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JP6778706B2 - 有機エレクトロルミネッセント素子、ディスプレイ装置、照明装置 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセント素子、ディスプレイ装置、照明装置 Download PDF

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Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセント素子、並びにそれを備えたディスプレイ装置および照明装置に関する。
有機エレクトロルミネッセント素子（以下、「有機ＥＬ素子」と略称することもある。）は、対向する陰極と陽極との間に有機化合物からなる発光層を有する自己発光型素子である。有機ＥＬ素子は、陰極と陽極との間に電圧を印加したときに、陰極側から発光層に注入された電子と、陽極側から発光層に注入された正孔（ホール）とが、発光層内で再結合することによって生じた励起子（エキシトン）により発光する。
高輝度かつ長寿命を実現する有機ＥＬ素子としては、少なくとも１層の発光層を含む発光ユニットを１つの単位とし、複数の発光ユニットの間に電気絶縁性の電荷発生層が配置されたマルチフォトンエミッション構造の素子（以下、「ＭＰＥ素子」と略称する。）が知られている（例えば、特許文献１参照）。このＭＰＥ素子では、陰極と陽極との間に電圧を印加したときに、電荷移動錯体中の電荷が、それぞれ陰極側および陽極側に向かって移動する。これにより、電荷発生層を挟んで陰極側に位置する一の発光ユニットに正孔を注入し、電荷発生層を挟んで陽極側に位置する他の発光ユニットに電子を注入する。このようなＭＰＥ素子は、同じ電流量のまま複数の発光ユニットからの発光が同時に得られるため、発光ユニットの個数倍相当の電流効率および外部量子効率を得ることが可能である。
また、ＭＰＥ素子では、異なる色の光を発する種々の発光ユニットを複数組み合わせることにより、白色光を得ることが可能である。そのため、近年、白色光の発光を基本とするディスプレイ装置や照明装置への応用を目指したＭＰＥ素子の開発が進められている。例えば、青色光を発する発光ユニットと、緑色光および黄色光を発する発光ユニットとを組み合わせることにより、高色温度かつ高効率な白色光を生成する、ディスプレイ装置に好適なＭＰＥ素子が知られている（例えば、特許文献２参照）。また、赤色光を発する発光ユニットと、青色光および黄色光を発する発光ユニットを組み合わせることにより、高色温度かつ高演色な白色光を生成する、照明装置に好適なＭＰＥ素子が知られている（例えば、特許文献３参照）。
ディスプレイ装置と照明装置とでは、同じ白色光でも、求められる性能仕様が異なり、それぞれ独自の構造のＭＰＥ素子が開発されてきたという経緯がある。高色温度の白色光を発光するＭＰＥ素子の開発においても、例えば、特許文献２、３に示されているように、ディスプレイ装置向けでは発光効率重視、照明装置向けでは演色性重視の開発が中心となっている。
しかしながら、本来、ディスプレイ装置と照明装置のいずれにおいても、良質な白色光を得るという観点からは、一部の性能に偏った白色光ではなく、色温度、発光効率および演色性という、白色光における３つの重要指標が、全てバランスよく良好な水準にあることが理想である。さらに望ましくは、６５００Ｋ以上の高色温度を実現しながらも、発光効率および演色性が良好な水準に維持されることである。
特開２００３−２７２８６０号公報 特表２０１２−５０３２９４号公報 特開２００９−２２４２７４号公報
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、色温度、発光効率および演色性がいずれも高い白色光を得ることによって、ディスプレイ装置と照明装置のいずれにも好適な有機エレクトロルミネッセント素子、並びに、そのような有機エレクトロルミネッセント素子を備えたディスプレイ装置および照明装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
＜１＞
第１の電極と第２の電極との間に、少なくとも有機化合物からなる発光層を含む複数の発光ユニットが電荷発生層を挟んで積層された構造する有機エレクトロルミネッセント素子であって、
４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの波長域に２つのピーク波長を有する第１の発光層を含む第１の発光ユニットを２つ有し、
５００ｎｍ〜６４０ｎｍの波長域に１つまたは２つのピーク波長を有する第２の発光層を含む第２の発光ユニットを１つ有し、
前記第１の発光ユニットが、それぞれ前記第１の電極および前記第２の電極の内側に隣接する位置に配置され、
前記第１の発光ユニットは青色発光ユニットであり、
前記第２の発光ユニットは橙色発光ユニットであり、
基板が、前記第１の電極または前記第２の電極の外側に配置され、
前記複数の発光ユニットが発光することで得られる白色光が、少なくとも３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域に亘って連続した発光スペクトルを有し、
前記基板を通じて得られる前記白色光の輝度が、前記基板の外部に放出された配光特性において、前記基板の面方向に対して垂直な軸から０度〜３０度の角度の範囲でほぼ一定の値を有し、
前記白色光の相関色温度が、６５００Ｋ以上であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。
＜２＞
４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの波長域におけるピーク波長の分光放射輝度が、前記基板の外部に放出された配光特性において、前記基板の面方向に対して垂直な軸から０度〜３０の角度の範囲でほぼ一定の値を有することを特徴とする＜１＞に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
＜３＞
前記白色光の平均演色評価数（Ｒａ）が、６０以上であることを特徴とする＜１＞または＜２＞に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
＜４＞
前記白色光の特殊演色評価数（Ｒｉ）において、Ｒ６が６０以上であることを特徴とする＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
＜５＞
前記第１の発光層が、青色蛍光物質を含む青色蛍光発光層からなることを特徴とする＜１＞〜＜４＞のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
＜６＞
前記第１の発光層を含む前記第１の発光ユニットから得られる青色光が、遅延蛍光成分を含むことを特徴とする＜５＞に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
＜７＞
前記第１の発光層が、青色燐光物質を含む青色燐光発光層からなることを特徴とする＜１＞〜＜４＞のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
＜８＞
前記第１の発光ユニットと前記第２の発光ユニットとが前記電荷発生層を挟んで積層され、
前記第２の電極、前記第１の発光ユニット、前記電荷発生層、前記第２の発光ユニット、前記電荷発生層、前記第１の発光ユニットおよび前記第１の電極がこの順に積層された構造を有することを特徴とする＜１＞〜＜７＞のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
＜９＞
前記電荷発生層は、電子受容性物質と電子供与性物質とから構成される電気的絶縁層からなり、該電気的絶縁層の比抵抗が１．０×１０２Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする＜１＞〜＜８＞のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
＜１０＞
前記電気的絶縁層の比抵抗が１．０×１０５Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする＜９＞に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
＜１１＞
前記電荷発生層は、異なる物質の混合層からなり、その一成分が酸化還元反応による電荷移動錯体を形成していることを特徴とする＜１＞〜＜８＞のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
＜１２＞
前記電荷発生層は、電子受容性物質と電子供与性物質との積層体からなることを特徴とする＜１＞〜＜８＞のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
＜１３＞
前記電荷発生層は、下記式（１）で表わされる構造を有する化合物を含むことを特徴とする＜１＞〜＜１２＞のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
Figure 0006778706
＜１４＞
少なくとも３つの異なるカラーフィルターの配列を備え、
前記少なくとも３つの異なるカラーフィルターの配列が、前記複数の発光ユニットが発光することで得られる白色光を異なる色の光に変換することを特徴とする＜１＞〜＜１３＞のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
＜１５＞
前記少なくとも３つの異なるカラーフィルターの配列が、ストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列およびペンタイル配列からなる群から選択されるいずれか１つであることを特徴とする＜１４＞に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
＜１６＞
前記少なくとも３つの異なるカラーフィルターが赤色カラーフィルター、緑色カラーフィルターおよび青色カラーフィルターであり、これら３つの異なるカラーフィルターが交互に配置されたＲＧＢの配列を有することを特徴とする＜１４＞または＜１５＞に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
＜１７＞
前記ＲＧＢの配列を含む、ＲＧＢＷの配列を有し、Ｗの配列部にはカラーフィルターが配置されていないことを特徴とする＜１６＞に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
＜１８＞
前記ＲＧＢＷの配列が、ストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列およびペンタイル配列からなる群から選択されるいずれか１つの配列であることを特徴とする＜１７＞に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
＜１９＞
＜１４＞〜＜１８＞のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
＜２０＞
ベース基板および封止基板がフレキシブル基板からなり、フレキシブル性を有することを特徴とする＜１９＞に記載のディスプレイ装置。
＜２１＞
＜１＞〜＜１３＞のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子を備えることを特徴とする照明装置。
＜２２＞
前記有機エレクトロルミネッセント素子の光取り出し面側に光学フィルムを備えることを特徴とする＜２１＞に記載の照明装置。
＜２３＞
前記白色光の平均演色評価数（Ｒａ）が７０以上であることを特徴とする＜２１＞または＜２２＞に記載の照明装置。
＜２４＞
ベース基板および封止基板がフレキシブル基板からなり、フレキシブル性を有することを特徴とする＜２３＞に記載の照明装置。
本発明は上記＜１＞〜＜２４＞に関するものであるが、本明細書には参考のためその他の事項（下記（１）〜（２５）に記載した事項など）についても記載した。
（１）第１の電極と第２の電極との間に、少なくとも有機化合物からなる発光層を含む複数の発光ユニットが電荷発生層を挟んで積層された構造する有機エレクトロルミネッセント素子であって、
４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの波長域に１つまたは２つのピーク波長を有する第１の発光層を含む第１の発光ユニットを２つ有し、
５００ｎｍ〜６４０ｎｍの波長域に１つまたは２つのピーク波長を有する第２の発光層を含む第２の発光ユニットを１つ有し、
前記第１の発光ユニットが、それぞれ前記第１の電極および前記第２の電極の内側に隣接する位置に配置され、
基板が、前記第１の電極または前記第２の電極の外側に配置され、
前記複数の発光ユニットが発光することで得られる白色光が、少なくとも３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域に亘って連続した発光スペクトルを有し、
前記基板を通じて得られる前記白色光の輝度が、前記基板の外部に放出された配光特性において、前記基板の面方向に対して垂直な軸から０度〜３０度の角度の範囲でほぼ一定の値を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。
（２）４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの波長域におけるピーク波長の分光放射輝度が、前記基板の外部に放出された配光特性において、前記基板の面方向に対して垂直な軸から０度〜３０の角度の範囲でほぼ一定の値を有することを特徴とする前記（１）に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（３）前記白色光の相関色温度が、６５００Ｋ以上であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（４）前記白色光の平均演色評価数（Ｒａ）が、６０以上であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（５）前記白色光の特殊演色評価数（Ｒｉ）において、Ｒ６が６０以上であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（６）前記第１の発光層が、青色蛍光物質を含む青色蛍光発光層からなることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（７）前記第１の発光層を含む前記第１の発光ユニットから得られる青色光が、遅延蛍光成分を含むことを特徴とする前記（６）に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（８）前記第１の発光層が、青色燐光物質を含む青色燐光発光層からなることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（９）前記第１の発光ユニットと前記第２の発光ユニットとが前記電荷発生層を挟んで積層され、
前記第２の電極、前記第１の発光ユニット、前記電荷発生層、前記第２の発光ユニット、前記電荷発生層、前記第１の発光ユニットおよび前記第１の電極がこの順に積層された構造を有することを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（１０）前記電荷発生層は、電子受容性物質と電子供与性物質とから構成される電気的絶縁層からなり、該電気的絶縁層の比抵抗が１．０×１０２Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする前記（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ト素子。
（１１）前記電気的絶縁層の比抵抗が１．０×１０５Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする前記（１０）に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（１２）前記電荷発生層は、異なる物質の混合層からなり、その一成分が酸化還元反応による電荷移動錯体を形成していることを特徴とする前記（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ト素子。
（１３）前記電荷発生層は、電子受容性物質と電子供与性物質との積層体からなることを特徴とする前記（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ト素子。
（１４）前記電荷発生層は、下記式（１）で表わされる構造を有する化合物を含むことを特徴とする前記（１）〜（１３）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
Figure 0006778706
（１５）少なくとも３つの異なるカラーフィルターの配列を備え、
前記少なくとも３つの異なるカラーフィルターの配列が、前記複数の発光ユニットが発光することで得られる白色光を異なる色の光に変換することを特徴とする前記（１）〜（１４）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（１６）前記少なくとも３つの異なるカラーフィルターの配列が、ストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列およびペンタイル配列からなる群から選択されるいずれか１つであることを特徴とする前記（１５）に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（１７）前記少なくとも３つの異なるカラーフィルターが赤色カラーフィルター、緑色カラーフィルターおよび青色カラーフィルターであり、これら３つの異なるカラーフィルターが交互に配置されたＲＧＢの配列を有することを特徴とする前記（１５）または（１６）に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（１８）前記ＲＧＢの配列を含む、ＲＧＢＷの配列を有し、Ｗの配列部にはカラーフィルターが配置されていないことを特徴とする前記（１７）に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（１９）前記ＲＧＢＷの配列が、ストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列およびペンタイル配列からなる群から選択されるいずれか１つの配列であることを特徴とする前記（１８）に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
（２０）前記（１５）〜（１９）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
（２１）ベース基板および封止基板がフレキシブル基板からなり、フレキシブル性を有することを特徴とする前記（２０）に記載のディスプレイ装置。
（２２）前記（１）〜（１４）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子を備えることを特徴とする照明装置。
（２３）前記有機エレクトロルミネッセント素子の光取り出し面側に光学フィルムを備えることを特徴とする前記（２２）に記載の照明装置。
（２４）前記白色光の平均演色評価数（Ｒａ）が７０以上であることを特徴とする前記（２２）または（２３）に記載の照明装置。
（２５）ベース基板および封止基板がフレキシブル基板からなり、フレキシブル性を有することを特徴とする前記（２４）に記載の照明装置。
本発明によれば、色温度、発光効率および演色性がいずれも高い白色光を得ることによって、ディスプレイ装置と照明装置のいずれにも好適な有機エレクトロルミネッセント素子、並びに、そのような有機エレクトロルミネッセント素子を備えたディスプレイ装置および照明装置を提供することができる。
本発明の有機ＥＬ素子の第１の実施形態の概略構成を示す断面図である。 本発明の有機ＥＬ素子の第１の実施形態により得られる白色光の発光スペクトルの一例を示すグラフである。 本発明の有機ＥＬ素子の第２の実施形態の概略構成を示す断面図である。 本発明の有機ＥＬ素子の第３の実施形態の概略構成を示す断面図である。 本発明の照明装置の一実施形態の概略構成を示す断面図である。 本発明のディスプレイ装置の一実施形態の概略構成を示す断面図である。 実施例の有機ＥＬ素子の素子構造を示す断面図である。 実施例の有機ＥＬ素子の評価結果を示す図である。 実施例の有機ＥＬ素子の基板内に放出される配光特性を示す図である。 比較例の有機ＥＬ素子の素子構造を示す断面図である。 比較例の有機ＥＬ素子の評価結果を示す図である。 比較例の有機ＥＬ素子の基板内に放出される配光特性を示す図である。
本発明の有機エレクトロルミネッセント素子並びにそれを備えたディスプレイ装置および照明装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
［有機エレクトロルミネッセント素子（有機ＥＬ素子）］
（第１の実施形態）
図１は、本発明の有機ＥＬ素子の第１の実施形態の概略構成を示す断面図である。
図１に示すように、本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、第１の電極１１と第２の電極１２との間に、少なくとも有機化合物からなる発光層を含む複数の発光ユニット１３Ａ、１３Ｂが電荷発生層（ＣＧＬ）１４を挟んで積層された構造を有し、複数の発光ユニット１３Ａ、１３Ｂが発光することで白色光が得られる有機ＥＬ素子である。
本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、２つの第１の発光ユニット１３Ａと、１つの第２の発光ユニット１３Ｂと、を有する。第１の発光ユニット１３Ａは、それぞれ第１の電極１１および第２の電極１２の内側に隣接する位置に配置されている。また、基板１８が、第２の電極１２の外側に配置されている。基板１８は、第１の電極１１の外側に配置されていてもよい。
第１の発光ユニット１３Ａは、青色発光ユニットである。青色発光ユニットは、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長域に１つまたは２つのピーク波長を有する青色光を発する青色発光層からなる発光層（第１の発光層１６Ａ）を含む。青色発光層は、青色蛍光物質を含む青色蛍光発光層または青色燐光物質を含む青色燐光発光層のいずれであってもよい。青色蛍光発光層を含む青色発光ユニットから得られる青色光は、遅延蛍光成分を含むこともある。
第２の発光ユニット１３Ｂは、橙色発光ユニットである。橙色発光ユニットは、５００ｎｍ〜６４０ｎｍの緑色から赤色の波長域にかけて１つまたは２つのピーク波長を有する橙色光を発する橙色発光層からなる発光層を含む。橙色発光層は、緑色燐光物質と赤色燐光物質の混合層からなる。橙色発光層は、緑色燐光発光層と赤色燐光発光層の積層体であってもよい。緑色燐光発光層と赤色燐光発光層の積層順は問わない。緑色燐光物質と赤色燐光物質の代わりに、緑色蛍光物質と赤色蛍光物質を用いてもよい。また、緑色燐光発光層と赤色燐光発光層の代わりに、緑色蛍光発光層と赤色蛍光発光層を用いてもよい。なお、橙色発光層としては、橙色燐光物質または橙色蛍光物質の単層を用いても構わない。
第２の発光ユニット１３Ｂには、黄〜緑色発光ユニットを用いてもよい。黄〜緑色発光ユニットは、５００ｎｍ〜５９０ｎｍの緑色から黄色の波長域にかけて１つのピーク波長を有する黄〜緑色光を発する黄〜緑色発光層からなる発光層を含む。黄〜緑色発光層は、緑色燐光物質と黄色燐光物質の混合層からなる。黄〜緑色発光層は、緑色燐光発光層と黄色燐光発光層の積層体であってもよい。さらに、赤色燐光発光層を積層させると、５９０ｎｍ〜６４０ｎｍの赤色波長域に１つのピーク波長が加わり、第２の発光ユニット１３Ｂは、先の橙色発光ユニットと同等な発光ユニットとなる。緑色燐光発光層、黄色燐光発光層および赤色燐光発光層の積層順は問わない。
本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、第２の電極１２、第１の発光ユニット１３Ａ、電荷発生層１４、第２の発光ユニット１３Ｂ、電荷発生層１４、第１の発光ユニット１３Ａおよび第１の電極１１がこの順に積層された構造を有する。すなわち、本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、２つの第１の発光ユニット１３Ａと、１つの第２の発光ユニット１３Ｂとが、電荷発生層１４を挟んで積層されたＭＰＥ構造を有する。
本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、第１の発光ユニット１３Ａおよび第２の発光ユニット１３Ｂが発光することで得られる白色光が、少なくとも３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域に亘って連続した発光スペクトルを有する。また、本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、この発光スペクトルにおいて、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色波長域に１つまたは２つのピーク波長を有する。また、本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、５００ｎｍ〜６４０ｎｍの緑色から赤色の波長域にかけて１つまたは２つのピーク波長を有する。
基板１８としては、ガラス基板やプラスチック基板を用いることができる。
ガラス基板としては、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、硼珪酸ガラスや珪酸ガラス等が用いられる。
プラスチック基板としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）等が用いられる。
第１の電極１１としては、一般的に仕事関数の小さい金属またはその合金、金属酸化物等を用いることが好ましい。第１の電極１１を形成する金属としては、例えば、リチウム（Ｌｉ）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類金属、ユウロピウム（Ｅｕ）等の希土類金属等の金属単体、若しくは、これらの金属とアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、インジウム（Ｉｎ）等を含む合金等を用いることができる。
また、第１の電極１１は、例えば、「特開平１０−２７０１７１号公報」や「特開２００１−１０２１７５号公報」に記載されているように、第１の電極１１と有機層との界面に金属ドーピングされた有機層を用いた構成であってもよい。この場合、第１の電極１１に導電性材料を用いればよく、その仕事関数等の性質は特に制限されない。
また、第１の電極１１は、例えば、「特開平１１−２３３２６２号公報」や「特開２０００−１８２７７４号公報」に記載されているように、第１の電極１１に接する有機層をアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンおよび希土類金属イオンからなる群から選択される少なくとも１種を含有する有機金属錯体化合物により構成してもよい。この場合、有機金属錯体化合物中に含有される金属イオンを真空中で金属に還元し得る金属、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、ケイ素（Ｓｉ）等の（熱還元性）金属、若しくはこれらの金属を含有する合金を第１の電極１１に用いることができる。これらの中でも、配線電極として一般に広く用いられているＡｌが、蒸着の容易さ、光反射率の高さ、化学的安定性等の観点から特に好ましい。
第２の電極１２としては、特に材料の制限はなく、この第２の電極１２側から光を取り出す場合は、例えば、ＩＴＯ（インジウム・すず酸化物）、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）等の透明導電材料を用いることができる。
また、一般的な有機ＥＬ素子の場合とは逆に、第２の電極１２に金属材料等、第１の電極１１に透明導電材料を用いることで、第１の電極１１側から光を取り出すことも可能である。例えば、「特開２００２−３３２５６７号公報」に記載された手法を用いて、有機膜に損傷のないようなスパッタリング法により、上述したＩＴＯやＩＺＯ等の透明導電材料を第１の電極１１に形成することができる。
したがって、第１の電極１１および第２の電極１２の両方を透明にすると、第１の発光ユニット１３Ａおよび第２の発光ユニット１３Ｂや、電荷発生層１４も同様に透明であるから、透明な有機ＥＬ素子１０を作製することが可能である。
なお、成膜の順序に関しては、必ずしも第２の電極１２側から始める必要はなく、第１の電極１１側から成膜を始めてもよい。
第１の発光ユニット１３Ａは、第１の電子輸送層１５Ａ、第１の発光層１６Ａおよび第１の正孔輸送層１７Ａから構成されている。また、第２の発光ユニット１３Ｂは、第２の電子輸送層１５Ｂ、第２の発光層１６Ｂおよび第２の正孔輸送層１７Ｂから構成されている。
第１の発光ユニット１３Ａおよび第２の発光ユニット１３Ｂは、従来公知の有機ＥＬ素子と同様に種々の構造を採用することができ、少なくとも有機化合物からなる発光層を含むものであれば、いかなる積層構造を有していてもよい。第１の発光ユニット１３Ａおよび第２の発光ユニット１３Ｂは、例えば、発光層の第１の電極１１側に、電子注入層、正孔阻止層等を配置し、発光層の第２の電極１２側に、正孔注入層、電子阻止層等を配置してもよい。
第１の電子輸送層１５Ａおよび第２の電子輸送層１５Ｂは、例えば、従来公知の電子輸送性材料からなる。本実施形態の有機ＥＬ素子１０では、一般に有機ＥＬ素子に用いられる電子輸送性材料のなかでも、比較的深いＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位を有するものが好ましい。具体的には、少なくとも概ね６．０ｅＶ以上のＨＯＭＯ準位を有する電子輸送性材料を用いることが好ましい。このような電子輸送性材料としては、例えば、４,７−ジフェニル−１,１０−フェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）や２,２’,２”−（１,３,５−ベンジニトリル）−トリス（１−フェニル−１−Ｈ−ベンゾイミダゾール（ＴＰＢｉ）等を用いることができる。
電子注入層は、第１の電極１１、または電荷発生層１４の少なくとも一方から電子の注入効率を向上させるために、第１の電極１１と第１の電子輸送層１５Ａとの間、電荷発生層１４と第２の電子輸送層１５Ｂとの間、または電荷発生層１４と第１の電子輸送層１５Ａとの間に挿入するものである。電子注入層の材料としては、電子輸送層と同様の性質を有する電子輸送性材料を用いることができる。電子輸送層と電子注入層をまとめて、電子輸送層と呼ぶこともある。
正孔輸送層は、例えば、従来公知の正孔輸送性材料からなる。正孔輸送性材料としては、特に限定されない。正孔輸送性材料としては、例えば、イオン化ポテンシャルが５．７ｅＶより小さく、正孔輸送性、すなわち電子供与性を有する有機化合物（電子供与性物質）を用いることが好ましい。電子供与性物質としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、等のアリールアミン化合物等を用いることができる。
正孔注入層は、第２の電極１２、または電荷発生層１４の少なくとも一方から正孔の注入効率を向上させるために、第２の電極１２と第１の正孔輸送層１７Ａとの間、電荷発生層１４と第２の正孔輸送層１７Ｂとの間、または電荷発生層１４と第１の正孔輸送層１７Ａとの間に挿入するものである。正孔注入層の材料としては、正孔輸送層と同様の性質を有する電子供与性材料を用いることができる。正孔輸送層と正孔注入層をまとめて、正孔輸送層と呼ぶこともある。
第１の発光ユニット１３Ａに含まれる青色発光層は、青色蛍光物質を含む青色蛍光発光層、または青色燐光物質を含む青色燐光発光層からなる。青色発光層は、有機化合物として、主成分であるホスト材料と、少量成分であるゲスト材料とを含む。青色蛍光物質または青色燐光物質は、このうちゲスト材料に相当する。いずれの場合も、青色の発光は、特にゲスト材料の性質に起因する。
第１の発光ユニット１３Ａに含まれる青色発光層のホスト材料としては、電子輸送性の材料、ホール輸送性の材料、または両方を混合したもの等を用いることができる。青色蛍光発光層では、例えば、スチリル誘導体、アントラセン化合物、ピレン化合物等を用いることができる。一方、青色燐光発光層では、例えば、４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ）や、２,９−ジメチル−４,７−ジフェニル−９,１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）等を用いることができる。
第１の発光ユニット１３Ａに含まれる青色発光層のゲスト材料としては、青色蛍光発光層では、例えば、スチリルアミン化合物、フルオランテン化合物、アミノピレン化合物、ホウ素錯体等を用いることもできる。さらに、４,４’−ビス［４−（ジフェニルアミノ）スチリル］ビフェニル（ＢＤＡＶＢｉ）や２,７−ビス｛２−［フェニル（ｍ−トリル）アミノ］−９,９−ジメチル−フルオレン−７−イル｝−９,９−ジメチルフルオレン（ＭＤＰ３ＦＬ）等を用いることもできる。一方、青色燐光発光層では、例えば、Ｉｒ（Ｆｐｐｙ）３等の青色燐光発光材料を用いることもできる。
２つの第１の発光ユニット１３Ａは、それぞれが、同一の材料で構成される青色発光層であっても、異なる材料で構成される青色発光層であってもよい。青色発光層が同一の材料で構成される場合は、ゲスト材料とホスト材料のいずれも同一の材料となる。ただし、ホスト材料におけるゲスト材料の割合が異なれば、同一の材料とはならない。また、青色発光層が異なる材料で構成される場合は、ホスト材料におけるゲスト材料の割合によらず、同一の材料とはならない。
第２の発光ユニット１３Ｂに含まれる発光層は、第２の発光ユニット１３Ｂが橙色発光ユニットの場合、緑色燐光物質と赤色燐光物質との混合層からなる。緑色燐光物質と赤色燐光物質との混合層は、有機化合物として、主成分であるホスト材料と、少量成分であるゲスト材料とを含み、緑色燐光物質および赤色燐光物質は、このうちゲスト材料に相当する。いずれの場合も、緑色の発光および赤色の発光は、特にゲスト材料の性質に起因する。また、緑色燐光物質と赤色燐光物質との混合層による発光層を形成する場合は、双方の発光材料からの発光を効率良く得ることが重要となる。そのためには、赤色燐光物質の割合を緑色燐光物質の割合よりも低くすることが有効である。これは、緑色燐光物質のエネルギー準位に比べて、赤色燐光物質のエネルギー準位がより低いことから、赤色燐光物質へのエネルギー移動が起こり易いことに由来する。そのため、赤色燐光物質の割合を、緑色燐光物質の割合よりも少なくすることで、緑色燐光物質と赤色燐光物質の双方を効率良く発光させることが可能となる。
また、第２の発光ユニット１３Ｂに含まれる発光層は、第２の発光ユニット１３Ｂが橙色発光ユニットの場合、緑色燐光発光層と赤色燐光発光層の積層体であってもよい。緑色燐光発光層と赤色燐光発光層は、それぞれ、有機化合物として、主成分であるホスト材料と、少量成分であるゲスト材料とを含む。緑色燐光発光層と赤色燐光発光層は、ゲスト材料として、それぞれ緑色燐光物質と赤色燐光発光層を含む。
また、第２の発光ユニット１３Ｂに含まれる発光層は、第２の発光ユニット１３Ｂが黄〜緑発光ユニットの場合、緑色燐光物質と黄色燐光物質との混合層であってもよい。緑色燐光物質と黄色燐光物質との混合層は、有機化合物として、主成分であるホスト材料と、少量成分であるゲスト材料とを含み、緑色燐光物質および黄色燐光物質は、このうちゲスト材料に相当する。いずれの場合も、緑色の発光および黄色の発光は、特にゲスト材料の性質に起因する。また、緑色燐光物質と黄色燐光物質との混合層による発光層を形成する場合は、双方の発光材料からの発光を効率良く得ることが重要となる。そのためには、黄色燐光物質の割合を緑色燐光物質の割合よりも低くすることが有効である。これは、緑色燐光物質のエネルギー準位に比べて、黄色燐光物質のエネルギー準位がより低いことから、黄色燐光物質へのエネルギー移動が起こり易いことに由来する。そのため、黄色燐光物質の割合を、緑色燐光物質の割合よりも少なくすることで、緑色燐光物質と黄色燐光物質の双方を効率良く発光させることが可能となる。また、全てのエネルギーを黄色燐光物質に移動できれば、黄色燐光物質のみ効率良く発光させることが可能となる。
また、第２の発光ユニット１３Ｂに含まれる発光層は、第２の発光ユニット１３Ｂが黄〜緑発光ユニットの場合、緑色燐光発光層と黄色燐光発光層の積層体であってもよい。緑色燐光発光層と黄色燐光発光層は、それぞれ、有機化合物として、主成分であるホスト材料と、少量成分であるゲスト材料とを含む。緑色燐光発光層と黄色燐光発光層は、ゲスト材料として、それぞれ、緑色燐光物質と黄色燐光発光層を含む。
また、第２の発光ユニット１３Ｂに含まれる発光層は、第２の発光ユニット１３Ｂが黄〜緑発光ユニットの場合、緑色燐光物質と黄色燐光物質との混合層または緑色燐光発光層と黄色燐光発光層の積層体に、さらに赤色燐光発光層を積層させてもよい。赤色燐光発光層は、有機化合物として、主成分であるホスト材料と、少量成分であるゲスト材料とを含む。赤色燐光発光層は、ゲスト材料として、赤色燐光発光層を含む。
第２の発光ユニット１３Ｂに含まれる発光層のホスト材料としては、電子輸送性の材料、ホール輸送性の材料、または両者を混合したもの等を用いることができる。燐光発光層のホスト材料としては、具体的には、例えば、４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ）や、２,９−ジメチル−４,７−ジフェニル−９,１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）等を用いることができる。
第２の発光ユニット１３Ｂに含まれる発光層のゲスト材料は、ドーパント材料とも呼ばれる。このゲスト材料に蛍光発光を利用するものは、通常、蛍光発光材料と言われている。この蛍光発光材料で構成される発光層のことを蛍光発光層と言う。一方、ゲスト材料に燐光発光を利用するものは、通常、燐光発光材料と言われている。この燐光発光材料で構成される発光層のことを燐光発光層と言う。
このうち、燐光発光層では、電子と正孔の再結合により生じた７５％の三重項励起子に加え、一重項励起子からのエネルギー移動により生成した２５％分の三重項励起子も利用できるため、理論上は、１００％の内部量子効率が得られる。すなわち、電子と正孔の再結合により生じた励起子が、発光層内で熱失活等を生じることなく光に変換される。実際に、イリジウムや白金等の重原子を含む有機金属錯体では、素子構造の最適化等によって１００％に近い内部量子効率を達成している。
燐光発光層のゲスト材料としては、特に制限されない。例えば、赤色燐光発光層では、Ｉｒ（ｐｉｑ）３やＩｒ（ｂｔｐｙ）３等の赤色燐光発光材料を用いることができる。また、緑色燐光発光層では、Ｉｒ（ｐｐｙ）３等の緑色燐光発光材料を用いることができる。また、黄色燐光発光層では、Ｉｒ（ｂｔ）２ａｃａｃ等の黄色燐光発光材料を用いることができる。また、橙色燐光発光層では、Ｉｒ（ｐｑ）２ａｃａｃ等の橙色燐光発光材料を用いることができる。
第２の発光ユニット１３Ｂに含まれる発光層は、蛍光発光層であってもよい。
その場合、蛍光発光層のホスト材料としては、具体的には、例えば、４,４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）−１，１’−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）やトリス（８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）等を用いることができる。
蛍光発光層のゲスト材料としては、特に限定されない。例えば、赤色蛍光発光層では、ＤＣＪＴＢ等の赤色蛍光発光材料を用いることができる。また、緑色蛍光発光層では、クマリン６等の緑色蛍光発光材料を用いることができる。また、黄色蛍光発光層では、ルブレン等の黄色蛍光発光材料を用いることができる。また、橙色蛍光発光層では、ＤＣＭ１等の橙色蛍光発光材料を用いることができる。
第１の発光ユニット１３Ａおよび第２の発光ユニット１３Ｂを構成する各層の成膜方法としては、例えば、真空蒸着法やスピンコート法等を用いることができる。
電荷発生層１４は、電子受容性物質と電子供与性物質とから構成される電気的絶縁層からなる。この電気的絶縁層の比抵抗は１．０×１０２Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、１．０×１０５Ω・ｃｍ以上であることがより好ましい。
また、電荷発生層１４は、異なる物質の混合層からなり、その一成分が酸化還元反応による電荷移動錯体を形成しているものであってもよい。この場合、第１の電極１１と第２の電極１２との間に電圧を印加したときに、電荷移動錯体中の電荷が、それぞれ第１の電極１１側および第２の電極１２側に向かって移動する。これにより、電荷発生層を挟んで第２の発光ユニット１３Ｂおよび第１の電極１１の内側に位置する第１の発光ユニット１３Ａに、それぞれ正孔を注入し、電荷発生層を挟んで第２の発光ユニット１３Ｂおよび第２の電極１２の内側に位置する第１の発光ユニット１３Ａに、それぞれ電子を注入する。これにより、同じ電流量のまま２つの第１の発光ユニット１３Ａおよび１つの第２の発光ユニット１３Ｂからの発光が同時に得られるため、２つの第１の発光ユニット１３Ａおよび１つの第２の発光ユニット１３Ｂの発光効率を合算した電流効率および外部量子効率を得ることが可能である。
また、電荷発生層１４は、電子受容性物質と電子供与性物質との積層体からなるものであってもよい。この場合、第１の電極１１と第２の電極１２との間に電圧を印加したときに、電子受容性物質と電子供与性物質との界面において、これら電子受容性物質と電子供与性物質との間での電子移動を伴う反応により発生した電荷が、それぞれ第１の電極１１側および第２の電極１２側に向かって移動する。これにより、電荷発生層を挟んで第２の発光ユニット１３Ｂおよび第１の電極１１の内側に位置する第１の発光ユニット１３Ａに、それぞれ正孔を注入し、電荷発生層を挟んで第２の発光ユニット１３Ｂおよび第２の電極１２の内側に位置する第１の発光ユニット１３Ａに、それぞれ電子を注入する。これにより、同じ電流量のまま２つの第１の発光ユニット１３Ａおよび１つの第２の発光ユニット１３Ｂからの発光が同時に得られるため、２つの第１の発光ユニット１３Ａおよび１つの第２の発光ユニット１３Ｂの発光効率を合算した電流効率および外部量子効率を得ることが可能である。
電荷発生層を構成する材料としては、例えば、特開２００３−２７２８６０号公報に記載さていれる材料を用いることができる。それらの中でも、段落［００１９］〜［００２１］に記載されている材料を好適に用いることができる。また、電荷発生層を構成する材料としては、「国際公開第２０１０／１１３４９３号」の段落［００２３］〜［００２６］に記載されている材料を用いることができる。それらの中でも、特に、段落［００５９］に記載されている強電子受容性物質（ＨＡＴＣＮ６）を好適に用いることができる。下記式（１）で表される構造において、Ｒにて記載された置換基がＣＮ（シアノ基）の場合、上述したＨＡＴＣＮ６に相当する。
Figure 0006778706
図２は、本実施形態の有機ＥＬ素子１０により得られる白色光の発光スペクトルの一例を示すグラフである。
具体的に、有機ＥＬ素子１０により得られる白色光は、図２に示すように、いわゆる可視光として、少なくとも３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域に亘って連続した発光スペクトルＳを有している。
発光スペクトルＳは、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長域に１つのピーク波長ｐ１もしくは２つのピーク波長ｐ１，ｐ２と、５００ｎｍ〜６４０ｎｍの緑色から赤色の波長域に１つのピーク波長ｐ３もしくは２つのピーク波長ｐ３，ｐ４とを有している。
青色発光層が発する青色光は、色温度の高い白色光を得るためには重要な因子である。具体的には、図２に示すように、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長域に１つのピーク波長ｐ１もしくは２つのピーク波長ｐ１，ｐ２のいずれかを有していることが望ましい。
これにより、本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、色温度の高い白色光を得ることができる。さらに、従来の有機ＥＬ素子にて高効率発光を得るためには、電球色等の低い色温度領域での発光が適しており、それより高い色温度となる温白色以上での高効率発光を得ることが困難であった。具体的には、「ＪＩＳ Ｚ ９１１２」に規定される色度範囲のうち、電球色（Ｌ）の上限色温度は３２５０Ｋであるが、本実施形態の有機ＥＬ素子１０では、相関色温度が３３００Ｋ以上の高効率白色発光を得ることができる。
また、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長域における１つのピーク波長ｐ１もしくは２つのピーク波長ｐ１，ｐ２の発光強度が、５００ｎｍ〜６４０ｎｍの緑色から赤色の波長域における１つのピーク波長ｐ３もしくは２つのピーク波長ｐ３，ｐ４の発光強度よりも高いことが望ましい。
これにより、本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、白色光の色温度をさらに高めることができる。本実施形態の有機ＥＬ素子１０では、相関色温度が５０００Ｋ以上の白色光を得ることができる。
また、本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、基板１８の外部に放出された配光特性において、白色光の輝度が、基板１８の面方向に対して垂直な軸から０度〜３０度の角度の範囲でほぼ一定の値を有する。この角度範囲において、白色光の輝度がほぼ一定であるとは、白色光の輝度の最大値を（ＬＷｍａｘ）、最小値を（ＬＷｍｉｎ）とした場合、（ＬＷｍａｘ）に対する（ＬＷｍｉｎ）の比率（（ＬＷｍｉｎ）／（ＬＷｍａｘ））が０．９以上であることを示す。また、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長域におけるピーク波長の分光放射輝度が、基板１８の外部に放出された配光特性において、前記基板の面方向に対して垂直な軸から０度〜３０度の角度の範囲でほぼ一定の値を有する。この角度範囲において、青色の波長域におけるピーク波長の分光放射輝度がほぼ一定であるとは、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長域におけるピーク波長の分光放射輝度の最大値を（ＬＢｍａｘ）、最小値を（ＬＢｍｉｎ）とした場合、（ＬＢｍａｘ）に対する（ＬＢｍｉｎ）の比率（（ＬＢｍｉｎ）／（ＬＢｍａｘ））が０．９以上であることを示す。４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長域において、ピーク波長が２つ存在する場合、いずれの波長の分光放射輝度も、（（ＬＢｍｉｎ）／（ＬＢｍａｘ））は０．９以上となる。この青色の波長域における分光放射輝度の配光特性が、白色光の配光特性に影響を及ぼしている。（（ＬＢｍｉｎ）／（ＬＢｍａｘ））が０．９以上であれば、（（ＬＷｍｉｎ）／（ＬＷｍａｘ））は０．９以上となる。なお、白色光の発光スペクトルにおいて、第２の発光ユニット１３Ｂから放出される橙色光の波長域である５００ｎｍ〜６４０ｎｍの緑色から赤色の波長域におけるピーク波長の分光放射輝度は、第１の発光ユニット１３Ａから放出される青色光の波長域である４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長域におけるピーク波長の分光放射輝度よりも低くなる。
これにより、本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、青色光を中心に全光束が向上するので、白色光の色温度をさらに高めることができる。本実施形態の有機ＥＬ素子１０では、相関色温度が６５００Ｋ以上の白色光を得ることができる。
青色光を放出する発光ユニットは、電極の内側に隣接して配置された場合、色温度を向上させることが知られている（例えば、「特開２０１６−１６７４４１号公報」を参照。）。本実施形態の有機ＥＬ素子１０では、青色光を放出する第１の発光ユニット１３Ａが、第１の電極１１および第２の電極１２のそれぞれの電極の内側に２つ隣接して配置されているので、色温度の向上効果も倍増される。それぞれの第１の発光ユニット１３Ａにおいて、隣接する電極までの光学距離を最適化すれば、色温度を好適に向上させることができる。
また、青色光の発光強度は、発光効率の高い白色光を得るためには重要な因子である。本実施形態の有機ＥＬ素子１０では、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長域における１つのピーク波長ｐ１もしくは２つのピーク波長ｐ１，ｐ２の発光強度が、５００〜６４０ｎｍの緑色から赤色の波長域における１つのピーク波長ｐ３もしくは２つのピーク波長ｐ３，ｐ４の発光強度に匹敵する程度の高い水準となっている。青色の波長域におけるピーク波長ｐ１，ｐ２の発光強度のうち発光強度が高い方を（Ａ）、緑色から赤色の波長域におけるピーク波長ｐ３，ｐ４の発光強度のうち発光強度が低い方を（Ｂ）とした場合、（Ａ）に対する（Ｂ）の比率（（Ｂ）／（Ａ））が１．０未満であることが望ましく、０．５以上１．０未満であることがより望ましい。なお、青色の波長域におけるピーク波長が１つの場合はｐ１の発光強度を（Ａ）、緑色から赤色の波長域におけるピーク波長が１つの場合はｐ３の発光強度を（Ｂ）とする。
これにより、本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、発光効率の高い白色光を得ることができる。本実施形態の有機ＥＬ素子１０では、外部量子収率が２０％以上の白色光を得ることができる。
また、ボトム波長の存在は、演色性の高い白色光を得るためには重要な因子である。本実施形態の有機ＥＬ素子１０では、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長域における１つのピーク波長ｐ１もしくは２つのピーク波長ｐ１，ｐ２と、５００ｎｍ〜６４０ｎｍの緑色から赤色の波長域における１つのピーク波長ｐ３もしくは２つのピーク波長ｐ３，ｐ４との間に、１つのボトム波長ｂ２を有している。
これにより、本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、演色性の高い白色光を得ることができる。本実施形態の有機ＥＬ素子１０では、平均演色評価数（Ｒａ）が６０以上、特殊演色評価数（Ｒｉ）のＲ６が６０以上、Ｒ１２が３０以上の白色光を得ることができる。
ボトム波長の波長ｂ２の発光強度は、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長域における１つのピーク波長ｐ１もしくは２つのピーク波長ｐ１，ｐ２の発光強度と、５００ｎｍ〜６４０ｎｍの緑色から赤色の波長域における１つのピーク波長ｐ３もしくは２つのピーク波長ｐ３，ｐ４の発光強度に依存する。
したがって、ピーク波長ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４の発光強度を好適に制御することで、白色光の発光効率と演色性を同時に最適化することができる。
以上のように、本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、色温度、発光効率および演色性のいずれも高い白色光を得ることができる。また、本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、第１の発光ユニット１３Ａおよび第２の発光ユニット１３Ｂが、電荷発生層１４を挟んで積層されたＭＰＥ構造を有するため、高輝度発光および長寿命駆動が可能な白色光を得ることができる。
これにより、本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、ディスプレイ装置と照明装置のいずれにも好適に用いることができる。
人間の視野角は水平約２００度、垂直約１２５度（上５０度、下７５度）に達するが、眼球を迅速に動かしても安定した視覚（安定視覚）を得るには、少なくとも水平約６０度、垂直約４５度の角度範囲が必要と言われている（３次元画像用語事典、新技術コミュニケーションズ（２０００）、ｐ１２４）。本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、[００５７]に記載したように、基板１８の外部に放出された配光特性において、白色光の輝度が、基板１８の面方向に対して垂直な軸から０度〜３０度の角度の範囲でほぼ一定の値を有する。これは、水平６０度の角度範囲に相当し、少なくとも安定視覚が得られる角度範囲と一致する。これにより、本実施形態の有機ＥＬ素子１０では、水平６０度の角度範囲において、コントラストがほとんど低下することなく、優れた視認性が得られる。よって、本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、とりわけディスプレイ装置に好適に用いることができる。
（第２の実施形態）
図３は、本発明の有機ＥＬ素子の第２の実施形態の概略構成を示す断面図である。
図３に示すように、本実施形態の有機ＥＬ素子２０は、透明基板２８上に、上述の第１の実施形態における有機ＥＬ素子１０が並列状に複数設けられた構造を有している。ここで、有機ＥＬ素子１０は、透明基板２８上に所定の間隔を置いて設けられた第２の電極１２毎に区分される。
個々の有機ＥＬ素子１０が、有機ＥＬ素子２０の発光部を構成しており、透明基板２８を介して、各発光部に対応する位置に、赤色、緑色および青色の３つの異なるカラーフィルター２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃが交互に配置されている。
個々の有機ＥＬ素子１０から得られる白色光は、赤色、緑色および青色の３つの異なるカラーフィルター２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ（赤色カラーフィルター２９Ａ、緑色カラーフィルター２９Ｂ、青色カラーフィルター２９Ｃ）を通じて、それぞれ赤色光、緑色光および青色光に変換され、外部に放出される。
これにより、本実施形態の有機ＥＬ素子２０では、色温度、発光効率および演色性の高い白色光が起点となり、色純度の高い赤色光、緑色光および青色光を抽出することができる。
赤色カラーフィルター２９Ａ、緑色カラーフィルター２９Ｂ、青色カラーフィルター２９Ｃが交互に配置された配列は、ＲＧＢの配列を形成している。ＲＧＢの配列は、ＲＧＢが線状に配列したストライプ配列、ＲＧＢが斜め方向に配列したモザイク配列、ＲＧＢが三角形に配列したデルタ配列並びにＲＧおよびＧＢが交互に配列したペンタイル配列からなる群から選択されるいずれか１つであってもよい。
これにより、ディスプレイ装置において、高精細かつ自然な色合いの画像表示を実現することが可能となる。
以上により、本実施形態の有機ＥＬ素子２０は、ディスプレイ装置に好適に用いることができる。
なお、本実施形態の有機ＥＬ素子２０は、以上のような構成に必ずしも限定されるものではなく、適宜変更を加えることが可能である。本実施形態の有機ＥＬ素子２０では、赤色、緑色および青色の３つの異なるカラーフィルターが、透明基板２８と第２の電極１２の間に設置される構造であってもよい。
（第３の実施形態）
図４は、本発明の有機ＥＬ素子の第３の実施形態の概略構成を示す断面図である。
図４に示すように、本実施形態の有機ＥＬ素子３０は、透明基板３８上に、上述の第１の実施形態における有機ＥＬ素子１０が並列状に複数設けられた構造を有している。ここで、有機ＥＬ素子１０は、透明基板３８上に所定の間隔を置いて設けられた第２の電極１２毎に区分される。
個々の有機ＥＬ素子１０が、有機ＥＬ素子３０の発光部を構成しており、透明基板３８を介して、各発光部に対応する位置に、赤色、緑色および青色の３つの異なるカラーフィルター３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃ、並びにカラーフィルターの不在部が交互に配置されている。
個々の有機ＥＬ素子１０から得られる白色光は、赤色、緑色および青色の３つの異なるカラーフィルター３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃ（赤色カラーフィルター３９Ａ、緑色カラーフィルター３９Ｂ、青色カラーフィルター３９Ｃ）を通じて、それぞれ赤色光、緑色光および青色光に変換され、外部に放出される。
これにより、本実施形態の有機ＥＬ素子３０では、色温度、発光効率および演色性の高い白色光が起点となり、色純度の高い赤色光、緑色光および青色光を抽出することができる。
また、カラーフィルター不在部（図４に示す透明基板３８における、赤色カラーフィルター３９Ａ、緑色カラーフィルター３９Ｂおよび青色カラーフィルター３９Ｃが設けられていない部分）では、有機ＥＬ素子１０から得られる白色光が、外部にそのまま放出される。
赤色カラーフィルター３９Ａ、緑色カラーフィルター３９Ｂ、青色カラーフィルター３９Ｃが交互に配置された配列、並びにカラーフィルターの不在部は、ＲＧＢＷの配列を形成している。ＲＧＢＷの配列は、ＲＧＢＷが線状に配列したストライプ配列、ＲＧＢＷが斜め方向に配列したモザイク配列、ＲＧＢＷが三角形に配列したデルタ配列並びにＲＧおよびＢＷが交互に配列したペンタイル配列からなる群から選択されるいずれか１つであってもよい。
ディスプレイにて白色表示を行う場合、[００６５]にて記載したＲＧＢ方式では、白色のバックライト光が各色のカラーフィルターを透過する際に、カラーフィルターによる吸収によって輝度低下が生じる。そのためバックライトの光量を増加させる必要があり、ひいてはディスプレイの消費電力の増加に繋がる。
一方、ＲＧＢＷの方式では、Ｗの発光部にはカラーフィルターが存在しないため、白色表示の際は白色バックライトからの発光そのものを有効に活用することができるため、輝度低下が生じることなく、低消費電力での動作を実現することができる。
これにより、ディスプレイ装置において、高精細かつ自然な色合いの画像表示と低消費電力化の両立を実現することが可能となる。
以上により、本実施形態の有機ＥＬ素子３０は、ディスプレイ装置に好適に用いることができる。
なお、本実施形態の有機ＥＬ素子３０は、以上のような構成に必ずしも限定されるものではなく、適宜変更を加えることが可能である。本実施形態の有機ＥＬ素子３０では、赤色、緑色および青色の３つの異なるカラーフィルターが、透明基板３８と第２の電極１２の間に設置される構造であってもよい。
［照明装置］
本発明の照明装置の実施形態について説明する。
図５は、本発明の照明装置の構成を示す断面図である。また、ここでは、本発明が適用される照明装置の一例を示したが、本発明の照明装置は、このような構成に必ずしも限定されるものではなく、適宜変更を加えることが可能である。
本実施形態の照明装置１００は、光源として、有機ＥＬ素子１０を備えている。
図５に示すように、本実施形態の照明装置１００は、有機ＥＬ素子１０を均一に発光させるため、ガラス基板１１０上の周囲の辺または頂点の位置に、陽極端子電極１１１および陰極端子電極（図示略）が複数形成されている。なお、配線抵抗を低減するために、陽極端子電極１１１の表面と、陰極端子電極の表面の全面に亘り半田（下地半田）が被覆されている。そして、陽極端子電極１１１および陰極端子電極により、ガラス基板１１０上の周囲の辺または頂点の位置より有機ＥＬ素子１０へ均一に電流を供給している。例えば、四角形状に形成された有機ＥＬ素子１０へ均一に電流を供給するため、各辺上に陽極端子電極１１１、各頂点上に陰極端子電極を備えている。また、例えば、頂点を含み２つの辺にまたがるＬ字の周囲上に陽極端子電極１１１、それぞれの辺の中央部に陰極端子電極を備えている。
また、ガラス基板１１０上には、酸素や水等による有機ＥＬ素子１０の性能劣化を防止するため、有機ＥＬ素子１０を覆うように封止基板１１３が配置されている。封止基板１１３は、周囲のシール材１１４を介して、ガラス基板１１０上に設置されている。封止基板１１３と有機ＥＬ素子１０と間には、若干の隙間１１５が確保されている。この隙間１１５には、吸湿剤が充填されている。吸湿剤の替りに、例えば、窒素等の不活性ガスやシリコーンオイル等を充填してもよい。また、吸湿剤が分散されたゲル状の樹脂を充填してもよい。
なお、本実施形態では、素子を形成するベース基板としてガラス基板１１０を用いたが、これ以外にも、プラスチックや金属やセラミック等の材料を基板として用いることも可能である。また、本実施形態では、封止基板１１３としてガラス基板やプラスチック基板等を用いることができる。ベース基板と封止基板にプラスチック基板を使用した場合は、本実施形態の照明装置１００はフレキシブル性を有する。
また、シール材１１４には、酸素透過率や水分透過率の低い紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂、レーザーガラスフリット等を使用することができる。
本実施形態の照明装置は、上述の本実施形態の有機ＥＬ素子１０の光取り出し面側に、発光効率を向上させるための光学フィルムを備えた構成とすることもできる。
本実施形態の照明装置で用いられる光学フィルムは、演色性を維持しながら、発光効率の改善を図るためのものである。
有機ＥＬ素子は、空気よりも屈折率の高い（屈折率１．６〜２．１程度）発光層の内部で発光し、この発光層が発する光のうち１５％〜２０％程度の光しか取り出せないことが一般的に言われている。これは、臨界角以上の角度で界面に入射する光は全反射を起こし、素子外部に取り出すことができないことや、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として光が素子側面方向に逃げるためである。
この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板の表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法（例えば、「米国特許第４，７７４，４３５号明細書」を参照。）、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法（例えば、「特開昭６３−３１４７９５号公報」を参照。）、素子の側面等に反射面を形成する方法（例えば、「特開平１−２２０３９４号公報」を参照。）、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法（例えば、「特開昭６２−１７２６９１号公報」を参照。）、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法（例えば、「特開２００１−２０２８２７号公報」を参照。）、基板、透明電極層や発光層の何れかの層間（含む、基板と外界間）に回折格子を形成する方法（例えば、「特開平１１−２８３７５１号公報」を参照。）等がある。
なお、照明装置１００では、上述した演色性の向上を図るために、上記光学フィルムの表面にさらにマイクロレンズアレイ等を設けた構造としたり、集光シートと組み合わせることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めたりすることが可能である。さらに、有機ＥＬ素子からの光放射角を制御するために、光拡散フィルムを集光シートと併用して用いてもよい。このような光拡散フィルムとしては、例えば、きもと社製の光拡散フィルム（ライトアップ）等を用いることができる。
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
具体的に、本発明では、上述した白色光が得られる有機ＥＬ素子１０を、例えば、一般照明等の照明装置１００の光源として好適に用いることが可能である。一方、本発明では、有機ＥＬ素子１０を照明装置１００の光源に用いる場合に限定されることなく、例えば、液晶ディスプレイのバックライト等の様々な用途に用いることが可能である。
［ディスプレイ装置］
本発明のディスプレイ装置の実施形態について説明する。
図６は、本発明のディスプレイ装置の構成を示す断面図である。図６において、図１に示した本発明の有機ＥＬ素子の第１の実施形態および図３に示した本発明の有機ＥＬ素子の第２の実施形態と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。また、ここでは、本発明が適用される照明装置の一例を示したが、本発明のディスプレイ装置は、このような構成に必ずしも限定されるものではなく、適宜変更を加えることが可能である。
本実施形態のディスプレイ装置２００は、光源として、例えば、上述のように、発光層１６が、第１発光部１６Ａ’、第２発光部１６Ｂ’および第３発光部１６Ｃ’を有する有機ＥＬ素子１０を備えている。
本実施形態のディスプレイ装置２００は、トップエミッション型であり、かつアクティブマトリクス型である。
本実施形態のディスプレイ装置２００は、図６に示すように、ＴＦＴ基板３００と、有機ＥＬ素子４００と、カラーフィルター５００と、封止基板６００とを備えている。本実施形態のディスプレイ装置２００では、ＴＦＴ基板３００、有機ＥＬ素子４００、カラーフィルター５００および封止基板６００がこの順に積層された積層構造をなしている。
ＴＦＴ基板３００は、ベース基板３１０と、ベース基板３１０の一面３１０ａに設けられたＴＦＴ素子３２０と、ＴＦＴ素子３２０を覆うようにベース基板３１０の一面３１０ａ上に設けられた平坦化膜層（保護層）３３０とを有する。
ベース基板３１０としては、例えば、ガラス基板、プラスチックからなるフレキシブル基板等が挙げられる。
ＴＦＴ素子３２０は、ソース電極３２１と、ドレイン電極３２２と、ゲート電極３２３と、ゲート電極３２３上に形成されたゲート絶縁層３２４と、ゲート絶縁層３２４の上に設けられ、ソース電極３２１およびドレイン電極３２２に接するチャネル領域とを有する。
有機ＥＬ素子４００は、有機ＥＬ素子１０と同様の構成をなしている。
有機ＥＬ素子４００の発光層１６は、赤色光を放出する第１発光部１６Ａ’と、緑色光を放出する第２発光部１６Ｂ’と、青色光を放出する第３発光部１６Ｃ’とを有する。
第１発光部１６Ａ’と第２発光部１６Ｂ’との間、第２発光部１６Ｂ’と第３発光部１６Ｃ’との間、および、第３発光部１６Ｃ’と第１発光部１６Ａ’との間には、第１隔壁（バンク）４１０と、その上に積層される第２隔壁（リブ）４２０とが設けられている。
第１隔壁４１０は、ＴＦＴ素子３２０の平坦化膜層３３０上に設けられ、平坦化膜層３３０から離隔するに従って次第に幅が狭くなるテーパー状をなしている。
第２隔壁４２０は、第１隔壁４１０上に設けられ、第１隔壁４１０から離隔するに従って次第に幅が広くなる逆テーパー状をなしている。
第１隔壁４１０と第２隔壁４２０は、絶縁体からなる。第１隔壁４１０と第２隔壁４２０を構成する材料としては、例えば、フッ素含有樹脂が挙げられる。フッ素含有樹脂に含まれるフッ素化合物としては、例えば、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、三フッ化エチレン、およびこれらの共重合体等が挙げられる。フッ素含有樹脂に含まれる樹脂としては、例えば、フェノール−ノボラック樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、およびこれらを組み合わせたものが挙げられる。
第１発光部１６Ａ’、第２発光部１６Ｂ’および第３発光部１６Ｃ’はそれぞれ、正孔輸送層１５を介して、ＴＦＴ素子３２０の平坦化膜層３３０上に形成された第２電極１２上に設けられている。
第２電極１２は、ＴＦＴ素子３２０のドレイン電極３２２と接続されている。
カラーフィルター５００は、有機ＥＬ素子４００の第１電極１１上に設けられる。
カラーフィルター５００は、第１発光部１６Ａ’に対応する第１カラーフィルター５１０と、第２発光部１６Ｂ’に対応する第２カラーフィルター５２０と、第３発光部１６Ｃ’に対応する第３カラーフィルター５３０とを有する。
第１カラーフィルター５１０は、赤色カラーフィルターであり、第１発光部１６Ａ’に対向して配置されている。
第２カラーフィルター５２０は、緑色カラーフィルターであり、第２発光部１６Ｂ’に対向して配置されている。
第３カラーフィルター５３０は、青色カラーフィルターであり、第３発光部１６Ｃ’に対向して配置されている。
封止基板６００としては、例えば、ガラス基板、プラスチックからなるフレキシブル基板等が挙げられる。ベース基板３１０と封止基板６００にプラスチックを使用した場合には、本実施形態のディスプレイ装置２００はフレキシブル性（可撓性）を有する。
なお、図６に示すように、本実施形態では、有機ＥＬ素子４００の発光層１６が、赤色光を放出する第１発光部１６Ａ’と、緑色光を放出する第２発光部１６Ｂ’と、青色光を放出する第３発光部１６Ｃ’とを有する場合を例示したが、本実施形態はこれに限定されない。発光層１６は、赤色光を放出する第１発光部１６Ａ’と、緑色光を放出する第２発光部１６Ｂ’と、青色光を放出する第３発光部１６Ｃ’と、白色光を放出する第４発光部１６Ｄ’（図示略）とを有していてもよい。なお、第４発光部１６Ｄ’に対応する位置には、いずれのカラーフィルターも配置されない。
本実施形態のディスプレイ装置２００は、色温度、発光効率および演色性の高い白色光を得ることができる。本実施形態のディスプレイ装置２００は、第２の実施形態における有機ＥＬ素子２０を具備しているため、白色光の相関色温度が３３００Ｋ以上で、かつ、平均演色評価数（Ｒａ）が６０以上、特殊演色評価数（Ｒｉ）のＲ６が６０以上、Ｒ１２が３０以上の白色光を得ることができる。
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。本実施形態のディスプレイ装置２００では、有機ＥＬ素子２０の代わりに、上述の第３の実施形態における有機ＥＬ素子３０を用いることもできる。
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。
なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
（実施例１）
「有機ＥＬ素子の作製」
実施例１では、図７に示す素子構造を有する有機ＥＬ素子を作製した。
具体的には、先ず、厚み１００ｎｍ、幅２ｍｍ、シート抵抗約２０Ω／□のＩＴＯ膜が成膜された、厚さ０．７ｍｍのソーダライムガラス基板を用意した。
そして、この基板を、中性洗剤、イオン交換水、アセトン、イソプロピルアルコールで各５分間の超音波洗浄した後、スピン乾燥し、さらにＵＶ／Ｏ３処理を施した。
次に、真空蒸着装置内の蒸着用るつぼ（タンタル製またはアルミナ製）の各々に、図７に示す各層の構成材料を充填した。そして、上記基板を真空蒸着装置にセットし、真空度１×１０−４Ｐａ以下の減圧雰囲気下で、蒸着用るつぼに通電して加熱し、各層を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で所定の膜厚に蒸着した。また、発光層等２つ以上の材料からなる層は、所定の混合比で形成されるように、蒸着用るつぼに通電を行い共蒸着した。
また、第１の電極を蒸着速度１ｎｍ／秒で所定の膜厚に蒸着した。
「有機ＥＬ素子の評価」
以上のようにして作製した実施例１の有機ＥＬ素子に、電源（商品名：ＫＥＩＴＨＬＥＹ２４２５、ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製）を接続し、３ｍＡ／ｃｍ２の定電流を通電することで有機ＥＬ素子を積分球内で点灯させ、マルチチャネル分光器（商品名：ＵＳＢ２０００、オーシャンオプティクス社製）による有機ＥＬ素子の発光スペクトルおよび光束値を測定し、その測定結果を元に、実施例１の有機ＥＬ素子の外部量子効率（ＥＱＥ）（％）を算出した。
そして、この測定結果に基づき、発光色をＣＩＥ表色系の色度座標で評価した。また、この色度座標に基づいて、発光色を「ＪＩＳ Ｚ ９１１２」に規定される光源色に区分した。さらに、発光色の平均演色評価数（Ｒａ）および特殊演色評価数（Ｒｉ）のＲ６、Ｒ１２を、「ＪＩＳ Ｚ ８７２６」に規定される方法によって導出した。これらをまとめた評価結果を図８に示す。
また、実施例１の有機ＥＬ素子について、以下の方法により、この装置から発光される白色光の輝度および分光放射輝度を評価した。
＜輝度および分光放射強度の評価法＞
白色光の輝度、並びに青色光、緑色光および橙色光の分光放射輝度の配光特性を計測するために、有機ＥＬ素子に電源（商品名：ＫＥＩＴＨＬＥＹ２４２５、ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製）を接続し、３ｍＡ／ｃｍ２の定電流を通電することで有機ＥＬ素子を点灯させた状態にて、有機ＥＬ素子を固定している治具を０度〜８０度まで送り角度５度にて回転させることで、分光放射輝度計（商品名：ＣＳ−２０００、コニカミノルタ社製）により、各角度にて有機ＥＬ素子の輝度および各発光波長における分光放射輝度をそれぞれ測定した。
その結果を図９に示す。
図９に示すように、実施例１の有機ＥＬ素子は、白色光の輝度が、基板の外部に放出された配光特性において、基板の面方向に対して垂直な軸から０度〜３０度の角度の範囲でほぼ一定の値を有することが分かった。白色光の輝度の最大値を（ＬＷｍａｘ）、最小値を（ＬＷｍｉｎ）とした場合、表１に示すように、ＬＷｍａｘが１．０３０、ＬＷｍｉｎが１．０００であり、（ＬＷｍａｘ）に対する（ＬＷｍｉｎ）の比率（（ＬＷｍｉｎ）／（ＬＷｍａｘ））は０．９７１となった。また、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長域におけるピーク波長（４５２ｎｍ，４８１ｎｍ）の分光放射輝度が、基板の外部に放出された配光特性において、基板の面方向に対して垂直な軸から０度〜３０度の角度の範囲でほぼ一定の値を有することが分かった。４５２ｎｍのピーク波長では、この角度範囲において、分光放射輝度の最大値を（ＬＢｍａｘ）、最小値を（ＬＢｍｉｎ）とした場合、表１に示すように、ＬＢｍａｘが１．０２７、ＬＢｍｉｎが１．０００であり、（ＬＢｍａｘ）に対する（ＬＢｍｉｎ）の比率（（ＬＢｍｉｎ）／（ＬＢｍａｘ））は０．９７４となった。また、４８１ｎｍのピーク波長では、この角度範囲において、分光放射輝度の最大値を（ＬＢｍａｘ）、最小値を（ＬＢｍｉｎ）とした場合、表１に示すように、ＬＢｍａｘが０．８１７、ＬＢｍｉｎが０．７９０であり、（（ＬＢｍｉｎ）／（ＬＢｍａｘ））は０．９６７となった。なお、白色光のスペクトルにおいて、５００ｎｍ〜６４０ｎｍの緑色から赤色の波長域におけるピーク波長（５６６ｎｍ）の分光放射輝度は、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長域におけるピーク波長の分光放射輝度よりも低い値となった。
Figure 0006778706
これにより、実施例１の有機ＥＬ素子は、全光束を好適に最適化することができる。図８に示すように、実施例１の有機ＥＬ素子では、全光束が４０００ｌｍ／ｍ２以上の白色光を得ることができた。また、全光束の最適化によって、相関色温度が６５００Ｋ以上、Ｒａが６０以上の白色光を得ることができた。また、外部量子効率も２０％と高い水準を示している。
図８，図９に示すように、実施例１の有機ＥＬ素子では、色温度、発光効率および演色性がいずれも高い白色光が得られた。したがって、このような本発明の有機ＥＬ素子を備えるディスプレイ装置および照明装置では、色温度、発光効率および演色性の高いディスプレイ装置および照明装置が可能であることが明らかとなった。
（実施例２）
上記実施例１の有機ＥＬ素子の光取り出し面（陽極）側に光学フィルムを貼付した照明装置を作製した。
そして、実施例２の照明装置を、実施例１と同様な方法で評価した。その評価結果を図８に示す。
図８に示すように、実施例２の照明装置は、有機ＥＬ素子の光取り出し面（陽極）側に光学フィルムを貼付することによって、光学フィルムを貼付しなかった場合に（図中の実線で示す。）と比較して、その形状が変化していることが分かる。特に、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長域における発光強度が、５００ｎｍ〜６４０ｎｍの緑色から赤色にかけての波長域における発光強度よりも相対的に強くなっていることが分かった。
これにより、実施例２の照明装置は、全光束を好適に最適化することができる。実施例２の照明装置では、全光束が５０００ｌｍ／ｍ２以上の白色光を得ることができた。また、全光束の最適化によって、相関色温度が９０００Ｋ以上、Ｒａが６０以上の白色光を得ることができた。また、外部量子効率も２０％以上と高い水準を示している。
（比較例１）
実施例１と同様の作製方法を用いて、図１０に示す素子構造を有する比較例１の有機ＥＬ素子を作製した。
そして、比較例１の有機ＥＬ素子を、実施例１と同様の方法で評価した。その評価結果（フィルム無し）を図１１に示す。
図１２に示すように、実施例１の有機ＥＬ素子の場合と同様、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長域におけるピーク波長（４４９ｎｍ，４８６ｎｍ）の分光放射輝度が、基板の外部に放出された配光特性において、基板の面方向に対して垂直な軸から０度〜３０度の角度の範囲で見ると、白色光の輝度の最大値を（ＬＷｍａｘ）、最小値を（ＬＷｍｉｎ）とした場合、表２に示すように、ＬＷｍａｘが１．１９５、ＬＷｍｉｎが１．０００であり、（ＬＷｍａｘ）に対する（ＬＷｍｉｎ）の比率（（ＬＷｍｉｎ）／（ＬＷｍａｘ））は０．８３７となった。また、４４９ｎｍのピーク波長では、分光放射輝度の最大値を（ＬＢｍａｘ）、最小値を（ＬＢｍｉｎ）とした場合、表２に示すように、ＬＢｍａｘが１．０００、ＬＢｍｉｎが０．６７９であり、（ＬＢｍａｘ）に対する（ＬＢｍｉｎ）の比率（（ＬＢｍｉｎ）／（ＬＢｍａｘ））は０．６７９となった。また、４８６ｎｍのピーク波長では、分光放射輝度の最大値を（ＬＢｍａｘ）、最小値を（ＬＢｍｉｎ）とした場合、表２に示すように、ＬＢｍａｘが０．３５２、ＬＢｍｉｎが０．１５８であり、（（ＬＢｍｉｎ）／（ＬＢｍａｘ））は０．４４９となった。いずれも、実施例１の有機ＥＬ素子で計測した結果に比べ、（（ＬＢｍｉｎ）／（ＬＢｍａｘ））が著しく低下することが明らかとなった。
Figure 0006778706
比較例１の有機ＥＬ素子は、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長域におけるピーク波長（４４９ｎｍ，４８６ｎｍ）の分光放射輝度が、基板の外部に放出された配光特性において、基板の面方向に対して垂直な軸から０度〜３０度の角度の範囲でほぼ一定の値となっていないため、全光束は十分最適化されていない。図１１に示すように、比較例１の有機ＥＬ素子では、全光束が４０００ｌｍ／ｍ２以上の白色光を得られていない。また、色温度も、実施例１の有機ＥＬ素子より低い結果となっている。
（比較例２）
上記比較例１の有機ＥＬ素子の光取り出し面（陽極）側に光学フィルムを貼付した照明装置を作製した。
そして、比較例２の照明装置を、比較例１と同様な方法で評価した。その評価結果を図１１に示す。
図１１に示すように、比較例２の照明装置は、有機ＥＬ素子の光取り出し面（陽極）側に光学フィルムを貼付することによって、光学フィルムを貼付しなかった場合に（図中の実線で示す。）と比較して、その形状が変化していることが分かる。特に、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長域における発光強度が、５００ｎｍ〜６４０ｎｍの緑色から赤色にかけての波長域における発光強度よりも相対的に強くなっていることが分かった。
比較例２の照明装置では、図１１に示すように、全光束が５０００ｌｍ／ｍ２以上の白色光を得ることができた。これは、比較例１の照明装置の全光束に匹敵する水準である。また、Ｒａが７０以上で、かつ外部量子効率も２０％以上と、良質な白色光を得ることができた。しかしながら、比較例２の照明装置では、比較例１の照明装置ほど高い色温度が得られていない。相関色温度は６１００Ｋである。
１０，２０，３０・・・有機ＥＬ素子、１１・・・第１の電極、１２・・・第２の電極、１３Ａ・・・第１の発光ユニット、１３Ｂ・・・第２の発光ユニット、１４・・電荷発生層、１５Ａ・・・第１の電子輸送層、１６Ａ・・第１の発光層、１６Ｂ・・・第２の発光層、１６Ａ’・・・第１発光部、１６Ｂ’・・・第２発光部、１６Ｃ’・・・第３発光部、１７Ａ・・・第１の正孔輸送層、１７Ｂ・・・第２の正孔輸送層、１８・・・基板、２８，３８・・・透明基板、２９Ａ，３９Ａ・・・赤色カラーフィルター（カラーフィルター）、２９Ｂ，３９Ｂ・・・緑色カラーフィルター（カラーフィルター）、２９Ｃ，３９Ｃ・・・青色カラーフィルター（カラーフィルター）、１００・・・照明装置、１１１・・・陽極端子電極、１１３・・・封止基板、１１４・・・シール材、１１５・・・隙間、２００・・・ディスプレイ装置、３００・・・ＴＦＴ基板、３１０・・・ベース基板、３２０・・・ＴＦＴ素子、３２１・・・ソース電極、３２２・・・ドレイン電極、３２３・・・ゲート電極、３２４・・・ゲート絶縁層、３３０・・・平坦化膜層、４００・・・有機ＥＬ素子、４１０・・・第１隔壁、４２０・・・第２隔壁、５００・・・カラーフィルター、５１０・・・第１カラーフィルター、５２０・・・第２カラーフィルター、５３０・・・第３カラーフィルター、６００・・・封止基板。

Claims (24)

  1. 第１の電極と第２の電極との間に、少なくとも有機化合物からなる発光層を含む複数の発光ユニットが電荷発生層を挟んで積層された構造する有機エレクトロルミネッセント素子であって、
    ４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの波長域に２つのピーク波長を有する第１の発光層を含む第１の発光ユニットを２つ有し、
    ５００ｎｍ〜６４０ｎｍの波長域に１つまたは２つのピーク波長を有する第２の発光層を含む第２の発光ユニットを１つ有し、
    前記第１の発光ユニットが、それぞれ前記第１の電極および前記第２の電極の内側に隣接する位置に配置され、
    前記第１の発光ユニットは青色発光ユニットであり、
    前記第２の発光ユニットは橙色発光ユニットであり、
    基板が、前記第１の電極または前記第２の電極の外側に配置され、
    前記複数の発光ユニットが発光することで得られる白色光が、少なくとも３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域に亘って連続した発光スペクトルを有し、
    前記基板を通じて得られる前記白色光の輝度が、前記基板の外部に放出された配光特性において、前記基板の面方向に対して垂直な軸から０度〜３０度の角度の範囲でほぼ一定の値を有し、
    前記白色光の相関色温度が、６５００Ｋ以上であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。
  2. ４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの波長域におけるピーク波長の分光放射輝度が、前記基板の外部に放出された配光特性において、前記基板の面方向に対して垂直な軸から０度〜３０の角度の範囲でほぼ一定の値を有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ト素子。
  3. 前記白色光の平均演色評価数（Ｒａ）が、６０以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
  4. 前記白色光の特殊演色評価数（Ｒｉ）において、Ｒ６が６０以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
  5. 前記第１の発光層が、青色蛍光物質を含む青色蛍光発光層からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
  6. 前記第１の発光層を含む前記第１の発光ユニットから得られる青色光が、遅延蛍光成分を含むことを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
  7. 前記第１の発光層が、青色燐光物質を含む青色燐光発光層からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
  8. 前記第１の発光ユニットと前記第２の発光ユニットとが前記電荷発生層を挟んで積層され、
    前記第２の電極、前記第１の発光ユニット、前記電荷発生層、前記第２の発光ユニット、前記電荷発生層、前記第１の発光ユニットおよび前記第１の電極がこの順に積層された構造を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
  9. 前記電荷発生層は、電子受容性物質と電子供与性物質とから構成される電気的絶縁層からなり、該電気的絶縁層の比抵抗が１．０×１０２Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
  10. 前記電気的絶縁層の比抵抗が１．０×１０５Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
  11. 前記電荷発生層は、異なる物質の混合層からなり、その一成分が酸化還元反応による電荷移動錯体を形成していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
  12. 前記電荷発生層は、電子受容性物質と電子供与性物質との積層体からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
  13. 前記電荷発生層は、下記式（１）で表わされる構造を有する化合物を含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
    Figure 0006778706
  14. 少なくとも３つの異なるカラーフィルターの配列を備え、
    前記少なくとも３つの異なるカラーフィルターの配列が、前記複数の発光ユニットが発光することで得られる白色光を異なる色の光に変換することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
  15. 前記少なくとも３つの異なるカラーフィルターの配列が、ストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列およびペンタイル配列からなる群から選択されるいずれか１つであることを特徴とする請求項１４に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
  16. 前記少なくとも３つの異なるカラーフィルターが赤色カラーフィルター、緑色カラーフィルターおよび青色カラーフィルターであり、これら３つの異なるカラーフィルターが交互に配置されたＲＧＢの配列を有することを特徴とする請求項１４または１５に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
  17. 前記ＲＧＢの配列を含む、ＲＧＢＷの配列を有し、Ｗの配列部にはカラーフィルターが配置されていないことを特徴とする請求項１６に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
  18. 前記ＲＧＢＷの配列が、ストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列およびペンタイル配列からなる群から選択されるいずれか１つの配列であることを特徴とする請求項１７に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
  19. 請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
  20. ベース基板および封止基板がフレキシブル基板からなり、フレキシブル性を有することを特徴とする請求項１９に記載のディスプレイ装置。
  21. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子を備えることを特徴とする照明装置。
  22. 前記有機エレクトロルミネッセント素子の光取り出し面側に光学フィルムを備えることを特徴とする請求項２１に記載の照明装置。
  23. 前記白色光の平均演色評価数（Ｒａ）が７０以上であることを特徴とする請求項２１または２２に記載の照明装置。
  24. ベース基板および封止基板がフレキシブル基板からなり、フレキシブル性を有することを特徴とする請求項２３に記載の照明装置。
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