WO2015163265A1 - 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パネル - Google Patents

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パネル Download PDF

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emitting
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優人 塚本
菊池　克浩
内田　秀樹
学 二星
井上　智
良幸 磯村
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence element (hereinafter also referred to as “organic EL element”) and an organic electroluminescence panel (hereinafter also referred to as “organic EL panel”). More specifically, the present invention relates to an organic EL element having a configuration suitable for white light emission using light emission of a plurality of colors, and an organic EL panel including the organic EL element.
  • organic EL element organic electroluminescence element
  • organic EL panel organic electroluminescence panel
  • organic EL panel including an organic electroluminescence element (hereinafter, also referred to as “organic EL element”) using electroluminescence of an organic material
  • organic EL element emits light by recombining holes injected from the anode and electrons injected from the cathode in a light emitting layer disposed between both electrodes.
  • the organic EL panel When used as a display panel of a thin display device, the organic EL panel has an advantage over a liquid crystal display device in terms of high contrast, low power consumption, and the like.
  • organic EL panels are also expected to be used for applications such as lighting.
  • an organic EL element structure capable of generating white light is strongly desired for use in applications such as display devices.
  • an element structure called a tandem method in which a plurality of organic EL elements are stacked in the vertical direction and driven by a single power source is known.
  • the tandem method one in which each organic EL element emits a primary color is generally used, but one in which a plurality of organic EL elements that emit white light are stacked is also known (see, for example, Patent Document 1).
  • a single light-emitting layer contains an element structure in which a plurality of light-emitting layers are stacked adjacent to each other (for example, see Patent Documents 2 and 3) and two or more light-emitting dopant materials having different emission peak wavelengths.
  • an element structure see, for example, Patent Document 4).
  • the organic EL element 220A having the tandem structure as described above since the light emission positions are completely separated above and below the intermediate layer 231, it is easy to achieve carrier balance, but a material suitable for the intermediate layer 231 that transfers holes and electrons. Is difficult to choose. For this reason, there are problems such as high driving voltage and low luminous efficiency due to carrier loss in the intermediate layer. Further, since the number of layers is two to three times that of the element structure shown in FIG. 7 described later, there is a problem that productivity is low.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of an organic EL panel having an element structure in which conventional light emitting layers of a plurality of colors are stacked.
  • the organic EL element 220B provided on the substrate 210 includes an anode 222, a hole injection layer 223, a blue light emitting layer 226B, a red light emitting layer 226R, a green color, in that order from the substrate 210 side.
  • the light emitting layer 226G, the electron injection layer 229, and the cathode 230 are stacked.
  • a hole transport layer may be provided between the hole injection layer 223 and the blue light-emitting layer 226B, and an electron transport layer may be provided between the green light-emitting layer 226G and the electron injection layer 229.
  • the organic EL element 220B shown in FIG. 7 by controlling the light emission position, the light emitting materials of the respective colors are efficiently emitted in all three layers of the blue light emitting layer 226B, the red light emitting layer 226R, and the green light emitting layer 226G. This is difficult and has a problem of low luminous efficiency. That is, with respect to the conventional element structure in which a plurality of light emitting layers are stacked, there has been a technique for efficiently emitting light of two colors by a method of concentrating carriers at the interface between two light emitting layers. It has been technically difficult to efficiently obtain light emission of three colors necessary for light emission.
  • the conventional element structure has room for improvement when applied to uses such as a display that emit white light.
  • This invention is made
  • the inventors have obtained a mixed light-emitting layer containing a light-emitting host material and a light-emitting dopant material, and substantially emitting light.
  • the carrier recombination region can be easily extended to the entire light emitting unit, which is advantageous for white light emission.
  • one embodiment of the present invention is an organic material including an anode, a hole transport layer, a first mixed light-emitting layer, a light-emitting dopant layer, a second mixed light-emitting layer, an electron transport layer, and a cathode in this order.
  • An electroluminescence device wherein the first mixed light-emitting layer includes a first light-emitting host material and a first light-emitting dopant material, and the second mixed light-emitting layer includes a second light-emitting host material and a first light-emitting host material.
  • An organic electroluminescence device comprising two light-emitting dopant materials, wherein the light-emitting dopant layer is substantially composed of only the third light-emitting dopant material and is thinner than the first mixed light-emitting layer and the second mixed light-emitting layer. It may be.
  • Another embodiment of the present invention may be an organic electroluminescence panel having a substrate and the organic electroluminescence element disposed on the substrate.
  • a light-emitting dopant layer consisting essentially of a light-emitting dopant material is provided as a thin film between the first and second mixed light-emitting layers containing a light-emitting host material and a light-emitting dopant material. Accordingly, it is possible to make it difficult for a barrier of carriers to be generated at the interface between the layers, as compared with a configuration in which a plurality of mixed light emitting layers are stacked. In addition, the carrier recombination region can be made thinner. Thereby, even when white light emission is obtained, the light emitting dopant material in the mixed light emitting layer and the light emitting dopant layer can emit light efficiently, and high light emission efficiency can be realized.
  • the light emitting dopant layer can be formed by depositing only the light emitting dopant material by short-time vapor deposition or the like. Therefore, the organic EL device of the present invention has high productivity as compared with a conventional configuration in which a plurality of mixed light emitting layers are stacked.
  • the organic EL panel of the present invention includes an organic EL element that achieves both high luminous efficiency and high productivity, it achieves excellent productivity, low power consumption and high luminance display devices, lighting devices, and the like. It can be done.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an organic EL panel of Example 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an organic EL panel of Example 2.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an organic EL panel of Example 3.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an organic EL panel of Example 4.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an organic EL panel of Example 5.
  • FIG. It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the organic EL panel which has the conventional tandem structure.
  • organic electroluminescence is also referred to as “organic EL”.
  • organic EL organic electroluminescence
  • the organic EL element is generally also called an organic light emitting diode (OLED: Organic Light Emitting Diode).
  • the organic EL panel of Example 1 has an organic EL element having the following configuration. That is, the organic EL device in Example 1 is composed of an anode, a hole transport layer, a first mixed light emitting layer, a light emitting dopant layer, a second mixed light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode in this order.
  • An organic electroluminescence device having the first mixed light-emitting layer containing a first light-emitting host material and a first light-emitting dopant material, and the second mixed light-emitting layer being a second light-emitting host material And the second light emitting dopant material, wherein the light emitting dopant layer is substantially composed of only the third light emitting dopant material, and is thinner than the first mixed light emitting layer and the second mixed light emitting layer.
  • the organic EL panel of Example 1 includes a substrate and an organic EL element disposed on the substrate.
  • the organic EL panel of the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an organic EL panel of Example 1.
  • the organic EL element 120A provided on the substrate 110 includes, in order from the substrate 110 side, a reflective electrode 121, an anode 122, a hole injection layer 123, a hole transport layer 124, The first mixed light-emitting layer 125A, the light-emitting dopant layer 126A, the second mixed light-emitting layer 127A, the electron transport layer 128, the electron injection layer 129, and the cathode 130A are stacked.
  • the first mixed light emitting layer 125A, the light emitting dopant layer 126A, and the second mixed light emitting layer 127A constitute the light emitting unit 140A, and there is no intermediate layer provided in a tandem structure.
  • the substrate 110 a glass substrate, a plastic substrate, or the like can be used.
  • a bendable plastic substrate is used as the substrate 110, a flexible organic EL panel can be obtained.
  • the substrate 110 is provided with a thin film transistor. The drive of the organic EL element 120A is controlled by electrically connecting the thin film transistor to the reflective electrode 121.
  • the reflective electrode 121 disposed below the anode 122 has light reflectivity
  • the transparent cathode 130A has light transmittance. That is, the organic EL element 120A of this example is a top emission type element that emits light from the cathode 130A side.
  • the arrows in FIG. 1 indicate the traveling direction of light emitted from the organic EL element 120A.
  • Silver (Ag) was used as the material of the reflective electrode 121.
  • an electrode having light reflectivity can be used.
  • an aluminum (Al) layer or an indium (In) layer may be used instead of the above-described one.
  • the thickness of the reflective electrode 121 was 100 nm.
  • the anode 122 As a material of the anode 122, indium tin oxide (ITO) was used. The thickness of the anode 122 was 50 nm. Note that, when used for applications such as a color display, if the patterning is performed so that the thickness of the anode 122 is changed for each pixel, different optical interference occurs for each pixel. Therefore, light of different colors can be extracted for each pixel. it can. Thereby, a display capable of both monochromatic display and white display can be realized. For example, the thickness of the anode 122 may be 20 nm for blue pixels, 60 nm for green pixels, and 100 nm for red pixels.
  • ITO indium tin oxide
  • hole injection layer 123 dipyrazino [2,3-f: 2 ', 3'-h] quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile (HAT-CN) was used.
  • material of the hole injection layer 123 the same hole injection material as that used in a normal organic EL element can be used.
  • the thickness of the hole injection layer 123 was 10 nm.
  • the hole transport layer 124 As a material for the hole transport layer 124, 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl ( ⁇ -NPD) was used.
  • the hole mobility ⁇ h of ⁇ -NPD is 10 ⁇ 3 to 10 ⁇ 4 cm 2 / Vsec.
  • the same hole transport material as that used in a normal organic EL element can be used.
  • the thickness of the hole transport layer 124 was 20 nm.
  • the first mixed light emitting layer 125A is a layer containing at least one kind of light emitting host material (first light emitting host material) and at least one kind of light emitting dopant material (first light emitting dopant material).
  • first light emitting host material a light emitting layer containing both a light emitting host material and a light emitting dopant material
  • mixed light emitting layer a light emitting layer containing both a light emitting host material and a light emitting dopant material.
  • 2,2 ′, 2 ′′-(1,3,5-Benzenetriyl) -tris (1-phenyl-1-H-benzimidazole (TPBI) having a high electron mobility is used as the first light-emitting host material.
  • a mixed light emitting layer containing [bis (3,5-difluoro-2- (2-pyridylphenyl- (2-carboxypyridyl) iridium (III)]) (FIrpic) as a first light emitting dopant material was used.
  • the weight ratio of TPBI to FIrpic was 0.9: 0.1, and the electron mobility ⁇ e of TPBI is about 10 ⁇ 5 to 10 ⁇ 6 cm 2 / Vsec.
  • the first light emitting host material is preferably bipolar with high electron transport properties.
  • the relationship between the hole mobility ⁇ h and the electron mobility ⁇ e of the first light-emitting host material is preferably such that the electron mobility ⁇ e is higher than the hole mobility ⁇ h 1 ⁇ e / ⁇ h ⁇ More preferably, 1000 is satisfied.
  • the maximum hole mobility is determined from the individual hole mobility ⁇ h and electron mobility ⁇ e of each light-emitting host material. it is preferable to satisfy the above relationship when contrasted singled out and mu h and the maximum electron mobility mu e.
  • the relationship between the highest hole mobility ⁇ h1 and the highest electron mobility ⁇ e1 is 1 ⁇ e1 / ⁇ h1 ⁇ 1000. It is more preferable to satisfy.
  • the hole mobility ⁇ h and the electron mobility ⁇ e can be obtained, for example, by a time-of-flight method.
  • the photo-excited carrier mobility measuring device manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd., trade name: TOF- 401
  • the first light-emitting host material a mixture of an electron transporting material and a hole transporting material may be used.
  • the first light-emitting dopant material either a fluorescent dopant material or a phosphorescent dopant material can be used.
  • the thickness of the first mixed light emitting layer 125A was 5 nm.
  • a preferable lower limit of the film thickness of the first mixed light emitting layer 125A is 2 nm, a preferable upper limit is 10 nm, and a more preferable upper limit is 5 nm.
  • the first mixed light emitting layer 125A can be formed, for example, by co-evaporating a first light emitting host material and a first light emitting dopant material.
  • the light emitting dopant layer 126A is substantially made of only the light emitting dopant material (third light emitting dopant material). That is, the concentration of the third light-emitting dopant material in the light-emitting dopant layer 126A is 100% by weight or substantially 100% by weight.
  • the concentration of the light-emitting dopant material in the light-emitting dopant layer being substantially 100% by weight means that no material that affects the characteristics of the light-emitting dopant layer is contained other than the light-emitting dopant material.
  • a small amount of impurities other than the above may be contained, but it is preferable not to contain 3% by weight or more of the light emitting host material.
  • the third light-emitting dopant material either a fluorescent dopant material or a phosphorescent dopant material can be used.
  • a fluorescent dopant material or a phosphorescent dopant material
  • tris- (picolinate) iridium (Ir (pic) 3) was used as the third light-emitting dopant material.
  • the third light-emitting dopant material may be one type or two or more types, but is preferably one type.
  • the light emitting dopant layer 126A is thinner than the first and second mixed light emitting layers 125A and 127A and is formed in an island shape. That is, there is a portion where the hole transport layer 124 and the light emitting dopant layer 126A are in direct contact.
  • the light emitting dopant layer 126A can be formed in an island shape only by shortening the deposition time. Specifically, when an extremely thin film having a maximum film thickness of 1 nm or less is formed by vapor deposition, the formed film becomes an island shape.
  • the thickness (maximum film thickness) of the thickest portion of the light emitting dopant layer 126A was 0.2 nm.
  • a preferable lower limit of the maximum film thickness of the light-emitting dopant layer 126A is 0.1 nm, a preferable upper limit is 1 nm, and a more preferable upper limit is 0.5 nm.
  • the light emitting dopant layer 126A can be formed by depositing a third light emitting dopant material.
  • the concentration of the third light-emitting dopant material is set to 100% by weight or substantially 100% by weight and is formed in an island shape. (1) Concentration quenching occurs and the light emission efficiency decreases. (2) It is possible to prevent the carrier transport from being hindered, the drive voltage to increase, and the light emission efficiency to decrease.
  • the second mixed light emitting layer 127A is a layer containing at least one kind of light emitting host material (second light emitting host material) and at least one kind of light emitting dopant material (second light emitting dopant material).
  • second light emitting host material at least one kind of light emitting host material
  • second light emitting dopant material second light emitting dopant material
  • 4,4 ′, 4 ′′ -tris (carbazol-9-yl) -triphenylamine (TCTA) having a high hole mobility is contained as a second light-emitting host material, and tris (2-phenyl)
  • TCTA tris
  • a mixture layer containing pyridinate) iridium (III) (Ir (ppy) 3) as the second luminescent dopant material was used, the weight ratio of TCTA to Ir (ppy) 3 being 0.9: 0.1 did.
  • the second light emitting host material is preferably bipolar with high hole transportability.
  • the relationship between the hole mobility ⁇ h and the electron mobility ⁇ e of the second light-emitting host material is preferably such that the hole mobility ⁇ h is higher than the electron mobility ⁇ e . 1 ⁇ h / ⁇ e ⁇ More preferably, 1000 is satisfied.
  • the maximum hole mobility is determined from the individual hole mobility ⁇ h and electron mobility ⁇ e of each light-emitting host material. it is preferable to satisfy the above relationship when contrasted singled out and mu h and the maximum electron mobility mu e.
  • the relationship between the highest hole mobility ⁇ h2 and the highest electron mobility ⁇ e2 is 1 ⁇ h2 / ⁇ e2 ⁇ 1000. It is more preferable to satisfy.
  • the second light emitting host material a mixture of an electron transporting material and a hole transporting material may be used.
  • the second light-emitting dopant material either a fluorescent dopant material or a phosphorescent dopant material can be used.
  • the thickness of the second mixed light emitting layer 127A was 5 nm.
  • a preferable lower limit of the film thickness of the second mixed light emitting layer 127A is 2 nm, a preferable upper limit is 10 nm, and a more preferable upper limit is 5 nm.
  • the second mixed light emitting layer 127A can be formed, for example, by co-evaporating a second light emitting host material and a second light emitting dopant material.
  • the first, second, and third light emitting dopant materials are selected so that the first mixed light emitting layer 125A, the light emitting dopant layer 126A, and the second mixed light emitting layer 127A can emit light of three different primary colors.
  • any combination can be used.
  • the third light-emitting dopant material included in the light-emitting dopant layer 126A has a PL (photo-multilayer) on the longer wavelength side than the first and second light-emitting dopant materials included in the first and second mixed light-emitting layers 125A and 127A.
  • Luminescence It preferably has an emission peak. Therefore, when emitting three primary colors, it is preferable that the first and second light-emitting dopant materials are materials that emit blue and green, and the third light-emitting dopant material is a material that emits red.
  • buthophenanthroline (Bphen) was used as a material for the electron transport layer 128, buthophenanthroline (Bphen) was used.
  • Bphen buthophenanthroline
  • the electron mobility ⁇ e of Bphen is 10 ⁇ 4 to 10 ⁇ 5 cm 2 / Vsec.
  • the thickness of the electron transport layer 128 was 30 nm.
  • the electron injection layer 129 As a material for the electron injection layer 129, lithium fluoride (LiF) was used. As a material of the electron injection layer 129, the same electron injection as that used in a normal organic EL element can be used. The thickness of the electron injection layer 129 was 1 nm.
  • the cathode 130A a layer containing Ag and magnesium (Mg) was used.
  • the content ratio of Ag and Mg was 0.9: 0.1 on a weight basis.
  • the material of the cathode 130A a material having optical transparency and conductivity can be used.
  • ITO or indium zinc oxide (IZO) may be used instead of the above materials.
  • the thickness of the cathode 130A was 20 nm.
  • the light emitting unit 140A has the following characteristics. (1) It has a laminated structure in which a first mixed light emitting layer 125A, a light emitting dopant layer 126A, and a second mixed light emitting layer 127A are arranged in this order. According to this laminated structure, since there is no intermediate layer provided in a tandem structure, the configuration is simplified, and each layer can be formed by vapor deposition. Therefore, high productivity can be obtained.
  • the light-emitting unit 140A is thinner than the conventional light-emitting unit in which three mixed light-emitting layers are stacked, and includes a light-emitting host material. There is no carrier barrier at the interface between them. Therefore, carriers can easily spread over the entire light emitting unit 140A, and the entire three layers can be utilized as a carrier recombination region, and all three types of light emitting dopant materials can be efficiently emitted to obtain high luminous efficiency. From the above, the light emitting unit 140A can realize white light emission with high light emission efficiency, while having a simple structure without an intermediate layer.
  • the first mixed light-emitting layer 125A on the anode 122 side contains a first light-emitting host material having a high electron transport property
  • the second mixed light-emitting layer 127A on the cathode 130A side has a hole transport property.
  • a second light emitting host material having a high height Accordingly, carriers can be easily diffused, so that the three layers of the first mixed light-emitting layer 125A, the light-emitting dopant layer 126A, and the second mixed light-emitting layer 127A can be efficiently illuminated.
  • the third light-emitting dopant material constituting the light-emitting dopant layer 126A has a PL light emission peak on the longer wavelength side than the first and second light-emitting dopant materials.
  • the light-emitting dopant layer 126A located between the first mixed light-emitting layer 125A and the second mixed light-emitting layer 127A emits light more than the other layers. It becomes difficult.
  • the third light emitting dopant material having the PL emission peak on the longest wavelength side is arranged at the center, energy transition from the first and second light emitting dopant materials to the third light emitting dopant material occurs. Therefore, the light emitting dopant layer 126A can emit light efficiently. Accordingly, the three layers can emit light in a balanced manner, and white light emission can be obtained.
  • Example 1 relates to a top emission type organic EL panel, but the configuration of the present invention can also be applied to a bottom emission type organic EL panel.
  • Example 2 relates to a bottom emission type organic EL panel, and is the same as Example 1 except for a pair of electrodes.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the organic EL panel of Example 2.
  • the organic EL element 120B provided on the substrate 110 includes an anode 122, a hole injection layer 123, a hole transport layer 124, and a first mixed layer in order from the substrate 110 side.
  • the light emitting layer 125A, the light emitting dopant layer 126A, the second mixed light emitting layer 127A, the electron transport layer 128, the electron injection layer 129, and the cathode 130B are stacked.
  • the arrows in FIG. 2 indicate the traveling direction of light emitted from the organic EL element 120B.
  • ITO is used as the material of the anode 122.
  • the thickness of the anode 122 was 100 nm.
  • the cathode 130B aluminum (Al) was used as the material of the cathode 130B.
  • the thickness of the cathode 130B was 100 nm.
  • Example 3 In Example 1, TPBI having a high electron mobility is used as the first light-emitting host material in the first mixed light-emitting layer 125A, and holes are used as the second light-emitting host material in the second mixed light-emitting layer 127A.
  • TCTA having high mobility was used, in the present invention, each of the first and second mixed light-emitting layers may include two or more kinds of light-emitting host materials, and the material having high hole mobility and the electron mobility are By mixing and using a high material in an arbitrary ratio, the transportability of the first and second mixed light-emitting layers can be adjusted. Thereby, the balance of the luminous efficiency of each color can be adjusted.
  • Example 3 relates to an organic EL panel using a mixture of TCTA having a high hole mobility and TPBI having a high electron mobility at a predetermined ratio as the first and second light-emitting host materials. Except for the second light-emitting host material, the same as Example 1.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the organic EL panel of Example 3.
  • the organic EL element 120C provided on the substrate 110 includes, in order from the substrate 110 side, a reflective electrode 121, an anode 122, a hole injection layer 123, a hole transport layer 124, The first mixed light-emitting layer 125B, the light-emitting dopant layer 126A, the second mixed light-emitting layer 127B, the electron transport layer 128, the electron injection layer 129, and the cathode 130A are stacked.
  • the first mixed light emitting layer 125B, the light emitting dopant layer 126A, and the second mixed light emitting layer 127B constitute the light emitting unit 140B.
  • the arrows in FIG. 3 indicate the traveling direction of light emitted from the organic EL element 120C.
  • the first mixed light-emitting layer 125B uses a mixed light-emitting layer containing TCTA having a high hole mobility and TPBI having a high electron mobility as a first light-emitting host material and FIrpic as a first light-emitting dopant material. It was. The weight ratio of TCTA, TPBI, and FIrpic was 0.7: 0.2: 0.1. The thickness of the first mixed light emitting layer 125B was 5 nm.
  • the second mixed light-emitting layer 127B contains TCTA having a high hole mobility and TPBI having a high electron mobility as a first light-emitting host material and a mixture containing Ir (ppy) 3 as a first light-emitting dopant material. Layers were used. The weight ratio of TCTA, TPBI, and FIrpic was 0.2: 0.7: 0.1. The thickness of the second mixed light emitting layer 127B was 5 nm.
  • the present embodiment similarly to the first embodiment, it is possible to realize a device capable of white display capable of efficiently emitting all three kinds of light emitting dopant materials. Further, since the bipolar property of the first and second mixed light emitting layers 125B and 127B is enhanced, there is a case where further higher efficiency can be realized.
  • Example 4 In the configuration in which the light emitting dopant layer is disposed between the first and second mixed light emitting layers, when the energy transition to the third light emitting dopant material in the light emitting dopant layer is very strong, the first and second The first and second light emitting dopant materials in the mixed light emitting layer cannot sufficiently emit light.
  • another light emitting dopant layer (first and / or second auxiliary dopant layer) is additionally provided on the anode 122 side of the first mixed light emitting layer and / or the cathode side of the second mixed light emitting layer.
  • Example 4 as the light emitting unit, an organic layer in which the first auxiliary dopant layer, the first mixed light emitting layer, the light emitting dopant layer, the second mixed light emitting layer, and the second auxiliary dopant layer are stacked in this order is used.
  • the EL panel is the same as that of Example 1 except for the light emitting unit.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the organic EL panel of Example 4.
  • the organic EL element 120D provided on the substrate 110 includes, in order from the substrate 110 side, a reflective electrode 121, an anode 122, a hole injection layer 123, a hole transport layer 124, First auxiliary dopant layer 126B, first mixed light emitting layer 125A, light emitting dopant layer 126A, second mixed light emitting layer 127A, second auxiliary dopant layer 126C, electron transport layer 128, electron injection layer 129, and cathode 130A has a laminated structure.
  • the first auxiliary dopant layer 126B, the first mixed light emitting layer 125A, the light emitting dopant layer 126A, the second mixed light emitting layer 127A, and the second auxiliary dopant layer 126C constitute the light emitting unit 140C.
  • the arrows in FIG. 4 indicate the traveling direction of light emitted from the organic EL element 120D.
  • the first auxiliary dopant layer 126B is substantially made of only a light emitting dopant material (fourth light emitting dopant material), and uses FIrpic as the fourth light emitting dopant material. Since the fourth light-emitting dopant material is for assisting the light emission of the first light-emitting dopant material, the peak wavelengths of the emission spectrum may be different from each other within 20 nm with respect to the first light-emitting dopant material. Preferably, in this example, the same material as the first light emitting dopant material was used.
  • the first auxiliary dopant layer 126B is formed in an island shape, and the thickness (maximum film thickness) of the thickest portion is 0.2 nm. A preferable lower limit of the maximum film thickness of the first auxiliary dopant layer 126B is 0.1 nm, a preferable upper limit is 1 nm, and a more preferable upper limit is 0.5 nm.
  • the second auxiliary dopant layer 126C is substantially made of only the light emitting dopant material (fifth light emitting dopant material), and uses Ir (ppy) 3 as the fifth light emitting dopant material. Since the fifth light-emitting dopant material is for assisting the light emission of the second light-emitting dopant material, the peak wavelength of the emission spectrum may be within a difference of 20 nm from the second light-emitting dopant material. Preferably, in this example, the same material as the second light-emitting dopant material was used.
  • the second auxiliary dopant layer 126C is formed in an island shape, and the thickness (maximum film thickness) of the thickest portion is 0.2 nm. A preferable lower limit of the maximum film thickness of the second auxiliary dopant layer 126C is 0.1 nm, a preferable upper limit is 1 nm, and a more preferable upper limit is 0.5 nm.
  • the first and second auxiliary dopant layers 126B and 126C are isolated from the light emitting dopant layer 126A and are not in direct contact with each other, energy transition to the third light emitting dopant material is unlikely to occur. Therefore, by providing the first and second auxiliary dopant layers 126B and 126C, the light emitting dopant layer 126A is provided only between the first mixed light emitting layer 125A and the second mixed light emitting layer 127A as in the first embodiment.
  • the light emission efficiency of the first and second light-emitting dopant materials can be improved as compared with the case of providing the above. Also according to this embodiment, it is possible to realize a device capable of white display capable of efficiently emitting all three kinds of light-emitting dopant materials.
  • Example 5 Energy transition from the first luminescent dopant material in the first mixed luminescent layer and / or the second luminescent dopant material in the second mixed luminescent layer to the third luminescent dopant material in the luminescent dopant layer.
  • a blocking layer may be provided between the first mixed light-emitting layer and the light-emitting dopant layer and / or between the light-emitting dopant layer and the second mixed light-emitting layer.
  • a thin film made of the first light-emitting host material contained in the first mixed light-emitting layer may be used as the block layer. it can.
  • Example 5 relates to an organic EL panel in which a block layer (organic layer) containing the first light emitting host material is inserted between the first mixed light emitting layer and the light emitting dopant layer, except that the block layer is not inserted. These are the same as in Example 1.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an organic EL panel of Example 5.
  • the organic EL element 120E provided on the substrate 110 includes, in order from the substrate 110 side, the reflective electrode 121, the anode 122, the hole injection layer 123, the hole transport layer 124, The first mixed light emitting layer 125A, the block layer (organic layer) 131, the light emitting dopant layer 126A, the second mixed light emitting layer 127A, the electron transport layer 128, the electron injection layer 129, and the cathode 130A are stacked. .
  • the first mixed light emitting layer 125A, the block layer 131, the light emitting dopant layer 126A, and the second mixed light emitting layer 127A constitute a light emitting unit 140D.
  • the arrows in FIG. 5 indicate the traveling direction of the light emitted from the organic EL element 120E.
  • Various organic materials can be used as the material of the block layer 131, but bipolar materials that can transport both electron and hole carriers are preferable.
  • hole transport materials such as TPD and TCTA, Alq 3
  • An electron transport material such as BCP can be used.
  • a light-emitting host material is preferably used because energy transfer to the light-emitting dopant material is likely to occur.
  • the first light emitting host material contained in the first mixed light emitting layer 125A may be used, or the second light emitting host contained in the second mixed light emitting layer 127A.
  • a material may be used, a light emitting host material not included in the first and second mixed light emitting layers 125A and 127A may be used, or they may be used in combination.
  • TPBI corresponding to the first light emitting host material was used as the material of the block layer 131.
  • the material of the block layer 131 preferably satisfies 0.01 ⁇ e3 / ⁇ h3 ⁇ 100 in the relationship between the hole mobility ⁇ h3 and the electron mobility ⁇ e3 , and 0.1 ⁇ e3 / ⁇ h3 ⁇ 10 is more preferable.
  • the block layer 131 contains both the first and second light-emitting host materials, from the individual hole mobility ⁇ h3 and electron mobility ⁇ e3 of the first and second light-emitting host materials, When the maximum hole mobility ⁇ h3 and the maximum electron mobility ⁇ e3 are selected and compared, it is preferable that the above relational expression is satisfied.
  • the first light-emitting host material has a relationship between the hole mobility ⁇ h3 and the electron mobility ⁇ e3 of 0.01 ⁇
  • a material satisfying ⁇ e3 / ⁇ h3 ⁇ 100 is preferable, and a material satisfying 0.1 ⁇ e3 / ⁇ h3 ⁇ 10 is more preferable.
  • the thickness of the block layer 131 was 5 nm.
  • the preferable lower limit of the film thickness of the block layer 131 is 2 nm, the preferable upper limit is 10 nm, and the more preferable upper limit is 5 nm.
  • the organic EL panel 100E of Example 5 may be changed to a configuration in which the block layer 131 is provided between the light emitting dopant layer 126A and the second mixed light emitting layer 127A.
  • the block layer 131 is provided both between the first mixed light-emitting layer 125A and the light-emitting dopant layer 126A and between the light-emitting dopant layer 126A and the second mixed light-emitting layer 127A
  • the first light-emitting dopant layer 126A in the light-emitting dopant layer 126A is provided. Since energy transition to the three light-emitting dopant materials is excessively suppressed, it is preferable to be disposed only in one of them. That is, the light emitting dopant layer 126A is preferably in direct contact with at least one of the first mixed light emitting layer 125A and the second mixed light emitting layer 127A.
  • the light emitting dopant layer may have a thickness of 1 nm or less. As a result, the light emitting dopant layer can be formed in an island shape, and carriers can be expanded throughout the light emitting unit to emit light efficiently.
  • the relationship between the highest hole mobility ⁇ h1 and the highest electron mobility ⁇ e1 satisfies 1 ⁇ e1 / ⁇ h1 ⁇ 1000. Also good.
  • the electron transport property of a 1st mixed light emitting layer since it can make it easy to diffuse a carrier, further improvement in efficiency can be implement
  • the relationship between the highest hole mobility ⁇ h2 and the highest electron mobility ⁇ e2 satisfies 1 ⁇ h2 / ⁇ e2 ⁇ 1000. Also good. Since the hole transport property of the second mixed light-emitting layer is increased in this way, carriers can be easily diffused, so that further improvement in efficiency can be realized.
  • the third light emitting dopant material may have a light emission peak on a longer wavelength side than the first light emitting dopant material and the second light emitting dopant material. If the third light-emitting dopant material having an emission peak on the longest wavelength side is arranged at the center, energy transition from the first light-emitting dopant material and the second light-emitting dopant material to the third light-emitting dopant material is likely to occur. Therefore, the light emitting dopant layer can emit light efficiently. Therefore, the three layers of the first mixed light-emitting layer, the light-emitting dopant layer, and the second mixed light-emitting layer that are stacked can emit light with good balance, and white light emission is obtained.
  • the organic EL device of the present invention further includes a first auxiliary dopant layer which is disposed between the hole transport layer and the first mixed light-emitting layer and is substantially composed only of the fourth light-emitting dopant material, and Further, it may have at least one of a second auxiliary dopant layer which is disposed between the second mixed light emitting layer and the electron transport layer and is substantially made of only the fifth light emitting dopant material. Since the first and second auxiliary dopant layers are isolated from the light emitting dopant layer and are not in direct contact, energy transition to the third light emitting dopant material is unlikely to occur. Therefore, the luminous efficiency of the first and second light-emitting dopant materials can be improved by providing the first and second auxiliary dopant layers.
  • the thickness of the first auxiliary dopant layer or the second auxiliary dopant layer may be 1 nm or less. Accordingly, the first or second auxiliary dopant layer can be formed in an island shape, and carriers can be spread throughout the light emitting unit to efficiently emit light.
  • the fourth light emitting dopant material has an emission spectrum peak wavelength within 20 nm of the first light emitting dopant material
  • the fifth light emitting dopant material has an emission spectrum peak wavelength within 20 nm of each other. It may be a difference. Thereby, the light emission of the first light emitting dopant material can be supplemented by the fourth light emitting dopant material, and the light emission of the second light emitting dopant material can be supplemented by the fifth light emitting dopant material.
  • the organic EL device of the present invention further includes an organic layer (block layer) between the first mixed light-emitting layer and the light-emitting dopant layer or between the light-emitting dopant layer and the second mixed light-emitting layer. ).
  • an organic layer block layer between the first mixed light-emitting layer and the light-emitting dopant layer or between the light-emitting dopant layer and the second mixed light-emitting layer.
  • the organic layer may have a thickness of 10 nm or less. Thereby, even if an organic layer exists, carriers can be spread throughout the light emitting unit, and light can be emitted efficiently.
  • the relationship between the highest hole mobility ⁇ h3 and the highest electron mobility ⁇ e3 may satisfy 0.01 ⁇ e3 / ⁇ h3 ⁇ 100. . In this way, by increasing the bipolar property of the organic layer, further improvement in efficiency can be realized.

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Abstract

本発明は、生産性に優れ、白色発光を高い発光効率で実現できる有機エレクトロルミネッセンス素子と、上記有機エレクトロルミネッセンス素子を備える有機エレクトロルミネッセンスパネルとを提供する。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、正孔輸送層と、第一の混合発光層と、発光ドーパント層と、第二の混合発光層と、電子輸送層と、陰極とを順に有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、上記第一の混合発光層は、第一の発光ホスト材料及び第一の発光ドーパント材料を含有し、上記第二の混合発光層は、第二の発光ホスト材料及び第二の発光ドーパント材料を含有し、上記発光ドーパント層は、実質的に第三の発光ドーパント材料のみからなり、上記第一の混合発光層及び上記第二の混合発光層よりも薄いものである。

Description

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パネル
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」とも言う。）、及び、有機エレクトロルミネッセンスパネル（以下、「有機ＥＬパネル」とも言う。）に関する。より詳しくは、複数色の発光を利用した白色発光に適した構成を有する有機ＥＬ素子、及び、上記有機ＥＬ素子を備える有機ＥＬパネルに関するものである。
近年、有機材料の電界発光を利用した有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」とも言う。）を備える有機ＥＬパネルが注目されている。有機ＥＬ素子は、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子とを両電極間に配置された発光層内で再結合させることによって発光する。有機ＥＬパネルは、薄型表示装置の表示パネルとして用いたときに、高コントラスト、低消費電力等の点で液晶表示装置に対する優位性がある。また、有機ＥＬパネルは、表示装置以外にも照明等の用途への展開も期待されている。
照明用途であれば、中間色の光を２色混ぜ合わせるだけでも利用できるが、例えば、表示装置の用途では、中間色の光を２色混ぜ合わせただけでは、単色の色再現性が充分ではない。このため、表示装置等の用途で利用するために、白色光を発生できる有機ＥＬ素子構造が強く望まれている。従来、白色光を発生できる有機ＥＬ素子構造に関して、様々な提案がされている。例えば、複数の有機ＥＬ素子を鉛直方向に積層し、単一の電源で駆動するタンデム方式と呼ばれる素子構造が知られている。タンデム方式としては、各有機ＥＬ素子が原色を発光するものが一般的であるが、白色光を発光する複数の有機ＥＬ素子を積層したものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
その他に、複数色の発光層を互いに隣接させて積層する素子構造（例えば、特許文献２、３参照）や、発光ピーク波長が異なる２種以上の発光ドーパント材料を単一の発光層中に含有させる素子構造（例えば、特許文献４参照）が知られている。
特表２００８－５１１１００号公報 特表２００９－５３２８２５号公報 特開２０１３－１２５６５３号公報 特開２０１１－２２８５６９号公報
図６は、従来のタンデム構造を有する有機ＥＬパネルの一例を示す断面模式図である。図６に示した有機ＥＬパネル２００Ａにおいて、基板２１０上に設けられた有機ＥＬ素子２２０Ａは、基板２１０側から順に、陽極２２２、第一の正孔注入層２２３、青色発光層２２６Ｂ、第一の電子注入層２２９、中間層２３１、第二の正孔注入層２２３、黄色発光層２２６Ｙ、第二の電子注入層２２９、及び、陰極２３０が積層された構造を有する。第一の正孔注入層２２３と青色発光層２２６Ｂとの間、及び、第二の正孔注入層２２３と黄色発光層２２６Ｙとの間にはそれぞれ正孔輸送層が設けられてもよく、青色発光層２２６Ｂと第一の電子注入層２２９との間、及び、黄色発光層２２６Ｙと第二の電子注入層２２９との間にはそれぞれ電子輸送層が設けられてもよい。
上述したようなタンデム構造の有機ＥＬ素子２２０Ａでは、中間層２３１の上下で発光位置が完全に分離されるため、キャリアバランスを取りやすいが、正孔と電子を受け渡す中間層２３１に適した材料の選択が難しい。このため、駆動電圧が高い、中間層でのキャリア損失により発光効率が低下する等の課題があった。また、後述する図７に示した素子構造に比べて、層の数が２～３倍必要になるため、生産性が低いという課題もあった。
図７は、従来の複数色の発光層を積層した素子構造を有する有機ＥＬパネルの一例を示す断面模式図である。図７に示した有機ＥＬパネル２００Ｂにおいて、基板２１０上に設けられた有機ＥＬ素子２２０Ｂは、基板２１０側から順に、陽極２２２、正孔注入層２２３、青色発光層２２６Ｂ、赤色発光層２２６Ｒ、緑色発光層２２６Ｇ、電子注入層２２９、及び、陰極２３０が積層された構造を有する。正孔注入層２２３と青色発光層２２６Ｂとの間には正孔輸送層が設けられてもよく、緑色発光層２２６Ｇと電子注入層２２９との間には電子輸送層が設けられてもよい。
図７に示した有機ＥＬ素子２２０Ｂでは、発光位置を制御することによって、青色発光層２２６Ｂ、赤色発光層２２６Ｒ及び緑色発光層２２６Ｇの３層全てにおいて、それぞれの色の発光材料を効率よく発光させることは難しく、発光効率が低いという課題があった。すなわち、従来の複数色の発光層を積層した素子構造に関しては、２つの発光層の界面にキャリアを集中させる等の方法によって、２色の発光を効率よく得る技術が存在していたものの、白色発光に必要な３色の発光を効率よく得ることは技術的に困難であった。
また、２種以上の発光ドーパント材料を単一の発光層中に含有させる素子構造においても、複数種の発光ドーパント材料を共蒸着する必要があるため、発光ドーパント材料間でエネルギー遷移が生じると、ほとんど単色しか光らない可能性があった。
以上のように、従来の素子構造は、ディスプレイ等の白色発光を行う用途に適用するうえで、改善の余地があった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、生産性に優れ、白色発光を高い発光効率で実現できる有機エレクトロルミネッセンス素子と、上記有機エレクトロルミネッセンス素子を備える有機エレクトロルミネッセンスパネルとを提供することを目的とするものである。
本発明者らは、比較的単純な構造によって、白色発光を高い発光効率で実現できる有機ＥＬ素子について種々検討した結果、発光ホスト材料及び発光ドーパント材料を含有する混合発光層と、実質的に発光ドーパント材料のみからなり、かつ混合発光層よりも薄く形成した発光ドーパント層とを積層した構成からなる発光ユニットによれば、キャリアの再結合領域を発光ユニット全体に拡げやすく、白色発光に有利であることを見出した。そして、この発光ユニットの構成を最適化することによって、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明の一態様は、陽極と、正孔輸送層と、第一の混合発光層と、発光ドーパント層と、第二の混合発光層と、電子輸送層と、陰極とを順に有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、上記第一の混合発光層は、第一の発光ホスト材料及び第一の発光ドーパント材料を含有し、上記第二の混合発光層は、第二の発光ホスト材料及び第二の発光ドーパント材料を含有し、上記発光ドーパント層は、実質的に第三の発光ドーパント材料のみからなり、上記第一の混合発光層及び上記第二の混合発光層よりも薄い有機エレクトロルミネッセンス素子であってもよい。
本発明の別の一態様は、基板と、上記基板上に配置された上記有機エレクトロルミネッセンス素子とを有する有機エレクトロルミネッセンスパネルであってもよい。
本発明の有機ＥＬ素子によれば、発光ホスト材料及び発光ドーパント材料を含有する第一及び第二の混合発光層の間に、実質的に発光ドーパント材料のみからなる発光ドーパント層を薄膜として設けることにより、混合発光層を複数積層する構成よりも、各層間の界面でキャリアの障壁を生じにくくすることができる。また、キャリアの再結合領域を薄くすることもできる。これによって、白色発光を得る場合であっても、混合発光層及び発光ドーパント層中の発光ドーパント材料を効率良く発光させ、高い発光効率を実現できる。
更に、上記発光ドーパント層は、発光ドーパント材料のみを短時間の蒸着等によって成膜することによって形成できる。したがって、本発明の有機ＥＬ素子は、混合発光層を複数積層するような従来構成と比べて生産性も高いものである。
また、本発明の有機ＥＬパネルは、高い発光効率と生産性を両立した有機ＥＬ素子を備えるものであることから、生産性に優れ、低消費電力及び高輝度の表示装置、照明装置等を実現できるものである。
実施例１の有機ＥＬパネルを示す断面模式図である。 実施例２の有機ＥＬパネルを示す断面模式図である。 実施例３の有機ＥＬパネルを示す断面模式図である。 実施例４の有機ＥＬパネルを示す断面模式図である。 実施例５の有機ＥＬパネルを示す断面模式図である。 従来のタンデム構造を有する有機ＥＬパネルの一例を示す断面模式図である。 従来の複数色の発光層を積層した素子構造を有する有機ＥＬパネルの一例を示す断面模式図である。
本明細書中、有機エレクトロルミネッセンスは、「有機ＥＬ」とも表記する。また、有機ＥＬ素子は、一般に、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）とも呼ばれるものである。
以下に実施例を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。また、各実施例の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。
［実施例１］
実施例１の有機ＥＬパネルは、以下の構成の有機ＥＬ素子を有する。
すなわち、実施例１における有機ＥＬ素子は、陽極と、正孔輸送層と、第一の混合発光層と、発光ドーパント層と、第二の混合発光層と、電子輸送層と、陰極とを順に有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、上記第一の混合発光層は、第一の発光ホスト材料及び第一の発光ドーパント材料を含有し、上記第二の混合発光層は、第二の発光ホスト材料及び第二の発光ドーパント材料を含有し、上記発光ドーパント層は、実質的に第三の発光ドーパント材料のみからなり、上記第一の混合発光層及び上記第二の混合発光層よりも薄いことを特徴とする。
実施例１の有機ＥＬパネルは、基板と、上記基板上に配置された有機ＥＬ素子とを有することを特徴とする。
以下、本実施例の有機ＥＬパネルについて、図１に基づき詳述する。
図１は、実施例１の有機ＥＬパネルを示す断面模式図である。図１に示された有機ＥＬパネル１００Ａにおいて、基板１１０上に設けられた有機ＥＬ素子１２０Ａは、基板１１０側から順に、反射電極１２１、陽極１２２、正孔注入層１２３、正孔輸送層１２４、第一の混合発光層１２５Ａ、発光ドーパント層１２６Ａ、第二の混合発光層１２７Ａ、電子輸送層１２８、電子注入層１２９、及び、陰極１３０Ａが積層された構造を有する。有機ＥＬ素子１２０Ａにおいて、第一の混合発光層１２５Ａ、発光ドーパント層１２６Ａ及び第二の混合発光層１２７Ａが発光ユニット１４０Ａを構成しており、タンデム構造で設けられる中間層は存在しない。
基板１１０としては、ガラス基板、プラスチック基板等を用いることができる。基板１１０として、折り曲げ可能なプラスチック基板を用いると、フレキシブルな有機ＥＬパネルを得ることができる。図１には図示していないが、基板１１０には薄膜トランジスタが設けられている。薄膜トランジスタを反射電極１２１に電気的に接続することにより、有機ＥＬ素子１２０Ａの駆動を制御している。
本実施例の有機ＥＬパネル１００Ａでは、陽極１２２の下に配置された反射電極１２１が光反射性を有し、透明な陰極１３０Ａが光透過性を有する。すなわち、本実施例の有機ＥＬ素子１２０Ａは、陰極１３０Ａ側から光を出射するトップ・エミッション型素子である。図１中の矢印は、有機ＥＬ素子１２０Ａから発せられる光の進行方向を示している。
反射電極１２１の材料としては、銀（Ａｇ）を用いた。反射電極１２１としては、光反射性を有する電極を用いることができ、上記のものに代えて、例えば、アルミニウム（Ａｌ）層、インジウム（Ｉｎ）層を用いてもよい。反射電極１２１の厚さは１００ｎｍとした。
陽極１２２の材料としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）を用いた。陽極１２２の厚さは５０ｎｍとした。
なお、カラーディスプレイ等の用途に用いる場合には、陽極１２２の厚さを画素ごとに変えるようにパターニングすれば、画素ごとに異なる光学干渉が生じるので、画素ごとに異なる色の光を取り出すことができる。これによって、単色表示及び白色表示のいずれも可能なディスプレイを実現できる。例えば、陽極１２２の厚さを、青の画素で２０ｎｍ、緑の画素で６０ｎｍ、赤の画素で１００ｎｍとしてもよい。
正孔注入層１２３としては、ジピラジノ［２,３－ｆ：２’，３’－ｈ］キノキサリン－２，３，６，７，１０，１１－ヘキサカルボニトリル（ＨＡＴ－ＣＮ）を用いた。正孔注入層１２３の材料としては、通常の有機ＥＬ素子で用いられるのと同様の正孔注入材料を用いることができる。正孔注入層１２３の厚さは１０ｎｍとした。
正孔輸送層１２４の材料としては、４，４’－ビス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］－ビフェニル（α－ＮＰＤ）を用いた。α－ＮＰＤの正孔移動度μｈは、１０－３～１０－４ｃｍ２／Ｖｓｅｃである。正孔輸送層１２４の材料としては、通常の有機ＥＬ素子で用いられるのと同様の正孔輸送材料を用いることができる。正孔輸送層１２４の厚さは２０ｎｍとした。
第一の混合発光層１２５Ａは、少なくとも１種類の発光ホスト材料（第一の発光ホスト材料）及び少なくとも１種類の発光ドーパント材料（第一の発光ドーパント材料）を含有する層である。なお、本明細書では、発光ホスト材料及び発光ドーパント材料の両方を含有する発光層を「混合発光層」という。本実施例では、電子移動度が高い２，２’，２” －（１，３，５－Ｂｅｎｚｉｎｅｔｒｉｙｌ）－ｔｒｉｓ（１－ｐｈｅｎｙｌ－１－Ｈ－ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ（ＴＰＢＩ）を第一の発光ホスト材料として含有し、［ビス（３，５－ジフルオロ－２－（２－ピリジルフェニル－（２－カルボキシピリジル）イリジウム（ＩＩＩ）］（ＦＩｒｐｉｃ）を第一の発光ドーパント材料として含有する混合発光層を用いた。ＴＰＢＩとＦＩｒｐｉｃの重量比は０．９：０．１とした。ＴＰＢＩの電子移動度μｅは、１０－５～１０－６ｃｍ２／Ｖｓｅｃ程度である。
第一の発光ホスト材料は、電子輸送性が高いバイポーラ性であることが好ましい。第一の発光ホスト材料の正孔移動度μｈと電子移動度μｅの関係は、電子移動度μｅが正孔移動度μｈよりも高いことが好ましく、１＜μｅ／μｈ＜１０００を満たすことがより好ましい。例えば、第一の発光ホスト材料が複数種の発光ホスト材料で構成される場合には、各発光ホスト材料の個々の正孔移動度μｈ及び電子移動度μｅから、最大の正孔移動度μｈと最大の電子移動度μｅとを選び出して対比したときに上記関係式を満たすことが好ましい。なお、第一の混合発光層１２５Ａに含まれる全ての材料のうちで、最も高い正孔移動度μｈ１と最も高い電子移動度μｅ１との関係が、１＜μｅ１／μｈ１＜１０００を満たすことがより好ましい。正孔移動度μｈ及び電子移動度μｅは、例えば、タイムオブフライト法により求めることができ、具体的には、光励起キャリア移動度測定装置（住友重機械工業社製、商品名：ＴＯＦ－４０１）等の測定装置を用いて測定できる。第一の発光ホスト材料として、電子輸送性の材料と正孔輸送性の材料の混合物を用いてもよい。
第一の発光ドーパント材料としては、蛍光ドーパント材料又は燐光ドーパント材料のどちらでも用いることができる。
第一の混合発光層１２５Ａの厚さは５ｎｍとした。第一の混合発光層１２５Ａの膜厚の好ましい下限は２ｎｍであり、好ましい上限は１０ｎｍであり、より好ましい上限は５ｎｍである。
第一の混合発光層１２５Ａは、例えば、第一の発光ホスト材料及び第一の発光ドーパント材料を共蒸着することによって形成できる。
発光ドーパント層１２６Ａは、実質的に発光ドーパント材料（第三の発光ドーパント材料）のみからなる。すなわち、発光ドーパント層１２６Ａにおける第三の発光ドーパント材料の濃度は１００重量％又は実質的に１００重量％である。ここで、発光ドーパント層における発光ドーパント材料の濃度が実質的に１００重量％であるとは、発光ドーパント材料以外に発光ドーパント層の特性に影響を及ぼす材料を含有しないことを意味し、発光ドーパント材料以外の微量の不純物を含有してもよいが、発光ホスト材料を３重量％以上含有しないことが好ましい。
第三の発光ドーパント材料としては、蛍光ドーパント材料又は燐光ドーパント材料のどちらでも用いることができる。本実施例では、第三の発光ドーパント材料として、トリス－（ピコリネート）イリジウム（Ｉｒ（ｐｉｃ）３）を用いた。第三の発光ドーパント材料は、１種類であっても、２種類以上であってもよいが、１種類であることが好ましい。
また、発光ドーパント層１２６Ａは、第一及び第二の混合発光層１２５Ａ、１２７Ａよりも薄く、島状に形成されている。すなわち、正孔輸送層１２４と発光ドーパント層１２６Ａとが直に接する部分がある。発光ドーパント層１２６Ａは、蒸着時間を短くするだけで島状に形成することができる。具体的には、最大膜厚が１ｎｍ以下の極薄膜を蒸着によって形成すると、形成された膜は島状になる。発光ドーパント層１２６Ａの最も厚い部分の厚さ（最大膜厚）は０．２ｎｍとした。発光ドーパント層１２６Ａの最大膜厚の好ましい下限は、０．１ｎｍであり、好ましい上限は、１ｎｍであり、より好ましい上限は、０．５ｎｍである。
発光ドーパント層１２６Ａは、第三の発光ドーパント材料を蒸着することによって形成できる。
発光ドーパント層１２６Ａにおいて、第三の発光ドーパント材料の濃度を１００重量％又は実質的に１００重量％とし、かつ島状に形成することによって、（１）濃度消光が起き、発光効率が低下すること、（２）キャリア輸送が阻害され、駆動電圧が上昇し、かつ発光効率が低下すること、等を防止することができる。
第二の混合発光層１２７Ａは、少なくとも１種類の発光ホスト材料（第二の発光ホスト材料）及び少なくとも１種類の発光ドーパント材料（第二の発光ドーパント材料）を含有する層である。本実施例では、正孔移動度が高い４，４’，４”－トリス（カルバゾール－９－イル）－トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）を第二の発光ホスト材料として含有し、トリス（２－フェニルピリジナート）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）を第二の発光ドーパント材料として含有する混合物層を用いた。ＴＣＴＡとＩｒ（ｐｐｙ）３の重量比は０．９：０．１とした。
第二の発光ホスト材料は、正孔輸送性が高いバイポーラ性であることが好ましい。第二の発光ホスト材料の正孔移動度μｈと電子移動度μｅの関係は、正孔移動度μｈが電子移動度μｅよりも高いことが好ましく、１＜μｈ／μｅ＜１０００を満たすことがより好ましい。例えば、第二の発光ホスト材料が複数種の発光ホスト材料で構成される場合には、各発光ホスト材料の個々の正孔移動度μｈ及び電子移動度μｅから、最大の正孔移動度μｈと最大の電子移動度μｅとを選び出して対比したときに上記関係式を満たすことが好ましい。なお、第二の混合発光層１２７Ａに含まれる全ての材料のうちで、最も高い正孔移動度μｈ２と最も高い電子移動度μｅ２との関係が、１＜μｈ２／μｅ２＜１０００を満たすことがより好ましい。第二の発光ホスト材料として、電子輸送性の材料と正孔輸送性の材料の混合物を用いてもよい。
第二の発光ドーパント材料としては、蛍光ドーパント材料又は燐光ドーパント材料のどちらでも用いることができる。
第二の混合発光層１２７Ａの厚さは５ｎｍとした。第二の混合発光層１２７Ａの膜厚の好ましい下限は２ｎｍであり、好ましい上限は１０ｎｍであり、より好ましい上限は５ｎｍである。
第二の混合発光層１２７Ａは、例えば、第二の発光ホスト材料及び第二の発光ドーパント材料を共蒸着することによって形成できる。
なお、第一、第二及び第三の発光ドーパント材料は、第一の混合発光層１２５Ａ、発光ドーパント層１２６Ａ及び第二の混合発光層１２７Ａの各層が３原色の異なる色を発光できるように選択されることが好ましく、任意の組み合わせとすることができる。
発光ドーパント層１２６Ａに含まれる第三の発光ドーパント材料は、第一及び第二の混合発光層１２５Ａ、１２７Ａに含まれる第一及び第二の発光ドーパント材料よりも、長波長側にＰＬ（フォト・ルミネッセンス）発光ピークを有することが好ましい。したがって、３原色を発光させる場合、第一及び第二の発光ドーパント材料が青及び緑を発光する材料であり、第三の発光ドーパント材料が赤を発光する材料であることが好ましい。
電子輸送層１２８の材料としては、バトフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ：Ｂａｔｈｏｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）を用いた。電子輸送層１２８の材料としては、通常の有機ＥＬ素子で用いられるのと同様の電子輸送材料を用いることができる。Ｂｐｈｅｎの電子移動度μｅは、１０－４～１０－５ｃｍ２／Ｖｓｅｃである。電子輸送層層１２８の厚さは３０ｎｍとした。
電子注入層１２９の材料としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を用いた。電子注入層１２９の材料としては、通常の有機ＥＬ素子で用いられるのと同様の電子注入を用いることができる。電子注入層１２９の厚さは１ｎｍとした。
陰極１３０Ａとしては、Ａｇ及びマグネシウム（Ｍｇ）を含有する層を用いた。ＡｇとＭｇの含有比率は、重量基準で、０．９：０．１とした。陰極１３０Ａの材料としては、光透過性及び導電性を有する材料を用いることができ、上記のものに代えて、例えば、ＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ）を用いてもよい。陰極１３０Ａの厚さは２０ｎｍとした。
本実施例では、発光ユニット１４０Ａが以下の特徴を有している。
（１）第一の混合発光層１２５Ａ、発光ドーパント層１２６Ａ及び第二の混合発光層１２７Ａの順に配置された積層構造を有する。この積層構造によれば、タンデム構造で設けられる中間層が存在しないため構成が簡素化されており、蒸着によって各層を形成できる。したがって、高い生産性が得られる。また、島状の極薄膜である発光ドーパント層１２６Ａを用いることから、混合発光層を３層積層した従来型の発光ユニットと比べて、発光ユニット１４０Ａの厚さは薄く、発光ホスト材料を含む層同士の界面におけるキャリアの障壁が存在しない。したがって、発光ユニット１４０Ａ全体にキャリアが広がりやすく、３層の全体をキャリアの再結合領域として活用し、３種類の発光ドーパント材料の全てを効率良く発光させ、高い発光効率を得ることができる。以上のことから、発光ユニット１４０Ａは、中間層を設けない簡単な構造でありながら、高い発光効率で白色発光を実現できる。
（２）好ましい形態では、陽極１２２側の第一の混合発光層１２５Ａに電子輸送性の高い第一の発光ホスト材料が含有され、陰極１３０Ａ側の第二の混合発光層１２７Ａに正孔輸送性の高い第二の発光ホスト材料が含有される。これにより、キャリアを拡散しやすくすることができるので、積層された第一の混合発光層１２５Ａ、発光ドーパント層１２６Ａ及び第二の混合発光層１２７Ａの３層を効率良く光らせることができる。
（３）好ましい形態では、発光ドーパント層１２６Ａを構成する第三の発光ドーパント材料が、第一及び第二の発光ドーパント材料よりも、長波長側にＰＬ発光ピークを有する。上記（２）のように、キャリアを拡散しやすくすることによって、第一の混合発光層１２５Ａと第二の混合発光層１２７Ａとの間に位置する発光ドーパント層１２６Ａは他の層よりも発光しにくくなる。これに対して、最も長波長側にＰＬ発光ピークを有する第三の発光ドーパント材料を中央に配置すれば、第一及び第二の発光ドーパント材料から第三の発光ドーパント材料へのエネルギー遷移が起こりやすくなるので、発光ドーパント層１２６Ａを効率よく発光させることができる。したがって、３層をバランスよく発光させることができ、白色発光が得られる。
［実施例２］
実施例１は、トップ・エミッション型の有機ＥＬパネルに関するものであったが、ボトム・エミッション型の有機ＥＬパネルに、本発明の構成を適用することも可能である。実施例２は、ボトム・エミッション型の有機ＥＬパネルに関し、一対の電極以外は、実施例１と同様である。
図２は、実施例２の有機ＥＬパネルを示す断面模式図である。図２に示された有機ＥＬパネル１００Ｂにおいて、基板１１０上に設けられた有機ＥＬ素子１２０Ｂは、基板１１０側から順に、陽極１２２、正孔注入層１２３、正孔輸送層１２４、第一の混合発光層１２５Ａ、発光ドーパント層１２６Ａ、第二の混合発光層１２７Ａ、電子輸送層１２８、電子注入層１２９、及び、陰極１３０Ｂが積層された構造を有する。図２中の矢印は、有機ＥＬ素子１２０Ｂから発せられる光の進行方向を示している。
本実施例において、陽極１２２の材料としては、ＩＴＯを用いた。陽極１２２の厚さは１００ｎｍとした。
本実施例において、陰極１３０Ｂの材料としては、アルミニウム（Ａｌ）を用いた。陰極１３０Ｂの厚さは１００ｎｍとした。
本実施例においても、実施例１と同様に、３種類の発光ドーパント材料の全てを効率良く発光させることができる白色表示可能なデバイスを実現できる。
［実施例３］
実施例１では、第一の混合発光層１２５Ａ中の第一の発光ホスト材料として、電子移動度が高いＴＰＢＩを用い、第二の混合発光層１２７Ａ中の第二の発光ホスト材料として、正孔移動度が高いＴＣＴＡを用いたが、本発明において、第一及び第二の混合発光層はそれぞれ、２種類以上の発光ホスト材料を含んでもよく、正孔移動度が高い材料と電子移動度が高い材料とを任意の割合で混合して用いることによって、第一及び第二の混合発光層の輸送性を調整することができる。これによって、各色の発光効率のバランスを調整することができる。
実施例３は、第一及び第二の発光ホスト材料として、正孔移動度が高いＴＣＴＡと電子移動度が高いＴＰＢＩとを所定の割合で混合したものを用いた有機ＥＬパネルに関し、第一及び第二の発光ホスト材料以外は、実施例１と同様である。
図３は、実施例３の有機ＥＬパネルを示す断面模式図である。図３に示された有機ＥＬパネル１００Ｃにおいて、基板１１０上に設けられた有機ＥＬ素子１２０Ｃは、基板１１０側から順に、反射電極１２１、陽極１２２、正孔注入層１２３、正孔輸送層１２４、第一の混合発光層１２５Ｂ、発光ドーパント層１２６Ａ、第二の混合発光層１２７Ｂ、電子輸送層１２８、電子注入層１２９、及び、陰極１３０Ａが積層された構造を有する。第一の混合発光層１２５Ｂ、発光ドーパント層１２６Ａ及び第二の混合発光層１２７Ｂは、発光ユニット１４０Ｂを構成する。図３中の矢印は、有機ＥＬ素子１２０Ｃから発せられる光の進行方向を示している。
第一の混合発光層１２５Ｂは、正孔移動度が高いＴＣＴＡ及び電子移動度が高いＴＰＢＩを第一の発光ホスト材料として含有し、ＦＩｒｐｉｃを第一の発光ドーパント材料として含有する混合発光層を用いた。ＴＣＴＡ、ＴＰＢＩ及びＦＩｒｐｉｃの重量比は０．７：０．２：０．１とした。第一の混合発光層１２５Ｂの厚さは５ｎｍとした。
第二の混合発光層１２７Ｂは、正孔移動度が高いＴＣＴＡ及び電子移動度が高いＴＰＢＩを第一の発光ホスト材料として含有し、Ｉｒ（ｐｐｙ）３を第一の発光ドーパント材料として含有する混合物層を用いた。ＴＣＴＡ、ＴＰＢＩ及びＦＩｒｐｉｃの重量比は０．２：０．７：０．１とした。第二の混合発光層１２７Ｂの厚さは５ｎｍとした。
本実施例においても、実施例１と同様に、３種類の発光ドーパント材料の全てを効率良く発光させることができる白色表示可能なデバイスを実現できる。また、第一及び第二の混合発光層１２５Ｂ、１２７Ｂのバイポーラ性を高めているので、更なる高効率化を実現できる場合がある。
［実施例４］
第一及び第二の混合発光層の間に発光ドーパント層を配置した構成において、発光ドーパント層中の第三の発光ドーパント材料へのエネルギー遷移が非常に強く起こる場合には、第一及び第二の混合発光層中の第一及び第二の発光ドーパント材料を充分に発光させることができない。これに対して、第一の混合発光層の陽極１２２側及び／又は第二の混合発光層の陰極側にも別の発光ドーパント層（第一及び／又は第二の補助ドーパント層）を追加的に配置することにより、第一及び第二の発光ドーパント材料の発光効率を向上させることができる。
実施例４は、発光ユニットとして、第一の補助ドーパント層、第一の混合発光層、発光ドーパント層、第二の混合発光層及び第二の補助ドーパント層の順に積層されたものを用いた有機ＥＬパネルに関し、発光ユニット以外は、実施例１と同様である。
図４は、実施例４の有機ＥＬパネルを示す断面模式図である。図４に示された有機ＥＬパネル１００Ｄにおいて、基板１１０上に設けられた有機ＥＬ素子１２０Ｄは、基板１１０側から順に、反射電極１２１、陽極１２２、正孔注入層１２３、正孔輸送層１２４、第一の補助ドーパント層１２６Ｂ、第一の混合発光層１２５Ａ、発光ドーパント層１２６Ａ、第二の混合発光層１２７Ａ、第二の補助ドーパント層１２６Ｃ、電子輸送層１２８、電子注入層１２９、及び、陰極１３０Ａが積層された構造を有する。第一の補助ドーパント層１２６Ｂ、第一の混合発光層１２５Ａ、発光ドーパント層１２６Ａ、第二の混合発光層１２７Ａ及び第二の補助ドーパント層１２６Ｃは、発光ユニット１４０Ｃを構成する。図４中の矢印は、有機ＥＬ素子１２０Ｄから発せられる光の進行方向を示している。
第一の補助ドーパント層１２６Ｂは、実質的に発光ドーパント材料（第四の発光ドーパント材料）のみからなり、第四の発光ドーパント材料としてＦＩｒｐｉｃを用いたものである。第四の発光ドーパント材料は、第一の発光ドーパント材料の発光を補助するためのものであるので、第一の発光ドーパント材料に対して発光スペクトルのピーク波長が互いに２０ｎｍ以内の差であることが好ましく、本実施例では、第一の発光ドーパント材料と同じ材料を用いた。
第一の補助ドーパント層１２６Ｂは、島状に形成されており、最も厚い部分の厚さ（最大膜厚）を０．２ｎｍとした。第一の補助ドーパント層１２６Ｂの最大膜厚の好ましい下限は、０．１ｎｍであり、好ましい上限は、１ｎｍであり、より好ましい上限は、０．５ｎｍである。
第二の補助ドーパント層１２６Ｃは、実質的に発光ドーパント材料（第五の発光ドーパント材料）のみからなり、第五の発光ドーパント材料としてＩｒ（ｐｐｙ）３を用いたものである。第五の発光ドーパント材料は、第二の発光ドーパント材料の発光を補助するためのものであるので、第二の発光ドーパント材料に対して発光スペクトルのピーク波長が互いに２０ｎｍ以内の差であることが好ましく、本実施例では、第二の発光ドーパント材料と同じ材料を用いた。
第二の補助ドーパント層１２６Ｃは、島状に形成されており、最も厚い部分の厚さ（最大膜厚）を０．２ｎｍとした。第二の補助ドーパント層１２６Ｃの最大膜厚の好ましい下限は、０．１ｎｍであり、好ましい上限は、１ｎｍであり、より好ましい上限は、０．５ｎｍである。
第一及び第二の補助ドーパント層１２６Ｂ、１２６Ｃは、発光ドーパント層１２６Ａから隔絶され、直接的に接触しないことから、第三の発光ドーパント材料へのエネルギー遷移が起こりにくい。したがって、第一及び第二の補助ドーパント層１２６Ｂ、１２６Ｃを設けることによって、実施例１のように、第一の混合発光層１２５Ａと第二の混合発光層１２７Ａとの間のみに発光ドーパント層１２６Ａを設ける場合よりも、第一及び第二の発光ドーパント材料の発光効率を向上することができる。
本実施例によっても、３種類の発光ドーパント材料の全てを効率良く発光させることができる白色表示可能なデバイスを実現できる。
［実施例５］
第一の混合発光層中の第一の発光ドーパント材料、及び／又は、第二の混合発光層中の第二の発光ドーパント材料から、発光ドーパント層中の第三の発光ドーパント材料へのエネルギー遷移が過剰に発生する場合には、第一の混合発光層と発光ドーパント層との間、及び／又は、発光ドーパント層と第二の混合発光層との間にブロック層を設けてもよい。これによって、ブロック層によって発光ドーパント層と隔絶された混合発光層中の発光ドーパント材料の発光効率を向上させることができる。例えば、第一の混合発光層中の第一の発光ドーパント材料の発光が充分でない場合は、第一の混合発光層に含有される第一の発光ホスト材料からなる薄膜をブロック層とすることができる。
実施例５は、第一の混合発光層と発光ドーパント層との間に、第一の発光ホスト材料を含有するブロック層（有機層）を挿入した有機ＥＬパネルに関し、ブロック層を挿入したこと以外は、実施例１と同様である。
図５は、実施例５の有機ＥＬパネルを示す断面模式図である。図５に示された有機ＥＬパネル１００Ｅにおいて、基板１１０上に設けられた有機ＥＬ素子１２０Ｅは、基板１１０側から順に、反射電極１２１、陽極１２２、正孔注入層１２３、正孔輸送層１２４、第一の混合発光層１２５Ａ、ブロック層（有機層）１３１、発光ドーパント層１２６Ａ、第二の混合発光層１２７Ａ、電子輸送層１２８、電子注入層１２９、及び、陰極１３０Ａが積層された構造を有する。第一の混合発光層１２５Ａ、ブロック層１３１、発光ドーパント層１２６Ａ及び第二の混合発光層１２７Ａは、発光ユニット１４０Ｄを構成する。図５中の矢印は、有機ＥＬ素子１２０Ｅから発せられる光の進行方向を示している。
ブロック層１３１の材料としては、種々の有機材料を用いることができるが、電子及び正孔の両キャリアを輸送できるバイポーラ性の材料が好ましく、例えば、ＴＰＤ、ＴＣＴＡ等の正孔輸送材料、Ａｌｑ３、ＢＣＰ等の電子輸送材料を用いることができる。また、発光ドーパント材料へのエネルギー移動を生じやすいことから発光ホスト材料が好適に用いられる。ブロック層１３１に用いられる発光ホスト材料としては、第一の混合発光層１２５Ａに含まれる第一の発光ホスト材料を用いてもよいし、第二の混合発光層１２７Ａに含まれる第二の発光ホスト材料を用いてもよいし、第一及び第二の混合発光層１２５Ａ、１２７Ａには含まれていない発光ホスト材料を用いてもよいし、それらを併用してもよい。本実施例では、ブロック層１３１の材料として、第一の発光ホスト材料に相当するＴＰＢＩを用いた。
ブロック層１３１の材料は、正孔移動度μｈ３と電子移動度μｅ３の関係において、０．０１＜μｅ３／μｈ３＜１００を満たすことが好ましく、０．１＜μｅ３／μｈ３＜１０を満たすことがより好ましい。例えば、ブロック層１３１が第一及び第二の発光ホスト材料の両方を含有する場合には、第一及び第二の発光ホスト材料の個々の正孔移動度μｈ３及び電子移動度μｅ３から、最大の正孔移動度μｈ３と最大の電子移動度μｅ３とを選び出して対比したときに上記関係式を満たすことが好ましい。また、ブロック層１３１の材料が第一の発光ホスト材料のみである場合には、第一の発光ホスト材料としては、正孔移動度μｈ３と電子移動度μｅ３の関係が、０．０１＜μｅ３／μｈ３＜１００を満たす材料が好適であり、０．１＜μｅ３／μｈ３＜１０を満たす材料がより好適である。
ブロック層１３１の厚さは５ｎｍとした。ブロック層１３１の膜厚の好ましい下限は２ｎｍであり、好ましい上限は１０ｎｍであり、より好ましい上限は５ｎｍである。
本実施例によっても、３種類の発光ドーパント材料の全てを効率良く発光させることができる白色表示可能なデバイスを実現できる。
なお、実施例５の有機ＥＬパネル１００Ｅは、発光ドーパント層１２６Ａと第二の混合発光層１２７Ａとの間にブロック層１３１を設ける構成に変更されてもよい。第一の混合発光層１２５Ａと発光ドーパント層１２６Ａとの間、及び、発光ドーパント層１２６Ａと第二の混合発光層１２７Ａとの間の両方にブロック層１３１を設けると、発光ドーパント層１２６Ａ中の第三の発光ドーパント材料へのエネルギー遷移が過度に抑制されてしまうので、いずれか一方のみに配置されることが好ましい。すなわち、発光ドーパント層１２６Ａは、第一の混合発光層１２５Ａ及び第二の混合発光層１２７Ａの少なくとも一方と直に接するものであることが好ましい。
［付記］
以下に、本発明に係る有機ＥＬ素子の好ましい態様の例を挙げる。各例は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
上記発光ドーパント層の厚みは、１ｎｍ以下であってもよい。これによって、発光ドーパント層を島状に形成することができ、発光ユニット内の全体にキャリアを拡げ、効率良く発光させることができる。
上記第一の混合発光層に含まれる全ての材料のうちで、最も高い正孔移動度μｈ１と最も高い電子移動度μｅ１との関係が、１＜μｅ１／μｈ１＜１０００を満たしてもよい。このように第一の混合発光層の電子輸送性を高めることによって、キャリアを拡散しやすくすることができるので、更なる高効率化を実現できる。
上記第二の混合発光層に含まれる全ての材料のうちで、最も高い正孔移動度μｈ２と最も高い電子移動度μｅ２との関係が、１＜μｈ２／μｅ２＜１０００を満たしてもよい。このように第二の混合発光層の正孔輸送性を高めることによって、キャリアを拡散しやすくすることができるので、更なる高効率化を実現できる。
上記第三の発光ドーパント材料は、上記第一の発光ドーパント材料、及び、上記第二の発光ドーパント材料よりも長波長側に発光ピークを有してもよい。最も長波長側に発光ピークを有する第三の発光ドーパント材料を中央に配置すれば、第一の発光ドーパント材料及び第二の発光ドーパント材料から第三の発光ドーパント材料へのエネルギー遷移が起こりやすくなるので、発光ドーパント層を効率よく発光させることができる。したがって、積層された第一の混合発光層、発光ドーパント層及び第二の混合発光層の３層をバランスよく発光させることができ、白色発光が得られる。
本発明の有機ＥＬ素子は、更に、上記正孔輸送層と上記第一の混合発光層との間に配置され、実質的に第四の発光ドーパント材料のみからなる第一の補助ドーパント層、及び、上記第二の混合発光層と上記電子輸送層との間に配置され、実質的に第五の発光ドーパント材料のみからなる第二の補助ドーパント層の少なくとも一方を有してもよい。第一及び第二の補助ドーパント層は、発光ドーパント層から隔絶され、直接的に接触しないことから、第三の発光ドーパント材料へのエネルギー遷移が起こりにくい。したがって、第一及び第二の補助ドーパント層を設けることによって、第一及び第二の発光ドーパント材料の発光効率を向上することができる。
上記第一の補助ドーパント層又は上記第二の補助ドーパント層の厚みは、１ｎｍ以下であってもよい。これによって、上記第一又は上記第二の補助ドーパント層を島状に形成することができ、発光ユニット内の全体にキャリアを拡げ、効率良く発光させることができる。
上記第四の発光ドーパント材料は、上記第一の発光ドーパント材料に対して、上記第五の発光ドーパント材料は、上記第二の発光ドーパント材料に対して、発光スペクトルのピーク波長が互いに２０ｎｍ以内の差であってもよい。これによって、第四の発光ドーパント材料によって第一の発光ドーパント材料の発光を補うことができ、第五の発光ドーパント材料によって第二の発光ドーパント材料の発光を補うことができる。
本発明の有機ＥＬ素子は、更に、上記第一の混合発光層と上記発光ドーパント層との間、又は、上記発光ドーパント層と上記第二の混合発光層との間に、有機層（ブロック層）を有してもよい。これによって、ドーパント間のエネルギー移動を抑制し、発光効率の低下を防止することができる。
上記有機層の厚みは、１０ｎｍ以下であってもよい。これによって、有機層が存在してもキャリアを発光ユニット内の全体に拡げることができ、効率良く発光させることができる。
上記有機層に含まれる全ての材料のうちで、最も高い正孔移動度μｈ３と最も高い電子移動度μｅ３との関係が、０．０１＜μｅ３／μｈ３＜１００を満たしてもよい。このように有機層のバイポーラ性を高めることによって、更なる高効率化を実現できる。
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、２００Ａ、２００Ｂ：有機ＥＬパネル
１１０、２１０：基板
１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅ、２２０Ａ、２２０Ｂ：有機ＥＬ素子
１２１：反射電極
１２２、２２２：陽極
１２３、２２３：正孔注入層
１２４：正孔輸送層
１２５Ａ、１２５Ｂ：第一の混合発光層
１２６Ａ：発光ドーパント層
１２６Ｂ：第一の補助ドーパント層
１２６Ｃ：第二の補助ドーパント層
１２７Ａ、１２７Ｂ：第二の混合発光層
１２８：電子輸送層
１２９、２２９：電子注入層
１３０Ａ、１３０Ｂ、２３０：陰極
１３１：ブロック層
１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃ、１４０Ｄ：発光ユニット
２２６Ｂ：青色発光層
２２６Ｇ：緑色発光層
２２６Ｒ：赤色発光層
２２６Ｙ：黄色発光層
２３１：中間層

Claims (12)

  1. 陽極と、
    正孔輸送層と、
    第一の混合発光層と、
    発光ドーパント層と、
    第二の混合発光層と、
    電子輸送層と、
    陰極とを順に有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
    前記第一の混合発光層は、第一の発光ホスト材料及び第一の発光ドーパント材料を含有し、
    前記第二の混合発光層は、第二の発光ホスト材料及び第二の発光ドーパント材料を含有し、
    前記発光ドーパント層は、実質的に第三の発光ドーパント材料のみからなり、前記第一の混合発光層及び前記第二の混合発光層よりも薄いことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  2. 前記発光ドーパント層の厚みは、１ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3. 前記第一の混合発光層に含まれる全ての材料のうちで、最も高い正孔移動度μｈ１と最も高い電子移動度μｅ１との関係が、１＜μｅ１／μｈ１＜１０００を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4. 前記第二の混合発光層に含まれる全ての材料のうちで、最も高い正孔移動度μｈ２と最も高い電子移動度μｅ２との関係が、１＜μｈ２／μｅ２＜１０００を満たすことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  5. 前記第三の発光ドーパント材料は、前記第一の発光ドーパント材料、及び、前記第二の発光ドーパント材料よりも長波長側に発光ピークを有することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  6. 更に、前記正孔輸送層と前記第一の混合発光層との間に配置され、実質的に第四の発光ドーパント材料のみからなる第一の補助ドーパント層、及び、前記第二の混合発光層と前記電子輸送層との間に配置され、実質的に第五の発光ドーパント材料のみからなる第二の補助ドーパント層の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  7. 前記第一の補助ドーパント層又は第二の補助ドーパント層の厚みは、１ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  8. 前記第四の発光ドーパント材料は、前記第一の発光ドーパント材料に対して、前記第五の発光ドーパント材料は、前記第二の発光ドーパント材料に対して、発光スペクトルのピーク波長が互いに２０ｎｍ以内の差であることを特徴とする請求項６又は７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  9. 更に、前記第一の混合発光層と前記発光ドーパント層との間、又は、前記発光ドーパント層と前記第二の混合発光層との間に、有機層を有することを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  10. 前記有機層の厚みは、１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  11. 前記有機層に含まれる全ての材料のうちで、最も高い正孔移動度μｈ３と最も高い電子移動度μｅ３との関係が、０．０１＜μｅ３／μｈ３＜１００を満たすことを特徴とする請求項９又は１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  12. 基板と、前記基板上に配置された請求項１～１１のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子とを有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスパネル。
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