JP2014182933A - 有機ｅｌ発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、層膜厚や電流量、素子温度による発光色度変化が抑制された有機ＥＬ発光素子を提供することである。
【解決手段】本発明の有機ＥＬ発光素子は、面状に広がりを有する基板上に順に、第１電極層、その一方面側に電子を供給可能でありその他方面に正孔を供給可能な接続層を介して積層されてなる複数の発光ユニット、及び第２電極層を含む有機ＥＬ発光素子であって、前記発光ユニットの一として、単色で発光する単色発光ユニットを含み、かつ、前記単色発光ユニットが、互いに隣接する副発光層として、同色に発光する、正孔輸送性発光層、及び電子輸送性発光層を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光色度につき、素子間のばらつきが抑えられ、また、素子毎の投入電流や温度による変化が小さい、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子に関する。

近年、白熱灯や蛍光灯に変わる照明装置として、有機ＥＬ発光装置が注目され、多くの研究がなされている。

有機ＥＬ発光装置は、ガラスや透明樹脂フィルム等の基板上に、有機ＥＬ発光素子を形成したものである。

また、有機ＥＬ発光素子は、一方又は双方が透光性を有する２つの電極を対向させ、この電極間に有機化合物からなる発光層を含む積層構造を形成したものである。有機ＥＬ発光素子は、この発光層において、電子と正孔とが再結合することにより発光する。

このような積層構造の一例を示すと、一方の電極から順に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び電子注入層を含む。そして、正孔は一方の電極側から正孔注入層、正孔輸送層を経由しで発光層に至り、電子は、他方の電極側から電子注入層、電子輸送層を経由して発光層に至り、発光層内で正孔と電子が再結合する。有機ＥＬ発光素子は発光層の材料を適宣選択することにより、種々の波長の光を発光することができる。

このように、一方側から正孔を供給せしめ、他方側から電子を供給せしめ、これらを発光層にて再結合せしめるための一式の多層構造を、発光ユニットと呼ぶ。通常、発光ユニットは、一方側の正孔注入層から、発光層を経て、他方側の電子注入層に至る。ここで、発光層としては、前記再結合が起こり発光可能であれば、複数の副発光層が積層された積層構造とすることができる。この場合でも、電子と正孔の供給方向の観点からは、１つの発光ユニットには、１つの発光層のみが存在することとなる。

また、１つの有機ＥＬ発光素子を、直列に接続された複数の発光ユニットで構成することも可能である。その場合は、隣接する発光ユニットの、一方側の発光ユニットの、例えば、電子注入層に電子を、他方側の発光ユニットの、例えば、正孔注入層に正孔を、各々供給可能な接続層をこれらの発光ユニット間に挿入するように形成する必要がある。

照明に使用される有機ＥＬ発光装置は、このような有機ＥＬ発光素子を少なくとも一つ含み、かつ、外部から給電可能とした装置であり、白色発光の光源として使用される場合が多い。

有機ＥＬ発光装置を白色発光の光源とする方法としては、例えば、光の三原色である赤（Ｒｅｄ）、青（Ｂｌｕｅ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）の３色の単色発光層を、積層して混色する積層型有機ＥＬ発光素子を用いる方法と、同一平面内に個別の有機ＥＬ発光素子として並置して混色する並置型有機ＥＬ発光装置とする方法がある。

有機ＥＬ発光装置を白色発光の照明として用いる場合には、大面積の有機ＥＬ発光装置を単純な構成で実現できる積層型有機ＥＬ発光素子を含む有機ＥＬ発光装置とすることが好ましい。

ところで、有機ＥＬ発光装置には、電流量や発光経過時間に伴う、発光色の色度変化を抑制することが求められている。そして、前述の積層型有機ＥＬ発光素子を含む有機ＥＬ発光素子においては、装置の色度変化の抑制は、即ち、積層型有機ＥＬ発光素子の色度変化の抑制と同義となる。

このような積層型有機ＥＬ発光素子の色度変化の抑制技術として、例えば、特許文献１は、積層発光層タイプの有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）発光素子において、印加電流量の変化や発光時間の経過に伴う発光色の色度変化を防止するために、陽極と陰極との間に有機化合物を含む発光層が挟持されてなり、発光層は、正孔輸送性材料を母材として第１の蛍光材料が含有されている、上述の副発光層である、正孔輸送性発光層と、電子輸送性材料を母材として第２の蛍光材料が含有されている、上述の副発光層である、電子輸送性発光層とが、直接接して積層され、両発光層を同時に発光させる発光素子を提案しており、正孔輸送性発光層と電子輸送性発光層との発光色の発光スペクトルが互いに略同じになるように、第１及び第２の蛍光材料を共に２種類以上の蛍光材料よりなるものとすることも提案している。

最近は、このように色温度の安定性が高いだけでなく、かつ、高演色性の有機ＥＬ照明が求められている。演色性高い素子にする場合、発光色の種類が多くなる為、励起エネルギーの異なる発光層を隣接する必要が生じる場合が想定され、その際、励起子拡散によりエネルギーの低い発光スペクトル強度が強くなる傾向がある。この他に、電子、正孔の注入バランスが変化する事でも、スペクトル強度に変化が起きる。ドーパント濃度、膜厚もスペクトル強度変化の原因となり、素子特性に大きな影響を与えてしまう。同じスペクトル形状の素子を安定して作製できる有機ＥＬ発光素子が求められている。

特開２００１−１５５８６０号公開

本発明の課題は有機ＥＬ発光素子において、層膜厚や電流量、駆動時間、素子温度に起因する発光色度変化を抑制することである。

特許文献１に開示されている技術では、正孔と電子が再結合する界面を、正孔輸送性の発光層と、電子輸送性の発光層の界面とし、かつ、両発光層の発光スペクトルを互いに略同じになるようにすることで色変化が少ない素子構造にしている。即ち、各々の発光層内に１種類以上のドーパントを添加し、各々の発光層を白色のスペクトルに発光させている。しかし、このようの素子では、色毎に異なる発光材料を使用しているので、電流量による色毎の発光効率の変化特性に差異があり、電流量によって、発光色が変化する事が懸念される等、改善の余地がある。

そこで、本発明は、例えば、単色発光ユニットを単色発光層赤（Ｒ）、橙（Ｏ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）として各々に発光させ、これらのＲＧＢ＋Ｏの単色発光ユニットを、接続層（ＣＧＬ）を介して積層し、直列接続したタンデム構造とすることに関する。

即ち、本発明は、面状に広がりを有する基板上に順に、第１電極層、その一方面側に電子を供給可能でありその他方面に正孔を供給可能な接続層を介して積層されてなる複数の発光ユニット、及び第２電極層を含む有機ＥＬ発光素子であって、前記発光ユニットの一として、単色で発光する単色発光ユニットを含み、かつ、前記単色発光ユニットが、互いに隣接する副発光層として、同色に発光する、正孔輸送性発光層、及び電子輸送性発光層を含む、有機ＥＬ発光素子に関する（請求項１）。

ここで、発光ユニットが単色で発光するとは、１種類の発光材料を含んだ発光ユニットのみを電極間に挟んで構成した有機ＥＬ素子が、４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲の発光スペクトル（Ｗ・ｓｒ^−１・ｍ^−２・ｎｍ^−１ 対 ｎｍ）において、青色発光領域４３０ｎｍ〜４９０ｎｍ、緑色発光領域４９０ｎｍ〜５５０ｎｍ、橙、赤色発光領域５５０ｎｍ〜７６０ｎｍ、いずれかの発光領域内のみに、分光放射輝度（Ｗ・ｓｒ^−１・ｍ^−２・ｎｍ^−１）の最大値を有することである。

また、ここで、副発光層が同色で発光するとは、一方の副発光層のみを発光層として含む発光ユニットのみで構成した一方の有機ＥＬ素子と、他方の副発光層のみを発光層として含む発光ユニットのみで構成した他方の有機ＥＬ素子とにおいて、その各々の４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲の発光スペクトル（Ｗ・ｓｒ^−１・ｍ^−２・ｎｍ^−１ 対 ｎｍ）における分光放射輝度（Ｗ・ｓｒ^−１・ｍ^−２・ｎｍ^−１）の一方の最大値、および他方の最大値の波長が、±１０ｎｍ以内の範囲であり、より好ましくは±５ｎｍ、さらに好ましくは±２ｎｍの範囲であることである。

一方の副発光層と他方の副発光層には異なる発光材料を含む構成としても良いが、同じ発光材料を、両方の副発光層に含む構成とすれば、より簡単に両方の副発光層を同色で発光させることができるため好ましい。

このような本発明の有機ＥＬ発光素子としては、その発光スペクトルが、４３０ｎｍ〜４９０ｎｍ、及び５５０ｎｍ〜７６０ｎｍの範囲に、各々１以上の最大値、又は、極大値を有する混色発光素子、より好ましくは白色発光素子、とした場合に、特に、本発明の色度変化抑制効果が効果的に奏されるので好ましい（請求項２）。

また、このような本発明の有機ＥＬ発光素子としては、前記単色発光ユニットの発光スペクトルが、６００ｎｍ〜７００ｎｍに最大値、又は、極大値を有する赤色単色発光ユニットであることが、電流効率良く発光させる観点から好ましく（請求項３）、より好ましくは、前記単色発光ユニットを、燐光発光性の赤色単色発光ユニットとすることである。

さらに、このような本発明の有機ＥＬ発光素子としては、発光ユニットとして、さらに、４９０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲に最大値、又は、極大値を有する緑色発光ユニットを含む、高演色性の白色発光有機ＥＬ発光素子とすることが、高演色性としつ高電流効率とする観点から好ましく（請求項４）、より好ましくは、前記発光ユニットを、５５０ｎｍ〜６００ｎｍにも別な最大値、又は、極大値を有する緑色橙色発光ユニットとすることであり、さらに好ましくは、燐光発光性の緑色橙色発光ユニットとすることである。

さらに、このような本発明の有機ＥＬ発光素子としては、前記単色発光ユニットとして、前記赤色単色発光ユニットとは別に、その発光スペクトルが、４３０ｎｍ〜４９０ｎｍに最大値、又は、極大値を有する青色単色発光ユニットを含む有機ＥＬ発光素子とすることが、電流効率良く発光させる観点から好ましく（請求項５）、より好ましくは、前記青色単色発光ユニットを、蛍光発光性の青色単色発光ユニットとすることであり、輝度安定性の高い有機ＥＬ発光素子となる。

本発明の有機ＥＬ発光素子は、膜厚や電流値、駆動時の素子温度によらず安定的に色温度が一定の有機ＥＬ発光素子である。ユニット数を増やすことで高演色性の有機ＥＬ発光素子となる。

本発明の一の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子の断面図である。 本発明の別の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子の断面図である。 有機ＥＬ発光素子の駆動による色変化の図である。 有機ＥＬ発光素子の駆動による色変化の図である。 有機ＥＬ発光素子の駆動による色変化の図である。 有機ＥＬ発光素子の駆動による色変化の図である。 有機ＥＬ発光素子の駆動による色変化の図である。 有機ＥＬ発光素子の駆動による色変化の図である。

（有機ＥＬ発光素子）
本発明は、有機ＥＬ発光素子に係るものである。以下、本発明に係る実施形態を例示しつつ、本発明の構成につき説明する。但し、本発明は、例示する実施形態に、限定解釈されるものではない。

図１は、本発明の一の実施形態に係る有機ＥＬ発光装置を示している。以下、上下左右の位置関係は、特に断りのない限り、図１の姿勢を基準に説明する。図１において、使用時における光取り出し側が下であり、即ち、基板１の下面が発光面である。

本実施形態の有機ＥＬ発光素子は、面状に広がりを有する基板上１に、基板側から順に、第１電極層２、発光ユニット３、接続層４、赤色単色発光ユニット３Ｒ、及び第２電極層５が積層されたものである。そして、赤色単色発光ユニット３Ｒは、基板１側から順に、互いに隣接し、かつ、同色に発光する副発光層として、正孔輸送性赤色発光層３ＲＨ、及び電子輸送性赤色発光層３ＲＥを含む。

このような本実施形態においては、第２電極層５側から赤色単色発光ユニット３Ｒに材料が拡散したり、素子に流す電流量や素子温度が変化したりした場合であっても、電子、及び正孔が再結合する発光界面は、互いに隣接する正孔輸送性赤色発光層３ＲＨ、又は電子輸送性赤色発光層３ＲＥのいずれかの層中に存在し、これらの層は同色で発光するので、安定的に色温度を一定に保つことができる。また、高輝度に白色発光させる場合には、５５０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域で高輝度発光させる必要があるので、本発明に係る単色発光ユニットとする発光ユニットとしては、赤色単色発光ユニットとすることが好ましく、より好ましくは燐光発光性の赤色単色発光ユニットとすることである。

本実施形態においては、基板１を透明絶縁基板とし、第１電極層２を透明導電性電極層とし、かつ、第２電極層５を金属電極層とした、所謂ボトムエミッション型の有機ＥＬ発光素子とすることが、高信頼性かつ高輝度の素子とする観点から好ましく、また、発光ユニット３としては、その発光スペクトルが、４３０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲に、最大値、又は、極大値を有する発光ユニットとすることで、素子全体として、混色発光素子、より好ましくは白色発光素子とすることが、本発明の色度変化抑制効果が効果的に奏されるので好ましい。

本実施形態の様に、発光面から発光層３を介して遠い位置に、赤色単色発光ユニット３Ｒを配置することが、光の干渉による輝度低下を防止する観点から好ましい。

（有機ＥＬ発光装置）
このような本発明の有機ＥＬ発光素子を含んで構成される本発明に係る有機ＥＬ発光装置は、発光素子に水分が侵入することを防止し、非発光点（ダークスポット）の発生や成長を抑制するための封止層や、外部から第１電極層２、及び第２電極層５に給電するための導電部材等、発光素子を外力から保護するためのケーシング等、を発光素子に追加することで構成される。

前記封止層としては、有機ＥＬ発光素子を積層形成した後に、その上に無機封止層を成膜して封止することが好ましい。このような固体無機封止された有機ＥＬ発光装置とすることで薄いだけでなく、駆動時の素子温度の上昇や素子内での温度の不均一が発生しにくい為、本発明の色度変化抑制効果が一層顕著となり好ましい。

また、無機封止層上に、さらに、グラファイトシートやアルミニウム箔等を載置することで、均熱性や伝熱性をより向上させた有機ＥＬ発光装置とすることも、本発明の色度変化抑制効果をより効果的にする観点から好ましい。

（発光ユニット）
図２は、本発明の別の実施形態に係る有機ＥＬ発光装置を示している。

本実施形態の有機ＥＬ発光素子は、基板上１に、順に、第１電極層２、青色単色発光ユニット３Ｂ、接続層４１、単色発光ユニットでない緑橙色発光ユニット３ＧＯ、接続層４２、赤色単色発光ユニット３Ｒ、及び第２電極層５が積層されたものである。即ち、本実施形態では、発光ユニット３として、青色単色発光ユニット３Ｂ、緑橙色発光ユニット３ＧＯ、及び赤色単色発光ユニット３Ｒの３つを、また、２つの接続層を含む。

青色単色発光ユニット３Ｂは、基板１側から順に、互いに隣接し、かつ、同色に発光する副発光層として、正孔輸送性青色発光層３ＢＨ、及び正孔輸送性青色発光層３ＢＥを含む。

即ち、本実施形態では、有機ＥＬ発光素子は複数の単色発光ユニットを積層した構造となっている。さらに、単色発光ユニットは、正孔輸送性ホスト材料を用いた正孔輸送性発光層と、電子輸送性ホスト材料を用いた電子輸送性発光層とが直接接しており、同色の発光スペクトルを有す。各発光ユニットは、接続層を介して積層されている。数種の発光色の発光ユニットを組み合わせることで、演色性の高い、高色度安定性の素子構造となり、さらに、その単色発光ユニットを、互いに隣接し、かつ、同色に発光する、正孔輸送性発光層および電子輸送性発光層を含むようにすることで、より色度安定性が高まる。

このような本実施形態においては、第１電極層２側から青色単色発光ユニット３Ｂに材料が拡散したり、素子に流す電流量や素子温度が変化したりした場合であっても、電子、及び正孔が再結合する発光界面は、互いに隣接する正孔輸送性青色発光層３ＢＨ、又は電子輸送性青色発光層３ＢＥのいずれかの層中に存在し、これらの層は同色で発光するので、安定的に色温度を一定に保つことができる。また、高輝度に白色発光させる場合には、上述の赤色単色発光ユニット３Ｒに次いで、４３０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色域で高輝度発光させる必要があるので、本発明に係る単色発光ユニットとする発光ユニットとしては、赤色単色発光ユニットだけでなく、青色単色発光ユニットを含むことがより好ましく、長い素子駆動寿命を確保する観点から、さらに好ましくは蛍光発光性の青色単色発光ユニットとすることである。

本実施形態の様に、発光面から発光層３を介さず最も近い位置に、青色単色発光ユニット３Ｂを配置することが、光の干渉による輝度低下を防止する観点から好ましい。

本実施形態では、単色発光ユニットでない発光ユニットである緑橙色発光ユニット３ＧＯが、青色単色発光ユニットおよび赤色単色発光ユニットの間に、接続層４１および４２を介して、配置されている。高演色性とする観点から緑色発光と橙色発光を含む素子とすることが好ましいが、色温度に大きな影響を与えないこれらの発光は多色発光ユニットにて輝度を抑えつつ実現することが好ましい。

本実施形態では、副発光層として互いに隣接する、正孔輸送性緑色発光層３ＧＨおよび電子輸送性橙色発呼層３ＯＥを含む緑橙色発光ユニット３ＧＯとしている。本実施形態において、緑橙色発光ユニット３ＧＯは、第１電極層や第２電極層から遠い位置にあるので、これらの電極層からの材料の熱拡散の影響は小さいので、また、発光界面が、正孔輸送性緑色発光層３ＧＨと電子輸送性橙色発呼層３ＯＥとの間で移動したとしても素子の発光全体に対する色温度への寄与が小さいので、色温度変化の度合いは小さく、小さい電力で高輝度高演色性を実現する観点から好ましく、より好ましくは燐光発光性の緑橙色発光ユニットとすることである。

特に高演色性かつ高色度安定性の素子が必要とされる用途には、この緑橙色発光ユニット３ＧＯを、基板１側から順に、互いに隣接し、かつ、同色に発光する副発光層である、正孔輸送性緑橙色発光層３ＧＯＨ、及び正孔輸送性緑橙色発光層３ＧＯＥを含む、即ち、複数色かつ同色の副発光層を含む発光ユニットとすることが好ましい。

このような発光ユニットは、主に有機化合物からなる複数の層から構成されている。そのような有機化合物としては、一般に有機ＥＬ発光素子に用いられている低分子系色素材料や、共役系高分子材料などの公知のもので形成することができる。また、このような発光ユニットは、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などの複数の層からなる積層多層構造として一般的に形成される。

ここで、正孔注入層および電子注入層は、各々、後述する接続層の正孔注入性表面層または電子注入性表面層で代替することが可能である。また、隣接する接続層の注入性表面層と同様の材料組成からなる層であったとしても、重ねて隣接して発光ユニットの最外層として、正孔注入層及び／又は電子注入層を形成することができる。即ち、また、接続層の注入性表面層で発光ユニットの最外層の注入層の両方を代替させた場合には、発光ユニットの構成としては、両方の注入層が無い、例えば、正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層となる。さらに、これらの輸送層を発光層として機能させることもできる。

また、これらの層は真空蒸着法やスパッタ法、ＣＶＤ法、ディッピング法、ロールコート法（印刷法）、スピンコート法、バーコート法、スプレー法、ダイコート法、フローコート法など適宜公知の方法によって成膜できるが、高性能の素子とする観点からは真空蒸着法で成膜することが好ましい。

（接続層）
接続層は、その一方面側から外側に向かって電子を供給可能でありその他方面から外側に向かって正孔を供給可能な層である。

接続層は、その一方面側から外側に向かって電子を供給可能でありその他方面から外側に向かって正孔を供給可能ならば、既存の透明電極材料、又は、有機材料によって形成することができる。

接続層の透明性を向上させ素子の輝度を向上せしめる観点から、また、接続層の各電荷の注入性を向上させ素子の電気特性を向上せしめる観点から、各々の電荷の注入層を組み合わせて用いることが好ましい。

より好ましくは、各々の電荷の輸送性材料に対応する電子受容性又は電子供与性ドーパントをドープした層とすることであり、例えば、正孔輸送性材料に電子受容性ドーパントをドープした正孔注入層と、電子輸送性材料に電子供与性ドーパントをドープした電子注入層を積層した構成とすることである。また、接続層は、有機のみの材料で構成しても良い。

（正孔注入層）
正孔注入層は、例えば、正極から正孔を取り入れ、正孔輸送層に正孔を注入する層であり、その材料としては、例えば、アリールアミン類、フタロシアニン類、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン、及び、これらの誘導体等の導電性高分子などが採用でき、また、正孔注入層の透明性を向上させることで輝度を向上させる観点から、正孔輸送性材料に電子受容性のドーパントをドープしたものも好ましく採用できる。

（正孔輸送層）
正孔輸送層は、正孔注入層側から発光層に正孔を効率的に輸送しつつ、正極側への電子の移動を制限する層である。

正孔輸送層の材料としては、正孔輸送性を有する化合物である公知の材料を使用することができる。

正孔輸送層の平均厚みは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることがより好ましい。

（発光層）
発光層は、正孔輸送性又は電子輸送性の性質を有した層であって、電界を印加することにより正孔輸送層から流入する正孔と、電子輸送層から流入する電子とが結合して発光性励起子が発生する層である。

発光層は、一般に、ホスト材料に発光材料をドープした層であり、具体的には、正孔輸送性材料、又は電子輸送性材料に発光性ドーパントとして蛍光性ドーパント又は燐光性ドーパントをドープした層である。

発光層の厚みは、適宜設計可能であるが、０．１ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることが好ましく、３ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることがより好ましい。

（電子輸送層）
電子輸送層は、電子注入層側から発光層に電子を効率的に輸送しつつ、負極側への電子の移動を制限する層である。

電子輸送層の材料としては、電子輸送性を有する化合物である公知の材料を使用することができる。

電子輸送層の平均厚みは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であることがより好ましい。

（電子注入層）
電子注入層は、例えば、負極から電子を取り入れ、電子輸送層に電子を注入する層であり、その材料としては、例えば、リチウム（Ｌｉ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物等が採用でき、また、電子注入層の透明性を向上させることで輝度を向上させる観点から、電子輸送性材料に電子供与性のドーパントをドープしたものも好ましく採用できる。

電子注入層の平均厚みは、０．１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることがより好ましい。

（正孔輸送性材料）
正孔輸送性材料としては、例えば、トリフェニルアミン系化合物、カルバゾール系化合物等が採用できる。

トリフェニルアミン系化合物としては、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、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（ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”−トリス〔Ｎ，Ｎ−（２−ナフチル）フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（２−ＴＮＡＴＡ）等が挙げられる。

カルバゾール系化合物としては、
４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）、４，４′，４″−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−２，２’−ジメチルビフェニル（ＣＤＢＰ）、等が挙げられる。

（電子輸送性材料）
電子輸送性材料としては、例えば、キノリノラト系金属錯体、アントラセン系化合物、オキサジアゾール系化合物、トリアゾール系化合物、フェナントロリン系化合物、シロール系化合物等が採用できる。

キノリノラト系金属錯体としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ_３）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（ｐ−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＢＡｌｑ）、等が挙げられる。

アントラセン系化合物としては、３−ｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）等が挙げられる。

オキサジアゾール系化合物としては、１，３−ビス［（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール］フェニレン（ＯＸＤ−７）、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）、１，３，５−トリス（４−ｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾリル）ベンゼン（ＴＰＯＢ）等が挙げられる。

トリアゾール系化合物としては、３−フェニル−４−（１’−ナフチル）−５−フェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）等が挙げられる。

フェナントロリン系化合物としては、バソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）、バソクプロイン（ＢＣＰ）等が挙げられる。

シロール系化合物としては、２，５−ジ−（３−ビフェニル）−１，１，−ジメチル−３，４−ジフェニルシラシクロペンタジエン（ＰＰＳＰＰ）、１，２−ビス（１−メチル−２，３，４，５−テトラフェニルシラシクロペンタジエニル）エタン（２ＰＳＰ）、２，５−ビス−（２，２−ビピリジン−６−イル）−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシラシクロペンタジエン（ＰｙＰｙＳＰｙＰｙ）等が挙げられる。

（発光性ドーパント）
黄色、橙色、赤色系の蛍光発光材料としては、ルブレン、ＤＣＭ、ＤＣＭ２、ＤＢｚＲなどが採用できる。

緑色系の蛍光発光材料としては、クマリン６、Ｃ５４５Ｔなどが採用できる。

青色系の蛍光発光材料としては、ペリレン４，４′−ビス（９−エチル−３−カルバゾビニレン）−１，１−ビフェニル（ＢＣｚＶＢｉ）、４，４′−ビス[４−（ジ−ｐ−トリアミノ）スチリル]ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）などが採用できる。

黄色、橙色、赤色系の燐光発光材料としては、イリジウム錯体である、（ｂｚｑ）_２Ｉｒ（ａｃａｃ）、（ｂｔｐ）_２Ｉｒ（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｂｚｑ）_３、Ｉｒ（ｐｉｑ）_３などが採用できる。

緑色系の燐光発光材料としては、イリジウム錯体である、（ｐｐｙ）_２Ｉｒ（ａｃａｃ）_、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３などが採用できる。

青色系の燐光発光材料としては、イリジウム錯体である、ＦＩｒｐｉｃ、ＦＩｒ６、Ｉｒ（Ｆｐｐｙ）_３などが採用できる。

（電子受容性ドーパント）
電子受容性ドーパントとしては、テトラシアノキノジメタン系化合物、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）等が採用できる。

テトラシアノキノジメタン系化合物としては、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ） ２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）等が挙げられる。

（電子供与性ドーパント）
電子供与性ドーパントとしては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、これらの金属の化合物、これらの金属を中心金属とするフタロシアニン錯体、ジヒドロイミダゾール化合物等が採用できる。

アルカリ金属としては、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ））、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）等が挙げられる。

アルカリ土類金属としては、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ））、バリウム（Ｂａ）等が挙げられる。

ジヒドロイミダゾール化合物としては、ビス−［１，３ ジエチル−２−メチル−１，２−ジヒドロベンズイミダゾリル］テトラチアフルバレン（ＴＴＦ）、テトラチアナフタセン（ＴＴＴ）等が挙げられる。

（基板）
基板としては、面状に広がりを有するものであれば良く、例えば、ガラスのような透明絶縁基板、シリコン基板、フレキシブルなフィルム基板、金属シートなどから適宜選択して使用可能である。

簡便に信頼性の高いボトムエミッション型の有機ＥＬ発光装置を構成する観点からは、基板は、透光性及び絶縁性を有する、ガラス基板、フレキシブルなフィルム基板、及びプラスチック基板からなる群から選ばれる基板とすることが好ましく、その中でもガラス基板がより好ましい。

（電極層）
第１電極層及び第２電極層は、少なくともいずれかが透明電極層であれば、以下の透明電極層及び金属電極層から選択して用いることができる。

透明電極層の材料としては、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化錫（ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明導電性酸化物などが採用される。発光ユニットから発生した光を効果的に取り出せる点では、透明性が高いＩＴＯあるいはＩＺＯが特に好ましい。

金属電極層の材料としては、特に限定されるものではなく、例えば銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）などの金属が挙げられる。

本実施形態の有機ＥＬ発光装置は、駆動電流量が変動しても、発光時のスペクトル形状、色温度の変動が少ない素子となる。

次に本実施形態について説明するが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。

(実施例１)
実施例１として、ガラス基板上に順に下記の構造を積層した有機ＥＬ発光素子を、本発明の実施形態として作製した。この有機ＥＬ発光素子の駆動による色変化につき、後述する比較例１で作製した有機ＥＬ発光素子と比較しつつ、図３〜図７に示す。

本実施例は、正孔輸送材料、また、正孔輸送性発光層の母材として、α-ＮＰＤを用い、電子輸送材料、また、電子輸送性発光層の母材として、Ａｌｑ３を用いた構成としている。

有機ＥＬ素子の構造としては、ガラス基板１上に、ＩＴＯ膜からなる透明導電性酸化物電極層２を３００ｎｍ形成し、その上に真空蒸着法で膜を形成している。

青色単色発光ユニット３Ｂを、ＣｕＰｃを正孔注入層として２０ｎｍ、α-ＮＰＤを正孔輸送層として１５ｎｍ、正孔輸送性青色発光層３ＢＨとして、α-ＮＰＤを母材にペリレンを７ｗｔ％ドープしたものを７ｎｍ、電子輸送性青色発光層３ＢＥとして、Ａｌｑ３を母材にペリレンを７ｗｔ％ドープしたものを７ｎｍ、電子輸送層としてＡｌｑ３を１５ｎｍ形成した。

次に接続層４１として、Ａｌｑ３とリチウム１ｖｏｌ％の混合層を１０ｎｍ、さらに、α-ＮＰＤと酸化モリブデン(ＭｏＯ３)１０ｖｏｌ％の混合層を１０ｎｍ積層し、形成した。

次に緑橙色発光ユニット３ＧＯを、α-ＮＰＤを正孔輸送層として１５ｎｍ、正孔輸送性緑色発光層３ＧＨとして、α-ＮＰＤを母材にＩｒ（ｐｐｙ）_３を９ｗｔ％ドープしたものを５ｎｍ、電子輸送性橙色発光層３ＯＥとして、Ａｌｑ３を母材にＩｒ（ｂｚｑ）_３を３ｗｔ％ドープしたものを５ｎｍ、電子輸送層としてＡｌｑ３を１５ｎｍ形成した。

次に接続層４２として、Ａｌｑ３とリチウム１ｖｏｌ％の混合層を１０ｎｍ、さらに、α-ＮＰＤと酸化モリブデン(ＭｏＯ３)１０ｖｏｌ％の混合層を１０ｎｍ積層し、形成した。

次に赤色発光ユニット３Ｒを、α-ＮＰＤを正孔輸送層として１５ｎｍ、正孔輸送性赤色発光層３ＧＨとして、α-ＮＰＤを母材にＩｒ（ｐｉｑ）_３を１ｗｔ％ドープしたものを５ｎｍ、電子輸送性赤色発光層３ＲＥとして、Ａｌｑ３を母材にＩｒ（ｐｉｑ）_３を１ｗｔ％ドープしたものを５ｎｍ、電子輸送層としてＡｌｑ３を１５ｎｍ、電子注入層としてフッ化リチウム（ＬｉＦ）を１．５ｎｍ形成した。

その上に金属電極層としてアルミニウム（Ａｌ）を１１０ｎｍ形成した。

(比較例１)
比較例１として、ガラス基板上に順に下記の構造を積層した有機ＥＬ発光素子を、本発明の実施形態として作製した。

本比較例は、正孔輸送材料、また、正孔輸送性発光層の母材として、α-ＮＰＤを用い、電子輸送材料、また、電子輸送性発光層の母材として、Ａｌｑ３を用いた構成としている。

有機ＥＬ素子の構造としては、ガラス基板１上に、ＩＴＯ膜からなる透明導電性酸化物電極層２を３００ｎｍ形成し、その上に真空蒸着法で膜を形成している。

正孔輸送性赤色発光層３ＲＨを、ＣｕＰｃを正孔注入層として２０ｎｍ、α-ＮＰＤを正孔輸送層として１５ｎｍ、正孔輸送性赤色発光層３ＲＨとして、α-ＮＰＤを母材にＤＣＭ２を１ｗｔ％ドープしたものを１５ｎｍ形成した。

次に電子輸送性青色発光層３ＢＥとして、Ａｌｑ３を母材にペリレンを７ｗｔ％ドープしたものを２０ｎｍ形成した。

次に電子輸送性緑色発光層３ＧＥとして、Ａｌｑ３を母材にクマリン６を９ｗｔ％ドープしたものを１０ｎｍ形成した。

次に電子輸送層としてＡｌｑ３を１５ｎｍ形成し、電子注入層としてフッ化リチウム（ＬｉＦ）を１．５ｎｍ形成した。

その上に金属電極層としてアルミニウム（Ａｌ）を１１０ｎｍ形成した。

実施例１、比較例1を構成する材料は、前述の既存の材料を用いている。

図３、図４、及び図５は、１２ｍＡ／ｃｍ^２の電流を素子に流して発光させた場合の、初期から素子温度が安定する５分後までの間の色温度と、色に関するＣＩＥ（ｘ）、及びＣＩＥ（ｙ）との関係を示す図である。この５分間の駆動で、素子温度は室温から５０℃程度まで上昇する。これらの図における、Ｘ軸、即ち、駆動時間の経過に伴う、縦軸の変化は、素子温度の影響によるものである。

素子温度の上昇による色変化は、温度上昇により素子内部の抵抗が下がる事で、キャリアバランスが変化し起きるものと考えられる。

比較例１の素子では、２００〜３００Ｋ程度の色温度の変化が生じている。一方、実施例１の素子では、それぞれの発光層で発光が完結することで、キャリアバランスの変化に影響され難い素子となる。

図６、図７、及び図８は、室温に維持した素子につき、発光面積３６．５ｃｍ^２の素子に流す電流を、０ｍＡ／ｃｍ^２から１０００ｍＡ／ｃｍ^２まで増やした場合の、各電流値における色温度と、色に関するＣＩＥ（ｘ）、及びＣＩＥ（ｙ）との関係を示す図である。

素子温度の上昇による色変化は、温度上昇により素子内部の抵抗が下がる事で、キャリアバランスが変化し起きるものと考えられる。

比較例１の素子では、低電流、低輝度では、陰極側の発光が際立ち、電流値の変化により色度が大きく変化しており、また、常に所望の色とすることは困難であった。一方、実施例１の素子構造では、同様の傾向はある程度残存するものの、その変化量を著しく小さくできる。このような色の変化は、人の目に見えるレベルより小さいので、高演色性素子としての使用にふさわしい特性と言える。

このように、各発光層を１セットとし、タンデム構造を用いることで、色変化を抑制する大きな効果を得ることができる。また、発光層の配置や、キャリアバランスの調整により、更なる効果が期待できる。

１．基板
２．第１電極層
３．発光ユニット
４．接続層
５．第２電極層

Claims (5)

1. 面状に広がりを有する基板上に順に、第１電極層、その一方面側に電子を供給可能でありその他方面に正孔を供給可能な接続層を介して積層されてなる複数の発光ユニット、及び第２電極層を含む有機ＥＬ発光素子であって、
   該発光ユニットの一として、単色で発光する単色発光ユニットを含み、かつ、
   該単色発光ユニットが、互いに隣接する副発光層として、同色に発光する、正孔輸送性発光層、及び電子輸送性発光層を含む、有機ＥＬ発光素子。
2. 請求項１に記載の有機ＥＬ発光素子であって、その発光スペクトルが、４３０ｎｍ〜４９０ｎｍ、及び５５０ｎｍ〜７６０ｎｍの範囲に、各々１以上の最大値、又は、極大値を有する、有機ＥＬ発光素子。
3. 請求項１、又は２に記載の有機ＥＬ発光素子であって、前記単色発光ユニットの発光スペクトルが、５５０ｎｍ〜７６０ｎｍに最大値、又は、極大値を有する橙、赤色単色発光ユニットである、有機ＥＬ発光素子。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の有機ＥＬ発光素子であって、さらに、４９０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲に最大値、又は、極大値を有する発光ユニットを含む、有機ＥＬ発光素子。
5. 請求項３、又は４のずれかに記載の有機ＥＬ発光素子であって、前記赤色単色発光ユニットとは別に、その発光スペクトルが、４３０ｎｍ〜４９０ｎｍに最大値、又は、極大値を有する青色単色発光ユニットを含む、有機ＥＬ発光素子。
   

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