特表 2023-543008 発光素子、材料選別方法及び表示パネル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-12

(54)【発明の名称】発光素子、材料選別方法及び表示パネル

(51)【国際特許分類】

   H10K 50/12 20230101AFI20231004BHJP

   H10K 85/00 20230101ALI20231004BHJP

   H10K 50/15 20230101ALI20231004BHJP

   H10K 50/16 20230101ALI20231004BHJP

   H10K 50/18 20230101ALI20231004BHJP

   H10K 71/70 20230101ALI20231004BHJP

   H10K 59/10 20230101ALI20231004BHJP

   H10K 101/10 20230101ALN20231004BHJP

   H10K 101/40 20230101ALN20231004BHJP

【ＦＩ】

H10K50/12

H10K85/00

H10K50/15

H10K50/16

H10K50/18

H10K71/70

H10K59/10

H10K101:10

H10K101:40

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023519059

(86)(22)【出願日】2021-09-10

(85)【翻訳文提出日】2023-03-24

(86)【国際出願番号】 CN2021117824

(87)【国際公開番号】W WO2022127218

(87)【国際公開日】2022-06-23

(31)【優先権主張番号】202011476865.7

(32)【優先日】2020-12-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520032974

【氏名又は名称】云谷（固安）科技有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100112656

【弁理士】

【氏名又は名称】宮田 英毅

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】高宇

(72)【発明者】

【氏名】劉孟宇

(72)【発明者】

【氏名】黄智

(72)【発明者】

【氏名】王曉文

(72)【発明者】

【氏名】劉俊哲

(72)【発明者】

【氏名】孫佳欣

【テーマコード（参考）】

3K107

【Ｆターム（参考）】

3K107AA01

3K107BB01

3K107CC04

3K107CC12

3K107CC14

3K107DD53

3K107DD58

3K107DD67

3K107DD68

3K107DD69

3K107DD71

3K107DD74

3K107FF13

3K107FF19

3K107GG56

(57)【要約】

本願は、発光素子、材料選別方法及び表示パネルを開示する。発光素子は、ホスト材料及びゲスト材料を含む発光層を有し、ここで、キャリアが前記発光層に注入された時、前記ホスト材料と前記ゲスト材料との間に欠陥エネルギーを有し、前記欠陥エネルギーの絶対値が０．０３ｅＶ以上である。発光素子は、ハイライト表示状態での発光効率が向上して発光素子の動作電圧が低下し、表示パネルのハイライト状態での表示品質を保証すると同時に、表示パネルの全体の消費電力を低減することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ホスト材料及びゲスト材料を含む発光層を有し、
キャリアが前記発光層に注入された時、前記ホスト材料と前記ゲスト材料との間に欠陥エネルギーＥｔを有し、前記欠陥エネルギーＥｔの絶対値が０．０３ｅＶ以上である、
発光素子。

【請求項2】

前記欠陥エネルギーＥｔの絶対値の数値範囲は、０．０３ｅＶ～０．０８ｅＶである、
請求項１に記載の発光素子。

【請求項3】

前記発光層はリン光発光層であり、前記ゲスト材料はリン光発光材料である、
請求項１又は２に記載の発光素子。

【請求項4】

前記発光層の発光色は赤色又は緑色のいずれかの色光の原色である、
請求項３に記載の発光素子。

【請求項5】

前記発光素子は、前記発光層の正孔注入側に設置されている正孔輸送層をさらに含み、
前記ホスト材料の活性化エネルギーと前記正孔輸送層の活性化エネルギーとの間に第１の活性化エネルギー差ΔＥａ_１を有し、前記第１の活性化エネルギー差ΔＥａ_１の絶対値の数値範囲は０．１ｅＶ～０．３ｅＶである、
請求項１に記載の発光素子。

【請求項6】

前記第１の活性化エネルギー差ΔＥａ_１の数値範囲は０．１ｅＶ～０．３ｅＶである、
請求項５に記載の発光素子。

【請求項7】

前記発光素子は、前記正孔輸送層と前記発光層との間に設置されている補償層をさらに含み、
前記発光層の正孔注入方向において、前記補償層の活性化エネルギーは前記正孔輸送層の活性化エネルギーと前記ホスト材料の活性化エネルギーとの間にある、
請求項５に記載の発光素子。

【請求項8】

前記発光素子は、前記発光層の電子注入側に設置されている電子輸送層をさらに含み、
前記ホスト材料の活性化エネルギーと前記電子輸送層の活性化エネルギーとの間に第２の活性化エネルギー差ΔＥａ_２を有し、前記第２の活性化エネルギー差ΔＥａ_２の絶対値の数値範囲は０．１ｅＶ～０．３ｅＶである、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光素子。

【請求項9】

前記第２の活性化エネルギー差ΔＥａ_２の数値範囲は、０．１ｅＶ～０．３ｅＶである、
請求項８に記載の発光素子。

【請求項10】

前記発光素子は、前記電子輸送層と前記発光層との間に設置されている正孔ブロック層をさらに含み、
前記発光層の電子注入方向において、前記正孔ブロック層の活性化エネルギーは前記電子輸送層の活性化エネルギーと前記ホスト材料の活性化エネルギーとの間にある、
請求項８に記載の発光素子。

【請求項11】

緑色又は赤色の発光素子の発光層材料を選別する材料選別方法であって、
複数組の発光材料セットを配置し、各前記発光材料セットはホスト材料及びゲスト材料を含み、各二組の前記発光材料セットが含んでいる前記ホスト材料、前記ゲスト材料のうちの少なくとも一つが互いに異なるステップと、
各組の前記発光材料セットを発光層材料とし、それぞれ発光層を有する複数のシングルキャリア素子を作製するステップと、
各組の前記発光材料セットに対応する前記シングルキャリア素子において、前記ホスト材料と前記ゲスト材料との間の欠陥エネルギーＥｔ_ｉを取得するステップと、
各組の前記発光材料セットに対応する前記欠陥エネルギーＥｔ_ｉに基づいて、前記複数組の発光材料セットから目標発光材料セットを選別して、前記発光素子の発光層材料とするステップと、を含む、
材料選別方法。

【請求項12】

前記シングルキャリア素子は正孔オンリー素子であり、前記シングルキャリア素子は前記発光層に積層設置されかつ前記発光層の正孔注入側に位置する正孔輸送層をさらに含み、各前記シングルキャリア素子の前記正孔輸送層は同じである、
請求項１１に記載の材料選別方法。

【請求項13】

前記発光素子の正孔輸送層は各前記シングルキャリア素子の正孔輸送層と同じである、
請求項１２に記載の材料選別方法。

【請求項14】

前記シングルキャリア素子は電子オンリー素子であり、前記シングルキャリア素子は前記発光層に積層設置されかつ前記発光層の電子注入側に位置する電子輸送層をさらに含み、各前記シングルキャリア素子の電子輸送層は同じである、
請求項１１に記載の材料選別方法。

【請求項15】

前記発光素子の電子輸送層は各前記シングルキャリア素子の電子輸送層と同じである、
請求項１４に記載の材料選別方法。

【請求項16】

各組の前記発光材料セットに対応する前記欠陥エネルギーＥｔ_ｉに基づいて、前記複数組の発光材料セットから目標発光材料セットを選別して、前記発光素子の発光層材料とする前記ステップは、
第１の基準欠陥状態エネルギーＥｔ_ａに基づいて前記目標発光材料セットを選別すること、を含む、
請求項１１に記載の材料選別方法。

【請求項17】

前記第１の基準欠陥状態エネルギーＥｔ_ａの絶対値の数値範囲は０．０３ｅＶ～０．０８ｅＶである、
請求項１６に記載の材料選別方法。

【請求項18】

請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の発光素子を含む、
表示パネル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０２０年１２月１５日に提出された名称「発光素子、材料選別方法及び表示パネル」である中国特許出願第２０２０１１４７６８６５．７号の優先権を要求し、当該出願の全ての内容は引用により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本願は、表示技術分野に関し、具体的には発光素子、材料選別方法及び表示パネルに関する。

【背景技術】

【0003】

現在、有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＯＬＥＤ）表示パネルはハイライト表示方向への発展傾向があるため、ハイライト表示状態での発光素子の発光効率を向上させる必要がある。一般的に、発光素子の開口面積を大きくして発光効率を向上させるには、代償として画素密度を犠牲にしなければならず、またそれに伴い表示パネルの消費電力が上昇し、それにより表示パネルの使用性能に影響を与え、使用コストを上昇させる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本願は、発光装置を提供し、発光装置は、ホスト材料及びゲスト材料を含む発光層を有し、ここで、キャリアが発光層に注入された時、ホスト材料とゲスト材料との間に欠陥エネルギーＥｔを有し、欠陥エネルギーＥｔの絶対値が０．０３ｅＶ以上である。

【0005】

本願に係る発光素子は、ハイライト表示状態での発光効率は向上しても発光素子の動作電圧は低下し、表示パネルのハイライト状態での表示品質を保証すると同時に、表示パネルの全体の消費電力を低減する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願に係る材料選別方法は、緑色又は赤色の発光素子の発光層材料を選別することに用いられ、材料選別方法は、複数組の発光材料セットを配置し、各発光材料セットはホスト材料及びゲスト材料を含み、各二組の発光材料セットが含むホスト材料、ゲスト材料のうちの少なくとも一つが互いに異なるステップと、各組の発光材料セットを発光層材料とし、それぞれ発光層を有する複数のシングルキャリア素子を作製するステップと、各組の発光材料セットに対応するシングルキャリア素子において、ホスト材料とゲスト材料との間の欠陥エネルギーＥｔｉを取得するステップと、各組の発光材料セットに対応する欠陥エネルギーＥｔｉに基づいて、複数組の発光材料セットから目標発光材料セットを選別して発光素子の発光層材料とするステップと、を含む。

【0007】

本願に係る材料選別方法で選別された発光層材料は、発光素子がハイライト表示状態で発光効率を向上させて、消費電力を低下させることができ、表示パネルのハイライト表示状態での表示品質及び表示効果を保証し、同時に表示パネルの全体的な消費電力を減少させる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本願の一つの実施例における発光素子の発光層の正孔注入側の各機能層の活性化エネルギーのエネルギー準位の関係図である。

【図2】本願の他の実施例における発光素子の発光層の電子注入側の各機能層の活性化エネルギーのエネルギー準位の関係図である。

【図3】本願の1セットの比較実験における発光素子の発光効率と発光輝度との関係グラフである。

【図4】本願の1セットの比較実験における発光素子の動作電圧と発光効率の関係グラフである。

【図5】本願の一つの実施例における材料選別方法のステップフローチャートである。

【図6】本願の他の実施例における材料選別方法のステップフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本願をよりよく理解するために、以下に図１～図６を参照して本願の実施形態が提供する発光素子、材料選別方法及び表示パネルを詳細に説明する。

【0010】

発明者らは、鋭意研究により、表示パネルがハイライト表示の方向へ発展している状況において、発光素子はハイライト表示状態でそのロールオフ状況が深刻になることを発見した。一般的なロールオフ状況とは、発光素子は電流密度が持続的に増大する過程において、発光効率が徐々に最大値まで増大した後に低下する現象を指す。発光効率が低下する段階で、発光効率の低下速度が速いほど、ロールオフ状況が深刻になることを表す。ロールオフ状況が深刻になったことは、表示パネルのハイライト表示品質に影響を与えるだけでなく、低発光効率で表示パネルの消費電力を増大させ、表示パネルの使用性能及び寿命に影響を与える。

【0011】

一般的に、発光素子の画素開口面積を増加させることにより発光素子の実際の輝度を低下させて表示パネルの輝度を向上させ、上記方法は表示パネルの高画素密度を犠牲にしなければならず、全体的な発光素子の性能の向上を効果的に実現することが困難である。

【0012】

したがって、本願の一態様は発光素子を提供し、当該発光素子は、ホスト材料及びゲスト材料を含む発光層を有する。キャリアが発光層に注入された時、ホスト材料とゲスト材料との間に欠陥エネルギーＥｔを有し、欠陥エネルギーＥｔの絶対値が０．０３ｅＶ以上である。

【0013】

本願の発光素子は、ハイライト表示状態での発光効率を向上させ、同時に発光素子の動作電圧を低下させ、さらに発光素子自体の電力消費を低減し、それにより表示パネル全体の消費電力の低減を実現することができる。

【0014】

一つの実施例において、発光素子の発光層はリン光発光層であり、ここで、ゲスト材料はリン光発光材料である。これらの実施例において、発光層の発光色は青色、赤色又は緑色などであってもよい。

【0015】

他の実施例において、発光素子の発光層はリン光発光層であり、ゲスト材料はリン光発光材料であり、ホスト材料はリン光発光ホスト材料であり、かつ発光層の発光色は赤色又は緑色のいずれかの原色である。

【0016】

発明者は緑色の発光素子及び赤色の発光素子を研究して、発光素子の発光層はホスト材料及びゲスト材料を含むことを発見した。一般的にゲスト材料はホスト材料にドープされ、発光素子が通電して発光するプロセスにおいて、電子及び正孔はそれぞれ電子注入方向及び正孔注入方向から発光層に注入され、ゲスト材料はホスト材料に対するキャリアトラップを形成するため、電子及び正孔は先にホスト材料に注入されにくくゲスト材料に直接注入されやすく、キャリアはゲスト材料に結合して励起子発光を形成する。上記キャリアトラップは、キャリアをトラップし、即ち正孔及び電子をトラップする能力を有するため、キャリアがホスト材料に注入される時に、キャリアトラップを克服する必要なエネルギーが欠陥エネルギーＥｔである。キャリアが発光層に注入されると理解される場合、ホスト材料とゲスト材料との間に欠陥エネルギーＥｔを有する。発明者は、研究した上で、欠陥エネルギーＥｔを一定の所定範囲内に制御することで、発光素子の発光効率を向上できると同時に、発光素子の全体の性能を保証できることが分かった。

【0017】

いくつかの選択可能な実施例において、欠陥エネルギーＥｔの絶対値の数値範囲は０．０３ｅＶ～０．０８ｅＶである。

【0018】

本願の実施例において、第１の基準欠陥状態エネルギーＥｔ_ａの絶対値範囲を取得することは以下のステップを採用することができる。

【0019】

Ｓ０１、複数の試験単色発光素子を作製し、試験単色発光素子が単色発光層を試験し、各試験単色発光素子の発光層材料は互いに異なり、残りの機能層の構造及び機能層材料はいずれも同じである。

【0020】

各試験単色発光素子の発光層材料は、ホスト材料とゲスト材料とを含む。

【0021】

Ｓ０２、各試験単色発光素子の試験パラメータを取得し、かつ第１の基準試験パラメータを利用して複数の目標試験単色発光素子を選別する。

【0022】

いくつかの実施例において、第１の基準試験パラメータは発光素子の発光効率パラメータである。

【0023】

Ｓ０３、各目標試験単色発光素子において、キャリアを各目標試験単色発光素子の発光層に注入される時に各発光層のホスト材料とゲスト材料との間の欠陥エネルギーＥｔ_ｊを取得し、ｊ≧１であり、ｊは整数である。

【0024】

第１の基準欠陥状態エネルギーＥｔ_ａの絶対値範囲は、複数のＥｔ_ｊに基づいて決定される。

【0025】

ホスト材料とゲスト材料との間の欠陥エネルギーＥｔは以下の式に基づいて計算することができる。
Ｅｔ＝ｍｋＴ 式（１）
ｍ＝ｌｏｇＪ／ｌｏｇＶ 式（２）

【0026】

式（１）及び式（２）において、Ｅｔは欠陥エネルギーであり、Ｊは電流密度であり、Ｖはプリセットの電圧であり、ｋはボルツマン定数であり、Ｔはプリセットの温度である。

【0027】

いくつかの例において、発光素子の発光層を含むシングルキャリア素子を作製し、上記発光層はホスト材料及びゲスト材料を含む。そして、シングルキャリア素子に対して通電試験を行い、シングルキャリア素子のプリセットの温度でのＩ－Ｖ曲線、即ち電流－電圧曲線を取得する。電流－電圧曲線に基づいて、上記式（１）及び式（２）を用いてホスト材料とゲスト材料との間の欠陥エネルギーＥｔを計算する。

【0028】

いくつかの選択可能な実施例において、発光素子はさらに発光層の正孔注入側に設置されている正孔輸送層を含み、ホスト材料の活性化エネルギーと正孔輸送層の活性化エネルギーとの間に第１の活性化エネルギー差ΔＥａ_１を有し、第１の活性化エネルギー差ΔＥａ_１の絶対値の数値範囲は０．１ｅＶ～０．３ｅＶである。

【0029】

図１を参照すると、ホスト材料の活性化エネルギーと正孔輸送層の活性化エネルギーとの間に第１の活性化エネルギー差ΔＥａ_１を有し、第１の活性化エネルギー差は、ΔＥａ_１＞０ｅＶを満たす。即ち、発光層の正孔注入方向において、ホスト材料の活性化エネルギーが正孔輸送層の活性化エネルギーよりも大きい。いくつかの例において、第１の活性化エネルギー差ΔＥａ_１の数値範囲は０．１ｅＶ～０．３ｅＶである。これらの例において、ΔＥａ_１の値が上記合理的な範囲にある場合に、ΔＥａ_１の値が小さいと大量の正孔が発光層に蓄積して発光素子の発光性能に影響を与えることを回避し、ΔＥａ_１の値が大きいと正孔の移動に影響を与えることを回避する。

【0030】

これらの選択可能な実施例において、発光素子は、正孔輸送層と発光層との間に設置されている補償層をさらに含む。発光層の正孔注入方向において、補償層の活性化エネルギーは正孔輸送層の活性化エネルギーとホスト材料の活性化エネルギーとの間にある。補償層の活性化エネルギーは、正孔輸送層の活性化エネルギーとホスト材料の活性化エネルギーとの間にある。

【0031】

他の実施例において、発光層の正孔注入方向において、補償層の活性化エネルギーは正孔輸送層の活性化エネルギーと同じであり、かつ補償層と正孔輸送層の活性化エネルギーはいずれもホスト材料が有する活性化エネルギーより低い。又は、発光層の正孔注入方向において、補償層の活性化エネルギーは正孔輸送層の活性化エネルギーよりも高くホスト材料の活性化エネルギーよりも低い。又は、発光層の正孔注入方向において、補償層の活性化エネルギーは正孔輸送層の活性化エネルギーより高くかつホスト材料の活性化エネルギーと同じである。

【0032】

いくつかの選択可能な実施例において、発光素子は発光層の電子注入側に設置された電子輸送層をさらに含む。ホスト材料と電子輸送層の活性化エネルギーとの間に第２の活性化エネルギー差ΔＥａ_２を有し、第２の活性化エネルギー差値ΔＥａ_２の絶対値の数値範囲は０．１ｅＶ～０．３ｅＶである。これらの例において、ΔＥａ_２の値が上記合理的な範囲にある場合に、ΔＥａ_２の値が小さいと大量の電子が発光層に蓄積して発光素子の発光性能に影響を与えることを回避し、ΔＥａ_２の値が大きいと電子の移動に影響を与えることを回避する。

【0033】

いくつかの実施例において、発光層の電子注入方向において、ホスト材料の活性化エネルギーは電子輸送層の活性化エネルギーよりも高く、第２の活性化エネルギー差ΔＥａ_２の数値範囲は０．１ｅＶ～０．３ｅＶである。

【0034】

図２を参照すると、発光素子は電子輸送層と発光層との間に設置されている正孔ブロック層をさらに含む。発光層の電子注入方向において、正孔ブロック層の活性化エネルギーは電子輸送層の活性化エネルギーとホスト材料の活性化エネルギーとの間にある。

【0035】

正孔ブロック層の活性化エネルギーは、電子輸送層の活性化エネルギーとホスト材料の活性化エネルギーとの間にある。発光層の電子注入方向において、正孔ブロック層の活性化エネルギーは電子輸送層の活性化エネルギーと同じであり、かつ正孔ブロック層の活性化エネルギー及び電子輸送層の活性化エネルギーはいずれもホスト材料の活性化エネルギーより低い。あるいは、発光層の電子注入方向において、正孔ブロック層の活性化エネルギーは電子輸送層の活性化エネルギーよりも高くてホスト材料の活性化エネルギーよりも低い。あるいは、発光層の電子注入方向において、正孔ブロック層の活性化エネルギーは電子輸送層の活性化エネルギーより高くかつホスト材料の活性化エネルギーと同じである。

【0036】

本願において、活性化エネルギーとは、電子又は正孔が発光素子の異なる機能層の間に伝達して抗すべき障壁である。本願において、単層又は多層の機能層の活性化エネルギーは、電子（又は正孔）が陰極側（又は陽極側）から単層又は多層の機能層を流れて抗すべき障壁であると理解することができる。上記の機能層とは、発光素子におけるキャリア層及び発光層を意味する。発光素子におけるキャリア層は、電子輸送層、正孔ブロック層、補償層、正孔輸送層および正孔注入層などを含む。あるいは、本願における活性化エネルギーは、電子が陰極側から電子キャリアの機能層を流れる必要なエネルギー、正孔が陽極側から正孔キャリアの機能層を流れる必要なエネルギーであると理解することもできる。活性化エネルギー差は、キャリアが一定のキャリア流れ方向（例えば、電子注入方向または正孔注入方向）に一方の機能層から他方の機能層に流入する必要なエネルギーであると理解することができる。

【0037】

機能層が単一材料で構成される場合、当該材料の活性化エネルギーＥａは当該機能層に対応する活性化エネルギーＥａである。機能層が２種類又は２種類以上の材料で構成される場合、当該機能層の活性化エネルギーの計算方式は以下のとおりである。まず、各材料の活性化エネルギーと各材料に対応するモル質量分率の乗算値を取得し、次に、上記各乗算値を加算することにより、機能層の全体的な活性化エネルギーを取得し、加重平均活性化エネルギーとも呼ばれることができる。発光層がホスト材料及びゲスト材料を含む場合、ホスト材料の活性化エネルギーとは、発光層におけるホスト材料が有する活性化エネルギーを指す。

【0038】

活性化エネルギーは、アレニウス（Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ）の式であるＥａ＝Ｅ_０＋ｍＲＴを利用して算出することができ、ここで、Ｅａは活性化エネルギーであり、Ｅ_０及びｍは温度と無関係な定数であり、Ｔは温度であり、Ｒはモルガス定数である。即ち、上記公式から分かるように、活性化エネルギーは温度に関連する。また、計算式で得られた活性化エネルギーの単位はジュールＪであり、簡単な換算式により上記活性化エネルギーの単位を電子ボルトｅＶに変換することができる。ここで、換算式は、１ｅＶ＝１．６０２１７６５６５×１０^－１９Ｊである。理解されるように、本願は、Ｅａを計算する基礎式を提供し、当業者は本願の提供する基礎アレニウス（Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ）の式又は当該アレニウス（Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ）の式の様々な変形を利用してＥａを算出することができる。

【0039】

いくつかの例において、発光素子において発光層の正孔注入側に位置するキャリア層と発光層の活性化エネルギー、正孔注入側のキャリア層との間の活性化エネルギー差及び発光層と正孔注入側のキャリア層との間の活性化エネルギー差を計算することは、いずれも正孔オンリー素子を作製して正孔オンリー素子に通電試験を行うことにより得ることができる。正孔オンリー素子に通電試験を行い、正孔オンリー素子のＩ－Ｖ曲線（即ち、電流－電圧曲線）を得て、正孔オンリー素子を得るＩ－Ｖ曲線に基づいてアレニウス（Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ）式又は該アレニウス（Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ）式の様々な変形を採用して活性化エネルギーを得る。

【0040】

一つの具体的な例として、発光素子におけるホスト材料の活性化エネルギーと正孔輸送層の活性化エネルギーとの間の活性化エネルギー差ΔＥａを計算する時、第１の正孔オンリー素子と第２の正孔オンリー素子を作製する。正孔輸送層を有する第１の正孔オンリー素子を作製し、第１の正孔オンリー素子に通電試験を行い、第１のＩ－Ｖ曲線を得て、アレニウス（Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ）の式を用いて正孔輸送層のＥａ_１を算出する。正孔輸送層及び発光層（ホスト材料を有する）を有する第２の正孔オンリー素子を作製し、第２の正孔オンリー素子に通電試験を行うことにより、正孔が正孔輸送層から発光層に流れ、第２のＩ－Ｖ曲線を得て、アレニウス（Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ）の式を用いて正孔輸送層及び発光層（ホスト材料のみを有する）のＥａ_２を算出する。差計算法を利用することができ、即ちΔＥａ＝Ｅａ_２‐Ｅａ_１に基づいて、発光素子におけるホスト材料の活性化エネルギーと正孔輸送層の活性化エネルギーとの間の差ΔＥａを算出する。

【0041】

いくつかの例において、正孔オンリー素子は正孔のみの通過を許可する。第１の正孔オンリー素子は、積層設置されている陽極と、第１の正孔輸送層と、電子ブロック層と、陰極とを含んでいてもよい。第２の正孔オンリー素子は、積層設置されている陽極、第２の正孔輸送層、発光層（ホスト材料のみを含む）、電子ブロック層および陰極を含んでいてもよい。第１の正孔輸送層と第２の正孔輸送層は同じであり、第１の正孔オンリー素子と第２の正孔オンリー素子は発光層（ホスト材料のみを有する）のみを単変量として通電試験を行う。また、電子ブロック層は、陰極により生成された電子が正孔オンリー素子での転送を堰き止めることができ、正孔オンリー素子が正孔輸送のみを許可するという目的を達成することができる。

【0042】

いくつかの実施例において、発光素子における発光層の電子注入側に位置するキャリア層と発光層の活性化エネルギー、電子注入側のキャリア層の間の活性化エネルギー差及び発光層と電子注入側のキャリア層との間の活性化エネルギー差を算出することは、いずれも電子オンリー素子を作製して電子オンリー素子に通電試験を行うことにより得ることができる。電子オンリー素子に通電試験を行い、電子オンリー素子のＩ－Ｖ曲線（即ち、電流－電圧曲線）を得て、得られた電子オンリー素子のＩ－Ｖ曲線に基づいてアレニウス（Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ）の式又は当該アレニウス（Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ）の式の様々な変形を採用して活性化エネルギーを算出する。

【0043】

一つの具体的な例として、発光素子におけるホスト材料と電子輸送層の活性化エネルギーとの間の差ΔＥａ’を計算する場合、第１の電子オンリー素子及び第２の電子素子を作製する。電子輸送層を有する第１の電子オンリー素子を作製し、第１の電子オンリー素子に通電試験を行い、第１のＩ－Ｖ曲線を得て、アレニウス（Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ）の式を用いて電子輸送層のＥａ１’を算出する。電子輸送層及び発光層（ホスト材料のみを有する）を有する第２の電子オンリー素子を作製し、第２の電子オンリー素子に通電試験を行い、電子が電子輸送層から発光層に流れ、第２のＩ－Ｖ曲線を得て、アレニウス（Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ）の式を用いて電子輸送層及び発光層（ホスト材料のみを有する）のＥａ２’を算出する。差計算法を利用し、即ちΔＥａ’＝Ｅａ_２’－Ｅａ_１’に基づいて、発光素子におけるホスト材料の活性化エネルギーと電子輸送層の活性化エネルギーとの間の差ΔＥａ’を算出することができる。

【0044】

いくつかの例において、電子オンリー素子は電子のみの通過を許可する。第１の電子オンリー素子は、積層設置されている陽極と、正孔ブロック層と、第１の電子輸送層と、陰極とを含んでいてもよい。第２の電子素子は、積層設置されている陽極と、正孔ブロック層と、発光層（ホスト材料のみを有する）と、第２の電子輸送層と、陰極とを含むことができる。第１の電子輸送層は第２の電子輸送層と同じであり、第１の電子オンリー素子と第２の電子オンリー素子は発光層（ホスト材料のみを有する）のみを単変量として通電試験を行う。正孔ブロック層は陽極により生成された正孔が単電子素子での転送を堰き止めることができ、電子オンリー素子が電子転送のみを許可するという目的を達成する。

【0045】

他の実施例において、機能層の活性化エネルギーは熱重量分析の方法を採用して得ることができる。例えば、第１のキャリア層及び単色発光層の全体に対して熱重量分析を行い、熱重量分析結果に基づいて上記各機能層の活性化エネルギーを直接算出する。熱重量分析とは、プログラム制御の温度で、物質質量の温度（又は時間）に伴う変化関係を取得する方法を指すである。熱重量分析技術を利用して熱重量曲線を取得した後、差減微分（Ｆｒｅｅｍａｎ－Ｃａｒｒｏｌｌ）法又は積分（ＯＷＡＺａ）法などにより平均活性化エネルギーを算出する。

【0046】

一般的に最高占有エネルギー準位軌道ＨＯＭＯ及び最低占有エネルギー準位軌道ＬＵＭＯを利用して発光素子における各機能層のエネルギー準位整合状況を判断る。しかしながら、ＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位はキャリアの注入効率のみを考慮し、機能層の間の界面要因及び温度等の要因はいずれも考慮されていない。ＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位のみで発光素子における各機能層を設計しかつ整合する場合に、完成品発光素子の性能パラメータと設計された発光素子は、予期の性能に対して大きな誤差がある。

【0047】

本願のいくつかの選択可能な実施例において、一方で赤色又は緑色発光素子を設計する時、発光層におけるホスト材料及びゲスト材料の間の欠陥エネルギーＥｔが発光素子のハイライト表示状態での発光効率に影響を与えることを発見した。発光層のホスト材料とゲスト材料との間の欠陥エネルギーＥｔを利用して発光素子における発光層のホスト材料とゲスト材料との間の整合関係を判断し、発光素子の発光効率をより効果的に向上させることができる。

【0048】

他方では、発光層のホスト材料とゲスト材料との間の欠陥エネルギーＥｔを考慮した上で活性化エネルギーＥａの点に着手し、発光素子における各機能層の活性化エネルギーＥａの準位整合関係を考慮する。活性化エネルギーの点に着手し、発光素子の実際の使用中の機能層の間のキャリアの注入、機能層の間のキャリアの輸送及び温度などの多方面の要因の、発光素子の全体の性能に対する影響を総合的に考慮することができる。

【0049】

いくつかの実施例において、発光素子は、キャリアが発光層に注入された時、ホスト材料とゲスト材料との間に欠陥エネルギーＥｔを有し、欠陥エネルギーＥｔの絶対値は０．０３ｅＶ以上である。そして、ホスト材料の活性化エネルギーと正孔輸送層の活性化エネルギーとの間に第１の活性化エネルギー差ΔＥａ_１を有し、第１の活性化エネルギー差値ΔＥａ_１の絶対値の数値範囲は０．１ｅＶ～０．３ｅＶである。

【0050】

発光素子は発光層の電子注入側に設置された電子輸送層をさらに含む。ホスト材料の活性化エネルギーと電子輸送層の活性化エネルギーとの間に第２の活性化エネルギー差ΔＥａ_２を有し、第２の活性化エネルギー差ΔＥａ_２の絶対値の数値範囲は０．１ｅＶ～０．３ｅＶである。これらの実施例において、欠陥エネルギーＥｔ及び活性化エネルギーＥａの二つの点をいずれも考慮した発光素子は、ホスト材料とゲスト材料との間の欠陥エネルギーＥｔの絶対値が０．０３ｅＶ以上であることのみを満たす発光素子に対して、その発光効率が０％～１５％上昇し、発光寿命が０％～４０％延長される。

【0051】

本願に係る発光素子がハイライト表示状態で発光効率を向上させる効果を示すために、以下の1セットの比較実験を設計する。比較実験は、比較例１及び実験例１を含む。比較例１は第１の赤色発光素子であり、当該第１の赤色発光素子の発光層においてホスト材料とゲスト材料との間の欠陥エネルギーＥｔ１の絶対値は０．０３ｅＶより小さい。実験例１は第２の赤色発光素子であり、当該第２の赤色発光素子の発光層においてホスト材料とゲスト材料との間の欠陥エネルギーＥｔ２の絶対値が０．０３ｅＶを超え且つ０．０８ｅＶ未満である。当該比較実験において、赤色発光素子の発光層においてホスト材料とゲスト材料との間の欠陥エネルギーＥｔのみを変数として実験する。

【0052】

【表1】

【0053】

表１におけるＣＩＥｘは、色座標であり、赤色発光素子が発光する赤色光を指す。Ｌは第１の赤色発光素子及び第２の赤色発光素子の発光輝度である。ｎｉｔｓ（ニト）は発光輝度の単位であり、実験試験において第１の赤色発光素子と第２の赤色発光素子はいずれもハイライト表示状態にあり、輝度は６０００ｎｉｔｓである。Ｖｄは発光素子の動作電圧を表し、比較例１における第１の赤色発光素子の動作電圧は参照電圧値Ｖｄ_０であり、実験例１における第２の赤色発光素子の動作電圧は比較例１における第１の赤色発光素子の動作電圧より低く、実験例１における第２の赤色発光素子の動作電圧は０．０３Ｖ低く、それにより第２の赤色発光素子は第１の赤色発光素子よりも消費電力が低い。Ｅｆｆ．発光素子の発光効率を示し、表１から分かるように、第２の赤色発光素子の発光効率は第１の赤色発光素子の発光効率より１０．２％高い。

【0054】

表１に示された比較実験結果に基づいて、本願の実施例の発光素子は、キャリアが発光層に注入された時、ホスト材料とゲスト材料との間に欠陥エネルギーＥｔを有し、かつ欠陥エネルギーＥｔ＞０．０３ｅＶであり、発光素子のハイライト表示状態での発光効率を向上させかつ発光素子の動作電圧を低下させることができ、発光素子の消費電力が低下し、さらに表示パネルの全体の消費電力を低下させる。

【0055】

図３は、比較実験における第１の赤色発光素子及び第２の赤色発光素子の試験過程における発光効率と発光輝度との関係曲線を示す。図３から分かるように、発光素子の発光輝度の増大に伴って、第２の赤色発光素子の発光効率は常に第１の赤色発光素子の発光効率以上である。

【0056】

図４は、比較実験における第１の赤色発光素子及び第２の赤色発光素子の試験過程における動作電圧と発光効率との関係曲線を示す。図４から分かるように、同じ発光輝度で、第１の赤色発光素子の動作電圧は第２の赤色発光素子の動作電圧より大きい。

【0057】

発光素子は、キャリアが発光層に注入された時に、ホスト材料とゲスト材料との間に絶対値が０．０３ｅＶ以上の欠陥エネルギーＥｔを有し、且つ、第１の活性化エネルギー差ΔＥａ_１の絶対値の数値範囲が０．１ｅＶ～０．３ｅＶであり、及び／又は、第２の活性化エネルギー差ΔＥａ_２の絶対値の数値範囲が０．１ｅＶ～０．３ｅＶであることを満たす場合に、より優れた発光効果を有することをさらに説明するために、他の組の比較実験を行う。当該比較実験は、比較例２、実験例２、実験例３及び実験例４を有する。

【0058】

【表2】

【0059】

表２の色座標値から分かるように、比較例２、実験例２、実験例３及び実験例４はいずれも赤色発光素子であり、発光素子は赤色光を発光する。ＬＴ９７＠６０００ｎｉｔｓは、初期の発光輝度が６０００ｎｉｔｓである場合、赤色発光素子の発光輝度が初期の発光輝度の９７％まで減衰した時に経過した時間であり、ＬＴ９７＠６０００ｎｉｔｓで当該発光素子の発光寿命を示す。

【0060】

比較例２における発光素子の発光寿命を参照値とし、実験例２の発光寿命が比較例２の発光寿命に対して２３％上昇し、実験例３の発光寿命が比較例２の発光寿命に対して２０％上昇し、実験例４の発光寿命が比較例２の発光寿命に対して４０％上昇する。Ｖｄは動作電圧であり、比較例２における動作電圧を参照値とし、実験例２の動作電圧は比較例２の動作電圧に対して０．１１Ｖを低下し、実験例３の動作電圧は比較例２の動作電圧に対して０．１０Ｖを低下し、実験例４の動作電圧は比較例２の動作電圧に対して０．３２Ｖを低下する。動作電圧の低下により発光素子が発光中に消費電力を低下させ、表示パネル全体の表示電力消費を低下させることができる。しかしながら、発光素子の消費電力が低下すると同時に、実験例２の発光効率は比較例２よりも５％上昇し、実験例３の発光効率は比較例２よりも４％上昇し、実験例４の発光効率は比較例２よりも１２．２％上昇する。

【0061】

上記データは、発光素子は、ホスト材料とゲスト材料との間に絶対値が０．０３ｅＶ以上である欠陥エネルギーＥｔを有することを満たす上で、第１の活性化エネルギー差ΔＥａ_１の絶対値の数値範囲が０．１ｅＶ～０．３ｅＶであり、及び／又は、第２の活性化エネルギー差ΔＥａ_２の絶対値の数値範囲が０．１ｅＶ～０．３ｅＶである場合、発光素子の発光寿命がより長く、かつ動作電圧が低下し、消費電力が低下し、発光素子の発光効率がさらに向上することを説明した。

【0062】

本願の実施例は、材料選別方法をさらに提供し、それは緑色又は赤色発光素子の発光層材料を選別することに用いられ、図５を参照し、
Ｓ１０、複数組の発光材料セットを配置し、各発光材料セットはホスト材料及びゲスト材料を含み、各二組の発光材料セットが含むホスト材料、ゲスト材料のうちの少なくとも一つが互いに異なるステップと、
Ｓ２０、各組の発光材料セットを発光層材料とし、それぞれ発光層を有する複数のシングルキャリア素子を作製するステップと、
Ｓ３０、各組の発光材料セットに対応するシングルキャリア素子において、ホスト材料とゲスト材料との間の欠陥エネルギーＥｔｉを取得するステップと、
Ｓ４０、各組の発光材料セットに対応する欠陥エネルギーＥｔｉに基づいて、複数組の発光材料セットから目標発光材料セットを選別して、発光素子の発光層材料とするステップと、
を含む。

【0063】

いくつかの選択可能な実施例において、ステップＳ３０において、シングルキャリア素子は正孔オンリー素子であり、シングルキャリア素子は発光層に積層設置されかつ発光層の正孔注入側に位置する正孔輸送層をさらに含み、各シングルキャリア素子の正孔輸送層は同じである。いくつかの実施例において、発光素子の正孔輸送層は各シングルキャリア素子の正孔輸送層と同じである。

【0064】

他の選択可能な実施例において、シングルキャリア素子は電子オンリー素子であり、シングルキャリア素子は発光層に積層設置されかつ発光層の電子注入側に位置する電子輸送層をさらに含み、各シングルキャリア素子の電子輸送層は同じである。いくつかの実施例において、発光素子の電子輸送層は各シングルキャリア素子の電子輸送層と同じである。

【0065】

いくつかの例において、正孔オンリー素子における正孔輸送層は発光素子における正孔輸送層と同じである。一般的に、正孔輸送層は表示パネルで全体的に蒸着形成され、赤、緑及び青の三つの発光素子の動作性能を配合する必要がある。したがって、発光層材料を選別する時に、正孔オンリー素子に発光素子と同じ正孔輸送層を設置することにより、正孔輸送過程において正孔輸送層の、発光素子における発光層のホスト材料及びゲスト材料との間の欠陥エネルギーＥｔへの影響を考慮し、発光素子の効率を向上させる発光層材料をより正確に選別して得ることができる。

【0066】

いくつかの他の例において、電子オンリー素子における電子輸送層は発光素子における電子輸送層と同じである。一般的に、電子輸送層は表示パネルで全体的に蒸着形成され、赤、緑及び青の発光素子の動作性能を配合する必要がある。したがって、発光層材料を選別する時に、電子オンリー素子に発光素子と同じ電子輸送層を設置することにより、電子輸送過程において電子輸送層の、発光素子における発光層のホスト材料及びゲスト材料の間の欠陥エネルギーＥｔへの影響を考慮し、発光素子の効率を向上させる発光層材料をより正確に選別することができる。

【0067】

図６を参照し、Ｓ４０ステップはステップＳ４１を含む。

【0068】

ステップＳ４１、第１の基準欠陥状態エネルギーＥｔ_ａに基づいて目標発光材料セットを選別する。

【0069】

いくつかの実施例において、第１の基準欠陥状態エネルギーＥｔ_ａの絶対値の数値範囲は０．０３ｅＶ～０．０８ｅＶである。

【0070】

本願に係る材料選別方法で選別された発光層材料は、発光素子のハイライト表示状態での発光効率を向上させ、消費電力を低下させることができ、表示パネルのハイライト表示状態での表示品質及び表示効果を保証し、同時に表示パネルの全体的な消費電力を減少させる。

【0071】

本願に係る表示パネルは、上記発光素子を有する。本願の表示パネルは、ハイライト表示状態において、表示品質が向上するとともに、消費電力が低下する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2023-03-24

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ホスト材料及びゲスト材料を含む発光層を有し、
キャリアが前記発光層に注入された時、前記ホスト材料と前記ゲスト材料との間に欠陥エネルギーＥｔを有し、前記欠陥エネルギーＥｔの絶対値が０．０３ｅＶ以上である、
発光素子。

【請求項2】

前記欠陥エネルギーＥｔの絶対値の数値範囲は、０．０３ｅＶ～０．０８ｅＶである、
請求項１に記載の発光素子。

【請求項3】

前記発光層はリン光発光層であり、前記ゲスト材料はリン光発光材料であり、
前記発光層の発光色は赤色又は緑色のいずれかの色光の原色である、
請求項１又は２に記載の発光素子。

【請求項4】

前記発光素子は、前記発光層の正孔注入側に設置されている正孔輸送層をさらに含み、
前記ホスト材料の活性化エネルギーと前記正孔輸送層の活性化エネルギーとの間に第１の活性化エネルギー差ΔＥａ_１を有し、前記第１の活性化エネルギー差ΔＥａ_１の絶対値の数値範囲は０．１ｅＶ～０．３ｅＶであり、
前記発光素子は、前記正孔輸送層と前記発光層との間に設置されている補償層をさらに含み、
前記発光層の正孔注入方向において、前記補償層の活性化エネルギーは前記正孔輸送層の活性化エネルギーと前記ホスト材料の活性化エネルギーとの間にある、
請求項１に記載の発光素子。

【請求項5】

前記発光素子は、前記発光層の電子注入側に設置されている電子輸送層をさらに含み、
前記ホスト材料の活性化エネルギーと前記電子輸送層の活性化エネルギーとの間に第２の活性化エネルギー差ΔＥａ_２を有し、前記第２の活性化エネルギー差ΔＥａ_２の絶対値の数値範囲は０．１ｅＶ～０．３ｅＶであり、
前記発光素子は、前記電子輸送層と前記発光層との間に設置されている正孔ブロック層をさらに含み、
前記発光層の電子注入方向において、前記正孔ブロック層の活性化エネルギーは前記電子輸送層の活性化エネルギーと前記ホスト材料の活性化エネルギーとの間にある、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発光素子。

【請求項6】

緑色又は赤色の発光素子の発光層材料を選別する材料選別方法であって、
複数組の発光材料セットを配置し、各前記発光材料セットはホスト材料及びゲスト材料を含み、各二組の前記発光材料セットが含んでいる前記ホスト材料、前記ゲスト材料のうちの少なくとも一つが互いに異なるステップと、
各組の前記発光材料セットを発光層材料とし、それぞれ発光層を有する複数のシングルキャリア素子を作製するステップと、
各組の前記発光材料セットに対応する前記シングルキャリア素子において、前記ホスト材料と前記ゲスト材料との間の欠陥エネルギーＥｔ_ｉを取得するステップと、
各組の前記発光材料セットに対応する前記欠陥エネルギーＥｔ_ｉに基づいて、前記複数組の発光材料セットから目標発光材料セットを選別して、前記発光素子の発光層材料とするステップと、を含む、
材料選別方法。

【請求項7】

前記シングルキャリア素子は正孔オンリー素子であり、前記シングルキャリア素子は前記発光層に積層設置されかつ前記発光層の正孔注入側に位置する正孔輸送層をさらに含み、各前記シングルキャリア素子の前記正孔輸送層は同じであり、
前記発光素子の正孔輸送層は各前記シングルキャリア素子の正孔輸送層と同じである、
請求項６に記載の材料選別方法。

【請求項8】

前記シングルキャリア素子は電子オンリー素子であり、前記シングルキャリア素子は前記発光層に積層設置されかつ前記発光層の電子注入側に位置する電子輸送層をさらに含み、各前記シングルキャリア素子の電子輸送層は同じであり、
前記発光素子の電子輸送層は各前記シングルキャリア素子の電子輸送層と同じである、
請求項６に記載の材料選別方法。

【請求項9】

各組の前記発光材料セットに対応する前記欠陥エネルギーＥｔ_ｉに基づいて、前記複数組の発光材料セットから目標発光材料セットを選別して、前記発光素子の発光層材料とする前記ステップは、
第１の基準欠陥状態エネルギーＥｔ_ａに基づいて前記目標発光材料セットを選別すること、を含み、
前記第１の基準欠陥状態エネルギーＥｔ _ａ の絶対値の数値範囲は０．０３ｅＶ～０．０８ｅＶである、
請求項６に記載の材料選別方法。

【請求項10】

請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発光素子を含む、
表示パネル。

【国際調査報告】