WO2016027760A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法並びに発光方法 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法並びに発光方法 Download PDF

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WO2016027760A1
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優人 塚本
菊池 克浩
内田 秀樹
英士 小池
井上 智
将紀 小原
和樹 松永
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シャープ株式会社
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    • H10K2101/40Interrelation of parameters between multiple constituent active layers or sublayers, e.g. HOMO values in adjacent layers

Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence element, a manufacturing method thereof, and a light emitting method.
  • organic EL organic electroluminescence
  • the organic EL element can emit light at a voltage of about several V to several tens V, and since it is a self-luminous type, it has a wide viewing angle and high visibility, and it is a thin-film type completely solid element. It attracts attention from the viewpoint of space saving and portability.
  • the organic EL element has a configuration in which a light emitting layer containing a light emitting material made of an organic compound is sandwiched between a cathode and an anode.
  • An organic EL element injects electrons and holes (holes) into a light emitting layer and recombines them to generate excitons, and emits light by utilizing light emission when the excitons are deactivated.
  • the light emitting material is excited by the ground state (S0) organic molecule absorbing light energy and the HOMO (highest occupied orbital) level molecule transitioning to the LUMO (lowest empty orbital) level.
  • S0 ground state
  • HOMO highest occupied orbital
  • LUMO lowest empty orbital
  • the excited states of organic molecules have different spin multiplicity, a singlet excited state (S1) in which the spin directions of HOMO and LUMO are parallel and a triplet excited state (T1) in which the spin directions of HOMO and LUMO are antiparallel. There are two states.
  • FIG. 11A is an explanatory view showing the exciton generation state of a general luminescent material
  • FIG. 11B is a thermally activated delayed emission (thermally activated delayed fluorescence (TADF)) described later. It is explanatory drawing which shows typically the exciton production
  • TADF thermally activated delayed fluorescence
  • the light emitting layer is formed of a two-component system of a host material responsible for transporting holes and electrons and a light emitting dopant (guest) material responsible for light emission.
  • the light emitting dopant is uniformly dispersed in the host material which is the main component.
  • the generation probability of singlet excitons that are excitons in a singlet excited state is 25. There is only%. The remaining 75% generates triplet excitons, which are excitons in the triplet excited state.
  • a transition from a singlet excited state to a ground state is a transition between states having the same spin multiplicity
  • a transition from a triplet excited state to a ground state is a transition between states having different spin multiplicity. It is.
  • the transition from the triplet excited state to the ground state is a forbidden transition and takes a long time for the transition.
  • the triplet exciton is not deactivated as light emission, but is changed to heat energy or the like, deactivated as heat, and does not contribute to light emission.
  • fluorescent material a conventional fluorescent light emitting material (hereinafter sometimes simply referred to as “fluorescent material”) has many advantages such as excellent high current density characteristics and diversity of material selection, but 25% singlet excitation. Only the child can be used for light emission.
  • TADF host material a host material
  • TADF dopant material a dopant
  • the transition (energy transfer) between the S1 levels from the TADF host to the TADF dopant does not always occur.
  • the energy relationship between the S1 level of the TADF host material and the S1 level of the TADF dopant material becomes important.
  • a combination of a TADF material and a non-TADF material such as a combination of a TADF host material and a general fluorescent material, or a combination of a general host material (non-TADF host material) and a TADF dopant. , Making development easier.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose organic EL elements that include a TADF material and a non-TADF material in a light emitting layer. In the following, Patent Document 1 will be described as an example.
  • the organic EL element in Patent Document 1 has at least a light emitting layer between the first electrode and the second electrode.
  • the light emitting layer includes at least a fluorescent material that is a light emitting substance and a TADF material.
  • Japanese Patent Publication Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2014-45179 (published on March 13, 2014)” Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 2014-22666” (published on February 3, 2014)
  • FIG. 12 is an explanatory view schematically showing an exciton generation state in a mixed light emitting layer in which a TADF material and a general fluorescent material (non-TADF material) are mixed as in Patent Documents 1 and 2.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an organic electroluminescence device capable of improving the light emission efficiency as compared with conventional methods, a method for producing the same, and a light emitting method.
  • an organic electroluminescence device includes at least one layer of excitation including at least one type of thermally activated delayed fluorescent material as a host material between an anode and a cathode. And at least one fluorescent light-emitting layer including at least one fluorescent light-emitting material.
  • the manufacturing method of the organic electroluminescent element concerning 1 aspect of this invention includes the organic layer formation process which forms an organic layer between an anode and a cathode, The said organic layer
  • the forming step includes a step of forming an exciton generation layer including at least one kind of thermally activated delayed fluorescent material as a host material, and a step of forming a fluorescent light emitting layer including at least one type of fluorescent light emitting material.
  • a light-emitting method includes an exciton generated in an exciton generation layer including a thermally activated delayed fluorescent material, separately from the exciton generation layer.
  • the fluorescent material of the fluorescent light-emitting layer is subjected to Forster transition to emit light.
  • the thermally activated delayed fluorescent material which is a host material responsible for transporting holes and electrons, and the fluorescent light emitting material responsible for light emission are not in direct contact
  • the thermally activated delayed fluorescence Energy transfer occurs from the excited singlet level of the material to the excited singlet level of the fluorescent material.
  • the exciton generation layer separately from the fluorescent light emitting layer, it is possible to prevent the heat activated delayed fluorescent material and the fluorescent light emitting material from being mixed in the same layer.
  • an organic electroluminescence device capable of improving luminous efficiency.
  • the exciton generated in the exciton generation layer including the thermally activated delayed fluorescent material is subjected to Förster transition to the fluorescent light emitting material of the fluorescent light emitting layer provided separately from the exciton generation layer.
  • a light emitting method having higher light emission efficiency than conventional ones.
  • (A)-(c) is explanatory drawing which shows typically the Forster transition between the exciton production
  • Embodiment 1 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2 (a) to (c).
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an organic EL element 10 according to the present embodiment.
  • the organic EL element 10 includes a first electrode 2, an organic EL layer 3 (organic layer), and a second electrode 4 in this order on a base substrate 1. Are stacked.
  • the top emission type organic EL element 10 that extracts light emitted from the fluorescent light emitting layer 34 of the organic EL layer 3 from the side opposite to the substrate 1 will be described as an example.
  • substrate 1 If the board
  • the substrate for example, an inorganic substrate made of glass, quartz, or the like, or a plastic substrate made of polyethylene terephthalate, polyimide resin, or the like can be used.
  • the substrate 1 does not need translucency.
  • silicon oxide or silicon oxide is formed on the surface of a semiconductor substrate such as a silicon wafer or a metal substrate made of aluminum (Al) or iron (Fe) as the substrate 1.
  • a substrate coated with an insulator made of an organic insulating material or the like, a substrate obtained by insulating the surface of a metal substrate made of Al or the like by a method such as anodization, or the like can also be used.
  • the first electrode 2 and the second electrode 4 are a pair of electrodes, one functioning as an anode and the other functioning as a cathode.
  • the anode only needs to have a function as an electrode for injecting (supplying) holes into the organic EL layer 3. Moreover, the cathode should just have a function as an electrode which injects (supplies) electrons to the organic compound layer.
  • the shape, structure, size, etc. of the anode and the cathode are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the use and purpose of the organic EL element 10.
  • the case where the first electrode 2 is an anode is shown as an example.
  • the present invention is not limited to this, and a cathode may be provided on the substrate 1. That is, when one electrode of the organic EL element 10 is used as an anode, the other electrode may be disposed so as to function as a pair so that it serves as a cathode.
  • the electrode material that can be used as the anode and the cathode is not particularly limited, and for example, a known electrode material can be used.
  • anode examples include metals such as gold (Au), platinum (Pt), and nickel (Ni), indium tin oxide (ITO), tin oxide (SnO2), indium zinc oxide (IZO), and gallium-doped zinc oxide.
  • metals such as gold (Au), platinum (Pt), and nickel (Ni), indium tin oxide (ITO), tin oxide (SnO2), indium zinc oxide (IZO), and gallium-doped zinc oxide.
  • ITO indium tin oxide
  • SnO2 tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • GaNZO gallium-doped zinc oxide
  • the cathode a material having a small work function is preferable for the purpose of injecting electrons into the fluorescent light emitting layer 34.
  • the cathode include metals such as lithium (Li), calcium (Ca), cerium (Ce), barium (Ba), and aluminum (Al), or Ag—Mg alloys and Al—Li alloys containing these metals. Alloys such as can be used.
  • the thicknesses of the anode and the cathode are not particularly limited, and can be set in the same manner as in the past.
  • the light emitted from the fluorescent light emitting layer 34 of the organic EL layer 3 needs to be extracted from either the anode or the cathode. Therefore, it is preferable to use a translucent electrode material that transmits light for one electrode and a non-transparent electrode material that does not transmit light to the other electrode.
  • the first electrode 2 and the second electrode 4 can be used as the first electrode 2 and the second electrode 4, but when the organic EL element 10 is a top emission type organic EL element, the first electrode 2 is not transparent.
  • the second electrode 4 is formed of a transparent or translucent transparent electrode material.
  • the first electrode 2 and the second electrode 4 may each be a single layer made of one electrode material, or may have a laminated structure made of a plurality of electrode materials.
  • the organic EL element 10 is a top emission type organic EL element as described above, as shown in FIG. 1, the first electrode 2 is connected to the non-translucent electrode 21 made of a non-translucent electrode material.
  • a laminated structure with the translucent electrode 22 made of a photoelectrode material may be used.
  • non-translucent electrode material examples include black electrodes such as tantalum (Ta) or carbon (C), Al, silver (Ag), gold (Au), Al—Li alloy, Al—neodymium (Nd) alloy, Alternatively, a reflective metal electrode such as an Al-silicon (Si) alloy can be used.
  • black electrodes such as tantalum (Ta) or carbon (C)
  • Al silver
  • Au gold
  • Al—Li alloy Al—Li alloy
  • Al—neodymium (Nd) alloy Alternatively, a reflective metal electrode such as an Al-silicon (Si) alloy can be used.
  • the translucent electrode material for example, the above-described transparent electrode material or the like may be used, or a translucent electrode material such as Ag made into a thin film may be used.
  • the organic EL layer 3 is a light emitting unit having a laminated structure of two or more layers, and includes at least one exciton generation layer 33 and at least one fluorescent light emitting layer 34.
  • the organic EL element 10 has a hole injection layer 31 from the first electrode 2 side as an organic EL layer 3 between the first electrode 2 and the second electrode 4.
  • the hole transport layer 32, the exciton generation layer 33, the fluorescent light emitting layer 34, the electron transport layer 35, and the electron injection layer 36 are formed in this order.
  • organic layers other than the exciton generation layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34 are not essential layers as the organic EL layer 3, and may be appropriately formed according to the required characteristics of the organic EL element 10.
  • the order of lamination of the organic layers in the organic EL layer 3 is such that the first electrode 2 is an anode and the second electrode 4 is a cathode, and conversely, the first electrode 2 is a cathode and the second electrode 4 is a cathode.
  • the stacking order of the organic layers in the organic EL layer 3 is reversed.
  • the materials constituting the first electrode 2 and the second electrode 4 are also reversed.
  • the hole injection layer 31 is a layer that includes a hole injecting material and has a function of increasing the efficiency of hole injection into the exciton generation layer 33.
  • the hole transport layer 32 is a layer that includes a hole transport material and has a function of improving the hole transport efficiency to the exciton generation layer 33.
  • the hole injection layer 31 and the hole transport layer 32 may be formed as independent layers, or may be integrated as a hole injection layer / hole transport layer. Further, both the hole injection layer 31 and the hole transport layer 32 are not necessarily provided, and only one of them, for example, the hole transport layer 32 may be provided. Of course, both may not be provided.
  • the hole transport layer 32, or the hole injection layer / hole transport layer that is, a material used as the hole injection material or the hole transport material, a known material should be used. Can do.
  • Examples of these materials include naphthalene, anthracene, azatriphenylene, fluorenone, hydrazone, stilbene, triphenylene, benzine, styrylamine, triphenylamine, porphyrin, triazole, imidazole, oxadiazole, oxazole, polyarylalkane, and phenylenediamine. , Arylamines, and derivatives thereof, thiophene compounds, polysilane compounds, vinyl carbazole compounds, aniline compounds, and the like, and chain or heterocyclic conjugated monomers, oligomers, and polymers.
  • N, N′-di (naphthalen-1-yl) -N, N′-diphenyl-benzidine ⁇ -NPD
  • HAT-CN 2,3,6,7,10,11-hexacyano- 1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene
  • mCP 1,3-bis (carbazol-9-yl) benzene
  • TAPC di- [4- (N, N-ditolyl- Amino) -phenyl] cyclohexane
  • DPAS 9,10-diphenylanthracene-2-sulfonate
  • the hole injection layer 31, the hole transport layer 32, and the hole injection layer / hole transport layer may be an intrinsic hole injectable material or an intrinsic hole transportable material that is not doped with impurities, Impurities may be doped for reasons such as enhancing conductivity.
  • the S1 level (singlet excitation level) and the T1 level (triplet excitation) of the fluorescent light emitting material (fluorescent dopant material) in the fluorescent light emitting layer 34 are used as the hole injecting material and the hole transporting material. It is desirable to use a material having an S1 level and a T1 level that are higher than the excitation level, and the S1 level (singlet excitation level) and the T1 level of the material in the exciton generation layer ( It is more desirable to use a material having an S1 level and a T1 level that are higher than the triplet excited level.
  • the S1 level and the T1 level of the hole injection layer 31 and the hole transport layer 32 are the S1 level of the material in the exciton generation layer 33. If it is lower than the T1 level, excitation energy may flow through the hole injection layer 31 and the hole transport layer 32 and may not transition to the fluorescent material. For this reason, it is more preferable to select a material having a high excitation level and a high hole mobility as the hole injecting material and the hole transporting material.
  • the fluorescent light emitting material is designed such that the S1 level and the T1 level are lower than the S1 level and the T1 level of the material in the exciton generation layer 33.
  • the electron injection layer 36 is a layer that includes an electron injecting material and has a function of increasing the efficiency of electron injection into the exciton generation layer 33.
  • the electron transport layer 35 is a layer that includes an electron transport material and has a function of increasing the efficiency of electron transport to the exciton generation layer 33.
  • the electron injection layer 36 and the electron transport layer 35 may be formed as independent layers, or may be integrated as an electron injection layer / electron transport layer. Further, both the electron injection layer 36 and the electron transport layer 35 are not necessarily provided, and only one of them, for example, only the electron transport layer 35 may be provided. Of course, both may not be provided.
  • the material of the electron injection layer 36, the electron transport layer 35, or the electron injection layer / electron transport layer that is, the material used as the electron injecting material or the electron transporting material, known materials can be used.
  • Examples of these materials include quinoline, perylene, phenanthroline, bisstyryl, pyrazine, triazole, oxazole, oxadiazole, fluorenone, and derivatives or metal complexes thereof, lithium fluoride (LiF), and the like.
  • Bphen 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • mCBP 3,3′-bis (9H-carbazol-9-yl) biphenyl
  • BCP 2,9-dimethyl-4
  • TPBI 1,3,5-tris
  • TPBI 1,3,5-tris
  • TPBI 1,3,5-tris
  • TPBI 1,3,5-tris
  • TPBI 1,3,5-tris
  • TPBI 1,3,5-tris
  • TPBI 1,3,5-tris
  • TPBI 1,3,5-tris
  • TPBI 1,3,5-tris
  • TPBI 1,3,5-tris
  • TPBI 1,3,5-tris
  • TPBI 1,3,5-tris
  • TPBI 1,3,5-tris
  • TPBI 1,3,5-tris
  • TPBI 1,3,5-tris
  • TPBI 1,3,5-tris
  • TPBI 1,3,5-tris
  • TPBI 1,3,5-tris
  • the electron injection layer 36, the electron transport layer 35, and the electron injection layer / hole transport layer may be an intrinsic electron injectable material or an intrinsic electron transport material that is not doped with impurities, and may increase conductivity. For this reason, impurities may be doped.
  • the S1 level (singlet excitation level) and the T1 level (triplet excitation level) of the fluorescence emitting material (fluorescent dopant material) in the fluorescence emitting layer 34 are used as the electron injecting material and the electron transporting material. It is desirable to use a material having an S1 level and a T1 level that are higher than those in the exciton generation layer, and the S1 level (singlet excited level) and the T1 level (triplet) of the material in the exciton generation layer. It is more desirable to use a material having an S1 level and a T1 level that are higher than (excited level). For this reason, it is more preferable to select a material having a high excitation level and high electron mobility as the electron injecting material and the electron transporting material.
  • the thicknesses of these layers formed as needed are determined by exciton generation in the exciton generation layer 33 in accordance with the mobility and balance of carriers (holes, electrons) in each layer, the type of material constituting each layer, and the like. Is appropriately set so that is generated, and is not particularly limited. In addition, the thickness of these layers can be set similarly to the past, for example.
  • the exciton generation layer 33 is a layer containing at least one TADF material as a host material, and is a layer intended to generate excitons.
  • the host material refers to a compound capable of injecting holes and electrons, transporting the holes and electrons, and recombining within the molecule to emit light from the luminescent dopant.
  • the TADF material a known material can be used, and is not particularly limited.
  • the energy difference ( ⁇ EST) between the S1 level and the T1 level is less than 0.1 eV, that is, ⁇ EST ⁇ 0. 1 eV is preferable, and ⁇ EST ⁇ 0.05 eV is more preferable.
  • TADF material examples include 10-phenyl-10H, 10′H-spiro [acridine-9,9′-anthracene] -10′-one (ACRSA), 3- (9,9-dimethylacridine-10 (9H ) -Yl) -9H-xanthen-9-one (ACRXTN), 1,2,3,5-tetrakis (carbazol-9-yl) -4,6-dicyanobenzene (4CzIPN), 2-phenoxazine-4, 6-diphenyl-1,3,5-triazine (PXZ-TRX), 2,4,6-tri (4- (10H-phenoxazin-10H-yl) phenyl) -1,3,5-triazine (tri- PXZ-TRZ).
  • TTPA is used as the luminescent dopant
  • ACRXTN, ACRSA, etc. are preferable from the combination with the luminescent dopant.
  • the S1 level of the TADF material in the exciton generation layer 33 preferably has the same or higher energy level as the S1 level of the fluorescent light emitting material (fluorescent dopant material) in the fluorescent light emitting layer 34. .
  • a Forster type energy transfer (resonance energy transfer, Forster transition) from the exciton generating layer 33 to the fluorescent light emitting layer 34 becomes possible.
  • Energy transfer from the fluorescent light emitting layer 34 to the exciton generating layer 33 can be prevented. Therefore, the light emission efficiency in the fluorescent light emitting layer 34 can be improved.
  • the HOMO level of the TADF material in the exciton generation layer 33 is higher than the HOMO level of the fluorescent light emission material in the fluorescence emission layer 34, and the LUMO level of the TADF material in the exciton generation layer 33 is the fluorescence level. It is desirable that it is lower than the LUMO level of the fluorescent material in the light emitting layer 34. Thereby, holes and electrons are more likely to enter the exciton generation layer 33 than the fluorescent light emitting layer 34. For this reason, since the exciton production
  • the HOMO level can be obtained by measuring the threshold energy of photoelectrons emitted by irradiating ultraviolet rays using an atmospheric photoelectron spectrometer “AC-3” manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.
  • the LUMO level is obtained by using an ultraviolet-visible spectrophotometer “UV-2450” manufactured by Shimadzu Corporation, etc., and obtaining a band gap with the energy at the absorption edge of the absorption spectrum when irradiated with ultraviolet rays. It can be obtained by calculation from the HOMO level measured by the method.
  • the exciton generation layer 33 can be used by appropriately mixing two or more kinds of materials.
  • the carrier mobility of the exciton generation layer 33 can be changed.
  • the probability of exciton generation in the exciton generation layer 33 can be increased by mixing TADF materials having different carrier mobility and adjusting the carrier mobility.
  • the generation efficiency of singlet excitons can be improved, so that the light emission efficiency in the fluorescent light emitting layer 34 can be improved.
  • the exciton generation layer 33 is made of at least one TADF material, and preferably contains no non-TADF material, particularly a light emitting dopant.
  • the exciton generation layer 33 includes a non-TADF material, there is a possibility of generating excitons with the non-TADF material. Since the exciton generation layer 33 is made only of the TADF material, singlet excitons can be generated at a rate of 100% in the exciton generation layer 33 without impairing the light emission efficiency.
  • the exciton generation layer 33 includes a non-TADF material
  • the exciton generation layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34 are provided as different layers, so that the TADF material and the non-TADF material are not present in the light emitting layer as in the prior art.
  • Luminous efficiency can be improved as compared with the case where the TADF material is uniformly mixed.
  • the exciton generation layer 33 is preferably substantially free of non-TADF material, in particular, a fluorescent dopant material (fluorescent light emitting material), and is more preferably composed of only TADF material and free of non-TADF material. It is not essential not to include non-TADF material.
  • the S1 level and the T1 level of all the non-TADF materials included in the exciton generation layer 33 are the exciton generation layer. It is desirable to be higher than any of the S1 level and T1 level of all TADF materials in 33 and the S1 level and T1 level of all fluorescent dopant materials in the fluorescent light-emitting layer 34. Thereby, when a non-TADF material is contained in the exciton generation layer 33, it is possible to prevent energy from moving to the non-TADF material.
  • the total proportion of the TADF material in the exciton generation layer 33 is preferably 50 w% or more, more preferably 90 w% or more, and 100 w%. Most preferably.
  • the thickness of the exciton generation layer 33 is preferably 10 nm or less from the viewpoint of utilization efficiency of excitons generated in the exciton generation layer 33.
  • the Forster transition from the S1 level of the TADF material to the S1 level of the fluorescent material occurs even if the materials are not in direct contact with each other if they are within a certain distance. At this time, if the distance from the molecule of the TADF material to the molecule of the fluorescent light-emitting material is 10 nm or less, the Förster transition surely occurs and the energy transfer efficiency is not impaired.
  • the distance to the molecule of the fluorescent light emitting material closest to the TADF material that is, the molecule of the fluorescent light emitting material located on the surface of the fluorescent light emitting layer 34 on the exciton generating layer 33 side
  • d the exciton generating layer 33
  • the distance d can be 10 nm or less. That is, in this embodiment, if the thickness d1 is 10 nm or less, the shortest distance from any position of the exciton generation layer 33 to the fluorescent light-emitting layer 34 is 10 nm or less. For this reason, Förster transition also occurs in molecules of the TADF material located on the surface of the exciton generation layer 33 opposite to the fluorescent light emitting layer 34. Therefore, in this case, the Forster transition is possible in all the molecules of the TADF material in the exciton generation layer 33.
  • the fluorescent light emitting layer 34 is a layer containing at least one fluorescent light emitting material (fluorescent dopant material, fluorescent light emitting material), and is a layer that substantially emits light. In other words, the fluorescent light emitting layer 34 is a layer mainly for light emission.
  • Fluorescent dopant material refers to a compound that has a function of emitting light upon receipt of recombination energy between holes and electrons and in which light emission is observed.
  • the fluorescent material that can be used as the fluorescent dopant material known materials can be used, but materials having high luminous efficiency such as low molecular fluorescent dyes and metal complexes are preferably used.
  • fluorescent dopant materials include 9,10-bis [N, N-di- (p-tolyl) -amino] anthracene (TTPA), 1,2,3,5-tetrakis (carbazol-9-yl)- 4,6-dicyanobenzene (4CzIPN), 2,5,8,11-tetra-tert-butylperylene (TBPe), 2,8-ditert-butyl-5,11-bis (4-tert-butylphenyl)- 6,12-diphenyltetracene (TBRb), tetraphenyldibenzoperifuranthene (DBP), 5,6-bis [4- (10-phenyl-9-anthryl) phenyl] -2,2′-bipyridine (PAP2BPy), 5,6-Bis [4 ′-(10-phenyl-9-anthryl) biphenyl-4-yl] -2,2′-bipyridine (PAPP2BPy N,
  • two or more kinds of materials may be mixed in the fluorescent light emitting layer 34.
  • the electron transporting property from the fluorescent light emitting layer 34 to the exciton generating layer 33 can be improved, and the exciton generation efficiency can be improved.
  • the fluorescent light emitting layer 34 includes, for example, mCP, which is an electron transporting material, as a host material, carriers are easily collected in the exciton generation layer 33.
  • mCP which is an electron transporting material
  • the fluorescent light emitting layer 34 includes the electron transporting host material, excitons are more easily generated in the exciton generation layer 33.
  • mCP is an example, and the host material used for the fluorescent light-emitting layer 34 is not limited to this.
  • the S1 level and the T1 level of all the materials other than the fluorescent light emitting material included in the fluorescent light emitting layer 34 are used.
  • the level is preferably higher than the S1 level and the T1 level of the fluorescent light-emitting material contained in the fluorescent light-emitting layer 34, and higher than the S1 level and the T1 level of the TADF material in the exciton generation layer 33. More desirable. Thereby, when a material other than the fluorescent light-emitting material is included in the fluorescent light-emitting layer 34, energy can be prevented from moving to the material.
  • the ratio of the fluorescent light emitting material in the fluorescent light emitting layer 34 depends on the layer thickness of the fluorescent light emitting layer 34, the types of the host material and the fluorescent light emitting material, and the like. Although it is not particularly limited, if the concentration is too low, the light emission efficiency is poor, and if the concentration is too high, the light emission efficiency decreases due to concentration quenching. It is preferably within the range, and more preferably within the range of 3 to 20 wt%.
  • the ratio of the fluorescent light-emitting material in the fluorescent light-emitting layer 34 to the TADF material in the exciton generation layer 33 can also be arbitrarily set according to the types of the TADF material and the fluorescent light-emitting material, and is particularly limited. It is not a thing.
  • the fluorescent light emitting layer 34 may include a TADF material as a fluorescent light emitting material, for example.
  • TADF material is a thermally activated delayed phosphor that emits green light.
  • the fluorescent light emitting material itself is a TADF material or contains a TADF material as described above, the TADF material is used in the fluorescent light emitting layer 34. Is directly excited to emit light, and the luminous efficiency is improved by the directly excited component.
  • the exciton generation position (in other words, whether or not exciton is generated) depends on the carrier balance and the layer configuration. For this reason, as described above, even if the TADF material is used as the fluorescent dopant material (TADF dopant material), the exciton generation layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34 are separated from each other as in this embodiment (that is, each other) As long as it is provided independently, it is possible not to generate excitons with the TADF dopant material, for example by adjusting carrier mobility.
  • this embodiment does not deny that the fluorescent light-emitting layer 34 contains a TADF host material. It is desirable that the fluorescent light emitting layer 34 does not substantially contain a TADF host material. However, according to this embodiment, since the exciton generation layer 33 is provided separately from the fluorescent light emitting layer 34 that emits light, the light emission efficiency can be improved as compared with the conventional case. Accordingly, the fluorescent light emitting layer 34 may include a TADF host material or a TADF dopant material.
  • the thickness of the fluorescent light-emitting layer 34 is appropriately set according to the carrier mobility of the exciton generation layer 33, the balance of carrier mobility of the material around the fluorescent light-emitting layer 34, the type of material constituting the fluorescent light-emitting layer 34, and the like. be able to. Further, it is not always necessary for the fluorescent light emitting layer 34 to emit light in the entire region in the thickness direction. Accordingly, the thickness of the fluorescent light emitting layer 34 can be arbitrarily set so as to have a desired thickness, and is not particularly limited.
  • the first electrode 2 is patterned on each transistor in the substrate 1 (first electrode forming step).
  • the first electrode 2 is formed by patterning the non-transparent electrode 21 and the translucent electrode 22 in this order.
  • each layer constituting the organic EL layer 3 made of an organic layer is formed on the patterned first electrode 2 (organic layer forming step).
  • an organic insulating film (not shown) may be provided around the first electrode 2 in order to ensure insulation around the first electrode 2.
  • a polyimide-based resin material or the like is preferably used as the organic insulating film, but the organic insulating film is not particularly limited thereto, and for example, a known organic insulating material can be used.
  • each layer constituting the organic EL layer 3 is not particularly limited, and is a dry film forming method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, a plasma method, an ion plating method, a spin coating method, a dipping method, or the like.
  • a known method such as a wet film formation method such as a flow coating method or an inkjet method can be employed.
  • the fluorescent light emitting layer 34 is formed separately from the exciton generation layer 33.
  • the organic EL layer 3 a hole injection layer 31, a hole transport layer 32, an exciton generation layer 33, a fluorescent light emitting layer 34, an electron transport layer 35, and an electron injection layer 36 are stacked in this order.
  • each material for example, when each layer which comprises the organic EL layer 3 contains two or more types of materials.
  • the fluorescent light emitting layer 34 includes a host material as described above, the host material and the fluorescent light emitting material are co-evaporated. At this time, a fluorescent material is doped in the host material.
  • the organic EL element 10 is formed by forming the second electrode 4 on the organic EL layer 3 (second electrode forming step).
  • a light emitting layer is formed of a two-component system of a host material responsible for transporting holes and electrons and a light emitting dopant (guest) material responsible for light emission, and the light emitting dopant material is a host that is a main component. Evenly distributed in the material.
  • Patent Documents 1 and 2 also have a structure in which a TADF material and a fluorescent light-emitting material that is a light-emitting fluorescent dopant material (light-emitting dopant material) coexist in the same layer.
  • the dopant material When a TADF material is used as the host material, singlet excitons can be generated at a rate of 100% if excitons are generated in the host material.
  • the dopant material has a lower S1 level than the TADF material that is the host material. For this reason, excitons themselves are easily generated from the dopant material, and non-emitting triplet excitons are generated.
  • the concentration ratio of the fluorescent dopant material is lower than that of the host material, so that excitons are not necessarily generated only by the fluorescent dopant material, and the luminous efficiency is lowered. Further, when the concentration ratio of the fluorescent dopant material is increased, concentration quenching occurs and the light emission efficiency decreases.
  • the TADF material which is a host material responsible for transporting holes and electrons, and the fluorescent dopant material responsible for light emission are not in direct contact.
  • the distance is within a certain distance (desirably 10 nm or less)
  • the Forster transition from the S1 level of the TADF material to the S1 level of the fluorescent material will occur, and the efficiency will not be impaired.
  • the light emission and the exciton generation performed in the conventional light emitting layer are functionally separated, and the exciton generation layer 33 is provided separately from the fluorescent light emitting layer 34 that emits light.
  • the layer that emits light is separated from the layer that substantially generates excitons.
  • 2A to 2C are explanatory views schematically showing a Forster transition between the exciton generating layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34 in the organic EL element 10 according to the present embodiment.
  • An arbitrary layer may exist between the first electrode 2 and the exciton generation layer 33 and between the second electrode 4 and the fluorescent light-emitting layer 34. Further, depending on the thickness and arrangement of the exciton generation layer 33, another layer may exist between the exciton generation layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34. It is not always necessary that the exciton generation layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34 are in contact with each other (that is, continuously stacked).
  • the singlet excited state S1 of the fluorescent dopant material of the fluorescent light emitting layer 34 is changed from the singlet excited state S1 of the TADF material of the exciton generating layer 33. Forster transition occurs. Further, the triplet excited state T1 of the TADF material of the exciton generation layer 33 crosses the singlet excited state S1 of the TADF material of the exciton generation layer 33 in the reverse intersystem, and then the fluorescent dopant material of the fluorescent light emitting layer 34 Forster transition occurs in the singlet excited state S1.
  • the TADF host material and the fluorescent dopant material are present in different layers, and the TADF host material and the fluorescent dopant material are not mixed in the same layer.
  • the TADF material thermalally activated delayed phosphor, TADF host material
  • the fluorescent light emitting material fluorescent light emitting material, fluorescent dopant material
  • the generation layer 33 is in a carrier recombination position. For this reason, excitons are not generated directly in the fluorescent light emitting layer 34, and excitons are generated in the exciton generating layer 33.
  • Example 1 In this embodiment, as shown in FIG. 1, a non-translucent electrode 21, a translucent electrode 22, a hole injection layer 31, a hole transport layer 32, an exciton generation layer 33, a fluorescent light emission are formed on a substrate 1.
  • the layer 34, the electron transport layer 35, the electron injection layer 36, and the second electrode 4 were laminated in this order.
  • the substrate 1 was a glass substrate.
  • substrate 1 are as follows.
  • the hole transport layer 32 is a combination of an ⁇ -NPD layer having a thickness of 20 nm and the electron transport layer 35 is a Bphen layer having a thickness of 20 nm
  • the electron transport property is higher than the hole transport property. Therefore, electrons and holes are more easily recombined on the anode side than
  • the exciton generation layer 33 can efficiently generate excitons when the exciton generation layer 33 is provided on the anode side of the fluorescent light emitting layer 34. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the exciton generation layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34 are located on the hole transport layer 32 side, and the exciton generation layer 33 is on the electron transport layer 35 side. It forms so that the fluorescence light emitting layer 34 may be located.
  • the S1 level of ACRXTN is 2.53 eV
  • the T1 level of ACRXTN is 2.47 eV
  • the S1 level of TTPA is 2.34 eV
  • the T1 level of TTPA is lower than that.
  • ACRXTN and TTPA have a relationship of ACRXTN S1 level> TTPA S1 level and ACRXTN T1 level> TTPA T1 level.
  • ACRXTN and TTPA have a relationship of ACRXTN HOMO level> TTPA HOMO level and ACRXTN LUMO level ⁇ TTPA LUMO level.
  • the organic EL element 10 which can improve luminous efficiency compared with the past can be provided.
  • mCBP which is an electron transporting host material
  • the S1 level of mCBP is 3.37 eV
  • the T1 level of mCBP is 2.90 eV.
  • the S1 level and T1 level of mCBP are higher than any of the S1 level and T1 level of ACRXTN, and the S1 level and T1 level of TTPA. For this reason, even if the fluorescent light emitting layer 34 contains mCBP, energy does not move to mCBP.
  • FIG. 3 is a sectional view showing a schematic configuration of the organic EL element 10 according to the present embodiment.
  • the first electrode 2 is an anode and the second electrode 4 is a cathode.
  • the organic EL element 10 also includes a first electrode 2, an organic EL layer 3, and a second electrode 4 stacked in this order on a base substrate 1. .
  • the organic EL element 10 is a bottom emission type organic EL element that extracts light emitted from the fluorescent light emitting layer 34 of the organic EL layer 3 from the substrate 1 side.
  • the substrate 1 is an insulating substrate having a light transmitting property such as a glass substrate or a plastic substrate, which is called a transparent substrate or a light transmitting substrate.
  • the first electrode 2 is formed of a translucent or semi-transparent electrode material such as a transparent electrode
  • the second electrode 4 is formed of a reflective metal. It is preferable to form with non-light-transmissive electrode materials, such as an electrode.
  • insulating substrates having translucency, translucent or semi-transparent electrode materials, and non-translucent electrode materials for example, the materials exemplified in Embodiment 1 can be used.
  • the organic EL element 10 according to this embodiment is a bottom emission type organic EL element, in which the first electrode 2 is formed of a translucent or semi-transparent electrode material, and the second electrode 4 is non-translucent.
  • the organic EL device 10 is the same as the organic EL device 10 according to the first embodiment except that it is formed of an electrode material.
  • Example 2 In this embodiment, as shown in FIG. 3, a transparent electrode 22, a hole injection layer 31, a hole transport layer 32, an exciton generation layer 33, a fluorescence emission layer 34, and an electron transport layer 35 are formed on the substrate 1.
  • the electron injection layer 36 and the second electrode 4 were laminated in this order.
  • the substrate 1 was a glass substrate.
  • substrate 1 are as follows.
  • Translucent electrode 22 (first electrode 2, anode): ITO, 100 nm Hole injection layer 31: HAT-CN (10 nm) Hole transport layer 32: ⁇ -NPD (20 nm) Exciton generation layer 33: ACRXTN (5 nm) Fluorescent layer 34: TTPA (5 nm) Electron transport layer 35: Bphen (20 nm) Electron injection layer 36: LiF (1 nm) Second electrode 4 (cathode, non-translucent electrode, reflective electrode): Al (100 nm) The organic EL element 10 according to the present example is the same as the organic EL element 10 according to the example 1 except that the materials and thicknesses of the first electrode 2 and the second electrode 4 are different.
  • Example 1 the light emitted by the fluorescent light emitting layer 34 was directly or directly reflected by the non-translucent electrode 21 made of the reflective electrode and extracted from the second electrode 4 side.
  • the same effect as in the first embodiment is obtained except that the light emitted by the fluorescent light emitting layer 34 is taken out from the second electrode 4 side directly or reflected by the second electrode 4 serving as a reflective electrode. be able to.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the organic EL element 10 according to the present embodiment.
  • the first electrode 2 is an anode and the second electrode 4 is a cathode.
  • the organic EL element 10 according to the present embodiment has a hole transport property higher than an electron transport property, and the exciton generation layer 33 is formed on the cathode side (that is, the second electrode 4 side) with respect to the fluorescent light emitting layer 34. Except for this, it is the same as the organic EL element 10 according to the first embodiment.
  • Example 3 In this embodiment, as shown in FIG. 4, a non-translucent electrode 21, a translucent electrode 22, a hole injection layer 31, a hole transport layer 32, a fluorescent light emitting layer 34, and exciton generation are formed on the substrate 1.
  • the layer 33, the electron transport layer 35, the electron injection layer 36, and the second electrode 4 were laminated in this order.
  • the substrate 1 was a glass substrate.
  • substrate 1 are as follows.
  • the organic EL element 10 is the same as that of
  • the thickness of the electron transport layer 35 is as thick as 40 nm, the electron transport property is low, and since the thickness of the hole transport layer 32 is as thin as 10 nm, the hole transport property is high. For this reason, carrier recombination is more likely to occur on the second electrode 4 side which is the cathode, in other words, on the electron transport layer 35 side than the hole transport layer 32 side. Therefore, the exciton can be efficiently generated when the exciton generation layer 33 is arranged closer to the electron transport layer 35 than the fluorescent light emitting layer 34.
  • the balance of carrier mobility and carrier mobility of each layer varies depending on, for example, the material and thickness of each layer constituting the organic EL layer 3. Further, as described above, the hole transport layer 32 and the electron transport layer 35 are not essential layers. Therefore, the balance of the carrier mobility and the carrier mobility of each layer naturally changes depending on the laminated structure of the organic EL layer 3.
  • the exciton generation layer 33 by forming the exciton generation layer 33 at a position where carrier recombination occurs according to the carrier mobility of each layer constituting the organic EL layer 3 or the balance of carrier mobility of each layer, etc., it is more efficient. Excitons can be generated, and luminous efficiency can be further improved.
  • ACRXTN and TTPA have a relationship of ACRXTN HOMO level> TTPA HOMO level and ACRXTN LUMO level ⁇ TTPA LUMO level.
  • At least one of the exciton generation layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34 may contain two or more kinds of materials.
  • the organic EL device 10 according to the present example is the same as the organic EL device 10 according to the example 3 except that the fluorescent light emitting layer 34 is mixed with mCP which is a hole transporting material as a host material.
  • the substrate 1 was a glass substrate.
  • substrate 1 are as follows.
  • the SRX level of ACRXTN is 2.53 eV
  • the T1 level of ACRXTN is 2.47 eV
  • the S1 level of TTPA is 2.34 eV
  • the T1 level of TTPA is lower than that.
  • ACRXTN and TTPA have a relationship of ACRXTN S1 level> TTPA S1 level and ACRXTN T1 level> TTPA T1 level.
  • the S1 level of mCP is 3.40 eV
  • the T1 level of mCP is 2.90 eV.
  • the S1 level and T1 level of mCP are higher than both the S1 level and T1 level of ACRXTN, and the S1 level and T1 level of TTPA. For this reason, even if the fluorescence emission layer 34 contains mCP, energy does not move to mCP.
  • the exciton generation efficiency can be improved as compared with the third embodiment
  • the light emission efficiency in the fluorescent light emitting layer 34 can be improved as compared with the third embodiment.
  • the case where the fluorescent light emitting layer 34 includes two types of materials has been described as an example.
  • the exciton generation layer 33 includes two types of materials. It goes without saying that may be included.
  • Example 5 The organic EL element 10 according to this example is the same as the organic EL element 10 according to example 4, except that 4CzIPN is used as the fluorescent light emitting material instead of TTPA in example 4.
  • each layer laminated on the substrate 1 made of a glass substrate is as follows.
  • Non-translucent electrode 21 (first electrode 2, anode, reflective electrode): Ag, 100 nm
  • Translucent electrode 22 (first electrode 2, anode): ITO, 30 nm
  • Hole injection layer 31 HAT-CN (10 nm)
  • Hole transport layer 32 ⁇ -NPD (10 nm)
  • Exciton generation layer 33 ACRXTN (5 nm)
  • Electron transport layer 35 Bphen (40 nm)
  • Electron injection layer 36 LiF (1 nm)
  • the fluorescent light emitting layer 34 may include a TADF material (TADF dopant material) as a fluorescent light emitting material, for example.
  • the exciton generation position is determined not by the material but by the carrier balance, the exciton is generated in the exciton generation layer 33 in this embodiment as in the fourth embodiment.
  • TADF material TADF dopant material
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the organic EL element 10 according to the present embodiment.
  • the first electrode 2 is an anode and the second electrode 4 is a cathode.
  • the organic EL layer 3 includes at least one exciton generation layer 33 and at least one fluorescent light-emitting layer 34.
  • the organic EL layer 3 may include two or more fluorescent light emitting layers 34, and the fluorescent light emitting layer 34 may be laminated with the exciton generation layer 33 interposed therebetween.
  • the fluorescent light emitting layer 34 is laminated so as to be in contact with both the front and back surfaces of the exciton generation layer 33 (that is, the first main surface and the second main surface).
  • each fluorescent light emitting layer 34 is referred to as a “first fluorescent light emitting layer 34A” and a “second fluorescent light emitting layer 34B”, respectively.
  • the organic EL element 10 shown in FIG. 5 includes a hole injection layer 31 and a hole transport layer 32 from the first electrode 2 side as the organic EL layer 3 between the first electrode 2 and the second electrode 4.
  • the first fluorescence emission layer 34A, the exciton generation layer 33, the second fluorescence emission layer 34B, the electron transport layer 35, and the electron injection layer 36 are formed in this order.
  • each fluorescent light emitting layer 34 may be the same or different. What is necessary is just to set the thickness of each fluorescent light emitting layer 34 suitably according to the balance of the mobility of each fluorescent light emitting layer 34 and the mobility of a surrounding material.
  • the organic EL layer 3 includes two or more fluorescent light-emitting layers 34, so that the light emission efficiency can be improved.
  • energy transfer from the exciton generation layer 33 can occur equally on both the anode side and the cathode side of the exciton generation layer 33.
  • the fluorescence emission layer 34 is provided both between the exciton generation layer 33 and the anode, and between the exciton generation layer 33 and the cathode, thereby allowing energy transfer without leakage to the fluorescent dopant material.
  • the luminous efficiency is increased.
  • the Forster transition from the S1 level of the TADF material to the S1 level of the fluorescent material occurs within a certain distance, and at this time, from the molecule of the TADF material to the molecule of the fluorescent material. If the distance is 10 nm or less, the movement efficiency is not impaired.
  • the distance between the fluorescent light-emitting material molecules in the fluorescent light-emitting layer 34, whichever is closer between 34A and the second fluorescent light-emitting layer 34B, can be 10 nm or less. Therefore, in this case, the thickness d1 of the exciton generation layer 33 is preferably 20 nm or less.
  • Example 6 In this embodiment, as shown in FIG. 5, a non-translucent electrode 21, a translucent electrode 22, a hole injection layer 31, a hole transport layer 32, a first fluorescent light emitting layer 34A, The exciton generation layer 33, the second fluorescent light emitting layer 34B, the electron transport layer 35, the electron injection layer 36, and the second electrode 4 were laminated in this order.
  • the substrate 1 was a glass substrate.
  • substrate 1 are as follows.
  • Non-translucent electrode 21 (first electrode 2, anode, reflective electrode): Ag, 100 nm
  • Translucent electrode 22 (first electrode 2, anode): ITO, 30 nm
  • Hole injection layer 31 HAT-CN (10 nm)
  • Hole transport layer 32 ⁇ -NPD (20 nm)
  • Exciton generation layer 33 ACRXTN (10 nm)
  • Electron transport layer 35 Bphen (20 nm)
  • Electron injection layer 36 LiF (1 nm)
  • Second electrode 4 cathode
  • the TADF material molecule farthest from the fluorescent light emitting material in the exciton generation layer 33 is the most TADF in the fluorescent light emitting layer 34.
  • the distance to the molecule of the fluorescent material close to the material can be 10 nm.
  • the film thickness of the exciton generation layer 33 is 10 nm. However, when the film thickness of the exciton generation layer 33 is 20 nm, any fluorescent light emitting layer 34 from any position of the exciton generation layer 33 is used. Each of the shortest distances to (first fluorescent light emitting layer 34A or second fluorescent light emitting layer 34B) can be 10 nm.
  • the first fluorescent light-emitting layer 34A which is the fluorescent light-emitting layer 34 on the anode side
  • mCP which is a hole transporting material
  • the second fluorescent light-emitting layer 34 which is the cathode-side fluorescent light-emitting layer 34
  • the fluorescent light emitting layer 34B is mixed with mCBP which is an electron transporting material as a host material. For this reason, the hole transport property and the electron transport property to the exciton generation layer 33 are enhanced, and carriers are easily collected in the exciton generation layer 33. For this reason, according to the present Example, the exciton production
  • the S1 level and T1 level of mCP, and the S1 level and T1 level of mCBP are the S1 level and T1 level of ACRXTN, and the S1 level and T1 level of TTPA. Higher than any of the ranks. For this reason, even if each fluorescent light emitting layer 34 contains mCP or mCBP as described above, energy does not transfer to these mCP and mCBP.
  • ACRXTN and TTPA have a relationship of ACRXTN S1 level> TTPA S1 level, and ACRXTN T1 level> TTPA T1 level, and ACRXTN HOMO level> The HOMO level of TTPA and the LUMO level of ACRXTN ⁇ the LUMO level of TTPA.
  • the present embodiment is not limited to this, and it goes without saying that different fluorescent dopant materials (fluorescent light emitting materials) may be used for the first fluorescent light emitting layer 34A and the second fluorescent light emitting layer 34B. Yes.
  • different materials for example, different fluorescent light-emitting materials or different host materials
  • adjustment of carrier mobility and light emission color are possible. Adjustments can be made.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the organic EL element 10 according to the present embodiment.
  • the first electrode 2 is an anode and the second electrode 4 is a cathode.
  • the carrier recombination region extends to the outside of the exciton generation layer 33, and the fluorescent dopant of the fluorescent light emitting layer 34 is made of a non-TADF material. Direct excitons can be generated.
  • an intermediate layer 37 between the exciton generation layer 33 and the fluorescence emission layer 34 is used as an intermediate layer 37 other than the exciton generation layer 33 and the fluorescence emission layer 34. At least one layer is provided. That is, the intermediate layer 37 may be formed of only one layer or a plurality of layers.
  • the intermediate layer 37 is not particularly limited as long as it can move carriers and excitons and can transfer energy between the exciton generation layer 33 and the fluorescent light-emitting layer 34.
  • an electron transporting material or a hole transporting material can be used.
  • these electron transporting material or hole transporting material for example, the same material as the material of the electron transporting layer 35 or the material of the hole transporting layer 32 can be used.
  • the intermediate layer 37 may be formed of one kind of material or a plurality of materials.
  • the intermediate layer 37 may be formed by mixing two or more types of materials, or two or more types of materials may be provided in layers.
  • the material of the intermediate layer 37 generates excitons according to the carrier mobility of the exciton generation layer 33, the balance of carrier mobility of the material around the fluorescent light emitting layer 34, the type of material constituting the fluorescent light emitting layer 34, and the like. What is necessary is just to select suitably so that an exciton may be produced
  • the hole transport layer 32 is a combination of an ⁇ -NPD layer having a thickness of 20 nm and the electron transport layer 35 is a Bphen layer having a thickness of 20 nm
  • the electron transport property is higher than the hole transport property. Is higher.
  • electrons and holes are more likely to recombine on the anode side than on the cathode side.
  • the exciton generation layer 33 can efficiently generate excitons when the exciton generation layer 33 is provided on the anode side of the fluorescent light emitting layer 34.
  • carriers are more easily collected in the exciton generation layer 33 by using an electron transporting material for the intermediate layer 37. Further, in this case, carriers are more easily collected in the exciton generation layer 33 by using an electron transporting material as a host material for the fluorescent light emitting layer 34.
  • the exciton generation layer 33 is provided on the cathode side with respect to the fluorescent light emitting layer 34, and the hole transport property is provided in the intermediate layer 37. It is preferable to use a material. In this case, it is more preferable to use a hole transporting material as a host material for the fluorescent light emitting layer 34. Thereby, carriers are more easily collected in the exciton generation layer 33.
  • the exciton generation layer 33 and the fluorescence emission layer 34 are not continuously stacked in this way, and the intermediate layer 37 is provided between the exciton generation layer 33 and the fluorescence emission layer 34.
  • exciton is prevented from being directly generated in the fluorescent light-emitting layer 34, and the luminous efficiency is improved. can do.
  • the organic EL layer 3 includes the intermediate layer 37 between the exciton generation layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34 as described above, the S1 level and the T1 level of all the materials included in the intermediate layer 37 are included. Is higher than both the S1 level and the T1 level of all the fluorescent dopant materials (fluorescent light emitting materials) in the fluorescent light emitting layer 34, and the S1 level of all the TADF materials in the exciton generation layer 33 and It is more desirable that it is higher than any of the T1 levels. Thereby, energy can be prevented from moving to the material of the intermediate layer 37.
  • the HOMO levels of all the materials in the intermediate layer 37 are the exciton generation layer 33. It is preferable that the LUMO level of all the materials in the intermediate layer 37 is higher than the LUMO level of the TADF material in the exciton generation layer 33, which is lower than the HOMO level of the TADF material therein. Thereby, holes and electrons are more likely to enter the exciton generation layer 33 than the intermediate layer 37. As a result, the exciton generation probability in the exciton generation layer 33 is improved, and the light emission efficiency can be improved.
  • the HOMO level of all the materials in the intermediate layer 37 is higher than the HOMO level of the fluorescent dopant material (fluorescent light emitting material) in the fluorescent light emitting layer 34, and the LUMO level of all the materials in the intermediate layer 37. Is preferably lower than the LUMO level of the fluorescent dopant material (fluorescent material) in the fluorescent layer 34. Thereby, holes and electrons are more likely to enter the intermediate layer 37 than the fluorescent light emitting layer 34. As a result, the exciton generation probability in the exciton generation layer 33 is improved, and the light emission efficiency can be improved.
  • the exciton generation probability in the exciton generation layer 33 can be further improved, and the light emission efficiency can be further improved.
  • the organic EL layer 3 includes the intermediate layer 37 between the exciton generation layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34 as described above, the sum of the thickness d1 of the exciton generation layer 33 and the thickness d2 of the intermediate layer 37 is the sum. It is desirable that the thickness of this is 10 nm or less.
  • molecules of the TADF material farthest from the fluorescent light emitting material in the exciton generating layer 33 that is, opposite to the fluorescent light emitting layer 34 in the exciton generating layer 33.
  • Molecules of the TADF material located on the surface of the fluorescent light-emitting layer 34 closest to the TADF material in the fluorescent light-emitting layer 34 that is, fluorescence located on the surface of the fluorescent light-emitting layer 34 on the exciton generation layer 33 side.
  • the distance d to the molecules of the luminescent material can be 10 nm or less.
  • Example 7 In this embodiment, as shown in FIG. 6, a non-translucent electrode 21, a translucent electrode 22, a hole injection layer 31, a hole transport layer 32, an exciton generation layer 33, an intermediate layer are formed on a substrate 1. 37, the fluorescence emission layer 34, the electron transport layer 35, the electron injection layer 36, and the second electrode 4 were laminated in this order.
  • the substrate 1 was a glass substrate.
  • substrate 1 are as follows.
  • Non-translucent electrode 21 (first electrode 2, anode, reflective electrode): Ag, 100 nm
  • Translucent electrode 22 (first electrode 2, anode): ITO, 30 nm
  • Hole injection layer 31 HAT-CN (10 nm)
  • Hole transport layer 32 ⁇ -NPD (20 nm)
  • Exciton generation layer 33 ACRXTN (5 nm)
  • Intermediate layer 37 mCBP (2 nm)
  • Fluorescence emission layer 34: mCBP / TTPA (mCBP / TTPA mixing ratio 0.9 / 0.1)
  • Electron transport layer 35 Bphen (20 nm)
  • Electron injection layer 36 LiF (1 nm)
  • Second electrode 4 cathode
  • Second electrode 4 cathode
  • the exciton generation layer 33 is disposed on the anode side with respect to the fluorescence emission layer 34, and the electron transporting material is interposed between the exciton generation layer 33 and the fluorescence emission layer 34.
  • An intermediate layer 37 made of mCBP was provided. Further, mCBP was mixed into the fluorescent light emitting layer 34 as an electron transporting host material.
  • the present embodiment it is possible to prevent the exciton from being directly generated in the fluorescent light emitting layer 34 even at high luminance lighting, and to improve the light emission efficiency.
  • the S1 level of the TADF material (ACRXTN in this example) in the exciton generation layer 33 is the S1 level of the fluorescent dopant material (fluorescent material, TTPA in this example) of the fluorescent light emitting layer 34.
  • the T1 level of the TADF material in the exciton generation layer 33 is higher than the T1 level of the fluorescent dopant material (fluorescent material) of the fluorescent layer 34.
  • the HOMO level of the TADF material in the exciton generation layer 33 is higher than the HOMO level of the fluorescent dopant material (fluorescent light emission material) of the fluorescent light emitting layer 34, and the LUMO level of the TADF material in the exciton generation layer 33 is high. Is lower than the LUMO level of the fluorescent dopant material (fluorescent material) of the fluorescent layer 34.
  • the S1 level and T1 level of mCBP are higher than both the S1 level and T1 level of ACRXTN, and the S1 level and T1 level of TTPA.
  • the S1 level and the T1 level of all materials (mCBP in this embodiment) other than the fluorescent dopant material (fluorescent light emitting material) contained in the fluorescent light emitting layer 34 are the same as those of the TADF material in the exciton generation layer 33. It is higher than any of the S1 level and the T1 level, and the S1 level and the T1 level of the fluorescent dopant material (fluorescent light emitting material) of the fluorescent light emitting layer 34.
  • the S1 level and T1 level of all the materials in the intermediate layer 37 are also the same as the S1 level of the TADF material in the exciton generation layer 33. It is higher than both the T1 level and the S1 level and the T1 level of the fluorescent dopant material (fluorescent light emitting material) of the fluorescent light emitting layer 34. Therefore, energy can be prevented from moving to the material of the intermediate layer 37.
  • the HOMO level of mCBP is lower than the HOMO level of ACRXTN, and the LUMO level of mCBP is higher than the LUMO level of ACRXTN. Furthermore, the HOMO level of mCBP is higher than the HOMO level of TTPA, and the LUMO level of mCBP is lower than the LUMO level of TTPA.
  • the HOMO level of all the materials in the intermediate layer 37 is lower than the HOMO level of the TADF material in the exciton generation layer 33, and the LUMO levels of all the materials in the intermediate layer 37 are the exciton generation layer 33. It is higher than the LUMO level of the TADF material inside.
  • the HOMO level of all the materials in the intermediate layer 37 is higher than the HOMO level of the fluorescent dopant material (fluorescent light emitting material) in the fluorescent light emitting layer 34, and the LUMO levels of all the materials in the intermediate layer 37 are higher. It is lower than the LUMO level of the fluorescent dopant material (fluorescent light emitting material) in the fluorescent light emitting layer 34.
  • the exciton generation probability in the exciton generation layer 33 can be improved, and the light emission efficiency can be improved.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the organic EL element 10 according to the present embodiment.
  • the first electrode 2 is an anode and the second electrode 4 is a cathode.
  • the intermediate layer 37 is excited with the first fluorescent light emitting layer 34A. It may be provided only between one of the photon generation layers 33 and between the second fluorescent light emitting layer 34B and the exciton generation layer 33, or may be provided on both of them. Good.
  • each intermediate layer 37 will be referred to as a “first intermediate layer 37A” and a “second intermediate layer 37B”, respectively.
  • each of the first intermediate layer 37A and the second intermediate layer 37B may be formed of only one layer, or may be formed of a plurality of layers.
  • Each intermediate layer 37 may be formed of one kind of material or may be formed of a plurality of materials as described in the fifth embodiment.
  • the intermediate layer 37 is provided between the fluorescent light-emitting layer 34 and the exciton generation layer 33, so that the same effect as that of the fifth embodiment can be obtained. .
  • the distance between the TADF material molecule and the fluorescent light emitting material molecule in the fluorescent light emitting layer 34 which is closer to the first fluorescent light emitting layer 34A or the second fluorescent light emitting layer 34B may be 10 nm or less. preferable.
  • the intermediate layer 37 is provided between the first fluorescent light emitting layer 34A and the exciton generating layer 33 and between the second fluorescent light emitting layer 34B and the exciton generating layer 33.
  • the total thickness (d1 + d21 + d22) of the thickness d1 of the exciton generation layer 33, the thickness d21 of the first intermediate layer 37A, and the thickness d22 of the second intermediate layer 37B is 20 nm or less.
  • the shortest distance from any position of the exciton generation layer 33 to the fluorescent light emitting layer 34 can be 10 nm or less.
  • each intermediate layer 37 may be the same or different. What is necessary is just to set the thickness of each intermediate
  • Example 8 In this embodiment, as shown in FIG. 7, a non-translucent electrode 21, a translucent electrode 22, a hole injection layer 31, a hole transport layer 32, a first fluorescent light emitting layer 34A, The first intermediate layer 37A, the exciton generation layer 33, the second intermediate layer 37B, the second fluorescent light emitting layer 34B, the electron transport layer 35, the electron injection layer 36, and the second electrode 4 were stacked in this order.
  • the substrate 1 was a glass substrate.
  • substrate 1 are as follows.
  • Non-translucent electrode 21 (first electrode 2, anode, reflective electrode): Ag, 100 nm
  • Translucent electrode 22 (first electrode 2, anode): ITO, 30 nm
  • Hole injection layer 31 HAT-CN (10 nm)
  • Hole transport layer 32 ⁇ -NPD (20 nm)
  • First intermediate layer 37A (intermediate layer 37): mCP (2 nm)
  • Exciton generation layer 33 ACRXTN (5 nm)
  • Second intermediate layer 37B (intermediate layer 37): mCBP (2 nm)
  • Electron transport layer 35 Bphen
  • the first fluorescent light-emitting layer 34A that is the fluorescent light-emitting layer 34 on the anode side and the exciton generation layer 33 are made of a first material made of mCP that is a hole transporting material.
  • One intermediate layer 37A was provided.
  • mCP was mixed as a hole transporting host material into the first fluorescent light emitting layer 34A.
  • a second intermediate layer 37B made of mCBP, which is an electron transporting material is provided between the second fluorescent light emitting layer 34B, which is the fluorescent light emitting layer 34 on the cathode side, and the exciton generation layer 33.
  • mCBP was mixed with the second fluorescent light emitting layer 34B as an electron transporting host material.
  • each S1 level and T1 level of ACRXTN, TTPA, and mCBP, and each HOMO level and LUMO level is as described in Embodiments 1, 3 to 5, for example.
  • the relationship between the S1 level and the T1 level of ACRXTN, TTPA, and mCP is as described in the third and fifth embodiments, for example.
  • the mCP HOMO level is lower than the ACRXTN HOMO level, and the mCP LUMO level is higher than the ACRXTN LUMO level. Furthermore, the HOMO level of mCP is higher than the HOMO level of TTPA, and the LUMO level of mCP is lower than the LUMO level of TTPA.
  • the S1 level, the T1 level, the HOMO level, and the LUMO level of the TADF material in the exciton generation layer 33 and the fluorescent dopant material in the fluorescent light emitting layer 34 (fluorescent light emitting material, TTPA) S1 of all materials (mCP and mCBP in this embodiment) other than the S1 level, T1 level, HOMO level, LUMO level, and the fluorescent dopant material (fluorescent material, TTPA) in the fluorescent layer 34
  • Level, T1 level, HOMO level, LUMO level, and S1 level, T1 level, HOMO level, LUMO level of all materials (mCP and mCBP in this embodiment) in each intermediate layer 37 For example has the same relationship as that described in the fourth and fifth embodiments.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the organic EL element 10 according to the present embodiment.
  • the first electrode 2 is an anode and the second electrode 4 is a cathode.
  • the said outer layer is a layer provided in the organic EL layer 3 on the opposite side to the exciton production
  • a block layer 38 is provided adjacent to the fluorescent light emitting layer 34 to prevent Forster transition to the outer layer.
  • the block layer 38 functions as an exciton energy transfer block layer.
  • the block layer 38 is not particularly limited as long as it has a film thickness that can prevent energy transfer from the exciton generation layer 33 to the outer peripheral layer.
  • the block layer 38 may be an electron transport material or a hole transport property. Materials can be used. As these electron transporting material or hole transporting material, for example, the same material as the material of the electron transporting layer 35 or the material of the hole transporting layer 32 can be used. Note that the block layer 38 may be formed of one kind of material or a plurality of materials.
  • ⁇ Effect> by providing the block layer 38, even when the fluorescent light emitting layer 34 is thin, the energy jumps from the exciton generating layer 33 to the fluorescent light emitting layer 34 and moves to the outer peripheral layer. This can be prevented. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to improve the light emission efficiency even when the fluorescent light emitting layer 34 is thin.
  • the block layer 38 has both the S1 level and the T1 level higher than both the S1 level and the T1 level of all the fluorescent light emitting materials (fluorescent dopant materials) in the adjacent fluorescent light emitting layer 34. It is desirable that it is higher than both the S1 level and the T1 level of all the TADF materials in the exciton generation layer 33. That is, the block layer 38 has both the S1 level and the T1 level, the S1 level and the T1 level of all the fluorescent light-emitting materials (fluorescent dopant materials) in the adjacent fluorescent light-emitting layer 34, and the exciton. It is more preferable that the TADF material in the generation layer 33 is made of a material higher than both the S1 level and the T1 level. Thereby, energy transfer from the exciton generating layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34 to the block layer 38 can be prevented.
  • the HOMO level of all the materials in the block layer 38 is lower than the HOMO level of the fluorescent light emitting material (fluorescent dopant material) in the adjacent fluorescent light emitting layer 34.
  • the fluorescent light emitting material fluorescent dopant material
  • the LUMO level of all the materials in the block layer 38 is higher than the LUMO level of the fluorescent light emitting material (fluorescent dopant material) in the adjacent fluorescent light emitting layer 34.
  • the fluorescent light emitting material fluorescent dopant material
  • the exciton generation probability in the exciton generation layer 33 is improved, and the light emission efficiency can be improved.
  • the block layer 38 is connected to the first fluorescent light-emitting layer 34A and the hole transport. It may be provided both between the layer 32 and between the second fluorescent light emitting layer 34B and the electron transport layer 35, or may be provided only on one of them.
  • each block layer 38 will be referred to as a “first block layer 38A” and a “second block layer 38B”, respectively.
  • the first block layer 38A is provided between the first fluorescent light emitting layer 34A and the hole transport layer 32, and the second fluorescent light emitting layer 34B and the electron transport layer 35 are provided with the first block layer 38A.
  • the total thickness of the first fluorescent light emitting layer 34A and the first block layer 38A, and the total of the second block layer 38B and the second block layer 38B is preferably 10 nm or more. Thereby, it can prevent more reliably that energy transfer to the layer outside each block layer 38, and luminous efficiency falls.
  • the upper limit of the total thickness of the first fluorescent light emitting layer 34A and the first block layer 38A and the total thickness of the second block layer 38B and the second block layer 38B is particularly limited. is not. However, as the thickness of each layer and the number of stacked layers increase, the thickness of the organic EL element 10 finally obtained increases accordingly. For this reason, it is desirable to set suitably so that the organic EL element 10 may have desired thickness from the relationship with another layer.
  • the upper limit is desirably set to 50 nm or less for reasons such as preventing an increase in drive voltage.
  • each block layer 38 may be the same or different. What is necessary is just to set the thickness of each block layer 38 suitably according to the mobility etc. of the adjacent fluorescence light emitting layer 34. FIG.
  • Example 8 In this embodiment, as shown in FIG. 8, a non-translucent electrode 21, a translucent electrode 22, a hole injection layer 31, a hole transport layer 32, a first block layer 38A, a first block layer, The first fluorescent emission layer 34A, the exciton generation layer 33, the second fluorescent emission layer 34B, the second block layer 38B, the electron transport layer 35, the electron injection layer 36, and the second electrode 4 were laminated in this order.
  • the substrate 1 was a glass substrate.
  • substrate 1 are as follows.
  • the relationship among the S1 level, the T1 level, the HOMO level, and the LUMO level of ACRXTN, TTPA, mCP, and mCBP is, for example, as described in Embodiments 1 and 3.
  • the exciton generation layer 33 jumps over the fluorescent light emitting layer 34 and outside of the fluorescent light emitting layer 34. It is possible to prevent energy from moving to the peripheral layer. Therefore, also in this embodiment, the light emission efficiency can be improved.
  • this embodiment can be modified in the same manner as in the first to sixth embodiments. For this reason, in the present embodiment, the differences from the fourth embodiment have been mainly described. For example, between the first fluorescent light emitting layer 34A and the hole transport layer 32 in the organic EL element 10 illustrated in FIG. In addition, a configuration in which the block layer 38 is provided on at least one of the second fluorescent light emitting layer 34B and the electron transport layer 35 may be employed.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the organic EL element 10 according to the present embodiment.
  • the first electrode 2 is an anode and the second electrode 4 is a cathode.
  • the position where excitons are generated may change.
  • the exciton generation layer 33 may be provided on both the front surface side and the back surface side of the fluorescent light emitting layer 34 as shown in FIG.
  • the exciton generation layer 33 may be provided both between the fluorescent light emitting layer 34 and the first electrode 2 and between the fluorescent light emitting layer 34 and the second electrode 4.
  • each exciton generation layer 33 is referred to as “first exciton generation layer 33A” and “second exciton generation layer 33B”, respectively.
  • the TADF material of the first exciton generation layer 33A and the TADF material in the second exciton generation layer 33B are the same. May be different or different.
  • each exciton generation layer 33 can be changed by using different TADF materials for the first exciton generation layer 33A and the second exciton generation layer 33B. Therefore, in this case, when driving the organic EL element 10 by changing the current density, the position where the excitons are generated can be adjusted to a position corresponding to the current density to be changed. As a result, carrier recombination is likely to occur, and luminous efficiency is improved.
  • the TADF material in the first exciton generation layer 33A has an electron mobility. Materials with higher hole mobility are preferred.
  • a material having a higher hole mobility than the electron mobility is preferable.
  • both d11 and d12 are 10 nm or less. It is preferable. As a result, as in the case where both materials are in contact with each other, the Forster transition surely occurs, and the transfer efficiency is not impaired.
  • d11 and d12 may be the same or different. What is necessary is just to set the thickness of each exciton generation layer 33 suitably according to the balance of the mobility of each exciton generation layer 33, and the mobility of a surrounding material.
  • the exciton generation layer 33 is provided with the fluorescent light emitting layer 34 interposed therebetween, so that even when the fluorescent light emitting layer 34 is thin, the exciton generating layer 33 jumps over the fluorescent light emitting layer 34 and the outer positive Energy transfer to the hole transport layer 32 and the electron transport layer 35 hardly occurs.
  • the organic EL element 10 is also suitable when the thickness of the fluorescent light emitting layer 34 is 10 nm or less.
  • Example 10 In this embodiment, as shown in FIG. 9, a non-translucent electrode 21, a translucent electrode 22, a hole injection layer 31, a hole transport layer 32, and a first exciton generation layer 33A are formed on the substrate 1.
  • the fluorescent emission layer 34, the second exciton generation layer 33B, the electron transport layer 35, the electron injection layer 36, and the second electrode 4 were laminated in this order.
  • the substrate 1 was a glass substrate.
  • substrate 1 are as follows.
  • Non-translucent electrode 21 (first electrode 2, anode, reflective electrode): Ag, 100 nm
  • Translucent electrode 22 (first electrode 2, anode): ITO, 30 nm
  • Hole injection layer 31 HAT-CN (10 nm)
  • Hole transport layer 32 ⁇ -NPD (20 nm)
  • First exciton generation layer 33A (exciton generation layer 33): ACRXTN (5 nm)
  • Second exciton generation layer 33B (exciton generation layer 33): ACRXTN (5 nm)
  • Electron transport layer 35 Bphen (20 nm)
  • Electron injection layer 36 LiF (1 nm)
  • the exciton generation layer 33 is provided with the fluorescent light emitting layer 34 interposed therebetween as described above, so that the exciton can be obtained even when the organic EL element 10 is driven under different current conditions. Carrier recombination is likely to occur in the generation layer 33, and the light emission efficiency is improved.
  • ACRXTN is used for both the first exciton generation layer 33A and the second exciton generation layer 33B
  • one exciton generation layer 33 For example, ACRSA or PXZ-TRZ may be used for the first exciton generation layer 33A.
  • TTPA is used for the fluorescent material, it is particularly preferable to use ACRSA from the combination with the fluorescent material.
  • this embodiment can be modified in the same manner as in the first to seventh embodiments. For this reason, in this embodiment, although the difference from Embodiment 1 was mainly demonstrated, the same deformation
  • At least one intermediate layer 37 may be provided between the exciton generating layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34.
  • At least one intermediate layer 37 is provided between at least one of the fluorescence emission layer 34 and the first exciton generation layer 33A and between the fluorescence emission layer 34 and the second exciton generation layer 33B.
  • a layer may be provided.
  • the energy transfer from the exciton generation layer 33 can occur equally on the anode side and the cathode side of the exciton generation layer 33. For this reason, by providing the fluorescence emission layer 34 with the exciton generation layer 33 interposed therebetween, energy transfer can be performed without leakage to the fluorescence dopant material, and the emission efficiency is increased.
  • the organic EL layer 3 further includes a fluorescent light emitting layer 34 between at least one of the first exciton generation layer 33A and the anode and between the second exciton generation layer 33B and the cathode. It doesn't matter.
  • the organic EL layer 3 includes, for example, a first fluorescent light emitting layer 34A, a second fluorescent light emitting layer 34B, and a third fluorescent light emitting layer 34C, and the first fluorescent light emitting layer 34A / first exciton generation.
  • Each of the fluorescence emission layers 34 and the exciton generation layer 33 is stacked in the order of the layer 33A / second fluorescence emission layer 34B / second exciton generation layer 33B / third fluorescence emission layer 34C. It doesn't matter.
  • the second fluorescent light-emitting layer 34A, the first exciton-generating layer 33A, the first exciton-generating layer 33A and the second fluorescent light-emitting layer 34B, the second At least one intermediate layer 37 is provided at least in one place between the fluorescent light emitting layer 34B and the second exciton generating layer 33B and between the second exciton generating layer 33B and the third fluorescent light emitting layer 34C. It goes without saying that layers may be provided.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the organic EL element 10 according to the present embodiment.
  • the first electrode 2 is an anode and the second electrode 4 is a cathode.
  • the block layer is adjacent to each exciton generation layer 33. 38 may be provided.
  • ⁇ Effect> Also in this embodiment, by providing the block layer 38, it is possible to prevent energy from moving from the exciton generation layer 33 to a peripheral layer other than the fluorescent light emitting layer 34, so that the light emission efficiency can be further improved. it can.
  • the block layer 38 As the material of the block layer 38, the same material as that described in the seventh embodiment can be used. However, when the block layer 38 is provided adjacent to the exciton generation layer 33 in this way, the block layer 38 has both the S1 level and the T1 level in the S1 of the TADF material in the adjacent exciton generation layer 33. It is preferably formed of a material higher than both the level and the T1 level. That is, the block layer 38 has both the S1 level and the T1 level, the S1 level and the T1 level of the TADF material in the adjacent exciton generation layer 33, and the fluorescent light emitting material ( The fluorescent dopant material is preferably made of a material higher than both the S1 level and the T1 level. Thereby, energy transfer from the exciton generating layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34 to the block layer 38 can be prevented.
  • the HOMO level of all the materials in the block layer 38 is lower than the HOMO level of the TADF material in the adjacent exciton generation layer 33. In this case, since holes are more likely to enter the fluorescent light emitting layer 34 than the block layer 38, hole leakage can be prevented. Thereby, the exciton generation probability in the exciton generation layer 33 is improved, and the light emission efficiency can be improved.
  • the LUMO level of all the materials in the block layer 38 is higher than the LUMO level of the TADF material in the adjacent exciton generation layer 33.
  • electrons can enter the fluorescent light emitting layer 34 more easily than the block layer 38, so that electron leakage can be prevented.
  • the exciton generation probability in the exciton generation layer 33 is improved, and the light emission efficiency can be improved.
  • first exciton generation layer 33A and the second exciton generation layer 33B are provided as the exciton generation layer 33 as shown in FIG. It may be provided both between the first exciton generation layer 33A and the hole transport layer 32 and between the second exciton generation layer 33B and the electron transport layer 35, or only one of them. May be provided.
  • each block layer 38 is desirably 10 nm or more. Thereby, it can prevent more reliably that energy transfer to the layer outside each block layer 38, and luminous efficiency falls.
  • the upper limit of the thickness of each block layer 38 is not particularly limited. However, as the thickness of each layer and the number of stacked layers increase, the thickness of the organic EL element 10 finally obtained increases accordingly. For this reason, it is desirable to set suitably so that the organic EL element 10 may have desired thickness from the relationship with another layer.
  • the upper limit is desirably set to 50 nm or less for reasons such as preventing an increase in drive voltage.
  • the thickness of each block layer 38 may be the same or different. What is necessary is just to set the thickness of each block layer 38 suitably according to the mobility etc. of the exciton production
  • d11 and d12 are both 10 nm or less in the configuration shown in FIG. 10 as in the configuration shown in FIG. Moreover, d11 and d12 may be the same or different.
  • the substrate 1 was a glass substrate.
  • substrate 1 are as follows.
  • this embodiment can be modified in the same manner as in the first to eighth embodiments. For this reason, in this embodiment, although the difference from Embodiment 8 was mainly demonstrated, the same deformation
  • the block layer 38 may be provided adjacent to the exciton generation layer 33. That is, the organic EL layer 3 described in each embodiment may have a configuration in which the fluorescent light emitting layer 34, the exciton generation layer 33, and the block layer 38 are stacked in this order.
  • the organic electroluminescence element (organic EL element 10) has at least one type of thermally activated delayed fluorescence between the anode (for example, the first electrode 2) and the cathode (for example, the second electrode 4).
  • At least one exciton generation layer 33 (exciton generation layer 33, first exciton generation layer 33A, second exciton generation layer 33B) including a material (TADF material) as a host material (TADF host material);
  • at least one fluorescent light emitting layer 34 fluorescent light emitting layer 34, first fluorescent light emitting layer 34A, second fluorescent light emitting layer 34B) including at least one kind of fluorescent light emitting material (fluorescent dopant material).
  • the light emitting layer is formed of a two-component system of a host material responsible for transporting holes and electrons and a light emitting material responsible for light emission, and the light emitting material is uniformly dispersed in the host material.
  • a TADF material and a fluorescent light-emitting material made of a non-TADF material which is a fluorescent dopant material that substantially emits light (light-emitting dopant material), coexist in the same layer.
  • the dopant material has a lower S1 level than the TADF material that is the host material. For this reason, when a TADF material and a fluorescent dopant material made of a non-TADF material coexist, excitons themselves are easily generated by a fluorescent dopant material made of a non-TADF material, and a non-emitting triplet exciton is generated. As a result, the luminous efficiency decreases.
  • the S1 level of the TADF material Even if the TADF material that is a host material responsible for transporting holes and electrons and the fluorescent dopant material that is responsible for light emission are not in direct contact, the S1 level of the TADF material. Energy transfer (Förster transition) to the S1 level of the fluorescent material.
  • the function of light emission and exciton generation performed in the conventional light-emitting layer is separated, and the exciton generation layer 33 is provided separately from the fluorescent light-emitting layer 34 that emits light. It is possible to prevent the TADF material and the fluorescent light emitting material from being mixed in the inside. For this reason, according to said structure, the organic EL element 10 which can improve luminous efficiency compared with the past can be provided.
  • the organic electroluminescence element (organic EL element 10) according to aspect 2 of the present invention is the aspect 1, wherein the shortest distance from any position of the exciton generation layer 33 to the fluorescent light emitting layer 34 is 10 nm or less. Also good.
  • the Förster transition occurs surely and the energy transfer efficiency is not impaired.
  • the distance from the molecule of the TADF material at any position of the exciton generation layer 33 to the molecule of the fluorescent material is 10 nm or less. Therefore, according to the above configuration, the Forster transition is possible in all the molecules of the TADF material in the exciton generation layer 33.
  • the organic electroluminescence element (organic EL element 10) according to the aspect 3 of the present invention is the same as the aspect 1 or 2, except that the thermally activated delayed fluorescent material (TADF material, TADF host material) in the exciton generation layer 33 is excited.
  • the singlet level (S1 level) is the same as or higher than the excited singlet level (S1 level) of the fluorescent light-emitting material (fluorescent dopant material) in the fluorescent light-emitting layer 34. May be.
  • the organic electroluminescence element (organic EL element 10) according to Aspect 4 of the present invention is the heat activated delayed fluorescent material (TADF material, TADF host material) in the exciton generation layer 33 according to any one of Aspects 1 to 3. ) Is higher than the HOMO level of the fluorescent light emitting material (fluorescent dopant material) in the fluorescent light emitting layer 34, and the LUMO level of the thermally activated delayed fluorescent material in the exciton generation layer 33 is It may be lower than the LUMO level of the fluorescent material in the fluorescent layer 34.
  • the exciton generation layer 33 may include two or more kinds of materials.
  • the carrier mobility of the exciton generation layer 33 can be changed by mixing two or more kinds of materials.
  • the probability of exciton generation in the exciton generation layer 33 can be increased by mixing TADF materials having different carrier mobility and adjusting the carrier mobility.
  • the generation efficiency of singlet excitons can be improved, so that the light emission efficiency in the fluorescent light emitting layer 34 can be improved.
  • the exciton generation layer 33 is made of a material other than a thermally activated delayed fluorescent material (TADF material, TADF host material) ( Excited singlet level (S1 level) and excitation of all materials other than the thermally activated delayed fluorescent material (TADF material, TADF host material) contained in the exciton generation layer 33
  • the triplet level (T1 level) includes an excited singlet level (S1 level) and an excited triplet level (T1 level) of the fluorescent material (fluorescent dopant material), and the exciton generation layer. It may be higher than any of the excited singlet level (S1 level) and the excited triplet level (T1 level) of the thermally activated delayed fluorescent material (TADF material, TADF host material).
  • the exciton generation layer 33 since the exciton generation layer 33 is provided separately from the fluorescent light emitting layer 34 exhibiting light emission, the light emission efficiency can be improved as compared with the conventional case. Therefore, the exciton generation layer 33 may include a material (non-TADF material) other than the thermally activated delayed fluorescent material (TADF material, TADF host material).
  • the fluorescent light emitting layer 34 may include two or more kinds of materials.
  • the carrier mobility from the fluorescent light emitting layer 34 to the exciton generating layer 33 can be changed by mixing two or more kinds of materials.
  • the electron transporting property or hole transporting property from the fluorescent light emitting layer 34 to the exciton generation layer 33 can be enhanced.
  • the exciton generation probability in the exciton generation layer 33 can be increased, so that the light emission efficiency in the fluorescent light emission layer 34 can be improved.
  • the fluorescent light-emitting layer 34 includes a material (for example, a host material) other than the fluorescent light-emitting material (fluorescent dopant material).
  • the excited singlet level (S1 level) and the excited triplet level (T1 level) of all materials other than the fluorescent light-emitting material (fluorescent dopant material) contained in the fluorescent light-emitting layer 34 are the above-described fluorescent light emission.
  • Excited singlet level (S1 level) and excited triplet level (T1 level) of the material fluorescent dopant material
  • thermally activated delayed fluorescent material (TADF material, TADF) in the exciton generation layer 33 It may be higher than both the excited singlet level (S1 level) and the excited triplet level (T1 level) of the host material.
  • the fluorescent light emitting layer 34 may include a material (for example, a host material) other than the fluorescent light emitting material (fluorescent dopant material).
  • fluorescent dopant material when a material other than the fluorescent light-emitting material (fluorescent dopant material) is included in the fluorescent light-emitting layer 34, energy is prevented from moving to a material other than the fluorescent light-emitting material (fluorescent dopant material). can do.
  • the organic electroluminescence element (organic EL element 10) according to aspect 9 of the present invention is the organic electroluminescence element 10 according to any one of aspects 1 to 8, wherein the fluorescent light-emitting material contained in the fluorescent light-emitting layer 34 is a thermally activated delayed fluorescent material (TADF). Material, TADF dopant material).
  • TADF thermally activated delayed fluorescent material
  • TADF material TADF dopant material
  • the exciton generation layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34 are separated (that is, provided independently of each other). If so, it is possible to prevent excitons from being generated with the TADF dopant material, for example, by adjusting carrier mobility.
  • the organic electroluminescent element (organic EL element 10) according to the tenth aspect of the present invention is the organic electroluminescent element (organic EL element 10) according to any one of the first to ninth aspects, wherein the exciton generating layer 33 is on the anode side (for example, the first electrode) 2 side).
  • the exciton generation layer 33 is preferably provided at a recombination position of carriers (holes and electrons).
  • the above configuration is suitable when the electron transporting property is higher than the hole transporting property. That is, when the electron transporting property is higher than the hole transporting property, the hole and the electron are more easily recombined at a position on the anode side than the cathode side between the pair of electrodes including the anode and the cathode.
  • the exciton generation layer 33 can be efficiently generated in the exciton generation layer 33 by providing the exciton generation layer 33 on the anode side of the fluorescent light emitting layer 34.
  • the organic electroluminescent element (organic EL element 10) according to the eleventh aspect of the present invention is the organic electroluminescent element (organic EL element 10) according to any one of the first to ninth aspects, wherein the exciton generating layer 33 is on the cathode side (for example, the second electrode) with respect to the fluorescent light emitting layer 34. (4 side) may be laminated.
  • the exciton generation layer 33 is preferably provided at a recombination position of carriers (holes and electrons).
  • the above configuration is suitable when the hole transporting property is higher than the electron transporting property. That is, when the hole transporting property is higher than the electron transporting property, the hole and the electron are easily recombined at a position closer to the cathode side than the anode side between the pair of electrodes including the anode and the cathode.
  • the exciton generation layer 33 can be efficiently generated in the exciton generation layer 33 by providing the exciton generation layer 33 on the cathode side of the fluorescent light emitting layer 34.
  • the organic electroluminescent element (organic EL element 10) according to the twelfth aspect of the present invention is the organic electroluminescent element 10 according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the exciton generating layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34 are provided adjacent to each other.
  • the film thickness of the exciton generation layer 33 may be 10 nm or less.
  • the Förster transition occurs surely and the energy transfer efficiency is not impaired.
  • the thickness of the exciton generation layer 33 is 10 nm or less, so that the exciton generation layer 33 is most fluorescent.
  • a fluorescent light emitting material closest to the TADF material in the fluorescent light emitting layer 34 from the molecules of the TADF material far from the light emitting material molecules of the TADF material located on the surface of the exciton generation layer 33 opposite to the fluorescent light emitting layer 34.
  • the distance to the molecule that is, the molecule of the fluorescent light emitting material located on the surface of the fluorescent light emitting layer 34 on the exciton generation layer 33 side
  • the Forster transition also occurs in the TADF material molecules located on the surface of the exciton generation layer 33 opposite to the fluorescent light emitting layer 34. Therefore, according to the above configuration, the Forster transition is possible in all the molecules of the TADF material in the exciton generation layer 33.
  • the organic electroluminescent element (organic EL element 10) according to aspect 13 of the present invention is the organic electroluminescent element 10 according to any one of aspects 1 to 9, wherein a plurality of the fluorescent light emitting layers 34 are provided between the anode and the cathode. Good.
  • the light emission efficiency can be improved.
  • the plurality of fluorescent light emitting layers 34 may be stacked with the exciton generation layer 33 interposed therebetween.
  • the energy transfer from the exciton generation layer 33 can occur equally on the anode side and the cathode side of the exciton generation layer 33. Therefore, as described above, since the plurality of fluorescent light emitting layers 34 are stacked with the exciton generation layer 33 interposed therebetween, energy transfer can be performed without leakage to the fluorescent light emitting material, and the light emission efficiency can be improved. .
  • the fluorescent light emitting layer 34 sandwiching the exciton generation layer 33 in the aspect 14 may be made of different materials.
  • the exciton generation layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34 sandwiching the exciton generation layer 33 in the aspect 14 or 15 are mutually connected.
  • the exciton generation layer 33 may be 20 nm or less in thickness.
  • the TADF material molecules in the exciton generation layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34 which is closer to the first fluorescent light emitting layer 34A or the second fluorescent light emitting layer 34B.
  • the distance from the molecule of the fluorescent material (fluorescent dopant material) can be 10 nm or less. Therefore, according to the above configuration, the Forster transition is possible in all the molecules of the TADF material in the exciton generation layer 33. Moreover, energy transfer efficiency is not impaired.
  • An organic electroluminescence element (organic EL element 10) according to Aspect 17 of the present invention is the same as in any one of Aspects 1 to 15, except that a blocking layer 38 (blocking layer 38, first blocking layer) is provided between the anode and the cathode. 38A, a second block layer 38B), the exciton generation layer 33, the fluorescent light emitting layer 34, and the block layer 38 are laminated in this order, and the fluorescent light emitting layer 34 The block layer 38 may be laminated adjacent to each other.
  • the block layer 38 can prevent carriers (holes, electrons) and excitons from penetrating. For this reason, according to the above configuration, even when the fluorescent light emitting layer 34 is thin, it is possible to prevent energy from jumping from the exciton generation layer 33 to the fluorescent light emitting layer 34 and to improve the light emission efficiency. Can be made.
  • the fluorescent light emitting layer 34 may be thinner than 10 nm in the aspect 17.
  • the above configuration is particularly effective when the thickness of the fluorescent light emitting layer 34 is thinner than 10 nm.
  • the thickness of the fluorescent light emitting layer 34 is less than 10 nm, if there is no block layer 38, the exciton generation layer 33 may jump over the fluorescent light emitting layer 34 and transfer energy to the outside. However, such energy transfer can be prevented by providing the block layer 38.
  • the total thickness of the fluorescent light emitting layer 34 and the block layer 38 adjacent to each other in the aspect 18 may be 10 nm or more. .
  • the organic electroluminescent device (organic EL device 10) according to the twentieth aspect of the present invention is the organic electroluminescent element (organic EL element 10) according to any one of the seventeenth to nineteenth aspects described above, wherein the excited singlet level (S1 level) and all the materials in the block layer 38 are
  • the excited triplet level (T1 level) includes the excited singlet level (S1 level) and the excited triplet level (T1 level) of the fluorescent light emitting material in the adjacent fluorescent light emitting layer 34, and the above Even higher than either the excited singlet level (S1 level) or the excited triplet level (T1 level) of the thermally activated delayed fluorescent material (TADF material, TADF host material) in the exciton generation layer 33 Good.
  • the organic electroluminescent element (organic EL element 10) according to aspect 21 of the present invention is the fluorescent light emitting layer according to any one of the aspects 17 to 20, wherein the HOMO levels of all the materials in the block layer 38 are adjacent to each other. It may be lower than the HOMO level of the fluorescent light-emitting material in 34.
  • the organic electroluminescent element (organic EL element 10) according to aspect 22 of the present invention is the fluorescent light emitting layer according to any one of the aspects 17 to 21, wherein the LUMO levels of all the materials in the block layer 38 are adjacent to each other. It may be higher than the LUMO level of the fluorescent material in 34.
  • the organic electroluminescence element (organic EL element 10) according to aspect 23 of the present invention is the organic electroluminescence element 10 according to any one of aspects 1 to 9, wherein a plurality of the exciton generation layers 33 are provided between the anode and the cathode. Also good.
  • the light emission efficiency can be improved.
  • the plurality of exciton generation layers 33 may be stacked with the fluorescent light emitting layer 34 interposed therebetween.
  • the organic electroluminescence element (organic EL element 10) according to aspect 25 of the present invention is the above-described aspect 24, wherein the exciton generation layer 33 sandwiching the fluorescent light-emitting layer 34 is different from each other in a thermally activated delayed fluorescent material (TADF material, TADF host material).
  • TADF material thermally activated delayed fluorescent material
  • the carrier mobility of each exciton generation layer 33 can be changed. Therefore, according to the above configuration, when driving the organic EL element 10 by changing the current density, the position where the excitons are generated can be adjusted to a position corresponding to the current density to be changed. Carrier recombination easily occurs in the child generation layer 33, and the light emission efficiency is improved.
  • the film thickness of the fluorescent light emitting layer 34 may be 10 nm or less in any of the above aspects 24 to 25.
  • the exciton generation layer 33 is provided with the fluorescent light emitting layer 34 interposed therebetween, even when the fluorescent light emitting layer 34 is thin, the exciton generation layer 33 jumps over the fluorescent light emitting layer 34 and transports holes outside. Energy transfer to the layer 32 and the electron transport layer 35 hardly occurs.
  • the organic EL element 10 is also suitable when the thickness of the fluorescent light emitting layer 34 is 10 nm or less.
  • the organic electroluminescence element (organic EL element 10) according to aspect 27 of the present invention is the organic electroluminescence element 10 according to any one of aspects 24 to 26, wherein the fluorescent light emitting layer 34 and the exciton generation layer 33 sandwiching the fluorescent light emitting layer 34 are provided.
  • the thicknesses of the exciton generation layers 33 that are stacked adjacent to each other and sandwich the fluorescent light emitting layer 34 may be 10 nm or less.
  • the Förster transition surely occurs and the energy transfer efficiency is not impaired.
  • the organic electroluminescence element (organic EL element 10) according to aspect 28 of the present invention is the block layer 38 (block layer 38, second layer) between the anode and the cathode in any of the above aspects 1 to 12 and 23 to 26.
  • 1 block layer 38A, second block layer 38B), the fluorescent light emitting layer 34, the exciton generation layer 33, and the block layer 38 are laminated in this order, and the excitation
  • the child generation layer 33 and the block layer 38 may be laminated adjacent to each other.
  • the block layer 38 can prevent carriers (holes, electrons) and excitons from penetrating. For this reason, according to said structure, it can prevent that energy transfers from layers other than the fluorescence emission layer 34 from the exciton production
  • the block layer 38 may have a thickness of 10 nm or more in the above aspect 28.
  • the organic electroluminescence device (organic EL device 10) according to Embodiment 30 of the present invention is the same as in Embodiment 28 or 29 described above, in the excited singlet level (S1 level) and excited triplet of all the materials in the block layer 38.
  • the level (T1 level) is the excited singlet level (S1 level) and excited triplet level of the thermally activated delayed fluorescent material (TADF material, TADF host material) in the adjacent exciton generation layer 33.
  • T1 level and higher than both the excited singlet level (S1 level) and the excited triplet level (T1 level) of the fluorescent light-emitting material (fluorescent dopant material) in the fluorescent light-emitting layer 34. May be.
  • the organic electroluminescence device (organic EL device 10) according to the embodiment 31 of the present invention is the organic electroluminescence device according to any of the embodiments 28 to 30, wherein the HOMO levels of all the materials in the block layer 38 are adjacent to each other. It may be lower than the HOMO level of the thermally activated delayed fluorescent material (TADF material, TADF host material) in the layer 33.
  • TADF material thermally activated delayed fluorescent material
  • the organic electroluminescence device (organic EL device 10) according to the embodiment 32 of the present invention is the organic electroluminescence device according to any one of the embodiments 28 to 31, wherein the LUMO levels of all the materials in the block layer 38 are adjacent to each other. It may be higher than the LUMO level of the thermally activated delayed fluorescent material (TADF material, TADF host material) in the layer 33.
  • TADF material thermally activated delayed fluorescent material
  • the organic electroluminescence device (organic EL device 10) according to Aspect 33 of the present invention is the same as any one of Aspects 1 to 11, 13 to 15, 17 to 26, and 28 to 32. At least one intermediate layer 37 may be provided between the light emitting layer 34.
  • the exciton generation layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34 are not continuously stacked, and the exciton generation layer 33 serves as the intermediate layer 37 between the exciton generation layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34. Further, layers other than the fluorescent light emitting layer 34 are formed.
  • the carrier recombination region extends to the outside of the exciton generation layer 33, and the fluorescence emission is performed.
  • the layer 34 it is possible to prevent excitons from being directly generated by a fluorescent dopant made of a non-TADF material. For this reason, according to said structure, luminous efficiency can be improved.
  • the organic electroluminescence element (organic EL element 10) according to aspect 34 of the present invention is the above aspect 14 or 15, wherein the plurality of fluorescent light-emitting layers 34 include a first fluorescent light-emitting layer 34A and a second fluorescent light-emitting layer. 34B, and at least one of the first fluorescence emission layer 34A and the exciton generation layer 33, and at least one of the second fluorescence emission layer 34B and the exciton generation layer 33, One intermediate layer 37 may be laminated.
  • the intermediate layer 37 is provided between at least one of the exciton generation layer 33 and the first fluorescence emission layer 34A and between the exciton generation layer 33 and the second fluorescence emission layer 34B.
  • the first intermediate layer 37A or the second intermediate layer 37B a layer other than the exciton generation layer 33 and each of the fluorescent light emitting layers 34 (the first fluorescent light emitting layer 34A and the second fluorescent light emitting layer 34B) Is provided.
  • the carrier recombination region extends to the outside of the exciton generation layer 33, and each of the fluorescences described above.
  • the light emitting layer 34 it is possible to prevent excitons from being directly generated by a fluorescent dopant made of a non-TADF material. For this reason, according to said structure, luminous efficiency can be improved.
  • the plurality of exciton generation layers 33 includes a first exciton generation layer 33A and a first exciton generation layer 33A.
  • At least one intermediate layer 37 may be laminated on at least one of the above.
  • the intermediate layer 37 is provided between at least one of the fluorescence emission layer 34 and the first exciton generation layer 33A and between the fluorescence emission layer 34 and the second exciton generation layer 33B.
  • the first intermediate layer 37A or the second intermediate layer 37B other than the fluorescent light emitting layer 34 and each of the exciton generation layers 33 (the first exciton generation layer 33A and the second exciton generation layer 33B) Layers are provided.
  • the carrier recombination region extends to the outside of the exciton generation layer 33, and each of the fluorescences described above.
  • the light emitting layer 34 it is possible to prevent excitons from being directly generated by a fluorescent dopant made of a non-TADF material. For this reason, according to said structure, luminous efficiency can be improved.
  • the plurality of exciton generation layers 33 includes the first exciton generation layer 33A and the first exciton generation layer 33A.
  • Two exciton generation layers 33B, and at least one first intermediate layer 37A is provided between the first exciton generation layer 33A and the fluorescent light emitting layer 34.
  • At least one second intermediate layer 37 ⁇ / b> B may be provided.
  • the first exciton generating layer 33A and the fluorescent light emitting layer 34 are not continuously stacked, but between the fluorescent light emitting layer 34 and the first exciton generating layer 33A and the fluorescent light emitting layer 34.
  • the second exciton generation layer 33B as the intermediate layer 37 (first intermediate layer 37A or second intermediate layer 37B), the fluorescent light emitting layer 34 and the exciton generation layers 33 ( Layers other than the first exciton generation layer 33A and the second exciton generation layer 33B) are provided.
  • the carrier recombination region extends to the outside of the exciton generation layer 33, and each of the fluorescences described above.
  • the light emitting layer 34 it is possible to prevent excitons from being directly generated by a fluorescent dopant made of a non-TADF material. For this reason, according to said structure, luminous efficiency can be improved.
  • An organic electroluminescence device (organic EL device 10) according to an embodiment 37 of the present invention includes the exciton generation layer and the at least one layer that are formed adjacent to each other in any of the embodiments 33 to 36.
  • the total thickness with the intermediate layer may be 10 nm or less.
  • the shortest distance from an arbitrary position of the exciton generating layer 33 to the fluorescent light emitting layer 34 can be 10 nm or less. Therefore, according to the above configuration, the Forster transition is possible in all the molecules of the TADF material in the exciton generation layer 33. Moreover, energy transfer efficiency is not impaired.
  • the organic electroluminescent element (organic EL element 10) according to aspect 38 of the present invention is the above aspect 14 or 15, wherein the plurality of fluorescent light-emitting layers 34 include a first fluorescent light-emitting layer 34A and a second fluorescent light-emitting layer. 34B, and at least one first intermediate layer 37A is provided between the first fluorescent light emitting layer 34A and the exciton generating layer 33, and the second fluorescent light emitting layer 34B. And at least one second intermediate layer 37 ⁇ / b> B may be provided between the exciton generation layer 33.
  • the first fluorescence emission layer 34A, the exciton generation layer 33, and the second fluorescence emission layer 34B are not stacked continuously, and the exciton generation layer 33 and the first fluorescence emission layer 34A are not stacked.
  • the exciton generation layer 33 as an intermediate layer 37 (first intermediate layer 37A or second intermediate layer 37B) between the exciton generation layer 33 and the second fluorescent light emitting layer 34B.
  • layers other than the fluorescent light-emitting layers 34 are provided.
  • the carrier recombination region extends to the outside of the exciton generation layer 33, and each of the fluorescences described above.
  • the light emitting layer 34 it is possible to prevent excitons from being directly generated by a fluorescent dopant made of a non-TADF material. For this reason, according to said structure, luminous efficiency can be improved.
  • the organic electroluminescence device (organic EL device 10) according to the embodiment 39 of the present invention is the above-mentioned embodiment 38, wherein the at least one first intermediate layer 37A formed adjacent to each other and the exciton generation are formed.
  • the total thickness of the layer 33 and the at least one second intermediate layer 37B may be 20 nm or less.
  • the TADF material molecules in the exciton generation layer 33 and the fluorescent light emitting layer 34 which is closer to the first fluorescent light emitting layer 34A or the second fluorescent light emitting layer 34B.
  • the distance from the molecule of the fluorescent material (fluorescent dopant material) can be 10 nm or less. Therefore, according to the above configuration, the Forster transition is possible in all the molecules of the TADF material in the exciton generation layer 33. Moreover, energy transfer efficiency is not impaired.
  • the organic electroluminescence element (organic EL element 10) according to aspect 40 of the present invention is the organic electroluminescence element 10 according to any one of the aspects 33 to 39, wherein the HOMO levels of all the materials in the intermediate layer 37 are the exciton generation layer 33.
  • the LUMO levels of all the materials in the intermediate layer 37 are lower than the HOMO level of the thermally activated delayed fluorescent material (TADF material, TADF host material), and the thermal activation in the exciton generation layer 33 It may be higher than the LUMO level of the delayed fluorescent material.
  • both holes and electrons are more likely to enter the exciton generation layer 33 than the intermediate layer 37.
  • generation layer 33 improves, and it can improve luminous efficiency.
  • the organic electroluminescence element (organic EL element 10) according to aspect 41 of the present invention is the organic electroluminescence element 10 according to any one of the aspects 33 to 40, wherein the HOMO levels of all the materials in the intermediate layer 37 are The LUMO level of all the materials in the intermediate layer 37 may be lower than the LUMO level of the fluorescent light-emitting material in the fluorescent light-emitting layer 34.
  • both holes and electrons can enter the intermediate layer 37 more easily than the fluorescent light emitting layer 34.
  • generation layer 33 improves, and it can improve luminous efficiency.
  • the organic electroluminescence element (organic EL element 10) according to the aspect 42 of the present invention is the organic electroluminescence element 10 according to any one of the aspects 33 to 41 described above, wherein the excited singlet level (S1 level) of all the materials in the intermediate layer 37 and Whether the excited triplet level (T1 level) is higher than either the excited singlet level (S1 level) or the excited triplet level (T1 level) of the fluorescent light-emitting material in the fluorescent light-emitting layer. Good.
  • the organic electroluminescence device (organic EL device 10) according to the aspect 43 of the present invention is the organic electroluminescence element 10 according to any one of the above aspects 33 to 42, wherein the excited singlet level (S1 level) of all the materials in the intermediate layer 37 and The excited triplet level (T1 level) is either the excited singlet level (S1 level) or the excited triplet level (T1 level) of the thermally activated delayed fluorescent material in the exciton generation layer 33. May be higher.
  • the organic electroluminescence element (organic EL element 10) is the intermediate layer 37 according to any one of the aspects 33 to 41.
  • the excited singlet level (S1 level) and the excited triplet level (T1 level) of all the materials in the fluorescent light-emitting material in the fluorescent light-emitting layer are the excited singlet level (S1 level) and
  • the excited triplet level (T1 level) and the excited singlet level (S1 level) and excited triplet level (T1 level) of the thermally activated delayed fluorescent material in the exciton generation layer 33 are as follows. It may be higher than either.
  • an organic layer (organic EL layer) is provided between an anode (for example, the first electrode 2) and a cathode (for example, the second electrode 4). 3) forming an organic layer, and the organic layer forming step includes forming the exciton generation layer 33 including at least one type of thermally activated delayed fluorescent material (TADF material) as a host material; Forming a fluorescent light emitting layer 34 including one type of fluorescent light emitting material (fluorescent dopant material).
  • TADF material thermally activated delayed fluorescent material
  • the exciton generation layer 33 is provided separately from the fluorescent light emitting layer 34 that emits light, thereby preventing the TADF material and the fluorescent light emitting material from being mixed in the same layer. be able to. For this reason, according to said method, the manufacturing method of the organic EL element 10 which can improve luminous efficiency compared with the past can be provided.
  • excitons generated in the exciton generation layer 33 including the thermally activated delayed fluorescent material (TADF material, TADF host material) are provided separately from the exciton generation layer 33.
  • the fluorescent light emitting material (fluorescent dopant material) of the fluorescent light emitting layer 34 is subjected to Förster transition to emit light.
  • the Forster transition does not occur even if the TADF material, which is a host material responsible for transporting holes and electrons, and the fluorescent dopant material responsible for light emission are not in direct contact. Occur.
  • the function of light emission and exciton generation performed in the conventional light-emitting layer is separated, and the exciton generation layer 33 is provided separately from the fluorescent light-emitting layer 34 that emits light.
  • the exciton generated in the exciton generation layer 33 including the host material is subjected to Forster transition to the fluorescent dopant material of the fluorescent light emitting layer 34 provided separately from the exciton generation layer 33 to emit light.
  • a light emitting method with high luminous efficiency can be provided.
  • the present invention can be used for various devices using organic EL elements, and can be used for display devices such as televisions.

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Abstract

 有機EL素子(10)は、第1電極(2)と第2電極(4)との間に、少なくとも1種類のTADF材料をホスト材料として含む少なくとも1層の励起子生成層(33)と、少なくとも1種類の蛍光発光材料を含む少なくとも1層の蛍光発光層(34)と、を少なくとも備えている。

Description

有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法並びに発光方法
 本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法並びに発光方法に関する。
 近年、液晶表示装置に代わる表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス(以下、「有機EL」と記す)を用いた自発光型の表示装置が開発されている。
 有機EL素子は、数V~数十V程度の電圧で発光が可能であり、自己発光型であるために視野角が広く、視認性が高く、また、薄膜型の完全固体素子であるために省スペースや携帯性等の観点から注目を集めている。
 有機EL素子は、有機化合物からなる発光材料を含む発光層を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有している。有機EL素子は、発光層に電子および正孔(ホール)を注入して、再結合させることにより励起子を生成させ、この励起子が失活する際の光の放出を利用して発光する。
 発光材料は、基底状態(S0)の有機分子が光エネルギーを吸収し、HOMO(最高被占軌道)準位の分子がLUMO(最低空軌道)準位に遷移することで励起される。
 有機分子の励起状態には、HOMOとLUMOのスピン方向が平行な一重項励起状態(S1)と、HOMOとLUMOのスピン方向が逆平行な三重項励起状態(T1)という、スピン多重度が異なる2つの状態が存在する。
 図11の(a)は、一般的な発光材料の励起子生成状態を示す説明図であり、図11の(b)は、後述する熱活性化遅延発光(熱活性化遅延蛍光(TADF))材料の励起子生成状態を模式的に示す説明図である。
 一般的に、発光層は、正孔および電子の輸送を担うホスト材料と、発光を担う発光ドーパント(ゲスト)材料との2成分系で形成されている。発光ドーパントは、主成分であるホスト材料に均一に分散されている。
 図11の(a)に示すように、一般的に、発光材料をドーパントに使用した有機EL素子の励起子生成過程では、一重項励起状態の励起子である一重項励起子の生成確率が25%しかない。残りの75%は三重項励起状態の励起子である三重項励起子が生成される。
 しかしながら、一重項励起状態から基底状態への遷移はスピン多重度が同じ状態間の遷移であるのに対し、三重項励起状態から基底状態への遷移は、スピン多重度が異なる状態間での遷移である。
 このため、三重項励起状態から基底状態への遷移は禁制遷移であり、遷移に時間を要する。この結果、三重項励起子は、発光として失活せずに、熱エネルギー等に変化して熱として失活し、発光に寄与しない。
 したがって、従来の蛍光発光材料(以下、単に「蛍光材料」と記す場合もある)では、優れた高電流密度特性や材料選択の多様性等、多くの利点を有するものの、25%の一重項励起子しか発光に利用できない。
 そこで、近年、一重項励起状態のエネルギー(励起一重項準位:以下、「S1準位」と記す)と三重項励起状態のエネルギー(励起三重項準位:以下、「T1準位」と記す)とのエネルギー差が極めて小さい熱活性化遅延発光(TADF)材料が開発され、図11の(b)に示すように、三重項励起子を一重項励起子へ戻して発光に寄与させるための研究が進められている。
 TADF材料は、ホスト材料として用いるもの(TADFホスト材料)と、ドーパントとして用いるもの(TADFドーパント材料)の両面から開発が進められている。しかしながら、TADFホストからTADFドーパントへのS1準位間の遷移(エネルギー移動)は必ずしも起こるとは限らない。そのような遷移が起こるには、TADFホスト材料のS1準位とTADFドーパント材料のS1準位との間のエネルギー関係が重要となる。しかしながら、TADF材料同士で相性の良い組み合わせを見つけるのは難しい。
 これに対し、非TADF材料は豊富に存在している。このため、TADFホスト材料と一般的な蛍光材料との組み合わせや、一般的なホスト材料(非TADFホスト材料)とTADFドーパントとの組み合わせのように、TADF材料と非TADF材料との組み合わせであれば、開発が容易になる。
 そこで、これまで、TADF材料と非TADF材料とを組み合わせた有機EL素子の開発が主に進められている。特許文献1、2には、発光層にTADF材料と非TADF材料とを含む有機EL素子が開示されている。以下に、特許文献1を例に挙げて説明する。
 特許文献1における有機EL素子は、第1の電極と第2の電極との間に少なくとも発光層を有している。発光層は、発光物質である蛍光材料と、TADF材料と、を少なくとも含んでいる。
 TADF材料の一重項励起状態からは、蛍光材料の一重項励起状態へエネルギー移動が起こる。また、TADF材料の三重項励起状態は、TADF材料の一重項励起状態に逆項間交差してから、蛍光材料Aの一重項励起状態へエネルギー移動が起こる。これにより、特許文献1では、蛍光材料の一重項励起状態から効率良く発光が起こるとされている。
日本国公開特許公報「特開2014-45179号公報(2014年3月13日公開)」 日本国公開特許公報「特開2014-22666号公報(2014年2月3日公開)」
 図12は、特許文献1、2のようにTADF材料と一般的な蛍光材料(非TADF材料)とが混合された混合発光層における励起子生成状態を模式的に示す説明図である。
 図12に示すように、TADF材料と、非TADF材料からなる蛍光材料とが混合されていると、必ずいくらかは上記非TADF材料で励起子が生成されることになる。上記非TADF材料自体で励起子が生成されると、該非TADF材料のT1準位で三重項励起子が生成され、非発光成分となる。このため、上記非TADF材料で生成された三重項励起子は、発光効率の低下の要因となる。
 本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、従来よりも発光効率を向上させることができる有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法並びに発光方法を提供することにある。
 上記の課題を解決するために、本発明の一態様にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と陰極との間に、少なくとも1種類の熱活性化遅延蛍光材料をホスト材料として含む少なくとも1層の励起子生成層と、少なくとも1種類の蛍光発光材料を含む少なくとも1層の蛍光発光層と、を少なくとも備えている。
 また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法は、陽極と陰極との間に、有機層を形成する有機層形成工程を含み、上記有機層形成工程は、少なくとも1種類の熱活性化遅延蛍光材料をホスト材料として含む励起子生成層を形成する工程と、少なくとも1種類の蛍光発光材料を含む蛍光発光層を形成する工程と、を含む。
 また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様にかかる発光方法は、熱活性化遅延蛍光材料を含む励起子生成層で生成した励起子を、該励起子生成層とは別に設けられた蛍光発光層の蛍光発光材料にフェルスター遷移させて発光させる方法である。
 本発明の一態様によれば、正孔および電子の輸送を担うホスト材料である熱活性化遅延蛍光材料と、発光を担う蛍光発光材料とが直接接触していなくても、熱活性化遅延蛍光材料の励起一重項準位から蛍光発光材料の励起一重項準位へのエネルギー移動(フェルスター遷移)は起こる。
 したがって、上記したように、蛍光発光層とは別に励起子生成層を設けることで、同じ層内で熱活性化遅延蛍光材料と蛍光発光材料とが混合することを防止することができ、従来よりも発光効率を向上させることができる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。また、上記したように、熱活性化遅延蛍光材料を含む励起子生成層で生成した励起子を、該励起子生成層とは別に設けられた蛍光発光層の蛍光発光材料にフェルスター遷移させることで、従来よりも発光効率が高い発光方法を提供することができる。
本発明の実施形態1にかかる有機EL素子の概略構成を示す断面図である。 (a)~(c)は、本発明の実施形態1にかかる有機EL素子における励起子生成層と蛍光発光層との間のフェルスター遷移を模式的に示す説明図である。 本発明の実施形態2にかかる有機EL素子の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態3にかかる有機EL素子の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態4にかかる有機EL素子の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態5にかかる有機EL素子の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態6にかかる有機EL素子の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態7にかかる有機EL素子の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態8にかかる有機EL素子の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態9にかかる有機EL素子の概略構成を示す断面図である。 (a)は、一般的な発光材料の励起子生成状態を示す説明図であり、(b)は、TADF材料の励起子生成状態を模式的に示す説明図である。 TADF材料と一般的な蛍光材料とが混合された混合発光層における励起子生成状態を模式的に示す説明図である。
 以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
 〔実施形態1〕
 本発明の実施の一形態について、図1および図2の(a)~(c)に基づいて説明すれば、以下の通りである。
 <有機EL素子の概略構成>
 図1は、本実施形態にかかる有機EL素子10の概略構成を示す断面図である。
 図1に示すように、本実施形態にかかる有機EL素子10は、ベースとなる基板1上に、第1電極2、有機EL層3(有機層)、および第2電極4が、この順番に積層されている。
 以下、本実施形態では、有機EL層3の蛍光発光層34から発した光を、基板1とは反対側から取り出すトップエミッション型の有機EL素子10を例に挙げて説明する。
 (基板1)
 基板1は、絶縁性を有していれば、特に限定されるものではなく、例えば公知の絶縁基板を用いることができる。
 基板1としては、例えば、ガラス、または石英等からなる無機基板、あるいは、ポリエチレンテレフタレート、またはポリイミド樹脂等からなるプラスチック基板等を用いることができる。
 本実施形態では、後述するように、基板1として、透光性を有するガラス基板(透明基板)を用いる場合を例に挙げて説明する。しかしながら、上述したようにトップエミッション型の有機EL素子10においては、基板1に透光性を必要としない。
 このため、有機EL素子10がトップエミッション型の有機EL素子である場合、基板1として、シリコンウェハ等の半導体基板、アルミニウム(Al)または鉄(Fe)等からなる金属基板の表面に酸化シリコンまたは有機絶縁材料等からなる絶縁物をコーティングした基板、Al等からなる金属基板の表面を陽極酸化等の方法によって絶縁化処理した基板等も利用できる。
 (第1電極2および第2電極4)
 第1電極2および第2電極4は、対の電極であり、一方が陽極として機能し、他方が陰極として機能する。
 陽極は、有機EL層3に正孔を注入(供給)する電極としての機能を有していればよい。また、陰極は、有機化合物層に電子を注入(供給)する電極としての機能を有していればよい。
 陽極および陰極の形状、構造、大きさ等は、特に制限はなく、有機EL素子10の用途、目的に応じて、適宜選択することができる。
 本実施形態では、図1に示すように、第1電極2が陽極である場合を例に挙げて図示している。但し、本発明は、これに限定されるものではなく、基板1上に陰極が設けられていてもよい。すなわち、有機EL素子10の一方の電極を陽極とした場合、もう一方の電極が陰極となるように、対として機能するように配置すればよい。
 陽極および陰極として用いることができる電極材料としては、特に限定されるものではなく、例えば公知の電極材料を用いることができる。
 陽極としては、例えば、金(Au)、白金(Pt)、およびニッケル(Ni)等の金属、ならびに酸化インジウムスズ(ITO)、酸化スズ(SnO2)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、ガリウム添加酸化亜鉛(GZO)等の透明電極材料等が利用できる。
 一方、陰極としては、蛍光発光層34に電子を注入する目的で、仕事関数の小さい材料が好ましい。陰極としては、例えば、リチウム(Li)、カルシウム(Ca)、セリウム(Ce)、バリウム(Ba)、アルミニウム(Al)等の金属、またはこれらの金属を含有するAg-Mg合金、Al-Li合金等の合金等が利用できる。
 なお、陽極および陰極の厚みは、特に限定されるものではなく、従来と同様に設定することができる。
 有機EL層3の蛍光発光層34から発した光は、陽極および陰極の何れか一方の電極側から取り出す必要がある。そこで、一方の電極には光を透過する透光性電極材料を用い、他方の電極には光を透過しない、非透光性電極材料を用いることが好ましい。
 すなわち、第1電極2および第2電極4としては、様々な導電性材料を用いることができるが、有機EL素子10がトップエミッション型の有機EL素子である場合、第1電極2を非透光性電極材料で形成し、第2電極4を透明または半透明の透光性電極材料で形成することが好ましい。
 第1電極2および第2電極4は、それぞれ、1つの電極材料からなる単層であってもよいし、複数の電極材料からなる積層構造を有していてもよい。
 したがって、上述したように有機EL素子10がトップエミッション型の有機EL素子である場合、図1に示すように、第1電極2を、非透光性電極材料からなる非透光性電極21と、光性電極材料からなる透光性電極22との積層構造としてもよい。
 非透光性電極材料としては、例えば、タンタル(Ta)または炭素(C)等の黒色電極、Al、銀(Ag)、金(Au)、Al-Li合金、Al-ネオジウム(Nd)合金、またはAl-シリコン(Si)合金等の反射性金属電極等が挙げられる。
 また、透光性電極材料としては、例えば、上述した透明電極材料等を用いてもよいし、薄膜にしたAg等の半透明の電極材料を用いてもよい。
 (有機EL層3)
 有機EL層3は、2層以上の積層構造を有する発光ユニットであり、少なくとも1層の励起子生成層33と、少なくとも1層の蛍光発光層34と、を少なくとも備えている。
 本実施形態にかかる有機EL素子10は、図1に示すように、第1電極2と第2電極4との間に、有機EL層3として、第1電極2側から、正孔注入層31、正孔輸送層32、励起子生成層33、蛍光発光層34、電子輸送層35、電子注入層36が、この順に形成された構成を有している。
 なお、励起子生成層33および蛍光発光層34以外の有機層は、有機EL層3として必須の層ではなく、要求される有機EL素子10の特性に応じて適宜形成すればよい。
 また、上記有機EL層3における各有機層の積層順は、第1電極2を陽極、第2電極4を陰極としたものであり、反対に第1電極2を陰極とし、第2電極4を陽極とする場合には、有機EL層3における各有機層の積層順は反転する。同様に、第1電極2および第2電極4を構成する材料も反転する。
 (正孔注入層31および正孔輸送層32)
 正孔注入層31は、正孔注入性材料を含み、励起子生成層33への正孔注入効率を高める機能を有する層である。
 また、正孔輸送層32は、正孔輸送性材料を含み、励起子生成層33への正孔輸送効率を高める機能を有する層である。
 なお、正孔注入層31と正孔輸送層32とは、互いに独立した層として形成されていてもよく、正孔注入層兼正孔輸送層として一体化されていてもよい。また、正孔注入層31と正孔輸送層32とが両方設けられている必要もなく、一方のみ、例えば正孔輸送層32のみが設けられていてもよい。勿論、両方とも設けられていなくても構わない。
 正孔注入層31、正孔輸送層32、あるいは正孔注入層兼正孔輸送層の材料、すなわち、正孔注入性材料あるいは正孔輸送性材料として用いられる材料としては、既知の材料を用いることができる。
 これらの材料としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、アザトリフェニレン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、トリフェニレン、ベンジン、スチリルアミン、トリフェニルアミン、ポルフィリン、トリアゾール、イミダゾール、オキサジアゾール、オキザゾール、ポリアリールアルカン、フェニレンジアミン、アリールアミン、およびこれらの誘導体、チオフェン系化合物、ポリシラン系化合物、ビニルカルバゾール系化合物、アニリン系化合物等の鎖状式あるいは複素環式共役系のモノマー、オリゴマー、またはポリマー等が挙げられる。
 より具体的には、例えば、N,N’-ジ(ナフタレン-1-イル)-N,N’-ジフェニル-ベンジジン(α-NPD)、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(HAT-CN)、1,3-ビス(カルバゾール-9-イル)ベンゼン(mCP)、ジ-[4-(N,N-ジトリル-アミノ)-フェニル]シクロヘキサン(TAPC)、9,10-ジフェニルアントラセン-2-スルフォネート(DPAS)、N,N’-ジフェニル-N,N’-(4-(ジ(3-トリル)アミノ)フェニル)-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジアミン(DNTPD)、イリジウム(III)トリス[N,N’-ジフェニルベンズイミダゾル-2-イリデン-C2,C2’](Ir(dpbic))、4,4’,4”-トリス-(N-カルバゾリル)-トリフェニルアミン(TCTA)、2,2-ビス(p-トリメリットオキシフェニル)プロパン酸無水物(BTPD)、ビス[4-(p,p-ジトリルアミノ)フェニル]ジフェニルシラン(DTASi)等が用いられる。
 なお、正孔注入層31、正孔輸送層32、正孔注入層兼正孔輸送層は、不純物がドープされていない真性正孔注入性材料あるいは真性正孔輸送性材料であってもよいし、導電性を高める等の理由で不純物がドープされていても構わない。
 また、高効率の発光を得るためには、励起エネルギーを蛍光発光層34内に閉じ込めることが望ましい。このため、上記正孔注入性材料および正孔輸送性材料としては、蛍光発光層34における蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)のS1準位(一重項励起準位)およびT1準位(三重項励起準位)よりも励起準位の高いS1準位およびT1準位を有する材料を使用することが望ましく、励起子生成層中の材料のS1準位(一重項励起準位)およびT1準位(三重項励起準位)よりも励起準位の高いS1準位およびT1準位を有する材料を使用することがより望ましい。これは、厚みによっては(例えば正孔輸送層32が厚い場合)、正孔注入層31および正孔輸送層32のS1準位およびT1準位が励起子生成層33中の材料のS1準位およびT1準位よりも低いと、励起エネルギーが正孔注入層31および正孔輸送層32に流れて蛍光発光材料に遷移しなくなる可能性があるためである。このため、上記正孔注入性材料および正孔輸送性材料としては、励起準位が高く、かつ、高い正孔移動度を有する材料を選択することがより好ましい。なお、基本的には、蛍光発光材料のS1準位およびT1準位は、励起子生成層33中の材料のS1準位およびT1準位よりも低くなるように設計される。
 (電子輸送層35および電子注入層36)
 電子注入層36は、電子注入性材料を含み、励起子生成層33への電子注入効率を高める機能を有する層である。
 また、電子輸送層35は、電子輸送性材料を含み、励起子生成層33への電子輸送効率を高める機能を有する層である。
 なお、電子注入層36と電子輸送層35とは、互いに独立した層として形成されていてもよく、電子注入層兼電子輸送層として一体化されていてもよい。また、電子注入層36と電子輸送層35とが両方設けられている必要もなく、一方のみ、例えば電子輸送層35のみが設けられていてもよい。勿論、両方とも設けられていなくても構わない。
 電子注入層36、電子輸送層35、あるいは電子注入層兼電子輸送層の材料、すなわち、電子注入性材料あるいは電子輸送性材料として用いられる材料としては、既知の材料を用いることができる。
 これらの材料としては、例えば、キノリン、ペリレン、フェナントロリン、ビススチリル、ピラジン、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、フルオレノン、およびこれらの誘導体や金属錯体、フッ化リチウム(LiF)等が挙げられる。
 より具体的には、例えば、4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(Bphen)、3,3’-ビス(9H-カルバゾール-9-イル)ビフェニル(mCBP)、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(BCP)、1,3,5-トリス(N-フェニルベンズイミダゾル-2-イル)ベンゼン(TPBI)、3-フェニル-4(1’-ナフチル)-5-フェニル-1,2,4-トリアゾール(TAZ)、1,10-フェナントロリン、Alq(トリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム)、LiF等が挙げられる。
 なお、電子注入層36、電子輸送層35、電子注入層兼正孔輸送層は、不純物がドープされていない真性電子注入性材料あるいは真性電子輸送性材料であってもよいし、導電性を高める等の理由で不純物がドープされていても構わない。
 また、高効率の発光を得るためには、励起エネルギーを蛍光発光層34内に閉じ込めることが望ましい。このため、上記電子注入性材料および電子輸送性材料としては、蛍光発光層34における蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)のS1準位(一重項励起準位)およびT1準位(三重項励起準位)よりも励起準位の高いS1準位およびT1準位を有する材料を使用することが望ましく、励起子生成層中の材料のS1準位(一重項励起準位)およびT1準位(三重項励起準位)よりも励起準位の高いS1準位およびT1準位を有する材料を使用することがより望ましい。このため、上記電子注入性材料および電子輸送性材料としては、励起準位が高く、かつ、高い電子移動度を有する材料を選択することがより好ましい。
 必要に応じて形成されるこれらの層の厚みは、各層のキャリア(正孔、電子)の移動度やそのバランス、各層を構成する材料の種類等に応じて、励起子生成層33で励起子が生成されるように適宜設定すればよく、特に限定されるものではない。なお、これらの層の厚みは、例えば、従来と同様に設定することが可能である。
 (励起子生成層33)
 励起子生成層33は、少なくとも1種類のTADF材料をホスト材料として含む層であり、励起子の生成を目的とする層である。
 ホスト材料とは、正孔および電子の注入が可能であり、正孔と電子とが輸送され、その分子内で再結合することで発光ドーパントを発光させる機能を有する化合物を示す。
 TADF材料としては、既知の材料を使用することができ、特に限定されるものではないが、S1準位とT1準位とのエネルギー差(ΔEST)が0.1eV未満、つまり、ΔEST<0.1eVであることが好ましく、ΔEST<0.05eVであることがより好ましい。
 TADF材料としては、例えば、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(ACRSA)、3-(9,9-ジメチルアクリジン-10(9H)-イル)-9H-キサンテン-9-オン(ACRXTN)、1,2,3,5-テトラキス(カルバゾール-9-イル)-4,6-ジシアノベンゼン(4CzIPN)、2-フェノキサジン-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(PXZ-TRX)、2,4,6-トリ(4-(10H-フェノキサジン-10H-イル)フェニル)-1,3,5-トリアジン(トリ-PXZ-TRZ)等が挙げられる。
 発光ドーパントとして例えばTTPAを使用する場合、上記TADF材料のなかでも、発光ドーパントとの組み合わせから、ACRXTN、ACRSA等が好ましい。
 また、励起子生成層33中のTADF材料のS1準位は、蛍光発光層34中の蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)のS1準位とエネルギー準位が同じか、それよりも高いことが好ましい。これにより、励起子生成層33から蛍光発光層34へのフェルスター型のエネルギー移動(共鳴エネルギー移動、フェルスター遷移)が可能となる。また。蛍光発光層34から励起子生成層33へのエネルギー移動を防止することができる。したがって、蛍光発光層34での発光効率を向上させることができる。
 また、励起子生成層33中のTADF材料のHOMO準位は、蛍光発光層34中の蛍光発光材料のHOMO準位よりも高く、励起子生成層33中のTADF材料のLUMO準位は、蛍光発光層34中の蛍光発光材料のLUMO準位よりも低いことが望ましい。これにより、正孔も電子も、蛍光発光層34よりも励起子生成層33に入り易くなる。このため、励起子生成層33での励起子生成確率を高めることができるので、一重項励起子の生成効率を向上させることができ、この結果、蛍光発光層34での発光効率を向上させることができる。
 なお、HOMO準位は、理研計器株式会社製の大気中光電子分光装置「AC-3」等を用いて紫外線を照射して放出される光電子の閾値エネルギーを測定することで求めることができる。一方、LUMO準位は、島津製作所製の紫外可視分光光度計「UV-2450」等を使用し、紫外線を照射したときの吸収スペクトルの吸収端のエネルギーでバンドギャップを求め、該バンドギャップと上記手法で測定されたHOMO準位とから、計算によって求めることができる。
 HOMO準位およびLUMO準位の比較は、値そのものではなく、エネルギー差が重要であり、HOMO準位およびLUMO準位は、何れも、常用の手法により求めることができる。このため、測定方法の詳細については省略するが、同じ手法で用いたHOMO準位同士およびLUMO準位同士を比較することが望ましい。
 また、励起子生成層33は、2種類以上の材料を適宜混合して用いることができる。これにより、例えば、励起子生成層33のキャリア移動度を変更することができる。例えば、キャリア移動度が異なるTADF材料を混合し、キャリア移動度を調整することで、励起子生成層33での励起子生成確率を高めることができる。この結果、一重項励起子の生成効率を向上させることができるので、蛍光発光層34での発光効率を向上させることができる。
 励起子生成層33は、理想的には、少なくとも1種類のTADF材料からなり、非TADF材料、特に発光ドーパントを含まないことが望ましい。励起子生成層33が非TADF材料を含む場合、非TADF材料で励起子を生成する可能性がある。励起子生成層33がTADF材料のみからなることで、発光効率を損なわずに、励起子生成層33で、100%の割合で一重項励起子を生成することができる。
 しかしながら、たとえ励起子生成層33が非TADF材料を含んでいたとしても、励起子生成層33と蛍光発光層34とを異なる層として設けることで、従来のように発光層内にTADF材料と非TADF材料とが均一に混合されている場合と比較して、発光効率を改善することができる。
 したがって、励起子生成層33は、非TADF材料、特に蛍光ドーパント材料(蛍光発光材料)を実質的に含まないことが望ましく、TADF材料のみからなり、非TADF材料を含まないことがより望ましいが、非TADF材料を含まないことが必須ではない。
 励起子生成層33が非TADF材料(すなわち、TADF材料以外の化合物)を含む場合、励起子生成層33中に含まれる全ての非TADF材料のS1準位およびT1準位が、励起子生成層33中の全てのTADF材料のS1準位およびT1準位、並びに、蛍光発光層34における全ての蛍光ドーパント材料のS1準位およびT1準位の何れよりも高いことが望ましい。これにより、励起子生成層33中に非TADF材料が含まれる場合、該非TADF材料にエネルギーが移動することを防止することができる。
 なお、励起子生成層33が非TADF材料を含む場合、励起子生成層33中のTADF材料の合計割合は、50w%以上であることが好ましく、90w%以上であることがより好ましく、100w%であることが最も好ましい。
 本実施形態において、励起子生成層33の厚みは、励起子生成層33内で生成した励起子の利用効率の観点から10nm以下であることが好ましい。
 TADF材料のS1準位から蛍光発光材料のS1準位へのフェルスター遷移は、材料同士が直接接触していなくても、一定距離内であれば起こる。このとき、TADF材料の分子から蛍光発光材料の分子までの距離が10nm以下であれば、確実にフェルスター遷移が起こるとともに、エネルギーの移動効率を損なうこともない。
 励起子生成層33の中で最も蛍光発光材料から遠いTADF材料の分子(励起子生成層33における蛍光発光層34とは反対側の表面に位置するTADF材料の分子)から、蛍光発光層34の中で最もTADF材料に近い蛍光発光材料の分子(つまり、蛍光発光層34における励起子生成層33側の表面に位置する蛍光発光材料の分子)までの距離をdとし、励起子生成層33の厚みをd1とすると、本実施形態では、d=d1である。
 そこで、厚みd1を10nm以下とすれば、距離dを10nm以下とすることができる。つまり、本実施形態において、厚みd1を10nm以下とすれば、励起子生成層33の任意の位置から蛍光発光層34までの最短距離が何れも10nm以下となる。このため、励起子生成層33における蛍光発光層34とは反対側の表面に位置するTADF材料の分子においてもフェルスター遷移が起こる。したがって、この場合、励起子生成層33中の全てのTADF材料の分子において、フェルスター遷移が可能となる。
 (蛍光発光層34)
 蛍光発光層34は、少なくとも1種類の蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料、蛍光発光材料)を含む層であり、実質的に発光する層である。言い換えれば、蛍光発光層34は、主に発光を目的とする層である。
 蛍光ドーパント材料とは、正孔と電子との再結合エネルギーを受け取って発光する機能を有し、発光が観察される化合物を示す。
 蛍光ドーパント材料として用いることができる蛍光を発する材料としては、既知の材料を使用することができるが、低分子蛍光色素、金属錯体等、発光効率が高い材料が好適に使用される。
 蛍光ドーパント材料としては、例えば、9,10-ビス[N,N-ジ-(p-トリル)-アミノ]アントラセン(TTPA)、1,2,3,5-テトラキス(カルバゾール-9-イル)-4,6-ジシアノベンゼン(4CzIPN)、2,5,8,11-テトラ-tert-ブチルペリレン(TBPe)、2,8-ditert-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(TBRb)、テトラフェニルジベンゾペリフランテン(DBP)、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(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(PAPP2BPy)、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-ピレン-1,6-ジアミン(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(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(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(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(PCAPA)、ペリレン、2,5,8,11-テトラ-tert-ブチルペリレン(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(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](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(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(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(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(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(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(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(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(2YGABPhA)、N,N,9-トリフェニルアントラセン-9-アミン(DPhAPhA)クマリン545T、N,N’-ジフェニルキナクリドン(DPQd)、ルブレン、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(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(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(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(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(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(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(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(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(BisDCJTM)等が挙げられる。
 また、蛍光発光層34は、2種類以上の材料が混合されていてもよい。例えば、蛍光発光材料に電子輸送性の材料を混合することで、蛍光発光層34から励起子生成層33への電子輸送性を高め、励起子生生成効率を向上させることができる。
 より具体的には、蛍光発光層34が、例えば、電子輸送性材料であるmCPをホスト材料として含むことで、励起子生成層33にキャリアが集まり易くなる。このように、蛍光発光層34が、電子輸送性のホスト材料を含むことで、励起子生成層33で励起子がより生成され易くなる。なお、mCPは一例であり、蛍光発光層34に使用されるホスト材料は、これに限定されるものではない。
 なお、このように、蛍光発光層34に蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)以外の材料を混合する場合、蛍光発光層34中に含まれる蛍光発光材料以外の全ての材料のS1準位およびT1準位が、蛍光発光層34中に含まれる蛍光発光材料のS1準位およびT1準位より高いことが望ましく、励起子生成層33中のTADF材料のS1準位およびT1準位よりも高いことがより望ましい。これにより、蛍光発光層34に蛍光発光材料以外の材料が含まれる場合、該材料にエネルギーが移動することを防止することができる。
 なお、蛍光発光層34が蛍光発光材料以外の材料を含む場合、蛍光発光層34中の蛍光発光材料の割合は、蛍光発光層34の層厚や、ホスト材料および蛍光発光材料の種類等に応じて任意に設定することができ、特に限定されるものではないが、濃度が低すぎると発光効率が悪く、濃度が高すぎると濃度消光により発光効率が下がることから、例えば、1~30wt%の範囲内であることが好ましく、3~20wt%の範囲内であることがより好ましい。
 また、励起子生成層33中のTADF材料に対する、蛍光発光層34中の蛍光発光材料の割合も、TADF材料および蛍光発光材料の種類等に応じて任意に設定することができ、特に限定されるものではない。
 また、蛍光発光層34は、例えば蛍光発光材料として、TADF材料を含んでいてもよい。例えば、4CzIPNは、緑色発光する熱活性化遅延蛍光体である。
 なお、励起子が励起子生成層33の外部で生成されるような駆動条件でも、上記したように蛍光発光材料自体がTADF材料であるかもしくはTADF材料を含む場合、蛍光発光層34でTADF材料が直接励起されて発光することで、この直接励起される成分によって発光効率が向上する。
 なお、励起子の生成位置(言い換えれば、励起子を生成するか否か)は、キャリアバランスと層構成とに依存する。このため、上記したように、たとえTADF材料を蛍光ドーパント材料(TADFドーパント材料)として用いても、本実施形態のように励起子生成層33と蛍光発光層34とが分離して(つまり、互いに独立して設けられて)さえいれば、例えばキャリア移動度を調整する等して、TADFドーパント材料で励起子を生成させないことが可能である。
 但し、本実施形態は、蛍光発光層34がTADFホスト材料を含むことを否定するものではない。蛍光発光層34は、実質的にTADFホスト材料を含まないことが望ましい。しかしながら、本実施形態によれば、発光を呈する蛍光発光層34とは別に励起子生成層33が設けられていることで、従来と比較して発光効率を改善することができる。したがって、蛍光発光層34は、TADFホスト材料またはTADFドーパント材料を含むものであっても構わない。
 蛍光発光層34の厚みは、励起子生成層33のキャリア移動度や蛍光発光層34の周辺の材料のキャリア移動度のバランス、蛍光発光層34を構成する材料の種類等に応じて適宜設定することができる。また、蛍光発光層34が厚み方向の全域で発光する必要は必ずしもない。したがって、蛍光発光層34の厚みは、所望の厚みとなるように任意に設定が可能であり、特に限定されるものではない。
 <有機EL素子10の製造工程>
 ここで、有機EL素子10の製造工程について、簡単に説明する。なお、通常、有機EL素子は、スイッチング素子としてトランジスタを有しているが、本実施形態ではその製造工程については言及しない。
 以下では、複数のトランジスタが島状に形成された基板1上に、第1電極2、有機EL層3、および第2電極4を形成する工程を説明する。
 まず、基板1における各トランジスタ上に第1電極2をパターン形成する(第1電極形成工程)。なお、本実施形態では、第1電極2として、非透光性電極21と透光性電極22とをこの順に積層してパターン形成する。
 次いで、パターン形成した第1電極2上に、有機層からなる有機EL層3を構成する各層を形成していく(有機層形成工程)。なお、第1電極2の周辺の絶縁性を確保するために、第1電極2の周辺に有機絶縁膜(図示せず)を設けてもよい。有機絶縁膜としては、例えばポリイミド系等の樹脂材料等を用いるのが好ましいが、特にこれらに限定されるものではなく、例えば公知の有機絶縁材料を用いることができる。
 有機EL層3を構成する各層の形成方法としては、特に限定されるものではなく、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ法、イオンプレーティング法等の乾式成膜法や、スピンコーティング法、ディッピング法、フローコーティング法、インクジェット法等の湿式成膜法等、公知の方法を採用することができる。
 このとき、本実施形態では、上述したように励起子生成層33とは別に蛍光発光層34を形成する。本実施形態では、有機EL層3として、正孔注入層31、正孔輸送層32、励起子生成層33、蛍光発光層34、電子輸送層35、電子注入層36を、この順に積層する。
 なお、有機EL層3を構成する各層が2種類以上の材料を含む場合、例えば、各材料を共蒸着させればよい。例えば、上述したように蛍光発光層34がホスト材料を含む場合、ホスト材料と、蛍光発光材料とを共蒸着させる。このとき、ホスト材料中に蛍光発光材料をドープさせる。
 最後に、有機EL層3上に第2電極4を形成する(第2電極形成工程)ことで、有機EL素子10が形成される。
 <効果>
 以下に、本実施形態による効果について、図2の(a)~(c)を参照して説明する。
 一般的に、発光層は、正孔および電子の輸送を担うホスト材料と、発光を担う発光ドーパント(ゲスト)材料との2成分系で形成されており、発光ドーパント材料は、主成分であるホスト材料に均一に分散されている。
 特許文献1、2でも、TADF材料と、実質的に発光する蛍光ドーパント材料(発光ドーパント材料)である蛍光発光材料とが、同一層に共存する構造を有している。
 ホスト材料にTADF材料を用いた場合には、ホスト材料で励起子が生成されれば100%の割合で一重項励起子を生成できる。しかしながら、一般的にドーパント材料の方が、ホスト材料であるTADF材料よりもS1準位が低い。このため、励起子自体がドーパント材料で生成され易く、非発光の三重項励起子を生成する。
 一方、蛍光ドーパント材料にTADF材料を用いた場合には、蛍光ドーパント材料の濃度比はホスト材料に比べて低いため、必ずしも蛍光ドーパント材料のみで励起子が生成されず、発光効率が低下する。また、蛍光ドーパント材料の濃度比を高くすると、濃度消光が起こり、発光効率が低下する。
 このような問題は、TADF材料と非TADF材料とを共蒸着等により混合することで必然的に生じる。
 しかしながら、本願発明者らの検討によれば、実際には、上述したように、正孔および電子の輸送を担うホスト材料であるTADF材料と、発光を担う蛍光ドーパント材料とが直接接触していなくても、一定距離内(望ましくは10nm以下)であれば、TADF材料のS1準位から蛍光発光材料のS1準位へのフェルスター遷移は起こるし、効率を損なうこともない。
 そこで、本実施形態では、従来の発光層で行われていた発光と励起子の生成とを機能分離させ、発光を呈する蛍光発光層34とは別に励起子生成層33を設けることで、実質的に発光する層と実質的に励起子を生成する層とを層分離させている。
 図2の(a)~(c)は、本実施形態にかかる有機EL素子10における励起子生成層33と蛍光発光層34との間のフェルスター遷移を模式的に示す説明図である。
 図2の(a)に示すように、励起子生成層33と蛍光発光層34とが層分離しており、かつ励起子生成層33がキャリアの再結合位置にある場合、蛍光発光層34で直接励起子が生成されず、励起子生成層33で励起子が生成される。
 そして、TADF材料と、発光を担う蛍光ドーパント材料とが直接接触していなくても、一定距離内(望ましくは10nm以下)であれば、図2の(a)に示すように、励起子生成層33の励起状態のTADFホスト材料の分子33aから、蛍光発光層34の蛍光ドーパント材料の分子34aにフェルスター遷移が起こる。
 なお、第1電極2と励起子生成層33との間、並びに、第2電極4と蛍光発光層34との間には、任意の層が存在していてよい。また、励起子生成層33の厚みや配置によっては、励起子生成層33と蛍光発光層34との間に他の層が存在していてもよい。励起子生成層33と蛍光発光層34とが接触している(つまり、連続的に積層されている)必要は必ずしもない。
 本実施形態では、図2の(b)・(c)に示すように、励起子生成層33のTADF材料の一重項励起状態S1から、蛍光発光層34の蛍光ドーパント材料の一重項励起状態S1にフェルスター遷移が起こる。また、励起子生成層33のTADF材料の三重項励起状態T1は、励起子生成層33のTADF材料の一重項励起状態S1に逆項間交差してから、蛍光発光層34の蛍光ドーパント材料の一重項励起状態S1にフェルスター遷移が起こる。
 本実施形態では、TADFホスト材料と蛍光ドーパント材料とが異なる層に存在しており、同じ層内でTADFホスト材料と蛍光ドーパント材料とが混合しない。
 より具体的には、本実施形態では、TADF材料(熱活性化遅延蛍光体、TADFホスト材料)と、蛍光発光材料(蛍光発光体、蛍光ドーパント材料)とが層分離しており、かつ励起子生成層33がキャリアの再結合位置にある。このため、蛍光発光層34で直接励起子が生成されず、励起子生成層33で励起子が生成される。
 このため、本実施形態では、図2の(c)に示すように、蛍光発光層34で、ほぼ100%の割合で一重項励起子を生成可能であり、発光効率を損なわずに、蛍光発光層34の蛍光ドーパント材料の一重項励起状態S1から発光が起こる。このため、本実施形態によれば、従来よりも発光効率を向上させることができる有機EL素子10を提供することができる。
 次に、本実施形態について、実施例を挙げてさらに詳しく説明する。なお、以下の実施例では、一部の構成要素に対し、具体的な寸法および材料を例に挙げて説明する。しかしながら、本実施形態は、これらの具体的な寸法および材料にのみ限定されるものではない。すなわち、本実施形態は、以下の実施例にのみ限定されるものではない。
 (実施例1)
 本実施例では、図1に示すように、基板1上に、非透光性電極21、透光性電極22、正孔注入層31、正孔輸送層32、励起子生成層33、蛍光発光層34、電子輸送層35、電子注入層36、第2電極4を、この順に積層した。
 基板1にはガラス基板を使用した。なお、基板1上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。
 非透光性電極21(第1電極2、陽極、反射電極):Ag、100nm
 透光性電極22(第1電極2、陽極):ITO、30nm
 正孔注入層31:HAT-CN(10nm)
 正孔輸送層32:α-NPD(20nm)
 励起子生成層33:ACRXTN(5nm)
 蛍光発光層34:TTPA(5nm)
 電子輸送層35:Bphen(20nm)
 電子注入層36:LiF(1nm)
 第2電極4(陰極):Ag-Mg合金(Ag/Mg混合比=0.9/0.1)(20nm)
 このように、正孔輸送層32が20nmの厚みのα-NPD層、電子輸送層35が20nmの厚みのBphen層という組み合わせの場合、正孔輸送性よりも電子輸送性の方が高い。したがって、電子と正孔とは、有機EL層3内における、陰極側よりも陽極側で再結合し易い。
 したがって、このような場合、図1に示すように、励起子生成層33を、蛍光発光層34よりも陽極側に設けた方が、励起子生成層33で効率良く励起子を生成できる。このため、本実施例では、図1に示すように、励起子生成層33と蛍光発光層34とを、正孔輸送層32側に励起子生成層33が位置し、電子輸送層35側に蛍光発光層34が位置するように形成している。
 また、ACRXTNのS1準位は2.53eV、ACRXTNのT1準位は2.47eVである。これに対し、TTPAのS1準位は2.34eVであり、TTPAのT1準位は、それよりも低い。このため、ACRXTNとTTPAとは、ACRXTNのS1準位>TTPAのS1準位、および、ACRXTNのT1準位>TTPAのT1準位の関係を有している。
 また、ACRXTNとTTPAとは、ACRXTNのHOMO準位>TTPAのHOMO準位、および、ACRXTNのLUMO準位<TTPAのLUMO準位の関係を有している。
 また、本実施例では、励起子生成層33の厚みd1(d1=d)および蛍光発光層34の厚みは、それぞれ5nmと薄いため、層間のエネルギー移動も起こり易い。
 このため、本実施例では、TADFホスト材料から蛍光ドーパント材料へのフェルスター遷移が起こり、TADFホスト材料で100%の割合で生成された一重項励起子が、全て蛍光ドーパント材料に遷移する。このため、本実施例によれば、従来よりも発光効率を向上させることができる有機EL素子10を提供することができる。
 なお、本実施例において、蛍光発光層34に電子輸送性のホスト材料である例えばmCBPを混合すれば、励起子生成層33にキャリアがより集まり易くなる。これにより、さらに励起子生成層33で励起子が生成され易くなる。
 また、mCBPのS1準位は3.37eVであり、mCBPのT1準位は2.90eVである。このため、mCBPのS1準位およびT1準位は、ACRXTNのS1準位およびT1準位、並びに、TTPAのS1準位およびT1準位の何れよりも高い。このため、蛍光発光層34がmCBPを含んでいたとしても、mCBPにエネルギーが移動することはない。
 〔実施形態2〕
 本発明の実施の他の形態について、図3に基づいて説明すれば、以下の通りである。
 本実施形態では、実施形態1との相違点について説明するものとし、実施形態1で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。なお、本実施形態でも、実施形態1と同様の変形が可能であることは、言うまでもない。
 <有機EL素子10の概略構成>
 図3は、本実施形態にかかる有機EL素子10の概略構成を示す断面図である。
 なお、本実施形態でも、第1電極2が陽極、第2電極4が陰極である場合を例に挙げて図示している。
 図3に示すように、本実施形態にかかる有機EL素子10も、ベースとなる基板1上に、第1電極2、有機EL層3、および第2電極4が、この順番に積層されている。
 本実施形態にかかる有機EL素子10は、有機EL層3の蛍光発光層34から発した光を、基板1側から取り出すボトムエミッション型の有機EL素子である。
 有機EL素子10がボトムエミッション型である場合には、基板1には、透明基板あるいは透光性基板と称される、ガラス基板、プラスチック基板等の透光性を有する絶縁基板が用いられる。
 また、有機EL素子10がボトムエミッション型である場合には、第1電極2を、透明電極等の透光性または半透光性の電極材料で形成し、第2電極4を、反射性金属電極等の非透光性電極材料で形成することが好ましい。
 これらの透光性を有する絶縁基板、透光性または半透光性の電極材料、非透光性電極材料としては、例えば、実施形態1に例示の材料を使用することができる。
 本実施形態にかかる有機EL素子10は、ボトムエミッション型の有機EL素子であり、第1電極2を透光性または半透光性の電極材料で形成し、第2電極4を非透光性電極材料で形成したことを除けば、実施形態1にかかる有機EL素子10と同じである。
 以下に、本実施形態にかかる有機EL素子10の構成について、実施例を用いて具体的に示す。なお、以下の実施例でも、一部の構成要素に対し、具体的な寸法および材料を例に挙げて説明するが、本実施形態も、以下の実施例にのみ限定されるものではない。
 (実施例2)
 本実施例では、図3に示すように、基板1上に、透光性電極22、正孔注入層31、正孔輸送層32、励起子生成層33、蛍光発光層34、電子輸送層35、電子注入層36、第2電極4を、この順に積層した。
 基板1にはガラス基板を使用した。なお、基板1上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。
 透光性電極22(第1電極2、陽極):ITO、100nm
 正孔注入層31:HAT-CN(10nm)
 正孔輸送層32:α-NPD(20nm)
 励起子生成層33:ACRXTN(5nm)
 蛍光発光層34:TTPA(5nm)
 電子輸送層35:Bphen(20nm)
 電子注入層36:LiF(1nm)
 第2電極4(陰極、非透光性電極、反射電極):Al(100nm)
 本実施例にかかる有機EL素子10は、第1電極2および第2電極4の材料および厚みが異なることを除けば、実施例1にかかる有機EL素子10と同じである。
 したがって、本実施例によれば、実施例1では、蛍光発光層34が呈する光を直接、もしくは反射電極からなる非透光性電極21で反射させて第2電極4側から取り出していたのに対し、本実施例では、蛍光発光層34が呈する光を直接、もしくは反射電極なる第2電極4で反射させて第2電極4側から取り出すことを除けば、実施例1と同様の効果を得ることができる。
 <効果>
 以上のように、本実施形態によれば、実施形態1と同様の効果を有する、ボトムエミッション型の有機EL素子10を提供することができる。
 〔実施形態3〕
 本発明の実施のさらに他の形態について、図4に基づいて説明すれば、以下の通りである。
 なお、本実施形態でも、実施形態1との相違点について説明し、実施形態1で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。但し、本実施形態でも、実施形態1、2と同様の変形が可能であることは、言うまでもない。例えば、本実施形態では、トップエミッション型の有機EL素子を例に挙げて実施形態1との相違点について説明するが、本実施形態でも実施形態2のようにボトムエミッション型としてもよいことは言うまでもない。
 <有機EL素子10の概略構成>
 図4は、本実施形態にかかる有機EL素子10の概略構成を示す断面図である。
 なお、本実施形態でも、第1電極2が陽極、第2電極4が陰極である場合を例に挙げて図示している。
 本実施形態にかかる有機EL素子10は、電子輸送性よりも正孔輸送性が高く、励起子生成層33が蛍光発光層34よりも陰極側(つまり、第2電極4側)に形成されていることを除けば、実施形態1にかかる有機EL素子10と同じである。
 <効果>
 電子輸送性よりも正孔輸送性が高い場合、キャリアの再結合は、陽極よりも陰極側で起こり易い。
 このため、電子輸送性よりも正孔輸送性が高い場合、励起子生成層33を蛍光発光層34よりも陰極側に配置した方が、より効率的に励起子を生成することができる。
 以下に、本実施形態にかかる有機EL素子10の構成について、実施例を用いて具体的に示す。なお、以下の実施例でも、一部の構成要素に対し、具体的な寸法および材料を例に挙げて説明するが、本実施形態も、以下の実施例にのみ限定されるものではない。
 (実施例3)
 本実施例では、図4に示すように、基板1上に、非透光性電極21、透光性電極22、正孔注入層31、正孔輸送層32、蛍光発光層34、励起子生成層33、電子輸送層35、電子注入層36、第2電極4を、この順に積層した。
 基板1にはガラス基板を使用した。なお、基板1上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。
 非透光性電極21(第1電極2、陽極、反射電極):Ag、100nm
 透光性電極22(第1電極2、陽極):ITO、30nm
 正孔注入層31:HAT-CN(10nm)
 正孔輸送層32:α-NPD(10nm)
 蛍光発光層34:TTPA(5nm)
 励起子生成層33:ACRXTN(5nm)
 電子輸送層35:Bphen(40nm)
 電子注入層36:LiF(1nm)
 第2電極4(陰極):Ag-Mg合金(Ag/Mg混合比=0.9/0.1)(20nm)
 本実施例にかかる有機EL素子10は、正孔輸送層32であるα-NPD層の厚みを10nmとし、電子輸送層35であるBphen層の厚みを40nmとし、電子輸送層35側に励起子生成層33を形成し、正孔輸送層32側に蛍光発光層34を形成したことを除けば、実施例1にかかる有機EL素子10と同じである。
 本実施例と同様に正孔輸送層32にα-NPD層を使用し、電子輸送層35にBphen層を使用した場合、実施例1のように両層の厚みが同じ20nmであれば、正孔輸送性よりも電子輸送性の方が高い。
 しかしながら、本実施例では、電子輸送層35の厚みが40nmと厚いため、電子輸送性が低く、正孔輸送層32の厚みが10nmと薄いため、正孔輸送性が高い。このため、キャリアの再結合は、陰極である第2電極4側、言い換えれば、正孔輸送層32よりも電子輸送層35側で起こり易い。したがって、励起子生成層33を蛍光発光層34よりも電子輸送層35側に配置した方が、効率的に励起子を生成することができる。
 このように、キャリア移動度や各層のキャリア移動度のバランスは、例えば、有機EL層3を構成する各層の材料や厚み等によって変化する。また、前述したように、正孔輸送層32や電子輸送層35は必須の層ではない。したがって、キャリア移動度や各層のキャリア移動度のバランスは、当然、有機EL層3の積層構造によっても変化する。
 したがって、有機EL層3を構成する各層のキャリア移動度や各層のキャリア移動度のバランス等に応じて、キャリアの再結合が生じる位置に励起子生成層33を形成することで、より効率的に励起子を生成することができ、より発光効率を向上させることができる。
 また、本実施例でも、ACRXTNとTTPAとは、ACRXTNのHOMO準位>TTPAのHOMO準位、および、ACRXTNのLUMO準位<TTPAのLUMO準位の関係を有している。
 したがって、上述したように蛍光発光層34と励起子生成層33との積層順を入れ替えた場合でも、正孔も電子も、蛍光発光層34よりも励起子生成層33に入り易い。したがって、励起子生成層33での励起子生成確率を高めることができるので、励起子の生成効率を向上させることができ、蛍光発光層34での発光効率を向上させることができる。
 (実施例4)
 本実施形態でも、励起子生成層33および蛍光発光層34の少なくとも一方が2種類以上の材料を含んでいてもよい。
 本実施例にかかる有機EL素子10は、蛍光発光層34に、ホスト材料として正孔輸送性材料であるmCPを混合したことを除けば、実施例3にかかる有機EL素子10と同じである。
 すなわち、本実施例でも、実施例3同様、図4に示すように、基板1上に、非透光性電極21、透光性電極22、正孔注入層31、正孔輸送層32、蛍光発光層34、励起子生成層33、電子輸送層35、電子注入層36、第2電極4を、この順に積層した。
 基板1にはガラス基板を使用した。なお、基板1上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。
 非透光性電極21(第1電極2、陽極、反射電極):Ag、100nm
 透光性電極22(第1電極2、陽極):ITO、30nm
 正孔注入層31:HAT-CN(10nm)
 正孔輸送層32:α-NPD(10nm)
 蛍光発光層34:mCP/TTPA(mCP/TTPA混合比=0.9/0.1)(5nm)
 励起子生成層33:ACRXTN(5nm)
 電子輸送層35:Bphen(40nm)
 電子注入層36:LiF(1nm)
 第2電極4(陰極):Ag-Mg合金(Ag/Mg混合比=0.9/0.1)(20nm)
 このように、本実施例では、蛍光発光層34に正孔輸送性のホスト材料を混合したことで、励起子生成層33への正孔輸送性が高まり、励起子生成層33にキャリアが集まり易くなっている。このため、本実施例によれば、励起子生成効率をより向上させることができる。
 また、前述したように、ACRXTNのS1準位は2.53eV、ACRXTNのT1準位は2.47eVである。これに対し、TTPAのS1準位は2.34eVであり、TTPAのT1準位は、それよりも低い。このため、ACRXTNとTTPAとは、ACRXTNのS1準位>TTPAのS1準位、および、ACRXTNのT1準位>TTPAのT1準位の関係を有している。
 このため、励起子生成層33から蛍光発光層34へのフェルスター遷移が起こり易い。
 また、mCPのS1準位は3.40eVであり、mCPのT1準位は2.90eVである。このため、mCPのS1準位およびT1準位は、ACRXTNのS1準位およびT1準位、並びに、TTPAのS1準位およびT1準位の何れよりも高い。このため、蛍光発光層34がmCPを含んでいたとしても、mCPにエネルギーが移動することはない。
 したがって、本実施例によれば、実施例3よりも励起子の生成効率を向上させることができるので、実施例3よりも蛍光発光層34での発光効率を向上させることができる。
 なお、本実施例では、一例として、蛍光発光層34が2種類の材料を含む場合を例に挙げて説明したが、実施形態1で説明したように、励起子生成層33が2種類の材料を含んでいてもよいことは言うまでもない。
 (実施例5)
 本実施例にかかる有機EL素子10は、実施例4においてTTPAに代えて4CzIPNを蛍光発光材料に使用したことを除けば、実施例4にかかる有機EL素子10と同じである。
 本実施形態において、ガラス基板からなる基板1上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。
 非透光性電極21(第1電極2、陽極、反射電極):Ag、100nm
 透光性電極22(第1電極2、陽極):ITO、30nm
 正孔注入層31:HAT-CN(10nm)
 正孔輸送層32:α-NPD(10nm)
 蛍光発光層34:mCP/4CzIPN(mCP/4CzIPN混合比=0.9/0.1)(5nm)
 励起子生成層33:ACRXTN(5nm)
 電子輸送層35:Bphen(40nm)
 電子注入層36:LiF(1nm)
 第2電極4(陰極):Ag-Mg合金(Ag/Mg混合比=0.9/0.1)(20nm)
 実施形態1で説明したように、蛍光発光層34は、例えば蛍光発光材料として、TADF材料(TADFドーパント材料)を含んでいてもよい。前述したように、4CzIPNは、緑色発光する熱活性化遅延蛍光体である。
 励起子の生成位置は、材料ではなくキャリアバランスによって決定されるため、本実施例でも、実施例4同様、励起子生成層33で励起子が生成される。
 本実施例では、これに加え、蛍光発光材料にTADF材料(TADFドーパント材料)を使用することで、蛍光発光層34中のTADF材料の一部が、直接励起されて発光する。このため、発光効率を向上させることができる。
 〔実施形態4〕
 本発明の実施のさらに他の形態について、図5に基づいて説明すれば、以下の通りである。
 なお、本実施形態でも、実施形態1との相違点について説明し、実施形態1で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。また、本実施形態でも、実施形態1~3と同様の変形が可能であることは、言うまでもない。
 <有機EL素子10の概略構成>
 図5は、本実施形態にかかる有機EL素子10の概略構成を示す断面図である。
 なお、本実施形態でも、第1電極2が陽極、第2電極4が陰極である場合を例に挙げて図示している。
 前述したように、有機EL層3は、少なくとも1層の励起子生成層33と、少なくとも1層の蛍光発光層34と、を少なくとも備えている。
 有機EL層3は、蛍光発光層34を2層以上含んでもよく、励起子生成層33を挟んで蛍光発光層34が積層されていてもよい。
 図5に示す有機EL素子10は、励起子生成層33の表裏両面(つまり、第1の主面および第2の主面)に接して、蛍光発光層34が積層されている。
 以下、各蛍光発光層34を区別する必要がある場合、各蛍光発光層34を、それぞれ「第1の蛍光発光層34A」、「第2の蛍光発光層34B」と記す。
 すなわち、図5に示す有機EL素子10は、第1電極2と第2電極4との間に、有機EL層3として、第1電極2側から、正孔注入層31、正孔輸送層32、第1の蛍光発光層34A、励起子生成層33、第2の蛍光発光層34B、電子輸送層35、電子注入層36が、この順に形成された構成を有している。
 なお、各蛍光発光層34の厚みは、同じであってもよく、異なっていてもよい。各蛍光発光層34の厚みは、各蛍光発光層34の移動度や周辺材料の移動度のバランスに応じて適宜設定すればよい。
 <効果>
 本実施形態によれば、上記したように有機EL層3が蛍光発光層34を2層以上含むことで、発光効率を向上させることができる。
 特に、励起子生成層33からのエネルギー移動は、励起子生成層33の陽極側にも陰極側にも等しく起こり得る。このため、励起子生成層33と陽極との間、および励起子生成層33と陰極との間の両方に蛍光発光層34が設けられていることで、蛍光ドーパント材料に漏れなくエネルギー移動が可能であり、発光効率が上昇する。
 なお、前述したように、TADF材料のS1準位から蛍光発光材料のS1準位へのフェルスター遷移は一定距離内であれば起こり、このとき、TADF材料の分子から蛍光発光材料の分子までの距離が10nm以下であれば、移動効率を損なうこともない。
 したがって、本実施形態によれば、TADF材料と、第1の蛍光発光層34Aおよび第2の蛍光発光層34Bのうち何れか近い方の蛍光発光層34との距離(言い換えれば、励起子生成層33の任意の位置から蛍光発光層34までの最短距離)が10nm以下であれば、両材料が接触している場合と同様に、確実にフェルスター遷移が起こる。
 このため、図5に示す構成においては、励起子生成層33の厚みd1(d=d1)を20nm以下とすれば、励起子生成層33中のTADF材料の分子と、第1の蛍光発光層34Aおよび第2の蛍光発光層34Bのうち何れか近い方の蛍光発光層34中の蛍光発光材料の分子との距離を、何れも10nm以下にすることができる。したがって、この場合、励起子生成層33の厚みd1は、20nm以下であることが好ましい。
 以下に、本実施形態にかかる有機EL素子10の構成について、実施例を用いて具体的に示す。なお、以下の実施例でも、一部の構成要素に対し、具体的な寸法および材料を例に挙げて説明するが、本実施形態も、以下の実施例にのみ限定されるものではない。
 (実施例6)
 本実施例では、図5に示すように、基板1上に、非透光性電極21、透光性電極22、正孔注入層31、正孔輸送層32、第1の蛍光発光層34A、励起子生成層33、第2の蛍光発光層34B、電子輸送層35、電子注入層36、第2電極4を、この順に積層した。
 基板1にはガラス基板を使用した。なお、基板1上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。
 非透光性電極21(第1電極2、陽極、反射電極):Ag、100nm
 透光性電極22(第1電極2、陽極):ITO、30nm
 正孔注入層31:HAT-CN(10nm)
 正孔輸送層32:α-NPD(20nm)
 第1の蛍光発光層34A(蛍光発光層34):mCP/TTPA(mCP/TTPA混合比=0.9/0.1)(5nm)
 励起子生成層33:ACRXTN(10nm)
 第2の蛍光発光層34B(蛍光発光層34):mCBP/TTPA(mCBP/TTPA混合比=0.9/0.1)(5nm)
 電子輸送層35:Bphen(20nm)
 電子注入層36:LiF(1nm)
 第2電極4(陰極):Ag-Mg合金(Ag/Mg混合比=0.9/0.1)(20nm)
 本実施例によれば、上述したように、励起子生成層33と陽極との間、および励起子生成層33と陰極との間の両方にそれぞれ蛍光発光層34が設けられていることで、両蛍光発光層34の蛍光発光材料に対してフェルスター遷移が可能となる。このため、実施例1よりも発光効率が上昇する。
 また、本実施例では、励起子生成層33の膜厚が10nmであるため、励起子生成層33の中で最も蛍光発光材料から遠いTADF材料の分子から、蛍光発光層34の中で最もTADF材料に近い蛍光発光材料の分子までの距離を10nmにすることができる。
 なお、本例では励起子生成層33の膜厚を10nmとしたが、励起子生成層33の膜厚を20nmとした場合、励起子生成層33の任意の位置から何れかの蛍光発光層34(第1の蛍光発光層34Aまたは第2の蛍光発光層34B)までの最短距離をそれぞれ10nmにすることができる。
 また、本実施例では、陽極側の蛍光発光層34である第1の蛍光発光層34Aにホスト材料として正孔輸送性材料であるmCPを混合し、陰極側の蛍光発光層34である第2の蛍光発光層34Bにホスト材料として電子輸送性材料であるmCBPを混合している。このため、励起子生成層33への正孔輸送性および電子輸送性が高まり、励起子生成層33にキャリアが集まり易くなっている。このため、本実施例によれば、励起子生成効率をより向上させることができる。
 また、前述したように、mCPのS1準位およびT1準位、並びに、mCBPのS1準位およびT1準位は、ACRXTNのS1準位およびT1準位、並びに、TTPAのS1準位およびT1準位の何れよりも高い。このため、上述したように各蛍光発光層34がmCPあるいはmCBPを含んでいたとしても、これらmCPやmCBPにエネルギーが移動することはない。
 また、前述したように、ACRXTNとTTPAとは、ACRXTNのS1準位>TTPAのS1準位、および、ACRXTNのT1準位>TTPAのT1準位の関係を有するとともに、ACRXTNのHOMO準位>TTPAのHOMO準位、および、ACRXTNのLUMO準位<TTPAのLUMO準位の関係を有している。
 したがって、本実施例でも、例えば実施形態1あるいは実施形態3の例えば実施例4で説明したのと同様の効果を得ることができる。
 なお、本実施例では、第1の蛍光発光層34Aと第2の蛍光発光層34Bとで異なるホスト材料を使用する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本実施形態はこれに限定されるものではなく、第1の蛍光発光層34Aと第2の蛍光発光層34Bとに異なる蛍光ドーパント材料(蛍光発光材料)を使用してもよいことは言うまでもない。このように第1の蛍光発光層34Aと第2の蛍光発光層34Bとに異なる材料(例えば、異なる蛍光発光材料、あるいは、異なるホスト材料)を使用することで、キャリア移動度の調整や発光色の調整を行うことができる。
 〔実施形態5〕
 本発明の実施のさらに他の形態について、図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。
 なお、本実施形態では、実施形態1との相違点について説明するものとし、実施形態1で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。また、本実施形態でも、実施形態1~4と同様の変形が可能であることは、言うまでもない。
 <有機EL素子10の概略構成>
 図6は、本実施形態にかかる有機EL素子10の概略構成を示す断面図である。
 なお、本実施形態でも、第1電極2が陽極、第2電極4が陰極である場合を例に挙げて図示している。
 有機EL素子10を高輝度で発光させるために電流密度を上昇させると、キャリアの再結合領域が励起子生成層33の外側まで広がって、非TADF材料からなる、蛍光発光層34の蛍光ドーパントで直接励起子が生成されてしまう可能性がある。
 そこで、本実施形態では、上記現象による発光効率の低下を抑制するため、励起子生成層33と蛍光発光層34の間に、中間層37として、励起子生成層33および蛍光発光層34以外の層を少なくとも1層設けている。すなわち、中間層37は、1層のみ形成されていてもよく、複数層で形成されていてもよい。
 中間層37は、キャリアおよび励起子の移動が可能であり、励起子生成層33と蛍光発光層34との間でエネルギーの受け渡しが可能な層であれば特に限定されるものではない。中間層37には、例えば、電子輸送性材料あるいは正孔輸送性材料を用いることができる。これら電子輸送性材料あるいは正孔輸送性材料としては、例えば、電子輸送層35の材料あるいは正孔輸送層32の材料と同様の材料を用いることができる。なお、中間層37は、1種類の材料で形成されていてもよく、複数の材料で形成されていてもよい。例えば、中間層37は、2種類以上の材料を混合して形成されていてもよく、2種類以上の材料が層状に設けられていてもよい。
 中間層37の材料は、励起子生成層33のキャリア移動度や蛍光発光層34の周辺の材料のキャリア移動度のバランス、蛍光発光層34を構成する材料の種類等に応じて、励起子生成層33で励起子が生成されるように適宜選択すればよく、特に限定されるものではない。
 <効果>
 実施例1で説明したように、正孔輸送層32が20nmの厚みのα-NPD層、電子輸送層35が20nmの厚みのBphen層という組み合わせの場合、正孔輸送性よりも電子輸送性の方が高い。したがって、電子と正孔とは、陰極側よりも陽極側で再結合し易い。
 このため、この場合、励起子生成層33を、蛍光発光層34よりも陽極側に設けた方が、励起子生成層33で効率良く励起子を生成できる。
 そして、この場合、中間層37に電子輸送性材料を使用することで、励起子生成層33にキャリアがより集まり易くなる。また、この場合、蛍光発光層34にホスト材料として電子輸送性材料を使用することで、励起子生成層33にキャリアがさらに集まり易くなる。
 なお、例えば実施形態3のように電子輸送性よりも正孔輸送性の方が高い場合、励起子生成層33を、蛍光発光層34よりも陰極側に設け、中間層37に正孔輸送性材料を使用することが好ましく、この場合、蛍光発光層34にホスト材料として正孔輸送性材料を使用することがより好ましい。これにより、励起子生成層33にキャリアがより集まり易くなる。
 本実施形態によれば、このように励起子生成層33と蛍光発光層34とを連続的に積層せず、励起子生成層33と蛍光発光層34との間に中間層37を設けることで、高輝度点灯時(すなわち、有機EL素子10を高輝度で発光させるために電流密度を上昇させた場合)にも蛍光発光層34で励起子が直接生成されることを防ぎ、発光効率を改善することができる。
 なお、このように有機EL層3が、励起子生成層33と蛍光発光層34との間に中間層37を含む場合、中間層37中に含まれる全ての材料のS1準位およびT1準位が、蛍光発光層34における全ての蛍光ドーパント材料(蛍光発光材料)のS1準位およびT1準位の何れよりも高いことが望ましく、励起子生成層33中の全てのTADF材料のS1準位およびT1準位の何れよりも高いことがより望ましい。これにより、中間層37の材料にエネルギーが移動することを防止することができる。
 また、このように有機EL層3が、励起子生成層33と蛍光発光層34との間に中間層37を含む場合、中間層37中の全ての材料のHOMO準位が励起子生成層33中のTADF材料のHOMO準位よりも低く、中間層37中の全ての材料のLUMO準位が励起子生成層33中のTADF材料のLUMO準位よりも高いことが好ましい。これにより、正孔も電子も、中間層37よりも励起子生成層33に入り易くなる。この結果、励起子生成層33での励起子生成確率が向上し、発光効率を向上させることができる。
 また、中間層37中の全ての材料のHOMO準位は、蛍光発光層34中の蛍光ドーパント材料(蛍光発光材料)のHOMO準位よりも高く、中間層37中の全ての材料のLUMO準位が蛍光発光層34中の蛍光ドーパント材料(蛍光発光材料)のLUMO準位よりも低いことが好ましい。これにより、正孔も電子も、蛍光発光層34よりも中間層37に入り易くなる。この結果、励起子生成層33での励起子生成確率が向上し、発光効率を向上させることができる。
 したがって、上述した構成を組み合わせることで、より励起子生成層33での励起子生成確率が向上し、より発光効率を向上させることができる。
 また、このように有機EL層3が、励起子生成層33と蛍光発光層34との間に中間層37を含む場合、励起子生成層33の厚みd1と中間層37の厚みd2との合計の厚みが10nm以下であることが望ましい。
 d1+d2を10nm以下とすることで、図6に示すように、励起子生成層33の中で最も蛍光発光材料から遠いTADF材料の分子(つまり、励起子生成層33における蛍光発光層34とは反対側の表面に位置するTADF材料の分子)から、蛍光発光層34の中で最もTADF材料に近い蛍光発光材料の分子(つまり、蛍光発光層34における励起子生成層33側の表面に位置する蛍光発光材料の分子)までの距離dを10nm以下にすることができる。
 以下に、本実施形態にかかる有機EL素子10の構成について、実施例を用いて具体的に示す。なお、以下の実施例でも、一部の構成要素に対し、具体的な寸法および材料を例に挙げて説明するが、本実施形態も、以下の実施例にのみ限定されるものではない。
 (実施例7)
 本実施例では、図6に示すように、基板1上に、非透光性電極21、透光性電極22、正孔注入層31、正孔輸送層32、励起子生成層33、中間層37、蛍光発光層34、電子輸送層35、電子注入層36、第2電極4を、この順に積層した。
 基板1にはガラス基板を使用した。なお、基板1上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。
 非透光性電極21(第1電極2、陽極、反射電極):Ag、100nm
 透光性電極22(第1電極2、陽極):ITO、30nm
 正孔注入層31:HAT-CN(10nm)
 正孔輸送層32:α-NPD(20nm)
 励起子生成層33:ACRXTN(5nm)
 中間層37:mCBP(2nm)
 蛍光発光層34:mCBP/TTPA(mCBP/TTPA混合比=0.9/0.1)(5nm)
 電子輸送層35:Bphen(20nm)
 電子注入層36:LiF(1nm)
 第2電極4(陰極):Ag-Mg合金(Ag/Mg混合比=0.9/0.1)(20nm)
 本実施例では、図6に示すように、励起子生成層33を蛍光発光層34よりも陽極側に配置するとともに、励起子生成層33と蛍光発光層34との間に、電子輸送性材料であるmCBPからなる中間層37を設けた。また、蛍光発光層34に、電子輸送性のホスト材料としてmCBPを混合した。
 したがって、本実施形態によれば、高輝度点灯時にも蛍光発光層34で励起子が直接生成されることを防ぎ、発光効率を改善することができる。
 また、本実施例において、ACRXTN、TTPA、およびmCBPの各S1準位およびT1準位の関係、並びに、ACRXTNおよびTTPAの各HOMO準位およびLUMO準位の関係は、例えば実施形態1、3、4で説明した通りである。
 したがって、本実施例でも、励起子生成層33中のTADF材料(本実施例ではACRXTN)のS1準位は蛍光発光層34の蛍光ドーパント材料(蛍光発光材料、本実施例ではTTPA)のS1準位よりも高く、励起子生成層33中のTADF材料のT1準位は蛍光発光層34の蛍光ドーパント材料(蛍光発光材料)のT1準位よりも高い。
 また、励起子生成層33中のTADF材料のHOMO準位は蛍光発光層34の蛍光ドーパント材料(蛍光発光材料)のHOMO準位よりも高く、励起子生成層33中のTADF材料のLUMO準位は蛍光発光層34の蛍光ドーパント材料(蛍光発光材料)のLUMO準位よりも低い。
 また、mCBPのS1準位およびT1準位は、ACRXTNのS1準位およびT1準位、並びに、TTPAのS1準位およびT1準位の何れよりも高い。
 したがって、蛍光発光層34中に含まれる蛍光ドーパント材料(蛍光発光材料)以外の全ての材料(本実施例ではmCBP)のS1準位およびT1準位は、励起子生成層33中のTADF材料のS1準位およびT1準位、並びに、蛍光発光層34の蛍光ドーパント材料(蛍光発光材料)のS1準位およびT1準位の何れよりも高い。
 このため、本実施例でも、例えば実施形態1あるいは実施形態3の例えば実施例4で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
 また、本実施例では、これに加え、中間層37中の全ての材料(本実施例ではmCBP)のS1準位およびT1準位も、励起子生成層33中のTADF材料のS1準位およびT1準位、並びに、蛍光発光層34の蛍光ドーパント材料(蛍光発光材料)のS1準位およびT1準位の何れよりも高い。したがって、中間層37の材料にエネルギーが移動することを防止することができる。
 また、mCBPのHOMO準位はACRXTNのHOMO準位よりも低く、mCBPのLUMO準位はACRXTNのLUMO準位よりも高い。さらに、mCBPのHOMO準位はTTPAのHOMO準位よりも高く、mCBPのLUMO準位はTTPAのLUMO準位よりも低い。
 したがって、中間層37中の全ての材料のHOMO準位は励起子生成層33中のTADF材料のHOMO準位よりも低く、中間層37中の全ての材料のLUMO準位が励起子生成層33中のTADF材料のLUMO準位よりも高い。
 さらに、中間層37中の全ての材料のHOMO準位は蛍光発光層34中の蛍光ドーパント材料(蛍光発光材料)のHOMO準位よりも高く、中間層37中の全ての材料のLUMO準位が蛍光発光層34中の蛍光ドーパント材料(蛍光発光材料)のLUMO準位よりも低い。
 このため、本実施例によれば、励起子生成層33での励起子生成確率を向上させることができ、発光効率を向上させることができる。
 〔実施形態6〕
 本発明の実施のさらに他の形態について、図7に基づいて説明すれば、以下の通りである。
 なお、本実施形態では、主に実施形態4、5との相違点について説明するものとし、実施形態4、5で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。また、本実施形態でも、実施形態1~5と同様の変形が可能であることは、言うまでもない。
 <有機EL素子10の概略構成>
 図7は、本実施形態にかかる有機EL素子10の概略構成を示す断面図である。
 なお、本実施形態でも、第1電極2が陽極、第2電極4が陰極である場合を例に挙げて図示している。
 実施形態4のように蛍光発光層34を挟んで第1の蛍光発光層34Aと第2の蛍光発光層34Bとが設けられている場合、中間層37は、第1の蛍光発光層34Aと励起子生成層33との間、並びに、第2の蛍光発光層34Bと励起子生成層33との間、の何れか1方のみに設けられていてもよいし、その両方に設けられていてもよい。
 以下、各中間層37を区別する必要がある場合、各中間層37を、それぞれ「第1の中間層37A」、「第2の中間層37B」と記す。
 なお、第1の中間層37A、第2の中間層37Bは、それぞれ、1層のみで形成されていてもよく、複数層で形成されていても構わない。各中間層37が、1種類の材料で形成されていてもよく、複数の材料で形成されていてもよいことは、実施形態5で説明した通りである。
 <効果>
 本実施形態によれば、何れの場合にも、中間層37が蛍光発光層34と励起子生成層33との間に設けられていることで、実施形態5と同様の効果を得ることができる。
 また、上記したように蛍光発光層34を挟んで第1の蛍光発光層34Aおよび第2の蛍光発光層34Bが設けられている場合、実施形態4で説明したように、励起子生成層33中のTADF材料の分子と、第1の蛍光発光層34Aおよび第2の蛍光発光層34Bのうち何れか近い方の蛍光発光層34中の蛍光発光材料の分子との距離を10nm以下とすることが好ましい。
 したがって、上述したように、例えば、中間層37が、第1の蛍光発光層34Aと励起子生成層33との間、並びに、第2の蛍光発光層34Bと励起子生成層33との間に設けられている場合、励起子生成層33の厚みd1と第1の中間層37Aの厚みd21と第2の中間層37Bの厚みd22との合計の厚み(d1+d21+d22)は、20nm以下であることが好ましい。これにより、励起子生成層33の任意の位置から蛍光発光層34までの最短距離を何れも10nm以下にすることができる。
 なお、各中間層37の厚みは、同じであってもよく、異なっていてもよい。各中間層37の厚みは、周辺材料の移動度のバランスに応じて適宜設定すればよい。
 以下に、本実施形態にかかる有機EL素子10の構成について、実施例を用いて具体的に示す。なお、以下の実施例でも、一部の構成要素に対し、具体的な寸法および材料を例に挙げて説明するが、本実施形態も、以下の実施例にのみ限定されるものではない。
 (実施例8)
 本実施例では、図7に示すように、基板1上に、非透光性電極21、透光性電極22、正孔注入層31、正孔輸送層32、第1の蛍光発光層34A、第1の中間層37A、励起子生成層33、第2の中間層37B、第2の蛍光発光層34B、電子輸送層35、電子注入層36、第2電極4を、この順に積層した。
 基板1にはガラス基板を使用した。なお、基板1上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。
 非透光性電極21(第1電極2、陽極、反射電極):Ag、100nm
 透光性電極22(第1電極2、陽極):ITO、30nm
 正孔注入層31:HAT-CN(10nm)
 正孔輸送層32:α-NPD(20nm)
 第1の蛍光発光層34A(蛍光発光層34):mCP/TTPA(mCP/TTPA混合比=0.9/0.1)(5nm)
 第1の中間層37A(中間層37):mCP(2nm)
 励起子生成層33:ACRXTN(5nm)
 第2の中間層37B(中間層37):mCBP(2nm)
 第2の蛍光発光層34B(蛍光発光層34):mCBP/TTPA(mCBP/TTPA混合比=0.9/0.1)(5nm)
 電子輸送層35:Bphen(20nm)
 電子注入層36:LiF(1nm)
 第2電極4(陰極):Ag-Mg合金(Ag/Mg混合比=0.9/0.1)(20nm)
 本実施例では、図7に示すように、陽極側の蛍光発光層34である第1の蛍光発光層34Aと励起子生成層33との間に、正孔輸送性材料であるmCPからなる第1の中間層37Aを設けた。また、第1の蛍光発光層34Aに、正孔輸送性のホスト材料としてmCPを混合した。さらに、本実施例では、陰極側の蛍光発光層34である第2の蛍光発光層34Bと励起子生成層33との間に、電子輸送性材料であるmCBPからなる第2の中間層37Bを設けた。また、第2の蛍光発光層34Bに、電子輸送性のホスト材料としてmCBPを混合した。
 また、ACRXTN、TTPA、およびmCBPの各S1準位およびT1準位、並びに、各HOMO準位およびLUMO準位の関係は、例えば実施形態1、3~5で説明した通りである。
 また、ACRXTN、TTPA、およびmCPの各S1準位およびT1準位の関係は、例えば実施形態3、5で説明した通りである。
 そして、mCPのHOMO準位はACRXTNのHOMO準位よりも低く、mCPのLUMO準位はACRXTNのLUMO準位よりも高い。さらに、mCPのHOMO準位はTTPAのHOMO準位よりも高く、mCPのLUMO準位はTTPAのLUMO準位よりも低い。
 したがって、本実施例でも、励起子生成層33中のTADF材料のS1準位・T1準位・HOMO準位・LUMO準位と、蛍光発光層34中の蛍光ドーパント材料(蛍光発光材料、TTPA)のS1準位・T1準位・HOMO準位・LUMO準位と、蛍光発光層34中の蛍光ドーパント材料(蛍光発光材料、TTPA)以外の全ての材料(本実施例ではmCPおよびmCBP)のS1準位・T1準位・HOMO準位・LUMO準位と、各中間層37中の全ての材料(本実施例ではmCPおよびmCBP)のS1準位・T1準位・HOMO準位・LUMO準位とは、例えば実施形態4、5で説明した関係と同様の関係を有している。
 したがって、本実施例によれば、実施形態4、5で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
 〔実施形態7〕
 本発明の実施のさらに他の形態について、図8に基づいて説明すれば、以下の通りである。
 なお、本実施形態では、主に実施形態4との相違点について説明するものとし、実施形態4で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。また、本実施形態でも、実施形態1~6と同様の変形が可能であることは、言うまでもない。
 <有機EL素子10の概略構成>
 図8は、本実施形態にかかる有機EL素子10の概略構成を示す断面図である。
 なお、本実施形態でも、第1電極2が陽極、第2電極4が陰極である場合を例に挙げて図示している。
 蛍光発光層34の厚みが10nmよりも薄い場合、励起子生成層33から蛍光発光層34を飛び越えて、その外側の層にエネルギー移動してしまい、発光効率が低下することが考えられる。なお、上記外側の層とは、有機EL層3における、蛍光発光層34を挟んで励起子生成層33とは反対側に設けられた層であり、例えば正孔輸送層32や電子輸送層35等を示す。
 したがって、蛍光発光層34の厚みが10nmよりも薄い場合、蛍光発光層34に隣接して、外側の層へのフェルスター遷移を防止するブロック層38が設けられていることが好ましい。
 ブロック層38は、励起子エネルギー移動ブロック層として機能する。ブロック層38は、励起子生成層33から外側の周辺層へのエネルギー移動を防止できる程度の膜厚があれば、特に限定されるものではないが、例えば、電子輸送性材料あるいは正孔輸送性材料を用いることができる。これら電子輸送性材料あるいは正孔輸送性材料としては、例えば、電子輸送層35の材料あるいは正孔輸送層32の材料と同様の材料を用いることができる。なお、ブロック層38は、1種類の材料で形成されていてもよく、複数の材料で形成されていてもよい。
 <効果>
 本実施形態によれば、上記ブロック層38を設けることで、蛍光発光層34の厚みが薄い場合でも、励起子生成層33から蛍光発光層34を飛び越えてその外側の周辺層にエネルギーが移動することを防止することができる。このため、本実施形態によれば、蛍光発光層34の厚みが薄い場合でも、発光効率を向上させることができる。
 なお、ブロック層38は、S1準位およびT1準位の両方が、隣接する蛍光発光層34中の全ての蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)のS1準位およびT1準位の何れよりも高いことが望ましく、励起子生成層33中の全てのTADF材料のS1準位およびT1準位の何れよりも高いことがより望ましい。すなわち、ブロック層38は、S1準位およびT1準位の両方が、隣接する蛍光発光層34中の全ての蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)のS1準位およびT1準位、並びに、上記励起子生成層33中のTADF材料のS1準位およびT1準位の何れよりも高い材料で形成されていることがより好ましい。これにより、励起子生成層33および蛍光発光層34からブロック層38へのエネルギー移動を防止することができる。
 また、ブロック層38中の全ての材料のHOMO準位は、隣接する蛍光発光層34中の蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)のHOMO準位よりも低いことが好ましい。この場合、正孔がブロック層38よりも蛍光発光層34に入り易いため、正孔漏れを防止することができる。これにより、励起子生成層33での励起子生成確率が向上し、発光効率を向上させることができる。
 また、ブロック層38中の全ての材料のLUMO準位は、隣接する蛍光発光層34中の蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)のLUMO準位よりも高いことが好ましい。この場合、電子がブロック層38よりも蛍光発光層34に入り易いため、電子漏れを防止することができる。これにより、励起子生成層33での励起子生成確率が向上し、発光効率を向上させることができる。
 図8に示すように蛍光発光層34として第1の蛍光発光層34Aと第2の蛍光発光層34Bとが設けられている場合、ブロック層38は、第1の蛍光発光層34Aと正孔輸送層32との間、および、第2の蛍光発光層34Bと電子輸送層35との間の、両方に設けられてもよいし、何れか一方のみに設けられてもよい。
 以下、各ブロック層38を区別する必要がある場合、各ブロック層38を、それぞれ「第1のブロック層38A」、「第2のブロック層38B」と記す。
 図8に示すように第1の蛍光発光層34Aと正孔輸送層32との間に第1のブロック層38Aが設けられ、第2の蛍光発光層34Bと電子輸送層35との間に第2のブロック層38Bが設けられている場合、第1の蛍光発光層34Aと第1のブロック層38Aとの合計の厚み、および、第2のブロック層38Bと第2のブロック層38Bとの合計の厚みは、ともに10nm以上であることが望ましい。これにより、各ブロック層38の外側の層にエネルギー移動してしまい、発光効率が低下することを、より確実に防止することができる。
 なお、第1の蛍光発光層34Aと第1のブロック層38Aとの合計の厚み、および、第2のブロック層38Bと第2のブロック層38Bとの合計の厚みの上限は特に限定されるものではない。しかしながら、各層の厚みや積層数が多くなれば、その分、最終的に得られる有機EL素子10の厚みが増加する。このため、他の層との関係から、有機EL素子10が所望の厚みを有するように適宜設定することが望ましい。上記上限は、例えば、駆動電圧上昇を防止する等の理由から、50nm以下とすることが望ましい。
 なお、各ブロック層38の厚みは同じであってもよく、異なっていてもよい。各ブロック層38の厚みは、隣接する蛍光発光層34の移動度等に応じて適宜設定すればよい。
 以下に、本実施形態にかかる有機EL素子10の構成について、実施例を用いて具体的に示す。なお、以下の実施例でも、一部の構成要素に対し、具体的な寸法および材料を例に挙げて説明するが、本実施形態も、以下の実施例にのみ限定されるものではない。
 (実施例8)
 本実施例では、図8に示すように、基板1上に、非透光性電極21、透光性電極22、正孔注入層31、正孔輸送層32、第1のブロック層38A、第1の蛍光発光層34A、励起子生成層33、第2の蛍光発光層34B、第2のブロック層38B、電子輸送層35、電子注入層36、第2電極4を、この順に積層した。
 基板1にはガラス基板を使用した。なお、基板1上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。
 非透光性電極21(第1電極2、陽極、反射電極):Ag、100nm
 透光性電極22(第1電極2、陽極):ITO、30nm
 正孔注入層31:HAT-CN(10nm)
 正孔輸送層32:α-NPD(20nm)
 第1のブロック層38A(ブロック層38):mCP(10nm)
 第1の蛍光発光層34A(蛍光発光層34):mCP/TTPA(mCP/TTPA混合比=0.9/0.1)(5nm)
 励起子生成層33:ACRXTN(10nm)
 第2の蛍光発光層34B(蛍光発光層34):mCBP/TTPA(mCBP/TTPA混合比=0.9/0.1)(5nm)
 第2のブロック層38B(ブロック層38):mCBP(10nm)
 電子輸送層35:Bphen(20nm)
 電子注入層36:LiF(1nm)
 第2電極4(陰極):Ag-Mg合金(Ag/Mg混合比=0.9/0.1)(20nm)
 本実施例では、蛍光発光層34と、その外側(電極側)に位置する周辺層との間に、mCPあるいはmCBPからなるブロック層38が設けられている。
 なお、ACRXTN、TTPA、mCP、およびmCBPの各S1準位・T1準位・HOMO準位・LUMO準位の関係は、例えば実施形態1、3~6で説明した通りである。
 したがって、本実施例によれば、実施形態1、3~6で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
 また、本実施例によれば、上記ブロック層38を設けたことで、上記したように蛍光発光層34の厚みが薄い場合でも、励起子生成層33から蛍光発光層34を飛び越えてその外側の周辺層にエネルギーが移動することを防止することができる。したがって、本実施形態でも、発光効率を向上させることができる。
 <変形例>
 上述したように、本実施形態では、実施形態1~6と同様の変形が可能である。このため、本実施形態では、主に実施形態4との相違点について説明したが、例えば、図7に示す有機EL素子10における第1の蛍光発光層34Aと正孔輸送層32との間、および、第2の蛍光発光層34Bと電子輸送層35との間のうち少なくとも一方にブロック層38が設けられている構成としても構わない。
 〔実施形態8〕
 本発明の実施のさらに他の形態について、図9に基づいて説明すれば、以下の通りである。
 なお、本実施形態では、主に実施形態1との相違点について説明するものとし、実施形態1で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。また、本実施形態でも、実施形態1~7と同様の変形が可能であることは、言うまでもない。
 <有機EL素子10の概略構成>
 図9は、本実施形態にかかる有機EL素子10の概略構成を示す断面図である。
 なお、本実施形態でも、第1電極2が陽極、第2電極4が陰極である場合を例に挙げて図示している。
 電流密度を変化させて有機EL素子10を駆動する場合、励起子の生成する位置が変化するおそれがある。
 そこで、励起子生成層33は、図9に示すように、蛍光発光層34の表面側および裏面側の両方に設けられていてもよい。
 つまり、励起子生成層33は、蛍光発光層34と第1電極2との間、および、蛍光発光層34と第2電極4との間の両方に設けられていてもよい。
 以下、各励起子生成層33を区別する必要がある場合、各励起子生成層33を、それぞれ「第1の励起子生成層33A」、「第2の励起子生成層33B」と記す。
 このように有機EL層3に励起子生成層33が複数設けられている場合、第1の励起子生成層33AのTADF材料と第2の励起子生成層33B中のTADF材料とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
 第1の励起子生成層33Aと第2の励起子生成層33Bとに異なるTADF材料を使用することで、各励起子生成層33のキャリア移動度を変更することができる。このため、この場合、電流密度を変化させて有機EL素子10を駆動するに際し、励起子の生成する位置を、変化させる電流密度に応じた位置に調整することができるので、励起子生成層33でキャリアの再結合が起こり易くなり、発光効率が改善する。
 上記したように第1の励起子生成層33Aと第2の励起子生成層33Bとに異なるTADF材料を使用する場合、第1の励起子生成層33A中のTADF材料としては、電子移動度が正孔移動度より高い材料が好ましい。逆に、第2の励起子生成層33B中のTADF材料としては、正孔移動度が電子移動度よりも高い材料が好ましい。
 なお、図9に示す構成においては、第1の励起子生成層33Aの厚みをd11とし、第2の励起子生成層33Bの厚みをd12とすると、d11およびd12は、何れも10nm以下であることが好ましい。これにより、両材料が接触している場合と同様に、確実にフェルスター遷移が起こり、移動効率を損なうこともない。
 なお、d11およびd12は同じであってもよく、異なっていてもよい。各励起子生成層33の厚みは、各励起子生成層33の移動度や周辺材料の移動度のバランスに応じて適宜設定すればよい。
 <効果>
 このように励起子生成層33が蛍光発光層34を挟んで設けられていることで、有機EL素子10を異なる電流条件で駆動する場合にも、励起子生成層33でキャリアの再結合が起こり易くなり、発光効率が改善する。
 また、本実施形態によれば、励起子生成層33が蛍光発光層34を挟んで設けられていることで、蛍光発光層34の厚みが薄い場合でも、蛍光発光層34を飛び越えて外側の正孔輸送層32や電子輸送層35へのエネルギーの移動が生じ難い。このため、上記有機EL素子10は、蛍光発光層34の厚みが10nm以下である場合にも好適である。
 以下に、本実施形態にかかる有機EL素子10の構成について、実施例を用いて具体的に示す。なお、以下の実施例でも、一部の構成要素に対し、具体的な寸法および材料を例に挙げて説明するが、本実施形態も、以下の実施例にのみ限定されるものではない。
 (実施例10)
 本実施例では、図9に示すように、基板1上に、非透光性電極21、透光性電極22、正孔注入層31、正孔輸送層32、第1の励起子生成層33A、蛍光発光層34、第2の励起子生成層33B、電子輸送層35、電子注入層36、第2電極4を、この順に積層した。
 基板1にはガラス基板を使用した。なお、基板1上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。
 非透光性電極21(第1電極2、陽極、反射電極):Ag、100nm
 透光性電極22(第1電極2、陽極):ITO、30nm
 正孔注入層31:HAT-CN(10nm)
 正孔輸送層32:α-NPD(20nm)
 第1の励起子生成層33A(励起子生成層33):ACRXTN(5nm)
 蛍光発光層34:TTPA(2nm)
 第2の励起子生成層33B(励起子生成層33):ACRXTN(5nm)
 電子輸送層35:Bphen(20nm)
 電子注入層36:LiF(1nm)
 第2電極4(陰極):Ag-Mg合金(Ag/Mg混合比=0.9/0.1)(20nm)
 なお、ACRXTNおよびTTPAの各S1準位・T1準位・HOMO準位・LUMO準位の関係は、例えば実施形態1で説明した通りである。
 したがって、本実施例によれば、実施形態1で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
 また、本実施例によれば、上記したように励起子生成層33が蛍光発光層34を挟んで設けられていることで、有機EL素子10を異なる電流条件で駆動する場合にも、励起子生成層33でキャリアの再結合が起こり易くなり、発光効率が改善する。
 なお、本実施例では、第1の励起子生成層33Aおよび第2の励起子生成層33Bに何れもACRXTNを用いた場合を例に挙げて示しているが、一方の励起子生成層33、例えば第1の励起子生成層33Aに、ACRSAもしくはPXZ-TRZを用いてもよい。上述したように蛍光発光材料にTTPAを使用する場合、該蛍光発光材料との組み合わせからは、ACRSAを用いることが特に好ましい。
 <変形例>
 上述したように、本実施形態では、実施形態1~7と同様の変形が可能である。このため、本実施形態では、主に実施形態1との相違点について説明したが、他の実施形態に記載の有機EL素子10およびその組み合わせに対しても同様の変形が可能である。
 例えば、実施形態5~7で説明したように、励起子生成層33と蛍光発光層34との間には、中間層37が、それぞれ少なくとも1層設けられていてもよい。
 したがって、蛍光発光層34と第1の励起子生成層33Aとの間、および、蛍光発光層34と第2の励起子生成層33Bとの間の少なくとも一方に、中間層37が、それぞれ少なくとも1層設けられていてもよい。
 また、例えば、実施形態4で説明したように、励起子生成層33からのエネルギー移動は、励起子生成層33の陽極側にも陰極側にも等しく起こり得る。このため、励起子生成層33を挟んで蛍光発光層34が設けられていることで、蛍光ドーパント材料に漏れなくエネルギー移動が可能であり、発光効率が上昇する。
 したがって、有機EL層3は、第1の励起子生成層33Aと陽極との間、並びに、第2の励起子生成層33Bと陰極との間の少なくとも一方に、さらに蛍光発光層34を備えていても構わない。
 すなわち、有機EL層3は、例えば、第1の蛍光発光層34A、第2の蛍光発光層34B、第3の蛍光発光層34Cを含み、第1の蛍光発光層34A/第1の励起子生成層33A/第2の蛍光発光層34B/第2の励起子生成層33B/第3の蛍光発光層34Cの順に各蛍光発光層34および励起子生成層33が積層された構成を有していても構わない。
 また、この場合にも、第1の蛍光発光層34Aと第1の励起子生成層33Aとの間、第1の励起子生成層33Aと第2の蛍光発光層34Bとの間、第2の蛍光発光層34Bと第2の励起子生成層33Bとの間、第2の励起子生成層33Bと第3の蛍光発光層34Cとの間の少なくとも一箇所に、中間層37が、それぞれ少なくとも1層設けられていてもよいことは、言うまでもない。
 〔実施形態9〕
 本発明の実施のさらに他の形態について、図10に基づいて説明すれば、以下の通りである。
 なお、本実施形態では、主に実施形態8との相違点について説明するものとし、実施形態1で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。また、本実施形態でも、実施形態1~8と同様の変形が可能であることは、言うまでもない。
 <有機EL素子10の概略構成>
 図10は、本実施形態にかかる有機EL素子10の概略構成を示す断面図である。
 なお、本実施形態でも、第1電極2が陽極、第2電極4が陰極である場合を例に挙げて図示している。
 実施形態8の図9に示すように励起子生成層33が蛍光発光層34を挟んで設けられている場合にも、図10に示すように、各励起子生成層33に隣接してブロック層38が設けられていてもよい。
 <効果>
 本実施形態でも、上記ブロック層38を設けることで、励起子生成層33から蛍光発光層34以外の周辺層にエネルギーが移動することを防止することができるので、発光効率をより向上させることができる。
 ブロック層38の材料としては、実施形態7で説明した材料と同様の材料を使用することができる。但し、このようにブロック層38を励起子生成層33に隣接して設ける場合、ブロック層38は、S1準位およびT1準位の両方が、隣接する励起子生成層33中のTADF材料のS1準位およびT1準位の何れよりも高い材料で形成されていることが好ましい。すなわち、ブロック層38は、S1準位およびT1準位の両方が、隣接する励起子生成層33中のTADF材料のS1準位およびT1準位、並びに、蛍光発光層34中の蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)のS1準位およびT1準位の何れよりも高い材料で形成されていることが好ましい。これにより、励起子生成層33および蛍光発光層34からブロック層38へのエネルギー移動を防止することができる。
 また、ブロック層38中の全ての材料のHOMO準位は、隣接する励起子生成層33中のTADF材料のHOMO準位よりも低いことが好ましい。この場合、正孔がブロック層38よりも蛍光発光層34に入り易いため、正孔漏れを防止することができる。これにより、励起子生成層33での励起子生成確率が向上し、発光効率を向上させることができる。
 また、ブロック層38中の全ての材料のLUMO準位は、隣接する励起子生成層33中のTADF材料のLUMO準位よりも高いことが好ましい。この場合、電子がブロック層38よりも蛍光発光層34に入り易いため、電子漏れを防止することができる。これにより、励起子生成層33での励起子生成確率が向上し、発光効率を向上させることができる。
 なお、本実施形態でも、図10に示すように励起子生成層33として第1の励起子生成層33Aと第2の励起子生成層33Bとが設けられている場合、ブロック層38は、第1の励起子生成層33Aと正孔輸送層32との間、および、第2の励起子生成層33Bと電子輸送層35との間の、両方に設けられてもよいし、何れか一方のみに設けられてもよい。
 なお、各ブロック層38の厚みは、何れも、10nm以上であることが望ましい。これにより、各ブロック層38の外側の層にエネルギー移動してしまい、発光効率が低下することを、より確実に防止することができる。
 なお、本実施形態でも、各ブロック層38の厚みの上限は特に限定されるものではない。しかしながら、各層の厚みや積層数が多くなれば、その分、最終的に得られる有機EL素子10の厚みが増加する。このため、他の層との関係から、有機EL素子10が所望の厚みを有するように適宜設定することが望ましい。上記上限は、例えば、駆動電圧上昇を防止する等の理由から、50nm以下とすることが望ましい。
 なお、本実施形態でも、各ブロック層38の厚みは同じであってもよく、異なっていてもよい。各ブロック層38の厚みは、隣接する励起子生成層33の移動度等に応じて適宜設定すればよい。
 また、本実施形態でも、図10に示す構成は、図9に示す構成と同様に、d11とd12とが、何れも10nm以下であることが好ましい。また、d11とd12とは同じであってもよく、異なっていてもよい。
 以下に、本実施形態にかかる有機EL素子10の構成について、実施例を用いて具体的に示す。なお、以下の実施例でも、一部の構成要素に対し、具体的な寸法および材料を例に挙げて説明するが、本実施形態も、以下の実施例にのみ限定されるものではない。
 (実施例11)
 本実施例では、図10に示すように、基板1上に、非透光性電極21、透光性電極22、正孔注入層31、正孔輸送層32、第1のブロック層38A、第1の励起子生成層33A、蛍光発光層34、第2の励起子生成層33B、第2のブロック層38B、電子輸送層35、電子注入層36、第2電極4を、この順に積層した。
 基板1にはガラス基板を使用した。なお、基板1上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。
 非透光性電極21(第1電極2、陽極、反射電極):Ag、100nm
 透光性電極22(第1電極2、陽極):ITO、30nm
 正孔注入層31:HAT-CN(10nm)
 正孔輸送層32:α-NPD(20nm)
 第1のブロック層38A(ブロック層38):mCP(10nm)
 第1の励起子生成層33A(励起子生成層33):ACRXTN(5nm)
 蛍光発光層34:TTPA(2nm)
 第2の励起子生成層33B(励起子生成層33):ACRXTN(5nm)
 第2のブロック層38B(ブロック層38):mCBP(10nm)
 電子輸送層35:Bphen(20nm)
 電子注入層36:LiF(1nm)
 第2電極4(陰極):Ag-Mg合金(Ag/Mg混合比=0.9/0.1)(20nm)
 なお、ACRXTN、TTPA、mCP、およびmCBPの各S1準位・T1準位・HOMO準位・LUMO準位の関係は、例えば実施形態1、3~8で説明した通りである。
 本実施例によれば、例えば実施形態7、8で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
 <変形例>
 上述したように、本実施形態では、実施形態1~8と同様の変形が可能である。このため、本実施形態では、主に実施形態8との相違点について説明したが、他の実施形態に記載の有機EL素子10およびその組み合わせに対しても同様の変形が可能である。
 例えば、図1、3~6に示す有機EL素子10、あるいは、実施形態8の変形例に示す有機EL素子10において、励起子生成層33に隣接してブロック層38を設けても構わない。すなわち、各実施形態に記載の有機EL層3は、蛍光発光層34、励起子生成層33、ブロック層38が、この順に積層された構成を有していても構わない。
 〔まとめ〕
 本発明の態様1にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、陽極(例えば第1電極2)と陰極(例えば第2電極4)との間に、少なくとも1種類の熱活性化遅延蛍光材料(TADF材料)をホスト材料(TADFホスト材料)として含む少なくとも1層の励起子生成層33(励起子生成層33、第1の励起子生成層33A、第2の励起子生成層33B)と、少なくとも1種類の蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)を含む少なくとも1層の蛍光発光層34(蛍光発光層34、第1の蛍光発光層34A、第2の蛍光発光層34B)と、を少なくとも備えている。
 一般的に、発光層は、正孔および電子の輸送を担うホスト材料と、発光を担う発光材料との2成分系で形成されており、発光材料は、ホスト材料に均一に分散されている。
 特許文献1、2でも、TADF材料と、実質的に発光する蛍光ドーパント材料(発光ドーパント材料)である、非TADF材料からなる蛍光発光材料とが、同一層に共存している。
 しかしながら、一般的にドーパント材料の方が、ホスト材料であるTADF材料よりもS1準位が低い。このため、TADF材料と、非TADF材料からなる蛍光ドーパント材料とが共存していると、励起子自体が、非TADF材料からなる蛍光ドーパント材料で生成され易く、非発光の三重項励起子を生成し、発光効率が低下する。
 しかしながら、本願発明者らの検討によれば、正孔および電子の輸送を担うホスト材料であるTADF材料と、発光を担う蛍光ドーパント材料とが直接接触していなくても、TADF材料のS1準位から蛍光発光材料のS1準位へのエネルギー移動(フェルスター遷移)は起こる。
 そこで、上記したように、従来の発光層で行われていた発光と励起子の生成とを機能分離させ、発光を呈する蛍光発光層34とは別に励起子生成層33を設けることで、同じ層内でTADF材料と蛍光発光材料とが混合することを防止することができる。このため、上記の構成によれば、従来よりも発光効率を向上させることができる有機EL素子10を提供することができる。
 本発明の態様2にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様1において、上記励起子生成層33の任意の位置から上記蛍光発光層34までの最短距離が10nm以下であってもよい。
 TADF材料の分子から蛍光発光材料の分子までの距離が10nm以下であれば、確実にフェルスター遷移が起こるとともに、エネルギーの移動効率を損なうこともない。
 上記の構成によれば、上記励起子生成層33の任意の位置のTADF材料の分子から蛍光発光材料の分子までの距離は、何れも10nm以下となる。したがって、上記の構成によれば、上記励起子生成層33中の全てのTADF材料の分子において、フェルスター遷移が可能となる。
 本発明の態様3にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様1または2において、上記励起子生成層33中の熱活性化遅延蛍光材料(TADF材料、TADFホスト材料)の励起一重項準位(S1準位)が、上記蛍光発光層34中の蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)の励起一重項準位(S1準位)とエネルギー準位が同じか、もしくはそれよりも高くてもよい。
 上記の構成によれば、励起子生成層33から蛍光発光層34へのエネルギー移動(フェルスター遷移)が可能となる。また。蛍光発光層34から励起子生成層33へのエネルギー移動を防止することができる。したがって、蛍光発光層34での発光効率を向上させることができる。
 本発明の態様4にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様1~3の何れかにおいて、上記励起子生成層33中の熱活性化遅延蛍光材料(TADF材料、TADFホスト材料)のHOMO準位が、上記蛍光発光層34中の蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)のHOMO準位よりも高く、上記励起子生成層33中の熱活性化遅延蛍光材料のLUMO準位が、上記蛍光発光層34中の蛍光発光材料のLUMO準位よりも低くてもよい。
 上記の構成によれば、正孔も電子も、蛍光発光層34よりも励起子生成層33に入り易くなる。このため、励起子生成層33での励起子生成確率を高めることができるので、一重項励起子の生成効率を向上させることができ、この結果、蛍光発光層34での発光効率を向上させることができる。
 本発明の態様5にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様1~4の何れかにおいて、上記励起子生成層33が、2種類以上の材料を含んでいてもよい。
 上記の構成によれば、2種類以上の材料を混合することで、例えば、励起子生成層33のキャリア移動度を変更することができる。例えば、キャリア移動度が異なるTADF材料を混合し、キャリア移動度を調整することで、励起子生成層33での励起子生成確率を高めることができる。この結果、一重項励起子の生成効率を向上させることができるので、蛍光発光層34での発光効率を向上させることができる。
 本発明の態様6にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様5において、上記励起子生成層33は、熱活性化遅延蛍光材料(TADF材料、TADFホスト材料)以外の材料(非TADF材料)を含むとともに、上記励起子生成層33中に含まれる熱活性化遅延蛍光材料(TADF材料、TADFホスト材料)以外の全ての材料の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)は、上記蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)、並びに、上記励起子生成層33中の熱活性化遅延蛍光材料(TADF材料、TADFホスト材料)の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)の何れよりも高くてもよい。
 本発明によれば、発光を呈する蛍光発光層34とは別に励起子生成層33が設けられていることで、従来と比較して発光効率を改善することができる。したがって、励起子生成層33は、熱活性化遅延蛍光材料(TADF材料、TADFホスト材料)以外の材料(非TADF材料)を含むものであっても構わない。
 上記の構成によれば、励起子生成層33中に非TADF材料が含まれる場合に、該非TADF材料にエネルギーが移動することを防止することができる。
 本発明の態様7にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様1~5の何れかにおいて、上記蛍光発光層34が、2種類以上の材料を含んでいてもよい。
 上記の構成によれば、2種類以上の材料を混合することで、例えば、蛍光発光層34から励起子生成層33へのキャリア移動度を変更することができる。
 例えば、蛍光発光材料に電子輸送性の材料もしくは正孔輸送性の材料を混合することで、蛍光発光層34から励起子生成層33への電子輸送性もしくは正孔輸送性を高めることができる。この結果、励起子生成層33での励起子生成確率を高めることができるので、蛍光発光層34での発光効率を向上させることができる。
 本発明の態様8にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様7において、上記蛍光発光層34は、蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)以外の材料(例えばホスト材料)を含むとともに、上記蛍光発光層34中に含まれる蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)以外の全ての材料の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)は、上記蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)、並びに、上記励起子生成層33中の熱活性化遅延蛍光材料(TADF材料、TADFホスト材料)の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)の何れよりも高くてもよい。
 本発明によれば、発光を呈する蛍光発光層34とは別に励起子生成層33が設けられていることで、従来と比較して発光効率を改善することができる。したがって、蛍光発光層34は、蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)以外の材料(例えばホスト材料)を含むものであっても構わない。
 上記の構成によれば、蛍光発光層34中に蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)以外の材料が含まれる場合に、該蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)以外の材料にエネルギーが移動することを防止することができる。
 本発明の態様9にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様1~8の何れかにおいて、上記蛍光発光層34中に含まれる蛍光発光材料が熱活性化遅延蛍光材料(TADF材料、TADFドーパント材料)であってもよい。
 上記の構成によれば、蛍光発光材料にTADF材料(TADFドーパント材料)を使用することで、蛍光発光層34中のTADF材料の一部が、直接励起されて発光する。このため、発光効率を向上させることができる。
 なお、たとえTADF材料を蛍光発光材料(TADFドーパント材料)として用いても、上記したように励起子生成層33と蛍光発光層34とが分離して(つまり、互いに独立して設けられて)さえいれば、例えばキャリア移動度を調整する等して、TADFドーパント材料で励起子を生成させないことが可能である。
 本発明の態様10にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様1~9の何れかにおいて、上記励起子生成層33が上記蛍光発光層34よりも陽極側(例えば第1電極2側)に積層されていてもよい。
 励起子生成層33は、キャリア(正孔および電子)の再結合位置に設けられていることが好ましい。上記構成は、正孔輸送性よりも電子輸送性の方が高い場合に好適である。すなわち、正孔輸送性よりも電子輸送性の方が高い場合、正孔と電子とは、上記陽極および陰極からなる一対の電極間における、陰極側よりも陽極側の位置で再結合し易い。
 したがって、このような場合、励起子生成層33を、蛍光発光層34よりも陽極側に設けることで、励起子生成層33で効率良く励起子を生成できる。
 本発明の態様11にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様1~9の何れかにおいて、上記励起子生成層33が上記蛍光発光層34よりも陰極側(例えば第2電極4側)に積層されていてもよい。
 励起子生成層33は、キャリア(正孔および電子)の再結合位置に設けられていることが好ましい。上記構成は、電子輸送性よりも正孔輸送性の方が高い場合に好適である。すなわち、電子輸送性よりも正孔輸送性の方が高い場合、正孔と電子とは、上記陽極および陰極からなる一対の電極間における、陽極側よりも陰極側の位置で再結合し易い。
 したがって、このような場合、励起子生成層33を、蛍光発光層34よりも陰極側に設けることで、励起子生成層33で効率良く励起子を生成できる。
 本発明の態様12にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様1~11の何れかにおいて、上記励起子生成層33と上記蛍光発光層34とが隣接して設けられており、上記励起子生成層33の膜厚が10nm以下であってもよい。
 TADF材料の分子から蛍光発光材料の分子までの距離が10nm以下であれば、確実にフェルスター遷移が起こるとともに、エネルギーの移動効率を損なうこともない。
 上記励起子生成層33と上記蛍光発光層34とが隣接して設けられている場合、上記励起子生成層33の膜厚を10nm以下とすることで、励起子生成層33の中で最も蛍光発光材料から遠いTADF材料の分子(励起子生成層33における蛍光発光層34とは反対側の表面に位置するTADF材料の分子)から、蛍光発光層34の中で最もTADF材料に近い蛍光発光材料の分子(つまり、蛍光発光層34における励起子生成層33側の表面に位置する蛍光発光材料の分子)までの距離を10nm以下とすることができる。したがって、上記の構成によれば、励起子生成層33における蛍光発光層34とは反対側の表面に位置するTADF材料の分子においてもフェルスター遷移が起こる。したがって、上記の構成によれば、上記励起子生成層33中の全てのTADF材料の分子において、フェルスター遷移が可能となる。
 本発明の態様13にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様1~9の何れかにおいて、上記陽極と陰極との間に、上記蛍光発光層34が複数設けられていてもよい。
 このように上記蛍光発光層34が複数設けられていることで、発光効率を向上させることができる。
 本発明の態様14にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様13において、上記複数の蛍光発光層34は、上記励起子生成層33を挟んで積層されていてもよい。
 励起子生成層33からのエネルギー移動は、励起子生成層33の陽極側にも陰極側にも等しく起こり得る。したがって、上記したように複数の蛍光発光層34が上記励起子生成層33を挟んで積層されていることで、蛍光発光材料に漏れなくエネルギー移動が可能であり、発光効率を向上させることができる。
 本発明の態様15にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様14において、上記励起子生成層33を挟む蛍光発光層34が互いに異なる材料からなっていてもよい。
 上記の構成によれば、上記励起子生成層33を挟む蛍光発光層34に異なる材料を使用することで、キャリア移動度の調整や発光色の調整を行うことができる。
 本発明の態様16にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様14または15において、上記励起子生成層33と、上記励起子生成層33を挟む蛍光発光層34とが、互いに隣接して積層されており、上記励起子生成層33の膜厚が20nm以下であってもよい。
 上記の構成によれば、上記励起子生成層33中のTADF材料の分子と、上記第1の蛍光発光層34Aおよび第2の蛍光発光層34Bのうち何れか近い方の蛍光発光層34中の蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)の分子との距離を、何れも10nm以下にすることができる。したがって、上記の構成によれば、上記励起子生成層33中の全てのTADF材料の分子において、フェルスター遷移が可能となる。また、エネルギーの移動効率を損なうこともない。
 本発明の態様17にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様1~15の何れかにおいて、上記陽極と陰極との間にブロック層38(ブロック層38、第1のブロック層38A、第2のブロック層38B)をさらに備え、上記励起子生成層33と、上記蛍光発光層34と、上記ブロック層38とが、この順に積層されており、かつ、上記蛍光発光層34と上記ブロック層38とが互いに隣接して積層されていてもよい。
 上記の構成によれば、上記ブロック層38によりキャリア(正孔、電子)や励起子の突き抜けを防止することができる。このため、上記の構成によれば、蛍光発光層34の厚みが薄い場合でも、励起子生成層33から蛍光発光層34を飛び越えてエネルギーが移動することを防止することができ、発光効率を向上させることができる。
 本発明の態様18にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様17において、上記蛍光発光層34の厚みが10nmよりも薄くてもよい。
 上記の構成は、上記蛍光発光層34の厚みが10nmよりも薄い場合に特に有効である。蛍光発光層34の厚みが10nmよりも薄い場合、ブロック層38がなければ、励起子生成層33から蛍光発光層34を飛び越えて、その外側にエネルギー移動してしまうおそれがある。しかしながら、ブロック層38が設けられていることで、そのようなエネルギー移動を防止することができる。
 本発明の態様19にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様18において、互いに隣接する上記蛍光発光層34と上記ブロック層38との合計の厚みが10nm以上であってもよい。
 上記の構成によれば、励起子生成層33から蛍光発光層34を飛び越えて、その外側にエネルギー移動してしまい、発光効率が低下することを、より確実に防止することができる。
 本発明の態様20にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様17~19の何れかにおいて、上記ブロック層38中の全ての材料の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)が、隣接する上記蛍光発光層34中の蛍光発光材料の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)、並びに、上記励起子生成層33中の熱活性化遅延蛍光材料(TADF材料、TADFホスト材料)の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)の何れよりも高くてもよい。
 上記の構成によれば、蛍光発光層34および励起子生成層33からブロック層38へのエネルギー移動を防止することができる。
 本発明の態様21にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様17~20の何れかにおいて、上記ブロック層38中の全ての材料のHOMO準位が、隣接する上記蛍光発光層34中の蛍光発光材料のHOMO準位よりも低くてもよい。
 上記の構成によれば、正孔がブロック層38よりも蛍光発光層34に入り易いため、正孔漏れを防止することができる。したがって、上記の構成によれば、励起子生成層33での励起子生成確率が向上し、発光効率を向上させることができる。
 本発明の態様22にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様17~21の何れかにおいて、上記ブロック層38中の全ての材料のLUMO準位が、隣接する上記蛍光発光層34中の蛍光発光材料のLUMO準位よりも高くてもよい。
 上記の構成によれば、電子がブロック層38よりも蛍光発光層34に入り易いため、電子漏れを防止することができる。したがって、上記の構成によれば、励起子生成層33での励起子生成確率が向上し、発光効率を向上させることができる。
 本発明の態様23にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様1~9の何れかにおいて、上記陽極と陰極との間に、上記励起子生成層33が複数設けられていてもよい。
 このように上記励起子生成層33が複数設けられていることで、発光効率を向上させることができる。
 本発明の態様24にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様23において、上記複数の励起子生成層33は、上記蛍光発光層34を挟んで積層されていてもよい。
 上記の構成によれば、有機EL素子10を異なる電流条件で駆動する場合にも、励起子生成層33でキャリアの再結合が起こり易くなり、発光効率が改善する。
 本発明の態様25にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様24において、上記蛍光発光層34を挟む励起子生成層33が、互いに異なる熱活性化遅延蛍光材料(TADF材料、TADFホスト材料)を含んでいてもよい。
 上記の構成によれば、各励起子生成層33のキャリア移動度を変更することができる。このため、上記の構成によれば、電流密度を変化させて有機EL素子10を駆動する場合、励起子の生成する位置を、変化させる電流密度に応じた位置に調整することができるので、励起子生成層33でキャリアの再結合が起こり易くなり、発光効率が改善する。
 本発明の態様26にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様24~25の何れかにおいて、上記蛍光発光層34の膜厚が10nm以下であってもよい。
 上記の構成によれば、励起子生成層33が蛍光発光層34を挟んで設けられていることで、蛍光発光層34の厚みが薄い場合でも、蛍光発光層34を飛び越えて外側の正孔輸送層32や電子輸送層35へのエネルギーの移動が生じ難い。このため、上記有機EL素子10は、蛍光発光層34の厚みが10nm以下である場合にも好適である。
 本発明の態様27にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様24~26の何れかにおいて、上記蛍光発光層34と、上記蛍光発光層34を挟む励起子生成層33とが、互いに隣接して積層されており、上記蛍光発光層34を挟む励起子生成層33の厚みが何れも10nm以下であってもよい。
 上記の構成によれば、確実にフェルスター遷移が起こるとともに、エネルギーの移動効率を損なうこともない。
 本発明の態様28にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様1~12、23~26の何れかにおいて、上記陽極と陰極との間にブロック層38(ブロック層38、第1のブロック層38A、第2のブロック層38B)をさらに備え、上記蛍光発光層34と、上記励起子生成層33と、上記ブロック層38とが、この順に積層されており、かつ、上記励起子生成層33と上記ブロック層38とが互いに隣接して積層されていてもよい。
 上記の構成によれば、上記ブロック層38によりキャリア(正孔、電子)や励起子の突き抜けを防止することができる。このため、上記の構成によれば、励起子生成層33から蛍光発光層34以外の層にエネルギーが移動することを防止することができ、発光効率を向上させることができる。
 本発明の態様29にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様28において、上記ブロック層38の厚みが10nm以上であってもよい。
 上記の構成によれば、励起子生成層33から蛍光発光層34以外の層にエネルギーが移動してしまい、発光効率が低下することを、より確実に防止することができる。
 本発明の態様30にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様28または29において、上記ブロック層38中の全ての材料の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)が、隣接する上記励起子生成層33中の熱活性化遅延蛍光材料(TADF材料、TADFホスト材料)の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)、並びに、上記蛍光発光層34中の蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)の何れよりも高くてもよい。
 上記の構成によれば、励起子生成層33および蛍光発光層34からブロック層38へのエネルギー移動を防止することができる。
 本発明の態様31にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様28~30の何れかにおいて、上記ブロック層38中の全ての材料のHOMO準位が、隣接する上記励起子生成層33中の熱活性化遅延蛍光材料(TADF材料、TADFホスト材料)のHOMO準位よりも低くてもよい。
 上記の構成によれば、正孔がブロック層38よりも蛍光発光層34に入り易いため、正孔漏れを防止することができる。これにより、励起子生成層33での励起子生成確率が向上し、発光効率を向上させることができる。
 本発明の態様32にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様28~31の何れかにおいて、上記ブロック層38中の全ての材料のLUMO準位が、隣接する上記励起子生成層33中の熱活性化遅延蛍光材料(TADF材料、TADFホスト材料)のLUMO準位よりも高くてもよい。
 上記の構成によれば、電子がブロック層38よりも蛍光発光層34に入り易いため、電子漏れを防止することができる。これにより、励起子生成層33での励起子生成確率が向上し、発光効率を向上させることができる。
 本発明の態様33にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様1~11、13~15、17~26、28~32の何れかにおいて、上記励起子生成層33と上記蛍光発光層34との間に、少なくとも1層の中間層37が設けられていてもよい。
 上記の構成によれば、励起子生成層33と蛍光発光層34とを連続的に積層せず、励起子生成層33と蛍光発光層34との間に中間層37として上記励起子生成層33および上記蛍光発光層34以外の層を形成している。
 したがって、上記の構成によれば、有機EL素子10を高輝度で発光させるために電流密度を上昇させたときに、キャリアの再結合領域が励起子生成層33の外側まで広がって、上記蛍光発光層34において、非TADF材料からなる蛍光ドーパントで直接励起子が生成されてしまうことを防ぐことができる。このため、上記の構成によれば、発光効率を改善することができる。
 本発明の態様34にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様14または15において、上記複数の蛍光発光層34は、第1の蛍光発光層34Aと、第2の蛍光発光層34Bとを備え、上記第1の蛍光発光層34Aと上記励起子生成層33との間、および、上記第2の蛍光発光層34Bと上記励起子生成層33との間の少なくとも一方に、少なくとも1層の中間層37が積層されていてもよい。
 上記の構成によれば、励起子生成層33と第1の蛍光発光層34Aとの間、および、励起子生成層33と第2の蛍光発光層34Bとの間の少なくとも一方に、中間層37(第1の中間層37Aまたは第2の中間層37B)として、上記励起子生成層33および上記各蛍光発光層34(第1の蛍光発光層34A、第2の蛍光発光層34B)以外の層が設けられている。
 したがって、上記の構成によれば、有機EL素子10を高輝度で発光させるために電流密度を上昇させたときに、キャリアの再結合領域が励起子生成層33の外側まで広がって、上記各蛍光発光層34において、非TADF材料からなる蛍光ドーパントで直接励起子が生成されてしまうことを防ぐことができる。このため、上記の構成によれば、発光効率を改善することができる。
 本発明の態様35にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様24~26の何れかにおいて、上記複数の励起子生成層33は、第1の励起子生成層33Aと、第2の励起子生成層33Bとを備え、上記第1の励起子生成層33Aと上記蛍光発光層34との間、および、上記第2の励起子生成層33Bと上記蛍光発光層34との間の少なくとも一方に、少なくとも1層の中間層37が積層されていてもよい。
 上記の構成によれば、蛍光発光層34と第1の励起子生成層33Aとの間、および、蛍光発光層34と第2の励起子生成層33Bとの間の少なくとも一方に、中間層37(第1の中間層37Aまたは第2の中間層37B)として、上記蛍光発光層34および上記各励起子生成層33(第1の励起子生成層33A、第2の励起子生成層33B)以外の層が設けられている。
 したがって、上記の構成によれば、有機EL素子10を高輝度で発光させるために電流密度を上昇させたときに、キャリアの再結合領域が励起子生成層33の外側まで広がって、上記各蛍光発光層34において、非TADF材料からなる蛍光ドーパントで直接励起子が生成されてしまうことを防ぐことができる。このため、上記の構成によれば、発光効率を改善することができる。
 本発明の態様36にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様24~26の何れかにおいて、上記複数の励起子生成層33は、第1の励起子生成層33Aと、第2の励起子生成層33Bとを備え、上記第1の励起子生成層33Aと上記蛍光発光層34との間に、少なくとも1層の第1の中間層37Aが設けられているとともに、上記第2の励起子生成層33Bと上記蛍光発光層34との間に、少なくとも1層の第2の中間層37Bが設けられていてもよい。
 上記の構成によれば、第1の励起子生成層33Aと蛍光発光層34とを連続的に積層せず、蛍光発光層34と第1の励起子生成層33Aとの間並びに蛍光発光層34と第2の励起子生成層33Bとの間に、それぞれ、中間層37(第1の中間層37Aまたは第2の中間層37B)として、上記蛍光発光層34および上記各励起子生成層33(第1の励起子生成層33A、第2の励起子生成層33B)以外の層が設けられている。
 したがって、上記の構成によれば、有機EL素子10を高輝度で発光させるために電流密度を上昇させたときに、キャリアの再結合領域が励起子生成層33の外側まで広がって、上記各蛍光発光層34において、非TADF材料からなる蛍光ドーパントで直接励起子が生成されてしまうことを防ぐことができる。このため、上記の構成によれば、発光効率を改善することができる。
 本発明の態様37にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様33~36の何れかにおいて、互いに隣接して形成されている、上記励起子生成層と、上記少なくとも1層の中間層との合計の厚みが10nm以下であってもよい。
 上記の構成によれば、上記励起子生成層33の任意の位置から蛍光発光層34までの最短距離を10nm以下とすることができる。したがって、上記の構成によれば、上記励起子生成層33中の全てのTADF材料の分子において、フェルスター遷移が可能となる。また、エネルギーの移動効率を損なうこともない。
 本発明の態様38にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様14または15において、上記複数の蛍光発光層34は、第1の蛍光発光層34Aと、第2の蛍光発光層34Bとを備え、上記第1の蛍光発光層34Aと上記励起子生成層33との間に、少なくとも1層の第1の中間層37Aが設けられているとともに、上記第2の蛍光発光層34Bと上記励起子生成層33との間に、少なくとも1層の第2の中間層37Bが設けられていてもよい。
 上記の構成によれば、第1の蛍光発光層34Aと励起子生成層33と第2の蛍光発光層34Bとを連続的に積層せず、励起子生成層33と第1の蛍光発光層34Aとの間並びに励起子生成層33と第2の蛍光発光層34Bとの間に、それぞれ、中間層37(第1の中間層37Aまたは第2の中間層37B)として、上記励起子生成層33および上記各蛍光発光層34(第1の蛍光発光層34A、第2の蛍光発光層34B)以外の層が設けられている。
 したがって、上記の構成によれば、有機EL素子10を高輝度で発光させるために電流密度を上昇させたときに、キャリアの再結合領域が励起子生成層33の外側まで広がって、上記各蛍光発光層34において、非TADF材料からなる蛍光ドーパントで直接励起子が生成されてしまうことを防ぐことができる。このため、上記の構成によれば、発光効率を改善することができる。
 本発明の態様39にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様38において、互いに隣接して形成されている、上記少なくとも1層の第1の中間層37Aと、上記励起子生成層33と、上記少なくとも1層の第2の中間層37Bとの合計の厚みが20nm以下であってもよい。
 上記の構成によれば、上記励起子生成層33中のTADF材料の分子と、上記第1の蛍光発光層34Aおよび第2の蛍光発光層34Bのうち何れか近い方の蛍光発光層34中の蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)の分子との距離を、何れも10nm以下にすることができる。したがって、上記の構成によれば、上記励起子生成層33中の全てのTADF材料の分子において、フェルスター遷移が可能となる。また、エネルギーの移動効率を損なうこともない。
 本発明の態様40にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様33~39の何れかにおいて、上記中間層37中の全ての材料のHOMO準位が、上記励起子生成層33中の熱活性化遅延蛍光材料(TADF材料、TADFホスト材料)のHOMO準位よりも低く、上記中間層37中の全ての材料のLUMO準位が、上記励起子生成層33中の熱活性化遅延蛍光材料のLUMO準位よりも高くてもよい。
 上記の構成によれば、正孔も電子も、中間層37よりも励起子生成層33に入り易くなる。このため、上記の構成によれば、励起子生成層33での励起子生成確率が向上し、発光効率を向上させることができる。
 本発明の態様41にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様33~40の何れかにおいて、上記中間層37中の全ての材料のHOMO準位が、上記蛍光発光層34中の蛍光発光材料のHOMO準位Hよりも高く、上記中間層37中の全ての材料のLUMO準位が、上記蛍光発光層34中の蛍光発光材料のLUMO準位よりも低くてもよい。
 上記の構成によれば、正孔も電子も、蛍光発光層34よりも中間層37に入り易くなる。このため、上記の構成によれば、励起子生成層33での励起子生成確率が向上し、発光効率を向上させることができる。
 本発明の態様42にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様33~41の何れかにおいて、上記中間層37中の全ての材料の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)が、上記蛍光発光層中の蛍光発光材料の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)の何れよりも高くてもよい。
 上記の構成によれば、中間層37の材料にエネルギーが移動することを防止することができる。
 本発明の態様43にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様33~42の何れかにおいて、上記中間層37中の全ての材料の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)が、上記励起子生成層33中の熱活性化遅延蛍光材料の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)の何れよりも高くてもよい。
 例えば、本発明の態様43にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)の一例として、該有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)は、上記態様33~41の何れかにおいて、上記中間層37中の全ての材料の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)が、上記蛍光発光層中の蛍光発光材料の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)、並びに、上記励起子生成層33中の熱活性化遅延蛍光材料の励起一重項準位(S1準位)および励起三重項準位(T1準位)の何れよりも高くてもよい。
 上記の構成によれば、中間層37の材料にエネルギーが移動することを防止することができる。
 本発明の態様44にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子10)の製造方法は、陽極(例えば第1電極2)と陰極(例えば第2電極4)との間に、有機層(有機EL層3)を形成する有機層形成工程を含み、上記有機層形成工程は、少なくとも1種類の熱活性化遅延蛍光材料(TADF材料)をホスト材料として含む励起子生成層33を形成する工程と、少なくとも1種類の蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)を含む蛍光発光層34を形成する工程と、を含む。
 上記の方法によれば、上記したように、発光を呈する蛍光発光層34とは別に励起子生成層33を設けることで、同じ層内でTADF材料と蛍光発光材料とが混合することを防止することができる。このため、上記の方法によれば、従来よりも発光効率を向上させることができる有機EL素子10の製造方法を提供することができる。
 本発明の態様45にかかる発光方法は、熱活性化遅延蛍光材料(TADF材料、TADFホスト材料)を含む励起子生成層33で生成した励起子を、該励起子生成層33とは別に設けられた蛍光発光層34の蛍光発光材料(蛍光ドーパント材料)にフェルスター遷移させて発光させる方法である。
 前述したように、本願発明者らの検討によれば、正孔および電子の輸送を担うホスト材料であるTADF材料と、発光を担う蛍光ドーパント材料とが直接接触していなくてもフェルスター遷移は起こる。
 そこで、上記したように、従来の発光層で行われていた発光と励起子の生成とを機能分離させ、発光を呈する蛍光発光層34とは別に励起子生成層33を設け、TADF材料(TADFホスト材料)を含む励起子生成層33で生成した励起子を、該励起子生成層33とは別に設けられた蛍光発光層34の蛍光ドーパント材料にフェルスター遷移させて発光させることで、従来よりも発光効率が高い発光方法を提供することができる。
 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
 本発明は、有機EL素子を用いた各種デバイスに利用することが可能であり、例えばテレビ等の表示装置等に利用することができる。
  1  基板
  2  第1電極
  3  有機EL層(有機層)
  4  第2電極
 10  有機EL素子
 21  非透光性電極
 22  透光性電極
 31  正孔注入層
 32  正孔輸送層
 33  励起子生成層
 33A 第1の励起子生成層(励起子生成層)
 33B 第2の励起子生成層(励起子生成層)
 33a TADFホスト材料の分子
 34  蛍光発光層
 34A 第1の蛍光発光層(蛍光発光層)
 34B 第2の蛍光発光層(蛍光発光層)
 34C 第3の蛍光発光層(蛍光発光層)
 34a 蛍光ドーパント材料の分子
 35  電子輸送層
 36  電子注入層
 37  中間層
 37A 第1の中間層(中間層)
 37B 第2の中間層(中間層)
 38  ブロック層
 38A 第1のブロック層(ブロック層)
 38B 第2のブロック層(ブロック層)

Claims (22)

  1.  陽極と陰極との間に、少なくとも1種類の熱活性化遅延蛍光材料をホスト材料として含む少なくとも1層の励起子生成層と、少なくとも1種類の蛍光発光材料を含む少なくとも1層の蛍光発光層と、を少なくとも備えていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  2.  上記励起子生成層の任意の位置から上記蛍光発光層までの最短距離が10nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3.  上記励起子生成層中の熱活性化遅延蛍光材料の励起一重項準位が、上記蛍光発光層中の蛍光発光材料の励起一重項準位とエネルギー準位が同じか、もしくはそれよりも高いことを特徴とする請求項1または2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4.  上記励起子生成層中の熱活性化遅延蛍光材料のHOMO準位が、上記蛍光発光層中の蛍光発光材料のHOMO準位よりも高く、上記励起子生成層中の熱活性化遅延蛍光材料のLUMO準位が、上記蛍光発光層中の蛍光発光材料のLUMO準位よりも低いことを特徴とする請求項1~3の何れか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  5.  上記蛍光発光層中に含まれる蛍光発光材料が熱活性化遅延蛍光材料であることを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  6.  上記励起子生成層が上記蛍光発光層よりも陽極側に積層されていることを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  7.  上記励起子生成層が上記蛍光発光層よりも陰極側に積層されていることを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  8.  上記陽極と陰極との間に、上記蛍光発光層が複数設けられていることを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  9.  上記複数の蛍光発光層は、上記励起子生成層を挟んで積層されていることを特徴とする請求項8に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  10.  上記陽極と陰極との間にブロック層をさらに備え、
     上記励起子生成層と、上記蛍光発光層と、上記ブロック層とが、この順に積層されており、かつ、上記蛍光発光層と上記ブロック層とが互いに隣接して積層されていることを特徴とする請求項1~9の何れか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  11.  上記陽極と陰極との間に、上記励起子生成層が複数設けられていることを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  12.  上記複数の励起子生成層は、上記蛍光発光層を挟んで積層されていることを特徴とする請求項11に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  13.  上記陽極と陰極との間にブロック層をさらに備え、
     上記蛍光発光層と、上記励起子生成層と、上記ブロック層とが、この順に積層されており、かつ、上記励起子生成層と上記ブロック層とが互いに隣接して積層されていることを特徴とする請求項1~7、11、12の何れか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  14.  上記励起子生成層と上記蛍光発光層との間に、少なくとも1層の中間層が設けられていることを特徴とする請求項1~7、8~13の何れか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  15.  上記複数の蛍光発光層は、第1の蛍光発光層と、第2の蛍光発光層とを備え、
     上記第1の蛍光発光層と上記励起子生成層との間に、少なくとも1層の第1の中間層が設けられているとともに、
     上記第2の蛍光発光層と上記励起子生成層との間に、少なくとも1層の第2の中間層が設けられていることを特徴とする請求項9に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  16.  上記励起子生成層は、熱活性化遅延蛍光材料以外の材料を含むとともに、
     上記励起子生成層中に含まれる熱活性化遅延蛍光材料以外の全ての材料の励起一重項準位および励起三重項準位は、上記蛍光発光材料の励起一重項準位および励起三重項準位、並びに、上記励起子生成層中の熱活性化遅延蛍光材料の励起一重項準位および励起三重項準位の何れよりも高いことを特徴とする請求項1~15の何れか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  17.  上記蛍光発光層は、蛍光発光材料以外の材料を含むとともに、
     上記蛍光発光層中に含まれる蛍光発光材料以外の全ての材料の励起一重項準位および励起三重項準位は、上記蛍光発光材料の励起一重項準位および励起三重項準位、並びに、上記励起子生成層中の熱活性化遅延蛍光材料の励起一重項準位および励起三重項準位の何れよりも高いことを特徴とする請求項1~16の何れか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  18.  上記ブロック層中の全ての材料の励起一重項準位および励起三重項準位が、隣接する上記蛍光発光層中の蛍光発光材料の励起一重項準位および励起三重項準位、並びに、上記励起子生成層中の熱活性化遅延蛍光材料の励起一重項準位および励起三重項準位の何れよりも高いことを特徴とする請求項10に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  19.  上記ブロック層中の全ての材料の励起一重項準位および励起三重項準位が、隣接する上記励起子生成層中の熱活性化遅延蛍光材料の励起一重項準位および励起三重項準位、並びに、上記蛍光発光層中の蛍光発光材料の励起一重項準位および励起三重項準位の何れよりも高いことを特徴とする請求項13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  20.  上記中間層中の全ての材料の励起一重項準位および励起三重項準位が、上記蛍光発光層中の蛍光発光材料の励起一重項準位および励起三重項準位、並びに、上記励起子生成層中の熱活性化遅延蛍光材料の励起一重項準位および励起三重項準位の何れよりも高いことを特徴とする請求項14に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  21.  陽極と陰極との間に、有機層を形成する有機層形成工程を含み、
     上記有機層形成工程は、
     少なくとも1種類の熱活性化遅延蛍光材料をホスト材料として含む励起子生成層を形成する工程と、
     少なくとも1種類の蛍光発光材料を含む蛍光発光層を形成する工程と、を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
  22.  熱活性化遅延蛍光材料を含む励起子生成層で生成した励起子を、該励起子生成層とは別に設けられた蛍光発光層の蛍光発光材料にフェルスター遷移させて発光させることを特徴とする発光方法。
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