WO2015136838A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2015136838A1
WO2015136838A1 PCT/JP2015/000642 JP2015000642W WO2015136838A1 WO 2015136838 A1 WO2015136838 A1 WO 2015136838A1 JP 2015000642 W JP2015000642 W JP 2015000642W WO 2015136838 A1 WO2015136838 A1 WO 2015136838A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light emitting
current density
emitting layer
light
electrode
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/000642
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
兼一郎 渡邉
聡 奥谷
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Publication of WO2015136838A1 publication Critical patent/WO2015136838A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/125—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light
    • H10K50/13—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit
    • H10K50/131—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit with spacer layers between the electroluminescent layers

Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence element and an illumination device, and more particularly to an organic electroluminescence element for illumination and an illumination device using the same.
  • an organic electroluminescence element for example, as described in Japanese Patent Application Publication No. 2003-272860 (hereinafter referred to as “Document 1”), an anode electrode and a cathode electrode are opposed to each other.
  • One having a plurality of light emitting units including at least one light emitting layer is known.
  • each light emitting unit is partitioned by at least one charge generation layer, and the charge generation layer has a specific resistance of 1.0 ⁇ 10 2 ⁇ ⁇ cm or more. Is an electrically insulating layer.
  • a white organic electroluminescence element is formed by laminating a plurality of light emitting layers that emit red, green, blue, and the like, and the influence received from the environmental temperature differs depending on the light emitting layer. Therefore, it is difficult to maintain the emission color of each light emitting layer over a wide temperature range, and color misregistration is likely to occur. For this reason, in order to extend the lifetime of the organic electroluminescence element, it is required to make the temperature dependence of the lifetime of the light emitting layer as small as possible.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an organic electroluminescence element and an illuminating device capable of realizing a long life in a wide temperature range.
  • the organic electroluminescence device is A first electrode; A second electrode; A light emitting unit disposed between the first electrode and the second electrode and having at least one light emitting layer; An organic electroluminescence device comprising: At least one of the first electrode and the second electrode has optical transparency; In the range of the guaranteed operating temperature of the organic electroluminescence element, The light emitting layer is configured to emit light at a current density that deviates from a current density range from a minimum value to a maximum value of the current density at which the light emission intensity of the light emitting layer is maximum.
  • the organic electroluminescence element preferably includes at least two light emitting units.
  • the light emitting layer When the current density that maximizes the light emission intensity of the light emitting layer shifts to a higher current density side as the temperature rises, the light emitting layer emits light at a current density larger than the maximum value of the current density range. Configured, When the current density that maximizes the light emission intensity of the light emitting layer shifts to the low current density side as the temperature rises, the light emitting layer emits light at a current density smaller than the minimum value of the current density range. It is preferable to be configured.
  • the shortest wavelength light emitting layer that emits light at the shortest wavelength may be configured such that the shortest wavelength light emitting layer emits light at a current density that deviates from the range from the minimum value to the maximum value of the current density at which the light emission intensity is maximum. preferable.
  • the shortest wavelength light emitting layer When the current density at which the light emission intensity of the shortest wavelength light emitting layer is maximized shifts to the high current density side as the temperature rises, the shortest wavelength light emitting layer has a current density larger than the maximum value of the current density range. Configured to emit light, When the current density at which the emission intensity of the shortest wavelength light emitting layer is maximized shifts to the low current density side as the temperature rises, the shortest wavelength light emitting layer has a current density smaller than the minimum value of the current density range. It is configured to emit light.
  • the lighting device includes: The organic electroluminescence element; A power source configured to drive the organic electroluminescence element; It has.
  • the organic electroluminescent element 1 that emits white light by adjusting the light emission color of each light emitting layer 3.
  • the organic electroluminescence element 1 having the light emitting layer 3 that emits red, green, and blue that are the three primary colors of light can emit white light.
  • the organic electroluminescence element 1 having a single unit structure shown in FIG. 1A will be described.
  • the first electrode 21, the light emitting unit 4, and the second electrode 22 are laminated in this order on one surface of the substrate 6, and the light extraction layer 10 is formed on the other surface of the substrate 6.
  • the light emitting unit 4 is formed by laminating a hole transport layer 7, a light emitting layer 3, and an electron transport layer 8 in this order.
  • each layer is laminated on the surface of the substrate 6.
  • the substrate 6 serves as a support substrate for laminating the layers constituting the organic electroluminescence element 1.
  • each layer can be stably formed, and the organic electroluminescence element 1 with good light emission can be obtained.
  • substrate 6 is a transparent substrate which has a light transmittance.
  • the substrate 6 include a glass substrate. When the substrate 6 is formed of a glass substrate, the glass is highly moisture-proof, so that deterioration of the organic electroluminescence element 1 due to moisture can be suppressed. By using transparent glass, the light extraction property can be improved. In FIG.
  • a first electrode 21 is formed on the surface of the substrate 6.
  • the first electrode 21 may be either an anode or a cathode, but the structure (normal layer structure) in which the anode is disposed on the substrate 6 can facilitate the formation of the organic electroluminescence element 1.
  • a structure in which the cathode is disposed on the substrate 6 (reverse layer structure) may be used.
  • the anode and the cathode are electrodes that are paired with each other. When a voltage is applied to these electrodes, holes are injected from the anode into the light emitting layer 3 and electrons are injected from the cathode into the light emitting layer 3.
  • the 1st electrode 21 has a light transmittance.
  • the second electrode 22 has light reflectivity, the light traveling from the light emitting layer 3 toward the second electrode 22 can be reflected by the second electrode 22 and extracted from the substrate 6. When light is extracted from the second electrode 22, it is sufficient that at least the second electrode 22 has light transmittance.
  • the first electrode 21 has light reflectivity
  • the light traveling from the light emitting layer 3 toward the first electrode 21 can be reflected by the first electrode 21 and extracted from the second electrode 22.
  • the substrate 6 is light transmissive
  • the first electrode 21 is a light transmissive anode
  • the second electrode 22 is a light reflective cathode. It is not limited to.
  • the first electrode 21 is formed on one surface of the substrate 6, but the light extraction layer 10 may be formed on the other surface.
  • the light extraction layer 10 may be a light scattering layer. In that case, light of various angles emitted from the light emitting layer 3 is sufficiently mixed due to the scattering property, and the chromaticity shift due to the viewing direction angle can be reduced.
  • the panel-shaped organic electroluminescent element 1 that emits white light, it is important to emit light without color misregistration in the viewing direction in lighting applications and the like. Can be obtained.
  • the light extraction layer 10 can be easily formed by attaching a light extraction film having a light scattering structure, for example.
  • the anode is an electrode for injecting holes into the light emitting layer 3.
  • the anode material is preferably an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a high work function.
  • the anode material preferably has a work function of 4 eV or more and 6 eV or less so that the difference from the HOMO (HighestHighOccupied Molecular Orbital) level does not become too large.
  • the anode material include ITO, tin oxide, zinc oxide, IZO, copper iodide, conductive polymers such as PEDOT and polyaniline, and conductive polymers doped with any acceptor, carbon nanotubes, and the like.
  • a conductive light transmissive material can be exemplified.
  • the first electrode 21 is an anode
  • the first electrode 21 can be formed as a thin film on the surface of the substrate 6 by sputtering, vacuum deposition, coating, or the like.
  • the thickness of the anode is preferably 500 nm or less, and more preferably in the range of 10 to 200 nm.
  • the cathode is an electrode for injecting electrons into the light emitting layer 3.
  • the cathode material is preferably an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a low work function.
  • the material of the cathode preferably has a work function of 1.9 eV or more and 5 eV or less so that the difference from the LUMO (LowestocUnoccupied Molecular ⁇ Orbital) level does not become too large.
  • Examples of the cathode material include aluminum, silver, magnesium and the like, and alloys of these with other metals, such as a magnesium-silver mixture, a magnesium-indium mixture, and an aluminum-lithium alloy.
  • CBP, CzTT, TCTA, mCP, CDBP, Alq3, ADN, BDAF, TBADN, ADN, BDAF, DPVBi, TAPC, BSB, TAZ, BPen, and OXD can be given.
  • red phosphorescent material examples include Ir (piq) 3 , Btp2Ir (acac), and PtOEP.
  • green phosphorescent material examples include Bt 2 Ir (acac), Ir (ppy) 3 , Ir (ppy) 2 (acac), and Ir (mppy) 3 .
  • the guaranteed operating temperature of the organic electroluminescence element 1 is T 1 to T 3 (° C.) (T 1 ⁇ T 2 ⁇ T 3 ).
  • the guaranteed operating temperature refers to a temperature whose change amount is within 20% from the luminance measured at 25 ° C., specifically, for example, ⁇ 10 to 80 ° C.
  • Luminous efficiency is indicated by current efficiency or external quantum efficiency.
  • the current efficiency represents the luminance with respect to the unit current amount.
  • the external quantum efficiency ( ⁇ ext ) expresses the number of generated photons with respect to the number of electrons injected from the outside into the device as a percentage (%), and is expressed by the following equation.
  • ⁇ ext ⁇ ⁇ ⁇ r ⁇ ⁇ out ⁇ ⁇ p
  • ⁇ is a carrier balance factor of electrons and holes
  • ⁇ r is a generation probability of an excited state contributing to light emission
  • ⁇ out is a light extraction efficiency
  • ⁇ p is a light emission quantum efficiency from the excited state.
  • the charge mobility in an organic material such as the light-emitting unit 4 of the organic electroluminescence element 1 has temperature dependence, and the influence of temperature is different for each layer. Therefore, when the temperature changes, the carrier balance factor ( ⁇ ) changes, and the external quantum efficiency ( ⁇ ext ) also changes from the above equation. This also changes the current efficiency and the light emission efficiency. When the carrier balance factor ( ⁇ ) is changed, electrons and holes that are not bonded are increased, which causes the deterioration of the organic material to be accelerated, and the lifetime of the organic electroluminescence element 1 is shortened.
  • the predetermined current density is the maximum light emission intensity of the light emitting layer 3 within the guaranteed operating temperature range (T 1 to T 3 ) of the organic electroluminescent element 1 as shown in FIGS. 2A and 2B.
  • the current density deviates from the current density range from the minimum value (J min ) to the maximum value (J max ) of the current density (for example, J 1 or J 3 in FIGS. 2A and 2B).
  • the organic electroluminescent element 1 is configured so that the light emitting layer 3 emits light at this current density, the temperature dependence of the lifetime of the light emitting layer 3 can be reduced, and at least the organic electroluminescent element 1 can be used over a wide temperature range. It is possible to extend the service life within the guaranteed operating temperature range.
  • J 1 is preferably closer to J min .
  • the present invention is intended to extend the lifetime of the organic electroluminescence element 1 when driven at a high temperature. Since the light emission lifetime of the organic electroluminescent element 1 can be approximated by the Arrhenius equation, it tends to be shorter as it is driven at a higher temperature. On the other hand, since the charge mobility in the light emitting layer 3 has different temperature dependence, the carrier balance changes depending on the temperature. This is the same meaning as the peak of the emission intensity shifts to the high current density side or the low current density side depending on the temperature as shown in FIG. 2A or 2B. By driving the organic electroluminescence device 1 in a state where carrier balance is achieved (near the peak of emission intensity), electrons and holes can be efficiently combined and converted to light.
  • the organic electroluminescent element 1 it is possible to suppress the deterioration of the light emitting layer 3 due to the excess charge that has not contributed to the light emission. Therefore, normally, at a high temperature at which the lifetime becomes short, the lifetime can be extended even in a high temperature range by designing the organic electroluminescent element 1 so that the carrier balance is matched.
  • the electron transport layer 8 adjacent to the light emitting layer 3 is replaced with the first electron transport layer 81 and the second electron transport layer 81. It is preferable to form the electron transport layer 82 in two layers.
  • the first electron transport layer 81 and the second electron transport layer 82 are formed of materials having different charge mobilities (electron mobilities) and may have different film thicknesses.
  • the film thickness of the second electron transport layer 82 is preferably more than twice the film thickness of the first electron transport layer 81 and about 14 times or less.
  • the electron transport layer 8 is divided into two layers using two materials having different charge mobilities without changing the film thickness of the entire electron transport layer 8.
  • the temperature dependency of the carrier balance factor ( ⁇ ext ) can be easily reduced by forming.
  • the electron transport layer 8 is divided into two layers, the first electron transport layer 81 and the second electron transport layer 82, the electron mobility of the first electron transport layer 81 on the anode side is low and the second electrons on the cathode side are low.
  • the electron mobility of the transport layer 82 is preferably high.
  • the organic electroluminescent element 1 having a multi-unit structure shown in FIG. 1B will be described.
  • the first electrode 21, the light emitting unit 4 (first light emitting unit 41), the intermediate layer 9, the light emitting unit 4 (second light emitting unit 42), and the second electrode 22 are stacked in this order on one surface of the substrate 6.
  • the light extraction layer 10 is formed on the other surface of the substrate 6.
  • Each light emitting unit 4 is formed by laminating a hole transport layer 7, a light emitting layer 3, and an electron transport layer 8 in this order.
  • an intermediate layer 9 is disposed between the light emitting units 4.
  • the substrate 6 is light transmissive
  • the first electrode 21 is a light transmissive anode
  • the second electrode 22 is a light reflective cathode
  • the light emitting unit 4 is replaced with the first light emitting unit 41.
  • the embodiment having two of the second light emitting units 42 will be described, the present invention is not limited to this embodiment.
  • the substrate 6, the first electrode 21, the second electrode 22, and the light extraction layer 10 are the same as those of the organic electroluminescence element 1 shown in FIG. 1A.
  • the intermediate layer 9 is light transmissive and has a property of injecting charges into the light emitting units 4 (the first light emitting unit 41 and the second light emitting unit 42) located on both sides.
  • the intermediate layer 9 injects electrons into the light emitting layer 3 of the first light emitting unit 41 and emits light from the second light emitting unit 42. Holes are injected into layer 3.
  • the light emitting layer 3 of the first light emitting unit 41 and the second light emitting unit 42 emits light.
  • the light emitted from the second light emitting unit 42 passes through the intermediate layer 9 and is extracted from the substrate 6 to the outside.
  • the intermediate layer 9 include those having a layer structure of Alq3 / Li 2 O / Alq3 / HAT-CN6.
  • the thickness of the intermediate layer 9 is preferably in the range of 3 to 50 nm.
  • the first light emitting unit 41 has a blue light emitting layer 3 b that emits blue light as the light emitting layer 3.
  • the blue light emitting layer 3b can be formed, for example, by doping the above-described blue fluorescent light emitting material into a host material.
  • the hole transport layer 7 and the electron transport layer 8 in the first light-emitting unit 41 and the second light-emitting unit 42 are the same as those of the organic electroluminescence element 1 shown in FIG. 1A.
  • the organic electroluminescent element 1 shown in FIG. 1B has at least two light emitting layers 3 that emit light at different wavelengths.
  • the first light emitting unit 41 has a blue light emitting layer 3b
  • the second light emitting unit 42 has a red light emitting layer 3r and a green light emitting layer 3g.
  • the blue light emitting layer 3b which is the shortest wavelength light emitting layer that emits light at the shortest wavelength, has a greater temperature dependency of the carrier balance factor ( ⁇ ext ) than the red light emitting layer 3r and the green light emitting layer 3g. That is, the lifetime of the blue light emitting layer 3b is shorter than that of the red light emitting layer 3r and the green light emitting layer 3g.
  • the inventors of the present invention should have at least a shortest wavelength light emitting layer (blue light emitting layer 3b in FIG. 1B) with a predetermined current density. It has been found that the temperature dependence of the carrier balance factor ( ⁇ ext ) can be reduced. Specifically, as described above, the predetermined current density is the shortest wavelength light emission within the guaranteed operating temperature range (T 1 to T 3 ) of the organic electroluminescence element 1 as shown in FIGS. 2A and 2B.
  • the lifetime of the light emitting layer 3 that emits light with a short wavelength is shorter, the lifetime of the light emitting layer 3 having such a short lifetime is extended by the above-described current density, so that the chromaticity as white is maintained and the organic electro The lifetime of the entire luminescence element 1 can be extended.
  • the current density of the shortest wavelength light emitting layer is a current density that does not deviate from the above current density range (for example, J 2 in FIGS. 2A and 2B). There is a possibility that the light emitting layer is easily deteriorated and the life is shortened.
  • the organic electroluminescence device 1 is configured such that the shortest wavelength light emitting layer emits light at a current density (for example, J 3 ) larger than max ).
  • a current density for example, J 3
  • T 3 elevated temperature
  • the current density J 3 is the current density J max
  • light emission intensity becomes greater as is apparent from FIG. 2A.
  • the better the current density J 1 than the current density J 3 preferably has, at high temperature (T 3), as compared to the emission intensity at a current density of J 3, towards the light emission intensity at a current density J 1 This is because it is close to the peak of emission intensity (emission intensity at current density J min ).
  • the first electron transport layer 81 and the second electron transport layer 82 may be formed of materials having different charge mobilities (electron mobilities) and may have different film thicknesses.
  • the electron transport layer 8 is divided into two layers using two materials having different charge mobilities without changing the film thickness of the entire electron transport layer 8.
  • the temperature dependency of the carrier balance factor ( ⁇ ext ) can be easily reduced by forming.
  • the electron transport layer 8 in the second light emitting unit 42 having the red light emitting layer 3r and the green light emitting layer 3g may be divided into two layers.
  • the organic electroluminescence element 1 is supplied with the power source 5 so that at least the blue light emitting layer 3b which is the shortest wavelength light emitting layer has a predetermined current density (for example, J 1 or J 3 in FIGS. 2A and 2B). Therefore, color misregistration can be suppressed, and a long life can be achieved while maintaining white light emission.
  • a predetermined current density for example, J 1 or J 3 in FIGS. 2A and 2B
  • the light-scattering film was affixed on the surface on the opposite side to the 1st electrode 21 of the board
  • the results are shown in Table 1.
  • the organic electroluminescence device 1 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the first electron transport layer 81 was 5 nm and the thickness of the second electron transport layer 82 was 40 nm.
  • Example 2 An organic electroluminescent device 1 having a multi-unit structure shown in FIG. 1B was manufactured as follows.
  • a first electrode 21 as a transparent electrode was formed by depositing ITO on the substrate 6 (glass substrate) to a thickness of 130 nm.
  • a first hole transport layer 71 is 50 nm thick
  • a blue light emitting layer 3b containing BCzVBi as a blue fluorescent light emitting material
  • a first electron transport layer 81 indolo
  • the carbazole derivative was formed by vapor deposition so as to have a thickness of 15 nm and the second electron transport layer 82 (phenanthroline derivative) having a thickness of 30 nm.
  • an intermediate layer 9 having a layer structure of Alq 3 / Li 2 O / Alq 3 / HAT-CN 6 was formed on the second electron transport layer 82 so as to have a thickness of 15 nm.
  • the second hole transport layer 72 (TCTA) is 50 nm thick
  • the red light emitting layer 3r (containing Ir (piq) 3 as a red phosphorescent material) is 10 nm thick
  • the green light emitting layer 3g A green phosphorescent luminescent material containing Bt 2 Ir (acac) was formed in order so as to have a thickness of 30 nm
  • the third electron transport layer 83 had a thickness of 40 nm.
  • the light-scattering film was affixed on the surface on the opposite side to the 1st electrode 21 of the board
  • the operation guaranteed temperature of the organic electroluminescence device 1 obtained in this way is 0 to 60 ° C.
  • T 1 0 (° C.)
  • T 3 60 (° C.)
  • J min 22 (mA / cm 2 )
  • J max 35 (mA / cm 2 ).
  • the chromaticity differences ⁇ u ′, v ′ at 50 ° C. and 50 ° C. were measured. The results are shown in Table 2.
  • the chromaticity difference ⁇ u ′, v ′ was calculated as the difference between the CIE chromaticity of the emission color 1000 hours after the start of lighting of the organic electroluminescence element 1 and the CIE chromaticity of the emission color immediately after the start of lighting.
  • Unit [a. u. ] Indicates an arbitrary unit (arbitrary unit), which is a relative value.
  • Example 3 The organic electroluminescence device 1 was manufactured in the same manner as in Example 2 except that the thickness of the first electron transport layer 81 was 3 nm and the thickness of the second electron transport layer 82 was 42 nm.
  • the operation guaranteed temperature of the organic electroluminescence device 1 obtained in this way is 0 to 60 ° C.
  • T 1 0 (° C.)
  • T 3 60 (° C.)
  • J min 0.1 (mA / cm 2 )
  • J max 3.5 (mA / cm 2 ).
  • the chromaticity differences ⁇ u ′, v ′ at 30 ° C. and 50 ° C. were measured. The results are shown in Table 2.
  • Example 2 The organic electroluminescent element 1 was manufactured in the same manner as in Example 2 except that the thickness of the first electron transport layer 81 was 5 nm and the thickness of the second electron transport layer 82 was 40 nm.
  • the electroluminescence element 1 was driven, and chromaticity differences ⁇ u ′ and v ′ at 10 ° C., 30 ° C., and 50 ° C. were measured. The results are shown in Table 2.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)

Abstract

　本発明の課題は、広い温度範囲において長寿命化を実現できる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。本発明は、第１電極（２１）と、第２電極（２２）と、第１電極（２１）と第２電極（２２）との間に配置され、少なくとも１つ以上の発光層（３）を有する発光ユニット（４）と、を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子（１）に関する。第１電極（２１）及び第２電極（２２）の少なくとも一方が光透過性を有する。有機エレクトロルミネッセンス素子（１）の動作保証温度の範囲内において、発光層（３）の発光強度が最大となる電流密度の最小値から最大値までの電流密度範囲を逸脱する電流密度で発光層（３）が発光するように構成されている。

Description

有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置
　本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置に関し、より詳細には照明用の有機エレクトロルミネッセンス素子及びこれを用いた照明装置に関する。
　従来、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）として、例えば日本国特許出願公開番号２００３－２７２８６０（以下「文献１」という。）に記載されているように、対向する陽極電極と陰極電極の間に、少なくとも一層の発光層を含む発光ユニットを複数個有するものが知られている。そして特に文献１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、各発光ユニットが少なくとも一層からなる電荷発生層によって仕切られており、かつ、電荷発生層が１．０×１０２Ω・ｃｍ以上の比抵抗を有する電気的絶縁層である。
　文献１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子では、電極間に複数の発光ユニットを電気絶縁性の電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での長寿命を実現するようにしている。
　しかし、有機エレクトロルミネッセンス素子は、使用する環境温度によって寿命が増減するという課題がある。特に白色有機エレクトロルミネッセンス素子は、赤色、緑色、青色などに発光する複数の発光層を積層して形成されており、環境温度から受ける影響は発光層によって異なっている。そのため、広い温度範囲において各発光層の発光色を保持することが困難であり、色ずれが生じやすくなる。このことから、有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化を図るためには、発光層の寿命の温度依存性をできるだけ小さくすることが求められている。
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、広い温度範囲において長寿命化を実現することができる有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置を提供することを目的とする。
　本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、
　第１電極と、
　第２電極と、
　前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、少なくとも１つ以上の発光層を有する発光ユニットと、
　を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
　前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方が光透過性を有し、
　前記有機エレクトロルミネッセンス素子の動作保証温度の範囲内において、
　前記発光層の発光強度が最大となる電流密度の最小値から最大値までの電流密度範囲を逸脱する電流密度で前記発光層が発光するように構成されている。
　前記有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光ユニットを少なくとも２つ以上備えていることが好ましい。
　前記有機エレクトロルミネッセンス素子において、
　前記発光層の発光強度が最大となる電流密度が温度上昇に伴って高電流密度側にシフトする場合には、前記電流密度範囲の最大値よりも大きな電流密度で前記発光層が発光するように構成され、
　前記発光層の発光強度が最大となる電流密度が温度上昇に伴って低電流密度側にシフトする場合には、前記電流密度範囲の最小値よりも小さな電流密度で前記発光層が発光するように構成されていることが好ましい。
　前記有機エレクトロルミネッセンス素子において、異なる波長で発光する発光層を少なくとも２つ以上有し、
　最も短い波長で発光する最短波長発光層の発光強度が最大となる電流密度の最小値から最大値までの範囲を逸脱する電流密度で前記最短波長発光層が発光するように構成されていることが好ましい。
　前記有機エレクトロルミネッセンス素子において、
　前記最短波長発光層の発光強度が最大となる電流密度が温度上昇に伴って高電流密度側にシフトする場合には、前記電流密度範囲の最大値よりも大きな電流密度で前記最短波長発光層が発光するように構成され、
　前記最短波長発光層の発光強度が最大となる電流密度が温度上昇に伴って低電流密度側にシフトする場合には、前記電流密度範囲の最小値よりも小さな電流密度で前記最短波長発光層が発光するように構成されている。
　本発明に係る照明装置は、
　前記有機エレクトロルミネッセンス素子と、
　前記有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動するように構成された電源と、
を備えている。
　本発明によれば、発光層の寿命の温度依存性を小さくすることができ、広い温度範囲において長寿命化を実現することができる。特に白色発光の有機エレクトロルミネッセンス素子については、色ずれを抑制しつつ、広い温度範囲において長寿命化を実現することができる。
図１Ａはシングルユニット構造の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた照明装置の概略断面図である。図１Ｂはマルチユニット構造の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた照明装置の概略断面図である。 図２Ａは発光層の電流密度と発光強度との関係を示すグラフの一例であり、発光強度が最大となる電流密度が温度上昇に伴って高電流密度側にシフトする様子を示すグラフである。図２Ｂは発光層の電流密度と発光強度との関係を示すグラフの他の一例であり、発光強度が最大となる電流密度が温度上昇に伴って低電流密度側にシフトする様子を示すグラフである。 各実施例及び比較例の有機エレクトロルミネッセンス素子の表面温度と、発光強度が最大となる電流密度との関係を示すグラフである。
　以下、本発明の実施の形態を説明する。
　有機エレクトロルミネッセンス素子１は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、第１電極２１と、第２電極２２と、発光ユニット４とを備えている。発光ユニット４は、一対の電極（陽極及び陰極）で挟んで電圧を印加すれば発光する機能を有する構造である。
　図１Ａはシングルユニット構造の有機エレクトロルミネッセンス素子１の一例であり、１つの発光ユニット４を備えている。この発光ユニット４は、第１電極２１と第２電極２２との間に配置され、少なくとも１つ以上の発光層３を有している。図１Ｂはマルチユニット構造の有機エレクトロルミネッセンス素子１の一例であり、中間層９を介して２つの発光ユニット４を備えている。各発光ユニット４は、第１電極２１と第２電極２２との間に配置され、少なくとも１つ以上の発光層３を有している。マルチユニット構造の有機エレクトロルミネッセンス素子１は、少なくとも２つ以上の発光ユニット４を備えていればよい。複数の発光ユニット４は、中間層９を介して厚み方向に重なって電気的に直列に接続される。発光ユニット４が発光層３を複数有していれば、各発光層３の発光色を調整して、白色光を発する有機エレクトロルミネッセンス素子１を得ることができる。例えば、光の三原色である赤色、緑色、青色を発光する発光層３を有する有機エレクトロルミネッセンス素子１であれば、白色発光させることができる。
　まず、図１Ａに示すシングルユニット構造の有機エレクトロルミネッセンス素子１について説明する。この例では、基板６の一方の表面に第１電極２１、発光ユニット４、第２電極２２がこの順に積層され、基板６の他方の表面に光取り出し層１０が形成されている。発光ユニット４は、ホール輸送層７、発光層３、電子輸送層８がこの順に積層されて形成されている。
　図１Ａに示す有機エレクトロルミネッセンス素子１では、基板６の表面に各層が積層されている。基板６は、有機エレクトロルミネッセンス素子１を構成する各層を積層させるための支持基板となる。基板６を用いることにより、各層を安定に成膜することができ、発光性の良好な有機エレクトロルミネッセンス素子１を得ることができる。基板６から光を取り出す場合、基板６は光透過性を有する透明基板であることが好ましい。基板６としては、例えば、ガラス基板などを挙げることができる。基板６をガラス基板で構成する場合、ガラスは防湿性が高いので水分による有機エレクトロルミネッセンス素子１の劣化を抑制することができる。透明なガラスを用いることにより、光取り出し性を高めることができる。図１Ａでは、基板６は光透過性を有し、発光層３で生じた光は、基板６を通して外部に取り出される。つまり、図１Ａに示す有機エレクトロルミネッセンス素子１は、いわゆるボトムエミッション構造となっている。有機エレクトロルミネッセンス素子１は、もちろん基板６とは反対側から光を取り出すトップエミッション構造であってもよい。有機エレクトロルミネッセンス素子１は、両側から光を取り出す両面取り出し構造であってもよい。
　基板６の表面には第１電極２１が形成されている。第１電極２１は陽極又は陰極のいずれでもよいが、基板６に陽極を配置する構造（順層構造）は、有機エレクトロルミネッセンス素子１の形成を容易にすることができる。もちろん基板６に陰極を配置する構造（逆層構造）であってもよい。
　陽極及び陰極は、互いに対となる電極である。これらの電極に電圧を印加すると、陽極からホールが発光層３に注入され、陰極から電子が発光層３に注入される。基板６から光を取り出す場合、第１電極２１は光透過性を有する。この場合、第２電極２２が光反射性を有すると、発光層３から第２電極２２に向かった光を第２電極２２で反射させて基板６から取り出すことができる。第２電極２２から光を取り出す場合、少なくとも第２電極２２が光透過性を有していればよい。この場合、第１電極２１が光反射性を有すると、発光層３から第１電極２１に向かった光を第１電極２１で反射させて第２電極２２から取り出すことができる。このように、第１電極２１及び第２電極２２の少なくとも一方が光透過性を有していればよい。
　以下では、基板６が光透過性を有し、第１電極２１が光透過性を有する陽極であり、第２電極２２が光反射性を有する陰極である実施形態について説明するが、この実施形態に限定されるものではない。
　基板６の一方の表面には第１電極２１が形成されるが、他方の表面には光取り出し層１０が形成されていてもよい。光取り出し層１０を形成することにより、基板６と外界との間の反射ロスを抑制することができ、光取り出し効率を高めることができる。光取り出し層１０は光散乱性の層であってよい。その場合、散乱性によって発光層３から発せられるさまざまな角度の光が十分に混ざり合い、見る方向の角度による色度のずれを小さくすることができる。特に、白色発光のパネル状の有機エレクトロルミネッセンス素子１では、照明用途などにおいて、見る方向で色ずれなく発光することは重要であり、光取り出し層１０を形成することにより、角度依存性のない発光を得ることができる。光取り出し層１０は、例えば、光散乱構造を有する光取り出しフィルムを貼り付けることにより簡単に形成することができる。
　陽極は、発光層３にホールを注入するための電極である。陽極の材料は、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であることが好ましい。陽極の材料は、ＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital）準位との差が大きくなりすぎないように、仕事関数が４ｅＶ以上６ｅＶ以下のものであることが好ましい。陽極の材料としては、例えば、ＩＴＯ、酸化錫、酸化亜鉛、ＩＺＯ、ヨウ化銅などや、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリンなどの導電性高分子及び任意のアクセプタなど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を挙げることができる。第１電極２１を陽極とする場合、スパッタ法、真空蒸着法、塗布法などによって、第１電極２１を薄膜として基板６の表面に形成することができる。陽極の膜厚は５００ｎｍ以下であることが好ましく、１０～２００ｎｍの範囲内であることがより好ましい。
　陰極は、発光層３に電子を注入するための電極である。陰極の材料は、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であることが好ましい。陰極の材料は、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）準位との差が大きくなりすぎないように、仕事関数が１．９ｅＶ以上５ｅＶ以下のものであることが好ましい。陰極の材料としては、例えば、アルミニウム、銀、マグネシウムなど、及びこれらと他の金属との合金、例えばマグネシウム－銀混合物、マグネシウム－インジウム混合物、アルミニウム－リチウム合金を挙げることができる。金属の導電材料、金属酸化物など、及びこれらと他の金属との混合物、例えば、酸化アルミニウムからなる極薄膜（トンネル注入により電子を流すことが可能な１ｎｍ以下の薄膜）とアルミニウムからなる薄膜との積層膜なども、陰極の材料として例示することができる。陰極の膜厚は２０～２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
　ホール輸送層７は、ＮＰＤ、ＴＣＴＡ、ＴＰＤ、ＴＰＡＣ、ＤＴＡＳｉなどのホール輸送性材料で形成することができる。ホール輸送層７の膜厚は１０～５００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
　電子輸送層８は、インドロカルバゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ＢＣＰ、ＴＡＺ、ＢＡｌｑ、Ａｌｑ３、ＯＸＤ７、ＰＢＤなどの電子輸送性材料で形成することができる。電子輸送層８の膜厚は１０～５００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
　上記のように、ホール輸送性材料は、ホールと電子との電荷移動性において、ホールの移動性が電子の移動性よりも高い材料である。電子輸送性材料は、ホールと電子との電荷移動性において、電子の移動性がホールの移動性よりも高い材料である。ホール輸送層７及び電子輸送層８における電荷の輸送性の違いは、ホール及び電子の一方が他方に比べて、好ましくは１０倍以上、より好ましくは１００倍以上、さらに好ましくは１０００倍以上、さらにより好ましくは１００００倍以上高くなる。ホールと電子との輸送性は、電荷移動度で表現することができる。この電荷移動度は、ＴＯＦ法や、インピーダンス分光、過渡ＥＬ測定、ダークインジェクション法などの手法を用いてホール及び電子の移動性を測定することにより確認することができる。
　発光ユニット４は、少なくとも１つ以上の発光層３を有している。図１Ａでは発光ユニット４は１つの発光層３を有しているが、２つ以上の発光層３を有していてもよい。１つの発光ユニット４が有する発光層３の数については、発光層３の数が多いと色調整が難しくなるおそれがあるので、５つ以下が好ましく、３つ以下がより好ましく、２つがさらにより好ましい。
　発光層３は、第１電極２１（陽極）から注入されたホールと、第２電極２２（陰極）から注入された電子とが結合して発光する層である。発光層３は、発光材料（ドーパント）をホスト材料にドープして形成することができる。発光層３における発光材料の濃度は、好ましくは１～４０質量％の範囲内であり、より好ましくは１～２０質量％の範囲内である。発光層３の膜厚は５～１００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
　ホスト材料としては、例えば、ＣＢＰ、ＣｚＴＴ、ＴＣＴＡ、ｍＣＰ、ＣＤＢＰ、Ａｌｑ３、ＡＤＮ、ＢＤＡＦ、ＴＢＡＤＮ、ＡＤＮ、ＢＤＡＦ、ＤＰＶＢｉ、ＴＡＰＣ、ＢＳＢ、ＴＡＺ、ＢＰｅｎ、ＯＸＤを挙げることができる。
　発光材料としては、例えば、赤色リン光発光材料、緑色リン光発光材料、青色蛍光発光材料などを挙げることができる。
　赤色リン光発光材料としては、例えば、Ｉｒ（ｐｉｑ）３、Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）、ＰｔＯＥＰを挙げることができる。
　緑色リン光発光材料としては、例えば、Ｂｔ２Ｉｒ（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｐｐｙ）３、Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｍｐｐｙ）３を挙げることができる。
　青色蛍光発光材料としては、例えば、ＢＣｚＶＢｉ、ＴＢＰ、ｐｅｒｙｌｅｎｅを挙げることができる。
　次に、図２Ａ及び図２Ｂを示しながら、有機エレクトロルミネッセンス素子１における発光層３の発光強度と電流密度との関係について説明する。有機エレクトロルミネッセンス素子１の動作保証温度をＴ１～Ｔ３（℃）とする（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）。動作保証温度とは、２５℃で測定した輝度から変化量が２０％以内の温度をいい、具体的には例えば－１０～８０℃である。温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３について、発光層３の電流密度に対して発光強度を測定してプロットすると、図２Ａ又は図２Ｂに示すように、上に凸の曲線のグラフとなる。発光強度は、発光効率に相当するものである。発光効率は、電流効率又は外部量子効率で示される。電流効率は、単位電流量に対する輝度を表す。外部量子効率（ηｅｘｔ）は、素子に外部から注入した電子数に対する発生した光子数を百分率（％）で表現したものであり、下式で表される。
　ηｅｘｔ＝γ×ηｒ×ηｏｕｔ×φｐ
　式中、γは電子とホールのキャリアバランス因子、ηｒは発光に寄与する励起状態の生成確率、ηｏｕｔは光取り出し効率、φｐは励起状態からの発光量子効率を示す。
　有機エレクトロルミネッセンス素子１の発光ユニット４等の有機材料における電荷移動度は温度依存性を有し、温度が及ぼす影響が各層ごとに異なっている。そのため温度が変わると、キャリアバランス因子（γ）が変わり、上式より外部量子効率（ηｅｘｔ）も変わる。このことから電流効率も変わり、発光効率も変わる。そして、キャリアバランス因子（γ）が変わると、結合しない電子及びホールが増加し、これが原因となって有機材料の劣化が加速され、有機エレクトロルミネッセンス素子１の寿命が短くなると考えられる。
　本発明者らは、発光層３が所定の電流密度であれば、キャリアバランス因子（ηｅｘｔ）の温度依存性を小さくすることができることを見出した。具体的にはこの所定の電流密度とは、図２Ａ及び図２Ｂに示すように有機エレクトロルミネッセンス素子１の動作保証温度の範囲内（Ｔ１～Ｔ３）において、発光層３の発光強度が最大となる電流密度の最小値（Ｊｍｉｎ）から最大値（Ｊｍａｘ）までの電流密度範囲を逸脱する電流密度（例えば図２Ａ及び図２ＢではＪ１又はＪ３）である。この電流密度で発光層３が発光するように有機エレクトロルミネッセンス素子１が構成されていれば、発光層３の寿命の温度依存性を小さくすることができ、広い温度範囲、少なくとも有機エレクトロルミネッセンス素子１の動作保証温度の範囲において長寿命化を実現することができる。発光層３の発光強度が最大となる電流密度の最小値（Ｊｍｉｎ）よりも小さい電流密度（Ｊ１）で発光層３が発光するように有機エレクトロルミネッセンス素子１が構成されている場合、Ｊ１はＪｍｉｎに近いほど好ましい。発光層３の発光強度が最大となる電流密度の最大値（Ｊｍａｘ）よりも大きい電流密度（Ｊ３）で発光層３が発光するように有機エレクトロルミネッセンス素子１が構成されている場合、Ｊ３はＪｍａｘに近いほど好ましい。いずれの場合も発光強度がより大きくなるからである。ただし、発光層３の電流密度が、上記の電流密度範囲を逸脱しない電流密度（例えば図２Ａ及び図２ＢではＪ２）であると、発光層３が劣化しやすくなり、寿命が短くなるおそれがある。
　本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子１の高温度駆動時の長寿命化を目的の１つとしている。有機エレクトロルミネッセンス素子１の発光寿命は、アレニウスの式で近似できるため、高温度で駆動させるほど短くなる傾向をもつ。一方で、発光層３における電荷の移動度は各々異なる温度依存性をもつため、温度によってキャリアバランスが変わる。これは、図２Ａ又は図２Ｂに示すように温度によって発光強度のピークが高電流密度側又は低電流密度側にシフトすることと同じ意味である。キャリアバランスが取れた状態（発光強度のピーク近傍）で有機エレクトロルミネッセンス素子１を駆動させることで、効率よく電子及びホールを結合させて光に変換できる。他方、発光に寄与しなかった余剰の電荷による発光層３の劣化を抑制できる。そのため、通常、寿命が短くなってしまう高温度では、キャリアバランスが合うように有機エレクトロルミネッセンス素子１を設計することで、高温度域でも寿命を長くすることができる。
　特に図２Ａでは、発光層３の発光強度が最大となる電流密度が温度上昇に伴って高電流密度側にシフトしている。このような場合には、上記の電流密度範囲の最大値（Ｊｍａｘ）よりも大きな電流密度（例えばＪ３）で発光層３が発光するように有機エレクトロルミネッセンス素子１が構成されていることが好ましい。例えば、図２Ａでは、電流密度Ｊ１よりも電流密度Ｊ３の方が好ましいのは、高温（Ｔ３）において、電流密度Ｊ１における発光強度に比べて、電流密度Ｊ３における発光強度の方が、発光強度のピーク（電流密度Ｊｍａｘにおける発光強度）に近いからである。電流密度Ｊ３は電流密度Ｊｍａｘに近いほど好ましく、この場合、図２Ａからも明らかなように発光強度がより大きくなる。
　図２Ｂでは、発光層３の発光強度が最大となる電流密度が温度上昇に伴って低電流密度側にシフトしている。このような場合には、上記の電流密度範囲の最小値（Ｊｍｉｎ）よりも小さな電流密度（例えばＪ１）で発光層３が発光するように有機エレクトロルミネッセンス素子１が構成されていることが好ましい。例えば、図２Ｂでは、電流密度Ｊ３よりも電流密度Ｊ１の方が好ましいのは、高温（Ｔ３）において、電流密度Ｊ３における発光強度に比べて、電流密度Ｊ１における発光強度の方が、発光強度のピーク（電流密度Ｊｍｉｎにおける発光強度）に近いからである。電流密度Ｊ１は電流密度Ｊｍｉｎに近いほど好ましく、この場合、図２Ｂからも明らかなように発光強度がより大きくなる。
　発光層３のキャリアバランス因子（ηｅｘｔ）の温度依存性を小さくするためには、例えば図１Ａに示すように、発光層３に隣接する電子輸送層８を第１電子輸送層８１及び第２電子輸送層８２の２層に分けて形成することが好ましい。第１電子輸送層８１と第２電子輸送層８２とは、電荷移動度（電子移動度）の異なる材料で形成され、膜厚も異なっていてよい。第２電子輸送層８２の膜厚は、第１電子輸送層８１の膜厚の２倍を超え、１４倍以下程度であることが好ましい。電子輸送層８を単一の材料を用いて１層で形成するよりも、電子輸送層８全体の膜厚を変えることなく、電荷移動度の異なる２種の材料を用いて２層に分けて形成する方が、キャリアバランス因子（ηｅｘｔ）の温度依存性を容易に小さくすることができる。電子輸送層８を第１電子輸送層８１及び第２電子輸送層８２の２層に分けて形成する場合、陽極側の第１電子輸送層８１の電子移動度は低く、陰極側の第２電子輸送層８２の電子移動度は高いことが好ましい。
　次に、図１Ｂに示すマルチユニット構造の有機エレクトロルミネッセンス素子１について説明する。この例では、基板６の一方の表面に第１電極２１、発光ユニット４（第１発光ユニット４１）、中間層９、発光ユニット４（第２発光ユニット４２）、第２電極２２がこの順に積層され、基板６の他方の表面に光取り出し層１０が形成されている。各発光ユニット４は、ホール輸送層７、発光層３、電子輸送層８がこの順に積層されて形成されている。マルチユニット構造の有機エレクトロルミネッセンス素子１の場合、発光ユニット４を少なくとも２つ以上備えていればよく、この場合、発光ユニット４同士の間には中間層９が配置される。
　以下では、基板６が光透過性を有し、第１電極２１が光透過性を有する陽極であり、第２電極２２が光反射性を有する陰極であり、発光ユニット４を第１発光ユニット４１及び第２発光ユニット４２の２つ有する実施形態について説明するが、この実施形態に限定されるものではない。
　基板６、第１電極２１、第２電極２２、光取り出し層１０については、図１Ａに示す有機エレクトロルミネッセンス素子１と同様である。
　中間層９は、光透過性を有し、かつ両側に位置する発光ユニット４（第１発光ユニット４１及び第２発光ユニット４２）への電荷注入特性を有している。図１Ｂでは第１電極２１と第２電極２２との間に電圧が印加されると、中間層９が、第１発光ユニット４１の発光層３に電子を注入し、第２発光ユニット４２の発光層３にホールを注入する。これにより、第１発光ユニット４１及び第２発光ユニット４２の発光層３が発光し、特に第２発光ユニット４２から発した光は、中間層９を透過して基板６から外部に取り出される。中間層９としては、例えば、Ａｌｑ３／Ｌｉ２Ｏ／Ａｌｑ３／ＨＡＴ－ＣＮ６の層構造を有するものを挙げることができる。中間層９の膜厚は３～５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。
　第１発光ユニット４１は、発光層３として、青色に発光する青色発光層３ｂを有している。青色発光層３ｂは、例えば、上述の青色蛍光発光材料をホスト材料にドープして形成することができる。
　第２発光ユニット４２は、発光層３として、赤色に発光する赤色発光層３ｒ及び緑色に発光する緑色発光層３ｇを有している。赤色発光層３ｒは、例えば、上述の赤色リン光発光材料をホスト材料にドープして形成することができる。緑色発光層３ｇは、例えば、上述の緑色リン光発光材料をホスト材料にドープして形成することができる。このように、発光ユニット４が複数の発光層３を有する場合には、複数の発光層３は隣接していることが好ましい。これにより、効率よく発光させることができる。
　第１発光ユニット４１及び第２発光ユニット４２におけるホール輸送層７及び電子輸送層８については、図１Ａに示す有機エレクトロルミネッセンス素子１と同様である。
　図１Ｂに示す有機エレクトロルミネッセンス素子１は、異なる波長で発光する発光層３を少なくとも２つ以上有している。具体的には、第１発光ユニット４１に青色発光層３ｂを有し、第２発光ユニット４２に赤色発光層３ｒ及び緑色発光層３ｇを有している。このうち最も短い波長で発光する最短波長発光層である青色発光層３ｂは、赤色発光層３ｒ及び緑色発光層３ｇに比べて、キャリアバランス因子（ηｅｘｔ）の温度依存性が大きい。つまり、赤色発光層３ｒ及び緑色発光層３ｇの寿命に比べて、青色発光層３ｂの寿命は短い。
　本発明者らは、有機エレクトロルミネッセンス素子１が、異なる波長で発光する発光層３を少なくとも２つ以上有する場合、少なくとも最短波長発光層（図１Ｂでは青色発光層３ｂ）が所定の電流密度であれば、キャリアバランス因子（ηｅｘｔ）の温度依存性を小さくすることができることを見出した。具体的には上述のように、この所定の電流密度とは、図２Ａ及び図２Ｂに示すように有機エレクトロルミネッセンス素子１の動作保証温度の範囲内（Ｔ１～Ｔ３）において、最短波長発光層の発光強度が最大となる電流密度の最小値（Ｊｍｉｎ）から最大値（Ｊｍａｘ）までの電流密度範囲を逸脱する電流密度（例えば図２Ａ及び図２ＢではＪ１又はＪ３）である。この電流密度で最短波長発光層が発光するように有機エレクトロルミネッセンス素子１が構成されていれば、最短波長発光層の寿命の温度依存性を小さくすることができ、広い温度範囲、少なくとも有機エレクトロルミネッセンス素子１の動作保証温度の範囲において長寿命化を実現することができる。つまり、短い波長の光を発する発光層３ほど寿命が短いため、このような短寿命の発光層３を上記の電流密度により長寿命化させることで、白色としての色度を保持し、有機エレクトロルミネッセンス素子１全体の寿命を長くすることができる。ただし、特に最短波長発光層の寿命は短いので、最短波長発光層の電流密度が、上記の電流密度範囲を逸脱しない電流密度（例えば図２Ａ及び図２ＢではＪ２）であると、特に最短波長発光層が劣化しやすくなり、寿命が短くなるおそれがある。
　特に図２Ａに示すように、最短波長発光層の発光強度が最大となる電流密度が温度上昇に伴って高電流密度側にシフトするような場合には、上記の電流密度範囲の最大値（Ｊｍａｘ）よりも大きな電流密度（例えばＪ３）で最短波長発光層が発光するように有機エレクトロルミネッセンス素子１が構成されていることが好ましい。例えば、図２Ａでは、電流密度Ｊ１よりも電流密度Ｊ３の方が好ましいのは、高温（Ｔ３）において、電流密度Ｊ１における発光強度に比べて、電流密度Ｊ３における発光強度の方が、発光強度のピーク（電流密度Ｊｍａｘにおける発光強度）に近いからである。電流密度Ｊ３は電流密度Ｊｍａｘに近いほど好ましく、この場合、図２Ａからも明らかなように発光強度がより大きくなる。
　図２Ｂに示すように、最短波長発光層の発光強度が最大となる電流密度が温度上昇に伴って低電流密度側にシフトするような場合には、上記の電流密度範囲の最小値（Ｊｍｉｎ）よりも小さな電流密度（例えばＪ１）で最短波長発光層が発光するように有機エレクトロルミネッセンス素子１が構成されていることが好ましい。例えば、図２Ｂでは、電流密度Ｊ３よりも電流密度Ｊ１の方が好ましいのは、高温（Ｔ３）において、電流密度Ｊ３における発光強度に比べて、電流密度Ｊ１における発光強度の方が、発光強度のピーク（電流密度Ｊｍｉｎにおける発光強度）に近いからである。電流密度Ｊ１は電流密度Ｊｍｉｎに近いほど好ましく、この場合、図２Ｂからも明らかなように発光強度がより大きくなる。
　赤色発光層３ｒ、緑色発光層３ｇ、青色発光層３ｂのうち、少なくとも最短波長発光層である青色発光層３ｂの電流密度が上記のように調整されていればよい。これにより、特に白色発光の有機エレクトロルミネッセンス素子１については、色ずれを抑制しつつ、広い温度範囲、少なくとも動作保証温度の範囲において長寿命化を実現することができる。好ましくは、赤色発光層３ｒ及び緑色発光層３ｇも青色発光層３ｂの場合と同様に電流密度が調整されている。これにより、最短波長発光層以外の発光層３のキャリアバランス因子（ηｅｘｔ）の温度依存性も小さくすることができ、有機エレクトロルミネッセンス素子１のさらなる長寿命化を実現することができる。
　図１Ｂに示すマルチユニット構造の有機エレクトロルミネッセンス素子１においても、発光層３のキャリアバランス因子（ηｅｘｔ）の温度依存性を小さくするために、例えば、発光層３に隣接する電子輸送層８を２層に分けて形成することが好ましい。具体的には図１Ｂでは、最短波長発光層である青色発光層３ｂを有する第１発光ユニット４１における電子輸送層８を第１電子輸送層８１及び第２電子輸送層８２の２層に分けて形成している。この場合も、第１電子輸送層８１と第２電子輸送層８２とは、電荷移動度（電子移動度）の異なる材料で形成され、膜厚も異なっていてよい。電子輸送層８を単一の材料を用いて１層で形成するよりも、電子輸送層８全体の膜厚を変えることなく、電荷移動度の異なる２種の材料を用いて２層に分けて形成する方が、キャリアバランス因子（ηｅｘｔ）の温度依存性を容易に小さくすることができる。赤色発光層３ｒ及び緑色発光層３ｇを有する第２発光ユニット４２における電子輸送層８を２層に分けて形成してもよい。
　照明装置は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、シングルユニット型又はマルチユニット型の有機エレクトロルミネッセンス素子１と、電源５とを備えている。電源５は、第１電極２１と第２電極２２との間に電圧を印加して、有機エレクトロルミネッセンス素子１を駆動するように構成されている。図１Ａに示す照明装置では、発光層３が所定の電流密度（例えば図２Ａ及び図２ＢのＪ１又はＪ３）となるように有機エレクトロルミネッセンス素子１が電源５により駆動されるので、長寿命化を実現することができる。図１Ｂに示す照明装置では、少なくとも最短波長発光層である青色発光層３ｂが所定の電流密度（例えば図２Ａ及び図２ＢのＪ１又はＪ３）となるように有機エレクトロルミネッセンス素子１が電源５により駆動されるので、色ずれを抑制することができ、白色発光を保持しつつ、長寿命化を実現することができる。
　以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
　（実施例１）
　図１Ａに示すシングルユニット構造の有機エレクトロルミネッセンス素子１を次のようにして製造した。
　まず基板６（ガラス基板）の上にＩＴＯを厚み１３０ｎｍとなるように成膜することで透明電極である第１電極２１を形成した。
　次に第１電極２１の上にホール輸送層７（ＮＰＤ）を厚み５０ｎｍ、発光層３（青色蛍光発光材料としてＢＣｚＶＢｉを含有する）を厚み４０ｎｍ、第１電子輸送層８１（インドロカルバゾール誘導体）を厚み１５ｎｍ、第２電子輸送層８２（フェナントロリン誘導体）を厚み３０ｎｍとなるように蒸着法により順次形成した。
　次に第２電子輸送層８２の上にＡｌ膜からなる反射電極である第２電極２２を厚み１００ｎｍとなるように形成した。
　そして、基板６の第１電極２１と反対側の面に光散乱性フィルムを貼り付けて光取り出し層１０を形成した。
　このようにして得られた有機エレクトロルミネッセンス素子１の動作保証温度は０～６０℃である。０℃及び６０℃について、発光層３の電流密度に対して発光強度を測定してプロットすると、図２Ａに示すようなグラフとなった。図２Ａにおいて、Ｔ１＝０（℃）、Ｔ３＝６０（℃）、Ｊｍｉｎ＝２２（ｍＡ／ｃｍ２）、Ｊｍａｘ＝３５（ｍＡ／ｃｍ２）となった。
　そこで、発光層３の電流密度が、Ｊｍｉｎ＝２２（ｍＡ／ｃｍ２）より小さい電流密度である５ｍＡ／ｃｍ２となるように、有機エレクトロルミネッセンス素子１を駆動させて、１０℃、３０℃、５０℃におけるＬＴ７０（輝度が初期の輝度の７０％となる時間）を測定した。その結果を表１に示す。
　（比較例１）
　第１電子輸送層８１の厚みを５ｎｍ、第２電子輸送層８２の厚みを４０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子１を製造した。
　このようにして得られた有機エレクトロルミネッセンス素子１の動作保証温度は０～６０℃である。０℃及び６０℃について、発光層３の電流密度に対して発光強度を測定してプロットすると、図２Ａに示すようなグラフとなった。図２Ａにおいて、Ｔ１＝０（℃）、Ｔ３＝６０（℃）、Ｊｍｉｎ＝３（ｍＡ／ｃｍ２）、Ｊｍａｘ＝１２（ｍＡ／ｃｍ２）となった。
　そこで、発光層３の電流密度が、Ｊｍｉｎ＝３（ｍＡ／ｃｍ２）とＪｍａｘ＝１２（ｍＡ／ｃｍ２）との間の電流密度である５ｍＡ／ｃｍ２となるように、有機エレクトロルミネッセンス素子１を駆動させて、１０℃、３０℃、５０℃におけるＬＴ７０を測定した。その結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から、３０℃におけるＬＴ７０は比較例１の方がわずかに長いが、１０℃及び５０℃では実施例１の方が長寿命であることが確認された。
　（実施例２）
　図１Ｂに示すマルチユニット構造の有機エレクトロルミネッセンス素子１を次のようにして製造した。
　まず基板６（ガラス基板）の上にＩＴＯを厚み１３０ｎｍとなるように成膜することで透明電極である第１電極２１を形成した。
　次に第１電極２１の上に第１ホール輸送層７１（ＮＰＤ）を厚み５０ｎｍ、青色発光層３ｂ（青色蛍光発光材料としてＢＣｚＶＢｉを含有する）を厚み４０ｎｍ、第１電子輸送層８１（インドロカルバゾール誘導体）を厚み１５ｎｍ、第２電子輸送層８２（フェナントロリン誘導体）を厚み３０ｎｍとなるように蒸着法により順次形成した。
　次に第２電子輸送層８２の上にＡｌｑ３／Ｌｉ２Ｏ／Ａｌｑ３／ＨＡＴ－ＣＮ６の層構造を有する中間層９を厚み１５ｎｍとなるように形成した。
　次に中間層９の上に第２ホール輸送層７２（ＴＣＴＡ）を厚み５０ｎｍ、赤色発光層３ｒ（赤色リン光発光材料としてＩｒ（ｐｉｑ）３を含有する）を厚み１０ｎｍ、緑色発光層３ｇ（緑色リン光発光材料としてＢｔ２Ｉｒ（ａｃａｃ）を含有する）を厚み３０ｎｍ、第３電子輸送層８３を厚み４０ｎｍとなるように順次形成した。
　次に第３電子輸送層８３の上にＡｌ膜からなる反射電極である第２電極２２を厚み１００ｎｍとなるように形成した。
　そして、基板６の第１電極２１と反対側の面に光散乱性フィルムを貼り付けて光取り出し層１０を形成した。
　このようにして得られた有機エレクトロルミネッセンス素子１の動作保証温度は０～６０℃である。０℃及び６０℃について、青色発光層３ｂの電流密度に対して発光強度を測定してプロットすると、図２Ａに示すようなグラフとなった。図２Ａにおいて、Ｔ１＝０（℃）、Ｔ３＝６０（℃）、Ｊｍｉｎ＝２２（ｍＡ／ｃｍ２）、Ｊｍａｘ＝３５（ｍＡ／ｃｍ２）となった。
　そこで、青色発光層３ｂの電流密度が、Ｊｍｉｎ＝２２（ｍＡ／ｃｍ２）より小さい電流密度である５ｍＡ／ｃｍ２となるように、有機エレクトロルミネッセンス素子１を駆動させて、１０℃、３０℃、５０℃における色度差Δｕ’，ｖ’を測定した。その結果を表２に示す。なお、色度差Δｕ’，ｖ’は、有機エレクトロルミネッセンス素子１の点灯開始から１０００時間後の発光色のＣＩＥ色度と点灯開始直後の発光色のＣＩＥ色度との差として算出した。単位［ａ．ｕ．］は、arbitrary unit（任意単位）のことで相対値であることを示している。
　（実施例３）
　第１電子輸送層８１の厚みを３ｎｍ、第２電子輸送層８２の厚みを４２ｎｍとした以外は、実施例２と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子１を製造した。
　このようにして得られた有機エレクトロルミネッセンス素子１の動作保証温度は０～６０℃である。０℃及び６０℃について、青色発光層３ｂの電流密度に対して発光強度を測定してプロットすると、図２Ａに示すようなグラフとなった。図２Ａにおいて、Ｔ１＝０（℃）、Ｔ３＝６０（℃）、Ｊｍｉｎ＝０．１（ｍＡ／ｃｍ２）、Ｊｍａｘ＝３．５（ｍＡ／ｃｍ２）となった。
　そこで、青色発光層３ｂの電流密度が、Ｊｍａｘ＝３．５（ｍＡ／ｃｍ２）より大きい電流密度である５ｍＡ／ｃｍ２となるように、有機エレクトロルミネッセンス素子１を駆動させて、１０℃、３０℃、５０℃における色度差Δｕ’，ｖ’を測定した。その結果を表２に示す。
　（比較例２）
　第１電子輸送層８１の厚みを５ｎｍ、第２電子輸送層８２の厚みを４０ｎｍとした以外は、実施例２と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子１を製造した。
　このようにして得られた有機エレクトロルミネッセンス素子１の動作保証温度は０～６０℃である。０℃及び６０℃について、青色発光層３ｂの電流密度に対して発光強度を測定してプロットすると、図２Ａに示すようなグラフとなった。図２Ａにおいて、Ｔ１＝０（℃）、Ｔ３＝６０（℃）、Ｊｍｉｎ＝３（ｍＡ／ｃｍ２）、Ｊｍａｘ＝１０（ｍＡ／ｃｍ２）となった。
　そこで、青色発光層３ｂの電流密度が、Ｊｍｉｎ＝３（ｍＡ／ｃｍ２）とＪｍａｘ＝１０（ｍＡ／ｃｍ２）との間の電流密度である５ｍＡ／ｃｍ２となるように、有機エレクトロルミネッセンス素子１を駆動させて、１０℃、３０℃、５０℃における色度差Δｕ’，ｖ’を測定した。その結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２から、１０℃、３０℃及び５０℃の各温度において、実施例２、３の方が比較例２よりも色ずれが抑制され、長寿命であることが確認された。
　図３は、各実施例及び比較例について、有機エレクトロルミネッセンス素子１の表面温度に対して、発光強度（電流効率）が最大となるときの電流密度をプロットして得られたグラフである。駆動電流密度である５ｍＡ／ｃｍ２を示す破線は、実施例１～３のグラフを横切らずに、比較例１、２のグラフを横切っている。このことからグラフを横切らない電流密度で発光層３（特に劣化しやすい青色発光層３ｂ）を発光させるようにすれば、長寿命化を実現し、色ずれを抑制できることが分かる。なお、表面温度は、動作保証温度及び環境温度に等しい。

Claims (6)

  1. 　第１電極と、
    　第２電極と、
    　前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、少なくとも１つ以上の発光層を有する発光ユニットと、
    　を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
    　前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方が光透過性を有し、
    　前記有機エレクトロルミネッセンス素子の動作保証温度の範囲内において、
    　前記発光層の発光強度が最大となる電流密度の最小値から最大値までの電流密度範囲を逸脱する電流密度で前記発光層が発光するように構成されている、
    　有機エレクトロルミネッセンス素子。
  2. 　前記発光ユニットを少なくとも２つ以上備えている、
    　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. 　前記発光層の発光強度が最大となる電流密度が温度上昇に伴って高電流密度側にシフトする場合には、前記電流密度範囲の最大値よりも大きな電流密度で前記発光層が発光するように構成され、
    　前記発光層の発光強度が最大となる電流密度が温度上昇に伴って低電流密度側にシフトする場合には、前記電流密度範囲の最小値よりも小さな電流密度で前記発光層が発光するように構成されている、
    　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. 　異なる波長で発光する発光層を少なくとも２つ以上有し、
    　最も短い波長で発光する最短波長発光層の発光強度が最大となる電流密度の最小値から最大値までの範囲を逸脱する電流密度で前記最短波長発光層が発光するように構成されている、
    　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。
  5. 　前記最短波長発光層の発光強度が最大となる電流密度が温度上昇に伴って高電流密度側にシフトする場合には、前記電流密度範囲の最大値よりも大きな電流密度で前記最短波長発光層が発光するように構成され、
    　前記最短波長発光層の発光強度が最大となる電流密度が温度上昇に伴って低電流密度側にシフトする場合には、前記電流密度範囲の最小値よりも小さな電流密度で前記最短波長発光層が発光するように構成されている、
    　請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  6. 　請求項１乃至５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子と、
    　前記有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動するように構成された電源と、
    を備えている、
    照明装置。
PCT/JP2015/000642 2014-03-13 2015-02-12 有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置 WO2015136838A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014049576A JP2017084443A (ja) 2014-03-13 2014-03-13 有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置
JP2014-049576 2014-03-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015136838A1 true WO2015136838A1 (ja) 2015-09-17

Family

ID=54071301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/000642 WO2015136838A1 (ja) 2014-03-13 2015-02-12 有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2017084443A (ja)
TW (1) TW201547322A (ja)
WO (1) WO2015136838A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111180601A (zh) * 2020-01-03 2020-05-19 京东方科技集团股份有限公司 Oled显示器件、显示基板及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003059651A (ja) * 2001-06-07 2003-02-28 Seiko Epson Corp Ｅｌディスプレイ、ｅｌ照明装置、およびその駆動方法、ならびに液晶装置および電子機器
JP2012032453A (ja) * 2010-07-28 2012-02-16 Canon Inc 発光装置の駆動方法
JP2013225409A (ja) * 2012-04-20 2013-10-31 Panasonic Corp 発光パネルの製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003059651A (ja) * 2001-06-07 2003-02-28 Seiko Epson Corp Ｅｌディスプレイ、ｅｌ照明装置、およびその駆動方法、ならびに液晶装置および電子機器
JP2012032453A (ja) * 2010-07-28 2012-02-16 Canon Inc 発光装置の駆動方法
JP2013225409A (ja) * 2012-04-20 2013-10-31 Panasonic Corp 発光パネルの製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111180601A (zh) * 2020-01-03 2020-05-19 京东方科技集团股份有限公司 Oled显示器件、显示基板及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201547322A (zh) 2015-12-16
JP2017084443A (ja) 2017-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20210148062A (ko) 발광 소자
US9748313B2 (en) Organic electroluminescent element
KR101419810B1 (ko) 엑시플렉스를 형성하는 공동 호스트를 포함하는 유기 발광 소자
US7329984B2 (en) Organic EL devices
US9406897B2 (en) Organic electroluminescent element and electronic device
WO2014068970A1 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置
US20090001875A1 (en) Organic light-emitting device incorporating multifunctional osmium complexes
US9666644B2 (en) Organic electroluminescent element
WO2012128081A1 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子
WO2012128090A1 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2012243983A (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2007123865A (ja) 有機電界発光素子
JP2016024956A (ja) 有機エレクトロルミネッセント素子及び照明装置
JP2014063829A (ja) 有機ｅｌ表示装置
JP2017045650A (ja) 白色発光有機ｅｌ素子及びこれを含む白色発光有機ｅｌパネル
JP5791129B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子及び有機エレクトロルミネッセンス照明装置
WO2015136838A1 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置
JP5180338B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP7337655B2 (ja) 白色発光有機ｅｌパネル
US11997860B2 (en) Light-emitting element
JP6078701B1 (ja) 白色発光有機ｅｌパネル及びその製造方法
JP5544040B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2014182933A (ja) 有機ｅｌ発光装置
JP5870304B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2017212042A (ja) 有機ｅｌ素子

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15762305

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15762305

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP