特開 2023-113232 有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ素子を備える有機ＥＬ表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023113232

(43)【公開日】2023-08-16

(54)【発明の名称】有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ素子を備える有機ＥＬ表示装置

(51)【国際特許分類】

   H10K 50/10 20230101AFI20230808BHJP

   H10K 59/10 20230101ALI20230808BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20230808BHJP

【ＦＩ】

H05B33/14 B

H01L27/32

G09F9/30 365

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022015437

(22)【出願日】2022-02-03

(71)【出願人】

【識別番号】000201814

【氏名又は名称】双葉電子工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162352

【弁理士】

【氏名又は名称】酒巻 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100186761

【弁理士】

【氏名又は名称】上村 勇太

(72)【発明者】

【氏名】野口 聡

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 尚光

【テーマコード（参考）】

3K107

5C094

【Ｆターム（参考）】

3K107AA01

3K107BB01

3K107CC08

3K107CC21

3K107DD53

3K107DD58

3K107DD68

3K107DD69

3K107FF00

3K107FF13

3K107FF19

5C094BA27

5C094FB01

5C094JA02

(57)【要約】

【課題】光の色度変化を抑制可能な有機ＥＬ素子及び当該有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ素子は、第１電極と、第１電極上に位置する有機発光層と、有機発光層上に位置する第２電極と、を備える。有機発光層は、第１光を発生する第１ドーパントと、第１光よりも短波長である第２光を発生する第２ドーパントとを含み、第１ドーパントのＨＯＭＯの絶対値は、第２ドーパントのＨＯＭＯの絶対値よりも大きく、第１ドーパントのＬＵＭＯの絶対値は、第２ドーパントのＬＵＭＯの絶対値よりも大きく、第２ドーパントの発光スペクトルの少なくとも一部は、第１ドーパントの吸収スペクトルと重なる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電極と、
前記第１電極上に位置する有機発光層と、
前記有機発光層上に位置する第２電極と、を備え、
前記有機発光層は、第１光を発生する第１ドーパントと、前記第１光よりも短波長である第２光を発生する第２ドーパントとを含み、
前記第１ドーパントのＨＯＭＯの絶対値は、前記第２ドーパントのＨＯＭＯの絶対値よりも大きく、
前記第１ドーパントのＬＵＭＯの絶対値は、前記第２ドーパントのＬＵＭＯの絶対値よりも大きく、
前記第２ドーパントの発光スペクトルの少なくとも一部は、前記第１ドーパントの吸収スペクトルと重なる、
有機ＥＬ素子。

【請求項2】

前記第２ドーパントの前記発光スペクトルの５％以上が、前記第１ドーパントの前記吸収スペクトルと重なる、請求項１に記載の有機ＥＬ素子。

【請求項3】

前記有機発光層は、ホール輸送性を示す第１ホストと、電子輸送性を示す第２ホストとをさらに含み、
前記第１ホストのＨＯＭＯの絶対値と、前記第２ホストのＨＯＭＯの絶対値とのそれぞれは、前記第１ドーパントのＨＯＭＯの絶対値及び前記第２ドーパントのＨＯＭＯの絶対値よりも大きく、
前記第１ホストのＬＵＭＯの絶対値は、前記第１ドーパントのＬＵＭＯの絶対値及び前記第２ドーパントのＬＵＭＯの絶対値よりも小さく、
前記第２ホストのＬＵＭＯの絶対値は、前記第２ドーパントのＬＵＭＯの絶対値よりも大きく、前記第１ドーパントのＬＵＭＯの絶対値以下である、請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子。

【請求項4】

前記第２ドーパントの吸収スペクトルは、前記第１ホストの発光スペクトルと、前記第２ホストの発光スペクトルとの少なくとも一方に重なる、請求項３に記載の有機ＥＬ素子。

【請求項5】

前記第２ドーパントの吸収スペクトルの５０％以上が、前記第１ホストの前記発光スペクトルと、前記第２ホストの前記発光スペクトルとの少なくとも一方に重なる、請求項４に記載の有機ＥＬ素子。

【請求項6】

前記第１ホストの前記発光スペクトルの８０％以上が、前記第２ホストの前記発光スペクトルに重なる、請求項４または５に記載の有機ＥＬ素子。

【請求項7】

前記第２ドーパントの前記吸収スペクトルのうち前記第１ホストの前記発光スペクトルに重なる第１割合、及び／又は、前記第２ドーパントの前記吸収スペクトルのうち前記第２ホストの前記発光スペクトルに重なる第２割合は、前記第１ドーパントの前記吸収スペクトルのうち前記第１ホストの前記発光スペクトルに重なる第３割合、及び／又は、前記第１ドーパントの前記吸収スペクトルのうち前記第２ホストの前記発光スペクトルに重なる第４割合よりも大きい、請求項３～６のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。

【請求項8】

前記第１割合、及び／又は、前記第２割合は、前記第３割合、及び／又は、前記第４割合の１．５倍以上である、請求項７に記載の有機ＥＬ素子。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子を備える有機ＥＬ表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ素子を備える有機ＥＬ表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、各種表示装置に有機ＥＬ材料（ＥＬ：Electro-Luminescence）を発光物質として用いた有機ＥＬ素子が用いられる。例えば下記特許文献１には、フェニルアントラセン誘導体を、有機ＥＬ素子の有機化合物層、特に好ましくは青色発光用の発光層に用いる旨が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８－１２６００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

有機ＥＬ素子においては、複数の発光物質が含まれることがある。この場合、各発光物質の劣化速度の違いなどに起因して、有機ＥＬ素子から放出される光の色度は、当該有機ＥＬ素子の使用に伴って変化していくことがある。

【0005】

本発明の一側面は、光の色度変化を抑制可能な有機ＥＬ素子及び当該有機ＥＬ素子を備える有機ＥＬ表示装置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】

【0006】

本発明の一側面に係る有機ＥＬ素子は、第１電極と、第１電極上に位置する有機発光層と、有機発光層上に位置する第２電極と、を備え、有機発光層は、第１光を放出する第１ドーパントと、第１光よりも短波長である第２光を放出する第２ドーパントとを含み、第１ドーパントのＨＯＭＯの絶対値は、第２ドーパントのＨＯＭＯの絶対値よりも大きく、第１ドーパントのＬＵＭＯの絶対値は、第２ドーパントのＬＵＭＯの絶対値よりも大きく、第２ドーパントの発光スペクトルの少なくとも一部は、第１ドーパントの吸収スペクトルと重なる。

【0007】

この有機ＥＬ素子によれば、有機発光層において、ホールは第１ドーパントよりも第２ドーパントに集中しやすく、電子は第２ドーパントよりも第１ドーパントに集中しやすい。この場合、ホール及び電子の両方が第１ドーパント及び第２ドーパントのいずれかに集中しにくくなるので、第１ドーパント及び第２ドーパントのいずれかの劣化促進を抑制できる。よって、第１ドーパント及び第２ドーパントのいずれかに顕著な劣化が発生することに起因する、有機発光層から放出される光の色度変化を抑制できる。加えて、第２ドーパントの発光スペクトルの少なくとも一部は、第１ドーパントの吸収スペクトルと重なる。この場合、第２ドーパントから第１ドーパントへのエネルギー移動が生じやすい。また、第２ドーパントの劣化に伴って、第２ドーパントから第１ドーパントへのエネルギー移動も減少しやすくなる。このため、第２ドーパントの劣化に基づく第２光の発光強度の低下に応じて第１光の発光強度も低下するので、有機発光層から放出される第１光の強度と第２光の強度との割合変化も抑制できる。

【0008】

第２ドーパントの発光スペクトルの５％以上が、第１ドーパントの吸収スペクトルと重なってもよい。この場合、第２ドーパントから第１ドーパントへのエネルギー移動が良好に生じやすい。

【0009】

有機発光層は、ホール輸送性を示す第１ホストと、電子輸送性を示す第２ホストとをさらに含み、第１ホストのＨＯＭＯの絶対値と、第２ホストのＨＯＭＯの絶対値とのそれぞれは、第１ドーパントのＨＯＭＯの絶対値及び第２ドーパントのＨＯＭＯの絶対値よりも大きく、第１ホストのＬＵＭＯの絶対値は、第１ドーパントのＬＵＭＯ及び第２ドーパントのＬＵＭＯの絶対値よりも小さく、第２ホストのＬＵＭＯの絶対値は、第２ドーパントのＬＵＭＯの絶対値よりも大きく、第１ドーパントのＬＵＭＯの絶対値以下でもよい。この場合、有機発光層において、ホールは第１ホストに集中しにくく各ドーパントに分散しやすくなり、かつ、電子は第１ホスト及び第２ドーパントに集中しにくい。

【0010】

第２ドーパントの吸収スペクトルは、第１ホストの発光スペクトルと、第２ホストの発光スペクトルとの少なくとも一方に重なってもよい。この場合、第１ホスト及び第２ホストの少なくとも一方から第２ドーパントへのエネルギー移動が生じやすいので、第２ドーパントから第２光が放出されやすくなる。

【0011】

第２ドーパントの吸収スペクトルの５０％以上が、第１ホストの発光スペクトルと、第２ホストの発光スペクトルとの少なくとも一方に重なってもよい。この場合、第１ホスト及び第２ホストの少なくとも一方から第２ドーパントへのエネルギー移動がより生じやすくなる。

【0012】

第１ホストの発光スペクトルの８０％以上が、第２ホストの発光スペクトルに重なってもよい。この場合、第１ホスト及び第２ホストの両方から第２ドーパントへのエネルギー移動が生じやすくなる。

【0013】

第２ドーパントの吸収スペクトルのうち第１ホストの発光スペクトルに重なる第１割合、及び／又は、第２ドーパントの吸収スペクトルのうち第２ホストの発光スペクトルに重なる第２割合は、第１ドーパントの吸収スペクトルのうち第１ホストの発光スペクトルに重なる第３割合、及び／又は、第１ドーパントの吸収スペクトルのうち第２ホストの発光スペクトルに重なる第４割合よりも大きくてもよい。この場合、有機発光層において、第１ホスト及び第２ホストの少なくとも一方から第２ドーパントへのエネルギー移動は、第１ホスト及び第２ホストの少なくとも一方から第１ドーパントへのエネルギー移動よりも支配的になる。このため、第１ホスト及び第２ホストの少なくとも一方から第２ドーパントを介して第１ドーパントへのエネルギー移動が生じやすくなる。

【0014】

第１割合、及び／又は、第２割合は、第３割合、及び／又は、第４割合の１．５倍以上でもよい。この場合、第１ホスト及び第２ホストの少なくとも一方から第２ドーパントを介して第１ドーパントへのエネルギー移動がより生じやすくなる。

【0015】

本発明の別の一側面に係る有機ＥＬ表示装置は、上記有機ＥＬ素子を備える。この場合、光の色度変化を抑制可能な上記有機ＥＬ素子を備える有機ＥＬ表示装置を提供できる。

【発明の効果】

【0016】

本発明の一側面によれば、光の色度変化を抑制可能な有機ＥＬ素子及び当該有機ＥＬ素子を備える有機ＥＬ表示装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、実施形態に係る有機ＥＬ素子を示す概略断面図である。

【図2】図２は、有機ＥＬ素子のバンド構造を示す図である。

【図3】図３（ａ）は、第１ドーパントの発光スペクトル及び吸光スペクトルと、第２ドーパントの発光スペクトルとを示す図であり、図３（ｂ）は、第２ドーパントの発光スペクトル及び吸光スペクトルと、第１ホスト及び第２ホストの発光スペクトルとを示す図である。

【図4】図４は、図３（ａ），（ｂ）を合わせた図である。

【図5】図５（ａ）は、第１比較例に係る有機ＥＬ素子を示す概略断面図であり、図５（ｂ）は、第２比較例に係る有機ＥＬ素子を示す概略断面図である。

【図6】図６は、各有機ＥＬ素子の輝度寿命測定結果を示す図である。

【図7】図７は、各有機ＥＬ素子の色度変化測定結果を示す図である。

【図8】図８は、有機ＥＬ表示装置の概略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

【0019】

図１は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子を示す概略断面図である。図１に示されるように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１は、電流が供給されることによって発光する素子である。有機ＥＬ素子１は、例えば白色光を発光可能な素子である。白色光は、例えば、赤色光、緑色光及び青色光が混合することによって生成されてもよいし、黄色光及び青色光が混合することによって生成されてもよい。有機ＥＬ素子１は、第１電極２、第２電極３、ホール注入層４，ホール輸送層５、発光層６、第１電子輸送層７、及び第２電子輸送層８を有する。有機ＥＬ素子１においては、順に積層されるホール注入層４、ホール輸送層５、発光層６、第１電子輸送層７、及び第２電子輸送層８が、第１電極２と第２電極３との間に位置する。図１では、第１電極２が最も下側に位置し、第２電極３が最も上側に位置する。第１実施形態では、ホール注入層４、ホール輸送層５、発光層６、第１電子輸送層７、及び第２電子輸送層８のそれぞれは、有機材料を含む。ホール注入層４、ホール輸送層５、発光層６、第１電子輸送層７、及び第２電子輸送層８のそれぞれの厚さは、例えば５ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。

【0020】

第１電極２は、陽極として機能する透明導電層であり、例えば透明基板上等に形成される。第１電極２を構成する材料としては、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）等の透光性を有する導電材料が用いられる。第１電極２は、例えば真空蒸着法、スパッタリング法等のＰＶＤ法（物理気相成長法）によって、上記透明基板上に成膜した透明導電膜をパターニングすることによって形成される。なお、第１電極２と上記透明基板との間には、透明のバリア層などが設けられ得る。

【0021】

第２電極３は、陰極として機能する導電層である。第２電極３を構成する材料（導電材料）は、例えばアルミニウム、銀等の金属である。当該導電材料には、アルカリ土類金属（マグネシウム、カルシウム等）が含まれてもよいし、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等の透光性を有する材料が含まれてもよい。導電材料には、複数の導電材料が含まれてもよい。第２電極３は、例えばＰＶＤ法によって形成される。第２電極３の直下には、電子注入性の高い物質（電子注入材料）が設けられ得る。電子注入材料が設けられることによって、第２電子輸送層８、第１電子輸送層７、及び発光層６に電子が到達しやすくなる。電子注入材料は、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物である。当該化合物は、例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、リチウム酸化物等である。

【0022】

ホール注入層４は、第１電極２からホールが流れ込む層であり、第１電極２の直上に位置する。ホール注入層４が設けられることによって、ホール輸送層５及び発光層６にホールが到達しやすくなる。ホール注入層４は、ホール注入性を有する材料として、例えば、アリールアミン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリチオフェン誘導体等を含む。なお、例えば、アリールアミン誘導体は、アリールアミン自体も含む概念であり、他の誘導体も同様である。

【0023】

ホール輸送層５は、ホール注入層４に流れ込んだホールを発光層６へ輸送する層であり、ホール注入層４の直上であって第１電極２と発光層６との間に位置する。ホール輸送層５は、ホール輸送性を有する材料（ホール輸送材料）として、低分子材料、高分子材料のいずれを含んでもよい。低分子材料としては、例えば芳香族三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、テトラフェニルジアミノビフェニル誘導体などが挙げられる。高分子材料としては、例えば、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸共重合体（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリスチレンスルホン酸共重合体（Ｐａｎｉ／ＰＳＳ）などが挙げられる。ホール輸送層５は、上記低分子材料と上記高分子材料とのうち、１または複数の材料を含み得る。ホール輸送層５は、単層構造を有してもよいし、積層構造を有してもよい。ホール輸送層５が積層構造を有する場合、各層に含まれるホール輸送材料は、互いに異なり得る。

【0024】

発光層６は、注入されるホール及び電子の結合に伴うエネルギー放出を利用して発光する層（有機発光層）である。発光層６は、ホール輸送層５の直上であって第１電極２と第２電極３との間に位置する。発光層６は、ホスト及びドーパントを含む。発光層６において、ホストとドーパントとの合計質量に対するホストの比率は、５０％より大きい。換言すると、発光層６において、ホストの含有量は、ドーパントの含有量よりも大きい。発光層６におけるドーパントの含有量は、例えば、０．０１質量％以上、０．１質量％以上または１質量％以上であり、３０質量％以下、２０質量％以下または１０質量％以下である。発光層６に含まれるホスト及びドーパントの詳細な説明は、後述する。

【0025】

第１電子輸送層７及び第２電子輸送層８のそれぞれは、電子を第２電極３から発光層６へ輸送する層であり、発光層６の直上であって発光層６と第２電極３との間に位置する。第２電子輸送層８は、第１電子輸送層７と第２電極３との間に位置する。第１電子輸送層７及び第２電子輸送層８のそれぞれは、電子輸送性を有する材料（電子輸送材料）として、低分子材料、高分子材料のいずれを含んでもよい。低分子材料としては、例えば、アントラセン誘導体、キノリン誘導体、ペリレン誘導体、スチリルアミン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン誘導体、フルオレン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン誘導体、フェナントロリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体並びにこれらの化合物を配位子とする金属錯体などが挙げられる。高分子材料としては、ポリキノキサリン、ポリキノリンなどが挙げられる。第１電子輸送層７に含まれる電子輸送材料と、第２電子輸送層８に含まれる電子輸送材料とは、互いに異なり得る。また、第１電子輸送層７に含まれる電子輸送材料と、第２電子輸送層８に含まれる電子輸送材料との少なくとも一方は、発光層６に含まれるホストと異なってもよい。

【0026】

次に、発光層６のホスト及びドーパントについて説明する。発光層６は、２種類のホスト（第１ホスト及び第２ホスト）と、２種類の蛍光ドーパント（第１ドーパント及び第２ドーパント）とを含む。すなわち、発光層６は、４つの異なる物質を含む層（４元構成層）である。第１実施形態では、発光層６に含まれる第１ホスト及び第２ホストと、第１ドーパント及び第２ドーパントとのそれぞれは、以下に記載される条件を満たす材料である。

【0027】

第１ホスト及び第２ホストのそれぞれは、電子とホールとの再結合により励起子が生成すると共に、当該励起子がエネルギーを放出して基底状態に戻る有機物材料である。第１ホストは、ホール輸送性を示す材料である。発光層６において、第１ホストと第２ホストとの合計質量に対する第１ホストの比率は、１％以上９９％以下である。本実施形態では、ホール輸送層５から発光層６へのホールの移動に伴うエネルギーロス低減の観点から、ホール輸送層５に含まれるホール輸送材料は、第１ホストと同一である。また、第２ホストは、電子輸送性を示す材料である。第１電子輸送層７から発光層６への電子の移動に伴うエネルギーロス低減の観点から、第２ホストは、第１電子輸送層７に含まれる電子輸送材料と同一である。

【0028】

第１ドーパント及び第２ドーパントのそれぞれは、電子とホールとの再結合により励起子が生成すると共に、当該励起子がエネルギーを放出して基底状態に戻る際に蛍光発光する有機物材料（ドーパント材料）である。第１ドーパントによって発生する光（第１光）の波長は、第２ドーパントによって発生する光（第２光）の波長よりも長い。換言すると、第２光は、第１光よりも短波長である。発光層６において、第１ドーパントと第２ドーパントとの合計質量に対する第１ドーパントの比率は、０．０１％以上９９．９％以下である。本実施形態では、第１ドーパントは黄色発光用のドーパントであり、第２ドーパントは青色発光用のドーパントである。ドーパント材料は、例えば、有機金属錯体化合物、芳香族炭化水素化合物及びその誘導体、及びそれらの誘導体、スチリルアミン誘導体、テトラアリールジアミン誘導体等である。芳香族炭化水素化合物は、例えば、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペリレン、ベンゾフルオランテン、ナフトフルオランテン等である。

【0029】

図２は、有機ＥＬ素子のバンド構造を示す図である。図２には、ホール注入層４、ホール輸送層５、発光層６、第１電子輸送層７、及び第２電子輸送層８のそれぞれのＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital、最高被占軌道），ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital、最低空軌道）が示される。図２に示されるように、発光層６には、２種類のホストのＨＯＭＯの絶対値及びＬＵＭＯの絶対値と、２種類のドーパントのＨＯＭＯの絶対値及びＬＵＭＯの絶対値とが示される（以下では、ＨＯＭＯの絶対値と、ＬＵＭＯの絶対値とのそれぞれは、単に「ＨＯＭＯ」、「ＬＵＭＯ」と記載される）。発光層６を示すブロックには、２つのＨＯＭＯと、２つのＬＵＭＯが含まれる。当該２つのＨＯＭＯのうち、小さい方は第１ホストのＨＯＭＯを示し、大きい方は第２ホストのＨＯＭＯを示す。当該２つのＬＵＭＯのうち、小さい方は第１ホストのＬＵＭＯを示し、大きい方は第２ホストのＬＵＭＯを示す。また、符号１１は、第１ドーパントのＨＯＭＯ，ＬＵＭＯを示し、符号１２は、第２ドーパントのＨＯＭＯ，ＬＵＭＯを示す。なお、本実施形態では、第１電子輸送層７のＨＯＭＯは第２電子輸送層８のＨＯＭＯよりも大きく、第１電子輸送層７のＬＵＭＯは第２電子輸送層８のＬＵＭＯよりも小さい。

【0030】

図２に示されるように、第１ホストのＨＯＭＯと、第２ホストのＨＯＭＯとのそれぞれは、第１ドーパントのＨＯＭＯ及び第２ドーパントのＨＯＭＯよりも大きい。これにより、発光層６における第１ホストのホールは、第２ホストよりも第１ドーパント及び第２ドーパントに移動しやすい。また、第２ホストのＨＯＭＯは、第１ホストのＨＯＭＯよりも大きい。これにより、第１ホストから第２ホストへのホールの移動が発生しにくい。第１ホストのＬＵＭＯは、第１ドーパントのＬＵＭＯ及び第２ドーパントのＬＵＭＯよりも小さい。これにより、発光層６における第２ホストの電子は、第１ホストよりも第１ドーパント及び第２ドーパントに移動しやすい。加えて、第２ホストのＬＵＭＯは、第２ドーパントのＬＵＭＯよりも大きく、第１ドーパントのＬＵＭＯ以下である。

【0031】

第１ドーパントのＨＯＭＯは、第２ドーパントのＨＯＭＯよりも大きい。これにより、発光層６に流入したホールは、第１ドーパントよりも第２ドーパントに集中しやすい。よって、発光層６において、第２ドーパントはホールトラップ材料として機能し、第１電子輸送層７へのホールの移動が抑制される。また、発光層６に流入するホールの多くは第２ドーパントに移動し、当該ホールの一部は第１ドーパントに移動する。ホストから各ドーパントへのホールの移動バランスの観点から、第１ドーパントのＨＯＭＯと第２ドーパントのＨＯＭＯとの差（第１差）は、例えば０．２以下、０．１８以下、０．１５以下、０．１以下もしくは０．０５以下である。第２ドーパントへホールを集中させる観点から、上記第１差は、０．１以上でもよい。第１ドーパントへもホールを移動させる観点から、上記第１差は、０．１８以下でもよい。

【0032】

第１ドーパントのＬＵＭＯは、第２ドーパントのＬＵＭＯよりも大きい。これにより、発光層６に流入した電子は、第２ドーパントよりも第１ドーパントに集中しやすい。よって、発光層６において、第１ドーパントは電子トラップ材料として機能し、ホール輸送層５への電子の移動が抑制される。また、発光層６に流入する電子の多くは第１ドーパントに移動し、当該電子の一部は第２ドーパントに移動する。ホストから各ドーパントへの電子の移動バランスの観点から、第１ドーパントのＬＵＭＯと第２ドーパントのＬＵＭＯとの差（第２差）は、例えば０．５以下、０．３以下、０．２５以下、０．２以下、０．１５以下、０．１以下もしくは０．０５以下である。第１ドーパントへ電子を集中させる観点から、上記第２差は、０．１以上でもよい。第２ドーパントへも電子を移動させる観点から、上記第２差は、０．２５以下でもよい。本実施形態では、第１ドーパントのＬＵＭＯは、第２ホストのＬＵＭＯと同一であり、これにより第２ホストから第１ドーパントへの電子移動に伴うエネルギーロスが良好に低減される。

【0033】

図３（ａ）は、第１ドーパントの発光スペクトル及び吸光スペクトルと、第２ドーパントの発光スペクトルとを示す図であり、図３（ｂ）は、第２ドーパントの発光スペクトル及び吸光スペクトルと、第１ホスト及び第２ホストの発光スペクトルとを示す図である。図３（ａ），（ｂ）のそれぞれにおいて、横軸は波長を示し、縦軸は強度を示す。図３（ａ）において、プロット３１は第１ドーパントの発光スペクトルであり、プロット３２は第１ドーパントの吸光スペクトルであり、プロット３３は第２ドーパントの発光スペクトルである。図３（ｂ）において、プロット３４は第２ドーパントの吸光スペクトルであり、プロット３５は第１ホストの発光スペクトルであり、プロット３６は第２ホストの発光スペクトルである。なお、図３（ａ），（ｂ）における縦軸は、スペクトルの最大値を基準として規格化されている。

【0034】

図３（ａ）において、プロット３１によって画定される領域を領域３１ａとする。より具体的には、領域３１ａは、プロット３１と、横軸と、縦軸とによって画定される領域に相当する。同様に、プロット３２によって画定される領域を領域３２ａとし、プロット３３によって画定される領域を領域３３ａとする。図３（ｂ）において、プロット３４によって画定される領域を領域３４ａとし、プロット３５によって画定される領域を領域３５ａとし、プロット３６によって画定される領域を領域３６ａとする。以下では、領域３１ａと領域３２ａとが互いに重なることは、プロット３１（すなわち、第１ドーパントの発光スペクトル）とプロット３２（すなわち、第１ドーパントの吸収スペクトル）とが重なることに相当する。

【0035】

図３（ａ）に示されるように、領域３３ａの少なくとも一部は、領域３２ａと重なる。この場合、第２ドーパントから第１ドーパントへのエネルギー移動が発生する。当該エネルギー移動は、例えば第１ドーパントが、第２ドーパントが基底状態に戻るときに放出されるエネルギーを受け取ることによって発生する。領域３２ａ，３３ａの重なり度合いが大きいほど、第２ドーパントから第１ドーパントへのエネルギー移動が発生しやすい。本実施形態では、エネルギー効率化の観点から、領域３３ａの５％以上が、領域３２ａと重なる。領域３３ａの１０％以上、３０％以上、もしくは５０％以上が、領域３２ａと重なってもよい。

【0036】

図３（ｂ）に示されるように、領域３４ａは、領域３５ａと、領域３６ａとの少なくとも一方に重なる。この場合、第１ホスト及び第２ホストの少なくとも一方から第２ドーパントへのエネルギー移動が発生する。当該エネルギー移動は、例えば第２ドーパントが、第１ホストが基底状態に戻るときに放出されるエネルギーを受け取ることによって発生する。本実施形態では、領域３４ａは、領域３５ａと、領域３６ａとの両方に重なる。領域３４ａと、領域３５ａ，３６ａの重なり度合いが大きいほど、第１ホスト及び第２ホストから第２ドーパントへのエネルギー移動が発生しやすい。本実施形態では、エネルギー効率化の観点から、領域３４ａの５０％以上（好ましくは８０％以上）が、領域３５ａ，３６ａとの少なくとも一方に重なる。また、領域３５ａの５０％以上（好ましくは８０％以上）が、領域３６ａに重なってもよい。

【0037】

図４は、図３（ａ），（ｂ）を合わせた図である。図４において、領域３４ａのうち領域３５ａに重なる領域は、領域３４ａのうち領域３５ａに重なる第１割合（図４においては、領域３４ａのうち領域３５ａが重なる部分の割合）に相当する。同様に、領域３４ａのうち領域３６ａに重なる領域は、領域３４ａのうち領域３６ａに重なる第２割合（図４においては、領域３４ａのうち領域３６ａが重なる部分の割合）に相当し、領域３２ａのうち領域３５ａに重なる領域は、領域３２ａのうち領域３５ａに重なる第３割合（図４においては、領域３２ａのうち領域３５ａが重なる部分の割合）に相当し、領域３２ａのうち領域３６ａに重なる領域は、領域３２ａのうち領域３６ａに重なる第４割合（図４においては、領域３２ａのうち領域３６ａが重なる部分の割合）に相当する。

【0038】

第１ホスト及び／又は第２ホストから第２ドーパントへのエネルギー移動を支配的にする観点から、第１割合、及び／又は、第２割合は、第３割合、及び／又は、第４割合よりも大きい。上記観点は、第１ホスト及び／又は第２ホストから第１ドーパントへのエネルギー移動よりも、第１ホスト及び／又は第２ホストから第２ドーパントへのエネルギー移動を発生させやすくする観点に相当する。第１割合、及び／又は、第２割合は、例えば、第３割合、及び／又は、第４割合の１．２倍以上である。本実施形態では、第１割合と第２割合とのそれぞれは、第３割合と第４割合とのそれぞれよりも大きく、１．５倍以上である。

【0039】

以上に説明した本実施形態に係る有機ＥＬ素子１によれば、発光層６において、ホールは第１ドーパントよりも第２ドーパントに集中しやすく、電子は第２ドーパントよりも第１ドーパントに集中しやすい。この場合、ホール及び電子の両方が第１ドーパント及び第２ドーパントのいずれかに集中しにくくなるので、第１ドーパント及び第２ドーパントのいずれかの劣化促進を抑制できる。よって、第１ドーパント及び第２ドーパントのいずれかに顕著な劣化が発生することに起因する、発光層６から放出される光の色度変化を抑制できる。加えて、領域３３ａの少なくとも一部は、領域３２ａと重なる。この場合、第２ドーパントから第１ドーパントへのエネルギー移動が生じやすい。また、第２ドーパントの劣化に伴って、第２ドーパントから第１ドーパントへのエネルギー移動も減少しやすくなる。このため、第２ドーパントの劣化に基づく第２光の発光強度の低下に応じて第１光の発光強度も低下するので、発光層６から放出される第１光の強度と第２光の強度との割合変化も抑制できる。

【0040】

さらには、発光層６においてホールを第２ドーパントに集中しやすくし、電子を第１ドーパントに集中しやすくすることによって、発光層６からホール輸送層５への電子の抜け、並びに、発光層６から第１電子輸送層７へのホールの抜けが発生しにくくなる。これにより、上記電子によるホール輸送材料の劣化と、上記ホールによる電子輸送材料の劣化とが抑制されるので、有機ＥＬ素子１の寿命を向上できる。

【0041】

本実施形態では、第２ドーパントの発光スペクトルの５％以上が、第１ドーパントの吸収スペクトルと重なる。このため、第２ドーパントから第１ドーパントへのエネルギー移動が良好に生じやすい。第２ドーパントの発光スペクトルの５０％以上が、第１ドーパントの吸収スペクトルと重なってもよい。この場合、第２ドーパントから第１ドーパントへのエネルギー移動がより良好に生じやすくなる。

【0042】

本実施形態では、発光層６は、ホール輸送性を示す第１ホストと、電子輸送性を示す第２ホストとを含み、第１ホストのＨＯＭＯと、第２ホストのＨＯＭＯとのそれぞれは、第１ドーパントのＨＯＭＯ及び第２ドーパントのＨＯＭＯよりも大きく、第１ホストのＬＵＭＯは、第１ドーパントのＬＵＭＯ及び第２ドーパントのＬＵＭＯよりも小さく、第２ホストのＬＵＭＯは、第２ドーパントのＬＵＭＯよりも大きく、第１ドーパントのＬＵＭＯ以下である。このため、発光層６において、ホールは第１ホストに集中しにくく各ドーパントに分散しやすくなり、かつ、電子は第１ホスト及び第２ドーパントに集中しにくい。

【0043】

本実施形態では、第２ドーパントの吸収スペクトルは、第１ホストの発光スペクトルと、第２ホストの発光スペクトルとの少なくとも一方に重なる。このため、第１ホスト及び第２ホストの少なくとも一方から第２ドーパントへのエネルギー移動が生じやすいので、第２ドーパントから第２光が放出されやすくなる。

【0044】

本実施形態では、第２ドーパントの吸収スペクトルの５０％以上が、第１ホストの発光スペクトルと、第２ホストの発光スペクトルとの少なくとも一方に重なる。このため、第１ホスト及び第２ホストの少なくとも一方から第２ドーパントへのエネルギー移動がより生じやすくなる。

【0045】

本実施形態では、第１ホストの発光スペクトルの８０％以上が、第２ホストの発光スペクトルに重なる。このため、第１ホスト及び第２ホストの両方から第２ドーパントへのエネルギー移動が生じやすくなる。

【0046】

本実施形態では、領域３４ａのうち領域３５ａに重なる第１割合、及び／又は、領域３４ａのうち領域３６ａに重なる第２割合は、領域３２ａのうち領域３５ａに重なる第３割合、及び／又は、領域３２ａのうち領域３６ａに重なる第４割合よりも大きくてもよい。この場合、有機発光層において、第１ホスト及び第２ホストの少なくとも一方から第２ドーパントへのエネルギー移動は、第１ホスト及び第２ホストの少なくとも一方から第１ドーパントへのエネルギー移動よりも支配的になる。このため、第１ホスト及び第２ホストの少なくとも一方から第２ドーパントを介して第１ドーパントへのエネルギー移動が生じやすくなる。

【0047】

本実施形態では、第１割合、及び／又は、第２割合は、第３割合、及び／又は、第４割合の１．５倍以上でもよい。この場合、第１ホスト及び第２ホストの少なくとも一方から第２ドーパントを介して第１ドーパントへのエネルギー移動がより生じやすくなる。

【0048】

以下では、図５に示される比較例などを参照しながら、上記実施形態に係る発明の作用効果の一つを説明する。図５（ａ）は、第１比較例に係る有機ＥＬ素子を示す概略断面図であり、図５（ｂ）は、第２比較例に係る有機ＥＬ素子を示す概略断面図である。図５（ａ）に示されるように、第１比較例に係る有機ＥＬ素子１００は、上記実施形態の有機ＥＬ素子１と異なり、発光層６の代わりに、電子輸送性材料であるホスト、上記第１ドーパント及び上記第２ドーパントを有する発光層１０６を有する。すなわち、有機ＥＬ素子１００は、４元構成層である発光層を有さない。図５（ｂ）に示されるように、第２比較例に係る有機ＥＬ素子１００Ａは、上記実施形態の有機ＥＬ素子１と異なり、発光層６の代わりに、第１発光層１０６Ａ及び第２発光層１０６Ｂを有する。第１発光層１０６Ａは、上記第１ホスト、上記第２ホスト及び上記第１ドーパントを有する。第２発光層１０６Ｂは、上記第１ホスト、上記第２ホスト及び上記第２ドーパントを有する。

【0049】

図６は、各有機ＥＬ素子の輝度寿命測定結果を示す図である。図６において、横軸は駆動時間を示し、縦軸は輝度残存率を示す。図７において、プロット５１は、上記実施形態に係る有機ＥＬ素子１の輝度寿命測定結果を示し、プロット５２は、第１比較例に係る有機ＥＬ素子１００の輝度寿命測定結果を示し、プロット５３は、第２比較例に係る有機ＥＬ素子１００Ａの輝度寿命測定結果を示す。なお、輝度寿命測定に用いられる有機ＥＬ素子１，１００，１００Ａにおいて、第１電極２、第２電極３、ホール注入層４、ホール輸送層５、第１電子輸送層７及び第２電子輸送層８は、同一条件にて形成された。また、当該有機ＥＬ素子１，１００，１００Ａにおいて、発光層６，１０６と第１発光層１０６Ａとは、ホストとドーパントとの混合比が異なること以外は同一条件にて形成された。上記有機ＥＬ素子１００Ａにおいて、第２発光層１０６Ｂはドーパントの種類が異なること以外は第１発光層１０６Ａと同一条件にて形成された。

【0050】

図６に示されるように，有機ＥＬ素子１においては、５０００時間駆動したときの輝度残存率が６０％以上である。これに対して、有機ＥＬ素子１００，１００Ａにおいては、５０００時間駆動したときの輝度残存率が５０％未満である。このことから、上述した条件を満たす４元構成層である発光層６を備える有機ＥＬ素子１は、発光層６を備えない有機ＥＬ素子１００，１００Ａよりも長寿命になることがわかる。

【0051】

図７は、各有機ＥＬ素子の色度変化測定結果を示す図である。図７において、横軸は駆動時間を示し、縦軸は色度変化量を示す。図７において、プロット６１は、上記実施形態に係る有機ＥＬ素子１の色度変化測定結果を示し、プロット６２は、第１比較例に係る有機ＥＬ素子１００の色度変化測定結果を示し、プロット６３は、第２比較例に係る有機ＥＬ素子１００Ａの色度変化測定結果を示す。プロット６１～６３のそれぞれは、駆動直後に発生する光と、所定時間駆動した後に発生する光との色度変化を示す。なお、色度変化測定に用いられる有機ＥＬ素子１，１００，１００Ａは、輝度寿命測定に用いられる有機ＥＬ素子１，１００，１００Ａと同様の条件にて形成される。

【0052】

図７に示されるように，有機ＥＬ素子１においては、約１００００時間駆動したときであっても色度はほぼ変化しなかった。これに対して、有機ＥＬ素子１００，１００Ａにおいては、約５０００時間駆動したときに色度の絶対値が０．０１程度変化する。このことから、上述した条件を満たす４元構成層である発光層６を備える有機ＥＬ素子１は、発光層６を備えない有機ＥＬ素子１００，１００Ａよりも色度変化しないことがわかる。

【0053】

次に、図８を参照しながら有機ＥＬ素子の応用例について説明する。図８は、有機ＥＬ表示装置の概略斜視図である。図８に示される有機ＥＬ表示装置２０は、上述した有機ＥＬ素子１，１Ａ，１Ｂのいずれかを備える装置である。有機ＥＬ表示装置２０は、アクティブマトリックス型表示装置でもよいし、パッシブマトリックス型表示装置でもよいし、セグメント型表示装置でもよい。有機ＥＬ表示装置２０がアクティブマトリクス型表示装置である場合、各有機ＥＬ素子に対応するトランジスタ等が設けられ得る。

【0054】

有機ＥＬ表示装置２０は、互いに積層している第１基板２１及び第２基板２２と、表示部２３と、配線部２４と、集積回路２５と、ＦＰＣ２６（フレキシブルプリント基板）と、保護樹脂２７とを備える。以下では、第１基板２１と第２基板２２とが互いに積層する方向を、単に「積層方向」として説明する。積層方向は、第１基板２１及び第２基板２２の厚さ方向に相当する。

【0055】

第１基板２１は、封止基板として機能する基板であり、第２基板２２に対向するように設けられている。第１基板２１は、例えばガラス基板、セラミックス基板、金属基板、又は可撓性を有する基板（例えば、プラスチック基板）である。第２基板２２は、表示部２３及び配線部２４が設けられる素子基板であり、積層方向から見て表示部２３を囲う封止部（不図示）を介して第１基板２１と一体化されている。第２基板２２は、例えばガラス基板、又は可撓性を有する基板（例えば、プラスチック基板等）であり、透光性を有している。第１基板２１と第２基板２２とのそれぞれは、積層方向から見て矩形状を有する。

【0056】

表示部２３は、多数の有機ＥＬ素子が配置される部分であり、第２基板２２上に設けられる。表示部２３は、第１基板２１、第２基板２２、及び封止部によって囲まれて封止された封止空間内に設けられる。なお、封止空間内には、乾燥剤、充填材等が設けられてもよい。配線部２４は、複数の引き回し配線を含む部分であり、第１領域２４ａ及び第２領域２４ｂを有する。第１領域２４ａには表示部２３と集積回路２５とを接続する引き回し配線（不図示）が設けられ、第２領域２４ｂには集積回路２５とＦＰＣ２６とを接続する引き回し配線（不図示）が設けられる。

【0057】

集積回路２５は、有機ＥＬ表示装置２０の動作を制御する駆動回路であり、例えばＩＣチップ等である。第２基板２２上に搭載される集積回路２５の数は、１つでもよいし、複数でもよい。ＦＰＣ２６は、有機ＥＬ表示装置２０と外部装置とを接続する部材であり、例えば可撓性を有するプラスチック基板を用いて形成される。ＦＰＣ２６に接続される外部装置は、例えば電源及び電流制御回路等である。保護樹脂２７は、配線部２４及び集積回路２５を保護するために設けられる樹脂である。保護樹脂２７は、例えば種々の硬化性樹脂である。

【0058】

本発明による有機ＥＬ素子は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。上記実施形態において、第１基板及び第２基板の両方は、積層方向から見て矩形状に限られない。例えば、積層方向から見て第１基板及び第２基板の両方は、多角形状を有してもよいし、略円形状を有してもよい。

【0059】

上記実施形態では、第１ドーパント及び第２ドーパントのそれぞれは、図４に示される発光スペクトル及び吸光スペクトルを示すが、これに限られない。同様に、第１ホスト及び第２ホストのそれぞれは、図４に示される発光スペクトルを示すが、これに限られない。

【0060】

上記実施形態では、ホール輸送層に含まれるホール輸送材料と、第１ホストとが互いに同一であるが、これに限られない。ホール輸送層に含まれるホール輸送材料と、第１ホストとは、互いに異なってもよい。同様に、電子輸送層に含まれる電子輸送材料と、第２ホストとが互いに同一であるが、これに限られない。電子輸送層に含まれる電子輸送材料と、第２ホストとは、互いに異なってもよい。

【0061】

上記実施形態では、第１電子輸送層のＨＯＭＯは第２電子輸送層のＨＯＭＯよりも大きく、第１電子輸送層のＬＵＭＯは第２電子輸送層のＬＵＭＯよりも小さいが、これに限られない。第１電子輸送層のＨＯＭＯは第２電子輸送層のＨＯＭＯ以下でもよいし、第１電子輸送層のＬＵＭＯは第２電子輸送層のＬＵＭＯ以上でもよい。また、上記実施形態では、有機ＥＬ素子は、寿命の観点から第１電子輸送層及び第２電子輸送層を有するが、これに限られない。有機ＥＬ素子は、第１電子輸送層及び第２電子輸送層の一方のみを有してもよい。

【符号の説明】

【0062】

１，１００，１００Ａ…有機ＥＬ素子、２…第１電極、３…第２電極、４…ホール注入層，５…ホール輸送層、６…発光層、７…第１電子輸送層、８…第２電子輸送層、２０…有機ＥＬ表示装置、２１…第１基板、２２…第２基板、２３…表示部、２４…配線部、２５…集積回路、２６…ＦＰＣ、２７…保護樹脂、３１ａ～３６ａ…領域。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】