[发明专利]发光元件、发光装置、电子设备及照明装置

说明书

技术领域

本发明的一个方式涉及一种发光元件，其中在一对电极之间夹有通过施加电场来供应发光的有机化合物，另外，也涉及一种包括这种发光元件的发光装置、电子设备以及照明装置。

背景技术

具有薄型轻量、高速响应性及直流低电压驱动等的特征的使用有机化合物作为发光体的发光元件被期待应用于下一代平板显示器。一般认为尤其是将发光元件配置为矩阵状的显示装置与现有的液晶显示装置相比具有视角宽且可见度优异的优点。

发光元件被认为具有如下发光机理：当在一对电极之间夹着包含发光物质的EL层并对该一对电极施加电压时，从阴极注入的电子和从阳极注入的空穴在EL层的发光中心中被激发，该激发态返回到基态时释放出能量而发光。使用有机化合物作为发光物质的情况下产生的激发态是单重激发态及三重激发态。来自单重激发态(S1)的发光被称为荧光，而来自三重激发态(T1)的发光被称为磷光。发光元件中的激发态的统计生成比率被认为是S₁:T₁＝1:3。

因此，通过发光元件的EL层包含主体材料和客体材料(磷光化合物)，发光元件可以具有不仅利用荧光发光还利用磷光发光的元件结构，且可以提高元件特性(例如，参照专利文献1)。

另外，EL层包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等，并且至少包括发光层。注意，已对这些层展开了适于各层功能的材料的开发，由此元件特性得到提高(例如，参照专利文献2)。

[参考文献]

[专利文献1]

[专利文献1]日本专利申请公开2010-182699号公报

[专利文献2]日本专利申请公开2001-261680号公报

发明内容

为了提高发光元件的元件特性，提高对发光层的载流子注入性是非常重要，因为可以提高发光效率。注意，在发光层包含主体材料及客体材料的情况下，可以认为主体材料的最高占据分子轨道(highest occupied molecular orbital)能级(以下称为HOMO能级)和客体材料的HOMO能级的大小关系会影响对发光层的载流子(空穴)注入性。这是因为在主体材料的HOMO能级显著低于客体材料的HOMO能级的情况下，空穴在发光层的阳极一侧的界面处由客体材料选择性地被俘获而难以扩散到整个发光层。因此，优选的是用于发光层的主体材料的HOMO能级与跟主体材料一起使用的客体材料的HOMO能级之间的差小，并且用于发光层的主体材料具有高三重激发态能级(T1能级)。通过组合上述主体材料和客体材料，发光层中的载流子平衡良好，因此提供具有高发光效率的发光元件。

在用于发光层的客体材料具有高HOMO能级的情况下，跟客体材料一起使用的主体材料也优选随其具有高HOMO能级。但是，在发射蓝色光等短波长的磷光发光的客体材料的情况下，当HOMO能级高时，T1能级也随HOMO能级变高。因此满足上述两者的条件的材料的使用被认为有利于提高发光效率。鉴于上述情况，对即使在与现有的主体材料相比具有高HOMO能级及高T1能级的情况下也可以在广的范围选择作为客体材料的磷光化合物的主体材料，利用量子化学计算进行计算并对适用于发射磷光的发光元件的发光层的主体材料的分子结构进行研讨。

在分子结构的设计中，通过提高分子中的电子密度可以提高HOMO能级。但是，当为了提高电子密度而导入胺结构等时，共轭会在分子中扩展而容易使T1能级变低。鉴于上述情况，通过在分子中还引入五元环，提高电子密度，而将HOMO能级保持为高的同时，将T1能级保持为高。

由此可知，用于发射磷光的发光元件的发光层的主体材料的最优结构是使用如下通式(G1)所示的包含五元环的物质，其中为了提高电子密度通过在分子中引入多个五元环来提高HOMO能级及T1能级。

(在通式中，α¹至α³分别表示取代或未取代的亚苯基或者取代或未取代的联苯二基，Ar¹至Ar³分别表示取代或未取代的苯基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的嘧啶基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的苯并(9,10)菲基和取代或未取代的菲基中的任一个，l、m、n分别为0或1。)

即，在本发明的一个方式中，发光元件的发光层包含作为主体材料的第一有机化合物以及作为客体材料的第二有机化合物，并且第一有机化合物的HOMO能级与第二有机化合物的HOMO能级之间的差低于或等于0.3eV。