有機ＥＬ素子
【課題】少なくとも複数の発光層を有する有機層を一対の電極間に積層形成した有機ＥＬ素子において、発光効率を向上させることが可能な有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】少なくとも発光層を有する有機層５を対向する陽極と陰極との間に形成してなる有機ＥＬ素子である。前記発光層として、前記陽極側に形成され正孔輸送性の第一のホスト材料５ｂ１に第一の発光材料５ｂ２を加えてなる第一の発光層５ｂと、第一の発光層５ｂと接するように形成され第二のホスト材料５ｃ３に第二の発光材料５ｃ４を加えてなる混合領域５ｃ１とこの混合領域５ｃ１と接するように形成され第二のホスト材料５ｃ３からなる非混合領域とを有する第二の発光層５ｃ２と、を備えてなる。
【解決手段】少なくとも発光層を有する有機層５を対向する陽極と陰極との間に形成してなる有機ＥＬ素子である。前記発光層として、前記陽極側に形成され正孔輸送性の第一のホスト材料５ｂ１に第一の発光材料５ｂ２を加えてなる第一の発光層５ｂと、第一の発光層５ｂと接するように形成され第二のホスト材料５ｃ３に第二の発光材料５ｃ４を加えてなる混合領域５ｃ１とこの混合領域５ｃ１と接するように形成され第二のホスト材料５ｃ３からなる非混合領域とを有する第二の発光層５ｃ２と、を備えてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも複数の発光層を有する有機層を一対の電極間に積層形成した有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機ＥＬ素子としては、陽極となるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等からなる透明電極と、正孔輸送層，発光層，電子輸送層及び電子注入層等からなる有機層と、陰極となるアルミニウム（Ａｌ）等からなる非透光性の背面電極と、を順次積層形成して構成されるものが知られており、例えば、特許文献１に開示されるような、前記発光層として少なくとも２種類以上の異なる発光色を示す発光層を積層してなるものが知られている。かかる有機ＥＬ素子は、異なる発光色を示す前記発光層を積層することで混色により所定の色の表示光を得ることができ、例えば青色発光層と黄色発光層とを積層することにより白色の表示光を得ることができる。
【０００３】
かかる有機ＥＬ素子は、前記透明電極から正孔を注入し、また、前記背面電極から電子を注入して正孔及び電子が前記発光層にて再結合することによって光を発するものであり、異なる発光色を示す発光層を形成する方法としては、ホスト材料に蛍光色素等の発光材料をドープ（混合）させる方法が知られている。
【０００４】
また、前記発光材料を混合させることによって駆動電圧が上昇するという点を解決するものとして、特許文献２には、少なくとも互いに異なる材料で形成される正孔輸送層、発光層、電子輸送層を有し、発光層はホスト材料中に発光を担うゲスト材料がドープされたドープ層と、前記ホスト材料を主成分とするゲスト材料を含まないノンドープ層の少なくとも２層構造を有する有機ＥＬ素子が開示されている。
【特許文献１】特開平１２−６８０５７号公報
【特許文献２】特開２００４−２５３３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、発光色の異なる複数の発光層を備える有機ＥＬ素子において、前記各発光層にそれぞれ前記ドープ層と前記ノンドープ層とを有する前記各発光層が積層形成される場合は、一方の発光層のドープ層と他方の発光層のノンドープ層とが接することとなるが、前記一方の発光層の前記ドープ層と接する前記他方の発光層の前記ノンドープ層内に集まる正孔及び電子は目的とする色の発光には寄与しないこととなり、発光効率を向上させる点においては改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑み、少なくとも複数の発光層を有する有機ＥＬ素子において、発光効率を向上させることが可能な有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の有機ＥＬ素子は、前記課題を解決するために、少なくとも発光層を有する有機層を対向する陽極と陰極との間に形成してなる有機ＥＬ素子であって、前記発光層として、前記陽極側に形成され正孔輸送性の第一のホスト材料に第一の発光材料を加えてなる第一の発光層と、前記第一の発光層と接するように形成され第二のホスト材料に第二の発光材料を加えてなる混合領域とこの混合領域と接するように形成され前記第二のホスト材料からなる非混合領域とを有する第二の発光層と、を備えてなることを特徴とする。
【０００８】
また、前記有機層は、前記第二の発光層の前記非混合領域と前記陰極との間に形成される電子輸送層を有してなることを特徴とする。
【０００９】
また、前記有機層は、前記陽極と前記第一の発光層との間に形成され前記第一のホスト材料と同一材料からなる正孔輸送層を有してなることを特徴とする。
【００１０】
また、前記第一の発光材料は、イオン化ポテンシャルが前記第一のホスト材料のイオン化ポテンシャルよりも小さく、かつ、電子親和力が前記第一のホスト材料の電子親和力よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
また、前記第二のホスト材料は、電子移動度が前記第一のホスト材料の電子移動度よりも大きいことを特徴とする。
【００１２】
また、前記第二の発光層は、前記混合領域にさらに正孔輸送性材料を含んでなることを特徴とする。
【００１３】
また、前記第一，第二の発光層は、互いに異なる発光色を示してなることを特徴とする。
【００１４】
本発明の有機ＥＬ素子は、前記課題を解決するために、少なくとも発光層を有する有機層を対向する陽極と陰極との間に形成してなる有機ＥＬ素子であって、前記発光層として、前記陰極側に形成され電子輸送性の第一のホスト材料に第一の発光材料を加えてなる第一の発光層と、前記第一の発光層と接するように形成され第二のホスト材料に第二の発光材料を加えてなる混合領域とこの混合領域と接するように形成され前記第二のホスト材料からなる非混合領域とを有する第二の発光層と、を備えてなることを特徴とする。
【００１５】
また、前記有機層は、前記陽極と前記第二の発光層の前記非混合領域との間に形成される正孔輸送層を有してなることを特徴とする。
【００１６】
また、前記有機層は、前記第一の発光層と前記陰極との間に形成され前記第一のホスト材料と同一材料からなる電子輸送層を有してなることを特徴とする。
【００１７】
また、前記第一の発光材料は、イオン化ポテンシャルが前記第一のホスト材料のイオン化ポテンシャルよりも小さく、かつ、電子親和力が前記第一のホスト材料の電子親和力よりも大きいことを特徴とする。
【００１８】
また、前記第二のホスト材料は、正孔移動度が前記第一のホスト材料の正孔移動度よりも大きいことを特徴とする。
【００１９】
また、前記第二の発光層は、前記混合領域にさらに電子輸送性材料を含んでなることを特徴とする。
【００２０】
また、前記第一，第二の発光層は、互いに異なる発光色を示してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、少なくとも複数の発光層を有する有機層を一対の電極間に積層形成した有機ＥＬ素子に関するものであり、発光効率を向上させることが可能となるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、セグメント型の有機ＥＬパネルに本発明の有機ＥＬ素子を適用した第一の実施形態を添付の図面に基いて説明する。
【００２３】
図１において、有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素子１を透光性の支持基板２上に配設してなるものである。有機ＥＬ素子１は、透光性の第一電極（陽極）３と、絶縁層４と、有機層５と、第二電極（陰極）６と、から主に構成されている。また、支持基板２上には有機ＥＬ素子１を気密的に覆うように封止部材７が配設されている。かかる有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素子１の発光を支持基板２側から取り出し、後述する第一の発光層の黄色発光と第二の発光層の青色発光との補色の関係によって白色の表示を行うものである。
【００２４】
支持基板２は、長方形形状からなる透光性のガラス基板である。
【００２５】
第一電極３は、陽極となるものであり、支持基板２上にＩＴＯ等の導電性材料を蒸着法やスパッタリング法等の手段によって膜厚５０〜２００ｎｍの層状に形成し、フォトリソグラフィー法等によって例えば日の字型の表示意匠に応じてパターニングしてなるもので、日の字型の表示セグメント部３ａと、個々のセグメントからそれぞれ引き出し成形されたリード部３ｂと、リード部３ｂの終端部に設けられる電極部３ｃとを備えている。尚、電極部３ｃは、支持基板２の一辺に集中的に配設されている。
【００２６】
絶縁層４は、ポリイミド系やフェノール系等の絶縁材料からなるもので、スパッタリング法等の手段によって層状に形成し、フォトリソグラフィー法等の手段によって支持基板２上の非発光個所に所定の形状にて形成される。絶縁層４は、表示セグメント３ａに対応した窓部４ａと、第二電極６の後述する電極部に対応する切り欠き部４ｂとを有し、発光領域の輪郭を鮮明に表示するため、第一電極３の表示セグメント３ａの周縁部と若干重なるように窓部４ａが形成され、また、第一電極３と第二電極６との絶縁を確保するためにリード部３ｂ上を覆うように配設される。
【００２７】
有機層５は、第一電極３及び絶縁層４上に絶縁層４における窓部４ａの形成箇所に対応するように所定の大きさをもって形成されるものであり、図２に示すように、正孔輸送層５ａ，第一の発光層５ｂ，第二の発光層５ｃ，電子輸送層５ｄ及び電子注入層５ｅを蒸着法等の手段によって順次積層形成してなるものである。
【００２８】
正孔輸送層５ａは、第一電極３から正孔を取り込むとともに正孔を発光層５ｃへ伝達する機能を有し、正孔移動度が電子移動度よりも高い例えばα−ＮＰＤ等の正孔輸送性材料を蒸着法等の手段によって、第一電極３と第一の発光層５ｂとの間に膜厚１０〜６０ｎｍの層状に形成してなるものである。
【００２９】
第一の発光層５ｂは、正孔及び電子の輸送が可能であり正孔輸送層５ａを構成する前記正孔輸送性材料を第一のホスト材料５ｂ１とし、この第一のホスト材料５ｂ１に、電子と正孔との再結合に反応して発光する機能を有し黄色発光を示す例えばナフタセン誘導体からなる第一の発光材料５ｂ２を共蒸着等の手段によって混合して例えば膜厚２０ｎｍ程度の層状に形成してなる。また、第一の発光材料５ｂ２としては、イオン化ポテンシャルが第一のホスト材料５ｂ１のイオン化ポテンシャルよりも小さく、また、電子親和力が第一のホスト材料５ｂ１の電子親和力よりも大きい材料を使用することが好ましい。
【００３０】
第二の発光層５ｃは、第一の発光層５ｂとの界面側に形成される層状の混合領域５ｃ１と、混合領域５ｃ１と電子輸送層５ｄと間に形成される層状の非混合領域５ｃ２とを有し、全体の膜厚が例えば２０〜８０ｎｍとなるように形成されるものである。混合領域５ｃ１は、好ましくは第二の発光層５ｃ全体の膜厚の半分以上の膜厚で形成され、正孔及び電子の輸送が可能であり第一のホスト材料５ｂ１よりも電子移動度が高い第二のホスト材料５ｃ３に、電子と正孔との再結合に反応して発光する機能を有し青色発光を示す例えば出光興産株式会社製のＢＤ１０２からなる第二の発光材料５ｃ４とを共蒸着等の手段によって混合してなる。また、非混合領域５ｃ２は、第二のホスト材料５ｃ３を蒸着法等の手段によって層状に形成してなる。なお、本実施の形態においては、第二のホスト材料５ｃ３としては、例えば電子移動度が正孔移動度よりも高い電子輸送性の特性を有する有機材料である例えばイーストマン・コダック社製のＢＨ２を用いる。また、第二の発光層５ｃは、混合領域５ｃ２内において、第二の発光材料５ｃ４の濃度が第一の発光層５ｂ近傍にあっては高く、第一の発光層５ｂから遠い側である非混合領域５ｃ２に向かって徐々に低くなるように形成されることが好ましい。
【００３１】
電子輸送層５ｄは、電子を発光層５ｃへ伝達する機能を有する例えばキレート系化合物であるアルミキノリノール（Ａｌｑ３）等の電子輸送性材料を蒸着法等の手段によって膜厚２０〜６０ｎｍの層状に形成してなる。
【００３２】
電子注入層５ｅは、第二電極６から電子を注入する機能を有し、例えばフッ化リチウム（ＬｉＦ）等を蒸着法等の手段によって膜厚略１ｎｍの層状に形成してなる。
【００３３】
第二電極６は、アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム銀（Ｍｇ：Ａｇ）等の導電性材料を蒸着法等の手段によって膜厚５０〜２００ｎｍの層状に形成してなるものであり、支持基板２の一辺に設けられるリード部６ａと電気的に接続してなる。なお、リード部６ａの終端部には、電極部（引き出し部）６ｂが設けられ、リード部６ａ及び電極部６ｂは第一電極３と同材料により形成される。
【００３４】
封止部材７は、例えばガラス材料からなる平板部材に凹部７ａをサンドブラスト、切削及びエッチング等の適宜方法で形成してなるものである。封止部材７は、凹部７ａを取り囲むようにして形成される支持部７ｂを例えば紫外線硬化性エポキシ樹脂からなる接着剤（図示しない）を介し支持基板２上に気密的に配設することで、封止部材７と支持基板２とで有機ＥＬ素子１を封止する。封止部材７は、第一電極３の電極部３ｃおよび第二電極６の電極部６ｂが外部に露出するように支持基板２よりも若干小さめに構成されている。
【００３５】
本第一の実施の形態である有機ＥＬ素子１は、発光色の異なる複数の発光層として、第一電極３側に形成され正孔輸送性の第一のホスト材料５ｂ１に第一の発光材料５ｂ２を加えてなる第一の発光層５ｂと、第一の発光層５ｂと接するように形成され第二のホスト材料５ｃ３に第二の発光材料５ｃ４を加えてなる混合領域５ｃ１とこの混合領域５ｃ１と接するように形成され第二のホスト材料５ｃ３からなる非混合領域５ｃ２とを有する第二の発光層５ｃと、を備えてなるものである。また、有機層５として、第二の発光層５ｃの非混合領域５ｃ２と第二電極６との間に形成され非混合領域５ｃ２と接する電子輸送層５ｄを有するものである。また、第二のホスト材料５ｃ３は、電子移動度が第一のホスト材料５ｂ１の電子移動度よりも大きいものである。
【００３６】
かかる構成の有機ＥＬ素子１は、第一の発光層５ｂにおいては主として第二の発光層５ｃの混合領域５ｃ１との界面領域にて黄色の発光を示し、第二の発光層５ｃにおいては主として第一の発光層５ｂとの界面に位置する混合領域５ｃ１にて青色の発光を示すものである。従来、電子輸送層と接する発光層全体に発光材料を混合させる場合、効率よく発光させるためには正孔を前記発光層内に捉えることが望ましいが、前記発光層に混合された前記発光材料によって前記発光層の正孔移動度が上がり、正孔の一部が前記電子輸送層に移動しやすくなり、発光に寄与しない正孔の量が増加していた。これに対し、本第一の実施形態によれば、第二の発光層５ｃの第一の発光層５ｂとの界面側を第二のホスト材料５ｃ３と第二の発光材料５ｃ４とを混合してなる混合領域５ｃ１とし、電子輸送層５ｄとの界面側を第二の発光材料５ｃ４を含まない非混合領域５ｃ２とすることによって、第１電極３から正孔輸送層５ａ及び第一の発光層５ｂを経て第二の発光層５ｃ内に輸送された正孔は、非混合領域５ｃ２によって電子輸送層５ｄへの移動をブロックされ、青色発光を示すための第二の発光材料５ｃ４を含む混合領域５ｃ１内に捉えられることとなり、発光に寄与しない正孔の量を低減させることができることから有機ＥＬ素子１における発光効率を向上させることが可能となる。また、正孔輸送性の第一の発光層５ｂ内には電子が輸送されにくく主に混合領域５ｃ１内に集積するものの、混合領域５ｃ１に第二の発光材料５ｃ４が混合されることで混合領域５ｃ１における電子移動度が向上することから、第二電極６から電子注入層５ｅ及び電子輸送層５ｄを経て第二の発光層５ｂ内に輸送された電子の一部は、第一の発光層５ｂの混合領域５ｃ１との界面領域に輸送され、第一の発光層５ｂの発光に寄与することとなる。したがって、従来のように積層形成される複数の発光層がすべてドープ層とノンドープ層とからなる場合と比較して、第一，第二の発光層５ｂ，５ｃは互いの界面領域に発光領域を形成することによって、発光に寄与しない電子の量を低減させることができ、有機ＥＬ素子１の発光効率を向上させることが可能となる。
【００３７】
また、有機ＥＬ素子１は、有機層５として、第一電極３と第一の発光層５ｂとの間に形成され第一のホスト材料５ｂ１と同一材料からなる正孔輸送層５ａを有するものである。第一のホスト材料５ｂ１を正孔輸送層５ａと同材料とすることによって、正孔輸送層５ａから第一の発光層５ｂへの正孔の移動をより円滑にすることが可能となる。
【００３８】
また、有機ＥＬ素子１は、第一の発光材料５ｂ２のイオン化ポテンシャルが第一のホスト材料５ｂ１のイオン化ポテンシャルよりも小さく、かつ、第一の発光材料５ｂ２の電子親和力が第一のホスト材料５ｂ１の電子親和力よりも大きいものである。したがって、第一の発光層５ｂ内において正孔あるいは電子が第一の発光材料５ｂ２のトラップに捉えられやすく、第一の発光材料５ｂ２を効率よく発光させることが可能となる。
【００３９】
また、有機ＥＬ素子１は、第二の発光層５ｃの混合領域５ｃ１にさらに正孔輸送性材料を混合させるものであってもよい。このとき混合させる正孔輸送性材料は第一の発光層５ｂの第一のホスト材料５ｂ１と同一材料であることが好ましい。また、混合領域５ｃ１内において、前記正孔輸送材料の濃度が第一の発光層５ｂ近傍にあっては高く、第一の発光層５ｂから遠い側である非混合領域５ｃ２に向かって徐々に低くなることが好ましい。混合領域５ｃ１に前記正孔輸送性材料を混合することによって、混合領域５ｃ１内で正孔を移動させるための抵抗値を低減させることができ、発光に要する駆動電圧を低減可能なことから第二の発光層５５ｃを構成する各材料の劣化を抑制することが可能となる。
【００４０】
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。なお、前述の第一の実施形態と同一もしくは相当個所には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４１】
本第二の実施形態が前述の第一の実施形態と相違する点は、有機ＥＬ素子１の有機層５が、発光層として、第三の発光層（第一の発光層）５ｆ及び第四の発光層（第二の発光層）５ｇを有し、図３に示すように、正孔輸送層５ａ，第四の発光層５ｇ，第三の発光層５ｆ，電子輸送層５ｄ及び電子注入層５ｅを蒸着法等の手段によって順次積層形成してなる点である。なお、かかる有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素子１の発光を支持基板２側から取り出し、第三の発光層５ｆの黄色発光と第四の発光層の青色発光との補色の関係によって白色の表示を行うものである。
【００４２】
第三の発光層５ｆは、正孔及び電子の輸送が可能であり電子輸送層５ｄを構成する前記電子輸送性材料を第三のホスト材料（第一のホスト材料）５ｆ１とし、この第三のホスト材料５ｆ１に、電子と正孔との再結合に反応して発光する機能を有し黄色発光を示す例えばナフタセン誘導体からなる第三の発光材料（第一の発光材料）５ｆ２を共蒸着等の手段によって混合して例えば膜厚２０ｎｍ程度の層状に形成してなる。また、第三の発光材料５ｆ２としては、イオン化ポテンシャルが第三のホスト材料５ｆ１のイオン化ポテンシャルよりも小さく、また、電子親和力が第三のホスト材料５ｆ２の電子親和力よりも大きい材料を使用することが好ましい。
【００４３】
第四の発光層５ｇは、第三の発光層５ｆと接する界面側に形成される層状の混合領域５ｇ１と、正孔輸送層５ａと混合領域５ｇ１との間に形成される層状の非混合領域５ｇ２とを有するものであり、全体の膜厚が例えば２０〜８０ｎｍとなるように形成されるものである。混合領域５ｇ１は、好ましくは第四の発光層５ｇ全体の膜厚の半分以上の膜厚で形成され、正孔及び電子の輸送が可能であり第三のホスト材料５ｆ１よりも電子移動度が高い第四のホスト材料（第二のホスト材料）５ｇ３に、電子と正孔との再結合に反応して発光する機能を有し青色発光を示す例えば出光興産株式会社製のＢＤ１０２からなる第四の発光材料（第二の発光材料）５ｇ４とを共蒸着等の手段によって混合してなる。また、非混合領域５ｇ２は、第四のホスト材料５ｇ３を蒸着法等の手段によって層状に形成してなる。なお、本実施の形態においては、第四のホスト材料５ｇ３としては、例えば電子移動度が正孔移動度よりも高い電子輸送性の特性を有する有機材料である例えばイーストマン・コダック社製のＢＨ２を用いる。また、第四の発光層５ｇは、混合領域５ｇ２内において、第四の発光材料５ｇ４の濃度が第三の発光層５ｆ近傍にあっては高く、第三の発光層５ｆから遠い側である非混合領域５ｇ２に向かって徐々に低くなるように形成されることが好ましい。
【００４４】
本第二の実施の形態である有機ＥＬ素子１は、発光色の異なる複数の発光層として、第二電極６側に形成され電子輸送性の第三のホスト材料５ｆ１に第三の発光材料５ｆ２を加えてなる第三の発光層５ｆと、第三の発光層５ｆと接するように形成され第四のホスト材料５ｇ３に第四の発光材料５ｇ４を加えてなる混合領域５ｇ１とこの混合領域５ｇ１と接するように形成され第四のホスト材料５ｇ３からなる非混合領域５ｇ２とを有する第四の発光層５ｇと、を備えてなるものである。また、有機層５として、第四の発光層５ｇの第一電極３と非混合領域５ｇ２との間に形成され非混合領域５ｇ２と接する正孔輸送層５ａを有するものである。また、第四のホスト材料５ｇ３は、正孔移動度が第三のホスト材料５ｆ１の正孔移動度よりも大きいものである。
【００４５】
かかる構成の有機ＥＬ素子１は、第三の発光層５ｆにおいては主として第四の発光層５ｇの混合領域５ｇ１との界面領域にて黄色の発光を示し、第四の発光層５ｇにおいては主として第三の発光層５ｇとの界面に位置する混合領域５ｇ１にて青色の発光を示すものである。従来、正孔輸送層と接する発光層全体に発光材料を混合させる場合、効率よく発光させるためには電子を前記発光層内に集めることが望ましいが、前記発光層に混合された前記発光材料によって前記発光層の電子移動度が上がり、電子の一部が前記正孔輸送層に移動しやすくなり、発光に寄与しない電子の量が増加していた。これに対し、本第二の実施形態によれば、第四の発光層５ｇの第三の発光層５ｆとの界面側を第四のホスト材料５ｇ３と第四の発光材料５ｇ４とを混合してなる混合領域５ｇ１とし、正孔輸送層５ａとの界面側を第四の発光材料５ｇ４を含まない非混合領域５ｇ２とすることによって、第二電極６から正孔注入層５ｅ及び電子輸送層５ｄを経て第四の発光層５ｇ内に輸送された電子は、非混合領域５ｇ２によって正孔輸送層５ａへの移動をブロックされ、青色発光を示すための第四の発光材料５ｇ４を含む混合領域５ｇ１内に集積することとなり、発光に寄与しない電子の量を低減させることができることから有機ＥＬ素子１における発光効率を向上させることが可能となる。また、電子輸送性の第三の発光層５ｆ内には正孔が輸送されにくく、正孔は主として混合領域５ｇ１に集積するものの、混合領域５ｇ１に第四の発光材料５ｇ４が混合されることで混合領域５ｇ１における正孔移動度が向上することから、第一電極３から正孔輸送層５ａを経て第四の発光層５ｇ内に輸送された正孔の一部は第三の発光層５ｆの混合領域５ｇ１との界面領域に輸送され、第三の発光層５ｆの発光に寄与することとなる。したがって、従来のように積層形成される複数の発光層がすべてドープ層とノンドープ層とからなる場合と比較して、第三，第四の発光層５ｆ，５ｇは互いの界面領域に発光領域を形成することによって、発光に寄与しない正孔の量を低減させることができ、有機ＥＬ素子１の発光効率を向上させることが可能となる。
【００４６】
また、有機ＥＬ素子１は、有機層５として、第三の発光層５ｆと第二電極６との間に形成され第三のホスト材料５ｆ１と同一材料からなる電子輸送層５ｄを有するものである。第三のホスト材料５ｆ１を電子輸送層５ｄと同材料とすることによって、電子輸送層５ｄから第一の発光層５ｆへの電子の移動をより円滑にすることが可能となる。
【００４７】
また、有機ＥＬ素子１は、第三の発光材料５ｆ２のイオン化ポテンシャルが第三のホスト材料５ｆ１のイオン化ポテンシャルよりも小さく、かつ、第三の発光材料５ｆ２の電子親和力が第三のホスト材料５ｆ１の電子親和力よりも大きいものである。したがって、第三の発光層５ｆ内において正孔あるいは電子が第三の発光材料５ｆ２のトラップに捉えられやすく、第三の発光材料５ｆ２を効率よく発光させることが可能となる。
【００４８】
また、有機ＥＬ素子１は、第四の発光層５ｇの混合領域５ｇ１にさらに電子輸送性材料を混合させるものであってもよい。このとき混合させる電子輸送性材料は第三の発光層５ｆの第三のホスト材料５ｆ１と同一材料であることが好ましい。また、混合領域５ｇ１内において、前記電子輸送材料の濃度が第三の発光層５ｆ近傍にあっては高く、第三の発光層５ｆから遠い側である非混合領域５ｇ２に向かって徐々に低くなることが好ましい。混合領域５ｇ１に前記電子輸送性材料を混合することによって、混合領域５ｇ１内で電子を移動させるための抵抗値を低減させることができ、発光に要する駆動電圧を低減可能なことから第四の発光層５５ｇを構成する各材料の劣化を抑制することが可能となる。
【００４９】
なお、本第一，第二の実施形態はセグメント型の有機ＥＬパネルに本発明の有機ＥＬ素子１を適用したが、本発明の有機ＥＬ素子は、ドットマトリクス型の有機ＥＬパネルにも適用可能である。また、本第一，第二の実施形態である有機ＥＬパネルは、透光性の第一電極３を備え、有機ＥＬ素子１の発光を支持基板２側から取り出し、所定の表示を行うものであったが、本発明の有機ＥＬ素子は、有機層上の第二電極を透光性の導電材料で形成し、封止部材側から光を採りだして所定の表示を行ういわゆるトップエミッション型の有機ＥＬパネルにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子が適用された第一の実施形態である有機ＥＬパネルを示す図。
【図２】同上の有機層を示す拡大断面図。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子が適用された第二の実施形態である有機ＥＬパネルの有機層を示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００５１】
１ 有機ＥＬ素子
２ 支持基板
３ 第一電極
４ 絶縁層
５ 有機層
５ａ 正孔輸送層
５ｂ 第一の発光層
５ｂ１ 第一のホスト材料
５ｂ２ 第一の発光材料
５ｃ 第二の発光層
５ｃ１ 混合領域
５ｃ２ 非混合領域
５ｃ３ 第二のホスト材料
５ｃ４ 第二の発光材料
５ｄ 電子輸送層
５ｅ 電子注入層
５ｆ 第三の発光層（第一の発光層）
５ｆ１ 第三のホスト材料（第一のホスト材料）
５ｆ２ 第三の発光材料（第一の発光材料）
５ｇ 第四の発光層（第二の発光層）
５ｇ１ 混合領域
５ｇ２ 非混合領域
５ｇ３ 第四のホスト材料（第二のホスト材料）
５ｇ４ 第四の発光材料（第二の発光材料）
６ 第二電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも複数の発光層を有する有機層を一対の電極間に積層形成した有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機ＥＬ素子としては、陽極となるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等からなる透明電極と、正孔輸送層，発光層，電子輸送層及び電子注入層等からなる有機層と、陰極となるアルミニウム（Ａｌ）等からなる非透光性の背面電極と、を順次積層形成して構成されるものが知られており、例えば、特許文献１に開示されるような、前記発光層として少なくとも２種類以上の異なる発光色を示す発光層を積層してなるものが知られている。かかる有機ＥＬ素子は、異なる発光色を示す前記発光層を積層することで混色により所定の色の表示光を得ることができ、例えば青色発光層と黄色発光層とを積層することにより白色の表示光を得ることができる。
【０００３】
かかる有機ＥＬ素子は、前記透明電極から正孔を注入し、また、前記背面電極から電子を注入して正孔及び電子が前記発光層にて再結合することによって光を発するものであり、異なる発光色を示す発光層を形成する方法としては、ホスト材料に蛍光色素等の発光材料をドープ（混合）させる方法が知られている。
【０００４】
また、前記発光材料を混合させることによって駆動電圧が上昇するという点を解決するものとして、特許文献２には、少なくとも互いに異なる材料で形成される正孔輸送層、発光層、電子輸送層を有し、発光層はホスト材料中に発光を担うゲスト材料がドープされたドープ層と、前記ホスト材料を主成分とするゲスト材料を含まないノンドープ層の少なくとも２層構造を有する有機ＥＬ素子が開示されている。
【特許文献１】特開平１２−６８０５７号公報
【特許文献２】特開２００４−２５３３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、発光色の異なる複数の発光層を備える有機ＥＬ素子において、前記各発光層にそれぞれ前記ドープ層と前記ノンドープ層とを有する前記各発光層が積層形成される場合は、一方の発光層のドープ層と他方の発光層のノンドープ層とが接することとなるが、前記一方の発光層の前記ドープ層と接する前記他方の発光層の前記ノンドープ層内に集まる正孔及び電子は目的とする色の発光には寄与しないこととなり、発光効率を向上させる点においては改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑み、少なくとも複数の発光層を有する有機ＥＬ素子において、発光効率を向上させることが可能な有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の有機ＥＬ素子は、前記課題を解決するために、少なくとも発光層を有する有機層を対向する陽極と陰極との間に形成してなる有機ＥＬ素子であって、前記発光層として、前記陽極側に形成され正孔輸送性の第一のホスト材料に第一の発光材料を加えてなる第一の発光層と、前記第一の発光層と接するように形成され第二のホスト材料に第二の発光材料を加えてなる混合領域とこの混合領域と接するように形成され前記第二のホスト材料からなる非混合領域とを有する第二の発光層と、を備えてなることを特徴とする。
【０００８】
また、前記有機層は、前記第二の発光層の前記非混合領域と前記陰極との間に形成される電子輸送層を有してなることを特徴とする。
【０００９】
また、前記有機層は、前記陽極と前記第一の発光層との間に形成され前記第一のホスト材料と同一材料からなる正孔輸送層を有してなることを特徴とする。
【００１０】
また、前記第一の発光材料は、イオン化ポテンシャルが前記第一のホスト材料のイオン化ポテンシャルよりも小さく、かつ、電子親和力が前記第一のホスト材料の電子親和力よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
また、前記第二のホスト材料は、電子移動度が前記第一のホスト材料の電子移動度よりも大きいことを特徴とする。
【００１２】
また、前記第二の発光層は、前記混合領域にさらに正孔輸送性材料を含んでなることを特徴とする。
【００１３】
また、前記第一，第二の発光層は、互いに異なる発光色を示してなることを特徴とする。
【００１４】
本発明の有機ＥＬ素子は、前記課題を解決するために、少なくとも発光層を有する有機層を対向する陽極と陰極との間に形成してなる有機ＥＬ素子であって、前記発光層として、前記陰極側に形成され電子輸送性の第一のホスト材料に第一の発光材料を加えてなる第一の発光層と、前記第一の発光層と接するように形成され第二のホスト材料に第二の発光材料を加えてなる混合領域とこの混合領域と接するように形成され前記第二のホスト材料からなる非混合領域とを有する第二の発光層と、を備えてなることを特徴とする。
【００１５】
また、前記有機層は、前記陽極と前記第二の発光層の前記非混合領域との間に形成される正孔輸送層を有してなることを特徴とする。
【００１６】
また、前記有機層は、前記第一の発光層と前記陰極との間に形成され前記第一のホスト材料と同一材料からなる電子輸送層を有してなることを特徴とする。
【００１７】
また、前記第一の発光材料は、イオン化ポテンシャルが前記第一のホスト材料のイオン化ポテンシャルよりも小さく、かつ、電子親和力が前記第一のホスト材料の電子親和力よりも大きいことを特徴とする。
【００１８】
また、前記第二のホスト材料は、正孔移動度が前記第一のホスト材料の正孔移動度よりも大きいことを特徴とする。
【００１９】
また、前記第二の発光層は、前記混合領域にさらに電子輸送性材料を含んでなることを特徴とする。
【００２０】
また、前記第一，第二の発光層は、互いに異なる発光色を示してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、少なくとも複数の発光層を有する有機層を一対の電極間に積層形成した有機ＥＬ素子に関するものであり、発光効率を向上させることが可能となるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、セグメント型の有機ＥＬパネルに本発明の有機ＥＬ素子を適用した第一の実施形態を添付の図面に基いて説明する。
【００２３】
図１において、有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素子１を透光性の支持基板２上に配設してなるものである。有機ＥＬ素子１は、透光性の第一電極（陽極）３と、絶縁層４と、有機層５と、第二電極（陰極）６と、から主に構成されている。また、支持基板２上には有機ＥＬ素子１を気密的に覆うように封止部材７が配設されている。かかる有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素子１の発光を支持基板２側から取り出し、後述する第一の発光層の黄色発光と第二の発光層の青色発光との補色の関係によって白色の表示を行うものである。
【００２４】
支持基板２は、長方形形状からなる透光性のガラス基板である。
【００２５】
第一電極３は、陽極となるものであり、支持基板２上にＩＴＯ等の導電性材料を蒸着法やスパッタリング法等の手段によって膜厚５０〜２００ｎｍの層状に形成し、フォトリソグラフィー法等によって例えば日の字型の表示意匠に応じてパターニングしてなるもので、日の字型の表示セグメント部３ａと、個々のセグメントからそれぞれ引き出し成形されたリード部３ｂと、リード部３ｂの終端部に設けられる電極部３ｃとを備えている。尚、電極部３ｃは、支持基板２の一辺に集中的に配設されている。
【００２６】
絶縁層４は、ポリイミド系やフェノール系等の絶縁材料からなるもので、スパッタリング法等の手段によって層状に形成し、フォトリソグラフィー法等の手段によって支持基板２上の非発光個所に所定の形状にて形成される。絶縁層４は、表示セグメント３ａに対応した窓部４ａと、第二電極６の後述する電極部に対応する切り欠き部４ｂとを有し、発光領域の輪郭を鮮明に表示するため、第一電極３の表示セグメント３ａの周縁部と若干重なるように窓部４ａが形成され、また、第一電極３と第二電極６との絶縁を確保するためにリード部３ｂ上を覆うように配設される。
【００２７】
有機層５は、第一電極３及び絶縁層４上に絶縁層４における窓部４ａの形成箇所に対応するように所定の大きさをもって形成されるものであり、図２に示すように、正孔輸送層５ａ，第一の発光層５ｂ，第二の発光層５ｃ，電子輸送層５ｄ及び電子注入層５ｅを蒸着法等の手段によって順次積層形成してなるものである。
【００２８】
正孔輸送層５ａは、第一電極３から正孔を取り込むとともに正孔を発光層５ｃへ伝達する機能を有し、正孔移動度が電子移動度よりも高い例えばα−ＮＰＤ等の正孔輸送性材料を蒸着法等の手段によって、第一電極３と第一の発光層５ｂとの間に膜厚１０〜６０ｎｍの層状に形成してなるものである。
【００２９】
第一の発光層５ｂは、正孔及び電子の輸送が可能であり正孔輸送層５ａを構成する前記正孔輸送性材料を第一のホスト材料５ｂ１とし、この第一のホスト材料５ｂ１に、電子と正孔との再結合に反応して発光する機能を有し黄色発光を示す例えばナフタセン誘導体からなる第一の発光材料５ｂ２を共蒸着等の手段によって混合して例えば膜厚２０ｎｍ程度の層状に形成してなる。また、第一の発光材料５ｂ２としては、イオン化ポテンシャルが第一のホスト材料５ｂ１のイオン化ポテンシャルよりも小さく、また、電子親和力が第一のホスト材料５ｂ１の電子親和力よりも大きい材料を使用することが好ましい。
【００３０】
第二の発光層５ｃは、第一の発光層５ｂとの界面側に形成される層状の混合領域５ｃ１と、混合領域５ｃ１と電子輸送層５ｄと間に形成される層状の非混合領域５ｃ２とを有し、全体の膜厚が例えば２０〜８０ｎｍとなるように形成されるものである。混合領域５ｃ１は、好ましくは第二の発光層５ｃ全体の膜厚の半分以上の膜厚で形成され、正孔及び電子の輸送が可能であり第一のホスト材料５ｂ１よりも電子移動度が高い第二のホスト材料５ｃ３に、電子と正孔との再結合に反応して発光する機能を有し青色発光を示す例えば出光興産株式会社製のＢＤ１０２からなる第二の発光材料５ｃ４とを共蒸着等の手段によって混合してなる。また、非混合領域５ｃ２は、第二のホスト材料５ｃ３を蒸着法等の手段によって層状に形成してなる。なお、本実施の形態においては、第二のホスト材料５ｃ３としては、例えば電子移動度が正孔移動度よりも高い電子輸送性の特性を有する有機材料である例えばイーストマン・コダック社製のＢＨ２を用いる。また、第二の発光層５ｃは、混合領域５ｃ２内において、第二の発光材料５ｃ４の濃度が第一の発光層５ｂ近傍にあっては高く、第一の発光層５ｂから遠い側である非混合領域５ｃ２に向かって徐々に低くなるように形成されることが好ましい。
【００３１】
電子輸送層５ｄは、電子を発光層５ｃへ伝達する機能を有する例えばキレート系化合物であるアルミキノリノール（Ａｌｑ３）等の電子輸送性材料を蒸着法等の手段によって膜厚２０〜６０ｎｍの層状に形成してなる。
【００３２】
電子注入層５ｅは、第二電極６から電子を注入する機能を有し、例えばフッ化リチウム（ＬｉＦ）等を蒸着法等の手段によって膜厚略１ｎｍの層状に形成してなる。
【００３３】
第二電極６は、アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム銀（Ｍｇ：Ａｇ）等の導電性材料を蒸着法等の手段によって膜厚５０〜２００ｎｍの層状に形成してなるものであり、支持基板２の一辺に設けられるリード部６ａと電気的に接続してなる。なお、リード部６ａの終端部には、電極部（引き出し部）６ｂが設けられ、リード部６ａ及び電極部６ｂは第一電極３と同材料により形成される。
【００３４】
封止部材７は、例えばガラス材料からなる平板部材に凹部７ａをサンドブラスト、切削及びエッチング等の適宜方法で形成してなるものである。封止部材７は、凹部７ａを取り囲むようにして形成される支持部７ｂを例えば紫外線硬化性エポキシ樹脂からなる接着剤（図示しない）を介し支持基板２上に気密的に配設することで、封止部材７と支持基板２とで有機ＥＬ素子１を封止する。封止部材７は、第一電極３の電極部３ｃおよび第二電極６の電極部６ｂが外部に露出するように支持基板２よりも若干小さめに構成されている。
【００３５】
本第一の実施の形態である有機ＥＬ素子１は、発光色の異なる複数の発光層として、第一電極３側に形成され正孔輸送性の第一のホスト材料５ｂ１に第一の発光材料５ｂ２を加えてなる第一の発光層５ｂと、第一の発光層５ｂと接するように形成され第二のホスト材料５ｃ３に第二の発光材料５ｃ４を加えてなる混合領域５ｃ１とこの混合領域５ｃ１と接するように形成され第二のホスト材料５ｃ３からなる非混合領域５ｃ２とを有する第二の発光層５ｃと、を備えてなるものである。また、有機層５として、第二の発光層５ｃの非混合領域５ｃ２と第二電極６との間に形成され非混合領域５ｃ２と接する電子輸送層５ｄを有するものである。また、第二のホスト材料５ｃ３は、電子移動度が第一のホスト材料５ｂ１の電子移動度よりも大きいものである。
【００３６】
かかる構成の有機ＥＬ素子１は、第一の発光層５ｂにおいては主として第二の発光層５ｃの混合領域５ｃ１との界面領域にて黄色の発光を示し、第二の発光層５ｃにおいては主として第一の発光層５ｂとの界面に位置する混合領域５ｃ１にて青色の発光を示すものである。従来、電子輸送層と接する発光層全体に発光材料を混合させる場合、効率よく発光させるためには正孔を前記発光層内に捉えることが望ましいが、前記発光層に混合された前記発光材料によって前記発光層の正孔移動度が上がり、正孔の一部が前記電子輸送層に移動しやすくなり、発光に寄与しない正孔の量が増加していた。これに対し、本第一の実施形態によれば、第二の発光層５ｃの第一の発光層５ｂとの界面側を第二のホスト材料５ｃ３と第二の発光材料５ｃ４とを混合してなる混合領域５ｃ１とし、電子輸送層５ｄとの界面側を第二の発光材料５ｃ４を含まない非混合領域５ｃ２とすることによって、第１電極３から正孔輸送層５ａ及び第一の発光層５ｂを経て第二の発光層５ｃ内に輸送された正孔は、非混合領域５ｃ２によって電子輸送層５ｄへの移動をブロックされ、青色発光を示すための第二の発光材料５ｃ４を含む混合領域５ｃ１内に捉えられることとなり、発光に寄与しない正孔の量を低減させることができることから有機ＥＬ素子１における発光効率を向上させることが可能となる。また、正孔輸送性の第一の発光層５ｂ内には電子が輸送されにくく主に混合領域５ｃ１内に集積するものの、混合領域５ｃ１に第二の発光材料５ｃ４が混合されることで混合領域５ｃ１における電子移動度が向上することから、第二電極６から電子注入層５ｅ及び電子輸送層５ｄを経て第二の発光層５ｂ内に輸送された電子の一部は、第一の発光層５ｂの混合領域５ｃ１との界面領域に輸送され、第一の発光層５ｂの発光に寄与することとなる。したがって、従来のように積層形成される複数の発光層がすべてドープ層とノンドープ層とからなる場合と比較して、第一，第二の発光層５ｂ，５ｃは互いの界面領域に発光領域を形成することによって、発光に寄与しない電子の量を低減させることができ、有機ＥＬ素子１の発光効率を向上させることが可能となる。
【００３７】
また、有機ＥＬ素子１は、有機層５として、第一電極３と第一の発光層５ｂとの間に形成され第一のホスト材料５ｂ１と同一材料からなる正孔輸送層５ａを有するものである。第一のホスト材料５ｂ１を正孔輸送層５ａと同材料とすることによって、正孔輸送層５ａから第一の発光層５ｂへの正孔の移動をより円滑にすることが可能となる。
【００３８】
また、有機ＥＬ素子１は、第一の発光材料５ｂ２のイオン化ポテンシャルが第一のホスト材料５ｂ１のイオン化ポテンシャルよりも小さく、かつ、第一の発光材料５ｂ２の電子親和力が第一のホスト材料５ｂ１の電子親和力よりも大きいものである。したがって、第一の発光層５ｂ内において正孔あるいは電子が第一の発光材料５ｂ２のトラップに捉えられやすく、第一の発光材料５ｂ２を効率よく発光させることが可能となる。
【００３９】
また、有機ＥＬ素子１は、第二の発光層５ｃの混合領域５ｃ１にさらに正孔輸送性材料を混合させるものであってもよい。このとき混合させる正孔輸送性材料は第一の発光層５ｂの第一のホスト材料５ｂ１と同一材料であることが好ましい。また、混合領域５ｃ１内において、前記正孔輸送材料の濃度が第一の発光層５ｂ近傍にあっては高く、第一の発光層５ｂから遠い側である非混合領域５ｃ２に向かって徐々に低くなることが好ましい。混合領域５ｃ１に前記正孔輸送性材料を混合することによって、混合領域５ｃ１内で正孔を移動させるための抵抗値を低減させることができ、発光に要する駆動電圧を低減可能なことから第二の発光層５５ｃを構成する各材料の劣化を抑制することが可能となる。
【００４０】
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。なお、前述の第一の実施形態と同一もしくは相当個所には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４１】
本第二の実施形態が前述の第一の実施形態と相違する点は、有機ＥＬ素子１の有機層５が、発光層として、第三の発光層（第一の発光層）５ｆ及び第四の発光層（第二の発光層）５ｇを有し、図３に示すように、正孔輸送層５ａ，第四の発光層５ｇ，第三の発光層５ｆ，電子輸送層５ｄ及び電子注入層５ｅを蒸着法等の手段によって順次積層形成してなる点である。なお、かかる有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素子１の発光を支持基板２側から取り出し、第三の発光層５ｆの黄色発光と第四の発光層の青色発光との補色の関係によって白色の表示を行うものである。
【００４２】
第三の発光層５ｆは、正孔及び電子の輸送が可能であり電子輸送層５ｄを構成する前記電子輸送性材料を第三のホスト材料（第一のホスト材料）５ｆ１とし、この第三のホスト材料５ｆ１に、電子と正孔との再結合に反応して発光する機能を有し黄色発光を示す例えばナフタセン誘導体からなる第三の発光材料（第一の発光材料）５ｆ２を共蒸着等の手段によって混合して例えば膜厚２０ｎｍ程度の層状に形成してなる。また、第三の発光材料５ｆ２としては、イオン化ポテンシャルが第三のホスト材料５ｆ１のイオン化ポテンシャルよりも小さく、また、電子親和力が第三のホスト材料５ｆ２の電子親和力よりも大きい材料を使用することが好ましい。
【００４３】
第四の発光層５ｇは、第三の発光層５ｆと接する界面側に形成される層状の混合領域５ｇ１と、正孔輸送層５ａと混合領域５ｇ１との間に形成される層状の非混合領域５ｇ２とを有するものであり、全体の膜厚が例えば２０〜８０ｎｍとなるように形成されるものである。混合領域５ｇ１は、好ましくは第四の発光層５ｇ全体の膜厚の半分以上の膜厚で形成され、正孔及び電子の輸送が可能であり第三のホスト材料５ｆ１よりも電子移動度が高い第四のホスト材料（第二のホスト材料）５ｇ３に、電子と正孔との再結合に反応して発光する機能を有し青色発光を示す例えば出光興産株式会社製のＢＤ１０２からなる第四の発光材料（第二の発光材料）５ｇ４とを共蒸着等の手段によって混合してなる。また、非混合領域５ｇ２は、第四のホスト材料５ｇ３を蒸着法等の手段によって層状に形成してなる。なお、本実施の形態においては、第四のホスト材料５ｇ３としては、例えば電子移動度が正孔移動度よりも高い電子輸送性の特性を有する有機材料である例えばイーストマン・コダック社製のＢＨ２を用いる。また、第四の発光層５ｇは、混合領域５ｇ２内において、第四の発光材料５ｇ４の濃度が第三の発光層５ｆ近傍にあっては高く、第三の発光層５ｆから遠い側である非混合領域５ｇ２に向かって徐々に低くなるように形成されることが好ましい。
【００４４】
本第二の実施の形態である有機ＥＬ素子１は、発光色の異なる複数の発光層として、第二電極６側に形成され電子輸送性の第三のホスト材料５ｆ１に第三の発光材料５ｆ２を加えてなる第三の発光層５ｆと、第三の発光層５ｆと接するように形成され第四のホスト材料５ｇ３に第四の発光材料５ｇ４を加えてなる混合領域５ｇ１とこの混合領域５ｇ１と接するように形成され第四のホスト材料５ｇ３からなる非混合領域５ｇ２とを有する第四の発光層５ｇと、を備えてなるものである。また、有機層５として、第四の発光層５ｇの第一電極３と非混合領域５ｇ２との間に形成され非混合領域５ｇ２と接する正孔輸送層５ａを有するものである。また、第四のホスト材料５ｇ３は、正孔移動度が第三のホスト材料５ｆ１の正孔移動度よりも大きいものである。
【００４５】
かかる構成の有機ＥＬ素子１は、第三の発光層５ｆにおいては主として第四の発光層５ｇの混合領域５ｇ１との界面領域にて黄色の発光を示し、第四の発光層５ｇにおいては主として第三の発光層５ｇとの界面に位置する混合領域５ｇ１にて青色の発光を示すものである。従来、正孔輸送層と接する発光層全体に発光材料を混合させる場合、効率よく発光させるためには電子を前記発光層内に集めることが望ましいが、前記発光層に混合された前記発光材料によって前記発光層の電子移動度が上がり、電子の一部が前記正孔輸送層に移動しやすくなり、発光に寄与しない電子の量が増加していた。これに対し、本第二の実施形態によれば、第四の発光層５ｇの第三の発光層５ｆとの界面側を第四のホスト材料５ｇ３と第四の発光材料５ｇ４とを混合してなる混合領域５ｇ１とし、正孔輸送層５ａとの界面側を第四の発光材料５ｇ４を含まない非混合領域５ｇ２とすることによって、第二電極６から正孔注入層５ｅ及び電子輸送層５ｄを経て第四の発光層５ｇ内に輸送された電子は、非混合領域５ｇ２によって正孔輸送層５ａへの移動をブロックされ、青色発光を示すための第四の発光材料５ｇ４を含む混合領域５ｇ１内に集積することとなり、発光に寄与しない電子の量を低減させることができることから有機ＥＬ素子１における発光効率を向上させることが可能となる。また、電子輸送性の第三の発光層５ｆ内には正孔が輸送されにくく、正孔は主として混合領域５ｇ１に集積するものの、混合領域５ｇ１に第四の発光材料５ｇ４が混合されることで混合領域５ｇ１における正孔移動度が向上することから、第一電極３から正孔輸送層５ａを経て第四の発光層５ｇ内に輸送された正孔の一部は第三の発光層５ｆの混合領域５ｇ１との界面領域に輸送され、第三の発光層５ｆの発光に寄与することとなる。したがって、従来のように積層形成される複数の発光層がすべてドープ層とノンドープ層とからなる場合と比較して、第三，第四の発光層５ｆ，５ｇは互いの界面領域に発光領域を形成することによって、発光に寄与しない正孔の量を低減させることができ、有機ＥＬ素子１の発光効率を向上させることが可能となる。
【００４６】
また、有機ＥＬ素子１は、有機層５として、第三の発光層５ｆと第二電極６との間に形成され第三のホスト材料５ｆ１と同一材料からなる電子輸送層５ｄを有するものである。第三のホスト材料５ｆ１を電子輸送層５ｄと同材料とすることによって、電子輸送層５ｄから第一の発光層５ｆへの電子の移動をより円滑にすることが可能となる。
【００４７】
また、有機ＥＬ素子１は、第三の発光材料５ｆ２のイオン化ポテンシャルが第三のホスト材料５ｆ１のイオン化ポテンシャルよりも小さく、かつ、第三の発光材料５ｆ２の電子親和力が第三のホスト材料５ｆ１の電子親和力よりも大きいものである。したがって、第三の発光層５ｆ内において正孔あるいは電子が第三の発光材料５ｆ２のトラップに捉えられやすく、第三の発光材料５ｆ２を効率よく発光させることが可能となる。
【００４８】
また、有機ＥＬ素子１は、第四の発光層５ｇの混合領域５ｇ１にさらに電子輸送性材料を混合させるものであってもよい。このとき混合させる電子輸送性材料は第三の発光層５ｆの第三のホスト材料５ｆ１と同一材料であることが好ましい。また、混合領域５ｇ１内において、前記電子輸送材料の濃度が第三の発光層５ｆ近傍にあっては高く、第三の発光層５ｆから遠い側である非混合領域５ｇ２に向かって徐々に低くなることが好ましい。混合領域５ｇ１に前記電子輸送性材料を混合することによって、混合領域５ｇ１内で電子を移動させるための抵抗値を低減させることができ、発光に要する駆動電圧を低減可能なことから第四の発光層５５ｇを構成する各材料の劣化を抑制することが可能となる。
【００４９】
なお、本第一，第二の実施形態はセグメント型の有機ＥＬパネルに本発明の有機ＥＬ素子１を適用したが、本発明の有機ＥＬ素子は、ドットマトリクス型の有機ＥＬパネルにも適用可能である。また、本第一，第二の実施形態である有機ＥＬパネルは、透光性の第一電極３を備え、有機ＥＬ素子１の発光を支持基板２側から取り出し、所定の表示を行うものであったが、本発明の有機ＥＬ素子は、有機層上の第二電極を透光性の導電材料で形成し、封止部材側から光を採りだして所定の表示を行ういわゆるトップエミッション型の有機ＥＬパネルにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子が適用された第一の実施形態である有機ＥＬパネルを示す図。
【図２】同上の有機層を示す拡大断面図。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子が適用された第二の実施形態である有機ＥＬパネルの有機層を示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００５１】
１ 有機ＥＬ素子
２ 支持基板
３ 第一電極
４ 絶縁層
５ 有機層
５ａ 正孔輸送層
５ｂ 第一の発光層
５ｂ１ 第一のホスト材料
５ｂ２ 第一の発光材料
５ｃ 第二の発光層
５ｃ１ 混合領域
５ｃ２ 非混合領域
５ｃ３ 第二のホスト材料
５ｃ４ 第二の発光材料
５ｄ 電子輸送層
５ｅ 電子注入層
５ｆ 第三の発光層（第一の発光層）
５ｆ１ 第三のホスト材料（第一のホスト材料）
５ｆ２ 第三の発光材料（第一の発光材料）
５ｇ 第四の発光層（第二の発光層）
５ｇ１ 混合領域
５ｇ２ 非混合領域
５ｇ３ 第四のホスト材料（第二のホスト材料）
５ｇ４ 第四の発光材料（第二の発光材料）
６ 第二電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも発光層を有する有機層を対向する陽極と陰極との間に形成してなる有機ＥＬ素子であって、
前記発光層として、前記陽極側に形成され正孔輸送性の第一のホスト材料に第一の発光材料を加えてなる第一の発光層と、前記第一の発光層と接するように形成され第二のホスト材料に第二の発光材料を加えてなる混合領域とこの混合領域と接するように形成され前記第二のホスト材料からなる非混合領域とを有する第二の発光層と、を備えてなることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記有機層は、前記第二の発光層の前記非混合領域と前記陰極との間に形成される電子輸送層を有してなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記有機層は、前記陽極と前記第一の発光層との間に形成され前記第一のホスト材料と同一材料からなる正孔輸送層を有してなることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記第一の発光材料は、イオン化ポテンシャルが前記第一のホスト材料のイオン化ポテンシャルよりも小さく、かつ、電子親和力が前記第一のホスト材料の電子親和力よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記第二のホスト材料は、電子移動度が前記第一のホスト材料の電子移動度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記第二の発光層は、前記混合領域にさらに正孔輸送性材料を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記第一，第二の発光層は、互いに異なる発光色を示してなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
少なくとも発光層を有する有機層を対向する陽極と陰極との間に形成してなる有機ＥＬ素子であって、
前記発光層として、前記陰極側に形成され電子輸送性の第一のホスト材料に第一の発光材料を加えてなる第一の発光層と、前記第一の発光層と接するように形成され第二のホスト材料に第二の発光材料を加えてなる混合領域とこの混合領域と接するように形成され前記第二のホスト材料からなる非混合領域とを有する第二の発光層と、を備えてなることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記有機層は、前記陽極と前記第二の発光層の前記非混合領域との間に形成される正孔輸送層を有してなることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記有機層は、前記第一の発光層と前記陰極との間に形成され前記第一のホスト材料と同一材料からなる電子輸送層を有してなることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記第一の発光材料は、イオン化ポテンシャルが前記第一のホスト材料のイオン化ポテンシャルよりも小さく、かつ、電子親和力が前記第一のホスト材料の電子親和力よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
前記第二のホスト材料は、正孔移動度が前記第一のホスト材料の正孔移動度よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１３】
前記第二の発光層は、前記混合領域にさらに電子輸送性材料を含んでなることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１４】
前記第一，第二の発光層は、互いに異なる発光色を示してなることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１】
少なくとも発光層を有する有機層を対向する陽極と陰極との間に形成してなる有機ＥＬ素子であって、
前記発光層として、前記陽極側に形成され正孔輸送性の第一のホスト材料に第一の発光材料を加えてなる第一の発光層と、前記第一の発光層と接するように形成され第二のホスト材料に第二の発光材料を加えてなる混合領域とこの混合領域と接するように形成され前記第二のホスト材料からなる非混合領域とを有する第二の発光層と、を備えてなることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記有機層は、前記第二の発光層の前記非混合領域と前記陰極との間に形成される電子輸送層を有してなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記有機層は、前記陽極と前記第一の発光層との間に形成され前記第一のホスト材料と同一材料からなる正孔輸送層を有してなることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記第一の発光材料は、イオン化ポテンシャルが前記第一のホスト材料のイオン化ポテンシャルよりも小さく、かつ、電子親和力が前記第一のホスト材料の電子親和力よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記第二のホスト材料は、電子移動度が前記第一のホスト材料の電子移動度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記第二の発光層は、前記混合領域にさらに正孔輸送性材料を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記第一，第二の発光層は、互いに異なる発光色を示してなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
少なくとも発光層を有する有機層を対向する陽極と陰極との間に形成してなる有機ＥＬ素子であって、
前記発光層として、前記陰極側に形成され電子輸送性の第一のホスト材料に第一の発光材料を加えてなる第一の発光層と、前記第一の発光層と接するように形成され第二のホスト材料に第二の発光材料を加えてなる混合領域とこの混合領域と接するように形成され前記第二のホスト材料からなる非混合領域とを有する第二の発光層と、を備えてなることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記有機層は、前記陽極と前記第二の発光層の前記非混合領域との間に形成される正孔輸送層を有してなることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記有機層は、前記第一の発光層と前記陰極との間に形成され前記第一のホスト材料と同一材料からなる電子輸送層を有してなることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記第一の発光材料は、イオン化ポテンシャルが前記第一のホスト材料のイオン化ポテンシャルよりも小さく、かつ、電子親和力が前記第一のホスト材料の電子親和力よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
前記第二のホスト材料は、正孔移動度が前記第一のホスト材料の正孔移動度よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１３】
前記第二の発光層は、前記混合領域にさらに電子輸送性材料を含んでなることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１４】
前記第一，第二の発光層は、互いに異なる発光色を示してなることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１２７９６９（Ｐ２００６−１２７９６９Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１６１９６（Ｐ２００４−３１６１９６）
【出願日】平成１６年１０月２９日（２００４．１０．２９）
【出願人】（０００２３１５１２）日本精機株式会社 (1,561)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２９日（２００４．１０．２９）
【出願人】（０００２３１５１２）日本精機株式会社 (1,561)
【Ｆターム（参考）】
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