(57)【要約】【課題】高輝度であり、しかも、高い発光効率を有する有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。【解決手段】基板７と、この基板７上に設けられ、少なくとも一方が光透過性である一対の電極１、２と、少なくとも三以上の発光ユニット４とを備え、三以上の発光ユニット４が一対の電極１、２間に設けられてなる有機エレクトロルミネッセンス素子である。三以上の発光ユニット４の全ては、緑色発光材料を含有する発光層３を有する。三以上の発光ユニット４のうちの少なくとも一つの発光ユニット４には赤色発光材料が配置され、少なくとも一つの発光ユニット４には青色発光材料が配置される。三以上の発光ユニット４のうちの少なくとも一つは蛍光発光材料を含有する蛍光発光ユニット４Ｆとして形成され、かつ、三以上の発光ユニット４のうちの少なくとも一つは燐光発光材料を含有する燐光発光ユニット４Ｐとして形成される。【選択図】図１
2014225415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板上に設けられ、少なくとも一方が光透過性である一対の電極と、少なくとも三以上の発光ユニットとを備え、前記三以上の発光ユニットが前記一対の電極間に設けられてなる有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記三以上の発光ユニットの全ては、緑色発光材料を含有する発光層を有しており、
前記三以上の発光ユニットのうちの少なくとも一つの発光ユニットには赤色発光材料が配置され、前記三以上の発光ユニットのうちの少なくとも一つの発光ユニットには青色発光材料が配置され、
前記三以上の発光ユニットのうちの少なくとも一つの発光ユニットは蛍光発光材料を含有する蛍光発光ユニットとして形成され、かつ、前記三以上の発光ユニットのうちの少なくとも一つの発光ユニットは燐光発光材料を含有する燐光発光ユニットとして形成されていることを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記燐光発光ユニットの数が前記蛍光発光ユニットの数よりも多いことを特徴とする、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
少なくとも一つの前記燐光発光ユニットには、前記燐光発光材料として青色燐光発光材料が含まれることを特徴とする、請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記発光層に含まれる前記緑色発光材料が緑色燐光発光材料である燐光発光ユニットを少なくとも二つ有し、一つの燐光発光ユニットにおける緑色燐光発光材料と、他の燐光発光ユニットにおける緑色燐光発光材料とは互いに異なることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記三以上の発光ユニットの少なくとも一つ以上又は全てが、前記緑色発光材料を含有する発光層と、この発光層以外の発光層とからなる複数の発光層を有しており、
一つの発光ユニットにおいて、前記複数の発光層に含まれる発光材料のうちの、最も大きい極大発光波長を有する発光材料と、最も小さい極大発光波長を有する発光材料との極大発光波長の差が７０ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記緑色発光材料は、発光スペクトルの半値幅が６０ｎｍ以上である緑色発光材料を含むことを特徴とする、請求項１乃至５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記一対の電極のうちの光透過性である電極の外側に光の波長を変換する蛍光色素を含有する蛍光層を備えることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の電極の間に有機発光層が設けられた積層体を形成し、有機発光層において電子と正孔とを結合させて発光を生じさせる有機エレクトロルミネッセンス素子（以下「有機ＥＬ素子」ともいう）が知られている。
【０００３】
このような有機ＥＬ素子においては、高輝度で高い発光効率を有し、しかも、素子寿命が長いことが重要となる。上記発光効率は、所定の電気エネルギーを与えた場合において取り出される光の割合のことをいい、発光効率が高くなることによって、より少ない電気で所望の発光を得ることが可能になる。また、有機ＥＬ素子が低電圧で駆動することによって、素子に負荷を与えにくくすることができ、より長寿命の素子を得ることが可能になる。
【０００４】
近年、有機ＥＬ素子の性能をさらに向上させることを目的として、複数の発光ユニットを有する、いわゆるマルチユニット構造の有機ＥＬ素子が提案されている（例えば、特許文献１及び２等を参照）。特許文献１には、マルチユニット構造において、単色発光ユニットの発光効率を低くした有機発光素子が開示されている。また、特許文献２には、マルチユニット構造において、緑色発光層のホスト材料の最高占有軌道のエネルギー順位を低くした有機電界発光素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４４０８３８２号公報
【特許文献２】特許第４７９７４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献に開示されているようなマルチユニット構造を有する有機ＥＬ素子においても、高輝度及び高効率を両立しているとはいい難く、さらなる性能の向上が求められるものであった。また、これらの文献に開示の方法では、発光色を所望の色にしようとした場合、駆動電圧が高くなるおそれがある。例えば、複数の発光層の色の混合により白色発光を作り出す場合、発光層の材料によっては電圧を高くしなければ発光が生じにくくなることがあり、発光効率が悪くなってしまうことがあり、しかも、高電圧化してしまうという問題もあった。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、高輝度であり、しかも、高い発光効率を有する有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板と、この基板上に設けられ、少なくとも一方が光透過性である一対の電極と、少なくとも三以上の発光ユニットとを備え、前記三以上の発光ユニットが前記一対の電極間に設けられてなる有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記三以上の発光ユニットの全ては、緑色発光材料を含有する発光層を有しており、前記三以上の発光ユニットのうちの少なくとも一つの発光ユニットには赤色発光材料が配置され、前記三以上の発光ユニットのうちの少なくとも一つの発光ユニットには青色発光材料が配置され、前記三以上の発光ユニットのうちの少なくとも一つの発光ユニットは蛍光発光材料を含有する蛍光発光ユニットとして形成され、かつ、前記三以上の発光ユニットのうちの少なくとも一つの発光ユニットは燐光発光材料を含有する燐光発光ユニットとして形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
前記燐光発光ユニットの数が前記蛍光発光ユニットの数よりも多いことが好ましい。
【００１０】
少なくとも一つの前記燐光発光ユニットには、前記燐光発光材料として青色燐光発光材料が含まれることが好ましい。
【００１１】
前記発光層に含まれる前記緑色発光材料が緑色燐光発光材料である燐光発光ユニットを少なくとも二つ有し、一つの燐光発光ユニットにおける緑色燐光発光材料と、他の燐光発光ユニットにおける緑色燐光発光材料とは互いに異なることが好ましい。
【００１２】
前記三以上の発光ユニットの少なくとも一つ以上又は全てが、前記緑色発光材料を含有する発光層と、この発光層以外の発光層とからなる複数の発光層を有しており、一つの発光ユニットにおいて、前記複数の発光層に含まれる発光材料のうちの、最も大きい極大発光波長を有する発光材料と、最も小さい極大発光波長を有する発光材料との極大発光波長の差が７０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
前記緑色発光材料は、発光スペクトルの半値幅が６０ｎｍ以上である緑色発光材料を含むことが好ましい。
【００１４】
前記一対の電極のうちの光透過性である電極の外側に光の波長を変換する蛍光色素を含有する蛍光層を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の有機ＥＬ素子は、三つ以上ある全ての発光ユニットに緑色発光材料を含む発光層が形成され、発光ユニットの少なくとも一つが蛍光発光ユニット、かつ、少なくとも一つが燐光発光ユニットとして形成されている。そのため、上記有機エレクトロルミネッセンス素子は、高輝度であり、しかも、高い発光効率を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】有機エレクトロルミネッセンス素子の第１実施形態の層構成を示す概略断面図である。
【図２】有機エレクトロルミネッセンス素子の第２実施形態の層構成を示す概略断面図である。
【図３】有機エレクトロルミネッセンス素子の第３実施形態の層構成を示す概略断面図である。
【図４】有機エレクトロルミネッセンス素子の第４実施形態の層構成を示す概略断面図である。
【図５】有機エレクトロルミネッセンス素子の第５実施形態の層構成を示す概略断面図である。
【図６】有機エレクトロルミネッセンス素子の第６実施形態の層構成を示す概略断面図である。
【図７】有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示し、（ａ）は実施例１、（ｂ）は実施例２、（ｃ）は実施例３、（ｄ）は実施例４、（ｅ）は実施例５の有機ＥＬ素子の発光スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【００１８】
有機ＥＬ素子は、基板７と、この基板７上に設けられ、少なくとも一方が光透過性である一対の電極１、２と、少なくとも三以上の発光ユニット４とを備え、前記三以上の発光ユニット４が前記一対の電極１、２間に設けられてなる有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記三以上の発光ユニット４の全ては、緑色発光材料を含有する発光層３を有しており、前記三以上の発光ユニット４のうちの少なくとも一つの発光ユニット４には赤色発光材料が配置され、前記三以上の発光ユニット４のうちの少なくとも一つの発光ユニット４には青色発光材料が配置され、前記三以上の発光ユニット４のうちの少なくとも一つの発光ユニット４は蛍光発光材料を含有する蛍光発光ユニット４Ｆとして形成され、かつ、前記三以上の発光ユニット４のうちの少なくとも一つの発光ユニット４は燐光発光材料を含有する燐光発光ユニット４Ｐとして形成されていることを特徴とする。
【００１９】
上記のように、有機ＥＬ素子は、三つ以上ある全ての発光ユニット４に緑色発光材料を含む発光層３が形成され、発光ユニット４の少なくとも一つが蛍光発光ユニット４Ｆ、かつ、少なくとも一つが燐光発光ユニット４Ｐとして形成されている。そのため、上記有機エレクトロルミネッセンス素子は、高輝度であり、しかも、高い発光効率を有するものである。
【００２０】
図１は、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）の第１実施形態を示している。
【００２１】
本形態の有機ＥＬ素子は、基板７と、第１電極１と、第２電極２と、発光ユニット４とを備えている。第１電極１及び第２電極２は互いに対をなす電極であり、基板７上に層状に形成されて設けられている。そして、一対の第１電極１及び第２電極２との間に発光ユニット４が少なくとも三つ以上（すなわち、少なくとも三ユニット以上）設けられる。発光ユニット４は少なくとも一以上の発光層３を有している。
【００２２】
第１電極１及び第２電極２のうち、少なくとも一方は光透過性の電極である。このように一対の電極のうちの一方が光透過性であれば、他方の電極は特に制限されないが、例えば、光反射性とすることができる。以下、第１電極１及び第２電極２の一対の電極のうちの光透過性の電極を「光透過性電極」、光反射性の電極を「光反射性電極」と称する。第１実施形態及び後述する第２〜第６実施形態の有機ＥＬ素子では、第１電極１を光透過性電極、第２電極２を光反射性電極としている。
【００２３】
第１電極１及び第２電極２のうち、一方が陽極で、他方が陰極を構成する。それにより、有機ＥＬ素子が駆動可能になる。第１実施形態では、光透過性電極である第１電極１で陽極を構成し、光反射性電極である第２電極２で陰極を構成することができる。その場合、光取り出し性の高い素子を形成しやすくすることができる。もちろん、光透過性電極で陰極を構成し、光反射性電極で陽極を構成するようにしてもよい。
【００２４】
発光ユニット４とは、陽極と陰極とで挟んで電圧を印加すれば発光する機能を有する積層構造のことである。以下、この積層構造を「有機ＥＬ層」と呼ぶことがある。発光ユニット４を複数有する有機ＥＬ素子の構造は、マルチユニット構造と呼ばれている。マルチユニット構造とは、一つの陽極と一つの陰極との間に、厚み方向に重なる複数の発光ユニット４が電気的に直列接続して配置された構造である。従って、第１実施形態の有機ＥＬ素子は、マルチユニット構造を有する。なお、発光ユニット４が一つの有機ＥＬ素子はシングルユニット構造である。
【００２５】
第１実施形態の有機ＥＬ素子は、発光ユニット４の数は三つである。有機ＥＬ素子では、発光ユニット４の数は三つに限定されることはなく、四つ以上であってもよい。発光ユニット４が三以上となることで、発光色を調整して所望の色を作り出すことが容易になる。ただし、発光ユニット４の数が多すぎると、素子構成が複雑になるおそれがある。そのため、発光ユニット４の数は五つ以下が好ましく、四つ以下がより好ましく、三つが最も好ましい。
【００２６】
マルチユニット構造の有機ＥＬ素子においては、隣り合う発光ユニット４と発光ユニット４との間には、通常、中間層５が設けられる。中間層５は、隣接する各発光ユニット４に電荷を注入する機能を有する層である。中間層５を設けることにより、各発光ユニット４において良好に発光することが可能になる。中間層５は、電極的な機能を発揮し得るもので、電荷発生層とも呼ばれる。中間層５は、陽極側に電子を注入し、陰極側にホール（正孔）を注入する機能を有する。光透過性電極（第１電極１）側が陽極の場合、中間層５は、光透過性電極側に隣接する発光ユニット４に電子を注入する機能を有する。光反射性電極（第２電極２）が陰極の場合、中間層５は、光反射性電極側の発光ユニット４にホール（正孔）を注入する機能を有する。図１に示すように、中間層５は各々の発光ユニット４，４の間に設けられていてよく、その場合、中間層５は全体として複数設けられることになる。
【００２７】
有機ＥＬ素子は基板７を備えるが、第１電極１から第２電極２（図１では光透過性電極から光反射性電極）までの積層体によって構成される発光積層体は、基板７の表面に形成される。基板７が発光積層体を支持するための基材となる第１実施形態においては、基板７の表面に光透過性電極である第１電極１が形成されている。この場合、基板７は光透過性を有することが好ましい。それにより光を外部に取り出すことができる。基板７側から光を取り出す構造は、ボトムエミッション構造と呼ばれる。また、有機ＥＬ素子は、第１実施形態とは別の構造として、基板７の表面に光反射性電極である第２電極２が形成されている構造であってもよい。この場合、図１において、図示された基板７を消去して、第２電極２（光反射性電極）の上方に基板７を描画すれば、第１実施形態の変形例として、これらの積層構造が描かれる。光反射性電極側に基板７を設ける場合、基板７は透明でなくてもよい。光は基板７とは反対側から取り出される。基板７とは反対側から光を取り出す構造は、トップエミッション構造と呼ばれる。有機ＥＬ素子は、ボトムエミッション構造であっても、トップエミッション構造であってもよい。ただし、基板７の表面に光透過性電極を設けるボトムエミッション構造の方が、照明用の発光装置として有利である。
【００２８】
少なくとも三つ以上の発光ユニット４のうち、第２電極２に最も近い発光ユニット４は、反射側発光ユニット４２である。また、第１電極１に最も近い発光ユニット４は、透過側発光ユニット４１である。そして、反射側発光ユニット４２と透過側発光ユニット４１との間にある発光ユニットは、中間発光ユニット４３である。なお、発光ユニット４が四つ以上の場合、反射側発光ユニット４２と透過側発光ユニット４１との間に、複数の中間発光ユニット４３が複数設けられることになる。
【００２９】
各々の発光ユニット４、すなわち、反射側発光ユニット４２、透過側発光ユニット４１及び中間発光ユニット４３はいずれも、緑色発光材料を含有して形成された発光層３を有している。以下では、上記の緑色発光材料を含有する発光層３を、「緑色発光層３Ｇ」と称する。有機ＥＬ素子では、発光ユニット４に形成される一以上の発光層３のうちの少なくとも一つは緑色発光層３Ｇとなる。緑色発光層３Ｇは、発光ユニット４において層状に形成されており、図１に示すように、基板７と略平行となるように発光ユニット４内に配置されている。
【００３０】
緑色発光層３Ｇには、緑色発光材料以外のその他の発光材料等の材料が含まれていてもよい。その他の発光材料としては、後述する赤色発光材料や青色発光材料などである。尚、緑色発光材料等、発光材料の種類については後述する。
【００３１】
上記のように、各々の発光ユニット４に配置されている発光層３の一つが緑色発光層３Ｇとして形成されることで、有機ＥＬ素子におけるすべての発光ユニット４は、緑色発光層３Ｇを有するものとなる。
【００３２】
各々の発光ユニット４の少なくとも一つの発光ユニット４には、赤色発光材料が配置される。具体的には、赤色発光材料を含む発光層３を緑色発光層３Ｇの第１電極側の面又は第２電極側の面のいずれかに積層させるように設けることで、赤色発光材料を発光ユニット４に配置させることができる。このように形成される赤色発光材料を含む発光層３を、以下では、「赤色発光層３Ｒ」と称する。第１実施形態では、赤色発光層３Ｒは、反射側発光ユニット４２及び中間発光ユニット４３において緑色発光層３Ｇの第１電極１側に面して形成されている。尚、赤色発光層３Ｒは、上記の赤色発光材料のみを含有する層でもよいし、赤色発光材料以外の発光材料等の材料が含まれていてもよい。
【００３３】
一方、上記のように赤色発光材料を赤色発光層３Ｒとして発光ユニット４に配置させる方法以外にも、例えば、緑色発光層３Ｇの中に赤色発光材料を含ませるようにして赤色発光材料を発光ユニット４に配置させてもよい。この場合、緑色発光層３Ｇは、緑色発光材料と赤色発光材料との混合層として形成されることになる。
【００３４】
各々の発光ユニット４の少なくとも一つの発光ユニット４には、青色発光材料が配置される。具体的には、青色発光材料を含む発光層３を緑色発光層３Ｇの第１電極側の面又は第２電極側の面のいずれかに積層させるように設けることで、青色発光材料を発光ユニット４に配置させることができる。このように形成される青色発光材料を含む発光層３を、以下では、「青色発光層３Ｂ」と称する。第１実施形態では、青色発光層３Ｂは、透過側発光ユニット４１において緑色発光層３Ｇの第１電極１側に面して形成されている。尚、青色発光層３Ｂは、上記の青色発光材料のみを含有する層でもよいし、青色発光材料以外の発光材料等の材料が含まれていてもよい。
【００３５】
一方、上記のように青色発光材料を青色発光層３Ｂとして発光ユニット４に配置させる方法以外にも、例えば、緑色発光層３Ｇの中に青色発光材料を含ませるようにして青色発光材料を発光ユニット４に配置させてもよい。この場合、緑色発光層３Ｇは、緑色発光材料と青色発光材料との混合層として形成されることになる。
【００３６】
上記のように、発光ユニット４は、少なくとも緑色発光層３Ｇを有して構成され、さらに、緑色発光層３Ｇとは別に赤色発光層３Ｒや青色発光層３Ｂを有していてもよいものである。このように、赤色発光材料や青色発光材料が発光層３として形成されて配置される場合は、発光ユニット４は、二又は三以上の発光層３を有して形成されることになる。
【００３７】
尚、第１実施形態では、赤色発光層３Ｒと青色発光層３Ｂはそれぞれ、異なる発光ユニット４に配置されているが、もちろん、赤色発光層３Ｒと青色発光層３Ｂとは、同じ発光ユニット４に形成されていてもよい。この場合、一つの発光ユニット４に発光層３が三つ（緑色発光層３Ｇ、赤色発光層３Ｒ、青色発光層３Ｂ）形成されることになる。また、赤及び青色発光材料はそれぞれ、少なくとも一つの発光ユニット４に配置されていればよいものであるので、三以上ある発光ユニット４のうちのいずれかの発光ユニット４には、赤色発光材料及び青色発光材料のいずれも配置されていない場合もあり得る。
【００３８】
ここで、上記の緑色発光材料とは、４７５ｎｍ以上５７０ｎｍ未満の波長領域に最も強度が大きいスペクトルを示す発光材料をいう。通常、緑色発光材料は、５００ｎｍ以上であるが、上記のように４７５ｎｍ以上５００ｎｍ未満のいわゆるライトブルー色領域も緑色発光材料に含んでよいものとする。また、上記の青色発光材料とは、４２０ｎｍ以上４７５ｎｍ未満の波長領域に最も強度が大きいスペクトルを示す発光材料をいう。また、また、赤色の発光材料とは、５７０ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長領域に最も強度が大きいスペクトルを示す発光材料をいう。
【００３９】
発光材料は、厳密には、例えば橙色など、赤緑青以外の発光色も存在し得るが、その場合であっても、本明細書では、発光色を上記三色で区分し、上記の波長領域の色の定義に入る限り、その色を呈するとみなす。
【００４０】
有機ＥＬ素子は、図１の第１実施形態に示すように、三つ以上の発光ユニット４を有するマルチユニット構造であり、しかも、全ての発光ユニット４が、緑色発光材料を含む緑色発光層３Ｇを有している。そのため、このような有機ＥＬ素子は、高い輝度を有する。緑色発光材料による発光色は、ヒトに対して特に視感度が高い色であるためであり、しかも、そのような視感度の高い緑色発光材料を含む緑色発光層３Ｇが少なくとも三つ以上あるからである。
【００４１】
また、有機ＥＬ素子は、赤緑青（ＲＧＢ）の三色の発光材料を備えることにより、種々の色を作り出すことができる。特に、これらの色を混合することにより白色発光が可能である。有機ＥＬ素子では、白色発光により、面状の照明装置を形成することができる。
【００４２】
上記のように、有機ＥＬ素子は、発光ユニット４に緑色発光材料、赤色発光材料や青色発光材料を含むものである。ここで、上記各種の発光材料が、蛍光を示す蛍光発光材料（蛍光物質）であるか、燐光を示す燐光発光材料（燐光物質）であるかによって、発光ユニット４を蛍光発光ユニット４Ｆとして形成したり、燐光発光ユニット４Ｐとして形成したりすることができる。
【００４３】
第１実施形態のように、三つ以上の発光ユニット４のうちの少なくとも一つは蛍光発光ユニット４Ｆとして形成され、かつ、三つ以上の発光ユニット４のうちの少なくとも一つは燐光発光ユニット４Ｐとして形成される。
【００４４】
発光ユニット４を蛍光発光ユニット４Ｆとして形成するには、発光層３に含まれる発光材料を少なくとも蛍光物質とすればよい。具体的には、緑色発光層３Ｇに含まれる緑色発光材料を少なくとも蛍光物質で構成させれば、このような発光ユニット４は蛍光発光ユニット４Ｆとして形成される。以下では、蛍光物質である緑色発光材料を「緑色蛍光発光材料」という。そして、緑色発光層３Ｇに緑色蛍光発光材料が含まれる場合、この緑色発光層３Ｇを「緑色蛍光発光層３ＧＦ」とする。緑色蛍光発光層３ＧＦには、緑色蛍光発光材料のみを含むものであってもよいし、緑色蛍光発光材料以外のその他の発光材料を含むものであってもよい。その他の発光材料としては、燐光発光材料も含まれ得る。
【００４５】
また、蛍光発光ユニット４Ｆに青色発光材料や赤色発光材料が上記のように配置されている場合は、これらの発光材料も蛍光物質とすればよい。以下では、蛍光物質である青色発光材料を「青色蛍光発光材料」、蛍光物質である赤色発光材料を「赤色蛍光発光材料」という。そして、蛍光発光ユニット４Ｆにおいて青色蛍光発光材料や赤色蛍光発光材料がそれぞれ、発光層３Ｂ、発光層３Ｒとして形成される場合は、発光層３Ｂは「青色蛍光発光層３ＢＦ」、発光層３Ｒは「赤色蛍光発光層３ＲＦ」とする。青色発光層３ＢＦや赤色発光層３ＲＦには、蛍光発光材料のみを含むものであってもよいし、蛍光発光材料以外のその他の発光材料を含むものであってもよい。その他の発光材料としては、燐光発光材料も含まれ得る。
【００４６】
上記のように、発光ユニット４を蛍光発光ユニット４Ｆとして形成することで、有機ＥＬ素子は、より安定した発光を示すようになり、輝度の高い有機ＥＬ素子が得られやすくなる。
【００４７】
一方、発光ユニット４を燐光発光ユニット４Ｐとして形成するには、発光層３に含まれる発光材料を燐光物質で構成させればよい。具体的には、緑色発光層３Ｇに含まれる緑色発光材料を少なくとも燐光物質で構成させれば、このような発光ユニット４は燐光発光ユニット４Ｐとして形成される。以下では、燐光物質である緑色発光材料を「緑色燐光発光材料」という。そして、緑色発光層３Ｇに含まれる緑色発光材料が緑色燐光発光材料である場合の緑色発光層３Ｇを「緑色燐光発光層３ＧＰ」とする。緑色燐光発光層３ＧＰは、緑色燐光発光材料のみを含むものであることが好ましい。
【００４８】
また、燐光発光ユニット４Ｐに青色発光材料や赤色発光材料が配置されている場合は、これらの発光材料も燐光物質が使用される。以下では、燐光物質である青色発光材料を「青色燐光発光材料」、燐光物質である赤色発光材料を「赤色燐光発光材料」という。そして、燐光発光ユニット４Ｐにおいて青色燐光発光材料や赤色燐光発光材料がそれぞれ、発光層３Ｂ、発光層３Ｒとして形成される場合は、発光層３Ｂは「青色燐光発光層３ＢＰ」、発光層３Ｒは「赤色燐光発光層３ＲＰ」とする。青色発光層３ＢＰや赤色発光層３ＲＰは、燐光発光材料のみを含むことが好ましい。
【００４９】
上記のように、発光ユニット４を燐光発光ユニット４Ｐとして形成することで、有機ＥＬ素子の発光効率を高めやすくなる。
【００５０】
第１実施形態では、透過側発光ユニット４１が蛍光発光ユニット４Ｆとして形成されている。この蛍光発光ユニット４Ｆは、緑色蛍光発光層３ＧＦ及び青色蛍光発光層３ＢＦを有して形成されている。また、第１実施形態では、反射側発光ユニット４２及び中間発光ユニット４３がそれぞれ、燐光発光ユニット４Ｐ，４Ｐとして形成されている。いずれの燐光発光ユニット４Ｐにおいても、緑色燐光発光層３ＧＰ及び赤色燐光発光層３ＲＰを有して形成されている。
【００５１】
発光ユニット４内の発光層３以外の部分には、有機ＥＬ素子を駆動可能にさせる適宜の層が形成され得る。そのような層としては、例えば、電荷輸送層６である。第１実施形態では、電荷輸送層６が図示されている。電荷輸送層６は、ホール又は電子を注入したり輸送したりする層であってよい。電荷輸送層６は、電子輸送層６Ａと正孔輸送層６Ｂとによって主に構成される。発光ユニット４内においては、発光層３の陽極側（本例では光透過性電極である第１電極１側）には正孔輸送層６Ｂが配置され、発光層３の陰極側（本例では光反射性電極である第２電極２側）には電子輸送層６Ａが配置されることが好ましい。なお、発光層３と電極とが直接接したり、発光層３と中間層５とが直接接したりしても、所望の発光を得られるのであれば、電荷輸送層６は、適宜の箇所でなくてもよい。また、電荷輸送層６は、正孔注入層又は電子注入層などの適宜の層を備えるものであってもよい。正孔注入層は正孔輸送層６Ｂの陽極側に形成することができる。電子注入層は電子輸送層６Ａの陰極側に形成することができる。
【００５２】
有機ＥＬ素子は、前記燐光発光ユニット４Ｐの数が前記蛍光発光ユニット４Ｆの数よりも多いことが好ましい。
【００５３】
第１実施形態の有機ＥＬ素子のように、燐光発光ユニット４Ｐの数が蛍光発光ユニット４Ｆの数よりも多い場合、内部量子効率が向上し、結果的に、後述の実施例で示す平均外部量子効率が向上するので、有機ＥＬ素子の発光効率をさらに高めることができる。
【００５４】
図１の第１実施形態の有機ＥＬ素子では、燐光発光ユニット４Ｐが光反射性電極である第２電極２側、すなわち、反射側発光ユニット４２が燐光発光ユニット４Ｐとして形成されている。このように有機ＥＬ素子が構成されている場合、有機ＥＬ素子は、光取出し効率が向上し、より高い発光効率を有するようになる。光反射性電極の側に配置される発光ユニット４は、光透過性電極の側に配置される発光ユニット４と比較して、干渉の影響によるロスが小さく、また、光取出し効率が高くなる傾向にある。そのため、第１実施形態のように、反射側発光ユニット４２を燐光発光ユニット４Ｐとすることで、このような有機ＥＬ素子は、その光取出し効率が向上し、しかも、より高い発光効率を有するようになるのである。
【００５５】
さらに、第１実施形態の有機ＥＬ素子は、中間発光ユニット４３が燐光発光ユニット４Ｐとして形成されている。このように有機ＥＬ素子が構成されている場合、有機ＥＬ素子は、高輝度、かつ、高効率になりやすくなる。
【００５６】
一般的に、特定の発光スペクトルを有する発光材料において、反射性電極に対して所定の距離に配置されるように発光層３の位置設定すれば、すなわち、光学干渉設計を行えば、光学的に高い光取出し効率が得られる。そして、高い光取出し効率を得るようにするための発光層３（発光ユニット４）の配置位置（極大位置）は複数あるが、そのうち、反射性電極に最も近くなる位置を選択すれば、発光効率が最も高くなる。このような光学干渉設計を行い、目的に合った有機ＥＬ素子が得られるように発光層３の位置を決定することができる。
【００５７】
図２に示す第２実施形態の有機ＥＬ素子では、反射側発光ユニット４２が蛍光発光ユニット４Ｆとして形成されている。この蛍光発光ユニット４Ｆは、光反射性電極側に緑色蛍光発光層３ＧＦ、光透過性電極側に青色蛍光発光層３ＢＦを有して形成されている。さらに、透過側発光ユニット４１及び中間発光ユニット４３がそれぞれ、燐光発光ユニット４Ｐ，４Ｐとして形成されており、いずれも、光反射性電極側に緑色燐光発光層３ＧＰ、光透過性電極側に赤色燐光発光層３ＲＰを有して形成されている。すなわち、第１実施形態の有機ＥＬ素子と比較すると、燐光発光ユニット４Ｐ、蛍光発光ユニット４Ｆの位置関係が異なる以外は、これらの個数及び各々の層構成は同じであり、また、発光ユニット４以外の部材についても第１実施形態と同じである。尚、図２及び図１に付されている符号のうち、共通している符号は、同じ部材であることを示しているので、各部材の説明は省略する。
【００５８】
第２実施形態の有機ＥＬ素子では、反射側発光ユニット４２が蛍光発光ユニット４Ｆとして形成されていることで、光取出し効果が向上し、しかも、第１実施形態の有機ＥＬ素子に比べて高い色温度となる。この場合も上述した光学干渉設計の観点から、各々の発光ユニット４の配置設計を行うことができる。また、この場合においては、有機ＥＬ素子の色温度を高くする目的で、短波長成分が多く含まれる蛍光ユニット４Ｆを反射性電極側に形成させている。白色光においては、発光ユニット４中の短波長成分の含有割合を多くすればより高い色温度が実現されるのである。
【００５９】
また、第２実施形態の有機ＥＬ素子では、第１実施形態同様、中間発光ユニット４３が燐光発光ユニット４Ｐとして形成されているので、同様の理由により高輝度、かつ、高効率になりやすくなる。
【００６０】
図３に示す第３実施形態の有機ＥＬ素子では、透過側発光ユニット４１が燐光発光ユニット４Ｐとして形成され、この燐光発光ユニット４Ｐは、光反射性電極側に緑色燐光発光層３ＧＰ、光透過性電極側に赤色燐光発光層３ＲＰを有して形成されている。さらに、反射側発光ユニット４２及び中間発光ユニット４３がそれぞれ、蛍光発光ユニット４Ｆ，４Ｆとして形成されており、いずれも、光反射性電極側に緑色蛍光発光層３ＧＦ、光透過性電極側に青色蛍光発光層３ＢＦを有して形成されている。
【００６１】
すなわち、第１実施形態と比較すると、燐光発光ユニット４Ｐ及び蛍光含有発光ユニット４Ｆの配置数及び位置関係が異なる点以外は、第３実施形態と第１実施形態の発光ユニット４の構成自体は同じである。また、発光ユニット４以外の構成についても第１実施形態と第３実施形態は同じである。尚、図３及び図１に付されている符号のうち、共通している符号は、同じ部材であることを示しているので、各部材の説明は省略する。
【００６２】
第３実施形態の有機ＥＬ素子では、反射側発光ユニット４２が蛍光発光ユニット４Ｆとして形成されていることで、第２実施形態の有機ＥＬ素子と同様、有機ＥＬ素子の光取出し効果が向上し、しかも、第１実施形態の有機ＥＬ素子に比べて高い色温度となる。
【００６３】
また、第３実施形態の有機ＥＬ素子では、中間発光ユニット４３を、短波長発光が高い割合を占める短波長蛍光発光材料を含む蛍光発光ユニット４Ｆとしていることで、有機ＥＬ素子全体の色温度をより高くすることが可能となる。具体的に第３実施形態の有機ＥＬ素子では、構成部材の材料の種類にもよるが、その色温度が、例えば５０００Ｋ以上となる。それに対し、第１実施形態及び第２実施形態の有機ＥＬ素子では、色温度は前者が３０００Ｋ、後者は３５００Ｋ程度である。
【００６４】
有機ＥＬ素子において、少なくとも一つの前記燐光発光ユニット４Ｐには、前記燐光発光材料として青色燐光発光材料が含まれることが好ましい。すなわち、複数ある燐光発光ユニット４Ｐのうちの少なくとも一つの燐光発光ユニット４Ｐに含まれる燐光発光材料が青色燐光発光材料であることが好ましい。
【００６５】
この場合、高い色温度の実現が可能となり、しかも、高い演色性を示す有機ＥＬ素子となり得る。
【００６６】
図４に示す第４実施形態が、上記の燐光発光ユニットに含まれる燐光発光材料が青色燐光発光材料である場合の有機ＥＬ素子である。
【００６７】
この形態の有機ＥＬ素子では、透過側発光ユニット４１が蛍光発光ユニット４Ｆとして形成され、この蛍光発光ユニット４Ｆは、光反射性電極側に緑色蛍光発光層３ＧＦ、光透過性電極側に青色蛍光発光層３ＢＦを有して形成されている。さらに、反射側発光ユニット４２及び中間発光ユニット４３がそれぞれ、燐光発光ユニット４Ｐ，４Ｐとして形成されている。そして、中間発光ユニット４３における燐光発光ユニット４Ｐは、光反射性電極側に緑色燐光発光層３ＧＰ、光透過性電極側に赤色燐光発光層３ＲＰを有して形成されている。
【００６８】
一方、反射側発光ユニット４２における燐光発光ユニット４Ｐは、三つの発光層３が積層して形成されており、光反射性電極側に青色燐光発光層３ＢＰ、透過性電極側に赤色燐光発光層３ＲＰ、両者の間、すなわち、中央に緑色燐光発光層３ＧＰを有している。
【００６９】
ここで、上記青色燐光発光層３ＢＰとは、燐光物質である青色発光材料（青色燐光発光材料）を含む発光層３のことである。したがって、第４実施形態では、一つの燐光発光ユニット４Ｐが、青色燐光発光材料からなる発光層３（青色燐光発光層３ＢＰ）を含むことになる。
【００７０】
上記のように、第４実施形態では、反射側発光ユニット４２の燐光発光ユニット４Ｐにおいて、緑色燐光発光層３ＧＰの光反射性電極側に青色燐光発光材料を含む青色燐光発光層３ＢＰが形成されている点を除いては、第１実施形態と同様の構成である。尚、図４及び図１に付されている符号のうち、共通している符号は、同じ部材であることを示している。
【００７１】
図４の第４実施形態では、有機ＥＬ素子は、反射側発光ユニット４２が燐光発光ユニット４Ｐとして形成されていることで、第１実施形態同様、光取り出し効率が向上し、より高い発光効率を有するようになる。
【００７２】
その上、反射側発光ユニット４２の燐光発光ユニット４Ｐが青色燐光発光層３ＢＰを有していることで、高効率、かつ、高い色温度を有する有機ＥＬ素子が得られる。具体的に第４実施形態の有機ＥＬ素子では、構成部材の材料の種類にもよるが、その色温度が４０００Ｋ程度になり、第１実施形態及び第２実施形態の有機ＥＬ素子に比べて色温度を高くすることができ、しかも、高効率にすることができるのである。
【００７３】
また、第４実施形態の有機ＥＬ素子では、中間発光ユニット４３が燐光発光ユニット４Ｐとして形成されているので、第１実施形態と同様の理由により高輝度、かつ、高効率になりやすい。
【００７４】
尚、第４実施形態では、青色燐光発光材料を含んでなる青色燐光発光層３ＢＰが燐光発光ユニット４Ｐに形成されている形態であるが、例えば、青色燐光発光層３ＢＰを形成させずに、青色燐光発光材料を緑色燐光発光層３ＧＰ中に含ませるようにしてもよい。
【００７５】
有機ＥＬ素子は、前記発光層３に含まれる前記緑色発光材料が緑色燐光発光材料である燐光発光ユニット４Ｐを少なくとも二つ有し、一つの燐光発光ユニット４Ｐにおける緑色燐光発光材料と、他の燐光発光ユニット４Ｐにおける緑色燐光発光材料とは互いに異なることが好ましい。
【００７６】
このような構成で有機ＥＬ素子が形成されている場合、発光スペクトルの波長領域が全体として拡がるようになり、有機ＥＬ素子の演色性を一層高めることができる。例えば、図１の第１実施形態で、二つの燐光発光ユニット４Ｐ，４Ｐのいずれの緑色燐光発光層３ＧＰにも緑色燐光発光材料が含まれる場合において、それぞれの緑色燐光発光材料の種類が互いに異なる場合は、演色性が一層高い有機ＥＬ素子となる。そのような構成の有機ＥＬ素子については、一例として図５に第５実施形態として示している。
【００７７】
図５に示す第５実施形態の有機ＥＬ素子では、第１実施形態と同様、透過側発光ユニット４１が蛍光発光ユニット４Ｆとして形成され、この蛍光発光ユニット４Ｆは、光反射性電極側に緑色蛍光発光層３ＧＦ、光透過性電極側に青色蛍光発光層３ＢＦを有して形成されている。さらに、反射側発光ユニット４２及び中間発光ユニット４３がそれぞれ、燐光発光ユニット４Ｐ，４Ｐとして形成されており、いずれも、光反射性電極側に緑色燐光発光層３ＧＰ、光透過性電極側に赤色燐光発光層３ＲＰを有して形成されている。そして、この有機ＥＬ素子の二つの燐光発光ユニット４Ｐの緑色燐光発光層３ＧＰに含まれる緑色燐光発光材料は互いに種類が異なるので、ここでは、反射側発光ユニット４２の緑色燐光発光層を「３ＧＰ２」、中間発光ユニット４３の緑色燐光発光層を「３ＧＰ１」という符号を付している。尚、図５及び図１に付されている符号のうち、共通している符号は、同じ部材であることを示しているので、各部材の説明は省略する。
【００７８】
このような第５実施形態の有機ＥＬ素子では、上述したように、演色性が一層高いものとして得られる。特に、緑色燐光発光層３ＧＰ１の緑色燐光発光材料の極大波長が５２０〜５４０ｎｍの範囲、緑色燐光発光層３ＧＰ２の緑色燐光発光材料の極大波長が５５０〜５７０ｎｍの範囲が望ましく、これにより、演色性がより一層高い有機ＥＬ素子が得られる。また、この場合において、緑色燐光発光層３ＧＰ１を含む発光ユニット４が、緑色燐光発光層３ＧＰ２を含む発光ユニット４よりも光反射性陰極側にあることが光学干渉設計の観点から望ましいが、仮にそうでなくても上記と同じ効果は得られる。上記でいう極大波長とは、緑色燐光発光材料の発光スペクトルにおいてピーク強度が極大となるときの波長のことをいい、以下も同様である。
【００７９】
尚、上記のように緑色燐光発光層３ＧＰ１及び緑色燐光発光層３ＧＰ２に、互いに異なる緑色燐光発光材料が含まれているが、そうである限り、一方の緑色燐光発光層には、他方の緑色燐光発光層と同じ種類の緑色燐光発光材料が同時に含まれていてもよい。
【００８０】
ここでは一例として、第５実施形態の有機ＥＬ素子、すなわち、第１実施形態において、二つの緑色燐光発光層３ＧＰをそれぞれ、緑色燐光発光層３ＧＰ１、緑色燐光発光層３ＧＰ２とした場合の形態で説明したが、もちろん、この形態に限られるものではない。つまり、緑色燐光発光層３ＧＰを二つ有する第２実施形態及び第４実施形態などにおいても、第５実施形態と同様の構成を適用すれば、同様の効果を得ることができる。
【００８１】
尚、図５では、説明の便宜上、緑色燐光発光層３ＧＰ１、緑色燐光発光層３ＧＰ２と表記したに過ぎない。そのため、例えば、第１実施形態である図１では、二つの緑色燐光発光層は共に符号「３ＧＰ」が付されているが、これら二つの緑色燐光発光層３ＧＰに含まれる緑色燐光発光材料が同一とは限定されず、互いに異なる種類の緑色燐光発光材料であってもよい。その他の実施形態でも同様であり、もちろん、他の層についても同様のことがいえる。
【００８２】
第１実施形態〜第５実施形態はいずれも、一つの蛍光発光ユニット４Ｆにおいて、緑色蛍光発光層３ＧＦが青色蛍光発光層３ＢＦよりも光反射性電極（第２電極２側）に配置している。光学干渉の観点から考えれば、その設計上、青色蛍光発光層３ＢＦが緑色蛍光発光層３ＧＦよりも光反射性電極（第２電極２側）に配置することが望ましいといえる。しかし、第１実施形態〜第５実施形態のような配置順序であっても、これらの有機ＥＬ素子は、高い輝度で、かつ、高い発光効率を有するものとなる。通常、キャリアバランス調整の目的で、上記の両者の層のいずれかを光透過性電極側に配置させたり、光反射性電極側に配置させたりすることがあるが、いずれの配置であっても、高輝度、高効率の有機ＥＬ素子が得られるのである。
【００８３】
また、第１実施形態〜第５実施形態はいずれも、燐光発光ユニット４Ｐにおいて、緑色燐光発光層３ＧＰが赤色燐光発光層３ＲＰよりも光反射性電極（第２電極２側）に配置している。この場合、光学干渉の観点から、その設計上、上記のような配置順序であることが望ましいが、キャリアバランス調整の目的に応じて、配置順序を変更したとしても、高輝度、高効率の有機ＥＬ素子が得られる。
【００８４】
また、第１実施形態〜第５実施形態のように、発光ユニット４のうちの少なくとも一つが蛍光発光ユニット４Ｆであることで、例えば、蛍光発光ユニット４Ｆに青色発光材料を配置させる場合、青色発光材料の材料選定を幅広く行うことができる。これにより、有機ＥＬ素子を製作するにあたっての素子設計が容易になる。従って、発光ユニット４のうちの少なくとも一つが蛍光発光ユニット４Ｆであれば、この蛍光発光ユニット４Ｆは、青色発光材料の受け皿としての役割を果たすものといえる。このような観点から、蛍光発光ユニット４Ｆには、第１実施形態〜第５実施形態のように、蛍光を示す青色発光材料（すなわち、青色蛍光発光材料）が含まれることが好ましい。
【００８５】
なお、蛍光発光ユニット４Ｆからの発光は、二つの三重項励起子の衝突融合により一重項励起子が生成する現象（ＴＴＦ：Ｔｒｉｐｌｅｔ−Ｔｒｉｐｌｅｔ  ｆｕｓｉｏｎ）を利用したものであってもよい。このようにＴＴＦ現象を利用することで、蛍光発光ユニット４Ｆの高効率化が可能になり、さらに、燐光発光ユニット４Ｐと組み合わせることで、白色素子としての高効率化が可能になる。また、蛍光発光ユニット４Ｆが異なる発光色の積層構造であれば、高い効率を維持したまま、発光色温度の調整が可能となる。蛍光発光ユニット４Ｆからの発光は、ＴＴＦ現象を利用するものの他、熱活性を利用したものであってもよく、この場合も、高効率発化が可能になる。
【００８６】
有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記三以上の発光ユニット４の少なくとも一つ以上又は全てが、前記緑色発光材料を含有する発光層３と、この発光層３以外の発光層３とからなる複数の発光層３，３，・・・を有しており、一つの発光ユニット４において、前記複数の発光層３，３，・・・に含まれる発光材料のうちの、最も大きい極大発光波長を有する発光材料と、最も小さい極大発光波長を有する発光材料との極大発光波長の差が７０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００８７】
前記三以上の発光ユニット４が、一つの発光ユニット４における複数の発光層３，３，・・・に含まれる発光材料の上記極大発光波長の差が７０ｎｍ以下であれば、光学干渉設計が行いやすくなる。すなわち、一つの発光ユニットに配置される複数の発光材料の極大波長が互いに近接するようになるので、光の干渉を強めやすくでき、有機ＥＬ素子の光取出し効率をより高めることができる。
【００８８】
一般的に光取出し効率は、発光ユニット４に含まれる発光材料の発光波長に依存する。そのため、発光波長が異なる２種類の発光材料を、反射性電極からの距離が同じ位置になるように配置させて、それぞれ発光ユニット４を形成させたとしても、両者の間で光取出し効率が大きく異なる。このような観点から、光取出し効率をできる限り向上させるために、各発光ユニット４の発光スペクトルの波長帯（波長領域）が小さくなるように設計するとことが有効である。
【００８９】
また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記緑色発光材料は、発光スペクトルの半値幅が６０ｎｍ以上である緑色発光材料を含むことが好ましい。
【００９０】
具体的には、発光ユニット４における発光層３に緑色燐光発光材料が含まれる場合において、その緑色燐光発光材料の発光スペクトルの半値幅が６０ｎｍ以上であれば、有機ＥＬ素子の演色性をより高めることが可能となり、スペクトル設計が行いやすくなる。このように高演色化となるのは、有機ＥＬ素子の発光スペクトルにおける広い波長領域を、上記半値幅が６０ｎｍ以上の緑色燐光発光材料によって適切にカバーすることができるからである。緑色燐光発光材料の上記半値幅は、７０ｎｍ以上であればより好ましい。半値幅の上限は特に制限されないが、通常、１２０ｎｍ程度である。尚、上記の半値幅が６０ｎｍ以上の緑色燐光発光材料の高演色化の効果が阻害されない程度であれば、半値幅が６０ｎｍ未満の緑色燐光発光材料やその他の燐光発光材料などを組み合わせて使用することも、もちろん可能である。また、緑色蛍光発光材料の発光スペクトルの半値幅も６０ｎｍ以上であってもよい。
【００９１】
有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記一対の電極１，２のうちの光透過性である電極の外側に光の波長を変換する蛍光色素を含有する蛍光層８を備えることも好ましい。
【００９２】
この場合、有機ＥＬ素子の輝度がさらに高まり、これにより、有機ＥＬ素子のスペクトル設計を行いやすくなり、また、発光ユニット４のユニット数を必要以上に多く設けなくてもよくなる。上記のような構成を有する有機ＥＬ素子については、図６に第６実施形態として示している。
【００９３】
図６の第６実施形態の有機ＥＬ素子では、基板７から第２電極（光反射性電極）に至るまでの構成は第１実施形態（図１）と同じ構成である。第６実施形態において、第１実施形態と異なるところは、基板７の第１電極１（光透過性電極）が設けられている面と逆側の面に蛍光層８が設けられている点、すなわち、光透過性電極の外側に基板７を介在させて蛍光層８が設けられている点である。
【００９４】
蛍光層８は、光の波長を変換する蛍光色素を含有してなる層である。そのため、上記のように蛍光層８が設けられる有機ＥＬ素子では、蛍光層８による光の波長変換によって色味をより高めることができるようになり、結果として有機ＥＬ素子がより高輝度になる。特に、蛍光層８に含まれる蛍光色素が赤色蛍光色素であれば、より色味を強くすることができ、有機ＥＬ素子の高輝度化に好適となる。
【００９５】
上記蛍光色素の具体例としては、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン等のシアニン系色素、１−エチル−２−［４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３ブタジエニル］−ピリジウム−パークロレート等のピリジン系色素、ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ等のローダミン系色素、オキサジン系色素、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフルオロメチルキノリジノ（９，９ａ，１−ｇｈ）クマリン、３−（２’−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン、３−（２’−ベンズイミダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン等のクマリン色素、ベーシックイエロー等のクマリン色素系染料、ソルベントイエロー等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記蛍光色素は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。尚、蛍光層８は、上記蛍光色素の他、適宜のバインダー樹脂などが含まれていてもよい。
【００９６】
第６実施形態では、蛍光層８は基板７に面して設けられているが、その他の層、例えば、光散乱層や光取り出し構造などを介在させて設けられていてもよい。光散乱層は、例えば光散乱粒子を含む層で構成されるものであり、光取り出し構造は基板７の表面に微細な凹凸構造を設けたりすることにより形成される構造である。
【００９７】
蛍光層８は、第１実施形態のみならず、第２実施形態〜第５実施形態のような各有機ＥＬ素子においても設けることが可能であり、これらの場合も、上記同様の効果が発揮される。
【００９８】
有機ＥＬ素子は、基板７と光透過性電極１との間に、光取り出し層が設けられてもよい。光取り出し層は、基板７での全反射を抑え、外部に光をより多く取り出す機能を有する層である。光取り出し層は、基板７と有機ＥＬ層との間の屈折率差を低減する構造であってよい。屈折率差の低減により全反射を抑制して光を取り出すことができる。また、光取り出し層は、光散乱構造であってもよい。光を散乱させることにより光の方向を変更させて全反射を抑制して光を取り出すことができる。光取り出し層は、例えば、低屈折率層と高屈折率層との積層構造により形成することができる。あるいは、光取り出し層は、例えば、二つの層の界面の凹凸構造により形成することができる。あるいは、光取り出し層は、例えば、光散乱粒子を分散した層により形成することができる。
【００９９】
以下、上記で説明した有機ＥＬ素子に用いる材料、及び、有機ＥＬ素子の製造について説明する。
【０１００】
基板７としては、有機ＥＬ素子を形成するのに適した適宜の基板材料を用いることができる。例えば、ガラス基板、樹脂基板などを用いることができる。ガラス基板を用いれば、光取り出し性が高く強度のある透明基板を簡単に得ることができる。
【０１０１】
第１電極１及び第２電極２は、一方を陽極、他方を陰極として形成することができるが、これらは適宜の導電性材料を用いることにより、光透過性電極や光反射性電極として形成することができる。
【０１０２】
陽極としては、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましい。陽極から光を取り出す場合、透明導電膜により陽極を構成することができる。陽極の構成としては、例えば、金属薄膜、透明金属酸化物膜、有機導電膜などを例示できる。陽極の材料としては、例えば、金などの金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）等、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリン等の導電性高分子及び任意のアクセプタ等でドープした導電性高分子、カーボンナノチューブなどの導電性光透過性材料などを用いることができる。ＩＴＯなどを用いれば導電性の高い透明電極を形成することができる。
【０１０３】
陰極としては、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましい。陰極の材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属等、およびこれらと他の金属との合金、などを挙げることができる。陰極の材料の具体例としては、例えば、アルミニウム、銀、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金を例として挙げることができる。さらに金属等の導電材料を１層以上積層して用いてもよい。例えば、アルカリ金属／Ａｌの積層、アルカリ土類金属／Ａｌの積層、アルカリ土類金属／Ａｇの積層、マグネシウム−銀合金／Ａｇの積層などが例として挙げられる。アルミニウム、銀などを用いれば反射性の高い電極を構成することができる。
【０１０４】
発光材料は、ドーパント化合物（発光ドーパント）であるゲスト材料と、ドーパント化合物を含有させるホスト材料とを含む。そして、各発光層３（緑色蛍光発光層３ＧＦ、緑色燐光発光層３ＧＰ、赤色燐光発光層３ＲＰ、青色蛍光発光層３ＢＦ、青色燐光発光層３ＢＰ）は、そのような発光材料により形成される。
【０１０５】
ホスト材料としては、電子輸送性の材料、ホール輸送性の材料、電子輸送性とホール輸送性とを併せ持つ材料のいずれも使用され得る。ホスト材料として電子輸送性の材料とホール輸送性の材料とが併用されてもよい。
【０１０６】
蛍光の発光層３（緑色蛍光発光層３ＧＦ、青色蛍光発光層３ＢＦ）を形成するための発光材料におけるホスト材料としては、Ａｌｑ３、ＴＢＡＤＮ（２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン）、ＡＤＮ、ＢＤＡＦの名称で知られている材料などを用いることができる。
【０１０７】
緑色蛍光発光層３ＧＦの発光ドーパントとしては、特に限定されるものではなく、任意の蛍光発光材料を用いることができる。例えば、寿命特性の観点から緑色燐光発光材料の極大発光波長よりも短波長であるものを用いることができ、具体的には、極大発光波長が４７５〜５７０ｎｍの間に存在するものを、緑色蛍光発光層３ＧＦの発光ドーパントとして用いることができる。緑色蛍光発光層３ＧＦの発光ドーパントの具体例としては、Ｃ５４５Ｔ、ＤＭＱＡ、ｃｏｕｍａｒｉｎ６、ｒｕｂｒｅｎｅの名称で知られている材料などを用いることができる。
【０１０８】
青色蛍光発光層３ＢＦの発光ドーパントとしては、特に限定されるものではなく、任意の蛍光発光材料を用いることができる。例えば、極大発光波長が４７５ｎｍ以下（下限は４２０ｎｍ程度）であるものを、青色蛍光発光層３ＢＦの発光ドーパントとして用いることが好ましい。このような短波長青色蛍光発光材料を用いることで、平均演色評価数Ｒａが高く、高性能な白色有機エレクトロルミネッセンス素子の実現が可能になる。青色蛍光発光層３ＢＦの発光ドーパントの具体例としては、ＴＢＰ、ＢＣｚＶＢｉ、ｐｅｒｙｌｅｎｅの名称で知られている材料などを用いることができる。青色蛍光発光層３ＢＦの発光ドーパントとしては、ＴＴＦ現象を利用した高効率発光が可能な材料を使用してもよい。
【０１０９】
尚、蛍光赤色の発光ドーパントを使用する場合は、ＤＣＪＴＢの名称で知られている材料などを用いることができる。
【０１１０】
また、蛍光の発光層３には、電荷移動補助ドーパントを用いることも好ましく、例えば、ＮＰＤ、ＴＰＤ、Ｓｐｉｒｏ−ＴＡＤの名称で知られている材料などを用いることができる。発光ドーパントと電荷移動補助ドーパントとを合わせた合計のドープ濃度は発光材料に対して１〜３０質量％にすることができる。
【０１１１】
一方、燐光の発光層３（緑色燐光発光層３ＧＰ、赤色燐光発光層３ＲＰ、青色燐光発光層３ＢＰ）を形成するための発光材料におけるホスト材料としては、ＣＢＰ（４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル）、ＣｚＴＴ、ＴＣＴＡ、ｍＣＰ、ＣＤＢＰの名称で知られている材料などを用いることができる。
【０１１２】
緑色燐光発光層３ＧＰの発光ドーパントとしては、特に限定されるものではなく、任意の燐光発光材料を用いることができる。例えば、寿命特性の観点から緑色蛍光発光材料の極大発光波長よりも長波長であるものを用いることができ、具体的には極大発光波長が４７５〜５７０ｎｍの間に存在するものを用いることが好ましい。緑色燐光発光層３ＧＰの発光ドーパントの具体例としては、Ｉｒ（ｐｐｙ）３、Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｍｐｐｙ）３などを用いることができる。
【０１１３】
赤色燐光発光層３ＲＰの発光ドーパントとしては、特に限定されるものではなく、任意の燐光発光材料を用いることができるが、高演色性化の観点から極大発光波長が６１０ｎｍ以上（上限は６４０ｎｍ程度）であるものを用いることが好ましい。赤色燐光発光層３ＲＰの発光ドーパントの具体例としては、Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）、Ｂｔ２Ｉｒ（ａｃａｃ）、ＰｔＯＥＰの名称で知られている材料などを用いることができる。
【０１１４】
青色燐光発光層３ＢＰの発光ドーパントとしては、特に限定されるものではなく、任意の燐光発光材料を用いることができる、例えば、極大発光波長が４７５ｎｍ以下（下限は４２０ｎｍ程度）であるものを用いることができる。青色燐光発光層３ＢＰの発光ドーパントの具体例としては、ＦＩｒ（ｐｉｃ）などを用いることができる。
【０１１５】
また、燐光発光ドーパントのドープ濃度は燐光発光材料に対して１〜４０質量％にすることができる。
【０１１６】
尚、発光材料（ドーパント）としては、いわゆる燐光及び蛍光にカテゴリー分けされるもの以外のドーパントを用いてもよい。例えば、近年、燐光のエネルギーレベルから蛍光のエネルギーレベルに遷移して発光する発光材料が開発されているが、そのような発光材料を用いてもよい。
【０１１７】
中間層５としては、ＢＣＰ：Ｌｉ、ＩＴＯ、ＮＰＤ：ＭｏＯ３、Ｌｉｑ：Ａｌなどを用いることができる。例えば、中間層５を、ＢＣＰ：Ｌｉからなる第１層を陽極側に、ＩＴＯからなる第２層を陰極側に配置した二層構成のものにすることができる。また、中間層５は金属薄膜により構成してもよい。金属薄膜は光を透過し得る。例えば、Ａｇ、Ａｌなどにより、中間層５を形成することができる。
【０１１８】
正孔注入層としては、ＣｕＰｃ、ＭＴＤＡＴＡ、ＴｉＯＰＣ、ＨＡＴ−ＣＮ６などを用いることができる。また、正孔注入層に、アクセプターをドープした正孔輸送有機材料を用いてもよい。アクセプターとしては、ＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５、Ｆ４ＴＣＮＱなどが例示される。
【０１１９】
正孔輸送層６Ｂとしては、ＴＰＤ、ＮＰＤ、ＴＰＡＣ、ＤＴＡＳｉ、トリアリールアミン系化合物などを用いることができる。
【０１２０】
電子輸送層６Ａとしては、ＢＣＰ、ＴＡＺ、ＢＡｌｑ、Ａｌｑ３、ＯＸＤ７、ＰＢＤなどを用いることができる。
【０１２１】
電子注入層としては、ＬｉＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、Ｌｉ２ＣＯ３などのアルカリ金属やアルカリ土類金属のフッ化物や酸化物、炭酸化物の他に、有機物層にリチウム、ナトリウム、セシウム、カルシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属をドープした層を用いることができる。
【０１２２】
なお、上記の材料中、ＣＢＰは、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニルを表している。また、Ａｌｑ３は、トリス（８−オキソキノリン）アルミニウム（III）を表している。また、ＴＢＡＤＮは、２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセンを表している。また、Ｉｒ（ｐｐｙ）３は、ファクトリス（２−フェニルピリジン）イリジウムを表している。また、Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）は、ビス−（３−（２−（２−ピリジル）ベンゾチエニル）モノ−アセチルアセトネート）イリジウム（III））を表している。また、Ｃ５４５Ｔは、クマリンＣ５４５Ｔのことであり、１０−２−（ベンゾチアゾリル）−２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−（１）ベンゾピロピラノ（６，７，−８−ｉｊ）キノリジン−１１−オンを表している。また、ＴＢＰは、１−ｔｅｒｔ−ブチル−ペリレンを表している。また、ＮＰＤは、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニルを表している。また、ＢＣＰは、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナンスロリンを表している。また、ＣｕＰｃは、銅フタロシアニンを表している。また、ＴＰＤは、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミンを表している。
【０１２３】
そして、上記のような材料を適宜の順序で適宜の方法により順に成膜して積層することにより、有機ＥＬ素子を製造することができる。積層は、通常、基板７側から行うことができる。
【０１２４】
各層の厚みは特に限定されるものではないが、例えば、各々の発光層３の厚みは、所望の発光を得るためには、１ｎｍ以上であることが好ましく、５ｎｍ以上であることが好ましく、７ｎｍ以上であることがより好ましい。また、各発光層３の厚みは、発光効率などの観点から、１００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以下であることが好ましく、４０ｎｍ以下であることがより好ましい。特に、燐光発光層３Ｐ及び蛍光発光層３Ｆはいずれも５ｎｍ以上の厚みであることが好ましく、また、一つの発光ユニット４における各々の発光層３の合計厚みが４０ｎｍであることが好ましい。
【０１２５】
また、電極の膜厚は、例えば、１０〜３００ｎｍ程度にすることができる。光透過性電極と光反射性電極との間の厚みは、例えば、１０〜１０００ｎｍ程度にすることができ、好ましくは、５０〜５００ｎｍ程度にすることができる。
【０１２６】
各層の成膜方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法、塗布法などを挙げることができる。各発光層３は、真空蒸着、転写等の乾式プロセスや、スピンコート、スプレーコート、ダイコート、グラビア印刷等の湿式プロセスなど、適宜の手法により形成され得る。
【０１２７】
ここで、安定な面発光を得るために、各層の面内での厚みが均一に近づくように成膜することが好ましい。例えば、真空蒸着法においては、蒸発源角度、基板−蒸発源間の距離（高さ）や、基板回転中心−蒸発源間の距離（オフセット）などを適宜調整することにより、厚みのバラツキを小さくすることができ、所望の膜厚条件となった層を得ることができる。
【０１２８】
第６実施形態のように、基板７の第１電極１と反対側の面に蛍光層８を設ける場合は、蛍光色素を含む材料を蒸着や塗布するなどの方法を採用することによって蛍光層８を形成させることができる。
【実施例】
【０１２９】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【０１３０】
（実施例１〜５）
実施例１〜５として、第１〜第５実施形態（図１〜５）に示される層構成の有機ＥＬ素子を作製した。これらの有機ＥＬ素子は、三つの発光ユニット４（透過側発光ユニット４１、反射側発光ユニット４２及び中間発光ユニット４３）を有して構成されている。
【０１３１】
実施例１〜５の有機ＥＬ素子において、各発光ユニット４内には、複数の発光層３を有している。各発光ユニット４内に形成されている複数の発光層３の層構成（層の種類及び配置位置）についてはそれぞれ図１〜５に示すとおりであるが、後掲の表１にもまとめてある。
【０１３２】
ここで、表１に示す発光層の構成の欄に示している記号の詳細は以下のとおりである。
・ＧＰ：緑色燐光発光層３ＧＰ
・ＧＦ：緑色蛍光発光層３ＧＦ
・ＲＰ：赤色燐光発光層３ＲＰ
・ＢＰ：青色燐光発光層３ＢＰ
・ＢＦ：青色蛍光発光層３ＢＦ
また、表１の実施例及び比較例の発光層構成の各欄において、上段が第２電極２側（光反射性電極側）の発光層３、下段が第１電極１側（光反射性電極側）の発光層３を示す。例えば、実施例１の反射側発光ユニット４２では、上段が「ＧＰ」、下段が「ＲＰ」と表記されているので、緑色燐光発光層３ＧＰが第２電極２側（光反射性電極側）、赤色燐光発光層３ＲＰが第１電極１側（光反射性電極側）となる。また、実施例４では、発光ユニット４２の欄において、上段が第２電極２側（光反射性電極側）の発光層３、下段が第１電極１側（光反射性電極側）の発光層３を示し、中段は両者の間にある発光層３を示している。
【０１３３】
実施例１、実施例２及び実施例４の有機ＥＬ素子において、複数ある緑色燐光発光層３ＧＰについてはいずれも同じ材料（ドーパント及びホスト）を用いて形成した。また、複数ある赤色燐光発光層３ＲＰについても同様である。
【０１３４】
実施例３の有機ＥＬ素子において、複数ある緑色蛍光発光層３ＧＦについてはいずれも同じ材料（ドーパント及びホスト）を用いて形成した。また、複数ある青色蛍光発光層３ＢＦについても同様である。
【０１３５】
実施例５の有機ＥＬ素子において、複数ある緑色燐光発光層３ＧＰについては、互いに種類が異なる（すなわち、同一でない）緑色燐光発光材料を用いて形成した。そのため、表１において、一方の緑色燐光発光層３ＧＰ（中間発光ユニット４３の緑色燐光発光層３ＧＰ）は「ＧＰ１」、他方の緑色燐光発光層３ＧＰ（反射側発光ユニット４２の緑色燐光発光層３ＧＰ）は「ＧＰ２」と表記している。また、緑色燐光発光層３ＧＰ１は極大波長が５２０〜５４０ｎｍの緑色燐光発光材料、緑色燐光発光層３ＧＰ２は極大波長が５５０〜５７０ｎｍの緑色燐光発光材料を用いて形成した。ただし、ホストはいずれも同じ材料である。一方、実施例５の複数ある赤色燐光発光層３ＲＰについてはいずれも同じ材料（ドーパント及びホスト）を用いて形成した。
【０１３６】
また、実施例１〜実施例５において、緑色燐光発光層３ＧＰの形成に使用した緑色燐光発光材料はいずれも、発光スペクトルにおける半値幅が６０ｎｍ以上である材料を選定した。さらに、各々の発光ユニット４に形成されている複数の発光層３において、これらの発光層３含まれる発光材料のうち、極大発光波長が最大である発光材料と、最小である発光材料との極大発光波長の差が７０ｎｍ以下となるように各発光材料を選定した。
【０１３７】
各実施例において、基板７としてガラス基板、第１電極１として膜厚１３０ｎｍのＩＴＯ、電子輸送層６ＡとしてＣＢＰ、中間層５として膜厚１５ｎｍのＡｌｑ３／Ｌｉ２Ｏ／Ａｌｑ３／ＨＡＴ−ＣＮ６の層構造を有する層、第２電極２としてＡｌ膜を用いている。また、有機ＥＬ素子の全体の発光色は白色とした。
【０１３８】
（比較例１〜４）
比較例１〜４として、表１に示す層構成の有機ＥＬ素子を作製した。各部材の材料は実施例１〜４で使用したものと同様である。比較例１、２では、中間発光ユニット４３は設けていない。
【０１３９】
表１には、各実施例及び比較例発光ユニット４の構成と併せて、有機ＥＬ素子の評価結果を示している。評価項目は、平均外部量子効率比、平均電圧比率、電力効率比、色温度、演色性（ｍａｘＲａ、Ｒａ）及び輝度寿命（ＬＴ７０）とし、平均外部量子効率比、平均電圧比率、電力効率比については、比較例１の値を基準とした相対値として示した。ＬＴ７０は、発光の輝度が劣化して初期に比べて輝度が７０％になったときの時間を示す。
【０１４０】
【表１】
2014225415.tif 000003
【０１４１】
ここで、色温度、演色性（ｍａｘＲａ、Ｒａ）及び輝度寿命（ＬＴ７０）については、下記の判定基準により評価している。
【０１４２】
＜色温度＞
×：３０００Ｋ未満。
＋：３０００Ｋ以上３５００Ｋ未満。
＋＋：３５００Ｋ以上４０００Ｋ未満。
＋＋＋：４０００Ｋ以上５０００Ｋ未満。
＋＋＋＋：５０００Ｋ以上。
【０１４３】
＜演色性（Ｒａ）＞
×：８０未満。
＋：８０以上８５未満。
＋＋：８５以上９０未満。
＋＋＋：９０以上９５未満。
＋＋＋＋：９５以上。
【０１４４】
＜輝度寿命（ＬＴ７０）＞
＋：２０００ｈ以上１００００ｈ未満。
＋＋：１００００ｈ以上３００００ｈ未満。
＋＋＋：３００００ｈ以上。
【０１４５】
また、図７（ａ）〜（ｅ）にはそれぞれ、実施例１〜５で得られた有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示している。図７（ａ）〜（ｅ）のそれぞれにおいては、各発光層３に含まれている発光材料に由来する発光ピークが現れている。実施例１、２、５では、緑色燐光発光層３ＧＰ及び赤色燐光発光層３ＲＰに基づく発光ピークが強く出ており、実施例３では、緑色蛍光発光層３ＧＦ、青色蛍光発光層３ＢＦに基づく発光ピークが強く出ていることがわかる。
【０１４６】
表１より、実施例１の有機ＥＬ素子は、二つの燐光発光ユニット４Ｐと、一つに蛍光発光ユニット４Ｆを有して構成されているので、比較例の有機ＥＬ素子に比べて、平均外部量子効率比や電力効率比などの効率が高いことがわかる。また、実施例２の有機ＥＬ素子も、効率が高く、実施例１よりも色温度が高いことがわかる。これは、実施例２の有機ＥＬ素子では、光反射側に蛍光発光ユニット４Ｆが配置されているためである。また、実施例３の有機ＥＬ素子では、実施例２よりもさらに色温度が高いことがわかる。これは、実施例３の有機ＥＬ素子では、蛍光発光ユニット４Ｆを二つ有しているためである。また、実施例４の有機ＥＬ素子では、高効率及び高演色を有し、かつ、色温度も実施例１、２の有機ＥＬ素子よりも高いことがわかる。これは、実施例４の有機ＥＬ素子では、燐光発光ユニット４Ｐに、青色燐光発光層３ＢＰが配置されていることによるものである。また、実施例５の有機ＥＬ素子では、効率が高い上に、演色性も非常に高いことがわかる。これは、実施例５では、二つの燐光発光ユニット４Ｐの各々の緑色燐光発光層３ＧＰは、互いに異なる緑色燐光発光材料を用いて形成されていることで、図７（ｅ）のように４７５〜５７０ｎｍの波長領域が実施例１よりも全体として拡がっていることに起因する。
【０１４７】
以上より、実施例１〜５では、発光効率が高く、輝度の高い有機ＥＬ素子が得られていることがわかり、しかも、これらの有機ＥＬ素子によれば、低電圧化が可能であり、寿命特性にも優れていることも明らかである。
【符号の説明】
【０１４８】
１    電極（第１電極）
２    電極（第２電極）
３    発光層
４    発光ユニット
４Ｆ  蛍光発光ユニット
４Ｐ  燐光発光ユニット
７    基板
【図１】
2014225415.tif 000004
【図２】
2014225415.tif 000005
【図３】
2014225415.tif 000006
【図４】
2014225415.tif 000007
【図５】
2014225415.tif 000008
【図６】
2014225415.tif 000009
【図７】
2014225415.tif 000010