JP6033567B2 - 発光素子 - Google Patents
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Description
(1−1)ゲスト分子の励起状態が三重項励起状態のとき
ゲスト分子は燐光を発する。
(1−2)ゲスト分子の励起状態が一重項励起状態のとき
一重項励起状態のゲスト分子は三重項励起状態に項間交差し、燐光を発する。
(2−1)ホスト分子の励起状態が三重項励起状態のとき
ホスト分子の三重項励起のエネルギー準位(T1準位)がゲスト分子のT1準位よりも高い場合、ホスト分子からゲスト分子に励起エネルギーが移動し、ゲスト分子が三重項励起状態となる。三重項励起状態となったゲスト分子は燐光を発する。ここで、ホスト分子の三重項励起エネルギーの準位(T1準位)への逆エネルギー移動も考慮しなければならず、したがって、ホスト分子のT1準位はゲスト分子のT1準位よりも高いことが必要である。
(2−2)ホスト分子の励起状態が一重項励起状態のとき
ホスト分子のS1準位がゲスト分子のS1準位およびT1準位よりも高い場合、ホスト分子からゲスト分子に励起エネルギーが移動し、ゲスト分子が一重項励起状態又は三重項励起状態となる。三重項励起状態となったゲスト分子は燐光を発する。また、一重項励起状態となったゲスト分子は、三重項励起状態に項間交差し、燐光を発する。
以下では、分子間のエネルギー移動過程について詳述する。
フェルスター機構は、エネルギー移動に、分子間の直接的接触を必要としない。ホスト分子及びゲスト分子間の双極子振動の共鳴現象を通じてエネルギー移動が起こる。双極子振動の共鳴現象によってホスト分子がゲスト分子にエネルギーを受け渡し、ホスト分子が基底状態になり、ゲスト分子が励起状態になる。フェルスター機構の速度定数kh * →gを数式(1)に示す。
デクスター機構は、ホスト分子とゲスト分子が軌道の重なりを生じる接触有効距離に近づき、励起状態のホスト分子の電子と基底状態のゲスト分子の電子の交換を通じてエネルギー移動が起こる。デクスター機構の速度定数kh * →gを数式(2)に示す。
本実施の形態の一例である発光素子101aは、図1(A)に示されるように、N型ホストを含むN型ホストの層103と、P型ホストを含むP型ホストの層104と、それらに挟まれたN型ホストとP型ホストを共に有する層(以下、発光層102という)を有する。発光層102にはゲスト分子105が分散している。
本明細書において、エレクトロプレックスとは、基底状態のN型ホスト及び基底状態のP型ホストから、直接、形成されたエキシプレックスを指す。例えば、N型ホストのアニオンとP型ホストのカチオンから、直接、形成されたエキシプレックスがエレクトロプレックスである。
もう一つの過程としては、N型ホスト分子及びP型ホスト分子の一方が一重項励起子を形成した後、基底状態の他方と相互作用してエキシプレックスを形成する素過程が考えられる。エレクトロプレックスとは異なり、この場合は一旦、N型ホスト分子あるいはP型ホスト分子の一重項励起状態が生成してしまうが、これは速やかにエキシプレックスに変換されるため、一重項励起エネルギーの失活を抑制することができる。したがって、ホスト分子が励起エネルギーを失活することを抑制することができる。
本実施の形態の発光装置の一例を図3(A)に示す。図3(A)に示される発光装置は実施の形態1で説明した発光素子101(実施の形態1で説明した発光素子101a、発光素子101b、発光素子101c等)を負極108、正極109ではさんだものである。なお、負極108と正極109の少なくとも一方は透明であることが好ましい。この発光装置は適切な基板上に設けられてもよい。
本実施の形態では、実施の形態1で説明した発光素子101a等を製造するための装置と作製方法について説明する。図4(A)に示す製造装置は、真空チャンバー201内に、第1の蒸発源202、第2の蒸発源203、第3の蒸発源204を有する。第1乃至第3の蒸発源202〜204は、いずれも図4(C)に示されるように線状の開口部223を有し、抵抗加熱方式で内部の有機化合物を蒸発させることができる。
本実施の形態では、N型ホストとして用いることのできる2mDBTPDBq−IIとP型ホストとして用いることのできるPCBNBBと、そのエキシプレックスについて説明する。2mDBTPDBq−II、PCBNBB、およびこれらを用いる際にゲストとして適切な[Ir(dppm)2(acac)]、[Ir(mppr−Me)2(dpm)]の主な物性値は表1の通りである。
)、また、パワー効率が70%以上の高効率な発光素子が得られた。
)、また、外部量子効率が25%以上の高効率な発光素子が得られた。従来の発光素子では、取り出し効率に起因して外部量子効率の上限は20%程度であると言われているが、GCCHというコンセプトを用いることで、25%を超える外部量子効率の発光素子が得られる。
101a 発光素子
101b 発光素子
101c 発光素子
102 発光層
103 N型ホストの層
104 P型ホストの層
105 ゲスト分子
106 N型遷移領域
107 P型遷移領域
108 負極
109 正極
110 EL層
110a EL層
110b EL層
111 電子輸送層
112 正孔輸送層
113 電子注入層
114 正孔注入層
115 電荷発生層
116 電子注入バッファー層
117 電子リレー層
118 複合材料層
201 真空チャンバー
202 第1の蒸発源
203 第2の蒸発源
204 第3の蒸発源
205 基板
206 基板
207 基板
211 真空チャンバー
212 第1の蒸発源
213 第2の蒸発源
214 第3の蒸発源
215 第4の蒸発源
216 第5の蒸発源
217 基板
218 基板
219 基板
223 開口部
Claims (7)
- 第1の電極と第2の電極との間に、発光層と、第1の層と、第2の層と、を有し、
前記第1の層は、前記第1の電極と前記発光層との間に設けられ、
前記第2の層は、前記第2の電極と前記発光層との間に設けられ、
前記発光層は、燐光性化合物と、第1の有機化合物と、第2の有機化合物と、を有し、
前記第1の層は、前記第1の有機化合物を有し、
前記第1の層は、前記第2の有機化合物を有さず、
前記第2の層は、前記第2の有機化合物を有し、
前記第2の層は、前記第1の有機化合物を有さず、
前記第1の有機化合物は、電子輸送性が正孔輸送性よりも優れており、
前記第2の有機化合物は、正孔輸送性が電子輸送性よりも優れており、
前記第1の有機化合物と前記第2の有機化合物とは、励起状態においてエキシプレックスを形成する組み合わせであり、
前記燐光性化合物の最も長波長側に位置する吸収帯のモル吸光係数は、2000M −1 ・cm −1 以上であることを特徴とする発光素子。 - 請求項1において、
前記第1の層と前記発光層との間あるいは前記第2の層と前記発光層との間には、前記第1の有機化合物と前記第2の有機化合物の比率が連続的に変化する領域が設けられていることを特徴とする発光素子。 - 第1の電極と第2の電極との間に、第1の層と、第2の層と、を有し、
前記第1の層は、前記第1の有機化合物を有し、
前記第1の層は、前記第2の有機化合物を有さず、
前記第2の層は、前記第2の有機化合物を有し、
前記第2の層は、前記第1の有機化合物を有さず、
前記第1の層と前記第2の層との間に、前記第1の有機化合物と前記第2の有機化合物と燐光性化合物とを有する領域を有し、
前記第1の有機化合物は、電子輸送性が正孔輸送性よりも優れており、
前記第2の有機化合物は、正孔輸送性が電子輸送性よりも優れており、
前記第1の有機化合物と前記第2の有機化合物とは、励起状態においてエキシプレックスを形成する組み合わせであり、
前記燐光性化合物の最も長波長側に位置する吸収帯のモル吸光係数は、2000M −1 ・cm −1 以上であることを特徴とする発光素子。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記第1の有機化合物のアニオン及び前記第2の有機化合物のカチオンから、前記エキシプレックスが形成されることを特徴とする発光素子。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、
前記エキシプレックスの励起エネルギーが前記燐光性化合物に移動して、前記燐光性化合物が燐光を発することを特徴とする発光素子。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、
前記第1の有機化合物及び前記第2の有機化合物の少なくとも一方が、蛍光性化合物である発光素子。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
前記燐光性化合物が、有機金属錯体である発光素子。
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