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公開番号2025010579
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-22
出願番号2024180886,2023138743
出願日2024-10-16,2020-01-24
発明の名称発光デバイス、電子機器及び照明装置
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H10K 50/13 20230101AFI20250115BHJP()
要約【課題】発光効率及び信頼性が高い発光デバイスを提供する。
【解決手段】蛍光発光層と燐光発光層を有する発光デバイスである。蛍光発光層に用いる
ホスト材料は三重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有し、蛍光発光層に用いるゲ
スト材料は蛍光を発する。ゲスト材料の分子構造は、発光団と保護基を有する構造であり
、保護基はゲスト材料1分子中に5個以上含まれる。保護基を分子中に導入することで、
ホスト材料からゲスト材料へのデクスター機構による三重項励起エネルギー移動を抑制す
る。保護基としては、アルキル基、分岐鎖アルキル基を用いる。燐光発光層のゲスト材料
の吸収スペクトルにおける最も長波長の吸収帯と燐光発光層のホスト材料の発光スペクト
ルが重なりを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
一対の電極間に、第１の発光層と第２の発光層とを有し、
前記第１の発光層は、第１の材料と、第２の材料と、を有し、
前記第１の材料は、三重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有し、
前記第２の材料は、一重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有し、かつ発光団および５個以上の保護基を有し、
前記発光団は、縮合芳香環または縮合複素芳香環であり、
前記５個以上の保護基は、それぞれ独立に、炭素数１以上１０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３以上１０以下のシクロアルキル基、および炭素数３以上１２以下のトリアルキルシリル基のいずれか一を有し、
前記第２の材料から発光が得られ、
前記第２の発光層は、熱活性化遅延蛍光材料である第３の材料と、白金族元素を有する第４の材料とを有する、発光デバイス。
続きを表示（約 2,700 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記５個以上の保護基のうち、少なくとも４個がそれぞれ独立に、炭素数３以上１０以下のアルキル基、置換または無置換の炭素数３以上１０以下のシクロアルキル基、および炭素数３以上１２以下のトリアルキルシリル基のいずれか一である、発光デバイス。
【請求項３】
一対の電極間に、第１の発光層と第２の発光層とを有し、
前記第１の発光層は、第１の材料と第２の材料とを有し、
前記第１の材料は、三重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有し、
前記第２の材料は、一重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有し、かつ発光団および少なくとも４個の保護基を有し、
前記発光団は、縮合芳香環または縮合複素芳香環であり、
前記４個の保護基は、前記縮合芳香環または前記縮合複素芳香環とは直接結合せず、
前記４個の保護基は、それぞれ独立に、炭素数３以上１０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３以上１０以下のシクロアルキル基、および炭素数３以上１２以下のトリアルキルシリル基のいずれか一を有し、
前記第２の材料から発光が得られ、
前記第２の発光層は、熱活性化遅延蛍光材料である第３の材料と、白金族元素を有する第４の材料とを有する、発光デバイス。
【請求項４】
一対の電極間に、第１の発光層と第２の発光層とを有し、
前記第１の発光層は、第１の材料と第２の材料とを有し、
前記第１の材料は、三重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有し、
前記第２の材料は、一重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有し、
前記第２の材料は、発光団及び２以上のジアリールアミノ基を有し、
前記発光団は、縮合芳香環または縮合複素芳香環であり、
前記縮合芳香環または前記縮合複素芳香環は、前記２以上のジアリールアミノ基と結合し、
前記２以上のジアリールアミノ基中のアリール基は、それぞれ独立に、少なくとも１個の保護基を有し、
前記保護基は、炭素数３以上１０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３以上１０以下のシクロアルキル基、および炭素数３以上１２以下のトリアルキルシリル基のいずれか一を有し、
前記第２の材料から発光が得られ、
前記第２の発光層は、熱活性化遅延蛍光材料である第３の材料と、白金族元素を有する第４の材料とを有する、発光デバイス。
【請求項５】
一対の電極間に、第１の発光層と第２の発光層とを有し、
前記第１の発光層は、第１の材料と第２の材料とを有し、
前記第１の材料は、三重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有し、
前記第２の材料は、一重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有し、かつ発光団及び２以上のジアリールアミノ基を有し、
前記発光団は、縮合芳香環または縮合複素芳香環であり、
前記縮合芳香環または前記縮合複素芳香環は、前記２以上のジアリールアミノ基と結合し、
前記２以上のジアリールアミノ基中のアリール基は、それぞれ独立に、少なくとも２個の保護基を有し、
前記保護基は、炭素数３以上１０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３以上１０以下のシクロアルキル基、および炭素数３以上１２以下のトリアルキルシリル基のいずれか一を有し、
前記第２の材料から発光が得られ、
前記第２の発光層は、熱活性化遅延蛍光材料である第３の材料と、白金族元素を有する第４の材料とを有する、発光デバイス。
【請求項６】
請求項４または請求項５において、
前記ジアリールアミノ基がジフェニルアミノ基である、発光デバイス。
【請求項７】
一対の電極間に、第１の発光層と第２の発光層とを有し、
前記第１の発光層は、第１の材料と第２の材料とを有し、
前記第１の材料は、三重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有し、
前記第２の材料は、一重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有し、かつ発光団及び複数の保護基を有し、
前記発光団は、縮合芳香環または縮合複素芳香環であり、
前記複数の保護基は、それぞれ独立に、炭素数３以上１０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３以上１０以下のシクロアルキル基、および炭素数３以上１２以下のトリアルキルシリル基のいずれか一を有し、
前記複数の保護基を構成する原子の少なくとも一つが、前記縮合芳香環または前記縮合複素芳香環の一方の面の直上に位置し、かつ、前記複数の保護基を構成する原子の少なくとも一つが、前記縮合芳香環または前記縮合複素芳香環の他方の面の直上に位置し、
前記第２の材料から発光が得られ、
前記第２の発光層は、熱活性化遅延蛍光材料である第３の材料と、白金族元素を有する第４の材料とを有する、、発光デバイス。
【請求項８】
一対の電極間に、第１の発光層と第２の発光層とを有し、
前記第１の発光層は、第１の材料と第２の材料とを有し、
前記第１の材料は、三重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有し、
前記第２の材料は、一重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有し、かつ発光団及び２以上のジフェニルアミノ基を有し、
前記発光団は、縮合芳香環または縮合複素芳香環であり、
前記縮合芳香環または前記縮合複素芳香環は、前記２以上のジフェニルアミノ基と結合し、
前記２以上のジフェニルアミノ基中のフェニル基は、それぞれ独立に、３位および５位に保護基を有し、
前記保護基は、それぞれ独立に、炭素数３以上１０以下のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３以上１０以下のシクロアルキル基、および炭素数３以上１２以下のトリアルキルシリル基のいずれか一を有し、
前記第２の材料から発光が得られ、
前記第２の発光層は、熱活性化遅延蛍光材料である第３の材料と、白金族元素を有する第４の材料とを有する、発光デバイス。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
前記保護基が、アルキル基である発光デバイス。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、
前記アルキル基が、分岐鎖アルキル基である発光デバイス。
（【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】
本発明の一態様は、発光デバイス、または該発光デバイスを有する表示装置、電子機器
及び照明装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明
の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明の一態様
は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マ
ター）に関する。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野
としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光デバイス、照明装置、蓄電装置、
記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることがで
きる。
【背景技術】
【０００３】
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）
を利用した発光デバイスの研究開発が盛んに行われている。これら発光デバイスの基本的
な構成は、一対の電極間に発光性の物質を含む層（ＥＬ層）を挟んだ構成である。このデ
バイスの電極間に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光が得られる。
【０００４】
上述の発光デバイスは自発光型であるため、これを用いた表示装置は、視認性に優れ、
バックライトが不要であり、消費電力が少ない等の利点を有する。さらに、薄型軽量に作
製でき、応答速度が高いなどの利点も有する。
【０００５】
発光性の物質に有機化合物を用い、一対の電極間に当該発光性の有機化合物を含むＥＬ
層を設けた発光デバイス（例えば、有機ＥＬデバイス）の場合、一対の電極間に電圧を印
加することにより、陰極から電子が、陽極から正孔（ホール）がそれぞれ発光性のＥＬ層
に注入され、電流が流れる。そして、注入された電子及び正孔が再結合することによって
発光性の有機化合物が励起状態となり、励起された発光性の有機化合物から発光を得るこ
とができる。
【０００６】
有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態（Ｓ
＊
）と三重項励起
状態（Ｔ
＊
）があり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐
光と呼ばれている。また、発光デバイスにおけるそれらの統計的な生成比率は、Ｓ
＊
：Ｔ
＊
＝１：３である。そのため、蛍光を発する化合物（蛍光性材料）を用いた発光デバイス
より、燐光を発する化合物（燐光性材料）を用いた発光デバイスの方が、高い発光効率を
得ることが可能となる。したがって、三重項励起状態のエネルギーを発光に変換すること
が可能な燐光性材料を用いた発光デバイスの開発が近年盛んに行われている。
【０００７】
燐光性材料を用いた発光デバイスのうち、特に青色の発光を呈する発光デバイスにおい
ては、高い三重項励起エネルギー準位を有する安定な化合物の開発が困難であるため、青
色燐光発光デバイスは未だ実用化に至っていない。そのため、より安定な蛍光性材料を用
いた発光デバイスの開発が行われており、蛍光性材料を用いた発光デバイス（蛍光発光デ
バイス）の発光効率を高める手法が探索されている。
【０００８】
三重項励起状態のエネルギーの一部または全てを発光に変換することが可能な材料とし
て、燐光性材料の他に、熱活性化遅延蛍光（ＴｈｅｒｍａｌｌｙＡｃｔｉｖａｔｅｄ
ＤｅｌａｙｅｄＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）性材料が知られている。熱活性
化遅延蛍光性材料では、三重項励起状態から逆項間交差により一重項励起状態が生成され
、一重項励起状態から発光に変換される。
【０００９】
熱活性化遅延蛍光性材料を用いた発光デバイスにおいて、発光効率を高めるためには、
熱活性化遅延蛍光性材料において、三重項励起状態から一重項励起状態が効率よく生成す
るだけでなく、一重項励起状態から効率よく発光が得られること、すなわち蛍光量子収率
が高いことが重要となる。しかしながら、この２つを同時に満たす発光材料を設計するこ
とは困難である。
【００１０】
また、熱活性化遅延蛍光性材料と、蛍光性材料と、を有する発光デバイスにおいて、熱活
性化遅延蛍光性材料の一重項励起エネルギーを、蛍光性材料へと移動させ、蛍光性材料か
ら発光を得る方法が提案されている（特許文献１参照）。すなわち、熱活性化遅延蛍光性
材料をホスト材料として、蛍光性材料をゲスト材料として用いる発光デバイスが提案され
ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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