特許ウォッチ

公開番号2024053028
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-12
出願番号2024034143,2022191590
出願日2024-03-06,2016-09-28
発明の名称発光素子
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H10K 50/12 20230101AFI20240405BHJP()
要約【課題】発光効率の高く、低い電圧で駆動する発光素子を提供する。
【解決手段】ゲスト材料とホスト材料とを有する発光素子である。ゲスト材料のHOMO
準位は、ホスト材料のHOMO準位より高く、ゲスト材料のLUMO準位とHOMO準位
とのエネルギー差は、ホスト材料のLUMO準位とHOMO準位とのエネルギー差より大
きい。ゲスト材料は、三重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有する。ホスト材料
のLUMO準位と、ゲスト材料のHOMO準位と、のエネルギー差が、ゲスト材料が呈す
る発光のエネルギー以上である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ゲスト材料と、ホスト材料と、を有する発光素子であって、
前記ゲスト材料のＨＯＭＯ準位は、前記ホスト材料のＨＯＭＯ準位より高く、
前記ゲスト材料のＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位とのエネルギー差は、前記ホスト材料のＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位とのエネルギー差、より大きく、
前記ゲスト材料は、三重項励起エネルギーを発光に変換することができる機能を有する、発光素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、発光素子、または該発光素子を有する表示装置、電子機器、及び照
明装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明
の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明の一態様
は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マ
ター）に関する。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野
としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶
装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる
。
【背景技術】
【０００３】
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）
を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は
、一対の電極間に発光性の材料を含む層（ＥＬ層）を挟んだ構成である。この素子の電極
間に電圧を印加することにより、発光性の材料からの発光が得られる。
【０００４】
上述の発光素子は自発光型であるため、これを用いた表示装置は、視認性に優れ、バッ
クライトが不要であり、消費電力が少ない等の利点を有する。さらに、薄型軽量に作製で
き、該表示装置は、応答速度が高いなどの利点も有する。
【０００５】
発光材料に有機材料を用い、一対の電極間に当該発光材料を含むＥＬ層を設けた発光素
子（例えば、有機ＥＬ素子）の場合、一対の電極間に電圧を印加することにより、陰極か
ら電子が、陽極から正孔（ホール）がそれぞれ発光性のＥＬ層に注入され、電流が流れる
。そして、注入された電子及び正孔が再結合することによって発光性の有機材料が励起状
態となり、励起された発光性の有機材料から発光を得ることができる。
【０００６】
有機材料が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態（Ｓ
＊
）と三重項励起状
態（Ｔ
＊
）があり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光
と呼ばれている。また、発光素子におけるそれらの統計的な生成比率は、Ｓ
＊
：Ｔ
＊
＝１
：３である。そのため、蛍光を発する材料（蛍光材料）を用いた発光素子より、燐光を発
する材料（燐光材料）を用いた発光素子の方が、高い発光効率を得ることが可能となる。
したがって、三重項励起状態のエネルギーを発光に変換することが可能な燐光材料を用い
た発光素子の開発が近年盛んに行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
有機材料を励起するために必要なエネルギーは、有機材料のＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準
位とのエネルギー差に依存し、そのエネルギー差は概ね一重項励起状態のエネルギーに相
当する。燐光を発する有機材料を用いた発光素子においては、三重項励起エネルギーが、
発光のエネルギーに変換される。そのため、有機材料が形成する一重項励起状態と三重項
励起状態とでエネルギー差が大きい場合、有機材料を励起するために必要なエネルギーは
、該エネルギー差に相当するエネルギーの分だけ、発光のエネルギーより高くなってしま
う。有機材料を励起するために必要なエネルギーと、発光のエネルギーとのエネルギー差
は、発光素子において駆動電圧の上昇として素子特性に影響を与える。そのため、駆動電
圧を低減する手法について、開発が進められている（特許文献２参照）。
【０００８】
また、燐光材料を用いた発光素子のうち、特に青色の発光を呈する発光素子においては
、高い三重項励起エネルギー準位を有する安定な有機材料の開発が困難であるため、未だ
実用化に至っていない。そのため、高い発光効率を示す、信頼性の優れた燐光性の発光素
子の開発が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０１０－１８２６９９号公報
特開２０１２－２１２８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
高い発光効率を示す燐光材料として、イリジウム錯体が知られている。また、高い発光
エネルギーを有するイリジウム錯体として、ピリジン骨格または含窒素五員複素環骨格を
配位子に有するイリジウム錯体が知られている。ピリジン骨格または該含窒素五員複素環
骨格は、高い三重項励起エネルギーを有するが、電子受容性が低いため、これらの骨格を
配位子に有するイリジウム錯体は、ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位が高く、正孔キャリ
アが注入されやすい一方、電子キャリアが注入されにくい。そのため、高い発光エネルギ
ーを有するイリジウム錯体においては、キャリアの直接再結合による励起が困難であり、
効率よく発光させることが難しい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許