JP6946051B2 - 発光素子、表示装置、電子機器、及び照明装置 - Google Patents

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Description

本発明の一態様は、発光素子、または該発光素子を有する表示装置、電子機器、及び照明装置に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
近年、エレクトロルミネッセンス(Electroluminescence:EL)を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の物質を含む層(EL層)を挟んだ構成である。この素子の電極間に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光が得られる。
上述の発光素子は自発光型であるため、これを用いた表示装置は、視認性に優れ、バックライトが不要であり、消費電力が少ない等の利点を有する。さらに、該表示装置は、薄型軽量に作製でき、応答速度が高いなどの利点も有する。
発光性の物質に有機化合物を用い、一対の電極間に当該発光性の有機化合物を含むEL層を設けた発光素子(例えば、有機EL素子)の場合、一対の電極間に電圧を印加することにより、陰極から電子が、陽極から正孔(ホール)がそれぞれ発光性のEL層に注入され、電流が流れる。そして、注入された電子及び正孔が再結合することによって発光性の有機化合物が励起状態となり、励起された発光性の有機化合物から発光を得ることができる。
有機化合物が形成する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)があり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。また、発光素子におけるそれらの統計的な生成比率は、S:T=1:3である。そのため、蛍光を発する化合物(蛍光性化合物)を用いた発光素子より、燐光を発する化合物(燐光性化合物)を用いた発光素子の方が、高い発光効率を得ることが可能となる。したがって、三重項励起状態のエネルギーを発光に変換することが可能な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(例えば、特許文献1参照)。
有機化合物を励起するために必要なエネルギーは、有機化合物のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差に依存し、そのエネルギー差は概ね一重項励起状態のエネルギーに相当する。燐光性化合物を用いた発光素子においては、三重項励起エネルギーが、発光のエネルギーに変換される。そのため、有機化合物が形成する一重項励起状態と三重項励起状態とでエネルギー差が大きい場合、有機化合物を励起するために必要なエネルギーは、該エネルギー差に相当するエネルギーの分だけ、発光のエネルギーより高くなってしまう。有機化合物を励起するために必要なエネルギーと、発光のエネルギーとの差は、発光素子において駆動電圧の上昇として素子特性に影響を与える。そのため、駆動電圧を低減する手法が探索されている(特許文献2参照)。
また、燐光性化合物を用いた発光素子のうち、特に青色の発光を呈する発光素子においては、高い三重項励起エネルギー準位を有する安定な化合物の開発が困難であるため、未だ実用化に至っていない。そのため、燐光性化合物を用い、高い発光効率で信頼性の優れた発光素子の開発が求められている。
特開2010−182699号公報 特開2012−212879号公報
高い発光効率を示す燐光性化合物として、イリジウム錯体が知られている。また、高い発光エネルギーを有するイリジウム錯体として、含窒素五員複素環骨格を配位子に有するイリジウム錯体が知られている。該含窒素五員複素環骨格は、高い三重項励起エネルギーを有するが、含窒素六員複素環骨格と比較して電子受容性が低い。そのため、含窒素五員複素環骨格を配位子に有するイリジウム錯体は、LUMO準位が高く、電子キャリアが注入されにくい。そのため、含窒素五員複素環骨格を配位子に有するイリジウム錯体は、キャリアの直接再結合による励起が困難であり、効率よく発光させることが難しい。また、含窒素五員複素環骨格を配位子に有するイリジウム錯体は、HOMO準位が高くなりやすく、LUMO準位が低い他の化合物と相互作用し、励起錯体を形成する場合がある。
また、含窒素六員複素環骨格は、電子受容性が高い。そのため、含窒素六員複素環骨格を配位子に有するイリジウム錯体は、LUMO準位が低く、電子キャリアが注入されやすい。含窒素六員複素環骨格を配位子に有するイリジウム錯体は、LUMO準位が低いため、HOMO準位が高い他の化合物と相互作用し、励起錯体を形成する場合がある。
イリジウム錯体が、他の化合物と励起錯体を形成すると、イリジウム錯体が呈する発光の発光効率が低下する、または発光素子の駆動電圧が上昇する、といった問題が生じる。そのため、イリジウム錯体を用いた発光素子において、発光効率が高く、低い駆動電圧で駆動する発光素子の開発が求められている。
したがって、本発明の一態様では、発光効率が高い発光素子を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様では、消費電力が低減された発光素子を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様では、信頼性の優れた発光素子を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様では、新規な発光素子を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様では、新規な発光装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様では、新規な表示装置を提供することを課題の一とする。
なお、上記の課題の記載は、他の課題の存在を妨げない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。上記以外の課題は、明細書等の記載から自ずと明らかであり、明細書等の記載から上記以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、発光層を有する発光素子であって、発光層は、第1の有機化合物と、第2の有機化合物と、を有し、第1の有機化合物および第2の有機化合物の一方は、第1の有機化合物および第2の有機化合物の他方のLUMO準位以上のLUMO準位を有し、且つ、第1の有機化合物および第2の有機化合物の他方のHOMO準位以上のHOMO準位を有し、第1の有機化合物と、第2の有機化合物と、が第1の励起錯体を形成する組み合わせであり、第1の有機化合物は、三重項励起エネルギーを発光に変換することができる機能を有し、発光層が呈する発光は、第1の有機化合物が呈する発光、及び第1の励起錯体が呈する発光、を有し、発光層が呈する発光に対する、第1の励起錯体が呈する発光の割合が、0%より大きく60%以下である発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、発光層を有する発光素子であって、発光層は、第1の有機化合物と、第2の有機化合物と、を有し、第1の有機化合物および第2の有機化合物の一方は、第1の有機化合物および第2の有機化合物の他方のLUMO準位以上のLUMO準位を有し、且つ、第1の有機化合物および第2の有機化合物の他方のHOMO準位以上のHOMO準位を有し、第1の有機化合物と、第2の有機化合物と、が第1の励起錯体を形成する組み合わせであり、第1の有機化合物は、三重項励起エネルギーを発光に変換することができる機能を有し、第1の有機化合物が呈する発光のエネルギーをEG_emとし、第1の励起錯体が呈する発光のエネルギーをEEx_emとするとき、0eV<EG_em−EEx_em≦0.23eVの関係式を満たす発光素子である。
上記構成において、EG_emは、第1の有機化合物が呈する発光スペクトルの最も短波長側の発光ピークの波長から算出されるエネルギーであると好ましい。
また、本発明の他の一態様は、発光層を有する発光素子であって、発光層は、第1の有機化合物と、第2の有機化合物と、を有し、第1の有機化合物および第2の有機化合物の一方は、第1の有機化合物および第2の有機化合物の他方のLUMO準位以上のLUMO準位を有し、且つ、第1の有機化合物および第2の有機化合物の他方のHOMO準位以上のHOMO準位を有し、第1の有機化合物と、第2の有機化合物と、が第1の励起錯体を形成する組み合わせであり、第1の有機化合物は、三重項励起エネルギーを発光に変換することができる機能を有し、第1の有機化合物の吸収スペクトルの吸収端から算出される遷移エネルギーをEG_absとし、第1の励起錯体が呈する発光のエネルギーをEEx_emとするとき、0eV<EG_abs−EEx_em≦0.30eVの関係式を満たす発光素子である。
上記各構成において、EEx_emは、第1の励起錯体が呈する発光スペクトルの最も短波長側の発光ピークの波長から算出されるエネルギーであると好ましい。
また、本発明の他の一態様は、発光層を有する発光素子であって、発光層は、第1の有機化合物と、第2の有機化合物と、を有し、第1の有機化合物および第2の有機化合物の一方は、第1の有機化合物および第2の有機化合物の他方のLUMO準位以上のLUMO準位を有し、且つ、第1の有機化合物および第2の有機化合物の他方のHOMO準位以上のHOMO準位を有し、第1の有機化合物は、三重項励起エネルギーを発光に変換することができる機能を有し、第1の有機化合物の吸収スペクトルの吸収端から算出される遷移エネルギーをEG_absとし、第1の有機化合物および第2の有機化合物の一方のHOMO準位と第1の有機化合物および第2の有機化合物の他方のLUMO準位とのエネルギー差をΔEExとするとき、0eV<EG_abs−ΔEEx≦0.23eVの関係式を満たす発光素子である。
上記構成において、第1の有機化合物と、第2の有機化合物と、が第1の励起錯体を形成する組み合わせであると好ましい。
また、上記各構成において、第2の有機化合物の最低励起三重項エネルギー準位は、第1の有機化合物の最低励起三重項エネルギー準位以上であり、第1の有機化合物の最低励起三重項エネルギー準位は、第1の励起錯体の最低励起三重項エネルギー準位以上であると好ましい。
また、上記各構成において、発光層は、さらに、第3の有機化合物を有し、第2の有機化合物および第3の有機化合物の一方は、第2の有機化合物および第3の有機化合物の他方のLUMO準位以上のLUMO準位を有し、且つ、第2の有機化合物および第3の有機化合物の他方のHOMO準位以上のHOMO準位を有し、第2の有機化合物と、第3の有機化合物と、が第2の励起錯体を形成する組み合わせであると好ましい。
また、上記構成において、第2の有機化合物の最低励起三重項エネルギー準位および第3の有機化合物の最低励起三重項エネルギー準位は、第2の励起錯体の最低励起三重項エネルギー準位以上であり、第2の励起錯体の最低励起三重項エネルギー準位は、第1の有機化合物の最低励起三重項エネルギー準位以上であると好ましい。
また、上記各構成において、第2の有機化合物または第3の有機化合物の一方は、正孔を輸送することができる機能を有し、第2の有機化合物または第3の有機化合物の他方は、電子を輸送することができる機能を有すると好ましい。また、第2の有機化合物または第3の有機化合物の一方は、π電子過剰型複素芳香環骨格または芳香族アミン骨格の少なくとも一方を有し、第2の有機化合物または第3の有機化合物の他方は、π電子不足型複素芳香環骨格を有すると好ましい。
また、上記各構成において、発光層が呈する発光は、第1の有機化合物が呈する発光、及び第1の励起錯体が呈する発光、を有し、発光層が呈する発光は、発光強度が1%以下となる時間が37μs以下の発光成分を有すると好ましい。
また、上記各構成において、第1の有機化合物は、イリジウムを有すると好ましい。また、第1の有機化合物は、イリジウムに配位する配位子を有し、配位子は、含窒素五員複素環骨格を有すると好ましい。また、第2の有機化合物は、π電子不足型複素芳香環骨格を有すると好ましい。
また、本発明の他の一態様は、上記各構成の発光素子と、カラーフィルタまたはトランジスタの少なくとも一方と、を有する表示装置である。また、本発明の他の一態様は、当該表示装置と、筐体またはタッチセンサの少なくとも一方と、を有する電子機器である。また、本発明の他の一態様は、上記各構成の発光素子と、筐体またはタッチセンサの少なくとも一方と、を有する照明装置である。また、本発明の一態様は、発光素子を有する発光装置だけでなく、発光装置を有する電子機器も範疇に含める。従って、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、もしくは光源(照明装置含む)を指す。また、発光素子にコネクター、例えばFPC(Flexible Printed Circuit)、TCP(Tape Carrier Package)が取り付けられた表示モジュール、TCPの先にプリント配線板が設けられた表示モジュール、または発光素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装された表示モジュールも発光装置に含む場合がある。
本発明の一態様により、発光効率が高い発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様により、消費電力が低減された発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様により、信頼性の優れた発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様により、新規な発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様により、新規な発光装置を提供することができる。または、本発明の一態様により、新規な表示装置を提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
本発明の一態様の発光素子の断面模式図。 本発明の一態様の発光素子の発光層の断面模式図、及びエネルギー準位の相関を説明する図。 本発明の一態様の発光素子の発光層の断面模式図、及びエネルギー準位の相関を説明する図。 本発明の一態様の発光素子の発光層のエネルギー準位の相関を説明する図。 本発明の一態様の発光素子の断面模式図。 本発明の一態様の発光素子の断面模式図。 本発明の一態様の発光素子の断面模式図。 本発明の一態様の表示装置を説明する上面図及び断面模式図。 本発明の一態様の表示装置を説明する断面模式図。 本発明の一態様の表示装置を説明する断面模式図。 本発明の一態様の表示モジュールを説明する斜視図。 本発明の一態様の電子機器について説明する図。 本発明の一態様の表示装置を説明する斜視図。 本発明の一態様の照明装置について説明する図。 実施例に係る、発光素子の輝度−電流密度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の輝度−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、外部量子効率−励起錯体の発光割合を説明する図。 実施例に係る、励起錯体の発光割合−ゲスト材料と励起錯体のエネルギー差、及び外部量子効率−ゲスト材料と励起錯体のエネルギー差、を説明する図。 実施例に係る、励起錯体の発光割合−ゲスト材料と励起錯体のエネルギー差、及び外部量子効率−ゲスト材料と励起錯体のエネルギー差、を説明する図。 実施例に係る、励起錯体の発光割合−ゲスト材料と励起錯体のエネルギー差、及び外部量子効率−ゲスト材料と励起錯体のエネルギー差、を説明する図。 実施例に係る、ゲスト材料の吸収スペクトルを説明する図。 実施例に係る、ゲスト材料の吸収スペクトルを説明する図。 実施例に係る、ゲスト材料の吸収スペクトルを説明する図。 実施例に係る、ゲスト材料の吸収スペクトルを説明する図。 実施例に係る、ゲスト材料の吸収スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の過渡発光特性を説明する図。 実施例に係る、薄膜の過渡発光特性を説明する図。 実施例に係る、薄膜の過渡発光特性を説明する図。 実施例に係る、薄膜の過渡発光特性を説明する図。 実施例に係る、薄膜の過渡発光特性を説明する図。 実施例に係る、薄膜の過渡発光特性を説明する図。 実施例に係る、薄膜の過渡発光特性を説明する図。 実施例に係る、励起錯体の発光割合−発光寿命、及び外部量子効率−発光寿命、を説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の輝度−電流密度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の輝度−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、外部量子効率−励起錯体の発光割合を説明する図。 実施例に係る、外部量子効率−ゲスト材料と励起錯体のエネルギー差、を説明する図。 実施例に係る、ゲスト材料の吸収スペクトルを説明する図。 実施例に係る、外部量子効率−ゲスト材料と励起錯体のエネルギー差、を説明する図。 実施例に係る、外部量子効率−ゲスト材料と励起錯体のエネルギー差、を説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の過渡発光特性を説明する図。 実施例に係る、薄膜の過渡発光特性を説明する図。 実施例に係る、薄膜の過渡発光特性を説明する図。 実施例に係る、薄膜の過渡発光特性を説明する図。 実施例に係る、薄膜の過渡発光特性を説明する図。 実施例に係る、薄膜の過渡発光特性を説明する図。 実施例に係る、薄膜の過渡発光特性を説明する図。 実施例に係る、励起錯体の発光割合−発光寿命、及び外部量子効率−発光寿命、を説明する図。 実施例に係る、発光素子の輝度−電流密度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の輝度−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、外部量子効率−励起錯体の発光割合を説明する図。 実施例に係る、ゲスト材料の吸収スペクトルを説明する図。 実施例に係る、励起錯体の発光割合−ゲスト材料と励起錯体のエネルギー差、及び外部量子効率−ゲスト材料と励起錯体のエネルギー差、を説明する図。 実施例に係る、励起錯体の発光割合−ゲスト材料と励起錯体のエネルギー差、及び外部量子効率−ゲスト材料と励起錯体のエネルギー差、を説明する図。
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、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が可能である。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ない。
なお、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
また、本明細書等において、第1、第2等として付される序数詞は便宜上用いており、工程順又は積層順を示さない場合がある。そのため、例えば、「第1の」を「第2の」又は「第3の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明細書等に記載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は一致しない場合がある。
また、本明細書等において、図面を用いて発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる場合がある。
また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
また、本明細書等において、一重項励起状態(S)は、励起エネルギーを有する一重項状態のことである。また、S1準位は一重項励起エネルギー準位の最も低い準位であり、最も低い一重項励起状態(S1状態)の励起エネルギー準位のことである。また、三重項励起状態(T)は、励起エネルギーを有する三重項状態のことである。また、T1準位は、三重項励起エネルギー準位の最も低い準位であり、最も低い三重項励起状態(T1状態)の励起エネルギー準位のことである。なお、本明細書等において、単に一重項励起状態および一重項励起エネルギー準位と表記した場合であっても、S1状態およびS1準位を表す場合がある。また、三重項励起状態および三重項励起エネルギー準位と表記した場合であっても、T1状態およびT1準位を表す場合がある。
また、本明細書等において蛍光性化合物とは、一重項励起状態から基底状態へ緩和する際に可視光領域に発光を与える化合物である。燐光性化合物とは、三重項励起状態から基底状態へ緩和する際に、室温において可視光領域に発光を与える化合物である。換言すると燐光性化合物とは、三重項励起エネルギーを可視光へ変換可能な化合物の一つである。
また、燐光発光エネルギーまたは三重項励起エネルギーは、燐光発光の最も短波長側の発光ピーク(極大値、またはショルダーを含む)の波長または立ち上がりの波長から導出することができる。なお、常温で燐光発光を示さない化合物における燐光発光は、低温(例えば、10K)環境下において、時間分解フォトルミネッセンス法を行うことで観測することができる。また、熱活性化遅延蛍光の発光エネルギーは、熱活性化遅延蛍光の最も短波長側の発光ピーク(極大値、またはショルダーを含む)の波長または立ち上がりの波長から導出することができる。
なお、本明細書等において、室温とは、0℃以上40℃以下の範囲の温度をいう。
また、本明細書等において、青色の波長領域は、400nm以上490nm未満であり、青色の発光は、該波長領域に少なくとも一つの発光スペクトルピークを有する。また、緑色の波長領域は、490nm以上580nm未満であり、緑色の発光は、該波長領域に少なくとも一つの発光スペクトルピークを有する。また、赤色の波長領域は、580nm以上680nm以下であり、赤色の発光は、該波長領域に少なくとも一つの発光スペクトルピークを有する。
(実施の形態1)
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1乃至図4を用いて以下説明する。
<発光素子の構成例1>
まず、本発明の一態様の発光素子の構成について、図1を用いて、以下説明する。
図1は、本発明の一態様の発光素子150の断面模式図である。
発光素子150は、一対の電極(電極101及び電極102)を有し、該一対の電極間に設けられたEL層100を有する。EL層100は、少なくとも発光層130を有する。
また、図1に示すEL層100は、発光層130の他に、正孔注入層111、正孔輸送層112、電子輸送層118、及び電子注入層119等の機能層を有する。
なお、本実施の形態においては、一対の電極のうち、電極101を陽極として、電極102を陰極として説明するが、発光素子150の構成としては、その限りではない。つまり、電極101を陰極とし、電極102を陽極とし、当該電極間の各層の積層を、逆の順番にしてもよい。すなわち、陽極側から、正孔注入層111と、正孔輸送層112と、発光層130と、電子輸送層118と、電子注入層119と、が積層する順番とすればよい。
なお、EL層100の構成は、図1に示す構成に限定されず、正孔注入層111、正孔輸送層112、電子輸送層118、及び電子注入層119の中から選ばれた少なくとも一つを有する構成とすればよい。あるいは、EL層100は、正孔または電子の注入障壁を低減する、正孔または電子の輸送性を向上する、正孔または電子の輸送性を阻害する、または電極による消光現象を抑制する、ことができる等の機能を有する機能層を有する構成としてもよい。なお、機能層はそれぞれ単層であっても、複数の層が積層された構成であってもよい。
<発光素子の発光機構1>
次に、発光層130の発光機構について、以下説明を行う。
図2(A)は、図1に示す発光層130の一例を示す断面模式図である。図2(A)に示す発光層130は、ゲスト材料131と、ホスト材料132と、を有する。
本発明の一態様の発光素子150においては、一対の電極(電極101及び電極102)間に電圧を印加することにより、陰極から電子が、陽極から正孔(ホール)が、それぞれEL層100に注入され、電流が流れる。そして、注入された電子及び正孔が再結合することによって、励起子が形成される。キャリア(電子および正孔)の再結合によって生じる励起子のうち、一重項励起子と三重項励起子の比(以下、励起子生成確率)は、統計的確率により、1:3となる。すなわち、一重項励起子が生成する割合は25%であり、三重項励起子が生成する割合は75%であるため、三重項励起子を発光に寄与させることが、発光素子の発光効率を向上させるためには重要である。
したがって、発光層130に用いるゲスト材料131としては、三重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有する材料であると好ましい。発光性の化合物のうち、燐光を発することができる化合物(以下、燐光性化合物ともいう)は、三重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有する。したがって、発光素子150のゲスト材料131として燐光性化合物を用いると好ましい。以下の説明においては、ゲスト材料131として、燐光性化合物を用いる構成について説明する。なお、ゲスト材料131を燐光性化合物として読み替えてもよい。
燐光性化合物が、効率よく三重項励起エネルギーを発光に変換するためには、重金属を有すると好ましい。燐光性化合物が重金属を有する場合、スピン軌道相互作用(電子のスピン角運動量と軌道角運動量との相互作用)により、一重項状態と三重項状態との項間交差が促進されるため、燐光性化合物において一重項基底状態と三重項励起状態との間の遷移が許容となる。すなわち、燐光性化合物の一重項基底状態と三重項励起状態との間の遷移確率が高まるため、当該遷移に係わる発光の効率および吸収の確率を高めることができる。そのためには、燐光性化合物がスピン軌道相互作用の大きい金属元素を有すると好ましく、具体的には遷移金属元素が好ましく、特に白金族元素(ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、または白金(Pt))を有することが好ましく、中でもイリジウムを有することで、一重項基底状態と三重項励起状態との間の直接遷移に係わる遷移確率を高めることができ好ましい。
有機化合物を励起するために必要な励起エネルギーは、有機化合物のLUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital、最低空軌道ともいう)準位とHOMO(Highest Occupied Molecular Orbital、最高被占軌道ともいう)準位とのエネルギー差に依存し、該エネルギー差は概ね一重項励起状態のエネルギーに相当する。また、フント則により、三重項励起状態は、一重項励起状態よりエネルギーが安定となる。そのため、ゲスト材料131は、LUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(ΔE)よりエネルギーが小さい発光を呈することができる。ゲスト材料131のΔEは、ゲスト材料131が呈する発光エネルギー(EG_em)、および吸収スペクトルから算出される遷移エネルギー(EG_abs)よりも大きいため、ゲスト材料131を直接励起する場合には、ΔEに相当する大きな励起エネルギーが必要となり、発光素子150の駆動電圧が上昇する。
そこで、本発明の一態様では、ΔEよりも小さい励起エネルギーによりゲスト材料131を励起することで、低い駆動電圧で駆動し、且つ高効率な発光を呈する発光素子を提供する。本発明の一態様の発光素子150においては、ゲスト材料131およびホスト材料132は、励起錯体(エキサイプレックス、エキシプレックスまたはExciplexともいう)を形成する組み合わせであると好ましい。
ゲスト材料131とホスト材料132との組み合わせは、励起錯体を形成することが可能な組み合わせであればよいが、一方が正孔を輸送する機能(正孔輸送性)を有する化合物であり、他方が電子を輸送する機能(電子輸送性)を有する化合物であることが、より好ましい。この場合、ドナー−アクセプター型の励起錯体を形成しやすくなり、効率よく励起錯体を形成することができる。また、ゲスト材料131とホスト材料132との組み合わせが、正孔輸送性を有する化合物と電子輸送性を有する化合物との組み合わせである場合、その混合比によってキャリアバランスを容易に制御することが可能となる。具体的には、正孔輸送性を有する化合物:電子輸送性を有する化合物=1:19から19:1(重量比)の範囲が好ましい。また、該構成を有することで、容易にキャリアバランスを制御することができることから、キャリア再結合領域の制御も簡便に行うことができる。
≪エネルギー準位の相関≫
効率よく励起錯体を形成する材料の組み合わせとしては、ゲスト材料131及びホスト材料132のうち一方のHOMO準位が他方のHOMO準位以上であり、一方のLUMO準位が他方のLUMO準位以上であると好ましい。
なお、化合物のLUMO準位およびHOMO準位は、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって測定される化合物の電気化学特性(還元電位および酸化電位)から導出することができる。
例えば、ゲスト材料131が正孔輸送性を有し、ホスト材料132が電子輸送性を有する場合、図2(B)に示すエネルギーバンド図のように、ゲスト材料131のHOMO準位がホスト材料132のHOMO準位以上であると好ましく、ゲスト材料131のLUMO準位がホスト材料132のLUMO準位以上であると好ましい。そうすることで、一対の電極(電極101および電極102)から注入されたキャリアである正孔及び電子が、ゲスト材料131およびホスト材料132に、それぞれ注入されやすくなり好適である。
なお、図2(B)において、Guest(131)はゲスト材料131を表し、Host(132)はホスト材料132を表し、Exciplex(136)はゲスト材料131とホスト材料132とで形成する励起錯体136を表し、ΔEはゲスト材料131のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差を表し、ΔEH1はホスト材料132のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差を表し、ΔEExはホスト材料132のLUMO準位とゲスト材料131のHOMO準位とのエネルギー差を表す、表記及び符号である。
また、このとき、ゲスト材料131とホスト材料132とが形成する励起錯体136は、ゲスト材料131にHOMOの分子軌道を有し、ホスト材料132にLUMOの分子軌道を有する励起錯体となる。また、励起錯体136の励起エネルギーは、ホスト材料132のLUMO準位とゲスト材料131のHOMO準位とのエネルギー差(ΔEEx)に概ね相当し、ゲスト材料131のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(ΔE)及びホスト材料132のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(ΔEH1)より小さくなる。したがって、ゲスト材料131とホスト材料132とで励起錯体136を形成することで、より低い励起エネルギーで励起状態を形成することが可能となる。また、より低い励起エネルギーを有するため、励起錯体136は、安定な励起状態を形成することができる。
また、発光層130におけるゲスト材料131と、ホスト材料132とのエネルギー準位の相関を図2(C)に示す。なお、図2(C)における表記及び符号は、以下の通りである。
・Guest(131):ゲスト材料131(燐光性化合物)
・Host(132):ホスト材料132
・S:ゲスト材料131のS1準位
・T:ゲスト材料131のT1準位
・SH1:ホスト材料132のS1準位
・TH1:ホスト材料132のT1準位
・S:励起錯体136のS1準位
・T:励起錯体136のT1準位
本発明の一態様の発光素子においては、発光層130が有するゲスト材料131とホスト材料132とで励起錯体136を形成する。励起錯体136のS1準位(S)と励起錯体136のT1準位(T)とは、互いに隣接したエネルギー準位となる(図2(C) ルートE参照)。具体的には、励起錯体136のS1準位(S)とT1準位(T)とのエネルギー差は、好ましくは0eVより大きく0.2eV以下、より好ましくは0eVより大きく0.1eV以下である。
励起錯体は、2種類の物質からなる励起状態であり、光励起の場合、励起状態となった一方の物質が基底状態である他方の物質と相互作用することによって形成される。そして、光を発することによって基底状態になると、励起錯体を形成していた2種類の物質は、また元の別々の物質として振る舞う。電気励起の場合は、一方が励起状態になると、速やかに他方と相互作用することで励起錯体を形成する。あるいは、一方が正孔を、他方が電子を受け取り、互いに相互作用することで速やかに励起錯体を形成することができる。励起錯体136の励起エネルギー準位(SおよびT)は、励起錯体136を形成する各物質(ゲスト材料131およびホスト材料132)のS1準位(SおよびSH1)より低くなるため、より低い励起エネルギーで励起状態を形成することが可能となる。これによって、発光素子150の駆動電圧を低減することができる。
そして、励起錯体136の一重項励起エネルギーと三重項励起エネルギーの双方を、励起錯体136のS1準位(S)及びT1準位(T)からゲスト材料131(燐光性化合物)のT1準位(T)へ移動させることで、ゲスト材料131から発光が得られる(図2(C)ルートE参照)。
なお、励起錯体136の失活を抑制するためには、励起錯体136のT1準位(T)が、ホスト材料132のT1準位(TH1)よりも低いことが好ましい。なお、本発明の一態様においては、励起錯体136の三重項励起エネルギーは一重項励起エネルギーへ逆項間交差する必要はなく、一重項励起エネルギー準位(S)からの発光量子収率が高い必要もないため、材料を幅広く選択することが可能となる。
ここで、ゲスト材料131とホスト材料132とで形成する励起錯体136のS1準位(S)及びT1準位(T)が、ゲスト材料131のT1準位(T)より低い場合であっても、励起錯体136のS1準位(S)及びT1準位(T)と、ゲスト材料131のT1準位(T)とが近接している場合であれば、熱活性化によって、ゲスト材料131とホスト材料132とで形成する励起錯体136からゲスト材料131への励起エネルギーの移動が可能となり、ゲスト材料131から効率よく発光を得ることができることを本発明者らは見出した。また、このような励起錯体136の形成が、発光素子を長寿命化させ、信頼性を高めることもわかった。
ゲスト材料131は燐光性化合物であるため、ゲスト材料131の発光はゲスト材料131の三重項励起状態から基底状態への遷移に基づく発光であり、ゲスト材料131の吸収スペクトルの吸収端はゲスト材料131の基底状態から三重項励起状態への遷移に基づく吸収端である。また、励起錯体136の発光は、励起錯体の一重項励起状態から一重項基底状態への遷移に基づく発光であり、励起錯体の一重項励起エネルギー準位と三重項励起エネルギー準位は隣接している。
したがって、ゲスト材料131が呈する発光のエネルギー(EG_em)と励起錯体136の発光のエネルギー(EEx_em)とが近接している、またはゲスト材料131の吸収スペクトルの吸収端から算出される遷移エネルギー(EG_abs)と励起錯体136の発光のエネルギー(EEx_em)が近接している、と好ましい。一方で、励起錯体を生成するには、EEx_emがEG_emおよびEG_absよりも小さくなることが好ましい。これらのことから、具体的には、好ましくはEG_em−EEx_emが0eVより大きく0.23eV以下(0eV<EG_em−EEx_em≦0.23eV)、より好ましくは0eVより大きく0.18eV以下(0eV<EG_em−EEx_em≦0.18eV)である。また、好ましくはEG_abs−EEx_emが0eVより大きく0.30eV以下(0eV<EG_abs−EEx_em≦0.30eV)、より好ましくは0eVより大きく0.25eV以下(0eV<EG_abs−EEx_em≦0.25eV)である。
なお、ゲスト材料131とホスト材料132とで形成する励起錯体136の励起エネルギーは、ホスト材料132のLUMO準位とゲスト材料131のHOMO準位とのエネルギー差(ΔEEx)に概ね相当する。したがって、上記構成においては、ゲスト材料131の吸収スペクトルの吸収端から算出される遷移エネルギー(EG_abs)と、ホスト材料132のLUMO準位とゲスト材料131のHOMO準位とのエネルギー差(ΔEEx)とが近接していると好ましい。一方で、励起錯体を生成するには、ΔEExがEG_absよりも小さくなることが好ましい。これらのことから、具体的には、好ましくはEG_abs−ΔEExが0eVより大きく0.23eV以下(0eV<EG_abs−ΔEEx≦0.23eV)、より好ましくは0eVより大きく0.18eV以下(0eV<EG_abs−ΔEEx≦0.18eV)である。
上記のようなエネルギー関係とすることで、ゲスト材料131とホスト材料132とで形成する励起錯体136からゲスト材料131へ励起エネルギーの移動が可能となり、ゲスト材料131から効率よく発光を得ることができる。
また、本発明の一態様においては、ΔEEx(ΔEよりも小さい)に相当する励起エネルギーにより励起錯体136を励起し、励起錯体136からのエネルギー移動によってゲスト材料131の励起状態を生成するため、低い駆動電圧で、ゲスト材料131からの発光を得ることができる。また、ΔEが、ゲスト材料131が呈する発光のエネルギー(EG_em)、あるいは吸収スペクトルの吸収端から算出される遷移エネルギー(EG_abs)よりもかなり大きい場合(例えばゲスト材料が青色発光材料の場合)において、本発明の一態様は特に有益である。具体的には、ゲスト材料131のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(ΔE)は、ゲスト材料131の吸収スペクトルにおける吸収端から算出される遷移エネルギー(EG_abs)より、0.3eV以上大きいと好ましく、0.4eV以上大きいとより好ましい。また、ゲスト材料131が呈する発光のエネルギー(EG_em)は、EG_absと同等か、それよりも小さいため、ゲスト材料131のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(ΔE)が、ゲスト材料131が呈する発光のエネルギー(EG_em)より、0.3eV以上大きいと好ましく、0.4eV以上大きいとより好ましい。なお、発光のエネルギー(EG_emおよびEEx_em)は、発光スペクトルの最も短波長側の発光ピーク(極大値、またはショルダーを含む)の波長または立ち上がりの波長から導出することができる。
なお、ゲスト材料131の発光波長が短波長になり、発光のエネルギー(EG_em)が大きくなるほど、ゲスト材料131のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(ΔE)は大きくなるため、それに伴い、ゲスト材料131を励起するためには大きなエネルギーが必要となる。しかしながら、本発明の一態様においては、ゲスト材料131の吸収スペクトルにおける吸収端から算出される遷移エネルギー(EG_abs)が、ΔEExより大きく、且つΔEEx+0.23eV以下(ΔEEx<EG_abs≦ΔEEx+0.23eV)であれば、ΔEよりもエネルギーが小さいΔEEx程度のエネルギーでゲスト材料131を励起することができるため、発光素子の消費電力を低減することができる。したがって、ゲスト材料131の吸収スペクトルにおける吸収端から算出される遷移エネルギー(EG_abs)と、ゲスト材料131のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(ΔE)と、のエネルギー差がより大きい方が(すなわち、特に青色の発光を呈するゲスト材料である場合が)、本発明の一態様の発光機構の効果が顕著となる。
ただし、ゲスト材料131の吸収スペクトルにおける吸収端から算出される遷移エネルギー(EG_abs)が小さくなると、ゲスト材料131が呈する発光のエネルギー(EG_em)も小さくなってしまうため、青色の発光のような高いエネルギーを有する発光を得ることが難しくなってしまう。すなわち、EG_absとΔEの差が大きくなりすぎると、青色の発光のような高いエネルギーを有する発光が得られ難くなる。
これらのことから、ゲスト材料131のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(ΔE)は、ゲスト材料131の吸収スペクトルにおける吸収端から算出される遷移エネルギー(EG_abs)より、0.3eV以上0.8eV以下の範囲で大きいと好ましく、0.4eV以上0.8eV以下の範囲で大きいとより好ましく、0.5eV以上0.8eV以下の範囲で大きいと、さらに好ましい。また、ゲスト材料131が呈する発光のエネルギー(EG_em)は、EG_absと同等か、それよりも小さいため、ゲスト材料131のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(ΔE)は、ゲスト材料131が呈する発光のエネルギー(EG_em)より、0.3eV以上0.8eV以下の範囲で大きいと好ましく、0.4eV以上0.8eV以下の範囲で大きいとより好ましく、0.5eV以上0.8eV以下の範囲で大きいと、さらに好ましい。
ゲスト材料131が高い発光エネルギーを有する(短波長である)発光を呈するためには、ゲスト材料131のT1準位は高いことが好ましい。そのためには、ゲスト材料131が有する重金属原子に配位する配位子としても、T1準位が高いことが好ましく、電子受容性が低くLUMO準位が高いことが好ましい。
上記のような構造を有するゲスト材料は、HOMO準位が高く正孔を受け取り易い分子構造となり易い。ゲスト材料131が正孔を受け取り易い分子構造を有する場合、ゲスト材料131のHOMO準位が、ホスト材料132のHOMO準位より高くなりやすい組み合わせとなる。
ゲスト材料131が正孔輸送性を有し、ホスト材料132が電子輸送性を有する場合、適度な正孔トラップは、発光層中のキャリアバランスを容易に制御することが可能となり、発光素子の長寿命化の効果をもたらし好ましいが、ゲスト材料131のHOMO準位が高すぎると、上述したΔEExが小さくなってしまい、ゲスト材料131とホスト材料132とで形成する励起錯体からゲスト材料131への励起エネルギーの移動が困難となってしまう。そのため、ゲスト材料131のHOMO準位と、ホスト材料132のHOMO準位との差は、好ましくは0.05eV以上0.4eV以下である。また、ゲスト材料131のLUMO準位とホスト材料132のLUMO準位との差は、好ましくは0.05eV以上であり、より好ましくは0.1eV以上であり、さらに好ましくは0.2eV以上である。このようなエネルギー準位の相関とすることで、電子キャリアがホスト材料132に注入されやすくなるため好適である。
また、ゲスト材料131が電子輸送性を有し、ホスト材料132が正孔輸送性を有する構成であってもよい。その場合、図4(A)に示すエネルギーバンド図のように、ホスト材料132のHOMO準位がゲスト材料131のHOMO準位以上であると好ましく、ホスト材料132のLUMO準位がゲスト材料131のLUMO準位以上であると好ましい。
また、この場合、適度な電子トラップは、発光層中のキャリアバランスを容易に制御することが可能となり、発光素子の長寿命化の効果をもたらし好ましいが、ゲスト材料131のLUMO準位が低すぎると、上述したΔEExが小さくなってしまい、励起錯体136からゲスト材料131への励起エネルギーの移動が困難となってしまう。そのため、ゲスト材料131のLUMO準位と、ホスト材料132のLUMO準位との差は、好ましくは0.05eV以上0.4eV以下である。また、ゲスト材料131のHOMO準位と、ホスト材料132のHOMO準位との差は、好ましくは0.05eV以上であり、より好ましくは0.1eV以上であり、さらに好ましくは0.2eV以上である。このようなエネルギー準位の相関とすることで、正孔がホスト材料132に注入されやすくなるため好適である。
なお、励起錯体136のS1準位(S)及びT1準位(T)が、ゲスト材料131のT1準位(T)より低いとき、励起錯体136が有する励起エネルギーの一部がゲスト材料131に移動せずに、励起錯体136が発光する場合がある。ただし、励起錯体136の発光が支配的となると、ゲスト材料131の励起状態が生成されにくくなるため、発光素子の発光効率が低下してしまう。したがって、発光素子150の効率を高めるためには、発光素子150が呈する発光のうち、励起錯体136が呈する発光が、ゲスト材料131が呈する発光より少ないことが好ましい。具体的には、発光素子150が呈する発光における励起錯体136が呈する発光の割合は、好ましくは0%より大きく60%以下、より好ましくは0%より大きく40%以下である。
なお、励起錯体を形成する一方の化合物に重原子を有する化合物を用いると、スピン軌道相互作用(電子のスピン角運動量と軌道角運動量との相互作用)により、一重項状態と三重項状態との間の項間交差が促進される。すなわち、励起錯体において三重項励起状態から一重項励起状態への逆項間交差が促進されるため、励起錯体において一重項励起状態の生成確率を高めることができる。あるいは、三重項励起状態から一重項基底状態への遷移確率を向上させることができる。そのためには、励起錯体を形成する一方の化合物がスピン軌道相互作用の大きい金属元素を有すると好ましく、具体的には遷移金属元素が好ましく、特に白金族元素(ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、または白金(Pt))を有することが好ましく、中でもイリジウムを有することで、励起錯体の一重項状態と三重項状態との間の項間交差または遷移を促進させることができる。
ゲスト材料131に燐光性化合物を用いる場合、ゲスト材料131のT1準位(T)は発光層130が有する他の材料のT1準位(例えば、ホスト材料132のT1準位(TH1))より低いことが好ましい。これにより、ゲスト材料131(燐光性化合物)の三重項励起エネルギーの失活が生じにくくなり、効率よくゲスト材料131から発光を得ることができる。
なお、励起錯体は励起状態でしか存在せず、励起錯体136の励起エネルギー準位(S及びT)は、励起錯体136が形成している状態でしか存在しないエネルギー準位であるため、励起錯体136を形成する各物質(ゲスト材料131またはホスト材料132)の基底状態から励起錯体136の励起状態への直接遷移は生じない。そのため、ゲスト材料131単体の励起エネルギー準位(S及びT)またはホスト材料132単体の励起エネルギー準位(SH1びTH1)から、励起錯体136の励起エネルギー準位(S及びT)への励起エネルギーの移動は生じない。そのため、励起錯体136のS1準位(S)及びT1準位(T)が、ゲスト材料131のT1準位(T)より低い場合であっても、ゲスト材料131から効率よく発光を取り出すことが可能となる。
≪エネルギー移動機構≫
ここで、分子間のエネルギー移動過程の支配因子について説明する。分子間のエネルギー移動の機構としては、フェルスター機構(双極子−双極子相互作用)と、デクスター機構(電子交換相互作用)の2つの機構が提唱されている。ここでは、励起状態である第1の材料から基底状態である第2の材料への励起エネルギーの供与に関し、第1の材料と第2の材料との分子間のエネルギー移動過程について説明するが、どちらか一方が励起錯体の場合も同様である。
≪フェルスター機構≫
フェルスター機構では、エネルギー移動に、分子間の直接的接触を必要とせず、第1の材料及び第2の材料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第1の材料が第2の材料にエネルギーを受け渡し、励起状態の第1の材料が基底状態になり、基底状態の第2の材料が励起状態になる。なお、フェルスター機構の速度定数kh*→gを数式(1)に示す。
Figure 0006946051
数式(1)において、νは、振動数を表し、f’(ν)は、第1の材料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(ν)は、第2の材料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、第1の材料と第2の材料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、Kは、第1の材料と第2の材料の遷移双極子モーメントの配向を表す係数(0から4)である。なお、ランダム配向の場合はK=2/3である。
≪デクスター機構≫
デクスター機構では、第1の材料と第2の材料が軌道の重なりを生じる接触有効距離に近づき、励起状態の第1の材料の電子と、基底状態の第2の材料との電子の交換を通じてエネルギー移動が起こる。なお、デクスター機構の速度定数kh*→gを数式(2)に示す。
Figure 0006946051
数式(2)において、hは、プランク定数であり、Kは、エネルギーの次元を持つ定数であり、νは、振動数を表し、f’(ν)は、第1の材料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’(ν)は、第2の材料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、第1の材料と第2の材料の分子間距離を表す。
ここで、第1の材料から第2の材料へのエネルギー移動効率φETは、数式(3)で表される。kは、第1の材料の発光過程(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、kは、第2の材料の非発光過程(熱失活や項間交差)の速度定数を表し、τは、実測される第1の材料の励起状態の寿命を表す。
Figure 0006946051
数式(3)より、エネルギー移動効率φETを高くするためには、エネルギー移動の速度定数kh*→gを大きくし、他の競合する速度定数k+k(=1/τ)が相対的に小さくなれば良いことがわかる。
≪燐光性化合物または励起錯体への励起エネルギー移動≫
まず、フェルスター機構によるエネルギー移動を考える。数式(3)に数式(1)を代入することでτを消去することができる。したがって、フェルスター機構の場合、エネルギー移動効率φETは、第1の材料の励起状態の寿命τに依存しない。また、エネルギー移動効率φETは、発光量子収率φ(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)が高い方が良いと言える。
また、第1の材料の発光スペクトル(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)と第2の材料の吸収スペクトル(一重項基底状態から一重項励起状態への遷移に相当する吸収)との重なりが大きいことが好ましい。さらに、第2の材料のモル吸光係数も高い方が好ましい。このことは、第1の材料の発光スペクトルと、第2の材料の吸収スペクトルの最も長波長側に現れる吸収帯とが重なることを意味する。なお、第2の材料として燐光性化合物を用いる場合、一重項基底状態から一重項励起状態への遷移に加えて、一重項基底状態から三重項励起状態への遷移も許容となる。一方、第2の材料として励起錯体を用いる場合、一重項基底状態から一重項励起状態の直接遷移、及び一重項基底状態から三重項励起状態への直接遷移が禁制であることから、第2の材料(励起錯体)におけるモル吸光係数は無視できる量である。このことから、フェルスター機構による第1の材料から第2の材料(励起錯体)への励起エネルギー移動過程は無視できる。
次に、デクスター機構によるエネルギー移動を考える。数式(2)によれば、速度定数kh*→gを大きくするには第1の材料の発光スペクトル(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)と第2の材料の吸収スペクトル(一重項基底状態から一重項励起状態への遷移に相当する吸収)との重なりが大きい方が良いことがわかる。したがって、エネルギー移動効率の最適化は、第1の材料の発光スペクトルと、第2の材料の吸収スペクトルの最も長波長側に現れる吸収帯とが重なることによって実現される。この場合においても、第2の材料として燐光性化合物を用いる場合、一重項基底状態から一重項励起状態への遷移に加えて、一重項基底状態から三重項励起状態への遷移も許容となる。一方、第2の材料として励起錯体を用いる場合、一重項基底状態から一重項励起状態への直接遷移、及び一重項基底状態から三重項励起状態への直接遷移が禁制であることから、第2の材料(励起錯体)の吸収スペクトルは無視できる程度である。このことから、デクスター機構による第1の材料から第2の材料(励起錯体)への励起エネルギー移動過程は無視できる。
したがって、第2の材料として燐光性化合物を用いる場合、第1の材料から第2の材料(燐光性化合物)へのエネルギー移動については、フェルスター機構、及びデクスター機構の双方の機構によるエネルギー移動が生じる。一方、第2の材料として励起錯体を用いる場合、第1の材料から第2の材料(励起錯体)へのエネルギー移動過程については、フェルスター機構、及びデクスター機構の双方の機構によるエネルギー移動が生じない。すなわち、本発明の一態様の発光素子において、ゲスト材料131とホスト材料132とで形成する励起錯体136からゲスト材料131へのエネルギー移動は生じる一方、ゲスト材料131から励起錯体136へのエネルギー移動は生じないことになる。
なお、ゲスト材料131においてキャリアの直接再結合過程が支配的になると、ゲスト材料131とホスト材料132とで励起錯体136を形成する過程が生じにくくなり、発光素子150の駆動電圧が上昇してしまう。そのため、励起錯体136の生成過程を経たエネルギー移動過程(図2(C) ルートE及びE)を経てゲスト材料131が発光する過程が生じることが好ましい。そのためには、ホスト材料132とゲスト材料131との重量比は、ゲスト材料131の重量比が低いことが好ましく、具体的にはホスト材料132に対するゲスト材料131の重量比が、好ましくは0.01以上0.5以下であり、より好ましくは0.05以上0.3以下である。
また、発光層130における励起エネルギーの失活を抑制するためには、発光層130が呈する発光の発光寿命は短いことが好ましい。具体的には、発光層130が呈する発光の強度が1%以下に減衰する時間が、好ましくは10ns以上37μs以下、より好ましくは10ns以上30μs以下である。
<発光素子の発光機構2>
次に、図2(A)に示す発光層と異なる構成例について、図3(A)を用いて、以下説明を行う。
図3(A)は、図1に示す発光層130の一例を示す断面模式図である。図3(A)に示す発光層130は、ゲスト材料131と、ホスト材料132と、ホスト材料133と、を有する。
発光層130中では、ホスト材料132またはホスト材料133が重量比で最も多く存在し、ゲスト材料131は、ホスト材料132およびホスト材料133中に分散される。ここで、ゲスト材料131は、燐光性化合物であると好ましい。また、ゲスト材料131およびホスト材料132は、励起錯体136を形成する組み合わせであると好ましい。
また、効率よく励起錯体136を形成するゲスト材料131とホスト材料132の組み合わせとしては、ゲスト材料131及びホスト材料132のうち一方のHOMO準位が発光層130中の材料のうち最も高いHOMO準位を有し、他方のLUMO準位が発光層130中の材料うち最も低いLUMO準位を有すると好ましい。すなわち、ゲスト材料131及びホスト材料132のうち一方のHOMO準位が他方のHOMO準位およびホスト材料133のHOMO準位以上であり、他方のLUMO準位が一方のLUMO準位およびホスト材料133のLUMO準位以下であると好ましい。
例えば、ゲスト材料131が正孔輸送性を有し、ホスト材料132が電子輸送性を有する場合、図3(B)に示すエネルギーバンド図のように、ゲスト材料131のHOMO準位がホスト材料132のHOMO準位およびホスト材料133のHOMO準位以上であると好ましく、ホスト材料132のLUMO準位がゲスト材料131のLUMO準位およびホスト材料133のLUMO準位以下であると好ましい。このとき、ホスト材料133のLUMO準位は、ゲスト材料131のLUMO準位より高くても低くてもよい。
また、ホスト材料132とホスト材料133とで励起錯体138を形成する組み合わせであると好ましい。ホスト材料132とホスト材料133との組み合わせは、励起錯体を形成することが可能な組み合わせであればよいが、一方が正孔を輸送する機能(正孔輸送性)を有する化合物であり、他方が電子を輸送する機能(電子輸送性)を有する化合物であることが、より好ましい。すなわち、例えばホスト材料132が電子輸送性を有する化合物である場合、ゲスト材料131及びホスト材料133が正孔輸送性を有する化合物であると好ましく、ホスト材料132が正孔輸送性を有する化合物である場合、ゲスト材料131及びホスト材料133が電子輸送性を有する化合物であると好ましい。また、ホスト材料132とホスト材料133との組み合わせが、正孔輸送性を有する化合物と電子輸送性を有する化合物との組み合わせである場合、その混合比によってキャリアバランスを容易に制御することが可能となる。具体的には、正孔輸送性を有する化合物:電子輸送性を有する化合物=1:9から9:1(重量比)の範囲が好ましい。また、該構成を有することで、容易にキャリアバランスを制御することができることから、キャリア再結合領域の制御も簡便に行うことができる。
また、効率よく励起錯体138を形成するホスト材料132とホスト材料133の組み合わせとしては、ホスト材料132及びホスト材料133のうち一方のHOMO準位が他方のHOMO準位以上であり、一方のLUMO準位が他方のLUMO準位以上であると好ましい。
例えば、ホスト材料133が正孔輸送性を有する場合、図3(B)に示すエネルギーバンド図のように、ホスト材料133のHOMO準位がホスト材料132のHOMO準位以上であり、ホスト材料133のLUMO準位がホスト材料132のLUMO準位以上であると好ましい。具体的には、ホスト材料132のHOMO準位とホスト材料133のHOMO準位とのエネルギー差は、好ましくは0.1eV以上であり、より好ましくは0.2eV以上であり、さらに好ましくは0.3eV以上である。また、ホスト材料132のLUMO準位とホスト材料133のLUMO準位とのエネルギー差は、好ましくは0.1eV以上であり、より好ましくは0.2eV以上であり、さらに好ましくは0.3eV以上である。このとき、ホスト材料133のHOMO準位は、ゲスト材料131のHOMO準位以下であると好ましいが、ゲスト材料131とホスト材料132とで励起錯体136を形成し、且つ、ホスト材料132とホスト材料133とで励起錯体138を形成するためには、ゲスト材料131のHOMO準位とホスト材料133のHOMO準位とのエネルギー差は、好ましくは0eV以上0.3eV以下、より好ましくは0eV以上0.2eV以下、さらに好ましくは0eV以上0.1eV以下である。
なお、図3(B)において、Guest(131)はゲスト材料131を表し、Host(132)はホスト材料132を表し、Host(133)はホスト材料133を表し、Exciplex(136)はゲスト材料131とホスト材料132とで形成する励起錯体136を表し、Exciplex(138)はホスト材料132とホスト材料133とで形成する励起錯体138を表し、ΔEはゲスト材料131のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差を表し、ΔEH1はホスト材料132のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差を表し、ΔEH2はホスト材料133のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差を表し、ΔEEx1はホスト材料132のLUMO準位とゲスト材料131のHOMO準位とのエネルギー差を表し、ΔEEx2はホスト材料132のLUMO準位とホスト材料133のHOMO準位とのエネルギー差を表す、表記及び符号である。
また、このとき、ゲスト材料131とホスト材料132とが形成する励起錯体136の励起エネルギーは、ホスト材料132のLUMO準位とゲスト材料131のHOMO準位とのエネルギー差(ΔEEx1)に概ね相当し、ホスト材料133のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(ΔEH2)より小さいことが好ましい。
また、ホスト材料132とホスト材料133とが形成する励起錯体138は、ホスト材料132にLUMOの分子軌道を有し、ホスト材料133にHOMOの分子軌道を有する励起錯体となる。また、励起錯体138の励起エネルギーは、ホスト材料132のLUMO準位とホスト材料133のHOMO準位とのエネルギー差(ΔEEx2)に概ね相当し、ゲスト材料131のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(ΔE)、ホスト材料132のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(ΔEH1)、及びホスト材料133のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(ΔEH2)より小さくなる。
したがって、ゲスト材料131とホスト材料132とで励起錯体136を形成し、ホスト材料132とホスト材料133とで励起錯体138を形成することで、より低い励起エネルギーで励起状態を形成することが可能となる。また、より低い励起エネルギーを有するため、励起錯体136及び励起錯体138は、安定な励起状態を形成することができる。
図3(A)に示す発光層130におけるゲスト材料131と、ホスト材料132と、ホスト材料133とのエネルギー準位の相関を図3(C)に示す。なお、図3(C)における表記及び符号は、以下の通りである。
・Guest(131):ゲスト材料131(燐光性化合物)
・Host(132):ホスト材料132
・Host(133):ホスト材料133
・S:ゲスト材料131のS1準位
・T:ゲスト材料131のT1準位
・SH1:ホスト材料132のS1準位
・TH1:ホスト材料132のT1準位
・SH2:ホスト材料133のS1準位
・TH2:ホスト材料133のT1準位
・SE1:励起錯体136のS1準位
・TE1:励起錯体136のT1準位
・SE2:励起錯体138のS1準位
・TE2:励起錯体138のT1準位
本発明の一態様の発光素子においては、発光層130が有するゲスト材料131とホスト材料132とで励起錯体136を形成し、ホスト材料132とホスト材料133とで励起錯体138を形成する。励起錯体136のS1準位(SE1)と励起錯体136のT1準位(TE1)とは、互いに隣接したエネルギー準位となる(図3(C) ルートE参照)。また、励起錯体138のS1準位(SE2)と励起錯体138のT1準位(TE2)とは、互いに隣接したエネルギー準位となる(図3(C) ルートE参照)。具体的には、励起錯体136のS1準位(SE1)とT1準位(TE1)とのエネルギー差は、好ましくは0eVより大きく0.2eV以下、より好ましくは0eVより大きく0.1eV以下であり、励起錯体138のS1準位(SE2)とT1準位(TE2)とのエネルギー差は、好ましくは0eVより大きく0.2eV以下、より好ましくは0eVより大きく0.1eV以下である。
励起錯体136の励起エネルギー準位(SE1およびTE1)は、励起錯体136を形成する各物質(ゲスト材料131およびホスト材料132)のS1準位(SおよびSH1)より低くなり、励起錯体138の励起エネルギー準位(SE2およびTE2)は、励起錯体138を形成する各物質(ホスト材料132およびホスト材料133)のS1準位(SH1およびSH2)より低くなるため、より低い励起エネルギーで励起状態を形成することが可能となる。これによって、発光素子150の駆動電圧を低減することができる。
そして、励起錯体136の一重項励起エネルギーと三重項励起エネルギーの双方を、励起錯体136のS1準位(SE1)及びT1準位(TE1)からゲスト材料131(燐光性化合物)のT1準位(T)へ移動させ、励起錯体138の一重項励起エネルギーと三重項励起エネルギーの双方を、励起錯体138のS1準位(SE2)及びT1準位(TE2)からゲスト材料131(燐光性化合物)のT1準位(T)へ移動させることで、ゲスト材料131から発光が得られる(図3(C)ルートE及びルートE参照)。
ホスト材料132のT1準位(TH1)およびホスト材料133のT1準位(TH2)は、ホスト材料132とホスト材料133とで形成する励起錯体138のT1準位(TE2)以上であると好ましい。また、ホスト材料132とホスト材料133とで形成する励起錯体138のT1準位(TE2)は、ゲスト材料131のT1準位(T)以上であると好ましい。そうすることで、ホスト材料132とホスト材料133とで形成する励起錯体138の励起エネルギーが、ホスト材料132及びホスト材料133によってクエンチされにくくなり、励起錯体138からゲスト材料131へ効率よく励起エネルギーを移動させることが可能となる。さらに、ゲスト材料131の励起エネルギーのクエンチも生じにくくなるため、ゲスト材料131から効率よく発光を得ることが可能となる。なお、本発明の一態様においては、励起錯体138の三重項励起エネルギーは一重項励起エネルギーへ逆項間交差する必要はなく、一重項励起エネルギー準位(SE2)からの発光量子収率が高い必要もないため、材料を幅広く選択することが可能となる。
なお、ゲスト材料131においてキャリアの直接再結合過程が支配的になると、ゲスト材料131とホスト材料132とで励起錯体136を形成する過程、及びホスト材料132とホスト材料133とで励起錯体138を形成する過程が生じにくくなり、発光素子150の駆動電圧が上昇してしまう。そのため、励起錯体136及び励起錯体138の生成過程を経たエネルギー移動過程(図3(C) ルートE乃至E)を経てゲスト材料131が発光する過程が生じることが好ましい。そのためには、ホスト材料132及びホスト材料133の総量とゲスト材料131との重量比は、ゲスト材料131の重量比が低いことが好ましく、具体的にはホスト材料132及びホスト材料133の総量に対するゲスト材料131の重量比が、好ましくは0.01以上0.5以下であり、より好ましくは0.05以上0.3以下である。
なお、ゲスト材料131が電子輸送性を有し、ホスト材料132が正孔輸送性を有する構成であってもよい。その場合、図4(B)に示すエネルギーバンド図のように、ホスト材料132のHOMO準位がゲスト材料131のHOMO準位およびホスト材料133のHOMO準位以上であると好ましく、ゲスト材料131のLUMO準位がホスト材料132のLUMO準位およびホスト材料133のLUMO準位以下であると好ましい。このとき、ホスト材料133のHOMO準位は、ゲスト材料131のHOMO準位より高くても低くてもよい。
また、ホスト材料133のHOMO準位がホスト材料132のHOMO準位以下であり、ホスト材料133のLUMO準位がホスト材料132のLUMO準位以下であると好ましい。具体的には、ホスト材料132のHOMO準位とホスト材料133のHOMO準位とのエネルギー差は、好ましくは0.1eV以上であり、より好ましくは0.2eV以上であり、さらに好ましくは0.3eV以上である。また、ホスト材料132のLUMO準位とホスト材料133のLUMO準位とのエネルギー差は、好ましくは0.1eV以上であり、より好ましくは0.2eV以上であり、さらに好ましくは0.3eV以上である。このとき、ホスト材料133のLUMO準位は、ゲスト材料131のLUMO準位以上であると好ましいが、ゲスト材料131とホスト材料132とで励起錯体136を形成し、且つ、ホスト材料132とホスト材料133とで励起錯体138を形成するためには、ゲスト材料131のLUMO準位とホスト材料133のLUMO準位とのエネルギー差は、好ましくは0eV以上0.3eV以下、より好ましくは0eV以上0.2eV以下、さらに好ましくは0eV以上0.1eV以下である。
なお、図3(B)(C)において、図2(B)(C)に示す符号と同様の機能を有する箇所については、その詳細な説明は省略する場合がある。その場合、先の説明を参酌すればよい。
<材料>
次に、本発明の一態様に係わる発光素子の構成要素の詳細について、以下説明を行う。
≪発光層≫
発光層130に用いることができる材料について、それぞれ以下に説明する。
ホスト材料132としては、ゲスト材料131と励起錯体を形成する組み合わせであれば、特に限定はないが、ホスト材料132及びゲスト材料131の一方が電子を輸送する機能を有し、他方が正孔を輸送する機能を有すると好ましい。
ホスト材料132が正孔を輸送する機能を有するとき、ホスト材料132はπ電子過剰型複素芳香族骨格または芳香族アミン骨格の少なくとも一を有すると好ましい。
ホスト材料132が有するπ電子過剰型複素芳香族骨格としては、フラン骨格、チオフェン骨格、及びピロール骨格は安定で信頼性が良好なため、当該骨格の中から選ばれるいずれか一つまたは複数を有することが好ましい。なお、フラン骨格としてはジベンゾフラン骨格が、チオフェン骨格としてはジベンゾチオフェン骨格が、それぞれ好ましい。また、ピロール骨格としては、インドール骨格、カルバゾール骨格、及び3−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−9H−カルバゾール骨格が好ましい。なお、これらの骨格は置換基を有していても良い。
また、ホスト材料132が有する芳香族アミン骨格としては、NH結合を有さないいわゆる3級アミンが好ましく、特にトリアリールアミン骨格が好ましい。トリアリールアミン骨格のアリール基としては、環を形成する炭素数が6乃至13の置換又は無置換のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントレニル基、トリフェニレニル基等が挙げられる。
π電子過剰型複素芳香族骨格および芳香族アミン骨格を有する構造は、正孔輸送性に優れ、安定で信頼性が良好なため、特に好ましく、例えば、カルバゾール骨格およびアリールアミン骨格を有する構造が挙げられる。
上記のπ電子過剰型複素芳香族骨格および芳香族アミン骨格としては、例えば、下記一般式(101)乃至(117)で表される骨格が挙げられる。なお、一般式(115)乃至(117)中のXは、酸素原子または硫黄原子を表す。
Figure 0006946051
または、ホスト材料132が電子を輸送する機能を有するとき、ホスト材料132はπ電子不足型複素芳香族骨格を有すると好ましい。π電子不足型複素芳香族骨格としては、ピリジン骨格、ジアジン骨格(ピリミジン骨格、ピラジン骨格、ピリダジン骨格)、及びトリアジン骨格が好ましく、中でもジアジン骨格またはトリアジン骨格は安定で信頼性が良好なため好ましい。
上記のπ電子不足型複素芳香族骨格としては、例えば、下記一般式(201)乃至(218)で表される骨格が挙げられる。なお、一般式(209)乃至(211)中のXは、酸素原子または硫黄原子を表す。
Figure 0006946051
また、正孔輸送性を有する骨格(具体的にはπ電子過剰型複素芳香族骨格および芳香族アミン骨格の少なくとも一方)と、電子輸送性を有する骨格(具体的にはπ電子不足型複素芳香族骨格)とが、直接またはアリーレン基を介して結合した化合物を用いてもよい。なお、当該アリーレン基としては、例えば、フェニレン基、ビフェニルジイル基、ナフタレンジイル基、フルオレンジイル基等が挙げられる。
上記の正孔輸送性を有する骨格と、電子輸送性を有する骨格とを結合する結合基としては、例えば、下記一般式(301)乃至(315)で表される骨格が挙げられる。
Figure 0006946051
上述した芳香族アミン骨格(具体的には例えばトリアリールアミン骨格)、π電子過剰型複素芳香族骨格(具体的には例えばフラン骨格、チオフェン骨格、ピロール骨格を有する環)、π電子不足型複素芳香族骨格(具体的には例えばジアジン骨格またはトリアジン骨格を有する環)、あるいは上記の一般式(101)乃至(115)、一般式(201)乃至(218)、及び一般式(301)乃至(315)は、置換基を有していてもよい。当該置換基としては、炭素数1乃至炭素数6のアルキル基、炭素数3乃至炭素数6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至炭素数12の置換もしくは無置換のアリール基も置換基として選択することができる。炭素数1乃至炭素数6のアルキル基としては具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至炭素数6のシクロアルキル基、としては具体的には、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至炭素数12のアリール基としては、例えば、置換または無置換のフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基などを具体例として挙げることができる。また、上記置換基は互いに結合して環を形成してもよい。このような例としては、例えば、フルオレン骨格における9位の炭素が置換基としてフェニル基を二つ有する場合、当該フェニル基同士が結合することによって、スピロフルオレン骨格を形成するような場合が挙げられる。なお、無置換の場合、合成の容易さや原料の価格の面で有利である。
また、Arは、単結合または炭素数6乃至炭素数13のアリーレン基を表し、該アリーレン基は置換基を有していてもよく、該置換基は互いに結合して環を形成してもよい。このような例としては、例えば、フルオレニル基の9位の炭素が置換基としてフェニル基を二つ有し、当該フェニル基同士が結合することによって、スピロフルオレン骨格を形成するような場合が挙げられる。炭素数6乃至炭素数13のアリーレン基としては、例えば、フェニレン基、ナフタレンジイル基、ビフェニルジイル基、フルオレンジイル基などを具体例として挙げることができる。なお、該アリーレン基が置換基を有する場合、当該置換基としては、炭素数1乃至炭素数6のアルキル基、炭素数3乃至炭素数6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至炭素数12のアリール基も置換基として選択することができる。炭素数1乃至炭素数6のアルキル基としては具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至炭素数6のシクロアルキル基としては具体的には、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至炭素数12のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基などを具体例として挙げることができる。
また、Arで表されるアリーレン基は、例えば、下記構造式(Ar−1)乃至(Ar−18)で表される基を適用することができる。なお、Arとして用いることのできる基はこれらに限られない。
Figure 0006946051
また、R及びRは、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至炭素数6のアルキル基、炭素数3乃至炭素数6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至炭素数13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表す。炭素数1乃至炭素数6のアルキル基としては具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至炭素数6のシクロアルキル基、としては具体的には、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至炭素数13のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。さらに、上述したアリール基やフェニル基は置換基を有していてもよく、該置換基は互いに結合して環を形成してもよい。当該置換基としては、炭素数1乃至炭素数6のアルキル基、炭素数3乃至炭素数6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至炭素数12のアリール基も置換基として選択することができる。炭素数1乃至炭素数6のアルキル基としては具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至炭素数6のシクロアルキル基としては具体的には、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至炭素数12のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基などを具体例として挙げることができる。
また、R及びRで表されるアルキル基またはアリール基は、例えば、下記構造式(R−1)乃至(R−29)で表される基を適用することができる。なお、アルキル基またはアリール基として用いることのできる基はこれらに限られない。
Figure 0006946051
また、一般式(101)乃至(117)、一般式(201)乃至(218)、一般式(301)乃至(315)、及びAr、R及びRが有することができる置換基は、例えば、上記構造式(R−1)乃至(R−24)で表されるアルキル基またはアリール基を適用することができる。なお、アルキル基またはアリール基として用いることのできる基はこれらに限られない。
ホスト材料132としては、例えば以下の正孔輸送性材料および電子輸送性材料を用いることができる。
正孔輸送性材料としては、電子よりも正孔の輸送性の高い材料を用いることができ、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する材料であることが好ましい。具体的には、芳香族アミン、カルバゾール誘導体などを用いることができる。また、該正孔輸送性材料は高分子化合物であっても良い。
これら正孔輸送性の高い材料として、例えば、芳香族アミン化合物としては、N,N’−ジ(p−トリル)−N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(略称:DTDPPA)、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)、N,N’−ビス{4−[ビス(3−メチルフェニル)アミノ]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:DNTPD)、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)等を挙げることができる。
また、カルバゾール誘導体としては、具体的には、3−[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzDPA1)、3,6−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzDPA2)、3,6−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−(1−ナフチル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzTPN2)、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:PCzPCN1)等を挙げることができる。
また、カルバゾール誘導体としては、他に、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)、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を用いることができる。
また、正孔輸送性の高い材料としては、例えば、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)や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)、4,4’,4’’−トリス(カルバゾール−9−イル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)、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)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)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:m−MTDATA)、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)、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)、4−フェニル−3’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:mBPAFLP)、N−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−N−{9,9−ジメチル−2−[N’−フェニル−N’−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)アミノ]−9H−フルオレン−7−イル}フェニルアミン(略称:DFLADFL)、N−(9,9−ジメチル−2−ジフェニルアミノ−9H−フルオレン−7−イル)ジフェニルアミン(略称:DPNF)、2−[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:DPASF)、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)、4,4’−ジフェニル−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:PCBBi1BP)、4−(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:PCBANB)、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−フェニルジフェニル−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)アミン(略称:PCA1BP)、N,N’−ビス(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N,N’−ジフェニルベンゼン−1,3−ジアミン(略称:PCA2B)、N,N’,N’’−トリフェニル−N,N’,N’’−トリス(9−フェニルカルバゾール−3−イル)ベンゼン−1,3,5−トリアミン(略称:PCA3B)、N−(4−ビフェニル)−N−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−9−フェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCBiF)、N−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−アミン(略称:PCBBiF)、9,9−ジメチル−N−フェニル−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]フルオレン−2−アミン(略称:PCBAF)、N−フェニル−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−アミン(略称:PCBASF)、2−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:PCASF)、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)、N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−(4−フェニル)フェニルアニリン(略称:YGA1BP)、N,N’−ビス[4−(カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニル−9,9−ジメチルフルオレン−2,7−ジアミン(略称:YGA2F)などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。また、3−[4−(1−ナフチル)−フェニル]−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:PCPN)、3−[4−(9−フェナントリル)−フェニル]−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:PCPPn)、3,3’−ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール)(略称:PCCP)、1,3−ビス(N−カルバゾリル)ベンゼン(略称:mCP)、3,6−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)−9−フェニルカルバゾール(略称:CzTP)、4−{3−[3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]フェニル}ジベンゾフラン(略称:mmDBFFLBi−II)、4,4’,4’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリ(ジベンゾフラン)(略称:DBF3P−II)、1,3,5−トリ(ジベンゾチオフェン−4−イル)−ベンゼン(略称:DBT3P−II)、2,8−ジフェニル−4−[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]ジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP−III)、4−[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]−6−フェニルジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP−IV)、4−[3−(トリフェニレン−2−イル)フェニル]ジベンゾチオフェン(略称:mDBTPTp−II)等のアミン化合物、カルバゾール化合物、チオフェン化合物、フラン化合物、フルオレン化合物、トリフェニレン化合物、フェナントレン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に1×10−6cm/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、これら以外の物質を用いてもよい。
電子輸送性材料としては、正孔よりも電子の輸送性の高い材料を用いることができ、1×10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する材料であることが好ましい。電子を受け取りやすい材料(電子輸送性を有する材料)としては、亜鉛やアルミニウムを有する金属錯体や、含窒素複素芳香族化合物のようなπ電子不足型複素芳香族化合物などを用いることができる。金属錯体としては、キノリン配位子、ベンゾキノリン配位子、オキサゾール配位子、またはチアゾール配位子を有する金属錯体が挙げられる。また、π電子不足型複素芳香族化合物としては、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体などが挙げられる。
例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(II)(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(略称:BAlq)、ビス(8−キノリノラト)亜鉛(II)(略称:Znq)など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等である。また、この他ビス[2−(2−ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビス[2−(2−ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、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)や、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)、9−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CO11)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)トリス(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)、2−[3−(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:mDBTBIm−II)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、2,9−ビス(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:NBPhen)などの複素環化合物や、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)、2−[3’−(ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTBPDBq−II)、2−[3’−(9H−カルバゾール−9−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mCzBPDBq)、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:7mDBTPDBq−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)、4,6−ビス[3−(フェナントレン−9−イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mPnP2Pm)、4,6−ビス[3−(4−ジベンゾチエニル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mDBTP2Pm−II)、4,6−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mCzP2Pm)などのジアジン骨格を有する複素環化合物や、2−{4−[3−(N−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−9H−カルバゾール−9−イル]フェニル}−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:PCCzPTzn)などのトリアジン骨格を有する複素環化合物や、3,5−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリジン(略称:35DCzPPy)、1,3,5−トリ[3−(3−ピリジル)フェニル]ベンゼン(略称:TmPyPB)などのピリジン骨格を有する複素環化合物、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:BzOs)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1×10−6cm/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、上記以外の物質を用いても構わない。
≪ビピリジン誘導体の具体例≫
上記ビピリジン誘導体としては、下記構造式(500)乃至(502)で表される化合物などが挙げられる。下記構造式(500)乃至(502)で表される化合物は本発明の一態様の発光素子に用いられるホスト材料132として好適に用いることができる。なお、上記ビピリジン誘導体は下記例示に限られない。
Figure 0006946051
ゲスト材料131としては、三重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有すると好ましい。ゲスト材料131が重金属を有する場合、スピン軌道相互作用(電子のスピン角運動量と軌道角運動量との相互作用)により、一重項状態と三重項状態との項間交差が促進されるため、ゲスト材料131において一重項基底状態と三重項励起状態との間の遷移が許容となる。すなわち、ゲスト材料131の一重項基底状態と三重項励起状態との間の遷移に係わる発光の効率および吸収の確率を高めることができる。そのためには、ゲスト材料131がスピン軌道相互作用の大きい金属元素を有すると好ましく、特に白金族元素(ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、または白金(Pt))を有することが好ましく、中でもイリジウムを有することで、一重項基底状態と三重項励起状態との間の直接遷移に係わる遷移確率を高めることができ、好ましい。
また、ゲスト材料131(燐光性化合物)としては、イリジウム、ロジウム、または白金系の有機金属錯体、あるいは金属錯体が挙げられる。また、ポルフィリン配位子を有する白金錯体や有機イリジウム錯体が挙げられ、中でも有機イリジウム錯体、例えばイリジウム系オルトメタル錯体が好ましい。オルトメタル化する配位子としては4H−トリアゾール配位子、1H−トリアゾール配位子、イミダゾール配位子、ピリジン配位子、ピリミジン配位子、ピラジン配位子、あるいはイソキノリン配位子などが挙げられる。このとき、ゲスト材料131(燐光性化合物)は三重項MLCT(Metal to Ligand Charge Transfer)遷移の吸収帯を有する。
また、ゲスト材料131(燐光性化合物)としては、ホスト材料132と励起錯体を形成する組み合わせであると好ましい。これにより、発光効率が高く、低い電圧で駆動する発光素子を提供することができる。
青色または緑色に発光ピークを有する物質としては、例えば、トリス{2−[5−(2−メチルフェニル)−4−(2,6−ジメチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:Ir(mpptz−dmp))、トリス(5−メチル−3,4−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト)イリジウム(III)(略称:Ir(Mptz))、トリス[4−(3−ビフェニル)−5−イソプロピル−3−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:Ir(iPrptz−3b))、トリス[3−(5−ビフェニル)−5−イソプロピル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:Ir(iPr5btz))、のような4H−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス[3−メチル−1−(2−メチルフェニル)−5−フェニル−1H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:Ir(Mptz1−mp))、トリス(1−メチル−5−フェニル−3−プロピル−1H−1,2,4−トリアゾラト)イリジウム(III)(略称:Ir(Prptz1−Me))のような1H−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、fac−トリス[1−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−2−フェニル−1H−イミダゾール]イリジウム(III)(略称:Ir(iPrpmi))、トリス[3−(2,6−ジメチルフェニル)−7−メチルイミダゾ[1,2−f]フェナントリジナト]イリジウム(III)(略称:Ir(dmpimpt−Me))のようなイミダゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)テトラキス(1−ピラゾリル)ボラート(略称:FIr6)、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:FIrpic)、ビス{2−[3’,5’−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ピリジナト−N,C2’}イリジウム(III)ピコリナート(略称:Ir(CFppy)(pic))、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:FIr(acac))のような電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属イリジウム錯体が挙げられる。上述した中でも、4H−トリアゾール骨格、1H−トリアゾール骨格およびイミダゾール骨格のような含窒素五員複素環骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、高い三重項励起エネルギーを有し、信頼性や発光効率にも優れるため、特に好ましい。
また、緑色または黄色に発光ピークを有する物質としては、例えば、トリス(4−メチル−6−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(mppm))、トリス(4−t−ブチル−6−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(tBuppm))、(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)(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)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス[4−(2−ノルボルニル)−6−フェニルピリミジナト]イリジウム(III)(略称:Ir(nbppm)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス[5−メチル−6−(2−メチルフェニル)−4−フェニルピリミジナト]イリジウム(III)(略称:Ir(mpmppm)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス{4,6−ジメチル−2−[6−(2,6−ジメチルフェニル)−4−ピリミジニル−κN3]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:Ir(dmppm−dmp)(acac))、(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)(略称:Ir(dppm)(acac))のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、(アセチルアセトナト)ビス(3,5−ジメチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(mppr−Me)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス(5−イソプロピル−3−メチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(mppr−iPr)(acac))のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy))、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(ppy)(acac))、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bzq)(acac))、トリス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)(略称:Ir(bzq))、トリス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(pq))、ビス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(pq)(acac))のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ビス(2,4−ジフェニル−1,3−オキサゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(dpo)(acac))、ビス{2−[4’−(パーフルオロフェニル)フェニル]ピリジナト−N,C2’}イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(p−PF−ph)(acac))、ビス(2−フェニルベンゾチアゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bt)(acac))など有機金属イリジウム錯体の他、トリス(アセチルアセトナト)(モノフェナントロリン)テルビウム(III)(略称:Tb(acac)(Phen))のような希土類金属錯体が挙げられる。上述した中でも、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。
また、黄色または赤色に発光ピークを有する物質としては、例えば、(ジイソブチリルメタナト)ビス[4,6−ビス(3−メチルフェニル)ピリミジナト]イリジウム(III)(略称:Ir(5mdppm)(dibm))、ビス[4,6−ビス(3−メチルフェニル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:Ir(5mdppm)(dpm))、ビス[4,6−ジ(ナフタレン−1−イル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:Ir(d1npm)(dpm))のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、(アセチルアセトナト)ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(tppr)(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(tppr)(dpm))、(アセチルアセトナト)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)(略称:Ir(Fdpq)(acac))のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス(1−フェニルイソキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(piq))、ビス(1−フェニルイソキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(piq)(acac))のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィリン白金(II)(略称:PtOEP)のような白金錯体や、トリス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオナト)(モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(DBM)(Phen))、トリス[1−(2−テノイル)−3,3,3−トリフルオロアセトナト](モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(TTA)(Phen))のような希土類金属錯体が挙げられる。上述した中でも、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。また、ピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、色度の良い赤色発光が得られる。
また、上述したイリジウム錯体のうち、4H−トリアゾール骨格、1H−トリアゾール骨格およびイミダゾール骨格のような含窒素五員複素環骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ピリジン骨格を有するイリジウム錯体は、配位子の電子受容性が低く、HOMO準位が高くなりやすいため、本発明の一態様に好適である。
また、含窒素五員複素環骨格を有する有機金属イリジウム錯体のうち、少なくともシアノ基を含む置換基を有するイリジウム錯体は、シアノ基の強い電子吸引性により、LUMO準位およびHOMO準位が適度に低下するため、本発明の一態様の発光素子に好適に用いることができる。また、当該イリジウム錯体は高い三重項励起エネルギー準位を有することから、当該イリジウム錯体を発光素子に用いることで、発光効率の良好な青色を呈する発光素子を作製することができる。また、当該イリジウム錯体は酸化および還元の繰返しに良好な耐性を有することから、当該イリジウム錯体を発光素子に用いることで、駆動寿命の良好な発光素子を作製することができる。
なお、素子特性の安定性及び信頼性の観点から、含窒素五員複素環骨格に、シアノ基を含むアリール基が結合した配位子を有するイリジウム錯体であることが好ましく、該アリール基の炭素数は6乃至13であることが好ましい。この場合、当該イリジウム錯体は、比較的低温で真空蒸着できるため、蒸着時の熱分解等の劣化が起こりにくい。
また、含窒素五員複素環骨格が有する窒素原子と、アリーレン基を介してシアノ基が結合した配位子を有するイリジウム錯体は、三重項励起エネルギー準位を高く保つことができるため、特に青色などエネルギーの高い発光を呈する発光素子に好適に用いることができる。また、シアノ基を有さない場合に比べ、青色のようなエネルギーの高い発光を示しつつ、効率の高い発光素子が得られる。さらに、このような特定の位置にシアノ基を導入することで、青色のようなエネルギーの高い発光を示しつつ、信頼性の良い発光素子が得られるという特徴もある。なお、上記含窒素五員複素環骨格とシアノ基との間には、フェニレン基などのアリーレン基を介して結合することが好ましい。
なお、当該アリーレン基の炭素数が6乃至13である場合、当該イリジウム錯体は比較的低分子量の化合物となるため、真空蒸着に適した(比較的低温で真空蒸着できる)化合物となる。また、一般には分子量が低いと成膜後の耐熱性が乏しくなることが多いが、当該イリジウム錯体は、複数の配位子を有するため、配位子の分子量が低くても十分な耐熱性を確保できる利点がある。
すなわち、当該イリジウム錯体は、上述した蒸着の容易性、電気化学的安定性に加え、三重項励起エネルギー準位が高いという特性をも有する。したがって、本発明の一態様の発光素子において、発光層のゲスト材料として当該イリジウム錯体を用いることが好適である。その中でも特に、青色発光素子のゲスト材料として用いることがより好適である。
≪イリジウム錯体の例≫
上記のイリジウム錯体は、下記一般式(G1)で表されるイリジウム錯体である。
Figure 0006946051
上記一般式(G1)において、Ar及びArは、それぞれ独立に、炭素数6乃至13の置換または無置換のアリール基を表す。炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。当該アリール基が置換基を有する場合、当該置換基としては、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基も置換基として選択することができる。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。
また、Q及びQは、それぞれ独立に、NまたはC−Rを表し、Rは、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数1乃至6のハロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基を表す。なお、Q及びQの少なくとも一方は、C−Rを有する。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数1乃至6のハロアルキル基、としては、少なくとも一つの水素が第17族元素(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチン)によって置換されたアルキル基であって、フッ化アルキル基、塩化アルキル基、臭化アルキル基、ヨウ化アルキル基などが挙げられ、具体的には、フッ化メチル基、塩化メチル基、フッ化エチル基、塩化エチル基などを挙げることができるが、含まれるハロゲン元素の数または種類は、それぞれ一であっても複数であってもよい。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。さらに、当該アリール基は置換基を有していてもよく、前記置換基は互いに結合して環を形成してもよい。当該置換基としては、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13のアリール基も置換基として選択することができる。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。
また、Ar及びArが表すアリール基、及びRが表すアリール基、の少なくとも一は、シアノ基を有する。
また、本発明の一態様の発光素子に好適に用いることができるイリジウム錯体としては、オルトメタル錯体であると好適である。上記のイリジウム錯体は、下記一般式(G2)で表されるイリジウム錯体である。
Figure 0006946051
上記一般式(G2)において、Arは、炭素数6乃至13の置換または無置換のアリール基を表す。炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。当該アリール基が置換基を有する場合、当該置換基としては、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基も置換基として選択することができる。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。
また、R乃至Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基、またはシアノ基のいずれかを表す。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。なお、R乃至Rはすべて水素であることが、合成の容易さや原料の価格の面で有利である。
また、Q及びQは、それぞれ独立に、NまたはC−Rを表し、Rは、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数1乃至6のハロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基を表す。なお、Q及びQの少なくとも一方は、C−Rを有する。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数1乃至6のハロアルキル基、としては、少なくとも一つの水素が第17族元素(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチン)によって置換されたアルキル基であって、フッ化アルキル基、塩化アルキル基、臭化アルキル基、ヨウ化アルキル基などが挙げられ、具体的には、フッ化メチル基、塩化メチル基、フッ化エチル基、塩化エチル基などを挙げることができるが、含まれるハロゲン元素の数または種類は、それぞれ一であっても複数であってもよい。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。さらに、当該アリール基は置換基を有していてもよく、前記置換基は互いに結合して環を形成してもよい。当該置換基としては、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13のアリール基も置換基として選択することができる。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。
また、Ar及びR乃至Rが表すアリール基、Rが表すアリール基、及びR乃至Rの少なくとも一は、シアノ基を有する。
また、本発明の一態様の発光素子に好適に用いることができるイリジウム錯体においては、4H−トリアゾール骨格を配位子として有することで、高い三重項励起エネルギー準位を有することができ、特に青色などのエネルギーの高い発光を呈する発光素子に好適に用いることができるため、好ましい。上記イリジウム錯体は、下記一般式(G3)で表されるイリジウム錯体である。
Figure 0006946051
上記一般式(G3)において、Arは、炭素数6乃至13の置換または無置換のアリール基を表す。炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。当該アリール基が置換基を有する場合、当該置換基としては、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基も置換基として選択することができる。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。
また、R乃至Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基、またはシアノ基のいずれかを表す。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。なお、R乃至Rはすべて水素であることが、合成の容易さや原料の価格の面で有利である。
また、Rは、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数1乃至6のハロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表す。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数1乃至6のハロアルキル基、としては、少なくとも一つの水素が第17族元素(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチン)によって置換されたアルキル基であって、フッ化アルキル基、塩化アルキル基、臭化アルキル基、ヨウ化アルキル基などが挙げられ、具体的には、フッ化メチル基、塩化メチル基、フッ化エチル基、塩化エチル基などを挙げることができるが、含まれるハロゲン元素の数または種類は、それぞれ一であっても複数であってもよい。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。さらに、当該アリール基は置換基を有していてもよく、前記置換基は互いに結合して環を形成してもよい。当該置換基としては、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13のアリール基も置換基として選択することができる。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。
また、Ar及びR乃至Rが表すアリール基、及びR乃至Rの少なくとも一は、シアノ基を有する。
また、本発明の一態様の発光素子に好適に用いることができるイリジウム錯体においては、イミダゾール骨格を配位子として有することで、高い三重項励起エネルギー準位を有することができ、特に青色などのエネルギーの高い発光を呈する発光素子に好適に用いることができるため、好ましい。上記イリジウム錯体は、下記一般式(G4)で表されるイリジウム錯体である。
Figure 0006946051
上記一般式(G4)において、Arは、炭素数6乃至13の置換または無置換のアリール基を表す。炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。当該アリール基が置換基を有する場合、当該置換基としては、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基も置換基として選択することができる。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。
また、R乃至Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表す。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。なお、R乃至Rはすべて水素であることが、合成の容易さや原料の価格の面で有利である。
また、R及びRは、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数1乃至6のハロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表す。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数1乃至6のハロアルキル基、としては、少なくとも一つの水素が第17族元素(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチン)によって置換されたアルキル基であって、フッ化アルキル基、塩化アルキル基、臭化アルキル基、ヨウ化アルキル基などが挙げられ、具体的には、フッ化メチル基、塩化メチル基、フッ化エチル基、塩化エチル基などを挙げることができるが、含まれるハロゲン元素の数または種類は、それぞれ一であっても複数であってもよい。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。さらに、当該アリール基は置換基を有していてもよく、前記置換基は互いに結合して環を形成してもよい。当該置換基としては、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13のアリール基も置換基として選択することができる。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。
また、Ar、及びR乃至Rが表すアリール基、及びR乃至Rの少なくとも一は、シアノ基を有する。
また、本発明の一態様の発光素子に好適に用いることができるイリジウム錯体において、含窒素五員複素環骨格の窒素に結合するアリール基は、置換または無置換のフェニル基であると、比較的低温で真空蒸着でき、且つ、三重項励起エネルギー準位が高くなるため、特に青色などエネルギーの高い発光を呈する発光素子に好適に用いることができ、好ましい。上記イリジウム錯体は、下記一般式(G5)及び(G6)で表されるイリジウム錯体である。
Figure 0006946051
上記一般式(G5)において、R及びR11は、炭素数1乃至6のアルキル基を表し、R及びR11は互いに同じ構造を有する。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。
また、R乃至R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、置換もしくは無置換のフェニル基、またはシアノ基のいずれかを表す。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。なお、R乃至R10の少なくとも一は、シアノ基を有することが好ましい。
また、R乃至Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表す。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。なお、R乃至Rはすべて水素であることが、合成の容易さや原料の価格の面で有利である。
また、Rは、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数1乃至6のハロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表す。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数1乃至6のハロアルキル基、としては、少なくとも一つの水素が第17族元素(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチン)によって置換されたアルキル基であって、フッ化アルキル基、塩化アルキル基、臭化アルキル基、ヨウ化アルキル基などが挙げられ、具体的には、フッ化メチル基、塩化メチル基、フッ化エチル基、塩化エチル基などを挙げることができるが、含まれるハロゲン元素の数または種類は、それぞれ一であっても複数であってもよい。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。さらに、当該アリール基は置換基を有していてもよく、前記置換基は互いに結合して環を形成してもよい。当該置換基としては、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13のアリール基も置換基として選択することができる。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。
Figure 0006946051
上記一般式(G6)において、R及びR11は、炭素数1乃至6のアルキル基を表し、R及びR11は互いに同じ構造を有する。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。
乃至R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、置換もしくは無置換のフェニル基、またはシアノ基のいずれかを表す。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。なお、R乃至R10の少なくとも一は、シアノ基を有することが好ましい。
また、R乃至Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表す。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。なお、R乃至Rはすべて水素であることが、合成の容易さや原料の価格の面で有利である。
また、R及びRは、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数1乃至6のハロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表す。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数1乃至6のハロアルキル基、としては、少なくとも一つの水素が第17族元素(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチン)によって置換されたアルキル基であって、フッ化アルキル基、塩化アルキル基、臭化アルキル基、ヨウ化アルキル基などが挙げられ、具体的には、フッ化メチル基、塩化メチル基、フッ化エチル基、塩化エチル基などを挙げることができるが、含まれるハロゲン元素の数または種類は、それぞれ一であっても複数であってもよい。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。さらに、当該アリール基は置換基を有していてもよく、前記置換基は互いに結合して環を形成してもよい。当該置換基としては、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13のアリール基も置換基として選択することができる。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。
また、本発明の一態様の発光素子に好適に用いることができるイリジウム錯体においては、1H−トリアゾール骨格を配位子として有することで、高い三重項励起エネルギー準位を有することができるため、特に青色などのエネルギーの高い発光を呈する発光素子に好適に用いることができるため、好ましい。上記イリジウム錯体は、下記一般式(G7)及び(G8)で表されるイリジウム錯体である。
Figure 0006946051
上記一般式(G7)において、Arは、炭素数6乃至13の置換または無置換のアリール基を表す。炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。当該アリール基が置換基を有する場合、当該置換基としては、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基も置換基として選択することができる。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。
また、R乃至Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表す。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。なお、R乃至Rはすべて水素であることが、合成の容易さや原料の価格の面で有利である。
また、Rは、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数1乃至6のハロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表す。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数1乃至6のハロアルキル基、としては、少なくとも一つの水素が第17族元素(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチン)によって置換されたアルキル基であって、フッ化アルキル基、塩化アルキル基、臭化アルキル基、ヨウ化アルキル基などが挙げられ、具体的には、フッ化メチル基、塩化メチル基、フッ化エチル基、塩化エチル基などを挙げることができるが、含まれるハロゲン元素の数または種類は、それぞれ一であっても複数であってもよい。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。さらに、当該アリール基は置換基を有していてもよく、前記置換基は互いに結合して環を形成してもよい。当該置換基としては、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13のアリール基も置換基として選択することができる。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。
また、Ar、R乃至R、及びRが表すアリール基、及びR乃至Rの少なくとも一は、シアノ基を有する。
Figure 0006946051
上記一般式(G8)において、R及びR11は、炭素数1乃至6のアルキル基を表し、R及びR11は互いに同じ構造を有する。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。
また、R乃至R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、置換もしくは無置換のフェニル基、またはシアノ基のいずれかを表す。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。なお、R乃至R10の少なくとも一は、シアノ基を有することが好ましい。
また、R乃至Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表す。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。なお、R乃至Rはすべて水素であることが、合成の容易さや原料の価格の面で有利である。
また、Rは、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数1乃至6のハロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表す。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数1乃至6のハロアルキル基、としては、少なくとも一つの水素が第17族元素(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチン)によって置換されたアルキル基であって、フッ化アルキル基、塩化アルキル基、臭化アルキル基、ヨウ化アルキル基などが挙げられ、具体的には、フッ化メチル基、塩化メチル基、フッ化エチル基、塩化エチル基などを挙げることができるが、含まれるハロゲン元素の数または種類は、それぞれ一であっても複数であってもよい。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。さらに、当該アリール基は置換基を有していてもよく、前記置換基は互いに結合して環を形成してもよい。当該置換基としては、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13のアリール基も置換基として選択することができる。炭素数1乃至6のアルキル基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数3乃至6のシクロアルキル基としては具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。
上記一般式(G2)乃至(G8)のR乃至Rで表されるアルキル基およびアリール基として、例えば、上記構造式(R−1)乃至(R−29)で表される基を適用することができる。なお、アルキル基およびアリール基として用いることのできる基はこれらに限られない。
また、一般式(G1)乃至(G4)、及び(G7)において、Arとして表されるアリール基、及び一般式(G1)において、Arで表されるアリール基としては、例えば、上記構造式(R−12)乃至(R−29)で表される基を適用することができる。なお、Ar及びArとして用いることのできる基はこれらに限られない。
また、一般式(G5)、(G6)、及び(G8)のR及びR11で表されるアルキル基は、例えば、上記構造式(R−1)乃至(R−10)で表される基を適用することができる。なお、アルキル基として用いることのできる基はこれらに限られない。
また、一般式(G5)、(G6)、及び(G8)のR乃至R10で表されるアルキル基または置換または無置換のフェニル基は、例えば、上記構造式(R−1)乃至(R−22)で表される基を適用することができる。なお、アルキル基またはフェニル基として用いることのできる基はこれらに限られない。
また、上記一般式(G3)乃至(G6)のR、及び一般式(G4)、(G6)乃至(G8)のRで表されるアルキル基、アリール基、またはハロアルキル基は、例えば、上記構造式(R−1)乃至(R−29)、及び下記構造式(R−30)乃至(R−37)で表される基を適用することができる。なお、アルキル基、アリール基、またはハロアルキル基として用いることのできる基はこれらに限られない。
Figure 0006946051
≪イリジウム錯体の具体例≫
上記一般式(G1)乃至(G8)として表されるイリジウム錯体の具体的な構造としては、下記構造式(300)乃至(334)で表される化合物などが挙げられる。なお、一般式(G1)乃至(G8)として表されるイリジウム錯体は下記例示に限られない。
Figure 0006946051
Figure 0006946051
Figure 0006946051
Figure 0006946051
Figure 0006946051
Figure 0006946051
以上のように、上記に例示したイリジウム錯体は、比較的低いHOMO準位およびLUMO準位を有することから、本発明の一態様の発光素子のゲスト材料として好適である。これにより、発光効率の良好な発光素子を作製することができる。また、上記に例示したイリジウム錯体は、高い三重項励起エネルギー準位を有することから、特に青色の発光素子のゲスト材料として好適である。これにより、発光効率の良好な青色発光素子を作製することができる。また、上記に例示したイリジウム錯体は、酸化および還元の繰返しに良好な耐性を有することから、該イリジウム錯体を発光素子に用いることで、駆動寿命の良好な発光素子を作製することができる。
また、発光層130において、ホスト材料133に用いることが可能な材料としては、ホスト材料132と励起錯体を形成できる組み合わせが好ましい。具体的には、π電子過剰型複素芳香環骨格や芳香族アミン骨格のようなドナー性の高い骨格またはπ電子不足型複素芳香環骨格のようなアクセプター性の高い骨格の少なくとも一を有することが好ましい。π電子過剰型複素芳香環骨格を有する化合物としては、先に挙げたジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、カルバゾール誘導体などの複素芳香族化合物が挙げられる。また、π電子不足型複素芳香環骨格を有する化合物としては、先に挙げたピリジン誘導体、ジアジン誘導体(ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリダジン誘導体)及びトリアジン誘導体などの複素芳香族化合物が挙げられる。この場合、ホスト材料133とホスト材料132とで形成される励起錯体の発光ピークが、ゲスト材料131(燐光性化合物)の三重項MLCT(Metal to Ligand Charge Transfer)遷移の吸収帯、より具体的には、最も長波長側の吸収帯と重なるように、ホスト材料132、ホスト材料133、及びゲスト材料131(燐光性化合物)を選択することが好ましい。これにより、発光効率が飛躍的に向上した発光素子とすることができる。ただし、燐光性化合物に替えて熱活性化遅延蛍光材料を用いる場合においては、最も長波長側の吸収帯は一重項の吸収帯であることが好ましい。
ホスト材料133に用いることが可能な材料としては、先に挙げた正孔輸送性材料および電子輸送性材料を用いることができる。具体的には、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(II)(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(略称:BAlq)、ビス(8−キノリノラト)亜鉛(II)(略称:Znq)、ビス[2−(2−ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビス[2−(2−ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)などの金属錯体、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−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)トリス(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、9−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CO11)などの複素環化合物、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)、4,4’−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が挙げられる。また、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ[g,p]クリセン誘導体等の縮合多環芳香族化合物が挙げられ、具体的には、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、N,N−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:CzA1PA)、4−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:DPhPA)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)、N,9−ジフェニル−N−{4−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]フェニル}−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPBA)、N,9−ジフェニル−N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、6,12−ジメトキシ−5,11−ジフェニルクリセン、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’−オクタフェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2,7,10,15−テトラアミン(略称:DBC1)、9−[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:CzPA)、3,6−ジフェニル−9−[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:DPCzPA)、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、9,9’−ビアントリル(略称:BANT)、9,9’−(スチルベン−3,3’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS)、9,9’−(スチルベン−4,4’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS2)、1,3,5−トリ(1−ピレニル)ベンゼン(略称:TPB3)などを挙げることができる。また、これら及び公知の物質の中から、上記ゲスト材料131のエネルギーギャップより大きなエネルギーギャップを有する物質を、一種もしくは複数種選択して用いればよい。
なお、発光層130は2層以上の複数層でもって構成することもできる。例えば、第1の発光層と第2の発光層を正孔輸送層側から順に積層して発光層130とする場合、第1の発光層のホスト材料として正孔輸送性を有する物質を用い、第2の発光層のホスト材料として電子輸送性を有する物質を用いる構成などがある。
また、発光層130において、ゲスト材料131、ホスト材料132、及びホスト材料133以外の材料を有していても良い。
また、発光層130に蛍光性化合物を用いても良い。蛍光性化合物としては、特に限定はないが、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、スチルベン誘導体、アクリドン誘導体、クマリン誘導体、フェノキサジン誘導体、フェノチアジン誘導体などが好ましい。
具体的には、5,6−ビス[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−2,2’−ビピリジン(略称:PAP2BPy)、5,6−ビス[4’−(10−フェニル−9−アントリル)ビフェニル−4−イル]−2,2’−ビピリジン(略称:PAPP2BPy)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6FLPAPrn)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス[3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)、N,N’−ビス[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]−N,N’−ビス(4−tert−ブチルフェニル)ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6tBu−FLPAPrn)、N,N’−ビス[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニル−3,8−ジシクロヘキシルピレン−1,6−ジアミン(略称:ch−1,6FLPAPrn)、N,N’−ビス[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニルスチルベン−4,4’−ジアミン(略称:YGA2S)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)トリフェニルアミン(略称:2YGAPPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン(略称:TBP)、4−(10−フェニル−9−アントリル)−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:PCBAPA)、N,N’’−(2−tert−ブチルアントラセン−9,10−ジイルジ−4,1−フェニレン)ビス[N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン](略称:DPABPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPPA)、N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPPA)、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’−オクタフェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2,7,10,15−テトラアミン(略称:DBC1)、クマリン30、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCABPhA)、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPABPhA)、9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−フェニルアントラセン−2−アミン(略称:2YGABPhA)、N,N,9−トリフェニルアントラセン−9−アミン(略称:DPhAPhA)、クマリン6、クマリン545T、N,N’−ジフェニルキナクリドン(略称:DPQd)、ルブレン、2,8−ジ−tert−ブチル−5,11−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−6,12−ジフェニルテトラセン(略称:TBRb)、ナイルレッド、5,12−ビス(1,1’−ビフェニル−4−イル)−6,11−ジフェニルテトラセン(略称:BPT)、2−(2−{2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}−6−メチル−4H−ピラン−4−イリデン)プロパンジニトリル(略称:DCM1)、2−{2−メチル−6−[2−(2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCM2)、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)テトラセン−5,11−ジアミン(略称:p−mPhTD)、7,14−ジフェニル−N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)アセナフト[1,2−a]フルオランテン−3,10−ジアミン(略称:p−mPhAFD)、2−{2−イソプロピル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTI)、2−{2−tert−ブチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTB)、2−(2,6−ビス{2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}−4H−ピラン−4−イリデン)プロパンジニトリル(略称:BisDCM)、2−{2,6−ビス[2−(8−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:BisDCJTM)、5,10,15,20−テトラフェニルビスベンゾ[5,6]インデノ[1,2,3−cd:1’,2’,3’−lm]ペリレン、などが挙げられる。
また、ゲスト材料131としては、三重項励起エネルギーを一重項励起エネルギーに変換する機能を有する材料であればよい。三重項励起エネルギーを一重項励起エネルギーに変換する機能を有する材料としては、燐光性化合物の他に、熱活性化遅延蛍光(Thermally activated delayed fluorescence:TADF)材料が挙げられる。なお、熱活性化遅延蛍光材料とは、S1準位とT1準位との差が小さく、逆項間交差によって三重項励起エネルギーから一重項励起エネルギーへエネルギーを変換する機能を有する材料である。そのため、三重項励起エネルギーをわずかな熱エネルギーによって一重項励起エネルギーにアップコンバート(逆項間交差)が可能で、一重項励起状態からの発光(蛍光)を効率よく呈することができる。したがって、燐光性化合物と記載した部分に関しては、熱活性化遅延蛍光材料と読み替えても構わない。また、熱活性化遅延蛍光が効率良く得られる条件としては、S1準位とT1準位のエネルギー差が好ましくは0eVより大きく0.2eV以下、さらに好ましくは0eVより大きく0.1eV以下であることが挙げられる。
また、熱活性化遅延蛍光を示す材料は、単独で三重項励起状態から逆項間交差により一重項励起状態を生成できる材料であっても良い。熱活性化遅延蛍光材料が、一種類の材料から構成される場合、例えば以下の材料を用いることができる。
まず、フラーレンやその誘導体、プロフラビン等のアクリジン誘導体、エオシン等が挙げられる。また、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、スズ(Sn)、白金(Pt)、インジウム(In)、もしくはパラジウム(Pd)等を含む金属含有ポルフィリンが挙げられる。該金属含有ポルフィリンとしては、例えば、プロトポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(Proto IX))、メソポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(Meso IX))、ヘマトポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(Hemato IX))、コプロポルフィリンテトラメチルエステル−フッ化スズ錯体(SnF(Copro III−4Me))、オクタエチルポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(OEP))、エチオポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(Etio I))、オクタエチルポルフィリン−塩化白金錯体(PtClOEP)等が挙げられる。
また、一種の材料から構成される熱活性化遅延蛍光材料としては、π電子過剰型複素芳香族骨格及びπ電子不足型複素芳香族骨格を有する複素環化合物も用いることができる。具体的には、2−(ビフェニル−4−イル)−4,6−ビス(12−フェニルインドロ[2,3−a]カルバゾール−11−イル)−1,3,5−トリアジン(略称:PIC−TRZ)、2−{4−[3−(N−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−9H−カルバゾール−9−イル]フェニル}−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:PCCzPTzn)、2−[4−(10H−フェノキサジン−10−イル)フェニル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:PXZ−TRZ)、3−[4−(5−フェニル−5,10−ジヒドロフェナジン−10−イル)フェニル]−4,5−ジフェニル−1,2,4−トリアゾール(略称:PPZ−3TPT)、3−(9,9−ジメチル−9H−アクリジン−10−イル)−9H−キサンテン−9−オン(略称:ACRXTN)、ビス[4−(9,9−ジメチル−9,10−ジヒドロアクリジン)フェニル]スルホン(略称:DMAC−DPS)、10−フェニル−10H,10’H−スピロ[アクリジン−9,9’−アントラセン]−10’−オン(略称:ACRSA)等が挙げられる。該複素環化合物は、π電子過剰型複素芳香族骨格及びπ電子不足型複素芳香族骨格を有するため、電子輸送性及び正孔輸送性が高く、好ましい。なお、π電子過剰型複素芳香族骨格とπ電子不足型複素芳香族骨格とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香族骨格のドナー性とπ電子不足型複素芳香族骨格のアクセプター性が共に強く、S1準位とT1準位の差が小さくなるため、特に好ましい。
≪一対の電極≫
電極101及び電極102は、発光層130へ正孔と電子を注入する機能を有する。電極101及び電極102は、金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物や積層体などを用いて形成することができる。金属としてはアルミニウム(Al)が典型例であり、その他、銀(Ag)、タングステン、クロム、モリブデン、銅、チタンなどの遷移金属、リチウム(Li)やセシウムなどのアルカリ金属、カルシウム、マグネシウム(Mg)などの第2族金属を用いることができる。遷移金属としてイッテルビウム(Yb)などの希土類金属を用いても良い。合金としては、上記金属を含む合金を使用することができ、例えばMgAg、AlLiなどが挙げられる。導電性化合物としては、例えば、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide、以下ITO)、珪素または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(略称:ITSO)、インジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide)、タングステン及び亜鉛を含有したインジウム酸化物などの金属酸化物が挙げられる。導電性化合物としてグラフェンなどの無機炭素系材料を用いても良い。上述したように、これらの材料の複数を積層することによって電極101及び電極102の一方または双方を形成しても良い。
また、発光層130から得られる発光は、電極101及び電極102の一方または双方を通して取り出される。したがって、電極101及び電極102の少なくとも一つは可視光を透過する機能を有する。光を透過する機能を有する導電性材料としては、可視光の透過率が40%以上100%以下、好ましくは60%以上100%以下であり、かつその抵抗率が1×10−2Ω・cm以下の導電性材料が挙げられる。また、光を取り出す方の電極は、光を透過する機能と、光を反射する機能と、を有する導電性材料により形成されても良い。該導電性材料としては、可視光の反射率が20%以上80%以下、好ましくは40%以上70%以下であり、かつその抵抗率が1×10−2Ω・cm以下の導電性材料が挙げられる。光を取り出す方の電極に金属や合金などの光透過性の低い材料を用いる場合には、可視光を透過できる程度の厚さ(例えば、1nmから10nmの厚さ)で電極101及び電極102の一方または双方を形成すればよい。
なお、本明細書等において、光を透過する機能を有する電極には、可視光を透過する機能を有し、且つ導電性を有する材料を用いればよく、例えば上記のようなITOに代表される酸化物導電体層に加えて、酸化物半導体層、または有機物を含む有機導電体層を含む。有機物を含む有機導電体層としては、例えば、有機化合物と電子供与体(ドナー)とを混合してなる複合材料を含む層、有機化合物と電子受容体(アクセプター)とを混合してなる複合材料を含む層等が挙げられる。また、透明導電層の抵抗率としては、好ましくは1×10Ω・cm以下、さらに好ましくは1×10Ω・cm以下である。
また、電極101及び電極102の成膜方法は、スパッタリング法、蒸着法、印刷法、塗布法、MBE(Molecular Beam Epitaxy)法、CVD法、パルスレーザ堆積法、ALD(Atomic Layer Deposition)法等を適宜用いることができる。
≪正孔注入層≫
正孔注入層111は、一対の電極の一方(電極101または電極102)からのホール注入障壁を低減することでホール注入を促進する機能を有し、例えば遷移金属酸化物、フタロシアニン誘導体、あるいは芳香族アミンなどによって形成される。遷移金属酸化物としては、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物などが挙げられる。フタロシアニン誘導体としては、フタロシアニンや金属フタロシアニンなどが挙げられる。芳香族アミンとしてはベンジジン誘導体やフェニレンジアミン誘導体などが挙げられる。ポリチオフェンやポリアニリンなどの高分子化合物を用いることもでき、例えば自己ドープされたポリチオフェンであるポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)などがその代表例である。
正孔注入層111として、正孔輸送性材料と、これに対して電子受容性を示す材料の複合材料を有する層を用いることもできる。あるいは、電子受容性を示す材料を含む層と正孔輸送性材料を含む層の積層を用いても良い。これらの材料間では定常状態、あるいは電界存在下において電荷の授受が可能である。電子受容性を示す材料としては、キノジメタン誘導体やクロラニル誘導体、ヘキサアザトリフェニレン誘導体などの有機アクセプターを挙げることができる。具体的には、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F−TCNQ)、クロラニル、2,3,6,7,10,11−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)等の電子吸引基(ハロゲン基やシアノ基)を有する化合物である。また、遷移金属酸化物、例えば第4族から第8族金属の酸化物を用いることができる。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、酸化レニウムなどである。中でも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。
正孔輸送性材料としては、電子よりも正孔の輸送性の高い材料を用いることができ、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する材料であることが好ましい。具体的には、発光層130に用いることができる正孔輸送性材料として挙げた芳香族アミンおよびカルバゾール誘導体を用いることができる。また、芳香族炭化水素およびスチルベン誘導体などを用いることができる。また、該正孔輸送性材料は高分子化合物であっても良い。
芳香族炭化水素としては、例えば、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−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−tert−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−BuDBA)、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)、2−tert−ブチル−9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]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、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、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)ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有し、炭素数14以上炭素数42以下である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
なお、芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、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)等が挙げられる。
また、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(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)等の高分子化合物を用いることもできる。
≪正孔輸送層≫
正孔輸送層112は正孔輸送性材料を含む層であり、正孔注入層111の材料として例示した材料を使用することができる。正孔輸送層112は正孔注入層111に注入された正孔を発光層130へ輸送する機能を有するため、正孔注入層111のHOMO準位と同じ、あるいは近いHOMO準位を有することが好ましい。
上記正孔輸送性材料として、正孔注入層111の材料として例示した材料を用いることができる。また、1×10−6cm/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、これら以外の物質を用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層だけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層してもよい。
≪電子輸送層≫
電子輸送層118は、電子注入層119を経て一対の電極の他方(電極101または電極102)から注入された電子を発光層130へ輸送する機能を有する。電子輸送性材料としては、正孔よりも電子の輸送性の高い材料を用いることができ、1×10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する材料であることが好ましい。電子を受け取りやすい化合物(電子輸送性を有する材料)としては、亜鉛やアルミニウムを有する金属錯体や、含窒素複素芳香族化合物のようなπ電子不足型複素芳香族化合物などを用いることができる。具体的には、発光層130に用いることができる電子輸送性材料として挙げたキノリン配位子、ベンゾキノリン配位子、オキサゾール配位子、あるいはチアゾール配位子を有する金属錯体が挙げられる。また、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体などが挙げられる。また、1×10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質であることが好ましい。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構わない。また、電子輸送層118は、単層だけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層してもよい。
また、電子輸送層118と発光層130との間に電子キャリアの移動を制御する層を設けても良い。電子キャリアの移動を制御する層は、上述したような電子輸送性の高い材料に、電子トラップ性の高い物質を少量添加した層であって、電子キャリアの移動を抑制することによって、キャリアバランスを調節することが可能となる。このような構成は、発光層を電子が突き抜けてしまうことにより発生する問題(例えば素子寿命の低下)の抑制に大きな効果を発揮する。
≪電子注入層≫
電子注入層119は電極102からの電子注入障壁を低減することで電子注入を促進する機能を有し、例えば第1族金属、第2族金属、あるいはこれらの酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩などを用いることができる。また、先に示す電子輸送性材料と、これに対して電子供与性を示す材料の複合材料を用いることもできる。電子供与性を示す材料としては、第1族金属、第2族金属、あるいはこれらの酸化物などを挙げることができる。具体的には、フッ化リチウム(LiF)、フッ化ナトリウム(NaF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)、リチウム酸化物(LiO)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(ErF)のような希土類金属化合物を用いることができる。また、電子注入層119にエレクトライドを用いてもよい。該エレクトライドとしては、例えば、カルシウムとアルミニウムの混合酸化物に電子を高濃度添加した物質等が挙げられる。また、電子注入層119に、電子輸送層118で用いることが出来る物質を用いても良い。
また、電子注入層119に、有機化合物と電子供与体(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118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。
なお、上述した、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層は、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、ノズルプリント法、グラビア印刷等の方法で形成することができる。また、上述した、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層には、上述した材料の他、量子ドットなどの無機化合物または高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用いてもよい。
なお、量子ドットとしては、コロイド状量子ドット、合金型量子ドット、コア・シェル型量子ドット、コア型量子ドット、などを用いてもよい。また、2族と16族、13族と15族、13族と17族、11族と17族、または14族と15族の元素グループを含む量子ドットを用いてもよい。または、カドミウム(Cd)、セレン(Se)、亜鉛(Zn)、硫黄(S)、リン(P)、インジウム(In)、テルル(Te)、鉛(Pb)、ガリウム(Ga)、ヒ素(As)、アルミニウム(Al)、等の元素を有する量子ドットを用いてもよい。
ウェットプロセスに用いる液媒体としては、たとえば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の有機溶媒を用いることができる。
また、発光層に用いることができる高分子化合物としては、例えば、ポリ[2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン](略称:MEH−PPV)、ポリ(2,5−ジオクチル−1,4−フェニレンビニレン)等のポリフェニレンビニレン(PPV)誘導体、ポリ(9,9−ジ−n−オクチルフルオレニル−2,7−ジイル)(略称:PF8)、ポリ[(9,9−ジ−n−オクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−alt−(ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−4,8−ジイル)](略称:F8BT)、ポリ[(9,9−ジ−n−オクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−alt−(2,2’−ビチオフェン−5,5’−ジイル)](略称F8T2)、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレニレン)−alt−(9,10−アントラセン)]、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−alt−(2,5−ジメチル−1,4−フェニレン)]等のポリフルオレン誘導体、ポリ(3−ヘキシルチオフェン−2,5−ジイル)(略称:P3HT)等のポリアルキルチオフェン(PAT)誘導体、ポリフェニレン誘導体等が挙げられる。また、これらの高分子化合物や、ポリ(9−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(2−ビニルナフタレン)、ポリ[ビス(4−フェニル)(2,4,6−トリメチルフェニル)アミン](略称:PTAA)等の高分子化合物に、発光性の化合物をドープして発光層に用いてもよい。発光性の化合物としては、先に挙げた発光性の化合物を用いることができる。
≪基板≫
また、本発明の一態様に係る発光素子は、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に作製すればよい。基板上に作製する順番としては、電極101側から順に積層しても、電極102側から順に積層しても良い。
なお、本発明の一態様に係る発光素子を形成できる基板としては、例えばガラス、石英、又はプラスチックなどを用いることができる。また可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、曲げることができる(フレキシブル)基板のことであり、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレートからなるプラスチック基板等が挙げられる。また、フィルム、無機蒸着フィルムなどを用いることもできる。なお、発光素子、及び光学素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。あるいは、発光素子、及び光学素子を保護する機能を有するものであればよい。
例えば、本発明等においては、様々な基板を用いて発光素子を形成することが出来る。基板の種類は、特に限定されない。その基板の一例としては、半導体基板(例えば単結晶基板又はシリコン基板)、SOI基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含むセルロースナノファイバ(CNF)や紙、又は基材フィルムなどがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては、以下が挙げられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)に代表されるプラスチックがある。または、一例としては、アクリル等の樹脂などがある。または、一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニルなどがある。または、一例としては、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、エポキシ、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。
また、基板として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、発光素子を形成してもよい。または、基板と発光素子との間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に発光素子を一部あるいは全部完成させた後、基板より分離し、他の基板に転載するために用いることができる。その際、耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも発光素子を転載できる。なお、上述の剥離層には、例えば、タングステン膜と酸化シリコン膜との無機膜の積層構造の構成や、基板上にポリイミド等の樹脂膜が形成された構成等を用いることができる。
つまり、ある基板を用いて発光素子を形成し、その後、別の基板に発光素子を転置し、別の基板上に発光素子を配置してもよい。発光素子が転置される基板の一例としては、上述した基板に加え、セロファン基板、石材基板、木材基板、布基板(天然繊維(絹、綿、麻)、合成繊維(ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル)若しくは再生繊維(アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル)などを含む)、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの基板を用いることにより、壊れにくい発光素子、耐熱性の高い発光素子、軽量化された発光素子、または薄型化された発光素子とすることができる。
また、上述した基板上に、例えば電界効果トランジスタ(FET)を形成し、FETと電気的に接続された電極上に発光素子150を作製してもよい。これにより、FETによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の表示装置を作製できる。
以上、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態2)
本実施の形態においては、実施の形態1に示す構成と異なる構成の発光素子、及び当該発光素子の発光機構について、図5を用いて、以下説明を行う。なお、図5において、図1に示す符号と同様の機能を有する箇所には、同様のハッチパターンとし、符号を省略する場合がある。また、同様の機能を有する箇所には、同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する場合がある。
<発光素子の構成例>
図5は、発光素子250の断面模式図である。
図5に示す発光素子250は、一対の電極(電極101及び電極102)の間に、複数の発光ユニット(図5においては、発光ユニット106及び発光ユニット108)を有する。1つの発光ユニットは、図1で示すEL層100と同様な構成を有する。つまり、図1で示す発光素子150は、1つの発光ユニットを有し、図5で示す発光素子250は、複数の発光ユニットを有する。なお、発光素子250において、電極101が陽極として機能し、電極102が陰極として機能するとして、以下説明するが、発光素子250の構成としては、逆であっても構わない。
また、図5に示す発光素子250において、発光ユニット106と発光ユニット108とが積層されており、発光ユニット106と発光ユニット108との間には電荷発生層115が設けられる。なお、発光ユニット106と発光ユニット108は、同じ構成でも異なる構成でもよい。例えば、発光ユニット106に、図1で示すEL層100と同様の構成を用いると好ましい。
また、発光素子250は、発光層130と、発光層140と、を有する。また、発光ユニット106は、発光層130の他に、正孔注入層111、正孔輸送層112、電子輸送層113、及び電子注入層114を有する。また、発光ユニット108は、発光層140の他に、正孔注入層116、正孔輸送層117、電子輸送層118、及び電子注入層119を有する。
電荷発生層115は、正孔輸送性材料に電子受容体であるアクセプター性物質が添加された構成であっても、電子輸送性材料に電子供与体であるドナー性物質が添加された構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。
電荷発生層115に、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料が含まれる場合、該複合材料には実施の形態1に示す正孔注入層111に用いることができる複合材料を用いればよい。有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール化合物、芳香族炭化水素、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、有機化合物としては、正孔移動度が1×10−6cm/Vs以上である物質を適用することが好ましい。ただし、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外の物質を用いてもよい。有機化合物とアクセプター性物質の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。なお、発光ユニット108のように、発光ユニットの陽極側の面が電荷発生層115に接している場合は、電荷発生層115が発光ユニットの正孔注入層または正孔輸送層の役割も担うことができるため、該発光ユニットには正孔注入層または正孔輸送層を設けなくとも良い。
なお、電荷発生層115は、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と他の材料により構成される層を組み合わせた積層構造として形成してもよい。例えば、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせて形成してもよい。また、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と、透明導電性材料を含む層とを組み合わせて形成してもよい。
なお、発光ユニット106と発光ユニット108とに挟まれる電荷発生層115は、電極101と電極102とに電圧を印加したときに、一方の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い。例えば、図5において、電極101の電位の方が電極102の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層115は、発光ユニット106に電子を注入し、発光ユニット108に正孔を注入する。
なお、電荷発生層115は、光取出し効率の点から、可視光に対して透光性(具体的には、電荷発生層115に対する可視光の透過率が40%以上)を有することが好ましい。また、電荷発生層115は、一対の電極(電極101及び電極102)よりも低い導電率であっても機能する。電荷発生層115の導電率が一対の電極と同程度に高い場合、電荷発生層115によって発生したキャリアが、膜面方向に流れることで、電極101と電極102とが重ならない領域で発光が生じてしまう場合がある。このような不良を抑制するためには、電荷発生層115は、一対の電極よりも導電率が低い材料で形成されると好ましい。
上述した材料を用いて電荷発生層115を形成することにより、発光層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。
また、図5においては、2つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、3つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。発光素子250に示すように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度発光を可能とし、さらに長寿命な発光素子を実現できる。また、消費電力が低い発光素子を実現することができる。
なお、複数のユニットのうち、少なくとも一つのユニットに、図1で示すEL層100の構成を適用することによって、発光効率の高い、発光素子を提供することができる。
また、発光ユニット106が有する発光層130は、実施の形態1で示した構成と同様の構成を有すると好ましい。そうすることで、発光素子250は、発光効率の高い発光素子となり好適である。
なお、発光ユニット106および発光ユニット108に用いるゲスト材料としては、同じであっても異なっていてもよい。発光ユニット106と発光ユニット108とで同じゲスト材料を有する場合、発光素子250は少ない電流値で高い発光輝度を呈する発光素子となり好ましい。また、発光ユニット106と発光ユニット108とで異なるゲスト材料を有する場合、発光素子250は多色発光を呈する発光素子となり好ましい。特に、演色性の高い白色発光、あるいは少なくとも赤色と緑色と青色とを有する発光、になるようゲスト材料を選択することが好適である。
なお、発光ユニット106、発光ユニット108、及び電荷発生層115は、蒸着法(真空蒸着法を含む)、インクジェット法、塗布法、グラビア印刷等の方法で形成することができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1及び実施の形態2に示す構成と異なる構成の発光素子の例について、図6及び図7を用いて以下に説明する。
<発光素子の構成例1>
図6は、本発明の一態様の発光素子を示す断面図である。なお、図6において、図1に示す符号と同様の機能を有する箇所には、同様のハッチパターンとし、符号を省略する場合がある。また、同様の機能を有する箇所には、同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する場合がある。
図6に示す発光素子260は、基板200側に光を取り出す下面射出(ボトムエミッション)型の発光素子であってもよく、基板200と反対方向に光を取り出す上面射出(トップエミッション)型の発光素子であってもよい。なお、本発明の一態様はこれに限定されず、発光素子が呈する光を基板200の上方および下方の双方に取り出す両面射出(デュアルエミッション)型の発光素子であっても良い。
発光素子260が、ボトムエミッション型である場合、電極101は、光を透過する機能を有することが好ましい。また、電極102は、光を反射する機能を有することが好ましい。あるいは、発光素子260が、トップエミッション型である場合、電極101は、光を反射する機能を有することが好ましい。また、電極102は、光を透過する機能を有することが好ましい。
発光素子260は、基板200上に電極101と、電極102とを有する。また、電極101と電極102との間に、発光層123Bと、発光層123Gと、発光層123Rと、を有する。また、正孔注入層111と、正孔輸送層112と、電子輸送層118と、電子注入層119と、を有する。
また、電極101は、複数の導電層で形成されてもよい。その場合、光を反射する機能を有する導電層と、光を透過する機能を有する導電層とが積層する構成であると好ましい。
なお、電極101は、実施の形態1で示した電極101または電極102と同様の構成および材料を用いることができる。
図6においては、電極101と電極102とで挟持された領域221B、領域221G、及び領域221R、の間に隔壁145を有する。隔壁145は、絶縁性を有する。隔壁145は、電極101の端部を覆い、該電極と重なる開口部を有する。隔壁145を設けることによって、各領域の基板200上の電極101を、それぞれ島状に分離することが可能となる。
なお、発光層123Bと、発光層123Gとは、隔壁145と重なる領域において、互いに重なる領域を有していてもよい。また、発光層123Gと、発光層123Rとは、隔壁145と重なる領域において、互いに重なる領域を有していてもよい。また、発光層123Rと、発光層123Bとは、隔壁145と重なる領域において、互いに重なる領域を有していてもよい。
隔壁145としては、絶縁性であればよく、無機材料または有機材料を用いて形成される。該無機材料としては、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等が挙げられる。該有機材料としては、例えば、アクリル樹脂、またはポリイミド樹脂等の感光性の樹脂材料が挙げられる。
また、発光層123R、発光層123G、発光層123Bは、それぞれ異なる色を呈する機能を有する発光材料を有することが好ましい。例えば、発光層123Rが赤色を呈する機能を有する発光材料を有することで、領域221Rは赤色の発光を呈し、発光層123Gが緑色を呈する機能を有する発光材料を有することで、領域221Gは緑色の発光を呈し、発光層123Bが青色を呈する機能を有する発光材料を有することで、領域221Bは青色の発光を呈する。このような構成を有する発光素子260を、表示装置の画素に用いることで、フルカラー表示が可能な表示装置を作製することができる。また、それぞれの発光層の膜厚は、同じであっても良いし、異なっていても良い。
また、発光層123B、発光層123G、発光層123R、のいずれか一つまたは複数の発光層は、実施の形態1で示した発光層130と同様の構成を有することが好ましい。そうすることで、発光効率の良好な発光素子を作製することができる。
なお、発光層123B、発光層123G、発光層123R、のいずれか一つまたは複数の発光層は、2層以上が積層された構成としても良い。
以上のように、少なくとも一つの発光層が実施の形態1で示した発光層を有し、該発光層を有する発光素子260を、表示装置の画素に用いることで、発光効率の高い表示装置を作製することができる。すなわち、発光素子260を有する表示装置は、消費電力を低減することができる。
なお、光を取り出す電極上に、カラーフィルタを設けることで、発光素子260の色純度を向上させることができる。そのため、発光素子260を有する表示装置の色純度を高めることができる。
また、光を取り出す電極上に、偏光板を設けることで、発光素子260の外光反射を低減することができる。そのため、発光素子260を有する表示装置のコントラスト比を高めることができる。
なお、発光素子260における他の構成については、実施の形態1における発光素子の構成を参酌すればよい。
<発光素子の構成例2>
次に、図6に示す発光素子と異なる構成例について、図7(A)(B)を用いて、以下説明を行う。
図7(A)(B)は、本発明の一態様の発光素子を示す断面図である。なお、図7(A)(B)において、図6に示す符号と同様の機能を有する箇所には、同様のハッチパターンとし、符号を省略する場合がある。また、同様の機能を有する箇所には、同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する場合がある。
図7(A)(B)は、一対の電極間に、発光層を有する発光素子の構成例である。図7(A)に示す発光素子262aは、基板200と反対の方向に光を取り出す上面射出(トップエミッション)型の発光素子、図7(B)に示す発光素子262bは、基板200側に光を取り出す下面射出(ボトムエミッション)型の発光素子である。ただし、本発明の一態様はこれに限定されず、発光素子が呈する光を発光素子が形成される基板200の上方および下方の双方に取り出す両面射出(デュアルエミッション)型であっても良い。
発光素子262a及び発光素子262bは、基板200上に電極101と、電極102と、電極103と、電極104とを有する。また、電極101と電極102との間、及び電極102と電極103との間、及び電極102と電極104との間に、少なくとも発光層130と、電荷発生層115とを有する。また、正孔注入層111と、正孔輸送層112と、発光層140と、電子輸送層113と、電子注入層114と、正孔注入層116と、正孔輸送層117と、電子輸送層118と、電子注入層119と、を有する。
また、電極101は、導電層101aと、導電層101a上に接する導電層101bと、を有する。また、電極103は、導電層103aと、導電層103a上に接する導電層103bと、を有する。電極104は、導電層104aと、導電層104a上に接する導電層104bと、を有する。
図7(A)に示す発光素子262a、及び図7(B)に示す発光素子262bは、電極101と電極102とで挟持された領域222B、電極102と電極103とで挟持された領域222G、及び電極102と電極104とで挟持された領域222R、の間に、隔壁145を有する。隔壁145は、絶縁性を有する。隔壁145は、電極101、電極103、及び電極104の端部を覆い、該電極と重なる開口部を有する。隔壁145を設けることによって、各領域の基板200上の該電極を、それぞれ島状に分離することが可能となる。
また、発光素子262a及び発光素子262bは、領域222B、領域222G、及び領域222Rから呈される光が取り出される方向に、それぞれ光学素子224B、光学素子224G、及び光学素子224Rを有する基板220を有する。各領域から呈される光は、各光学素子を介して発光素子外部に射出される。すなわち、領域222Bから呈される光は、光学素子224Bを介して射出され、領域222Gから呈される光は、光学素子224Gを介して射出され、領域222Rから呈される光は、光学素子224Rを介して射出される。
また、光学素子224B、光学素子224G、及び光学素子224Rは、入射される光から特定の色を呈する光を選択的に透過する機能を有する。例えば、光学素子224Bを介して射出される領域222Bから呈される光は、青色を呈する光となり、光学素子224Gを介して射出される領域222Gから呈される光は、緑色を呈する光となり、光学素子224Rを介して射出される領域222Rから呈される光は、赤色を呈する光となる。
光学素子224R、光学素子224G、及び光学素子224Bには、例えば、着色層(カラーフィルタともいう)、バンドパスフィルタ、多層膜フィルタなどを適用できる。また、光学素子に色変換素子を適用することができる。色変換素子は、入射される光を、当該光の波長より長い波長の光に変換する光学素子である。色変換素子として、量子ドットを用いる素子であると好適である。量子ドットを用いることにより、表示装置の色再現性を高めることができる。
なお、光学素子224R、光学素子224G、及び光学素子224B上に複数の光学素子を重ねて設けてもよい。他の光学素子としては、例えば円偏光板や反射防止膜などを設けることができる。円偏光板を、表示装置の発光素子が発する光が取り出される側に設けると、表示装置の外部から入射した光が、表示装置の内部で反射されて、外部に射出される現象を防ぐことができる。また、反射防止膜を設けると、表示装置の表面で反射される外光を弱めることができる。これにより、表示装置が発する発光を、鮮明に観察できる。
なお、図7(A)(B)において、各光学素子を介して各領域から射出される光を、青色(B)を呈する光、緑色(G)を呈する光、赤色(R)を呈する光、として、それぞれ破線の矢印で模式的に図示している。
また、各光学素子の間には、遮光層223を有する。遮光層223は、隣接する領域から発せられる光を遮光する機能を有する。なお、遮光層223を設けない構成としても良い。
遮光層223としては、外光の反射を抑制する機能を有する。または、遮光層223としては、隣接する発光素子から発せられる光の混色を防ぐ機能を有する。遮光層223としては、金属、黒色顔料を含んだ樹脂、カーボンブラック、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等を用いることができる。
なお、基板200、及び光学素子を有する基板220としては、実施の形態1を参酌すればよい。
さらに、発光素子262a及び発光素子262bは、マイクロキャビティ構造を有する。
≪マイクロキャビティ構造≫
発光層130、及び発光層140から射出される光は、一対の電極(例えば、電極101と電極102)の間で共振される。また、発光層130及び発光層140は、射出される光のうち所望の波長の光が強まる位置に形成される。例えば、電極101の反射領域から発光層130の発光領域までの光学距離と、電極102の反射領域から発光層130の発光領域までの光学距離と、を調整することにより、発光層130から射出される光のうち所望の波長の光を強めることができる。また、電極101の反射領域から発光層140の発光領域までの光学距離と、電極102の反射領域から発光層140の発光領域までの光学距離と、を調整することにより、発光層140から射出される光のうち所望の波長の光を強めることができる。すなわち、複数の発光層(ここでは、発光層130及び発光層140)を積層する発光素子の場合、発光層130及び発光層140のそれぞれの光学距離を最適化することが好ましい。
また、発光素子262a及び発光素子262bにおいては、各領域で導電層(導電層101b、導電層103b、及び導電層104b)の厚さを調整することで、発光層130及び発光層140から呈される光のうち所望の波長の光を強めることができる。なお、各領域で正孔注入層111及び正孔輸送層112のうち、少なくとも一つの厚さを異ならせることで、発光層130及び発光層140から呈される光を強めても良い。
例えば、電極101乃至電極104において、光を反射する機能を有する導電性材料の屈折率が、発光層130または発光層140の屈折率よりも小さい場合においては、電極101が有する導電層101bの膜厚を、電極101と電極102との間の光学距離がmλ/2(mは自然数、λは領域222Bで強める光の波長を、それぞれ表す)となるよう調整する。同様に、電極103が有する導電層103bの膜厚を、電極103と電極102との間の光学距離がmλ/2(mは自然数、λは領域222Gで強める光の波長を、それぞれ表す)となるよう調整する。さらに、電極104が有する導電層104bの膜厚を、電極104と電極102との間の光学距離がmλ/2(mは自然数、λは領域222Rで強める光の波長を、それぞれ表す)となるよう調整する。
上記のように、マイクロキャビティ構造を設け、各領域の一対の電極間の光学距離を調整することで、各電極近傍における光の散乱および光の吸収を抑制し、高い光取り出し効率を実現することができる。なお、上記構成においては、導電層101b、導電層103b、導電層104bは、光を透過する機能を有することが好ましい。また、導電層101b、導電層103b、導電層104b、を構成する材料は、互いに同じであっても良いし、異なっていても良い。また、導電層101b、導電層103b、導電層104bは、それぞれ2層以上の層が積層された構成であっても良い。
なお、図7(A)に示す発光素子262aは、上面射出型の発光素子であるため、導電層101a、導電層103a、及び導電層104aは、光を反射する機能を有することが好ましい。また、電極102は、光を透過する機能と、光を反射する機能とを有することが好ましい。
また、図7(B)に示す発光素子262bは、下面射出型の発光素子であるため、導電層101a、導電層103a、導電層104aは、光を透過する機能と、光を反射する機能と、を有することが好ましい。また、電極102は、光を反射する機能を有することが好ましい。
また、発光素子262a及び発光素子262bにおいて、導電層101a、導電層103a、または導電層104a、に同じ材料を用いても良いし、異なる材料を用いても良い。導電層101a、導電層103a、導電層104a、に同じ材料を用いる場合、発光素子262a及び発光素子262bの製造コストを低減できる。なお、導電層101a、導電層103a、導電層104aは、それぞれ2層以上の層が積層された構成であっても良い。
また、発光素子262a及び発光素子262bにおける発光層130は、実施の形態1で示した構成と同様の構成を有することが好ましい。そうすることで、高い発光効率を示す発光素子を作製することができる。
また、発光層130及び発光層140は、例えば発光層140a及び発光層140bのように、一方または双方で2層が積層された構成としてもよい。2層の発光層に、第1の発光材料及び第2の発光材料という、異なる色を呈する機能を有する2種類の発光材料をそれぞれ用いることで、複数の色を含む発光を得ることができる。特に発光層130と、発光層140と、が呈する発光により、白色となるよう、各発光層に用いる発光材料を選択すると好ましい。
また、発光層130または発光層140は、一方または双方で3層以上が積層された構成としても良く、発光材料を有さない層が含まれていても良い。
以上のように、実施の形態1で示した発光層の構成を有する発光素子262aまたは発光素子262bを、表示装置の画素に用いることで、発光効率の高い表示装置を作製することができる。すなわち、発光素子262aまたは発光素子262bを有する表示装置は、消費電力を低減することができる。
なお、発光素子262a及び発光素子262bにおける他の構成については、発光素子260、あるいは実施の形態1及び実施の形態2で示した発光素子の構成を参酌すればよい。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を有する表示装置について、図8乃至図10を用いて説明する。
<表示装置の構成例1>
図8(A)は表示装置600を示す上面図、図8(B)は図8(A)の一点鎖線A−B、及び一点鎖線C−Dで切断した断面図である。表示装置600は、駆動回路部(信号線駆動回路部601、及び走査線駆動回路部603)、並びに画素部602を有する。なお、信号線駆動回路部601、走査線駆動回路部603、及び画素部602は、発光素子の発光を制御する機能を有する。
また、表示装置600は、素子基板610と、封止基板604と、シール材605と、シール材605で囲まれた領域607と、引き回し配線608と、FPC609と、を有する。
なお、引き回し配線608は、信号線駆動回路部601及び走査線駆動回路部603に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC609からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではFPC609しか図示されていないが、FPC609にはプリント配線基板(PWB:Printed Wiring Board)が取り付けられていても良い。
また、信号線駆動回路部601は、Nチャネル型のトランジスタ623とPチャネル型のトランジスタ624とを組み合わせたCMOS回路が形成される。なお、信号線駆動回路部601または走査線駆動回路部603は、種々のCMOS回路、PMOS回路、またはNMOS回路を用いることが出来る。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路部を形成したドライバと画素とを同一の表面上に設けた表示装置を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路部を基板上ではなく外部に形成することもできる。
また、画素部602は、スイッチング用のトランジスタ611と、電流制御用のトランジスタ612と、電流制御用のトランジスタ612のドレインに電気的に接続された下部電極613と、を有する。なお、下部電極613の端部を覆って隔壁614が形成されている。隔壁614としては、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることができる。
また、被覆性を良好にするため、隔壁614の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、隔壁614の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、隔壁614の上端部のみに曲率半径(0.2μm以上3μm以下)を有する曲面を持たせることが好ましい。また、隔壁614として、ネガ型の感光性樹脂、またはポジ型の感光性樹脂のいずれも使用することができる。
なお、トランジスタ(トランジスタ611、612、623、624)の構造は、特に限定されない。例えば、スタガ型のトランジスタを用いてもよい。また、トランジスタの極性についても特に限定はなく、Nチャネル型およびPチャネル型のトランジスタを有する構造、及びNチャネル型のトランジスタまたはPチャネル型のトランジスタのいずれか一方のみからなる構造を用いてもよい。また、トランジスタに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定はない。例えば、非晶質半導体膜、結晶性半導体膜を用いることができる。また、半導体材料としては、14族(ケイ素等)半導体、化合物半導体(酸化物半導体を含む)、有機半導体等を用いることができる。トランジスタとしては、例えば、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上、さらに好ましくは3eV以上の酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができるため好ましい。該酸化物半導体としては、In−Ga酸化物、In−M−Zn酸化物(Mは、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、錫(Sn)、ハフニウム(Hf)、またはネオジム(Nd)を表す)等が挙げられる。
下部電極613上には、EL層616、および上部電極617がそれぞれ形成されている。なお、下部電極613は、陽極として機能し、上部電極617は、陰極として機能する。
また、EL層616は、蒸着マスクを用いた蒸着法(真空蒸着法を含む)、液滴吐出法(インクジェット法ともいう)、スピンコート法等の塗布法、グラビア印刷法等の種々の方法によって形成される。また、EL層616を構成する材料としては、低分子化合物、または高分子化合物(オリゴマー、デンドリマーを含む)であっても良い。
なお、下部電極613、EL層616、及び上部電極617により、発光素子618が形成される。発光素子618は、実施の形態1乃至実施の形態3の構成を有する発光素子であると好ましい。なお、画素部に複数の発光素子が形成される場合、実施の形態1乃至実施の形態3に記載の発光素子と、それ以外の構成を有する発光素子の両方が含まれていても良い。
また、シール材605で封止基板604を素子基板610と貼り合わせることにより、素子基板610、封止基板604、およびシール材605で囲まれた領域607に発光素子618が備えられた構造になっている。なお、領域607には、充填材が充填されており、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、シール材605に用いることができる紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂で充填される場合もあり、例えば、PVC(ポリビニルクロライド)系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)系樹脂、またはEVA(エチレンビニルアセテート)系樹脂を用いることができる。封止基板には凹部を形成し、そこに乾燥剤を設けると水分の影響による劣化を抑制することができ、好ましい構成である。
また、発光素子618と互いに重なるように、光学素子621が封止基板604の下方に設けられる。また、封止基板604の下方には、遮光層622が設けられる。光学素子621及び遮光層622としては、それぞれ、実施の形態3に示す光学素子、及び遮光層と同様の構成とすればよい。
なお、シール材605にはエポキシ系樹脂やガラスフリットを用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しにくい材料であることが望ましい。また、封止基板604に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiber Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、実施の形態1乃至実施の形態3に記載の発光素子及び光学素子を有する表示装置を得ることができる。
<表示装置の構成例2>
次に、表示装置の別の一例について、図9(A)(B)を用いて説明を行う。なお、図9(A)(B)は、本発明の一態様の表示装置の断面図である。
図9(A)には基板1001、下地絶縁膜1002、ゲート絶縁膜1003、ゲート電極1006、1007、1008、第1の層間絶縁膜1020、第2の層間絶縁膜1021、周辺部1042、画素部1040、駆動回路部1041、発光素子の下部電極1024R、1024G、1024B、隔壁1025、EL層1028、発光素子の上部電極1026、封止層1029、封止基板1031、シール材1032などが図示されている。
また、図9(A)では、光学素子の一例として、着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、及び青色の着色層1034B)を透明な基材1033に設けている。また、遮光層1035をさらに設けても良い。着色層及び遮光層が設けられた透明な基材1033は、位置合わせし、基板1001に固定する。なお、着色層、及び遮光層は、オーバーコート層1036で覆われている。また、図9(A)においては、着色層を透過する光は赤、緑、青となることから、3色の画素で映像を表現することができる。
図9(B)では、光学素子の一例として、着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)をゲート絶縁膜1003と第1の層間絶縁膜1020との間に形成する例を示している。このように、着色層は基板1001と封止基板1031の間に設けられていても良い。
なお、光学素子の一例として、着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)を第1の層間絶縁膜1020と第2の層間絶縁膜1021との間に形成してもよい。
また、以上に説明した表示装置では、トランジスタが形成されている基板1001側に光を取り出す構造(ボトムエミッション型)の表示装置としたが、封止基板1031側に発光を取り出す構造(トップエミッション型)の表示装置としても良い。
<表示装置の構成例3>
トップエミッション型の表示装置の断面図の一例を図10(A)(B)に示す。図10(A)(B)は、本発明の一態様の表示装置を説明する断面図であり、図9(A)(B)に示す駆動回路部1041、周辺部1042等を省略して例示している。
この場合、基板1001は光を通さない基板を用いることができる。トランジスタと発光素子の陽極とを接続する接続電極を作製するまでは、ボトムエミッション型の表示装置と同様に形成する。その後、電極1022を覆うように、第3の層間絶縁膜1037を形成する。この絶縁膜は平坦化の役割を担っていても良い。第3の層間絶縁膜1037は第2の層間絶縁膜と同様の材料の他、他の様々な材料を用いて形成することができる。
発光素子の下部電極1024R、1024G、1024Bはここでは陽極とするが、陰極であっても構わない。また、図10(A)(B)のようなトップエミッション型の表示装置である場合、下部電極1024R、1024G、1024Bは光を反射する機能を有することが好ましい。また、EL層1028上に上部電極1026が設けられる。上部電極1026は光を反射する機能と、光を透過する機能を有し、下部電極1024R、1024G、1024Bと、上部電極1026との間で、マイクロキャビティ構造を採用し、特定波長における光強度を増加させると好ましい。
図10(A)のようなトップエミッションの構造では、着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、及び青色の着色層1034B)を設けた封止基板1031で封止を行うことができる。封止基板1031には画素と画素との間に位置するように遮光層1035を設けても良い。なお、封止基板1031は透光性を有する基板を用いると好適である。
また、図10(A)においては、複数の発光素子と、該複数の発光素子にそれぞれ着色層を設ける構成を例示したが、これに限定されない。例えば、図10(B)に示すように、緑色の着色層を設けずに、赤色の着色層1034R、及び青色の着色層1034Bを設けて、赤、緑、青の3色でフルカラー表示を行う構成としてもよい。図10(A)に示すように、発光素子と、該発光素子にそれぞれ着色層を設ける構成とした場合、外光反射を抑制できるといった効果を奏する。一方で、図10(B)に示すように、発光素子に、緑色の着色層を設けずに、赤色の着色層、及び青色の着色層を設ける構成とした場合、緑色の発光素子から射出された光のエネルギー損失が少ないため、消費電力を低くできるといった効果を奏する。
以上に示す表示装置は、3色(赤色、緑色、青色)の副画素を有する構成を示したが、4色(赤色、緑色、青色、黄色、あるいは赤色、緑色、青色、白色)の副画素を有する構成としてもよい。その場合、黄色の光を透過する機能、あるいは青色、緑色、黄色、赤色の中から選ばれる複数の光を透過する機能を有する着色層を用いることができる。該着色層が青色、緑色、黄色、赤色の中から選ばれる複数の光を透過する機能を有するとき、該着色層を透過した光は白色であってもよい。黄色あるいは白色の発光を呈する発光素子は発光効率が高いため、このような構成を有する表示装置は、消費電力を低減することができる。
また、図8に示す表示装置600は、素子基板610、封止基板604、及びシール材605で囲まれた領域607に、封止層を形成してもよい。該封止層には、例えば、PVC(ポリビニルクロライド)系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)系樹脂、またはEVA(エチレンビニルアセテート)系樹脂等の樹脂を用いることができる。また、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等の無機材料を用いてもよい。領域607に封止層を形成することで、水などの不純物による発光素子618の劣化を抑制することができ好ましい。なお、封止層を形成する場合、シール材605を設けなくてもよい。
また、封止層を多層にすることで、水などの不純物が、表示装置600の外部から表示装置内部の発光素子618まで侵入するのを効果的に防ぐことができるため好ましい。なお、封止層が多層の場合、樹脂と無機材料とを積層させると好ましい構成である。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態や本実施の形態中の他の構成と適宜組み合わせることが可能である。
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を有する表示モジュール、電子機器、発光装置、及び照明装置について、図11乃至図14を用いて説明を行う。
<表示モジュールに関する説明>
図11に示す表示モジュール8000は、上部カバー8001と下部カバー8002との間に、FPC8003に接続されたタッチセンサ8004、FPC8005に接続された表示装置8006、フレーム8009、プリント基板8010、バッテリ8011を有する。
本発明の一態様の発光素子は、例えば、表示装置8006に用いることができる。
上部カバー8001及び下部カバー8002は、タッチセンサ8004及び表示装置8006のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
タッチセンサ8004は、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチセンサを表示装置8006に重ねて用いることができる。また、表示装置8006の対向基板(封止基板)に、タッチセンサ機能を持たせるようにすることも可能である。また、表示装置8006の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチセンサとすることも可能である。
フレーム8009は、表示装置8006の保護機能の他、プリント基板8010の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム8009は、放熱板としての機能を有していてもよい。
プリント基板8010は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリ8011による電源であってもよい。バッテリ8011は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
また、表示モジュール8000は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
<電子機器に関する説明>
図12(A)乃至図12(G)は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体9000、表示部9001、スピーカ9003、操作キー9005(電源スイッチ、又は操作スイッチを含む)、接続端子9006、センサ9007(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン9008、等を有することができる。また、センサ9007は、脈拍センサや指紋センサ等のように生体情報を測定する機能を有してもよい。
図12(A)乃至図12(G)に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチセンサ機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信または受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図12(A)乃至図12(G)に示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。また、図12(A)乃至図12(G)には図示していないが、電子機器には、複数の表示部を有する構成としてもよい。また、該電子機器にカメラ等を設け、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を記録媒体(外部またはカメラに内蔵)に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。
図12(A)乃至図12(G)に示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。
図12(A)は、携帯情報端末9100を示す斜視図である。携帯情報端末9100が有する表示部9001は、可撓性を有する。そのため、湾曲した筐体9000の湾曲面に沿って表示部9001を組み込むことが可能である。また、表示部9001はタッチセンサを備え、指やスタイラスなどで画面に触れることで操作することができる。例えば、表示部9001に表示されたアイコンに触れることで、アプリケーションを起動することができる。
図12(B)は、携帯情報端末9101を示す斜視図である。携帯情報端末9101は、例えば電話機、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末9101は、スピーカ9003、接続端子9006、センサ9007等を省略して図示しているが、図12(A)に示す携帯情報端末9100と同様の位置に設けることができる。また、携帯情報端末9101は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。例えば、3つの操作ボタン9050(操作アイコンまたは単にアイコンともいう)を表示部9001の一の面に表示することができる。また、破線の矩形で示す情報9051を表示部9001の他の面に表示することができる。なお、情報9051の一例としては、電子メールやSNS(ソーシャル・ネットワーキング・サービス)や電話などの着信を知らせる表示、電子メールやSNSなどの題名、電子メールやSNSなどの送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、電波等の受信信号の強度を示す表示などがある。または、情報9051が表示されている位置に、情報9051の代わりに、操作ボタン9050などを表示してもよい。
筐体9000の材料としては、例えば、合金、プラスチック、セラミックス等を用いることができる。プラスチックとしては強化プラスチックを用いることもできる。強化プラスチックの一種である炭素繊維強化樹脂複合材(Carbon Fiber Reinforced Plastics:CFRP)は軽量であり且つ腐食しない利点がある。また、他の強化プラスチックとしては、ガラス繊維を用いた強化プラスチック、アラミド繊維を用いた強化プラスチックを挙げることができる。合金としては、アルミニウム合金やマグネシウム合金が挙げられるが、中でもジルコニウムと銅とニッケルとチタンを含む非晶質合金(金属ガラスとも呼ばれる)が弾性強度の点で優れている。この非晶質合金は、室温においてガラス遷移領域を有する非晶質合金であり、バルク凝固非晶質合金とも呼ばれ、実質的に非晶質原子構造を有する合金である。凝固鋳造法により、少なくとも一部の筐体の鋳型内に合金材料が鋳込まれ、凝固させて一部の筐体をバルク凝固非晶質合金で形成する。非晶質合金は、ジルコニウム、銅、ニッケル、チタン以外にもベリリウム、シリコン、ニオブ、ボロン、ガリウム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、コバルト、イットリウム、バナジウム、リン、炭素などを含んでもよい。また、非晶質合金は、凝固鋳造法に限定されず、真空蒸着法、スパッタ法、電解めっき法、無電解メッキ法などによって形成してもよい。また、非晶質合金は、全体として長距離秩序(周期構造)を持たない状態を維持するのであれば、微結晶またはナノ結晶を含んでもよい。なお、合金とは、単一の固体相構造を有する完全固溶体合金と、2つ以上の相を有する部分溶体の両方を含むこととする。筐体9000に非晶質合金を用いることで高い弾性を有する筐体を実現できる。従って、携帯情報端末9101を落下させても、筐体9000が非晶質合金であれば、衝撃が加えられた瞬間には一時的に変形しても元に戻るため、携帯情報端末9101の耐衝撃性を向上させることができる。
図12(C)は、携帯情報端末9102を示す斜視図である。携帯情報端末9102は、表示部9001の3面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報9052、情報9053、情報9054がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば、携帯情報端末9102の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末9102を収納した状態で、その表示(ここでは情報9053)を確認することができる。具体的には、着信した電話の発信者の電話番号又は氏名等を、携帯情報端末9102の上方から観察できる位置に表示する。使用者は、携帯情報端末9102をポケットから取り出すことなく、表示を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。
図12(D)は、腕時計型の携帯情報端末9200を示す斜視図である。携帯情報端末9200は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。また、表示部9001はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末9200は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末9200は、接続端子9006を有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また接続端子9006を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子9006を介さずに無線給電により行ってもよい。
図12(E)(F)(G)は、折り畳み可能な携帯情報端末9201を示す斜視図である。また、図12(E)が携帯情報端末9201を展開した状態の斜視図であり、図12(F)が携帯情報端末9201を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図であり、図12(G)が携帯情報端末9201を折り畳んだ状態の斜視図である。携帯情報端末9201は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末9201が有する表示部9001は、ヒンジ9055によって連結された3つの筐体9000に支持されている。ヒンジ9055を介して2つの筐体9000間を屈曲させることにより、携帯情報端末9201を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。例えば、携帯情報端末9201は、曲率半径1mm以上150mm以下で曲げることができる。
また、電子機器としては、例えば、テレビジョン装置(テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどのカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
また、本発明の一態様の電子機器は、二次電池を有していてもよく、非接触電力伝送を用いて、二次電池を充電することができると好ましい。
二次電池としては、例えば、ゲル状電解質を用いるリチウムポリマー電池(リチウムイオンポリマー電池)等のリチウムイオン二次電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、有機ラジカル電池、鉛蓄電池、空気二次電池、ニッケル亜鉛電池、銀亜鉛電池などが挙げられる。
本発明の一態様の電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像や情報等の表示を行うことができる。また、電子機器が二次電池を有する場合、アンテナを、非接触電力伝送に用いてもよい。
また、本発明の一態様の電子機器又は照明装置は可撓性を有するため、家屋やビルの内壁もしくは外壁、又は、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。例えば、自動車のダッシュボードや、フロントガラス、天井等に照明を設置することができる。
<発光装置に関する説明>
本実施の形態で示す、発光装置3000の斜視図を図13(A)に、図13(A)に示す一点鎖線E−F間に相当する断面図を図13(B)に、それぞれ示す。なお、図13(A)において、図面の煩雑さを避けるために、構成要素の一部を破線で表示している。
図13(A)(B)に示す発光装置3000は、基板3001と、基板3001上の発光素子3005と、発光素子3005の外周に設けられた第1の封止領域3007と、第1の封止領域3007の外周に設けられた第2の封止領域3009と、を有する。
また、発光素子3005からの発光は、基板3001及び基板3003のいずれか一方または双方から射出される。図13(A)(B)においては、発光素子3005からの発光が下方側(基板3001側)に射出される構成について説明する。
また、図13(A)(B)に示すように、発光装置3000は、発光素子3005が第1の封止領域3007と、第2の封止領域3009とに、囲まれて配置される二重封止構造である。二重封止構造とすることで、発光素子3005側に入り込む外部の不純物(例えば、水、酸素など)を、好適に抑制することができる。ただし、第1の封止領域3007及び第2の封止領域3009を、必ずしも設ける必要はない。例えば、第1封止領域3007のみの構成としてもよい。
なお、図13(B)において、第1の封止領域3007及び第2の封止領域3009は、基板3001及び基板3003と接して設けられる。ただし、これに限定されず、例えば、第1の封止領域3007及び第2の封止領域3009の一方または双方は、基板3001の上方に形成される絶縁膜、あるいは導電膜と接して設けられる構成としてもよい。または、第1の封止領域3007及び第2の封止領域3009の一方または双方は、基板3003の下方に形成される絶縁膜、あるいは導電膜と接して設けられる構成としてもよい。
基板3001及び基板3003としては、それぞれ先の実施の形態に記載の基板200と、基板220と同様の構成とすればよい。発光素子3005としては、先の実施の形態に記載の発光素子と同様の構成とすればよい。
第1の封止領域3007としては、ガラスを含む材料(例えば、ガラスフリット、ガラスリボン等)を用いればよい。また、第2の封止領域3009としては、樹脂を含む材料を用いればよい。第1の封止領域3007として、ガラスを含む材料を用いることで、生産性や封止性を高めることができる。また、第2の封止領域3009として、樹脂を含む材料を用いることで、耐衝撃性や耐熱性を高めることができる。ただし、第1の封止領域3007と、第2の封止領域3009とは、これに限定されず、第1の封止領域3007が樹脂を含む材料で形成され、第2の封止領域3009がガラスを含む材料で形成されてもよい。
また、上述のガラスフリットとしては、例えば、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化セシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化ホウ素、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化テルル、酸化アルミニウム、二酸化珪素、酸化鉛、酸化スズ、酸化リン、酸化ルテニウム、酸化ロジウム、酸化鉄、酸化銅、二酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タングステン、酸化ビスマス、酸化ジルコニウム、酸化リチウム、酸化アンチモン、ホウ酸鉛ガラス、リン酸スズガラス、バナジン酸塩ガラス又はホウケイ酸ガラス等を含む。赤外光を吸収させるため、少なくとも一種類以上の遷移金属を含むことが好ましい。
また、上述のガラスフリットとしては、例えば、基板上にフリットペーストを塗布し、これに加熱処理、またはレーザ照射などを行う。フリットペーストには、上記ガラスフリットと、有機溶媒で希釈した樹脂(バインダとも呼ぶ)とが含まれる。また、ガラスフリットにレーザ光の波長の光を吸収する吸収剤を添加したものを用いても良い。また、レーザとして、例えば、Nd:YAGレーザや半導体レーザなどを用いることが好ましい。また、レーザ照射の際のレーザの照射形状は、円形でも四角形でもよい。
また、上述の樹脂を含む材料としては、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド(ナイロン、アラミド等)、ポリイミド、ポリカーボネートまたはアクリル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂を用いることができる。もしくは、シリコーンなどのシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を用いることができる。
なお、第1の封止領域3007及び第2の封止領域3009のいずれか一方または双方にガラスを含む材料を用いる場合、当該ガラスを含む材料と、基板3001との熱膨張率が近いことが好ましい。上記構成とすることで、熱応力によりガラスを含む材料または基板3001にクラックが入るのを抑制することができる。
例えば、第1の封止領域3007にガラスを含む材料を用い、第2の封止領域3009に樹脂を含む材料を用いる場合、以下の優れた効果を有する。
第2の封止領域3009は、第1の封止領域3007よりも、発光装置3000の外周部に近い側に設けられる。発光装置3000は、外周部に向かうにつれ、外力等による歪みが大きくなる。よって、歪みが大きくなる発光装置3000の外周部側、すなわち第2の封止領域3009に、樹脂を含む材料によって封止し、第2の封止領域3009よりも内側に設けられる第1の封止領域3007にガラスを含む材料を用いて封止することで、外力等の歪みが生じても発光装置3000が壊れにくくなる。
また、図13(B)に示すように、基板3001、基板3003、第1の封止領域3007、及び第2の封止領域3009に囲まれた領域には、第1の領域3011が形成される。また、基板3001、基板3003、発光素子3005、及び第1の封止領域3007に囲まれた領域には、第2の領域3013が形成される。
第1の領域3011及び第2の領域3013としては、例えば、希ガスまたは窒素ガス等の不活性ガスが充填されていると好ましい。あるいは、アクリルやエポキシ等の樹脂が充填されていると好ましい。なお、第1の領域3011及び第2の領域3013としては、大気圧状態よりも減圧状態であると好ましい。
また、図13(B)に示す構成の変形例を図13(C)に示す。図13(C)は、発光装置3000の変形例を示す断面図である。
図13(C)は、基板3003の一部に凹部を設け、該凹部に乾燥剤3018を設ける構成である。それ以外の構成については、図13(B)に示す構成と同じである。
乾燥剤3018としては、化学吸着によって水分等を吸着する物質、または物理吸着によって水分等を吸着する物質を用いることができる。例えば、乾燥剤3018として用いることができる物質としては、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物(酸化カルシウムや酸化バリウム等)、硫酸塩、金属ハロゲン化物、過塩素酸塩、ゼオライト、シリカゲル等が挙げられる。
<照明装置に関する説明>
図14は、発光素子を室内の照明装置8501として用いた例である。なお、発光素子は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置を形成することもできる。その他、曲面を有する筐体を用いることで、発光領域が曲面を有する照明装置8502を形成することもできる。本実施の形態で示す発光素子は薄膜状であり、筐体のデザインの自由度が高い。したがって、様々な意匠を凝らした照明装置を形成することができる。さらに、室内の壁面に大型の照明装置8503を備えても良い。また、照明装置8501、8502、8503に、タッチセンサを設けて、電源のオンまたはオフを行ってもよい。
また、発光素子をテーブルの表面側に用いることによりテーブルとしての機能を備えた照明装置8504とすることができる。なお、その他の家具の一部に発光素子を用いることにより、家具としての機能を備えた照明装置とすることができる。
以上のようにして、本発明の一態様の発光素子を適用して表示モジュール、発光装置、電子機器、及び照明装置を得ることができる。なお、適用できる照明装置及び電子機器は、本実施の形態に示したものに限らず、あらゆる分野の照明装置及び電子機器に適用することが可能である。
また、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子の作製例と、該発光素子の特性について、説明する。本実施例で作製した発光素子の構成は図1と同様である。素子構造の詳細を表1及び表2に示す。また、使用した化合物の構造と略称を以下に示す。
Figure 0006946051
Figure 0006946051
Figure 0006946051
Figure 0006946051
<発光素子の作製>
以下に、本実施例で作製した発光素子の作製方法を示す。
≪発光素子1の作製≫
ガラス基板上に電極101として、ITSO膜を厚さが70nmになるように形成した。なお、電極101の電極面積は、4mm(2mm×2mm)とした。
次に、電極101上に正孔注入層111として、DBT3P−IIと、酸化モリブデン(MoO)と、を重量比(DBT3P−II:MoO)が1:0.5になるように、且つ厚さが20nmになるように共蒸着した。
次に、正孔注入層111上に正孔輸送層112として、PCCPを厚さが20nmになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層112上に発光層130として、4,6mCzP2Pmと、PCCPと、トリス{2−[4−(4−シアノ−2,6−ジイソブチルフェニル)−5−(2−メチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:Ir(mpptz−diBuCNp))と、を重量比(4,6mCzP2Pm:PCCP:Ir(mpptz−diBuCNp))が0.4:0.6:0.125になるように、且つ厚さが30nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(4,6mCzP2Pm:PCCP:Ir(mpptz−diBuCNp))が0.8:0.2:0.125になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130においては、Ir(mpptz−diBuCNp)がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、4,6mCzP2Pmがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
次に、発光層130上に、電子輸送層118として、4,6mCzP2Pmを厚さが10nmになるよう、及びBPhenの厚さが15nmになるよう、順次蒸着した。次に、電子輸送層118上に、電子注入層119として、LiFを厚さが1nmになるように蒸着した。
次に、電子注入層119上に、電極102として、アルミニウム(Al)を厚さが200nmになるように形成した。
次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、封止するためのガラス基板を、有機EL用シール材を用いて、有機材料を形成したガラス基板に固定することで、発光素子1を封止した。具体的には、ガラス基板に形成した有機材料の周囲にシール材を塗布し、該ガラス基板と封止するためのガラス基板とを貼り合わせ、波長が365nmの紫外光を6J/cm照射し、80℃にて1時間熱処理した。以上の工程により発光素子1を得た。
≪発光素子2の作製≫
発光素子2は、先に示す発光素子1と、発光層130及び電子輸送層118の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子1と同様の作製方法とした。
発光素子2の発光層130として、2,4,6−トリス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリミジン(略称:mCzP3Pm)と、PCCPと、Ir(mpptz−diBuCNp)と、を重量比(mCzP3Pm:PCCP:Ir(mpptz−diBuCNp))が0.2:0.8:0.06になるように、且つ厚さが20nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(mCzP3Pm:PCCP:Ir(mpptz−diBuCNp))が0.6:0.4:0.06になるように、且つ厚さが20nmになるように共蒸着した。発光層130において、Ir(mpptz−diBuCNp)がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、mCzP3Pmがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
次に、発光層130上に電子輸送層118として、mCzP3Pmを厚さが10nmになるよう、及びBPhenの厚さが15nmになるよう、順次蒸着した。
≪発光素子3の作製≫
発光素子3は、先に示す発光素子1と、正孔輸送層112及び発光層130の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子1と同様の作製方法とした。
発光素子3の正孔輸送層112として、4,4’−ビス(9−カルバゾール)−2,2’−ジメチルビフェニル(略称:dmCBP)を厚さが20nmになるよう蒸着した。
次に、正孔輸送層112上に発光層130として、4,6mCzP2Pmと、12−[3−(9H−カルバゾール9−イル)フェニル]−5,12−ジヒドロ−5−フェニル−インドロ[3,2−a]カルバゾール(略称:mCzPICz)と、トリス[3−メチル−1−(2−メチルフェニル)−5−フェニル−1H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:Ir(Mptz1−mp))と、を重量比(4,6mCzP2Pm:mCzPICz:Ir(Mptz1−mp))が0.6:0.4:0.125になるように、且つ厚さが30nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(4,6mCzP2Pm:mCzPICz:Ir(Mptz1−mp))が0.8:0.2:0.125になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130において、Ir(Mptz1−mp)がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、4,6mCzP2Pmがホスト材料(第2の有機化合物)であり、mCzPICzがホスト材料(第3の有機化合物)である。
≪発光素子4の作製≫
発光素子4は、先に示す発光素子1と、正孔注入層111、発光層130、及び電子輸送層118の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子1と同様の作製方法とした。
発光素子4の正孔注入層111として、DBT3P−IIと、MoOと、を重量比(DBT3P−II:MoO)が1:0.5になるように、且つ厚さが25nmになるように共蒸着した。
また、正孔輸送層112上に発光層130として、9,9’−[ピリミジン−4,6−ジイルビス(ビフェニル−3,3’−ジイル)]ビス(9H−カルバゾール)(略称:4,6mCzBP2Pm)と、PCCPと、トリス{2−[5−(2−メチルフェニル)−4−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:Ir(mpptz−diPrp))と、を重量比(4,6mCzBP2Pm:PCCP:Ir(mpptz−diPrp))が0.4:0.6:0.125になるように、且つ厚さが30nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(4,6mCzBP2Pm:PCCP:Ir(mpptz−diPrp))が0.8:0.2:0.125になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130において、Ir(mpptz−diPrp)がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、4,6mCzBP2Pmがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
次に、発光層130上に電子輸送層118として、4,6mCzBP2Pmを厚さが10nmになるよう、及びBPhenの厚さが15nmになるよう、順次蒸着した。
≪発光素子5乃至発光素子7の作製≫
発光素子5乃至発光素子7は、先に示す発光素子1と、発光層130の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子1と同様の作製方法とした。
発光素子5の発光層130として、4,6mCzP2Pmと、PCCPと、Ir(mpptz−diPrp)と、を重量比(4,6mCzP2Pm:PCCP:Ir(mpptz−diPrp))が0.2:0.8:0.125になるように、且つ厚さが30nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(4,6mCzP2Pm:PCCP:Ir(mpptz−diPrp))が0.8:0.2:0.125になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130において、Ir(mpptz−diPrp)がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、4,6mCzP2Pmがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
発光素子6の発光層130として、4,6mCzP2Pmと、PCCPと、トリス{2−[1−(4−シアノ−2,6−ジイソブチルフェニル)−1H−イミダゾール−2−イル−κN3]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:Ir(pim−diBuCNp))と、を重量比(4,6mCzP2Pm:PCCP:Ir(pim−diBuCNp))が0.2:0.8:0.125になるように、且つ厚さが30nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(4,6mCzP2Pm:PCCP:Ir(pim−diBuCNp))が0.6:0.4:0.125になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130において、Ir(pim−diBuCNp)がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、4,6mCzP2Pmがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
発光素子7の発光層130として、4,6mCzP2Pmと、PCCPと、トリス{2−[1−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−1H−イミダゾール−2−イル−κN]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:Ir(iPrpim))と、を重量比(4,6mCzP2Pm:PCCP:Ir(iPrpim))が0.2:0.8:0.125になるように、且つ厚さが30nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(4,6mCzP2Pm:PCCP:Ir(iPrpim))が0.8:0.2:0.125になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130において、Ir(iPrpim)がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、4,6mCzP2Pmがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
<発光素子の特性>
次に、上記作製した発光素子1乃至発光素子7の特性を測定した。輝度およびCIE色度の測定には色彩輝度計(トプコン社製、BM−5A)を用い、電界発光スペクトルの測定にはマルチチャンネル分光器(浜松ホトニクス社製、PMA−11)を用いた。
発光素子1乃至発光素子7の輝度−電流密度特性を図15(A)(B)に、輝度−電圧特性を図16(A)(B)に、電流効率−輝度特性を図17(A)(B)に、外部量子効率−輝度特性を図18(A)(B)に、それぞれ示す。また、発光素子1乃至発光素子7に、それぞれ2.5mA/cmの電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図19(A)(B)に示す。なお、各発光素子の測定は室温(23℃に保たれた雰囲気)で行った。
また、1000cd/m付近における、発光素子1乃至発光素子7の素子特性を表3に示す。
Figure 0006946051
発光素子1乃至発光素子7の電界発光スペクトルは、最も短波長側のピーク波長がそれぞれ、489nm、485nm、473nm、478nm、477nm、498nm、472nmであり、青色の領域にピークを有する発光であった。該発光は、それぞれゲスト材料に由来する発光である。また、発光素子1乃至発光素子7の電界発光スペクトルの半値全幅はそれぞれ、66nm、64nm、70nm、71nm、75nm、70nm、137nmであり、発光素子3乃至発光素子7の電界発光スペクトルは、発光素子1及び発光素子2より幅が広いスペクトル形状を示した。特に、発光素子7の電界発光スペクトルは幅が広いスペクトル形状であり、ゲスト材料であるIr(iPrpim)に由来する発光と共に、緑色から黄色の波長領域にブロードな発光を示した。
また、発光素子1乃至発光素子7の発光開始電圧(輝度が1cd/mを超える電圧)はそれぞれ、2.5V、2.5V、2.7V、2.5V、2.4V、2.7V、2.5Vであった。この電圧値は、後に示すように、各発光素子が有するゲスト材料のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差に相当する電圧より小さい。したがって、発光素子1乃至発光素子7においては、ゲスト材料においてキャリアが直接再結合しているのではなく、より小さいエネルギーギャップを有する材料において、キャリアが再結合していることが示唆される。
また、発光素子1乃至発光素子4は、高輝度領域での駆動電圧が、発光素子5乃至発光素子6より低い結果となっている。また、発光素子1及び発光素子2は、駆動電圧が低く、電流効率も高いため、高い電力効率を示した。
また、発光素子1乃至発光素子7の外部量子効率の最大値はそれぞれ、33.8%、31.9%、30.3%、29.1%、20.0%、24.7%、10.3%であり、発光素子1乃至発光素子4は25%を超える高い値を示した。
<CV測定結果>
次に、上記発光素子に用いた化合物の電気化学的特性(酸化反応特性および還元反応特性)をサイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって測定した。なお測定には、電気化学アナライザー(ビー・エー・エス(株)製、型番:ALSモデル600Aまたは600C)を用いた。測定では、参照電極に対する作用電極の電位を適切な範囲で変化させて各々酸化ピーク電位、及び還元ピーク電位を得た。また、参照電極のレドックスポテンシャルが−4.94eVであることが見積もられているため、この数値と得られたピーク電位から、各化合物のHOMO準位およびLUMO準位を算出した。
ホスト材料(第2の有機化合物および第3の有機化合物)である4,6mCzP2Pm、mCzP3Pm、4,6mCzBP2Pm、PCCP、及びmCzPICzについては、各化合物をN,N−ジメチルホルムアミド(略称:DMF)に溶解させた溶液を用いて酸化反応特性および還元反応特性を測定した。なお、一般に有機EL素子に用いられる有機化合物の比誘電率は3程度であるため、極性の高い溶媒であるDMF(比誘電率が38)を用いて、例えばfac型のイリジウム錯体のように比較的極性の高い(特に電子吸引性の高い置換基を有する)化合物の酸化反応特性を測定すると、正確さに欠ける場合がある。したがって、本実施例において、ゲスト材料(第1の有機化合物)であるIr(mpptz−diBuCNp)、Ir(Mptz1−mp)、Ir(mpptz−diPrp)、Ir(pim−diBuCNp)、及びIr(iPrpim)については、極性の低いクロロホルム(比誘電率が4.8)に各化合物を溶解させた溶液を用いて酸化反応特性を測定した。また、ゲスト材料の還元反応特性は、各化合物をDMFに溶解させた溶液を用いて測定した。
CV測定の結果より得られた各化合物の酸化電位および還元電位、及びCV測定の結果より算出した各化合物のHOMO準位およびLUMO準位を、表4に示す。なお、Ir(iPrpim)の還元電位は低く、明確な還元ピーク電位が観測できなかったことから、Ir(iPrpim)は高いLUMO準位を有すると推定される。
Figure 0006946051
表4に示すように、ゲスト材料である第1の有機化合物(Ir(mpptz−diBuCNp)、Ir(Mptz1−mp)、Ir(mpptz−diPrp)、Ir(pim−diBuCNp)、及びIr(iPrpim))のHOMO準位は、ホスト材料である第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm、mCzP3Pm、及び4,6mCzBP2Pm)のHOMO準位以上であり、第1の有機化合物(Ir(mpptz−diBuCNp)、Ir(Mptz1−mp)、Ir(mpptz−diPrp)、Ir(pim−diBuCNp)、及びIr(iPrpim))のLUMO準位は、第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm、mCzP3Pm、及び4,6mCzBP2Pm)のLUMO準位以上である。そのため、発光素子1乃至発光素子7のように、発光層に当該化合物を用いた場合、一対の電極から注入されたキャリアである電子および正孔が、効率よく第2の有機化合物(ホスト材料)と第1の有機化合物(ゲスト材料)にそれぞれ注入されるため、第2の有機化合物(ホスト材料)と第1の有機化合物(ゲスト材料)とは励起錯体を形成することができる組み合わせである。
この場合、第1の有機化合物(Ir(mpptz−diBuCNp)、Ir(Mptz1−mp)、Ir(mpptz−diPrp)、Ir(pim−diBuCNp)、及びIr(iPrpim))と第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm、mCzP3Pm、及び4,6mCzBP2Pm)とで形成する励起錯体は、第2の有機化合物にLUMO準位を有し、第1の有機化合物にHOMO準位を有する励起錯体となる。
<薄膜の発光スペクトル1>
ここで、発光素子1乃至発光素子7に用いた第1の有機化合物(ゲスト材料)と第2の有機化合物(ホスト材料)とを有する薄膜サンプルを作製し、当該薄膜の発光スペクトルを測定した。また、比較のため、LUMO準位が高い有機化合物である35DCzPPyと、第1の有機化合物(ゲスト材料)とを有する比較薄膜サンプルも作製した。
薄膜1として、石英基板上に4,6mCzP2Pmと、Ir(mpptz−diBuCNp)と、を重量比(4,6mCzP2Pm:Ir(mpptz−diBuCNp))が1:0.125になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜1は、発光素子1の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
薄膜2として、石英基板上にmCzP3Pmと、Ir(mpptz−diBuCNp)と、を重量比(mCzP3Pm:Ir(mpptz−diBuCNp))が1:0.125になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜2は、発光素子2の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
比較薄膜1として、石英基板上に35DCzPPyと、Ir(mpptz−diBuCNp)と、を重量比(35DCzPPy:Ir(mpptz−diBuCNp))が1:0.125になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。
薄膜3として、石英基板上に4,6mCzP2Pmと、Ir(Mptz1−mp)と、を重量比(4,6mCzP2Pm:Ir(Mptz1−mp))が1:0.125になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜3は、発光素子3の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
比較薄膜2として、石英基板上に35DCzPPyと、Ir(Mptz1−mp)と、を重量比(35DCzPPy:Ir(Mptz1−mp))が1:0.125になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。
薄膜4として、石英基板上に4,6mCzBP2Pmと、Ir(mpptz−diPrp)と、を重量比(4,6mCzBP2Pm:Ir(mpptz−diPrp))が1:0.125になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜4は、発光素子4の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
薄膜5として、石英基板上に4,6mCzP2Pmと、Ir(mpptz−diPrp)と、を重量比(4,6mCzP2Pm:Ir(mpptz−diPrp))が1:0.125になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜5は、発光素子5の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
比較薄膜3として、石英基板上に35DCzPPyと、Ir(mpptz−diPrp)と、を重量比(35DCzPPy:Ir(mpptz−diPrp))が1:0.125になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。
薄膜6として、石英基板上に4,6mCzP2Pmと、Ir(pim−diBuCNp)と、を重量比(4,6mCzP2Pm:Ir(pim−diBuCNp))が1:0.125になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜6は、発光素子6の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
比較薄膜4として、石英基板上に35DCzPPyと、Ir(pim−diBuCNp)と、を重量比(35DCzPPy:Ir(pim−diBuCNp))が1:0.125になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。
薄膜7として、石英基板上に4,6mCzP2Pmと、Ir(iPrpim)と、を重量比(4,6mCzP2Pm:Ir(iPrpim))が1:0.125になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜7は、発光素子7の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
比較薄膜5として、石英基板上に35DCzPPyと、Ir(iPrpim)と、を重量比(35DCzPPy:Ir(iPrpim))が1:0.125になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。
上記作製した薄膜1乃至薄膜7、及び比較薄膜1乃至比較薄膜5の発光スペクトルを測定した。発光スペクトルの測定は、絶対量子収率測定装置(浜松ホトニクス社製、C9920−02)を用い、励起光の波長は250nmとした。また、測定は室温(23℃に保たれた雰囲気)で行った。測定結果を図20乃至図26に示す。
なお、35DCzPPyのLUMO準位およびHOMO準位を、先の記載と同様の方法で測定したところ、LUMO準位は−2.39eVであり、HOMO準位は−5.90eVであった。このことから、35DCzPPyのLUMO準位は、第1の有機化合物(Ir(mpptz−diBuCNp)、Ir(Mptz1−mp)、Ir(mpptz−diPrp)、Ir(pim−diBuCNp)、及びIr(iPrpim))のLUMO準位と概ね同程度であり、35DCzPPyと第1の有機化合物(Ir(mpptz−diBuCNp)、Ir(Mptz1−mp)、Ir(mpptz−diPrp)、Ir(pim−diBuCNp)、及びIr(iPrpim))とは励起錯体を形成しにくい組み合わせであるといえる。そのため、上記作製した比較薄膜1乃至5の発光は、35DCzPPyと第1の有機化合物とで形成する励起錯体に由来する発光を含まず、第1の有機化合物に由来する発光を含むといえる。
発光スペクトルを測定したところ、図20(A)及び図21(A)に示すように、比較薄膜1からは、燐光性化合物であるIr(mpptz−diBuCNp)が呈する青色の発光スペクトルが観測された。一方、薄膜1及び薄膜2の発光スペクトルは、比較薄膜1の発光スペクトルより僅かに長波長側にシフトしている発光スペクトルが観測された。
そこで、薄膜1および薄膜2の発光スペクトルから、比較薄膜1の発光スペクトルをそれぞれ差し引いた差分スペクトルを算出した結果を図20(B)及び図21(B)に示す。その結果、薄膜1および薄膜2の発光は、Ir(mpptz−diBuCNp)に由来する487nmのピーク波長に加えて、それぞれ486nm及び494nmのピーク波長を有することが分かった。また、薄膜1および薄膜2の発光スペクトルに対する差分スペクトル(薄膜1−比較薄膜1のスペクトル、及び薄膜2−比較薄膜1のスペクトル)の割合(面積比)は、それぞれ10.1%及び34.0%と算出された。
CV測定の結果より、Ir(mpptz−diBuCNp)(第1の有機化合物)と4,6mCzP2Pm(第2の有機化合物)とは励起錯体を形成する組み合わせである。また、4,6mCzP2PmのLUMO準位とIr(mpptz−diBuCNp)のHOMO準位とのエネルギー差は、2.52eVである。このエネルギー差は、図20(B)で示した薄膜1の差分スペクトルのピーク波長から算出される発光エネルギー(2.55eV)と概ね一致している。そのため、薄膜1で観測された発光スペクトルは、第1の有機化合物に由来する発光に加えて、第1の有機化合物と第2の有機化合物とで形成した励起錯体に由来する発光が含まれているといえる。
また、図19(A)で示した発光素子1の電界発光スペクトルは、図20(A)で示した薄膜1の発光スペクトルと概ね一致している。このことから、発光素子1が呈する電界発光スペクトルは、第1の有機化合物(Ir(mpptz−diBuCNp))及び第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm)で形成する励起錯体に由来する発光と、Ir(mpptz−diBuCNp)に由来する発光とを有するスペクトルであるといえる。なお、励起錯体は、S1準位とT1準位の差が小さいため、該励起錯体が呈する発光のエネルギーが励起錯体のS1準位及びT1準位のエネルギー(2.55eV)と見なすことができる。
また、4,6mCzP2PmのLUMO準位とIr(mpptz−diBuCNp)のHOMO準位とのエネルギー差(2.52eV)は、Ir(mpptz−diBuCNp)のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(2.92eV)より小さい。そのため、第1の有機化合物(Ir(mpptz−diBuCNp))でキャリアが直接再結合することなく、第1の有機化合物(Ir(mpptz−diBuCNp))及び第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm)で形成する励起錯体によってキャリアが再結合することが可能であるため、発光素子の駆動電圧を低減することができる。
また、CV測定の結果より、Ir(mpptz−diBuCNp)(第1の有機化合物)とmCzP3Pm(第2の有機化合物)とは励起錯体を形成する組み合わせである。また、mCzP3PmのLUMO準位とIr(mpptz−diBuCNp)のHOMO準位とのエネルギー差は、2.49eVである。このエネルギー差は、図21(B)で示した薄膜2の差分スペクトルのピーク波長から算出される発光エネルギー(2.51eV)と概ね一致している。そのため、薄膜2で観測された発光スペクトルは、第1の有機化合物に由来する発光に加えて、第1の有機化合物と第2の有機化合物とで形成した励起錯体に由来する発光が含まれているといえる。
また、図19(A)で示した発光素子2の電界発光スペクトルは、図21(A)で示した薄膜2の発光スペクトルと概ね一致している。このことから、発光素子2が呈する電界発光スペクトルは、第1の有機化合物(Ir(mpptz−diBuCNp))及び第2の有機化合物(mCzP3Pm)で形成する励起錯体に由来する発光と、Ir(mpptz−diBuCNp)に由来する発光とを有するスペクトルであるといえる。なお、励起錯体は、S1準位とT1準位の差が小さいため、該励起錯体が呈する発光のエネルギーが励起錯体のS1準位及びT1準位のエネルギー(2.51eV)と見なすことができる。
また、mCzP3PmのLUMO準位とIr(mpptz−diBuCNp)のHOMO準位とのエネルギー差(2.49eV)は、Ir(mpptz−diBuCNp)のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(2.92eV)より小さい。そのため、第1の有機化合物(Ir(mpptz−diBuCNp))でキャリアが直接再結合することなく、第1の有機化合物(Ir(mpptz−diBuCNp))及び第2の有機化合物(mCzP3Pm)で形成する励起錯体によってキャリアが再結合することが可能であるため、発光素子の駆動電圧を低減することができる。
また、図22(A)に示すように、比較薄膜2からは、燐光性化合物であるIr(Mptz1−mp)が呈する青色の発光スペクトルが観測された。一方、薄膜3の発光スペクトルは、比較薄膜2の発光スペクトルより長波長側にシフトしている発光スペクトルが観測された。
そこで、薄膜3の発光スペクトルから、比較薄膜2の発光スペクトルを差し引いた差分スペクトルを算出した結果を図22(B)に示す。その結果、薄膜3は、Ir(Mptz1−mp)に由来するピーク波長が470nmの発光に加えて、ピーク波長が497nmの発光を有することが分かった。また、薄膜3の発光スペクトルに対する差分スペクトル(薄膜3−比較薄膜2のスペクトル)の割合(面積比)は22.9%と算出された。
CV測定の結果より、Ir(Mptz1−mp)(第1の有機化合物)と4,6mCzP2Pm(第2の有機化合物)とは励起錯体を形成する組み合わせである。また、4,6mCzP2PmのLUMO準位とIr(Mptz1−mp)のHOMO準位とのエネルギー差は、2.66eVである。このエネルギー差は、図22(B)で示した薄膜3の差分スペクトルのピーク波長から算出される発光エネルギー(2.49eV)と概ね一致している。そのため、薄膜3で観測された発光スペクトルは、第1の有機化合物に由来する発光に加えて、第1の有機化合物と第2の有機化合物とで形成した励起錯体に由来する発光が含まれているといえる。
また、図19(A)で示した発光素子3の電界発光スペクトルは、図22(A)で示した薄膜3の発光スペクトルと概ね一致している。このことから、発光素子3が呈する電界発光スペクトルは、第1の有機化合物(Ir(Mptz1−mp))及び第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm)で形成する励起錯体に由来する発光と、Ir(Mptz1−mp)に由来する発光とを有するスペクトルであるといえる。なお、励起錯体は、S1準位とT1準位の差が小さいため、該励起錯体が呈する発光のエネルギーが励起錯体のS1準位及びT1準位のエネルギー(2.49eV)と見なすことができる。
また、4,6mCzP2PmのLUMO準位とIr(Mptz1−mp)のHOMO準位とのエネルギー差(2.66eV)は、Ir(Mptz1−mp)のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(3.36eV)より小さい。そのため、第1の有機化合物(Ir(Mptz1−mp))でキャリアが直接再結合することなく、第1の有機化合物(Ir(Mptz1−mp))及び第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm)で形成する励起錯体によってキャリアが再結合することが可能であるため、発光素子の駆動電圧を低減することができる。
また、図23(A)及び図24(A)に示すように、比較薄膜3からは、燐光性化合物であるIr(mpptz−diPrp)が呈する青色の発光スペクトルが観測された。一方、薄膜4及び薄膜5の発光スペクトルは、長波長側にピークを有する発光スペクトルが観測された。
そこで、薄膜4および薄膜5の発光スペクトルから、比較薄膜3の発光スペクトルをそれぞれ差し引いた差分スペクトルを算出した結果を図23(B)及び図24(B)に示す。その結果、薄膜4および薄膜5の発光は、Ir(mpptz−diPrp)に由来する475nmのピーク波長に加えて、それぞれ519nm及び539nmのピーク波長がを有することが分かった。また、薄膜4および薄膜5の発光スペクトルに対する差分スペクトル(薄膜4−比較薄膜3のスペクトル、及び薄膜5−比較薄膜3のスペクトル)の割合(面積比)は、それぞれ38.1%及び81.5%と算出された。
CV測定の結果より、Ir(mpptz−diPrp)(第1の有機化合物)と4,6mCzBP2Pm(第2の有機化合物)とは励起錯体を形成する組み合わせである。また、4,6mCzBP2PmのLUMO準位とIr(mpptz−diPrp)のHOMO準位とのエネルギー差は、2.44eVである。このエネルギー差は、図23(B)で示した薄膜4の差分スペクトルのピーク波長から算出される発光エネルギー(2.39eV)と概ね一致している。そのため、薄膜4で観測された発光スペクトルは、第1の有機化合物に由来する発光に加えて、第1の有機化合物と第2の有機化合物とで形成した励起錯体に由来する発光が含まれているといえる。
また、図19(A)で示した発光素子4の電界発光スペクトルは、図23(A)で示した薄膜4の発光スペクトルと概ね一致している。このことから、発光素子4が呈する電界発光スペクトルは、第1の有機化合物(Ir(mpptz−diPrp))及び第2の有機化合物(4,6mCzBP2Pm)で形成する励起錯体に由来する発光と、Ir(mpptz−diPrp)に由来する発光とを有するスペクトルであるといえる。なお、励起錯体は、S1準位とT1準位の差が小さいため、該励起錯体が呈する発光のエネルギーが励起錯体のS1準位及びT1準位のエネルギー(2.39eV)と見なすことができる。
また、4,6mCzBP2PmのLUMO準位とIr(mpptz−diPrp)のHOMO準位とのエネルギー差(2.44eV)は、Ir(mpptz−diPrp)のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(3.28eV)より小さい。そのため、第1の有機化合物(Ir(mpptz−diPrp))でキャリアが直接再結合することなく、第1の有機化合物(Ir(mpptz−diPrp))及び第2の有機化合物(4,6mCzBP2Pm)で形成する励起錯体によってキャリアが再結合することが可能であるため、発光素子の駆動電圧を低減することができる。
また、CV測定の結果より、Ir(mpptz−diPrp)(第1の有機化合物)と4,6mCzP2Pm(第2の有機化合物)とは励起錯体を形成する組み合わせである。また、4,6mCzP2PmのLUMO準位とIr(mpptz−diPrp)のHOMO準位とのエネルギー差は、2.36eVである。このエネルギー差は、図24(B)で示した薄膜5の差分スペクトルのピーク波長から算出される発光エネルギー(2.30eV)と概ね一致している。そのため、薄膜5で観測された発光スペクトルは、第1の有機化合物に由来する発光に加えて、第1の有機化合物と第2の有機化合物とで形成した励起錯体に由来する発光が含まれているといえる。
また、図19(B)で示した発光素子5の電界発光スペクトルは、図24(A)で示した薄膜5の発光スペクトルと概ね一致している。このことから、発光素子5が呈する電界発光スペクトルは、第1の有機化合物(Ir(mpptz−diPrp))及び第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm)で形成する励起錯体に由来する発光と、Ir(mpptz−diPrp)に由来する発光とを有するスペクトルであるといえる。なお、励起錯体は、S1準位とT1準位の差が小さいため、該励起錯体が呈する発光のエネルギーが励起錯体のS1準位及びT1準位のエネルギー(2.30eV)と見なすことができる。
また、4,6mCzP2PmのLUMO準位とIr(mpptz−diPrp)のHOMO準位とのエネルギー差(2.36eV)は、Ir(mpptz−diPrp)のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(3.28eV)より小さい。そのため、第1の有機化合物(Ir(mpptz−diPrp))でキャリアが直接再結合することなく、第1の有機化合物(Ir(mpptz−diPrp))及び第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm)で形成する励起錯体によってキャリアが再結合することが可能であるため、発光素子の駆動電圧を低減することができる。
また、図25(A)に示すように、比較薄膜4からは、燐光性化合物であるIr(pim−diBuCNp)が呈する青色の発光スペクトルが観測された。一方、薄膜6の発光スペクトルは、比較薄膜4の発光スペクトルより長波長側にシフトしている発光スペクトルが観測された。
そこで、薄膜6の発光スペクトルから、比較薄膜4の発光スペクトルを差し引いた差分スペクトルを算出した結果を図25(B)に示す。その結果、薄膜6は、Ir(pim−diBuCNp)に由来するピーク波長が497nmの発光に加えて、ピーク波長が546nmの発光を有することが分かった。また、薄膜6の発光スペクトルに対する差分スペクトル(薄膜6−比較薄膜4のスペクトル)の割合(面積比)は72.1%と算出された。
CV測定の結果より、Ir(pim−diBuCNp)(第1の有機化合物)と4,6mCzP2Pm(第2の有機化合物)とは励起錯体を形成する組み合わせである。また、4,6mCzP2PmのLUMO準位とIr(pim−diBuCNp)のHOMO準位とのエネルギー差は、2.34eVである。このエネルギー差は、図25(B)で示した薄膜6の差分スペクトルのピーク波長から算出される発光エネルギー(2.27eV)と概ね一致している。そのため、薄膜6で観測された発光スペクトルは、第1の有機化合物に由来する発光に加えて、第1の有機化合物と第2の有機化合物とで形成した励起錯体に由来する発光が含まれているといえる。
また、図19(B)で示した発光素子6の電界発光スペクトルは、図25(A)で示した薄膜6の発光スペクトルと概ね一致している。このことから、発光素子6が呈する電界発光スペクトルは、第1の有機化合物(Ir(pim−diBuCNp))及び第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm)で形成する励起錯体に由来する発光と、Ir(pim−diBuCNp)に由来する発光とを有するスペクトルであるといえる。なお、励起錯体は、S1準位とT1準位の差が小さいため、該励起錯体が呈する発光のエネルギーが励起錯体のS1準位及びT1準位のエネルギー(2.27eV)と見なすことができる。
また、4,6mCzP2PmのLUMO準位とIr(pim−diBuCNp)のHOMO準位とのエネルギー差(2.34eV)は、Ir(pim−diBuCNp)のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差(2.81eV)より小さい。そのため、第1の有機化合物(Ir(pim−diBuCNp))でキャリアが直接再結合することなく、第1の有機化合物(Ir(pim−diBuCNp))及び第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm)で形成する励起錯体によってキャリアが再結合することが可能であるため、発光素子の駆動電圧を低減することができる。
また、図26(A)に示すように、比較薄膜5からは、燐光性化合物であるIr(iPrpim)が呈する青色の発光スペクトルが観測された。一方、薄膜7の発光スペクトルは、比較薄膜5の発光スペクトルと異なる黄色の発光スペクトルが観測された。
そこで、薄膜7の発光スペクトルから、比較薄膜5の発光スペクトルを差し引いた差分スペクトルを算出した結果を図26(B)に示す。その結果、薄膜7の発光は、ピーク波長が580nmの黄色の発光に加えて、Ir(iPrpim)に由来するピーク波長が472nmの発光を僅かに有することが分かった。また、薄膜7の発光スペクトルに対する差分スペクトル(薄膜7−比較薄膜5のスペクトル)の割合(面積比)は98.7%と算出された。
CV測定の結果より、Ir(iPrpim)(第1の有機化合物)と4,6mCzP2Pm(第2の有機化合物)とは励起錯体を形成する組み合わせである。また、4,6mCzP2PmのLUMO準位とIr(iPrpim)のHOMO準位とのエネルギー差は、2.21eVである。このエネルギー差は、図26(B)で示した薄膜7の差分スペクトルのピーク波長から算出される発光エネルギー(2.14eV)と概ね一致している。そのため、薄膜7で観測された発光は、第1の有機化合物に由来する発光を僅かに含む、第1の有機化合物と第2の有機化合物とで形成した励起錯体に由来する発光であるといえる。
また、図19(B)で示した発光素子7の電界発光スペクトルは、図26(A)で示した薄膜7の発光スペクトルと概ね一致している。このことから、発光素子7が呈する電界発光スペクトルは、第1の有機化合物(Ir(iPrpim))及び第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm)で形成する励起錯体に由来する発光と、Ir(iPrpim)に由来する発光とを有するスペクトルであるといえる。なお、励起錯体は、S1準位とT1準位の差が小さいため、該励起錯体が呈する発光のエネルギーが励起錯体のS1準位及びT1準位のエネルギー(2.14eV)と見なすことができる。
また、4,6mCzP2PmのLUMO準位とIr(iPrpim)のHOMO準位とのエネルギー差(2.21eV)は、Ir(iPrpim)のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差より小さいと推定される。そのため、第1の有機化合物(Ir(iPrpim))でキャリアが直接再結合することなく、第1の有機化合物(Ir(iPrpim))及び第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm)で形成する励起錯体によってキャリアが再結合することが可能であるため、発光素子の駆動電圧を低減することができる。
以上のように、薄膜1乃至薄膜7が呈する発光は、第1の有機化合物(燐光性化合物)に由来する発光に加えて、第1の有機化合物と第2の有機化合物とで形成する励起錯体に由来する発光が含まれることが分かった。したがって、薄膜1乃至薄膜7と同様の化合物を発光層130に有する発光素子1乃至発光素子7が呈する発光も、第1の有機化合物(燐光性化合物)に由来する発光に加えて、第1の有機化合物と第2の有機化合物とで形成する励起錯体に由来する発光を含むといえる。
<励起錯体の発光割合と発光素子の特性との関係1>
以上より、薄膜1乃至薄膜7における励起錯体の発光割合は、それぞれ10.1%、34.0%、22.9%、38.1%、81.5%、72.1%、98.7%と算出された。そこで次に、発光素子1乃至発光素子7における外部量子効率の最大値と、薄膜1乃至薄膜7が呈する発光における励起錯体の発光割合と、の関係を図27に示す。
図27に示すように、励起錯体の発光割合が低い薄膜1乃至薄膜4が含む化合物を有する発光素子1乃至発光素子4の外部量子効率は高く、励起錯体の発光割合が高い薄膜5乃至薄膜7が含む化合物を有する発光素子5乃至発光素子7の外部量子効率は低い。薄膜5乃至薄膜7の励起錯体の発光割合と発光素子5乃至発光素子7の外部量子効率との関係から線形近似によって求めた直線が、発光素子1乃至発光素子4の外部量子効率の平均値(31.3%)に達するときの励起錯体の発光割合は60%と算出された。すなわち、発光素子が呈する発光に対する励起錯体の発光割合が60%以下である場合に、高い外部量子効率を示す発光素子を提供することができるといえる。さらに、発光素子1乃至発光素子4の外部量子効率が高いことから、発光素子が呈する発光に対する励起錯体の発光割合が40%以下であると好ましいといえる。また、発光素子1乃至発光素子7のように、第1の有機化合物と第2の有機化合物とが励起錯体を形成することで発光素子の駆動電圧を低減することができる。以上より、発光素子が呈する発光に対する励起錯体の発光割合は0%より大きく60%以下が好ましく、0%より大きく40%以下がより好ましい。
また、図20乃至図26より、薄膜2乃至薄膜7における第1の有機化合物(ゲスト材料)に由来する発光のピーク波長は、それぞれ487nm、470nm、475nm、475nm、497nm、472nmであることから、第1の有機化合物(ゲスト材料)の発光エネルギー(EG_em)は、それぞれ2.55eV、2.64eV、2.61eV、2.61eV、2.49eV、2.63eVと算出された。また、第1の有機化合物と第2の有機化合物とで形成する励起錯体に由来する発光のピーク波長は、それぞれ494nm、497nm、519nm、539nm、546nm、580nmであることから、第1の有機化合物と第2の有機化合物とで形成する励起錯体の発光エネルギー(EEx_em)は、それぞれ2.51eV、2.49eV、2.39eV、2.30eV、2.27eV、2.14eVと算出された。したがって、薄膜2乃至薄膜7において、EG_emはEEx_emより大きい。
また、薄膜1乃至薄膜7が呈する発光における励起錯体の発光割合と、EG_em−EEx_emとの関係を図28(A)に示す。図28(A)より、励起錯体の発光割合が小さい薄膜1乃至薄膜4と、励起錯体の発光割合が大きい薄膜5乃至薄膜7で、傾向が変化していること分かる。このことから、EG_em−EEx_emが0.23eVにおいて励起錯体の発光割合が変化する境界が存在することが示された。
また、発光素子1乃至発光素子7における外部量子効率の最大値と、EG_em−EEx_emとの関係を図28(B)に示す。図28(B)からも、励起錯体の発光割合が小さい薄膜1乃至薄膜4と、励起錯体の発光割合が大きい薄膜5乃至薄膜7で、傾向が変化していること分かり、EG_em−EEx_emが0.23eVにおいて励起錯体の発光割合が急激に変化する境界が存在することが示された。つまり、EG_em−EEx_emが0.23eV以下であることにより、励起錯体の発光割合を低下させ、高い発光効率を得ることができる。さらに、薄膜1乃至薄膜4におけるEG_em−EEx_emと発光素子1乃至発光素子4の外部量子効率との関係から線形近似によって求めた直線と、薄膜4乃至薄膜7におけるEG_em−EEx_emと発光素子4乃至発光素子7の外部量子効率との関係から線形近似によって求めた直線と、の交点が0.18eVと算出された。すなわち、EG_em−EEx_emが0.18eV以下であると高い外部量子効率を示す発光素子となり好ましいといえる。以上より、EG_em−EEx_emが0eVより大きく0.23eV以下(0eV<EG_em−EEx_em≦0.23eV)が好ましく、0eVより大きく0.18eV以下(0eV<EG_em−EEx_em≦0.18eV)がより好ましい。
<ゲスト材料の吸収スペクトル>
次に、上記発光素子に用いたゲスト材料であるIr(mpptz−diBuCNp)、Ir(Mptz1−mp)、Ir(mpptz−diPrp)、Ir(pim−diBuCNp)、及びIr(iPrpim)の吸収スペクトルの測定結果を図31乃至図35にそれぞれ示す。
吸収スペクトルを測定するため、各ゲスト材料を溶解させたジクロロメタン溶液を作製し、石英セルを用いて吸収スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製、V550型)を用いた。測定したサンプルのスペクトルから石英セル及び溶媒の吸収スペクトルを差し引いた。測定は、室温(23℃に保たれた雰囲気)で行った。
図31に示すように、Ir(mpptz−diBuCNp)の吸収スペクトルにおける最も低エネルギー側(長波長側)の吸収端は、470nm付近である。また、吸収スペクトルのデータより、吸収端を求め、直接遷移を仮定した遷移エネルギーを見積もった結果、Ir(mpptz−diBuCNp)の吸収端は479nmであり、遷移エネルギーは2.59eVと算出された。Ir(mpptz−diBuCNp)は燐光性化合物であるため、最も低エネルギー側の吸収端は、三重項励起状態への遷移に基づく吸収端である。したがって、Ir(mpptz−diBuCNp)のT1準位は、該吸収端より2.59eVと算出される。
また、Ir(mpptz−diBuCNp)のT1準位(2.59eV)は、4,6mCzP2PmとIr(mpptz−diBuCNp)とで形成する励起錯体のT1準位(2.55eV)、及びmCzP3PmとIr(mpptz−diBuCNp)とで形成する励起錯体のT1準位(2.51eV)以上であり、これらのエネルギー準位は近接している。
そのため、Ir(mpptz−diBuCNp)の吸収スペクトルにおける最も低エネルギー側(長波長側)の吸収帯は、4,6mCzP2PmとIr(mpptz−diBuCNp)とで形成する励起錯体が呈する発光、及びmCzP3PmとIr(mpptz−diBuCNp)とで形成する励起錯体の発光スペクトルと重なる領域を有しており、これらの励起錯体をホスト材料として有する発光素子1及び発光素子2は、効果的にゲスト材料へ励起エネルギーを移動することができる。
また、図32に示すように、Ir(Mptz1−mp)の吸収スペクトルにおける最も低エネルギー側(長波長側)の吸収端は、460nm付近である。また、吸収スペクトルのデータより、吸収端を求め、直接遷移を仮定した遷移エネルギーを見積もった結果、Ir(Mptz1−mp)の吸収端は463nmであり、遷移エネルギーは2.68eVと算出された。Ir(Mptz1−mp)は燐光性化合物であるため、最も低エネルギー側の吸収端は、三重項励起状態への遷移に基づく吸収端である。したがって、Ir(Mptz1−mp)のT1準位は、該吸収端より2.68eVと算出される。
また、Ir(Mptz1−mp)のT1準位(2.68eV)は、4,6mCzP2PmとIr(Mptz1−mp)とで形成する励起錯体のT1準位(2.49eV)以上であり、これらのエネルギー準位は近接している。
そのため、Ir(Mptz1−mp)の吸収スペクトルにおける最も低エネルギー側(長波長側)の吸収帯は、4,6mCzP2PmとIr(Mptz1−mp)とで形成する励起錯体の発光スペクトルと重なる領域を有しており、該励起錯体をホスト材料として有する発光素子3は、効果的にゲスト材料へ励起エネルギーを移動することができる。
また、図33に示すように、Ir(mpptz−diPrp)の吸収スペクトルにおける最も低エネルギー側(長波長側)の吸収端は、470nm付近である。また、吸収スペクトルのデータより、吸収端を求め、直接遷移を仮定した遷移エネルギーを見積もった結果、Ir(mpptz−diPrp)の吸収端は472nmであり、遷移エネルギーは2.63eVと算出された。Ir(mpptz−diPrp)は燐光性化合物であるため、最も低エネルギー側の吸収端は、三重項励起状態への遷移に基づく吸収端である。したがって、Ir(mpptz−diPrp)のT1準位は、該吸収端より2.63eVと算出される。
また、Ir(mpptz−diPrp)のT1準位(2.63eV)は、4,6mCzBP2PmとIr(mpptz−diPrp)とで形成する励起錯体のT1準位(2.39eV)、及び4,6mCzP2PmとIr(mpptz−diPrp)とで形成する励起錯体のT1準位(2.30eV)以上であり、これらのエネルギー準位は近接している。
そのため、Ir(mpptz−diPrp)の吸収スペクトルにおける最も低エネルギー側(長波長側)の吸収帯は、4,6mCzBP2PmとIr(mpptz−diPrp)とで形成する励起錯体が呈する発光、及び4,6mCzP2PmとIr(mpptz−diPrp)とで形成する励起錯体の発光スペクトルと重なる領域を有しており、これらの励起錯体をホスト材料として有する発光素子4及び発光素子5は、効果的にゲスト材料へ励起エネルギーを移動することができる。
また、図34に示すように、Ir(pim−diBuCNp)の吸収スペクトルにおける最も低エネルギー側(長波長側)の吸収端は、470nm付近である。また、吸収スペクトルのデータより、吸収端を求め、直接遷移を仮定した遷移エネルギーを見積もった結果、Ir(pim−diBuCNp)の吸収端は476nmであり、遷移エネルギーは2.61eVと算出された。Ir(pim−diBuCNp)は燐光性化合物であるため、最も低エネルギー側の吸収端は、三重項励起状態への遷移に基づく吸収端である。したがって、Ir(pim−diBuCNp)のT1準位は、該吸収端より2.61eVと算出される。
また、Ir(pim−diBuCNp)のT1準位(2.61eV)は、4,6mCzP2PmとIr(pim−diBuCNp)とで形成する励起錯体のT1準位(2.27eV)以上であり、これらのエネルギー準位の差は大きい。
しかしながら、Ir(pim−diBuCNp)の吸収スペクトルにおける最も低エネルギー側(長波長側)の吸収帯は、4,6mCzP2PmとIr(pim−diBuCNp)とで形成する励起錯体の発光スペクトルと重なる領域を有しており、該励起錯体をホスト材料として有する発光素子6は、効果的にゲスト材料へ励起エネルギーを移動することができる。
また、図35に示すように、Ir(iPrpim)の吸収スペクトルにおける最も低エネルギー側(長波長側)の吸収端は、470nm付近である。また、吸収スペクトルのデータより、吸収端を求め、直接遷移を仮定した遷移エネルギーを見積もった結果、Ir(iPrpim)の吸収端は476nmであり、遷移エネルギーは2.61eVと算出された。Ir(iPrpim)は燐光性化合物であるため、最も低エネルギー側の吸収端は、三重項励起状態への遷移に基づく吸収端である。したがって、Ir(iPrpim)のT1準位は、該吸収端より2.61eVと算出される。
また、Ir(iPrpim)のT1準位(2.61eV)は、4,6mCzP2PmとIr(iPrpim)とで形成する励起錯体のT1準位(2.27eV)以上であり、これらのエネルギー準位の差は大きい。
そのため、Ir(iPrpim)の吸収スペクトルにおける最も低エネルギー側(長波長側)の吸収帯は、4,6mCzP2PmとIr(iPrpim)とで形成する励起錯体の発光スペクトルと重なる領域が小さく、該励起錯体をホスト材料として有する発光素子7は、ゲスト材料へ励起エネルギーを移動することが難しい。
また、以上の結果より、上記のゲスト材料においては、LUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差が、吸収端から算出されるエネルギーより大きく、Ir(mpptz−diBuCNp)、Ir(Mptz1−mp)、Ir(mpptz−diPrp)、Ir(pim−diBuCNp)でそれぞれ0.33eV、0.68eV、0.65eV、0.20eV、大きい。また、LUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差が、発光エネルギーより大きく、Ir(mpptz−diBuCNp)、Ir(Mptz1−mp)、Ir(mpptz−diPrp)、Ir(pim−diBuCNp)でそれぞれ0.37eV、0.72eV、0.67eV、0.32eV、大きい。そのため、発光素子において一対の電極から注入されたキャリアが、該ゲスト材料において直接再結合する場合においては、LUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差に相当する大きなエネルギーが必要となり、高い電圧が必要となる。
しかしながら、本発明の一態様の発光素子においては、ゲスト材料においてキャリアが直接再結合することなく、励起錯体からのエネルギー移動によってゲスト材料を励起することが可能であるため、駆動電圧を低減することができる。したがって、本発明の一態様の発光素子は消費電力を低減することができる。
<励起錯体の発光割合と発光素子の特性との関係2>
以上より、薄膜1乃至薄膜7が有するゲスト材料の吸収スペクトルの吸収端から算出される遷移エネルギー(EG_abs)は、それぞれ2.59eV、2.59eV、2.68eV、2.63eV、2.63eV、2.61eV、2.61eVと算出された。したがって、薄膜1乃至薄膜7において、EG_absはEEx_emより大きい。
また、薄膜1乃至薄膜7が呈する発光における励起錯体の発光割合と、EG_abs−EEx_emとの関係を図29(A)に示す。図29(A)より、励起錯体の発光割合が小さい薄膜1乃至薄膜4と、励起錯体の発光割合が大きい薄膜5乃至薄膜7で、傾向が変化していること分かる。このことから、EG_abs−EEx_emが0.30eVにおいて励起錯体の発光割合が急激に変化する境界が存在することが示された。つまり、EG_abs−EEx_emが0.30eV以下であることにより、励起錯体の発光割合を低下させ、高い発光効率を得ることができる。
また、発光素子1乃至発光素子7における外部量子効率の最大値と、EG_abs−EEx_emとの関係を図29(B)に示す。図29(B)から、薄膜1乃至薄膜4におけるEG_abs−EEx_emと発光素子1乃至発光素子4の外部量子効率との関係から線形近似によって求めた直線と、薄膜4乃至薄膜7におけるEG_abs−EEx_emと発光素子4乃至発光素子7の外部量子効率との関係から線形近似によって求めた直線と、の交点が0.23eVと算出された。すなわち、EG_abs−EEx_emが0.23eV以下であると高い外部量子効率を示す発光素子となり好ましいといえる。以上より、EG_abs−EEx_emが0eVより大きく0.30eV以下(0eV<EG_abs−EEx_em≦0.30eV)が好ましく、0eVより大きく0.23eV以下(0eV<EG_abs−EEx_em≦0.23eV)がより好ましい。
また、既に述べたように、薄膜1乃至薄膜7において形成される励起錯体の励起エネルギーは、第2の有機化合物のLUMO準位と第1の有機化合物のHOMO準位とのエネルギー差に概ね相当する。薄膜1乃至薄膜7が有する第2の有機化合物(ホスト材料)のLUMO準位と第1の有機化合物(ゲスト材料)のHOMO準位とのエネルギー差は、それぞれ2.52eV、2.49eV、2.66eV、2.44eV、2.36eV、2.34eV、2.21eVと算出された。したがって、薄膜1乃至薄膜7において、EG_absはΔEExより大きい。
また、薄膜1乃至薄膜7が呈する発光における励起錯体の発光割合と、EG_abs−ΔEExとの関係を図30(A)に示す。図30(A)より、励起錯体の発光割合が小さい薄膜1乃至薄膜4と、励起錯体の発光割合が大きい薄膜5乃至薄膜7で、傾向が変化していること分かる。このことから、EG_abs−ΔEExが0.23eVにおいて励起錯体の発光割合が急激に変化する境界が存在することが示された。つまり、EG_abs−ΔEExが0.23eV以下であることにより、励起錯体の発光割合を低下させ、高い発光効率を得ることができる。
また、発光素子1乃至発光素子7における外部量子効率の最大値と、EG_abs−ΔEExとの関係を図30(B)に示す。図30(B)から、薄膜1乃至薄膜4におけるEG_abs−ΔEExと発光素子1乃至発光素子4の外部量子効率との関係から線形近似によって求めた直線と、薄膜4乃至薄膜7におけるEG_abs−ΔEExと発光素子4乃至発光素子7の外部量子効率との関係から線形近似によって求めた直線と、の交点が0.18eVと算出された。すなわち、EG_abs−ΔEExが0.18eV以下であると高い外部量子効率を示す発光素子となり好ましいといえる。以上より、EG_abs−ΔEExが0eVより大きく0.23eV以下(0eV<EG_abs−ΔEEx≦0.23eV)が好ましく、0eVより大きく0.18eV以下(0eV<EG_abs−ΔEEx≦0.18eV)がより好ましい。
<ホスト材料の燐光スペクトル>
次に、発光素子1乃至発光素子7が有するホスト材料(第2の有機化合物および第3の有機化合物)のT1準位を求めるため、石英基板上に真空蒸着法により各化合物の薄膜をそれぞれ作製し、該薄膜の発光スペクトルを低温(10K)で測定した。
測定には、顕微PL装置 LabRAM HR−PL ((株)堀場製作所)を用い、測定温度は10K、励起光として波長が325nmのHe−Cdレーザを用い、検出器にはCCD検出器を用いた。
なお、該発光スペクトルの測定は、通常の発光スペクトルの測定に加えて、発光寿命が長い発光に着目した時間分解発光スペクトルの測定も行った。本発光スペクトルの測定は、低温(10K)で行ったため、通常の発光スペクトルの測定では、主な発光成分である蛍光に加えて、一部燐光も観測された。また、発光寿命が長い発光に着目した時間分解発光スペクトルの測定では、主に燐光が観測された。4,6mCzP2Pm、mCzP3Pm、4,6mCzBP2Pm、PCCP、及びmCzPICzの低温で測定した時間分解発光スペクトルの燐光成分を図36乃至図40にそれぞれ示す。
図36に示すように、4,6mCzP2Pmの発光スペクトルの燐光成分の最も短波長側のピーク(ショルダーを含む)の波長は459nmであった。したがって、4,6mCzP2PmのT1準位は2.70eVと算出された。
また、図37に示すように、mCzP3Pmの発光スペクトルの燐光成分の最も短波長側のピーク(ショルダーを含む)の波長は464nmであった。したがって、mCzP3PmのT1準位は2.67eVと算出された。
また、図38に示すように、4,6mCzBP2Pmの発光スペクトルの燐光成分の最も短波長側のピーク(ショルダーを含む)の波長は452nmであった。したがって、4,6mCzBP2PmのT1準位は2.74eVと算出された。
また、図39に示すように、PCCPの発光スペクトルの燐光成分の最も短波長側のピーク(ショルダーを含む)の波長は467nmであった。したがって、PCCPのT1準位は2.66eVと算出された。
また、図40に示すように、mCzPICzの発光スペクトルの燐光成分の最も短波長側のピーク(ショルダーを含む)の波長は441nmであった。したがって、mCzPICzのT1準位は2.81eVと算出された。
したがって、発光素子1乃至発光素子7において、ホスト材料(第2の有機化合物および第3の有機化合物)のT1準位は、ゲスト材料(第1の有機化合物)のT1準位以上であり、且つ、第1の有機化合物と第2の有機化合物とで形成する励起錯体のT1準位以上である。そのため、発光素子1乃至発光素子7が有する第2の有機化合物および第3の有機化合物はホスト材料として十分なT1準位を有している。
<時間分解発光測定>
次に、上記作製した薄膜1乃至薄膜7の時間分解発光測定による過渡発光特性の測定を行った。
測定にはピコ秒蛍光寿命測定システム(浜松ホトニクス社製)を用いた。本測定では、薄膜が呈する発光の寿命を測定するため、薄膜にパルスレーザを照射し、レーザ照射後から減衰していく発光をストリークカメラにより時間分解測定した。パルスレーザには波長が337nmの窒素ガスレーザを用い、500psのパルスレーザを10Hzの周期で薄膜に照射し、繰り返し測定したデータを積算することにより、S/N比の高いデータを得た。また、発光の測定波長範囲は435nm以上570nm以下とし、測定時間範囲は50μs以下とした。なお、測定は室温(23℃に保たれた雰囲気)で行った。
測定によって得られた薄膜1乃至薄膜7の過渡発光特性を図41乃至図47にそれぞれ示す。
薄膜1乃至薄膜7の過渡発光特性は、初期発光成分に加えて、遅延発光成分が含まれていることが分かった。すなわち、薄膜1乃至薄膜7は、少なくとも2つの成分からなる発光であることが示唆された。
また、薄膜1乃至薄膜7の過渡発光特性において、発光強度が1%に減衰する時間(以下、1%発光寿命ともいう)は、それぞれ9.5μs、8.8μs、9.6μs、35μs、70μs、38μs、80μsと求められた。
次に、薄膜1乃至薄膜7が呈する発光における励起錯体の発光割合と、過渡発光特性における1%発光寿命との関係を図48(A)に示す。図48(A)より、励起錯体の発光割合が小さい薄膜1乃至薄膜4と、励起錯体の発光割合が大きい薄膜5乃至薄膜7で、傾向が変化していること分かる。このことから、1%発光寿命が37μsにおいて励起錯体の発光割合が急激に変化する境界が存在することが示された。つまり、1%発光寿命が37μs以下であることにより、励起錯体の発光割合を低下させ、高い発光効率を得ることができる。
また、発光素子1乃至発光素子7における外部量子効率の最大値と、薄膜1乃至薄膜7の過渡発光特性における1%発光寿命との関係を図48(B)に示す。図48(B)から、薄膜1乃至薄膜4における1%発光寿命と発光素子1乃至発光素子4の外部量子効率との関係から線形近似によって求めた直線と、薄膜4乃至薄膜7における1%発光寿命と発光素子4乃至発光素子7の外部量子効率との関係から線形近似によって求めた直線と、の交点が30μsと算出された。すなわち、1%発光寿命が30μs以下であると高い外部量子効率を示す発光素子となり好ましいといえる。以上より、1%発光寿命が37μs以下であると好ましく、30μs以下であるとより好ましい。
<薄膜の発光スペクトル2>
なお、表4に示すように、ホスト材料である第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm、mCzP3Pm、及び4,6mCzBP2Pm)のHOMO準位は、ホスト材料である第3の有機化合物(PCCP、及びmCzPICz)のHOMO準位以下であり、第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm、mCzP3Pm、及び4,6mCzBP2Pm)のLUMO準位は、第3の有機化合物(PCCP、及びmCzPICz)のLUMO準位以下である。そのため、発光素子1乃至発光素子7のように、発光層に当該化合物を用いた場合、一対の電極から注入されたキャリアである電子および正孔が、効率よく第2の有機化合物(ホスト材料)と第3の有機化合物(ホスト材料)にそれぞれ注入されるため、第2の有機化合物(ホスト材料)と第3の有機化合物(ホスト材料)とは励起錯体を形成することができる組み合わせである。
そこで次に、上記発光素子のホスト材料(第2の有機化合物および第3の有機化合物)として用いた、4,6mCzP2Pm、PCCP、及びmCzPICzの薄膜の発光スペクトルをそれぞれ測定した結果と、4,6mCzP2PmとPCCPとの混合薄膜、及び4,6mCzP2PmとmCzPICzとの混合薄膜の発光スペクトルをそれぞれ測定した結果を図49及び図50に示す。
上記の発光スペクトルを測定するため、石英基板上に真空蒸着法により薄膜サンプルを作製した。また、発光スペクトルの測定にはPL−EL測定装置(浜松ホトニクス社製)を用い、室温(23℃に保たれた雰囲気)で測定を行った。なお、薄膜の膜厚は50nmとした。また、混合薄膜における2種類の化合物の混合比は1:1とした。
図49に示すように、4,6mCzP2PmとPCCPとの混合薄膜の発光スペクトルピーク波長が501nmであり、ピーク波長が440nmである4,6mCzP2Pmの薄膜、及びピーク波長が412nmであるPCCPの薄膜の発光スペクトルと互いに異なる発光スペクトルを示す結果が得られた。表4に示したように、4,6mCzP2PmのLUMO準位は、PCCPのLUMO準位より低く、4,6mCzP2PmのHOMO準位は、PCCPのHOMO準位より低い。また、4,6mCzP2PmとPCCPとの混合薄膜の発光は、4,6mCzP2PmのLUMO準位と、PCCPのHOMO準位と、のエネルギー差に概ね相当するエネルギーを有し、該混合薄膜が呈する発光が、4,6mCzP2Pmの薄膜およびPCCPの薄膜の発光より長波長(低エネルギー)であることから、該混合薄膜の発光は、両化合物が形成する励起錯体からの発光であるといえる。すなわち、4,6mCzP2PmとPCCPとは、互いに励起錯体を形成する組み合わせの有機化合物である。
また、4,6mCzP2PmとPCCPとをホスト材料として有する発光素子1、発光素子5、発光素子6、及び発光素子7のゲスト材料であるIr(mpptz−diBuCNp)、Ir(mpptz−diPrp)、Ir(pim−diBuCNp)、及びIr(iPrpim)は、その吸収スペクトルにおける最も低エネルギー側(長波長側)の吸収帯において、4,6mCzP2PmとPCCPとの混合薄膜が呈する発光(すなわち、4,6mCzP2PmとPCCPとが形成する励起錯体の発光)と重なる領域を有している。そのため、4,6mCzP2PmとPCCPとが形成する励起錯体からゲスト材料へ効果的に励起エネルギーを移動することができる。したがって、4,6mCzP2PmとPCCPとをホスト材料として有することで、駆動電圧が低い発光素子を作製することができる。
なお、励起錯体は、S1準位とT1準位とのエネルギー差が小さいという特徴を有するため、励起錯体のS1準位およびT1準位は、発光スペクトルの最も短波長側のピーク波長から導出することができる。すなわち、4,6mCzP2PmとPCCPとが形成する励起錯体のS1準位およびT1準位は、2.47eVと見なすことができる。このT1準位のエネルギーは、4,6mCzP2PmのT1準位(2.70eV)及びPCCPのT1準位(2.66eV)より低い。そのため、4,6mCzP2PmとPCCPとは、4,6mCzP2PmとPCCPとが形成する励起錯体の三重項励起エネルギーの失活を抑制するのに十分なT1準位を有しており、これらの化合物を用いることで、駆動電圧が低く、発光効率が高い発光素子を作製することができる。
また、図50に示すように、4,6mCzP2PmとmCzPICzとの混合薄膜の発光スペクトルピーク波長が477nmであり、ピーク波長が440nmである4,6mCzP2Pmの薄膜、及びピーク波長が372nmであるmCzPICzの薄膜の発光スペクトルと互いに異なる発光スペクトルを示す結果が得られた。表4に示したように、4,6mCzP2PmのLUMO準位は、mCzPICzのLUMO準位より低く、4,6mCzP2PmのHOMO準位は、mCzPICzのHOMO準位より低い。また、4,6mCzP2PmとmCzPICzとの混合薄膜の発光は、4,6mCzP2PmのLUMO準位と、mCzPICzのHOMO準位と、のエネルギー差に概ね相当するエネルギーを有し、該混合薄膜が呈する発光が、4,6mCzP2Pmの薄膜およびmCzPICzの薄膜の発光より長波長(低エネルギー)であることから、該混合薄膜の発光は、両化合物が形成する励起錯体からの発光であるといえる。すなわち、4,6mCzP2PmとmCzPICzとは、互いに励起錯体を形成する組み合わせの有機化合物である。
また、4,6mCzP2PmとmCzPICzとをホスト材料として有する発光素子3のゲスト材料であるIr(Mptz1−mp)は、その吸収スペクトルにおける最も低エネルギー側(長波長側)の吸収帯において、4,6mCzP2PmとmCzPICzとの混合薄膜が呈する発光(すなわち、4,6mCzP2PmとmCzPICzとが形成する励起錯体の発光)と重なる領域を有している。そのため、4,6mCzP2PmとmCzPICzとが形成する励起錯体からゲスト材料へ効果的に励起エネルギーを移動することができる。したがって、4,6mCzP2PmとmCzPICzとをホスト材料として有することで、駆動電圧が低い発光素子を作製することができる。
なお、励起錯体は、S1準位とT1準位とのエネルギー差が小さいという特徴を有するため、励起錯体のS1準位およびT1準位は、発光スペクトルの最も短波長側のピーク波長から導出することができる。すなわち、4,6mCzP2PmとmCzPICzとが形成する励起錯体のS1準位およびT1準位は、2.60eVと見なすことができる。このT1準位のエネルギーは、4,6mCzP2PmのT1準位(2.70eV)及びmCzPICzのT1準位(2.81eV)より低い。そのため、4,6mCzP2PmとmCzPICzとは、4,6mCzP2PmとmCzPICzとが形成する励起錯体の三重項励起エネルギーの失活を抑制するのに十分なT1準位を有しており、これらの化合物を用いることで、駆動電圧が低く、発光効率が高い発光素子を作製することができる。
以上、本発明の一態様により、発光効率が高い発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様により、駆動電圧が低く消費電力が低い発光素子を提供することができる。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子の作製例と、該発光素子の特性について、説明する。本実施例で作製した発光素子の構成は図1と同様である。素子構造の詳細を表5及び表6に示す。また、使用した化合物の構造と略称を以下に示す。
Figure 0006946051
Figure 0006946051
Figure 0006946051
<発光素子の作製>
以下に、本実施例で作製した発光素子の作製方法を示す。
≪発光素子8の作製≫
発光素子8は、先に示す発光素子1と、正孔注入層111、発光層130及び電子輸送層118の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子1と同様の作製方法とした。
電極101上に正孔注入層111として、DBT3P−IIと、酸化モリブデン(MoO)と、を重量比(DBT3P−II:MoO)が1:0.5になるように、且つ厚さが30nmになるように共蒸着した。
正孔輸送層112上に発光層130として、4,8−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−[1]ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(略称:4,8mCzP2Bfpm)と、PCCPと、GD270(吉林OLED社製)と、を重量比(4,8mCzP2Bfpm:PCCP:GD270)が0.5:0.5:0.05になるように、且つ厚さが20nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(4,8mCzP2Bfpm:PCCP:GD270)が0.8:0.2:0.05になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130においては、GD270がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、4,8mCzP2Bfpmがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
次に、発光層130上に電子輸送層118として、4,8mCzP2Bfpmを厚さが10nmになるよう、及びBPhenの厚さが15nmになるよう、順次蒸着した。
≪発光素子9乃至発光素子14の作製≫
発光素子9乃至発光素子14は、先に示す発光素子1と、発光層130の形成工程及び電子輸送層118の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子1と同様の作製方法とした。
≪発光素子9の作製≫
正孔輸送層112上に発光層130として、4,8−ビス[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−[1]ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(略称:4,8mDBtP2Bfpm)と、PCCPと、GD270と、を重量比(4,8mDBtP2Bfpm:PCCP:GD270)が0.5:0.5:0.05になるように、且つ厚さが20nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(4,8mDBtP2Bfpm:PCCP:GD270)が0.8:0.2:0.05になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130においては、GD270がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、4,8mDBtP2Bfpmがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
次に、発光層130上に電子輸送層118として、4,8mDBtP2Bfpmを厚さが10nmになるよう、及びBPhenの厚さが15nmになるよう、順次蒸着した。
≪発光素子10の作製≫
正孔輸送層112上に発光層130として、4−[3’−(ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(略称:4mDBTBPBfpm−II)と、PCCPと、GD270と、を重量比(4mDBTBPBfpm−II:PCCP:GD270)が0.5:0.5:0.05になるように、且つ厚さが20nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(4mDBTBPBfpm−II:PCCP:GD270)が0.8:0.2:0.05になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130においては、GD270がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、4mDBTBPBfpm−IIがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
次に、発光層130上に電子輸送層118として、4mDBTBPBfpm−IIを厚さが10nmになるよう、及びBPhenの厚さが15nmになるよう、順次蒸着した。
≪発光素子11の作製≫
正孔輸送層112上に発光層130として、4,6mCzP2Pmと、PCCPと、GD270と、を重量比(4,6mCzP2Pm:PCCP:GD270)が0.5:0.5:0.05になるように、且つ厚さが20nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(4,6mCzP2Pm:PCCP:GD270)が0.8:0.2:0.05になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130においては、GD270がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、4,6mCzP2Pmがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
次に、発光層130上に電子輸送層118として、4,6mCzP2Pmを厚さが10nmになるよう、及びBPhenの厚さが15nmになるよう、順次蒸着した。
≪発光素子12の作製≫
正孔輸送層112上に発光層130として、4,6−ビス[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mDBTP2Pm−II)と、PCCPと、GD270と、を重量比(4,6mDBTP2Pm−II:PCCP:GD270)が0.5:0.5:0.05になるように、且つ厚さが20nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(4,6mDBTP2Pm−II:PCCP:GD270)が0.8:0.2:0.05になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130においては、GD270がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、4,6mDBTP2Pm−IIがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
次に、発光層130上に電子輸送層118として、4,6mDBTP2Pm−IIを厚さが10nmになるよう、及びBPhenの厚さが15nmになるよう、順次蒸着した。
≪発光素子13の作製≫
正孔輸送層112上に発光層130として、4,6mCzBP2Pmと、PCCPと、GD270と、を重量比(4,6mCzBP2Pm:PCCP:GD270)が0.5:0.5:0.05になるように、且つ厚さが20nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(4,6mCzBP2Pm:PCCP:GD270)が0.8:0.2:0.05になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130においては、GD270がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、4,6mCzBP2Pmがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
次に、発光層130上に電子輸送層118として、4,6mCzBP2Pmを厚さが10nmになるよう、及びBPhenの厚さが15nmになるよう、順次蒸着した。
≪発光素子14の作製≫
正孔輸送層112上に発光層130として、5−メチル−4,6−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリミジン(略称:5Me−4,6mCzP2Pm)と、PCCPと、GD270と、を重量比(5Me−4,6mCzP2Pm:PCCP:GD270)が0.5:0.5:0.05になるように、且つ厚さが20nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(5Me−4,6mCzP2Pm:PCCP:GD270)が0.8:0.2:0.05になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130においては、GD270がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、5Me−4,6mCzP2Pmがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
次に、発光層130上に電子輸送層118として、5Me−4,6mCzP2Pmを厚さが10nmになるよう、及びBPhenの厚さが15nmになるよう、順次蒸着した。
<発光素子の特性>
次に、上記作製した発光素子8乃至発光素子14の特性を測定した。測定条件は先に示す実施例1と同様である。
発光素子8乃至発光素子14の輝度−電流密度特性を図51(A)(B)に、輝度−電圧特性を図52(A)(B)に、電流効率−輝度特性を図53(A)(B)に、外部量子効率−輝度特性を図54(A)(B)に、それぞれ示す。また、発光素子8乃至発光素子14に、それぞれ2.5mA/cmの電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図55(A)(B)に示す。なお、各発光素子の測定は室温(23℃に保たれた雰囲気)で行った。
また、1000cd/m付近における、発光素子8乃至発光素子14の素子特性を表7に示す。
Figure 0006946051
発光素子8乃至発光素子14の電界発光スペクトルは、最も短波長側のピーク波長がそれぞれ、519nm、518nm、516nm、516nm、516nm、517nm、517nmであり、緑色の領域にピークを有する発光であった。該発光は、それぞれゲスト材料に由来する発光である。また、発光素子8乃至発光素子14の電界発光スペクトルの半値全幅はそれぞれ、64nm、60nm、60nm、60nm、58nm、59nm、60nmであった。
また、発光素子8乃至発光素子14の発光開始電圧(輝度が1cd/mを超える電圧)はそれぞれ、2.3V、2.3V、2.3V、2.4V、2.4V、2.5V、2.6Vであった。この電圧値は、後に示すように、各発光素子が有するゲスト材料のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差に相当する電圧より小さい。したがって、発光素子8乃至発光素子14においては、ゲスト材料においてキャリアが直接再結合しているのではなく、より小さいエネルギーギャップを有する材料において、キャリアが再結合していることが示唆される。
また、発光素子8乃至発光素子14の外部量子効率の最大値はそれぞれ、25.3%、22.0%、24.0%、26.3%、23.9%、25.9%、24.7%、24.7%であり、発光素子8乃至発光素子14は20%を超える高い値を示した。
<CV測定結果>
次に、上記発光素子の発光層に用いた化合物及び4,4’−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−2,2’−ビピリジン(略称:4,4’mCzP2BPy)の電気化学的特性(酸化反応特性および還元反応特性)をサイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって測定した。なお、GD270には測定時の溶媒としてクロロホルムを用いているが、測定方法は実施例1と同様に行った。
CV測定の結果より得られた各化合物の酸化電位および還元電位、及びCV測定の結果より算出した各化合物のHOMO準位およびLUMO準位を、表8に示す。
Figure 0006946051
表8に示すように、ゲスト材料である第1の有機化合物GD270のHOMO準位は、ホスト材料である第2の有機化合物(4,8mCzP2Bfpm、4,8mDBtP2Bfpm、4mDBTBPBfpm−II、4,6mCzP2Pm、4,6mDBTP2Pm−II、4,6mCzBP2Pm、及び5Me−4,6mCzP2Pm)のHOMO準位以上であり、第1の有機化合物GD270のLUMO準位は、第2の有機化合物(4,8mCzP2Bfpm、4,8mDBtP2Bfpm、4mDBTBPBfpm−II、4,6mCzP2Pm、4,6mDBTP2Pm−II、4,6mCzBP2Pm、及び5Me−4,6mCzP2Pm)のLUMO準位以上である。そのため、発光素子8乃至発光素子14のように、発光層に当該化合物を用いた場合、一対の電極から注入されたキャリアである電子および正孔が、効率よく第2の有機化合物(ホスト材料)と第1の有機化合物(ゲスト材料)にそれぞれ注入されるため、第2の有機化合物(ホスト材料)と第1の有機化合物(ゲスト材料)とは励起錯体を形成することができる組み合わせである。
この場合、第1の有機化合物GD270と第2の有機化合物(4,8mCzP2Bfpm、4,8mDBtP2Bfpm、4mDBTBPBfpm−II、4,6mCzP2Pm、4,6mDBTP2Pm−II、4,6mCzBP2Pm及び5Me−4,6mCzP2Pm)とで形成する励起錯体は、第2の有機化合物にLUMO準位を有し、第1の有機化合物にHOMO準位を有する励起錯体となる。
<薄膜の発光スペクトル>
ここで、発光素子8乃至発光素子14に用いた第1の有機化合物(ゲスト材料)と第2の有機化合物(ホスト材料)とを有する薄膜サンプルを作製し、当該薄膜の発光スペクトルを測定した。また、比較のため、LUMO準位が高い有機化合物である4,4’mCzP2BPyと、第1の有機化合物(ゲスト材料)とを有する比較薄膜サンプルも作製した。
薄膜8として、石英基板上に4,8mCzP2Bfpmと、GD270と、を重量比(4,8mCzP2Bfpm:GD270)が1:0.05になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜8は、発光素子8の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
薄膜9として、石英基板上に4,8mDBtP2Bfpmと、GD270と、を重量比(4,8mDBtP2Bfpm:GD270)が1:0.05になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜9は、発光素子9の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
薄膜10として、石英基板上に4mDBTBPBfpm−IIと、GD270と、を重量比(4mDBTBPBfpm−II:GD270)が1:0.05になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜10は、発光素子10の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
薄膜11として、石英基板上に4,6mCzP2Pmと、GD270と、を重量比(4,6mCzP2Pm:GD270)が1:0.05になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜11は、発光素子11の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
薄膜12として、石英基板上に4,6mDBTP2Pm−IIと、GD270と、を重量比(4,6mDBTP2Pm−II:GD270)が1:0.05になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜12は、発光素子12の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
薄膜13として、石英基板上に4,6mCzBP2Pmと、GD270と、を重量比(4,6mCzBP2Pm:GD270)が1:0.05になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜13は、発光素子13の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
薄膜14として、石英基板上に5Me−4,6mCzP2Pmと、GD270と、を重量比(5Me−4、6mCzP2Pm:GD270)が1:0.05になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜14は、発光素子14の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
比較薄膜6として、石英基板上に4,4’mCzP2BPyと、GD270と、を重量比(4,4’mCzP2BPy:GD270)が1:0.05になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。
上記作製した薄膜8乃至薄膜14及び比較薄膜6の発光スペクトルを測定した。発光スペクトルの測定は、作製した各薄膜をバンドパスフィルタ(エドモンド・オプティクス・ジャパン(株)製U−360 25X 25 46085)とロングパスフィルター(エドモンド・オプティクス・ジャパン(株)製425NM25MM84742)に挟み込み、バンドパスフィルタ側からLEDライト(日亜化学工業(株)NCSU033B)を照射し、ロングパスフィルター側からマルチチャンネル分光器(浜松ホトニクス社製、PMA−11)を用い測定した。測定結果を図56乃至図62に示す。
なお、4,4’mCzP2BPyのLUMO準位とGD270のHOMO準位とのエネルギー差は非常に大きく、4,4’mCzP2BPyとGD270は励起錯体を形成しにくい組合せであると言える。そのため、上記作製した比較薄膜6は4,4’mCzP2BPyとGD270とで励起錯体は形成せず、GD270に由来する発光を示す薄膜であると言える。
発光スペクトルを測定したところ、図56(A)乃至図62(A)に示すように、比較薄膜6からは、燐光性化合物であるGD270が呈する緑色の発光スペクトルが観測された。一方、薄膜8乃至薄膜14の発光スペクトルは、比較薄膜6の発光スペクトルより僅かに異なる発光スペクトルが観測された。
そこで、薄膜8乃至薄膜14の発光スペクトルから、比較薄膜6の発光スペクトルをそれぞれ差し引いた差分スペクトルを算出した結果を図56(B)乃至図62(B)に示す。その結果、薄膜8乃至薄膜14が呈する発光は、GD270に由来するピーク波長が520nmの発光に加えて、GD270とは異なる発光を有することが分かった。また、薄膜8乃至薄膜14の発光スペクトルに対する差分スペクトル(薄膜8乃至薄膜14における各薄膜のスペクトル−比較薄膜6のスペクトル)の割合(面積比)は、それぞれ19.1%、11.8%、2.2%、1.9%、2.4%、1.0%及び1.2%、と算出された。
CV測定の結果より、GD270(第1の有機化合物)と4,8mCzP2Bfpm、4,8mDBtP2Bfpm、4mDBTBPBfpm−II、4,6mCzP2Pm、4,6mDBTP2Pm−II、4,6mCzBP2Pm及び5Me−4,6mCzP2Pm(第2の有機化合物)とは励起錯体を形成する組み合わせである。また、4,8mCzP2Bfpm、4,8mDBtP2Bfpm、4mDBTBPBfpm−II、4,6mCzP2Pm、4,6mDBTP2Pm−II、4,6mCzBP2Pm及び5Me−4,6mCzP2PmのLUMO準位とGD270のHOMO準位とのエネルギー差は、それぞれ、2.25eV、2.29eV、2.35eV、2.43eV、2.49eV、2.51eV及び2.59eVである。このエネルギー差は、図56(B)乃至図62(B)で示した薄膜8乃至薄膜14の差分スペクトルのピーク波長から算出される発光エネルギーと概ね一致している。そのため、薄膜8乃至薄膜14で観測された発光スペクトルは、第1の有機化合物であるGD270に由来する発光に加えて、第1の有機化合物と第2の有機化合物とで形成した励起錯体に由来する発光が含まれているといえる。
<励起錯体の発光割合と発光素子の特性との関係1>
上記より、薄膜8乃至薄膜14における励起錯体の発光割合は、それぞれ19.1%、11.8%、2.2%、1.9%、2.4%、1.0%、及び1.2%と算出された。そこで次に、発光素子8乃至発光素子14における外部量子効率の最大値と、薄膜8乃至薄膜14が呈する発光における励起錯体の発光割合と、の関係を図63に示す。
図63に示すように、励起錯体の発光割合が低い薄膜8乃至薄膜14が含む化合物を有する発光素子8乃至発光素子14の外部量子効率は高い。実施例1と同様に、発光素子の呈する発光に対する励起錯体の発光割合が60%以下である場合は高い外部量子効率を示す発光素子を提供できると言える。また、図63より実施例1と同様に、発光素子が呈する発光に対する励起錯体の発光割合は0%より大きく60%以下が好ましく、0%より大きく40%以下がより好ましいと言える。
また、図56乃至図62より、薄膜8乃至薄膜14及び比較薄膜6における第1の有機化合物(GD270)に由来する発光のピーク波長は、521nmであり、第1の有機化合物(GD270)の発光エネルギー(EG_em)は、2.38eVと算出された。また、第1の有機化合物と第2の有機化合物(4,8mCzP2Bfpm、4,8mDBtP2Bfpm、4mDBTBPBfpm−II、4,6mCzP2Pm、4,6mDBTP2Pm−II、4,6mCzBP2Pm及び5Me−4,6mCzP2Pm)とで形成する励起錯体に由来する発光のピーク波長は、それぞれ551nm、538nm、503nm、538nm、524nm、532nm、512nm、であることから、第1の有機化合物と第2の有機化合物とで形成する励起錯体の発光エネルギー(EEx_em)は、それぞれ2.25eV、2.30eV、2.47eV、2.30eV、2.37eV、2.33eV、2.42eVと算出された。
ここで、発光素子8乃至発光素子14における外部量子効率の最大値と、EG_em−EEx_emとの関係を図64に示す。図64から、EG_em−EEx_emが0eVより大きく0.23eV以下の領域において、高い外部量子効率が得られると言える。これは実施例1と同様に、EG_em−EEx_emが0.23eV以下であることにより、励起錯体の発光割合が低い発光素子が得られるためである。また、実施例1と同様に、EG_em−EEx_emが0eVより大きく0.23eV以下(0eV<EG_em−EEx_em≦0.23eV)が好ましく、0eVより大きく0.18eV以下(0eV<EG_em−EEx_em≦0.18eV)がより好ましいと言える。
<ゲスト材料の吸収スペクトル>
次に、上記発光素子に用いたゲスト材料であるGD270の吸収スペクトルの測定結果を図65に示す。測定は実施例1と同様の方法で行った。
図65に示すように、GD270の吸収スペクトルにおける最も低エネルギー側(長波長側)の吸収端は、480nm付近である。また、吸収スペクトルのデータより、吸収端を求め、直接遷移を仮定した遷移エネルギーを見積もった結果、GD270の吸収端は486nmであり、遷移エネルギーは2.55eVと算出された。GD270は燐光性化合物であるため、最も低エネルギー側の吸収端は、三重項励起状態への遷移に基づく吸収端である。したがって、GD270のT1準位は、該吸収端より2.55eVと算出される。
第1の有機化合物である、GD270のT1準位は上述の通り2.55eVである。一方、第2の有機化合物(4,8mCzP2Bfpm、4,8mDBtP2Bfpm、4mDBTBPBfpm−II、4,6mCzP2Pm、4,6mDBTP2Pm−II、4,6mCzBP2Pm、及び5Me−4,6mCzP2Pm)と、GD270とで形成する励起錯体のT1準位はそれぞれ2.25eV、2.30eV、2.47eV、2.30eV、2.37eV、2.33eV、2.42eVである。よって、GD270のT1準位は第2の有機化合物とGD270で形成する励起錯体が有するT1準位以上であり、これらのエネルギー準位は近接している。
そのため、GD270の吸収スペクトルにおける最も低エネルギー側(長波長側)の吸収帯は、第2の有機化合物(4,8mCzP2Bfpm、4,8mDBtP2Bfpm、4mDBTBPBfpm−II、4,6mCzP2Pm、4,6mDBTP2Pm−II、4,6mCzBP2Pm、及び5Me−4,6mCzP2Pm)とGD270とで形成する励起錯体の発光スペクトルと重なる領域を有しており、これらの励起錯体をホスト材料として有する発光素子8乃至発光素子14は、効果的にゲスト材料へ励起エネルギーを移動することができる。
また、以上の結果より、上記のGD270においては、LUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差が、吸収端から算出されるエネルギーより0.4eV大きい。同様に、GD270においては、LUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差が、発光エネルギーより0.57eV大きい。そのため、発光素子において一対の電極から注入されたキャリアが、該ゲスト材料において直接再結合する場合においては、LUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差に相当する大きなエネルギーが必要となり、高い電圧が必要となる。
しかしながら、本発明の一態様の発光素子においては、ゲスト材料においてキャリアが直接再結合することなく、励起錯体からのエネルギー移動によってゲスト材料を励起することが可能であるため、駆動電圧を低減することができる。したがって、本発明の一態様の発光素子は消費電力を低減することができる。
<励起錯体の発光割合と発光素子の特性との関係2>
上述の通り、薄膜8乃至薄膜14が有するゲスト材料であるGD270が有する吸収スペクトルの吸収端から算出される遷移エネルギー(EG_abs)は、2.55eVと算出された。したがって、薄膜8乃至薄膜14において、EG_absはEEx_emより大きい。
ここで、発光素子8乃至発光素子14における外部量子効率の最大値と、EG_abs−EEx_emとの関係を図66に示す。図66から、薄膜8乃至薄膜14におけるEG_abs−EEx_emと発光素子8乃至発光素子14の外部量子効率との関係を示す。実施例1と同様に、EG_abs−EEx_emが0.3eV以下の範囲において、高い外部量子効率を示す発光素子が得られていることが分かる。よって実施例1と同様に、EG_abs−EEx_emが0eVより大きく0.30eV以下(0eV<EG_abs−EEx_em≦0.30eV)が好ましく、0eVより大きく0.23eV以下(0eV<EG_abs−EEx_em≦0.23eV)がより好ましいと言える。
また、既に述べたように、薄膜8乃至薄膜14において形成される励起錯体の励起エネルギーは、第2の有機化合物のLUMO準位と第1の有機化合物のHOMO準位とのエネルギー差に概ね相当する。薄膜8乃至薄膜14が有する第2の有機化合物(ホスト材料)のLUMO準位と第1の有機化合物(ゲスト材料)のHOMO準位とのエネルギー差は、それぞれ2.25eV、2.29eV、2.35eV、2.43eV、2.49eV、2.51eV、2.59eVと算出された。したがって、薄膜8乃至薄膜14において、EG_absはΔEExと同等かΔEExより大きい。
また、薄膜8乃至薄膜14が呈する発光における励起錯体の発光割合と、EG_abs−ΔEExとの関係を図67(A)に示す。図67(A)より、薄膜8乃至薄膜14は励起錯体の形成割合が小さいことが分かる。図67(A)より、実施例1と同様に、EG_abs−ΔEExが0.23eV以下であることにより、励起錯体の発光割合を低下させることができると言え、高い発光効率を得ることができる。
また、発光素子8乃至発光素子14における外部量子効率の最大値と、EG_abs−ΔEExとの関係を図67(B)に示す。図67(B)から、薄膜8乃至薄膜14におけるEG_abs−ΔEExが0eVより大きく0.23eV以下の領域において、高い外部量子効率が得られていることが分かる。図67(B)から、実施例1と同様に、EG_abs−ΔEExが0eVより大きく0.23eV以下(0eV<EG_abs−ΔEEx≦0.23eV)が好ましく、0eVより大きく0.18eV以下(0eV<EG_abs−ΔEEx≦0.18eV)がより好ましいと言える。
<ホスト材料の燐光スペクトル>
次に、発光素子8乃至発光素子14が有するホスト材料(第2の有機化合物および第3の有機化合物)のT1準位を求めるため、石英基板上に真空蒸着法により各化合物の薄膜をそれぞれ作製し、該薄膜の発光スペクトルを低温(10K)で測定した。測定方法は実施例1と同様である。その測定結果を図68乃至図72に示す。また、4,6mCzP2Pm、4,6mCzBP2Pm及びPCCPのT1準位は実施例1を参照すれば良い。
図68に示すように、4,8mCzP2Bfpmの発光スペクトルの燐光成分の最も短波長側のピーク(ショルダーを含む)の波長は477nmであった。したがって、4,8mCzP2BfpmのT1準位は2.60eVと算出された。
また、図69に示すように、4,8mDBtP2Bfpmの発光スペクトルの燐光成分の最も短波長側のピーク(ショルダーを含む)の波長は475nmであった。したがって、4,8mDBtP2BfpmのT1準位は2.61eVと算出された。
また、図70に示すように、4mDBTBPBfpm−IIの発光スペクトルの燐光成分の最も短波長側のピーク(ショルダーを含む)の波長は465nmであった。したがって、4mDBTBPBfpm−IIのT1準位は2.67eVと算出された。
また、図71に示すように、4,6mDBTP2Pm−IIの発光スペクトルの燐光成分の最も短波長側のピーク(ショルダーを含む)の波長は473nmであった。したがって、4,6mDBTP2Pm−IIのT1準位は2.62eVと算出された。
また、図72に示すように、5Me−4,6mCzP2Pmの発光スペクトルの燐光成分の最も短波長側のピーク(ショルダーを含む)の波長は446nmであった。したがって、5Me−4,6mCzP2PmのT1準位は2.78eVと算出された。
したがって、発光素子8乃至発光素子14において、ホスト材料(第2の有機化合物および第3の有機化合物)のT1準位は、ゲスト材料(第1の有機化合物)のT1準位以上であり、且つ、第1の有機化合物と第2の有機化合物とで形成する励起錯体のT1準位以上である。そのため、発光素子8乃至発光素子14が有する第2の有機化合物および第3の有機化合物はホスト材料として十分なT1準位を有している。
<時間分解発光測定>
次に、上記作製した薄膜8乃至薄膜14の時間分解発光測定による過渡発光特性の測定を行った。測定は実施例1と同様に行った。
測定によって得られた薄膜8乃至薄膜14の過渡発光特性を図73乃至図79にそれぞれ示す。
薄膜8乃至薄膜14の過渡発光特性は、初期発光成分に加えて、遅延発光成分が含まれていることが分かった。
また、薄膜8乃至薄膜14の過渡発光特性において、発光強度が1%に減衰する時間(以下、1%発光寿命ともいう)は、それぞれ10.5μs、8.0μs、7.3μs、6.8μs、6.7μs、6.6μs、6.6μsと求められた。
次に、薄膜8乃至薄膜14が呈する発光における励起錯体の発光割合と、過渡発光特性における1%発光寿命との関係を図80(A)に示す。図80(A)より、励起錯体の発光割合が小さい薄膜8乃至薄膜14は発光寿命が短いことが分かる。実施例1と同様に図80(A)から、1%発光寿命が37μs以下であることにより、励起錯体の発光割合を低下させ、高い発光効率を得ることができると言える。
また、発光素子8乃至発光素子14における外部量子効率の最大値と、薄膜8乃至薄膜14の過渡発光特性における1%発光寿命との関係を図80(B)に示す。図80(B)から、1%発光寿命が37μs以下の範囲において、高い外部量子効率が得られていることが分かる。実施例1と同様に図80(B)から、1%発光寿命が30μs以下であると高い外部量子効率を示す発光素子となり好ましいといえる。以上より、1%発光寿命が37μs以下であると好ましく、30μs以下であるとより好ましい。
以上、緑色の発光を有するゲスト材料を用いた場合においても、本発明の一態様により、発光効率が高い発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様により、駆動電圧が低く消費電力が低い発光素子を提供することができる。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子の作製例と、該発光素子の特性について、説明する。本実施例で作製した発光素子の構成は図1と同様である。素子構造の詳細を表9及び表10に示す。また、使用した化合物の構造と略称を以下に示す。
Figure 0006946051
Figure 0006946051
Figure 0006946051
≪発光素子15乃至発光素子21の作製≫
以下に、本実施例で作製した発光素子の作製方法を示す。発光素子15乃至発光素子21は、先に示す発光素子8と、発光層130及び電子輸送層118の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子8と同様の作製方法とした。
≪発光素子15の作製≫
正孔輸送層112上に発光層130として、4,6mCzP2Pmと、PCCPと、トリス{3−(2,4,6−トリメチルフェニル)−4H−イミダゾール−3−イル−κN}フェニル−κCイリジウム(III)(略称:Ir(tmppim))と、を重量比(4,6mCzP2Pm:PCCP:Ir(tmppim))が1:0.5:0.06になるように、且つ厚さが30nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(4,6mCzP2Pm:Ir(tmppim))が1:0.06になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130においては、Ir(tmppim)がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、4,6mCzP2Pmがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
次に、発光層130上に電子輸送層118として、4,6mCzP2Pmを厚さが10nmになるよう、及びBPhenの厚さが15nmになるよう、順次蒸着した。
≪発光素子16の作製≫
正孔輸送層112上に発光層130として、4,6mCzBP2Pmと、PCCPと、Ir(tmppim)と、を重量比(4,6mCzBP2Pm:PCCP:Ir(tmppim))が1:0.5:0.06になるように、且つ厚さが30nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(4,6mCzBP2Pm:Ir(tmppim))が1:0.06になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130においては、Ir(tmppim)がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、4,6mCzBP2Pmがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
次に、発光層130上に電子輸送層118として、4,6mCzBP2Pmを厚さが10nmになるよう、及びBPhenの厚さが15nmになるよう、順次蒸着した。
≪発光素子17の作製≫
正孔輸送層112上に発光層130として、4,4’mCzP2BPyと、PCCPと、Ir(tmppim)と、を重量比(4,4’mCzP2BPy:PCCP:Ir(tmppim))が1:0.5:0.06になるように、且つ厚さが30nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(4,4’mCzP2BPy:Ir(tmppim))が1:0.06になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130においては、Ir(tmppim)がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、4,4’mCzP2BPyがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
次に、発光層130上に電子輸送層118として、4,4’mCzP2BPyを厚さが10nmになるよう、及びBPhenの厚さが15nmになるよう、順次蒸着した。
≪発光素子18の作製≫
正孔輸送層112上に発光層130として、9−{3−[4’−フェニル−(2,2’−ビピリジン)−4−イル]−フェニル}−9H−カルバゾール(略称:4’Ph−4mCzBPBPy)と、PCCPと、Ir(tmppim)と、を重量比(4’Ph−4mCzBPBPy:PCCP:Ir(tmppim))が1:0.5:0.06になるように、且つ厚さが30nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(4,4’mCzP2BPy:Ir(tmppim))が1:0.06になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130においては、Ir(tmppim)がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、4’Ph−4mCzBPBPyがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
次に、発光層130上に電子輸送層118として、4’Ph−4mCzBPBPyを厚さが10nmになるよう、及びBPhenの厚さが15nmになるよう、順次蒸着した。
≪発光素子19の作製≫
正孔輸送層112上に発光層130として、9,9’−(2,4−ピリジンジイル−3,1−フェニレン)ビス−9H−カルバゾール(略称:2,4mCzP2Py)と、PCCPと、Ir(tmppim)と、を重量比(2,4mCzP2Py:PCCP:Ir(tmppim))が1:0.5:0.06になるように、且つ厚さが30nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(2,4mCzP2Py:Ir(tmppim))が1:0.06になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130においては、Ir(tmppim)がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、2,4mCzP2Pyがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
次に、発光層130上に電子輸送層118として、2,4mCzP2Pyを厚さが10nmになるよう、及びBPhenの厚さが15nmになるよう、順次蒸着した。
≪発光素子20の作製≫
正孔輸送層112上に発光層130として、8−[3’−(9H−カルバゾール−9−イル)ビフェニル−3−イル]ベンゾ[4,5]フロ[3,2−b]ピリジン(略称:mCzBPBfpy)と、PCCPと、Ir(tmppim)と、を重量比(mCzBPBfpy:PCCP:Ir(tmppim))が1:0.5:0.06になるように、且つ厚さが30nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(mCzBPBfpy:Ir(tmppim))が1:0.06になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130においては、Ir(tmppim)がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、mCzBPBfpyがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
次に、発光層130上に電子輸送層118として、mCzBPBfpyを厚さが10nmになるよう、及びBPhenの厚さが15nmになるよう、順次蒸着した。
≪発光素子21の作製≫
正孔輸送層112上に発光層130として、35DCzPPyと、PCCPと、Ir(tmppim)と、を重量比(35DCzPPy:PCCP:Ir(tmppim))が1:0.5:0.06になるように、且つ厚さが30nmになるように共蒸着し、続いて、重量比(35DCzPPy:Ir(tmppim))が1:0.06になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。発光層130においては、Ir(tmppim)がゲスト材料(第1の有機化合物)であり、35DCzPPyがホスト材料(第2の有機化合物)であり、PCCPがホスト材料(第3の有機化合物)である。
次に、発光層130上に電子輸送層118として、35DCzPPyを厚さが10nmになるよう、及びBPhenの厚さが15nmになるよう、順次蒸着した。
<発光素子の特性>
次に、上記作製した発光素子15乃至発光素子21の特性を測定した。測定は実施例1と同様の方法で行った。
発光素子15乃至発光素子21の輝度−電流密度特性を図81(A)(B)に、輝度−電圧特性を82(A)(B)に、電流効率−輝度特性を図83(A)(B)に、外部量子効率−輝度特性を図84(A)(B)に、それぞれ示す。また、発光素子15乃至発光素21に、それぞれ2.5mA/cmの電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図85(A)(B)に示す。なお、各発光素子の測定は室温(23℃に保たれた雰囲気)で行った。
また、1000cd/m付近における、発光素子15乃至発光素子21の素子特性を表11に示す。
Figure 0006946051
発光素子15乃至発光素子21の電界発光スペクトルは、最も短波長側のピーク波長がそれぞれ、471nm、472nm、473nm、472nm、472nm、472nm、472nmであり、青色の領域にピークを有する発光であった。該発光は、それぞれゲスト材料に由来する発光である。また、発光素子15乃至発光素子21の電界発光スペクトルの半値全幅はそれぞれ、129nm、94nm、60nm、57nm、57nm、56nm、55nmであり、発光素子15乃至発光素子17の電界発光スペクトルは、発光素子18乃至発光素子21より幅が広いスペクトル形状を示した。特に、発光素子15及び発光素子16の電界発光スペクトルは幅が広いスペクトル形状であり、ゲスト材料であるIr(iPrpim)に由来する発光と共に、緑色から黄色の波長領域にブロードな発光を示した。
また、発光素子15乃至発光素子21の発光開始電圧(輝度が1cd/mを超える電圧)はそれぞれ、2.6V、2.6V、2.6V、2.6V、2.7V、3.0V、3.1Vであった。この電圧値は、後に示すように、各発光素子が有するゲスト材料のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差に相当する電圧より小さい。したがって、発光素子15乃至発光素子21においては、ゲスト材料においてキャリアが直接再結合しているのではなく、より小さいエネルギーギャップを有する材料において、キャリアが再結合していることが示唆される。
また、発光素子15乃至発光素子18は、高輝度領域での駆動電圧が、発光素子19乃至発光素子21より低い結果となった。
また、発光素子15乃至発光素子21の外部量子効率の最大値はそれぞれ、14.9%、20.3%、27.1%、28.0%、29.2%、29.3%、30.8%であり、発光素子17乃至発光素子21は25%を超える高い値を示した。
<CV測定結果>
次に、上記発光素子に用いた化合物及び後述する、1,3,5−トリ[3−(3−ピリジル)フェニル]ベンゼン(略称:TmPyPB)の電気化学的特性(酸化反応特性および還元反応特性)をサイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって測定した。測定方法は実施例1と同様に行った。
CV測定の結果より得られた各化合物の酸化電位および還元電位、及びCV測定の結果より算出した各化合物のHOMO準位およびLUMO準位を、表12に示す。なお、Ir(tmppim)には測定時の溶媒としてクロロホルムを用いているが、測定方法は実施例1と同様に行った。
Figure 0006946051
表12に示すように、ゲスト材料である第1の有機化合物Ir(tmppim)のHOMO準位は、発光素子15乃至発光素子21に用いたホスト材料である第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm、4,6mCzBP2Pm、4,4’mCzP2BPy、4’Ph−4mCzBPBPy、2,4mCzP2Py、mCzBPBfpy、及び35DCzPPy)のHOMO準位以上であり、第1の有機化合物Ir(tmppim)のLUMO準位は、第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm、4,6mCzBP2Pm、4,4’mCzP2BPy、4’Ph−4mCzBPBPy、2,4mCzP2Py、mCzBPBfpy、及び35DCzPPy)のLUMO準位以上である。そのため、発光素子15乃至発光素子21のように、発光層に当該化合物を用いた場合、一対の電極から注入されたキャリアである電子および正孔が、効率よく第2の有機化合物(ホスト材料)と第1の有機化合物(ゲスト材料)にそれぞれ注入されるため、第2の有機化合物(ホスト材料)と第1の有機化合物(ゲスト材料)とは励起錯体を形成することができる組み合わせである。また、第1の有機化合物Ir(tmppim)と第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm、4,6mCzBP2Pm、4,4’mCzP2BPy、4’Ph−4mCzBPBPy、2,4mCzP2Py、mCzBPBfpy及び35DCzPPy)とで形成する励起錯体は、第2の有機化合物にLUMO準位を有し、第1の有機化合物にHOMO準位を有する励起錯体となる。
<薄膜の発光スペクトル>
ここで、発光素子15乃至発光素子21に用いた第1の有機化合物(ゲスト材料)と第2の有機化合物(ホスト材料)とを有する薄膜サンプルを作製し、当該薄膜の発光スペクトルを測定した。合わせて比較薄膜7として、TmPyPBとIr(tmppim)とを有する薄膜も作製した。TmPyPBはLUMO準位が高く、Ir(tmppim)とは励起錯体を形成しない材料と考えられる。
薄膜15として、石英基板上に4,6mCzP2Pmと、Ir(tmppim)と、を重量比(4,6mCzP2Pm:Ir(tmppim))が1:0.06になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜15は、発光素子15の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
薄膜16として、石英基板上に4,6mCzBP2Pmと、Ir(tmppim)と、を重量比(4,6mCzBP2Pm:Ir(tmppim))が1:0.06になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜16は、発光素子16の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
薄膜17として、石英基板上に4,4’mCzP2BPyと、Ir(tmppim)と、を重量比(4,4’mCzP2BPy:Ir(tmppim))が1:0.06になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜17は、発光素子17の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
薄膜18として、石英基板上に4’Ph−4mCzBPBPyと、Ir(tmppim)と、を重量比(4’Ph−4mCzBPBPy:Ir(tmppim))が1:0.06になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜18は、発光素子18の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
薄膜19として、石英基板上に2,4mCzP2Pyと、Ir(tmppim)と、を重量比(2,4mCzP2Py:Ir(tmppim))が1:0.06になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜19は、発光素子19の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
薄膜20として、石英基板上にmCzBPBfpyと、Ir(tmppim)と、を重量比(mCzBPBfpy:Ir(tmppim))が1:0.06になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜20は、発光素子20の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
薄膜21として、石英基板上に35DCzPPyと、Ir(tmppim)と、を重量比(35DCzPPy:Ir(tmppim))が1:0.06になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。すなわち、薄膜21は、発光素子21の発光層130に用いた化合物を有する薄膜である。
比較薄膜7として、石英基板上にTmPyPBと、Ir(tmppim)と、を重量比(TmPyPB:Ir(tmppim))が1:0.06になるように、且つ厚さが50nmになるように共蒸着した。
上記作製した薄膜15乃至薄膜21及び比較薄膜7の発光スペクトルを測定した。発光スペクトルの測定は実施例2と同様に行った。測定結果を図86乃至図92に示す。
なお上述の通り、TmPyPBのLUMO準位とのIr(tmppim)のHOMO準位とのエネルギー差は非常に大きく、TmPyPBとIr(tmppim)は励起錯体を形成しにくい組合せであると言える。そのため、上記作製した比較薄膜7はTmPyPBとIr(tmppim)とで励起錯体は形成せず、Ir(tmppim)が呈する発光を示す薄膜であると言える。
発光スペクトルを測定したところ、図86(A)乃至図92(A)に示すように、比較薄膜7からは、燐光性化合物であるIr(tmppim)が呈する青色の発光スペクトルが観測された。一方、薄膜15乃至薄膜18の発光スペクトルは、比較薄膜7の発光スペクトルと異なる発光スペクトルが観測された。また、一方、薄膜19乃至薄膜21の発光スペクトルは、比較薄膜7の発光スペクトルとわずかに異なる発光スペクトルが観測された。
そこで、薄膜15乃至薄膜21の発光スペクトルから、比較薄膜7の発光スペクトルをそれぞれ差し引いた差分スペクトルを算出した結果を図86(B)乃至図92(B)に示す。その結果、薄膜15乃至薄膜21が呈する発光は、Ir(tmppim)に由来するピーク波長が471nm、502nmの発光に加えて、Ir(tmppim)とは異なる発光を有することが分かった。また、薄膜15乃至薄膜21の発光スペクトルに対する差分スペクトル(薄膜15乃至薄膜21における各薄膜のスペクトル−比較薄膜7のスペクトル)の割合(面積比)は、それぞれ95.4%、92.7%、47.0%、28.7%、14.5%、3.2%及び2.8%、と算出された。
CV測定の結果より、Ir(tmppim)(第1の有機化合物)と4,6mCzP2Pm、4,6mCzBP2Pm、4,4’mCzP2BPy、4’Ph−4mCzBPBPy、2,4mCzP2Py、mCzBPBfpy及び35DCzPPy(第2の有機化合物)とは励起錯体を形成する組み合わせである。また4,6mCzP2Pm、4,6mCzBP2Pm、4,4’mCzP2BPy、4’Ph−4mCzBPBPy、2,4mCzP2Py、mCzBPBfpy及び35DCzPPyのLUMO準位とIr(tmppim)のHOMO準位とのエネルギー差は、それぞれ、2.17eV、2.25eV、2.40eV、2.46eV、2.48eV、2.59eV及び2.67eVである。このエネルギー差は、図86(B)乃至図92(B)で示した薄膜15乃至薄膜21の発光スペクトルに対する差分スペクトルのピーク波長から算出される発光エネルギーと概ね一致している。そのため、薄膜15乃至薄膜21で観測された発光スペクトルは、第1の有機化合物であるIr(tmppim)に由来する発光に加えて、第1の有機化合物と第2の有機化合物とで形成した励起錯体に由来する発光が含まれているといえる。
<励起錯体の発光割合と発光素子の特性との関係1>
上記より、薄膜15乃至薄膜21における励起錯体の発光割合は、それぞれ95.4%、92.7%、47.0%、28.7%、14.5%、3.2%及び2.8%と算出された。そこで次に、発光素子15乃至発光素子21における外部量子効率の最大値と、薄膜15乃至薄膜21が呈する発光における励起錯体の発光割合と、の関係を図93に示す。
図93に示すように、励起錯体の発光割合が低い薄膜17乃至薄膜21が含む化合物を有する発光素子17乃至発光素子21の外部量子効率は高く、励起錯体の発光割合が高い薄膜15及び薄膜16が含む化合物を有する発光素子15及び発光素子16の外部量子効率は低い。実施例1と同様に、発光素子の呈する発光に対する励起錯体の発光割合が60%以下である場合は高い外部量子効率を示す発光素子を提供できると言える。また、図93より実施例1と同様に、発光素子が呈する発光に対する励起錯体の発光割合は0%より大きく60%以下が好ましく、0%より大きく40%以下がより好ましいと言える。
また、図86乃至図92より、第1の有機化合物と第2の有機化合物とで形成する励起錯体に由来する発光のピーク波長は、それぞれ569nm、557nm、531nm、535nm、534nm、458nm、469nmであることから、第1の有機化合物と第2の有機化合物とで形成する励起錯体の発光エネルギー(EEx_em)は、それぞれ2.18eV、2.23eV、2.34eV、2.32eV、2.32eV、2.71eV、2.64eVと算出された。
<ゲスト材料の吸収スペクトル>
次に、上記発光素子に用いたゲスト材料であるIr(tmppim)の吸収スペクトルの測定結果を図94に示す。測定は実施例1と同様の方法で行った。
図94に示すように、Ir(tmppim)の吸収スペクトルにおける最も低エネルギー側(長波長側)の吸収端は、440nm付近である。また、吸収スペクトルのデータより、吸収端を求め、直接遷移を仮定した遷移エネルギーを見積もった結果、Ir(tmppim)の吸収端は438nmであり、遷移エネルギーは2.83eVと算出された。Ir(tmppim)は燐光性化合物であるため、最も低エネルギー側の吸収端は、三重項励起状態への遷移に基づく吸収端である。したがって、Ir(tmppim)のT1準位は、該吸収端より2.83eVと算出される。
一方、Ir(tmppim)と第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm、4,6mCzBP2Pm、4,4’mCzP2BPy、4’Ph−4mCzBPBPy、2,4mCzP2Py、mCzBPBfpy及び35DCzPPy)とは励起錯体を形成する組み合わせである。該励起錯体のT1準位はそれぞれ2.18eV、2.23eV、2.34eV、2.32eV、2.32eV、2.71eV及び2.64eVである。よって、Ir(tmppim)のT1準位は第2の有機化合物とIr(tmppim)で形成する励起錯体が有するT1準位以上である。
Ir(tmppim)の吸収スペクトルにおける最も低エネルギー側(長波長側)の吸収帯は、第2の有機化合物(4,6mCzP2Pm、4,6mCzBP2Pm、4,4’mCzP2BPy、4’Ph−4mCzBPBPy、2,4mCzP2Py、mCzBPBfpy及び35DCzPPy)とIr(tmppim)とで形成する励起錯体の発光スペクトルと重なる領域を有しており、これらの励起錯体をホスト材料として有する発光素子15乃至発光素子21は、効果的にゲスト材料へ励起エネルギーを移動することができる。
また、以上の結果より、上記のIr(tmppim)においては、LUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差が、吸収端から算出されるエネルギーより0.49eV大きい。同様に、Ir(tmppim)においては、LUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差が、発光エネルギーより0.69eV大きい。そのため、発光素子において一対の電極から注入されたキャリアが、該ゲスト材料において直接再結合する場合においては、LUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差に相当する大きなエネルギーが必要となり、高い電圧が必要となる。
しかしながら、本発明の一態様の発光素子においては、ゲスト材料においてキャリアが直接再結合することなく、励起錯体からのエネルギー移動によってゲスト材料を励起することが可能であるため、駆動電圧を低減することができる。したがって、本発明の一態様の発光素子は消費電力を低減することができる。
<励起錯体の発光割合と発光素子の特性との関係2>
上述の通り、薄膜15乃至薄膜21が有するゲスト材料であるIr(tmppim)が有する吸収スペクトルの吸収端から算出される遷移エネルギー(EG_abs)は、2.83eVと算出された。したがって、薄膜15乃至薄膜21において、EG_absはEEx_emより大きい。
また、薄膜15乃至薄膜21が呈する発光における励起錯体の発光割合と、EG_abs−EEx_emとの関係を図95(A)に示す。図95(A)より、実施例1と同様にEG_abs−EEx_emの範囲によって、励起錯体の発光割合が変化していることが分かる。よって実施例1と同様に、EG_abs−EEx_emが0.30eV以下であることにより、励起錯体の発光割合を低下させ、高い発光効率を得ることができると言える。
また、発光素子15乃至発光素子21における外部量子効率の最大値と、EG_abs−EEx_emとの関係を図95(B)に示す。図95(B)から、薄膜15乃至薄膜21におけるEG_abs−EEx_emと発光素子15乃至発光素子21の外部量子効率との関係を示す。実施例1と同様に、EG_abs−EEx_emが0.3eV以下の範囲において、高い外部量子効率を示す発光素子が得られていることが分かる。よって実施例1と同様に、EG_abs−EEx_emが0eVより大きく0.30eV以下(0eV<EG_abs−EEx_em≦0.30eV)が好ましく、0eVより大きく0.23eV以下(0eV<EG_abs−EEx_em≦0.23eV)がより好ましいと言える。
また、既に述べたように、薄膜15乃至薄膜21において形成される励起錯体の励起エネルギーは、第2の有機化合物のLUMO準位と第1の有機化合物のHOMO準位とのエネルギー差に概ね相当する。薄膜15乃至薄膜21が有する第2の有機化合物(ホスト材料)のLUMO準位と第1の有機化合物(ゲスト材料)のHOMO準位とのエネルギー差は、それぞれ2.17eV、2.25eV、2.40eV、2.46eV、2.48eV、2.59eV、2.67eVと算出された。したがって、薄膜15乃至薄膜21において、EG_absはΔEExより大きい。
図96(A)より、薄膜20及び薄膜21は励起錯体の形成割合が小さいことが分かる。図96(A)より、実施例1と同様に、EG_abs−ΔEExが0.23eV以下であることにより、励起錯体の発光割合を低下させることができると言え、高い発光効率を得ることができる。
また、発光素子15乃至発光素子21における外部量子効率の最大値と、EG_abs−ΔEExとの関係を図96(B)に示す。図96(B)から、薄膜15乃至薄膜21におけるEG_abs−ΔEExが0eVより大きく0.23eV以下の領域において、高い外部量子効率が得られていることが分かる。図96(B)から、実施例1と同様に、EG_abs−ΔEExが0eVより大きく0.23eV以下(0eV<EG_abs−ΔEEx≦0.23eV)が好ましく、0eVより大きく0.18eV以下(0eV<EG_abs−ΔEEx≦0.18eV)がより好ましいと言える。
(参考例1)
本参考例では、実施例1でゲスト材料として用いた有機金属錯体である、トリス{2−[4−(4−シアノ−2,6−ジイソブチルフェニル)−5−(2−メチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:Ir(mpptz−diBuCNp))の合成方法について説明する。
<合成例1>
≪ステップ1:4−アミノ−3,5−ジイソブチルベンゾニトリルの合成≫
9.4g(50mmol)の4−アミノ−3,5−ジクロロベンゾニトリルと、26g(253mmol)のイソブチルボロン酸と、54g(253mmol)のリン酸三カリウムと、2.0g(4.8mmol)の2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシビフェニル(S−phos)と、500mLのトルエンと、を1000mLの三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換し、フラスコ内を減圧しながら撹拌し、この混合物を脱気した。脱気後、0.88g(0.96mmol)のトリス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)を加え、窒素気流下、130℃で8時間撹拌し反応させた。得られた反応溶液にトルエンを加えて、セライト、酸化アルミニウム、セライトの順で積層したろ過補助剤を通してろ過した。得られたろ液を濃縮し、油状物を得た。得られた油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、トルエンを用いた。得られたフラクションを濃縮して、10gの黄色油状物を、収率87%で得た。得られた黄色油状物が4−アミノ−3,5−ジイソブチルベンゾニトリルであることを、核磁気共鳴法(NMR)により確認した。ステップ1の合成スキームを下記式(a−1)に示す。
Figure 0006946051
≪ステップ2:Hmpptz−diBuCNpの合成≫
ステップ1で合成した4−アミノ−3,5−ジイソブチルベンゾニトリルを11g(48mmol)と、4.7g(16mmol)のN−(2−メチルフェニル)クロロメチリデン−N’−フェニルクロロメチリデンヒドラジンと、40mLのN,N−ジメチルアニリンと、を300mLの三口フラスコに入れ、窒素気流下、160℃で7時間撹拌し反応させた。反応後、反応溶液を300mLの1M塩酸に入れ3時間撹拌した。ここに酢酸エチルを入れ、水層を酢酸エチルで抽出した。有機層と得られた抽出溶液を合わせて、飽和炭酸水素ナトリウム、及び飽和食塩水で洗浄し、有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させた。得られた混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮して油状物を得た。得られた油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、ヘキサン:酢酸エチル=5:1の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮して、固体を得た。得られた固体にヘキサンを加えて超音波を照射し、吸引ろ過することで、2.0gの白色固体を、収率28%で得た。得られた白色固体が4−(4−シアノ−2,6−ジイソブチルフェニル)−3−(2−メチルフェニル)−5−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:Hmpptz−diBuCNp)であることを、核磁気共鳴法(NMR)により確認した。ステップ2の合成スキームを下記式(b−1)に示す。
Figure 0006946051
≪ステップ3:Ir(mpptz−diBuCNp)の合成≫
ステップ2で合成した2.0g(4.5mmol)のHmpptz−diBuCNpと、0.44g(0.89mmol)のトリス(アセチルアセトナト)イリジウム(III)とを、三方コックを付けた反応容器に入れ、アルゴン気流下、250℃にて43時間撹拌し反応させた。得られた反応混合物をジクロロメタンに加え、不溶物を取り除いた。得られたろ液を濃縮し、固体を得た。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、ジクロロメタンを用いた。得られたフラクションを濃縮して、固体を得た。得られた固体を酢酸エチル/ヘキサンで再結晶し、0.32gの黄色固体を、収率23%で得た。得られた黄色固体のうち0.31gをトレインサブリメーション法により昇華精製した。圧力が2.6Pa、アルゴン流量が5.0mL/minの条件で、310℃で19時間加熱して行った。昇華精製後、0.26gの黄色固体を、回収率84%で得た。ステップ3の合成スキームを下記式(c−1)に示す。
Figure 0006946051
上記ステップ3で得られた黄色固体のプロトン(H)を核磁気共鳴法(NMR)により測定した。以下に得られた値を示す。このことから、本合成例において、Ir(mpptz−diBuCNp)が得られたことがわかった。
H−NMR δ(CDCl):0.33(d,18H),0.92(d,18H),1.51−1.58(m,3H),1.80−1.88(m,6H),2.10−2.15(m,6H),2.26−2.30(m,3H),2.55(s,9H),6.12(d,3H),6.52(t,3H),6.56(d,3H),6.72(t,3H),6.83(t,3H),6.97(d,3H),7.16(t,3H),7.23(d,3H),7.38(s,3H),7.55(s,3H)。
(参考例2)
本参考例では、実施例3でゲスト材料としてもちいた有機金属錯体である、トリス{2−[1−(4−シアノ−2,6−ジイソブチルフェニル)−1H−イミダゾール−2−イル−κN]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:Ir(pim−diBuCNp))の合成方法について説明する。
<合成例2>
≪ステップ1:1−(4−シアノ−2,6−ジイソブチルフェニル)−2−フェニル−4,5−ジヒドロ−1H−イミダゾールの合成≫
22g(117mmol)のN−(2−クロロエチル)ベンズアミドと、260mLの脱水キシレンと、を1000mLの三口フラスコに入れた。この混合溶液に33g(158mmol)の五塩化リンを加え、140℃で1時間加熱撹拌し反応させた。反応後、室温まで冷やし、28g(120mmol)の4−アミノ−3,5−ジイソブチルベンゾニトリルと60mLの脱水キシレンとの混合溶液を滴下し、140℃で5時間加熱撹拌した。この反応混合物を500mLの水にゆっくりと加え、室温で30分撹拌した。この混合物にクロロホルムを加えて抽出した。得られた抽出液を1M水酸化ナトリウム水溶液にゆっくりと加え、室温で30分撹拌した。この混合物の水層と有機層を分液し、得られた抽出溶液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、次いで飽和食塩水で洗浄した。洗浄後、有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させ、得られた混合物を自然ろ過して、ろ液を得た。得られたろ液を濃縮して固体を得た。得られた固体に酢酸エチル/ヘキサンの混合溶媒を加えて吸引ろ過をし、白色固体を33g、収率79%で得た。核磁気共鳴法(NMR)により得られた白色固体が1−(4−シアノ−2,6−ジイソブチルフェニル)−2−フェニル−4,5−ジヒドロ−1H−イミダゾールであることを確認した。ステップ1の合成スキームを下記式(a−2)に示す。
Figure 0006946051
≪ステップ2:Hpim−diBuCNpの合成≫
ステップ1で合成した1−(4−シアノ−2,6−ジイソブチルフェニル)−2−フェニル−4,5−ジヒドロ−1H−イミダゾールのうち15g(42mmol)と、アセトニトリルとを200mLの三口フラスコに入れた。13g(84mmol)の過マンガン酸カリウムと29gの酸化アルミニウムとを乳鉢に一緒に入れて細かくすり潰した粉末を、上記混合溶液に加え、室温で17時間撹拌し反応させた。この反応混合物をセライトに通して吸引ろ過した。得られたろ液を濃縮し、油状物を得た。得られた油状物にトルエンを加え、セライト、酸化アルミニウム、セライトの順で積層したろ過補助剤を通してろ過した。得られたろ液を濃縮し、油状物を得た。得られた油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、ヘキサン:酢酸エチル=5:1の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮して、無色油状物を8.0g、収率53%で得た。核磁気共鳴法(NMR)により得られた無色油状物が1−(4−シアノ−2,6−ジイソブチルフェニル)−2−フェニル−1H−イミダゾール(略称:Hpim−diBuCNp)であることを確認した。ステップ2の合成スキームを下記式(b−2)に示す。
Figure 0006946051
≪ステップ3:Ir(pim−diBuCNp)の合成≫
ステップ2で合成したHpim−diBuCNpのうち5.0g(14mmol)と、1.4g(2.8mmol)のトリス(アセチルアセトナト)イリジウム(III)とを、三方コックを付けた反応容器に入れ、アルゴン気流下、250℃にて38時間加熱し反応させた。得られた反応混合物にトルエンを加え、不溶物を取り除いた。得られたろ液を濃縮し、固体を得た。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、まずトルエンを用いた。次いで、トルエン:酢酸エチル=9:1の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮して、固体を得た。得られた固体を酢酸エチル/ヘキサンで再結晶し、0.6gの黄色固体を、収率18%で得た。得られた0.6gの黄色固体をトレインサブリメーション法により昇華精製した。圧力が2.6Pa、アルゴン流量が5.0mL/minの条件で、280℃で17時間加熱した。昇華精製後、0.4gの黄色固体を、回収率67%で得た。ステップ3の合成スキームを下記式(c−2)に示す。
Figure 0006946051
上記ステップ3で得られた黄色固体のプロトン(H)を核磁気共鳴法(NMR)により測定した。以下に得られた値を示す。このことから、本合成例において、Ir(pim−diBuCNp)が得られたことがわかった。
H−NMR δ(CDCl):0.43(d,9H),0.56(d,9H),0.79(t,18H),1.42−1.50(m,3H),1.73−1.81(m,3H),1.97−2.02(m,3H),2.12−2.17(m,3H),2.24−2.29(m,3H),2.46−2.50(m,3H),6.05(d,3H),6.40(t,3H),6.59(t,3H),6.71−6.76(m,9H),7.54(d,6H)。
(参考例3)
本参考例では、実施例3でホスト材料として用いた構造式(500)で示される有機化合物である、9−{3−[4’−フェニル−(2,2’−ビピリジン)−4−イル]−フェニル}−9H−カルバゾール(略称:4’Ph−4mCzBPBPy)の合成方法について説明する。
<合成例3>
≪ステップ1:1−(4−シアノ−2,6−ジイソブチルフェニル)−2−フェニル−4,5−ジヒドロ−1H−イミダゾールの合成≫
1.2g(3.9mmol)の4−ブロモ−4’−フェニル−2,2’−ビピリジンと、1.4g(3.9mmol)の3−[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]フェニルボロン酸とを100mL三口フラスコに入れた。この混合物に3.9mLの2M炭酸ナトリウム水溶液と19mLのトルエンと6.5mLのエタノールを加え、減圧下で攪拌することにより脱気した。この混合物に90mg(78.0μmol)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を二回に分けて加え、窒素気流下、90℃で計16時間攪拌した。撹拌後、この混合物に水を加え、水層をクロロホルムで抽出した。得られた抽出液と有機層を合わせ、水と、飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで水分を吸着させた。この混合物を自然濾過により濾別し、濾液を濃縮し褐色油状物を得た。この油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:酢酸エチル:ヘキサン=1:10ついでクロロホルム:酢酸エチル=10:1)により精製した。得られたフラクションを濃縮し、淡黄色固体を得た。この固体にトルエンを加えて溶解し、この溶液をクロロホルムで滴下しながらセライト、アルミナを通して吸引濾過し、濾液を濃縮して淡黄色固体を得た。この固体を酢酸エチル(20mL)で再結晶したところ、目的物である白色固体を収量1.3g、収率62%で得た。ステップ1の合成スキームを下記式(a−3)に示す。
Figure 0006946051
上記ステップ1で得られた白色固体1.3gをトレインサブリメーション法により2度昇華精製した(1回目240℃、2回目225℃。圧力2.7Pa、アルゴン流量5mL/min)。昇華精製後、無色透明ガラス状固体を収量0.71g、回収率54%で得た。
また、下記構造式(501)で示される有機化合物、5−{3−[4’−フェニル−(2,2’−ビピリジン)−4−イル]−フェニル}−5H−ベンゾフロ[3,2−c]カルバゾール(略称:4’Ph−4mBFcPBPy)、及び構造式(502)に示す有機化合物、5−{3−[4’−フェニル−(2,2’−ビピリジン)−4−イル]−フェニル}−5H−ベンゾチオ[3,2−c]カルバゾール(略称:4’Ph−4mBTcPBPy)は本発明の一態様にかかる発光素子に用いられる有機化合物として好適に用いることができる。
Figure 0006946051
また、構造式(501)及び構造式(502)で示される有機化合物は式(a−3)に示す方法で合成することができる。式(a−3)において、構造式(500−a)で示す有機化合物に代えて、下記構造式(501−a)に示す有機化合物を用いることで、構造式(501)に示す有機化合物を合成することができる。同様に、式(a−3)において、構造式(500−a)で示す有機化合物に代えて、下記構造式(502−a)に示す有機化合物を用いることで構造式(502)に示す有機化合物を合成することができる。
Figure 0006946051
100 EL層
101 電極
101a 導電層
101b 導電層
102 電極
103 電極
103a 導電層
103b 導電層
104 電極
104a 導電層
104b 導電層
106 発光ユニット
108 発光ユニット
111 正孔注入層
112 正孔輸送層
113 電子輸送層
114 電子注入層
115 電荷発生層
116 正孔注入層
117 正孔輸送層
118 電子輸送層
119 電子注入層
123B 発光層
123G 発光層
123R 発光層
130 発光層
131 ゲスト材料
132 ホスト材料
133 ホスト材料
136 励起錯体
138 励起錯体
140 発光層
140a 発光層
140b 発光層
145 隔壁
150 発光素子
200 基板
220 基板
221B 領域
221G 領域
221R 領域
222B 領域
222G 領域
222R 領域
223 遮光層
224B 光学素子
224G 光学素子
224R 光学素子
250 発光素子
260 発光素子
262a 発光素子
262b 発光素子
600 表示装置
601 信号線駆動回路部
602 画素部
603 走査線駆動回路部
604 封止基板
605 シール材
607 領域
608 配線
609 FPC
610 素子基板
611 トランジスタ
612 トランジスタ
613 下部電極
614 隔壁
616 EL層
617 上部電極
618 発光素子
621 光学素子
622 遮光層
623 トランジスタ
624 トランジスタ
1001 基板
1002 下地絶縁膜
1003 ゲート絶縁膜
1006 ゲート電極
1007 ゲート電極
1008 ゲート電極
1020 層間絶縁膜
1021 層間絶縁膜
1022 電極
1024B 下部電極
1024G 下部電極
1024R 下部電極
1025 隔壁
1026 上部電極
1028 EL層
1029 封止層
1031 封止基板
1032 シール材
1033 基材
1034B 着色層
1034G 着色層
1034R 着色層
1035 遮光層
1036 オーバーコート層
1037 層間絶縁膜
1040 画素部
1041 駆動回路部
1042 周辺部
3000 発光装置
3001 基板
3003 基板
3005 発光素子
3007 封止領域
3009 封止領域
3011 領域
3013 領域
3018 乾燥剤
8000 表示モジュール
8001 上部カバー
8002 下部カバー
8003 FPC
8004 タッチセンサ
8005 FPC
8006 表示装置
8009 フレーム
8010 プリント基板
8011 バッテリ
8501 照明装置
8502 照明装置
8503 照明装置
8504 照明装置
9000 筐体
9001 表示部
9003 スピーカ
9005 操作キー
9006 接続端子
9007 センサ
9008 マイクロフォン
9050 操作ボタン
9051 情報
9052 情報
9053 情報
9054 情報
9055 ヒンジ
9100 携帯情報端末
9101 携帯情報端末
9102 携帯情報端末
9200 携帯情報端末
9201 携帯情報端末

Claims (18)

  1. 発光層を有する発光素子であって、
    前記発光層は、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の有機化合物および前記第2の有機化合物の一方は、前記第1の有機化合物および前記第2の有機化合物の他方のLUMO準位以上のLUMO準位を有し、且つ、前記第1の有機化合物および前記第2の有機化合物の他方のHOMO準位以上のHOMO準位を有し、
    前記第1の有機化合物と、前記第2の有機化合物と、が第1の励起錯体を形成する組み合わせであり、
    前記第1の有機化合物は、三重項励起エネルギーを発光に変換することができる機能を有し、
    前記発光層が呈する発光は、前記第1の有機化合物が呈する発光、及び前記第1の励起錯体が呈する発光、を有し、
    前記発光層が呈する発光に対する、前記第1の励起錯体が呈する発光の割合が、0%より大きく60%以下である、発光素子。
  2. 発光層を有する発光素子であって、
    前記発光層は、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の有機化合物および前記第2の有機化合物の一方は、前記第1の有機化合物および前記第2の有機化合物の他方のLUMO準位以上のLUMO準位を有し、且つ、前記第1の有機化合物および前記第2の有機化合物の他方のHOMO準位以上のHOMO準位を有し、
    前記第1の有機化合物と、前記第2の有機化合物と、が第1の励起錯体を形成する組み合わせであり、
    前記第1の有機化合物は、三重項励起エネルギーを発光に変換することができる機能を有し、
    前記第1の有機化合物が呈する発光のエネルギーをEG_emとし、前記第1の励起錯体が呈する発光のエネルギーをEEx_emとするとき、
    0eV<EG_em−EEx_em≦0.23eV
    の関係式を満たす、発光素子。
  3. 請求項2において、
    前記EG_emは、前記第1の有機化合物が呈する発光スペクトルの最も短波長側の発光ピークの波長から算出されるエネルギーである、発光素子。
  4. 発光層を有する発光素子であって、
    前記発光層は、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の有機化合物および前記第2の有機化合物の一方は、前記第1の有機化合物および前記第2の有機化合物の他方のLUMO準位以上のLUMO準位を有し、且つ、前記第1の有機化合物および前記第2の有機化合物の他方のHOMO準位以上のHOMO準位を有し、
    前記第1の有機化合物と、前記第2の有機化合物と、が第1の励起錯体を形成する組み合わせであり、
    前記第1の有機化合物は、三重項励起エネルギーを発光に変換することができる機能を有し、
    前記第1の有機化合物の吸収スペクトルの吸収端から算出される遷移エネルギーをEG_absとし、前記第1の励起錯体が呈する発光のエネルギーをEEx_emとするとき、
    0eV<EG_abs−EEx_em≦0.30eV
    の関係式を満たす、発光素子。
  5. 請求項2乃至請求項4のいずれか一項において、
    前記EEx_emは、前記第1の励起錯体が呈する発光スペクトルの最も短波長側の発光ピークの波長から算出されるエネルギーである、発光素子。
  6. 発光層を有する発光素子であって、
    前記発光層は、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の有機化合物および前記第2の有機化合物の一方は、前記第1の有機化合物および前記第2の有機化合物の他方のLUMO準位以上のLUMO準位を有し、且つ、前記第1の有機化合物および前記第2の有機化合物の他方のHOMO準位以上のHOMO準位を有し、
    前記第1の有機化合物は、三重項励起エネルギーを発光に変換することができる機能を有し、
    前記第1の有機化合物の吸収スペクトルの吸収端から算出される遷移エネルギーをEG_absとし、前記第1の有機化合物および前記第2の有機化合物の前記一方のHOMO準位と前記第1の有機化合物および前記第2の有機化合物の前記他方のLUMO準位とのエネルギー差をΔEExとするとき、
    0eV<EG_abs−ΔEEx≦0.23eV
    の関係式を満たし、
    前記第1の有機化合物と、前記第2の有機化合物と、が第1の励起錯体を形成する組み合わせである、発光素子。
  7. 請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
    前記第2の有機化合物の最低励起三重項エネルギー準位は、前記第1の有機化合物の最低励起三重項エネルギー準位以上であり、
    前記第1の有機化合物の最低励起三重項エネルギー準位は、前記第1の励起錯体の最低励起三重項エネルギー準位以上である、発光素子。
  8. 請求項1乃至請求項7のいずれか一項において、
    前記発光層は、さらに、第3の有機化合物を有し、
    前記第2の有機化合物および前記第3の有機化合物の一方は、前記第2の有機化合物および前記第3の有機化合物の他方のLUMO準位以上のLUMO準位を有し、且つ、前記第2の有機化合物および前記第3の有機化合物の他方のHOMO準位以上のHOMO準位を有し、
    前記第2の有機化合物と、前記第3の有機化合物と、が第2の励起錯体を形成する組み合わせである、発光素子。
  9. 請求項8において、
    前記第2の有機化合物の最低励起三重項エネルギー準位および前記第3の有機化合物の最低励起三重項エネルギー準位は、前記第2の励起錯体の最低励起三重項エネルギー準位以上であり、
    前記第2の励起錯体の最低励起三重項エネルギー準位は、前記第1の有機化合物の最低励起三重項エネルギー準位以上である、発光素子。
  10. 請求項8または請求項9において、
    前記第2の有機化合物または前記第3の有機化合物の一方は、正孔を輸送することができる機能を有し、
    前記第2の有機化合物または前記第3の有機化合物の他方は、電子を輸送することができる機能を有する、発光素子。
  11. 請求項10において、
    前記第2の有機化合物または前記第3の有機化合物の一方は、π電子過剰型複素芳香環骨格または芳香族アミン骨格の少なくとも一方を有し、
    前記第2の有機化合物または前記第3の有機化合物の他方は、π電子不足型複素芳香環骨格を有する、発光素子。
  12. 請求項1乃至請求項11のいずれか一項において、
    前記発光層が呈する発光は、前記第1の有機化合物が呈する発光、及び前記第1の励起錯体が呈する発光、を有し、
    前記発光層が呈する発光は、発光強度が1%以下となる時間が37μs以下の発光成分を有する、発光素子。
  13. 請求項1乃至請求項12のいずれか一項において、
    前記第1の有機化合物は、イリジウムを有する、発光素子。
  14. 請求項13において、
    前記第1の有機化合物は、前記イリジウムに配位する配位子を有し、
    前記配位子は、含窒素五員複素環骨格を有する、発光素子。
  15. 請求項14において、
    前記第2の有機化合物は、π電子不足型複素芳香環骨格を有する、発光素子。
  16. 請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載の発光素子と、
    カラーフィルタまたはトランジスタの少なくとも一方と、を有する表示装置。
  17. 請求項16に記載の表示装置と、
    筐体またはタッチセンサの少なくとも一方と、を有する電子機器。
  18. 請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載の発光素子と、
    筐体またはタッチセンサの少なくとも一方と、を有する照明装置。
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102353647B1 (ko) * 2014-08-29 2022-01-20 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
JP6846876B2 (ja) * 2015-05-12 2021-03-24 株式会社半導体エネルギー研究所 化合物、発光素子、ディスプレイモジュール、照明モジュール、発光装置、表示装置、照明装置、及び電子機器
US10096658B2 (en) 2016-04-22 2018-10-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device
WO2017199163A1 (en) * 2016-05-20 2017-11-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device
KR20180079040A (ko) * 2016-12-30 2018-07-10 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 소자 및 이를 이용한 유기 발광 표시 장치
CN107978692B (zh) * 2017-11-28 2019-05-14 广州华睿光电材料有限公司 有机混合物、包含其的组合物、有机电子器件及应用
US11251430B2 (en) 2018-03-05 2022-02-15 The Research Foundation For The State University Of New York ϵ-VOPO4 cathode for lithium ion batteries
KR102637792B1 (ko) * 2018-03-22 2024-02-19 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자 및 이를 포함한 전자 장치
CN112189265A (zh) * 2018-05-11 2021-01-05 株式会社半导体能源研究所 发光元件、显示装置、电子设备、有机化合物及照明装置
US11063224B2 (en) * 2018-05-30 2021-07-13 Kunshan Go-Visionox Opto-Electronics Co., Ltd. Organic electroluminescent device
CN112204033B (zh) 2018-05-31 2024-02-06 株式会社半导体能源研究所 有机化合物、发光元件、发光装置、电子设备及照明装置
EP3696167A4 (en) 2018-07-27 2021-03-24 Idemitsu Kosan Co.,Ltd. COMPOUND, MATERIAL FOR AN ORGANIC ELECTROLUMINESC ELEMENT, ORGANIC ELECTROLUMINESC ELEMENT, AND ELECTRONIC DEVICE
US11264582B2 (en) * 2019-03-03 2022-03-01 Innolux Corporation Light emitting device
KR20200127117A (ko) * 2019-04-30 2020-11-10 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
CN111416049B (zh) * 2020-04-07 2023-05-02 苏州大学 双激基复合物主体材料在制备磷光oled器件中的应用
CN112151686B (zh) * 2020-09-25 2024-04-23 京东方科技集团股份有限公司 有机电致发光器件、显示面板及显示装置
CN113013344B (zh) * 2021-02-24 2023-09-29 京东方科技集团股份有限公司 有机电致发光器件及其制备方法
KR20230103742A (ko) * 2021-12-31 2023-07-07 엘지디스플레이 주식회사 발광 소자 및 이를 이용한 발광 표시 장치

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60111473T3 (de) 2000-10-30 2012-09-06 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Organische lichtemittierende Bauelemente
TW519770B (en) 2001-01-18 2003-02-01 Semiconductor Energy Lab Light emitting device and manufacturing method thereof
ITTO20010692A1 (it) 2001-07-13 2003-01-13 Consiglio Nazionale Ricerche Dispositivo elettroluminescente organico basato sull'emissione di ecciplessi od elettroplessi e sua realizzazione.
US6863997B2 (en) 2001-12-28 2005-03-08 The Trustees Of Princeton University White light emitting OLEDs from combined monomer and aggregate emission
US6869695B2 (en) 2001-12-28 2005-03-22 The Trustees Of Princeton University White light emitting OLEDs from combined monomer and aggregate emission
US6951694B2 (en) 2002-03-29 2005-10-04 The University Of Southern California Organic light emitting devices with electron blocking layers
ITBO20020165A1 (it) 2002-03-29 2003-09-29 Consiglio Nazionale Ricerche Dispositivo elettroluminescente organico con droganti cromofori
TWI314947B (en) 2002-04-24 2009-09-21 Eastman Kodak Compan Organic light emitting diode devices with improved operational stability
US7175922B2 (en) 2003-10-22 2007-02-13 Eastman Kodak Company Aggregate organic light emitting diode devices with improved operational stability
TW200541401A (en) 2004-02-13 2005-12-16 Idemitsu Kosan Co Organic electroluminescent device
US7597967B2 (en) 2004-12-17 2009-10-06 Eastman Kodak Company Phosphorescent OLEDs with exciton blocking layer
US20060134464A1 (en) 2004-12-22 2006-06-22 Fuji Photo Film Co. Ltd Organic electroluminescent element
US20070090756A1 (en) 2005-10-11 2007-04-26 Fujifilm Corporation Organic electroluminescent element
CN102633820B (zh) 2005-12-01 2015-01-21 新日铁住金化学株式会社 有机电致发光元件用化合物及有机电致发光元件
JP2008288344A (ja) 2007-05-16 2008-11-27 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 有機el素子
US8034465B2 (en) 2007-06-20 2011-10-11 Global Oled Technology Llc Phosphorescent oled having double exciton-blocking layers
US8143613B2 (en) 2007-11-27 2012-03-27 The Regents Of The University Of Michigan Organic light emitting device having multiple separate emissive layers
JP5325707B2 (ja) 2008-09-01 2013-10-23 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子
WO2010026859A1 (en) 2008-09-05 2010-03-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, and electronic device
JP5732463B2 (ja) 2009-10-05 2015-06-10 トルン ライティング リミテッドThorn Lighting Limited 多層有機素子
KR101352116B1 (ko) 2009-11-24 2014-01-14 엘지디스플레이 주식회사 백색 유기 발광 소자
EP2511360A4 (en) 2009-12-07 2014-05-21 Nippon Steel & Sumikin Chem Co Organic light-emitting material and organic light-emitting element
WO2012013271A1 (de) 2010-07-30 2012-02-02 Merck Patent Gmbh Organische elektrolumineszenzvorrichtung
KR101812673B1 (ko) 2011-02-16 2017-12-27 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자
KR20180004335A (ko) 2011-02-16 2018-01-10 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 엘리먼트
TWI563702B (en) 2011-02-28 2016-12-21 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Light-emitting device
KR20190014600A (ko) 2011-03-23 2019-02-12 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자
CN105702873B (zh) 2011-03-30 2017-11-24 株式会社半导体能源研究所 发光元件
TWI774347B (zh) * 2011-08-25 2022-08-11 日商半導體能源研究所股份有限公司 發光元件,發光裝置,電子裝置,照明裝置以及新穎有機化合物
KR101803537B1 (ko) 2012-02-09 2017-11-30 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자
KR101419810B1 (ko) 2012-04-10 2014-07-15 서울대학교산학협력단 엑시플렉스를 형성하는 공동 호스트를 포함하는 유기 발광 소자
WO2013157591A1 (en) 2012-04-20 2013-10-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic appliance, and lighting device
KR20210034702A (ko) 2012-08-03 2021-03-30 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 및 조명 장치
DE102013214661B4 (de) 2012-08-03 2023-01-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Licht emittierendes Element, Licht emittierende Vorrichtung und Beleuchtungsvorrichtung
WO2014109274A1 (en) 2013-01-10 2014-07-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
KR102233619B1 (ko) 2013-03-26 2021-03-30 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
JP6386299B2 (ja) 2013-08-30 2018-09-05 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子用有機化合物
US9666822B2 (en) 2013-12-17 2017-05-30 The Regents Of The University Of Michigan Extended OLED operational lifetime through phosphorescent dopant profile management
KR102353647B1 (ko) 2014-08-29 2022-01-20 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
CN107710441B (zh) 2015-06-17 2020-10-16 株式会社半导体能源研究所 铱配合物、发光元件、显示装置、电子设备以及照明装置
US20190040314A1 (en) 2016-03-31 2019-02-07 Konica Minolta, Inc. Luminescent thin film and organic electroluminescent element
US10096658B2 (en) * 2016-04-22 2018-10-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device
WO2017199163A1 (en) * 2016-05-20 2017-11-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device
JPWO2018168292A1 (ja) * 2017-03-16 2020-01-30 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、照明装置及び化合物

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