(57)【要約】【課題】  駆動電圧が低く、素子寿命が長い有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】  本開示は、陽極、第一発光層、第二発光層、第三発光層、陰極、をこの順に有し、前記第二発光層は前記第一発光層および前記第三発光層と接して配置され、前記第一発光層は赤ドーパント材料を有し、前記第二発光層は青ドーパント材料を有し、前記第三発光層は緑ドーパント材料を有する有機ＥＬ素子であって、前記第一発光層は、第一のホスト材料を有し、前記第二発光層及び前記第三発光層は、前記第一のホスト材料と異なる第二のホスト材料を有することを特徴とする有機ＥＬ素子を提供する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反射電極である陽極、第一発光層、第二発光層、第三発光層、陰極、をこの順に有し、前記第二発光層は前記第一発光層および前記第三発光層と接して配置され、前記第一発光層は赤ドーパント材料を有し、前記第二発光層は青ドーパント材料を有し、前記第三発光層は緑ドーパント材料を有する有機ＥＬ素子であって、
前記第一発光層は、第一のホスト材料を有し、前記第二発光層及び前記第三発光層は、前記第一のホスト材料と異なる第二のホスト材料を有することを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
以下の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
ＬＵＭＯ（第二のホスト材料）＞ＬＵＭＯ（第一のホスト材料）かつ
ＨＯＭＯ（第二のホスト材料）＜ＨＯＭＯ（第一のホスト材料）
【請求項３】
以下の関係を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子。
ＬＵＭＯ（青ドーパント材料）―ＬＵＭＯ（第二のホスト材料）＞ＨＯＭＯ（青ドーパント材料）―ＨＯＭＯ（第二のホスト材料）
ＬＵＭＯ（緑ドーパント材料）―ＬＵＭＯ（第二のホスト材料）＞ＨＯＭＯ（緑ドーパント材料）―ＨＯＭＯ（第二のホスト材料）
【請求項４】
以下の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
ＬＵＭＯ（赤ドーパント材料）―ＬＵＭＯ（第一のホスト材料）＞ＨＯＭＯ（赤ドーパント材料）―ＨＯＭＯ（第一のホスト材料）
【請求項５】
前記青ドーパント材料、前記緑ドーパント材料、前記赤ドーパント材料は、少なくともいずれかは５員環を含む縮合環から構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記第一のホスト材料及び前記第二のホスト材料は炭化水素のみからなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記第一のホスト材料及び前記第二のホスト材料は、炭素原子数１乃至１２のアルキル基を有してもよい芳香族炭化水素化合物を有する有機化合物であり、前記芳香族炭化水素化合物は、ベンゼン、ナフタレン、フルオレン、フェナンナンスレン、クリセン、トリフェニレン、ピレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテンから選ばれることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記第三発光層と前記陰極との間に配置され、前記第三電極に接する有機化合物層をさらに有し、当該有機化合物層が、炭化水素のみからなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記第一発光層と前記陽極との間に配置され、前記第一電極に接する有機化合物層をさらに有し、当該有機化合物層がカルバゾール骨格を含む材料を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記陰極が光を透過する透過性の電極であり、前記陽極と前記陰極との間の距離が、前記第一発光層、前記第二発光層及び前記第三発光層の少なくともいずれか１層の発光を強め合わせる距離であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
複数の画素を有し、前記画素の少なくとも一つは、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子に接続されている能動素子とを有することを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
赤を透過する領域と、青を透過する領域と、緑を透過する領域と、を有するカラーフィルタをさらに有し、前記赤を透過する領域と、前記青を透過する領域と、前記緑を透過する領域とが、デルタ配列またはストライプ配列されていることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
複数のレンズを有する光学部と、前記光学部を通過した光を受光する撮像素子と、画像を表示する表示部と、を有し、
前記表示部は、前記撮像素子が撮像した画像を表示する表示部であり、前記表示部は請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の表示装置を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１４】
筐体と、外部と通信する通信部と、表示部とを有し、
前記表示部は請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の表示装置であることを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
光源と、光拡散部または光学フィルムと、を有する照明装置であって、
前記光源は、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子を有することを特徴とする照明装置。
【請求項１６】
機体と、前記機体に設けられている灯具を有し、
前記灯具は、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子を有することを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は素子電圧が低く、素子寿命に優れた有機ＥＬ素子、それを有する表示装置、撮像装置、照明装置、移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ素子を用いたフルカラー発光アレイの研究開発が進められている。フルカラー発光アレイを作製する場合、発光層を画素（素子）ごとに塗り分ける方式と、発光層は白色発光で、赤、緑、青のカラーフィルタを画素ごとに塗り分ける有機ＥＬ素子を用いた方式がある。有機ＥＬ素子に関しては、カラーフィルタに対応した赤、緑、青の３色の発光材料を用いることが知られている。
【０００３】
特許文献１には、陽極側から緑、赤、青の発光層が積層された白色発光素子が開示されている。特許文献２には、３層の発光層が赤、青、緑の順で積層され、青および緑発光層は同じホスト材料を有し、赤発光層は異なるホスト材料を有する有機ＥＬ素子が開示されている。そして、赤発光層と青発光層との間に介在層を備え、赤、緑、青の発光バランスの向上を図った有機ＥＬ素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開２００８／１２０６１１パンフレット
【特許文献２】国際公開２０１０／１３４３５０パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている有機ＥＬ素子は、白色を発光する有機ＥＬ素子であるものの、発光層の積層順に改善の余地があり、特許文献２に記載の有機ＥＬ素子は、発光層の間に発光層以外の層を有することから、素子特性に改善の余地があった。
【０００６】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、駆動電圧が低く、素子寿命が長く、白色の発光バランスに優れた有機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】
本発明に係る有機ＥＬ素子は、反射電極である陽極、第一発光層、第二発光層、第三発光層、陰極、をこの順に有し、前記第二発光層は前記第一発光層および前記第三発光層と接して配置され、前記第一発光層は赤ドーパント材料を有し、前記第二発光層は青ドーパント材料を有し、前記第三発光層は緑ドーパント材料を有する有機ＥＬ素子であって、
前記第一発光層は、第一のホスト材料を有し、前記第二発光層及び前記第三発光層は、前記第一のホスト材料と異なる第二のホスト材料を有することを特徴とする有機ＥＬ素子を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第一乃至第三発光層が特定の順で積層され、第二及び第三発光層のホスト材料が同一であることで、駆動電圧が低く、素子寿命が長く、白色の発光バランスに優れた有機ＥＬ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を示す断面模式図である。
【図２】（ａ）本実施形態に係る有機ＥＬ素子の発光層周辺のエネルギー準位の一例を模式的に表したエネルギーダイアグラムである。（ｂ）従来の有機ＥＬ素子の発光層周辺のエネルギー準位の一例を模式的に表したエネルギーダイアグラムである。（ｃ）従来の有機ＥＬ素子の発光層周辺のエネルギー準位の一例を模式的に表したエネルギーダイアグラムである。
【図３】本実施形態に係る有機ＥＬ素子を用いた表示装置の一例の概略断面図である。
【図４】本実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。
【図５】本実施形態に係る撮像装置の一例を表す模式図である。
【図６】本実施形態に係る電子機器の一例を表す模式図である。
【図７】（ａ）本実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。（ｂ）折り曲げ可能な表示装置の一例を表す模式図である。
【図８】本実施形態に係る照明装置の一例を示す模式図である。
【図９】本実施形他に係る車両用灯具を有する自動車の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、光反射電極である陽極、第一発光層、第二発光層、第三発光層、陰極、をこの順に有し、前記第二発光層は前記第一発光層および前記第三発光層と接して配置される。第一発光層は赤ドーパント材料を有し、第二発光層は青ドーパント材料を有し、第三発光層は緑ドーパント材料を有する、すなわち、赤発光層、青発光層、緑発光層の順番で配置されている。第一発光層は、第一のホスト材料を有し、第二発光層及び第三発光層は、前記第一のホスト材料と異なる第二のホスト材料を有する。短波長の光を発する発光層は、ホスト材料を共通とする一方で、長波長の光を発する発光層は異なるホスト材料を用いる。これは、ホスト材料からドーパント材料へのエネルギー差は、発光には寄与しないので、ホスト材料のバンドギャップとドーパント材料のバンドギャップとの差は小さい方が好ましいためである。赤発光層は、青発光層で用いられるホスト材料とは、バンドギャップが大きく異なるので、エネルギーの損失が大きい。そのため、長波長の光を発する発光層には、それに適したバンドギャップを有するホスト材料を用いた方が、効率がよい。
【００１１】
他方で、緑発光層は、赤発光層よりも青発光層とエネルギーが近いので、同じホスト材料であっても、効率の低下は小さい。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を示す断面模式図である。図１に示される有機ＥＬ素子は、基板１上に、陽極２、正孔輸送層３、第一発光層４−１、第二発光層４−２、第三発光層４−３、電子輸送層５、陰極６がこの順に積層されている。第一発光層４−１、第二発光層４−２、第三発光層４−３は、第二発光層が、第一発光層及び第三発光層と接して配置されている。すなわち、発光層と発光層との間には電荷障壁層などの発光層ではない有機化合物層を有さない。本明細書において、層と層とが接するとは、他の層を介していないことを意味する。
【００１３】
第一発光層４−１は、第一のホスト材料と赤発光する赤ドーパント材料を含み、第二発光層４−２は、第二のホスト材料と青発光する青ドーパント材料を含み、第三発光層４−３は、第二のホスト材料と緑発光する緑ドーパント材料を含む。第一のホスト材料と、第二のホスト材料とは異なる材料である。
【００１４】
尚、本明細書において、発光層とは、一対の電極の間に配置される有機化合物層のうち発光する層をいう。また発光層に含まれるホスト材料は、各発光層に含まれる材料のうち重量比が最も大きい材料である。より具体的には、ホスト材料とは発光層全体を１００重量％とした場合に、５０重量％以上である。
【００１５】
一方、ドーパント材料とは、発光層に含まれる材料のうち、ホスト材料よりも重量比が小さい材料である。より具体的には、ドーパント材料は、発光材料（発光ドーパント材料）であり、発光層に含まれる材料のうち、発光層内の含有率が５０重量％未満である材料をいう。
【００１６】
赤ドーパント材料とは、赤色の発光をするドーパント材料を指す。他の色についても同様である。
【００１７】
また、青発光とは最大発光ピークの波長が４３０ｎｍ乃至４８０ｎｍにある発光であり、緑発光とは最大発光ピークの波長が４９０ｎｍ乃至５４０ｎｍにある発光であり、赤発光とは最大発光ピークの波長が５７０ｎｍ乃至６５０ｎｍにある発光である。ピークとは、発光スペクトルにおける極大値を示す。
【００１８】
さらに、図１の構成に、陽極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層を、正孔輸送層３と発光層との間に電子ブロック層を備えていてもよい。さらに、発光層と電子輸送層５との間に正孔ブロック層と、電子輸送層５と陰極６との間に電子注入層を備えていてもよい。これら正孔注入層、電子ブロック層、正孔ブロック層、電子注入層は本実施形態において必要に応じて適宜用いられる。
【００１９】
本明細書において、ＨＯＭＯエネルギーおよびＬＵＭＯエネルギーは真空準位を基準とし、通常の分子の場合、負の値を取る。さらに、本明細書においては、ＨＯＭＯエネルギー、ＬＵＭＯエネルギーを各々比較する際に、値の小さいものを「深い」、「絶対値が大きい」、「低い」、「真空準位から遠い」と称し、値の大きなものを「浅い」、「絶対値が小さい」、「高い」、「真空準位に近い」と称する。
【００２０】
本明細書においては、分子構造及びＨＯＭＯエネルギーおよびＬＵＭＯエネルギーは、分子軌道計算より求めた数値を用いる。尚、分子軌道法計算の計算手法は、現在広く用いられている密度汎関数法（Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｔｈｅｏｒｙ，ＤＦＴ）を用いた。汎関数はＢ３ＬＹＰ、基底関数は６−３１Ｇ＊を用いた。尚、分子軌道法計算は、現在広く用いられているＧａｕｓｓｉａｎ０９（Ｇａｕｓｓｉａｎ０９，  ＲｅｖｉｓｉｏｎＣ．０１，  Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ，  Ｇ．Ｗ．Ｔｒｕｃｋｓ，  Ｈ．Ｂ．Ｓｃｈｌｅｇｅｌ，  Ｇ．Ｅ．Ｓｃｕｓｅｒｉａ，  Ｍ．Ａ．Ｒｏｂｂ，  Ｊ．Ｒ．Ｃｈｅｅｓｅｍａｎ，  Ｇ．Ｓｃａｌｍａｎｉ，  Ｖ．Ｂａｒｏｎｅ，  Ｂ．Ｍｅｎｎｕｃｃｉ，  Ｇ．Ａ．Ｐｅｔｅｒｓｓｏｎ，  Ｈ．Ｎａｋａｔｓｕｊｉ，  Ｍ．Ｃａｒｉｃａｔｏ，  Ｘ．Ｌｉ，  Ｈ．Ｐ．Ｈｒａｔｃｈｉａｎ，  Ａ．Ｆ．Ｉｚｍａｙｌｏｖ，  Ｊ．Ｂｌｏｉｎｏ，  Ｇ．Ｚｈｅｎｇ，  Ｊ．Ｌ．Ｓｏｎｎｅｎｂｅｒｇ，  Ｍ．Ｈａｄａ，  Ｍ．Ｅｈａｒａ，  Ｋ．Ｔｏｙｏｔａ，  Ｒ．Ｆｕｋｕｄａ，  Ｊ．Ｈａｓｅｇａｗａ，  Ｍ．Ｉｓｈｉｄａ，  Ｔ．Ｎａｋａｊｉｍａ，  Ｙ．Ｈｏｎｄａ，  Ｏ．Ｋｉｔａｏ，  Ｈ．Ｎａｋａｉ，  Ｔ．Ｖｒｅｖｅｎ，  Ｊ．Ａ．  Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙ，Ｊｒ．，  Ｊ．Ｅ．  Ｐｅｒａｌｔａ，  Ｆ．Ｏｇｌｉａｒｏ，  Ｍ．Ｂｅａｒｐａｒｋ，  Ｊ．Ｊ．Ｈｅｙｄ，  Ｅ．Ｂｒｏｔｈｅｒｓ，  Ｋ．Ｎ．Ｋｕｄｉｎ，  Ｖ．Ｎ．Ｓｔａｒｏｖｅｒｏｖ，  Ｔ．Ｋｅｉｔｈ，  Ｒ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，  Ｊ．Ｎｏｒｍａｎｄ，  Ｋ．Ｒａｇｈａｖａｃｈａｒｉ，  Ａ．Ｒｅｎｄｅｌｌ，  Ｊ．Ｃ．Ｂｕｒａｎｔ，  Ｓ．Ｓ．Ｉｙｅｎｇａｒ，  Ｊ．Ｔｏｍａｓｉ，  Ｍ．Ｃｏｓｓｉ，  Ｎ．Ｒｅｇａ，  Ｊ．Ｍ．Ｍｉｌｌａｍ，  Ｍ．Ｋｌｅｎｅ，  Ｊ．Ｅ．  Ｋｎｏｘ，  Ｊ．Ｂ．Ｃｒｏｓｓ，  Ｖ．Ｂａｋｋｅｎ，  Ｃ．Ａｄａｍｏ，  Ｊ．Ｊａｒａｍｉｌｌｏ，  Ｒ．Ｇｏｍｐｅｒｔｓ，  Ｒ．Ｅ．  Ｓｔｒａｔｍａｎｎ，  Ｏ．Ｙａｚｙｅｖ，  Ａ．Ｊ．Ａｕｓｔｉｎ，  Ｒ．Ｃａｍｍｉ，  Ｃ．Ｐｏｍｅｌｌｉ，  Ｊ．Ｗ．Ｏｃｈｔｅｒｓｋｉ，  Ｒ．Ｌ．Ｍａｒｔｉｎ，  Ｋ．Ｍｏｒｏｋｕｍａ，  Ｖ．Ｇ．Ｚａｋｒｚｅｗｓｋｉ，  Ｇ．Ａ．Ｖｏｔｈ，  Ｐ．Ｓａｌｖａｄｏｒ，  Ｊ．Ｊ．Ｄａｎｎｅｎｂｅｒｇ，  Ｓ．Ｄａｐｐｒｉｃｈ，  Ａ．Ｄ．Ｄａｎｉｅｌｓ，  Ｏ．Ｆａｒｋａｓ，  Ｊ．Ｂ．Ｆｏｒｅｓｍａｎ，  Ｊ．Ｖ．Ｏｒｔｉｚ，  Ｊ．Ｃｉｏｓｌｏｗｓｋｉ，  ａｎｄ  Ｄ．Ｊ．Ｆｏｘ，  Ｇａｕｓｓｉａｎ，  Ｉｎｃ．，  Ｗａｌｌｉｎｇｆｏｒｄ  ＣＴ，  ２０１０．）を用いた。
【００２１】
後述する実施例において、計算値の確からしさを検証するため、分子軌道計算より求めた計算値と、実測値との比較を行う。
【００２２】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、以下の構成を有するため、駆動電圧が高く、素子寿命が長い素子である。
（１）陽極、赤発光層、青発光層、緑発光層、陰極の順に配置されている
（２）３つの発光層が隣接して形成される
（３）第一発光層のホスト材料は第一のホスト材料であり、第二発光層及び第三発光層のホスト材料は第二のホスト材料である
【００２３】
以下、これらの特徴について説明する。
【００２４】
（１）陽極、赤発光層、青発光層、緑発光層、陰極の順に配置されている
赤発光層、すなわち、赤ドーパント材料を有する発光層は、陽極側に配置される。赤ドーパント材料は、他のドーパント材料に比べて、バンドギャップが狭いので、他の色の発光材料に比べて電子をトラップしやすい。そのため、陰極側に配置した場合、赤発光層に電子がトラップされ、赤発光層よりも陽極側へ電子が移動しにくくなる。この場合、緑発光および青発光の強度が小さくなる。赤発光層を他の発光層よりも陽極側に配置することで緑発光層および青発光層にも電子が供給されやすくなり、駆動電圧の低減が図れる。
【００２５】
また、陽極を反射電極とする場合は、緑発光層と青発光層との位置関係は、青発光層が陽極側に配置されることが好ましい。これは、波長が短い青発光層と、波長が青色よりも長い緑発光層と、の双方に反射電極からの光学干渉距離を合わせることができるためである。反射性の電極による反射光との干渉作用により、発光の光取り出し効率が上がり、低電圧で素子を発光させることができるため好ましい。
【００２６】
（２）３つの発光層が隣接して形成される
本実施形態においては、図１に示すように、第一発光層４−１、第二発光層４−２、第三発光層４−３が、第二発光層が第一発光層および第三発光層に接して配置されている。３つの発光層が隣接して配置されているということもできる。これら発光層間には電荷障壁層などの介在層が配置されない。このような発光層の配置とすることで、駆動電圧を低減することができる。発光層中の電荷（正孔、電子）が介在層の準位へ行くことによる電圧の上昇を低減することができる。
【００２７】
図２は、有機ＥＬ素子を構成する発光層周辺のエネルギー準位を模式的に表したエネルギーダイアグラムを示す図である。図２（ａ）は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子の発光層周辺のエネルギー準位の一例を模式的に表したエネルギーダイアグラムである。
【００２８】
図２（ｂ）は、従来の有機ＥＬ素子の発光層周辺のエネルギー準位の一例を模式的に表したエネルギーダイアグラムである。有機ＥＬ素子において、図２（ｂ）のような電荷障壁層（ＩＬ）を設けた場合、駆動電圧が高い。電荷障壁層のＬＵＭＯが浅いため、青発光層から赤発光層への電子注入に際して、注入障壁があるからである。より具体的には、青発光層から電荷障壁層への電子移動の際のＬＵＭＯエネルギー差が障壁となる。また、赤発光層から青発光層への正孔注入も同様で電荷障壁層のＨＯＭＯが深いため、注入障壁が生じ、駆動電圧が高い。
【００２９】
また、図２（ｃ）は、従来の有機ＥＬ素子の発光層周辺のエネルギー準位の一例を模式的に表したエネルギーダイアグラムである。有機ＥＬ素子において、図２（ｃ）のような電荷障壁層（ＩＬ）を設けた場合、電荷障壁層がない場合に比べて駆動電圧が高い。図２（ｃ）の場合、図２（ｂ）の場合に比べて、青発光層から赤発光層への電子注入は促進されるが、赤発光層から青発光層への正孔注入障壁が存在し、かつ正孔移動距離が長くなるためである。
【００３０】
以上より、３つの発光層が隣接して配置されることで、駆動電圧が低い有機ＥＬ素子を提供することができる。
【００３１】
（３）第一発光層のホスト材料は第一のホスト材料であり、第二発光層及び第三発光層のホスト材料は第二のホスト材料である
本実施形態の発光層は第一乃至第三発光層を有する。第一発光層４−１は、第一のホスト材料と赤発光する赤ドーパント材料を含み、第二発光層４−２は、第二のホスト材料と青発光する青ドーパント材料を含み、第三発光層４−３は、第二のホスト材料と緑発光する緑ドーパント材料を含む。第一のホスト材料と、第二のホスト材料とは異なる材料である。
【００３２】
第二発光層のホスト材料と第三発光層のホスト材料とが同じであることで駆動電圧を低減することができる。同じホスト材料からなる発光層同士の間には電荷の注入障壁がないからである。
【００３３】
しかしながら、電圧上昇を抑えるために３つの発光層をすべて同一のホスト材料にすることはホワイトバランスが崩れる場合がある。
【００３４】
例えば、第一発光層が赤発光、第二発光層と第三発光層が青と緑である場合、第二発光層と第三発光層のホストは共通化できるが、第一発光層のホスト材料を青発光層のホスト材料を共通化すると、ホストから赤ドーパント材料へのエネルギー移動効率が悪くなり、赤の発光効率が悪くなる。
【００３５】
理由は以下のとおりである。本実施形態に係る有機ＥＬ素子においては、ホスト材料からドーパント材料へのエネルギー移動は、フェルスター機構によるエネルギー移動である。フェルスター機構によるエネルギー移動では、ホスト材料の発光スペクトルと発光ドーパントの吸収スペクトルの重なりを考慮する。青発光ドーパント材料の最大吸収ピークは３２０ｎｍ乃至４８０ｎｍにあるため、青発光層のホスト材料は３２０ｎｍ乃至４８０ｎｍの発光ピークを有することが求められる。一方、赤ドーパント材料の最大吸収ピークは４９０ｎｍ乃至６５０ｎｍにあるため、赤発光層のホスト材料は４９０ｎｍ乃至６５０ｎｍの発光ピークを有することが求められる。これら求められる発光ピークを満たす場合は、エネルギーが効率よく移動するので好ましい。
【００３６】
しかし、青発光層のホスト材料の条件と、赤発光層のホスト材料の条件と、の双方を満たすことは困難なので、青発光層のホスト材料と赤発光層のホスト材料とが、異なる材料であることが好ましい。
【００３７】
赤発光層のホスト材料としては、赤ドーパント材料を効率良く発光させるために、ホスト材料の発光ピークが４９０ｎｍ乃至６５０ｎｍにあるホスト材料が好ましい。すなわち、バンドギャップは青、緑のホスト材料より小さくなる。
【００３８】
なお、緑ドーパント材料は、最大吸収ピークは４３０ｎｍ乃至５４０ｎｍにあるため、ホスト材料は３２０ｎｍ乃至４８０ｎｍに発光ピークを有することが求められる。この求められる発光ピークは、青発光層と共通の範囲があるので、青発光層のホスト材料と緑発光層のホスト材料とを同じ材料にすることができる。
【００３９】
したがって、赤発光層で用いる第一のホスト材料は青発光層及び緑発光層で用いる第二のホスト材料とは異なる。好ましくは第二のホスト材料のバンドギャップよりも第一のホスト材料のバンドギャップの方が小さい。
【００４０】
なお、上記においては、エネルギー移動の説明のためにホスト材料の発光ピークを用いて説明している。もちろんホスト材料が有機ＥＬ素子において発光する必要はなく、材料の物性値としての発光ピークを指している。
【００４１】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、上記の特徴（１）乃至（３）に加えて、以下の条件を満たすことが好ましい。
【００４２】
（４）ＬＵＭＯ（第二のホスト材料）＞ＬＵＭＯ（第一のホスト材料）
（３）で述べたように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子は赤ドーパントが効率良く発光するためには赤発光層の第一のホスト材料は青、緑発光層の第二のホスト材料と異なる材料であり、当該第一のホストのバンドギャップは第二のホスト材料のバンドギャップより小さくなる。
【００４３】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、第二のホスト材料のＬＵＭＯよりも第一のホスト材料のＬＵＭＯの方が深い方が好ましい。それは青発光層から赤発光層への電子注入の際に、電子注入障壁がないからである。
【００４４】
また、第二のホスト材料のＨＯＭＯよりも第一のホスト材料のＨＯＭＯの方が浅い方が好ましい。陽極側から第一発光層への正孔注入の障壁が小さくなるからである。その結果、駆動電圧を低減することができる。
【００４５】
（５）ＬＵＭＯ（青ドーパント材料）―ＬＵＭＯ（第二のホスト材料）＞ＨＯＭＯ（青ドーパント材料）―ＨＯＭＯ（第二のホスト材料）かつ
ＬＵＭＯ（緑ドーパント材料）―ＬＵＭＯ（第二のホスト材料）＞ＨＯＭＯ（緑ドーパント材料）―ＨＯＭＯ（第二のホスト材料）
上記の関係は、青発光層が電子トラップ性であり、緑発光層が電子トラップ性であることを示している。
【００４６】
ホスト材料のＬＵＭＯエネルギーよりもドーパント材料のＬＵＭＯエネルギーが小さい場合、発光層に電子トラップ性が生じ、ドーパントのＬＵＭＯエネルギーが小さいほど、電子トラップ性が向上する。一方で、ホスト材料のＨＯＭＯエネルギーよりも、ドーパント材料のＨＯＭＯエネルギーが大きい場合、発光層に正孔トラップ性が生じる。
【００４７】
発光層中でのホスト材料とドーパント材料のバンドギャップの関係は、ホストからドーパント材料へのエネルギー移動を効率よく行うため、ドーパント材料の方が、バンドギャップが狭い。そのため、ホスト材料とドーパント材料のＬＵＭＯの差及びＨＯＭＯの差が生じるため、発光層内では上述した正孔トラップか電子トラップのどちらか生じることになる。
【００４８】
発光層中の電荷（正孔、電子）は、ホストとドーパントの準位間を行き来しながら、発光層内を移動する。言い換えれば、発光層中の電荷は、ホストあるいはドーパントにトラップされ、またはホストあるいはドーパントにデトラップすることを繰り返しながら、発光層内を移動する。このときに、ホストとドーパント間のＨＯＭＯあるいはＬＵＭＯ間のエネルギー差が大きいほど電荷の移動度は低下する。
【００４９】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子は青発光層及び緑発光層は、電子トラップ性であることが好ましい。電子トラップ性の発光層においては、正孔トラップの影響が小さいので、正孔輸送性が高い。なお、正孔輸送性は正孔移動度と言い換えることもできる。
【００５０】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子において、（３）及び（４）のような好ましい構成をとる場合、図２（ａ）のように、電子と正孔の各発光層への注入において、正孔注入の障壁が存在する一方で、電子注入の障壁は存在しない。そのため、電子と正孔の注入性のバランスをとり、赤、緑、青をバランスよく発光させるためには、青発光層及び緑発光層への正孔の供給を高めることが好ましい。そのためには青発光層へ注入された正孔を発光層内でトラップすることなく、効率よく、緑発光層まで移動できることが好ましい。
【００５１】
したがって、青発光層の正孔輸送性が高いことが好ましいので、上記のエネルギー関係を満たすことが好ましい。以上により、本実施形態に係る有機ＥＬ素子は赤、青、緑の発光がバランス良く発光できる。
【００５２】
また、青発光層から緑発光層へ注入された正孔は緑発光層でトラップされた場合、緑発光層界面で励起子が集中して発生することで素子の耐久が低下する場合があるため、緑発光層で分散させることが好ましい。したがって、緑発光層においても正孔輸送性が高いことが好ましい。
【００５３】
（６）ＬＵＭＯ（赤ドーパント材料）―ＬＵＭＯ（第一のホスト材料）＞ＨＯＭＯ（赤ドーパント材料）―ＨＯＭＯ（第一のホスト材料）
本実施形態に係る有機ＥＬ素子は赤発光層である第一発光層が他の発光層よりも陽極側に配置されている。第一発光層よりも陽極側には、発光層がないので、第一発光層から陽極側へ電子が移動する必要はない。さらに、陽極側へ電子が移動する場合、素子の耐久性が低下する場合もある。
【００５４】
そこで、第一発光層から陽極側へ電子を移動しにくくするために、第一発光層の電子トラップ性を高めることが好ましい。ＬＵＭＯ（赤ドーパント材料）―ＬＵＭＯ（第一のホスト材料）＞ＨＯＭＯ（赤ドーパント材料）―ＨＯＭＯ（第一のホスト材料）を満たすことで、すなわち、赤ドーパント材料のＬＵＭＯと第一のホスト材料のＬＵＭＯとの差の大きさが、赤ドーパント材料のＨＯＭＯと第一のホスト材料のＨＯＭＯとの差の大きさよりも大きいことが好ましい。これを満たすことで第一発光層の電子トラップ性を高めやすい構成になる。さらに第一発光層の電子トラップ性が高い場合、第一発光層に注入された電子が再結合される確率高くなり、発光効率が高くなる。
【００５５】
また、第一発光層の電子トラップ性を高めるためには、ＬＵＭＯ（赤ドーパント材料）−ＬＵＭＯ（第一のホスト材料）＜０．１ｅＶとなることが好ましい。すなわち、赤ドーパント材料のＬＵＭＯが、第一のホスト材料のＬＵＭＯよりも、０．１ｅＶ以上低いことが好ましく、０．３ｅＶ以上低いことがさらに好ましい。
【００５６】
（７）ＨＯＭＯ（青ドーパント材料）＜ＨＯＭＯ（緑ドーパント材料）
（５）で述べたように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子は青、緑発光層は正孔トラップ性より電子トラップ性にすることが好ましい。その中で、青、緑発光層の正孔トラップ性は緑発光層の方が正孔トラップ性が大きい方が好ましい。陰極側の緑発光層に隣接する層へ正孔が注入せず、緑発光層に注入した正孔をすべて励起子再結合するためには、緑発光層での正孔トラップ性が青発光層より大きいことが好ましく、ＨＯＭＯ（青ドーパント材料）＜ＨＯＭＯ（緑ドーパント材料）の関係が成り立つことが好ましい。
【００５７】
また、第三発光層から陰極側へ正孔が注入しにくくするために、すなわち、正孔が発光層にとどまりやすくするために、第三発光層の陰極側に接する有機化合物層のＨＯＭＯが、第二のホスト材料のＨＯＭＯよりも低いことが好ましい。好ましくは、０．１ｅＶ以上低いことが好ましく、０．３ｅＶ以上低いことがさらに好ましい。
【００５８】
（８）青、緑、赤ドーパント材料は５員環を含む縮合環から構成される
本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、ドーパントとして用いられる化合物は特に限定されないが、上記の電子トラップ性の観点から、電子求引性の構造であるフルオランテン骨格のような５員環を含む縮合環を有することが好ましい。ＬＵＭＯエネルギーが低いからである。これにより、ホスト材料とのＬＵＭＯエネルギーの差が大きくなり、電子トラップ性を向上させることができる。
【００５９】
ドーパント材料は、電子供与性の置換アミノ基を有さないほうが好ましい。置換アミノ基を有する場合、ＬＵＭＯエネルギーが高くなり、電子トラップ性が低下するからである。
【００６０】
また、結合安定性の観点からも、窒素―炭素結合の一重結合となる置換アミノ基を有しない化合物であることが好ましい。安定性の高い結合とは、炭素同士の結合、炭素と水素の結合、炭素と窒素の三重結合、であってよい。
【００６１】
以上より、ドーパントが５員環を含む縮合環を有し、かつ、置換アミノ基を有しない化合物である場合、電子トラップ性の高い発光層を構成することができ、また発光層を形成する材料自体の安定性が高いため、優れた耐久特性示す有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００６２】
ここで、上記５員環を含む縮合環を有する化合物ついて説明する。例示したフルオランテン化合物とは、フルオランテン骨格に縮環を有する縮合多環化合物を指す。５員環を含む縮合環を有する化合物は、例えば、下記ＦＦ１〜３０に示すような縮合多環化合物があげられる。
【００６３】
このうち、電子求引性を向上させ、電子トラップ性を向上させる観点から、フルオランテンが２つ以上縮合した構造を有するドーパント材料が好ましい。具体的には、ＦＦ７〜１３、ＦＦ１６〜２０、ＦＦ２３〜ＦＦ３０の骨格を有するドーパント材料を本発明において、好適に用いることができる。
【００６４】
【化１】
2019192557.tif 000003
【００６５】
（９）ホスト材料が炭化水素のみからなること
本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、ホスト材料が炭化水素のみで構成されていることが好ましい。炭化水素のみで構成されることで分子構造内に結合安定性の低い結合を有しない化合物となるからである。このようなホスト材料を有する場合、素子駆動時に化合物の駆動劣化が起こりにくく、有機ＥＬ素子の寿命が長いので好ましい。
【００６６】
分子構造内に結合安定性の低い結合とは、アミノ基のように、結合エネルギーが比較的小さく、不安定な結合を指す。
【００６７】
下記に示す化合物Ａ−１、Ａ−２及びＢ−１において、結合安定性の低い結合とは、カルバゾール環とフェニレン基をつなぐ結合及びアミノ基とフェニル基をつなぐ結合（窒素―炭素結合）である。化合物Ｂ−１のような炭素と炭素をつなぐ結合の方が結合安定性が高い。尚、計算手法は、ｂ３−ｌｙｐ／ｄｅｆ２−ＳＶ（Ｐ）を用いて行った。
【００６８】
【化２】
2019192557.tif 000004
【００６９】
上記結果より、本発明の有機ＥＬ素子のホスト材料は炭化水素のみからなる材料から構成されることが好ましい。
【００７０】
（１０）ホスト材料は、ベンゼン、ナフタレン、フルオレン、フェナンナンスレン、クリセン、トリフェニレン、ピレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテンから選ばれる構造を含むこと
ホスト材料は炭素原子数１〜１２のアルキル基を有してもよい芳香族炭化水素化合物であり、当該芳香族炭化水素化合物は、ベンゼン、ナフタレン、フルオレン、ベンゾフルオレン、フェナンスレン、クリセン、トリフェニレン、ピレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテンから選ばれる構造を含むことが好ましい。
【００７１】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、青色ドーパント材料を発光させることができるバンドギャップの広いホスト材料を用いるため、電荷再結合する際の励起子エネルギーは高く、かつ分子内の結合エネルギーが高い構造が好ましい。
【００７２】
ベンゼン、ナフタレン、フルオレン、ベンゾフルオレン、フェナンスレン、クリセン、トリフェニレン、ピレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテンは、ベンゼン環が直線状に縮合化する環が２つまでで構成されるので、分子内の結合エネルギーが高い。一方、アントラセン等のベンゼン環が直線状に３つ以上縮環した構造を含まないことが好ましい。
【００７３】
ベンゼン環が直線状に縮合化する環が２つまでの構造はアントラセン等のベンゼン環が直線状に３つ以上縮環した構造に比べ電荷再結合する際の励起子エネルギーによる結合乖離対して強い。
【００７４】
表１は、ピレン、フルオランテン、フェナンスレン及びアントラセンとフェニル基の結合部分の結合次数及び２面角の計算結果である。アントラセンは２面角が大きく、結合次数が低いことがわかる。つまり、ベンゼン環が直線状に３つ以上縮環した構造は、立体反発が大きく、それに伴い結合次数が低くなる。下記に示すように、アントラセン骨格の場合、アントラセンの１及び８の水素がフェニル基の１１及び１２の水素と反発する一方、ピレンの場合はピレンの１０とフェニル基の１１の水素が同様な反発をするが、２と１２の水素の反発は小さい。また、下記に示す、アントラセンの２位に置換基を有し、９、１０位に置換基を有さない場合は、アントラセンは中央ベンゼン環に電子密度の高い置換位置があるため、酸化されやすく、芳香族炭化水素の中では化学的安定性が低い。
【００７５】
したがって、ベンゼン環が直線状に縮合化する環が２つまでの構造はアントラセン等のベンゼン環が直線状に３つ以上縮環した構造に比べ、結合次数が高く、電荷再結合する際の励起子エネルギーによる結合乖離に対して強く結合エネルギーが高いと考えられる。
【００７６】
【化３】
2019192557.tif 000005
【００７７】
【表１】
2019192557.tif 000006
【００７８】
尚、分子構造は密度汎関数法（Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｔｈｅｏｒｙ，ＤＦＴ）を用いた。汎関数はＢ３ＬＹＰ、既定関数は６−３１Ｇ＊を用いて計算し、２面角を求め、結合次数はＮＢＯ解析を行い、Ｗｉｂｅｒｇの結合次数を用いた。
【００７９】
以上により、ホスト材料はベンゼン、ナフタレン、フルオレン、ベンゾフルオレン、フェナンスレン、クリセン、トリフェニレン、ピレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテンのようなベンゼン環が直線状に縮合化する環が２つまでの構造からなるホスト材料あることが好ましい。これらのホストを用いる場合、電荷再結合する際の励起子エネルギーによる結合乖離対して強いため、高耐久の素子が得られる。また、青、緑色の発光層である第二発光層、第三発光層では励起エネルギーが大きい分、より効果が大きい。ホスト材料の安定性が高いことは、ホスト材料を第一乃至第三発光層において共通とする場合に、さらに効果が高い。
【００８０】
尚、上記ホスト材料は置換基として炭素原子数１乃至１２のアルキル基を有してもよく、具体的にはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｉｓｏ−ペンチル基、ｎｅｏ−ペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等が挙げられる。
【００８１】
以下にホスト材料の具体例を示す。本発明はこれに限定されるものではない。
【００８２】
【化４】
2019192557.tif 000007
【００８３】
例示したホストのうち、上述した結合安定性の観点から、炭化水素のみから構成されるＥＭ１乃至ＥＭ２６が好ましく、第二のホスト材料としてはベンゼン、ナフタレン、フルオレン、ベンゾフルオレン、フェナンスレン、クリセン、トリフェニレン、ピレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテンから選ばれるＥＭ１、ＥＭ２、ＥＭ３、ＥＭ４、ＥＭ９、ＥＭ１０、ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３、ＥＭ１４、ＥＭ１５、ＥＭ２４、ＥＭ２５、ＥＭ２６が好ましい。これらのホストを用いることで、耐久特性に優れる有機ＥＬ素子を得ることができるからである。
【００８４】
（１１）第三発光層と陰極側で隣接する層を有し、構成される材料が炭化水素のみからなる
本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、発光層と陰極との間に正孔ブロック層等の有機化合物層を有してよい。正孔ブロック層は発光層を通過しようとする正孔の移動をブロックする役割を果たすため、発光層と正孔ブロック層との界面には正孔が蓄積される。すなわち、過剰なラジカルカチオン発生に耐え得る分子構造であることが好ましく、正孔ブロック層は、化学的安定性の高い炭化水素のみからなる正孔ブロック層であることが好ましい。
【００８５】
一般に、窒素原子や酸素原子、硫黄原子などのヘテロ原子を有する化合物は、非共有電子対を有するため、電子の供与と受容、すなわち酸化還元に対して活性である。このため、電子の授受を通して生じる不対電子が不均化反応起こすなどの相互作用による材料劣化を招く可能性があるため、化学的安定性は低い。一方、炭化水素のみからなる化合物は非共有電子対を有しておらず、化学的安定性が高いため好ましい。
【００８６】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子が有する青ドーパントは、例えば、以下のものを挙げることができる。但し、本発明はこれに限定されるものではない。
【００８７】
【化５】
2019192557.tif 000008
【００８８】
青ドーパント材料は、電子供与性の高い置換アミノ基を有しないことが好ましく、電子求引性の高いシアノ基を有する化合物が好ましい。置換アミノ基を有さず、シアノ基を有することで、ドーパント材料のＬＵＭＯエネルギーを深くすることができる。
【００８９】
青色ドーパント材料の濃度としては、０．１重量％以上、５重量％以下が好ましく、より好ましくは０．１重量％以上、１重量％以下である。当該範囲とすることで青色発光が有機ＥＬ素子の発光バランスに寄与しやすいため、好ましい。
【００９０】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子が有する緑ドーパント材料は、例えば以下のものを用いることができる。但し、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９１】
【化６】
2019192557.tif 000009
【００９２】
上記緑ドーパント材料は、安定性の高い結合のみからなる有機化合物が好ましい。緑ドーパント材料の濃度は、０．１重量％以上１０重量％以下が好ましく、より好ましくは１重量％以上、５重量％以下である。第三発光層に用いる場合の濃度としては、０．１重量％以上、５重量％以下が好ましく、より好ましくは０．１重量％以上、１％以下である。当該範囲とすることで緑色発光が、有機ＥＬ素子の発光バランスに寄与するため好ましい。
【００９３】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子が有する赤ドーパントは、例えば以下のものを用いることができる。但し、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９４】
【化７】
2019192557.tif 000010
【００９５】
例示した赤ドーパントのうち、結合安定性の観点から、炭化水素のみからなる化合物であることが好ましい。
【００９６】
上記赤ドーパント材料の濃度としては、０．１重量％以上、５重量％以下が好ましく、より好ましくは０．１％以上、０．５重量％以下である。当該範囲とすることで、赤色の発光が、有機ＥＬ素子の発光バランスに寄与するので好ましい。
【００９７】
（本実施形態に係る有機ＥＬ素子の他の構成）
（基板）
本実施形態に係る有機ＥＬ素子の基板は、Ｓｉ基板、ガラス基板、樹脂基板であってよい。Ｓｉ基板である場合には、当該Ｓｉ自体にトランジスタを形成することでマイクロ表示装置とすることもできる。ガラス基板である場合は、ＴＦＴを設けて表示装置としてよい。樹脂基板は、フレキシブル基板ともいうことができる。フレキシブル基板の場合には、フォルダブル、ローラブル表示装置であってよい。発光装置の発光方向を阻害しない限り、透過不透過を問わない。
【００９８】
（電極）
本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、陽極が反射電極、陰極が透過電極であってよい。また、陽極、陰極のいずれも透過電極であっても、陽極が透過電極、陰極が反射電極であってもよい。
【００９９】
陽極が光反射電極であり、陰極が光を透過する透過性の電極であり、陽極と陰極との間の距離が、第一発光層、第二発光層及び第三発光層の少なくともいずれか１層の発光を強め合わせる距離であってよい。この構成とすることで光学干渉により取出し効率を向上させることができる。
【０１００】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子の反射電極は、反射率が８０％以上の金属材料が好ましい。具体的には、ＡｌやＡｇなどの金属、それらにＳｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｔｉなどを添加した合金を使用できる。合金としては、ＡｇＭｇ、ＡｌＣｕ、ＴｉＮ等を用いることができる。反射率は、発光層から発する発光波長における反射率を指す。また、反射電極は、光取出し側の表面にバリア層を有してもよい。バリア層の材料としては、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕの金属やその合金が好ましい。合金とは前述の合金を含んでよい。
【０１０１】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子の透過電極は、その表面に到達した光の一部を透過するとともに他の一部を反射する性質（すなわち半透過反射性）を持った半透過反射層であってよい。上部電極は例えばマグネシウムや銀などの単体金属、またはマグネシウムや銀を主成分とする合金、もしくは、アルカリ金属、アルカリ土類金属を含んだ合金材料から形成される。
【０１０２】
第二電極を合金とする場合には、例えば、マグネシウムと銀との合金が挙げられる。マグネシウムと銀との合金の場合は、１：１で合金としてもよいし、いずれかの原子％が多くてもよい。いずれかの原子％を大きくする場合には、原子％を大きくする原子は銀であってよい。銀の原子％を大きくした場合、透過率が高いので好ましい。また、いずれかの原子％を大きくする場合には、マグネシウムであってもよい。マグネシウムの原子％を大きくした場合、膜性が高く切断されにくいので好ましい。
【０１０３】
透過電極は好ましい透過率を有するならば、積層構成でもよい。
【０１０４】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子の電極は、スパッタリング法、真空蒸着法等で形成することができる。
【０１０５】
（有機化合物層）
本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、発光層以外に、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層等を有してよい。いずれかの層を複数有してもよいし、いずれかの層を有さない構成であってもよい。有機化合物層の例として挙げられているが無機化合物で構成されてもよい。
【０１０６】
また、電極と有機化合物層界面に絶縁性層を設ける、接着層あるいは干渉層を設ける、電子輸送層もしくは正孔輸送層がイオン化ポテンシャルの異なる二層から構成されるなど多様な層構成をとることができる。
【０１０７】
本実施形態に係る有機化合物層は、複数の有機発光素子の共通層として形成されてよい。共通層とは、複数の有機発光素子にまたがって配置されていることであり、スピンコート等の塗布法や、蒸着法、を基板の全面に対して行うことで形成することができる。
【０１０８】
以下にこれらの材料例を挙げる。正孔輸送層に用いる材料としては、陽極からの正孔の注入を容易にすることができる材料や、注入された正孔を発光層へ輸送できるように正孔移動度が高い材料が好ましい。正孔注入層、電子ブロック層にも同様の材料を用いることができる。
【０１０９】
また有機ＥＬ素子において結晶化等の膜質の劣化を抑制するために、ガラス転移点温度が高い材料が好ましい。正孔移動度が高い低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、アリールカルバゾール誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子が挙げられる。
【０１１０】
ＨＴ１〜１９に正孔輸送層３に用いられる材料の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
【０１１１】
【化８】
2019192557.tif 000011
【０１１２】
また、正孔注入層としては、ヘキサアザトリフェニレン化合物、テトラフルオロキノジメタン化合物、ジクロロジシアノベンゾキノン化合物等のＬＵＭＯが深い化合物を用いることが好ましい。具体的には、ＨＴ１６乃至ＨＴ１９の化合物を挙げられる。
【０１１３】
電子ブロッキング層としてはカルバゾール骨格を含むＨＴ７、ＨＴ８、ＨＴ９、ＨＴ１０、ＨＴ１１、ＨＴ１２が好ましい。カルバゾール基を含むことでＨＯＭＯが深くなり、正孔輸送材料、正孔ブロッキング材料及び発光層の順に段階的にＨＯＭＯが深くなる準位を作ることができ、正孔を発光層へ低電圧で注入できる。
【０１１４】
電子輸送層に用いる材料としては、陰極から注入された電子を発光層へ輸送することができるものから任意に選ぶことができ、正孔輸送性材料の正孔移動度とのバランス等を考慮して選択される。正孔ブロック層、電子注入層にも同様の材料を用いることができる。電子輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機アルミニウム錯体、縮環化合物（例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、クリセン誘導体、アントラセン誘導体等）が挙げられる。さらに上記の電子輸送性材料は、正孔ブロック層にも好適に使用される。
【０１１５】
ＥＴ１〜２３に電子輸送層５に用いられる材料の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
【０１１６】
【化９】
2019192557.tif 000012
【０１１７】
例示した電子輸送性材料のうち、正孔ブロッキング材料としては、結合安定性の観点から、炭化水素のみからなる化合物であることが好ましい。
【０１１８】
電子輸送材料としてはＥＴ１、ＥＴ２、ＥＴ３、ＥＴ４、ＥＴ５、ＥＴ６、ＥＴ７またはＥＴ８のようなピリジル基、フェナントリル基を置換基に持つ材料が好ましい。アアルカリ金属化合物などの電子注入材料や電極材料と相互作用し、電子注入障壁を下げる効果があるためである。
【０１１９】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子の電子注入層としては、電子供与性のドーパントと電子輸送性の材料の混合物を用いてもよい。電子供与性のドーパントとしては、アルカリ金属やアルカリ土類金属、希土類金属、及びこれらの化合物を用いることができる。電子注入層は、電子輸送性材料に、アルカリ金属化合物を０．１乃至２５ｗｔ％含有させることにより形成される。より好ましくは、前記アルカリ金属化合物はセシウム化合物である。さらに、より好ましくは、前記セシウム化合物が炭酸セシウム及び炭酸セシウム由来の物質である。
【０１２０】
本発明において電子注入層を形成する好適な手法は、炭酸セシウムと電子輸送性材料を共蒸着することである。良好な電子注入性を確保するためには、電子注入層の膜厚が１０ｎｍ乃至１００ｎｍであることが好ましい。尚、共蒸着時に炭酸セシウムが分解するなどして、電子注入層内に炭酸セシウム由来の（Ｃｓ１１Ｏ３）Ｃｓ１０や（Ｃｓ１１Ｏ３）Ｃｓ、Ｃｓ１１Ｏ３などのサブオキサイドが形成される場合がある。またセシウムと有機化合物との間で配位化合物が形成される場合がある。
【０１２１】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子を構成する有機化合物層は、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング、プラズマ等のドライプロセスを用いることができる。またドライプロセスに代えて、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法（例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等）により層を形成するウェットプロセスを用いることもできる。
【０１２２】
ここで真空蒸着法や溶液塗布法等によって層を形成すると、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れる。また塗布法で成膜する場合は、適当なバインダー樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。
【０１２３】
上記バインダー樹脂としては、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１２４】
また、これらバインダー樹脂は、ホモポリマー又は共重合体として一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を混合して使用してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。
【０１２５】
（保護層）
本実施形態に係る有機ＥＬ素子の保護層は、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）を用いて形成されたシリコン窒化物（ＳｉＮ）層やシリコン酸窒化物（ＳｉＯＮ）層、原子層堆積法（ＡＬＤ法）を用いて形成された酸化アルミニウム層、シリコン酸化物及びチタン酸化物などの外部からの酸素や水分の透過性が極めて低い材料から構成され、十分な水分遮断性能があれば単層または複数層であってもよい。複数層の場合は、それぞれ異なった材料を積層しても、同じ材料の密度を変えて積層させてもよい。保護層は、有機発光素子の発光が装置外へ取り出されやすいよう屈折率を考慮して構成されることが好ましい。保護層は、封止層ということもできる。その層厚は限定されないが、１．６μｍ以上３．０μｍ以下であることが好ましく、２．０μｍ以上２．８μｍ以下であることがさらに好ましい。
【０１２６】
（平坦化層）
本実施形態に係る有機ＥＬ素子の平坦化層は、保護層の凹凸を埋めるためのものであり、保護層上に配置することが好ましい。これによって、保護膜の凹凸の傾斜部による、散乱光を低減することができ、混色を抑制することができる。平坦化層は塗布によって形成された樹脂層などから構成される。
【０１２７】
（カラーフィルタ）
本実施形態に係る有機ＥＬ素子のカラーフィルタは、平坦化層上にカラーレジストを塗布し、リソグラフィによってパターニングされる。カラーレジストは、例えば光硬化性樹脂で構成され、紫外線等が照射された部位が硬化することで、パターンを形成する。紫外線硬化のパターンはネガポジが逆であってもよい。
【０１２８】
本実施形態において、カラーフィルタはＲＧＢのカラーフィルタを有してよい。ＲＧＢのカラーフィルタはストライプ配列、スクエア配列、デルタ配列、ベイヤー配列のいずれの方式で配置されてよい。
【０１２９】
（充填層）
本実施形態に係る有機ＥＬ素子の充填層は、カラーフィルタと対向基板との間に配置される。充填層は例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などの有機材料により構成されている。また、カラーフィルタと充填層の間に平坦化層を形成してもよい。当該平坦化層は、カラーフィルタと保護層との間に配置された平坦化層と同じであっても、異なってもよい。二つの平坦化層を同じ材料で構成する場合は、表示領域外における平坦化層同士の密着性が高いので好ましい。
【０１３０】
（対向基板）
本実施形態に係る有機発光素子の対向基板は、透明基板が好ましい。対向基板は例えば、透明ガラス基板や、透明プラスチック基板等により構成されてよい。
【０１３１】
有機発光素子は、バインダー樹脂を有してよい。バインダー樹脂としては、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。しかしながら、これらに限定されるものではない。また、これらバインダー樹脂は、ホモポリマー又は共重合体として１種単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。
【０１３２】
（本実施形態に係る有機ＥＬ素子の用途）
本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、表示装置や照明装置の構成部材として用いることができる。他にも、電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライト、白色光源にカラーフィルタを有する発光装置等の用途がある。カラーフィルタは例えば赤、緑、青の３つの色のいずれかが透過するフィルタが挙げられる。
【０１３３】
本実施形態に係る表示装置は、複数の画素を有し、これら画素のうちの少なくとも一つは本実施形態の有機ＥＬ素子を有する。そしてこの画素は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子と、能動素子を有する。能動素子はスイッチング素子又は増幅素子が挙げられ、具体的にはトランジスタが挙げられる。この有機ＥＬ素子の陽極又は陰極とトランジスタのドレイン電極又はソース電極とが電気接続されている。トランジスタはその活性領域に酸化物半導体を有していてもよい。酸化物半導体は、アモルファスでも結晶でもあるいは両者の混在でもよい。結晶は単結晶、微結晶、あるいはＣ軸等の特定軸が配向している結晶のいずれかあるいは少なくともいずれか２種の混合でもよい。
【０１３４】
このようなスイッチング素子を有する有機ＥＬ装置は、それぞれの有機ＥＬ素子が画素として設けられる画像表示装置として用いられてもよく、あるいは照明装置として用いられてもよい。またレーザービームプリンタ、複写機等の電子写真方式の画像形成装置の感光体を露光するための露光光源として用いられてもよい。
【０１３５】
ここで表示装置は、ＰＣやスマートフォン、デジタルカメラ、携帯ゲーム機等の画像表示装置として用いることができる。上記トランジスタとして、例えば、ＴＦＴ素子が挙げられ、このＴＦＴ素子は、例えば、基板の絶縁性表面に設けられている。
【０１３６】
また、撮像装置やインクジェットプリンタが有する表示部は、タッチパネル機能を有していてもよい。このタッチパネル機能の駆動方式は、赤外線方式でも、静電容量方式でも、抵抗膜方式であっても、電磁誘導方式であってもよいが、静電容量方式であることが好ましい。また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。
【０１３７】
照明装置は例えば室内を照明する装置である。照明装置が有する有機ＥＬ素子のうち、いずれかの有機ＥＬ素子が本発明の有機ＥＬ素子であればよい。
【０１３８】
本実施形態に係る表示装置は、複数の画素を有し、これら画素のうちの少なくとも一つは本実施形態の有機ＥＬ素子を有する。そしてこの画素は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子と、能動素子を有する。能動素子はスイッチング素子又は増幅素子が挙げられ、具体的にはトランジスタが挙げられる。この有機ＥＬ素子の陽極又は陰極とトランジスタのドレイン電極又はソース電極とが電気接続されている。トランジスタはその活性領域に酸化物半導体を有していてもよい。酸化物半導体は、アモルファスでも結晶でもあるいは両者の混在でもよい。結晶は単結晶、微結晶、あるいはＣ軸等の特定軸が配向している結晶のいずれかあるいは少なくともいずれか２種の混合でもよい。
【０１３９】
次に、図面を参照しながら本実施形態に係る表示装置につい説明する。図３は、有機ＥＬ素子とこの有機ＥＬ素子に接続されるＴＦＴ素子とを有する表示装置の例を示す断面模式図である。ＴＦＴ素子は、能動素子の一例である。
【０１４０】
図３の表示装置１０は、ガラス等の基板１１とその上部にＴＦＴ素子又は有機化合物層を保護するための防湿膜１２が設けられている。また符号１３は金属のゲート電極１３である。符号１４はゲート絶縁膜１４であり、１５は半導体層である。
【０１４１】
ＴＦＴ素子１８は、半導体層１５とドレイン電極１６とソース電極１７とを有している。ＴＦＴ素子１８の上部には絶縁膜１９が設けられている。コンタクトホール２０を介して有機ＥＬ素子を構成する陽極２１とソース電極１７とが接続されている。
【０１４２】
尚、有機ＥＬ素子に含まれる電極（陽極、陰極）とＴＦＴに含まれる電極（ソース電極、ドレイン電極）との電気接続の方式は、図３に示される態様に限られるものではない。つまり陽極又は陰極のうちいずれか一方とＴＦＴ素子ソース電極またはドレイン電極のいずれか一方とが電気接続されていればよい。
【０１４３】
図３の表示装置１０では有機化合物層を１つの層の如く図示をしているが、有機化合物層２２は、複数層であってもよい。陰極２３の上には有機ＥＬ素子の劣化を抑制するための第一の保護層２４や第二の保護層２５が設けられている。
【０１４４】
図３の表示装置１ではスイッチング素子としてトランジスタを使用しているが、これに代えてＭＩＭ素子をスイッチング素子として用いてもよい。
【０１４５】
また図３の表示装置１０に使用されるトランジスタは、単結晶シリコンウエハを用いたトランジスタに限らず、基板の絶縁性表面上に活性層を有する薄膜トランジスタでもよい。活性層として、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコンなどの非単結晶シリコン、インジウム亜鉛酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物等の非単結晶酸化物半導体が挙げられる。尚、薄膜トランジスタはＴＦＴ素子とも呼ばれる。
【０１４６】
図３の表示装置１０に含まれるトランジスタは、Ｓｉ基板等の基板内に形成されていてもよい。ここで基板内に形成されるとは、Ｓｉ基板等の基板自体を加工してトランジスタを作製することを意味する。つまり、基板内にトランジスタを有することは、基板とトランジスタとが一体に形成されていると見ることもできる。
【０１４７】
基板内にトランジスタを設けるかどうかについては、精細度によって選択される。例えば１インチでＱＶ緑Ａ程度の精細度の場合はＳｉ基板内にトランジスタを設けることが好ましい。
【０１４８】
図４は、本実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。表示装置１０００は、上部カバー１００１と、下部カバー１００９と、の間に、タッチパネル１００３、表示パネル１００５、フレーム１００６、回路基板１００７、バッテリー１００８、を有してよい。タッチパネル１００３および表示パネル１００５は、フレキシブルプリント回路ＦＰＣ１００２、１００４が接続されている。回路基板１００７には、トランジスタがプリントされている。バッテリー１００８は、表示装置が携帯機器でなければ、設けなくてよいし、携帯機器であっても、この位置に設ける必要はない。
【０１４９】
本実施形態に係る表示装置は、複数のレンズを有する光学部と、当該光学部を通過した光を受光する撮像素子とを有する撮像装置の表示部に用いられてよい。撮像装置は、撮像素子が取得した情報を表示する表示部を有してよい。また、表示部は、撮像装置の外部に露出した表示部であっても、ファインダ内に配置された表示部であってもよい。撮像装置は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラであってよい。
【０１５０】
図５は、本実施形態に係る撮像装置の一例を表す模式図である。撮像装置１１００は、ビューファインダ１１０１、背面ディスプレイ１１０２、筐体１１０３、操作部１１０４を有してよい。ビューファインダ１１０１は、本実施形態に係る表示装置を有してよい。その場合、表示装置は、撮像する画像のみならず、環境情報、撮像指示等を表示してよい。環境情報には、外光の強度、外光の向き、被写体の動く速度、被写体が遮蔽物に遮蔽される可能性等であってよい。
【０１５１】
撮像に好適なタイミングはわずかな時間なので、少しでも早く情報を表示した方がよい。したがって、本実施形態の有機ＥＬ素子を用いた表示装置を用いるのが好ましい。有機ＥＬ素子は応答速度が速いからである。有機ＥＬ素子を用いた表示装置は、表示速度が求められる、これらの装置、液晶表示装置よりも好適に用いることができる。
【０１５２】
撮像装置１１００は、不図示の光学部を有する。光学部は複数のレンズを有し、筐体１１０３内に収容されている撮像素子に結像する。複数のレンズは、その相対位置を調整することで、焦点を調整することができる。この操作を自動で行うこともできる。
【０１５３】
本実施形態に係る表示装置は、赤色、緑色、青色を有するカラーフィルタを有してよい。カラーフィルタは、当該赤色、緑色、青色がデルタ配列で配置されてよい。
【０１５４】
本実施形態に係る表示装置は、携帯端末の表示部に用いられてもよい。その際には、表示機能と操作機能との双方を有してもよい。携帯端末としては、スマートフォン等の携帯電話、タブレット、ヘッドマウントディスプレイ等が挙げられる。
【０１５５】
図６は、本実施形態に係る携帯機器の一例を表す模式図である。携帯機器１２００は、表示部１２０１と、操作部１２０２と、筐体１２０３を有する。筐体１２０３には、回路、当該回路を有するプリント基板、バッテリー、通信部、を有してよい。操作部１２０２は、ボタンであってもよいし、タッチパネル方式の反応部であってもよい。操作部は、指紋を認識してロックの解除等を行う、生体認識部であってもよい。通信部を有する電子機器は通信機器ということもできる。
【０１５６】
図７は、本実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。図７（ａ）は、テレビモニタやＰＣモニタ等の表示装置である。表示装置１３００は、額縁１３０１を有し表示部１３０２を有する。表示部１３０２には、本実施形態に係る発光装置が用いられてよい。
【０１５７】
額縁１３０１と、表示部１３０２を支える土台１３０３を有している。土台１３０３は、図７（ａ）の形態に限られない。額縁１３０１の下辺が土台を兼ねてもよい。
【０１５８】
また、額縁１３０１および表示部１３０２は、曲がっていてもよい。その曲率半径は、５０００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下であってよい。
【０１５９】
図７（ｂ）は本実施形態に係る表示装置の他の例を表す模式図である。図７（ｂ）の表示装置１３１０は、折り曲げ可能に構成されており、いわゆるフォルダブルな表示装置である。表示装置１３１０は、第一表示部１３１１、第二表示部１３１２、筐体１３１３、屈曲点１３１４を有する。第一表示部１３１１と第二表示部１３１２とは、本実施形態に係る発光装置を有してよい。第一表示部１３１１と第二表示部１３１２とは、つなぎ目のない１枚の表示装置であってよい。第一表示部１３１１と第二表示部１３１２とは、屈曲点で分けることができる。第一表示部１３１１、第二表示部１３１２は、それぞれ異なる画像を表示してもよいし、第一および第二表示部とで一つの画像を表示してもよい。
【０１６０】
図８は、本実施形態に係る照明装置の一例を表す模式図である。照明装置１４００は、筐体１４０１と、光源１４０２と、回路基板１４０３と、光学フィルム１４０４と、光拡散部１４０５と、を有してよい。回路基板１４０３と、光学フィルム１４０４と、光拡散部１４０５とは、光源よりも光出射側に配置されてよい。光源は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子を有してよい。光学フィルタは光源の演色性を向上させるフィルタであってよい。光拡散部は、ライトアップ等、光源の光を効果的に拡散し、広い範囲に光を届けることができる。必要に応じて、最外部にカバーを設けてもよい。
【０１６１】
照明装置は例えば室内を照明する装置である。照明装置は白色、昼白色、その他青から赤のいずれの色を発光するものであってよい。それらを調光する調光回路を有してよい。照明装置は本発明の有機ＥＬ素子とそれに接続される電源回路を有してよい。電源回路は、交流電圧を直流電圧に変換する回路である。また、白とは色温度が４２００Ｋで昼白色とは色温度が５０００Ｋである。照明装置はカラーフィルタを有してもよい。
【０１６２】
また、本実施形態に係る照明装置は、放熱部を有していてもよい。放熱部は装置内の熱を装置外へ放出するものであり、比熱の高い金属、液体シリコン等が挙げられる。
【０１６３】
図９は、本実施形態に係る灯具の一例であるテールランプを有する自動車の模式図である。自動車１５００は、テールランプ１５０１を有し、ブレーキ操作等を行った際に、テールランプを点灯する形態であってよい。
【０１６４】
テールランプ１５０１は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子を有してよい。テールランプは、有機ＥＬ素子を保護する保護部材を有してよい。保護部材はある程度高い強度を有し、透明であれば材料は問わないが、ポリカーボネート等で構成されることが好ましい。ポリカーボネートにフランジカルボン酸誘導体、アクリロニトリル誘導体等を混ぜてよい。
【０１６５】
自動車１５００は、車体１５０３、それに取り付けられている窓１５０２を有してよい。窓は、自動車の前後を確認するための窓でなければ、透明なディスプレイであってもよい。当該透明なディスプレイは、本実施形態に係る有機ＥＬ素子を有してよい。この場合、有機ＥＬ素子が有する電極等の構成材料は透明な部材で構成される。
【０１６６】
本実施形態における自動車は、移動体の一例である。移動体は、ドローン、船舶等であってよい。ドローン、船舶等は、機体と当該機体に設けられた灯具を有してよい。灯具は、機体の位置を知らせるための発光をしてよい。
【０１６７】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子はスイッチング素子の一例であるＴＦＴにより発光輝度が制御され、有機ＥＬ素子を複数面内に設けることでそれぞれの発光輝度により画像を表示することができる。尚、本実施形態に係るスイッチング素子は、ＴＦＴに限られず、トランジスタやＭＩＭ素子、Ｓｉ基板等の基板上に形成されたアクティブマトリクスドライバーであってもよい。基板上とは、その基板内ということもできる。これは精細度によって選択され、例えば１インチでＱＶＧＡ程度の精細度の場合はＳｉ基板上に有機ＥＬ素子を設けることが好ましい。本実施形態に係る有機ＥＬ素子を用いた表示装置を駆動することにより、良好な画質で、長時間表示にも安定な表示が可能になる。
【実施例】
【０１６８】
（実施例１）
＜ＨＯＭＯ・ＬＵＭＯの評価＞
下記に示す方法で、ホストおよびドーパントの評価を行った。結果を表３に示す。
【０１６９】
Ａ）ＨＯＭＯの評価方法
アルミ基板上に膜厚３０ｎｍの薄膜を形成し、この薄膜について、ＡＣ−３（理研計器社製）を用いて測定した。
【０１７０】
Ｂ）ＬＵＭＯの評価方法
石英基板上に膜厚３０ｎｍの薄膜を形成し、この薄膜について、分光光度計（Ｖ−５６０  日本分光社製）を用い、被測定材料の光学バンドギャップ（吸収端）を求めた。その光学バンドギャップ値に前述のＨＯＭＯ値の和をＬＵＭＯとした。結果を表２に示す。
【０１７１】
さらに、表１において、分子軌道計算より求めた計算値を示す。実測値との比較から、ＨＯＭＯおよびＬＵＭＯのエネルギーには相関性があることが分かる。よって本実施例においては、計算値から求めたＨＯＭＯおよびＬＵＭＯエネルギーの数値を用いて素子結果を考察する。
【０１７２】
【表２】
2019192557.tif 000013
【０１７３】
（実施例２）
本実施例では、基板上に陽極、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロッキング層、第一発光層、中間層、第二発光層、正孔ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層、陰極が順次形成されたトップエミッション型構造の有機ＥＬ素子を作製した。
【０１７４】
ガラス基板上に、スパッタリング法でＡｌ（６５ｎｍ）／Ｔｉ（６ｎｍ）成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、陽極を形成した。尚、この時、対向する電極（金属電極層、陰極）の電極面積が３ｍｍ２となるようにした。
【０１７５】
続いて、真空蒸着装置（アルバック社製）に洗浄済みの電極までを形成した基板と材料を取り付け、１．３３×１０−４Ｐａ（１×１０−６Ｔｏｒｒ）まで排気した後、ＵＶ／オゾン洗浄を施した。その後、下記表３に示される層構成で各層の製膜を行った。本実施例においては、ホストＢが第一のホスト、ホストＡが第二のホストである。
【０１７６】
【表３】
2019192557.tif 000014
【０１７７】
その後、基板をグローブボックスに移し、窒素雰囲気中で乾燥剤を入れたガラスキャップにより封止し、有機ＥＬ素子を得た。
【０１７８】
得られた有機ＥＬ素子に電圧印加装置を接続し、その特性を評価した。電流電圧特性をヒューレッドパッカード社製・微小電流計４１４０Ｂで測定し、色度の評価はトプコン製「ＳＲ−３」を用いて行った。発光輝度は、トプコン社製ＢＭ７で測定した。１０００ｃｄ／ｍ２表示時の効率はそれぞれ４．３ｃｄ／Ａ、高効率で良好な有機ＥＬ素子であった。
【０１７９】
（実施例３乃至６、比較例１乃至３）
実施例２の第一発光層、第二発光層及び第三発光層を以下の表６に示す化合物に変えた以外は同様にして素子を作製した。
【０１８０】
電流密度（１０ｍＡ／ｃｍ２）における電圧の評価を行った。実施例１の電圧は３．５Ｖでありそれに対して、０．５Ｖ以上高電圧化した場合「×」、０．２Ｖ以上０．５Ｖ未満高電圧化した場合「△」、０．２Ｖ未満の場合、「〇」として評価した。
【０１８１】
また、電流密度（１０ｍＡ／ｃｍ２）における発光スペクトルの評価を行った。赤ドーパント由来の発光スペクトルのピーク高さ１．０としたときに、青ドーパントおよび緑ドーパントのそれぞれのピーク高さを評価する。ピーク高さが０．５未満の場合「×」、ピーク高さが０．５以上０．８未満の場合「△」、ピーク高さが０．８以上１．２未満の場合「○」とした。また、１．２以上１．５未満の場合「△」、１．５以上の場合「×」とした。すなわち、青発光と緑発光のピーク高さがそれぞれ赤発光のピークと同程度の場合には、良好な白色発光を得ることができる。
【０１８２】
さらに、初期輝度２０００ｃｄ／ｍ２での連続駆動試験を行い、１００時間経過後の輝度の劣化率を測定した。劣化率が２０％以上の場合「×」、劣化率が１０％以上２０％未満の場合「△」、劣化率が１０％未満の場合、「〇」として評価した。その結果を表６に示す。
【０１８３】
（比較例４）
実施例２の第一発光層、第二発光層、第三発光層及び中間層を以下の表５に示す素子構成及び化合物に変えた以外は同様にして素子を作成した。評価結果を表４に示す。
【０１８４】
【表４】
2019192557.tif 000015
【０１８５】
（比較例５及び６）
比較例４の第一発光層、第二発光層、第三発光層及び中間層を以下の表５に示す素子構成及び化合物に変えた以外は同様にして素子を作成した。評価結果を表５に示す。
【０１８６】
【表５】
2019192557.tif 000016
【０１８７】
実施例１乃至６にあるように、本発明の白色素子においては、低電圧で優れた耐久特性と、赤・緑・青の発光ピークの高さが一定でバランスのよい白色発光を確認することができた。
【０１８８】
一方で、比較例１においては低電圧の素子を得たが積層順が陽極側からＲＧＢの順のため、光学干渉による緑と青の取り出しが良くないため、白色バランスが優れなかった。
【０１８９】
また、比較例２においては白色バランス、電圧及び耐久特性が優れなかった。これは積層順が陽極側からＧＲＢの順のため、Ｒ層のホストのＬＵＭＯのエネルギーが深いこと、ＨＯＭＯエネルギーが浅いことから電子及び正孔がＲ層に溜まり、隣接層への注入に障壁があるため電圧が高く、緑と青の発光効率が悪いことによると考えられる。
【０１９０】
さらに比較例３においては青の効率が低く、白色バランスが優れなかった。これは、積層順が陽極側からＢＧＲの順のため、Ｒ層のホストのＬＵＭＯのエネルギーが深いことでＧ層への電子注入障壁が高いこと、Ｒ層のホストのＨＯＭＯのエネルギーが浅いことでＲ層への正孔注入障壁がないことで電子及び正孔がＲ層に溜まり赤の効率が高く、青、緑の効率が悪い。
【０１９１】
さらに比較例４及び５においては積層順が陽極側からＲＢＧの順であるが、Ｒ層とＢ層の間に中間層があるため、電圧が高くそれに伴い、耐久特性が優れなかった。これは、中間層により、Ｂ層からの中間層への電子注入障壁及び、中間層からＢ層への正孔注入に障壁があることによる。
【０１９２】
比較例６においては比較例４と同様に中間層を含むが、比較例４と違う点は中間層がＲ層のホストと同じ材料である点である。このため、比較例４に比べ、エネルギー障壁が減る分、電圧上昇分は抑えられるが、中間層がない構成に比べると、電圧が高く、正孔の青層さらには緑層への供給不足により、青と緑の効率が低く、白色バランスが優れなかった。
【０１９３】
実施例１乃至５は実施例６と比較すると、耐久特性に優れていた。これは青及び緑のドーパント材料がアミノ基を含まないことや、ホスト材料がアントラセン等のベンゼン環が直線状に３つ以上縮環した構造に比べ電荷再結合する際の励起子エネルギーによる結合乖離対して強い構造をもつことによると考えられる。
【０１９４】
（実施例７乃至９）
実施例２の正孔輸送層をＨＴ１５、電子ブロッキング層をＨＴ１０に変え、第一発光層、第二発光層及び第三発光層を以下の表７に示す化合物に変えた以外は同様にして素子を作成した。
【０１９５】
（実施例１０乃至１２）
実施例２の正孔ブロック層をＥＴ１８に変え、第一発光層、第二発光層及び第三発光層を以下の表６に示す化合物に変えた以外は同様にして素子を作製した。
【０１９６】
【表６】
2019192557.tif 000017
【０１９７】
実施例７乃至１２にあるように、本発明の白色素子においては、低電圧で優れた耐久特性と、赤・緑・青の発光ピークの高さが一定でバランスのよい白色発光を確認することができた。
【符号の説明】
【０１９８】
１  基板
２  陽極
３  正孔輸送層
４−１  第一発光層
４−２  第二発光層
４−３  第三発光層
５  電子輸送層
６  陰極
１０  表示装置
１１  基板
１２  防湿膜
１３  ゲート電極
１４  ゲート絶縁膜
１５  半導体層
１６  ドレイン電極
１７  ソース電極
１８  ＴＦＴ
１９  絶縁膜
２０  コンタクトホール
２１  陽極
２２  有機化合物層
２３  陰極
２４  第一保護層
２５  第二保護層
１０００  表示装置
１００１  上部カバー
１００２  フレキシブルプリント回路
１００３  タッチパネル
１００４  フレキシブルプリント回路
１００５  表示パネル
１００６  フレーム
１００７  回路基板
１００８  バッテリー
１００９  下部カバー
１１００  撮像装置
１１０１  ビューファインダ
１１０２  背面ディスプレイ
１１０３  操作部
１１０４  筐体
１２００  電子機器
１２０１  表示部
１２０２  操作部
１２０３  筐体
１３００  表示装置
１３０１  額縁
１３０２  表示部
１３０３  土台
１３１０  表示装置
１３１１  第一表示部
１３１２  第二表示部
１３１３  筐体
１３１４  屈曲点
１４００  照明装置
１４０１  筐体
１４０２  光源
１４０３  回路基板
１４０４  光学フィルム
１４０５  光拡散部
１５００  自動車
１５０１  テールランプ
１５０２  窓
１５０３  車体
【図１】
2019192557.tif 000018
【図２】
2019192557.tif 000019
【図３】
2019192557.tif 000020
【図４】
2019192557.tif 000021
【図５】
2019192557.tif 000022
【図６】
2019192557.tif 000023
【図７】
2019192557.tif 000024
【図８】
2019192557.tif 000025
【図９】
2019192557.tif 000026