(57)【要約】  本発明は、第一の電極（１０１）と、第二の電極（１０２）と、有機層（１０５、１１５）とを含む有機発光装置において、有機層（１０５、１１５）は、第一の電極（１０１）と第二の電極（１０２）との間に形成され、正孔ブロッキング層（１６）、発光層（１５）および電子ブロッキング層（１４）を有し、発光層（１５）は、正孔ブロッキング層（１６）と電子ブロッキング層（１４）との間に挟まれた構成であり、正孔ブロッキング層（１６）には第一の発光性ドーパントが添加され、発光層（１５）には第二の発光性ドーパントが添加され、電子ブロッキング層（１４）には第三の発光性ドーパントが添加され、第一の発光性ドーパントおよび第三の発光性ドーパントは、前記発光層を突き抜けたキャリアをトラップすることを特徴とする。  本発明によれば、発光層を高効率に発光させるとともに、発光層の劣化を抑制することができる。
2012039213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の電極と、第二の電極と、有機層とを含み、この有機層は、前記第一の電極と前記第二の電極との間に形成され、正孔ブロッキング層、発光層および電子ブロッキング層を有し、前記発光層は、前記正孔ブロッキング層と前記電子ブロッキング層との間に挟まれた構成であり、前記正孔ブロッキング層には第一の発光性ドーパントが添加され、前記発光層には第二の発光性ドーパントが添加され、前記電子ブロッキング層には第三の発光性ドーパントが添加され、前記第一の発光性ドーパントおよび前記第三の発光性ドーパントは、前記発光層を突き抜けたキャリアをトラップすることを特徴とする有機発光装置。
【請求項２】
前記正孔ブロッキング層には電子輸送材料が添加され、前記電子ブロッキング層には正孔輸送材料が添加され、前記正孔輸送材料の最低占有分子軌道のエネルギーをＬＵＭＯ（ＥＢＬ_ｈｏｓｔ）、前記第一の発光性ドーパントの最低占有分子軌道のエネルギーをＬＵＭＯ（ＥＢＬ_ｄｏｐ）、前記電子輸送材料の最高占有分子軌道のエネルギーをＨＯＭＯ（ＨＢＬ_ｈｏｓｔ）、前記第三の発光性ドーパントの最高占有分子軌道のエネルギーをＨＯＭＯ（ＨＢＬ_ｄｏｐ）としたとき、下記式（１）及び（２）を満たすことを特徴とする請求項１記載の有機発光装置。
ＬＵＭＯ（ＥＢＬ_ｈｏｓｔ）≦ＬＵＭＯ（ＥＢＬ_ｄｏｐ）    …（１）
ＨＯＭＯ（ＨＢＬ_ｈｏｓｔ）≧ＨＯＭＯ（ＨＢＬ_ｄｏｐ）    …（２）
【請求項３】
前記第一の発光性ドーパントの最低三重項エネルギー準位をＴ1EBL_D、前記第二の発光性ドーパントの最低三重項エネルギー準位をＴ1EML_D、前記第三の発光性ドーパントの最低三重項エネルギー準位をＴ1HBL_Dとしたとき、下記式（３）及び（４）を満たすことを特徴とする請求項１記載の有機発光装置。
Ｔ1EML_D≦Ｔ1EBL_D    …（３）
Ｔ1EML_D≦Ｔ1HBL_D    …（４）
【請求項４】
前記発光層における正孔移動度をμh_EML、前記発光層における電子移動度をμe_EMLとしたとき、下記式（５）を満たすことを特徴とする請求項１記載の有機発光装置。
０.７μh_EML≧μe_EML≧１.３μh_EML    …（５）
【請求項５】
前記正孔ブロッキング層と前記発光層との界面におけるエネルギー障壁をΦh、前記発光層と前記電子ブロッキング層との界面におけるエネルギー障壁をΦeとしたとき、下記式（６）及び（７）を満たすことを特徴とする請求項１記載の有機発光装置。
Φh≦０.３ｅＶ    …（６）
Φe≦０.３ｅＶ    …（７）
【請求項６】
前記第一の発光性ドーパントの発光色と、前記第二の発光性ドーパントの発光色と、前記第三の発光性ドーパントの発光色とが同一であることを特徴とする請求項１記載の有機発光装置。
【請求項７】
前記正孔ブロッキング層中の前記第一の発光性ドーパントのドーパント濃度をＤ1、前記発光層中の前記第二の発光性ドーパントのドーパント濃度をＤ2、前記電子ブロッキング層中の前記第三の発光性ドーパントのドーパント濃度をＤ3としたとき、下記式（８）及び（９）を満たすことを特徴とする請求項１記載の有機発光装置。
Ｄ1≦０.１Ｄ2    …（８）
Ｄ3≦０.１Ｄ2    …（９）
【請求項８】
前記第一の発光性ドーパント、前記第二の発光性ドーパントおよび前記第三の発光性ドーパントが青色燐光材料であることを特徴とする請求項１記載の有機発光装置。
【請求項９】
前記青色燐光材料がＦＩｒ６またはＦＩｒｐｉｃであることを特徴とする請求項８記載の有機発光装置。
【請求項１０】
第一の電極と、第二の電極と、有機層とを含み、この有機層は、前記第一の電極と前記第二の電極との間に形成され、正孔ブロッキング層、第一の発光層、第二の発光層および電子ブロッキング層を有し、前記第一の発光層及び前記第二の発光層は、積層され、前記正孔ブロッキング層と前記電子ブロッキング層との間に挟まれた構成であり、前記正孔ブロッキング層には第一の発光性ドーパントが添加され、前記第一の発光層には第二の発光性ドーパントが添加され、前記電子ブロッキング層には第三の発光性ドーパントが添加され、前記第二の発光層には第四の発光性ドーパントが添加され、前記第一の発光性ドーパントは、前記第一の発光層を突き抜けた電子をトラップし、前記第三の発光性ドーパントは、前記第二の発光層を突き抜けた正孔をトラップすることを特徴とする有機発光装置。
【請求項１１】
前記第一の発光性ドーパントは、前記第二の発光性ドーパントまたは前記第四の発光性ドーパントと同一材料であり、前記第三の発光性ドーパントは、前記第二の発光性ドーパントまたは前記第四の発光性ドーパントと同一材料であることを特徴とする請求項１０記載の有機発光装置。
【請求項１２】
前記第一の発光層と前記第二の発光層との間には第三の発光層が配置され、前記第三の発光層には前記第五の発光性ドーパントが添加され、白色光が出射されることを特徴とする請求項１０記載の有機発光装置。
【請求項１３】
請求項１記載の有機発光装置と、駆動装置とを含むことを特徴とする光源装置。
【請求項１４】
第一の電極と、第二の電極と、有機層と、電荷発生層とを含み、前記有機層及び前記電荷発生層は、前記第一の電極と前記第二の電極との間に交互に積層された構成であり、前記第一の電極及び前記第二の電極は、前記有機層に接し、前記有機層は、少なくとも正孔ブロッキング層、発光層及び電子ブロッキング層を有し、前記発光層は、複数積層され、前記正孔ブロッキング層と前記電子ブロッキング層との間に挟まれた構成であり、前記正孔ブロッキング層、前記発光層及び前記電子ブロッキング層には発光性ドーパントが添加され、前記発光性ドーパントは、前記発光層を突き抜けたキャリアをトラップすることを特徴とする有機発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光装置及びこれを用いた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来例として、特許文献１には、可視電磁波スペクトルの青色領域で効率的に発光させることを目的として、アノードの上の第一ホール輸送層、第一ホール輸送層の上の第二ホール輸送層で、有機分子の三重項励起状態から発光をする燐光材料をドープした第二ホール輸送層、第二ホール輸送層の上の第一電子輸送層で、有機分子の三重項励起状態から発光をする燐光材料をドープした第一電子輸送層、第一電子輸送の上の第二電子輸送層、及び第二電子輸送層の上のカソードを有する有機発光デバイスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４７３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術では、発光層の両側に形成された電子ブロッキング層および正孔ブロッキング層に適切なドーパントが添加されていなかったため、発光層の劣化抑制と高効率発光が両立しないことが問題であった。【０００５】
本発明は、発光層の劣化を抑制し、発光層を高効率に発光させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の有機発光装置においては、有機層が正孔ブロッキング層、発光層および電子ブロッキング層を有し、発光層が正孔ブロッキング層と電子ブロッキング層との間に挟まれた構成であり、正孔ブロッキング層には第一の発光性ドーパントが添加され、発光層には第二の発光性ドーパントが添加され、電子ブロッキング層には第三の発光性ドーパントが添加され、第一の発光性ドーパントおよび第三の発光性ドーパントは、発光層を突き抜けたキャリアをトラップすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発光層を高効率に発光させるとともに、発光層の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】有機発光素子の一実施形態を示す断面図である。
【図２】有機発光素子の一実施形態を示す断面図である。
【図３】有機発光素子の一実施形態を示す断面図である。
【図４】従来構成におけるエネルギー準位の概念図である。
【図５】本発明の一実施形態におけるエネルギー準位の概念図である。
【図６】本発明の一実施形態におけるエネルギー準位の概念図である。
【図７】本発明の一実施形態におけるエネルギー準位の概念図である。
【図８】ＯＬＥＤ１〜３における電流密度と電流効率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る有機発光装置及びこれを用いた光源装置について説明する。
【００１０】
前記有機発光装置は、第一の電極と、第二の電極と、有機層とを含み、有機層は、第一の電極と第二の電極との間に形成され、正孔ブロッキング層、発光層および電子ブロッキング層を有し、発光層は、正孔ブロッキング層と電子ブロッキング層との間に挟まれた構成であり、正孔ブロッキング層には第一の発光性ドーパントが添加され、発光層には第二の発光性ドーパントが添加され、電子ブロッキング層には第三の発光性ドーパントが添加され、第一の発光性ドーパントおよび第三の発光性ドーパントは、発光層を突き抜けたキャリアをトラップすることを特徴とする。
【００１１】
前記有機発光装置において、正孔ブロッキング層には電子輸送材料が添加され、電子ブロッキング層には正孔輸送材料が添加され、正孔輸送材料の最低占有分子軌道のエネルギーをＬＵＭＯ（ＥＢＬ_ｈｏｓｔ）、第一の発光性ドーパントの最低占有分子軌道のエネルギーをＬＵＭＯ（ＥＢＬ_ｄｏｐ）、電子輸送材料の最高占有分子軌道のエネルギーをＨＯＭＯ（ＨＢＬ_ｈｏｓｔ）、第三の発光性ドーパントの最高占有分子軌道のエネルギーをＨＯＭＯ（ＨＢＬ_ｄｏｐ）としたとき、下記式（１）及び（２）を満たす。
【００１２】
ＬＵＭＯ（ＥＢＬ_ｈｏｓｔ）≦ＬＵＭＯ（ＥＢＬ_ｄｏｐ）…（１）
ＨＯＭＯ（ＨＢＬ_ｈｏｓｔ）≧ＨＯＭＯ（ＨＢＬ_ｄｏｐ）…（２）
前記有機発光装置においては、第一の発光性ドーパントの最低三重項エネルギー準位をＴ1EBL_D、第二の発光性ドーパントの最低三重項エネルギー準位をＴ1EML_D、第三の発光性ドーパントの最低三重項エネルギー準位をＴ1HBL_Dとしたとき、下記式（３）及び（４）を満たす。
【００１３】
Ｔ1EML_D≦Ｔ1EBL_D    …（３）
Ｔ1EML_D≦Ｔ1HBL_D    …（４）
前記有機発光装置においては、発光層における正孔移動度をμh_EML、発光層における電子移動度をμe_EMLとしたとき、下記式（５）を満たす。
【００１４】
０.７μh_EML≧μe_EML≧１.３μh_EML    …（５）
前記有機発光装置においては、正孔ブロッキング層と発光層との界面におけるエネルギー障壁をΦh、発光層と電子ブロッキング層との界面におけるエネルギー障壁をΦeとしたとき、下記式（６）及び（７）を満たす。
【００１５】
Φh≦０.３ｅＶ    …（６）
Φe≦０.３ｅＶ    …（７）
前記有機発光装置においては、第一の発光性ドーパントの発光色と、第二の発光性ドーパントの発光色と、第三の発光性ドーパントの発光色とが同一である。
【００１６】
前記有機発光装置においては、正孔ブロッキング層中の第一の発光性ドーパントのドーパント濃度をＤ1、発光層中の第二の発光性ドーパントのドーパント濃度をＤ2、電子ブロッキング層中の第三の発光性ドーパントのドーパント濃度をＤ3としたとき、下記式（８）及び（９）を満たす。
【００１７】
Ｄ1≦０.１Ｄ2    …（８）
Ｄ3≦０.１Ｄ2    …（９）
前記有機発光装置においては、第一の発光性ドーパント、第二の発光性ドーパントおよび第三の発光性ドーパントが青色燐光材料である。
【００１８】
前記有機発光装置においては、青色燐光材料がＦＩｒ６またはＦＩｒｐｉｃである。
【００１９】
前記有機発光装置は、第一の電極と、第二の電極と、有機層とを含み、有機層は、第一の電極と第二の電極との間に形成され、正孔ブロッキング層、第一の発光層、第二の発光層および電子ブロッキング層を有し、第一の発光層及び第二の発光層は、積層され、正孔ブロッキング層と電子ブロッキング層との間に挟まれた構成であり、正孔ブロッキング層には第一の発光性ドーパントが添加され、第一の発光層には第二の発光性ドーパントが添加され、電子ブロッキング層には第三の発光性ドーパントが添加され、第二の発光層には第四の発光性ドーパントが添加され、第一の発光性ドーパントは、第一の発光層を突き抜けた電子をトラップし、第三の発光性ドーパントは、第二の発光層を突き抜けた正孔をトラップすることを特徴とする。
【００２０】
前記有機発光装置において、第一の発光性ドーパントは、第二の発光性ドーパントまたは第四の発光性ドーパントと同一材料であり、第三の発光性ドーパントは、第二の発光性ドーパントまたは第四の発光性ドーパントと同一材料である。
【００２１】
前記有機発光装置において、第一の発光層と第二の発光層との間には第三の発光層が配置され、第三の発光層には第五の発光性ドーパントが添加され、白色光が出射される。
【００２２】
前記光源装置は、前記有機発光装置と、駆動装置とを含むことを特徴とする。
【００２３】
前記有機発光装置は、第一の電極と、第二の電極と、有機層と、電荷発生層とを含み、有機層及び電荷発生層は、第一の電極と第二の電極との間に交互に積層された構成であり、第一の電極及び第二の電極は、有機層に接し、有機層は、少なくとも正孔ブロッキング層、発光層及び電子ブロッキング層を有し、発光層は、複数積層され、正孔ブロッキング層と電子ブロッキング層との間に挟まれた構成であり、正孔ブロッキング層、発光層及び電子ブロッキング層には発光性ドーパントが添加され、発光性ドーパントは、発光層を突き抜けたキャリアをトラップすることを特徴とする。
【００２４】
以下、図面等を用いて更に詳しく説明する。以下の説明は本願発明の内容の具体例を示すものであり、本願発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。実施例を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。本明細書で用いられている「同一」や「等しい」には製造上の誤差が含まれうる。
【００２５】
図１は、有機発光素子の一実施形態における断面図である。
【００２６】
有機発光素子１００は、第一の基板１０１，第二の基板１０２，第一の電極１０３，第二の電極１０４および第一の有機層１０５で構成される。図１の下側から第一の基板１０１，第一の電極１０３，第一の有機層１０５，第二の電極１０４，第二の基板１０２の順に配置されている。
【００２７】
第一の電極１０３を陰極となる反射電極，第二の電極１０４を陽極となる透明電極とすると、図１の有機発光素子は、第二の電極１０４側から第一の有機層１０５の発光を取り出すトップエミッション型となる。
【００２８】
一方、第一の電極１０３を陽極となる透明電極，第二の電極１０４を陰極となる反射電極とすると、図１の有機発光素子は第一の電極１０３側から第一の有機層１０５の発光を取り出すボトムエミッション型となる。
【００２９】
第一の基板１０１および第一の電極１０３，第一の電極１０３および第一の有機層１０５，第一の有機層１０５および第二の電極１０４はそれぞれ接していても構わない。第一の有機層１０５として赤色発光層，緑色発光層および青色発光層が含まれることにより、第一の有機層１０５から白色光が出射される。ただし、白色光となるのであれば、第一の有機層１０５として赤色発光層および緑色発光層が含まれる、第一の有機層１０５として赤色発光層および青色発光層が含まれる、第一の有機層１０５として青色発光層および緑色発光層が含まれていてもよい。第一の有機層１０５は発光層のみの単層構造、あるいは電子注入層，電子輸送層，正孔輸送層及び正孔注入層のいずれか一層以上を含む多層構造でも構わない。
【００３０】
図１の有機発光装置に駆動装置等が備えられることで光源装置となる。本発明を用いた光源装置としては、家庭用の照明，車内の照明，液晶表示装置のバックライト等が挙げられるが、これらに限定するものではない。
【００３１】
図２は、有機発光素子の一実施形態における断面図である。
【００３２】
図１と異なる点は、第二の電極１０４と第一の有機層１０５との間に第一の電荷発生層１０６を設け、第二の電極１０４と第一の電荷発生層１０６との間に第二の有機層１１５を設けた点である。図２は、いわゆるマルチフォトンエミッション（ＭＰＥ）構造である。図２のＭＰＥ構造を用いた有機ＥＬ装置の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。同ＭＰＥ構造では、電流効率の低い発光色の発光層を単色に用い、残りの発光色を積層した発光層を用いることが望ましい。ＭＰＥ構造では、電極間にはさまれた各発光層を用いた有機発光素子を直列に接続した特性を示す。そのため、効率の低い単色発光層では、全ての電流が単色発光に用いられ、２色発光層では、電流がそれぞれの発光に分配され、２段で白色スペクトルを得ることができる。
【００３３】
（１）第一の電極／赤緑色発光層／電荷発生層／青色発光層／第二の電極
（２）第一の電極／赤青色発光層／電荷発生層／緑色発光層／第二の電極
（３）第一の電極／青緑色発光層／電荷発生層／赤色発光層／第二の電極
図３は、有機発光素子の一実施形態における断面図である。
【００３４】
図２と異なる点は、第二の電極１０４と第二の有機層１１５との間に第二の電荷発生層１１６を設け、第二の電極１０４と第二の電荷発生層１１６との間に第三の有機層１２５を設けた点である。図３は、いわゆるＭＰＥ構造である。効率と色度との両立という点で望ましい。図３のＭＰＥ構造を用いた有機ＥＬ装置の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。ＭＰＥ構造では、発光層を構成する有機材料のバンドギャップ等の物性値が類似の赤色と緑色発光層を積層した赤緑色発光層と単色青色発光層を用いることが望ましい。これにより、他の色の発光層との分離により、青色発光層の高効率化が容易となる。
【００３５】
（１）第一の電極／青色発光層／電荷発生層／赤緑色発光層／電荷発生層／赤緑色発光層／第二の電極
（２）第一の電極／赤緑色発光層／電荷発生層／青色発光層／電荷発生層／赤緑色発光層／第二の電極
（３）第一の電極／赤緑色発光層／電荷発生層／赤緑色発光層／電荷発生層／青色発光層／第二の電極
本図においては、有機層が３つ、電荷発生層が２つの場合を示しているが、有機層が４つ以上、電荷発生層が３つ以上としてもよい。その場合も、有機層及び電荷発生層は、第一の電極と第二の電極との間において交互に積層された構成であり、第一の電極及び第二の電極は、有機層に接する構成である。
【００３６】
図４は、有機発光装置の従来構成におけるエネルギー準位の概念図を示したものである。
【００３７】
図４において、第一の有機層１０５は、正孔輸送層２４，発光層１，発光層２および電子輸送層２６で構成される。発光層１には、ホスト材料および発光性ドーパントが含まれている。発光層２には、ホスト材料および発光性ドーパントが含まれている。発光層１の発光性ドーパントおよび発光層２の発光性ドーパントにおいては、同一材料である有機発光装置の両電極間に電圧が印加されると、電子１０および正孔９が第一の有機層１０５内に注入される。
【００３８】
図４のエネルギー準位の概念図においては、各層の関係を以下に記載するが、これに限られない。
【００３９】
通常、有機分子の基底状態をＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ  Ｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）準位、有機分子の励起状態をＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ  Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）準位という。なお、本明細書において、ＨＯＭＯは、ＨＯＭＯエネルギーを意味し、ＬＵＭＯは、ＬＵＭＯエネルギーを意味する。
【００４０】
ＨＯＭＯエネルギーは、光電子分光法によって測定される。また、ＬＵＭＯエネルギーは、吸収スペクトルからＨＯＭＯとＬＵＭＯとのエネルギー差を求めて算出する方法や、逆光電子分光法によって直接測定する方法によって測定される。
【００４１】
ここで、ＨＯＭＯは、Ｈｉｇｈｅｓｔ  Ｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ（最高占有分子軌道）の略称である。ＬＵＭＯは、Ｌｏｗｅｓｔ  Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ（最低非占有分子軌道）の略称である。
【００４２】
本図において、正孔輸送層２４の最高占有分子軌道３は、発光層１のホスト材料の最高占有分子軌道４より浅い。この最高占有分子軌道４は、発光層２のホスト材料の最高占有分子軌道５より浅い。発光層２のホスト材料の最低非占有分子軌道５は、電子輸送層２６の最低非占有分子軌道６より深い。発光層１のホスト材料の最低非占有分子軌道７は、発光層２のホスト材料の最低非占有分子軌道８より浅い。発光層１（発光層２）の発光性ドーパントの最低非占有分子軌道１１は、発光層１のホスト材料の最低非占有分子軌道７および発光層２のホスト材料の最低非占有分子軌道８より深い。発光層１（発光層２）の発光性ドーパントの最高占有分子軌道１２は、発光層１のホスト材料の最高占有分子軌道４および発光層２のホスト材料の最高占有分子軌道５より浅い。
【００４３】
発光層１と発光層２との界面に存在するエネルギー障壁によって正孔９はブロックされる。特に、電流密度が高くなるにつれて、発光層１から発光層２へ突き抜けた正孔が増す。同様に、発光層１と発光層２との界面に存在するエネルギー障壁によって電子１０もブロックされる。特に、電流密度が高くなるにつれて、発光層２から発光層１へ突き抜けた電子が増す。但し、図４に示す従来構成においては、ダブル発光層としているため、一方の発光層を突き抜けたキャリアは、他方の発光層の発光性ドーパント準位においてトラップされ、再結合により、発光に寄与する。つまり、発光層１を突き抜けた正孔が発光層２の発光性ドーパント準位においてトラップされる。発光層２を突き抜けた電子が発光層１の発光性ドーパント準位においてトラップされる。そのため、再結合領域１３（正孔と電子とが再結合する領域）が、発光層１と発光層２との界面付近を中心に広がりを有することとなり、高発光効率となる。しかし、従来構造では、発光層１と発光層２との界面付近において再結合密度が高くなり、励起状態が集中するため、発光層１と発光層２との界面付近における材料劣化が問題となる。材料劣化の問題は発光層１の発光性ドーパントおよび発光層２の発光性ドーパントが同一材料または同一発光色である場合に限られない。
【００４４】
一方、本発明の一実施形態では、励起状態の集中を低減することにより、材料劣化を抑制することを目的としている。
【００４５】
図５は、本発明の一実施形態における有機発光装置のエネルギー準位の概念図を示したものである。
【００４６】
図５において、第一の有機層１０５は、電子ブロッキング層１４，発光層１５、および正孔ブロッキング層１６で構成される。電子ブロッキング層１４には、正孔輸送材料および第一の発光性ドーパントが添加されている。発光層１５には、ホスト材料および第二の発光性ドーパントが添加されている。正孔ブロッキング層１６には、電子輸送材料および第三の発光性ドーパントが添加されている。正孔ブロッキング層１６は、発光層１５に接し、電子ブロッキング層１４は、発光層１５が正孔ブロッキング層１６と接する側とは反対側で発光層１５に接している。
【００４７】
図５のエネルギー準位の概念図においては、各層の関係を以下に記載するが、これに限られない。
【００４８】
正孔輸送材料の最高占有分子軌道３３は、発光層１５のホスト材料の最高占有分子軌道１７より浅い。発光層１５のホスト材料の最高占有分子軌道１７は、電子輸送材料の最高占有分子軌道１８より浅い。正孔輸送材料の最低非占有分子軌道２０は、発光層１５のホスト材料の最低非占有分子軌道１９より浅い。発光層１５のホスト材料の最低非占有分子軌道１９は、電子輸送材料の最低非占有分子軌道２０より浅い。第一の発光性ドーパントの最低非占有分子軌道３１は、発光層１５のホスト材料の最低非占有分子軌道１９より深い。第一の発光性ドーパントの最高占有分子軌道４１は、発光層１５のホスト材料の最高占有分子軌道１７より浅い。第二の発光性ドーパントの最低非占有分子軌道３４は、発光層１５のホスト材料の最低非占有分子軌道１９より深い。第二の発光性ドーパントの最高占有分子軌道３５は、発光層１５のホスト材料の最高占有分子軌道１７より浅い。第三の発光性ドーパントの最低非占有分子軌道４２は、発光層１５のホスト材料の最低非占有分子軌道１９より深い。第三の発光性ドーパントの最高占有分子軌道３２は、発光層１５のホスト材料の最高占有分子軌道１７より浅い。
【００４９】
第一の発光性ドーパントおよび第三の発光性ドーパントは、発光層１５からの突き抜けたキャリアをトラップする。具体例の一つとして、正孔輸送材料の最低非占有分子軌道２０のエネルギーをＬＵＭＯ（ＥＢＬ_ｈｏｓｔ）、第一の発光性ドーパントの最低非占有分子軌道３１のエネルギーをＬＵＭＯ（ＥＢＬ_ｄｏｐ）、電子輸送材料の最高占有分子軌道１８のエネルギーをＨＯＭＯ（ＨＢＬ_ｈｏｓｔ）、第三の発光性ドーパントの最高占有分子軌道３２のエネルギーをＨＯＭＯ（ＨＢＬ_ｄｏｐ）とすると、下記（数式１）および（数式２）の関係を満たすことにより、第一の発光性ドーパントおよび第三の発光性ドーパントは発光層１５からの突き抜けたキャリア（正孔または電子）をトラップする。発光層１５を突き抜けたキャリアが、第一の発光性ドーパントまたは第三の発光性ドーパントにトラップされて、再結合を起こし、発光するため、効率低下を抑制できる。
（数式１）
ＬＵＭＯ（ＥＢＬ_ｈｏｓｔ）≦ＬＵＭＯ（ＥＢＬ_ｄｏｐ）
（数式２）
ＨＯＭＯ（ＨＢＬ_ｈｏｓｔ）≧ＨＯＭＯ（ＨＢＬ_ｄｏｐ）
次に、発光層１５における正孔移動度をμh_EML、発光層１５における電子移動度をμe_EMLとしたとき、下記（数式３）を満たすことにより、発光層１５において励起状態の集中を防ぐことができるため、材料劣化を低減できる。移動度はＴＯＦ法やＩＳ法で計測される。ＴＯＦ法とは、一方の電極側でシート状の電荷を光パルスで発生させ、電界によって反対側に掃引させて、過渡電流波形から走行時間を測定し、平均電界を利用して移動度を求める方法である。ＩＳ法とは、微小正弦波電圧信号を素子に印加し、その応答電流信号の振幅と位相から、印加電圧信号の周波数の関数としてインピーダンススペクトルを取得することにより、走行時間、すなわち移動度を算出する方法である。
（数式３）
０.７μh_EML≧μe_EML≧１.３μh_EML
μh_EML＝μe_EMLの場合、発光層１５の膜厚方向の中間の位置で再結合するキャリアが最大となる。また、０.７μh_EML＝μe_EMLでは、発光層１５の膜厚方向の中間位置から陰極側に発光層１５の膜厚の１／４程度ずれた位置、μh_EML＝１.３μe_EMLでは、発光層１５の膜厚方向の中間位置から陽極側に１／４程度ずれた位置で再結合するキャリアが最大となる。一般に、このドーパントに用いる有機材料の再結合定数はランジュバン定数程度と小さく弱い再結合である。そのため、再結合領域１３は、上記再結合最大位置を中心に発光層内に広がる。
【００５０】
第二の発光性ドーパントおよび第三の発光性ドーパントは、同一材料（主骨格が同じ、置換基が同じ、または同種の置換基を有するもの）であることが望ましい。また、第三の発光性ドーパントの発光スペクトルの強度が最大となる波長（λ3）、第二の発光性ドーパントの発光スペクトルの強度が最大となる波長（λ2）とすると、λ3がλ2より小さいことと併せて、λ3より長い波長領域での発光スペクトル成分の面積がλ2より長い波長領域での発光スペクトル成分の面積より小さいことが望ましい。さらには、第二の発光性ドーパントの発光色および第三の発光性ドーパントの発光色が等しい（同一である）ことが望ましい。発光色が等しくなるためには、各発光性ドーパントの発光スペクトルの強度が最大となる波長が同じ色の領域にあればよく、各発光性ドーパントの発光スペクトルの強度が最大となる波長が等しいことが望ましい。これにより、発光スペクトルの色純度の低下を抑制できる。
【００５１】
第三の発光性ドーパントの最低三重項エネルギー準位をＴ1HBL_D、第二の発光性ドーパントの最低三重項エネルギー準位をＴ1EML_Dとしたとき、下記（数式４）を満たすことにより、第二の発光性ドーパントから第三の発光性ドーパントへのエネルギー移動を防止でき、発光層１５で発光する。従って、高効率となるため、材料劣化を低減できる。なお、（数式４）におけるＴ1EML_D及びＴ1HBL_Dの差が０.１〜１.０ｅＶ、望ましくは、Ｔ1EML_D及びＴ1HBL_Dの差が０.３〜０.５ｅＶであれば材料劣化を低減できる。最低三重項エネルギー準位は、分光光度計にてリン光スペクトルを取得し、その立ち上がり波長から計測される。なお、Ｔ1EML_D及びＴ1HBL_Dの差が０〜１.０ｅＶであれば、Ｔ1EML_D≧Ｔ1HBL_Dでもよい。
（数式４）
Ｔ1EML_D≦Ｔ1HBL_D
第一の発光性ドーパントおよび第二の発光性ドーパントは、同一材料であることが望ましい。また、第一の発光性ドーパントの発光スペクトルの強度が最大となる波長（λ1）、第二の発光性ドーパントの発光スペクトルの強度が最大となる波長（λ2）とすると、λ1がλ2より小さいことと併せて、λ1より長い波長領域での発光スペクトル成分の面積がλ2より長い波長領域での発光スペクトル成分の面積より小さいことが望ましい。さらには、第二の発光性ドーパントの発光色および第一の発光性ドーパントの発光色が等しいことが望ましい。これにより、発光スペクトルの色純度の低下を抑制できる。
【００５２】
第一の発光性ドーパントの最低三重項エネルギー準位をＴ1EBL_Dとしたとき、下記（数式５）を満たすことにより、第二の発光性ドーパントから第一の発光性ドーパントへのエネルギー移動を防止できる。従って、高効率となるため、材料劣化を低減できる。なお、下記（数式５）におけるＴ1EML_D及びＴ1EBL_Dの差が０.１〜０.２ｅＶ、望ましくは、Ｔ1EML_D及びＴ1EBL_Dの差が０.３〜０.５ｅＶであれば材料劣化を低減できる。Ｔ1EML_D及びＴ1EBL_Dの差が０〜０.２ｅＶであれば、Ｔ1EML_D≧Ｔ1EBL_Dでもよい。
（数式５）
Ｔ1EML_D≦Ｔ1EBL_D
青色燐光材料を適用した場合、比較的高電流密度な領域における内部量子効率低下、すなわちロールオフが顕著となるため、第一の発光性ドーパント、第二の発光性ドーパントおよび第三の発光性ドーパントは青色燐光材料であることが望ましい。
【００５３】
電子ブロッキング層１４，発光層１５及び正孔ブロッキング層１６の組合せとしては、注入特性，輸送特性及びキャリアの発光層１５内閉じ込めの観点から、電子ブロッキング層１４の正孔輸送材料としてはＴＡＰＣ、第一のドーパントとしてはＦＩｒ６、発光層１５のホスト材料としてはＵＧＨ２、第二のドーパントとしてはＦＩｒ６、正孔ブロッキング層１６の電子輸送材料としては３ＴＰＹＭＢ、第三のドーパントとしてはＦＩｒ６が望ましい。
【００５４】
また、電子ブロッキング層１４と発光層１５との界面におけるエネルギー障壁をΦeとし、発光層１５と正孔ブロッキング層１６との界面におけるエネルギー障壁をΦhとしたとき、下記（数式６）および（数式７）を満たすことにより、電子ブロッキング層１４から発光層１５への正孔注入、及び正孔ブロッキング層１６から発光層１５への電子注入特性が改善され、高効率となるため、材料劣化を低減できる。Φeは、発光層１５のホスト材料の最高占有分子軌道１７のエネルギーから正孔輸送材料の最高占有分子軌道３３のエネルギーを引いた値となる。各材料のＨＯＭＯの測定方法は、前述した通りである。また、Φhは電子輸送材料の最低非占有分子軌道３６のエネルギーから発光層１５の最低非占有分子軌道１９のエネルギーを引いた値となる。各材料のＬＵＭＯの測定方法は、前述した通りである。
（数式６）
Φh≦０.３ｅＶ
（数式７）
Φe≦０.３ｅＶ
第一の発光性ドーパントの発光スペクトルの強度が最大となる波長（λ1）、第二の発光性ドーパントの発光スペクトルの強度が最大となる波長（λ2）および第三の発光性ドーパントの発光スペクトルの強度が最大となる波長（λ3）が等しいことが望ましい。また、λ1およびλ3がλ2より小さいことと併せて、λ1およびλ3より長い波長領域での発光スペクトル成分の面積がλ2より長い波長領域での発光スペクトル成分の面積より小さいことが望ましい。これにより、発光スペクトルの色純度の低下を抑制できる。
【００５５】
電子ブロッキング層１４中の第一の発光性ドーパントのドーパント濃度をＤ1、発光層１５中の第二の発光性ドーパントのドーパント濃度をＤ2、正孔ブロッキング層１６中の第三の発光性ドーパントのドーパント濃度をＤ3とすると、下記（数式８）および（数式９）の関係を満たすことにより、電子ブロッキング層１４，正孔ブロッキング層１６での発光強度が低減する。一般に、電子ブロッキング層１４，正孔ブロッキング層１６の発光は発光層１５に比べて効率が低いため、下記（数式８）および（数式９）を満たすと発光効率が増大する。発光層１５中の第二の発光性ドーパントによる発光が主となるため、Ｄ1およびＤ3のドーパント濃度は１％程度であれば効果を発揮する。下記（数式８）および（数式９）の条件よりＤ1およびＤ3のドーパント濃度が大きくなると、電子ブロッキング層１４または正孔ブロッキング層１６での発光強度が大きくなり、発光効率が低下してしまう。
（数式８）
Ｄ1≦０.１Ｄ2
（数式９）
Ｄ3≦０.１Ｄ2
図６は、有機発光装置のエネルギー準位の概念図を示したものである。
【００５６】
図６のような二つの発光層を積層した構成でも励起状態の集中を低減できる。図６において、第一の有機層１０５は、電子ブロッキング層１４，第一の発光層２１，第二の発光層２２および正孔ブロッキング層１６で構成される。第一の発光層２１では、ホスト材料の中に第二の発光性ドーパントが添加されている。第二の発光層２２では、ホスト材料の中に第四の発光性ドーパントが添加されている。電子ブロッキング層１４は、第一の発光層２１の第二の発光層２２が存在しない側で接し、正孔ブロッキング層１６は、第二の発光層２２の第一の発光層２１が存在しない側で接する。
【００５７】
図６において、第二の発光性ドーパントの発光強度が最大となる波長は、第四の発光性ドーパントの発光強度が最大となる波長と異なっていてもよい。第二の発光性ドーパントの発光強度が最大となる波長の属する色と第四の発光性ドーパントの発光強度が最大となる波長の属する色とが異なっていてもよい。例えば、図２において、第一の有機層１０５における第二の発光性ドーパントの発光色を赤色、第四の発光性ドーパントの発光色を緑色とし、第二の有機層１１５において青色発光層を含む有機層とするＭＰＥ構造とすることにより、白色発光できる。
【００５８】
第一の発光性ドーパントおよび第三の発光性ドーパントは、第二の発光性ドーパントまたは第四の発光性ドーパントと同一材料または同一発光色にすることが望ましい。図６では、第一の発光性ドーパントが第四の発光性ドーパントと同一材料、第三の発光性ドーパントが第四の発光性ドーパントと同一材料にしている。
【００５９】
第一の発光層２１では、第一の発光性ドーパントの最低非占有分子軌道６２が正孔輸送材料の最低非占有分子軌道２０よりも浅いため、第一の発光層２１を突き抜けた電子が第一の発光性ドーパントにトラップされて、再結合を経て発光する。また、第一の発光層２１を突き抜けた正孔は、第二の発光層２２で第四の発光性ドーパントにトラップされて、再結合を経て発光する。次に、第二の発光層２２では、第三の発光性ドーパントの最高占有分子軌道６７が電子輸送材料の最高占有分子軌道１８よりも浅いため、第二の発光層２２を突き抜けた正孔が正孔ブロッキング層１６中の第三の発光性ドーパントにトラップされて、再結合を経て発光する。また、第二の発光層２２を突き抜けた電子は第一の発光層２１中の第二の発光性ドーパントにトラップされ、再結合を経て発光する。以上より、第一の発光層２１，第二の発光層２２，電子ブロッキング層１４及び正孔ブロッキング層１６のいずれかで発光することとなり、高効率発光となる。
【００６０】
図６の構成では、正孔輸送材料の最高占有分子軌道３３に比べて、第一の発光性ドーパントの最高占有分子軌道６１が深いため、電子ブロッキング層１４での正孔輸送性の低下を抑制できる。また、電子輸送材料の最低非占有分子軌道３６に比べて、第三の発光性ドーパントの最低非占有分子軌道６８が浅いため、正孔ブロッキング層１６での電子輸送性の低下を抑制できる。以上のように、第一の発光性ドーパントおよび第三の発光性ドーパントを第二の発光性ドーパントまたは第四の発光性ドーパントと同一材料にした場合でも、電子ブロッキング層１４および正孔ブロッキング層１６のキャリア輸送性の低下を抑制できる。図７のような三つの発光層を積層した構成でも励起状態の集中を低減できる。
【００６１】
図７は、有機発光装置のエネルギー準位の概念図を示したものである。
【００６２】
図７において、第一の有機層１０５は、電子ブロッキング層１４，第一の発光層２１，第二の発光層２２，第三の発光層２３および正孔ブロッキング層１６で構成される。第一の発光層２１には、ホスト材料中に第二の発光性ドーパントが添加されている。第二の発光層２２には、ホスト材料中に第四の発光性ドーパントが添加されている。第三の発光層２３には、ホスト材料中に第五の発光性ドーパントが添加されている。第一の発光層２１および第二の発光層２２の間には、第三の発光層２３が配置されている。電子ブロッキング層１４は、第一の発光層２１の第二の発光層２２が存在しない側で接し、正孔ブロッキング層１６は、第二の発光層２２の第一の発光層２１が存在しない側で接する。
【００６３】
図７において、第二の発光性ドーパントの発光強度が最大となる波長、第四の発光性ドーパントの発光強度が最大となる波長および第五の発光性ドーパントの発光強度が最大となる波長は異なっていてもよい。第二の発光性ドーパントの発光強度が最大となる波長の属する色、第四の発光性ドーパントの発光強度が最大となる波長の属する色および第五の発光性ドーパントの発光強度が最大となる波長の属する色が異なっていてもよい。例えば、第一の発光層２１，第三の発光層２３，第二の発光層２２の順に、赤，緑，青の発光色を有するドーパントを添加する。これにより白色スペクトルが得られる。
【００６４】
また、第一の発光性ドーパント，第三の発光性ドーパントは、第二の発光性ドーパント、第四の発光性ドーパントまたは第五の発光性ドーパントであることが望ましい。図７では、第一の発光性ドーパントが第五の発光性ドーパントと等しく、第三の発光性ドーパントが第五の発光性ドーパントと等しくしている。第一の発光層２１では、第一の発光性ドーパントの最低非占有分子軌道７２が正孔輸送材料の最低非占有分子軌道２０よりも浅いため、第一の発光層２１を突き抜けた電子が電子ブロッキング層１４中の第一の発光性ドーパントにトラップされて、再結合を経て発光する。また、第一の発光層２１を突き抜けた正孔は第三の発光層２３で第五の発光性ドーパントにトラップされて、再結合を経て発光する。
【００６５】
次に、第二の発光層２２では、第三の発光層２３を突き抜けた正孔が第二の発光層２２中の第四の発光性ドーパントにトラップされて、再結合を経て発光する。また、第三の発光層２３２を突き抜けた電子は第一の発光層２１中の第二の発光性ドーパントにトラップされ、再結合を経て発光する。
【００６６】
次に、第二の発光層２２では、第三の発光性ドーパントの最高占有分子軌道７９が電子輸送材料の最高占有分子軌道１８よりも浅いため、第二の発光層２２を突き抜けた正孔が正孔ブロッキング層１６中の第三の発光性ドーパントにトラップされて、再結合を経て発光する。また、第二の発光層２２を突き抜けた電子は、第三の発光層２３中の第五の発光性ドーパントにトラップされ、再結合を経て発光する。
【００６７】
以上より、第一の発光層２１，第二の発光層２２，第三の発光層２３，電子ブロッキング層１４及び正孔ブロッキング層１６のいずれかで発光することとなり、高効率発光となる。図７の構成では、正孔輸送材料の最高占有分子軌道３３に比べて、第一の発光性ドーパントの最高占有分子軌道７１が深いため、電子ブロッキング層１４での正孔輸送性の低下を抑制できる。また、電子輸送材料の最低非占有分子軌道３６に比べて、第三の発光性ドーパントの最低非占有分子軌道８０が浅いため、正孔ブロッキング層１６での電子輸送性の低下を抑制できる。以上のように、第一の発光性ドーパントおよび第三の発光性ドーパントを第二の発光性ドーパント、第四の発光性ドーパントまたは第五の発光性ドーパントと同一材料にした場合でも、電子ブロッキング層１４および正孔ブロッキング層１６のキャリア輸送性の低下を抑制できる。
＜発光層＞
発光層１５とは、電極などから注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層をいう。発光する部分は、発光層１５の層内であってもよく、発光層１５と発光層１５に隣接する層との界面であってもよい。発光層１５は、発光層１５のホスト材料および第二の発光性ドーパントで構成される。発光層１５は、発光層１５のホスト材料および第二の発光性ドーパントのみで構成されてもよいが、電子輸送材料や正孔輸送材料などを併用してもよい。
【００６８】
発光層１５のホスト材料とは、第二の発光性ドーパントを固定化するために用いられる材料である。ＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位の差、すなわちバンドギャップが他のホスト材料に比べ、比較的広いという点でＵＧＨ２（Ａ−１）が望ましいが、これらの材料に限定されるものではない。また、上記のうち併用できる材料が１種または２種以上が発光層１５に含まれていてもよい。
2012039213.tif 000003
【００６９】
第二の発光性ドーパントとは、発光層１５のホスト材料にドープされる材料をいう。青色燐光材料として、量子収率が高いという点でＦＩｒ６（Ａ−２），ＦＩｒｐｉｃ（Ａ−３）などが望ましいが、これらの材料に限定されるものではない。赤色燐光材料として、量子収率が高いという点でＩｒ（２−ｐｈｑ）２ａｃａｃ，Ｉｒ（ｐｉｑ）３などが望ましいが、これらの材料に限定されるものではない。緑色燐光材料として、量子収率が高いという点でＩｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃ，Ｉｒ（ｐｐｙ）３などが望ましいが、これらの材料に限定されるものではない。また、上記のうち併用できる材料が１種または２種以上発光層に含まれていてもよい。
2012039213.tif 000004
【００７０】
なお、青色燐光材料とは、４９５ｎｍ以下の領域に発光極大波長を持つ青色光成分を有する材料をいう。緑色燐光材料とは、４９５〜５７０ｎｍの領域に発光極大波長を持つ青色光成分を有する材料をいう。赤色燐光材料とは、６２０〜７５０ｎｍの領域に発光極大波長を持つ青色光成分を有する材料をいう。
【００７１】
上記に記載された発光層１５のホスト材料および第二の発光性ドーパントを、例えば、スピンコート法，キャスト法，ＬＢ法，スプレー方，インクジェット法，ペイント法等の公知の方法により発光層１５は製膜される。
＜電子ブロッキング層＞
電子ブロッキング層１４とは、発光層からの電子を、ブロッキングする機能を有する層をいう。電子ブロッキング層１４は、正孔輸送材料および第三の発光性ドーパントで構成される。電子ブロッキング層として正孔輸送材料および第三の発光性ドーパントのみで構成されてもよいが、電子輸送材料などを併用してもよい。
【００７２】
正孔輸送材料としては、ＬＵＭＯ準位が浅いという点でＴＡＰＣ（Ａ−４）やＮＰＢ（Ａ−５）が望ましいが、これらの材料に限定されるものではない。また、上記のうち併用できる材料が１種または２種以上電子ブロッキング層に含まれていてもよい。
2012039213.tif 000005
【００７３】
第三の発光性ドーパントとは、電子ブロッキング層１４にドープされる材料をいう。量子効率が高いという点でＦＩｒ６，ＦＩｒｐｉｃ，Ｉｒ（２−ｐｈｑ）２ａｃａｃ，Ｉｒ（ｐｉｑ）３，Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃ，Ｉｒ（ｐｐｙ）３が望ましいが、これらの材料に限定されるものではない。また、上記のうち併用できる材料が１種または２種以上が電子ブロッキング層１４に含まれていてもよい。
＜正孔ブロッキング層＞
正孔ブロッキング層１６とは、発光層１５からの正孔をブロッキングする機能を有する層をいう。正孔ブロッキング層１６は、電子輸送材料および第一の発光性ドーパントで構成される。正孔ブロッキング層１６は、正孔輸送材料および第一の発光性ドーパントのみで構成されてもよいが、電子輸送材料などを併用してもよい。
【００７４】
電子輸送材料としては、ＨＯＭＯ準位が深いという点で３ＴＰＹＭＢ（Ａ−６）やＡｌｑ3（Ａ−７）が望ましいが、これらの材料に限定されるものではない。また、上記のうち併用できる材料が１種または２種以上正孔ブロッキング層に含まれていてもよい。
2012039213.tif 000006
【００７５】
第一の発光性ドーパントとは、正孔ブロッキング層１６にドープされる材料をいう。量子効率が高いという点でＦＩｒ６，ＦＩｒｐｉｃ，Ｉｒ（２−ｐｈｑ）２ａｃａｃ，Ｉｒ（ｐｉｑ）３，Ｉｒ（ｐｐｙ）２ａｃａｃ，Ｉｒ（ｐｐｙ）３が望ましいが、これらの材料に限定されるものではない。また、上記のうち併用できる材料が１種または２種以上が正孔ブロッキング層１６に含まれていてもよい。
＜基板＞
第一の基板１０１および第二の基板１０２としては、ガラス基板，金属基板，ＳｉＯ2，ＳｉＮｘ，Ａｌ2Ｏ3等の無機材料を形成したプラスチック基板等が挙げられる。金属基板材料としては、ステンレス，アロイなどの合金が挙げられる。プラスチック基板材料としては、ポリエチレンテレフタレート，ポリエチレンナフタレート，ポリメチルメタクリレート，ポリサルフォン，ポリカーボネート，ポリイミド等が挙げられる。
＜正孔注入層＞
正孔注入層は、発光効率や寿命を改善する目的で使用される。また、特に必須ではないが、陽極の凹凸を緩和する目的で使用される。正孔注入層１を単層もしくは複数層設けてもよい。正孔注入層１としては、ＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン））：ＰＳＳ（ポリスチレンスルホネート）等の導電性高分子が好ましい。その他にも、ポリピロール系やトリフェニルアミン系のポリマー材料を用いることができる。また、低分子（重量平均分子量１００００以下）材料系と組合せてよく用いられるフタロシアニン類化合物やスターバーストアミン系化合物も適用可能である。
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層は、正孔を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で正孔注入層及び電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層を単層もしくは複数層設けてもよい。正孔輸送層としては、スターバーストアミン系化合物、スチルベン誘導体，ヒドラゾン誘導体，チオフェン誘導体などを用いることができる。また、これらの材料に限られるものではなく、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。
＜電子輸送層＞
電子輸送層は、発光層に電子を供給する層である。広い意味で電子注入層及び正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層を単層もしくは複数層設けてもよい。この電子輸送層の材料としては、例えば、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−（フェニルフェノラト）アルミニウム（以下、ＢＡｌｑ）や、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ3）、Ｔｒｉｓ（２，４，６−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ−３−（ｐｙｒｉｄｉｎ−３−ｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ）ｂｏｒａｎｅ（以下、３ＴＰＹＭＢ）、１，４−Ｂｉｓ（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｓｉｌｙｌ）ｂｅｎｚｅｎｅ（以下、ＵＧＨ２）、オキサジアゾール誘導体，トリアゾール誘導体，フラーレン誘導体，フェナントロリン誘導体，キノリン誘導体などを用いることができる。
＜電子注入層＞
電子注入層は、陰極から電子輸送層への電子注入効率を向上させる。具体的には、弗化リチウム，弗化マグネシウム，弗化カルシウム，弗化ストロンチウム，弗化バリウム，酸化マグネシウム又は酸化アルミニウムが望ましい。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。
＜陽極＞
陽極材料としては、透明性と高い仕事関数を有する材料であれば用いることができる。具体的には、ＩＴＯ，ＩＺＯなどの導電性酸化物や、薄いＡｇなどの仕事関数の大きい金属が挙げられる。電極のパターン形成は、一般的には、ガラス等の基板上にホトリソグラフィーなどを用いて行うことができる。
＜陰極＞
陰極材料は、発光層からの光を反射するための反射電極である。具体的には、ＬｉＦとＡｌの積層体やＭｇＡｇ合金などが好適に用いられる。また、これらの材料に限定されるものではなく、例えばＬｉＦの代わりとして、Ｃｓ化合物，Ｂａ化合物，Ｃａ化合物などを用いることができる。
＜電荷発生層＞
電荷発生層とは、電荷発生層内部を等電位に保つ層をいう。自由キャリアを有するという点でＩＴＯ等の透明導電膜、Ｖ2Ｏ5，ＭｏＯ3，ＷＯ3等の無機酸化物、膜厚が１０ｎｍ以下の金属膜が望ましいが、これらの材料に限定されるものではない。
【００７６】
以下に具体的な実施例を示して、本願発明の内容をさらに詳細に説明する。
【実施例１】
【００７７】
＜有機発光装置の作製＞
有機発光装置ＯＬＥＤ１を以下のようにして作製した。【００７８】
ここで、ＯＬＥＤは、Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ（有機発光装置）の略称である。【００７９】
まず、ＩＴＯ（１５０ｎｍ）電極付ガラス基板をアセトンに浸して１０分間超音波洗浄を行った。次に、純水を用いた超音波スピン洗浄機を用いて、純水洗浄及び回転乾燥を行った。その後、ホットプレートを用いて、大気雰囲気で基板を２００℃で１０分間加熱した。加熱後、基板を１０分間冷却し、ＵＶ／Ｏ3処理を照射強度８ｍＷ／ｃｍ２にて３０分間行った。【００８０】
これらの処理を施した基板上に、真空蒸着装置にて、正孔注入層としてα−ＮＰＤを形成した。正孔注入層の膜厚は５ｎｍであった。【００８１】
次に、基板上に正孔輸送層としてＴＡＰＣを形成した。正孔注入層の膜厚は８５ｎｍであった。【００８２】
次に、正孔輸送層上に電子ブロッキング層にとしてｍＣＰにＦＩｒ６（１ｗｔ％）をドープした層を形成した。ここで、ドープ濃度を１ｗｔ％とした理由は、輸送層に対するドープ濃度が高いと、正孔のトラップ準位として強く機能し、ｍＣＰにおける正孔移動度を著しく下げることを考慮したためである。電子ブロッキング層の膜厚は１０ｎｍであった。【００８３】
次に、電子ブロッキング層上に発光層としてＵＧＨ２にＦＩｒ６（２０ｗｔ％）をドープした層を形成した。発光層の膜厚は２０ｎｍであった。【００８４】
次に、発光層上に正孔ブロッキング層として３ＴＰＹＭＢにＦＩｒ６（１ｗｔ％）をドープした層を形成した。正孔ブロッキング層の膜厚は３０ｎｍであった。【００８５】
次に、正孔ブロッキング層上に電子注入層としてＬｉＦを形成した。電子注入層の膜厚は０.５ｎｍであった。【００８６】
次に、電子注入層の上に陰極としてＡｌを蒸着した。陰極の膜厚は１５０ｎｍであった。【００８７】
最後に、封止剤の付いた封止缶を用いて封止を行い、有機発光装置のＯＬＥＤ１を作製した。【００８８】
有機発光装置ＯＬＥＤ１に対し、電子ブロッキング層に発光性ドーパントをドープしない以外は有機発光装置ＯＬＥＤ１と同様の工程を用いて、有機発光装置（有機発光装置ＯＬＥＤ２）を作製した。また、電子ブロッキング層及び正孔ブロッキング層に発光性ドーパントをドープしない以外は有機発光装置ＯＬＥＤ１と同様の工程を用いて、有機発光装置（有機発光装置ＯＬＥＤ３）を作製した。
＜有機発光装置の評価＞
有機発光装置ＯＬＥＤ１〜ＯＬＥＤ３の評価を行った。デジタルソースメータ（ＨＰ社製４１４０Ｂ）を用いて、有機発光装置ＯＬＥＤ１〜ＯＬＥＤ３に電圧を印加し、電流を同装置で、輝度を輝度計（コニカミノルタ社製、ＬＳ−１１０）で測定した。電流効率は、測定した輝度を電流密度で除して算出した。その結果を図８に示す。【００８９】
図８から明らかなように、本発明の有機発光装置は、電流効率が良く、特に電流密度の上昇に伴う電流効率の低減が他の装置に比べ抑制されている。
【実施例２】
【００９０】
＜有機発光装置の作製＞
まず、ＩＴＯ電極付ガラス基板のＩＴＯの膜厚は１１０ｎｍとした。ＩＴＯ電極付ガラス基板の洗浄方法は、実施例１に示した方法と同様である。【００９１】
洗浄処理を施した基板上に正孔注入層としてＮＰＢを形成した。正孔注入層の膜厚は１５ｎｍであった。【００９２】
次に、正孔輸送層としてＴＡＰＣを形成した。正孔輸送層の膜厚は４４ｎｍであった。【００９３】
次に、正孔輸送層上に赤色発光層としてＣＢＰにＩｒ（ｐｐｙ）3（２０ｗｔ％）とＩｒ（ｐｉｑ）2（ａｃａｃ）（３ｗｔ％）をドープした層を形成した。赤色発光層の膜厚は２０ｎｍであった。【００９４】
次に、赤色発光層上に緑発光層としてＣＢＰにＩｒ（ｐｐｙ）3（１０ｗｔ％）およびＩｒ（ｐｉｑ）2（ａｃａｃ）（０.２５ｗｔ％）をドープした層を形成した。緑発光層の膜厚は２０ｎｍであった。【００９５】
次に、緑発光層上に正孔ブロッキング層としてＣＢＰを形成した。正孔ブロッキング層の膜厚は２５ｎｍであった。【００９６】
次に、正孔ブロッキング層上に電子輸送層としてＡｌｑ3を形成した。電子輸送層の膜厚は４０ｎｍであった。【００９７】
次に、電子輸送層上に電荷発生層としてＡｌｑ3にＬｉをモル比１：１でドープした層およびＶ2Ｏ5からなる層を形成した。Ａｌｑ3およびＬｉで構成される層の膜厚は５ｎｍ、Ｖ2Ｏ5からなる層の膜厚は５ｎｍであった。【００９８】
次に、電荷発生層上に正孔輸送層としてＮＰＢを形成した。正孔輸送層の膜厚は１５ｎｍであった。【００９９】
次に、正孔輸送層上に正孔輸送層としてＴＡＰＣを形成した。正孔輸送層の膜厚は８ｎｍであった。【０１００】
次に、正孔輸送層上に赤緑発光層としてＣＢＰにＩｒ（ｐｐｙ）３（２０ｗｔ％）およびＩｒ（ｐｉｑ）2（ａｃａｃ）（３ｗｔ％）をドープした層を形成した。赤緑発光層の膜厚は２０ｎｍであった。【０１０１】
次に、赤緑発光層上に赤緑発光層としてＣＢＰにＩｒ（ｐｐｙ）3（１０ｗｔ％）およびＩｒ（ｐｉｑ）2（ａｃａｃ）（０.２５ｗｔ％）をドープした層を形成した。赤緑発光層の膜厚は２０ｎｍであった。【０１０２】
次に、赤緑発光層上に正孔ブロッキング層としてＣＢＰを形成した。正孔ブロッキング層の膜厚は２０ｎｍであった。【０１０３】
次に、正孔ブロッキング層上に電子輸送層としてＡｌｑ3を形成した。電子輸送層の膜厚は４０ｎｍであった。【０１０４】
次に、電子輸送層上に電荷発生層としてＡｌｑ3にＬｉをモル比１：１でドープした層およびＶ2Ｏ5からなる層を形成した。Ａｌｑ3およびＬｉで構成される層の膜厚は５ｎｍ、Ｖ2Ｏ5からなる層の膜厚は５ｎｍであった。【０１０５】
次に、電荷発生層上に正孔輸送層としてＮＰＢを形成した。正孔輸送層の膜厚は５０ｎｍであった。【０１０６】
次に、正孔輸送層上に正孔輸送層としてＴＡＰＣを形成した。正孔輸送層の膜厚は４５ｎｍであった。【０１０７】
次に、正孔輸送層上に電子ブロッキング層としてｍＣＰにＦＩｒ６（１ｗｔ％）をドープした層を形成した。電子ブロッキング層の膜厚は１０ｎｍであった。【０１０８】
次に、電子ブロッキング層上に発光層としてＵＧＨ２にＦＩｒ６（２０ｗｔ％）をドープした層を形成した。発光層の膜厚は２０ｎｍであった。【０１０９】
次に、発光層上に正孔ブロッキング層として３ＴＰＹＭＢにＦＩｒ６（１ｗｔ％）をドープした層を形成した。正孔ブロッキング層の膜厚は３０ｎｍであった。【０１１０】
次に、正孔ブロッキング層上に電子注入層としてＬｉＦを形成した。電子注入層の膜厚は０.５ｎｍであった。【０１１１】
次に、電子注入層上に陰極としてＡｌを形成した。陰極の膜厚は１５０ｎｍであった。【０１１２】
最後に、封止剤の付いた封止缶を用いて封止を行い、有機発光装置のＯＬＥＤ４を作製した。【０１１３】
有機発光装置ＯＬＥＤ４に対し、青発光ユニットの電子ブロッキング層に発光性ドーパントをドープしない以外は有機発光装置ＯＬＥＤ４と同様の工程を用いて、有機発光装置（有機発光装置ＯＬＥＤ５）を作製した。また、電子ブロッキング層及び正孔ブロッキング層に発光性ドーパントをドープしない以外は有機発光装置ＯＬＥＤ４と同様の工程を用いて、有機発光装置（有機発光装置ＯＬＥＤ６）を作製した。
＜有機発光装置の評価＞
有機発光装置ＯＬＥＤ４〜ＯＬＥＤ６の評価を行った。評価方法は実施例１と同様である。その結果、電流効率はＯＬＥＤ４が最も良く、特に電流密度の上昇に伴う電流効率の低減が他の装置に比べ抑制された。更に、ＯＬＥＤ４では白色色度の電流密度依存性が大幅に低減できた。
【符号の説明】
【０１１４】
１，２，１５：発光層、３：正孔輸送層２４の最高占有分子軌道、４：発光層１のホスト材料の最高占有分子軌道、５：発光層２のホスト材料の最高占有分子軌道、６：電子輸送層２６の最低非占有分子軌道、７：発光層１のホスト材料の最低非占有分子軌道、８：発光層２のホスト材料の最低非占有分子軌道、９：正孔、１０：電子、１１：発光層１（発光層２）の発光性ドーパントの最低非占有分子軌道、１２：発光層１（発光層２）の発光性ドーパントの最高占有分子軌道、１３：再結合領域、１４：電子ブロッキング層、１６：正孔ブロッキング層、１７：発光層１５のホスト材料の最高占有分子軌道、１８：電子輸送材料の最高占有分子軌道、１９：発光層１５のホスト材料の最低非占有分子軌道、２０：正孔輸送材料の最低非占有分子軌道、２１：第一の発光層、２２：第二の発光層、２３：第三の発光層、２４：正孔輸送層、２６：電子輸送層、３１，６２，７２：第一の発光性ドーパントの最低非占有分子軌道、３２，６７，７９：第三の発光性ドーパントの最高占有分子軌道、３３：正孔輸送材料の最高占有分子軌道、３４：第二の発光性ドーパントの最低非占有分子軌道、３５：第二の発光性ドーパントの最高占有分子軌道、３６：電子輸送材料の最低非占有分子軌道、４１，６１，７１：第一の発光性ドーパントの最高占有分子軌道、４２，６８，８０：第三の発光性ドーパントの最低非占有分子軌道、１０１：第一の基板、１０２：第二の基板、１０３：第一の電極、１０４：第二の電極、１０５：第一の有機層、１０６：第一の電荷発生層、１１５：第二の有機層、１１６：第二の電荷発生層、１２５：第三の有機層。
【図１】
2012039213.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年11月30日(2012.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の電極と、第二の電極と、有機層とを含み、この有機層は、前記第一の電極と前記第二の電極との間に形成され、正孔ブロッキング層、発光層および電子ブロッキング層を有し、前記発光層は、前記正孔ブロッキング層と前記電子ブロッキング層との間に挟まれた構成であり、前記正孔ブロッキング層には第一の発光性ドーパントが添加され、前記発光層には第二の発光性ドーパントが添加され、前記電子ブロッキング層には第三の発光性ドーパントが添加され、前記第一の発光性ドーパントおよび前記第三の発光性ドーパントは、前記発光層を突き抜けたキャリアをトラップし、前記発光層における正孔移動度をμh_EML、前記発光層における電子移動度をμe_EMLとしたとき、下記式（５）を満たすことを特徴とする有機発光装置。
０.７μh_EML≧μe_EML≧１.３μh_EML    …（５）
【請求項２】
前記正孔ブロッキング層には電子輸送材料が添加され、前記電子ブロッキング層には正孔輸送材料が添加され、前記正孔輸送材料の最低占有分子軌道のエネルギーをＬＵＭＯ（ＥＢＬ_ｈｏｓｔ）、前記第一の発光性ドーパントの最低占有分子軌道のエネルギーをＬＵＭＯ（ＥＢＬ_ｄｏｐ）、前記電子輸送材料の最高占有分子軌道のエネルギーをＨＯＭＯ（ＨＢＬ_ｈｏｓｔ）、前記第三の発光性ドーパントの最高占有分子軌道のエネルギーをＨＯＭＯ（ＨＢＬ_ｄｏｐ）としたとき、下記式（１）及び（２）を満たすことを特徴とする請求項１記載の有機発光装置。
ＬＵＭＯ（ＥＢＬ_ｈｏｓｔ）≦ＬＵＭＯ（ＥＢＬ_ｄｏｐ）    …（１）
ＨＯＭＯ（ＨＢＬ_ｈｏｓｔ）≧ＨＯＭＯ（ＨＢＬ_ｄｏｐ）    …（２）
【請求項３】
前記第一の発光性ドーパントの最低三重項エネルギー準位をＴ1EBL_D、前記第二の発光性ドーパントの最低三重項エネルギー準位をＴ1EML_D、前記第三の発光性ドーパントの最低三重項エネルギー準位をＴ1HBL_Dとしたとき、下記式（３）及び（４）を満たすことを特徴とする請求項１記載の有機発光装置。
Ｔ1EML_D≦Ｔ1EBL_D    …（３）
Ｔ1EML_D≦Ｔ1HBL_D    …（４）
【請求項４】
前記正孔ブロッキング層と前記発光層との界面におけるエネルギー障壁をΦh、前記発光層と前記電子ブロッキング層との界面におけるエネルギー障壁をΦeとしたとき、下記式（６）及び（７）を満たすことを特徴とする請求項１記載の有機発光装置。
Φh≦０.３ｅＶ    …（６）
Φe≦０.３ｅＶ    …（７）
【請求項５】
前記第一の発光性ドーパントの発光色と、前記第二の発光性ドーパントの発光色と、前記第三の発光性ドーパントの発光色とが同一であることを特徴とする請求項１記載の有機発光装置。
【請求項６】
前記正孔ブロッキング層中の前記第一の発光性ドーパントのドーパント濃度をＤ1、前記発光層中の前記第二の発光性ドーパントのドーパント濃度をＤ2、前記電子ブロッキング層中の前記第三の発光性ドーパントのドーパント濃度をＤ3としたとき、下記式（８）及び（９）を満たすことを特徴とする請求項１記載の有機発光装置。
Ｄ1≦０.１Ｄ2    …（８）
Ｄ3≦０.１Ｄ2    …（９）
【請求項７】
前記第一の発光性ドーパント、前記第二の発光性ドーパントおよび前記第三の発光性ドーパントが青色燐光材料であることを特徴とする請求項１記載の有機発光装置。
【請求項８】
前記青色燐光材料がＦＩｒ６またはＦＩｒｐｉｃであることを特徴とする請求項７記載の有機発光装置。
【請求項９】
第一の電極と、第二の電極と、有機層とを含み、この有機層は、前記第一の電極と前記第二の電極との間に形成され、正孔ブロッキング層、第一の発光層、第二の発光層および電子ブロッキング層を有し、前記第一の発光層及び前記第二の発光層は、積層され、前記正孔ブロッキング層と前記電子ブロッキング層との間に挟まれた構成であり、前記正孔ブロッキング層には第一の発光性ドーパントが添加され、前記第一の発光層には第二の発光性ドーパントが添加され、前記電子ブロッキング層には第三の発光性ドーパントが添加され、前記第二の発光層には第四の発光性ドーパントが添加され、前記第一の発光性ドーパントは、前記第一の発光層を突き抜けた電子をトラップし、前記第三の発光性ドーパントは、前記第二の発光層を突き抜けた正孔をトラップすることを特徴とする有機発光装置。
【請求項１０】
前記第一の発光性ドーパントは、前記第二の発光性ドーパントまたは前記第四の発光性ドーパントと同一材料であり、前記第三の発光性ドーパントは、前記第二の発光性ドーパントまたは前記第四の発光性ドーパントと同一材料であることを特徴とする請求項９記載の有機発光装置。
【請求項１１】
前記第一の発光層と前記第二の発光層との間には第三の発光層が配置され、前記第三の発光層には前記第五の発光性ドーパントが添加され、白色光が出射されることを特徴とする請求項９記載の有機発光装置。
【請求項１２】
請求項１記載の有機発光装置と、駆動装置とを含むことを特徴とする光源装置。
【請求項１３】
第一の電極と、第二の電極と、有機層と、電荷発生層とを含み、前記有機層及び前記電荷発生層は、前記第一の電極と前記第二の電極との間に交互に積層された構成であり、前記第一の電極及び前記第二の電極は、前記有機層に接し、前記有機層は、少なくとも正孔ブロッキング層、発光層及び電子ブロッキング層を有し、前記発光層は、複数積層され、前記正孔ブロッキング層と前記電子ブロッキング層との間に挟まれた構成であり、前記正孔ブロッキング層、前記発光層及び前記電子ブロッキング層には発光性ドーパントが添加され、前記発光性ドーパントは、前記発光層を突き抜けたキャリアをトラップすることを特徴とする有機発光装置。
【国際調査報告】
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2012039213.tif 000017
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