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公開番号2025088778
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-11
出願番号2024208818
出願日2024-11-29
発明の名称発光デバイス
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 50/12 20230101AFI20250604BHJP()
要約【課題】信頼性の良好な発光デバイスを提供する。
【解決手段】第1の電極と、第2の電極と、発光層と、を有し、発光層は、第1の電極と、第2の電極との間に位置し、発光層は、第1の有機化合物と、第2の有機化合物と、三重項励起エネルギーを発光に変換できる物質と、を有し、第1の有機化合物はπ電子不足型複素芳香環を有し、第2の有機化合物はπ電子過剰型複素芳香環または芳香族アミン骨格を有し、第1の有機化合物および第2の有機化合物は、重水素を含み、第1の有機化合物の最低三重項励起準位と、第2の有機化合物の最低三重項励起準位との差が0.10eV以下である発光デバイスである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の電極と、第２の電極と、発光層と、を有し、
前記発光層は、前記第１の電極と、前記第２の電極との間に位置し、
前記発光層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、三重項励起エネルギーを発光に変換できる物質と、を有し、
前記第１の有機化合物はπ電子不足型複素芳香環を有し、
前記第２の有機化合物はπ電子過剰型複素芳香環または芳香族アミン骨格を有し、
前記第１の有機化合物および前記第２の有機化合物は、重水素を含み、
前記第１の有機化合物の最低三重項励起準位と、前記第２の有機化合物の最低三重項励起準位との差が０．２０ｅＶ以下である発光デバイス。
続きを表示（約 2,900 文字）【請求項２】
第１の電極と、第２の電極と、発光層と、を有し、
前記発光層は、前記第１の電極と、前記第２の電極との間に位置し、
前記発光層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、三重項励起エネルギーを発光に変換できる物質と、を有し、
前記第１の有機化合物はπ電子不足型複素芳香環を有し、
前記第２の有機化合物はπ電子過剰型複素芳香環または芳香族アミン骨格を有し、
前記第１の有機化合物と、前記第２の有機化合物は、重水素を含み、
前記第１の有機化合物と、前記第２の有機化合物は、励起錯体を形成する組み合わせであり、
前記励起錯体の発光スペクトルと、前記三重項励起エネルギーを発光に変換できる物質の発光スペクトルが重なる発光デバイス。
【請求項３】
請求項２において、
前記励起錯体の発光スペクトルの最大ピーク波長と、前記三重項励起エネルギーを発光に変換できる物質の発光スペクトルの最大ピーク波長との差が３０ｎｍ以下である発光デバイス。
【請求項４】
第１の電極と、第２の電極と、発光層と、を有し、
前記発光層は、前記第１の電極と、前記第２の電極との間に位置し、
前記発光層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、三重項励起エネルギーを発光に変換できる物質と、を有し、
前記第１の有機化合物はπ電子不足型複素芳香環を有し、
前記第２の有機化合物はπ電子過剰型複素芳香環または芳香族アミン骨格を有し、
前記第１の有機化合物と、前記第２の有機化合物は、重水素を含み、
前記第１の有機化合物の７７Ｋにおける燐光発光寿命または遅延蛍光寿命が、前記第１の有機化合物の重水素が水素である第３の有機化合物の７７Ｋにおける燐光発光寿命または遅延蛍光寿命の１．２０倍以上であり、
前記第２の有機化合物の７７Ｋにおける燐光発光寿命または遅延蛍光寿命が、前記第２の有機化合物の重水素が水素である第４の有機化合物の７７Ｋにおける燐光発光寿命または遅延蛍光寿命の１．０５倍以上である発光デバイス。
【請求項５】
請求項４において、
前記三重項励起エネルギーを発光に変換できる物質が発する光における発光スペクトルのピーク波長は、４５０ｎｍ以上５００ｎｍ未満である発光デバイス。
【請求項６】
第１の電極と、第２の電極と、発光層と、を有し、
前記発光層は、前記第１の電極と、前記第２の電極との間に位置し、
前記発光層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、三重項励起エネルギーを発光に変換できる物質と、を有し、
前記第１の有機化合物はπ電子不足型複素芳香環を有し、
前記第２の有機化合物はπ電子過剰型複素芳香環または芳香族アミン骨格を有し、
前記第１の有機化合物と、前記第２の有機化合物は、重水素を含み、
前記第１の有機化合物の７７Ｋにおける燐光発光寿命または遅延蛍光寿命が、前記第１の有機化合物の重水素が水素である第３の有機化合物の７７Ｋにおける燐光発光寿命または遅延蛍光寿命の１．５０倍以上であり、
前記第２の有機化合物の７７Ｋにおける燐光発光寿命または遅延蛍光寿命が、前記第２の有機化合物の重水素が水素である第４の有機化合物の７７Ｋにおける燐光発光寿命または遅延蛍光寿命の３．００倍以上である発光デバイス。
【請求項７】
請求項６において、
前記三重項励起エネルギーを発光に変換できる物質が発する光における発光スペクトルのピーク波長は、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下である発光デバイス。
【請求項８】
第１の電極と、第２の電極と、発光層と、を有し、
前記発光層は、前記第１の電極と、前記第２の電極との間に位置し、
前記発光層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、三重項励起エネルギーを発光に変換できる物質と、を有し、
前記第１の有機化合物はπ電子不足型複素芳香環を有し、
前記第２の有機化合物はπ電子過剰型複素芳香環または芳香族アミン骨格を有し、
前記第１の有機化合物と、前記第２の有機化合物は、重水素を含み、
前記第１の有機化合物の７７Ｋにおける燐光発光寿命または遅延蛍光寿命が、前記第１の有機化合物の重水素が水素である第３の有機化合物の７７Ｋにおける燐光発光寿命または遅延蛍光寿命のＸ倍、前記第２の有機化合物の７７Ｋにおける燐光発光寿命または遅延蛍光寿命が、前記第２の有機化合物の重水素が水素である第４の有機化合物の７７Ｋにおける燐光発光寿命または遅延蛍光寿命のＹ倍である場合、
ＸとＹを乗算した値が１．２６以上である発光デバイス。
【請求項９】
第１の電極と、第２の電極と、発光層と、を有し、
前記発光層は、前記第１の電極と、前記第２の電極との間に位置し、
前記発光層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、三重項励起エネルギーを発光に変換できる物質と、を有し、
前記三重項励起エネルギーを発光に変換できる物質が発する光のピーク波長は、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であり
前記第１の有機化合物はπ電子不足型複素芳香環を有し、
前記第２の有機化合物はπ電子過剰型複素芳香環または芳香族アミン骨格を有し、
前記第１の有機化合物と、前記第２の有機化合物は、重水素を含み、
前記第１の有機化合物の７７Ｋにおける燐光発光寿命または遅延蛍光寿命が、前記第１の有機化合物の重水素が水素である第３の有機化合物の７７Ｋにおける燐光発光寿命または遅延蛍光寿命のＸ倍、前記第２の有機化合物の７７Ｋにおける燐光発光寿命または遅延蛍光寿命が、前記第２の有機化合物の重水素が水素である第４の有機化合物の７７Ｋにおける燐光発光寿命または遅延蛍光寿命のＹ倍である場合、
ＸとＹを乗算した値が４．５０以上である発光デバイス。
【請求項１０】
第１の電極と、第２の電極と、発光層と、を有し、
前記発光層は、前記第１の電極と、前記第２の電極との間に位置し、
前記発光層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、三重項励起エネルギーを発光に変換できる物質と、を有し、
前記第１の有機化合物は、π電子不足型複素芳香環を有し、
前記第２の有機化合物は、π電子過剰型複素芳香環または芳香族アミン骨格を有し、
前記第１の有機化合物と、前記第２の有機化合物は、重水素を含み、
前記第１の有機化合物の１０Ｐａにおける５％重量減少温度と、前記第２の有機化合物の１０Ｐａにおける５％重量減少温度との差が６０℃以下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、有機化合物、有機半導体素子、発光デバイス、フォトダイオードセンサ、ディスプレイモジュール、照明モジュール、表示装置、電子機器、照明装置および電子デバイスに関する。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、製造方法に関するものである。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）に関するものである。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、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、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。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
有機化合物を用いたエレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用する発光デバイス（有機ＥＬ素子ともいう）の実用化が進んでいる。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材料を含む有機化合物層を挟んだものである。このデバイスに電圧を印加して、キャリアを注入し、当該キャリアの再結合エネルギーを利用することにより、発光材料からの発光を得ることができる。
【０００３】
発光デバイスは自発光型であるため、当該発光デバイスを画素として用いた表示装置は、液晶表示装置に比べ視認性が高く、また、バックライトが不要である。また、このような発光デバイスを用いた表示装置は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
また、これらの発光デバイスは発光層を平面状に連続して形成することが可能であるため、面状に発光を得ることができる。これは、白熱電球、ＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
このように発光デバイスを用いた表示装置、照明装置はさまざまな電子機器に好適であるが、より良好な特性を有する発光デバイスを求めて研究開発が進められている。
【０００６】
特許文献１には、金属錯体を重水素化ホストと対にして、金属錯体を劣化させる分解メカニズムを遅延させることによって、信頼性を向上させた発光デバイスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０２２－１３２１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の一態様では特性良好な発光デバイスを提供することを目的とする。または、本発明の一態様では、信頼性の良好な発光デバイスを提供することを目的とする。または、本発明の一態様では、駆動電圧の低い発光デバイスを提供することを目的とする。または、本発明の一態様では、信頼性が良好で、駆動電圧の低い発光デバイスを提供することを目的とする。
【０００９】
または、本発明の一態様では、特性の良好な表示装置を提供することが可能な発光デバイスを提供することを目的とする。または、本発明の一態様では、信頼性の良好な表示装置を提供することが可能な発光デバイスを提供することを目的とする。または、本発明の一態様では、駆動電圧の低い表示装置を提供することを目的とする。または、本発明の一態様では、駆動電圧が低く、且つ信頼性の良好な表示装置を提供することが可能な発光デバイスを提供することを目的とする。または、本発明の一態様では、上記発光デバイスに好適な有機化合物を提供することを目的とする。
【００１０】
または、消費電力の小さい有機半導体デバイス、発光デバイス、受光デバイス、表示装置、電子機器および照明装置のいずれかを提供することを目的とする。または、信頼性の高い電子機器および照明装置のいずれかを提供することを目的とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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