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公開番号2024046755
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-04
出願番号2023158416
出願日2023-09-22
発明の名称有機エレクトロルミネッセンス素子およびその使用
出願人北京夏禾科技有限公司
代理人弁理士法人R&C
主分類H10K 50/12 20230101AFI20240328BHJP()
要約【課題】本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子及びその使用を開示する。
【解決手段】本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、置換基Aを有し且つ置換基Aが素子において最大静電容量を低下可能である金属錯体を含み、金属錯体は、エレクトロルミネッセンス素子の発光層における発光材料として用いられることができる。置換基Aを有する金属錯体を含む素子は、素子の最大静電容量の低下をもたらすことができることで、OLED表示素子の低階調時における応答時間およびリフレッシュ周波数を向上させることができる。一方、置換基Aは、素子の最大静電容量の低下をもたらすことができる。それと同時に、置換基Aを含む金属錯体により製造された素子は、置換基Aを含まない金属錯体により製造された素子に対して、優れた素子の性能を依然として維持することができる。本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子を含む電子アセンブリをさらに開示する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
陰極と、陽極と、陰極と陽極との間に設けられた有機層とを含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機層は、金属Ｍと、金属Ｍと配位する少なくとも１つのＣ＾Ｎ２座配位子Ｌ
ａ
とを含む金属錯体を含有し、
金属Ｍは、相対原子質量が４０を超える金属から選ばれ、
２つまたは複数の配位子Ｌ
ａ
が同時に存在すると、２つまたは複数の配位子Ｌ
ａ
は、同一または異なってもよく、
少なくとも１つの前記配位子Ｌ
ａ
上において少なくとも１つの置換基Ａが含まれ、
前記置換基Ａは、出現毎に同一または異なって置換または非置換の炭素原子数１～２０の非芳香族性基から選ばれ、
２つまたは複数の置換基Ａが同時に存在すると、２つまたは複数の置換基Ａは、同一または異なってもよく、
前記金属錯体は、エレクトロルミネッセンス素子における静電容量特性が、
５００Ｈｚ下で、前記エレクトロルミネッセンス素子の静電容量の最大値が、Ｃ
ｍａｘ
であり、
５００Ｈｚ下で、前記置換基Ａによる最大静電容量変化ΔＣ
ｍａｘ
≦－０．１２ｎＦであることを満たす、有機エレクトロルミネッセンス素子。
続きを表示（約 2,500 文字）【請求項２】
５００Ｈｚ下で、前記置換基Ａによる最大静電容量変化ΔＣ
ｍａｘ
≦－０．１７ｎＦであり、
好ましくは、５００Ｈｚ下で、前記置換基Ａによる最大静電容量変化ΔＣ
ｍａｘ
≦－０．１９ｎＦであり、
より好ましくは、５００Ｈｚ下で、前記置換基Ａによる最大静電容量変化ΔＣ
ｍａｘ
≦－０．２４ｎＦである、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
５００Ｈｚ下で、１．５ｎＦ≦Ｃ
ｍａｘ０
≦６．００ｎＦであり、前記エレクトロルミネッセンス素子において０．５ｎＦ≦Ｃ
ｍａｘ
≦５．０ｎＦであり、
好ましくは、５００Ｈｚ下で、２．０ｎＦ≦Ｃ
ｍａｘ０
≦６．００ｎＦであり、前記エレクトロルミネッセンス素子において０．５ｎＦ≦Ｃ
ｍａｘ
≦４．０ｎＦであり、
より好ましくは、５００Ｈｚ下で、２．５ｎＦ≦Ｃ
ｍａｘ０
≦６．００ｎＦであり、前記エレクトロルミネッセンス素子において０．５ｎＦ≦Ｃ
ｍａｘ
≦３．５ｎＦである、
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
５００Ｈｚ下で、０．４２ｎＦ≦Ｃ
ｍａｘ０
－Ｃ
ｇｅｏ０
≦３．８０ｎＦであり、前記エレクトロルミネッセンス素子において０．３０ｎＦ≦Ｃ
ｍａｘ
－Ｃ
ｇｅｏ
≦３．６８ｎＦであり、
好ましくは、５００Ｈｚ下で、１．３０ｎＦ≦Ｃ
ｍａｘ０
－Ｃ
ｇｅｏ０
≦３．８０ｎＦであり、前記エレクトロルミネッセンス素子において０．３０ｎＦ≦Ｃ
ｍａｘ
－Ｃ
ｇｅｏ
≦２．８０ｎＦであり、
より好ましくは、５００Ｈｚ下で、１．８０ｎＦ≦Ｃ
ｍａｘ０
－Ｃ
ｇｅｏ０
≦３．８０ｎＦであり、前記エレクトロルミネッセンス素子において０．３０ｎＦ≦Ｃ
ｍａｘ
－Ｃ
ｇｅｏ
≦２．３０ｎＦである、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
５００Ｈｚ下で、前記エレクトロルミネッセンス素子の開始電圧がＶ
ｔ
であり、且つ－４．０Ｖ≦Ｖ
ｔ
≦５．０Ｖを満たし、
好ましくは、５００Ｈｚ下で、前記エレクトロルミネッセンス素子の開始電圧がＶ
ｔ
であり、且つ－２Ｖ≦Ｖ
ｔ
≦４．０Ｖを満たし
より好ましくは、５００Ｈｚ下で、前記エレクトロルミネッセンス素子の開始電圧がＶ
ｔ
であり、且つ－１．０Ｖ≦Ｖ
ｔ
≦３．０Ｖを満たす、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
５００Ｈｚ下で、前記エレクトロルミネッセンス素子における静電容量が最大値Ｃ
ｍａｘ
に達すると、対応する電圧がＶ
Ｃｍａｘ
であり、且つ１．０Ｖ≦Ｖ
Ｃｍａｘ
≦６．０Ｖを満たし、
好ましくは、５００Ｈｚ下で、前記エレクトロルミネッセンス素子における静電容量が最大値Ｃ
ｍａｘ
に達すると、対応する電圧がＶ
Ｃｍａｘ
であり、且つ１．５Ｖ≦Ｖ
Ｃｍａｘ
≦５．０Ｖを満たし、
より好ましくは、５００Ｈｚ下で、前記エレクトロルミネッセンス素子における静電容量が最大値Ｃ
ｍａｘ
に達すると、対応する電圧がＶ
Ｃｍａｘ
であり、且つ２．０Ｖ≦Ｖ
Ｃｍａｘ
≦４．０Ｖを満たす、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記金属錯体の最高被占分子軌道エネルギーレベル（Ｅ
ＨＯＭＯ
）が－５．０５ｅＶ以下であり、
好ましくは、前記金属錯体の最高被占分子軌道エネルギーレベルが－５．１０ｅＶ以下であり、
より好ましくは、前記金属錯体の最高被占分子軌道エネルギーレベルが－５．１５ｅＶ以下である、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記金属錯体の最低未占有分子軌道エネルギーレベル（Ｅ
ＬＵＭＯ
）が－２．１０ｅＶ以下であり、
好ましくは、前記金属錯体の最低未占有分子軌道エネルギーレベルが－２．１５ｅＶ以下であり、
より好ましくは、前記金属錯体の最低未占有分子軌道エネルギーレベルが－２．２０ｅＶ以下である、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記金属錯体を含有する前記有機層は、発光層である、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
発光層には、第１のホスト化合物がさらに含まれ、
好ましくは、発光層には、第２のホスト化合物がさらに含まれ、
より好ましくは、前記第１のホスト化合物および／または第２のホスト化合物は、ベンゼン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、カルバゾール、アザカルバゾール、インドロカルバゾール、ジベンゾチオフェン、アザジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、アザジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、トリフェニレン、アザトリフェニレン、フルオレン、シリコンフルオレン、ナフタレン、キノリン、イソキノリン、キナゾリン、キノキサリン、フェナントレン、アザフェナントレン、およびこれらの組合せからなる群から選ばれる少なくとも１種の化学基を含む、請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電子素子、たとえば有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。特に、特定の置換基Ａを有する金属錯体を含み、且つ該置換基Ａが素子において最大静電容量を低下可能である有機エレクトロルミネッセンス素子、該有機エレクトロルミネッセンス素子を含む表示アセンブリ、および該金属錯体の有機光電素子における使用に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
有機電子素子は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤｓ）、有機電界効果トランジスタ（Ｏ－ＦＥＴｓ）、有機発光トランジスタ（ＯＬＥＴｓ）、有機起電セル（ＯＰＶｓ）、色素－増感太陽電池（ＤＳＳＣｓ）、有機光検出器、有機感光装置、有機電界効果素子（ＯＦＱＤｓ）、発光電気化学セル（ＬＥＣｓ）、有機レーザダイオードおよび有機プラズマ発光素子を含むが、それに限定されない。
【０００３】
１９８７年、イーストマンコダック（ＥａｓｔｍａｎＫｏｄａｋ）のＴａｎｇおよびＶａｎＳｌｙｋｅにより、電子輸送層および発光層として、アリールアミン正孔輸送層とトリス－８－ヒドロキシキノリン－アルミニウム層とを含む二層有機エレクトロルミネセント素子が報道されている（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、１９８７、５１（１２）：９１３～９１５）。素子に対してバイアスが一旦印加されると、緑色光が素子から発射される。この発明は、現代の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤｓ）の発展に対する基礎を築き上げている。最も先進的なＯＬＥＤｓは、電荷注入・輸送層、電荷・励起子ブロッキング層、および陰極と陽極との間の１つまたは複数の発光層などの複数の層を含んでもよい。ＯＬＥＤｓは、自発光性ソリッドステート素子であるので、表示および照明の適用に対して極めて大きな潜在力を提供している。また、有機材料の固有な特性、例えばそれらの可撓性は、可撓性基板で行った製造などの特殊な適用に非常に適合するようになっている。
【０００４】
ＯＬＥＤは、その発光メカニズムに応じて、３種の異なるタイプに分けられている。ＴａｎｇおよびｖａｎＳｌｙｋｅにより発明されたＯＬＥＤは、蛍光ＯＬＥＤであり、一重項発光のみを使用する。素子において生成した三重項が非輻射減衰通路により浪費され、蛍光ＯＬＥＤの内部量子効率（ＩＱＥ）が２５％に過ぎないため、この制限はＯＬＥＤの商業化を妨害している。１９９７年、ＦｏｒｒｅｓｔおよびＴｈｏｍｐｓｏｎにより、錯体含有重金属からの三重項発光を発光体として用いるりん光ＯＬＥＤが報道されている。そのため、一重項および三重項を収穫し、１００％のＩＱＥを実現することができる。その効率が高いため、りん光ＯＬＥＤの発見および発展は、直接的にアクティブマトリクスＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）の商業化に貢献する。最近、Ａｄａｃｈｉは、有機化合物の熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）によって高効率を実現している。これらの発光体は、小さい一重項－三重項ギャップを有するため、励起子が三重項から一重項に戻るトランジションが可能となる。ＴＡＤＦ素子において、三重項励起子がリバースシステム間で貫通すること（逆項間交差）によって一重項励起子を生成することに起因してＩＱＥが高くなっている。
【０００５】
ＯＬＥＤｓは、さらに、所用材料の形態に応じて、小分子とポリマーＯＬＥＤに分けられてもよい。小分子とは、ポリマーではない、有機または有機金属のいずれかの材料を指し、精確な構造を有すれば、小分子の分子量が大きくてもよい。明確な構造を有するデンドリマーは、小分子と認められている。ポリマーＯＬＥＤは、共役ポリマーと、側鎖の発光基を有する非共役ポリマーとを含む。製造過程において後重合を発生すると、小分子ＯＬＥＤがポリマーＯＬＥＤになり得る。
【０００６】
様々なＯＬＥＤの製造方法が公知されている。小分子ＯＬＥＤは、一般的に、真空熱蒸発により製造されるものである。ポリマーＯＬＥＤは、例えばスピンコート、インクジェット印刷およびノズル印刷などの溶液法により製造されるものである。材料が溶剤に溶解または分散することが可能であれば、小分子ＯＬＥＤも溶液法により製造されることができる。
【０００７】
ＯＬＥＤの発光色は、発光材料の構造設計により実現することができる。ＯＬＥＤは、所望のスペクトルを実現するように、１つまたは複数の発光層を含んでもよい。緑色、黄色、赤色ＯＬＥＤにおいて、りん光材料は、既に商業化の実現に成功したが、青色のりん光素子には、依然として、青色が飽和せず、耐用年数が短く、作業電圧が高いなどの問題が存在する。市販のフルカラーＯＬＥＤディスプレイは、一般的に混合策略を用い、青色の蛍光、および黄色、赤色または緑色のりん光を用いる。現在、りん光ＯＬＥＤの効率が高輝度の場合に急速に低下するという問題が存在する。また、より飽和した発光スペクトル、より高い効率、およびより長いデバイス耐用年数を有することが望まれている。
【０００８】
電子工学の観点からＯＬＥＤの表示原理を簡単に説明すると、ある閾値よりも大きい印加電界の作用下で、正孔と電子が電流の形態でそれぞれ陽極および陰極から、陽極と陰極との間に挟まれた有機薄膜発光層に注入され、両者が結合して励起子を形成し、放射再結合が発生することで発光することである。有機発光薄膜が明らかな静電容量の特性を有するため、有機発光薄膜層の静電容量は、ＯＬＥＤ表示素子の低階調時における応答時間およびリフレッシュ周波数に影響を与える重要な要因となっている。
【０００９】
ＯＬＥＤ素子では、素子のＣ－Ｖ（静電容量－電圧）特性を検討することにより、電荷の素子における移動、分布および累積を分析するために用いられてもよい。図３に示す素子の静電容量－電圧（Ｃ－Ｖ）特性のグラフに示すように、印加されたバイアス電圧によれば、素子における電荷の動力学についての検討は、簡単に、以下の４種類のケースに分けられる。
【００１０】
１）印加電圧Ｖ
０
が開始電圧Ｖ
ｔ
よりも小さい場合、即ちＶ
０
＜Ｖ
ｔ
の場合、キャリア（正孔）が素子の内部に進入不可であるので、素子が、陰極と陽極との間に連結された絶縁体のように示す。そのため、このような場合、素子の静電容量は、定数であり、この際の静電容量は、素子の幾何静電容量Ｃ
ｇｅｏ
と呼ばれる。
（【００１１】以降は省略されています）

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