JP6895009B2 - 発光素子、発光装置、照明装置および電子機器 - Google Patents
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Description
を利用した発光素子(以下、有機EL素子とも記す)に関する。
電極間に発光性の有機化合物を含む層(以下、発光層とも記す)を挟んだものであり、薄
型軽量化できる・入力信号に高速に応答できる・直流低電圧駆動が可能であるなどの特性
から、次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、このよう
な発光素子を用いたディスプレイは、コントラストや画質に優れ、視野角が広いという特
徴も有している。さらに、有機EL素子は面光源であるため、液晶ディスプレイのバック
ライトや照明等の光源としての応用も考えられている。
電圧を印加することにより、電極から注入された電子およびホール(正孔)が再結合して
発光物質が励起状態となり、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。そして、励起
状態の種類としては、一重項励起状態(S*)と三重項励起状態(T*)が可能である。
また、発光素子におけるその統計的な生成比率は、S*:T*=1:3であると考えられ
ている。
(S*)からの発光は、同じスピン多重度間の電子遷移であるため蛍光と呼ばれる。一方
、三重項励起状態(T*)からの発光は、異なるスピン多重度間の電子遷移であるため燐
光と呼ばれる。ここで、蛍光を発する化合物(以下、蛍光性化合物と記す)は室温におい
て、通常、燐光は観測されず蛍光のみが観測される。したがって、蛍光性化合物を用いた
発光素子における内部量子効率(注入したキャリアに対して発生するフォトンの割合)の
理論的限界は、S*:T*=1:3であることを根拠に25%とされている。
00%にまで理論上は可能となる。つまり、蛍光性化合物に比べて高い発光効率を得るこ
とが可能になる。このような理由から、高効率な発光素子を実現するために、燐光性化合
物を用いた発光素子の開発が近年盛んに行われている。特に、燐光性化合物としては、そ
の燐光量子収率の高さゆえに、イリジウム等を中心金属とする有機金属錯体が注目されて
おり、例えば、特許文献1には、イリジウムを中心金属とする有機金属錯体が燐光材料と
して開示されている。
光や三重項−三重項消滅による消光を抑制するために、他の化合物からなるマトリクス中
に該燐光性化合物が分散するようにして形成することが多い。この時、マトリクスとなる
化合物はホスト材料、燐光性化合物のようにマトリクス中に分散される化合物はゲスト材
料と呼ばれる。
いる。したがって、反射電極や透明電極による光の吸収を考慮すると、燐光性化合物を用
いた発光素子の外部量子効率の限界は、25%程度と考えられている。
る。また、本発明の一態様は、寿命の長い発光素子を提供することを目的の一とする。
層を一対の電極間に有し、第1の有機化合物及び第2の有機化合物が、励起錯体を形成す
る組み合わせである発光素子である。
む発光層を一対の電極間に有し、第1の有機化合物及び第2の有機化合物が、励起錯体を
形成する組み合わせであり、励起錯体が燐光性化合物に作用して、燐光性化合物が燐光を
発光する発光素子である。
む発光層を一対の電極間に有し、第1の有機化合物の一重項励起子から、励起錯体が形成
される発光素子である。
む発光層を一対の電極間に有し、第1の有機化合物のアニオン及び第2の有機化合物のカ
チオンから、励起錯体が形成される発光素子である。
化合物が燐光を発することが好ましい。
性化合物であることが好ましい。
る。
明の一態様では、寿命の長い発光素子を提供することができる。
れず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し
得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の
記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において
、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、
その繰り返しの説明は省略する。
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子について説明する。
有機化合物とを発光層に有する。具体的には、ゲスト材料として燐光性化合物を用いる。
なお、本明細書においては、第1の有機化合物及び第2の有機化合物のうち、発光層に含
まれる割合が多い材料をホスト材料と言う。
ことができる。また、ゲスト材料の濃度が高いことによる濃度消光を抑制し、発光素子の
発光効率を高くすることができる。
項励起エネルギーの準位(T1準位)は、ゲスト材料のT1準位よりも高いことが好まし
い。第1の有機化合物(又は第2の有機化合物)のT1準位がゲスト材料のT1準位より
も低いと、発光に寄与するゲスト材料の三重項励起エネルギーを第1の有機化合物(又は
第2の有機化合物)が消光(クエンチ)してしまい、発光効率の低下を招くためである。
まず、燐光性化合物をゲスト材料として用いる発光素子における発光の一般的な素過程を
説明する。
(直接再結合過程)。
(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。
量子収率さえ高ければ、高い発光効率が得られることになる。なお、上述した通り、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好ましい。
(エネルギー移動過程)。
(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。なお、ゲスト分子の一重項励起エネルギーの準位(S
1準位)へのエネルギー移動も形式上あり得るが、多くの場合ゲスト分子のS1準位の方
がホスト分子のT1準位よりも高エネルギー側に位置しており、主たるエネルギー移動過
程になりにくいため、ここでは割愛する。
(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。
ー及び一重項励起エネルギーの双方が、いかにゲスト分子に効率良く移動できるかが重要
となる。
する前に、ホスト分子自体がその励起エネルギーを光又は熱として放出して失活してしま
うと、発光効率が低下することになる。ここで本発明者等は、ホスト分子が一重項励起状
態である場合(上記(2−2))は、三重項励起状態である場合(上記(2−1))に比
べて、燐光性化合物であるゲスト分子へのエネルギー移動が起こりにくく、発光効率が低
下しやすいことを見出し、課題として着目した。その理由は、以下の通り、より詳細にエ
ネルギー移動過程を考慮することで導き出された。
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。
で、励起エネルギーを与える側の分子をホスト分子、励起エネルギーを受け取る側の分子
をゲスト分子と記す。
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。
発光スペクトル(一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、
三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル)を表し、εg(ν
)は、ゲスト分子のモル吸光係数を表し、Nは、アボガドロ数を表し、nは、媒体の屈折
率を表し、Rは、ホスト分子とゲスト分子の分子間距離を表し、τは、実測される励起状
態の寿命(蛍光寿命や燐光寿命)を表し、cは、光速を表し、φは、発光量子収率(一重
項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光量子収率、三重項励起状態からのエ
ネルギー移動を論じる場合は燐光量子収率)を表し、K2は、ホスト分子とゲスト分子の
遷移双極子モーメントの配向を表す係数(0〜4)である。なお、ランダム配向の場合は
K2=2/3である。
デクスター機構では、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。
あり、νは、振動数を表し、f’h(ν)は、ホスト分子の規格化された発光スペクトル
(一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起状態
からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル)を表し、ε’g(ν)は、ゲスト
分子の規格化された吸収スペクトルを表し、Lは、実効分子半径を表し、Rは、ホスト分
子とゲスト分子の分子間距離を表す。
れると考えられる。krは、ホスト分子の発光過程(一重項励起状態からのエネルギー移
動を論じる場合は蛍光、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光)の速
度定数を表し、knは、ホスト分子の非発光過程(熱失活や項間交差)の速度定数を表し
、τは、実測されるホスト分子の励起状態の寿命を表す。
の速度定数kh * →gを、他の競合する速度定数kr+kn(=1/τ)に比べて遙かに
大きくすれば良いことがわかる。そして、そのエネルギー移動の速度定数kh * →gを大
きくするためには、数式(1)及び数式(2)より、フェルスター機構、デクスター機構
のどちらの機構においても、ホスト分子の発光スペクトル(一重項励起状態からのエネル
ギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる
場合は燐光スペクトル)とゲスト分子の吸収スペクトルとの重なりが大きい方が良いこと
がわかる。
重なりを考える上で、ゲスト分子の吸収スペクトルにおける最も長波長(低エネルギー)
側の吸収帯が重要であると考えた。
トルにおいて、最も発光に強く寄与すると考えられている吸収帯は、一重項基底状態から
三重項励起状態への直接遷移に相当する吸収波長とその近傍であり、それは最も長波長側
に現れる吸収帯である。このことから、ホスト材料の発光スペクトル(蛍光スペクトル及
び燐光スペクトル)は、燐光性化合物の吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯と重なる
ことが好ましいと考えられる。
、500〜600nm付近にブロードな吸収帯として現れる場合が多い(無論、発光波長
によっては、より短波長側やより長波長側に現れる場合もある)。この吸収帯は、主とし
て、三重項MLCT(Metal to Ligand Charge Transfe
r)遷移に由来する。ただし、該吸収帯には三重項π−π*遷移や一重項MLCT遷移に
由来する吸収も一部含まれ、これらが重なって、吸収スペクトルの最も長波長側にブロー
ドな吸収帯を形成していると考えられる。換言すれば、最低一重項励起状態と最低三重項
励起状態の差は小さく、これらに由来する吸収が重なって、吸収スペクトルの最も長波長
側にブロードな吸収帯を形成していると考えられる。したがって、ゲスト材料に、有機金
属錯体(特にイリジウム錯体)を用いるときは、このように最も長波長側に存在するブロ
ードな吸収帯と、ホスト材料の発光スペクトルが大きく重なる状態が好ましい。
論から、三重項励起状態からのエネルギー移動においては、ホスト材料の燐光スペクトル
とゲスト材料の最も長波長側の吸収帯との重なりが大きくなればよい。
非常に長い(kr+knが小さい)。これは、三重項励起状態から基底状態(一重項)へ
の遷移が禁制遷移だからである。数式(3)から、このことはエネルギー移動効率ΦET
に対して有利に働く。このことも考慮すると、ホスト材料の三重項励起状態からゲスト材
料の三重項励起状態へのエネルギー移動は、総じて起こりやすい傾向にある。
移動である。三重項励起状態からのエネルギー移動に加え、一重項励起状態からのエネル
ギー移動も効率よく行おうとすると、上述の議論から、ホスト材料の燐光スペクトルだけ
でなく、蛍光スペクトルをもゲスト材料の最も長波長側の吸収帯と重ねるように設計しな
ければならない。換言すれば、ホスト材料の蛍光スペクトルが、燐光スペクトルと同じよ
うな位置に来るようにホスト材料を設計しなければ、ホスト材料の一重項励起状態及び三
重項励起状態の双方からのエネルギー移動を効率よく行うことはできないということにな
る。
光の発光波長と燐光の発光波長も大きく異なる(蛍光の発光波長<燐光の発光波長)。例
えば、燐光性化合物を用いた発光素子において、ホスト材料として良く用いられる4,4
’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)は、500nm付近に燐光スペ
クトルを有するが、一方で蛍光スペクトルは400nm付近であり、100nmもの隔た
りがある。この例から考えてみても、ホスト材料の蛍光スペクトルが燐光スペクトルと同
じような位置に来るようにホスト材料を設計することは、極めて困難である。したがって
、ホスト材料の一重項励起状態からのゲスト材料へのエネルギー移動効率の向上は、大き
な課題であると本発明者等は考えた。
に短い(kr+knが大きい)。これは、一重項励起状態から基底状態(一重項)への遷
移が許容遷移だからである。数式(3)から、このことはエネルギー移動効率ΦETに対
して不利に働く。このことも考慮すると、ホスト材料の一重項励起状態からゲスト材料へ
のエネルギー移動は、総じて起こりにくい傾向にある。
ギー移動効率に関する問題点を克服できる、有用な手法である。
状態の双方を発光に変換できるため(上述の「(1)直接再結合過程」参照)、燐光性化
合物を用いた発光素子の内部量子効率は、理論的に100%が可能であるとされてきた。
そして、光取り出し効率が20%という仮定の下に、外部量子効率が20%に達する発光
素子は、内部量子効率もほぼ100%が達成できているという議論がなされてきた経緯が
ある。しかし、これら従来の発光素子においては、上述したホスト材料の一重項励起状態
からのエネルギー移動が看過されてきたため、実は内部量子効率100%には達していな
いと考えられる。なぜならば、以下で述べる本発明の一態様を実施することにより、本発
明者等は外部量子効率30%が達成できているためである。つまり、少なくとも外部量子
効率30%以上が内部量子効率100%に相当するのであり、本発明の一態様はそれを達
成するのに有用な手法である。なお、このことから、従来の外部量子効率20%というの
は、内部量子効率にして70%以下に相当すると見積もられる。
本発明の一態様は、燐光性化合物、第1の有機化合物、及び第2の有機化合物を含む発光
層を一対の電極間に有し、第1の有機化合物及び第2の有機化合物が、励起錯体を形成す
る組み合わせである発光素子である。
て、励起錯体(エキサイプレックスとも言う)が形成される。形成された励起錯体が発光
する場合、その発光波長は、第1の有機化合物と第2の有機化合物のそれぞれの発光波長
(蛍光波長)に比べて、長波長側に存在する。換言すれば、励起錯体を形成することで、
第1の有機化合物の蛍光スペクトルや第2の有機化合物の蛍光スペクトルを、より長波長
側に位置する発光スペクトルに変換することができる。
ペクトルが、たとえ燐光性化合物の最も長波長側に位置する吸収帯に比べて短波長側に位
置し、該吸収帯との重なりがなかったとしても、励起錯体を形成することで、長波長の発
光スペクトルが得られ、該吸収帯との重なりを大きくすることができる。本発明の一態様
の発光素子は、この励起錯体の発光スペクトルと燐光性化合物の吸収スペクトルとの重な
りを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高い。したがって、本
発明の一態様では、外部量子効率が高い発光素子を実現することができる。
しない。したがって、燐光性化合物の一重項励起状態及び三重項励起状態が該励起錯体に
逆エネルギー移動してしまい、燐光性化合物が発光する前に失活する(すなわち発光効率
を損なう)という現象は、原理的に生じないと考えられる。このことも、外部量子効率を
高くできる一因である。
えられる。換言すれば、励起錯体の一重項状態からの発光スペクトルと三重項状態からの
発光スペクトルは、極めて近接することになる。したがって、上述したように励起錯体の
発光スペクトル(一般には、励起錯体の一重項状態からの発光スペクトル)を燐光性化合
物の最も長波長側に位置する吸収帯に重ねるよう設計した場合、励起錯体の三重項状態か
らの発光スペクトル(常温では観測されず、低温でも観測されない場合が多い)も、燐光
性化合物の最も長波長側に位置する吸収帯に重なることになる。このことはすなわち、励
起錯体の一重項状態、及び三重項状態の双方から、燐光性化合物に対して効率よくエネル
ギー移動できることを意味する。
を用いて検証した。一般に、複素芳香族化合物と芳香族アミンとの組み合わせは、芳香族
アミンの最低空分子軌道(LUMO:Lowest Unoccupied Molec
ular Orbital)準位に比べて深い複素芳香族化合物のLUMO準位(電子が
入りやすい性質)と複素芳香族化合物の最高被占有軌道(HOMO:Hightest
Occupied Molecular Orbital)準位に比べて浅い芳香族アミ
ンのHOMO準位(ホールが入りやすい性質)の影響で、励起錯体を形成することが多い
。そこで、複素芳香族化合物のLUMOを構成する代表的な骨格のジベンゾ[f,h]キ
ノキサリン(略称:DBq)と、芳香族アミンのHOMOを構成する代表的な骨格のトリ
フェニルアミン(略称:TPA)との組み合わせを用いて計算した。
1)における最適分子構造及び励起エネルギーを、時間依存密度汎関数法(TD−DFT
)を用いて計算した。さらに、DBqとTPAの二量体についても励起エネルギーを計算
した。DFTの全エネルギーはポテンシャルエネルギー、電子間静電エネルギー、電子の
運動エネルギー、及び、複雑な電子間の相互作用を全て含む交換相関エネルギーの和で表
される。DFTでは、交換相関相互作用を電子密度で表現された一電子ポテンシャルの汎
関数(関数の関数の意)で近似しているため、計算は高速かつ高精度である。ここでは、
混合汎関数であるB3LYPを用いて、交換と相関エネルギーに係る各パラメータの重み
を規定した。また、基底関数として、6−311(それぞれの原子価軌道に三つの短縮関
数を用いたtriple split valence基底系の基底関数)を全ての原子
に適用した。上述の基底関数により、例えば、水素原子であれば、1s〜3sの軌道が考
慮され、また、炭素原子であれば、1s〜4s、2p〜4pの軌道が考慮されることにな
る。さらに、計算精度向上のため、分極基底系として、水素原子にはp関数を、水素原子
以外にはd関数を加えた。
ハイパフォーマンスコンピュータ(SGI社製、Altix4700)を用いて行った。
LUMO準位を算出した。HOMO準位及びLUMO準位を図64に、HOMO及びLU
MOの分布を図65に、それぞれ示す。
のHOMOの分布を示し、図65(B1)に、TPA単体のLUMOの分布を示し、図6
5(B2)に、TPA単体のHOMOの分布を示し、図65(C1)に、DBqとTPA
の二量体のLUMOの分布を示し、図65(C2)に、DBqとTPAの二量体のHOM
Oの分布を示す。
低い)DBqのLUMO準位(−1.99eV)とDBqのHOMO準位に比べて浅い(
高い)TPAのHOMO準位(−5.21eV)の影響で、DBqとTPAの励起錯体を
形成することが示唆される。実際、図65からわかるように、DBqとTPAの二量体の
LUMOはDBq側に、HOMOはTPA側に分布している。
。ここで、S1とT1の励起エネルギーは、DBq単体が発する蛍光と燐光の波長にそれ
ぞれ相当する。DBq単体のS1の励起エネルギーは、3.294eVであり、蛍光波長
は、376.4nmであった。また、DBq単体のT1の励起エネルギーは、2.460
eVであり、燐光波長は、504.1nmであった。
。ここで、S1とT1の励起エネルギーは、TPA単体が発する蛍光と燐光の波長にそれ
ぞれ相当する。TPA単体のS1の励起エネルギーは、3.508eVであり、蛍光波長
は、353.4nmであった。また、TPA単体のT1の励起エネルギーは、2.610
eVであり、燐光波長は、474.7nmであった。
ネルギーを示す。S1とT1の励起エネルギーは、DBqとTPAの二量体が発する蛍光
と燐光の波長にそれぞれ相当する。DBqとTPAの二量体のS1の励起エネルギーは、
2.036eVであり、蛍光波長は、609.1nmであった。また、DBqとTPAの
二量体のT1の励起エネルギーは、2.030eVであり、燐光波長は、610.0nm
であった。
長が100nm近く長波長シフトしていることがわかる。これは、上述したCBP(実測
値)と同様の傾向であり、計算の妥当性を支持する結果である。
、より長波長側に存在することがわかる。これは、後述する実施例(実測値)でも同様の
傾向であり、計算の妥当性を支持する結果である。そして、DBqとTPAの二量体の蛍
光波長と燐光波長の差はわずか0.9nmであり、ほぼ同じ波長であることがわかる。
ルギーに集約することができると言える。したがって、上述したように、励起錯体はその
一重項状態、及び三重項状態の双方から、燐光性化合物に対して効率よくエネルギー移動
できることが示唆された。
る。一般的には、ホスト材料の一重項励起状態あるいは三重項励起状態から、燐光性化合
物へのエネルギー移動が考慮されている。一方、本発明の一態様では、ホスト材料と他の
材料との励起錯体(第1の有機化合物と第2の有機化合物との励起錯体)をまず形成させ
、その励起錯体からのエネルギー移動を用いている点で従来と大きく異なる。そして、こ
の相違点により、従来にない高い発光効率が得られているのである。
価値はあるものの、発光効率は大きく低下するのが常である。したがって、励起錯体を用
いた発光素子は、高効率な発光素子を得るには適さないと従来は考えられてきた。しかし
ながら、本発明の一態様で示すように、励起錯体を燐光性化合物へのエネルギー移動の媒
体に用いることで、逆に極限まで発光効率を高めることができることを本発明者等は見出
した。これは、従来の固定概念とは相反する技術思想である。
、発光スペクトルのピークのエネルギー値と、吸収スペクトルの最も低エネルギー側の吸
収帯のピークのエネルギー値との差が0.3eV以内であることが好ましい。より好まし
くは0.2eV以内であり、最も好ましいのは0.1eV以内である。
から、励起錯体が形成される。
励起子を形成した後、基底状態の他方と相互作用することで励起錯体を形成する素過程が
考えられる。上述した通り、励起錯体の発光スペクトルと、燐光性化合物の吸収スペクト
ルを大きく重ねることができるため、エネルギー移動効率を高くすることができる。よっ
て、外部量子効率が高い発光素子を実現することができる。
子からゲスト材料に励起エネルギーが移動する前に、励起エネルギーの一部は失活(発光
または熱失活)するという問題がある(数式(3)におけるΦETが小さくなりがちな傾
向にある)。しかしながら、本発明の一態様では、一重項励起子が速やかに励起錯体を形
成するため、このような励起エネルギーの失活を抑制することができる。しかも、励起錯
体の励起寿命は比較的長いため、エネルギー移動効率ΦETに有利であると考えられる。
したがって、素子の効率だけでなく寿命にも影響すると考えられるホスト材料の一重項励
起エネルギーの失活を、本発明の一態様を適用することにより抑制することができ、寿命
の長い発光素子を実現することができる。
十分にエネルギー移動し、励起錯体からの発光は実質的に観察されないことが好ましい。
したがって、励起錯体を介して燐光性化合物にエネルギーを移動して、該燐光性化合物が
、燐光を発することが好ましい。
少なくとも一方が蛍光性化合物(すなわち、一重項励起状態から発光や熱失活が起こりや
すい化合物)である場合に、本発明の一態様が有効となる。したがって、第1の有機化合
物および第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ことが好ましい。
光しやすくなり、ゲスト材料にエネルギー移動されにくくなる。この場合、該有機化合物
が効率よく発光すればよいが、ホスト材料である該有機化合物は濃度消光の問題が発生す
るため、高い発光効率を達成するのは困難である。したがって、該有機化合物は、蛍光性
化合物であり、上述の構成によりエネルギー移動することが好ましい。
励起錯体(エキサイプレックス、exciplex)は、励起状態における異種分子間の
相互作用によって形成される。励起錯体は、比較的深いLUMO準位をもつ材料と、浅い
HOMO準位をもつ材料との間で形成しやすいことが一般に知られている。
大きいと発光波長は短くなり、エネルギー差が小さいと発光波長は長くなる。
及びLUMO準位は異なる。具体的には、エネルギー準位は、第1の有機化合物のHOM
O準位<第2の有機化合物のHOMO準位<第1の有機化合物のLUMO準位<第2の有
機化合物のLUMO準位という順で高い(図17参照)。
位は、第1の有機化合物に由来し、HOMO準位は、第2の有機化合物に由来する(図1
7参照)。したがって、励起錯体のエネルギー差は、第1の有機化合物のエネルギー差、
及び第2の有機化合物のエネルギー差よりも小さくなる。つまり、第1の有機化合物と第
2の有機化合物のそれぞれの発光波長に比べて、励起錯体の発光波長は長波長となる。
本明細書において、エレクトロプレックスとは、基底状態の第1の有機化合物及び基底状
態の第2の有機化合物から、直接、励起錯体が形成されることを指す。
スト材料からゲスト材料に励起エネルギーが移動し、ゲスト材料が励起状態に至り、発光
する。
発光する、又は励起エネルギーが熱エネルギーとなることで、励起エネルギーの一部を失
活する。特に、ホスト材料が一重項励起状態である場合は、三重項励起状態である場合に
比べて励起寿命が短いため、一重項励起エネルギーの失活が起こりやすい。励起エネルギ
ーの失活は、発光素子の寿命の低下につながる要因の一つである。
た状態(カチオン又はアニオン)から、エレクトロプレックスを形成するため、励起寿命
の短い一重項励起子の形成を抑制することができる。つまり、一重項励起子を形成するこ
となく、直接励起錯体を形成する過程が存在しうる。これにより、上記一重項励起エネル
ギーの失活も抑制することができる。したがって、寿命が長い発光素子を実現することが
できる。
トラップ性の化合物である場合、第1の有機化合物のアニオンと第2の有機化合物のカチ
オンから、直接エレクトロプレックスが形成されることになる。このようにしてホスト材
料の一重項励起状態の発生を抑制し、エレクトロプレックスからゲスト材料にエネルギー
移動を行って発光効率が高い発光素子を得る概念は、従前にない。なお、ホスト材料の三
重項励起状態の発生も同様に抑制され、直接エレクトロプレックスが形成されるため、該
エレクトロプレックスからゲスト材料にエネルギー移動すると考えられる。この機構も従
前にはない。
有機化合物のそれぞれの発光波長に比べて、長波長側に存在する。
クトルとの重なりよりも、エレクトロプレックスの発光スペクトルと燐光性化合物の吸収
スペクトルとの重なりは大きくなる。本発明の一態様の発光素子は、エレクトロプレック
スの発光スペクトルと燐光性化合物の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー
移動をするため、エネルギー移動効率が高い。したがって、本発明の一態様では、外部量
子効率が高い発光素子を実現することができる。
もう一つの過程としては、第1の有機化合物及び第2の有機化合物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励起錯体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、第1の有機化合物又は第2の有機化
合物の一重項励起状態が生成してしまうが、これは速やかに励起錯体に変換されるため、
やはり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、第1の有機化
合物又は第2の有機化合物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。こ
のため、本発明の一態様では、寿命の長い発光素子を実現することができる。なお、ホス
ト材料の三重項励起状態についても、速やかに励起錯体に変換され、該励起錯体からゲス
ト材料にエネルギー移動すると考えられる。
それぞれの発光波長に比べて、長波長側に存在する。
クトルとの重なりよりも、励起錯体の発光スペクトルと燐光性化合物の吸収スペクトルと
の重なりは大きくなる。本発明の一態様の発光素子は、励起錯体の発光スペクトルと燐光
性化合物の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギ
ー移動効率が高い。したがって、本発明の一態様では、外部量子効率が高い発光素子を実
現することができる。
ホールトラップ性の化合物であり、これら化合物のHOMO準位の差、及びLUMO準位
の差が大きい場合(具体的には差が0.3eV以上)、電子は選択的に第1の有機化合物
に入り、ホールは選択的に第2の有機化合物に入る。この場合、一重項励起子を経て励起
錯体が形成される過程よりも、エレクトロプレックスが形成される過程の方が優先される
と考えられる。
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子について図16を用いて説明する。
光素子を示した図である。図16(A)における発光素子は、第1の電極103の上に順
に積層した正孔注入層701、正孔輸送層702、発光層703、電子輸送層704、電
子注入層705と、さらにその上に設けられた第2の電極108から構成されている。
、導電性化合物、及びこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば
、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素又は
酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛(Indiu
m Zinc Oxide)、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム
(IWZO)等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリング法に
より成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。例えば、酸化イン
ジウム−酸化亜鉛膜は、酸化インジウムに対し1〜20wt%の酸化亜鉛を加えたターゲ
ットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、IWZO膜は、酸化
インジウムに対し酸化タングステンを0.5〜5wt%、酸化亜鉛を0.1〜1wt%含
有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。この他、グラ
フェン、金、白金、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、
パラジウム、又は金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
合物と電子受容体(アクセプター)とを混合してなる複合材料を用いて形成される場合に
は、第1の電極103に用いる物質は、仕事関数の大小に関わらず、様々な金属、合金、
電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。例えば、アルミニ
ウム、銀、アルミニウムを含む合金(例えば、Al−Si)等も用いることもできる。
成することができる。
伝導性化合物、及びこれらの混合物などを用いて形成することが好ましい。具体的には、
元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウムやセシウム等のアルカ
リ金属、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、マグネシウム、およびこれ
らを含む合金(例えば、Mg−Ag、Al−Li)、ユーロピウム、イッテルビウム等の
希土類金属およびこれらを含む合金の他、アルミニウムや銀などを用いることができる。
合物と電子供与体(ドナー)とを混合してなる複合材料を用いる場合には、仕事関数の大
小に関わらず、Al、Ag、ITO、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−
酸化スズ等様々な導電性材料を用いることができる。
とができる。また、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを
用いることができる。
を用いることもでき、低分子系化合物および高分子系化合物のいずれを用いることもでき
る。なお、EL層102を形成する物質には、有機化合物のみからなるものだけでなく、
無機化合物を一部に含む構成も含めるものとする。
含んでなる正孔注入層701、正孔輸送性の高い物質を含んでなる正孔輸送層702、電
子輸送性の高い物質を含んでなる電子輸送層704、電子注入性の高い物質を含んでなる
電子注入層705などを適宜組み合わせて積層することにより形成される。
ては、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウ
ム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀
酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物を用いることができる。ま
た、フタロシアニン(略称:H2Pc)、銅(II)フタロシアニン(略称:CuPc)
等のフタロシアニン系の化合物を用いることができる。
)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メ
チルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4
,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニ
ル(略称:DPAB)、4,4’−ビス(N−{4−[N’−(3−メチルフェニル)−
N’−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTP
D)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミ
ノ]ベンゼン(略称:DPA3B)、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル
)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,
6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−
フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(
9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:P
CzPCN1)等の芳香族アミン化合物等を用いることができる。
。例えば、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(4−ビニルトリフ
ェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N−(4−{N’−[4−(4−ジフェニ
ルアミノ)フェニル]フェニル−N’−フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド]
(略称:PTPDMA)、ポリ[N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビ
ス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly−TPD)などの高分子化合物が挙げられ
る。また、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)
(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PS
S)等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
なる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子受容体によって有機化合物に
正孔が発生するため、正孔注入性および正孔輸送性に優れている。この場合、有機化合物
としては、発生した正孔の輸送に優れた材料(正孔輸送性の高い物質)であることが好ま
しい。
族炭化水素、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の化合
物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高
い有機化合物であることが好ましい。具体的には、10−6cm2/Vs以上の正孔移動
度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれ
ば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる有機化
合物を具体的に列挙する。
、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN
1、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:
NPBまたはα−NPD)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェ
ニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4−フェニル
−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFL
P)等の芳香族アミン化合物や、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:
CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:
TCPB)、9−[4−(N−カルバゾリル)]フェニル−10−フェニルアントラセン
(略称:CzPA)、9−フェニル−3−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フ
ェニル]−9H−カルバゾール(略称:PCzPA)、1,4−ビス[4−(N−カルバ
ゾリル)フェニル]−2,3,5,6−テトラフェニルベンゼン等のカルバゾール誘導体
を用いることができる。
BuDNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、9
,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、2−t
ert−ブチル−9,10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(略称:t−B
uDBA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−
ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(
略称:t−BuAnth)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン
(略称:DMNA)、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]−2−tert
−ブチルアントラセン、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン
、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン等の芳香
族炭化水素化合物を用いることができる。
9,9’−ビアントリル、10,10’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,
10’−ビス(2−フェニルフェニル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス
[(2,3,4,5,6−ペンタフェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、アン
トラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブ
チル)ペリレン、ペンタセン、コロネン、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)
ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−(2,2−ジフェニルビニル)
フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等の芳香族炭化水素化合物を用いることが
できる。
ルオロキノジメタン(略称:F4−TCNQ)、クロラニル等の有機化合物や、遷移金属
酸化物を挙げることができる。また、元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属
の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタ
ル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電
子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸
湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
と、上述した電子受容体を用いて複合材料を形成し、正孔注入層701に用いてもよい。
ては、NPB、TPD、BPAFLP、4,4’−ビス[N−(9,9−ジメチルフルオ
レン−2−イル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、4,4
’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]
ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物を用いることができる。ここに
述べた物質は、主に10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、
電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、
正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以
上積層したものとしてもよい。
体や、t−BuDNA、DNA、DPAnthのようなアントラセン誘導体を用いても良
い。
どの高分子化合物を用いることもできる。
物と、第1の有機化合物と、第2の有機化合物と、を有する。燐光性化合物は、発光物質
(ゲスト材料)である。第1の有機化合物及び第2の有機化合物のうち、発光層703に
含まれる量が多い方がホスト材料である。具体的には実施の形態1を参照することができ
る。
、上述のフェルスター機構によるエネルギー移動を考慮すると、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以上が好ましく、5
000M−1・cm−1以上が特に好ましい。このような大きなモル吸光係数を有する化
合物としては、例えば、ビス(3,5−ジメチル−2−フェニルピラジナト)(ジピバロ
イルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppr−Me)2(dpm)]
)や、(アセチルアセトナト)ビス(4,6−ジフェニルピリミジナト)イリジウム(I
II)(略称:[Ir(dppm)2(acac)])、ビス(2,3,5−トリフェニ
ルピラジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tpp
r)2(dpm)])、(アセチルアセトナト)ビス(6−メチル−4−フェニルピリミ
ジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppm)2(acac)])、(アセ
チルアセトナト)ビス(6−tert−ブチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム
(III)(略称:[Ir(tBuppm)2(acac)])などが挙げられる。特に
、[Ir(dppm)2(acac)]のように、モル吸光係数が5000M−1・cm
−1以上に達する材料を用いると、外部量子効率が30%程度に達する発光素子が得られ
る。
ェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTPDB
q−II)、2−[4−(3,6−ジフェニル−9H−カルバゾール−9−イル)フェニ
ル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2CzPDBq−III)、7−[3−(
ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:7
mDBTPDBq−II)、及び、6−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニ
ル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:6mDBTPDBq−II)、2−[4−
(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾー
ル(略称:DBTBIm−II)等のような電子を受け取りやすい化合物(代表的には、
複素芳香族化合物)のうちいずれか一と、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−
フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPBまたはα−NPD)、4−フェニル−4’−
(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBA
1BP)、及び、4、4’−ジ(1−ナフチル)−4’’−(9−フェニル−9H−カル
バゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBNBB)、4−(1−ナフチル
)−4’−フェニルトリフェニルアミン(略称:αNBA1BP)、2,7−ビス[N−
(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−スピロ−9,9’−ビフル
オレン(略称:DPA2SF)、4,4’,4’’−トリス[N−(1−ナフチル)−N
−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:1’−TNATA)、9−フェニル−9
H−3−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)カルバゾール(略称:PCC
P)等のようなホールを受け取りやすい化合物(代表的には、芳香族アミン化合物やカル
バゾール化合物)のうちいずれか一と、を組み合わせることが好ましい。このような構成
とすることで、励起錯体からのエネルギー移動による発光効率及び寿命の向上の効果だけ
でなく、発光層内でのホール輸送と電子輸送のキャリアバランスを整えることによる発光
効率及び寿命の向上の効果も得られる。ただし、これらに限定されることなく、励起錯体
を形成できる組み合わせであればよい。
物を含む層と第1の有機化合物を含む層を積層すれば、その界面近傍では励起錯体が形成
されるが、この二層をもって本発明の一態様における発光層としても良い。この場合、燐
光性化合物は、該界面近傍に添加されていれば良い。また、二層のうち、少なくともいず
れか一方、または双方に添加されていれば良い。
ては、Alq3、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alm
q3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq
2)、BAlq、Zn(BOX)2、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチア
ゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ)2)などの金属錯体が挙げられる。また、2−(4
−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾ
ール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3
,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−ter
t−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリア
ゾール(略称:TAZ)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフ
ェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTA
Z)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)
、4,4’−ビス(5−メチルベンゾオキサゾール−2−イル)スチルベン(略称:Bz
Os)などの複素芳香族化合物も用いることができる。また、ポリ(2,5−ピリジン−
ジイル)(略称:PPy)、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)
−co−(ピリジン−3,5−ジイル)](略称:PF−Py)、ポリ[(9,9−ジオ
クチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(2,2’−ビピリジン−6,6’−ジイ
ル)](略称:PF−BPy)のような高分子化合物を用いることもできる。ここに述べ
た物質は、主に10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔
よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いてもよ
い。
のとしてもよい。
チウム、セシウム、カルシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、
リチウム酸化物等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用
いることができる。また、フッ化エルビウムのような希土類金属化合物を用いることがで
きる。また、上述した電子輸送層704を構成する物質を用いることもできる。
合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が
発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物として
は、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述し
た電子輸送層704を構成する物質(金属錯体や複素芳香族化合物等)を用いることがで
きる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体
的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム
、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アル
カリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化
物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用い
ることもできる。また、テトラチアフルバレン(略称:TTF)等の有機化合物を用いる
こともできる。
、電子注入層705は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、インクジェット法、塗
布法等の方法で形成することができる。
数積層されていても良い。この場合、積層された第1のEL層800と第2のEL層80
1との間には、電荷発生層803を設けることが好ましい。電荷発生層803は上述の複
合材料で形成することができる。また、電荷発生層803は複合材料からなる層と他の材
料からなる層との積層構造でもよい。この場合、他の材料からなる層としては、電子供与
性物質と電子輸送性の高い物質とを含む層や、透明導電膜からなる層などを用いることが
できる。このような構成を有する発光素子は、エネルギーの移動や消光などの問題が起こ
り難く、材料の選択の幅が広がることで高い発光効率と長い寿命とを併せ持つ発光素子と
することが容易である。また、一方のEL層で燐光発光、他方で蛍光発光を得ることも容
易である。この構造は上述のEL層の構造と組み合わせて用いることができる。
の色の発光を得ることができる。例えば、2つのEL層を有する発光素子において、第1
のEL層の発光色と第2のEL層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素
子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。また、3つ以上のEL層を
有する発光素子の場合でも同様である。
間に、正孔注入層701、正孔輸送層702、発光層703、電子輸送層704、電子注
入バッファー層706、電子リレー層707、及び第2の電極108と接する複合材料層
708を有していても良い。
いて第2の電極108を形成する際に、EL層102が受けるダメージを低減することが
できるため、好ましい。複合材料層708は、前述の、正孔輸送性の高い有機化合物にア
クセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。
04との間の注入障壁を緩和することができるため、複合材料層708で生じた電子を電
子輸送層704に容易に注入することができる。
びこれらの化合物(アルカリ金属化合物(酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸
リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む)、アルカリ土類金属化合物(酸化物、ハロゲ
ン化物、炭酸塩を含む)、または希土類金属の化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を
含む))等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
成される場合には、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、0.001以上0.1以下
の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。なお、ドナー性物質としては、アルカ
リ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物(アルカリ金属化合物(
酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む
)、アルカリ土類金属化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む)、または希土類金
属の化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む))の他、テトラチアナフタセン(略
称:TTN)、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもで
きる。なお、電子輸送性の高い物質としては、先に説明した電子輸送層704の材料と同
様の材料を用いて形成することができる。
を形成することが好ましい。電子リレー層707は、必ずしも設ける必要は無いが、電子
輸送性の高い電子リレー層707を設けることで、電子注入バッファー層706へ電子を
速やかに送ることが可能となる。
構造は、複合材料層708に含まれるアクセプター性物質と、電子注入バッファー層70
6に含まれるドナー性物質とが相互作用を受けにくく、互いの機能を阻害しにくい構造で
ある。したがって、駆動電圧の上昇を防ぐことができる。
O準位は、複合材料層708に含まれるアクセプター性物質のLUMO準位と、電子輸送
層704に含まれる電子輸送性の高い物質のLUMO準位との間となるように形成する。
また、電子リレー層707がドナー性物質を含む場合には、当該ドナー性物質のドナー準
位も複合材料層708におけるアクセプター性物質のLUMO準位と、電子輸送層704
に含まれる電子輸送性の高い物質のLUMO準位との間となるようにする。具体的なエネ
ルギー準位の数値としては、電子リレー層707に含まれる電子輸送性の高い物質のLU
MO準位は−5.0eV以上、好ましくは−5.0eV以上−3.0eV以下とするとよ
い。
は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
nPc(Phthalocyanine tin(II) complex)、ZnPc
(Phthalocyanine zinc complex)、CoPc(Cobal
t(II)phthalocyanine, β−form)、FePc(Phthal
ocyanine Iron)及びPhO−VOPc(Vanadyl 2,9,16,
23−tetraphenoxy−29H,31H−phthalocyanine)の
いずれかを用いることが好ましい。
、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることが好ましい。金属−酸素の二重結
合はアクセプター性(電子を受容しやすい性質)を有するため、電子の移動(授受)がよ
り容易になる。また、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体は安定であると考えられる
。したがって、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることにより発光素子を低
電圧でより安定に駆動することが可能になる。
い。具体的には、VOPc(Vanadyl phthalocyanine)、SnO
Pc(Phthalocyanine tin(IV) oxide complex)
及びTiOPc(Phthalocyanine titanium oxide co
mplex)のいずれかは、分子構造的に金属−酸素の二重結合が他の分子に対して作用
しやすく、アクセプター性が高いため好ましい。
具体的にはPhO−VOPcのような、フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体が好
ましい。フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体は、溶媒に可溶である。そのため、
発光素子を形成する上で扱いやすいという利点を有する。また、溶媒に可溶であるため、
成膜に用いる装置のメンテナンスが容易になるという利点を有する。
アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属及びこれらの化合物(アルカリ金属化合物
(酸化リチウムなどの酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウムなどの炭酸塩
を含む)、アルカリ土類金属化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む)、又は希土
類金属の化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む))の他、テトラチアナフタセン
(略称:TTN)、ニッケロセン、デカメチルニッケロセンなどの有機化合物を用いるこ
とができる。電子リレー層707にこれらドナー性物質を含ませることによって、電子の
移動が容易となり、発光素子をより低電圧で駆動することが可能になる。
した材料の他、複合材料層708に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位より
高いLUMO準位を有する物質を用いることができる。具体的なエネルギー準位としては
、−5.0eV以上、好ましくは−5.0eV以上−3.0eV以下の範囲にLUMO準
位を有する物質を用いることが好ましい。このような物質としては例えば、ペリレン誘導
体や、含窒素縮合芳香族化合物などが挙げられる。なお、含窒素縮合芳香族化合物は、安
定であるため、電子リレー層707を形成する為に用いる材料として、好ましい材料であ
る。
物(略称:PTCDA)、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリックビスベン
ゾイミダゾール(略称:PTCBI)、N,N’−ジオクチル−3,4,9,10−ペリ
レンテトラカルボン酸ジイミド(略称:PTCDI−C8H)、N,N’−ジヘキシル−
3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド(略称:Hex PTC)等が挙
げられる。
フェナントロリン−2,3−ジカルボニトリル(略称:PPDN)、2,3,6,7,1
0,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン(略称
:HAT(CN)6)、2,3−ジフェニルピリド[2,3−b]ピラジン(略称:2P
YPR)、2,3−ビス(4−フルオロフェニル)ピリド[2,3−b]ピラジン(略称
:F2PYPR)等が挙げられる。
5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物(略称:NTCDA)、パーフルオロペン
タセン、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン(略称:F16CuPc)、N,N’−ビ
ス(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ペンタデカフルオ
ロオクチル)−1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド(略称:NTCD
I−C8F)、3’,4’−ジブチル−5,5’’−ビス(ジシアノメチレン)−5,5
’’−ジヒドロ−2,2’:5’,2’’−テルチオフェン)(略称:DCMT)、メタ
ノフラーレン(例えば、[6,6]−フェニルC61酪酸メチルエステル)等を用いるこ
とができる。
ー性物質との共蒸着などの方法によって電子リレー層707を形成すれば良い。
料を用いてそれぞれ形成すれば良い。
電流が流れ、EL層102において正孔と電子とが再結合することにより発光する。そし
て、この発光は、第1の電極103または第2の電極108のいずれか一方または両方を
通って外部に取り出される。従って、第1の電極103または第2の電極108のいずれ
か一方、または両方が可視光に対する透光性を有する電極となる。
に限定されない。発光領域と金属とが近接することによって生じる消光を防ぐように、第
1の電極103及び第2の電極108から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領
域を設けた構成であれば上記以外のものでもよい。
高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性の物質(電子及
び正孔の輸送性の高い物質)、又は正孔ブロック材料等から成る層を、発光層と自由に組
み合わせて構成すればよい。
スタによって発光素子の駆動が制御されたアクティブマトリクス型の発光装置を作製する
ことができる。また、該発光装置を電子機器又は照明装置等に適用することができる。
第2の有機化合物、及び燐光性化合物の組み合わせの一例について図1を用いて説明する
。
(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppr−Me)2(
dpm)])である。また、本実施例で用いる第1の有機化合物は、2−[3−(ジベン
ゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDB
TPDBq−II)である。また、本実施例で用いる第2の有機化合物は、4、4’−ジ
(1−ナフチル)−4’’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェ
ニルアミン(略称:PCBNBB)である。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す
。
図1(A)(B)に燐光性化合物である[Ir(mppr−Me)2(dpm)]のジク
ロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に吸収スペクトルと記す)を示す。
吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用
い、ジクロロメタン溶液(0.093mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行
った。
また、図1(A)(B)に、第1の有機化合物である2mDBTPDBq−IIの薄膜の
発光スペクトル(発光スペクトル1)、第2の有機化合物であるPCBNBBの薄膜の発
光スペクトル(発光スペクトル2)、及び2mDBTPDBq−IIとPCBNBBの混
合材料の薄膜の発光スペクトル(発光スペクトル3)を示す。図1(A)において、横軸
は、波長(nm)を示し、縦軸は、モル吸光係数ε(M−1・cm−1)及び発光強度(
任意単位)を示す。図1(B)において、横軸は、エネルギー(eV)を示し、縦軸は、
モル吸光係数ε(M−1・cm−1)及び発光強度(任意単位)を示す。
nm付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与する
吸収帯であると考えられる。
有する。そして、発光スペクトル3のピークは、発光スペクトル1、2のピークに比べて
、該吸収帯と近い位置に存在する。図1(A)(B)より、吸収スペクトルの発光に強く
寄与する吸収帯と最も重なりが大きい発光スペクトルは、発光スペクトル3であることが
わかった。具体的には、吸収スペクトルにおける該吸収帯のピーク(520nm付近のシ
ョルダーピーク)と発光スペクトル3のピークの差は0.04eVであった。
スペクトルよりも長波長(低エネルギー)側にピークを有することがわかった。このこと
から、2mDBTPDBq−IIとPCBNBBを混合することで、励起錯体が形成され
ることが示唆された。
トルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことがわかった。
よって、2mDBTPDBq−IIとPCBNBBの混合材料、及び[Ir(mppr−
Me)2(dpm)]を用いた発光素子は、該混合材料の発光スペクトルと燐光性化合物
の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効
率が高いことが示唆された。したがって、外部量子効率が高い発光素子を得られることが
示唆された。
第2の有機化合物、及び燐光性化合物の組み合わせの一例について図2を用いて説明する
。
リミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(dppm)2(acac)])であ
る。また、本実施例で用いる第1の有機化合物は、2mDBTPDBq−IIである。ま
た、本実施例で用いる第2の有機化合物は、PCBNBBである。本実施例で用いた材料
の化学式を以下に示す。なお、実施例1で用いた材料の化学式は省略する。
図2(A)(B)に燐光性化合物である[Ir(dppm)2(acac)]のジクロロ
メタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に吸収スペクトルと記す)を示す。吸収
スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、
ジクロロメタン溶液(0.093mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った
。
また、図2(A)(B)に、第1の有機化合物である2mDBTPDBq−IIの薄膜の
発光スペクトル(発光スペクトル4)、第2の有機化合物であるPCBNBBの薄膜の発
光スペクトル(発光スペクトル5)、及び2mDBTPDBq−IIとPCBNBBの混
合材料の薄膜の発光スペクトル(発光スペクトル6)を示す。図2(A)において、横軸
は、波長(nm)を示し、縦軸は、モル吸光係数ε(M−1・cm−1)及び発光強度(
任意単位)を示す。図2(B)において、横軸は、エネルギー(eV)を示し、縦軸は、
モル吸光係数ε(M−1・cm−1)及び発光強度(任意単位)を示す。
付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与する吸収
帯であると考えられる。
有する。そして、発光スペクトル6のピークは、発光スペクトル4、5のピークに比べて
、該吸収帯と近い位置に存在する。図2(A)(B)より、吸収スペクトルの発光に強く
寄与する吸収帯と最も重なりが大きい発光スペクトルは、発光スペクトル6であることが
わかった。具体的には、吸収スペクトルにおける該吸収帯のピーク(515nm)と発光
スペクトル6のピークの差は0.02eVであった。
スペクトルよりも長波長(低エネルギー)側にピークを有することがわかった。このこと
から、2mDBTPDBq−IIとPCBNBBを混合することで、励起錯体が形成され
ることが示唆された。
ペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことがわかっ
た。よって、2mDBTPDBq−IIとPCBNBBの混合材料、及び[Ir(dpp
m)2(acac)]を用いた発光素子は、該混合材料の発光スペクトルと燐光性化合物
の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効
率が高いことが示唆された。したがって、外部量子効率が高い発光素子を得られることが
示唆された。
で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する
。
まず、ガラス基板1100上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパ
ッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第1の電極1101を形成した。なお、そ
の膜厚は110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を3
0分程度放冷した。
成された基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4P
a程度まで減圧した後、第1の電極1101上に、4−フェニル−4’−(9−フェニル
フルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)と酸化モリブデン(
VI)を共蒸着することで、正孔注入層1111を形成した。その膜厚は、40nmとし
、BPAFLPと酸化モリブデンの比率は、重量比で4:2(=BPAFLP:酸化モリ
ブデン)となるように調節した。
孔輸送層1112を形成した。
dpm)]を共蒸着し、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。ここで、2
mDBTPDBq−II、PCBNBB及び[Ir(mppr−Me)2(dpm)]の
重量比は、0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq−II:PCBNBB:[
Ir(mppr−Me)2(dpm)])となるように調節した。また、発光層1113
の膜厚は40nmとした。
第1の電子輸送層1114aを形成した。
膜厚20nmとなるように成膜し、第2の電子輸送層1114bを形成した。
蒸着し、電子注入層1115を形成した。
厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子1を作製した。
比較発光素子2の発光層1113は、2mDBTPDBq−II及び[Ir(mppr−
Me)2(dpm)]を共蒸着することで形成した。ここで、2mDBTPDBq−II
及び[Ir(mppr−Me)2(dpm)]の重量比は、1:0.05(=2mDBT
PDBq−II:[Ir(mppr−Me)2(dpm)])となるように調節した。ま
た、発光層1113の膜厚は40nmとした。発光層1113以外は、発光素子1と同様
に作製した。
れないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお
、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
は電流密度(mA/cm2)を、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。また、電圧−輝度特
性を図4に示す。図4において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m2)を表す
。また、輝度−電流効率特性を図5に示す。図5において、横軸は輝度(cd/m2)を
、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図6に示す。図
6において、横軸は、輝度(cd/m2)を、縦軸は外部量子効率(%)を示す。
(V)、電流密度(mA/cm2)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)
、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表2に示す。
、図7に示す。図7において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す
。また、表2に示す通り、1200cd/m2の輝度の時の発光素子1のCIE色度座標
は(x,y)=(0.56,0.44)であり、960cd/m2の輝度の時の比較発光
素子2のCIE色度座標は(x,y)=(0.55,0.44)であった。この結果から
、発光素子1及び比較発光素子2は、[Ir(mppr−Me)2(dpm)]に由来す
る橙色発光が得られたことがわかった。
効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
及び[Ir(mppr−Me)2(dpm)]を発光層に用いた。実施例1より、2mD
BTPDBq−II、PCBNBB単体の発光スペクトルに比べて、2mDBTPDBq
−IIとPCBNBBの混合材料の発光スペクトル(励起錯体の発光スペクトル)は、[
Ir(mppr−Me)2(dpm)]の吸収スペクトルとの重なりが大きい。本実施例
の発光素子1は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が
高く、比較発光素子2に比べて、外部量子効率が高いと考えられる。
ることが示された。
示す。図8において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横
軸は素子の駆動時間(h)を示す。
1及び比較発光素子2を駆動した。
1は、630時間後の輝度が、初期輝度の65%であった。この結果から、発光素子1は
、比較発光素子2に比べて、寿命の長い素子であることがわかった。
が示された。
で用いた材料は先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
まず、ガラス基板1100上に、ITSOをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機
能する第1の電極1101を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2
mm×2mmとした。
、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を3
0分程度放冷した。
成された基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4P
a程度まで減圧した後、第1の電極1101上に、BPAFLPと酸化モリブデン(VI
)を共蒸着することで、正孔注入層1111を形成した。その膜厚は、40nmとし、B
PAFLPと酸化モリブデンの比率は、重量比で4:2(=BPAFLP:酸化モリブデ
ン)となるように調節した。
孔輸送層1112を形成した。
c)]を共蒸着し、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。ここで、2mD
BTPDBq−II、PCBNBB及び[Ir(dppm)2(acac)]の重量比は
、0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq−II:PCBNBB:[Ir(d
ppm)2(acac)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40
nmとした。
第1の電子輸送層1114aを形成した。
、第2の電子輸送層1114bを形成した。
1115を形成した。
厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子3を作製した。
ように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定
は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
cm2)を、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。また、電圧−輝度特性を図10に示す。
図10において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。また、輝度−
電流効率特性を図11に示す。図11において、横軸は輝度(cd/m2)を、縦軸は電
流効率(cd/A)を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図12に示す。図12にお
いて、横軸は、輝度(cd/m2)を、縦軸は外部量子効率(%)を示す。
/cm2)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワー効率(lm/W
)、外部量子効率(%)を表4に示す。
13において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。また、表4に
示す通り、1100cd/m2の輝度の時の発光素子3のCIE色度座標は(x,y)=
(0.54,0.46)であった。この結果から、発光素子3は、[Ir(dppm)2
(acac)]に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
量子効率がそれぞれ高い値を示した。特に、1100cd/m2の輝度の時の外部量子効
率が28%と極めて高い値を示した。先に記したとおり、外部量子効率の限界は25%程
度と言われている。しかしながら、今回の結果はそれを上回っている。
び[Ir(dppm)2(acac)]を発光層に用いた。実施例2より、2mDBTP
DBq−II、PCBNBB単体の発光スペクトルに比べて、2mDBTPDBq−II
とPCBNBBの混合材料の発光スペクトル(励起錯体の発光スペクトル)は、[Ir(
dppm)2(acac)]の吸収スペクトルとの重なりが大きい。本実施例の発光素子
は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、従来に
はない高い外部量子効率を得られたと考えられる。
長側の吸収帯において、ピークが発光スペクトルのピークと近い、かつ、ピークのモル吸
光係数が大きかった(>5000M−1・cm−1)。これらから、発光素子3はエネル
ギー移動効率が特に高いため、外部量子効率が従来にはない高い値を示したと考えられる
。
ることが示された。
いて、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動
時間(h)を示す。
3を駆動した。
が示された。
第2の有機化合物、及び燐光性化合物の組み合わせの一例について図18を用いて説明す
る。
本実施例で用いる第1の有機化合物は、2mDBTPDBq−IIである。また、本実施
例で用いる第2の有機化合物は、4−フェニル−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾ
ール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBA1BP)である。本実施例で用い
た材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
図18(A)(B)に燐光性化合物である[Ir(dppm)2(acac)]のジクロ
ロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に吸収スペクトルと記す)を示す。吸
収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い
、ジクロロメタン溶液(0.093mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行っ
た。
また、図18(A)(B)に、第1の有機化合物である2mDBTPDBq−IIの薄膜
の発光スペクトル(発光スペクトル7)、第2の有機化合物であるPCBA1BPの薄膜
の発光スペクトル(発光スペクトル8)、及び2mDBTPDBq−IIとPCBA1B
Pの混合材料の薄膜の発光スペクトル(発光スペクトル9)を示す。図18(A)におい
て、横軸は、波長(nm)を示し、縦軸は、モル吸光係数ε(M−1・cm−1)及び発
光強度(任意単位)を示す。図18(B)において、横軸は、エネルギー(eV)を示し
、縦軸は、モル吸光係数ε(M−1・cm−1)及び発光強度(任意単位)を示す。
m付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与する吸
収帯であると考えられる。
有する。そして、発光スペクトル9のピークは、発光スペクトル7、8のピークに比べて
、該吸収帯と近い位置に存在する。図18(A)(B)より、吸収スペクトルの発光に強
く寄与する吸収帯と最も重なりが大きい発光スペクトルは、発光スペクトル9であること
がわかった。具体的には、吸収スペクトルにおける該吸収帯のピーク(515nm)と発
光スペクトル9のピークの差は0.02eVであった。
光スペクトルよりも長波長(低エネルギー)側にピークを有することがわかった。このこ
とから、2mDBTPDBq−IIとPCBA1BPを混合することで、励起錯体が形成
されることが示唆された。
ペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことがわかっ
た。よって、2mDBTPDBq−IIとPCBA1BPの混合材料、及び[Ir(dp
pm)2(acac)]を用いた発光素子は、該混合材料の発光スペクトルと燐光性化合
物の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動
効率が高いことが示唆された。したがって、外部量子効率が高い発光素子を得られること
が示唆された。
で用いる材料は、先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
まず、ガラス基板1100上に、ITSOをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機
能する第1の電極1101を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2
mm×2mmとした。
、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を3
0分程度放冷した。
成された基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4P
a程度まで減圧した後、第1の電極1101上に、BPAFLPと酸化モリブデン(VI
)を共蒸着することで、正孔注入層1111を形成した。その膜厚は、40nmとし、B
PAFLPと酸化モリブデンの比率は、重量比で4:2(=BPAFLP:酸化モリブデ
ン)となるように調節した。
孔輸送層1112を形成した。
ac)]を共蒸着し、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。ここで、2m
DBTPDBq−II、PCBA1BP及び[Ir(dppm)2(acac)]の重量
比は、0.8:0.2:0.1(=2mDBTPDBq−II:PCBA1BP:[Ir
(dppm)2(acac)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は
40nmとした。
第1の電子輸送層1114aを形成した。
、第2の電子輸送層1114bを形成した。
1115を形成した。
厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子4を作製した。
ように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定
は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
A/cm2)を、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。また、電圧−輝度特性を図20に示
す。図20において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。また、輝
度−電流効率特性を図21に示す。図21において、横軸は輝度(cd/m2)を、縦軸
は電流効率(cd/A)を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図22に示す。図22
において、横軸は、輝度(cd/m2)を、縦軸は外部量子効率(%)を示す。
/cm2)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワー効率(lm/W
)、外部量子効率(%)を表6に示す。
23において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。また、表6に
示す通り、1100cd/m2の輝度の時の発光素子4のCIE色度座標は(x,y)=
(0.57,0.43)であった。この結果から、発光素子4は、[Ir(dppm)2
(acac)]に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
部量子効率がそれぞれ高い値を示した。特に、1100cd/m2の輝度の時の外部量子
効率が31%と極めて高い値を示した。先に記したとおり、外部量子効率の限界は25%
程度と言われている。しかしながら、今回の結果はそれを上回っている。
及び[Ir(dppm)2(acac)]を発光層に用いた。実施例5より、2mDBT
PDBq−II、PCBA1BP単体の発光スペクトルに比べて、2mDBTPDBq−
IIとPCBA1BPの混合材料の発光スペクトル(励起錯体の発光スペクトル)は、[
Ir(dppm)2(acac)]の吸収スペクトルとの重なりが大きい。本実施例の発
光素子は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、
従来にはない高い外部量子効率を得られたと考えられる。
長側の吸収帯において、ピークが発光スペクトルのピークと近い、かつ、ピークのモル吸
光係数が大きかった(>5000M−1・cm−1)。これらから、発光素子4はエネル
ギー移動効率が特に高いため、外部量子効率が従来にはない高い値を示したと考えられる
。
ることが示された。
いて、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動
時間(h)を示す。
4を駆動した。
が示された。
第2の有機化合物、及び燐光性化合物の組み合わせの一例について図26を用いて説明す
る。
本実施例で用いる第1の有機化合物は、2mDBTPDBq−IIである。また、本実施
例で用いる第2の有機化合物は、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル
アミノ]ビフェニル(略称:NPB)である。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示
す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
図26(A)(B)に燐光性化合物である[Ir(dppm)2(acac)]のジクロ
ロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に吸収スペクトルと記す)を示す。吸
収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い
、ジクロロメタン溶液(0.093mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行っ
た。
また、図26(A)(B)に、第1の有機化合物である2mDBTPDBq−IIの薄膜
の発光スペクトル(発光スペクトル10)、及び2mDBTPDBq−IIとNPBの混
合材料の薄膜の発光スペクトル(発光スペクトル11)を示す。図26(A)において、
横軸は、波長(nm)を示し、縦軸は、モル吸光係数ε(M−1・cm−1)及び発光強
度(任意単位)を示す。図26(B)において、横軸は、エネルギー(eV)を示し、縦
軸は、モル吸光係数ε(M−1・cm−1)及び発光強度(任意単位)を示す。
m付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与する吸
収帯であると考えられる。
有する。そして、発光スペクトル11のピークは、発光スペクトル10のピークに比べて
、該吸収帯と近い位置に存在する。また、第2の有機化合物であるNPBの発光スペクト
ルのピークは、430nm付近にあることが知られている。このことから、発光スペクト
ル11は、NPBの発光スペクトルよりも長波長(低エネルギー)側にピークを有すると
言える。そして、発光スペクトル11のピークは、NPBの発光スペクトルのピークに比
べて、該吸収帯と近い位置に存在すると言える。以上のことから、吸収スペクトルの発光
に強く寄与する吸収帯と最も重なりが大きい発光スペクトルは、発光スペクトル11であ
ることがわかった。具体的には、吸収スペクトルにおける該吸収帯のピーク(515nm
)と発光スペクトル11のピークの差は0.09eVであった。
トルよりも長波長(低エネルギー)側にピークを有することがわかった。このことから、
2mDBTPDBq−IIとNPBを混合することで、励起錯体が形成されることが示唆
された。
ペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことがわかっ
た。よって、2mDBTPDBq−IIとNPBの混合材料、及び[Ir(dppm)2
(acac)]を用いた発光素子は、該混合材料の発光スペクトルと燐光性化合物の吸収
スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高
いことが示唆された。したがって、外部量子効率が高い発光素子を得られることが示唆さ
れた。
で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する
。
まず、ガラス基板1100上に、ITSOをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機
能する第1の電極1101を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2
mm×2mmとした。
、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を3
0分程度放冷した。
成された基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4P
a程度まで減圧した後、第1の電極1101上に、4,4’,4’’−(1,3,5−ベ
ンゼントリイル)トリ(ジベンゾチオフェン)(略称:DBT3P−II)と酸化モリブ
デン(VI)を共蒸着することで、正孔注入層1111を形成した。その膜厚は、40n
mとし、DBT3P−IIと酸化モリブデンの比率は、重量比で4:2(=DBT3P−
II:酸化モリブデン)となるように調節した。
孔輸送層1112を形成した。
共蒸着し、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。ここで、2mDBTPD
Bq−II、NPB及び[Ir(dppm)2(acac)]の重量比は、0.8:0.
2:0.05(=2mDBTPDBq−II:NPB:[Ir(dppm)2(acac
)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
第1の電子輸送層1114aを形成した。
、第2の電子輸送層1114bを形成した。
1115を形成した。
厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子5を作製した。
比較発光素子6の発光層1113は、2mDBTPDBq−II及び[Ir(dppm)
2(acac)]を共蒸着することで形成した。ここで、2mDBTPDBq−II及び
[Ir(dppm)2(acac)]の重量比は、1:0.05(=2mDBTPDBq
−II:[Ir(dppm)2(acac)])となるように調節した。また、発光層1
113の膜厚は40nmとした。発光層1113以外は、発光素子5と同様に作製した。
れないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお
、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
横軸は電流密度(mA/cm2)を、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。また、電圧−輝
度特性を図28に示す。図28において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m2
)を表す。また、輝度−電流効率特性を図29に示す。図29において、横軸は輝度(c
d/m2)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図
30に示す。図30において、横軸は、輝度(cd/m2)を、縦軸は外部量子効率(%
)を示す。
(V)、電流密度(mA/cm2)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)
、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表8に示す。
、図31に示す。図31において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を
表す。また、表8に示す通り、1100cd/m2の輝度の時の発光素子5のCIE色度
座標は(x,y)=(0.57,0.43)であり、830cd/m2の輝度の時の比較
発光素子6のCIE色度座標は(x,y)=(0.56,0.44)であった。この結果
から、発光素子5及び比較発光素子6は、[Ir(dppm)2(acac)]に由来す
る橙色発光が得られたことがわかった。
電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
m)2(acac)]を発光層に用いた。実施例7より、2mDBTPDBq−II単体
の発光スペクトルに比べて、2mDBTPDBq−IIとNPBの混合材料の発光スペク
トル(励起錯体の発光スペクトル)は、[Ir(dppm)2(acac)]の吸収スペ
クトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯との重なりが大きい。発光素子5
は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、比較発
光素子6に比べて外部量子効率が高いと考えられる。
波長側の吸収帯において、ピークが発光スペクトルのピークと近い、かつ、ピークのモル
吸光係数が大きかった(>5000M−1・cm−1)。これらから、発光素子5はエネ
ルギー移動効率が特に高いため、外部量子効率が従来にはない高い値を示したと考えられ
る。
ることが示された。
第2の有機化合物、及び燐光性化合物の組み合わせの一例について図32を用いて説明す
る。
バロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppr)2(dpm)])
である。また、本実施例で用いる第1の有機化合物は、2mDBTPDBq−IIである
。また、本実施例で用いる第2の有機化合物は、NPBである。本実施例で用いた材料の
化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
図32(A)(B)に燐光性化合物である[Ir(tppr)2(dpm)]のジクロロ
メタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に吸収スペクトルと記す)を示す。吸収
スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、
ジクロロメタン溶液(0.094mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った
。
また、図32(A)(B)に、第1の有機化合物である2mDBTPDBq−IIの薄膜
の発光スペクトル(発光スペクトル12)、及び2mDBTPDBq−IIとNPBの混
合材料の薄膜の発光スペクトル(発光スペクトル13)を示す。図32(A)において、
横軸は、波長(nm)を示し、縦軸は、モル吸光係数ε(M−1・cm−1)及び発光強
度(任意単位)を示す。図32(B)において、横軸は、エネルギー(eV)を示し、縦
軸は、モル吸光係数ε(M−1・cm−1)及び発光強度(任意単位)を示す。
付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与する吸収
帯であると考えられる。
有する。そして、発光スペクトル13のピークは、発光スペクトル12のピークに比べて
、該吸収帯と近い位置に存在する。また、第2の有機化合物であるNPBの発光スペクト
ルのピークは、430nm付近にあることが知られている。このことから、発光スペクト
ル13は、NPBの発光スペクトルよりも長波長(低エネルギー)側にピークを有すると
言える。そして、発光スペクトル13のピークは、NPBの発光スペクトルのピークに比
べて、該吸収帯と近い位置に存在すると言える。以上のことから、吸収スペクトルの発光
に強く寄与する吸収帯と最も重なりが大きい発光スペクトルは、発光スペクトル13であ
ることがわかった。具体的には、吸収スペクトルにおける該吸収帯のピーク(530nm
付近のショルダーピーク)と発光スペクトル13のピークの差は0.01eVであった。
トルよりも長波長(低エネルギー)側にピークを有することがわかった。このことから、
2mDBTPDBq−IIとNPBを混合することで、励起錯体が形成されることが示唆
された。
クトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことがわかった
。よって、2mDBTPDBq−IIとNPBの混合材料、及び[Ir(tppr)2(
dpm)]を用いた発光素子は、該混合材料の発光スペクトルと燐光性化合物の吸収スペ
クトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高いこ
とが示唆された。したがって、外部量子効率が高い発光素子を得られることが示唆された
。
で用いた材料は先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
発光素子7の発光層1113は、2mDBTPDBq−II、NPB及び[Ir(tpp
r)2(dpm)]を共蒸着することで形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、
NPB及び[Ir(tppr)2(dpm)]の重量比は、0.8:0.2:0.05(
=2mDBTPDBq−II:NPB:[Ir(tppr)2(dpm)])となるよう
に調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。発光層1113以外は、実
施例8に示した発光素子5と同様に作製した。
比較発光素子8の発光層1113は、2mDBTPDBq−II及び[Ir(tppr)
2(dpm)]を共蒸着することで形成した。ここで、2mDBTPDBq−II及び[
Ir(tppr)2(dpm)]の重量比は、1:0.05(=2mDBTPDBq−I
I:[Ir(tppr)2(dpm)])となるように調節した。また、発光層1113
の膜厚は40nmとした。発光層1113以外は、実施例8に示した発光素子5と同様に
作製した。
れないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお
、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
横軸は電流密度(mA/cm2)を、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。また、電圧−輝
度特性を図34に示す。図34において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m2
)を表す。また、輝度−電流効率特性を図35に示す。図35において、横軸は輝度(c
d/m2)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図
36に示す。図36において、横軸は、輝度(cd/m2)を、縦軸は外部量子効率(%
)を示す。
(V)、電流密度(mA/cm2)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)
、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表10に示す。
、図37に示す。図37において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を
表す。また、表10に示す通り、1100cd/m2の輝度の時の発光素子7のCIE色
度座標は(x,y)=(0.66,0.34)であり、1000cd/m2の輝度の時の
比較発光素子8のCIE色度座標は(x,y)=(0.66,0.34)であった。この
結果から、発光素子7及び比較発光素子8は、[Ir(tppr)2(dpm)]に由来
する赤色発光が得られたことがわかった。
、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
pr)2(dpm)]を発光層に用いた。実施例9より、2mDBTPDBq−II単体
の発光スペクトルに比べて、2mDBTPDBq−IIとNPBの混合材料の発光スペク
トル(励起錯体の発光スペクトル)は、[Ir(tppr)2(dpm)]の吸収スペク
トルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯との重なりが大きい。発光素子7は
、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、比較発光
素子8に比べて、外部量子効率が高いと考えられる。
ることが示された。
に示す。図38において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し
、横軸は素子の駆動時間(h)を示す。
7及び比較発光素子8を駆動した。
は、98時間後の輝度が、初期輝度の87%であった。この結果から、発光素子7は、比
較発光素子8に比べて、寿命の長い素子であることがわかった。
が示された。
第2の有機化合物、及び燐光性化合物の組み合わせの一例について図39を用いて説明す
る。
ニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppm)2(acac)]
)である。また、本実施例で用いる第1の有機化合物は、2mDBTPDBq−IIであ
る。また、本実施例で用いる第2の有機化合物は、PCBA1BP及び4−(1−ナフチ
ル)−4’−フェニルトリフェニルアミン(略称:αNBA1BP)の2種類である。本
実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省
略する。
図39(A)(B)に燐光性化合物である[Ir(mppm)2(acac)]のジクロ
ロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に吸収スペクトルと記す)を示す。吸
収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い
、ジクロロメタン溶液(0.10mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った
。
また、図39(A)(B)に、第1の有機化合物である2mDBTPDBq−IIの薄膜
の発光スペクトル(発光スペクトル14)、第2の有機化合物であるPCBA1BPの薄
膜の発光スペクトル(発光スペクトル15)、第2の有機化合物であるαNBA1BPの
薄膜の発光スペクトル(発光スペクトル16)、2mDBTPDBq−IIとPCBA1
BPの混合材料の薄膜の発光スペクトル(発光スペクトル17)、及び2mDBTPDB
q−IIとαNBA1BPの混合材料の薄膜の発光スペクトル(発光スペクトル18)を
示す。図39(A)において、横軸は、波長(nm)を示し、縦軸は、モル吸光係数ε(
M−1・cm−1)及び発光強度(任意単位)を示す。図39(B)において、横軸は、
エネルギー(eV)を示し、縦軸は、モル吸光係数ε(M−1・cm−1)及び発光強度
(任意単位)を示す。
m付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与する吸
収帯であると考えられる。
ル17)、及び2mDBTPDBq−IIとαNBA1BPの混合材料の発光スペクトル
(発光スペクトル18)は、それぞれ、単体の発光スペクトルよりも長波長(低エネルギ
ー)側にピークを有することがわかった。このことから、2mDBTPDBq−IIとP
CBA1BPを混合することで、励起錯体が形成されることが示唆された。また、2mD
BTPDBq−IIとαNBA1BPを混合することで、励起錯体が形成されることが示
唆された。
スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことがわか
った。よって、2mDBTPDBq−IIとPCBA1BPの混合材料、及び[Ir(m
ppm)2(acac)]を用いた発光素子や、2mDBTPDBq−IIとαNBA1
BPの混合材料、及び[Ir(mppm)2(acac)]を用いた発光素子は、該混合
材料の発光スペクトルと燐光性化合物の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギ
ー移動をするため、エネルギー移動効率が高いことが示唆された。したがって、外部量子
効率が高い発光素子を得られることが示唆された。
ピークを有する。そして、発光スペクトル18のピークは、発光スペクトル17のピーク
に比べて、該吸収帯と近い位置に存在する。具体的には、吸収スペクトルにおける該吸収
帯のピーク(490nm付近のショルダーピーク)と発光スペクトル17のピークの差は
0.15eVであり、吸収スペクトルにおける該吸収帯のピーク(490nm付近のショ
ルダーピーク)と発光スペクトル18のピークの差は0.01eVであった。
BPのHOMO準位の差によるものと考えられる。具体的には、PCBA1BPのHOM
O準位が−5.43eVであるのに対し、αNBA1BPのHOMO準位は−5.52e
Vであった(いずれもサイクリックボルタンメトリ(CV)測定により算出した値)。P
CBA1BPに比べてαNBA1BPは、HOMO準位が低い(深い)ため、発光スペク
トル18のピークは、発光スペクトル17よりも短波長(高エネルギー)になったと考え
られる。
で用いた材料は先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
まず、ガラス基板1100上に、ITSOをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機
能する第1の電極1101を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2
mm×2mmとした。
、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を3
0分程度放冷した。
成された基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4P
a程度まで減圧した後、第1の電極1101上に、BPAFLPと酸化モリブデン(VI
)を共蒸着することで、正孔注入層1111を形成した。その膜厚は、40nmとし、B
PAFLPと酸化モリブデンの比率は、重量比で4:2(=BPAFLP:酸化モリブデ
ン)となるように調節した。
孔輸送層1112を形成した。
c)]を共蒸着し、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。ここで、2mD
BTPDBq−II、PCBA1BP及び[Ir(mppm)2(acac)]の重量比
は、0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq−II:PCBA1BP:[Ir
(mppm)2(acac)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は
40nmとした。
第1の電子輸送層1114aを形成した。
、第2の電子輸送層1114bを形成した。
1115を形成した。
厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子9を作製した。
発光素子10の発光層1113は、2mDBTPDBq−II、αNBA1BP及び[I
r(mppm)2(acac)]を共蒸着することで形成した。ここで、2mDBTPD
Bq−II、αNBA1BP及び[Ir(mppm)2(acac)]の重量比は、0.
8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq−II:αNBA1BP:[Ir(mpp
m)2(acac)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nm
とした。発光層1113以外は、発光素子9と同様に作製した。
れないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお
、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
軸は電流密度(mA/cm2)を、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。また、電圧−輝度
特性を図41に示す。図41において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m2)
を表す。また、輝度−電流効率特性を図42に示す。図42において、横軸は輝度(cd
/m2)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図4
3に示す。図43において、横軸は、輝度(cd/m2)を、縦軸は外部量子効率(%)
を示す。
V)、電流密度(mA/cm2)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、
パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表12に示す。
図44に示す。図44において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表
す。また、表12に示す通り、1100cd/m2の輝度の時の発光素子9のCIE色度
座標は(x,y)=(0.43,0.56)であり、860cd/m2の輝度の時の発光
素子10のCIE色度座標は(x,y)=(0.43,0.56)であった。この結果か
ら、発光素子9及び発光素子10は、[Ir(mppm)2(acac)]に由来する黄
緑色発光が得られたことがわかった。
率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
と、2mDBTPDBq−IIと、[Ir(mppm)2(acac)]と、を発光層に
用いた。実施例11より、2mDBTPDBq−IIと、PCBA1BP又はαNBA1
BPとの混合材料の発光スペクトル(励起錯体の発光スペクトル)は、[Ir(mppm
)2(acac)]の吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と
の重なりが大きい。発光素子9及び発光素子10は、該重なりを利用してエネルギー移動
をするため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。
ることが示された。
示す。図45において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、
横軸は素子の駆動時間(h)を示す。
9及び発光素子10を駆動した。
は、260時間後の輝度が、初期輝度の75%であった。この結果から、発光素子9及び
発光素子10は、寿命の長い素子であることがわかった。
が示された。
第2の有機化合物、及び燐光性化合物の組み合わせの一例について図46を用いて説明す
る。
−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)2
(acac)])である。また、本実施例で用いる第1の有機化合物は、2mDBTPD
Bq−IIである。また、本実施例で用いる第2の有機化合物は、NPB及び2,7−ビ
ス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−スピロ−9,9’
−ビフルオレン(略称:DPA2SF)の2種類である。本実施例で用いた材料の化学式
を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
図46(A)(B)に燐光性化合物である[Ir(tBuppm)2(acac)]のジ
クロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に吸収スペクトルと記す)を示す
。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を
用い、ジクロロメタン溶液(0.093mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を
行った。
また、図46(A)(B)に、第1の有機化合物である2mDBTPDBq−IIの薄膜
の発光スペクトル(発光スペクトル19)、第2の有機化合物であるDPA2SFの薄膜
の発光スペクトル(発光スペクトル20)、2mDBTPDBq−IIとDPA2SFの
混合材料の薄膜の発光スペクトル(発光スペクトル21)及び2mDBTPDBq−II
とNPBの混合材料の薄膜の発光スペクトル(発光スペクトル22)を示す。図46(A
)において、横軸は、波長(nm)を示し、縦軸は、モル吸光係数ε(M−1・cm−1
)及び発光強度(任意単位)を示す。図46(B)において、横軸は、エネルギー(eV
)を示し、縦軸は、モル吸光係数ε(M−1・cm−1)及び発光強度(任意単位)を示
す。
0nm付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与す
る吸収帯であると考えられる。
21)は、単体の発光スペクトルよりも長波長(低エネルギー)側にピークを有すること
がわかった。このことから、2mDBTPDBq−IIとDPA2SFを混合することで
、励起錯体が形成されることが示唆された。
いる。図46(A)より、2mDBTPDBq−IIとNPBの混合材料の発光スペクト
ル(発光スペクトル22)は、430nmよりも長波長側にピークを有するため、2mD
BTPDBq−IIとNPBを混合することで、励起錯体が形成されることが示唆された
。
吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことが
わかった。よって、2mDBTPDBq−IIとDPA2SFの混合材料、及び[Ir(
tBuppm)2(acac)]を用いた発光素子や、2mDBTPDBq−IIとNP
Bの混合材料、及び[Ir(tBuppm)2(acac)]を用いた発光素子は、該混
合材料の発光スペクトルと燐光性化合物の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネル
ギー移動をするため、エネルギー移動効率が高いことが示唆された。したがって、外部量
子効率が高い発光素子を得られることが示唆された。
ピークを有する。そして、発光スペクトル22のピークは、発光スペクトル21のピーク
に比べて、該吸収帯と近い位置に存在する。以上のことから、図46において、吸収スペ
クトルの発光に強く寄与する吸収帯と最も重なりが大きい発光スペクトルは、発光スペク
トル22であることがわかった。具体的には、吸収スペクトルにおける該吸収帯のピーク
と発光スペクトル21のピークの差は0.39eVであり、吸収スペクトルにおける該吸
収帯のピークと発光スペクトル22のピークの差は0.19eVであった。
たDPA2SFとNPBのHOMO準位の差によるものと考えられる。具体的には、DP
A2SFのHOMO準位が−5.09eVであるのに対し、NPBのHOMO準位は−5
.38eVであった(いずれもCV測定により算出した値)。DPA2SFに比べて、N
PBはHOMO準位が低い(深い)ため、発光スペクトル22のピークは、発光スペクト
ル21よりも短波長(高エネルギー)になったと考えられる。
pm)2(acac)]を用いた発光素子は、2mDBTPDBq−IIとDPA2SF
の混合材料、及び[Ir(tBuppm)2(acac)]を用いた発光素子に比べて、
該混合材料の発光スペクトルと燐光性化合物の吸収スペクトルとのより大きな重なりを利
用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率がより高いことが示唆された。し
たがって、外部量子効率がより高い発光素子を得られることが示唆された。
るだけで、第1の有機化合物と第2の有機化合物の混合材料の発光スペクトルと、燐光性
化合物の吸収スペクトルの重なりを大きくできることがわかった。つまり、燐光性化合物
の発光色(吸収スペクトルの発光に強く寄与する吸収帯の位置)を変更する場合であって
も、第2の有機化合物を変更するだけで、該重なりを大きくする組み合わせを得ることが
でき、外部量子効率や寿命の高い発光素子を得られることが示唆された。
で用いた材料は先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
まず、ガラス基板1100上に、ITSOをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機
能する第1の電極1101を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2
mm×2mmとした。
、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を3
0分程度放冷した。
成された基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4P
a程度まで減圧した後、第1の電極1101上に、DBT3P−IIと酸化モリブデン(
VI)を共蒸着することで、正孔注入層1111を形成した。その膜厚は、40nmとし
、DBT3P−IIと酸化モリブデンの比率は、重量比で4:2(=DBT3P−II:
酸化モリブデン)となるように調節した。
孔輸送層1112を形成した。
ac)]を共蒸着し、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。ここで、2m
DBTPDBq−II、DPA2SF及び[Ir(tBuppm)2(acac)]の重
量比は、0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq−II:DPA2SF:[I
r(tBuppm)2(acac)])となるように調節した。また、発光層1113の
膜厚は40nmとした。
第1の電子輸送層1114aを形成した。
、第2の電子輸送層1114bを形成した。
1115を形成した。
厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子11を作製した。
発光素子12の発光層1113は、2mDBTPDBq−II、NPB及び[Ir(tB
uppm)2(acac)]を共蒸着することで形成した。ここで、2mDBTPDBq
−II、NPB及び[Ir(tBuppm)2(acac)]の重量比は、0.8:0.
2:0.05(=2mDBTPDBq−II:NPB:[Ir(tBuppm)2(ac
ac)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。発光
層1113以外は、発光素子11と同様に作製した。
れないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお
、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
横軸は電流密度(mA/cm2)を、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。また、電圧−輝
度特性を図48に示す。図48において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m2
)を表す。また、輝度−電流効率特性を図49に示す。図49において、横軸は輝度(c
d/m2)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図
50に示す。図50において、横軸は、輝度(cd/m2)を、縦軸は外部量子効率(%
)を示す。
(V)、電流密度(mA/cm2)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)
、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表14に示す。
、図51に示す。図51において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を
表す。また、表14に示す通り、890cd/m2の輝度の時の発光素子11のCIE色
度座標は(x,y)=(0.43,0.56)であり、820cd/m2の輝度の時の発
光素子12のCIE色度座標は(x,y)=(0.42,0.57)であった。この結果
から、発光素子11及び発光素子12は、[Ir(tBuppm)2(acac)]に由
来する黄緑色発光が得られたことがわかった。
効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
DBTPDBq−IIと、[Ir(tBuppm)2(acac)]と、を発光層に用い
た。実施例13より、2mDBTPDBq−IIとDPA2SF又はNPBとの混合材料
の発光スペクトル(励起錯体の発光スペクトル)は、[Ir(tBuppm)2(aca
c)]の吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯との重なりが大
きい。発光素子11及び発光素子12は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため
、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。特に、2mDBTPD
Bq−IIとNPBの混合材料の発光スペクトルは、2mDBTPDBq−IIとDPA
2SFの混合材料の発光スペクトルに比べて、該吸収帯との重なりが大きい。したがって
、発光素子12は、該大きな重なりを利用してエネルギー移動をするため、発光素子11
に比べてエネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。また、実施例1
3の結果を合わせて参照することで、励起錯体の発光スペクトルのピークのエネルギー値
と、吸収スペクトルの最も低エネルギー側の吸収帯のピークのエネルギー値との差は、0
.3eV以内であると好ましいことがわかる。
く、第2の有機化合物を変更する(DPA2SFの代わりにNPBを用いる)だけで、さ
らに外部量子効率の高い発光素子を得られた。
ることが示された。
第2の有機化合物、及び燐光性化合物の組み合わせの一例について図52を用いて説明す
る。
た、本実施例で用いる第1の有機化合物は、2mDBTPDBq−II及び2−[4−(
ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール
(略称:DBTBIm−II)の2種類である。また、本実施例で用いる第2の有機化合
物は、4,4’,4’’−トリス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]トリフ
ェニルアミン(略称:1’−TNATA)である。本実施例で用いた材料の化学式を以下
に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
図52(A)(B)に燐光性化合物である[Ir(mppr−Me)2(dpm)]のジ
クロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に吸収スペクトルと記す)を示す
。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を
用い、ジクロロメタン溶液(0.093mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を
行った。
また、図52(A)(B)に、第1の有機化合物である2mDBTPDBq−IIの薄膜
の発光スペクトル(発光スペクトル23)、第1の有機化合物であるDBTBIm−II
の薄膜の発光スペクトル(発光スペクトル24)、第2の有機化合物である1’−TNA
TAの薄膜の発光スペクトル(発光スペクトル25)、2mDBTPDBq−IIと1’
−TNATAの混合材料の薄膜の発光スペクトル(発光スペクトル26)、及びDBTB
Im−IIと1’−TNATAの混合材料の薄膜の発光スペクトル(発光スペクトル27
)を示す。図52(A)において、横軸は、波長(nm)を示し、縦軸は、モル吸光係数
ε(M−1・cm−1)及び発光強度(任意単位)を示す。図52(B)において、横軸
は、エネルギー(eV)を示し、縦軸は、モル吸光係数ε(M−1・cm−1)及び発光
強度(任意単位)を示す。
0nm付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与す
る吸収帯であると考えられる。
トル26)、及びDBTBIm−IIと1’−TNATAの混合材料の発光スペクトル(
発光スペクトル27)は、それぞれ、単体の発光スペクトルよりも長波長(低エネルギー
)側にピークを有することがわかった。このことから、2mDBTPDBq−IIと1’
−TNATAを混合することで、励起錯体が形成されることが示唆された。また、DBT
BIm−IIと1’−TNATAを混合することで、励起錯体が形成されることが示唆さ
れた。
吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことが
わかった。よって、2mDBTPDBq−IIと1’−TNATAの混合材料、及び[I
r(mppr−Me)2(dpm)]を用いた発光素子や、DBTBIm−IIと1’−
TNATAの混合材料、及び[Ir(mppr−Me)2(dpm)]を用いた発光素子
は、該混合材料の発光スペクトルと燐光性化合物の吸収スペクトルとの重なりを利用して
、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高いことが示唆された。したがって
、外部量子効率が高い発光素子を得られることが示唆された。
ピークを有する。そして、発光スペクトル27のピークは、発光スペクトル26のピーク
に比べて、該吸収帯と近い位置に存在する。以上のことから、図52において、吸収スペ
クトルの発光に強く寄与する吸収帯と最も重なりが大きい発光スペクトルは、発光スペク
トル27であることがわかった。具体的には、該吸収帯の吸収スペクトルのピーク(52
0nm付近のショルダーピーク)と発光スペクトル26のピークの差は0.35eVであ
り、該吸収帯の吸収スペクトルのピーク(520nm付近のショルダーピーク)と発光ス
ペクトル27のピークの差は0.01eVであった。
た2mDBTPDBq−IIとDBTBIm−IIのLUMO準位の差によるものと考え
られる。具体的には、2mDBTPDBq−IIのLUMO準位が−2.95eVである
のに対し、DBTBIm−IIのLUMO準位は−2.52eVであった(いずれもCV
測定により算出した値)。2mDBTPDBq−IIに比べて、DBTBIm−IIはL
UMO準位が高い(浅い)ため、HOMO準位が高い1’−TNATAと混合しても、混
合材料の発光スペクトルのピークは長波長になりすぎなかった(つまり、発光スペクトル
27が、発光スペクトル26に比べて短波長側にピークを有した)と考えられる。
pr−Me)2(dpm)]を用いた発光素子は、2mDBTPDBq−IIと1’−T
NATAの混合材料、及び[Ir(mppr−Me)2(dpm)]を用いた発光素子に
比べて、該混合材料の発光スペクトルと燐光性化合物の吸収スペクトルとのより大きな重
なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率がより高いことが示唆さ
れた。したがって、外部量子効率がより高い発光素子を得られることが示唆された。
るだけで、第1の有機化合物と第2の有機化合物の混合材料の発光スペクトルと、燐光性
化合物の吸収スペクトルの重なりを大きくできることがわかった。つまり、燐光性化合物
の発光色(吸収スペクトルの発光に強く寄与する吸収帯の位置)を変更する場合であって
も、第1の有機化合物を変更するだけで、該重なりを大きくする組み合わせを得ることが
でき、外部量子効率や寿命の高い発光素子を得られることが示唆された。
で用いた材料は先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
まず、ガラス基板1100上に、ITSOをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機
能する第1の電極1101を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2
mm×2mmとした。
、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を3
0分程度放冷した。
成された基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4P
a程度まで減圧した後、第1の電極1101上に、BPAFLPと酸化モリブデン(VI
)を共蒸着することで、正孔注入層1111を形成した。その膜厚は、40nmとし、B
PAFLPと酸化モリブデンの比率は、重量比で4:2(=BPAFLP:酸化モリブデ
ン)となるように調節した。
孔輸送層1112を形成した。
(dpm)]を共蒸着し、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。ここで、
2mDBTPDBq−II、1’−TNATA及び[Ir(mppr−Me)2(dpm
)]の重量比は、0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq−II:1’−TN
ATA:[Ir(mppr−Me)2(dpm)])となるように調節した。また、発光
層1113の膜厚は20nmとした。
第1の電子輸送層1114aを形成した。
、第2の電子輸送層1114bを形成した。
1115を形成した。
厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子13を作製した。
発光素子14の発光層1113は、DBTBIm−II、1’−TNATA及び[Ir(
mppr−Me)2(dpm)]を共蒸着することで形成した。ここで、DBTBIm−
II、1’−TNATA及び[Ir(mppr−Me)2(dpm)]の重量比は、0.
8:0.2:0.05(=DBTBIm−II:1’−TNATA:[Ir(mppr−
Me)2(dpm)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は20nm
とした。
るように成膜することで形成した。発光層1113及び第1の電子輸送層1114a以外
は、発光素子13と同様に作製した。
れないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお
、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
横軸は電流密度(mA/cm2)を、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。また、電圧−輝
度特性を図54に示す。図54において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m2
)を表す。また、輝度−電流効率特性を図55に示す。図55において、横軸は輝度(c
d/m2)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図
56に示す。図56において、横軸は、輝度(cd/m2)を、縦軸は外部量子効率(%
)を示す。
、電流密度(mA/cm2)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワ
ー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表16に示す。
、図57に示す。図57において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を
表す。また、表16に示す通り、860cd/m2の輝度の時の発光素子13及び発光素
子14のCIE色度座標は(x,y)=(0.53,0.46)であった。この結果から
、発光素子13及び発光素子14は、[Ir(mppr−Me)2(dpm)]に由来す
る橙色発光が得られたことがわかった。
効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
BTBIm−IIと、1’−TNATAと、[Ir(mppr−Me)2(dpm)]と
、を発光層に用いた。実施例15より、2mDBTPDBq−II又はDBTBIm−I
Iと、1’−TNATAとの混合材料の発光スペクトル(励起錯体の発光スペクトル)は
、[Ir(mppr−Me)2(dpm)]の吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与す
ると考えられる吸収帯との重なりが大きい。発光素子13及び発光素子14は、該重なり
を利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高い
と考えられる。特に、DBTBIm−IIと1’−TNATAの混合材料の発光スペクト
ルは、2mDBTPDBq−IIと1’−TNATAの混合材料の発光スペクトルに比べ
て、該吸収帯との重なりが大きい。したがって、発光素子14は、該大きな重なりを利用
してエネルギー移動をするため、発光素子13に比べてエネルギー移動効率が高く、外部
量子効率が高いと考えられる。また、実施例15の結果を合わせて参照することで、励起
錯体の発光スペクトルのピークのエネルギー値と、吸収スペクトルの最も低エネルギー側
の吸収帯のピークのエネルギー値との差は、0.3eV以内であると好ましいことがわか
る。
の有機化合物を変更する(2mDBTPDBq−IIの代わりにDBTBIm−IIを用
いる)だけで、さらに外部量子効率の高い発光素子を得られた。
ることが示された。
第2の有機化合物、及び燐光性化合物の組み合わせの一例について図58を用いて説明す
る。
た、本実施例で用いる第1の有機化合物は、2mDBTPDBq−IIである。また、本
実施例で用いる第2の有機化合物は、PCBNBB及び9−フェニル−9H−3−(9−
フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)カルバゾール(略称:PCCP)の2種類で
ある。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化
学式は省略する。
図58(A)(B)に燐光性化合物である[Ir(mppr−Me)2(dpm)]のジ
クロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に吸収スペクトルと記す)を示す
。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を
用い、ジクロロメタン溶液(0.093mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を
行った。
また、図58(A)(B)に、第1の有機化合物である2mDBTPDBq−IIの薄膜
の発光スペクトル(発光スペクトル28)、第2の有機化合物であるPCBNBBの薄膜
の発光スペクトル(発光スペクトル29)、第2の有機化合物であるPCCPの薄膜の発
光スペクトル(発光スペクトル30)、2mDBTPDBq−IIとPCBNBBの混合
材料の薄膜の発光スペクトル(発光スペクトル31)、及び2mDBTPDBq−IIと
PCCPの混合材料の薄膜の発光スペクトル(発光スペクトル32)を示す。図58(A
)において、横軸は、波長(nm)を示し、縦軸は、モル吸光係数ε(M−1・cm−1
)及び発光強度(任意単位)を示す。図58(B)において、横軸は、エネルギー(eV
)を示し、縦軸は、モル吸光係数ε(M−1・cm−1)及び発光強度(任意単位)を示
す。
0nm付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与す
る吸収帯であると考えられる。
31)、及び2mDBTPDBq−IIとPCCPの混合材料の発光スペクトル(発光ス
ペクトル32)は、それぞれ、単体の発光スペクトルよりも長波長(低エネルギー)側に
ピークを有することがわかった。このことから、2mDBTPDBq−IIとPCBNB
Bを混合することで、励起錯体が形成されることが示唆された。また、2mDBTPDB
q−IIとPCCPを混合することで、励起錯体が形成されることが示唆された。
吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことが
わかった。よって、2mDBTPDBq−IIとPCBNBBの混合材料、及び[Ir(
mppr−Me)2(dpm)]を用いた発光素子や、2mDBTPDBq−IIとPC
CPの混合材料、及び[Ir(mppr−Me)2(dpm)]を用いた発光素子は、該
混合材料の発光スペクトルと燐光性化合物の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネ
ルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高いことが示唆された。したがって、外部
量子効率が高い発光素子を得られることが示唆された。
としては、芳香族アミン系の化合物だけでなく、カルバゾール化合物も用いることができ
ることが示唆された。
で用いた材料は先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
まず、ガラス基板1100上に、ITSOをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機
能する第1の電極1101を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2
mm×2mmとした。
、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を3
0分程度放冷した。
成された基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4P
a程度まで減圧した後、第1の電極1101上に、BPAFLPと酸化モリブデン(VI
)を共蒸着することで、正孔注入層1111を形成した。その膜厚は、40nmとし、B
PAFLPと酸化モリブデンの比率は、重量比で4:2(=BPAFLP:酸化モリブデ
ン)となるように調節した。
孔輸送層1112を形成した。
pm)]を共蒸着し、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。ここで、2m
DBTPDBq−II、PCBNBB及び[Ir(mppr−Me)2(dpm)]の重
量比は、0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq−II:PCBNBB:[I
r(mppr−Me)2(dpm)])となるように調節した。また、発光層1113の
膜厚は20nmとした。
r−Me)2(dpm)]を共蒸着し、発光層1113上に第1の電子輸送層1114a
を形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、PCBNBB及び[Ir(mppr−
Me)2(dpm)]の重量比は、0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq−
II:PCBNBB:[Ir(mppr−Me)2(dpm)])となるように調節した
。また、第1の電子輸送層1114aの膜厚は40nmとした。
、第2の電子輸送層1114bを形成した。
1115を形成した。
厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子15を作製した。
発光素子16の発光層1113は、2mDBTPDBq−II、PCCP及び[Ir(m
ppr−Me)2(dpm)]を共蒸着することで形成した。ここで、2mDBTPDB
q−II、PCCP及び[Ir(mppr−Me)2(dpm)]の重量比は、0.8:
0.2:0.05(=2mDBTPDBq−II:PCCP:[Ir(mppr−Me)
2(dpm)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は20nmとした
。発光層1113以外は、発光素子15と同様に作製した。
れないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお
、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
横軸は電流密度(mA/cm2)を、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。また、電圧−輝
度特性を図60に示す。図60において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m2
)を表す。また、輝度−電流効率特性を図61に示す。図61において、横軸は輝度(c
d/m2)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図
62に示す。図62において、横軸は、輝度(cd/m2)を、縦軸は外部量子効率(%
)を示す。
)、電流密度(mA/cm2)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パ
ワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表18に示す。
、図63に示す。図63において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を
表す。また、表18に示す通り、1200cd/m2の輝度の時の発光素子15のCIE
色度座標は(x,y)=(0.54,0.45)であり、1200cd/m2の輝度の時
の発光素子16のCIE色度座標は(x,y)=(0.54,0.46)であった。この
結果から、発光素子15及び発光素子16は、[Ir(mppr−Me)2(dpm)]
に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
CBNBB又はPCCPと、[Ir(mppr−Me)2(dpm)]と、を発光層に用
いた。実施例17より、2mDBTPDBq−IIと、PCBNBB又はPCCPとの混
合材料の発光スペクトル(励起錯体の発光スペクトル)は、[Ir(mppr−Me)2
(dpm)]の吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯との重な
りが大きい。発光素子15及び発光素子16は、該重なりを利用してエネルギー移動をす
るため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。
ル化合物(PCCP)を用いても、励起錯体を形成することができ、かつ、外部量子効率
が高い発光素子を得られることがわかった。
ることが示された。
上記実施例で用いた有機金属錯体、(アセチルアセトナト)ビス(4,6−ジフェニルピ
リミジナト)イリジウム(III)(別名:ビス[2−(6−フェニル−4−ピリミジニ
ル−κN3)フェニル−κC](2,4−ペンタンジオナト−κ2O,O’)イリジウム
(III))(略称:[Ir(dppm)2(acac)])の合成例を示す。なお、[
Ir(dppm)2(acac)]の構造を以下に示す。
まず、4,6−ジクロロピリミジン5.02g、フェニルボロン酸8.29g、炭酸ナト
リウム7.19g、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(略
称:Pd(PPh3)2Cl2)0.29g、水20mL、アセトニトリル20mLを、
還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ
波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。ここで更にフェニ
ルボロン酸2.08g、炭酸ナトリウム1.79g、Pd(PPh3)2Cl20.07
0g、水5mL、アセトニトリル5mLをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45G
Hz 100W)を60分間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジク
ロロメタンにて有機層を抽出した。得られた抽出液を水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて
乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣
を、ジクロロメタンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、ピ
リミジン誘導体Hdppmを得た(黄白色粉末、収率38%)。なお、マイクロ波の照射
は、マイクロ波合成装置(CEM社製 Discover)を用いた。以下にステップ1
の合成スキーム(a−1)を示す。
ウム(III)](略称:[Ir(dppm)2Cl]2)の合成>
次に、2−エトキシエタノール15mL、水5mL、上記ステップ1で得たHdppm1
.10g、塩化イリジウム水和物(IrCl3・H2O)0.69gを、還流管を付けた
ナスフラスコに入れ、ナスフラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.4
5GHz 100W)を1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣を
エタノールで濾過し、次いで洗浄し、複核錯体[Ir(dppm)2Cl]2を得た(赤
褐色粉末、収率88%)。以下にステップ2の合成スキーム(a−2)を示す。
ウム(III)(略称:[Ir(dppm)2(acac)])の合成>
さらに、2−エトキシエタノール40mL、上記ステップ2で得た[Ir(dppm)2
Cl]21.44g、アセチルアセトン0.30g、炭酸ナトリウム1.07gを、還流
管を付けたナスフラスコに入れ、ナスフラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ
波(2.45GHz 120W)を60分間照射し、反応させた。溶媒を留去し、得られ
た残渣をジクロロメタンに溶解して濾過し、不溶物を除去した。得られた濾液を水、次い
で飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した
。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタン:酢酸エチル=50:
1(体積比)を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。その後
、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、目的物である橙色粉
末を得た(収率32%)。以下にステップ3の合成スキーム(a−3)を示す。
を下記に示す。この結果から、有機金属錯体[Ir(dppm)2(acac)]が得ら
れたことがわかった。
.48(d,2H),6.80(t,2H),6.90(t,2H),7.55−7.6
3(m,6H),7.77(d,2H),8.17(s,2H),8.24(d,4H)
,9.17(s,2H).
上記実施例で用いた有機金属錯体、(アセチルアセトナト)ビス(6−メチル−4−フェ
ニルピリミジナト)イリジウム(III)(別名:ビス[2−(6−メチル−4−ピリミ
ジニル−κN3)フェニル−κC](2,4−ペンタンジオナト−κ2O,O’)イリジ
ウム(III))(略称:[Ir(mppm)2(acac)])の合成例を具体的に示
す。なお、[Ir(mppm)2(acac)]の構造を以下に示す。
まず、4−クロロ−6−メチルピリミジン4.90g、フェニルボロン酸4.80g、炭
酸ナトリウム4.03g、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリ
ド(略称:Pd(PPh3)2Cl2)0.16g、水20mL、アセトニトリル10m
Lを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマ
イクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。ここでさら
にフェニルボロン酸2.28g、炭酸ナトリウム2.02g、Pd(PPh3)2Cl2
0.082g、水5mL、アセトニトリル10mLをフラスコに入れ、再度マイクロ波(
2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。その後この溶液に水を
加え、ジクロロメタンにて抽出した。得られた抽出液を飽和炭酸ナトリウム水溶液、水、
次いで飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過
した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタン:酢酸エチル=9
:1(体積比)を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的の
ピリミジン誘導体Hmppmを得た(橙色油状物、収率46%)。なお、マイクロ波の照
射はマイクロ波合成装置(CEM社製 Discover)を用いた。以下にステップ1
の合成スキーム(b−1)を示す。
イリジウム(III)](略称:[Ir(mppm)2Cl]2)の合成>
次に、2−エトキシエタノール15mL、水5mL、上記ステップ1で得たHmppm1
.51g、塩化イリジウム水和物(IrCl3・H2O)1.26gを、還流管を付けた
ナスフラスコに入れ、ナスフラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.4
5GHz 100W)を1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣を
エタノールで洗浄し、濾過することにより複核錯体[Ir(mppm)2Cl]2を得た
(暗緑色粉末、収率77%)。以下にステップ2の合成スキーム(b−2)を示す。
イリジウム(III)(略称:[Ir(mppm)2(acac)])の合成>
さらに、2−エトキシエタノール40mL、上記ステップ2で得た複核錯体[Ir(mp
pm)2Cl]21.84g、アセチルアセトン0.48g、炭酸ナトリウム1.73g
を、還流管を付けたナスフラスコに入れ、ナスフラスコ内をアルゴン置換した。その後、
マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射し、反応させた。溶媒を留去し
、得られた残渣をジクロロメタンに溶解して濾過し、不溶物を除去した。得られた濾液を
水、次いで飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を
濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタン:酢酸エチル
=4:1(体積比)を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。
その後、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、目的物を黄色
粉末として得た(収率22%)。以下にステップ3の合成スキーム(b−3)を示す。
を下記に示す。この結果から、有機金属錯体[Ir(mppm)2(acac)]が得ら
れたことがわかった。
.24(s,1H),6.37(d,2H),6.77(t,2H),6.85(t,2
H),7.61−7.63(m,4H),8.97(s,2H).
上記実施例で用いた有機金属錯体、(アセチルアセトナト)ビス(6−tert−ブチル
−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(別名:ビス[2−(6−tert
−ブチル−4−ピリミジニル−κN3)フェニル−κC](2,4−ペンタンジオナト−
κ2O,O’)イリジウム(III))(略称:[Ir(tBuppm)2(acac)
])の合成例を示す。なお、[Ir(tBuppm)2(acac)]の構造を以下に示
す。
)の合成>
まず、4,4−ジメチル−1−フェニルペンタン−1,3−ジオン22.5gとホルムア
ミド50gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部を窒素置換した。この反応容器
を加熱することで反応溶液を5時間還流させた。その後、この溶液を水酸化ナトリウム水
溶液に注ぎ、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた有機層を水、飽和食塩水で
洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶
媒を留去した後、得られた残渣を、ヘキサン:酢酸エチル=10:1(体積比)を展開溶
媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、ピリミジン誘導体HtBupp
mを得た(無色油状物、収率14%)。ステップ1の合成スキームを下記(c−1)に示
す。
ミジナト)イリジウム(III)](略称:[Ir(tBuppm)2Cl]2)の合成
>
次に、2−エトキシエタノール15mLと水5mL、上記ステップ1で得たHtBupp
m1.49g、塩化イリジウム水和物(IrCl3・H2O)1.04gを、還流管を付
けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.4
5GHz 100W)を1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣を
エタノールで吸引濾過、洗浄し、複核錯体[Ir(tBuppm)2Cl]2を得た(黄
緑色粉末、収率73%)。ステップ2の合成スキームを下記(c−2)に示す。
ミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)2(acac)]の合
成>
さらに、2−エトキシエタノール40mL、上記ステップ2で得た複核錯体[Ir(tB
uppm)2Cl]2 1.61g、アセチルアセトン0.36g、炭酸ナトリウム1.
27gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後
、マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射し、反応させた。溶媒を留去
し、得られた残渣をエタノールで吸引濾過し、水、エタノールで洗浄した。この固体をジ
クロロメタンに溶解させ、セライト(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:531−1
6855)、アルミナ、セライトの順で積層した濾過補助剤を通して濾過した。溶媒を留
去して得られた固体をジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、
目的物を黄色粉末として得た(収率68%)。ステップ3の合成スキームを下記(c−3
)に示す。
を下記に示す。この結果から、有機金属錯体[Ir(tBuppm)2(acac)]が
得られたことがわかった。
5.26(s,1H),6.33(d,2H),6.77(t,2H),6.85(t,
2H),7.70(d,2H),7.76(s,2H),9.02(s,2H).
上記実施例で用いた2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[
f,h]キノキサリン(略称:2mDBTPDBq−II)の合成方法について説明する
。
リン(略称:2mDBTPDBq−II)の合成≫
2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリ
ン(略称:2mDBTPDBq−II)の合成スキームを(d−1)に示す。
)、3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニルボロン酸6.1g(20mmol)
、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)460mg(0.4mmol
)、トルエン300mL、エタノール20mL、2Mの炭酸カリウム水溶液20mLを加
えた。この混合物を、減圧下で攪拌することで脱気し、三口フラスコ内を窒素置換した。
この混合物を窒素気流下、100℃で7.5時間攪拌した。室温まで冷ました後、得られ
た混合物を濾過して白色の濾物を得た。得られた濾物を水、エタノールの順で洗浄した後
、乾燥させた。得られた固体を約600mLの熱トルエンに溶かし、セライト、フロリジ
ールを通して吸引濾過し、無色透明の濾液を得た。得られた濾液を濃縮し、約700mL
のシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。クロマトグラフィーは、熱トルエン
を展開溶媒に用いて行った。ここで得られた固体にアセトンとエタノールを加えて超音波
を照射した後、生じた懸濁物を濾取して乾燥させたところ、白色粉末を収量7.85g、
収率80%で得た。
た。また、アセトン、エタノールなど他の有機溶剤には難溶であった。そのため、この溶
解性の差を利用して、上記の様に、簡便な方法で収率よく合成することができた。具体的
には、反応終了後、室温に戻して析出させた固体を濾取することで、大部分の不純物を簡
便に除くことができた。また、熱トルエンを展開溶媒とした、カラムクロマトグラフィー
により、析出しやすい目的物も簡便に精製することができた。
は、圧力5.0Pa、アルゴン流量5mL/minの条件で、白色粉末を300℃で加熱
して行った。昇華精製後、目的物の白色粉末を収量3.5g、収率88%で得た。
ベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2m
DBTPDBq−II)であることを確認した。
1H NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)=7.45−7.52(m
,2H)、7.59−7.65(m,2H)、7.71−7.91(m,7H)、8.2
0−8.25(m,2H)、8.41(d,J=7.8Hz,1H)、8.65(d,J
=7.5Hz,2H)、8.77−8.78(m,1H)、9.23(dd,J=7.2
Hz,1.5Hz,1H)、9.42(dd,J=7.8Hz,1.5Hz,1H)、9
.48(s,1H)。
103 第1の電極
108 第2の電極
701 正孔注入層
702 正孔輸送層
703 発光層
704 電子輸送層
705 電子注入層
706 電子注入バッファー層
707 電子リレー層
708 複合材料層
800 第1のEL層
801 第2のEL層
803 電荷発生層
1100 基板
1101 第1の電極
1103 第2の電極
1111 正孔注入層
1112 正孔輸送層
1113 発光層
1114a 第1の電子輸送層
1114b 第2の電子輸送層
1115 電子注入層
Claims (9)
- 一対の電極間に、発光層を有し、
前記発光層は、第1の有機化合物と、第2の有機化合物と、燐光性化合物と、を含み、
前記第1の有機化合物と前記第2の有機化合物の混合材料の発光スペクトルのピークは、前記第1の有機化合物の発光スペクトルのピークよりも長波長側に位置し、
前記混合材料の発光スペクトルのピークは、前記第2の有機化合物の発光スペクトルのピークよりも長波長側に位置し、
前記混合材料の発光スペクトルのピークは、前記燐光性化合物の吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯と重なりを有し、
前記第1の有機化合物のT 1 準位および前記第2の有機化合物のT 1 準位は、前記燐光性化合物のT 1 準位よりも高い、
発光素子。 - 一対の電極間に、発光層を有し、
前記発光層は、第1の有機化合物と、第2の有機化合物と、イリジウム錯体と、を含み、
前記第1の有機化合物と前記第2の有機化合物の混合材料の発光スペクトルのピークは、前記第1の有機化合物の発光スペクトルのピークよりも長波長側に位置し、
前記混合材料の発光スペクトルのピークは、前記第2の有機化合物の発光スペクトルのピークよりも長波長側に位置し、
前記混合材料の発光スペクトルのピークは、前記イリジウム錯体の吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯と重なりを有し、
前記第1の有機化合物のT 1 準位および前記第2の有機化合物のT 1 準位は、前記イリジウム錯体のT 1 準位よりも高い、
発光素子。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
前記混合材料の発光スペクトルのピークのエネルギー値と、前記吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯のピークのエネルギー値との差が0.2eV以内である、発光素子。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
前記混合材料の発光スペクトルのピークのエネルギー値と、前記吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯のピークのエネルギー値との差が0.1eV以内である、発光素子。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一に記載の発光素子を有する発光装置。
- 請求項7に記載の発光装置を有する照明装置。
- 請求項7に記載の発光装置を有する電子機器。
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