TW202003504A

TW202003504A - 有機電場發光元件

Info

Publication number: TW202003504A
Application number: TW108107519A
Authority: TW
Inventors: 相良雄太; 多田匡志
Original assignee: 日商日鐵化學材料股份有限公司
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2020-01-16
Also published as: EP3767698B1; JP7198804B2; CN111837252A; WO2019176605A1; JPWO2019176605A1; US20210119144A1; EP3767698A1; EP3767698A4; KR20200132855A

Abstract

本發明提供一種於低驅動電壓下發光效率高且壽命長的熱活化延遲螢光發光型有機電場發光元件(有機EL元件)。一種延遲螢光發光型有機EL元件，其特徵在於：於相向的陽極與陰極之間包含一個以上的發光層，至少一個發光層含有通式(1)所表示的對聯苯咔唑化合物型的主體材料、與分子內包含吲哚并咔唑環的吲哚并咔唑化合物型的熱活化延遲螢光發光材料。

Description

有機電場發光元件

本發明是有關於一種延遲螢光發光型有機電場發光元件(稱為有機電致發光(Electroluminescence，EL)元件)。

藉由對有機EL元件施加電壓，分別自陽極將電洞注入至發光層，自陰極將電子注入至發光層。而且，於發光層中，所注入的電洞與電子再結合而生成激子。此時，根據電子自旋(electron spin)的統計法則，以1：3的比例生成單重態激子及三重態激子。使用利用單重態激子的發光的螢光發光型有機EL元件可以說內部量子效率的極限為25%。另一方面，已知使用利用三重態激子的發光的磷光發光型有機EL元件於自單重態激子有效率地進行系間交差(intersystem crossing)的情況下，內部量子效率提高至100%。

近年來，正在發展磷光型有機EL元件的長壽命化技術並應用於行動電話等的顯示器中。然而，關於藍色的有機EL元件，尚未開發出實用的磷光發光型有機EL元件，而要求開發一種效率高且壽命長的藍色有機EL元件。

進而，最近正在開發利用延遲螢光的高效率的延遲螢光發光型有機EL元件。例如，於專利文獻1中揭示有一種利用作為延遲螢光的機制之一的三重態-三重態融合(Triplet-Triplet Fusion，TTF)機構的有機EL元件。TTF機構為利用藉由兩個三重態激子的碰撞而生成單重態激子的現象者，認為理論上將內部量子效率提高至40%。然而，與磷光發光型有機EL元件相比較，效率更低，因此要求進一步有效率的改良。

另一方面，於非專利文獻1中揭示有一種利用熱活化延遲螢光(Thermally Activated Delayed Fluorescence，TADF)機構的延遲螢光發光型有機EL元件。TADF機構為利用如下現象者：於單重態能級與三重態能級的能量差小的材料中，產生自三重態激子向單重態激子的逆系間交差(inverse intersystem crossing)，認為理論上將內部量子效率提高至100%。然而，與磷光發光型元件同樣地要求壽命特性的進一步改善。

[現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]WO2011/070963號

[專利文獻2]US2014/0197386 A1

[專利文獻3]WO2016/017760號

[專利文獻4]WO2015/022987號

[專利文獻5]US2017/0352816 A1

[非專利文獻]

[非專利文獻1]「物理評論快報(Phys. Rev. Lett.)」2013, 110, 247401

於專利文獻1、及非專利文獻1中揭示將吲哚并咔唑化合物用作TADF材料。

於專利文獻2中揭示一種將吲哚并咔唑化合物與咔唑化合物用作主體的磷光型有機EL元件，但並未揭示作為延遲螢光發光型的發光層材料的用途。

於專利文獻3中揭示一種將以下的化合物用作主體並於發光材料中使用吲哚并吲哚化合物的延遲螢光發光型有機EL元件。

於專利文獻4中揭示一種將連結有9-([1,1'-聯苯]-4-基)-9H-咔唑的化合物用作主體並於發光材料中使用氰基苯化合物的延遲螢光發光型有機EL元件。

於專利文獻5中揭示一種將以下的化合物用作主體並於發光材料中使用包含氰基的吲哚并咔唑化合物的延遲螢光發光型有機EL元件。

然而，以上均不能說充分，要求進一步的特性改善。

為了將有機EL元件應用於平板顯示器(flat panel display)等顯示元件、或光源中，需要於改善元件的發光效率的同時充分確保驅動時的穩定性。本發明鑒於所述現狀，目的在於提供一種儘管為低驅動電壓，效率亦高且具有高的驅動穩定性的有機EL元件。

本發明為一種有機電場發光元件，其為於相向的陽極與陰極之間包含一個以上的發光層的有機EL元件，所述有機電場發光元件的特徵在於：至少一個發光層包含至少一種主體材料與至少一種熱活化延遲螢光發光材料，該主體材料的至少一種是由通式(1)所表示，該熱活化延遲螢光發光材料的至少一種是由下述通式(2)所表示。

此處，R¹分別獨立地表示氫、碳數1~8的脂肪烴基、經取代或未經取代的碳數6~18的芳香族烴基、經取代或未經取代的碳數3~17的芳香族雜環基、或者選自該芳香族烴基及該芳香族雜環基中的芳香族基的芳香族環的兩個~六個連結而構成的連結芳香族基，亦可與咔唑環縮合而形成縮合環。其中，R¹並非為咔唑基。

此處，Z是由式(2a)所表示，式(2a)中，環A為式(2b)所表示的芳香族烴環，環B為式(2c)所表示的雜環，環A及環B分別與所鄰接的環於任意位置縮合。X是自N-Ar²、氧原子、及硫原子中選擇一個。

Ar¹與Ar²分別獨立地為經取代或未經取代的碳數6~18的芳香族烴基、經取代或未經取代的碳數3~17的芳香族雜環基、或者選自該芳香族烴基及該芳香族雜環基中的芳香族基的芳香族環的兩個~六個連結而構成的連結芳香族基。於Ar¹、Ar²為連結芳香族基的情況下，所連結的芳香族環可相同，亦可不同。R²分別獨立地為碳數1~10的脂肪族烴基、經取代或未經取代的碳數6 ~18的芳香族烴基、或者經取代或未經取代的碳數3~17的芳香族雜環基，亦可與所鄰接的環縮合而形成縮合環。a表示1~3的整數，c與d獨立地表示0~4的整數，j表示0~2的整數。

將本發明的較佳態樣示於以下。

1)於通式(1)中，R¹的至少一個為經取代或未經取代的苯基、經取代或未經取代的二苯并呋喃基、經取代或未經取代的二苯并苯硫基、經取代或未經取代的三唑基、經取代或未經取代的苯并咪唑基、經取代或未經取代的芴基、或該些的兩個~四個連結而構成的連結芳香族基。

2)於通式(1)中，R¹的至少兩個分別獨立地為經取代或苯基、經取代或未經取代的二苯并呋喃基、經取代或未經取代的二苯并苯硫基、經取代或未經取代的三唑基、經取代或未經取代的苯并咪唑基、經取代或未經取代的芴基、或該些的兩個~四個連結而構成的連結芳香族基。

3)主體材料為含有至少一種通式(1)所表示的化合物的混合主體材料。

4)主體材料為含有至少兩種通式(1)所表示的化合物的混合主體材料。

5)熱活化延遲螢光發光材料的激發單重態能量(S1)與激發三重態能量(T1)的差為0.2eV以下，通式(1)所表示的主體材料的激發三重態能量(T1)大於所述熱活化延遲螢光延遲螢光發光材料的激發單重態能量(S1)及激發三重態能量(T1)。

6)於通式(2)中，X是由一N-Ar²所表示。

7)於通式(2)中，a=1，Ar¹是由式(3)所表示。

此處，Y為N原子或CR³，至少一個Y為N原子。R³為氫原子、經取代或未經取代的碳數6~18的芳香族烴基。L²為單鍵、碳數6~18的芳香族烴基、或碳數3~17的芳香族雜環基，Ar³分別獨立地為氫原子、經取代或未經取代的碳數6~18的芳香族烴基、經取代或未經取代的碳數3~17的芳香族雜環基、或者選自該芳香族烴基及該芳香族雜環基中的芳香族基的芳香族環的兩個~四個連結而成的基。

本發明的有機EL元件於發光層中含有特定的主體材料與特定的熱活化延遲螢光材料，因此可成為於低驅動電壓下發光效率高且壽命長的有機EL元件。

1‧‧‧基板

2‧‧‧陽極

3‧‧‧電洞注入層

4‧‧‧電洞傳輸層

5‧‧‧發光層

6‧‧‧電子傳輸層

7‧‧‧陰極

圖1是表示有機EL元件的一例的示意剖面圖。

本發明的有機EL元件於相向的陽極與陰極之間具有一個以上的發光層，發光層的至少一層含有通式(1)所表示的主體材料與通式(2)熱活化延遲螢光發光材料(稱為TADF材料)。

對所述通式(1)進行說明。

通式(1)所表示的化合物具有將聯苯與咔唑環連結於對位的骨架，因此亦稱為對聯苯咔唑化合物。

R¹分別獨立地表示氫原子、碳數1~8的脂肪烴基、經取代或未經取代的碳數6~18的芳香族烴基、經取代或未經取代的碳數3~17的芳香族雜環基或者選自該芳香族烴基及該芳香族雜環基中的芳香族基的芳香族環的兩個~六個連結而構成的連結芳香族基。較佳為表示氫原子、經取代或未經取代的碳數6~16的芳香族烴基、取代基或未經取代的碳數3~15的芳香族雜環基或者選自該芳香族烴基及該芳香族雜環基中的芳香族基的芳香族環的兩個~四個連結而構成的連結芳香族基。其中，R¹並非為經取代或未經取代的咔唑基。另外，於R¹具有環的情況下，所述環亦可與咔唑環縮合。

作為所述碳數1~8的脂肪族烴基的具體例，可列舉：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、環戊基、己基、環己基、甲基環己基、庚基、辛基等烷基。

所述芳香族烴基、芳香族雜環基、或連結芳香族基可具有取代基。作為取代基的具體例，為碳數1~12的脂肪族烴基、碳數1~12的烷氧基，較佳為有碳數1~8的脂肪族烴基、碳數1~8的烷氧基。作為脂肪族烴基的具體例，可列舉：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、環戊基、己基、環己基、甲基環己基、庚基、辛基等烷基，作為烷氧基的具體例，可列舉：甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等。

作為所述碳數6~18的芳香族烴基、碳數3~17的芳香族雜環基、或者選自該芳香族烴基及該芳香族雜環基中的芳香族基的芳香族環的兩個~六個連結而構成的連結芳香族基的具體例，可列舉自苯、萘、薁、蒽、菲、芘、

(chrysene)、稠四苯(naphthacene)、聯三伸苯、乙烷合萘、蔻、茚、芴、螢蒽、稠四苯(tetracene)、稠五苯、呋喃、二苯并呋喃、噻吩、二苯并噻吩、噁唑、吡咯、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、苯并咪唑、噁二唑、三唑、咪唑、吡唑、噻唑、吲哚、吲唑、苯并咪唑、苯并噻唑、苯并噁唑、喹噁啉、喹唑啉、噌啉、喹啉、異喹啉、酞嗪、萘啶、咔啉、二氮雜咔唑、芴、或該些的兩個~六個連結而構成的連結芳香族化合物中去掉一個氫而生成的基。較佳為可列舉自苯、萘、菲、聯三伸苯、二苯并呋喃、二苯并噻吩、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、喹唑啉、喹啉、二氮雜咔唑、苯并咪唑、芴或該些的兩個~四個連結而構成的連結芳香族化合物中去掉一個氫而生成的基。進而更佳為可列舉自苯、二苯并呋喃、二苯并噻吩、三嗪、苯并咪唑、芴、或該些的兩個~四個連結而構成的連結芳香族化合物中去掉一個氫而生成的基。作為連結芳香族化合物，可列舉聯苯、三聯苯等。

另外，於R¹具有環的情況下，所述環亦可與咔唑環縮合。例如，於具有苯環、萘環、呋喃環、噻吩環、吲哚環等的情況下，該些環亦可與咔唑環縮合而成為四環以上的縮合環。於該情況下，縮合環較佳為四環~六環，更佳為四環或五環。

再者，於本說明書中，連結芳香族基為兩個以上的芳香族環直接鍵結而連結的基，所連結的芳香族環可相同，亦可不同，可為芳香族烴環，亦可為芳香族雜環基，可為直鏈狀，亦可為分支狀。另外，亦可具有取代基。連結芳香族基的碳數為所構成的芳香族基的碳數的總和。

更佳為R¹的至少一個為選自由苯基、二苯并呋喃基、二苯并苯硫基、三唑基、苯并咪唑基、芴基、及該些的兩個~四個連結而構成的連結芳香族基所組成的群組中的芳香族基或者於該些上鍵結有取代基的取代芳香族基。進而佳為R¹的至少兩個為所述芳香族基或取代芳香族基。

該情況下的取代基與所述相同，較佳為碳數1~8的烷基、碳數1~8的烷氧基。

於本說明書中，於碳數經特定的芳香族烴基、芳香族雜環基等中，在該些具有取代基的情況下，於該些芳香族烴基、芳香族雜環基等的碳數的計算時不計算取代基的碳數。但是，較佳為包含取代基在內的碳數的合計處於所述特定的範圍內。

以下示出通式(1)所表示的化合物的具體例。

[化6]

[化13]

[化19]

[化20]

其次，對熱活化延遲螢光發光材料(TADF材料)進行說明。

TADF材料為所述通式(2)所表示的化合物或包含其的材料。

於通式(2)中，Z為式(2a)所表示的基，式(2a)中，環A為式(2b)所表示的芳香族烴環，環B為式(2c)所表示的雜環，環A及環B分別與所鄰接的環於任意位置縮合。X選自N-Ar²、氧原子、或硫原子中。較佳為X為N-Ar²。

a表示1~3的整數，較佳為1~2的整數，更佳為1的整數。c與d獨立地表示0~4的整數，j表示0~2的整數。較佳為c+d+j為0~4的整數，更佳為0、1或2。

Ar¹為a價的基，Ar²為一價的基。Ar¹與Ar²分別獨立地為經取代或未經取代的碳數6~18的芳香族烴基、經取代或未經取代的碳數3~17的芳香族雜環基、或者選自該芳香族烴基及該芳香族雜環基中的芳香族基的芳香族環的兩個~六個連結而構成的連結芳香族基。較佳為經取代或未經取代的碳數6~16的芳香族烴基、取代基或未經取代的碳數3~15的芳香族雜環基、或者選自該芳香族烴基及該芳香族雜環基中的芳香族基的芳香族環的兩個~四個連結而構成的連結芳香族基。更佳為經取代或未經取代的碳數6~12的芳香族烴基、取代基或未經取代的碳數3~12的芳香族雜環基、或者選自該芳香族烴基及該芳香族雜環基中的芳香族基的芳香族環的兩個~四個連結而構成的連結芳香族基。連結芳香族基的說明可參照所述連結芳香族基的說明。

作為Ar¹、Ar²的具體例，可列舉自苯、萘、薁、蒽、菲、芘、

、稠四苯(naphthacene)、聯三伸苯、乙烷合萘、蔻、茚、芴、螢蒽、稠四苯(tetracene)、稠五苯、呋喃、二苯并呋喃、噻吩、二苯并噻吩、噁唑、吡咯、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、二苯基三嗪、苯并咪唑、噁二唑、三唑、咪唑、吡唑、噻唑、吲哚、吲唑、苯并咪唑、苯并噻唑、苯并噁唑、喹噁啉、喹唑啉、噌啉、喹啉、異喹啉、酞嗪、萘啶、咔唑、咔啉、二氮雜咔唑、或該些的兩個~六個連結而構成的連結芳香族化合物而生成的基。較佳為可列舉自苯、萘、蒽、菲、芴、呋喃、二苯并呋喃、噻吩、二苯并噻吩、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、二苯基三嗪、苯并咪唑、噁二唑、三唑、咪唑、吡唑、噻唑、吲哚、吲唑、苯并咪唑、苯并噻唑、苯并噁唑、喹噁啉、喹唑啉、噌啉、喹啉、異喹啉、酞嗪、萘啶、咔唑、咔啉、二氮雜咔唑、或該些的兩個~四個連結而構成的連結芳香族化合物而生成的基。更佳為可列舉自苯、萘、二苯并呋喃、二苯并噻吩、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、二苯基三嗪、喹啉、異喹啉、咔唑、或該些的兩個~四個連結而構成的連結芳香族化合物而生成的基。

另外，於式(2)中a=1的情況下，Ar¹可較佳地列舉所述式(3)所表示的基。

於式(3)中，L²為單鍵或二價的基。作為二價的基，為碳數6~18的芳香族烴基或碳數3~17的芳香族雜環基。較佳為碳數3~16的芳香族烴基，更佳為碳數6的芳香族烴基。此處，碳數6的芳香族烴基為伸苯基。

作為L²為單鍵以外的具體例，可列舉自苯、萘、薁、蒽、菲、芘、

、稠四苯(naphthacene)、聯三伸苯、乙烷合萘、蔻、茚、芴、螢蒽、稠四苯(tetracene)、稠五苯、呋喃、二苯并呋喃、噻吩、二苯并噻吩、噁唑、吡咯、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、二苯基三嗪、苯并咪唑、噁二唑、三唑、咪唑、吡唑、噻唑、吲哚、吲唑、苯并咪唑、苯并噻唑、苯并噁唑、喹噁啉、喹唑啉、噌啉、喹啉、異喹啉、酞嗪、萘啶、咔唑、咔啉、二氮雜咔唑等而生成的基。較佳為可列舉自苯、萘、蒽、菲、聯三伸苯、芴等而生成的基。更佳為伸苯基。

於式(3)中，Y為N原子或CAr³，至少一個Y為N原子。Ar³分別獨立地為氫原子、經取代或未經取代的碳數6~18的芳香族烴基、經取代或未經取代的碳數3~17的芳香族雜環基。

作為該些芳香族烴基、或芳香族雜環基的具體例，可列舉自苯、芴、二苯并呋喃、二苯并噻吩、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、苯并咪唑、噁二唑、三唑、咪唑、吡唑、噻唑、吲哚、吲唑、苯并咪唑、苯并噻唑、苯并噁唑、咔唑、咔啉、二氮雜咔唑等中去掉一個氫而生成的基。

於Ar¹、Ar²、Ar³、L²為芳香族烴基、芳香族雜環基、或連結芳香族基的情況下，可具有取代基。具有取代基時的取代基與通式(1)的R¹的取代基中說明者相同。

R²為碳數1~10的脂肪族烴基、經取代或未經取代的碳數6~18的芳香族烴基、或者經取代或未經取代的碳數3~17的芳香族雜環基，於R²具有環的情況下，其亦可與取代的環縮合而形成縮合環。該情況下的縮合環較佳為六環~十環。

作為所述碳數1~10的脂肪族烴基的具體例，可列舉：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬烷基、癸烷基等。

作為所述碳數6~18的芳香族烴基、或碳數3~17的芳香族雜環基的具體例，可列舉自苯、萘、薁、蒽、菲、芴、二苯并呋喃、二苯并噻吩、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、二苯基三嗪、苯并咪唑、噁二唑、三唑、咪唑、吡唑、噻唑、吲哚、吲唑、苯并咪唑、苯并噻唑、苯并噁唑、喹噁啉、喹唑啉、噌啉、喹啉、異喹啉、酞嗪、萘啶、咔唑、咔啉、二氮雜咔唑等中去掉一個氫而生成的基。較佳為可列舉自苯、萘、二苯并呋喃、噻吩、二苯并噻吩、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、二苯基三嗪、苯并咪唑、噁二唑、三唑、咪唑、吡唑、噻唑、吲哚、吲唑、苯并咪唑、苯并噻唑、苯并噁唑、喹噁啉、喹唑啉、噌啉、喹啉、異喹啉、酞嗪、萘啶、咔唑、咔啉、二氮雜咔唑等中去掉一個氫而生成的基。更佳為可列舉自苯、萘、二苯并呋喃、二苯并噻吩、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、二苯基三嗪、喹啉、異喹啉、咔唑等中去掉一個氫而生成的基。

於R²為芳香族烴基、芳香族雜環基的情況下，可具有取代基。於R²具有取代基的情況下，較佳的取代基為碳數1~8的脂肪族烴基、碳數1~8的烷氧基。

所述碳數1~8的脂肪族烴基、及碳數1~8的烷氧基的具體例與L¹的取代基的具體例相同。

以下示出通式(2)所表示的化合物的具體例。

[化28]

[化29]

[化30]

[化31]

[化37]

[化56]

[化60]

[化70]

[化79]

[化80]

[化85]

[化86]

[化87]

所述通式(1)所表示的化合物為主體材料，所述通式(2)所表示的化合物為TADF材料。藉由使該些化合物以主體材料或TADF材料的形式含有於發光層中，可提供具有優異特性的延遲螢光發光型有機EL元件。

所述TADF材料的激發單重態能量(S1)與激發三重態能量(T1)的差(△E)較佳為0.2eV以下，更佳為0eV~0.15eV。藉由滿足所述，作為TADF材料而成為優異者，但若△E變大至0.3eV以上，則難以發揮作為TADF材料的功能。

另外，所述主體材料的激發三重態能量(T1)只要設為大於所述TADF材料的激發單重態能量(S1)及激發三重態能量(T1)者，則作為主體的功能提高。

所述TADF材料及主體材料亦可包含一種化合物，亦可為多種化合物的混合物。

於使用兩種以上的化合物作為TADF材料的情況下，只要佔據50wt%以上的化合物滿足所述特性即可，較佳為全部化合物滿足所述特性。同樣地，於使用兩種以上的化合物作為主體材料的情況下，只要佔據50wt%以上的化合物滿足所述特性即可，較佳為全部化合物滿足所述特性。

另外，藉由含有兩種以上的化合物作為主體材料，亦可改良有機EL元件的特性。若將單重態能量(S1)大的化合物設為第1主體，將單重態能量(S1)小的化合物設為第2主體，則較佳為第1主體為通式(1)所表示的化合物。第2主體可為通式(1)所表示的化合物，亦可為除此以外的化合物，但較佳為通式(1)所表示的化合物。

此處，以如下方式測定S1及T1。

於石英基板上，藉由真空蒸鍍法，於真空度10^-4Pa以下的條件下蒸鍍試樣化合物，並以100nm的厚度形成蒸鍍膜。對該蒸鍍膜的發光光譜進行測定，對該發光光譜的短波長側的起點畫出切線，將該切線與橫軸的交點的波長值λedge[nm]代入以下所示的式(i)來算出S1。

S1[eV]=1239.85/λedge (i)

T1是對所述蒸鍍膜的磷光光譜進行測定，但於為單一化合物的薄膜時，有時無法獲得磷光光譜。此時，製作與具有高於試樣化合物的T1的適當的材料的混合薄膜，並對磷光光譜進行測定。對磷光光譜的短波長側的起點畫出切線，將該切線與橫軸的交點的波長值λedge[nm]代入式(ii)來算出T1。

T1[eV]=1239.85/λedge (ii)

其次，參照圖式對本發明的有機EL元件的結構進行說明，但本發明的有機EL元件的結構並不限定於此。

圖1是表示本發明中所使用的一般的有機EL元件的結構例的剖面圖，1表示基板、2表示陽極、3表示電洞注入層、4表示電洞傳輸層、5表示發光層、6表示電子傳輸層、7表示陰極。本發明的有機EL元件亦可與發光層鄰接而具有激子阻擋層，另外，於發光層與電洞注入層之間亦可具有電子阻擋層。激子阻擋層亦可插入至發光層的陰極側、陰極側的任一側，亦可同時插入至兩側。於本發明的有機EL元件中，具有陽極、發光層、以及陰極作為必需的層，但除了必需的層以外亦可具有電洞注入傳輸層、電子注入傳輸層，進而亦可於發光層與電子注入傳輸層之間具有電洞阻擋層。再者，電洞注入傳輸層是指電洞注入層與電洞傳輸層的任一者或兩者，電子注入傳輸層是指電子注入層與電子傳輸層的任一者或兩者。

亦可為與圖1相反的結構，即於基板1上順次積層陰極 7、電子傳輸層6、發光層5、電洞傳輸層4、陽極2，於該情況下，亦可視需要對層進行追加、省略。

-基板-

本發明的有機EL元件較佳為支撐於基板上。該基板並無特別限制，只要為自先前便於有機EL元件中所使用者即可，例如可使用包含玻璃、透明塑膠、石英等的基板。

-陽極-

作為有機EL元件中的陽極材料，可較佳地使用包含功函數(work function)大(4eV以上)的金屬、合金、導電性化合物或該些的混合物的材料。作為此種電極材料的具體例，可列舉Au等金屬、CuI、銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、SnO₂、ZnO等導電性透明材料。另外，亦可使用IDIXO(In₂O₃-ZnO)等非晶質且可製成透明導電膜的材料。陽極可藉由蒸鍍或濺鍍等方法，使該些電極材料形成薄膜，藉由光微影法形成所期望的形狀的圖案，或者於並不很需要圖案精度的情況下(100μm以上左右)，亦可於所述電極材料的蒸鍍或濺鍍時，介隔所期望的形狀的遮罩而形成圖案。或者於使用如有機導電性化合物般的可塗佈的物質的情況下，亦可使用印刷方式、塗佈方式等濕式成膜法。於自該陽極提取發光的情況下，理想的是使透過率大於10%，另外，作為陽極的片電阻較佳為數百Ω/□以下。膜厚亦取決於材料，通常於10nm~1000nm、較佳為10nm~200nm的範圍內選擇。

-陰極-

另一方面，作為陰極材料，可使用包含功函數小(4eV以下)的金屬(稱為電子注入性金屬)、合金、導電性化合物或該些的混合物的材料。作為此種電極材料的具體例，可列舉：鈉、鈉-鉀合金、鎂、鋰、鎂/銅混合物、鎂/銀混合物、鎂/鋁混合物、鎂/銦混合物、鋁/氧化鋁(Al₂O₃)混合物、銦、鋰/鋁混合物、稀土金屬等。該些中，就電子注入性及相對於氧化等的耐久性的方面而言，適宜的是電子注入性金屬與作為功函數的值大於其且穩定的金屬的第二金屬的混合物，例如鎂/銀混合物、鎂/鋁混合物、鎂/銦混合物、鋁/氧化鋁(Al₂O₃)混合物、鋰/鋁混合物、鋁等。陰極可藉由利用蒸鍍或濺鍍等方法使該些陰極材料形成薄膜而製作。另外，作為陰極，片電阻較佳為數百Ω/□以下，膜厚通常於10nm~5μm、較佳為50nm~200nm的範圍內選擇。再者，為了使所發出的光透過，若有機EL元件的陽極或陰極的任一者為透明或半透明，則發光亮度提高，從而有利。

另外，於陰極中以1nm~20nm的膜厚形成所述金屬後，於其上形成在陽極的說明中所列舉的導電性透明材料，藉此可製作透明或半透明的陰極，藉由應用該方法，可製作陽極與陰極這兩者具有透過性的元件。

-發光層-

發光層為於藉由分別自陽極及陰極注入的電洞及電子進行再結合而生成激子後進行發光的層。於發光層中同時使用通式(2)所表示的TADF材料與通式(1)所表示的主體材料。另外，藉由如所述般含有兩種以上的主體材料，亦可改良特性。再者，TADF材料可用作摻雜劑材料。

摻雜劑材料於發光層中可僅含有一種，亦可含有兩種以上。相對於主體材料，包含TADF材料的有機發光性摻雜劑材料的含量較佳為0.1wt%~50wt%，更佳為1wt%~30wt%。

本發明的有機EL元件為利用TADF者，因此不使用磷光發光性的摻雜劑材料。

主體材料較佳為具有電洞傳輸能力、電子傳輸能力且具有高的玻璃轉移溫度的化合物。

於使用多種主體材料的情況下，自不同的蒸鍍源蒸鍍各種主體，亦可於蒸鍍前進行預混合而製成預混合物，藉此自一個蒸鍍源同時蒸鍍多種主體。

-注入層-

所謂注入層是為了降低驅動電壓或提高發光亮度而設置於電極與有機層間的層，包括電洞注入層與電子注入層，可存在於陽極與發光層或電洞傳輸層之間、及陰極與發光層或電子傳輸層之間。注入層可視需要而設置。

-電洞阻擋層-

關於電洞阻擋層，廣義而言，具有電子傳輸層的功能，包含具有傳輸電子的功能且傳輸電洞的能力明顯小的電洞阻擋材料，可藉由傳輸電子且阻擋電洞而提高發光層中的電子與電洞的再結合概率。

於電洞阻擋層中亦可使用公知的電洞阻擋層材料。

-電子阻擋層-

關於電子阻擋層，廣義而言，具有電洞傳輸層的功能，可藉由傳輸電洞且阻擋電子而提高發光層中的電子與電洞再結合的概率。

作為電子阻擋層的材料，可使用公知的電子阻擋層材料，另外，可視需要而使用後述的電洞傳輸層的材料。電子阻擋層的膜厚較佳為3nm~100nm，更佳為5nm~30nm。另外，亦可使用通式(1)所表示的化合物。

-激子阻擋層-

所謂激子阻擋層是用以阻擋於發光層內由於電洞與電子再結合而生成的激子擴散至電荷傳輸層的層，藉由插入本層，可將激子有效率地封入於發光層內，可使元件的發光效率提高。激子阻擋層可於兩個以上的發光層鄰接的元件中，插入至鄰接的兩個發光層之間。

作為激子阻擋層的材料，可使用公知的激子阻擋層材料。例如可列舉1,3-二咔唑基苯(mCP)或雙(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-苯基苯酚鋁(III)(BAlq)。

-電洞傳輸層-

電洞傳輸層包含具有傳輸電洞的功能的電洞傳輸材料，電洞傳輸層可設置單層或多層。

作為電洞傳輸材料，為具有電洞的注入或傳輸、電子的障壁性的任一者的材料，可為有機物、無機物的任一種。於電洞傳輸層中可自先前公知的化合物中選擇任意者而使用。作為所述電洞傳輸材料，例如可列舉：卟啉衍生物、芳基胺衍生物、三唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、聚芳基烷烴衍生物、吡唑啉衍生物及吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、經胺基取代的查耳酮衍生物、噁唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、茋衍生物、矽氮烷衍生物、苯胺系共聚物、或導電性高分子寡聚物、特別是噻吩寡聚物等，較佳為使用卟啉衍生物、芳基胺衍生物及苯乙烯基胺衍生物，更佳為使用芳基胺化合物。

-電子傳輸層-

電子傳輸層包含具有傳輸電子的功能的材料，電子傳輸層可設置單層或多層。

作為電子傳輸材料(亦存在兼作電洞阻擋材料的情況)，只要具有將自陰極注入的電子傳達至發光層的功能即可。於電子傳輸層中可自先前公知的化合物中選擇任意者而使用，例如可列舉：萘、蒽、啡啉等多環芳香族衍生物、三(8-羥基喹啉)鋁(III)衍生物、氧化膦衍生物、經硝基取代的芴衍生物、二苯基醌衍生物、二氧化噻喃衍生物、碳二醯亞胺、亚芴基甲烷衍生物、蒽醌二甲烷及蒽酮衍生物、聯吡啶衍生物、喹啉衍生物、噁二唑衍生物、苯并咪唑衍生物、苯并噻唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物等。進而，亦可使用將該些材料導入至高分子鏈或將該些材料作為高分子的主鏈的高分子材料。

製作本發明的有機EL元件時的各層的製膜方法並無特別限定，可利用乾式製程、濕式製程的任一種來製作。

[實施例]

以下，藉由實施例對本發明進行更詳細說明，但本發明並不限定於該些實施例。

以下示出實施例中使用的化合物。另外，將實施例、比較例中使用的化合物的S1、T1、S1-T1(△E)示於表1中。

實驗例1

對化合物2-120的螢光壽命進行測定。於石英基板上，藉由真空蒸鍍法，於真空度10^-4Pa以下的條件下自不同的蒸鍍源蒸鍍化合物2-120與化合物1-1，並以100nm的厚度形成化合物2-120的濃度為15重量%的共蒸鍍膜。對該薄膜的發光光譜進行測定，確認到以483nm為峰值的發光。另外，於氮氣環境下，藉由小型螢光壽命測定裝置(浜松光子(Hamamatsu Photonics)公司製造的Quantaurus-tau)來測定發光壽命。觀測到激發壽命為12ns的螢光與13μs的延遲螢光，並確認到化合物2-120為顯現延遲螢光發光的化合物。

針對化合物2-50、化合物2-91、化合物2-178，亦與所述同樣地測定螢光壽命，結果觀測到延遲螢光，並確認到為顯現延遲螢光發光的材料。

實施例1

於形成有膜厚70nm的包含ITO的陽極的玻璃基板上，藉由真空蒸鍍法以真空度4.0×10^-5Pa來積層各薄膜。首先，於ITO上，將HAT-CN形成為10nm的厚度作為電洞注入層，繼而，將化合物HT-1形成為25nm的厚度作為電洞傳輸層。繼而，將化合物HT-2形成為5nm的厚度作為電子阻擋層。而且，自分別不同的蒸鍍源共蒸鍍作為主體的化合物1-1、作為摻雜劑的化合物2-50，將發光層形成為30nm的厚度。此時，於化合物2-50的濃度成為30wt%的蒸鍍條件下進行共蒸鍍。繼而，將化合物ET-2形成為5nm的厚度作為電洞阻擋層。繼而，將化合物ET-1形成為40nm的厚度作為電子傳輸層。進而，於電子傳輸層上，將氟化鋰(LiF)形成為1nm的厚度作為電子注入層。最後，於電子注入層上，將鋁(Al)形成為70nm的厚度作為陰極，從而製作有機EL元件。

實施例1~實施例10、比較例1~比較例5

於實施例1中，將主體及摻雜劑設為表2中所示的化合物，除此以外，與實施例1同樣地製作有機EL元件。此處，於使用第二主體作為主體時，於第一主體與第二主體的重量比成為50：50的蒸鍍條件下進行共蒸鍍，從而製作發光層。

將所製作的有機EL元件的發光光譜的最大波長、外部量子效率(External Quantum Efficiency，EQE)、電壓、元件壽命示於下述表中。最大波長、EQE、電壓為驅動電流密度為2.5mA/cm²時的值，且為初始特性。壽命設為於2.5mA/cm²的定電流密度時，亮度衰減至初始亮度的95%為止的時間。

根據所述表，得知：於發光層中使用通式(1)所表示的主體與通式(2)所表示的摻雜劑的實施例1~實施例10與使用通常用作主體的mCP的比較例1~比較例2相比，具有高的發光效率與優異的壽命特性。另外，得知：於發光層中使用通式(1)所表示的主體與通式(2)所表示的摻雜劑的實施例1~實施例8與將吲哚并吲哚化合物用於摻雜劑的比較例5相比，具有優異的壽命特性。另外，得知：使用對聯苯咔唑化合物的實施例1~實施例8與使用苯基咔唑化合物的比較例3、比較例4相比，具有高的發光效率與優異的壽命特性。另外，得知：使用第二主體的實施例9、實施例10與使用單一主體的實施例3相比，具有高的發光效率與優異的壽命特性。