CN109076673B - 有机电致发光元件及照明装置 - Google Patents

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Abstract

有机EL元件(10)具有包含红色磷光发光层和绿色磷光发光层的第1发光单元21、包含蓝色荧光发光层的第2发光单元(22)、以及包含蓝色荧光发光层的第3发光单元(23)，并且具有依次层叠有阳极(12)、第3发光单元(23)、第2电荷产生层(32)、第2发光单元(22)、第1电荷产生层(31)、第1发光单元(21)及阴极(11)的结构，第1发光单元(21)、第2发光单元(22)及第3发光单元(23)发光而得到的白色光在590nm～640nm的红色波长区域具有1个峰波长、在500nm～550nm的绿色波长区域具有1个峰波长、在440nm～490nm的蓝色波长区域具有1个或2个峰波长。

Description

有机电致发光元件及照明装置
技术领域
本发明涉及一种有机电致发光(EL)元件及照明装置。
本申请要求2016年4月14日在日本申请的日本特愿2016-081204号的优先权，其内容援引于此。
背景技术
有机EL元件为在相对向的阴极与阳极之间具有含有有机化合物的发光层的自发光型元件，在对阴极与阳极之间施加电压时，从阴极侧注入至发光层的电子和从阳极侧注入至发光层的空穴(hole)在发光层内复合，由此产生激子(exciton)，利用所产生的激子而进行发光。
伊士曼柯达公司(Eastman Kodak公司)的Tang等为了该有机EL元件的高效率化而设为层叠载流子输送性不同的有机化合物并将电子及空穴分别从阴极及阳极平衡良好地注入的结构，将夹入阴极与阳极之间的有机层的层厚设为200nm以下，由此成功地得到以10V以下的施加电压为1000cd/m2和外部量子效率为1％的实用化充分的高亮度及高效率(例如参照非专利文献1)。
有机EL元件以此种Tang等示出的元件结构为基础不断发展。另外，作为有机EL元件的元件结构，开发了以包含至少1层以上的发光层的发光单元作为1个单位、并在多个发光单元之间配置有电绝缘性电荷产生层(CGL)的多光子发射(MPE)结构的有机EL元件(例如参照专利文献1)。在该MPE结构的有机EL元件中，在对阴极与阳极之间施加电压时，电荷转移络合物中的电荷分别向阴极侧及阳极侧移动，由此向夹着电荷产生层并位于阴极侧的一个发光单元注入空穴，向夹着电荷产生层并位于阳极侧的其他发光单元注入电子。由此，能够在相同电流量的状态下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及外部量子效率。
该串联结构的有机EL元件作为无法由Tang等的有机EL元件的结构来实现的、能够实现长寿命化、高亮度化、大面积的均匀发光的技术而受到注目。
上述的有机EL元件具有能够进行高速度的发光切换、元件结构简单且能够薄型化等特性。有机EL元件活用此种优异特性而应用于例如移动电话、车载设备等的显示装置。进而，近年来，有机EL元件活用薄型面发光这一特性而作为例如液晶显示器的背光源、一般照明等照明装置也受到注目。
但是，在将有机EL元件应用于照明装置的情况下，需要得到具有较高的色温度及演色性的白色光。作为在有机EL元件中得到白色光的方法，可列举：将处于补色关系的2个颜色的发光材料例如蓝色发光层和黄色发光层所发出的光加以混色而得到白色的方法；将红色、蓝色、绿色这三个发光层所发出的光加以混色而得到白色的方法等。
其中，将红色、蓝色、绿色这三个发光层所发出的光加以混色的方法适合于得到演色性高的白色光(例如参照专利文献2、3)。
然而，在以往的有机EL元件中，从得到较高的色温度及演色性的观点出发，可以说红色、蓝色、绿色这三个发光层发光而得到的白色光的发光光谱未必得到充分地控制。即，以往的有机EL元件作为照明装置的光源未必具有充分的性能。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-272860号公报
专利文献2：日本特开2006-287154号公报
专利文献3：日本特开2009-224274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
本发明是鉴于此种以往的情况而提出的发明，其目的在于提供通过得到色温度及演色性高、且能够进行高亮度发光及长寿命驱动的白色光，从而特别适合用于照明装置的光源的有机电致发光元件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，其是具有至少包含含有有机化合物的发光层的多个发光单元夹着电荷产生层层叠在阴极与阳极之间的结构、且通过上述多个发光单元发光而得到白色光的有机电致发光元件，
所述有机电致发光元件具有：
第1发光单元，包含具有红色磷光发光层和绿色磷光发光层的发光层，所述红色磷光发光层发出在红色波长区域具有1个峰波长的红色光，所述绿色磷光发光层发出在绿色波长区域具有1个峰波长的绿色光；
第2发光单元，包含具有蓝色荧光发光层的发光层，所述蓝色荧光发光层发出在蓝色波长区域具有1个或2个峰波长的蓝色光；以及
第3发光单元，包含具有蓝色荧光发光层的发光层，所述蓝色荧光发光层发出在蓝色波长区域具有1个或2个峰波长的蓝色光，
上述第1发光单元和上述第2发光单元夹着第1电荷产生层而层叠，上述第2发光单元和上述第3发光单元夹着第2电荷产生层而层叠，
所述有机电致发光元件具有依次层叠上述阳极、上述第3发光单元、上述第2电荷产生层、上述第2发光单元、上述第1电荷产生层、上述第1发光单元及上述阴极的结构，
通过上述第1发光单元、上述第2发光单元及上述第3发光单元发光而得到的上述白色光，具有至少在380nm～780nm的波长区域连续的发光光谱，并且在该发光光谱中，在590nm～640nm的红色波长区域具有1个峰波长，在500nm～550nm的绿色波长区域具有1个峰波长，并且在440nm～490nm的蓝色波长区域具有1个或2个峰波长。
(2)根据上述(1)所述的有机电致发光元件，其中，在500nm～520nm的蓝色波长区域至绿色波长区域具有1个谷值波长。
(3)根据上述(2)所述的有机电致发光元件，其中，处于上述500nm～520nm的蓝色波长区域至绿色波长区域的1个谷值波长的发光强度，低于处于其他波长区域的谷值波长的发光强度。
(4)根据上述(2)或(3)所述的有机电致发光元件，其中，当在上述380nm～780nm的波长区域中将具有最高发光强度的峰波长的发光强度设为(A)、将处于上述500nm～520nm的蓝色波长区域至绿色波长区域的1个谷值波长的发光强度设为(B)的情况下，上述(B)相对于上述(A)的比率((B)/(A))为0.50以下。
(5)根据上述(2)～(4)中任一项所述的有机电致发光元件，其中，在上述红色波长区域及绿色波长区域中，处于相互邻接的峰波长之间的1个谷值波长与处于上述500nm～520nm的蓝色波长区域至绿色波长区域的1个谷值波长的间隔为50nm以上。
(6)根据上述(1)～(5)中任一项所述的有机电致发光元件，其中，上述白色光的发光色在“JIS Z 9112”规定的色度范围中为昼光色(D)，并且上述白色光的平均演色指数(Ra)为70以上。
(7)根据上述(1)～(6)中任一项所述的有机电致发光元件，其中，上述电荷产生层具有由受电子性物质和供电子性物质构成的电绝缘层，该电绝缘层的电阻率为1.0×102Ω·cm以上。
(8)根据上述(7)所述的有机电致发光元件，其中，上述电绝缘层的电阻率为1.0×105Ω·cm以上。
(9)根据上述(1)～(6)中任一项所述的有机电致发光元件，其中，上述电荷产生层具有不同物质的混合层成，其一个成分为金属氧化物，该金属氧化物形成基于氧化还原反应的电荷转移络合物，
在对上述阴极与上述阳极之间施加电压时，上述电荷转移络合物中的电荷分别向上述阴极侧及上述阳极侧移动，由此向夹着上述电荷产生层并位于上述阴极侧的一个发光单元注入空穴，向夹着上述电荷产生层并位于上述阳极侧的其他发光单元注入电子。
(10)根据上述(7)～(9)中任一项所述的有机电致发光元件，其中，上述电荷产生层具有上述受电子性物质与上述供电子性物质的层叠体，
在对上述阴极与上述阳极之间施加电压时，在上述受电子性物质与上述供电子性物质的界面中，通过伴有这些受电子性物质与供电子性物质之间的电子移动的反应所产生的电荷，分别向上述阴极侧及上述阳极侧移动，由此向夹着上述电荷产生层并位于上述阴极侧的一个发光单元注入空穴，向夹着上述电荷产生层并位于上述阳极侧的其他发光单元注入电子。
(11)根据上述(1)～(10)中任一项所述的有机电致发光元件，其中，上述电荷产生层包含具有下述式(1)所示结构的化合物。
[化1]
Figure BDA0001826941240000051
(12)一种照明装置，其具备上述(1)～(11)中任一项所述的有机电致发光元件。
(13)根据上述(12)所述的照明装置，其在上述有机电致发光元件的光取出面侧具备光学膜。
(14)根据上述(12)或(13)所述的照明装置，其中，上述白色光的发光色在“JIS Z9112”规定的色度范围中为昼光色(D)、昼白色(N)、白色(W)中的任一者，且上述白色光的平均演色指数(Ra)为80以上。
(15)根据上述(12)～(14)中任一项所述的照明装置，其中，在上述白色光的演色指数中，R13及R15分别为70以上。
发明效果
根据本发明，可以提供得到色温度及演色性高的白色光的有机电致发光元件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为表示本发明的有机EL元件的元件结构的一个实施方式的概略剖视图。
图2为表示由本发明的有机EL元件的一个实施方式得到的白色光的发光光谱的一例的图表。
图3为表示实施例1的有机EL元件的元件结构的剖视图。
图4为表示实施例1、3的有机EL元件的评价结果的图。
图5为表示实施例2的有机EL元件的元件结构的剖视图。
图6为表示实施例2、4的有机EL元件的评价结果的图。
图7为表示实施例5的照明装置的元件结构的剖视图。
图8为表示实施例5的照明装置的评价结果的图。
图9为表示实施例6的照明装置的元件结构的剖视图。
图10为表示实施例6的照明装置的评价结果的图。
图11为表示实施例7的照明装置的元件结构的剖视图。
图12为表示实施例7及比较例的照明装置的评价结果的图。
图13为表示比较例的照明装置的元件结构的剖视图。
图14为表示实施例7及比较例的照明装置的寿命特性的评价结果的图。
具体实施方式
参照附图对本发明的有机电致发光(EL)元件及照明装置的实施方式进行详细的说明。
予以说明，为了容易理解特征，在以下的说明中使用的附图有时为了方便起见而将成为特征的部分放大表示，并不局限于各构成要素的尺寸比率等与实际相同。另外，在以下的说明中所例示的材料、尺寸等为一个例子，本发明未必受到它们的限定，可以在不变更其要旨的范围内适当变更后再实施。
[有机电致发光元件(有机EL元件)]
图1为表示本发明的有机EL元件的元件结构的一个实施方式的概略剖视图。
如图1所示，本实施方式的有机EL元件10具有至少包含含有有机化合物的发光层的多个发光单元21、22、23夹着电荷产生层(CGL)31、32层叠在阴极11与阳极12之间的结构，其是通过多个发光单元21、22、23发光而得到白色光的有机EL元件。
本实施方式的有机EL元件10具有第1发光单元21、第2发光单元22和第3发光单元23。
第1发光单元21包含具有红色磷光发光层和绿色磷光发光层的发光层，所述红色磷光发光层发出在红色波长区域具有1个峰波长的红色光，所述绿色磷光发光层发出在绿色波长区域具有1个峰波长的绿色光。
第2发光单元22包含具有蓝色荧光发光层的发光层，所述蓝色荧光发光层发出在蓝色波长区域具有1个或2个峰波长的蓝色光。
第3发光单元23包含具有蓝色荧光发光层的发光层，所述蓝色荧光发光层发出在蓝色波长区域具有1个或2个峰波长的蓝色光。
第1发光单元21和第2发光单元22夹着第1电荷产生层31而层叠。
第2发光单元22和第3发光单元23夹着第2电荷产生层32而层叠。
本实施方式的有机EL元件10具有依次层叠阳极12、第3发光单元23、第2电荷产生层32、第2发光单元22、第1电荷产生层31、第1发光单元21及阴极11的结构。即，本实施方式的有机EL元件10具有第1发光单元21、第2发光单元22及第3发光单元23夹着第1电荷产生层31和第2电荷产生层32而层叠的结构(MPE结构)。
就本实施方式的有机EL元件10而言，通过第1发光单元21、第2发光单元22及第3发光单元23发光而得到的白色光，具有至少在380nm～780nm的波长区域连续的发光光谱。另外，本实施方式的有机EL元件10在该发光光谱中在590nm～640nm的红色波长区域具有1个峰波长，在500nm～550nm的绿色波长区域具有1个峰波长，并且在440nm～490nm的蓝色波长区域具有1个或2个峰波长。
作为阴极11，一般可以使用功函数小的金属或其合金、金属氧化物等。作为形成阴极11的金属，使用例如：Li等碱金属，Mg、Ca等碱土金属，Eu等稀土金属等金属单质；或者包含这些金属和Al、Ag、In等的合金等。
另外，阴极11例如可以为如“日本特开平10-270171号公报”、“日本特开2001-102175号公报”所公开那样在阴极11与有机层的界面使用了掺杂有金属的有机层的构成。在该情况下，作为阴极11的材料，使用导电性材料，其功函数等性质并无特别限制。
另外，阴极11例如可以如“日本特开平11-233262号公报”、“日本特开2000-182774号公报”所公开那样由含有选自碱金属离子、碱土金属离子及稀土金属离子中的至少1种的有机金属络合物化合物来构成与阴极11接触的有机层。在该情况下，可以将能把有机金属络合物化合物中所含有的金属离子在真空中还原为金属的金属例如Al、Zr、Ti、Si等(热还原性)金属、或含有这些金属的合金用于阴极11。其中，从蒸镀的容易性、光反射率的高低、化学稳定性等的观点出发，可以使用一般被广泛用作布线电极的Al。
作为阳极12的材料，并无特别限定，在从该阳极12侧取出光的情况下，使用例如ITO(铟-锡氧化物)、IZO(铟-锌氧化物)等透明导电材料。
另外，就阳极12而言，例如在使用“日本特开2002-332567号公报”所公开的手法而利用对有机膜无损伤的溅射法进行ITO的成膜的情况下，通过将上述“日本特开平10-270171号公报”所公开的掺杂有金属的有机层用于电子注入层，从而可以将上述的ITO、IZO等透明导电材料用于阴极11。
因此，能够使阴极11及阳极12两者透明(由于第1发光单元21、第2发光单元22、第3发光单元23、第1电荷产生层31、第2电荷产生层32也同样为透明)而制作透明的有机EL元件10。另外，与一般的有机EL元件的情况相反，通过在阳极12中使用金属材料、在阴极11中使用透明导电材料，从而也能从阴极11侧取出光。另外，关于成膜顺序，未必需要从阳极12侧开始成膜，也可以从阴极11侧开始成膜。
第1发光单元21、第2发光单元22及第3发光单元23与以往公知的有机EL元件10同样地可以采用各种结构，如果是至少包含含有有机化合物的发光层的结构，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、电子注入层等，并且在发光层的阳极12侧配置空穴输送层、空穴注入层等。
电子输送层例如含有以往公知的电子输送性物质。在本实施方式的有机EL元件10中，在有机EL元件中通常所使用的电子输送性物质中，可以使用具有较深HOMO(最高占有分子轨道：Highest Occupied Molecular Orbital)能级的电子输送性物质。具体而言，可以使用具有至少大约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31及第2电荷产生层32中的至少一者注入电子的注入效率而在阴极11与电子输送层之间、或者在第1电荷产生层31及第2电荷产生层32中的至少一者与位于阳极12侧的电子输送层之间插入的元件。作为电子注入层的材料，一般使用具有与电子输送层同样的性质的电子输送性物质。有时也将电子输送层和电子注入层统称为电子输送层。
空穴输送层例如含有以往公知的空穴输送性物质。作为空穴输送性物质，并无特别限定。作为空穴输送性物质，可以使用例如电离势小于5.7eV且具有空穴输送性、即供电子性的有机化合物(供电子性物质)。
空穴注入层是为了提高从阳极12、或者第1电荷产生层31及第2电荷产生层32中的至少一者注入空穴的注入效率而在阳极12与空穴输送层之间、或者在第1电荷产生层31及第2电荷产生层32中的至少一者与位于阴极11侧的空穴输送层之间插入的元件。作为空穴注入层的材料，一般使用具有与空穴输送层同样的性质的供电子性物质。有时也将空穴输送层和空穴注入层统称为空穴输送层。
第1发光单元31中所含的红色磷光发光层和绿色磷光发光层，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作为有机化合物。红色的发光及绿色的发光尤其是由客体材料的性质引起的。
作为红色磷光发光层及绿色磷光发光层的主体材料，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混合材料等。作为磷光发光层的主体材料，具体而言，使用例如4,4’-双咔唑基联苯(CBP)、2,9-二甲基-4,7-二苯基-9,10-菲咯啉(BCP)等。
客体材料也称作掺杂材料。
客体材料中利用磷光发光的材料通常称作磷光发光材料。将由该磷光发光材料构成的发光层称作磷光发光层。
在磷光发光层中，除由电子与空穴的复合而产生的75％的三重态激子外，还可以利用由来自单态激子的能量移动生成的25％的量的三重态激子，因此理论上得到100％的内部量子效率。即，由电子与空穴的复合而产生的激子不会在发光层内发生热失活等而转换为光。在实际中，就包含铱、铂等重原子的有机金属络合物而言，利用元件结构的优化等而达成接近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。
作为红色磷光发光层的客体材料，使用例如Ir(piq)3、Ir(btpy)3以及Ir(btp)2acac、Ir(2-phq)2acac等红色磷光发光材料。
作为绿色磷光发光层的客体材料，使用例如Ir(ppy)3等绿色磷光发光材料。
第2发光单元22中所含的蓝色荧光发光层及第3发光单元23中所含的蓝色荧光发光层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作为有机化合物。蓝色的发光尤其是由客体材料的性质引起的。
作为蓝色荧光发光层及蓝色荧光发光层的主体材料及客体材料，使用例如“国际公开第2012/053216号公报”的段落[0052]～[0061]记载的蓝色荧光发光材料。
作为蓝色荧光发光层及蓝色荧光发光层的客体材料，也可以使用例如苯乙烯基胺化合物、荧蒽化合物、氨基芘化合物、硼络合物等。进而，还可以使用4,4’-双[4-(二苯基氨基)苯乙烯基]联苯(BDAVBi)、2,7-双{2-[苯基(间甲苯基)氨基]-9,9-二甲基-芴-7-基}-9,9-二甲基芴(MDP3FL)等材料。
作为构成第1发光单元21、第2发光单元22及第3发光单元23的各层的成膜方法，使用例如真空蒸镀法、旋涂法等。
第1电荷产生层31及第2电荷产生层32具有由受电子性物质和供电子性物质构成的电绝缘层。该电绝缘层的电阻率可以为1.0×102Ω·cm以上，也可以为1.0×105Ω·cm以上。
另外，第1电荷产生层31及第2电荷产生层32可以是具有不同物质的混合层、其一个成分为金属氧化物、且该金属氧化物形成基于氧化还原反应的电荷转移络合物的元件。在该情况下，在对阴极11与阳极12之间施加电压时，电荷转移络合物中的电荷分别向阴极11侧及阳极12侧移动，由此向夹着第2电荷产生层32并位于阴极11侧的第2发光单元22和夹着第1电荷产生层31并位于阴极11侧的第1发光单元21注入空穴，向夹着第2电荷产生层32并位于阳极12侧的第3发光单元23和夹着第1电荷产生层31并位于阳极12侧的第2发光单元22注入电子。向夹着第2电荷产生层32并位于阴极11侧的一个发光单元(第1发光单元21或第2发光单元22)注入空穴，向夹着第2电荷产生层32并位于阳极12侧的其他发光单元(第3发光单元23)注入电子。由此，能够在相同电流量的状态下同时得到来自第1发光单元21、第2发光单元22及第3发光单元23的发光，因此能够得到将第1发光单元21、第2发光单元22及第3发光单元23的发光效率合计得到的电流效率及外部量子效率。
第1电荷产生层31及第2电荷产生层32可以是具有受电子性物质和供电子性物质的层叠体的元件。在该情况下，也能得到与[0041]记载的效果同样的效果。
作为构成第1电荷产生层31及第2电荷产生层32的材料，使用例如上述专利文献1记载的材料。其中，优选使用段落[0019]～[0021]记载的材料。另外，作为构成第1电荷产生层31及第2电荷产生层32的材料，使用“国际公开2010/113493号公报”的段落[0023]～[0026]记载的材料。其中，尤其是段落[0059]记载的强受电子性物质(HATCN6)，近年来是常用于第1电荷产生层31及第2电荷产生层32的材料。
作为构成第1电荷产生层31及第2电荷产生层32的材料，可以使用具有下述式(1)所示结构的化合物。予以说明，在下述式(1)所示的结构中，在R所记载的取代基为CN(氰基)的情况下，相当于上述的HATCN6。
[化2]
Figure BDA0001826941240000111
上式(1)中，R表示F、Cl、Br、I、CN、CF3的吸电子基团。
图2为表示由本实施方式的有机EL元件10得到的白色光的发光光谱的一例的图表。
具体而言，如图2所示，由有机EL元件10得到的白色光，作为所谓的可见光，具有至少在380nm～780nm的波长区域连续的发光光谱S。
发光光谱S在590nm～640nm的红色波长区域R具有1个峰波长p1，在500nm～550nm的绿色波长区域G具有1个峰波长p2，并且在440nm～490nm的蓝色波长区域B具有1个峰波长p3或2个峰波长p3、p4。
如图2所示，在500nm～520nm的蓝色波长区域至绿色波长区域中，可以在相互邻接的2个峰波长p2、p3之间具有1个谷值波长b1。
由此，通过适当控制视灵敏度高的峰波长p2和包含短波长成分的峰波长p3的发光强度之比，从而能够兼顾高亮度发光和高演色性。
另外，如图2所示，处于500nm～520nm的蓝色波长区域至绿色波长区域的1个谷值波长b1的发光强度，可以低于处于其他波长区域(绿色波长区域至红色波长区域、蓝色波长区域)的谷值波长b2、b3的发光强度。
由此，通过分别适当地设定形成谷值波长b2的峰波长p1至p2的发光强度比及形成谷值波长b3的峰波长p3至p4的发光强度比，从而可以确保适合于照明的白色光的色温度。
例如，当在380nm～780nm的波长区域中将具有最高发光强度的峰波长(在图2中为峰波长p4)的发光强度设为(A)、将处于500nm～520nm的蓝色波长区域至绿色波长区域的1个谷值波长b1的发光强度设为(B)的情况下，(B)相对于(A)的比率((B)/(A))可以为0.50以下。由此，能够兼顾高亮度发光和高演色性，能够确保适合于照明的白色光的色温度。
另外，在红色波长区域及绿色波长区域中，处于相互邻接的峰波长p1、p2之间的1个谷值波长b1和处于500nm～520nm的蓝色波长区域至绿色波长区域的1个谷值波长b2的间隔，可以为50nm以上，也可以为60nm以上。
由此，能够防止由蓝色波长区域的峰波长p3与红色波长区域的峰波长p1及绿色波长区域的峰波长p2过于接近而引起的演色性的降低。
另外，蓝色荧光发光层发出的蓝色光是为了得到高色温度及演色性高的白色光而重要的因子。具体而言，可以在440nm～490nm的蓝色波长区域具有1个峰波长p3或2个峰波长p3、p4。
由此，本实施方式的有机EL元件10可以得到色温度及演色性高的白色光。具体而言，在本实施方式的有机EL元件10中可以得到“JIS Z 9112”规定的色度范围中属于昼光色(D)、昼白色(N)、白色(W)中的任一者的光色的白色光。另外，在本实施方式的有机EL元件10中，可以得到平均演色指数(Ra)为70以上、进而为80以上的白色光。
本实施方式的有机EL元件10由于得到这样的具有较高的色温度及演色性的白色光，因此适合用作例如液晶显示器的背光源、一般照明等照明装置的光源。即，在具备本实施方式的有机EL元件10的照明装置中，能够实现基于色温度及演色性高的白色光的照明。另外，本实施方式的有机EL元件10并不限定于照明装置的光源，也可以应用于各种用途中。
[照明装置]
本实施方式的照明装置具备上述的本实施方式的有机EL元件10。
本实施方式的照明装置也可以为在上述的本实施方式的有机EL元件10的光取出面侧具备用于提高演色性的光学膜的构成。
通常，演色性大多以平均演色指数(Ra)来进行评价，该平均演色指数(Ra)以8种演色指数(R1～R8)的平均值来表示。另外，除此以外，还有评价红色的颜色再现性的R9、评价西洋人的肤色的再现性的R13、评价日本人的肤色的再现性的R15等7种演色指数。
本实施方式的照明装置中所使用的光学膜，是用于填补在上述的发光光谱S中在540nm～580nm的波长区域出现的凹陷(谷值波长b2)、并且既维持演色性又改善色温度或偏差的光学膜。
另外，一般而言，有机EL元件在折射率比空气高(折射率为1.6～2.1左右)的发光层的内部发光，可以说在该发光层所发出的光中只有15％～20％左右的光被取出。这是由于：以临界角以上的角度入射于界面的光引起全反射而未能取出至元件外部；光在透明电极乃至发光层与透明基板之间发生全反射，光在透明电极乃至发光层中进行导波，结果光逃逸至元件侧面方向。
作为提高该光的取出效率的手法，可列举例如以下的手法。在透明基板的表面形成凹凸而防止在透明基板与空气界面的全反射的方法(例如参照“美国利第4774435号说明书”。)。通过使基板具有聚光性而提高效率を的方法(例如参照“日本特开昭63-314795号公报”。)。在元件的侧面等形成反射面的方法(例如参照“日本特开平1-220394号公报”。)。在基板与发光体之间引入具有中间的折射率的平坦层而形成防反射膜的方法(例如参照“日本特开昭62-172691号公报”。)。在基板与发光体之间引入具有比基板低的折射率的平坦层的方法(例如参照“日本特开2001-202827号公报”。)。在基板、透明电极层、发光层的任一者的层间(包括基板与外界之间)形成衍射光栅的方法(例如参照“日本特开平11-283751号公报”。)。
予以说明，在照明装置中，为了实现上述的演色性的提高，设为在上述光学膜的表面进一步设置微透镜阵列等的结构，或者与聚光片组合，由此聚光至特定方向、例如元件发光面的正面方向，从而能够提高特定方向上的亮度。进而，为了控制来自有机EL元件的光辐射角，也可以将光扩散膜与聚光片并用。作为这样的光扩散膜，使用例如KIMOTO公司制的光扩散膜(LIGHT-UP)等。
本实施方式的照明装置可以得到色温度及演色性高的白色光。具体而言，在本实施方式的照明装置中，可以得到在“JIS Z 9112”规定的色度范围中属于昼光色(D)、昼白色(N)、白色(W)的任一者的光色的白色光。另外，在本实施方式的照明装置中，可以得到平均演色指数(Ra)为80以上、进而为85以上的白色光。
本实施方式的照明装置在白色光的演色指数中R13及R15可以分别为70以上，进而也可以为80以上。
予以说明，本发明未必限于上述的实施方式，可以在不脱离本发明的主旨的范围进行各种变更。
具体而言，本实施方式的有机EL元件，作为用于得到具有上述的图2所示的色温度及演色性高的发光光谱S的白色光的元件结构，适合采用上述的图1所示的元件结构，但是未必受到这样的元件结构的限制。即，作为本实施方式的有机EL元件的元件结构，只要是得到具有如上述的图2所示的色温度及演色性高的发光光谱S的白色光的元件结构即可，也可以与其结合而采用各种元件结构或材料等。
实施例
以下，利用实施例使本发明效果更加明确。
予以说明，本发明并不限定于以下的实施例，可以在不变更其主旨的范围内适当变更后再实施。
(实施例1)
“有机EL元件的制作”
在实施例1中，制作具有图3所示元件结构的有机EL元件。
具体而言，首先，准备形成有厚度100nm、宽度2mm、薄层电阻约20Ω/□的ITO膜的、厚度0.7mm的钠钙玻璃基板。
然后，将该基板用中性洗涤剂、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，再实施UV/O3处理。
接着，在真空蒸镀装置内的蒸镀用坩埚(钽制或氧化铝制)中分别填充图3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通电加热，将各层以0.1nm/秒的蒸镀速度蒸镀成规定的膜厚。另外，按照以规定的混合比形成发光层等含有2个以上材料的层的方式，对蒸镀用坩埚进行通电，并进行共蒸镀。
另外，将阴极以1nm/秒的蒸镀速度蒸镀成规定的膜厚。
“有机EL元件的评价”
在如以上那样制作的实施例1的有机EL元件上连接电源(KEITHLEY2425)，通电3mA/cm2的恒定电流，由此使实施例1的有机EL元件发光。此时，利用多通道分析仪(商品名：PMA-11、滨松光子学公司制)测定从有机EL元件朝向正面方向发出的光的发光光谱。
然后，基于该测定结果，以CIE表色系的色度坐标评价发光色。另外，基于该色度坐标，将发光色区分为“JIS Z 9112”规定的光源色。另外，基于“JIS Z 8725”的规定，导出从黑体轨迹的偏差duv。进而，利用“JIS Z 8726”规定的方法导出发光色的平均演色指数(Ra)。将它们汇总的评价结果如图4所示。
(实施例2)
使用与实施例1同样的制作方法，制作具有图5所示元件结构的实施例2的有机EL元件。
然后，利用与实施例1同样的方法评价实施例2的有机EL元件。其评价结果如图6所示。
如图4、6所示，在实施例1、2的有机EL元件中均得到色温度及演色性高的白色光。因此明确的是：在这样的具有本发明的有机EL元件的照明装置中能够实现基于色温度及演色性高的白色光的照明。
(实施例3)
制作在上述实施例1的有机EL元件的光取出面(阳极)侧粘贴有光学膜的照明装置。
然后，利用与实施例1同样的方法评价实施例3的照明装置。其评价结果如图4所示。
(实施例4)
制作在上述实施例2的有机EL元件的光取出面(阳极)侧粘贴有光学膜的照明装置。
然后，利用与实施例1同样的方法评价实施例4的照明装置。其评价结果如图6所示。
如图4、6所示，可知：在实施例3、4的照明装置中，在有机EL元件的光取出面(阳极)侧粘贴光学膜，由此与未粘贴光学膜的情况(以图中的虚线表示。)相比其形状发生变化。尤其可知：在绿色波长区域至红色波长区域出现的2个峰波长的发光强度相对变强。
由此，在实施例3的照明装置中，Ra为82，另外，在实施例4的照明装置中，Ra为82，在任一者中均得到非常优异的演色性。
(实施例5)
使用与实施例1同样的制作方法，制作具有图7所示元件结构的实施例5的照明装置。
然后，利用与实施例1同样的方法评价实施例5的照明装置。其评价结果如图8所示。
(实施例6)
使用与实施例1同样的制作方法，制作具有图9所示元件结构的实施例6的照明装置。
然后，利用与实施例1同样的方法评价实施例6的照明装置。其评价结果如图10所示。
如图8、10所示，在实施例5、6的照明装置中均得到色温度及演色性高的白色光。因此明确的是：在这样的具备本发明的有机EL元件的照明装置中能够实现基于色温度及演色性高的白色光的照明。
(实施例7)
使用与实施例1同样的制作方法，制作具有图11所示元件结构的实施例7的照明装置。
然后，利用与实施例1同样的方法评价实施例7的照明装置。其评价结果如图12所示。
(比较例)
使用与实施例1同样的制作方法，制作具有图13所示元件结构的比较例的照明装置。
然后，利用与实施例1同样的方法评价比较例的照明装置。其评价结果如图12所示。
[实施例7及比较例的照明装置的评价]
测定实施例7及比较例的照明装置的亮度。结果如表1所示。予以说明，在表1中，实施例7的照明装置的亮度是以比较例的照明装置的亮度为基准的相对值。
测定实施例7及比较例的照明装置的相关色温度(K)。结果如表1所示。
测定实施例7及比较例的照明装置的发光色。结果如表1所示。
测定实施例7及比较例的照明装置的xy色度坐标。结果如表1所示。
在实施例7及比较例的照明装置上连接电源(KEITHLEY2425)，通电3mA/cm2的恒定电流，由此使实施例7及比较例的照明装置发光。此时，利用多通道分析仪(商品名：PMA-11、滨松光子学公司制)测定从照明装置朝向正面方向发出的光的发光光谱。然后，由该测定结果，基于“JIS Z 8725”的规定，导出从黑体轨迹的偏差duv。进而，利用“JIS Z 8726”规定的方法导出发光色的平均演色指数(Ra)。结果如表1所示。
[实施例7及比较例的照明装置的寿命特性的评价]
在实施例7及比较例的照明装置上连接电源控制单元(商品名：PEL-100TB、EHC公司制)，通电10mA/cm2及20mA/cm2的恒定电流，由此进行照明装置的寿命加速试验。
此时，对于从照明装置朝向正面方向发出的光的亮度及发光光谱，对应于规定的经过时间而利用分光辐射亮度计(商品名：SR-3AR、拓普康公司制)进行亮度值的测定，算出每隔经过时间的亮度的衰减率。
由上述的加速试验得到的亮度衰减率的数据为比比较例及实施例中所需的规定亮度高的值，因此在将电流密度10mA/cm2驱动时的寿命设为α、将电流密度20mA/cm2驱动时的寿命设为β时，根据以下的式子算出加速系数B。
(α/β)＝(20÷10)B
之后，算出用于得到比较例及实施例7中规定的亮度所需的电流密度X及Y，根据以下的指数函数制作该亮度的寿命推定曲线。结果如图14所示。
α×(10/X)B···比较例的推定寿命
α×(10/Y)B···实施例7的推定寿命
表1
实施例7 比较例
相对亮度 1.60 1.00
相关色温度(K) 5,380 4,870
发色光 N(昼白色) N(昼白色)
xy色度坐标 (0.335，0.341) (0.351，0.372)
平均演色指数(Ra) 91 96
如图12及表1所示，实施例7的照明装置得到高色温度且演色性高的白色光。因此明确的是：在这样的具备本发明的有机EL元件的照明装置中能够实现基于色温度及演色性高的白色光的照明。
另外，由图14的结果可知：实施例7的照明装置具有比较例的照明装置的1.60倍的亮度，尽管如此，还能得到与比较例的照明装置大致同等的亮度寿命。即，实施例7的照明装置既能达成高色温度及高演色，又能实现高亮度且长寿命发光。
产业上的可利用性
根据本发明，可以提供能得到色温度及演色性高的白色光的有机电致发光元件及具备这样的有机电致发光元件的照明装置。
符号说明
10-有机电致发光元件(有机EL元件)，11-阴极，12-阳极，21-第1发光单元，22-第2发光单元，23-第3发光单元，31-第1电荷产生层，32-第2电荷产生层。

Claims (13)

1.一种有机电致发光元件，其是具有至少包含含有有机化合物的发光层的多个发光单元夹着电荷产生层而层叠在阴极与阳极之间的结构、且通过所述多个发光单元发光而得到白色光的有机电致发光元件，
所述有机电致发光元件具有：
第1发光单元，包含具有红色磷光发光层和绿色磷光发光层的发光层，所述红色磷光发光层发出在红色波长区域具有1个峰波长的红色光，所述绿色磷光发光层发出在绿色波长区域具有1个峰波长的绿色光；
第2发光单元，包含具有蓝色荧光发光层的发光层，所述蓝色荧光发光层发出在蓝色波长区域具有2个峰波长的蓝色光；以及
第3发光单元，包含具有蓝色荧光发光层的发光层，所述蓝色荧光发光层发出在蓝色波长区域具有2个峰波长的蓝色光，
所述第1发光单元和所述第2发光单元夹着第1电荷产生层而层叠，所述第2发光单元和所述第3发光单元夹着第2电荷产生层而层叠；
所述有机电致发光元件具有依次层叠有所述阳极、所述第3发光单元、所述第2电荷产生层、所述第2发光单元、所述第1电荷产生层、所述第1发光单元及所述阴极的结构；
所述第1发光单元、所述第2发光单元及所述第3发光单元发光而得到的所述白色光，具有至少在380nm～780nm的波长区域连续的发光光谱，并且在该发光光谱中，在590nm～640nm的红色波长区域具有1个峰波长，在500nm～550nm的绿色波长区域具有1个峰波长，并且在440nm～490nm的蓝色波长区域具有2个峰波长，在440nm～490nm的蓝色波长区域的2个峰波长之间具有1个谷值波长，在440nm～490nm的蓝色波长区域的1个谷值波长的发光强度高于在590nm～640nm的红色波长区域的1个峰波长的发光强度、以及高于在500nm～550nm的绿色波长区域的1个峰波长的发光强度；
其中，在500nm～520nm的蓝色波长区域至绿色波长区域具有1个谷值波长，在560nm～580nm的绿色波长区域至红色波长区域具有1个谷值波长，在500nm～520nm的蓝色波长区域至绿色波长区域的1个谷值波长的发光强度低于在560nm～580nm的绿色波长区域至红色波长区域的1个谷值波长的发光强度；
其中，在440nm～490nm的蓝色波长区域的2个峰波长、在500nm～550nm的绿色波长区域的1个峰波长、以及在590nm～640nm的红色波长区域的1个峰波长随着波长增大，发光强度降低。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其中，当将在所述380nm～780nm的波长区域中具有最高发光强度的峰波长的发光强度设为(A)、将处于所述500nm～520nm的蓝色波长区域至绿色波长区域的1个谷值波长的发光强度设为(B)的情况下，所述(B)相对于所述(A)的比率(B)/(A)为0.50以下。
3.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其中，在所述红色波长区域及绿色波长区域中，处于相互邻接的峰波长之间的1个谷值波长与处于所述500nm～520nm的蓝色波长区域至绿色波长区域的1个谷值波长的间隔为50nm以上。
4.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其中，所述白色光的发光色在“JIS Z9112”规定的色度范围中为昼光色D，并且所述白色光的平均演色指数Ra为70以上。
5.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其中，所述电荷产生层具有由受电子性物质和供电子性物质构成的电绝缘层，该电绝缘层的电阻率为1.0×102Ω·cm以上。
6.根据权利要求5所述的有机电致发光元件，其中，所述电绝缘层的电阻率为1.0×105Ω·cm以上。
7.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其中，
所述电荷产生层具有不同物质的混合层，其一个成分为金属氧化物，该金属氧化物形成基于氧化还原反应的电荷转移络合物，
在对所述阴极与所述阳极之间施加电压时，所述电荷转移络合物中的电荷分别向所述阴极侧及所述阳极侧移动，由此向夹着所述电荷产生层并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并位于所述阳极侧的其他发光单元注入电子。
8.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其中，
所述电荷产生层具有受电子性物质与供电子性物质的层叠体，
在对所述阴极与所述阳极之间施加电压时，在所述受电子性物质与所述供电子性物质的界面中，通过伴有这些受电子性物质与供电子性物质之间的电子移动的反应所产生的电荷分别向所述阴极侧及所述阳极侧移动，由此向夹着所述电荷产生层并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并位于所述阳极侧的其他发光单元注入电子。
9.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其中，所述电荷产生层包含具有下述式(1)所示结构的化合物，
[化1]
Figure FDF0000011500220000041
10.一种照明装置，其中，具备权利要求1所述的有机电致发光元件。
11.根据权利要求10所述的照明装置，其中，在所述有机电致发光元件的光取出面侧具备光学膜。
12.根据权利要求10所述的照明装置，其中，所述白色光的发光色在“JIS Z9112”规定的色度范围中为昼光色D、昼白色N、白色W的任一者，并且所述白色光的平均演色指数Ra为80以上。
13.根据权利要求10所述的照明装置，其中，在所述白色光的演色指数中，R13及R15分别为70以上。
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