JP2016106347A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Abstract

【課題】低電圧化が可能であり、発光効率がよく、発光色の変化を抑えた長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。【解決手段】光透過性電極１と光反射性電極２と一以上の発光層３を有する複数の発光ユニット４とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。複数の発光ユニット４のうちの少なくとも二つの発光ユニット４は、赤色発光材料を含有する赤色発光層３Ｒを含む赤色含有発光ユニット４Ｒである。複数の赤色含有発光ユニット４Ｒのうちの少なくとも一つの赤色含有発光ユニット４Ｒは、青色発光材料を含有する青色発光層３Ｂを含む。青色発光層３Ｂを含む赤色含有発光ユニット４Ｒにおいては、青色発光層３Ｂの厚みが赤色発光層３Ｒの厚みよりも厚い。【選択図】図１

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。

従来、一対の電極の間に有機発光層が設けられた積層体を形成し、有機発光層において電子と正孔とを結合させて発光を生じさせる有機エレクトロルミネッセンス素子（以下「有機ＥＬ素子」ともいう）が知られている。また、複数の発光ユニットを有するマルチユニット構造の有機ＥＬ素子が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許第４４０８３８２号公報 特許第４７９７４３８号公報

有機ＥＬ素子においては、経時的に発光色が変化しにくいことが重要である。発光色が変化すると、目的とする発光を得ることができなくなり、発光不良となる可能性がある。発光色は、光の色や強度によって人間が感じる個々の光の特質であり、色度として数値化することができるものである。そのため、有機ＥＬ素子を長寿命化させるためには、色度ができるだけ変化しないように設計することが求められる。

しかしながら、有機ＥＬ素子では使用により発光色のずれが生じるものであり、複数の発光層を用いるものにおいては、発光層ごとに発光色のずれの度合が異なることとなって、色のバランスが崩れやすくなる。そのため、発光色の変化しにくい有機ＥＬ素子を作製することは容易ではない。

また、有機ＥＬ素子においては、発光効率を向上させること、低電圧で駆動させることが重要である。発光効率は、所定の電気エネルギーを与えた場合において取り出される光の割合であり、発光効率が高くなることによって、より少ない電気で所望の発光を得ることが可能になる。また、低電圧で駆動することによって、素子に負荷を与えにくくすることができ、より長寿命の素子を得ることが可能になる。

特許文献１には、マルチユニット構造において、単色発光ユニットの発光効率を低くした有機発光素子が開示されている。特許文献２には、マルチユニット構造において、緑色発光層のホスト材料の最高占有軌道のエネルギー順位を低くした有機電界発光素子が開示されている。しかしながら、これらの文献の方法によっても、色ズレの発生が十分に改善されているとはいい難く、さらなる発光特性の向上が求められている。また、これらの文献の方法では、発光色を所望の色にしようとした場合、駆動電圧が高くなるおそれがある。例えば、複数の発光層の色の混合により白色発光を作り出す場合、発光層の材料によっては電圧を高くしなければ発光が生じにくくなることがあり、高電圧化してしまう場合がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、低電圧化が可能であり、発光効率がよく、発光色の変化を抑えた長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とするものである。

本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、光透過性電極と、前記光透過性電極と対をなす光反射性電極と、前記光透過性電極と前記光反射性電極との間に設けられ一以上の発光層を有する複数の発光ユニットと、を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
複数の前記発光ユニットのうちの少なくとも二つの前記発光ユニットは、赤色発光材料を含有する赤色発光層を含む赤色含有発光ユニットであり、
複数の前記赤色含有発光ユニットのうちの少なくとも一つの前記赤色含有発光ユニットは、青色発光材料を含有する青色発光層を含み、
前記青色発光層を含む前記赤色含有発光ユニットにおいては、前記青色発光層の厚みが前記赤色発光層の厚みよりも厚いことを特徴とする。

上記の有機エレクトロルミネッセンス素子は、好ましくは、前記光反射性電極に最も近い前記発光ユニットである反射側発光ユニットは、複数の前記発光層を有し、
前記反射側発光ユニットにおいては、複数の前記発光層は、前記光反射性電極側から、発光材料の発する光の波長が短い順に配置されていることを特徴とする。

上記の有機エレクトロルミネッセンス素子は、好ましくは、前記光反射性電極に最も近い前記発光ユニットである反射側発光ユニットは、前記青色発光層を含むことを特徴とする。

上記の有機エレクトロルミネッセンス素子は、好ましい一態様では、複数の前記発光ユニットのうちの前記反射側発光ユニットのみが、前記青色発光層を含むことを特徴とする。

上記の有機エレクトロルミネッセンス素子は、好ましい一態様では、複数の前記発光ユニットのうちの全ての前記発光ユニットが、前記青色発光層を含むことを特徴とする。

上記の有機エレクトロルミネッセンス素子は、好ましい一態様では、前記青色発光層を含む前記赤色含有発光ユニットの少なくとも一つは、緑色発光材料を含有する緑色発光層を含む三色発光ユニットであり、
前記三色発光ユニットにおいて、前記緑色発光層は、前記赤色発光層よりも厚みが厚く、前記青色発光層よりも厚みが薄いことを特徴とする。

上記の有機エレクトロルミネッセンス素子は、好ましい一態様では、複数の前記発光ユニットのうちの全ての前記発光ユニットは、緑色発光材料を含有する緑色発光層と、前記赤色発光層と、前記青色発光層とを含む三色発光ユニットであり、
前記三色発光ユニットにおいて、前記緑色発光層は、前記赤色発光層よりも厚みが厚く、前記青色発光層よりも厚みが薄いことを特徴とする。

本発明によれば、低電圧化が可能になるとともに、発光効率がよく、発光色の変化を抑えた長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。

有機エレクトロルミネッセンス素子の第１実施形態の層構成を示す概略断面図である。 有機エレクトロルミネッセンス素子の第２実施形態の層構成を示す概略断面図である。 有機エレクトロルミネッセンス素子の第３実施形態の層構成を示す概略断面図である。 有機エレクトロルミネッセンス素子の第４実施形態の層構成を示す概略断面図である。 有機エレクトロルミネッセンス素子の第５実施形態の層構成を示す概略断面図である。 有機エレクトロルミネッセンス素子の第６実施形態の層構成を示す概略断面図である。 有機エレクトロルミネッセンス素子の第７実施形態の層構成を示す概略断面図である。 有機エレクトロルミネッセンス素子の比較例１の層構成を示す概略断面図である。

図１〜図７は、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）の第１〜第７実施形態を示している。図１は第１実施形態である。図２は第２実施形態である。図３は第３実施形態である。図４は第４実施形態である。図５は第５実施形態である。図６は第６実施形態である。図７は第７実施形態である。有機ＥＬ素子の各実施形態の共通事項を中心にしながら各実施形態について説明する。

有機ＥＬ素子は、光透過性電極１と、光反射性電極２と、複数の発光ユニット４とを備えている。光反射性電極２は、光透過性電極１と対をなす電極である。発光ユニット４は、光透過性電極１と光反射性電極２との間に設けられている。発光ユニット４は、一以上の発光層３を有している。

発光ユニット４とは、陽極と陰極とで挟んで電圧を印加すれば発光する機能を有する積層構造のことである。以下、この積層構造を「有機ＥＬ層」と呼ぶことがある。発光ユニット４を複数有する有機ＥＬ素子の構造は、マルチユニット構造と呼ばれている。マルチユニット構造とは、一つの陽極と一つの陰極との間に、厚み方向に重なる複数の発光ユニット４が電気的に直列接続して配置された構造である。第１〜第７実施形態の有機ＥＬ素子は、マルチユニット構造を有する。なお、発光ユニット４が一つの有機ＥＬ素子はシングルユニット構造である。

第１〜第７実施形態においては、発光ユニット４の数は二つである。有機ＥＬ素子では、発光ユニット４の数は三つ以上であってもよいし、四つ以上であってもよい。発光ユニット４が複数となることで、発光色を調整して所望の色を作り出すことが容易になる。ただし、発光ユニット４の数が多すぎると、素子構成が複雑になるおそれがある。そのため、発光ユニット４の数は五つ以下が好ましく、四つ以下がより好ましく、三つ以下がさらに好ましく、二つが最も好ましい。

マルチユニット構造の有機ＥＬ素子においては、隣り合う発光ユニット４と発光ユニット４との間には、通常、中間層５が設けられる。中間層５は、隣接する各発光ユニット４に電荷を注入する機能を有する層である。中間層５を設けることにより、各発光ユニット４において良好に発光することが可能になる。中間層５は、電極的な機能を発揮し得るもので、電荷発生層とも呼ばれる。中間層５は、陽極側に電子を注入し、陰極側にホール（正孔）を注入する機能を有する。光透過性電極１側が陽極の場合、中間層５は、光透過性電極１側に隣接する発光ユニット４に電子を注入する機能を有する。光反射性電極２が陰極の場合、中間層５は、光反射性電極２側の発光ユニット４にホール（正孔）を注入する機能を有する。第１〜第７実施形態においては、二つの発光ユニット４の間に中間層５が一つ設けられている。発光ユニット４が三つ以上のときには、各発光ユニット４の間に中間層５が設けられていてよく、その場合、中間層５は全体として複数設けられることになる。

有機ＥＬ素子は基板７を備えているものであってよい。その場合、光透過性電極１から光反射性電極２までの積層体によって構成される発光積層体は、基板７の表面に形成される。基板７は発光積層体を支持する基材となる。第１〜第７実施形態においては、基板７の表面に光透過性電極１が形成されている。この場合、基板７は光透過性を有することが好ましい。それにより光を外部に取り出すことができる。基板７側から光を取り出す構造は、ボトムエミッション構造と呼ばれる。また、有機ＥＬ素子は、第１〜第７実施形態とは別の構造として、基板７の表面に光反射性電極２が形成されている構造であってもよい。この場合、図１〜図７において、図示された基板７を消去して、光反射性電極２の上方に基板７を描画すれば、第１〜第７実施形態の変形例として、これらの積層構造が描かれる。光反射性電極２側に基板７を設ける場合、基板７は透明でなくてもよい。光は基板７とは反対側から取り出される。基板７とは反対側から光を取り出す構造は、トップエミッション構造と呼ばれる。有機ＥＬ素子は、ボトムエミッション構造であっても、トップエミッション構造であってもよい。ただし、基板７の表面に光透過性電極１を設けるボトムエミッション構造の方が、照明用の発光装置として有利である。

光反射性電極２に最も近い発光ユニット４は、反射側発光ユニット４Ａである。反射側発光ユニット４Ａは、複数の発光層３を有することが好ましい。第１〜第７実施形態においては、反射側発光ユニット４Ａは複数の発光層３を有している。

光透過性電極１に最も近い発光ユニット４は、透過側発光ユニット４Ｐである。透過側発光ユニット４Ｐは、複数の発光層３を有することが好ましい。第１〜第７実施形態においては、透過側発光ユニット４Ｐは複数の発光層３を有している。

なお、発光ユニット４が三つの場合、反射側発光ユニット４Ａと透過側発光ユニット４Ｐとの間に、中間発光ユニットが設けられる。発光ユニット４が四つ以上の場合、反射側発光ユニット４Ａと透過側発光ユニット４Ｐとの間に、複数の中間発光ユニットが設けられる。中間発光ユニットは、複数の発光ユニット４の一部を構成するものであり、以下に説明する発光ユニット４の条件を適宜満たすものであってよい。また、中間発光ユニット４は、単層の発光層３を有するものであってももちろんよい。

有機ＥＬ素子において、複数の発光層３は、少なくとも赤色発光層３Ｒと青色発光層３Ｂとを含んでいる。複数の発光層３は、赤色発光層３Ｒ、青色発光層３Ｂ、及び、緑色発光層３Ｇを含むことが好ましい。赤緑青（ＲＧＢ）の三色の発光層３を備えることにより、種々の色を作り出すことができる。特に、これら色を混合することにより白色発光が可能である。有機ＥＬ素子では、白色発光により、面状の照明装置を形成することができる。赤色発光層３Ｒは赤色発光材料を含む発光層３である。青色発光層３Ｂは青色発光材料を含む発光層３である。緑色発光層３Ｇは緑色発光材料を含む発光層３である。

青色の発光材料とは、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長領域に最も強度が大きいスペクトルを示す発光材料をいう。緑色の発光材料とは、５００ｎｍ以上５９０ｎｍ未満の波長領域に最も強度が大きいスペクトルを示す発光材料をいう。赤色の発光材料とは、５９０ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長領域に最も強度が大きいスペクトルを示す発光材料をいう。発光材料は、厳密には、例えば橙色など、赤緑青以外の発光色も存在し得るが、その場合であっても、本明細書では、発光色を三色で区分し、上記の波長領域の色の定義に入る限り、その色を呈するとみなす。

有機ＥＬ素子では、複数の発光ユニット４のうちの少なくとも二つの発光ユニット４は、赤色発光材料を含有する赤色発光層３Ｒを含む赤色含有発光ユニット４Ｒである。これら複数の赤色含有発光ユニット４Ｒのうちの少なくとも一つの赤色含有発光ユニット４Ｒは、青色発光材料を含有する青色発光層３Ｂを含んでいる。そして、青色発光層３Ｂを含む赤色含有発光ユニット４Ｒにおいては、青色発光層３Ｂの厚みが赤色発光層３Ｒの厚みよりも厚い。

有機ＥＬ素子においては、赤色発光層３Ｒを複数の発光ユニット４に分けて配置させている。そのため、各発光ユニット４内においては赤色発光層３Ｒの厚みを薄くすることが可能である。ここで、複数の発光層３を有する有機ＥＬ素子においては、二以上の発光層３が直接積層する構造が形成され得る。その場合、短波長の発光材料の発光層３と長波長の発光材料の発光層３とが隣接すると、短波長の層のエネルギーが長波長の層に吸収されてしまい、短波長の発光が相対的に弱くなるとともに長波長の発光が強くなりすぎる現象（過剰発光）が生じ得る。発光材料の波長の高低は相対的なものである。三色の発光のうち、より長波長の発光となるのは、赤色の発光材料である。三色の発光のうち、より短波長の発光となるのは、青色の発光材料である。そのため、三色の発光層３を単に積層しただけでは、赤色が強くなりすぎるとともに、青色や緑色が弱くなるおそれがある。そこで、赤色発光層３Ｒを複数の発光ユニット４に分けて配置している。すると、全体として得たい赤色を複数の赤色発光層３Ｒで合わせて形成することができ、各赤色発光層３Ｒの厚みを薄くすることができる。そして、赤色発光層３Ｒの厚みを青色発光層３Ｂよりも薄くすることによって、青色の層のエネルギーが赤色の層に吸収されるといった現象を抑制することができる。そのため、青色光をより多く取り出すことができ、色調整を容易に行うことができるとともに、発光効率を向上することができる。また、短波長発光の発光層３のエネルギー吸収が抑制されるため、より低電圧での駆動が可能になる。

また、赤色発光層３Ｒを複数の発光ユニット４に分散させると、発光ユニット４ごとの経時的な色の変化、いわゆる色ズレを抑制することができる。上記のように赤色発光層３Ｒは他の発光層３のエネルギーを吸収し得る。すると、赤色発光層３Ｒの厚みが厚いと、発光のバランスがくずれやすくなり、発光ユニット間の色ズレの程度の差が大きくなって、全体としての色ズレが大きくなる可能性がある。しかしながら、赤色発光層３Ｒを複数の発光ユニット４に分散させることによって、発光ユニット４間の経時的な色ズレの差を抑制することができるため、全体としての発光の色ズレを抑えることができ、長寿命な有機ＥＬ素子を得ることができる。

第１〜第７実施形態では、二つの発光ユニット４を有するものであるため、その二つの発光ユニット４の両方が赤色発光層３Ｒを有している。三以上の発光ユニット４を有する場合には、そのうちの少なくとも二つが赤色発光層３Ｒを含むものであればよい。あるいは、複数の発光ユニット４の全ての発光ユニット４が赤色発光層３Ｒを含んでいてもよい。

赤色発光層３Ｒを含む発光ユニット４は、赤色含有発光ユニット４Ｒである。第１〜第７実施形態では、青色発光層３Ｂを有する赤色含有発光ユニット４Ｒを備えている。この赤色含有発光ユニット４Ｒにおいては、青色発光層３Ｂの厚みが赤色発光層３Ｒの厚みよりも厚くなっている。そのため、青色発光層３Ｂのエネルギーが赤色発光層３Ｒに吸収されるのを抑制することができる。

第１〜第３実施形態では、青色発光層３Ｂを有する赤色含有発光ユニット４Ｒは、反射側と透過側の両方の発光ユニット４で構成されている。そして、両方の発光ユニット４において、青色発光層３Ｂの厚みが赤色発光層３Ｒの厚みよりも厚くなっている。第４及び第６実施形態では、青色発光層３Ｂを有する赤色含有発光ユニット４Ｒは、反射側発光ユニット４Ａで構成されている。そして、反射側発光ユニット４Ａにおいて、青色発光層３Ｂの厚みが赤色発光層３Ｒの厚みよりも厚くなっている。第５及び第７実施形態では、青色発光層３Ｂを有する赤色含有発光ユニット４Ｒは、透過側発光ユニット４Ｐで構成されている。そして、透過側発光ユニット４Ｐにおいて、青色発光層３Ｂの厚みが赤色発光層３Ｒの厚みよりも厚くなっている。

反射側発光ユニット４Ａにおいては、複数の発光層３は、光反射性電極２側から、発光材料の発する光の波長が短い順に配置されていることが好ましい。第１〜第７実施形態では、このような色順で発光層３が配置されている。具体的には、三色の発光層３を有する場合、光反射性電極２側から、青色発光層３Ｂ、緑色発光層３Ｇ、赤色発光層３Ｒの順で配置されることが好ましい。第１、第３及び第４実施形態の反射側発光ユニット４Ａが、この色順となっている。また、青と赤の発光層３を有する場合、光反射性電極２側から、青色発光層３Ｂ、赤色発光層３Ｒの順で配置されることが好ましい。第２及び第６実施形態の反射側発光ユニット４Ａが、この色順となっている。また、緑と赤の発光層３を有する場合、光反射性電極２側から、緑色発光層３Ｇ、赤色発光層３Ｒの順で配置されることが好ましい。第５及び第７実施形態の反射側発光ユニット４Ａが、この色順となっている。なお、他の実施形態となるが、発光ユニット４が三つ以上となって、反射側発光ユニット４Ａが緑と青の発光層３を含み、赤の発光層３を含まないような場合には、光反射性電極２側から青色発光層３Ｂ、緑色発光層３Ｇの順で配置されることが好ましい。

反射側発光ユニット４Ａは、光反射性電極２で構成される反射層に近い発光ユニット４であるため、反射層で反射して外部側に向かう光と直接外部側に向かう光とによる干渉の影響を受けやすい。通常、有機ＥＬ層の膜厚と光の波長とは近い範囲であるので、干渉の影響により光の取り出し量が増減するため、より光の取り出しやすい配置にする方が有利である。そのため、複数の発光層３が、光反射性電極２側から、発光材料の発する光の波長が短い順に配置されていると、波長が短く干渉による影響が受けやすい層が、より反射層側に配置されることになる。発光層３の厚み方向の位置は発光層３と電極との間の層（電荷輸送層６）の厚みよって調節可能である。したがって、干渉を有効に利用することができ、光取り出し効率を高める設計が容易になるのである。

透過側発光ユニット４Ｐにおいては、複数の発光層３は、光反射性電極２側から、発光材料の発する光の波長が短い順に配置されていることが好ましい。第１〜第７実施形態では、このような色順で発光層３が配置されている。透過側においては、反射側ほどではないが、発光層３の配置によって、光の取り出し性が増減し得る。そのため、反射側で示した理由と同様の理由により、光反射性電極２側から、発光材料の発する光の波長が短い順に複数の発光層３を配置することがより好ましいのである。

なお、発光ユニット４が三つ以上となって中間発光ユニットが設けられる場合においても、同様の理由で、複数の発光層３は、光反射性電極２側から、発光材料の発する光の波長が短い順に配置されていることが好ましい。

このように、発光ユニット４においては、いずれの位置においても、複数の発光層３は、光反射性電極２側から、発光材料の発する光の波長が短い順に配置されていることが好ましいのである。第１〜第７実施形態では、このような色順で発光層３が配置されている。具体的には、三色の発光層３を有する場合、光反射性電極２側から、青色発光層３Ｂ、緑色発光層３Ｇ、赤色発光層３Ｒの順で配置されることが好ましい。第１実施形態の両方の発光ユニット４、第２及び第５実施形態の透過側発光ユニット４Ｐ、並びに、第３及び第４実施形態の反射側発光ユニット４Ａが、この色順となっている。また、青と赤の発光層３を有する場合、光反射性電極２側から、青色発光層３Ｂ、赤色発光層３Ｒの順で配置されることが好ましい。第２及び第６実施形態の反射側発光ユニット４Ａ、並びに、第３及び第７実施形態の透過側発光ユニット４Ｐが、この色順となっている。また、緑と赤の発光層３を有する場合、光反射性電極２側から、緑色発光層３Ｇ、赤色発光層３Ｒの順で配置されることが好ましい。第４及び第６実施形態の透過側発光ユニット４Ｐ、並びに、第５及び第７実施形態の反射側発光ユニット４Ａが、この色順となっている。なお、他の実施形態となるが、発光ユニット４が三つ以上となって、発光ユニット４が緑と青の発光層３を含み、赤の発光層３を含まないような場合には、光反射性電極２側から青色発光層３Ｂ、緑色発光層３Ｇの順で配置されることが好ましい。

反射側発光ユニット４Ａは、青色発光層３Ｂを含むことが好ましい。第１、第２、第３、第４及び第６実施形態では、反射側発光ユニット４Ａは青色発光層３Ｂを有している。反射側発光ユニット４Ａは、上記のように、干渉を受けやすく、より光の取り出しやすい配置にする方が有利である。そのため、反射側発光ユニット４Ａに青色発光層３Ｂを設けると、波長が短く干渉による影響が受けやすい青色の層が、より反射層側に配置されることになる。したがって、干渉を有利に利用することができ、光取り出し効率を高める設計が容易になるのである。

複数の発光ユニット４のうちの反射側発光ユニット４Ａのみが、青色発光層３Ｂを含むことが好ましい一態様である。第４及び第６実施形態では、反射側発光ユニット４Ａは青色発光層３Ｂを有しており、透過側発光ユニット４Ｐは青色発光層３Ｂを有していない。青色発光材料の発光には他の発光色に比べて高いエネルギーを要する場合がある。この場合、青色発光層３Ｂは抵抗値が他の色の発光層３より高いといってもよい。青色発光層３Ｂが複数の発光ユニット４に配置されていると、発光ユニット４ごとに青色発光材料を発光させることになるため、抵抗が上がって駆動電圧が高くなるおそれがある。そこで、青色発光層３Ｂを反射側発光ユニット４Ａのみに形成することによって、青色発光層３Ｂの数が少なくなって駆動電圧が高くなることを抑制することができる。また、青色発光層３Ｂが反射側発光ユニット４Ａに形成されると、上記のように、干渉を利用して光取り出し効率を高めやすくすることができる。

複数の発光ユニット４のうちの全ての発光ユニット４が、青色発光層３Ｂを含むことが好ましい一態様である。第１、第２及び第３実施形態では、反射側発光ユニット４Ａ及び透過側発光ユニット４Ｐの両方が青色発光層３Ｂを有しており、全ての発光ユニット４が青色発光層３Ｂを有している。青色発光材料は経時的な発光色の変化が大きい場合がある。そのため、青色発光層３Ｂを有する発光ユニット４は色ズレが生じやすく、その色ズレの程度が大きくなりやすい。青色発光層３Ｂが含まれる発光ユニット４と、青色発光層３Ｂが含まれない発光ユニット４とが存在すると、発光ユニット４ごとに経時的な色ズレの程度が異なることとなり、全体としての色ズレが大きくなるおそれがある。そこで、青色発光層３Ｂを全ての発光ユニット４に設けることによって、青色発光層３Ｂに起因する色ズレの程度の差が発光ユニット４間で少なくなって全体の色ズレを抑制することができるので、有機ＥＬ素子を長寿命化することができる。

青色発光層３Ｂを含む赤色含有発光ユニット４Ｒの少なくとも一つは、緑色発光層３Ｇを含む三色発光ユニット４Ｔであってよい。第１〜第５実施形態では、三色発光ユニット４Ｔを有している。三色発光ユニット４Ｔは、要するに、赤色発光層３Ｒ、緑色発光層３Ｇ及び青色発光層３Ｂを有する発光ユニット４である。三色発光ユニット４Ｔを形成することによって、一つの発光ユニット４を三色で構成して発光ユニット４内で色調整を行うことができるため、色ズレを抑制できやすくするとともに、全体の色の調整を行いやすくすることができる。第１実施形態では、両方の発光ユニット４が三色発光ユニット４Ｔである。第２及び第５実施形態では、透過側発光ユニット４Ｐが三色発光ユニット４Ｔである。第３及び第４実施形態では、反射側発光ユニット４Ａが三色発光ユニット４Ｔである。

複数の発光ユニット４のうちの全ての発光ユニット４が、三色発光ユニット４Ｔであることが好ましい一態様である。第１実施形態では、反射側発光ユニット４Ａと透過側発光ユニット４Ｐとの両方に三色発光ユニット４Ｔが形成されており、全ての発光ユニット４が三色発光ユニット４Ｔを有している。全ての発光ユニット４を三色発光ユニット４Ｔで構成することによって、各発光ユニット４を三色で構成して発光ユニット４内で色調整を行うことができるため、発光ユニット４間の色ズレの差が小さくなりやすくなる。また、全体の色の調整を行いやすくすることができる。そして、全ての発光ユニット４が三色発光ユニット４Ｔであると、発光ユニット４ごとの経時的な色の変化の差が小さくなり、全体としての色ズレを抑制することができる。そのため、色ズレを抑制できる長寿命の有機ＥＬ素子を得ることができる。

三色発光ユニット４Ｔにおいては、緑色発光層３Ｇは、赤色発光層３Ｒよりも厚みが厚く、青色発光層３Ｂよりも厚みが薄いことが好ましい。上記のように、短波長の発光材料の層は、長波長の発光材料の層にエネルギーが吸収されやすく、長波長の発光材料の層の厚みが、短波長の発光材料の層の厚みよりも厚いと、長波長の光が過剰発光するおそれがあり、色バランスがくずれやすくなるおそれがある。また、エネルギー吸収が多くなると、発光効率が低下するとともに、駆動電圧が高くなるおそれがある。そのため、緑色発光層３Ｇの厚みが赤色発光層３Ｒの厚みよりも大きくなることによってエネルギー吸収を抑制することができ、色ズレを抑制し、発光効率を向上させ、駆動電圧を低下させることができる。また、緑色発光層３Ｇの厚みが青色発光層３Ｂの厚みよりも小さくなることによってエネルギー吸収を抑制することができ、色ズレを抑制し、発光効率を向上させ、駆動電圧を低下させることができる。第１〜第５実施形態における三色発光ユニット４Ｔでは、緑色発光層３Ｇの厚みは、赤色発光層３Ｒの厚みよりも厚く、青色発光層３Ｂの厚みよりも薄くなっている。

第４〜第７実施形態では、赤色発光層３Ｒと緑色発光層３Ｇとを含み青色発光層３Ｂを含まない発光ユニット４が形成されている。第４及び第６実施形態では、赤色発光層３Ｒと緑色発光層３Ｇとの発光ユニット４は、透過側発光ユニット４Ｐである。第５及び第７実施形態では、赤色発光層３Ｒと緑色発光層３Ｇとの発光ユニット４は、反射側発光ユニット４Ａである。赤色発光層３Ｒと緑色発光層３Ｇとの発光ユニット４においては、緑色発光層３Ｇは、赤色発光層３Ｒよりも厚みが厚く、青色発光層３Ｂよりも厚みが薄いことが好ましい。それにより、緑色発光層３Ｇのエネルギーが赤色発光層３Ｒに吸収されることを抑制することができる。

このように、一の発光ユニット４においては、赤色発光層３Ｒ、緑色発光層３Ｇ、青色発光層３Ｂ、の順に厚みが大きくなることが好ましいのである。それにより、短波長側の層のエネルギーが長波長側の層に吸収されるのを抑制することができる。発光ユニット４が三つ以上の場合においても同様である。発光層３が二つの場合も同様である。なお、厚みの大小関係は、同じ発光ユニット４内における関係であり、他の発光ユニット４内の発光層３との関係において大小関係が異なっていてもよい。エネルギー吸収は直接接した発光層３同士で強く生じるからである。

発光層３は、発光ドーパント（発光材料）と、発光ドーパントを受け入れる媒質となるホストとによって構成され得る。発光ドーパントは、リン光の発光材料、及び、ケイ光（蛍光）の発光材料などによって構成される。青色発光材料はリン光発光材料であることが好ましい。それにより、低電圧駆動が可能になる。また、赤色発光材料はリン光発光材料であることが好ましい。また、緑色発光材料はリン光発光材料であることが好ましい。通常、リン光発光材料よりも、ケイ光発光材料の方が発光に多くのエネルギーを要する。そのため、リン光発光材料を用いることが好ましいのである。リン光発光材料を用いることにより、光取り出し効率を高めることができるとともに、低電圧化が容易になる。複数の発光層３に含まれる発光材料の全てがリン光発光材料であることがさらに好ましい。いわゆるオールリン光の有機ＥＬ素子である。それにより、低電圧駆動の有機ＥＬ素子を構成することができる。なお、発光材料（ドーパント）としては、いわゆるリン光及びケイ光にカテゴリー分けされるもの以外のドーパントを用いてもよい。例えば、近年、リン光のエネルギーレベルからケイ光のエネルギーレベルに遷移して発光する発光材料が開発されているが、そのような発光材料を用いてもよい。

青色発光材料として、４６０ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長領域に最も強度が大きいスペクトルを示す発光材料を用いることが好ましい。それにより、高い効率の白色の発光が得やすくなる。赤緑青の三つの色の混合により作り出される色は、例えば色度座標によってチャート化することができる。例えば、色のチャートは、色座標ｕ’ｖ’によって表される色度図となる。複数の色を用いる場合、各色の波長と強度とにより導出されたポイントとして色が規定され得る。このポイントが色度図の白色領域に入ると白色発光を行うことが可能である。色度図においては、赤緑の波長の位置よりも青の波長の位置が白色領域に入るためには重要である。そこで、４６０ｎｍ以上の青色発光材料を用いた場合には、同じ発光エネルギーに対しより高い輝度が得られるため、より高い効率の白色の発光を得やすくすることができる。もちろん、４００ｎｍ以上４６０ｎｍ未満の波長領域に最も強度が大きいスペクトルを示す青色発光材料を用いても、赤緑の調整や、青色の発光スペクトルの調整により白色を作り出すことは可能であるので、このような青色発光材料を用いてもよい。また、４６０ｎｍ未満の青色発光材料を用いた場合、作り出す白色の色温度領域が広がる効果を得やすくなるため、白色の発光の自由度を大きくすることが可能になる。

赤緑青の三色の混合により作り出される発光色は、各発光材料の発光スペクトルの積分値に依存する。発光スペクトルの積分値が所望の比率になることにより、発光色の白色化が容易に行われる。発光強度の比率としては、赤色発光スペクトルの積分値：緑色発光スペクトルの積分値：青色発光スペクトルの積分値の比が２：１：１程度となることが好ましい。それにより、より容易に白色の発光を実現することができる。４６０ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長領域に最も強度が大きいスペクトルを示す青色発光材料を用いる場合、前記の積分値の比率をより容易に達成することができる。また、４６０ｎｍ未満の青色発光材料を用いた場合には、白色の発光を得るために、青発光強度が全体（１００％）に対して２５％未満になってもよい。ここで、赤色発光スペクトルの積分値の比率が高いということは、赤色発光層３Ｒの合計厚みを他の発光層３よりも比較的厚くすることが求められるということである。しかしながら、前記したように、赤色発光層３Ｒの厚みが厚いと、エネルギー吸収が起きやすくなる。そこで、発光色を白色にするためには、赤色発光層３Ｒを分割して複数の発光ユニット４に配置することが好ましいのである。なお、各色の発光スペクトルの積分値は、各色の発光強度とほぼ等しいと考えてよい。

発光ユニット４における発光層３の配置の好ましい関係について整理する。一つの発光ユニット４内においては、発光層３の配置は、青色発光層３Ｂ、緑色発光層３Ｇ、赤色発光層３Ｒ、の順に光反射性電極２側から配置されることが好ましい。この関係は、発光層３が二つの場合も同様である。すなわち、発光層３が二つの場合、光反射性電極２側から、緑色発光層３Ｇ−赤色発光層３Ｒの順の関係、青色発光層３Ｂ−赤色発光層３Ｒの順の関係、及び、青色発光層３Ｂ−緑色発光層３Ｇの関係、で表すことができる。図１〜図７から分かるように、第１〜第７実施形態でもこの関係が満たされている。

発光ユニット４における発光層３の厚みの好ましい関係について整理する。一の発光ユニット４内においては、発光層３の厚みは、赤色発光層３Ｒ、緑色発光層３Ｇ、青色発光層３Ｂ、の順に発光層３の厚みが大きくなることが好ましい。この関係は、赤色発光層３Ｒの厚みをＴ_Ｒとし、緑色発光層３Ｇの厚みをＴ_Ｇとし、青色発光層３Ｂの厚みをＴ_Ｂとすると、Ｔ_Ｒ＜Ｔ_Ｇ＜Ｔ_Ｂで表すことができる。この関係は、発光層３が二つの場合も同様である。すなわち、発光層３が二つの場合、Ｔ_Ｒ＜Ｔ_Ｇの関係、Ｔ_Ｒ＜Ｔ_Ｂの関係、及び、Ｔ_Ｇ＜Ｔ_Ｂの関係、で表すことができる。図１〜図７から分かるように、第１〜第７実施形態でもこの関係が満たされている。

一つの発光ユニット４が複数の発光層３を有する場合、上記のように厚みの薄い発光層３と厚みの厚い発光層３が形成され得る。このとき、例えば、厚みの薄い層の厚みは、厚みの厚い層の４／５以下にすることができる。このように厚みを設定することにより、上記の効果が得やすくなる。好ましくは、厚みの薄い層の厚みは、厚みの厚い層の３／４以下にすることができる。より好ましくは、厚みの薄い層の厚みは、厚みの厚い層の２／３以下にすることができる。さらに好ましくは、厚みの薄い層の厚みは、厚みの厚い層の１／２以下にすることができる。例えば、赤色発光層３Ｒと青色発光層３Ｂとの積層構造の場合、赤色発光層３Ｒの厚みを１０ｎｍ以下にし、青色発光層３Ｂの厚みを２０ｎｍ以上にすることができる。また、例えば、赤色発光層３Ｒと緑色発光層３Ｇとの積層構造の場合、赤色発光層３Ｒの厚みを１０ｎｍ以下にし、緑色発光層３Ｇの厚みを２０ｎｍ以上にすることができる。ただし、特定の色の発光層３の厚みが薄くなりすぎると、所望の発光を得られなくなるおそれがある。そのため、好ましくは、厚みの薄い層の厚みは、厚みの厚い層の１／４以上にすることができる。より好ましくは、厚みの薄い層の厚みは、厚みの厚い層の１／３以上にすることができる。また、発光を得やすくするため、厚みの薄い層の厚みは、厚みの厚い層の１／２以上にしたり、２／３以上にしたりしてももちろんよい。三色の積層構造の場合、各発光層３の厚みは、好ましくは、上記の厚みの比率に従い全体的な色を考慮して適宜調整され得る。例えば、赤色発光層３Ｒの厚みを１０ｎｍ以下にし、緑色発光層３Ｇの厚みを１０ｎｍより大きく２０ｎｍより小さい厚みにし、青色発光層３Ｂの厚みを２０ｎｍ以上にすることができる。

各発光層３の厚みは、所望の発光を得るためには、１ｎｍ以上であることが好ましく、５ｎｍ以上であることが好ましく、７ｎｍ以上であることがより好ましい。また、各発光層３の厚みは、発光効率などの観点から、１００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以下であることが好ましく、４０ｎｍ以下であることがより好ましい。一の青色発光層３Ｂの厚みは２０ｎｍ以上であることが好ましい。それにより、光取り出し性がよく、低電圧駆動可能で、色ズレを抑制した素子を得やすくすることができる。また、一の赤色発光層３Ｒの厚みは２０ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以下であることがより好ましい。それにより、光取り出し性がよく、低電圧駆動可能で、色ズレを抑制した素子を得やすくすることができる。有機ＥＬ素子では複数の赤色発光層３Ｒが設けられるが、これらの赤色発光層３Ｒは分離して異なる発光ユニット４に配置されるため、赤色の強度は合算になる。そのため、赤色発光層３Ｒの厚みを薄くしても、所望の発光色（特に白色）を得ることが可能である。

なお、このような発光層３の厚みの関係は、一つの発光ユニット４内においての関係であってよい。例えば、一の発光ユニット４内の赤色発光層３Ｒの厚みが、他の発光ユニット４内の青色発光層３Ｂ又は緑色発光層３Ｇの厚みよりも厚くなってもよい。エネルギー吸収は隣接する発光層３同士において強く生じるからである。また、一般的に、発光層３の位置や厚みにより光学干渉の影響が異なるため、発光層３の厚みは発光ユニット４ごとに設計されればよいからである。

有機ＥＬ素子では、同色の発光層３が、異なる発光ユニット４に配置され得る。一の発光ユニット４と他の発光ユニット４とにおいて、同色の発光層３が配置される場合、同じ発光材料が用いられることが好ましい。それにより、材料の数を減らすことができ、また、積層プロセスもより簡単にすることができるため、より安価で容易に製造をすることができる。上記の有機ＥＬ素子では、複数の赤色発光層３Ｒが複数の発光ユニット４に分けて配置されるので、少なくとも赤色発光材料が同じ材料となることが好ましい。緑色発光材料を用いた緑色発光層３Ｇが複数の発光ユニット４に設けられる場合、同様に、同じ緑色発光材料が用いられることが好ましい。青色発光材料を用いた青色発光層３Ｂが複数の発光ユニット４に設けられる場合、同様に、同じ青色発光材料が用いられることが好ましい。二色以上の同色の発光層３が複数の発光ユニット４に分けて配置される場合は、その一部の色が同じ材料となるのであってよい。好ましくは、同色となった全ての発光層３において、同色の発光層３が同じ発光材料であることが好ましい。また、発光材料（ドーパント）だけでなくホストも同じになることがさらに好ましい。例えば、第１実施形態では、両方の発光ユニット４に赤緑青の三色の発光層３が設けられており、両方の発光ユニット４における、赤色発光層３Ｒ、緑色発光層３Ｇ、青色発光層３Ｂのそれぞれが同じ材料で形成されることが好ましい。また、例えば、第６実施形態では、両方の発光ユニット４に赤色発光層３Ｒが設けられており、両方の発光ユニット４における赤色発光層３Ｒが同じ材料で形成されることが好ましい。他の実施形態でも同様である。また、他の色の発光層３も同様である。なお、同色の発光層３が異なる発光ユニット４に存在する場合、同色の発光層３の厚みは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。一般的に、発光層３の位置や厚みにより光学干渉の影響が異なるため、発光層３の厚みは発光ユニット４ごとに設計されればよいからである。

発光ユニット４内の発光層３以外の部分には、有機ＥＬ素子を駆動可能にさせる適宜の層が形成され得る。例えば、電荷輸送層６である。第１〜第７実施形態では、電荷輸送層６が図示されている。電荷輸送層６は、ホール又は電子を注入したり輸送したりする層であってよい。電荷輸送層６は、電子輸送層６Ａと正孔輸送層６Ｂとによって主に構成される。発光ユニット４内においては、発光層３の陽極側（本例では光透過性電極１側）には正孔輸送層６Ｂが配置され、発光層３の陰極側（本例では光反射性電極２側）には電子輸送層６Ａが配置されることが好ましい。なお、発光層３と電極とが直接接したり、発光層３と中間層５とが直接接したりしても、所望の発光を得られるのであれば、電荷輸送層６は、適宜の箇所でなくてもよい。また、電荷輸送層６は、正孔注入層又は電子注入層などの適宜の層を備えるものであってもよい。正孔注入層は正孔輸送層６Ｂの陽極側に形成することができる。電子注入層は電子輸送層６Ａの陰極側に形成することができる。

光透過性電極１及び光反射性電極２は一対をなす電極である。これらの電極のうち、一方が陽極で、他方が陰極を構成する。それにより、有機ＥＬ素子が駆動可能になる。第１〜第７実施形態では、光透過性電極１で陽極を構成し、光反射性電極２で陰極を構成することができる。その場合、光取り出し性の高い素子を形成しやすくすることができる。もちろん、光透過性電極１で陰極を構成し、光反射性電極２で陽極を構成するようにしてもよい。

基板７と光透過性電極１との間には、光取り出し層が設けられてもよい。光取り出し層は、基板７での全反射を抑え、外部に光をより多く取り出す機能を有する層である。光取り出し層は、基板７と有機ＥＬ層との間の屈折率差を低減する構造であってよい。屈折率差の低減により全反射を抑制して光を取り出すことができる。また、光取り出し層は、光散乱構造であってもよい。光を散乱させることにより光の方向を変更させて全反射を抑制して光を取り出すことができる。光取り出し層は、例えば、低屈折率層と高屈折率層との積層構造により形成することができる。あるいは、光取り出し層は、例えば、二つの層の界面の凹凸構造により形成することができる。あるいは、光取り出し層は、例えば、光散乱粒子を分散した層により形成することができる。

基板７の光透過性電極１とは反対側（素子外部側）の表面には、光取り出し構造が設けられてもよい。光取り出し構造は、光散乱構造で構成することができる。例えば、光散乱粒子の層を設けたり、基板７の表面に微細な凹凸構造を設けたりすることにより、光取り出し構造を形成することができる。

以下、上記で説明した有機ＥＬ素子に用いる材料、及び、有機ＥＬ素子の製造について説明する。

基板７としては、有機ＥＬ素子を形成するのに適した適宜の基板材料を用いることができる。例えば、ガラス基板、樹脂基板などを用いることができる。ガラス基板を用いれば、光取り出し性が高く強度のある透明基板を簡単に得ることができる。

電極（陽極及び陰極）は適宜の導電性材料を用いることにより、光透過性電極１又は光反射性電極２として形成することができる。

陽極としては、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い。陽極から光を取り出す場合、透明導電膜により陽極を構成することができる。陽極の構成としては、例えば、金属薄膜、透明金属酸化物膜、有機導電膜などを例示できる。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）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）等、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリン等の導電性高分子及び任意のアクセプタ等でドープした導電性高分子、カーボンナノチューブなどの導電性光透過性材料などを用いることができる。ＩＴＯなどを用いれば導電性の高い透明電極を形成することができる。

また、陰極としては、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物及び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。陰極の材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属等、およびこれらと他の金属との合金、などを挙げることができる。陰極の材料の具体例としては、例えば、アルミニウム、銀、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金を例として挙げることができる。さらに金属等の導電材料を１層以上積層して用いてもよい。例えば、アルカリ金属／Ａｌの積層、アルカリ土類金属／Ａｌの積層、アルカリ土類金属／Ａｇの積層、マグネシウム−銀合金／Ａｇの積層などが例として挙げられる。アルミニウム、銀などを用いれば反射性の高い電極を構成することができる。

発光層３は、ドーパント化合物（発光ドーパント）であるゲスト材料と、ドーパント化合物を含有させるホスト材料とを含んで形成される。

リン光の発光層３のホストとしては、ＣＢＰ、ＣｚＴＴ、ＴＣＴＡ、ｍＣＰ、ＣＤＢＰなどを用いることができる。リン光緑色の発光ドーパントとしては、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３、Ｉｒ（ｐｐｙ）_２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｍｐｐｙ）_３などを用いることができる。リン光赤色の発光ドーパントとしては、Ｂｔｐ_２Ｉｒ（ａｃａｃ）、Ｂｔ_２Ｉｒ（ａｃａｃ）、ＰｔＯＥＰなどを用いることができる。リン光青色の発光ドーパントとしては、ＦＩｒ（ｐｉｃ）などを用いることができる。リン光発光ドーパントのドープ濃度は１〜４０質量％にすることができる。

蛍光の発光層３のホストとしては、Ａｌｑ_３、ＡＤＮ、ＢＤＡＦ、ＴＢＡＤＮなどを用いることができる。蛍光緑色の発光ドーパントとしては、Ｃ５４５Ｔ、ＤＭＱＡ、ｃｏｕｍａｒｉｎ６、ｒｕｂｒｅｎｅなどを用いることができる。蛍光青色の発光ドーパントとしては、ＴＢＰ、ＢＣｚＶＢｉ、ｐｅｒｙｌｅｎｅなどを用いることができる。蛍光赤色の発光ドーパントとしては、ＤＣＪＴＢなどを用いることができる。また、蛍光の発光層３には、電荷移動補助ドーパントを用いることも好ましく、例えば、ＮＰＤ、ＴＰＤ、Ｓｐｉｒｏ−ＴＡＤなどを用いることができる。発光ドーパントと電荷移動補助ドーパントとを合わせた合計のドープ濃度は１〜３０質量％にすることができる。

中間層５としては、ＢＣＰ：Ｌｉ、ＩＴＯ、ＮＰＤ：ＭｏＯ_３、Ｌｉｑ：Ａｌなどを用いることができる。例えば、中間層５を、ＢＣＰ：Ｌｉからなる第１層を陽極側に、ＩＴＯからなる第２層を陰極側に配置した二層構成のものにすることができる。また、中間層５は金属薄膜により構成してもよい。金属薄膜は光を透過し得る。例えば、Ａｇ、Ａｌなどにより、中間層５を形成することができる。

正孔注入層としては、ＣｕＰｃ、ＭＴＤＡＴＡ、ＴｉＯＰＣ、ＨＡＴ−ＣＮ６などを用いることができる。また、正孔注入層に、アクセプターをドープした正孔輸送有機材料を用いてもよい。アクセプターとしては、ＭｏＯ_３、Ｖ_２Ｏ_５、Ｆ４ＴＣＮＱなどが例示される。

正孔輸送層６Ｂとしては、ＴＰＤ、ＮＰＤ、ＴＰＡＣ、ＤＴＡＳｉ、トリアリールアミン系化合物などを用いることができる。

電子輸送層６Ａとしては、ＢＣＰ、ＴＡＺ、ＢＡｌｑ、Ａｌｑ_３、ＯＸＤ７、ＰＢＤなどを用いることができる。

電子注入層としては、ＬｉＦ、Ｌｉ_２Ｏ、ＭｇＯ、Ｌｉ_２ＣＯ_３などのアルカリ金属やアルカリ土類金属のフッ化物や酸化物、炭酸化物の他に、有機物層にリチウム、ナトリウム、セシウム、カルシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属をドープした層を用いることができる。

なお、上記の材料中、ＣＢＰは、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニルを表している。また、Ａｌｑ_３は、トリス（８−オキソキノリン）アルミニウム（III）を表している。また、ＴＢＡＤＮは、２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセンを表している。また、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３は、ファクトリス（２−フェニルピリジン）イリジウムを表している。また、Ｂｔｐ_２Ｉｒ（ａｃａｃ）は、ビス−（３−（２−（２−ピリジル）ベンゾチエニル）モノ−アセチルアセトネート）イリジウム（III））を表している。また、Ｃ５４５Ｔは、クマリンＣ５４５Ｔのことであり、１０−２−（ベンゾチアゾリル）−２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−（１）ベンゾピロピラノ（６，７，−８−ｉｊ）キノリジン−１１−オンを表している。また、ＴＢＰは、１−ｔｅｒｔ−ブチル−ペリレンを表している。また、ＮＰＤは、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニルを表している。また、ＢＣＰは、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナンスロリンを表している。また、ＣｕＰｃは、銅フタロシアニンを表している。また、ＴＰＤは、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミンを表している。

そして、上記のような材料を適宜の順序で適宜の方法により順に成膜して積層することにより、図１〜図７に示す層構成の有機ＥＬ素子を製造することができる。積層は、通常、基板７側から行うことができる。

各電極の膜厚は、例えば、１０〜３００ｎｍ程度にすることができる。光透過性電極１と光反射性電極２との間の厚みは、例えば、１０〜１０００ｎｍ程度にすることができ、好ましくは、５０〜５００ｎｍ程度にすることができる。

成膜方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法、塗布法などを挙げることができる。

ここで、安定な面発光を得るために、各層の面内での厚みが均一に近づくように成膜することが好ましい。例えば、真空蒸着法においては、蒸発源角度、基板−蒸発源間の距離（高さ）や、基板回転中心−蒸発源間の距離（オフセット）などを適宜調整することにより、厚みのバラツキを小さくすることができ、所望の膜厚条件となった層を得ることができる。

実施例１〜７として、第１〜第７実施形態に示される層構成の有機ＥＬ素子を作製した。各発光ユニット４内における複数の発光層３の配置は、光反射性電極２側から、青色発光層３Ｂ、緑色発光層３Ｇ、赤色発光層３Ｒの順となっている。発光層３の膜厚の関係は、Ｔ_Ｒ＜Ｔ_Ｇ＜Ｔ_Ｂを満たすようにした。また、同色の発光層３については同じ材料（ドーパント及びホスト）を用いて発光層３を形成した。ドーパントは赤緑青の全てにおいてリン光発光材料を用いた。各実施例においては、各色においてその色の発光層３の合計厚みが実施例同士で同じになる層構成を基準とした上で、全体の発光色がほぼ等しくなるように、各実施例において発光層３の厚みを適宜調整した。例えば、実施例１〜７で赤色発光層３Ｒの合計厚みを基準として合わせた上で、発光色の調整から、実施例ごとに適宜に厚みを増減させた。青色、緑色の発光層３の厚みも同様である。赤、緑、青の発光強度の比率は２：１：１とした。有機ＥＬ素子の全体の発光色は白色とした。

比較例１として、図８に示す層構成の有機ＥＬ素子を作製した。この有機ＥＬ素子は、透過側発光ユニット４Ｐが赤色発光層３Ｒのみを有し、反射側発光ユニット４Ａが緑色発光層３Ｇと青色発光層３Ｂとを有するとともに赤色発光層３Ｒを有していない。そのため、赤色発光層３Ｒは分散して配置されていない。

表１に、各実施例及び比較例の構成、及び、評価の結果を示す。発光ユニット４の色構成では、発光層３の色を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）で表し、左側を光透過性電極１側にして示し、右側を光反射性電極２側にして示した。評価は、外部量子効率比、電圧、電力効率比、輝度寿命比、経時色度変化寿命比で行った。評価においては、比較例１の値を基準とした相対値として示した。ＬＴ７０は発光の輝度が劣化して初期に比べて輝度が７０％になったときの時間を示す。

ここで、経時色度変化寿命比は、色度が好ましい色度変化の許容範囲量を超えたときの時間の比である。具体的には、経時色度変化寿命は、色度座標ＣＩＥ１９７６（ｕ’ｖ’）に基づき、初期色度を（ｕ_１’，ｖ_１’）とし、連続点灯により劣化した色度を（ｕ_２’，ｖ_２’）としたときに、次の式、の関係が満たされる時間で示される。

Ｄｕ’ｖ’ ＝ ｛（Δｕ’）^２＋（Δｖ’）^２｝＾（１／２） ＞ ０．００７
この式において、Δｕ’＝ｕ_２’−ｕ_１’であり、Δｖ＝ｖ_２’−ｖ_１’である。また、「＾」は乗数の記号であり、例えば「＾ｎ」はｎ乗を示す。なお、照明用途としては、色度変化Ｄｕ’ｖ’が０．００７以下であることが好ましい。

表１に示すように、実施例１〜７の有機ＥＬ素子は、比較例１の有機ＥＬ素子に比べて、外部量子効率比が高く、電力効率比が高く、輝度寿命比が大きく、経時色度変化寿命比が大きかった。なお、実施例１〜７の有機ＥＬ素子は、電圧（ΔＶ）が高くなる傾向があるもののその上昇量は少なく、電圧上昇に比して発光特性を大幅に改善しており、同様の発光性を基準として考えれば、比較例１よりも低電圧駆動であると言える。また、素子設計により電圧上昇幅は縮小され得ると考えられる。

次に、実施例１〜７に示される層構成について、発光ユニット４ごとのシングルユニット構造の有機ＥＬ素子を作製し、各発光ユニット４の輝度寿命及び電圧について試験した。各色の発光層３の強度比は、合計量で、赤：緑：青＝１：０．５：０．５とした。なお、マルチ電圧については、二つの発光ユニット４の合計量として判断した。発光ユニット４の輝度寿命は、７０％劣化時間で判断した。

表２に結果を示す。

表２より、三色発光ユニット４Ｔを二つ設けた実施例１の有機ＥＬ素子が、ユニット間の輝度寿命の差が小さいことが分かる。そのため、実施例１では、全体の色ズレが抑制され、色ズレが少ない長寿命の素子を構成できることが確認できる。また、実施例２においても、比較的、輝度寿命の差を抑制でき、色ズレが少ない素子を構成することができる。また、実施例６では、ユニット間の輝度寿命の差が見られるものの、全体の色ズレが許容範囲内であれば低電圧駆動が可能な素子を構成することができる。ここで、表１で示されるように、実施例６の素子は、他の素子に比べて高効率（電力効率比）で、輝度寿命が大きい。そのため、青色発光材料を含む発光ユニットの寿命を可能な限り長くする構成を採用することにより、低電圧駆動で色度変化を抑制した長寿命の有機ＥＬ素子を形成することが可能である。また、実施例６の素子は、発光層の数が比較的少ないため、シンプルな構造で形成できるという利点がある。

１ 光透過性電極
２ 光反射性電極
３ 発光層
３Ｒ 赤色発光層
３Ｇ 緑色発光層
３Ｂ 青色発光層
４ 発光ユニット
４Ａ 反射側発光ユニット
４Ｐ 透過側発光ユニット
４Ｒ 赤色含有発光ユニット
４Ｔ 三色発光ユニット
５ 中間層
６ 電荷輸送層
６Ａ 電子輸送層
６Ｂ 正孔輸送層
７ 基板

Claims (7)

1. 光透過性電極と、前記光透過性電極と対をなす光反射性電極と、前記光透過性電極と前記光反射性電極との間に設けられ一以上の発光層を有する複数の発光ユニットと、を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
   複数の前記発光ユニットのうちの少なくとも二つの前記発光ユニットは、赤色発光材料を含有する赤色発光層を含む赤色含有発光ユニットであり、
   複数の前記赤色含有発光ユニットのうちの少なくとも一つの前記赤色含有発光ユニットは、青色発光材料を含有する青色発光層を含み、
   前記青色発光層を含む前記赤色含有発光ユニットにおいては、前記青色発光層の厚みが前記赤色発光層の厚みよりも厚いことを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 前記光反射性電極に最も近い前記発光ユニットである反射側発光ユニットは、複数の前記発光層を有し、
   前記反射側発光ユニットにおいては、複数の前記発光層は、前記光反射性電極側から、発光材料の発する光の波長が短い順に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
3. 前記光反射性電極に最も近い前記発光ユニットである反射側発光ユニットは、前記青色発光層を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 複数の前記発光ユニットのうちの前記反射側発光ユニットのみが、前記青色発光層を含むことを特徴とする、請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 複数の前記発光ユニットのうちの全ての前記発光ユニットが、前記青色発光層を含むことを特徴とする、請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 前記青色発光層を含む前記赤色含有発光ユニットの少なくとも一つは、緑色発光材料を含有する緑色発光層を含む三色発光ユニットであり、
   前記三色発光ユニットにおいて、前記緑色発光層は、前記赤色発光層よりも厚みが厚く、前記青色発光層よりも厚みが薄いことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
7. 複数の前記発光ユニットのうちの全ての前記発光ユニットは、緑色発光材料を含有する緑色発光層と、前記赤色発光層と、前記青色発光層とを含む三色発光ユニットであり、
   前記三色発光ユニットにおいて、前記緑色発光層は、前記赤色発光層よりも厚みが厚く、前記青色発光層よりも厚みが薄いことを特徴とする、請求項１、２、３、５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

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