[发明专利]发光元件

说明书

技术领域

本发明涉及利用有机电致发光(EL:Electroluminescence)现象的发光元件（以下，这种发光元件也称为有机EL元件）。

背景技术

对有机EL元件积极地进行研究开发。在有机EL元件的基本结构中，包含发光性有机化合物的层（以下，也称为发光层）夹在一对电极之间。由于可实现薄型轻量化、能够对输入信号进行高速响应且能够实现直流低电压驱动等的特性，有机EL元件作为下一代的平板显示元件受到关注。此外，使用这种发光元件的显示器具有优异的对比度和图像质量以及广视角的特征。再者，由于有机EL元件为面光源，因此被期望应用于液晶显示器的背光灯和照明等的光源。

有机EL元件的发光机理是载流子注入型。换言之，通过对于夹在电极之间的发光层的电压的施加，从电极注入的电子和空穴复合，以使发光物质被激发，并且当该激发态回到基态时发射光。激发态的种类可能有两种：单重激发态和三重激发态。此外，发光元件中的单重激发态和三重激发态的统计学上的生成比例被认为1：3。

通常，发光性有机化合物的基态是单重态。因此，来自单重激发态的发光被称为荧光，因为该发光由于相同的自旋多重态之间的电子跃迁而发生。另一方面，来自三重激发态的发光被称为磷光，其中不同的自旋多重态之间发生电子跃迁。在此，在发射荧光的化合物（以下，称为荧光化合物）中，通常，在室温下观察不到磷光，且只能观察到荧光。因此，基于上述单重激发态和三重激发态的比例（=1：3），包含荧光化合物的发光元件中的内部量子效率（所生成的光子和所注入的载流子的比例）被认为具有25%的理论极限。

另一方面，当使用发射磷光的化合物（以下称为磷光化合物）时，内部量子效率在理论上可提高到100%。换言之，与当使用荧光化合物时相比，可以得到高发光效率。根据上述理由，为了实现高效率的发光元件，近年来积极地开发出包含磷光化合物的发光元件。

由于其高磷光量子效率，作为磷光化合物，具有铱等作为中心金属的有机金属配合物受到关注。例如，在专利文献1中，作为磷光材料公开有具有铱作为中心金属的有机金属配合物。

当使用上述磷光化合物形成发光元件的发光层时，为了抑制磷光化合物中的浓度猝灭或者由三重态-三重态湮灭导致的猝灭，经常以该磷光化合物分散在另一种化合物的矩阵中的方式形成发光层。在此，用作矩阵的化合物被称为主体，且分散在矩阵中的化合物诸如磷光化合物被称为客体。

对于将磷光化合物用作客体的这种发光元件中的发光，通常有几个基本过程，并以下对该基本过程进行说明。

（1）在客体分子中电子和空穴复合、客体分子被激发的情况（直接复合过程）。

（1-1）在客体分子的激发态为三重激发态时，客体分子发射磷光。

（1-2）在客体分子的激发态为单重激发态时，处于单重激发态的客体分子经过到三重激发态的系间跨越（intersystem crossing）而发射磷光。

换言之，（1）中的直接复合过程中，只要客体分子的系间跨越效率及磷光量子效率高，就可以获得高发光效率。

（2）在主体分子中电子和空穴复合、而主体分子处于激发态的情况（能量转移过程）。

（2-1）在主体分子的激发态为三重激发态且主体分子的三重激发能级（T1能级）高于客体分子的T1能级时，激发能量从主体分子转移到客体分子，由此客体分子处于三重激发态。处于三重激发态的客体分子发射磷光。注意，需要考虑到对于主体分子的三重激发能级（T1能级）的反向能量转移。从而，主体分子的T1能级需要比客体分子的T1能级高。

（2-2）在主体分子的激发态为单重激发态且主体分子的S1能级高于客体分子的S1能级及T1能级时，激发能量从主体分子转移到客体分子，由此客体分子处于单重激发态或三重激发态。处于三重激发态的客体分子发射磷光。此外，处于单重激发态的客体分子经过到三重激发态的系间跨越而发射磷光。

换言之，在（2）中的能量转移过程中，不但三重激发能，而且主体分子的单重激发能高效地转移到客体分子是显著重要的。

鉴于上述能量转移过程，在主体分子的激发能转移到客体分子之前，当主体分子本身通过作为光或热发射激发能量而发生失活时，发光效率降低。

<能量转移过程>

以下，详细说明分子间的能量转移过程。

首先，作为分子间的能量转移机理，提倡了以下两个机理。提供激发能的分子被称为主体分子，而接受激发能的分子被称为客体分子。

《福斯特（）机理（偶极-偶极相互作用）》