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CN119896075A - 有机发光器件 - Google Patents

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CN119896075A
CN119896075A CN202380067342.2A CN202380067342A CN119896075A CN 119896075 A CN119896075 A CN 119896075A CN 202380067342 A CN202380067342 A CN 202380067342A CN 119896075 A CN119896075 A CN 119896075A
Authority
CN
China
Prior art keywords
organic compound
substituted
atom
emitting device
organic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202380067342.2A
Other languages
English (en)
Inventor
西出洋祐
宫部正仁
宫下广和
山田直树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2023150097A external-priority patent/JP2024046619A/ja
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Publication of CN119896075A publication Critical patent/CN119896075A/zh
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

提供一种有机发光器件，其具有高效率和优异的驱动耐久特性。本公开提供一种有机发光器件，其具有基板、第一电极、发光层和第二电极，所述有机发光器件的特征在于：发光层包含第一有机化合物、第二有机化合物和第三有机化合物；在第一至第三有机化合物中，可自由旋转的单键由碳‑碳键构成；第二有机化合物中的可自由旋转的碳‑碳键中的至少一个碳原子为sp2碳原子；并且满足以下关系[I]和[II]，其中HOMO1为第一有机化合物的HOMO能级，LUMO2为第二有机化合物的LUMO能级，HOMO3和LUMO3分别为第三有机化合物的HOMO能级和LUMO能级。[关系I]：|LUMO2|>|LUMO3|；[关系II]：|HOMO3|>|HOMO1|。

Description

有机发光器件
技术领域
本发明涉及有机发光器件、包括该有机发光器件的各种装置和设备以及用于该有机发光器件的有机化合物。
背景技术
有机发光器件(以下也称为“有机电致发光器件”或“有机EL器件”)为各自包括一对电极和配置在这些电极之间的有机化合物层的器件。从这对电极注入电子和空穴在有机化合物层中产生发光性有机化合物的激子，当这些激子返回到基态时，有机发光器件发出光。
有机发光器件的最近的进展是显著的，实现了如低驱动电压、多种发光波长、高速响应性等特征并且实现了使发光器件更轻薄。
有机发光器件可以发出各种颜色的光。特别是，改善在可见光区域具有最高能量的蓝色发光器件的耐久性能是一个挑战。
用于改善器件的耐久性能的方法的一个实例是改善发光层的构成。专利文献1报道了绿色有机发光器件的实例，其具有包含芘系主体、具有叔丁基的荧蒽掺杂剂和第三有机化合物的三元系发光层。专利文献2报道了具有三元系发光层的蓝色有机发光器件的实例，所述三元系发光层包含咔唑系主体、具有二芳基氨基的掺杂剂和第三有机化合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开No.2011-71194
专利文献2：日本专利特开No.2010-245061
发明内容
发明要解决的问题
为了提供具有更高可靠性的显示器，需要具有更长寿命的有机发光器件。改善耐久特性、特别是在高能蓝色有机发光器件中是一个挑战。
专利文献1公开了一种发光器件的实例，其中通过使用三种类型的有机化合物来调节发光层中的HOMO和LUMO能级以改善耐久特性。然而，使用包含具有低键能的sp3碳-sp3碳键的掺杂剂，因此期望耐久性能的进一步改善。
专利文献2公开了一种蓝色发光器件的实例，其中通过使用三种类型的有机化合物来调节发光层中的HOMO和LUMO能级以改善耐久特性。然而，使用包含具有低键能的碳-氮单键的掺杂剂，因此期望耐久性能的进一步改善。
用于解决问题的方案
本发明是鉴于上述问题而完成的，并且本发明的目的是提供一种具有优异的耐久特性的有机发光器件。
本发明提供一种有机发光器件，其包括第一电极、发光层和第二电极，
其中发光层包含第一有机化合物、第二有机化合物和第三有机化合物，
第一有机化合物、第二有机化合物和第三有机化合物各自中的可自由旋转的单键为碳-碳键，
第二有机化合物中包含的可自由旋转的碳-碳键中的至少一个碳原子为sp2碳，和
第一有机化合物的HOMO能级设定为HOMO1，第二有机化合物的LUMO能级设定为LUMO2，以及第三有机化合物的HOMO能级和LUMO能级设定为HOMO3和LUMO3，满足[I]和[II]：
|LUMO2|>|LUMO3|[I]
|HOMO3|>|HOMO1|[II]。
发明的效果
根据本发明，可以提供具有优异的驱动耐久特性的有机发光器件，并且可以提供各自包括该有机发光器件的优异的装置和设备。
附图说明
[图1A]为示出根据本发明的一个实施方案的显示设备的像素的一个实例的示意性截面图。
[图1B]为包括根据本发明的一个实施方案的有机发光器件的显示设备的一个实例的示意性截面图。
[图2]为示出根据本发明的一个实施方案的显示设备的一个实例的示意图。
[图3A]为示出根据本发明的一个实施方案的摄像设备的一个实例的示意图。
[图3B]为示出根据本发明的一个实施方案的电子设备的一个实例的示意图。
[图4A]为示出根据本发明的一个实施方案的显示设备的一个实例的示意图。
[图4B]为示出可折叠显示设备的一个实例的示意图。
[图5A]为示出根据本发明的一个实施方案的照明设备的一个实例的示意图。
[图5B]为示出包括根据本发明的一个实施方案的车辆用灯具的汽车的一个实例的示意图。
[图6A]为示出根据本发明的一个实施方案的可穿戴装置的一个实例的示意图。
[图6B]为示出根据本发明的一个实施方案的可穿戴装置的一个实例的示意图，该可穿戴装置包括摄像设备。
[图7A]为根据本发明的一个实施方案的图像形成设备的一个实例的示意图。
[图7B]为示出包括配置在长基板上的多个发光部的曝光光源的构成的示意图。
[图7C]为示出包括配置在长基板上的多个发光部的曝光光源的构成的示意图。
具体实施方式
本发明是用于提供长寿命有机发光器件的发明。为了实现有机发光器件的更长寿命，需要抑制器件中的有机材料、特别是发光层中使用的有机材料的劣化。通常，为了延长有机发光器件的寿命，扩大再结合区域以抑制由于激子产生的集中而导致的劣化是有效的。当激子产生集中时，从处于激发态的分子到处于激发态的另一个分子的能量转移导致向更高能态的转变。在高能态下，当其中分子结构中单个键合位点的键能被超过的情况发生时，键裂解而产生分解产物，导致亮度降低。为了避免这种情况，分散激子产生是有效的。
有数种方法来分散激子产生区域。在本发明中，本发明人认为向主体化合物中添加两种类型的有机化合物(即，空穴捕获性第一有机化合物和电子捕获性第二有机化合物)会是确保向发光层中的良好电荷注入并分散激子产生区域的有效方法。换言之，满足以下关系[I]和[II]。第三有机化合物为主体。
|LUMO2|>|LUMO3|[I]
|HOMO3|>|HOMO1|[II]
HOMO1:第一有机化合物的HOMO能级。
HOMO3:第三有机化合物的HOMO能级。
LUMO2:第二有机化合物的LUMO能级。
LUMO3:第三有机化合物的LUMO能级。
HOMO是指最高占据分子轨道。LUMO是指最低未占据分子轨道。HOMO的能级也称为“HOMO”或“HOMO能级”。LUMO的能级也称为“LUMO”或“LUMO能级”。
下面将描述本发明中的发光层的构成的特征。在本说明书中，除非另有说明，否则取代基的具体实例如下所述。
烷基可以为具有1个以上且20个以下的碳原子的烷基。其实例包括但不限于，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、仲丁基、辛基、环己基、1-金刚烷基和2-金刚烷基。
烷氧基可以为具有1个以上且10个以下的碳原子的烷氧基。其实例包括但不限于，甲氧基、乙氧基、丙氧基、2-乙基辛氧基和苄氧基。
甲硅烷基的实例包括但不限于，三甲基甲硅烷基和三苯基甲硅烷基。
芳基可以为具有6个以上且20个以下的碳原子的芳基。其实例包括但不限于，苯基、萘基、茚基、联苯基、三联苯基、芴基、菲基、荧蒽基和三亚苯基。
杂芳基可以为具有3个以上且20个以下的碳原子的杂芳基。其实例包括但不限于，吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、三唑基、噁唑基、噁二唑基、噻唑基、噻二唑基、咔唑基、吖啶基、菲咯啉基、二苯并呋喃基和二苯并噻吩基。
氨基的实例包括但不限于，N-甲基氨基、N-乙基氨基、N,N-二甲基氨基、N,N-二乙基氨基、N-甲基-N-乙基氨基、N-苄基氨基、N-甲基-N-苄基氨基、N,N-二苄基氨基、苯胺基、N,N-二苯基氨基、N,N-二萘基氨基、N,N-二芴基氨基、N-苯基-N-甲苯基氨基、N,N-二甲苯基氨基、N-甲基-N-苯基氨基、N,N-二茴香醚基氨基、N-均三甲苯基-N-苯基氨基、N,N-二均三甲苯基氨基、N-苯基-N-(4-叔丁基苯基)氨基、N-苯基-N-(4-三氟甲基苯基)氨基、N-哌啶基和咔唑基。
芳氧基和杂芳氧基的实例包括但不限于，苯氧基和噻吩氧基。
可进一步包含在烷基、烷氧基、甲硅烷基、芳基、杂芳基、氨基、芳氧基和杂芳氧基中的取代基的实例包括但不限于：氘原子；卤素原子，如氟、氯、溴和碘；烷基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基和叔丁基；烷氧基，如甲氧基、乙氧基和丙氧基；氨基，如二甲基氨基、二乙基氨基、二苄基氨基、二苯基氨基和二甲苯基氨基；芳氧基，如苯氧基；芳香族烃基，如苯基和联苯基；杂芳基，如吡啶基和吡咯基；以及氰基、羟基和硫醇基。
[1]发光层中包含的化合物中可自由旋转的单键为碳-碳键。
本发明的有机发光器件的特征之一是，发光层中的空穴主要被捕获到第一有机化合物上，发光层中的电子主要被捕获到第二有机化合物上。这使得电荷能够被限制在发光层中，并且使再结合区域分散，从而改善了耐久性。
换言之，这表明第一有机化合物和第二有机化合物在自由基态或激发态下经受负荷。因此，需要第一有机化合物和第二有机化合物各自具有即使在高能激发态下也耐分解的骨架。此外，作为主体的第三有机化合物也期望具有类似的耐分解的骨架，这是因为发生了电荷再结合和激发。这些是本发明的特征。具体地，重要的是，耐分解的各骨架中所有可自由旋转的单键均为碳-碳键。进一步，至少一个可自由旋转的单键优选为sp2碳。此外，所有可自由旋转的单键优选为sp2碳-sp2碳键。注意，sp2和sp3分别表示sp2杂化轨道和sp3杂化轨道。
表1示出可自由旋转的单键的键能的实例。如表1所示，当碳-氮键等作为稠合多环骨架之间的键提供时，在由于一定的激子产生的集中而产生的较高能量激发态下，该键容易断裂。因此，在本发明中，第一有机化合物、第二有机化合物和第三有机化合物各自中的可自由旋转的单键为碳-碳键。
[表1]
表2示出各自具有专利文献2中记载的发光层构成和材料的有机发光器件与具有本发明的发光层构成和材料的有机发光器件之间的耐久特性的比较。在表2中，“本发明1”和“比较例1”至“比较例3”对应于下述实施例中的实施例1和比较例1至3。LUMO能级和HOMO能级以[eV]为单位表示。在以下实施例中描述了用于生产有机发光器件的方法、层构成、评价以及用于测量HOMO能级和LUMO能级的方法。
[表2]
如表2所示，在其中发光层的材料中的可自由旋转的单键包括C-N键的比较例1至3中的每一者中，耐久比为1.0以下。相比之下，在其中发光层的材料中所有可自由旋转的单键均为碳-碳键的本发明1中，耐久比为1.3。因此，发光层中包含的材料中的所有可自由旋转的单键优选为具有高键能的碳-碳键。
[2]第二有机化合物的各可自由旋转的碳-碳键中的至少一个碳为sp2碳。
在本发明中，第二有机化合物为具有深LUMO能级(远离真空能级)的电子捕获性化合物。第一有机化合物为具有浅HOMO能级的空穴捕获性化合物。在所有第一至第三有机化合物中，所有可自由旋转的单键均由碳-碳键构成。因此，第一有机化合物和第二有机化合物二者倾向于具有深HOMO-LUMO。换言之，第三有机化合物和第二有机化合物的LUMO能级之间的差(电子捕获性能)大于第三有机化合物和第一有机化合物的HOMO能级之间的差(空穴捕获性能)。在发光层中包含的有机化合物当中，第二有机化合物捕获电荷和被激发的概率最高，并且容易因电荷和激子分解。因此，在第一至第三有机化合物当中，特别是第二有机化合物优选具有高的键稳定性。
如表1所示，键能的稳定性按sp2碳-氮键、sp3碳-sp3碳键、sp3碳-sp2碳键和sp2碳-sp2碳键的顺序增加。这些结果表明，在碳-碳键当中，sp3碳-sp3碳键的键能低，sp3碳-sp3碳键在激发态下容易分解或反应，在有机发光器件运行期间容易导致显著的亮度劣化。也就是说，有机发光器件的耐久特性容易劣化。sp2碳-sp3碳键或sp2碳-sp2碳键具有比sp3碳-sp3碳键更高的键能，并且在激发态下的分解或反应得到抑制，从而有机发光器件的耐久特性得到改善。
表3示出包括由专利文献1中记载的材料构成的发光层的有机发光器件和包括由本发明的材料构成的发光层的有机发光器件之间的比较。在表3中，“本发明2”至“本发明4”和“比较例4”对应于下述实施例中的实施例2至4和比较例4。LUMO能级和HOMO能级以[eV]为单位表示。在以下实施例中描述了用于生产有机发光器件的方法、层构成、评价以及用于测量HOMO能级和LUMO能级的方法。
[表3]
表3表明，与其中第二有机化合物具有sp3碳-sp3碳键作为可自由旋转的单键的比较例4相比，其中第二有机化合物不具有sp3碳-sp3碳键的本发明4中显示出更好的耐久特性。此外，与其中第二有机化合物具有sp2碳-sp3碳键的本发明4相比，其中第二有机化合物仅具有sp2碳-sp2碳键的本发明3中表现出甚至更好的耐久特性。此外，其中在所有第一至第三有机化合物中可自由旋转的单键为sp2碳-sp2碳键的本发明2中表现出还甚至更好的耐久特性。因此，根据本发明的第二有机化合物为仅由sp3碳-sp2碳键和sp2碳-sp2碳键构成的有机化合物，即具有其中至少一个碳为sp2碳的碳-碳键的有机化合物，由此，得到有机发光器件的耐久特性改善。
更优选地，本发明进一步具有以下特征。
[3]第二有机化合物具有荧蒽骨架。
如上所述，第二有机化合物的特征在于，相对于主体(第三有机化合物)具有深LUMO能级(远离真空能级)并且具有电子捕获性。第二有机化合物优选具有荧蒽骨架作为具有深LUMO能级的骨架。这是因为荧蒽骨架具有缺电子的五元环，并且仅由稳定的烃构成。此外，荧蒽骨架具有两个以上的五元环，因此具有更深的LUMO能级和改善的电子捕获性，这是优选的。
通常，电子阻挡层的材料具有可自由旋转的sp2碳-氮键，并且在中性状态下富含电子；因此，材料容易通过接收电子(还原)或处于激发态而分解。因此，在包括电子阻挡层或空穴阻挡层的器件构成中，通过将再结合区域定位在比靠近电子阻挡层/发光层界面更靠近空穴阻挡层/发光层界面的位置，改善了器件的耐久特性。因此，优选地，第二有机化合物相对于主体化合物具有深LUMO并且具有电子捕获性。更优选在电子阻挡层中使用其中可自由旋转的单键由碳-碳键构成的第一有机化合物，这是因为从分子结构的稳定性的观点来看，分解受到抑制。
[4]第一有机化合物对氧化是稳定的。
如上所述，第一有机化合物以自由基阳离子状态存在的概率高。因此，优选地，第一有机化合物在自由基阳离子状态下特别稳定。表4示出通过使用循环伏安法(CV)测量进行单电子氧化的10次连续扫描评价来评价两种有机化合物的氧化稳定性的结果。使用Ag/Ag+参比电极、Pt对电极和玻碳工作电极在0.1M的四丁基高氯酸铵的二氯甲烷溶液中进行CV测量。扫描速率为0.1V/s。作为测量装置，使用由ALS制造的660C型电化学分析仪。使用与表3中的本发明2(实施例2)类似的器件构成来评价器件耐久比。
[表4]
如表4所示，发现从中获得可逆的氧化波的有机化合物1的器件耐久比相比于从中获得不可逆的氧化波的有机化合物2的器件耐久比高1.4倍。这表明，即使当进行单电子氧化时，具有氧化稳定性高的分子结构的有机化合物1也可以稳定地存在而不会分解或反应。
[5]第一至第三有机化合物中可自由旋转的单键均为sp2碳-sp2碳键。
如[2]所述，第二有机化合物中可自由旋转的单键优选具有较高的键能，并且优选为具有最高键能的sp2碳-sp2碳键。然而，电荷再结合和激发也或多或少地发生在第一有机化合物和作为主体的第三有机化合物中。因此，更优选地，发光层中包含的第一有机化合物和第三有机化合物中的可自由旋转的单键也仅由sp2碳-sp2碳键构成。
[6]当第一有机化合物的可自由旋转的单键为sp2碳-sp2碳键时，第一有机化合物优选为由通式[1]表示的有机化合物。更优选地，第一有机化合物为由以下通式[1]表示并且仅由烃构成的有机化合物。
[化学式1]
在通式[1]中，R1至R26各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基。R10和R11、R15和R16、R19和R20、以及R24和R25可以形成各自的环，各环包含碳原子、氧原子、硫原子、硒原子或碲原子作为间隔基团。R11至R15和R20至R24可以各自与相邻的取代基形成环。
由通式[1]表示的有机化合物具有空穴捕获性，因此具有高激发概率和高键能。此外，该有机化合物具有高氧化稳定性，因此作为第一有机化合物是优选的。
在本发明中，第一有机化合物的特征在于，相对于用作主体的第三有机化合物，第一有机化合物具有较浅的HOMO能级(接近真空能级)，并且具有空穴捕获性。然而，一般来说，很难制备出其中可自由旋转的单键仅由sp2碳-sp2碳键构成并且HOMO能级浅的化合物。本发明人进行了深入的研究并且发现，当包含通式[1]的分子结构时，HOMO能级更浅。具体地，当将联苯单元加成到也可用作第三有机化合物或第二有机化合物的基本骨架的芘骨架中时，该化合物在薄膜中更有效地堆叠，增加了分子的电子密度，导致HOMO能级变浅。此外，当加成两个以上的联苯单元时，HOMO能级甚至更浅。
表5示出对于与第一有机化合物相关的有机化合物中联苯单元的存在与否及其取代数，HOMO能级的计算值和测量值及其差值(ΔHOMO)。HOMO能级的测量值是通过制备50-nm膜并使用由Riken Keiki Co.,Ltd.制造的“AC-3”测量的电离电位的值。发现表5中的有机化合物1至5的HOMO计算值都相当，但随着联苯单元的数量增加，测得的HOMO值变浅。换言之，通过加成联苯单元使HOMO变浅的效果无法通过计算预测到，而是由本发明人发现的。
[表5]
当第一有机化合物中的可自由旋转的单键仅由sp2碳-sp2碳键构成时，使用如由通式[1]表示的具有较浅HOMO的有机化合物改善了空穴捕获性能，进一步改善了有机发光器件的耐久特性。
第一有机化合物优选为由以下通式[1-1]至[1-3]中的任意一者表示的有机化合物。通式[1-1]表示其中通式[1]中的R10和R11、R15和R16、R19和R20、以及R24和R25中的至少一对形成环的化合物。
第一有机化合物更优选为由以下通式[1-3]表示的有机化合物。
[化学式2]
在通式[1-1]中，R1至R26各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基。R10和R11、R15和R16、R19和R20、以及R24和R25中的至少一对与作为间隔基团的碳原子、氧原子、硫原子、硒原子或碲原子形成环。R11至R15和R20至R24可以各自与相邻的取代基形成环。
[化学式3]
在通式[1-2]中，R1至R38各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基。R18和R19、R25和R26、以及R28可以各自与相邻的取代基形成环。
[化学式4]
在通式[1-3]中，R1至R38各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基。R19和R20、以及R24和R25中的至少一对与作为间隔基团的碳原子、氧原子、硫原子、硒原子或碲原子形成环。R20至R24可以各自与相邻的取代基形成环。
由于以下三个原因，优选由通式[1-1]至[1-3]中任意一者表示的有机化合物。
(i)高玻璃化转变温度(Tg)导致高的热稳定性和改善的驱动耐久性。
(ii)浅HOMO导致强空穴捕获性和改善的驱动耐久性。
(iii)窄带隙导致低注入势垒和低驱动电压。
以下将描述各项。
(i)高玻璃化转变温度(Tg)导致高的热稳定性和改善的驱动耐久性。
高的热稳定性例如高玻璃化转变温度(Tg)优选用于有机发光器件。这是因为高Tg使得即使在器件驱动期间，由于微小的结晶，也难以产生晶界、陷阱能级和猝灭剂，从而可以保持良好的载流子输送性和高效的发光特性。因此，可以提供具有优异的耐久性和效率的有机发光器件。
表6示出通过差示扫描量热法(DSC)对下述有机化合物Z-3、Z-4和Z-18至20的Tg的评价结果。可以说，越高的玻璃化转变温度表明越高的非晶性和越好的热稳定性。Tg优选为120℃以上，更优选130℃以上，甚至更优选140℃以上。
在DSC测量中，将约2mg样品密封在铝盘中，然后从高于熔点的高温淬火。这使得样品处于非晶态。然后以20℃/min的升温速率加热样品，以测量玻璃化转变温度。使用由NETZSCH制造的DSC 204F1作为测量装置。
[表6]
发现与其中联苯衍生物(三亚苯或螺芴)仅在芘的一侧取代的Z-4或Z-18相比，其中联苯衍生物(联苯和三亚苯或螺芴)在芘的两侧取代的Z-3或Z-19的Tg提高了约20℃。因此，优选由通式[1-1]表示的有机化合物作为第一有机化合物。
发现与被三亚苯取代的Z-3或Z-4相比，被作为芘的取代基的螺芴取代的Z-18或Z-19的Tg提高了约20℃以上。因此，优选由通式[1-2]表示的有机化合物作为第一有机化合物。更优选其中螺芴和联苯衍生物被取代的由通式[1-3]表示的有机化合物。
(ii)浅HOMO导致强空穴捕获性和改善的驱动耐久性。
如上所述，越浅的HOMO(越接近真空能级)导致越好的空穴捕获性和越改善的驱动耐久特性。
如表6所示，发现与被三亚苯取代的Z-3或Z-4相比，被作为芘的取代基的螺芴取代的Z-18或Z-19的HOMO更浅。因此，就强空穴捕获性而言，优选由通式[1-2]表示的有机化合物作为第一有机化合物。
(iii)窄带隙导致低注入势垒和低驱动电压。
在有机发光器件中，当电荷从电荷注入层或电荷阻挡层注入至发光层中时，越小的带隙(S1能量)导致越小的注入势垒和越低的驱动电压。此外，较小的注入势垒改善发光层和相邻层之间的界面处的电荷累积，并且还改善驱动耐久特性。
如表6所示，发现与其中联苯衍生物仅在芘的一侧取代的Z-4或Z-18相比，其中联苯衍生物在芘的两侧取代的Z-3或Z-19的S1更小。因此，就降低电压而言，优选由通式[1-1]表示的有机化合物作为第一有机化合物。通过将Z-19中在芘的一侧取代的联苯基改变为在Z-20中的三联苯基，S1甚至更小，这就降低电压而言是更优选的。
[7]空穴阻挡层的材料具有由烃构成的稠环骨架。
如上述[3]所述，通常，电子阻挡材料具有可自由旋转的sp2碳-氮键，并且在中性状态下富含电子；因此，该材料容易通过接收电子(还原)或处于激发态而分解。因此，当电子阻挡层或空穴阻挡层与发光层接触配置时，再结合区域优选位于接近空穴阻挡层和发光层之间的界面侧。此外，空穴阻挡层的材料优选具有稳定的分子结构。例如，如含氮杂环等骨架在中性状态下缺电子，因此在电子被除去时容易分解。换言之，该材料容易因从发光层泄漏的空穴而分解。因此，优选即使电子被除去(氧化)也稳定的由烃构成的稠环骨架，这是因为其表现出良好的耐久特性。
空穴阻挡层还用作电子输送层，因此优选具有高电子迁移率。因此，在由烃构成的稠环骨架中，优选具有含有四个以上的环的稠环结构的那些。这是因为电子迁移率随着平面性提高而提高。
以下将描述第一至第三有机化合物的具体实例。
<第三有机化合物>
在本发明中，除了可自由旋转的单键全部为碳-碳键、优选sp2碳-sp2碳键以外，用作发光层的主体的第三有机化合物没有特别限制。优选地，该化合物具有蒽骨架、菲咯啉骨架、芘骨架、骨架、苯并菲骨架、三亚苯骨架、荧蒽骨架、苯并骨架和苯并荧烷骨架中的任意一者。优选地，第三化合物为由以下通式[2]表示的有机化合物。
[化学式5]
在通式[2]中，R1至R8和R27各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基。n为选自1至3的自然数。
以下示出第三有机化合物的具体实例，但第三有机化合物不限于此。
[化学式6]
[化学式7]
[化学式8]
[化学式9]
[化学式10]
[化学式11]
[化学式12]
[化学式13]
[化学式14]
<第一有机化合物>
除了可自由旋转的单键全部为碳-碳键、优选sp2碳-sp2碳键以外，第一有机化合物没有特别地限制。其优选实例包括由上述通式[1]表示的有机化合物、作为第三有机化合物的优选实例给出的由通式[2]表示的有机化合物、以及具有由以下通式[3-1]至[3-4]表示的部分骨架的有机化合物。
[化学式15]
在通式[3-1]至[3-4]中，环状单元A至C各自为芳香族烃基或杂环基，并且可以各自为稠环。Q1至Q3各自独立地选自直接键、CR1R2、NR3、氧原子、硫原子、硒原子和碲原子。取代基R1至R3各自独立地选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂芳基。R3可以与相邻的环状单元A至C中的任意一者一起形成环。
下面示出由通式[1]表示的第一有机化合物的优选具体实例，但第一有机化合物不限于此。
[化学式16]
[化学式17]
下面示出由通式[2]表示的第一有机化合物的优选具体实例，但第一有机化合物不限于此。
[化学式18]
下面示出由通式[3-1]至[3-4]表示的部分骨架的具体实例，但部分骨架不限于此。
[化学式19]
[化学式20]
下面示出具有由通式[3-1]至[3-4]中任意一者表示的部分骨架的第一有机化合物的具体实例，但第一有机化合物不限于此。
[化学式21]
[化学式22]
[化学式23]
[化学式24]
[化学式25]
[化学式26]
[化学式27]
[化学式28]
第一有机化合物也用作第三有机化合物。在本发明中，当选择第一有机化合物和第三有机化合物时，LUMO和HOMO之间的关系满足上述关系[I]和[II]是足够的。
<第二有机化合物>
除了可自由旋转的单键为碳-碳键并且碳-碳键中的至少一个为sp2碳以外，第二有机化合物没有特别地限制。优选地，第二有机化合物具有荧蒽骨架。此外，所含的五元环的数量优选为两个以上。以下示出优选包含在第二有机化合物中的稠环骨架的具体实例，但稠环骨架不限于此。
[化学式29]
[化学式30]
[化学式31]
[化学式32]
下面示出第二有机化合物的优选具体实例，但第二有机化合物不限于此。
[化学式33]
[化学式34]
[化学式35]
[化学式36]
[化学式37]
[化学式38]
[化学式39]
[化学式40]
[化学式41]
[化学式42]
本实施方案的有机发光器件包括一对电极和配置在该对电极之间的有机化合物层。有机化合物层至少包括发光层。当有机化合物层由包括多层的层叠体形成时，除了发光层之外，有机化合物层还可以包括空穴注入层、空穴输送层、电子阻挡层、空穴-激子阻挡层、电子输送层和电子注入层等。发光层可以由单层或包括多层的层叠体形成。
在本实施方案的有机发光器件中，至少一个有机化合物层包含第一有机化合物、第二有机化合物和第三有机化合物。包含第一至第三有机化合物的层优选为发光层。在发光层的情况下，第三有机化合物为主体，第二有机化合物为客体，第一有机化合物为助剂。
这里使用的术语“主体”是指发光层中包含的化合物中质量比例最高的化合物。术语“客体”是指发光层中包含的化合物中质量比例低于主体并且负责主要发光的化合物。助剂为发光层中包含的化合物中质量比例比主体小并且质量比例为客体质量比例以上的化合物。也就是说，质量比例为主体>助剂≥客体。
根据本实施方案的发光层至少包含三种类型。基于整个发光层，主体的浓度优选为50质量％以上且99质量％以下，更优选为50重量％以上且98质量％以下。基于整个发光层，客体的浓度优选为0.1质量％以上且20质量％以下。从抑制浓度猝灭的观点来看，客体的浓度优选为1质量％以上且10质量％以下。基于整个发光层，助剂的浓度优选大于0.5质量％且49.09质量％以下，更优选为2质量％以上且49.09质量％以下，甚至更优选为5质量％以上且49.09质量％以下。
客体可以均匀地包含在其中主体作为基质的整个层中，或者可以以浓度梯度包含。客体可以部分地包含在层中的特定区域中，换言之，发光层可以具有仅包含主体而不包含客体的区域。
发光层可以为单层或多层。还可以通过包含具有其它发光颜色的发光材料来混合颜色。术语“多层”是指其中两个以上的发光层堆叠的状态。在这种情况下，有机发光器件的发光颜色没有特别地限制。更具体地，可以使用白色或中间色。在白色的情况下，例如，当发光层的发光颜色为蓝色时，其它发光层发射颜色不同于蓝色的光，即绿色或红色。此外，发射蓝色光的第三发光层和电荷产生层可以配置在本发明的发光层或堆叠的发光层与第一或第二电极之间。电荷产生层用作串联器件。从电荷产生层产生的电子和从第一电极注入的空穴再结合以产生激子。从电荷产生层产生的空穴和从第二电极注入的电子再结合以产生激子。因此，内部量子效率加倍。在这种情况下，本发明的有机发光器件可以在串联器件的一侧用作蓝色发光层，作为黄色发光的补色。因此，通过在串联器件构成中组合使用由本发明的发光层形成的蓝色发光层与黄色发光层，可以提供白色发光器件。成膜也通过气相沉积或涂布成膜进行。
本实施方案的有机发光器件的具体器件构成包括以下(1)至(6)中描述的多层型器件构成，其中电极层和有机化合物层顺序堆叠在基板上。在任何器件构成中，有机化合物层总是包括包含发光材料的发光层。
(1)阳极/发光层/阴极
(2)阳极/空穴输送层/发光层/电子输送层/阴极
(3)阳极/空穴输送层/发光层/电子输送层/电子注入层/阴极
(4)阳极/空穴注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/阴极
(5)阳极/空穴注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/电子注入层/阴极
(6)阳极/空穴输送层/电子阻挡层/发光层/空穴阻挡层/电子输送层/阴极
然而，这些器件构成实例只是非常基本的器件构成，并且器件构成不限于此。可以使用各种层构成：例如，在电极和有机化合物层之间的界面处配置绝缘层、粘接层或干涉层。电子输送层或空穴输送层由具有不同电离电位的两层形成。此外，发光层由包含不同发光材料的两层形成。
在上述(1)至(6)中描述的器件构成中，构成(6)是优选的，这是因为其具有电子阻挡层和空穴阻挡层二者。也就是说，在包括电子阻挡层和空穴阻挡层的(6)的情况下，空穴载流子和电子载流子二者都可以可靠地被限制在发光层内，从而得到没有载流子泄漏和具有高发光效率的有机发光器件。
在本发明的有机发光器件中，第一至第三有机化合物中的所有可自由旋转的单键均为碳-碳键。此外，在第二有机化合物中，各碳-碳键的至少一个碳为sp2碳。包含第一至第三有机化合物的发光层具有稳定的分子结构，因此具有良好的耐久特性。因此，优选与发光层接触的电子阻挡层和空穴阻挡层的化合物也具有稳定的结构。例如，空穴阻挡层需要对空穴稳定。因此，空穴阻挡层的化合物优选为反应性低的有机化合物，更优选为仅由烃构成的有机化合物。例如，电子阻挡层也需要对电子稳定，因此优选由反应性低的有机化合物构成，更优选由其中所有可自由旋转的单键均为碳-碳键、优选sp2碳-sp2碳键的有机化合物构成。
提取从发光层输出的光的模式(器件构成)可以是其中从基板侧的电极提取光的所谓的底部发射模式，或者是其中从与基板相对的一侧提取光的所谓的顶部发射模式。此外，还可以使用从基板侧和与基板相对的一侧提取光的双面提取模式。
<其它化合物>
根据本发明的第一至第三有机化合物可以用作本实施方案的有机发光器件中包括的除发光层之外的有机化合物层的构成材料。具体地，这些化合物可以用作电子输送层、电子注入层、空穴输送层、空穴注入层和空穴阻挡层等的构成材料。在这种情况下，有机发光器件的发光颜色没有特别地限制。更具体地，可以使用白色或中间色。
在根据本实施方案的有机发光器件中，例如，可以根据需要一起使用常规已知的低分子量或高分子量空穴注入性化合物、空穴输送性化合物、用作主体的化合物、发光性化合物、电子注入性化合物或电子输送性化合物。以下将描述这些化合物的实例。
空穴注入输送性材料优选为具有高空穴迁移率的材料，以便于从阳极注入空穴并将注入的空穴输送至发光层。为了抑制有机发光器件中例如结晶等膜品质的劣化，优选具有高玻璃化转变温度的材料。具有空穴注入输送性能的低分子量或高分子量材料的实例包括三芳胺衍生物、芳基咔唑衍生物、苯二胺衍生物、芪衍生物、酞菁衍生物、卟啉衍生物、聚(乙烯基咔唑)、聚(噻吩)和其它导电性高分子。此外，上述空穴注入输送性材料也适用于电子阻挡层。以下是用作空穴注入输送性材料的化合物的具体实例，但空穴注入输送性材料不限于此。
[化学式43]
除了上述第二有机化合物以外，主要与发光功能相关的发光材料的实例包括稠环化合物(如芴衍生物，萘衍生物，芘衍生物，苝衍生物，并四苯衍生物，蒽衍生物和红荧烯)，喹吖啶酮衍生物，香豆素衍生物，芪衍生物，有机铝配合物如三(8-羟基喹啉)铝，铱配合物，铂配合物，铼配合物，铜配合物，铕配合物，钌配合物，和高分子衍生物如聚(亚苯基亚乙烯基)衍生物、聚芴衍生物和聚亚苯基衍生物。以下示出可以用作发光材料的化合物的具体实例，但发光材料不限于此。
[化学式44]
[化学式45]
第一至第三有机化合物以外的第四化合物可以作为主体或助剂包含在发光层中。第四化合物的实例包括但不限于芳香族烃化合物及其衍生物，咔唑衍生物，吖嗪衍生物，呫吨酮衍生物，二苯并呋喃衍生物，二苯并噻吩衍生物，有机铝配合物如三(8-羟基喹啉)铝，和有机铍配合物。以下示出具体实例。
[化学式46]
电子输送性材料可以从能够将从阴极注入的电子输送至发光层的材料中自由选择，并且考虑例如与空穴输送性材料的空穴迁移率的平衡来选择。具有电子输送性能的材料的实例包括噁二唑衍生物，噁唑衍生物，吡嗪衍生物，三唑衍生物，三嗪衍生物，喹啉衍生物，喹喔啉衍生物，菲咯啉衍生物，有机铝配合物，和稠环化合物如芴衍生物、萘衍生物、衍生物和蒽衍生物。上述电子输送性材料也可以适当地用于空穴阻挡层。下面示出用作电子输送性材料的化合物的具体实例，但当然该化合物不限于此。以下示出具体实例。
[化学式47]
电子注入性材料可以从能够容易地从阴极向其中注入电子的材料中自由选择，并且考虑例如与空穴注入性的平衡来选择。作为有机化合物，还包括n型掺杂剂和还原性掺杂剂。其实例包括含碱金属的化合物如氟化锂，锂配合物如喹啉锂，苯并咪唑烷衍生物，咪唑烷衍生物，富瓦烯衍生物和吖啶衍生物。其也可以与上述电子输送材料组合使用。
<有机发光器件的构成>
有机发光器件在基板上包括绝缘层、第一电极、有机化合物层和第二电极。保护层、滤色器和微透镜等可以设置在第二电极上。在设置滤色器的情况下，可以在保护层和滤色器之间设置平坦化层。平坦化层可以由例如丙烯酸系树脂构成。当在滤色器和微透镜之间设置平坦化层时，这同样适用。
[基板]
基板的实例包括石英、玻璃、硅晶片、树脂和金属。基板可以包括例如晶体管等开关元件、配线和其上的绝缘层。任何材料均可以用于绝缘层，只要接触孔可以以配线可以连接至第一电极的方式形成即可，并且只要可以确保与未连接配线的绝缘即可。例如，可以使用如聚酰亚胺等树脂、氧化硅或氮化硅。
[电极]
作为电极，可以使用一对电极。该对电极可以为阳极和阴极。当在有机发光器件发光的方向上施加电场时，具有较高电位的电极为阳极，另一个为阴极。也可以说，向发光层供给空穴的电极为阳极，供给电子的电极为阴极。
作为阳极的构成材料，优选具有尽可能大的功函数的材料。可以使用的材料的实例包括如金、铂、银、铜、镍、钯、钴、硒、钒和钨等金属单质，其混合物，其组合的合金，以及如氧化锡、氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌等金属氧化物。此外，还可以使用如聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩等导电性聚合物。
这些电极材料可以单独使用，或者以两种以上的组合使用。阳极可以由单层或多层形成。
当电极用作反射电极时，可以使用例如，铬、铝、银、钛、钨、钼、其合金或其堆叠体。这些材料也可以用于用作不具有电极作用的反射膜。当电极用作透明电极时，可以使用由例如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌构成的氧化物透明导电层；然而电极不限于此。电极可以通过光刻技术形成。
作为阴极的构成材料，优选具有小功函数的材料。其实例包括例如，如锂等碱金属，如钙等碱土类金属，铝，钛，锰，银，铅和铬等金属单质，以及包含它们的混合物。可选择地，也可以使用通过组合这些金属单质制成的合金。例如，可以使用镁-银、铝-锂、铝-镁、银-铜和锌-银等。也可以使用如氧化铟锡(ITO)等金属氧化物。这些电极材料可以单独使用，或者以两种以上的组合使用。阴极可以具有单层结构或多层结构。特别地，优选使用银。为了减少银的聚集，更优选银合金。可以使用任何合金比，只要可以减少银的聚集即可。银与其它金属的比例可以为例如1:1或3:1。
可以使用由例如由ITO构成的氧化物导电层形成的阴极来提供顶部发射器件。可以使用由例如由铝(Al)构成的反射电极形成的阴极来提供底部发射器件。阴极没有特别地限制。形成阴极的方法没有特别地限制，但更优选使用直流溅射法或交流溅射法等，这是因为可获得良好的膜覆盖率，从而容易降低电阻。
[有机化合物层]
有机化合物层至少包括发光层，并且除了发光层之外，还可以包括根据需要适当选择的阳极侧的空穴注入层、空穴输送层和电子阻挡层，以及阴极侧的空穴阻挡层、电子输送层和电子注入层等。有机化合物层主要由有机化合物构成，并且可以包含无机原子和无机化合物。例如，各有机化合物层可以包含例如铜、锂、镁、铝、铱、铂、钼或锌。
对于根据本发明的实施方案的有机发光器件中包括的有机化合物层，可以采用干法，例如真空蒸镀法、电离蒸镀法、溅射或等离子体。可选择地，也可以采用其中将材料溶解在适当的溶剂中、然后通过已知的涂布法(例如旋涂、浸渍、流延法、LB法或喷墨法)形成膜的湿法代替干法。
当通过例如真空蒸镀法或溶液涂布法形成层时，不太可能发生结晶等，并且获得良好的经时稳定性。在通过涂布法形成膜的情况下，可以与适当的粘结剂树脂组合来形成膜。
粘结剂树脂的实例包括但不限于聚乙烯基咔唑树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、ABS树脂、丙烯酸系树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂和脲树脂。
这些粘结剂树脂可以作为均聚物或共聚物单独使用，或者作为两种以上的混合物组合使用。此外，根据需要，可以使用如已知的增塑剂、抗氧化剂和紫外线吸收剂等添加剂。
[保护层]
保护层可以设置在第二电极上。例如，可以将设置有吸湿剂的玻璃构件粘接至第二电极，以减少例如水向有机化合物层的浸入，从而减少显示缺陷的发生。在另一个实施方案中，可以在第二电极上设置由例如氮化硅构成的钝化膜，以减少例如水向有机化合物层的浸入。例如，在形成第二电极之后，可以在不破坏真空的情况下将基板输送至其它腔室，并且可以通过化学气相沉积(CVD)法形成厚度为2μm的氮化硅膜以提供保护层。在通过CVD法成膜之后，可以通过原子层沉积(ALD)法形成保护层。通过ALD法形成的膜的材料的实例可以包括但不限于氮化硅、氧化硅和氧化铝。氮化硅可以通过CVD法沉积在通过ALD法形成的膜上。通过ALD法形成的膜可以具有比通过CVD法形成的膜更小的厚度。具体而言，厚度可以为50％以下，甚至10％以下。
[滤色器]
滤色器可以设置在保护层上。例如，考虑到有机发光器件的尺寸，可以在其它基板上设置滤色器，并将其贴合至设置有有机发光器件的基板上。可以通过使用光刻技术在保护层上进行图案化来形成滤色器。滤色器可以由高分子构成。
[平坦化层]
平坦化层可以设置在滤色器和保护层之间。设置平坦化层的目的是减少下方的层的凹凸。平坦化层可以称为“材料树脂层”，而不限制其目的。平坦化层可以由有机化合物构成，可以具有低分子量或高分子量化合物，并且优选为高分子量化合物。
平坦化层可以设置在滤色器的上方和下方，并且可以由相同或不同的构成材料构成。其具体实例包括聚乙烯基咔唑树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、ABS树脂、丙烯酸系树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂和脲树脂。
[微透镜]
有机发光器件或包括有机发光器件的发光设备可以在光出射侧包括光学构件，如微透镜。微透镜可以由例如丙烯酸系树脂或环氧树脂构成。微透镜可以用于增加从有机发光器件或发光设备发射的光的量，并控制发射的光的方向。微透镜可以具有半球形状。在半球形状的情况下，在半球的切线中，有一条平行于绝缘层的切线。切线与半球的接触点是微透镜的顶点。对于任意的截面图，可以以相同的方式确定微透镜的顶点。也就是说，在截面图中微透镜半圆的切线中，有一条平行于绝缘层的切线，切线与半圆的接触点是微透镜的顶点。
可以定义微透镜的中点。在微透镜的截面中，当假设从一个弧形终止的点向另一个弧形终止的点绘制一条线段时，该线段的中点可以称为微透镜的中点。确定顶点和中点的截面可以是垂直于绝缘层的截面。
[相对基板]
可以在平坦化层上设置相对基板。相对基板设置在与上述基板对应的位置处，因此称为相对基板。相对基板可以由与上述基板相同的构成材料构成。当上述基板称为第一基板时，相对基板可以称为第二基板。
[像素电路]
包括有机发光器件的发光设备可以包括与有机发光器件连接的像素电路。各像素电路可以为独立控制多个有机发光器件的发光的有源矩阵型。有源矩阵型电路可以为电压编程的或电流编程的。驱动电路包括用于各像素的像素电路。像素电路可以包括有机发光器件、控制有机发光器件的发光亮度的晶体管、控制发光时机的晶体管、保持控制发光亮度的晶体管的栅极电压的电容器、以及在不使用发光器件的情况下连接至GND的晶体管。
发光设备包括显示区域和设置在显示区域周围的周围区域。显示区域包括像素电路，周围区域包括显示控制电路。像素电路中所包含的晶体管的迁移率可以低于显示控制电路中所包含的晶体管的迁移率。像素电路中所包含的晶体管的电流-电压特性的斜率可以小于显示控制电路中所包含的晶体管的电流-电压特性的斜率。电流-电压特性的斜率可以通过所谓的Vg-Ig特性来测量。像素电路中所包含的晶体管为连接至有机发光器件的晶体管。
[像素]
包括有机发光器件的发光设备可以包括多个像素。各像素包括构造成发射彼此不同的颜色的光的子像素。子像素可以具有各自的RGB发光颜色。
光从像素的一个区域(也称为像素孔径)发射。该区域与第一区域相同。像素孔径可以为15μm以下，并且可以为5μm以上。更具体地，像素孔径可以为，例如，11μm、9.5μm、7.4μm或6.4μm。子像素之间的距离可以为10μm以下。具体地，该距离可以为8μm、7.4μm或6.4μm。
像素可以在平面图中以已知的构成排列。例如，可以使用条纹图案、三角形图案、Pen Tile矩阵图案或拜耳图案(Bayer pattern)。平面图中各子像素的形状可以为任何已知的形状。其实例包括如矩形和菱形等四边形，以及六边形。当然，如果形状接近矩形而不是精确的形状，则其包含在矩形中。子像素的形状和像素排列可以组合使用。
<有机发光器件的用途>
根据本实施方案的有机发光器件可以用作显示设备或照明设备的构成部件。其它用途包括用于电子照相图像形成设备的曝光光源、用于液晶显示设备的背光以及包括设置有滤色器的白色光源的发光设备。
显示设备可以为包括从面阵CCD、线阵CCD或存储卡等接收图像信息的图像输入单元、处理输入信息的信息处理单元和显示输入图像的显示单元的图像信息处理设备。显示设备包括多个像素，并且多个像素中的至少一个可以包括本实施方案的有机发光器件和连接至有机发光器件的晶体管。
摄像设备或喷墨打印机的显示单元可以具有触摸面板功能。触摸面板功能的驱动模式可以为但不特别限于红外线模式、静电电容模式、电阻膜模式或电磁感应模式。显示设备还可以用于多功能打印机的显示单元。
以下参照附图描述根据本实施方案的显示设备。
图1A示出作为根据本实施方案的显示设备的构成元件的像素的实例。该像素包括子像素10。子像素根据其发光被分为10R、10G和10B。发光颜色可以通过从发光层发射的光的波长来区分。从子像素发射的光可以用例如滤色器选择性地透射或进行颜色转换。各子像素10在层间绝缘层1上方包括作为第一电极2的反射电极、覆盖第一电极2的端部的绝缘层3、覆盖第一电极2和绝缘层3的有机化合物层4、作为第二电极5的透明电极、保护层6以及滤色器7。附图标记8表示有机发光器件。
晶体管和电容元件可以设置在层间绝缘层1的下方或内部。各晶体管可以通过例如接触孔(未示出)电连接至第一电极2中的相应的一个。
绝缘层3也称为堤(bank)或像素分离膜。绝缘层覆盖各第一电极2的端部并围绕第一电极2。未被绝缘层3覆盖的部分与有机化合物层4接触并且用作发光区域。
第二电极5可以为透明电极、反射电极或半透明电极。
保护层6减少水分向有机化合物层4中的渗透。虽然保护层6作为单层示出，但保护层6可以由多层形成。各层可以为无机化合物层或有机化合物层。
滤色器7根据其颜色分成7R、7G和7B。滤色器7可以设置在平坦化层(未示出)上。未示出的树脂保护层可以设置在滤色器7上。滤色器7也可以形成在保护层6上。可选择地，滤色器可以设置在相对基板例如玻璃基板上，然后贴合。
图1B为示出包括有机发光器件和连接至有机发光器件的晶体管的显示设备的实例的示意性截面图。提供有机发光器件26和作为晶体管的实例的薄膜晶体管(TFT)18。提供由例如玻璃或硅构成的基板11，并且在其上设置绝缘层12。有源元件如TFT 18配置在绝缘层12上。在其上配置各有源元件的栅极电极13、栅极绝缘膜14和半导体层15。各TFT 18还包括漏电极16和源电极17。TFT 18上设置有绝缘膜19。有机发光器件26中包括的阳极21通过设置在绝缘膜19中的接触孔20连接至源电极17。
各有机发光器件26中包括的电极(阳极21和阴极23)与TFT 18中相应的一个中包括的电极(源电极17和漏电极16)之间的电连接模式不限于图1B所示的模式。即，阳极21和阴极23中的任何一个电连接至TFT 18的源电极17和漏电极16中的任一个是足够的。
在图1B所示的显示设备中，各有机化合物层22作为单层示出；然而，有机化合物层22可以由多层形成。第一保护层24和第二保护层25设置在阴极23上，以减少有机发光器件26的劣化。
图1B所示的显示设备中使用的晶体管不限于使用单晶硅晶片的晶体管，也可以为在基板的绝缘性表面上包括有源层的薄膜晶体管。有源层的实例包括单晶硅、非单晶硅材料如非晶硅和微晶硅，以及非单晶氧化物半导体如氧化铟锌和氧化铟镓锌。
图1B所示的显示设备中的晶体管可以形成在如Si基板等基板内。表述“形成在基板内”表示晶体管通过加工基板(如硅基板)而生产。当晶体管形成在基板内时，可以认为基板和晶体管是一体形成的。
在根据本实施方案的有机发光器件26中，发光亮度由TFT控制，TFT为开关元件的实例；因此，通过在平面中设置多个有机发光器件26，可以以各自的发光亮度显示图像。根据本实施方案的开关元件不限于TFT，并且可以为低温多晶硅晶体管或形成在如Si基板等基板上的有源矩阵驱动器。表述“在基板上”也可以说是“在基板内”。根据显示单元的尺寸来选择是在基板内形成晶体管还是使用TFT元件。例如，当显示单元具有约0.5英寸的尺寸时，有机发光器件优选设置在Si基板上。
图2为示出根据本实施方案的显示设备的实例的示意图。显示设备1000在上盖1001和下盖1009之间包括触摸面板1003、显示面板1005、框架1006、电路基板1007和电池1008。触摸面板1003和显示面板1005分别连接至柔性印刷电路FPC 1002和1004。电路基板1007包括印刷晶体管。除非显示设备是便携式设备，否则不需要设置电池1008。即使显示设备是便携式设备，电池1008也可以设置在不同的位置。
根据本实施方案的显示设备可以包括具有红色、绿色和蓝色部分的滤色器。在滤色器中，红色、绿色和蓝色部分可以配置为三角形排列。
根据本实施方案的显示设备可以用于便携式终端的显示单元。在这种情况下，显示设备可以具有显示功能和操作功能二者。便携式终端的实例包括如智能手机等移动电话、平板电脑和头戴式显示器。
根据本实施方案的显示设备可以用于摄像设备的显示单元，该摄像设备包括包含多个透镜的光学单元和接收通过光学单元的光的摄像器件。摄像设备可以包括显示由摄像器件获取的信息的显示单元。显示单元可以为露出摄像设备外部的显示单元，或者可以为配置在取景器内的显示单元。摄像设备可以为数字相机或数字摄像机。
图3A为示出根据本实施方案的摄像设备的实例的示意图。摄像设备1100可以包括取景器1101、背面显示器1102、操作单元1103和壳体1104。取景器1101包括根据本实施方案的显示设备。在这种情况下，除了要拍摄的图像之外，显示设备还可以显示环境信息和摄像指令等。环境信息可以包括例如外部光的强度、外部光的方向、被摄体的移动速度以及被摄体被遮蔽物遮蔽的可能性。
适合成像的时机仅在短时间内；因此，最好尽快显示信息。因此，使用包括本实施方案的有机发光器件的显示设备。这是因为有机发光器件具有快速的响应速度。对于此类需要具有高显示速度的设备，包括有机发光器件的显示设备可以比液晶显示设备更合适地使用。
摄像设备1100包括未示出的光学单元。光学单元包括多个透镜，并且构造成在壳体1104内的摄像器件上形成图像。可以调整多个透镜的相对位置以调整焦点。此操作也可以自动执行。摄像设备也可以称为光电转换设备。光电转换设备中采用的图像拍摄方法的实例可以包括用于检测与先前图像的差异的方法和用于从不断记录的图像中切出图像的方法，而不是顺序拍摄图像。
图3B为示出根据本实施方案的电子设备的实例的示意图。电子设备1200包括显示单元1201、操作单元1202和壳体1203。壳体1203可以容纳电路、包括该电路的印刷电路板、电池和通信单元。操作单元1202可以为按钮或触摸面板型反应单元。操作单元1202可以为识别指纹以解锁等的生物识别单元。包括通信单元的电子设备也可以称为通信设备。电子设备1200还可以通过配备有透镜和摄像器件而具有相机功能。由相机功能拍摄的图像显示在显示单元1201上。电子设备1200的实例包括智能手机和笔记本电脑。
图4A和图4B各自为示出根据本实施方案的显示设备的实例的示意图。图4A示出显示设备，如电视监视器或PC监视器。显示设备1300包括框架1301，并且包括显示单元1302。根据本实施方案的有机发光器件用于显示单元1302。框架1301和显示单元1302由基座1303支承。基座1303不限于图4A所示的形式。框架1301的下侧也可以用作基座。框架1301和显示单元1302可以是弯曲的。曲率半径可以为5,000mm以上且6,000mm以下。
图4B为示出根据本实施方案的显示设备的另一个实例的示意图。图4B所示的显示设备1310可以折叠，并且为所谓的可折叠显示设备。显示设备1310包括第一显示单元1311、第二显示单元1312、壳体1313和弯曲点1314。第一显示单元1311和第二显示单元1312包括根据本实施方案的有机发光器件。第一显示单元1311和第二显示单元1312可以为单个无缝显示设备。第一显示单元1311和第二显示单元1312可以在弯曲点处彼此分开。第一显示单元1311和第二显示单元1312可以显示彼此不同的图像。可选择地，可以在第一和第二显示单元中显示一个图像。
图5A为示出根据本实施方案的照明设备的实例的示意图。照明设备1400可以包括壳体1401、光源1402、电路板1403、透射从光源1402发射的光的光学滤波器1404和光扩散单元1405。光源1402包括根据本实施方案的有机发光器件。光学滤波器1404可以为改善光源的演色性的滤波器。当用于照明等时，光扩散单元1405可以有效地扩散来自光源的光，以将光传递到宽范围。光学滤波器1404和光扩散单元1405可以设置在照明设备的光出射侧。根据需要，可以在最外部设置盖子。
照明设备例如为照明室内的设备。照明设备可以发射白色、自然白色或从蓝色到红色的任何颜色的光。可以设置控制光的光控制电路。照明设备可以包括根据本实施方案的有机发光器件和连接至有机发光器件的电源电路。电源电路为将交流电压转换为直流电压的电路。白色的色温为4,200K，自然白色的色温为5,000K。照明设备可以包括滤色器。
根据本实施方案的照明设备可以包括散热单元。散热单元构造成将设备中的热量释放到设备外部，并且由例如具有高比热的金属或液态硅构成。
图5B为作为根据本实施方案的移动体的实例的汽车的示意图。汽车包括作为灯具的一个实例的尾灯。汽车1500包括尾灯1501，并且可以构造成在执行如制动等操作时点亮尾灯。
尾灯1501包括根据本实施方案的有机发光器件。尾灯1501可以包括保护有机发光器件的保护构件。保护构件可以由任何材料构成，只要其具有一定程度的强度并且是透明的即可。保护构件优选由例如聚碳酸酯构成。聚碳酸酯可以混合有例如呋喃二羧酸衍生物或丙烯腈衍生物。
汽车1500可以包括车体1503和附接至其上的窗1502。窗1502可以是透明显示器，除非它们是用于确认汽车前后区域的窗。透明显示器可以包括根据本实施方案的有机发光器件。在这种情况下，有机发光器件的构成材料(如电极)由透明构件形成。
根据本实施方案的移动体可以为例如船、飞机或无人机。移动体可以包括机体和附接至机体的灯具。灯具可以发光以指示机体的位置。灯具包括根据本实施方案的有机发光器件。
将参照图6A和图6B描述上述各实施方案的显示设备的应用例。显示设备可用于可作为可穿戴设备佩戴的系统，如智能眼镜、HMD和智能隐形眼镜。在此类应用例中使用的摄像和显示设备包括可以将可见光进行光电转换的摄像设备和可以发射可见光的显示设备。
图6A为示出根据本发明实施方案的可穿戴设备的实例的示意图。将参照图6A描述根据应用例的眼镜1600(智能眼镜)。例如CMOS传感器或SPAD等摄像设备1602设置在眼镜1600的透镜1601的正面侧。根据上述各实施方案中的任意者的显示设备设置在透镜1601的背面侧。
眼镜1600还包括控制单元1603。控制单元1603用作向摄像设备1602和显示设备供给电力的电源。控制单元1603控制摄像设备1602和显示设备的操作。透镜1601包括用于将光聚焦在摄像设备1602上的光学系统。
图6B为示出根据本发明实施方案的可穿戴设备的另一个实例的示意图。将参照图6B描述根据应用例的眼镜1610(智能眼镜)。眼镜1610包括控制单元1612。控制单元1612包括与图6A所示的摄像设备1602相对应的摄像设备和显示设备。透镜1611设置有控制单元1612内的摄像设备和投射从显示设备发射的光的光学系统。将图像投射到透镜1611上。控制单元1612用作向摄像设备和显示设备供给电力的电源并控制摄像设备和显示设备的操作。
控制单元1612可以包括检测佩戴者的视线的视线检测单元。红外辐射可用于视线检测。红外发光单元向注视显示图像的用户的眼球发射红外光。通过用具有光接收元件的摄像单元检测来自眼球的反射红外光来捕获眼球的图像。通过设置减少单元来减少图像品质的劣化，该减少单元在以平面图观察时减少从红外发光单元到显示单元的光。从用红外光捕获的眼球图像检测用户对显示图像的视线。任何已知的方法均可以用于使用捕获的眼球图像进行视线检测。作为实例，可以使用基于角膜上照射光的反射的浦肯野图像的视线检测方法。更具体地，视线检测处理基于瞳孔-角膜反射法进行。使用瞳孔-角膜反射法，通过基于包含在捕获的眼球图像中的瞳孔的图像和浦肯野图像计算表示眼球方向(旋转角度)的视线矢量来检测用户的视线。
根据本发明实施方案的显示设备可以包括包含光接收元件的摄像设备，并且可以基于来自摄像设备的用户的视线信息来控制显示在显示设备上的图像。具体地，在显示设备中，基于视线信息确定用户注视的第一视野区域和除第一视野区域之外的第二视野区域。第一视野区域和第二视野区域可以由显示设备的控制单元确定，或者可以通过接收由外部控制单元确定的那些来确定。在显示设备的显示区域中，可以将第一视野区域的显示分辨率控制为高于第二视野区域的显示分辨率。也就是说，第二视野区域的分辨率可以低于第一视野区域的分辨率。
显示区域包括第一显示区域和与第一显示区域不同的第二显示区域。基于视线信息，从第一显示区域和第二显示区域确定更高优先级的区域。第一视野区域和第二视野区域可以由显示设备的控制单元确定，或者可以通过接收由外部控制单元确定的那些来确定。可以将较高优先级区域的分辨率控制为高于除较高优先级区域之外的区域的分辨率。换言之，优先级相对较低的区域的分辨率可以较低。
人工智能(AI)可用于确定第一视野区域和高优先级区域。AI可以为构造成使用眼球的图像和图像中眼球的实际注视方向作为教学数据来从眼球的图像推定视线的角度和到位于视线方向上的目标对象的距离的模型。AI程序可以存储在显示设备、摄像设备或外部设备中。当AI程序存储在外部设备中时，将AI程序经由通信传送至显示设备。
在基于视觉检测控制显示器的情况下，可以优选地使用还包括拍摄外部图像的摄像设备的智能眼镜。智能眼镜可以实时显示捕获的外部信息。
图7A为示出根据本发明实施方案的图像形成设备的实例的示意图。图像形成设备40为电子照相图像形成设备，并且包括感光体27、曝光光源28、充电单元30、显影单元31、转印单元32、输送辊33和定影单元35。从曝光光源28进行光29的照射，以在感光体27的表面上形成静电潜像。曝光光源28包括根据本实施方案的有机发光器件。显影单元31包含例如调色剂。充电单元30使感光体27带电。转印单元32将显影图像转印至记录介质34。输送辊33输送记录介质34。记录介质34例如为纸。定影单元35使形成在记录介质34上的图像定影。
图7B和图7C各自示出曝光光源28，并且各自为示出配置在长基板上的多个发光部36的示意图。箭头37平行于感光体的轴，并且各自表示包括有机发光器件的发光部36排列的行方向。行方向与感光体27围绕其旋转的轴的方向相同。该方向也可以称为感光体27的长轴方向。图7B示出发光部36沿感光体27的长轴方向配置的构成。图7C与图7B的不同之处在于，发光部36在第一行和第二行中在行方向上交替排列。第一行和第二行位于列方向上的不同位置。在第一行中，多个发光部36间隔开。第二行在与第一行中的发光部36之间的位置对应的位置处具有发光部36。换言之，多个发光部36也在列方向上间隔开。图7C中的排列可以重新表述为，例如，格子排列、交错排列或棋盘格图案。
如上所述，使用包括根据本实施方案的有机发光器件的设备即使长时间也能够实现具有良好图像品质的稳定显示。
[包括的构成]
本实施方案的公开内容包括以下构成。
(构成1)
一种有机发光器件，其包括：
第一电极、发光层和第二电极，
其中，发光层包含第一有机化合物、第二有机化合物和第三有机化合物，
第一有机化合物、第二有机化合物和第三有机化合物各自中的可自由旋转的单键为碳-碳键，
第二有机化合物中包含的可自由旋转的碳-碳键中的至少一个碳原子为sp2碳，并且
第一有机化合物的HOMO能级设定为HOMO1，第二有机化合物的LUMO能级设定为LUMO2，和第三有机化合物的HOMO能级和LUMO能级设定为HOMO3和LUMO3，满足[I]和[II]：
|LUMO2|>|LUMO3|[I]
|HOMO3|>|HOMO1|[II]。
(构成2)
在构成1中所述的有机发光器件中，第二有机化合物中的可自由旋转的碳-碳键的碳原子各自为sp2碳。
(构成3)
在构成1或2中所述的有机发光器件中，第一有机化合物和第三有机化合物中包含的可自由旋转的碳-碳键的碳原子各自为sp2碳。
(构成4)
在构成1至3中任一项所述的有机发光器件中，发光层中包含的第一至第三有机化合物的量满足以下关系：第三有机化合物>第一有机化合物≥第二有机化合物。
(构成5)
在构成1至4中任一项所述的有机发光器件中，第一有机化合物、第二有机化合物和第三有机化合物各自不包含烷基。
(构成6)
在构成1至5中任一项所述的有机发光器件中，第二有机化合物为蓝色发光材料。
(构成7)
在构成1至6中任一项所述的有机发光器件中，第二有机化合物包含荧蒽骨架。
(构成8)
在构成1至7中任一项所述的有机发光器件中，第三有机化合物包含蒽骨架、菲咯啉骨架、芘骨架、骨架、苯并菲骨架、三亚苯骨架、荧蒽骨架、苯并骨架和苯并荧烷骨架中的任意一者。
(构成9)
在构成1至8中任一项所述的有机发光器件中，第三有机化合物包含芘骨架。
(构成10)
在构成1至9中任一项所述的有机发光器件中，第一有机化合物为由以下通式[1]表示的化合物：
[化学式48]
[其中在通式[1]中，R1至R26各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基，R10和R11、R15和R16、R19和R20、以及R24和R25可以形成各自的环，各环包含碳原子、氧原子、硫原子、硒原子或碲原子作为间隔基团，并且R11至R15和R20至R24可以各自与相邻的取代基形成环]。
(构成11)
在构成1至9中任一项所述的有机发光器件中，第一有机化合物为由以下通式[2]表示的化合物：
[化学式49]
[其中在通式[2]中，R1至R8和R27各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基，并且n为选自1至3的自然数]。
(构成12)
在构成1至9中任一项所述的有机发光器件中，第一有机化合物为由以下通式[1-1]或[1-2]表示的化合物：
[化学式50]
[其中在通式[1-1]中，R1至R26各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基，R10和R11、R15和R16、R19和R20、以及R24和R25中的至少一对与作为间隔基团的碳原子、氧原子、硫原子、硒原子或碲原子形成环，并且R11至R15和R20至R24可以各自与相邻的取代基形成环，和
其中在通式[1-2]中，R1至R38各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基，并且R18和R19、R25和R26、和R28可以各自与相邻的取代基形成环]。
(构成13)
在构成12中所述的有机发光器件中，第一有机化合物为由以下通式[1-3]表示的化合物：
[化学式51]
[其中在通式[1-3]中，R1至R26各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基，R10和R11、R15和R16、R19和R20、以及R24和R25中的至少一对与作为间隔基团的碳原子、氧原子、硫原子、硒原子或碲原子形成环，并且R11至R15和R20至R24可以各自与相邻的取代基形成环]。
(构成14)
在构成1至9中任一项所述的有机发光器件中，第一有机化合物为包含由以下通式[3-1]至[3-4]中的任意一者表示的骨架的化合物：
[化学式52]
[其中，在通式[3-1]至[3-4]中的每一者中，环状单元A至C各自独立地选自芳香族烃基和杂环基并且可以各自为稠环，Q1至Q3各自独立地选自直接键、CR1R2、NR3、氧原子、硫原子、硒原子和碲原子，取代基R1至R3各自独立地选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂芳基，并且R3可以与相邻的环状单元A至C中的任意一者一起形成环]。
(构成15)
构成1至14中任一项所述的有机发光器件进一步包括与发光层接触的空穴阻挡层，其中，空穴阻挡层包含具有由烃构成的稠环骨架的化合物。
(构成16)
构成1至15中任一项所述的有机发光器件进一步包括与发光层接触的电子阻挡层，其中电子阻挡层中包含的化合物中的可自由旋转的单键为碳-碳键。
(构成17)
构成1至16中任一项所述的有机发光器件进一步包括与第一发光层接触配置的第二发光层，其中第二发光层的发光颜色不同于第一发光层的发光颜色。
(构成18)
一种显示设备，其包括多个像素，所述多个像素中的至少一个包括构成1至17中任一项所述的有机发光器件和连接至有机发光器件的晶体管。
(构成19)
一种光电转换设备，其包括包含多个透镜的光学单元、构造成接收通过光学单元的光的摄像器件、以及构造成显示由摄像器件拍摄的图像的显示单元，
其中显示单元包括构成1至17中任一项所述的有机发光器件。
(构成20)
一种电子设备，其包括包含构成1至17中任一项所述的有机发光器件的显示单元、设置有显示单元的壳体和设置在壳体内并且构造成与外部通信的通信单元。
(构成21)
一种照明设备，其包括包含构成1至17中任一项所述的有机发光器件的光源和构造成透射从光源发射的光的光扩散单元或光学滤波器。
(构成22)
一种移动体，其包括包含构成1至17中任一项所述的有机发光器件的灯具和设置有灯具的机体。
(构成23)
一种用于电子照相图像形成设备的曝光光源，其包括构成1至17中任一项所述的有机发光器件。
(构成24)
一种由以下通式[1-1]或[1-2]表示的有机化合物：
[化学式53]
[其中，在上述通式[1-1]中，R1至R26各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基，R10和R11、R15和R16、R19和R20、与R24和R25中的至少一对与作为间隔基团的碳原子、氧原子、硫原子、硒原子或碲原子形成环，并且R11至R15和R20至R24各自任选地与相邻的取代基形成环，
其中，在上述通式[1-2]中，R1至R38各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基，并且R18和R19、R25和R26、和R28可以各自与相邻的取代基形成环]。
(构成25)
在构成24中所述的有机化合物中，第一有机化合物由以下通式[1-3]表示：
[化学式54]
[其中，在通式[1-3]中，R1至R26各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基，R10和R11、R15和R16、R19和R20、以及R24和R25中的至少一对与作为间隔基团的碳原子、氧原子、硫原子、硒原子或碲原子形成环，并且R11至R15和R20至R24可以各自与相邻的取代基形成环]。
实施例
以下示出实施例中使用的有机化合物。
[化学式55]
[化学式56]
[化学式57]
表7示出实施例中使用的有机化合物的HOMO能级和LUMO能级。各HOMO能级为通过使用真空蒸镀法形成相应有机化合物的50nm膜、然后用可从Riken Keiki Co.,Ltd.获得的“AC-3”测量所得薄膜而确定的电离电位的值。各LUMO能级为通过测量薄膜的吸收光谱、将光吸收边缘(optical absorption edge)确定为带隙、然后从电离电位值中减去该值而获得的值。
[表7]
(实施例1)
在该实施例中，生产具有顶部发射结构的有机发光器件，其中在基板上方顺序形成阳极、空穴注入层、空穴输送层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子输送层、电子注入层和阴极。
通过溅射法在玻璃基板上形成厚度为40nm的Ti膜，并且使用光刻技术使其图案化，从而形成阳极。将阳极的电极面积设定为3mm2。然后清洗阳极。
将上方形成有电极的基板附接至真空蒸镀设备(由ULVAC,Inc.制造)。在完成蒸镀材料的蒸镀准备后，将设备抽真空至1.33×10-4Pa(1×10-6Torr)。然后对腔室内部进行UV/臭氧清洁。此后，形成各层，以实现表8中给出的层构成。将所得基板转移到手套箱中，并且在氮气气氛中用包含干燥剂的玻璃盖密封，以提供有机发光器件。表中的符号“％”表示"质量％"。
[表8]
将得到的有机发光器件连接至电压施加装置，并且评价其特性。使用Hewlett-Packard微安计4140B测量电流-电压特性。用Topcon“SR-3”评价色度。用Topcon BM7测量发光亮度。当以1,000cd/m2的发光亮度进行显示时，外部量子效率(E.Q.E)为5％，表明是良好的蓝色有机发光器件。
(实施例2至26和比较例1至6)
除了如表9至表11所示改变有机化合物层的构成以外，以与实施例1中相同的方式生产有机发光器件并且评价其特性。表中的符号“％”表示"质量％"。
器件耐久比为通过在初始亮度为5,000cd/m2下进行连续驱动试验、测量经过100小时后的亮度并将比较例1中的器件的亮度设置为1.0而确定的比。
[表9]
[表10]
[表11]
<发光层中包含的有机化合物中的可自由旋转的单键为碳-碳键的效果>
实施例1与比较例1至3的比较表明，其中发光层中的有机化合物仅具有碳-碳键作为可自由旋转的单键的本发明表现出比包含碳-氮键的比较例1至3更好的耐久特性。这是因为实施例1中发光层中包含的有机化合物中的可自由旋转的单键仅为碳-碳键，因此键能高，因此在发光器件驱动期间，分解和反应不太可能由于电荷或处于激发态而发生。
<第二有机化合物的可自由旋转的碳-碳键中的至少一个碳为sp2碳的效果>
实施例2至4与比较例4的比较表明，其中第二有机化合物包含甲基的实施例4表现出比包含叔丁基的比较例4更好的耐久特性，并且仅包含芳基的实施例3表现出甚至更好的耐久特性。这是因为在其中发光层中有机化合物的分子的键能较高的实施例中，在发光器件驱动期间，分解和反应不太可能由于电荷或处于激发态而发生。
<第一有机化合物的稳定结构的效果>
实施例1与实施例5的比较表明，实施例5表现出比实施例1更好的耐久特性。这是因为实施例1中的第一有机化合物包含烷基，而实施例5中的第一有机化合物仅由芳基构成，因此在发光器件驱动期间，分解或反应不太可能由于电荷或处于激发态而发生。
<第三有机化合物的稳定结构的效果>
实施例5与实施例6的比较表明，实施例6表现出比实施例5更好的耐久特性。这是因为实施例5中的第三有机化合物包含烷基，而实施例6中的第三有机化合物仅由芳基构成，因此在发光器件驱动期间，分解或反应不太可能由于电荷或处于激发态而发生。
<第一有机化合物的空穴捕获性的效果>
实施例8和9之间的比较表明，实施例8表现出比实施例9更好的耐久特性。这是因为在实施例9中，第三有机化合物和第一有机化合物之间的HOMO差为0.1eV，而在实施例8中为0.2eV，因此实施例8表现出更强的空穴捕获性和更好的载流子平衡。
<第二有机化合物的电子捕获性的效果>
实施例6和13之间的比较表明，实施例13表现出比实施例6更好的耐久特性。这是因为在实施例9中，第三有机化合物和第一有机化合物之间的LUMO差为0.1eV，而在实施例13中为0.4eV，因此实施例13表现出更强的电子捕获性和更好的载流子平衡。
(实施例27)Z-18的合成
[化学式50]
化合物Z-18的合成
将以下试剂和溶剂放入50ml回收瓶中。
化合物G1:1.4g(3.9mmol)
化合物G2:1.4g(3.9mmol)
Pd(PPh3)4:0.23g(0.2mmol)
碳酸钾:2.7g
甲苯:20ml
乙醇:6ml
H2O:8ml
在氮气流下在搅拌下将反应溶液加热回流6小时。反应完成后，将反应混合物浓缩，然后加入水。搅拌混合物，然后过滤。收集所得残留物。将残留物溶解在氯苯中。通过柱色谱法(氯苯：庚烷)对所得溶液进行纯化。然后从氯苯/庚烷中进行再结晶，得到0.72g(收率：31％)作为白色固体的G3。
G3用MALDI-TOF-MS(Autoflex LRF，由Bruker制造)进行质谱分析。
[MALDI-TOF-MS]
测量值:m/z＝596，计算值:C41H23Br＝596
将以下试剂和溶剂放入50ml回收瓶中。
化合物G3:0.50g(0.84mmol)
化合物G4:0.11g(0.92mmol)
Pd(PPh3)4:49mg(0.04mmol)
碳酸钠:0.6g
甲苯:10ml
乙醇:4ml
H2O:6ml
在氮气流下在搅拌下将反应溶液加热回流6小时。反应完成后，过滤混合物。收集所得残留物。将残留物溶解在氯苯中。通过柱色谱法(氯苯：环己烷)对所得溶液进行纯化。然后从甲苯中进行再结晶，得到0.25g(收率：51％)作为浅黄色固体的Z-18。
Z-18用MALDI-TOF-MS(Autoflex LRF，由Bruker制造)进行质谱分析。[MALDI-TOF-MS]
测量值:m/z＝593，计算值:C47H28＝593
(实施例28至35)示例化合物的合成
表10示出实施例28至35。除了改变实施例27中的原料G2和G4以外，以与实施例27相同的方式合成示例化合物。还示出了以与实施例27中相同的方式测量的质谱分析结果的测量值(m/z)。
[表12]
如上所述，在实施例中，使用其中可自由旋转的单键由碳-碳键构成的三种有机化合物作为各发光层中包含的材料，并且调整HOMO-LUMO关系。由此，电荷被限制在发光层内，再结合区域的集中得到抑制，使构成发光层的化合物的分子结构稳定化，从而得到高度耐久的有机发光器件。
本发明不限于上述实施方案，并且可以在本发明的精神和范围内进行各种改变和修改。因此，为了使公众了解本发明的范围，附上所附权利要求。
本申请基于2022年9月22日提交的日本专利申请No.2022-150926和2023年9月15日提交的日本专利申请No.2023-150097要求优先权，其全部内容通过引用并入本文中。
附图标记说明
2,21第一电极
8,26有机发光器件
5,23第二电极
18晶体管
1200电子设备
1201,1302,1311,1312显示单元
1203壳体
1300,1310显示设备
1400照明设备
1402光源
1404光学滤波器
1405光扩散单元

Claims (25)

1.一种有机发光器件，其包括：
第一电极、发光层和第二电极，
其中，所述发光层包含第一有机化合物、第二有机化合物和第三有机化合物，
所述第一有机化合物、所述第二有机化合物和所述第三有机化合物各自中的可自由旋转的单键为碳-碳键，
所述第二有机化合物中包含的可自由旋转的碳-碳键中的至少一个碳原子为sp2碳，并且
所述第一有机化合物的HOMO能级设定为HOMO1，所述第二有机化合物的LUMO能级设定为LUMO2，和所述第三有机化合物的HOMO能级和LUMO能级设定为HOMO3和LUMO3，满足[I]和[II]：
|LUMO2|>|LUMO3|[I]
|HOMO3|>|HOMO1|[II]。
2.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述第二有机化合物中的可自由旋转的碳-碳键的碳原子各自为sp2碳。
3.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述第一有机化合物和所述第三有机化合物中包含的可自由旋转的碳-碳键的碳原子各自为sp2碳。
4.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述发光层中包含的所述第一有机化合物至第三有机化合物的量满足以下关系：第三有机化合物>第一有机化合物≥第二有机化合物。
5.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述第一有机化合物、所述第二有机化合物和所述第三有机化合物各自不包含烷基。
6.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述第二有机化合物为蓝色发光材料。
7.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述第二有机化合物包含荧蒽骨架。
8.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述第三有机化合物包含蒽骨架、菲咯啉骨架、芘骨架、骨架、苯并菲骨架、三亚苯骨架、荧蒽骨架、苯并骨架和苯并荧烷骨架中的任意一者。
9.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述第三有机化合物包含芘骨架。
10.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述第一有机化合物为由以下通式[1]表示的化合物：
[化学式1]
其中在通式[1]中，R1至R26各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基，R10和R11、R15和R16、R19和R20、以及R24和R25任选地形成各自的环，各环包含碳原子、氧原子、硫原子、硒原子或碲原子作为间隔基团，并且R11至R15和R20至R24各自任选地与相邻的取代基形成环。
11.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述第一有机化合物为由以下通式[2]表示的化合物：
[化学式2]
其中在通式[2]中，R1至R8和R27各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基，并且n为选自1至3的自然数。
12.根据权利要求11所述的有机发光器件，其中所述第一有机化合物为由以下通式[1-1]至[1-3]中任意一者表示的化合物：
[化学式3]
其中在通式[1-1]中，R1至R26各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基，R10和R11、R15和R16、R19和R20、以及R24和R25中的至少一对与作为间隔基团的碳原子、氧原子、硫原子、硒原子或碲原子形成环，并且R11至R15和R20至R24各自任选地与相邻的取代基形成环，
[化学式4]
其中在通式[1-2]中，R1至R38各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基，并且R18和R19、R25和R26、和R28各自任选地与相邻的取代基形成环，和
[化学式5]
其中在通式[1-3]中，R1至R38各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基，R19和R20、与R24和R25中的至少一对与作为间隔基团的碳原子、氧原子、硫原子、硒原子或碲原子形成环，并且R20至R24各自任选地与相邻的取代基形成环。
13.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中所述第一有机化合物为具有由以下通式[3-1]至[3-4]中的任意一者表示的骨架的化合物：
[化学式6]
其中，在通式[3-1]至[3-4]中，环状单元A至C各自独立地选自芳香族烃基和杂环基并且各自任选地为稠环，Q1至Q3各自独立地选自直接键、CR1R2、NR3、氧原子、硫原子、硒原子和碲原子，取代基R1至R3各自独立地选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂芳基，并且R3任选地与相邻的环状单元A至C中的任意一者一起形成环。
14.根据权利要求1所述的有机发光器件，其进一步包括与所述发光层接触的空穴阻挡层，其中所述空穴阻挡层包含具有由烃构成的稠环骨架的化合物。
15.根据权利要求1所述的有机发光器件，其进一步包括与所述发光层接触的电子阻挡层，其中所述电子阻挡层中包含的化合物中的可自由旋转的单键为碳-碳键。
16.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中，将所述发光层作为第一发光层，所述有机发光器件进一步包括与所述第一发光层接触配置的第二发光层，其中所述第二发光层的发光颜色不同于所述第一发光层的发光颜色。
17.一种显示设备，其包括多个像素，所述多个像素中的至少一个包括根据权利要求1至16中任一项所述的有机发光器件和连接至所述有机发光器件的晶体管。
18.一种光电转换设备，其包括包含多个透镜的光学单元、构造成接收通过所述光学单元的光的摄像器件、以及构造成显示由所述摄像器件拍摄的图像的显示单元，
其中所述显示单元包括根据权利要求1至16中任一项所述的有机发光器件。
19.一种电子设备，其包括包含根据权利要求1至16中任一项所述的有机发光器件的显示单元、设置有所述显示单元的壳体和设置在所述壳体内并且构造成与外部通信的通信单元。
20.一种照明设备，其包括包含根据权利要求1至16中任一项所述的有机发光器件的光源和构造成透射从所述光源发射的光的光扩散单元或光学滤波器。
21.一种移动体，其包括包含根据权利要求1至16中任一项所述的有机发光器件的灯具和设置有所述灯具的机体。
22.一种用于电子照相图像形成设备的曝光光源，其包括根据权利要求1至16中任一项所述的有机发光器件。
23.一种由以下通式[1-1]表示的有机化合物：
[化学式7]
其中，在通式[1-1]中，R1至R26各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基，R10和R11、R15和R16、R19和R20、与R24和R25中的至少一对与作为间隔基团的碳原子、氧原子、硫原子、硒原子或碲原子形成环，并且R11至R15和R20至R24各自任选地与相邻的取代基形成环。
24.一种由以下通式[1-2]表示的有机化合物：
[化学式8]
其中，在通式[1-2]中，R1至R38各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基，并且R18和R19、R25和R26、和R28各自任选地与相邻的取代基形成环。
25.根据权利要求23或24所述的有机化合物，其中所述有机化合物为由以下通式[1-3]表示的化合物：
[化学式9]
其中，在通式[1-3]中，R1至R38各自独立地选自氢原子、氘原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基，R19和R20、以及R24和R25中的至少一对与作为间隔基团的碳原子、氧原子、硫原子、硒原子或碲原子形成环，并且R20至R24各自任选地与相邻的取代基形成环。
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