WO2025211018A1 - 有機ｅｌ素子 - Google Patents

有機ｅｌ素子

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WO2025211018A1
WO2025211018A1 PCT/JP2025/004347 JP2025004347W WO2025211018A1 WO 2025211018 A1 WO2025211018 A1 WO 2025211018A1 JP 2025004347 W JP2025004347 W JP 2025004347W WO 2025211018 A1 WO2025211018 A1 WO 2025211018A1
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WO
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organic
organic semiconductor
guest material
light
semiconductor material
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PCT/JP2025/004347
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English (en)
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誠一郎 伊澤
豊 真島
シュウケン ヨウ
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Japan Science and Technology Agency
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Japan Science and Technology Agency
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Publication date
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    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
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    • H10K50/16—Electron transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/60—Up-conversion, e.g. by triplet-triplet annihilation

Definitions

  • This disclosure relates to an organic EL element.
  • the organic EL element described in Patent Document 1 can reduce the voltage applied when light is emitted from the guest material by optimizing the relationship between the LUMO level of the first organic semiconductor material and the HOMO level and excited triplet level of the second organic semiconductor material.
  • the organic EL element described in Patent Document 1 emits only light derived from a single guest material, making it difficult to emit white light.
  • the present disclosure aims to solve these problems and provide an organic EL element capable of emitting white light.
  • the organic EL element according to the present disclosure is an organic EL element comprising a first organic semiconductor layer sandwiched between a pair of electrodes and a second organic semiconductor layer forming an interface with the first organic semiconductor layer, wherein the second organic semiconductor layer contains an organic semiconductor material that undergoes triplet-triplet annihilation and one or more types of guest materials, and the guest material emits light due to the transfer of energy generated by triplet-triplet annihilation in the organic semiconductor material, and the second organic semiconductor layer is capable of emitting white light due to the emission of the multiple types of guest materials or the emission of the organic semiconductor material and one or more types of guest materials.
  • the guest material preferably includes a first guest material that emits blue light due to the transfer of energy generated by triplet-triplet annihilation in the organic semiconductor material, and a second guest material that emits yellow or orange light due to the energy transfer from the first guest material.
  • the organic semiconductor material preferably includes a compound that is excited by triplet-triplet annihilation and emits blue light
  • the guest material preferably includes a first guest material that emits green light due to the transfer of energy generated by triplet-triplet annihilation in the organic semiconductor material, and a second guest material that emits orange or red light due to the energy transfer from the first guest material.
  • the guest material further includes a first guest material that emits blue light due to the transfer of energy generated by triplet-triplet annihilation in the organic semiconductor material, a second guest material that emits green light due to the energy transfer from the first guest material, and a third guest material that emits orange or red light due to the energy transfer from the second guest material.
  • the current density of the current supplied between the pair of electrodes is set to 100 mA/ cm2 or more and 1000 mA/cm2 or less , within a range in which white light is emitted.
  • the current density of the current supplied between the pair of electrodes is preferably 1 mA/cm 2 or more and 10 mA/cm 2 or less. Disclosure
  • the organic EL element according to the present disclosure is capable of emitting white light.
  • FIG. 1 is a diagram showing a light-emitting device having an organic EL element according to a first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a white color range.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a light-emitting mechanism of the organic EL element shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram showing energy transitions accompanying the light emission shown in FIG. 3.
  • FIG. 10 is a diagram showing a light-emitting device having an organic EL element according to a second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a light-emitting mechanism of the organic EL element shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a diagram showing energy transitions accompanying the light emission shown in FIG. 6.
  • FIG. 10 is a diagram showing a light-emitting device having an organic EL element according to a third embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the light-emitting mechanism of the organic EL element shown in FIG. 8.
  • FIG. 10 is a diagram showing energy transitions accompanying the light emission shown in FIG. 9 .
  • FIG. 10 is a diagram showing a light-emitting device having an organic EL element according to a fourth embodiment.
  • 12 is a diagram illustrating the light-emitting mechanism of the organic EL element shown in FIG. 11.
  • FIG. 13 is a diagram showing energy transitions accompanying the light emission shown in FIG. 12.
  • FIG. 10 is a diagram showing a light-emitting device having an organic EL element according to a fifth embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the light-emitting mechanism of the organic EL element shown in FIG. 8.
  • FIG. 10 is a diagram showing energy transitions accompanying the light emission shown in FIG. 9 .
  • FIG. 10
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the light-emitting mechanism of the organic EL element shown in FIG. 14.
  • FIG. 16 is a diagram showing energy transitions accompanying the light emission shown in FIG. 15.
  • 1 is a diagram showing the light emission start voltage and white light emission characteristics of the organic EL element according to Example 1.
  • FIG. 10 is a diagram showing the light emission start voltage and white light emission characteristics of the organic EL element according to Example 2.
  • FIG. 10 is a diagram showing the light emission start voltage and white light emission characteristics of the organic EL element according to Example 3.
  • FIG. 10 is a diagram showing the light emission start voltage and white light emission characteristics of the organic EL element according to Example 4.
  • FIG. 10 is a diagram showing the light emission start voltage and white light emission characteristics of the organic EL element according to Example 5.
  • FIG. 10 is a diagram showing the light emission start voltage and light emission intensity characteristics of the organic EL element according to Example 6.
  • FIG. 10 is a diagram showing the light emission start voltage and light emission intensity characteristics of the organic EL element according to Example 7.
  • FIG. 10 is a diagram showing the light emission start voltage and light emission intensity characteristics of the organic EL element according to Comparative Example 1.
  • FIG. 10 is a diagram showing the light emission start voltage and light emission intensity characteristics of an organic EL element according to Comparative Example 4.
  • FIG. 10 is a diagram showing the light emission start voltage and light emission intensity characteristics of an organic EL element according to Comparative Example 5.
  • FIG. 1 is a diagram showing a light emitting device having an organic EL element according to the first embodiment.
  • the light-emitting device 100 has a power supply 101 and an organic EL element 1, and is applicable to organic EL displays, organic EL lighting, digital signage, light sources for photosensors, laser light sources, and light sources for optical communications.
  • the power supply 101 supplies a desired current to the organic EL element 1 in response to instructions from a control device (not shown).
  • the configuration and function of the power supply 101 are well known, so a detailed description will be omitted here.
  • the organic EL element 1 has a pair of electrodes, a first electrode 11 and a second electrode 12, a first organic semiconductor layer 13 also known as an electron transport layer, and a second organic semiconductor layer 14 also known as an emitting layer, which forms an interface 15 with the first organic semiconductor layer 13.
  • the organic EL element 1 emits white light when a predetermined light emission start voltage is applied between the first electrode 11 and the second electrode 12 and when a current I flowing from the first electrode 11 to the second electrode 12 is supplied from the power source 101.
  • Figure 2 shows the range of white.
  • Figure 2 is the CIE xy chromaticity diagram defined by JIS Z8110.
  • the chromaticity of white is indicated by dashed line A in Figure 2.
  • the color of the fluorescence emitted by a material is determined by the peak wavelength of the fluorescence spectrum: specifically, if the peak wavelength is between 380 and 430 nm, it is purple, if it is between 430 and 490 nm, it is blue, if it is between 490 and 550 nm, it is green, if it is between 550 and 590 nm, it is yellow, if it is between 590 and 640 nm, it is orange, and if it is between 640 and 770 nm, it is red.
  • the first organic semiconductor layer 13 is disposed between the first electrode 11 and the second organic semiconductor layer 14, and contains a first organic semiconductor material 16 that is an acceptor that transports electrons.
  • the film thickness of the first organic semiconductor layer 13 is preferably 0.1 nm or more and 500 nm or less, and more preferably 2 nm or more and 100 nm or less.
  • the first organic semiconductor layer 13 may be formed only from the first organic semiconductor material 16, or may contain materials other than the first organic semiconductor material 16.
  • the second organic semiconductor layer 14 is disposed between the second electrode 12 and the first organic semiconductor layer 13.
  • the film thickness of the second organic semiconductor layer 14 is preferably 0.1 nm or more and 500 nm or less, and more preferably 2 nm or more and 100 nm or less.
  • the second organic semiconductor layer 14 contains a second organic semiconductor material 17 that is a hole-transporting donor and emits blue fluorescence, and a guest material 18 that emits light of a color that can be mixed with the blue fluorescence emitted by the second organic semiconductor material 17 to emit white light as mixed light.
  • the second organic semiconductor layer 14 may be formed only from the second organic semiconductor material 17 and the guest material 18, or may contain materials other than the second organic semiconductor material 17 and the guest material 18.
  • the second organic semiconductor layer 14 may also have a pair of non-doped layers formed from the second organic semiconductor material 17, and a doped layer having the second organic semiconductor material 17 and the guest material 18 and disposed between the pair of non-doped layers.
  • the second organic semiconductor layer 14 has a pair of an undoped layer and a doped layer, which can improve luminous efficiency.
  • the thickness of the undoped layer can be, for example, 1 to 10 nm, and preferably 1 to 5 nm.
  • the second organic semiconductor material 17 is a material that undergoes triplet-triplet annihilation (TTA) and emits blue light from the high-energy excited state caused by TTA before returning to the ground state.
  • TTA triplet-triplet annihilation
  • Organic semiconductors that can be used as the second organic semiconductor material 17 are the compounds shown below.
  • the guest material 18 is a material that emits fluorescence with a longer wavelength than the fluorescence emitted by the second organic semiconductor material 17.
  • the guest material 18 emits yellow, orange, or red fluorescence due to Förster resonance energy transfer (FRET) from the second organic semiconductor material 17, and generates white light by mixing with the blue light of the second organic semiconductor material 17.
  • Organic semiconductors that can be used as the guest material 18 are the compounds shown below. It is more preferable that the guest material 18 is a material that emits yellow or orange fluorescence due to FRET from the second organic semiconductor material 17.
  • the energy difference between the HOMO level and LUMO level of a material is also referred to as the "band gap" of that material.
  • the CT level is preferably at least 0.5 eV smaller than the band gap of the second organic semiconductor material 17, and more preferably at least 0.7 eV smaller.
  • the guest material 18 is selected so that the value obtained by subtracting the band gap of the guest material 18 from the band gap of the second organic semiconductor material 17 (hereinafter referred to as the "first band gap difference") is 0 eV or more and 1.5 eV or less.
  • the first band gap difference is less than 0 eV, the guest material 18 does not emit fluorescence.
  • the first band gap difference is greater than 1.5 eV, the guest material 18 does not emit fluorescence.
  • the organic EL element 1 various combinations of the first organic semiconductor material 16, the second organic semiconductor material 17, and the guest material 18 are possible.
  • the organic EL element 1 may use NDI-HF (2,7-di(9H-fluoren-2-yl)benzo[lmn][3,8]-phenanthroline-1,3,6,8(2H,7H)-tetraone) as the first organic semiconductor material 16, 12ADN (9-(naphthalen-1-yl)-10-(naphthalen-2-yl)anthracene) as the second organic semiconductor material 17, and tbRub (2,8-Di-tert-butyl-5,11-bis(4-tert-butylphenyl)-6,12-diphenyltetracene) as the guest material 18.
  • the organic EL element 1 may also use, for example, NDI-HF as the first organic semiconductor material 16 , 12ADN as the second organic semiconductor material 17 , and Rubrene (C 42 H 28 ) as the guest material 18 .
  • the organic EL element 1 can emit white light when a current having a current density of 100 mA/cm 2 or more and 1000 mA/cm 2 or less is supplied from the power source 101 .
  • Figure 3 shows the light-emitting mechanism of organic EL element 1
  • Figure 4 shows the energy transitions that accompany the light emission shown in Figure 3.
  • the light emission start voltage applied between the first electrode 11 and the second electrode 12 is a voltage of 1.0 V or more and 2.0 V or less.
  • the holes (+) injected into the second organic semiconductor layer 14 and the electrons (-) injected into the first organic semiconductor layer 13 form a charge transfer (CT) state at the interface 15 between the first organic semiconductor layer 13 and the second organic semiconductor layer 14, with pairs of electrons (-) and holes (+).
  • CT charge transfer
  • a portion of the second organic semiconductor material 17 in the high-energy excited state (S1) emits blue fluorescence, while the remainder of the second organic semiconductor material 17 in the high-energy excited state (S1) transfers energy to the guest material 18 by FRET without emitting blue fluorescence.
  • the guest material 18 to which energy has been transferred enters the high-energy excited state (S1) and emits fluorescent light of a color that can be mixed with blue emitted light such as yellow and orange to produce white light.
  • the blue fluorescence emitted by the second organic semiconductor material 17 and the fluorescence emitted by the guest material 18 mix together, causing the organic EL element 1 to emit white light.
  • a substrate is prepared having a transparent second electrode 12 made of ITO or the like formed on one surface.
  • the substrate having the second electrode 12 formed on one surface may be a transparent substrate, including a glass substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, a plastic substrate, or a film substrate.
  • a second organic semiconductor layer lamination process a second organic semiconductor layer 14 is laminated on the second electrode 12.
  • a first organic semiconductor layer 13 is laminated on the second organic semiconductor layer 14.
  • the first organic semiconductor layer 13 and the second organic semiconductor layer 14 are laminated by a known lamination method such as vacuum deposition, sputtering, chemical vapor deposition, vapor deposition polymerization, spin coating, blade coating, bar coating, dip coating, or laminating. Then, in a first electrode lamination process, a first electrode 11 is laminated on the first organic semiconductor layer 13. The first electrode 11 is laminated by a known lamination method such as vacuum deposition, sputtering, or plating, to produce an organic EL device 1.
  • a known lamination method such as vacuum deposition, sputtering, chemical vapor deposition, vapor deposition polymerization, spin coating, blade coating, bar coating, dip coating, or laminating.
  • FIG. 5 is a diagram showing a light emitting device having an organic EL element according to the second embodiment.
  • the organic EL element 2 has a pair of electrodes, a first electrode 21 and a second electrode 22, a first organic semiconductor layer 23 (also referred to as an electron transport layer) containing a first organic semiconductor material 26, and a second organic semiconductor layer 24 (also referred to as an emitting layer) forming an interface 25 with the first organic semiconductor layer 23.
  • the organic EL element 2 emits white light in response to a current I flowing from the first electrode 21 to the second electrode 22 supplied from the power source 101.
  • the configurations and functions of the first electrode 21, second electrode 22, first organic semiconductor layer 23, and first organic semiconductor material 26 are the same as those of the first electrode 11, second electrode 12, first organic semiconductor layer 13, and first organic semiconductor material 16, respectively, and therefore will not be described in detail here.
  • the second organic semiconductor layer 24 contains a second organic semiconductor material 27, which is a donor that transports holes, a first guest material 28, and a second guest material 29 that emits fluorescence of a color that can be mixed with the blue fluorescence emitted by the first guest material 28 to emit white light as mixed light.
  • the second organic semiconductor layer 24 may be formed only from the second organic semiconductor material 27, the first guest material 28, and the second guest material 29, or may contain materials other than the second organic semiconductor material 27, the first guest material 28, and the second guest material 29.
  • the second guest material 29 is a material that emits fluorescence with a longer wavelength than the fluorescence emitted by the first guest material 28 due to energy transfer from the first guest material 28 by FRET.
  • the fluorescence emitted by the second guest material 29 is yellow, orange, or red light that can be mixed with blue light to produce white light.
  • the organic semiconductors that can be used as the second guest material 29 are the same as those for the guest material 18. It is more preferable that the second guest material 29 is a material that emits yellow or orange fluorescence due to FRET from the first guest material 28.
  • the second guest material 29 is selected so that the value obtained by subtracting the band gap of the second guest material 29 from the band gap of the first guest material 28 (hereinafter referred to as the "second band gap difference") is 0 eV or more and 1.5 eV or less.
  • the second band gap difference is less than 0 eV, the second guest material 29 does not emit fluorescence.
  • the second band gap difference is greater than 1.5 eV, the second guest material 29 does not emit fluorescence.
  • the organic EL element 2 may use, for example, NDI-HF as the first organic semiconductor material 26, 12ADN as the second organic semiconductor material 27, TbPe as the first guest material 28, and Rubrene (5,6,11,12-Tetraphenylnaphthacene) as the second guest material 29.
  • the organic EL element 2 may use, for example, NDI-HF as the first organic semiconductor material 26, 12ADN as the second organic semiconductor material 27, TbPe as the first guest material 28, and DBP (tetraphenyldibenzoperiflanthene) as the second guest material 29.
  • the organic EL element 2 can emit white light when a current having a current density of 1 mA/cm 2 to 1000 mA/cm 2 is supplied from the power source 101 .
  • Figure 6 shows the light-emitting mechanism of the organic EL element 2
  • Figure 7 shows the energy transition that accompanies the light emission shown in Figure 6.
  • the method for manufacturing the organic EL element 2 is the same as the method for manufacturing the organic EL element 1, and therefore a detailed description thereof will be omitted here.
  • the organic EL element 2 uses, as the first guest material 28, a compound whose absorption spectrum overlaps largely with the emission spectrum of the second organic semiconductor material 27, thereby increasing the efficiency of energy transfer by FRET from the second organic semiconductor material 27 to the first guest material 28.
  • FIG. 8 is a diagram showing a light emitting device having an organic EL element according to the third embodiment.
  • the light-emitting device 300 includes a power supply 101 and an organic EL element 3.
  • the power supply 101 supplies a desired voltage to the organic EL element 3 in response to instructions from a control device (not shown).
  • the second organic semiconductor layer 34 contains a second organic semiconductor material 37, which is a donor that transports holes, a first guest material 38, a second guest material 39, and a third guest material 40.
  • the first guest material 38, the second guest material 39, and the third guest material 40 emit fluorescent light of a color that can be emitted as white light by mixing the fluorescent light of each material.
  • the second organic semiconductor layer 34 may be formed only from the second organic semiconductor material 37, the first guest material 38, the second guest material 39, and the third guest material 40, or may contain materials other than the second organic semiconductor material 37, the first guest material 38, the second guest material 39, and the third guest material 40.
  • the third guest material 40 is a material that emits fluorescence with a longer wavelength than the fluorescence emitted by the second guest material 39 due to energy transfer from the second guest material 39 by FRET.
  • the fluorescence emitted by the third guest material 40 is yellow, orange, or red light that can be mixed with the fluorescence emitted by the first guest material 38 and the second guest material 39 to produce white light.
  • the organic semiconductors that can be used as the third guest material 40 are the same as those for the guest material 18. It is more preferable that the third guest material 40 is a material that emits orange or red fluorescence due to FRET from the second guest material 39.
  • the first organic semiconductor material 36 and the second organic semiconductor material 37 are selected with reference to the HOMO levels and LUMO levels of the first organic semiconductor material 36 and the second organic semiconductor material 37, and the excited triplet level of the second organic semiconductor material 37.
  • the first organic semiconductor material 36 and the second organic semiconductor material 37 are selected in the same manner as the first organic semiconductor material 16 and the second organic semiconductor material 17, respectively.
  • the first guest material 38 and the second guest material 39 are selected based on the difference in band gap, similar to the first guest material 28 and the second guest material 29 in the organic EL element 2.
  • the organic EL element 3 uses, as the first guest material 38, a compound whose absorption spectrum overlaps largely with the emission spectrum of the second organic semiconductor material 37, thereby increasing the efficiency of energy transfer by FRET from the second organic semiconductor material 37 to the first guest material 38.
  • the organic EL element 3 suppresses the fluorescence emitted by the second organic semiconductor material 37 excited by TTA, and the fluorescence by FRET becomes dominant, thereby suppressing changes in chromaticity due to changes in current intensity.
  • FIG. 11 is a diagram showing a light emitting device having an organic EL element according to the fourth embodiment.
  • the light-emitting device 400 has a power supply 101 and an organic EL element 4.
  • the power supply 101 supplies a desired voltage to the organic EL element 4 in response to instructions from a control device (not shown).
  • the organic EL element 4 has a pair of electrodes, a first electrode 41 and a second electrode 42; a first organic semiconductor layer 43 (also referred to as an electron transport layer) containing a first organic semiconductor material 46; and a second organic semiconductor layer 44 (also referred to as an emitting layer) forming an interface 45 with the first organic semiconductor layer 43.
  • the organic EL element 4 emits light in response to a current I flowing from the first electrode 41 to the second electrode 42 supplied from the power source 101.
  • the configurations and functions of the first electrode 41, the second electrode 42, the first organic semiconductor layer 43, and the first organic semiconductor material 46 are the same as those of the first electrode 11, the second electrode 12, the first organic semiconductor layer 13, and the first organic semiconductor material 16, respectively, and therefore will not be described in detail here.
  • Figure 12 shows the light-emitting mechanism of the organic EL element 4
  • Figure 13 shows the energy transition that accompanies the light emission shown in Figure 12.
  • the second organic semiconductor material 47 in the high-energy excited state (S1) transfers energy to the first guest material 48 by FRET without emitting fluorescence.
  • the first guest material 48 to which energy has been transferred enters the high-energy excited state (S1).
  • a portion of the first guest material 48 in the high-energy excited state (S1) emits fluorescence.
  • the remainder of the first guest material 48 in the high-energy excited state (S1) transfers energy to the second guest material 49 by FRET.
  • the second guest material 49 to which energy has been transferred enters the high-energy excited state (S1).
  • the second guest material 49 in the high-energy excited state (S1) emits fluorescence having a longer wavelength than the fluorescence emitted by the first guest material 48.
  • the organic EL element 4 by increasing the efficiency of energy transfer by FRET from the second organic semiconductor material 47 to the first guest material 48, the fluorescence emitted by the second organic semiconductor material 47 excited by TTA is suppressed, and the fluorescence by FRET becomes dominant, so that changes in chromaticity due to changes in current intensity can be suppressed.
  • the organic EL element 5 has a pair of electrodes, a first electrode 51 and a second electrode 52; a first organic semiconductor layer 53 (also referred to as an electron transport layer) containing a first organic semiconductor material 56; and a second organic semiconductor layer 54 (also referred to as an emitting layer) forming an interface 55 with the first organic semiconductor layer 53.
  • the organic EL element 5 emits white light in response to a current I flowing from the first electrode 51 to the second electrode 52 supplied from the power source 101.
  • the configurations and functions of the first electrode 51, the second electrode 52, the first organic semiconductor layer 53, and the first organic semiconductor material 56 are the same as those of the first electrode 11, the second electrode 12, the first organic semiconductor layer 13, and the first organic semiconductor material 16, respectively, and therefore will not be described in detail here.
  • the second organic semiconductor material 57 is a material that undergoes TTA, and the organic semiconductors that can be used as the second organic semiconductor material 57 are the same as those used for the second organic semiconductor material 17.
  • the first guest material 58 is a material that emits fluorescence when energy is transferred from the second organic semiconductor material 57 by FRET.
  • the fluorescence emitted by the first guest material 58 is blue light.
  • the organic semiconductors that can be used as the first guest material 58 are the same as those for the first guest material 28.
  • the first organic semiconductor material 56 and the second organic semiconductor material 57 are selected with reference to the HOMO levels and LUMO levels of the first organic semiconductor material 56 and the second organic semiconductor material 57, and the excited triplet level of the second organic semiconductor material 57.
  • the first organic semiconductor material 56 and the second organic semiconductor material 57 are selected in the same manner as the first organic semiconductor material 16 and the second organic semiconductor material 17, respectively.
  • the first guest material 58, the second guest material 59, and the third guest material 60 are selected based on the difference in band gap, similar to the first guest material 38, the second guest material 39, and the third guest material 40 of the organic EL element 3.
  • the organic EL element 5 forms a CT state at the interface 55 between the first organic semiconductor layer 53 and the second organic semiconductor layer 54 in response to current being supplied to the organic EL element 5 from the power source 101.
  • charge recombination in the CT state generates a second organic semiconductor material 57 in T1 in the second organic semiconductor layer 54, and the generated second organic semiconductor material 57 in T1 undergoes TTA, generating a second organic semiconductor material 57 in a high-energy excited state (S1).
  • a portion of the second guest material 59 in the high-energy excited state (S1) emits fluorescence having a wavelength longer than the wavelength of the fluorescence emitted by the first guest material 58.
  • the remainder of the second guest material 59 in the high-energy excited state (S1) transfers energy to the third guest material 60 by FRET.
  • the third guest material 60 in the high-energy excited state (S1) emits fluorescence having a wavelength longer than the wavelength of the fluorescence emitted by the second guest material 59.
  • the organic EL element 5 emits light when a light emission start voltage of 1.0 V or more and 2.0 V or less is applied, achieving low-voltage operation that allows light emission using common primary and secondary batteries with a rated voltage of 1.5 V.
  • the organic EL elements according to the embodiments may further include, in addition to the hole transport layer, an electron injection layer that is disposed between the first organic semiconductor layer and the first electrode and injects electrons, and a hole injection layer that is disposed between the hole transport layer and the second electrode and injects holes.
  • the organic EL element according to the embodiment may have multiple layers containing the same organic semiconductor material.
  • the organic EL element according to the embodiment may have a hole-blocking layer formed by rubrene.
  • Organic EL element according to Example 1 The organic EL device of Example 1 was formed by sequentially stacking a hole injection layer made of MoO3 , an emitting layer corresponding to the second organic semiconductor layer, an electron transport layer corresponding to the first organic semiconductor layer, an electron injection layer made of LiF, and an Al electrode on an ITO-coated glass substrate.
  • the hole injection layer, emitting layer, electron transport layer, electron injection layer, and Al electrode were deposited by thermal evaporation under a high vacuum of 1 x 10-4 Pa in a vacuum deposition system.
  • the formed organic EL device was encapsulated in a glove box using a glass substrate and epoxy resin.
  • the ITO-coated glass substrate was manufactured by Technoprint Co., Ltd., and the ITO was 150 nm thick and had a sheet resistance of 10.3 ⁇ sq -1 .
  • the hole injection layer was 10 nm thick and deposited at a deposition rate of 0.1 nm/s.
  • the organic EL element of Example 2 differs from the organic EL element of Example 1 in that it contains Rubrene as a guest material instead of tbRub.
  • the content of Rubrene in the doped layer is 0.1%.
  • the thickness of the doped layer is 50 nm, and it was formed at a film formation rate of 1 nm/s.
  • the organic EL element of Example 3 differs from the organic EL element of Example 1 in that it contains TbPe as the first guest material and tbRub as the second guest material.
  • the TbPe content in the doped layer is 0.5%, and the tbRub content is 0.1%.
  • the organic EL element of Comparative Example 1 differs from the organic EL element of Example 1 in that it contains DBP as a guest material instead of tbRub.
  • the DBP content in the doped layer is 0.1%.
  • the doped layer has a thickness of 50 nm and was formed at a film formation rate of 1 nm/s.
  • the organic EL element of Comparative Example 2 differs from the organic EL element of Example 1 in that it contains TTPA as a guest material instead of tbRub.
  • the TTPA content in the doped layer is 0.1%.
  • the doped layer has a thickness of 50 nm and was formed at a film formation rate of 1 nm/s.
  • the organic EL element of Comparative Example 3 differs from the organic EL element of Example 3 in that it contains TTPA as the second guest material instead of tbRub.
  • the TTPA content in the doped layer is 0.1%.
  • the doped layer has a thickness of 50 nm and was formed at a film formation rate of 1 nm/s.
  • the horizontal axis represents the x-coordinate of the JIS Z8110 CIE xy chromaticity diagram
  • the vertical axis represents the y-coordinate of the JIS Z8110 CIE xy chromaticity diagram.
  • Figures 23 and 24 show applied voltage-luminance characteristics.
  • the "Light Emission Start Voltage [V]” column indicates the voltage at which the organic EL elements of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 begin to emit light.
  • the "Chromaticity Characteristics” column indicates the evaluation results for the chromaticity of the light emitted from the organic EL elements of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3.
  • the “Evaluation Results” column indicates the evaluation results for the light emission start voltage and white light emission characteristics of the organic EL elements of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3.
  • ⁇ indicates that the chromaticity of the emitted light falls within the white range shown in FIG. 2 when the supply current density is changed at least in the range from 5 mA/ cm 2 to 500 mA/cm 2.
  • ⁇ indicates that the chromaticity of at least a portion of the emitted light falls within the white range shown in FIG. 2 when the supply current density is changed from 1 mA/cm 2 to 1000 mA/cm 2.
  • ⁇ indicates that the chromaticity of the emitted light does not fall within the white range shown in FIG. 2 when the supply current density is changed from 1 mA/cm 2 to 1000 mA/cm 2.
  • the organic EL element according to Example 1 has low-voltage operating characteristics, in which light emission begins at a voltage of 1.1 V, and emits white light when the current density of the supplied current is in the range of 100 mA/cm 2 to 1000 mA/cm 2 .
  • the organic EL element according to Example 2 has low-voltage operating characteristics, in which light emission begins at a voltage of 1.0 V, and emits white light when the current density of the supplied current is in the range of 100 mA/cm 2 to 1000 mA/cm 2 .
  • the organic EL element according to Example 3 has low-voltage operating characteristics, in which light emission begins at a voltage of 1.6 V, and emits white light when the current density of the supplied current is in the range of 3 mA/cm 2 to 1000 mA/cm 2 .
  • the organic EL element of Comparative Example 1 has low-voltage operating characteristics, in which light emission begins at a voltage of 1.3 V, but does not emit white light when the current density of the supplied current is in the range of 1 mA/cm 2 to 1000 mA/cm 2 .
  • the organic EL element of Comparative Example 2 has low-voltage operating characteristics, in which light emission begins at a voltage of 1.6 V, but does not emit white light when the current density of the supplied current is in the range of 1 mA/cm 2 to 1000 mA/cm 2 .
  • the organic EL element of Comparative Example 3 has low-voltage operating characteristics in which light emission begins at a voltage of 1.4 V, but does not emit white light when the current density of the supplied current is in the range of 5 mA/cm 2 to 1000 mA/cm 2 .
  • Organic EL element according to Example 7 has the same configuration as the organic EL element of Comparative Example 3
  • the organic EL element of Comparative Example 4 has the same configuration as the organic EL element of Example 1
  • the organic EL element of Comparative Example 5 has the same configuration as the organic EL element of Example 2.
  • FIG. 26 shows the light-emission voltage and light-emission intensity characteristics of the organic EL element according to Example 3
  • FIG. 27 shows the light-emission voltage and light-emission intensity characteristics of the organic EL element according to Example 4
  • FIG. 28 shows the light-emission voltage and light-emission intensity characteristics of the organic EL element according to Example 5.
  • FIG. 29 shows the light-emission voltage and light-emission intensity characteristics of the organic EL element according to Example 6
  • FIG. 30 shows the light-emission voltage and light-emission intensity characteristics of the organic EL element according to Example 7.
  • FIG. 31 shows the light-emission voltage and light-emission intensity characteristics of the organic EL element according to Comparative Example 1, FIG.
  • FIGS. 26 to 33 (a), (a) shows the applied voltage-light-emission luminance characteristics, and (b) shows the change in light-emission wavelength-light-emission intensity characteristics with current density.
  • the horizontal axis shows the applied voltage
  • the vertical axis shows the light-emission luminance.
  • Table 3 shows the evaluation results of the light emission onset voltage and light emission intensity characteristics of the organic EL elements of Examples 3 to 7 and the organic EL elements of Comparative Examples 1 and 4 to 5.
  • Table 4 shows the relationship between the current density of the supplied current and the light emission intensity of the organic EL elements of Examples 3 to 7 and the organic EL elements of Comparative Examples 1 and 4 to 5.
  • the "Light Emission Start Voltage [V]” column indicates the voltage at which the organic EL elements of Examples 3 to 7 and Comparative Examples 1 and 4 to 5 begin to emit light.
  • the "Intensity Change Characteristics” column indicates the evaluation results of the rate of change in the light emission intensity of light emitted from the organic EL elements of Examples 3 to 7 and Comparative Examples 1 and 4 to 5, depending on the supplied current density.
  • the “Evaluation Results” column indicates the evaluation results of the light emission start voltage and light emission intensity characteristics of the organic EL elements of Examples 3 to 7 and Comparative Examples 1 and 4 to 5.
  • ⁇ indicates that the ratio of the emission intensity when the supply current density is 10 mA/ cm2 to the emission intensity when the supply current density is 100 mA/ cm2 is less than 2.00. Also, “ ⁇ ” indicates that the ratio of the emission intensity when the supply current density is 10 mA/ cm2 to the emission intensity when the supply current density is 100 mA/ cm2 is 2.00 or more.
  • the “Intensity Change Rate” column shows the value obtained by dividing the emission intensity ratio when the supply current density was 10 mA/cm 2 by the emission intensity ratio when the supply current density was 100 mA/cm 2.
  • the “Evaluation” column shows the evaluation results of the emission intensity change characteristics of the organic EL elements according to Examples 3 to 7 and the organic EL elements according to Comparative Examples 1 and 4 to 5.
  • the organic EL element according to Example 3 has low-voltage operating characteristics, starting to emit light at 1.6 V.
  • the intensity change rate of the second guest material is 1.55.
  • the intensity change rate of the second guest material when the supply current density is changed between 10 mA/ cm2 and 100 mA/ cm2 is less than 2.00, and therefore the organic EL element according to Example 3 can emit light with little change in chromaticity due to changes in the supply current density.
  • the organic EL element according to Example 4 has low-voltage operating characteristics, starting to emit light at 1.5 V.
  • the intensity change rate of the second guest material is 1.46.
  • the intensity change rate of the second guest material when the supply current density is changed between 10 mA/ cm2 and 100 mA/ cm2 is less than 2.00, and therefore the organic EL element according to Example 4 can emit light with little change in chromaticity due to changes in the supply current density.
  • the organic EL element according to Example 5 has low-voltage operating characteristics, starting to emit light at 1.4 V.
  • the intensity change rate of the second guest material is 1.94.
  • the intensity change rate of the second guest material when the supply current density is changed between 10 mA/ cm2 and 100 mA/ cm2 is less than 2.00, and therefore the organic EL element according to Example 5 can emit light with little change in chromaticity due to changes in the supply current density.
  • the organic EL element according to Example 6 has low-voltage operating characteristics, starting to emit light at 1.9 V.
  • the intensity change rate of the second guest material is 1.00.
  • the intensity change rate of the third guest material is 1.98.
  • the intensity change rates of the second guest material and the third guest material are less than 2.00 when the supply current density is changed between 10 mA/ cm2 and 100 mA/ cm2 , and therefore the organic EL element can emit light with little change in chromaticity due to changes in the supply current density.
  • the organic EL element according to Example 7 has low-voltage operating characteristics, starting to emit light at 1.0 V.
  • the intensity change rate of the second guest material is 1.06.
  • the intensity change rate of the second guest material when the supply current density is changed between 10 mA/ cm2 and 100 mA/ cm2 is less than 2.00, and therefore the organic EL element according to Example 7 can emit light with little change in chromaticity due to changes in the supply current density.
  • the organic EL element according to Comparative Example 1 has low-voltage operating characteristics, starting to emit light at 1.3 V.
  • the intensity change rate of the guest material is 2.58.
  • the intensity change rate of the guest material when the supply current density is changed between 10 mA/ cm2 and 100 mA/ cm2 is 2.00 or more, and therefore the chromaticity of the emitted light changes greatly in response to changes in the supply current density.
  • the organic EL element according to Comparative Example 4 has low-voltage operating characteristics, starting to emit light at 1.1 V.
  • the intensity change rate of the guest material is 3.29.
  • the intensity change rate of the guest material when the supply current density is changed between 10 mA/ cm2 and 100 mA/ cm2 is 2.00 or more, and therefore the chromaticity of the emitted light changes greatly in response to changes in the supply current density.
  • the organic EL element according to Comparative Example 5 has low-voltage operating characteristics, starting to emit light at 1.0 V.
  • the intensity change rate of the guest material is 3.63.
  • the intensity change rate of the guest material when the supply current density is changed between 10 mA/ cm2 and 100 mA/ cm2 is 2.00 or more, and therefore the chromaticity of the emitted light changes greatly in response to changes in the supply current density.

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Abstract

有機ＥＬ素子は、一対の電極間に挟持された第１有機半導体層と第１有機半導体層と界面を形成する第２有機半導体層を備える有機ＥＬ素子であって、第２有機半導体層は、三重項－三重項消滅を生じる有機半導体材料、及び単数又は複数種のゲスト材料を含み、ゲスト材料は、有機半導体材料による三重項－三重項消滅によって生じたエネルギーの移動によって発光し、第２有機半導体層は、複数種のゲスト材料による発光、又は、有機半導体材料及び単数又は複数種のゲスト材料による発光により白色の光を出射可能とする。

Description

有機ＥＬ素子
　本開示は、有機ＥＬ素子に関する。
　発光層と正孔注入層を備える有機ＥＬ素子において、発光層と正孔注入層を挟持する一対の電極間に低い電圧を印加することで発光可能な技術が知られている（例えば、国際公開第２０２２／２１１０４１号（以下、特許文献１と称する）を参照）。特許文献１に記載される有機ＥＬ素子は、第１有機半導体材料を含む第１有機半導体層と、第２有機半導体材料及びゲスト材料を含み、第１有機半導体と接合面を形成する第２有機半導体層とを有する。第２有機半導体層に含まれる第２有機半導体材料は三重項－三重項消滅を生じる材料であり、第２有機半導体層に含まれるゲスト材料は発光を生じる材料である。
　特許文献１に記載される有機ＥＬ素子では、一対の電極間に電圧が印加されると、第１有機半導体層と第２有機半導体層との間の接合面において、チャージトランスファー状態が形成される。接合面において形成された電荷が再結合することで、第２有機半導体材料の三重項状態が生成される。三重項状態が生成された第２有機半導体材料が三重項－三重項消滅を起こすことで、高エネルギーの励起状態が生成され、第２有機半導体材料からゲスト材料にエネルギー移動が起こることで、ゲスト材料に由来する発光が生じる。
　特許文献１に記載される有機ＥＬ素子は、第１有機半導体材料のＬＵＭＯ準位、並びに第２有機半導体材料のＨＯＭＯ準位及び励起三重項準位の間の関係を最適化することで、ゲスト材料に由来する発光が生じるときに印加される電圧を低下できる。
　しかしながら、特許文献１に記載される有機ＥＬ素子は、出射される光は、単一のゲスト材料に由来する発光のみなので、白色の光を出射することは容易ではない。
　本開示は、このような課題を解決するものであり、白色の光を出射可能な有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
　本開示に係る有機ＥＬ素子は、一対の電極間に挟持された第１有機半導体層と第１有機半導体層と界面を形成する第２有機半導体層を備える有機ＥＬ素子であって、第２有機半導体層は、三重項－三重項消滅を生じる有機半導体材料、及び単数又は複数種のゲスト材料を含み、ゲスト材料は、有機半導体材料による三重項－三重項消滅によって生じたエネルギーの移動によって発光し、第２有機半導体層は、複数種のゲスト材料による発光、又は、有機半導体材料及び単数又は複数種のゲスト材料による発光により白色の光を出射可能である。
　さらに、本開示に係る有機ＥＬ素子では、白色の光は、ＪＩＳ　Ｚ８１１０のＣＩＥｘｙ色度図における白領域の中心点((ｘ，ｙ)=(０．３１，０．３１６))から半径０．１の円領域に含まれる色度を有することが好ましい。
　さらに、本開示に係る有機ＥＬ素子では、有機半導体材料は、三重項－三重項消滅することにより励起されて青色に発光する化合物を含み、ゲスト材料は、有機半導体材料による三重項－三重項消滅によって生じたエネルギーの移動によって黄色又は橙色に発光する化合物を含むことが好ましい。
　さらに、本開示に係る有機ＥＬ素子では、ゲスト材料は、有機半導体材料による三重項－三重項消滅によって生じたエネルギーの移動によって青色に発光する第１ゲスト材料、及び、該第１ゲスト材料からのエネルギー移動によって黄色又は橙色に発光する第２ゲスト材料を含むことが好ましい。
　さらに、本開示に係る有機ＥＬ素子では、有機半導体材料は、三重項－三重項消滅することにより励起されて青色に発光する化合物を含み、ゲスト材料は、有機半導体材料による三重項－三重項消滅によって生じたエネルギーの移動によって緑色に発光する第１ゲスト材料、及び、該第１ゲスト材料からのエネルギー移動によって橙色、又は、赤色に発光する第２ゲスト材料を含むことが好ましい。
　さらに、本開示に係る有機ＥＬ素子では、ゲスト材料は、有機半導体材料による三重項－三重項消滅によって生じたエネルギーの移動によって青色に発光する第１ゲスト材料、該第１ゲスト材料からのエネルギー移動によって緑色に発光する第２ゲスト材料、及び、該第２ゲスト材料からのエネルギー移動によって橙色又は赤色に発光する第３ゲスト材料を更に含むことが好ましい。
　さらに、本開示に係る有機ＥＬ素子の使用方法であって、一対の電極間に供給される電流の電流密度を、１００ｍＡ／ｃｍ２以上１０００ｍＡ／ｃｍ２以下かつ白色の光を出射する範囲内とすることが好ましい。
　さらに、本開示に係る有機ＥＬ素子の使用方法であって、一対の電極間に供給される電流の電流密度は、１ｍＡ／ｃｍ２以上であり且つ１０ｍＡ／ｃｍ２以下であることが好ましい。
開示　
　本開示に係る有機ＥＬ素子は、白色の光を出射することができる。
第１実施形態に係る有機ＥＬ素子を有する発光装置を示す図である。 白色の範囲を示す図である。 図１に示す有機ＥＬ素子の発光メカニズムを示す図である。 図３に示す発光に伴うエネルギー遷移を示す図である。 第２実施形態に係る有機ＥＬ素子を有する発光装置を示す図である。 図５に示す有機ＥＬ素子の発光メカニズムを示す図である。 図６に示す発光に伴うエネルギー遷移を示す図である。 第３実施形態に係る有機ＥＬ素子を有する発光装置を示す図である。 図８に示す有機ＥＬ素子の発光メカニズムを示す図である。 図９に示す発光に伴うエネルギー遷移を示す図である。 第４実施形態に係る有機ＥＬ素子を有する発光装置を示す図である。 図１１に示す有機ＥＬ素子の発光メカニズムを示す図である。 図１２に示す発光に伴うエネルギー遷移を示す図である。 第５実施形態に係る有機ＥＬ素子を有する発光装置を示す図である。 図１４に示す有機ＥＬ素子の発光メカニズムを示す図である。 図１５に示す発光に伴うエネルギー遷移を示す図である。 実施例１に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び白色発光特性を示す図である。 実施例２に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び白色発光特性を示す図である。 実施例３に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び白色発光特性を示す図である。 実施例４に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び白色発光特性を示す図である。 実施例５に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び白色発光特性を示す図である。 実施例６に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び白色発光特性を示す図である。 比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧を示す図である。 比較例２に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧を示す図である。 比較例３に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光特性を示す図である。 実施例３に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光強度特性を示す図である。 実施例４に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光強度特性を示す図である。 実施例５に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光強度特性を示す図である。 実施例６に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光強度特性を示す図である。 実施例７に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光強度特性を示す図である。 比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光強度特性を示す図である。 比較例４に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光強度特性を示す図である。 比較例５に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光強度特性を示す図である。
　以下、図面を参照して、本開示に係る有機ＥＬ素子について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
　（第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の構成及び機能）
　図１は、第１実施形態に係る有機ＥＬ素子を有する発光装置を示す図である。
　発光装置１００は、電源１０１と有機ＥＬ素子１とを有し、有機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬ照明、デジタルサイネージ、フォトセンサ用光源、レーザー光源、及び光通信用光源等に適用される。電源１０１は、不図示の制御装置の指示に応じて、有機ＥＬ素子１に所望の電流を供給する。電源１０１の構成及び機能は、よく知られているので、ここでは詳細な説明は省略する。
　有機ＥＬ素子１は、一対の電極である第１電極１１及び第２電極１２と、電子輸送層とも称される第１有機半導体層１３と、発光層とも称され、第１有機半導体層１３と界面１５を形成する第２有機半導体層１４とを有する。有機ＥＬ素子１は、所定の発光開始電圧が第１電極１１と第２電極１２との間に印加され、且つ、第１電極１１から第２電極１２に流れる電流Ｉが電源１０１から供給されることに応じて、白色の光を出射する。
　図２は、白色の範囲を示す図である。図２は、ＪＩＳ　Ｚ８１１０によって規定されるＣＩＥｘｙ色度図である。
　白色の光は、ＪＩＳ　Ｚ８１１０のＣＩＥｘｙ色度図における白領域の中心点（（ｘ，ｙ)＝（０．３１０,０．３１６）)から半径０．１の円領域である白色領域に含まれる色度を有する。白色の色度は、図２において破線Ａで示される。
　材料が発する蛍光の色は蛍光スペクトルのピーク波長で規定する。具体的には、ピーク波長が３８０～４３０ｎｍにある場合は紫、４３０～４９０ｎｍにある場合は青、４９０～５５０ｎｍにある場合は緑、５５０～５９０ｎｍにある場合は黄、５９０～６４０ｎｍにある場合は橙、６４０～７７０ｎｍにある場合は赤とする。
　第１電極１１は、アルミニウム等の導電部材で形成され、一方の面に第１有機半導体層１３が積層される。第１電極１１の膜厚は、５ｎｍ以上であり、５００ｎｍ以下である。第２電極１２は、酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide、ＩＴＯ）等の光透過性導電部材で形成された薄膜であり、ガラス等の不図示の透明基板上に形成される。第２電極１２の透明基板に対向する面と反対の面に第２有機半導体層１４が積層される。第２電極１２の膜厚は、５ｎｍ以上であり、５００ｎｍ以下である。
　第１有機半導体層１３は、第１電極１１と第２有機半導体層１４との間に配置され、電子を輸送するアクセプターである第１有機半導体材料１６を含有する。第１有機半導体層１３の膜厚は、０．１ｎｍ以上であり、５００ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以上であり、１００ｎｍ以下であることが更に好ましい。第１有機半導体層１３は、第１有機半導体材料１６のみによって形成されてもよく、第１有機半導体材料１６以外の材料を含有してもよい。
　第１有機半導体材料１６は、従来公知の電子輸送性材料を採用することができる。第１有機半導体材料１６として採用可能な有機半導体は、以下に示す化合物である。
　第２有機半導体層１４は、第２電極１２と第１有機半導体層１３との間に配置される。第２有機半導体層１４の膜厚は、０．１ｎｍ以上であり、５００ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以上であり、１００ｎｍ以下であることが更に好ましい。第２有機半導体層１４は、正孔を輸送するドナーであり且つ青色の蛍光を発する第２有機半導体材料１７と、第２有機半導体材料１７が発する青色の蛍光と混色することにより白色の光を混色光として出射可能な色の発光を発するゲスト材料１８を含有する。第２有機半導体層１４は、第２有機半導体材料１７及びゲスト材料１８のみによって形成されてもよく、第２有機半導体材料１７及びゲスト材料１８以外の材料を含有してもよい。また、第２有機半導体層１４は、第２有機半導体材料１７によって形成される一対のノンドープ層、及び第２有機半導体材料１７及びゲスト材料１８を有し、一対のノンドープ層の間に配置されるドープ層を有してもよい。第２有機半導体層１４は、一対のノンドープ層及びドープ層を有することで、発光効率を向上させることができる。該ノンドープ層の厚さは、例えば１～１０ｎｍ、好ましくは１～５ｎｍとすることができる。
　第２有機半導体材料１７は、三重項－三重項消滅（Triplet-triplet annihilation、ＴＴＡ）を起こし、且つ、ＴＴＡによる高エネルギーの励起状態から青色の光を出射して基底状態に戻る材料である。第２有機半導体材料１７として採用可能な有機半導体は、以下に示す化合物である。
　ゲスト材料１８は、第２有機半導体材料１７が発する蛍光よりも波長が長い蛍光を発する材料である。ゲスト材料１８は、第２有機半導体材料１７からのフェルスター共鳴エネルギー移動（Forster resonance energy transfer、ＦＲＥＴ）により黄色、橙色、又は赤色の蛍光を発し、第２有機半導体材料１７の青色の光と混色することにより白色の光を生成する。ゲスト材料１８として採用可能な有機半導体は、以下に示す化合物である。ゲスト材料１８は、第２有機半導体材料１７からのＦＲＥＴにより黄色又は橙色の蛍光を発する材料であることがより好ましい。
　第１有機半導体材料１６及び第２有機半導体材料１７は、第１有機半導体材料１６のＬＵＭＯ準位が第２有機半導体材料１７のＬＵＭＯ準位よりも低くなるように選択される。第１有機半導体材料１６のＬＵＭＯ準位と第２有機半導体材料１７のＬＵＭＯ準位との差は、電子のリークを高度に防止して発光効率をより向上させる観点から、０．５ｅＶ以上であると好ましい。なお、第１有機半導体材料のＬＵＭＯ準位と第２有機半導体材料のＬＵＭＯ準位との差の上限は特に限定されないが、例えば２ｅＶ以下とすることができる。
　以下において、第２有機半導体材料１７のＨＯＭＯ準位と第１有機半導体材料１６のＬＵＭＯ準位との間のエネルギー差を「ＣＴ準位」ともいう。第２有機半導体材料１７は、第２有機半導体材料１７の励起三重項準位がＣＴ準位より小さくなるように選択される。第２有機半導体材料１７の励起三重項準位と、ＣＴ準位との差は、０．８ｅＶ未満であることが好ましく、０．６５ｅＶ未満であることがより好ましく、０．５ｅＶ未満であることが更に好ましい。第２有機半導体材料１７の励起三重項準位と、ＣＴ準位との差を小さくすることにより、有機ＥＬ素子１が蛍光の発光を開始する電圧である発光開始電圧を低下させることができる。
　以下において、ある材料のＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位との間のエネルギー差をその材料の「バンドギャップ」ともいう。ＣＴ準位は、第２有機半導体材料１７のバンドギャップよりも０．５ｅＶ以上小さいことが好ましく、０．７ｅＶ以上小さいことが更に好ましい。ＣＴ準位と、第２有機半導体材料１７のバンドギャップとの間のエネルギー差の上限は特に限定されないが、例えば２ｅＶ以下である。
　ゲスト材料１８は、第２有機半導体材料１７のバンドギャップからゲスト材料１８のバンドギャップをひいた値（以下「第１のバンドギャップ差」という。）が、０ｅＶ以上であり且つ１．５ｅＶ以下となるように選択される。第１のバンドギャップ差が０ｅＶ未満であるとき、ゲスト材料１８は、蛍光を発しない。第１のバンドギャップ差が１．５ｅＶより大きいとき、ゲスト材料１８は蛍光を発しない。
　有機ＥＬ素子１において、第１有機半導体材料１６、第２有機半導体材料１７及びゲスト材料１８は、種々の組合せが可能である。有機ＥＬ素子１は、例えば、第１有機半導体材料１６としてＮＤＩ－ＨＦ（2,7-di(9H-fluoren-2-yl)benzo[lmn][3,8]-phenanthroline-1,3,6,8(2H,7H)-tetraone）を使用し、第２有機半導体材料１７として１２ＡＤＮ（9-(naphthalen-1-yl)-10-(naphthalen-2-yl)anthracene）を使用し、ゲスト材料１８としてｔｂＲｕｂ（2,8-Di-tert-butyl-5,11-bis(4-tert-butylphenyl)-6,12-diphenyltetracene）を使用してもよい。
　また、有機ＥＬ素子１は、例えば、第１有機半導体材料１６としてＮＤＩ－ＨＦを使用し、第２有機半導体材料１７として１２ＡＤＮを使用し、ゲスト材料１８としてＲｕｂｒｅｎｅ(Ｃ42Ｈ28)を使用してもよい。
　有機ＥＬ素子１は、電流密度が１００ｍＡ／ｃｍ２以上であり且つ１０００ｍＡ／ｃｍ２以下である電流が電源１０１から供給されたとき、白色の光を出射しうる。
　図３は有機ＥＬ素子１の発光メカニズムを示す図であり、図４は図３に示す発光に伴うエネルギー遷移を示す図である。
　第１電極１１と第２電極１２との間に所定の発光開始電圧が印加されたとき、有機ＥＬ素子１に電源１０１から電流が供給されることに応じて、第２電極１２からホール（＋）が第２有機半導体層１４に注入され、第１電極１１から第１有機半導体層１３に電子（－）が注入される。第１電極１１と第２電極１２との間に印加される発光開始電圧は、１．０Ｖ以上２．０Ｖ以下の電圧である。第２有機半導体層１４に注入されたホール（＋）及び第１有機半導体層１３に注入された電子（－）は、第１有機半導体層１３と第２有機半導体層１４との間の界面１５で、電子（－）及びホール（＋）の対がチャージトランスファー（ＣＴ）状態を形成する。電子（－）の２５％は励起一重項状態となり、電子（－）の７５％は励起三重項状態となる。励起三重項状態が電荷再結合することによって、第２有機半導体層１４において、三重項状態（Ｔ１）の第２有機半導体材料１７が生成される。三重項状態（Ｔ１）の第２有機半導体材料１７が三重項－三重項消滅（ＴＴＡ）を起こすことで、高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第２有機半導体材料１７が生成される。
　高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第２有機半導体材料１７の一部は、青色の蛍光を発し、高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第２有機半導体材料１７の残りは、青色の蛍光を発することなく、ＦＲＥＴによりゲスト材料１８にエネルギーを遷移する。エネルギーが遷移されたゲスト材料１８は、高エネルギーの励起状態（Ｓ１）となり、黄色及び橙色等の青色の発光と混色することにより白色の光を生成可能な色の光を蛍光として発する。第２有機半導体材料１７が発する青色の蛍光と、ゲスト材料１８が発する蛍光が混色することにより、有機ＥＬ素子１は、白色の光を出射する。
　（第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法）
　まず、基板準備工程において、ＩＴＯ等の透明な第２電極１２が一方の面に形成された基板が準備される。第２電極１２が一方の面に形成された基板は、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、プラスチック基板及びフィルム基板を含む透明基板である。次いで、第２有機半導体層積層工程において、第２有機半導体層１４が第２電極１２上に積層され、第１有機半導体層積層工程において、第１有機半導体層１３が第２有機半導体層１４上に積層される。第１有機半導体層１３及び第２有機半導体層１４は、真空蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長法、蒸着重合法、スピンコーティング法、ブレードコーティング法、バーコーティング法、ディップコーティング法及びラミネーティング法等の公知の積層方法で積層される。そして、第１電極積層工程において、第１電極１１が第１有機半導体層１３上に積層される。第１電極１１は、真空蒸着法、スパッタリング法、及びメッキ法等の公知の積層方法で積層されて、有機ＥＬ素子１が製造される。
　（第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の作用効果）
　有機ＥＬ素子１は、所定の電流密度で電流が供給されたとき、第２有機半導体材料１７が青色の蛍光を発し且つゲスト材料１８が黄色又は橙色の蛍光を発することで、白色の光を出射することができる。
　また、有機ＥＬ素子１は、１．０Ｖ以上２．０Ｖ以下の発光開始電圧が印加されたときに、光を出射するので、１．５Ｖが定格電圧である一般的な一次電池及び二次電池で発光可能な低電圧動作が実現される。
　（第２実施形態に係る有機ＥＬ素子の構成及び機能）
　図５は、第２実施形態に係る有機ＥＬ素子を有する発光装置を示す図である。
　発光装置２００は、電源１０１と有機ＥＬ素子２とを有する。電源１０１は、不図示の制御装置の指示に応じて、有機ＥＬ素子２に所望の電圧を供給する。
　有機ＥＬ素子２は、一対の電極である第１電極２１及び第２電極２２と、電子輸送層とも称され、第１有機半導体材料２６を含有する第１有機半導体層２３と、発光層とも称され、第１有機半導体層２３と界面２５を形成する第２有機半導体層２４とを有する。有機ＥＬ素子２は、第１電極２１から第２電極２２に流れる電流Ｉが電源１０１から供給されることに応じて、白色の光を出射する。第１電極２１、第２電極２２、第１有機半導体層２３及び第１有機半導体材料２６の構成及び機能は、それぞれ、第１電極１１、第２電極１２、第１有機半導体層１３及び第１有機半導体材料１６の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
　第２有機半導体層２４は、正孔を輸送するドナーである第２有機半導体材料２７と、第１ゲスト材料２８と、第１ゲスト材料２８が発する青色の蛍光と混色することにより白色の光を混色光として出射可能な色の蛍光を発する第２ゲスト材料２９とを含有する。第２有機半導体層２４は、第２有機半導体材料２７、第１ゲスト材料２８及び第２ゲスト材料２９のみによって形成されてもよく、第２有機半導体材料２７、第１ゲスト材料２８及び第２ゲスト材料２９以外の材料を含有してもよい。
　第２有機半導体材料２７はＴＴＡを起こす材料であり、第２有機半導体材料２７として採用可能な有機半導体は、第２有機半導体材料１７と同様である。
　第１ゲスト材料２８は、ＦＲＥＴにより第２有機半導体材料２７からエネルギーが遷移することで、蛍光を発する材料である。第１ゲスト材料２８は、吸収スペクトルが第２有機半導体材料２７の発光スペクトルと重なる割合が大きい化合物である。第１ゲスト材料２８が発する蛍光は、ピーク波長が第２有機半導体材料２７が発する蛍光よりも波長が長い青色の光である。第１ゲスト材料２８として採用可能な有機半導体は、以下に示す化合物である。
　第２ゲスト材料２９は、ＦＲＥＴにより第１ゲスト材料２８からエネルギーが遷移することで、第１ゲスト材料２８が発する蛍光よりも波長が長い蛍光を発する材料である。第２ゲスト材料２９が発する蛍光は、青色の光と混色することにより白色の光を生成可能な色の光であり、黄色、橙色、又は赤色の光である。第２ゲスト材料２９として採用可能な有機半導体は、ゲスト材料１８と同様である。第２ゲスト材料２９は、第１ゲスト材料２８からのＦＲＥＴにより黄色又は橙色の蛍光を発する材料であることがより好ましい。
　有機ＥＬ素子２では、第１有機半導体材料２６及び第２有機半導体材料２７は、第１有機半導体材料２６及び第２有機半導体材料２７のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位、並びに第２有機半導体材料２７の励起三重項準位を参照して選択される。第１有機半導体材料２６及び第２有機半導体材料２７は、それぞれ、第１有機半導体材料１６及び第２有機半導体材料１７と同様に選択される。
　第１ゲスト材料２８は、第２有機半導体材料２７のバンドギャップと第１ゲスト材料２８のバンドギャップの差が、０．５ｅＶ以下となるように選択される。第２有機半導体材料２７のバンドギャップとゲスト材料２８のバンドギャップとの差が０．５ｅＶより大きいとき、ＦＲＥＴにより第２有機半導体材料２７から第１ゲスト材料２８にエネルギーが遷移する確率が、供給される電流に応じて変化して出射される白色の光の色度が、供給される電流に応じて変化する。
　第２ゲスト材料２９は、第１ゲスト材料２８のバンドギャップから第２ゲスト材料２９のバンドギャップを引いた値（以下、「第２のバンドギャップ差」という。）が、０ｅＶ以上であり且つ１．５ｅＶ以下となるように選択される。第２のバンドギャップ差が０ｅＶ未満であるとき、第２ゲスト材料２９は蛍光を発しない。第２のバンドギャップ差が１．５ｅＶより大きいとき、第２ゲスト材料２９は蛍光を発しない。
　有機ＥＬ素子２において、第１有機半導体材料２６、第２有機半導体材料２７、第１ゲスト材料２８及び第２ゲスト材料２９は、種々の組合せが可能である。有機ＥＬ素子２は、例えば、第１有機半導体材料２６としてＮＤＩ－ＨＦを使用し、第２有機半導体材料２７として１２ＡＤＮを使用し、第１ゲスト材料２８としてＴｂＰｅ(2,5,8,11-tetra-tert-butylperylene)を使用し、第２ゲスト材料２９としてｔｂＲｕｂを使用してもよい。
　また、有機ＥＬ素子２は、例えば、第１有機半導体材料２６としてＮＤＩ－ＨＦを使用し、第２有機半導体材料２７として１２ＡＤＮを使用し、第１ゲスト材料２８としてＴｂＰｅを使用し、第２ゲスト材料２９としてＲｕｂｒｅｎｅ（5,6,11,12-Tetraphenylnaphthacene）を使用してもよい。
　また、有機ＥＬ素子２は、例えば、第１有機半導体材料２６としてＮＤＩ－ＨＦを使用し、第２有機半導体材料２７として１２ＡＤＮを使用し、第１ゲスト材料２８としてＴｂＰｅを使用し、第２ゲスト材料２９としてＤＢＰ（tetraphenyldibenzoperiflanthene）を使用してもよい。
　有機ＥＬ素子２は、、電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２から１０００ｍＡ／ｃｍ２以下である電流が電源１０１から供給されたとき、白色の光を出射しうる。
　図６は有機ＥＬ素子２の発光メカニズムを示す図であり、図７は図６に示す発光に伴うエネルギー遷移を示す図である。
　有機ＥＬ素子２は、有機ＥＬ素子１と同様に、有機ＥＬ素子２に電源１０１から電流が供給されることに応じて、第１有機半導体層２３と第２有機半導体層２４との間の界面２５で、ＣＴ状態を形成する。有機ＥＬ素子２では、ＣＴ状態が電荷再結合して、第２有機半導体層２４において、Ｔ１の第２有機半導体材料２７が生成され、Ｔ１の第２有機半導体材料２７がＴＴＡを起こすことで、高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第２有機半導体材料２７が生成される。
　高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第２有機半導体材料２７の略全ては、蛍光を発することなく、ＦＲＥＴにより第１ゲスト材料２８にエネルギーを遷移する。エネルギーが遷移された第１ゲスト材料２８は、高エネルギーの励起状態（Ｓ１）となる。高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第１ゲスト材料２８の一部は、青色の蛍光を発する。高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第１ゲスト材料２８の残りは、ＦＲＥＴにより第２ゲスト材料２９にエネルギーを遷移する。エネルギーが遷移された第２ゲスト材料２９は、高エネルギーの励起状態（Ｓ１）となる。高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第２ゲスト材料２９は、黄色又は橙色等の青色の発光と混色することにより白色の光を生成可能な色の光を蛍光として発する。第１ゲスト材料２８が発する青色の蛍光と、第２ゲスト材料２９が発する黄色又は橙色の蛍光が混色することにより、有機ＥＬ素子２は、白色の光を出射する。
　（第２実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法）
　有機ＥＬ素子２の製造方法は、有機ＥＬ素子１の製造方法と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
　（第２実施形態に係る有機ＥＬ素子の作用効果）
　有機ＥＬ素子２は、所定の電流密度で電流が供給されたとき、第１ゲスト材料２８が青色の蛍光を発し且つ第２ゲスト材料２９が黄色又は橙色の蛍光を発することで、白色の光を出射することができる。有機ＥＬ素子２は、吸収スペクトルが第２有機半導体材料２７の発光スペクトルと重なる割合が大きい化合物を第１ゲスト材料２８として使用することで、第２有機半導体材料２７から第１ゲスト材料２８へのＦＲＥＴによるエネルギー遷移効率を高くできる。有機ＥＬ素子２は、第２有機半導体材料２７から第１ゲスト材料２８へのＦＲＥＴによるエネルギー遷移効率を高くすることで、ＴＴＡによって励起状態となった第２有機半導体材料２７が発する蛍光が抑制され、第１ゲスト材料２８が発するＦＲＥＴによる蛍光が支配的となるので、電流強度の変化による色度変化が抑制可能である。
　また、有機ＥＬ素子２は、１．０Ｖ以上２．０Ｖ以下の発光開始電圧が印加されたときに、光を出射するので、１．５Ｖが定格電圧である一般的な一次電池及び二次電池で発光可能な低電圧動作が実現される。
　（第３実施形態に係る有機ＥＬ素子の構成及び機能）
　図８は、第３実施形態に係る有機ＥＬ素子を有する発光装置を示す図である。
　発光装置３００は、電源１０１と有機ＥＬ素子３とを有する。電源１０１は、不図示の制御装置の指示に応じて、有機ＥＬ素子３に所望の電圧を供給する。
　有機ＥＬ素子３は、一対の電極である第１電極３１及び第２電極３２と、電子輸送層とも称され、第１有機半導体材料３６を含有する第１有機半導体層３３と、発光層とも称され、第１有機半導体層３３と界面３５を形成する第２有機半導体層３４とを有する。有機ＥＬ素子３は、第１電極３１から第２電極３２に流れる電流Ｉが電源１０１から供給されることに応じて、白色の光を出射する。第１電極３１、第２電極３２、第１有機半導体層３３及び第１有機半導体材料３６の構成及び機能は、それぞれ、第１電極１１、第２電極１２、第１有機半導体層１３及び第１有機半導体材料１６の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
　第２有機半導体層３４は、正孔を輸送するドナーである第２有機半導体材料３７と、第１ゲスト材料３８と、第２ゲスト材料３９と、第３ゲスト材料４０とを含有する。第１ゲスト材料３８、第２ゲスト材料３９及び第３ゲスト材料４０は、それぞれの蛍光を混色した混色光を白色の光として出射可能な色の蛍光を発する。第２有機半導体層３４は、第２有機半導体材料３７、第１ゲスト材料３８、第２ゲスト材料３９及び第３ゲスト材料４０のみによって形成されてもよく、第２有機半導体材料３７、第１ゲスト材料３８、第２ゲスト材料３９及び第３ゲスト材料４０以外の材料を含有してもよい。
　第２有機半導体材料３７はＴＴＡを起こす材料であり、第２有機半導体材料３７として採用可能な有機半導体は、第２有機半導体材料２７と同様である。
　第１ゲスト材料３８は、ＦＲＥＴにより第２有機半導体材料３７からエネルギーが遷移することで、蛍光を発する材料である。第１ゲスト材料３８が発する蛍光は、ピーク波長が青色の光である。第１ゲスト材料３８として採用可能な有機半導体は、第１ゲスト材料２８と同様である。
　第２ゲスト材料３９は、ＦＲＥＴにより第１ゲスト材料３８からエネルギーが遷移することで、第１ゲスト材料３８が発する蛍光よりも波長が長い蛍光を発する材料である。第２ゲスト材料３９が発する蛍光は、青色の光、及び橙色又は赤色の光と混色することにより白色の光を生成可能な色の光であり、緑色の光である。第２ゲスト材料３９として採用可能な有機半導体は、以下に示す化合物である。
　第３ゲスト材料４０は、ＦＲＥＴにより第２ゲスト材料３９からエネルギーが遷移することで、第２ゲスト材料３９が発する蛍光よりも波長が長い蛍光を発する材料である。第３ゲスト材料４０が発する蛍光は、第１ゲスト材料３８及び第２ゲスト材料３９が発する蛍光と混色することにより白色の光を生成可能な色の光であり、黄色、橙色、又は赤色の光である。第３ゲスト材料４０として採用可能な有機半導体は、ゲスト材料１８と同様である。第３ゲスト材料４０は、第２ゲスト材料３９からのＦＲＥＴにより橙色又は赤色の蛍光を発する材料であることがより好ましい。
　有機ＥＬ素子３では、第１有機半導体材料３６及び第２有機半導体材料３７は、第１有機半導体材料３６及び第２有機半導体材料３７のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位、並びに第２有機半導体材料３７の励起三重項準位を参照して選択される。第１有機半導体材料３６及び第２有機半導体材料３７は、それぞれ、第１有機半導体材料１６及び第２有機半導体材料１７と同様に選択される。また、第１ゲスト材料３８及び第２ゲスト材料３９は、有機ＥＬ素子２における第１ゲスト材料２８及び第２ゲスト材料２９と同様に、バンドギャップの差で選択される。
　第３ゲスト材料４０は、第２ゲスト材料３９のバンドギャップから第３ゲスト材料４０のバンドギャップを引いた値（以下、「第３のバンドギャップ差」という。）が、０ｅＶ以上であり且つ１．５ｅＶ以下となるように選択される。第３のバンドギャップ差が０ｅＶ未満であるとき、第３ゲスト材料は蛍光を発しない。第３のバンドギャップ差が１．５ｅＶより大きいとき、第３ゲスト材料は蛍光を発しない。
　有機ＥＬ素子３において、第１有機半導体材料３６、第２有機半導体材料３７、第１ゲスト材料３８、第２ゲスト材料３９及び第３ゲスト材料４０は、種々の組合せが可能である。有機ＥＬ素子３は、例えば、第１有機半導体材料３６としてＮＤＩ－ＨＦを使用し、第２有機半導体材料３７として１２ＡＤＮを使用し、第１ゲスト材料３８としてＴｂＰｅを使用し、第２ゲスト材料３９としてＴＴＰＡ（tris[4-(2-thienyl)phenyl]amine）を使用し、第３ゲスト材料４０としてＤＢＰを使用してもよい。
　有機ＥＬ素子３は、電流密度が５ｍＡ／ｃｍ２から７００ｍＡ／ｃｍ２以下である電流が電源１０１から供給されたとき、白色の光を出射しうる。
　図９は有機ＥＬ素子３の発光メカニズムを示す図であり、図１０は図９に示す発光に伴うエネルギー遷移を示す図である。
　有機ＥＬ素子３は、有機ＥＬ素子１と同様に、有機ＥＬ素子３に電源１０１から電流が供給されることに応じて、第１有機半導体層３３と第２有機半導体層３４との間の界面３５で、ＣＴ状態を形成する。有機ＥＬ素子３では、ＣＴ状態が電荷再結合することによって、第２有機半導体層３４において、Ｔ１の第２有機半導体材料３７が生成され、生成されたＴ１の第２有機半導体材料３７がＴＴＡを起こすことで、高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第２有機半導体材料３７が生成される。
　高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第２有機半導体材料３７の略全ては、蛍光を発することなく、ＦＲＥＴにより第１ゲスト材料３８にエネルギーを遷移する。エネルギーが遷移された第１ゲスト材料３８は、高エネルギーの励起状態（Ｓ１）となる。高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第１ゲスト材料３８の一部は、青色の蛍光を発する。高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第１ゲスト材料３８の残りは、ＦＲＥＴにより第２ゲスト材料３９にエネルギーを遷移する。エネルギーが遷移された第２ゲスト材料３９は、高エネルギーの励起状態（Ｓ１）となる。高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第２ゲスト材料３９の一部は、緑色等の光を蛍光として発する。高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第２ゲスト材料３９の残りは、ＦＲＥＴにより第３ゲスト材料４０にエネルギーを遷移する。高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第３ゲスト材料４０は、橙色又は赤色等の光を蛍光として発する。第１ゲスト材料３８が発する青色の蛍光と、第２ゲスト材料３９及び第３ゲスト材料４０が発する蛍光が混色することにより、有機ＥＬ素子３は、白色の光を出射する。
　（第３実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法）
　有機ＥＬ素子３の製造方法は、有機ＥＬ素子１の製造方法と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
　（第３実施形態に係る有機ＥＬ素子の作用効果）
　有機ＥＬ素子３は、所定の電流密度で電流が供給されたとき、第１ゲスト材料３８が青色の蛍光を発し、第２ゲスト材料３９が緑色の蛍光を発し、第３ゲスト材料４０が橙色又は赤色の蛍光を発することで、白色の光を出射することができる。また、有機ＥＬ素子３は、吸収スペクトルが第２有機半導体材料３７の発光スペクトルと重なる割合が大きい化合物を第１ゲスト材料３８として使用することで、第２有機半導体材料３７から第１ゲスト材料３８へのＦＲＥＴによるエネルギー遷移効率を高くできる。有機ＥＬ素子３は、第２有機半導体材料３７から第１ゲスト材料３８へのＦＲＥＴによるエネルギー遷移効率を高くすることで、ＴＴＡによって励起状態となった第２有機半導体材料３７が発する蛍光が抑制され、ＦＲＥＴによる蛍光が支配的となるので、電流強度の変化による色度変化が抑制可能である。
　また、有機ＥＬ素子３は、１．０Ｖ以上２．０Ｖ以下の発光開始電圧が印加されたときに、光を出射するので、１．５Ｖが定格電圧である一般的な一次電池及び二次電池で発光可能な低電圧動作が実現される。
　（第４実施形態に係る有機ＥＬ素子の構成及び機能）
　図１１は、第４実施形態に係る有機ＥＬ素子を有する発光装置を示す図である。
　発光装置４００は、電源１０１と有機ＥＬ素子４とを有する。電源１０１は、不図示の制御装置の指示に応じて、有機ＥＬ素子４に所望の電圧を供給する。
　有機ＥＬ素子４は、一対の電極である第１電極４１及び第２電極４２と、電子輸送層とも称され、第１有機半導体材料４６を含有する第１有機半導体層４３と、発光層とも称され、第１有機半導体層４３と界面４５を形成する第２有機半導体層４４とを有する。有機ＥＬ素子４は、第１電極４１から第２電極４２に流れる電流Ｉが電源１０１から供給されることに応じて、光を出射する。第１電極４１、第２電極４２、第１有機半導体層４３及び第１有機半導体材料４６の構成及び機能は、それぞれ、第１電極１１、第２電極１２、第１有機半導体層１３及び第１有機半導体材料１６の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
　第２有機半導体層４４は、正孔を輸送するドナーである第２有機半導体材料４７と、第１ゲスト材料４８と、第２ゲスト材料４９とを含有する。第１ゲスト材料４８及び第２ゲスト材料４９は、それぞれの蛍光を混色した混色光を発する。第２有機半導体層４４は、第２有機半導体材料４７、第１ゲスト材料４８及び第２ゲスト材料４９のみによって形成されてもよく、第２有機半導体材料４７、第１ゲスト材料４８及び第２ゲスト材料４９以外の材料を含有してもよい。
　第２有機半導体材料４７はＴＴＡを起こす材料であり、第２有機半導体材料４７として採用可能な有機半導体は、第２有機半導体材料１７と同様である。
　第１ゲスト材料４８は、ＦＲＥＴにより第２有機半導体材料４７からエネルギーが遷移することで、蛍光を発する材料である。第１ゲスト材料４８として採用可能な有機半導体は、第１ゲスト材料２８と同様である。第１ゲスト材料４８は、吸収スペクトルが第２有機半導体材料４７の発光スペクトルと重なる割合が大きい化合物である。
　第２ゲスト材料４９は、ＦＲＥＴにより第１ゲスト材料４８からエネルギーが遷移することで、第１ゲスト材料４８が発する蛍光よりも波長が長い蛍光を発する材料である。第２ゲスト材料４９として採用可能な有機半導体は、ゲスト材料１８、又は第２ゲスト材料３９と同様である。
　有機ＥＬ素子４では、第１有機半導体材料４６及び第２有機半導体材料４７は、第１有機半導体材料４６及び第２有機半導体材料４７のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位、並びに第２有機半導体材料４７の励起三重項準位を参照して選択される。第１有機半導体材料４６及び第２有機半導体材料４７は、それぞれ、第１有機半導体材料１６及び第２有機半導体材料１７と同様に選択される。また、第１ゲスト材料４８及び第２ゲスト材料４９は、有機ＥＬ素子２の第１ゲスト材料２８及び第２ゲスト材料２９と同様に、バンドギャップの差で選択される。
　有機ＥＬ素子４において、第１有機半導体材料４６、第２有機半導体材料４７、第１ゲスト材料４８及び第２ゲスト材料４９は、種々の組合せが可能である。有機ＥＬ素子４は、例えば、第１有機半導体材料４６としてＮＤＩ－ＨＦを使用し、第２有機半導体材料４７として１２ＡＤＮを使用し、第１ゲスト材料４８としてＴｂＰｅを使用し、第２ゲスト材料４９としてｔｂＲｕｂを使用してもよい。
　また、有機ＥＬ素子４は、例えば、第１有機半導体材料４６としてＮＤＩ－ＨＦを使用し、第２有機半導体材料４７として１２ＡＤＮを使用し、第１ゲスト材料４８としてＴｂＰｅを使用し、第２ゲスト材料４９としてＲｕｂｒｅｎｅを使用してもよい。
　また、有機ＥＬ素子４は、例えば、第１有機半導体材料４６としてＮＤＩ－ＨＦを使用し、第２有機半導体材料４７として１２ＡＤＮを使用し、第１ゲスト材料４８としてＴｂＰｅを使用し、第２ゲスト材料４９としてＴＴＰＡを使用してもよい。
　
　図１２は有機ＥＬ素子４の発光メカニズムを示す図であり、図１３は図１２に示す発光に伴うエネルギー遷移を示す図である。
　有機ＥＬ素子４は、有機ＥＬ素子１と同様に、有機ＥＬ素子４に電源１０１から電流が供給されることに応じて、第１有機半導体層４３と第２有機半導体層４４との間の界面４５で、ＣＴ状態を形成する。有機ＥＬ素子４では、ＣＴ状態が電荷再結合することによって、第２有機半導体層４４において、Ｔ１の第２有機半導体材料４７が生成され、生成されたＴ１の第２有機半導体材料４７がＴＴＡを起こすことで、高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第２有機半導体材料４７が生成される。
　高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第２有機半導体材料４７の略全ては、蛍光を発することなく、ＦＲＥＴにより第１ゲスト材料４８にエネルギーを遷移する。エネルギーが遷移された第１ゲスト材料４８は、高エネルギーの励起状態（Ｓ１）となる。高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第１ゲスト材料４８の一部は、蛍光を発する。高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第１ゲスト材料４８の残りは、ＦＲＥＴにより第２ゲスト材料４９にエネルギーを遷移する。エネルギーが遷移された第２ゲスト材料４９は、高エネルギーの励起状態（Ｓ１）となる。高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第２ゲスト材料４９は、第１ゲスト材料４８が発する蛍光の波長よりも長い波長を有する蛍光を発する。
　（第４実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法）
　有機ＥＬ素子４の製造方法は、有機ＥＬ素子１の製造方法と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
　（第４実施形態に係る有機ＥＬ素子の作用効果）
　有機ＥＬ素子４は、第２有機半導体材料４７の略全てが蛍光を発することなく、ＦＲＥＴにより第１ゲスト材料４８にエネルギーを遷移するので、第２有機半導体材料４７が発する蛍光の光量が変化して出射光の色度が変化するおそれは低い。有機ＥＬ素子４は、吸収スペクトルが第２有機半導体材料４７の発光スペクトルと重なる割合が大きい化合物を第１ゲスト材料４８として使用することで、第２有機半導体材料４７から第１ゲスト材料４８へのＦＲＥＴによるエネルギー遷移効率を高くできる。有機ＥＬ素子４は、第２有機半導体材料４７から第１ゲスト材料４８へのＦＲＥＴによるエネルギー遷移効率を高くすることで、ＴＴＡによって励起状態となった第２有機半導体材料４７が発する蛍光が抑制され、ＦＲＥＴによる蛍光が支配的となるので、電流強度の変化による色度変化が抑制可能である。
　また、有機ＥＬ素子４は、１．０Ｖ以上２．０Ｖ以下の発光開始電圧が印加されたときに、光を出射するので、１．５Ｖが定格電圧である一般的な一次電池及び二次電池で発光可能な低電圧動作が実現される。
　（第５実施形態に係る有機ＥＬ素子の構成及び機能）
　図１４は、第５実施形態に係る有機ＥＬ素子を有する発光装置を示す図である。
　発光装置５００は、電源１０１と有機ＥＬ素子５とを有する。電源１０１は、不図示の制御装置の指示に応じて、有機ＥＬ素子５に所望の電圧を供給する。
　有機ＥＬ素子５は、一対の電極である第１電極５１及び第２電極５２と、電子輸送層とも称され、第１有機半導体材料５６を含有する第１有機半導体層５３と、発光層とも称され、第１有機半導体層５３と界面５５を形成する第２有機半導体層５４とを有する。有機ＥＬ素子５は、第１電極５１から第２電極５２に流れる電流Ｉが電源１０１から供給されることに応じて、白色の光を出射する。第１電極５１、第２電極５２、第１有機半導体層５３及び第１有機半導体材料５６の構成及び機能は、それぞれ、第１電極１１、第２電極１２、第１有機半導体層１３及び第１有機半導体材料１６の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
　第２有機半導体層５４は、正孔を輸送するドナーである第２有機半導体材料５７と、第１ゲスト材料５８と、第２ゲスト材料５９と、第３ゲスト材料６０とを含有する。第１ゲスト材料５８、第２ゲスト材料５９及び第３ゲスト材料６０は、それぞれの蛍光を混色した混色光を出射可能な色の蛍光を発する。第２有機半導体層５４は、第２有機半導体材料５７、第１ゲスト材料５８、第２ゲスト材料５９及び第３ゲスト材料６０のみによって形成されてもよく、第２有機半導体材料５７、第１ゲスト材料５８、第２ゲスト材料５９及び第３ゲスト材料６０以外の材料を含有してもよい。
　第２有機半導体材料５７はＴＴＡを起こす材料であり、第２有機半導体材料５７として採用可能な有機半導体は、第２有機半導体材料１７と同様である。
　第１ゲスト材料５８は、ＦＲＥＴにより第２有機半導体材料５７からエネルギーが遷移することで、蛍光を発する材料である。第１ゲスト材料５８が発する蛍光は、青色の光である。第１ゲスト材料５８として採用可能な有機半導体は、第１ゲスト材料２８と同様である。
　第２ゲスト材料５９は、ＦＲＥＴにより第１ゲスト材料５８からエネルギーが遷移することで、第１ゲスト材料５８が発する蛍光よりも波長が長い蛍光を発する材料である。第２ゲスト材料５９が発する蛍光は、緑色の光である。第２ゲスト材料５９として採用可能な有機半導体は、第２ゲスト材料３９と同様である。
　第３ゲスト材料６０は、ＦＲＥＴにより第２ゲスト材料５９からエネルギーが遷移することで、第２ゲスト材料５９が発する蛍光よりも波長が長い蛍光を発する材料である。第３ゲスト材料６０が発する蛍光は、黄色、橙色、または赤色の光である。第３ゲスト材料４０として採用可能な有機半導体は、ゲスト材料１８と同様である。
　有機ＥＬ素子５では、第１有機半導体材料５６及び第２有機半導体材料５７は、第１有機半導体材料５６及び第２有機半導体材料５７のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位、並びに第２有機半導体材料５７の励起三重項準位を参照して選択される。第１有機半導体材料５６及び第２有機半導体材料５７は、それぞれ、第１有機半導体材料１６及び第２有機半導体材料１７と同様に選択される。また、第１ゲスト材料５８、第２ゲスト材料５９及び第３ゲスト材料６０は、有機ＥＬ素子３の第１ゲスト材料３８、第２ゲスト材料３９及び第３ゲスト材料４０と同様に、バンドギャップの差で選択される。
　有機ＥＬ素子５において、第１有機半導体材料５６、第２有機半導体材料５７、第１ゲスト材料５８、第２ゲスト材料５９及び第３ゲスト材料６０は、種々の組合せが可能である。有機ＥＬ素子５は、例えば、第１有機半導体材料５６としてＮＤＩ－ＨＦを使用し、第２有機半導体材料５７として１２ＡＤＮを使用し、第１ゲスト材料５８としてＴｂＰｅを使用し、第２ゲスト材料５９としてＴＴＰＡを使用し、第３ゲスト材料６０としてＤＢＰを使用してもよい。
　図１５は有機ＥＬ素子５の発光メカニズムを示す図であり、図１６は図１５に示す発光に伴うエネルギー遷移を示す図である。
　有機ＥＬ素子５は、有機ＥＬ素子１と同様に、有機ＥＬ素子５に電源１０１から電流が供給されることに応じて、第１有機半導体層５３と第２有機半導体層５４との間の界面５５で、ＣＴ状態を形成する。有機ＥＬ素子５では、ＣＴ状態が電荷再結合することによって、第２有機半導体層５４において、Ｔ１の第２有機半導体材料５７が生成され、生成されたＴ１の第２有機半導体材料５７がＴＴＡを起こすことで、高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第２有機半導体材料５７が生成される。
　高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第２有機半導体材料５７の略全ては、蛍光を発することなく、ＦＲＥＴにより第１ゲスト材料５８にエネルギーを遷移する。エネルギーが遷移された第１ゲスト材料５８は、高エネルギーの励起状態（Ｓ１）となる。高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第１ゲスト材料５８の一部は、蛍光を発する。高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第１ゲスト材料５８の残りは、ＦＲＥＴにより第２ゲスト材料５９にエネルギーを遷移する。エネルギーが遷移された第２ゲスト材料５９は、高エネルギーの励起状態（Ｓ１）となる。高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第２ゲスト材料５９の一部は、第１ゲスト材料５８が発する蛍光の波長よりも長い波長を有する蛍光を発する。高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第２ゲスト材料５９の残りは、ＦＲＥＴにより第３ゲスト材料６０にエネルギーを遷移する。高エネルギーの励起状態（Ｓ１）の第３ゲスト材料６０は、第２ゲスト材料５９が発する蛍光の波長よりも長い波長を有する蛍光を発する。
　（第５実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法）
　有機ＥＬ素子５の製造方法は、有機ＥＬ素子１の製造方法と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
　（第５実施形態に係る有機ＥＬ素子の作用効果）
　有機ＥＬ素子５は、第２有機半導体材料５７の略全てが蛍光を発することなく、ＦＲＥＴにより第１ゲスト材料５８にエネルギーを遷移するので、第２有機半導体材料５７が発する蛍光の光量が変化して出射光の色度が変化するおそれは低い。
　また、有機ＥＬ素子５は、１．０Ｖ以上２．０Ｖ以下の発光開始電圧が印加されたときに、光を出射するので、１．５Ｖが定格電圧である一般的な一次電池及び二次電池で発光可能な低電圧動作が実現される。
　（実施形態に係る有機ＥＬ素子の変形例）
　有機ＥＬ素子１～５は、一対の電極である第１電極及び第２電極、第１有機半導体層、並びに第２有機半導体層を有するが、実施形態に係る有機ＥＬ素子は、他の有機半導体層又は無機化合物層等を更に有してもよい。例えば、実施形態に係る有機ＥＬ素子は、第２有機半導体層と第２電極との間に配置され、正孔を輸送する正孔輸送層を更に有してもよい。また、実施形態に係る有機ＥＬ素子は、正孔輸送層に加えて、第１有機半導体層と第１電極との間に配置され、電子を注入する電子注入層、正孔輸送層と第２電極との間に配置され、正孔を注入する正孔注入層を更に有してもよい。
　また、有機ＥＬ素子１～５では、第１有機半導体層は、電子輸送層であるが、実施形態に係る有機ＥＬ素子では、第１有機半導体層は、正孔ブロック層であってもよい。また、実施形態に係る有機ＥＬ素子では、正孔ブロック層である第１有機半導体層は電子注入層の機能を有してもよく、第２有機半導体層である発光層は正孔輸送層の機能を有してもよい。
　また、有機ＥＬ素子３は、青色の蛍光を発する第１ゲスト材料３８と、緑色の蛍光を発する第２ゲスト材料３９と、赤色の蛍光を発する第３ゲスト材料４０を有する。しかしながら、実施形態に係る有機ＥＬ素子は、青色の蛍光を発する第２有機半導体材料と、緑色の蛍光を発する第１ゲスト材料と、赤色の蛍光を発する第２ゲスト材料を有していてもよい。
　また、実施形態に係る有機ＥＬ素子は、同一の有機半導体材料を含む複数の層を有してもよい。例えば、実施形態に係る有機ＥＬ素子は、第２の有機半導体層に第２有機半導体材料としてルブレンを含有するとき、ルブレンによって形成される正孔ブロック層を有していてもよい。
　（発光特性の測定方法）
　実施例に係る有機ＥＬ素子、及び比較例に係る有機ＥＬ素子のそれぞれについて、光輝度、発光強度、及び色度が測定された。輝度は、ソースメジャーユニット（Ｂ２９０２Ａ　Ｋｅｙｓｉｇｈｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製）、輝度計（ＢＭ－９　Ｔｏｐｃｏｍ社製）を使用して測定された。発光強度は、分光蛍光光度計（Fluorolog, HORIBA社製）を使用して測定された。色度は、分光色彩照度計（Ｃ－７０００，株式会社セコニック製）を使用して測定された。なお、ゲスト分子含有量の％は体積％を意味する。
　（実施例１に係る有機ＥＬ素子）
　実施例１に係る有機ＥＬ素子は、ＩＴＯでコーティングされたガラス基板上に、ＭｏＯ３からなる正孔注入層、第２有機半導体層に対応する発光層、第１有機半導体層に対応する電子輸送層、ＬｉＦからなる電子注入層及びＡｌ電極を順次積層することで形成された。正孔注入層、発光層、電子輸送層、電子注入層及びＡｌ電極は、真空蒸着システムにおいて１×１０-4Ｐａの高真空下で熱蒸着により積層された。形成された有機ＥＬ素子は、グローブボックスにおいてガラス基板及びエポキシ樹脂によって封入された。ＩＴＯでコーティングされたガラス基板はテクノプリント社製の基板であり、ＩＴＯの厚さは１５０ｎｍであり、シート抵抗は１０．３Ωsq-１である。正孔注入層の膜厚は１０ｎｍであり、０．１ｎｍ／ｓの成膜速度で成膜された。
　発光層は、第２有機半導体材料として１２ＡＤＮを有する一対のノンドープ層、及び第２有機半導体材料として１２ＡＤＮを有し、ゲスト材料としてｔｂＲｕｂを有し、一対のノンドープ層の間に配置されるドープ層を有する。一対のノンドープ層の膜厚はそれぞれ１０ｎｍであり、１ｎｍ／ｓの成膜速度で成膜された。ドープ層におけるｔｂＲｕｂの含有率は、０．１％である。ドープ層の膜厚は５０ｎｍであり、１ｎｍ／ｓの成膜速度で成膜された。電子輸送層は、第１有機半導体材料としてＮＤＩ―ＨＦを有する。電子輸送層の膜厚は５０ｎｍであり、１ｎｍ／ｓの成膜速度で成膜された。電子注入層の膜厚は１ｎｍであり、０．１ｎｍ／ｓの成膜速度で成膜された。Ａｌ電極の膜厚は１００ｎｍであり、３ｎｍ／ｓの成膜速度で成膜された。
　（実施例２～６に係る有機ＥＬ素子）
　実施例２に係る有機ＥＬ素子は、ゲスト材料としてＲｕｂｒｅｎｅをｔｂＲｕｂの代わりに有することが実施例１に係る有機ＥＬ素子と相違する。ドープ層におけるＲｕｂｒｅｎｅの含有率は、０．１％である。ドープ層の膜厚は５０ｎｍであり、１ｎｍ／ｓの成膜速度で成膜された。
　実施例３に係る有機ＥＬ素子は、第１ゲスト材料としてＴｂＰｅを有し、第２ゲスト材料としてｔｂＲｕｂを有することが実施例１に係る有機ＥＬ素子と相違する。ドープ層におけるＴｂＰｅの含有率は０．５％であり、ｔｂＲｕｂの含有率は０．１％である。ドープ層の膜厚は６５ｎｍであり、１ｎｍ／ｓの成膜速度で成膜された。
　実施例４に係る有機ＥＬ素子は、第２ゲスト材料としてＲｕｂｒｅｎｅをｔｂＲｕｂの代わりに有することが実施例３に係る有機ＥＬ素子と相違する。ドープ層におけるＴｂＰｅの含有率は０．５％であり、Ｒｕｂｒｅｎｅの含有率は０．１％である。ドープ層の膜厚は５０ｎｍであり、１ｎｍ／ｓの成膜速度で成膜された。
　実施例５に係る有機ＥＬ素子は、第２ゲスト材料としてＤＢＰをｔｂＲｕｂの代わりに有することが実施例３に係る有機ＥＬ素子と相違する。ドープ層におけるＴｂＰｅの含有率は０．５％であり、ＤＢＰの含有率は０．１％である。ドープ層の膜厚は５０ｎｍであり、１ｎｍ／ｓの成膜速度で成膜された。
　実施例６に係る有機ＥＬ素子は、第２ゲスト材料としてＴＴＰＡをｔｂＲｕｂの代わりに有し、第３ゲスト材料としてＤＢＰを有することが実施例３に係る有機ＥＬ素子と相違する。ドープ層におけるＴｂＰｅの含有率は０．５％であり、ＴＴＰＡの含有率は０．１％であり、ＤＢＰの含有率は０．１％である。ドープ層の膜厚は５０ｎｍであり、１ｎｍ／ｓの成膜速度で成膜された。
　（比較例１～３に係る有機ＥＬ素子）
　比較例１に係る有機ＥＬ素子は、ゲスト材料としてＤＢＰをｔｂＲｕｂの代わりに有することが実施例１に係る有機ＥＬ素子と相違する。ドープ層におけるＤＢＰの含有率は、０．１％である。ドープ層の膜厚は５０ｎｍであり、１ｎｍ／ｓの成膜速度で成膜された。
　比較例２に係る有機ＥＬ素子は、ゲスト材料としてＴＴＰＡをｔｂＲｕｂの代わりに有することが実施例１に係る有機ＥＬ素子と相違する。ドープ層におけるＴＴＰＡの含有率は、０．１％である。ドープ層の膜厚は５０ｎｍであり、１ｎｍ／ｓの成膜速度で成膜された。
　比較例３に係る有機ＥＬ素子は、第２ゲスト材料としてＴＴＰＡをｔｂＲｕｂの代わりに有することが実施例３に係る有機ＥＬ素子と相違する。ドープ層におけるＴＴＰＡの含有率は、０．１％である。ドープ層の膜厚は５０ｎｍであり、１ｎｍ／ｓの成膜速度で成膜された。
　（発光開始電圧及び白色発光特性の評価）
　図１７は実施例１に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び白色発光特性を示す図であり、図１８は実施例２に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び白色発光特性を示す図であり、図１９は実施例３に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び白色発光特性を示す図である。図２０は実施例４に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び白色発光特性を示す図であり、図２１は実施例５に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び白色発光特性を示す図であり、図２２は実施例６に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び白色発光特性を示す図である。図２３は比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧を示す図であり、図２４は比較例２に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧を示す図であり、図２５は比較例３に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光特性を示す図である。図１７～２２及び２５において、（ａ）は印加電圧―発光輝度特性を示し、（ｂ）は供給電流密度―色度特性を示す。図１７～２２及び２５の（ａ）において、横軸は印加電圧を示し、縦軸は発光輝度を示す。図１７～２２及び２５の（ｂ）において、横軸はＪＩＳ　Ｚ８１１０のＣＩＥｘｙ色度図のｘ座標を示し、縦軸はＪＩＳ　Ｚ８１１０のＣＩＥｘｙ色度図のｙ座標を示す。図２３及び２４は、印加電圧―発光輝度特性を示す。
　表１は、実施例１～６に係る有機ＥＬ素子及び比較例１～３に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び白色発光特性の評価結果を示す。表２は、実施例１～６に係る有機ＥＬ素子及び比較例３に係る有機ＥＬ素子の供給電流密度と出射光の色度の関係を示す。
　表１において、「発光開始電圧〔Ｖ〕」欄は、実施例１～６に係る有機ＥＬ素子及び比較例１～３に係る有機ＥＬ素子が発光を開始する電圧を示す。「色度特性」欄は、実施例１～６に係る有機ＥＬ素子及び比較例１～３に係る有機ＥＬ素子から出射される光の色度の評価結果を示す。「評価結果」欄は、実施例１～６に係る有機ＥＬ素子及び比較例１～３に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び白色発光特性の評価結果を示す。
　表１の「色度特性」欄において、「◎」は少なくとも５ｍＡ／ｃｍ２から５００ｍＡ／ｃｍ２までの範囲で供給電流密度を変化させたときに、出射される光の色度が図２に示す白色の範囲に含まれることを示す。また、「〇」は１ｍＡ／ｃｍ２から１０００ｍＡ／ｃｍ２まで供給電流密度を変化させたときに、出射される光の少なくとも一部の色度が図２に示す白色の範囲に含まれることを示す。また、「×」は１ｍＡ／ｃｍ２から１０００ｍＡ／ｃｍ２まで供給電流密度を変化させたときに、出射される光の色度が図２に示す白色の範囲に含まれないことを示す。
　表１の「評価結果」欄において、「〇」は、発光を開始する電圧が２．０Ｖ未満であり、且つ、「色度特性」欄の評価が「◎」又は「〇」であり、白色の光を出射する有機ＥＬ素子として良好な特性を有することを示す。また、「×」は、発光を開始する電圧が２．０Ｖ以上であるか、又は「色度特性」欄の評価が「×」であり、白色の光を出射する有機ＥＬ素子として良好な特性を有していないことを示す。
　表２の「実施例１」欄～「比較例３」欄のそれぞれにおいて、「ｘ座標」欄及び「ｙ座標」欄は、出射される光の色度のＪＩＳ　Ｚ８１１０によって規定されるＣＩＥｘｙ色度図における「ｘ座標」及び「ｙ座標」を示す。また、「評価」欄において、「〇」は図２において破線Ａで示される白色領域に含まれることを示し、「×」は図２において破線Ａで示される白色領域に含まれないことを示す。
　実施例１に係る有機ＥＬ素子は、１．１Ｖの電圧で発光を開始する低電圧動作特性を有すると共に、供給される電流の電流密度が１００ｍＡ／ｃｍ２から１０００ｍＡ／ｃｍ２までの範囲で白色の光を出射する。
　実施例２に係る有機ＥＬ素子は、１．０Ｖの電圧で発光を開始する低電圧動作特性を有すると共に、供給される電流の電流密度が１００ｍＡ／ｃｍ２から１０００ｍＡ／ｃｍ２までの範囲で白色の光を出射する。
　実施例３に係る有機ＥＬ素子は、１．６Ｖの電圧で発光を開始する低電圧動作特性を有すると共に、供給される電流の電流密度が３ｍＡ／ｃｍ２から１０００ｍＡ／ｃｍ２までの範囲で白色の光を出射する。
　実施例４に係る有機ＥＬ素子は、１．５Ｖの電圧で発光を開始する低電圧動作特性を有すると共に、供給される電流の電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２で白色の光を出射する。実
　実施例５に係る有機ＥＬ素子は、１．４Ｖの電圧で発光を開始する低電圧動作特性を有すると共に、供給される電流の電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２で白色の光を出射する。
　実施例６に係る有機ＥＬ素子は、１．９Ｖの電圧で発光を開始する低電圧動作特性を有すると共に、供給される電流の電流密度が５ｍＡ／ｃｍ２から７００ｍＡ／ｃｍ２までの範囲で白色の光を出射する。
　比較例１に係る有機ＥＬ素子は、１．３Ｖの電圧で発光を開始する低電圧動作特性を有するものの、供給される電流の電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２から１０００ｍＡ／ｃｍ２までの範囲で白色の光を出射しない。
　比較例２に係る有機ＥＬ素子は、１．６Ｖの電圧で発光を開始する低電圧動作特性を有するものの、供給される電流の電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２から１０００ｍＡ／ｃｍ２までの範囲で白色の光を出射しない。
　比較例３に係る有機ＥＬ素子は、１．４Ｖの電圧で発光を開始する低電圧動作特性を有するものの、供給される電流の電流密度が５ｍＡ／ｃｍ２から１０００ｍＡ／ｃｍ２までの範囲で白色の光を出射しない。
　（実施例７に係る有機ＥＬ素子及び比較例４～５に係る有機ＥＬ素子）
　実施例７に係る有機ＥＬ素子は比較例３に係る有機ＥＬ素子と同一の構成を有し、比較例４に係る有機ＥＬ素子は実施例１に係る有機ＥＬ素子と同一の構成を有し、比較例５に係る有機ＥＬ素子は実施例２に係る有機ＥＬ素子と同一の構成を有する。
　（発光開始電圧及び発光強度特性の評価）
　図２６は実施例３に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光強度特性を示す図であり、図２７は実施例４に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光強度特性を示す図であり、図２８は実施例５に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光強度特性を示す図である。図２９は実施例６に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光強度特性を示す図であり、図３０は実施例７に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光強度特性を示す図である。図３１は比較例１に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光強度特性を示す図であり、図３２は比較例４に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光強度特性を示す図であり、図３３は比較例５に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光強度特性を示す図である。図２６～３３において、（ａ）は印加電圧―発光輝度特性を示し、（ｂ）は電流密度による、発光波長―発光強度特性の変化を示す。図２６～３３の（ａ）において、横軸は印加電圧を示し、縦軸は発光輝度を示す。図２６～３３の（ｂ）において、１、１０，１００、１０００等の凡例の数値は供給電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を示し、横軸は発光波長を示し、縦軸は発光強度を示す。
　表３は、実施例３～７に係る有機ＥＬ素子並びに比較例１及び４～５に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光強度特性の評価結果を示す。表４は、実施例３～７に係る有機ＥＬ素子並びに比較例１及び４～５に係る有機ＥＬ素子の供給される電流の電流密度と発光強度との関係を示す。
　表３において、「発光開始電圧〔Ｖ〕」欄は、実施例３～７に係る有機ＥＬ素子並びに比較例１及び４～５に係る有機ＥＬ素子が発光を開始する電圧を示す。「強度変化特性」欄は、実施例３～７に係る有機ＥＬ素子並びに比較例１及び４～５に係る有機ＥＬ素子から出射される光の発光強度の供給電流密度による変化率の評価結果を示す。「評価結果」欄は、実施例３～７に係る有機ＥＬ素子並びに比較例１及び４～５に係る有機ＥＬ素子の発光開始電圧及び発光強度特性の評価結果を示す。
　表３の「強度変化特性」欄において、「〇」は供給電流密度が１００ｍＡ／ｃｍ２であるときの発光強度に対する供給電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２であるときの発光強度の比率が２．００未満であることを示す。また、「×」は供給電流密度が１００ｍＡ／ｃｍ２であるときの発光強度に対する供給電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２であるときの発光強度の比率が２．００以上であることを示す。
　表３の「評価結果」欄において、「〇」は、発光を開始する電圧が２．０Ｖ未満であり、且つ、「強度変化特性」欄の評価が「〇」であり、供給電流密度の変化に応じて色度が変化し難い光を出射する有機ＥＬ素子として良好な特性を有することを示す。また、「×」は、発光を開始する電圧が２．０Ｖ以上であるか、又は「強度変化特性」欄の評価が「×」であり、供給電流密度の変化に応じて色度が変化し難い光を出射する有機ＥＬ素子として良好な特性を有していないことを示す。
　表４の「発光強度比」欄は、波長が４６５ｎｍであるときの強度を「１」として出射される光の発光強度を正規化したときのゲスト材料の蛍光のピーク波長の発光強度を示す。ゲスト材料の蛍光のピーク波長は、蛍光分光光度計による蛍光スペクトルによって測定された。「発光強度比」欄において、「１０ｍＡ／ｃｍ２」欄は供給電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２であるときの発光強度比を示し、「１００ｍＡ／ｃｍ２」欄は供給電流密度が１００ｍＡ／ｃｍ２であるときの発光強度比を示す。「強度変化率」欄は、供給電流密度が１００ｍＡ／ｃｍ２であるときの発光強度比で供給電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２であるときの発光強度比を割った値を示す。「評価」欄は、実施例３～７に係る有機ＥＬ素子並びに比較例１及び４～５に係る有機ＥＬ素子の発光強度変化特性の評価結果を示す。
　実施例３に係る有機ＥＬ素子は、１．６Ｖで発光を開始する低電圧動作特性を有する。実施例３に係る有機ＥＬ素子では、第２ゲスト材料の強度変化率は、１．５５である。実施例３に係る有機ＥＬ素子は、１０ｍＡ／ｃｍ２と１００ｍＡ／ｃｍ２との間で供給電流密度を変化させたときの第２ゲスト材料の強度変化率が２．００未満であるので、供給電流密度の変化による色度変化が小さい光を出射することができる。
　実施例４に係る有機ＥＬ素子は、１．５Ｖで発光を開始する低電圧動作特性を有する。実施例４に係る有機ＥＬ素子では、第２ゲスト材料の強度変化率は、１．４６である。実施例４に係る有機ＥＬ素子は、１０ｍＡ／ｃｍ２と１００ｍＡ／ｃｍ２との間で供給電流密度を変化させたときの第２ゲスト材料の強度変化率が２．００未満であるので、供給電流密度の変化による色度変化が小さい光を出射することができる。
　実施例５に係る有機ＥＬ素子は、１．４Ｖで発光を開始する低電圧動作特性を有する。実施例５に係る有機ＥＬ素子では、第２ゲスト材料の強度変化率は、１．９４である。実施例５に係る有機ＥＬ素子は、１０ｍＡ／ｃｍ２と１００ｍＡ／ｃｍ２との間で供給電流密度を変化させたときの第２ゲスト材料の強度変化率が２．００未満であるので、供給電流密度の変化による色度変化が小さい光を出射することができる。
　実施例６に係る有機ＥＬ素子は、１．９Ｖで発光を開始する低電圧動作特性を有する。実施例６に係る有機ＥＬ素子では、第２ゲスト材料の強度変化率は、１．００である。また、第３ゲスト材料の強度変化率は、１．９８である。実施例６に係る有機ＥＬ素子は、１０ｍＡ／ｃｍ２と１００ｍＡ／ｃｍ２との間で供給電流密度を変化させたときの第２ゲスト材料及び第３ゲスト材料の強度変化率が２．００未満であるので、供給電流密度の変化による色度変化が小さい光を出射することができる。
　実施例７に係る有機ＥＬ素子は、１．０Ｖで発光を開始する低電圧動作特性を有する。実施例７に係る有機ＥＬ素子では、第２ゲスト材料の強度変化率は、１．０６である。実施例７に係る有機ＥＬ素子は、１０ｍＡ／ｃｍ２と１００ｍＡ／ｃｍ２との間で供給電流密度を変化させたときの第２ゲスト材料の強度変化率が２．００未満であるので、供給電流密度の変化による色度変化が小さい光を出射することができる。
　比較例１に係る有機ＥＬ素子は、１．３Ｖで発光を開始する低電圧動作特性を有する。比較例１に係る有機ＥＬ素子では、ゲスト材料の強度変化率は、２．５８である。比較例１に係る有機ＥＬ素子は、１０ｍＡ／ｃｍ２と１００ｍＡ／ｃｍ２との間で供給電流密度を変化させたときのゲスト材料の強度変化率が２．００以上であるので、供給電流密度の変化に応じて出射光の色度変化が大きくなる。
　比較例４に係る有機ＥＬ素子は、１．１Ｖで発光を開始する低電圧動作特性を有する。比較例４に係る有機ＥＬ素子では、ゲスト材料の強度変化率は、３．２９である。比較例４に係る有機ＥＬ素子は、１０ｍＡ／ｃｍ２と１００ｍＡ／ｃｍ２との間で供給電流密度を変化させたときのゲスト材料の強度変化率が２．００以上であるので、供給電流密度の変化に応じて出射光の色度変化が大きくなる。
　比較例５に係る有機ＥＬ素子は、１．０Ｖで発光を開始する低電圧動作特性を有する。比較例５に係る有機ＥＬ素子では、ゲスト材料の強度変化率は、３．６３である。比較例５に係る有機ＥＬ素子は、１０ｍＡ／ｃｍ２と１００ｍＡ／ｃｍ２との間で供給電流密度を変化させたときのゲスト材料の強度変化率が２．００以上であるので、供給電流密度の変化に応じて出射光の色度変化が大きくなる。

Claims (8)

  1. 　一対の電極間に挟持された第１有機半導体層と前記第１有機半導体層と界面を形成する第２有機半導体層を備える有機ＥＬ素子であって、
    　前記第２有機半導体層は、三重項－三重項消滅を生じる有機半導体材料、及び単数又は複数種のゲスト材料を含み、
    　前記ゲスト材料は、前記有機半導体材料による三重項－三重項消滅によって生じたエネルギーの移動によって発光し、
    　前記第２有機半導体層は、前記複数種のゲスト材料による発光、又は、前記有機半導体材料及び前記単数又は複数種のゲスト材料による発光により白色の光を出射可能な、
    　ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
  2. 　前記白色の光は、ＪＩＳ　Ｚ８１１０のＣＩＥｘｙ色度図における白領域の中心点((ｘ，ｙ)=(０．３１，０．３１６))から半径０．１の円領域に含まれる色度を有する、請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
  3. 　前記有機半導体材料は、三重項－三重項消滅することにより励起されて青色に発光する化合物を含み、
    　前記ゲスト材料は、前記有機半導体材料による三重項－三重項消滅によって生じたエネルギーの移動によって黄色又は橙色に発光する化合物を含む、請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子。
  4. 　前記ゲスト材料は、前記有機半導体材料による三重項－三重項消滅によって生じたエネルギーの移動によって青色に発光する第１ゲスト材料、及び、該第１ゲスト材料からのエネルギー移動によって黄色又は橙色に発光する第２ゲスト材料を含む、請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子。
  5. 　前記有機半導体材料は、三重項－三重項消滅することにより励起されて青色に発光する化合物を含み、
    　前記ゲスト材料は、前記有機半導体材料による三重項－三重項消滅によって生じたエネルギーの移動によって緑色に発光する第１ゲスト材料、及び、該第１ゲスト材料からのエネルギー移動によって橙色又は赤色に発光する第２ゲスト材料を含む、請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子。
  6. 　前記ゲスト材料は、前記有機半導体材料による三重項－三重項消滅によって生じたエネルギーの移動によって青色に発光する第１ゲスト材料、該第１ゲスト材料からのエネルギー移動によって緑色に発光する第２ゲスト材料、及び、該第２ゲスト材料からのエネルギー移動によって橙色又は赤色に発光する第３ゲスト材料を更に含む、請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子。
  7. 　請求項３に記載の有機ＥＬ素子の使用方法であって、前記一対の電極間に供給される電流の電流密度を、１００ｍＡ／ｃｍ２以上１０００ｍＡ／ｃｍ２以下かつ白色の光を出射する範囲内とする方法。
  8. 　請求項４記載の有機ＥＬ素子の使用方法であって、前記一対の電極間に供給される電流の電流密度を、１ｍＡ／ｃｍ２以上１０００ｍＡ／ｃｍ２以下かつ白色の光を出射する範囲内とする方法。
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