JP2006040856A - 白色有機エレクトロルミネセンス素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 色純度の高い白色の発色光を発する白色有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子を得る。
【解決手段】 白色有機ＥＬ素子２０は、基板１０上に陽極１１および陰極１８により挟まれた有機層２１を有する。有機層２１には、陽極側から青色発光層１３、赤色発光層１５、緑色発光層１６が積層する。青色発光層１３は、青色発光材料を材料として形成され、青色ドーパント色素１４ａを含有する。赤色発光層１５は、青色発光材料を材料として形成される。赤色発光層１５は、黄色ドーパント色素１４ｂおよび赤色ドーパント色素１４ｃを含有する。電源２２から電圧を印加すると、青色発光層１３から青色の光が、赤色発光層１５から赤色の光が、緑色発光層１６から緑色の光が発光する。白色有機ＥＬ素子２０は、これら３色の光によって、白色の発色光を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、白色光を発する白色有機エレクトロルミネセンス素子に関する。

従来、有機エレクトロルミネセンス素子を用いて、フルカラー表示が可能な表示素子を作成する例として、いわゆる白色法が知られている。白色法は、白色有機エレクトロルミネセンス素子（以下白色有機ＥＬ素子という。）から白色光を発光させ、その白色光をカラーフィルタでフィルタリングして、ＲＧＢの発光色を実現させる方法である。

白色法で用いられる白色有機ＥＬ素子としては、例えば、特許文献１に記載されるように、青色発光層、赤色ドーパント色素がドープされ緑色発光材料を材料として形成された赤色発光層、緑色発光層を積層して、発光層を形成する白色有機ＥＬ素子が知られている。この白色有機ＥＬ素子は、各層内において正孔と電子により励起子を生じさせ、この励起子により、青色発光層から青色を、赤色発光層から赤色を、緑色発光層から緑色を発光させ、略白色の発色光を実現している。
特許第３４５１６８０号公報

白色有機ＥＬ素子は、種々の分野での利用、例えば液晶ディスプレイ用途への利用が期待されているが、このような用途では、白色有機ＥＬ素子の発光強度を変更する必要が生じる。しかし、特許文献１に記載の白色有機ＥＬ素子において、印加する電圧を変化させ発光強度を変更させると、白色有機ＥＬ素子から発する光の色度も電圧変化に合わせて変化する。すなわち、特許文献１に記載の白色有機ＥＬ素子においては、印加電圧に応じてカラーバランスが異なる。

そこで、本発明は、このような課題に鑑みて成されたものであり、色純度の高い白色の発色光を実現することができる白色有機ＥＬ素子を得ることを目的とするものであり、特に印加される電圧が変更された場合でも、カラーバランスが崩れない白色有機ＥＬ素子を得ることを目的とする。

本発明に係る白色有機エレクトロルミネセンス素子は、基板上に、陽極および陰極により挟まれた有機層で構成され、白色の発色光を発する白色有機エレクトロルミネセンス素子であって、有機層には、少なくとも、青色の光を発する第１の青色発光層、赤色の光を発する赤色発光層、および緑色の光を発する第１の緑色発光層が積層され、赤色発光層は、青色発光材料を材料として形成され、少なくとも黄色ドーパント色素および赤色ドーパント色素の少なくとも一方を含有することを特徴とする。

青色発光材料は、正孔輸送性材料であることが好ましい。この場合、正孔輸送材料は、下記で述べる式［５］の一般式で示される化合物であることが好ましく、さらに好ましくはNPBである。また、この場合有機層には、陽極側から赤色発光層、第１の青色発光層、第１の緑色発光層の順で積層されることが好ましい。

赤色発光層に、赤色ドーパント色素が含有され、赤色ドーパント色素は下記で述べる式［１７］の一般式で示される化合物であることが好ましい。

赤色発光層は、黄色ドーパント色素および赤色ドーパント色素のいずれもが含有されることが好ましく、さらに好ましくは黄色ドーパント色素の含有量は、赤色ドーパント色素の含有量より多い。また、黄色ドーパント色素と赤色ドーパント色素の重量比は１.８〜２.２：１であれば、さらに良い。また、黄色ドーパント色素と赤色ドーパント色素の合計重量は、青色発光材料の重量に対して、２ｗｔ％以下であることが好ましい。

第１の青色発光層は、青色ドーパント色素が含有されることが好ましい。

赤色発光層を構成する青色発光材料は、以下述べる式［１０］の一般式で示される化合物であることが好ましい。

また、有機層には、陽極側から、第１の青色発光層、赤色発光層、第１の緑色発光層の順で積層されていても良い。

赤色発光層と、第１の緑色発光層の間には、さらに第２の青色発光層が積層されることが好ましく、前記第２の青色発光層の前記陽極側にさらに第２の緑色発光層が積層されていても良い。

本発明に係る有機エレクトロルミネセンス素子は、基板上に、陽極および陰極により挟まれた有機層で構成される有機エレクトロルミネセンス素子であって、有機層の最も陽極側にはCuPcおよびMTDATAを材料として形成される正孔注入層が積層されることを特徴とする。

正孔注入層は、CuPcおよびMTDATAが混合して形成されることが好ましい。正孔注入層は、CuPcを材料として形成される第１の正孔注入層と、MTDATAを材料として形成される第２の正孔注入層から成っても良い。

本発明においては、赤色発光層から純度の高い赤色の発色光が発することにより、色純度の高い白色の発色光を実現することができる白色有機ＥＬ素子を得ることができる。また、印加される電圧、または駆動電流が変更された場合でも、カラーバランスが崩れない白色有機ＥＬ素子を得ることができる。

以下本発明に係る実施形態を図１を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の白色有機ＥＬ素子の一実施形態の模式的な断面図を示す。白色有機ＥＬ素子２０は、基板１０と、基板１０上に形成された陽極１１と、陽極１１上に積層された有機層２１と、有機層２１の上に形成された電子注入層１７と、電子注入層１７の上に形成された陰極１８を有する。

基板１０は、透光性を有するガラスを材料として形成される。陽極１１は、ITO（インジウムとスズの酸化物）を材料として形成される半透明膜であって、その膜厚は１００ｎｍ程度である。陽極１１上に形成される有機層２１は、後述するように白色光を発光させ、その白色光は、陽極１１および基板１０を透過して白色有機ＥＬ素子２０外部に発せられる。

有機層２１には、例えば陽極１１側（すなわち図１においては下側）から順に、正孔（ホール）注入層１９、正孔輸送層１２、青色発光層１３、赤色発光層１５、緑色発光層１６、電子輸送層２５が密接して積層される。ただし、正孔注入層１９および電子輸送層２５は、いずれもが、もしくはいずれか一方のみが積層されていなくても良い。

正孔注入層１９は、式［４］で表されるMTDATA（４，４’，４”−トリス（３−メチル−フェニル−フェニル−アミノ）トリフェニルアミン（4,4',4"-tris(3-methyl-phenyl-phenyl-amino)triphenylamine））を材料として形成され、その厚さは約１０ｎｍ〜約６０ｎｍであり、好ましくは約１５ｎｍである。正孔注入層１９は、陽極１１から注入された正孔を取り込む働きをする。なお、正孔注入層１９は、式［４−２］で示されるCuPc（copper phthalocyanine）、AlF₃、HfO₃、Ta₂O₅等によって形成されても良く、CuPcとMTDATAの混合物でも良い。なお、正孔注入層１９がCuPcとMTDATAの混合物である場合、CuPc：MTDATAの重量比は例えば１〜１．５：１である。

正孔輸送層１２は、例えば式［５］の一般式で表される正孔輸送材料が材料として形成される。

ただし、式［５］中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴はそれぞれ独立にアリール基を示す。なお、アリール基は、アルキル基で置換されたアリール基を含むものとする（以下同じ）。また正孔輸送層１２は、好ましくは式［６］、［７］の一般式で表される化合物である。

式［６］、［７］中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴は、それぞれ独立に水素原子、または炭素原子数１〜３のアルキル基を示す。ただし、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴はそれぞれベンゼン骨格、ナフタレン骨格の任意の位置に置換する。そして、正孔輸送層１２は、特に好ましくは式［８］で示されるNPB（Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）―Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（N,N'-di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine））、式［９］で示されるTPD（N,N0-diphenyl-N,N0-bis (3-methylphenyl)-1,10-diphenyl-4, 40-diamine）を材料として形成される。そして、上述した化合物の混合物等を材料として形成されてもよい。正孔輸送層１２の厚さは約２０〜１００ｎｍであって、特に好ましくは約４０〜９０ｎｍである。正孔輸送層１２は、陽極１１から注入された正孔（ホール）を発光層１３、１５、１６に有効に移動させる。

青色発光層１３は、青色発光材料をホスト材料とし、青色ドーパント色素１４ａがドープされて形成される。すなわち、青色発光層１３は、青色発光材料に青色ドーパント色素１４ａが均一に分散されて形成される。青色発光層１３の厚さは約１０ｎｍ〜約３０ｎｍが好ましく、特に好ましくは約１５〜２０ｎｍである。

青色発光層１３のホスト材料として用いられる青色発光材料は、アントラセン誘導体、スチリル誘導体等である。スチリル誘導体は、好ましくは式［１０］の一般式で表される化合物である。

ただし、式［１０］中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶はそれぞれ独立にアリール基（好ましくはフェニル基）、または水素原子を示す。また、Ｒ¹〜Ｒ³のうち、少なくとも１つはアリール基（好ましくはフェニル基）であって、好ましくは２つがアリール基（好ましくはフェニル基）である。さらに、Ｒ⁴〜Ｒ⁶のうち、少なくとも１つはアリール基（好ましくはフェニル基）であって、好ましくは２つがアリール基（好ましくはフェニル基）である。

そして、特に好ましくは、青色発光材料は式［１１］で示されるDPVBi（１，４−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（1,4-bis(2,2-diphenylvinyl)biphenyl））、ADS082（４，４−ビス（ジフェニルビニレン）−ビフェニル（4,4’-Bis(diphenylvinylene)-biphenyl））等である。また、アントラセン誘導体としては、式［１２］で示されるβ-ADN（９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（9,10-di(2-naphthyl）anthracene）)、式［１３］で示されるTBADN（２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（2-t-buthyl-9,10-di(2-naphthyl）anthracene））等であっても良い。なお、本実施形態においては、使用される青色発光材料は上述した化合物の混合物等であってよいが、DPVBi、またはADS082等を単独で使用することが好ましい。

青色ドーパント色素１４ａは、例えばペリレン誘導体または式［１４］で示されるPe（ペリレン（perylene））である。ペリレン誘導体は、例えば任意の位置に任意の数アルキル基が置換されたペリレンであって、好ましくは式［１５］で示されるTBPe（テトラ（ｔ−ブチル）ペリレン）等である。なお、青色ドーパント色素１４ａは、上述した化合物の混合物が用いられても良い。さらに、青色発光層１３には、青色ドーパント色素１４ａがドープされていなくても良い。なお、青色ドーパント色素１４ａの含有量は、青色発光層１３を構成する青色発光材料（ホスト材料）に対して、２〜４ｗｔ％であり、特に好ましくは３ｗｔ％である。

赤色発光層１５は、青色発光材料をホスト材料とし、黄色ドーパント色素１４ｂおよび赤色ドーパント色素１４ｃがドープされて形成される。すなわち、赤色発光層１５は、青色発光材料に黄色ドーパント色素１４ｂおよび赤色ドーパント色素１４ｃが均一に分散されて形成される。

赤色発光層１５において、青色発光材料に対する黄色ドーパント色素１４ｂの含有量（重量％）は、赤色ドーパント色素１４ｃの含有量より多く、黄色ドーパント色素１４ｂと赤色ドーパント色素１４ｃの含有量の重量比は、１．８〜２．２：１であって、好ましくは約２：１であることが好ましい。黄色ドーパント色素１４ｂと赤色ドーパント色素１４ｃの含有量の合計は、赤色発光層１５を構成する青色発光材料（ホスト材料）に対して、０．１ｗｔ％〜２ｗｔ％（重量％）であり、好ましくは０．１ｗｔ％〜１．５ｗｔ％であり、さらに好ましくは約１ｗｔ％である。赤色発光層１５の厚さは、好ましくは５ｎｍ〜３０ｎｍであり、特に好ましくは１０〜２０ｎｍ程度である。

ただし、赤色発光層１５には、黄色ドーパント色素１４ｂ（または赤色ドーパント色素１４ｃ）が含有されず、赤色ドーパント色素１４ｃまたは黄色ドーパント色素１４ｂのみがドープされていても良い。この場合、赤色ドーパント色素１４ｃまたは黄色ドーパント色素の含有量は、赤色発光層１５を構成する青色発光材料（ホスト材料）に対して、０．５〜１．５ｗｔ％であり、好ましくは１ｗｔ％程度である。

赤色発光層１５のホスト材料は、上述した青色発光材料から任意に選択された化合物が使用される。すなわち赤色発光層１５のホスト材料は、例えばアントラセン誘導体、式［１０］で示されるスチリル誘導体であって、好ましくは式［１１］で示されるDPVBi、式［１２］で示されるβ-ADN、式［１３］で示されるTBADN、ADS082等であって、これらの混合物であっても良いが、DPVBi単独であることがさらに好ましく、より好ましくは青色発光層１３と同一の材料が用いられる。

赤色発光層１５にドープされる黄色ドーパント色素１４ｂは、例えばナフタセン骨格を有する化合物であって、ナフタセンにアリール基（好ましくはフェニル基）が任意の位置で任意の数（好ましくは２〜６）、置換された化合物であることが好ましく、例えば式［１６］で表されるルブレン（Rubrene）等である。赤色発光層１５にドープされる赤色ドーパント色素１４ｃは、例えば式［１７］の一般式で表される化合物である。

ただし式［１７］中Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵はそれぞれ独立に、水素原子、または炭素原子数１〜６のアルキル基を示す。赤色ドーパント色素１４ｃは、好ましくは式［１８］で示されるDCM2（４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（２−（２，３，６，７−テトラ−ヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ）［ｉｊ］キノリジン−８−イル）−４Ｈ−ピラン（4-dicyanomethylene-2-methyl-6-(2-(2,3,6,7-tetra-hydro-1H,5H-benzo)[ij]quinolizin-8-yl）-4H-pyran)）、式［１９］で示されるDCJTB（４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran））等である。ただし、赤色ドーパント色素１４ｃは、式［２０］で示されるローダミン６Ｇ（rhodamine 6G）、式［２１］で示されるDCM（４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン）等でもよい。なお、赤色ドーパント色素１４ｃは、上述した化合物の混合物であっても良いが、好ましくはDCJTB、またはDCM2が単独で用いられる。なお、黄色ドーパント色素１４ｂおよび赤色ドーパント色素１４ｃのエネルギーバンドギャップ（HOMOのエネルギー準位とLUMOのエネルギー準位の差）は、青色発光材料のエネルギーバンドギャップより小さい。

緑色発光層１６は、緑色発光材料であって、アルキレート化合物である式［２２］で示されるAlq₃（トリキノリノレートアルミニウム）を材料として形成される。なお、緑色発光層１６は他の有機材料で形成されても良く、さらに緑色発光層１６はAlq₃等の有機材料に緑色ドーパント色素がドープされて形成されても良い。ここで、緑色ドーパント色素は、例えば、式［２３］で示されるC545T（１０−（１，３−ベンゾチアゾール−２−イル）−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−ピラノ［２，３−ｆ］ピリド［３，２，１−ｉｊ］キノリン−１１−オン（10-(1,3-benzothiazol-2-yl)-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-pyrano[2,3-f]pyrido[3,2,1-ij]quinolin-11-one））、式［２４］で示されるクマリン６（coumarin 6）等である。緑色発光層１６は、その厚さは好ましくは約１０ｎｍ〜約５０ｎｍであり、特に好ましくは２５ｎｍ程度である。

電子輸送層２５は、緑色発光層１６と同様に、例えばアルキレート化合物であるAlq₃を材料として形成されるが、他の材料によって形成されてもよい。電子輸送層２５の厚さは、２０ｎｍ〜３０ｎｍであり、好ましくは２５ｎｍである。

有機層２１を挟み込む陽極１１と陰極１８は、電源２２に接続される。陰極１８は例えばアルミニウムを材料として形成される。陰極１８と有機層２１の間には電子注入層１７が形成される。電子注入層１７は陰極１８から電子を有機層２１に容易に注入させやすくするための層であって、例えばAl:Li（アルミリチウム）、またはLiFを材料として形成され、その厚さは約０．７ｎｍである。

有機層２１の各層、電子注入層１７および陰極１８は、陽極１１上に例えば順次蒸着されることにより形成される。蒸着は、例えば化学蒸着（ＣＶＤ）、または物理蒸着（ＰＶＤ）等である。なお、青色発光層１３、赤色発光層１５は、ドーパント色素と青色発光材料（ホスト材料）が同時に蒸着されることにより形成される。

電源２２から電圧が印加されると、陽極１１から正孔が、陰極１８から電子が有機層２１に注入される。陽極１１から注入された正孔は、正孔注入層１９によって取り込まれ、
正孔輸送層１２によって青色発光層１３、赤色発光層１５および緑色発光層１６に送られる。一方、陰極１８から注入された電子は、電子注入層１７によって取り込まれ、電子輸送層２５によって、青色発光層１３、赤色発光層１５および緑色発光層１６に送られる。青色発光層１３、赤色発光層１５および緑色発光層１６に送られた正孔と電子は、それぞれの発光層内に励起子を拡散させる。

青色発光層１３における励起子の拡散は再結合を生じさせ、青色発光層１３から青色の光を発生させる。赤色発光層１５に拡散された励起子のエネルギーは、青色発光材料から、励起状態のエネルギー準位が青色発光材料より低い黄色ドーパント色素１４ｂに移動する。黄色ドーパント色素１４ｂに移動させられたエネルギーは、励起状態のエネルギー準位がさらに低い赤色ドーパント色素１４ｃにさらに移動する。これにより、赤色発送層１５からは、色純度の高い赤色の光が発する。また、拡散された励起子により、緑色発光層１６から緑色の光が発する。発光層１３、１５、１６から生じた青色、赤色、緑色の発色光は混合され、白色有機ＥＬ素子２０は白色の発色光を発する。なお、電子輸送層２５は、緑色発光材料（Alq₃）を材料として形成されているが、この層内では電子と正孔の再結合は起こらないので、発光しない。

以上のように、本実施形態においては、赤色発光層１５に、赤色ドーパント色素１４ｃに加えて黄色ドーパント色素１４ｂをドープすることにより、赤色発光層１５は色純度が高く鮮明な赤色の光を発することができる。これにより、白色有機ＥＬ素子２０は、色純度の高い白色の発色光を得ることができる。

本発明の第２の実施形態について、図２を用いて説明する。第２の実施形態において、第１の実施形態と相違する点は、有機層２１に積層される各層の積層順のみである。すなわち、第２の実施形態においては、有機層２１には図２に示すように陽極１１側から順に、正孔（ホール）注入層１９、正孔輸送層１２、赤色発光層１５、青色発光層１３、緑色発光層１６、電子輸送層２５が密接して積層される。なお、各層の構成については、第１の実施形態と同様であるので、その記載は省略する。

本発明の第３の実施形態について、図３を用いて説明する。第３の実施形態において、第１の実施形態と相違する点は、本実施形態においては、青色発光層として、第１および第２の青色発光層１３ａ、１３ｂが設けられる点である。第３の実施形態における有機層２１は、図３に示すように陽極１１側から順に正孔（ホール）注入層１９、正孔輸送層１２、第１の青色発光層１３ａ、赤色発光層１５、第２の青色発光層１３ｂ、緑色発光層１６、電子輸送層２５が密接して積層される。第１および第２の青色発光層１３ａ、１３ｂは、第１の実施形態の青色発光層１３と同様の構成を有し、例えば上述した青色発光材料にドーパント色素がドープされて形成される。なお、第１および第２の青色発光層１３ａ、１３ｂは、同一のホスト材料、およびドーパント色素により構成されても良いが、異なるホスト材料およびドーパント色素により構成されても良い。このとき、第１および第２の青色発光層１３ａ、１３ｂ、並びに赤色発光層１５の厚さは、それぞれ５〜１５ｎｍであることが好ましく、層１３ａ、層１３ｂおよび層１５の厚さの合計は５０ｎｍ以下であることが好ましい。なお、その他の構成は、第１の実施形態と同様であるのでその記載は省略する。

本発明の第４の実施形態について、図４を用いて説明する。第４の実施形態において、第３の実施形態と異なる点は、緑色発光層として、第１および第２の緑色発光層１６ａ、１６ｂが設けられる点である。第４の実施形態における有機層２１は、図４に示すように陽極１１側から順に正孔（ホール）注入層１９、正孔輸送層１２、第１の青色発光層１３ａ、第２の緑色発光層１６ｂ、赤色発光層１５、第２の青色発光層１３ｂ、第１の緑色発光層１６ａ、電子輸送層２５が密接して積層される。

第２の緑色発光層１６ｂは、青色発光材料をホスト材料とし、緑色ドーパント色素１４ｄがドープされて形成される。すなわち、第２の緑色発光層１６ｂは、青色発光材料に緑色ドーパント色素１４ｄが均一に分散されて形成される。第２の緑色発光層１６ｂに使用されるホスト材料は、第１および第２の青色発光層１３ａ、１３ｂにおいてホスト材料として使用される化合物と同様の化合物が使用されるので、その記載は省略する。ただし、第２の緑色発光層１６ｂのホスト材料は、第１の青色発光層１３ａまたは（および）第２の青色発光層１３ｂに使用されるホスト材料と同一であっても良く、異なっていても良い。緑色ドーパント色素１４ｄは、例えば式［２４］で示されるクマリン６（coumarin 6）、式［２３］で示されるC545T等である。なお、第１の緑色発光層１６ａは、第３の実施形態における緑色発光層１６とその構成は同一であるので、説明は省略する。なお、第１および第２の青色発光層１３ａ、１３ｂ、第２の緑色発光層１６ｂ、並びに赤色発光層１５の厚さは、それぞれ５〜１５ｎｍであることが好ましく、さらに好ましくは５〜１０ｎｍである。層１３ａ、層１３ｂ、層１６ｂ、および層１５の厚さの合計は５０ｎｍ以下であることが好ましい。なお、その他の構成は、第３の実施形態と同様であるのでその記載は省略する。

なお、第４の実施形態においては、第１の青色発光層１３ａ、第２の緑色発光層１６ｂ、赤色発光層１５、第２の青色発光層１３ｂの積層順は任意に変更することができ、例えば陽極１１側から順に、第１の青色発光層１３ａ、赤色発光層１５、第２の緑色発光層１６ｂ、第２の青色発光層１３ｂの順に積層されても良い。

なお、上述した第２ないし第４の実施形態においては、第１の実施形態と同様に、正孔注入層１９および電子輸送層２５は、いずれもが、またはいずれか一方が積層されていなくても良い。

本発明の第５の実施形態について、図５を用いて説明する。第５の実施形態における白色有機ＥＬ素子４０は、第１の実施形態と同様に、基板１０と、基板１０上に形成された陽極１１と、陽極１１上に積層された有機層２１と、有機層２１の上に形成された電子注入層１７と、電子注入層１７の上に形成された陰極１８を有する。基板１０および陽極１１は、第１の実施形態と同様の構成を有し、第１の実施形態と同様に白色有機ＥＬ素子から発光する白色光は、陽極１１および基板１０を透過して白色有機ＥＬ素子２０外部に発せられる。

有機層２１には、陽極１１側（すなわち図５においては下側）から順に、正孔（ホール）注入層１９、赤色発光層３５、青色発光層１３、緑色発光層１６が密接して積層される。正孔注入層１９は、第１の実施形態と同様に例えば上述した式［４］で示されるMTDATAを材料として形成され、その厚さは約１０〜８０ｎｍである。なお、正孔注入層１９は、式［４−２］で示されるCuPc（copper phthalocyanine）、AlF₃、HfO₃、Ta₂O₅等によって形成されても良い。然し、AlF₃、HfO₃、Ta₂O₅等の無機物の厚さは5nm以下が良い。

赤色発光層３５は、正孔輸送性材料をホスト材料とし、黄色ドーパント色素１４ｂおよび赤色ドーパント色素１４ｃがドープされて形成される。すなわち、赤色発光層３５は、正孔輸送材料に黄色ドーパント色素１４ｂおよび赤色ドーパント色素１４ｃが均一に分散されて形成される。なお、本実施形態では正孔輸送材料は、そのＰＬスペクトラム（PL spectrum）のピーク波長が青色の波長域（４００〜５００ｎｍ）に属する青色発光材料である。

赤色発光層３５のホスト材料として使用される正孔輸送性材料は、例えば上述した式［５］の一般式で表される化合物であり、好ましくは式［６］［７］の一般式で表される化合物である。正孔輸送性材料は、特に好ましくは式［８］で示されるNPB（Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）―Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（N,N'-di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine））、式［９］で示されるTPD（N,N0-diphenyl-N,N0-bis (3-methylphenyl)-1,10-diphenyl-4, 40-diamine）である。またこれらの混合物等を材料として形成されても良いが、NPB、TPDが単独であることが好ましい。赤色発光層３５は、その厚さが約２０〜６０ｎｍであって、好ましくは約４０ｎｍである。

赤色発光層３５において、ホスト材料に対する黄色ドーパント色素１４ｂの含有量（重量％）は、赤色ドーパント色素１４ｃの含有量より多く、黄色ドーパント色素１４ｂと赤色ドーパント色素１４ｃの含有量の重量比は、約１．８〜２．２：１（さらに好ましくは２：１）であることが好ましい。

ここで、黄色ドーパント色素１４ｂは、第１の実施形態と同様に、例えばナフタセン誘導体であって、アリール基（好ましくはフェニル基）が任意の位置で任意の数（例えば２〜６）置換されたナフタセンが好ましく、例えば式［１６］で表されるルブレン等である。また、赤色ドーパント色素１４ｃは、例えば上述した式［１７］の一般式で表される化合物であって、好ましくは式［１９］で示されるDCJTB、式［１８］で示されるDCM2であるが、式［２０］で示されるローダミン６Ｇ、式［２１］で示されるDCM等でも良い。ただし、赤色ドーパント色素１４ｃは、上述した化合物の混合物であっても良いが、DCM2、またはDCJTB単独で使用されることが好ましい。黄色ドーパント色素１４ｂと赤色ドーパント色素１４ｃの含有量の合計は、赤色発光層３５を構成する正孔輸送材料（ホスト材料）に対して、２ｗｔ％（重量％）以下であり、黄色ドーパント色素１４ｂが０．５ｗｔ％〜１．５ｗｔ％（好ましくは１ｗｔ％）、赤色ドーパント色素１４ｃが０．７５ｗｔ％〜０．２５ｗｔ％（好ましくは０．５ｗｔ％）である。

青色発光層１３は、青色発光材料をホスト材料とし、青色ドーパント色素１４ａがドープされ形成される。すなわち、青色発光層１３は、青色発光材料に青色ドーパント色素１４ａが均一に分散されて形成される。青色発光層１３のホスト材料は、第１の実施形態と同様に、例えばアントラセン誘導体、または式［１０］で示されるスチリル誘導体であって、好ましくは式［１１］で示されるDPVBi、ADS082（４，４−ビス（ジフェニルビニレン）−ビフェニル（4,4’-Bis(diphenylvinylene)-biphenyl））、式［１２］で示されるβ-ADN、式［１３］で示されるTBADNであって、これらの混合物であっても良いが、DPVBi単独であることがさらに好ましい。また、青色ドーパント色素１４ａは、第１の実施形態と同様に、式［１５］で示されるTBPe等のペリレン誘導体または式［１４］で示されるPe（ペリレン（perylene））であって、こられの混合物であっても良い。青色発光層１３の厚さは、１０〜３０ｎｍであり、好ましくは２０ｎｍである。また青色ドーパント色素１４ａの含有量は、青色発光層１３を構成する青色発光材料（ホスト材料）に対して、２〜４ｗｔ％であり、特に好ましくは３ｗｔ％である。なお、青色ドーパント色素１４ａは、青色発光層１３にドープされてなくても良い。

緑色発光層１６は、緑色発光材料であって、アルキレート化合物である式［２２］で示されるAlq₃（トリキノリノレートアルミニウム）を材料として形成され、その厚さは約１０〜３０ｎｍであり、さらに好ましくは約２０ｎｍ程度である。すなわち、赤色発光層３５は、緑色発光層１６および青色発光層１３よりもその厚さは厚く、好ましくは２倍程度の厚さである。なお、緑色発光層１６はAlq₃等の有機材料に緑色ドーパント色素がドープされて形成されても良い。ここで、緑色ドーパント色素は、例えばクマリン６（coumarin 6）、C545T等である。

有機層２１を挟み込む陽極１１と陰極１８は、電源２２に接続される。陰極１８と有機層２１の間には電子注入層１７が第１の実施形態と同様に形成される。

電源２２から電圧が印加されると、陽極１１から正孔が、陰極１８から電子が有機層２１に注入される。陽極１１から注入された正孔は、正孔注入層１９によって取り込まれ、
赤色発光層３５に集約されるとともに、正孔輸送層としての役割を果たす赤色発光層３５によって青色発光層１３、緑色発光層１６に送られる。一方、陰極１８から注入された電子は、電子注入層１７によって取り込まれ、緑色発光層１６、青色発光層１３および赤色発光層３５に送られる。赤色発光層３５、青色発光層１３および緑色発光層１６に送られた正孔と電子は、それぞれの発光層内に励起子を拡散させる。

赤色発光層３５に拡散された励起子のエネルギーは、青色発光材料であるNPBから、励起状態のエネルギー準位が青色発光材料より低い黄色ドーパント色素１４ｂに移動する。黄色ドーパント色素１４ｂに移動させられたエネルギーは、励起状態のエネルギー準位がさらに低い赤色ドーパント色素１４ｃにさらに移動する。これにより、赤色発送層１５からは、色純度の高い赤色の光が発する。また、拡散された励起子により、青色発光層１３、緑色発光層１６からそれぞれ青色および緑色の光が発する。発光層１３、１６、３５から生じた青色、緑色、赤色の発色光は混合され、白色有機ＥＬ素子２０は白色の発色光を発する。

以上のように、本実施形態においても、赤色発光層３５に、赤色ドーパント色素１４ｃに加えて黄色ドーパント色素１４ｂをドープすることにより、赤色発光層１５は色純度が高く鮮明な赤色の光を発することができる。これにより、白色有機ＥＬ素子２０は、色純度の高い白色の発色光を得ることができる。

また、第５の実施形態においては、赤色発光層３５を形成する青色発光材料（NPB）は、正孔輸送性に特に優れる。したがって第５の実施形態においては有機層２１に、正孔輸送層を積層する必要がないので、より簡易な構成で白色有機ＥＬ素子を得ることができる。ただし、第５の実施形態においても、赤色発光層３５と正孔注入層１９の間に第１の実施形態と同様の構成を有する正孔輸送層が積層されていても良い。

また、本実施形態では、後述するように、白色有機ＥＬ素子４０から発する光は、印加される電圧が変更されても、そのカラーバランスは同一であるので、色再現性の良好な白色有機ＥＬ素子４０を得ることができる。

なお、本実施形態においては、赤色発光層３５には、赤色ドーパント色素１４ｃに加えて黄色ドーパント色素１４ｂがドープされたが、赤色発光層３５には、赤色ドーパント色素１４ｃがドープされず、黄色ドーパント色素１４ｂまたは赤色ドーパント色素１４ｃのみがドープされていても良い。黄色ドーパント色素１４ｂのみがドープされた場合、赤色発光層３５から発する光の発光スペクトラムのピークは、短波長側にシフトされ、赤色発光層３５から発する光は、黄色〜赤色の光となる。なお、この場合においは、黄色ドーパント色素１４ｂまたは赤色ドーパント色素１４ｃのホスト材料に対する含有量は、０．５ｗｔ％〜２．０ｗｔ％（好ましくは１ｗｔ％）である。

さらに、緑色発光層１６を形成する有機材料は、また、その他の層を形成する材料も、上記に示した材料以外を用いても良い。

第６の実施形態について、図６を用いて説明する。第６の実施形態において、第５の実施形態と相違する点は、正孔注入層１９のみであり、その他の構成は第５の実施形態と同様である。以下相違点のみについて説明する。第６の実施形態においては、正孔注入層１９は、第１および第２の正孔注入層１９ａ、１９ｂから成り、陽極１１側から第１の正孔注入層１９ａ、第２の正孔注入層１９ｂの順で積層される。第１の正孔注入層１９ａは、式［４−２］で示されるCuPcから成り、第２の正孔注入層１９ｂは、式［４］で示されるMTDATAから成る。

第２の正孔注入層１９ｂの厚さは、第１の正孔注入層１９ａの厚さより厚く、例えば約１２〜１８ｎｍである。第１の正孔注入層１９ａの厚さは、例えば約２〜８ｎｍである。

第６の実施形態においては、CuPcおよびMTDATAを材料として正孔注入層１９を形成することにより、発光層３５、１３、１６へ注入される正孔を減少させることができる。これにより、本実施形態では、各発光層における電子と正孔との数のバランスが良くなり、発光効率を良くすることができる。

第６の実施形態においては、正孔注入層１９はCuPcとMTDATAが材料として形成されれば、第５の実施形態と同様に１層から成っていても良く、正孔注入層１９は例えばCuPcとMTDATAとの混合物を材料として形成されても良い。この場合、CuPc：MTDATAの重量比は例えば１〜１．５：１であり、正孔注入層１９の厚さは、第５の実施形態と同様に例えば約１０〜８０ｎｍである。

なお、第６の実施形態においては、正孔注入層１９以外の有機層２１の構成は、特に限定されるわけではなく、上述した有機層以外の構成から形成されても良い。

第１ないし第６の実施形態においては、基板１０は、陽極１１側に設けられているが、陰極１８側に設けられても良い。また、陰極１８が透過性の材質で形成され、陰極１８側から白色光が発せられる構成にしても良い。さらに、基板１０は、例えば樹脂のように、ガラス以外の材質を材料として形成されても良い。また、基板１０は、ITOでコーティングされたガラスを材料として形成されても良い。

本発明について、以下実施例を示してさらに詳細に説明する。

（実施例１）
実施例１は、第１の実施形態の構成を有する実施例である。実施例１では、正孔注入層１９および電子輸送層２５を積層せず、赤色発光層１５に赤色ドーパント色素１４ｃのみをドープして形成した。さらに、青色発光層１３には青色ドーパント色素１４ａをドープしなかった。具体的には、透過性を有するガラスによって形成される基板１０上に、ITOを蒸着し、厚さ１００ｎｍの陽極１１を形成した。陽極１１の上には、式［８］で表されるNPBを蒸着し、厚さ９０ｎｍの正孔輸送層１２を形成した。正孔輸送層１２の上には、青色発光材料であるADS082（４，４−ビス（ジフェニルビニレン）−ビフェニル）を蒸着し、厚さ２０ｎｍの青色発光層１３を形成した。青色発光層１３の上には、青色発光材料であるADS082（４，４−ビス（ジフェニルビニレン）−ビフェニル）と式［１９］で示されるDCJTBを同時に蒸着し、厚さ１０ｎｍの赤色発光層１５を形成した。赤色発光層１５の上には、式［２２］で示されるAlq₃を蒸着し、厚さ２５ｎｍの緑色発光層１６を形成した。緑色発光層１６の上には、LiFを蒸着し、厚さ０．７ｎｍの電子注入層１７を形成した。電子注入層１７の上には、アルミニウムを蒸着し、陰極１８を形成し、これにより、白色有機ＥＬ素子２０を得た。なお、本実施例においては、蒸着は、ＰＶＤの真空蒸着により行った。以下の実施例、比較例においても同様であった。

（実施例２〜３）
実施例２、３は第２の実施形態の構成に対応する実施例である。実施例２は、実施例１から青色発光層１３と赤色発光層１５の積層する順番が逆にされた以外は実施例１と同一の構成を有する白色有機ＥＬ素子２０であった。すなわち、実施例２においては、発光層を陽極１１側から赤色発光層１５、青色発光層１３、緑色発光層１６の順で積層した。実施例３は、実施例２から正孔輸送層１２の厚さのみを変更した実施例であり、実施例３では、正孔輸送層１２の厚さを４０ｎｍにした。

（実施例４）
実施例４および５は、第３の実施形態の構成を有する実施例である。実施例４では、正孔注入層１９および電子輸送層２５を積層せず、赤色発光層１５には赤色ドーパント色素１４ｃのみをドープして形成した。さらに、第１および第２の青色発光層１３ａ、１３ｂには青色ドーパント色素１４ａをドープしなかった。具体的には、透過性を有するガラスによって形成される基板１０上に、ITOを蒸着し、厚さ１００ｎｍの陽極１１を形成した。陽極１１の上には、式［８］で表されるNPBを蒸着し、厚さ９０ｎｍの正孔輸送層１２を形成した。正孔輸送層１２の上には、青色発光材料であるADS082（４，４−ビス（ジフェニルビニレン）−ビフェニル）を蒸着し、厚さ５ｎｍの第１の青色発光層１３ａを形成した。第１の青色発光層１３ａの上には、青色発光材料であるADS082（４，４−ビス（ジフェニルビニレン）−ビフェニル）と式［１９］で示されるDCJTBを同時に蒸着し、厚さ１０ｎｍの赤色発光層１５を形成した。赤色発光層１５の上には、青色発光材料であるADS082（４，４−ビス（ジフェニルビニレン）−ビフェニル）を蒸着し、厚さ１５ｎｍの第２の青色発光層１３ｂを形成した。第２の青色発光層１３ｂの上には、式［２２］で示されるAlq₃を蒸着し、厚さ２５ｎｍの緑色発光層１６を形成した。緑色発光層１６の上には、LiFを蒸着し、厚さ０．７ｎｍの電子注入層１７を形成した。電子注入層１７の上には、アルミニウムを蒸着し、陰極１８を形成し、これにより、白色有機ＥＬ素子２０を得た。

（実施例５）
実施例５は、実施例４から第１の青色発光層１３ａ、赤色発光層１５、第２の青色発光層１３ｂの厚さのみを変更した実施例である。実施例５では、第１の青色発光層１３ａ、赤色発光層１５、第２の青色発光層１３ｂの厚さは、それぞれ１０ｎｍ、１０ｎｍ、１０ｎｍであった。その他の構成は実施例４と同様であるので、記載は省略する。

（実施例６）
実施例６は、実施例４から第１の青色発光層１３ａ、赤色発光層１５、第２の青色発光層１３ｂの厚さのみを変更した実施例である。すなわち、実施例６は、第３の実施形態の構成に対応する。実施例６では、第１の青色発光層１３ａ、赤色発光層１５、第２の青色発光層１３ｂの厚さは、それぞれ１５ｎｍ、１０ｎｍ、５ｎｍであった。その他の構成は実施例４と同様であるので、記載は省略する。

（実施例７）
実施例７、８は、第４の実施形態の構成を有する実施例である。実施例７では、正孔注入層１９および電子輸送層２５を積層せず、赤色発光層１５に赤色ドーパント色素１４ｃのみをドープして形成した。さらに、第１および第２の青色発光層１３ａ、１３ｂには青色ドーパント色素１４ａをドープしなかった。具体的には、透過性を有するガラスによって形成される基板１０上に、ITOを蒸着し、厚さ１００ｎｍの陽極１１を形成した。陽極１１の上には、式［８］で表されるNPBを蒸着し、厚さ９０ｎｍの正孔輸送層１２を形成した。正孔輸送層１２の上には、青色発光材料であるADS082（４，４−ビス（ジフェニルビニレン）−ビフェニル）を蒸着し、厚さ１０ｎｍの第１の青色発光層１３ａを形成した。第１の青色発光層１３ａの上には、青色発光材料であるADS082（４，４−ビス（ジフェニルビニレン）−ビフェニル）とクマリン６を同時に蒸着し、厚さ５ｎｍの第２の緑色発光層１６ｂを形成した。第２の緑色発光層１６ｂの上には、青色発光材料であるADS082（４，４−ビス（ジフェニルビニレン）−ビフェニル）とDCJTBを同時に蒸着し、厚さ５ｎｍの赤色発光層１５を形成した。赤色発光層１５の上には、青色発光材料であるADS082（４，４−ビス（ジフェニルビニレン）−ビフェニル）を蒸着し、厚さ１０ｎｍの第２の青色発光層１３ｂを形成した。第２の青色発光層１３ｂの上には、式［２２］で示されるAlq₃を蒸着し、厚さ２５ｎｍの第１の緑色発光層１６ａを形成した。第１の緑色発光層１６ａの上には、LiFを蒸着し、厚さ０．７ｎｍの電子注入層１７を形成した。電子注入層１７の上には、アルミニウムを蒸着し、陰極１８を形成し、これにより、白色有機ＥＬ素子２０を得た。

（実施例８）
実施例８は、実施例７から第１の青色発光層１３ａ、第２の緑色発光層１６ｂ、赤色発光層１５の厚さ、およびこれらの層の積層順を変更した実施例である。実施例８においては、陽極１１の上には、厚さ９０ｎｍの正孔輸送層１２、厚さ５ｎｍの第１の青色発光層１３ａ、厚さ５ｎｍの赤色発光層１５、厚さ５ｎｍの第２の緑色発光層１６ｂ、厚さ１０ｎｍの第２の青色発光層１３ｂを順に積層し、白色有機ＥＬ素子２０を形成した。その他の構成については実施例７と同一であるのでその記載は省略する。

（実施例９）
実施例９は、実施例６から正孔輸送層１２、緑色発光層１６を変更した実施例である。実施例９においては、正孔輸送層１２は、式［９］で示されるTPDで形成し、その厚さは４０ｎｍであった。また、緑色発光層１６の厚さを、２０ｎｍに設定した。その他の構成は実施例６と同一であった。

なお、上記実施例１〜９においては、赤色ドーパント色素１４ｃの含有量は、赤色発光層１５を構成する青色発光材料（ホスト材料）に対して、２ｗｔ％であり、また、緑色ドーパント色素１４ｄの含有量は、第１の緑色発光層１６ａを構成する青色発光材料（ホスト材料）に対して、１ｗｔ％であった。

（実施例１０）
実施例１０は第５の実施形態に示した構成と同様であって、赤色発光層３５には黄色ドーパント色素１４ｂおよび赤色ドーパント色素１４ｃがドープされた実施例である。具体的には、透過性を有するガラスによって形成される基板１０上に、ITOを蒸着させ、厚さ１００ｎｍの陽極１１を形成した。陽極１１上には、上述したMTDATAを６０ｎｍ蒸着させ、正孔注入層１９を形成した。正孔注入層１９上には、上述したNPB、ルブレン、およびDCJTBを同時に蒸着させ、厚さ４０ｎｍの赤色発光層３５を形成した。赤色発光層３５の上には、DPVBi、TBPeを同時に蒸着させ、厚さ２０ｎｍの青色発光層１３を形成した。青色発光層１３の上には、Alq₃を蒸着させ、厚さ２０ｎｍの緑色発光層１６を形成した。緑色発光層の上には、LiFを蒸着させ、厚さ０．７ｎｍの電子注入層１７を形成した。電子注入層１７の上には、アルミニウムを蒸着させ、陰極１８を形成し、これにより、白色有機ＥＬ素子４０を得た。ここで、TBPeの含有量は、青色発光層を構成する青色発光材料（DPVBi）に対して、３ｗｔ％であった。ルブレンの含有量は、赤色発光層を構成する青色発光材料（NPB）に対して１ｗｔ％である一方、DCJTBの含有量は、青色発光材料（NPB）に対して０．５ｗｔ％であった。

（実施例１１）
実施例１１は、実施例１０から、赤色発光層３５にドープされるドーパント色素のみを変更した実施例であって、赤色発光層３５は黄色ドーパント色素１４ｂのみをドープして形成した。すなわち、本実施例では赤色発光層３５を、NPBとルブレンのみを同時に蒸着して形成した。ルブレンの含有量は、赤色発光層を構成する青色発光材料（NPB）に対して１ｗｔ％であった。その他の構成については、層の厚さを含めて実施例１０と同様であった。

（実施例１２）
実施例１２は、実施例１１と同様の構成を有する白色有機ＥＬ素子であった。ただし、実施例１２においては、ルブレンの含有量は、赤色発光層を構成する青色発光材料（NPB）に対して２ｗｔ％であった。なお、正孔注入層１９の厚さは３０ｎｍ、赤色発光層３５の厚さは４０ｎｍ、青色発光層１３の層の厚さは２０ｎｍ、緑色発光層１６の層の厚さは２０ｎｍであった。

（実施例１３）
実施例１３は、実施例１２から正孔注入層１９のみを変更した実施例である。実施例１２では、正孔注入層１９を式［４］で示されるMTDATAのみを材料として形成したが、実施例１３では式［４−２］で示されるCuPcのみを材料として形成した。

（実施例１４）
実施例１４は、第６の実施形態に対応する実施例である。実施例１２から正孔注入層１９のみを変更した実施例である。実施例１４では、正孔注入層１９を式［４］で示されるMTDATAと、式［４−２］で示されるCuPcとの１．２：１の混合物を材料として形成した。

（実施例１５）
実施例１５は、第６の実施形態に対応する実施例である。実施例１５は、正孔注入層１９およびルブレンの含有量以外は、実施例１１と同様の構成を有した。実施例１５においては、正孔注入層１９に、陽極１１側から順に、第１の正孔注入層１９ａ、第２の正孔注入層１９ｂを積層した。第１の正孔注入層１９ａを、CuPcによって形成し、第２の正孔注入層１９ｂをMTDATAによって形成した。第１および第２の正孔注入層１９ａ、１９ｂは、それぞれ、５ｎｍ、１５ｎｍの厚さを有した。さらに、ルブレンの含有量は、青色発光層３５を構成するNPB（青色発光材料）に対して、２ｗｔ％であった。

（比較例１）
比較例１は、本実施例の効果を示すための比較例である。比較例の白色有機ＥＬ素子は、透過性を有するガラスによって形成される基板１０上に、ITOを蒸着させ、厚さ１００ｎｍの陽極を形成した。陽極上には、上述したMTDATAを６０ｎｍを蒸着させ、正孔注入層を形成した。正孔注入層上には、上述したNPBを蒸着させ、厚さ２０ｎｍの正孔輸送層を形成した。正孔輸送層上には、上述したDPVBi、TBPeを同時に蒸着させ、厚さ１０ｎｍの青色発光層を形成した。青色発光層の上には、Alq3とルブレンを同時に蒸着させ、厚さ１０ｎｍの赤色発光層を形成した。赤色発光層の上には、さらにAlq3を蒸着させ、厚さ２０ｎｍの緑色発光層を形成した。緑色発光層の上には、LiFを蒸着させ、厚さ０．７ｎｍの電子注入層１７を形成した。電子注入層１７の上には、アルミニウムを蒸着させ、陰極１８を形成し、これにより、比較例の白色有機ＥＬ素子を得た。ここで、TBPeの含有量は、青色発光層を構成する青色発光材料（DPVBi）に対して、３ｗｔ％であった。またルブレンの含有量は、赤色発光層を構成する緑色発光材料（Alq3）に対して１ｗｔ％であった。

図７〜図２４は、実施例１〜９の電圧毎（４，６，８および１０Ｖ）の発光スペクトルと色度座標をそれぞれ示す。図８の色度座標が示すように、実施例１においては（１０Ｖ除く）、白色有機ＥＬ素子からは略白色の発光色が発せられた。また、４〜８Ｖに電圧を変更させても、色度の差は少なかった。

また、図９〜図１２に示すように、実施例２、３においても、電圧を４〜１０Ｖに変更させても、色度の変化は少なかった。しかし、実施例２、３の白色有機ＥＬ素子から発する光は、色度が示すように黄色に近かった。

実施例１〜３の結果より、第１および第２の実施形態に係る白色有機ＥＬ素子は印加される電圧が変更されても、カラーバランスは崩れないことが理解できる。また、発光層は陽極側から青色発光層、赤色発光層、緑色発光層の順に積層されたほうが、より色純度の高い白色光が得られることが理解できる。

図１３〜図１８は、実施例４、５、６の発光スペクトルと色度座標をそれぞれ示す。図１３〜１８から理解できるように、青色発光層を２層設けた場合でも、白色有機ＥＬ素子からは略白色の発光色が発せられることが理解できる。また、実施例４、５、６においても印加電圧が変更されても、色度はほとんど変化しないことが理解できる。

図１９〜図２２は、実施例７、８の発光スペクトルと色度座標をそれぞれ示す。図１９〜図２２から理解できるように、第２の青色発光層の陽極側にさらに緑色発光層を設けた場合でも、白色有機ＥＬ素子からは略白色の発光色が発せられる。また、実施例７、８においても印加電圧が変更されても、色度はほとんど変化しないことが理解できる。

図２３および図２４は、実施例９の色度座標と発光スペクトルを示す。図２３および図２４に示すように、正孔輸送層をNPBからTPDに変更した場合においても、印加電圧によって、色度はほとんど変化しないことが理解できる。

図２５〜図２７は、それぞれ、印加電圧を４〜９Ｖの間で変更した場合における実施例１０、実施例１１、比較例１の発光スペクトルをそれぞれ示す。なお、図２５〜図２７に示す発光スペクトルは、それぞれの電圧で検出された最も強度が強いピークの発光強度を１．０に設定して正規化（Normalized）したスペクトルである。

図２５、図２６に示すように、実施例１０、実施例１１では、正規化した発光スペクトルは、電圧を変更した場合においても、ほとんど一致した。すなわち、実施例１０、１１では電圧を変更した場合においても、カラーバランスは崩れなかった。なお、実施例１０における色度と電圧の関係を色度座標（図２８参考）に示したが、この図からもカラーバランスは崩れなかったことが理解できる。

一方、図２７に示すように比較例１においては、正規化した発光スペクトルは、電圧の上昇に伴い、特に５８０ｎｍ近傍のピークの強度が下降した。すなわち、比較例１においては、電圧を上昇させると黄色〜赤色の光の強度が弱くなり、白色有機ＥＬ素子から発する光のカラーバランスは崩れてしまった。

図２９、図３０は、実施例１０、１１および比較例１における電流密度と陽極−陰極間の電圧との関係を示す。また、図３１、図３２は、実施例１０、１１および比較例１における電流密度と発光効率との関係を示す。図３１、図３２から明らかなように、実施例１０、１１の発光効率は、比較例１の発光効率を大きく上回った。この結果から明らかなように、第５の実施形態における白色有機ＥＬ素子は、比較例に比べ発光効率についても優れていると理解できる。

さらに、実施例１０における４Ｖ、６Ｖ、８Ｖのときの輝度は、それぞれ３１、８８６、７３５２ｃｄ／ｍ²であり、本実施例における白色有機ＥＬ素子は、高電圧においては、高輝度の光を発した。

図３３は、実施例１２ないし１４の発光スペクトルを示す。また、図３４は、実施例１２ないし１４の電流密度と輝度との関係を示す。なお、図３３には、白色有機ＥＬ素子に同一電圧（９Ｖ）が印加されたときの発光スペクトルである。

図３３、図３４に示すように、正孔注入層１９にCuPcを用いると、MTDATAを用いたときに比べて、発光効率が良かった。さらに驚くべきことに、正孔注入層１９にCuPcとMTDATAの混合物を用いると、発光効率は飛躍的に良くなった。

図３５は、実施例１２、１３および１５における電流密度と発光効率との関係を示す。図３５に示すように、発光効率は、正孔注入層１９がCuPcの層と、MTDATAの層から成る場合、正孔注入層１９がCuPcまたはMTDATA単独から成るときに比べて、著しく改善された。

本発明の白色有機ＥＬ素子の第１の実施形態の模式的な断面図を示す。 本発明の白色有機ＥＬ素子の第２の実施形態の模式的な断面図を示す。 本発明の白色有機ＥＬ素子の第３の実施形態の模式的な断面図を示す。 本発明の白色有機ＥＬ素子の第４の実施形態の模式的な断面図を示す。 本発明の白色有機ＥＬ素子の第５の実施形態の模式的な断面図を示す。 本発明の白色有機ＥＬ素子の第６の実施形態の模式的な断面図を示す。 実施例１における発光スペクトルを示す。 実施例１における色度座標を示す。 実施例２における発光スペクトルを示す。 実施例２における色度座標を示す。 実施例３における発光スペクトルを示す。 実施例３における色度座標を示す。 実施例４における発光スペクトルを示す。 実施例４における色度座標を示す。 実施例５における発光スペクトルを示す。 実施例５における色度座標を示す。 実施例６における発光スペクトルを示す。 実施例６における色度座標を示す。 実施例７における発光スペクトルを示す。 実施例７における色度座標を示す。 実施例８における発光スペクトルを示す。 実施例８における色度座標を示す。 実施例９における発光スペクトルを示す。 実施例９における色度座標を示す。 実施例１０における発光スペクトルを示す。 実施例１１の発光スペクトルを示す。 比較例１の白色有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示す。 実施例１０における色度座標を示す。 実施例１０における電流密度と陽極−陰極間の電圧との関係を示す。 実施例１１および比較例１における電流密度と陽極−陰極間の電圧との関係を示す。 実施例１０における電流密度と発光効率との関係を示す。 実施例１１および比較例１における電流密度と発光効率との関係を示す。 実施例１２ないし実施例１４における発光スペクトルを示す。 実施例１２ないし実施例１４における電流密度と輝度との関係を示す。 実施例１２、１３、および１５における電流密度と発光効率との関係を示す。

符号の説明

１０ 基板
１１ 陽極
１３ 青色発光層
１４ａ 青色ドーパント色素
１４ｂ 黄色ドーパント色素
１４ｃ 赤色ドーパント色素
１５、３５ 赤色発光層
１６ 緑色発光層
１８ 陰極
２０、４０ 白色有機エレクトロルミネセンス素子（白色有機ＥＬ素子）
２１ 有機層

Claims (19)

1. 基板上に、陽極および陰極により挟まれた有機層で構成され、白色の発色光を発する白色有機エレクトロルミネセンス素子であって、前記有機層には、少なくとも、青色の光を発する第１の青色発光層、赤色の光を発する赤色発光層、および緑色の光を発する第１の緑色発光層が積層され、前記赤色発光層は、青色発光材料を材料として形成され、少なくとも黄色ドーパント色素および赤色ドーパント色素の少なくとも一方を含有することを特徴とする白色有機エレクトロルミネセンス素子。
2. 前記青色発光材料は、正孔輸送性材料であることを特徴とする請求項１に記載の白色有機エレクトロルミネセンス素子。
3. 前記正孔輸送材料は、式［１］の一般式で示される化合物であることを特徴とする請求項２に記載の白色有機エレクトロルミネセンス素子。
   

   

   ただし、式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴はそれぞれ独立にアリール基を示す。
4. 前記正孔輸送性材料は、NPBであることを特徴とする請求項３に記載の白色有機エレクトロルミネセンス素子。
5. 前記有機層には、陽極側から前記赤色発光層、前記第１の青色発光層、前記第１の緑色発光層の順で積層されることを特徴とする請求項２に記載の白色有機エレクトロルミネセンス素子。
6. 前記赤色発光層に、赤色ドーパント色素が含有され、前記赤色ドーパント色素は式［２］の一般式で示される化合物であることを特徴とする請求項１に記載の白色有機エレクトロルミネセンス素子。
   

   

   ただし式中Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵はそれぞれ独立に、水素原子、または炭素原子数１〜６のアルキル基を示す。
7. 前記赤色発光層は、前記黄色ドーパント色素および赤色ドーパント色素のいずれもが含有されることを特徴とする請求項１に記載の白色有機エレクトロルミネセンス素子。
8. 前記黄色ドーパント色素の含有量は、前記赤色ドーパント色素の含有量より多いことを特徴とする請求項７に記載の白色有機エレクトロルミネセンス素子。
9. 前記黄色ドーパント色素と赤色ドーパント色素の重量比が１.８〜２.２：１であることを特徴とする請求項８に記載の白色有機エレクトロルミネセンス素子。
10. 前記黄色ドーパント色素と赤色ドーパント色素の合計重量が、前記青色発光材料の重量に対して、２ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項７に記載の白色有機エレクトロルミネセンス素子。
11. 前記第１の青色発光層は、青色ドーパント色素が含有されることを特徴とする請求項１に記載の白色有機エレクトロルミネセンス素子。
12. 前記青色発光材料は、式［３］の一般式で示される化合物であることを特徴とする請求項１に記載の白色有機エレクトロルミネセンス素子。
    

    

    ただし、式［３］中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶はそれぞれ独立にアリール基、または水素原子を示す。また、Ｒ¹〜Ｒ³のうち、少なくとも１つはアリール基であるとともに、Ｒ⁴〜Ｒ⁶のうち、少なくとも１つはアリール基である。
13. 前記有機層には、陽極側から、前記第１の青色発光層、前記赤色発光層、前記第１の緑色発光層の順で積層されていることを特徴とする請求項１に記載の白色有機エレクトロルミネセンス素子。
14. 前記赤色発光層と、前記第１の緑色発光層の間には、さらに第２の青色発光層が積層されることを特徴とする請求項１３に記載の白色有機エレクトロルミネセンス素子。
15. 前記第２の青色発光層の前記陽極側にさらに第２の緑色発光層が積層されることを特徴とする請求項１４に記載の白色有機エレクトロルミネセンス素子。
16. 前記有機層の最も陽極側には正孔注入層が積層され、前記正孔注入層は、CuPcとMTDATAを材料として形成されることを特徴とする請求項１に記載の白色有機エレクトロルミネセンス素子。
17. 基板上に、陽極および陰極により挟まれた有機層で構成される有機エレクトロルミネセンス素子であって、
    前記有機層の最も陽極側にはCuPcおよびMTDATAを材料として形成される正孔注入層が積層されることを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子。
18. 前記正孔注入層は、CuPcおよびMTDATAが混合して形成されることを特徴とする請求項１７に記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
19. 前記正孔注入層は、CuPcを材料として形成される第１の正孔注入層と、MTDATAを材料として形成される第２の正孔注入層から成ることを特徴とする請求項１７に記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
    
    
    

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