特許ウォッチ

公開番号2025015744
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2024200891,2023075675
出願日2024-11-18,2013-03-15
発明の名称発光素子、照明装置、発光装置、表示装置および電子機器
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 50/13 20230101AFI20250123BHJP()
要約【課題】複数の発光ドーパントを用いた発光素子において、発光効率が高い発光素子を提
供することを目的とする。また、本発明の一態様は、上述の発光素子を用いることにより
、消費電力の低減された発光装置、発光モジュール、発光表示装置、電子機器、及び照明
装置を各々提供する。
【解決手段】分子間のエネルギー移動機構の一つであるフェルスター機構に注目し、エネ
ルギーを与える側の分子の発光波長と、エネルギーを受け取る側の分子の吸収スペクトル
に波長の4乗を掛け合わせたグラフにおける最も長波長側の極大を有するピークとを重ね
合わせることによって上記フェルスター機構におけるエネルギー移動を効率よく可能とす
る。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１の電極と、第２の電極と、第１の発光層と、第２の発光層と、を有し、
前記第１の発光層は、前記第１の電極と前記第２の発光層との間に設けられ、
前記第２の発光層は、前記第１の発光層と前記第２の電極との間に設けられ、
前記第１の発光層は、第１の化合物と、前記第１の化合物と励起錯体を形成する第２の化合物と、第１のりん光性化合物と、を有し、
前記第２の発光層は、ホスト材料と、前記第１のりん光性化合物よりも長波長の発光を呈する第２のりん光性化合物と、を有し、
前記第１のりん光性化合物のε（λ）λ
４
で表される関数の最も長波長側の極大値の波長は、前記励起錯体の発光スペクトルと重なり、
前記第１のりん光性化合物のＰＬスペクトルＦ（λ）の発光ピーク波長のエネルギー値と、前記第２のりん光性化合物のε（λ）λ
４
で表される関数の最も長波長側の極大値の波長のエネルギー値との差が０．２ｅＶ以下である、発光素子。
（ただし、ε（λ）はモル吸光係数を表し、波長λの関数である。）
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
第１の電極と、第２の電極と、第１の発光層と、第２の発光層と、を有し、
前記第１の発光層は、前記第１の電極と前記第２の発光層との間に設けられ、
前記第２の発光層は、前記第１の発光層と前記第２の電極との間に設けられ、
前記第１の発光層は、芳香族アミン骨格、カルバゾール骨格、チオフェン骨格、及びフラン骨格のいずれかを有する第１の化合物と、前記第１の化合物と励起錯体を形成する第２の化合物と、第１のりん光性化合物と、を有し、
前記第２の発光層は、ホスト材料と、前記第１のりん光性化合物よりも長波長の発光を呈する第２のりん光性化合物と、を有し、
前記第１のりん光性化合物のε（λ）λ
４
で表される関数の最も長波長側の極大値の波長は、前記励起錯体の発光スペクトルと重なり、
前記第１のりん光性化合物のＰＬスペクトルＦ（λ）の発光ピーク波長のエネルギー値と、前記第２のりん光性化合物のε（λ）λ
４
で表される関数の最も長波長側の極大値の波長のエネルギー値との差が０．２ｅＶ以下である、発光素子。
（ただし、ε（λ）はモル吸光係数を表し、波長λの関数である。）
【請求項３】
第１の電極と、第２の電極と、第１の発光層と、第２の発光層と、を有し、
前記第１の発光層は、前記第１の電極と前記第２の発光層との間に設けられ、
前記第２の発光層は、前記第１の発光層と前記第２の電極との間に設けられ、
前記第１の発光層は、第１の化合物と、前記第１の化合物と励起錯体を形成する第２の化合物と、第１のイリジウム錯体と、を有し、
前記第２の発光層は、ホスト材料と、前記第１のイリジウム錯体よりも長波長の発光を呈する第２のイリジウム錯体と、を有し、
前記第１のイリジウム錯体のε（λ）λ
４
で表される関数の最も長波長側の極大値の波長は、前記励起錯体の発光スペクトルと重なり、
前記第１のイリジウム錯体のＰＬスペクトルＦ（λ）の発光ピーク波長のエネルギー値と、前記第２のイリジウム錯体のε（λ）λ
４
で表される関数の最も長波長側の極大値の波長のエネルギー値との差が０．２ｅＶ以下である、発光素子。
（ただし、ε（λ）はモル吸光係数を表し、波長λの関数である。）
【請求項４】
第１の電極と、第２の電極と、第１の発光層と、第２の発光層と、を有し、
前記第１の発光層は、前記第１の電極と前記第２の発光層との間に設けられ、
前記第２の発光層は、前記第１の発光層と前記第２の電極との間に設けられ、
前記第１の発光層は、芳香族アミン骨格、カルバゾール骨格、チオフェン骨格、及びフラン骨格のいずれかを有する第１の化合物と、前記第１の化合物と励起錯体を形成する第２の化合物と、第１のイリジウム錯体と、を有し、
前記第２の発光層は、ホスト材料と、前記第１のイリジウム錯体よりも長波長の発光を呈する第２のイリジウム錯体と、を有し、
前記第１のイリジウム錯体のε（λ）λ
４
で表される関数の最も長波長側の極大値の波長は、前記励起錯体の発光スペクトルと重なり、
前記第１のイリジウム錯体のＰＬスペクトルＦ（λ）の発光ピーク波長のエネルギー値と、前記第２のイリジウム錯体のε（λ）λ
４
で表される関数の最も長波長側の極大値の波長のエネルギー値との差が０．２ｅＶ以下である、発光素子。
（ただし、ε（λ）はモル吸光係数を表し、波長λの関数である。）
【請求項５】
請求項３または請求項４において、
前記第１のイリジウム錯体が有する３つの配位子のうち、２つは同じ配位子であり、１つは異なる配位子である、発光素子。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５のいずれか一において、
前記第２のイリジウム錯体が有する３つの配位子のうち、２つは同じ配位子であり、１つは異なる配位子である、発光素子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記第１の発光層と前記第２の発光層とが互いに接する、発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の発光素子を有する照明装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の発光素子と、前記発光素子を制御する手段と、を有する発光装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の発光素子を表示部に有し、前記発光素子を制御する手段を有する表示装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機化合物を発光物質として用いた発光素子、表示装置、発光装置、電子機器
及び照明装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）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物質を含む層（ＥＬ層）を挟んだものである。この素子に電圧を印加
することにより、発光物質からの発光を得ることができる。
【０００３】
このような発光素子は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く
、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好
適であると考えられている。また、このような発光素子を用いたディスプレイは、薄型軽
量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つ
である。
【０００４】
これらの発光素子は発光層を膜状に形成することが可能であるため、面状に発光を得るこ
とができる。よって、大面積の素子を容易に形成することができる。このことは、白熱電
球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であ
るため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
発光物質に有機化合物を用い、一対の電極間に当該ＥＬ層を設けた有機ＥＬ素子の場合、
一対の電極間に電圧を印加することにより、陰極から電子が、陽極から正孔（ホール）が
それぞれ発光性のＥＬ層に注入され、電流が流れる。そして、注入された電子及び正孔が
再結合することによって発光性の有機化合物が励起状態となり、励起された発光性の有機
化合物から発光を得ることができる。
【０００６】
有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態があり
、一重項励起状態（Ｓ
＊
）からの発光が蛍光、三重項励起状態（Ｔ
＊
）からの発光がりん
光と呼ばれている。また、当該発光素子におけるその統計的な生成比率は、Ｓ
＊
：Ｔ
＊
＝
１：３であると考えられている。
【０００７】
一重項励起状態から発光する化合物（以下、蛍光性化合物と称す）では室温において、通
常、三重項励起状態からの発光（りん光）は観測されず、一重項励起状態からの発光（蛍
光）のみが観測される。したがって、蛍光性化合物を用いた発光素子における内部量子効
率（注入したキャリアに対して発生するフォトンの割合）の理論的限界は、Ｓ
＊
：Ｔ
＊
＝
１：３であることを根拠に２５％とされている。
【０００８】
一方、三重項励起状態から発光する化合物（以下、りん光性化合物と称す）を用いれば、
三重項励起状態からの発光（りん光）が観測される。また、りん光性化合物は項間交差（
一重項励起状態から三重項励起状態へ移ること）が起こりやすいため、内部量子効率は１
００％まで理論上は可能となる。つまり、蛍光性化合物より高い発光効率が実現可能とな
る。このような理由から、高効率な発光素子を実現するために、りん光性化合物を用いた
発光素子の開発が近年盛んに行われている。
【０００９】
特許文献１では、複数の発光ドーパントを含む発光領域を有し、当該発光ドーパントがり
ん光を発する白色発光素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特表２００４－５２２２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許