有機エレクトロルミネッセンス素子
【課題】本発明は、確実に低電圧で駆動でき、発光効率が高く、劣化の少ない有機エレクトロルミネッセンス素子及びこれを用いた表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、一対の電極間に発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光層は、金属錯体からなるホスト材料と、燐光材料からなるゲスト材料のみからなり、
前記ホスト材料が発光する励起状態のエネルギーが、前記ゲスト材料の一重項励起状態のエネルギーよりも高いことを特徴とする。
【解決手段】本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、一対の電極間に発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光層は、金属錯体からなるホスト材料と、燐光材料からなるゲスト材料のみからなり、
前記ホスト材料が発光する励起状態のエネルギーが、前記ゲスト材料の一重項励起状態のエネルギーよりも高いことを特徴とする。
【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に関し、特に、一対の電極間に発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、対向した電極間に２成分以上の材料で構成された発光層を有する有機発光素子において、発光層の主構成材料が金属錯体であり、かつ副構成材料が燐光発光性発光材料である発光素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかる特許文献１では、燐光発光材料を用いた発光素子において、低電圧駆動が可能で、発光劣化が少ない高効率な発光素子を得ることを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ ２００５／１１２５２０号公報
【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、特許文献１に記載の構成では、副構成材料の燐光発光性発光材料の含有率は６重量％とされており、一般的なレベルの混合比率で燐光発光性発光材料を含んでいる。
【０００６】
燐光発光性発光材料を含む有機発光素子においては、発光層中でゲスト材料（副構成材料）が直接電荷をトラップし、再結合することにより発光する。従って、素子内の電荷移動に対してゲスト材料が妨げとなり、ゲスト濃度の増加に伴い駆動電圧が上昇する。一方、ゲスト濃度が低いと、ホスト−ゲスト間の効率的なエネルギー移動が発生しないため、高い発光効率が得られない。よって、通常の燐光発光性発光材料の最適なゲスト濃度は、６−１０重量％程度とされている。
【０００７】
上述の特許文献１に記載の有機発光素子においても、ゲスト濃度は６重量％であり、よって、素子の構成次第では通常素子と同程度の駆動電圧となり、駆動電圧を十分に低くすることができない場合があるという問題があった。また、ゲスト濃度を６重量％未満とすると、駆動電圧を低くできる可能性があるが、今度は高い発光効率を得ることができないおそれがあるという問題があった。
【０００８】
更に、特許文献１に記載の有機発光素子においては、赤色素子以外の素子については考慮されておらず、各色を表示できる構成が不明であるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、発光効率が高く、確実に低電圧で駆動でき、各色を表示できる有機エレクトロルミネッセンス素子及びこれを用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、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は、一対の電極間に発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光層は、金属錯体からなるホスト材料と、燐光材料からなるゲスト材料のみからなり、
前記ホスト材料が発光する励起状態のエネルギーが、前記ゲスト材料の一重項励起状態のエネルギーよりも高いことを特徴とする。
【００１１】
これにより、電流励起により生成されたホスト材料の励起状態のエネルギーが効率的にゲスト材料に移動し、高い発光効率を得ることができる。
【００１２】
また、前記ホスト材料は燐光材料からなり、
前記励起状態のエネルギーは、三重項励起状態のエネルギーであることを特徴とする。
【００１３】
これにより、ホスト材料に燐光材料を用いた場合においても、ゲスト材料へのエネルギー移動を効率よく行い、発光効率を高めることができる。
【００１４】
また、前記ホスト材料は、イリジウム錯体であることを特徴とする。
【００１５】
これにより、一般的に用いられている燐光材料を利用しつつ、高効率発光を実現することができる。
【００１６】
また、前記ホスト材料は蛍光材料からなり、
前記励起状態のエネルギーは、一重項励起状態のエネルギーであることを特徴とする。
【００１７】
これにより、高価とされる燐光材料以外の材料をホストとして使用することが可能となり、低コスト化を図ることができる。
【００１８】
また、前記ホスト材料は、ベリリウム錯体又は亜鉛錯体であることを特徴とする。
【００１９】
また、前記ゲスト材料の混合比率が、１重量％以上６重量％未満であることを特徴とする。
【００２０】
これにより、発光層に含まれるゲスト材料の混合比を低下させることにより、低コスト化を図ることができるとともに、ゲスト材料が電荷のトラップになることを抑制し、低電圧化が期待できる。
【００２１】
前記ゲスト材料の発光波長は、前記ホスト材料の発光波長よりも長いことを特徴とする。
【００２２】
これにより、所望の発光色で発光を行うことができ、カラー発光を行うことが可能となる。
【００２３】
本発明の他の態様に係る表示装置は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示パネルと、
該表示パネルを駆動する駆動回路と、を有することを特徴とする。
【００２４】
これにより、低電圧駆動が可能であり、発光効率が高く、寿命の長い表示装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子及びこれを用いた表示装置の発光効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を示した断面構成図である。
【図２】実施例１〜５及び比較例１〜３に係る有機ＥＬ素子の特性を示した表である。
【図３】実施例１〜３及び比較例１に係る有機ＥＬ素子のホスト材料の発光スペクトルを示した図である。
【図４】実施例１〜３及び比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光機構を示した図である。図４（Ａ）は、実施例２に係る有機ＥＬ素子の発光層のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図４（Ｂ）は、実施例３に係る有機ＥＬ素子のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図４（Ｃ）は、実施例１に係る有機ＥＬ素子のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図４（Ｄ）は、比較例１に係る有機ＥＬ素子のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。
【図５】実施例１〜５及び比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光層のゲスト材料の吸収スペクトル及びホスト材料の発光スペクトルを示した図である。
【図６】比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の測定結果である。図６（Ａ）は、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の電圧−輝度特性を示した図であり、図６（Ｂ）は、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の電圧−電流密度特性を示した図である。また、図６（Ｃ）は、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の電流密度−外部量子効率特性を示した図であり、図６（Ｄ）は、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の電流密度−電力効率特性を示した図である。
【図７】比較例１、２に係る有機ＥＬ素子の波長−エレクトロルミネセンス強度特性を示した図である。
【図８】実施例６及び比較例４〜６に係る有機ＥＬ素子の特性を示した表である。
【図９】実施例６及び比較例４〜６に係る有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示した図である。
【図１０】実施例６及び比較例４、５に係る有機ＥＬ素子の発光機構を示した図である。図１０（Ａ）は、実施例６に係る有機ＥＬ素子の発光層のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図１０（Ｂ）は、比較例４に係る有機ＥＬ素子のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図１０（Ｃ）は、比較例５に係る有機ＥＬ素子のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００２８】
図１は、本発明の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子（Organic Electro-Luminescence、以下、「有機ＥＬ素子」と呼ぶ。）の一例を示した断面構成図である。図１において、本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、基板１０と、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide、酸化インジウム錫）電極２０と、正孔注入層３０と、正孔輸送層４０と、発光層５０と、電子輸送層６０と、電極層７０とを有する。
【００２９】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、基板１０の表面上に、ＩＴＯ電極２０、正孔注入層３０、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０及び電極層７０が順に積層された構成を有している。正孔注入層３０、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０は、総て有機材料からなる有機層として構成されているので、正孔注入層３０を第１の有機層３０、正孔輸送層４０を第２の有機層４０、発光層５０を第３の有機層５０、電子輸送層６０を第４の有機層６０と呼んでもよい。また、ＩＴＯ電極２０と電極層７０は、所定間隔を有して対向配置されて対をなし、その間に正孔注入層３０、正孔輸送層４０、発光層５０及び電子輸送層６０が設けられた構成となっている。つまり、本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、第１〜第４の有機層３０〜６０が一対のＩＴＯ電極２０と電極層７０とでサンドイッチ状に挟まれた構成を有している。
【００３０】
基板１０は、光を透過する透明な基板が用いられ、例えば、ガラス基板やプラスチック基板が利用されてよい。基板１０は、透明な材料であれば、用途に応じて種々の材料から構成され得る。
【００３１】
ＩＴＯ電極２０は、光を透過する透明な金属薄膜からなり、透明な電極として構成される。ＩＴＯ電極２０は陽極として機能し、駆動時には正電圧が印加され、正孔が注入される。なお、本実施形態においては、陽極としてＩＴＯ電極２０を用いた例を挙げているが、透明電極を構成できれば、他の材料を用いてもよい。
【００３２】
正孔注入層３０は、ＩＴＯ電極２０と正孔輸送層４０の中間の仕事関数を有し、ＩＴＯ電極２０に注入される正孔を正孔輸送層４０に注入する橋渡しを行うバッファ層である。上述のように、正孔注入層３０は、有機材料で構成される。正孔注入層３０は、ＩＴＯ電極２０で注入された正孔を、正孔輸送層４０に橋渡しできる機能を有する種々の有機材料から構成されてよいが、例えば、下記の式（１）に示す化合物（以下、「ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ」と呼ぶ。）から構成されてもよい。
【００３３】
【化１】
正孔輸送層４０は、正孔注入層３０から注入された正孔を発光層５０へと輸送する層である。正孔輸送層４０も、有機材料で構成される。正孔輸送層４０は、正孔を輸送する機能を有すれば、種々の有機材料を用いることができるが、例えば、下記の式（２）に示す化合物（以下、「α−ＮＰＤ」と呼ぶ。）を用いるようにしてもよい。
【００３４】
【化２】
電極層７０は、駆動時に陰極として機能し、負電圧が印加される。電極層７０は、金属薄膜で構成されてよく、例えば、アルミニウム、銀−マグネシウム合金、カルシウム等の金属薄膜として構成されてよい。
【００３５】
電子輸送層６０は、電極層７０から注入された電子を発光層５０に輸送するための層である。電子輸送層６０は、有機材料から構成されてよい。有機材料は、電子を輸送する機能を果たすことができれば、種々の有機材料を用いることができるが、例えば、２，２'，２"−（１，３，５−ベンゼントリイル）−トリス（１−フェニル−１−Ｈ−ベンゾイミダール）（又は2, 2',2"-(1, 3, 5-benzenetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)）（以下、「ＴＰＢＩ」と呼ぶ。）を用いてもよい。なお、ＴＰＢＩの化学式を、下記の式（３）に示す。
【００３６】
【化３】
発光層５０は、電子と正孔の結合により発光する層である。発光層５０は、電子と正孔の結合により励起され、励起状態から基底状態に戻る際に光を発光する。本実施形態に係る有機ＥＬ素子においては、励起状態（一重項状態）から直接基底状態に戻る際に発光する蛍光ではなく、一重項状態から、それよりもややエネルギー状態の低い三重項状態を介して基底状態に戻る際に発光する燐光を用いる。
【００３７】
発光層５０は、ホスト材料となる金属錯体と、ゲスト材料となる燐光材料のみから構成される。金属錯体は発光層５０の主成分となり、燐光材料は、発光層５０の少量成分となる。ホスト材料とゲスト材料は、混合した状態で発光層５０中に存在し、主成分となるホスト材料中に、小量成分のゲスト材料が混合した状態で発光層５０は構成される。発光層５０において、発光の役割を担うのは、ゲスト材料である。本実施形態に係る有機ＥＬ素子の発光層５０は、金属錯体と燐光材料のみからなり、その他の材料を含まない。
【００３８】
ホスト材料となる金属錯体には、種々の金属錯体を用いることができる。金属錯体であれば、イリジウム錯体等の燐光材料を用いるようにしてもよい。また、蛍光材料を用いるようにしてもよい。金属錯体には、イリジウム（Ｉｒ）等の燐光材料と、亜鉛（Ｚｎ）やベリリウム（Ｂｅ）等の蛍光材料の双方が含まれるが、燐光材料と蛍光材料の双方をホスト材料として用いることができる。
【００３９】
なお、これら金属錯体をホスト材料に用いる場合には、ゲスト材料のバンドギャップ由来の吸収スペクトルの波長と同程度の発光波長の光を発光する金属錯体材料を用いることが好ましい。これにより、ホストである金属錯体からゲストへの効率的なエネルギー移動が可能となり、ゲスト材料の発光色で発光層５０から光を発生させることができる。
【００４０】
より詳細には、ホスト材料が発光する励起状態のエネルギーが、ゲスト材料が発光する一重項励起状態のエネルギーよりも高くなるように金属錯体を選択することが好ましい。具体的には、ホスト材料が燐光材料の場合には、ホスト材料が発光する励起状態は三重項励起状態であるので、ホスト材料の三重項励起状態のエネルギーが、ゲスト材料の一重項励起状態のエネルギーよりも高いことが必要とされる。一方、ホスト材料が蛍光材料の場合には、ホスト材料が発光する励起状態は一重項励起状態となるので、ホスト材料の一重項励起状態のエネルギーが、ゲスト材料の一重項励起状態のエネルギーよりも高いことが必要とされる。
【００４１】
ホスト材料とゲスト材料との間で、かかるエネルギー関係を有することにより、ホスト材料で電荷の再結合により発生した発光しようとするエネルギーを、ゲスト材料が確実に吸収することができ、ゲスト材料による発光機能を十分に発揮させることができる。なお、ここで言うエネルギーとは、基底状態を基準としたエネルギーを意味する。また、ホスト材料とゲスト材料とのエネルギーの関係は、後に実施例を用いてより詳細かつ具体的に説明することとする。
【００４２】
なお、エネルギーと波長は相関関係があるので、以後、ホスト材料とゲスト材料との関係は、エネルギーを用いて表現する場合もあるし、波長を用いて表現する場合もあるものとする。
【００４３】
通常の燐光発光素子においては、発光層中でゲスト材料が直接電荷をトラップし再結合して発光する。従って、素子内の電荷移動に対してゲストが妨げとなり、ゲスト濃度の増加に伴い駆動電圧が上昇する。一方、ゲスト濃度が低いとホスト‐ゲスト間の効率的なエネルギー移動は起こらないため、高い発光効率が得られない。通常の燐光素子の最適ゲスト濃度は、６−１０重量％程度とされている。
【００４４】
これに対し、本実施形態に示したゲスト材料の吸収波長及びホスト材料の発光波長の適切な選択により、ゲスト材料の混合比率が低い場合でも、効率的なエネルギー移動が起こる。したがって、１重量％程度の混合比率でも高い発光効率が得られる。また、ゲスト材料の混合比率が低いため、ゲスト材料による電荷のトラップの影響が小さく、低い駆動電圧で素子を駆動することが可能となる。
【００４５】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子においては、発光層５０内のゲスト材料の混合比率、つまりホスト材料とゲスト材料からなる発光層５０内のゲスト材料の割合を、１重量％以上６重量％未満とすることが好ましい。上述のように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子においては、ゲスト材料の混合比率を１重量％程度としても高い発光効率を得ることができる。また、ゲスト材料の混合比率を６重量％以上とすると、駆動電圧が上昇するおそれがあるため、駆動電圧を上昇させずに高い発光効率が得られるゲスト材料の混合比率の範囲を、１重量％以上６重量％未満に設定することが好ましい。
【００４６】
なお、ホスト材料の金属錯体に燐光材料を用いる場合には、ゲスト材料に用いられる燐光材料よりも短い波長の光を発光する燐光材料を用いる。これにより、波長の長いゲスト材料の燐光材料からの発光が優先され、ゲスト材料の発光色で発光層５０から光を発生させることができる。
【００４７】
例えば、ホスト材料の金属錯体に波長５００ｎｍ程度に発光スペクトルの立ち上がりを有する燐光材料を用い、ゲスト材料の燐光材料に赤色に発光する燐光材料でバンドギャップ由来の吸収スペクトルが５００ｎｍ程度にピークをもつ材料を用いるようにすれば、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルが重なりを有し、効率的なエネルギー移動が起こる。波長５００ｎｍ程度に吸収スペクトルのピークを有する燐光材料は赤色に発光する材料であるため、このような２種類の材料を発光層に用いた場合には、ホスト材料の発光よりも、ゲスト材料である赤色の波長領域６１０〜７５０ｎｍの発光が優先され、発光層５０は赤色に発光する。この場合、ホスト材料の金属錯体材料は、例えば、下記の式（４）で表される化合物（以下、「Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃ」という。）を用いるようにしてもよい。また、ゲスト材料の赤色の燐光材料は、例えば、下記の式（５）で表される化合物（以下、「Ｉｒ（ｐｉｑ）３」という。）を用いるようにしてもよい。
【００４８】
【化４】
【００４９】
【化５】
一方、ホスト材料の金属錯体に燐光材料を用いると、希少金属を含むため材料自体のコストが懸念される。これについては、下記の式（６）、（７）で示されるＢｅやＺｎ等の安価な金属で構成される金属錯体（以下「Ｂｅｂｑ２」、「Ｚｎ（ＢＴＺ）２」という。）を用いることも可能である。
【００５０】
【化６】
【００５１】
【化７】
波長は、青色＜緑色＜黄色＜橙色＜赤色であるので、ホスト材料の金属錯体材料と、ゲスト材料に用いられる燐光材料の波長を適切に選択し、ゲスト材料の発光波長がホスト材料の発光波長より長くなるような組み合わせとすれば、赤色以外の発光を得ることも可能である。
【００５２】
例えば、ホスト材料の金属錯体に、波長４２０ｎｍ程度に発光の立ち上がりを有する金属錯体材料を用い、ゲスト材料の燐光材料に、橙色に発光する燐光材料でバンドギャップ由来の吸収スペクトルが４２０ｎｍ程度にピークをもつ材料を用いるようにすれば、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルが重なりを持ち、効率的なエネルギー移動が起こる。波長４２０ｎｍ程度に吸収スペクトルのピークを有する燐光材料は橙色に発光する材料であるため、このような２種類の材料を発光層に用いた場合には、ホスト材料の発光よりも、ゲスト材料である赤色の波長領域５６０〜７１０ｎｍの発光が優先され、発光層５０は橙色に発光する。この場合、ホスト材料の金属錯体材料は、例えば、式（７）で表されるＺｎ（ＢＴＺ）２を用いるようにしてもよい。また、ゲスト材料の橙色の燐光材料は、例えば、下記の式（８）で表される化合物（以下、「ｍ−ＰＦ−ｐｙ」という。）を用いるようにしてもよい。
【００５３】
【化８】
このように、ホストとなる金属錯体の発光波長とゲストとなる燐光材料の吸収スペクトルの相関から適切な材料選択を行うことができれば、緑や青色の発光を得ることも可能である。
【００５４】
なお、本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、スピンコート法や真空蒸着法等の成膜方法を用いて製造することができる。基板１０上に形成されたＩＴＯ電極２０、第１〜第４の有機層３０〜６０及び電極層７０は、総て成膜により形成可能であるので、種々の成膜方法により本実施形態に係る有機ＥＬ素子を製造することができる。
【００５５】
また、発光層５０については、ホスト材料とゲスト材料とが混合した状態で形成されるので、例えば、共蒸着等により、ホスト材料とゲスト材料とを同時に成膜して構成してもよい。
【００５６】
次に、具体的な実施例により、本発明の有機ＥＬ素子についてより詳細に説明する。
【実施例】
【００５７】
本発明の実施例に係る有機ＥＬ素子は、図１において説明した本実施形態に係る有機ＥＬ素子と同様に構成した。具体的には、以下のようにして実施例に係る有機ＥＬ素子を作製した。なお、今まで説明した構成要素に対応する構成要素には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００５８】
まず、ＩＴＯ電極２０の薄膜が形成された基板１０上に、正孔注入層３０となるＰＥＤＯＴ：ＰＰＳをスピンコート法により成膜した。次いで、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０となる有機層と、電極層７０とを、１０−４Ｐａの真空チャンバ内で抵抗加熱により真空蒸着し、連続的に成膜した。具体的には、以下の材料及び厚さで成膜を行い、実施例１に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【００５９】
正孔注入層３０ （３５ｎｍ）：ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ
正孔輸送層４０ （４０ｎｍ）：α−ＮＰＤ
発光層５０ （３５ｎｍ）：所定のホスト／所定のゲスト
電子輸送層６０ （４０ｎｍ）：ＴＰＢＩ
電極層７０（０．５ｎｍ／１００ｎｍ）：ＬｉＦ／Ａｌ
なお、発光層５０の構成は、具体的な実施例に応じて材料が変化するため、所定のホストと所定のゲストとしている。
【００６０】
次に、作製された本実施例に係る有機ＥＬ素子のＩＴＯ電極２０側を陽極とし、電極層７０側を陰極として電圧を印加し、電流、輝度及び発光スペクトルの測定を行った。このような測定は、酸素や水が素子劣化の原因として問題となるので、その要因を除去するために真空チャンバからドライボックスに、空気に触れないようにして取り出し、ガラスキャップで封止を行った後に測定を行った。
【００６１】
次に、具体的な比較例及び実施例に係る有機ＥＬ素子ついて説明する。なお、比較例に係る有機ＥＬ素子は、本実施例に係る有機ＥＬ素子の効果を確認するため、比較対象として作製された従来の構成を有する有機ＥＬ素子を意味する。
【００６２】
〔実施例１〕
式（５）で表される化合物（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）をゲスト材料、式（４）で表される化合物（Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃ）をホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が極めて低い１重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、実施例１に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【００６３】
〔実施例２〕
式（５）で表される化合物（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）をゲスト材料、式（７）で表される化合物Ｂｅｂｑ２をホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が極めて低い１重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、実施例２に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【００６４】
〔実施例３〕
式（５）で表される化合物（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）をゲスト材料、式（６）で表される化合物Ｚｎ（ＢＴＺ）２をホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が極めて低い１重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、実施例３に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【００６５】
〔実施例４〕
式（５）で表される化合物（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）をゲスト材料、式（７）で表される化合物Ｂｅｂｑ２をホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が通常の燐光有機ＥＬ素子で最適混合比率とされる６重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、実施例４に係る有機ＥＬ素子を構成した。なお、比較例１に係る有機ＥＬ素子は、ホスト材料及びゲスト材料の種類は実施例２に係る有機ＥＬ素子と同様であるが、ゲスト材料の混合比率が異なっている。
【００６６】
〔実施例５〕
式（５）で表される化合物（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）をゲスト材料、式（６）で表される化合物Ｚｎ（ＢＴＺ）２をホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が通常の燐光有機ＥＬ素子で最適混合比率とされる６重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、実施例５に係る有機ＥＬ素子を構成した。なお、実施例５に係る有機ＥＬ素子は、ホスト材料及びゲスト材料の種類は実施例３に係る有機ＥＬ素子と同様であるが、ゲスト材料の混合比率が異なっている。
【００６７】
〔比較例１〕
式（５）で表される化合物（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）をゲスト材料、式（８）で表される化合物ｍ−ＰＦ−ｐｙをホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が極めて低い１重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、比較例１に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【００６８】
〔比較例２〕
式（５）で表される化合物（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）をゲスト材料、式（３）で表されるＴＰＢＩをホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率を極めて低い１重量％とし、共蒸着によるドーピングを行って、発光層５０を形成し、比較例２に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【００６９】
〔比較例３〕
比較例１と同様に、式（５）で表される化合物（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）をゲスト材料、式（３）で表されるＴＰＢＩをホスト材料とし、ゲスト材料の混合比率を通常の燐光有機ＥＬ素子で最適混合比とされる６重量％とし、共蒸着によるドーピングを行って、発光層５０を形成し、比較例３に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【００７０】
図２は、実施例１〜５及び比較例１〜３に係る有機ＥＬ素子の特性を示した表である。図２の表において、実施例１〜５及び比較例１〜３に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のホスト材料及びゲスト濃度が示されるとともに、特性項目として、光度が１００ｃｄ、１０００ｃｄのときの駆動電圧、電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２のときの駆動電圧、外部量子効率ＥＱＥ、光度１００ｃｄのときの発光効率（電力効率）ＰＥ、ＣＩＥ色度及びホスト発光の有無が挙げられている。
【００７１】
図２の表において、実施例１〜３は、比較例２、３のＴＰＢＩホストの系と比較して、ゲスト濃度１重量％でも高い外部量子効率が得られている。また、駆動電圧も比較的低い値で駆動できており、ホストの発光もほとんど見られていないため、良好な赤色発光が得られている。これはつまり、１重量％のゲスト濃度でも、ホスト‐ゲスト間の効率的なエネルギー移動により、高い発光効率が得られたと考えられる。電流密度１ｍＡ／ｃｍ２のときの駆動電圧が比較例３と実施例３で同等である原因は、ホスト材料の電荷移動度の違いによるものであると考えられる。
【００７２】
図２の表において、ホスト材料に燐光材料の金属錯体が用いられている比較例１は、実施例１〜３に係る有機ＥＬ素子に比べて、発光効率が低い。
【００７３】
図３は、実施例１〜３及び比較例１に係る有機ＥＬ素子のホスト材料の発光スペクトルを示した図である。図３において、白丸ドットで示された特性が実施例２に係る有機ＥＬの発光スペクトル、三角ドットで示された特性が比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光スペクトル、四角ドットで示された特性が実施例３に係る有機ＥＬの発光スペクトル、ダイヤドットで示された特性が実施例１に係る有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示している。
【００７４】
図３に示されるように、三角ドットで示された比較例１に係る有機ＥＬ素子のみホスト材料の発光が５５０ｎｍ〜５８０ｎｍ付近で観測されており、色度も赤色発光から若干ずれた発光となっている。
【００７５】
次に、図４及び図５を用いて、実施例１〜３に係る有機ＥＬ素子と、比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光層５０の構成の相違を説明する。図４は、実施例１〜３及び比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光（エネルギー移動）機構を示した図である。図４（Ａ）は、実施例２に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図４（Ｂ）は、実施例３に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図４（Ｃ）は、実施例１に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図４（Ｄ）は、比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。
【００７６】
また、図５は、実施例１〜５及び比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のゲスト材料の吸収スペクトル及びホスト材料の発光スペクトルを示した図である。
【００７７】
図４（Ａ）〜（Ｄ）において、発光層５０を構成するホスト材料及びゲスト材料の一重項励起状態Ｓ１、三重項励起状態Ｔ１及び基底状態Ｓ０が各々示されている。なお、一重項励起状態Ｓ１および三重項励起状態Ｔ１のエネルギー関係は、図５に示された各種材料の吸収スペクトル・発光スペクトルから求めた。
【００７８】
図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、陽極であるＩＴＯ電極２０から注入された正孔と陰極である電極層７０から注入された電子がホスト材料中で再結合することで、Ｓ１及びＴ１の２つのホスト材料の励起状態が生成する。
【００７９】
図４（Ｃ）に示すように、ホスト材料がＩｒ錯体の場合には、燐光材料であるので、項間交差により生成した一重項励起状態Ｓ１は瞬時に三重項励起状態Ｔ１に移る。従って、発光が生じる励起状態は、Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃがホスト材料の場合には、三重項励起状態Ｔ１のみとなる。
【００８０】
ここで、燐光材料からなるゲスト材料が発光するためには、一重項励起状態Ｓ１又は三重項励起状態Ｔ１のエネルギーよりも高いエネルギーが供給されることが必要とされる。よって、ホスト材料で発生する三重項励起状態Ｔ１のエネルギーが、ゲスト材料の一重項励起状態Ｓ１よりも高ければ、ホスト材料で発生した発光しようとするエネルギーは、総てゲスト材料の一重項励起状態Ｓ１又は三重項励起状態Ｔ１に移動することができ、効率よくエネルギー移動が行われる。
【００８１】
なお、実施例３においては、ホスト材料がＩｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃである場合を例に挙げて説明しているが、このホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係は、ホスト材料が燐光材料である場合には、総て適用することができる。
【００８２】
一方、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、蛍光材料であるＢｅｂｑ２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２がホスト材料の場合には、発光が生じる励起状態は一重項励起状態Ｓ１となる。なお、蛍光材料であっても、低温に冷却すると、三重項励起状態Ｔ１で発光させることができるが、ここでは、常温下での挙動を考える。
【００８３】
ホスト材料が蛍光材料の場合、発光する一重項励起状態Ｓ１のエネルギーが、燐光材料であるゲスト材料の一重項励起状態Ｓ１のエネルギーよりも高くなるような組み合わせとすれば、ホスト材料で発生する発光しようとするエネルギーは、総てゲスト材料の一重項励起状態Ｓ１又は三重項励起状態Ｔ１に移動することができ、効率よくホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動を行うことができる。
【００８４】
なお、蛍光材料の場合、常温下で発光する励起状態は一重項励起状態のみであるが、三重項励起状態もエネルギーとしては発生する。この三重項励起状態のエネルギーは、ゲスト材料の三重項励起状態に移動できるので、エネルギー移動は効率よく行われる。ゲスト材料も、ホスト材料と同様に金属錯体の一種であるので、類似したエネルギー構造を有し、一重項励起状態のエネルギーの高低関係は、三重項励起状態のエネルギー関係にも当てはまる。つまり、一重項励起状態のエネルギー関係において、ゲスト材料＜ホスト材料の関係があれば、三重項励起状態のエネルギー関係においても、ゲスト材料＜ホスト材料となる。
【００８５】
よって、ホスト材料が蛍光材料の場合には、ホスト材料の一重項励起状態のエネルギーがゲスト材料の一重項励起状態のエネルギーよりも高くなるように組み合わせれば、効率よいエネルギー移動を実現でき、発光効率を高めることができる。
【００８６】
なお、実施例２、３においては、ホスト材料がＢｅｂｑ２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２である場合を例に挙げて説明したが、ホスト材料が他の蛍光材料の場合であっても、上述のエネルギー関係を同様に適用することができる。
【００８７】
図４（Ｄ）においては、ホスト材料が燐光材料のｍ−ＰＦ−ｐｙの場合の比較例１に係る有機ＥＬ素子のエネルギー関係が示されているが、ホスト材料が発光する三重項励起状態のエネルギーが、ゲスト材料の三重項励起状態Ｔ１のエネルギーよりは高いが、一重項励起状態Ｓ１のエネルギーよりも低い状態となっている。かかる状態では、ホスト材料で発生した三重項励起状態Ｔ１のエネルギーは、三重項励起状態Ｔ１には移動できるものの、一重項励起状態Ｓ１に移動することはできない。よって、ホスト‐ゲスト間のエネルギー移動が効率的に起こらず、ホストの発光が観測され、また発光効率も低くなると考えられる。
【００８８】
なお、図４におけるエネルギー関係を用いた説明は、図５に示したホスト材料の発光スペクトル及びゲスト材料の吸収スペクトルを用いても説明することができる。
【００８９】
図５において、実施例１〜３及び比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のゲスト材料であるＩｒ（ｐｉｑ）３の吸収スペクトルＩｒ（ｐｉｑ）３ Ａｂｓと、実施例３のホスト材料Ｚｎ（ＢＴＺ）２の一重項励起状態の発光スペクトルＺｎ（ＢＴＺ）２ Ｆｌｕｏｒ及び三重項励起状態の発光スペクトルＺｎ（ＢＴＺ）２ Ｐｈｏｓと、実施例２のホスト材料Ｂｅｂｑ２の一重項励起状態の発光スペクトルＢｅｂｑ２ Ｆｌｕｏｒｏ及び三重項励起状態の発光スペクトルＢｅｂｑ２ Ｐｈｏｓと、実施例１のホスト材料Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃの三重項励起状態の発光スペクトルＩｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃと、比較例１のホスト材料ｍ−ＰＦ−ｐｙ Ｐｈｏｓの発光スペクトルが各々示されている。
【００９０】
図５において、実施例３のホスト材料の一重項励起状態の発光スペクトルＺｎ（ＢＴＺ）２ Ｆｌｕｏｒ、実施例２のホスト材料Ｂｅｂｑ２の一重項励起状態の発光スペクトルＢｅｂｑ２ Ｆｌｕｏｒｏ及び実施例１のホスト材料Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃの三重項励起状態の発光スペクトルＩｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃは、ゲスト材料の吸収スペクトルＩｒ（ｐｉｑ）３ ＡｂｓのＳ１由来の吸収スペクトルの立ち上がり部分と重なる領域を多く有し、共有する波長領域を多く有することが分かる。これにより、共有する波長領域でエネルギーの移動が効率よく行われる。なお、吸収スペクトルの場合は、長波長側から吸収が開始されるので、長波長側が立ち上がり部分となる。
【００９１】
一方、比較例１のホスト材料ｍ−ＰＦ−ｐｙ Ｐｈｏｓの発光スペクトルは、ゲスト材料の吸収スペクトルＩｒ（ｐｉｑ）３ ＡｂｓのＴ１由来の吸収スペクトルとは重なりがあるものの、Ｓ１由来のスペクトルとは重なる領域があまり多くなく、実施例１〜３と比較すると、波長領域の共有が少ないことが示されている。よって、ホスト−ゲスト間のエネルギー移動は、あまり効率よく行われない。
【００９２】
このように、効率的なエネルギー移動が起こるエネルギー関係、波長を考慮したホスト材料とゲスト材料の選択を行うことで、低い駆動電圧で高い発光効率が得られる素子が実現できる。本実施例に係る有機ＥＬ素子により、ゲスト材料である燐光材料の使用量を減らすことができ、低コスト化にも有効であると考えられる。
【００９３】
次に、図２の表に戻り、実施例４、５について説明する。
【００９４】
また、図２の表において、実施例４、５に示す通り、ゲスト濃度を６ｗｔ％とした場合でも、多少電圧の上昇がみられるものの、比較的良好な特性を得ることができる。従って、図４において説明したホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を満たせば、本実施例に係る有機ＥＬ素子は、極めて低いゲスト濃度（１ｗｔ％程度）から、通常の燐光素子の最適ゲスト濃度の下限値（６ｗｔ％程度）までの低いゲスト濃度範囲で適用可能である。
【００９５】
次に、比較例２、３について説明する。比較例２、３は、発光層５０のホスト材料に、有機材料であるＴＰＢＩを用いた構成を有する。また、比較例２、３は、ゲスト材料の混合比率がそれぞれ１重量％、６重量％である点で異なっている。
【００９６】
図６は、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の測定結果である。図６（Ａ）は、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の電圧−輝度特性を示した図であり、図６（Ｂ）は、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の電圧−電流密度特性を示した図である。また、図６（Ｃ）は、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の電流密度−外部量子効率特性を示した図であり、図６（Ｄ）は、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の電流密度−電力効率特性を示した図である。なお、図６（Ａ）〜（Ｄ）において、三角のドットが比較例２に係る有機ＥＬ素子の特性を示し、黒丸のドットが比較例３に係る有機ＥＬの特性を示している。
【００９７】
また、図７は、比較例１、２に係る有機ＥＬ素子の波長−エレクトロルミネセンス強度特性を示した図である。図７において、実線が比較例２に係る有機ＥＬ素子の特性を示し、破線が比較例３に係る有機ＥＬ素子の特性を示している。
【００９８】
図６（Ｃ）に示すように、ゲスト材料の混合比が１重量％の比較例２に係る有機ＥＬ素子に比べて、ゲスト材料の混合比が６重量％の比較例３に係る有機ＥＬ素子の方が、高い外部量子効率（ＥＱＥ、External Quantum Efficiency）を得ることができている。これは、図７に示すように、ゲスト材料の混合比率が、１重量％の比較例２に係る有機ＥＬ素子では、ホスト材料の発光が観測されており、エネルギー移動が十分起こっていないことに起因するものであると考えられる。
【００９９】
同様に、図６（Ｄ）においても、比較例２に係る有機ＥＬ素子の方が、比較例３に係る有機ＥＬ素子よりも高い電力効率を示している。図６（Ｄ）においては、単位電力当たりの全光束（ｌｍ／Ｗ）で電力効率が示されており、発光効率と同義であるので、図６（Ｃ）の外部量子効率と同様の結果を示している。
【０１００】
一方、図６（Ｂ）に示すように、同じ電流密度の電流を発生させる有機ＥＬ素子の駆動電圧は、ゲスト材料の混合比が１重量％の比較例１に係る有機ＥＬ素子の方が低い。これは、比較例３に係るゲスト材料混合比が６重量％の有機ＥＬ素子では、ゲスト材料の混合比が高いため、電荷がゲスト材料に直接トラップされていることを反映している。つまり、通常の燐光素子では高い発光効率を得るためには比較的高いゲスト濃度とする必要があり、その際には駆動電圧が高くなってしまうという問題を生じる。従って、低いゲスト濃度でホスト−ゲスト間の効率的なエネルギー移動が起これば、低い駆動電圧で高い発光効率が得られることが期待できる。
【０１０１】
また、図６（Ａ）に示すように、電圧−輝度特性においては、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子は、ほぼ同様の特性を示しており、輝度にはあまり差が無いことが分かる。
【０１０２】
次に、本発明の有機ＥＬ素子が、各種発光色に対して有用であることを、実施例６及び比較例４〜６を用いて説明する。
【０１０３】
〔実施例６〕
式（８）で表される化合物（ｍ−ＰＦ−ｐｙ）をゲスト材料、式（６）で示されるＺｎ（ＢＴＺ）２をホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が１重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、実施例６に係る有機ＥＬ素子を構成した。実施例６に係るゲスト材料（ｍ−ＰＦ−ｐｙ）は、橙色に発光する燐光材料であり、実施例１〜５の赤色に発光するゲスト材料（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）とは異なる発光色を有する。実施例６においては、橙色の発光色を有する化合物（ｍ−ＰＦ−ｐｙ）を用いた例を挙げ、本実施形態に係る有機ＥＬ素子が、橙色の発光色にも有用であることを説明する。
【０１０４】
〔比較例４〕
式（８）で表される化合物（ｍ−ＰＦ−ｐｙ）をゲスト材料とし、ホスト材料をＩｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃとし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が１重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、比較例４に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【０１０５】
〔比較例５〕
式（８）で表される化合物（ｍ−ＰＦ−ｐｙ）をゲスト材料、式（７）で示されるＢｅｂｑ２をホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が１重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、比較例５に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【０１０６】
〔比較例６〕
式（８）で表される化合物（ｍ−ＰＦ−ｐｙ）をゲスト材料、式（３）で表されるＴＰＢＩをホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が１重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、比較例６に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【０１０７】
図８は、実施例６及び比較例４〜６に係る有機ＥＬ素子の特性を示した表である。図８の表において、図２の表と同様に、実施例６及び比較例４〜６に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のホスト材料及びゲスト濃度が示されるとともに、特性項目として、光度が１００ｃｄ、１０００ｃｄのときの駆動電圧、電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２のときの駆動電圧、外部量子効率ＥＱＥ、光度１００ｃｄのときの発光効率（電力効率）ＰＥ、ＣＩＥ色度及びホスト発光の有無が挙げられている。
【０１０８】
図９は、実施例６及び比較例４〜６に係る有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示した図である。なお、図９において、白丸ドットで示された特性が比較例５に係る有機ＥＬのホスト材料の発光スペクトル、ダイヤドットで示された特性が比較例４に係る有機ＥＬ素子のホスト材料の発光スペクトル、実線で示された特性が比較例６に係る有機ＥＬ素子のホスト材料の発光スペクトル、四角ドットで示された特性が実施例６に係る有機ＥＬ素子のホスト材料の発光スペクトルを示している。
【０１０９】
図８の表において、比較例４、５に係る有機ＥＬ素子は、実施例１、２に係る有機ＥＬ素子と比較して、同程度の外部量子効率が得られているものの、図９に示すように、５００〜５４０ｎｍ付近にホスト材料の発光が観測された。一方、実施例６においては、ホスト材料の発光が見られず、高い発光効率が得られている。また、比較例６では、図９にも示すように、比較例２と同様にホスト材料の発光が観測され、発光効率も高い値は得られなかった。
【０１１０】
図１０は、実施例６及び比較例４、５に係る有機ＥＬ素子の発光（エネルギー移動）機構を示した図である。図１０（Ａ）は、実施例６に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図１０（Ｂ）は、比較例４に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図１０（Ｃ）は、比較例５に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。
【０１１１】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）において、発光層５０を構成するホスト材料及びゲスト材料の一重項励起状態Ｓ１、三重項励起状態Ｔ１及び基底状態Ｓ０が各々示されている。なお、一重項励起状態Ｓ１及び三重項励起状態Ｔ１のエネルギー関係は、図５に示された各種材料の吸収スペクトル・発光スペクトルから求めた。図５には、実施例６及び比較例４〜６に係る有機ＥＬ素子のゲスト材料であるｍ−ＰＦ−ｐｙの吸収スペクトルｍ−ＰＦ−ｐｙ Ａｂｓも記載されている。
【０１１２】
図１０（Ｂ）に示すように、燐光材料であるＩｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃをホスト材料に用いた場合には、ゲスト材料の一重項励起状態Ｓ１のエネルギーが、ホスト材料の発光を発生させる三重項励起状態Ｔ１のエネルギーより大きいため、効率的なエネルギー移動ができず、ホスト材料の発光が観測されている。
【０１１３】
図１０（Ｂ）に示すように、蛍光材料であるＢｅｂｑ２をホスト材料に用いた場合には、ゲスト材料の一重項励起状態Ｓ１のエネルギーが、ホスト材料を発光する一重項励起状態Ｓ１のエネルギーより大きいため、効率的なエネルギー移動ができず、ホスト材料の発光が観測されている。
【０１１４】
一方、図１０（Ａ）に示すように、蛍光材料であるＺｎ（ＢＴＺ）２をホストに用いた場合には、ゲスト材料の一重項励起状態Ｓ１のエネルギーが、ホスト材料を発光する一重項励起状態Ｓ１のエネルギーより小さいため、効率的なエネルギー移動ができ、良好な橙色発光が得られている。
【０１１５】
なお、実施例６においては橙色の発光色、実施例１〜５においては赤色の発光色を得ているが、ゲスト材料を各色種々選択し、適切に組み合わせたホスト材料を用いることにより、所望の色に発光させることができる。
【０１１６】
このように、発光層５０を構成するホストである金属錯体材料およびゲストである燐光材料は、発光色に応じて種々の材料を用いることができることが分かる。ここで、実施例で示したＢｅｂｑ２及びＺｎ（ＢＴＺ）２は電子輸送性の材料であるが、Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃは正孔輸送性の材料である。したがって、ホスト材料として用いる金属錯体材料の選択性は非常に広いことが分かる。
【０１１７】
また、発光層５０のホスト材料を構成する金属錯体材料は、用途に応じて種々の材料を用いることができる。本実施例においては、Ｉｒ、Ｂｅ、Ｚｎ錯体を用いたが、その他、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｅｕ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ錯体も用いることができる。
【０１１８】
同様に、発光層５０のゲスト材料を構成する燐光材料は、用途に応じて種々の材料を用いることができる。本実施例では、イリジウム錯体及びｍ−ＰＦ−ｐｙを用いたが、その他、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｅｕ錯体も用いることができる。
【０１１９】
なお、本実施形態及び本実施例において説明した有機ＥＬ素子は、これを画素として表示パネルを作製し、表示パネルを駆動させる駆動回路を備えることにより、表示装置として構成することができる。
【０１２０】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、有機ＥＬ素子及びこれを用いた表示装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１０ 基板
２０ ＩＴＯ電極
３０ 正孔注入層
４０ 正孔輸送層
５０ 発光層
６０ 電子輸送層
７０ 電極層
【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に関し、特に、一対の電極間に発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、対向した電極間に２成分以上の材料で構成された発光層を有する有機発光素子において、発光層の主構成材料が金属錯体であり、かつ副構成材料が燐光発光性発光材料である発光素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかる特許文献１では、燐光発光材料を用いた発光素子において、低電圧駆動が可能で、発光劣化が少ない高効率な発光素子を得ることを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ ２００５／１１２５２０号公報
【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、特許文献１に記載の構成では、副構成材料の燐光発光性発光材料の含有率は６重量％とされており、一般的なレベルの混合比率で燐光発光性発光材料を含んでいる。
【０００６】
燐光発光性発光材料を含む有機発光素子においては、発光層中でゲスト材料（副構成材料）が直接電荷をトラップし、再結合することにより発光する。従って、素子内の電荷移動に対してゲスト材料が妨げとなり、ゲスト濃度の増加に伴い駆動電圧が上昇する。一方、ゲスト濃度が低いと、ホスト−ゲスト間の効率的なエネルギー移動が発生しないため、高い発光効率が得られない。よって、通常の燐光発光性発光材料の最適なゲスト濃度は、６−１０重量％程度とされている。
【０００７】
上述の特許文献１に記載の有機発光素子においても、ゲスト濃度は６重量％であり、よって、素子の構成次第では通常素子と同程度の駆動電圧となり、駆動電圧を十分に低くすることができない場合があるという問題があった。また、ゲスト濃度を６重量％未満とすると、駆動電圧を低くできる可能性があるが、今度は高い発光効率を得ることができないおそれがあるという問題があった。
【０００８】
更に、特許文献１に記載の有機発光素子においては、赤色素子以外の素子については考慮されておらず、各色を表示できる構成が不明であるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、発光効率が高く、確実に低電圧で駆動でき、各色を表示できる有機エレクトロルミネッセンス素子及びこれを用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、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は、一対の電極間に発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光層は、金属錯体からなるホスト材料と、燐光材料からなるゲスト材料のみからなり、
前記ホスト材料が発光する励起状態のエネルギーが、前記ゲスト材料の一重項励起状態のエネルギーよりも高いことを特徴とする。
【００１１】
これにより、電流励起により生成されたホスト材料の励起状態のエネルギーが効率的にゲスト材料に移動し、高い発光効率を得ることができる。
【００１２】
また、前記ホスト材料は燐光材料からなり、
前記励起状態のエネルギーは、三重項励起状態のエネルギーであることを特徴とする。
【００１３】
これにより、ホスト材料に燐光材料を用いた場合においても、ゲスト材料へのエネルギー移動を効率よく行い、発光効率を高めることができる。
【００１４】
また、前記ホスト材料は、イリジウム錯体であることを特徴とする。
【００１５】
これにより、一般的に用いられている燐光材料を利用しつつ、高効率発光を実現することができる。
【００１６】
また、前記ホスト材料は蛍光材料からなり、
前記励起状態のエネルギーは、一重項励起状態のエネルギーであることを特徴とする。
【００１７】
これにより、高価とされる燐光材料以外の材料をホストとして使用することが可能となり、低コスト化を図ることができる。
【００１８】
また、前記ホスト材料は、ベリリウム錯体又は亜鉛錯体であることを特徴とする。
【００１９】
また、前記ゲスト材料の混合比率が、１重量％以上６重量％未満であることを特徴とする。
【００２０】
これにより、発光層に含まれるゲスト材料の混合比を低下させることにより、低コスト化を図ることができるとともに、ゲスト材料が電荷のトラップになることを抑制し、低電圧化が期待できる。
【００２１】
前記ゲスト材料の発光波長は、前記ホスト材料の発光波長よりも長いことを特徴とする。
【００２２】
これにより、所望の発光色で発光を行うことができ、カラー発光を行うことが可能となる。
【００２３】
本発明の他の態様に係る表示装置は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示パネルと、
該表示パネルを駆動する駆動回路と、を有することを特徴とする。
【００２４】
これにより、低電圧駆動が可能であり、発光効率が高く、寿命の長い表示装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子及びこれを用いた表示装置の発光効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を示した断面構成図である。
【図２】実施例１〜５及び比較例１〜３に係る有機ＥＬ素子の特性を示した表である。
【図３】実施例１〜３及び比較例１に係る有機ＥＬ素子のホスト材料の発光スペクトルを示した図である。
【図４】実施例１〜３及び比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光機構を示した図である。図４（Ａ）は、実施例２に係る有機ＥＬ素子の発光層のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図４（Ｂ）は、実施例３に係る有機ＥＬ素子のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図４（Ｃ）は、実施例１に係る有機ＥＬ素子のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図４（Ｄ）は、比較例１に係る有機ＥＬ素子のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。
【図５】実施例１〜５及び比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光層のゲスト材料の吸収スペクトル及びホスト材料の発光スペクトルを示した図である。
【図６】比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の測定結果である。図６（Ａ）は、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の電圧−輝度特性を示した図であり、図６（Ｂ）は、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の電圧−電流密度特性を示した図である。また、図６（Ｃ）は、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の電流密度−外部量子効率特性を示した図であり、図６（Ｄ）は、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の電流密度−電力効率特性を示した図である。
【図７】比較例１、２に係る有機ＥＬ素子の波長−エレクトロルミネセンス強度特性を示した図である。
【図８】実施例６及び比較例４〜６に係る有機ＥＬ素子の特性を示した表である。
【図９】実施例６及び比較例４〜６に係る有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示した図である。
【図１０】実施例６及び比較例４、５に係る有機ＥＬ素子の発光機構を示した図である。図１０（Ａ）は、実施例６に係る有機ＥＬ素子の発光層のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図１０（Ｂ）は、比較例４に係る有機ＥＬ素子のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図１０（Ｃ）は、比較例５に係る有機ＥＬ素子のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００２８】
図１は、本発明の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子（Organic Electro-Luminescence、以下、「有機ＥＬ素子」と呼ぶ。）の一例を示した断面構成図である。図１において、本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、基板１０と、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide、酸化インジウム錫）電極２０と、正孔注入層３０と、正孔輸送層４０と、発光層５０と、電子輸送層６０と、電極層７０とを有する。
【００２９】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、基板１０の表面上に、ＩＴＯ電極２０、正孔注入層３０、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０及び電極層７０が順に積層された構成を有している。正孔注入層３０、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０は、総て有機材料からなる有機層として構成されているので、正孔注入層３０を第１の有機層３０、正孔輸送層４０を第２の有機層４０、発光層５０を第３の有機層５０、電子輸送層６０を第４の有機層６０と呼んでもよい。また、ＩＴＯ電極２０と電極層７０は、所定間隔を有して対向配置されて対をなし、その間に正孔注入層３０、正孔輸送層４０、発光層５０及び電子輸送層６０が設けられた構成となっている。つまり、本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、第１〜第４の有機層３０〜６０が一対のＩＴＯ電極２０と電極層７０とでサンドイッチ状に挟まれた構成を有している。
【００３０】
基板１０は、光を透過する透明な基板が用いられ、例えば、ガラス基板やプラスチック基板が利用されてよい。基板１０は、透明な材料であれば、用途に応じて種々の材料から構成され得る。
【００３１】
ＩＴＯ電極２０は、光を透過する透明な金属薄膜からなり、透明な電極として構成される。ＩＴＯ電極２０は陽極として機能し、駆動時には正電圧が印加され、正孔が注入される。なお、本実施形態においては、陽極としてＩＴＯ電極２０を用いた例を挙げているが、透明電極を構成できれば、他の材料を用いてもよい。
【００３２】
正孔注入層３０は、ＩＴＯ電極２０と正孔輸送層４０の中間の仕事関数を有し、ＩＴＯ電極２０に注入される正孔を正孔輸送層４０に注入する橋渡しを行うバッファ層である。上述のように、正孔注入層３０は、有機材料で構成される。正孔注入層３０は、ＩＴＯ電極２０で注入された正孔を、正孔輸送層４０に橋渡しできる機能を有する種々の有機材料から構成されてよいが、例えば、下記の式（１）に示す化合物（以下、「ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ」と呼ぶ。）から構成されてもよい。
【００３３】
【化１】
正孔輸送層４０は、正孔注入層３０から注入された正孔を発光層５０へと輸送する層である。正孔輸送層４０も、有機材料で構成される。正孔輸送層４０は、正孔を輸送する機能を有すれば、種々の有機材料を用いることができるが、例えば、下記の式（２）に示す化合物（以下、「α−ＮＰＤ」と呼ぶ。）を用いるようにしてもよい。
【００３４】
【化２】
電極層７０は、駆動時に陰極として機能し、負電圧が印加される。電極層７０は、金属薄膜で構成されてよく、例えば、アルミニウム、銀−マグネシウム合金、カルシウム等の金属薄膜として構成されてよい。
【００３５】
電子輸送層６０は、電極層７０から注入された電子を発光層５０に輸送するための層である。電子輸送層６０は、有機材料から構成されてよい。有機材料は、電子を輸送する機能を果たすことができれば、種々の有機材料を用いることができるが、例えば、２，２'，２"−（１，３，５−ベンゼントリイル）−トリス（１−フェニル−１−Ｈ−ベンゾイミダール）（又は2, 2',2"-(1, 3, 5-benzenetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)）（以下、「ＴＰＢＩ」と呼ぶ。）を用いてもよい。なお、ＴＰＢＩの化学式を、下記の式（３）に示す。
【００３６】
【化３】
発光層５０は、電子と正孔の結合により発光する層である。発光層５０は、電子と正孔の結合により励起され、励起状態から基底状態に戻る際に光を発光する。本実施形態に係る有機ＥＬ素子においては、励起状態（一重項状態）から直接基底状態に戻る際に発光する蛍光ではなく、一重項状態から、それよりもややエネルギー状態の低い三重項状態を介して基底状態に戻る際に発光する燐光を用いる。
【００３７】
発光層５０は、ホスト材料となる金属錯体と、ゲスト材料となる燐光材料のみから構成される。金属錯体は発光層５０の主成分となり、燐光材料は、発光層５０の少量成分となる。ホスト材料とゲスト材料は、混合した状態で発光層５０中に存在し、主成分となるホスト材料中に、小量成分のゲスト材料が混合した状態で発光層５０は構成される。発光層５０において、発光の役割を担うのは、ゲスト材料である。本実施形態に係る有機ＥＬ素子の発光層５０は、金属錯体と燐光材料のみからなり、その他の材料を含まない。
【００３８】
ホスト材料となる金属錯体には、種々の金属錯体を用いることができる。金属錯体であれば、イリジウム錯体等の燐光材料を用いるようにしてもよい。また、蛍光材料を用いるようにしてもよい。金属錯体には、イリジウム（Ｉｒ）等の燐光材料と、亜鉛（Ｚｎ）やベリリウム（Ｂｅ）等の蛍光材料の双方が含まれるが、燐光材料と蛍光材料の双方をホスト材料として用いることができる。
【００３９】
なお、これら金属錯体をホスト材料に用いる場合には、ゲスト材料のバンドギャップ由来の吸収スペクトルの波長と同程度の発光波長の光を発光する金属錯体材料を用いることが好ましい。これにより、ホストである金属錯体からゲストへの効率的なエネルギー移動が可能となり、ゲスト材料の発光色で発光層５０から光を発生させることができる。
【００４０】
より詳細には、ホスト材料が発光する励起状態のエネルギーが、ゲスト材料が発光する一重項励起状態のエネルギーよりも高くなるように金属錯体を選択することが好ましい。具体的には、ホスト材料が燐光材料の場合には、ホスト材料が発光する励起状態は三重項励起状態であるので、ホスト材料の三重項励起状態のエネルギーが、ゲスト材料の一重項励起状態のエネルギーよりも高いことが必要とされる。一方、ホスト材料が蛍光材料の場合には、ホスト材料が発光する励起状態は一重項励起状態となるので、ホスト材料の一重項励起状態のエネルギーが、ゲスト材料の一重項励起状態のエネルギーよりも高いことが必要とされる。
【００４１】
ホスト材料とゲスト材料との間で、かかるエネルギー関係を有することにより、ホスト材料で電荷の再結合により発生した発光しようとするエネルギーを、ゲスト材料が確実に吸収することができ、ゲスト材料による発光機能を十分に発揮させることができる。なお、ここで言うエネルギーとは、基底状態を基準としたエネルギーを意味する。また、ホスト材料とゲスト材料とのエネルギーの関係は、後に実施例を用いてより詳細かつ具体的に説明することとする。
【００４２】
なお、エネルギーと波長は相関関係があるので、以後、ホスト材料とゲスト材料との関係は、エネルギーを用いて表現する場合もあるし、波長を用いて表現する場合もあるものとする。
【００４３】
通常の燐光発光素子においては、発光層中でゲスト材料が直接電荷をトラップし再結合して発光する。従って、素子内の電荷移動に対してゲストが妨げとなり、ゲスト濃度の増加に伴い駆動電圧が上昇する。一方、ゲスト濃度が低いとホスト‐ゲスト間の効率的なエネルギー移動は起こらないため、高い発光効率が得られない。通常の燐光素子の最適ゲスト濃度は、６−１０重量％程度とされている。
【００４４】
これに対し、本実施形態に示したゲスト材料の吸収波長及びホスト材料の発光波長の適切な選択により、ゲスト材料の混合比率が低い場合でも、効率的なエネルギー移動が起こる。したがって、１重量％程度の混合比率でも高い発光効率が得られる。また、ゲスト材料の混合比率が低いため、ゲスト材料による電荷のトラップの影響が小さく、低い駆動電圧で素子を駆動することが可能となる。
【００４５】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子においては、発光層５０内のゲスト材料の混合比率、つまりホスト材料とゲスト材料からなる発光層５０内のゲスト材料の割合を、１重量％以上６重量％未満とすることが好ましい。上述のように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子においては、ゲスト材料の混合比率を１重量％程度としても高い発光効率を得ることができる。また、ゲスト材料の混合比率を６重量％以上とすると、駆動電圧が上昇するおそれがあるため、駆動電圧を上昇させずに高い発光効率が得られるゲスト材料の混合比率の範囲を、１重量％以上６重量％未満に設定することが好ましい。
【００４６】
なお、ホスト材料の金属錯体に燐光材料を用いる場合には、ゲスト材料に用いられる燐光材料よりも短い波長の光を発光する燐光材料を用いる。これにより、波長の長いゲスト材料の燐光材料からの発光が優先され、ゲスト材料の発光色で発光層５０から光を発生させることができる。
【００４７】
例えば、ホスト材料の金属錯体に波長５００ｎｍ程度に発光スペクトルの立ち上がりを有する燐光材料を用い、ゲスト材料の燐光材料に赤色に発光する燐光材料でバンドギャップ由来の吸収スペクトルが５００ｎｍ程度にピークをもつ材料を用いるようにすれば、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルが重なりを有し、効率的なエネルギー移動が起こる。波長５００ｎｍ程度に吸収スペクトルのピークを有する燐光材料は赤色に発光する材料であるため、このような２種類の材料を発光層に用いた場合には、ホスト材料の発光よりも、ゲスト材料である赤色の波長領域６１０〜７５０ｎｍの発光が優先され、発光層５０は赤色に発光する。この場合、ホスト材料の金属錯体材料は、例えば、下記の式（４）で表される化合物（以下、「Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃ」という。）を用いるようにしてもよい。また、ゲスト材料の赤色の燐光材料は、例えば、下記の式（５）で表される化合物（以下、「Ｉｒ（ｐｉｑ）３」という。）を用いるようにしてもよい。
【００４８】
【化４】
【００４９】
【化５】
一方、ホスト材料の金属錯体に燐光材料を用いると、希少金属を含むため材料自体のコストが懸念される。これについては、下記の式（６）、（７）で示されるＢｅやＺｎ等の安価な金属で構成される金属錯体（以下「Ｂｅｂｑ２」、「Ｚｎ（ＢＴＺ）２」という。）を用いることも可能である。
【００５０】
【化６】
【００５１】
【化７】
波長は、青色＜緑色＜黄色＜橙色＜赤色であるので、ホスト材料の金属錯体材料と、ゲスト材料に用いられる燐光材料の波長を適切に選択し、ゲスト材料の発光波長がホスト材料の発光波長より長くなるような組み合わせとすれば、赤色以外の発光を得ることも可能である。
【００５２】
例えば、ホスト材料の金属錯体に、波長４２０ｎｍ程度に発光の立ち上がりを有する金属錯体材料を用い、ゲスト材料の燐光材料に、橙色に発光する燐光材料でバンドギャップ由来の吸収スペクトルが４２０ｎｍ程度にピークをもつ材料を用いるようにすれば、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルが重なりを持ち、効率的なエネルギー移動が起こる。波長４２０ｎｍ程度に吸収スペクトルのピークを有する燐光材料は橙色に発光する材料であるため、このような２種類の材料を発光層に用いた場合には、ホスト材料の発光よりも、ゲスト材料である赤色の波長領域５６０〜７１０ｎｍの発光が優先され、発光層５０は橙色に発光する。この場合、ホスト材料の金属錯体材料は、例えば、式（７）で表されるＺｎ（ＢＴＺ）２を用いるようにしてもよい。また、ゲスト材料の橙色の燐光材料は、例えば、下記の式（８）で表される化合物（以下、「ｍ−ＰＦ−ｐｙ」という。）を用いるようにしてもよい。
【００５３】
【化８】
このように、ホストとなる金属錯体の発光波長とゲストとなる燐光材料の吸収スペクトルの相関から適切な材料選択を行うことができれば、緑や青色の発光を得ることも可能である。
【００５４】
なお、本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、スピンコート法や真空蒸着法等の成膜方法を用いて製造することができる。基板１０上に形成されたＩＴＯ電極２０、第１〜第４の有機層３０〜６０及び電極層７０は、総て成膜により形成可能であるので、種々の成膜方法により本実施形態に係る有機ＥＬ素子を製造することができる。
【００５５】
また、発光層５０については、ホスト材料とゲスト材料とが混合した状態で形成されるので、例えば、共蒸着等により、ホスト材料とゲスト材料とを同時に成膜して構成してもよい。
【００５６】
次に、具体的な実施例により、本発明の有機ＥＬ素子についてより詳細に説明する。
【実施例】
【００５７】
本発明の実施例に係る有機ＥＬ素子は、図１において説明した本実施形態に係る有機ＥＬ素子と同様に構成した。具体的には、以下のようにして実施例に係る有機ＥＬ素子を作製した。なお、今まで説明した構成要素に対応する構成要素には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００５８】
まず、ＩＴＯ電極２０の薄膜が形成された基板１０上に、正孔注入層３０となるＰＥＤＯＴ：ＰＰＳをスピンコート法により成膜した。次いで、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０となる有機層と、電極層７０とを、１０−４Ｐａの真空チャンバ内で抵抗加熱により真空蒸着し、連続的に成膜した。具体的には、以下の材料及び厚さで成膜を行い、実施例１に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【００５９】
正孔注入層３０ （３５ｎｍ）：ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ
正孔輸送層４０ （４０ｎｍ）：α−ＮＰＤ
発光層５０ （３５ｎｍ）：所定のホスト／所定のゲスト
電子輸送層６０ （４０ｎｍ）：ＴＰＢＩ
電極層７０（０．５ｎｍ／１００ｎｍ）：ＬｉＦ／Ａｌ
なお、発光層５０の構成は、具体的な実施例に応じて材料が変化するため、所定のホストと所定のゲストとしている。
【００６０】
次に、作製された本実施例に係る有機ＥＬ素子のＩＴＯ電極２０側を陽極とし、電極層７０側を陰極として電圧を印加し、電流、輝度及び発光スペクトルの測定を行った。このような測定は、酸素や水が素子劣化の原因として問題となるので、その要因を除去するために真空チャンバからドライボックスに、空気に触れないようにして取り出し、ガラスキャップで封止を行った後に測定を行った。
【００６１】
次に、具体的な比較例及び実施例に係る有機ＥＬ素子ついて説明する。なお、比較例に係る有機ＥＬ素子は、本実施例に係る有機ＥＬ素子の効果を確認するため、比較対象として作製された従来の構成を有する有機ＥＬ素子を意味する。
【００６２】
〔実施例１〕
式（５）で表される化合物（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）をゲスト材料、式（４）で表される化合物（Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃ）をホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が極めて低い１重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、実施例１に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【００６３】
〔実施例２〕
式（５）で表される化合物（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）をゲスト材料、式（７）で表される化合物Ｂｅｂｑ２をホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が極めて低い１重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、実施例２に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【００６４】
〔実施例３〕
式（５）で表される化合物（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）をゲスト材料、式（６）で表される化合物Ｚｎ（ＢＴＺ）２をホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が極めて低い１重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、実施例３に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【００６５】
〔実施例４〕
式（５）で表される化合物（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）をゲスト材料、式（７）で表される化合物Ｂｅｂｑ２をホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が通常の燐光有機ＥＬ素子で最適混合比率とされる６重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、実施例４に係る有機ＥＬ素子を構成した。なお、比較例１に係る有機ＥＬ素子は、ホスト材料及びゲスト材料の種類は実施例２に係る有機ＥＬ素子と同様であるが、ゲスト材料の混合比率が異なっている。
【００６６】
〔実施例５〕
式（５）で表される化合物（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）をゲスト材料、式（６）で表される化合物Ｚｎ（ＢＴＺ）２をホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が通常の燐光有機ＥＬ素子で最適混合比率とされる６重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、実施例５に係る有機ＥＬ素子を構成した。なお、実施例５に係る有機ＥＬ素子は、ホスト材料及びゲスト材料の種類は実施例３に係る有機ＥＬ素子と同様であるが、ゲスト材料の混合比率が異なっている。
【００６７】
〔比較例１〕
式（５）で表される化合物（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）をゲスト材料、式（８）で表される化合物ｍ−ＰＦ−ｐｙをホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が極めて低い１重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、比較例１に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【００６８】
〔比較例２〕
式（５）で表される化合物（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）をゲスト材料、式（３）で表されるＴＰＢＩをホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率を極めて低い１重量％とし、共蒸着によるドーピングを行って、発光層５０を形成し、比較例２に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【００６９】
〔比較例３〕
比較例１と同様に、式（５）で表される化合物（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）をゲスト材料、式（３）で表されるＴＰＢＩをホスト材料とし、ゲスト材料の混合比率を通常の燐光有機ＥＬ素子で最適混合比とされる６重量％とし、共蒸着によるドーピングを行って、発光層５０を形成し、比較例３に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【００７０】
図２は、実施例１〜５及び比較例１〜３に係る有機ＥＬ素子の特性を示した表である。図２の表において、実施例１〜５及び比較例１〜３に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のホスト材料及びゲスト濃度が示されるとともに、特性項目として、光度が１００ｃｄ、１０００ｃｄのときの駆動電圧、電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２のときの駆動電圧、外部量子効率ＥＱＥ、光度１００ｃｄのときの発光効率（電力効率）ＰＥ、ＣＩＥ色度及びホスト発光の有無が挙げられている。
【００７１】
図２の表において、実施例１〜３は、比較例２、３のＴＰＢＩホストの系と比較して、ゲスト濃度１重量％でも高い外部量子効率が得られている。また、駆動電圧も比較的低い値で駆動できており、ホストの発光もほとんど見られていないため、良好な赤色発光が得られている。これはつまり、１重量％のゲスト濃度でも、ホスト‐ゲスト間の効率的なエネルギー移動により、高い発光効率が得られたと考えられる。電流密度１ｍＡ／ｃｍ２のときの駆動電圧が比較例３と実施例３で同等である原因は、ホスト材料の電荷移動度の違いによるものであると考えられる。
【００７２】
図２の表において、ホスト材料に燐光材料の金属錯体が用いられている比較例１は、実施例１〜３に係る有機ＥＬ素子に比べて、発光効率が低い。
【００７３】
図３は、実施例１〜３及び比較例１に係る有機ＥＬ素子のホスト材料の発光スペクトルを示した図である。図３において、白丸ドットで示された特性が実施例２に係る有機ＥＬの発光スペクトル、三角ドットで示された特性が比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光スペクトル、四角ドットで示された特性が実施例３に係る有機ＥＬの発光スペクトル、ダイヤドットで示された特性が実施例１に係る有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示している。
【００７４】
図３に示されるように、三角ドットで示された比較例１に係る有機ＥＬ素子のみホスト材料の発光が５５０ｎｍ〜５８０ｎｍ付近で観測されており、色度も赤色発光から若干ずれた発光となっている。
【００７５】
次に、図４及び図５を用いて、実施例１〜３に係る有機ＥＬ素子と、比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光層５０の構成の相違を説明する。図４は、実施例１〜３及び比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光（エネルギー移動）機構を示した図である。図４（Ａ）は、実施例２に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図４（Ｂ）は、実施例３に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図４（Ｃ）は、実施例１に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図４（Ｄ）は、比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。
【００７６】
また、図５は、実施例１〜５及び比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のゲスト材料の吸収スペクトル及びホスト材料の発光スペクトルを示した図である。
【００７７】
図４（Ａ）〜（Ｄ）において、発光層５０を構成するホスト材料及びゲスト材料の一重項励起状態Ｓ１、三重項励起状態Ｔ１及び基底状態Ｓ０が各々示されている。なお、一重項励起状態Ｓ１および三重項励起状態Ｔ１のエネルギー関係は、図５に示された各種材料の吸収スペクトル・発光スペクトルから求めた。
【００７８】
図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、陽極であるＩＴＯ電極２０から注入された正孔と陰極である電極層７０から注入された電子がホスト材料中で再結合することで、Ｓ１及びＴ１の２つのホスト材料の励起状態が生成する。
【００７９】
図４（Ｃ）に示すように、ホスト材料がＩｒ錯体の場合には、燐光材料であるので、項間交差により生成した一重項励起状態Ｓ１は瞬時に三重項励起状態Ｔ１に移る。従って、発光が生じる励起状態は、Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃがホスト材料の場合には、三重項励起状態Ｔ１のみとなる。
【００８０】
ここで、燐光材料からなるゲスト材料が発光するためには、一重項励起状態Ｓ１又は三重項励起状態Ｔ１のエネルギーよりも高いエネルギーが供給されることが必要とされる。よって、ホスト材料で発生する三重項励起状態Ｔ１のエネルギーが、ゲスト材料の一重項励起状態Ｓ１よりも高ければ、ホスト材料で発生した発光しようとするエネルギーは、総てゲスト材料の一重項励起状態Ｓ１又は三重項励起状態Ｔ１に移動することができ、効率よくエネルギー移動が行われる。
【００８１】
なお、実施例３においては、ホスト材料がＩｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃである場合を例に挙げて説明しているが、このホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係は、ホスト材料が燐光材料である場合には、総て適用することができる。
【００８２】
一方、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、蛍光材料であるＢｅｂｑ２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２がホスト材料の場合には、発光が生じる励起状態は一重項励起状態Ｓ１となる。なお、蛍光材料であっても、低温に冷却すると、三重項励起状態Ｔ１で発光させることができるが、ここでは、常温下での挙動を考える。
【００８３】
ホスト材料が蛍光材料の場合、発光する一重項励起状態Ｓ１のエネルギーが、燐光材料であるゲスト材料の一重項励起状態Ｓ１のエネルギーよりも高くなるような組み合わせとすれば、ホスト材料で発生する発光しようとするエネルギーは、総てゲスト材料の一重項励起状態Ｓ１又は三重項励起状態Ｔ１に移動することができ、効率よくホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動を行うことができる。
【００８４】
なお、蛍光材料の場合、常温下で発光する励起状態は一重項励起状態のみであるが、三重項励起状態もエネルギーとしては発生する。この三重項励起状態のエネルギーは、ゲスト材料の三重項励起状態に移動できるので、エネルギー移動は効率よく行われる。ゲスト材料も、ホスト材料と同様に金属錯体の一種であるので、類似したエネルギー構造を有し、一重項励起状態のエネルギーの高低関係は、三重項励起状態のエネルギー関係にも当てはまる。つまり、一重項励起状態のエネルギー関係において、ゲスト材料＜ホスト材料の関係があれば、三重項励起状態のエネルギー関係においても、ゲスト材料＜ホスト材料となる。
【００８５】
よって、ホスト材料が蛍光材料の場合には、ホスト材料の一重項励起状態のエネルギーがゲスト材料の一重項励起状態のエネルギーよりも高くなるように組み合わせれば、効率よいエネルギー移動を実現でき、発光効率を高めることができる。
【００８６】
なお、実施例２、３においては、ホスト材料がＢｅｂｑ２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２である場合を例に挙げて説明したが、ホスト材料が他の蛍光材料の場合であっても、上述のエネルギー関係を同様に適用することができる。
【００８７】
図４（Ｄ）においては、ホスト材料が燐光材料のｍ−ＰＦ−ｐｙの場合の比較例１に係る有機ＥＬ素子のエネルギー関係が示されているが、ホスト材料が発光する三重項励起状態のエネルギーが、ゲスト材料の三重項励起状態Ｔ１のエネルギーよりは高いが、一重項励起状態Ｓ１のエネルギーよりも低い状態となっている。かかる状態では、ホスト材料で発生した三重項励起状態Ｔ１のエネルギーは、三重項励起状態Ｔ１には移動できるものの、一重項励起状態Ｓ１に移動することはできない。よって、ホスト‐ゲスト間のエネルギー移動が効率的に起こらず、ホストの発光が観測され、また発光効率も低くなると考えられる。
【００８８】
なお、図４におけるエネルギー関係を用いた説明は、図５に示したホスト材料の発光スペクトル及びゲスト材料の吸収スペクトルを用いても説明することができる。
【００８９】
図５において、実施例１〜３及び比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のゲスト材料であるＩｒ（ｐｉｑ）３の吸収スペクトルＩｒ（ｐｉｑ）３ Ａｂｓと、実施例３のホスト材料Ｚｎ（ＢＴＺ）２の一重項励起状態の発光スペクトルＺｎ（ＢＴＺ）２ Ｆｌｕｏｒ及び三重項励起状態の発光スペクトルＺｎ（ＢＴＺ）２ Ｐｈｏｓと、実施例２のホスト材料Ｂｅｂｑ２の一重項励起状態の発光スペクトルＢｅｂｑ２ Ｆｌｕｏｒｏ及び三重項励起状態の発光スペクトルＢｅｂｑ２ Ｐｈｏｓと、実施例１のホスト材料Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃの三重項励起状態の発光スペクトルＩｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃと、比較例１のホスト材料ｍ−ＰＦ−ｐｙ Ｐｈｏｓの発光スペクトルが各々示されている。
【００９０】
図５において、実施例３のホスト材料の一重項励起状態の発光スペクトルＺｎ（ＢＴＺ）２ Ｆｌｕｏｒ、実施例２のホスト材料Ｂｅｂｑ２の一重項励起状態の発光スペクトルＢｅｂｑ２ Ｆｌｕｏｒｏ及び実施例１のホスト材料Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃの三重項励起状態の発光スペクトルＩｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃは、ゲスト材料の吸収スペクトルＩｒ（ｐｉｑ）３ ＡｂｓのＳ１由来の吸収スペクトルの立ち上がり部分と重なる領域を多く有し、共有する波長領域を多く有することが分かる。これにより、共有する波長領域でエネルギーの移動が効率よく行われる。なお、吸収スペクトルの場合は、長波長側から吸収が開始されるので、長波長側が立ち上がり部分となる。
【００９１】
一方、比較例１のホスト材料ｍ−ＰＦ−ｐｙ Ｐｈｏｓの発光スペクトルは、ゲスト材料の吸収スペクトルＩｒ（ｐｉｑ）３ ＡｂｓのＴ１由来の吸収スペクトルとは重なりがあるものの、Ｓ１由来のスペクトルとは重なる領域があまり多くなく、実施例１〜３と比較すると、波長領域の共有が少ないことが示されている。よって、ホスト−ゲスト間のエネルギー移動は、あまり効率よく行われない。
【００９２】
このように、効率的なエネルギー移動が起こるエネルギー関係、波長を考慮したホスト材料とゲスト材料の選択を行うことで、低い駆動電圧で高い発光効率が得られる素子が実現できる。本実施例に係る有機ＥＬ素子により、ゲスト材料である燐光材料の使用量を減らすことができ、低コスト化にも有効であると考えられる。
【００９３】
次に、図２の表に戻り、実施例４、５について説明する。
【００９４】
また、図２の表において、実施例４、５に示す通り、ゲスト濃度を６ｗｔ％とした場合でも、多少電圧の上昇がみられるものの、比較的良好な特性を得ることができる。従って、図４において説明したホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を満たせば、本実施例に係る有機ＥＬ素子は、極めて低いゲスト濃度（１ｗｔ％程度）から、通常の燐光素子の最適ゲスト濃度の下限値（６ｗｔ％程度）までの低いゲスト濃度範囲で適用可能である。
【００９５】
次に、比較例２、３について説明する。比較例２、３は、発光層５０のホスト材料に、有機材料であるＴＰＢＩを用いた構成を有する。また、比較例２、３は、ゲスト材料の混合比率がそれぞれ１重量％、６重量％である点で異なっている。
【００９６】
図６は、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の測定結果である。図６（Ａ）は、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の電圧−輝度特性を示した図であり、図６（Ｂ）は、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の電圧−電流密度特性を示した図である。また、図６（Ｃ）は、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の電流密度−外部量子効率特性を示した図であり、図６（Ｄ）は、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子の電流密度−電力効率特性を示した図である。なお、図６（Ａ）〜（Ｄ）において、三角のドットが比較例２に係る有機ＥＬ素子の特性を示し、黒丸のドットが比較例３に係る有機ＥＬの特性を示している。
【００９７】
また、図７は、比較例１、２に係る有機ＥＬ素子の波長−エレクトロルミネセンス強度特性を示した図である。図７において、実線が比較例２に係る有機ＥＬ素子の特性を示し、破線が比較例３に係る有機ＥＬ素子の特性を示している。
【００９８】
図６（Ｃ）に示すように、ゲスト材料の混合比が１重量％の比較例２に係る有機ＥＬ素子に比べて、ゲスト材料の混合比が６重量％の比較例３に係る有機ＥＬ素子の方が、高い外部量子効率（ＥＱＥ、External Quantum Efficiency）を得ることができている。これは、図７に示すように、ゲスト材料の混合比率が、１重量％の比較例２に係る有機ＥＬ素子では、ホスト材料の発光が観測されており、エネルギー移動が十分起こっていないことに起因するものであると考えられる。
【００９９】
同様に、図６（Ｄ）においても、比較例２に係る有機ＥＬ素子の方が、比較例３に係る有機ＥＬ素子よりも高い電力効率を示している。図６（Ｄ）においては、単位電力当たりの全光束（ｌｍ／Ｗ）で電力効率が示されており、発光効率と同義であるので、図６（Ｃ）の外部量子効率と同様の結果を示している。
【０１００】
一方、図６（Ｂ）に示すように、同じ電流密度の電流を発生させる有機ＥＬ素子の駆動電圧は、ゲスト材料の混合比が１重量％の比較例１に係る有機ＥＬ素子の方が低い。これは、比較例３に係るゲスト材料混合比が６重量％の有機ＥＬ素子では、ゲスト材料の混合比が高いため、電荷がゲスト材料に直接トラップされていることを反映している。つまり、通常の燐光素子では高い発光効率を得るためには比較的高いゲスト濃度とする必要があり、その際には駆動電圧が高くなってしまうという問題を生じる。従って、低いゲスト濃度でホスト−ゲスト間の効率的なエネルギー移動が起これば、低い駆動電圧で高い発光効率が得られることが期待できる。
【０１０１】
また、図６（Ａ）に示すように、電圧−輝度特性においては、比較例２、３に係る有機ＥＬ素子は、ほぼ同様の特性を示しており、輝度にはあまり差が無いことが分かる。
【０１０２】
次に、本発明の有機ＥＬ素子が、各種発光色に対して有用であることを、実施例６及び比較例４〜６を用いて説明する。
【０１０３】
〔実施例６〕
式（８）で表される化合物（ｍ−ＰＦ−ｐｙ）をゲスト材料、式（６）で示されるＺｎ（ＢＴＺ）２をホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が１重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、実施例６に係る有機ＥＬ素子を構成した。実施例６に係るゲスト材料（ｍ−ＰＦ−ｐｙ）は、橙色に発光する燐光材料であり、実施例１〜５の赤色に発光するゲスト材料（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）とは異なる発光色を有する。実施例６においては、橙色の発光色を有する化合物（ｍ−ＰＦ−ｐｙ）を用いた例を挙げ、本実施形態に係る有機ＥＬ素子が、橙色の発光色にも有用であることを説明する。
【０１０４】
〔比較例４〕
式（８）で表される化合物（ｍ−ＰＦ−ｐｙ）をゲスト材料とし、ホスト材料をＩｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃとし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が１重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、比較例４に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【０１０５】
〔比較例５〕
式（８）で表される化合物（ｍ−ＰＦ−ｐｙ）をゲスト材料、式（７）で示されるＢｅｂｑ２をホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が１重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、比較例５に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【０１０６】
〔比較例６〕
式（８）で表される化合物（ｍ−ＰＦ−ｐｙ）をゲスト材料、式（３）で表されるＴＰＢＩをホスト材料とし、発光層５０中のゲスト材料の混合比率が１重量％となるように、共蒸着によるドーピングを行って発光層５０を形成し、比較例６に係る有機ＥＬ素子を構成した。
【０１０７】
図８は、実施例６及び比較例４〜６に係る有機ＥＬ素子の特性を示した表である。図８の表において、図２の表と同様に、実施例６及び比較例４〜６に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のホスト材料及びゲスト濃度が示されるとともに、特性項目として、光度が１００ｃｄ、１０００ｃｄのときの駆動電圧、電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２のときの駆動電圧、外部量子効率ＥＱＥ、光度１００ｃｄのときの発光効率（電力効率）ＰＥ、ＣＩＥ色度及びホスト発光の有無が挙げられている。
【０１０８】
図９は、実施例６及び比較例４〜６に係る有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示した図である。なお、図９において、白丸ドットで示された特性が比較例５に係る有機ＥＬのホスト材料の発光スペクトル、ダイヤドットで示された特性が比較例４に係る有機ＥＬ素子のホスト材料の発光スペクトル、実線で示された特性が比較例６に係る有機ＥＬ素子のホスト材料の発光スペクトル、四角ドットで示された特性が実施例６に係る有機ＥＬ素子のホスト材料の発光スペクトルを示している。
【０１０９】
図８の表において、比較例４、５に係る有機ＥＬ素子は、実施例１、２に係る有機ＥＬ素子と比較して、同程度の外部量子効率が得られているものの、図９に示すように、５００〜５４０ｎｍ付近にホスト材料の発光が観測された。一方、実施例６においては、ホスト材料の発光が見られず、高い発光効率が得られている。また、比較例６では、図９にも示すように、比較例２と同様にホスト材料の発光が観測され、発光効率も高い値は得られなかった。
【０１１０】
図１０は、実施例６及び比較例４、５に係る有機ＥＬ素子の発光（エネルギー移動）機構を示した図である。図１０（Ａ）は、実施例６に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図１０（Ｂ）は、比較例４に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。図１０（Ｃ）は、比較例５に係る有機ＥＬ素子の発光層５０のホスト材料とゲスト材料のエネルギー関係を示した図である。
【０１１１】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）において、発光層５０を構成するホスト材料及びゲスト材料の一重項励起状態Ｓ１、三重項励起状態Ｔ１及び基底状態Ｓ０が各々示されている。なお、一重項励起状態Ｓ１及び三重項励起状態Ｔ１のエネルギー関係は、図５に示された各種材料の吸収スペクトル・発光スペクトルから求めた。図５には、実施例６及び比較例４〜６に係る有機ＥＬ素子のゲスト材料であるｍ−ＰＦ−ｐｙの吸収スペクトルｍ−ＰＦ−ｐｙ Ａｂｓも記載されている。
【０１１２】
図１０（Ｂ）に示すように、燐光材料であるＩｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃをホスト材料に用いた場合には、ゲスト材料の一重項励起状態Ｓ１のエネルギーが、ホスト材料の発光を発生させる三重項励起状態Ｔ１のエネルギーより大きいため、効率的なエネルギー移動ができず、ホスト材料の発光が観測されている。
【０１１３】
図１０（Ｂ）に示すように、蛍光材料であるＢｅｂｑ２をホスト材料に用いた場合には、ゲスト材料の一重項励起状態Ｓ１のエネルギーが、ホスト材料を発光する一重項励起状態Ｓ１のエネルギーより大きいため、効率的なエネルギー移動ができず、ホスト材料の発光が観測されている。
【０１１４】
一方、図１０（Ａ）に示すように、蛍光材料であるＺｎ（ＢＴＺ）２をホストに用いた場合には、ゲスト材料の一重項励起状態Ｓ１のエネルギーが、ホスト材料を発光する一重項励起状態Ｓ１のエネルギーより小さいため、効率的なエネルギー移動ができ、良好な橙色発光が得られている。
【０１１５】
なお、実施例６においては橙色の発光色、実施例１〜５においては赤色の発光色を得ているが、ゲスト材料を各色種々選択し、適切に組み合わせたホスト材料を用いることにより、所望の色に発光させることができる。
【０１１６】
このように、発光層５０を構成するホストである金属錯体材料およびゲストである燐光材料は、発光色に応じて種々の材料を用いることができることが分かる。ここで、実施例で示したＢｅｂｑ２及びＺｎ（ＢＴＺ）２は電子輸送性の材料であるが、Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃは正孔輸送性の材料である。したがって、ホスト材料として用いる金属錯体材料の選択性は非常に広いことが分かる。
【０１１７】
また、発光層５０のホスト材料を構成する金属錯体材料は、用途に応じて種々の材料を用いることができる。本実施例においては、Ｉｒ、Ｂｅ、Ｚｎ錯体を用いたが、その他、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｅｕ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ錯体も用いることができる。
【０１１８】
同様に、発光層５０のゲスト材料を構成する燐光材料は、用途に応じて種々の材料を用いることができる。本実施例では、イリジウム錯体及びｍ−ＰＦ−ｐｙを用いたが、その他、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｅｕ錯体も用いることができる。
【０１１９】
なお、本実施形態及び本実施例において説明した有機ＥＬ素子は、これを画素として表示パネルを作製し、表示パネルを駆動させる駆動回路を備えることにより、表示装置として構成することができる。
【０１２０】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、有機ＥＬ素子及びこれを用いた表示装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１０ 基板
２０ ＩＴＯ電極
３０ 正孔注入層
４０ 正孔輸送層
５０ 発光層
６０ 電子輸送層
７０ 電極層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光層は、金属錯体からなるホスト材料と、燐光材料からなるゲスト材料のみからなり、
前記ホスト材料が発光する励起状態のエネルギーが、前記ゲスト材料の一重項励起状態のエネルギーよりも高いことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記ホスト材料は燐光材料からなり、
前記励起状態のエネルギーは、三重項励起状態のエネルギー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。
【請求項３】
前記ホスト材料は、イリジウム錯体であることを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記ホスト材料は蛍光材料からなり、
前記励起状態のエネルギーは、一重項励起状態のエネルギー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。
【請求項５】
前記ホスト材料は、ベリリウム錯体又は亜鉛錯体であることを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記ゲスト材料の混合比率が、１重量％以上６重量％未満であることを特徴とする請求項１乃至４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７】
前記ゲスト材料の発光波長は、前記ホスト材料の発光波長よりも長いことを特徴とする請求項１乃至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】
請求項１乃至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を用いた表示パネルと、
該表示パネルを駆動する駆動回路と、を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１】
一対の電極間に発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光層は、金属錯体からなるホスト材料と、燐光材料からなるゲスト材料のみからなり、
前記ホスト材料が発光する励起状態のエネルギーが、前記ゲスト材料の一重項励起状態のエネルギーよりも高いことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記ホスト材料は燐光材料からなり、
前記励起状態のエネルギーは、三重項励起状態のエネルギー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。
【請求項３】
前記ホスト材料は、イリジウム錯体であることを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記ホスト材料は蛍光材料からなり、
前記励起状態のエネルギーは、一重項励起状態のエネルギー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。
【請求項５】
前記ホスト材料は、ベリリウム錯体又は亜鉛錯体であることを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記ゲスト材料の混合比率が、１重量％以上６重量％未満であることを特徴とする請求項１乃至４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７】
前記ゲスト材料の発光波長は、前記ホスト材料の発光波長よりも長いことを特徴とする請求項１乃至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】
請求項１乃至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を用いた表示パネルと、
該表示パネルを駆動する駆動回路と、を有することを特徴とする表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２４３９８３（Ｐ２０１２−２４３９８３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１３３８５（Ｐ２０１１−１１３３８５）
【出願日】平成２３年５月２０日（２０１１．５．２０）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２０日（２０１１．５．２０）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]