有機エレクトロルミネッセンス素子
【課題】駆動電圧の増加を抑制しつつ、十分な発光強度を得ることができ、かつ、長寿命化を図ることができる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】陽極と陰極と、陽極と陰極との間に、互いに積層された、複数個の、有機発光層を有する発光ユニットと、それぞれの前記発光ユニットに電流を並列的に供給するための配線部材と、を備える有機エレクトロルミネッセンス素子において、それぞれの前記発光ユニットに電流を並列的に供給する。
【解決手段】陽極と陰極と、陽極と陰極との間に、互いに積層された、複数個の、有機発光層を有する発光ユニットと、それぞれの前記発光ユニットに電流を並列的に供給するための配線部材と、を備える有機エレクトロルミネッセンス素子において、それぞれの前記発光ユニットに電流を並列的に供給する。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の高度情報化社会の進展と多様化に伴い、従来から一般に使用されているＣＲＴに比べ消費電力が小さく薄型という特徴を持つ表示機器の需要が生まれてきた。そのような要望に対し、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を用いたディスプレイは低消費電力、高速応答、薄型・軽量、視野角依存性が少ない等の特徴を有しており、そのポテンシャルの高さから現在研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
図４は、従来の有機ＥＬ素子の模式的な素子構造断面図である。４は有機ＥＬ素子、４１０は透光性基板、４２１は透光性の陽極、４０１ｕは発光ユニット、４８１は光反射性の陰極である。発光ユニット４０１ｕは、ホール注入層４３１、ホール輸送層４４１、発光層４５１、電子輸送層４６１及び電子注入層４７１がこの順に積層されて構成される。この発光ユニット４０１ｕは、陽極４２１上に陽極４２１表面の一部４２１aを露出するように設けられている。
【０００４】
同図に示す従来の有機ＥＬ素子では、陰極（電子注入電極）４８１と陽極（ホール注入電極）４２１とからそれぞれ電子とホールとが有機材料から構成される発光ユニット４０１ｕへ注入され、これらの電子とホールが発光中心で再結合してエネルギーが発生し、かかるエネルギーにより有機分子が励起状態となり、この有機分子が励起状態から基底状態へと戻るときに発光する原理になっている。そして、光が透光性基板４１０から外部へ取り出される。この発光現象がディスプレイに応用される。
【０００５】
図５は、従来の別の形態に係る有機ＥＬ素子の模式的な素子構造断面図である。５は有機ＥＬ素子、５１０は基板、５２１は光反射性の陽極、５０１ｕは発光ユニット、５８１は透光性の陰極である。発光ユニット５０１ｕは、ホール注入層５３１、ホール輸送層５４１、発光層５５１、電子輸送層５６１及び電子注入層５７１がこの順に積層されて構成される。この発光ユニット５０１ｕは、陽極５２１上に陽極５２１表面の一部５２１aを露出するように設けられている。かかる有機ＥＬ素子の発光原理は、図４に示す有機ＥＬ素子と同様であるが、光が基板５１０の反対側から外部へ取り出される。
【０００６】
かかる従来の有機ＥＬ素子における課題の一つは寿命（発光輝度の半減期）が短いことである。薄型ディスプレイとして開発されている液晶ディスプレイは５万時間以上、プラズマディスプレイも２万時間以上の寿命が達成されている。一方、有機ＥＬ素子は数千時間と液晶ディスプレイやプラズマディスプレイに比べて寿命が短い。現在、有機ＥＬ素子の寿命を向上させるため、発光材料をはじめとして各層の材料の改良や電極の最適化等が検討されている。
【０００７】
そこで、有機ＥＬ素子の寿命を向上させるために、電流が直列的に供給される複数の発光ユニットを備える有機ＥＬ素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図６は、特許文献１に開示された、積層された複数（同図では、２つ）の発光ユニットを備える有機ＥＬ素子の素子構造を示す模式的断面図である。図６において、６は有機ＥＬ素子、６２１は陽極、６８１は陰極、６１１は中間導電層、６０１ｕは第１の発光ユニット、６０２ｕは第２の発光ユニットである。なお、図６における有機ＥＬ素子の発光ユニット６０１ｕ及び６０２ｕは、図４における発光ユニット４０１ｕと同様の層構造を有している。この有機ＥＬ素子６では、複数（図６では、２つ）の発光ユニット６０１ｕ、６０２ｕに電流が直列的に供給されて同時に発光することにより、２つの発光ユニットそれぞれの発光輝度の合計となる所定の発光輝度を得ることが出来る。
【０００９】
図６に示す従来の有機ＥＬ素子では、図４に示す単一の発光ユニットからなる有機ＥＬ素子と同じ輝度を得るために、個々の発光ユニットに要求される輝度を低減させることができる。例えば、２つの発光ユニットが積層された有機ＥＬ素子６においては、個々の発光ユニット６０１ｕ及び６０２ｕに要求される輝度は、図４に示す単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子４の２分の１の輝度でよい。したがって、個々の発光ユニット６０１ｕ及び６０２ｕに流れる電流密度を低減でき、電流密度の大きさに起因する個々の発光ユニット６０１ｕ及び６０２ｕの劣化を抑制できるので、有機ＥＬ素子６の長寿命化が可能となる。
【特許文献１】特開平１１―３２９７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１には、積層されたｎ個の発光ユニットが電気的に直列に接続された構造の有機ＥＬ素子の場合、発光輝度を同一とすると、駆動電流は単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子のｎ分の１でよいが、駆動電圧はｎ倍となる旨記載されている。
【００１１】
したがって、図６に示す構造の有機ＥＬ素子では、駆動電圧が高くなるという課題がある。特に、ＴＦＴを駆動回路に用いたアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイでは、ＴＦＴの高電圧駆動が困難なため、図６に示す構造の有機ＥＬ素子をディスプレイに適用することは困難である。本発明は、かかる課題を解消し、駆動電圧の増加が抑制された長寿命の有機ＥＬ素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の第１の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と陰極との間に、有機発光層を有する発光ユニットが複数個積層され、それぞれの発光ユニットには、電流が並列的に供給されることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、複数個の発光ユニットから出力された光が合成され、この合成された光が外部に出力されるため、各発光ユニットに流す電流を抑えた状態で、素子全体として十分な発光強度を得ることができる。これにより、各発光ユニットの長寿命化を図ることができる。
【００１４】
また、各発光ユニットに電流が並列的に供給されるため、複数の発光ユニットを備えていても駆動電圧が高くなることはない。すなわち、駆動電圧を抑えつつ、十分な発光強度と長寿命化を図ることができる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供できる。
【００１５】
この発明の第２の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子は、互いに積層された、複数個の、有機発光層を有する発光ユニットと、それぞれの前記発光ユニットに電流を並列的に供給するための配線部材と、を備える。
【００１６】
本発明によれば、複数個の発光ユニットから出力された光が合成され、この合成された光が外部に出力されるため、各発光ユニットに流す電流を抑えた状態で、素子全体として十分な発光強度を得ることができる。これにより、各発光ユニットの長寿命化を図ることができる。
【００１７】
また、それぞれの発光ユニットに電流を並列的に供給するための配線部材を備えているので、かかる配線部材により各発光ユニットに電流が並列的に供給されるため、複数の発光ユニットを備えていても駆動電圧が高くなることはない。すなわち、駆動電圧を抑えつつ、十分な発光強度と長寿命化を図ることができる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供できる。
【００１８】
この発明の第３の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子は、第１の陽極上に順次積層された、第１の有機発光層を有する第１の発光ユニットと、陰極と、第２の有機発光層を有する第２の発光ユニットと、第２の陽極と、を有し、前記第１及び第２の発光ユニットのそれぞれに電流が並列的に供給するための配線部材を備える。
【００１９】
本発明によれば、第１の陽極、陰極及び配線部材により第１の発光ユニットに電流が供給されることにより発光した光と、前記陰極、第２の陽極及び配線部材により第２の発光ユニットに電流が供給されることにより発光した光が合成されて外部に光が出力されるため、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットに流す電流を抑えた状態で、素子全体として十分な発光強度を得ることができる。
【００２０】
これにより、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの長寿命化を図ることができる。また、第１の陽極、陰極、第２の陽極及び配線部材により各発光ユニットに電流が並列的に供給されるため、複数の発光ユニットを備えていても駆動電圧が高くなることはない。すなわち、駆動電圧を抑えつつ、十分な発光強度と長寿命化を図ることができる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供できる。
【００２１】
上記第３の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子において、好ましくは、前記陰極が積層構造を備える。かかる構成によれば、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットそれぞれへの電子注入障壁を別個に調整することができるため、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの抵抗を別個に調整することができる。したがって、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの抵抗を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００２２】
この場合、好ましくは、前記陰極が、透光性絶縁層を介して積層構造とされている。かかる構成によれば、前記積層構造に係る陰極のうち第２の発光ユニット側に設置される陰極を形成する際に、第１の発光ユニットに与えるダメージを軽減できる。これにより、第１の発光ユニットの長寿命化を図ることができ、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットの寿命を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００２３】
この発明の第４の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子は、第１の陽極上に順次積層された、第１の有機発光層を有する第１の発光ユニットと、第１の陰極と、第２の陽極と、第２の有機発光層を有する第２の発光ユニットと、第２の陰極と、を有し、前記第１及び第２の発光ユニットのそれぞれに電流が並列的に供給するための配線部材を備える。
【００２４】
本発明によれば、第１の陽極、第１の陰極及び配線部材により第１の発光ユニットに電流が供給されることにより発光した光と、第２の陽極、第２の陰極及び配線部材により第２の発光ユニットに電流が供給されることにより発光した光が合成されて外部に光が出力されるため、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットに流す電流を抑えた状態で、素子全体として十分な発光強度を得ることができる。
【００２５】
これにより、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの長寿命化を図ることができる。また、第１の陽極、第１の陰極、第２の陽極、第２の陰極及び配線部材により各発光ユニットに電流が並列的に供給されるため、複数の発光ユニットを備えていても駆動電圧が高くなることはない。すなわち、駆動電圧を抑えつつ、十分な発光強度と長寿命化を図ることができる。
【００２６】
さらに、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットを同じ構造・構成にすることができる。このため、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの各抵抗を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００２７】
上記第４の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子において、好ましくは、前記第１の陰極と第２の陽極との間に、透光性絶縁層を備える。かかる構成によれば、前記第２の陽極を形成する際に、第１の発光ユニットに与えるダメージを軽減できる。これにより、第１の発光ユニットの長寿命化を図ることができ、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットの寿命を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００２８】
この発明の第５の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子は、第１の陰極上に順次積層された、第１の有機発光層を有する第１の発光ユニットと、陽極と、第２の有機発光層を有する第２の発光ユニットと、第２の陰極と、を有し、前記第１及び第２の発光ユニットのそれぞれに電流が並列的に供給する配線部材を備える。
【００２９】
本発明によれば、第１の陰極、陽極及び配線部材により第１の発光ユニットに電流が供給されることにより発光した光と、前記陽極、第２の陰極及び配線部材により第２の発光ユニットに電流が供給されることにより発光した光が合成されて外部に光が出力されるため、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットに流す電流を抑えた状態で、素子全体として十分な発光強度を得ることができる。これにより、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの長寿命化を図ることができる。
【００３０】
また、第１の陰極、陽極、第２の陰極及び配線部材により各発光ユニットに電流が並列的に供給されるため、複数の発光ユニットを備えていても駆動電圧が高くなることはない。すなわち、駆動電圧を抑えつつ、十分な発光強度と長寿命化を図ることができる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供できる。
【００３１】
上記第５の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子において、好ましくは、前記陽極が積層構造である。かかる構成によれば、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットそれぞれへのホール注入障壁を別個に調整することができるため、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの抵抗を別個に調整することができる。したがって、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの抵抗を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００３２】
この場合、好ましくは、前記陽極が、透光性絶縁層を介して積層構造である。かかる構成によれば、前記積層構造に係る陽極のうち第２の発光ユニット側に設置される陽極を形成する際に、第１の発光ユニットに与えるダメージを軽減できる。これにより、第１の発光ユニットの長寿命化を図ることができ、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットの寿命を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００３３】
この発明の第６の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子は、第１の陰極上に順次積層された、第１の有機発光層を有する第１の発光ユニットと、第１の陽極と、第２の陰極と、第２の有機発光層を有する第２の発光ユニットと、第２の陽極と、を有し、前記第１及び第２の発光ユニットのそれぞれに電流が並列的に供給するための配線部材を備える。
【００３４】
本発明によれば、第１の陰極、第１の陽極及び配線部材により第１の発光ユニットに電流が供給されることにより発光した光と、第２の陰極、第２の陽極及び配線部材により第２の発光ユニットに電流が供給されることにより発光した光が合成されて外部に光が出力されるため、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットに流す電流を抑えた状態で、素子全体として十分な発光強度を得ることができる。これにより、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの長寿命化を図ることができる。
【００３５】
また、第１の陰極、第１の陽極、第２の陰極、第２の陽極及び配線部材により各発光ユニットに電流が並列的に供給されるため、複数の発光ユニットを備えていても駆動電圧が高くなることはない。すなわち、駆動電圧を抑えつつ、十分な発光強度と長寿命化を図ることができる。
【００３６】
さらに、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットを同じ構造・構成にすることができる。このため、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの各抵抗を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００３７】
上記第６の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子において、好ましくは、前記第１の陽極と第２の陰極との間に、透光性絶縁層を備える。かかる構成によれば、第２の陰極を形成する際に、第１の発光ユニットに与えるダメージを軽減できる。これにより、第１の発光ユニットの長寿命化を図ることができ、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットの寿命を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００３８】
上記の発明において、第１の発光層を有する有機物層中の発光層と第２の発光層を有する有機物層中の発光層は、同じ材料から構成されてもよいし、異なる材料から構成されてもよい。
【００３９】
本明細書において、基板とは、ＴＦＴを駆動回路として用いたＴＦＴ基板も含む。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、複数の発光ユニットに電流が並列的に供給されることにより、長寿命で、かつ、複数の発光ユニットに電流が直列的に供給される有機ＥＬ素子と比較して、低電圧で駆動可能な有機ＥＬ素子を実現できる。したがって、従来の有機ＥＬ素子では実現できなかった長寿命の携帯機器用ディスプレイも実現可能となり、駆動電圧を大きくする必要がある上記特許文献１に記載の有機ＥＬ素子と比較して、ＴＦＴを駆動回路として用いたアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイに用いることが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
（第1の実施形態）
次に、図面を参照して本発明に係る第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子の模式的な素子構造断面図である。
【００４２】
図１において、１は有機ＥＬ素子であり、透光性基板１１０上には透光性の第１の陽極１２１が形成されている。１０１ｕは、ホール注入層１３１、ホール輸送層１４１、第１の発光層１５１、電子輸送層１６１及び電子注入層１７１がこの順に積層されて構成される第１の発光ユニットである。第１の発光ユニット１０１ｕは、第１の陽極１２１上に第１の陽極１２１表面の一部１２１aを露出するように設けられている。１８１は発光ユニット１０１ｕ上に形成された透光性の陰極である。
【００４３】
１０２ｕは電子注入層１７２、電子輸送層１６２、第２の発光層１５２、ホール輸送層１４２及びホール注入層１３２がこの順に積層されて構成される第２の発光ユニットである。第２の発光ユニット１０２ｕは、陰極１８１上に陰極１８１表面の一部１８１aを露出するように設けられている。１２２は第２の発光ユニット１０２ｕ上に形成された光反射性の第２の陽極である。
【００４４】
このように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１は、陰極１８１が第１の発光ユニット１０１ｕと第２の発光ユニット１０２ｕに対して共通の陰極となる構成を有している。
【００４５】
さらに、第１の陽極１２１表面の一部１２１a及び第２の陽極１２２が共通電源１０００の一方の端子側と配線部材１０２０、１０２１及び１０２２により電気的に接続されると共に、陰極１８１の一部１８１aが配線部材１０８１により共通電源１０００の他方の端子側と電気的に接続されている。
【００４６】
上述したように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１にあっては、透光性基板１１０の膜形成面とは垂直方向に第１の発光ユニット１０１ｕ及び第２の発光ユニット１０２ｕが積層されており、第１の発光ユニット１０１ｕと第２の発光ユニット１０２ｕが、配線部材により電気的に並列に接続されている。ここで、配線部材とは、１０２０、１０２１、１０２２、１０８１の他、第１の陽極１２１、陰極１８１、第２の陽極１２２を含む。
【００４７】
この構成では、共通電源１０００を用いて、第１の陽極１２１と陰極１８１の間及び第２の陽極１２２と陰極１８１の間に電流が供給されることにより、第１、第２の発光ユニット１０１ｕ、１０２ｕが同時に発光し、第２の発光ユニット１０２ｕから発光した光が透光性の陰極１８１、第１の発光ユニット１０１ｕ及び透光性の第１の陽極１２１を介して基板１１０から外部に出力されると共に、第１の発光ユニット１０１ｕから発光した光も透光性の第１の陽極１２１を介して基板１１０から外部に出力される。
【００４８】
このように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１によれば、第１、第２の発光ユニット１０１ｕ、１０２ｕから出力された光が合成され、この合成された光が基板１１０から外部に出力される。このため、図４に示した発光ユニット４０１ｕ単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子４と同じ発光輝度を得るために、有機ＥＬ素子１の第１の発光ユニット１０１ｕ、第２の発光ユニット１０２ｕに流す電流は、有機ＥＬ素子４の発光ユニット４０１ｕに流す電流よりも少なくてすむ。また、有機ＥＬ素子は、素子中に流れる電流が小さいほど素子の劣化が小さく寿命が長いため、有機ＥＬ素子４の発光ユニット４０１ｕよりも有機ＥＬ素子１の発光ユニット１０１ｕ、第２の発光ユニット１０２ｕの方が劣化が小さい。したがって、有機ＥＬ素子４よりも有機ＥＬ素子１の方が寿命は長い。
【００４９】
一方、図６に記載した直列接続構造を有する従来の有機ＥＬ素子６によっても、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子４よりも長寿命化を図れる。しかし、かかる直列接続構造の有機ＥＬ素子では、前述したように、駆動電圧が高くなる。したがって、直列接続構造の有機ＥＬ素子では、有機ＥＬ素子のメリットの一つである低電圧駆動が困難であるため、低駆動電圧が要求されるＴＦＴ基板を用いたアクティブマトリクス構造の有機ＥＬディスプレイを実現することは困難である。かかる直列接続構造を有する従来の有機ＥＬ素子に対し、本発明の有機ＥＬ素子１によれば、積層された発光ユニット１０１ｕ、１０２ｕが電気的に並列に接続されているので、同じ電流密度の電流を流すために有機ＥＬ素子１に印加する電圧を、直列接続構造を有する有機ＥＬ素子６よりも小さくすることができる。
【００５０】
このように、本発明の有機ＥＬ素子１によれば、長寿命で且つ駆動電圧の小さい有機ＥＬ素子を提供できる。
【００５１】
なお、第１の発光層１５１及び第２の発光層１５２は、それぞれが異なる発光色を有する複数の発光層の積層構造でもよい。例えば、第１の発光層１５１及び第２の発光層１５２として、補色関係にある青色発光層とオレンジ色発光層の積層構造とし、出射光として白色発光を得る構成でもかまわない。また、第１の発光層１５１と第２の発光層１５２は同じ発光色の発光層でもよいし、異なる発光色の発光層でもかまわない。後者としては、例えば、第１の発光層１５１として青色発光層、第２の発光層１５２としてオレンジ色発光層を用いて、出射光として白色発光を得る構成でもかまわない。
【００５２】
また、第1実施形態に係る有機ＥＬ素子１においては陰極を共有している構成について説明したが、陰極が異なる材料からなる積層構造であってもかまわない。
【００５３】
そのため、陰極１８１として異なる材料からなる積層構造を用いることにより、第１の発光ユニット１０１ｕ、第２の発光ユニット１０２ｕそれぞれへの電子注入障壁を別個に調整することができる。したがって、第１の発光ユニット１０１ｕ、第２の発光ユニット１０２ｕの抵抗を別個に調整することができる。よって、本発明に係る第２の実施形態よりも、第１、第２の発光ユニットの抵抗を揃えることが容易であるため、より長寿命な素子を得ることができる。
【００５４】
また、上述したように陰極１８１が異なる材料からなる積層構造である場合に、該異なる材料からなる陰極間に透光性絶縁層を備えてもかまわない。
【００５５】
かかる構成によれば、前記積層構造に係る陰極のうち第２の発光ユニット側に設置される陰極を形成する際に、第１の発光ユニット１０１ｕに与えるダメージを軽減できる。これにより、第１の発光ユニット１０１ｕの長寿命化を図ることができ、第１の発光ユニット１０１ｕと第２の発光ユニット１０２ｕの寿命を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００５６】
さらに、第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子１においては、第１の陽極上に第１の発光ユニット、陰極、第２の発光ユニット及び第２の陽極が順次積層された構成について説明したが、第１の陰極上に第１の発光ユニット、陽極、第２の発光ユニット及び第２の陰極が順次積層された構成であってもかまわない。この場合においても、陽極が異なる材料からなる積層構造であってもかまわない。また、同様に該異なる材料から成る陽極間に透光性絶縁層を備えてもかまわない。
【００５７】
（第２の実施形態）
次に、図面を参照して本発明に係る第２の実施形態について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子の模式的な素子構造断面図である。
【００５８】
図２において、２は有機ＥＬ素子であり、透光性基板２１０上には透光性の第１の陽極２２１が形成されている。２０１ｕは、ホール注入層２３１、ホール輸送層２４１、第１の発光層２５１、電子輸送層２６１及び電子注入層２７１がこの順に積層されて構成される第１の発光ユニットである。第１の発光ユニット２０１ｕは、第１の陽極２２１上に、第１の陽極２２１表面の一部２２１aを露出するように設けられている。２８１は発光ユニット２０１ｕ上に形成された透光性の第１の陰極である。
【００５９】
２９０は第１の陰極２８１表面の一部２８１aを露出するように陰極２８１上に形成された透光性の絶縁層である。
【００６０】
２２２は透光性の絶縁層２９０上に形成された透光性の第２の陽極であり、２０２ｕは、ホール注入層２３２、ホール輸送層２４２、第２の発光層２５２、電子輸送層２６２及び電子注入層２７２がこの順に積層されて構成される第２の発光ユニットである。第２の発光ユニット２０２ｕは、第２の陽極２２２上に第２の陽極２２２表面の一部２２２aを露出するように設けられている。２８２は第２の発光ユニット２０２ｕ上に形成された光反射性の第２の陰極である。
【００６１】
さらに、第１の陽極２２１表面の一部２２１a及び第２の陽極表面２２２の一部２２２aが共通電源２０００の一方の端子側と配線部材２０２０、２０２１及び２０２２により電気的に接続されると共に、第１の陰極２８１表面の一部２８１a及び第２の陰極２８２が配線部材２０８０、２０８１及び２０８２により共通電源２０００の他方の端子側と電気的に接続されている。
【００６２】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子が第１実施形態に係る有機ＥＬ素子と異なる点は、陽極／発光ユニット／陰極の構造を有する２つの素子が、この順で積層されている点である。
【００６３】
上述したように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子２にあっては、透光性基板２１０の膜形成面とは垂直方向に第１の発光ユニット２０１ｕ及び第２の発光ユニット２０２ｕが積層されており、第１の発光ユニット２０１ｕと第２の発光ユニット２０２ｕが、配線部材により電気的に並列に接続されている。ここで、配線部材とは、２０２０、２０２１、２０２２、２０８０、２０８１及び２０８２の他、第１の陽極２２１、第１の陰極２８１、第２の陽極２２２、第２の陰極２８２を含む。
【００６４】
この構成では、共通電源２０００を用いて、第１の陽極２２１と第１の陰極２８１の間及び第２の陽極２２２と第２の陰極２８２の間に電流が供給されることにより、第１、第２の発光ユニット２０１ｕ、２０２ｕが同時に発光し、第２の発光ユニット２０２ｕから発光した光が透光性の第２の陽極２２２、透光性絶縁膜２９０、透光性の第１の陰極２８１、第１の発光ユニット２０１ｕ及び透光性の第１の陽極２２１を介して基板２１０から外部に出力されると共に、第１の発光ユニット２０１ｕから発光した光も透光性の第１の陽極２２１を介して基板２１０から外部に出力される。
【００６５】
このように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１によれば、第１、第２の発光ユニット２０１ｕ、２０２ｕから出力された光が合成され、この合成された光が基板２１０から外部に出力される。このため、図４に示した発光ユニット４０１ｕ単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子４と同じ発光輝度を得るために、有機ＥＬ素子２の第１の発光ユニット２０１ｕ、第２の発光ユニット２０２ｕに流す電流は、有機ＥＬ素子４の発光ユニット４０１ｕに流す電流よりも少なくてすむ。また、有機ＥＬ素子は、素子中に流れる電流が小さいほど素子の劣化が小さく寿命が長いため、有機ＥＬ素子４の発光ユニット４０１ｕよりも有機ＥＬ素子２の発光ユニット２０１ｕ、第２の発光ユニット２０２ｕの方が劣化が小さい。したがって、有機ＥＬ素子４よりも有機ＥＬ素子２の方が寿命は長い。
【００６６】
一方、図６に記載した直列接続構造を有する従来の有機ＥＬ素子６によっても、単一の発光ユニットか構成される有機ＥＬ素子４よりも長寿命化を図れる。しかし、かかる直列接続構造の有機ＥＬ素子では、前述したように、駆動電圧が高くなる。したがって、直列接続構造の有機ＥＬ素子では、有機ＥＬ素子のメリットの一つである低電圧駆動が困難であるため、低駆動電圧が要求されるＴＦＴ基板を用いたアクティブマトリクス構造の有機ＥＬディスプレイを実現することは困難である。かかる直列接続構造を有する従来の有機ＥＬ素子に対し、本発明の有機ＥＬ素子２によれば、積層された発光ユニット２０１ｕ、２０２ｕが電気的に並列に接続されているので、同じ電流密度の電流を流すために有機ＥＬ素子２に印加する電圧を、直列接続構造を有する有機ＥＬ素子６よりも小さくすることができる。
【００６７】
このように、本発明の有機ＥＬ素子２によれば、長寿命で且つ駆動電圧の小さい有機ＥＬ素子を提供できる。
【００６８】
なお、第１の発光層２５１及び第２の発光層２５２は、異なる発光色を有する複数の発光層の積層構造でもよい。例えば、第１の発光層２５１及び第２の発光層２５２として、それぞれ青色発光層とオレンジ色発光層の積層構造とし、出射光として白色発光を得る構成でもかまわない。また、第１の発光層２５１と第２の発光層２５２は同じ発光色の発光層でもよいし、異なる発光色の発光層でもかまわない。後者としては、例えば、第１の発光層２５１として青色発光層、第２の発光層２５２としてオレンジ色発光層を用いて、出射光として白色発光を得る構成でもかまわない。
【００６９】
本実施形態によれば、第１の発光ユニット２０１ｕ及び第２の発光ユニット２０２ｕを同じ構造・構成にすることができる。このため、第１の発光ユニット２０１ｕ及び第２の発光ユニット２０２ｕの各抵抗を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００７０】
さらに、第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子２においては、第１の陽極上に第１の発光ユニット、第１の陰極、透光性絶縁層、第２の陽極、第２の発光ユニット及び第２の陰極が順次積層された構成について説明したが、第１の陰極上に第１の発光ユニット、第１の陽極、透光性絶縁層、第２の陰極、第２の発光ユニット及び第２の陽極が順次積層された構成であってもかまわない。
【００７１】
（第３の実施形態）
次に、図面を参照して本発明に係る第３の実施形態について説明する。図３は、本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子の模式的な素子構造断面図である。
【００７２】
第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子１の基板側の陽極１２１が透光性、基板の反対側の陽極１２２が光反射性であるのに対し、本実施形態に係る有機ＥＬ素子３の基板側の陽極３２１が光反射性、基板の反対側の陽極３２２が透光性である点で異なる。
【００７３】
図３において、３は有機ＥＬ素子であり、基板３１０上には光反射性の第１の陽極３２１が形成されている。３０１ｕは、ホール注入層３３１、ホール輸送層３４１、第１の発光層３５１、電子輸送層３６１及び電子注入層３７１がこの順に積層されて構成される第１の発光ユニットである。第１の発光ユニット３０１ｕは、第１の陽極３２１上に第１の陽極３２１表面の一部３２１aを露出するように設けられている。３８１は発光ユニット３０１ｕ上に形成された透光性の陰極である。
【００７４】
３０２ｕは、電子注入層３７２、電子輸送層３６２、第２の発光層３５２、ホール輸送層３４２及びホール注入層３３２がこの順に積層されて構成される第２の発光ユニットである。第２の発光ユニット３０２ｕは、陰極３８１上に陰極３８１表面の一部３８１aを露出するように設けられている。３２２は第２の発光ユニット３０２ｕ上に形成された透光性の第２の陽極である。
【００７５】
このように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子３は、陰極３８１が第１の発光ユニット３０１ｕと第２の発光ユニット３０２ｕに対して共通の陰極となる構成を有している。
【００７６】
さらに、第１の陽極３２１表面の一部３２１a及び第２の陽極３２２が共通電源３０００の一方の端子側と配線部材３０２０、３０２１及び３０２２により電気的に接続されると共に、陰極３８１表面の一部３８１aが配線部材３０８１により共通電源３０００の他方の端子側と電気的に接続されている。
【００７７】
上述したように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子３にあっては、透光性基板３１０の膜形成面とは垂直方向に第１の発光ユニット３０１ｕ及び第２の発光ユニット３０２ｕが積層されており、第１の発光ユニット３０１ｕと第２の発光ユニット３０２ｕが、配線部材により電気的に並列に接続されている。ここで、配線部材とは、３０２０、３０２１、３０２２、３０８１の他、第１の陽極３２１、陰極３８１、第２の陽極３２２を含む。
【００７８】
この構成では、共通電源３０００を用いて、第１の陽極３２１と陰極３８１の間及び第２の陽極３２２と陰極３８１の間に電流が供給されることにより、第１、第２の発光ユニット３０１ｕ、３０２ｕが同時に発光し、第１の発光ユニット３０１ｕから発光した光が透光性の陰極３８１及び第２の発光ユニット３０２ｕ及び透光性の第２の陽極３２２を介して基板３１０の反対側から外部に出力されると共に、第２の発光ユニット３０２ｕから発光した光も透光性の第２の陽極３２２を介して基板３１０の反対側から外部に出力される。
【００７９】
このように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子３によれば、第１、第２の発光ユニット３０１ｕ、３０２ｕから出力された光が合成され、この合成された光が第２の陽極３２２から外部に出力される。このため、図５に示した発光ユニット５０１ｕ単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子５と同じ発光輝度を得るために、有機ＥＬ素子３の第１の発光ユニット３０１ｕ、第２の発光ユニット３０２ｕに流す電流は、有機ＥＬ素子５の発光ユニット５０１ｕに流す電流よりも少なくてすむ。また、有機ＥＬ素子は、素子中に流れる電流が小さいほど素子の劣化が小さく寿命が長いため、有機ＥＬ素子５の発光ユニット５０１ｕよりも有機ＥＬ素子３の発光ユニット３０１ｕ、第２の発光ユニット３０２ｕの方が劣化が小さい。したがって、有機ＥＬ素子５よりも有機ＥＬ素子３の方が寿命は長い。
【００８０】
一方、図６に記載した直列接続構造を有する従来の有機ＥＬ素子６によっても、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子４よりも長寿命化を図れる。しかし、かかる直列接続構造の有機ＥＬ素子では、前述したように、駆動電圧が高くなる。したがって、直列接続構造の有機ＥＬ素子では、有機ＥＬ素子のメリットの一つである低電圧駆動が困難であるため、低駆動電圧が要求されるＴＦＴ基板を用いたアクティブマトリクス構造の有機ＥＬディスプレイを実現することは困難である。かかる直列接続構造を有する従来の有機ＥＬ素子に対し、本発明の有機ＥＬ素子３によれば、積層された発光ユニット３０１ｕ、３０２ｕが電気的に並列に接続されているので、同じ電流密度の電流を流すために有機ＥＬ素子３に印加する電圧を、直列接続構造を有する有機ＥＬ素子６よりも小さくすることができる。
【００８１】
このように、本発明の有機ＥＬ素子３によれば、長寿命で且つ駆動電圧の小さい有機ＥＬ素子を提供できる。
【００８２】
駆動回路としてＴＦＴを用いたアクティブマトリクス発光装置を作製する場合、本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子においては、透光性を有しないＴＦＴに光が遮断されるため開口率が低いのに対し、本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子においては、ＴＦＴ基板の反対側から光が出射されるため、本発明に係る第１の実施形態を用いた場合よりも、本発明に係る第３の実施形態を用いた方が開口率が高いという利点がある。
【００８３】
なお、第１の発光層３５１及び第２の発光層３５２は、異なる発光色を有する複数の発光層の積層構造でもよい。例えば、第１の発光層３５１及び第２の発光層３５２として、それぞれ青色発光層とオレンジ色発光層の積層構造とし、出射光として白色発光を得る構成でもかまわない。また、第１の発光層３５１と第２の発光層３５２は同じ発光色の発光層でもよいし、異なる発光色の発光層でもかまわない。後者としては、例えば、第１の発光層３５１として青色発光層、第２の発光層３５２としてオレンジ色発光層を用いて、出射光として白色発光を得る構成でもかまわない。
【００８４】
また、第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子３においては陰極を共有している構成について説明したが、陰極が異なる材料からなる積層構造であってもかまわない。
【００８５】
そのため、陰極３８１として異なる材料からなる積層構造を用いることにより、第１の発光ユニット３０１ｕ、第２の発光ユニット３０２ｕそれぞれへの電子注入障壁を別個に調整することができる。したがって、第１の発光ユニット３０１ｕ、第２の発光ユニット３０２ｕの抵抗を別個に調整することができる。よって、本発明に係る第３の実施形態よりも、第１、第２の発光ユニットの抵抗を揃えることが容易であるため、より長寿命な素子を得ることができる。
【００８６】
また、上述したように陰極３８１が異なる材料からなる積層構造である場合に、該異なる材料からなる陰極間に透光性絶縁層を備えてもかまわない。
【００８７】
かかる構成によれば、前記積層構造に係る陰極のうち第２の発光ユニット３０２ｕ側に設置される陰極を形成する際に、第１の発光ユニット３０１ｕに与えるダメージを軽減できる。これにより、第１の発光ユニット３０１ｕの長寿命化を図ることができ、第１の発光ユニット３０１ｕと第２の発光ユニット３０２ｕの寿命を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００８８】
さらに、第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子３においては、第１の陽極上に第１の発光ユニット、陰極、第２の発光ユニット及び第２の陽極が順次積層された構成について説明したが、第１の陰極上に第１の発光ユニット、陽極、第２の発光ユニット及び第２の陰極が順次積層された構成であってもかまわない。この場合においても、陽極が異なる材料からなる積層構造であってもかまわない。また、同様に該異なる材料から成る陽極間に透光性絶縁層を備えてもかまわない。また、第１の陰極上に第１の発光ユニット、第１の陽極、透光性絶縁層、第２の陰極、第２の発光ユニット、第２の陽極が順次積層された構成であってもかまわない。
【００８９】
上述した各実施形態では、２つの発光ユニットが同色の発光を行う構成とすることにより、駆動電圧を抑えつつ十分な強度の同色の発光を得ることができる。また、各発光ユニットが異なる色の発光を行う場合でも、異なる色の発光層を積層した単一の発光ユニットからなる有機ＥＬ素子と比較して、駆動電圧を抑えつつ十分な強度の発光を得ることができる。
【００９０】
また、上述した各実施形態の素子として２つの発光ユニットが積層された構造について説明したが、３つ以上の発光ユニットが積層されていてもよい。
【００９１】
本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子は、前記のように、発光ユニットが複数存在し、該複数の発光ユニットの少なくとも２つ以上が電気的に並列接続されていることを特徴とする。
【００９２】
本発明において、発光ユニットとは、主に有機化合物からなる発光層を含む積層構造を有し、陽極と陰極との間に所定電圧を印加したとき発光しうるものである。
【００９３】
本発明にかかる発光ユニットの構成としては、例えば、発光層、ホール輸送層／発光層、発光層／電子輸送層、ホール輸送層／発光層／電子輸送層、ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層、ホール輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層、ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層などが挙げられる。
本発明による有機ＥＬ素子においては、発光ユニットが複数存在するものであれば、該発光ユニットは、いかなる積層構造を有していてもかまわない。また、発光ユニットは同一構造・構成でもよいが、異なるようにしてもよい。
【００９４】
さらに、発光層、ホール輸送層、ホール注入層、電子輸送層、電子注入層などに用いられる物質についても、特に制限はなく、任意の物質でよい。発光層に用いられる発光材料についても、特に制限はなく、任意の材料が用いられてもよく、例えば、各種の蛍光材料、燐光材料等が挙げられる。また、発光層は単層でもよいし、多層構造であってもよい。
【００９５】
本発明の有機ＥＬ素子において、陽極材料としては、一般的には、仕事関数の大きい材料、具体的には、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）などの導電性金属酸化物が挙げられるが、導電性金属酸化物の背面に反射率の高いメタル層を配設してもよい。また、反射板としても機能する場合には、Ａｌ、Ａｇなどの金属あるいはそれらの合金を用いてもよい。
【００９６】
本発明の有機ＥＬ素子において、陰極材料としては、一般的には、仕事関数の小さい金属、またそれらを含む合金、金属酸化物等を用いるのが好ましい。例えば、Ｌｉ等のアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａ等のアルカリ土類金属、Ｅｕ等の希土類金属等からなる金属単体、あるいは、これらの金属とＡｌ、Ａｇ、Ｉｎ等との合金、或いは該金属のフッ化物または酸化物等が挙げられる。また、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットの間に位置する場合は、光を透過する厚みに形成される。
【００９７】
本発明の有機ＥＬ素子において、上述した隣接する発光ユニット間に設置された透光性絶縁層２９０を形成する材料としては、一般に、可視光の透過率が５０％以上の透光性絶縁材料を用いることが望ましい。可視光透過率が５０％以下であると、生成した光が該絶縁層を通過する際に吸収され、複数の発光ユニットを積層しても発光効率が下がってしまう。このような透光性絶縁材料としては、例えば、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ、ＳｉＯＦ、Ａｌ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5などの無機酸化物等が挙げられる。別の好ましい透光性絶縁材料は、高分子材料である。例えば、ポリイミド、ポリアクリレート、ポリキノリン等が挙げられる。
【００９８】
本発明によると、複数の発光ユニットが基板上に垂直方向に積層され、電気的に並列に接続することにより、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子と同輝度を得るためには、複数の発光ユニットそれぞれに流す電流を低減することができる。
【００９９】
例えば、ｎ個の発光ユニットが積層され、電気的に並列に接続されている本発明に係る有機ＥＬ素子と、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子に同じ電圧Ｖが印加された場合、本発明にかかる有機ＥＬ素子は電気的に並列に接続されているためｎ個の発光ユニットそれぞれに電圧Ｖが印加され、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子と同じ輝度でｎ個の発光ユニットそれぞれが発光する。さらに、本発明に係る有機ＥＬ素子はｎ個の複数の発光ユニットが積層された構成であるため、ｎ個の発光ユニットからの光が合成されて外部に照射される。したがって、本発明にかかる有機ＥＬ素子では、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子と同じ電圧が印加された場合には、そのｎ倍の発光輝度を得ることができる。
【０１００】
また、有機ＥＬ素子の発光輝度は電流密度にほぼ比例するため、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子と同じ発光輝度を得るためには、本発明にかかる有機ＥＬ素子のｎ個の発光ユニットそれぞれには、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子の場合のｎ分の１の電流を流せばよい。この場合の本発明にかかる有機ＥＬ素子の駆動電圧は、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子の駆動電圧より大幅に低くなる。
【０１０１】
また、有機ＥＬ素子に流れる電流が小さいほど、発光ユニットの劣化が小さいため、有機ＥＬ素子の寿命は長い。したがって、本発明に係る有機ＥＬ素子では、単一の発光ユニットの場合と比較して、各発光ユニットに流れる電流が少ないことにより各発光ユニットの劣化が抑制されるため、ｎ個の発光ユニットそれぞれの寿命は長くなる。よって、ｎ個の発光ユニットを電気的に並列に接続した本発明にかかる有機ＥＬ素子は、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子の場合よりも寿命は長くなる。
【０１０２】
一方、複数の発光ユニットを電気的に直列に接続した有機ＥＬ素子の場合、各発光ユニットに単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子と同じ電流を流すためには、駆動電圧は発光ユニット倍となるため、高電圧が必要となる。すなわち、複数の発光ユニットを電気的に直列に接続した有機ＥＬ素子の場合、発光閾値電圧が高いため、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子を駆動する電圧が印加されても十分な発光輝度を得ることができない。
【０１０３】
したがって、本発明にかかる有機ＥＬ素子は、単一の発光ユニットからなる有機ＥＬ素子より長寿命であり、かつ、複数の発光ユニットを電気的に直列に接続した有機ＥＬ素子よりも低電圧で駆動可能である。
【０１０４】
さらに、本発明にかかる有機ＥＬ素子は、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子と比較して、長寿命であるのに加え、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子では十分な発光輝度を得ることが困難な発光材料の組み合わせを用いても、十分な発光輝度を得ることができる。
【０１０５】
例えば、青色発光層とオレンジ色発光層の積層構造により白色発光素子は実現されるが、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子では、青色発光層とオレンジ色発光層を直接積層する必要があるため、青色発光材料とオレンジ色発光材料の組み合わせの選択肢が少ない。一例として、青色発光層とオレンジ色発光層はともに一重項発光材料（蛍光発光材料）同士、もしくは、ともに三重項発光材料（燐光発光材料）同士でないと十分な発光輝度を得ることができない。例えば、青色の一重項発光材料とオレンジ色の三重項発光材料の積層構造では発光効率が低く、寿命が短い素子しか得られていない。それに対して、本発明にかかる有機ＥＬ素子では、第１の発光層にオレンジ色発光材料、第２の発光層に青色発光材料を用いると、オレンジ色発光材料と青色発光材料を直接積層する必要がないため、その組み合わせの選択肢は多くなり、オレンジ色三重項発光材料と青色一重項発光材料の組み合わせでも十分な発光輝度を得ることができる。
【０１０６】
また、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子において、その発光ユニットに赤、緑、青色発光層の積層構造を用いた場合、発光中心を三層のどの位置にするかで三色それぞれの発光輝度が大きく変わり、そのバランスによって素子の色度が大きく変わるため、所望の色度を得るために発光中心の設計が困難である。それに対し、本発明にかかる有機ＥＬ素子においては、例えば、第１、第２、第３の発光ユニットにそれぞれ、青、緑、赤色の発光層を用いることにより、それぞれの色（発光ユニット）ごとに発光中心の設計が可能であるため、色度の調整が容易である。
【０１０７】
上記のような複数の発光ユニットが電気的に並列に接続された有機ＥＬ素子の場合、各発光ユニットの抵抗値に大きな差があると、抵抗値の小さい発光ユニットに電流が集中して流れるため、この抵抗値の小さい発光ユニットの寿命は小さいものとなる。したがって、複数の発光ユニットの合計輝度の低下が早いため、複数の発光ユニット全体としての寿命は小さいものとなる。そこで、複数の発光ユニット全体としての寿命を長くするためには、各発光ユニットの抵抗値をそろえる必要がある。そのためには、所望の抵抗値をもつ発光ユニットを形成する必要がある。そのためには、例えば、抵抗値の小さい発光ユニットを得るためには、発光ユニット内のある層の膜厚を小さくする、発光層にドーパントをドープすること等が有効である。一方で、単純に発光ユニット内のある層の膜厚を小さくしたり、発光層に不適切なドーパントをドープすると、ホールと電子のキャリアバランスが崩れ、寿命が落ちたり、白色素子の場合に色度が変化したりすることがあるため、これらを防ぐように発光ユニットの抵抗値の調整をする必要がある。発光ユニットの抵抗値の調整の具体的な対策としては、ホールが少ない場合には、ホール輸送層の膜厚を小さくする、あるいは、発光層に、発光層中でホール輸送に寄与するホール輸送性ドーパントをドープする方法等を用いて、ホールが発光層内に注入されやすくすること等により発光ユニットの抵抗値を小さくすることができる。また、電子が少ない場合には、電子輸送層の膜厚を小さくする、あるいは、発光層に、発光層中で電子輸送に寄与する電子輸送性の補助ドーパントをドープする方法等を用いて、電子が発光層内に注入されやすくすること等により発光ユニットの抵抗値を小さくすることができる。
【０１０８】
[実施例１]
本実施例は、上述した第１の実施形態の例である。図７（a）は、本発明の実施例１に係る有機ＥＬ素子を示す模式的上面図である。また、図７（b）は、図７（a）におけるAB間の断面を示す模式図である。ガラス基板１１０の上に、第１の陽極１２１が、エッチングによりパターニングすることによって、ライン状に形成されている。第１の陽極１２１上に第１の発光ユニット１０１ｕが、マスクによりパターニングすることにより、第１の陽極１２１表面の一部１２１aを露出するように形成されている。第１の発光ユニット１０１ｕ上に、マスクによりパターニングすることによって、陰極１８１が第１の陽極１２１と垂直な方向にライン状に、第１の陽極１２１と接触しないように形成されている。陰極１８１上に第２の発光ユニット１０２ｕが、マスクによりパターニングすることによって、第１の陽極１２１表面の一部１２１aを露出するように形成されている。第２の発光ユニット１０２ｕ上に、第２の陽極１２２が、マスクによりパターニングすることにより、陰極１８１と接触しないように、かつ、第２の陽極１２２の延長である配線部材１０２２が、第１の陽極１２１表面の一部１２１aと接触するように形成されている。また、第１の陽極１２１の延長である配線部材１０２０及び１０２１が共通電源（図示せず）の一方の端子側と接続され、陰極１８１の延長である配線部材１０８１が共通電源（図示せず）の他方の端子側と接続されている。
【０１０９】
すなわち、第１の陽極１２１表面の一部１２１a及び第２の陽極１２２が共通電源（図示せず）の一方の端子側と配線部材１０２０、１０２１及び１０２２により電気的に接続されると共に、陰極１８１表面の一部１８１aが配線部材１０８１により共通電源（図示せず）の他方の端子側と電気的に接続されている。かかる構成により、第１の発光ユニット１０１ｕ及び第２の発光ユニット１０２ｕのそれぞれには、電流が並列的に供給される。
【０１１０】
本実施例では、図１、図７（a）及び図７（b）の有機ＥＬ素子構造において、第１の陽極１２１としてＩＴＯ、ホール注入層１３１としてＣｕＰｃ、ホール輸送層１４１としてＮＰＢ、第１の発光層１５１と電子輸送層１６１としてＡｌｑ、電子注入層１７１としてＬｉ2Ｏ、陰極１８１としてＡｇ、電子注入層１７２としてＡｌｑ：Ｌｉ、電子輸送層１６２と第２の発光層１５２としてＡｌｑ、ホール輸送層１４２としてＮＰＢ、ホール注入層１３２としてＣｕＰｃ、第２の陽極１２２としてＡｌを用いた。
【０１１１】
ここで、上記構造を有する有機ＥＬ素子を以下のようにして作製した。まず、シート抵抗値２０Ω／□のＩＴＯが６０ｎｍの厚さに成膜されたガラス基板１１０に酸素プラズマ処理を施した。次に、前記ＩＴＯからなる第１の陽極１２１上に、ＣｕＰｃを蒸着により１０ｎｍの厚さに成膜して、ホール注入層１３１を形成した。次に、前記ホール注入層１３１上に、ＮＰＢを蒸着により５０ｎｍの厚さに成膜して、ホール輸送層１４１とした。次に、前記ホール輸送層１４１上に、Ａｌｑを蒸着により７０ｎｍの厚さに成膜した。該Ａｌｑは第１の発光層１５１と電子輸送層１６１とを兼ねている。次に、前記電子輸送層１６１上に、Ｌｉ2Ｏを蒸着により、０．５ｎｍの厚さに成膜して電子注入層１７１とした。前記電子注入層１７１上に、Ａｇを蒸着により、２０ｎｍの厚さに成膜して陰極１８１とした。
【０１１２】
次に、上記Ａｇからなる陰極１８１上に、ＬｉとＡｌｑを同時に蒸着することにより、Ａｌｑ：Ｌｉを１０ｎｍの厚さに成膜して電子輸送層１７２とした。次に、前記電子注入層１７２上に、Ａｌｑを蒸着により、６０ｎｍの厚さに成膜して電子輸送層１６２と第２の発光層１５２とした。次に、前記第２の発光層１５２に、ＮＰＢを蒸着により、５０ｎｍの厚さに成膜してホール輸送層１４２とした。次に、前記ホール輸送層１４２上に、ＣｕＰｃを蒸着により、１０ｎｍの厚さに成膜してホール注入層１３２とした。次に、前記ホール注入層１３２上に、Ａｌを蒸着により、２００ｎｍの厚さに成膜して第２の陽極１２２とした。該Ａｌは、電極としてのみではなく、反射板としての機能も有する。
【０１１３】
[実施例２]
本発明の実施例２に係る有機ＥＬ素子の構造は実施例１と同様である。本実施例では、ガラス基板１１０上に第１の陽極１２１、ホール注入層１３１、ホール輸送層１４１、第１の発光層１５１、電子輸送層１６１、電子注入層１７１及び陰極１８１が順に形成されている。さらに、該陰極１８１上に、電子注入層１７２、電子輸送層１６２、第２の発光層１５２、ホール輸送層１４２、ホール注入層１３２及び第２の陽極１２２が形成されている。
【０１１４】
本実施例では、第１の陽極１２１としてＩＴＯ、ホール注入層１３１としてＣｕＰｃ、ホール輸送層１４１としてＮＰＢ、第１の発光層１５１と電子輸送層１６１としてＡｌｑ、電子注入層１７１としてＬｉ2Ｏ、陰極１８１としてＡｇ、電子注入層１７２としてＡｌｑ：Ｌｉ、電子輸送層１６２と第２の発光層１５２としてＡｌｑ、ホール輸送層１４２としてＮＰＢ、ホール注入層１３２としてＣｕＰｃ、第２の陽極１２２としてＡｌを用いた。本実施例は、電子輸送層１６２と第２の発光層１５２として用いたＡｌｑの膜厚、及びホール輸送層１４２として用いたＮＰＢの膜厚が実施例１と異なる。
【０１１５】
ここで、上記構造を有する有機ＥＬ素子を以下のようにして作製した。シート抵抗値２０Ω／□のＩＴＯが６０ｎｍの厚さに成膜されたガラス基板１１０の酸素プラズマ処理の後、前記ＩＴＯからなる第１の陽極１２１上に、ＣｕＰｃからなるホール注入層１３１、ＮＰＢからなるホール輸送層１４１、Ａｌｑからなる第１の発光層１５１と電子輸送層１６１、Ｌｉ2Ｏからなる電子注入層１７１、Ａｇからなる陰極１８１を実施例１と同様に成膜した。
【０１１６】
次に、上記Ａｇからなる陰極１８１上に、ＬｉとＡｌｑを同時に蒸着することにより、Ａｌｑ：Ｌｉを１０ｎｍの厚さに成膜して電子注入層１７２とした。次に、前記電子注入層１７２上に、Ａｌｑを蒸着により、４０ｎｍの厚さに成膜して第２の発光層１５２と電子輸送層１６２とした。次に、前記電子輸送層１６２上に、ＮＰＢを蒸着により、３０ｎｍの厚さに成膜してホール輸送層１４２とした。次に、前記ホール輸送層１４２上に、ＣｕＰｃを蒸着により、１０ｎｍの厚さに成膜してホール輸送層１３２とした。次に、前記ホール注入層１３２上に、Ａｌを蒸着により、２００ｎｍの厚さに成膜して第２の陽極１２２とした。該Ａｌは、電極としてのみではなく、反射板としての機能も有する。
【０１１７】
[実施例３]
本実施例は、上述した第２の実施形態の例である。図８は、本発明の実施例３に係る有機ＥＬ素子を示す模式的上面図である。また、図９（a）、図９（b）は、図８における、それぞれＣＤ間、ＥＦ間の断面を示す模式図である。ガラス基板２１０の上に、第１の陽極２２１が、エッチングによりパターニングすることによって、ライン状に形成されている。第１の陽極２２１上に第１の発光ユニット２０１ｕが、マスクによりパターニングすることにより、第１の陽極２２１表面の一部２２１aを露出するように形成されている。第１の発光ユニット２０１ｕ上に、マスクによりパターニングすることによって、第１の陰極２８１が第１の陽極２２１と垂直な方向にライン状に、第１の陽極２２１と接触しないように形成されている。陰極２８１上に、透明絶縁層２９０が、マスクによりパターニングすることにより、第１の陽極２２１表面の一部２２１a及び第１の陰極２８１表面の一部２８１aを露出するように形成されている。ただし、図８においては、本実施例に係る有機ＥＬ素子の構造をわかりやすく図示するために、透明絶縁層２９０は外周線のみ記載されている。
【０１１８】
透明絶縁層２９０上に、第２の陽極２２２が、マスクによりパターニングすることにより、第１の陰極２８１と接触しないように、かつ、第２の陽極２２２の延長である配線部材２０２２が、第１の陽極２２１表面の一部２２１aと接触するように形成されている。第２の陽極２２２上に、第２の発光ユニット２０２ｕが、マスクによりパターニングすることにより、第１の陰極２８１表面の一部２８１a及び第２の陽極２２２表面の一部２２２aを露出するように形成されている。第２の発光ユニット２０２ｕ上に、第２の陰極２８２が、マスクによりパターニングすることにより、第１の陽極２２１及び第２の陽極２２２と接触しないように、かつ、第２の陰極２８２の延長である配線部材２０８２が、第１の陰極２８１表面の一部２８１aと接触するように形成されている。
【０１１９】
また、第１の陽極２２１の延長である配線部材２０２０及び２０２１が共通電源（図示せず）の一方の端子側と接続され、第１の陰極２８１の延長である配線部材２０８０及び２０８１が共通電源（図示せず）の他方の端子側と接続されている。
【０１２０】
すなわち、第１の陽極２２１表面の一部２２１a及び第２の陽極２２２が共通電源（図示せず）の一方の端子側と配線部材２０２０、２０２１及び２０２２により電気的に接続されると共に、第１の陰極２８１表面の一部２８１a及び第２の陰極２８２が共通電源（図示せず）の他方の端子側と配線部材２０８０、２０８１及び２０８２により電気的に接続されている。かかる構成により、第１の発光ユニット２０１ｕ及び第２の発光ユニット２０２ｕのそれぞれには、電流が並列的に供給される。
【０１２１】
本実施例では、図２、図８、図９（a）及び図９（b）の有機ＥＬ素子構造において、第１の陽極２２１としてＩＴＯ、ホール注入層２３１としてＣｕＰｃ、ホール輸送層２４１としてＮＰＢ、第１の発光層２５１と電子輸送層２６１としてＡｌｑ、電子注入層２７１としてＬｉ2Ｏ、第１の陰極２８１としてＡｇ、透光性絶縁層２９０としてＳｉＯ2、第２の陽極２２２としてＩＺＯ、ホール注入層２３２としてＣｕＰｃ、ホール輸送層２４２としてＮＰＢ、第２の発光層２５２と電子輸送層２６２としてＡｌｑ、第２の陰極２８２としてＡｌを用いた。
【０１２２】
ここで、上記構造を有する有機ＥＬ素子を以下のようにして作製した。シート抵抗値２０Ω／□のＩＴＯが６０ｎｍの厚さに成膜されたガラス基板２１０の酸素プラズマ処理の後、前記ＩＴＯからなる第１の陽極２２１上に、ＣｕＰｃからなるホール注入層２３１、ＮＰＢからなるホール輸送層２４１、Ａｌｑからなる第１の発光層２５１と電子輸送層２６１、Ｌｉ2Ｏからなる電子注入層２７１、Ａｇからなる第１の陰極２８１を実施例１と同様に成膜した。
【０１２３】
次に、前記第１の陰極２８１上に、ＳｉＯ2を蒸着により、５０ｎｍの厚さに成膜して透光性絶縁層２９０とした。次に、前記透光性絶縁層２９０上に、ＩＺＯを金属マスクを介して、スパッタ法により、６０ｎｍの厚さに成膜して第２の陽極２２２とした。次に、第２の陽極２２２上に、上記ホール注入層２３２、ホール輸送層２４２、第２の発光層２５２及び電子輸送層２６２を上記ホール注入層２３１、ホール輸送層２４１、第１の発光層２５１及び電子輸送層２６１と同様にして成膜した。次に、該電子輸送層２６２上に、Ａｌを蒸着により、２００ｎｍの厚さに成膜して第２の陰極２８２とした。
【０１２４】
該ＳｉＯ2からなる透光性絶縁層２９０は、Ａｇからなる第１の陰極２８１と、ＩＺＯ膜からなる第２の陽極２２２が短絡するのを防ぐ機能を有する。
【０１２５】
上述したように、本実施例に係る素子の第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットは同じ構造・構成である。このため、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの各抵抗値を揃えることが容易であるので、素子としての長寿命化が容易である。
【０１２６】
[実施例４]
本実施例は、上述した第１の実施形態の例である。本実施例に係る有機ＥＬ素子は、各発光ユニットはオレンジ色発光層と青色発光層の２層の発光層を含んでおり、図１の有機ＥＬ素子構造において、陽極１２１としてＩＴＯ、ホール注入層１３１としてＣｕＰｃ、ホール輸送層１４１としてＮＰＢ、第１の発光層１５１として、ＮＰＢをホストとし、ＤＢｚＲをドーパントとし、ＴＢＡＤＮを補助ドーパントとするオレンジ色発光材料、及び、ＴＢＡＤＮをホストとし、ＴＢＰをドーパントとし、ＮＰＢを補助ドーパントとする青色発光材料の積層膜、電子輸送層１６１としてＡｌｑ、電子注入層１７１としてＬｉ2Ｏ、陰極１８１としてＡｇ、電子注入層１７２としてＡｌｑ：Ｌｉ、電子輸送層１６２としてＡｌｑ、第２の発光層１５２として、ＴＢＡＤＮをホストとし、ＴＢＰをドーパントとし、ＮＰＢを補助ドーパントとする青色発光材料、及び、ＮＰＢをホストとし、ＤＢｚＲをドーパントとし、ＴＢＡＤＮを補助ドーパントとするオレンジ色発光材料の積層膜、ホール輸送層１４２としてＮＰＢ、ホール注入層１３２としてＣｕＰｃを用いた。
【０１２７】
ここで、上記構造を有する有機ＥＬ素子を以下のようにして作製した。シート抵抗値２０Ω／□のＩＴＯが６０ｎｍの厚さに成膜されたガラス基板１１０の酸素プラズマ処理の後、前記ＩＴＯからなる第１の陽極１２１上に、ＣｕＰｃからなるホール注入層１３１、ＮＰＢからなるホール輸送層１４１を実施例１と同様に成膜した。次に、上記ＮＰＢからなるホール輸送層１４１上に、ＮＰＢ、ＤＢｚＲ及びＴＢＡＤＮを同時に蒸着することにより、ＮＰＢをホストとし、ＤＢｚＲをドーパントとし、ＴＢＡＤＮを補助ドーパントとするオレンジ色発光層を３０ｎｍの厚さに成膜して発光層とした。この場合においてはＤＢｚＲ、ＴＢＡＤＮの含有率はそれぞれ３％、１０％である。前記発光層上に、ＴＢＡＤＮ、ＴＢＰ及びＮＰＢを同時に蒸着することにより、ＴＢＡＤＮをホストとし、ＴＢＰをドーパントとし、ＮＰＢを補助ドーパントとする青色発光層を４０ｎｍの厚さに成膜して発光層とした。この場合においてはＴＢＰ、ＮＰＢの含有率はそれぞれ１．５％、１０％である。前記オレンジ発光層及び青色発光層の積層膜を第１の発光層１５１とした。該第１の発光層１５１上に、Ａｌｑを蒸着により、１０ｎｍの厚さに成膜して電子輸送層１６１とした。前記電子輸送層１６１上に、Ｌｉ2Ｏを蒸着により、０．５ｎｍの厚さに成膜して電子注入層１７１とした。上記電子注入層１７１上に、Ａｇを蒸着により、２０ｎｍの厚さに成膜して陰極１８１とした。
【０１２８】
次に、上記Ａｇからなる陰極１８１上に、ＬｉとＡｌｑを同時に蒸着することにより、Ａｌｑ：Ｌｉを１０ｎｍの厚さに成膜して電子注入層１７２とした。次に、前記電子注入層１７２上に、Ａｌｑを蒸着により、１０ｎｍの厚さに成膜して電子輸送層１６２とした。次に、前記電子輸送層１６２上に、ＴＢＡＤＮ、ＴＢＰ及びＮＰＢを同時に蒸着することにより、ＴＢＡＤＮをホストとし、ＴＢＰをドーパントとし、ＮＰＢを補助ドーパントとする青色発光層を、４０ｎｍの厚さに成膜して発光層とした。この場合においては、ＴＢＰ、ＮＰＢの含有率はそれぞれ１．５％、２０％である。前記発光層上に、ＮＰＢ、ＤＢｚＲ、ＴＢＡＤＮを同時に蒸着することにより、ＮＰＢをホストとし、ＤＢｚＲをドーパントとし、ＴＢＡＤＮを補助ドーパントとするオレンジ色発光層を、３０ｎｍの厚さに成膜して発光層とした。この場合においては、ＤＢｚＲ、ＴＢＡＤＮの含有率はそれぞれ３％、５％である。前記青色発光層及びオレンジ色発光層の積層膜を第２の発光層１５２とした。次に前記第２の発光層１５２上に、ＮＰＢを蒸着により、５０ｎｍの厚さに成膜してホール輸送層１４２とした。次に、前記ホール輸送層１４２上に、ＣｕＰｃを蒸着により、１０ｎｍの厚さに成膜してホール注入層１３２とした。次に、前記ＣｕＰｃからなるホール注入層１３２上に、Ａｌを蒸着により、２００ｎｍの厚さに成膜して第２の陽極１２２とした。該Ａｌは、電極としてのみではなく、反射板としての機能も有する。
【０１２９】
[実施例５]
本実施例は、上述した第３の実施形態の例である。本実施例では図３の有機ＥＬ素子構造において、陽極３２１としてＡｌ、ＩＺＯの積層膜、ホール注入層３３１としてＣｕＰｃ、ホール輸送層３４１としてＮＰＢ、第１の発光層３５１と電子輸送層３６１としてＡｌｑ、電子注入層３７１としてＬｉ2Ｏ、陰極３８１としてＡｇ、電子注入層３７２としてＡｌｑ：Ｌｉ、電子輸送層３６２と第２の発光層３５２としてＡｌｑ、ホール輸送層３４２としてＮＰＢ、ホール注入層３３２としてＣｕＰｃ、第２の陽極３２２としてＩＺＯを用いた。
【０１３０】
ここで、上記構造を有する有機ＥＬ素子を以下のようにして作製した。ガラス基板３１０上に、Ａｌを蒸着により、２００ｎｍの厚さに成膜した後、ＩＺＯをスパッタにより、６０ｎｍの厚さに成膜して第１の陽極３２１とした。次に、ＣｕＰｃからなるホール注入層３３１、ＮＰＢからなるホール輸送層３４１、Ａｌｑからなる第１の発光層３５１と電子輸送層３６１、Ｌｉ2Ｏからなる電子注入層３７１、Ａｇからなる陰極３８１を実施例１と同様に成膜した。
【０１３１】
次に、上記Ａｇからなる陰極３８１上に、ＬｉとＡｌｑを同時に蒸着することにより、Ａｌｑ：Ｌｉを１０ｎｍの厚さに成膜して電子注入層３７２とした。次に、前記電子注入層３７２上に、Ａｌｑを蒸着により、６０ｎｍの厚さに成膜して電子輸送層３６２と第２の発光層３５２とした。次に、前記第２の発光層３５２上に、ＮＰＢを蒸着により、５０ｎｍの厚さに成膜してホール輸送層３４２とした。次に、前記ホール輸送層３４２上に、ＣｕＰｃを蒸着により、１０ｎｍの厚さに成膜してホール注入層３３２とした。次に、前記ホール注入層３３２上に、ＩＺＯをスパッタにより、６０ｎｍの厚さに成膜して第２の陽極３２２とした。
【０１３２】
[比較例１]
本比較例では、図４の有機ＥＬ素子構造において、陽極４２１としてＩＴＯ、ホール注入層４３１としてＣｕＰｃ、ホール輸送層４４１としてＮＰＢ、発光層４５１と電子輸送層４６１としてＡｌｑ、電子注入層４７１としてＬｉ2Ｏ、陰極４８１としてＡｌを用いた。
【０１３３】
ここで、上記構造を有する有機ＥＬ素子を以下のようにして作製した。まず、シート抵抗値２０Ω／□のＩＴＯが６０ｎｍの厚さに成膜されたガラス基板４１０に酸素プラズマ処理を施した。次に、前記ＩＴＯからなる陽極４２１上に、ＣｕＰｃを蒸着により、１０ｎｍの厚さに成膜してホール注入層４３１とした。次に、前記ホール注入層４３１上に、ＮＰＢを蒸着により、５０ｎｍの厚さに成膜してホール輸送層４４１とした。次に、前記ホール輸送層４４１上に、Ａｌｑを蒸着により、７０ｎｍの厚さに成膜して発光層４５１と電子輸送層４６１とした。次に、前記電子輸送層４６１上に、Ｌｉ2Ｏを蒸着により、０．５ｎｍの厚さに成膜して電子注入層４７１とした。前記電子注入層４７１に、Ａｌを蒸着により、２００ｎｍの厚さに成膜して陰極４８１とした。
【０１３４】
[比較例２]
本比較例では、図５の有機ＥＬ素子構造において、陽極５２１としてＡｌ、ＩＺＯの積層膜、ホール注入層５３１としてＣｕＰｃ、ホール輸送層５４１としてＮＰＢ、発光層５５１と電子輸送層５６１としてＡｌｑ、電子注入層５７１としてＬｉ2Ｏ、陰極５８１としてＡｇを用いた。
【０１３５】
ここで、上記構造を有する有機ＥＬ素子を以下のようにして作製した。ガラス基板５１０上に、Ａｌを蒸着により、２００ｎｍの厚さに成膜した後、ＩＺＯをスパッタにより、６０ｎｍの厚さに成膜して陽極５２１とした。ＣｕＰｃからなるホール注入層５３１、ＮＰＢからなるホール輸送層５４１、Ａｌｑからなる発光層５５１と電子輸送層５６１、Ｌｉ2Ｏからなる電子注入層５７１、Ａｇからなる陰極５８１を実施例５と同様に成膜した。
【０１３６】
[評価]
図１０は、上記の実施例１、実施例３及び比較例１に係る有機ＥＬ素子の規格化輝度―発光時間特性である。なお、輝度は実施例１、実施例３及び比較例１の初期輝度をそれぞれ１として規格化している。比較例１と比べて、実施例１、実施例３は、寿命が大幅に向上した。この理由は、比較例１に比べて、実施例１及び実施例３の構造を用いると、同一輝度の場合に各発光ユニットに流れる電流が少なくなるために、有機層の劣化が抑制され、各発光ユニットの寿命が比較例１に係る発光ユニットの寿命よりも長くなったためであるものと考えられる。
【０１３７】
図１１は、上記の実施例１及び実施例２に係る有機ＥＬ素子の規格化輝度―発光時間特性である。なお、輝度は実施例１及び実施例２の初期輝度をそれぞれ１として規格化している。実施例１と比べて、実施例２は、寿命が２倍程度長い。実施例１に係る有機ＥＬ素子においては、第１の発光ユニットの電子注入層Ｌｉ2Ｏより、第２の発光ユニットの電子注入層Ａｌｑ：Ｌｉの方が電子注入特性が劣るので、第２の発光ユニットの方が抵抗が高い。実施例２に係る有機ＥＬ素子は実施例１に係る有機ＥＬ素子と構造は同一であるが、第２の発光ユニットのＡｌｑ及びＮＰＢの膜厚がより小さい。したがって、第２の発光ユニットの抵抗は実施例１の場合よりも小さい。よって、実施例２の場合の方が、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットの抵抗値が近い。したがって、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットの抵抗値のバランスがよりとれた実施例１の方が実施例２よりも寿命が長いと考えられる。
【０１３８】
実施例４に係る有機ＥＬ素子では、第２の発光ユニット中の２層の発光層における補助ドーパントの含有率を調整することにより、色度が（０．３３，０．４０）となり、ほぼ白色の発光が得られた。
【０１３９】
抵抗値の高い発光ユニットの抵抗を下げることにより各発光ユニットの抵抗値をそろえるために、発光ユニット内のある層の膜厚を小さくする、発光層にドーパントをドープすること等により、低電圧化を図る方法が有効である。一方で、発光層のドーパントの含有率が不適切であると、ホールと電子のキャリアバランスが悪く、寿命が短かったり、白色素子の場合に色度が白色からずれたりすることがあるため、発光ユニットの抵抗値の調整が必要である。実施例４の場合においては、発光ユニットの抵抗値の調整の具体的な対策としては、ホールが少ない場合には、ホール輸送層ＮＰＢの膜厚を小さくする、あるいは、発光層に、発光層中でホール輸送に寄与するホール輸送性ドーパントＮＰＢをドープする方法等を用いて、ホールが発光層内に注入されやすくすること等により発光ユニットの抵抗値を小さくすることができる。また、電子が少ない場合には、電子輸送層Ａｌｑの膜厚を小さくする、あるいは、発光層に、発光層中で電子輸送に寄与する電子輸送性の補助ドーパントである縮合多環芳香族化合物のＴＢＡＤＮをドープする、Ａｌｑ：ＬｉのＬｉ含有率を大きくする方法等を用いて、電子が発光層内に注入されやすくすること等により発光ユニットの抵抗値を小さくすることができる。
【０１４０】
図１２は、上記の実施例５及び比較例２に係る有機ＥＬ素子の規格化輝度―発光時間特性である。なお、輝度は実施例５及び比較例２の初期輝度をそれぞれ１として規格化している。比較例２と比べて、実施例５は、寿命が３倍程度長い。比較例２に比べて、実施例５の構造を用いると、同一輝度の場合に各発光ユニットに流れる電流が少なくなるために、有機層の劣化が抑制され、各発光ユニットの寿命が比較例２に係る発光ユニットの寿命よりも長くなったためである。
【０１４１】
なお、上記の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、上記の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。上記の実施の形態では、発光ユニットが２つの場合について説明したが、３つ以上からなる構成でもよい。例えば、赤色発光層を含む発光ユニット、緑色発光層を含む発光ユニット及び青色発光層を含む発光ユニットの３つの発光ユニットが積層され、電気的に並列に接続されている構成でもよい。
【０１４２】
上記各実施例及び各比較例において用いた薄膜形成材料について以下説明する。
【０１４３】
Ａｌｑは、トリス−（８−キノリラト）アルミニウム（III）であり、以下の構造を有している。
【０１４４】
【化１】
【０１４５】
ＮＰＢは、Ｎ，Ｎ′−ジ（ナフタセン−１−イル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニルベンジジンであり、以下の構造を有している。
【０１４６】
【化２】
【０１４７】
ＤＢｚＲは、５，１２−ビス｛４−（６−メチルベンゾチアゾール−２−イル）フェニル｝−６，１１−ジフェニルナフタセンであり、以下の構造を有している。
【０１４８】
【化３】
【０１４９】
ＴＢＡＤＮは、２−ターシャリー−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセンであり、以下の構造を有している。
【０１５０】
【化４】
【０１５１】
ＴＢＰは、２，５，８，１１−テトラ−ターシャリー−ブチルペリレンであり、以下の構造を有している。
【０１５２】
【化５】
【０１５３】
ＣｕＰｃは、銅フタロシアニンであり、以下の構造を有している。
【０１５４】
【化６】
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の積層構造を示す略示断面図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の積層構造を示す略示断面図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子の積層構造を示す略示断面図である。
【図４】従来の有機ＥＬ素子の積層構造を示す略示断面図である。
【図５】従来の有機ＥＬ素子の積層構造を示す略示断面図である。
【図６】従来の有機ＥＬ素子の積層構造を示す略示断面図である。
【図７】本発明の実施例１に係る有機ＥＬ素子を示す模式図である。
【図８】本発明の実施例３に係る有機ＥＬ素子を示す模式図である。
【図９】本発明の実施例３に係る有機ＥＬ素子を示す模式図である。
【図１０】比較例１と本発明の実施例１及び実施例３で作製した有機ＥＬ素子の発光時間―規格化輝度特性を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例１及び実施例２で作製した有機ＥＬ素子の発光時間―規格化輝度特性を示すグラフである。
【図１２】比較例２と本発明の実施例５で作製した有機ＥＬ素子の発光時間―規格化輝度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１５６】
１１０、２１０ 透光性基板
３１０ 基板
１２１、２２１、３２１ 第１の陽極
１２２、２２２、３２２ 第２の陽極
１５１、２５１、３５１ 第１の発光層
１５２、２５２、３５２ 第２の発光層
１８１、３８１ 陰極
２８１ 第１の陰極
２８２ 第２の陰極
２９０ 透明絶縁層
１０１ｕ、２０１ｕ、３０１ｕ 第１の発光ユニット
１０２ｕ、２０２ｕ、３０２ｕ 第２の発光ユニット
１０２０、１０２１、１０２２、１０８１、２０２０、２０２１、２０２２、 ２０８０、２０８１、２０８２、３０２０、３０２１、３０２２、３０８１ 配線部材
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の高度情報化社会の進展と多様化に伴い、従来から一般に使用されているＣＲＴに比べ消費電力が小さく薄型という特徴を持つ表示機器の需要が生まれてきた。そのような要望に対し、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を用いたディスプレイは低消費電力、高速応答、薄型・軽量、視野角依存性が少ない等の特徴を有しており、そのポテンシャルの高さから現在研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
図４は、従来の有機ＥＬ素子の模式的な素子構造断面図である。４は有機ＥＬ素子、４１０は透光性基板、４２１は透光性の陽極、４０１ｕは発光ユニット、４８１は光反射性の陰極である。発光ユニット４０１ｕは、ホール注入層４３１、ホール輸送層４４１、発光層４５１、電子輸送層４６１及び電子注入層４７１がこの順に積層されて構成される。この発光ユニット４０１ｕは、陽極４２１上に陽極４２１表面の一部４２１aを露出するように設けられている。
【０００４】
同図に示す従来の有機ＥＬ素子では、陰極（電子注入電極）４８１と陽極（ホール注入電極）４２１とからそれぞれ電子とホールとが有機材料から構成される発光ユニット４０１ｕへ注入され、これらの電子とホールが発光中心で再結合してエネルギーが発生し、かかるエネルギーにより有機分子が励起状態となり、この有機分子が励起状態から基底状態へと戻るときに発光する原理になっている。そして、光が透光性基板４１０から外部へ取り出される。この発光現象がディスプレイに応用される。
【０００５】
図５は、従来の別の形態に係る有機ＥＬ素子の模式的な素子構造断面図である。５は有機ＥＬ素子、５１０は基板、５２１は光反射性の陽極、５０１ｕは発光ユニット、５８１は透光性の陰極である。発光ユニット５０１ｕは、ホール注入層５３１、ホール輸送層５４１、発光層５５１、電子輸送層５６１及び電子注入層５７１がこの順に積層されて構成される。この発光ユニット５０１ｕは、陽極５２１上に陽極５２１表面の一部５２１aを露出するように設けられている。かかる有機ＥＬ素子の発光原理は、図４に示す有機ＥＬ素子と同様であるが、光が基板５１０の反対側から外部へ取り出される。
【０００６】
かかる従来の有機ＥＬ素子における課題の一つは寿命（発光輝度の半減期）が短いことである。薄型ディスプレイとして開発されている液晶ディスプレイは５万時間以上、プラズマディスプレイも２万時間以上の寿命が達成されている。一方、有機ＥＬ素子は数千時間と液晶ディスプレイやプラズマディスプレイに比べて寿命が短い。現在、有機ＥＬ素子の寿命を向上させるため、発光材料をはじめとして各層の材料の改良や電極の最適化等が検討されている。
【０００７】
そこで、有機ＥＬ素子の寿命を向上させるために、電流が直列的に供給される複数の発光ユニットを備える有機ＥＬ素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図６は、特許文献１に開示された、積層された複数（同図では、２つ）の発光ユニットを備える有機ＥＬ素子の素子構造を示す模式的断面図である。図６において、６は有機ＥＬ素子、６２１は陽極、６８１は陰極、６１１は中間導電層、６０１ｕは第１の発光ユニット、６０２ｕは第２の発光ユニットである。なお、図６における有機ＥＬ素子の発光ユニット６０１ｕ及び６０２ｕは、図４における発光ユニット４０１ｕと同様の層構造を有している。この有機ＥＬ素子６では、複数（図６では、２つ）の発光ユニット６０１ｕ、６０２ｕに電流が直列的に供給されて同時に発光することにより、２つの発光ユニットそれぞれの発光輝度の合計となる所定の発光輝度を得ることが出来る。
【０００９】
図６に示す従来の有機ＥＬ素子では、図４に示す単一の発光ユニットからなる有機ＥＬ素子と同じ輝度を得るために、個々の発光ユニットに要求される輝度を低減させることができる。例えば、２つの発光ユニットが積層された有機ＥＬ素子６においては、個々の発光ユニット６０１ｕ及び６０２ｕに要求される輝度は、図４に示す単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子４の２分の１の輝度でよい。したがって、個々の発光ユニット６０１ｕ及び６０２ｕに流れる電流密度を低減でき、電流密度の大きさに起因する個々の発光ユニット６０１ｕ及び６０２ｕの劣化を抑制できるので、有機ＥＬ素子６の長寿命化が可能となる。
【特許文献１】特開平１１―３２９７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１には、積層されたｎ個の発光ユニットが電気的に直列に接続された構造の有機ＥＬ素子の場合、発光輝度を同一とすると、駆動電流は単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子のｎ分の１でよいが、駆動電圧はｎ倍となる旨記載されている。
【００１１】
したがって、図６に示す構造の有機ＥＬ素子では、駆動電圧が高くなるという課題がある。特に、ＴＦＴを駆動回路に用いたアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイでは、ＴＦＴの高電圧駆動が困難なため、図６に示す構造の有機ＥＬ素子をディスプレイに適用することは困難である。本発明は、かかる課題を解消し、駆動電圧の増加が抑制された長寿命の有機ＥＬ素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の第１の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と陰極との間に、有機発光層を有する発光ユニットが複数個積層され、それぞれの発光ユニットには、電流が並列的に供給されることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、複数個の発光ユニットから出力された光が合成され、この合成された光が外部に出力されるため、各発光ユニットに流す電流を抑えた状態で、素子全体として十分な発光強度を得ることができる。これにより、各発光ユニットの長寿命化を図ることができる。
【００１４】
また、各発光ユニットに電流が並列的に供給されるため、複数の発光ユニットを備えていても駆動電圧が高くなることはない。すなわち、駆動電圧を抑えつつ、十分な発光強度と長寿命化を図ることができる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供できる。
【００１５】
この発明の第２の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子は、互いに積層された、複数個の、有機発光層を有する発光ユニットと、それぞれの前記発光ユニットに電流を並列的に供給するための配線部材と、を備える。
【００１６】
本発明によれば、複数個の発光ユニットから出力された光が合成され、この合成された光が外部に出力されるため、各発光ユニットに流す電流を抑えた状態で、素子全体として十分な発光強度を得ることができる。これにより、各発光ユニットの長寿命化を図ることができる。
【００１７】
また、それぞれの発光ユニットに電流を並列的に供給するための配線部材を備えているので、かかる配線部材により各発光ユニットに電流が並列的に供給されるため、複数の発光ユニットを備えていても駆動電圧が高くなることはない。すなわち、駆動電圧を抑えつつ、十分な発光強度と長寿命化を図ることができる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供できる。
【００１８】
この発明の第３の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子は、第１の陽極上に順次積層された、第１の有機発光層を有する第１の発光ユニットと、陰極と、第２の有機発光層を有する第２の発光ユニットと、第２の陽極と、を有し、前記第１及び第２の発光ユニットのそれぞれに電流が並列的に供給するための配線部材を備える。
【００１９】
本発明によれば、第１の陽極、陰極及び配線部材により第１の発光ユニットに電流が供給されることにより発光した光と、前記陰極、第２の陽極及び配線部材により第２の発光ユニットに電流が供給されることにより発光した光が合成されて外部に光が出力されるため、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットに流す電流を抑えた状態で、素子全体として十分な発光強度を得ることができる。
【００２０】
これにより、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの長寿命化を図ることができる。また、第１の陽極、陰極、第２の陽極及び配線部材により各発光ユニットに電流が並列的に供給されるため、複数の発光ユニットを備えていても駆動電圧が高くなることはない。すなわち、駆動電圧を抑えつつ、十分な発光強度と長寿命化を図ることができる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供できる。
【００２１】
上記第３の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子において、好ましくは、前記陰極が積層構造を備える。かかる構成によれば、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットそれぞれへの電子注入障壁を別個に調整することができるため、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの抵抗を別個に調整することができる。したがって、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの抵抗を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００２２】
この場合、好ましくは、前記陰極が、透光性絶縁層を介して積層構造とされている。かかる構成によれば、前記積層構造に係る陰極のうち第２の発光ユニット側に設置される陰極を形成する際に、第１の発光ユニットに与えるダメージを軽減できる。これにより、第１の発光ユニットの長寿命化を図ることができ、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットの寿命を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００２３】
この発明の第４の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子は、第１の陽極上に順次積層された、第１の有機発光層を有する第１の発光ユニットと、第１の陰極と、第２の陽極と、第２の有機発光層を有する第２の発光ユニットと、第２の陰極と、を有し、前記第１及び第２の発光ユニットのそれぞれに電流が並列的に供給するための配線部材を備える。
【００２４】
本発明によれば、第１の陽極、第１の陰極及び配線部材により第１の発光ユニットに電流が供給されることにより発光した光と、第２の陽極、第２の陰極及び配線部材により第２の発光ユニットに電流が供給されることにより発光した光が合成されて外部に光が出力されるため、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットに流す電流を抑えた状態で、素子全体として十分な発光強度を得ることができる。
【００２５】
これにより、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの長寿命化を図ることができる。また、第１の陽極、第１の陰極、第２の陽極、第２の陰極及び配線部材により各発光ユニットに電流が並列的に供給されるため、複数の発光ユニットを備えていても駆動電圧が高くなることはない。すなわち、駆動電圧を抑えつつ、十分な発光強度と長寿命化を図ることができる。
【００２６】
さらに、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットを同じ構造・構成にすることができる。このため、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの各抵抗を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００２７】
上記第４の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子において、好ましくは、前記第１の陰極と第２の陽極との間に、透光性絶縁層を備える。かかる構成によれば、前記第２の陽極を形成する際に、第１の発光ユニットに与えるダメージを軽減できる。これにより、第１の発光ユニットの長寿命化を図ることができ、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットの寿命を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００２８】
この発明の第５の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子は、第１の陰極上に順次積層された、第１の有機発光層を有する第１の発光ユニットと、陽極と、第２の有機発光層を有する第２の発光ユニットと、第２の陰極と、を有し、前記第１及び第２の発光ユニットのそれぞれに電流が並列的に供給する配線部材を備える。
【００２９】
本発明によれば、第１の陰極、陽極及び配線部材により第１の発光ユニットに電流が供給されることにより発光した光と、前記陽極、第２の陰極及び配線部材により第２の発光ユニットに電流が供給されることにより発光した光が合成されて外部に光が出力されるため、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットに流す電流を抑えた状態で、素子全体として十分な発光強度を得ることができる。これにより、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの長寿命化を図ることができる。
【００３０】
また、第１の陰極、陽極、第２の陰極及び配線部材により各発光ユニットに電流が並列的に供給されるため、複数の発光ユニットを備えていても駆動電圧が高くなることはない。すなわち、駆動電圧を抑えつつ、十分な発光強度と長寿命化を図ることができる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供できる。
【００３１】
上記第５の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子において、好ましくは、前記陽極が積層構造である。かかる構成によれば、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットそれぞれへのホール注入障壁を別個に調整することができるため、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの抵抗を別個に調整することができる。したがって、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの抵抗を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００３２】
この場合、好ましくは、前記陽極が、透光性絶縁層を介して積層構造である。かかる構成によれば、前記積層構造に係る陽極のうち第２の発光ユニット側に設置される陽極を形成する際に、第１の発光ユニットに与えるダメージを軽減できる。これにより、第１の発光ユニットの長寿命化を図ることができ、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットの寿命を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００３３】
この発明の第６の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子は、第１の陰極上に順次積層された、第１の有機発光層を有する第１の発光ユニットと、第１の陽極と、第２の陰極と、第２の有機発光層を有する第２の発光ユニットと、第２の陽極と、を有し、前記第１及び第２の発光ユニットのそれぞれに電流が並列的に供給するための配線部材を備える。
【００３４】
本発明によれば、第１の陰極、第１の陽極及び配線部材により第１の発光ユニットに電流が供給されることにより発光した光と、第２の陰極、第２の陽極及び配線部材により第２の発光ユニットに電流が供給されることにより発光した光が合成されて外部に光が出力されるため、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットに流す電流を抑えた状態で、素子全体として十分な発光強度を得ることができる。これにより、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの長寿命化を図ることができる。
【００３５】
また、第１の陰極、第１の陽極、第２の陰極、第２の陽極及び配線部材により各発光ユニットに電流が並列的に供給されるため、複数の発光ユニットを備えていても駆動電圧が高くなることはない。すなわち、駆動電圧を抑えつつ、十分な発光強度と長寿命化を図ることができる。
【００３６】
さらに、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットを同じ構造・構成にすることができる。このため、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの各抵抗を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００３７】
上記第６の局面による有機エレクトロルミネッセンス素子において、好ましくは、前記第１の陽極と第２の陰極との間に、透光性絶縁層を備える。かかる構成によれば、第２の陰極を形成する際に、第１の発光ユニットに与えるダメージを軽減できる。これにより、第１の発光ユニットの長寿命化を図ることができ、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットの寿命を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００３８】
上記の発明において、第１の発光層を有する有機物層中の発光層と第２の発光層を有する有機物層中の発光層は、同じ材料から構成されてもよいし、異なる材料から構成されてもよい。
【００３９】
本明細書において、基板とは、ＴＦＴを駆動回路として用いたＴＦＴ基板も含む。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、複数の発光ユニットに電流が並列的に供給されることにより、長寿命で、かつ、複数の発光ユニットに電流が直列的に供給される有機ＥＬ素子と比較して、低電圧で駆動可能な有機ＥＬ素子を実現できる。したがって、従来の有機ＥＬ素子では実現できなかった長寿命の携帯機器用ディスプレイも実現可能となり、駆動電圧を大きくする必要がある上記特許文献１に記載の有機ＥＬ素子と比較して、ＴＦＴを駆動回路として用いたアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイに用いることが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
（第1の実施形態）
次に、図面を参照して本発明に係る第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子の模式的な素子構造断面図である。
【００４２】
図１において、１は有機ＥＬ素子であり、透光性基板１１０上には透光性の第１の陽極１２１が形成されている。１０１ｕは、ホール注入層１３１、ホール輸送層１４１、第１の発光層１５１、電子輸送層１６１及び電子注入層１７１がこの順に積層されて構成される第１の発光ユニットである。第１の発光ユニット１０１ｕは、第１の陽極１２１上に第１の陽極１２１表面の一部１２１aを露出するように設けられている。１８１は発光ユニット１０１ｕ上に形成された透光性の陰極である。
【００４３】
１０２ｕは電子注入層１７２、電子輸送層１６２、第２の発光層１５２、ホール輸送層１４２及びホール注入層１３２がこの順に積層されて構成される第２の発光ユニットである。第２の発光ユニット１０２ｕは、陰極１８１上に陰極１８１表面の一部１８１aを露出するように設けられている。１２２は第２の発光ユニット１０２ｕ上に形成された光反射性の第２の陽極である。
【００４４】
このように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１は、陰極１８１が第１の発光ユニット１０１ｕと第２の発光ユニット１０２ｕに対して共通の陰極となる構成を有している。
【００４５】
さらに、第１の陽極１２１表面の一部１２１a及び第２の陽極１２２が共通電源１０００の一方の端子側と配線部材１０２０、１０２１及び１０２２により電気的に接続されると共に、陰極１８１の一部１８１aが配線部材１０８１により共通電源１０００の他方の端子側と電気的に接続されている。
【００４６】
上述したように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１にあっては、透光性基板１１０の膜形成面とは垂直方向に第１の発光ユニット１０１ｕ及び第２の発光ユニット１０２ｕが積層されており、第１の発光ユニット１０１ｕと第２の発光ユニット１０２ｕが、配線部材により電気的に並列に接続されている。ここで、配線部材とは、１０２０、１０２１、１０２２、１０８１の他、第１の陽極１２１、陰極１８１、第２の陽極１２２を含む。
【００４７】
この構成では、共通電源１０００を用いて、第１の陽極１２１と陰極１８１の間及び第２の陽極１２２と陰極１８１の間に電流が供給されることにより、第１、第２の発光ユニット１０１ｕ、１０２ｕが同時に発光し、第２の発光ユニット１０２ｕから発光した光が透光性の陰極１８１、第１の発光ユニット１０１ｕ及び透光性の第１の陽極１２１を介して基板１１０から外部に出力されると共に、第１の発光ユニット１０１ｕから発光した光も透光性の第１の陽極１２１を介して基板１１０から外部に出力される。
【００４８】
このように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１によれば、第１、第２の発光ユニット１０１ｕ、１０２ｕから出力された光が合成され、この合成された光が基板１１０から外部に出力される。このため、図４に示した発光ユニット４０１ｕ単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子４と同じ発光輝度を得るために、有機ＥＬ素子１の第１の発光ユニット１０１ｕ、第２の発光ユニット１０２ｕに流す電流は、有機ＥＬ素子４の発光ユニット４０１ｕに流す電流よりも少なくてすむ。また、有機ＥＬ素子は、素子中に流れる電流が小さいほど素子の劣化が小さく寿命が長いため、有機ＥＬ素子４の発光ユニット４０１ｕよりも有機ＥＬ素子１の発光ユニット１０１ｕ、第２の発光ユニット１０２ｕの方が劣化が小さい。したがって、有機ＥＬ素子４よりも有機ＥＬ素子１の方が寿命は長い。
【００４９】
一方、図６に記載した直列接続構造を有する従来の有機ＥＬ素子６によっても、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子４よりも長寿命化を図れる。しかし、かかる直列接続構造の有機ＥＬ素子では、前述したように、駆動電圧が高くなる。したがって、直列接続構造の有機ＥＬ素子では、有機ＥＬ素子のメリットの一つである低電圧駆動が困難であるため、低駆動電圧が要求されるＴＦＴ基板を用いたアクティブマトリクス構造の有機ＥＬディスプレイを実現することは困難である。かかる直列接続構造を有する従来の有機ＥＬ素子に対し、本発明の有機ＥＬ素子１によれば、積層された発光ユニット１０１ｕ、１０２ｕが電気的に並列に接続されているので、同じ電流密度の電流を流すために有機ＥＬ素子１に印加する電圧を、直列接続構造を有する有機ＥＬ素子６よりも小さくすることができる。
【００５０】
このように、本発明の有機ＥＬ素子１によれば、長寿命で且つ駆動電圧の小さい有機ＥＬ素子を提供できる。
【００５１】
なお、第１の発光層１５１及び第２の発光層１５２は、それぞれが異なる発光色を有する複数の発光層の積層構造でもよい。例えば、第１の発光層１５１及び第２の発光層１５２として、補色関係にある青色発光層とオレンジ色発光層の積層構造とし、出射光として白色発光を得る構成でもかまわない。また、第１の発光層１５１と第２の発光層１５２は同じ発光色の発光層でもよいし、異なる発光色の発光層でもかまわない。後者としては、例えば、第１の発光層１５１として青色発光層、第２の発光層１５２としてオレンジ色発光層を用いて、出射光として白色発光を得る構成でもかまわない。
【００５２】
また、第1実施形態に係る有機ＥＬ素子１においては陰極を共有している構成について説明したが、陰極が異なる材料からなる積層構造であってもかまわない。
【００５３】
そのため、陰極１８１として異なる材料からなる積層構造を用いることにより、第１の発光ユニット１０１ｕ、第２の発光ユニット１０２ｕそれぞれへの電子注入障壁を別個に調整することができる。したがって、第１の発光ユニット１０１ｕ、第２の発光ユニット１０２ｕの抵抗を別個に調整することができる。よって、本発明に係る第２の実施形態よりも、第１、第２の発光ユニットの抵抗を揃えることが容易であるため、より長寿命な素子を得ることができる。
【００５４】
また、上述したように陰極１８１が異なる材料からなる積層構造である場合に、該異なる材料からなる陰極間に透光性絶縁層を備えてもかまわない。
【００５５】
かかる構成によれば、前記積層構造に係る陰極のうち第２の発光ユニット側に設置される陰極を形成する際に、第１の発光ユニット１０１ｕに与えるダメージを軽減できる。これにより、第１の発光ユニット１０１ｕの長寿命化を図ることができ、第１の発光ユニット１０１ｕと第２の発光ユニット１０２ｕの寿命を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００５６】
さらに、第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子１においては、第１の陽極上に第１の発光ユニット、陰極、第２の発光ユニット及び第２の陽極が順次積層された構成について説明したが、第１の陰極上に第１の発光ユニット、陽極、第２の発光ユニット及び第２の陰極が順次積層された構成であってもかまわない。この場合においても、陽極が異なる材料からなる積層構造であってもかまわない。また、同様に該異なる材料から成る陽極間に透光性絶縁層を備えてもかまわない。
【００５７】
（第２の実施形態）
次に、図面を参照して本発明に係る第２の実施形態について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子の模式的な素子構造断面図である。
【００５８】
図２において、２は有機ＥＬ素子であり、透光性基板２１０上には透光性の第１の陽極２２１が形成されている。２０１ｕは、ホール注入層２３１、ホール輸送層２４１、第１の発光層２５１、電子輸送層２６１及び電子注入層２７１がこの順に積層されて構成される第１の発光ユニットである。第１の発光ユニット２０１ｕは、第１の陽極２２１上に、第１の陽極２２１表面の一部２２１aを露出するように設けられている。２８１は発光ユニット２０１ｕ上に形成された透光性の第１の陰極である。
【００５９】
２９０は第１の陰極２８１表面の一部２８１aを露出するように陰極２８１上に形成された透光性の絶縁層である。
【００６０】
２２２は透光性の絶縁層２９０上に形成された透光性の第２の陽極であり、２０２ｕは、ホール注入層２３２、ホール輸送層２４２、第２の発光層２５２、電子輸送層２６２及び電子注入層２７２がこの順に積層されて構成される第２の発光ユニットである。第２の発光ユニット２０２ｕは、第２の陽極２２２上に第２の陽極２２２表面の一部２２２aを露出するように設けられている。２８２は第２の発光ユニット２０２ｕ上に形成された光反射性の第２の陰極である。
【００６１】
さらに、第１の陽極２２１表面の一部２２１a及び第２の陽極表面２２２の一部２２２aが共通電源２０００の一方の端子側と配線部材２０２０、２０２１及び２０２２により電気的に接続されると共に、第１の陰極２８１表面の一部２８１a及び第２の陰極２８２が配線部材２０８０、２０８１及び２０８２により共通電源２０００の他方の端子側と電気的に接続されている。
【００６２】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子が第１実施形態に係る有機ＥＬ素子と異なる点は、陽極／発光ユニット／陰極の構造を有する２つの素子が、この順で積層されている点である。
【００６３】
上述したように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子２にあっては、透光性基板２１０の膜形成面とは垂直方向に第１の発光ユニット２０１ｕ及び第２の発光ユニット２０２ｕが積層されており、第１の発光ユニット２０１ｕと第２の発光ユニット２０２ｕが、配線部材により電気的に並列に接続されている。ここで、配線部材とは、２０２０、２０２１、２０２２、２０８０、２０８１及び２０８２の他、第１の陽極２２１、第１の陰極２８１、第２の陽極２２２、第２の陰極２８２を含む。
【００６４】
この構成では、共通電源２０００を用いて、第１の陽極２２１と第１の陰極２８１の間及び第２の陽極２２２と第２の陰極２８２の間に電流が供給されることにより、第１、第２の発光ユニット２０１ｕ、２０２ｕが同時に発光し、第２の発光ユニット２０２ｕから発光した光が透光性の第２の陽極２２２、透光性絶縁膜２９０、透光性の第１の陰極２８１、第１の発光ユニット２０１ｕ及び透光性の第１の陽極２２１を介して基板２１０から外部に出力されると共に、第１の発光ユニット２０１ｕから発光した光も透光性の第１の陽極２２１を介して基板２１０から外部に出力される。
【００６５】
このように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１によれば、第１、第２の発光ユニット２０１ｕ、２０２ｕから出力された光が合成され、この合成された光が基板２１０から外部に出力される。このため、図４に示した発光ユニット４０１ｕ単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子４と同じ発光輝度を得るために、有機ＥＬ素子２の第１の発光ユニット２０１ｕ、第２の発光ユニット２０２ｕに流す電流は、有機ＥＬ素子４の発光ユニット４０１ｕに流す電流よりも少なくてすむ。また、有機ＥＬ素子は、素子中に流れる電流が小さいほど素子の劣化が小さく寿命が長いため、有機ＥＬ素子４の発光ユニット４０１ｕよりも有機ＥＬ素子２の発光ユニット２０１ｕ、第２の発光ユニット２０２ｕの方が劣化が小さい。したがって、有機ＥＬ素子４よりも有機ＥＬ素子２の方が寿命は長い。
【００６６】
一方、図６に記載した直列接続構造を有する従来の有機ＥＬ素子６によっても、単一の発光ユニットか構成される有機ＥＬ素子４よりも長寿命化を図れる。しかし、かかる直列接続構造の有機ＥＬ素子では、前述したように、駆動電圧が高くなる。したがって、直列接続構造の有機ＥＬ素子では、有機ＥＬ素子のメリットの一つである低電圧駆動が困難であるため、低駆動電圧が要求されるＴＦＴ基板を用いたアクティブマトリクス構造の有機ＥＬディスプレイを実現することは困難である。かかる直列接続構造を有する従来の有機ＥＬ素子に対し、本発明の有機ＥＬ素子２によれば、積層された発光ユニット２０１ｕ、２０２ｕが電気的に並列に接続されているので、同じ電流密度の電流を流すために有機ＥＬ素子２に印加する電圧を、直列接続構造を有する有機ＥＬ素子６よりも小さくすることができる。
【００６７】
このように、本発明の有機ＥＬ素子２によれば、長寿命で且つ駆動電圧の小さい有機ＥＬ素子を提供できる。
【００６８】
なお、第１の発光層２５１及び第２の発光層２５２は、異なる発光色を有する複数の発光層の積層構造でもよい。例えば、第１の発光層２５１及び第２の発光層２５２として、それぞれ青色発光層とオレンジ色発光層の積層構造とし、出射光として白色発光を得る構成でもかまわない。また、第１の発光層２５１と第２の発光層２５２は同じ発光色の発光層でもよいし、異なる発光色の発光層でもかまわない。後者としては、例えば、第１の発光層２５１として青色発光層、第２の発光層２５２としてオレンジ色発光層を用いて、出射光として白色発光を得る構成でもかまわない。
【００６９】
本実施形態によれば、第１の発光ユニット２０１ｕ及び第２の発光ユニット２０２ｕを同じ構造・構成にすることができる。このため、第１の発光ユニット２０１ｕ及び第２の発光ユニット２０２ｕの各抵抗を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００７０】
さらに、第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子２においては、第１の陽極上に第１の発光ユニット、第１の陰極、透光性絶縁層、第２の陽極、第２の発光ユニット及び第２の陰極が順次積層された構成について説明したが、第１の陰極上に第１の発光ユニット、第１の陽極、透光性絶縁層、第２の陰極、第２の発光ユニット及び第２の陽極が順次積層された構成であってもかまわない。
【００７１】
（第３の実施形態）
次に、図面を参照して本発明に係る第３の実施形態について説明する。図３は、本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子の模式的な素子構造断面図である。
【００７２】
第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子１の基板側の陽極１２１が透光性、基板の反対側の陽極１２２が光反射性であるのに対し、本実施形態に係る有機ＥＬ素子３の基板側の陽極３２１が光反射性、基板の反対側の陽極３２２が透光性である点で異なる。
【００７３】
図３において、３は有機ＥＬ素子であり、基板３１０上には光反射性の第１の陽極３２１が形成されている。３０１ｕは、ホール注入層３３１、ホール輸送層３４１、第１の発光層３５１、電子輸送層３６１及び電子注入層３７１がこの順に積層されて構成される第１の発光ユニットである。第１の発光ユニット３０１ｕは、第１の陽極３２１上に第１の陽極３２１表面の一部３２１aを露出するように設けられている。３８１は発光ユニット３０１ｕ上に形成された透光性の陰極である。
【００７４】
３０２ｕは、電子注入層３７２、電子輸送層３６２、第２の発光層３５２、ホール輸送層３４２及びホール注入層３３２がこの順に積層されて構成される第２の発光ユニットである。第２の発光ユニット３０２ｕは、陰極３８１上に陰極３８１表面の一部３８１aを露出するように設けられている。３２２は第２の発光ユニット３０２ｕ上に形成された透光性の第２の陽極である。
【００７５】
このように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子３は、陰極３８１が第１の発光ユニット３０１ｕと第２の発光ユニット３０２ｕに対して共通の陰極となる構成を有している。
【００７６】
さらに、第１の陽極３２１表面の一部３２１a及び第２の陽極３２２が共通電源３０００の一方の端子側と配線部材３０２０、３０２１及び３０２２により電気的に接続されると共に、陰極３８１表面の一部３８１aが配線部材３０８１により共通電源３０００の他方の端子側と電気的に接続されている。
【００７７】
上述したように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子３にあっては、透光性基板３１０の膜形成面とは垂直方向に第１の発光ユニット３０１ｕ及び第２の発光ユニット３０２ｕが積層されており、第１の発光ユニット３０１ｕと第２の発光ユニット３０２ｕが、配線部材により電気的に並列に接続されている。ここで、配線部材とは、３０２０、３０２１、３０２２、３０８１の他、第１の陽極３２１、陰極３８１、第２の陽極３２２を含む。
【００７８】
この構成では、共通電源３０００を用いて、第１の陽極３２１と陰極３８１の間及び第２の陽極３２２と陰極３８１の間に電流が供給されることにより、第１、第２の発光ユニット３０１ｕ、３０２ｕが同時に発光し、第１の発光ユニット３０１ｕから発光した光が透光性の陰極３８１及び第２の発光ユニット３０２ｕ及び透光性の第２の陽極３２２を介して基板３１０の反対側から外部に出力されると共に、第２の発光ユニット３０２ｕから発光した光も透光性の第２の陽極３２２を介して基板３１０の反対側から外部に出力される。
【００７９】
このように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子３によれば、第１、第２の発光ユニット３０１ｕ、３０２ｕから出力された光が合成され、この合成された光が第２の陽極３２２から外部に出力される。このため、図５に示した発光ユニット５０１ｕ単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子５と同じ発光輝度を得るために、有機ＥＬ素子３の第１の発光ユニット３０１ｕ、第２の発光ユニット３０２ｕに流す電流は、有機ＥＬ素子５の発光ユニット５０１ｕに流す電流よりも少なくてすむ。また、有機ＥＬ素子は、素子中に流れる電流が小さいほど素子の劣化が小さく寿命が長いため、有機ＥＬ素子５の発光ユニット５０１ｕよりも有機ＥＬ素子３の発光ユニット３０１ｕ、第２の発光ユニット３０２ｕの方が劣化が小さい。したがって、有機ＥＬ素子５よりも有機ＥＬ素子３の方が寿命は長い。
【００８０】
一方、図６に記載した直列接続構造を有する従来の有機ＥＬ素子６によっても、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子４よりも長寿命化を図れる。しかし、かかる直列接続構造の有機ＥＬ素子では、前述したように、駆動電圧が高くなる。したがって、直列接続構造の有機ＥＬ素子では、有機ＥＬ素子のメリットの一つである低電圧駆動が困難であるため、低駆動電圧が要求されるＴＦＴ基板を用いたアクティブマトリクス構造の有機ＥＬディスプレイを実現することは困難である。かかる直列接続構造を有する従来の有機ＥＬ素子に対し、本発明の有機ＥＬ素子３によれば、積層された発光ユニット３０１ｕ、３０２ｕが電気的に並列に接続されているので、同じ電流密度の電流を流すために有機ＥＬ素子３に印加する電圧を、直列接続構造を有する有機ＥＬ素子６よりも小さくすることができる。
【００８１】
このように、本発明の有機ＥＬ素子３によれば、長寿命で且つ駆動電圧の小さい有機ＥＬ素子を提供できる。
【００８２】
駆動回路としてＴＦＴを用いたアクティブマトリクス発光装置を作製する場合、本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子においては、透光性を有しないＴＦＴに光が遮断されるため開口率が低いのに対し、本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子においては、ＴＦＴ基板の反対側から光が出射されるため、本発明に係る第１の実施形態を用いた場合よりも、本発明に係る第３の実施形態を用いた方が開口率が高いという利点がある。
【００８３】
なお、第１の発光層３５１及び第２の発光層３５２は、異なる発光色を有する複数の発光層の積層構造でもよい。例えば、第１の発光層３５１及び第２の発光層３５２として、それぞれ青色発光層とオレンジ色発光層の積層構造とし、出射光として白色発光を得る構成でもかまわない。また、第１の発光層３５１と第２の発光層３５２は同じ発光色の発光層でもよいし、異なる発光色の発光層でもかまわない。後者としては、例えば、第１の発光層３５１として青色発光層、第２の発光層３５２としてオレンジ色発光層を用いて、出射光として白色発光を得る構成でもかまわない。
【００８４】
また、第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子３においては陰極を共有している構成について説明したが、陰極が異なる材料からなる積層構造であってもかまわない。
【００８５】
そのため、陰極３８１として異なる材料からなる積層構造を用いることにより、第１の発光ユニット３０１ｕ、第２の発光ユニット３０２ｕそれぞれへの電子注入障壁を別個に調整することができる。したがって、第１の発光ユニット３０１ｕ、第２の発光ユニット３０２ｕの抵抗を別個に調整することができる。よって、本発明に係る第３の実施形態よりも、第１、第２の発光ユニットの抵抗を揃えることが容易であるため、より長寿命な素子を得ることができる。
【００８６】
また、上述したように陰極３８１が異なる材料からなる積層構造である場合に、該異なる材料からなる陰極間に透光性絶縁層を備えてもかまわない。
【００８７】
かかる構成によれば、前記積層構造に係る陰極のうち第２の発光ユニット３０２ｕ側に設置される陰極を形成する際に、第１の発光ユニット３０１ｕに与えるダメージを軽減できる。これにより、第１の発光ユニット３０１ｕの長寿命化を図ることができ、第１の発光ユニット３０１ｕと第２の発光ユニット３０２ｕの寿命を揃えることが容易にできるため、より長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００８８】
さらに、第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子３においては、第１の陽極上に第１の発光ユニット、陰極、第２の発光ユニット及び第２の陽極が順次積層された構成について説明したが、第１の陰極上に第１の発光ユニット、陽極、第２の発光ユニット及び第２の陰極が順次積層された構成であってもかまわない。この場合においても、陽極が異なる材料からなる積層構造であってもかまわない。また、同様に該異なる材料から成る陽極間に透光性絶縁層を備えてもかまわない。また、第１の陰極上に第１の発光ユニット、第１の陽極、透光性絶縁層、第２の陰極、第２の発光ユニット、第２の陽極が順次積層された構成であってもかまわない。
【００８９】
上述した各実施形態では、２つの発光ユニットが同色の発光を行う構成とすることにより、駆動電圧を抑えつつ十分な強度の同色の発光を得ることができる。また、各発光ユニットが異なる色の発光を行う場合でも、異なる色の発光層を積層した単一の発光ユニットからなる有機ＥＬ素子と比較して、駆動電圧を抑えつつ十分な強度の発光を得ることができる。
【００９０】
また、上述した各実施形態の素子として２つの発光ユニットが積層された構造について説明したが、３つ以上の発光ユニットが積層されていてもよい。
【００９１】
本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子は、前記のように、発光ユニットが複数存在し、該複数の発光ユニットの少なくとも２つ以上が電気的に並列接続されていることを特徴とする。
【００９２】
本発明において、発光ユニットとは、主に有機化合物からなる発光層を含む積層構造を有し、陽極と陰極との間に所定電圧を印加したとき発光しうるものである。
【００９３】
本発明にかかる発光ユニットの構成としては、例えば、発光層、ホール輸送層／発光層、発光層／電子輸送層、ホール輸送層／発光層／電子輸送層、ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層、ホール輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層、ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層などが挙げられる。
本発明による有機ＥＬ素子においては、発光ユニットが複数存在するものであれば、該発光ユニットは、いかなる積層構造を有していてもかまわない。また、発光ユニットは同一構造・構成でもよいが、異なるようにしてもよい。
【００９４】
さらに、発光層、ホール輸送層、ホール注入層、電子輸送層、電子注入層などに用いられる物質についても、特に制限はなく、任意の物質でよい。発光層に用いられる発光材料についても、特に制限はなく、任意の材料が用いられてもよく、例えば、各種の蛍光材料、燐光材料等が挙げられる。また、発光層は単層でもよいし、多層構造であってもよい。
【００９５】
本発明の有機ＥＬ素子において、陽極材料としては、一般的には、仕事関数の大きい材料、具体的には、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）などの導電性金属酸化物が挙げられるが、導電性金属酸化物の背面に反射率の高いメタル層を配設してもよい。また、反射板としても機能する場合には、Ａｌ、Ａｇなどの金属あるいはそれらの合金を用いてもよい。
【００９６】
本発明の有機ＥＬ素子において、陰極材料としては、一般的には、仕事関数の小さい金属、またそれらを含む合金、金属酸化物等を用いるのが好ましい。例えば、Ｌｉ等のアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａ等のアルカリ土類金属、Ｅｕ等の希土類金属等からなる金属単体、あるいは、これらの金属とＡｌ、Ａｇ、Ｉｎ等との合金、或いは該金属のフッ化物または酸化物等が挙げられる。また、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットの間に位置する場合は、光を透過する厚みに形成される。
【００９７】
本発明の有機ＥＬ素子において、上述した隣接する発光ユニット間に設置された透光性絶縁層２９０を形成する材料としては、一般に、可視光の透過率が５０％以上の透光性絶縁材料を用いることが望ましい。可視光透過率が５０％以下であると、生成した光が該絶縁層を通過する際に吸収され、複数の発光ユニットを積層しても発光効率が下がってしまう。このような透光性絶縁材料としては、例えば、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ、ＳｉＯＦ、Ａｌ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5などの無機酸化物等が挙げられる。別の好ましい透光性絶縁材料は、高分子材料である。例えば、ポリイミド、ポリアクリレート、ポリキノリン等が挙げられる。
【００９８】
本発明によると、複数の発光ユニットが基板上に垂直方向に積層され、電気的に並列に接続することにより、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子と同輝度を得るためには、複数の発光ユニットそれぞれに流す電流を低減することができる。
【００９９】
例えば、ｎ個の発光ユニットが積層され、電気的に並列に接続されている本発明に係る有機ＥＬ素子と、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子に同じ電圧Ｖが印加された場合、本発明にかかる有機ＥＬ素子は電気的に並列に接続されているためｎ個の発光ユニットそれぞれに電圧Ｖが印加され、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子と同じ輝度でｎ個の発光ユニットそれぞれが発光する。さらに、本発明に係る有機ＥＬ素子はｎ個の複数の発光ユニットが積層された構成であるため、ｎ個の発光ユニットからの光が合成されて外部に照射される。したがって、本発明にかかる有機ＥＬ素子では、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子と同じ電圧が印加された場合には、そのｎ倍の発光輝度を得ることができる。
【０１００】
また、有機ＥＬ素子の発光輝度は電流密度にほぼ比例するため、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子と同じ発光輝度を得るためには、本発明にかかる有機ＥＬ素子のｎ個の発光ユニットそれぞれには、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子の場合のｎ分の１の電流を流せばよい。この場合の本発明にかかる有機ＥＬ素子の駆動電圧は、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子の駆動電圧より大幅に低くなる。
【０１０１】
また、有機ＥＬ素子に流れる電流が小さいほど、発光ユニットの劣化が小さいため、有機ＥＬ素子の寿命は長い。したがって、本発明に係る有機ＥＬ素子では、単一の発光ユニットの場合と比較して、各発光ユニットに流れる電流が少ないことにより各発光ユニットの劣化が抑制されるため、ｎ個の発光ユニットそれぞれの寿命は長くなる。よって、ｎ個の発光ユニットを電気的に並列に接続した本発明にかかる有機ＥＬ素子は、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子の場合よりも寿命は長くなる。
【０１０２】
一方、複数の発光ユニットを電気的に直列に接続した有機ＥＬ素子の場合、各発光ユニットに単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子と同じ電流を流すためには、駆動電圧は発光ユニット倍となるため、高電圧が必要となる。すなわち、複数の発光ユニットを電気的に直列に接続した有機ＥＬ素子の場合、発光閾値電圧が高いため、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子を駆動する電圧が印加されても十分な発光輝度を得ることができない。
【０１０３】
したがって、本発明にかかる有機ＥＬ素子は、単一の発光ユニットからなる有機ＥＬ素子より長寿命であり、かつ、複数の発光ユニットを電気的に直列に接続した有機ＥＬ素子よりも低電圧で駆動可能である。
【０１０４】
さらに、本発明にかかる有機ＥＬ素子は、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子と比較して、長寿命であるのに加え、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子では十分な発光輝度を得ることが困難な発光材料の組み合わせを用いても、十分な発光輝度を得ることができる。
【０１０５】
例えば、青色発光層とオレンジ色発光層の積層構造により白色発光素子は実現されるが、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子では、青色発光層とオレンジ色発光層を直接積層する必要があるため、青色発光材料とオレンジ色発光材料の組み合わせの選択肢が少ない。一例として、青色発光層とオレンジ色発光層はともに一重項発光材料（蛍光発光材料）同士、もしくは、ともに三重項発光材料（燐光発光材料）同士でないと十分な発光輝度を得ることができない。例えば、青色の一重項発光材料とオレンジ色の三重項発光材料の積層構造では発光効率が低く、寿命が短い素子しか得られていない。それに対して、本発明にかかる有機ＥＬ素子では、第１の発光層にオレンジ色発光材料、第２の発光層に青色発光材料を用いると、オレンジ色発光材料と青色発光材料を直接積層する必要がないため、その組み合わせの選択肢は多くなり、オレンジ色三重項発光材料と青色一重項発光材料の組み合わせでも十分な発光輝度を得ることができる。
【０１０６】
また、単一の発光ユニットから構成される有機ＥＬ素子において、その発光ユニットに赤、緑、青色発光層の積層構造を用いた場合、発光中心を三層のどの位置にするかで三色それぞれの発光輝度が大きく変わり、そのバランスによって素子の色度が大きく変わるため、所望の色度を得るために発光中心の設計が困難である。それに対し、本発明にかかる有機ＥＬ素子においては、例えば、第１、第２、第３の発光ユニットにそれぞれ、青、緑、赤色の発光層を用いることにより、それぞれの色（発光ユニット）ごとに発光中心の設計が可能であるため、色度の調整が容易である。
【０１０７】
上記のような複数の発光ユニットが電気的に並列に接続された有機ＥＬ素子の場合、各発光ユニットの抵抗値に大きな差があると、抵抗値の小さい発光ユニットに電流が集中して流れるため、この抵抗値の小さい発光ユニットの寿命は小さいものとなる。したがって、複数の発光ユニットの合計輝度の低下が早いため、複数の発光ユニット全体としての寿命は小さいものとなる。そこで、複数の発光ユニット全体としての寿命を長くするためには、各発光ユニットの抵抗値をそろえる必要がある。そのためには、所望の抵抗値をもつ発光ユニットを形成する必要がある。そのためには、例えば、抵抗値の小さい発光ユニットを得るためには、発光ユニット内のある層の膜厚を小さくする、発光層にドーパントをドープすること等が有効である。一方で、単純に発光ユニット内のある層の膜厚を小さくしたり、発光層に不適切なドーパントをドープすると、ホールと電子のキャリアバランスが崩れ、寿命が落ちたり、白色素子の場合に色度が変化したりすることがあるため、これらを防ぐように発光ユニットの抵抗値の調整をする必要がある。発光ユニットの抵抗値の調整の具体的な対策としては、ホールが少ない場合には、ホール輸送層の膜厚を小さくする、あるいは、発光層に、発光層中でホール輸送に寄与するホール輸送性ドーパントをドープする方法等を用いて、ホールが発光層内に注入されやすくすること等により発光ユニットの抵抗値を小さくすることができる。また、電子が少ない場合には、電子輸送層の膜厚を小さくする、あるいは、発光層に、発光層中で電子輸送に寄与する電子輸送性の補助ドーパントをドープする方法等を用いて、電子が発光層内に注入されやすくすること等により発光ユニットの抵抗値を小さくすることができる。
【０１０８】
[実施例１]
本実施例は、上述した第１の実施形態の例である。図７（a）は、本発明の実施例１に係る有機ＥＬ素子を示す模式的上面図である。また、図７（b）は、図７（a）におけるAB間の断面を示す模式図である。ガラス基板１１０の上に、第１の陽極１２１が、エッチングによりパターニングすることによって、ライン状に形成されている。第１の陽極１２１上に第１の発光ユニット１０１ｕが、マスクによりパターニングすることにより、第１の陽極１２１表面の一部１２１aを露出するように形成されている。第１の発光ユニット１０１ｕ上に、マスクによりパターニングすることによって、陰極１８１が第１の陽極１２１と垂直な方向にライン状に、第１の陽極１２１と接触しないように形成されている。陰極１８１上に第２の発光ユニット１０２ｕが、マスクによりパターニングすることによって、第１の陽極１２１表面の一部１２１aを露出するように形成されている。第２の発光ユニット１０２ｕ上に、第２の陽極１２２が、マスクによりパターニングすることにより、陰極１８１と接触しないように、かつ、第２の陽極１２２の延長である配線部材１０２２が、第１の陽極１２１表面の一部１２１aと接触するように形成されている。また、第１の陽極１２１の延長である配線部材１０２０及び１０２１が共通電源（図示せず）の一方の端子側と接続され、陰極１８１の延長である配線部材１０８１が共通電源（図示せず）の他方の端子側と接続されている。
【０１０９】
すなわち、第１の陽極１２１表面の一部１２１a及び第２の陽極１２２が共通電源（図示せず）の一方の端子側と配線部材１０２０、１０２１及び１０２２により電気的に接続されると共に、陰極１８１表面の一部１８１aが配線部材１０８１により共通電源（図示せず）の他方の端子側と電気的に接続されている。かかる構成により、第１の発光ユニット１０１ｕ及び第２の発光ユニット１０２ｕのそれぞれには、電流が並列的に供給される。
【０１１０】
本実施例では、図１、図７（a）及び図７（b）の有機ＥＬ素子構造において、第１の陽極１２１としてＩＴＯ、ホール注入層１３１としてＣｕＰｃ、ホール輸送層１４１としてＮＰＢ、第１の発光層１５１と電子輸送層１６１としてＡｌｑ、電子注入層１７１としてＬｉ2Ｏ、陰極１８１としてＡｇ、電子注入層１７２としてＡｌｑ：Ｌｉ、電子輸送層１６２と第２の発光層１５２としてＡｌｑ、ホール輸送層１４２としてＮＰＢ、ホール注入層１３２としてＣｕＰｃ、第２の陽極１２２としてＡｌを用いた。
【０１１１】
ここで、上記構造を有する有機ＥＬ素子を以下のようにして作製した。まず、シート抵抗値２０Ω／□のＩＴＯが６０ｎｍの厚さに成膜されたガラス基板１１０に酸素プラズマ処理を施した。次に、前記ＩＴＯからなる第１の陽極１２１上に、ＣｕＰｃを蒸着により１０ｎｍの厚さに成膜して、ホール注入層１３１を形成した。次に、前記ホール注入層１３１上に、ＮＰＢを蒸着により５０ｎｍの厚さに成膜して、ホール輸送層１４１とした。次に、前記ホール輸送層１４１上に、Ａｌｑを蒸着により７０ｎｍの厚さに成膜した。該Ａｌｑは第１の発光層１５１と電子輸送層１６１とを兼ねている。次に、前記電子輸送層１６１上に、Ｌｉ2Ｏを蒸着により、０．５ｎｍの厚さに成膜して電子注入層１７１とした。前記電子注入層１７１上に、Ａｇを蒸着により、２０ｎｍの厚さに成膜して陰極１８１とした。
【０１１２】
次に、上記Ａｇからなる陰極１８１上に、ＬｉとＡｌｑを同時に蒸着することにより、Ａｌｑ：Ｌｉを１０ｎｍの厚さに成膜して電子輸送層１７２とした。次に、前記電子注入層１７２上に、Ａｌｑを蒸着により、６０ｎｍの厚さに成膜して電子輸送層１６２と第２の発光層１５２とした。次に、前記第２の発光層１５２に、ＮＰＢを蒸着により、５０ｎｍの厚さに成膜してホール輸送層１４２とした。次に、前記ホール輸送層１４２上に、ＣｕＰｃを蒸着により、１０ｎｍの厚さに成膜してホール注入層１３２とした。次に、前記ホール注入層１３２上に、Ａｌを蒸着により、２００ｎｍの厚さに成膜して第２の陽極１２２とした。該Ａｌは、電極としてのみではなく、反射板としての機能も有する。
【０１１３】
[実施例２]
本発明の実施例２に係る有機ＥＬ素子の構造は実施例１と同様である。本実施例では、ガラス基板１１０上に第１の陽極１２１、ホール注入層１３１、ホール輸送層１４１、第１の発光層１５１、電子輸送層１６１、電子注入層１７１及び陰極１８１が順に形成されている。さらに、該陰極１８１上に、電子注入層１７２、電子輸送層１６２、第２の発光層１５２、ホール輸送層１４２、ホール注入層１３２及び第２の陽極１２２が形成されている。
【０１１４】
本実施例では、第１の陽極１２１としてＩＴＯ、ホール注入層１３１としてＣｕＰｃ、ホール輸送層１４１としてＮＰＢ、第１の発光層１５１と電子輸送層１６１としてＡｌｑ、電子注入層１７１としてＬｉ2Ｏ、陰極１８１としてＡｇ、電子注入層１７２としてＡｌｑ：Ｌｉ、電子輸送層１６２と第２の発光層１５２としてＡｌｑ、ホール輸送層１４２としてＮＰＢ、ホール注入層１３２としてＣｕＰｃ、第２の陽極１２２としてＡｌを用いた。本実施例は、電子輸送層１６２と第２の発光層１５２として用いたＡｌｑの膜厚、及びホール輸送層１４２として用いたＮＰＢの膜厚が実施例１と異なる。
【０１１５】
ここで、上記構造を有する有機ＥＬ素子を以下のようにして作製した。シート抵抗値２０Ω／□のＩＴＯが６０ｎｍの厚さに成膜されたガラス基板１１０の酸素プラズマ処理の後、前記ＩＴＯからなる第１の陽極１２１上に、ＣｕＰｃからなるホール注入層１３１、ＮＰＢからなるホール輸送層１４１、Ａｌｑからなる第１の発光層１５１と電子輸送層１６１、Ｌｉ2Ｏからなる電子注入層１７１、Ａｇからなる陰極１８１を実施例１と同様に成膜した。
【０１１６】
次に、上記Ａｇからなる陰極１８１上に、ＬｉとＡｌｑを同時に蒸着することにより、Ａｌｑ：Ｌｉを１０ｎｍの厚さに成膜して電子注入層１７２とした。次に、前記電子注入層１７２上に、Ａｌｑを蒸着により、４０ｎｍの厚さに成膜して第２の発光層１５２と電子輸送層１６２とした。次に、前記電子輸送層１６２上に、ＮＰＢを蒸着により、３０ｎｍの厚さに成膜してホール輸送層１４２とした。次に、前記ホール輸送層１４２上に、ＣｕＰｃを蒸着により、１０ｎｍの厚さに成膜してホール輸送層１３２とした。次に、前記ホール注入層１３２上に、Ａｌを蒸着により、２００ｎｍの厚さに成膜して第２の陽極１２２とした。該Ａｌは、電極としてのみではなく、反射板としての機能も有する。
【０１１７】
[実施例３]
本実施例は、上述した第２の実施形態の例である。図８は、本発明の実施例３に係る有機ＥＬ素子を示す模式的上面図である。また、図９（a）、図９（b）は、図８における、それぞれＣＤ間、ＥＦ間の断面を示す模式図である。ガラス基板２１０の上に、第１の陽極２２１が、エッチングによりパターニングすることによって、ライン状に形成されている。第１の陽極２２１上に第１の発光ユニット２０１ｕが、マスクによりパターニングすることにより、第１の陽極２２１表面の一部２２１aを露出するように形成されている。第１の発光ユニット２０１ｕ上に、マスクによりパターニングすることによって、第１の陰極２８１が第１の陽極２２１と垂直な方向にライン状に、第１の陽極２２１と接触しないように形成されている。陰極２８１上に、透明絶縁層２９０が、マスクによりパターニングすることにより、第１の陽極２２１表面の一部２２１a及び第１の陰極２８１表面の一部２８１aを露出するように形成されている。ただし、図８においては、本実施例に係る有機ＥＬ素子の構造をわかりやすく図示するために、透明絶縁層２９０は外周線のみ記載されている。
【０１１８】
透明絶縁層２９０上に、第２の陽極２２２が、マスクによりパターニングすることにより、第１の陰極２８１と接触しないように、かつ、第２の陽極２２２の延長である配線部材２０２２が、第１の陽極２２１表面の一部２２１aと接触するように形成されている。第２の陽極２２２上に、第２の発光ユニット２０２ｕが、マスクによりパターニングすることにより、第１の陰極２８１表面の一部２８１a及び第２の陽極２２２表面の一部２２２aを露出するように形成されている。第２の発光ユニット２０２ｕ上に、第２の陰極２８２が、マスクによりパターニングすることにより、第１の陽極２２１及び第２の陽極２２２と接触しないように、かつ、第２の陰極２８２の延長である配線部材２０８２が、第１の陰極２８１表面の一部２８１aと接触するように形成されている。
【０１１９】
また、第１の陽極２２１の延長である配線部材２０２０及び２０２１が共通電源（図示せず）の一方の端子側と接続され、第１の陰極２８１の延長である配線部材２０８０及び２０８１が共通電源（図示せず）の他方の端子側と接続されている。
【０１２０】
すなわち、第１の陽極２２１表面の一部２２１a及び第２の陽極２２２が共通電源（図示せず）の一方の端子側と配線部材２０２０、２０２１及び２０２２により電気的に接続されると共に、第１の陰極２８１表面の一部２８１a及び第２の陰極２８２が共通電源（図示せず）の他方の端子側と配線部材２０８０、２０８１及び２０８２により電気的に接続されている。かかる構成により、第１の発光ユニット２０１ｕ及び第２の発光ユニット２０２ｕのそれぞれには、電流が並列的に供給される。
【０１２１】
本実施例では、図２、図８、図９（a）及び図９（b）の有機ＥＬ素子構造において、第１の陽極２２１としてＩＴＯ、ホール注入層２３１としてＣｕＰｃ、ホール輸送層２４１としてＮＰＢ、第１の発光層２５１と電子輸送層２６１としてＡｌｑ、電子注入層２７１としてＬｉ2Ｏ、第１の陰極２８１としてＡｇ、透光性絶縁層２９０としてＳｉＯ2、第２の陽極２２２としてＩＺＯ、ホール注入層２３２としてＣｕＰｃ、ホール輸送層２４２としてＮＰＢ、第２の発光層２５２と電子輸送層２６２としてＡｌｑ、第２の陰極２８２としてＡｌを用いた。
【０１２２】
ここで、上記構造を有する有機ＥＬ素子を以下のようにして作製した。シート抵抗値２０Ω／□のＩＴＯが６０ｎｍの厚さに成膜されたガラス基板２１０の酸素プラズマ処理の後、前記ＩＴＯからなる第１の陽極２２１上に、ＣｕＰｃからなるホール注入層２３１、ＮＰＢからなるホール輸送層２４１、Ａｌｑからなる第１の発光層２５１と電子輸送層２６１、Ｌｉ2Ｏからなる電子注入層２７１、Ａｇからなる第１の陰極２８１を実施例１と同様に成膜した。
【０１２３】
次に、前記第１の陰極２８１上に、ＳｉＯ2を蒸着により、５０ｎｍの厚さに成膜して透光性絶縁層２９０とした。次に、前記透光性絶縁層２９０上に、ＩＺＯを金属マスクを介して、スパッタ法により、６０ｎｍの厚さに成膜して第２の陽極２２２とした。次に、第２の陽極２２２上に、上記ホール注入層２３２、ホール輸送層２４２、第２の発光層２５２及び電子輸送層２６２を上記ホール注入層２３１、ホール輸送層２４１、第１の発光層２５１及び電子輸送層２６１と同様にして成膜した。次に、該電子輸送層２６２上に、Ａｌを蒸着により、２００ｎｍの厚さに成膜して第２の陰極２８２とした。
【０１２４】
該ＳｉＯ2からなる透光性絶縁層２９０は、Ａｇからなる第１の陰極２８１と、ＩＺＯ膜からなる第２の陽極２２２が短絡するのを防ぐ機能を有する。
【０１２５】
上述したように、本実施例に係る素子の第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットは同じ構造・構成である。このため、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの各抵抗値を揃えることが容易であるので、素子としての長寿命化が容易である。
【０１２６】
[実施例４]
本実施例は、上述した第１の実施形態の例である。本実施例に係る有機ＥＬ素子は、各発光ユニットはオレンジ色発光層と青色発光層の２層の発光層を含んでおり、図１の有機ＥＬ素子構造において、陽極１２１としてＩＴＯ、ホール注入層１３１としてＣｕＰｃ、ホール輸送層１４１としてＮＰＢ、第１の発光層１５１として、ＮＰＢをホストとし、ＤＢｚＲをドーパントとし、ＴＢＡＤＮを補助ドーパントとするオレンジ色発光材料、及び、ＴＢＡＤＮをホストとし、ＴＢＰをドーパントとし、ＮＰＢを補助ドーパントとする青色発光材料の積層膜、電子輸送層１６１としてＡｌｑ、電子注入層１７１としてＬｉ2Ｏ、陰極１８１としてＡｇ、電子注入層１７２としてＡｌｑ：Ｌｉ、電子輸送層１６２としてＡｌｑ、第２の発光層１５２として、ＴＢＡＤＮをホストとし、ＴＢＰをドーパントとし、ＮＰＢを補助ドーパントとする青色発光材料、及び、ＮＰＢをホストとし、ＤＢｚＲをドーパントとし、ＴＢＡＤＮを補助ドーパントとするオレンジ色発光材料の積層膜、ホール輸送層１４２としてＮＰＢ、ホール注入層１３２としてＣｕＰｃを用いた。
【０１２７】
ここで、上記構造を有する有機ＥＬ素子を以下のようにして作製した。シート抵抗値２０Ω／□のＩＴＯが６０ｎｍの厚さに成膜されたガラス基板１１０の酸素プラズマ処理の後、前記ＩＴＯからなる第１の陽極１２１上に、ＣｕＰｃからなるホール注入層１３１、ＮＰＢからなるホール輸送層１４１を実施例１と同様に成膜した。次に、上記ＮＰＢからなるホール輸送層１４１上に、ＮＰＢ、ＤＢｚＲ及びＴＢＡＤＮを同時に蒸着することにより、ＮＰＢをホストとし、ＤＢｚＲをドーパントとし、ＴＢＡＤＮを補助ドーパントとするオレンジ色発光層を３０ｎｍの厚さに成膜して発光層とした。この場合においてはＤＢｚＲ、ＴＢＡＤＮの含有率はそれぞれ３％、１０％である。前記発光層上に、ＴＢＡＤＮ、ＴＢＰ及びＮＰＢを同時に蒸着することにより、ＴＢＡＤＮをホストとし、ＴＢＰをドーパントとし、ＮＰＢを補助ドーパントとする青色発光層を４０ｎｍの厚さに成膜して発光層とした。この場合においてはＴＢＰ、ＮＰＢの含有率はそれぞれ１．５％、１０％である。前記オレンジ発光層及び青色発光層の積層膜を第１の発光層１５１とした。該第１の発光層１５１上に、Ａｌｑを蒸着により、１０ｎｍの厚さに成膜して電子輸送層１６１とした。前記電子輸送層１６１上に、Ｌｉ2Ｏを蒸着により、０．５ｎｍの厚さに成膜して電子注入層１７１とした。上記電子注入層１７１上に、Ａｇを蒸着により、２０ｎｍの厚さに成膜して陰極１８１とした。
【０１２８】
次に、上記Ａｇからなる陰極１８１上に、ＬｉとＡｌｑを同時に蒸着することにより、Ａｌｑ：Ｌｉを１０ｎｍの厚さに成膜して電子注入層１７２とした。次に、前記電子注入層１７２上に、Ａｌｑを蒸着により、１０ｎｍの厚さに成膜して電子輸送層１６２とした。次に、前記電子輸送層１６２上に、ＴＢＡＤＮ、ＴＢＰ及びＮＰＢを同時に蒸着することにより、ＴＢＡＤＮをホストとし、ＴＢＰをドーパントとし、ＮＰＢを補助ドーパントとする青色発光層を、４０ｎｍの厚さに成膜して発光層とした。この場合においては、ＴＢＰ、ＮＰＢの含有率はそれぞれ１．５％、２０％である。前記発光層上に、ＮＰＢ、ＤＢｚＲ、ＴＢＡＤＮを同時に蒸着することにより、ＮＰＢをホストとし、ＤＢｚＲをドーパントとし、ＴＢＡＤＮを補助ドーパントとするオレンジ色発光層を、３０ｎｍの厚さに成膜して発光層とした。この場合においては、ＤＢｚＲ、ＴＢＡＤＮの含有率はそれぞれ３％、５％である。前記青色発光層及びオレンジ色発光層の積層膜を第２の発光層１５２とした。次に前記第２の発光層１５２上に、ＮＰＢを蒸着により、５０ｎｍの厚さに成膜してホール輸送層１４２とした。次に、前記ホール輸送層１４２上に、ＣｕＰｃを蒸着により、１０ｎｍの厚さに成膜してホール注入層１３２とした。次に、前記ＣｕＰｃからなるホール注入層１３２上に、Ａｌを蒸着により、２００ｎｍの厚さに成膜して第２の陽極１２２とした。該Ａｌは、電極としてのみではなく、反射板としての機能も有する。
【０１２９】
[実施例５]
本実施例は、上述した第３の実施形態の例である。本実施例では図３の有機ＥＬ素子構造において、陽極３２１としてＡｌ、ＩＺＯの積層膜、ホール注入層３３１としてＣｕＰｃ、ホール輸送層３４１としてＮＰＢ、第１の発光層３５１と電子輸送層３６１としてＡｌｑ、電子注入層３７１としてＬｉ2Ｏ、陰極３８１としてＡｇ、電子注入層３７２としてＡｌｑ：Ｌｉ、電子輸送層３６２と第２の発光層３５２としてＡｌｑ、ホール輸送層３４２としてＮＰＢ、ホール注入層３３２としてＣｕＰｃ、第２の陽極３２２としてＩＺＯを用いた。
【０１３０】
ここで、上記構造を有する有機ＥＬ素子を以下のようにして作製した。ガラス基板３１０上に、Ａｌを蒸着により、２００ｎｍの厚さに成膜した後、ＩＺＯをスパッタにより、６０ｎｍの厚さに成膜して第１の陽極３２１とした。次に、ＣｕＰｃからなるホール注入層３３１、ＮＰＢからなるホール輸送層３４１、Ａｌｑからなる第１の発光層３５１と電子輸送層３６１、Ｌｉ2Ｏからなる電子注入層３７１、Ａｇからなる陰極３８１を実施例１と同様に成膜した。
【０１３１】
次に、上記Ａｇからなる陰極３８１上に、ＬｉとＡｌｑを同時に蒸着することにより、Ａｌｑ：Ｌｉを１０ｎｍの厚さに成膜して電子注入層３７２とした。次に、前記電子注入層３７２上に、Ａｌｑを蒸着により、６０ｎｍの厚さに成膜して電子輸送層３６２と第２の発光層３５２とした。次に、前記第２の発光層３５２上に、ＮＰＢを蒸着により、５０ｎｍの厚さに成膜してホール輸送層３４２とした。次に、前記ホール輸送層３４２上に、ＣｕＰｃを蒸着により、１０ｎｍの厚さに成膜してホール注入層３３２とした。次に、前記ホール注入層３３２上に、ＩＺＯをスパッタにより、６０ｎｍの厚さに成膜して第２の陽極３２２とした。
【０１３２】
[比較例１]
本比較例では、図４の有機ＥＬ素子構造において、陽極４２１としてＩＴＯ、ホール注入層４３１としてＣｕＰｃ、ホール輸送層４４１としてＮＰＢ、発光層４５１と電子輸送層４６１としてＡｌｑ、電子注入層４７１としてＬｉ2Ｏ、陰極４８１としてＡｌを用いた。
【０１３３】
ここで、上記構造を有する有機ＥＬ素子を以下のようにして作製した。まず、シート抵抗値２０Ω／□のＩＴＯが６０ｎｍの厚さに成膜されたガラス基板４１０に酸素プラズマ処理を施した。次に、前記ＩＴＯからなる陽極４２１上に、ＣｕＰｃを蒸着により、１０ｎｍの厚さに成膜してホール注入層４３１とした。次に、前記ホール注入層４３１上に、ＮＰＢを蒸着により、５０ｎｍの厚さに成膜してホール輸送層４４１とした。次に、前記ホール輸送層４４１上に、Ａｌｑを蒸着により、７０ｎｍの厚さに成膜して発光層４５１と電子輸送層４６１とした。次に、前記電子輸送層４６１上に、Ｌｉ2Ｏを蒸着により、０．５ｎｍの厚さに成膜して電子注入層４７１とした。前記電子注入層４７１に、Ａｌを蒸着により、２００ｎｍの厚さに成膜して陰極４８１とした。
【０１３４】
[比較例２]
本比較例では、図５の有機ＥＬ素子構造において、陽極５２１としてＡｌ、ＩＺＯの積層膜、ホール注入層５３１としてＣｕＰｃ、ホール輸送層５４１としてＮＰＢ、発光層５５１と電子輸送層５６１としてＡｌｑ、電子注入層５７１としてＬｉ2Ｏ、陰極５８１としてＡｇを用いた。
【０１３５】
ここで、上記構造を有する有機ＥＬ素子を以下のようにして作製した。ガラス基板５１０上に、Ａｌを蒸着により、２００ｎｍの厚さに成膜した後、ＩＺＯをスパッタにより、６０ｎｍの厚さに成膜して陽極５２１とした。ＣｕＰｃからなるホール注入層５３１、ＮＰＢからなるホール輸送層５４１、Ａｌｑからなる発光層５５１と電子輸送層５６１、Ｌｉ2Ｏからなる電子注入層５７１、Ａｇからなる陰極５８１を実施例５と同様に成膜した。
【０１３６】
[評価]
図１０は、上記の実施例１、実施例３及び比較例１に係る有機ＥＬ素子の規格化輝度―発光時間特性である。なお、輝度は実施例１、実施例３及び比較例１の初期輝度をそれぞれ１として規格化している。比較例１と比べて、実施例１、実施例３は、寿命が大幅に向上した。この理由は、比較例１に比べて、実施例１及び実施例３の構造を用いると、同一輝度の場合に各発光ユニットに流れる電流が少なくなるために、有機層の劣化が抑制され、各発光ユニットの寿命が比較例１に係る発光ユニットの寿命よりも長くなったためであるものと考えられる。
【０１３７】
図１１は、上記の実施例１及び実施例２に係る有機ＥＬ素子の規格化輝度―発光時間特性である。なお、輝度は実施例１及び実施例２の初期輝度をそれぞれ１として規格化している。実施例１と比べて、実施例２は、寿命が２倍程度長い。実施例１に係る有機ＥＬ素子においては、第１の発光ユニットの電子注入層Ｌｉ2Ｏより、第２の発光ユニットの電子注入層Ａｌｑ：Ｌｉの方が電子注入特性が劣るので、第２の発光ユニットの方が抵抗が高い。実施例２に係る有機ＥＬ素子は実施例１に係る有機ＥＬ素子と構造は同一であるが、第２の発光ユニットのＡｌｑ及びＮＰＢの膜厚がより小さい。したがって、第２の発光ユニットの抵抗は実施例１の場合よりも小さい。よって、実施例２の場合の方が、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットの抵抗値が近い。したがって、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットの抵抗値のバランスがよりとれた実施例１の方が実施例２よりも寿命が長いと考えられる。
【０１３８】
実施例４に係る有機ＥＬ素子では、第２の発光ユニット中の２層の発光層における補助ドーパントの含有率を調整することにより、色度が（０．３３，０．４０）となり、ほぼ白色の発光が得られた。
【０１３９】
抵抗値の高い発光ユニットの抵抗を下げることにより各発光ユニットの抵抗値をそろえるために、発光ユニット内のある層の膜厚を小さくする、発光層にドーパントをドープすること等により、低電圧化を図る方法が有効である。一方で、発光層のドーパントの含有率が不適切であると、ホールと電子のキャリアバランスが悪く、寿命が短かったり、白色素子の場合に色度が白色からずれたりすることがあるため、発光ユニットの抵抗値の調整が必要である。実施例４の場合においては、発光ユニットの抵抗値の調整の具体的な対策としては、ホールが少ない場合には、ホール輸送層ＮＰＢの膜厚を小さくする、あるいは、発光層に、発光層中でホール輸送に寄与するホール輸送性ドーパントＮＰＢをドープする方法等を用いて、ホールが発光層内に注入されやすくすること等により発光ユニットの抵抗値を小さくすることができる。また、電子が少ない場合には、電子輸送層Ａｌｑの膜厚を小さくする、あるいは、発光層に、発光層中で電子輸送に寄与する電子輸送性の補助ドーパントである縮合多環芳香族化合物のＴＢＡＤＮをドープする、Ａｌｑ：ＬｉのＬｉ含有率を大きくする方法等を用いて、電子が発光層内に注入されやすくすること等により発光ユニットの抵抗値を小さくすることができる。
【０１４０】
図１２は、上記の実施例５及び比較例２に係る有機ＥＬ素子の規格化輝度―発光時間特性である。なお、輝度は実施例５及び比較例２の初期輝度をそれぞれ１として規格化している。比較例２と比べて、実施例５は、寿命が３倍程度長い。比較例２に比べて、実施例５の構造を用いると、同一輝度の場合に各発光ユニットに流れる電流が少なくなるために、有機層の劣化が抑制され、各発光ユニットの寿命が比較例２に係る発光ユニットの寿命よりも長くなったためである。
【０１４１】
なお、上記の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、上記の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。上記の実施の形態では、発光ユニットが２つの場合について説明したが、３つ以上からなる構成でもよい。例えば、赤色発光層を含む発光ユニット、緑色発光層を含む発光ユニット及び青色発光層を含む発光ユニットの３つの発光ユニットが積層され、電気的に並列に接続されている構成でもよい。
【０１４２】
上記各実施例及び各比較例において用いた薄膜形成材料について以下説明する。
【０１４３】
Ａｌｑは、トリス−（８−キノリラト）アルミニウム（III）であり、以下の構造を有している。
【０１４４】
【化１】
【０１４５】
ＮＰＢは、Ｎ，Ｎ′−ジ（ナフタセン−１−イル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニルベンジジンであり、以下の構造を有している。
【０１４６】
【化２】
【０１４７】
ＤＢｚＲは、５，１２−ビス｛４−（６−メチルベンゾチアゾール−２−イル）フェニル｝−６，１１−ジフェニルナフタセンであり、以下の構造を有している。
【０１４８】
【化３】
【０１４９】
ＴＢＡＤＮは、２−ターシャリー−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセンであり、以下の構造を有している。
【０１５０】
【化４】
【０１５１】
ＴＢＰは、２，５，８，１１−テトラ−ターシャリー−ブチルペリレンであり、以下の構造を有している。
【０１５２】
【化５】
【０１５３】
ＣｕＰｃは、銅フタロシアニンであり、以下の構造を有している。
【０１５４】
【化６】
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の積層構造を示す略示断面図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の積層構造を示す略示断面図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子の積層構造を示す略示断面図である。
【図４】従来の有機ＥＬ素子の積層構造を示す略示断面図である。
【図５】従来の有機ＥＬ素子の積層構造を示す略示断面図である。
【図６】従来の有機ＥＬ素子の積層構造を示す略示断面図である。
【図７】本発明の実施例１に係る有機ＥＬ素子を示す模式図である。
【図８】本発明の実施例３に係る有機ＥＬ素子を示す模式図である。
【図９】本発明の実施例３に係る有機ＥＬ素子を示す模式図である。
【図１０】比較例１と本発明の実施例１及び実施例３で作製した有機ＥＬ素子の発光時間―規格化輝度特性を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例１及び実施例２で作製した有機ＥＬ素子の発光時間―規格化輝度特性を示すグラフである。
【図１２】比較例２と本発明の実施例５で作製した有機ＥＬ素子の発光時間―規格化輝度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１５６】
１１０、２１０ 透光性基板
３１０ 基板
１２１、２２１、３２１ 第１の陽極
１２２、２２２、３２２ 第２の陽極
１５１、２５１、３５１ 第１の発光層
１５２、２５２、３５２ 第２の発光層
１８１、３８１ 陰極
２８１ 第１の陰極
２８２ 第２の陰極
２９０ 透明絶縁層
１０１ｕ、２０１ｕ、３０１ｕ 第１の発光ユニット
１０２ｕ、２０２ｕ、３０２ｕ 第２の発光ユニット
１０２０、１０２１、１０２２、１０８１、２０２０、２０２１、２０２２、 ２０８０、２０８１、２０８２、３０２０、３０２１、３０２２、３０８１ 配線部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間に、有機発光層を有する発光ユニットが複数個積層され、それぞれの発光ユニットには、電流が並列的に供給されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
互いに積層された、複数個の、有機発光層を有する発光ユニットと、それぞれの前記発光ユニットに電流を並列的に供給するための配線部材と、を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
第１の陽極上に順次積層された、第１の有機発光層を有する第１の発光ユニットと、陰極と、第２の有機発光層を有する第２の発光ユニットと、第２の陽極と、を有し、前記第１及び第２の発光ユニットのそれぞれに電流を並列的に供給するための配線部材を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記陰極が積層構造を備えることを特徴とする請求項３記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記陰極が、透光性絶縁層を介して積層構造とされていることを特徴とする請求項４記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
第１の陽極上に順次積層された、第１の有機発光層を有する第１の発光ユニットと、第１の陰極と、第２の陽極と、第２の有機発光層を有する第２の発光ユニットと、第２の陰極と、を有し、前記第１及び第２の発光ユニットのそれぞれに電流が並列的に供給するための配線部材を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記第１の陰極と第２の陽極との間に、透光性絶縁層を備えることを特徴とする請求項６記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
第１の陰極上に順次積層された、第１の有機発光層を有する第１の発光ユニットと、陽極と、第２の有機発光層を有する第２の発光ユニットと、第２の陰極と、を有し、前記第１及び第２の発光ユニットのそれぞれに電流が並列的に供給する配線部材を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記陽極が積層構造とされていることを特徴とする請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記陽極が、透光性絶縁層を介して積層構造とされていることを特徴とする請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
第１の陰極上に順次積層された、第１の有機発光層を有する第１の発光ユニットと、第１の陽極と、第２の陰極と、第２の有機発光層を有する第２の発光ユニットと、第２の陽極と、を有し、前記第１及び第２の発光ユニットのそれぞれに電流が並列的に供給するための配線部材を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１２】
前記第１の陽極と第２の陰極との間に、透光性絶縁層を備えることを特徴とする請求項１１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１】
陽極と陰極との間に、有機発光層を有する発光ユニットが複数個積層され、それぞれの発光ユニットには、電流が並列的に供給されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
互いに積層された、複数個の、有機発光層を有する発光ユニットと、それぞれの前記発光ユニットに電流を並列的に供給するための配線部材と、を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
第１の陽極上に順次積層された、第１の有機発光層を有する第１の発光ユニットと、陰極と、第２の有機発光層を有する第２の発光ユニットと、第２の陽極と、を有し、前記第１及び第２の発光ユニットのそれぞれに電流を並列的に供給するための配線部材を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記陰極が積層構造を備えることを特徴とする請求項３記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記陰極が、透光性絶縁層を介して積層構造とされていることを特徴とする請求項４記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
第１の陽極上に順次積層された、第１の有機発光層を有する第１の発光ユニットと、第１の陰極と、第２の陽極と、第２の有機発光層を有する第２の発光ユニットと、第２の陰極と、を有し、前記第１及び第２の発光ユニットのそれぞれに電流が並列的に供給するための配線部材を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記第１の陰極と第２の陽極との間に、透光性絶縁層を備えることを特徴とする請求項６記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
第１の陰極上に順次積層された、第１の有機発光層を有する第１の発光ユニットと、陽極と、第２の有機発光層を有する第２の発光ユニットと、第２の陰極と、を有し、前記第１及び第２の発光ユニットのそれぞれに電流が並列的に供給する配線部材を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記陽極が積層構造とされていることを特徴とする請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記陽極が、透光性絶縁層を介して積層構造とされていることを特徴とする請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
第１の陰極上に順次積層された、第１の有機発光層を有する第１の発光ユニットと、第１の陽極と、第２の陰極と、第２の有機発光層を有する第２の発光ユニットと、第２の陽極と、を有し、前記第１及び第２の発光ユニットのそれぞれに電流が並列的に供給するための配線部材を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１２】
前記第１の陽極と第２の陰極との間に、透光性絶縁層を備えることを特徴とする請求項１１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１６４６５０（Ｐ２００６−１６４６５０Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５２０９１（Ｐ２００４−３５２０９１）
【出願日】平成１６年１２月３日（２００４．１２．３）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月３日（２００４．１２．３）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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