TW202302568A - 有機發光元件及其製造方法 - Google Patents

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日商九州有機光材股份有限公司
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Abstract

有機發光元件的發光壽命長且穩定,該有機發光元件具有:發光層,包含第1有機化合物(1)和作為延遲螢光材料之第2有機化合物(2);及障壁層,與該發光層相鄰且包含三重態調整化合物(Q),並且滿足下述式。E S1表示最低激發單重態能量,E T1表示最低激發三重態能量。E S1(1)>E S1(Q)>E S1(2),E T1(1)>E T1(2)>E T1(Q)。

Description

有機發光元件及其製造方法
本發明係有關一種使用了延遲螢光材料之有機發光元件。
在積極地進行提高有機電致發光元件(有機EL元件)等有機發光元件的發光效率之研究。尤其,已經進行了各種藉由新開發構成有機電致發光元件之電子傳輸材料、空穴傳輸材料、主體材料、發光材料等並進行組合來提高發光效率之研究。其中,還可以見到與利用了延遲螢光材料之有機發光元件相關之研究。
延遲螢光材料為如下化合物:在激發狀態下產生從激發三重態向激發單重態的逆系間跨越之後,從該激發單重態返回至基底狀態時輻射螢光。由該種路徑產生之螢光比來自從基底狀態直接產生之激發單重態的螢光(通常的螢光)更延遲觀測到,因此被稱為延遲螢光。其中,例如在藉由注入載子而激發發光性化合物之情況下,激發單重態和激發三重態的產生機率統計為25%:75%,因此僅由來自直接產生之激發單重態的螢光來提高發光效率是有限的。另一方面,在延遲螢光材料中,除了激發單重態以外,激發三重態亦能夠藉由經由上述逆系間跨越之路徑而利用於螢光發光中,因此與通常的延遲螢光材料相比,可以獲得更高的發光效率。
作為該種延遲螢光材料,提出有具有咔唑基等雜芳基或二苯基胺基和至少兩個氰基之苯衍生物,並且確認到藉由將該苯衍生物用於發光層中之有機EL元件而獲得了高的發光效率(參照專利文獻1)。
又,在非專利文獻1中,報告有咔唑基二氰基苯衍生物(4CzTPN)為熱活性型延遲螢光材料的內容,並且報告有藉由使用了該咔唑基二氰基苯衍生物之有機電致發光元件而實現了高的內部EL量子效率的內容。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2014-43541號公報 [非專利文獻]
[非專利文獻1]H. Uoyama, et al., Nature 492, 234(2012)
[發明所欲解決的問題]
如上所述,在專利文獻1及非專利文獻1中,報告有在使用了延遲螢光材料之有機電致發光元件中,獲得了高的發光效率。另一方面,為了提供實用性高的有機電致發光元件,延長壽命是必不可少的。但是,確保充分的壽命並不容易。
在該種情況下,本發明人等為了改善使用了延遲螢光材料之有機發光元件的壽命而進行了苦心探討。 [解決問題的方法]
為了實現上述目的而進行了苦心探討之結果,本發明人等發現了藉由在發光層和其相鄰層中使用滿足特定條件之主體材料、延遲螢光材料及三重態調整化合物,能夠實現發光壽命長且穩定的有機發光元件。本發明為依據該種見解而提出者,具體而言,具有以下結構。
[1]一種有機發光元件,其係具有:發光層,包含第1有機化合物和第2有機化合物;及障壁層,與該發光層相鄰且包含三重態調整化合物,其中, 前述第2有機化合物為延遲螢光材料, 前述第1有機化合物、第2有機化合物及前述三重態調整化合物滿足下述條件(a)及(b)。 條件(a)  E S1(1)>E S1(Q)>E S1(2) 條件(b)  E T1(1)>E T1(2)>E T1(Q) (在上式中, E S1(1)表示前述第1有機化合物的最低激發單重態能量。 E S1(2)表示前述第2有機化合物的最低激發單重態能量。 E S1(Q)表示前述三重態調整化合物的最低激發單重態能量。 E T1(1)表示前述第1有機化合物的77K的最低激發三重態能量。 E T1(2)表示前述第2有機化合物的77K的最低激發三重態能量。 E T1(Q)表示前述三重態調整化合物的77K的最低激發三重態能量。) [2]如[1]所述之有機發光元件,其中,前述發光層進一步包含第3有機化合物,並且滿足下述條件(a1)及(b1)。 條件(a1) E S1(1)>E S1(Q)>E S1(2)>E S1(3) 條件(b1) E T1(1)>E T1(2)>E T1(3)>E T1(Q) (在上式中, E S1(3)表示前述第3有機化合物的最低激發單重態能量。 E T1(3)表示前述第3有機化合物的77K的最低激發三重態能量。) [3]如[1]或[2]所述之有機發光元件,其中,前述障壁層中之前述三重態調整化合物的濃度大於50%。 [4]如[1]至[3]之任一項所述之有機發光元件,其中,前述三重態調整化合物具有下述通式(15)所表示之結構。 [化學式1] 通式(15)
Figure 02_image001
(在通式(15)中,R a及R b分別獨立地表示經取代或未經取代的芳基。R c及R d分別獨立地表示氫原子、氘原子、經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的烷氧基、經取代或未經取代的芳基、經取代或未經取代的芳氧基、經取代或未經取代的胺基、鹵素原子、氰基或者經取代或未經取代的甲矽烷基。) [5]如[1]至[4]之任一項所述之有機發光元件,其中,在陽極與陰極之間具有前述發光層,前述障壁層為形成於前述陽極與前述發光層之間之電子障壁層。 [6]如[1]至[5]之任一項所述之有機發光元件,其中,在陽極與陰極之間具有前述發光層,前述障壁層為形成於前述陰極與前述發光層之間之空穴障壁層。 [7]如[1]至[6]之任一項所述之有機發光元件,其中,前述第2有機化合物的最低激發單重態與77K的最低激發三重態的能量之差ΔE st為0.3eV以下。 [8]如[2]至[7]之任一項所述之有機發光元件,其中,前述發光層包含最低激發單重態與77K的最低激發三重態的能量之差ΔE st為0.3eV以下之第3有機化合物。 [9]如[1]至[8]之任一項所述之有機發光元件,其中,前述發光層僅由化合物構成,該化合物由選自包括碳原子、氫原子、氘原子、氮原子、硼原子、氧原子及硫原子之群組中的原子組成。 [10]如[1]至[9]之任一項所述之有機發光元件,其中,前述第1有機化合物、前述第2有機化合物及前述三重態調整化合物分別獨立地為由選自包括碳原子、氫原子、氘原子及氮原子之群組中的原子組成之化合物。 [11]如[1]至[10]之任一項所述之有機發光元件,其中,前述三重態調整化合物為僅由碳原子及氫原子構成之化合物。 [12]如[1]至[11]之任一項所述之有機發光元件,其中,前述第2有機化合物包含氰基苯結構。 [13]一種有機發光元件之製造方法,其係包括:形成包含第1有機化合物和作為延遲螢光材料之第2有機化合物之發光層,並且以與該發光層相鄰的方式形成包含三重態調整化合物之障壁層之步驟,或者形成包含三重態調整化合物之障壁層,並且以與該障壁層相鄰的方式形成包含第1有機化合物和作為延遲螢光材料之第2有機化合物之發光層之步驟, 前述第1有機化合物、第2有機化合物及前述三重態調整化合物滿足下述條件(a)及(b)。 條件(a)  E S1(1)>E S1(Q)>E S1(2) 條件(b)  E T1(1)>E T1(2)>E T1(Q) (在上式中, E S1(1)表示前述第1有機化合物的最低激發單重態能量。 E S1(2)表示前述第2有機化合物的最低激發單重態能量。 E S1(Q)表示前述三重態調整化合物的最低激發單重態能量。 E T1(1)表示前述第1有機化合物的77K的最低激發三重態能量。 E T1(2)表示前述第2有機化合物的77K的最低激發三重態能量。 E T1(Q)表示前述三重態調整化合物的77K的最低激發三重態能量。) [14]如[13]所述之有機發光元件之製造方法,其中,前述發光層進一步包含第3有機化合物,並且滿足下述條件(a1)及(b1)。 條件(a1) E S1(1)>E S1(Q)>E S1(2)>E S1(3) 條件(b1) E T1(1)>E T1(2)>E T1(3)>E T1(Q) (在上式中, E S1(1)表示前述第1有機化合物的最低激發單重態能量。 E S1(2)表示前述第2有機化合物的最低激發單重態能量。 E S1(3)表示前述第3有機化合物的最低激發單重態能量。 E S1(Q)表示前述三重態調整化合物的最低激發單重態能量。 E T1(1)表示前述第1有機化合物的77K的最低激發三重態能量。 E T1(2)表示前述第2有機化合物的77K的最低激發三重態能量。 E T1(3)表示前述第3有機化合物的77K的最低激發三重態能量。 E T1(Q)表示前述三重態調整化合物的77K的最低激發三重態能量。) [15]一種發光組成物之設計方法,其係包括如下各步驟:[步驟1]對組成物的發光效率和壽命進行評價,該組成物包含第1有機化合物、作為延遲螢光材料之第2有機化合物及三重態調整化合物,並且滿足上述條件(a)及(b), [步驟2]進行至少1次對組成物的發光效率和壽命進行評價的步驟,該組成物在滿足上述條件(a)及(b)之範圍內代替第1有機化合物、作為延遲螢光材料之第2有機化合物及三重態調整化合物中的至少一個, [步驟3]顯示評價結果。 [16]一種發光組成物之設計方法,其係包括如下各步驟:[步驟1]對組成物的發光效率和壽命進行評價,該組成物包含第1有機化合物、作為延遲螢光材料之第2有機化合物、第3有機化合物及三重態調整化合物,並且滿足上述條件(a1)及(b1), [步驟2]進行至少1次對組成物的發光效率和壽命進行評價的步驟,該組成物在滿足上述條件(a1)及(b1)之範圍內代替第1有機化合物、作為延遲螢光材料之第2有機化合物、第3有機化合物及三重態調整化合物中的至少一個, [步驟3]顯示評價結果。 [17]一種程式,其係實施[15]或[16]中所記載的方法。 [發明效果]
依據本發明的有機發光元件,能夠實現長壽命的發光。又,若使用本發明之設計方法或程式,則能夠設計能夠實現長壽命的發光之有機發光元件用的發光組成物。
在以下中,對本發明的內容進行詳細說明。以下所記載之構成要件的說明有時依據本發明的代表性實施態樣或具體例而進行的,但是本發明並不限定於該種實施態樣或具體例。再者,在本發明中,使用“~”所表示之數值範圍表示包含“~”的前後中所記載之數值作為下限值及上限值之範圍。又,在本發明中,“由~組成”表示僅由“由~組成”的前面所記載者組成,並且不包含除此以外者。又,存在於本發明中所使用之化合物的分子內之氫原子的同位素種類並無特別限定,例如,分子內的氫原子可以全部為 1H,亦可以一部分或全部為 2H(氘D)。
(有機發光元件的特徵) 本發明的有機發光元件具有包含第1有機化合物、第2有機化合物及三重態調整化合物之發光層。其中,第2有機化合物為延遲螢光材料。而且,該等有機化合物滿足下述條件(a)及(b)。 條件(a)  E S1(1)>E S1(Q)>E S1(2) 條件(b)  E T1(1)>E T1(2)>E T1(Q) 又,在本發明的較佳態樣中,本發明的有機發光元件具有包含第1有機化合物、第2有機化合物、第3有機化合物及三重態調整化合物之發光層。其中,第2有機化合物為延遲螢光材料。而且,該等有機化合物滿足下述條件(a1)及(b1)。 條件(a1) E S1(1)>E S1(Q)>E S1(2)>E S1(3) 條件(b2) E T1(1)>E T1(2)>E T1(3)>E T1(Q)
在本發明中,E S1(1)表示前述第1有機化合物的最低激發單重態能量,E S1(2)表示前述第2有機化合物的最低激發單重態能量,E S1(3)表示前述第3有機化合物的最低激發單重態能量,E S1(Q)表示前述三重態調整化合物的最低激發單重態能量。在本發明中,採用eV作為單位。 E T1(1)表示前述第1有機化合物的77K(克耳文)的最低激發三重態能量,E T1(2)表示前述第2有機化合物的77K的最低激發三重態能量,E T1(3)表示前述第3有機化合物的77K的最低激發三重態能量,E T1(Q)表示前述三重態調整化合物的77K的最低激發三重態能量。在本發明中,採用eV作為單位。
在同時滿足條件(a)和條件(b)時,第2有機化合物的最低激發單重態能量E S1(2)和最低激發三重態能量E T1(2)均在三重態調整化合物的最低激發單重態能量E S1(Q)與最低激發三重態能量E T1(Q)之間。又,在同時滿足條件(a1)和條件(b1)時,第2有機化合物的最低激發單重態能量E S1(2)和最低激發三重態能量E T1(2)及第3有機化合物的最低激發單重態能量E S1(3)和最低激發三重態能量E T1(3)均在三重態調整化合物的最低激發單重態能量E S1(Q)與最低激發三重態能量E T1(Q)之間。因此,三重態調整化合物的最低激發單重態能量與77K的最低激發三重態能量之差ΔE ST(Q)大於第2有機化合物或第3有機化合物。三重態調整化合物的ΔE ST(Q)為0.5eV以上為較佳,0.6eV以上為更佳,0.7eV以上為更佳。三重態調整化合物的ΔE ST(Q)例如能夠設在1.5eV以下的範圍內,設在1.2eV以下的範圍內或者設在0.9eV以下的範圍內。 三重態調整化合物與第2有機化合物的最低激發單重態能量之差E S1(Q)-E S1(2)為0.05eV以上為較佳,0.10eV以上為更佳,或者能夠設為0.15eV以上。E S1(Q)-E S1(2)例如能夠設在0.7eV以下的範圍內,設在0.5eV以下的範圍內或者設在0.3eV以下的範圍內。 第3有機化合物與三重態調整化合物的最低激發三重態能量之差E T1(3)-E T1(Q)為0.10eV以上為較佳,0.30eV以上為更佳,或者能夠設為0.45eV以上。E T1(3)-E T1(Q)例如能夠設在0.9eV以下的範圍內,設在0.7eV以下的範圍內或者設在0.5eV以下的範圍內。 第1有機化合物與第2有機化合物的最低激發單重態能量之差E S1(1)-E S1(2)能夠設在0.3eV以上的範圍內,設在0.5eV以上的範圍內或者設在0.7eV以上的範圍內,並且能夠設在1.6eV以下的範圍內,設在1.3eV以下的範圍內或者設在0.9eV以下的範圍內。 第1有機化合物與三重態調整化合物的最低激發單重態能量之差E S1(1)-E S1(Q)能夠設在0.2eV以上的範圍內,設在0.4eV以上的範圍內或者設在0.6eV以上的範圍內,並且能夠設在1.5eV以下的範圍內,設在1.2eV以下的範圍內或者設在0.8eV以下的範圍內。 第1有機化合物的最低激發三重態能量E T1(1)可以大於三重態調整化合物的最低激發單重態能量E S1(Q)。例如,E T1(1)-E S1(Q)能夠設在0.05eV以上的範圍內,設在0.10eV以上的範圍內或者設在0.15eV以上的範圍內。又,能夠設在0.7eV以下的範圍內,設在0.5eV以下的範圍內或者設在0.3eV以下的範圍內。
在本發明的有機發光元件的發光層包含第1有機化合物、第2有機化合物及第3有機化合物時,各化合物的含量滿足下述條件(c)的關係為較佳。 條件(c)  Conc(1)>Conc(2)>Conc(3) Conc(1)表示發光層中之第1有機化合物的濃度,Conc(2)表示發光層中之第2有機化合物的濃度,Conc(3)表示發光層中之第3有機化合物的濃度。在本發明中,採用重量%作為單位。
在本發明的有機發光元件中,Conc(1)為30重量%以上為較佳,能夠設在50重量%以上的範圍內或者設在65重量%以上的範圍內,並且能夠設在99重量%以下的範圍內,設在85重量%以下的範圍內或者設在75重量%以下的範圍內。 在本發明的有機發光元件中,Conc(2)為10重量%以上為較佳,能夠設在20重量%以上的範圍內或者設在30重量%以上的範圍內,並且能夠設在45重量%以下的範圍內,設在40重量%以下的範圍內或者設在35重量%以下的範圍內。
在本發明的有機發光元件的發光層包含第3有機化合物時,Conc(3)為5重量%以下為較佳,3重量%以下為更佳。Conc(3)能夠設在1重量%以下的範圍內或者設在0.5重量%以下的範圍內,並且能夠設在0.01重量%以上的範圍內,設在0.1重量%以上的範圍內或者設在0.3重量%以上的範圍內。進一步滿足下述條件(d)為較佳。 條件(d)  Conc(2)/Conc(3)>5 Conc(2)/Conc(3)能夠設在10以上的範圍內,設在30以上的範圍內或者設在50以上的範圍內,並且能夠設在500以下的範圍內,設在300以下的範圍內或者設在100以下的範圍內。
本發明的有機發光元件在與發光層相鄰之障壁層中包含三重態調整化合物。包含三重態調整化合物之障壁層可以積層於發光層上,亦可以為在包含三重態調整化合物之障壁層上積層發光層者。又,可以為具有在發光層的兩面上形成有包含三重態調整化合物之障壁層之結構、亦即具有按障壁層、發光層、障壁層的順序積層而成之結構者。此時,在發光層的兩面上形成之各障壁層的厚度和構成材料可以相同。又,在發光層的兩面上形成之各障壁層的厚度或構成材料中的至少一者可以彼此不同。 在本發明的有機發光元件具有在陽極與陰極之間具有包括發光層之有機層之結構之情況下,包含三重態調整化合物之障壁層可以為形成為與發光層的陽極側接觸之電子障壁層,亦可以為形成為與發光層的陰極側接觸之空穴障壁層。又,可以同時形成包含三重態調整化合物之電子障壁層和包含三重態調整化合物之空穴障壁層。 障壁層可以僅由三重態調整化合物構成,亦可以同時包含三重態調整化合物和除了三重態調整化合物以外的化合物。在後者的情況下,三重態調整化合物的濃度為50重量%以上為較佳,80重量%以上為更佳,例如亦可以為95重量%以上或99重量%以上。 障壁層的厚度為1nm以上為較佳,3nm以上為更佳,例如能夠設為5nm以上。障壁層的厚度為20nm以下為較佳,10nm以下為更佳,例如能夠設為7nm以下。
(第1有機化合物) 第1有機化合物為最低激發單重態能量和最低激發三重態能量大於第2有機化合物及三重態調整化合物的有機化合物。在發光層包含第3有機化合物時,第1有機化合物為最低激發單重態能量和最低激發三重態能量大於第3有機化合物的有機化合物。第1有機化合物具有作為負責輸送載子之主體材料的功能或將第2有機化合物或第3有機化合物的能量限制在該化合物中之功能。藉此,能夠將藉由在分子內空穴與電子再鍵結而產生之能量效率良好地轉換為發光。 作為第1有機化合物,具有空穴傳輸能力和電子傳輸能力,並且防止發光的長波長化,而且具有高的玻璃轉移溫度之有機化合物為較佳。又,在本發明的較佳態樣中,第1有機化合物從不輻射延遲螢光的化合物進行選擇。 在以下,舉出能夠用作第1有機化合物之較佳化合物。
[化學式2]
Figure 02_image003
Figure 02_image005
Figure 02_image007
Figure 02_image009
Figure 02_image011
(第2有機化合物) 用於本發明的有機發光元件中之第2有機化合物為延遲螢光材料。本發明中之“延遲螢光材料”為有機化合物,該有機化合物在激發狀態下產生從激發三重態向激發單重態的逆系間跨越,並在從該激發單重態返回至基底狀態時輻射螢光(延遲螢光)。在本發明中,在藉由螢光壽命測定系統(Hamamatsu Photonics K.K.製條紋照相系統等)測定了發光壽命時,將觀測到發光壽命為100ns(奈秒)以上的螢光者稱為延遲螢光材料。 第2有機化合物的最低激發單重態能量與77K的最低激發三重態能量之差ΔE ST(2)為0.3eV以下為較佳,0.25eV以下為更佳,0.2eV以下為更佳,0.15eV以下為更佳,0.1eV以下為進一步較佳,0.07eV以下為更進一步較佳,0.05eV以下為又進一步較佳,0.03eV以下為再進一步較佳,0.01eV以下為特佳。 若ΔE ST(2)小,則藉由吸收熱能而容易從激發單重態逆系間跨越至激發三重態,因此第2有機化合物作為熱活化型延遲螢光材料而發揮作用。熱活化型延遲螢光材料能夠吸收裝置所發出之熱而相對容易地從激發三重態逆系間跨越至激發單重態,將該激發三重態能量效率良好地貢獻於發光。
本發明中之化合物的最低激發單重態能量(E S1)和最低激發三重態能量(E T1)為藉由下述步驟而求出之值。ΔE ST為藉由計算E S1-E T1而求出之值。 (1)最低激發單重態能量(E S1) 製備測定對象化合物的薄膜或甲苯溶液(濃度10 -5mol/L)作為試樣。在常溫(300K)下測定該試樣的螢光光譜。在螢光光譜中,將縱軸設為發光,將橫軸設為波長。相對於該發光光譜的短波側的上升繪製切線,並求出該切線與橫軸的交點的波長值λedge[nm]。將藉由以下所示之換算式將該波長值換算成能量值而獲得之值設為E S1。 換算式:E S1[eV]=1239.85/λedge 關於後述實施例中之發光光譜的測定,使用LED光源(Thorlabs, Inc.製、M300L4)作為激發光源,並藉由檢測器(Hamamatsu Photonics K.K.製、PMA-12多頻道光譜儀 C10027-01)來進行。 (2)最低激發三重態能量(E T1) 藉由液態氮將與在最低激發單重態能量(E S1)的測定中所使用者相同的試樣冷卻至77[K],將激發光(300nm)照射到磷光測定用試樣上,並使用檢測器來測定磷光。將照射激發光之後100毫秒以後的發光設為磷光光譜。相對於該磷光光譜的短波長側的上升繪製切線,並求出該切線與橫軸的交點的波長值λedge[nm]。將藉由以下所示之換算式將該波長值換算成能量值而獲得之值設為E T1。 換算式:E T1[eV]=1239.85/λedge 相對於磷光光譜的短波長側的上升之切線以如下方式繪製。在光譜曲線上從磷光光譜的短波長側移動至光譜的極大值中最短波長側的極大值時,考慮朝向長波長側在曲線上的各點上之切線。該切線隨著曲線上升(亦即,隨著縱軸增加)而斜率增加。將在該斜率的值取極大值之點上繪製之切線設為相對於該磷光光譜的短波長側的上升之切線。 再者,具有光譜的最大峰值強度的10%以下的峰值強度之極大點不包含於上述最短波長側的極大值中而最接近最短波長側的極大值,將在斜率的值取極大值之點上繪製之切線設為相對於該磷光光譜的短波長側的上升之切線。
第2有機化合物為最低激發單重態能量小於第1有機化合物及三重態調整化合物的延遲螢光材料。又,第2有機化合物為最低激發三重態能量小於第1有機化合物且最低激發三重態能量大於三重態調整化合物的延遲螢光材料。在發光層包含第3有機化合物時,第2有機化合物為最低激發單重態能量和最低激發三重態能量大於第3有機化合物的延遲螢光材料。第2有機化合物只要為在某些條件下能夠輻射延遲螢光之化合物即可。在本發明的有機發光元件的發光層不包含第3有機化合物的情況下,本發明的有機發光元件輻射來自於第2有機化合物之延遲螢光。在本發明的有機發光元件的發光層包含第3有機化合物之情況下,在本發明的有機發光元件中,輻射來自於第2有機化合物之延遲螢光不是必需的,來自第3有機化合物的發光成為主要之發光。在本發明的有機發光元件中,第2有機化合物從激發單重態的第1有機化合物接收能量並過度到激發單重態。又,第2有機化合物可以從激發三重態的第1有機化合物接收能量並過度到激發三重態。由於第2有機化合物的ΔE ST小,因此激發三重態的第2有機化合物容易逆系間跨越至激發單重態的第2有機化合物。在不存在第3有機化合物的情況下,由該等路徑產生之激發單重態的第2有機化合物在返回至基底狀態時輻射螢光(延遲螢光)。在存在第3有機化合物之情況下,激發單重態的第2有機化合物向第3有機化合物提供能量以使第3有機化合物過度到激發單重態。
在發光層不包含第3有機化合物時,本發明的有機發光元件主要從第2有機化合物發光。此時,第2有機化合物的最大發光波長並無特別限制。因此,能夠適當選擇使用在可見區域(380~780nm)具有最大發光波長之發光材料或在紅外區域(780nm~1mm)具有最大發光波長之發光材料等。較佳為在可見區域中具有最大發光波長之螢光材料。例如,可以選擇使用380~780nm的區域內之最大發光波長在380~570nm的範圍內之發光材料,選擇使用最大發光波長在380~500nm的範圍內之發光材料,選擇使用最大發光波長在380~480nm的範圍內之發光材料或者選擇使用最大發光波長在420~480nm的範圍內之發光材料。 在本發明的較佳態樣中,選擇並組合各化合物以在第1有機化合物的發光波長區域與第2有機化合物的吸收波長區域之間存在重疊。尤其,第1有機化合物的發光光譜的短波長側的邊緣與第2有機化合物的吸收光譜的長波側的邊緣重疊(交叉)為較佳。
在以下,舉出能夠用作第2有機化合物之較佳化合物。在以下的示例性化合物的結構式中,t-Bu表示第三丁基。 [化學式3]
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在第2有機化合物中,除了上述以外,亦能夠適當組合使用公知的延遲螢光材料。又,即使為未知的延遲螢光材料,亦能夠使用。 作為較佳延遲螢光材料,可以舉出WO2013/154064號公報的0008~0048段及0095~0133段、WO2013/011954號公報的0007~0047段及0073~0085段、WO2013/011955號公報的0007~0033段及0059~0066段、WO2013/081088號公報的0008~0071段及0118~0133段、日本特開2013-256490號公報的0009~0046段及0093~0134段、日本特開2013-116975號公報的0008~0020段及0038~0040段、WO2013/133359號公報的0007~0032段及0079~0084段、WO2013/161437號公報的0008~0054段及0101~0121段、日本特開2014-9352號公報的0007~0041段及0060~0069段、日本特開2014-9224號公報的0008~0048段及0067~0076段、日本特開2017-119663號公報的0013~0025段、日本特開2017-119664號公報的0013~0026段、日本特開2017-222623號公報的0012~0025段、日本特開2017-226838號公報的0010~0050段、日本特開2018-100411號公報的0012~0043段、WO2018/047853號公報的0016~0044段中所記載之通式中所包含之化合物、尤其為示例性化合物且輻射延遲螢光者。又,能夠較佳地採用日本特開2013-253121號公報、WO2013/133359號公報、WO2014/034535號公報、WO2014/115743號公報、WO2014/122895號公報、WO2014/126200號公報、WO2014/136758號公報、WO2014/133121號公報、WO2014/136860號公報、WO2014/196585號公報、WO2014/189122號公報、WO2014/168101號公報、WO2015/008580號公報、WO2014/203840號公報、WO2015/002213號公報、WO2015/016200號公報、WO2015/019725號公報、WO2015/072470號公報、WO2015/108049號公報、WO2015/080182號公報、WO2015/072537號公報、WO2015/080183號公報、日本特開2015-129240號公報、WO2015/129714號公報、WO2015/129715號公報、WO2015/133501號公報、WO2015/136880號公報、WO2015/137244號公報、WO2015/137202號公報、WO2015/137136號公報、WO2015/146541號公報、WO2015/159541號公報中所記載之發光材料且輻射延遲螢光者。再者,在該段中所記載之上述公報作為本說明書的一部分而引用於此。
能夠較佳地使用由下述通式(1)表示且輻射延遲螢光之化合物作為本發明的延遲螢光材料。在本發明的較佳實施態樣中,作為第2有機化合物,可以採用通式(1)所表示之化合物。 [化學式4] 通式(1)
Figure 02_image029
在通式(1)中,X 1~X 5表示N或C-R。R表示氫原子、氘原子或取代基。在X 1~X 5中的兩個以上表示C-R時,該等C-R可以彼此相同亦可以不同。其中,X 1~X 5中的至少一個為C-D(在此所述之D表示供體基團)。在X 1~X 5的全部為C-R時,Z表示受體基團,在X 1~X 5中的至少一個為N時,Z表示氫原子、氘原子或取代基。 在通式(1)所表示之化合物中特佳化合物為下述通式(2)所表示之化合物。 [化學式5] 通式(2)
Figure 02_image031
在通式(2)中,X 1~X 5表示N或C-R。R表示氫原子、氘原子或取代基。在X 1~X 5中的兩個以上表示C-R時,該等C-R可以彼此相同亦可以不同。其中,X 1~X 5中的至少一個為C-D(在此所述之D表示供體基團)。
關於通式(1)的Z所表示之取代基的說明和較佳範圍,能夠參照後述通式(7)的取代基的說明和較佳範圍。通式(1)的Z所表示之受體基團為具有相對於與Z鍵結之環供給電子之性質之基團,例如能夠從哈米特的σp值為正的基團進行選擇。通式(1)及通式(2)的D所表示之供體基團為具有相對於與D鍵結之環吸引電子之性質之基團,例如能夠從哈米特的σp值為負的基團進行選擇。在以下中,有時將受體基團稱為A。 其中,“哈米特的σp值”為由L.P.哈米特提出者,並且為將取代基對對位取代苯衍生物的反應速率或平衡造成之影響定量化者。具體而言,為在對位取代苯衍生物中之取代基與反應速率常數或平衡常數之間成立之下述式: log(K/K 0)=ρσp 或 log(K/K 0)=ρσp 中之取代基特有的常數(σp)。在上式中,k表示不具有取代基的苯衍生物的速率常數,k 0表示經取代基取代之苯衍生物的速率常數,K表示不具有取代基的苯衍生物的平衡常數,K 0表示經取代基取代之苯衍生物的平衡常數,ρ表示藉由反應的種類和條件來確定之反應常數。關於與本發明中之“哈米特的σp值”相關之說明和各取代基的數值,能夠參照與Hansch, C. et.al., Chem. Rev., 91, 165-195(1991)的σp值相關之記載。
在通式(1)及通式(2)中,X 1~X 5表示N或C-R,但是至少一個為C-D。X 1~X 5中的N的數量為0~4個,例如可以例示出X 1和X 3和X 5、X 1和X 3、X 1和X 4、X 2和X 3、X 1和X 5、X 2和X 4、僅X 1、僅X 2、僅X 3為N之情況。X 1~X 5中的C-D的數量為1~5個,2~5個為較佳。例如,可以例示出X 1和X 2和X 3和X 4和X 5、X 1和X 2和X 4和X 5、X 1和X 2和X 3和X 4、X 1和X 3和X 4和X 5、X 1和X 3和X 5、X 1和X 2和X 5、X 1和X 2和X 4、X 1和X 3和X 4、X 1和X 3、X 1和X 4、X 2和X 3、X 1和X 5、X 2和X 4、僅X 1、僅X 2、僅X 3為C-D之情況。X 1~X 5中的至少一個可以為C-A。在此所述之A表示受體基團。X 1~X 5中的C-A的數量為0~2為較佳,0或1為更佳。作為C-A的A,可以較佳地舉出具有氰基及不飽和的氮原子之雜環式芳香族基。又,X 1~X 5可以分別獨立地為C-D或C-A。 在X 1~X 5中的相鄰之兩個表示C-R時,兩個R可以彼此鍵結而形成環狀結構。彼此鍵結而形成之環狀結構可以為芳香環,亦可以為脂肪環,並且亦可以為包含雜原子者,環狀結構還可以為2環以上的縮合環。作為在此所述之雜原子,選自包括氮原子、氧原子及硫原子之群組中者為較佳。作為所形成之環狀結構的例,可以舉出苯環、萘環、吡啶環、嗒𠯤環、嘧啶環、吡𠯤環、吡咯環、咪唑環、吡唑環、咪唑啉環、㗁唑環、異㗁唑環、噻唑環、異噻唑環、環己二烯環、環己烯環、環戊二烯環、環庚三烯環、環庚二烯環、環庚烯環、呋喃環、噻吩環、㖠啶環、喹㗁啉環、喹啉環等。例如,可以形成如菲環或聯三伸苯環那樣複數個環縮合而成之環。
通式(1)及通式(2)中之供體基團D例如為下述通式(3)所表示之基團為較佳。 [化學式6] 通式(3)
Figure 02_image033
在通式(3)中,R 11和R 12分別獨立地表示經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的烯基、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。R 11和R 12可以彼此鍵結而形成環狀結構。L表示單鍵、經取代或未經取代的伸芳基或者經取代或未經取代的雜伸芳基。能夠導入到L的伸芳基或雜伸芳基之取代基可以為通式(1)或通式(2)所表示之基團,亦可以為後述通式(3)~(6)所表示之基團。該等(1)~(6)所表示之基團可以導入至能夠導入到L的取代基的最大數。又,在導入有複數個通式(1)~(6)所表示之基團之情況下,該等取代基可以彼此相同亦可以不同。*表示通式(1)或通式(2)中之與構成環的環骨架之碳原子(C)的鍵結位置。 在此所述之“烷基”可以為直鏈狀、支鏈狀、環狀中的任一個。又,可以混合存在直鏈部分、環狀部分及支鏈部分中的兩種以上。烷基的碳數例如能夠設為1以上、2以上、4以上。又,碳數能夠設為30以下、20以下、10以下、6以下、4以下。作為烷基的具體例,可以舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、正己基、異己基、2-乙基己基、正庚基、異庚基、正辛基、異辛基、正壬基、異壬基、正癸基、異癸基、環戊基、環己基、環庚基。取代基的烷基可以進一步經芳基取代。 “烯基”可以為直鏈狀、支鏈狀、環狀中的任一個。又,可以混合存在直鏈部分、環狀部分及支鏈部分中的兩種以上。烯基的碳數例如能夠設為2以上、4以上。又,碳數能夠設為30以下、20以下、10以下、6以下、4以下。作為烯基的具體例,可以舉出乙烯基、正丙烯基、異丙烯基、正丁烯基、異丁烯基、正戊烯基、異戊烯基、正己烯基、異己烯基、2-乙基己烯基。取代基的烯基可以進一步經取代基取代。 “芳基”及“雜芳基”可以為單環,亦可以為兩個以上的環縮合而成之縮合環。在為縮合環之情況下,所縮合之環的數量為2~6為較佳,例如能夠從2~4中進行選擇。作為環的具體例,可以舉出苯環、吡啶環、嘧啶環、三𠯤環、萘環、蒽環、菲環、聯三伸苯環、喹啉環、吡𠯤環、喹㗁啉環、口奈啶環。作為芳基或雜芳基的具體例,可以舉出苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基。“伸芳基”及“雜芳基”能夠設為將芳基及雜芳基的說明中之價數從1替換為2者。 取代基表示能夠取代氫原子或氘原子之1價的基團,而不是包含縮合者之概念。關於取代基的說明和較佳範圍,能夠參照後述通式(7)的取代基的說明和較佳範圍。
通式(3)所表示之化合物為下述通式(4)~(6)中的任一個所表示之化合物為較佳。 [化學式7]
Figure 02_image035
在通式(4)~(6)中,R 51~R 60、R 61~R 68、R 71~R 78分別獨立地表示氫原子、氘原子或取代基。關於在此所述之取代基的說明和較佳範圍,能夠參照後述通式(7)中之取代基的說明和較佳範圍。R 51~R 60、R 61~R 68、R 71~R 78分別獨立地為上述通式(4)~(6)中的任一個所表示之基團亦較佳。通式(4)~(6)中之取代基的數量並無特別限制。全部為未經取代(亦即,氫原子或氘原子)之情況亦較佳。又,在通式(4)~(6)的各自中取代基有兩個以上之情況下,該等取代基可以相同亦可以不同。在通式(4)~(6)中存在取代基之情況下,若為通式(4),則該取代基為R 52~R 59中的任一個為較佳,若為通式(5),則該取代基為R 62~R 67中的任一個為較佳,若為通式(6),則該取代基為R 72~R 77中的任一個為較佳。
在通式(4)~(6)中,R 51和R 52、R 52和R 53、R 53和R 54、R 54和R 55、R 55和R 56、R 56和R 57、R 57和R 58、R 58和R 59、R 59和R 60、R 61和R 62、R 62和R 63、R 63和R 64、R 65和R 66、R 66和R 67、R 67和R 68、R 71和R 72、R 72和R 73、R 73和R 74、R 75和R 76、R 76和R 77、R 77和R 78可以彼此鍵結而形成環狀結構。關於環狀結構的說明和較佳例,能夠參照上述通式(1)及通式(2)的X 1~X 5中之環狀結構的說明和較佳例。
在通式(6)中,X表示連接鏈長為1原子之2價的氧原子、硫原子、經取代或未經取代的氮原子、經取代或未經取代的碳原子、經取代或未經取代的矽原子、羰基或鍵結鏈長為2原子之2價的經取代或未經取代的伸乙基、經取代或未經取代的伸乙烯基、經取代或未經取代的鄰伸芳基或者經取代或未經取代的鄰雜伸芳基。關於取代基的具體例和較佳範圍,能夠參照上述通式(1)及通式(2)中之取代基的記載。
在通式(4)~(6)中,L 12~L 14表示單鍵、經取代或未經取代的伸芳基或者經取代或未經取代的雜伸芳基。關於L 12~L 14所表示之伸芳基或雜伸芳基的說明和較佳範圍,能夠參照L所表示之伸芳基或雜伸芳基的說明和較佳範圍。L 12~L 14為單鍵、經取代或未經取代的伸芳基為較佳。在此所述之伸芳基或雜伸芳基的取代基可以為通式(1)~(6)所表示之基團。通式(1)~(6)所表示之基團可以導入至能夠導入到L 11~L 14的取代基的最大數。又,在導入有複數個通式(1)~(6)所表示之基團之情況下,該等取代基可以彼此相同亦可以不同。*表示通式(1)或通式(2)中之與構成環的環骨架之碳原子(C)的鍵結位置。
在本發明中,能夠特佳地使用由下述通式(7)表示且輻射延遲螢光之化合物作為延遲螢光材料。在本發明的較佳實施態樣中,作為第2有機化合物,可以採用通式(7)所表示之化合物。 [化學式8] 通式(7)
Figure 02_image037
在通式(7)中,R 1~R 5中的0~4個表示氰基,R 1~R 5中的至少一個表示取代胺基,其餘的R 1~R 5表示氫原子、氘原子或除了氰基和取代胺基以外的取代基。 在此所述之取代胺基為經取代或未經取代的二芳胺基為較佳,構成經取代或未經取代的二芳胺基之兩個芳基可以彼此連接。連接可以藉由單鍵進行(此時,形成咔唑環),亦可以藉由-O-、-S-、-N(R 6)-、-C(R 7)(R 8)-、-Si(R 9)(R 10)-等連接基進行。其中,R 6~R 10表示氫原子、氘原子或取代基,R 7和R 8、R 9和R 10可以分別彼此連接而形成環狀結構。 取代胺基可以為R 1~R 5中的任一個,例如能夠將R 1和R 2、R 1和R 3、R 1和R 4、R 1和R 5、R 2和R 3、R 2和R 4、R 1和R 2和R 3、R 1和R 2和R 4、R 1和R 2和R 5、R 1和R 3和R 4、R 1和R 3和R 5、R 2和R 3和R 4、R 1和R 2和R 3和R 4、R 1和R 2和R 3和R 5、R 1和R 2和R 4和R 5、R 1和R 2和R 3和R 4和R 5設為取代胺基等。氰基亦可以為R 1~R 5中的任一個,例如能夠將R 1、R 2、R 3、R 1和R 2、R 1和R 3、R 1和R 4、R 1和R 5、R 2和R 3、R 2和R 4、R 1和R 2和R 3、R 1和R 2和R 4、R 1和R 2和R 5、R 1和R 3和R 4、R 1和R 3和R 5、R 2和R 3和R 4設為氰基等。 既不是氰基亦不是取代胺基的R 1~R 5表示氫原子、氘原子或取代基。作為在此所述之取代基的例,可以舉出由羥基、鹵素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、烷基(例如,碳數1~40)、烷氧基(例如,碳數1~40)、烷硫基(例如,碳數1~40)、芳基(例如,碳數6~30)、芳氧基(例如,碳數6~30)、芳硫基(例如,碳數6~30)、雜芳基(例如,環骨架構成原子數5~30)、雜芳氧基(例如,環骨架構成原子數5~30)、雜芳硫基(例如,環骨架構成原子數5~30)、醯基(例如,碳數1~40)、烯基(例如,碳數1~40)、炔基(例如,碳數1~40)、烷氧羰基(例如,碳數1~40)、芳氧羰基(例如,碳數1~40)、雜芳氧羰基(例如,碳數1~40)、甲矽烷基(例如,碳數1~40的三烷基甲矽烷基)、硝基、在此所舉出之基團進一步經在此所舉出之一個以上的基團取代之基團組成之取代基組A。作為上述二芳胺基的芳基經取代時的取代基的較佳例,亦可以舉出上述取代基組A的取代基,可以進一步舉出氰基和取代胺基。 關於通式(7)中所包含之化合物組和化合物的具體例,能夠參照作為本說明書的一部分而引用於此之WO2013/154064號公報的0008~0048段、WO2015/080183號公報的0009~0030段、WO2015/129715號公報的0006~0019段、日本特開2017-119663號公報的0013~0025段、日本特開2017-119664號公報的0013~0026段。
又,亦能夠特佳地使用由下述通式(8)表示且輻射延遲螢光之化合物作為本發明的延遲螢光材料。在本發明的較佳實施態樣中,作為第2有機化合物,可以採用通式(8)所表示之化合物。 [化學式9] 通式(8)
Figure 02_image039
在通式(8)中,Y 1、Y 2及Y 3中的任意兩個表示氮原子而其餘的一個表示次甲基或者Y 1、Y 2及Y 3的全部表示氮原子。Z 1及Z 2分別獨立地表示氫原子、氘原子或取代基。R 11~R 18分別獨立地表示氫原子、氘原子或取代基,R 11~R 18中的至少一個為經取代或未經取代的芳胺基或者經取代或未經取代的咔唑基為較佳。構成前述芳胺基之苯環、構成前述咔唑基之苯環可以分別與R 11~R 18一起形成單鍵或連接基。又,通式(8)所表示之化合物在分子中包含至少兩個咔唑結構。作為Z 1、Z 2可以採用之取代基的例,可以舉出上述取代基組A的取代基。又,關於R 11~R 18、上述芳胺基、咔唑基可以採用之取代基的具體例,可以舉出上述取代基組A的取代基、氰基、取代芳胺基、取代烷胺基。再者,R 11和R 12、R 12和R 13、R 13和R 14、R 15和R 16、R 16和R 17、R 17和R 18可以彼此鍵結而形成環狀結構。 在通式(8)所表示之化合物中,通式(9)所表示之化合物尤其有用。 [化學式10] 通式(9)
Figure 02_image041
在通式(9)中,Y 1、Y 2及Y 3中的任意兩個表示氮原子而其餘的一個表示次甲基或者Y 1、Y 2及Y 3的全部表示氮原子。Z 2表示氫原子、氘原子或取代基。R 11~R 18及R 21~R 28分別獨立地表示氫原子、氘原子或取代基。R 11~R 18中的至少一個和/或R 21~R 28中的至少一個表示經取代或未經取代的芳胺基或者經取代或未經取代的咔唑基為較佳。構成前述芳胺基之苯環、構成前述咔唑基之苯環可以分別與R 11~R 18或R 21~R 28一起形成單鍵或連接基。作為Z 2可以採用之取代基的例,可以舉出上述取代基組A的取代基。又,關於R 11~R 18、R 21~R 28、上述芳胺基、咔唑基可以採用之取代基的具體例,可以舉出上述取代基組A的取代基、氰基、取代芳胺基、取代烷胺基。再者,R 11和R 12、R 12和R 13、R 13和R 14、R 15和R 16、R 16和R 17、R 17和R 18、R 21和R 22、R 22和R 23、R 23和R 24、R 25和R 26、R 26和R 27、R 27和R 28可以彼此鍵結而形成環狀結構。 關於通式(9)中所包含之化合物組和化合物的具體例,能夠參照作為本說明書的一部分而引用於此之WO2013/081088號公報的0020~0062段或Appl. Phys. Let,98,083302(2011)中所記載的化合物。
又,亦能夠特佳地使用由下述通式(10)表示且輻射延遲螢光之化合物作為本發明的延遲螢光材料。 [化學式11] 通式(10)
Figure 02_image043
在通式(10)中,R 91~R 96分別獨立地表示氫原子、氘原子、供體基團或受體基團,其中的至少一個為前述供體基團,至少兩個為前述受體基團。至少兩個受體基團的取代位置並無特別限制,但是包含彼此具有間位的關係之兩個受體基團為較佳。例如,在R 91為供體基團之情況下,可以較佳地例示出至少R 92和R 94為受體基團之結構或至少R 92和R 96為受體基團之結構。存在於分子內之受體基團可以全部相同亦可以彼此不同,但是例如能夠選擇全部相同之結構。受體基團的數量為2~3為較佳,例如能夠選擇2。又,供體基團可以存在兩個以上,此時的供體基團亦可以全部相同亦可以彼此不同。供體基團的數量為1~3個為較佳,例如可以僅為一個,亦可以為兩個。再者,關於供體基團和受體基團的說明和較佳範圍,能夠參照通式(1)的D和Z的說明和較佳範圍。尤其,在通式(10)中,供體基團由通式(3)表示為較佳,受體基團為氰基或由下述通式(11)表示為較佳。 [化學式12] 通式(11)
Figure 02_image045
在通式(11)中,Y 4~Y 6表示氮原子或者表示次甲基,但是至少一個為氮原子,較佳為全部表示氮原子。R 101~R 110分別獨立地表示氫原子、氘原子或取代基,但是至少一個為烷基為較佳。關於在此所述之取代基的說明和較佳範圍,能夠參照前述通式(7)中之取代基的說明和較佳範圍。L 15表示單鍵或連接基,能夠參照前述通式(3)中之L的說明和較佳範圍。在本發明的較佳的一態樣中,通式(11)中之L 15為單鍵。*表示通式(10)中之與構成環的環骨架之碳原子(C)的鍵結位置。
在本發明的另一較佳實施態樣中,作為第2有機化合物,可以採用通式(12)所表示之化合物。 [化學式13] 通式(12)
Figure 02_image047
在通式(12)所表示之化合物中特佳化合物為下述通式(13)所表示之化合物或通式(14)所表示之化合物。 [化學式14]
Figure 02_image049
在通式(12)~(14)中,D表示供體基團,A表示受體基團,R表示氫原子、氘原子或取代基。關於供體基團及受體基團的說明和較佳範圍,能夠參照前述通式(1)的對應之說明和較佳範圍。作為R的取代基,可以例示出烷基或者可以經選自包括烷基及芳基之群組中的一個基團或兩個以上組合而獲得之基團取代的芳基。 以下舉出作為通式(12)~(14)中之D較佳的供體基團的具體例。在以下具體例中,*表示鍵結位置,“D”表示氘。 [化學式15]
Figure 02_image051
Figure 02_image053
Figure 02_image055
Figure 02_image057
Figure 02_image059
Figure 02_image061
Figure 02_image063
Figure 02_image065
以下舉出作為通式(12)~(14)中之A較佳的受體基團的具體例。在以下具體例中,*表示鍵結位置,“D”表示氘。 [化學式16]
Figure 02_image067
Figure 02_image069
Figure 02_image071
Figure 02_image073
Figure 02_image075
Figure 02_image077
Figure 02_image079
Figure 02_image081
Figure 02_image083
以下舉出作為通式(12)~(14)中之R較佳的例。在以下具體例中,*表示鍵結位置,“D”表示氘。 [化學式17]
Figure 02_image085
(第3有機化合物) 第3有機化合物為最低激發單重態能量小於第1有機化合物、第2有機化合物及三重態調整化合物的化合物。第3有機化合物為最低激發三重態能量小於第1有機化合物及第2有機化合物且最低激發三重態能量大於三重態調整化合物的化合物。在本發明的有機發光元件中,輻射來自於第3有機化合物之螢光。來自第3有機化合物的發光通常包含延遲螢光。來自本發明的有機發光元件的發光的最大成分為來自第3有機化合物的發光。亦即,來自本發明的有機發光元件的發光中來自第3有機化合物的發光量最大。第3有機化合物從激發單重態的第1有機化合物、激發單重態的第2有機化合物和從激發三重態進行逆系間跨越而成為激發單重態之第2有機化合物接收能量並過度到激發單重態。又,在本發明的較佳態樣中,第3有機化合物從激發單重態的第2有機化合物和從激發三重態進行逆系間跨越而成為激發單重態之第2有機化合物接收能量並過度到激發單重態。所產生之第3有機化合物的激發單重態在之後返回至基底狀態時輻射螢光。 作為用作第3有機化合物之螢光材料,若為如此從第1有機化合物、第2有機化合物接收能量而能夠發光者,則並無特別限定,發光可以包含螢光、延遲螢光、磷光中的任一個。較佳為發光包含螢光或延遲螢光之情況,更佳為來自第3有機化合物的發光的最大成分為螢光之情況。 若滿足本發明的條件,則可以使用兩種以上的第3有機化合物。例如,藉由同時使用發光色不同之兩種以上的第3有機化合物,能夠發出所期望的顏色。又,可以使用一種第3有機化合物從第3有機化合物進行單色發光。 在本發明中,能夠用作第3有機化合物之化合物的最大發光波長並無特別限制。因此,能夠適當選擇使用在可見區域(380~780nm)具有最大發光波長之發光材料或在紅外區域(780nm~1mm)具有最大發光波長之發光材料等。較佳為在可見區域中具有最大發光波長之螢光材料。例如,可以選擇使用380~780nm的區域內之最大發光波長在380~570nm的範圍內之發光材料,選擇使用最大發光波長在380~500nm的範圍內之發光材料,選擇使用最大發光波長在380~480nm的範圍內之發光材料或者選擇使用最大發光波長在420~480nm的範圍內之發光材料。 在本發明的較佳態樣中,選擇並組合各化合物以在第2有機化合物的發光波長區域與第3有機化合物的吸收波長區域之間存在重疊。尤其,第2有機化合物的發光光譜的短波長側的邊緣與第3有機化合物的吸收光譜的長波側的邊緣重疊(交叉)為較佳。 在以下,舉出能夠用作第3有機化合物之較佳化合物。再者,在以下的示例性化合物的結構式中,Et表示乙基。
[化學式18]
Figure 02_image087
作為較佳化合物組,可以舉出化合物E1~E5及具有它們的骨架之衍生物。作為衍生物,可以舉出經烷基、芳基、雜芳基、二芳胺基取代之化合物。
又,亦能夠特佳地使用WO2015/022974號公報的0220~0239段中所記載的化合物作為本發明的第3有機化合物。
(三重態調整化合物) 三重態調整化合物為最低激發單重態能量小於第1有機化合物且最低激發單重態能量大於第2有機化合物的化合物。又,三重態調整化合物為最低激發三重態能量小於第1有機化合物、第2有機化合物的化合物。在本發明的有機發光元件的發光層包含第3有機化合物時,三重態調整化合物為最低激發單重態能量大於第3有機化合物且最低激發三重態能量小於第3有機化合物的化合物。 在本發明的有機發光元件中,三重態調整化合物從激發三重態的第1有機化合物、第2有機化合物及作為任意成分之第3有機化合物接收能量並過度到激發三重態。尤其,能夠從激發三重態的第2有機化合物及作為任意成分之第3有機化合物接收能量以使該等三重態激子去活化,因此能夠抑制該等有機化合物中之三重態-三重態相互作用或三重態-電荷相互作用的影響以提高元件耐久性。
在不包含第3有機化合物的情況下,三重態調整化合物只要滿足條件(a)和條件(b)即可。在包含第3有機化合物之情況下,三重態調整化合物只要滿足條件(a1)和條件(b1)即可。在本發明的較佳的一態樣中,三重態調整化合物為下述通式(15)所表示之化合物。 [化學式19] 通式(15)
Figure 02_image001
在通式(15)中,R a及R b分別獨立地表示經取代或未經取代的芳基。R c及R d分別獨立地表示氫原子、氘原子、經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的烷氧基、經取代或未經取代的芳基、經取代或未經取代的芳氧基、經取代或未經取代的胺基、鹵素原子、氰基或者經取代或未經取代的甲矽烷基。R c及R d較佳為氫原子、氘原子或者經取代或未經取代的芳基。 作為通式(15)中之烷基、烷氧基、芳基、芳氧基及甲矽烷基可以採用之取代基,可以舉出烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、鹵素原子、氰基及甲矽烷基。較佳取代基為烷基及芳基。 關於在此所述之芳基、烷基、芳氧基的芳基部分、烷氧基的烷基部分,能夠參照通式(3)中之芳基和烷基的說明和具體例。作為鹵素原子,可以例示出氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。甲矽烷基為經取代或未經取代的三烷基甲矽烷基為較佳,關於構成三烷基甲矽烷基之烷基部分,能夠參照通式(3)中之烷基的說明和具體例。可以使包含雜原子之環與芳基縮合。作為雜原子,可以例示出氮原子、氧原子及硫原子。
在本發明的較佳的一態樣中,R a及R b相同,R c及R d為氫原子或氘原子(較佳為氫原子)。在本發明的另一較佳的一態樣中,R a及R b不同,R c及R d為氫原子或氘原子(較佳為氫原子)。 在本發明的較佳的一態樣中,R c及R d中的至少一者為氫原子或氘原子(較佳為氫原子)。 在本發明的較佳的一態樣中,R a、R b及R c分別獨立地為經取代或未經取代的芳基。此時,R d能夠設為氫原子。或者,R d亦能夠設為經取代或未經取代的芳基。
又,在本發明的較佳的一態樣中,三重態調整化合物為下述通式(16)所表示之化合物。 [化學式20] 通式(16)
Figure 02_image090
在通式(16)中,R e、R f、R g及R h分別獨立地表示氫原子、氘原子、經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的芳基、經取代或未經取代的烷氧基、經取代或未經取代的芳氧基、經取代或未經取代的胺基、鹵素原子、氰基或者經取代或未經取代的甲矽烷基。關於該等取代基的說明和較佳範圍,能夠參照通式(15)中之對應之取代基的說明和較佳範圍。在本發明的較佳的一態樣中,R e及R g分別獨立地表示經取代或未經取代的芳基、經取代或未經取代的烷氧基、經取代或未經取代的芳氧基、經取代或未經取代的胺基、鹵素原子、氰基或者經取代或未經取代的甲矽烷基,並且R f及R h表示氫原子或氘原子(較佳為氫原子)。在本發明的另一較佳的一態樣中,R e及R g分別獨立地表示經取代或未經取代的胺基,R f及R h表示氫原子或氘原子(較佳為氫原子)。R e、R f、R g及R h可以全部為氫原子或氘原子(較佳為全部為氫原子)。
又,在本發明的另一較佳的一態樣中,三重態調整化合物為下述通式(17)所表示之化合物。 通式(17) HetAr 1-L 21-HetAr 2
在通式(17)中,HetAr 1及HetAr 2分別獨立地表示通式(18)所表示之基團,其中的至少一者為由通式(19)取代之通式(18)所表示之基團。L 21表示連接基,能夠參照前述通式(3)中之L的說明和較佳範圍。在本發明的較佳的一態樣中,通式(17)中之L 21為未經取代的伸芳基(碳數6~16)。 [化學式21] 通式(18)
Figure 02_image092
在通式(18)中,X’表示氧原子、硫原子或N-R 89。R 81~R 89中的一個與L鍵結,其餘部分的R 81~R 89分別獨立地表示氫原子、氘原子或取代基。關於在此所述之取代基的說明和較佳範圍,能夠參照前述通式(7)中之取代基的說明和較佳範圍。又,關於在此所述之取代基的說明和較佳範圍,亦能夠參照前述通式(15)中之R c及R d的說明和較佳範圍(其中,除了為氫原子之情況以外)。再者,R 81和R 82、R 82和R 83、R 83和R 84、R 85和R 86、R 86和R 87、R 87和R 88可以彼此鍵結而形成環狀結構。 [化學式22] 通式(19)
Figure 02_image094
在通式(19)中,n表示0以上的整數,R 91~R 96分別獨立地表示氫原子、氘原子或取代基。關於在此所述之取代基的說明和較佳範圍,能夠參照前述通式(7)中之取代基的說明和較佳範圍。又,關於在此所述之取代基的說明和較佳範圍,亦能夠參照前述通式(15)中之R c及R d的說明和較佳範圍(其中,除了為氫原子之情況以外)。n為0~3為較佳,例如能夠設為0或者設為1。*表示通式(18)中之與構成環的環骨架之碳原子的鍵結位置。
在通式(17)所表示之化合物中,能夠特佳地採用下述通式(20)所表示之化合物。 [化學式23] 通式(20)
Figure 02_image096
在通式(20)中,X表示氧原子、硫原子或N-R p。R i、R j、R k、R m、R n及R p分別獨立地表示取代基。關於在此所述之取代基的說明和較佳範圍,能夠參照前述通式(18)中之取代基的說明和較佳範圍。通式(20)中之i、k、m及n分別獨立地表示0~4中的任一個整數。j表示0~3中的任一個整數。i、j、k、m及n可以分別獨立地例如在0~2的範圍內進行選擇,亦可以在0~1的範圍內進行選擇,亦可以全部為0。在本發明的較佳的一態樣中,X表示氧原子。在本發明的另一較佳的一態樣中,X表示氧原子或硫原子,在包含X之二苯并呋喃環或二苯并噻吩環的2位上與通式(20)的中央的苯環鍵結。在本發明的另一較佳的一態樣中,包含X之3環結構在9-咔唑基的間位上與中央的苯環鍵結。
在本發明的較佳的一態樣中,三重態調整化合物為對稱化合物。 若滿足條件(a)及條件(b),則可以使用兩種以上的三重態調整化合物。
在以下,舉出能夠用作三重態調整化合物之較佳化合物。 [化學式24]
Figure 02_image098
Figure 02_image100
Figure 02_image102
Figure 02_image104
Figure 02_image106
(發光層) 本發明的有機發光元件的發光層包含滿足條件(a)及條件(b)之第1有機化合物和第2有機化合物。或者,本發明的有機發光元件的發光層包含滿足條件(a1)及條件(b2)之第1有機化合物、第2有機化合物及第3有機化合物。發光層能夠設為如下結構:除了第1有機化合物、第2有機化合物及第3有機化合物以外,不包含進行電荷或能量的授受之化合物或金屬元素。又,發光層亦能夠僅由第1有機化合物和第2有機化合物構成或者僅由第1有機化合物、第2有機化合物及第3有機化合物構成。進而,發光層亦能夠僅由化合物構成,該化合物由選自包括碳原子、氫原子、氘原子、氮原子、硼原子、氧原子及硫原子之群組中的原子組成。例如,發光層能夠僅由化合物構成,該化合物由選自包括碳原子、氫原子、氘原子、氮原子、硼原子及氧原子之群組中的原子組成。例如,發光層能夠僅由化合物構成,該化合物由選自包括碳原子、氫原子、氘原子、氮原子、硼原子及硫原子之群組中的原子組成。例如,發光層能夠僅由化合物構成,該化合物由選自包括碳原子、氫原子、氘原子、氮原子及硼原子之群組中的原子組成。例如,發光層能夠僅由化合物構成,該化合物由選自包括碳原子、氫原子、氘原子、氮原子、氧原子及硫原子之群組中的原子組成。例如,發光層能夠僅由化合物構成,該化合物由選自包括碳原子、氫原子、氘原子及氮原子之群組中的原子組成。或者,發光層中所包含之第1有機化合物、第2有機化合物及作為任意成分之第3有機化合物亦能夠分別獨立地設為由選自包括碳原子、氫原子、氮原子、氧原子及硫原子之群組中的原子組成之化合物。例如,第1有機化合物、第2有機化合物及作為任意成分之第3有機化合物能夠分別獨立地設為由選自包括碳原子、氫原子、氮原子及氧原子之群組中的原子組成之化合物。例如,第1有機化合物、第2有機化合物及作為任意成分之第3有機化合物能夠分別獨立地設為由選自包括碳原子、氫原子、氮原子及硫原子之群組中的原子組成之化合物。例如,第1有機化合物、第2有機化合物及作為任意成分之第3有機化合物能夠分別獨立地設為由選自包括碳原子、氫原子、氘原子及氮原子之群組中的原子組成之化合物。 發光層可以藉由將第1有機化合物、第2有機化合物及作為任意成分之第3有機化合物進行共蒸鍍而形成,亦可以使用使第1有機化合物、第2有機化合物及作為任意成分之第3有機化合物溶解而獲得之溶液並藉由塗佈法而形成。在藉由共蒸鍍來形成發光層時,可以預先混合第1有機化合物、第2有機化合物及作為任意成分之第3有機化合物中的兩個以上並加入到坩堝等中以作為蒸鍍源,使用該蒸鍍源進行共蒸鍍,從而形成發光層。例如,可以預先混合第1有機化合物及第2有機化合物以製作一個蒸鍍源,使用該蒸鍍源和第3有機化合物的蒸鍍源進行共蒸鍍,從而形成發光層。
(有機發光元件的層結構) 藉由形成包含滿足條件(a)及條件(b)之第1有機化合物及第2有機化合物之發光層和與其相鄰且包含三重態調整化合物之障壁層,能夠提供有機光致發光元件(有機PL元件)或有機電致發光元件(有機EL元件)等優異之有機發光元件。 發光層的厚度例如能夠設為1~15nm,設為2~10nm或者設為3~7nm。 有機光致發光元件具有在基材上至少形成發光層和與其相鄰之障壁層之結構。又,有機電致發光元件至少具有陽極、陰極及陽極與陰極之間形成有機層之結構。有機層至少包括發光層和與其相鄰之障壁層,可以僅由發光層和與其相鄰之障壁層構成,亦可以除了發光層和與其相鄰之障壁層以外還具有1層以上的有機層。作為除了發光層以外的有機層,可以舉出空穴傳輸層、空穴注入層、電子障壁層、空穴障壁層、電子注入層、電子傳輸層、激子障壁層等。空穴傳輸層可以為具有空穴注入功能之空穴注入傳輸層,電子傳輸層可以為具有電子注入功能之電子注入傳輸層。將具體的有機電致發光元件的結構例示於圖1中。在圖1中,1表示玻璃基板,2表示陽極,3表示空穴注入層,4表示空穴傳輸層,5表示電子障壁層,6表示發光層,7表示空穴障壁層,8表示空穴傳輸層,9表示陰極。 在本發明的有機發光元件為多波長發光型有機發光元件時,能夠設為最短波長的發光包含延遲螢光者。又,亦能夠設為最短波長的發光不包含延遲螢光者。
(有機發光元件之製造方法) 本發明的有機發光元件之製造方法並無特別限制。 作為較佳之製造方法,可以舉出包括如下步驟之製造方法:形成包含三重態調整化合物之障壁層,並且以與該障壁層相鄰的方式形成包含第1有機化合物和作為延遲螢光材料之第2有機化合物之發光層。例如,在藉由在陽極上積層有機層來製造有機電致發光元件之情況下,能夠形成包含三重態調整化合物之電子障壁層,並且以積層於該電子障壁層上的方式形成包含第1有機化合物和第2有機化合物之發光層。 作為另一較佳之製造方法,可以舉出包括如下步驟之製造方法:形成包含第1有機化合物和作為延遲螢光材料之第2有機化合物之發光層,並且以與該發光層相鄰的方式形成包含三重態調整化合物之障壁層。例如,在藉由在陽極上積層有機層來製造有機電致發光元件之情況下,能夠形成包含第1有機化合物和第2有機化合物之發光層,並且以積層於該發光層上的方式形成包含三重態調整化合物之空穴障壁層。 亦能夠組合該等較佳之製造方法。亦即,形成包含三重態調整化合物之第1障壁層,並且以與該第1障壁層相鄰的方式形成包含第1有機化合物和第2有機化合物之發光層,進而可以以與該發光層相鄰的方式形成包含三重態調整化合物之第2障壁層。此時,構成第1障壁層和第2障壁層之三重態調整化合物可以相同亦可以不同。又,第1障壁層和第2障壁層的厚度可以相同亦可以不同。在藉由在陽極上積層有機層來製造有機電致發光元件之情況下,能夠將第1障壁層形成為電子障壁層,並且將第2障壁層形成為空穴障壁層。
在本發明之製造方法中,以滿足上述條件(a)及(b)的方式選擇彼此相鄰之發光層和障壁層中所使用之第1有機化合物、第2有機化合物及三重態調整化合物。又,發光層能夠包含第3有機化合物,此時,以滿足上述條件(a1)及(b1)的方式選擇彼此相鄰之發光層和障壁層中所使用之第1有機化合物、第2有機化合物、第3有機化合物及三重態調整化合物。發光層和障壁層的形成方法並無特別限制。 作為較佳的形成方法,可以舉出蒸鍍法。又,可以藉由塗佈法來形成。彼此相鄰之發光層和障壁層可以連續地形成,亦可以間歇地形成。較佳為連續地形成之情況。 關於本發明之製造方法,能夠利用通常的有機發光元件的生產線(製造設備)來容易地實施。亦即,在通常的生產線中,只要將用於形成發光層和障壁層之材料變更為滿足上述條件(a)及(b),則能夠容易實施本發明之製造方法。因此,本發明之製造方法具有無需進行生產線的變更或重新設置便能夠實施等優點。又,在實施本發明之製造方法之後,亦能夠藉由變更所使用之材料而再度返回至本發明以外的有機發光元件的生產線上。因此,在經濟上能夠在短時間內實施或轉用之觀點而言,本發明之製造方法的實用性高。
在本發明之製造方法中,只要使用滿足上述條件(a)及(b)之材料,以使彼此相鄰的方式形成發光層和障壁層,則其他層或結構的形成方法並無特別限制。例如,可以進一步包括形成陽極或陰極等電極之步驟,亦可以進一步包括形成除了發光層或障壁層以外的層之步驟。在將本發明之製造方法例如用於有機電致發光元件的製造中之情況下,能夠實施如下各步驟:在陽極上依序形成1層以上的有機層,在其上形成障壁層,在其上形成發光層,在其上形成1層以上的有機層,在其上形成陰極。或者,能夠實施如下各步驟:在陽極上依序形成1層以上的有機層,在其上形成發光層,在其上形成障壁層,在其上形成1層以上的有機層,在其上形成陰極。進而,可以實施如下各步驟:在陽極上依序形成1層以上的有機層,在其上形成第1障壁層,在其上形成發光層,在其上形成第2障壁層,在其上形成1層以上的有機層,在其上形成陰極。亦可以將該等製造方法中之陰極和陽極互換,在陰極上形成各層,最後形成陽極。進而,亦可以由本領域技術人員進行自明的改變或添加。
圖2係表示用於實施有機發光元件之製造方法的步驟之流程圖。在製造有機電致發光元件之情況下,準備電極(S1),在電極上形成有機層(S2)。接著,在所形成之有機層上形成遮蔽層(S3),進一步在其上形成發光層(S4)。在所形成之發光層上形成另一個遮蔽層(S5),進一步在其上形成與在S2中形成者不同的有機層(S6)。最後在有機層上形成電極(S7),從而能夠製造有機電致發光元件。在製造時,可以不進行作為有機層形成步驟之S2和S6中的一者或兩者。又,可以不進行作為遮蔽層形成步驟之S3和S5中的一者。又,在製造有機光致發光元件之情況下,可以不進行電極準備步驟S1和電極形成步驟S7。在本發明之製造方法中,需要以使遮蔽層形成步驟S3中所使用之材料和發光層形成步驟S4中所使用之材料滿足上述條件(a)及(b)的方式,或者以使發光層形成步驟S4中所使用之材料和遮蔽層形成步驟S5中所使用之材料滿足上述條件(a)及(b)的方式選擇材料而形成層。
在以下中,對除了有機電致發光元件的各構件及發光層以外的各層進行說明。
基材: 在一些實施形態中,本發明的有機電致發光元件被基材保持,該基材並無特別限定,只要使用通常在有機電致發光元件中通常使用之、例如由玻璃、透明塑膠、石英及矽形成之任一材料即可。
陽極: 在一些實施形態中,有機電致發光裝置的陽極由金屬、合金、導電性化合物或該等組合製造。在一些實施形態中,前述金屬、合金或導電性化合物具有高的功函數(4eV以上)。在一些實施形態中,前述金屬為Au。在一些實施形態中,導電性的透明材料可以從CuI、氧化銦錫(ITO)、SnO 2及ZnO進行選擇。在一些實施形態中,使用IDIXO(In 2O 3-ZnO)等能夠形成透明的導電膜之非晶材料。在一些實施形態中,前述陽極為薄膜。在一些實施形態中,前述薄膜藉由蒸鍍或濺鍍來製作。在一些實施形態中,藉由光微影方法對前述薄膜進行圖案化。在一些實施形態中,在圖案不需要高精度(例如,約100μm以上)的情況下,該圖案可以使用較佳形狀的遮罩對電極材料進行蒸鍍或濺鍍而形成。在一些實施形態中,在能夠塗佈有機導電性化合物等塗佈材料時,可以使用印刷法或塗佈法等濕膜形成方法。在一些實施形態中,在輻射光穿過陽極時,陽極具有超過10%的透射率,該陽極每單位面積具有幾百歐姆以下的片電阻。在一些實施形態中,陽極的厚度為10~1,000nm。在一些實施形態中,陽極的厚度為10~200nm。在一些實施形態中,陽極的厚度依據所使用之材料而發生變動。
陰極: 在一些實施形態中,前述陰極由具有低的功函數之金屬(4eV以下)(稱為電子注入金屬)、合金、導電性化合物或其組合等電極材料製作。在一些實施形態中,前述電極材料可以從鈉、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(Al 2O 3)混合物、銦、鋰-鋁混合物及稀土元素進行選擇。在一些實施形態中,可以使用電子注入金屬與具有高於電子注入金屬的功函數之穩定的金屬亦即第2金屬的混合物。在一些實施形態中,前述混合物可以從鎂-銀混合物、鎂-鋁混合物、鎂-銦混合物、鋁-氧化鋁(Al 2O 3)混合物、鋰-鋁混合物及鋁進行選擇。在一些實施形態中,前述混合物提高電子注入特性及對氧化之耐性。在一些實施形態中,陰極藉由蒸鍍或濺鍍將電極材料形成為薄膜來製造。在一些實施形態中,前述陰極每單位面積具有幾百歐姆以下的片電阻。在一些實施形態中,前述陰極的厚度為10nm~5μm。在一些實施形態中,前述陰極的厚度為50~200nm。在一些實施形態中,有機電致發光元件的陽極及陰極中的任一個為透明或半透明,以使輻射光透射。在一些實施形態中,透明或半透明的電致發光元件提高光輻射亮度。 在一些實施形態中,藉由由針對前述陽極所述之導電性的透明的材料形成前述陰極來形成透明或半透明的陰極。在一些實施形態中,元件包含陽極和陰極,但是均為透明或半透明。
注入層: 注入層為電極與有機層之間的層。在一些實施形態中,前述注入層減少驅動電壓,並且增強光輻射亮度。在一些實施形態中,前述注入層包括空穴注入層和電子注入層。前述注入層能夠配置於陽極與發光層或空穴傳輸層之間以及陰極與發光層或電子傳輸層之間。在一些實施形態中,存在注入層。在一些實施形態中,不存在注入層。 在以下,舉出能夠用作空穴注入材料之較佳化合物例。
[化學式25]
Figure 02_image108
接著,舉出能夠用作電子注入材料之較佳化合物例。 [化學式26]
Figure 02_image110
障壁層: 障壁層為能夠阻止存在於發光層中之電荷(電子或空穴)和/或激子向發光層的外側擴散之層。在一些實施形態中,電子障壁層存在於發光層與空穴傳輸層之間以阻止電子穿過發光層而到達空穴傳輸層。在一些實施形態中,空穴障壁層存在於發光層與電子傳輸層之間以阻止空穴穿過發光層而到達電子傳輸層。在一些實施形態中,障壁層阻止激子向發光層的外側擴散。在一些實施形態中,電子障壁層及空穴障壁層構成激子障壁層。本說明書中所使用之術語“電子障壁層”或“激子障壁層”包括具有電子障壁層的功能及激子障壁層的功能這兩者之層。
空穴障壁層: 空穴障壁層作為電子傳輸層而發揮作用。在一些實施形態中,在電子的傳輸期間,空穴障壁層阻止空穴到達電子傳輸層。在一些實施形態中,空穴障壁層提高發光層中之電子與空穴的再鍵結的機率。用於空穴障壁層中之材料可以為與針對電子傳輸層所述者相同的材料。 在空穴障壁層與發光層相鄰時,空穴障壁層包含三重態調整化合物為較佳。 在以下,舉出能夠用於空穴障壁層中之較佳化合物例。
[化學式27]
Figure 02_image112
[化學式28]
Figure 02_image114
電子障壁層: 電子障壁層傳輸空穴。在一些實施形態中,在空穴的傳輸期間,電子障壁層阻止電子到達空穴傳輸層。在一些實施形態中,電子障壁層提高發光層中之電子與空穴的再鍵結的機率。用於電子障壁層中之材料可以為與針對空穴傳輸層所述者相同的材料。 在電子障壁層與發光層相鄰時,電子障壁層包含三重態調整化合物為較佳。 在以下,舉出能夠用作電子障壁材料之除了三重態調整化合物以外的較佳化合物的具體例。
[化學式29]
Figure 02_image116
激子障壁層: 激子障壁層阻止藉由發光層中之空穴與電子的再鍵結而產生之激子擴散至電子傳輸層。在一些實施形態中,激子障壁層能夠有效地限制(confinement)發光層中之激子。在一些實施形態中,提高裝置的光輻射效率。在一些實施形態中,激子障壁層在陽極側和陰極側中的任一側與發光層相鄰及與其兩側的發光層相鄰。在一些實施形態中,在激子障壁層存在於陽極側時,該層可以存在於空穴傳輸層與發光層之間並與該發光層相鄰。在一些實施形態中,在激子障壁層存在於陰極側時,該層可以存在於發光層與陰極之間並與該發光層相鄰。在一些實施形態中,空穴注入層、電子障壁層或相同的層存在於陽極與和陽極側的發光層相鄰之激子障壁層之間。在一些實施形態中,空穴注入層、電子障壁層、空穴障壁層或相同的層存在於陰極與和陰極側的發光層相鄰之激子障壁層之間。在一些實施形態中,激子障壁層包含激發單重態能量和激發三重態能量,其至少一個分別高於發光材料的激發單重態能量和激發三重態能量。 在激子障壁層與發光層相鄰時,激子障壁層包含三重態調整化合物為較佳。
空穴傳輸層: 空穴傳輸層包含空穴傳輸材料。在一些實施形態中,空穴傳輸層為單層。在一些實施形態中,空穴傳輸層具有複數個層。 在一些實施形態中,空穴傳輸材料具有空穴的注入或傳輸特性及電子的障壁特性中的一個特性。在一些實施形態中,空穴傳輸材料為有機材料。在一些實施形態中,空穴傳輸材料為無機材料。作為本發明中能夠使用之公知的空穴傳輸材料的例,並無限定,但是可以舉出三唑衍生物、㗁二唑誘導劑、咪唑衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、聚芳基烷烴誘導劑、吡唑啉衍生物、吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、烯丙胺衍生物、胺基取代查耳酮衍生物、㗁唑衍生物、苯乙烯基蒽誘導劑、茀酮衍生物、腙衍生物、茋衍生物、矽氮烷衍生物、苯胺共聚物及導電性高分子寡聚物(尤其噻吩寡聚物)或其組合。在一些實施形態中,空穴傳輸材料可以從卟啉化合物、芳香族三級胺化合物及苯乙烯胺化合物進行選擇。在一些實施形態中,空穴傳輸材料為芳香族三級胺化合物。在以下,舉出能夠用作空穴傳輸材料之較佳化合物的具體例。
[化學式30]
Figure 02_image118
[化學式31]
Figure 02_image120
[化學式32]
Figure 02_image122
電子傳輸層: 電子傳輸層包含電子傳輸材料。在一些實施形態中,電子傳輸層為單層。在一些實施形態中,電子傳輸層具有複數個層。 在一些實施形態中,電子傳輸材料只要具有將從陰極注入之電子傳輸至發光層之功能即可。在一些實施形態中,電子傳輸材料還作為空穴障壁材料而發揮作用。作為本發明中能夠使用之電子傳輸層的例,並無限定,但是可以舉出硝基取代茀衍生物、二苯醌衍生物、二氧化噻喃衍生物、碳二亞胺、亞茀基甲烷(fluorenylidene methane)衍生物、蒽醌基二甲烷、蒽酮衍生物、㗁二唑衍生物、唑衍生物、𠯤衍生物或者其組合或其聚合物。在一些實施形態中,電子傳輸材料為噻二唑誘導劑或喹㗁啉衍生物。在一些實施形態中,電子傳輸材料為聚合物材料。在以下,舉出能夠用作電子傳輸材料之較佳化合物的具體例。
[化學式33]
Figure 02_image124
[化學式34]
Figure 02_image126
[化學式35]
Figure 02_image128
[化學式36]
Figure 02_image130
進而,舉出作為能夠添加到各有機層中的材料的較佳化合物例。例如,可以考慮作為穩定化材料進行添加等。
[化學式37]
Figure 02_image132
具體地例示出能夠用於有機電致發光元件中之較佳材料,但是能夠用於本發明中之材料不被以下的示例性化合物做限定性地解釋。又,即使為作為具有特定功能之材料例示出之化合物,亦能夠轉用為具有其他功能之材料。
裝置: 在一些實施形態中,發光層併入裝置中。例如,裝置包括OLED閥、OLED燈、電視用顯示器、電腦用監視器、移動電話及平板,但是並不限定於該等。 在一些實施形態中,電子裝置包括OLED,該OLED具有包括陽極、陰極及該陽極與該陰極之間的發光層之至少一個有機層。 在一些實施形態中,本說明書中所記載的結構物能夠併入OLED或光電子裝置等各種感光性或光活化裝置中。在一些實施形態中,前述結構物能夠用於促進裝置內的電荷轉移或能量轉移和/或用作空穴傳輸材料。作為前述裝置,例如可以舉出有機發光二極體(OLED)、有機積體電路(OIC)、有機場效電晶體(O-FET)、有機薄膜電晶體(O-TFT)、有機發光電晶體(O-LET)、有機太陽能電池(O-SC)、有機光學檢測裝置、有機感光器、有機場淬滅(field-quench)裝置(O-FQD)、發光電化學電池(LEC)或有機雷射二極體(O-laser)。
閥或燈: 在一些實施形態中,電子裝置包括OLED,該OLED具有包括陽極、陰極、該陽極與該陰極之間的發光層之至少一個有機層。 在一些實施形態中,裝置包括不同顏色之OLED。在一些實施形態中,裝置包括包含OLED的組合之陣列。在一些實施形態中,OLED的前述組合為三種顏色的組合(例如,RGB)。在一些實施形態中,OLED的前述組合為既不是紅色亦不是綠色亦不是藍色的顏色(例如,橙色及黃綠色)的組合。在一些實施形態中,OLED的前述組合為兩種顏色、四種顏色或其以上的顏色的組合。 在一些實施形態中,裝置為OLED燈,該OLED燈具備: 電路板,具備具有安裝面之第1面和與第1面相對的第2面,並且劃分至少一個開口部; 至少一個OLED,其為前述安裝面上的至少一個OLED,該至少一個OLED包括包含陽極、陰極及該陽極與該陰極之間的發光層之至少一個有機層且具有發光結構; 電路板用殼體;及 至少一個連接器,配置於前述殼體的端部,並且前述殼體及前述連接器劃分適合安裝於照明設備上之封裝。 在一些實施形態中,前述OLED燈具有複數個OLED,該複數個OLED安裝於電路板上以使光向複數個方向輻射。在一些實施形態中,向第1方向發射之一部分的光偏振而向第2方向輻射。在一些實施形態中,使用反射器將向第1方向發射之光偏振。
顯示器或屏幕: 在一些實施形態中,本發明的發光層能夠用於屏幕或顯示器中。在一些實施形態中,本發明之化合物並無限定,但是使用真空蒸發、沉積、蒸鍍或化學蒸鍍(CVD)等步驟沉積於基材上。在一些實施形態中,前述基材為用於提供具有獨特縱橫比的像素之兩面蝕刻中的照相板結構。前述屏幕(並且,亦稱為遮罩)可以用於OLED顯示器的製造步驟中。藉由設計相對應之原圖圖案,能夠在垂直方向上配置像素之間的非常陡峭的窄連接桿以及在水平方向上配置大範圍的傾斜開口部。藉此,能夠在優化TFT背板上的化學蒸鍍的同時,構成高解析度顯示器所需之像素的精細的圖案。 藉由像素的內部圖案化,能夠在水平方向及垂直方向上構成各種縱橫比的三維像素開口部。進而,像素區域中的被圖像化之“條紋”或半色調圓的使用保護特定區域中之蝕刻,直至將該等特定圖案底切並從基材移除。此時,所有像素區域以相同的蝕刻速度進行處理,但是其深度依據半色調圖案而發生變化。藉由變更半色調圖案的尺寸及間隔,能夠進行像素內的保護率各種不同之蝕刻,能夠進行形成陡峭的垂直傾斜時所需的局部深度蝕刻。 蒸鍍遮罩用較佳材料為因鋼。因鋼為在鋼廠冷軋成長的薄型片狀之金屬合金。因鋼無法作為鎳遮罩電沉積到旋轉心軸上。用於在蒸鍍用遮罩內形成開口區域的適當且低成本的方法為基於濕式化學蝕刻之方法。 在一些實施形態中,屏幕或顯示圖案為基材上的像素矩陣。在一些實施形態中,屏幕或顯示圖案使用微影(例如,光微影及電子束微影)進行加工。在一些實施形態中,屏幕或顯示圖案使用濕式化學蝕刻進行加工。在又一實施形態中,屏幕或顯示圖案使用電漿蝕刻進行加工。
裝置之製造方法: 關於OLED顯示器,通常形成大型母板,接著以單元面板單位切割該母板來製造。通常,母板上的各單元面板藉由如下形成:在基底基材上形成具有活性層和源極/汲極電極之薄膜電晶體(TFT),在前述TFT上塗佈平坦化膜以依序經時形成像素電極、發光層、對電極及封裝層,並從前述母板進行切割。 關於OLED顯示器,通常形成大型母板,接著以單元面板單位切割該母板來製造。通常,母板上的各單元面板藉由如下形成:在基底基材上形成具有活性層和源極/汲極電極之薄膜電晶體(TFT),在前述TFT上塗佈平坦化膜以依序經時形成像素電極、發光層、對電極及封裝層,並從前述母板進行切割。
在本發明的其他態樣中,提供一種有機發光二極體(OLED)顯示器之製造方法,該方法包括: 在母板的基底基材上形成障壁層之步驟; 在前述障壁層上以單元面板單位形成複數個顯示單元之步驟; 在前述單元面板的顯示單元的各自上形成封裝層之步驟;及 在前述單元面板之間的界面部上塗佈有機薄膜之步驟。 在一些實施形態中,障壁層例如為由SiNx形成之無機薄膜,障壁層的端部被由聚醯亞胺或丙烯酸形成之有機薄膜被覆。在一些實施形態中,有機薄膜輔助母板以單元面板單位被軟切。 在一些實施形態中,薄膜電晶體(TFT)層具有發光層、閘電極及源極/汲極電極。複數個顯示單元的各自可以具有薄膜電晶體(TFT)層、形成於TFT層上之平坦化膜及形成於平坦化膜上之發光單元,塗佈於前述界面部上之有機薄膜由與前述平坦化膜的材料相同的材料形成,並且與前述平坦化膜的形成同時形成。在一些實施形態中,前述發光單元藉由鈍化層、它們之間的平坦化膜及被覆並保護發光單元之封裝層與TFT層連接。在前述製造方法的一些實施形態中,前述有機薄膜不與顯示單元連接,亦不與封裝層連接。
前述有機薄膜和平坦化膜的各自可以包含聚醯亞胺及丙烯酸中的任一個。在一些實施形態中,前述障壁層可以為無機薄膜。在一些實施形態中,前述基底基材可以由聚醯亞胺形成。前述方法還可以包括在由聚醯亞胺形成之基底基材的一個表面上形成障壁層之前,在該基底基材的另一個表面上安裝由玻璃材料形成之載子基材之步驟和在沿界面部切割之前,從基底基材分離前述載子基材之步驟。在一些實施形態中,前述OLED顯示器為柔性顯示器。 在一些實施形態中,前述鈍化層為配置於TFT層上以被覆TFT層之有機薄膜。在一些實施形態中,前述平坦化膜為形成於鈍化層上之有機薄膜。在一些實施形態中,與形成於障壁層的端部之有機薄膜相同地,前述平坦化膜由聚醯亞胺或丙烯酸形成。在一些實施形態中,在製造OLED顯示器時,前述平坦化膜及有機薄膜同時形成。在一些實施形態中,前述有機薄膜可以形成於障壁層的端部,藉此,該有機薄膜的一部分直接與基底基材接觸,而該有機薄膜的其餘部分在包圍障壁層的端部的同時,與障壁層接觸。
在一些實施形態中,前述發光層具有像素電極、對電極及配置於該像素電極與該對電極之間的有機發光層。在一些實施形態中,前述像素電極與TFT層的源極/汲極電極連接。 在一些實施形態中,在通過TFT層而向像素電極施加電壓時,在像素電極與對電極之間形成適當的電壓,藉此有機發光層輻射光,從而形成圖像。以下,將具有TFT層和發光單元之圖像形成單元稱為顯示單元。 在一些實施形態中,被覆顯示單元並防止外部的水分的滲透之封裝層可以形成為有機薄膜和無機薄膜交替積層而成之薄膜狀封裝結構。在一些實施形態中,前述封裝層具有複數個薄膜積層而成之薄膜狀封裝結構。在一些實施形態中,塗佈於界面部上之有機薄膜與複數個顯示單元的各自隔開間隔而配置。在一些實施形態中,前述有機薄膜以如下態樣形成:一部分的有機薄膜直接與基底基材接觸,而有機薄膜的其餘部分在包圍障壁層的端部的同時,與障壁層接觸。
在一實施形態中,OLED顯示器為柔性,並且使用由聚醯亞胺形成之柔軟的基底基材。在一些實施形態中,前述基底基材形成於由玻璃材料形成之載子基材上,接著分離該載子基材。 在一些實施形態中,障壁層形成於載子基材的相反的一側的基底基材的表面上。在一實施形態中,依據各單元面板的尺寸對前述障壁層進行圖案化。例如,在母板的所有表面上形成基底基材的同時,依據各單元面板的尺寸形成障壁層,藉此在單元面板的障壁層之間的界面部上形成凹槽。各單元面板能夠沿前述凹槽切割。
在一些實施形態中,前述製造方法還包括沿界面部切割之步驟,其中,凹槽形成於障壁層上,至少一部分的有機薄膜形成於凹槽中,該凹槽不會穿透到基底基材中。在一些實施形態中,形成各單元面板的TFT層,作為無機薄膜之鈍化層和作為有機薄膜之平坦化膜配置於TFT層上以被覆TFT層。例如,在形成聚醯亞胺或丙烯酸製的平坦化膜的同時,界面部的凹槽例如被聚醯亞胺或丙烯酸製的有機薄膜被覆。這防止如下:在各單元面板在界面部上沿凹槽切割時,由於將所產生之衝擊吸收到有機薄膜而產生龜裂。亦即,在所有障壁層由於沒有有機薄膜而完全暴露之情況下,在各單元面板在界面部上沿凹槽切割時,所產生之衝擊被傳遞到障壁層,藉此產生龜裂之風險增加。然而,在一實施形態中,障壁層之間的界面部的凹槽被有機薄膜被覆以吸收在沒有有機薄膜的情況下能夠傳遞到障壁層之衝擊,因此可以軟切各單元面板以防止在障壁層中產生龜裂。在一實施形態中,被覆界面部的凹槽之有機薄膜及平坦化膜彼此隔開間隔而配置。例如,在有機薄膜及平坦化膜彼此連接為一個層之情況下,外部的水分有可能通過平坦化膜和有機薄膜的殘留部分而浸入到顯示單元中,因此有機薄膜及平坦化膜彼此隔開間隔而配置,以使有機薄膜與顯示單元隔開間隔而配置。
在一些實施形態中,顯示單元藉由發光單元的形成而形成,封裝層配置於顯示單元上以被覆顯示單元。藉此,在完全製造母板之後,從基底基材分離承載基底基材之載子基材。在一些實施形態中,若向載子基材輻射雷射光束,則載子基材由於載子基材與基底基材之間的熱膨脹係數的不同而從基底基材分離。 在一些實施形態中,母板以單元面板單位切割。在一些實施形態中,母板使用切割器沿單元面板之間的界面部切割。在一些實施形態中,母板所沿著切割之界面部的凹槽被有機薄膜被覆,因此在切割期間,該有機薄膜吸收衝擊。在一些實施形態中,在切割期間,能夠防止在障壁層中產生龜裂。 在一些實施形態中,前述方法減少產品的不良率並穩定其品質。 其他態樣為OLED顯示器,該OLED顯示器具有形成於基底基材上之障壁層、形成於障壁層上之顯示單元、形成於顯示單元上之封裝層及塗佈於障壁層的端部之有機薄膜。
(發光組成物之設計方法) 在本發明中,還提供一種設計發光壽命長且穩定性優異之發光組成物之方法。 本發明的發光組成物之設計方法包括下述步驟1~3。 [步驟1]對組成物的發光效率和壽命進行評價,該組成物包含第1有機化合物、作為延遲螢光材料之第2有機化合物及三重態調整化合物,並且滿足下述條件(a)及(b), [步驟2]進行至少1次對組成物的發光效率和壽命進行評價的步驟,該組成物在滿足下述條件(a)及(b)之範圍內代替第1有機化合物、作為延遲螢光材料之第2有機化合物及三重態調整化合物中的至少一個, [步驟3]顯示評價結果。 條件(a)  E S1(1)>E S1(Q)>E S1(2) 條件(b)  E T1(1)>E T1(2)>E T1(Q)
又,本發明還提供一種包括下述步驟1~3之設計方法作為包含第1有機化合物、作為延遲螢光材料之第2有機化合物、第3有機化合物及三重態調整化合物之發光組成物之設計方法。 [步驟1]對組成物的發光效率和壽命進行評價,該組成物包含第1有機化合物、作為延遲螢光材料之第2有機化合物、第3有機化合物及三重態調整化合物,並且滿足下述條件(a1)及(b1), [步驟2]進行至少1次對組成物的發光效率和壽命進行評價的步驟,該組成物在滿足下述條件(a1)及(b1)之範圍內代替第1有機化合物、作為延遲螢光材料之第2有機化合物、第3有機化合物及三重態調整化合物中的至少一個, [步驟3]顯示評價結果。 發光組成物之設計方法包括各步驟。 條件(a1) E S1(1)>E S1(Q)>E S1(2)>E S1(3) 條件(b1) E T1(1)>E T1(2)>E T1(3)>E T1(Q)
關於發光效率和壽命的評價,可以實際上使發光組成物發光來進行評價,亦可以藉由計算來進行評價。又,亦可以實際上使發光組成物發光,並且使用計算法來進行評價。關於評價,以實用性高為指標從綜合觀點進行為較佳。在本發明的發光組成物之設計方法中,需要在滿足條件(a)和條件(b)之範圍內或滿足條件(a1)和條件(b1)之範圍內選擇第1有機化合物、第2有機化合物、作為任意成分之第3有機化合物及三重態調整化合物並取代。又,第2有機化合物需要從延遲螢光材料進行選擇並取代。關於步驟2中之化合物的取代,取代為獲得更優異之評價之可能性高的化合物為較佳。關於步驟2,例如可以進行10次以上、100次以上、1000次以上、10000次以上。在步驟2中,亦可以評價除了發光效率和壽命以外的性能等。在步驟3中,可以直接顯示評價結果,亦可以在按評價結果高的順序排列或者依據評價結果進行還考慮了另一個觀點之再評價的基礎上,顯示其結果。此時,可以顯示改變在步驟2中評價之每個性能的比重之後進行再評價之結果。例如,在最重視壽命之情況下,可以顯示增加壽命的比重之後進行再評價之結果。再者,在步驟3中所述之顯示為還包括顯示器上的畫面顯示或印刷之概念,並且表示以由人或機械能夠識別之狀態顯示。因此,為了輸入至另一個程式中,將本發明之設計方法的結果作為電子資訊進行發送亦包括在顯示中。
(程式) 本發明的程式為用於實施本發明的組成物之設計方法的程式。程式能夠儲存於記錄介質中,並且亦能夠藉由電子機構進行收發。 本發明的程式例如具有如下步驟:從蓄積了複數個化合物的最低激發單重態能量和最低激發三重態能量之資料庫中,以滿足條件(a)及條件(b)的方式選擇第1有機化合物、作為延遲螢光材料之第2有機化合物及三重態調整化合物。該步驟可以為如下步驟:從蓄積了複數個化合物的最低激發單重態能量和最低激發三重態能量之資料庫中,以滿足條件(a1)及條件(b1)的方式選擇第1有機化合物、作為延遲螢光材料之第2有機化合物、第3有機化合物及三重態調整化合物。 本發明的程式可以具有藉由計算來評價包含所選擇之化合物之組成物的發光效率和壽命之步驟。或者,本發明的程式可以具有輸入實際測量包含所選擇之化合物之組成物的發光效率和壽命之結果並進行評價之步驟。或者,本發明的程式可以具有利用蓄積了實際測量組合各種化合物而獲得之組成物的發光效率和壽命之結果之資料庫來評價包含所選擇之化合物之組成物的發光效率和壽命之步驟。 本發明的程式可以具有依據所評價之發光效率和壽命的結果,並依據特定的判定式來選擇優異之化合物的組合之步驟。又,本發明的程式可以具備直至獲得某個期待值以上的結果為止反覆進行化合物的選擇和包含所選擇之化合物之組成物的評價之功能。或者,本發明的程式可以具有顯示所評價之發光效率和壽命的結果之步驟或按優異之順序顯示之步驟。
參照圖3對本發明的程式的處理步驟的例進行說明。在較佳程式的一態樣中,首先假設一個以上的以滿足條件(a)及條件(b)的方式包含第1有機化合物、第2有機化合物及三重態調整化合物之組成物(S1),並對其各組成物評價發光效率和壽命(S2)。之後,在還想進一步對其他組成物進行判定的情況下,假設一個以上的將第1有機化合物、第2有機化合物及三重態調整化合物中的至少一個以上的化合物取代為其他化合物以滿足條件(a)及條件(b)之組成物(S4),對各組成物評價發光效率和壽命(S2)。在沒有進一步對其他組成物進行判定的情況下,顯示評價結果(S5),並結束。 在對包含第1有機化合物、第2有機化合物、第3有機化合物及三重態調整化合物之組成物進行評價之情況下,在S1中,假設一個以上的以滿足條件(a1)及條件(b1)的方式包含第1有機化合物、第2有機化合物、第3有機化合物及三重態調整化合物之組成物。又,在S4中,假設一個以上的將第1有機化合物、第2有機化合物、第3有機化合物及三重態調整化合物中的至少一個以上的化合物取代為其他化合物以滿足條件(a1)及條件(b1)之組成物。其他與圖3相同。 關於該等程式,能夠由本領域技術人員適當進行自明的改變。 [實施例]
在以下,舉出實施例對本發明的特徵進一步進行具體說明。關於以下所示之材料、處理內容、處理步驟等,只要不脫離本發明的主旨,則能夠適當變更。因此,本發明的範圍不應被以下所示之具體例做限定性地解釋。再者,關於發光特性的評價,使用源表(TEKTRONIX, INC.製:2400系列)、半導體參數・分析器(Agilent Technologies Japan,Ltd.製:E5273A)、光功率計測定裝置(Newport Corporation製:1930C)、光學光譜儀(Ocean Photonics.製:USB2000)、分光輻射計(TOPCON CORPORATION,製:SR-3)及條紋照相(Hamamatsu Photonics K.K.製C4334型)進行。又,以下的實施例和比較例中所使用之化合物的最低激發單重態能量E S1和最低激發三重態能量E T1如以下表所示。 [表1]
E S1(eV) E T1(eV)
第1有機化合物 化合物H1 3.54 3.06
第2有機化合物 化合物T13 2.78 2.66
第3有機化合物 化合物E1 2.72 2.59
三重態調整化合物 化合物Z1 2.90 2.13
比較化合物 SF3TRZ 3.52 2.81
(實施例1) 藉由真空蒸鍍法,在形成有由膜厚100nm的氧化銦錫(ITO)組成之陽極之玻璃基材上,以真空度1×10 -6Pa積層了各薄膜。首先,在ITO上形成10nm厚度的HATCN,在其上形成30nm厚度的NPD,進而在其上形成10nm厚度的TrisPCz。接著,將化合物H1形成為5nm厚度,從而形成了電子障壁層。進而,將化合物H1(70重量%)及化合物T13(30重量%)從不同之蒸鍍源進行共蒸鍍,從而形成了30nm厚度的發光層。接著,將Z1形成為10nm厚度的空穴障壁層。接著,將SF3TRZ和Liq從不同之蒸鍍源進行共蒸鍍,從而形成為30nm厚度的電子傳輸層。此時,SF3TRZ:Liq(重量比)設為7:3。進而,將Liq形成為2nm厚度,接著將鋁(Al)蒸鍍為100nm厚度,從而形成了陰極。藉此,製作了實施例1的有機電致發光元件。
(比較例1) 僅變更在空穴障壁層中使用SF3TRZ來代替化合物Z1之這一點,並實施實施例1之製造方法,從而製作了比較例1的有機電致發光元件。
(實施例2) 僅變更在電子障壁層中使用化合物Z1來代替化合物H1之這一點,並實施比較例1之製造方法,從而製作了實施例2的有機電致發光元件。
(評價) 在與所製造之各有機電致發光元件通電時,觀察到來自於第2有機化合物T13之延遲螢光的輻射(均為極大發光波長485nm)。3個有機電致發光元件的外部量子效率為同等水準。測定以2mA/cm 2持續通電直至發光強度成為通電開始時的95%為止的時間(LT95),並將比較例1的元件的LT95設為1時的相對值示於表2中。如表2所示,確認到在空穴障壁層中使用三重態調整化合物(化合物Z1)之實施例1的元件和在電子障壁層中使用三重態調整化合物(化合物Z1)之實施例2的元件與在該等障壁層中沒有使用滿足本發明的條件之三重態調整化合物之比較例1的元件相比,壽命變長46%。
[表2]
電子障壁層 發光層 空穴障壁層 LT95 (相對值)
第1有機化合物 第2有機化合物
實施例1 化合物H1 化合物H1 化合物T13 化合物Z1 1.46
實施例2 化合物Z1 化合物H1 化合物T13 SF3TRZ 1.46
比較例1 化合物H1 化合物H1 化合物T13 SF3TRZ 1
(實施例3) 僅變更由化合物H1(第1有機化合物:69.5重量%)、化合物T13(第2有機化合物:30.0重量%)、化合物E1(第3有機化合物:0.5重量%)形成發光層之這一點,並實施實施例1之製造方法,從而製作了實施例3的有機電致發光元件。
(比較例2) 僅變更在空穴障壁層中使用SF3TRZ來代替化合物Z1之這一點,並實施實施例3之製造方法,從而製作了比較例2的有機電致發光元件。
(評價) 在與所製造之實施例3和比較例2的各有機電致發光元件通電時,觀察到來自於第3有機化合物E1之延遲螢光的輻射(均為極大發光波長472nm)。在測定外部量子效率時,如表3所示,實施例3的元件實現了超過20%之高外部量子效率。又,測定以2mA/cm 2持續通電直至發光強度成為通電開始時的95%為止的時間(LT95),並將比較例2的元件的LT95設為1時的相對值示於表3中。如表3所示,確認到在空穴障壁層中使用三重態調整化合物(化合物Z1)之實施例3的元件與在空穴障壁層中沒有使用滿足本發明的條件之三重態調整化合物之比較例2的元件相比,壽命變長4倍。 [表3]
電子障壁層 發光層 空穴障壁層 EQE (%) LT95 (相對值)
第1有機化合物 第2有機化合物 第3有機化合物
實施例3 化合物H1 化合物H1 化合物T13 化合物E1 化合物Z1 20.4 4
比較例2 化合物H1 化合物H1 化合物T13 化合物E1 SF3TRZ 16.9 1
[化學式38]
Figure 02_image134
Figure 02_image136
[產業上之可利用性]
依據本發明,能夠提供壽命長且穩定的有機發光元件。因此,本發明的產業上之可利用性高。
1:玻璃基板 2:陽極 3:空穴注入層 4:空穴傳輸層 5:電子障壁層 6:發光層 7:空穴障壁層 8:空穴傳輸層 9:陰極
圖1係表示有機電致發光元件的層結構例之概略剖視圖。 圖2係表示用於實施有機發光元件之製造方法的步驟之流程圖。 圖3係表示程式的處理步驟的例之流程圖。
1:玻璃基板
2:陽極
3:空穴注入層
4:空穴傳輸層
5:電子障壁層
6:發光層
7:空穴障壁層
8:空穴傳輸層
9:陰極

Claims (14)

  1. 一種有機發光元件,其係具有:發光層,包含第1有機化合物和第2有機化合物;及障壁層,與該發光層相鄰且包含三重態調整化合物,其中 前述第2有機化合物為延遲螢光材料, 前述第1有機化合物、第2有機化合物及前述三重態調整化合物滿足下述條件(a)及(b), 條件(a)  E S1(1)>E S1(Q)>E S1(2), 條件(b)  E T1(1)>E T1(2)>E T1(Q), 在上式中, E S1(1)表示前述第1有機化合物的最低激發單重態能量, E S1(2)表示前述第2有機化合物的最低激發單重態能量, E S1(Q)表示前述三重態調整化合物的最低激發單重態能量, E T1(1)表示前述第1有機化合物的77K的最低激發三重態能量, E T1(2)表示前述第2有機化合物的77K的最低激發三重態能量, E T1(Q)表示前述三重態調整化合物的77K的最低激發三重態能量。
  2. 如請求項1所述之有機發光元件,其中 前述發光層進一步包含第3有機化合物,並且滿足下述條件(a1)及(b1), 條件(a1) E S1(1)>E S1(Q)>E S1(2)>E S1(3), 條件(b1) E T1(1)>E T1(2)>E T1(3)>E T1(Q), 在上式中, E S1(1)表示前述第1有機化合物的最低激發單重態能量, E S1(2)表示前述第2有機化合物的最低激發單重態能量, E S1(3)表示前述第3有機化合物的最低激發單重態能量, E S1(Q)表示前述三重態調整化合物的最低激發單重態能量, E T1(1)表示前述第1有機化合物的77K的最低激發三重態能量, E T1(2)表示前述第2有機化合物的77K的最低激發三重態能量, E T1(3)表示前述第3有機化合物的77K的最低激發三重態能量, E T1(Q)表示前述三重態調整化合物的77K的最低激發三重態能量。
  3. 如請求項1或請求項2所述之有機發光元件,其中 前述障壁層中之前述三重態調整化合物的濃度大於50%。
  4. 如請求項1或請求項2所述之有機發光元件,其中 前述三重態調整化合物具有下述通式(15)所表示之結構, [化學式1] 通式(15)
    Figure 03_image001
    在通式(15)中,R a及R b分別獨立地表示經取代或未經取代的芳基,R c及R d分別獨立地表示氫原子、氘原子、經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的烷氧基、經取代或未經取代的芳基、經取代或未經取代的芳氧基、經取代或未經取代的胺基、鹵素原子、氰基或者經取代或未經取代的甲矽烷基。
  5. 如請求項1或請求項2所述之有機發光元件,其中 在陽極與陰極之間具有前述發光層,前述障壁層為形成於前述陽極與前述發光層之間之電子障壁層。
  6. 如請求項1或請求項2所述之有機發光元件,其中 在陽極與陰極之間具有前述發光層,前述障壁層為形成於前述陰極與前述發光層之間之空穴障壁層。
  7. 如請求項1或請求項2所述之有機發光元件,其中 前述第2有機化合物的最低激發單重態與77K的最低激發三重態的能量之差ΔE st為0.3eV以下。
  8. 如請求項2所述之有機發光元件,其中 前述發光層包含最低激發單重態與77K的最低激發三重態的能量之差ΔE st為0.3eV以下之第3有機化合物。
  9. 如請求項1或請求項2所述之有機發光元件,其中 前述發光層僅由化合物構成,該化合物由選自包括碳原子、氫原子、氘原子、氮原子、硼原子、氧原子及硫原子之群組中的原子組成。
  10. 如請求項1或請求項2所述之有機發光元件,其中 前述第1有機化合物、前述第2有機化合物及前述三重態調整化合物分別獨立地為由選自包括碳原子、氫原子、氘原子及氮原子之群組中的原子組成之化合物。
  11. 如請求項1或請求項2所述之有機發光元件,其中 前述三重態調整化合物為僅由碳原子及氫原子構成之化合物。
  12. 如請求項1或請求項2所述之有機發光元件,其中 前述第2有機化合物包含氰基苯結構。
  13. 一種有機發光元件之製造方法,其係包括: 形成包含第1有機化合物和作為延遲螢光材料之第2有機化合物之發光層,並且以與該發光層相鄰的方式形成包含三重態調整化合物之障壁層之步驟,或者 形成包含三重態調整化合物之障壁層,並且以與該障壁層相鄰的方式形成包含第1有機化合物和作為延遲螢光材料之第2有機化合物之發光層之步驟, 前述第1有機化合物、第2有機化合物及前述三重態調整化合物滿足下述條件(a)及(b), 條件(a)  E S1(1)>E S1(Q)>E S1(2), 條件(b)  E T1(1)>E T1(2)>E T1(Q), 在上式中, E S1(1)表示前述第1有機化合物的最低激發單重態能量, E S1(2)表示前述第2有機化合物的最低激發單重態能量, E S1(Q)表示前述三重態調整化合物的最低激發單重態能量, E T1(1)表示前述第1有機化合物的77K的最低激發三重態能量, E T1(2)表示前述第2有機化合物的77K的最低激發三重態能量, E T1(Q)表示前述三重態調整化合物的77K的最低激發三重態能量。
  14. 如請求項13所述之有機發光元件之製造方法,其中 前述發光層進一步包含第3有機化合物,並且滿足下述條件(a1)及(b1), 條件(a1) E S1(1)>E S1(Q)>E S1(2)>E S1(3), 條件(b1) E T1(1)>E T1(2)>E T1(3)>E T1(Q), 在上式中, E S1(1)表示前述第1有機化合物的最低激發單重態能量, E S1(2)表示前述第2有機化合物的最低激發單重態能量, E S1(3)表示前述第3有機化合物的最低激發單重態能量, E S1(Q)表示前述三重態調整化合物的最低激發單重態能量, E T1(1)表示前述第1有機化合物的77K的最低激發三重態能量, E T1(2)表示前述第2有機化合物的77K的最低激發三重態能量, E T1(3)表示前述第3有機化合物的77K的最低激發三重態能量, E T1(Q)表示前述三重態調整化合物的77K的最低激發三重態能量。
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