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公開番号2025117840
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024012785
出願日2024-01-31
発明の名称有機EL素子
出願人国立研究開発法人科学技術振興機構,国立大学法人富山大学
代理人個人,個人,個人
主分類H10K 50/12 20230101AFI20250805BHJP()
要約【課題】
発光効率及び発光輝度に優れる有機EL素子を提供すること。
【解決手段】
一対の電極3、4間に挟持された積層体を備える有機EL素子10であって、積層体は、アクセプタ層1と、アクセプタ層1と界面を形成するドナー層2とを有し、アクセプタ層1はアクセプタ分子を含み、ドナー層2は三重項三重項消滅を生じるドナー分子を含み、アクセプタ分子及びドナー分子が所定のエネルギー準位に関する要件等を満たす有機EL素子。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
一対の電極と、該電極間に挟持された積層体とを備える有機ＥＬ素子であって、
積層体は、アクセプタ層と、当該アクセプタ層と界面を形成するドナー層とを有し、
アクセプタ層はアクセプタ分子を含み、
ドナー層は三重項三重項消滅を生じるドナー分子を含み、
アクセプタ分子のＨＯＭＯ準位はドナー分子のＨＯＭＯ準位より低く、且つアクセプタ分子のＬＵＭＯ準位はドナー分子のＬＵＭＯ準位より低く、
ドナー分子の励起三重項準位は、ドナー分子のＨＯＭＯ準位とアクセプタ分子のＬＵＭＯ準位のエネルギー差に０．１ｅＶを加えた値より小さく、
アクセプタ分子の励起三重項準位は、ドナー分子のＨＯＭＯ準位とアクセプタ分子のＬＵＭＯ準位のエネルギー差より大きく、
ドナー分子のＨＯＭＯ準位とアクセプタ分子のＬＵＭＯ準位のエネルギー差は、ドナー分子のＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位とのエネルギー差よりも０．４ｅＶ以上小さい、有機ＥＬ素子（ただし、アクセプタ層が下記式（Ａ）で表されるアクセプタ分子からなり、ドナー層が、アクセプタ層と界面を形成する第１層、及び当該第１層上に積層された第２層からなり、第１層が下記式（Ｂ）で表されるドナー分子及び下記式（Ｃ）で表されるドーパント分子からなり、第２層が下記式（Ｂ）で表されるドナー分子からなる場合を除く。）。
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続きを表示（約 450 文字）【請求項２】
ドナー分子の励起三重項準位は、ドナー分子のＨＯＭＯ準位とアクセプタ分子のＬＵＭＯ準位のエネルギー差に等しい、又はこれより小さい、請求項１記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
ドナー層は、ドーパント分子を更に含む、請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
ドナー層は、アクセプタ層と界面を形成する第１層、及び当該第１層上に積層された第２層を有し、
第１層は三重項三重項消滅を生じるドナー分子を含み、
第２層は当該ドナー分子及びドーパント分子を含む、請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
ドナー層は、アクセプタ層と界面を形成する第１層、当該第１層上に積層された第２層、及び当該第２層上に積層された第３層を有し、
第１層は三重項三重項消滅を生じるドナー分子を含み、
第２層は当該ドナー分子及びドーパント分子を含み、
第３層は当該ドナー分子を含む、請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）とは、一対の電極に挟持された一又は二以上の有機半導体層を備え、電極間に電圧を印加することにより自ら発光する素子である。
【０００３】
近年、有機ＥＬ素子の発光効率及び発光輝度を高めるための研究が盛んに行われている。例えば、本発明者等は、発光効率及び発光輝度に優れた、所定の構成を有する有機ＥＬ素子を提案している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開２０２２／２１１０４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、本発明者等による検討の結果、特許文献１等の従来の有機ＥＬ素子については、発光効率及び発光輝度について改善の余地があることが明らかとなった。
【０００６】
そこで本発明は、発光効率及び発光輝度に優れる有機ＥＬ素子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】
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明者等は鋭意検討を行った結果、以下の構成を有する有機ＥＬ素子を見出すに至った。
すなわち、本発明の有機ＥＬ素子は、
一対の電極と、該電極間に挟持された積層体とを備える有機ＥＬ素子であって、
積層体は、アクセプタ層と、当該アクセプタ層と界面を形成するドナー層とを有し、
アクセプタ層はアクセプタ分子を含み、
ドナー層は三重項三重項消滅を生じるドナー分子を含み、
アクセプタ分子のＨＯＭＯ準位はドナー分子のＨＯＭＯ準位より低く、且つアクセプタ分子のＬＵＭＯ準位はドナー分子のＬＵＭＯ準位より低く、
ドナー分子の励起三重項準位は、ドナー分子のＨＯＭＯ準位とアクセプタ分子のＬＵＭＯ準位のエネルギー差に０．１ｅＶを加えた値より小さく、
アクセプタ分子の励起三重項準位は、ドナー分子のＨＯＭＯ準位とアクセプタ分子のＬＵＭＯ準位のエネルギー差より大きく、
ドナー分子のＨＯＭＯ準位とアクセプタ分子のＬＵＭＯ準位のエネルギー差は、ドナー分子のＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位とのエネルギー差よりも０．４ｅＶ以上小さい。
ただし、アクセプタ層が下記式（Ａ）で表されるアクセプタ分子からなり、ドナー層が、アクセプタ層と界面を形成する第１層、及び当該第１層上に積層された第２層からなり、第１層が下記式（Ｂ）で表されるドナー分子及び下記式（Ｃ）で表されるドーパント分子からなり、第２層が下記式（Ｂ）で表されるドナー分子からなる場合は除かれる。
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【０００８】
かかる有機ＥＬ素子によれば、発光効率及び発光輝度に優れる。その理由は必ずしも明らかでないが、発明者等による考察を図１～３に基づいて説明する。
【０００９】
図１は、本発明の有機ＥＬ素子により発光が生じる機構を示す概念図である。図１において、有機ＥＬ素子１０は、アクセプタ層１と、アクセプタ層１と界面を形成するドナー層２と、アクセプタ層１側に形成された第１の電極３と、ドナー層２側に形成された第２の電極４とを有する。ここでの説明は、実施例の場合と同様に、アクセプタ層１が電子輸送層に、ドナー層２が発光層に、第１の電極３が陰極に、第２の電極４が陽極に、それぞれ相当するものである。
【００１０】
有機ＥＬ素子１０に、陰極から電子（－）が、陽極からホール（＋）が、それぞれ注入されると、アクセプタ層１とドナー層２との界面で、電子（－）・ホール（＋）対がチャージトランスファー（ＣＴ）状態を形成する。ＣＴ状態が電荷再結合することによって、ドナー層２中でドナー分子の三重項状態Ｔ
１Ｄ
が生成する。ドナー層２中で三重項－三重項消滅（ＴＴＡ）を起こすことで、高エネルギーの励起状態（Ｓ
１
）が生成する。ドナー層２中にドーパント分子が存在しない場合には、ドナー分子に由来する発光が生じる。ドナー層２中にドーパント分子が存在する場合には、ドナー分子からドーパント分子にエネルギー移動が起こることで、ドーパント分子に由来する発光が生じる。
（【００１１】以降は省略されています）

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