverse intersystem crossing and converted into singlet excitons S , and the singlet energy of the excited singlet is also reduced to singlet It moves to the excited singlet energy level E Sn of the term splitting material. Therefore, theoretically, 100% of the energy of the singlet exciton S1 and the triplet exciton T1 generated in a material with ΔE ST of 0.3 eV or less is the excitation singlet energy of the singlet fission material. It can move to the singlet energy level E Sn . Then, in the singlet fission material that received the excited singlet energy, a singlet exciton S1 is generated with an exciton generation efficiency of 100% at the maximum, and each singlet exciton S1 generates two triplet excitations. The fission into T 1 produces triplet excitons T 1 with an exciton production efficiency of 200%. The energy of this triplet exciton T 1 is transferred to the lowest excited triplet energy level E T1 of the phosphorescent material and radiatively deactivated, resulting in phosphorescence emission. Here, in this laminate, the triplet exciton generation efficiency is theoretically 200%. , a remarkably high luminous efficiency can be obtained.
Further, if one of the above three layers does not have the exciton generation layer and the blocking layer and has only the singlet fission layer, the injection of carriers into the singlet fission layer causes the singlet In the fission material, singlet excitons and triplet excitons are produced with a probability of 25%:75%, of which the singlet exciton splits into two triplet excitons. In this case, the theoretical limit of triplet exciton generation efficiency is 25%×2+75%=125%, which is much lower than the configuration of the present invention with exciton generation and blocking layers.

以上のように、本発明の積層体は、励起子生成層、ブロック層および一重項分裂層を全て備えることにより、励起子生成効率の理論限界値が高く、高い発光効率を示す。
ここで、こうした効果を確実に得るには、ΔESTが0.3eV以下である材料から一重項分裂材料への励起一重項エネルギーの移動を許容しつつ、ΔESTが0.3eV以下である材料から一重項分裂材料への励起三重項エネルギーの移動をブロック層にて確実に阻止することが重要になる。
このような点から、ブロック層の厚みは2~10nmであることが好ましい。さらに、ブロック層の厚みの下限値は2.5nm以上であることがより好ましく、3nm以上であることがさらに好ましく、5nm以上であることが特に好ましく、また、ブロック層の厚みの上限値は10nm以下であることがより好ましく、8nm以下であることがさらに好ましく、7nm以下であることが特に好ましい。ブロック層の厚みが薄すぎると、ΔESTが0.3eV以下である材料で生じた三重項励起子のエネルギーが、一重項分裂材料や発光材料の励起三重項エネルギー準位ETn(nは自然数を表す。)へデクスター機構により移動してしまう。その結果、ΔESTが0.3eV以下である材料において、励起三重項状態(T1)から励起一重項状態(S1)への逆項間交差が起こる確率が低くなり、一重項励起子を十分に増やすことができなくなる。逆に、ブロック層の厚みが厚すぎると、ΔESTが0.3eV以下である材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1から一重項分裂材料の励起一重項エネルギー準位ESnへのフェルスター共鳴エネルギー移動が起きにくくなり、一重項分裂材料による励起子倍増機構が十分に働かなくなるおそれがある。
As described above, the laminate of the present invention has a high theoretical limit of exciton generation efficiency and exhibits high luminous efficiency by including all of the exciton generation layer, the blocking layer and the singlet splitting layer.
Here, in order to reliably obtain such an effect, it is necessary to allow the transfer of the excited singlet energy from the material having ΔE ST of 0.3 eV or less to the singlet splitting material, and at the same time It is important to ensure that the blocking layer prevents the transfer of excited triplet energy from to the singlet-splitting material.
From this point of view, the thickness of the block layer is preferably 2 to 10 nm. Furthermore, the lower limit of the thickness of the blocking layer is more preferably 2.5 nm or more, more preferably 3 nm or more, particularly preferably 5 nm or more, and the upper limit of the thickness of the blocking layer is 10 nm. It is more preferably 8 nm or less, particularly preferably 7 nm or less. If the thickness of the blocking layer is too thin, the energy of the triplet excitons generated in the material with ΔE ST of 0.3 eV or less will be reduced to the excited triplet energy level E Tn (n is a natural number) of the singlet splitting material or the light emitting material. ) by the Dexter mechanism. As a result, in materials with ΔE ST of 0.3 eV or less, the probability of reverse intersystem crossing from the excited triplet state (T 1 ) to the excited singlet state (S 1 ) is low, and singlet excitons are generated. unable to grow sufficiently. Conversely, if the thickness of the blocking layer is too thick , the Forster Resonance energy transfer becomes difficult to occur, and the exciton doubling mechanism by the singlet fission material may not work sufficiently.

また、ブロック層の材料や発光材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1は、ΔESTが0.3eV以下である材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1よりも0.2eV以上高いことが好ましく、0.3eV以上高いことがより好ましい。これにより、ΔESTが0.3eV以下である材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1から、ブロック層の材料や発光材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1へのエネルギー移動が抑えられ、ΔESTが0.3eV以下である材料で生じた一重項励起子のエネルギーが、一重項分裂材料の励起一重項エネルギー準位ESnへ効率よく移動する。その結果、一重項分裂材料による励起子倍増機構を効果的に働かせることができる。
また、ブロック層の材料の最低励起三重項エネルギー準位ET1は、ΔESTが0.3eV以下である材料の最低励起三重項エネルギー準位ET1よりも0.2eV以上高いことが好ましく、0.3eV以上高いことがより好ましい。これにより、ΔESTが0.3eV以下である材料で生じた三重項励起子のエネルギーが、ブロック層の最低励起三重項エネルギー準位ET1へのエネルギー移動を介して一重項分裂材料の励起三重項エネルギー準位ETnへ移動してしまうことを回避することができる。
In addition, the lowest excited singlet energy level E S1 of the blocking layer material and the light-emitting material is 0.2 eV or more higher than the lowest excited singlet energy level E S1 of the material having ΔE ST of 0.3 eV or less. Preferably, it is more preferably higher than 0.3 eV. As a result, energy transfer from the lowest excited singlet energy level E S1 of the material with ΔE ST of 0.3 eV or less to the lowest excited singlet energy level E S1 of the blocking layer material or the light-emitting material is suppressed, The energy of singlet excitons generated in materials with ΔE ST of 0.3 eV or less is efficiently transferred to the excited singlet energy level E Sn of the singlet-splitting material. As a result, the exciton doubling mechanism by the singlet fission material can be effectively activated.
The lowest excited triplet energy level ET1 of the material of the block layer is preferably 0.2 eV or more higher than the lowest excited triplet energy level ET1 of the material having ΔE ST of 0.3 eV or less. More preferably, it is higher than 0.3 eV. As a result, the energy of the triplet excitons generated in materials with ΔE ST of 0.3 eV or less is transferred to the excited triplet energy of the singlet splitting material via energy transfer to the lowest excited triplet energy level E T1 of the blocking layer. It is possible to avoid moving to the term energy level E Tn .

さらに、ΔESTが0.3eV以下である化合物の発光ピークと、一重項分裂材料の光吸収帯域とが重なっており、且つ、これらが重なる波長領域に、ブロック層の材料および発光材料が光吸収を示さないことが好ましい。これにより、ΔESTが0.3eV以下である化合物からブロック層材料および発光材料へのエネルギー移動を抑えつつ、ΔESTが0.3eV以下である化合物から一重項分裂材料へのエネルギー移動を効率よく生じさせることができる。 Furthermore, the emission peak of the compound having ΔE ST of 0.3 eV or less overlaps with the light absorption band of the singlet splitting material, and the material of the blocking layer and the light-emitting material absorb light in the overlapping wavelength region. is preferably not shown. As a result, while suppressing the energy transfer from the compound with ΔE ST of 0.3 eV or less to the blocking layer material and the light emitting material, the energy transfer from the compound with ΔE ST of 0.3 eV or less to the singlet fission material can be efficiently performed. can be generated.

以上、本発明の積層体の励起子生成メカニズムおよび発光メカニズムを説明したが、本発明の積層体が効果を奏するメカニズムは、こうしたメカニズムに限るものではない。例えば、図1および図2では、励起状態について「S1」、「T1」に限定して表記しているが、積層体の各材料がとる励起一重項状態および励起三重項状態は、最低励起一重項状態(S1)および最低励起三重項状態(T1)に限定されるものではなく、それよりも高次の励起一重項状態S2、S3・・・・Sn、励起三重項状態T2、T3・・・Tnであってもよい。その場合にも、同様のメカニズムが働いて高い励起子生成効率と高い発光効率を得ることができる。また、発光材料として金属錯体を用いる場合、一重項分裂により生成した三重項励起子の、励起三重項エネルギーが移動する先は、発光材料の励起三重項エネルギー準位ET1の他、発光材料(金属錯体)の中心金属における電子励起状態のエネルギー準位であってもよい。発光材料としては、それ以外にも、有機系りん光材料であってもよく、無機系りん光材料であってもよい。さらには、ここにも三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料を用い、Tnからの発光ではなく、Snから発光させてもよい。 Although the exciton generation mechanism and the light emission mechanism of the laminate of the present invention have been described above, the mechanism by which the laminate of the present invention exerts its effects is not limited to these mechanisms. For example, in FIGS. 1 and 2, the excited states are limited to “S 1 ” and “T 1 ”. Excited singlet state (S 1 ) and lowest excited triplet state (T 1 ), but not limited to higher excited singlet states S 2 , S 3 . It may be term states T 2 , T 3 . . . T n . Also in that case, a similar mechanism works to obtain high exciton generation efficiency and high luminous efficiency. When a metal complex is used as a light-emitting material, the excited triplet energy of triplet excitons generated by singlet fission is transferred to the excited triplet energy level E T1 of the light-emitting material, as well as the light-emitting material ( It may be the energy level of the electronic excited state in the central metal of the metal complex). In addition to this, the light-emitting material may be an organic phosphorescent material or an inorganic phosphorescent material. Furthermore, a material capable of converting triplet excitons into singlet excitons may also be used here so that light is emitted from S n instead of T n .

(ES1、ET1、ΔESTの測定方法)
本発明における「ΔEST」は、最低励起一重項エネルギー準位(ES1)と最低三重項エネルギー準位(ET1)を以下の方法で算出し、ΔEST=ES1-ET1により求められる値である。なお、文献値がある場合は文献値を用いて簡易な検討や考察を行ってもよい。
(1)最低励起一重項エネルギー準位ES1
測定対象化合物をトルエンに10-4Mもしくは10-5Mの濃度で溶解させ試料を作製し、常温(300K)でこの試料の蛍光スペクトルを測定する。常温(300K)でこの試料の蛍光スペクトルを測定する。具体的には、励起光入射直後から入射後100ナノ秒までの発光を積算することで、縦軸を発光強度、横軸を波長とする蛍光スペクトルを得る。この蛍光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]を求める。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をES1とする。
換算式:ES1[eV]=1239.85/λedge
発光スペクトルの測定は、例えば蛍光分光光度計(堀場製作所製、FluoroMax Plus)を用いることで行うことができる。
(2)最低励起三重項エネルギー準位ET1
最低励起一重項エネルギー準位ES1の測定に用いたものと同じ試料を77Kに冷却し、このりん光測定用試料に励起光を照射し、分光光度計を用いてりん光強度を測定する。具体的には、励起光入射後100ミリ秒後の発光を積算することで、縦軸を発光強度とし、横軸を波長とするりん光スペクトルを得る。このりん光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]を求める。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をET1とする。
換算式:ET1[eV]=1239.85/λedge
りん光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線は以下のように引く。まず、りん光スペクトルの短波長側から、スペクトルの極大値のうち、最も短波長側の極大値までスペクトル曲線上を移動する際に、長波長側に向けて曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち上がるにつれ(つまり縦軸が増加するにつれ)、傾きが増加する。この傾きの値が極大値をとる点において引いた接線を、当該りん光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
なお、スペクトルの最大ピーク強度の10%以下のピーク強度をもつ極大点は、上述の最も短波長側の極大値には含めず、最も短波長側の極大値に最も近い、傾きの値が極大値をとる点において引いた接線を当該りん光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
(E S1 , E T1 , ΔE ST measurement method)
“ΔE ST ” in the present invention is obtained by calculating the lowest excited singlet energy level (E S1 ) and the lowest triplet energy level (E T1 ) by the following method and obtaining ΔE ST =E S1 -E T1 value. In addition, if there is a literature value, you may carry out simple examination and consideration using a literature value.
(1) Lowest excited singlet energy level E S1
A compound to be measured is dissolved in toluene at a concentration of 10 −4 M or 10 −5 M to prepare a sample, and the fluorescence spectrum of this sample is measured at room temperature (300K). The fluorescence spectrum of this sample is measured at room temperature (300K). Specifically, by accumulating the emission from immediately after the incidence of the excitation light until 100 nanoseconds after the incidence, a fluorescence spectrum is obtained with the emission intensity on the vertical axis and the wavelength on the horizontal axis. A tangent line is drawn to the rising edge of the fluorescence spectrum on the short wavelength side, and the wavelength value λedge [nm] at the intersection of the tangent line and the horizontal axis is obtained. A value obtained by converting this wavelength value into an energy value using the following conversion formula is assumed to be E S1 .
Conversion formula: E S1 [eV]=1239.85/λedge
The emission spectrum can be measured, for example, by using a fluorescence spectrophotometer (manufactured by Horiba Ltd., FluoroMax Plus).
(2) lowest excited triplet energy level E T1
The same sample used for the measurement of the lowest excited singlet energy level E S1 is cooled to 77 K, the sample for phosphorescence measurement is irradiated with excitation light, and the phosphorescence intensity is measured using a spectrophotometer. Specifically, by accumulating the emission 100 milliseconds after the incidence of the excitation light, a phosphorescence spectrum is obtained with the emission intensity on the vertical axis and the wavelength on the horizontal axis. A tangent line is drawn to the rising edge of the phosphorescence spectrum on the short wavelength side, and the wavelength value λedge [nm] at the intersection of the tangent line and the horizontal axis is obtained. A value obtained by converting this wavelength value into an energy value using the following conversion formula is defined as ET1 .
Conversion formula: E T1 [eV]=1239.85/λedge
A tangent line to the rise on the short wavelength side of the phosphorescence spectrum is drawn as follows. First, consider the tangent line at each point on the curve toward the long wavelength side when moving on the spectrum curve from the short wavelength side of the phosphorescence spectrum to the maximum value on the shortest wavelength side among the maximum values of the spectrum. . This tangent line increases in slope as the curve rises (ie as the vertical axis increases). The tangent line drawn at the point where the value of this slope takes the maximum value is taken as the tangent line to the rise on the short wavelength side of the phosphorescence spectrum.
In addition, the maximum point with a peak intensity of 10% or less of the maximum peak intensity of the spectrum is not included in the maximum value on the shortest wavelength side described above, and is closest to the maximum value on the short wavelength side. The tangent line drawn at the point where the value is taken is taken as the tangent line to the rise on the short wavelength side of the phosphorescence spectrum.

以下において、本発明の積層体で用いる励起子生成層、ブロック層および一重項分裂層の材料と厚み、並びに、積層体の層構成について具体的に説明する。 The materials and thicknesses of the exciton generation layer, the block layer and the singlet splitting layer used in the laminate of the present invention and the layer structure of the laminate will be specifically described below.

[励起子生成層]
励起子生成層は、ΔESTが0.3eV以下である材料を含む。励起子生成層は、ΔESTが0.3eV以下である材料のみから構成されていてもよいし、ΔESTが0.3eV以下である材料の他に、ΔESTが0.3eV以下である材料以外の材料(その他の材料)を含んでいてもよい。
[Exciton generation layer]
The exciton generation layer includes a material with ΔE ST of 0.3 eV or less. The exciton generation layer may be composed only of materials with ΔE ST of 0.3 eV or less, or may be composed of materials with ΔE ST of 0.3 eV or less in addition to materials with ΔE ST of 0.3 eV or less. It may contain materials other than (other materials).

(ΔESTが0.3eV以下である材料)
ΔESTが0.3eV以下である材料には、遅延蛍光材料を好ましく用いることができる。
以下において、ΔESTが0.3eV以下である材料として用いうる遅延蛍光材料の化合物例を挙げる。
(Materials with ΔE ST of 0.3 eV or less)
A delayed fluorescence material can be preferably used as the material having a ΔE ST of 0.3 eV or less.
Examples of compounds of delayed fluorescence materials that can be used as materials having a ΔE ST of 0.3 eV or less are given below.

Figure 0007337369000002
Figure 0007337369000003













Figure 0007337369000002
Figure 0007337369000003













好ましい遅延蛍光材料として、WO2013/154064号公報の段落0008~0048および0095~0133、WO2013/011954号公報の段落0007~0047および0073~0085、WO2013/011955号公報の段落0007~0033および0059~0066、WO2013/081088号公報の段落0008~0071および0118~0133、特開2013-256490号公報の段落0009~0046および0093~0134、特開2013-116975号公報の段落0008~0020および0038~0040、WO2013/133359号公報の段落0007~0032および0079~0084、WO2013/161437号公報の段落0008~0054および0101~0121、特開2014-9352号公報の段落0007~0041および0060~0069、特開2014-9224号公報の段落0008~0048および0067~0076に記載される一般式に包含される化合物、特に例示化合物であって、遅延蛍光を放射するものを挙げることができる。また、特開2013-253121号公報、WO2013/133359号公報、WO2014/034535号公報、WO2014/115743号公報、WO2014/122895号公報、WO2014/126200号公報、WO2014/136758号公報、WO2014/133121号公報、WO2014/136860号公報、WO2014/196585号公報、WO2014/189122号公報、WO2014/168101号公報、WO2015/008580号公報、WO2014/203840号公報、WO2015/002213号公報、WO2015/016200号公報、WO2015/019725号公報、WO2015/072470号公報、WO2015/108049号公報、WO2015/080182号公報、WO2015/072537号公報、WO2015/080183号公報、特開2015-129240号公報、WO2015/129714号公報、WO2015/129715号公報、WO2015/133501号公報、WO2015/136880号公報、WO2015/137244号公報、WO2015/137202号公報、WO2015/137136号公報、WO2015/146541号公報、WO2015/159541号公報に記載される発光材料であって、遅延蛍光を放射するものも好ましく採用することができる。なお、この段落に記載される上記の公報は、本明細書の一部としてここに引用している。
これらのΔESTが0.3eV以下である材料は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
Preferred delayed fluorescence materials include paragraphs 0008 to 0048 and 0095 to 0133 of WO2013/154064, paragraphs 0007 to 0047 and 0073 to 0085 of WO2013/011954, and paragraphs 0007 to 0033 and 0059 to 0066 of WO2013/011955. , paragraphs 0008 to 0071 and 0118 to 0133 of WO2013/081088, paragraphs 0009 to 0046 and 0093 to 0134 of JP 2013-256490, paragraphs 0008 to 0020 and 0038 to 0040 of JP 2013-116975, Paragraphs 0007 to 0032 and 0079 to 0084 of WO2013/133359, paragraphs 0008 to 0054 and 0101 to 0121 of WO2013/161437, paragraphs 0007 to 0041 and 0060 to 0069 of JP 2014-9352, JP 2014 Examples include compounds encompassed by the general formulas described in paragraphs 0008 to 0048 and 0067 to 0076 of JP-A-9224, particularly exemplary compounds that emit delayed fluorescence. Further, JP 2013-253121, WO2013/133359, WO2014/034535, WO2014/115743, WO2014/122895, WO2014/126200, WO2014/136758, WO2014/13 3121 Publications, WO2014/136860, WO2014/196585, WO2014/189122, WO2014/168101, WO2015/008580, WO2014/203840, WO2015/002213, WO2015/ 016200 publication, WO2015/019725, WO2015/072470, WO2015/108049, WO2015/080182, WO2015/072537, WO2015/080183, JP 2015-129240, WO2015/129 714 publication, WO2015/129715, WO2015/133501, WO2015/136880, WO2015/137244, WO2015/137202, WO2015/137136, WO2015/146541, WO2015/15 9541 publication A luminescent material that emits delayed fluorescence can also be preferably employed. The above publications mentioned in this paragraph are hereby incorporated by reference as part of this specification.
These materials having a ΔE ST of 0.3 eV or less may be used singly or in combination of two or more.

(ΔESTが0.3eV以下である材料以外の材料)
励起子生成層は、必要に応じて、ΔESTが0.3eV以下である材料以外の材料(その他の材料)を含んでいてもよい。その他の材料として、ホスト材料を挙げることができる。励起子生成層がホスト材料を含む場合、ΔESTが0.3eV以下である材料はホスト材料中に均一に分散して存在していてもよいし、一部の領域に局在していてもよい。
励起子生成層がその他の材料を含む場合、ΔESTが0.3eV以下である材料の含有量は、励起子生成層の材料全量に対して1重量%以上であることが好ましく、5重量%以上であることがより好ましく、10重量%以上であることがさらに好ましい。
(Materials other than materials with ΔE ST of 0.3 eV or less)
The exciton generation layer may contain a material (other material) other than the material having ΔE ST of 0.3 eV or less, if necessary. Other materials can include host materials. When the exciton generation layer contains a host material, the material having ΔE ST of 0.3 eV or less may be dispersed uniformly in the host material, or may be localized in a part of the host material. good.
When the exciton generation layer contains other materials, the content of the material having ΔE ST of 0.3 eV or less is preferably 1% by weight or more, preferably 5% by weight, based on the total amount of the materials in the exciton generation layer. It is more preferably 10% by weight or more, and more preferably 10% by weight or more.

(励起子生成層の厚み)
励起子生成層の厚みは、特に制限されないが、1nm~25nmであることが好ましく、3nm~20nmであることがより好ましく、5nm~15nmであることがさらに好ましい。
(Thickness of exciton generation layer)
Although the thickness of the exciton generation layer is not particularly limited, it is preferably 1 nm to 25 nm, more preferably 3 nm to 20 nm, even more preferably 5 nm to 15 nm.

[ブロック層]
上記のように、ブロック層の材料には、その最低励起一重項エネルギー準位ES1が、ΔESTが0.3eV以下である材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1よりも0.2eV以上高いものを用いることが好ましく、0.3eV以上高いものを用いることがより好ましい。さらにブロック層の材料は、その最低励起三重項エネルギー準位ET1が、ΔESTが0.3eV以下である材料の最低励起三重項エネルギー準位ET1よりも0.2eV以上高いことが好ましく、0.3eV以上高いことがより好ましい。
また、積層体を有機エレクトロルミネッセンス素子の発光部に用いる場合には、キャリア輸送性を考慮してブロック層の材料を選択することが好ましい。具体的には、励起子生成層よりも陽極側に配置されるブロック層は、正孔輸送性を有する材料を含むことが好ましく、励起子生成層よりも陰極側に配置されるブロック層は、電子輸送性を有する材料を含むことが好ましい。
正孔輸送性を有する材料としては、窒素原子で結合する置換基で少なくとも1つの水素原子が置換された芳香環を有する化合物を挙げることができる。
ここで、芳香環は、単環であっても、2以上の芳香環が縮合した縮合環であっても、2以上の芳香環が連結した連結環であってもよい。2以上の芳香環が連結している場合は、直鎖状に連結したものであってもよいし、分枝状に連結したものであってもよい。芳香環の炭素数は、6~40であることが好ましく、6~22であることがより好ましく、6~18であることがさらに好ましく、6~14であることがさらにより好ましく、6~10であることが特に好ましい。芳香環の具体例として、ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環を挙げることができる。
窒素原子で結合する置換基としては、例えば置換もしくは無置換のジフェニルアミノ基や、置換もしくは無置換のジフェニルアミノ基のフェニル基同士が単結合または連結基(例えばアルキレン基等)で連結した構造を有する、3環構造のヘテロアリール基が挙げられる。
電子輸送性を有する材料としては、少なくとも1つの窒素原子を環員として含む芳香族ヘテロ六員環を有する化合物を挙げることができる。ここで、芳香族ヘテロ六員環としては、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環が挙げられる。
以下において、ブロック層の材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
[Block layer]
As described above, the material of the blocking layer has a lowest excited singlet energy level E S1 that is 0.2 eV or more than the lowest excited singlet energy level E S1 of a material with ΔE ST of 0.3 eV or less. It is preferable to use a high one, and it is more preferable to use a high one of 0.3 eV or more. Furthermore, the material of the blocking layer preferably has a lowest excited triplet energy level ET1 higher than the lowest excited triplet energy level ET1 of a material having ΔE ST of 0.3 eV or less, and Higher than 0.3 eV is more preferable.
Further, when the laminate is used for the light-emitting portion of the organic electroluminescence device, it is preferable to select the material of the block layer in consideration of the carrier transportability. Specifically, the block layer arranged closer to the anode than the exciton generation layer preferably contains a material having a hole-transport property, and the block layer arranged closer to the cathode than the exciton generation layer It preferably contains a material having an electron-transport property.
A compound having an aromatic ring in which at least one hydrogen atom is substituted with a substituent bonded to a nitrogen atom can be given as a material having a hole-transporting property.
Here, the aromatic ring may be a single ring, a condensed ring in which two or more aromatic rings are condensed, or a linked ring in which two or more aromatic rings are linked. When two or more aromatic rings are linked, they may be linked in a straight chain or may be linked in a branched form. The number of carbon atoms in the aromatic ring is preferably 6 to 40, more preferably 6 to 22, still more preferably 6 to 18, even more preferably 6 to 14, and 6 to 10. is particularly preferred. Specific examples of aromatic rings include benzene ring, naphthalene ring, and biphenyl ring.
Examples of substituents bonded at a nitrogen atom include a substituted or unsubstituted diphenylamino group and a structure in which the phenyl groups of a substituted or unsubstituted diphenylamino group are linked together via a single bond or a linking group (e.g., an alkylene group, etc.). A heteroaryl group having a three-ring structure can be mentioned.
A compound having an aromatic six-membered ring containing at least one nitrogen atom as a ring member can be given as an electron-transporting material. Here, the aromatic hetero six-membered ring includes a pyridine ring, a pyrazine ring, a pyrimidine ring, a pyridazine ring and a triazine ring.
Preferred examples of compounds that can be used as the material for the block layer are given below.

Figure 0007337369000004
Figure 0007337369000004

これらのブロック層の材料は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
また、ブロック層の材料は、ΔESTが0.3eV以下である材料との間で、上記の好ましいエネルギー関係を満たすように、ΔESTが0.3eV以下である材料との組み合わせを考慮して選択することが好ましい。ΔESTが0.3eV以下である材料とブロック層の材料の好ましい組み合わせとして、後掲の実施例で使用したACR-XTNとmAPの組み合わせ、ACR-XTNとB3PyMPMの組み合わせを挙げることができ、その他に、DACT-IIとmCPの組み合わせ、DACT-IIとPPFの組み合わせ、DMAC-TRZとmCPの組み合わせ、DMAC-TRZとBphenの等を挙げることができる。
ブロック層の厚みの好ましい範囲については、上記の記載を参照することができる。

Figure 0007337369000005
These block layer materials may be used singly or in combination of two or more.
In addition, considering the combination with the material having ΔE ST of 0.3 eV or less, the material of the block layer satisfies the above preferable energy relationship with the material having ΔE ST of 0.3 eV or less. Select is preferred. Preferred combinations of a material having a ΔE ST of 0.3 eV or less and a block layer material include the combination of ACR-XTN and mAP and the combination of ACR-XTN and B3PyMPM used in the examples described later. , a combination of DACT-II and mCP, a combination of DACT-II and PPF, a combination of DMAC-TRZ and mCP, a combination of DMAC-TRZ and Bphen, and the like.
The above description can be referred to for the preferred range of the thickness of the block layer.
Figure 0007337369000005

[一重項分裂層]
一重項分裂層は、一重項分裂材料を含む。一重項分裂層は、一重項分裂材料のみから構成されていてもよいし、一重項分裂材料の他に、一重項分裂材料以外の材料(その他の材料)を含んでいてもよい。
[Singlet fission layer]
The singlet-splitting layer includes singlet-splitting material. The singlet-splitting layer may be composed only of the singlet-splitting material, or may contain a material other than the singlet-splitting material (another material) in addition to the singlet-splitting material.

(一重項分裂材料)
上記のように、一重項分裂材料は、励起一重項状態に遷移した後、そこで生成した各一重項励起子が2つの三重項励起子に分裂しうる材料である。一重項分裂材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1は、ΔESTが0.3eV以下である材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1よりも低いことが好ましい。具体的には、一重項分裂材料の最低励起一重項エネルギー準位E(f)S1は、ΔESTが0.3eV以下である材料の最低励起一重項エネルギー準位E(f)S1よりも0.1eV以上低いことがより好ましく、0.2eV以上低いことがさらに好ましい。加えて、ΔESTが0.3eV以下である材料の発光スペクトルと一重項分裂材料の吸収スペクトルが十分に重なっていることがより好ましい。これにより、ΔESTが0.3eV以下である材料で生成した一重項励起子のエネルギーを、一重項分裂材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1へ容易に移動させることができる。ΔESTが0.3eV以下である材料の発光ピーク波長と一重項分裂材料の吸収ピーク波長は100nm以内であることが好ましく、50nm以内であることがより好ましく、30nm以内であることがさらに好ましい。
一重項分裂材料として用いることができる化合物として、例えばアントラセン、テトラセン、ペンタセン等のアセン類を挙げることができる。これらのアセン類は、その少なくとも1つの水素原子が置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のアリール基で置換されたアルケニル基、置換もしくは無置換のアリール基で置換されたアルキニル基で置換されていてもよい。置換もしくは無置換のアリール基の説明と好ましい範囲、具体例については、下記一般式(1)のR1における置換もしくは無置換のアリール基についての説明と好ましい範囲、具体例を参照することができる。
(Singlet fission material)
As described above, a singlet fission material is a material in which each singlet exciton produced therein can split into two triplet excitons after transitioning to an excited singlet state. The lowest excited singlet energy level E S1 of the singlet splitting material is preferably lower than the lowest excited singlet energy level E S1 of the material with ΔE ST of 0.3 eV or less. Specifically, the lowest excited singlet energy level E(f) S1 of the singlet-splitting material is less than the lowest excited singlet energy level E(f) S1 of the material with ΔE ST of 0.3 eV or less. It is more preferably 0.1 eV or more, and more preferably 0.2 eV or more. In addition, it is more preferable that the emission spectrum of the material with ΔE ST of 0.3 eV or less and the absorption spectrum of the singlet splitting material sufficiently overlap. As a result, the energy of singlet excitons generated in a material with ΔE ST of 0.3 eV or less can be easily transferred to the lowest excited singlet energy level E S1 of the singlet-splitting material. The emission peak wavelength of the material with ΔE ST of 0.3 eV or less and the absorption peak wavelength of the singlet splitting material are preferably within 100 nm, more preferably within 50 nm, and even more preferably within 30 nm.
Examples of compounds that can be used as singlet fission materials include acenes such as anthracene, tetracene, and pentacene. These acenes have at least one hydrogen atom substituted with a substituted or unsubstituted aryl group, an alkenyl group substituted with a substituted or unsubstituted aryl group, or an alkynyl group substituted with a substituted or unsubstituted aryl group. may have been For the description, preferred range, and specific examples of the substituted or unsubstituted aryl group, reference can be made to the description, preferred range, and specific examples of the substituted or unsubstituted aryl group for R 1 in general formula (1) below. .

以下において、一重項分裂材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。

Figure 0007337369000006
Preferred examples of compounds that can be used as the singlet fission material are given below.
Figure 0007337369000006

また、一重項分裂材料として、下記一般式(1)で表される化合物も用いることができる。

Figure 0007337369000007
A compound represented by the following general formula (1) can also be used as the singlet fission material.
Figure 0007337369000007

一般式(1)において、R1は置換もしくは無置換のアリール基を表す。R2およびR3の一方は水素原子で、他方は置換もしくは無置換のアリール基を表す。R2およびR3の一方が表す置換もしくは無置換のアリール基とR1が表す置換もしくは無置換のアリール基は、互いに同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。「置換もしくは無置換のアリール基」でいうアリール基(置換アリール基の場合は置換基を除く部分)は、環骨格構成原子数が6~26が好ましく、6~22がより好ましく、6~18がさらに好ましい。アリール基の具体例として、フェニル基、1-ナフタレニル基、2-ナフタレニル基、1-アントラセニル基、2-アントラセニル基、9-アントラセニル基、1-テトラセニル基、2-テトラセニル基、5-テトラセニル基、1-ピレニル基、2-ピレニル基を挙げることができる。
1~R3がとりうるアリール基は、置換基で置換されていても、無置換であってもよいが、R1~R3の少なくとも一つは無置換のアリール基であることが好ましく、R1~R3がとりうる置換もしくは無置換のアリール基のすべてが無置換のアリール基であることが好ましい。アリール基が置換基を有する場合の置換基は、アルキル基またはアリール基が好ましい。アルキル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよい。好ましい炭素数は1~20であり、より好ましくは1~10であり、さらに好ましくは1~6である。例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基などを例示することができる。アリール基の好ましい範囲と具体例については、上記の「置換もしくは無置換のアリール基」でいうアリール基の好ましい範囲と具体例を参照することができる。また、置換基であるアルキル基やアリール基は、さらに置換されていてもよく、その場合の置換基としてはアルキル基やアリール基を好ましく挙げることができる。
1~R3がとりうる置換もしくは無置換のアリール基の総炭素数は、6~32であることが好ましく、6~28であることがより好ましく、6~24であることがさらに好ましい。R1~R3がとりうる置換アリール基の例として、アルキルフェニル基(トリル基、tert-ブチルフェニル基等),ビフェニル基、アルキルビフェニル基(メチルビフェニル基、tert-ブチルビフェニル基等)、テルフェニル基、アルキルテルフェニル基(メチルテルフェニル基、tert-ブチルテルフェニル基等)、フェニルナフチル基、アルキルナフチル基(メチルナフチル基、tert-ブチルナフチル基等)、フェニルアントラセニル基、ナフチルアントラセニル基、アルキルアントラセニル基(メチルアントラセニル基、tert-ブチルアントラセニル基等)、フェニルテトラセニル基、ナフチルテトラセニル基、アルキルテトラセニル基(メチルテトラセニル基、tert-ブチルテトラセニル基等)、フェニルピレニル基、ナフチルピレニル基、アルキルピレニル基(メチルピレニル基、tert-ブチルピレニル基等)を挙げることができる。
In general formula (1), R 1 represents a substituted or unsubstituted aryl group. One of R2 and R3 is a hydrogen atom, and the other represents a substituted or unsubstituted aryl group. The substituted or unsubstituted aryl group represented by one of R 2 and R 3 and the substituted or unsubstituted aryl group represented by R 1 may be the same or different, but are preferably the same. The aryl group referred to in the "substituted or unsubstituted aryl group" (in the case of a substituted aryl group, the portion excluding the substituent) preferably has a ring skeleton-constituting atoms of 6 to 26, more preferably 6 to 22, and 6 to 18. is more preferred. Specific examples of the aryl group include a phenyl group, 1-naphthalenyl group, 2-naphthalenyl group, 1-anthracenyl group, 2-anthracenyl group, 9-anthracenyl group, 1-tetracenyl group, 2-tetracenyl group, 5-tetracenyl group, A 1-pyrenyl group and a 2-pyrenyl group can be mentioned.
The aryl groups that R 1 to R 3 can take may be substituted or unsubstituted, but at least one of R 1 to R 3 is preferably an unsubstituted aryl group. , R 1 to R 3 are all preferably unsubstituted aryl groups. When the aryl group has a substituent, the substituent is preferably an alkyl group or an aryl group. Alkyl groups may be linear, branched, or cyclic. The number of carbon atoms is preferably 1-20, more preferably 1-10, still more preferably 1-6. Examples include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group and the like. As for the preferred range and specific examples of the aryl group, the preferred range and specific examples of the aryl group referred to in the above "substituted or unsubstituted aryl group" can be referred to. In addition, the alkyl group and aryl group which are substituents may be further substituted, and preferred examples of the substituent in this case include alkyl groups and aryl groups.
The total carbon number of the substituted or unsubstituted aryl groups that R 1 to R 3 can take is preferably 6-32, more preferably 6-28, even more preferably 6-24. Examples of substituted aryl groups that R 1 to R 3 can have include alkylphenyl groups (tolyl group, tert-butylphenyl group, etc.), biphenyl groups, alkylbiphenyl groups (methylbiphenyl group, tert-butylbiphenyl group, etc.), tertyl Phenyl group, alkylterphenyl group (methylterphenyl group, tert-butylterphenyl group, etc.), phenylnaphthyl group, alkylnaphthyl group (methylnaphthyl group, tert-butylnaphthyl group, etc.), phenylanthracenyl group, naphthylanthra Senyl group, alkylanthracenyl group (methylanthracenyl group, tert-butylanthracenyl group, etc.), phenyltetracenyl group, naphthyltetracenyl group, alkyltetracenyl group (methyltetracenyl group, tert-butyltetracenyl group, etc.), phenylpyrenyl group, naphthylpyrenyl group, alkylpyrenyl group (methylpyrenyl group, tert-butylpyrenyl group, etc.).

以下において、一般式(1)で表される化合物の具体例を例示する。

Figure 0007337369000008
Figure 0007337369000009
Figure 0007337369000010
Figure 0007337369000011
Figure 0007337369000012
Figure 0007337369000013
Specific examples of the compound represented by formula (1) are illustrated below.
Figure 0007337369000008
Figure 0007337369000009
Figure 0007337369000010
Figure 0007337369000011
Figure 0007337369000012
Figure 0007337369000013

これらの一重項分裂材料は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 These singlet fission materials may be used singly or in combination of two or more.

(一重項分裂材料以外の材料)
一重項分裂層は、必要に応じて、一重項分裂材料以外の材料(その他の材料)を含んでいてもよい。その他の材料として、発光材料、ホスト材料を挙げることができる。
一重項分裂層が発光材料を含むことにより、一重項分裂材料で一重項分裂により生成した三重項励起子のエネルギーを発光材料にデクスター機構により移動させ、該発光材料を発光させることができる。本発明の積層体では、一重項分裂層において高い励起子生成効率で三重項励起子が生成するため、発光材料を効率よく発光させることができる。
(Materials other than singlet fission materials)
The singlet-splitting layer may contain materials other than the singlet-splitting material (other materials) as needed. Other materials include light-emitting materials and host materials.
When the singlet-splitting layer contains a light-emitting material, the energy of triplet excitons generated by singlet fission in the singlet-splitting material can be transferred to the light-emitting material by the Dexter mechanism, and the light-emitting material can emit light. In the laminate of the present invention, triplet excitons are generated with high exciton generation efficiency in the singlet splitting layer, so that the light-emitting material can emit light efficiently.

発光材料には、三重項励起子からのエネルギーを受け取り、そのエネルギーを利用して光を放射しうる発光性の有機化合物を用いることができ、金属錯体であっても金属錯体以外の有機化合物であってもよく、りん光材料であっても遅延蛍光材料であってもよい。 As the light-emitting material, a light-emitting organic compound that can receive energy from triplet excitons and use that energy to emit light can be used. It may be a phosphorescent material or a delayed fluorescent material.

金属錯体であるりん光材料は、三重項励起子のエネルギーを受け取って最低励起三重項エネルギー準位ET1へ遷移し、その最低励起三重項エネルギー準位ET1から基底一重項状態への失活に伴ってりん光を放射してもよいし、三重項励起子のエネルギーを受け取って、中心金属における、よりエネルギーが高い電子状態(電子励起状態)へと遷移し、その電子励起状態から、元の電子状態(基底電子状態)へ遷移するのに伴ってりん光を放射してもよい。りん光材料には、一重項分裂で生成した三重項励起子からの励起三重項エネルギー移動を容易にし、且つ、その励起三重項エネルギーを分子内に閉じ込めるため、最低励起三重項エネルギー準位ET1が、一重項分裂で生成する三重項励起子の最低励起三重項エネルギー準位ET1よりも低いものや、その中心金属における電子励起状態のエネルギー準位が、一重項分裂で生成する三重項励起子の最低励起三重項エネルギー準位ET1よりも低いものを好ましく用いることができる。金属錯体であるりん光材料は、ランタニドを中心金属とする金属錯体であることが好ましく、Erを中心金属とする金属錯体であることがより好ましい。 A phosphorescent material, which is a metal complex, receives the energy of triplet excitons, transitions to the lowest excited triplet energy level ET1 , and deactivates from the lowest excited triplet energy level ET1 to the ground singlet state. may emit phosphorescence along with , or receive the energy of the triplet exciton and transition to a higher-energy electronic state (electronic excited state) in the central metal, and from that electronic excited state, the original may emit phosphorescence accompanying the transition to the electronic state of (ground electronic state). The phosphorescent material has the lowest excited triplet energy level E T1 in order to facilitate the transfer of excited triplet energy from triplet excitons generated by singlet fission and to confine the excited triplet energy in the molecule. is lower than the lowest excited triplet energy level E T1 of the triplet exciton generated by singlet fission, or the energy level of the electronic excited state in the central metal is the triplet excitation generated by singlet fission Those lower than the lowest excited triplet energy level E T1 of electrons can be preferably used. The phosphorescent material, which is a metal complex, is preferably a metal complex with a lanthanide as a central metal, more preferably a metal complex with Er as a central metal.

また、遅延蛍光材料は、三重項励起子のエネルギーを受け取って最低励起三重項エネルギー準位へ遷移した後、逆項間交差により最低励起一重項エネルギー準位へ遷移し、その最低励起一重項エネルギー準位からの失活に伴って遅延蛍光を放射する。したがって、発光材料に用いる遅延蛍光材料は、最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位とのエネルギー差ΔESTが0.3eV以下であるとともに、一重項分裂で生成した三重項励起子からの励起三重項エネルギー移動を容易にし、且つ、その励起三重項エネルギーを分子内に閉じ込めるため、最低励起三重項エネルギー準位ET1が、一重項分裂で生成する三重項励起子の最低励起三重項エネルギー準位ET1よりも低いものであることが好ましい。 In addition, the delayed fluorescence material receives the energy of triplet excitons and transitions to the lowest excited triplet energy level, then transitions to the lowest excited singlet energy level due to reverse intersystem crossing, and the lowest excited singlet energy Delayed fluorescence is emitted with deactivation from the level. Therefore, the delayed fluorescence material used for the light-emitting material has an energy difference ΔE ST between the lowest excited singlet energy level and the lowest excited triplet energy level of 0.3 eV or less, and the triplet excitation generated by singlet fission The lowest excited triplet energy level E T1 is the lowest excited triplet exciton produced by singlet fission in order to facilitate the excited triplet energy transfer from the electron and to confine the excited triplet energy within the molecule. It is preferably lower than the triplet energy level E T1 .

発光材料が発光する光の波長(発光波長)は、特に制限されず、例えば可視領域であっても近赤外領域であってもよい。発光波長が可視領域であることにより、その積層体を、画像や文字、記号等を表示する表示装置等の発光部や照明に応用することが可能になり、発光波長が近赤外領域であることにより、その積層体を、近赤外センサーやバイオイメージングで用いる光源に応用することが可能になる。 The wavelength of light emitted by the light-emitting material (emission wavelength) is not particularly limited, and may be, for example, a visible region or a near-infrared region. Since the emission wavelength is in the visible region, it is possible to apply the laminate to a light emitting part such as a display device that displays images, characters, symbols, etc., and lighting, and the emission wavelength is in the near infrared region. As a result, the laminate can be applied to near-infrared sensors and light sources used in bioimaging.

以下において、発光材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。下記式において、Arはアリール基を表す。

Figure 0007337369000014
Preferred examples of compounds that can be used as the light-emitting material are given below. In the formula below, Ar represents an aryl group.
Figure 0007337369000014

これらの発光材料は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
また、一重項分裂層が発光材料を含む場合、発光材料は一重項分裂層中に均一に分散して存在していてもよいし、一部の領域に局在していてもよい。
一重項分裂層における発光材料の含有量は、一重項分裂層の材料全量に対して、0.1重量%以上であることが好ましく、1重量%以上であることがより好ましく、また、50重量%以下であることが好ましく、20重量%以下であることがより好ましく、10重量%以下であることがさらに好ましい。
These luminescent materials may be used singly or in combination of two or more.
Moreover, when the singlet splitting layer contains a light emitting material, the light emitting material may be dispersed uniformly in the singlet splitting layer, or may be localized in a part of the region.
The content of the light-emitting material in the singlet splitting layer is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 1% by weight or more, or 50% by weight, based on the total amount of the material in the singlet splitting layer. % or less, more preferably 20 wt % or less, and even more preferably 10 wt % or less.

(一重項分裂層の厚み)
一重項分裂層の厚みは、特に制限されないが、1nm~20nmであることが好ましく、3nm~15nmであることがより好ましく、5nm~10nmであることがさらに好ましい。
(Thickness of singlet splitting layer)
The thickness of the singlet splitting layer is not particularly limited, but is preferably 1 nm to 20 nm, more preferably 3 nm to 15 nm, even more preferably 5 nm to 10 nm.

[積層体の層構成]
本発明の積層体は、励起子生成層、ブロック層および一重項分裂層を順に積層した構造を有する。本発明の積層体は、これら3層のみが順に積層して構成されていてもよいし、その他の層を有していてもよい。その他の層は、励起子生成層とブロック層の間や、ブロック層と一重項分裂層の間に配されてもよいし、励起子生成層のブロック層と反対側や、一重項分裂層のブロック層と反対側に配されてもよい。また、その他の層は、励起子生成層、ブロック層および一重項分裂層から選択される層であってもよいし、これらの層以外の層であってもよい。その他の層として、励起子生成層、ブロック層および一重項分裂層から選択される層を設ける場合、複数となる励起子生成層同士、ブロック層同士または一重項分裂層同士は、材料や組成比、厚みが、互いに同一であっても異なっていてもよい。
積層体の好ましい層構成として、励起子生成層/ブロック層/一重項分裂層からなる3層構成、第1の一重項分裂層/第1のブロック層/励起子生成層/第2のブロック層/第2の一重項分裂層からなる5層構成を挙げることができる。ここで、第1の一重項分裂層および第2の一重項分裂層は、それぞれ「一重項分裂層」に相当し、第1のブロック層および第2のブロック層は、それぞれ「ブロック層」に相当する。第1の一重項分裂層と第2の一重項分裂層、第1のブロック層と第2のブロック層は、それぞれ、材料や組成比、厚みが互いに同一であっても異なっていてもよい。また、積層体を構成する各層は、それぞれ単層構成であっても多層構成であってもよい。
[Layer structure of laminate]
The laminate of the present invention has a structure in which an exciton generation layer, a block layer and a singlet fission layer are laminated in order. The laminate of the present invention may be configured by laminating only these three layers in order, or may have other layers. Other layers may be arranged between the exciton generation layer and the blocking layer, between the blocking layer and the singlet fission layer, on the opposite side of the exciton generation layer from the blocking layer, or between the singlet fission layer. It may be arranged on the side opposite to the block layer. Further, the other layer may be a layer selected from an exciton generation layer, a blocking layer and a singlet fission layer, or may be a layer other than these layers. When a layer selected from an exciton generation layer, a block layer, and a singlet fission layer is provided as other layers, the materials and composition ratios of the exciton generation layers, the block layers, and the singlet fission layers may differ. , the thickness may be the same or different.
A preferable layer structure of the laminate is a three-layer structure consisting of exciton generation layer/block layer/singlet splitting layer, first singlet splitting layer/first block layer/exciton generation layer/second block layer. / A 5-layer structure consisting of a second singlet splitting layer can be mentioned. Here, the first singlet splitting layer and the second singlet splitting layer each correspond to a "singlet splitting layer", and the first block layer and the second block layer each correspond to a "block layer". Equivalent to. The first singlet splitting layer and the second singlet splitting layer, and the first block layer and the second block layer may be the same or different in material, composition ratio, and thickness. Further, each layer constituting the laminate may have a single-layer structure or a multi-layer structure.

上記のように、本発明の積層体は、励起子生成効率の理論限界値が高く、その一重項分裂層に発光材料を添加した場合には、発光材料を添加した一重項分裂層単独に比べて、発光効率を飛躍的に高めることができる。そのため、本発明の積層体を、有機フォトルミネッセンス素子(有機PL素子)や有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)の発光部として用いることにより、発光効率が高い有機発光素子を提供することができる。
有機フォトルミネッセンス素子は、基板上に少なくとも発光部を形成した構造を有する。有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも陽極、陰極、および陽極と陰極の間に有機層を形成した構造を有する。有機層は、少なくとも発光部を含むものであり、発光部のみからなるものであってもよいし、発光部の他に1層以上の有機層を有するものであってもよい。そのような他の有機層として、正孔輸送層、正孔注入層、電子阻止層、正孔阻止層、電子注入層、電子輸送層、励起子阻止層などを挙げることができる。正孔輸送層は正孔注入機能を有した正孔注入輸送層でもよく、電子輸送層は電子注入機能を有した電子注入輸送層でもよい。具体的な有機エレクトロルミネッセンス素子の構造例を図3に示す。図3において、1は基板、2は陽極、3は正孔注入層、4は正孔輸送層、5は発光部、6は電子輸送層、7は陰極を表わす。
以下において、有機エレクトロルミネッセンス素子の各部材および各層について説明する。なお、基板と発光部の説明は有機フォトルミネッセンス素子の基板と発光部にも該当する。
As described above, the laminate of the present invention has a high theoretical limit value of exciton generation efficiency, and when a light-emitting material is added to the singlet-splitting layer, compared to the singlet-splitting layer alone to which the light-emitting material is added, Therefore, the luminous efficiency can be dramatically improved. Therefore, by using the laminate of the present invention as a light-emitting portion of an organic photoluminescence device (organic PL device) or an organic electroluminescence device (organic EL device), an organic light-emitting device with high luminous efficiency can be provided.
An organic photoluminescence element has a structure in which at least a light emitting portion is formed on a substrate. An organic electroluminescence device has a structure in which at least an anode, a cathode, and an organic layer are formed between the anode and the cathode. The organic layer includes at least the light-emitting portion, and may consist of only the light-emitting portion, or may have one or more organic layers in addition to the light-emitting portion. Such other organic layers can include hole transport layers, hole injection layers, electron blocking layers, hole blocking layers, electron injection layers, electron transport layers, exciton blocking layers, and the like. The hole transport layer may be a hole injection transport layer having a hole injection function, and the electron transport layer may be an electron injection transport layer having an electron injection function. A structural example of a specific organic electroluminescence element is shown in FIG. 3, 1 is a substrate, 2 is an anode, 3 is a hole injection layer, 4 is a hole transport layer, 5 is a light emitting portion, 6 is an electron transport layer, and 7 is a cathode.
Each member and each layer of the organic electroluminescence element will be described below. The description of the substrate and the light-emitting portion also applies to the substrate and the light-emitting portion of the organic photoluminescence element.

(基板)
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板に支持されていることが好ましい。この基板については、特に制限はなく、従来から有機エレクトロルミネッセンス素子に慣用されているものであればよく、例えば、ガラス、透明プラスチック、石英、シリコンなどからなるものを用いることができる。
(substrate)
The organic electroluminescence device of the present invention is preferably supported by a substrate. The substrate is not particularly limited as long as it is conventionally used in organic electroluminescence devices, and for example, substrates made of glass, transparent plastic, quartz, silicon, or the like can be used.

(陽極)
有機エレクトロルミネッセンス素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極材料とするものが好ましく用いられる。このような電極材料の具体例としてはAu等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In23-ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極材料の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な材料を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常10~1000nm、好ましくは10~200nmの範囲で選ばれる。
(anode)
As the anode in the organic electroluminescence device, an electrode material having a large work function (4 eV or more), a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof is preferably used. Specific examples of such electrode materials include metals such as Au, conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 and ZnO. A material such as IDIXO (In 2 O 3 --ZnO) that is amorphous and capable of forming a transparent conductive film may also be used. The anode may be formed by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering, and then forming a pattern of a desired shape by photolithography. ), a pattern may be formed through a mask having a desired shape during vapor deposition or sputtering of the electrode material. Alternatively, when a coatable material such as an organic conductive compound is used, a wet film forming method such as a printing method or a coating method may be used. When emitting light from the anode, the transmittance is desirably greater than 10%, and the sheet resistance of the anode is preferably several hundred Ω/□ or less. Furthermore, although the film thickness depends on the material, it is usually selected in the range of 10 to 1000 nm, preferably 10 to 200 nm.

(陰極)
一方、陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極材料とするものが用いられる。このような電極材料の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al23)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性および酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al23)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm~5μm、好ましくは50~200nmの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
また、陽極の説明で挙げた導電性透明材料を陰極に用いることで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
(cathode)
On the other hand, as the cathode, an electrode material having a small work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron-injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof is used. Specific examples of such electrode materials include sodium, sodium-potassium alloys, magnesium, lithium, magnesium/copper mixtures, magnesium/silver mixtures, magnesium/aluminum mixtures, magnesium/indium mixtures, aluminum/aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, indium, lithium/aluminum mixtures, rare earth metals, etc.; Among these, from the viewpoint of electron injection properties and durability against oxidation, etc., a mixture of an electron injection metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function value than the electron injection metal, such as a magnesium/silver mixture, Magnesium/aluminum mixtures, magnesium/indium mixtures, aluminum/aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium/aluminum mixtures, aluminum and the like are suitable. The cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering. Also, the sheet resistance of the cathode is preferably several hundred Ω/□ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 μm, preferably 50 to 200 nm. In order to transmit the emitted light, it is convenient if either the anode or the cathode of the organic electroluminescence element is transparent or semi-transparent because the emission luminance is improved.
In addition, by using the conductive transparent material mentioned in the explanation of the anode for the cathode, a transparent or semi-transparent cathode can be produced, and by applying this, an element in which both the anode and the cathode are transparent can be produced. can be made.

(発光部)
発光部は、本発明の積層体により構成されており、陽極および陰極のそれぞれから注入された正孔および電子が積層体の励起子生成層にて再結合することにより励起子が生成した後、発光する層である。本発明の積層体の説明については、上記の<積層体>の欄の記載を参照することができる。上記のように、本発明の積層体は、励起子生成効率の理論限界値が高いため、このものを発光部に用いることにより、高い発光効率を得ることができる。有機エレクトロルミネッセンス素子の発光部を構成する積層体は、一重項分裂層に発光材料を含むことが好ましく、第1の一重項分裂層/第1のブロック層/励起子生成層/第2のブロック層/第2の一重項分裂層の層構成を有することがより好ましい。なお、この積層体は、第1の一重項分裂層が陽極側、第2の一重項分裂層が陰極側となるように配されることとする。こうした層構成を有する積層体を有機エレクトロルミネッセンス素子の発光部に用いる場合、第1のブロック層および第2のブロック層のうち、励起子生成層よりも陽極側となるブロック層(第1のブロック層)は正孔輸送性を有する材料を含むことが好ましく、励起子生成層よりも陰極側となるブロック層(第2のブロック層)は電子輸送性を有する材料を含むことが好ましい。正孔輸送性を有する材料および電子輸送性を有する材料の好ましい範囲と具体例については、上記の(ブロック層)の欄の記載を参照することができる。
(Light-emitting part)
The light-emitting part is composed of the laminate of the present invention, and after recombination of holes and electrons injected from each of the anode and the cathode in the exciton generation layer of the laminate to generate excitons, It is a layer that emits light. For the description of the laminate of the present invention, the description in the section <Laminate> above can be referred to. As described above, the laminate of the present invention has a high theoretical limit value of exciton generation efficiency, so that high luminous efficiency can be obtained by using this laminate in the light emitting portion. The laminate constituting the light-emitting portion of the organic electroluminescence element preferably contains a light-emitting material in the singlet splitting layer, and the first singlet splitting layer/first block layer/exciton generation layer/second block It is more preferred to have a layer configuration of layer/second singlet splitting layer. The laminate is arranged so that the first singlet-splitting layer is on the anode side and the second singlet-splitting layer is on the cathode side. When a laminate having such a layer structure is used in the light-emitting portion of an organic electroluminescence device, of the first block layer and the second block layer, the block layer (the first block layer) located on the anode side of the exciton generation layer layer) preferably contains a material having a hole-transporting property, and the blocking layer (second blocking layer) located closer to the cathode than the exciton generating layer preferably contains a material having an electron-transporting property. For the preferred range and specific examples of the material having hole-transporting property and the material having electron-transporting property, the description in the section of (blocking layer) can be referred to.

本発明の有機発光素子および有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光は一重項分裂層に含まれる発光材料から生じる。この発光はりん光発光であっても遅延蛍光発光であってもよい。また、発光の一部に、励起子生成層の材料やブロック層の材料、一重項分裂層の一重項分裂材料からの発光があってもかまわない。 In the organic light-emitting device and organic electroluminescent device of the present invention, light emission originates from the light-emitting material contained in the singlet splitting layer. This emission may be phosphorescence emission or delayed fluorescence emission. Further, part of the emitted light may be emitted from the material of the exciton generation layer, the material of the block layer, and the singlet splitting material of the singlet splitting layer.

(注入層)
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、正孔注入層と電子注入層があり、陽極と発光部または正孔輸送層の間、および陰極と発光部または電子輸送層との間に存在させてもよい。注入層は必要に応じて設けることができる。
(Injection layer)
An injection layer is a layer provided between an electrode and an organic layer in order to reduce driving voltage and improve luminance of light emission. and between the cathode and the light-emitting portion or the electron-transporting layer. An injection layer can be provided as required.

(阻止層)
阻止層は、発光部中に存在する電荷(電子もしくは正孔)および/または励起子の発光部外への拡散を阻止することができる層である。電子阻止層は、発光部および正孔輸送層の間に配置されることができ、電子が正孔輸送層の方に向かって発光部を通過することを阻止する。同様に、正孔阻止層は発光部および電子輸送層の間に配置されることができ、正孔が電子輸送層の方に向かって発光部を通過することを阻止する。阻止層はまた、励起子が発光部の外側に拡散することを阻止するために用いることができる。すなわち電子阻止層、正孔阻止層はそれぞれ励起子阻止層としての機能も兼ね備えることができる。本明細書でいう電子阻止層または励起子阻止層は、一つの層で電子阻止層および励起子阻止層の機能を有する層を含む意味で使用される。
(blocking layer)
The blocking layer is a layer capable of blocking diffusion of charges (electrons or holes) and/or excitons present in the light-emitting portion to the outside of the light-emitting portion. An electron blocking layer can be disposed between the light-emitting portion and the hole-transporting layer to block electrons from passing through the light-emitting portion toward the hole-transporting layer. Similarly, a hole-blocking layer can be disposed between the light-emitting portion and the electron-transporting layer to block holes from passing through the light-emitting portion toward the electron-transporting layer. Blocking layers can also be used to block excitons from diffusing out of the emitter. That is, each of the electron blocking layer and the hole blocking layer can also function as an exciton blocking layer. The term "electron blocking layer" or "exciton blocking layer" as used herein is used to include a layer having the functions of an electron blocking layer and an exciton blocking layer.

(正孔阻止層)
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有する。正孔阻止層は電子を輸送しつつ、正孔が電子輸送層へ到達することを阻止する役割があり、これにより発光部中での電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。正孔阻止層の材料としては、後述する電子輸送層の材料を必要に応じて用いることができる。
(Hole blocking layer)
A hole-blocking layer has the function of an electron-transporting layer in a broad sense. The hole-blocking layer transports electrons while blocking holes from reaching the electron-transporting layer, thereby improving the recombination probability of electrons and holes in the light-emitting portion. As the material for the hole-blocking layer, the material for the electron-transporting layer, which will be described later, can be used as needed.

(電子阻止層)
電子阻止層とは、広い意味では正孔を輸送する機能を有する。電子阻止層は正孔を輸送しつつ、電子が正孔輸送層へ到達することを阻止する役割があり、これにより発光部中での電子と正孔が再結合する確率を向上させることができる。
(Electron blocking layer)
The electron blocking layer has a function of transporting holes in a broad sense. The electron-blocking layer has the role of transporting holes and blocking the electrons from reaching the hole-transporting layer, thereby improving the probability of recombination of electrons and holes in the light-emitting part. .

(励起子阻止層)
励起子阻止層とは、発光部内で正孔と電子が再結合することにより生じた励起子が電荷輸送層に拡散することを阻止するための層であり、本層の挿入により励起子を効率的に発光部内に閉じ込めることが可能となり、素子の発光効率を向上させることができる。励起子阻止層は発光部に隣接して陽極側、陰極側のいずれにも挿入することができ、両方同時に挿入することも可能である。すなわち、励起子阻止層を陽極側に有する場合、正孔輸送層と発光部の間に、発光部に隣接して該層を挿入することができ、陰極側に挿入する場合、発光部と電子輸送層との間に、発光部に隣接して該層を挿入することができる。また、陽極と、発光部の陽極側に隣接する励起子阻止層との間には、正孔注入層や、正孔輸送層、電子阻止層などを有することができ、陰極と、発光部の陰極側に隣接する励起子阻止層との間には、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層などを有することができる。阻止層を配置する場合、阻止層として用いる材料の励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーの少なくともいずれか一方は、発光材料の励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーよりも高いことが好ましい。
(exciton blocking layer)
The exciton-blocking layer is a layer that prevents excitons generated by the recombination of holes and electrons in the light-emitting region from diffusing into the charge-transporting layer. It is possible to effectively confine the light in the light-emitting portion, and the light-emitting efficiency of the device can be improved. The exciton-blocking layer can be inserted either on the anode side or the cathode side adjacent to the light-emitting portion, or both can be inserted at the same time. That is, when the exciton blocking layer is provided on the anode side, the layer can be inserted between the hole transport layer and the light-emitting portion, adjacent to the light-emitting portion. The layer can be interposed between the transport layer and adjacent to the light emitting portion. In addition, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron blocking layer, or the like can be provided between the anode and the exciton blocking layer adjacent to the anode side of the light emitting section. An electron injection layer, an electron transport layer, a hole blocking layer, and the like can be provided between the exciton blocking layer adjacent to the cathode side. When the blocking layer is provided, at least one of the excited singlet energy and excited triplet energy of the material used as the blocking layer is preferably higher than the excited singlet energy and excited triplet energy of the light-emitting material.

(正孔輸送層)
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。使用できる公知の正孔輸送材料としては例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物およびスチリルアミン化合物を用いることが好ましく、芳香族第3級アミン化合物を用いることがより好ましい。
(Hole transport layer)
The hole-transporting layer is made of a hole-transporting material having a function of transporting holes, and the hole-transporting layer can be provided as a single layer or multiple layers.
The hole transport material has either hole injection or transport or electron blocking properties, and may be either organic or inorganic. Known hole-transporting materials that can be used include, for example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, carbazole derivatives, indolocarbazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, Examples include amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, especially thiophene oligomers. Aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds are preferably used, and aromatic tertiary amine compounds are more preferably used.

(電子輸送層)
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる場合もある)としては、陰極より注入された電子を発光部に伝達する機能を有していればよい。使用できる電子輸送層としては例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタンおよびアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
(Electron transport layer)
The electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and the electron transport layer can be provided as a single layer or multiple layers.
The electron transporting material (which may also serve as a hole blocking material) may have a function of transmitting electrons injected from the cathode to the light emitting portion. Electron-transporting layers that can be used include, for example, nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives, and the like. Furthermore, among the above oxadiazole derivatives, a thiadiazole derivative in which an oxygen atom in the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron-withdrawing group can also be used as the electron-transporting material. Furthermore, polymer materials in which these materials are introduced into the polymer chain or these materials are used as the main chain of the polymer can also be used.

有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する積層体の各層およびその他の層の製膜方法は特に限定されず、ドライプロセス、ウェットプロセスのどちらで作製してもよい。 The method of forming each layer of the laminate and other layers constituting the organic electroluminescence element is not particularly limited, and may be produced by either a dry process or a wet process.

以下に、有機エレクトロルミネッセンス素子に用いることができる好ましい材料を具体的に例示する。ただし、本発明において用いることができる材料は、以下の例示化合物によって限定的に解釈されることはない。また、特定の機能を有する材料として例示した化合物であっても、その他の機能を有する材料として転用することも可能である。 Preferable materials that can be used for the organic electroluminescence device are specifically exemplified below. However, materials that can be used in the present invention are not limited to the following exemplary compounds. Moreover, even compounds exemplified as materials having specific functions can be used as materials having other functions.

まず、励起子生成層や一重項分裂層がホスト材料を含む場合に、ホスト材料として用いることができる好ましい化合物を挙げる。 First, preferred compounds that can be used as the host material when the exciton generation layer and the singlet splitting layer contain the host material are listed.

Figure 0007337369000015
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Figure 0007337369000016
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Figure 0007337369000017
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Figure 0007337369000018
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Figure 0007337369000019
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次に、正孔注入材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。

Figure 0007337369000020
Preferred examples of compounds that can be used as hole injection materials are given below.
Figure 0007337369000020

次に、正孔輸送材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。

Figure 0007337369000021
Next, preferred examples of compounds that can be used as the hole-transporting material are given.
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Figure 0007337369000022
Figure 0007337369000023
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Figure 0007337369000024
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Figure 0007337369000025
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Figure 0007337369000026
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Figure 0007337369000027
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次に、電子阻止材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。

Figure 0007337369000028
Preferred examples of compounds that can be used as the electron blocking material are given below.
Figure 0007337369000028

次に、正孔阻止材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
Preferred examples of compounds that can be used as the hole-blocking material are given below.

次に、電子輸送材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。

Figure 0007337369000030
Next, preferred examples of compounds that can be used as the electron-transporting material are given.
Figure 0007337369000030

Figure 0007337369000031
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次に、電子注入材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。

Figure 0007337369000033
Next, preferred examples of compounds that can be used as the electron injection material are given.
Figure 0007337369000033

さらに添加可能な材料として好ましい化合物例を挙げる。例えば、安定化材料として添加すること等が考えられる。

Figure 0007337369000034
Examples of preferred compounds as materials that can be added are given below. For example, it may be added as a stabilizing material.
Figure 0007337369000034

上述の方法により作製された有機エレクトロルミネッセンス素子は、得られた素子の陽極と陰極の間に電界を印加することにより発光する。このとき、励起三重項エネルギーによる発光であれば、そのエネルギーレベルに応じた波長が、りん光として確認される。励起一重項エネルギーによる発光であれば、そのエネルギーレベルに応じた波長の光が、蛍光発光および遅延蛍光発光として確認される。また、通常の蛍光は、遅延蛍光発光よりも蛍光寿命が短いため、発光寿命は蛍光と遅延蛍光で区別できる。 The organic electroluminescence device produced by the method described above emits light by applying an electric field between the anode and cathode of the obtained device. At this time, if the emission is due to excited triplet energy, a wavelength corresponding to the energy level is confirmed as phosphorescence. In the case of luminescence due to excited singlet energy, light with a wavelength corresponding to the energy level is confirmed as fluorescence luminescence and delayed fluorescence luminescence. In addition, since normal fluorescence has a shorter fluorescence lifetime than delayed fluorescence emission, the emission lifetime can be distinguished between fluorescence and delayed fluorescence.

有機エレクトロルミネッセンス素子は、単一の素子、アレイ状に配置された構造からなる素子、陽極と陰極がX-Yマトリックス状に配置された構造のいずれにおいても適用することができる。本発明によれば、本発明の積層体を発光部に用いることにより、励起子生成効率および発光効率が大きく改善された有機発光素子が得られる。本発明の積層体を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子などの有機発光素子は、さらに様々な用途へ応用することが可能である。例えば、この有機エレクトロルミネッセンス素子を用いて、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を製造することが可能であり、詳細については、時任静士、安達千波矢、村田英幸共著「有機ELディスプレイ」(オーム社)を参照することができる。また、特に、この有機エレクトロルミネッセンス素子は、需要が大きい有機エレクトロルミネッセンス照明やバックライトに応用することもできる。 The organic electroluminescence element can be applied to any of a single element, an element having a structure arranged in an array, and a structure having anodes and cathodes arranged in an XY matrix. According to the present invention, by using the laminate of the present invention in the light-emitting portion, an organic light-emitting device with greatly improved exciton generation efficiency and luminous efficiency can be obtained. An organic light-emitting device such as an organic electroluminescence device using the laminate of the present invention can be applied to various uses. For example, it is possible to manufacture an organic electroluminescence display device using this organic electroluminescence element. You can refer to it. In particular, this organic electroluminescence device can also be applied to organic electroluminescence lighting and backlights, which are in great demand.

以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下に示す材料、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。なお、吸収特性の評価は、紫外可視分光光度計(島津製作所社製、UV-2600)を用い、発光特性の評価は、分光光度計(堀場製作所社製、FluoroMax Plus)、ソースメータ(ケースレー社製:2400シリーズ)、外部量子効率測定装置(浜松ホトニクス社製、C9920-12)、絶対量子収率測定装置(浜松ホトニクス社製、C9920-02)、小型蛍光寿命測定装置(浜松ホトニクス社製、C11367-21)を用いて行った。 The features of the present invention will be described more specifically with reference to examples below. The materials, processing details, processing procedures, etc. described below can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed to be limited by the specific examples shown below. The absorption characteristics were evaluated using an ultraviolet-visible spectrophotometer (Shimadzu Corporation, UV-2600), and the emission characteristics were evaluated using a spectrophotometer (Horiba Corporation, FluoroMax Plus) and a source meter (Keithley Co.) 2400 series), external quantum efficiency measurement device (Hamamatsu Photonics, C9920-12), absolute quantum efficiency measurement device (Hamamatsu Photonics, C9920-02), compact fluorescence lifetime measurement device (Hamamatsu Photonics, C11367-21) was used.

<実施例で使用した化合物>
本実施例で使用した化合物を以下に示す。
<Compounds used in Examples>
The compounds used in this example are shown below.

ACR-XTN、mAP、B3PyMPM、ルブレンおよびEr(hfa)の最低励起一重項エネルギー準位ES1および最低励起三重項エネルギー準位ET1、並びに、Er(hfa)の413/2準位を表1に示す。表1中、ACR-XTNの最低励起一重項エネルギー準位ES1および最低励起三重項エネルギー準位ET1は、Nakanotani et al., Nat. Commun., 2014, 5, 4016に記載された文献値であり、mAPの最低励起一重項エネルギー準位ES1および最低励起三重項エネルギー準位ET1は、Seo et al., Dye Pigment., 2015, 254に記載された文献値であり、B3PyMPMの最低励起一重項エネルギー準位ES1および最低励起三重項エネルギー準位ET1は、Sasabe et al., Adv. Mater, 2011, 21, 336に記載された文献値であり、ルブレンの最低励起一重項エネルギー準位ES1および最低励起三重項エネルギー準位ET1は、Nagata et al., Adv. mater, 2018, 30, 1801484に記載された文献値であり、Er(hfa)の最低励起一重項エネルギー準位ES1、最低励起三重項エネルギー準位ET1413/2準位は、Ahmed et al., Inorg. Chem. Acta, 2012, 392, 165に記載された文献値である。 The lowest excited singlet energy level E S1 and the lowest excited triplet energy level E T1 of ACR-XTN, mAP, B3PyMPM, rubrene and Er(hfa), and the 4 I 13/2 level of Er(hfa) Table 1 shows. In Table 1, the lowest excited singlet energy level E S1 and the lowest excited triplet energy level E T1 of ACR-XTN are the literature values described in Nakanotani et al., Nat. Commun., 2014, 5, 4016. and the lowest excited singlet energy level E S1 and the lowest excited triplet energy level E T1 of mAP are the literature values described in Seo et al., Dye Pigment., 2015, 254, and the lowest of B3PyMPM The excited singlet energy level E S1 and the lowest excited triplet energy level E T1 are literature values described in Sasabe et al., Adv. Mater, 2011, 21, 336, and are the lowest excited singlet energy of rubrene. The level E S1 and the lowest excited triplet energy level E T1 are literature values described in Nagata et al., Adv. The potential E S1 , the lowest excited triplet energy level E T1 , the 4 I 13/2 level are literature values described in Ahmed et al., Inorg. Chem. Acta, 2012, 392, 165.

Figure 0007337369000037
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また、ACR-XTNの発光スペクトルと、mAP、B3PyMPM、ルブレンおよびEr(hfa)の吸収スペクトルを測定したところ、ACR-XTNの発光ピークと、ルブレンの光吸収帯域に重なりが見られ、それらが重なる波長領域に、B3PyMPM、ルブレン化合物およびEr(hfa)が光吸収を示さないことが確認された。 In addition, when the emission spectrum of ACR-XTN and the absorption spectra of mAP, B3PyMPM, rubrene and Er(hfa) were measured, it was found that the emission peak of ACR-XTN and the light absorption band of rubrene overlapped. It was confirmed that B3PyMPM, rubrene compounds and Er(hfa) do not exhibit light absorption in the wavelength region.

(実施例1) 第1の一重項分裂層/第1のブロック層/励起子生成層/第2のブロック層/第2の一重項分裂層からなる積層体1の作製と評価
石英基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度10-4Pa未満で積層した。
まず、石英基板上に、ルブレンとEr(hfa)を異なる蒸着源から蒸着し、10nmの厚さに形成して第1の一重項分裂層とした。ここで、Er(hfa)の濃度は2.0重量%とした。次に、第1の一重項分裂層の上に、mAPを蒸着して厚さ2nmの第1のブロック層を形成し、その上に、ACR-XTNを蒸着して、厚さ15nmの励起子生成層を形成した。さらに、その上に、B3PyMPMを蒸着して、厚さ2nmの第2ブロック層を形成した。次いで、第2ブロック層の上に、ルブレンとEr(hfa)を異なる蒸着源から蒸着し、10nmの厚さに形成して第2の一重項分裂層とした。この時、Er(hfa)の濃度は2.0重量%とした。以上の工程により、5層構成の積層体1を得た。
作製した積層体1のエネルギー準位図を図4に示し、推定される発光メカニズムを図5に示す。図4に示すエネルギー準位図において、各層の下側に示した数値は、その層のHOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)のエネルギー準位の絶対値であり、各層の上側に示した数値は、その層のLUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)のエネルギー準位の絶対値であり、いずれも単位は「eV」である。この数値の意味は、図6、8、10においても同様である。
図5に示すように、積層体1では、励起子生成層のACR-XTNが励起されて一重項励起子S1と三重項励起子T1が生成すると、三重項励起子T1が逆項間交差を起こして一重項励起子S1に変換する。ACR-XTNで生成した一重項励起子S1のエネルギーはフェルスター機構により、第1のブロック層または第2のブロック層を越えて、第1の一重項分裂層または第2の一重項分裂層が含有するルブレン(一重項分裂材料)の最低励起一重項エネルギー準位ES1へ移動する。一方、励起三重項エネルギーの移動機構はデクスター機構である。そのため、三重項励起子T1からルブレンへのエネルギー移動は、第1のブロック層および第2のブロック層にて阻止される。そのため、ACR-XTNで生成した三重項励起子T1は、最大で、その100%が逆項間交差に供されて励起一重項状態S1に変換され、第1の一重項分裂層および第2の一重項分裂層が含有するルブレンの、最低励起一重項エネルギー準位ES1に移動する。励起一重項エネルギーを受け取ったルブレンでは、その一重項励起子S1が2つの三重項励起子T1に分裂し、その励起三重項エネルギーが、デクスター機構により、Er(hfa)のErの413/2準位へ移動する。そして、413/2準位から415/2準位へ緩和するのに伴ってりん光が放射される。このように、積層体1の励起子生成層で生成した励起子S1、T1のエネルギーは、最大で、そのすべてが、励起一重項エネルギーとしてルブレンの最低励起一重項エネルギー準位ES1へ移動し、そこで生成した各一重項励起子S1が2つの三重項励起子T1に分裂する。よって、積層体1の励起子生成効率の理論限界値は200%になる。
(Example 1) Fabrication and Evaluation of Laminate 1 Consisting of First Singlet Splitting Layer/First Blocking Layer/Exciton Generation Layer/Second Blocking Layer/Second Singlet Splitting Layer on Quartz Substrate , each thin film was laminated at a degree of vacuum of less than 10 -4 Pa by a vacuum deposition method.
First, on a quartz substrate, rubrene and Er(hfa) were vapor-deposited from different vapor deposition sources to form a first singlet splitting layer with a thickness of 10 nm. Here, the Er(hfa) concentration was set to 2.0% by weight. Then, on the first singlet splitting layer, mAP is evaporated to form a 2 nm thick first blocking layer, on which ACR-XTN is evaporated to form a 15 nm thick exciton blocking layer. A product layer was formed. Furthermore, B3PyMPM was deposited thereon to form a second blocking layer with a thickness of 2 nm. Then, on the second blocking layer, rubrene and Er(hfa) were deposited from different deposition sources to form a second singlet splitting layer with a thickness of 10 nm. At this time, the concentration of Er(hfa) was set to 2.0% by weight. Through the above steps, a laminate 1 having a five-layer structure was obtained.
FIG. 4 shows an energy level diagram of the produced laminate 1, and FIG. 5 shows an estimated light emission mechanism. In the energy level diagram shown in FIG. 4, the numerical value shown below each layer is the absolute value of the HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) energy level of that layer, and the numerical value shown above each layer is the It is the absolute value of the LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) energy level of the layer, and the unit is "eV". The meaning of this numerical value is the same in FIGS.
As shown in FIG. 5, in the laminate 1, when ACR-XTN in the exciton generation layer is excited to generate singlet excitons S 1 and triplet excitons T 1 , the triplet excitons T 1 are reverse term crossover and convert to singlet exciton S 1 . The energy of the singlet excitons S 1 generated by ACR-XTN passes through the first block layer or the second block layer to the first singlet splitting layer or the second singlet splitting layer by the Forster mechanism. moves to the lowest excited singlet energy level E S1 of the contained rubrene (singlet splitting material). On the other hand, the excited triplet energy transfer mechanism is the Dexter mechanism. Therefore, energy transfer from triplet excitons T 1 to rubrene is blocked by the first blocking layer and the second blocking layer. Therefore, at most 100% of the triplet excitons T 1 generated in ACR-XTN are subjected to reverse intersystem crossing and converted to the excited singlet state S 1 . 2 to the lowest excited singlet energy level E S1 of the rubrene contained in the singlet splitting layer. In rubrene that has received the excited singlet energy, the singlet exciton S1 splits into two triplet excitons T1 , and the excited triplet energy is transferred to Er4I of Er(hfa) by the Dexter mechanism. Move to the 13/2 level. Phosphorescence is emitted along with the relaxation from the 4 I 13/2 level to the 4 I 15/2 level. Thus, the energies of the excitons S 1 and T 1 generated in the exciton generation layer of the laminate 1 are maximum, and all of them are transferred as excited singlet energy to the lowest excited singlet energy level E S1 of rubrene. , where each singlet exciton S 1 produced splits into two triplet excitons T 1 . Therefore, the theoretical limit value of the exciton generation efficiency of the laminate 1 is 200%.

(比較例1) 第1の一重項分裂層/励起子生成層/第2の一重項分裂層からなる比較積層体1の作製と評価
第1のブロック層および第2のブロック層を形成しないこと以外は、実施例1と同様にして比較積層体1を作製した。
作製した比較積層体1のエネルギー準位図を図6に示し、推定される発光メカニズムを図7に示す。ここで、図6のACR-XTNは図7のΔEST≦0.3eVである材料に対応し、図6のルブレンは図7の一重項分裂材料に対応し、図6のEr(hfa)は図7のりん光材料に対応している。
図7に示すように、この比較積層体1では、第1のブロック層および第2のブロック層を有しないため、励起子生成層で生じた一重項励起子S1のエネルギーおよび三重項励起子T1のエネルギーが共に、第1の一重項分裂層または第2の一重項分裂層の一重項分裂材料(ルブレン)に移動し、一重項分裂材料(ルブレン)で一重項励起子S1と三重項励起子T1が生成する。このうち一重項励起子S1は2つの三重項励起子T1に分裂して、その励起三重項エネルギーがEr(hfa)のりん光発光に利用されるが、三重項励起子T1は、そのまま、その励起三重項エネルギーがEr(hfa)のりん光発光に利用される。ここで、比較積層体1の励起子生成効率は、励起子生成層の一重項励起子S1と三重項励起子T1の平衡状態での比率を(100-RT):RTとすると、(100-RT)×2+RT=200-RTが上限であり、積層体1よりも励起子生成効率の理論限界値が低い値になる。
(Comparative Example 1) Fabrication and Evaluation of Comparative Laminate 1 Consisting of First Singlet Splitting Layer/Exciton Generation Layer/Second Singlet Splitting Layer Do not form first block layer and second block layer A comparative laminate 1 was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.
FIG. 6 shows an energy level diagram of the manufactured comparative laminate 1, and FIG. 7 shows an estimated light emission mechanism. where ACR-XTN in FIG. 6 corresponds to the material with ΔE ST ≦0.3 eV in FIG. 7, rubrene in FIG. 6 corresponds to the singlet fission material in FIG. It corresponds to the phosphorescent material in FIG.
As shown in FIG. 7, in this comparative laminate 1, since it does not have the first block layer and the second block layer, the energy of the singlet exciton S1 generated in the exciton generation layer and the triplet exciton Together, the energy of T 1 is transferred to the singlet-splitting material (rubrene) in the first or second singlet-splitting layer, where singlet excitons S 1 and triplet A term exciton T 1 is produced. Of these, the singlet exciton S 1 splits into two triplet excitons T 1 , and the excited triplet energy is used for phosphorescence emission of Er(hfa). As such, the excited triplet energy is utilized for phosphorescence emission of Er(hfa). Here, the exciton generation efficiency of the comparative laminate 1 is obtained by setting the ratio of the singlet exciton S 1 and the triplet exciton T 1 in the exciton generation layer in the equilibrium state to (100−R T ):R T , (100−R T )×2+R T =200−R T , and the theoretical limit value of the exciton generation efficiency is lower than that of the laminate 1 .

(比較例2) 第1の発光層/励起子生成層/第2の発光層からなる比較積層体2の作製と評価
第1の一重項分裂層および第2の一重項分裂層を形成する代わりに、Er(hfa)のみを蒸着源に用いて厚さ10nmの第1の発光層および第2の発光層を形成したこと以外は、実施例2と同様にして比較積層体2を作製した。
作製した比較積層体2のエネルギー準位図を図8に示し、推定される発光メカニズムを図9に示す。ここで、図8のACR-XTNは図9のΔEST≦0.3eVである材料に対応し、図8のEr(hfa)は図9のりん光材料に対応している。
図8に示すように、この比較積層体2では、第1のブロック層および第2のブロック層を有さず、且つ、第1の発光層および第2の発光層にルブレン(一重項分裂材料)を含んでいない。また、図9に示すように、ここではりん光材料(Er(hfa))の最低励起一重項エネルギー準位ES1がΔEST≦0.3eVである材料(ACR-XTN)の最低励起一重項エネルギー準位ES1よりも高い。そのため、励起子生成層で生じた励起子のエネルギーのうち、三重項励起子T1のエネルギーはリン光材料(Er(hfa))の413/2準位に移動してりん光発光に利用されるが、一重項励起子S1のエネルギーはリン光材料(Er(hfa))に移動できず、りん光発光に寄与しない。ここで、比較積層体2の励起子生成効率は、励起子生成層における一重項励起子S1と三重項励起子T1の平衡状態での比率を(100-RT):RTとするとRTが上限になり、積層体1よりも励起子生成効率の理論限界値が遥かに低い値になる。
(Comparative Example 2) Fabrication and Evaluation of Comparative Laminate 2 Consisting of First Emitting Layer/Exciton Generation Layer/Second Emitting Layer Instead of Forming First Singlet Splitting Layer and Second Singlet Splitting Layer A comparative laminate 2 was prepared in the same manner as in Example 2, except that only Er(hfa) was used as a vapor deposition source to form the first and second light emitting layers each having a thickness of 10 nm.
FIG. 8 shows an energy level diagram of the manufactured comparative laminate 2, and FIG. 9 shows an estimated light emission mechanism. Here, ACR-XTN in FIG. 8 corresponds to the material with ΔE ST ≦0.3 eV in FIG. 9, and Er(hfa) in FIG. 8 corresponds to the phosphorescent material in FIG.
As shown in FIG. 8, this comparative laminate 2 does not have the first block layer and the second block layer, and rubrene (singlet splitting material) is used in the first light emitting layer and the second light emitting layer. ). Also, as shown in FIG. 9, the lowest excited singlet energy level E S1 of the phosphorescent material (Er(hfa)) is ΔE ST ≦0.3 eV, and the lowest excited singlet energy level of the material (ACR-XTN) higher than the energy level E S1 . Therefore, among the energies of the excitons generated in the exciton generation layer, the energy of the triplet excitons T 1 moves to the 4 I 13/2 level of the phosphorescent material (Er(hfa)), resulting in phosphorescence emission. Although utilized, the energy of the singlet exciton S 1 cannot be transferred to the phosphorescent material (Er(hfa)) and does not contribute to phosphorescence emission. Here, the exciton generation efficiency of the comparative laminate 2 is defined as the ratio of singlet excitons S 1 and triplet excitons T 1 in the exciton generation layer in the equilibrium state (100−R T ):R T R T becomes the upper limit, and the theoretical limit value of the exciton generation efficiency becomes a much lower value than that of the laminate 1 .

(比較例3) 一重項分裂層単独の作製と評価
石英基板上に、実施例1と同様の手法を用いて、厚さ20nmの一重項分裂層を形成した。
作製した一重項分裂層のエネルギー準位図を図10に示す。
この一重項分裂層では、励起子生成層からのエネルギー移動がなく、一重項分裂層で生成した三重項励起子(一重項分裂層の励起により直接生成した一重項励起子から分裂した三重項励起子、および、一重項分裂層の励起により直接生成した三重項励起子)のエネルギーのみによりEr(hfa)がりん光発光する。この比較積層体3の励起子生成効率は、励起子生成層における一重項励起子S1と三重項励起子T1の平衡状態での比率を(100-RT):RTとすると、(100-RT)×2+RT=200-RTが上限であり、積層体1よりも励起子生成効率の理論限界値が低い値になる。
(Comparative Example 3) Fabrication and evaluation of singlet splitting layer alone A singlet splitting layer having a thickness of 20 nm was formed on a quartz substrate using the same method as in Example 1.
FIG. 10 shows an energy level diagram of the fabricated singlet splitting layer.
In this singlet fission layer, there is no energy transfer from the exciton generation layer, and triplet excitons generated in the singlet fission layer Er(hfa) emits phosphorescence only by the energy of the electrons and triplet excitons directly generated by excitation of the singlet splitting layer. The exciton generation efficiency of this comparative laminate 3 is given by ( 100−R T )×2+R T =200−R T is the upper limit, and the theoretical limit value of the exciton generation efficiency is lower than that of the laminate 1 .

積層体1、比較積層体1、2および比較例3で作製した一重項分裂層の400nm励起光による発光スペクトルを図11に示す。ここで、図11(a)は450~700nmの範囲の発光スペクトルであり、図11(b)は、1400~1650nmの範囲の発光スペクトルである。
図11(a)において、510nm付近の発光ピークはACR-XTNの発光に由来するものであり、560nm付近の発光ピークはルブレンの発光に由来するものである。また、図11(b)において、1500nm付近の発光ピークは、Er(hfa)の発光に由来するものである。
図11に示すように、Er(hfa)を含有するルブレン層(第1および第2の一重項分裂層)、mAP層(第1のブロック層)、ACR-XTN層(励起子生成層)、B3PyMPM層(第2のブロック層)を全て備える積層体1は、ACR-XTN由来の発光およびルブレン由来の発光に比べて、Er(hfa)由来の発光が高い強度を示した。これに対して、ブロック層を有していない比較積層体1は、積層体1に比べてEr(hfa)に由来する発光が低い強度であった。これは、ACR-XTNで生成した励起三重項エネルギーもルブレンに移動するために、ルブレンの一重項分裂による励起子倍増機構が十分に働かないためであると考えられる。一方、ルブレンを使用していない比較例2の積層体は、ACR-XTN由来の発光強度が高く、Er(hfa)に由来する発光は、積層体1よりも低い強度であった。ACR-XTN由来の発光強度が高いのは、ACR-XTNで生成した励起一重項エネルギーがEr(hfa)に移動せず、ACR-XTNの発光に使用されたためであると考えられ、また、Er(hfa)由来の発光強度が低いのは、ACR-XTNで生成した励起一重項エネルギーがEr(hfa)の発光に全く寄与しないためであると考えられる。さらに、比較例3で作製した一重項分裂層の単独は、作製した層の中で、Er(hfa)由来の発光強度が最も低いものであった。これは、一重項分裂層に一重項励起子を供給する励起子生成層を有しないためである。
以上のことから、励起子生成層、ブロック層および一重項分裂層を順に積層した構造を用いることにより、一重項分裂材料による励起子増幅作用が効果的に働いて、りん光の発光効率が顕著に向上することがわかった。
FIG. 11 shows emission spectra of the singlet-splitting layers produced in Laminate 1, Comparative Laminates 1 and 2, and Comparative Example 3 with excitation light of 400 nm. Here, FIG. 11(a) is the emission spectrum in the range of 450-700 nm, and FIG. 11(b) is the emission spectrum in the range of 1400-1650 nm.
In FIG. 11(a), the emission peak around 510 nm originates from the emission of ACR-XTN, and the emission peak around 560 nm originates from the emission of rubrene. Further, in FIG. 11(b), the emission peak near 1500 nm is derived from the emission of Er(hfa).
As shown in FIG. 11, Er(hfa)-containing rubrene layers (first and second singlet splitting layers), mAP layer (first blocking layer), ACR-XTN layer (exciton generation layer), Laminate 1 including all B3PyMPM layers (second blocking layers) exhibited higher intensity of luminescence derived from Er(hfa) than luminescence derived from ACR-XTN and rubrene. On the other hand, in Comparative Laminate 1, which does not have a blocking layer, the intensity of light emitted from Er(hfa) is lower than in Laminate 1. This is probably because the excited triplet energy generated in ACR-XTN is also transferred to rubrene, so that the exciton doubling mechanism by singlet splitting of rubrene does not work sufficiently. On the other hand, the laminate of Comparative Example 2, which did not use rubrene, had a high emission intensity derived from ACR-XTN, and a lower intensity of emission derived from Er(hfa) than that of the laminate 1. The reason why the emission intensity derived from ACR-XTN is high is considered to be that the excited singlet energy generated by ACR-XTN was not transferred to Er (hfa) and was used for the emission of ACR-XTN. The reason why the emission intensity derived from (hfa) is low is considered to be that the excited singlet energy generated by ACR-XTN does not contribute to the emission of Er(hfa) at all. Furthermore, the singlet splitting layer produced in Comparative Example 3 had the lowest emission intensity derived from Er(hfa) among the produced layers. This is because there is no exciton generation layer to supply singlet excitons to the singlet fission layer.
From the above, by using a structure in which an exciton generation layer, a blocking layer, and a singlet fission layer are stacked in order, the exciton amplification effect of the singlet fission material works effectively, and the phosphorescence emission efficiency is remarkable. was found to improve to

(実施例2) 第1の一重項分裂層/第1のブロック層/励起子生成層/第2のブロック層/第2の一重項分裂層からなる積層体を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と評価
膜厚100nmのインジウム・スズ酸化物(ITO)からなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度10-4Pa未満で積層した。
まず、ITO上にTAPCを50nmの厚さに形成した。
次に、TAPC層の上に、実施例1と同様にして2.0重量%のEr(hfa)を含有するルブレン層(第1の一重項分裂層)、mAP層(第1のブロック層)、ACR-XTN層(励起子生成層)、B3PyMPM層(第2のブロック層)、1.8重量%のEr(hfa)を含有するルブレン層(第2の一重項分裂層)を順に形成して積層体を形成した。
続いて、積層体の上に、B3PyMPMを55nmの厚さに形成した。さらに、8-キノリナトリチウム(Liq)を0.8nmの厚さに形成し、その上に、アルミニウム(Al)を80nmの厚さに蒸着することにより陰極を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子とした。
作製した有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルを図12に示す。図12に示すように、本発明の積層体を適用した有機エレクトロルミネッセンス素子からも、Er(hfa)発光に由来する1500nm付近の発光ピークを観測することができた。
(Example 2) Production of an organic electroluminescence device having a laminate consisting of a first singlet splitting layer/first blocking layer/exciton generating layer/second blocking layer/second singlet splitting layer Evaluation Each thin film was laminated at a degree of vacuum of less than 10 −4 Pa by a vacuum deposition method on a glass substrate on which an anode made of indium tin oxide (ITO) with a thickness of 100 nm was formed.
First, TAPC was formed on ITO to a thickness of 50 nm.
Next, on the TAPC layer, a rubrene layer (first singlet splitting layer) containing 2.0% by weight of Er(hfa) and an mAP layer (first blocking layer) were formed in the same manner as in Example 1. , an ACR-XTN layer (exciton generation layer), a B3PyMPM layer (second blocking layer), and a rubrene layer containing 1.8% by weight of Er(hfa) (second singlet splitting layer). to form a laminate.
Subsequently, B3PyMPM was formed to a thickness of 55 nm on the laminate. Furthermore, 8-quinolinatolithium (Liq) was formed to a thickness of 0.8 nm, and aluminum (Al) was deposited thereon to a thickness of 80 nm to form a cathode, thereby forming an organic electroluminescence device. .
FIG. 12 shows the emission spectrum of the produced organic electroluminescence device. As shown in FIG. 12, an emission peak around 1500 nm derived from Er(hfa) emission could also be observed from the organic electroluminescence device to which the laminate of the present invention was applied.

本発明の積層体は、励起子生成効率の理論限界値が高い。そのため、本発明の積層体を有機発光素子の発光部に用いることにより、その発光効率を飛躍的に高めることができる。このため、本発明は産業上の利用可能性が高い。 The laminate of the present invention has a high theoretical limit of exciton generation efficiency. Therefore, by using the laminate of the present invention in the light-emitting portion of an organic light-emitting device, the light-emitting efficiency can be dramatically improved. Therefore, the present invention has high industrial applicability.

1 基板
2 陽極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光部
6 電子輸送層
7 陰極
1 Substrate 2 Anode 3 Hole Injection Layer 4 Hole Transport Layer 5 Light Emitting Part 6 Electron Transport Layer 7 Cathode

Claims (14)

三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料を含む励起子生成層、ブロック層、および、一重項分裂材料を含む一重項分裂層を順に積層した構造を有し、
前記ブロック層は、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料から前記一重項分裂材料への励起三重項エネルギーのデクスター移動を抑制し、且つ、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料から前記一重項分裂材料への励起一重項エネルギーのフェルスター移動を許容する層であり、
前記一重項分裂層がさらに発光材料を含み、
前記発光材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1が、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1よりも0.2eV以上高い、有機発光素子。
having a structure in which an exciton generation layer containing a material capable of converting triplet excitons into singlet excitons, a block layer, and a singlet fission layer containing a singlet fission material are stacked in this order;
The blocking layer inhibits Dexter transfer of excited triplet energy from the material capable of converting triplet excitons to singlet excitons to the singlet splitting material, and from the triplet excitons a layer that allows Förster transfer of excited singlet energy from a material capable of conversion to singlet excitons to said singlet splitting material;
the singlet splitting layer further comprising a light-emitting material;
the lowest excited singlet energy level E S1 of the luminescent material is 0.2 eV or more higher than the lowest excited singlet energy level E S1 of the material capable of converting triplet excitons to singlet excitons ; Organic light-emitting device.
前記発光材料がりん光材料である、請求項に記載の有機発光素子。 2. The organic light-emitting device according to claim 1 , wherein said light-emitting material is a phosphorescent material. 三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料を含む励起子生成層、ブロック層、および、一重項分裂材料を含む一重項分裂層を順に積層した構造を有し、
前記ブロック層は、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料から前記一重項分裂材料への励起三重項エネルギーのデクスター移動を抑制し、且つ、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料から前記一重項分裂材料への励起一重項エネルギーのフェルスター移動を許容する層であり、
前記一重項分裂層がさらに発光材料を含み、
前記発光材料がランタニドを中心金属とする金属錯体である、有機発光素子。
having a structure in which an exciton generation layer containing a material capable of converting triplet excitons into singlet excitons, a block layer, and a singlet fission layer containing a singlet fission material are stacked in this order;
The blocking layer inhibits Dexter transfer of excited triplet energy from the material capable of converting triplet excitons to singlet excitons to the singlet splitting material, and from the triplet excitons a layer that allows Förster transfer of excited singlet energy from a material capable of conversion to singlet excitons to said singlet splitting material;
the singlet splitting layer further comprising a light-emitting material;
An organic light-emitting device, wherein the light-emitting material is a metal complex having a lanthanide as a central metal.
前記ブロック層の厚みが2~10nmである、請求項1~3のいずれか1項に記載の有機発光素子。 The organic light emitting device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the blocking layer has a thickness of 2 to 10 nm. 三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料を含む励起子生成層、ブロック層、および、一重項分裂材料を含む一重項分裂層を順に積層した構造を有し、
前記ブロック層は、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料から前記一重項分裂材料への励起三重項エネルギーのデクスター移動を抑制し、且つ、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料から前記一重項分裂材料への励起一重項エネルギーのフェルスター移動を許容する層であり、
前記ブロック層の材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1が、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1よりも0.2eV以上高い、有機発光素子。
having a structure in which an exciton generation layer containing a material capable of converting triplet excitons into singlet excitons, a block layer, and a singlet fission layer containing a singlet fission material are stacked in this order;
The blocking layer inhibits Dexter transfer of excited triplet energy from the material capable of converting triplet excitons to singlet excitons to the singlet splitting material, and from the triplet excitons a layer that allows Förster transfer of excited singlet energy from a material capable of conversion to singlet excitons to said singlet splitting material;
The lowest excited singlet energy level E S1 of the material of the blocking layer is 0.2 eV or more than the lowest excited singlet energy level E S1 of the material capable of converting triplet excitons into singlet excitons. Expensive , organic light-emitting device.
前記ブロック層の材料の最低励起三重項エネルギー準位ET1が、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料の最低励起三重項エネルギー準位ET1よりも0.2eV以上高い、請求項1~5のいずれか1項に記載の有機発光素子。 The lowest excited triplet energy level ET1 of the material of the blocking layer is 0.2 eV or more than the lowest excited triplet energy level ET1 of the material capable of converting triplet excitons into singlet excitons. The organic light-emitting device according to any one of claims 1 to 5, which is high. 前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料が遅延蛍光材料である、請求項1~6のいずれか1項に記載の有機発光素子。 The organic light-emitting device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the material capable of converting triplet excitons into singlet excitons is a delayed fluorescence material. 三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料を含む励起子生成層、ブロック層、および、一重項分裂材料を含む一重項分裂層を順に積層した構造を有し、
前記ブロック層は、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料から前記一重項分裂材料への励起三重項エネルギーのデクスター移動を抑制し、且つ、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料から前記一重項分裂材料への励起一重項エネルギーのフェルスター移動を許容する層であり、
前記一重項分裂層として第1の一重項分裂層および第2の一重項分裂層を有し、前記ブロック層として第1のブロック層および第2のブロック層を有し、前記第1の一重項分裂層、前記第1のブロック層、前記励起子生成層、前記第2のブロック層、および、前記第2の一重項分裂層を順に積層した構造を有する、有機発光素子。
having a structure in which an exciton generation layer containing a material capable of converting triplet excitons into singlet excitons, a block layer, and a singlet fission layer containing a singlet fission material are stacked in this order;
The blocking layer inhibits Dexter transfer of excited triplet energy from the material capable of converting triplet excitons to singlet excitons to the singlet splitting material, and from the triplet excitons a layer that allows Förster transfer of excited singlet energy from a material capable of conversion to singlet excitons to said singlet splitting material;
The singlet splitting layer has a first singlet splitting layer and a second singlet splitting layer, the block layer has a first block layer and a second block layer, and the first singlet An organic light-emitting device having a structure in which a splitting layer, the first blocking layer, the exciton generation layer, the second blocking layer, and the second singlet splitting layer are laminated in this order.
前記第1のブロック層が正孔輸送性を有する材料を含み、前記第2のブロック層が電子輸送性を有する材料を含む、請求項に記載の有機発光素子。 9. The organic light-emitting device according to claim 8 , wherein the first blocking layer contains a hole-transporting material, and the second blocking layer contains an electron-transporting material. 前記第1のブロック層が、窒素原子で結合する置換基で少なくとも1つの水素原子が置換された芳香環を有する化合物を含み、前記第2のブロック層が、少なくとも1つの窒素原子を環員として含む芳香族ヘテロ六員環を有する化合物を含む、請求項またはに記載の有機発光素子。 The first blocking layer contains a compound having an aromatic ring in which at least one hydrogen atom is substituted with a substituent bonded to a nitrogen atom, and the second blocking layer contains at least one nitrogen atom as a ring member. 10. The organic light-emitting device according to claim 8 or 9 , comprising a compound having an aromatic hetero six-membered ring. 陽極および陰極と、前記陽極と前記陰極の間に配置され、前記陽極側から順に、一重項分裂材料を含む第1の一重項分裂層、第1のブロック層、三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料を含む励起子生成層、第2のブロック層、および、一重項分裂材料を含む第2の一重項分裂層を順に積層した構造を有する積層体を含み、前記第1のブロック層が正孔輸送性を有する材料を含み、前記第2のブロック層が電子輸送性を有する材料を含み、
前記ブロック層は、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料から前記一重項分裂材料への励起三重項エネルギーのデクスター移動を抑制し、且つ、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料から前記一重項分裂材料への励起一重項エネルギーのフェルスター移動を許容する層である、有機発光素子。
an anode and a cathode; a first singlet-splitting layer disposed between the anode and the cathode and containing a singlet-splitting material; a first blocking layer; a laminate having a structure in which an exciton generation layer containing a material capable of being converted into electrons, a second blocking layer, and a second singlet fission layer containing a singlet fission material are laminated in order; The first blocking layer contains a material having hole-transporting properties, and the second blocking layer contains a material having electron-transporting properties,
The blocking layer inhibits Dexter transfer of excited triplet energy from the material capable of converting triplet excitons to singlet excitons to the singlet splitting material, and from the triplet excitons An organic light-emitting device, which is a layer that allows Förster transfer of excited singlet energy from a material capable of conversion to singlet excitons to said singlet splitting material.
有機エレクトロルミネッセンス素子である、請求項1~11のいずれか1項に記載の有機発光素子。 The organic light-emitting device according to any one of claims 1 to 11 , which is an organic electroluminescence device. 三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料を含む励起子生成層、ブロック層、および、一重項分裂材料を含む一重項分裂層を順に積層した構造を有し、
前記ブロック層は、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料から前記一重項分裂材料への励起三重項エネルギーのデクスター移動を抑制し、且つ、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料から前記一重項分裂材料への励起一重項エネルギーのフェルスター移動を許容する層であり、
前記ブロック層の材料の最低励起一重項エネルギー準位E S1 が、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料の最低励起一重項エネルギー準位E S1 よりも0.2eV以上高い、積層体。
having a structure in which an exciton generation layer containing a material capable of converting triplet excitons into singlet excitons, a block layer, and a singlet fission layer containing a singlet fission material are stacked in this order;
The blocking layer inhibits Dexter transfer of excited triplet energy from the material capable of converting triplet excitons to singlet excitons to the singlet splitting material, and from the triplet excitons a layer that allows Förster transfer of excited singlet energy from a material capable of conversion to singlet excitons to said singlet splitting material;
The lowest excited singlet energy level E S1 of the material of the blocking layer is 0.2 eV or more than the lowest excited singlet energy level E S1 of the material capable of converting triplet excitons into singlet excitons. Tall, laminate.
請求項13に記載の積層体を発光させる発光方法であって、
三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料を電流励起し、
電流励起と逆項間交差により生成した一重項励起子のエネルギーを一重項分裂材料に移動させて、一重項分裂材料の一重項励起子を生成し、
一重項分裂材料の一重項励起子を分裂させることを含む発光方法。
A light emitting method for causing the laminate according to claim 13 to emit light,
current excitation of a material capable of converting triplet excitons to singlet excitons;
transferring the energy of singlet excitons generated by current excitation and reverse intersystem crossing to the singlet fission material to generate singlet excitons of the singlet fission material;
A method of emitting light comprising splitting singlet excitons of a singlet splitting material.
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