JP2020205318A - 有機発光素子、積層体および発光方法 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、このような発光効率の限界を破るべく、発光材料の研究が精力的に進められた結果、三重項励起子を発光に利用できるりん光材料や、三重項励起子を一重項励起子に変換して発光に利用できる熱活性型遅延蛍光材料(TADF)が開発され、電流励起により生成した一重項励起子および三重項励起子を100%の効率で光へ変換することが可能になっている。
[2] 前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料における三重項励起子のエネルギーが前記一重項分裂材料へ直接移動するのを抑制する手段を備えた、[1]に記載の有機発光素子。
[3] 前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料の最低励起一重項エネルギー準位(ES1)と最低励起三重項エネルギー準位(ET1)の差ΔESTが0.3eV以下である、[1]または[2]に記載の有機発光素子。
[4] 三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料を含む励起子生成層、ブロック層、および、一重項分裂材料を含む一重項分裂層を順に積層した構造を有する、[1]〜[3]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[5] 前記一重項分裂層が発光材料を含む、[4]に記載の有機発光素子。
[6] 前記発光材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1が、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1よりも0.2eV以上高い、[5]に記載の有機発光素子。
[7] 前記発光材料がりん光材料である、[5]または[6]に記載の有機発光素子。
[8] 前記発光材料がランタニドを中心金属とする金属錯体である、[5]〜[7]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[9] 前記ブロック層の厚みが2〜10nmである、[4]〜[8]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[10] 前記ブロック層の材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1が、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1よりも0.2eV以上高い、[4]〜[9]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[11] 前記ブロック層の材料の最低励起三重項エネルギー準位ET1が、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料の最低励起三重項エネルギー準位ET1よりも0.2eV以上高い、[4]〜[10]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[12] 前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料が遅延蛍光材料である、[1]〜[11]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[13] 前記一重項分裂層として第1の一重項分裂層および第2の一重項分裂層を有し、前記ブロック層として第1のブロック層および第2のブロック層を有し、前記第1の一重項分裂層、前記第1のブロック層、前記励起子生成層、前記第2のブロック層、および、前記第2の一重項分裂層を順に積層した構造を有する、[4]〜[12]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[14] 前記第1のブロック層が正孔輸送性を有する材料を含み、前記第2のブロック層が電子輸送性を有する材料を含む、[13]に記載の有機発光素子。
[15] 前記第1のブロック層が、窒素原子で結合する置換基で少なくとも1つの水素原子が置換された芳香環を有する化合物を含み、前記第2のブロック層が、少なくとも1つの窒素原子を環員として含む芳香族ヘテロ六員環を有する化合物を含む、[13]または[14]に記載の有機発光素子。
[16] 陽極および陰極と、前記陽極と前記陰極の間に配置され、前記陽極側から順に、第1の一重項分裂層、第1のブロック層、励起子生成層、第2のブロック層、および、第2の一重項分裂層を順に積層した構造を有する積層体を含み、前記第1のブロック層が正孔輸送性を有する材料を含み、前記第2のブロック層が電子輸送性を有する材料を含む、[1]〜[15]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[17] 有機エレクトロルミネッセンス素子である、[1]〜[16]のいずれか1項に記載の有機発光素子。
[18] 三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料を含む励起子生成層、ブロック層、および、一重項分裂材料を含む一重項分裂層を順に積層した構造を有する積層体。
[19] 三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料を電流励起し、
電流励起と逆項間交差により生成した一重項励起子のエネルギーを一重項分裂材料に移動させて、一重項分裂材料の一重項励起子を生成し、一重項分裂材料の一重項励起子を分裂させることを含む発光方法。
本明細書中において、「蛍光材料」とは、20℃で発光を観測したとき、りん光の発光強度よりも蛍光の発光強度の方が高い発光材料であり、「りん光材料」とは、20℃で発光を観測したとき、蛍光の発光強度よりもりん光の発光強度の方が高い発光材料である。また、「遅延蛍光材料」とは、励起一重項から発光する材料であって、20℃で発光寿命が短い蛍光と、発光寿命が長い蛍光(遅延蛍光)の両方が観測される材料である。通常の蛍光(遅延蛍光ではない蛍光)は、励起一重項から発光する材料であって、発光寿命がnsオーダーであり、りん光は、三重項から発光する材料であって、通常、発光寿命がμsオーダー以上である。また、本明細書中において「逆項間交差」とは、三重項励起子から一重項励起子への変換を意味する。
また、本明細書中において、積層体を構成する各層(励起子生成層、ブロック層、一重項分裂層、その他の層)の厚みは、例えば、触針式プロファイリングシステムにより測定される。
本発明の有機発光素子は、三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料と、一重項分裂材料とを含むことを特徴とする。本発明の有機発光素子では、三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料から、一重項分裂材料へとエネルギー移動させることにより、効率良く発光させることができる。より具体的には、三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料における一重項励起子のエネルギーを一重項分裂材料に移動させることにより一重項分裂材料の一重項励起子を生成し、生成した一重項分裂材料の一重項励起子を分裂させることにより、効率良く三重項励起子を得て発光させることができる。本発明の有機発光素子では、一重項分裂材料から直接りん光を発光させてもよいし、一重項分裂材料における三重項励起子のエネルギーを発光材料に移動させてその発光材料から発光させてもよい。
「三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料」の例として、最低励起一重項エネルギー準位(ES1)と最低励起三重項エネルギー準位(ET1)の差ΔESTが小さく、最低励起一重項エネルギー準位(ES1)と最低励起三重項エネルギー準位(ET1)が近いために、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差を起こし易い材料や、高次の励起三重項エネルギー準位(ΔETn)から最低励起一重項エネルギー準位への項間交差が可能な材料(例えば、WO2014185408A1に記載の材料)を挙げることができる。また、現に遅延蛍光を放射する材料や、遅延蛍光の放射を誘導する材料(いわゆるアシストドーパントを含む)も、「三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料」である。以下において、「三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料」の具体例として、「ΔESTが0.3eV以下である材料」を用いて説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様や具体例に限定されるものではない。したがって、以下の記載における「ΔESTが0.3eV以下である材料」は、その他の「三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料」に代えることができる。
励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差を起こす材料であることは、遅延蛍光の放射を観測することをもって確認することができる。「遅延蛍光」は、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差が生じた後、その励起一重項状態から基底状態に戻る際に放射される蛍光であり、直接生じた励起一重項状態からの蛍光(通常の蛍光)よりも遅れて観測される蛍光である。
「ΔESTが0.3eV以下である材料」のΔESTは、0.2eV以下であることが好ましく、0.1eV以下であることがより好ましく、0.05eV以下であることがさらに好ましい。
ΔESTの測定方法については、下記の(ES1、ET1、ΔESTの測定方法)の欄の記載を参照することができる。
化合物が一重項分裂を起こすと、結果として三重項励起子の数が増加する。よって、一重項分裂材料であることは、三重項生成効率ΦISCを指標として確認することができる。具体的には、判定すべき対象化合物を異なる濃度で含有させた溶液に励起光としてのポンプ光を照射し、その直後に、プローブ光に対する吸光度の変化量ΔABSを測定する。そのΔABSから下記式(I)により求めた三重項生成効率ΦISCが、対象化合物の濃度が高くなるのに伴って増加する相関関係が見られることにより、当該対象化合物が一重項分裂材料であると判定することができる。ここで、「吸光度の変化量ΔABS」は、ポンプ光照射前のプローブ光に対する吸光度ABS0を基準にした吸光度の変化量を意味し、ここでは、ポンプ光を照射した直後に測定したプローブ光に対する吸光度ABSEXからABS0を引いた値のことをいう。また、溶液における対象化合物の濃度は、濃度消光が実質的に抑えられる濃度範囲内で選択する。なお、一重項分裂材料であることは、一重項分裂により三重項励起子の数が増加したことを示す現象や兆候を観測することにより確認してもよいし、上記以外の測定法を採用することにより確認してもよい。
本発明における「ブロック層」とは、励起子生成層と一重項分裂層の間に配置され、励起子生成層が含む「ΔESTが0.3eV以下である材料」から、一重項分裂層が含む「一重項分裂材料」への励起三重項エネルギーのデクスター移動を阻止し、且つ、励起子生成層が含む「ΔESTが0.3eV以下である材料」から、一重項分裂層が含む「一重項分裂材料」への励起一重項エネルギーのフェルスター移動を許容する層のことをいう。ブロック層は、ΔESTが0.3eV以下である材料や一重項分裂材料からのエネルギー移動が抑制されている層である必要がある。このように励起子生成層、ブロック層、一重項分裂層が順に積層された構造を「本発明の積層体」という。
また、以下の説明では、下記式(II)で求められる値を「励起子生成効率」という。
式(II)
励起子生成効率(%)=(N1/N0)×100
式(II)において、N0は、励起により励起子生成層中で直接生成した励起子(初期励起子)の量を示し、N1は、その後の過程で、初期励起子に起因して一重項分裂層中で生成した励起子(二次励起子)の量を示す。ただし、特許文献1に記載されるような従来の構成である場合、すなわち、励起子生成層およびブロック層を有さず、一重項分裂層単独または発光層単独である場合には、N0は、励起により一重項分裂層中または発光層中で直接生成した励起子(初期励起子)の量を示し、N1は、初期励起子に起因して一重項分裂層中または発光層中で生成した励起子(二次励起子)の量と、二次励起子の生成に供されずに残った初期励起子の量の合計を示す。いずれの構成においても二次励起子は初期励起子に起因して生成した励起子を指すが、本発明について言えば、例えば初期励起子からの励起エネルギーの移動を受けて一重項分裂材料で生成した一重項励起子、一重項励起子から分裂した三重項励起子等である。
また、仮に、上記の3層のうち、励起子生成層とブロック層を有さず、一重項分裂層のみである場合には、一重項分裂層にキャリアが注入されることにより、その一重項分裂材料において、一重項励起子と三重項励起子が25%:75%の確率で生成し、このうち一重項励起子が2つの三重項励起子に分裂する。この場合、三重項励起子生成効率の理論限界値は、25%×2+75%=125%であり、励起子生成層とブロック層を有する本発明の構成に比べて遥かに低い値になる。
ここで、こうした効果を確実に得るには、ΔESTが0.3eV以下である材料から一重項分裂材料への励起一重項エネルギーの移動を許容しつつ、ΔESTが0.3eV以下である材料から一重項分裂材料への励起三重項エネルギーの移動をブロック層にて確実に阻止することが重要になる。
このような点から、ブロック層の厚みは2〜10nmであることが好ましい。さらに、ブロック層の厚みの下限値は2.5nm以上であることがより好ましく、3nm以上であることがさらに好ましく、5nm以上であることが特に好ましく、また、ブロック層の厚みの上限値は10nm以下であることがより好ましく、8nm以下であることがさらに好ましく、7nm以下であることが特に好ましい。ブロック層の厚みが薄すぎると、ΔESTが0.3eV以下である材料で生じた三重項励起子のエネルギーが、一重項分裂材料や発光材料の励起三重項エネルギー準位ETn(nは自然数を表す。)へデクスター機構により移動してしまう。その結果、ΔESTが0.3eV以下である材料において、励起三重項状態(T1)から励起一重項状態(S1)への逆項間交差が起こる確率が低くなり、一重項励起子を十分に増やすことができなくなる。逆に、ブロック層の厚みが厚すぎると、ΔESTが0.3eV以下である材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1から一重項分裂材料の励起一重項エネルギー準位ESnへのフェルスター共鳴エネルギー移動が起きにくくなり、一重項分裂材料による励起子倍増機構が十分に働かなくなるおそれがある。
また、ブロック層の材料の最低励起三重項エネルギー準位ET1は、ΔESTが0.3eV以下である材料の最低励起三重項エネルギー準位ET1よりも0.2eV以上高いことが好ましく、0.3eV以上高いことがより好ましい。これにより、ΔESTが0.3eV以下である材料で生じた三重項励起子のエネルギーが、ブロック層の最低励起三重項エネルギー準位ET1へのエネルギー移動を介して一重項分裂材料の励起三重項エネルギー準位ETnへ移動してしまうことを回避することができる。
本発明における「ΔEST」は、最低励起一重項エネルギー準位(ES1)と最低三重項エネルギー準位(ET1)を以下の方法で算出し、ΔEST=ES1−ET1により求められる値である。なお、文献値がある場合は文献値を用いて簡易な検討や考察を行ってもよい。
(1)最低励起一重項エネルギー準位ES1
測定対象化合物をトルエンに10-4Mもしくは10-5Mの濃度で溶解させ試料を作製し、常温(300K)でこの試料の蛍光スペクトルを測定する。常温(300K)でこの試料の蛍光スペクトルを測定する。具体的には、励起光入射直後から入射後100ナノ秒までの発光を積算することで、縦軸を発光強度、横軸を波長とする蛍光スペクトルを得る。この蛍光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]を求める。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をES1とする。
換算式:ES1[eV]=1239.85/λedge
発光スペクトルの測定は、例えば蛍光分光光度計(堀場製作所製、FluoroMax Plus)を用いることで行うことができる。
(2)最低励起三重項エネルギー準位ET1
最低励起一重項エネルギー準位ES1の測定に用いたものと同じ試料を77Kに冷却し、このりん光測定用試料に励起光を照射し、分光光度計を用いてりん光強度を測定する。具体的には、励起光入射後100ミリ秒後の発光を積算することで、縦軸を発光強度とし、横軸を波長とするりん光スペクトルを得る。このりん光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]を求める。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をET1とする。
換算式:ET1[eV]=1239.85/λedge
りん光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線は以下のように引く。まず、りん光スペクトルの短波長側から、スペクトルの極大値のうち、最も短波長側の極大値までスペクトル曲線上を移動する際に、長波長側に向けて曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち上がるにつれ(つまり縦軸が増加するにつれ)、傾きが増加する。この傾きの値が極大値をとる点において引いた接線を、当該りん光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
なお、スペクトルの最大ピーク強度の10%以下のピーク強度をもつ極大点は、上述の最も短波長側の極大値には含めず、最も短波長側の極大値に最も近い、傾きの値が極大値をとる点において引いた接線を当該りん光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
励起子生成層は、ΔESTが0.3eV以下である材料を含む。励起子生成層は、ΔESTが0.3eV以下である材料のみから構成されていてもよいし、ΔESTが0.3eV以下である材料の他に、ΔESTが0.3eV以下である材料以外の材料(その他の材料)を含んでいてもよい。
ΔESTが0.3eV以下である材料には、遅延蛍光材料を好ましく用いることができる。
以下において、ΔESTが0.3eV以下である材料として用いうる遅延蛍光材料の化合物例を挙げる。
これらのΔESTが0.3eV以下である材料は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
励起子生成層は、必要に応じて、ΔESTが0.3eV以下である材料以外の材料(その他の材料)を含んでいてもよい。その他の材料として、ホスト材料を挙げることができる。励起子生成層がホスト材料を含む場合、ΔESTが0.3eV以下である材料はホスト材料中に均一に分散して存在していてもよいし、一部の領域に局在していてもよい。
励起子生成層がその他の材料を含む場合、ΔESTが0.3eV以下である材料の含有量は、励起子生成層の材料全量に対して1重量%以上であることが好ましく、5重量%以上であることがより好ましく、10重量%以上であることがさらに好ましい。
励起子生成層の厚みは、特に制限されないが、1nm〜25nmであることが好ましく、3nm〜20nmであることがより好ましく、5nm〜15nmであることがさらに好ましい。
上記のように、ブロック層の材料には、その最低励起一重項エネルギー準位ES1が、ΔESTが0.3eV以下である材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1よりも0.2eV以上高いものを用いることが好ましく、0.3eV以上高いものを用いることがより好ましい。さらにブロック層の材料は、その最低励起三重項エネルギー準位ET1が、ΔESTが0.3eV以下である材料の最低励起三重項エネルギー準位ET1よりも0.2eV以上高いことが好ましく、0.3eV以上高いことがより好ましい。
また、積層体を有機エレクトロルミネッセンス素子の発光部に用いる場合には、キャリア輸送性を考慮してブロック層の材料を選択することが好ましい。具体的には、励起子生成層よりも陽極側に配置されるブロック層は、正孔輸送性を有する材料を含むことが好ましく、励起子生成層よりも陰極側に配置されるブロック層は、電子輸送性を有する材料を含むことが好ましい。
正孔輸送性を有する材料としては、窒素原子で結合する置換基で少なくとも1つの水素原子が置換された芳香環を有する化合物を挙げることができる。
ここで、芳香環は、単環であっても、2以上の芳香環が縮合した縮合環であっても、2以上の芳香環が連結した連結環であってもよい。2以上の芳香環が連結している場合は、直鎖状に連結したものであってもよいし、分枝状に連結したものであってもよい。芳香環の炭素数は、6〜40であることが好ましく、6〜22であることがより好ましく、6〜18であることがさらに好ましく、6〜14であることがさらにより好ましく、6〜10であることが特に好ましい。芳香環の具体例として、ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環を挙げることができる。
窒素原子で結合する置換基としては、例えば置換もしくは無置換のジフェニルアミノ基や、置換もしくは無置換のジフェニルアミノ基のフェニル基同士が単結合または連結基(例えばアルキレン基等)で連結した構造を有する、3環構造のヘテロアリール基が挙げられる。
電子輸送性を有する材料としては、少なくとも1つの窒素原子を環員として含む芳香族ヘテロ六員環を有する化合物を挙げることができる。ここで、芳香族ヘテロ六員環としては、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環が挙げられる。
以下において、ブロック層の材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
また、ブロック層の材料は、ΔESTが0.3eV以下である材料との間で、上記の好ましいエネルギー関係を満たすように、ΔESTが0.3eV以下である材料との組み合わせを考慮して選択することが好ましい。ΔESTが0.3eV以下である材料とブロック層の材料の好ましい組み合わせとして、後掲の実施例で使用したACR−XTNとmAPの組み合わせ、ACR−XTNとB3PyMPMの組み合わせを挙げることができ、その他に、DACT−IIとmCPの組み合わせ、DACT−IIとPPFの組み合わせ、DMAC−TRZとmCPの組み合わせ、DMAC−TRZとBphenの等を挙げることができる。
ブロック層の厚みの好ましい範囲については、上記の記載を参照することができる。
一重項分裂層は、一重項分裂材料を含む。一重項分裂層は、一重項分裂材料のみから構成されていてもよいし、一重項分裂材料の他に、一重項分裂材料以外の材料(その他の材料)を含んでいてもよい。
上記のように、一重項分裂材料は、励起一重項状態に遷移した後、そこで生成した各一重項励起子が2つの三重項励起子に分裂しうる材料である。一重項分裂材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1は、ΔESTが0.3eV以下である材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1よりも低いことが好ましい。具体的には、一重項分裂材料の最低励起一重項エネルギー準位E(f)S1は、ΔESTが0.3eV以下である材料の最低励起一重項エネルギー準位E(f)S1よりも0.1eV以上低いことがより好ましく、0.2eV以上低いことがさらに好ましい。加えて、ΔESTが0.3eV以下である材料の発光スペクトルと一重項分裂材料の吸収スペクトルが十分に重なっていることがより好ましい。これにより、ΔESTが0.3eV以下である材料で生成した一重項励起子のエネルギーを、一重項分裂材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1へ容易に移動させることができる。ΔESTが0.3eV以下である材料の発光ピーク波長と一重項分裂材料の吸収ピーク波長は100nm以内であることが好ましく、50nm以内であることがより好ましく、30nm以内であることがさらに好ましい。
一重項分裂材料として用いることができる化合物として、例えばアントラセン、テトラセン、ペンタセン等のアセン類を挙げることができる。これらのアセン類は、その少なくとも1つの水素原子が置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のアリール基で置換されたアルケニル基、置換もしくは無置換のアリール基で置換されたアルキニル基で置換されていてもよい。置換もしくは無置換のアリール基の説明と好ましい範囲、具体例については、下記一般式(1)のR1における置換もしくは無置換のアリール基についての説明と好ましい範囲、具体例を参照することができる。
R1〜R3がとりうるアリール基は、置換基で置換されていても、無置換であってもよいが、R1〜R3の少なくとも一つは無置換のアリール基であることが好ましく、R1〜R3がとりうる置換もしくは無置換のアリール基のすべてが無置換のアリール基であることが好ましい。アリール基が置換基を有する場合の置換基は、アルキル基またはアリール基が好ましい。アルキル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよい。好ましい炭素数は1〜20であり、より好ましくは1〜10であり、さらに好ましくは1〜6である。例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基などを例示することができる。アリール基の好ましい範囲と具体例については、上記の「置換もしくは無置換のアリール基」でいうアリール基の好ましい範囲と具体例を参照することができる。また、置換基であるアルキル基やアリール基は、さらに置換されていてもよく、その場合の置換基としてはアルキル基やアリール基を好ましく挙げることができる。
R1〜R3がとりうる置換もしくは無置換のアリール基の総炭素数は、6〜32であることが好ましく、6〜28であることがより好ましく、6〜24であることがさらに好ましい。R1〜R3がとりうる置換アリール基の例として、アルキルフェニル基(トリル基、tert−ブチルフェニル基等),ビフェニル基、アルキルビフェニル基(メチルビフェニル基、tert−ブチルビフェニル基等)、テルフェニル基、アルキルテルフェニル基(メチルテルフェニル基、tert−ブチルテルフェニル基等)、フェニルナフチル基、アルキルナフチル基(メチルナフチル基、tert−ブチルナフチル基等)、フェニルアントラセニル基、ナフチルアントラセニル基、アルキルアントラセニル基(メチルアントラセニル基、tert−ブチルアントラセニル基等)、フェニルテトラセニル基、ナフチルテトラセニル基、アルキルテトラセニル基(メチルテトラセニル基、tert−ブチルテトラセニル基等)、フェニルピレニル基、ナフチルピレニル基、アルキルピレニル基(メチルピレニル基、tert−ブチルピレニル基等)を挙げることができる。
一重項分裂層は、必要に応じて、一重項分裂材料以外の材料(その他の材料)を含んでいてもよい。その他の材料として、発光材料、ホスト材料を挙げることができる。
一重項分裂層が発光材料を含むことにより、一重項分裂材料で一重項分裂により生成した三重項励起子のエネルギーを発光材料にデクスター機構により移動させ、該発光材料を発光させることができる。本発明の積層体では、一重項分裂層において高い励起子生成効率で三重項励起子が生成するため、発光材料を効率よく発光させることができる。
また、一重項分裂層が発光材料を含む場合、発光材料は一重項分裂層中に均一に分散して存在していてもよいし、一部の領域に局在していてもよい。
一重項分裂層における発光材料の含有量は、一重項分裂層の材料全量に対して、0.1重量%以上であることが好ましく、1重量%以上であることがより好ましく、また、50重量%以下であることが好ましく、20重量%以下であることがより好ましく、10重量%以下であることがさらに好ましい。
一重項分裂層の厚みは、特に制限されないが、1nm〜20nmであることが好ましく、3nm〜15nmであることがより好ましく、5nm〜10nmであることがさらに好ましい。
本発明の積層体は、励起子生成層、ブロック層および一重項分裂層を順に積層した構造を有する。本発明の積層体は、これら3層のみが順に積層して構成されていてもよいし、その他の層を有していてもよい。その他の層は、励起子生成層とブロック層の間や、ブロック層と一重項分裂層の間に配されてもよいし、励起子生成層のブロック層と反対側や、一重項分裂層のブロック層と反対側に配されてもよい。また、その他の層は、励起子生成層、ブロック層および一重項分裂層から選択される層であってもよいし、これらの層以外の層であってもよい。その他の層として、励起子生成層、ブロック層および一重項分裂層から選択される層を設ける場合、複数となる励起子生成層同士、ブロック層同士または一重項分裂層同士は、材料や組成比、厚みが、互いに同一であっても異なっていてもよい。
積層体の好ましい層構成として、励起子生成層/ブロック層/一重項分裂層からなる3層構成、第1の一重項分裂層/第1のブロック層/励起子生成層/第2のブロック層/第2の一重項分裂層からなる5層構成を挙げることができる。ここで、第1の一重項分裂層および第2の一重項分裂層は、それぞれ「一重項分裂層」に相当し、第1のブロック層および第2のブロック層は、それぞれ「ブロック層」に相当する。第1の一重項分裂層と第2の一重項分裂層、第1のブロック層と第2のブロック層は、それぞれ、材料や組成比、厚みが互いに同一であっても異なっていてもよい。また、積層体を構成する各層は、それぞれ単層構成であっても多層構成であってもよい。
有機フォトルミネッセンス素子は、基板上に少なくとも発光部を形成した構造を有する。有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも陽極、陰極、および陽極と陰極の間に有機層を形成した構造を有する。有機層は、少なくとも発光部を含むものであり、発光部のみからなるものであってもよいし、発光部の他に1層以上の有機層を有するものであってもよい。そのような他の有機層として、正孔輸送層、正孔注入層、電子阻止層、正孔阻止層、電子注入層、電子輸送層、励起子阻止層などを挙げることができる。正孔輸送層は正孔注入機能を有した正孔注入輸送層でもよく、電子輸送層は電子注入機能を有した電子注入輸送層でもよい。具体的な有機エレクトロルミネッセンス素子の構造例を図3に示す。図3において、1は基板、2は陽極、3は正孔注入層、4は正孔輸送層、5は発光部、6は電子輸送層、7は陰極を表わす。
以下において、有機エレクトロルミネッセンス素子の各部材および各層について説明する。なお、基板と発光部の説明は有機フォトルミネッセンス素子の基板と発光部にも該当する。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板に支持されていることが好ましい。この基板については、特に制限はなく、従来から有機エレクトロルミネッセンス素子に慣用されているものであればよく、例えば、ガラス、透明プラスチック、石英、シリコンなどからなるものを用いることができる。
有機エレクトロルミネッセンス素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極材料とするものが好ましく用いられる。このような電極材料の具体例としてはAu等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In2O3−ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極材料の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な材料を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常10〜1000nm、好ましくは10〜200nmの範囲で選ばれる。
一方、陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極材料とするものが用いられる。このような電極材料の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性および酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
また、陽極の説明で挙げた導電性透明材料を陰極に用いることで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
発光部は、本発明の積層体により構成されており、陽極および陰極のそれぞれから注入された正孔および電子が積層体の励起子生成層にて再結合することにより励起子が生成した後、発光する層である。本発明の積層体の説明については、上記の<積層体>の欄の記載を参照することができる。上記のように、本発明の積層体は、励起子生成効率の理論限界値が高いため、このものを発光部に用いることにより、高い発光効率を得ることができる。有機エレクトロルミネッセンス素子の発光部を構成する積層体は、一重項分裂層に発光材料を含むことが好ましく、第1の一重項分裂層/第1のブロック層/励起子生成層/第2のブロック層/第2の一重項分裂層の層構成を有することがより好ましい。なお、この積層体は、第1の一重項分裂層が陽極側、第2の一重項分裂層が陰極側となるように配されることとする。こうした層構成を有する積層体を有機エレクトロルミネッセンス素子の発光部に用いる場合、第1のブロック層および第2のブロック層のうち、励起子生成層よりも陽極側となるブロック層(第1のブロック層)は正孔輸送性を有する材料を含むことが好ましく、励起子生成層よりも陰極側となるブロック層(第2のブロック層)は電子輸送性を有する材料を含むことが好ましい。正孔輸送性を有する材料および電子輸送性を有する材料の好ましい範囲と具体例については、上記の(ブロック層)の欄の記載を参照することができる。
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、正孔注入層と電子注入層があり、陽極と発光部または正孔輸送層の間、および陰極と発光部または電子輸送層との間に存在させてもよい。注入層は必要に応じて設けることができる。
阻止層は、発光部中に存在する電荷(電子もしくは正孔)および/または励起子の発光部外への拡散を阻止することができる層である。電子阻止層は、発光部および正孔輸送層の間に配置されることができ、電子が正孔輸送層の方に向かって発光部を通過することを阻止する。同様に、正孔阻止層は発光部および電子輸送層の間に配置されることができ、正孔が電子輸送層の方に向かって発光部を通過することを阻止する。阻止層はまた、励起子が発光部の外側に拡散することを阻止するために用いることができる。すなわち電子阻止層、正孔阻止層はそれぞれ励起子阻止層としての機能も兼ね備えることができる。本明細書でいう電子阻止層または励起子阻止層は、一つの層で電子阻止層および励起子阻止層の機能を有する層を含む意味で使用される。
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有する。正孔阻止層は電子を輸送しつつ、正孔が電子輸送層へ到達することを阻止する役割があり、これにより発光部中での電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。正孔阻止層の材料としては、後述する電子輸送層の材料を必要に応じて用いることができる。
電子阻止層とは、広い意味では正孔を輸送する機能を有する。電子阻止層は正孔を輸送しつつ、電子が正孔輸送層へ到達することを阻止する役割があり、これにより発光部中での電子と正孔が再結合する確率を向上させることができる。
励起子阻止層とは、発光部内で正孔と電子が再結合することにより生じた励起子が電荷輸送層に拡散することを阻止するための層であり、本層の挿入により励起子を効率的に発光部内に閉じ込めることが可能となり、素子の発光効率を向上させることができる。励起子阻止層は発光部に隣接して陽極側、陰極側のいずれにも挿入することができ、両方同時に挿入することも可能である。すなわち、励起子阻止層を陽極側に有する場合、正孔輸送層と発光部の間に、発光部に隣接して該層を挿入することができ、陰極側に挿入する場合、発光部と電子輸送層との間に、発光部に隣接して該層を挿入することができる。また、陽極と、発光部の陽極側に隣接する励起子阻止層との間には、正孔注入層や、正孔輸送層、電子阻止層などを有することができ、陰極と、発光部の陰極側に隣接する励起子阻止層との間には、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層などを有することができる。阻止層を配置する場合、阻止層として用いる材料の励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーの少なくともいずれか一方は、発光材料の励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーよりも高いことが好ましい。
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。使用できる公知の正孔輸送材料としては例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物およびスチリルアミン化合物を用いることが好ましく、芳香族第3級アミン化合物を用いることがより好ましい。
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる場合もある)としては、陰極より注入された電子を発光部に伝達する機能を有していればよい。使用できる電子輸送層としては例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタンおよびアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
本実施例で使用した化合物を以下に示す。
石英基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度10-4Pa未満で積層した。
まず、石英基板上に、ルブレンとEr(hfa)を異なる蒸着源から蒸着し、10nmの厚さに形成して第1の一重項分裂層とした。ここで、Er(hfa)の濃度は2.0重量%とした。次に、第1の一重項分裂層の上に、mAPを蒸着して厚さ2nmの第1のブロック層を形成し、その上に、ACR−XTNを蒸着して、厚さ15nmの励起子生成層を形成した。さらに、その上に、B3PyMPMを蒸着して、厚さ2nmの第2ブロック層を形成した。次いで、第2ブロック層の上に、ルブレンとEr(hfa)を異なる蒸着源から蒸着し、10nmの厚さに形成して第2の一重項分裂層とした。この時、Er(hfa)の濃度は2.0重量%とした。以上の工程により、5層構成の積層体1を得た。
作製した積層体1のエネルギー準位図を図4に示し、推定される発光メカニズムを図5に示す。図4に示すエネルギー準位図において、各層の下側に示した数値は、その層のHOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)のエネルギー準位の絶対値であり、各層の上側に示した数値は、その層のLUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)のエネルギー準位の絶対値であり、いずれも単位は「eV」である。この数値の意味は、図6、8、10においても同様である。
図5に示すように、積層体1では、励起子生成層のACR−XTNが励起されて一重項励起子S1と三重項励起子T1が生成すると、三重項励起子T1が逆項間交差を起こして一重項励起子S1に変換する。ACR−XTNで生成した一重項励起子S1のエネルギーはフェルスター機構により、第1のブロック層または第2のブロック層を越えて、第1の一重項分裂層または第2の一重項分裂層が含有するルブレン(一重項分裂材料)の最低励起一重項エネルギー準位ES1へ移動する。一方、励起三重項エネルギーの移動機構はデクスター機構である。そのため、三重項励起子T1からルブレンへのエネルギー移動は、第1のブロック層および第2のブロック層にて阻止される。そのため、ACR−XTNで生成した三重項励起子T1は、最大で、その100%が逆項間交差に供されて励起一重項状態S1に変換され、第1の一重項分裂層および第2の一重項分裂層が含有するルブレンの、最低励起一重項エネルギー準位ES1に移動する。励起一重項エネルギーを受け取ったルブレンでは、その一重項励起子S1が2つの三重項励起子T1に分裂し、その励起三重項エネルギーが、デクスター機構により、Er(hfa)のErの4I13/2準位へ移動する。そして、4I13/2準位から4I15/2準位へ緩和するのに伴ってりん光が放射される。このように、積層体1の励起子生成層で生成した励起子S1、T1のエネルギーは、最大で、そのすべてが、励起一重項エネルギーとしてルブレンの最低励起一重項エネルギー準位ES1へ移動し、そこで生成した各一重項励起子S1が2つの三重項励起子T1に分裂する。よって、積層体1の励起子生成効率の理論限界値は200%になる。
第1のブロック層および第2のブロック層を形成しないこと以外は、実施例1と同様にして比較積層体1を作製した。
作製した比較積層体1のエネルギー準位図を図6に示し、推定される発光メカニズムを図7に示す。ここで、図6のACR−XTNは図7のΔEST≦0.3eVである材料に対応し、図6のルブレンは図7の一重項分裂材料に対応し、図6のEr(hfa)は図7のりん光材料に対応している。
図7に示すように、この比較積層体1では、第1のブロック層および第2のブロック層を有しないため、励起子生成層で生じた一重項励起子S1のエネルギーおよび三重項励起子T1のエネルギーが共に、第1の一重項分裂層または第2の一重項分裂層の一重項分裂材料(ルブレン)に移動し、一重項分裂材料(ルブレン)で一重項励起子S1と三重項励起子T1が生成する。このうち一重項励起子S1は2つの三重項励起子T1に分裂して、その励起三重項エネルギーがEr(hfa)のりん光発光に利用されるが、三重項励起子T1は、そのまま、その励起三重項エネルギーがEr(hfa)のりん光発光に利用される。ここで、比較積層体1の励起子生成効率は、励起子生成層の一重項励起子S1と三重項励起子T1の平衡状態での比率を(100−RT):RTとすると、(100−RT)×2+RT=200−RTが上限であり、積層体1よりも励起子生成効率の理論限界値が低い値になる。
第1の一重項分裂層および第2の一重項分裂層を形成する代わりに、Er(hfa)のみを蒸着源に用いて厚さ10nmの第1の発光層および第2の発光層を形成したこと以外は、実施例2と同様にして比較積層体2を作製した。
作製した比較積層体2のエネルギー準位図を図8に示し、推定される発光メカニズムを図9に示す。ここで、図8のACR−XTNは図9のΔEST≦0.3eVである材料に対応し、図8のEr(hfa)は図9のりん光材料に対応している。
図8に示すように、この比較積層体2では、第1のブロック層および第2のブロック層を有さず、且つ、第1の発光層および第2の発光層にルブレン(一重項分裂材料)を含んでいない。また、図9に示すように、ここではりん光材料(Er(hfa))の最低励起一重項エネルギー準位ES1がΔEST≦0.3eVである材料(ACR−XTN)の最低励起一重項エネルギー準位ES1よりも高い。そのため、励起子生成層で生じた励起子のエネルギーのうち、三重項励起子T1のエネルギーはリン光材料(Er(hfa))の4I13/2準位に移動してりん光発光に利用されるが、一重項励起子S1のエネルギーはリン光材料(Er(hfa))に移動できず、りん光発光に寄与しない。ここで、比較積層体2の励起子生成効率は、励起子生成層における一重項励起子S1と三重項励起子T1の平衡状態での比率を(100−RT):RTとするとRTが上限になり、積層体1よりも励起子生成効率の理論限界値が遥かに低い値になる。
石英基板上に、実施例1と同様の手法を用いて、厚さ20nmの一重項分裂層を形成した。
作製した一重項分裂層のエネルギー準位図を図10に示す。
この一重項分裂層では、励起子生成層からのエネルギー移動がなく、一重項分裂層で生成した三重項励起子(一重項分裂層の励起により直接生成した一重項励起子から分裂した三重項励起子、および、一重項分裂層の励起により直接生成した三重項励起子)のエネルギーのみによりEr(hfa)がりん光発光する。この比較積層体3の励起子生成効率は、励起子生成層における一重項励起子S1と三重項励起子T1の平衡状態での比率を(100−RT):RTとすると、(100−RT)×2+RT=200−RTが上限であり、積層体1よりも励起子生成効率の理論限界値が低い値になる。
図11(a)において、510nm付近の発光ピークはACR−XTNの発光に由来するものであり、560nm付近の発光ピークはルブレンの発光に由来するものである。また、図11(b)において、1500nm付近の発光ピークは、Er(hfa)の発光に由来するものである。
図11に示すように、Er(hfa)を含有するルブレン層(第1および第2の一重項分裂層)、mAP層(第1のブロック層)、ACR−XTN層(励起子生成層)、B3PyMPM層(第2のブロック層)を全て備える積層体1は、ACR−XTN由来の発光およびルブレン由来の発光に比べて、Er(hfa)由来の発光が高い強度を示した。これに対して、ブロック層を有していない比較積層体1は、積層体1に比べてEr(hfa)に由来する発光が低い強度であった。これは、ACR−XTNで生成した励起三重項エネルギーもルブレンに移動するために、ルブレンの一重項分裂による励起子倍増機構が十分に働かないためであると考えられる。一方、ルブレンを使用していない比較例2の積層体は、ACR−XTN由来の発光強度が高く、Er(hfa)に由来する発光は、積層体1よりも低い強度であった。ACR−XTN由来の発光強度が高いのは、ACR−XTNで生成した励起一重項エネルギーがEr(hfa)に移動せず、ACR−XTNの発光に使用されたためであると考えられ、また、Er(hfa)由来の発光強度が低いのは、ACR−XTNで生成した励起一重項エネルギーがEr(hfa)の発光に全く寄与しないためであると考えられる。さらに、比較例3で作製した一重項分裂層の単独は、作製した層の中で、Er(hfa)由来の発光強度が最も低いものであった。これは、一重項分裂層に一重項励起子を供給する励起子生成層を有しないためである。
以上のことから、励起子生成層、ブロック層および一重項分裂層を順に積層した構造を用いることにより、一重項分裂材料による励起子増幅作用が効果的に働いて、りん光の発光効率が顕著に向上することがわかった。
膜厚100nmのインジウム・スズ酸化物(ITO)からなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度10-4Pa未満で積層した。
まず、ITO上にTAPCを50nmの厚さに形成した。
次に、TAPC層の上に、実施例1と同様にして2.0重量%のEr(hfa)を含有するルブレン層(第1の一重項分裂層)、mAP層(第1のブロック層)、ACR−XTN層(励起子生成層)、B3PyMPM層(第2のブロック層)、1.8重量%のEr(hfa)を含有するルブレン層(第2の一重項分裂層)を順に形成して積層体を形成した。
続いて、積層体の上に、B3PyMPMを55nmの厚さに形成した。さらに、8−キノリナトリチウム(Liq)を0.8nmの厚さに形成し、その上に、アルミニウム(Al)を80nmの厚さに蒸着することにより陰極を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子とした。
作製した有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルを図12に示す。図12に示すように、本発明の積層体を適用した有機エレクトロルミネッセンス素子からも、Er(hfa)発光に由来する1500nm付近の発光ピークを観測することができた。
2 陽極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光部
6 電子輸送層
7 陰極
Claims (19)
- 三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料と、一重項分裂材料とを含む有機発光素子。
- 前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料における三重項励起子のエネルギーが前記一重項分裂材料へ移動するのを抑制する手段を備えた、請求項1に記載の有機発光素子。
- 前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料の最低励起一重項エネルギー準位(ES1)と最低励起三重項エネルギー準位(ET1)の差ΔESTが0.3eV以下である、請求項1または2に記載の有機発光素子。
- 三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料を含む励起子生成層、ブロック層、および、一重項分裂材料を含む一重項分裂層を順に積層した構造を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機発光素子。
- 前記一重項分裂層が発光材料を含む、請求項4に記載の有機発光素子。
- 前記発光材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1が、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1よりも0.2eV以上高い、請求項5に記載の有機発光素子。
- 前記発光材料がりん光材料である、請求項5または6に記載の有機発光素子。
- 前記発光材料がランタニドを中心金属とする金属錯体である、請求項5〜7のいずれか1項に記載の有機発光素子。
- 前記ブロック層の厚みが2〜10nmである、請求項4〜8のいずれか1項に記載の有機発光素子。
- 前記ブロック層の材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1が、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料の最低励起一重項エネルギー準位ES1よりも0.2eV以上高い、請求項4〜9のいずれか1項に記載の有機発光素子。
- 前記ブロック層の材料の最低励起三重項エネルギー準位ET1が、前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料の最低励起三重項エネルギー準位ET1よりも0.2eV以上高い、請求項4〜10のいずれか1項に記載の有機発光素子。
- 前記三重項励起子から一重項励起子への変換が可能な材料が遅延蛍光材料である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の有機発光素子。
- 前記一重項分裂層として第1の一重項分裂層および第2の一重項分裂層を有し、前記ブロック層として第1のブロック層および第2のブロック層を有し、前記第1の一重項分裂層、前記第1のブロック層、前記励起子生成層、前記第2のブロック層、および、前記第2の一重項分裂層を順に積層した構造を有する、請求項4〜12のいずれか1項に記載の有機発光素子。
- 前記第1のブロック層が正孔輸送性を有する材料を含み、前記第2のブロック層が電子輸送性を有する材料を含む、請求項13に記載の有機発光素子。
- 前記第1のブロック層が、窒素原子で結合する置換基で少なくとも1つの水素原子が置換された芳香環を有する化合物を含み、前記第2のブロック層が、少なくとも1つの窒素原子を環員として含む芳香族ヘテロ六員環を有する化合物を含む、請求項13または14に記載の有機発光素子。
- 陽極および陰極と、前記陽極と前記陰極の間に配置され、前記陽極側から順に、第1の一重項分裂層、第1のブロック層、励起子生成層、第2のブロック層、および、第2の一重項分裂層を順に積層した構造を有する積層体を含み、前記第1のブロック層が正孔輸送性を有する材料を含み、前記第2のブロック層が電子輸送性を有する材料を含む、請求項1〜15のいずれか1項に記載の有機発光素子。
- 有機エレクトロルミネッセンス素子である、請求項1〜16のいずれか1項に記載の有機発光素子。
- 三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料を含む励起子生成層、ブロック層、および、一重項分裂材料を含む一重項分裂層を順に積層した構造を有する積層体。
- 三重項励起子から一重項励起子への変換が可能である材料を電流励起し、
電流励起と逆項間交差により生成した一重項励起子のエネルギーを一重項分裂材料に移動させて、一重項分裂材料の一重項励起子を生成し、
一重項分裂材料の一重項励起子を分裂させることを含む発光方法。
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