JP6619021B2 - 発光素子並びに発光方法 - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子およびその製造方法並びに発光方法に関する。
近年、液晶表示装置に代わる表示装置として、例えば、エレクトロルミネッセンス（以下、「ＥＬ」と記す）現象を利用した発光素子（ＥＬ素子）を用いた自発光型の表示装置が開発されている。
ＥＬ現象を利用した発光素子は、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、自己発光型であるために視野角が広く、視認性が高く、また、薄膜型の完全固体素子であるために省スペースや携帯性等の観点から注目を集めている。
また、上記発光素子は、面光源であるため、液晶表示装置のバックライトや照明等の光源としての応用も考えられている。
このため、近年、ＥＬ現象を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。このような発光素子は、少なくとも発光層を含む機能層を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、発光層に電子（ｅ−）および正孔（ホール、ｈ＋）を注入して再結合させることにより励起子を生成させ、この励起子が失活する際の光の放出を利用して発光する。
このような発光素子を用いた表示装置として高精細なＥＬ表示装置を実現するためには、発光素子として、高精細な蒸着マスクを用いた塗り分け蒸着を必要としない、白色発光の発光素子を用いることが有利である。
しかしながら、白色発光の発光素子に一般的に広く使用されている、複数のＥＬ素子を多段化して白色発光させる白色タンデム構造は、駆動電圧が高い、中間層でのキャリアロスにより効率が低下する等の問題がある。また、レイヤー数が多く、生産性も悪い。
一方、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光層（すなわち、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層）を単純積層した白色構造を有する発光素子では、これらＲＧＢの３層の発光層にまたがって励起子を生成し、効率良く３色発光させることは難しい。このため、励起子のエネルギー（励起エネルギー）の移動を用いて隣接層を光らせることが有効である。しかしながら、この場合、励起材料の発光スペクトルと、隣接材料の吸収スペクトルとが重なりをもつ必要があり、特定の組み合わせでしかエネルギーが移動しない。
図１０の（ａ）・（ｂ）は、それぞれ、ＲＧＢの発光層を単純積層した従来の発光素子の問題点を示す図である。
発光材料は、基底状態（Ｓ０）の分子が光エネルギーを吸収し、ＨＯＭＯ（最高被占軌道）準位の分子がＬＵＭＯ（最低空軌道）準位に遷移することで励起される。
励起状態には、ＨＯＭＯとＬＵＭＯのスピン方向が平行な一重項励起状態（Ｓ１）と、ＨＯＭＯとＬＵＭＯのスピン方向が逆平行な三重項励起状態（Ｔ１）とがあり、一重項励起状態からの発光は、蛍光と呼ばれ、三重項励起状態からの発光は、りん光と呼ばれている。
青（Ｂ）色の発光を呈する発光材料の一重項励起状態のエネルギー（励起一重項準位：以下、「Ｓ１準位」と記す）をＳ１Ｂ、三重項励起状態のエネルギー（励起三重項準位：以下、「Ｔ１準位」と記す）をＴ１Ｂとし、緑（Ｇ）色の発光を呈する発光材料のＳ１準位をＳ１Ｇ、Ｔ１準位をＴ１Ｇとし、赤（Ｒ）色の発光を呈する発光材料のＳ１準位をＳ１Ｒ、Ｔ１準位をＴ１Ｒとすると、これらＲＧＢの各色の発光材料のそれぞれのエネルギー準位は、図１０の（ａ）・（ｂ）に示すように、Ｓ１Ｂ＞Ｓ１Ｇ＞Ｓ１Ｒ、Ｔ１Ｂ＞Ｔ１Ｇ＞Ｔ１Ｒの順に高い。このため、エネルギーの移動は、青色発光層→緑色発光層、緑色発光層→赤色発光層で起こり易い。
このため、緑色発光層で励起子を生成した場合、図１０の（ａ）に示すように、緑色発光層のＳ１Ｇ準位から赤色発光層のＳ１Ｒ準位にはエネルギーの移動が生じるが、緑色発光層のＳ１Ｇ準位から青色発光層のＳ１Ｂ準位にはエネルギーが移動し難い。
また、エネルギーが移動できる距離にも制限があり、３色発光の障害になる。例えば、青色発光層で励起子を生成した場合、図１０の（ｂ）に示すように、青色発光層の一重項励起状態（Ｓ１Ｂ）から緑色発光層の一重項励起状態（Ｓ１Ｇ）にはエネルギーの移動が生じるが、青色発光層の一重項励起状態（Ｓ１Ｂ）から赤色発光層の一重項励起状態（Ｓ１Ｒ）にはエネルギーが移動し難い。
このため、ＲＧＢの発光層を単純に積層しただけでは、どのような積層順を選択しても、発光し難い層が生じる。
なお、一般的に、発光層は、正孔および電子の輸送を担うホスト材料と、発光を担うドーパント（ゲスト）材料との２成分系で形成されている。ドーパント材料は、主成分であるホスト材料に均一に分散されている。
一般的に、発光材料をドーパント材料として使用した発光素子の励起子生成過程では、一重項励起状態の励起子である一重項励起子の生成確率が２５％しかない。残りの７５％は三重項励起状態の励起子である三重項励起子が生成される。
しかしながら、一重項励起状態から基底状態への遷移はスピン多重度が同じ状態間の遷移であるのに対し、三重項励起状態から基底状態への遷移は、スピン多重度が異なる状態間での遷移である。
このため、三重項励起状態から基底状態への遷移は禁制遷移であり、遷移に時間を要する。この結果、三重項励起子は、発光として失活せずに、熱エネルギー等に変化して熱として失活し、発光に寄与しない。
したがって、蛍光を発する一般的な蛍光材料（蛍光発光材料）では、優れた高電流密度特性や材料選択の多様性等、多くの利点を有するものの、２５％の一重項励起子しか発光に利用できない。
このため、近年、りん光を発するりん光材料（りん光性化合物）を用いた発光素子の開発も進められている（例えば、特許文献１参照）。
図１１の（ａ）・（ｂ）は、それぞれ、特許文献１に記載の発光素子の発光原理を示す図である。
特許文献１には、第１電極上に、第１のりん光材料および第１のホスト材料を含む第１の発光層、第２のりん光材料および第２のホスト材料を含む第２の発光層、第３のりん光材料および第３のホスト材料を含む第３の発光層、第２電極を、この順に積層してなり、これら発光層のうち第２の発光層のりん光材料の発光ピーク波長が最も長波長であり、第３の発光層のりん光材料の発光ピーク波長が最も短波長であり、第３のホスト材料の三重項励起エネルギーが、第１のホスト材料および第２のホスト材料の三重項励起エネルギーよりも高い発光素子が開示されている。
特許文献１によれば、図１１の（ａ）に示すように、第１の発光層は、緑色の発光（りん光Ｇ）を呈する緑色発光層であり、第２の発光層は、赤色の発光（りん光Ｒ）を呈する赤色発光層であり、第３の発光層は、青色の発光（りん光Ｂ）を呈する青色発光層であり、フェルスター遷移（共鳴遷移）を利用して、青色発光のりん光材料のＴ１Ｂ準位から赤色発光のりん光材料のＴ１Ｒ準位および緑色発光のりん光材料のＴ１Ｇ準位にエネルギー移動する割合を制御し、３色をバランス良く発光させる。
特許文献１では、ホスト材料中にりん光材料を分散させ、りん光材料の混合比率を低くすることで、各りん光材料をホスト材料によって互いに隔離し、デクスター遷移（電子交換相互作用）が起こり難くしている。そのため、特許文献１におけるエネルギー移動は、主にフェルスター遷移によって生じる。
フェルスター遷移は、基本的に、三重項励起状態から三重項励起状態への遷移以外はスピン禁制となっている。しかしながら、りん光材料のように重元素を含む場合は、図１１の（ｂ）に示すように、スピン軌道相互作用によってスピン反転が起こる。このため、一重項励起状態から一重項励起状態への遷移も許容となる。
しかしながら、青色発光のりん光材料は、色純度や寿命に課題がある。また、Ｉｒ（イリジウム）等の重元素は希少金属であるため、コストが高くなるという問題がある。また、蛍光材料で励起子を生成すると、７５％は非発光のＴ１準位に落ちてしまい、それらが漏れなく他の発光材料にエネルギー移動しなければ、熱エネルギーとして消費され、効率が低下する。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、低コストで、かつ、互いに積層された、発光ピーク波長が異なる発光層をそれぞれ効率良く発光させることができる３色発光型の発光素子およびその製造方法並びに発光方法を提供する。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様にかかる発光素子は、第１電極と第２電極とで、第１の発光層と第２の発光層と第３の発光層とを少なくとも含む機能層を挟持する発光素子であって、上記第１の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も短波長であり、ホスト材料と、該ホスト材料と協働して、もしくは単独で、ＴＴＦ現象を生じさせる遅延蛍光材料であるＴＴＦ材料と、のうち少なくとも上記ＴＴＦ材料を含み、上記第２の発光層は、上記第１の発光層と上記第３の発光層との間に、上記第１の発光層に隣接して積層されており、少なくとも熱活性化遅延蛍光材料を含み、上記第３の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も長波長であり、少なくとも蛍光材料を含み、上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方の励起三重項準位が、上記第２の発光層に含まれる上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位よりも低い。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様にかかる発光素子の製造方法は、第１電極と第２電極との間に、少なくとも発光層を含む機能層を形成する機能層形成工程を含み、上記機能層形成工程は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も短波長であり、ホスト材料と、該ホスト材料と協働して、もしくは単独で、ＴＴＦ現象を生じさせる蛍光遅延発光材料であるＴＴＦ材料と、のうち少なくとも上記ＴＴＦ材料を含む第１の発光層を形成する第１の発光層形成工程と、少なくとも熱活性化遅延蛍光材料を含み、該熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位が、上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方の励起三重項準位よりも高い第２の発光層を形成する第２の発光層形成工程と、上記発光層中、発光ピーク波長が最も長波長であり、少なくとも蛍光材料を含む第３の発光層を形成する第３の発光層形成工程と、を含み、上記第１の発光層形成工程と上記第２の発光層形成工程とは、上記第２の発光層が、上記第１の発光層と上記第３の発光層との間に積層されるとともに、上記第１の発光層と上記第２の発光層とが隣接するように連続して行われる。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様にかかる発光方法は、少なくとも熱活性化遅延蛍光材料を含む第２の発光層で生成した励起子のエネルギーを、上記第２の発光層に隣接して積層された、発光ピーク波長が上記第２の発光層よりも短波長であり、ホスト材料と、該ホスト材料と協働して、もしくは単独で、ＴＴＦ現象を生じさせる遅延蛍光材料であるＴＴＦ材料と、のうち少なくとも上記ＴＴＦ材料を含み、上記ホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方の励起三重項準位が、上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位よりも低い第１の発光層に、デクスター型のエネルギー移動により移動させるとともに、上記第２の発光層で生成した励起子のエネルギーを、上記第２の発光層を介して上記第１の発光層とは反対側に積層された、発光ピーク波長が上記第２の発光層よりも長波長であり、ホスト材料および蛍光材料のうち少なくとも蛍光材料を含む第３の発光層に、フェルスター型のエネルギー移動により移動させて、上記第１の発光層、上記第２の発光層、上記第３の発光層をそれぞれ発光させる方法である。
本発明の一態様によれば、低コストで、かつ、互いに積層された、発光ピーク波長が異なる発光層をそれぞれ効率良く発光させることができる３色発光型の発光素子およびその製造方法並びに発光方法を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
〔実施形態１〕
本発明の実施の一形態について、図１の（ａ）・（ｂ）および図２に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本発明の実施の一形態について、図１の（ａ）・（ｂ）および図２に基づいて説明すれば、以下の通りである。
図１の（ａ）・（ｂ）は、本実施形態にかかる発光素子の発光原理を示す図である。また、図２は、本実施形態にかかる発光素子の概略構成の一例を示す断面図である。
本実施形態にかかる発光素子は、第１電極と第２電極とで、発光層を少なくとも含む機能層を挟持してなる。上記機能層は、有機層であってもよく、無機層であってもよい。以下、本実施形態にかかる発光素子として、有機ＥＬ素子を例に挙げて説明する。
＜有機ＥＬ素子の概略構成＞
図２に示すように、本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０は、基板１上に、陽極２（第１電極）、有機ＥＬ層３（有機層、機能層）、および陰極４（第２電極）が、基板１側から、この順に積層された構成を有している。
図２に示すように、本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０は、基板１上に、陽極２（第１電極）、有機ＥＬ層３（有機層、機能層）、および陰極４（第２電極）が、基板１側から、この順に積層された構成を有している。
有機ＥＬ層３は、発光層３３を含む有機層からなる発光ユニットである。本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０は、白（Ｗ）色表示が可能な照明用発光デバイスであり、発光層３３から発せられた光を、白色光として、基板１とは反対側から取り出すトップエミッション型の有機ＥＬ素子である。
以下に、上記各構成要素について、より詳細に説明する。
＜基板１＞
基板１は、絶縁性を有していれば、特に限定されるものではなく、例えば公知の絶縁基板を用いることができる。
基板１は、絶縁性を有していれば、特に限定されるものではなく、例えば公知の絶縁基板を用いることができる。
基板１としては、例えば、ガラス、または石英等からなる無機基板、あるいは、ポリエチレンテレフタレート、またはポリイミド樹脂等からなるプラスチック基板等を用いることができる。
本実施形態では、後述するように、基板１として、透光性を有する絶縁基板としてガラス基板（透明基板）を用いる場合を例に挙げて説明する。しかしながら、上述したようにトップエミッション型の有機ＥＬ素子１０においては、基板１に透光性を必要としない。
このため、有機ＥＬ素子１０がトップエミッション型の有機ＥＬ素子である場合、基板１として、シリコンウェハ等の半導体基板、アルミニウム（Ａｌ）または鉄（Ｆｅ）等からなる金属基板の表面に酸化シリコンまたは有機絶縁材料等からなる絶縁物をコーティングした基板、Ａｌ等からなる金属基板の表面を陽極酸化等の方法によって絶縁化処理した基板等も利用できる。
また、基板１上には、ＴＦＴ等の駆動素子を含む回路が形成されてもよい。
＜陽極２および陰極４＞
陽極２および陰極４は、対の電極である。陽極２は、有機ＥＬ層３に正孔（ｈ＋）を注入（供給）する電極としての機能を有している。一方、陰極４は、有機ＥＬ層３に電子（ｅ−）を注入（供給）する電極としての機能を有している。
陽極２および陰極４は、対の電極である。陽極２は、有機ＥＬ層３に正孔（ｈ＋）を注入（供給）する電極としての機能を有している。一方、陰極４は、有機ＥＬ層３に電子（ｅ−）を注入（供給）する電極としての機能を有している。
陽極２および陰極４の形状、構造、大きさ等は、特に制限はなく、有機ＥＬ素子１０の用途、目的に応じて、適宜選択することができる。
陽極２および陰極４として用いることができる電極材料としては、特に限定されるものではなく、例えば公知の電極材料を用いることができる。
陽極２としては、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、およびニッケル（Ｎｉ）等の金属、並びに、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウム添加酸化亜鉛（ＧＺＯ）等の透明電極材料等が利用できる。
一方、陰極４としては、発光層３３に電子を注入する目的で、仕事関数の小さい材料が好ましい。陰極４としては、例えば、リチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、セリウム（Ｃｅ）、バリウム（Ｂａ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属、またはこれらの金属を含有するＡｇ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｌｉ合金等の合金等が利用できる。
なお、陽極２および陰極４の厚みは、特に限定されるものではなく、従来と同様に設定することができる。
発光層３３で発生させた光は、陽極２および陰極４のうち少なくとも一方の電極側から取り出す必要がある。一般的には、陽極２および陰極４のうち何れか一方の電極側から光が取り出される。光を取り出す側の電極には、光を透過する透光性電極材料を使用し、光を取り出さない側の電極には、光を透過しない、非透光性電極材料を使用することが好ましい。
すなわち、陽極２および陰極４としては、様々な導電性材料を用いることができるが、有機ＥＬ素子１０がトップエミッション型の有機ＥＬ素子である場合、基板１側の電極（本実施形態では陽極２）を非透光性電極材料で形成し、有機ＥＬ層３を挟んで基板１とは反対側の電極（本実施形態では陰極４）を、透明の透光性電極材料（透明電極）または半透明の透光性電極材料（半透明電極）で形成することが好ましい。
陽極２および陰極４は、それぞれ、１つの電極材料からなる単層であってもよいし、複数の電極材料からなる積層構造を有していてもよい。
したがって、上述したように有機ＥＬ素子１０がトップエミッション型の有機ＥＬ素子である場合、図２に示すように、陽極２を、反射電極等の、非透光性電極材料からなる非透光性電極２１と、透光性電極材料からなる透光性電極２２との積層構造としてもよい。
非透光性電極材料としては、例えば、タンタル（Ｔａ）または炭素（Ｃ）等の黒色電極材料、Ａｌ、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、Ａｌ−Ｌｉ合金、Ａｌ−ネオジウム（Ｎｄ）合金、またはＡｌ−シリコン（Ｓｉ）合金等の反射性金属電極材料等が挙げられる。
また、透光性電極材料としては、例えば、上述した透明電極材料等を用いてもよいし、薄膜にしたＡｇ等の半透明の電極材料を用いてもよい。
＜有機ＥＬ層３＞
本実施形態にかかる有機ＥＬ層３は、図２に示すように、陽極２側から、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、発光層３３、電子輸送層３４、電子注入層３５が、この順に積層された構成を有している。
本実施形態にかかる有機ＥＬ層３は、図２に示すように、陽極２側から、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、発光層３３、電子輸送層３４、電子注入層３５が、この順に積層された構成を有している。
但し、発光層３３以外の有機層は、有機ＥＬ層３として必須の層ではなく、要求される有機ＥＬ素子１０の特性に応じて適宜形成すればよい。
（発光層３３）
発光層３３は、第１発光層３３ａ（第１の発光層）、第２発光層３３ｂ（第２の発光層）、および第３発光層３３ｃ（第３の発光層）からなる３層構造を有している。
発光層３３は、第１発光層３３ａ（第１の発光層）、第２発光層３３ｂ（第２の発光層）、および第３発光層３３ｃ（第３の発光層）からなる３層構造を有している。
第２発光層３３ｂは、第１発光層３３ａと第３発光層３３ｃとの間に、第１発光層３３ａに隣接して積層される。本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０は、第１発光層３３ａと第２発光層３３ｂと第３発光層３３ｃとの間に、発光層以外の層（中間層）が設けられていない単純構造を有している。このため、本実施形態では、第２発光層３３ｂは、第１発光層３３ａと第３発光層３３ｃとの間に、第１発光層３３ａおよび第３発光層３３ｃの両方に隣接して積層されている。但し、後述する実施形態に示すように、第２発光層３３ｂと第３発光層３３ｃとの間には、発光体を含まず、第３発光層３３ｃのＳ１準位よりも高いＳ１準位を有する中間層が設けられていてもよく、第２発光層３３ｂと第３発光層３３ｃとが互いに隣接して積層されている必要は、必ずしもない。本実施形態では、第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、および第３発光層３３ｃは、陽極２側から、この順に積層されている。
発光層３３のうち、第１発光層３３ａの発光ピーク波長が最も短波長であり、第３発光層３３ｃの発光ピーク波長が最も長波長であり、第２発光層３３ｂは、第１発光層３３ａの発光ピーク波長と第３発光層３３ｃの発光ピーク波長との間の波長の発光ピーク波長の光を発光する。
本実施形態では、発光材料として、りん光材料を使用せず、第１発光層３３ａおよび第２発光層３３ｂにそれぞれ遅延蛍光材料を使用することで、少なくとも２種類の遅延蛍光材料を含む蛍光材料（蛍光発光材料、蛍光体）を使用して３色発光による白色発光を行う。
したがって、本実施形態では、第１発光層３３ａに、発光層３３に使用される発光材料のうち発光ピーク波長が最も短波長の遅延蛍光材料を使用し、第３発光層３３ｃに、発光層３３に使用される発光材料のうち発光ピーク波長が最も長波長の蛍光材料を使用し、それらの間の発光ピーク波長の光を発光する遅延蛍光材料を、第２発光層３３ｂに使用する。
なお、これら第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、および第３発光層３３ｃは、それぞれ、ホスト材料と、上記蛍光材料、すなわち、蛍光発光を示すドーパント材料（発光ドーパント、ゲスト材料）とから形成されていてもよく、ドーパント材料単体で形成されていてもよい。なお、ホスト材料とは、正孔および電子の注入が可能であり、正孔と電子とが輸送され、その分子内で再結合することで発光ドーパントを発光させる機能を有する化合物を示す。
以下、本実施形態では、第１発光層３３ａが青色発光層（Ｂ蛍光発光層）であり、第２発光層３３ｂが緑色発光層（Ｇ蛍光発光層）であり、第３発光層３３ｃが赤色発光層（Ｒ蛍光発光層）である場合を例に挙げて説明する。
青色発光層としては、例えば、３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長範囲にピーク波長を有する蛍光材料が使用される。また、緑色発光層としては、例えば５１０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長範囲にピーク波長を有する蛍光材料が使用される。赤色発光層としては、例えば、６００ｎｍ〜６８０ｎｍの波長範囲にピーク波長を有する蛍光材料が使用される。
（第１発光層３３ａ）
本実施形態では、上述した遅延蛍光材料として、ＴＴＦ（Triplet-Triplet-Fusion）材料およびＴＡＤＦ材料（Thermally Activated Delayed Fluorescence材料、熱活性化遅延蛍光材料）を使用する。
本実施形態では、上述した遅延蛍光材料として、ＴＴＦ（Triplet-Triplet-Fusion）材料およびＴＡＤＦ材料（Thermally Activated Delayed Fluorescence材料、熱活性化遅延蛍光材料）を使用する。
第１発光層３３ａでは、上述した遅延蛍光材料として、ＴＴＦ材料を使用する。第１発光層３３ａは、ホスト材料（第１ホスト材料）およびＴＴＦ材料のうち、少なくともＴＴＦ材料を含む。
ＴＴＦ材料は、上記ホスト材料と協働して、もしくは単独で、Ｔ１準位からＳ１準位へ再励起して発光可能な遅延蛍光材料であり、三重項励起子の衝突融合により、複数の三重項励起子から一重項励起子が生成するＴＴＦ現象（三重項−三重項消滅現象（ＴＴＡ：Triplet-Triplet Annihilation）とも称される）を生じさせる（以下、単にＴＴＦと称する場合もある）ことで発光する遅延蛍光材料である。このＴＴＦ現象による遅延蛍光を利用すると、蛍光型発光においても、理論上、内部量子効率を４０％にまで高めることができると考えられている。
本実施形態では、上記第１発光層３３ａに、蛍光材料のＴ１準位またはホスト材料のＴ１準位から、蛍光材料のＳ１準位へのＴＴＦによるアップコンバージョンが起こり、遅延蛍光を発するＴＴＦ材料を使用する。
なお、第１発光層３３ａが、ホスト材料と、蛍光材料からなるドーパント材料とを含む場合、ホスト材料の三重項エネルギーをＥＴｈとし、ドーパント材料の三重項エネルギーをＥＴｄとすると、ＥＴｈ＜ＥＴｄであることが好ましい。この関係を満たすことで、ホスト材料上で発生した三重項励起子は、より高い三重項エネルギーを有するドーパント材料には移動せず、ドーパント材料上で発生した三重項励起子は、速やかにホスト材料にエネルギー移動する。このため、ホスト材料の三重項励起子はドーパント材料に移動せず、ＴＴＦ現象によって、効率的に、ホスト材料上で三重項励起子同士が衝突し、一重項励起子が生成される。さらに、ドーパント材料の一重項エネルギーＥＳｄは、ホスト材料の一重項エネルギーＥＳｈよりも小さいことが好ましい。この関係を満たすことで、ＴＴＦ現象によって生成された一重項励起子は、ホスト材料からドーパント材料にエネルギー移動し、ドーパント材料の蛍光性発光に寄与する。
なお、ここで、三重項エネルギーとは、最低励起三重項状態（Ｔ１）、すなわち、本実施形態では、図１の（ａ）中、Ｔ１Ｂにおけるエネルギーと、基底状態（Ｓ０）におけるエネルギーとの差を示す。また、一重項エネルギー（エネルギーギャップとも言う）は、最低励起一重項状態（Ｓ１）、すなわち、本実施形態では、図１の（ａ）中、Ｓ１Ｂにおけるエネルギーと、基底状態（Ｓ０）におけるエネルギーとの差を示す。
また、本来、蛍光型素子に用いられるドーパント材料において、三重項励起状態から基底状態への遷移は禁制遷移であり、このような遷移では、三重項励起子は、発光として失活せずに、熱エネルギー等に変化して熱として失活し、発光に寄与しない。
しかしながら、ホスト材料とドーパント材料とが上述した関係を満たすことで、三重項励起子が熱的失活を起こす前に、互いの衝突により効率的に一重項励起子を生成し、発光効率が向上する。
また、ホスト材料のアフィニティ（電子親和力）をＡｈとし、ドーパント材料のアフィニティをＡｄとし、ホスト材料のイオン化ポテンシャルをＩｈとし、ドーパント材料のイオン化ポテンシャルをＩｄとすると、ドーパント材料は、Ａｈ＞Ａｄ、Ｉｈ＞Ｉｄであることが望ましい。
アフィニティ（電子親和力）は、ホスト材料の分子に電子を１つ与えたときに放出または吸収されるエネルギーを示し、放出の場合は正、吸収の場合は負と定義される。
ホスト材料またはドーパント材料のアフィニティは、それぞれの材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（ＩｈまたはＩｄ）とし、それぞれの材料の一重項エネルギーをＥｇ（ＥＳｈまたはＥＳｄ）とすると、Ａｆ＝Ｉｐ−Ｅｇで示される。
第１発光層３３ａに使用されるドーパント材料は、前述したように発光ピークが最も短波長の蛍光材料であり、具体的には、例えば、３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長範囲にピーク波長を有する蛍光を発生する青色発光蛍光体であり、エネルギーギャップは比較的大きくなる。このため、第１発光層３３ａに使用されるドーパント材料は、Ａｈ＞Ａｄを満足するとき、同時にＩｈ＞Ｉｄを満足する。
ホスト材料とドーパント材料とのイオン化ポテンシャル差が大きくなると、ドーパント材料は正孔トラップ性を有するようになり、三重項励起子は、ホスト分子（ホスト材料）上だけではなく、直接ドーパント分子（ドーパント材料）上でも生成されるようになる。このとき、上述したようにＥＴｈ＜ＥＴｄという関係を有していれば、ドーパント分子上の三重項励起子エネルギーは、電子交換相互作用（いわゆるデクスター機構）によるデクスター型のエネルギー移動（デクスター遷移）により、ホスト分子上に移り、全ての三重項励起子がホスト分子上に集まる。その結果、効率良くＴＴＦ現象が起こる。
上記ＴＴＦ現象を生じさせるホスト材料とドーパント材料（ＴＴＦ材料）との組み合わせは、例えば、以下の化合物から選択できる。
上記ホスト材料としては、例えば、アントラセン誘導体、多環芳香族骨格含有化合物等が挙げられる。これらホスト材料は、単独で用いてもよく、適宜２種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、上記ドーパント材料（ＴＴＦ材料）としては、アミノピレン誘導体等のピレン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体等、が挙げられる。これらドーパント材料もまた、単独で用いてもよく、適宜２種以上を組み合わせて用いてもよい。
そのなかでも、ホスト材料としてアントラセン誘導体を使用し、ドーパント材料として、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、およびアミノピレン誘導体から選ばれる少なくとも１種以上のドーパント材料を使用する組合せが好ましい。また、ホスト材料としてアントラセン誘導体を使用し、ドーパント材料として、アミノクリセン誘導体およびアミノピレン誘導体から選ばれる少なくとも１種のドーパント材料を使用する組合せがより好ましい。
ホスト材料として使用される上記アントラセン誘導体としては、例えば、次式（１）
で表される化合物が好ましい。
なお、式（１）中、Ａｒ１１およびＡｒ１２は、それぞれ独立して、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、または環形成原子数５〜５０の複素環基を示す。また、Ｒ１〜Ｒ８は、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数７〜５０のアラルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数２〜５０のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のシリル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基から選ばれる基を示す。
上記アントラセン誘導体は、適用する有機ＥＬ素子１０の構成や求める特性等によって適宜選択すればよく、特に限定されるものではない。
本実施形態で用いられる上記アントラセン誘導体の一例としては、例えば、式（１）におけるＡｒ１１およびＡｒ１２が、それぞれ独立して、置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜５０の縮合アリール基であるアントラセン誘導体が挙げられる。
このようなアントラセン誘導体は、Ａｒ１１およびＡｒ１２が、同一の置換もしくは無置換の縮合アリール基である場合と、異なる置換もしくは無置換の縮合アリール基である場合とに分けることができる。
上記Ａｒ１１およびＡｒ１２が、同一の置換もしくは無置換の縮合アリール基であるアントラセン誘導体としては、例えば、次式（２）〜（４）
で表されるアントラセン誘導体が挙げられる。
式（２）で表されるアントラセン誘導体は、Ａｒ１１およびＡｒ１２が、置換もしくは無置換の９−フェナントレニル基となっている。式（２）中、Ｒ１〜Ｒ８は、前記と同様である。Ｒ１１は、水素原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数７〜５０のアラルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数２〜５０のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のシリル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基から選ばれる基を示す。また、ａは、０〜９の整数を示す。ａが２以上の整数の場合、各Ｒ１１は、２つの置換もしくは無置換のフェナントレニル基が同一であることを条件に、それぞれが同一でも異なっていてもよい。
式（３）で表されるアントラセン誘導体は、式（１）におけるＡｒ１１およびＡｒ１２が、置換もしくは無置換の２−ナフチル基となっている。なお、式（３）中、Ｒ１〜Ｒ８およびＲ１１は、前記と同様である。また、ｂは、１〜７の整数である。ｂが２以上の整数の場合、各Ｒ１１は、２つの置換もしくは無置換の２−ナフチル基が同一であることを条件に、それぞれが同一でも異なっていてもよい。
式（４）で表されるアントラセン誘導体は、式（１）におけるＡｒ１１およびＡｒ１２が、置換もしくは無置換の１−ナフチル基となっている。式（４）中、Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１およびｂは、前記と同様である。また、ｂが２以上の整数の場合、各Ｒ１１は、２つの置換もしくは無置換の１−ナフチル基が同一であることを条件に、それぞれが同一でも異なっていてもよい。
また、式（１）におけるＡｒ１１およびＡｒ１２が、異なる置換もしくは無置換の縮合アリール基であるアントラセン誘導体としては、Ａｒ１１およびＡｒ１２が、置換もしくは無置換の９−フェナントレニル基、置換もしくは無置換の１−ナフチル基、置換もしくは無置換の２−ナフチル基の何れかであるアントラセン誘導体が挙げられる。
具体的には、Ａｒ１１が１−ナフチル基であり、Ａｒ１２が２−ナフチル基であるアントラセン誘導体、Ａｒ１１が１−ナフチル基であり、Ａｒ１２が９−フェナントリル基であるアントラセン誘導体、並びに、Ａｒ１１が２−ナフチル基であり、Ａｒ１２が９−フェナントリル基であるアントラセン誘導体が挙げられる。
また、本実施形態で用いられるアントラセン誘導体は、式（１）におけるＡｒ１１およびＡｒ１２の一方が置換もしくは無置換のフェニル基であり、他方が置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜５０の縮合アリール基であるアントラセン誘導体であってもよい。
このようなアントラセン誘導体としては、例えば、次式（５）、（６）
で表されるアントラセン誘導体が挙げられる。
式（５）で表されるアントラセン誘導体は、式（１）におけるＡｒ１１が、置換もしくは無置換の１−ナフチル基であり、Ａｒ１２が、置換もしくは無置換のフェニル基となっている。式（５）中、Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１およびｂは、前記と同様である。Ａｒ６は、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数７〜５０のアラルキル基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の複素環基、９，９−ジメチルフルオレン−１−イル基、９，９−ジメチルフルオレン−２−イル基、９，９−ジメチルフルオレン−３−イル基、９，９−ジメチルフルオレン−４−イル基、ジベンゾフラン−１−イル基、ジベンゾフラン−２−イル基、ジベンゾフラン−３−イル基、またはジベンゾフラン−４−イル基を示す。また、Ａｒ６は、それが結合しているベンゼン環と共に、置換もしくは無置換のフルオレニル基や置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基等の環を形成していてもよい。ｂが２以上の整数の場合、各Ｒ１１は、それぞれが同一でも異なっていてもよい。
式（６）で表されるアントラセン誘導体は、式（１）におけるＡｒ１１が、置換もしくは無置換の２−ナフチル基であり、Ａｒ１２が、置換もしくは無置換のフェニル基となっている。式（６）中、Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１およびｂは、前記と同様である。Ａｒ７は、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数７〜５０のアラルキル基、ジベンゾフラン−１−イル基、ジベンゾフラン−２−イル基、ジベンゾフラン−３−イル基、またはジベンゾフラン−４−イル基である。また、Ａｒ７はそれが結合しているベンゼン環と共に、置換もしくは無置換のフルオレニル基や置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基等の環を形成していてもよい。ｂが２以上の整数の場合、各Ｒ１１は、それぞれが同一でも異なっていてもよい。
また、本実施形態で用いられるアントラセン誘導体は、例えば、次式（７）
で表されるアントラセン誘導体であってもよい。
式（７）中、Ｒ１〜Ｒ８およびＡｒ６は、前記と同様である。Ａｒ５は、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数７〜５０のアラルキル基、または置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の複素環基を示し、Ａｒ５とＡｒ６とは、それぞれ独立して選択される。
このようなアントラセン誘導体としては、例えば、次式（８）〜（１０）
で表されるアントラセン誘導体が挙げられる。
式（８）〜（１０）中、Ｒ１〜Ｒ８は、前記と同様である。
また、式（９）中、Ａｒ８は、置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜２０の縮合アリール基を示す。
式（１０）中、Ａｒ５ａおよびＡｒ６ａは、それぞれ独立して、置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜２０の縮合アリール基を示す。
なお、上述した式（１）〜（１０）における、Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１、Ａｒ５〜Ａｒ７、Ａｒ１１およびＡｒ１２の置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基としては、例えば、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、６−クリセニル基、１−ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、２−ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、３−ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、４−ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、５−ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、６−ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、１−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、２−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、３−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、４−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、５−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、６−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、７−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、８−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、９−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１０−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１１−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１２−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１３−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１４−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１−トリフェニル基、２−トリフェニル基、２−フルオレニル基、９，９−ジメチルフルオレン−２−イル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ｐ−ターフェニル−４−イル基、ｐ−ターフェニル−３−イル基、ｐ−ターフェニル−２−イル基、ｍ−ターフェニル−４−イル基、ｍ−ターフェニル−３−イル基、ｍ−ターフェニル−２−イル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、ｐ−ｔ−ブチルフェニル基、ｐ−（２−フェニルプロピル）フェニル基、３−メチル−２−ナフチル基、４−メチル−１−ナフチル基、４−メチル−１−アントリル基、４’−メチルビフェニルイル基、４”−ｔ−ブチル−ｐ−ターフェニル−４−イル基等が挙げられる。そのなかでも、無置換のフェニル基、置換フェニル基及び置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜１４のアリール基（例えば、１−ナフチル基、２−ナフチル基、９−フェナントリル基）、置換もしくは無置換のフルオレニル基（２−フルオレニル基）、及び置換もしくは無置換のピレニル基（１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基）が好ましい。
また、Ａｒ５ａ、Ａｒ６ａ、およびＡｒ８の置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜２０の縮合アリール基としては、例えば、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、２−フルオレニル基等が挙げられる。そのなかでも、１−ナフチル基、２−ナフチル基、９−フェナントリル基、及びフルオレニル基（２−フルオレニル基）が好ましい。
また、Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１、Ａｒ５〜Ａｒ７、Ａｒ１１、およびＡｒ１２の置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の複素環基としては、例えば、１−ピロリル基、２−ピロリル基、３−ピロリル基、ピラジニル基、２−ピリジニル基、３−ピリジニル基、４−ピリジニル基、１−インドリル基、２−インドリル基、３−インドリル基、４−インドリル基、５−インドリル基、６−インドリル基、７−インドリル基、１−イソインドリル基、２−イソインドリル基、３−イソインドリル基、４−イソインドリル基、５−イソインドリル基、６−イソインドリル基、７−イソインドリル基、２−フリル基、３−フリル基、２−ベンゾフラニル基、３−ベンゾフラニル基、４−ベンゾフラニル基、５−ベンゾフラニル基、６−ベンゾフラニル基、７−ベンゾフラニル基、１−イソベンゾフラニル基、３−イソベンゾフラニル基、４−イソベンゾフラニル基、５−イソベンゾフラニル基、６−イソベンゾフラニル基、７−イソベンゾフラニル基、１−ジベンゾフラニル基、２−ジベンゾフラニル基、３−ジベンゾフラニル基、４−ジベンゾフラニル基、１−ジベンゾチオフェニル基、２−ジベンゾチオフェニル基、３−ジベンゾチオフェニル基、４−ジベンゾチオフェニル基、キノリル基、３−キノリル基、４−キノリル基、５−キノリル基、６−キノリル基、７−キノリル基、８−キノリル基、１−イソキノリル基、３−イソキノリル基、４−イソキノリル基、５−イソキノリル基、６−イソキノリル基、７−イソキノリル基、８−イソキノリル基、２−キノキサリニル基、５−キノキサリニル基、６−キノキサリニル基、１−カルバゾリル基、２−カルバゾリル基、３−カルバゾリル基、４−カルバゾリル基、９−カルバゾリル基、１−フェナントリジニル基、２−フェナントリジニル基、３−フェナントリジニル基、４−フェナントリジニル基、６−フェナントリジニル基、７−フェナントリジニル基、８−フェナントリジニル基、９−フェナントリジニル基、１０−フェナントリジニル基、１−アクリジニル基、２−アクリジニル基、３−アクリジニル基、４−アクリジニル基、９−アクリジニル基、１，７−フェナントロリン−２−イル基、１，７−フェナントロリン−３−イル基、１，７−フェナントロリン−４−イル基、１，７−フェナントロリン−５−イル基、１，７−フェナントロリン−６−イル基、１，７−フェナントロリン−８−イル基、１，７−フェナントロリン−９−イル基、１，７−フェナントロリン−１０−イル基、１，８−フェナントロリン−２−イル基、１，８−フェナントロリン−３−イル基、１，８−フェナントロリン−４−イル基、１，８−フェナントロリン−５−イル基、１，８−フェナントロリン−６−イル基、１，８−フェナントロリン−７−イル基、１，８−フェナントロリン−９−イル基、１，８−フェナントロリン−１０−イル基、１，９−フェナントロリン−２−イル基、１，９−フェナントロリン−３−イル基、１，９−フェナントロリン−４−イル基、１，９−フェナントロリン−５−イル基、１，９−フェナントロリン−６−イル基、１，９−フェナントロリン−７−イル基、１，９−フェナントロリン−８−イル基、１，９−フェナントロリン−１０−イル基、１，１０−フェナントロリン−２−イル基、１，１０−フェナントロリン−３−イル基、１，１０−フェナントロリン−４−イル基、１，１０−フェナントロリン−５−イル基、２，９−フェナントロリン−１−イル基、２，９−フェナントロリン−３−イル基、２，９−フェナントロリン−４−イル基、２，９−フェナントロリン−５−イル基、２，９−フェナントロリン−６−イル基、２，９−フェナントロリン−７−イル基、２，９−フェナントロリン−８−イル基、２，９−フェナントロリン−１０−イル基、２，８−フェナントロリン−１−イル基、２，８−フェナントロリン−３−イル基、２，８−フェナントロリン−４−イル基、２，８−フェナントロリン−５−イル基、２，８−フェナントロリン−６−イル基、２，８−フェナントロリン−７−イル基、２，８−フェナントロリン−９−イル基、２，８−フェナントロリン−１０−イル基、２，７−フェナントロリン−１−イル基、２，７−フェナントロリン−３−イル基、２，７−フェナントロリン−４−イル基、２，７−フェナントロリン−５−イル基、２，７−フェナントロリン−６−イル基、２，７−フェナントロリン−８−イル基、２，７−フェナントロリン−９−イル基、２，７−フェナントロリン−１０−イル基、１−フェナジニル基、２−フェナジニル基、１−フェノチアジニル基、２−フェノチアジニル基、３−フェノチアジニル基、４−フェノチアジニル基、１０−フェノチアジニル基、１−フェノキサジニル基、２−フェノキサジニル基、３−フェノキサジニル基、４−フェノキサジニル基、１０−フェノキサジニル基、２−オキサゾリル基、４−オキサゾリル基、５−オキサゾリル基、２−オキサジアゾリル基、５−オキサジアゾリル基、３−フラザニル基、２−チエニル基、３−チエニル基、２−メチルピロール−１−イル基、２−メチルピロール−３−イル基、２−メチルピロール−４−イル基、２−メチルピロール−５−イル基、３−メチルピロール−１−イル基、３−メチルピロール−２−イル基、３−メチルピロール−４−イル基、３−メチルピロール−５−イル基、２−ｔ−ブチルピロール−４−イル基、３−（２−フェニルプロピル）ピロール−１−イル基、２−メチル−１−インドリル基、４−メチル−１−インドリル基、２−メチル−３−インドリル基、４−メチル−３−インドリル基、２−ｔ−ブチル−１−インドリル基、４−ｔ−ブチル−１−インドリル基、２−ｔ−ブチル−３−インドリル基、４−ｔ−ブチル−３−インドリル基等が挙げられる。そのなかでも、好ましくは、１−ジベンゾフラニル基、２−ジベンゾフラニル基、３−ジベンゾフラニル基、４−ジベンゾフラニル基、１−ジベンゾチオフェニル基、２−ジベンゾチオフェニル基、３−ジベンゾチオフェニル基、４−ジベンゾチオフェニル基、１−カルバゾリル基、２−カルバゾリル基、３−カルバゾリル基、４−カルバゾリル基、９−カルバゾリル基である。
また、Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１、およびＡｒ５〜Ａｒ７の置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ヒドロキシメチル基、１−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシイソブチル基、１，２−ジヒドロキシエチル基、１，３−ジヒドロキシイソプロピル基、２，３−ジヒドロキシ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、１−クロロエチル基、２−クロロエチル基、２−クロロイソブチル基、１，２−ジクロロエチル基、１，３−ジクロロイソプロピル基、２，３−ジクロロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、１−ブロモエチル基、２−ブロモエチル基、２−ブロモイソブチル基、１，２−ジブロモエチル基、１，３−ジブロモイソプロピル基、２，３−ジブロモ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリブロモプロピル基、ヨードメチル基、１−ヨードエチル基、２−ヨードエチル基、２−ヨードイソブチル基、１，２−ジヨードエチル基、１，３−ジヨードイソプロピル基、２，３−ジヨード−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヨードプロピル基、アミノメチル基、１−アミノエチル基、２−アミノエチル基、２−アミノイソブチル基、１，２−ジアミノエチル基、１，３−ジアミノイソプロピル基、２，３−ジアミノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリアミノプロピル基、シアノメチル基、１−シアノエチル基、２−シアノエチル基、２−シアノイソブチル基、１，２−ジシアノエチル基、１，３−ジシアノイソプロピル基、２，３−ジシアノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリシアノプロピル基、ニトロメチル基、１−ニトロエチル基、２−ニトロエチル基、２−ニトロイソブチル基、１，２−ジニトロエチル基、１，３−ジニトロイソプロピル基、２，３−ジニトロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリニトロプロピル基等が挙げられる。そのなかでも、好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基である。
また、Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１、およびＡｒ５〜Ａｒ７の置換基の置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、４−メチルシクロヘキシル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基、１−ノルボルニル基、２−ノルボルニル基等が挙げられる。そのなかでも、好ましくは、シクロペンチル基、シクロヘキシル基である。
また、Ｒ１〜Ｒ８およびＲ１１の置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基は、−ＯＺで表される基である。上記Ｚは、上述したＲ１〜Ｒ８の置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基から選択される。
また、Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１およびＡｒ５〜Ａｒ７の置換基の置換もしくは無置換の炭素数７〜５０のアラルキル基（アリール部分は炭素数６〜４９、アルキル部分は炭素数１〜４４）としては、ベンジル基、１−フェニルエチル基、２−フェニルエチル基、１−フェニルイソプロピル基、２−フェニルイソプロピル基、フェニル−ｔ−ブチル基、α−ナフチルメチル基、１−α−ナフチルエチル基、２−α−ナフチルエチル基、１−α−ナフチルイソプロピル基、２−α−ナフチルイソプロピル基、β−ナフチルメチル基、１−β−ナフチルエチル基、２−β−ナフチルエチル基、１−β−ナフチルイソプロピル基、２−β−ナフチルイソプロピル基、１−ピロリルメチル基、２−（１−ピロリル）エチル基、ｐ−メチルベンジル基、ｍ−メチルベンジル基、ｏ−メチルベンジル基、ｐ−クロロベンジル基、ｍ−クロロベンジル基、ｏ−クロロベンジル基、ｐ−ブロモベンジル基、ｍ−ブロモベンジル基、ｏ−ブロモベンジル基、ｐ−ヨードベンジル基、ｍ−ヨードベンジル基、ｏ−ヨードベンジル基、ｐ−ヒドロキシベンジル基、ｍ−ヒドロキシベンジル基、ｏ−ヒドロキシベンジル基、ｐ−アミノベンジル基、ｍ−アミノベンジル基、ｏ−アミノベンジル基、ｐ−ニトロベンジル基、ｍ−ニトロベンジル基、ｏ−ニトロベンジル基、ｐ−シアノベンジル基、ｍ−シアノベンジル基、ｏ−シアノベンジル基、１−ヒドロキシ−２−フェニルイソプロピル基、１−クロロ−２−フェニルイソプロピル基等が挙げられる。
また、Ｒ１〜Ｒ８およびＲ１１の置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリールオキシ基は−ＯＹで表される基であり、アリールチオ基は、−ＳＹで表される基である。上記Ｙは、前記Ｒ１〜Ｒ８の置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基から選ばれる。
また、Ｒ１〜Ｒ８およびＲ１１の置換もしくは無置換の炭素数２〜５０アルコキシカルボニル基（アルキル部分は炭素数１〜４９）は、−ＣＯＯＺで表される基である。上記Ｚは、前述したように、Ｒ１〜Ｒ８の置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基から選択される。
また、Ｒ１〜Ｒ８およびＲ１１の置換シリル基としては、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基等が挙げられる。
また、Ｒ１〜Ｒ８およびＲ１１のハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
また、ドーパントとして使用される上記アミノアントラセン誘導体の例としては、例えば、次式（１１）
で表される化合物が挙げられる。
式（１１）中、Ａ１およびＡ２は、それぞれ独立して、置換もしくは無置換の環形成炭素数１〜６の脂肪族炭化水素基、置換もしくは無置換の炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基、または、窒素原子、硫黄原子、酸素原子の何れかの原子を含む、置換もしくは無置換の炭素数５〜１９の複素芳香族炭化水素基を示す。また、各Ａ３は、それぞれ独立して、置換もしくは無置換の炭素数１〜６の脂肪族炭化水素基、置換もしくは無置換の炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基、または、窒素原子、硫黄原子、酸素原子の何れかの原子を含む、置換もしくは無置換の炭素数５〜１９の複素芳香族炭化水素基、または水素原子を示す。
また、上記アミノクリセン誘導体としては、例えば、次式（１２）
で表される化合物が好ましい。
式（１２）中、Ｘ１〜Ｘ１０は、それぞれ独立して、水素原子または置換基を示し、Ｙ１およびＹ２は、それぞれ置換基を示す。好ましくは、Ｘ１〜Ｘ１０は、水素原子である。また、好ましくは、Ｙ１およびＹ２は、それぞれ独立して、置換（好ましくは炭素数１〜６のアルキル基で置換）または無置換の炭素数６〜３０の芳香族環（好ましくは炭素数６〜１０の芳香族環、またはフェニル基）である。
また、上記アミノピレン誘導体としては、例えば、次式（１３）
で表される化合物が好ましい。
式（１３）中、Ｘ１〜Ｘ１０は、それぞれ独立して、水素原子または置換基を示す。但し、Ｘ３およびＸ８、または、Ｘ２およびＸ７は、それぞれ−ＮＹ１Ｙ２基であり、Ｙ１およびＹ２は置換基である。好ましくは、Ｘ３およびＸ８が、それぞれ−ＮＹ１Ｙ２基であるとき、Ｘ２、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ７、Ｘ９、Ｘ１０は、水素原子であり、Ｘ１、Ｘ６は、水素原子、アルキル基、またはシクロアルキル基である。また、好ましくは、Ｘ２およびＸ７が、それぞれ−ＮＹ１Ｙ２基であるとき、Ｘ１、Ｘ３〜Ｘ６、Ｘ８〜Ｘ１０は、水素原子である。また、好ましくは、Ｙ１およびＹ２は、置換（例えば炭素数１〜６のアルキル基で置換）または無置換の芳香族環（例えば、フェニル基、ナフチル基）である。
第１発光層３３ａ中におけるＴＴＦ材料の含有率（ドープ量）は、１０ｗｔ％以上であることが好ましく、３０ｗｔ％以上であることがさらに好ましく、５０ｗｔ％以上であることが最も好ましい。
なお、ホスト材料を使用する場合、ホスト材料のＴ１準位は、ＴＴＦ材料のＴ１準位よりも高いことが望ましい。これにより、ホスト材料からＴＴＦ材料に励起エネルギーが移動し易くなる。
また、本実施形態において、第１発光層３３ａは正孔輸送性が強く、第２発光層３３ｂおよび第３発光層３３ｃは電子輸送性が強いことが好ましい。このため、第１発光層３３ａは、正孔移動度が電子移動度よりも高い材料を含み、第２発光層３３ｂおよび第３発光層３３ｃは、電子移動度が正孔移動度よりも高い材料を含むことが望ましい。
このような材料を使用することで、陽極２から第１発光層３３ａに正孔が効率良く注入・輸送される一方、陰極４から第３発光層３３ｃを介して第２発光層３３ｂに電子が効率良く注入・輸送される。この結果、キャリア（電子および正孔）の再結合が、第１発光層３３ａと第２発光層３３ｂとの界面近傍で起こり易くなるので、第２発光層３３ｂから第１発光層３３ａにデクスター遷移が起こり易くなる。
したがって、第１発光層３３ａがホスト材料を含む場合、該ホスト材料としては、正孔移動度が電子移動度よりも高い材料を用いることが望ましい。
また、第１発光層３３ａの層厚は、５ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ未満であることがより好ましい。
本実施形態では、第２発光層３３ｂで生成した励起子のデクスター型のエネルギー移動（デクスター遷移）を利用して第１発光層３３ａの発光を行う。デクスター遷移は、隣接している分子同士の間でのみ生じる。このため、第１発光層３３ａの層厚が厚いと、発光効率が低下するおそれがある。したがって、第１発光層３３ａの層厚は、５ｎm以下とすることが望ましい。
（第２発光層３３ｂ）
また、第２発光層３３ｂでは、上述した遅延蛍光材料として、ＴＡＤＦ材料を使用する。第２発光層３３ｂは、ホスト材料（第２ホスト材料）およびＴＡＤＦ材料のうち、少なくともＴＡＤＦ材料を含む。
また、第２発光層３３ｂでは、上述した遅延蛍光材料として、ＴＡＤＦ材料を使用する。第２発光層３３ｂは、ホスト材料（第２ホスト材料）およびＴＡＤＦ材料のうち、少なくともＴＡＤＦ材料を含む。
ＴＡＤＦ材料は、熱活性化により三重項励起状態（Ｔ１）から逆項間交差により一重項励起状態（Ｓ１）を生成できる材料であり、Ｓ１準位とＴ１準位とのエネルギー差ΔＥＳＴが極めて小さい遅延蛍光材料である。ドーパント材料にこのようにＳ１準位とＴ１準位とのエネルギー差ΔＥＳＴが極めて小さい遅延蛍光材料を用いることで、熱エネルギーによるＴ１準位からＳ１準位への逆項間交差が生じる。このＴＡＤＦ材料による遅延蛍光を利用すると、蛍光型発光においても、理論上、内部量子効率を１００％にまで高めることができると考えられている。
ＴＡＤＦ材料としては、既知の材料を使用することができ、特に限定されるものではない。本実施形態で用いられる緑色発光のＴＡＤＦ材料としては、例えば、フェノキサジン−トリフェニルトリアジン（ＰＸＺ−ＴＲＺ）等が挙げられる。なお、ＴＡＤＦ材料は、単独で用いてもよく、適宜２種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記ＴＡＤＦ材料には、第１発光層３３ａに含まれるホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方のＴ１準位よりもＴ１準位が高い材料が選択される。これにより、上記ＴＡＤＦ材料から第１発光層３３ａのホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方にエネルギーが移動し易くなる。
また、ホスト材料としては、従来、ＥＬ層（本実施形態では有機ＥＬ層）等に用いられる公知のホスト材料を使用することができる。上記ホスト材料としては、例えば、カルバゾール誘導体、アントラセン、テトラセン等のアセン系材料またはその誘導体等が挙げられ、これらのうち１種を単独でもしくは適宜２種以上を組み合わせて用いることもできる。
ホスト材料を使用する場合、ホスト材料のＴ１準位は、ＴＡＤＦ材料のＳ１準位およびＴ１準位よりも高いことが望ましい。これにより、ホスト材料からＴＡＤＦ材料に励起エネルギーが移動し易くなる。
また、前述したように、本実施形態において、第１発光層３３ａは正孔輸送性が強く、第２発光層３３ｂおよび第３発光層３３ｃは電子輸送性が強いことが好ましい。
このため、上記ホスト材料としては、電子移動度が正孔移動度よりも高い、電子輸送性のホスト材料を用いることが好ましい。このため、上記ホスト材料としては、例えば、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ、慣用名：バトクプロイン）等の電子輸送性材料を用いることが好ましい。
第２発光層３３ｂ中におけるＴＡＤＦ材料の含有率（ドープ量）は、１０ｗｔ％以上であることが好ましく、３０ｗｔ％以上であることがさらに好ましく、５０ｗｔ％以上であることが最も好ましい。したがって、第２発光層３３ｂがホスト材料を含む場合、第２発光層３３ｂ中にＴＡＤＦ材料が少なくとも１０％含まれるように、ホスト材料にＴＡＤＦ材料がドープされる。
また、第２発光層３３ｂに含まれる、少なくとも、混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位は、第１発光層３３ａに含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位よりも高いことが望ましい。これにより、第１発光層３３ａよりも第２発光層３３ｂに正孔が入り易くなる。
また、第２発光層３３ｂに含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位は、第３発光層３３ｃに含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位よりも高いことが望ましい。これにより、第２発光層３３ｂから第３発光層３３ｃに正孔が漏れ難くなる。
また、第２発光層３３ｂに含まれる、少なくとも、混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位は、第１発光層３３ａに含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位よりも低いことが望ましい。これにより、第２発光層３３ｂから第１発光層３３ａに電子が漏れ難くなる。
また、第２発光層３３ｂに含まれる、少なくとも、混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位は、第３発光層３３ｃに含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位よりも低いことが望ましい。これにより、第３発光層３３ｃよりも第２発光層３３ｂに電子が入り易くなる。
したがって、これら第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、第３発光層３３ｃに、上述した関係を満たす材料を使用することで、第２発光層３３ｂでの励起子生成確率を高めることができる。この結果、第２発光層３３ｂでの発光効率を向上させることができるとともに、第２発光層３３ｂで生成した励起子のエネルギーの移動により、第１発光層３３ａおよび第３発光層３３ｃにおいても効率良く発光させることができる。
なお、ＨＯＭＯ準位は、例えば、理研計器株式会社製の大気中光電子分光装置「ＡＣ−３」等を用いて紫外線を照射して放出される光電子の閾値エネルギーを測定することで求めることができる。一方、ＬＵＭＯ準位は、島津製作所製の紫外可視分光光度計「ＵＶ−２４５０」等を使用し、紫外線を照射したときの吸収スペクトルの吸収端のエネルギーでバンドギャップを求め、該バンドギャップと上記手法で測定されたＨＯＭＯ準位とから、計算によって求めることができる。
ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位の比較は、値そのものではなく、エネルギー差が重要であり、ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位は、何れも、常用の手法により求めることができる。このため、測定方法の詳細については省略するが、同じ手法で用いたＨＯＭＯ準位同士およびＬＵＭＯ準位同士を比較することが望ましい。
また、第２発光層３３ｂの層厚は、２０ｎｍ以下であることが好ましく、２〜２０ｎｍの範囲内であることがより好ましく、５〜１０ｎｍの範囲内であることがさらに好ましい。
本実施形態では、第２発光層３３ｂのＴＡＤＦ材料から、第３発光層３３ｃの蛍光発光材料へのフェルスター遷移（フェルスター型のエネルギー移動）を利用して第３発光層３３ｃを発光させる。
フェルスター遷移は、材料同士が直接接触していなくても、一定距離内であれば起こる。また、第２発光層３３ｂは緑色発光層（緑色蛍光発光層）であり、第３発光層３３ｃは赤色発光層（赤色蛍光発光層）であることから、第２発光層３３ｂおよび第３発光層３３ｃのエネルギー準位は、Ｓ１Ｇ＞Ｓ１Ｒ、Ｔ１Ｇ＞Ｔ１Ｒの関係を有している。このため、第２発光層３３ｂから第３発光層３３ｃにはエネルギーが移動し易い。このため、上記ＴＡＤＦ材料の分子から第３発光層３３ｃの蛍光材料の分子までの距離が２０ｎｍ以下であれば、容易かつより確実にフェルスター遷移が起こるとともに、エネルギーの移動効率を損なうこともない。
また、第２発光層３３ｂの層厚を２０ｎｍ以下とすることで、第２発光層３３ｂ中で最も第３発光層３３ｃの蛍光材料から遠いＴＡＤＦ材料の分子（すなわち、第２発光層３３ｂにおける、第３発光層３３ｃとは反対側の表面、つまり、第１発光層３３ａ側の表面）に位置するＴＡＤＦ材料の分子までの距離が２０ｎｍ以下となる。したがって、第２発光層３３ｂの任意の位置から第３発光層３３ｃまでの最短距離が何れも２０ｎｍ以下となる。このため、第２発光層３３ｂにおける第３発光層３３ｃとは反対側の表面に位置するＴＡＤＦ材料の分子であってもフェルスター遷移が可能であり、任意の位置のＴＡＤＦ材料の分子から第３発光層３３ｃの蛍光材料へのフェルスター遷移が可能となる。
また、層厚を均一にし、発光効率の低下を抑制する上で、第２発光層３３ｂの層厚は、２ｎｍ以上であることが好ましく、５ｎｍ以上であることがより好ましい。
（第３発光層３３ｃ）
第３発光層３３ｃには、前述したように、発光層３３に使用される発光材料のうち発光ピーク波長が最も長波長の蛍光材料が使用される。第３発光層３３ｃは、ホスト材料（第３ホスト材料）および上記蛍光材料のうち、少なくとも上記蛍光材料を含む。
第３発光層３３ｃには、前述したように、発光層３３に使用される発光材料のうち発光ピーク波長が最も長波長の蛍光材料が使用される。第３発光層３３ｃは、ホスト材料（第３ホスト材料）および上記蛍光材料のうち、少なくとも上記蛍光材料を含む。
上記蛍光材料としては、既知の蛍光材料を使用することができ、第２発光層３３ｂのＴＡＤＦ材料のＳ１準位およびＴ１準位よりもＳ１準位が低い蛍光材料であれば、特に限定されるものではない。本実施形態で用いられる赤色発光の蛍光材料としては、例えば、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（ＤＣＭ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ジュロリジン−４−イル−ビニル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ２）、ジインデノペリレン誘導体等のペリレン誘導体、ユーロピウム錯体、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、ポルフィリン誘導体、ナイルレッド等が挙げられる。
また、ホスト材料としては、従来、ＥＬ層（本実施形態では有機ＥＬ層）等に用いられる公知のホスト材料を使用することができる。上記ホスト材料としては、例えば、第２発光層３３ｂで用いられるホスト材料と同様のホスト材料を用いることができる。具体的には、例えば、カルバゾール誘導体、アントラセン、テトラセン等のアセン系材料またはその誘導体等が挙げられ、これらのうち１種を単独でもしくは適宜２種以上を組み合わせて用いることもできる。
前述したように、本実施形態において、第２発光層３３ｂおよび第３発光層３３ｃは、電子輸送性が強いことが好ましいことから、第３発光層３３ｃでも、上記ホスト材料としては、電子移動度が正孔移動度よりも高い、電子輸送性のホスト材料を用いることが好ましい。このため、上記ホスト材料としては、例えば、ＢＣＰ（バトクプロイン）等の電子輸送性材料を用いることが好ましい。
第３発光層３３ｃ中における上記蛍光材料の含有率（ドープ量）は、１０ｗｔ％以上であることが好ましく、３０ｗｔ％以上であることがさらに好ましく、５０ｗｔ％以上であることが最も好ましい。
また、第３発光層３３ｃの層厚は、２０ｎｍ以下であることが好ましく、１０〜２０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。
フェルスター半径は１５ｎｍ程度である。このため、第３発光層３３ｃの層厚を２０ｎｍ以下とすることで、第３発光層３３ｃの分子に漏れなくフェルスター遷移が起こる。また、第３発光層３３ｃの層厚を１０ｎｍ以上とすることで、第３発光層３３ｃにおける、第２発光層３３ｂとは反対側の層へのエネルギー漏れが発生し難い。このため、第３発光層３３ｃの層厚を１０〜２０ｎｍの範囲内とした場合、発光効率が最も高くなる。
（正孔注入層３１および正孔輸送層３２）
正孔注入層３１は、正孔注入性材料を含み、発光層３３への正孔注入効率を高める機能を有する層である。
正孔注入層３１は、正孔注入性材料を含み、発光層３３への正孔注入効率を高める機能を有する層である。
また、正孔輸送層３２は、正孔輸送性材料を含み、発光層３３への正孔輸送効率を高める機能を有する層である。
なお、正孔注入層３１と正孔輸送層３２とは、互いに独立した層として形成されていてもよく、正孔注入層兼正孔輸送層として一体化されていてもよい。また、正孔注入層３１と正孔輸送層３２とが両方設けられている必要もなく、一方のみ、例えば正孔輸送層３２のみが設けられていてもよい。勿論、両方とも設けられていなくても構わない。
正孔注入層３１、正孔輸送層３２、あるいは正孔注入層兼正孔輸送層の材料、すなわち、正孔注入性材料あるいは正孔輸送性材料として用いられる材料としては、既知の材料を用いることができる。
これらの材料としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、アザトリフェニレン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、トリフェニレン、ベンジン、スチリルアミン、トリフェニルアミン、ポルフィリン、トリアゾール、イミダゾール、オキサジアゾール、オキザゾール、ポリアリールアルカン、フェニレンジアミン、アリールアミン、およびこれらの誘導体、チオフェン系化合物、ポリシラン系化合物、ビニルカルバゾール系化合物、アニリン系化合物等の鎖状式あるいは複素環式共役系のモノマー、オリゴマー、またはポリマー等が挙げられる。
より具体的には、例えば、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（α−ＮＰＤ）、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（ＨＡＴ−ＣＮ）、１，３−ビス（カルバゾール−９−イル）ベンゼン（ｍＣＰ）、ジ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジトリル−アミノ）−フェニル］シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）、９，１０−ジフェニルアントラセン−２−スルフォネート（ＤＰＡＳ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−（４−（ジ（３−トリル）アミノ）フェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＤＮＴＰＤ）、イリジウム（III）トリス［Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンズイミダゾル−２−イリデン−Ｃ２，Ｃ２’］（Ｉｒ（ｄｐｂｉｃ）３）、４，４’，４”−トリス−（Ｎ−カルバゾリル）−トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）、２，２−ビス（ｐ−トリメリットオキシフェニル）プロパン酸無水物（ＢＴＰＤ）、ビス［４−（ｐ，ｐ−ジトリルアミノ）フェニル］ジフェニルシラン（ＤＴＡＳｉ）等が用いられる。
なお、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、正孔注入層兼正孔輸送層は、不純物がドープされていない真性正孔注入性材料あるいは真性正孔輸送性材料であってもよいし、導電性を高める等の理由で不純物がドープされていても構わない。
また、高効率の発光を得るためには、励起エネルギーを発光層３３内に閉じ込めることが望ましい。このため、上記正孔注入性材料および正孔輸送性材料としては、発光層３３における蛍光材料（ドーパント材料）のＳ１準位およびＴ１準位よりも励起準位の高いＳ１準位およびＴ１準位を有する材料を使用することが望ましい。このため、上記正孔注入性材料および正孔輸送性材料としては、励起準位が高く、かつ、高い正孔移動度を有する材料を選択することがより好ましい。
（電子輸送層３４および電子注入層３５）
電子注入層３５は、電子注入性材料を含み、発光層３３への電子注入効率を高める機能を有する層である。
電子注入層３５は、電子注入性材料を含み、発光層３３への電子注入効率を高める機能を有する層である。
また、電子輸送層３４は、電子輸送性材料を含み、発光層３３への電子輸送効率を高める機能を有する層である。
なお、電子注入層３５と電子輸送層３４とは、互いに独立した層として形成されていてもよく、電子注入層兼電子輸送層として一体化されていてもよい。また、電子注入層３５と電子輸送層３４とが両方設けられている必要もなく、一方のみ、例えば電子輸送層３４のみが設けられていてもよい。勿論、両方とも設けられていなくても構わない。
電子注入層３５、電子輸送層３４、あるいは電子注入層兼電子輸送層の材料、すなわち、電子注入性材料あるいは電子輸送性材料として用いられる材料としては、既知の材料を用いることができる。
これらの材料としては、例えば、キノリン、ペリレン、フェナントロリン、ビススチリル、ピラジン、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、フルオレノン、およびこれらの誘導体や金属錯体、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等が挙げられる。
より具体的には、例えば、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）、３，３’−ビス（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル（ｍＣＢＰ）、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）、１，３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾル−２−イル）ベンゼン（ＴＰＢＩ）、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）、１，１０−フェナントロリン、Ａｌｑ（トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム）、ＬｉＦ等が挙げられる。
なお、電子注入層３５、電子輸送層３４、電子注入層兼電子輸送層は、不純物がドープされていない真性電子注入性材料あるいは真性電子輸送性材料であってもよいし、導電性を高める等の理由で不純物がドープされていても構わない。
また、高効率の発光を得るためには、励起エネルギーを発光層３３内に閉じ込めることが望ましい。このため、上記電子注入性材料および電子輸送性材料としては、隣接する発光層３３におけるドーパント材料のＳ１準位およびＴ１準位よりも励起準位の高いＳ１準位およびＴ１準位を有する材料を使用することが望ましい。このため、上記電子注入性材料および電子輸送性材料としては、励起準位が高く、かつ、高い電子移動度を有する材料を選択することがより好ましい。
必要に応じて形成される、発光層３３以外の、これらの層の厚みは、各層のキャリア（正孔、電子）の移動度やそのバランス、各層を構成する材料の種類等に応じて、第２発光層３３ｂで励起子が生成されるように適宜設定すればよく、特に限定されるものではない。なお、これらの層の厚みは、例えば、従来と同様に設定することが可能である。
＜発光原理＞
次に、本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０の発光原理について、図１の（ａ）・（ｂ）を参照して以下に説明する。
次に、本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０の発光原理について、図１の（ａ）・（ｂ）を参照して以下に説明する。
本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０は、（１）発光ピーク波長が異なる発光層を積層した場合、発光ピーク波長が短波長側の発光層から発光ピーク波長が長波長側の発光層に励起エネルギーの移動が起こり易く、（２）ＴＡＤＦ材料は、Ｓ１準位およびＴ１準位間で励起子が自由に移動できることから、ＴＡＤＦ材料のＳ１準位およびＴ１準位に均等に励起子が発生し、（３）ＴＴＦ材料は、Ｔ１準位からＳ１準位へと再励起して発光が可能であることを利用して発光を行うものである。
有機ＥＬ素子１０は、一対の電極（陽極２および陰極４）間に、発光層３３中、発光ピークが最も短波長である第１発光層３３ａ（青色発光層）と、第２発光層３３ｂ（緑色発光層）と、発光層３３中、発光ピークが最も長波長である第３発光層３３ｃ（赤色発光層）とが、この順に積層された構成を有している。第１発光層３３ａは、ホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくともＴＴＦ材料を含み、第２発光層３３ｂは、ホスト材料およびＴＡＤＦ材料のうち少なくともＴＡＤＦを含み、第３発光層３３ｃは、ホスト材料および蛍光材料のうち少なくとも蛍光材料を含む。また、第１発光層３３ａに含まれるホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方のＴ１準位は、第２発光層３３ｂに含まれるＴＡＤＦ材料のＴ１準位よりも低い。
前述したように、通常の蛍光材料で励起子が生成されても、２５％の一重項励起子しか発光に利用できない。
しかしながら、ＴＡＤＦ材料は、図１の（ａ）に示すようにＳ１準位とＴ１準位とのエネルギー差ΔＥＳＴが極めて小さく、熱活性化により三重項励起状態（Ｔ１）から逆項間交差により一重項励起状態（Ｓ１）を生成できる遅延蛍光材料である。このため、三重項励起子を一重項励起子に戻して発光させることが可能である。前述したように、ＴＡＤＦ材料による遅延蛍光を利用すると、蛍光型発光においても、理論上、内部量子効率を１００％にまで高めることができると考えられている。
そして、ＴＡＤＦ材料は、上記（２）に示したように、Ｓ１準位およびＴ１準位間で励起子が自由に移動できることから、熱活性化遅延蛍光材料のＳ１準位およびＴ１準位に均等に励起子が発生する。
そして、発光材料のエネルギー準位は、発光ピーク波長が短波長であるほど高い。第２発光層３３ｂは緑色発光層であり、第３発光層３３ｃは赤色発光層であることから、図１の（ａ）に示すように、第２発光層３３ｂおよび第３発光層３３ｃのエネルギー準位は、Ｓ１Ｇ＞Ｓ１Ｒ、Ｔ１Ｇ＞Ｔ１Ｒの関係を有している。このため、上記（１）に示したように、緑色発光層である第２発光層３３ｂから赤色発光層である第３発光層３３ｃにはエネルギーが移動し易い。
このため、本実施形態によれば、図１の（ａ）・（ｂ）に示すように、第２発光層３３ｂのＴＡＤＦ材料から、該ＴＡＤＦ材料よりもＳ１準位が低い第３発光層３３ｃの蛍光材料にフェルスター型のエネルギー移動（フェルスター遷移）が生じる。このため、本実施形態によれば、第２発光層３３ｂだけでなく第３発光層３３ｃでも効率良く発光させることが可能となる。
一方で、上記有機ＥＬ素子１０では、第１発光層３３ａに含まれるホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方のＴ１準位（例えば図１の（ａ）に示すように、ＴＴＦ材料のＴ１準位）が、第２発光層３３ｂに含まれるＴＡＤＦ材料のＴ１準位よりも低いことから、第２発光層３３ｂのＴＡＤＦ材料から、第１発光層３３ａに含まれるホスト材料またはＴＴＦ材料に励起エネルギーが移動し易い。
このとき、第２発光層３３ｂは、第１発光層３３ａに隣接して積層されている（つまり、接触している）ことから、図１の（ａ）・（ｂ）に示すように、第２発光層３３ｂのＴＡＤＦ材料から、第１発光層３３ａのホスト材料またはＴＴＦ材料にデクスター型のエネルギー移動が生じる。その後、上記（３）に示すように、ＴＴＦ現象により、第１発光層３３ａで、ホスト材料のＴ１準位またはＴＴＦ材料のＴ１準位から、ＴＴＦ材料のＳ１準位に再励起する。このため、本実施形態によれば、第１発光層３３ａでも効率良く発光させることが可能となる。
したがって、本実施形態によれば、上述したように、発光層３３に、少なくとも２種類の遅延蛍光材料を含む蛍光材料を使用することで、効率良く３色発光させることができる。
また、上述したように、上記有機ＥＬ素子１０では、遅延蛍光材料を含む蛍光材料を使用して発光を行い、りん光材料を使用しないことから、低コスト化が可能である。したがって、本実施形態によれば、低コストかつ高効率の３色発光型の白色発光デバイスを実現することができる。
なお、第２発光層３３ｂのＴＡＤＦ材料のＴ１準位から、直接、第１発光層３３ａのＴＴＦ材料のＴ１準位にデクスター型のエネルギー移動が起こることで、第１発光層３３ａで、より効率良く発光させることが可能となる。また、第２発光層３３ｂのＴＡＤＦ材料のＴ１準位から、直接、第３発光層３３ｃの蛍光材料のＴ１準位にフェルスター型のエネルギー移動が起こることで、第３発光層３３ｃで、より効率良く発光させることが可能となる。
また、本実施形態のように第１発光層３３ａ側の電極が陽極２であり、第３発光層３３ｃ側の電極が陰極４である場合、第１発光層３３ａが正孔輸送性が強く、第２発光層３３ｂおよび第３発光層３３ｃは電子輸送性が強いことで、陽極２から第１発光層３３ａに正孔が効率良く注入・輸送される一方、陰極４から第３発光層３３ｃを介して第２発光層３３ｂに電子が効率良く注入・輸送される。この結果、図１の（ｂ）に示すように、キャリアの再結合が、第１発光層３３ａと第２発光層３３ｂとの界面近傍で起こり易くなり、第２発光層３３ｂで励起子が生成する確率が高くなるとともに、第２発光層３３ｂから第１発光層３３ａにデクスター遷移が起こり易くなる。上述したように、デクスター遷移は、材料同士（分子同士）の直接接触により起こる一方で、ＴＡＤＦ材料のＳ１準位から蛍光材料のＳ１準位へのフェルスター遷移は、材料同士が直接接触していなくても、一定距離内であれば起こる。このため、上記の構成とすることで、より効率良く３色発光させることが可能となる。
＜有機ＥＬ素子１０の製造方法＞
有機ＥＬ素子１０の製造方法は、一対の電極（陽極２および陰極４）のうち一方の電極を第１電極とし、他方の電極を第２電極とすると、第１電極を形成する第１電極形成工程と、有機ＥＬ層３を形成する有機ＥＬ層形成工程（機能層形成工程）と、第２電極を形成する第２電極形成工程と、を備えている。
有機ＥＬ素子１０の製造方法は、一対の電極（陽極２および陰極４）のうち一方の電極を第１電極とし、他方の電極を第２電極とすると、第１電極を形成する第１電極形成工程と、有機ＥＬ層３を形成する有機ＥＬ層形成工程（機能層形成工程）と、第２電極を形成する第２電極形成工程と、を備えている。
上記有機ＥＬ素子１０の製造工程では、第１電極形成工程と第２電極形成工程との間に有機ＥＬ層形成工程を行うことで、第１電極と第２電極との間に有機ＥＬ層３を形成する。そして、このように、第１電極と第２電極との間に有機ＥＬ層３を形成する有機ＥＬ層形成工程は、少なくとも、第１発光層３３ａを形成する第１発光層形成工程（第１の発光層形成工程）と、第２発光層３３ｂを形成する第２発光層形成工程（第２の発光層形成工程）と、第３発光層３３ｃを形成する第３発光層形成工程（第３の発光層形成工程）と、を備えている。
そして、上記第１発光層形成工程と上記第２発光層形成工程とは、第２発光層３３ｂが、第１発光層３３ａと第３発光層３３ｃとの間に積層されるとともに、第１発光層３３ａと第２発光層３３ｂとが隣接するように連続して行われる。
なお、本実施形態では、上記第１電極が陽極２であり、有機ＥＬ層形成工程は、上記陽極２上に正孔注入層３１を形成する正孔注入層形成工程と、正孔注入層３１上に正孔輸送層３２を形成する正孔輸送層形成工程と、正孔注入層３１上に第１発光層３３ａを形成する第１発光層形成工程と、第１発光層３３ａ上に第２発光層３３ｂを形成する第２発光層形成工程と、第２発光層３３ｂ上に第３発光層３３ｃを形成する第３発光層形成工程と、第３発光層３３ｃ上に電子輸送層３４を形成する電子輸送層形成工程と、電子輸送層３４上に電子注入層３５を形成する電子注入層形成工程と、を備え、電子注入層３５上に、第２電極として陰極４が形成される。
第１電極は、例えば、基板１上に、導電膜（電極膜）を成膜し、該導電膜上にフォトレジストを塗布して、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングを行った後、上記導電膜をエッチングし、フォトレジストを剥離することにより形成することができる。
上記導電膜の積層には、スパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、印刷法等を用いることができる。
本実施形態では、図２に示したように、陽極２として、非透光性電極２１および透光性電極２２を形成する。
また、有機ＥＬ層３を構成する、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、第３発光層３３ｃ、電子輸送層３４、電子注入層３５等の機能層は、各種の手法によって形成できる。
例えば、各層の材料を溶剤に溶解して分散させた有機ＥＬ層形成用塗液を用いて、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、またはマイクログラビアコート法等の印刷法等による公知のウェットプロセスによって、上記各層を形成することができる。
また、上記の材料を用いて、抵抗加熱蒸着法、電子線（ＥＢ）蒸着法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、スパッタリング法、または有機気相蒸着（ＯＶＰＤ）法等の公知のドライプロセスによって、上記各層を形成することもできる。なお、ドーパント材料は、ドーパント材料とホスト材料とを共蒸着することによって、ホスト材料中にドープすることができる。
あるいは、上記の材料を用いて、レーザー転写法等によって、上記各層を形成することもできる。
なお、ウェットプロセスによって有機ＥＬ層３を形成する場合には、有機ＥＬ層形成用塗液は、レベリング剤または粘度調整剤等の塗液の物性を調整するための添加剤等を含んでいてもよい。
第２電極の成膜には、スパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、印刷法等を用いることができる。また、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングを行ってもよい。
次に、本実施形態について、実施例を挙げてさらに詳しく説明する。なお、以下の実施例では、一部の構成要素に対し、具体的な寸法および材料を例に挙げて説明する。しかしながら、本実施形態は、これらの具体的な寸法および材料にのみ限定されるものではない。すなわち、本実施形態は、以下の実施例にのみ限定されるものではない。
（実施例１）
本実施例では、図２に示すように、基板１上に、非透光性電極２１、透光性電極２２、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、第３発光層３３ｃ、電子輸送層３４、電子注入層３５、陰極４を、基板１側からこの順に積層した。
本実施例では、図２に示すように、基板１上に、非透光性電極２１、透光性電極２２、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、第３発光層３３ｃ、電子輸送層３４、電子注入層３５、陰極４を、基板１側からこの順に積層した。
基板１にはガラス基板を使用した。基板１上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。
非透光性電極２１（陽極２、反射電極）：Ａｇ（１００ｎｍ）
透光性電極２２（陽極２）：ＩＴＯ（６５ｎｍ）
正孔注入層３１：ＨＡＴ−ＣＮ（１０ｎｍ）
正孔輸送層３２：α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）
第１発光層３３ａ（青色発光層、発光層３３）：ＢＨ１（ホスト材料、９０％）／ＢＤ１（ＴＴＦ材料、１０％）（５ｎｍ）
第２発光層３３ｂ（緑色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、５０％）／ＰＸＺ−ＤＰＳ（ＴＡＤＦ材料、５０％）（１０ｎｍ）
第３発光層３３ｃ（赤色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、９０％）／ＤＣＭ（蛍光材料、１０％）（２０ｎｍ）
電子輸送層３４：Ｂｐｈｅｎ（３０ｎｍ）
電子注入層３５：ＬｉＦ（１ｎｍ）
陰極４（半透明電極）：Ａｇ−Ｍｇ合金（Ａｇ／Ｍｇ混合比＝０．９／０．１）（２０ｎｍ）
なお、第１発光層３３ａには、ＴＴＦ現象を生じさせるドーパント材料（ＴＴＦ材料）およびホスト材料として、ホスト材料であるＢＨ１のＴ１準位からドーパント材料（ＴＴＦ材料）であるＢＤ１のＳ１準位へのＴＴＦが起こる遅延蛍光材料の組み合わせを用いた。具体的には、前述した、ＴＴＦ現象を生じさせる、ドーパント材料とホスト材料との組み合わせのなかから、キャリア輸送性（正孔輸送性および電子輸送性）やエネルギー準位（ＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位、Ｔ１準位、Ｓ１準位）について、前述した条件を満たすホスト材料を選択し、ドーパント材料には、ホスト材料との組み合わせが好適なものを選択した。
透光性電極２２（陽極２）：ＩＴＯ（６５ｎｍ）
正孔注入層３１：ＨＡＴ−ＣＮ（１０ｎｍ）
正孔輸送層３２：α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）
第１発光層３３ａ（青色発光層、発光層３３）：ＢＨ１（ホスト材料、９０％）／ＢＤ１（ＴＴＦ材料、１０％）（５ｎｍ）
第２発光層３３ｂ（緑色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、５０％）／ＰＸＺ−ＤＰＳ（ＴＡＤＦ材料、５０％）（１０ｎｍ）
第３発光層３３ｃ（赤色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、９０％）／ＤＣＭ（蛍光材料、１０％）（２０ｎｍ）
電子輸送層３４：Ｂｐｈｅｎ（３０ｎｍ）
電子注入層３５：ＬｉＦ（１ｎｍ）
陰極４（半透明電極）：Ａｇ−Ｍｇ合金（Ａｇ／Ｍｇ混合比＝０．９／０．１）（２０ｎｍ）
なお、第１発光層３３ａには、ＴＴＦ現象を生じさせるドーパント材料（ＴＴＦ材料）およびホスト材料として、ホスト材料であるＢＨ１のＴ１準位からドーパント材料（ＴＴＦ材料）であるＢＤ１のＳ１準位へのＴＴＦが起こる遅延蛍光材料の組み合わせを用いた。具体的には、前述した、ＴＴＦ現象を生じさせる、ドーパント材料とホスト材料との組み合わせのなかから、キャリア輸送性（正孔輸送性および電子輸送性）やエネルギー準位（ＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位、Ｔ１準位、Ｓ１準位）について、前述した条件を満たすホスト材料を選択し、ドーパント材料には、ホスト材料との組み合わせが好適なものを選択した。
上記ＢＨ１のＴ１準位は、第２発光層３３ｂのドーパント材料（ＴＡＤＦ材料）であるＰＸＺ−ＤＰＳのＴ１準位よりも低い。また、上記ＢＤ１のＳ１準位は、ＢＨ１のＴ１準位よりも高い。
本実施例によれば、ＢＨ１のＴ１準位が上記ＴＡＤＦ材料のＴ１準位よりも低いため、上記ＴＡＤＦ材料からＢＨ１およびＢＤ１の少なくとも一方にデクスター型のエネルギー移動が生じ、ＴＴＦにより、ＢＨ１のＴ１準位またはＢＤ１のＴ１準位から、ＢＤ１のＳ１準位にアップコンバージョンする。本実施形態では、上述したように、ＴＴＦ現象による遅延蛍光を利用することで、第２発光層３３ｂのドーパント材料（ＴＡＤＦ材料）のＳ１準位よりも高いＳ１準位を有するＢＤ１を発光させる。
なお、このとき、ＢＤ１のＴ１準位が、ＢＨ１のＴ１準位よりも高いことで、ＢＨ１の三重項励起子はＢＤ１に移動せず、ＢＤ１で発生した三重項励起子は、ＢＨ１にエネルギー移動することで、ＴＴＦ現象によって、効率的に、ＢＨ１上で三重項励起子同士が衝突し、一重項励起子が生成される。ＴＴＦ現象によって生成された一重項励起子は、ＢＨ１から、発光を担うＢＤ１にエネルギー移動し、ＢＤ１の蛍光性発光に寄与する。
また、上述したように、本実施例にかかる有機ＥＬ素子１０は、第１発光層３３ａが青色発光層、第２発光層３３ｂが緑色発光層、第３発光層３３ｃが赤色発光層であり、第１発光層３３ａが、発光層３３に用いられる蛍光材料のなかでも最も短波長の遅延蛍光材料を含み、第３発光層３３ｃが、発光層３３に用いられる蛍光材料のなかでも最も長波長の蛍光材料を含んでいる。また、第２発光層３３ｂがＴＡＤＦ材料を含み、第２発光層３３ｂのＴＡＤＦ材料の混合比が多く、第２発光層３３ｂの膜厚が薄い。
本実施例で第１発光層３３ａに含まれるホスト材料（ＢＨ１）は、正孔移動度が電子移動度よりも高く、第２発光層３３ｂに含まれるホスト材料および第３発光層３３ｃに含まれるホスト材料（ＢＣＰ）は、電子移動度が正孔移動度よりも高い。このため、ホスト材料の輸送性は、第１発光層３３ａは正孔輸送性が強く、第２発光層３３ｂおよび第３発光層３３ｃは電子輸送性が強い。
本実施形態において、第１発光層３３ａは、陽極２側に位置している。このため、第１発光層３３ａは、陽極２から注入された正孔を、正孔注入層３１を介して正孔輸送層３２から受け取り、第２発光層３３ｂに伝搬する。
一方、第３発光層３３ｃは、陰極４側に位置している。このため、第３発光層３３ｃは、陰極４から注入された電子を、電子注入層３５を介して電子輸送層３４から受け取り、第２発光層３３ｂに伝搬する。
第１発光層３３ａと第３発光層３３ｃとの間に位置する第２発光層３３ｂでは、第１発光層３３ａから伝搬された正孔と第３発光層３３ｃから伝搬された電子とが再結合することによって、蛍光発光する。
また、第２発光層３３ｂにおける、励起されたＴＡＤＦ材料と第１発光層３３ａのホスト材料およびＴＴＦ材料とは直接接触するため、第２発光層３３ｂから第１発光層３３ａにデクスター遷移が起こる。その後、第１発光層３３ａ内で、ホスト材料の三重項励起子とドーパント材料の三重項励起子との間でＴＴＦが起こり、ドーパントの一重項励起子にエネルギーが移動することで、ドーパントが再励起し、ドーパントの一重項励起子から蛍光発光する。
また、第２発光層３３ｂの膜厚が薄いため、第１発光層３３ａから第３発光層３３ｃにフェルスター型のエネルギー移動（共鳴エネルギー移動、フェルスター遷移）が起こる。そのため、第３発光層３３ｃのドーパントも蛍光発光する。
また、ＢＨ１のＨＯＭＯ準位およびＢＤ１のＨＯＭＯ準位は、第２発光層３３ｂのホスト材料のＨＯＭＯ準位およびドーパント材料のＨＯＭＯ準位よりも低く、ＢＨ１のＬＵＭＯ準位およびＢＤ１のＬＵＭＯ準位は、第２発光層３３ｂのホスト材料のＬＵＭＯ準位およびドーパント材料のＬＵＭＯ準位よりも高い。このため、第１発光層３３ａよりも第２発光層３３ｂに正孔が入り易く、第２発光層３３ｂから第１発光層３３ａに電子が漏れ難い。
また、第２発光層３３ｂのホスト材料のＬＵＭＯ準位およびドーパント材料のＬＵＭＯ準位は、第３発光層３３ｃのホスト材料のＬＵＭＯ準位およびドーパント材料のＬＵＭＯ準位よりも低く、第２発光層３３ｂのホスト材料のＨＯＭＯ準位およびドーパント材料のＨＯＭＯ準位は、第３発光層３３ｃのホスト材料のＨＯＭＯ準位およびドーパント材料のＨＯＭＯ準位よりも高い。このため、第３発光層３３ｃよりも第２発光層３３ｂに電子が入り易く、第２発光層３３ｂから第３発光層３３ｃに正孔が漏れ難い。
このように、本実施例では、青色発光するＴＴＦ材料、緑色発光するＴＡＤＦ材料、赤色発光する蛍光材料をこの順に積層することで、緑色発光するＴＡＤＦ材料のＴ１準位→青色発光するＴＴＦ材料のＴ１準位→青色発光するＴＴＦ材料のＳ１準位のようにエネルギー移動することで、緑色発光だけでなく、青色発光も可能となる。また、緑色発光するＴＡＤＦ材料Ｓ１準位から赤色発光する蛍光材料のＳ１準位へもエネルギー移動できるため、赤色発光も可能となる。
このため、本実施例によれば、低コストで高効率の白色デバイスを実現することができる。
なお、本実施例では、上述したように３色発光型の白色発光の有機ＥＬ素子１０を形成する場合を例に挙げて説明したが、陽極２の層厚、より具体的には、上記透光性電極２２（ＩＴＯ）の厚みを、増強したい光の波長に合致するようにを変更することで、他の色表示も可能である。
（実施例２）
実施例１では、第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、および第３発光層３３ｃが、ホスト材料に、ドーパント材料として蛍光材料をドープすることによって形成される場合を例に挙げて示している。
実施例１では、第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、および第３発光層３３ｃが、ホスト材料に、ドーパント材料として蛍光材料をドープすることによって形成される場合を例に挙げて示している。
しかしながら、前述したように、第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、第３発光層３３ｃは、それぞれ、ホスト材料と、ドーパント材料（蛍光材料）とから形成されていてもよく、ドーパント材料単体で形成されていてもよい。
そこで、本実施例では、第２発光層３３ｂを、遅延蛍光材料であるＴＡＤＦ材料単体で形成した。
具体的には、以下に示す構成を有する有機ＥＬ素子１０を形成した。なお、本実施例でも、実施例１同様、図２に示すように、基板１上に、非透光性電極２１、透光性電極２２、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、第３発光層３３ｃ、電子輸送層３４、電子注入層３５、陰極４を、基板１側からこの順に積層した。
また、基板１にはガラス基板を使用した。基板１上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。
非透光性電極２１（陽極２、反射電極）：Ａｇ（１００ｎｍ）
透光性電極２２（陽極２）：ＩＴＯ（６５ｎｍ）
正孔注入層３１：ＨＡＴ−ＣＮ（１０ｎｍ）
正孔輸送層３２：α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）
第１発光層３３ａ（青色発光層、発光層３３）：ＢＨ１（ホスト材料、９０％）／ＢＤ１（ＴＴＦ材料、１０％）（５ｎｍ）
第２発光層３３ｂ（緑色発光層、発光層３３）：ＰＸＺ−ＤＰＳ（ＴＡＤＦ材料、１０ｎｍ）
第３発光層３３ｃ（赤色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、９０％）／ＤＣＭ（蛍光材料、１０％）（２０ｎｍ）
電子輸送層３４：Ｂｐｈｅｎ（３０ｎｍ）
電子注入層３５：ＬｉＦ（１ｎｍ）
陰極４：Ａｇ−Ｍｇ合金（Ａｇ／Ｍｇ混合比＝０．９／０．１）（２０ｎｍ）
すなわち、本実施例にかかる有機ＥＬ素子１０は、第２発光層３３ｂを、ドーパント材料であるＴＡＤＦ材料の単膜としたことを除けば、実施例１にかかる有機ＥＬ素子１０と同じである。
透光性電極２２（陽極２）：ＩＴＯ（６５ｎｍ）
正孔注入層３１：ＨＡＴ−ＣＮ（１０ｎｍ）
正孔輸送層３２：α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）
第１発光層３３ａ（青色発光層、発光層３３）：ＢＨ１（ホスト材料、９０％）／ＢＤ１（ＴＴＦ材料、１０％）（５ｎｍ）
第２発光層３３ｂ（緑色発光層、発光層３３）：ＰＸＺ−ＤＰＳ（ＴＡＤＦ材料、１０ｎｍ）
第３発光層３３ｃ（赤色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、９０％）／ＤＣＭ（蛍光材料、１０％）（２０ｎｍ）
電子輸送層３４：Ｂｐｈｅｎ（３０ｎｍ）
電子注入層３５：ＬｉＦ（１ｎｍ）
陰極４：Ａｇ−Ｍｇ合金（Ａｇ／Ｍｇ混合比＝０．９／０．１）（２０ｎｍ）
すなわち、本実施例にかかる有機ＥＬ素子１０は、第２発光層３３ｂを、ドーパント材料であるＴＡＤＦ材料の単膜としたことを除けば、実施例１にかかる有機ＥＬ素子１０と同じである。
したがって、本実施例によれば、実施例１と同様の効果を得ることができることに加え、上述したように第２発光層３３ｂを、１００％、あるいはほぼ１００％、ＴＡＤＦ材料の単膜とすることで、励起子がホスト材料で励起され、失活することによる発光効率の低下を防止することができる。
〔実施形態２〕
本発明の実施の他の形態について、図３に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本発明の実施の他の形態について、図３に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本実施形態では、実施形態１との相違点について説明するものとし、実施形態１で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。なお、本実施形態でも、実施形態１と同様の変形が可能であることは、言うまでもない。
図３は、本実施形態にかかる発光素子の概略構成の一例を示す断面図である。なお、本実施形態でも、本実施形態にかかる発光素子として、有機ＥＬ素子１０を例に挙げて説明する。
図３に示すように、本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０は、実施形態１にかかる有機ＥＬ素子１０同様、基板１上に、陽極２（第１電極）、有機ＥＬ層３、および陰極４（第２電極）が、この順番に積層されている。
本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０は、有機ＥＬ層３の発光層３３から発せられた光を、白色光として、基板１側から取り出すボトムエミッション型の有機ＥＬ素子である。
このように有機ＥＬ素子１０がボトムエミッション型である場合、基板１には、透明基板あるいは透光性基板と称される、ガラス基板、プラスチック基板等の透光性を有する絶縁基板が用いられる。
また、有機ＥＬ素子１０がボトムエミッション型である場合、陽極２を、透光性電極材料からなる透光性電極２２で形成し、陰極４を、反射性金属電極材料等の非透光性電極材料で形成することが好ましい。
これら透光性電極材料、非透光性電極材料としては、例えば、実施形態１に例示の材料を使用することができる。
本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０は、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子であり、陽極２を透光性電極２２とし、陰極４を非透光性電極材料で形成したことを除けば、実施形態１にかかる有機ＥＬ素子１０と同じである。
以下に、本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０の構成について、実施例を用いて具体的に示す。なお、以下の実施例でも、一部の構成要素に対し、具体的な寸法および材料を例に挙げて説明するが、本実施形態も、以下の実施例にのみ限定されるものではない。
（実施例３）
本実施例では、図３に示すように、基板１上に、透光性電極２２、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、第３発光層３３ｃ、電子輸送層３４、電子注入層３５、陰極４を、基板１側からこの順に積層した。
本実施例では、図３に示すように、基板１上に、透光性電極２２、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、第３発光層３３ｃ、電子輸送層３４、電子注入層３５、陰極４を、基板１側からこの順に積層した。
基板１にはガラス基板を使用した。なお、基板１上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。
透光性電極２２（陽極２）：ＩＴＯ（１００ｎｍ）
正孔注入層３１：ＨＡＴ−ＣＮ（１０ｎｍ）
正孔輸送層３２：α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）
第１発光層３３ａ（青色発光層、発光層３３）：ＢＨ１（ホスト材料、９０％）／ＢＤ１（ＴＴＦ材料、１０％）（５ｎｍ）
第２発光層３３ｂ（緑色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、５０％）／ＰＸＺ−ＤＰＳ（ＴＡＤＦ材料、５０％）（１０ｎｍ）
第３発光層３３ｃ（赤色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、９０％）／ＤＣＭ（蛍光材料、１０％）（２０ｎｍ）
電子輸送層３４：Ｂｐｈｅｎ（３０ｎｍ）
電子注入層３５：ＬｉＦ（１ｎｍ）
陰極４（反射電極）：Ａｌ（１００ｎｍ）
本実施例にかかる有機ＥＬ素子１０は、陽極２および陰極４の材料および厚みが異なることを除けば、実施例１にかかる有機ＥＬ素子１０と同じである。
正孔注入層３１：ＨＡＴ−ＣＮ（１０ｎｍ）
正孔輸送層３２：α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）
第１発光層３３ａ（青色発光層、発光層３３）：ＢＨ１（ホスト材料、９０％）／ＢＤ１（ＴＴＦ材料、１０％）（５ｎｍ）
第２発光層３３ｂ（緑色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、５０％）／ＰＸＺ−ＤＰＳ（ＴＡＤＦ材料、５０％）（１０ｎｍ）
第３発光層３３ｃ（赤色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、９０％）／ＤＣＭ（蛍光材料、１０％）（２０ｎｍ）
電子輸送層３４：Ｂｐｈｅｎ（３０ｎｍ）
電子注入層３５：ＬｉＦ（１ｎｍ）
陰極４（反射電極）：Ａｌ（１００ｎｍ）
本実施例にかかる有機ＥＬ素子１０は、陽極２および陰極４の材料および厚みが異なることを除けば、実施例１にかかる有機ＥＬ素子１０と同じである。
したがって、本実施例によれば、実施例１では、発光層３３から発せられた光を、白色光として、直接、もしくは反射電極からなる非透光性電極２１で反射させて、陰極４側から取り出していたのに対し、本実施例では、発光層３３から発せられた光を、白色光として、直接、もしくは反射電極からなる陰極４で反射させて、基板１側（すなわち、陽極２側）から取り出すことを除けば、実施例１と同様の効果を得ることができる。
以上のように、本実施形態によれば、実施形態１と同様の効果を有する、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子１０を提供することができる。
〔実施形態３〕
本発明の実施のさらに他の形態について、図４および図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本発明の実施のさらに他の形態について、図４および図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本実施形態では、実施形態１との相違点について説明するものとし、実施形態１で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。なお、本実施形態でも、実施形態１と同様の変形が可能であることは、言うまでもない。
図４および図５は、それぞれ、本実施形態にかかる発光素子および該発光素子を備えた電子機器の要部の概略構成の一例を示す断面図である。
本発明にかかる発光素子は、ディスプレイ用途に展開することも可能である。以下では、本発明にかかる発光素子を備えた電子機器として、図４および図５に示すように、有機ＥＬ素子１０を備えた有機ＥＬ表示装置１００を例に挙げて説明する。
図５に示すように、有機ＥＬ素子１０を備えた有機ＥＬ表示装置１００では、基板１上に、各画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂに対応して、信号線１１およびＴＦＴ１２が設けられている。
さらに、基板１上には、平坦化膜として、層間絶縁膜１３が、信号線１１およびＴＦＴ１２を覆うように、基板１の全領域に渡って積層されている。
信号線１１は、例えば、画素を選択する複数のゲート線、データを書き込む複数のソース線、有機ＥＬ素子１０に電力を供給する複数の電源線等から構成されている。
信号線１１は、図示しない外部回路と接続されており、上記外部回路から信号線１１に電気信号を入力することで、有機ＥＬ素子１０を駆動（発光）させることができる。
有機ＥＬ表示装置１００がアクティブマトリクス型の表示装置の場合には、各画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂには、それぞれ、少なくとも１つのＴＦＴ１２が配置されている。また、各画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂには、書き込まれた電圧を保持するキャパシタや、ＴＦＴ１２の特性のばらつきを補償するための補償回路等が形成されていてもよい。
層間絶縁膜１３としては、既知の感光性樹脂を用いることができる。上記感光性樹脂としては、例えばアクリル樹脂やポリイミド樹脂を用いることができる。
層間絶縁膜１３には、有機ＥＬ素子１０における陽極２をＴＦＴ１２に電気的に接続するためのコンタクトホール１３ａが設けられている。
陽極２の端部はエッジカバー１５で覆われている。エッジカバー１５は絶縁膜であり、例えば感光性樹脂で構成されている。エッジカバー１５は、陽極２の端部で、電極集中や有機ＥＬ層３が薄くなって陰極４と短絡することを防止する。また、エッジカバー１５は、隣接する画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂに電流が漏れないように、画素分離膜としても機能している。
エッジカバー１５には、画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂ毎に開口１５ａが設けられている。この開口１５ａによる陽極２の露出部が各画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂの発光領域３０となっている。
有機ＥＬ層３には、前述したように、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、発光層３３、電子輸送層３４、および電子注入層３５が設けられている。
図４および図５に示す有機ＥＬ表示装置１００は、発光素子として、白色発光する有機ＥＬ素子１０を備えており、複数の画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂに連続して（すなわち、画素部全体に）、発光層３３を含む有機ＥＬ層３が設けられている。
また、有機ＥＬ表示装置１００は、図５に示すように、基板１に対向するように貼り合わされた封止体５（封止部材）を備えている。封止体５には、例えば、ガラス基板やプラスチック基板等の絶縁基板からなる封止基板等が用いられる。
また、基板１と封止体５との間には、表示領域を囲むようにして図示しないシール材が設けられている。基板１と、封止体５と、シール材とで囲まれた領域には、例えば充填材６が充填されている。
封止体５の表面には、例えば、赤色を表示する画素１００Ｒに対応して、赤色の光を透過させるＣＦとしてＣＦ５１Ｒが設けられており、緑色を表示する画素１００Ｇに対応して、緑色の光を透過させるＣＦとしてＣＦ５１Ｇが設けられている。また、青色を表示する画素１００Ｂに対応して、青色の光を透過させるＣＦとしてＣＦ５１Ｂが設けられている。各ＣＦ５１Ｒ・５１Ｇ・５１Ｂの間には、ＢＭ（ブラックマトリクス）５２が設けられており、外部から各ＣＦ５１Ｒ・５１Ｇ・５１Ｂ間への光の侵入、および、各ＣＦ５１Ｒ・５１Ｇ・５１Ｂ間からの光漏れを防止している。
このように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色のＣＦ５１Ｒ・５１Ｇ・５１Ｂを用いることによって、白色光を画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂ毎に、赤、緑、または青の色に変調して射出することができる。このため、各画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂの有機ＥＬ素子１０が白色に発光する場合でも、カラー表示が可能となる。
なお、単色発光で問題ない場合や、各画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂの有機ＥＬ素子１０が、赤、緑、青等の所望の色に発色する場合には、ＣＦを省くことができるが、所望の色に発色する有機ＥＬ素子１０と、ＣＦとを組み合わせることで、各色の色純度の向上や視野角が変化した時の色味シフトの抑制を図ることができる。
また、本実施形態は、封止体５が例えば封止基板である場合を例に挙げて説明したが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、封止体５は、有機絶縁層や無機絶縁層等からなる封止層であってもよい。
上述したように、有機ＥＬ素子１０をディスプレイ用途に展開する場合、白色発光の有機ＥＬ素子１０とＣＦ（カラーフィルタ）層とを組み合わせて各画素における発光色を選択することで、フルカラーの画像表示を実現することができる。
また、実施形態１で説明したように、有機ＥＬ素子１０は、例えば陽極２の膜厚を変更することで、白色以外の色表示も可能である。各画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂに、マイクロキャビティ効果を発現するマイクロキャビティ構造（光学的微小共振器構造）を導入することで、フルカラーの画像表示を実現することもできる。
マイクロキャビティ効果とは、発光した光が陽極２と陰極４との間で多重反射し、共振することで発光スペクトルが急峻になり、また、ピーク波長の発光強度が増幅される現象である。
マイクロキャビティ効果は、例えば、発光層３３を含む機能層を挟持する一対の電極（すなわち、陽極２および陰極４）を構成する反射電極と、透光性電極として用いられる半透明電極との間の厚みを、増強したい光の波長に合致するように、設定することで得ることができる。これにより、発光層３３で発光した光のうち、波長のずれた光成分が、反射電極と半透明電極との間で多重反射を繰り返し、共振することで、所望の波長に増強されて出力する。そこで、発光色毎に、各画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂにマイクロキャビティ構造を導入して、各画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂにおける有機ＥＬ素子１０の光路長を変更することで、フルカラーの画像表示を実現することができる。
有機ＥＬ素子１０がマイクロキャビティ構造を有している場合、非マイクロキャビティ構造である場合よりも、有機ＥＬ素子１０からの発光強度および色純度が向上するため、発光効率を向上させることができる。
また、各画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂにマイクロキャビティ構造を導入する場合、ＣＦを併用することで、有機ＥＬ素子１０から射出した光のスペクトルをＣＦによって調整することができる。
発光色毎に各画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂにおける有機ＥＬ素子１０の光路長を変える方法としては、反射電極と半透明電極との間に、発光層３３を含む有機ＥＬ層３と透明電極とを積層する方法が挙げられる。例えば、トップエミッション型の有機ＥＬ素子１０の場合、図４に示すように、陽極２を、反射電極からなる非透光性電極２１と、透明電極からなる透光性電極２２との積層構造とし、画素毎に、陽極２における、非透光性電極２１上の透光性電極２２の膜厚を変更する方法が挙げられる。
トップエミッション型の有機ＥＬ素子１０の場合、このように陽極２を、反射電極からなる非透光性電極２１と、透明電極からなる透光性電極２２との積層構造とし、透光性電極２２を、各画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂに対してパターニングして、マイクロキャビティ効果により各色のスペクトルが増強される膜厚に設定し、陰極４に、半透明電極として、例えば薄膜にした半透明の銀等を用いることで、有機ＥＬ素子１０にマイクロキャビティ構造を導入することができる。
以下に、一例として、各画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂにマイクロキャビティ構造を導入するとともに、ＣＦを併用することでフルカラーの画像表示を実現する場合を例に挙げて、本実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置１００に用いられる有機ＥＬ素子１０の構成について、実施例を用いて具体的に示す。なお、以下の実施例でも、一部の構成要素に対し、具体的な寸法および材料を例に挙げて説明するが、本実施形態も、以下の実施例にのみ限定されるものではない。
（実施例４）
本実施例では、図４に示すように、基板１上に、非透光性電極２１、透光性電極２２、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、第３発光層３３ｃ、電子輸送層３４、電子注入層３５、陰極４を、基板１側からこの順に積層した。
本実施例では、図４に示すように、基板１上に、非透光性電極２１、透光性電極２２、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、第３発光層３３ｃ、電子輸送層３４、電子注入層３５、陰極４を、基板１側からこの順に積層した。
基板１にはガラス基板を使用した。基板１上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。
非透光性電極２１（陽極２、反射電極）：Ａｇ（１００ｎｍ）
透光性電極２２（陽極２）：ＩＴＯ（画素１００Ｒでは３０ｎｍ、画素１００Ｇでは１２０ｎｍ、画素１００Ｂでは８０ｎｍ）
正孔注入層３１：ＨＡＴ−ＣＮ（１０ｎｍ）
正孔輸送層３２：α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）
第１発光層３３ａ（青色発光層、発光層３３）：ＢＨ１（ホスト材料、９０％）／ＢＤ１（ＴＴＦ材料、１０％）（５ｎｍ）
第２発光層３３ｂ（緑色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、５０％）／ＰＸＺ−ＤＰＳ（ＴＡＤＦ材料、５０％）（１０ｎｍ）
第３発光層３３ｃ（赤色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、９０％）／ＤＣＭ（蛍光材料、１０％）（２０ｎｍ）
電子輸送層３４：Ｂｐｈｅｎ（３０ｎｍ）
電子注入層３５：ＬｉＦ（１ｎｍ）
陰極４（半透明電極）：Ａｇ−Ｍｇ合金（Ａｇ／Ｍｇ混合比＝０．９／０．１）（２０ｎｍ）
本実施例にかかる有機ＥＬ素子１０は、各画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂで陽極２における透光性電極２２の厚みが異なることを除けば、実施例１にかかる有機ＥＬ素子１０と同じである。
透光性電極２２（陽極２）：ＩＴＯ（画素１００Ｒでは３０ｎｍ、画素１００Ｇでは１２０ｎｍ、画素１００Ｂでは８０ｎｍ）
正孔注入層３１：ＨＡＴ−ＣＮ（１０ｎｍ）
正孔輸送層３２：α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）
第１発光層３３ａ（青色発光層、発光層３３）：ＢＨ１（ホスト材料、９０％）／ＢＤ１（ＴＴＦ材料、１０％）（５ｎｍ）
第２発光層３３ｂ（緑色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、５０％）／ＰＸＺ−ＤＰＳ（ＴＡＤＦ材料、５０％）（１０ｎｍ）
第３発光層３３ｃ（赤色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、９０％）／ＤＣＭ（蛍光材料、１０％）（２０ｎｍ）
電子輸送層３４：Ｂｐｈｅｎ（３０ｎｍ）
電子注入層３５：ＬｉＦ（１ｎｍ）
陰極４（半透明電極）：Ａｇ−Ｍｇ合金（Ａｇ／Ｍｇ混合比＝０．９／０．１）（２０ｎｍ）
本実施例にかかる有機ＥＬ素子１０は、各画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂで陽極２における透光性電極２２の厚みが異なることを除けば、実施例１にかかる有機ＥＬ素子１０と同じである。
したがって、本実施例によれば、実施例１と同様の効果を得ることができるとともに、各画素１００Ｒ・１００Ｇ・１００Ｂに、マイクロキャビティ構造を導入することができる。
〔実施形態４〕
本発明の実施のさらに他の形態について、図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本発明の実施のさらに他の形態について、図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本実施形態では、実施形態１〜３との相違点について説明するものとし、実施形態１で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図６は、本実施形態にかかる発光素子の概略構成の一例を示す断面図である。なお、本実施形態でも、本実施形態にかかる発光素子として、有機ＥＬ素子１０を例に挙げて説明する。
本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０は、第１電極と第２電極との間に、第１発光層３３ａ（第１の発光層）、第２発光層３３ｂ（第２の発光層）、第３発光層３３ｃ（第３の発光層）が、第１電極側からこの順に積層されているとすると、実施形態１〜３では第１電極が陽極２であるのに対し、本実施形態では、第１電極が陰極４である点で、実施形態１〜３にかかる有機ＥＬ素子１０とは異なっている。
以下、本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０の一例として、図６に示す有機ＥＬ素子１０を例に挙げてより詳細に説明する。
図６に示すように、本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０は、陽極２（第２電極）と陰極４（第１電極）との間に、陰極４側から、第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、および第３発光層３３ｃを、この順に含む有機ＥＬ層３（有機層、機能層）が設けられた構成を有している。
なお、本実施形態でも、発光層３３以外の有機ＥＬ層３として、陽極２と発光層３３との間に、例えば正孔注入層３１および正孔輸送層３２が設けられていてもよく、陰極４と発光層３３との間に、例えば電子輸送層３４および電子注入層３５が設けられていてもよい。
このため、本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０は、例えば、基板１上に、陽極２、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、第３発光層３３ｃ、第２発光層３３ｂ、第１発光層３３ａ、電子輸送層３４、電子注入層３５、陰極４が、この順に積層された構成を有している。
このように、有機ＥＬ素子１０は、最も短波長の遅延蛍光材料を含む第１発光層３３ａが陰極４側にあり、最も長波長の蛍光材料を含む第３発光層３３ｃが陽極２側にあってもよい。
このように第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、第３発光層３３ｃの積層順を逆転させるメリットとしては、例えば、第３発光層３３ｃのホスト材料が、第１発光層３３ａから発せられた光を吸収してしまう場合、積層順の工夫により、発光効率の低下を回避できることが挙げられる。
また、最適なホスト材料の選択によっては、必ずしも移動度が条件に合致しない可能性もあり、積層順を逆転させることにより解決することも考えられる。
本実施形態では、第１発光層３３ａは電子輸送性が強く、第２発光層３３ｂおよび第３発光層３３ｃは正孔輸送性が強いことが好ましい。
このため、第１発光層３３ａは、電子輸送性が強い材料（すなわち、電子移動度が正孔移動度よりも高い材料）を含み、第２発光層３３ｂおよび第３発光層３３ｃは、正孔輸送性が強い材料（すなわち、正孔移動度が電子移動度よりも高い材料）を含むことが好ましい。
したがって、第１発光層３３ａがホスト材料を含む場合、該ホスト材料としては、電子移動度が正孔移動度よりも高い材料を用いることが望ましい。
また、第２発光層３３ｂおよび第３発光層３３ｃにおけるホスト材料としては、正孔移動度が電子移動度よりも高い、正孔輸送性のホスト材料を用いることが好ましい。このため、上記ホスト材料としては、例えば、１，３−ビス（カルバゾール−９−イル）ベンゼン（ｍＣＰ）等の正孔輸送性材料を用いることが好ましい。
これにより、陰極４から第１発光層３３ａに電子が効率良く注入・輸送される一方、陽極２から第３発光層３３ｃを介して第２発光層３３ｂに正孔が効率良く注入・輸送される。この結果、キャリアの再結合が、第１発光層３３ａと第２発光層３３ｂとの界面近傍で起こり易くなるので、第２発光層３３ｂのＴＡＤＦ材料から第１発光層３３ａのＴＴＦ材料にデクスター遷移が起こり易くなる。デクスター遷移は直接接触により起こる一方で、ＴＡＤＦ材料のＳ１準位から蛍光材料のＳ１準位へのフェルスター遷移は、材料同士が直接接触していなくても、一定距離内であれば起こる。このため、上記構成とすることで、より効率良く３色発光させることが可能となる。
以下に、本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０の構成について、実施例を用いて具体的に示す。なお、以下の実施例でも、一部の構成要素に対し、具体的な寸法および材料を例に挙げて説明するが、本実施形態も、以下の実施例にのみ限定されるものではない。
（実施例５）
本実施例では、図６に示すように、基板１上に、非透光性電極２１、透光性電極２２、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、第３発光層３３ｃ、第２発光層３３ｂ、第１発光層３３ａ、電子輸送層３４、電子注入層３５、陰極４を、基板１側からこの順に積層した。
本実施例では、図６に示すように、基板１上に、非透光性電極２１、透光性電極２２、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、第３発光層３３ｃ、第２発光層３３ｂ、第１発光層３３ａ、電子輸送層３４、電子注入層３５、陰極４を、基板１側からこの順に積層した。
基板１にはガラス基板を使用した。基板１上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。
非透光性電極２１（陽極２、反射電極）：Ａｇ（１００ｎｍ）
透光性電極２２（陽極２）：ＩＴＯ（６５ｎｍ）
正孔注入層３１：ＨＡＴ−ＣＮ（１０ｎｍ）
正孔輸送層３２：α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）
第３発光層３３ｃ（赤色発光層、発光層３３）：ｍＣＰ（ホスト材料、９０％）／ＤＣＭ（蛍光材料、１０％）（２０ｎｍ）
第２発光層３３ｂ（緑色発光層、発光層３３）：ｍＣＰ（ホスト材料、５０％）／ＰＸＺ−ＤＰＳ（ＴＡＤＦ材料、５０％）（１０ｎｍ）
第１発光層３３ａ（青色発光層、発光層３３）：ＢＨ２（ホスト材料、９０％）／ＢＤ２（ＴＴＦ材料、１０％）（５ｎｍ）
電子輸送層３４：Ｂｐｈｅｎ（３０ｎｍ）
電子注入層３５：ＬｉＦ（１ｎｍ）
陰極４（半透明電極）：Ａｇ−Ｍｇ合金（Ａｇ／Ｍｇ混合比＝０．９／０．１）（２０ｎｍ）
本実施例にかかる有機ＥＬ素子１０は、第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、第３発光層３３ｃの材料および積層順が異なることを除けば、実施例１にかかる有機ＥＬ素子１０と同じである。
透光性電極２２（陽極２）：ＩＴＯ（６５ｎｍ）
正孔注入層３１：ＨＡＴ−ＣＮ（１０ｎｍ）
正孔輸送層３２：α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）
第３発光層３３ｃ（赤色発光層、発光層３３）：ｍＣＰ（ホスト材料、９０％）／ＤＣＭ（蛍光材料、１０％）（２０ｎｍ）
第２発光層３３ｂ（緑色発光層、発光層３３）：ｍＣＰ（ホスト材料、５０％）／ＰＸＺ−ＤＰＳ（ＴＡＤＦ材料、５０％）（１０ｎｍ）
第１発光層３３ａ（青色発光層、発光層３３）：ＢＨ２（ホスト材料、９０％）／ＢＤ２（ＴＴＦ材料、１０％）（５ｎｍ）
電子輸送層３４：Ｂｐｈｅｎ（３０ｎｍ）
電子注入層３５：ＬｉＦ（１ｎｍ）
陰極４（半透明電極）：Ａｇ−Ｍｇ合金（Ａｇ／Ｍｇ混合比＝０．９／０．１）（２０ｎｍ）
本実施例にかかる有機ＥＬ素子１０は、第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、第３発光層３３ｃの材料および積層順が異なることを除けば、実施例１にかかる有機ＥＬ素子１０と同じである。
なお、第１発光層３３ａには、ＴＴＦ材料およびホスト材料として、ホスト材料であるＢＨ２のＴ１準位からドーパント材料（ＴＴＦ材料）であるＢＤ２のＳ１準位へのＴＴＦが起こる遅延蛍光材料の組み合わせを用いた。このとき、ホスト材料およびドーパント材料としては、前述した、ＴＴＦ現象を生じさせる、ドーパント材料とホスト材料との組み合わせのなかから、キャリア輸送性やエネルギー準位について、前述した条件を満たすホストを選択し、ドーパント材料には、ホスト材料との組み合わせが好適なものを選択した。
上記ＢＨ２のＴ１準位は、第２発光層３３ｂのドーパント材料（ＴＡＤＦ材料）であるＰＸＺ−ＤＰＳのＴ１準位よりも低い。また、上記ＢＤ２のＳ１準位は、ＢＨ２のＴ１準位よりも高い。
本実施例によれば、ＢＨ２のＴ１準位が上記ＴＡＤＦ材料のＴ１準位よりも低いため、上記ＴＡＤＦ材料からＢＨ２およびＢＤ２の少なくとも一方にデクスター型のエネルギー移動が生じ、ＴＴＦにより、ＢＨ２のＴ１準位またはＢＤ２のＴ１準位から、ＢＤ２のＳ１準位にアップコンバージョンする。本実施形態では、上述したように、ＴＴＦ現象による遅延蛍光を利用することで、第２発光層３３ｂのドーパント材料（ＴＡＤＦ材料）のＳ１準位よりも高いＳ１準位を有するＢＤ２を発光させる。
なお、このとき、ＢＤ２のＴ１準位が、ＢＨ２のＴ１準位よりも高いことで、ＢＨ２の三重項励起子はＢＤ２に移動せず、ＢＤ２で発生した三重項励起子は、ＢＨ２にエネルギー移動することで、ＴＴＦ現象によって、効率的に、ＢＨ２上で三重項励起子同士が衝突し、一重項励起子が生成される。ＴＴＦ現象によって生成された一重項励起子は、ＢＨ２から、発光を担うＢＤ２にエネルギー移動し、ＢＤ２の蛍光性発光に寄与する。
本実施例で第１発光層３３ａに含まれるホスト材料（ＢＨ２）は、電子移動度が正孔移動度よりも高く、第２発光層３３ｂに含まれるホスト材料および第３発光層３３ｃに含まれるホスト材料（ｍＣＰ）は、正孔移動度が電子移動度よりも高い。このため、ホスト材料の輸送性は、第１発光層３３ａは電子輸送性が強く、第２発光層３３ｂおよび第３発光層３３ｃは正孔輸送性が強い。
また、ＢＨ２のＬＵＭＯ準位およびＢＤ２のＬＵＭＯ準位は、第２発光層３３ｂのホスト材料のＬＵＭＯ準位およびドーパント材料のＬＵＭＯ準位よりも高く、ＢＨ２のＨＯＭＯ準位およびＢＤ２のＨＯＭＯ準位は、第２発光層３３ｂのホスト材料のＨＯＭＯ準位およびドーパント材料のＨＯＭＯ準位よりも低い。このため、第１発光層３３ａよりも第２発光層３３ｂに電子が入り易く、第２発光層３３ｂから第１発光層３３ａに電子が漏れ難い。
また、第２発光層３３ｂのホスト材料のＨＯＭＯ準位およびドーパント材料のＨＯＭＯ準位は、第３発光層３３ｃのホスト材料のＨＯＭＯ準位およびドーパント材料のＨＯＭＯ準位よりも高く、第２発光層３３ｂのホスト材料のＬＵＭＯ準位およびドーパント材料のＬＵＭＯ準位は、第３発光層３３ｃのホスト材料のＬＵＭＯ準位およびドーパント材料のＬＵＭＯ準位よりも低い。このため、第３発光層３３ｃよりも第２発光層３３ｂに正孔が入り易く、第２発光層３３ｂから第３発光層３３ｃに正孔が漏れ難い。
このため、本実施例でも、実施例１同様、発光層３３における各層を、効率良く発光させることができる。
〔実施形態５〕
本発明の実施のさらに他の形態について、図７および図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本発明の実施のさらに他の形態について、図７および図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本実施形態では、実施形態１との相異点を例に挙げて実施形態１〜４との相違点について説明する。但し、本実施形態において、実施形態１〜４と同様の変形が可能であることは、言うまでもない。本実施形態では、実施形態１〜４で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図７は、本実施形態にかかる発光素子の概略構成の一例を示す断面図である。また、図８は、本実施形態にかかる発光素子における、第１の発光層（第１発光層３３ａ）を挟む各層のエネルギーダイアグラムを示す図である。なお、本実施形態でも、本実施形態にかかる発光素子として、有機ＥＬ素子１０を例に挙げて説明する。
前述したように、デクスター遷移は、隣接している分子同士の間でのみ生じる。このため、第１発光層３３ａの層厚が厚いと、発光効率が低下することから、第１発光層３３ａの層厚は、５ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ未満であることがより望ましい。
また、第１発光層３３ａを、ＴＴＦ材料の含有比率が高い極薄の層とすることで、第２発光層３３ｂのＴＡＤＦ材料のＴ１準位から、直接、第１発光層３３ａのＴＴＦ材料のＴ１準位にデクスター遷移が生じ易くなり、第１発光層３３ａで、より効率良く発光させることが可能となる。
そこで、第１発光層３３ａ中のＴＴＦ材料の含有比率は、５０％よりも大きいことが望ましく、ドーパント材料単体で形成されていることがより望ましい。
第１発光層３３ａに用いられるＴＴＦ材料が、単体でＴＴＦ現象を生じさせることができる遅延蛍光材料であれば、第１発光層３３ａを、図７に示すように極薄のドーパント膜とすることで、第２発光層３３ｂのＴＡＤＦ材料から、第１発光層３３ａのＴＴＦ材料（ドーパント材料）に、直接、デクスター遷移により励起エネルギーを移動させることができる。また、このように第１発光層３３ａをドーパント材料単体で形成することで、ホスト材料とドーパント材料との組み合わせを考慮する必要が無くなるとともに、ホスト材料とドーパント材料との間で励起エネルギーを授受する際のロスを低減することができる。
しかしながら、第１発光層３３ａの膜厚が非常に薄く、均一に膜形成しないレベル（例えば１ｎｍ程度）であった場合、局所的に、第１発光層３３ａが存在せず、第１発光層３３ａを挟んで第２発光層３３ｂとは反対側に積層された機能層と第２発光層３３ｂとが直結する可能性がある。
例えば、第１発光層３３ａを、例えば平均膜厚が０．５ｎｍ程度の極薄ドーパント膜とした場合、単分子の分子サイズが目的とする膜厚よりも大きい膜が成膜（例えば蒸着による成膜の場合、極短時間の蒸着で成膜、あるいは、塗布による成膜の場合、極低濃度溶液を用いて成膜）されると、ＴＴＦ材料の各分子が島状に分布する。この結果、図８に示すように、第１発光層３３ａが、自ずと島状に形成される。
このため、このように第１発光層３３ａが極薄で島状に形成されている場合、キャリアが、第１発光層３３ａ、あるいは第１発光層３３ａを挟んで第２発光層３３ｂとは反対側に積層された機能層側に漏れてしまわないように、第２発光層３３ｂと第１発光層３３ａとの界面、あるいは、第２発光層３３ｂと、第１発光層３３ａを挟んで第２発光層３３ｂとは反対側に積層された機能層のうち、第１発光層３３ａに隣接して積層された機能層との界面でキャリアがトラップされる必要がある。
このため、本実施形態では、第１発光層３３ａに含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位やＬＵＭＯ準位と、第２発光層３３ｂに含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位やＬＵＭＯ準位との関係のみならず、第２発光層３３ｂに含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位やＬＵＭＯ準位と、第１発光層３３ａを挟んで第２発光層３３ｂとは反対側に積層された機能層のうち、第１発光層３３ａに隣接して積層された機能層に含まれる材料のＨＯＭＯ準位やＬＵＭＯ準位との関係も重要になる。
したがって、例えば図７および図８に示す例での場合、正孔輸送層３２側にキャリアが漏れてしまわないように、正孔輸送層３２の材料のＨＯＭＯ準位やＬＵＭＯ準位と、第２発光層３３ｂにおける例えばホスト材料のＨＯＭＯ準位やＬＵＭＯ準位との関係も重要になる。
上述したように第１発光層３３ａを、例えば平均膜厚が０．５ｎｍ程度の極薄ドーパント膜とした場合、第１発光層３３ａに含まれる、混合比率が最も高い材料は、ＴＴＦ材料である。
したがって、本実施形態では、第１発光層３３ａのＴＴＦ材料のＨＯＭＯ準位は、第２発光層３３ｂにおける、少なくとも混合比率が最も高い材料（例えば第２発光層３３ｂがホスト材料を含む場合、ホスト材料、または、ホスト材料およびドーパント材料であり、第２発光層３３ｂがドーパント材料単体で形成されている場合、ＴＡＤＦ材料）のＨＯＭＯ準位よりも低いことが望ましく、第１発光層３３ａのＴＴＦ材料のＬＵＭＯ準位は、第２発光層３３ｂにおける、少なくとも混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位よりも高いことが望ましい。
第１発光層３３ａのＴＴＦ材料のＨＯＭＯ準位が、第２発光層３３ｂにおける、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位よりも低いことで、第１発光層３３ａと第２発光層３３ｂとが隣接している領域において、第１発光層３３ａ側に正孔が漏れ難くなり、第１発光層３３ａと第２発光層３３ｂとの界面でキャリアをトラップすることができる。
また、第１発光層３３ａのＴＴＦ材料のＬＵＭＯ準位が、第２発光層３３ｂにおける、少なくとも混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位よりも高いことで、第１発光層３３ａと第２発光層３３ｂとが隣接している領域において、第１発光層３３ａ側に電子が漏れ難くなり、第１発光層３３ａと第２発光層３３ｂとの界面でキャリアをトラップすることができる。
また、本実施形態では、図８に示すように、第１発光層３３ａを挟んで第２発光層３３ｂとは反対側に積層された層のうち、第１発光層３３ａに隣接して積層された層（例えば正孔輸送層３２）に含まれる材料のＨＯＭＯ準位は、第２発光層３３ｂにおける、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位よりも低いことが望ましい。
これにより、上記第１発光層３３ａを挟んで第２発光層３３ｂとは反対側に積層された層のうち、第１発光層３３ａに隣接して積層された層が例えば正孔輸送層３２であるとすると、第１発光層３３ａが島状となり、第２発光層３３ｂと正孔輸送層３２とが直結する領域において、第２発光層３３ｂから正孔輸送層３２に正孔が漏れ難くなり、第２発光層３３ｂと正孔輸送層３２との界面にキャリアをトラップすることができる。
また、図８に示すように、第１発光層３３ａを挟んで第２発光層３３ｂとは反対側に積層された層のうち、第１発光層３３ａに隣接して積層された層（例えば正孔輸送層３２）に含まれる材料のＬＵＭＯ準位は、第２発光層３３ｂにおける、少なくとも混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位よりも高いことが望ましい。
これにより、上記第１発光層３３ａを挟んで第２発光層３３ｂとは反対側に積層された層のうち、第１発光層３３ａに隣接して積層された層が例えば正孔輸送層３２であるとすると、第１発光層３３ａが島状となり、第２発光層３３ｂと正孔輸送層３２とが直結する領域において、第２発光層３３ｂから正孔輸送層３２に電子が漏れ難くなり、第２発光層３３ｂと正孔輸送層３２との界面にキャリアをトラップすることができる。
以下に、本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０の構成について、実施例を用いて具体的に示す。なお、以下の実施例でも、一部の構成要素に対し、具体的な寸法および材料を例に挙げて説明するが、本実施形態も、以下の実施例にのみ限定されるものではない。
（実施例６）
本実施例では、図７に示すように、基板１上に、非透光性電極２１、透光性電極２２、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、第３発光層３３ｃ、第２発光層３３ｂ、第１発光層３３ａ、電子輸送層３４、電子注入層３５、陰極４を、基板１側からこの順に積層した。
本実施例では、図７に示すように、基板１上に、非透光性電極２１、透光性電極２２、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、第３発光層３３ｃ、第２発光層３３ｂ、第１発光層３３ａ、電子輸送層３４、電子注入層３５、陰極４を、基板１側からこの順に積層した。
基板１にはガラス基板を使用した。基板１上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。
非透光性電極２１（陽極２、反射電極）：Ａｇ（１００ｎｍ）
透光性電極２２（陽極２）：ＩＴＯ（６５ｎｍ）
正孔注入層３１：ＨＡＴ−ＣＮ（１０ｎｍ）
正孔輸送層３２：α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）
第１発光層３３ａ（青色発光層、発光層３３）：ＢＤ３（ＴＴＦ材料、０．５ｎｍ）
第２発光層３３ｂ（緑色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、５０％）／ＰＸＺ−ＤＰＳ（ＴＡＤＦ材料、５０％）（１０ｎｍ）
第３発光層３３ｃ（赤色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、９０％）／ＤＣＭ（蛍光材料、１０％）（２０ｎｍ）
電子輸送層３４：Ｂｐｈｅｎ（３０ｎｍ）
電子注入層３５：ＬｉＦ（１ｎｍ）
陰極４（半透明電極）：Ａｇ−Ｍｇ合金（Ａｇ／Ｍｇ混合比＝０．９／０．１）（２０ｎｍ）
ＢＤ３は、ＢＣＰよりもＨＯＭＯ準位が低いとともにＢＣＰよりもＬＵＭＯ準位が高く、ホスト材料を使用せずにドーパント材料単体でＴＴＦ現象を生じさせることができるＴＴＦ材料である。
透光性電極２２（陽極２）：ＩＴＯ（６５ｎｍ）
正孔注入層３１：ＨＡＴ−ＣＮ（１０ｎｍ）
正孔輸送層３２：α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）
第１発光層３３ａ（青色発光層、発光層３３）：ＢＤ３（ＴＴＦ材料、０．５ｎｍ）
第２発光層３３ｂ（緑色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、５０％）／ＰＸＺ−ＤＰＳ（ＴＡＤＦ材料、５０％）（１０ｎｍ）
第３発光層３３ｃ（赤色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、９０％）／ＤＣＭ（蛍光材料、１０％）（２０ｎｍ）
電子輸送層３４：Ｂｐｈｅｎ（３０ｎｍ）
電子注入層３５：ＬｉＦ（１ｎｍ）
陰極４（半透明電極）：Ａｇ−Ｍｇ合金（Ａｇ／Ｍｇ混合比＝０．９／０．１）（２０ｎｍ）
ＢＤ３は、ＢＣＰよりもＨＯＭＯ準位が低いとともにＢＣＰよりもＬＵＭＯ準位が高く、ホスト材料を使用せずにドーパント材料単体でＴＴＦ現象を生じさせることができるＴＴＦ材料である。
本実施例にかかる有機ＥＬ素子１０は、第１発光層３３ａを、上記ＢＤ３単体からなる極薄ドーパント膜としたことを除けば、実施例１にかかる有機ＥＬ素子１０と同じである。
このため、本実施形態によれば、実施例１と同様の効果を得ることができることに加え、第２発光層３３ｂのＴＡＤＦ材料から、第１発光層３３ａのＴＴＦ材料に、直接、デクスター遷移により励起エネルギーを移動させることができるので、ホスト材料とドーパント材料との間で励起エネルギーを授受する際のロスを低減することができる。
上記ＢＤ３のＴ１準位は、第２発光層３３ｂのドーパント材料（ＴＡＤＦ材料）であるＰＸＺ−ＤＰＳのＴ１準位よりも低い。このため、第２発光層３３ｂのドーパント材料（ＴＡＤＦ材料）からＢＤ３にデクスター型のエネルギー移動が生じ、ＴＴＦにより、ＢＤ３のＴ１準位から、ＢＤ３のＳ１準位にアップコンバージョンする。本実施形態では、上述したように、ＴＴＦ現象による遅延蛍光を利用することで、第２発光層３３ｂのドーパント材料（ＴＡＤＦ材料）のＳ１準位よりも高いＳ１準位を有するＢＤ３を発光させる。
なお、本実施例では、第２発光層３３ｂおよび第３発光層３３ｃのホスト材料に、実施例１と同じホスト材料を用いている。
また、ＢＤ３のＨＯＭＯ準位は、第２発光層３３ｂのホスト材料のＨＯＭＯ準位およびドーパント材料のＨＯＭＯ準位よりも低く、ＢＤ３のＬＵＭＯ準位は、第２発光層３３ｂのホスト材料のＬＵＭＯ準位およびドーパント材料のＬＵＭＯ準位よりも高い。このため、第１発光層３３ａよりも第２発光層３３ｂに正孔が入り易く、第２発光層３３ｂから第１発光層３３ａに電子が漏れ難い。
また、第２発光層３３ｂのホスト材料のＬＵＭＯ準位およびドーパント材料のＬＵＭＯ準位は、第３発光層３３ｃのホスト材料のＬＵＭＯ準位およびドーパント材料のＬＵＭＯ準位よりも低く、第２発光層３３ｂのホスト材料のＨＯＭＯ準位およびドーパント材料のＨＯＭＯ準位は、第３発光層３３ｃのホスト材料のＨＯＭＯ準位およびドーパント材料のＨＯＭＯ準位よりも高い。このため、第３発光層３３ｃよりも第２発光層３３ｂに電子が入り易く、第２発光層３３ｂから第３発光層３３ｃに正孔が漏れ難い。
また、第１発光層３３ａに隣接する正孔輸送層３２（α−ＮＰＤ）のＨＯＭＯ準位は、第２発光層３３ｂのホスト材料であるＢＣＰのＨＯＭＯ準位よりも低く、上記α−ＮＰＤのＬＵＭＯ準位は、上記ＢＣＰのＬＵＭＯ準位よりも高い。このため、第２発光層３３ｂから正孔輸送層３２へのキャリア漏れを防止もしくは抑制することができる。
〔実施形態６〕
本発明の実施のさらに他の形態について、図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本発明の実施のさらに他の形態について、図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本実施形態では、実施形態１との相異点を例に挙げて実施形態１〜５との相違点について説明する。但し、本実施形態において、実施形態１〜５と同様の変形が可能であることは、言うまでもない。本実施形態では、実施形態１〜５で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図９は、本実施形態にかかる発光素子の概略構成の一例を示す断面図である。なお、本実施形態でも、本実施形態にかかる発光素子として、有機ＥＬ素子１０を例に挙げて説明する。
図９に示すように、本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０は、第２発光層３３ｂと第３発光層３３ｃとの間に、蛍光材料を含まないバッファ層３６（中間層）が設けられている構成を有している。
前述したように、第２発光層３３ｂと第３発光層３３ｃとの間の励起エネルギーの移動は、直接接触が不要なフェルスター型のエネルギー移動によるものである。このため、第２発光層３３ｂと第３発光層３３ｃとの間には、上述したように、蛍光材料を含まないバッファ層３６が設けられていてもよい。
バッファ層３６の材料を工夫すれば、キャリア（正孔、電子）の移動度の差や障壁の大小により、キャリアバランスを制御することができる。
したがって、上述したように第２発光層３３ｂと第３発光層３３ｃとの間にバッファ層３６を設けることで、第２発光層３３ｂと第３発光層３３ｃとの間で、キャリア（正孔、電子）の移動度の差や障壁の大小を変更することができ、キャリアバランスを制御することが可能となる。
このため、本実施形態によれば、励起子を第２発光層３３ｂで確実に生成することが可能となる。励起子を第２発光層３３ｂで確実に生成することができれば、前述したように、デクスター遷移およびＴＴＦにより、第１発光層３３ａで蛍光発光させることができるとともに、フェルスター遷移により、第３発光層３３ｃで蛍光発光させることができる。このため、本実施形態によれば、発光層３３における各層（すなわち、第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、第３発光層３３ｃ）で効率良く発光させることが可能であり、発光層３３における各層での発光効率を向上させることが可能となる。
なお、このように第２発光層３３ｂと第３発光層３３ｃとの間にバッファ層３６が設けられている場合、第２発光層３３ｂとバッファ層３６との合計の層厚を２０ｎｍ以下とすることが望ましい。
前述したように第２発光層３３ｂに含まれるＴＡＤＦ材料のＳ１準位から第３発光層３３ｃに含まれる蛍光材料のＳ１準位へのフェルスター遷移は、材料同士が直接接触していなくても、一定距離内であれば起こる。また、発光ピーク波長が異なる発光層を積層した場合、発光ピーク波長が短波長側の発光層から発光ピーク波長が長波長側の発光層に励起エネルギーの移動が起こり易い。このため、第２発光層３３ｂに含まれるＴＡＤＦ材料の分子から、第３発光層３３ｃに含まれる蛍光材料の分子までの距離が２０ｎｍ以下であれば、容易かつより確実にフェルスター遷移が起こるとともに、エネルギーの移動効率を損なうこともない。
以下に、本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０の構成について、実施例を用いて具体的に示す。なお、以下の実施例でも、一部の構成要素に対し、具体的な寸法および材料を例に挙げて説明するが、本実施形態も、以下の実施例にのみ限定されるものではない。
（実施例７）
本実施例では、図９に示すように、基板１上に、非透光性電極２１、透光性電極２２、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、バッファ層３６、第３発光層３３ｃ、電子輸送層３４、電子注入層３５、陰極４を、基板１側からこの順に積層した。
本実施例では、図９に示すように、基板１上に、非透光性電極２１、透光性電極２２、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、第１発光層３３ａ、第２発光層３３ｂ、バッファ層３６、第３発光層３３ｃ、電子輸送層３４、電子注入層３５、陰極４を、基板１側からこの順に積層した。
基板１にはガラス基板を使用した。基板１上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。
非透光性電極２１（陽極２、反射電極）：Ａｇ（１００ｎｍ）
透光性電極２２（陽極２）：ＩＴＯ（６５ｎｍ）
正孔注入層３１：ＨＡＴ−ＣＮ（１０ｎｍ）
正孔輸送層３２：α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）
第１発光層３３ａ（青色発光層、発光層３３）：ＢＨ１（ホスト材料、９０％）／ＢＤ１（ＴＴＦ材料、１０％）（５ｎｍ）
第２発光層３３ｂ（緑色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、５０％）／ＰＸＺ−ＤＰＳ（ＴＡＤＦ材料、５０％）（１０ｎｍ）
バッファ層３６：ＢＣＰ（５ｎｍ）
第３発光層３３ｃ（赤色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、９０％）／ＤＣＭ（蛍光材料、１０％）（２０ｎｍ）
電子輸送層３４：Ｂｐｈｅｎ（３０ｎｍ）
電子注入層３５：ＬｉＦ（１ｎｍ）
陰極４（半透明電極）：Ａｇ−Ｍｇ合金（Ａｇ／Ｍｇ混合比＝０．９／０．１）（２０ｎｍ）
上述したように、本実施例にかかる有機ＥＬ素子１０は、第２発光層３３ｂと第３発光層３３ｃとの間にバッファ層３６が設けられていることを除けば、実施例１にかかる有機ＥＬ素子１０と同じである。
透光性電極２２（陽極２）：ＩＴＯ（６５ｎｍ）
正孔注入層３１：ＨＡＴ−ＣＮ（１０ｎｍ）
正孔輸送層３２：α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）
第１発光層３３ａ（青色発光層、発光層３３）：ＢＨ１（ホスト材料、９０％）／ＢＤ１（ＴＴＦ材料、１０％）（５ｎｍ）
第２発光層３３ｂ（緑色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、５０％）／ＰＸＺ−ＤＰＳ（ＴＡＤＦ材料、５０％）（１０ｎｍ）
バッファ層３６：ＢＣＰ（５ｎｍ）
第３発光層３３ｃ（赤色発光層、発光層３３）：ＢＣＰ（ホスト材料、９０％）／ＤＣＭ（蛍光材料、１０％）（２０ｎｍ）
電子輸送層３４：Ｂｐｈｅｎ（３０ｎｍ）
電子注入層３５：ＬｉＦ（１ｎｍ）
陰極４（半透明電極）：Ａｇ−Ｍｇ合金（Ａｇ／Ｍｇ混合比＝０．９／０．１）（２０ｎｍ）
上述したように、本実施例にかかる有機ＥＬ素子１０は、第２発光層３３ｂと第３発光層３３ｃとの間にバッファ層３６が設けられていることを除けば、実施例１にかかる有機ＥＬ素子１０と同じである。
したがって、本実施例によれば、実施例１と同様の効果を得ることができることに加え、第２発光層３３ｂと第３発光層３３ｃとの間でキャリアバランスを制御することが可能となるので、励起子を、第２発光層３３ｂでより確実に生成することができる。
〔まとめ〕
本発明の態様１にかかる発光素子（有機ＥＬ素子１０）は、第１電極（陽極２および陰極４のうち一方の電極）と第２電極（陽極２および陰極４のうち他方の電極）とで、第１の発光層（第１発光層３３ａ）と第２の発光層（第２発光層３３ｂ）と第３の発光層（第３発光層３３ｃ）とを少なくとも含む機能層（有機ＥＬ層３）を挟持する発光素子であって、上記第１の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も短波長であり、（I）ホスト材料と、（II）該ホスト材料と協働して、もしくは単独で、ＴＴＦ現象を生じさせる遅延蛍光材料であるＴＴＦ材料と、のうち少なくとも上記ＴＴＦ材料を含み、上記第２の発光層は、上記第１の発光層と上記第３の発光層との間に、上記第１の発光層に隣接して積層されており、少なくとも熱活性化遅延蛍光材料を含み、上記第３の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も長波長であり、少なくとも蛍光材料を含み、上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方の励起三重項準位が、上記第２の発光層に含まれる上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位よりも低い。
本発明の態様１にかかる発光素子（有機ＥＬ素子１０）は、第１電極（陽極２および陰極４のうち一方の電極）と第２電極（陽極２および陰極４のうち他方の電極）とで、第１の発光層（第１発光層３３ａ）と第２の発光層（第２発光層３３ｂ）と第３の発光層（第３発光層３３ｃ）とを少なくとも含む機能層（有機ＥＬ層３）を挟持する発光素子であって、上記第１の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も短波長であり、（I）ホスト材料と、（II）該ホスト材料と協働して、もしくは単独で、ＴＴＦ現象を生じさせる遅延蛍光材料であるＴＴＦ材料と、のうち少なくとも上記ＴＴＦ材料を含み、上記第２の発光層は、上記第１の発光層と上記第３の発光層との間に、上記第１の発光層に隣接して積層されており、少なくとも熱活性化遅延蛍光材料を含み、上記第３の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も長波長であり、少なくとも蛍光材料を含み、上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方の励起三重項準位が、上記第２の発光層に含まれる上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位よりも低い。
発光材料のエネルギー準位は、発光ピーク波長が短波長であるほど高い。このため、発光ピーク波長が異なる発光層を積層した場合、発光ピーク波長が短波長側の発光層から発光ピーク波長が長波長側の発光層に励起エネルギーの移動が起こり易い。そして、熱活性化遅延蛍光材料（ＴＡＤＦ材料）は、Ｓ１準位およびＴ１準位間で励起子が自由に移動できることから、熱活性化遅延蛍光材料のＳ１準位およびＴ１準位に均等に励起子が発生する。このため、上記の構成によれば、上記第２の発光層の熱活性化遅延蛍光材料から、上記第３の発光層の蛍光発光材料にフェルスター型のエネルギー移動（フェルスター遷移）が生じる。
一方で、上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方のＴ１準位が、上記第２の発光層に含まれる熱活性化遅延蛍光材料のＴ１準位よりも低いことから、上記第２の発光層の熱活性化遅延蛍光材料から、上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料またはＴＴＦ材料に励起エネルギーが移動し易い。このとき、上記第２の発光層は、上記第１の発光層に隣接して積層されている（つまり、接触している）ことから、上記第２の発光層の熱活性化遅延蛍光材料から上記第１の発光層のホスト材料またはＴＴＦ材料にデクスター型のエネルギー移動が生じる。その後、ＴＴＦ現象により、上記第１の発光層でホスト材料のＴ１準位またはＴＴＦ材料のＴ１準位から、ＴＴＦ材料のＳ１準位に再励起する。
このため、上記の構成によれば、上記第１の発光層、上記第２の発光層、上記第３の発光層で、それぞれ効率良く発光させることが可能となる。また、上記発光素子は、遅延蛍光材料を含む蛍光材料を使用して発光を行い、りん光材料を使用しないことから、低コスト化が可能である。
本発明の態様２にかかる発光素子は、上記態様１において、上記第２の発光層で生成した励起子のエネルギーが、デクスター型のエネルギー移動により上記第１の発光層に移動し、上記第２の発光層で生成した励起子のエネルギーが、フェルスター型のエネルギー移動により上記第３の発光層に移動して、上記第１の発光層、上記第２の発光層、上記第３の発光層がそれぞれ発光してもよい。
上記の構成によれば、上述したように、上記第１の発光層、上記第２の発光層、上記第３の発光層で、それぞれ効率良く発光させることが可能となる。
本発明の態様３にかかる発光素子は、上記態様２において、上記第２の発光層の上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位から上記第１の発光層の上記ＴＴＦ材料の励起三重項準位に上記デクスター型のエネルギー移動が起こり、上記ＴＴＦ材料の励起三重項準位から上記ＴＴＦ材料の励起一重項準位に再励起が起こり、上記第２の発光層の上記熱活性化遅延蛍光材料の励起一重項準位から上記第３の発光層の蛍光材料の励起一重項準位に上記フェルスター型のエネルギー移動が起こる構成であってもよい。
上記の構成によれば、上記第２の発光層の上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位から、直接上記第１の発光層の上記ＴＴＦ材料の励起三重項準位に上記デクスター型のエネルギー移動が起こることで、上記第１の発光層で、より効率良く発光させることが可能となる。また、上記第２の発光層の上記熱活性化遅延蛍光材料の励起一重項準位から、直接上記第３の発光層の蛍光材料の励起一重項準位に上記フェルスター型のエネルギー移動が起こることで、上記第３の発光層で、より効率良く発光させることが可能となる。
本発明の態様４にかかる発光素子は、上記態様１〜３の何れかにおいて、上記第２の発光層の層厚が２０ｎｍ以下であってもよい。
上記第２の発光層に含まれる熱活性化遅延蛍光材料のＳ１準位から上記第３の発光層に含まれる蛍光材料のＳ１準位へのフェルスター遷移は、材料同士が直接接触していなくても、一定距離内であれば起こる。また、発光ピーク波長が異なる発光層を積層した場合、発光ピーク波長が短波長側の発光層から発光ピーク波長が長波長側の発光層に励起エネルギーの移動が起こり易い。このため、上記熱活性化遅延蛍光材料の分子から上記蛍光材料の分子までの距離が２０ｎｍ以下であれば、容易かつより確実にフェルスター遷移が起こるとともに、エネルギーの移動効率を損なうこともない。
本発明の態様５にかかる発光素子は、上記態様１〜４の何れかにおいて、上記第１電極が陽極であり、上記第１の発光層、上記第２の発光層、上記第３の発光層は、上記第１電極側からこの順に積層されており、上記第１の発光層は、正孔移動度が電子移動度よりも高い材料を含み、上記第２の発光層および上記第３の発光層は、電子移動度が正孔移動度よりも高い材料を含んでいてもよい。
上記の構成によれば、上記第１電極から上記第１の発光層に正孔が効率良く注入・輸送される一方、上記第２電極から上記第３の発光層を介して上記第２の発光層に電子が効率良く注入・輸送される。この結果、キャリアの再結合が、上記第１の発光層と上記第２の発光層との界面近傍で起こり易くなるので、上記第２の発光層で励起子が生成する確率が高くなるとともに、上記第２の発光層の熱活性化遅延蛍光材料から上記第１の発光層のＴＴＦ材料にデクスター遷移が起こり易くなる。デクスター遷移は直接接触により起こる一方で、熱活性化遅延蛍光材料のＳ１準位から蛍光材料のＳ１準位へのフェルスター遷移は、材料同士が直接接触していなくても、一定距離内であれば起こることから、上記構成とすることで、より効率良く３色発光させることが可能となる。
本発明の態様６にかかる発光素子は、上記態様１〜４の何れかにおいて、上記第１電極が陰極であり、上記第１の発光層、上記第２の発光層、上記第３の発光層は、上記第１電極側からこの順に積層されており、上記第１の発光層は、電子移動度が正孔移動度よりも高い材料を含み、上記第２の発光層および上記第３の発光層は、正孔移動度が電子移動度よりも高い材料を含んでいてもよい。
上記の構成によれば、上記第１電極から上記第１の発光層に電子が効率良く注入・輸送される一方、上記第２電極から上記第３の発光層を介して上記第２の発光層に正孔が効率良く注入・輸送される。この結果、キャリアの再結合が、上記第１の発光層と上記第２の発光層との界面近傍で起こり易くなるので、上記第２の発光層の熱活性化遅延蛍光材料から上記第１の発光層のＴＴＦ材料にデクスター遷移が起こり易くなる。デクスター遷移は直接接触により起こる一方で、熱活性化遅延蛍光材料のＳ１準位から蛍光材料のＳ１準位へのフェルスター遷移は、材料同士が直接接触していなくても、一定距離内であれば起こることから、上記構成とすることで、より効率良く３色発光させることが可能となる。
本発明の態様７にかかる発光素子は、上記態様１〜６の何れかにおいて、上記第２の発光層に含まれる、少なくとも、混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位が、上記第１の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位よりも高くてもよい。
上記の構成によれば、上記第１電極または上記第２電極として、上記第１の発光層側に陽極が設けられている場合、上記第１の発光層よりも上記第２の発光層に正孔が入り易くなる。また、上記第１電極または上記第２電極として、上記第１の発光層側に陰極が設けられている場合、上記第２の発光層から上記第１の発光層に正孔が漏れ難くなる。このため、上記の構成によれば、上記第２の発光層での励起子生成確率を高めることができる。このため、上記第２の発光層での発光効率を向上させることができるとともに、第２の発光層で生成した励起子のエネルギーの移動により、第１の発光層および第３の発光層においても効率良く発光させることができる。
本発明の態様８にかかる発光素子は、上記態様１〜７の何れかにおいて、上記第２の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位が、上記第３の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位よりも高くてもよい。
上記の構成によれば、上記第１電極または上記第２電極として、上記第３の発光層側に陽極が設けられている場合、上記第３の発光層よりも上記第２の発光層に正孔が入り易くなる。また、上記第１電極または上記第２電極として、上記第３の発光層側に陰極が設けられている場合、上記第２の発光層から上記第３の発光層に正孔が漏れ難くなる。このため、上記の構成によれば、上記第２の発光層での励起子生成確率を高めることができる。このため、上記第２の発光層での発光効率を向上させることができるとともに、第２の発光層で生成した励起子のエネルギーの移動により、第１の発光層および第３の発光層においても効率良く発光させることができる。
本発明の態様９にかかる発光素子は、上記態様１〜８の何れかにおいて、上記第２の発光層に含まれる、少なくとも、混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位が、上記第１の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位よりも低くてもよい。
上記の構成によれば、上記第１電極または上記第２電極として、上記第１の発光層側に陰極が設けられている場合、上記第１の発光層よりも上記第２の発光層に電子が入り易くなる。また、上記第１電極または上記第２電極として、上記第１の発光層側に陽極が設けられている場合、上記第２の発光層から上記第１の発光層に電子が漏れ難くなる。このため、上記の構成によれば、上記第２の発光層での励起子生成確率を高めることができる。このため、上記第２の発光層での発光効率を向上させることができるとともに、第２の発光層で生成した励起子のエネルギーの移動により、第１の発光層および第３の発光層においても効率良く発光させることができる。
本発明の態様１０にかかる発光素子は、上記態様１〜９の何れかにおいて、上記第２の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位が、上記第３の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位よりも低くてもよい。
上記の構成によれば、上記第１電極または上記第２電極として、上記第３の発光層側に陰極が設けられている場合、上記第３の発光層よりも上記第２の発光層に電子が入り易くなる。また、上記第１電極または上記第２電極として、上記第３の発光層側に陽極が設けられている場合、上記第２の発光層から上記第３の発光層に電子が漏れ難くなる。このため、上記の構成によれば、上記第２の発光層での励起子生成確率を高めることができる。このため、上記第２の発光層での発光効率を向上させることができるとともに、第２の発光層で生成した励起子のエネルギーの移動により、第１の発光層および第３の発光層においても効率良く発光させることができる。
本発明の態様１１にかかる発光素子は、上記態様１〜１０の何れかにおいて、上記第１の発光層の層厚が５ｎｍより薄く、上記第１の発光層中の上記ＴＴＦ材料の含有比率が５０％よりも大きくてもよい。
上記の構成によれば、上記第１の発光層を、ＴＴＦ材料の含有比率が高い極薄の層とすることで、上記第２の発光層の上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位から、直接上記第１の発光層の上記ＴＴＦ材料の励起三重項準位に上記デクスター型のエネルギー移動が起こり易くなる。このため、上記第１の発光層で、より効率良く発光させることが可能となる。
本発明の態様１２にかかる発光素子は、上記態様１１において、上記機能層は、上記第１の発光層を挟んで上記第２の発光層とは反対側に積層された層を少なくとも一層備え、
上記第１の発光層を挟んで上記第２の発光層とは反対側に積層された層のうち、上記第１の発光層に隣接して積層された層に含まれる材料のＨＯＭＯ準位が、上記第２の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位よりも低くてもよい。
上記第１の発光層を挟んで上記第２の発光層とは反対側に積層された層のうち、上記第１の発光層に隣接して積層された層に含まれる材料のＨＯＭＯ準位が、上記第２の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位よりも低くてもよい。
上記第１の発光層の層厚が薄い場合、上記第１の発光層が島状となり、上記第２の発光層と、上記第１の発光層を挟んで上記第２の発光層とは反対側に積層された層とが直結する可能性がある。しかしながら、上記の構成とすることで、上記第２の発光層から、上記第１の発光層を挟んで上記第２の発光層とは反対側に積層された層に正孔が漏れ難くなり、上記第２の発光層と、上記第１の発光層を挟んで上記第２の発光層とは反対側に積層された層との界面にキャリアをトラップすることができる。
本発明の態様１３にかかる発光素子は、上記態様１１において、上記機能層は、上記第１の発光層を挟んで上記第２の発光層とは反対側に積層された層を少なくとも一層備え、上記第１の発光層を挟んで上記第２の発光層とは反対側に積層された層のうち、上記第１の発光層に隣接して積層された層に含まれる材料のＬＵＭＯ準位が、上記第２の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位よりも高くてもよい。
上記第１の発光層の層厚が薄い場合、上記第１の発光層が島状となり、上記第２の発光層と、上記第１の発光層を挟んで上記第２の発光層とは反対側に積層された層とが直結する可能性がある。しかしながら、上記の構成とすることで、上記第２の発光層から、上記第１の発光層を挟んで上記第２の発光層とは反対側に積層された層に電子が漏れ難くなり、上記第２の発光層と、上記第１の発光層を挟んで上記第２の発光層とは反対側に積層された層との界面にキャリアをトラップすることができる。
本発明の態様１４にかかる発光素子は、上記態様１〜１３の何れかにおいて、上記第２の発光層と上記第３の発光層との間に、蛍光材料を含まないバッファ層が設けられていてもよい。
上記第２の発光層と上記第３の発光層との間の励起エネルギーの移動は、直接接触が不要なフェルスター型のエネルギー移動によるものであるため、第２の発光層と上記第３の発光層との間には、上述したように、蛍光材料を含まないバッファ層が設けられていてもよい。
上記バッファ層を設けることで、上記第２の発光層と上記第３の発光層との間で、キャリア（正孔、電子）の移動度の差や障壁の大小を変更することができ、キャリアバランスを制御することが可能となる。このため、上記の構成によれば、励起子を上記第２の発光層で確実に生成することが可能となる。したがって、各層での発光効率を向上させることが可能となる。
本発明の態様１５にかかる発光素子は、上記態様１４において、上記第２の発光層と、上記バッファ層との合計の層厚が２０ｎｍ以下であってもよい。
上記第２の発光層に含まれる熱活性化遅延蛍光材料のＳ１準位から上記第３の発光層に含まれる蛍光材料のＳ１準位へのフェルスター遷移は、材料同士が直接接触していなくても、一定距離内であれば起こる。また、発光ピーク波長が異なる発光層を積層した場合、発光ピーク波長が短波長側の発光層から発光ピーク波長が長波長側の発光層に励起エネルギーの移動が起こり易い。このため、上記熱活性化遅延蛍光材料の分子から上記蛍光材料の分子までの距離が２０ｎｍ以下であれば、容易かつより確実にフェルスター遷移が起こるとともに、エネルギーの移動効率を損なうこともない。したがって、上記第２の発光層と上記第３の発光層との間に上記バッファ層が設けられている場合、上記第２の発光層と、上記バッファ層との合計の層厚を２０ｎｍ以下とすることが好ましい。
本発明の態様１６にかかる発光素子は、上記態様１〜１５の何れかにおいて、上記第１の発光層が青色発光層であり、上記第２の発光層が緑色発光層であり、上記第３の発光層が赤色発光層であってもよい。
上記の構成によれば、青色発光層、緑色発光層、赤色発光層の各発光層を効率良く発光させることができるので、発光効率が高い、例えば白色発光の発光素子を提供することができる。
本発明の態様１７にかかる発光素子は、上記態様１〜１６の何れかにおいて、有機ＥＬ素子であってもよい。
上記の構成によれば、発光効率が高い有機ＥＬ素子を提供することができる。
本発明の態様１８にかかる電子機器（有機ＥＬ表示装置１００）は、上記態様１〜１７の何れかにかかる発光素子（有機ＥＬ素子１０）を備えていてもよい。
上記の構成によれば、発光効率が高い発光素子を備えた電子機器を提供することができる。
本発明の態様１９にかかる電子機器は、上記態様１８において、照明装置であってもよい。
上記の構成によれば、発光効率が高い照明装置を提供することができる。
本発明の態様２０にかかる電子機器は、上記態様１〜７の何れかにおいて、表示装置であってもよい。
上記の構成によれば、発光効率が高い表示装置を提供することができる。
本発明の態様２１にかかる発光素子（有機ＥＬ素子１０）の製造方法は、第１電極（陽極２および陰極４のうち一方の電極）と第２電極（陽極２および陰極４のうち他方の電極）との間に、少なくとも発光層（発光層３３）を含む機能層（有機ＥＬ層３）を形成する機能層形成工程を含み、上記機能層形成工程は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も短波長であり、（I）ホスト材料と、（II）該ホスト材料と協働して、もしくは単独で、ＴＴＦ現象を生じさせる蛍光遅延発光材料であるＴＴＦ材料と、のうち少なくとも上記ＴＴＦ材料を含む第１の発光層（第１発光層３３ａ）を形成する第１の発光層形成工程と、少なくとも熱活性化遅延蛍光材料を含み、該熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位が、上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方の励起三重項準位よりも高い第２の発光層（第２発光層３３ｂ）を形成する第２の発光層形成工程と、上記発光層中、発光ピーク波長が最も長波長であり、少なくとも蛍光材料を含む第３の発光層（第３発光層３３ｃ）を形成する第３の発光層形成工程と、を含み、上記第１の発光層形成工程と上記第２の発光層形成工程とは、上記第２の発光層が、上記第１の発光層と上記第３の発光層との間に積層されるとともに、上記第１の発光層と上記第２の発光層とが隣接するように連続して行われる。
上記の方法によれば、態様１と同様の効果を得ることができる。
本発明の態様２２にかかる発光方法は、少なくとも熱活性化遅延蛍光材料を含む第２の発光層（第２発光層３３ｂ）で生成した励起子のエネルギーを、上記第２の発光層に隣接して積層された、発光ピーク波長が上記第２の発光層よりも短波長であり、（I）ホスト材料と、（II）該ホスト材料と協働して、もしくは単独で、ＴＴＦ現象を生じさせる遅延蛍光材料であるＴＴＦ材料と、のうち少なくとも上記ＴＴＦ材料を含み、上記ホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方の励起三重項準位が、上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位よりも低い第１の発光層（第１発光層３３ａ）に、デクスター型のエネルギー移動により移動させるとともに、上記第２の発光層で生成した励起子のエネルギーを、上記第２の発光層を介して上記第１の発光層とは反対側に積層された、発光ピーク波長が上記第２の発光層よりも長波長であり、ホスト材料および蛍光材料のうち少なくとも蛍光材料を含む第３の発光層（第３発光層３３ｃ）に、フェルスター型のエネルギー移動により移動させて、上記第１の発光層、上記第２の発光層、上記第３の発光層をそれぞれ発光させる方法である。
上記の方法によれば、態様２と同様の効果を得ることができる。
本発明の態様２３にかかる発光方法は、上記態様２２において、上記第２の発光層の上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位から上記第１の発光層の上記ＴＴＦ材料の励起三重項準位に上記デクスター型のエネルギー移動が起こり、上記ＴＴＦ材料の励起三重項準位から上記ＴＴＦ材料の励起一重項準位に再励起が起こり、上記第２の発光層の上記熱活性化遅延蛍光材料の励起一重項準位から上記第３の発光層の蛍光材料の励起一重項準位に上記フェルスター型のエネルギー移動が起こることで、上記第１の発光層、上記第２の発光層、上記第３の発光層をそれぞれ発光させる方法であってもよい。
上記の方法によれば、態様３と同様の効果を得ることができる。
１ 基板
２ 陽極
３ 有機ＥＬ層（機能層）
４ 陰極
５封止体
６ 充填材
１０ 有機ＥＬ素子
１１ 信号線
１２ ＴＦＴ
１３ 層間絶縁膜
１３ａ コンタクトホール
１５ エッジカバー
１５ａ 開口
２１ 非透光性電極
２２ 透光性電極
３０ 発光領域
３１ 正孔注入層
３２ 正孔輸送層
３３ 発光層
３３ａ 第１発光層
３３ｂ 第２発光層
３３ｃ 第３発光層
３４ 電子輸送層
３５ 電子注入層
３６ バッファ層
５１Ｒ・５１Ｇ・５１Ｂ ＣＦ
１００ 有機ＥＬ表示装置
２ 陽極
３ 有機ＥＬ層（機能層）
４ 陰極
５封止体
６ 充填材
１０ 有機ＥＬ素子
１１ 信号線
１２ ＴＦＴ
１３ 層間絶縁膜
１３ａ コンタクトホール
１５ エッジカバー
１５ａ 開口
２１ 非透光性電極
２２ 透光性電極
３０ 発光領域
３１ 正孔注入層
３２ 正孔輸送層
３３ 発光層
３３ａ 第１発光層
３３ｂ 第２発光層
３３ｃ 第３発光層
３４ 電子輸送層
３５ 電子注入層
３６ バッファ層
５１Ｒ・５１Ｇ・５１Ｂ ＣＦ
１００ 有機ＥＬ表示装置
Claims (23)
- 第１電極と第２電極とで、第１の発光層と第２の発光層と第３の発光層とを少なくとも含む機能層を挟持する発光素子であって、
上記第１の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も短波長であり、ホスト材料と、該ホスト材料と協働して、もしくは単独で、ＴＴＦ（Triplet-Triplet-Fusion；以下、ＴＴＦとする）現象を生じさせる遅延蛍光材料であるＴＴＦ材料と、のうち少なくとも上記ＴＴＦ材料を含み、
上記第２の発光層は、上記第１の発光層と上記第３の発光層との間に、上記第１の発光層に隣接して積層されており、少なくとも熱活性化遅延蛍光材料を含み、
上記第３の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も長波長であり、少なくとも蛍光材料を含み、
上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料が、アントラセン誘導体であり、上記第１の発光層に含まれる上記ＴＴＦ材料が、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、およびアミノピレン誘導体から選ばれる少なくとも１種であり、
上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方の励起三重項準位が、上記第２の発光層に含まれる上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位よりも低く、
上記第２の発光層で生成した励起子のエネルギーが、デクスター型のエネルギー移動により上記第１の発光層に移動し、上記第２の発光層で生成した励起子のエネルギーが、フェルスター型のエネルギー移動により上記第３の発光層に移動して、上記第１の発光層、上記第２の発光層、上記第３の発光層がそれぞれ発光することを特徴とする発光素子。 - 第１電極と第２電極とで、第１の発光層と第２の発光層と第３の発光層とを少なくとも含む機能層を挟持する発光素子であって、
上記第１の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も短波長であり、ホスト材料と、該ホスト材料と協働して、もしくは単独で、ＴＴＦ（Triplet-Triplet-Fusion；以下、ＴＴＦとする）現象を生じさせる遅延蛍光材料であるＴＴＦ材料と、のうち少なくとも上記ＴＴＦ材料を含み、
上記第２の発光層は、上記第１の発光層と上記第３の発光層との間に、上記第１の発光層に隣接して積層されており、少なくとも熱活性化遅延蛍光材料を含み、
上記第３の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も長波長であり、少なくとも蛍光材料を含み、
上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料が、アントラセン誘導体であり、上記第１の発光層に含まれる上記ＴＴＦ材料が、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、およびアミノピレン誘導体から選ばれる少なくとも１種であり、
上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方の励起三重項準位が、上記第２の発光層に含まれる上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位よりも低く、
上記第１電極が陽極であり、上記第１の発光層、上記第２の発光層、上記第３の発光層は、上記第１電極側からこの順に積層されており、
上記第１の発光層は、正孔移動度が電子移動度よりも高い材料を含み、上記第２の発光層および上記第３の発光層は、電子移動度が正孔移動度よりも高い材料を含むことを特徴とする発光素子。 - 第１電極と第２電極とで、第１の発光層と第２の発光層と第３の発光層とを少なくとも含む機能層を挟持する発光素子であって、
上記第１の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も短波長であり、ホスト材料と、該ホスト材料と協働して、もしくは単独で、ＴＴＦ（Triplet-Triplet-Fusion；以下、ＴＴＦとする）現象を生じさせる遅延蛍光材料であるＴＴＦ材料と、のうち少なくとも上記ＴＴＦ材料を含み、
上記第２の発光層は、上記第１の発光層と上記第３の発光層との間に、上記第１の発光層に隣接して積層されており、少なくとも熱活性化遅延蛍光材料を含み、
上記第３の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も長波長であり、少なくとも蛍光材料を含み、
上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料が、アントラセン誘導体であり、上記第１の発光層に含まれる上記ＴＴＦ材料が、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、およびアミノピレン誘導体から選ばれる少なくとも１種であり、
上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方の励起三重項準位が、上記第２の発光層に含まれる上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位よりも低く、
上記第１電極が陰極であり、上記第１の発光層、上記第２の発光層、上記第３の発光層は、上記第１電極側からこの順に積層されており、
上記第１の発光層は、電子移動度が正孔移動度よりも高い材料を含み、上記第２の発光層および上記第３の発光層は、正孔移動度が電子移動度よりも高い材料を含むことを特徴とする発光素子。 - 第１電極と第２電極とで、第１の発光層と第２の発光層と第３の発光層とを少なくとも含む機能層を挟持する発光素子であって、
上記第１の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も短波長であり、ホスト材料と、該ホスト材料と協働して、もしくは単独で、ＴＴＦ（Triplet-Triplet-Fusion；以下、ＴＴＦとする）現象を生じさせる遅延蛍光材料であるＴＴＦ材料と、のうち少なくとも上記ＴＴＦ材料を含み、
上記第２の発光層は、上記第１の発光層と上記第３の発光層との間に、上記第１の発光層に隣接して積層されており、少なくとも熱活性化遅延蛍光材料を含み、
上記第３の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も長波長であり、少なくとも蛍光材料を含み、
上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料が、アントラセン誘導体であり、上記第１の発光層に含まれる上記ＴＴＦ材料が、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、およびアミノピレン誘導体から選ばれる少なくとも１種であり、
上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方の励起三重項準位が、上記第２の発光層に含まれる上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位よりも低く、
上記第２の発光層に含まれる、少なくとも、混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位が、上記第１の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位よりも高いことを特徴とする発光素子。 - 第１電極と第２電極とで、第１の発光層と第２の発光層と第３の発光層とを少なくとも含む機能層を挟持する発光素子であって、
上記第１の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も短波長であり、ホスト材料と、該ホスト材料と協働して、もしくは単独で、ＴＴＦ（Triplet-Triplet-Fusion；以下、ＴＴＦとする）現象を生じさせる遅延蛍光材料であるＴＴＦ材料と、のうち少なくとも上記ＴＴＦ材料を含み、
上記第２の発光層は、上記第１の発光層と上記第３の発光層との間に、上記第１の発光層に隣接して積層されており、少なくとも熱活性化遅延蛍光材料を含み、
上記第３の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も長波長であり、少なくとも蛍光材料を含み、
上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料が、アントラセン誘導体であり、上記第１の発光層に含まれる上記ＴＴＦ材料が、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、およびアミノピレン誘導体から選ばれる少なくとも１種であり、
上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方の励起三重項準位が、上記第２の発光層に含まれる上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位よりも低く、
上記第２の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位が、上記第３の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位よりも高いことを特徴とする発光素子。 - 第１電極と第２電極とで、第１の発光層と第２の発光層と第３の発光層とを少なくとも含む機能層を挟持する発光素子であって、
上記第１の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も短波長であり、ホスト材料と、該ホスト材料と協働して、もしくは単独で、ＴＴＦ（Triplet-Triplet-Fusion；以下、ＴＴＦとする）現象を生じさせる遅延蛍光材料であるＴＴＦ材料と、のうち少なくとも上記ＴＴＦ材料を含み、
上記第２の発光層は、上記第１の発光層と上記第３の発光層との間に、上記第１の発光層に隣接して積層されており、少なくとも熱活性化遅延蛍光材料を含み、
上記第３の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も長波長であり、少なくとも蛍光材料を含み、
上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料が、アントラセン誘導体であり、上記第１の発光層に含まれる上記ＴＴＦ材料が、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、およびアミノピレン誘導体から選ばれる少なくとも１種であり、
上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方の励起三重項準位が、上記第２の発光層に含まれる上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位よりも低く、
上記第２の発光層に含まれる、少なくとも、混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位が、上記第１の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位よりも低いことを特徴とする発光素子。 - 第１電極と第２電極とで、第１の発光層と第２の発光層と第３の発光層とを少なくとも含む機能層を挟持する発光素子であって、
上記第１の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も短波長であり、ホスト材料と、該ホスト材料と協働して、もしくは単独で、ＴＴＦ（Triplet-Triplet-Fusion；以下、ＴＴＦとする）現象を生じさせる遅延蛍光材料であるＴＴＦ材料と、のうち少なくとも上記ＴＴＦ材料を含み、
上記第２の発光層は、上記第１の発光層と上記第３の発光層との間に、上記第１の発光層に隣接して積層されており、少なくとも熱活性化遅延蛍光材料を含み、
上記第３の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も長波長であり、少なくとも蛍光材料を含み、
上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料が、アントラセン誘導体であり、上記第１の発光層に含まれる上記ＴＴＦ材料が、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、およびアミノピレン誘導体から選ばれる少なくとも１種であり、
上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方の励起三重項準位が、上記第２の発光層に含まれる上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位よりも低く、
上記第２の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位が、上記第３の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位よりも低いことを特徴とする発光素子。 - 第１電極と第２電極とで、第１の発光層と第２の発光層と第３の発光層とを少なくとも含む機能層を挟持する発光素子であって、
上記第１の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も短波長であり、ホスト材料と、該ホスト材料と協働して、もしくは単独で、ＴＴＦ（Triplet-Triplet-Fusion；以下、ＴＴＦとする）現象を生じさせる遅延蛍光材料であるＴＴＦ材料と、のうち少なくとも上記ＴＴＦ材料を含み、
上記第２の発光層は、上記第１の発光層と上記第３の発光層との間に、上記第１の発光層に隣接して積層されており、少なくとも熱活性化遅延蛍光材料を含み、
上記第３の発光層は、上記発光層中、発光ピーク波長が最も長波長であり、少なくとも蛍光材料を含み、
上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料が、アントラセン誘導体であり、上記第１の発光層に含まれる上記ＴＴＦ材料が、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、およびアミノピレン誘導体から選ばれる少なくとも１種であり、
上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方の励起三重項準位が、上記第２の発光層に含まれる上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位よりも低く、
上記第１の発光層の層厚が５ｎｍより薄く、上記第１の発光層中の上記ＴＴＦ材料の含有比率が５０％よりも大きいことを特徴とする発光素子。 - 上記第１電極が陽極であり、上記第１の発光層、上記第２の発光層、上記第３の発光層は、上記第１電極側からこの順に積層されており、
上記第１の発光層は、正孔移動度が電子移動度よりも高い材料を含み、上記第２の発光層および上記第３の発光層は、電子移動度が正孔移動度よりも高い材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。 - 上記第１電極が陰極であり、上記第１の発光層、上記第２の発光層、上記第３の発光層は、上記第１電極側からこの順に積層されており、
上記第１の発光層は、電子移動度が正孔移動度よりも高い材料を含み、上記第２の発光層および上記第３の発光層は、正孔移動度が電子移動度よりも高い材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。 - 上記第２の発光層に含まれる、少なくとも、混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位が、上記第１の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位よりも高いことを特徴とする請求項１〜３、９、１０の何れか１項に記載の発光素子。
- 上記第２の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位が、上記第３の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位よりも高いことを特徴とする請求項１〜４、９〜１１の何れか１項に記載の発光素子。
- 上記第２の発光層に含まれる、少なくとも、混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位が、上記第１の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位よりも低いことを特徴とする請求項１〜５、９〜１２の何れか１項に記載の発光素子。
- 上記第２の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位が、上記第３の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位よりも低いことを特徴とする請求項１〜６、９〜１３の何れか１項に記載の発光素子。
- 上記第１の発光層の層厚が５ｎｍより薄く、上記第１の発光層中の上記ＴＴＦ材料の含有比率が５０％よりも大きいことを特徴とする請求項１〜７、９〜１４の何れか１項に記載の発光素子。
- 上記機能層は、上記第１の発光層を挟んで上記第２の発光層とは反対側に積層された層を少なくとも一層備え、
上記第１の発光層を挟んで上記第２の発光層とは反対側に積層された層のうち、上記第１の発光層に隣接して積層された層に含まれる材料のＨＯＭＯ準位が、上記第２の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＨＯＭＯ準位よりも低いことを特徴とする請求項８または１５に記載の発光素子。 - 上記機能層は、上記第１の発光層を挟んで上記第２の発光層とは反対側に積層された層を少なくとも一層備え、
上記第１の発光層を挟んで上記第２の発光層とは反対側に積層された層のうち、上記第１の発光層に隣接して積層された層に含まれる材料のＬＵＭＯ準位が、上記第２の発光層に含まれる、少なくとも混合比率が最も高い材料のＬＵＭＯ準位よりも高いことを特徴とする請求項８または１５に記載の発光素子。 - 上記第２の発光層の上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位から上記第１の発光層の上記ＴＴＦ材料の励起三重項準位に上記デクスター型のエネルギー移動が起こり、上記ＴＴＦ材料の励起三重項準位から上記ＴＴＦ材料の励起一重項準位に再励起が起こり、上記第２の発光層の上記熱活性化遅延蛍光材料の励起一重項準位から上記第３の発光層の蛍光材料の励起一重項準位に上記フェルスター型のエネルギー移動が起こることを特徴とする請求項１〜１７の何れか１項に記載の発光素子。
- 上記第２の発光層の層厚が２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１８の何れか１項に記載の発光素子。
- 上記第２の発光層と上記第３の発光層との間に、蛍光材料を含まないバッファ層が設けられていることを特徴とする請求項１〜１９の何れか１項に記載の発光素子。
- 上記第２の発光層と、上記バッファ層との合計の層厚が２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２０に記載の発光素子。
- 少なくとも熱活性化遅延蛍光材料を含む第２の発光層で生成した励起子のエネルギーを、上記第２の発光層に隣接して積層された、発光ピーク波長が上記第２の発光層よりも短波長であり、ホスト材料と、該ホスト材料と協働して、もしくは単独で、ＴＴＦ（Triplet-Triplet-Fusion；以下、ＴＴＦとする）現象を生じさせる遅延蛍光材料であるＴＴＦ材料と、のうち少なくとも上記ＴＴＦ材料を含み、上記第１の発光層に含まれる上記ホスト材料が、アントラセン誘導体であり、上記第１の発光層に含まれる上記ＴＴＦ材料が、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、およびアミノピレン誘導体から選ばれる少なくとも１種であり、上記ホスト材料およびＴＴＦ材料のうち少なくとも一方の励起三重項準位が、上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位よりも低い第１の発光層に、デクスター型のエネルギー移動により移動させるとともに、上記第２の発光層で生成した励起子のエネルギーを、上記第２の発光層を介して上記第１の発光層とは反対側に積層された、発光ピーク波長が上記第２の発光層よりも長波長であり、少なくとも蛍光材料を含む第３の発光層に、フェルスター型のエネルギー移動により移動させて、上記第１の発光層、上記第２の発光層、上記第３の発光層をそれぞれ発光させることを特徴とする発光方法。
- 上記第２の発光層の上記熱活性化遅延蛍光材料の励起三重項準位から上記第１の発光層の上記ＴＴＦ材料の励起三重項準位に上記デクスター型のエネルギー移動が起こり、上記ＴＴＦ材料の励起三重項準位から上記ＴＴＦ材料の励起一重項準位に再励起が起こり、上記第２の発光層の上記熱活性化遅延蛍光材料の励起一重項準位から上記第３の発光層の蛍光材料の励起一重項準位に上記フェルスター型のエネルギー移動が起こることで、上記第１の発光層、上記第２の発光層、上記第３の発光層をそれぞれ発光させることを特徴とする請求項２２に記載の発光方法。
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