JP2019504471A - 燐光有機電界発光素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】ホストを含む燐光素子では、燐光材料のドープ濃度を高くする必要があるため、素子の効率が低下し、製造コストが高いという従来の問題を解決すること。
【解決手段】燐光有機電界発光素子であって、順に積層された正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層とを含み、発光層は、正孔輸送材料層と電子輸送材料層とからなる２層構造であり、正孔輸送材料層が正孔輸送層と電子輸送材料層の間に設けられ、電子輸送材料層が正孔輸送材料層と電子輸送層の間に設けられ、正孔輸送材料層と電子輸送材料層とが接触した界面にエキシマが生成され、正孔輸送材料層は、ホスト材料を含み、ホスト材料は、正孔輸送特性を備え、電子輸送材料層は、ホスト材料及びホスト材料にドープされた燐光材料を含み、ホスト材料は、電子輸送特性を備える。エキシマを利用して燐光のドープ濃度を低減するとともに、高い効率と長い寿命を保持できる。
【選択図】なし

Description

本発明は、有機電界発光素子の分野に属し、具体的には燐光有機電界発光素子に関する。
有機電界発光素子は、薄型性、大面積、固体性、可撓性などの利点で大きな注目を集め、固体照明光源、液晶バックライトなどの分野への利用が見込まれるため、研究の焦点となっている。
有機電界発光素子（ＯＬＥＤ）に関する研究は、１９５０年代のＢｅｒｎａｎｏｓｅ．Ａ氏らから始まり、最初は、アントラセン単結晶ウェハについて研究した。しかし、単結晶ウェハが厚いため、極めて高い駆動電圧を必要とするという問題がある。１９８７年、米国Ｅａｓｔｍａｎ Ｋｏｄａｋ社のトウ青雲氏（Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ）とＶａｎｓｌｙｋｅ氏が、ＩＴＯ／Ｄｉａｍｉｎｅ／Ａｌｑ３／Ｍｇ：Ａｇという構成で、１０Ｖの動作電圧下で輝度が１０００ｃｄ／ｍ２に達し、外部量子効率が１．０％に達するという有機小分子電界発光素子を報告した後、表示分野における有機電界発光素子の利用可能性が認識され、電界発光に関する研究も科学家の注目を集めるようになり、有機電界発光素子の研究やその大量生産も本格的に開始した。有機発光材料の体系には、蛍光系及び燐光系があり、蛍光系は一重項励起子のエネルギーのみ利用するのに対し、燐光系は、三重項励起子のエネルギーも同時に利用できる。
従来、ホストを含む燐光素子では、ホストの三重項エネルギーを近距離のデクスター型移動により燐光ゲストの三重項へ移動させるため、燐光材料のドープ濃度を高くする必要があり（通常１０ｗｔ％〜３０ｗｔ％）、そしてホストとゲストの間の距離を短縮させ、エネルギーが完全に移動するよう促進できるが、ドープ濃度が過度に高いと素子の効率が低下し、また燐光材料にはいずれも貴金属材料を使用するため、高い濃度でドープするとコストが上昇するという問題がある。
従来、ホストを含む燐光素子では、ホストの三重項エネルギーを近距離のデクスター型移動により燐光ゲストの三重項へ移動させるため、燐光材料のドープ濃度を高くする必要があり（通常１０ｗｔ％〜３０ｗｔ％）、ドープ濃度が過度に高いと素子の効率が低下し、また燐光材料にはいずれも貴金属材料を使用するため、高い濃度でドープするとコストが上昇するという問題がある。
上記の技術的問題を解決するために、本発明は、新規な燐光有機電界発光素子を提供する。当該燐光有機電界発光素子の発光層は、正孔輸送材料層と、電子輸送材料層とを含み、この２層の界面にエキシマを生成することで、ホスト材料の三重項エネルギーが逆項間交差によりホストの一重項へ移動でき、そして長距離のフェルスター型エネルギー移動により燐光ゲストの三重項へ移動することにより、燐光色素のドープ濃度を低減することができる。
本発明の燐光有機電界発光素子は、順に積層された正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層とを含み、前記発光層は、正孔輸送材料層と電子輸送材料層とからなる２層構造であり、前記正孔輸送材料層が前記正孔輸送層と前記電子輸送材料層の間に設けられ、前記電子輸送材料層が前記正孔輸送材料層と電子輸送層の間に設けられ、前記正孔輸送材料層と前記電子輸送材料層とが接触した界面にエキシマが生成され、
前記正孔輸送材料層は、ホスト材料を含み、前記ホスト材料は、正孔輸送特性を備え、
前記電子輸送材料層は、ホスト材料及びホスト材料にドープされた燐光材料を含み、前記ホスト材料は、電子輸送特性を備え、
ただし、正孔輸送特性を備える材料の第１の三重項準位は、前記エキシマの第１の一重項準位よりも高く、エネルギー差は、０．２ｅＶ以上であり、且つ、正孔輸送特性を備える材料のＨＯＭＯ準位の絶対値は、５．３ｅＶ以下であり、
電子輸送特性を備える材料の第１の三重項準位は、前記エキシマの第１の一重項準位よりも高く、エネルギー差は、０．２ｅＶよりも大きく、且つ、電子輸送特性を備える材料のＬＵＭＯ準位の絶対値は、２．０ｅＶよりも大きく、正孔輸送特性を備える材料と電子輸送特性を備える材料とのＬＵＭＯ準位の差は、０．３ｅＶよりも大きく、ＨＯＭＯ準位の差は、０．２ｅＶよりも大きく、
エキシマの第１の一重項準位は、燐光材料の第１の三重項準位よりも高い。
好ましくは、前記正孔輸送特性を備える材料と電子輸送特性を備える材料とのＬＵＭＯ準位の差は、０．４ｅＶ以上である。
ただし、前記燐光色素が発光層に占める比率は、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％であり、好ましくは、３ｗｔ％である。
好ましくは、前記正孔輸送材料層と前記電子輸送材料層との厚さの比は、１：１〜１：５であり、好ましくは、１：３である。
好ましくは、前記電子輸送特性を備える材料は、下記の構造を有する化合物のうちの１種又は複数種である。
（化１）
Figure 2019504471
構造式（１−１）、
Figure 2019504471
構造式（１−２）、
Figure 2019504471
構造式（１−３）、
Figure 2019504471
構造式（１−４）、
Figure 2019504471
構造式（１−５）、
Figure 2019504471
構造式（１−６）、
Figure 2019504471
構造式（１−７）、
Figure 2019504471
構造式（１−８）
好ましくは、前記正孔輸送特性を備える材料は、下記の構造を有する化合物のうちの１種又は複数種である。
（化２）
Figure 2019504471
構造式（２−１）、
Figure 2019504471
構造式（２−２） 、
Figure 2019504471
構造式（２−３）、
Figure 2019504471
構造式（２−４）、
Figure 2019504471
構造式（２−５）、
Figure 2019504471
構造式（２−６）、
Figure 2019504471
構造式（２−７）
本発明の燐光有機電界発光素子は、基板に順に積層された陽極と、正孔輸送層と、正孔輸送材料層と、電子輸送材料層と、電子輸送層と、陰極とを含む。前記陽極と前記正孔輸送層の間に、正孔注入層が設けられてもよい。
本発明は、以下の利点を有する。
本発明の燐光有機電界発光素子における発光層は２層構造であり、正孔輸送材料層と電子輸送材料層との界面にエキシマが生成され、当該エキシマは、熱活性化遅延蛍光効果を備えるＴＡＤＦエキシマであり、その三重項エネルギーが逆項間交差により一重項へ移動し、そしてドープされた色素の三重項へ移動する。これにより、素子のホスト材料及びドープされた色素の三重項エネルギーを十分に利用でき、素子の効率が向上する。また、熱励起遅延蛍光のエネルギー変換過程及び発光過程は、同一の材料で行われない（熱活性化増感過程という）ため、高輝度下での減衰（ｒｏｌｌ−ｏｆｆ）が深刻である問題を効果的に解決でき、素子の安定性も向上する。
本発明の燐光有機電界発光素子は、発光層に生成したエキシマを利用して、燐光色素のドープ濃度を低減するとともに、高い効率と長い寿命を保持できる。
本発明の有機電界発光素子の構造説明図 本発明の有機電界発光素子の発光層におけるエネルギー移動の概略説明図
当業者は、本発明を完全に理解して実施できるように、具体的な実施例及び図面を踏まえて本発明についてさらに説明し、ただし、挙げられる実施例は本発明を限定するためのものではない。
図１に示すように、本発明の有機電界発光素子は、順に蒸着して積層された陽極０１と、正孔輸送層０３と、発光層０４と、電子輸送層０７と、陰極０２とを含み、発光層０４は、正孔輸送材料層０５と、電子輸送材料層０６とを含む。
本発明では、発光層０４が正孔輸送材料層０５と電子輸送材料層０６とからなる２層構造であり、正孔輸送材料層０５が正孔輸送層０３と電子輸送材料層０６の間に設けられ、電子輸送材料層０６が供与体層と電子輸送層０７の間に設けられ、正孔輸送材料層０５と電子輸送材料層０６とが接触した界面にエキシマが生成される。
正孔輸送材料層０５は、ホスト材料を含み、ホスト材料は、正孔輸送特性を備える材料である。
電子輸送材料層０６は、ホスト材料及びホスト材料にドープされた燐光色素を含み、ホスト材料は、電子輸送特性を備える材料である。
本発明の発光層０４では、正孔輸送材料層０５と電子輸送材料層０６の間に、下記の条件を満たすエキシマが生成される。
Ｔ１Ａ−Ｓ１＞０．２ｅＶ
Ｔ１Ｄ−Ｓ１≧０．２ｅＶ
│ＬＵＭＯＡ│＞２．０ｅＶ
│ＨＯＭＯＤ│≦５．３ｅＶ
ここで、Ｔ１ Ａは受容体（電子輸送特性を備える材料）の第１の三重項準位を表し、Ｔ１ Ｄは供与体（正孔輸送特性を備える材料）の第１の三重項準位を表し、Ｓ１はエキシマの第１の一重項準位を表し、ＬＵＭＯＡは受容体のＬＵＭＯ準位を表し、ＨＯＭＯＤは供与体のＨＯＭＯ準位を表す。
すなわち、正孔輸送特性を備える材料の第１の三重項準位は、前記エキシマの一重項準位よりも高く、エネルギー差は、０．２ｅＶ以上であり、且つ、正孔輸送特性を備える材料のＨＯＭＯ準位の絶対値は、５．３ｅＶ以下であり、
電子輸送特性を備える材料の第１の三重項準位は、前記エキシマの第１の一重項準位よりも高く、エネルギー差は、０．２ｅＶよりも大きく、且つ、電子輸送特性を備える材料のＬＵＭＯ準位の絶対値は、２．０ｅＶよりも大きく、
また、正孔輸送特性を備える材料と電子輸送特性を備える材料とのＬＵＭＯ準位の差は、０．３ｅＶよりも大きく、好ましくは、約０．４ｅＶであり、
正孔輸送特性を備える材料と電子輸送特性を備える材料とのＨＯＭＯ準位の差は、０．２ｅＶよりも大きく、
エキシマの第１の一重項準位は、燐光色素の第１の三重項準位よりも高い。
エキシマが上記の条件を満たすと、熱活性化遅延蛍光エキシマ（ＴＡＤＦエキシマ）であり、熱活性化遅延蛍光効果を備える。
本発明の発光層０４は、２層構造であり、正孔輸送材料層０５と電子輸送材料層０６との界面にＴＡＤＦエキシマが生成され、その三重項エネルギーが一重項へ移動し、そしてドープされた色素へ移動する。これにより、素子のホスト材料及びドープされた色素の三重項エネルギーを十分に利用でき、素子の効率が向上する。また、熱励起遅延蛍光におけるエネルギー変換過程及び発光過程は、同一の材料で行われない（熱活性化増感過程という）ため、高輝度下での減衰（ｒｏｌｌ−ｏｆｆ）が深刻である問題を効果的に解決でき、素子の安定性も向上する。
図２に示すように、供与体のホストをＴＣＴＡとし、受容体のホストをｍＤＴＰＰＣとする例を用いて、本発明の発光層０４の動作原理について説明する。
エキシマは、正孔輸送材料層０５と電子輸送材料層０６とが接触した界面に生成され、エキシマの第１の三重項励起子が逆項間交差によりエキシマの第１の一重項へ移動し、そしてドープされた燐光材料の第１の三重項へ移動することで、燐光を放出する。
電子輸送特性を備える材料は、下記の構造を有する化合物である。
（化３）
Figure 2019504471
構造式（１−１）、
Figure 2019504471
構造式（１−２）、
Figure 2019504471
構造式（１−３）、
Figure 2019504471
構造式（１−４）、
Figure 2019504471
構造式（１−５）（ＴｍＰｙＰｂ）、
Figure 2019504471
構造式（１−６）（ＴＰＢｉ）、
Figure 2019504471
構造式（１−７）（ＰＰＴ）、
Figure 2019504471
構造式（１−８）（ＣｚＴｒｚ）
正孔輸送特性を備える材料は、下記の構造を有する化合物である。
（化４）
Figure 2019504471
構造式（２−１）（ＮＰＢ）、
Figure 2019504471
構造式（２−２）（ＴＰＤ）、
Figure 2019504471
構造式（２−３）（ＴＡＰＣ）、
Figure 2019504471
構造式（２−４）（ＣＢＰ）、
Figure 2019504471
構造式（２−５）（ＴＣＴＡ）、
Figure 2019504471
構造式（２−６）（ｍＣＰ）、
Figure 2019504471
構造式（２−７）（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）
本発明の有機発光表示素子の実施例では、陽極０１として、例えば、無機材料、又は有機導電性ポリマーを用いることができる。無機材料は、通常、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの金属酸化物、又は金、銅、銀などの仕事関数が高い金属であり、好ましくは、ＩＴＯである。有機導電性ポリマーとして、好ましくは、ポリチオフェン／ポリスチレンスルホン酸ナトリウム（以下、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン（以下、ＰＡＮＩ）のうちの１種である。
陰極０２として、通常、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、アルミニウム、インジウムなどの仕事関数が低い金属、又はこれらと銅、金、銀との合金、又は金属と金属フッ素化物とが交互に形成した電極層を用いる。本発明では、ＬｉＦ層及びＡｌ層が積層されたもの（ＬｉＦ層が外側にある）が好ましい。
正孔輸送層０３の材料として、例えば、芳香族アミン系、又はグラフト重合体系の低分子材料から選択でき、好ましくは、ＮＰＢである。
電子輸送層０７の材料として、例えば、有機金属錯体（例えば、Ａｌｑ３、Ｇａｑ３、ＢＡｌｑ、又はＧａ（Ｓａｐｈ−ｑ））、又は電子輸送層に一般的に用いる別の材料（例えば、ｐｅｎｔａｃｅｎｅ、ペリレンなどの芳香族縮合環系、又はＢｐｈｅｎ、ＢＣＰなどのフェナントロリン系）を用いることができる。
本発明の有機電界発光素子は、陽極０１と正孔輸送層０３の間に正孔注入層を備えてもよい。前記正孔注入層の材料として、例えば、４，４’，４’’−トリス［（３−メチルフェニル）フェニルアミノ］トリフェニルアミンにＦ４ＴＣＮＱをドープしたもの、又は銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、もしくは酸化モリブデン、酸化レニウムなどの金属酸化物系を用いることができる。
上記の各層の厚さは、本分野における当該層の通常の厚さとしてよい。
本発明は、当該有機電界発光素子の製造方法をさらに提供し、具体的には、蒸着により基板に陽極０１と、正孔輸送層０３と、発光層０４と、電子輸送層０７と、陰極０２とを順に積層させ、パッケージする。
基板として、例えば、ガラス、又はフレキシブル基板を用いることができる。前記フレキシブル基板は、ポリエステル系、ポリイミド系化合物の材料、又は薄い金属板を用いることができる。前記積層及びパッケージとして、当業者に公知の適切な方法であれば、適用可能である。
本発明の下記の実施例における発光層０４の燐光色素は、具体的には次のとおりである。
赤色燐光色素として、次の化合物から選択できる。
（化５）
Figure 2019504471
Ｉｒ（ｐｉｑ）３、
Figure 2019504471
Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ）、
Figure 2019504471
Ｉｒ（ｐｉｑ−Ｆ）２（ａｃａｃ）、
Figure 2019504471
Ｉｒ（ｍ−ｐｉｑ）２（ａｃａｃ）、
Figure 2019504471
Ｉｒ（ＤＢＱ）２（ａｃａｃ）、
Figure 2019504471
Ｉｒ（ＭＤＱ）２（ａｃａｃ）、
Figure 2019504471
Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ）、
Figure 2019504471
Ｉｒ（ｂｔ）３
緑色燐光色素として、次の化合物から選択できる。
（化６）
Figure 2019504471
Ｉｒ（ｐｐｙ）３、
Figure 2019504471
Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）、
Figure 2019504471
Ｉｒ（ｍｐｐｙ）３
黄色燐光色素として、次の化合物を選択できる。
（化７）
Figure 2019504471
ＰＯ−０１
青色燐光色素として、次の化合物を選択できる。
（化８）
Figure 2019504471
ＦＩｒＰｉｃ
以下、具体的な実施例を用いて本発明についてさらに説明する。
［実施例１］
本実施例では、発光層０４の正孔輸送材料層０５と電子輸送材料層０６の厚さが異なる発光素子を製造し、これらの素子は、図１に示す構造を有する。発光層０４の正孔輸送材料層０５は、ホスト材料化合物（２−５）のＴＣＴＡからなり、電子輸送材料層０６は、ホスト材料化合物（１−８）のＣｚＴｒｚと燐光色素ＰＯ−０１とからなる。供与体のホスト化合物（２−５）ＴＣＴＡと受容体のホスト化合物（１−８）ＣｚＴｒｚとのＬＵＭＯ準位の差は０．３ｅＶよりも大きく、ＨＯＭＯ準位の差は０．２ｅＶよりも大きい。エキシマの第１の一重項準位は、燐光色素の第１の三重項準位よりも高い。燐光色素ＰＯ−０１が発光層０４に占める比率は、３ｗｔ％である。
本実施例の素子の構造は、ＩＴＯ（１５０ｎｍ）／ＮＰＢ（４０ｎｍ）／正孔輸送材料層ＴＣＴＡ（１０ｎｍ）／電子輸送材料層化合物（１−８）ＣｚＴｒｚ＋燐光色素ＰＯ−０１（１０〜４０ｎｍ）／Ｂｐｈｅｎ（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（０．５ｎｍ）／Ａｌ（１５０ｎｍ）である。
本実施例及び以下の記載では、燐光色素のドープ濃度の単位は、いずれもｗｔ％である。
当該有機電界発光素子の製造方法は、具体的には下記のとおりである。
まず、洗浄剤及び脱イオン水を用いてガラス基板を洗浄し、赤外ランプの下に置いて乾燥させ、ガラス上に陽極材料をスパッタリングし、膜厚を１５０ｎｍとする。
次に、前記陽極０１付きのガラス基板を真空チャンバ内に置き、真空引きして１×１０−４Ｐａとし、前記陽極層膜上に正孔輸送層０３としてさらにＮＰＢを蒸着し、成膜速度を０．１ｎｍ／ｓ、膜厚を４０ｎｍとする。
正孔輸送層０３上に、２源同時蒸着法により発光層０４を蒸着する。まず正孔輸送材料層０５として１０ｎｍのＴＣＴＡを蒸着し、次に電子輸送材料層０６として、ＣｚＴｒｚと燐光色素ＰＯ−０１の質量比率に基づき、膜厚モニタにおいて成膜速度を調整して制御しながら蒸着し、膜厚を３０ｎｍとする。
発光層０４上に、電子輸送層０７としてＢｐｈｅｎ材料を蒸着し、蒸着速度を０．１ｎｍ／ｓ、総膜厚を２０ｎｍとする。
最後に、前記発光層０４上に、素子の陰極層としてＬｉＦ層及びＡｌ層を順に蒸着し、ＬｉＦ層の蒸着速度を０．０１〜０．０２ｎｍ／ｓ、膜厚を０．５ｎｍとし、Ａｌ層の蒸着速度を１．０ｎｍ／ｓ、膜厚を１５０ｎｍとする。
（比較例１）
実施例１と同様の方法で有機電界発光素子を製造し、当該素子の構造は、ＩＴＯ（１５０ｎｍ）／ＮＰＢ（４０ｎｍ）／ＣＢＰ＋３ｗｔ％ＰＯ−０１（４０ｎｍ）／Ｂｐｈｅｎ（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（０．５ｎｍ）／Ａｌ（１５０ｎｍ）である。
すなわち、発光層０４は、ホスト材料ＣＢＰと燐光色素ＰＯ−０１とからなり、燐光色素ＰＯ−０１が発光層０４に占める比率は、３ｗｔ％である。本実施例及び以下の記載では、燐光色素のドープ濃度の単位はいずれもｗｔ％である。
（比較例２）
実施例１と同様の方法で有機電界発光素子を製造し、当該素子の構造は、ＩＴＯ（１５０ｎｍ）／ＮＰＢ（４０ｎｍ）／エキシマ（ＴＣＴＡ及びＣｚＴｒｚ、両者の質量比率は１：１）＋３ｗｔ％ＰＯ−０１（４０ｎｍ）／Ａｌｑ３（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（０．５ｎｍ）／Ａｌ（１５０ｎｍ）である。
すなわち、本比較例では、発光層０４が単一層であり、エキシマをホスト材料とし、さらに燐光色素ＰＯ−０１をドープすることで構成され、エキシマは、正孔輸送特性を備える材料ＴＣＴＡと電子輸送特性を備える材料ＣｚＴｒｚとからなり、両者の質量比率は１：１である。燐光色素ＰＯ−０１が発光層０４に占める比率は、３ｗｔ％である。
実施例１及び比較例１の有機電界発光素子の特性を表１に示す。
Figure 2019504471
表１から分かるように、エキシマをホストとする素子である実施例１及び比較例２の発光効率は、いずれも通常のホスト材料ＣＢＰを用いる比較例１よりも高く、且つエキシマをホストとする素子の寿命は、共に比較例１よりも長い。実施例１の寿命は比較例２より長く、これは比較例２のエキシマ体系では、供与体、又は受容体が単独でも励起状態となるため、供与体又は受容体が分解しやすくなり、素子が不安定になるためである。また、実施例１は、２源同時蒸着システムで行い、プロセスの面では、３源同時蒸着システムで行う比較例２よりも制御しやすいため、大量生産により適する。
［実施例２］
本実施例の素子の構造は、ＩＴＯ（１５０ｎｍ）／ＮＰＢ（４０ｎｍ）／ＴＣＴＡ（１０ｎｍ）／ＣｚＴｒｚ＋１〜１０ｗｔ％燐光色素ＰＯ−０１（３０ｎｍ）／Ｂｐｈｅｎ（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（０．５ｎｍ）／Ａｌ（１５０ｎｍ）である。
燐光色素ＰＯ−０１が発光層０４に占める比率は、１〜１０ｗｔ％である。
本実施例は、発光層０４に異なる濃度で燐光色素をドープする方法で試験し、表２に示す結果を得た。
Figure 2019504471
表２からは、発光層０４における燐光色素のドープ濃度が３ｗｔ％であるとき、ＯＬＥＤ素子の外部量子効率が最も高く、寿命が最も長いことが明らかになる。
［実施例３］
本実施例では、本発明におけるホスト材料が、有機電界発光素子の特性に与える影響を測定するために、実施例１と同様の方法で有機電界発光素子を製造し、当該発光素子の構造は、ＩＴＯ（１５０ｎｍ）／ＮＰＢ（４０ｎｍ）／正孔輸送材料層（正孔輸送特性を備える材料）（１０ｎｍ）／電子輸送材料層（電子輸送特性を備える材料＋３ｗｔ％燐光色素）（３０ｎｍ）／Ｂｐｈｅｎ（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（０．５ｎｍ）／Ａｌ（１５０ｎｍ）である。
当該有機電界発光素子の特性を表３に示す。
Figure 2019504471
表３からは、正孔輸送材料層０５と電子輸送材料層０６との界面に生成されたエキシマをホストとする素子ＯＬＥＤ１〜ＯＬＥＤ５は、電気的特性に優れており、寿命が長くなることが明らかになる。これは、正孔輸送材料層０５と電子輸送材料層０６との界面にＴＡＤＦエキシマが生成され、その三重項エネルギーが一重項へ移動し、そしてドープされた材料の三重項へ移動したため、素子のホスト材料及びドープされた材料の三重項エネルギーが十分に利用され、素子の効率も向上することを示している。
上記の実施例は、本発明を詳細に説明するために挙げられた好適な例に過ぎず、本発明の保護範囲は、これに限定されるものではない。当業者が本発明を踏まえて行った均等な置換や変形などは、いずれも本発明の保護範囲に含まれるものとし、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲に準ずる。

Claims (10)

  1. 順に積層された正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層とを含む燐光有機電界発光素子であって、
    前記発光層は、正孔輸送材料層と電子輸送材料層を含み、前記正孔輸送材料層が前記正孔輸送層と前記電子輸送材料層の間に設けられ、前記電子輸送材料層が前記正孔輸送材料層と前記電子輸送層の間に設けられ、前記正孔輸送材料層と前記電子輸送材料層とが接触した界面にエキシマが生成され、
    前記正孔輸送材料層が、ホスト材料を含み、前記ホスト材料が、正孔輸送特性を備え、
    前記電子輸送材料層が、ホスト材料及びホスト材料にドープされた燐光材料を含み、前記ホスト材料が、電子輸送特性を備え、
    ただし、正孔輸送特性を備える材料の第１の三重項準位は、前記エキシマの第１の一重項準位よりも高く、エネルギー差は、０．２ｅＶ以上であり、且つ、正孔輸送特性を備える材料のＨＯＭＯ準位の絶対値は、５．３ｅＶ以下であり、
    電子輸送特性を備える材料の第１の三重項準位は、前記エキシマの第１の一重項準位よりも高く、エネルギー差は、０．２ｅＶよりも大きく、且つ、電子輸送特性を備える材料のＬＵＭＯ準位の絶対値は、２．０ｅＶよりも大きく、正孔輸送特性を備える材料と電子輸送特性を備える材料とのＬＵＭＯ準位の差が、０．３ｅＶよりも大きく、正孔輸送特性を備える材料と電子輸送特性を備える材料とのＨＯＭＯ準位の差が、０．２ｅＶよりも大きく、
    エキシマの第１の一重項準位は、燐光材料の第１の三重項準位よりも高い
    ことを特徴とする燐光有機電界発光素子。
  2. 前記正孔輸送特性を備える材料と電子輸送特性を備える材料とのＬＵＭＯ準位の差は、０．４ｅＶ以上である
    請求項１に記載の燐光有機電界発光素子。
  3. 前記燐光色素が発光層に占める比率は、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％である
    請求項１に記載の燐光有機電界発光素子。
  4. 前記燐光色素が発光層に占める比率は、３ｗｔ％である
    請求項１に記載の燐光有機電界発光素子。
  5. 前記正孔輸送材料層と前記電子輸送材料層の厚さの比は、１：１〜１：５である
    請求項１に記載の燐光有機電界発光素子。
  6. 前記正孔輸送材料層と前記電子輸送材料層の厚さの比は、１：３である
    請求項１に記載の燐光有機電界発光素子。
  7. 前記電子輸送特性を備える材料は、下記の構造式（１−１）〜構造式（１−８）に示す構造を有する化合物
    （化１）
    Figure 2019504471
    構造式（１−１）、
    Figure 2019504471
    構造式（１−２）、
    Figure 2019504471
    構造式（１−３）、
    Figure 2019504471
    構造式（１−４）、
    Figure 2019504471
    構造式（１−５）、
    Figure 2019504471
    構造式（１−６）、
    Figure 2019504471
    構造式（１−７）、
    Figure 2019504471
    構造式（１−８）
    のうちの１種又は複数種である
    請求項１に記載の燐光有機電界発光素子。
  8. 前記正孔輸送特性を備える材料は、下記の構造式（２−１）〜構造式（２−７）に示す構造を有する化合物
    （化２）
    Figure 2019504471
    構造式（２−１）、
    Figure 2019504471
    構造式（２−２） 、
    Figure 2019504471
    構造式（２−３）、
    Figure 2019504471
    構造式（２−４）、
    Figure 2019504471
    構造式（２−５）、
    Figure 2019504471
    構造式（２−６）、
    Figure 2019504471
    構造式（２−７）
    のうちの１種又は複数種である
    請求項１に記載の燐光有機電界発光素子。
  9. 基板に順に積層された陽極と、正孔輸送層と、正孔輸送材料層と、電子輸送材料層と、電子輸送層、陰極とを含む
    請求項１に記載の燐光有機電界発光素子。
  10. 前記陽極と前記正孔輸送層の間に正孔注入層がさらに設けられる
    請求項９に記載の燐光有機電界発光素子。
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