[發明專利]發光元件

有效

• 申請號: 201210057926.5
• 申請日: 2012-02-27
• 公開（公告）號: CN102655222A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: 山崎舜平;瀨尾哲史;大澤信晴;下垣智子;井上英子;門間裕史;尾坂晴惠;鈴木邦彥;竹村保彥
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01L51/50
• 分類號: H01L51/50;H01L51/54
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 林毅斌;楊思捷

技術領域

本發明涉及一種利用有機電致發光(EL：Electroluminescence)現象的發光元件(以下，也稱為有機EL元件)。

背景技術

對有機EL元件積極地進行研究開發(參照專利文獻1、非專利文獻1及非專利文獻2)。有機EL元件的基本結構是在一對電極之間夾有包含發光性有機化合物的層(以下，也稱為發光層)的結構，并且有機EL元件由于具有可實現薄型輕量化、能夠對輸入信號進行高速響應、能夠實現直流低電壓驅動等的特性，所以作為下一代的平板顯示元件受到關注。此外，使用這種發光元件的顯示器還具有優異的對比度、清晰的圖像質量以及廣視角的特征。再者，由于有機EL元件為面狀光源，因此期望將有機EL元件應用于液晶顯示器的背光燈、照明等的光源。

有機EL元件的發光機理屬于載流子注入型。換言之，通過對夾有發光層的電極之間施加電壓，從電極注入的電子和空穴復合，以發光物質成為激發態，并且當該激發態回到基態時發光。激發態是單重激發態和三重激發態。此外，在發光元件中，單重激發態和三重激發態的統計學上的生成比例被認為前者是后者的三分之一。另外，在本說明書中，在沒有特別的說明時，單重激發態(三重激發態)是指單重激發態(三重激發態)中的能級最低的單重激發態(三重激發態)。

發光性有機化合物的基態通常是單重激發態。因此，來自單重激發態的發射光因是在相同的自旋多重態之間的電子躍遷而被稱為熒光。另一方面，來自三重激發態的發射光因是不同的自旋多重態之間的電子躍遷而被稱為磷光。在此，在發射熒光的化合物(以下，稱為熒光化合物)中，通常，在室溫下無法觀察到磷光，且只能觀察到熒光。因此，基于上述單重激發態與三重激發態的比率，使用熒光化合物的發光元件中的內量子效率(所生成的光子與所注入的載流子之比)的理論上的極限被認為是25％。

另一方面，如果使用發射磷光的化合物(以下稱為磷光化合物)，則內量子效率在理論上可以提高100％。換言之，與熒光化合物相比，可以得到高發光效率。根據上述理由，為了實現高效率的發光元件，近年來積極地開發出使用磷光化合物的發光元件。

尤其是，作為磷光化合物，以銥等為中心金屬的有機金屬配合物由于其高磷光量子效率而已受到關注。例如，專利文獻1公開有以銥為中心金屬的有機金屬配合物作為磷光材料。

當使用上述磷光化合物形成發光元件的發光層時，為了抑制磷光化合物的濃度猝滅或者由三重態-三重態湮滅導致的猝滅，通常以使該磷光化合物分散在包含另一種化合物的矩陣中的方式形成發光層。在此，用作矩陣的化合物被稱為主體，分散在矩陣中的化合物諸如磷光化合物被稱為客體。

作為這樣將磷光化合物用作客體的發光元件中的發光的基本過程，有幾個過程，以下對此進行說明。

(1)當在客體分子中電子和空穴復合，客體分子處于激發態時(直接復合過程)

(1-1)在客體分子的激發態為三重激發態時客體分子發射磷光。

(1-2)在客體分子的激發態為單重激發態時單重激發態的客體分子系間跨越(intersystem?crossing)到三重激發態而發射磷光。

換言之，在上述(1)的直接復合過程中，只要客體分子的系間跨越效率及磷光量子效率高，就可以獲得高發光效率。

(2)當在主體分子中電子和空穴復合，主體分子處于激發態時(能量轉移過程)。

(2-1)在主體分子的激發態為三重激發態，并且主體分子的三重激發態的能級(T1能級)高于客體分子的T1能級時，激發能量從主體分子轉移到客體分子，而客體分子處于三重激發態。處于三重激發態的客體分子發射磷光。此外，在形式上能量轉移到客體分子的單重激發態的能級(S1能級)，但是在很多情況下客體分子的S1能級比主體分子的T1能級更接近高能一側，不容易成為主要能量轉移過程，因此在此省略說明。

(2-2)在主體分子的激發態為單重激發態，并且主體分子的單重激發態的能級(S1能級)高于客體分子的S1能級及T1能級時，激發能量從主體分子轉移到客體分子，客體分子處于單重激發態或三重激發態。處于三重激發態的客體分子發射磷光。此外，處于單重激發態的客體分子系間跨越到三重激發態而發射磷光。

換言之，在上述(2)的能量轉移過程中，盡可能使主體分子的三重激發能及單重激發能的雙方高效地轉移到客體分子是重要的。

鑒于上述能量轉移過程，若在激發能量從主體分子轉移到客體分子之前，主體分子本身將該激發能量作為光或熱放出而失活，則發光效率降低。

<能量轉移過程>

以下，詳細說明分子間的能量轉移過程。