JP5194699B2 - 有機エレクトロルミネッセンス装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置及び電子機器に関するものである。

近年、白色発光素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置の開発が進んでいる。白色発光素子としては、赤色、緑色及び青色の発光層を積層したものが知られている。白色発光素子においては、赤色、緑色及び青色のバランスを良好に保つことが重要である。そこで、特許文献１及び非特許文献１には、赤色発光層と青色発光層（若しくは緑色発光層）との間にバンドギャップの大きいキャリア調整層を形成し、赤色発光層への電子の供給量を調整する方法が記載されている。
特開２００５−１００９２１号公報 "Late-News Paper: Highly Efficient White OLEDs Using RGB Fluorescent Materials", H. Kumura et al., SID 07 DIGEST, p.1504-1507

ここで、キャリア調整層は赤色発光層と青色発光層（若しくは緑色発光層）の双方にキャリア（電子、正孔）を輸送しなければならない。そのため、キャリア調整層の内部には電子と正孔の双方の流れが存在する。したがって、キャリア調整層の内部では電子と正孔の再結合が起こっていると予想されるが、キャリア調整層自体は発光材料を含まないため、再結合によって生じたエネルギーは発光エネルギーに変換されず、熱失活によりキャリア調整層を劣化させる原因となる。

一方、現状の有機ＥＬ装置では、赤色、緑色及び青色の発光ピークが３原色の波長と一致しておらず、表示装置や照明装置として利用するには十分な色再現性が得られないという問題があった。例えば、現状の発光材料では緑色の発光ピークが赤色側に偏っており、５５０ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域（黄色領域）で十分な演色性が得られなかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、発光効率が高く長寿命で演色性に優れた有機エレクトロルミネッセンス装置及び電子機器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、陽極と陰極との間に、赤色発光層、青色発光層及び緑色発光層を含む複数の有機層が積層されてなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記赤色発光層は前記青色発光層及び前記緑色発光層よりも陽極側に設けられ、前記赤色発光層と前記青色発光層及び前記緑色発光層との間にはキャリア調整層が設けられ、前記キャリア調整層は正孔輸送性が電子輸送性よりも大きい材料によって形成され、前記キャリア調整層には黄色の発光材料が含まれていることを特徴とする。この構成によれば、キャリア調整層に黄色の発光材料が含まれているので、キャリア調整層で生成し、劣化の原因となる励起子を発光に寄与させることができる。また、キャリア調整層から発光される光の色が黄色（波長：５５０ｎｍ〜６００ｎｍ）なので、従来の赤、緑、青の発光材料のみでは十分に再現することのできなかった黄色の再現性を高めることができる。したがって、従来の有機エレクトロルミネッセンス装置に比べて、発光効率が高く長寿命で演色性に優れた有機エレクトロルミネッセンス装置が提供できる。

本発明においては、前記キャリア調整層は正孔の移動度が電子の移動度よりも大きい材料によって形成されていることが望ましい。この構成によれば、赤色発光層から青色発光層及び緑色発光層への正孔の流れを阻害せず、青色発光層及び緑色発光層から赤色発光層への電子の流れのみを抑制することができる。このため、従来発光輝度が不足気味であった青色発光層と緑色発光層の発光輝度を高めることができ、全体として色再現性の良い有機エレクトロルミネッセンス装置が提供できる。

本発明においては、前記キャリア調整層の正孔の移動度は電子の移動度よりも１０倍以上大きいことが望ましく、より好ましくは１００倍以上大きいことが望ましい。この構成によれば、陰極から陽極への電子の流れを確実に抑制することができる。このような材料としてはアミン系材料やアセン系材料が挙げられる。

本発明においては、前記キャリア調整層は、前記キャリア調整層の陰極側に隣接する前記青色発光層若しくは前記緑色発光層のＬＵＭＯのエネルギーレベルよりも小さいＬＵＭＯのエネルギーレベルを有する材料によって形成されていることが望ましい。この構成によれば、陰極から陽極への電子の流れを抑制することができる。このため、従来発光輝度が不足気味であった青色発光層と緑色発光層の発光輝度を高めることができ、全体として色再現性の良い有機エレクトロルミネッセンス装置が提供できる。

本発明においては、前記赤色発光層の陽極側には正孔輸送層が設けられ、前記キャリア調整層は前記正孔輸送層と同一の材料によって形成されていることが望ましい。この構成によれば、キャリア調整層が強い正孔輸送性を有する（すなわち強い電子ブロック性を有する）材料によって形成されるため、赤色発光層への電子の流れを確実に抑制することができる。また、実績のある正孔輸送層の形成材料を用いることで、信頼性の高い有機エレクトロルミネッセンス装置を提供できる。

本発明においては、前記黄色の発光材料は発光ピークが５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲に存在することが望ましい。この構成によれば、従来の有機エレクトロルミネッセンス装置では再現できなかった黄色の色再現性を高めることができる。

本発明においては、前記黄色の発光材料はルブレン系の発光材料であることが望ましい。この構成によれば、長寿命材料として実績のあるルブレン系の材料を用いることで、長寿命な有機エレクトロルミネッセンス装置が提供できる。

本発明においては、前記キャリア調整層の厚みは５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが望ましい。この構成によれば、赤色発光層への電子の流れを抑制しつつ、赤色の発光輝度が必要以上に低下することを防止することができる。例えば、キャリア調整層の厚みが５ｎｍよりも小さいと、赤色発光層への電子の流れを十分に抑制することはできない。一方、キャリア調整層の厚みが２０ｎｍを超えると、赤色発光層への電子の流れが極端に低下し、赤色の発光輝度が不足することになる。

本発明の電子機器は前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えていることを特徴とする。この構成によれば、発光効率が高く長寿命で且つ演色性に優れた電子機器を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではない。下記の実施形態において、各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

図１は本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス装置１（以下、「エレクトロルミネッセンス」を「ＥＬ」と略記する）の概略構成図である。有機ＥＬ装置１は、ガラスや石英、プラスチック等からなる基板本体２上に、第１電極（陽極）３、正孔注入層４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７及び第２電極（陰極）８を備えている。正孔注入層４、正孔輸送層５、発光層６及び電子輸送層７は有機材料によって形成されており、これら正孔注入層４、正孔輸送層５、発光層６及び電子輸送層７によって機能層Ｆが形成されている。機能層Ｆは第１電極３と第２電極８との間に挟持されており、第１電極３、機能層Ｆ及び第２電極８によって、発光素子である有機ＥＬ素子９が形成されている。

第１電極３と第２電極８には、駆動電圧を印加するための配線が接続されている。発光層６には、該配線を介して第１電極３から正孔が、第２電極８から電子がそれぞれ注入されるようになっている。発光層６に注入された正孔及び電子は、発光層６中を移動し、再結合する。そして、再結合の際に放出されたエネルギーにより、励起子が生成し、該励起子が基底状態に戻る際に蛍光や燐光という形でエネルギーを放出する。有機ＥＬ素子９から放出された光は、ガラス基板等からなる基板本体２から射出され、外部に取り出される（ボトムエミッション方式）。第２電極８がＩＴＯ等の透明導電膜によって形成される場合には、有機ＥＬ素子９から放出された光を第２電極８側から取り出すこともできる（トップエミッション方式）。なお、以下の説明では、発光層６に注入される電子及び正孔をキャリアと呼ぶことがある。

本実施形態の場合、第１電極３はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明電極であり、第２電極８はアルミニウム（Ａｌ）等の反射電極である（ボトムエミッション方式）。第２電極８としては、アルミニウムの他に、銀や、銀マグネシウム合金、アルミニウムリチウム合金等を用いることができる。さらに、第２電極８の電子輸送層７側にフッ化リチウム（ＬｉＦ）等からなる層（電子注入層）を設けることもできる。

正孔注入層４としては、銅フタロシアニンやアリールアミン等の低分子材料が用いられる。正孔注入層４としては、ポリチオフェンやポリアニリンなどの導電性高分子を用いても良い。正孔注入層４の膜厚は１０ｎｍ〜３０ｎｍ程度である。

正孔輸送層５としては、ジフェニルアミンやトリフェニルアミン等のフェニルアミン系誘導体、芳香族アミン系材料、スチリルアリーレン誘導体等を用いることができる。正孔輸送層５の膜厚は１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度である。

発光層６は、正孔輸送層５側から赤色発光層６Ｒ、キャリア調整層６Ｙ、青色発光層６Ｂ、緑色発光層６Ｇを順に備えている。赤色発光層６Ｒ、青色発光層６Ｂ、緑色発光層６Ｇはいずれもホスト材料と発光ドーパントとを含む。ホスト材料は電子と正孔の両方を流すことのできる材料である。発光ドーパントを具備しない発光層では、ホスト材料からの発光が観察されるが、発光ドーパントとホスト材料とを併用した発光層では、ホスト材料からの発光はほとんど観察されず、発光ドーパントが主として発光する。ホスト材料と発光ドーパントとを併用した発光層において観察される発光スペクトルは、発光ドーパントの発光である。発光層の発光の波形は有機分子骨格によって決定される。

発光ドーパントは、一重項励起子から発光する蛍光発光性化合物、三重項励起子から発光する燐光発光性化合物のいずれであってもよく、たとえば、蛍光材料としては、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アントラセン誘導体、ルブレン誘導体、スチリルアミン誘導体、クマリン誘導体等を挙げることができる。燐光材料としては、イリジウム金属錯体、白金金属錯体などを用いることができる。好ましくは、赤色発光材料としては、ジベンゾジインデノペリレン誘導体を、緑色発光材料としては、クマリン誘導体、ナフタセン誘導体を用いる。青色発光材料としては、スチリル誘導体、スチリルアミン誘導体、フルオランテン誘導体などを用いることができる。好ましくは、ジスチリルアミン誘導体を用いる。ホスト材料としては、アルミニウム錯体、ベリリウム錯体のほか、アントラセン（２量体を含む）誘導体、カルバゾール誘導体、スチリルアミン誘導体等の公知の材料が用いられる。

赤色発光層６Ｒと青色発光層６Ｂとの間にはキャリア調整層６Ｙが設けられている。キャリア調整層６Ｙは、自身を通過する電子と正孔のバランスを調整し、赤色発光層６Ｒ、青色発光層６Ｂ、緑色発光層６Ｇの発光輝度を平均化するための層である。キャリア調整層６Ｙとしては、青色発光層６Ｂから赤色発光層６Ｒへの電子の移動を抑制し赤色発光層６Ｒから青色発光層６Ｂへの正孔の移動を阻害しない正孔輸送性の材料が用いられる。正孔輸送性の材料とは、電子の輸送性に比べて正孔の輸送性の高い材料をいう。具体的には、電子の移動度に比べて正孔の移動度の高い材料が用いられ、正孔の移動度が電子の移動度よりも１０倍以上、より好ましくは１００倍以上大きいが好適に採用される。かかる材料としては、アミン系材料やアセン系材料が用いられる。

キャリア調整層６Ｙとしては、青色発光層のＬＵＭＯのエネルギーレベルよりも小さいＬＵＭＯのエネルギーレベルを有する材料を用いても良い。キャリア調整層６Ｙの第２電極８側に隣接する発光層よりも小さいＬＵＭＯのエネルギーレベルを有する材料を用いることで、青色発光層６Ｂから赤色発光層６Ｒへの電子の流れを抑制することができる。本実施形態の場合、正孔輸送性の材料で且つ青色発光層６ＢのＬＵＭＯのエネルギーレベルよりも小さいＬＵＭＯのエネルギーレベルを有する材料、例えば、正孔輸送層５と同一の材料によってキャリア調整層６Ｙが構成されている。キャリア調整層６Ｙの膜厚は１ｎｍ〜２０ｎｍであり、より好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度である。

キャリア調整層６Ｙには黄色の発光ドーパントがドープ（添加）されている。黄色の発光ドーパントとしては、例えばルブレン系の発光材料が用いられる。ルブレン系の発光材料は発光ピークが５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲に存在する。このため、黄色の波長領域を良好に再現でき、演色性の高い有機ＥＬ装置が提供できる。

発光層６と第２電極８との間には電子輸送層７が設けられている。電子輸送層７としては、８−ヒドロキシキノリンまたはその誘導体とその金属錯体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体等が用いられる。電子輸送層７の膜厚は２０ｎｍ〜４０ｎｍ程度である。

図２は本実施形態で用いられる機能層Ｆの材料の一例である。図中、HIL-Aは正孔注入層の形成材料、HTL-Aは正孔輸送層の形成材料、G-hostは緑色発光層のホスト材料、G-Dopantは緑色発光層の発光ドーパント、R-Host1及びR-Host2は赤色発光層のホスト材料、R-Dopantは赤色発光層の発光ドーパント、B-Hostは青色発光層のホスト材料、B-Dopantは青色発光層の発光ドーパント、Y-Host1及びY-Host2は黄色発光層（キャリア調整層）の正孔輸送性材料、Y-Dopantは黄色発光層の発光ドーパント、Alq3（トリス（８−キノリノール）アルミニウム））は電子輸送層の形成材料である。赤色発光層では、ホスト材料としてR-host1とR-host2のいずれを用いても良く、R-host1とR-host2を所定の割合で混合してホスト材料を形成しても良い。黄色発光層では、ホスト材料としてY-host1とY-host2のいずれを用いても良く、Y-host1とY-host2を所定の割合で混合してホスト材料を形成しても良い。

図３は有機ＥＬ素子９のエネルギーバンドを示す図である。縦軸はエネルギーレベルであり、横軸は有機層の積層方向を示している。赤色発光層、青色発光層及び緑色発光層において実線はホスト材料のエネルギーレベルを示しており、点線は発光ドーパントのエネルギーレベルを示している。黄色発光層（キャリア調整層）においては、実線は正孔輸送性材料のエネルギーレベルを示しており、点線は発光ドーパントのエネルギーレベルを示している。

図３において赤色発光層のホスト材料のＬＵＭＯのエネルギーレベルは青色発光層と緑色発光層のホスト材料のＬＵＭＯのエネルギーレベルに比べて大きい。そのため、電子は赤色発光層に溜まりやすく、青色発光層と緑色発光層には溜まりにくい。しかし本実施形態では、赤色発光層と青色発光層との間にキャリア調整層を挿入しているため、青色発光層から赤色発光層への電子の流れはキャリア調整層によってブロックされ、赤色発光層への電子の流れが抑制される。これは、キャリア調整層のホスト材料が正孔移動度の大きい材料であることに加え、該ホスト材料のＬＵＭＯのエネルギーレベルが青色発光層のホスト材料のＬＵＭＯのエネルギーレベルに比べて大きいため、青色発光層とキャリア調整層との界面のエネルギーギャップを超えて電子が赤色発光層に移動しにくくなっているからである。一方、キャリア調整層のホスト材料のＨＯＭＯのエネルギーレベルは赤色発光層のホスト材料のＨＯＭＯのエネルギーレベルと略同じである。そのため、赤色発光層から青色発光層への正孔の移動は抑制されず、十分な量の正孔が青色発光層及び緑色発光層へ供給される。その結果、赤色発光層と青色発光層及び緑色発光層との発光輝度が均一化され、バランスの良い白色発光が得られる。

また本実施形態では、キャリア調整層が黄色発光ドーパントを含むため、キャリア調整層自体を黄色発光に寄与させることができる。そのため、黄色の色再現性が良くなり、例えば照明機器の白色光源として使用した場合に、暖色系の演色性に優れた有機ＥＬ装置が提供できる。前述のように、現状の発光材料では、青色の発光ピークと緑色の発光ピークの間隔が、赤色の発光ピークと緑色の発光ピークの間隔よりも広い。そのため、青色と緑色の中間領域である５５０ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域（すなわち黄色領域）の色再現性が低かった。しかしながら、本実施形態のように発光層６に黄色の発光ピークを有する黄色発光層６Ｙ（キャリア調整層）を挿入した場合には、青色、緑色、黄色、赤色の各発光ピークが概ね均等な間隔で配置されるため、従来の赤、青、緑の発光層のみでは実現できなかった高い色再現性が実現できる。したがって、照明機器等の白色光源として使用した場合に、暖色系の演色性を向上することができる。

さらに、キャリア調整層を正孔輸送性材料（ホスト材料）のみで形成した場合には、キャリア調整層には発光材料が含まれないので、キャリア調整層を通過する電子と正孔との再結合によって生じたエネルギーは発光エネルギーとして消費されずに熱失活してキャリア調整層を劣化させる原因となる。しかし、本実施形態では電子と正孔との再結合によって生じたエネルギーはキャリア調整層中に含まれる黄色発光ドーパントによって発光エネルギーとして消費されるため、発光効率が高く、長寿命な有機ＥＬ装置が提供できる。

なお、本実施形態では機能層Ｆを正孔注入層４、正孔輸送層５、赤色発光層６Ｒ、キャリア調整層（黄色発光層）６Ｙ、青色発光層６Ｂ、緑色発光層６Ｇ、及び電子輸送層７で構成したが、機能層Ｆの構造はこれに限定されない。発光層６（赤色発光層６Ｒ、キャリア調整層（黄色発光層）６Ｙ、青色発光層６Ｂ、緑色発光層６Ｇ）を除く有機層については任意の１層又は２層以上を省略若しくは追加することができる。例えば、電子輸送層７と第２電極８との間に電子注入層を設けたり、正孔注入層４、正孔輸送層５又は電子輸送層７のうちのいずれか１層又は２層以上を省略したりことができる。さらに、発光層６において青色発光層６Ｂと緑色発光層６Ｇの入れ替えは可能であり、赤色発光層６Ｒ、キャリア調整層（黄色発光層）６Ｙ、緑色発光層６Ｇ、青色発光層６Ｂの順で積層しても良い。

［有機ＥＬ表示装置］
図４は本発明の有機ＥＬ装置を備えた電子機器の一例である有機ＥＬ表示装置２００の概略構成図である。有機ＥＬ表示装置２００は、有機ＥＬ素子を画素としてマトリクス状に備えたアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置である。

有機ＥＬ表示装置２００は、基体２上に、回路素子部３０、画素電極（第１電極）３、機能層Ｆ、対向電極（第２電極）８、及び封止部３２等を備えている。回路素子部３０は、回路素子としての薄膜トランジスタ等を含む。機能層Ｆは前述した赤色発光層、黄色発光層（キャリア調整層）、緑色発光層及び青色発光層を含むものである。機能層Ｆは隔壁層３１によって画素領域毎に区画されている。

基体２としては、例えば、ガラス基板が用いられる。本発明における基板としては、ガラス基板の他に、シリコン基板、石英基板、セラミックス基板、金属基板、プラスチック基板、プラスチックフィルム基板等、電気光学装置や回路基板に用いられる公知の様々な基板が適用される。

基体２上には、発光領域としての複数の画素領域Ａがマトリクス状に配列されており、カラー表示を行う場合には、例えば、赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）、黄（Ｙｅｌｌｏｗ）の各色に対応する画素領域Ａが所定の配列で形成される。各画素領域Ａには、画素電極３が配置され、その近傍には信号線４２、共通給電線４３、走査線４１及び図示しない他の画素電極用の走査線等が配置されている。画素領域Ａの平面形状は、図に示す矩形の他に、円形、長円形など任意の形状が可能である。

封止部３２は、水や酸素の侵入を防止して対向電極８及び機能層Ｆの酸化を防止するものである。封止部３２には封止基板（又は封止缶）３４が設けられている。封止基板３４は、ガラスや金属等からなり、シール剤を介して基体２と貼り合わされている。封止基板３４の基体２側の面にはカラーフィルタ層３３が設けられている。カラーフィルタ層３３は、赤、緑、青、黄の色材層を備えており、各々の画素領域Ａには赤、緑、青、黄のいずれか１色の色材層が配置されている。赤、緑、青、黄の色材層の吸収スペクトルは、それぞれ機能層Ｆに含まれる赤色発光層、緑色発光層、青色発光層、黄色発光層（キャリア調整層）の発光ピークの波長と一致している。

画素領域Ａには、走査線４１を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の第１の薄膜トランジスタ４４と、第１の薄膜トランジスタ４４を介して信号線４２から供給される画像信号を保持する保持容量ｃａｐと、保持容量ｃａｐによって保持された画像信号がゲート電極に供給される駆動用の第２の薄膜トランジスタ４５と、第２の薄膜トランジスタ４５を介して共通給電線４３に電気的に接続したときに共通給電線４３から駆動電流が流れ込む画素電極３と、画素電極３と対向電極８との間に挟み込まれる機能層Ｆとが設けられている。機能層Ｆは発光層を含み、発光素子である有機ＥＬ素子９は、画素電極３、対向電極８、及び機能層Ｆ等を含んで構成されている。

画素領域Ａでは、走査線４１が駆動されて第１の薄膜トランジスタ４４がオンになると、そのときの信号線４２の電位が保持容量ｃａｐに保持され、この保持容量ｃａｐの状態に応じて、第２の薄膜トランジスタ４５の導通状態が決まる。また、第２の薄膜トランジスタ４５のチャネルを介して共通給電線４３から画素電極３に電流が流れ、さらに機能層Ｆを通じて対向電極８に電流が流れる。そして、このときの電流量に応じて、機能層Ｆが発光する。

有機ＥＬ表示装置２００においては、機能層Ｆから基体２側に発した光が、回路素子部３０及び基体２を透過して基体２の下側（観測者側）に射出されるとともに、機能層Ｆから基体２の反対側に発した光が対向電極８により反射されて、その光が回路素子部３０及び基体２を透過して基体２の下側（観測者側）に射出される（ボトムエミッション型）。なお、対向電極８として、透明な材料を用いることにより対向電極側から発光する光を射出させることもできる（トップエミッション型）。この場合、対向電極用の透明な材料としては、ＩＴＯ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、もしくはＰｄを用いることができる。

ここで、有機ＥＬ素子９は、前述した本発明の発光素子の構造を備えている。機能層Ｆには赤色発光層、黄色発光層（キャリア調整層）、青色発光層、緑色発光層が順に積層されており、各々の発光層の発光ピークが可視光波長領域において概ね均等に配置されている。そのため、機能層Ｆから射出される白色光は可視光領域全体にわたって概ね一定の発光強度を有するブロードな発光スペクトルを有する。したがって、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層のみを備えた従来の有機ＥＬ表示装置に比べて、演色性が高く、明るい表示が可能な有機ＥＬ表示装置が提供できる。

なお、本実施形態では電子機器の一例として有機ＥＬ表示装置を説明したが、本発明の白色発光有機ＥＬ素子は有機ＥＬ表示装置に限らず、種々のデバイスに適用することができる。例えば、液晶表示装置のバックライトやフロントライト等の照明光源として利用することができ、これにより演色性の高い液晶表示装置が提供できる。

次に本発明の実施例を説明する。実施例１〜４として、本発明の構成を備えた有機ＥＬ素子を作製し、比較例として、従来の構成を備えた有機ＥＬ素子を作製した。実施例１〜４の構成と比較例の構成は以下の通りである。

上記の表において、実施例１〜４の有機ＥＬ素子は、Anode（陽極）/HIL（正孔注入層）/HTL（正孔輸送層）/EML-R（赤色発光層）/EML-Y（黄色発光層；キャリア調整層）/EML-B（青色発光層）/EML-G（緑色発光層）/ETL（電子輸送層）/EIL（電子注入層）/Cathode（陰極）の１０層構造であり、比較例の有機ＥＬ素子は、Anode（陽極）/HIL（正孔注入層）/HTL（正孔輸送層）/EML-R（赤色発光層）/EML-B（青色発光層）/EML-G（緑色発光層）/ETL（電子輸送層）/EIL（電子注入層）/Cathode（陰極）の９層構造である。各層の形成材料は図２に示したものである。

実施例１〜４の有機ＥＬ素子と比較例の有機ＥＬ素子は発光層の構成が異なる。比較例の有機ＥＬ素子ではキャリア調整層（黄色発光層）が存在せず、赤、青、緑の３色のみで白色発光層を形成している。一方、実施例１〜４の有機ＥＬ素子は、赤、黄、青、緑の４色で白色発光層を形成している。

図５〜図９は実施例１〜４と比較例の有機ＥＬ素子の発光スペクトルである。図５は実施例１、図６は実施例２、図７は実施例３、図８は実施例４、図９は比較例の発光スペクトルを示している。図９に示すように、黄色発光層を備えない比較例の有機ＥＬ素子では、青色と緑色の発光ピークの間隔が広く、両者の間（黄色領域）で十分な色再現性が得られない。一方、図５〜図８に示す実施例の有機ＥＬ素子では、青色と緑色の間（５５０ｎｍ付近；黄色領域）に発光ピークが出現し、比較例に比べて黄色の色再現性に優れたものとなっている。黄色発光層はキャリア調整層として機能し、赤色発光層、青色発光層、緑色発光層に均等にキャリアを分配する機能を有する。そのため、赤、黄、青、緑のバランスが良く、表１の色度の測定結果からもわかるように、ホワイトバランスの良い有機ＥＬ素子が得られている。また表１において、実施例１〜４の有機ＥＬ素子は比較例の有機ＥＬ素子に比べて発光輝度が高く、発光寿命も格段に向上している。これは、赤色発光層と青色発光層との間にキャリア調整層（黄色発光層）を設けたことによると考えられる。

本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ装置の概略構成図である。 有機ＥＬ装置の機能層に用いられる材料の一例である。 同有機ＥＬ装置のバンドダイアグラムである。 電子機器の一例である有機ＥＬ表示装置の概略構成図である。 実施例１の有機ＥＬ素子の発光スペクトルである。 実施例２の有機ＥＬ素子の発光スペクトルである。 実施例３の有機ＥＬ素子の発光スペクトルである。 実施例４の有機ＥＬ素子の発光スペクトルである。 比較例の有機ＥＬ素子の発光スペクトルである。

符号の説明

１…有機ＥＬ装置、３…第１電極（陽極）、４…正孔注入層、５…正孔輸送層、６…発光層、６Ｂ…青色発光層、６Ｇ…緑色発光層、６Ｒ…赤色発光層、６Ｙ…黄色発光層（キャリア調整層）、７…電子輸送層、８…第２電極（陰極）、９…有機ＥＬ素子、２００…有機ＥＬ表示装置（電子機器）

Claims (10)

1. 陽極と陰極との間に、赤色発光層、青色発光層及び緑色発光層を含む複数の有機層が積層されてなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
   前記赤色発光層は前記青色発光層及び前記緑色発光層よりも陽極側に設けられ、
   前記赤色発光層と前記青色発光層及び前記緑色発光層との間にはキャリア調整層が設けられ、
   前記キャリア調整層は正孔輸送性が電子輸送性よりも大きい材料によって形成され、
   前記キャリア調整層を形成する前記材料のLUMOのエネルギーレベルは、前記青色発光層に含まれるホスト材料のLUMOのエネルギーレベルよりも小さく、
   前記キャリア調整層には黄色の発光材料が含まれていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
2. 前記キャリア調整層は正孔の移動度が電子の移動度よりも大きい材料によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
3. 前記キャリア調整層の正孔の移動度は電子の移動度よりも１０倍以上大きいことを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
4. 前記キャリア調整層はアミン系材料若しくはアセン系材料によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
5. 前記キャリア調整層は、前記キャリア調整層の陰極側に隣接する前記青色発光層若しくは前記緑色発光層のＬＵＭＯのエネルギーレベルよりも小さいＬＵＭＯのエネルギーレベルを有する材料によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
6. 前記赤色発光層の陽極側には正孔輸送層が設けられ、
   前記キャリア調整層は前記正孔輸送層と同一の材料によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
7. 前記黄色の発光材料は発光ピークが５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲に存在することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
8. 前記黄色の発光材料はルブレン系の発光材料であることを特徴とする請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
9. 前記キャリア調整層の厚みは５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えていることを特徴とする電子機器。

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