本發(fā)明涉及一種耐久性高的有機發(fā)光元件及其設計方法、以及作為該有機發(fā)光元件的材料有用的延遲熒光材料的評價方法及其設計方法、用于實施這些方法的程序。

背景技術：

1、正在積極進行提高有機電致發(fā)光元件(有機el元件)等有機發(fā)光元件的發(fā)光效率的研究。尤其，在通過新開發(fā)構成有機發(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)光層的材料的有機電致發(fā)光元件相關的研究。

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)時發(fā)射熒光。由這種路徑產生的熒光比來自從基態(tài)直接產生的激發(fā)單重態(tài)的熒光(通常的熒光)更延遲觀測到，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)機率在統(tǒng)計上為25％:75％。因此，在僅將從基態(tài)直接產生的激發(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值(pbht值、參考非專利文獻1)更接近為目標進行分子設計。另外，pbht值為如下計算值：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、以往技術文獻

5、非專利文獻

6、非專利文獻1：j.chem.phys.128,044118(2008)

技術實現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的技術課題

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，進行延遲熒光材料的分子設計。然而，本發(fā)明人等對δest和pbht值與延遲熒光速度的關系進行調查的結果，判明了如下：確實在δest小和pbht值接近0時，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)異的有機發(fā)光元件為目的進行了苦心探討。

4、用于解決技術課題的手段

5、進行了苦心探討的結果，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，能夠實現(xiàn)耐久性優(yōu)異的有機發(fā)光元件。

6、本發(fā)明根據這種見解而提出，具體而言，具有以下結構。

7、[1]一種有機發(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)中的任一個所表示的化合物。

13、[化學式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分別獨立地表示下述通式(7)所表示的基團。其中，d1和d2、d3和d4、d6和d7、d9和d10的化學結構彼此不同，2個d1、3個d2、2個d3、2個d4、3個d5、2個d6、2個d8、2個d9的化學結構彼此相同。]

28、[化學式2]

29、通式(7)

30、

31、[在通式(7)中，l11表示單鍵或2價的連接基。r41～r48分別獨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)狀結構。]

32、[3]根據[2]所述的有機發(fā)光元件，其中，

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

34、[化學式3]

35、

36、[在通式(8)～(13)中，l21～l26表示單鍵或2價的連接基。r51～r110分別獨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)狀結構。]

37、[4]根據[1]至[3]中任一項所述的有機發(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[4]所述的有機發(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[5]所述的有機發(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。

43、[7]根據[1]至[3]中任一項所述的有機發(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[7]所述的有機發(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[8]所述的有機發(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。

49、[10]一種延遲熒光材料的評價方法，該方法包括如下步驟：

50、根據前述式(i)及前述式(ii)，對延遲熒光材料的發(fā)光特性進行評價。

51、[11]根據[10]所述的評價方法，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)光特性評價得更高。

53、[12]根據[10]或[11]所述的評價方法，其包括如下工序：

54、根據由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系；根據由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系；求出評價對象的延遲熒光材料的δe(tn-s1)及δe(tn-t1)，根據前述δe(tn-s1)與延遲熒光速度的關系及前述δe(tn-t1)與延遲熒光速度的關系分別求出與評價對象的δe(tn-s1)、δe(tn-t1)對應的延遲熒光速度的值，并根據這些值予測前述評價對象的延遲熒光速度；及根據所予測的延遲熒光速度，對評價對象的發(fā)光特性進行評價。

55、[13]根據[12]所述的評價方法，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屬于各化合物組的延遲熒光材料進行了測定的延遲熒光速度的實測值。

57、[14]一種延遲熒光材料的設計方法，該方法包括如下步驟：

58、根據延遲熒光材料的結構與由下述式(i)規(guī)定的δe(tn-s1)的關系及延遲熒光材料的結構與由下述式(ii)規(guī)定的δe(tn-t1)的關系來進行延遲熒光材料的分子設計。

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[14]所述的設計方法，其中，

63、以滿足前述式(i)及前述式(ii)的方式進行延遲熒光材料的分子設計。

64、[16]根據[14]或[15]所述的設計方法，其包括如下工序：

65、第1工序，計算特定的延遲熒光材料的δe(tn-s1)及δe(tn-t1)；第2工序，設計變更了前述特定的延遲熒光材料的結構的一部分的改性化合物，并計算該改性化合物的δe(tn-s1)及δe(tn-t1)；第3工序，設計變更了前述改性化合物的結構的一部分的再改性化合物，并計算該再改性化合物的δe(tn-s1)及δe(tn-t1)；第4工序，根據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構和計算出的δe(tn-s1)及δe(tn-t1)來求出化合物的結構與δe(tn-s1)的關系及化合物的結構與δe(tn-t1)的關系；及第5工序，根據前述化合物的結構與δe(tn-s1)的關系及前述化合物的結構與δe(tn-t1)的關系來提取滿足前述式(i)及前述式(ii)的化合物的結構，并從具有所提取的結構的化合物的組中選擇合成對象的延遲熒光材料。

66、[17]根據[16]所述的設計方法，其中，

67、前述特定的延遲熒光材料及前述改性化合物的結構的一部分的變更為能夠數值化的變更。

68、[18]根據[16]或[17]所述的設計方法，其中，

69、將前述第3工序中所設計的再改性化合物視為改性化合物，并重復進行前述第3工序。

70、[19]一種有機發(fā)光元件的設計方法，該方法包括如下步驟：根據前述式(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計有機發(fā)光元件。

71、[20]根據[19]所述的設計方法，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)作為數據存儲的延遲熒光材料的數據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計有機發(fā)光元件。

72、[21]一種程序，其用于實施[10]至[20]中任一項所述的方法。

73、發(fā)明效果

74、根據本發(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，能夠實現(xiàn)耐久性優(yōu)異的有機發(fā)光元件。并且，根據本發(fā)明的延遲熒光材料的評價方法，能夠容易評價延遲熒光速度等延遲熒光材料的發(fā)光特性。進而，根據本發(fā)明的延遲熒光材料的設計方法，能夠設計延遲熒光速度大的延遲熒光材料。