(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の陰極と第１の陽極との間に、少なくとも有機化合物からなる発光層を含む１つ又は複数の発光ユニットが配置された第１の素子構造と、
第２の陰極と第２の陽極との間に、少なくとも有機化合物からなる発光層を含む１つ又は複数の発光ユニットが配置された第２の素子構造とを備え、
前記第１の素子構造と前記第２の素子構造とは、それぞれ独立に駆動されるものであって、
前記第１の素子構造は、駆動時に白色光を発光させ、
前記第２の素子構造は、駆動時に橙色光を発光させ、
前記第１の素子構造と前記第２の素子構造とを同時に駆動させたときに得られる白色光の相関色温度が、前記第１の素子構造のみを駆動させたときに得られる白色光の相関色温度と異なり、
前記第１の素子構造の駆動による白色光の発光を維持したまま、前記第２の素子構造の駆動により発光される橙色光の発光量を上げていくことで、昼白色から電球色に向けて照明光の発光色を変化させることを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項２】
前記第２の素子構造による前記橙色光の発光効率が、前記第１の素子構造による前記白色光の発光効率よりも高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ト素子。
【請求項３】
前記第１の素子構造は、前記赤色波長域に１つのピーク波長を有する赤色光を発する赤色発光層と、前記緑色波長域に１つのピーク波長を有する緑色光を発する緑色発光層とを含む第１の発光ユニットと、
前記青色波長域に少なくとも１つ以上のピーク波長を有する青色光を発する青色発光層を含む第２の発光ユニットとを有す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ト素子。
【請求項４】
前記第１の素子構造は、前記第１の陽極から前記第１の陰極に向かって、前記第２の発光ユニットと、前記第１の発光ユニットとが、この順で積層されたことを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項５】
前記第２の素子構造は、黄色光を発する黄色発光層と、赤色光を発する赤色発光層とを含む第３の発光ユニットを有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項６】
前記第２の素子構造は、緑色光を発する緑色発光層と、赤色光を発する赤色発光層とを含む第３の発光ユニットを有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項７】
前記第２の素子構造は、駆動時に５００〜６８０ｎｍの範囲に少なくとも１つ以上のピーク波長を有する橙色光を発光させることを特徴とする請求項５又は６に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項８】
前記基板の上に、前記第１の素子構造と前記第２の素子構造とが絶縁層を介して積層されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項９】
前記基板の上に、前記第１の素子構造と前記第２の素子構造とが並んで配置されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項１０】
前記複数の発光ユニットが電荷発生層を挟んで積層された構造を有することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項１１】
前記電荷発生層は、電子受容性物質と電子供与性物質とから構成される電気的絶縁層からなり、この電気的絶縁層の比抵抗が１．０×１０２Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項１２】
前記電気的絶縁層の比抵抗が１．０×１０５Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項１３】
前記電荷発生層は、前記電子受容性物質と前記電子供与性物質との積層体からなり、
前記陰極と前記陽極との間に電圧を印加したときに、前記電子受容性物質と前記電子供与性物質との界面において、これら電子受容性物質と電子供与性物質との間での電子移動を伴う反応により発生した電荷が、それぞれ前記陰極側及び前記陽極側に向かって移動することにより、前記電荷発生層を挟んで前記陰極側に位置する一の発光ユニットに正孔を注入し、前記電荷発生層を挟んで前記陽極側に位置する他の発光ユニットに電子を注入することを特徴とする請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか一項に有機エレクトロルミネッセント素子を備える照明装置。
【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ト（ＥＬ：Electro-Luminescence）素子及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、対向する陽極と陰極との間に有機化合物からなる発光層を有する自己発光型素子であり、陰極と陽極との間に電圧を印加したときに、陰極側から発光層に注入された電子と、陽極側から発光層に注入された正孔（ホール）とが、発光層内で再結合することによって生じた励起子（エキシトン）により発光する。
【０００３】
イーストマンコダック社のＴａｎｇらは、この有機ＥＬ素子の高効率化のため、キャリア輸送性の異なる有機化合物を積層し、電子及び正孔がそれぞれ陰極及び陽極よりバランス良く注入される構造とし、陰極と陽極との間に挟み込まれた有機層の層厚を２０００Å以下とすることで、１０Ｖ以下の印加電圧で１０００ｃｄ／ｍ２と外部量子効率１％の実用化に十分な高輝度及び高効率を得ることに成功した（非特許文献１を参照。）。
【０００４】
また、Ｔａｎｇらの特許の中での記載によれば、陰極と陽極との間に挟み込まれた有機層全体の層厚を１μｍ以下とすることで、より低い印加電圧によって発光できるデバイスを提供できるとしている。好ましくは有機層の層厚を１０００Å〜５０００Åの範囲とすれば、２５Ｖ以下の印加電圧で発光を得るのに有用な電場（Ｖ／ｃｍ）を得られるとされている（特許文献１〜６を参照。）。
【０００５】
有機ＥＬ素子は、このようなＴａｎｇらが示した素子構造を基礎として発展してきた。また、有機ＥＬ素子の素子構造としては、少なくとも１層以上の発光層を含む発光ユニットを１つの単位とし、この発光ユニットを陰極と陽極との間で直列に接続し得るように複数積層したタンデム構造の有機ＥＬ素子が開発されている（特許文献７，８を参照。）。
【０００６】
このタンデム構造の有機ＥＬ素子は、上述した低電圧であるにもかかわらず大電流を必要としたＴａｎｇらの有機ＥＬ素子の構造では実現できなかった長寿命化や高輝度化、大面積での均一発光を可能とする技術として注目されている。
【０００７】
さらに、複数の発光ユニットの間に電気絶縁性の電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）が配置されたマルチフォトンエミッション（ＭＰＥ：MultiPhoton Emission）構造の有機ＥＬ素子が開発されている（特許文献９，１０を参照。）。このＭＰＥ構造の有機ＥＬ素子では、陰極と陽極との間に電圧を印加したときに、電荷移動錯体中の電荷が、それぞれ陰極側及び陽極側に向かって移動することにより、電荷発生層を挟んで陰極側に位置する一の発光ユニットに正孔を注入し、電荷発生層を挟んで陽極側に位置する他の発光ユニットに電子を注入する。これにより、同じ電流量のまま複数の発光ユニットからの発光が同時に得られるため、発光ユニットの個数倍相当の電流効率及び外部量子効率を得ることが可能である。
【０００８】
上述した有機ＥＬ素子は、高速度での発光の切り換えが可能であり、素子構造が簡単で薄型化が可能であるなどの特性を有している。有機ＥＬ素子は、このような優れた特性を活かして、例えば携帯電話や車載機器などの表示装置に応用されている。さらに、近年では、薄型面発光という特性を活かして、例えば液晶ディスプレイのバックライトや一般照明などの照明装置としても注目されている。
【０００９】
ところで、有機ＥＬ素子を照明装置に応用する場合は、演色性の高い白色光を得る必要がある。有機ＥＬ素子で白色光を得る方法としては、補色の関係にある２色の発光材料、例えば青色発光層と黄色発光層とが発する光を混色して白色を得る方法や、赤色、青色、緑色の３つの発光層が発する光を混色して白色を得る方法などがある。その中でも、赤色、青色、緑色の３つの発光層が発する光を混色する方法が、演色性の高い白色光を得るのに適している（特許文献１１，１２を参照。）。
【００１０】
しかしながら、従来の有機ＥＬ素子では、演色性の高い白色光を得る観点から、赤色、緑色、青色の３つの発光層が発光することで得られる白色光の発光スペクトルが必ずしも十分に制御されたものとは言えなかった。すなわち、従来の有機ＥＬ素子は、照明装置の光源として必ずしも充分な性能を有するものではなかった。
【００１１】
また、一般照明の中には、照明光の照度を調整（調光という。）できる照明装置や、照明光の発光色を調整（調色という。）できる照明装置がある。一般照明では、その用途や好み等に合わせて照明光の発光色を選ぶことが可能である。例えば、「ＪＩＳ Ｚ ９１１２」には、色温度が高い方から順に、昼光色(Ｄ)、昼白色(Ｎ)、白色(Ｗ)、温白色（ＷＷ）、電球色（Ｌ）といった白色光の色度範囲が規定されている。
【００１２】
したがって、調色可能な有機ＥＬ素子とするためには、上述した白色光を得る際の各色光の混色する割合を可変に調整することが求められる。しかしながら、従来の有機ＥＬ素子では、陰極と陽極との間にある各色光に対応した複数の発光ユニットを同時に発光させることができるものの、各発光ユニットが発する光の割合を個別に制御することは不可能である。
【００１３】
これに対して、陰極と陽極との間に発光ユニットが配置された素子構造を絶縁層を介して積層したスタック型有機発光デバイス（特許文献１３）や、そのような素子構造を並列に並べた自発光表示装置（特許文献１４，１５）が提案されている。このような構成では、各素子構造を独立に駆動できるため、これら素子構造が発する光の割合を個別に制御することが可能である。
【００１４】
しかしながら、これら特許文献１３，１４，１５に記載の発明は、何れも赤色光、緑色光、青色光の混色する割合を調整する構成である。このため、例えば照明光の発光色を色温度の高い昼光色(Ｄ)から色温度の低い電球色（Ｌ）まで調色する場合には、赤色光、青色光、緑色光の何れかの発光量を下げる方向に調整を行わなければならない。
【００１５】
例えば、赤色光、緑色光、青色光の発光量が最大となるときの照明光の発光色を色温度の高い昼光色(Ｄ)とし、色温度の低い電球色（Ｌ）に向けて調色を行う場合は、主に青色光や緑色光の発光量を下げる方向に調整が行われる。この場合、照明光の全体の発光量（輝度）は、昼光色(Ｄ)のときよりも電球色（Ｌ）のときの方が低くなる。
【００１６】
一方、赤色光、緑色光、青色光の発光量が最大となるときの照明光の発光色を色温度の低い電球色（Ｌ）とし、色温度の高い昼光色(Ｄ)に向けて調色を行う場合は、主に赤色光の発光量を下げる方向に調整が行われる。この場合、照明光の全体の発光量（輝度）は、電球色（Ｌ）のときよりも昼光色(Ｄ)のときの方が低くなる。
【００１７】
したがって、何れの場合も、照明光の高輝度化及び高効率化を図る上で不利となってしまう。特に、人間の目の視感度は、緑色光＞赤色光＞青色光の順で低くなる。このことから、赤色光の発光量を下げる方向に調整が行われると、人間の目には照明光の照度が低下したように認識されてしまう虞がある。
【００１８】
また、上述した調色後に照明光の照度が低下する側の発光色において、照明光の照度を下げる方向に調整（調光）が行われた場合には、赤色光、緑色光、青色光の各色光の発光量をそれぞれ等しく下げることになる。
【００１９】
この場合、発光量が最も小さい色光の発光量を基準にして、各色光の発光量を下げることになり、照明光の調光の幅が狭くなる虞がある。また、発光量が最も小さい色光の発光量が不足してしまうと、照明光の照度を下げたときに、発光色を維持できなくなる虞もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開昭５９−１９４３９３号公報
【特許文献２】特開昭６３−２６４６９２号公報
【特許文献３】特開平２−１５５９５号公報
【特許文献４】米国特許第４，５３９，５０７号明細書
【特許文献５】米国特許第４，７６９，２９２号明細書
【特許文献６】米国特許第４，８８５，２１１号明細書
【特許文献７】特開平１１−３２９７４８号公報
【特許文献８】特開２００３−４５６７６号公報
【特許文献９】特開２００３−２７２８６０号公報
【特許文献１０】特開２００６−２４７９１号公報
【特許文献１１】特開２００６−２８７１５４号公報
【特許文献１２】特開２００９−２２４２７４号公報
【特許文献１３】特表２００１−５１１２９６号公報
【特許文献１４】特開２００６−１４０４４４号公報
【特許文献１５】特開２００６−２０２６８５号公報
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５１，９１３（１９８７）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、照明光の高輝度化及び高効率化を図ると共に、照明光の調色や調光に対応可能とし、調色や調光を行った場合でも演色性の高い照明光を得ることができる有機エレクトロルミネッセント素子、並びに、そのような有機エレクトロルミネッセント素子を備えた照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
（１）第１の陰極と第１の陽極との間に、少なくとも有機化合物からなる発光層を含む１つ又は複数の発光ユニットが配置された第１の素子構造と、
第２の陰極と第２の陽極との間に、少なくとも有機化合物からなる発光層を含む１つ又は複数の発光ユニットが配置された第２の素子構造とを備え、
前記第１の素子構造と前記第２の素子構造とは、それぞれ独立に駆動されるものであって、
前記第１の素子構造は、駆動時に白色光を発光させ、
前記第２の素子構造は、駆動時に橙色光を発光させ、
前記第１の素子構造と前記第２の素子構造とを同時に駆動させたときに得られる白色光の相関色温度が、前記第１の素子構造のみを駆動させたときに得られる白色光の相関色温度と異なり、
前記第１の素子構造の駆動による白色光の発光を維持したまま、前記第２の素子構造の駆動により発光される橙色光の発光量を上げていくことで、昼白色から電球色に向けて照明光の発光色を変化させることを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。
（２）前記第２の素子構造による前記橙色光の発光効率が、前記第１の素子構造による前記白色光の発光効率よりも高いことを特徴とする前記（１）に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（３）前記第１の素子構造は、前記赤色波長域に１つのピーク波長を有する赤色光を発する赤色発光層と、前記緑色波長域に１つのピーク波長を有する緑色光を発する緑色発光層とを含む第１の発光ユニットと、
前記青色波長域に少なくとも１つ以上のピーク波長を有する青色光を発する青色発光層を含む第２の発光ユニットとを有することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（４）前記第１の素子構造は、前記第１の陽極から前記第１の陰極に向かって、前記第２の発光ユニットと、前記第１の発光ユニットとが、この順で積層されたことを特徴とする前記（３）に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（５）前記第２の素子構造は、黄色光を発する黄色発光層と、赤色光を発する赤色発光層とを含む第３の発光ユニットを有することを特徴とする前記（１）〜（４）の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（６）前記第２の素子構造は、緑色光を発する緑色発光層と、赤色光を発する赤色発光層とを含む第３の発光ユニットを有することを特徴とする前記（１）〜（４）の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（７）前記第２の素子構造は、駆動時に５００〜６８０ｎｍの範囲に少なくとも１つ以上のピーク波長を有する橙色光を発光させることを特徴とする（５）又は（６）に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（８）前記基板の上に、前記第１の素子構造と前記第２の素子構造とが絶縁層を介して積層されていることを特徴とする前記（１）〜（７）の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（９）前記基板の上に、前記第１の素子構造と前記第２の素子構造とが並んで配置されていることを特徴とする前記（１）〜（７）の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（１０）前記複数の発光ユニットが電荷発生層を挟んで積層された構造を有することを特徴とする前記（１）〜（９）の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（１１）前記電荷発生層は、電子受容性物質と電子供与性物質とから構成される電気的絶縁層からなり、この電気的絶縁層の比抵抗が１．０×１０２Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする前記（１０）に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（１２）前記電気的絶縁層の比抵抗が１．０×１０５Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする前記（１０）に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（１３）前記電荷発生層は、前記電子受容性物質と前記電子供与性物質との積層体からなり、
前記陰極と前記陽極との間に電圧を印加したときに、前記電子受容性物質と前記電子供与性物質との界面において、これら電子受容性物質と電子供与性物質との間での電子移動を伴う反応により発生した電荷が、それぞれ前記陰極側及び前記陽極側に向かって移動することにより、前記電荷発生層を挟んで前記陰極側に位置する一の発光ユニットに正孔を注入し、前記電荷発生層を挟んで前記陽極側に位置する他の発光ユニットに電子を注入することを特徴とする前記（１０）に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（１４）前記（１）〜（１３）の何れか一項に有機エレクトロルミネッセント素子を備える照明装置。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、照明光の高輝度化及び高効率化を図ると共に、照明光の調色や調光に対応可能とし、調色や調光を行った場合でも演色性の高い照明光を得ることができる有機エレクトロルミネッセント素子、並びに、そのような有機エレクトロルミネッセント素子を備えた照明装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明を適用した有機ＥＬ素子の一構成例を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示す有機ＥＬを駆動制御する駆動制御回路の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、第１の素子構造が発光する白色光の発光スペクトルの一例を示すグラフである。
【図４】図４は、実施例１における有機ＥＬ素子の素子構造を示す構成図である。
【図５】図５は、実施例１及び実施例２における第１の素子構造が発光する白色光の発光スペクトルを示すグラフである。
【図６】図６は、実施例１における第２の素子構造が発光する橙色光の発光スペクトルを示すグラフである。
【図７】図７は、実施例１における有機ＥＬ素子の色調可変時の特性を示す色度図である。
【図８】図８は、実施例２における有機ＥＬ素子の素子構造を示す構成図である。
【図９】図９は、実施例２における第２の素子構造が発光する橙色光の発光スペクトルを示すグラフである。
【図１０】図１０は、実施例２における有機ＥＬ素子の色調可変時の特性を示す色度図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を適用した有機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子及び照明装置について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００２７】
図１は、本発明を適用した有機ＥＬ素子１の一構成例を示す断面図である。
有機ＥＬ素子１は、図１に示すように、基板２の上に、第１の素子構造３と第２の素子構造４とが層間絶縁層５を介して積層された構造を有している。
【００２８】
図１に示す有機ＥＬ素子１は、基板２側から順に、第１の素子構造３と、層間絶縁層５と、第２の素子構造４とが積層された構造を有している。一方、本発明を適用した有機ＥＬ素子１は、図示を省略するものの、基板２側から順に、第２の素子構造４と、層間絶縁層５と、第１の素子構造３とが積層された構造であってもよい。
【００２９】
第１の素子構造３と第２の素子構造４とは、それぞれ独立に駆動されるものである。このうち、第１の素子構造３は、駆動時に少なくとも３８０〜７８０ｎｍの波長域に亘って連続した発光スペクトルを有する白色光を発光させる。一方、第２の素子構造４は、駆動時に５００〜６８０ｎｍの波長域に少なくとも１つ以上のピーク波長を有する橙色光を発光させる。
【００３０】
図１に示す有機ＥＬ素子１は、基板２側から照明光となる白色光及び橙色光を取り出す、いわゆるボトムエミッション構造を有している。この場合、基板２には、例えばガラスや透明樹脂などの光透過性を有する基材を用いることが好ましい。一方、本発明を適用した有機ＥＬ素子１は、図示を省略するものの、基板２とは反対側から照明光を取り出す、いわゆるトップエミッション構造であってもよい。トップエミッション構造の場合は、基板２に光透過性を有する基材を用いる必要はない。
【００３１】
第１の素子構造３は、第１の陽極６と第１の陰極７との間に、少なくとも有機化合物からなる発光層を含む１つ又は複数の発光ユニットが配置された構造を有している。具体的に、この第１の素子構造３は、第１の陽極６と第１の陰極７との間で、第１の発光ユニット２１と第２の発光ユニット２２とが電荷発生層（ＣＧＬ）２４を挟んで積層されたＭＰＥ構造を有している。
【００３２】
図１に示す第１の素子構造３は、第１の陽極６から第１の陰極７に向かって、第１の発光ユニット２１と、電荷発生層２４と、第２の発光ユニット２２とが、この順で積層された構造を有している。一方、第１の素子構造３は、図示を省略するものの、第１の陽極６から第１の陰極７に向かって、第２の発光ユニット２２と、電荷発生層（ＣＧＬ）２４と、第１の発光ユニット２１とが、この順で積層された構造であってもよい。
【００３３】
第１の陽極６は、例えばＩＴＯ（インジウム・すず酸化物）やＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）などの透明導電材料を用いて、基板２の面上に矩形状に形成されている。
【００３４】
第１の陰極７は、例えばＩＴＯ（インジウム・すず酸化物）やＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）などの透明導電材料を用いて、第１の発光ユニット２１（第１の発光ユニット２１と第２の発光ユニット２２との配置が逆転している場合は、第２の発光ユニット２２）の面上に矩形状に形成されている。また、第１の陰極７は、第１の陽極６に対応した形状を有し、且つ、第１の陽極６と平面視で重なる位置に設けられている。
【００３５】
第１の発光ユニット２１及び第２の発光ユニット２２は、従来公知の有機ＥＬ素子と同様に種々の構造を採用することができ、少なくとも有機化合物からなる発光層を含むものであれば、如何なる積層構造を有していてもよい。例えば、第１の発光ユニット２１及び第２の発光ユニット２２では、発光層の第１の陽極６側に、正孔輸送層や正孔注入層等を配置する一方、発光層の第１の陰極７側に、電子輸送層や電子注入層等を配置することが可能である。
【００３６】
電子輸送層は、従来公知の電子輸送性物質を用いて形成すればよく、一般に有機ＥＬ素子に用いられる電子輸送性物質のなかでも良好な電子輸送性を有することに加え、キャリアバランスの整合を図るためには、ホールブロックの機能を有していることが望ましい。具体的には、ＨＯＭＯ(Highest Occupied Molecular Orbital)の値が６．０ｅＶ以上の準位を有する電子輸送性物質を用いることが好ましい。電子注入層は、第１の陰極７若しくは電荷発生層２４から電子の注入効率を向上させるために、第１の陰極７と電子輸送層との間、若しくは電荷発生層２４と第１の陽極６側に位置する電子輸送層との間に挿入するものであり、一般的には、電子輸送層と同様な性質を有する電子輸送性物質が使用される。電子輸送層と電子注入層をまとめて、電子輸送層と呼ぶ場合もある。
【００３７】
正孔輸送層は、従来公知の正孔輸送性物質を用いて形成すればよく、特に制限はないが、例えばＨＯＭＯが５．７ｅＶより小さく、正孔輸送性、即ち電子供与性を有する有機化合物（電子供与性物質）を用いるのが好ましい。正孔注入層は、第１の陽極６若しくは電荷発生層２４から正孔の注入効率を向上させるために、第１の陽極６と正孔輸送層との間、若しくは電荷発生層２４と第１の陰極７側に位置する正孔輸送層との間に挿入するものであり、一般的には、正孔輸送層と同様な性質を有する電子供与性物質が使用される。正孔輸送層と正孔注入層をまとめて、正孔輸送層と呼ぶ場合もある。
【００３８】
第１の発光ユニット２１及び第２の発光ユニット２２を構成する各層の成膜方法については、例えば真空蒸着法やスピンコート法などを用いることができる。また、上述した電子輸送層、電子注入層、正孔輸送層、正孔注入層などに用いられる材料についても、従来公知のものを使用することが可能である。
【００３９】
第１の発光ユニット２１及び第２の発光ユニット２２を構成する発光層については、補色の関係にある２つの発光層、例えば青色発光層と黄色発光層とを含むものを用いることができる。この場合、２つの発光層が発する光を混色して白色光を発光させることができる。また、赤色発光層と緑色発光層と青色発光層との３つの発光層を含むものを用いることができる。この場合、３つの発光層が発する光を混色して白色光を発光させることができる。
【００４０】
第１の素子構造３では、演色性の高い発光スペクトルを有する白色光を得るため、例えば、赤色発光層と緑色発光層とを含む第１の発光ユニット２１と、青色発光層を含む第２の発光ユニット２２とを電荷発生層２４を介して積層した構造とすることが好ましい。
【００４１】
具体的に、第１の発光ユニット２１及び第２の発光ユニット２２を構成する赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層は、有機化合物として、通常は主成分であるホスト材料と、少量成分であるゲスト材料とを含み、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層の発光は、特にゲスト材料の性質に起因する。
【００４２】
ゲスト材料は、ドーパント材料とも呼ばれ、このゲスト材料に蛍光発光を利用するものは、通常、蛍光発光材料と呼ばれており、この蛍光発光材料で構成される発光層のことを蛍光発光層と呼ぶ。一方、ゲスト材料に燐光発光を利用するものは、通常、燐光発光材料と呼ばれており、この燐光発光材料で構成される発光層のことを燐光発光層と呼ぶ。
【００４３】
このうち、燐光発光層では、電子と正孔の再結合により生じた７５％の三重項励起子に加え、一重項励起子からのエネルギー移動により生成した２５％分の三重項励起子も利用できるため、理論上は、１００％の内部量子効率が得られる。すなわち、電子と正孔の再結合により生じた励起子が、発光層内で熱失括等を生じることなく光に変換される。実際に、イリジウムや白金等の重原子を含む有機金属錯体では、素子構造の最適化等によって１００％に近い内部量子効率を達成している。
【００４４】
燐光発光層のゲスト材料としては、特に制限されるものではなく、例えば、赤色燐光発光層としては、Ｉｒ（ｐｉｑ）３やＩｒ（ｂｔｐｙ）３等の赤色燐光発光材料を用いることができる。また、具体的な赤色燐光発光材料としては、例えば、シグマアルドリッチ社製の６８８１１８−２５０ＭＧや６８０８７７−２５０ＭＧ等を使用することができる。一方、緑色燐光発光層としては、Ｉｒ（ｐｐｙ）３等の緑色燐光発光材料を用いることができる。また、具体的な緑色燐光発光材料としては、例えば、シグマアルドリッチ社製の６９４９２４−２５０ＭＧ等を使用することができる。
【００４５】
赤色燐光発光層及び緑色燐光発光層の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、又は両者を混合したものなどを使用することができる。具体的には、例えば、４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ）や、２,９−ジメチル−４,７−ジフェニル−９,１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）等を用いることができる。
【００４６】
一方、青色発光層のホスト材料及びゲスト材料については、例えば「国際公開第２０１２／０５３２１６号公報」の段落［００５２］〜［００６１］に記載される青色蛍光発光材料を用いることができる。また、ゲスト材料としては、例えば、スチリルアミン化合物、フルオランテン化合物、アミノピレン化合物、ホウ素錯体等を用いることができる。
【００４７】
本発明では、素子寿命の向上、並びに高演色性の実現などの観点から、青色発光層のゲスト材料については、青色蛍光発光材料を用いることが好ましい。一方、青色蛍光発光層の代わりに、青色燐光発光層を用いる場合は、Ｉｒ（Ｆｐｐｙ）３等の青色燐光発光材料を用いることができる。また、具体的な青色燐光発光材料としては、例えば、シグマアルドリッチ社製の６８２５９４−２５０ＭＧ等を使用することができる。
【００４８】
電荷発生層２４は、電子受容性物質と電子供与性物質とから構成される電気的絶縁層からなり、この電気的絶縁層の比抵抗が１．０×１０２Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１．０×１０５Ω・ｃｍ以上である。
【００４９】
また、電荷発生層２４は、異なる物質の混合層からなり、その一成分が金属酸化物であり、この金属酸化物が酸化還元反応による電荷移動錯体を形成しているものであってもよい。
【００５０】
この場合、第１の陽極６と第１の陰極７との間に電圧を印加したときに、電荷移動錯体中の電荷が、それぞれ第１の陽極６側及び第１の陰極７側に向かって移動する。これにより、電荷発生層２４を挟んで第１の陽極６側に位置する第１の発光ユニット２１に電子が注入される。一方、電荷発生層２４を挟んで第１の陰極７側に位置する第２の発光ユニット２２に正孔が注入される。（第１の発光ユニット２１と第２の発光ユニット２２との配置が逆転している場合は、電荷発生層２４を挟んで第１の陽極６側に位置する第２の発光ユニット２２に電子が注入される。一方、電荷発生層２４を挟んで第１の陰極７側に位置する第１の発光ユニット２１に正孔が注入される。）
【００５１】
ＭＰＥ構造では、同じ電流量のまま第１の発光ユニット２１及び第２の発光ユニット２２からの発光が同時に得られるため、これら第１の発光ユニット２１及び第２の発光ユニット２２の個数倍相当の電流効率及び外部量子効率を得ることが可能である。
【００５２】
電荷発生層２４は、電子受容性物質と電子供与性物質との積層体からなるものであってもよい。この場合、第１の陽極６と第１の陰極７との間に電圧を印加したときに、電子受容性物質と電子供与性物質との界面において、これら電子受容性物質と電子供与性物質との間での電子移動を伴う反応により電荷が発生する。そして、この電荷が、それぞれ第１の陽極６側及び第１の陰極７側に向かって移動する。これにより、電荷発生層２４を挟んで第１の陽極６側に位置する第１の発光ユニット２１に電子が注入される。一方、電荷発生層２４を挟んで第１の陰極７側に位置する第２の発光ユニット２２に正孔が注入される。（第１の発光ユニット２１と第２の発光ユニット２２との配置が逆転している場合は、電荷発生層２４を挟んで第１の陽極６側に位置する第２の発光ユニット２２に電子が注入される。一方、電荷発生層２４を挟んで第１の陰極７側に位置する第１の発光ユニット２１に正孔が注入される。）
【００５３】
このような電荷発生層２４を構成する具体的な材料については、例えば、上記特許文献９に記載される材料を用いることができ、その中でも段落［００１９］〜［００２１］に記載の材料を好適に用いることができる。さらに、「国際公開２０１０／１１３４９３号公報」の段落［００２３］〜［００２６］に記載の材料を用いることができ、その中でも特に、段落［００５９］に記載される強電子受容性物質（ＨＡＴＣＮ６）は、近年、電荷発生層２４によく使用される材料である。
【００５４】
第２の素子構造４は、第２の陽極９と第２の陰極１０との間に、少なくとも有機化合物からなる発光層を含む第３の発光ユニット２３が配置された構造を有している。
【００５５】
第２の陽極９は、例えばＩＴＯ（インジウム・すず酸化物）やＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）などの透明導電材料を用いて、層間絶縁層５の面上に矩形状に形成されている。
【００５６】
第２の陰極１０は、例えば金属材料を用いて、第３の発光ユニット２３の面上に矩形状に形成されている。第２の陰極１０は、第２の陽極９に対応した形状を有し、且つ、第２の陽極９と平面視で重なる位置に設けられている。
【００５７】
第２の陰極１０には、一般的に仕事関数の小さい金属又はその合金、金属酸化物等を用いることが好ましい。具体的には、例えば、Ｌｉ等のアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａ等のアルカリ土類金属、Ｅｕ等の希土類金属などの金属単体、若しくは、これらの金属とＡｌ、Ａｇ、Ｉｎ等を含む合金などを用いることができる。
【００５８】
また、例えば「特開平１０−２７０１７１号公報」や「特開２００１−１０２１７５号公報」に開示されるように、第２の陰極１０と有機層との界面に金属ドーピングされた有機層を用いた構成であってもよい。この場合、第２の陰極１０に導電性材料を用いればよく、その仕事関数等の性質は別段、制限とはならない。
【００５９】
また、例えば「特開平１１−２３３２６２号公報」や「特開２０００−１８２７７４号公報」に開示されるように、第２の陰極１０に接する有機層をアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、希土類金属イオンのうち少なくとも１種以上を含有する有機金属錯体化合物により構成してもよい。この場合、有機金属錯体化合物中に含有される金属イオンを真空中で金属に還元し得る金属、例えば、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｉなどの（熱還元性）金属、若しくはこれらの金属を含有する合金を第２の陰極１０に用いることができる。この中でも特に、配線電極として一般に広く使用されているＡｌが、蒸着の容易さ、光反射率の高さ、化学的安定性等の観点から用いて好ましい。
【００６０】
また、例えば「特開２００２−３３２５６７号公報」に開示された手法を用いて、有機膜に損傷の無いようなスパッタリング法によってＩＴＯの成膜を行う場合は、上記「特開平１０−２７０１７１号公報」に開示されている金属ドーピングされた有機層を電子注入層に用いることで、上述したＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電材料を第２の陰極１０に使用することもできる。
【００６１】
なお、上述したトップエミッション構造の場合は、第２の陰極１０に第１の陰極６と同じ透明導電材料を用いることで、第２の陰極１０側から照明光を取り出すことが可能である。
【００６２】
第３の発光ユニット２３は、従来公知の有機ＥＬ素子と同様に種々の構造を採用することができ、少なくとも有機化合物からなる発光層を含むものであれば、如何なる積層構造を有していてもよい。例えば、第３の発光ユニット２３では、発光層の第２の陽極９側に、正孔輸送層や正孔注入層等を配置する一方、発光層の第２の陰極１０側に、電子輸送層や電子注入層等を配置することが可能である。
【００６３】
電子輸送層は、従来公知の電子輸送性物質を用いて形成すればよく、一般に有機ＥＬ素子に用いられる電子輸送性物質のなかでも良好な電子輸送性を有することに加え、キャリアバランスの整合を図るためには、ホールブロックの機能を有していることが望ましい。具体的には、ＨＯＭＯ(Highest Occupied Molecular Orbital)の値が６．０ｅＶ以上の準位を有する電子輸送性物質を用いることが好ましい。電子注入層は、第２の陰極１０若しくは電荷発生層２４から電子の注入効率を向上させるために、第２の陰極１０と電子輸送層との間に挿入するものであり、一般的には、電子輸送層と同様な性質を有する電子輸送性物質が使用される。電子輸送層と電子注入層をまとめて、電子輸送層と呼ぶ場合もある。
【００６４】
正孔輸送層は、従来公知の正孔輸送性物質を用いて形成すればよく、特に制限はないが、例えばＨＯＭＯが５．７ｅＶより小さく、正孔輸送性、即ち電子供与性を有する有機化合物（電子供与性物質）を用いるのが好ましい。正孔注入層は、第２の陽極９から正孔の注入効率を向上させるために、第２の陽極９と正孔輸送層との間に挿入するものであり、一般的には、正孔輸送層と同様な性質を有する電子供与性物質が使用される。正孔輸送層と正孔注入層をまとめて、正孔輸送層と呼ぶ場合もある。
【００６５】
第３の発光ユニット２３を構成する各層の成膜方法については、例えば真空蒸着法やスピンコート法などを用いることができる。また、上述した電子輸送層、電子注入層、正孔輸送層、正孔注入層などに用いられる材料についても、従来公知のものを使用することが可能である。
【００６６】
第３の発光ユニット２３を構成する発光層については、黄色発光層と赤色発光層とを含むものを用いることができる。この場合、２つの発光層が発する光を混色して橙色光（黄赤色光）を発光させることができる。
【００６７】
また、第２の素子構造４では、図示を省略するものの、黄色発光層を含む第３の発光ユニットと、赤色発光層を含む第４の発光ユニットとを電荷発生層２４を介して積層したＭＰＥ構造としてもよい。この場合、第３の発光ユニットが発する黄色光と、第４の発光ユニットが発する赤色光とを混色した橙色光（黄赤色光）を発光させることができる。
【００６８】
第３の発光ユニット２３を構成する黄色発光層及び赤色発光層は、有機化合物として、通常は主成分であるホスト材料と、少量成分であるゲスト材料とを含み、黄色光及び赤色光の発光は、特にゲスト材料の性質に起因する。
【００６９】
黄色発光層及び赤色発光層のゲスト材料としては、特に制限されるものではなく、例えば、赤色燐光発光層としては、例えば、Ｉｒ（ｐｉｑ）３や、Ｉｒ（ｂｔｐｙ）３等の赤色燐光発光材料を用いることができる。一方、黄色燐光発光層としては、例えば、Ｉｒ（ｂｚｑ）３や、ｂｔ２Ｉｒ（ａｃａｃ）等の黄色燐光発光材料を用いることができる。
【００７０】
赤色燐光発光層及び黄色燐光発光層の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、又は両者を混合したものなどを使用することができる。具体的には、例えば、４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ）や、２,９−ジメチル−４,７−ジフェニル−９,１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）等を用いることができる。
【００７１】
また、赤色蛍光発光層及び黄色蛍光発光層のゲスト材料としては、ＤＣＪＴＢやＲｕｂｒｅｎｅ等をそれぞれ用いることができる。赤色蛍光発光層及び黄色蛍光発光層のホスト材料としては、例えば、４,４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）−１，１’−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）や、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ）等を用いることができる。
【００７２】
第３の発光ユニット２３を構成する発光層については、橙色発光層を含むものを用いてもよい。この場合、橙色発光層のゲスト材料については、上述した黄色発光層及び赤色発光層のゲスト材料を任意の割合で混合又は積層したものを用いることができる。また、橙色燐光発光層としては、例えば、ｐｑ２Ｉｒ（ａｃａｃ）や、Ｃ６２Ｉｒ（ａｃａｃ）等の橙色燐光発光材料を用いることができる。また、橙色蛍光発光層としては、例えば、ｔｅｒｔ−ブチルルブレン（ＴＢＲｂ）等の橙色蛍光発光材料を用いることができる。さらに、上述した黄色発光層及び赤色発光層のゲスト材料と組み合わせて用いてもよい。
【００７３】
また、第３の発光ユニット２３を構成する発光層については、上述した黄色発光層及び赤色発光層を含むものに限らず、緑色発光層及び赤色発光層を含むものを用いてもよい。すなわち、第３の発光ユニット２３については、黄色発光層が発する黄色光と赤色発光層が発する赤色光とを混色して橙色光（黄赤色光）を得るものに限らず、緑色発光層が発する緑色光と赤色発光層が発する赤色光とを混色して橙色光（緑赤色光）を得るものであってもよい。
【００７４】
層間絶縁層５は、第１の陰極７と第２の陽極９との間を電気的に絶縁するものであり、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法などにより形成されるＳｉＯＸやＳｉＮＸ、ＭｇＯなどの透明な絶縁材料を用いて、第１の陰極７の面上を覆うように形成されている。
【００７５】
また、素子発光面内における輝度のばらつきを抑制するためには、第１の陽極６、第２の陽極９及び第１の陰極７に対して、比抵抗が低い低抵抗材料からなる補助配線を導入する方式（参考文献:ＷＯ２０１１０７９８１５Ａ）や、陽極及び陰極の引き出し部を追加することで、給電箇所を増やし、電圧降下を緩和する方式を組み合わせてもよい。また、第２の陰極１０に透明導電材料を使用した場合にも、同様の方式を組み合わせてもよい。
【００７６】
以上のような構成を有する有機ＥＬ素子１では、第１の素子構造３と第２の素子構造４とをそれぞれ独立に駆動させることで、照明光（白色光）の色温度を可変に調整することが可能である。
【００７７】
具体的に、有機ＥＬ素子１を駆動制御する駆動制御回路（駆動制御手段）３０の概略構成を図２に示す。
この駆動制御回路３０は、図２に示すように、第１のＰＷＭ回路３１と、第１の電源回路３２と、第２のＰＷＭ回路３３と、第２の電源回路３４と、システムコントローラ３５とを概略備えている。
【００７８】
第１のＰＷＭ回路３１は、第１の陽極６及び第１の陰極７と電気的に接続されている。第１のＰＷＭ回路３１は、第１の素子構造３をＰＷＭ制御により駆動する。
【００７９】
第１の電源回路３２は、第１のＰＷＭ回路３１と電気的に接続されたＡＣ／ＤＣコンバータからなる。第１の電源回路３２は、外部の商用電源等から供給される交流電力を直流電力に変換した後、第１のＰＷＭ回路３１を介して第１の素子構造３に供給する。
【００８０】
第２のＰＷＭ回路３３は、第２の陽極９及び第２の陰極１０と電気的に接続されている。第２のＰＷＭ回路３３は、第２の素子構造４をＰＷＭ制御により駆動する。
【００８１】
第２の電源回路３４は、第２のＰＷＭ回路３３と電気的に接続されたＡＣ／ＤＣコンバータからなる。第２の電源回路３４は、外部の商用電源等から供給される交流電力を直流電力に変換した後、第２のＰＷＭ回路３３を介して第２の素子構造４に供給する。
【００８２】
システムコントローラ３５は、第１のＰＷＭ回路３１及び第１の電源回路３２と、第２のＰＷＭ回路３３及び第２の電源回路３４と電気的に接続されたマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）等からなる。システムコントローラ３５は、照明光の点灯／消灯、調光、調色などの操作に基づく命令に従って、第１のＰＷＭ回路３１及び第１の電源回路３２と、第２のＰＷＭ回路３３及び第２の電源回路３４との駆動を制御する。
【００８３】
有機ＥＬ素子１では、第１の素子構造３と第２の素子構造４とを同時に駆動させたときに得られる白色光の相関色温度は、第１の素子構造３のみを駆動させたときに得られる白色光の相関色温度と異なっている。
【００８４】
すなわち、駆動制御回路３０により第１の素子構造３のみを駆動させた場合には、第１の素子構造３が発光する白色光を、色温度の高い照明光として射出することができる。一方、駆動制御回路３０により第１の素子構造３と第２の素子構造４とを同時に駆動させた場合には、第１の素子構造３が発光する白色光と、第２の素子構造４が発光する橙色光とを混色した白色光を、色温度の低い照明光として射出することができる。
【００８５】
また、有機ＥＬ素子１では、駆動制御回路３０により第２の素子構造４が発光する橙色光の発光量を調整しながら、白色光に対して橙色光を混色させる割合の違いによって、照明光の発光色を調整（調色）することができる。
【００８６】
例えば、「ＪＩＳ Ｚ ９１１２」には、色温度が高い方から順に、昼光色(Ｄ)、昼白色(Ｎ)、白色(Ｗ)、温白色（ＷＷ）、電球色（Ｌ）といった白色光の色度範囲が規定されている。本発明では、この中から選ばれる少なくとも２つ以上の色温度を有する白色光を照明光として発光させることができる。
【００８７】
例えば、第１の素子構造３の駆動により発光される白色光の発光色を昼光色(Ｄ)とし、第１の素子構造３の駆動による白色光の発光を維持したまま、第２の素子構造４の駆動により発光される橙色光の発光量を上げていくことで、昼白色(Ｎ)から電球色（Ｌ）に向けて照明光の発光色を変化させることが可能である。
【００８８】
この場合、白色光に対して橙色光の発光量を上げる方向に調整が行われるため、従来のような照明光の照度低下を防ぐことができる。また、色温度の高い昼光色(Ｄ)から色温度の低い電球色（Ｌ）まで照明光の演色性を維持することができる。
【００８９】
特に、第２の素子構造４による橙色光の発光効率を、第１の素子構造３による白色光の発光効率よりも高くすることで、照明光の高輝度化及び高効率化を図りつつ、演色性の高い照明光を得ることが可能である。
【００９０】
なお、照明光の調色については、照明光の発光色を段階的に切り替えるものや、照明光の発光色を連続的に切り替えるものであってもよい。
【００９１】
さらに、有機ＥＬ素子１では、駆動制御回路３０により白色光の発光量と橙色光の発光量とを調整することで、照明光の照度を調整（調光）することができる。
【００９２】
この場合、白色光の発光量に合わせて、橙色光の発光量を調整できるため、従来のような照明光の発光色の違いによって、照明光の調光の幅が狭くなることを防ぐことができる。また、照明光の発光色を維持したまま、照明光の照度調整を適切に行うことができる。
【００９３】
本発明では、このような照明光の高輝度化及び高効率化を図ると共に、照明光の調色や調光に対応可能な有機ＥＬ素子１を、例えば一般照明などの照明装置の光源として好適に用いることが可能である。すなわち、この有機ＥＬ素子１を備える照明装置では、照明光の調色や調光を行った場合でも、演色性の高い照明光（白色光）による照明が可能である。
【００９４】
図３は、第１の素子構造３により得られる白色光の発光スペクトルの一例を示すグラフである。
第１の素子構造３が発光する白色光は、図３に示すように、いわゆる可視光として、少なくとも３８０〜７８０ｎｍの波長域に亘って連続した発光スペクトルＳを有している。
【００９５】
また、この発光スペクトルＳは、６００〜６４０ｎｍの赤色波長域Ｒに１つのピーク波長ｐ１と、５００〜５４０ｎｍの緑色波長域Ｇに１つのピーク波長ｐ２と、４４０〜４９０ｎｍの青色波長域Ｂに２つのピーク波長ｐ３，ｐ４とを有している。
【００９６】
また、赤色及び緑色波長域（５００〜６４０ｎｍ）において、互いに隣接する２つのピーク波長ｐ１，ｐ２の間隔ｔ１は、６０ｎｍ以上であることが好ましい。一方、緑色及び青色波長域（４４０〜５４０ｎｍ）において、互いに隣接する３つのピーク波長ｐ２，ｐ３，ｐ４の間隔ｔ２，ｔ３は、それぞれ１５〜５０ｎｍであることが好ましい。
【００９７】
さらに、赤色及び緑色波長域（５００〜６４０ｎｍ）において、互いに隣接する２つのピーク波長ｐ１，ｐ２の間にある１つのボトム波長ｂ１が、緑色及び青色波長域（４４０〜５４０ｎｍ）において、互いに隣接する３つのピーク波長ｐ２，ｐ３，ｐ４の間にある２つのボトム波長ｂ２，ｂ３のうち何れか一方よりも発光強度が低くなることが好ましい。（なお、図２では、ボトム波長ｂ１がボトム波長ｂ２，ｂ３よりも発光強度が低くなっている。）
【００９８】
これにより、有機ＥＬ素子１では、演色性の高い白色光を得ることが可能である。具体的に、この有機ＥＬ素子では、「ＪＩＳ Ｚ ９１１２」に規定される色度範囲のうち、昼光色(Ｄ)、昼白色(Ｎ)、白色(Ｗ)の何れかの光色に該当した白色光を得ることが可能である。また、この有機ＥＬ素子１では、平均演色評価数(Ｒａ)が７０以上（より好ましくは８０以上）となる白色光を得ることが可能である。
【００９９】
第１の素子構造３では、上述した演色性の高い発光スペクトルＳを有する白色光を得るため、第１の陽極６と第１の陰極７との間で、赤色波長域Ｒに１つのピーク波長ｐ１を有する赤色光を発する赤色発光層と、緑色波長域Ｇに１つのピーク波長ｐ２を有する緑色光を発する緑色発光層とを含む第１の発光ユニット２１と、青色波長域Ｂに少なくとも１つ以上のピーク波長を有する青色光を発する青色発光層を含む第２の発光ユニット２２とを積層した構造とすることが好ましい。
【０１００】
また、本発明では、上記青色発光層が発する青色光が２つのピーク波長ｐ３，ｐ４を有している。本発明では、主に照明装置への適用を意図していることから、演色性の高い白色光を得るために、青色波長域でのピーク波長が単一とならないように干渉設計を行っている。一方、ディスプレイ等の表示装置への適用を考えた場合、その色純度を向上させるため、１つのピーク波長を強調するように素子構造を設計する手法が用いられている。具体的には、光の干渉を利用して、ある波長で発光強度が極大となるように膜厚を設定する方法があるが、そのような方法を本発明に適用してもよい。
【０１０１】
また、第２の素子構造４が発光する橙色光の発光色については、ＣＩＥ１９３１ｘｙ色度座標におけるｘ値が０．４５〜０．６０、ｙ値が０．４０〜０．５０の範囲にあることが好ましい。
【０１０２】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本発明を適用した照明装置では、上記有機ＥＬ素子１の光取り出し面側に、演色性を向上させるための光学フィルムを備えた構成とすることが可能である。
【０１０３】
通常、演色性は、平均演色評価数（Ｒａ）で評価されることが多く、この平均演色評価数（Ｒａ）は、８種類の演色評価数（Ｒ１〜Ｒ８）の平均値で表されるものである。また、それ以外にも、赤色の色再現性を評価するＲ９や、西洋人の肌の色の再現性を評価するＲ１３、日本人の肌の色の再現性を評価するＲ１５などの特殊演色評価数がある。
【０１０４】
本発明で用いられる光学フィルムは、上記発光スペクトルＳのうち、５４０〜５８０ｎｍの波長域に現れる窪み（ボトム波長ｂ１）をカバーし、演色性の更なる向上を図るためのものである。すなわち、この５４０〜５８０ｎｍの波長域をカバーすることは、平均演色評価数（Ｒａ）の向上はもとより、特殊演色評価数を向上させる上でも非常に効果的である。
【０１０５】
また、有機ＥＬ素子では、空気よりも屈折率の高い（屈折率１．６〜２．１程度）発光層の内部で発光し、この発光層が発する光のうち１５〜２０％程度の光しか取り出せないことが一般的に言われている。これは、臨界角以上の角度で界面に入射する光は全反射を起こし、素子外部に取り出すことができないことや、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として光が素子側面方向に逃げるためである。
【０１０６】
この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板の表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法（例えば、「米国特許第４，７７４，４３５号明細書」を参照。）。基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法（例えば、「特開昭６３−３１４７９５号公報」を参照。）。素子の側面等に反射面を形成する方法（例えば、「特開平１−２２０３９４号公報」を参照。）。基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法（例えば、「特開昭６２−１７２６９１号公報」を参照。）。基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法（例えば、「特開２００１−２０２８２７号公報」を参照。）。基板、透明電極層や発光層の何れかの層間（含む、基板と外界間）に回折格子を形成する方法（例えば、「特開平１１−２８３７５１号公報」を参照。）などがある。
【０１０７】
また、本発明を適用した照明装置では、上述した演色性の向上を図るために、上記光学フィルムの表面に更にマイクロレンズアレイ等を設けた構造としたり、集光シートと組み合わせることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めたりすることが可能である。さらに、有機ＥＬ素子からの光放射角を制御するために、光拡散フィルムを集光シートと併用して用いてもよい。このような光拡散フィルムとしては、例えば、きもと社製の光拡散フィルム（ライトアップ）などを用いることができる。
【０１０８】
また、本発明では、上記有機ＥＬ素子１を一般照明などの照明装置の光源として好適に用いることが可能であるが、一般照明用に限らず、様々な用途の照明装置に用いることが可能である。
【０１０９】
なお、上記有機ＥＬ素子１では、上記図１に示す素子構造を好適に採用するものであるが、このような素子構造に必ずしも制限されるものではない。すなわち、本発明を適用した有機ＥＬ素子の素子構造としては、上述した演色性の高い照明光が得られるものであればよく、それに合わせて様々な素子構造や材料等を採用することが可能である。
【０１１０】
また、上記有機ＥＬ素子１では、第１の素子構造３と第２の素子構造４とが層間絶縁層５を介して積層された構造となっているが、本発明を適用した有機ＥＬ素子では、第１の素子構造３と第２の素子構造４とが基板２の面内に並列に配列された構造とすることも可能である。この場合、基板２上において、例えば第１の素子構造３と第２の素子構造４とを任意の割合でストライプ状又はドット状に並べて配置した構造とすればよい。
【実施例】
【０１１１】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【０１１２】
（実施例１）
実施例１では、実際に図４に示すような素子構造を有する有機ＥＬ素子を作製した。なお、図４は、実施例１における有機ＥＬ素子の素子構造を示す構成図である。
実施例１における有機ＥＬ素子では、図４に示すように、基板（図示せず。）の上に、駆動時に白色光を発光させる第１の素子構造と、駆動時に橙色光（黄赤色光）を発光させる第２の素子構造とを並べて配置した。
【０１１３】
このうち、第１の素子構造は、基板の上に、厚さ１５０ｎｍの陽極と、厚さ１０５ｎｍの正孔輸送層と、厚さ２５ｎｍの青色発光層と、厚さ２５ｎｍの電子輸送層と、厚さ６．３ｎｍの電荷発生層と、厚さ３０ｎｍの正孔輸送層と、厚さ１０ｎｍの赤色発光層と、厚さ２０ｎｍの緑色発光層と、厚さ５０ｎｍの電子輸送層と、厚さ１００ｎｍの陰極とが、順次積層された構造を有している。また、青色発光層中における発光材料の割合は３質量％、赤色発光層中における発光材料の割合は２質量％、緑色発光層中における発光材料の割合は２０質量％である。
【０１１４】
一方、第２の素子構造は、基板の上に、厚さ１５０ｎｍの陽極と、厚さ７０ｎｍの正孔輸送層と、厚さ１０ｎｍの赤色発光層と、厚さ２０ｎｍの黄色発光層と、厚さ５１ｎｍの電子輸送層と、厚さ１００ｎｍの陰極とが、順次積層された構造を有している。また、赤色発光層中における発光材料の割合は２質量％、黄色発光層中における発光材料の割合は１０質量％である。
【０１１５】
具体的に、この実施例１の有機ＥＬ素子を作製する際は、先ず、厚さ０．７ｍｍのソーダライムガラス基板を用意した。この基板の一面には、厚さ３００ｎｍ、幅２ｍｍ、シート抵抗約１０Ω／ｓｑのＩＴ〇膜が成膜されている。そして、この基板を、中性洗剤、イオン交換水、アセトン、イソプロピルアルコールで各５分間の超音波洗浄を行った後、スピン乾燥し、更に、この基板にＵＶ／Ｏ３処理を施した。
【０１１６】
次に、真空蒸着装置内の蒸着用るつぼ（タンタル製又はアルミナ製）の各々に、図４に示す第１の素子構造を構成する各層の構成材料を充填した。そして、上記基板を真空蒸着装置にセットし、真空度１×１０−４Ｐａ以下の減圧雰囲気下で、蒸着用るつぼに通電して加熱し、各層を蒸着速度０．１ｎｍ／秒の蒸着速度で所定の膜厚で蒸着した。また、発光層など２つ以上の材料からなる層は、所定の混合比で形成されるように、蒸着用るつぼに通電を行い共蒸着した。また、陰極は０．１〜１ｎｍ／秒程度の蒸着速度で所定の膜厚で蒸着した。これにより、第１の素子構造を得た。
【０１１７】
次に、第１の素子構造を作製した場合と同様に、図４に示す第２の素子構造を構成する各層の構成材料を用いて、第２の素子構造を得た。
【０１１８】
以上のように作製された第１の素子構造と第２の素子構造とを、１０インチの積分球(Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ製）内に並列に配置し、各々の素子構造に計測器ドライバ（ＫＥＩＴＨＬＥＹ２４２５）をそれぞれ接続した。
【０１１９】
そして、第１の素子構造には、３ｍＡ／ｃｍ２の定電流を通電した。一方、第２の素子構造には、０〜６ｍＡ／ｃｍ２の範囲で電流密度を変化させて通電した。このとき第１の素子構造が発光する白色光の発光スペクトルと、第２の素子構造が発光する橙色光（黄赤色光）の発光スペクトルとを、それぞれマルチチャネル分光器（オーシャンオプティクス製ＵＳＢ２０００）により測定した。その測定結果を図５及び図６に示す。なお、図５は、第１の素子構造が発光する白色光の発光スペクトルを示し、図６は、第２の素子構造が発光する橙色光（黄赤色光）の発光スペクトルを示す。
【０１２０】
次に、この測定結果に基づき、第１の素子構造及び第２の素子構造における全光束値及び発光効率（ｌｍ／Ｗ）を算出した。また、これらの特性値の比較を簡略化するため、第１の素子構造における全光束値、消費電力及び発光効率をそれぞれ１としたときの第２の素子構造における全光束値及び発光効率の相対値を算出した。
【０１２１】
次に、第１の素子構造を電流密度３ｍＡ／ｃｍ２にて駆動した状態にて、第２の素子構造の駆動電流密度を０〜６ｍＡ／ｃｍ２の範囲にて駆動させた際に得られた全光束値、消費電力及び発光効率について、第１の素子構造の各特性をそれぞれ１とした際の相対値にて算出した。
【０１２２】
また、図５に示す第１の素子構造が発光する白色光の発光スペクトルと、図６に示す第２の素子構造が発光する橙色光（黄赤色光）の発光スペクトルとに基づいて、それぞれの発光色をＣＩＥ表色系の色度座標で評価した。さらに、この色度座標に基づいて、発光色を「ＪＩＳ Ｚ ９１１２」に規定される光源色に区分した。また、「ＪＩＳ Ｚ ８７２５」の規定に基づき、黒体軌跡からの偏差ｄｕｖを導出した。また、発光色の平均演色評価数（Ｒａ）、並びに特殊演色評価数（Ｒ９）を、「ＪＩＳ Ｚ ８７２６」に規定される方法によって導出した。これらをまとめた評価結果を表１に示す。また、これらをまとめた色度図を図７に示す。
【０１２３】
【表１】
0005857006.tif 000002
【０１２４】
表１及び図７に示すように、実施例１の有機ＥＬ素子では、照明光の調色を行った場合でも、演色性の高い照明光を得ることが可能である。
【０１２５】
（実施例２）
実施例２では、実際に図８に示すような素子構造を有する有機ＥＬ素子を作製した。なお、図８は、実施例２における有機ＥＬ素子の素子構造を示す構成図である。
実施例２における有機ＥＬ素子では、図８に示すように、基板（図示せず。）の上に、駆動時に白色光を発光させる第１の素子構造と、駆動時に橙色光（緑赤色光）を発光させる第２の素子構造とを並べて配置した。
【０１２６】
このうち、第１の素子構造は、実施例１の第１の素子構造と同じである。すなわち、基板の上に、厚さ１５０ｎｍの陽極と、厚さ１０５ｎｍの正孔輸送層と、厚さ２５ｎｍの青色発光層と、厚さ２５ｎｍの電子輸送層と、厚さ６．３ｎｍの電荷発生層と、厚さ３０ｎｍの正孔輸送層と、厚さ１０ｎｍの赤色発光層と、厚さ２０ｎｍの緑色発光層と、厚さ５０ｎｍの電子輸送層と、厚さ１００ｎｍの陰極とが、順次積層された構造を有している。また、青色発光層中における発光材料の割合は３質量％、赤色発光層中における発光材料の割合は２質量％、緑色発光層中における発光材料の割合は２０質量％である。
【０１２７】
一方、第２の素子構造は、基板の上に、厚さ１５０ｎｍの陽極と、厚さ８０ｎｍの正孔輸送層と、厚さ１０ｎｍの赤色発光層と、厚さ２０ｎｍの緑色発光層と、厚さ５１ｎｍの電子輸送層と、厚さ１００ｎｍの陰極とが、順次積層された構造を有している。また、赤色発光層中における発光材料の割合は２質量％、緑色発光層中における発光材料の割合は１０質量％である。
【０１２８】
この実施例２の有機ＥＬ素子を作製する工程については、実施例１と同様の方法を用いているため、その説明を省略するものとする。
【０１２９】
以上のように作製された第１の素子構造と第２の素子構造とを、１０インチの積分球(Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ製）内に並列に配置し、各々の素子構造に計測器ドライバ（ＫＥＩＴＨＬＥＹ２４２５）をそれぞれ接続した。
【０１３０】
そして、実施例１と同じ条件にて通電させたときの第１の素子構造が発光する白色光の発光スペクトルと、第２の素子構造が発光する橙色光（緑赤色光）の発光スペクトルとを、それぞれマルチチャネル分光器（オーシャンオプティクス製ＵＳＢ２０００）により測定した。このうち、第１の素子構造が発光する白色光の発光スペクトルは、上記図５に示す場合と同じである。一方、第２の素子構造が発光する橙色光（緑赤色光）の発光スペクトルを図９に示す。
【０１３１】
次に、この測定結果に基づき、第１の素子構造及び第２の素子構造における全光束値及び発光効率（ｌｍ／Ｗ）を算出した。また、これらの特性値の比較を簡略化するため、第１の素子構造における全光束値、消費電力及び発光効率をそれぞれ１としたときの第２の素子構造における全光束値及び発光効率の相対値を算出した。
【０１３２】
次に、第１の素子構造を電流密度３ｍＡ／ｃｍ２にて駆動した状態にて、第２の素子構造の駆動電流密度を０〜６ｍＡ／ｃｍ２の範囲にて駆動させた際に得られた全光束値、消費電力及び発光効率について、第１の素子構造の各特性をそれぞれ１とした際の相対値にて算出した。
【０１３３】
また、図５に示す第１の素子構造が発光する白色光の発光スペクトルと、図９に示す第２の素子構造が発光する橙色光（緑赤色光）の発光スペクトルとに基づいて、それぞれの発光色をＣＩＥ表色系の色度座標で評価した。さらに、この色度座標に基づいて、発光色を「ＪＩＳ Ｚ ９１１２」に規定される光源色に区分した。また、「ＪＩＳ Ｚ ８７２５」の規定に基づき、黒体軌跡からの偏差ｄｕｖを導出した。また、発光色の平均演色評価数（Ｒａ）、並びに特殊演色評価数（Ｒ９）を、「ＪＩＳ Ｚ ８７２６」に規定される方法によって導出した。これらをまとめた評価結果を表２に示す。また、これらをまとめた色度図を図１０に示す。
【０１３４】
【表２】
0005857006.tif 000003
【０１３５】
表２及び図１０に示すように、実施例２の有機ＥＬ素子では、照明光の調色を行った場合でも、演色性の高い照明光を得ることが可能である。
【符号の説明】
【０１３６】
１…有機ＥＬ素子  ２…基板  ３…第１の素子構造  ４…第２の素子構造  ５…層間絶縁層  ６…第１の陽極  ７…第１の陰極  ９…第２の陽極  １０…第２の陰極  ２１…第１の発光ユニット  ２２…第２の発光ユニット  ２３…第３の発光ユニット  ２４…電荷発生層（ＣＧＬ）  ３１…第１のＰＷＭ回路  ３２…第１の電源回路  ３３…第２のＰＷＭ回路  ３４…第２の電源回路  ３５…システムコントローラ
Ｓ…発光スペクトル  Ｒ…赤色波長域  Ｇ…緑色波長域  Ｂ…青色波長域  ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４…ピーク波長  ｂ１，ｂ２，ｂ３…ボトム波長
【図１】
0005857006.tif 000004
【図２】
0005857006.tif 000005
【図３】
0005857006.tif 000006
【図４】
0005857006.tif 000007
【図５】
0005857006.tif 000008
【図６】
0005857006.tif 000009
【図７】
0005857006.tif 000010
【図８】
0005857006.tif 000011
【図９】
0005857006.tif 000012
【図１０】
0005857006.tif 000013