JP2014157992A

JP2014157992A - 有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法

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Publication number: JP2014157992A
Application number: JP2013029302A
Authority: JP
Inventors: Hirohiko Fukagawa; 弘彦深川; Takahisa Shimizu; 貴央清水
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2014-08-28
Anticipated expiration: 2033-02-18
Also published as: JP6047416B2

Abstract

【課題】Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を評価する方法を提供する。
【解決手段】一対の電極間に発光層を有し、前記発光層がリン光発光するゲスト材料とホスト材料とからなる有機エレクトロルミネッセンス素子のＤｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を評価する評価方法であり、発光層に含まれる前記ゲスト材料の混合比率が０．１〜３重量％であり、一対の電極から供給された正孔と電子とが、主に前記ホスト材料で再結合して励起状態を生成するものであり、前記ホスト材料の一重項励起状態のエネルギーと、前記ゲスト材料の一重項励起状態のエネルギーとが同程度であり、前記ホスト材料の三重項励起状態のエネルギーが、前記ゲスト材料の三重項励起状態のエネルギーよりも大きく、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の外部量子効率を測定した結果に基づいて、前記Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を評価する有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（以下、エレクトロルミネッセンス（電界発光）を「ＥＬ」と記す。）素子の評価方法に関する。

有機ＥＬ素子は、陰極と陽極との間に、電子輸送層、発光層、正孔輸送層等の複数の層が積層された構造を有している。現在、有機ＥＬ素子の各層を構成するのに適した材料について、研究、開発が行われている。

発光層としては、電荷輸送・再結合の役割を担うホスト材料と、発光する発光材料（ゲスト材料）とから構成されているものがある。このような発光層では、陽極から供給された正孔と陰極から供給された電子とが、主にホスト材料で再結合して励起状態を生成する。この時、一重項励起状態(Ｓ_１)と三重項励起状態（Ｔ_１)を２５：７５の割合で生成する。一重項励起状態(Ｓ_１)からの発光は、蛍光発光と呼ばれている。また、三重項励起状態（Ｔ_１)からの発光は、リン光発光と呼ばれている。

リン光発光を利用する有機ＥＬ素子においては、ホスト材料のＳ_１からゲスト材料のＳ_１にエネルギー移動 (Ｆｏｒｓｔｅｒエネルギー移動) が起こり、ゲスト材料のＳ_１からゲスト材料のＴ_１に項間交差(ＩＳＣ)が起こることで、リン光発光が得られる。
従来、Ｆｏｒｓｔｅｒエネルギー移動効率の高い発光層の得られる材料として、多数の材料が報告されている（例えば、非特許文献１参照）。ホスト材料のＳ_１とゲスト材料のＳ_１との間のＦｏｒｓｔｅｒエネルギー移動機構については、フォトルミネッセンス(ＰＬ) 分光法により測定可能である。

一方、ホスト材料のＴ_１のエネルギーは、ゲスト材料のＴ_１にエネルギー移動(Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動)して発光する。
特許文献１には、有機ＥＬ素子におけるＤｅｘｔｅｒエネルギー移動について記載されている。

特開２０１０−１７７４６２号公報

Y. Kawamura, J. Brook, J. J. Brown, H. Sasabe, and C. Adachi, Phys. Rev. Lett. 96, 017404 (2006). H. Fukagawa, T. Shimizu, H. Hanashima, Y. Osada, M. Suzuki and H. Fujikake, Adv. Mater. 24, 5099 (2012). S. H. Liao, J. R. Shiu, S. W. Liu, S. J. Yeh and Y. H. Chen, J. Am. Chem. Soc., 131, 763 (2009). S. Wu, W. Li, B. Chu, C. S. Lee, Z. Su, J. Wang, Q. Ren, Z. Hu, and Z. Zhang, Appl. Phys. Lett., 97, 023306 (2010). R. Meerheim, K. Walzer, G. He, M. Pfeiffer, and K. Leo, Proc. SPIE 6192, 61920P (2006).

三重項励起状態（Ｔ_１)は、ホスト材料の励起状態の７５％を占めるため、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を向上させることによって、有機ＥＬ素子の発光効率を高効率化できると見込まれている。

しかしながら、三重項励起状態（Ｔ_１)は光励起によって直接励起することはできないため、フォトルミネッセンス(ＰＬ)を用いて、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率が高い材料を探索することは困難である。また、その他、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を観測する方法はなかった。このため、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率と有機ＥＬ素子の発光効率との関係を調べたり、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率が高い発光層の得られるホスト材料とゲスト材料との組み合わせを選択したりすることは困難であった。実際、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率が高いホスト材料とゲスト材料との組み合わせは報告されていない。特許文献１には、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動の重要性について記載されているが、実際に効率的なＤｅｘｔｅｒエネルギー移動を観測した例はない。

本発明は、上記課題を解決し、発光層におけるホスト材料とゲスト材料との間のＤｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を評価することができる有機ＥＬ素子の評価方法を提供することを課題とする。

本発明者は、上記課題を鑑みて、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を評価すべく、有機ＥＬ素子の発光効率の指標として用いられる外部量子効率とＤｅｘｔｅｒエネルギー移動効率との関係に着目して、以下に示すように、検討を重ねた。
例えば、発光層の材料のみが異なる複数の有機ＥＬ素子を製造し、発光効率の指標として各有機ＥＬ素子の外部量子効率を測定しても、有機ＥＬ素子間の外部量子効率の差は、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率の差と相関関係にはならない。

従来、外部量子効率など有機ＥＬ素子の特性を評価する際に作製している評価用の有機ＥＬ素子では、発光層に含まれるゲスト材料の混合比率を６重量％程度としていた。しかし、上記の混合比率が６重量％である場合には、電極から供給された電荷の一部がゲスト材料にトラップされて、直接ゲスト材料の励起状態を生成してしまうことによる外部量子効率への影響が大きかった。このため、有機ＥＬ素子の外部量子効率の差に基づいて、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率の差を見積もることはできなかった。
そこで、本発明者は、発光層に含まれるゲスト材料の混合比率を０．１〜３重量％とした。このことにより、ゲスト材料による発光機能を確保しつつ、電荷をトラップして生成する励起状態のゲスト材料を十分に少なくでき、発光層内で生成する励起状態を全てホスト材料の励起状態によるものとみなすことができる。

さらに、本発明者は、Ｆｏｒｓｔｅｒエネルギー移動効率による外部量子効率への影響を最小限とするべく、ホスト材料とゲスト材料との組み合わせとして、一重項励起状態(Ｓ１)のエネルギーが極めて近い組み合わせを用いた。さらに、ホスト材料の三重項励起状態（Ｔ１)のエネルギーを、ゲスト材料の三重項励起状態（Ｔ１)のエネルギーよりも大きくした。これらのことにより、Ｆｏｒｓｔｅｒエネルギー移動効率が極めて低くなり、得られた素子の外部量子効率はＤｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を反映するものとなる。

そして、本発明者らは、発光層に含まれるゲスト材料の混合比率を０．１〜３重量％とし、ホスト材料のＳ_１のエネルギーと、ゲスト材料のＳ_１のエネルギーとを同程度にするとともに、ホスト材料のＴ_１のエネルギーを、ゲスト材料のＴ_１のエネルギーよりも大きくすることで、有機ＥＬ素子の外部量子効率にＤｅｘｔｅｒエネルギー移動効率が反映されるものとなり、外部量子効率を測定した結果に基づいて、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を評価できることに想到し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、以下の発明に関わるものである。
（１）一対の電極間に発光層を有し、前記発光層がリン光発光するゲスト材料とホスト材料とからなる有機エレクトロルミネッセンス素子のＤｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を評価する評価方法であり、
前記発光層に含まれる前記ゲスト材料の混合比率が０．１〜３重量％であり、
前記一対の電極から供給された正孔と電子とが、主に前記ホスト材料で再結合して励起状態を生成するものであり、
前記ホスト材料の一重項励起状態のエネルギーと、前記ゲスト材料の一重項励起状態のエネルギーとが同程度であり、前記ホスト材料の三重項励起状態のエネルギーが、前記ゲスト材料の三重項励起状態のエネルギーよりも大きく、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子の外部量子効率を測定した結果に基づいて、前記Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を評価することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法。

（２）前記有機エレクトロルミネッセンス素子として、前記発光層の材料のみ異なる複数の評価用有機エレクトロルミネッセンス素子を製造し、各評価用有機エレクトロルミネッセンス素子の外部量子効率を測定する工程と、
前記複数の評価用有機エレクトロルミネッセンス素子のうち、前記外部量子効率の高いものを、前記Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率の高いものと評価する工程とを備えることを特徴とする（１）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法。

本発明では、評価する有機ＥＬ素子において、発光層内で電荷をトラップして生成する励起状態のゲスト材料を十分に少なくするとともに、外部量子効率に対するＦｏｒｓｔｅｒエネルギー移動効率の影響を最小限としたので、有機ＥＬ素子の外部量子効率を測定した結果に基づいて、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を評価できる。すなわち、有機ＥＬ素子の外部量子効率とＤｅｘｔｅｒエネルギー移動効率とが略比例関係であるものとみなすことができ、外部量子効率の高いものを、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率が高いものと評価できる。

また、本発明の評価方法において、発光層の材料のみが異なる複数の評価用有機ＥＬ素子を製造し、各評価用有機ＥＬの素子の外部量子効率を測定した場合、複数の評価用有機ＥＬ素子のうち外部量子効率の高いものを、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率の高いものと評価できる。

本発明によれば、外部量子効率の高いと評価された有機ＥＬ素子に使用したホスト材料とゲスト材料との組み合わせを、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率が高い発光層の得られるホスト材料とゲスト材料との組み合わせとして選択できる。したがって、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率が高い発光層の得られるホスト材料とゲスト材料との組み合わせを用いて、発光効率の高い有機ＥＬ素子を得ることが期待できる。

図１（ａ）は、Ｂｅｂｑ２とＢＡｌｑの蛍光スペクトル・リン光スペクトルおよびｍ−ＰＦ−ｐｙの吸収スペクトルを示したグラフであり、図１（ｂ）は、Ｂｅｂｑ２にｍ−ＰＦ−ｐｙを１重量％混合した材料からなる膜（Ｂｅｂｑ２：ｍ−ＰＦ−ｐｙ膜）と、ＢＡｌｑにｍ−ＰＦ−ｐｙを１重量％混合した材料からなる膜（ＢＡｌｑ：ｍ−ＰＦ−ｐｙ膜）の光励起スペクトルと発光スペクトルを示したグラフである。図２は、評価用有機ＥＬ素子Ａを示した断面構成図である。図３（ａ）は、評価用有機ＥＬ素子Ａおよび評価用有機ＥＬ素子Ｂの電流密度と印加電力との関係を示したグラフであり、図３（ｂ）は、評価用有機ＥＬ素子Ａおよび評価用有機ＥＬ素子Ｂの電流密度と外部量子効率との関係を示したグラフである。図４（ａ）は、評価用有機ＥＬ素子Ａにおけるエネルギー移動を説明するための模式図であり、図４（ｂ）は、評価用有機ＥＬ素子Ｂにおけるエネルギー移動を説明するための模式図である。

以下、本発明の有機ＥＬ素子の評価方法について、例を挙げて詳細に説明する。
本実施形態の有機ＥＬ素子の評価方法は、一対の電極間に発光層を有し、発光層がリン光発光するゲスト材料とホスト材料とからなる有機ＥＬ素子のＤｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を評価する評価方法である。

本実施形態の有機ＥＬ素子の評価方法では、有機ＥＬ素子の外部量子効率を測定した結果に基づいて、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を評価する。
外部量子効率は、内部量子効率と光取り出し効率の積で表されるものであり、有機ＥＬ素子に電極から注入した電子数に対して素子の外部に放射された光子数を百分率（％）で表現したものである。外部量子効率の測定方法としては、従来公知の方法を用いることができる。

本実施形態の有機ＥＬ素子の評価方法では、有機ＥＬ素子として、発光層の材料のみ異なる複数の評価用有機ＥＬ素子を製造し、各評価用有機ＥＬ素子の外部量子効率を測定する工程と、複数の評価用有機ＥＬ素子のうち、外部量子効率の高いものを、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率の高いものと評価する工程とを備えることが好ましい。発光層の材料のみ異なる複数の評価用有機ＥＬ素子としては、例えば、ホスト材料のみ異なる複数のものであってもよいし、ゲスト材料のみ異なる複数のものであってもよいし、ゲスト材料とホスト材料の両方が異なる複数のものであってもよい。

本実施形態の評価方法を用いて評価する有機ＥＬ素子は、一対の電極から供給された正孔と電子とが、主にホスト材料で再結合して励起状態を生成するものである。本実施形態の評価方法を用いて評価する有機ＥＬ素子は、発光層に含まれるゲスト材料の混合比率が０．１〜３重量％であるものである。発光層に含まれるゲスト材料の混合比率は、０．５〜１重量％であることが好ましい。上記混合比率が、０．１重量％以上であると、ゲスト材料による発光機能が得られる。また、上記混合比率が、３重量％以下であると、発光層内で電荷をトラップして生成する励起状態のゲスト材料を十分に少なくして、外部量子効率に基づきＤｅｘｔｅｒエネルギー移動効率の高低の評価が可能になる。さらに、上記混合比率が１重量％以下であると、発光層内で電荷をトラップして生成する励起状態のゲスト材料をより一層少なくでき、本実施形態の評価方法による評価結果の信頼性がより一層向上する。

また、本実施形態の評価方法を用いて評価する有機ＥＬ素子は、ホスト材料の一重項励起状態(Ｓ_１)のエネルギーと、ゲスト材料の一重項励起状態(Ｓ_１)のエネルギーとが同程度であり、ホスト材料の三重項励起状態（Ｔ_１)のエネルギーが、ゲスト材料の三重項励起状態（Ｔ_１)のエネルギーよりも大きいものである。このことにより、本実施形態においては、測定した外部量子効率の結果におけるＦｏｒｓｔｅｒエネルギー移動効率の影響を極力抑えている。

本実施形態において、ホスト材料の一重項励起状態のエネルギーと、ゲスト材料の一重項励起状態のエネルギーとが同程度であるとは、エネルギー差が０．１ｅＶ以下であることを意味する。エネルギー差が０．１ｅＶを超えると、Ｆｏｒｓｔｅｒエネルギー移動効率が高くなり、得られた素子の外部量子効率におけるＦｏｒｓｔｅｒエネルギー移動の影響が大きくなって、外部量子効率がＤｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を反映したものとは言えなくからである。

ホスト材料の三重項励起状態のエネルギーは、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動が生じればよいので、ゲスト材料の三重項励起状態のエネルギーよりも大きいものであればよい。ホスト材料とゲスト材料との三重項励起状態のエネルギーの差は、０．０５〜０．３ｅＶであることが好ましい。三重項励起状態のエネルギーの差が上記範囲であると、ゲスト材料の三重項励起状態の吸収スペクトルとホスト材料のリン光スペクトルの重なりが大きくなり、外部量子効率がＤｅｘｔｅｒエネルギー移動効率をより的確に反映したものとなるため好ましい。

本実施形態の評価方法を用いて評価される有機ＥＬ素子において使用されるゲスト材料およびホスト材料は、ホスト材料の一重項励起状態のエネルギーと、ゲスト材料の一重項励起状態のエネルギーとが同程度であり、ホスト材料の三重項励起状態のエネルギーが、ゲスト材料の三重項励起状態のエネルギーよりも大きいという関係を満たすものが用いられ、評価の目的に応じて適宜選択する。
例えば、ゲスト材料（またはホスト材料）として、有機ＥＬ素子の発光効率の向上が期待できるものなど予め決定された特定の材料を用いる場合、ホスト材料（またはゲスト材料）として、ゲスト材料（またはホスト材料）との上記関係を満たす材料を選択して用いる。

本実施形態の評価方法を用いて評価される有機ＥＬ素子において使用されるゲスト材料としては、リン光発光するものであり、例えば、下記一般式（１）に示されるｍ−ＰＦ−ｐｙ、一般式（２）に示されるイリジウムトリス（１−フェニルイソキノリン）（Ｉｒ（ｐｉｑ）_３）などを用いることができる。

また、本実施形態の評価方法を用いて評価される有機ＥＬ素子において使用されるホスト材料としては、例えば、下記一般式（３）に示されるビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（Ｂｅｂｑ２）などを用いることが好ましい。これらのホスト材料を用いた場合、発光層に含まれるゲスト材料の混合比率を３重量％以下に低くしても、高い発光効率を有する素子が得られる（例えば、非特許文献２参照）。このため、これらのホスト材料を用いた場合、本実施形態の評価方法を用いてＤｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を評価できる。

本実施形態において、例えば、有機ＥＬ素子において使用されるゲスト材料としてｍ−ＰＦ−ｐｙを用い、ホスト材料としてＢｅｂｑ２や下記一般式（４）に示されるＢＡｌｑを用いた場合、ホスト材料のＳ_１のエネルギーと、ゲスト材料のＳ_１のエネルギーとが同程度となるとともに、ホスト材料のＴ_１のエネルギーが、ゲスト材料のＴ_１のエネルギーよりも大きくなる。

以下に示す複数の評価用有機ＥＬ素子を製造し、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を評価した。
「発光層の材料」
評価用有機ＥＬ素子の発光層の材料には、ゲスト材料としてｍ−ＰＦ−ｐｙを用い、ホスト材料としてＢｅｂｑ２またはＢＡｌｑを用いた。
以下に示すように、評価用有機ＥＬ素子の発光層に使用したホスト材料（Ｂｅｂｑ２またはＢＡｌｑ）のＳ_１のエネルギーと、ゲスト材料（ｍ−ＰＦ−ｐｙ）のＳ_１のエネルギーとは同程度であり、ホスト材料のＴ_１のエネルギーは、ゲスト材料のＴ_１のエネルギーよりも大きいものであり、発光層はＦｏｒｓｔｅｒエネルギー移動効率が低いものである。

図１（ａ）は、Ｂｅｂｑ２とＢＡｌｑの蛍光スペクトル・リン光スペクトルおよびｍ−ＰＦ−ｐｙの吸収スペクトルを示したグラフである。
図１（ａ）に示す材料のリン光スペクトルから分かる通り、Ｂｅｂｑ２とＢＡｌｑとは同程度の三重項励起状態エネルギーを有している。

また、図１（ａ）に示すＢｅｂｑ２とＢＡｌｑの蛍光スペクトルと、ｍ−ＰＦ−ｐｙの^１ＭＬＣＴ(Ｍｅｔａｌｔｏｒｉｇａｎｄｃｈａｒｇｅｔｒａｎｓｆｅｒ)吸収との相関関係から分かるように、Ｂｅｂｑ２の一重項励起状態(Ｓ_１)のエネルギーは、ｍ−ＰＦ−ｐｙのそれよりわずかに小さく、ＢＡｌｑの一重項励起状態(Ｓ_１)のエネルギーはｍ−ＰＦ−ｐｙのそれよりわずかに大きい。
したがって、ホスト材料（Ｂｅｂｑ２またはＢＡｌｑ）のＳ_１のエネルギーと、ゲスト材料（ｍ−ＰＦ−ｐｙ）のＳ_１のエネルギーとは同程度である。

また、図１（ｂ）は、Ｂｅｂｑ２にｍ−ＰＦ−ｐｙを１重量％混合した材料からなる膜（Ｂｅｂｑ２：ｍ−ＰＦ−ｐｙ膜）と、ＢＡｌｑにｍ−ＰＦ−ｐｙを１重量％混合した材料からなる膜（ＢＡｌｑ：ｍ−ＰＦ−ｐｙ膜）の光励起スペクトルと発光スペクトルを示したグラフである。
図１（ｂ）に示す光励起スペクトルと発光スペクトルとを用いて、フォトルミネッセンス (ＰＬ) 分光法により発光量子効率を算出すると、Ｂｅｂｑ２：ｍ−ＰＦ−ｐｙ膜では１９％であり、ＢＡｌｑ：ｍ−ＰＦ−ｐｙ膜では２１％であった。このことは、以下に説明するように、ゲスト材料としてｍ−ＰＦ−ｐｙを用い、ホスト材料としてＢｅｂｑ２またはＢＡｌｑを用いた場合のＦｏｒｓｔｅｒエネルギー移動効率は低いことを示していると考えられる。

ホスト材料であるＣＢＰ（４、４´−Ｂｉｓ(ｃａｒｂａｚｏｌ−９−ｙｌ)ｂｉｐｈｅｎｙｌ）にｍ−ＰＦ−ｐｙを１重量％混合した材料からなる膜の発光量子収率は８５％程度である。ゲスト材料としてｍ−ＰＦ−ｐｙを用い、ホスト材料としてＢｅｂｑ２またはＢＡｌｑを用いた場合に、高効率なＦｏｒｓｔｅｒエネルギー移動が起こるのであれば、上記のＢｅｂｑ２：ｍ−ＰＦ−ｐｙ膜およびＢＡｌｑ：ｍ−ＰＦ−ｐｙ膜においても、ＣＢＰにｍ−ＰＦ−ｐｙを混合した材料からなる膜と同程度の発光量子収率が得られると考えられる。しかし、上記のＢｅｂｑ２：ｍ−ＰＦ−ｐｙ膜およびＢＡｌｑ：ｍ−ＰＦ−ｐｙ膜の発光量子収率は、ＣＢＰにｍ−ＰＦ−ｐｙを混合した材料からなる膜と比較して大幅に低くなっている。
また、Ｂｅｂｑ２薄膜の発光量子効率は２５%程度である。上記のＢｅｂｑ２：ｍ−ＰＦ−ｐｙ膜の発光量子効率（１９％）は、Ｂｅｂｑ２薄膜の発光量子効率よりも低い。このことからも、ゲスト材料としてｍ−ＰＦ−ｐｙを用い、ホスト材料としてＢｅｂｑ２を用いた場合のＦｏｒｓｔｅｒエネルギー移動効率は低いものと考えられる。

「評価用有機ＥＬ素子Ａ」
図２は、評価用有機ＥＬ素子Ａを示した断面構成図である。図２に示すように、評価用有機ＥＬ素子Ａは、基板１と、透明電極２と、正孔注入層３と、正孔輸送層４と、発光層５と、電子輸送層６と、電子注入層８と、電極層７とを有している。

評価用有機ＥＬ素子Ａは、以下に示す方法により製造した。すなわち、基板１上に、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）からなる透明電極２と、下記一般式（５）に示されるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳからなる厚み３０ｎｍの正孔注入層３と、下記一般式（６）に示されるＮＰＤからなる厚み４０ｎｍの正孔輸送層４と、ゲスト材料としてｍ−ＰＦ−ｐｙを用い、ホスト材料としてＢｅｂｑ２を用い、発光層に含まれるゲスト材料の混合比率を１重量％とした３５ｎｍ発光層５と、下記一般式（７）に示されるＴＰＢＩからなる厚み４０ｎｍの電子輸送層６と、ＬｉＦ膜からなる厚み１ｎｍの電子注入層８と、Ａｌ膜からなる電極層７とを公知の方法により順に形成した。

「評価用有機ＥＬ素子Ｂ」
ホスト材料をＢＡｌｑに代えたこと以外は、評価用有機ＥＬ素子Ａと同様にして、評価用有機ＥＬ素子Ｂを形成した。

得られた評価用有機ＥＬ素子Ａおよび評価用有機ＥＬ素子Ｂについて、電流密度と印加電力との関係および電流密度と外部量子効率との関係を調べた。その結果を図３（ａ）および図３（ｂ）に示す。また、図４（ａ）は、評価用有機ＥＬ素子Ａにおけるエネルギー移動を説明するための模式図であり、図４（ｂ）は、評価用有機ＥＬ素子Ｂにおけるエネルギー移動を説明するための模式図である。

図３（ａ）に示すように、Ｂｅｂｑ２をホスト材料に用いた評価用有機ＥＬ素子Ａは、評価用有機ＥＬ素子Ｂと比較して低い駆動電圧で動作していることが分かる。これはＢｅｂｑ２・ＢＡｌｑともに電子輸送性の材料であるが、Ｂｅｂｑ２の方が高い電子輸送性を有しているためであると考えられる（例えば、非特許文献３および非特許文献４参照）。

また、図３（ｂ）に示すように、評価用有機ＥＬ素子Ａは、評価用有機ＥＬ素子Ｂと比較して、外部量子効率が大幅に高いことが分かる。
評価用有機ＥＬ素子Ａおよび評価用有機ＥＬ素子Ｂでは、発光層に含まれるゲスト材料の混合比率が１重量％であり、図１（ａ）、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、ホスト材料のＳ_１のエネルギーと、ゲスト材料のＳ_１のエネルギーとが同程度であるとともに、ホスト材料のＴ_１のエネルギーが、ゲスト材料のＴ_１のエネルギーよりも大きく、Ｆｏｒｓｔｅｒエネルギー移動効率が低い。
このため、評価用有機ＥＬ素子Ａと評価用有機ＥＬ素子Ｂとの外部量子効率の差は、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率の差によるものと考えられる。

したがって、評価用有機ＥＬ素子Ａでは、ホスト材料であるＢｅｂｑ２とゲスト材料であるｍ−ＰＦ−ｐｙとの間のＤｅｘｔｅｒエネルギー移動効率が高く、評価用有機ＥＬ素子Ｂでは、評価用有機ＥＬ素子Ａと比較して、ホスト材料であるＢＡｌｑとゲスト材料であるｍ−ＰＦ−ｐｙとの間のＤｅｘｔｅｒエネルギー移動効率が低いと考えられる。この結果から、Ｂｅｂｑ２の方がＢＡｌｑよりもＤｅｘｔｅｒエネルギー移動効率が高いホスト材料であると評価することができる。

「評価用有機ＥＬ素子Ｃ」
ゲスト材料をイリジウムトリス（１−フェニルイソキノリン）（Ｉｒ（ｐｉｑ）_３）に代えたこと以外は、評価用有機ＥＬ素子Ａと同様にして、評価用有機ＥＬ素子Ｃを形成した。
「評価用有機ＥＬ素子Ｄ」
ゲスト材料をイリジウムトリス（１−フェニルイソキノリン）（Ｉｒ（ｐｉｑ）_３）に代えたこと以外は、評価用有機ＥＬ素子Ｂと同様にして、評価用有機ＥＬ素子Ｄを形成した。

このようにして得られた評価用有機ＥＬ素子Ｃおよび評価用有機ＥＬ素子Ｄについて、外部量子効率を調べた。その結果、評価用有機ＥＬ素子Ｃでは、１５％以上の外部量子効率が得られ、評価用有機ＥＬ素子Ｄでは、１２％程度の外部量子効率に留まった（例えば、非特許文献２および非特許文献５参照）。
評価用有機ＥＬ素子Ｃおよび評価用有機ＥＬ素子Ｄでは、ホスト材料のＳ_１のエネルギーと、ゲスト材料のＳ_１のエネルギーとが同程度であるとともに、ホスト材料のＴ_１のエネルギーが、ゲスト材料のＴ_１のエネルギーよりも大きいため、外部量子効率の差は、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率の差によるものと考えられる。
この結果も、Ｂｅｂｑ２の方がＢＡｌｑよりもＤｅｘｔｅｒエネルギー移動効率が高いホスト材料であるという上記の評価の信頼性を裏付けるものである。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法は、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率の高い材料の探索、あるいは、Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率の高いホスト材料とゲスト材料の組み合わせの探索に道を開くものである。

１：基板、２：透明電極、３：正孔注入層、４：正孔輸送層、５：発光層、６：電子輸送層、７：電極層、８：電子注入層。

Claims

一対の電極間に発光層を有し、前記発光層がリン光発光するゲスト材料とホスト材料とからなる有機エレクトロルミネッセンス素子のＤｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を評価する評価方法であり、
前記発光層に含まれる前記ゲスト材料の混合比率が０．１〜３重量％であり、
前記一対の電極から供給された正孔と電子とが、主に前記ホスト材料で再結合して励起状態を生成するものであり、
前記ホスト材料の一重項励起状態のエネルギーと、前記ゲスト材料の一重項励起状態のエネルギーとが同程度であり、前記ホスト材料の三重項励起状態のエネルギーが、前記ゲスト材料の三重項励起状態のエネルギーよりも大きく、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子の外部量子効率を測定した結果に基づいて、前記Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率を評価することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法。
前記有機エレクトロルミネッセンス素子として、前記発光層の材料のみ異なる複数の評価用有機エレクトロルミネッセンス素子を製造し、各評価用有機エレクトロルミネッセンス素子の外部量子効率を測定する工程と、
前記複数の評価用有機エレクトロルミネッセンス素子のうち、前記外部量子効率の高いものを、前記Ｄｅｘｔｅｒエネルギー移動効率の高いものと評価する工程とを備えることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法。