(57)【要約】【課題】表示品質の低下を抑制することが可能な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。【解決手段】第１発光層１４の陽極２１側に接して、第１発光層１４よりも、ＬＵＭＯが浅い、且つ、Ｔ１が高い層を有し、第２発光層１７の陽極２１側に接して、第２発光層１７よりも、ＬＵＭＯが深い、及び、Ｔ１が低い、の少なくともいずれか一方を満たす層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子１０を構成する。【選択図】図１
2015201508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と、
陰極と、
前記陽極と、前記陰極との間に介在する第１発光層、及び、第２発光層と、を備え、
前記第１発光層と、前記陽極側において前記第１発光層と接する層とにおいて、
前記第１発光層と接する層が、前記第１発光層よりも、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が浅い、且つ、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が高い、の関係を満たし、
前記第２発光層と、前記陽極側において前記第２発光層と接する層とにおいて、
前記第２発光層と接する層が、前記第２発光層よりも、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が深い、及び、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が低い、の少なくともいずれか一方を満たす
有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記第２発光層と接する層が、前記第２発光層よりも、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が深い、及び、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が低い、両方を満たす請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記第２発光層よりも、前記第１発光層からの発光光の波長が短い請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記第２発光層が、前記第１発光層よりも厚さが小さく形成されている請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記第１発光層が、前記第２発光層よりも前記有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し側に形成されている請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記第１発光層と前記第２発光層との間に、中間コネクタ層を有する請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記中間コネクタ層が、電荷発生層又は金属層である請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記第１発光層、及び、前記第２発光層とともに、第３発光層を有し、前記陽極側において前記第３発光層と接する層が、前記第３発光層よりも、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が深い、及び、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が低い、の少なくともいずれか一方を満たす請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える
電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、この有機エレクトロルミネッセンス素子を備える電子デバイスに係わる。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子ともいう）は、発光する化合物を含有する発光層を陽極と陰極で挟んだ構成を有する。そして、電界を印加することにより、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子とを発光層内で再結合させて励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・リン光）を利用した発光素子である。有機ＥＬ素子は、電極と電極の間を厚さわずかサブミクロン程度の有機材料の膜で構成する全固体素子であり、且つ、その発光が数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能である。このため、次世代の平面ディスプレイや照明への利用が期待されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子としては、例えば、赤、緑、青等の異なる色を発光する発光層を積層して、白色発光素子を構成することが提案されている。（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
しかし、このような構成の有機ＥＬ素子では、原理的に発光色毎に発光波長が異なり、発光色毎に発光エネルギーが異なる。このため、発光と共に起こる有機材料分解と、この有機材料分解に伴う、素子の劣化速度が異なる。
従って、異なる発光色を組み合わせる構成の有機ＥＬ素子では、原理的に時間経過と共に色ずれが起きる。特にエネルギーの高い青色光は、緑色光や赤色光より、寿命が短くなりやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１８３２０号公報
【特許文献２】特開２００７−１７３５８４号公報
【特許文献３】特開２００３−１５１７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
異なる発光色を組み合わせる構成の有機ＥＬ素子では、原理的に発光色毎に発光波長が異なり、すなわち発光エネルギーが異なるため、発光と共に起こる有機材料分解と、この有機材料分解に伴う、素子の劣化速度が異なる。
このように、異なる発光色を組み合わせる構成の有機ＥＬ素子では、原理的に時間経過と共に色ずれが起きる。そして、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光色の色調が、時間経過と共に初期の色調から変化してしまう。この結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の表示品質が、時間経過により低下してしまう。
【０００６】
上述した問題の解決のため、本発明においては、表示品質の低下を抑制することが可能な有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、電子デバイスを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、陰極と、陽極と、陰極との間に介在する第１発光層、及び、第２発光層とを備える。そして、第１発光層と、陽極側において第１発光層と接する層とにおいて、第１発光層と接する層が、第１発光層よりも、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が浅い、且つ、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が高い、の関係を満たす。さらに、第２発光層と、陽極側において第２発光層と接する層とにおいて、第２発光層と接する層が、第２発光層よりも、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が深い、及び、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が低い、の少なくともいずれか一方を満たす。
また、本発明の電子デバイスは、上記有機エレクトロルミネッセンス素子を備える。
【０００８】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素によれば、一方の発光層の陽極側に接して、この発光層よりも、ＬＵＭＯが浅い、且つ、Ｔ１が高い層が形成される。そして、他方の発光層の陽極側に接して、この発光層よりも、ＬＵＭＯが深い、及び、Ｔ１が低い、の少なくともいずれか一方を満たす層が形成される。
この構成によれば、ＬＵＭＯが浅い、且つ、Ｔ１が高い層が接する発光層の輝度低下を抑制するとともに、ＬＵＭＯが深い、及び、Ｔ１が低い、の少なくともいずれか一方を満たす層が接する発光層の輝度低下を促進することができる。
このため、駆動時間の経過により発生する各発光層の輝度低下の差を調整し、有機エレクトロルミネッセンス素子の色調の変化を抑制することができる。従って、有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、この有機エレクトロルミネッセンス素子を備える電子デバイスの表示品質の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、表示品質の低下を抑制することが可能な有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、電子デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の有機ＥＬ素子の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の有機ＥＬ素子の第１発光層と第１正孔輸送層との界面近傍を示す図である。
【図３】第１実施形態の有機ＥＬ素子の第２発光層と第２正孔輸送層との界面近傍を示す図である。
【図４】第２実施形態の有機ＥＬ素子の構成を示す図である。
【図５】第３実施形態の有機ＥＬ素子の構成を示す図である。
【図６】第４実施形態の有機ＥＬ素子の構成を示す図である。
【図７】実施例の試料１０１の有機ＥＬ素子における、赤青緑の各単波長の減衰の様子を示す図である。
【図８】実施例の試料１０２の有機ＥＬ素子における、赤青緑の各単波長の減衰の様子を示す図である。
【図９】実施例の試料１０１の有機ＥＬ素子における、色度座標ｘ，ｙの変化の様子を示す図である。
【図１０】実施例の試料１０２の有機ＥＬ素子における、色度座標ｘ，ｙの変化の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態（第１実施形態）
２．有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態（第２実施形態）
３．有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態（第３実施形態）
４．有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態（第４実施形態）
５．電子デバイスの実施形態（第５実施形態）
【００１２】
〈１．有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態（第１実施形態）〉
以下、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）の具体的な実施の形態について説明する。図１に、第１実施形態の有機ＥＬ素子の構成を示す。
【００１３】
［有機ＥＬ素子の構成］
図１に示す有機ＥＬ素子１０は、陽極２１、第１発光ユニット１１、中間コネクタ層１９、第２発光ユニット１２、及び、陰極２２を備える。そして、これらの各層が、基板２３上に設けられている。
【００１４】
有機ＥＬ素子１０では、基板２３上に陽極２１が形成され、この陽極２１上に第１発光ユニット１１が形成されている。さらに、第１発光ユニット１１上に中間コネクタ層１９が形成され、中間コネクタ層１９上に第２発光ユニット１２が形成されている。さらに、第２発光ユニット１２上に陰極２２が形成されている。
【００１５】
上記有機ＥＬ素子１０は、陽極２１が透明電極により構成され、陰極２２を反射電極として機能させる構成を有し、基板２３側から光を取り出す、いわゆるボトムエミッション型の構成である。また、中間コネクタ層１９を介して、第１発光ユニット１１と第２発光ユニット１２とが積層された、いわゆるタンデム型の構成である。
【００１６】
第１発光ユニット１１は、陽極２１側から順に、第１正孔輸送層１３、第１発光層１４、及び、第１電子輸送層１５が積層形成された構成である。
第２発光ユニット１２は、陽極２１側（中間コネクタ層１９側）から順に、第２正孔輸送層１６、第２発光層１７、及び、第２電子輸送層１８が積層形成された構成である。
【００１７】
第１正孔輸送層１３及び第２正孔輸送層１６は、正孔を輸送する機能を有する層であり、広い意味で正孔注入層、及び、電子阻止層等も含まれる。また、第１電子輸送層１５及び第２電子輸送層１８は、電子を輸送する機能を有する層であり、広い意味で電子注入層、及び、正孔阻止層等も含まれる。
【００１８】
また、有機ＥＬ素子１０は、第１発光層１４、及び、第２発光層１７に、少なくとも発光性の有機材料を含み、例えば、発光性の有機材料として、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、及び、赤（Ｒ）の各色の発光ドーパントを有する、白色発光素子である。
有機ＥＬ素子１０の発光効率を上げるためには、短波長の光を発光する発光層を、光取り出し側に設けることが好ましい。このため、図１に示す有機ＥＬ素子１０においては、第１発光層１４に、短波長の青を発光する発光ドーパントを含ませることが好ましい。そして、第２発光層１７に、緑（Ｇ）、及び、赤（Ｒ）の発光ドーパントを含ませることが好ましい。
このため、図１に示す有機ＥＬ素子１０では、第１発光層１４が青色発光ドーパントを含む青色発光層であり、第２発光層１７が緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントを含む緑色及び赤色（黄色）発光層である。
【００１９】
［本実施形態の概要］
一般的に有機ＥＬ素子では、短波長の発光ほど発光エネルギーが大きくなる。そして、発光エネルギーが大きいため、短波長の光（青色）を発光する発光層は、他の発光層に比べて、発光層を構成する化合物自体の崩壊が起こりやすくなる。このため、短波長の光（青色）を発光する発光層は、長波長側の光を発光する発光層に比べて、駆動時間の経過による輝度の低下が起こりやすい。
また、波長に寄らず、発光層を構成する材料によって、駆動時間の経過による輝度低下の速度が異なる。
【００２０】
このように、駆動時間の経過による輝度の低下が起こりやすい発光層を、一般的に輝度低下が大きい発光層とする。また、駆動時間の経過による輝度の低下が起こりやすい発光層を、一般的に輝度低下が小さい発光層とする。
なお、一般的に輝度低下が大きい発光層、及び、一般的に輝度低下が小さい発光層とは、同じ構成の有機ＥＬ素子において発光層のみを変更し、同じ条件で連続発光させた場合の、各発光層の輝度低下の大小を示す。
【００２１】
一般的に輝度低下が大きい発光層、例えば、短波長側の発光層の輝度が低下すると、有機ＥＬ素子から取り出される光が、駆動時間の経過とともに変化する。例えば、当初の白色光から、緑色及び赤色の発光層に由来する黄色味が強い光となり、有機ＥＬ素子の白色光としての品質が低下してしまう。
【００２２】
そこで、有機ＥＬ素子の駆動時間の経過による品質の低下を避けるためには、一般的に輝度低下が大きい発光層と、一般的に輝度低下が小さい発光層との輝度低下のバランスを、当初の白色光のバランスからのずれが少なくなるように調整する必要がある。例えば、各色（赤緑、及び、青）の輝度低下のバランスを調整する必要がある。このためには、例えば、一般的に輝度低下が大きい短波長（青）の発光層の輝度低下を抑制するか、一般的に輝度低下が小さい長波長（緑、赤）の発光層の輝度を短波長側に合わせて低下させる必要がある。
【００２３】
本実施形態の有機ＥＬ素子１０では、第１発光層１４及び第２発光層１７と接する層のＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）、及び、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）を調整することにより、各発光層の駆動時間による輝度低下のバランスを取ることを可能としている。
具体的には、一般的に輝度低下が大きい発光層、例えば、短波長側の光を発光する第１発光層１４には、第１発光層１４の陽極２１側に接する層に、第１発光層１４よりもＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が浅く、且つ、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が高い層を設ける。
そして、一般的に輝度低下が小さい発光層、例えば、長波長側の光を発光する第２発光層１７には、第２発光層１７の陽極２１側に接する層に、第２発光層１７よりもＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が深い、及び、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が低い、の少なくともいずれか一方を満たす層を設ける。
【００２４】
第１発光層１４の陽極２１側に、ＬＵＭＯが浅く、且つ、Ｔ１が高い層が接することにより、第１発光層１４の劣化を抑制することができる。
また、第２発光層１７の陽極２１側に、第２発光層１７よりもＬＵＭＯが深いか、或いは、Ｔ１が低い層が接することにより、第２発光層１７の駆動時間による劣化を促進させることができる。
このように、第１発光層１４の劣化を抑制するとともに、第２発光層１７の劣化を促進させることにより、第１発光層１４と第２発光層１７の輝度のバランスを調整することができ、有機ＥＬ素子１０の白色発光の品質の低下を抑制することができる。
【００２５】
［輝度調整］
次に、第１発光層１４と第２発光層１７との輝度を調整の仕組みについて説明する。図２に、第１発光層１４と第１正孔輸送層１３との界面近傍を示す。図３に、第２発光層１７と第２正孔輸送層１６との界面近傍を示す。図２及び図３は、第１発光層１４及び第２発光層１７に電界を印加した際の発光の様子を示している。
【００２６】
第１正孔輸送層１３は、第１発光層１４よりもＬＵＭＯが浅く、且つ、Ｔ１が高い層として形成されている。このため、図２に示すように、第１正孔輸送層１３の第１発光層１４との界面の表面領域が電子阻止層１３Ａとして機能する。これにより、第１発光層１４の注入された電子は、第１正孔輸送層１３への移動が阻止され、第１発光層１４に蓄積されやすくなる。そして、図２に示すように、第１発光層１４における発光領域１４Ａが、第１正孔輸送層１３との界面から第１発光層１４の深い位置まで広がる。
【００２７】
一方、第２正孔輸送層１６は、第２発光層１７よりもＬＵＭＯが深い層、若しくは、Ｔ１が低い層、又は、ＬＵＭＯが深く、Ｔ１が低い層として形成されている。
このように、第２正孔輸送層１６として、第２発光層１７よりもＬＵＭＯが深い、及び、Ｔ１が低い、の少なくともいずれか一方を満たす層を形成することにより、第２発光層１７の注入された電子は、第２正孔輸送層１６へ移動しやすく、第２発光層１７に蓄積されにくい。
このため、図３に示すように、第２発光層１７における発光領域１７Ａは、第２発光層１７と第２正孔輸送層１６との界面付近の狭い領域に集中して発生する。さらに、この発光領域１７Ａは、第２発光層１７から第２正孔輸送層１６に跨る領域に発生する。
【００２８】
上述のように、発光層の陽極側に形成される層のＬＵＭＯ、及び、Ｔ１を調整することにより、発光層における発光領域を調整することができる。一般的に、発光層において、発光領域が広がると、発光エネルギーの集中が緩和され、化合物の崩壊を抑制することができる。これに対して、発光領域を狭めると、発光エネルギーが集中しやすく、この集中した領域において化合物の崩壊が起こりやすくなる。
【００２９】
従って、有機ＥＬ素子１０において、第１発光層１４の陽極２１側に接して、第１発光層１４よりもＬＵＭＯが浅く、且つ、Ｔ１が高い第１正孔輸送層１３を設けることにより、発光領域１４Ａが拡張され、発光エネルギーの集中が緩和される。このため、第１発光層１４を構成する化合物の崩壊が抑制される。この結果、第１発光層１４の駆動時間の経過による輝度の低下を抑制することができる。
【００３０】
さらに、有機ＥＬ素子１０において、第２発光層１７の陽極２１側に接して、第２発光層１７よりもＬＵＭＯが深い、及び、Ｔ１が低い、の少なくともいずれか一方を満たす第２正孔輸送層１６を設けることにより、発光領域１７Ａが小さい領域に集中され、この小さい発光領域１７Ａに発光エネルギーが集中する。この結果、第２発光層１７を構成する化合物が崩壊しやすくなり、第２発光層１７の駆動時間の経過による輝度の低下を大きくすることができる。
【００３１】
従って、一般的に輝度低下が大きい短波長の光を発光する化合物を、第１発光層１４に含有させることにより、短波長の光の輝度低下を抑制することができる。そして、一般的に輝度低下が小さい長波長の光を発光する化合物を、第２発光層１７に含有させることにより、長波長の光の輝度低下を促進することができる。
【００３２】
そして、有機ＥＬ素子１０において、上述のように、第１発光層１４及び第１正孔輸送層１３、並びに、第２発光層１７及び第２正孔輸送層１６が構成されることにより、短波長の光の輝度低下と、長波長の光の輝度低下とを、バランスよく調整することができる。この結果、駆動時間の経過による白色光の色変化を抑制し、有機ＥＬ素子１０から取り出される白色光の品質の低下を抑制することができる。
【００３３】
（正孔輸送層の構成）
上述の第１発光層１４よりもＬＵＭＯが浅く、且つ、Ｔ１が高い第１正孔輸送層１３としては、正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が小さい材料であることが好ましい。例えば、後述する正孔輸送層に適用される材料から、第１発光層１４よりもＬＵＭＯが浅く、且つ、Ｔ１が高い材料を選択することにより、第１正孔輸送層１３を形成することができる。特に、後述の電子阻止層の構成を適用することにより、第１正孔輸送層１３を形成することが好ましい。
【００３４】
また、第１正孔輸送層１３としては、正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が小さい材料からなる層を、複数積層させた構成としてもよい。この場合には、第１発光層１４と接する層を、第１発光層１４よりもＬＵＭＯが浅く、且つ、Ｔ１が高い層とする。
【００３５】
また、上述の第２発光層１７よりもＬＵＭＯが深い、及び、Ｔ１が低い、の少なくともいずれか一方を満たす第２正孔輸送層１６としては、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が小さい材料であることが好ましい。具体的には、後述する正孔輸送層に適用される材料から、第２発光層１７よりもＬＵＭＯが深い、及び、Ｔ１が低い、の少なくともいずれか一方を満たす材料を選択することで、第２正孔輸送層１６を形成することができる。
【００３６】
また、第２正孔輸送層１６としては、正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が小さい材料からなる層を、複数積層させた構成としてもよい。この場合には、第２発光層１７と接する層を、第２発光層１７よりもＬＵＭＯが深い、及び、Ｔ１が低い、の少なくともいずれか一方を満たす層とする。
【００３７】
［発光層の厚さ］
第２発光層１７の厚さは、第１発光層１４よりも小さい方がよい。第２発光層１７は、薄い方が発光領域１７Ａをより小さい領域に集中させやすい。このため、化合物の劣化をより促進させることができる。
また、第１発光層１４では、発光領域１４Ａを拡張するためには、ある程度の厚さを必要とする。このため、第１発光層１４は、少なくとも、第２発光層１７よりも厚さが大きい方が好ましい。
例えば、第１発光層１４の厚さを、１０−１００ｎｍとすることが好ましい。そして、第２発光層１７を第１発光層よりも薄く形成し、例えば、第２発光層１７の厚さを、５−５０ｎｍとすることが好ましい。
【００３８】
また、第１発光層１４及び第２発光層１７のＬＵＭＯ、Ｔ１は、一般的には、ドーパントの濃度が１５％以下であれば、ホスト化合物のＬＵＭＯ、Ｔ１に依存する。ドーパントの濃度が１５％を超える場合には、ホスト化合物のＬＵＭＯ、Ｔ１に、ドーパントのＬＵＭＯ、Ｔ１を加味して第１発光層１４及び第２発光層１７のＬＵＭＯ、Ｔ１が決まる。
また、第１発光層１４及び第２発光層１７が複数のホスト化合物やドーパントを有している場合には、最も多く含まれている化合物に依存して、第１発光層１４及び第２発光層１７のＬＵＭＯ、Ｔ１が決まる。
【００３９】
また、第１正孔輸送層１３及び第２正孔輸送層１６のＬＵＭＯ、Ｔ１は、一般的には、最も多く含まれている化合物の含ＬＵＭＯ、Ｔ１に依存する。また、第１正孔輸送層１３及び第２正孔輸送層１６に、複数の化合物が含まれている場合には、それぞれの化合物の割合により、第１正孔輸送層１３及び第２正孔輸送層１６のＬＵＭＯ、Ｔ１が決まる。含まれる量が１５％以下の化合物の場合は影響が少なく、第１正孔輸送層１３及び第２正孔輸送層１６のＬＵＭＯ、Ｔ１への影響をほとんど考慮する必要がない。
【００４０】
また、第１発光層１４及び第１正孔輸送層１３、並びに、第２発光層１７及び第２正孔輸送層１６においては、それぞれ隣接する界面に近い側の領域においてのみ、ＬＵＭＯ、Ｔ１を考慮すればよい。上記各層においては、化合物間の電子移動やエネルギー移動による失活が起きる。この電子移動（マーカス式）や、エネルギー移動（フェルスター機構、デクスター機構）が起こるためには、化合物間の距離が近い必要がある。このため、上記各層間の界面においては、界面に近い側の領域におけるＬＵＭＯ、Ｔ１を考慮する必要がある。
【００４１】
［構成の詳細］
以下、図１に示す有機ＥＬ素子１０の陽極２１、第１発光ユニット１１（第１正孔輸送層１３、第１発光層１４、第１電子輸送層１５）、中間コネクタ層１９、第２発光ユニット１２（第２正孔輸送層１６、第２発光層１７、第２電子輸送層１８）、及び、陰極２２の各構成、並びに、有機ＥＬ素子１０が設けられる基板２３の構成の詳細について説明する。なお、以下に説明する有機ＥＬ素子１０の各構成は、実施形態を説明するための一例であり、上述の有機ＥＬ素子１０を構成することが可能な範囲で適宜その他構成を適用することも可能である。
【００４２】
［発光ユニット］
第１発光ユニット１１は、陽極２１と中間コネクタ層１９の間に設けられ、発光性を有する有機材料を含む発光層を少なくとも１層以上備える。また、第２発光ユニット１２は、中間コネクタ層１９と陰極２２の間に設けられ、発光性を有する有機材料を含む発光層を少なくとも１層以上備える。なお、第１発光ユニット１１及び第２発光ユニット１２においては、発光層と、陽極２１、中間コネクタ層１９及び陰極２２との間に他の層を備えていてもよい。
【００４３】
以下、これら第１発光ユニット１１及び第２発光ユニット１２を、総合して発光ユニットと記載して説明する。また、第１発光ユニット１１及び第２発光ユニット１２に形成される第１正孔輸送層１３、第１発光層１４、及び、第１電子輸送層１５、並びに、第２正孔輸送層１６、第２発光層１７、及び、第２電子輸送層１８についても、総合して正孔輸送層、発光層、及び、電子輸送層と記載して説明する。
【００４４】
発光ユニットの代表的な素子構成としては、以下の構成を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
（１）正孔注入輸送層／発光層／電子注入輸送層
（２）正孔注入輸送層／第１発光層／第２発光層／電子注入輸送層
（３）正孔注入輸送層／第１発光層／中間コネクタ層／第２発光層／電子注入輸送層
（４）正孔注入輸送層／発光層／正孔阻止層／電子注入輸送層
（５）正孔注入輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子注入輸送層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層
（７）正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層
（８）正孔注入層／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層
【００４５】
上記構成において、発光層は、単層または複数層で構成される。
電子輸送層は、電子を輸送する機能を有する層である。電子輸送層には、広い意味で電子注入層、及び、正孔阻止層も含まれる。また、電子輸送層は、複数層で構成されていてもよい。
正孔輸送層は、正孔を輸送する機能を有する層である。正孔輸送層には、広い意味で正孔注入層、及び、電子阻止層も含まれる。また、正孔輸送層は、複数層で構成されていてもよい。
【００４６】
発光ユニット内の発光層にリン光発光材、蛍光発光材を混在させてもよいが、好ましくはリン光発光材又は蛍光発光材のみで構成することが好ましい。蛍光発光層及びリン光発光層は、ホスト、ドーパント型の発光層であることが好ましい。また、発光層に含有される発光ドーパントは、発光層の膜厚方向に対し、均一な濃度で含有されていてもよく、濃度分布を有していてもよい。
【００４７】
有機ＥＬ素子に複数の発光ユニットを設ける場合には、異なる構成の発光ユニットを組み合わせて使用することができるが、発光層を除いて同一の層構成の発光ユニットであることが好ましい。さらに、各発光ユニットは、発光層数も同一であることが好ましい。これにより、使用材料数を少なくできコスト面、品質管理面等の生産面での利点がある。さらに、蒸着プロセスであれば、製膜チャンバーを各発光ユニットで共通化しやすいなどの生産効率面での利点がある。
【００４８】
また、異なる発光色を呈する発光ユニットを積層して白色発光を得ようとする場合には、これら発光ユニットが相互に補色の関係にあることが好ましい。例えば、青色発光ユニットと、補色となる黄緑、黄色またはオレンジ色の発光色を呈する発光ユニットを設けることで、白色発光を呈する有機ＥＬ素子とすることができる。なお、「補色」の関係とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質の発光を混合すると、白色発光を得ることができる。
【００４９】
品質のよい白色発光が得られ、より幅広い範囲の色度の調整が容易であることから、青色発光層に加え、緑色及び赤色の発光色を呈する層が、いずれかの発光ユニットに設けられていることが好ましい。また、青、緑、赤の発光材料を１つの発光層中に混在させ白色発光を呈する発光層として、発光ユニットに設けることもできる。
【００５０】
有機ＥＬ素子及び化合物の発光色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図４．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−２０００（コニカミノルタセンシング社製）で測定した結果をＣＩＥ色度座標に当てはめて決定される。
光色の黒体輻射軌跡からの偏差Ｄｕｖが、相関色温度が２５００〜７５００Ｋの範囲内において、−２０〜＋２０の範囲に含まれる光を白色光と呼ぶものとする。Ｄｕｖ（＝１０００ｄｕｖ）の定義はＪＩＳ  Ｚ  ８７２５：１９９９「光源の分布温度および色温度・相関色温度測定方法」による。
【００５１】
各発光ユニットに包含される個々の層の膜厚は、特に制限されない。形成する膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、５〜２００ｎｍの範囲内に調整することが好ましく、さらに好ましくは１０〜１００ｎｍ以下の範囲に調整される。
【００５２】
各発光ユニットに包含される個々の層の形成方法としては、薄膜形成ができる方法であれば特に限定されず、例えば、蒸着法、スパッタリング、ウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、ＬＢ法、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法）等が挙げられる。中でも、下層へのダメージが少なく、かつピンホールの無い均質な膜が得られやすい等の点から、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法、スロット型コータ法が特に好ましい。
【００５３】
［発光層］
発光層は、電極又は隣接層から注入される電子と正孔とが再結合し、励起子を経由して発光する場を提供する、発光性の有機半導体薄膜を含む層である。発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
発光層は、発光ドーパント（発光性ドーパント化合物、ドーパント化合物、単にドーパントともいう）と、ホスト化合物（マトリックス材料、発光ホスト化合物、単にホストともいう）とを含有することが好ましい。
【００５４】
発光層を構成する層は、何層でもよく、同一の発光スペクトルや発光極大波長を有する層が複数層あってもよい。
発光層の膜厚の総和は、特に制限はないが、形成する膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、５〜２００ｎｍの範囲に調整することが好ましく、さらに好ましくは１０〜１５０ｎｍの範囲に調整される。また、個々の発光層の膜厚としては、５〜２００ｎｍの範囲に調整することが好ましく、さらに好ましくは１０〜４０ｎｍの範囲に調整することである。
【００５５】
発光層の形成方法は特に制限はなく、後述する発光ドーパントやホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法（ラングミュア−ブロジェット法）、インクジェット法、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法等の公知の薄膜形成法により製膜して形成することができる。
【００５６】
（１．発光ドーパント）
発光ドーパントとしては、蛍光発光性ドーパント（蛍光ドーパント、蛍光性化合物ともいう）、及び、リン光発光性ドーパント（リン光ドーパント、リン光性化合物ともいう）が好ましく用いられる。発光層中の発光ドーパントの濃度については、使用される特定のドーパント及びデバイスの必要条件に基づいて、任意に決定することができる。光ドーパントの濃度は、発光層の膜厚方向に対し、均一な濃度で含有されていてもよく、また任意の濃度分布を有していてもよい。
【００５７】
また、発光層は、複数種の発光ドーパントが含まれていてもよい。例えば、構造の異なるドーパント同士の組み合わせや、蛍光発光性ドーパントとリン光発光性ドーパントとを組み合わせて用いてもよい。これにより、任意の発光色を得ることができる。
【００５８】
有機ＥＬ素子は、１層又は複数層の発光層が、発光色の異なる複数の発光ドーパントを含有し、白色発光を示すことが好ましい。白色を示す発光ドーパントの組み合わせについては特に限定はないが、例えば青と橙との組み合わせや、青と緑と赤との組み合わせ等が挙げられる。有機ＥＬ素子における白色としては、２度視野角正面輝度を前述の方法により測定した際に、１０００ｃｄ／ｍ２でのＣＩＥ１９３１表色系における色度がｘ＝０．３９±０．０９、ｙ＝０．３８±０．０８の領域内にあることが好ましい。
【００５９】
（１−１．リン光発光性ドーパント）
リン光発光性ドーパントは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には、室温（２５℃）にてリン光発光する化合物であり、２５℃においてリン光量子収率が０．０１以上の化合物である。発光層に用いるリン光発光性ドーパントにおいて、好ましいリン光量子収率は０．１以上である。
【００６０】
上記リン光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光ＩＩの３９８頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できる。発光層に用いるリン光発光性ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率（０．０１以上）が達成されればよい。
【００６１】
リン光発光性ドーパントの発光は、原理として二種挙げられる。
一つは、キャリアが輸送されるホスト化合物上で、キャリアの再結合によるホスト化合物の励起状態が生成される。このエネルギーをリン光発光性ドーパントに移動させることでリン光発光性ドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型である。もう一つは、リン光発光性ドーパントがキャリアトラップとなり、リン光発光性ドーパント上でキャリアの再結合が起こり、リン光発光性ドーパントからの発光が得られるというキャリアトラップ型である。いずれの場合においても、リン光発光性ドーパントの励起状態のエネルギーは、ホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件となる。
【００６２】
リン光発光性ドーパントは、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知の材料から適宜選択して用いることができる。
公知のリン光発光性ドーパントの具体例としては、以下の文献に記載されている化合物等が挙げられる。
リン光発光性化合物としては、特開２０１３−４２４５号公報の段落［０１８５］〜［０２３５］に記載の一般式（４）、一般式（５）、一般式（６）で表される化合物、及び、例示化合物（Ｐｔ−１〜Ｐｔ−３、Ｏｓ−１、Ｉｒ−１〜Ｉｒ−４５）を好ましく挙げることができる。また、その他の例示化合物として、Ｉｒ−４６、Ｉｒ−４７、Ｉｒ−４８、を以下に示す。
【００６３】
【化１】
2015201508.tif 000003
【００６４】
Nature 395,151 (1998)、Appl. Phys. Lett. 78, 1622 (2001)、Adv. Mater. 19, 739 (2007)、Chem. Mater. 17, 3532 (2005)、Adv. Mater. 17, 1059 (2005)、国際公開第２００９１００９９１号、国際公開第２００８１０１８４２号、国際公開第２００３０４０２５７号、米国特許公開第２００６８３５４６９号、米国特許公開第２００６０２０２１９４号、米国特許公開第２００７００８７３２１号、米国特許公開第２００５０２４４６７３号
【００６５】
Inorg. Chem. 40, 1704 (2001)、Chem. Mater. 16, 2480 (2004)、Adv. Mater. 16, 2003 (2004)、Angew. Chem. lnt. Ed. 2006, 45, 7800、Appl. Phys. Lett. 86, 153505 (2005)、Chem. Lett. 34, 592 (2005)、Chem. Commun. 2906 (2005)、Inorg. Chem. 42, 1248 (2003)、国際公開第２００９０５０２９０号、国際公開第２００２０１５６４５号、国際公開第２００９０００６７３号、米国特許公開第２００２００３４６５６号、米国特許第７３３２２３２号、米国特許公開第２００９０１０８７３７号、米国特許公開第２００９００３９７７６号、米国特許第６９２１９１５号、米国特許第６６８７２６６号、米国特許公開第２００７０１９０３５９号、米国特許公開第２００６０００８６７０号、米国特許公開第２００９０１６５８４６号、米国特許公開第２００８００１５３５５号、米国特許第７２５０２２６号、米国特許第７３９６５９８号、米国特許公開第２００６０２６３６３５号、米国特許公開第２００３０１３８６５７号、米国特許公開第２００３０１５２８０２号、米国特許第７０９０９２８号
【００６６】
Angew. Chem. lnt. Ed. 47, 1 (2008)、Chem. Mater. 18, 5119 (2006)、Inorg. Chem. 46, 4308 (2007)、Organometallics 23, 3745 (2004)、Appl. Phys. Lett. 74, 1361 (1999)、国際公開第２００２００２７１４号、国際公開第２００６００９０２４号、国際公開第２００６０５６４１８号、国際公開第２００５０１９３７３号、国際公開第２００５１２３８７３号、国際公開第２００５１２３８７３号、国際公開第２００７００４３８０号、国際公開第２００６０８２７４２号、米国特許公開第２００６０２５１９２３号、米国特許公開第２００５０２６０４４１号、米国特許第７３９３５９９号、米国特許第７５３４５０５号、米国特許第７４４５８５５号、米国特許公開第２００７０１９０３５９号、米国特許公開第２００８０２９７０３３号、米国特許第７３３８７２２号、米国特許公開第２００２０１３４９８４号、米国特許第７２７９７０４号、米国特許公開第２００６０９８１２０号、米国特許公開第２００６１０３８７４号
【００６７】
国際公開第２００５０７６３８０号、国際公開第２０１００３２６６３号、国際公開第第２００８１４０１１５号、国際公開第２００７０５２４３１号、国際公開第２０１１１３４０１３号、国際公開第２０１１１５７３３９号、国際公開第２０１００８６０８９号、国際公開第２００９１１３６４６号、国際公開第２０１２０２０３２７号、国際公開第２０１１０５１４０４号、国際公開第２０１１００４６３９号、国際公開第２０１１０７３１４９号、米国特許公開第２０１２２２８５８３号、米国特許公開第２０１２２１２１２６号、特開２０１２−０６９７３７号公報、特開２０１２−１９５５５４号公報、特開２００９−１１４０８６号公報、特開２００３−８１９８８号公報、特開２００２−３０２６７１号公報、特開２００２−３６３５５２号公報
【００６８】
中でも、好ましいリン光発光性ドーパントとしては、Ｉｒを中心金属に有する有機金属錯体が挙げられる。さらに好ましくは、金属−炭素結合、金属−窒素結合、金属−酸素結合、金属−硫黄結合の少なくとも１つの配位様式を含む錯体が好ましい。
【００６９】
（１−２．蛍光発光性ドーパント）
蛍光発光性ドーパントは、励起一重項からの発光が可能な化合物であり、励起一重項からの発光が観測される限り特に限定されない。
【００７０】
蛍光発光性ドーパントしては、例えば、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、ペリレン誘導体、フルオレン誘導体、アリールアセチレン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、スチリルアミン誘導体、アリールアミン誘導体、ホウ素錯体、クマリン誘導体、ピラン誘導体、シアニン誘導体、クロコニウム誘導体、スクアリウム誘導体、オキソベンツアントラセン誘導体、フルオレセイン誘導体、ローダミン誘導体、ピリリウム誘導体、ペリレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、又は希土類錯体系化合物等が挙げられる。
【００７１】
また、蛍光発光性ドーパントして、遅延蛍光を利用した発光ドーパント等を用いてもよい。遅延蛍光を利用した発光ドーパントの具体例としては、例えば、国際公開第２０１１／１５６７９３号、特開２０１１−２１３６４３号公報、特開２０１０−９３１８１号公報等に記載の化合物が挙げられる。
【００７２】
（２．ホスト化合物）
ホスト化合物は、発光層において主に電荷の注入及び輸送を担う化合物であり、有機ＥＬ素子においてそれ自体の発光は実質的に観測されない。
好ましくは室温（２５℃）においてリン光発光のリン光量子収率が、０．１未満の化合物であり、さらに好ましくは、リン光量子収率が０．０１未満の化合物である。また、発光層に含有される化合物の内で、その層中での質量比が２０％以上であることが好ましい。
【００７３】
また、ホスト化合物の励起状態エネルギーは、同一層内に含有される発光ドーパントの励起状態エネルギーよりも高いことが好ましい。
ホスト化合物は、単独で用いてもよく、又、複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機ＥＬ素子の高効率化が可能となる。
【００７４】
発光層に用いるホスト化合物としては、特に制限はなく、従来有機ＥＬ素子で用いられる化合物を用いることができる。例えば、低分子化合物や、繰り返し単位を有する高分子化合物でもよく、或いは、ビニル基やエポキシ基のような反応性基を有する化合物でもよい。
【００７５】
公知のホスト化合物としては、正孔輸送能または電子輸送能を有しつつ、発光の長波長化を防ぎ、さらに、有機ＥＬ素子を高温駆動時や素子駆動中の発熱に対する安定性の観点から、高いガラス転移温度（Ｔｇ）を有することが好ましい。ホスト化合物としては、Ｔｇが９０℃以上であることが好ましく、より好ましくは１２０℃以上である。
ここで、ガラス転移点（Ｔｇ）とは、ＤＳＣ（Differential Scanning Colorimetry：示差走査熱量法）を用いて、ＪＩＳ−Ｋ−７１２１に準拠した方法により求められる値である。
【００７６】
また、リン光発光性ドーパントが含まれる発光層のホスト化合物は、その最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が、２．１ｅＶより大きいことが好ましい。Ｔ１が、２．１ｅＶより大きいことにより、高い発光効率を得られる。最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）とは、ホスト化合物を溶媒に溶解し、液体窒素温度、或いは液体ヘリウム温度において観測したリン光発光スペクトルの最低振動バンド間遷移に対応する発光バンドのピークエネルギーを言う。
また、蛍光発光性ドーパントが含まれる発光層のホスト化合物は、その最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が、隣接する正孔輸送層よりも大きいことが好ましい。
【００７７】
有機ＥＬ素子に用いられる、公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００７８】
特開２００１−２５７０７６号公報、同２００２−３０８８５５号公報、同２００１−３１３１７９号公報、同２００２−３１９４９１号公報、同２００１−３５７９７７号公報、同２００２−３３４７８６号公報、同２００２−８８６０号公報、同２００２−３３４７８７号公報、同２００２−１５８７１号公報、同２００２−３３４７８８号公報、同２００２−４３０５６号公報、同２００２−３３４７８９号公報、同２００２−７５６４５号公報、同２００２−３３８５７９号公報、同２００２−１０５４４５号公報、同２００２−３４３５６８号公報、同２００２−１４１１７３号公報、同２００２−３５２９５７号公報、同２００２−２０３６８３号公報、同２００２−３６３２２７号公報、同２００２−２３１４５３号公報、同２００３−３１６５号公報、同２００２−２３４８８８号公報、同２００３−２７０４８号公報、同２００２−２５５９３４号公報、同２００２−２６０８６１号公報、同２００２−２８０１８３号公報、同２００２−２９９０６０号公報、同２００２−３０２５１６号公報、同２００２−３０５０８３号公報、同２００２−３０５０８４号公報、同２００２−３０８８３７号公報、米国特許公開第２００３０１７５５５３号、米国特許公開第２００６０２８０９６５号、米国特許公開第２００５０１１２４０７号、米国特許公開第２００９００１７３３０号、米国特許公開第２００９００３０２０２号、米国特許公開第２００５０２３８９１９号、国際公開第２００１０３９２３４号、国際公開第２００９０２１１２６号、国際公開第２００８０５６７４６号、国際公開第２００４０９３２０７号、国際公開第２００５０８９０２５号、国際公開第２００７０６３７９６号、国際公開第２００７０６３７５４号、国際公開第２００４１０７８２２号、国際公開第２００５０３０９００号、国際公開第２００６１１４９６６号、国際公開第２００９０８６０２８号、国際公開第２００９００３８９８号、国際公開第２０１２０２３９４７号、特開２００８−０７４９３９号公報、特開２００７−２５４２９７号公報、ＥＰ２０３４５３８等である。
【００７９】
［電子輸送層］
有機ＥＬ素子に用いる電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する材料からなり、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有する。
電子輸送材料は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。
電子輸送層の総厚については特に制限はないが、通常は２ｎｍ〜５μｍの範囲であり、より好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００８０】
また、有機ＥＬ素子においては、発光層で生じた光を取り出す際、発光層から陽極を通じて直接取り出される光と、陽極と対極に位置する陰極で反射されてから取り出される光とが、干渉を起こすことが知られている。
従って、有機ＥＬ素子では、発光ユニットの総厚の調整を、電子輸送層の総膜厚を数ｎｍ〜数μｍの間で適宜調整することで行なうことが好ましい。
一方で、電子輸送層の膜厚を厚くすると電圧が上昇しやすくなるため、特に膜厚が厚い場合においては、電子輸送層の電子移動度は１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましい。
【００８１】
電子輸送層に用いられる材料（以下、電子輸送材料という）としては、電子の注入性若しくは輸送性、又は、正孔の障壁性のいずれかを有していればよく、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。例えば、含窒素芳香族複素環誘導体、芳香族炭化水素環誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、シロール誘導体等が挙げられる。
【００８２】
上記含窒素芳香族複素環誘導体としては、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体（カルバゾール環を構成する炭素原子の１つ以上が窒素原子に置換）、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリダジン誘導体、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、アザトリフェニレン誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体等が挙げられる。
芳香族炭化水素環誘導体としては、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン等が挙げられる。
【００８３】
また、配位子にキノリノール骨格やジベンゾキノリノール骨格を有する金属錯体、例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ３）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）等、及び、これらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、Ｇａ又はＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。
【００８４】
その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、又は、それらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様にｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣ等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
また、これらの材料を高分子鎖に導入した、又は、これらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【００８５】
有機ＥＬ素子では、ゲスト材料として電子輸送層にドープ材をドープして、ｎ性の高い（電子リッチ）電子輸送層を形成してもよい。ドープ材としては、金属錯体及びハロゲン化金属等の金属化合物や、その他のｎ型ドーパントが挙げられる。このような構成の電子輸送層の具体例としては、例えば、特開平４−２９７０７６号公報、同１０−２７０１７２号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等の文献に記載されたものが挙げられる。
【００８６】
公知の好ましい電子輸送材料の具体例としては、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、これらに限定されない。
米国特許第６５２８１８７号、米国特許第７２３０１０７号、米国特許公開第２００５００２５９９３号、米国特許公開第２００４００３６０７７号、米国特許公開第２００９０１１５３１６号、米国特許公開第２００９０１０１８７０号、米国特許公開第２００９０１７９５５４号、国際公開第２００３０６０９５６号、国際公開第２００８１３２０８５号、Appl. Phys. Lett. 75, 4 (1999)、Appl. Phys. Lett. 79, 449 (2001)、Appl. Phys. Lett. 81, 162 (2002)、Appl. Phys. Lett. 81, 162 (2002)、Appl. Phys. Lett. 79, 156 (2001)、米国特許第７９６４２９３号、米国特許公開第２００９０３０２０２号、国際公開第２００４０８０９７５号、国際公開第２００４０６３１５９号、国際公開第２００５０８５３８７号、国際公開第２００６０６７９３１号、国際公開第２００７０８６５５２号、国際公開第２００８１１４６９０号、国際公開第２００９０６９４４２号、国際公開第２００９０６６７７９号、国際公開第２００９０５４２５３号、国際公開第２０１１０８６９３５号、国際公開第２０１０１５０５９３号、国際公開第２０１００４７７０７号、ＥＰ２３１１８２６号、特開２０１０−２５１６７５号公報、特開２００９−２０９１３３号公報、特開２００９−１２４１１４号公報、特開２００８−２７７８１０号公報、特開２００６−１５６４４５号公報、特開２００５−３４０１２２号公報、特開２００３−４５６６２号公報、特開２００３−３１３６７号公報、特開２００３−２８２２７０号公報、国際公開第２０１２１１５０３４号等
【００８７】
より好ましい電子輸送材料としては、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、トリアジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体が挙げられる。
【００８８】
［正孔阻止層］
正孔阻止層は、広い意味では電子輸送層の機能を有する層である。好ましくは、電子を輸送する機能を有しつつ、正孔を輸送する能力が小さい材料からなる。電子を輸送しつつ正孔を阻止することで、電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
また、正孔阻止層に、３重項エネルギーを阻止する層としての機能も有すると更に有効である。
また、上述の電子輸送層の構成を、必要に応じて正孔阻止層として用いることができる。
有機ＥＬ素子に設ける正孔阻止層は、発光層の陰極側に隣接して設けられることが好ましい。
【００８９】
有機ＥＬ素子において、正孔阻止層の厚さは、好ましくは３〜１００ｎｍの範囲であり、さらに好ましくは５〜３０ｎｍの範囲である。
正孔阻止層に用いられる材料としては、上述の電子輸送層に用いられる材料が好ましく用いられ、また、上述のホスト化合物として用いられる材料も正孔阻止層に好ましく用いられる。
【００９０】
［電子注入層］
電子注入層（「陰極バッファー層」ともいう）は、駆動電圧低下や発光輝度向上のために陰極と発光層との間に設けられる層である。電子注入層の一例は、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発光）」の第２編第２章「電極材料」（１２３〜１６６頁）に記載されている。
【００９１】
有機ＥＬ素子において、電子注入層は必要に応じて設けられ、上述のように陰極と発光層との間、又は、陰極と電子輸送層との間に設けられる。
電子注入層はごく薄い膜であることが好ましく、素材にもよるがその膜厚は０．１ｎｍ〜５ｎｍの範囲が好ましい。また構成材料が断続的に存在する不均一な膜であってもよい。
【００９２】
電子注入層は、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にもその詳細が記載されている。電子注入層に好ましく用いられる材料の具体例としては、ストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム等に代表されるアルカリ金属化合物、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム等に代表されるアルカリ土類金属化合物、酸化アルミニウムに代表される金属酸化物、リチウム８−ヒドロキシキノレート（Ｌｉｑ）等に代表される金属錯体等が挙げられる。また、上述の電子輸送材料を用いることも可能である。
また、上記の電子注入層に用いられる材料は単独で用いてもよく、複数種を併用して用いてもよい。
【００９３】
［正孔輸送層］
正孔輸送層は、正孔を輸送する機能を有する材料からなる。正孔輸送層は、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有する層である。
有機ＥＬ素子において、正孔輸送層の総膜厚に特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲であり、より好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００９４】
正孔輸送層に用いられる材料（以下、正孔輸送材料という）は、正孔の注入性または輸送性、電子の障壁性のいずれかを有していればよい。正孔輸送材料は、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。正孔輸送材料は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。
【００９５】
正孔輸送材料は、例えば、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、イソインドール誘導体、アントラセンやナフタレン等のアセン系誘導体、フルオレン誘導体、フルオレノン誘導体、ポリビニルカルバゾール、芳香族アミンを主鎖若しくは側鎖に導入した高分子材料又はオリゴマー、ポリシラン、導電性ポリマー又はオリゴマー（例えばＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、アニリン系共重合体、ポリアニリン、ポリチオフェン等）等が挙げられる。
【００９６】
トリアリールアミン誘導体としては、α−ＮＰＤに代表されるベンジジン型や、ＭＴＤＡＴＡに代表されるスターバースト型、トリアリールアミン連結コア部にフルオレンやアントラセンを有する化合物等が挙げられる。
また、特表２００３−５１９４３２号公報や特開２００６−１３５１４５号公報等に記載されているヘキサアザトリフェニレン誘導体も正孔輸送材料として用いることができる。
【００９７】
さらに、不純物をドープしたｐ性の高い正孔輸送層を用いることもできる。例えば、特開平４−２９７０７６号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報の各公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載された構成を正孔輸送層に適用することもできる。
また、特開平１１−２５１０６７号公報、J.Huang et.al.著文献（Applied Physics Letters 80(2002),p.139）に記載されているような、所謂ｐ型正孔輸送材料やｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物を用いることもできる。さらにＩｒ（ｐｐｙ）３に代表されるような中心金属にＩｒやＰｔを有するオルトメタル化有機金属錯体も好ましく用いられる。
【００９８】
正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、アザトリフェニレン誘導体、有機金属錯体、芳香族アミンを主鎖若しくは側鎖に導入した高分子材料又はオリゴマー等が好ましく用いられる。
正孔輸送材料の具体例としては、上記で挙げた文献の他、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、これらに限定されない。
Appl. Phys. Lett. 69, 2160 (1996)、J. Lumin. 72-74, 985 (1997)、Appl. Phys. Lett. 78, 673 (2001)、Appl. Phys. Lett. 90, 183503 (2007)、Appl. Phys. Lett. 90, 183503 (2007)、Appl. Phys. Lett. 51, 913 (1987)、Synth. Met. 87, 171 (1997)、Synth. Met. 91, 209 (1997)、Synth. Met. 111,421 (2000)、SID Symposium Digest, 37, 923 (2006)、J. Mater. Chem. 3, 319 (1993)、Adv. Mater. 6, 677 (1994)、Chem. Mater. 15,3148 (2003)、米国特許公開第２００３０１６２０５３号、米国特許公開第２００２０１５８２４２号、米国特許公開第２００６０２４０２７９号、米国特許公開第２００８０２２０２６５号、米国特許第５０６１５６９号、国際公開第２００７００２６８３号、国際公開第２００９０１８００９号、ＥＰ６５０９５５、米国特許公開第２００８０１２４５７２号、米国特許公開第２００７０２７８９３８号、米国特許公開第２００８０１０６１９０号、米国特許公開第２００８００１８２２１号、国際公開第２０１２１１５０３４号、特表２００３−５１９４３２号公報、特開２００６−１３５１４５号公報、米国特許出願番号１３／５８５９８１号
【００９９】
［電子阻止層］
電子阻止層は、広い意味では正孔輸送層の機能を有する層である。好ましくは、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が小さい材料からなる。電子阻止層は、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで、電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
また、上述の正孔輸送層の構成を必要に応じて、有機ＥＬ素子の電子阻止層として用いることができる。有機ＥＬ素子に設ける電子阻止層は、発光層の陽極側に隣接して設けられることが好ましい。
【０１００】
電子阻止層の厚さとしては、好ましくは３〜１００ｎｍの範囲であり、更に好ましくは５〜３０ｎｍの範囲である。
電子阻止層に用いられる材料としては、上述の正孔輸送層に用いられる材料が好ましく用いることができる。また、上述のホスト化合物として用いられる材料も、電子阻止層として好ましく用いることができる。
【０１０１】
［正孔注入層］
正孔注入層（「陽極バッファー層」ともいう）は、駆動電圧低下や発光輝度向上のために陽極と発光層との間に設けられる層である。正孔注入層の一例は、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発光）」の第２編第２章「電極材料」（１２３〜１６６頁）に記載されている。
正孔注入層は必要に応じて設けられ、上述のように陽極と発光層との間、又は、陽極と正孔輸送層との間に設けられる。
【０１０２】
正孔注入層は、特開平９−４５４７９号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報等にもその詳細が記載されている。
正孔注入層に用いられる材料は、例えば上述の正孔輸送層に用いられる材料等が挙げられる。中でも、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニン誘導体、特表２００３−５１９４３２号や特開２００６−１３５１４５号公報等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体、酸化バナジウムに代表される金属酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム錯体等に代表されるオルトメタル化錯体、トリアリールアミン誘導体等が好ましい。
上述の正孔注入層に用いられる材料は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。
【０１０３】
［含有物］
有機ＥＬ素子を構成する発光ユニットは、更に他の含有物を含んでもよい。
含有物としては、例えば臭素、ヨウ素及び塩素等のハロゲン元素やハロゲン化化合物、Ｐｄ、Ｃａ、Ｎａ等のアルカリ金属やアルカリ土類金属、遷移金属の化合物や錯体、塩等が挙げられる。
含有物の含有量は、任意に決定することができるが、含有される層の全質量％に対して１０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５００ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは５０ｐｐｍ以下である。
ただし、電子や正孔の輸送性を向上させる目的や、励起子のエネルギー移動を有利にするための目的などによってはこの範囲内ではない。
【０１０４】
［中間コネクタ層］
上記発光ユニットが積層される場合には、各発光ユニットの間に非発光性の中間コネクタ層１９を設けることが好ましい。中間コネクタ層１９は電界中において、複数の発光ユニットを、直列に電気的に連結する有機化合物層との界面を持つ層である。
【０１０５】
中間コネクタ層１９としては、有機化合物、無機化合物を単独もしくは複数種混合して使用することができる。
中間コネクタ層１９としては、少なくとも一層以上から形成されるが、好ましくは二層以上からなり、ｐ型半導体層、ｎ型半導体層の一方若しくは両方を含むことが特に好ましい。また、外部電界により、層内部で正孔、電子を発生・輸送することができるバイポーラ層としてもよい。また、通常の電極材料として使用可能な金属、金属酸化物、及びその合金などが好適に使用できる。
このように、中間コネクタ層１９としては、一方の発光ユニットに電子を注入する機能を有し、他方の発光ユニットに正孔を注入する機能を有する、電荷発生層の構成とすることができる。
【０１０６】
また、中間コネクタ層１９としては、陽極及び陰極と同じ材料を用いて形成することが可能である。また、中間コネクタ層１９は、陽極及び陰極よりも導電率の低い材料を用いて形成することが可能である。
【０１０７】
中間コネクタ層１９において、電子を注入する機能を有する層としては、例えば、酸化リチウム、フッ化リチウム、炭酸セシウム等の絶縁体や半導体を用いることができる。或いは、電子輸送性の高い物質に、電子供与性物質を添加した材料を用いることもできる。
【０１０８】
有機化合物としては、ナノカーボン材料、有機半導体材料（有機アクセプター、有機ドナー）として機能する有機金属錯体化合物、有機塩、芳香族炭化水素化合物、及びその誘導体、複素芳香族炭化水素化合物、及びその誘導体等があげられる。
無機化合物としては、金属、若しくは、無機酸化物、無機塩等が挙げられる。
【０１０９】
電子輸送性の高い物質としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）などのキノリン骨格又はベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。
また、この他にもビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）等のオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体等も用いることができる。
【０１１０】
また、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）等も用いることができる。
【０１１１】
上述の電子輸送性の高い物質とは、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を用いることも可能である。
【０１１２】
電子輸送性の高い物質に、電子供与性物質を添加することにより、電子注入性を高くすることができる。このため、発光素子の駆動電圧を低減することができる。電子供与性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、若しくは、希土類金属、又は、元素周期表における第１３族に属する金属、その酸化物、若しくは、その炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、インジウム（Ｉｎ）、酸化リチウム、炭酸セシウム等を用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物をドナー性物質として用いてもよい。
【０１１３】
また、中間コネクタ層１９のうち正孔を注入する機能を有する層として、例えば、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化ルテニウム等の半導体や絶縁体を用いることができる。或いは、正孔輸送性の高い物質に、電子受容性物質を添加した材料を用いることができる。また、電子受容性物質からなる層を用いてもよい。
【０１１４】
正孔輸送性の高い物質としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ又はα−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）等の芳香族アミン化合物等を用いることができる。
【０１１５】
上述の正孔輸送性の高い物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を用いても構わない。また、上述のホスト材料を用いてもよい。
【０１１６】
正孔輸送性の高い物質に、電子受容性物質を添加することにより、正孔注入性を高くすることができる。このため、発光素子の駆動電圧を低減することができる。電子受容性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を用いることができる。また、遷移金属酸化物を用いることができる。また、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を用いることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【０１１７】
また、正孔輸送性の高い物質に電子受容性物質を添加した構成、及び、電子輸送性の高い物質に電子受容性物質を添加した構成のうち、いずれか一方又は両方の構成を用いることにより、中間コネクタ層１９を厚膜化した場合にも駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、中間コネクタ層１９を厚膜化することにより、微小な異物や衝撃等によるショートを防止することができ、駆動電圧の上昇させずに信頼性の高い発光素子を得ることができる。
【０１１８】
なお、中間コネクタ層１９において、正孔を注入する機能を有する層と電子を注入する機能を有する層との間に、必要に応じて他の層を導入してもよい。例えば、ＩＴＯのような導電層や電子リレー層を設けてもよい。電子リレー層は、正孔を注入する機能を有する層と電子を注入する機能を有する層との間で生じる電圧のロスを低減する機能を有する。具体的には、ＬＵＭＯ準位がおよそ−５．０ｅＶ以上である材料を用いるのが好ましく、−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下である材料を用いるのがより好ましい。例えば、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＰＴＣＤＡ）、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）等を用いることができる。 
【０１１９】
［陽極］
有機ＥＬ素子１０における陽極２１としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上、好ましくは４．３Ｖ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、及び、これらの混合物からなる電極物質が用いられる。このような電極物質の具体例としては、ＡｕやＡｇ等の金属及びこれらの合金、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）等の非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。
【０１２０】
陽極２１は、蒸着やスパッタリング等の方法を用いて、薄電極物質の膜を形成し、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよい。また、パターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に、所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。
有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式など湿式製膜法を用いることもできる。
【０１２１】
陽極２１側から発光光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましい。また、陽極としてのシート抵抗は数百Ω／ｓｑ．以下が好ましい。また、陽極の厚さは、材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【０１２２】
［陰極］
陰極２２としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物、及び、これらの混合物からなる電極物質が用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム、銀、銀を主成分とする合金、アルミニウム／銀混合物、希土類金属等が挙げられる。
【０１２３】
陰極２２は、上記電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法を用いて、作製することができる。また、陰極２２のシート抵抗は、数百Ω／ｓｑ．以下が好ましい。また、陰極２２の厚さは、通常１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【０１２４】
［基板］
有機ＥＬ素子１０に用いる基板２３は、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明であっても不透明であってもよい。支持基板側から光を取り出す場合には、支持基板は透明であることが好ましい。
透明な支持基板として好ましくは、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましくは、有機ＥＬ素子１０にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
【０１２５】
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）あるいはアペル（商品名三井化学社製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。
【０１２６】
樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜又はその両者のハイブリッド被膜等によるバリア膜が形成されていてもよい。バリア膜は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が０．０１ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下のバリア性フィルムであることが好ましい。更には、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が、１０−３ｍｌ／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、水蒸気透過度が、１０−５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
【０１２７】
バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよい。例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。更に、バリア膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層との積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
【０１２８】
バリア膜の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法等を用いることができる。例えば、特開２００４−６８１４３号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが好ましい。
【０１２９】
不透明な支持基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板・フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。
【０１３０】
［封止］
有機ＥＬ素子１０の封止に用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と、電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
封止部材としては、有機ＥＬ素子の表示領域を覆うように配置されていればよく、凹板状でも、平板状でもよい。また、透明性、電気絶縁性は特に限定されない。
【０１３１】
具体的には、ガラス板、ポリマー板、ポリマーフィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。
ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。
また、ポリマー板及びポリマーフィルムとしては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。
金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上を含む金属、及び、合金が挙げられる。
【０１３２】
有機ＥＬ素子１０を薄膜化できるということから、ポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。さらには、ポリマーフィルムは、酸素透過度１０−３ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下、水蒸気透過度１０−３ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下であることが好ましい。また、水蒸気透過度、酸素透過度がいずれも１０−５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下であることがより好ましい。
【０１３３】
封止部材を凹状に加工するには、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。接着剤として、具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、２−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型（二液混合）を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。
【０１３４】
なお、有機ＥＬ素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から８０℃までに接着硬化できることが好ましい。また、接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。封止部分への接着剤の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
【０１３５】
封止部材と有機ＥＬ素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体や、フッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また、真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。
【０１３６】
吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物（例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等）、硫酸塩（例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等）、金属ハロゲン化物（例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、ヨウ化バリウム、ヨウ化マグネシウム等）、過塩素酸類（例えば、過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等）等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
【０１３７】
（保護膜、保護板）
素子の機械的強度を高めるために、上記封止用フィルムの外側に保護膜あるいは保護板を設けてもよい。特に、封止が上記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、上記封止に用いたのと同様のガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量かつ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
【０１３８】
［光取出し向上技術］
有機ＥＬ素子は、空気よりも屈折率の高い（屈折率１．６〜２．１程度の範囲内）層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち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θで界面（透明基板と空気との界面）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、透明電極または発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極または発光層を導波し、結果として、光が素子側面方向に逃げるためである。
【０１３９】
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４７７４４３５号明細書）、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）、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）、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）、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）、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間（基板と外界間を含む）に回折格子を形成する方法（特開平１１−２８３７５１号公報）等が挙げられる。
【０１４０】
［有機ＥＬ素子の作製方法］
次に、図１に示す、陽極２１／第１発光ユニット１１／中間コネクタ層１９／第２発光ユニット１２／陰極２２からなる有機ＥＬ素子１０の作製方法の一例について説明する。
【０１４１】
まず、適当な基板２３上に所望の電極物質、たとえば、陽極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成し、陽極２１を作製する。
【０１４２】
次に、この上に有機ＥＬ素子１０の材料である第１正孔輸送層１３、第１発光層１４、第１電子輸送層１５からなる第１発光ユニット１１を形成する。
この有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、蒸着法、ウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法、ＬＢ法（ラングミュア−ブロジェット法）、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法）等があるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法、スロット型コータ法が特に好ましい。
【０１４３】
さらに層毎に異なる製膜法を適用してもよい。
製膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度５０℃〜４５０℃、真空度１０−６Ｐａ〜１０−２Ｐａ、蒸着速度０．０１ｎｍ／秒〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０℃〜３００℃、膜厚０．１ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０１４４】
次に、第１発光ユニット１１上に中間コネクタ層１９を形成する。
中間コネクタ層１９の形成方法としては、上述のように、電荷発生層や中間電極いずれにおいても、薄膜形成ができる方法であれば特に限定されず、たとえば、蒸着法、スパッタリング、ウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、ＬＢ法、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法）等が挙げられる。
【０１４５】
次に、中間コネクタ層１９上に有機ＥＬ素子１０の材料である第２正孔輸送層１６、第２発光層１７、第２電子輸送層１８からなる第２発光ユニット１２を形成する。
第２発光ユニット１２の形成方法としては、薄膜形成は前述の既知の方法を用いて形成すればよい。パターニング方法としては、たとえば、蒸着法ならばシャドーマスクを用いた方法、転写法等、ウェットプロセスならば、印刷パターンによるパターニング等で作製することができる。
【０１４６】
これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成し、陰極２２を設ける。
これにより所望の有機ＥＬ素子１０が得られる。
【０１４７】
この有機ＥＬ素子１０の作製は、一回の真空引きで一貫して第１発光ユニット１１から陰極２２まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
【０１４８】
その後、有機ＥＬ素子１０を封止・保護してもよい。
たとえば、陽極および陰極の一部または全部を露出させた状態で有機ＥＬ素子を熱硬化性樹脂で被覆してこれを加熱硬化させ、有機ＥＬ素子を封止する。
その後、有機ＥＬ素子の封止体とそこから露出した有機ＥＬ素子の陽極及び陰極の一部又は全部とを、保護部材で被覆し、保護部材の重複部分を所定温度で加熱圧着する。２枚の保護部材を重ね合わせて有機ＥＬ素子の封止体等を被覆しその側縁部同士を加熱圧着してもよいし、１枚の保護部材を折り畳んで有機ＥＬ素子１０の封止体等を被覆しその側縁部（特に開放端）同士を加熱圧着してもよい。
以上の処理により、有機ＥＬ素子１０を封止・保護した有機ＥＬモジュールが製造される。
【０１４９】
［その他の構成］
なお、上述の第１実施形態では、基板側から、透明電極となる陽極、第１発光ユニット、中間コネクタ層、第２発光ユニット、及び、反射電極となる陰極がこの順に積層された、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子を例示したが、この構成に限定されない。例えば、各層の積層順は逆でもよいし、陽極と陰極とが逆の構成であってもよい。
【０１５０】
また、有機ＥＬ素子は、少なくとも２つの発光層を有していればよい。そして、それぞれの発光層において、一般的に輝度低下が発生しやすい発光層の陽極側に、ＬＵＭＯが浅く、且つ、Ｔ１が高い層を設け、さらに、一般的に輝度低下が発生しにくい発光層の陽極側に、ＬＵＭＯが深い、及び、Ｔ１が低い、の少なくともいずれか一方を満たす層を設ける構成とする。これにより、各発光層の輝度低下のバランスを調整し、有機ＥＬ素子から取り出される白色光の品質の低下を抑制することができる。
【０１５１】
従って、上記層構成の条件を満たしていれば、発光ユニットの層構成や積層数、発光層の層構成や積層数についても特に限定されず、所望の有機ＥＬ素子を実現することが可能な構成とすることができる。例えば、有機ＥＬ素子を構成する発光ユニットを１層としよもよく、また、発光ユニットが３層以上積層された構成としてもよい。さらに、発光ユニット内において、発光層が単層であってもよく、又は、複数の発光層が直接、若しくは、有機層を介して積層された構成であってもよい。
適宜、これらを組み合わせた構成とすることも可能である。
【０１５２】
また、上述の実施形態では、有機ＥＬ素子に用いる発光ドーパントの種類を青、緑、及び、赤の３種類として示したが、これ以外の発光色の発光ドーパントを用いることもできる。例えば、青、緑、及び、赤の各色の補色となる発光色を有する発光ドーパントを用いてもよい。輝度低下速度の異なる発光層と、これらの発光層の陽極側に形成される層との間に、ＬＵＭＯ及びＴ１が上述の関係を満たす層を備えることにより、発光層にどのような発光ドーパントが用いられていてもよい。
【０１５３】
また、上述の実施形態では、有機ＥＬ素子からの発光色を白色発光として説明しているが、有機ＥＬ素子の発光色は白色に限らず、複数の発光層の発光色の組み合わせによる任意の発光色とすることもできる。白色以外の発光色とした場合にも、輝度低下速度の異なる発光層と、これらの発光層の陽極側に形成される層との間に、ＬＵＭＯ及びＴ１が上述の関係を満たす層を備えることにより、駆動時間の経過による当初の発光色からの色変化を抑制することができる。
【０１５４】
さらに、上述の実施形態においては、発光波長と発光エネルギーとの関係から、短波長側の発光層の輝度低下が大きく、長波長側の発光層の輝度低下が小さい例について説明しているが、輝度低下の大小は、発光波長のみに依存しない。例えば、発光層を構成する化合物の種類や積層構成により、発光波長に寄らずに駆動時間の経過による輝度低下の速度が異なる。このため、発光層の輝度低下は、発光波長のみに依存せずに、その他の構成による影響も受ける。
発光層の輝度低下が発光波長に依存しない構成においても、２層以上の発光層を有し、これらの発光層に一般的な輝度低下の大小の差が有れば、上述の実施形態の有機ＥＬ素子の構成を適用することができ、有機ＥＬ素子の駆動時間の経過による当初の発光色からの色変化を抑制することができる。
【０１５５】
〈２．有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態（第２実施形態）〉
次に、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）の第２実施形態について説明する。図４に、第２実施形態の有機ＥＬ素子の構成を示す。
【０１５６】
［有機ＥＬ素子の構成］
図４に示す有機ＥＬ素子３０は、陽極３６、発光ユニット３１、及び、陰極３７を備える。そして、これらの各層が基板３８上に積層形成されている。図４に示す第２実施形態の有機ＥＬ素子３０は、上述の第１実施形態の有機ＥＬ素子と発光ユニット内の層構成が異なることを除き、同様の構成を適用することができる。また、発光ユニット内の構成についても、積層順や積層形態が異なるのみであり、発光ユニットを構成する各層は、上述の第１実施形態と同様の構成を適用することができる。このため、以下の説明では、有機ＥＬ素子３０を構成する各層の詳細な説明については省略する。
【０１５７】
有機ＥＬ素子３０では、基板３８上に陽極３６が形成され、この陽極３６上に発光ユニット３１が形成されている。さらに、発光ユニット３１上に陰極３７が形成されている。
上記有機ＥＬ素子３０は、陽極３６が透明電極により構成され、陰極３７を反射電極として機能させる構成を有し、基板３８側から光を取り出す、いわゆるボトムエミッション型の構成である。
【０１５８】
発光ユニット３１は、陽極３６側から順に、正孔輸送層３２、第１発光層３３、第２発光層３４、及び、電子輸送層３５が積層形成された構成である。
正孔輸送層３２は、正孔を輸送する機能を有する層であり、広い意味で正孔注入層、及び、電子阻止層等も含まれる。また、電子輸送層３５は、電子を輸送する機能を有する層であり、広い意味で電子注入層、及び、正孔阻止層も含まれる。
【０１５９】
また、有機ＥＬ素子３０は、第１発光層３３、及び、第２発光層３４に、少なくとも発光性の有機材料を含み、例えば、発光性の有機材料として、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、及び、赤（Ｒ）の各色の発光ドーパントを有する、白色発光素子である。
有機ＥＬ素子３０の発光効率を上げるためには、短波長の光を発光する発光層を、光取り出し側に設けることが好ましい。このため、図４に示す有機ＥＬ素子３０においては、第１発光層３３に、短波長の青を発光する発光ドーパントを含ませることが好ましい。そして、第２発光層３４に、緑（Ｇ）、及び、赤（Ｒ）の発光ドーパントを含ませることが好ましい。
このため、図４に示す有機ＥＬ素子３０では、第１発光層３３が青色発光ドーパントを含む青色発光層であり、第２発光層３４が緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントを含む緑色及び赤色（黄色）発光層である。
【０１６０】
有機ＥＬ素子３０では、第１発光層３３が陽極３６側で接する層として、正孔輸送層３２が設けられている。このため、正孔輸送層３２は、第１発光層３３よりも、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が浅く、且つ、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が高い層である。
【０１６１】
また、有機ＥＬ素子３０では、第２発光層３４が陽極３６側で接する層として、第１発光層３３が設けられている。このため、第１発光層３３は、第２発光層３４よりもＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が深い、及び、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が低い、の少なくともいずれか一方を満たす層である。
【０１６２】
上述の層構成とすることにより、第１発光層３３及び第２発光層３４において、上述の第１実施形態と同様の現象が発生する。従って、第１発光層３３の劣化を抑制することができるとともに、第２発光層３４の劣化を促進させることができる。そして、第１発光層３３と第２発光層３４の輝度低下のバランスを調整することにより、有機ＥＬ素子３０の白色発光の品質の低下を抑制することができる。
【０１６３】
上述のように、１つの発光ユニットによる構成や、発光層同士が直接積層されている構成においても、上述の第１実施形態と同様の効果を有する有機ＥＬ素子を構成することができる。
つまり、一般的に輝度低下が大きい短波長側の光を発光する発光層の陽極側に、ＬＵＭＯが浅く、且つ、Ｔ１が高い層を設けることにより、この発光層の輝度低下を抑制することができる。そして、一般的に輝度低下が小さい長波長側の光を発光する発光層の陽極側に、ＬＵＭＯが深い、及び、Ｔ１が低い、の少なくともいずれか一方を満たす層を設けることによりこの発光層の輝度低下を促進することができる。
そして、これらの発光層よりもＬＵＭＯが浅く、且つ、Ｔ１が高い層、並びに、発光層よりもＬＵＭＯが深い、及び、Ｔ１が低い、の少なくともいずれか一方を満たす層は、正孔輸送性の高い層だけでなく、発光性を有する層とすることもできる。つまり、発光層よりもＬＵＭＯが浅く、且つ、Ｔ１が高い層、並びに、発光層よりもＬＵＭＯが深い、及び、Ｔ１が低い、の少なくともいずれか一方を満たす層は、特にその形態が限定されず、この条件を満たす層であれば、どのような構成の層であっても適用できる。そして、この条件を満たす層構成により、上述の第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１６４】
〈３．有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態（第３実施形態）〉
次に、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）の第３実施形態について説明する。図５に、第３実施形態の有機ＥＬ素子の構成を示す。
【０１６５】
［有機ＥＬ素子の構成］
図５に示す有機ＥＬ素子４０は、陽極４７、発光ユニット４１、及び、陰極４８を備える。そして、これらの各層が基板４９上に積層形成されている。図５に示す第３実施形態の有機ＥＬ素子４０は、上述の第１実施形態及び第２実施形態の有機ＥＬ素子と発光ユニット内の層構成が異なることを除き、同様の構成を適用することができる。また、発光ユニット内の構成についても、積層順や積層形態が異なるのみであり、発光ユニットを構成する各層は、上述の第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成を適用することができる。このため、以下の説明では、有機ＥＬ素子４０を構成する各層の詳細な説明については省略する。
【０１６６】
有機ＥＬ素子４０では、基板４９上に陽極４７が形成され、この陽極４７上に発光ユニット４１が形成されている。さらに、発光ユニット４１上に陰極４８が形成されている。
上記有機ＥＬ素子４０は、陽極４７が透明電極により構成され、陰極４８を反射電極として機能させる構成を有し、基板４９側から光を取り出す、いわゆるボトムエミッション型の構成である。
【０１６７】
発光ユニット４１は、陽極４７側から順に、第１有機層４２、第１発光層４３、第２有機層４４、第２発光層４５、及び、第３有機層４６が積層形成された構成である。
第１有機層４２は、正孔を輸送する機能を有する層であり、上述の第１実施形態における正孔輸送層に該当し、広い意味で正孔注入層、及び、電子阻止層等も含まれる。
第３有機層４６は、電子を輸送する機能を有する層であり、上述の第１実施形態における電子輸送層に該当し、広い意味で電子注入層、及び、正孔阻止層も含まれる。
【０１６８】
第２有機層４４は、複数の発光層を、直列に電気的に連結する有機化合物層との界面を持つ層である。この第２有機層４４は、少なくとも一層以上の有機材料層から形成されるが、外部電界により、層内部で正孔、電子を発生・輸送することができるバイポーラ層としてもよい。例えば、上述の中間コネクタ層において例示する有機材料層や、発光層に用いられるホスト化合物から適宜選択して使用することができる。
【０１６９】
また、第１発光層４３、及び、第２発光層４５は、上述の第２実施形態における第１発光層、及び、第２発光層と同様の構成とすることができる。このため、有機ＥＬ素子４０では、第１発光層４３が青色発光ドーパントを含む青色発光層であり、第２発光層４５が緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントを含む緑色及び赤色（黄色）発光層である。
【０１７０】
有機ＥＬ素子４０において、第１発光層４３が陽極４７側で接する層は、第１有機層４２である。このため、第１有機層４２は、第１発光層４３よりも、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が浅く、且つ、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が高い層である。
【０１７１】
また、有機ＥＬ素子４０において、第２発光層４５が陽極４７側で接する層は、第２有機層４４である。このため、第２有機層４４は、第２発光層４５よりもＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が深い、及び、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が低い、の少なくともいずれか一方を満たす層である。
【０１７２】
上述の層構成とすることにより、第１発光層４３及び第２発光層４５において、上述の第１実施形態及び第２実施形態と同様の現象が発生する。従って、第１発光層４３の劣化を抑制することができるとともに、第２発光層４５の劣化を促進させることができる。そして、第１発光層４３と第２発光層４５の輝度低下のバランスを調整することにより、有機ＥＬ素子４０の白色発光の品質の低下を抑制することができる。
【０１７３】
上述のように、１つの発光ユニットに有機層を介して複数の発光層が積層されている構成においても、上述の第１実施形態や第２実施形態と同様の効果を有する有機ＥＬ素子を構成することができる。
つまり、一般的に輝度低下が大きい短波長側の光を発光する発光層の陽極側に、ＬＵＭＯが浅く、且つ、Ｔ１が高い層を設け、一般的に輝度低下が小さい長波長側の光を発光する発光層の陽極側に、ＬＵＭＯが深い、及び、Ｔ１が低い、の少なくともいずれか一方を満たす層を設ける。この条件を満たす層構成により、各発光層の輝度低下のバランスを調整することができるため、上述の第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１７４】
〈４．有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態（第４実施形態）〉
次に、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）の第４実施形態について説明する。図６に、第４実施形態の有機ＥＬ素子の構成を示す。
【０１７５】
［有機ＥＬ素子の構成］
図６に示す有機ＥＬ素子５０は、陽極７５、第１発光ユニット５１、第１中間コネクタ層５５、第２発光ユニット６１、第２中間コネクタ層６５、第３発光ユニット７１、及び、陰極７６を備える。そして、これらの各層が基板７７上に積層形成されている。
【０１７６】
図６に示す第４実施形態の有機ＥＬ素子５０は、上述の第１実施形態の有機ＥＬ素子と、発光ユニット及び中間コネクタ層の数が異なることを除き、同様の構成を適用することができる。また、発光ユニットの構成、及び、中間コネクタ層の構成についても、上述の第１実施形態と同様の構成を適用することができる。このため、以下の説明では、有機ＥＬ素子５０を構成する各層の詳細な説明については省略する。
【０１７７】
有機ＥＬ素子５０では、基板７７上に陽極７５が形成され、この陽極７５上に第１発光ユニット５１が形成されている。そして、第１発光ユニット５１上に第１中間コネクタ層５５が形成され、この第１中間コネクタ層５５上に第２発光ユニット６１が形成されている。さらに、第２発光ユニット６１上に第２中間コネクタ層６５が形成され、この第２中間コネクタ層６５上に第３発光ユニット７１が形成されている。そして、第３発光ユニット７１上に陰極７６が形成されている。
【０１７８】
上記有機ＥＬ素子５０は、陽極７５が透明電極により構成され、陰極７６を反射電極として機能させる構成を有し、基板７７側から光を取り出す、いわゆるボトムエミッション型の構成である。また、中間コネクタ層を介して、複数の発光ユニットが積層された構成である。
【０１７９】
第１発光ユニット５１は、陽極７５側から順に、第１正孔輸送層５２、第１発光層５３、及び、第１電子輸送層５４が積層形成された構成である。
第２発光ユニット６１は、陽極７５側（第１中間コネクタ層５５側）から順に、第２正孔輸送層６２、第２発光層６３、及び、第２電子輸送層６４が積層形成された構成である。
第３発光ユニット７１は、陽極７５側（第２中間コネクタ層６５側）から順に、第３正孔輸送層7２、第３発光層７３、及び、第３電子輸送層７４が積層形成された構成である。
【０１８０】
第１正孔輸送層５２、第２正孔輸送層６２、及び、第３正孔輸送層７２は、正孔を輸送する機能を有する層であり、広い意味で正孔注入層、及び、電子阻止層等も含まれる。また、第１電子輸送層５４、第２電子輸送層６４、及び、第３電子輸送層７４は、電子を輸送する機能を有する層であり、広い意味で電子注入層、及び、正孔阻止層も含まれる。
【０１８１】
有機ＥＬ素子５０は、第１発光層５３、第２発光層６３、及び、第３発光層７３に、少なくとも発光性の有機材料を含み、例えば、発光性の有機材料として、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、及び、赤（Ｒ）の各色の発光ドーパントを有する、白色発光素子である。
有機ＥＬ素子５０の発光効率を上げるためには、短波長の光を発光する発光層を、光取り出し側に設けることが好ましい。
このため、有機ＥＬ素子５０においては、第１発光層５３に、短波長の青を発光する発光ドーパントを含ませることが好ましい。そして、第２発光層６３、及び、第３発光層７３に、緑（Ｇ）、及び、赤（Ｒ）の発光ドーパントを含ませることが好ましい。
【０１８２】
また、有機ＥＬ素子５０が所望の色を発光できる構成であれば、第１発光層５３、第２発光層６３、及び、第３発光層７３に含まれる発光ドーパントの種類は特に限定されない。例えば、第１発光層５３／第２発光層６３／第３発光層７３において、青／緑赤／緑赤、青／青／緑赤、緑赤／青／緑赤、青／緑／緑赤、及び、青／緑／赤等の発光ドーパントを含ませる構成を適用することもできる。
このように、第１発光層５３、第２発光層６３、及び、第３発光層７３は、任意の発光色とすることができる。
【０１８３】
なお、以下の説明では、有機ＥＬ素子の一例として、第１発光層５３が青色発光ドーパントを含む青色発光層であり、第２発光層６３及び第３発光層７３が緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントを含む緑色及び赤色（黄色）発光層である場合について説明する。
【０１８４】
有機ＥＬ素子５０において、第１発光層５３は、短波長の青色を発光する層である。また、第１発光層５３が陽極７５側で接する層は、第１正孔輸送層５２である。
従って、第１正孔輸送層５２は、第１発光層４３よりも、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が浅く、且つ、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が高い層である。
【０１８５】
また、有機ＥＬ素子５０において、第２発光層６３は、長波長の緑色及び赤色を発光する層である。また、第２発光層６３が陽極７５側で接する層は、第２正孔輸送層６２である。
従って、第２正孔輸送層６２は、第２発光層６３よりもＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が深い、及び、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が低い、の少なくともいずれか一方を満たす層である。
【０１８６】
また、有機ＥＬ素子５０において、第３発光層７３は、長波長の緑色及び赤色を発光する層である。また、第３発光層７３が陽極７５側で接する層は、第３正孔輸送層７２である。
従って、第３正孔輸送層７２は、第３発光層７３よりもＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が深い、及び、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が低い、の少なくともいずれか一方を満たす層である。
【０１８７】
上述のように、一般的に輝度低下速度の大きい短波長の光を発光する発光層の陽極側に、この発光層よりもＬＵＭＯが浅く、且つ、Ｔ１が高い層を設けることにより、発光層の劣化を抑制することができる。
そして、一般的に輝度低下速度の小さい長波長の光を発光する発光層の陽極側に、この発光層よりもＬＵＭＯが深い、及び、Ｔ１が低い、の少なくともいずれか一方を満たす層を設けることにより、発光層の劣化を促進させることができる。
このような構成とすることにより、各発光層の輝度低下のバランスを調整することができるため、有機ＥＬ素子の白色発光の品質の低下を抑制することができる。
【０１８８】
上述のように、有機ＥＬ素子に複数の発光ユニットが設けられ、それぞれの発光ユニットに任意の発光色の発光層が設けられた場合においても、上述の条件を満たす層構成とすることにより、上述の第１実施形態と同様の効果を有する有機ＥＬ素子を構成することができる。
つまり、一般的に輝度低下が発生しやすい発光層の陽極側に、ＬＵＭＯが浅く、且つ、Ｔ１が高い層を設けることにより、この発光層の輝度低下を抑制することができる。そして、一般的に輝度低下が発生しにくい発光層の陽極側に、ＬＵＭＯが深い、及び、Ｔ１が低い、の少なくともいずれか一方を満たす層を設けることによりこの発光層の輝度低下を促進することができる。
このような条件を満たす層構成により、上述の第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１８９】
〈５．電子デバイスの実施形態（第５実施形態）〉
［照明装置−１］
次に、上述の第１実施形態から第４実施形態の有機ＥＬ素子が用いられる電子デバイスの実施形態の一例として、照明装置について説明する。
【０１９０】
照明装置に用いる有機ＥＬ素子は、上述した第１〜４実施形態の構成の有機ＥＬ素子に、共振器構造を持たせた設計としてもよい。共振器構造として構成された有機ＥＬ素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザー発振をさせることにより上記用途に使用してもよい。
【０１９１】
なお、有機ＥＬ素子に用いられる材料は、実質的に白色の発光を生じる有機ＥＬ素子（白色有機ＥＬ素子ともいう）に適用できる。例えば、複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得ることもできる。複数の発光色の組み合わせとしては、赤色、緑色、青色の３原色の３つの発光極大波長を含有させてもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した２つの発光極大波長を含有させてもよい。
【０１９２】
また、複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光又は蛍光で発光する材料の組み合わせや、蛍光又はリン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせでもよい。白色有機ＥＬ素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせて混合してもよい。
【０１９３】
このような白色有機ＥＬ素子は、各色発光の有機ＥＬ素子をアレー状に個別に並列配置して白色発光を得る構成と異なり、有機ＥＬ素子自体が白色を発光する。このため、素子を構成するほとんどの層の形成にマスクを必要とせず、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で例えば導電層を形成でき、生産性も向上する。
【０１９４】
また、このような白色有機ＥＬ素子の発光層に用いる発光材料としては、特に制限はなく、例えば液晶表示素子におけるバックライトであれば、ＣＦ（カラーフィルター）特性に対応した波長範囲に適合するように、上述の有機ＥＬ素子の実施形態に記載の金属錯体、また公知の発光材料の中から任意の材料を選択して組み合わせて白色化すればよい。
【０１９５】
以上に説明した白色有機ＥＬ素子を用いれば、実質的に白色の発光を生じる照明装置を作製することが可能である。
【０１９６】
［照明装置−２］
また、照明装置は、例えば有機ＥＬ素子を複数用いることにより、発光面を大面積化することもできる。この場合、基材上に有機ＥＬ素子を設けた複数の発光パネルを、支持基板上に複数配列する（すなわちタイリングする）ことによって発光面を大面積化する。支持基板は、封止材を兼ねるものであってもよく、この支持基板と、発光パネルの基材との間に有機ＥＬ素子を挟持する状態で各発光パネルをタイリングする。支持基板と基材との間には接着剤を充填し、これによって有機ＥＬ素子を封止してもよい。なお、発光パネルの周囲には、陽極及び陰極の端子を露出させておく。
【０１９７】
このような構成の照明装置では、各発光パネルの中央が発光領域となり、発光パネル間には非発光領域が発生する。このため、非発光領域からの光取り出し量を増加させるための光取り出し部材を、光取り出し面の非発光領域に設けてもよい。光取り出し部材としては、集光シートや光拡散シートを用いることができる。
【実施例】
【０１９８】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１９９】
〈有機ＥＬ素子の作製〉
試料１０１〜１１２の各有機ＥＬ素子を、発光領域の面積が５ｃｍ×５ｃｍとなるように作製した。以下に、試料１０１〜１１２の各発光性薄膜積層体の構成、及び、作製手順を示す。
また、表１に、試料１０１〜１０５の有機ＥＬ素子の構成を示す。さらに、表２に、試料１０６〜１１２の有機ＥＬ素子の構成を示す。
なお、試料１０１〜１０２，１０５は、上述の図１に示す構成の有機ＥＬ素子であり、試料１０３〜１０４は、上述の図５に示す構成の有機ＥＬ素子であり、試料１０６〜１１２は、上述の図６に示す構成の有機ＥＬ素子である。
【０２００】
［試料１０１の有機ＥＬ素子の作製］
（陽極）
透明支持基板として、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を準備した。そして、この透明支持基板上に、ＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１１０ｎｍの厚さで製膜してパターニングを行い、ＩＴＯ透明電極からなる陽極を形成した。この後、ＩＴＯ透明電極を付けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。
【０２０１】
（第１正孔輸送層）
次に、陽極を形成した透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。そして、試料１０１の有機ＥＬ素子を構成する各層の材料を、真空蒸着装置内の各蒸着用るつぼに素子作製に最適な量を充填した。各蒸着用るつぼとして、モリブデン製又はタングステン製の抵抗加熱用材料で作製された蒸着用るつぼを用いた。
【０２０２】
次に、真空度１×１０−４Ｐａまで減圧した後、下記構造式に示す化合物１−Ａ（ＨＡＴ−ＣＮ）の入った蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で陽極上に蒸着し、厚さ２０ｎｍになるように形成した。
【０２０３】
【化２】
2015201508.tif 000004
【０２０４】
次に、下記構造式に示す化合物１−Ｂ（ガラス転移点（Ｔｇ）＝１４０℃）を厚さ５０ｎｍになるように形成した。
【０２０５】
【化３】
2015201508.tif 000005
【０２０６】
次に、下記構造式に示す化合物１−Ｃを、厚さ１０ｎｍになるように形成した。
【０２０７】
【化４】
2015201508.tif 000006
【０２０８】
以上の工程により、陽極側から、化合物１−Ａ、化合物１−Ｂ、化合物１−Ｃが積層された第１正孔輸送層を形成した。化合物１−Ｃは、後述する第１発光層を構成する化合物２−Ａ、及び、化合物２−Ｂよりも、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が浅く、且つ、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が高い材料である。
つまり、ＬＵＭＯにおいて、１−Ｃ＞ホスト化合物、及び、１−Ｃ＞発光ドーパントの関係となる。また、Ｔ１において、１−Ｃ＞ホスト化合物、及び、１−Ｃ＞発光ドーパントの関係となる。
このような関係を満たす上記化合物１−Ｃを、第１発光層と接する層に用いることにより、第１正孔輸送層に電子及び３重項エネルギー阻止層が形成された構成とした。
【０２０９】
（第１発光層）
次に、ホスト化合物として下記構造式に示す化合物２−Ａ（Ｔｇ＝１８９℃）が９５ｖｏｌ％、青色蛍光発光ドーパントとして下記構造式に示す化合物２−Ｂが５ｖｏｌ％となるように蒸着した。これにより、第１発光層として、青色を呈する厚さ３０ｎｍの蛍光発光層を形成した。
【０２１０】
【化５】
2015201508.tif 000007
【０２１１】
（第１電子輸送層）
次に、下記構造式に示す化合物３（ＥＴ−１００）が８６ｖｏｌ％、ＬｉＦが１４ｖｏｌ％となるように蒸着し、厚さ２０ｎｍの層を形成した。さらに、化合物３（ＥＴ−１００）が９８ｖｏｌ％、Ｌｉが２ｖｏｌ％となるように蒸着し、厚さ１０ｎｍの層を形成した。これにより、化合物３及びＬｉＦと、化合物３及びＬｉとの２層からなる第１電子輸送性層を作製した。
以上の工程により、第１正孔輸送層（電子及び３重項エネルギー阻止層含む）、第１発光層、及び、第１電子輸送層からなる第１発光ユニットを作製した。
【０２１２】
【化６】
2015201508.tif 000008
【０２１３】
（中間コネクタ層）
次に、作製した第１電子輸送層上に、Ａｇを厚さ１０ｎｍで成膜し、中間コネクタ層を形成した。
【０２１４】
（第２正孔輸送層）
次に、上記第１正孔輸送層と同様に、化合物１−Ａ（ＨＡＴ−ＣＮ）を厚さ２０ｎｍ、化合物１−Ｂを６０ｎｍ形成した。
【０２１５】
以上の工程により、陽極側から、化合物１−Ａ、化合物１−Ｂが積層された第２正孔輸送層を形成した。化合物１−Ｂは、後述する第２発光層を構成する化合物４、化合物５、及び、化合物６よりも、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が深く、且つ、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が低い材料である。
つまり、ＬＵＭＯにおいて、１−Ｂ＜ホスト化合物、及び、１−Ｂ＜発光ドーパントの関係となる。また、Ｔ１において、１−Ｂ＜ホスト化合物、及び、１−Ｂ＜発光ドーパントの関係となる。
【０２１６】
（第２発光層）
次に、ホスト化合物として下記構造式に示す化合物４（Ｔｇ＝１４３℃）が７９ｖｏｌ％、緑色リン光発光ドーパントとして下記構造式に示す化合物５が２０ｖｏｌ％、赤色リン光発光ドーパントとして下記構造式に示す化合物６が１ｖｏｌ％となるように蒸着し、緑色と赤色を呈する厚さ２０ｎｍのリン光発光層を形成した。
【０２１７】
【化７】
2015201508.tif 000009
【０２１８】
（第２電子輸送層）
次に、化合物３（ＥＴ−１００）が８６ｖｏｌ％、ＬｉＦが１４ｖｏｌ％となるように蒸着し、厚さ２０ｎｍの層を形成した。さらに、化合物３（ＥＴ−１００）が９８ｖｏｌ％、Ｌｉが２ｖｏｌ％となるように蒸着し、厚さ１０ｎｍの層を形成した。これにより、化合物３及びＬｉＦと、化合物３及びＬｉとの２層からなる第２電子輸送性層を作製した。
【０２１９】
（陰極、及び、封止）
次に、アルミニウム１５０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
次に、上記有機ＥＬ素子の非発光面をガラスケースで覆い、有機ＥＬ素子が作製されたガラス基板（支持基板）と接触する、有機ＥＬ素子を覆うガラスケースの周辺部に、エポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラクストラックＬＣ０６２９Ｂ）によるシール剤を設けた。そして、このシール材を上記有機ＥＬ素子の陰極側に重ねてガラス基板と密着させた。その後、ガラスケース側からＵＶ光を照射してシール材を硬化することで有機ＥＬ素子を封止し、試料１０１の有機ＥＬ素子を作製した。
なお、ガラスケースでの封止作業は、有機ＥＬ素子を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス（純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスの雰囲気下）で行った。
【０２２０】
［試料１０２の有機ＥＬ素子の作製］
第２発光ユニットの第２正孔輸送層を構成する工程において、化合物１−Ａを厚さ２０ｎｍ、化合物１−Ｂを厚さ５０ｎｍ形成した後、化合物１−Ｃを厚さ１０ｎｍになるように形成した以外は、上記試料１０１と同様の方法を用いて、試料１０２の有機ＥＬ素子を作製した。
化合物１−Ｃは、第２発光層を構成する化合物４、化合物５、及び、化合物６よりも、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が浅く、且つ、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が高い材料である。
つまり、ＬＵＭＯにおいて、１−Ｃ＞ホスト化合物、及び、１−Ｃ＞発光ドーパントの関係となる。また、Ｔ１において、１−Ｃ＞ホスト化合物、及び、１−Ｃ＞発光ドーパントの関係となる。
【０２２１】
［試料１０３の有機ＥＬ素子の作製］
上記試料１０１と同様の方法を用いて、陽極を作製した。
次に、陽極上に、上記試料１０１と同様の方法を用いて、陽極側から、化合物１−Ａを２０ｎｍ、化合物１−Ｂを６０ｎｍ、化合物１−Ｃを６０ｎｍ積層した正孔輸送層（第１有機層）を形成した。
【０２２２】
次に、ホスト化合物として化合物２−Ａ（Ｔｇ＝１８９℃）が９５ｖｏｌ％、青色蛍光発光ドーパントとして化合物２−Ｂが５ｖｏｌ％となるように蒸着した。これにより、第１発光層として、青色を呈する厚さ３０ｎｍの蛍光発光層（第１発光層）を形成した。
【０２２３】
次に、中間コネクタ層（第２有機層）として、化合物２−Ａを２ｎｍの厚さで形成した。
【０２２４】
次に、ホスト化合物として化合物４（Ｔｇ＝１４３℃）が７９ｖｏｌ％、緑色リン光発光ドーパントとして化合物５が２０ｖｏｌ％、赤色リン光発光ドーパントとして化合物６が１ｖｏｌ％となるように蒸着し、緑色と赤色を呈する厚さ２０ｎｍのリン光発光層（第２発光層）を形成した。
【０２２５】
次に、化合物３（ＥＴ−１００）が８６ｖｏｌ％、ＬｉＦが１４ｖｏｌ％となるように蒸着し、厚さ１００ｎｍの層を形成した。
次に、アルミニウム１５０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。そして、上記試料１０１と同様の方法を用いて有機ＥＬ素子を封止し、試料１０３の有機ＥＬ素子を作製した。
【０２２６】
なお、中間コネクタ層（第２有機層）を構成する化合物２−Ａは、第２発光層を構成する化合物４、化合物５、及び、化合物６よりも、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が深く、且つ、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が低い材料である。
つまり、ＬＵＭＯにおいて、２−Ａ＜ホスト化合物、及び、２−Ａ＜発光ドーパントの関係となる。また、Ｔ１において、２−Ａ＜ホスト化合物、及び、２−Ａ＜発光ドーパントの関係となる。
【０２２７】
［試料１０４の有機ＥＬ素子の作製］
中間コネクタ層（第２有機層）として、化合物１−Ｃを２ｎｍの厚さで形成した以外は、上記試料１０３と同様の方法を用いて、試料１０４の有機ＥＬ素子を作製した。
化合物１−Ｃは、第２発光層を構成する化合物４、化合物５、及び、化合物６よりも、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が浅く、且つ、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が高い材料である。
つまり、ＬＵＭＯにおいて、１−Ｃ＞ホスト化合物、及び、１−Ｃ＞発光ドーパントの関係となる。また、Ｔ１において、１−Ｃ＞ホスト化合物、及び、１−Ｃ＞発光ドーパントの関係となる。
【０２２８】
［試料１０５の有機ＥＬ素子の作製］
第２発光ユニットの第２発光層を構成する工程において、第２発光層の厚さを３０ｎｍとした以外は、上記試料１０１と同様の方法を用いて、試料１０５の有機ＥＬ素子を作製した。
【０２２９】
下記表１に、試料１０１〜１０５の有機ＥＬ素子の構成を示す。また、表１に、各構成における正孔輸送層と発光層とのＬＵＭＯ及びＴ１の関係を示す。
なお、表１では、各試料１０１〜１０５において、共通の構成である基板（ガラス）、陽極（ＩＴＯ）、電子輸送層（化合物３，ＬｉＦ／化合物３，Ｌｉ）、及び、各試料１０１〜１０２，１０５の中間コネクタ層（Ａｇ）の構成については記載を省略している。
【０２３０】
【表１】
2015201508.tif 000010
【０２３１】
［試料１０６の有機ＥＬ素子の作製］
まず、上述の試料１０１と同様の方法を用いて、ガラス基板上に、陽極、第１発光ユニット、中間コネクタ層（第１中間コネクタ層）、及び、第２発光ユニットを形成した。
【０２３２】
（中間コネクタ層）
次に、第２発光ユニットの第２電子輸送層上に、Ａｇを厚さ１０ｎｍで成膜し、第２中間コネクタ層を形成した。
【０２３３】
（第３正孔輸送層）
次に、上述の試料１０１の第１正孔輸送層と同様に、化合物１−Ａ（ＨＡＴ−ＣＮ）を厚さ２０ｎｍ、化合物１−Ｂを６０ｎｍ形成した。
【０２３４】
以上の工程により、陽極側から、化合物１−Ａ、化合物１−Ｂが積層された第３正孔輸送層を形成した。化合物１−Ｂは、後述する第３発光層を構成する化合物４、化合物５、及び、化合物６よりも、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が深く、且つ、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が低い材料である。
つまり、ＬＵＭＯにおいて、１−Ｂ＜ホスト化合物、及び、１−Ｂ＜発光ドーパントの関係となる。また、Ｔ１において、１−Ｂ＜ホスト化合物、及び、１−Ｂ＜発光ドーパントの関係となる。
【０２３５】
（第３発光層）
次いで、ホスト化合物として化合物４（Ｔｇ＝１４３℃）が７９ｖｏｌ％、緑色リン光発光ドーパントとして化合物５が２０ｖｏｌ％、赤色リン光発光ドーパントとして化合物６が１ｖｏｌ％となるように蒸着し、緑色と赤色を呈する厚さ２０ｎｍのリン光発光層を形成した。
【０２３６】
（第３電子輸送層）
次に、化合物３（ＥＴ−１００）が８６ｖｏｌ％、ＬｉＦが１４ｖｏｌ％となるように蒸着し、厚さ２０ｎｍの層を形成した。さらに、化合物３（ＥＴ−１００）が９８ｖｏｌ％、Ｌｉが２ｖｏｌ％となるように蒸着し、厚さ１０ｎｍの層を形成した。これにより、化合物３及びＬｉＦと、化合物３及びＬｉとの２層からなる第３電子輸送性層を作製した。
【０２３７】
（陰極、及び、封止）
次に、上述の試料１０１と同様の方法を用いて、陰極を形成した後、この有機ＥＬ素子を封止して、試料１０６の有機ＥＬ素子を作製した。
【０２３８】
［試料１０７の有機ＥＬ素子の作製］
第２発光ユニットの第２正孔輸送層を構成する工程において、化合物１−Ａを厚さ２０ｎｍ、化合物１−Ｂを厚さ５０ｎｍ形成した後、化合物１−Ｃを厚さ１０ｎｍになるように形成した以外は、上記試料１０６と同様の方法を用いて、試料１０７の有機ＥＬ素子を作製した。
化合物１−Ｃは、第２発光層を構成する化合物４、化合物５、及び、化合物６よりも、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が浅く、且つ、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が高い材料である。
つまり、ＬＵＭＯにおいて、１−Ｃ＞ホスト化合物、及び、１−Ｃ＞発光ドーパントの関係となる。また、Ｔ１において、１−Ｃ＞ホスト化合物、及び、１−Ｃ＞発光ドーパントの関係となる。
【０２３９】
［試料１０８の有機ＥＬ素子の作製］
第３発光ユニットの第３正孔輸送層を構成する工程において、化合物１−Ａを厚さ２０ｎｍ、化合物１−Ｂを厚さ５０ｎｍ形成した後、化合物１−Ｃを厚さ１０ｎｍになるように形成した以外は、上記試料１０６と同様の方法を用いて、試料１０８の有機ＥＬ素子を作製した。
化合物１−Ｃは、第３発光層を構成する化合物４、化合物５、及び、化合物６よりも、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が浅く、且つ、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が高い材料である。
つまり、ＬＵＭＯにおいて、１−Ｃ＞ホスト化合物、及び、１−Ｃ＞発光ドーパントの関係となる。また、Ｔ１において、１−Ｃ＞ホスト化合物、及び、１−Ｃ＞発光ドーパントの関係となる。
【０２４０】
［試料１０９の有機ＥＬ素子の作製］
第２発光ユニットの第２正孔輸送層を構成する工程、及び、第３発光ユニットの第３正孔輸送層を構成する工程において、化合物１−Ａを厚さ２０ｎｍ、化合物１−Ｂを厚さ５０ｎｍ形成した後、化合物１−Ｃを厚さ１０ｎｍになるように形成した以外は、上記試料１０６と同様の方法を用いて、試料１０９の有機ＥＬ素子を作製した。
【０２４１】
［試料１１０の有機ＥＬ素子の作製］
第１発光ユニットの第１発光層を、緑色と赤色を呈する厚さ２０ｎｍのリン光発光層とし、第２発光ユニットの第２発光層を、青色を呈する厚さ３０ｎｍの蛍光発光層に変更した以外は、上記試料１０７と同様の方法を用いて、試料１１０の有機ＥＬ素子を作製した。
なお、試料１１０の有機ＥＬ素子において、第１発光層及び第２発光層の形成方法は、試料１０１の第２発光層及び第１発光層と同様の方法を用いた。
【０２４２】
［試料１１１の有機ＥＬ素子の作製］
第３発光ユニットの第３正孔輸送層を構成する工程において、化合物１−Ａを厚さ２０ｎｍ、化合物１−Ｂを厚さ５０ｎｍ形成した後、化合物１−Ｃを厚さ１０ｎｍになるように形成した以外は、上記試料１１０と同様の方法を用いて、試料１１１の有機ＥＬ素子を作製した。
【０２４３】
［試料１１２の有機ＥＬ素子の作製］
第１発光ユニットの第１正孔輸送層を構成する工程において、化合物１−Ａを厚さ２０ｎｍ、化合物１−Ｂを厚さ６０ｎｍ形成した以外は、上記試料１１０と同様の方法を用いて、試料１１２の有機ＥＬ素子を作製した。
【０２４４】
下記表２に、試料１０６〜１１２の有機ＥＬ素子の構成を示す。また、表２に、各構成における正孔輸送層と発光層とのＬＵＭＯ及びＴ１の関係を示す。
なお、表２では、各試料１０６〜１１２において、共通の構成である基板（ガラス）、陽極（ＩＴＯ）、第１〜３電子輸送層（化合物３，ＬｉＦ／化合物３，Ｌｉ）、及び、第１，２中間コネクタ層（Ａｇ）の構成については記載を省略している。
【０２４５】
【表２】
2015201508.tif 000011
【０２４６】
［評価］
上記のようにして得られた試料１０１〜１１２の有機ＥＬ素子に対し、下記のようにして、素子特性の評価を行った。各試料の評価結果を表３に示す。
【０２４７】
（色度差）
各サンプルの色度の測定は、例えば、大田登「色彩工学第２版」（東京電機大学出版局）等を参考にすることができる。
具体的には、室温（約２３〜２５℃の範囲内）において、５０ｍＡ／ｃｍ２の定電流密度条件下による点灯を行ったときの各サンプルの発光スペクトルを、分光放射輝度計ＣＳ−２０００（コニカミノルタセンシング社製）を用いて測定した。そして、この測定により得られたスペクトルをＣＩＥ１９３１表色系で定められた原刺激［Ｘ］，［Ｙ］，［Ｚ］から三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚを用いて色度座標ｘ，ｙに変換した。
【０２４８】
同様に、室温において、５０ｍＡ／ｃｍ２の定電流密度条件下による点灯を行ったときの各サンプルの発光輝度を、分光放射輝度計ＣＳ−２０００（コニカミノルタセンシング社製）を用いて測定した。また、同条件において連続駆動を行い、輝度が３０％減少するまでの時間を発光寿命として求めた。
そして、初期（ＬＴ１００）の色度座標ｘ，ｙと、輝度が３０％減少とき（ＬＴ７０）の色度座標ｘ，ｙから、下記式により色度差ΔＥｘｙを算出した。
ΔＥｘｙ＝［（ｘLT100−ｘLT70）２＋（ｙLT100−ｙLT70）２］１／２
【０２４９】
（相関色温度）
各サンプルの相関色温度の測定は、例えば、大田登「色彩工学第２版」（東京電機大学出版局）等を参考にすることができる。
具体的には、室温（約２３〜２５℃の範囲内）において、５０ｍＡ／ｃｍ２の定電流密度条件下による点灯を行ったときの各サンプルの発光スペクトルを、分光放射輝度計ＣＳ−２０００（コニカミノルタセンシング社製）を用いて測定した。そして、この測定により得られたスペクトルをＣＩＥ１９３１表色系で定められた原刺激［Ｘ］，［Ｙ］，［Ｚ］から三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚを用いて色度座標ｕ，ｖに変換を行なった。
得られた色度座標ｕ，ｖをＣＩＥ１９６０ｕｖ色度図上に示された黒体軌跡および等色温度線と照らし合わせることで色温度を決定した。
なお、各有機ＥＬ素子の相関色温度は、得られた値の１００の位を四捨五入した値で表した。
【０２５０】
【表３】
2015201508.tif 000012
【０２５１】
また、試料１０１の有機ＥＬ素子と試料１０２の有機ＥＬ素子において、５０ｍＡ／ｃｍ２での連続駆動時における、青色光、緑色光、及び、赤色光の短波長の減衰、並びに、色度の変化を図７〜１０に示す。なお、図７及び８において、縦軸は輝度の残存率であり、横軸は連続駆動時間である。
【０２５２】
また、図７は、試料１０１の有機ＥＬ素子における、赤青緑の各単波長の減衰の様子を示す図である。図８は、試料１０２の有機ＥＬ素子における、赤青緑の各単波長の減衰の様子を示す図である。
なお、図７及び８において、「Ｂ」は第１発光層からの波長４８０ｎｍの青色を呈する光、「Ｇ」は第２発光層からの波長５４５ｎｍの緑色を呈する光、「Ｒ」は第２発光層からの波長５９５ｎｍの赤色を呈する光を表している。
【０２５３】
また、図９は、試料１０１の有機ＥＬ素子における、色度座標ｘ，ｙの変化の様子を示す図である。図１０は、試料１０２の有機ＥＬ素子における、色度座標ｘ，ｙの変化の様子を示す図である。図９及び１０において、縦軸は色度座標ｘ，ｙであり、横軸は連続駆動時間である。
【０２５４】
［結果］
試料１０１の有機ＥＬ素子では、第１発光ユニットにおいて、第１発光層よりもＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が浅く、且つ、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が高い第１正孔輸送層が設けられている。さらに、第２発光ユニットにおいて、第２発光層よりもＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が深く、且つ、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が低い第２正孔輸送層が設けられている。
このため、青色発光層と、緑色及び赤色発光層との輝度低下速度を調節することができ、有機ＥＬ素子を連続駆動した際の色度差が０．００３と、全試料中で最も良好な値となった。
【０２５５】
これに対して、試料１０２の有機ＥＬ素子では、第２発光ユニットにおいて、第２発光層よりもＬＵＭＯが浅く、且つ、Ｔ１が高い第２正孔輸送層が設けられている。このため、青色発光層と、緑色及び赤色発光層との輝度低下速度を調節することができず、青色発光層の輝度低下が緑色及び赤色発光層よりも大きくなり、有機ＥＬ素子を連続駆動した際の色度差が０．０２８に悪化している。
【０２５６】
発光ユニットを単層とした構成の試料１０３においても、第２発光層の陽極側に接する中間コネクタ層が、第２発光層よりもＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が深く、且つ、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が低い、化合物２−Ａによって形成されている。このため、青色発光層と、緑色及び赤色発光層との輝度低下速度を調節することができ、有機ＥＬ素子を連続駆動した際の色度差が０．０１５と、良好な値となった。
【０２５７】
これに対し、同様に発光ユニットを単層とした構成の試料１０４では、第２発光層の陽極側に接する中間コネクタ層が、第２発光層よりもＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）が浅く、且つ、最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が高い、化合物１−Ｃによって形成されている。このため、色発光層と、緑色及び赤色発光層との輝度低下速度を調節することができず、有機ＥＬ素子を連続駆動した際の色度差が０．０２５に悪化している。
【０２５８】
また、試料１０５では、試料１０１よりも第２発光層の厚さが厚くなり、第１発光層と第２発光層とが同じ厚さである。そして、試料１０５では、色度差が０．０１０であり、試料１０２に比べてよい結果が得られているものの、試料１０１よりは悪化している。
この結果から、試料１０１のように、一般的に輝度低下が少ない発光層が、輝度低下が大きい発光層よりも薄く形成されることにより、化合物の劣化をより促進できることわかる。そして、これにより各発光層の輝度低下のバランスを調整し、駆動時間の経過による当初の発光色からの色変化を抑制することができる。
【０２５９】
発光ユニットを３層積層した試料１０６から試料１０９の有機ＥＬ素子の結果においても、上述の試料１０１から試料１０５の有機ＥＬ素子の結果と同様の傾向がみられる。
試料１０６は、第１発光ユニットにおいて、第１発光層よりもＬＵＭＯが浅く、且つ、Ｔ１が高い第１正孔輸送層が設けられている。
さらに、第２発光ユニット及び第３発光ユニットにおいて、各発光層よりもＬＵＭＯが深く、且つ、Ｔ１が低い正孔輸送層が設けられている。
つまり、第１〜３発光ユニットにおいて、上述の試料１０１と同様のＬＵＭＯ及びＴ１の関係を満たしている。このため、試料１０６の有機ＥＬ素子では、連続駆動した際の色度差が０．００５と良好な結果が得られた。
【０２６０】
これに対し、試料１０９の有機ＥＬ素子では、第２発光ユニット及び第３発光ユニットにおいて、ＬＵＭＯ及びＴ１の関係を満たしていない。このため、試料１０６の有機ＥＬ素子に比べて、有機ＥＬ素子を連続駆動した際の色度差が大きく悪化している。
【０２６１】
試料１０７及び試料１０８では、第２発光ユニット又は第３発光ユニットにおいて、いずれかがＬＵＭＯ及びＴ１の関係を満たしていない。このため、試料１０６よりも色度差が僅かに悪化している。しかし、第２発光ユニット又は第３発光ユニットにおいて、いずれかがＬＵＭＯ及びＴ１の関係を満たしているため、試料１０９の有機ＥＬ素子に比べて、大きく良化している。
【０２６２】
従って、一般的に輝度低下が小さい発光層を複数有する構成の有機ＥＬ素子においては、少なくとも一般的に輝度低下が小さい発光層のいずれか一方に接して、ＬＵＭＯ及びＴ１の関係を満たす層を形成することにより、有機ＥＬ素子の駆動時間の経過による当初の発光色からの色変化を抑制することができる。
さらに、一般的に輝度低下が小さい発光層のすべてに接して、ＬＵＭＯ及びＴ１の関係を満たす層を形成することにより、有機ＥＬ素子の駆動時間の経過による当初の発光色からの色変化を、より抑制することができる。
【０２６３】
発光ユニットの積層順を変更した試料１１０から試料１１２の有機ＥＬ素子の結果においても、上述の試料１０６から試料１０８の有機ＥＬ素子の結果と同様の傾向がみられる。
第１発光ユニット及び第３発光ユニットにおいて、ＬＵＭＯ及びＴ１の関係を満たしていない試料１１１の有機ＥＬ素子よりも、第１発光ユニット及び第３発光ユニットにおいて、ＬＵＭＯ及びＴ１の関係を満たしている試料１１２や、第３発光ユニットのみにおいて、ＬＵＭＯ及びＴ１の関係を満たしている試料１１０の方が、連続駆動した際の色度差が良好となる結果が得られた。
さらに、第１発光ユニット及び第３発光ユニットにおいて、ＬＵＭＯ及びＴ１の関係を満たしている試料１１２の方が、第３発光ユニットのみにおいて、ＬＵＭＯ及びＴ１の関係を満たしている試料１１０よりも、連続駆動した際の色度差が良好となる結果が得られた。
このように、一般的に輝度低下が小さい発光層と、一般的に輝度低下が大きい発光層とが、有機ＥＬ素子においてどのような積層順になっている場合においても、上述の関係を満たすことにより、有機ＥＬ素子の駆動時間の経過による当初の発光色からの色変化を抑制することができる。
【０２６４】
また、図７に示すように、第１発光層に接してＬＵＭＯが浅く、且つ、Ｔ１が高い第１正孔輸送層を備え、第２発光層に接してＬＵＭＯが深く、且つ、Ｔ１が低い第２正孔輸送層を備える試料１０１の有機ＥＬ素子では、青、緑、及び、赤の光の減衰の様子がほぼ一致している。これは、第１発光層と第２発光層において、輝度が低下する速度が近いことを示している。
【０２６５】
これに対して、図８に示すように、第１発光層及び第２発光層に接して、ともにＬＵＭＯが浅く、且つ、Ｔ１が高い第１正孔輸送層及び第２正孔輸送層を備える試料１０２の有機ＥＬ素子では、第１発光層の青色光の減衰の様子と、第２発光層の緑及び赤色光の減衰の様子とに、大きな差ができている。
【０２６６】
また、図７と図８とを比較すると、第１発光層の青色光の減衰の様子は近似している。しかし、図７では、図８に比べて第２発光層の緑及び赤色光の減衰の様子に、大きな差ができている。具体的には、第２発光層の緑及び赤色光の減衰の様子が、第１発光層の青色光の減衰の様子に近づく方向に遷移している。
【０２６７】
この図７と図８とに示す結果から、第２発光層に接してＬＵＭＯが深く、且つ、Ｔ１が低い第２正孔輸送層を設けることにより、一般的に輝度低下が小さい発光層において、劣化が促進されることが分かる。
【０２６８】
また、図９及び図１０においても同様の結果が得られている。
図９に示すように、試料１０１の有機ＥＬ素子では、駆動時間が経過しても、色度座標ｘ，ｙの変動が少ない。これは、上述の図７に示すように、青、緑、及び、赤の光の減衰の様子がほぼ一致しているためである。
また、図１０に示すように、試料１０２の有機ＥＬ素子では、駆動時間が経過により、色度座標ｘ，ｙの変動が大きい。これは、上述の図８に示すように、青色光の減衰の様子と、緑及び赤色光の減衰の様子とに、大きな差ができているためである。
【０２６９】
従って、図７〜１０に示す結果から、一般的に輝度低下が大きい発光層に接してＬＵＭＯが浅く、且つ、Ｔ１が高い層を設け、一般的に輝度低下が小さい発光層に接してＬＵＭＯが深い、及び、Ｔ１が低い、の少なくともいずれか一方を満たす層を設けることにより、有機ＥＬ素子の駆動時間の経過による当初の発光色からの色変化を抑制することができる。
【０２７０】
なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではなく、その他本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【０２７１】
１０，３０，４０，５０  有機ＥＬ素子、１１，５１  第１発光ユニット、１２，６１  第２発光ユニット、１３，５２  第１正孔輸送層、１３Ａ  電子阻止層、１４，３３，４３，５３  第１発光層、１４Ａ，１７Ａ  発光領域、１５，５４  第１電子輸送層、１６，６２  第２正孔輸送層、１７，３４，４５，６３  第２発光層、１８，６４  第２電子輸送層、１９  中間コネクタ層、２１，３６，４７，７５  陽極、２２，３７，４８，７６  陰極、２３，３８，４９，７７  基板、３１，４１  発光ユニット、３２  正孔輸送層、３５  電子輸送層、４２  第１有機層、４４  第２有機層、４６  第３有機層、５５  第１中間コネクタ層、６５  第２中間コネクタ層、７１  第３発光ユニット、７２  第３正孔輸送層、７３  第３発光層、７４  第３電子輸送層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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