CN107409456A - 有机电致发光元件以及照明装置 - Google Patents

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Abstract

为了提供一种能够进行高亮度并且高效率的发光、并且还能够应对长寿命化的有机电致发光元件，本发明提供一种有机电致发光元件，具备：位于阴极(21)侧，具有第1发光层(28A)的第1发光单元(23)；与第1发光单元(23)夹着第1电荷产生层(26A)相邻，并具有第2发光层(28B)的第2发光单元(24)；和与第2发光单元(24)夹着第2电荷产生层(26B)相邻，并具有第3发光层(28C)的第3发光单元(25)，第2发光单元(24)的总厚度与第1发光单元(23)的总厚度以及第3发光单元(25)的总厚度之差分别为30nm～70nm。

Description

有机电致发光元件以及照明装置
技术领域
本发明涉及有机电致发光元件以及照明装置。
本申请基于在2015年3月2日向日本申请的特愿2015-040415号、以及在2015年10月26日向日本申请的特愿2015-210196号主张优先权，并将它们的内容援引至此。
背景技术
有机电致发光元件(以下，也有时简称为“有机EL元件”。)是在对置的阴极与阳极之间具有由有机化合物构成的发光层的自发光型元件，在向阴极与阳极之间施加电压时，通过从阴极侧向发光层注入的电子和从阳极侧向发光层注入的空穴(hole)在发光层内重新结合而产生激子(Exciton)，由激子产生发光。
已知为了有机EL元件的高效率化，提出了一种将载流子输送性不同的有机化合物进行层叠，电子以及空穴分别从阴极以及阳极平衡良好地注入的结构，通过将夹在阴极与阳极之间的有机层的层厚设为0.2μm以下，从而能够以10V以下的施加电压得到1000cd/m2和外部量子效率1％的足够实际使用的高亮度以及高效率(例如，参照非专利文献1)。
此外，根据非专利文献1，通过将夹在阴极与阳极之间的有机层整体的层厚设为1μm以下，从而能够提供一种能够通过更低的施加电压来发光的器件。优选地，若将有机层的层厚设为0.1μm～0.5μm的范围，则能够得到对于以25V以下的施加电压获得发光有用的电场(V/cm)(例如，参照专利文献1～6)。
有机EL元件是以非专利文献1中记载的元件结构为基础发展而来的。
此外，作为有机EL元件的元件结构，开发了一种以包含至少1层以上的发光层的发光单元为一个单位而将该发光单元层叠多个使得能够在阴极与阳极之间串联连接的串联结构的有机EL元件(例如，参照专利文献7、8)。
该串联结构的有机EL元件，作为能够实现由上述的虽然是低电压可是需要大电流的非专利文献1所记载的有机EL元件的结构不能实现的长寿命化、高亮度化、大面积上的均匀发光的技术而受到关注。
进而，开发了一种在多个发光单元之间配置了电绝缘性的电荷产生层(CGL)的多光子辐射(MPE)结构的有机EL元件(例如，参照专利文献9、10)。在该MPE结构的有机EL元件中，在向阴极与阳极之间施加电压时，通过电荷转移络合物中的电荷分别朝向阴极侧以及阳极侧移动，从而向夹着电荷产生层位于阴极侧的一个发光单元注入空穴，向夹着电荷产生层位于阳极侧的另一个发光单元注入电子。由此，能够维持相同的电流量不变同时得到来自多个发光单元的发光，因此能够得到与发光单元的个数倍相当的电流效率以及外部量子效率。
上述的有机EL元件能够进行高速度下的发光的切换，具有元件结构简单且能够薄型化等特性。有机EL元件有效利用这样的优异的特性，应用于例如便携式电话、车载设备器等的显示装置。进而，近年来，有效利用薄型面发光这一特性，例如作为液晶显示器的背光灯、一般照明等的照明装置也受到关注。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开昭59-194393号公报
专利文献2：JP特开昭63-264692号公报
专利文献3：JP特开平2-15595号公报
专利文献4：美国专利第4539507号说明书
专利文献5：美国专利第4769292号说明书
专利文献6：美国专利第4885211号说明书
专利文献7：JP特开平11-329748号公报
专利文献8：JP特开2003-45676号公报
专利文献9：JP特开2003-272860号公报
专利文献10：JP特开2006-24791号公报
非专利文献
非专利文献1：Appl.Phys.Lett.，51，913(1987).
发明内容
发明要解决的课题
但是，在将有机EL元件应用于照明装置的情况下，为了确保充分的照度，需要使有机EL元件以高亮度进行发光。但是，若使有机EL元件以高亮度进行发光，则其发光寿命会下降，因而两方面难以兼顾。
另一方面，对于能够成为上述的课题的解决方法的MPE结构的有机EL元件而言，亮度和驱动电压根据发光单元的数量而上升，因此关于从节能化的观点出发非常重要的电力效率(1m/W)难以改善。
本发明是鉴于这样的现有的情况而提出的发明，其目的在于，提供一种能够实现高亮度并且高效率的发光、并且还能够应对长寿命化的有机电致发光元件、以及具备这样的有机电致发光元件的照明装置。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明提供以下手段。
(1)一种有机电致发光元件，具有在阴极与阳极之间将至少包含由有机化合物构成的发光层的多个发光单元夹着电荷产生层进行层叠的结构，通过所述多个发光单元发光而得到白色光，所述有机电致发光元件的特征在于，具备：
第1发光单元，其所述多个发光单元中位于最靠近所述阴极侧的位置；和
第2发光单元，其与所述第1发光单元夹着第1电荷产生层而相邻，
所述第1发光单元具有：第1发光层；在所述第1发光层与所述阴极之间包含电子输送层的第1功能层；和在所述第1发光层与所述第1电荷产生层之间包含空穴输送层的第2功能层，
所述第2发光单元具有：第2发光层；在所述第2发光层与所述第1电荷产生层之间包含电子输送层的第3功能层；和在所述第2发光层与所述阳极之间包含空穴输送层的第4功能层，
所述第1功能层的厚度为30～100nm，
所述第3功能层的厚度小于所述第1功能层的厚度。
(2)根据(1)所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第3功能层的厚度为1～20nm。
(3)一种有机电致发光元件，具有在阴极与阳极之间将至少包含由有机化合物构成的发光层的多个发光单元夹着电荷产生层进行层叠的结构，通过所述多个发光单元发光而得到白色光，所述有机电致发光元件的特征在于，具备：
第1发光单元，其在所述多个发光单元中位于最靠近所述阴极侧的位置；
第2发光单元，其与所述第1发光单元夹着第1电荷产生层而相邻；和
第3发光单元，其与所述第2发光单元夹着所述第2电荷产生层而相邻，
所述第1发光单元具有：第1发光层；在所述第1发光层与所述阴极之间包含电子输送层的第1功能层；和在所述第1发光层与所述第1电荷产生层之间包含空穴输送层的第2功能层，
所述第2发光单元具有：第2发光层；在所述第2发光层与所述第1电荷产生层之间包含电子输送层的第3功能层；和在所述第2发光层与第2电荷产生层之间包含空穴输送层的第4功能层，
所述第3发光单元具有：第3发光层；在所述第3发光层与所述第2电荷产生层之间包含电子输送层的第5功能层；和在所述第3发光层与所述阳极之间包含空穴输送层的第6功能层，
所述第1功能层的厚度为30～100nm，
所述第3功能层的厚度以及所述第5功能层的厚度小于所述第1功能层的厚度。
(4)根据(3)所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第3功能层的厚度以及所述第5功能层的厚度分别为1～20nm。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述多个发光单元包括包含从三重态激子得到发光的磷光发光层的发光单元、和包含从单态激子得到发光的蓝色荧光发光层的发光单元。
(6)根据(1)～(5)中任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，从包含所述蓝色荧光发光层的发光单元得到的发光包含延迟荧光成分。
(7)根据(5)或(6)所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第2发光单元包含所述蓝色荧光发光层。
(8)根据(3)所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第2发光单元的总厚度比所述第1发光单元的总厚度和所述第3发光单元的总厚度的任意一个都小。
(9)根据(8)所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第2发光单元的总厚度与所述第1发光单元的总厚度以及所述第3发光单元的总厚度之差分别为10～95nm。
(10)一种有机电致发光元件，具有在阴极与阳极之间将至少包含由有机化合物构成的发光层的多个发光单元夹着电荷产生层进行层叠的结构，通过所述多个发光单元发光而得到白色光，所述有机电致发光元件的特征在于，具备：
第1发光单元，其在所述多个发光单元中位于最靠近所述阴极侧的位置；
第2发光单元，其与所述第1发光单元夹着第1电荷产生层而相邻；和
第3发光单元，其与所述第2发光单元夹着第2电荷产生层而相邻，
所述第1发光单元具有：第1发光层；在所述第1发光层与所述阴极之间包含电子输送层的第1功能层；和在所述第1发光层与所述第1电荷产生层之间包含空穴输送层的第2功能层，
所述第2发光单元具有：第2发光层；在所述第2发光层与所述第1电荷产生层之间包含电子输送层的第3功能层；和在所述第2发光层与所述第2电荷产生层之间包含空穴输送层的第4功能层，
所述第3发光单元具有：第3发光层；在所述第3发光层与所述第2电荷产生层之间包含电子输送层的第5功能层；和在所述第3发光层与所述阳极之间包含空穴输送层的第6功能层，
所述第3功能层的厚度以及所述第5功能层的厚度小于所述第1功能层的厚度，
所述第1发光单元以及所述第3发光单元包含从三重态激子得到发光的磷光发光层，
所述第2发光单元包含从单态激子得到发光的蓝色荧光发光层，
所述第2发光单元的总厚度与所述第1发光单元的总厚度以及所述第3发光单元的总厚度之差分别为30nm～70nm。
(11)根据(10)所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第1发光层是发出在红色波长区域具有峰值波长的红色光的红色磷光发光层，
所述第2发光层是发出在蓝色波长区域具有峰值波长的蓝色光的蓝色荧光发光层，
所述第3发光层是发出在绿色波长区域具有峰值波长的绿色光的绿色磷光发光层。
(12)根据(10)或(11)所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第1功能层的厚度为30～70nm。
(13)根据(10)～(12)中任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第3功能层的厚度以及所述第5功能层的厚度分别为1nm～20nm。
(14)根据(10)～(13)中任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，从包含所述蓝色荧光发光层的发光单元得到的发光包含延迟荧光成分。
(15)根据(10)所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第2发光单元的总厚度比所述第1发光单元的总厚度和所述第3发光单元的总厚度的任意一个都小。
(16)根据(10)～(15)中任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述电荷产生层由电绝缘层构成，该电绝缘层由电子受体性物质和电子供体性物质构成，该电绝缘层的电阻率为1.0×102Ω·cm以上。
(17)根据(16)所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述电绝缘层的电阻率为1.0×105Ω·cm以上。
(18)根据(10)～(17)中任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述电荷产生层由不同物质的混合层构成，其中一种成分是金属氧化物，该金属氧化物形成基于氧化还原反应的电荷转移络合物，
在向所述阴极与所述阳极之间施加电压时，通过所述电荷转移络合物中的电荷分别向着所述阴极侧以及所述阳极侧移动，从而向夹着所述电荷产生层位于所述阴极侧的一个发光单元注入空穴，向夹着所述电荷产生层位于所述阳极侧的另一个发光单元注入电子。
(19)根据(10)～(17)中任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述电荷产生层由电子受体性物质与电子供体性物质的层叠体构成，
在向所述阴极与所述阳极之间施加电压时，通过在所述电子受体性物质与所述电子供体性物质的界面，由于伴随这些电子受体性物质与电子供体性物质之间的电子移动的反应而产生的电荷分别向着所述阴极侧以及所述阳极侧移动，从而向夹着所述电荷产生层位于所述阴极侧的一个发光单元注入空穴，向夹着所述电荷产生层位于所述阳极侧的另一个发光单元注入电子。
(20)根据(10)～(17)中任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述电荷产生层通过将由下述化学式1的结构式构成的材料和其他的有机材料进行层叠或者混合而形成。
[化学式1]
(21)根据(10)～(20)中任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述白色光的发光色划分为“JIS Z 9112”所规定的色度范围中的白炽灯色或温白色，并且所述白色光的平均演色评价数(Ra)为70以上。
(22)一种照明装置，其具备(10)～(21)中任一项所述的有机电致发光元件。
发明效果
如上所述，根据本发明，能够提供一种能够进行高亮度并且高效率的发光、并且还能够应对长寿命化的有机电致发光元件、以及具备这样的有机电致发光元件的照明装置。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的有机EL元件的结构的剖面图。
图2是表示本发明的第2实施方式所涉及的有机EL元件的结构的剖面图。
图3是表示本发明的第3实施方式所涉及的照明装置的结构的俯视图。
图4是图3所示的线段A-A处的照明装置的剖面图。
图5是表示图3所示的照明装置的省略了阳极端子电极以及阴极端子电极的图示的结构的俯视图。
图6是图5所示的线段B-B处的照明装置的剖面图。
图7是图5所示的线段C-C处的照明装置的剖面图。
图8是图5所示的线段D-D处的照明装置的剖面图。
图9是示出了图5所示的照明装置中的布线基板的结构的示意图。
图10A是示出了图5所示的照明装置中的连接用L字型布线基板的表面侧的结构的示意图。
图10B是示出了图5所示的照明装置中连接用L字型布线基板的背面侧的结构的示意图。
图11是表示第1实施例的有机EL元件的元件结构的剖面图。
图12是表示电子输送层(ETL)的厚度与PCE的关系的图表。
图13是表示第2实施例的有机EL元件的元件结构的剖面图。
图14是表示第2实施例的有机EL元件的评价结果的色坐标的图表。
图15是表示第3实施例的有机EL元件的元件结构的剖面图。
图16是表示第3实施例的有机EL元件的评价结果的色坐标的图表。
具体实施方式
以下，关于应用了本发明的有机电致发光(EL)元件以及照明装置，参照附图来详细进行说明。
另外，以下的说明中使用的附图有时为了容易理解特征，为了方便起见而将作为特征的部分放大进行了表示，各构成要素的尺寸比率等并不限于与实际相同。此外，以下的说明中例示的材料、尺寸等是一例，本发明并非一定限定于此，在不变更其主旨的范围内能够适当变更并实施。
(有机EL元件)
[第1实施方式]
首先，作为本发明的第1实施方式，对图1所示的有机EL元件10进行说明。
另外，图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的有机EL元件10的结构的剖面图。
如图1所示，有机EL元件10具有如下结构，即，在阴极11与阳极12之间，具有第1发光单元13和第2发光单元14，在这些第1发光单元13与第2发光单元14之间夹有第1电荷产生层15进行了层叠。即，该有机EL元件10具有按照阳极12、第2发光单元14、第1电荷产生层15、第1发光单元13以及阴极11的顺序层叠的MPE结构。
在阴极11，一般优选使用功函数较小的金属或其合金、金属氧化物等。具体而言，例如，能够使用Li等碱金属、Mg、Ca等碱土金属、Eu等稀土金属等的金属单体、或者包含这些金属与Al、Ag、In等的合金等。
此外，例如“JP特开平10-270171号公报”、“JP特开2001-102175号公报”中公开的那样，也可以是在阴极11与有机层的界面使用了金属掺杂的有机层的结构。在该情况下，在阴极11使用导电性材料即可，其功函数等性质并无限制。
此外，例如“JP特开平11-233262号公报”、“JP特开2000-182774号公报”中公开的那样，也可以由含有碱金属离子、碱土金属离子、稀土金属离子中的至少1种以上的有机金属络合物化合物来构成与阴极11相接的有机层。在该情况下，能够将可以将有机金属络合物化合物中含有的金属离子在真空中还原为金属的金属用于阴极11，例如，Al、Zr、Ti、Si等(热还原性)金属、或者含有这些金属的合金。其中，从蒸镀的容易性、光反射率的高度、化学的稳定性等观点出发，尤其优选使用一般广泛用作布线电极的Al。
阳极12对于材料并无特别限制，在从该阳极12侧取出光的情况下，例如，能够使用ITO(铟/锡氧化物)，IZO(铟/锌氧化物)等透明导电材料。
此外，例如在使用“JP特开2002-332567号公报”中公开的方法，通过对有机膜没有损伤的溅射法来进行ITO的成膜的情况下，也可以通过将上述“JP特开平10-270171号公报”中公开的金属掺杂的有机层用于电子注入层，从而将上述的ITO、IZO等透明导电材料用于阴极11。
因此，能够使阴极11以及阳极12这两者透明(因为第1以及第2发光单元(有机膜)13、14、第1电荷产生层15也同样是透明的)，从而制作透明的有机EL元件10。此外，也可以与一般的有机EL元件的情况相反地，在阳极12使用金属材料，而在阴极1使用透明导电材料，由此能够从阴极11侧取出光。此外，关于成膜顺序，不必一定从阳极12侧开始，也可以从阴极11侧开始成膜。
第1以及第2发光单元13、14能够与现有公知的有机EL元件同样地采用各种结构，只要至少包含由有机化合物构成的发光层，则可以具有任意的层叠结构。例如，可以在发光层的阴极11侧，配置电子输送层、电子注入层、空穴阻止层等，另一方面在发光层的阳极12侧，配置空穴输送层、空穴注入层、电子阻止层等。
具体地，在本实施方式中，作为第1发光单元13，具有如下结构，即，在阴极11与第1电荷产生层15之间，从阴极11侧依次层叠了包含电子注入层、电子输送层的第1功能层16A、第1发光层17A、和包含空穴输送层、空穴注入层的第2功能层18A。
此外，在本实施方式中，作为第2发光单元14，具有如下结构，即，在第1电荷产生层15与阳极12之间，从第1电荷产生层15侧依次层叠了包含电子注入层、电子输送层的第3功能层16B、第2发光层17B、和包含空穴输送层、空穴注入层的第4功能层18B。
电子输送层(ETL：Electron Transporting Layer)使用现有公知的电子输送性物质来形成即可，一般用于有机EL元件的电子输送性物质当中尤其优选具有比较深的HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital：最高占据分子轨道)能级的电子输送性物质。具体而言，优选使用至少具有大致6.0eV以上的HOMO能级的电子输送性物质。
电子注入层是为了提高从阴极11或者第1电荷产生层15的电子的注入效率，而插入在阴极11与电子输送层之间、或者第1电荷产生层15与位于阳极12侧的电子输送层之间的，一般来说，使用具有与电子输送层相同的性质的电子输送性物质。另外，也存在将电子输送层和电子注入层统称为电子输送层的情况。
空穴输送层使用现有公知的空穴输送性物质来形成即可，虽然并无特别限制，但例如优选使用电离势小于5.7eV、具有空穴输送性即电子供体性的有机化合物(电子供体性物质)。空穴注入层是为了提高从阳极12或者第1电荷产生层15的空穴的注入效率，而插入在阳极12与空穴输送层之间、或者第1电荷产生层15与位于阴极11侧的空穴输送层之间的，一般来说，使用具有与空穴输送层相同的性质的电子供体性物质。另外，也存在将空穴输送层和空穴注入层统称为空穴输送层的情况。
关于构成第1以及第2发光单元13、14的各层的成膜方法，例如能够使用真空蒸镀法、旋涂法等。此外，关于用于上述的电子输送层、电子注入层、空穴阻止层、空穴输送层、空穴注入层等的材料，也能够使用现有公知的材料。
第1以及第2发光层17A、17B作为有机化合物，通常包含作为主成分的主体材料和作为少量成分的客体材料，红色、绿色、蓝色的发光特别是由于客体材料的性质而引起的。
客体材料也被称为掺杂材料，在该客体材料中利用荧光发光的材料通常被称为荧光发光材料，将由该荧光发光材料构成的发光层称为荧光发光层。另一方面，在客体材料中利用磷光发光的材料通常被称为磷光发光材料，将由该磷光发光材料构成的发光层称为磷光发光层。
其中，在磷光发光层中，除了通过电子与空穴的重新结合而产生的75％的三重态激子之外，还能够利用通过来自单态激子的能量移动而生成的25％部分的三重态激子，所以理论上，能够得到100％的内部量子效率。即，通过电子与空穴的重新结合而产生的激子在发光层内不发生热失活等而变换为光。实际上，在包含铱、铂等重原子的有机金属络合物中，通过元件结构的最佳化等而达到了接近于100％的内部量子效率。
作为磷光发光层的客体材料，并无特别限制，例如，作为红色磷光发光层，能够使用Ir(piq)3、Ir(btpy)3等红色磷光发光材料。另一方面，作为绿色磷光发光层，能够使用Ir(ppy)3等绿色磷光发光材料。另一方面，作为蓝色磷光发光层，能够使用Ir(Fppy)3等蓝色磷光发光材料。作为这些具体的磷光发光材料，例如，能够列举Sigma-Aldrich公司制的688118-250MG、680877-250MG、694924-250MG、682594-250MG等。
作为磷光发光层的主体材料，能够使用电子输送性的材料、空穴输送性的材料、或将两者混合而成的材料等。具体而言，例如，能够使用4，4’-二咔唑基联苯(CBP)、2，9-二甲基-4，7-二苯基-9，10-菲咯啉(BCP)等。
但是，在本发明中，从元件寿命的提高、以及高显色性的实现等观点出发，关于蓝色发光层的客体材料，优选使用蓝色荧光发光材料。关于蓝色荧光发光层的主体材料以及客体材料，例如能够使用“国际公开第2012/053216号公报”的段落[0052]～[0061]中记载的蓝色荧光发光材料。此外，作为客体材料，例如，能够使用苯乙烯胺化合物、荧蒽化合物，氨基芘化合物、硼络合物等。此外，关于从包含蓝色荧光发光层的发光单元得到的发光，优选包含延迟荧光成分。
第1电荷产生层15由电子受体性物质和电子供体性物质所构成的电绝缘层构成，该电绝缘层的电阻率优选为1.0×102Ω·cm以上，更优选为1.0×105Ω·cm以上。
此外，第1电荷产生层15由不同物质的混合层构成，其中一种成分为金属氧化物，该金属氧化物也可以是形成基于氧化还原反应的电荷转移络合物的金属氧化物。在该情况下，在向阴极11与阳极12之间施加电压时，通过电荷转移络合物中的电荷分别朝向阴极11侧以及阳极12侧移动，从而向夹着第1电荷产生层15位于阴极11侧的一个发光单元(第1发光单元13或第2发光单元14)注入空穴，向夹着第1电荷产生层15位于阳极12侧的另一个发光单元(第2发光单元14或第1发光单元13)注入电子。由此，能够维持相同的电流量不变的同时得到来自第1以及第2发光单元13、14的发光，因此能够得到与这些发光单元13、14的个数倍相当的电流效率以及外部量子效率。
第1电荷产生层15也可以由电子受体性物质与电子供体性物质的层叠体构成。在该情况下，在向阴极11与阳极12之间施加电压时，通过在电子受体性物质与电子供体性物质的界面处，由于伴随这些电子受体性物质与电子供体性物质之间的电子移动的反应而产生的电荷分别朝向阴极11侧以及阳极12侧移动，从而向夹着第1电荷产生层15位于阴极11侧的一个发光单元(第1发光单元13或第2发光单元14)注入空穴，向夹着第1电荷产生层15位于阳极2侧的另一个发光单元(第2发光单元14或第1发光单元13)注入电子。由此，能够在维持相同的电流量不变的情况下同时得到来自第1以及第2发光单元13、14的发光，因此能够得到与这些发光单元13、14的个数倍相当的电流效率以及外部量子效率。
关于构成这样的第1电荷产生层15的具体的材料，例如，能够使用上述专利文献9所记载的材料，其中尤其能够优选使用段落[0019]～[0021]中记载的材料。进而，能够使用“国际公开2010/113493号公报”的段落[0023]～[0026]中记载的材料，其中，特别是段落[0059]所记载的由下述(1)的结构式构成的强电子受体性物质(HATCN6)是近年来经常用于第1电荷产生层15的材料。
此外，第1电荷产生层15优选通过将由下述(1)的结构式构成的强电子受体性物质(HATCN6)和其他的有机材料进行层叠或者混合来形成。
[化学式2]
在具有以上那样的结构的有机EL元件10中，通过第1发光单元13以及第2发光单元14发光，从而能够得到白色光。此外，在本实施方式的有机EL元件10中，优选得到与“JIS Z9112”所规定的色度范围之中的白炽灯色(L)或温白色(WW)的任意一个光色相应的白色光。此外，在本实施方式的有机EL元件10中，优选得到平均演色评价数(Ra)成为70以上(更优选为80以上)的白色光。由此，能够将本实施方式的有机EL元件10适当用作例如一般照明等的照明装置的光源。
另外，在本实施方式中，为了得到能够进行高亮度并且高效率的发光、还能够应对长寿命化的有机EL元件10，优选将第1功能层16A的厚度T1设为30nm～100nm。
在本实施方式的有机EL元件10中，通过将包含电子输送层的第1功能层16A的厚度T1设得较厚，由于干扰的影响以及等离子体损失的降低，从而EQE(External QuantumEfficiency：外量子效率)提高。另一方面，若第1功能层16A的厚度T1变厚，则驱动电压也上升。具体而言，若第1功能层16A的厚度T1小于30nm，则EQE的提高并不充分。另一方面，若第1功能层16A的厚度T1超过100nm，则PCE(Power Conversion Efficiency：能量转换效率)下降。因此，第1功能层16A的厚度T1优选设为30nm～100nm，更优选设为30～70nm。
另外，EQE意味着外部量子效率。其是将向外部取出的光子数除以向元件内部注入的载流子数的比例，多用作发光效率的指标。但是，在EQE的计算结果中，不包含驱动电压的参数，因此在讨论低电压化的效果时成为不合适的指标。此时，大多使用被称作PCE的能量变换效率。其是将输出能量除以输入能量的比例，由于输入能量对应于功率消耗，因此驱动电压的差分反映到PCE的效率值。
此外，在本实施方式中，为了得到能够进行高亮度并且高效率的发光、还能够应对长寿命化的有机EL元件10，优选使第3功能层16B的厚度T2小于第1功能层16A的厚度T1。具体而言，优选将第3功能层16B的厚度T2设为1nm～20nm。
在本实施方式的有机EL元件10中，为了防止包含电子输送层的第3功能层16B的厚度T2变厚所引起的驱动电压的上升，使第3功能层16B的厚度T2小于第1功能层16A的厚度T1。由此，能够抑制PCE的下降。
具体地，第3功能层16B的厚度T2优选设为20nm以下，更优选设为10nm以下。另一方面，第3功能层16B的厚度T2优选设为1nm以上。若第3功能层16B的厚度T2变得极薄，则从对薄膜形态的影响的观点出发，并不优选。
在本实施方式的有机EL元件10中，关于第1发光单元13以及第2发光单元14的层叠顺序，虽然从器件结构的观点出发，并无特别限制，但是优选构成为在第1发光单元13中包含从三重光激子得到发光的磷光发光层，在第2发光单元14中包含从单态激子得到发光的蓝色荧光发光层。
这是因为，关于第1发光单元13，通过上述的说明书第14页第3段的效果从而发光效率提高，与此相对，关于第2发光单元，通过MPE结构从而到阴极11的光学距离得到充分确保，所以降低等离子体损失的效果减小。结果，发光效率的提高效果是第1发光单元13比第2发光单元14大，因此优选构成为第1发光单元13包含具有高发光效率的磷光发光层，第2发光单元14包含蓝色荧光发光层。
如上所述，在本实施方式的有机EL元件10中，通过在保持采用MPE结构所带来的高亮度化以及长寿命化的优点的同时，导入能够进行低电压驱动的元件结构，从而也能够实现电力效率的改善。
[第2实施方式]
接下来，作为本发明的第2实施方式对图2所示的有机EL元件20进行说明。
另外，图2是表示本发明的第2实施方式所涉及的有机EL元件20的结构的剖面图。此外，在以下的说明中，对于与上述有机EL元件10等同的部位，省略说明，并且在附图中标注相同的符号。
如图2所示，有机EL元件20在阴极21与阳极22之间，具有第1发光单元23、第2发光单元24和第3发光单元25。构成第1发光单元23的第1电荷产生层26A设置在第2发光单元24侧，成为第1发光单元23与第2发光单元24的边界部。构成第2发光单元24的第2电荷产生层26B设置在第3发光单元25侧，成为第2发光单元24与第3发光单元25的边界部。即，该有机EL元件20具有按照阴极21、第1发光单元23、第2发光单元24、第3发光单元25以及阳极22的顺序层叠而成的MPE结构。
关于阴极21以及阳极22，能够使用与上述有机EL元件10具备的阴极11以及阳极12相同的阴极以及阳极。此外，关于第1以及第2电荷产生层26A、26B，也能够使用与上述有机EL元件10具备的第1电荷产生层15相同的电荷产生层。
第1、第2以及第3发光单元23、24、25与上述有机EL元件10具备的第1以及第2发光单元13、14同样，能够与现有公知的有机EL元件同样地采用各种结构，只要至少包含由有机化合物构成的发光层，则可以具有任意的层叠结构。例如，可以在发光层的阴极21侧，配置电子输送层、电子注入层、空穴阻止层等，另一方面在发光层的阳极22侧，配置空穴输送层、空穴注入层等。
具体地，在本实施方式中，作为第1发光单元23，具有如下结构，即，在阴极21与构成第2发光单元24的第3功能层27B之间，从阴极21侧依次层叠了包含电子注入层、电子输送层的第1功能层27A、第1发光层28A、包含空穴输送层、空穴注入层的第2功能层29A、和第1电荷产生层26A。
第1发光层28A例如是发出在红色波长区域具有峰值波长的红色光的红色磷光发光层。
此外，在本实施方式中，作为第2发光单元24，具有如下结构，即，在构成第1发光单元23的第1电荷产生层26A与构成第3发光单元25的第5功能层27C之间，从第1电荷产生层26A侧依次层叠了包含电子注入层、电子输送层的第3功能层27B、第2发光层28B、包含空穴输送层、空穴注入层的第4功能层29B、和第2电荷产生层26B。
第2发光层28B例如是发出在蓝色波长区域具有峰值波长的蓝色光的蓝色荧光发光层。
此外，在本实施方式中，作为第3发光单元25，具有如下结构，即，在构成第2发光单元24的第2电荷产生层26B与阳极22之间，从第2电荷产生层26B侧依次层叠了包含电子注入层、电子输送层的第5功能层27C、第3发光层28C、包含空穴输送层、空穴注入层的第6功能层29C。
第3发光层28C例如是发出在绿色波长区域具有峰值波长的绿色光的绿色磷光发光层。
构成第1发光单元23的由绿色磷光发光层构成的第1发光层28A，作为有机化合物，通常包含作为主成分的主体材料和作为少量成分的客体材料，绿色的发光特别是由于客体材料的性质而引起的。
构成第2发光单元24的由蓝色荧光发光层构成的第2发光层28B，作为有机化合物，通常包含作为主成分的主体材料和作为少量成分的客体材料，蓝色的发光特别是由于客体材料的性质而引起的。
构成第3发光单元25的由红色磷光发光层构成的第3发光层28C，作为有机化合物，通常包含作为主成分的主体材料和作为少量成分的客体材料，红色的发光特别是由于客体材料的性质而引起的。
客体材料也被称为掺杂材料，在该客体材料中利用荧光发光的材料通常被称为荧光发光材料，将由该荧光发光材料构成的发光层称为荧光发光层。另一方面，在客体材料中使用磷光发光的材料通常被称为磷光发光材料，将由该磷光发光材料构成的发光层称为磷光发光层。
其中，在磷光发光层中，除了通过电子与空穴的重新结合而产生的75％的三重态激子之外，还能够利用通过来自单态激子的能量移动而生成的25％部分的三重态激子，所以理论上，能够得到100％的内部量子效率。即，通过电子与空穴的重新结合而产生的激子在发光层内不发生热失活等而变换为光。实际上，在包含铱、铂等重原子的有机金属络合物中，通过元件结构的最佳化等而达到了接近于100％的内部量子效率。
作为磷光发光层的客体材料，并无特别限制，例如，作为红色磷光发光层，能够使用Ir(piq)3、Ir(btpy)3等红色磷光发光材料。另一方面，作为绿色磷光发光层，能够使用Ir(ppy)3等绿色磷光发光材料。作为这些具体的磷光发光材料，例如，能够列举Sigma-Aldrich公司制的688118-250MG、680877-250MG、682594-250MG等。
作为磷光发光层的主体材料，能够使用电子输送性的材料、空穴输送性的材料、或将两者混合而成的材料等。具体而言，例如，4，4’-二咔唑基联苯(CBP)、2，9-二甲基-4，7-二苯基-9，10-菲咯啉(BCP)等。
但是，在本发明中，从元件寿命的提高、以及高显色性的实现等观点出发，关于蓝色发光层的客体材料，优选使用蓝色荧光发光材料。关于蓝色荧光发光层的主体材料以及客体材料，例如，能够使用“国际公开第2012/053216号公报”的段落[0052]～[0061]中记载的蓝色荧光发光材料。此外，作为客体材料，例如，能够使用苯乙烯胺化合物、荧蒽化合物、氨基芘化合物、硼络合物等。此外，关于从包含蓝色荧光发光层的发光单元得到的发光，优选包含延迟荧光成分。
第1以及第2电荷产生层26A、26B由电子受体性物质和电子供体性物质所构成的电绝缘层构成，该电绝缘层的电阻率优选为1.0×102Ω·cm以上，更优选为1.0×105Ω·cm以上。
此外，第1以及第2电荷产生层26A、26B由不同物质的混合层构成，其中一种成分为金属氧化物，该金属氧化物也可以是形成基于氧化还原反应的电荷转移络合物的金属氧化物。在该情况下，在向阴极21与阳极22之间施加电压时，通过电荷转移络合物中的电荷分别朝向阴极21侧以及阳极22侧移动，从而向夹着第1电荷产生层26A位于阴极21侧的一个发光单元的一部分(从第1发光单元23中除去第1电荷产生层26A以外的部分)注入空穴，向夹着第1电荷产生层26A位于阳极22侧的一个发光单元(第2发光单元24)注入电子，并且向夹着第2电荷产生层26B位于阴极21侧的一个发光单元的一部分(从第2发光单元24中除去第2电荷产生层26B以外的部分)注入空穴，向夹着第2电荷产生层26B位于阳极22侧的一个发光单元(第3发光单元25)注入电子。由此，能够维持相同的电流量不变同时得到来自第1、第2以及第3发光单元23、24、25的发光，因此能够得到与这些发光单元23、24、25的个数倍相当的电流效率以及外部量子效率。
第1以及第2电荷产生层26A、26B也可以由电子受体性物质与电子供体性物质的层叠体构成。在该情况下，在向阴极21与阳极2之间施加电压时，通过在电子受体性物质与电子供体性物质的界面处，由于伴随这些电子受体性物质与电子供体性物质之间的电子移动的反应而产生的电荷分别朝向阴极21侧以及阳极22侧移动，从而向夹着第1电荷产生层26A位于阴极21侧的一个发光单元的一部分(从第1发光单元23中除去第1电荷产生层26A以外的部分)注入空穴，向夹着第1电荷产生层26A位于阳极22侧的一个发光单元(第2发光单元24)注入电子，并且向夹着第2电荷产生层26B位于阴极21侧的一个发光单元的一部分(从第2发光单元24中除去第2电荷产生层26B以外的部分)注入空穴，向夹着第2电荷产生层26B位于阳极22侧的一个发光单元(第3发光单元25)注入电子。由此，能够维持相同的电流量不变同时得到来自第1、第2以及第3发光单元23、24、25的发光，因此能够得到与这些发光单元23、24、25的个数倍相当的电流效率以及外部量子效率。
关于构成这样的第1以及第2电荷产生层26A、26B的具体的材料，例如，能够使用上述专利文献9所记载的材料，其中尤其能够优选使用段落[0019]～[0021]中记载的材料。进而，能够使用“国际公开2010/113493号公报”的段落[0023]～[0026]中记载的材料，其中，特别是段落[0059]所记载的由下述(1)的结构式构成的强电子受体性物质是近年来经常用于第1电荷产生层26A的材料。
此外，第1电荷产生层26A优选通过将由下述(1)的结构式构成的强电子受体性物质和其他的有机材料进行层叠或者混合来形成。
[化学式3]
在具有以上那样的结构的有机EL元件20中，通过第1发光单元23、第2发光单元24以及第3发光单元25发光，从而能够得到白色光。此外，在本实施方式的有机EL元件20中，优选得到与“JIS Z 9112”所规定的色度范围之中的白炽灯色(L)或温白色(WW)的任意一个光色相应的白色光。此外，在本实施方式的有机EL元件20中，优选得到平均演色评价数(Ra)成为70以上(更优选为80以上)的白色光。由此，能够将本实施方式的有机EL元件20适当用作例如一般照明等照明装置的光源。
在本实施方式中，为了得到能够进行高亮度并且高效率的发光、并且还能够应对长寿命化的有机EL元件20，优选与上述有机EL元件10同样地，将第1功能层27A的厚度T1设为30nm～70nm。
此外，在本实施方式中，为了得到能够进行高亮度并且高效率的发光、并且还能够应对长寿命化的有机EL元件20，优选使第3以及第5功能层27B、27C的厚度T2、T3小于第1功能层27A的厚度T1。具体而言，优选将第3以及第5功能层27B、27C的厚度T2、T3设为1nm～20nm。
在本实施方式的有机EL元件20中，关于第1、第2以及第3发光单元23、24、25的层叠顺序，从器件结构的观点出发并无特别限制，但是优选设为在第2发光单元24包含从单态激子得到发光的蓝色荧光发光层的结构。
在此，关于后述的第3实施例中的实施例1，通过仿真软件对各发光单元中的从发光层到阴极的膜厚与此时的等离子体损失以及外部辐射模式的比例进行计算而得到结果在表1中示出。
[表1]
根据该表1中示出的结果，等离子体损失的比例随着从阴极21起的膜厚增加而下降。另一方面，外部辐射模式看出第2发光单元24成为最低的值。据此，通过设为第1发光单元23以及第3发光单元25包含具有高发光效率的磷光发光层，第2发光单元24成为包含蓝色荧光发光层的结构，从而能够以“JIS Z 9112”所规定的色度范围之中的白炽灯色或温白色进行高亮度并且高效率的发光。
另一方面，为了改善发光效率(lm/W)，驱动电压的降低很重要。驱动电压根据各发光单元23、24、25中的有机层整体的膜厚(总厚度)来大致决定。为了降低驱动电压，减薄各发光单元23、24、25中的总厚度是有效的。
但是，在第1发光单元23中，从降低等离子体损失的观点出发，在第1发光层28A与阴极21之间需要确保一定的膜厚，因此不能将总厚度设得极薄。此外，关于第3发光单元25，为了防止有机EL元件20的短路而需要将空穴输送层(第6功能层29C)设得较厚，因此不能将总厚度设得极薄。
因此，在本实施方式的有机EL元件20中，为了低电压化，优选减薄包含从单态激子得到发光的蓝色荧光发光层的第2发光单元24的总厚度。进而，优选第2发光单元24的总厚度比第1发光单元23的总厚度和第3发光单元25的总厚度都小。
在此，关于后述的第3实施例中的实施例1，各发光单元的总厚度在表2中示出。
[表2]
总厚度(nm)
第1发光单元 136.6
第2发光单元 93.6
第3发光单元 140
第2发光单元24的总厚度与第1发光单元23的总厚度以及第3发光单元25的总厚度之差分别优选为10～95nm，进一步优选为30nm～70nm。若第2发光单元24的总厚度与第1发光单元23的总厚度之差小于10nm，则从构成第2发光单元24的第2发光层28B到阴极21的光学距离不充分，本说明书的第19页倒数第1段～第20页第1段中记载的等离子体损失的降低效果不充分。另一方面，若第2发光单元24的总厚度与第1发光单元23的总厚度之差超过95nm，则有机EL元件20整体的总厚度变大，由于驱动电压的上升而发光效率下降。
此外，若第2发光单元24的总厚度与第3发光单元25的总厚度之差小于30nm，则会成为不能减薄第2发光单元24的总厚度的状态、或者不能增厚第3发光单元25的膜厚的状态中的任意一者。在前者的情况下，降低驱动电压的效果不充分，而在后者的情况下不能确保充分的空穴输送层的厚度，因此本说明书的第19页倒数第1段～第20页第1段中记载的元件的短路防止的效果降低。另一方面，若第2发光单元24的总厚度与第3发光单元25的总厚度之差超过70nm，则有机EL元件20整体的总厚度变大，由于驱动电压的上升而发光效率下降。
如上所述，在本实施方式的有机EL元件20中，通过在保持采用MPE结构所带来的高亮度化以及长寿命化的优点的同时，导入能够进行低电压驱动的元件结构，从而也能够实现电力效率的改善。
(照明装置)
[第3实施方式]
接下来，作为本发明的第3实施方式对图3～图10A以及图10B所示的照明装置100进行说明。另外，图3是表示本发明的第3实施方式所涉及的照明装置100的结构的俯视图。图4是图3所示的线段A-A处的照明装置100的剖面图。此外，照明装置100示出了应用本发明的照明装置的一例，但并非一定限定于这样的结构，能够适当加以变更。
照明装置100具备上述任意的有机EL元件10、20作为光源。
具体地，该照明装置100如图3以及图4所示，为了使大面积的有机EL元件10、20均匀地发光，在玻璃基板110上的四边分别形成有阳极端子电极111，在玻璃基板110上的四角分别形成有阴极端子电极112。另外，为了降低布线电阻，在阳极端子电极111的表面和阴极端子电极112的表面的整个面包覆有焊料(基底焊料)。而且，通过阳极端子电极111以及阴极端子电极112，分别从四方向对有机EL元件10、20均匀地供给电流。
此外，在玻璃基板110上，为了防止氧、水等所引起的有机EL元件10、20的性能劣化，形成有密封件114使得覆盖有机EL元件10、20。
另外，在本实施方式中，作为基板而使用了玻璃基板110，但是除此以外，也能够使用塑料、金属、陶瓷等材料作为基板。
图5是表示图3所示的照明装置100的省略了阳极端子电极111以及阴极端子电极112的图示的结构的俯视图。图6是图5所示的线段B-B处的照明装置的剖面图。图7是图5所示的线段C-C处的照明装置的剖面图。图8是图5所示的线段D-D处的照明装置的剖面图。另外，在图5～图8中，虽然对于包含阳极端子电极111以及阴极端子电极112的供电端子部省略了图示，但是实际上形成有供电端子部。
如图5所示，照明装置100具备：框状的布线基板101，其形成有用于向四部位的阳极端子电极111均等地供电的阳极布线101b、和用于向四部位的阴极端子电极112均等地供电的阴极布线101a。
另外，在本实施方式中，布线基板101设置为包围密封件114。
此外，在布线基板101的材料中，设为使用玻璃环氧基板、柔性印刷基板。此外，布线基板101的厚度设为0.2mm～0.5mm程度。
在布线基板101的四边的背面，如图6～图8所示，在与阳极端子电极111对应的位置形成有与阳极端子电极111连接的阳极电极101c。此外，在布线基板101的四角的背面，在与阴极端子电极112对应的位置形成有与阴极端子电极112连接的阴极电极101d。
另外，在本实施方式中，在阳极电极101c以及阴极电极101d上粘贴各向异性导电膜(以下，称为ACF：Anisotropic Conductive Film。)或者涂敷各向异性导电糊剂(以下，称为ACP：Anisotropic Conductive Paste。)，之后将布线基板101粘贴于玻璃基板110并进行了热压接。由此，阳极电极101c和阳极端子电极111、以及阴极电极101d和阴极端子电极112电连接。
如图5以及图7所示，阳极布线101a以及阳极电极101c由通过了通孔的阳极连接布线101e来连接。此外，如图5以及图8所示，阴极布线101b和阴极电极101d由通过了通孔的阴极连接布线101f来连接。因此，正电流和负电流不会短路而通过布线基板101分别形成电路。
另外，在本实施方式中，由于为了向形成为四边形状的有机EL元件10、20均等地供给电流而具备四部位的阳极端子电极111以及阴极端子电极112，因此在布线基板101形成有四部位的阳极电极101c和四部位的阴极电极101d，但例如，在为了向形成为三角形状的有机EL元件10、20均等地供给电流而具备三部位的阳极端子电极111以及阴极端子电极112的情况下，在布线基板101也可以形成三部位的阳极电极101c和三部位的阴极电极101d。
进而，在为了向形成为五边形状以上的多边形的有机EL元件10、20均等地供给电流而具备五部位的阳极端子电极111以及阴极端子电极112的情况下，在布线基板101也可以形成五部位以上的阳极电极101c和五部位以上的阴极电极101d。
图9是示出照明装置100中的布线基板101的结构的示意图。
如图9所示，布线基板101由两个L字状的L字型布线基板102、和用于连接两个L字状的L字型布线基板102的两个L字状的连接用L字型布线基板103构成。在L字型布线基板2的表面的端部，形成有阳极电极102a和阴极电极102b。
阳极电极101c以及阳极电极102a如图7所示，由通过了通孔的阳极连接布线102c连接。阴极电极101d以及阴极电极102b如图8所示，由通过了通孔的阴极连接布线102d连接。
另外，在本实施方式中，布线基板101将两个L字型布线基板102和两个连接用L字型布线基板103组合而形成为口字状，但布线基板101并不限于此，也可以使用从一开始便形成为ロ字状的布线基板。此外，布线基板101不限于ロ字状，也可以是コ字状或V字状等形状，还可以根据需要形成为包围有机EL元件10、20的一部分或全部。
图10A以及图10B是示出了照明装置100中的连接用L字型布线基板103的结构的示意图。另外，图10A是示出了连接用L字型布线基板103的表面侧的结构的示意图，图10B是示出了连接用L字型布线基板103的背面侧的结构的示意图。
在连接用L字型布线基板103的表面侧，如图10A所示，形成有阳极布线103a。此外，在连接用L字型布线基板103的背面侧，如图10B所示，形成有阴极布线电极103b和阳极电极103c。阳极布线103a和阳极电极103c如图7所示，由通过了通孔的阳极连接布线103d连接。
在照明装置100中，如图5、图7以及图8所示，阳极电极102a和阳极电极103c、以及阴极电极102b和阴极布线电极103b通过焊接来连接。
另外，在本实施方式中，通过焊接将阳极电极102a和阳极电极103c进行连接，并通过焊接将阴极电极102b和阴极布线电极103b进行了连接，但也可以使用ACF、ACP进行热压接来连接。
此外，在图5～图10A以及图10B中，为了简化而以使阳极布线101a、阴极布线101b以及阳极布线103a露出到外部的状态进行了记载，但是优选为了避免短路或触电而根据需要由非电传导性的材料进行包覆。
此外，在照明装置100中，虽然省略图示，但是能够构成为在有机EL元件10、20的光取出面侧，具备用于提高演色性的光学膜。
有机EL元件在折射率比空气高的(折射率1.6～2.1程度)发光层的内部发光，一般来讲该发光层所发的光之中仅能取出15～20％程度的光。这是由于，以临界角以上的角度入射到界面的光发生全反射而不能取出到元件外部，或者光在透明电极或发光层与透明基板之间发生全反射，光在透明电极或发光层中进行导波，作为结果，光向元件侧面方向逃逸。
作为提高该光的取出的效率的方法，例如，存在如下方法等：在透明基板的表面形成凹凸，防止透明基板与空气界面处的全反射的方法(例如，参照“美国专利第4,774,435号说明书”。)；通过使基板具有聚光性来提高效率的方法(例如，参照“JP特开昭63-314795号公报”。)；在元件的侧面等形成反射面的方法(例如，参照“JP特开平1-220394号公报”。)；在基板与发光体之间导入具有中间的折射率的平坦层，形成防反射膜的方法(例如，参照“JP特开昭62-172691号公报”。)；在基板与发光体之间导入具有比基板低的折射率的平坦层的方法(例如，参照“JP特开2001-202827号公报”。)；在基板、透明电极层或发光层的任意的层间(包含，基板与外界之间)形成衍射光栅的方法(例如，参照“JP特开平11-283751号公报”。)等。
另外，在照明装置100中，为了实现上述的演色性的提高，通过设为在上述光学膜的表面进一步设置了微透镜阵列等的结构，或者与聚光片进行组合，从而在特定方向，例如，相对于元件发光面在正面方向进行聚光，由此能够提高特定方向上的亮度。进而，为了控制从有机EL元件的光辐射角，也可以与聚光片一起同时使用光扩散膜。作为这样的光扩散膜，例如，能够使用KIMOTO公司制的光扩散膜(light up)等。
另外，本发明不必一定限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更。
具体地，在本发明中，能够将得到上述的白色光的有机EL元件10、20适当用作例如一般照明等照明装置100的光源。另一方面，在本发明中，并不限定于将有机EL元件10、20用于照明装置100的光源的情况，例如能够用于液晶显示器的背光灯等各种各样的用途。
实施例
以下，通过实施例来使本发明的效果更加明了。另外，本发明并不限定于以下的实施例，在不改变其主旨的范围内能够适当进行变更并实施。
(第1实施例)
在第1实施例中，制作了具有图11所示的元件结构的有机EL元件。具体而言，首先，准备对厚度100nm、宽度2mm、表面电阻约20Ω/口的ITO膜进行成膜后的、厚度0.7mm的钠钙玻璃基板。然后，将该基板以中性洗剂、离子交换水、丙酮、异丙醇进行各5分钟的超声波清洗之后，进行旋转干燥，并进一步实施了UV/O3处理。
接下来，向真空蒸镀装置内的各蒸镀用坩埚(钽制或氧化铝制)中，分别填充了图11所示的各层的构成材料。然后，将上述基板设置于真空蒸镀装置，在真空度1×10-4Pa以下的减压气氛下，对蒸镀用坩埚进行通电加热，将各层以蒸镀速度0.1nm/秒的蒸镀速度蒸镀为给定的膜厚。此外，关于发光层等由2种以上的材料构成的层，对蒸镀用坩埚进行通电并进行共蒸镀，以使其按给定的混合比形成。此外，阴极以1nm/秒的蒸镀速度蒸镀为给定的膜厚。
在第1实施例中，制作了将电子输送层(ETL)的厚度X[nm]分别设为了55nm、92nm、142nm、217nm的具有1个发光单元(发光层)的有机EL元件。然后，对所制作的各有机EL元件连接电源(KEITHLEY2425)，接通3mA/cm2的恒流，由此使该有机EL元件进行了发光。
测定此时的各有机EL元件的驱动电压，进行了EQE以及PCE的评价。该评价结果在下述的表3中示出。此外，表示电子输送层(ETL)的厚度X与PCE的关系的图表在图12中示出。
[表3]
另外，在表3中，将电子输送层的厚度X为55nm时的驱动电压、EQE值以及PCE值作为基准值(＝1)，将其他的厚度X的驱动电压、EQE值以及PCE值作为相对于该基准值的相对值来示出。
如表3以及图12所示可知，从电子输送层的厚度X超过100nm的时间点开始，PCE的值逐渐下降。
(第2实施例)
在第2实施例中，制作了具有图13所示的元件结构的有机EL元件。具体而言，首先，准备对厚度100nm、宽度2mm、表面电阻约20Ω/□的ITO膜进行成膜后的、厚度0.7mm的钠钙玻璃基板。然后，将该基板以中性洗剂、离子交换水、丙酮、异丙醇进行了各5分钟的超声波清洗之后，进行旋转干燥，并进一步实施了UV/O3处理。
接下来，向真空蒸镀装置内的各蒸镀用坩埚(钽制或氧化铝制)中，分别填充了图13所示的各层的构成材料。然后，将上述基板设置于真空蒸镀装置，在真空度1×10-4Pa以下的减压气氛下，对蒸镀用坩埚进行通电加热，将各层以蒸镀速度0.1nm/秒的蒸镀速度蒸镀为给定的膜厚。此外，关于发光层等由2种以上的材料构成的层，对蒸镀用坩埚进行通电并进行共蒸镀，以使其按给定的混合比形成。此外，阴极以1nm/秒的蒸镀速度蒸镀为给定的膜厚。
将构成第1发光单元的发光层1设为红色磷光发光层，将构成第2发光层的发光层2设为蓝色荧光发光层，将构成第3发光单元的发光层3设为绿色磷光发光层，得到了有机EL元件。
在第2实施例中，制作了将位于最靠近阴极侧的位置的电子输送层(ETL)的厚度X[nm]分别设为了28nm、38nm、48nm、58nm、68nm的具有3个发光单元(发光层1～3)的有机EL元件。然后，对所制作的各有机EL元件连接电源(KEITHLEY2425)，接通3mA/cm2的恒流，由此使该有机EL元件进行了发光。测定此时的各有机EL元件的驱动电压，进行了EQE以及PCE的评价。
此外，进行了演色性(CRI)以及色温(CCT)的评价。具体而言，基于第2实施例的测定结果，通过CIE表色系的色度坐标对发光色进行了评价。此外，基于该色度坐标，将发光色划分为为“JIS Z 9112”所规定的光源色。此外，基于“JIS Z 8725”的规定，导出了从黑体轨迹的偏差duv。进而，通过“JIS Z 8726”所规定的方法来导出了发光色的平均演色评价数(Ra)。在下述的表4以及图14中示出该评价结果。另外，图14中示出的黑点表示了黑点辐射的轨迹。
[表4]
另外，在表4中，将电子输送层的厚度X为28nm时的驱动电压、EQE值以及PCE值作为基准值(＝1)，将其他的厚度X的驱动电压、EQE值以及PCE值作为相对于该基准值的相对值来示出。
如表4所示可知，电子输送层的厚度X越厚，驱动电压越上升，但相对于驱动电压的上升，EQE的增量变大。结果可知PCE也提高。此外，可知平均演色评价数(Ra)也维持70以上。此外，如图14所示可知，在电子输送层的厚度X薄为28nm的情况下，色度坐标从JIS Z 9112所规定的范围偏离。
此外，在位于最靠近阴极侧的位置的电子输送层(ETL)的厚度X为38nm、48nm、58nm、68nm的情况下，第1发光单元的总厚度为126.6nm、136.6nm、146.6nm、156.6nm，第2发光单元的总厚度(93.6nm)与第1发光单元的总厚度之差为33nm～63nm。此外，第2发光单元的总厚度(93.6nm)与第3发光单元的总厚度(140nm)之差为46.4nm。因此，这些有机EL元件在防止短路的效果以及发光效率上优异。
(第3实施例)
在第3实施例中，制作了具有图15所示的元件结构的有机EL元件。具体而言，首先，准备了对厚度100nm、宽度2mm、表面电阻约20Ω/□的ITO膜进行成膜后的、厚度0.7mm的钠钙玻璃基板。然后，将该基板以中性洗剂、离子交换水、丙酮、异丙醇进行了各5分钟的超声波清洗之后，进行旋转干燥，并进一步实施了UV/O3处理。
接下来，向真空蒸镀装置内的各蒸镀用坩埚(钽制或氧化铝制)中，分别填充了图15所示的各层的构成材料。然后，将上述基板设置于真空蒸镀装置，在真空度1×10-4Pa以下的减压气氛下，对蒸镀用坩埚进行通电加热，将各层以蒸镀速度0.1nm/秒的蒸镀速度蒸镀为给定的膜厚。此外，关于发光层等由2种以上的材料构成的层，对蒸镀用坩埚进行通电并进行了共蒸镀，以使其按给定的混合比形成。此外，阴极以1nm/秒的蒸镀速度蒸镀为给定的膜厚。
将构成第1发光单元的发光层1设为红色磷光发光层，将构成第2发光层的发光层2设为蓝色荧光发光层，将构成第3发光单元的发光层3设为绿色磷光发光层，得到了有机EL元件。
在第3实施例中，制作了设为第1发光单元的电子输送层(ETL)的厚度T1[nm]、构成第2发光单元的电子输送层(ETL)的厚度T2[nm]、构成第3发光单元的电子输送层(ETL)的厚度T3[nm]的具有3个发光单元(发光层1～3)的有机EL元件。
具体而言，制作了使各电子输送层的厚度T1、T2、T3变化的实施例1(T1＝48、T2＝15、T3＝5)、比较例1(T1＝28、T2＝30、T3＝30)、比较例2(T1＝48、T2＝50、T3＝50)、比较例3(T1＝28、T2＝15、T3＝5)的有机EL元件。
然后，通过对实施例1以及比较例1～3的各有机EL元件，连接电源(KEITHLEY2425)，并接通3mA/cm2的恒流，从而使该有机EL元件进行了发光。测定此时的各有机EL元件的驱动电压，进行了EQE以及PCE的评价。
此外，进行了演色性(CRI)以及色温(CCT)的评价。具体而言，基于第3实施例的测定结果，通过CIE表色系的色度坐标对发光色进行了评价。此外，基于该色度坐标，将发光色划分为“JIS Z 9112”所规定的光源色。此外，基于“JIS Z 8725”的规定，导出了从黑体轨迹的偏差duv。进而，通过“JIS Z 8726”所规定的方法来导出了发光色的平均演色评价数(Ra)。在下述的表5以及图16中示出该评价结果。另外，图16中示出的黑点表示了黑点辐射的轨迹。
[表5]
另外，在表5中，将实施例1时的驱动电压、EQE值以及PCE值作为基准值(＝1)，将比较例1～3的驱动电压、EQE值以及PCE值作为相对于该基准值的相对值来示出。
在实施例1(T1＝48、T2＝15、T3＝5)的情况下，第1发光单元的总厚度为136.6nm，第2发光单元的总厚度(93.6nm)与第1发光单元的总厚度之差为43nm。此外，第2发光单元的总厚度(93.6nm)与第3发光单元的总厚度(140nm)之差为46.4nm。因此，这些有机EL元件在防止短路的效果以及发光效率上优异。
此外，关于实施例1以及比较例1～3的各有机EL元件，将各电子输送层的厚度T1、T2、T3满足本发明的条件(○)或是不满足(×)进行了汇总并在以下的表6中示出。
[表6]
30≤T1≤100(nm) T2、T3＜T1、T2、T3≤20(nm)
实施例3 ○ ○
比较例1 × ×
比较例2 ○ ×
比较例3 × ○
如表6以及图16所示可知，在满足本发明的条件的实施例1的有机EL元件中，与比较例1～3的有机EL元件相比，EQE值以及PCE值良好。此外，在实施例1的有机EL元件中，关于演色性以及色温也得到了良好的结果。另一方面，在比较例1～3的有机EL元件中，存在脱离“JIS Z 9112”所规定的色度范围的有机EL元件。
工业实用性
本发明能够应用于谋求高亮度并且高效率的发光和较长的发光寿命的有机电致发光元件以及照明装置。
符号说明
10···有机EL元件(第1实施方式)
11···阴极
12···阳极
13···第1发光单元
14···第2发光单元
15···第1电荷产生层
16A···第1功能层
17A···第1发光层
18A···第2功能层
16B···第3功能层
17B···第2发光层
18B···第4功能层
20···有机EL元件(第2实施方式)
21···阴极
22···阳极
23···第1发光单元
24···第2发光单元
25···第3发光单元
26A···第1电荷产生层
26B···第2电荷产生层
27A···第1功能层
28A···第1发光层
29A···第2功能层
27B···第3功能层
28B···第2发光层
29B···第4功能层
27C···第5功能层
28C···第3发光层
29C···第6功能层
100···照明装置(第3实施方式)
101a···阳极布线
101···阴极布线
101c···阳极电极
101d···阴极电极
101e···阳极连接布线
101f···阴极连接布线
102···L字型布线基板
102a···阳极电极
102b···阴极电极
102c···阳极连接布线
102d···阴极连接布线
103···连接用L字型布线基板
103a···阳极布线
103b···阴极布线电极
103c···阳极电极
103d···阳极连接布线
110···玻璃基板
111···阳极端子电极
112···阴极端子电极
114···密封件。

Claims (13)

1.一种有机电致发光元件，具有在阴极与阳极之间将至少包含由有机化合物构成的发光层的多个发光单元夹着电荷产生层进行层叠的结构，通过所述多个发光单元发光而得到白色光，所述有机电致发光元件的特征在于，具备：
第1发光单元，其在所述多个发光单元中位于最靠近所述阴极侧的位置；
第2发光单元，其与所述第1发光单元夹着第1电荷产生层而相邻；和
第3发光单元，其与所述第2发光单元夹着第2电荷产生层而相邻，
所述第1发光单元具有：第1发光层；在所述第1发光层与所述阴极之间包含电子输送层的第1功能层；和在所述第1发光层与所述第1电荷产生层之间包含空穴输送层的第2功能层，
所述第2发光单元具有：第2发光层；在所述第2发光层与所述第1电荷产生层之间包含电子输送层的第3功能层；和在所述第2发光层与所述第2电荷产生层之间包含空穴输送层的第4功能层，
所述第3发光单元具有：第3发光层；在所述第3发光层与所述第2电荷产生层之间包含电子输送层的第5功能层；和在所述第3发光层与所述阳极之间包含空穴输送层的第6功能层，
所述第3功能层的厚度以及所述第5功能层的厚度小于所述第1功能层的厚度，
所述第1发光单元以及所述第3发光单元包含从三重态激子得到发光的磷光发光层，
所述第2发光单元包含从单态激子得到发光的蓝色荧光发光层，
所述第2发光单元的总厚度与所述第1发光单元的总厚度以及所述第3发光单元的总厚度之差分别为30nm～70nm。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，
所述第1发光层是发出在红色波长区域具有峰值波长的红色光的红色磷光发光层，
所述第2发光层是发出在蓝色波长区域具有峰值波长的蓝色光的蓝色荧光发光层，
所述第3发光层是发出在绿色波长区域具有峰值波长的绿色光的绿色磷光发光层。
3.根据权利要求1或2所述的有机电致发光元件，其特征在于，
所述第1功能层的厚度为30nm～70nm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，
所述第3功能层的厚度以及所述第5功能层的厚度分别为1nm～20nm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，
从包含所述蓝色荧光发光层的发光单元得到的发光包含延迟荧光成分。
6.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，
所述第2发光单元的总厚度比所述第1发光单元的总厚度和所述第3发光单元的总厚度的任意一个都小。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，
所述电荷产生层由电绝缘层构成，该电绝缘层由电子受体性物质和电子供体性物质构成，该电绝缘层的电阻率为1.0×102Ω·cm以上。
8.根据权利要求7所述的有机电致发光元件，其特征在于，
所述电绝缘层的电阻率为1.0×105Ω·cm以上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，
所述电荷产生层由不同物质的混合层构成，其中一种成分是金属氧化物，该金属氧化物形成基于氧化还原反应的电荷转移络合物，
在向所述阴极与所述阳极之间施加电压时，通过所述电荷转移络合物中的电荷分别向着所述阴极侧以及所述阳极侧移动，从而向夹着所述电荷产生层位于所述阴极侧的一个发光单元注入空穴，向夹着所述电荷产生层位于所述阳极侧的另一个发光单元注入电子。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，
所述电荷产生层由电子受体性物质与电子供体性物质的层叠体构成，
在向所述阴极与所述阳极之间施加电压时，通过在所述电子受体性物质与所述电子供体性物质的界面，由于伴随这些电子受体性物质与电子供体性物质之间的电子移动的反应而产生的电荷分别向着所述阴极侧以及所述阳极侧移动，从而向夹着所述电荷产生层位于所述阴极侧的一个发光单元注入空穴，向夹着所述电荷产生层位于所述阳极侧的另一个发光单元注入电子。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，
所述电荷产生层通过将由下述化学式1的结构式构成的材料和其他的有机材料进行层叠或者混合而形成：
化学式1
12.根据权利要求1至11中任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，
所述白色光的发光色划分为“JIS Z 9112”所规定的色度范围中的白炽灯色或温白色，并且所述白色光的平均演色评价数Ra为70以上。
13.一种照明装置，其具备权利要求1至12中任一项所述的有机电致发光元件。
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