(57)【要約】【課題】発光効率の低下を抑制することの可能な有機電界発光素子、有機電界発光装置および電子機器を提供する。【解決手段】本開示の一実施形態の有機電界発光素子は、第１電極と、塗布膜で構成された正孔輸送層と、塗布膜で構成された有機発光層と、電子輸送層と、第２電極とをこの順に備えている。有機発光層において、正孔電流が電子電流よりも大きい。【選択図】図１
2018022864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
塗布膜で構成された正孔輸送層と、
塗布膜で構成された有機発光層と、
電子輸送層と、
第２電極と
をこの順に備え、
前記有機発光層において、正孔電流が電子電流よりも大きい
有機電界発光素子。
【請求項２】
（前記正孔電流／前記電子電流）の値が、５よりも大きい
請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記有機発光層において、正孔移動度が電子移動度よりも大きい
請求項１または請求項２に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
（前記正孔移動度／前記電子移動度）の値が、１０よりも大きい
請求項３に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記有機発光層は、（前記正孔移動度／前記電子移動度）の値が大きくなるのに応じて、前記有機発光層内における発光領域の位置が、前記電子輸送層側に近づくように構成されている
請求項３または請求項４に記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記有機発光層は、（前記正孔電流／前記電子電流）の値が大きくなるのに応じて、前記有機発光層内における発光領域の位置が、前記電子輸送層側に近づくように構成されている
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記正孔輸送層は、不溶化された正孔輸送層である
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
前記電子輸送層のエネルギーギャップが、前記有機発光層のエネルギーギャップよりも大きい
請求項７に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記電子輸送層は、蒸着膜である
請求項８に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
複数の有機電界発光素子を備え、
前記複数の有機電界発光素子のうちの少なくとも１つは、
第１電極と、
塗布膜で構成された正孔輸送層と、
塗布膜で構成された有機発光層と、
電子輸送層と、
第２電極と
をこの順に有し、
前記有機発光層において、正孔電流が電子電流よりも大きい
有機電界発光装置。
【請求項１１】
複数の有機電界発光素子を有する有機電界発光装置を備え、
前記複数の有機電界発光素子のうちの少なくとも１つは、
第１電極と、
塗布膜で構成された正孔輸送層と、
塗布膜で構成された有機発光層と、
電子輸送層と、
第２電極と
をこの順に有し、
前記有機発光層において、正孔電流が電子電流よりも大きい
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、有機電界発光素子、有機電界発光装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機電界発光素子を用いた有機電界発光装置（有機電界発光ディスプレイ）として、種々のものが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７０７７０号公報
【特許文献２】特開２０１１−００９２０５号公報
【特許文献３】特開２０１４−２２５７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、有機電界発光装置では、一般的に、有機電界発光素子の素子性能を向上させることが求められている。そのため、有機電界発光素子の素子性能を向上させることの可能な有機電界発光素子、有機電界発光装置および電子機器を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一実施形態の有機電界発光素子は、第１電極と、塗布膜で構成された正孔輸送層と、塗布膜で構成された有機発光層と、電子輸送層と、第２電極とをこの順に備えている。有機発光層において、正孔電流が電子電流よりも大きい。
【０００６】
本開示の一実施形態の有機電界発光装置は、複数の有機電界発光素子を備えている。この有機電界発光装置において、複数の有機電界発光素子のうちの少なくとも１つは、上記の有機電界発光素子と同一の構成要素を有している。
【０００７】
本開示の一実施形態の電子機器は、有機電界発光装置を備えている。この電子機器における有機電界発光装置は、上記の有機電界発光装置と同一の構成要素を有している。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一実施形態の有機電界発光素子、有機電界発光装置および電子機器によれば、有機発光層において、正孔電流が電子電流よりも大きくなるようにしたので、有機電界発光素子の素子性能を向上させることができる。なお、上記内容は本開示の一例である。本開示の効果は、上述したものに限らず、他の異なる効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の第１の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面構成の一例を表す図である。
【図２】（Ａ）図１の有機電界発光素子の各層のエネルギーバンド構造の一例を模式的に表す図である。（Ｂ）図２（Ａ）の正孔輸送層および電子輸送層の吸収スペクトルの一例と、図２（Ａ）の有機発光層の発光スペクトルの一例とを表す図である。
【図３】（Ａ）比較例Ａの有機電界発光素子の各層のエネルギーバンド構造の一例を模式的に表す図である。（Ｂ）図３（Ａ）の正孔輸送層および電子輸送層の吸収スペクトルの一例と、図３（Ａ）の有機発光層の発光スペクトルの一例とを表す図である。
【図４】（Ａ）比較例Ｂの有機電界発光素子の各層のエネルギーバンド構造の一例を模式的に表す図である。（Ｂ）図４（Ａ）の正孔輸送層および電子輸送層の吸収スペクトルの一例と、図４（Ａ）の有機発光層の発光スペクトルの一例とを表す図である。
【図５Ａ】有機発光層内の発光領域の一例を表す図である。
【図５Ｂ】有機発光層内の発光領域の一例を表す図である。
【図５Ｃ】有機発光層内の発光領域の一例を表す図である。
【図５Ｄ】有機発光層内の発光領域の一例を表す図である。
【図６】本開示の第２の実施の形態に係る有機電界発光装置の概略構成の一例を表す図である。
【図７】図６の画素の回路構成の一例を表す図である。
【図８】本開示の有機電界発光装置を備えた電子機器の外観の一例を斜視的に表す図である。
【図９】本開示の有機電界発光素子を備えた照明装置の外観の一例を斜視的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（有機電界発光素子）
２．第２の実施の形態（有機電界発光装置）
３．適用例（電子機器、照明装置）
【００１１】
＜１．第１の実施の形態＞
[構成]
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る有機電界発光素子１の断面構成の一例を表したものである。有機電界発光素子１は、例えば、基板１０上に設けられたものである。有機電界発光素子１は、例えば、有機発光層１３と、有機発光層１３を挟み込むように配置された、正孔輸送層１２および電子輸送層１４とを備えている。正孔輸送層１２は、有機発光層１３の正孔注入側に設けられており、電子輸送層１４は、有機発光層１３の電子注入側に設けられている。有機電界発光素子１は、例えば、陽極１１、正孔輸送層１２、有機発光層１３、電子輸送層１４および陰極１５を基板１０側からこの順に含んで構成された素子構造となっている。有機電界発光素子１において、他の機能層（例えば、正孔注入層や電子注入層など）が含まれていてもよい。
【００１２】
基板１０は、例えば、透明基板等の光透過性を有する透光基板であり、例えば、ガラス材からなるガラス基板である。なお、基板１０は、ガラス基板に限るものではなく、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の透光性樹脂材料からなる透光性樹脂基板や、有機ＥＬ表示装置のバックプレーンであるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板であってもよい。
【００１３】
陽極１１は、例えば、基板１０の上に形成される。陽極１１は、透光性を有する透明電極であって、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）又はＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電性材料からなる透明導電膜が用いられる。なお、陽極１１は、透明電極に限るものではなく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、アルミニウムもしくは銀の合金等、または、反射性を有する反射電極であってもよい。陽極１１は、反射電極と透明電極とが積層されたものであってもよい。
【００１４】
正孔輸送層１２は、陽極１１から注入された正孔を有機発光層１３へ輸送する機能を有する。正孔輸送層１２は塗布膜であり、例えば、正孔輸送性材料１２Ｍを溶質とする溶液を塗布および乾燥することにより形成されている。すなわち、正孔輸送層１２は、正孔輸送性材料１２Ｍを含んで構成されている。また、溶質である正孔輸送性材料１２Ｍは、不溶化する機能を有している。不溶化する機能とは、架橋性基又は熱解離可溶性基などの不溶化基が、熱あるいは紫外光等の照射もしくはその組み合わせにより、化学変化し、有機溶媒や水に対し不溶化する機能のことをいう。従って、正孔輸送層１２は、不溶化された正孔輸送層である。
【００１５】
正孔輸送層１２は、不溶化する機能を有する正孔輸送性材料１２Ｍで構成されている。正孔輸送層１２の原料（材料）である正孔輸送性材料１２Ｍは、例えば、アリールアミン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ブタジエン化合物、ポリスチレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、テトラフェニルベンジン誘導体等、または、これらの組み合わせからなる材料である。正孔輸送性材料１２Ｍは、さらに、例えば、溶解性および不溶化の機能のために、その分子構造中に、可溶性基や架橋性基、又は、熱解離可溶性基などを有している。
【００１６】
有機発光層１３は、正孔と電子との再結合により、所定の色の光を発する機能を有する。有機発光層１３は、塗布膜であり、例えば、有機発光材料１３Ｍを溶質とする溶液の塗布および乾燥により形成されている。有機発光材料１３Ｍを溶質とする溶液は、例えば、有機発光材料１３Ｍと溶媒とを含んで構成されている。有機発光層１３は、陽極１１から注入された正孔と、陰極１５から注入された電子とが、有機発光層１３内で再結合することで励起子が生成されて発光する層である。有機発光層１３は、例えば、青色有機発光材料によって構成された青色発光層である。有機発光層１３の原料（材料）である有機発光材料１３Ｍは、例えば、ドーパント材料単独であってもよいが、より好ましくは、ホスト材料とドーパント材料との組み合わせがよい。つまり、有機発光層１３は、有機発光材料として、ホスト材料およびドーパント材料を含んで構成されている。ホスト材料は、主に電子又は正孔の電荷輸送の機能を担っており、ドーパント材料は、発光の機能を担っている。ホスト材料およびドーパント材料は１種類のみに限られるものではなく、２種類以上の組み合わせであってもよい。ドーパント材料の量は、ホスト材料に対して、０．０１重量％以上３０重量％以下であるとよく、より好ましくは、０．０１重量％以上１０重量％以下である。
【００１７】
有機発光層１３のホスト材料としては、例えば、アミン化合物、縮合多環芳香族化合物、ヘテロ環化合物が用いられる。アミン化合物としては、例えば、モノアミン誘導体、ジアミン誘導体、トリアミン誘導体、テトラアミン誘導体が用いられる。縮合多環芳香族化合物としては、例えば、アントラセン誘導体、ナフタレン誘導体、ナフタセン誘導体、フェナントレン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、トリフェニレン誘導体、ペンタセン誘導体、または、ペリレン誘導体等が挙げられる。ヘテロ環化合物としては、例えば、カルバゾール誘導体、フラン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロール誘導体、インドール誘導体、アザインドール誘導体、アザカルバゾール、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、または、フタロシアニン誘導体等が挙げられる。
【００１８】
また、有機発光層１３のドーパント材料としては、例えば、ピレン誘導体、フルオランテン誘導体、アリールアセチレン誘導体、フルオレン誘導体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アントラセン誘導体、または、クリセン誘導体が用いられる。また、有機発光層１３のドーパント材料としては、金属錯体が用いられてもよい。金属錯体としては、例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、オスミウム（Ｏｓ）、金（Ａｕ）、レニウム（Ｒｅ）、もしくは、ルテニウム（Ｒｕ）等の金属原子と配位子とを有するものが挙げられる。
【００１９】
有機発光層１３は、正孔移動度が電子移動度よりも大きな有機発光材料によって構成されている。つまり、有機発光層１３は、正孔輸送性の高い材料によって構成された層であり、かつ、正孔移動度が電子移動度よりも大きな層である。正孔輸送層１２および電子輸送層１４を構成する材料は、有機発光層１３を構成する材料に応じた材料によって構成されている。
【００２０】
電子輸送層１４は、陰極１５から注入された電子を有機発光層１３へ輸送する機能を有する。電子輸送層１４は、蒸着膜である。電子輸送層１４は、例えば、電子輸送性を有する有機材料（以下、「電子輸送性材料１４Ｍ」と称する。）によって構成されている。電子輸送層１４は、正孔ブロック性および励起子失活を防ぐのに適した、広いエネルギーギャップを有する有機材料によって構成されている。電子輸送層１４は、電子輸送層１４のエネルギーギャップが有機発光層１３におけるエネルギーギャップよりも大きい有機材料によって構成されている。
【００２１】
電子輸送層１４は、有機発光層１３と陰極１５との間に介在し、陰極１５から注入された電子を有機発光層１３へ輸送する機能を有する。なお、電子輸送層１４は、さらに、有機発光層１３から陰極１５への電荷（本実施の形態では正孔）の突き抜けを抑制する電荷ブロック機能や、有機発光層１３の励起状態の消光を抑制する機能等を有していることが好ましい。電子輸送層１４の原料（材料）である電子輸送性材料１４Ｍは、例えば、分子内にヘテロ原子を１個以上含有する芳香族ヘテロ環化合物である。芳香族ヘテロ環化合物としては、例えば、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環、ベンズイミダゾール環、フェナントロリン環、キナゾリン環等を骨格に含む化合物が挙げられる。また、電子輸送層１４は、電子輸送性を有する金属を含んでもよい。電子輸送層１４は、電子輸送性を有する金属を含むことで、電子輸送層１４の電子輸送性を向上できる。電子輸送層１４に含まれる金属としては、例えば、バリウム（Ｂａ）、リチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）、ナトリウム（Ｎａ）、ルビジウム（Ｒｂ）等を用いることができる。
【００２２】
陰極１５は、光反射性を有する反射電極であり、例えば反射性を有する金属材料を用いて形成された金属電極である。陰極１５の材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金等が用いられる。なお、陰極１５は、反射電極に限るものではなく、陽極１１と同様に、ＩＴＯ膜等の透明電極であってもよい。本実施の形態では、基板１０及び陽極１１が透光性を有し、陰極１５が反射性を有するので、有機電界発光素子１は、基板１０側から光が放出するボトムエミッション構造である。なお、有機電界発光素子１は、ボトムエミッション構造に限るものではなく、トップエミッション構造であってもよい。
【００２３】
次に、本実施の形態に係る有機電界発光素子１の特徴について、比較例も交えて説明する。図２（Ａ）は、有機電界発光素子１の各層のエネルギーバンド構造の一例を模式的に表したものである。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の正孔輸送層１２および電子輸送層１４の吸収スペクトルと、図２（Ａ）の有機発光層１３の発光スペクトルの一例とを表したものである。図３（Ａ）は、比較例Ａの有機電界発光素子の各層のエネルギーバンド構造の一例を模式的に表したものである。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の正孔輸送層１１２および電子輸送層１４の吸収スペクトルと、図３（Ａ）の有機発光層１１３の発光スペクトルの一例とを表したものである。図４（Ａ）は、比較例Ｂに係る有機電界発光素子の各層のバンド構造の一例を模式的に表したものである。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の正孔輸送層１２および電子輸送層１４の吸収スペクトルと、図４（Ａ）の有機発光層２１３の発光スペクトルの一例とを表したものである。
【００２４】
図２（Ａ）、図３（Ａ）、図４（Ａ）において、上側の線が、ＬＵＭＯ(最低空準位，Lowest unoccupied molecular orbital)であり、下側の線が、ＨＯＭＯ(最高被占準位，Highest occupied molecular orbital)である。エネルギーギャップは、ＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位とのエネルギー差である。エネルギーギャップは、バンドギャップとも言う。なお、有機発光層がドーパント材料を含有しており、さらに２種類以上のドーパント材料を含有する場合、有機発光層のエネルギーギャップとは、最もエネルギーギャップの狭いドーパント材料のエネルギーギャップを指す。
【００２５】
ＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位の測定方法
ＨＯＭＯ準位の測定法としては、例えば、大気中光電子分光法、電気化学的手法（サイクリックボルタメトリー）、又は、光電子分光法（ＰＥＳ）等が挙げられる。一方、ＬＵＭＯ準位の測定法としては、例えば、逆光電子分光法（ＩＰＥＳ）、又は、光吸収分光法により吸収端から求めたエネルギーギャップとＨＯＭＯ準位とから算出する方法等が挙げられる。また、それぞれの準位を、分子起動法計算を用いて、ＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位順位を算出する手法を用いてもよい。
【００２６】
比較例Ａの有機電界発光素子は、蒸着膜である正孔輸送層１１２、蒸着膜である有機発光層１１３および蒸着膜である電子輸送層１４がこの順に積層された蒸着型有機電界発光素子の構造となっている。比較例Ｂの有機電界発光素子は、塗布膜である正孔輸送層１２、塗布膜である有機発光層２１３および蒸着膜である電子輸送層１４がこの順に積層された塗布型有機電界発光素子の構造となっている。
【００２７】
正孔輸送層１１２は、蒸着膜により形成された有機材料層である。正孔輸送層１１２の材料としては、例えば、アリールアミン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ブタジエン化合物、ポリスチレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、または、テトラフェニルベンジン誘導体等が用いられる。正孔輸送層１１２におけるエネルギーギャップＥｇ４は、有機発光層１１３におけるエネルギーギャップＥｇ５より広くなっている。
【００２８】
有機発光層１１３は、有機発光層１３とは異なる青色有機発光材料を用いて蒸着膜により形成された青色有機発光材料層である。有機発光層１１３の材料としては、ドーパント材料単独であってもよいが、より好ましくは、ホスト材料とドーパント材料との組み合わせがよい。ホスト材料は、主に電子又は正孔の電荷輸送の機能を担っており、ドーパント材料は、発光の機能を担っている。有機発光層１１３に含まれるホスト材料は１種類のみに限られるものではなく、２種類以上の組み合わせであってもよい。有機発光層１１３に含まれるドーパント材料の量は、有機発光層１１３に含まれるホスト材料に対して、０．０１重量％〜３０重量％であるとよく、より好ましくは、０．０１重量％〜１０重量％である。
【００２９】
有機発光層１１３のホスト材料としては、例えば、アミン化合物、縮合多環芳香族化合物、ヘテロ環化合物が用いられる。アミン化合物としては、例えば、モノアミン誘導体、ジアミン誘導体、トリアミン誘導体、テトラアミン誘導体が用いられる。縮合多環芳香族化合物としては、例えば、アントラセン誘導体、ナフタレン誘導体、ナフタセン誘導体、フェナントレン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、トリフェニレン誘導体、ペンタセン誘導体、ペリレン誘導体、等が挙げられる。ヘテロ環化合物としては、例えば、カルバゾール誘導体、フラン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロール誘導体、インドール誘導体、アザインドール誘導体、アザカルバゾール、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フタロシアニン誘導体等が挙げられる。
【００３０】
また、有機発光層１１３のドーパント材料としては、例えば、ピレン誘導体、フルオランテン誘導体、アリールアセチレン誘導体、フルオレン誘導体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アントラセン誘導体、または、クリセン誘導体が用いられる。また、有機発光層１１３のドーパント材料としては、金属錯体が用いられてもよい。金属錯体としては、例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、オスミウム（Ｏｓ）、金（Ａｕ）、レニウム（Ｒｅ）、もしくは、ルテニウム（Ｒｕ）等の金属原子と配位子とを有するものが挙げられる。
【００３１】
有機発光層１１３におけるエネルギーギャップＥｇ５は、有機発光層１３におけるエネルギーギャップＥｇ２と略等しくなっている。従って、有機発光層１１３の発光波長は、有機発光層１３の発光波長と略等しくなっている。
【００３２】
有機発光層２１３は、有機発光層１３及び有機発光層１１３とは異なる青色有機発光材料を用いて塗布膜により形成された青色有機発光材料層である。有機発光層２１３の材料としては、例えば、ポリフルオレンやその誘導体、ポリフェニレンやその誘導体、あるいはポリアリールアミンやその誘導体等の高分子青色発光材料が用いられる。有機発光層２１３におけるエネルギーギャップは、有機発光層１３におけるエネルギーギャップと略等しくなっている。従って、有機発光層２１３の発光波長は、有機発光層１３の発光波長と略等しくなっている。
【００３３】
正孔輸送層１２は、上述したように、塗布膜で構成され、かつ、不溶化する機能により不溶化された正孔輸送層となっている。そのため、正孔輸送層１２におけるエネルギーギャップＥｇ１は、正孔輸送層１１２におけるエネルギーギャップＥｇ４よりも狭くなっている。その結果、正孔輸送層１２におけるエネルギーギャップＥｇ１は、有機発光層１３におけるエネルギーギャップＥｇ２に対して十分に大きいエネルギーギャップにはならず、例えば有機発光層１３におけるエネルギーギャップＥｇ２と略等しくなっている。
【００３４】
有機発光層１３は、上述したように、蒸着膜であり、さらに、正孔移動度が電子移動度よりも大きな有機発光材料によって構成されている。つまり、有機発光層１３は、正孔輸送性の高い材料によって構成された層であり、かつ、正孔移動度が電子移動度よりも大きな層である。これにより、有機発光層１３における発光領域１３Ａは、有機発光層１３内における電子注入側（電子輸送層１４側）の領域に位置しており、有機発光層１３内における正孔注入側（正孔輸送層１２側）の領域から離れた領域に位置している。つまり、有機発光層１３は、有機発光層１３内の電子輸送層１４側に発光領域１３Ａを有している。発光領域１３Ａは、有機発光層１３の電子輸送層１４側の界面付近に位置していることが好ましい。その結果、有機発光層１３における発光スペクトル１３ａの少なくとも一部が、正孔輸送層１２における吸収スペクトル１２ａと重畳しているにもかかわらず、正孔輸送層１２による失活が生じ難い。
【００３５】
電子輸送層１４は、上述したように、蒸着膜で構成されている。そのため、有機発光層１３におけるエネルギーギャップＥｇ２よりも広いエネルギーギャップＥｇ３の材料を、電子輸送層１４の材料として容易に選択することができる。つまり、電子輸送層１４のエネルギーギャップＥｇ３が、有機発光層１３のエネルギーギャップＥｇ２よりも大きくなっている。従って、有機発光層１３における発光スペクトル１３ａが、電子輸送層１４における吸収スペクトル１４ａと重畳していないので、電子輸送層１４による失活は生じ難い。
【００３６】
比較例Ｂでは、上述したように、有機発光層２１３は、高分子青色有機発光材料の塗布膜により形成された高分子青色有機発光材料層である。また、有機発光層２１３におけるエネルギーギャップＥｇ６は、有機発光層１３におけるエネルギーギャップＥｇ２と略等しくなっている。このとき、有機発光層２１３における発光スペクトル２１３ａの少なくとも一部が、正孔輸送層１２における吸収スペクトル１２ａと重畳していることから、正孔輸送層１２による失活が生じてしまう。
【００３７】
比較例Ａでは、そもそも、有機発光層１１３における発光スペクトル１１３ａと、正孔輸送層１１２における吸収スペクトル１１２ａとは互いに重畳しないので、正孔輸送層１１２による失活は生じ難い。ただし、比較例Ａでは、正孔輸送層１１２、有機発光層１１３が蒸着膜で構成されているので、比較例Ｂの有機電界発光素子や、本実施の形態の有機電界発光素子１と比べて、コストが高く、製造工程が複雑で、大面積化が容易ではないなどの不利な点がある。
【００３８】
次に、各有機発光層における発光領域について説明する。発光領域とは、有機発光層内で生成された励起子の、有機発光層内での分布を指している。図５Ａ〜図５Ｄは、有機発光層内での発光領域の一例を表したものである。図５Ａ〜図５Ｄでは、有機発光層が真ん中で分けられており、正孔輸送層が配置されている側の領域と、電子輸送層が配置されている側の領域に二等分されている。「発光領域が電子輸送層側にある」とは、例えば、図５Ａに示したように、有機発光層内の発光領域の５０％以上が、電子輸送層が配置されている側の領域に存在していることを指している。「発光領域が正孔輸送層側にある」とは、例えば、図５Ｂに示したように、有機発光層内の発光領域の５０％以上が、正孔輸送層が配置されている側の領域に存在していることを指している。「発光領域が電子輸送層との界面付近に位置する」とは、例えば、図５Ｃに示したように、有機発光層内の発光領域の９０％以上が、電子輸送層が配置されている側に存在していることを指している。「発光領域が正孔輸送層との界面付近に位置する」とは、例えば、図５Ｄに示したように、有機発光層内の発光領域の９０％以上が、正孔輸送層が配置されている側の領域に存在していることを指している。なお、図５Ａ〜図５Ｄには、発光領域の一例が示されている。例えば、発光領域のピークが有機発光層の界面ではなく、有機発光層内に位置している場合もある。
【００３９】
本願発明者らは、塗布型有機電界発光素子であったとしても、優れた素子性能を達成するために、有機発光層内の発光領域に着目し、有機電界発光素子の素子性能について評価した。具体的には、図１の有機電界発光素子１において、有機発光層１３内の発光領域１３Ａを電子輸送層１４側としたときと、正孔輸送層１２側としたときとで、それぞれの発光効率を評価した。以下、その実験と評価結果について説明する。なお、本発明はこれらの実施例の記載内容に制限されるものではない。
【００４０】
（実施例１）発光領域１３Ａが電子輸送層１４側にある有機電界発光素子
実施例１の有機電界発光素子として、ＩＴＯ透明電極がパターニングされたガラス基板の上に、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層、アルミニウムをこの順に積層した。有機発光層の膜厚は４０〜５０ｎｍとした。
【００４１】
（比較例１）発光領域が正孔輸送層側にある有機電界発光素子
比較例１の有機電界発光素子として、ガラス基板の上に、パターニングされたＩＴＯ透明電極、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層、アルミニウムをこの順に積層したものを用意した。有機発光層の膜厚を４０〜５０ｎｍとした。比較例１の有機発光層は、塗布膜であり、かつ、正孔移動度が電子移動度よりも小さな有機発光材料によって構成されている。つまり、比較例１の有機発光層は、電子輸送性の高い材料によって構成された層であり、かつ、正孔移動度が電子移動度よりも小さな層である。比較例１では、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層を構成する材料は、比較例１の有機発光層を構成する材料に応じた材料によって構成されている。一方、実施例１の有機発光層は、塗布膜であり、かつ、正孔移動度が電子移動度よりも大きな有機発光材料によって構成されている。つまり、実施例１の有機発光層は、正孔輸送性の高い材料によって構成された層であり、かつ、正孔移動度が電子移動度よりも大きな層である。実施例１では、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層を構成する材料は、実施例１の有機発光層を構成する材料に応じた材料によって構成されている。従って、実施例１の有機電界発光素子では発光領域が電子輸送層側に位置するのに対し、比較例１の有機電界発光素子では発光領域が正孔輸送層側に位置する。発光領域を変化させる方法としては、例えば、有機発光層において正孔移動度が電子移動度よりも大きくなるように、有機発光層に含まれるホスト材料とドーパント材料の比率を調整する方法がある。
【００４２】
実施例１および比較例１において作製した有機電界発光素子の、有機発光層内の発光領域の評価方法について説明する。
【００４３】
本実験では、有機電界発光素子の視野角特性を評価することによって、有機発光層内の発光領域を解析した。以下の表１に、有機電界発光素子の基板に対して、垂直方向を０°としたときの、０°（発光面の正面方向）、３０°および６０°の方向から測定した発光色度ｙ（０°）、ｙ（３０°）、ｙ（６０°）の正面色度ｙ（０°）からのそれぞれの変化量、Δｙ（３０°）＝ｙ（０°）−ｙ（３０°）、Δｙ（６０°）＝ｙ（０°）−ｙ（６０°）を示した。測定は、分光放射輝度計を用いて行った。
【００４４】
実測した、色度ｙの正面色度からの変化量
【表１】
2018022864.tif 000003
【００４５】
次に、実施例１および比較例１の有機電界発光素子の素子構造において、光学シミュレーションを用いて、その視野角特性を光学計算した。有機発光層内の発光領域としては、例えば、ガウシアン分布もしくは、指数分布とがある。ガウシアン分布は式１で表される分布である。ここで、ａは有機発光層内の位置、ａ０は有機発光層内の発光領域のピーク位置、σは半値幅である。指数分布は式２で表される分布である。ここで、ｂは有機発光層内の位置、ｂ０は有機発光層内の発光領域のピーク位置、ｗは発光領域の幅を規定する定数である。
【００４６】
ｅｘｐ（−（ａ−ａ０）2／２σ2）…式（１）
ｅｘｐ（−｜ｂ−ｂ０｜／ｗ）…式（２）
【００４７】
電子輸送層側に発光領域がある計算その１
（光学計算その１）
発光領域のピークが有機発光内のうち、電子輸送層が配置されている側に位置しているモデルを、式（１）のガウシアン分布を用いて計算した。ａは有機発光層内において、有機発光層と正孔輸送層との界面からの距離と、有機発光層と電子輸送層との界面から距離との比率が８：２の位置とし、σは５ｎｍとした。
【００４８】
電子輸送層側に発光領域がある計算その２
（光学計算その２）
発光領域のピークが有機発光層と電子輸送層との界面に位置しているモデルを、式２の指数分布を用いて計算した。ｂは有機発光層と電子輸送層との界面とし、ｗは５ｎｍとした。
【００４９】
正孔輸送層側に発光領域がある計算その３
（光学計算その３）
発光領域のピークが有機発光内のうち、正孔輸送層が配置されている側に位置しているモデルを、式（１）のガウシアン分布を用いて計算した。ａは有機発光層内において、有機発光層と正孔輸送層との界面からの距離と、有機発光層と電子輸送層との界面から距離との比率が２：８の位置とし、σは５ｎｍとした。
【００５０】
正孔輸送層側に発光領域がある計算その４
（光学計算その４）
発光領域のピークが有機発光層と正孔輸送層との界面に位置しているモデルを、式（２）の指数分布を用いて計算した。ｂは有機発光層と正孔輸送層との界面とし、ｗは５ｎｍとした。
【００５１】
以下の表２に、光学計算その１，その２，その３及びその４の計算結果を示す。表１および表２から、光学シミュレーションの結果が実験の結果と良い一致をしていることがわかる。電子輸送層側に発光領域がある光学計算その１及びその２について、特に光学計算その２が実施例１と良く一致している。また、正孔輸送層側に発光領域がある光学計算その３及びその４について、特に光学計算その４が比較例１と良く一致している。このことから、電子輸送層側に発光領域を有する光学計算その２と良い一致を示す実施例１は、有機発光層内での発光領域が電子輸送層側にあることを示している。また、正孔輸送層側に発光領域を有する光学計算その４と良い一致を示す比較例１は、有機発光層内での発光領域は、正孔輸送層側にあることを示している。
【００５２】
さらに、実施例１における有機発光層の膜厚は４０〜５０ｎｍであることから、光学計算その２の発光領域の９０％以上が、有機発光層のうち、電子輸送層が配置されている側に存在しており、光学計算その２の発光領域が、電子輸送層付近にあることがわかる。また、比較例１における有機発光層の膜厚は４０〜５０ｎｍであることから、光学計算その４の発光領域の９０％以上が、有機発光層のうち、正孔輸送層が配置されている側に存在しており、光学計算その４の発光領域が、正孔輸送層付近にあることがわかる。
【００５３】
光学シミュレーションにより計算した、色度ｙの正面色度からの変化量
【表２】
2018022864.tif 000004
【００５４】
以下の表３は、実施例１と比較例１の有機電界発光素子の発光効率の一例を表したものである。表３の実施例１の発光効率は、実施例１の発光効率の実験値を、比較例１の発光効率の実験値で規格化した値である。表３の比較例１の発光効率は、比較例１の発光効率の実験値を、比較例１の発光効率の実験値で規格化した値である。表３から、発光領域を正孔輸送層側から電子輸送層側にすることで、発光効率が２倍程度に増加することがわかる。
【００５５】
発光効率（ＥＱＥ）の比較
【表３】
2018022864.tif 000005
【００５６】
以上の実験結果及び評価をもとにして鋭意検討した結果、本願発明者らは、塗布型有機電界発光素子において、有機発光層内における発光領域を電子輸送層側、さらに好ましくは電子輸送層との界面付近に位置することによって、有機発光層から正孔輸送層へのエネルギー移動を抑制して、有機発光層と正孔輸送層との間での消光を抑制して発光効率を改善できるという知見を得た。
【００５７】
〜〜その他の特徴〜〜
本実施の形態の有機電界発光素子１におけるその他の特徴について説明する。
【００５８】
（特徴その１）
本実施の形態において、有機発光層１３中の、正孔が流れることによる正孔電流と電子が流れることによる電子電流とについて評価を行った。ただし、正孔と電子が同時に流れる有機電界発光素子では、正孔電流と電子電流とを切り分けることが困難であるため、単電荷素子を作製して評価した。正孔電流の評価には、ＨＯＤ（Ｈｏｌｅ  Ｏｎｌｙ  Ｄｅｖｉｃｅ）を作製して評価した。実施例１のＨＯＤ及び比較例１のＨＯＤは、実施例１及び比較例１の有機電界発光素子の有機発光層の膜厚を７５ｎｍ〜８５ｎｍとし、電子輸送層と電子注入層を無くし、アルミニウムから金に変更した素子構造となっている。正孔電流Ｉｈは、正孔のみを流すＨＯＤに対して所定電圧を印加した場合の電流値として定義される。電子電流の評価には、ＥＯＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｏｎｌｙ  Ｄｅｖｉｃｅ）を作製して評価した。実施例１のＥＯＤ及び比較例１のＥＯＤは、実施例１及び比較例１の有機電界発光素子の有機発光層の膜厚を７５〜８５ｎｍとし、正孔注入層と正孔輸送層を無くした素子構造となっている。電子電流Ｉｅは、電子のみを流すＥＯＤに対して所定電圧を印加した場合の電流値として定義される。
【００５９】
以下の表４は、実施例１及び比較例１のＨＯＤ及びＥＯＤに対して５Ｖ印加したときの、実施例１及び比較例１のＨＯＤ及びＥＯＤの電流密度（単位：ｍＡ／ｃｍ２）、及び（正孔電流Ｉｈ／電子電流Ｉｅ）を評価したときの一例を表したものである。表４の上段には、実施例１のＨＯＤ及びＥＯＤの電流密度、及び（正孔電流Ｉｈ／電子電流Ｉｅ）が示されており、表４の下段には、比較例１のＨＯＤ及びＥＯＤの電流密度、及び（正孔電流Ｉｈ／電子電流Ｉｅ）が示されている。表４から、実施例１のＨＯＤの電流密度は、実施例１のＥＯＤの電流密度よりも大きく、（正孔電流Ｉｈ／電子電流Ｉｅ）が１よりも大きいことがわかる。また、表４から、比較例１のＨＯＤの電流密度は、比較例１のＥＯＤの電流密度よりも小さく、（正孔電流Ｉｈ／電子電流Ｉｅ）が１よりも小さいことがわかる。従って、実施例１では、有機発光層における正孔電流が有機発光層における電子電流よりも大きく、そのために発光領域が電子輸送層側にあると考えることができる。また、実施例１では、有機発光層が、（正孔電流Ｉｈ／電子電流Ｉｅ）の値が大きくなるに応じて、有機発光層内における発光領域の位置が、電子輸送層側に近づくように構成されているといえる。また、比較例１では、正孔電流が電子電流よりも小さく、そのために発光領域が正孔輸送層側にあると考えられる。これらの見解は、実施例１の発光領域が電子輸送層側にあり、比較例１の発光領域が正孔輸送層側にあることを支持する結果である。このことから、塗布型有機電界発光素子では、有機発光層における正孔電流１ｈが有機発光層における電子電流Ｉｅよりも大きい、即ち（正孔電流Ｉｈ／電子電流Ｉｅ）が１よりも大きいことが好ましい。
【００６０】
【表４】
2018022864.tif 000006
【００６１】
（特徴その２）
本実施の形態において、有機発光層１３における正孔移動度と電子移動度とについて評価を行った。移動度の評価方法としては、例えば、空間電荷制限電流の電流−電圧特性から求める方法や、所定の素子にパルス光を照射し、キャリアが電極間を走行する時間から移動度を求めるＴｉｍｅ−Ｏｆ―Ｆｉｇｈｔ法による評価法や、或いは、有機電界発光素子に交流電圧を印加した場合の、走行時間効果から移動度を求めるインピーダンス分光法による評価法等がある。正孔と電子が同時に流れる有機電界発光素子では、正孔移動度と電子移動度とを切り分けることが困難であるため、単電荷素子を作製して評価した。正孔移動度の評価には、ＨＯＤを作製して評価した。実施例１のＨＯＤ及び比較例１のＨＯＤは、実施例１及び比較例１の有機電界発光素子の有機発光層の膜厚を７５ｎｍ〜８５ｎｍとし、電子輸送層と電子注入層を無くし、アルミニウムを金に変更した素子構造となっている。正孔移動度μｈは、正孔のみを流すＨＯＤに対して所定電圧を印加した場合の移動度として定義される。電子移動度の評価には、ＥＯＤを作製して評価した。実施例１のＥＯＤ及び比較例１のＥＯＤは、実施例１及び比較例１の有機電界発光素子の有機発光層の膜厚を７５〜８５ｎｍとし、正孔注入層と正孔輸送層を無くした素子構造となっている。電子移動度μｅは、電子のみを流すＥＯＤに対して所定電圧を印加した場合の電流値として定義される。
【００６２】
以下の表５は、実施例１及び比較例１のＨＯＤ及びＥＯＤに対して５Ｖの電圧を印加したときの、実施例１及び比較例１のＨＯＤ及びＥＯＤの有機発光層の移動度、及び（正孔移動度μｈ／電子移動度μｅ）を評価したときの一例を表したものである。表５の上段には、実施例１のＨＯＤ及びＥＯＤの有機発光層の移動度、及び（正孔移動度μｈ／電子移動度μｅ）が示されており、表５の下段には、比較例１のＨＯＤ及びＥＯＤの有機発光層の移動度、及び（正孔移動度μｈ／電子移動度μｅ）が示されている。表５から、実施例１のＨＯＤの有機発光層の正孔移動度は、実施例１のＥＯＤの有機発光層の電子移動度よりも大きく、（正孔移動度μｈ／電子移動度μｅ）が１よりも大きいことがわかる。また、表５から、比較例１のＨＯＤの有機発光素子の正孔移動度は、比較例１のＥＯＤの有機発光層の電子移動度よりも小さく、（正孔移動度μｈ／電子移動度μｅ）が１よりも小さいことがわかる。従って、実施例１では正孔移動度が電子移動度よりも大きく、そのために発光領域が電子輸送層側にあると考えることができる。また、実施例１では、有機発光層が、（正孔移動度μｈ／電子移動度μｅ）の値が大きくなるに応じて、有機発光層内における発光領域の位置が、電子輸送層側に近づくように構成されているといえる。また、比較例１では、正孔移動度が電子移動度よりも小さく、そのために発光領域が正孔輸送層側にあると考えられる。これらの見解は、実施例１の発光領域が電子輸送層側にあり、比較例１の発光領域が正孔輸送層側にあることを支持する結果である。このことから、塗布型有機電界発光素子では、正孔移動度μｈが電子移動度μｅよりも大きい、即ち（正孔移動度μｈ／電子移動度μｅ）が１よりも大きいことが好ましい。
【００６３】
【表５】
2018022864.tif 000007
【００６４】
（特徴その３）
本実施の形態において、有機発光層１３における有機発光材料の分子配向度について評価を行った。分子配向度の評価方法としては、例えば、分光エリプソメトリーによる光学異方性の解析がある。分子配向度の評価は、石英ガラス上に成膜した有機発光層の単膜について行った。分子配向度を示すパラメータとしては、パラメータＳ（式３）やパラメータＳ’（式（４））の式がある。ｋｏは有機発光層の発光波長における膜面方向の消衰係数であり、ｋｅは有機発光層の発光波長における膜厚方向の消衰係数である。ここで、例えば、パラメータＳにおいて、パラメータＳの範囲は−１≦Ｓ≦０．５であり、Ｓ＝−１の場合は、分子の配向は基板に対して、完全に水平となっており、Ｓ＝０．５の場合は、分子の配向は基板に対して、完全に垂直となっており、Ｓ＝０の場合は、分子の配向は完全に無秩序（ランダム）になっている。同様に、パラメータＳ’において、パラメータＳ’の範囲は０≦Ｓ’≦１であり、Ｓ’＝１の場合は、分子の配向は基板に対して、完全に水平となっており、Ｓ’＝０の場合は、分子の配向は基板に対して、完全に垂直となっており、Ｓ’＝０．６６・・・（２／３）の場合は、分子の配向は完全に無秩序（ランダム）になっている。
Ｓ＝（ｋｅ―ｋｏ）／（ｋｅ＋２×ｋｏ）…式（３）
Ｓ’＝（２×ｋｏ）／（ｋｅ＋２×ｋｏ）…式（４）
【００６５】
以下の表６は、石英基板上に成膜した、実施例１及び比較例１の有機発光層の、分子配向度を表すパラメータＳ’を評価した場合の一例を表したものである。表６の上段には、実施例１の有機発光層の分子配向度を示すパラメータＳ’の値が示されており、表６の下段には、比較例１の有機発光層の分子配向度を示すパラメータＳ’の値が示されている。表６から、実施例１の有機発光層のパラメータＳ’の値は０．６７５であることから、０．６６・・・（２／３）に非常に近く、実施例１の有機発光層の分子配向性は、無秩序（ランダム）であることがわかる。また、表６から、比較例１の有機発光層のパラメータＳ’の値は０．７４９であることから、比較例１の有機発光層の分子配向は、実施例１の有機発光層の分子配向に比べて、基板に対して水平方向に配向していることがわかる。従って、実施例１では有機発光層の分子配向性は無秩序（ランダム）となっており、比較例１では、有機発光層の分子配向性は、実施例１に比べて、基板に対して水平方向に配向している。このように、分子配向度の違い、即ち膜質を変えることで、発光領域を変化させたと考えられる。膜質は、有機発光層の材料の違いによって生じ得る。従って、実施例１では有機発光層の分子配向性が無秩序（ランダム）となっており、そのために発光領域が電子輸送層側になったと考えられる。また、比較例１では、有機発光層の分子配向が、実施例１の有機発光層の分子配向に比べて、基板に対して水平方向に配向しており、そのために発光領域が正孔輸送層側になったと考えられる。このことから、塗布型有機電界発光素子では、分子配向度を表すパラメータＳ’において、０．６６＜Ｓ’＜０．７５となっていることが好ましい。この場合、ｘ軸、ｙ軸を有機発光層の膜面方向で互いに直交する方向とし、ｚ軸を有機発光層の膜厚方向とすると、実施例１の有機発光層における有機発光材料の分子の配向方向は、ｘ（もしくはｙ）：ｚ＝１：１以上１．５：１以下となっている。また、より好ましくは、分子配向度を表すパラメータＳ’は、０．６６＜Ｓ’＜０．７２である。この場合、実施例１の有機発光層における有機発光材料の分子の配向方向は、ｘ（もしくはｙ）：ｚ＝１：１以上１．２９：１以下となっている。さらに好ましくは０．６６＜Ｓ’＜０．６９である。この場合、実施例１の有機発光層における有機発光材料の分子の配向方向は、ｘ（もしくはｙ）：ｚ＝１：１以上１．１２：１以下となっている。つまり、実施例１の有機発光層は、分子配向度を表すパラメータＳ’が０．６６に近づくに応じて、実施例１の有機発光層内における発光領域の位置が、電子輸送層側に近づくように構成されている。
【表６】
2018022864.tif 000008
【００６６】
[効果]
次に、本実施の形態の有機電界発光素子１の効果について説明する。
【００６７】
詳細な課題
近年、製造工程が簡易で、大面積化が容易な塗布によって有機発光層等を形成することが注目されている。塗布で有機発光層等を形成する際には、例えば、下地層を不溶化させることが必要である。下地層としての正孔輸送層も塗布で形成する場合には、例えば、正孔輸送層を構成する材料として、不溶化する機能を有する材料を用いる方法がある。しかし、正孔輸送層に溶解性および不溶化の機能を付与させた材料を用いた場合、溶解性および不溶化の機能を付与させた材料は、その分子構造中に、可溶性基や架橋基・熱解離可溶性基などを分子構造に組み込んでいるため、共役が広がり、エネルギーギャップが狭くなっている。そのため、特に青色有機電界発光素子では、素子性能が低下してしまうという課題があった。
【００６８】
一方、本実施の形態では、有機発光層１３での発光領域が、電子輸送層側である。その結果、例えば、正孔輸送層１２が不溶化する機能により不溶化された正孔輸送層（即ち、不溶化する機能を有する材料によって構成されている）であった場合でも、正孔輸送層１２による失活が生じ難い。従って、塗布膜である正孔輸送層１２と、塗布膜である有機発光層１３とを形成した塗布型有機電界発光素子であっても、素子性能の低下を抑制することができる。
【００６９】
正孔輸送層１２におけるエネルギーギャップＥｇ１が、有機発光層１３に含有されるドーパントのエネルギーギャップＥｇ２と略等しくなっている。そのため、正孔輸送層１２により失活が生じる虞がある。しかし、本実施の形態では、発光領域１３Ａが、有機発光層１３内における電子輸送層側であるので、正孔輸送層１２による失活が生じ難い。従って、正孔輸送層１２におけるエネルギーギャップＥｇ１が、有機発光層１３に含有されるドーパントのエネルギーギャップＥｇ２と略等しくなっている場合であっても、素子性能の低下を抑制することができる。
【００７０】
有機発光層１３における発光スペクトル１３ａの少なくとも一部が、正孔輸送層１２における吸収スペクトル１２ａと重畳している。しかし、本実施の形態では、発光領域１３Ａが、有機発光層１３内における電子輸送層側であるので、正孔輸送層１２による失活が生じ難い。従って、有機発光層１３における発光スペクトル１３ａの少なくとも一部が、正孔輸送層１２における吸収スペクトル１２ａと重畳している場合であっても、素子性能の低下を抑制することができる。
【００７１】
本実施の形態では、発光領域１３Ａは、電子輸送層側である。そのため、電子輸送層１４により失活が生じる虞がある。しかし、本実施の形態では、電子輸送層１４は蒸着膜で構成されており、電子輸送層１４を構成する材料は、有機発光層１３におけるエネルギーギャップＥｇ２よりも広いエネルギーギャップＥｇ３の材料を、電子輸送層１４の材料として容易に選択することができる。従って、電子輸送層１４におけるエネルギーギャップＥｇ３が、有機発光層１３に含有されるドーパントのエネルギーギャップＥｇ２よりも広いため、素子性能の低下を抑制することができる。
【００７２】
有機発光層１３における発光スペクトル１３ａは、電子輸送層１４における吸収スペクトル１４ａと重畳していない。そのため、本実施の形態では、発光領域１３Ａが、有機発光層１３内における電子輸送層側であるので、電子輸送層１４による失活が生じ難い。従って、有機発光層１３における発光スペクトル１３ａは、電子輸送層１４における吸収スペクトル１４ａと重畳していないので、素子性能の低下を抑制することができる。
【００７３】
本実施の形態において、有機発光層１３における正孔電流Ｉｈが、有機発光層１３における電子電流Ｉｅよりも大きくなっている場合には、発光領域１３Ａは、電子輸送層側である。そのため、正孔輸送層１２による失活が生じ難いので、素子性能の低下を抑制することができる。さらに、本実施の形態において、（正孔電流Ｉｈ／電子電流Ｉｅ）の値が、５よりも大きくなっている場合には、発光領域１３Ａは、電子輸送層との界面付近に位置する。そのため、正孔輸送層１２による失活がより一層、生じ難いので、素子性能の低下をより一層、抑制することができる。
【００７４】
本実施の形態において、有機発光層１３における正孔移動度μｈが、有機発光層１３における電子移動度μｅよりも大きくなっている場合には、発光領域１３Ａは、電子輸送層側である。そのため、正孔輸送層１２による失活が生じ難いので、素子性能の低下を抑制することができる。さらに、本実施の形態において、（ホール移動度μｈ／電子移動度μｅ）の値が、１０よりも大きくなっている場合には、発光領域１３Ａは、電子輸送層との界面付近に位置する。そのため、正孔輸送層１２による失活がより一層、生じ難いので、素子性能の低下をより一層、抑制することができる。
【００７５】
本実施の形態において、有機発光層１３が、（正孔電流Ｉｈ／電子電流Ｉｅ）の値が大きくなるのに応じて、有機発光層１３内における発光領域１３Ａの位置が、電子輸送層が配置されている側へ近づくように構成されている場合には、正孔輸送層１２による失活が生じ難くなるので、素子性能の低下を確実に抑制することができる。
【００７６】
本実施の形態において、有機発光層１３が、（正孔移動度μｈ／電子移動度μｅ）の値が大きくなるのに応じて、有機発光層１３内における発光領域１３Ａの位置が、電子輸送層が配置されている側へ近づくように構成されている場合には、正孔輸送層１２による失活が生じ難くなるので、素子性能の低下を確実に抑制することができる。
【００７７】
本実施の形態において、有機発光層を構成する有機発光材料における分子の配向度を表すパラメータＳ’が０．６６＜Ｓ’＜０．７５の範囲を満たしている場合には、有機発光層１３を構成する有機発光材料における分子の配向性は、ｘ軸、ｙ軸を有機発光層１３の膜面方向で互いに直交する方向とし、ｚ軸を有機発光層１３の膜厚方向とすると、有機発光層１３における有機発光材料の分子の配向方向は、ｘ（もしくはｙ）：ｚ＝１：１以上１．５：１以下となっている。
【００７８】
より好ましくは、本実施の形態において、有機発光層を構成する有機発光材料における分子の配向度を表すパラメータＳ’は、０．６６＜Ｓ’＜０．７２である。この場合、有機発光層１３における有機発光材料の分子の配向方向は、ｘ（もしくはｙ）：ｚ＝１：１以上１．２９：１以下となっている。
【００７９】
さらに好ましくは０．６６＜Ｓ’＜０．６９である。この場合、有機発光層１３における有機発光材料の分子の配向方向は、ｘ（もしくはｙ）：ｚ＝１：１以上１．１２：１以下となっている。
【００８０】
このように、分子配向度の違い、即ち膜質を変化させたことで、発光領域は変化していると考えられ、本実施の形態において、有機発光層１３を構成する有機発光材料１３Ｍの配向性が無秩序（ランダム）であるので、有機発光層１３内における発光領域１３Ａは電子輸送層側である。そのため、正孔輸送層１２による失活が生じ難いので、素子性能の低下を抑制することができる。さらに、本実施の形態において、有機発光層１３を構成する有機発光材料１３Ｍの配向性が無秩序（ランダム）であるので、有機発光層１３内における発光領域１３Ａは電子輸送層との界面付近に位置する。そのため、正孔輸送層１２による失活がより一層、生じ難いので、素子性能の低下をより一層、抑制することができる。
【００８１】
本実施の形態において、有機発光層１３が、有機発光層を構成する有機発光材料における分子の配向度がランダムになる（Ｓ’＝０．６６・・・（２／３）に近づく）のに応じて、有機発光層１３内における発光領域１３Ａの位置が、電子輸送層が配置されている側へ近づくように構成されている場合には、正孔輸送層１２による失活が生じ難くなるので、素子性能の低下を確実に抑制することができる。
【００８２】
＜２．第２の実施の形態＞
[構成]
図６は、本開示の第２の実施の形態に係る有機電界発光装置２の概略構成の一例を表したものである。図７は、有機電界発光装置２に設けられた各画素２１の回路構成の一例を表したものである。有機電界発光装置２は、例えば、表示パネル２０、コントローラ３０およびドライバ４０を備えている。ドライバ４０は、表示パネル２０の外縁部分に実装されている。表示パネル２０は、行列状に配置された複数の画素２１を有している。コントローラ３０およびドライバ４０は、外部から入力された映像信号Ｄｉｎおよび同期信号Ｔｉｎに基づいて、表示パネル２０を駆動する。
【００８３】
（表示パネル２０）
表示パネル２０は、コントローラ３０およびドライバ４０によって各画素２１がアクティブマトリクス駆動されることにより、外部から入力された映像信号Ｄｉｎおよび同期信号Ｔｉｎに基づく画像を表示する。表示パネル２０は、行方向に延在する複数の走査線ＷＳＬと、列方向に延在する複数の信号線ＤＴＬおよび複数の電源線ＤＳＬと、行列状に配置された複数の画素２１とを有している。
【００８４】
走査線ＷＳＬは、各画素２１の選択に用いられるものであり、各画素２１を所定の単位（例えば画素行）ごとに選択する選択パルスを各画素２１に供給するものである。信号線ＤＴＬは、映像信号Ｄｉｎに応じた信号電圧Ｖｓｉｇの、各画素２１への供給に用いられるものであり、信号電圧Ｖｓｉｇを含むデータパルスを各画素２１に供給するものである。電源線ＤＳＬは、各画素２１に電力を供給するものである。
【００８５】
複数の画素２１は、例えば、赤色光を発する複数の画素２１、緑色光を発する複数の画素２１および青色光を発する複数の画素２１で構成されている。なお、複数の画素２１は、例えば、さらに、他の色（例えば、白色や、黄色など）を発する複数の画素２１を含んで構成されていてもよい。
【００８６】
各信号線ＤＴＬは、後述の水平セレクタ４１の出力端に接続されている。各画素列には、例えば、複数の信号線ＤＴＬが１本ずつ、割り当てられている。各走査線ＷＳＬは、後述のライトスキャナ４２の出力端に接続されている。各画素行には、例えば、複数の走査線ＷＳＬが１本ずつ、割り当てられている。各電源線ＤＳＬは、電源の出力端に接続されている。各画素行には、例えば、複数の電源線ＤＳＬが１本ずつ、割り当てられている。
【００８７】
各画素２１は、例えば、画素回路２１Ａと、有機電界発光素子２１Ｂとを有している。有機電界発光素子２１Ｂは、例えば、上記実施の形態の有機電界発光素子１である。表示パネル２０に含まれる複数の画素２１のうち、少なくとも１つは、上記実施の形態の有機電界発光素子１を有している。つまり、表示パネル２０に含まれる複数の有機電界発光素子２１Ｂのうち、少なくとも１つは、上記実施の形態の有機電界発光素子１で構成されている。
【００８８】
例えば、青色光を発する各画素２１が、有機電界発光素子２１Ｂとして、上記実施の形態の有機電界発光素子１を有している。例えば、赤色光を発する各画素２１や、緑色光を発する各画素２１は、有機電界発光素子２１Ｂとして、上記実施の形態の有機電界発光素子１において、有機発光層１３の代わりに有機発光層１１３が設けられたものを有していてもよい。また、例えば、赤色光を発する各画素２１や、緑色光を発する各画素２１は、有機電界発光素子２１Ｂとして、上記実施の形態の有機電界発光素子１において、有機発光層１３および正孔輸送層１２の代わりに有機発光層１１３および正孔輸送層１１２が設けられたものを有していてもよい。
【００８９】
画素回路２１Ａは、有機電界発光素子２１Ｂの発光・消光を制御する。画素回路２１Ａは、後述の書込走査によって各画素２１に書き込んだ電圧を保持する機能を有している。画素回路２１Ａは、例えば、駆動トランジスタＴｒ１、書込トランジスタＴｒ２および保持容量Ｃｓを含んで構成されている。
【００９０】
書込トランジスタＴｒ２は、駆動トランジスタＴｒ１のゲートに対する、映像信号Ｄｉｎに対応した信号電圧Ｖｓｉｇの印加を制御する。具体的には、書込トランジスタＴｒ２は、信号線ＤＴＬの電圧をサンプリングするとともに、サンプリングにより得られた電圧を駆動トランジスタＴｒ１のゲートに書き込む。駆動トランジスタＴｒ１は、有機電界発光素子２１Ｂに直列に接続されている。駆動トランジスタＴｒ１は、有機電界発光素子２１Ｂを駆動する。駆動トランジスタＴｒ１は、書込トランジスタＴｒ２によってサンプリングされた電圧の大きさに応じて有機電界発光素子２１Ｂに流れる電流を制御する。保持容量Ｃｓは、駆動トランジスタＴｒ１のゲート−ソース間に所定の電圧を保持するものである。保持容量Ｃｓは、所定の期間中に駆動トランジスタＴｒ１のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓを一定に保持する役割を有する。なお、画素回路２１Ａは、上述の２Ｔｒ１Ｃの回路に対して各種容量やトランジスタを付加した回路構成となっていてもよいし、上述の２Ｔｒ１Ｃの回路構成とは異なる回路構成となっていてもよい。
【００９１】
各信号線ＤＴＬは、後述の水平セレクタ４１の出力端と、書込トランジスタＴｒ２のソースまたはドレインとに接続されている。各走査線ＷＳＬは、後述のライトスキャナ４２の出力端と、書込トランジスタＴｒ２のゲートとに接続されている。各電源線ＤＳＬは、電源回路３３の出力端と、駆動トランジスタＴｒ１のソースまたはドレインに接続されている。
【００９２】
書込トランジスタＴｒ２のゲートは、走査線ＷＳＬに接続されている。書込トランジスタＴｒ２のソースまたはドレインが信号線ＤＴＬに接続されている。書込トランジスタＴｒ２のソースおよびドレインのうち信号線ＤＴＬに未接続の端子が駆動トランジスタＴｒ１のゲートに接続されている。駆動トランジスタＴｒ１のソースまたはドレインが電源線ＤＳＬに接続されている。駆動トランジスタＴｒ１のソースおよびドレインのうち電源線ＤＳＬに未接続の端子が有機電界発光素子２１Ｂの陽極１１に接続されている。保持容量Ｃｓの一端が駆動トランジスタＴｒ１のゲートに接続されている。保持容量Ｃｓの他端が駆動トランジスタＴｒ１のソースおよびドレインのうち有機電界発光素子２１Ｂ側の端子に接続されている。
【００９３】
（ドライバ４０）
ドライバ４０は、例えば、水平セレクタ４１およびライトスキャナ４２を有している。水平セレクタ４１は、例えば、制御信号の入力に応じて（同期して）、コントローラ３０から入力されたアナログの信号電圧Ｖｓｉｇを、各信号線ＤＴＬに印加する。ライトスキャナ４２は、複数の画素２１を所定の単位ごとに走査する。
【００９４】
（コントローラ３０）
次に、コントローラ３０について説明する。コントローラ３０は、例えば、外部から入力されたデジタルの映像信号Ｄｉｎに対して所定の補正を行い、それにより得られた映像信号に基づいて、信号電圧Ｖｓｉｇを生成する。コントローラ３０は、例えば、生成した信号電圧Ｖｓｉｇを水平セレクタ４１に出力する。コントローラ３０は、例えば、外部から入力された同期信号Ｔｉｎに応じて（同期して）、ドライバ４０内の各回路に対して制御信号を出力する。
【００９５】
[効果]
本実施の形態では、表示パネル２０に含まれる複数の有機電界発光素子２１Ｂのうち、少なくとも１つは、上記実施の形態の有機電界発光素子１で構成されている。従って、発光効率の高い有機電界発光装置２を実現することができる。
【００９６】
＜３．適用例＞
[適用例その１]
以下では、上記第２の実施の形態で説明した有機電界発光装置２の適用例について説明する。有機電界発光装置２は、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、シート状のパーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
【００９７】
図８は、本適用例に係る電子機器３の外観を斜視的に表したものである。電子機器３は、例えば、筐体３１０の主面に表示面３２０を備えたシート状のパーソナルコンピュータである。電子機器３は、電子機器３の表示面３２０に、有機電界発光装置２を備えている。有機電界発光装置２は、表示パネル２０が外側を向くように配置されている。本適用例では、有機電界発光装置２が表示面３２０に設けられているので、発光効率の高い電子機器３を実現することができる。
【００９８】
[適用例その２]
以下では、上記第１の実施の形態で説明した有機電界発光素子１の適用例について説明する。有機電界発光素子１は、卓上用もしくは床置き用の照明装置、または、室内用の照明装置など、あらゆる分野の照明装置の光源に適用することが可能である。
【００９９】
図９は、有機電界発光素子１が適用される室内用の照明装置の外観を表したものである。この照明装置は、例えば、１または複数の有機電界発光素子１を含んで構成された照明部４１０を有している。照明部４１０は、建造物の天井４２０に適宜の個数および間隔で配置されている。なお、照明部４１０は、用途に応じて、天井４２０に限らず、壁４３０または床（図示せず）など任意の場所に設置することが可能である。
【０１００】
これらの照明装置では、有機電界発光素子１からの光により、照明が行われる。これにより、発光効率の高い照明装置を実現することができる。
【０１０１】
以上、実施の形態および適用例を挙げて本開示を説明したが、本開示は実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本開示が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。
【０１０２】
また、例えば、本開示は以下のような構成を取ることができる。
（１）
第１電極と、
塗布膜で構成された正孔輸送層と、
塗布膜で構成された有機発光層と、
電子輸送層と、
第２電極と
をこの順に備え、
前記有機発光層において、正孔電流が電子電流よりも大きい
有機電界発光素子。
（２）
（前記正孔電流／前記電子電流）の値が、５よりも大きい
（１）に記載の有機電界発光素子。
（３）
前記有機発光層において、正孔移動度が電子移動度よりも大きい
（１）または（２）に記載の有機電界発光素子。
（４）
（前記正孔移動度／前記電子移動度）の値が、１０よりも大きい
（３）に記載の有機電界発光素子。
（５）
前記有機発光層は、（前記正孔移動度／前記電子移動度）の値が大きくなるのに応じて、前記有機発光層内における発光領域の位置が、前記電子輸送層側に近づくように構成されている
（３）または（４）に記載の有機電界発光素子。
（６）
前記有機発光層は、（前記正孔電流／前記電子電流）の値が大きくなるのに応じて、前記有機発光層内における発光領域の位置が、前記電子輸送層側に近づくように構成されている
（１）ないし（５）のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
（７）
前記正孔輸送層は、不溶化された正孔輸送層である
（１）ないし（６）のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
（８）
前記電子輸送層のエネルギーギャップが、前記有機発光層のエネルギーギャップよりも大きい
（７）に記載の有機電界発光素子。
（９）
前記電子輸送層は、蒸着膜である
（８）に記載の有機電界発光素子。
（１０）
複数の有機電界発光素子を備え、
前記複数の有機電界発光素子のうちの少なくとも１つは、
第１電極と、
塗布膜で構成された正孔輸送層と、
塗布膜で構成された有機発光層と、
電子輸送層と、
第２電極と
をこの順に有し、
前記有機発光層において、正孔電流が電子電流よりも大きい
有機電界発光装置。
（１１）
複数の有機電界発光素子を有する有機電界発光装置を備え、
前記複数の有機電界発光素子のうちの少なくとも１つは、
第１電極と、
塗布膜で構成された正孔輸送層と、
塗布膜で構成された有機発光層と、
電子輸送層と、
第２電極と
をこの順に有し、
前記有機発光層において、正孔電流が電子電流よりも大きい
電子機器。
【符号の説明】
【０１０３】
１…有機電界発光素子、２…有機電界発光装置、３…電子機器、１０…基板、１１…陽極、１２，１１２…正孔輸送層、１２ａ，１４ａ，１１２ａ，１１４ａ…吸収スペクトル、１２Ｍ…正孔輸送性材料、１３，１１３，２１３…有機発光層、１３ａ，１１３ａ，２１３ａ…発光スペクトル、１３Ｂ…界面、１３Ｃ…電子注入側領域、１３Ｍ…有機発光材料、１４…電子輸送層、１４Ｍ…電子輸送性材料、１５…陰極、２０…表示パネル、２１…画素、２１Ａ…画素回路、２１Ｂ…有機電界発光素子、３０…コントローラ、４０…ドライバ、４１…水平セレクタ、４２…ライトスキャナ、３１０…筐体、３２０…表示面、４１０…照明部、４２０…天井、４３０…壁、Ｃｓ…保持容量、ＤＴＬ…信号線、ＤＳＬ…電源線、Ｅｇ１，Ｅｇ２，Ｅｇ３，Ｅｇ４，Ｅｇ５，Ｅｇ６…エネルギーギャップ、Ｉｅ…電子電流、Ｉｈ…正孔電流、Ｔｒ１…駆動トランジスタ、Ｔｒ２…書込トランジスタ、Ｖｇｓ…ゲート−ソース間電圧、Ｖｓｉｇ…信号電圧、ＷＳＬ…走査線。
【図１】
2018022864.tif 000009
【図２】
2018022864.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2018022864.tif 000014
【図５Ｃ】
2018022864.tif 000015
【図５Ｄ】
2018022864.tif 000016
【図６】
2018022864.tif 000017
【図７】
2018022864.tif 000018
【図８】
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【図９】
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