专利名称：发光元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用有机电致发光(EL-Electroluminescence)现象的发光元件(以下，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(参照专利文献I、非专利文献I及非专利文献2)。有机EL元件的基本结构是在一对电极之间夹有包含发光性有机化合物的层(以下，也称为发光层)的结构，并且有机EL元件由于具有可实现薄型轻量化、能够对输入信号进行高速响应、能够实现直流低电压驱动等的特性，所以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还具有优异的对比度、清晰的图像质量以及广视角的特征。再者，由于有机EL元件为面状光源，因此期望将有机EL元件应用于液晶显示器的背光灯、照明等的光源。有机EL元件的发光机理属于载流子注入型。换言之，通过对夹有发光层的电极之间施加电压，从电极注入的电子和空穴复合，以发光物质成为激发态，并且当该激发态回到基态时发光。激发态是单重激发态和三重激发态。此外，在发光元件中，单重激发态和三重激发态的统计学上的生成比例被认为前者是后者的三分之一。另外，在本说明书中，在没有特别的说明时，单重激发态(三重激发态)是指单重激发态(三重激发态)中的能级最低的单重激发态(三重激发态)。发光性有机化合物的基态通常是单重激发态。因此，来自单重激发态的发射光因是在相同的自旋多重态之间的电子跃迁而被称为荧光。另一方面，来自三重激发态的发射光因是不同的自旋多重态之间的电子跃迁而被称为磷光。在此，在发射荧光的化合物(以下，称为荧光化合物)中，通常，在室温下无法观察到磷光，且只能观察到荧光。因此，基于上述单重激发态与三重激发态的比率，使用荧光化合物的发光元件中的内量子效率(所生成的光子与所注入的载流子之比)的理论上的极限被认为是25%。另一方面，如果使用发射磷光的化合物(以下称为磷光化合物)，则内量子效率在理论上可以提高100%。换言之，与荧光化合物相比，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使用磷光化合物的发光元件。尤其是，作为磷光化合物，以铱等为中心金属的有机金属配合物由于其高磷光量子效率而已受到关注。例如，专利文献I公开有以铱为中心金属的有机金属配合物作为磷光材料。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的浓度猝灭或者由三重态-三重态湮灭导致的猝灭，通常以使该磷光化合物分散在包含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，分散在矩阵中的化合物诸如磷光化合物被称为客体。作为这样将磷光化合物用作客体的发光元件中的发光的基本过程，有几个过程，以下对此进行说明。
(I)当在客体分子中电子和空穴复合，客体分子处于激发态时(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单重激发态的客体分子系间跨越(intersystem crossing)到三重激发态而发射磷光。换言之，在上述(I)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)当在主体分子中电子和空穴复合，主体分子处于激发态时(能量转移过程)。(2-1)在主体分子的激发态为三重激发态，并且主体分子的三重激发态的能级(Tl能级)高于客体分子的Tl能级时，激发能量从主体分子转移到客体分子，而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。此外，在形式上能量转移到客体分子的单重激发态的能级(SI能级)，但是在很多情况下客体分子的SI能级比主体分子的Tl能级更接近高能一侧，不容易成为主要能量转移过程，因此在此省略说明。(2-2)在主体分子的激发态为单重激发态，并且主体分子的单重激发态的能级(SI能级)高于客体分子的SI能级及Tl能级时，激发能量从主体分子转移到客体分子，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系间跨越到三重激发态而发射磷光。换言之，在上述(2)的能量转移过程中，尽可能使主体分子的三重激发能及单重激发能的双方高效地转移到客体分子是重要的。鉴于上述能量转移过程，若在激发能量从主体分子转移到客体分子之前，主体分子本身将该激发能量作为光或热放出而失活，则发光效率降低。〈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，提倡以下两个机理。在此，将赋予激发能量的分子记为主体分子，而将接收激发能量的分子记为客体分子。《福斯特(FSrster)机理(偶极-偶极相互作用)》福斯特机理在能量转移中不需要分子间的直接接触。通过主体分子和客体分子间的偶极振荡的共振现象发生能量转移。通过偶极振荡的共振现象，主体分子给客体分子供应能量，主体分子处于基态，且客体分子处于激发态。公式(I)示出福斯特机理的速度常数
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% — g°[公式I]k J_000c^lnl0 rf\(巧為v …⑴
USWNtR6 J V4在公式(I)中，v表示振荡数，f’h(v)表示主体分子的被标准化的发射光谱(从单重激发态的能量转移中的荧光光谱，从三重激发态的能量转移中的磷光光谱)，eg(v)表示客体分子的摩尔吸光系数，N表示阿伏伽德罗数，n表示介质的折射率，R表示主体分子和客体分子的分子间距离，T表不所测量的激发态的寿命(突光寿命或磷光寿命)，C表不光速，0表示发光量子效率(从单重激发态的能量转移中的荧光量子效率，从三重激发态的能量转移中的磷光量子效率)，K2表示主体分子和客体分子的跃迁偶极矩的取向的系数(0至4)。此外，在无规取向中K2 = 2/3。
《德克斯特(Dexter)机理(电子交换相互作用)》在德克斯特机理中，主体分子和客体分子彼此接近于产生轨道的重叠的接触有效距离，通过交换激发态的主体分子的电子和基态的客体分子的电子，发生能量转移。公式2示出德克斯特机理的速度常数kh\g。[公式2]
权利要求
1.一种发光兀件，包括 一对电极；以及 所述一对电极之间的发光层，所述发光层包括 磷光化合物； 电子传输性优越于空穴传输性的第一有机化合物以及 空穴传输性优越于电子传输性的第二有机化合物， 其中，所述第一有机化合物的三重激发态与基态之间的能量差及所述第二有机化合物的三重激发态与基态之间的能量差都比所述磷光化合物的三重激发态与基态之间的能量 差大0. 15eV以上。
2.根据权利要求I所述的发光元件，其中，使用所述第一有机化合物及所述第二有机化合物形成激基复合物。
3.根据权利要求2所述的发光元件，其中，通过所述激基复合物的激发能量转移到所述磷光化合物，使所述磷光化合物发射磷光。
4.根据权利要求I所述的发光元件，其中，使用所述第一有机化合物的阴离子及所述第二有机化合物的阳离子形成所述激基复合物。
5.根据权利要求4所述的发光元件，其中，所述激基复合物的激发能量转移到所述磷光化合物，所述磷光化合物发射磷光。
6.根据权利要求I所述的发光元件，其中，所述第一有机化合物和所述第二有机化合物中的至少一方为荧光化合物。
7.根据权利要求I所述的发光元件，其中，所述磷光化合物为有机金属配合物。
8.一种发光兀件，包括 一对电极；以及 所述一对电极之间的发光层，所述发光层包括 磷光化合物； 电子传输性优越于空穴传输性的第一有机化合物；以及 空穴传输性优越于电子传输性的第二有机化合物， 其中，所述第一有机化合物的最低未占有分子轨道(LUMO Lowest UnoccupiedMolecular Orbital)能级比所述磷光化合物的LUMO能级高0. IeV以上。
9.根据权利要求8所述的发光元件，其中，使用所述第一有机化合物及所述第二有机化合物形成激基复合物。
10.根据权利要求9所述的发光元件，其中，通过所述激基复合物的激发能量转移到所述磷光化合物，使所述磷光化合物发射磷光。
11.根据权利要求8所述的发光元件，其中，使用所述第一有机化合物的阴离子及所述第二有机化合物的阳离子形成所述激基复合物。
12.根据权利要求11所述的发光元件，其中，通过所述激基复合物的激发能量转移到所述磷光化合物，所述磷光化合物发射磷光。
13.根据权利要求8所述的发光元件，其中，所述第一有机化合物和所述第二有机化合物中的至少一方为荧光化合物。
14.根据权利要求8所述的发光元件，其中，所述磷光化合物为有机金属配合物。
15.—种发光兀件,包括 一对电极；以及 所述一对电极之间的发光层，所述发光层包括 磷光化合物； 电子传输性优越于空穴传输性的第一有机化合物；以及 空穴传输性优越于电子传输性的第二有机化合物， 其中，所述第二有机化合物的最高占有分子轨道(HOMO :Highest Occupied Molecular Orbital)能级比所述磷光化合物的HOMO能级低0. IeV以上。
16.根据权利要求15所述的发光元件，其中，使用所述第一有机化合物及所述第二有机化合物形成激基复合物。
17.根据权利要求16所述的发光元件，其中，通过所述激基复合物的激发能量转移到所述磷光化合物，使所述磷光化合物发射磷光。
18.根据权利要求15所述的发光元件，其中，使用所述第一有机化合物的阴离子及所述第二有机化合物的阳离子形成所述激基复合物。
19.根据权利要求18所述的发光元件，其中，通过所述激基复合物的激发能量转移到所述磷光化合物，所述磷光化合物发射磷光。
20.根据权利要求15所述的发光元件，其中，所述第一有机化合物和所述第二有机化合物中的至少一方为荧光化合物。
21.根据权利要求15所述的发光元件，其中，所述磷光化合物为有机金属配合物。
全文摘要
本发明的课题是提供一种外量子效率高的发光元件。本发明提供一种发光元件，包括一对电极之间的包含客体、n型主体、p型主体的发光层，其中，从客体的三重激发态与基态之间的能量差减去n型主体(或p型主体)的三重激发态与基态之间的能量差而求得的值为0.15eV以上。在该发光元件中，由于不容易发生从三重激发态的客体到n型主体(或p型主体)的三重激发态的转移，所以高效地进行从处于三重激发态的客体的发光。或者，本发明还提供一种发光元件，其中，n型主体的LUMO能级比客体的LUMO能级高0.1eV以上或p型主体的HOMO能级比客体的HOMO能级低0.1eV以上。该发光元件在客体内高效地发生电子与空穴的复合，从而可以提高发光效率或外量子效率。
文档编号H01L51/54GK102655222SQ20121005792
公开日2012年9月5日 申请日期2012年2月27日 优先权日2011年2月28日
发明者下垣智子, 井上英子, 大泽信晴, 尾坂晴惠, 山崎舜平, 濑尾哲史, 竹村保彦, 铃木邦彦, 门间裕史 申请人:株式会社半导体能源研究所