JP2008218320A

JP2008218320A - 有機電界発光素子

Info

Publication number: JP2008218320A
Application number: JP2007057214A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sasaki; 博之佐々木
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2008-09-18

Abstract

【課題】色ずれがなく演色性に富み、色度及び輝度が長時間にわたって安定な有機電界発光素子を提供する。
【解決手段】２つの電極間に、発光色の異なるＡ色とＢ色を発光する発光材料を積層して形成した発光層を含む機能層を挟み、前記発光層が、Ｂ色の発光層の両極側に厚さの異なるＡ色の発光層を設けて形成され、前記機能層全体で見たときの電子輸送性が正孔輸送性より大きいときは陽極側、反対の場合は陰極側に、より薄いＡ色の発光層を配している。このより薄い発光層の膜厚は５ｎｍ以下とするのが望ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機電界発光素子に係り、特に、フラットパネルディスプレイ、液晶表示器用バックライトや照明用光源等に用いることのできる、発光色の異なるＡ色とＢ色を積層して形成した発光層を有する有機電界発光素子に関するものである。

フラットパネルディスプレイ、液晶表示器用バックライトや照明用の光源としての発光体は、フラットパネルディスプレイの薄型化、液晶表示器を備える電子機器の小型化、薄型化、あるいは形状の自由化を企図して、近年ますます薄く軽量であるものが要求されるようになった。

有機電界発光素子が低電圧で高輝度に発光することは、イーストマン・コダック社のC. W. Tangらによって、電極間に２層の薄膜を積層してなる構成の素子によって初めて示された(非特許文献１)。そして、それ以降、有機電界発光素子は、電池など１０Ｖ程度の低電圧で１００〜１０００００ｃｄ／ｍ²程度の高輝度の発光が可能なこと、発光物質を構成する材料の組合せで多数の色を発光させることが可能なこと、非常に薄い面発光体として使用可能なこと等々から、産業界で特に注目され、現在、有機電界発光素子としては、前述の素子構成に改良を加えた薄膜構成が多く検討されている。その一例を図８に示す。この有機電界発光素子によれば、発光層４の構成は、例えば図８に示すとおりＡ色の発光を呈する発光層４ａとＢ色の発光を呈する発光層４ｂがホール（正孔）輸送層３と電子輸送層５との間に順に積層されている。具体的な素子構成としては、陽極／有機発光層／陰極の構成が基本であるが、その他たとえば陽極／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／陰極、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／陰極、陽極／正孔注入層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極、陽極／正孔注入層／有機発光層／電子注入層／陰極、等種々の構成のものが挙げられる。

Appl.Phys.Lett., 51, 12, 913 (1987) 特開２００３−１８７９７７号公報特開２００４−３１１２３１号公報

斯かる有機電界発光素子において、発光色は有機発光層中に含まれる発光物質によって決定されるが、現在用いることが出来る発光材料は、例えば青色、緑色、赤色など単色の発光材料である。然るに、例えば照明用光源として有機電界発光素子を応用する場合、複数の発光色が含まれた光源が好ましく、特に室内の主照明などに応用する場合においては、少なくとも青色、緑色、赤色の３波長が含まれることが好ましい。この場合、異なる発光色を呈する発光層を積層することによって、複数の発光波長を含む有機電界発光素子は実現される。然るに、その発光色は、発光輝度や連続発光に伴って大きく変化するものであった。特許文献１、及び特許文献２では、異なるピーク波長の発光を行う２種類の発光層を、交互に３層以上積層することによって発光輝度や連続発光に伴う色度変化を抑制している。

しかしながら、該発明における、発光初期と輝度半減時における色度変化量は０．０１であり、依然として大きい点が問題であった。また、生産性を考慮すると、発光層の層数は少ない方が好ましい。さらに、特に室内の主照明などに応用する場合においては、演色性を考慮すると、発光色中に少なくとも青色、緑色、赤色の３波長が含まれることが好ましいが、該発明は２波長の白色系発光であるため演色性に乏しく照明用途には不向きであるという問題があった。

また、上記引用文献２では、短波長発光層、長波長発光層、短波長発光層の順に３層構造とした例も提案されているが、電子や正孔の輸送性に伴い、膜厚を調整する点については考察がされておらず、むしろ、ホストとして電子や正孔の輸送性が等しい層を用いるのが望ましいとされている。

本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、色ずれが少なく演色性に富み、色度及び輝度が長時間にわたって安定な有機電界発光素子を提供することを目的とする。

そこで本発明者は、少ない層数で発光輝度に依存する色度の変化、連続発光に伴う色度の変化を低減させるための研究を重ねた結果、発光色の異なるＡ色とＢ色を発光する発光材料を積層しＢ色の発光層の両極側にそれぞれＡ色の発光層を設けて形成した発光層を備えた有機電界発光素子において、電極間に挟まれた発光層を含む機能層全体としてみたとき、正孔と電子の輸送性の違いによって発光領域が変化することを発見し、正孔と電子の輸送性の違いに応じて、各発光層の膜厚を最適化することによって発光輝度や色度の発光時間依存性の低減が可能となることを発見した。そして、この発見に基づいて、２色の発光色を含む有機電界発光素子を実現するものである。さらには該発光層に含まれる発光色とは異なるＣ色を含む発光層を積層することによって、発光輝度や色度の発光時間依存性を低減し、長時間にわたって安定な白色発光を呈する有機電界発光素子を実現するものである。

本発明の有機電界発光素子は、２つの電極間に、発光色の異なるＡ色とＢ色を発光する発光材料を積層して形成した発光層を含む機能層を挟み、前記発光層が、Ｂ色の発光層の両極側に厚さの異なるＡ色の発光層を設けて形成され、前記機能層全体で見たときの電子輸送性が正孔輸送性より大きいときは陽極側、反対の場合は陰極側に、他方の側のＡ色の発光層より厚みの薄いＡ色の発光層を配したことを特徴とする。
この構成によれば、電子の輸送性が正孔の輸送性よりも大きく、支配的であるとき、発光領域は、電子がより陽極に近い側に偏ることになり、陽極に近い位置で発光が生じやすくなることになる。一方正孔の輸送性が電子の輸送性よりも大きく、支配的であるとき、発光領域は、正孔がより陰極に近い側に偏ることになり、陰極に近い位置で発光が生じや易くなることになる。そこで、発光領域の偏りが生じる領域の発光層を薄くすることにより、Ｂ色の発光層が確実に発光するようになり、電流や電圧の経時変化に際しても、大きく影響を受けることなく、Ａ色の発光層とＢ色の発光層とがより均一な発光バランスで発光することになるものと思われる。また、発光層の材料に制約を受けることなく、正孔輸送層、電子輸送層を含めた機能層全体としての正孔及び電子の輸送性によって、膜厚を調整することで、安定した色度の発光を持続することが可能となる。

また本発明は、上記有機電界発光素子において、前記Ａ色の発光層のうち、より厚みの薄い発光層の厚みが５ｎｍ以下であるものを含む。
種々の実験の結果、薄い側のＡ色の発光層が５ｎｍ以下であるとき、より安定な発光色を得ることができるという結果を得た。

また本発明は、上記有機電界発光素子において、前記Ｂ色の発光層の厚みが８ｎｍ以下であるものを含む。
種々の実験の結果、Ｂ色の発光層が８ｎｍ以下であるとき、より安定な発光色を得ることができるという結果を得た。

また本発明は、上記有機電界発光素子において、前記Ａ色の発光層とＢ色の発光層との合計厚みが４０ｎｍ以下であるものを含む。
実験結果から前記Ａ色の発光層とＢ色の発光層との合計厚みが４０ｎｍ以下であるとき、より安定な発光色を得ることができるという結果を得た。

また本発明は、上記有機電界発光素子において、Ｂ色の発光層の両側に設けられるＡ色の発光層が、互いに異なる発光材料で形成され、両者の発光波長のピークの差が１０ｎｍ以下であるものを含む。
Ｂ色の発光層の両側に設けられるＡ色の発光層は、必ずしも同じ材料である必要はなく、異なる材料であっても両者の発光波長のピークの差が１０ｎｍ以下であれば、本発明は適用可能である。

また本発明は、上記有機電界発光素子において、前記発光層は、Ａ色およびＢ色とは異なるＣ色の発光層を含み、前記Ｃ色の発光層は、前記機能層全体で見たときの電子輸送性が正孔輸送性より大きいときは陰極側、反対の場合は陽極側に設けてなるものを含む。

また本発明は、上記有機電界発光素子において、前記機能層は、前記発光層と前記陽極との間に正孔輸送層、前記発光層と前記陰極との間に電子輸送層とを備えたものを含む。

以上説明してきたように、本発明の有機電界発光素子によれば、簡便な構成で発光輝度に依存する色度の変化、連続発光に伴う色度の変化を低減し、長時間にわたって安定な発光を実現することができる。また、簡便な構造にて演色性に優れた白色系発光を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明に係る有機電界発光素子は、図１に示すように、透光性基板１と、前記基板上に形成された透光性導電膜からなる陽極２と、前記陽極上に形成された正孔輸送層３、有機発光層４、電子輸送層５及び陰極６とを備えている。
そして、本発明の有機電界発光素子によれば、正孔輸送層３、有機発光層４、電子輸送層５を含む機能層全体で見たときの電子輸送性が正孔輸送性より大きいときは、図２に示すとおり陽極２側に位置するＡ色の発光を呈する発光層４ａの厚みを、陰極６側に位置するＡ色の発光を呈する発光層４ａ’より薄くしている、すなわち陽極２側から、Ａ色の発光を呈する膜厚５ｎｍ以下の発光層４ａ、Ｂ色の発光を呈する膜厚８ｎｍ以下の発光層４ｂ、Ａ色の発光を呈する発光層４ａ’が順に積層されており、かつ発光層４全体の膜厚は４０ｎｍ以下である。

一方、機能層全体で見たときの正孔輸送性が電子輸送性より大きいときは、図３に示すとおり陰極６側に位置するＡ色の発光を呈する発光層４ａの厚みを、陽極２側に位置するＡ色の発光を呈する発光層４ａ’より薄くしている、すなわち陽極２側から、Ａ色の発光を呈する発光層４ａ’、Ｂ色の発光を呈する膜厚８ｎｍ以下の発光層４ｂ、Ａ色の発光を呈する膜厚５ｎｍ以下の発光層４ａが順に積層されており、かつ発光層４全体の膜厚は４０ｎｍ以下である。なお、図２および３に示される発光層４ａおよび４ｂの膜厚は、上記範囲内であれば色度変化は小さいため、所望の発光色によって最適な膜厚とすればよい。

比較のために従来の有機電界発光素子は図８に示すように、正孔輸送層３と、電子輸送層５との間にＡ色およびＢ色の有機発光層４ａ、４ｂが設けられている。また、短波長発光層、長波長発光層、短波長発光層の順に３層構造とした例も提案されているが、電子や正孔の輸送性に伴い、膜厚を調整する点については考察がされておらず、むしろ、ホストとして電子や正孔の輸送性が等しい層を用いるのが望ましいとされている。

また、発光層４ａおよび発光層４ａ’は、発光色の発光波長のピークの差が１０ｎｍ以下であれば、異なる発光材料を用いてもよい。

さらにまた、Ｃ色の発光層４ｃを加えた場合、機能層全体で見たときの電子輸送性が正孔輸送性より大きいときは、図４に示すとおり陽極側からＡ色の発光を呈する膜厚５ｎｍ以下の発光層４ａ、Ｂ色の発光を呈する膜厚８ｎｍ以下の発光層４ｂ、Ａ色の発光を呈する発光層４ａ’、Ｃ色の発光を呈する発光層４ｃが順に積層されており、かつ発光層４全体の膜厚は４０ｎｍ以下である。一方、機能層全体で見たときの正孔輸送性が電子輸送性より大きいときは、図５に示すとおり陰極側にＡ色の発光を呈する膜厚５ｎｍ以下の発光層４ａを配している。すなわち陽極側から、Ｃ色の発光を呈する発光層４ｃ、Ａ色の発光を呈する発光層４ａ’、Ｂ色の発光を呈する膜厚８ｎｍ以下の発光層４ｂ、Ａ色の発光を呈する膜厚５ｎｍ以下の発光層４ａが順に積層されており、かつ発光層４全体の膜厚は４０ｎｍ以下である。なお、図４および５に示される発光層４ａおよび４ｂの膜厚は、上記範囲内であれば色度変化は小さいため、所望する発光色度によって最適な膜厚とすればよい。ここで、Ａ色、Ｂ色およびＣ色の発光色の組み合わせを、白色系の発光が示すように選択すると、色ずれが少なく演色性に富み、色度及び輝度が長時間にわたって安定な白色系発光を得ることができる。

以下、本発明の有機電界発光素子として有機EL素子を構成する機能層及び電極について述べるが、従来、有機EL素子の作製に使用されている公知のものを適用可能である。

基板１としては、ソーダライムガラスや無アルカリガラスなどのガラス基板や、樹脂製の透光性プラスチック基板などを用いることができる。また基板上に公知の光散乱層、マイクロレンズ、プリズム等を配置しても良い。

陽極２は、素子中にホール(正孔)を注入するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が４ｅＶ以上のものを用いるのが望ましい。このような陽極の材料としては、例えば、金などの金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）等の導電性透光性材料が挙げられる。陽極の成膜に際しては、例えば、上記電極材料を、基板の表面に真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により薄膜を形成することによって作製することができる。

また、有機発光層４における発光による光を、陽極２を透過させて外部に照射するためには、陽極２の光透過率を７０％以上にすることが好ましい。さらに、陽極２のシート抵抗は数百Ω／ｃｍ^２以下とすることが好ましく、特に好ましくは１００Ω／ｃｍ^２以下とするものである。ここで、陽極２の膜厚は、陽極２の光透過率、シート抵抗等の特性を上記のように制御するために、材料により異なるが、５００ｎｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲に設定するのが望ましい。

正孔輸送層３を構成する正孔輸送材料としては、正孔を輸送する能力を有し、陽極２からの正孔注入効果を有するとともに、発光層または発光材料に対して優れた正孔注入効果を有し、または電子の正孔輸送層３への移動を防止し、かつ薄膜形成に優れた化合物が挙げられる。なおこの正孔輸送材料としては、正孔輸送層３が接する部分の発光層４ａを形成する材料（発光層がホスト材料にゲスト材料をドープして形成される場合にはそのホスト材料）に対して、イオン化ポテンシャルの差が０．６ｅＶ以下、より好ましくは０．３ｅＶ以下の化合物を用いることが好ましい。具体的にはフタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、Ｎ，Ｎ’ービス(3ーメチルフェニル)-(1,1'ービフェニル)ー4,4'ージアミン（ＴＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、及びポリビニルカルバゾール、ポリシラン、ポリエチレンジオイサイドチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性高分子等の高分子材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

電子輸送層５を構成する電子輸送材料としては、電子を輸送する能力を有し、陰極からの電子注入効果を有するとともに、発光層または発光材料に対して優れた電子注入効果を有し、または正孔の電子輸送層５への移動を防止し、かつ薄膜形成に優れた化合物が挙げられる。なおこの電子輸送材料としては、電子輸送層５が接する部分の発光層４ａを形成する材料（発光層がホスト材料にゲスト材料をドープして形成される場合にはそのホスト材料）に対して、電子親和力の差が０．６ｅＶ以下、より好ましくは０．３ｅＶ以下の化合物を用いることが好ましい。具体的には、フルオレン、バソフェナントロリン、バソクプロイン等のフェナントロリン誘導体、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、オキサゾール、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール、イミダゾール、アントラキノジメタン等やそれらの化合物、金属錯体化合物もしくは含窒素五員環誘導体である。具体的には、金属錯体化合物としては、トリス（8ーヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリ（2-メチル-8ーヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス(8ーヒドロキシキノリナート）ガリウム、ビス（10ーヒドロキシベンゾ[ｈ］キノリナート）ベリリウム、ビス(10ーヒドロキシベンゾ[ｈ]キノリナート）亜鉛、ビス(2ーメチルー8ーキノリナート)（ｏークレゾラート）ガリウム、ビス（2ーメチルー8ーキノリナート)（1ーナフトラート）アルミニウム等があるが、これらに限定されるものではない。また含窒素五員環誘導体としては、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾールもしくはトリアゾール誘導体が好ましい。具体的には、2,5-ビス(1ーフェニル）ー1,3,4-オキサゾール、2,5ービス（1ーフェニル）ー1,3,4ーチアゾール、2,5ービス（1ーフェニル）ー1,3,4ーオキサジアゾール、2-(4'ーtert-ブチルフェニル)ー5ー(4''ービフェニル）1,3,4ーオキサジアゾール、2,5ービス(1ーナフチル)-1,3,4ーオキサジアゾール、1,4ービス[2ー(5ーフェニルチアジアゾリル）］ベンゼン、2,5ービス（1ーナフチル）ー1,3,4ートリアゾール、3-(4-ビフェニルイル）-4-フェニル-5-(4-t-ブチルフェニル)-1,2,4-トリアゾール等があるが、これらに限定されるものではない。

発光層４に用いることのできる発光性有機物質としては公知の任意の化合物が挙げられる。たとえば、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（8−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、および、これらの発光性化合物を分子内に有する化合物であるが、これに限定されるものではない。また、前記化合物に代表される蛍光色素由来の化合物のみならず、三重項状態からの燐光発光が可能な有機金属錯体、すなわちいわゆる燐光発光材料・三重項発光材料およびそれらからなる基を分子内の一部分に有する化合物も好適に用いることができる。

陰極６は、素子中に電子を注入するための電極であり、仕事関数の低い金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましい。このような陰極の材料としては、例えばＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉなどの合金、ＬｉＦ、ＬｉＯ_２、ＬｉＣＨ_３ＣＯＯＨなどＬｉ金属を含有する化合物とＡｌ金属の積層電極などがあるが、これらに限定されるものではない。

以下に本発明を実施例について図面を参照しつつ、詳細に説明する。
（実施例１）
本実施例の有機ＥＬ素子は、正孔輸送層３、有機発光層４、電子輸送層５を含む機能層全体で見たときの電子輸送性が正孔輸送性より大きいものであり、図２に示すように、基板１としてガラス基板上に、陽極２としてのＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）層、正孔輸送層３として、膜厚９０ｎｍのα−ＮＰＤ〔４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル〕を形成し、この上に、図２に示すとおりＡ色の発光を呈する発光層４ａ、４ａ’の間に、Ｂ色の発光を呈する発光層４ｂを挟んだ発光層４を形成したものである。ここでは、陽極２側に位置するＡ色の発光を呈する発光層４ａを膜厚１ｎｍとし、陰極６側に位置するＡ色の発光を呈する発光層４ａ’を膜厚３１ｎｍ、これらの発光層４ａ、４ａ’の間に挟まれる、Ｂ色の発光を呈する発光層４ｂを膜厚８ｎｍ、発光層４全体の膜厚は４０ｎｍとする。

すなわち、発光層４ａとして膜厚１ｎｍのＤＰＶＢｉ〔４,４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル〕にＢＣｚＶＢｉ〔４，４’−ビス(９−エチル−３−カルバゾビニレン)−１，１’−ビフェニル〕をドープした層を用いている。
また、発光層４ｂとして膜厚８ｎｍのＡｌｑ３〔トリス（８−キノリノラト）アルミニウム〕にＣ５４５Ｔ〔１０−（２−ベンゾチアゾリル）−２，３，６，７−テトラヒドロ−１，２，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−[１]ベンゾピラノ[６，７，８−ｉｊ]キノリジン−１１−オン〕をドープした層を用いている。
さらに発光層４ａ’として膜厚３１ｎｍＤＰＶＢｉにＢＣｚＶＢｉをドープした層を３１ｎｍ用いた。

そして発光層の上層に電子輸送層５としてＡｌｑ３、その上に陰極として膜厚１ｎｍのＬｉＦ（フッ化リチウム）、膜厚８０ｎｍの、Ａｌ（アルミニウム）の２層膜が形成されている。

この有機ＥＬ素子の製造方法について説明する。まず、基板１として厚み０．７ｍｍのガラス基板上に、陽極２としてのＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）をスパッタしてシート抵抗１０Ω／ｃｍ^２のＩＴＯ付ガラスを作製し、これをアセトン、純水、イソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄したのち乾燥させた後、ＵＶオゾン洗浄した。次に、ＩＴＯ付ガラス基板を真空蒸着装置にセットし、１×１０^−５Ｐａ下、正孔輸送層３として、α−ＮＰＤ〔４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル〕を９０ｎｍ蒸着した。次に、発光層４ａとしてＤＰＶＢｉ〔４,４’−ビス（２，２’− ジフェニルビニル）ビフェニル〕にＢＣｚＶＢｉ〔４，４’−ビス(９−エチル−３− カルバゾビニレン)−１，１’−ビフェニル〕をドープした層を１ｎｍ積層した。次に、発光層４ｂとしてＡｌｑ３〔トリス（８−キノリノラト）アルミニウム〕にＣ５４５Ｔ〔１０−（２−ベンゾチアゾリル）−２，３，６，７−テトラヒドロ−１，２，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−[１]ベンゾピラノ[６，７，８−ｉｊ]キノリジン−１１−オン〕をドープした層を８ｎｍ積層した。次に発光層４ａ’としてＤＰＶＢｉにＢＣｚＶＢｉをドープした層を３１ｎｍ積層した。次に電子輸送層としてＡｌｑ３を２５ｎｍ積層した。その上にＬｉＦ（フッ化リチウム）を１ｎｍ積層した後、最後にＡｌ（アルミニウム）を８０ｎｍ積層した。
なお、機能層全体で見たときの電子輸送性と正孔輸送性の大小の比較のため、実施例１において、発光層４ａの膜厚を３１ｎｍ、発光層４ｂの膜厚を８ｎｍ、発光層４ａ’の膜厚を１ｎｍとし、あとは同様に形成した確認用の素子を形成した。そして、両素子を発光させたところ、確認用の素子は発光層４ｂが呈する緑色の発光が弱く、所望の発光色が得られなかったが、実施例１の素子は発光層４ｂと発光層４ａが呈する色の混合色の発光が確認された。すなわち実施例１の素子は、陰極側の発光層４ａ’の厚みが厚いときに、所望の混合色を呈するものであり、機能層全体で見たときの電子輸送性が正孔輸送性より大きいものであることが確認された。

（実施例２）
実施例１において、発光層４ａの膜厚を３ｎｍ、発光層４ｂの膜厚を８ｎｍ、発光層４ａ’の膜厚を２９ｎｍとし、あとは同様に形成した。

（実施例３）
実施例１において発光層４ａの膜厚を５ｎｍ、発光層４ｂの膜厚を８ｎｍ、発光層４ａ’の膜厚を２７ｎｍとし、あとは同様に形成した。

（比較例１）
実施例１において、発光層４ａの膜厚を０ｎｍ、発光層４ｂの膜厚を８ｎｍ、発光層４ａ’の膜厚を３２ｎｍとし、あとは同様に形成した。

（比較例２）
実施例１において、発光層４ａの膜厚を７ｎｍ、発光層４ｂの膜厚を８ｎｍ、発光層４ａ’の膜厚を２５ｎｍとし、あとは同様に形成した。

（実施例４）
実施例１において発光層４ａの膜厚を５ｎｍ、発光層４ｂの膜厚を４ｎｍ、発光層４ａ’の膜厚を３１ｎｍとし、あとは同様に形成した。

（実施例５）
実施例１において発光層４ａの膜厚を５ｎｍ、発光層４ｂの膜厚を６ｎｍ、発光層４ａ’の膜厚を２９ｎｍとし、あとは同様に形成した。

（比較例３）
実施例１において発光層４ａの膜厚を５ｎｍ、発光層４ｂの膜厚を１０ｎｍ、発光層４ａ’の膜厚を２５ｎｍとし、あとは同様に形成した。

（比較例４）
実施例１において発光層４ａの膜厚を５ｎｍ、発光層４ｂの膜厚を１２ｎｍ、発光層４ａ’の膜厚を２３ｎｍとし、あとは同様に形成した。

上記実施例１〜５、比較例１〜４によって得られた素子の発光輝度（１００ｃｄ／ｍ^２〜５０００ｃｄ／ｍ^２）に対するＣＩＥ値の変化量としてプロットしたものを図６、７に示す。図６に示す発光層４ａ膜厚に対する変化において、ＣＩＥ値の変化量を０．０１よりも小さくするには、発光層４ａの膜厚が６ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以下であることがわかる。図７に示す発光層４ｂ膜厚に対する変化において、ＣＩＥ値の変化量を０．０１よりも小さくするには、発光層４ｂの膜厚が９．５ｎｍ以下、好ましくは８ｎｍ以下であることがわかる。また、本実施例、比較例によって得られた素子の定電流駆動を行い、初期輝度に対して発光輝度が半減するまで連続発光試験を行った場合における、発光開始時と輝度半減時におけるＣＩＥ値の変化量を示したのが表１である。表１に示すとおり、本比較例によって得られた素子は、いずれも輝度半減時でＣＩＥ値の変化量が０．０１以上と大きいのに対し、本実施例によって得られた素子は、いずれもその変化量は０．０１以下と、大きく抑制することができた。

（実施例７）
実施例１において発光層４ａの膜厚を５ｎｍ、発光層４ｂの膜厚を８ｎｍ、発光層４ａ’の膜厚を１７ｎｍとし、あとは同様に形成した。

（比較例６）
実施例１において発光層４ａの膜厚を５ｎｍ、発光層４ｂの膜厚を８ｎｍ、発光層４ａ’の膜厚を３７ｎｍとし、あとは同様に形成した。

（比較例７）
実施例１において発光層４ａの膜厚を５ｎｍ、発光層４ｂの膜厚を８ｎｍ、発光層４ａ’の膜厚を４７ｎｍと、あとは同様に形成した。

上記実施例３によって得られた素子の色度および発光効率を基準に、実施例７、比較例６〜７によって得られた素子の比較を示したのが表２である。表２に示すとおり、発光層４の膜厚が５０ｎｍ以上では発光効率の低下がみられる。一方、膜厚が３０ｎｍの時は発光効率の低下は見られない。以上のことから、発光層４の膜厚を４０ｎｍ以下とし、所望する発光色に応じて発光層４の膜厚を変化させればよいことがわかる。

（実施例８）
実施例５において、発光層４ａ’の発光ドーパント材料をペリレンとし、あとは同様に形成した。

（比較例８）
実施例５において、発光層４ａ’の発光ドーパント材料をＤＰＡＢｉ〔４，４’−ビス−[４−(ジ−ｐ−トリルアミノ)スチリル]ビフェニル〕とし、あとは同様に形成した。

上記実施例５、８、および比較例８によって得られた素子の発光輝度（１００ｃｄ／ｍ^２〜５０００ｃｄ／ｍ^２）に対するＣＩＥ値の変化量を示したのが表３である。表３に示すとおり、発光材料の最大波長の差が１０ｎｍ以下である実施例８においては、ＣＩＥ値の変化量は０．０１以下に抑えられているのに対し、比較例８においては、その変化量は０．０１以上であった。そのことから、発光層４ａと発光層４ａ’の両者の発光波長のピークの差が１０ｎｍ以下、好ましくは８ｎｍ以下であれば、異なる発光ドーパント材料を用いてもよいことがわかる。

（実施例９）
実施例１と同様にして、図４における正孔輸送層３まで成膜した後、発光層４ａとしてＤＰＶＢｉにＢＣｚＶＢｉをドープした層を５ｎｍ積層した。次に、発光層４ｂとしてＡｌｑ３にＣ５４５Ｔをドープした層を８ｎｍ積層した。次に発光層４ａ’としてＤＰＶＢｉにＢＣｚＶＢｉをドープした層を３ｎｍ積層した。次に、発光層４ｃとして、ＤＰＶＢｉにＤＣＭ１〔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〕を２４ｎｍ積層した。次に電子輸送層としてＡｌｑ３を２０ｎｍ積層した。その上にＬｉＦ（フッ化リチウム）を１ｎｍ積層した後、最後にＡｌ（アルミニウム）を８０ｎｍ積層した。

（比較例９）
実施例９において、発光層４ａの膜厚を５ｎｍ、発光層４ｂの膜厚を８ｎｍ、発光層４ａ’の膜厚を０ｎｍ、発光層４ｃの膜厚を２７ｎｍとし、あとは同様に形成した。

上記実施例９、および比較例９によって得られた素子の発光輝度（１００ｃｄ／ｍ^２〜５０００ｃｄ／ｍ^２）に対するＣＩＥ値の変化量を示したのが表４である。表４に示すとおり、実施例９においてはＣＩＥ値の変化量は０．０１以下に抑えられているのに対し、比較例９においては、その変化量は０．０１以上であった。

（比較例１０）
前記実施例１において発光層４ａの膜厚を１６ｎｍ、発光層４ｂの膜厚を８ｎｍ、発光層４ａ’の膜厚を１６ｎｍとし、あとは同様に形成した。
上記実施例２、比較例１０によって得られた素子の発光輝度（１００ｃｄ／ｍ^２〜５０００ｃｄ／ｍ^２）に対するＣＩＥ値の変化量、および１０００ｃｄ／ｍ^２におけるＣＩＥ値を示したのが表５である。表５に示すとおり、実施例２、比較例１０いずれもＣＩＥ値の変化量は０．０１以下に抑えられているが、実施例２では青緑色発光を示しているのに対し、比較例１０では青色発光を示すものであった。

（実施例１０）
実施例２において、正孔輸送層３としてα−ＮＰＤの代わりにＳｐｉｒｏ−ＴＰＤ〔Ｎ，Ｎ’‐ビス（３‐メチルフェニル）Ｎ，Ｎ’‐ビス（フェニル）‐スピロ〕を用い、正孔輸送層５としてＡｌｑ３の代わりにＢＣＰ〔２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン〕を用いた以外は、同様に形成した。

（実施例１１）
実施例２において、発光層４ａ，ａ’としてＤＰＶＢｉの代わりにＡＤＮ〔９，１０−ジフェニルアントラセン〕、ＢＣｚＶＢｉの代わりにＢＤＡＶＢｉ〔４，４’−ビス[４−（ジフェニルアミノ）スチリル]ビフェニル〕を用いた以外は、同様に形成した。
上記実施例１０、実施例１０によって得られた素子の発光輝度（１００ｃｄ／ｍ^２〜５０００ｃｄ／ｍ^２）に対するＣＩＥ値の変化量を示したのが表６である。表６に示すとおり、上記実施例１０、１１いずれもＣＩＥ値の変化は０．０１以下に抑えられていた。

なお前記実施例では、真空蒸着法により、陽極から、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極の全てを真空蒸着法で形成したが、これに限定されるものではなく、正孔輸送層、発光層、電子輸送層などは、高分子膜を用いる場合には塗布法によって形成することも可能である。

さらにまた、機能層として正孔輸送層、発光層、電子輸送層を含むものについて説明したが、正孔輸送層、電子輸送層が不要な場合もあり、またこの他に電子ブロック層、正孔ブロック層、バッファ層などが介在する場合にも適用可能である。また発光層は高分子層を用い、正孔輸送層、電子輸送層、バッファ層を無機膜で構成するものにも有効である。

また、各色の発光層の膜厚については、実験的に求めてもよいし、あらかじめ種々の場合の発光位置を測定しておき、この測定データに基づきあらかじめシミュレーションを行ったうえで、膜厚さらには膜組成を調整することも可能である。

以上説明してきたように、本発明の有機電界発光素子は、簡便な構成にて発光輝度に依存する色度の変化、連続発光に伴う色度の変化を低減させることができ、また、簡便な構造にて演色性に優れた白色系発光を得られることから、照明用光源として有効である。

本発明の実施の形態の一例を示す概略断面図本発明の実施の形態の発光層の構成を示す概略断面図本発明の実施の形態の発光層の構成を示す概略断面図本発明の実施の形態の発光層の構成を示す概略断面図本発明の実施の形態の有機層の構成を示す概略断面図各種の有機電界発光素子における発光層４ａ膜厚に対する色度変化を示す図各種の有機電界発光素子における発光層４ｂ膜厚に対する色度変化を示す図従来の発光層の構成を示す概略断面図

符号の説明

１基板
２陽極
３ホール輸送層
４有機発光層
４a 発光色Ａの発光層
４b 発光色Ｂの発光層
４a’ 発光色Ａの発光層
４c 発光色Ｃの発光層
５電子輸送層
６陰極

Claims

２つの電極間に、発光色の異なるＡ色とＢ色を発光する発光材料を積層して形成した発光層を含む機能層を挟んだ有機電界発光素子であって、
前記発光層が、Ｂ色の発光層の両極側に厚さの異なるＡ色の発光層を設けて形成され、
前記機能層全体で見たときの電子輸送性が正孔輸送性より大きいときは陽極側、反対の場合は陰極側に、他方の側のＡ色の発光層より厚みの薄いＡ色の発光層を配した有機電界発光素子。
請求項１に記載の有機電界発光素子であって、
前記Ａ色の発光層のうち、より厚みの薄い発光層の厚みが５ｎｍ以下である有機電界発光素子。
請求項１または２に記載の有機電界発光素子であって、
前記Ｂ色の発光層の厚みが８ｎｍ以下である有機電界発光素子。
請求項１乃至３のいずれかに記載の有機電界発光素子であって、
前記Ａ色の発光層とＢ色の発光層との合計厚みが４０ｎｍ以下である有機電界発光素子。
請求項１乃至４のいずれかに記載の有機電界発光素子であって、
Ｂ色の発光層の両側に設けられるＡ色の発光層が、互いに異なる発光材料で形成され、両者の発光波長のピークの差が１０ｎｍ以下である有機電界発光素子。
請求項１乃至５のいずれかに記載の有機電界発光素子であって、
前記発光層は、Ａ色およびＢ色とは異なるＣ色の発光層を含み、
前記Ｃ色の発光層は、前記機能層全体で見たときの電子輸送性が正孔輸送性より大きいときは陰極側、反対の場合は陽極側に設けてなる有機電界発光素子。