本發(fā)明涉及一種耐久性高的有機(jī)發(fā)光元件及其設(shè)計(jì)方法、以及作為該有機(jī)發(fā)光元件的材料有用的延遲熒光材料的評(píng)價(jià)方法及其設(shè)計(jì)方法、用于實(shí)施這些方法的程序。

背景技術(shù)：

1、正在積極進(jìn)行提高有機(jī)電致發(fā)光元件(有機(jī)el元件)等有機(jī)發(fā)光元件的發(fā)光效率的研究。尤其，在通過新開發(fā)構(gòu)成有機(jī)發(fā)光元件的發(fā)光層的材料來提高元件的發(fā)光效率的方面下了各種功夫。其中，還發(fā)現(xiàn)與利用延遲熒光材料作為發(fā)光層的材料的有機(jī)電致發(fā)光元件相關(guān)的研究。

2、延遲熒光材料為如下化合物：在激發(fā)狀態(tài)下產(chǎn)生從激發(fā)三重態(tài)向激發(fā)單重態(tài)的反向系間竄越之后，從該激發(fā)單重態(tài)返回至基態(tài)時(shí)發(fā)射熒光。由這種路徑產(chǎn)生的熒光比來自從基態(tài)直接產(chǎn)生的激發(fā)單重態(tài)的熒光(通常的熒光)更延遲觀測(cè)到，因此被稱為延遲熒光。其中，例如在通過載子的注入來激發(fā)有機(jī)分子的情況下，激發(fā)單重態(tài)和激發(fā)三重態(tài)的出現(xiàn)機(jī)率在統(tǒng)計(jì)上為25％:75％。因此，在僅將從基態(tài)直接產(chǎn)生的激發(fā)單重態(tài)能量利用于發(fā)光中的通常的熒光材料中，發(fā)光效率的提高是有限的。另一方面，在延遲熒光材料中，除了激發(fā)單重態(tài)以外，激發(fā)三重態(tài)也能夠通過經(jīng)由上述反向系間竄越的路徑而利用于熒光發(fā)光中，因此與通常的延遲熒光材料相比，可以獲得更高的發(fā)光效率。

3、然而，如上所述的從三重態(tài)向單重態(tài)的反向系間竄越被設(shè)為最低激發(fā)單重態(tài)能量與最低激發(fā)三重態(tài)能量之差δest越小，越容易發(fā)生。另一方面，δest存在如下傾向：homo和lumo的軌道的重疊越小，顯示越小的值。因此，homo和lumo的軌道的重疊小的化合物的δest小而容易引起反向系間竄越。由此，在以往的延遲熒光材料的研究開發(fā)中，例如以使δest小于0.2、或使表示homo和lumo的軌道的重疊程度的指標(biāo)值(pbht值、參考非專利文獻(xiàn)1)更接近為目標(biāo)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。另外，pbht值為如下計(jì)算值：取0以上且1以下的值，pbht值越接近0，表示軌道的重疊程度越小。

4、以往技術(shù)文獻(xiàn)

5、非專利文獻(xiàn)

6、非專利文獻(xiàn)1：j.chem.phys.128,044118(2008)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的技術(shù)課題

2、如上所述，迄今為止，將δest和pbht值作為反向系間竄越容易發(fā)生的指標(biāo)，進(jìn)行延遲熒光材料的分子設(shè)計(jì)。然而，本發(fā)明人等對(duì)δest和pbht值與延遲熒光速度的關(guān)系進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果，判明了如下：確實(shí)在δest小和pbht值接近0時(shí)，雖然存在延遲熒光速度快的傾向，但是在其中也存在不顯示充分的延遲熒光速度的情況，若將這種延遲熒光材料用于發(fā)光層中，則由于長(zhǎng)壽命的三重態(tài)激子而元件耐久性變低。

3、因此，本發(fā)明人等以提供一種在發(fā)光層中包含延遲熒光材料且耐久性優(yōu)異的有機(jī)發(fā)光元件為目的進(jìn)行了苦心探討。

4、用于解決技術(shù)課題的手段

5、進(jìn)行了苦心探討的結(jié)果，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)了如下：與規(guī)定了最低激發(fā)單重態(tài)能量與最低激發(fā)三重態(tài)能量之差δest的化合物組相比，在高階激發(fā)三重態(tài)tn的能量與最低激發(fā)單重態(tài)能量之差小于0.10ev且高階激發(fā)三重態(tài)tn的能量與最低激發(fā)三重態(tài)能量之差小于0.15ev的化合物組中，存在延遲熒光速度快的傾向。于是，獲得了如下見解：通過將這種延遲熒光材料用于發(fā)光層中，能夠?qū)崿F(xiàn)耐久性優(yōu)異的有機(jī)發(fā)光元件。

6、本發(fā)明根據(jù)這種見解而提出，具體而言，具有以下結(jié)構(gòu)。

7、[1]一種有機(jī)發(fā)光元件，其具有發(fā)光層，該發(fā)光層包含滿足下述式(i)及下述式(ii)的延遲熒光材料。

8、式(i)?δe(tn-s1)＜0.10ev

9、式(ii)?δe(tn-t1)＜0.15ev

10、[在式(i)及式(ii)中，tn表示能量大于所述延遲熒光材料的最低激發(fā)單重態(tài)能量的激發(fā)三重態(tài)中能量最小的激發(fā)三重態(tài)，δe(tn-s1)表示所述延遲熒光材料的tn的能量與最低激發(fā)單重態(tài)能量之差，δe(tn-t1)表示所述延遲熒光材料的tn的能量與最低激發(fā)三重態(tài)能量之差。]

11、[2]如[1]所述的有機(jī)發(fā)光元件，其中，

12、前述延遲熒光材料為下述通式(1)～(6)中的任一個(gè)所表示的化合物。

13、[化學(xué)式1-1]

14、通式(1)

15、

16、通式(2)

17、

18、通式(3)

19、

20、通式(4)

21、

22、[化學(xué)式1-2]

23、通式(5)

24、

25、通式(6)

26、

27、[在通式(1)～(6)中，d1～d10分別獨(dú)立地表示下述通式(7)所表示的基團(tuán)。其中，d1和d2、d3和d4、d6和d7、d9和d10的化學(xué)結(jié)構(gòu)彼此不同，2個(gè)d1、3個(gè)d2、2個(gè)d3、2個(gè)d4、3個(gè)d5、2個(gè)d6、2個(gè)d8、2個(gè)d9的化學(xué)結(jié)構(gòu)彼此相同。]

28、[化學(xué)式2]

29、通式(7)

30、

31、[在通式(7)中，l11表示單鍵或2價(jià)的連接基。r41～r48分別獨(dú)立地表示氫原子或取代基。r41和r42、r42和r43、r43和r44、r44和r45、r45和r46、r46和r47、r47和r48可以彼此鍵合而形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。]

32、[3]根據(jù)[2]所述的有機(jī)發(fā)光元件，其中，

33、在前述通式(1)～(6)的各自中，前述通式(7)所表示的基團(tuán)中的至少一個(gè)為下述通式(8)～(13)中的任一個(gè)所表示的基團(tuán)。

34、[化學(xué)式3]

35、

36、[在通式(8)～(13)中，l21～l26表示單鍵或2價(jià)的連接基。r51～r110分別獨(dú)立地表示氫原子或取代基。r51和r52、r52和r53、r53和r54、r54和r55、r55和r56、r56和r57、r57和r58、r58和r59、r59和r60、r61和r62、r62和r63、r63和r64、r65和r66、r66和r67、r67和r68、r68和r69、r69和r70、r72和r73、r73和r74、r74和r75、r75和r76、r76和r77、r77和r78、r78和r79、r79和r80、r81和r82、r82和r83、r83和r84、r84和r85、r86和r87、r87和r88、r88和r89、r89和r90、r91和r92、r93和r94、r94和r95、r95和r96、r96和r97、r97和r98、r99和r100、r101和r102、r102和r103、r103和r104、r104和r105、r105和r106、r107和r108、r108和r109、r109和r110可以彼此鍵合而形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。]

37、[4]根據(jù)[1]至[3]中任一項(xiàng)所述的有機(jī)發(fā)光元件，其中，

38、前述tn為第3激發(fā)三重態(tài)t3。

39、[5]根據(jù)[4]所述的有機(jī)發(fā)光元件，其中，

40、前述延遲熒光材料為前述通式(2)所表示的化合物。

41、[6]根據(jù)[5]所述的有機(jī)發(fā)光元件，其中，

42、前述通式(2)的d4為前述通式(13)所表示的基團(tuán)。

43、[7]根據(jù)[1]至[3]中任一項(xiàng)所述的有機(jī)發(fā)光元件，其中，

44、前述tn為第2激發(fā)三重態(tài)t2。

45、[8]根據(jù)[7]所述的有機(jī)發(fā)光元件，其中，

46、前述延遲熒光材料為前述通式(4)或(5)所表示的化合物。

47、[9]根據(jù)[8]所述的有機(jī)發(fā)光元件，其中，

48、前述通式(4)的d6、前述通式(5)的d8為前述通式(13)所表示的基團(tuán)。

49、[10]一種延遲熒光材料的評(píng)價(jià)方法，該方法包括如下步驟：

50、根據(jù)前述式(i)及前述式(ii)，對(duì)延遲熒光材料的發(fā)光特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

51、[11]根據(jù)[10]所述的評(píng)價(jià)方法，其中，

52、將滿足前述式(i)及前述式(ii)的延遲熒光材料的發(fā)光特性比不滿足前述式(i)及前述式(ii)中的至少一者的延遲熒光材料的發(fā)光特性評(píng)價(jià)得更高。

53、[12]根據(jù)[10]或[11]所述的評(píng)價(jià)方法，其包括如下工序：

54、根據(jù)由δe(tn-s1)彼此不同的多種延遲熒光材料組成的第1參考化合物組的δe(tn-s1)和延遲熒光速度來求出δe(tn-s1)與延遲熒光速度的關(guān)系；根據(jù)由δe(tn-t1)彼此不同的多種延遲熒光材料組成的第2參考化合物組的δe(tn-t1)和延遲熒光速度來求出δe(tn-t1)與延遲熒光速度的關(guān)系；求出評(píng)價(jià)對(duì)象的延遲熒光材料的δe(tn-s1)及δe(tn-t1)，根據(jù)前述δe(tn-s1)與延遲熒光速度的關(guān)系及前述δe(tn-t1)與延遲熒光速度的關(guān)系分別求出與評(píng)價(jià)對(duì)象的δe(tn-s1)、δe(tn-t1)對(duì)應(yīng)的延遲熒光速度的值，并根據(jù)這些值予測(cè)前述評(píng)價(jià)對(duì)象的延遲熒光速度；及根據(jù)所予測(cè)的延遲熒光速度，對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的發(fā)光特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

55、[13]根據(jù)[12]所述的評(píng)價(jià)方法，其中，

56、前述第1參考化合物組及前述第2參考化合物組的延遲熒光速度為對(duì)屬于各化合物組的延遲熒光材料進(jìn)行了測(cè)定的延遲熒光速度的實(shí)測(cè)值。

57、[14]一種延遲熒光材料的設(shè)計(jì)方法，該方法包括如下步驟：

58、根據(jù)延遲熒光材料的結(jié)構(gòu)與由下述式(i)規(guī)定的δe(tn-s1)的關(guān)系及延遲熒光材料的結(jié)構(gòu)與由下述式(ii)規(guī)定的δe(tn-t1)的關(guān)系來進(jìn)行延遲熒光材料的分子設(shè)計(jì)。

59、式(i)δe(tn-s1)

60、式(ii)δe(tn-t1)

61、[在式(i)及式(ii)中，tn表示能量大于所述延遲熒光材料的最低激發(fā)單重態(tài)能量的激發(fā)三重態(tài)中能量最小的激發(fā)三重態(tài)，δe(tn-s1)表示所述延遲熒光材料的tn的能量與最低激發(fā)單重態(tài)能量之差，δe(tn-t1)表示所述延遲熒光材料的tn的能量與最低激發(fā)三重態(tài)能量之差。]

62、[15]根據(jù)[14]所述的設(shè)計(jì)方法，其中，

63、以滿足前述式(i)及前述式(ii)的方式進(jìn)行延遲熒光材料的分子設(shè)計(jì)。

64、[16]根據(jù)[14]或[15]所述的設(shè)計(jì)方法，其包括如下工序：

65、第1工序，計(jì)算特定的延遲熒光材料的δe(tn-s1)及δe(tn-t1)；第2工序，設(shè)計(jì)變更了前述特定的延遲熒光材料的結(jié)構(gòu)的一部分的改性化合物，并計(jì)算該改性化合物的δe(tn-s1)及δe(tn-t1)；第3工序，設(shè)計(jì)變更了前述改性化合物的結(jié)構(gòu)的一部分的再改性化合物，并計(jì)算該再改性化合物的δe(tn-s1)及δe(tn-t1)；第4工序，根據(jù)前述特定的延遲熒光材料、前述改性化合物及前述再改性化合物的結(jié)構(gòu)和計(jì)算出的δe(tn-s1)及δe(tn-t1)來求出化合物的結(jié)構(gòu)與δe(tn-s1)的關(guān)系及化合物的結(jié)構(gòu)與δe(tn-t1)的關(guān)系；及第5工序，根據(jù)前述化合物的結(jié)構(gòu)與δe(tn-s1)的關(guān)系及前述化合物的結(jié)構(gòu)與δe(tn-t1)的關(guān)系來提取滿足前述式(i)及前述式(ii)的化合物的結(jié)構(gòu)，并從具有所提取的結(jié)構(gòu)的化合物的組中選擇合成對(duì)象的延遲熒光材料。

66、[17]根據(jù)[16]所述的設(shè)計(jì)方法，其中，

67、前述特定的延遲熒光材料及前述改性化合物的結(jié)構(gòu)的一部分的變更為能夠數(shù)值化的變更。

68、[18]根據(jù)[16]或[17]所述的設(shè)計(jì)方法，其中，

69、將前述第3工序中所設(shè)計(jì)的再改性化合物視為改性化合物，并重復(fù)進(jìn)行前述第3工序。

70、[19]一種有機(jī)發(fā)光元件的設(shè)計(jì)方法，該方法包括如下步驟：根據(jù)前述式(i)及前述式(ii)選擇延遲熒光材料，并使用所選擇的延遲熒光材料來設(shè)計(jì)有機(jī)發(fā)光元件。

71、[20]根據(jù)[19]所述的設(shè)計(jì)方法，其包括如下工序：從將多種延遲熒光材料的δe(tn-s1)及δe(tn-t1)作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的延遲熒光材料的數(shù)據(jù)庫中檢索滿足前述式(i)及前述式(ii)的延遲熒光材料；從前述工序的檢索中命中的延遲熒光材料的組中選擇用于有機(jī)發(fā)光元件中的延遲熒光材料；及使用前述工序中所選擇的延遲熒光材料來設(shè)計(jì)有機(jī)發(fā)光元件。

72、[21]一種程序，其用于實(shí)施[10]至[20]中任一項(xiàng)所述的方法。

73、發(fā)明效果

74、根據(jù)本發(fā)明，通過使用δe(tn-s1)小于0.10ev且δe(tn-t1)小于0.15ev的延遲熒光材料，能夠?qū)崿F(xiàn)耐久性優(yōu)異的有機(jī)發(fā)光元件。并且，根據(jù)本發(fā)明的延遲熒光材料的評(píng)價(jià)方法，能夠容易評(píng)價(jià)延遲熒光速度等延遲熒光材料的發(fā)光特性。進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明的延遲熒光材料的設(shè)計(jì)方法，能夠設(shè)計(jì)延遲熒光速度大的延遲熒光材料。