(57)【要約】【課題】少なくとも発光色の異なる複数の発光層を有する有機層を一対の電極間に積層形成した有機ＥＬ素子において、所定の輝度で長時間発光する長寿命化が可能な有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】少なくとも複数の発光層（第一，第二の発光層）５ｂ，５ｃを有する有機層５を一対の電極間に積層形成してなる有機ＥＬ素子である。各発光層５ｂ，５ｃは、ホスト材料と最高占有軌道準位の異なる発光材料と正孔輸送材料とをそれぞれ混合してなり、また、前記ホスト材料と前記発光材料との最高占有軌道準位の差が大きい発光層５ｂに含有される前記正孔輸送材料の濃度が高くなるように形成されてなる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光層を少なくとも有する有機層を一対の電極間に積層形成してなる有機ＥＬ素子であって、
前記各発光層は、ホスト材料と最高占有軌道準位の異なる発光材料と正孔輸送材料とをそれぞれ混合してなり、また、前記ホスト材料と前記発光材料との最高占有軌道準位の差が大きい前記発光層に含有される前記正孔輸送材料の濃度が高くなるように形成されてなることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記有機層は、正孔輸送層を有し、前記発光材料のエネルギーギャップの値が小さい前記発光層が前記正孔輸送層と近接するように形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記各発光層は、層内において前記正孔輸送層に近い側においては前記正孔輸送材料の濃度が高く、前記正孔輸送層から遠い側に向かって前記正孔輸送材料の濃度が低くなるように形成されてなることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記各発光層は、前記発光材料のエネルギーギャップの値が小さい前記発光層の膜厚が薄くなるように形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記ホスト材料は、正孔移動性の有機材料からなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記各発光層は、互いに異なる発光色を示してなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
複数の発光層を少なくとも有する有機層を一対の電極間に積層形成してなる有機ＥＬ素子であって、
前記各発光層は、ホスト材料と最低空軌道準位の異なる発光材料と電子輸送材料とをそれぞれ混合してなり、また、前記ホスト材料と前記発光材料との最低空軌道準位の差が大きい前記発光層に含有される前記電子輸送材料の濃度が高くなるように形成されてなることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記有機層は、電子輸送層を有し、前記発光材料のエネルギーギャップの値が小さい前記発光層が前記電子輸送層と近接するように形成されてなることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記各発光層は、層内において前記電子輸送層に近い側においては前記電子輸送材料の濃度が高く、前記電子輸送層から遠い側に向かって前記電子輸送材料の濃度が低くなるように形成されてなることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記各発光層は、前記発光材料のエネルギーギャップの値が小さい前記発光層の膜厚が薄くなるように形成されてなることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記ホスト材料は、電子移動性の有機材料からなることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
前記各発光層は、互いに異なる発光色を示してなることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも複数の発光層を有する有機層を一対の電極間に積層形成した有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料によって形成される自発光素子である有機ＥＬ素子は、例えば、陽極となるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等からなる第一電極と、少なくとも発光層を有する有機層と、陰極となるアルミニウム（Ａｌ）等からなる非透光性の第二電極と、を順次積層して前記有機ＥＬ素子を形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかる有機ＥＬ素子は、前記第一電極から正孔を注入し、また、前記第二電極から電子を注入して正孔及び電子が前記発光層にて再結合することによって光を発するものであり、所定の輝度で長時間発光させる長寿命化が望まれている。
【０００４】
有機ＥＬ素子を長寿命化する方法として、特許文献２には、青色発光層を含む１層または２層以上の発光層を有し、前記青色発光層はホール（正孔）輸送層および／または電子輸送層中のホール輸送性化合物および／または電子輸送性化合物をホスト材料として含有する有機ＥＬ素子が開示されている。また、特許文献２には、青色以外の発光層を有する場合は、同様のホスト材料にドーパントを加えて青色とは異なる色の光を発する発光層とすることが開示されている。
【特許文献１】特開昭５９−１９４３９３号公報
【特許文献２】特開２００１−５２８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、発光色の異なる複数の発光層を備える有機ＥＬ素子において、前記各発光層にそれぞれ輸送性材料を混合させた場合、特に、前記各発光層に含有される前記輸送性材料の濃度が同等である場合には、前記各発光層内のキャリアバランスが悪くなることで発光効率が低下し、前記輸送性材料を混合しない場合の有機ＥＬ素子よりも発光寿命が短くなるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑み、少なくとも複数の発光層を有する有機ＥＬ素子において、所定の輝度で長時間発光する長寿命化が可能な有機ＥＬ素子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】
【０００７】
本発明の有機ＥＬ素子は、前記課題を解決するために、複数の発光層を少なくとも有する有機層を一対の電極間に積層形成してなる有機ＥＬ素子であって、前記各発光層は、ホスト材料と最高占有軌道準位の異なる発光材料と正孔輸送材料とをそれぞれ混合してなり、また、前記ホスト材料と前記発光材料との最高占有軌道準位の差が大きい前記発光層に含有される前記正孔輸送材料の濃度が高くなるように形成されてなることを特徴とする。
【０００８】
また、前記有機層は、正孔輸送層を有し、前記発光材料のエネルギーギャップの値が小さい前記発光層が前記正孔輸送層と近接するように形成されてなることを特徴とする。
【０００９】
また、前記各発光層は、層内において前記正孔輸送層に近い側においては前記正孔輸送材料の濃度が高く、前記正孔輸送層から遠い側に向かって前記正孔輸送材料の濃度が低くなるように形成されてなることを特徴とする。
【００１０】
また、前記各発光層は、前記発光材料のエネルギーギャップの値が小さい前記発光層の膜厚が薄くなるように形成されてなることを特徴とする。  
【００１１】
また、前記ホスト材料は、正孔移動性の有機材料からなることを特徴とする。
【００１２】
また、前記各発光層は、互いに異なる発光色を示してなることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、複数の発光層を少なくとも有する有機層を一対の電極間に積層形成してなる有機ＥＬ素子であって、前記各発光層は、ホスト材料と最低空軌道準位の異なる発光材料と電子輸送材料とをそれぞれ混合してなり、また、前記ホスト材料と前記発光材料との最低空軌道準位の差が大きい前記発光層に含有される前記電子輸送材料の濃度が高くなるように形成されてなることを特徴とする。
【００１４】
また、前記有機層は、電子輸送層を有し、前記発光材料のエネルギーギャップの値が小さい前記発光層が前記電子輸送層と近接するように積層形成されてなることを特徴とする。
【００１５】
また、前記各発光層は、層内において前記電子輸送層に近い側においては前記電子輸送材料の濃度が高く、前記電子輸送層から遠い側に向かって前記電子輸送材料の濃度が低くなるように形成されてなることを特徴とする。
【００１６】
また、前記各発光層は、前記発光材料のエネルギーギャップの値が小さい前記発光層の膜厚が薄くなるように形成されてなることを特徴とする。
【００１７】
また、前記ホスト材料は、電子移動性の有機材料からなることを特徴とする。
【００１８】
また、前記各発光層は、互いに異なる発光色を示してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、少なくとも複数の発光層を有する有機層を一対の電極間に積層形成した有機ＥＬ素子に関するものであり、所定の輝度で長時間発光する長寿命化を可能とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、セグメント型の有機ＥＬパネルに本発明の有機ＥＬ素子を適用した第一の実施形態を添付の図面に基いて説明する。
【００２１】
図１において、有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素子１を透光性の支持基板２上に配設してなるものである。有機ＥＬ素子１は、透光性の第一電極３と、絶縁層４と、有機層５と、第二電極６と、から主に構成されている。また、支持基板２上には有機ＥＬ素子１を気密的に覆うように封止部材７が配設されている。かかる有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素子１の発光を支持基板２側から取り出し、後述する第一の発光層の黄色発光と第二の発光層の青色発光との補色によって白色の表示を行うものである。
【００２２】
支持基板２は、長方形形状からなる透光性のガラス基板である。
【００２３】
第一電極３は、陽極となるものであり、支持基板２上にＩＴＯ等の導電性材料を蒸着法やスパッタリング法等の手段によって膜厚５０〜２００ｎｍの層状に形成し、フォトリソグラフィー法等によって例えば日の字型の表示意匠に応じてパターニングしてなるもので、日の字型の表示セグメント部３ａと、個々のセグメントからそれぞれ引き出し成形されたリード部３ｂと、リード部３ｂの終端部に設けられる電極部３ｃとを備えている。尚、電極部３ｃは、支持基板２の一辺に集中的に配設されている。
【００２４】
絶縁層４は、ポリイミド系やフェノール系等の絶縁材料からなるもので、スパッタリング法等の手段によって層状に形成し、フォトリソグラフィー法等の手段によって支持基板２上の非発光個所に所定の形状にて形成される。絶縁層４は、表示セグメント３ａに対応した窓部４ａと、第二電極６の後述する電極部に対応する切り欠き部４ｂとを有し、発光領域の輪郭を鮮明に表示するため、第一電極３の表示セグメント３ａの周縁部と若干重なるように窓部４ａが形成され、また、第一電極３と第二電極６との絶縁を確保するためにリード部３ｂ上を覆うように配設される。
【００２５】
有機層５は、第一電極３及び絶縁層４上に絶縁層４における窓部４ａの形成箇所に対応するように所定の大きさをもって形成されるものであり、図２に示すように、正孔輸送層５ａ，第一の発光層５ｂ，第二の発光層５ｃ，電子輸送層５ｄ及び電子注入層５ｅを蒸着法等の手段によって順次積層形成してなるものである。
【００２６】
正孔輸送層５ａは、第一電極３から正孔を取り込むとともに正孔を発光層５ｃへ伝達する機能を有し、例えばアリールアミン誘導体（ＮＰＤ）等の正孔輸送材料を蒸着法等の手段によって膜厚１０〜６０ｎｍの層状に形成してなるものである。
【００２７】
第一の発光層５ｂは、正孔及び電子の輸送が可能であり、正孔移動度が電子移動度よりも高い正孔移動性の特性を有する有機材料である例えば出光興産株式会社製のＩＤＥ１２０からなる第一のホスト材料に、正孔輸送層５ａを構成する前記正孔輸送材料と、電子と正孔との再結合に反応して発光する機能を有し、黄色発光を示す例えばナフタセン誘導体からなる第一の発光材料とを共蒸着等の手段によって混合し、例えば膜厚２０ｎｍ程度の層状に形成してなる。前記第一のホスト材料は最高占有軌道準位（以下、ＨＯＭＯ準位という）が５．７ｅＶであり、また、前記第一の発光材料はＨＯＭＯ準位が５．４ｅＶであり、両者のＨＯＭＯ準位の差は０．３ｅＶとなっている。また、第一の発光層５ｂは、層全体における前記正孔輸送材料の濃度が例えば７０パーセントとなっている。また、第一の発光層５ｂは、前記正孔輸送材料の濃度が正孔輸送層５ａ近傍にあっては高く、正孔輸送層５ａから遠い側である第二の発光層５ｄ近傍に向かって徐々に低くなるように形成されている。なお、第一の発光層５ｂ内における前記正孔輸送材料の濃度の変化は段階的なものであってもよい。また、前記第一の発光材料は、最低空軌道準位（以下、ＬＵＭＯ準位という）が３．２ｅＶであり、エネルギーギャップの値が２．２ｅＶとなっている。なお、第一の発光層５ｂ及び後述する各層を構成する各材料のＨＯＭＯ準位は理研計器株式会社製のＡＣ−２によって測定されたものであり、第一の発光層５ｂ及び後述する各層を構成する各材料のＬＵＭＯ準位は、光学的に見積もられたものである。
【００２８】
第二の発光層５ｃは、正孔及び電子の輸送が可能であり、第一の発光層５ｂと同様の前記第一のホスト材料に、正孔輸送層５ａを構成する前記正孔輸送材料と、電子と正孔との再結合に反応して発光する機能を有し、青色発光を示す例えば出光興産株式会社製のＢＤ１０２からなる第二の発光材料とを共蒸着等の手段によって混合し、例えば膜厚３０ｎｍ程度の第一の発光層５ｂよりも厚い層状に形成してなる。前記第二の発光材料は、ＨＯＭＯ準位が５．５ｅＶであり、前記第一のホスト材料とのＨＯＭＯ準位の差が０．２ｅＶとなっており、前記第一の発光材料よりも前記第一のホスト材料とのＨＯＭＯ準位の差が小さくなっている。そのため、第二の発光層５ｃは、層全体における前記正孔輸送材料の濃度が第一の発光層５ｂよりも低い例えば５０パーセントとなっている。また、第二の発光層５ｃは、前記正孔輸送材料の濃度が正孔輸送層５ａに近い側である第一の発光層５ｂ近傍にあっては高く、正孔輸送層５ａから遠い側である電子輸送層５ｄ近傍に向かって徐々に低くなるように形成されている。なお、第二の発光層５ｃ内における前記正孔輸送材料の濃度の変化は段階的なものであってもよい。また、前記第二の発光材料は、ＬＵＭＯ準位が２．７ｅＶであり、エネルギーギャップの値が２．８ｅＶとなっており、前記第一の発光材料よりも大きい値となっている。
【００２９】
電子輸送層５ｄは、電子を発光層５ｃへ伝達する機能を有する例えばキレート系化合物であるアルミキノリノール（Ａｌｑ３）等の電子輸送材料を蒸着法等の手段によって膜厚２０〜６０ｎｍの層状に形成してなる。
【００３０】
電子注入層５ｅは、第二電極６から電子を注入する機能を有し、例えばフッ化リチウム（ＬｉＦ）等を蒸着法等の手段によって膜厚略１ｎｍの層状に形成してなる。
【００３１】
第二電極６は、アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム銀（Ｍｇ：Ａｇ）等の導電性材料を蒸着法等の手段によって膜厚５０〜２００ｎｍの層状に形成してなるものであり、支持基板２の一辺に設けられるリード部６ａと電気的に接続してなる。なお、リード部６ａの終端部には、電極部（引き出し部）６ｂが設けられ、リード部６ａ及び電極部６ｂは第一電極３と同材料により形成される。
【００３２】
封止部材７は、例えばガラス材料からなる平板部材に凹部７ａをサンドブラスト、切削及びエッチング等の適宜方法で形成してなるものである。封止部材７は、凹部７ａを取り囲むようにして形成される支持部７ｂを例えば紫外線硬化性エポキシ樹脂からなる接着剤（図示しない）を介し支持基板２上に気密的に配設することで、封止部材７と支持基板２とで有機ＥＬ素子１を封止する。封止部材７は、第一電極３の電極部３ｃおよび第二電極６の電極部６ｂが外部に露出するように支持基板２よりも若干小さめに構成されている。
【００３３】
本第一の実施の形態である有機ＥＬ素子１は、発光色の異なる第一，第二の発光層５ｂ，５ｃが、それぞれ前記第一のホスト材料とＨＯＭＯ準位の異なる前記第一，第二の発光材料と前記正孔輸送材料とを混合してなり、また、前記第一のホスト材料と前記第一，第二の発光材料とのＨＯＭＯ準位の差が大きい順に前記正孔輸送材料の濃度が高くなるように形成されてなるものである。すなわち、前記第一のホスト材料とのＨＯＭＯ準位の差が大きい前記第一の発光材料を含有する第一の発光層５ｂは、前記第一のホスト材料とのＨＯＭＯ準位の差が前記第一の発光材料よりも小さい前記第二の発光材料を含有する第二の発光層５ｃよりも前記正孔輸送材料の濃度が高くなるように形成されている。
【００３４】
かかる構成により、前記第一のホスト材料と前記第一の発光材料とのＨＯＭＯ準位の差が大きい第一の発光層５ｂにおいては、前記正孔輸送材料を高濃度で混合させることによって、第一の発光層５ｂ内で正孔を移動させるための抵抗値を低減させることができ、発光に要する駆動電圧を低減可能なことから第一，第二の発光層５ｂ，５ｃを構成する各材料の劣化を抑制することが可能となる。また、前記第一のホスト材料と前記第二の発光材料とのＨＯＭＯ準位の差が小さい第二の発光層５ｃにおいては、前記正孔輸送材料の濃度を第一の発光層５ｂよりも低くすることで、正孔が前記第二の発光材料のトラップに捉えられにくくなることがなく、発光効率を向上させることができ、発光に要する電流量を低減可能なことから第一，第二の発光層５ｂ，５ｃを構成する各材料の劣化を抑制することが可能となる。したがって、有機ＥＬ素子１は、発光時間の経過による第一，第二の発光層５ｂ，５ｃにおける発光輝度の低下を抑制することができ、長寿命化が可能となる。
【００３５】
また、有機ＥＬ素子１は、第一，第二の発光層５ｂ，５ｃが、それぞれ含有する前記第一，第二の発光材料のエネルギーギャップが小さい順に正孔輸送層５ａと近接するように積層形成されてなるものである。すなわち、前記正孔輸送材料の濃度が高い第一の発光層５ｂが、第一の発光層５ｂよりも前記正孔輸送材料の濃度が低い第二の発光層５ｃよりも正孔輸送層５ａに近接して形成されることとなり、正孔輸送層５ａから効率よく正孔を移動させることが可能となる。また、第一，第二の発光層５ｂ，５ｃを前記正孔輸送材料の濃度が正孔輸送層５ａに近い側においては高く、正孔輸送層５ａから遠い側に向かって徐々に低くなるように形成することによって、正孔輸送層５ａから第一の発光層５ｂへの正孔の移動及び第一の発光層５ｂから第二の発光層５ｃへの正孔の移動をより円滑にすることが可能となる。
【００３６】
また、有機ＥＬ素子１は、第一，第二の発光層５ｂ，５ｃが、それぞれ含有する前記第一，第二の発光材料のエネルギーギャップが小さい順に膜厚が薄くなるように形成されるものである。すなわち、エネルギーギャップの値が小さい前記第一の発光材料を含有する第一の発光層５ｂの膜厚が、前記第一の発光材料よりもエネルギーギャップの値が大きい前記第二の発光材料を含有する第二の発光層５ｃの膜厚よりも薄くなるように、第一，第二の発光層５ｂ，５ｃが形成される。したがって、発光効率が高い第一の発光層５ｂの膜厚を第二の発光層５ｃよりも薄くすることによって、第一，第二の発光層５ｂ，５ｃの発光輝度を調整することができ、補色による所定の表示色（白色）を良好に得ることが可能となる。
【００３７】
また、有機ＥＬ素子１は、第一，第二の発光層５ｂ，５ｃの前記第一のホスト材料として、正孔の移動度が電子の移動度よりも大きい正孔移動性の特性を有する有機材料を用いるものである。すなわち、第一の発光層５ｂにおいて前記正孔輸送材料を高濃度で混合し、また、第二の発光層５ｃにおいて前記正孔輸送材料を第一の発光層５ｂよりも低い濃度で混合することによって、第一，第二の発光層５ｂ，５ｃへの正孔の移動量が増加すると考えられるが、第一，第二の発光層５ｂ，５ｃには前記第一のホスト材料の酸化または還元反応が安定な反応に寄与するキャリアである正孔の移動量が増加することとなるため、第一，第二の発光層５ｂ，５ｃへの正孔の移動量が増加しても前記第一のホスト材料の劣化が促進されることはなく、長寿命化が可能となる。
【００３８】
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。なお、前述の第一の実施形態と同一もしくは相当個所には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３９】
本第二の実施形態が前述の第一の実施形態と相違する点は、有機ＥＬ素子１の有機層５が、図３に示すように、正孔輸送層５ａ，第三の発光層５ｆ，第四の発光層５ｇ，電子輸送層５ｄ及び電子注入層５ｅを蒸着法等の手段によって順次積層形成してなる点である。なお、かかる有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素子１の発光を支持基板２側から取り出し、第三の発光層５ｆの青色発光と第四の発光層の黄色発光との補色によって白色の表示を行うものである。
【００４０】
第三の発光層５ｆは、正孔及び電子の輸送が可能であり、電子移動度が正孔移動度よりも高い電子移動性の特性を有する有機材料である例えばイーストマン・コダック社製のＢＨ２からなる第二のホスト材料に、電子輸送層５ｄを形成する前記電子輸送材料と、電子と正孔との再結合に反応して発光する機能を有し、青色発光を示す例えば出光興産株式会社製のＢＤ１０２からなる第三の発光材料とを共蒸着等の手段によって混合し、例えば膜厚３０ｎｍ程度の層状に形成してなる。前記第二のホスト材料はＬＵＭＯ準位が２．３ｅＶであり、前記第三の発光材料はＬＵＭＯ準位が２．７であり、両者のＬＵＭＯ準位の差が０．４ｅＶとなっている。また、第三の発光層５ｆは、層全体における前記電子輸送材料の濃度が例えば５０パーセントとなっている。また、第三の発光層５ｆは、層内における前記電子輸送材料の濃度が電子輸送層５ｄに近い側である第四の発光層５ｇ近傍にあっては高く、電子輸送層５ｄから遠い側である正孔輸送層５ａ近傍に向かって徐々に低くなるように形成されている。なお、第三の発光層５ｆ内における前記電子輸送材料の濃度の変化は段階的なものであってもよい。また、前記第三の発光材料は、ＨＯＭＯ準位が５．５ｅＶであり、エネルギーギャップの値が２．８ｅＶとなっている。
【００４１】
第四の発光層５ｇは、正孔及び電子の輸送が可能であり、第三の発光層５ｆと同様の前記第二のホスト材料に、電子輸送層５ｄを形成する前記電子輸送材料と、電子と正孔との再結合に反応して発光する機能を有し、黄色発光を示す例えば出光興産株式会社製のＹＤ１０３からなる第四の発光材料とを共蒸着等の手段によって混合し、例えば膜厚２０ｎｍ程度の第三の発光層５ｆよりも薄い層状に形成してなる。前記第四の発光材料は、ＬＵＭＯ準位が３ｅＶであり、前記第二のホスト材料とのＬＵＭＯ準位の差が０．７ｅＶとなっており、前記第三の発光材料よりも前記第二のホスト材料とのＬＵＭＯ準位の差が大きくなっている。そのため、第四の発光層５ｇは、層全体における前記電子輸送材料の濃度が第三の発光層５ｆよりも高い例えば７０パーセントとなっている。また、第四の発光層５ｇは、層内において前記電子輸送材料の濃度が電子輸送層５ｄ近傍にあっては高く、電子輸送層５ｄから遠い側である第三の発光層５ｆ近傍に向かって徐々に低くなるように形成されている。なお、第四の発光層５ｇ内における前記電子輸送材料の濃度の変化は段階的なものであってもよい。また、前記第四の発光材料は、ＨＯＭＯ準位が５．６ｅＶであり、エネルギーギャップの値が２．６ｅＶとなっており、前記第三の発光材料よりも小さい値となっている。
【００４２】
本第二の実施の形態である有機ＥＬ素子１は、発光色の異なる第三，第四の発光層５ｆ，５ｇが、前記第二のホスト材料とＬＵＭＯ準位の異なる前記第三，第四の発光材料と前記電子輸送材料とを混合してなり、また、前記第二のホスト材料と前記第三，第四の発光材料とのＬＵＭＯ準位の差が大きい順に前記電子輸送材料の濃度が高くなるように形成されてなるものである。すなわち、前記第二のホスト材料とのＬＵＭＯ準位の差が大きい前記第四の発光材料を含有する第四の発光層５ｇは、前記第二のホスト材料とのＬＵＭＯ準位の差が前記第四の発光材料よりも小さい前記第三の発光材料を含有する第三の発光層５ｆよりも前記正孔輸送材料の濃度が高くなるように形成されている。
【００４３】
かかる構成により、前記第二のホスト材料と前記第四の発光材料とのＬＵＭＯ準位の差が大きい第四の発光層５ｇにおいては、前記電子輸送材料を高濃度で混合させることによって、第四の発光層５ｇ内で電子を移動させるための抵抗値を低減させることができ、発光に要する駆動電圧を低減可能なことから第三，第四の発光層５ｆ，５ｇを構成する各材料の劣化を抑制することが可能となる。また、ホスト材料である前記第二のホスト材料と前記第三の発光材料とのＬＵＭＯ準位の差が小さい第三の発光層５ｆにおいては、前記電子輸送材料の濃度を第四の発光層５ｇよりも低くすることで、電子が前記第三の発光材料のトラップに捉えられにくくなることがなく、発光効率を向上させることができ、発光に要する電流量を低減可能なことから第三，第四の発光層５ｆ，５ｇを構成する各材料の劣化を抑制することが可能となる。したがって、有機ＥＬ素子１は、発光時間の経過による第三，第四の発光層５ｆ，５ｇにおける発光輝度の低下を抑制することができ、長寿命化が可能となる。
【００４４】
また、有機ＥＬ素子１は、第三，第四の発光層５ｆ，５ｇが、それぞれ含有する前記第三，第四の発光材料のエネルギーギャップの値が小さい順に電子輸送層５ｄと近接するように積層形成されてなるものである。すなわち、前記電子輸送材料の濃度が高い第四の発光層５ｇが、第四の発光層５ｇよりも前記電子輸送材料の濃度が低い第三の発光層５ｆよりも電子輸送層５ｄに近接して形成されることとなり、電子輸送層５ｄから効率よく電子を移動させることが可能となる。また、第三，第四の発光層５ｆ，５ｇを前記電子輸送材料の濃度が電子輸送層５ｄに近い側においては高く、電子輸送層５ｄから遠い側に向かって徐々に低くなるように形成することによって、電子輸送層５ｄから第四の発光層５ｇへの電子の移動及び第四の発光層５ｇから第三の発光層５ｆへの電子の移動をより円滑にすることが可能となる。
【００４５】
また、有機ＥＬ素子１は、第三，第四の発光層５ｆ，５ｇが、それぞれ含有する前記第三，第四の発光材料のエネルギーギャップが小さい順に膜厚が薄くなるように形成されるものである。すなわち、エネルギーギャップの値が小さい前記第四の発光材料を含有する第四の発光層５ｂの膜厚が、前記第四の発光材料よりもエネルギーギャップの値が大きい前記第三の発光材料を含有する第三の発光層５ｃの膜厚よりも薄くなるように、第三，第四の発光層５ｆ，５ｇが形成される。したがって、発光効率が高い第四の発光層５ｇの膜厚を第三の発光層５ｆよりも薄くすることによって、第三，第四の発光層５ｆ，５ｇの発光輝度を調整することができ、補色による所定の表示色（白色）を良好に得ることが可能となる。
【００４６】
また、有機ＥＬ素子１は、第三，第四の発光層５ｆ，５ｇの前記第二のホスト材料として、電子の移動度が正孔の移動度よりも大きい電子移動性の特性を有する有機材料を用いるものである。すなわち、第四の発光層５ｇにおいて前記電子輸送材料を高濃度で混合し、また、第三の発光層５ｆにおいて前記電子輸送材料を第四の発光層５ｇよりも低い濃度で混合することによって、第三，第四の発光層５ｆ，５ｇへの電子の移動量も増加すると考えられるが、第三，第四の発光層５ｆ，５ｇには前記第二のホスト材料の酸化または還元反応が安定な反応に寄与するキャリアである電子の移動量が増加することとなるため、第三，第四の発光層５ｆ，５ｇへの電子の移動量が増加しても前記第二のホスト材料の劣化が促進されることはなく、長寿命化が可能となる。
【００４７】
なお、本第一，第二の実施形態はセグメント型の有機ＥＬパネルに本発明の有機ＥＬ素子１を適用したが、本発明の有機ＥＬ素子は、ドットマトリクス型の有機ＥＬパネルにも適用可能である。また、本第一，第二の実施形態である有機ＥＬパネルは、透光性の第一電極３を備え、有機ＥＬ素子１の発光を支持基板２側から取り出し、所定の表示を行うものであったが、本発明の有機ＥＬ素子は、有機層上の第二電極を透光性の導電材料で形成し、封止部材側から光を採りだして所定の表示を行ういわゆるトップエミッション型の有機ＥＬパネルにも適用可能である。
【００４８】
また、本第一，第二の実施形態において、有機ＥＬ素子１は、第一，第二の発光層５ｂ，５ｃあるいは第三，第四の発光層５ｆ，５ｇの２つの発光層を備える構成であったが、本発明における有機ＥＬ素子は、三層以上の発光層を備えるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子が適用された第一の実施形態である有機ＥＬパネルを示す図。
【図２】同上の有機層を示す拡大断面図。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子が適用された第二の実施形態である有機ＥＬパネルの有機層を示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００５０】
１  有機ＥＬ素子
２  支持基板
３  第一電極
４  絶縁層
５  有機層
５ａ  正孔輸送層
５ｂ  第一の発光層
５ｃ  第二の発光層
５ｄ  電子輸送層
５ｅ  電子注入層
５ｆ  第三の発光層
５ｇ  第四の発光層
６  第二電極
【図１】
2006013295.tif 000003
【図２】
2006013295.tif 000004
【図３】
2006013295.tif 000005