TW202017742A

TW202017742A - 發光元件、含有其的顯示器、照明裝置及感測器

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Publication number: TW202017742A
Application number: TW108136963A
Authority: TW
Inventors: 西山卓哉; 田中大作
Original assignee: 日商東麗股份有限公司
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2020-05-16
Also published as: WO2020080108A1; JPWO2020080108A1

Abstract

本發明提供一種使高發光效率與色純度高的發光併存的有機薄膜發光元件。一種發光元件，依序具有基板、第一電極、包含發光層在內的一個以上的有機層、第二電極以及覆蓋層，並藉由電能而發光，所述覆蓋層為一個以上的低折射率層與一個以上的高折射率層的積層結構，所述發光層所含有的發光材料的固有發光光譜的半值寬度為0.15 eV以下。

Description

發光元件、含有其的顯示器、照明裝置及感測器

本發明是有關於一種發光元件、含有其的顯示器、照明裝置及感測器。

所謂有機薄膜發光元件，是自陰極所注入的電子與自陽極所注入的電洞於在被兩極夾持的有機層中的發光材料內再結合時發光的元件。該發光元件的特徵為薄型；於低驅動電壓下以高亮度發光；可藉由選擇發光材料而實現多色發光等，其正受到關注。

發光元件至少包括基板、第一電極、包含發光層在內的一個以上的有機層、第二電極，根據自發光材料發出的光的取出方向，可分為底部發光方式與頂部發光方式。該些中，於頂部發光方式中，第一電極形成為反射陽極，第二電極形成為半透明陰極，光通過第二電極而於與基板相反的一側被取出。該情況下，由於沒有由基板側的薄膜電晶體引起的面積損失，因此與底部發光方式相比，開口率增加。

於頂部發光方式中，第一電極與第二電極兩者針對自發光層發出的光而作為反射層起作用。第一電極與第二電極間的各有機層的光學膜厚為波長級（order），自發光分子朝某反射層側發出並被該反射層反射而返回至發光分子的位置的光為相位一致的波重疊的狀態。因而，反射並返回至發光分子的位置的光由於保持有相位資訊，故自發光分子朝與該反射層相反的一側發出並與沿相同方向行進的光彼此相干（coherent），進行光學干涉。該情況下，已知有如下現象：由於光學干涉的條件根據各有機層的膜厚而變化，故取出至外部的光的強度或光譜根據各有機層的膜厚而大幅變化（微腔（microcavity））。

於頂部發光方式中，於作為反射層的第一電極與作為半透明電極的第二電極之間明顯地形成光學共振器，與底部發光方式相比，更顯著地表現出微腔的效果。因而，於頂部發光方式中，藉由積極利用微腔，能夠提升發光的色純度或發光效率。另一方面，若為了調整光學干涉的條件而調整各有機層的膜厚，則有時會伴隨著電洞與電子的載子平衡（carrier balance）的變化，亦存在膜厚條件被限定於載子平衡不會惡化的範圍內的不良情況。

關於此，提出有一種方法：於頂部發光方式中，於作為半透明電極的第二電極上積層波長級的光學膜厚的覆蓋層（capping layer），並調整其膜厚，藉此使光學干涉條件最佳化，從而提升發光效率（例如，參照專利文獻1～專利文獻2）。 [現有技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：國際公開第2011/043083號專利文獻2：日本專利特開2006-156390號公報

[發明所欲解決之課題] 然而，於使用了現有技術的有機薄膜發光元件中，其發光效率亦未達到實用上充分的區域，期望發光效率的進一步提升。

本發明的目的在於解決所述現有技術的問題，提供一種具有高發光效率的有機薄膜發光元件。 [解決課題之手段]

即，本發明是一種發光元件，其依序具有基板、第一電極、包含發光層在內的一個以上的有機層、第二電極以及覆蓋層，並藉由電能而發光，所述覆蓋層為一個以上的低折射率層與一個以上的高折射率層的積層結構，所述發光層所含有的發光材料的固有發光光譜的半值寬度為0.15 eV以下。 [發明的效果]

根據本發明，可提供一種使高發光效率與色純度高的發光併存的有機薄膜發光元件。

以下，對本發明的發光元件、含有其的顯示器、照明裝置及感測器進行詳細說明。但本發明並不限定於以下，可根據目的或用途進行各種變更而實施。

本發明的發光元件是一種如下的發光元件，所述發光元件依序具有基板、第一電極、包含發光層在內的一個以上的有機層、第二電極以及覆蓋層，並藉由電能而發光，所述覆蓋層為一個以上的低折射率層與一個以上的高折射率層的積層結構，所述發光層所含有的發光材料的固有發光光譜的半值寬度為0.15 eV以下。

構成覆蓋層的低折射率層與高折射率層分別需要一個以上。藉由將高折射率層與低折射率層積層，而於低折射率層/高折射率層界面處產生折射率差，可提高覆蓋層整體的反射率。若覆蓋層的反射率變大，則共振作用提高，因此可利用微腔效應進一步提升發光效率及色純度。再者，於使用多個低折射率層或高折射率層的情況下，低折射率層彼此亦可鄰接，高折射率層彼此亦可鄰接。

如此般，若伴隨包含多層的覆蓋層的導入而共振作用提高，則因光學干涉而相互增強的波長範圍被限定得狹窄。因此，於發光材料的固有發光光譜的半值寬度為0.15 eV以下的情況下，顯著表現出覆蓋層多層化的效果，發光元件的發光效率顯著提升。該半值寬度較佳為0.12 eV以下，更佳為0.10 eV以下。

所謂發光材料的固有發光光譜，是指於受到利用微腔進行的調變之前的材料固有的發光光譜。該光譜是藉由對溶解有發光材料的稀溶液進行光激發，並測定由光致發光（photoluminescence，PL）帶來的發光光譜而得到。

另外，發光光譜的半值寬度FWHM（full width at half maximum）（eV）是使用發光峰值波長下的發光強度減半的較峰值波長短的波長λ1（nm）與較峰值波長長的波長λ2（nm）並利用式1而算出。於發光光譜中存在多個發光強度成為峰值的一半的波長的情況下，選擇接近峰值波長的波長來定義λ1或λ2。再者，所謂峰值，是指光譜的極大部分，所謂峰值波長，表示取極大值時的波長。於光譜中存在多個極大值的情況下，將發光強度最大的波長定義為峰值波長。（式1）FWHM=1239.8/λ1-1239.8/λ2。

於以下的說明中，所謂高折射率層及低折射率層的折射率，是指發光層所含有的發光材料的固有發光光譜的峰值波長下的折射率。再者，於發光層具有多個發光材料的情況下，該些發光材料中實際取出發光的全部材料（例如，於包含主體材料與摻雜劑材料的情況下，為實際取出發光的摻雜劑材料）的各峰值波長下的折射率中，對於高折射率層而言採用最大的折射率，對於低折射率層而言採用最小的折射率。

高折射率層的折射率越大，覆蓋層的共振作用越強，因此較佳為1.7以上。另一方面，藉由將高折射率層的折射率設為2.8以下，而高折射率層中的發光光的吸收得到抑制，可得到高發光效率。高折射率層的折射率更佳為1.9以上，進而佳為2.2以上。

另外，低折射率層的折射率越小，覆蓋層的共振作用越強，因此較佳為1.65以下。另一方面，藉由將低折射率層的折射率設為1.25以上，而低折射率層的機械強度得到保持，發光元件的品質穩定。低折射率層的折射率更佳為1.55以下，進而佳為1.45以下。

高折射率層與低折射率層的折射率差越大，覆蓋層的共振作用越強，因此折射率差較佳為0.3以上。高折射率層與低折射率層的折射率差更佳為0.5以上，進而佳為0.7以上。折射率差的上限值並無特別限制，較佳為1.55以下。

於具備多個高折射率層的情況下，選擇該些中顯示出最高折射率的層的折射率作為高折射率層的折射率。於包含多個低折射率層的情況下，選擇該些中顯示出最低折射率的層的折射率作為低折射率層的折射率。

高折射率層及低折射率層可由有機化合物構成，亦可由無機化合物構成。另外，亦可將有機化合物與無機化合物混合而構成。於由有機化合物構成的情況下，可與發光層等有機層同樣地藉由蒸鍍法而形成。

於由無機化合物構成的情況下，雖亦能夠藉由蒸鍍法而形成，但亦可藉由濺鍍法而成膜。

作為高折射率層中使用的有機化合物，選自由芳基胺衍生物、咔唑衍生物、苯並咪唑衍生物及三唑衍生物所組成的群組中的至少一種由於其折射率高，故較佳，特佳為芳基胺衍生物。

作為低折射率層中使用的有機化合物，具有硼錯合物結構的有機化合物由於其折射率低，故較佳。

作為高折射率層中使用的無機化合物，氧化鈦、氧化鈮、氧化鉭、氧化鋅、氧化銻、氧化鈧、氧化鋯、氧化硒、氧化銦、氧化錫、氧化鉿、氧化鐿、氧化鑭、氧化釔、氧化釷、氧化鎂、硒化鋅、硫化鋅、氮化矽、氟化鉛、碳化矽、氮化鎵、氧化銦錫（indium tin oxide，ITO）、LiNbO₃ 、La₂ Ti₂ O₇ 由於折射率高，故較佳，更佳為氧化鈦、氧化鈮、氧化鉭、氧化鋅、氧化銻、硒化鋅、硫化鋅、氮化鎵、LiNbO₃ 、La₂ Ti₂ O₇ ，特佳為氧化鈦。

作為低折射率層中使用的無機化合物，氟化鋰、氟化鈣、氟化鈉、氟化鋁、氟化鎂、氟化鋇、氟化鐿、氟化釔、氟化鐠、氟化釓、氟化鑭、氟化釹、氟化鈰、氧化矽、氧化鋁、氧化鎢、Na₅ Al₃ F₁₄ 、Na₃ AlF₆ 由於折射率低，故較佳，更佳為氟化鋰、氟化鈣、氟化鈉，特佳為氟化鋰。

所述發光層較佳為包含通式（1）所表示的化合物。

＜通式（1）所表示的化合物＞

[化1]

X表示C-R⁷ 或N。R¹ ～R⁹ 分別可相同亦可不同，且選自氫原子、烷基、環烷基、雜環基、烯基、環烯基、炔基、羥基、硫醇基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、雜芳基、鹵素、氰基、醛基、羰基、羧基、酯基、胺甲醯基、胺基、硝基、矽烷基、矽氧烷基、氧硼基、-P(=O)R¹⁰ R¹¹ 、以及與鄰接取代基之間所形成的縮合環及脂肪族環中。R¹⁰ 及R¹¹ 為芳基或雜芳基。

於所述全部基團中，氫亦可為氘。於以下說明的化合物或其部分結構中亦相同。

另外，於以下說明中，例如所謂碳數6～40的經取代或未經取代的芳基，是指亦包括於芳基中進行了取代的取代基所含的碳數在內的所有碳數為6～40。對碳數進行規定的其他取代基亦與此相同。

另外，於所述全部基團中，作為經取代的情況下的取代基，較佳為烷基、環烷基、雜環基、烯基、環烯基、炔基、羥基、硫醇基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、雜芳基、鹵素、氰基、醛基、羰基、羧基、酯基、胺甲醯基、胺基、硝基、矽烷基、矽氧烷基、氧硼基、-P(=O)R¹⁰ R¹¹ ，進而，較佳為於各取代基的說明中視為較佳的具體的取代基。另外，該些取代基亦可進一步由所述取代基取代。

所謂「經取代或未經取代的」這一情況下的「未經取代」，是指氫原子或氘原子進行了取代。

於以下說明的化合物或其部分結構中，關於「經取代或未經取代的」這一情況，亦與所述相同。

所謂烷基，例如表示甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基等飽和脂肪族烴基，其可具有取代基，亦可不具有取代基。經取代時的追加的取代基並無特別限制，例如可列舉：烷基、鹵素、芳基、雜芳基等，該方面於以下的記載中亦共通。另外，烷基的碳數並無特別限定，就獲取的容易性或成本的方面而言，較佳為1以上且20以下、更佳為1以上且8以下的範圍。

所謂環烷基，例如表示環丙基、環己基、降冰片基、金剛烷基等飽和脂環式烴基，其可具有取代基，亦可不具有取代基。烷基部分的碳數並無特別限定，較佳為3以上且20以下的範圍。

所謂雜環基，例如表示吡喃環、哌啶環、環狀醯胺等在環內具有碳以外的原子的脂肪族環，其可具有取代基，亦可不具有取代基。雜環基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且20以下的範圍。

所謂烯基，例如表示乙烯基、烯丙基、丁二烯基等包含雙鍵的不飽和脂肪族烴基，其可具有取代基，亦可不具有取代基。烯基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且20以下的範圍。

所謂環烯基，例如表示環戊烯基、環戊二烯基、環己烯基等包含雙鍵的不飽和脂環式烴基，其可具有取代基，亦可不具有取代基。

所謂炔基，例如表示乙炔基等包含三鍵的不飽和脂肪族烴基，其可具有取代基，亦可不具有取代基。炔基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且20以下的範圍。

所謂烷氧基，例如表示甲氧基、乙氧基、丙氧基等經由醚鍵而鍵結有脂肪族烴基的官能基，該脂肪族烴基可具有取代基，亦可不具有取代基。烷氧基的碳數並無特別限定，較佳為1以上且20以下的範圍。

所謂烷硫基，是指烷氧基的醚鍵的氧原子被硫原子取代而成者。烷硫基的烴基可具有取代基，亦可不具有取代基。烷硫基的碳數並無特別限定，較佳為1以上且20以下的範圍。

所謂芳基醚基，例如表示苯氧基等鍵結有介隔了醚鍵的芳香族烴基的官能基，芳香族烴基可具有取代基，亦可不具有取代基。芳基醚基的碳數並無特別限定，較佳為6以上且40以下的範圍。

所謂芳基硫醚基，是指芳基醚基的醚鍵的氧原子被硫原子取代而成者。芳基硫醚基中的芳香族烴基可具有取代基，亦可不具有取代基。芳基硫醚基的碳數並無特別限定，較佳為6以上且40以下的範圍。

所謂芳基，例如表示苯基、聯苯基、三聯苯（terphenyl）基、萘基、芴基、苯並芴基、二苯並芴基、菲基、蒽基、苯並菲基、苯並蒽基、䓛基、芘基、丙[二]烯合芴基（fluoranthenyl）、三伸苯基（triphenylenyl）、苯並丙[二]烯合芴基、二苯並蒽基、苝基、螺旋烴基（helicenyl）等芳香族烴基。

其中，較佳為苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基、芴基、菲基、蒽基、芘基、丙[二]烯合芴基、三伸苯基。芳基可具有取代基，亦可不具有取代基。芳基的碳數並無特別限定，較佳為6以上且40以下、更佳為6以上且30以下的範圍。

於R¹ ～R⁹ 為經取代或未經取代的芳基的情況下，作為芳基，較佳為苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基、芴基、菲基、蒽基，更佳為苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基，進而佳為苯基、聯苯基、三聯苯基，特佳為苯基。

於各個取代基進一步經芳基取代的情況下，作為芳基，較佳為苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基、芴基、菲基、蒽基，更佳為苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基，特佳為苯基。

所謂雜芳基，例如表示吡啶基、呋喃基、噻吩基（thienyl）、喹啉基、異喹啉基、吡嗪基、嘧啶基、噠嗪基、三嗪基、萘啶基、噌啉基、酞嗪基、喹噁啉基、喹唑啉基、苯並呋喃基、苯並噻吩基、吲哚基、二苯並呋喃基、二苯並噻吩基、咔唑基、苯並咔唑基、咔啉基（carbolinyl）、吲哚並咔唑基、苯並呋喃並咔唑基、苯並噻吩並咔唑基、二氫茚並咔唑基、苯並喹啉基、吖啶基、二苯並吖啶基、苯並咪唑基、咪唑並吡啶基、苯並噁唑基、苯並噻唑基、啡啉基等在一個或多個環內具有碳以外的原子的環狀芳香族基。其中，所謂萘啶基，表示1,5-萘啶基、1,6-萘啶基、1,7-萘啶基、1,8-萘啶基、2,6-萘啶基、2,7-萘啶基中的任一者。雜芳基可具有取代基，亦可不具有取代基。雜芳基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且40以下、更佳為2以上且30以下的範圍。

於R¹ ～R⁹ 為經取代或未經取代的雜芳基的情況下，作為雜芳基，較佳為吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基、嘧啶基、三嗪基、苯並呋喃基、苯並噻吩基、吲哚基、二苯並呋喃基、二苯並噻吩基、咔唑基、苯並咪唑基、咪唑並吡啶基、苯並噁唑基、苯並噻唑基、啡啉基，更佳為吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基，特佳為吡啶基。

於各個取代基進一步經雜芳基取代的情況下，作為雜芳基，較佳為吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基、嘧啶基、三嗪基、苯並呋喃基、苯並噻吩基、吲哚基、二苯並呋喃基、二苯並噻吩基、咔唑基、苯並咪唑基、咪唑並吡啶基、苯並噁唑基、苯並噻唑基、啡啉基，更佳為吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基，特佳為吡啶基。

所謂「包含吸電子性氮」這一情況下的吸電子性氮，表示與鄰接原子之間形成有多重鍵的氮原子。包含吸電子性氮的芳香族雜環例如可列舉：吡啶環、噠嗪環、嘧啶環、吡嗪環、三嗪環、噁二唑環、噻唑環、喹啉環、異喹啉環、萘啶環、噌啉環、酞嗪環、喹唑啉環、喹噁啉環、苯並喹啉環、啡啉環、吖啶環、苯並噻唑環、苯並噁唑環等。其中，所謂萘啶，表示1,5-萘啶、1,6-萘啶、1,7-萘啶、1,8-萘啶、2,6-萘啶、2,7-萘啶中的任一者。

所謂「包含供電子性氮」這一情況下的供電子性氮，表示與鄰接原子之間僅形成有單鍵的氮原子。包含供電子性氮的芳香族雜環例如可列舉具有吡咯環的芳香族雜環。作為具有吡咯環的芳香族雜環，可列舉：吡咯環、吲哚環、咔唑環等。

所謂鹵素，表示選自氟、氯、溴及碘中的原子。

羰基、羧基、酯基、胺甲醯基可具有取代基，亦可不具有取代基。此處，作為取代基，例如可列舉：烷基、環烷基、芳基、雜芳基等，該些取代基亦可進一步經取代。

所謂胺基，為經取代或未經取代的胺基。作為取代基，例如可列舉：芳基、雜芳基、直鏈烷基、分支烷基等。作為芳基、雜芳基，較佳為苯基、萘基、吡啶基、喹啉基。該些取代基亦可進一步經取代。胺基的取代基部分的碳數並無特別限定，較佳為2以上且50以下、更佳為6以上且40以下、特佳為6以上且30以下的範圍。

所謂矽烷基，例如表示三甲基矽烷基、三乙基矽烷基、第三丁基二甲基矽烷基、丙基二甲基矽烷基、乙烯基二甲基矽烷基等烷基矽烷基，或苯基二甲基矽烷基、第三丁基二苯基矽烷基、三苯基矽烷基、三萘基矽烷基等芳基矽烷基。矽原子上的取代基亦可進一步經取代。矽烷基的碳數並無特別限定，較佳為1以上且30以下的範圍。

所謂矽氧烷基，例如表示三甲基矽氧烷基等介隔有醚鍵的矽化合物基。矽原子上的取代基亦可進一步經取代。

所謂氧硼基，為經取代或未經取代的氧硼基。作為進行取代的情況下的取代基，例如可列舉：芳基、雜芳基、直鏈烷基、分支烷基、芳基醚基、烷氧基、羥基等。其中，較佳為芳基、芳基醚基。

作為氧化膦基-P(=O)R¹⁰ R¹¹ ，並無特別限定，具體而言可列舉如下的例子。

[化2]

所謂與鄰接取代基之間所形成的縮合環及脂肪族環，是指任意的鄰接的兩個取代基（例如通式（1）的R¹ 與R² ）相互鍵結而形成共軛或非共軛的環狀骨架。作為此種縮合環及脂肪族環的構成元素，除碳以外，亦可包含選自氮、氧、硫、磷及矽中的元素。另外，該些縮合環及脂肪族環亦可進一步與其他環縮合。

通式（1）所表示的化合物顯示出高的螢光量子產率，且斯托克斯位移（Stokes shift）與發光光譜的峰值半值寬度小，因此可適宜地用作螢光摻雜劑。一般而言，通式（1）所表示的化合物的峰值半值寬度為0.15 eV以下，亦能夠以0.12 eV以下進行分子設計。另外，藉由材料設計，螢光光譜於400 nm以上且900 nm以下的範圍內顯示出單一峰值，因此能夠以所期望的波長的光的形式獲得激發能量的大部分。因此，能夠有效率地利用激發能量，且亦能夠達成高色純度。此處，所謂於某波長區域中為單一峰值，表示於該波長區域中不存在相對於強度最強的峰值而具有其強度的5%以上的強度的峰值的狀態。於以下的說明中亦相同。

進而，通式（1）所表示的化合物可藉由將合適的取代基導入至合適的位置來調整發光效率、發光波長、峰值半值寬度、色純度、耐熱性、分散性等各種特性、物性。

作為通式（1）所表示的化合物，例如可列舉以下的例子。

[化3]

[化4]

另外，亦能夠較佳地使用日本專利特開2005-53900號公報、國際公開第2009/057567號、國際公開第2009/116456號以及大韓民國專利公開第10-2017-0104950號公報中記載的化合物。

通式（1）所表示的化合物例如可利用日本專利特表平8-509471號公報或日本專利特開2000-208262號公報中記載的方法來合成。即，藉由使吡咯亞甲基（pyromethene）化合物與金屬鹽於鹼共存下反應，可獲得目標吡咯亞甲基系金屬錯合物。

另外，關於吡咯亞甲基-氟化硼錯合物的合成，可參考「有機化學期刊（J. Org. Chem.）」, 第64卷, 第21期, 第7813-7819頁（vol. 64, No. 21, pp. 7813-7819）（1999）、「德國應用化學英文國際版（Angew. Chem., Int. Ed. Engl.）」, 第36卷, 第1333-1335頁（vol. 36, pp. 1333-1335）（1997）等中記載的方法來合成通式（1）所表示的化合物。例如可列舉如下方法：於氧氯化磷存在下，將下述通式（3）所表示的化合物與通式（4）所表示的化合物於1,2-二氯乙烷中加熱後，於三乙胺存在下，使下述通式（5）所表示的化合物於1,2-二氯乙烷中反應，藉此獲得通式（1）所表示的化合物。但是，本發明並不限定於此。此處，R¹ ～R⁹ 與所述說明相同。J表示鹵素。

[化5]

發光層較佳為包含延遲螢光性的化合物。

＜延遲螢光性的化合物＞所謂延遲螢光，是指能量暫時被保持為亞穩定狀態，其後所釋放的能量以光的形式被釋放的現象。例如，可列舉經激發後暫時產生向自旋多重性不同的狀態的遷移，此後進入發光過程的現象。於熱活化延遲螢光（Thermally Activated Delayed Fluorescence，TADF）現象的情況下，經激發後產生自三重態激子向單重態激子的逆系間交差而由單重態能階產生發光。

延遲螢光性的化合物較佳為與通式（1）所表示的化合物併用。藉由與通式（1）所表示的化合物一起使用可將三重態激子轉換為單重態激子的延遲螢光性的化合物，能夠將藉由電子與電洞的再結合而生成的三重態激子轉換為通式（1）所表示的化合物可利用的單重態激子。藉此，能夠有效率地將藉由電子與電洞的再結合而生成的激子用於發光。

作為與通式（1）所表示的化合物組合的延遲螢光性的化合物，可列舉於同一分子內具有供電子性部位與吸電子性部位的通式（2）所表示的化合物作為適宜的例子。

[化6]

A¹ 為供電子性部位，A² 為吸電子性部位。L¹ 為連結基，分別可相同亦可不同，且表示單鍵或伸苯基。m及n分別為1以上且10以下的自然數。於m為2以上的情況下，存在多個的A¹ 及L¹ 分別可相同亦可不同。於n為2以上的情況下，存在多個的A² 分別可相同亦可不同。

具體而言，例如可較佳地使用以下所示的化合物。

[化7]

[化8]

[化9]

關於發光層，除所述化合物以外，或者改變為所述化合物，亦可包含公知的發光材料。

（陽極及陰極）於本發明的發光元件中，陽極及陰極具有用以供給充分的電流以使元件發光的作用。為了取出光，陽極及陰極中的至少一者較佳為透明或半透明。

陽極中使用的材料只要為可將電洞高效地注入至有機層中的材料，則無特別限制，例如可列舉：氧化錫、氧化銦、氧化錫銦（ITO）、氧化鋅銦（Indium Zinc Oxide，IZO）等導電性金屬氧化物，或者金、銀、鉻等金屬，碘化銅、硫化銅等無機導電性物質，聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等導電性聚合物等。該些電極材料可單獨使用，亦可將多種材料積層或混合而使用。

於頂部發光方式中，陽極成為第一電極，較佳為將第一電極設為以金屬製的反射層為下部層、以透明電極為上部層的積層構造。作為反射層的原材料，可列舉：具有金屬光澤的鋁、銀等金屬，或者Al-Nd等鋁合金或APC（Ag-Pd-Cu）等銀合金之類的高反射率的合金。作為透明電極的原材料，可列舉：ITO、氧化錫、IZO。

另外，為了保持發光元件的機械強度，較佳為將發光元件形成於基板上。基板可適宜地使用鈉玻璃或無鹼玻璃等玻璃基板。玻璃基板的厚度只要有足以保持機械強度的厚度即可，因此只要有0.5 mm以上便足夠。關於玻璃的材質，以來自玻璃的溶出離子少為宜，故較佳為無鹼玻璃。或者，實施有SiO₂ 等的障壁塗層（barrier coat）的鈉鈣玻璃亦有市售，故亦可加以使用。進而，只要陽極穩定地發揮功能，則基板無需為玻璃，例如，亦可於塑膠基板上形成陽極。陽極形成方法為電子射線束法、濺鍍法及化學反應法等，並不特別受到限制。

陰極中使用的材料只要為可將電子高效地注入至發光層中的物質，則無特別限定。一般而言，較佳為鉑、金、銀、銅、鐵、錫、鋁、銦等金屬，或者該些金屬與鋰、鈉、鉀、鈣、鎂等低功函數金屬的合金或多層積層體等。其中，就電阻值或製膜容易度、膜的穩定性、發光效率等方面而言，陰極的主成分較佳為鋁、銀及鎂。特別是若陰極包含鎂與銀，則對電子傳輸層及電子注入層的電子注入變得容易，可實現低電壓驅動，因此較佳。陰極的製作方法較佳地例示電阻加熱、電子射線束、濺鍍、離子鍍（ion plating）及塗佈等，並無特別限制。

於頂部發光方式中，陰極成為第二電極，為了自第二電極側取出光，以陰極成為半透過性的方式調整膜厚。

（發光層以外的有機層）有機層除了僅包含發光層的構成以外，亦可列舉：1）電洞傳輸層/發光層、2）發光層/電子傳輸層、3）電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層、4）電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層/電子注入層、5）電洞注入層/電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層/電子注入層等積層構成。另外，所述各層分別可為單層、多層中的任一種。另外，亦可為具有多個磷光發光層或螢光發光層的積層型，亦可為將螢光發光層與磷光發光層組合而成的發光元件。進而，可將分別顯示出彼此不同的發光色的發光層積層。

另外，亦可為經由中間層而將多個所述元件構成積層而成的疊層（tandem）型。所述中間層一般而言亦被稱為中間電極、中間導電層、電荷產生層、電子汲取層、連接層、中間絕緣層，可使用公知的材料構成。疊層型的具體例例如可列舉：4）電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層/電荷產生層/電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層、5）電洞注入層/電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層/電子注入層/電荷產生層/電洞注入層/電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層/電子注入層等在陽極與陰極之間包含電荷產生層作為中間層的積層構成。

（電洞傳輸層）電洞傳輸層是藉由將電洞傳輸材料的一種或兩種以上積層或混合的方法、或者使用電洞傳輸材料與高分子黏合劑的混合物的方法而形成。另外，電洞傳輸材料較佳為高效地傳輸來自正極的電洞。因此，較佳為電洞注入效率高，且高效地傳輸所注入的電洞的材料。

作為電洞傳輸材料，並無特別限定，例如可列舉：4,4'-雙(N-(3-甲基苯基)-N-苯基胺基)聯苯（TPD）、4,4'-雙(N-(1-萘基)-N-苯基胺基)聯苯（NPD）、4,4'-雙(N,N-雙(4-聯苯基)胺基)聯苯（TBDB）、雙(N,N'-二苯基-4-胺基苯基)-N,N-二苯基-4,4'-二胺基-1,1'-聯苯（TPD232）等聯苯胺衍生物；4,4',4''-三(3-甲基苯基(苯基)胺基)三苯基胺（m-MTDATA）、4,4',4''-三(1-萘基(苯基)胺基)三苯基胺（1-TNATA）等被稱為星爆狀芳基胺的材料群組；以及具有咔唑骨架的材料等。

其中，較佳為咔唑多聚物，具體而言，較佳為雙(N-芳基咔唑)或雙(N-烷基咔唑)等咔唑二聚物的衍生物、咔唑三聚物的衍生物、咔唑四聚物的衍生物，更佳為咔唑二聚物的衍生物、咔唑三聚物的衍生物。進而，特佳為非對稱型的雙(N-芳基咔唑)衍生物。該些咔唑多聚物兼具良好的電子阻擋性與電洞注入傳輸特性，因此可有助於發光元件的進一步高效率化。

另外，具有咔唑骨架與三芳基胺骨架各一個的材料亦較佳。更佳為於胺的氮原子與咔唑骨架之間具有伸芳基作為連結基的材料，特佳為具有下述的通式（6）及通式（7）所表示的骨架的材料。

[化10]

L² 及L³ 為伸芳基，Ar¹ ～Ar⁵ 為芳基。

作為電洞傳輸材料，除所述化合物以外，亦可列舉：三伸苯化合物、吡唑啉衍生物、二苯乙烯衍生物、腙衍生物、苯並呋喃衍生物或噻吩衍生物、噁二唑衍生物、酞菁衍生物、卟啉衍生物等雜環化合物，富勒烯衍生物等。另外，於聚合物系中，於側鏈具有與所述電洞傳輸材料相同的結構的聚碳酸酯或苯乙烯衍生物等可較佳地用作電洞傳輸材料。另外，除此以外亦可較佳地使用聚噻吩、聚苯胺、聚芴、聚乙烯咔唑及聚矽烷等。進而，亦能夠使用p型Si、p型SiC等無機化合物。

（電洞注入層）於本發明的發光元件中，亦可於陽極與電洞傳輸層之間設置電洞注入層。藉由設置電洞注入層，發光元件實現低驅動電壓化，耐久壽命亦提升。

於電洞注入層中，除了可列舉所述TPD232等聯苯胺衍生物、星爆狀芳基胺材料群組以外，亦能夠使用酞菁衍生物等。

另外，電洞注入層亦較佳為單獨包含受體（acceptor）性化合物，或者將受體性化合物摻雜至其他電洞傳輸材料中而使用。受體性化合物的例子並無特別限制，可列舉：氯化鐵(III)、氯化鋁、氯化鎵、氯化銦、氯化銻等的金屬氯化物，氧化鉬、氧化釩、氧化鎢、氧化釕等的金屬氧化物，三(4-溴苯基)六氯銻酸銨（tris(4-bromophenyl)aminium hexachloroantimonate，TBPAH）等的電荷遷移錯合物。另外，亦可適宜地使用在分子內具有硝基、氰基、鹵素或三氟甲基的有機化合物、或醌系化合物、酸酐系化合物、富勒烯等。

該些中，較佳為金屬氧化物或含氰基的化合物。其原因在於：該些化合物容易操作，且亦容易蒸鍍，因此可容易地獲得所述效果。作為含氰基的化合物，具體而言可列舉如下的化合物。

[化11]

[化12]

於電洞注入層單獨包含受體性化合物的情況、或者於電洞注入層中摻雜有受體性化合物的情況中的任一情況下，電洞注入層均可為一層，亦可積層有多層。另外，關於在摻雜有受體性化合物的情況下組合使用的電洞注入材料，就可緩和對電洞傳輸層的電洞注入障壁的觀點而言，更佳為與電洞傳輸層中使用的化合物相同的化合物。

（電子傳輸層）於本發明中，所謂電子傳輸層，是指位於陰極與發光層之間的層。電子傳輸層可為單層，亦可為多層，可與陰極或發光層接觸，亦可不接觸。

對於電子傳輸層，期望來自陰極的電子注入效率高、高效地傳輸所注入的電子、對發光層的電子注入效率高等。另一方面，亦理想的是即便電子傳輸能力未高達所述程度，亦具有可高效地阻止電洞未進行再結合而流向陰極側的作用。因而，於本發明的電子傳輸層中，亦包括可高效地阻止電洞遷移的電洞阻擋層作為相同含義者。

電子傳輸層中使用的電子傳輸材料並無特別限制，可列舉：萘、蒽等縮合多環芳香族衍生物，以4,4'-雙(二苯基乙烯基)聯苯為代表的苯乙烯基系芳香環衍生物，蒽醌或聯苯醌等醌衍生物，氧化磷衍生物，三(8-羥基喹啉)鋁(III)等羥基喹啉錯合物、苯並羥基喹啉錯合物、羥基唑錯合物、甲亞胺錯合物、環庚三烯酚酮（tropolone）金屬錯合物及黃酮醇（flavonol）金屬錯合物等各種金屬錯合物。另外，亦較佳為使用包含選自碳、氫、氮、氧、矽、磷中的元素，且具有包含吸電子性氮的芳香族雜環結構的化合物。

具有包含吸電子性氮的芳香族雜環結構的化合物並無特別限制，例如可列舉：嘧啶衍生物、三嗪衍生物、苯並咪唑衍生物、苯並噁唑衍生物、苯並噻唑衍生物、噁二唑衍生物、噻二唑衍生物、三唑衍生物、吡嗪衍生物、啡啉衍生物、喹啉衍生物、苯並喹啉衍生物、聯吡啶或三聯吡啶等寡聚吡啶衍生物、喹噁啉衍生物及萘啶衍生物等。其中，就電子傳輸能力的觀點而言，可較佳地使用2,4,6-三([1,1'-聯苯]4-基)-1,3,5-三嗪等三嗪衍生物，三(N-苯基苯並咪唑-2-基)苯等咪唑衍生物，1,3-雙[(4-第三丁基苯基)1,3,4-噁二唑基]伸苯基等噁二唑衍生物，N-萘基-2,5-二苯基-1,3,4-三唑等三唑衍生物，2,9-二甲基-4,7-聯苯-1,10-啡啉（bathocuproin）或1,3-雙(1,10-啡啉-9-基)苯等啡啉衍生物，2,2'-雙(苯並[h]喹啉-2-基)-9,9'-螺二芴等苯並喹啉衍生物，2,5-雙(6'-(2',2''-聯吡啶基))-1,1-二甲基-3,4-二苯基噻咯等聯吡啶衍生物，1,3-雙(4'-(2,2':6'2''-三聯吡啶基))苯等三聯吡啶衍生物、雙(1-萘基)-4-(1,8-萘啶-2-基)苯基氧化膦等萘啶衍生物。

該些中，可列舉三嗪衍生物與啡啉衍生物作為特佳的電子傳輸材料。三嗪衍生物具有高的三重態能量，因此可防止將發光層中所產生的三重態激子能量洩漏向電子傳輸層。進而，發光層內使用的TADF性材料具有與三嗪衍生物同等的最低未佔用分子軌域（Lowest Unoccupied Molecular Orbital，LUMO）能階，因此，若於電子傳輸層中使用三嗪衍生物，則能夠向發光層內的TADF性材料進行障壁小的且有效率的電子注入，可實現低電壓化、高效率化、長壽命化。進而，於三嗪衍生物為以下的通式（8）所表示的化合物的情況下，所述效果變大，因此更佳。

[化13]

於通式（8）中，Ar⁸ ～Ar¹⁰ 分別可相同亦可不同，且為經取代或未經取代的芳基、或者經取代或未經取代的雜芳基。作為芳基，較佳為苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基、芴基、螺芴基、三伸苯基、菲基，特佳為苯基、聯苯基、萘基、芴基。電子傳輸層可由多層形成，但該情況下，基於所述理由，較佳為將三嗪衍生物用於與發光層直接接觸的層。

啡啉衍生物具有高的電子遷移率，進而具有容易自陰極注入電子的性質。因此，藉由將啡啉衍生物用作電子傳輸層，可實現大幅的低電壓化、高效率化。於啡啉衍生物為啡啉多聚物的情況下，所述效果變得更大，因此進而佳。作為較佳的啡啉衍生物，可列舉以下的通式（9）所表示的化合物。

[化14]

R⁷¹ ～R⁷⁸ 分別可相同亦可不同，且為氫原子、經取代或未經取代的芳基、或者經取代或未經取代的雜芳基。Ar¹¹ 為經取代或未經取代的芳基。p為1～3的自然數。於電子傳輸層由多層形成的情況下，基於所述理由，較佳為將啡啉衍生物用於與陰極或電子注入層接觸的層。

較佳的電子傳輸材料並無特別限定，具體而言可列舉如下的例子。

[化15]

[化16]

[化17]

除該些以外，亦能夠使用國際公開第2004/63159號、國際公開第2003/60956號、「應用物理快報（Appl. Phys. Lett.）」74, 865（1999）、「有機電子學（Org. Electron.）」4, 113（2003）、國際公開第2010/113743號、國際公開第2010/1817號等中所揭示的電子傳輸材料。

所述電子傳輸材料可單獨使用，亦可將所述電子傳輸材料的兩種以上混合使用、或將其他電子傳輸材料的一種以上與所述電子傳輸材料混合使用。另外，電子傳輸層亦可更含有施體（donor）性材料。此處，所謂施體性材料，是指藉由改善電子注入障壁而使自陰極或電子注入層向電子傳輸層的電子注入變容易，進而提升電子傳輸層的導電性的材料。

作為施體性材料的較佳例，可列舉：鹼金屬、含有鹼金屬的無機鹽、鹼金屬與有機物的錯合物、鹼土金屬、含有鹼土金屬的無機鹽或鹼土金屬與有機物的錯合物等。作為鹼金屬、鹼土金屬的較佳的種類，可列舉：功函數低且電子傳輸能力的提升效果大的鋰、鈉、銫等鹼金屬，或鎂、鈣等鹼土金屬。

（電子注入層）於本發明的發光元件中，亦可於陰極與電子傳輸層之間設置電子注入層。一般而言，電子注入層是出於幫助電子自陰極向電子傳輸層中注入的目的而插入。於電子注入層中可使用具有包含吸電子性氮的雜芳基環結構的化合物，亦可使用含有所述施體性材料的層。

另外，亦能夠於電子注入層中使用絕緣體或半導體的無機物。藉由使用該些材料，可有效地防止發光元件的短路，並且提升電子注入性。

作為此種絕緣體，較佳為使用選自由鹼金屬硫屬化物、鹼土金屬硫屬化物、鹼金屬的鹵化物及鹼土金屬的鹵化物所組成的群組中的至少一個金屬化合物。

具體而言，作為較佳的鹼金屬硫屬化物，例如可列舉Li₂ O、Na₂ S及Na₂ Se，作為較佳的鹼土金屬硫屬化物，例如可列舉：CaO、BaO、SrO、BeO、BaS及CaSe。另外，作為較佳的鹼金屬的鹵化物，例如可列舉：LiF、NaF、KF、LiCl、KCl及NaCl等。另外，作為較佳的鹼土金屬的鹵化物，例如可列舉：CaF₂ 、BaF₂ 、SrF₂ 、MgF₂ 及BeF₂ 等氟化物，或氟化物以外的鹵化物。

就容易調整膜厚的觀點而言，於電子注入層中亦可適宜地使用有機物與金屬的錯合物。於此種有機金屬錯合物中，作為有機物的較佳例，可列舉：羥基喹啉、苯並羥基喹啉、吡啶基苯酚、黃酮醇、羥基咪唑並吡啶、羥基苯並唑、羥基三唑等。於有機金屬錯合物中，較佳為鹼金屬與有機物的錯合物，更佳為鋰與有機物的錯合物。

（電荷產生層）於本發明的發光元件中，所謂電荷產生層，是指所述疊層結構型元件中的位於陽極與陰極之間的中間層，且為藉由電荷分離而產生電洞及電子的層。電荷產生層一般而言由陰極側的P型層與陽極側的N型層形成。於該些層中，期望有效率的電荷分離、以及所產生的載子的有效率的傳輸。

於P型的電荷產生層中，可使用所述電洞注入層或電洞傳輸層中所使用的材料。例如可適宜地使用：HAT-CN6、NPD或TBDB等聯苯胺衍生物，m-MTDATA或1-TNATA等被稱為星爆狀芳基胺的材料群組，具有通式（6）及通式（7）所表示的骨架的材料等。

於N型的電荷產生層中能夠使用所述電子注入層或電子傳輸層中所使用的材料，可使用具有包含吸電子性氮的雜芳基環結構的化合物，亦可使用含有所述施體性材料的層。

構成發光元件的所述各層的形成方法並不特別限定於電阻加熱蒸鍍、電子束蒸鍍、濺鍍、分子積層法、塗佈法等，通常就元件特性的方面而言，較佳為電阻加熱蒸鍍或電子束蒸鍍。

本發明的發光元件具有可將電能轉換為光的功能。此處，作為電能，主要使用直流電流，但亦能夠使用脈衝電流或交流電流。電流值及電壓值並無特別限制，若考慮到元件的電力消耗或壽命，則應以利用儘可能低的能量獲得最大亮度的方式選擇。

本發明的發光元件可適宜地用於顯示器中。具體而言，例如可適宜地用作以矩陣（matrix）及/或分段（segment）方式進行顯示的顯示器。

所謂矩陣方式，是指將用以進行顯示的畫素以格子狀或馬賽克（mosaic）狀等二維地配置，並以畫素的集合來顯示文字或圖像。畫素的形狀或尺寸是根據用途而決定。例如於個人電腦、監視器、電視的圖像及文字顯示中，通常使用一邊為300 μm以下的四邊形的畫素，另外，於顯示面板之類的大型顯示器的情況下，使用一邊為毫米（mm）級的畫素。於單色顯示的情況下，只要排列同色的畫素即可，於彩色顯示的情況下，排列紅色、綠色、藍色的畫素而進行顯示。該情況下，典型而言有三角型（delta type）與條紋型（stripe type）。而且，該矩陣的驅動方法可為線序驅動方法或主動式矩陣中的任一種。線序驅動的結構簡單，但於考慮到運作特性的情況下，有時主動式矩陣更優異，因此該驅動方法亦需要根據用途而區分使用。

所謂分段方式，是指以顯示預定資訊的方式形成圖案，並使由該圖案的配置所決定的區域發光的方式。例如可列舉：數位鐘錶或溫度計的時刻或溫度顯示、音頻設備（audio equipment）或電磁爐等的運作狀態顯示及汽車的面板顯示等。而且，所述矩陣顯示與分段顯示亦可於相同的面板中共存。

本發明的發光元件亦可較佳地用作各種顯示器的背光。作為顯示器的例子，可列舉：液晶顯示器、鐘錶或音頻裝置中的顯示部、汽車面板、顯示板及標識等。特別是本發明的發光元件可較佳地用於液晶顯示器、其中正在研究薄型化的電視或輸入板、智慧型電話、個人電腦等用途的背光。藉此，可提供較先前更為薄型且輕量的背光。

本發明的發光元件亦可較佳地用作各種照明裝置。本發明的發光元件可使高發光效率與高色純度併存，進而可實現薄型化或輕量化，因此可實現兼具低電力消耗與鮮豔的發光色、高設計性的照明裝置。

本發明的發光元件亦可較佳地用於感測器中。其中，本發明的發光元件可較佳地用於要求低電力消耗及小型輕量化的可穿戴感測器中，從而可提供一種可利用鮮豔的顏色將由熱或壓力、光等的刺激或化學反應所引起的變化加以視覺化的小型感測器。 [實施例]

以下，列舉實施例來說明本發明，但本發明並不由該些實施例限定。所使用的化合物中，除市售品以外，分別使用公知的方法而合成。

於下述實施例中，化合物B-1～化合物B-3及化合物D-1～化合物D-8為以下所示的化合物。

[化18]

＜發光材料的固有發光光譜的測定（螢光光譜的測定）＞發光材料的固有發光光譜的峰值波長以及半值寬度是藉由使發光材料溶解於溶液中並測定螢光光譜而決定。作為溶媒，只要溶解性沒有問題，則較佳為使用甲苯。此外，亦可使用二氯甲烷、四氫呋喃、乙酸乙酯等。

於本發明的實施例中，使用F-2500型分光螢光光度計（日立製作所股份有限公司製造），使化合物以1×10^-5 mol/L的濃度溶解於甲苯中，測定以波長350 nm激發時的螢光光譜。

＜發光層單膜的螢光光譜的測定＞關於作為光學模擬的輸入參數而使用的發光層單膜的螢光光譜的測定，是使用F-2500型分光螢光光度計，對於各實施例或比較例，於玻璃基板上，與發光元件製作的情況同樣地藉由電阻加熱法將與各實施例或比較例中記載的發光層為相同組成、相同膜厚的發光層單膜成膜，測定以波長350 nm激發時的螢光光譜而求出。

＜光學常數的測定＞關於構成發光元件的各層的光學常數（折射率以及消光係數），於玻璃基板上，與發光元件製作的情況同樣地藉由電阻加熱法將與各層為相同組成的單膜成膜，利用分光橢圓偏光計（ellipsometer）（J.A.沃蘭（J.A.Woollam）公司製造）測定反射光的偏光狀態的變化及透過率，並對測定資料進行分析，藉此，於波長195 nm～1680 nm的範圍內求出。

＜電洞注入層及覆蓋層的膜厚＞將實施例及比較例中的電洞注入層及覆蓋層的膜厚（於多層的情況下為其各層膜厚）設為如下的膜厚，該膜厚是使用將各層的膜厚及光學常數、發光層單膜的螢光光譜作為輸入參數，並藉由轉移矩陣法求出發光元件內的各層界面的電場，而算出發光元件的發光特性的光學模擬模型（simulation model），以所算出的外部量子效率變得最大的方式加以最佳化所得的膜厚。假設發光層的內部量子效率為100%。

＜發光特性的評價＞於各實施例及比較例中，使用所製作的發光元件，對以亮度1000 cd/m² 發光時的發光峰值波長、色度、外部量子效率進行評價。

實施例1 於玻璃基板上，將Ag_0.98 Pd_0.01 Cu_0.01 （APC）合金100 nm、與ITO透明導電膜10 nm以該順序藉由濺鍍法積層而成膜。對已成膜的基板進行蝕刻而形成電極圖案，切斷為38 mm×46 mm。利用“塞米高清潔劑（Semico Clean）56”（商品名，古內化學（Furuuchi Chemical）（股）製造）對所得到的基板進行15分鐘超音波清洗後，利用超純水進行清洗。於即將製作元件之前對該基板進行1小時紫外線（Ultraviolet，UV）-臭氧處理，設置於真空蒸鍍裝置內，進行排氣直至裝置內的真空度成為5×10^-4 Pa以下為止。

藉由電阻加熱法，首先將HT-1與PD-1以蒸鍍速度比成為19：1的方式蒸鍍150 nm來作為電洞注入層。繼而，蒸鍍55 nm的HT-1作為電洞傳輸層。繼而，將主體材料H-1、通式（1）所表示的化合物D-1、及通式（2）所表示的化合物B-1以重量比成為80：1：19的方式蒸鍍成40 nm的厚度來作為發光層。進而，電子傳輸材料使用化合物ET-1，且使用2E-1作為施體性材料，以化合物ET-1與2E-1的蒸鍍速度比成為1：1的方式，以36 nm的厚度積層來作為電子傳輸層。繼而，蒸鍍0.5 nm的氟化鋰後，將鎂與銀共蒸鍍13 nm而製成陰極。

繼而，依次蒸鍍15 nm的化合物CP-2、70 nm的化合物CP-1，積層二層型的覆蓋層。再者，包含化合物CP-1的膜於波長628 nm下的折射率為2.00，包含化合物CP-2的膜於波長628 nm下的折射率為1.53。波長628 nm是化合物D-1於甲苯溶液中的螢光光譜的峰值波長。

以所述方式將各層加以積層，製作5 mm×5 mm見方的頂部發光元件。使該發光元件以亮度1000 cd/m² 發光時的發光峰值波長為632 nm，色度為（0.702，0.298），外部量子效率為16.6%。該值以將後述比較例1的相對外部量子效率設為100%時的相對值計為117.7%。另外，利用光學模擬而獲得的外部量子效率的計算值以將比較例1設為100%時的相對值計為118.5%。將結果示於表1中。再者，PD-1、HT-1、H-1、H-2、ET-1、2E-1、CP-1、CP-2為下述所示的化合物。

[化19]

實施例2 作為覆蓋層材料，依次蒸鍍15 nm的化合物LiF、70 nm的化合物CP-1，製成2層型的覆蓋層。再者，包含LiF的膜於波長628 nm下的折射率為1.40。除了覆蓋層以外，以與實施例1相同的方式製作發光元件並進行評價。與利用光學模擬而獲得的相對外部量子效率的計算值（將比較例1設為相對外部量子效率100%）一併，將結果示於表2中。

比較例1 將電洞注入層的膜厚設為140 nm。作為發光層的材料，將主體材料H-1、與磷光發光性化合物D-2以重量比成為95：5的方式蒸鍍成40 nm的厚度。作為覆蓋層材料，將化合物CP-1蒸鍍成80 nm的厚度而製成單層覆蓋層。除了以上的電洞注入層膜厚、發光層、以及覆蓋層以外，以與實施例1相同的方式製作發光元件並進行評價。將結果示於表1中。再者，包含化合物CP-1的膜於波長626 nm下的折射率為2.00。波長626 nm是化合物D-2於甲苯溶液中的螢光光譜的峰值波長。

比較例2 作為覆蓋層材料，依次蒸鍍20 nm的化合物CP-2、60 nm的化合物CP-1，製成2層型的覆蓋層，除此以外，以與比較例1相同的方式製作發光元件並進行評價。與利用光學模擬而獲得的相對外部量子效率的計算值（將比較例1設為相對外部量子效率100%）一併，將結果示於表1中。包含化合物CP-2的膜於波長626 nm下的折射率為1.53。

比較例3 作為覆蓋層材料，將化合物CP-1蒸鍍成85 nm的厚度而製成單層覆蓋層，除此以外，以與實施例1相同的方式製作發光元件並進行評價。與利用光學模擬而獲得的相對外部量子效率計算值一併，將結果示於表1中。

將比較例1與比較例2比較得知：於發光材料的固有發光光譜的半值寬度為0.232 eV的發光元件中，藉由覆蓋層的二層化，發光元件的外部量子效率提升3.2%。將比較例3與實施例1比較得知：於發光材料的固有發光光譜的半值寬度窄至0.132 eV的發光元件中，藉由覆蓋層的二層化，外部量子效率提升11.4%。另外，將比較例3與實施例2比較得知：藉由覆蓋層的二層化，外部量子效率提升14.8%。

即，於發光光譜的半值寬度為0.15 eV以下的狹窄的發光元件中，藉由利用低折射率層與高折射率層將覆蓋層多層化，從而外部量子效率大幅提升。將實施例1與實施例2比較得知：覆蓋層的低折射率層的折射率越低，由覆蓋層的二層化帶來的外部量子效率提升的效果越高。

實施例25 作為發光層的材料，將主體材料H-1、通式（1）所表示的化合物D-7、及通式（2）所表示的化合物B-1以重量比成為80：1：19的方式蒸鍍成40 nm的厚度而製成發光層，除此以外，以與實施例1相同的方式製作發光元件並進行評價。與利用光學模擬而獲得的相對外部量子效率計算值一併，將結果示於表1中。再者，包含化合物CP-1的膜於波長627 nm下的折射率為2.00，包含化合物CP-2的膜於波長627 nm下的折射率為1.53。波長627 nm是化合物D-7於甲苯溶液中的螢光光譜的峰值波長。

實施例26 作為覆蓋層材料，依次蒸鍍15 nm的化合物LiF、70 nm的化合物CP-1，製成2層型的覆蓋層，除此以外，以與實施例25相同的方式製作發光元件並進行評價。與利用光學模擬而獲得的相對外部量子效率計算值一併，將結果示於表1中。

比較例10 作為覆蓋層材料，將化合物CP-1蒸鍍成85 nm的厚度而製成單層覆蓋層，除此以外，以與實施例25相同的方式製作發光元件並進行評價。與利用光學模擬而獲得的相對外部量子效率計算值一併，將結果示於表1中。

將比較例10與實施例25比較得知：於發光材料的固有發光光譜的半值寬度窄至0.117 eV的發光元件中，藉由覆蓋層的二層化，外部量子效率提升15.9%。另外，將比較例10與實施例26比較得知：藉由覆蓋層的二層化，外部量子效率提升23.2%。

即，於發光光譜的半值寬度為0.12 eV以下的狹窄的發光元件中，藉由利用低折射率層與高折射率層將覆蓋層多層化，從而外部量子效率大幅提升。將實施例25與實施例26比較得知：覆蓋層的低折射率層的折射率越低，由覆蓋層的二層化帶來的外部量子效率提升的效果越高。

實施例27 作為發光層的材料，將主體材料H-1、通式（1）所表示的化合物D-8、及通式（2）所表示的化合物B-1以重量比成為80：1：19的方式蒸鍍成40 nm的厚度而製成發光層，除此以外，以與實施例1相同的方式製作發光元件並進行評價。與利用光學模擬而獲得的相對外部量子效率計算值一併，將結果示於表1中。再者，化合物D-8於甲苯溶液中的螢光光譜的峰值波長為629 nm。包含化合物CP-1的膜於波長629 nm下的折射率為2.00，包含化合物CP-2的膜於波長629 nm下的折射率為1.53。

實施例28 作為覆蓋層材料，依次蒸鍍15 nm的化合物LiF、70 nm的化合物CP-1，製成2層型的覆蓋層，除此以外，以與實施例27相同的方式製作發光元件並進行評價。與利用光學模擬而獲得的相對外部量子效率計算值一併，將結果示於表1中。

比較例11 作為覆蓋層材料，將化合物CP-1蒸鍍成85 nm的厚度而製成單層覆蓋層，除此以外，以與實施例27相同的方式製作發光元件並進行評價。與利用光學模擬而獲得的相對外部量子效率計算值一併，將結果示於表1中。

將比較例11與實施例27比較得知：於發光材料的固有發光光譜的半值寬度窄至0.088 eV的發光元件中，藉由覆蓋層的二層化，外部量子效率提升22.4%。另外，將比較例11與實施例28比較得知：藉由覆蓋層的二層化，外部量子效率提升26.3%。

即，於發光光譜的半值寬度為0.10 eV以下的狹窄的發光元件中，藉由利用低折射率層與高折射率層將覆蓋層多層化，從而外部量子效率大幅提升。將實施例27與實施例28比較得知：覆蓋層的低折射率層的折射率越低，由覆蓋層的二層化帶來的外部量子效率提升的效果越高。

實施例3 將HT-1與PD-1以蒸鍍速度比成為19：1的方式蒸鍍85 nm來作為電洞注入層。作為發光層的材料，將主體材料H-1、通式（1）所表示的化合物D-3、及通式（2）所表示的化合物B-2以重量比成為80：1：19的方式蒸鍍成40 nm的厚度。作為覆蓋層材料，依次蒸鍍20 nm的化合物CP-2、50 nm的化合物CP-1，製成2層型的覆蓋層。

與實施例1同樣地評價所製作的發光元件。外部量子效率為23.0%。該值以將後述比較例4的相對外部量子效率設為100%時的相對值計為165.5%。另外，利用光學模擬而獲得的外部量子效率的計算值以將比較例4設為100%時的相對值計為142.6%。再者，包含化合物CP-1的膜於波長515 nm下的折射率為2.09，包含化合物CP-2的膜於波長515 nm下的折射率為1.55。波長515 nm是化合物D-3於甲苯溶液中的螢光光譜的峰值波長。

實施例4 作為覆蓋層材料，依次蒸鍍20 nm的化合物LiF、40 nm的化合物CP-1，製成2層型的覆蓋層。再者，包含LiF的膜於波長515 nm下的折射率為1.40。除了覆蓋層以外，以與實施例3相同的方式製作發光元件並進行評價。與利用光學模擬而獲得的相對外部量子效率的計算值（將比較例4設為相對外部量子效率100%）一併，將結果示於表1中。

比較例4 將電洞注入層的膜厚設為100 nm。作為發光層的材料，將主體材料H-1、與磷光發光性化合物D-4以重量比成為95：5的方式蒸鍍成40 nm的厚度。作為覆蓋層材料，將化合物CP-1蒸鍍成55 nm的厚度而製成單層覆蓋層。除了以上的電洞注入層膜厚、發光層、以及覆蓋層以外，以與實施例3相同的方式製作發光元件並進行評價。將結果示於表1中。再者，包含化合物CP-1的膜於波長509 nm下的折射率為2.10。所述波長509 nm是化合物D-4於甲苯溶液中的螢光光譜的峰值波長。

比較例5 將電洞注入層的膜厚設為95 nm。作為覆蓋層材料，依次蒸鍍15 nm的化合物CP-2、50 nm的化合物CP-1，製成2層型的覆蓋層，除此以外，以與比較例4相同的方式製作發光元件並進行評價。與利用光學模擬而獲得的相對外部量子效率的計算值（將比較例4設為相對外部量子效率100%）一併，將結果示於表1中。包含化合物CP-2的膜於波長509 nm下的折射率為1.55。

比較例6 將電洞注入層的膜厚設為90 nm。作為覆蓋層材料，將化合物CP-1蒸鍍成60 nm的厚度而製成單層覆蓋層，除此以外，以與實施例3相同的方式製作發光元件並進行評價。與利用光學模擬而獲得的相對外部量子效率的計算值（將比較例4設為相對外部量子效率100%）一併，將結果示於表1中。

將比較例4與比較例5比較得知：於發光材料的固有發光光譜的半值寬度為0.317 eV的發光元件中，藉由覆蓋層的二層化，發光元件的外部量子效率提升5.0%。將比較例6與實施例3比較得知：於發光材料的固有發光光譜的半值寬度窄至0.117 eV的發光元件中，藉由覆蓋層的二層化，外部量子效率提升15.0%。

即，於發光光譜的半值寬度為0.12 eV以下的狹窄的發光元件中，藉由利用低折射率層與高折射率層將覆蓋層多層化，從而外部量子效率大幅提升。將實施例3與實施例4比較得知：覆蓋層的低折射率層的折射率越低，由覆蓋層的二層化帶來的外部量子效率提升的效果越高。

實施例5 將HT-1與PD-1以蒸鍍速度比成為19：1的方式蒸鍍60 nm來作為電洞注入層。作為發光層的材料，將主體材料H-2、化合物D-5、及通式（2）所表示的化合物B-3以重量比成為75：1：24的方式蒸鍍成20 nm的厚度。作為覆蓋層材料，依次蒸鍍20 nm的化合物CP-2、40 nm的化合物CP-1，製成2層型的覆蓋層。

與實施例1同樣地評價所製作的發光元件。外部量子效率為17.9%。該值以將後述比較例7的相對外部量子效率設為100%時的相對值計為120.9%。另外，利用光學模擬而獲得的外部量子效率的計算值以將比較例7設為100%時的相對值計為123.4%。將結果示於表1中。再者，包含化合物CP-1的膜於波長450 nm下的折射率為2.31，包含化合物CP-2的膜於波長450 nm下的折射率為1.57。波長450 nm是化合物D-5於甲苯溶液中的螢光光譜的峰值波長。

實施例6 作為覆蓋層材料，依次蒸鍍20 nm的化合物LiF、40 nm的化合物CP-1，製成2層型的覆蓋層。再者，包含LiF的膜於波長450 nm下的折射率為1.40。除了覆蓋層以外，以與實施例3相同的方式製作發光元件並進行評價。與利用光學模擬而獲得的相對外部量子效率的計算值（將比較例7設為相對外部量子效率100%）一併，將結果示於表1中。

比較例7 將電洞注入層的膜厚設為65 nm。作為發光層的材料，將主體材料H-2、化合物D-6、及通式（2）所表示的化合物B-3以重量比成為75：1：24的方式蒸鍍成20 nm的厚度。作為覆蓋層材料，將化合物CP-1蒸鍍成55 nm的厚度而製成單層覆蓋層。除了以上的電洞注入層膜厚、發光層、以及覆蓋層以外，以與實施例5相同的方式製作發光元件並進行評價。將結果示於表1中。再者，包含化合物CP-1的膜於波長451 nm下的折射率為2.30。波長451 nm是化合物D-6於甲苯溶液中的螢光光譜的峰值波長。

比較例8 作為覆蓋層材料，依次蒸鍍20 nm的化合物CP-2、40 nm的化合物CP-1，製成2層型的覆蓋層，除此以外，以與比較例7相同的方式製作發光元件並進行評價。與利用光學模擬而獲得的相對外部量子效率的計算值（將比較例7設為相對外部量子效率100%）一併，將結果示於表1中。包含化合物CP-2的膜於波長451 nm下的折射率為1.57。

比較例9 作為覆蓋層材料，將化合物CP-1蒸鍍成55 nm的厚度而製成單層覆蓋層，除此以外，以與實施例5相同的方式製作發光元件並進行評價。與利用光學模擬而獲得的相對外部量子效率的計算值（將比較例7設為相對外部量子效率100%）一併，將結果示於表1中。

將比較例7與比較例8比較得知：於發光材料的固有發光光譜的半值寬度為0.201 eV的發光元件中，藉由覆蓋層的二層化，發光元件的外部量子效率提升6.1%。將比較例9與實施例5比較得知：於發光材料的固有發光光譜的半值寬度窄至0.067 eV的發光元件中，藉由覆蓋層的二層化，外部量子效率提升18.5%。另外，將比較例9與實施例6比較得知：藉由覆蓋層的二層化，外部量子效率提升23.8%。

即，於發光光譜的半值寬度為0.10 eV以下的狹窄的發光元件中，藉由利用低折射率層與高折射率層將覆蓋層多層化，從而外部量子效率顯著提升。將實施例5與實施例6比較得知：覆蓋層的低折射率層的折射率越低，由覆蓋層的二層化帶來的外部量子效率提升的效果越高。

[表1]

圖1是於實施例1～實施例6及比較例1～比較例9中，將發光元件中實際測定的相對外部量子效率作為橫軸、將藉由光學模擬預測出的相對外部量子效率作為縱軸進行繪製並加以比較所得者。實驗結果與模擬結果的決定係數R² 為0.86，得知模擬可精度良好地預測實測值。

實施例7 除了作為覆蓋層材料，將化合物CP-1的折射率於全波長範圍內減小0.5（（輸入折射率）-（CP-1折射率）=Δn=-0.5），並將其膜厚設為100 nm以外與實施例2為相同構成的發光元件的外部量子效率是利用光學模擬而求出。外部量子效率的計算值以將比較例1設為100%時的相對值計為113.3%。將計算結果示於表2中。高折射率層的膜厚是利用光學模擬以外部量子效率變得最大的方式加以最佳化所得的膜厚。於以下的實施例8～實施例19中，亦同樣地使膜厚最佳化。

實施例8～實施例19 除了作為覆蓋層材料，將化合物CP-1的折射率於全波長範圍內增加表2的高折射率層的化合物欄中記載的Δn，並將膜厚設為高折射率層的膜厚欄中記載的值以外與實施例2為相同構成的發光元件的外部量子效率是利用光學模擬而求出。以將比較例1的相對外部量子效率的計算值設為100%時的相對值將計算結果示於表2中。

由實施例2與實施例7～實施例19得知：高折射率層的折射率越高，外部量子效率越提升。另外，若高折射率層的折射率自1.5（實施例7）增加0.1而成為1.6（實施例8），則相對外部量子效率的計算值上升0.5%。另一方面，若高折射率層的折射率自1.6（實施例8）增加0.1而成為1.7（實施例9），則相對外部量子效率的計算值大幅上升3.3%。即，得知：於折射率為1.7以上的情況下，外部量子效率的提升效果高。若著眼於高折射率層與低折射率層的折射率差，則得知：於折射率差為0.3以上的情況下，外部量子效率的提升效果高。

實施例20 除了作為覆蓋層材料，將化合物CP-2的折射率於全波長範圍內減小0.2（（輸入折射率）-（CP-2折射率）=Δn=-0.2）以外與實施例1為相同構成的發光元件的外部量子效率是利用光學模擬而求出。以將比較例1的相對外部量子效率的計算值設為100%時的相對值將計算結果示於表2中。

實施例21～實施例24 除了作為覆蓋層材料，將化合物CP-2的折射率於全波長範圍內增加表2的低折射率層的化合物欄中記載的Δn以外與實施例1為相同構成的發光元件的外部量子效率是利用光學模擬而求出。以將比較例1的相對外部量子效率的計算值設為100%時的相對值將計算結果示於表2中。

由實施例1與實施例20～實施例24得知：低折射率層的折射率越低，外部量子效率越提升。另外，若低折射率層的折射率自1.83（實施例24）減少0.1而成為1.73（實施例23），則相對外部量子效率的計算值自114.7%至115.0%上升0.3%。另一方面，若低折射率層的折射率自1.73（實施例23）減少0.1而成為1.63（實施例22），則相對外部量子效率的計算值大幅上升2.6%。即，得知：於折射率為1.65以下的情況下，外部量子效率的提升效果高。

[表2]

無

圖1是表示本發明的實施形態的發光元件的實驗結果與模擬結果的相關的圖表。

Claims

一種發光元件，依序具有基板、第一電極、包含發光層在內的一個以上的有機層、第二電極以及覆蓋層，並藉由電能而發光，所述覆蓋層為一個以上的低折射率層與一個以上的高折射率層的積層結構，所述發光層所含有的發光材料的固有發光光譜的半值寬度為0.15 eV以下。
如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中所述發光層所含有的發光材料的固有發光光譜的峰值波長下的構成所述覆蓋層的高折射率層的折射率為1.7～2.8。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的發光元件，其中所述發光層所含有的發光材料的固有發光光譜的峰值波長下的構成所述覆蓋層的低折射率層的折射率為1.25～1.65。
如申請專利範圍第2項或第3項所述的發光元件，其中所述發光層所含有的發光材料的固有發光光譜的峰值波長下的構成所述覆蓋層的折射率最高的層與折射率最低的層的折射率差為0.3以上。
如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的發光元件，其中構成所述覆蓋層的高折射率層含有選自由芳基胺衍生物、咔唑衍生物、苯並咪唑衍生物及三唑衍生物所組成的群組中的至少一種。
如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的發光元件，其中構成所述覆蓋層的高折射率層含有選自由氧化鈦、氧化鈮、氧化鉭、氧化鋅、氧化銻、氧化鈧、氧化鋯、氧化硒、氧化銦、氧化錫、氧化鉿、氧化鐿、氧化鑭、氧化釔、氧化釷、氧化鎂、硒化鋅、硫化鋅、氮化矽、氟化鉛、碳化矽、氮化鎵、氧化銦錫、LiNbO₃ 及La₂ Ti₂ O₇ 所組成的群組中的至少一種。
如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的發光元件，其中構成所述覆蓋層的低折射率層含有具有硼錯合物結構的有機化合物。
如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的發光元件，其中構成所述覆蓋層的低折射率層含有選自由氟化鋰、氟化鈣、氟化鈉、氟化鋁、氟化鎂、氟化鋇、氟化鐿、氟化釔、氟化鐠、氟化釓、氟化鑭、氟化釹、氟化鈰、氧化矽、氧化鋁、氧化鎢、Na₅ Al₃ F₁₄ 及Na₃ AlF₆ 所組成的群組中的至少一種。
如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的發光元件，其中所述發光層包含通式（1）所表示的化合物；
X表示C-R⁷ 或N；R¹ ～R⁹ 分別可相同亦可不同，且選自氫原子、烷基、環烷基、雜環基、烯基、環烯基、炔基、羥基、硫醇基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、雜芳基、鹵素、氰基、醛基、羰基、羧基、酯基、胺甲醯基、胺基、硝基、矽烷基、矽氧烷基、氧硼基、-P(=O)R¹⁰ R¹¹ 、以及與鄰接取代基之間所形成的縮合環及脂肪族環中；R¹⁰ 及R¹¹ 為芳基或雜芳基。
如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的發光元件，其中所述發光層包含延遲螢光性的化合物。
如申請專利範圍第10項所述的發光元件，其中所述延遲螢光性的化合物為通式（2）所表示的化合物；
A¹ 為供電子性部位，A² 為吸電子性部位；L¹ 為連結基，分別可相同亦可不同，且表示單鍵或伸苯基；m及n分別為1以上且10以下的自然數；於m為2以上的情況下，存在多個的A¹ 及L¹ 分別可相同亦可不同；於n為2以上的情況下，存在多個的A² 分別可相同亦可不同。
如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的發光元件，其中所述發光層所含有的發光材料的固有發光光譜的半值寬度為0.12 eV以下。
如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的發光元件，其中所述發光層所含有的發光材料的固有發光光譜的半值寬度為0.10 eV以下。
如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的發光元件，其中所述發光層所含有的發光材料的固有發光光譜的峰值波長為580 nm以上且660 nm以下的範圍。
如申請專利範圍第12項所述的發光元件，其中所述發光層所含有的發光材料的固有發光光譜的峰值波長為500 nm以上且550 nm以下的範圍。
如申請專利範圍第13項所述的發光元件，其中所述發光層所含有的發光材料的固有發光光譜的峰值波長為430 nm以上且490 nm以下的範圍。
一種顯示器，含有如申請專利範圍第1項至第16項中任一項所述的發光元件。
一種照明裝置，含有如申請專利範圍第1項至第16項中任一項所述的發光元件。
一種感測器，含有如申請專利範圍第1項至第16項中任一項所述的發光元件。