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公開番号2025135025
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-18
出願番号2022100872
出願日2022-06-23
発明の名称有機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス装置、電子機器、発光体、太陽電池及び光センサー
出願人出光興産株式会社
代理人弁理士法人樹之下知的財産事務所
主分類H10K 50/10 20230101AFI20250910BHJP()
要約【課題】発光開始電圧が低く、かつ高効率で発光する有機エレクトロルミネッセンス素子を提供すること。
【解決手段】陽極(3)と、陰極(4)と、陽極(3)及び陰極(4)の間に配置された発光領域(5)を有し、発光領域(5)は、第一の増感層(51)及び第一の発光層(52)を含み、第一の増感層(51)は、第一のホスト材料と、第一の増感材とを含有し、第一の発光層(52)は、第二のホスト材料と、第一の発光性化合物とを含有し、第一のホスト材料と第二のホスト材料とは、互いに異なり、第一の増感材と第一の発光性化合物とは、互いに異なり、第一の増感材の最低励起一重項エネルギーS₁(G1)と、第一の増感材の77[K]におけるエネルギーギャップT_77K(G1)との差ΔST(G1)は、数式(数1)を満たす、有機エレクトロルミネッセンス素子(1)。
ΔST(G1)=S₁(G1)-T_77K(G1)<0.5eV …(数1)
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
陽極と、
陰極と、
前記陽極及び前記陰極の間に配置された発光領域を有し、
前記発光領域は、第一の増感層及び第一の発光層を含み、
前記第一の増感層は、第一のホスト材料と、第一の増感材とを含有し、
前記第一の発光層は、第二のホスト材料と、第一の発光性化合物とを含有し、
前記第一のホスト材料と前記第二のホスト材料とは、互いに異なり、
前記第一の増感材と前記第一の発光性化合物とは、互いに異なり、
前記第一の増感材の最低励起一重項エネルギーＳ
１
（Ｇ１）と、前記第一の増感材の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＴ
７７Ｋ
（Ｇ１）との差ΔＳＴ（Ｇ１）は、下記数式（数１）を満たす、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
ΔＳＴ（Ｇ１）＝Ｓ
１
（Ｇ１）－Ｔ
７７Ｋ
（Ｇ１）＜０．５ｅＶ …（数１）
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記第一の増感材は、重金属元素を含まない、
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記第一の増感材の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＴ
７７Ｋ
（Ｇ１）と、前記第一のホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＴ
７７Ｋ
（Ｈ１）と、前記第二のホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＴ
７７Ｋ
（Ｈ２）とが下記数式（数２）の関係を満たす、
請求項１または請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Ｔ
７７Ｋ
（Ｇ１）＞Ｔ
７７Ｋ
（Ｈ１）＞Ｔ
７７Ｋ
（Ｈ２） …（数２）
【請求項４】
前記第一の増感材の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＴ
７７Ｋ
（Ｇ１）と、前記第一のホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＴ
７７Ｋ
（Ｈ１）とが下記数式（数２１）の関係を満たす、
請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Ｔ
７７Ｋ
（Ｇ１）－Ｔ
７７Ｋ
（Ｈ１）＜０．５ｅＶ …（数２１）
【請求項５】
前記第一のホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＴ
７７Ｋ
（Ｈ１）と、前記第二のホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＴ
７７Ｋ
（Ｈ２）とが下記数式（数２２）の関係を満たす、
請求項３または請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Ｔ
７７Ｋ
（Ｈ１）－Ｔ
７７Ｋ
（Ｈ２）＜０．３ｅＶ …（数２２）
【請求項６】
前記第一の増感材の最低励起一重項エネルギーＳ
１
（Ｇ１）と、前記第一の発光性化合物の最低励起一重項エネルギーＳ
１
（ＢＤ１）とが下記数式（数３）の関係を満たす、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Ｓ
１
（ＢＤ１）＞Ｓ
１
（Ｇ１） …（数３）
【請求項７】
前記第一の増感層と前記第一の発光層とが、直接、接している、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記第一の増感層は、前記陽極と前記陰極との間に配置され、
前記第一の発光層は、前記第一の増感層と前記陰極との間に配置されている、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記第一の増感材の最低空軌道のエネルギー準位ＬＵＭＯ（Ｇ１）の絶対値と、前記第一のホスト材料の最低空軌道のエネルギー準位ＬＵＭＯ（Ｈ１）の絶対値とが、下記数式（数４）の関係を満たす、
請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
｜ＬＵＭＯ（Ｇ１）｜＞｜ＬＵＭＯ（Ｈ１）｜ …（数４）
【請求項１０】
前記第二のホスト材料の最低空軌道のエネルギー準位ＬＵＭＯ（Ｈ２）の絶対値と、前記第一の発光性化合物の最低空軌道のエネルギー準位ＬＵＭＯ（ＢＤ１）の絶対値とが、下記数式（数４１）の関係を満たす、
請求項８または請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
｜ＬＵＭＯ（Ｈ２）｜＞｜ＬＵＭＯ（ＢＤ１）｜ …（数４１）
（【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、有機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス装置、電子機器、発光体、太陽電池及び光センサーに関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
低いエネルギーの光を高いエネルギーの光に変換する技術として、アップコンバージョンが注目されている。
発光するフォトンのエネルギーよりも低エネルギーでの駆動が可能な技術として、アップコンバージョンが注目されている。
アップコンバージョンの技術を光励起に適用した場合、発光よりも長波長の励起光を得ることができる。
例えば、無機化合物を用いたアップコンバージョンにおいては、希土類イオンのｆ－ｆ遷移を用いた多段励起により、赤外光から可視光を発生できることが知られている。
また、有機物を用いた光アップコンバージョンにおいては、複数の励起状態間での相互作用（例えば、Ｔｒｉｐｌｅｔ－ＴｒｉｐｌｅｔＦｕｓｉｏｎ＝ＴＴＦ）により、実際に長波長光励起から短波長光が得られることが知られている。
一方、アップコンバージョンの技術を電気励起に適用した場合、発光のエネルギー（ボルト（Ｖ）を電子ボルト（ｅＶ）で表示したもの）よりも低いエネルギー、つまり、より低い印加電圧で発光が得られることが期待される。すなわち、低い印加電圧での発光は、駆動電圧の低電圧化が可能であることを意味する。
有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子と称することがある）に用いられる蛍光素子用材料は、発光層のホストにおいてＴＴＦを起こすことにより、励起三重項を励起一重項に変換し、次いでドーパントへのエネルギー移動を経て発光として再利用することで、高効率化が達成される（例えば、特許文献１）。これは有機固体膜でのアップコンバージョン発光の一種である。
例えば、非特許文献１には、有機固体膜からなる積層構造に、増感材として燐光錯体（ＰｔＯＥＰ）を導入したアップコンバージョン素子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１０／１３４３５０号
【非特許文献】
【０００４】
Ｔｉｎｇ－ＡｎＬｉｎｅｔａｌ．，ＡＤＶＡＮＣＥＤＭＡＴＥＲＩＡＬＳＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ，２０２０，３２，１９０８１７５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１のアップコンバージョン素子においては、外部量子効率（ＥＱＥ）が低く（０．０２４％程度）、低電圧化の可能性はあるものの、素子としての低消費電力化は見込めないとされている。燐光錯体は濃度消光を起こすため、燐光錯体を有機ＥＬ素子の発光層（固体薄膜）中に導入した場合、発光層中において燐光錯体が効率的に働かないと考えられるためである。
近年では、モバイル機器のバッテリーを長持ちさせるなど、有機ＥＬ素子の更なる高性能化のニーズとして低消費電力化が求められている。
発光層中でアップコンバージョンを効率よく発現させ、低消費電力で駆動する有機ＥＬ素子が求められている。
【０００６】
本発明の目的は、発光開始電圧が低く、かつ高効率で発光する有機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス装置、及び当該有機エレクトロルミネッセンス素子もしくは当該有機エレクトロルミネッセンス装置を搭載した電子機器を提供することである。
本発明の別の目的は、発光開始電圧が低く、かつ高効率で発光する発光体、並びに当該発光体を搭載した太陽電池及び光センサーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、陽極と、陰極と、前記陽極及び前記陰極の間に配置された発光領域を有し、前記発光領域は、第一の増感層及び第一の発光層を含み、前記第一の増感層は、第一のホスト材料と、第一の増感材とを含有し、前記第一の発光層は、第二のホスト材料と、第一の発光性化合物とを含有し、前記第一のホスト材料と前記第二のホスト材料とは、互いに異なり、前記第一の増感材と前記第一の発光性化合物とは、互いに異なり、前記第一の増感材の最低励起一重項エネルギーＳ
１
（Ｇ１）と、前記第一の増感材の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＴ
７７Ｋ
（Ｇ１）との差ΔＳＴ（Ｇ１）は、下記数式（数１）を満たす、有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
ΔＳＴ（Ｇ１）＝Ｓ
１
（Ｇ１）－Ｔ
７７Ｋ
（Ｇ１）＜０．５ｅＶ …（数１）
【０００８】
本発明の一態様によれば、前述の本発明の一態様に係る有機エレクトロルミネッセンス素子と、電源とを備え、前記電源は、外部刺激によって電位差又は電流を発生する発電素子を備える、有機エレクトロルミネッセンス装置が提供される。
【０００９】
本発明の一態様によれば、前述の本発明の一態様に係る有機エレクトロルミネッセンス素子または前述の本発明の一態様に係る有機エレクトロルミネッセンス装置を搭載した電子機器が提供される。
【００１０】
本発明の一態様によれば、第一の増感部及び第一の発光部を含む発光体であって、前記第一の増感部は、第一のホスト材料と、第一の増感材とを含有し、前記第一の発光部は、第二のホスト材料と、第一の発光性化合物とを含有し、前記第一のホスト材料と前記第二のホスト材料とは、互いに異なり、前記第一の増感材と前記第一の発光性化合物とは、互いに異なり、前記第一の増感材の最低励起一重項エネルギーＳ
１
（Ｇ１）と、前記第一の増感材の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＴ
７７Ｋ
（Ｇ１）との差ΔＳＴ（Ｇ１）は、下記数式（数１）を満たし、前記第一の増感材の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＴ
７７Ｋ
（Ｇ１）と、前記第一のホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＴ
７７Ｋ
（Ｈ１）と、前記第二のホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＴ
７７Ｋ
（Ｈ２）とが下記数式（数２）の関係を満たし、前記第一の増感材の最低励起一重項エネルギーＳ
１
（Ｇ１）と、前記第一の発光性化合物の最低励起一重項エネルギーＳ
１
（ＢＤ１）とが下記数式（数３）の関係を満たす、発光体が提供される。
ΔＳＴ（Ｇ１）＝Ｓ
１
（Ｇ１）－Ｔ
７７Ｋ
（Ｇ１）＜０．５ｅＶ …（数１）
Ｔ
７７Ｋ
（Ｇ１）＞Ｔ
７７Ｋ
（Ｈ１）＞Ｔ
７７Ｋ
（Ｈ２） …（数２）
Ｓ
１
（ＢＤ１）＞Ｓ
１
（Ｇ１） …（数３）
（【００１１】以降は省略されています）

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