CN103443951B - 有机电致发光元件和照明器具 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提出一种能够实现无论发射的光的辉度如何变化都让人感觉舒服的照明的有机电致发光元件。根据本发明的有机电致发光元件由叠置的多个层构成。该有机电致发光元件的特征在于在含100cd/m2至含6000cd/m2的范围内，在与多个层被叠置的方向相同的方向上发射的光的色温随着发射的光的辉度的增加而增加。

Description

有机电致发光元件和照明器具
技术领域
本发明涉及有机电致发光元件以及包括该有机电致发光元件的照明器具。
背景技术
由于诸如能够使用低电压在高辉度下进行表面发射的原因，有机电致发光元件（有机发光二极管）作为可用作平板显示器、用于液晶显示设备的背光、用于照明的光源等的下一代光源备受关注。
专利文献1公开了传统有机电致发光元件的一个示例。在这个有机电致发光元件中，发光层由空穴传输发光层（其中添加有第一荧光材料的空穴传输材料用作基体）和电子传输发光层（其中添加有第二荧光材料的电子传输材料用作基体）构成。使空穴传输发光层和电子传输发光层同时发射光，使得从这些发光层发出的光的颜色被感知为混合颜色，且空穴传输发光层的第一荧光材料和电子传输发光层的第二荧光材料分别由两种或多种荧光材料制成，使得具有从空穴传输发光层发出的颜色的光的发射光谱与具有从电子传输发光层发出的颜色的光的发射光谱大致相同。固态的这两种或多种荧光材料的荧光峰值波长彼此不同。专利文献1中公开的有机电致发光元件是从防止所发射的光的颜色的色度变化的角度提出的，该色度变化伴随着施加的电流量或所经历的发射时间的变化。
引用列表
专利文献
专利文献1:JP3589960B
发明内容
技术问题
另外，从有机电致发光元件发射的光的辉度是根据使用元件的情景进行调节的。如何设计即使在辉度变化时也能够提供让人感觉舒服的照明的有机电致发光元件在过去还未被充分地检验。本发明人最近已经关注并且研究这一问题。目前还未研发出解决这一问题的有机电致发光元件。
为了研发这种有机电致发光元件，可假定有机电致发光元件被单独地设计为具有由其发射的光的辉度和色温以满足其目的。然而，在这种情况下，为了满足各种目的，必需各种有机电致发光元件。这造成材料成本、研发成本以及伴随着更换产品类型的节拍时间的增加。因此，存在难以降低生产成本的问题。此外，用户将被迫根据使用环境从各种产品中选择合适的产品。
鉴于以上不足，本发明目的在于提出：一种能够实现无论辉度根据使用环境如何变化都让人感觉舒服的照明的有机电致发光元件；以及包括该有机电致发光元件的照明器具。
问题的解决方案
根据本发明的有机电致发光元件的特征在于，在正面方向发射的光的含100cd/m2至含6000cd/m2的辉度范围内，发射的光的色温随辉度的增加而增加。
在根据本发明的有机电致发光元件中，优选地，在正面方向上的发射的光的辉度落入含100cd/m2至含5000cd/m2的范围内的情况下，发射的光的色温的最大值和最小值之间的差值优选等于500K或更大。
在根据本发明的有机电致发光元件中，优选地，在正面方向上的发射的光的辉度落入含500cd/m2至含3000cd/m2的范围内的情况下，发射的光的色温落入由JISZ9112限定的白色范围内。
在根据本发明的有机电致发光元件中，优选地，在CIE1931XYZ颜色空间中的XY色度图中，表示发射的光的颜色随着发射的光的辉度的增加而变化的轨迹与黑体轨迹相交。
根据本发明的有机电致发光元件包括依次叠置的第一电极、第一发光单元、中间层、第二发光单元以及第二电极。第一发光单元包括设计为发射蓝光的蓝色区发光层和设计为经由荧光发射绿光的第一绿色区发光层。第二发光单元包括设计为发射红光的红色区发光层和设计为经由磷光发射绿光的第二绿色区发光层。红色区发光层的厚度与第二绿色区发光层的厚度的比率落入2至30%的范围内。
优选地，第二绿色区发光层的厚度落入10nm至40nm的范围内。
根据本发明的照明器具包括上述有机电致发光元件。
发明的有利效果
本发明能够实现无论发射的光的辉度根据使用环境如何变化都让人感觉舒服的照明。
附图说明
图1是示意性示出本发明的实施例中的有机电致发光元件的层结构的截面图；
图2是示出估计为绿色区中出现的发射强度的下降的原因的机制的估计机制图；
图3是示出本发明的实施例中的照明器具的截面图；
图4是照明器具的分解透视图；
图5是示出照明器具中的单元的分解透视图；
图6是说明对于本示例的有机电致发光元件的在正面方向发射的光的辉度与所发射的光的色温之间的关系进行检验的结果的曲线图；以及
图7是说明绘制从本示例的有机电致发光元件在正面方向上发射的光的颜色随着所发射的光的辉度变化而变化的结果以及CIE1931XYZ颜色空间中的XY色度图上的黑体轨迹的曲线图。
具体实施方式
图1示意性示出本实施例中的有机电致发光元件（有机发光二极管）的结构的一个示例。有机电致发光元件1被定义为包括第一发光单元11、第二发光单元12以及夹置在第一发光单元11和第二发光单元12之间的中间层13的多单元元件。
有机电致发光元件1具有依次叠置衬底14、第一电极15、第一发光单元11、中间层13、第二发光单元12和第二电极16的结构。
优选地，衬底14是透光的（透明或半透明的）。衬底14可以是无色的且透明的或稍微带色的。衬底14可具有毛玻璃表面。
用于衬底14的材料的示例包括透明玻璃例如碱石灰玻璃和无碱玻璃；以及塑料例如聚酯树脂、聚烯烃树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂和基于氟的树脂。衬底14的形状可以是膜状形状或板状形状。
还优选地，衬底14具有光漫射效应。这个衬底14的结构的示例包括包含基质相和分散在这一基质相中并具有与基质相的折射率不同的折射率的颗粒、粉末、气泡等的结构；用于改善光漫射的成形处理在表面上被执行的结构；以及光散射膜或微透镜膜布置在衬底的表面上以便改善光扩散的结构。
在衬底14不必透射从有机电致发光元件1发射的光的情况下，衬底14不需要是透光的。在这种情况下，对于衬底14的材料没有特别的限制，只要该元件不失去发射特性、寿命特性等。然而优选地，从抑制元件中的温度增加的角度，衬底14由具有高导热率的材料，例如由铝制成的金属箔形成。
第一电极15用作阳极。有机电致发光元件1的阳极是用于将空穴注入发光层2中的电极。优选地，第一电极15由具有大功函数的材料例如金属、合金、导电化合物或其混合物形成。特别是，优选地，电极15由具有4eV或更大的功函数的材料形成。换句话说，优选地，第一电极15的功函数大于或等于4eV。用于形成这一第一电极15的材料的示例包括诸如ITO（锡铟氧化物）、SnO2、ZnO和IZO（铟锌氧化物）的金属氧化物。第一电极15可以使用这些材料以适当的方法例如真空气相沉积、溅射或涂覆来形成。在第一电极15透射从有机电致发光元件1发射的光的情况下，优选地，第一电极15的透光率大于或等于70%，且更优选地，大于或等于90%。此外，优选地，第一电极15的方块电阻小于或等于几百Ω/□，且特别优选地小于或等于100Ω/□。第一电极15的厚度被适当地选择，使得诸如第一电极15的透光率和方块电阻的特性大致是所需值。虽然第一电极15的有利厚度取决于构成第一电极15的材料而改变，第一电极15的厚度可被选择为小于或等于500nm，且优选地在10nm到300nm的范围内选择。
优选地，空穴注入层布置在第一电极15上，以便在降低的电压下将空穴从第一电极15注入到发光层2中。用于形成空穴注入层的材料的示例包括导电聚合物，例如PEDOT/PSS或聚苯胺、掺杂有任何受体等的导电聚合物、以及具有导电性和透光特性的材料，例如碳纳米管、CuPc（铜酞菁）、MTDATA[4,4',4''-三(3-甲基-苯基苯基氨基)三-苯胺]、TiOPC（钛氧基-酞菁）和非晶碳。在空穴注入层由例如导电聚合物形成的情况下，导电聚合物被处理成墨形式，且接着使用方法例如涂覆或印刷而形成膜，以形成空穴注入层。在空穴注入层由例如低分子有机材料或无机物质形成的情况下，空穴注入层使用真空气相沉积方法等来形成。
第二电极16用作阴极。有机电致发光元件1的阴极是用于将电子注入发光层2中的电极。优选地，第二电极16由具有小功函数的材料，例如金属、合金、导电化合物或其混合物形成。特别是，优选地，第二电极16由具有5eV或更小的功函数的材料形成。换句话说，优选地，第二电极16的功函数小于或等于5eV。用于形成这样的第二电极16的材料的示例包括Al、Ag和MgAg。第二电极16可以由Al/Al2O3混合物等形成。在第二电极16透射从有机电致发光元件1发射的光的情况下，优选地，第二电极16由多层构成，且多层的一部分由ITO、IZO等为代表的透明导电材料形成。第二电极16可以使用这些材料以适当的方法例如真空气相沉积或溅射来形成。在第一电极15透射从有机电致发光元件1发射的光的情况下，优选地，第二电极16的透光率是10%或更小。然而，在第二电极16透射从有机电致发光元件1发射的光的情况下，优选地，第二电极16的透光率是70%或更大。第二电极16的厚度被适当地选择，使得诸如第二电极16的透光率和方块电阻的特性大致是所需值。虽然第二电极16的有利厚度取决于构成第二电极16的材料而改变，第二电极16的厚度可被选择为小于或等于500nm，且优选地在20nm到300nm的范围内选择。
优选地，空穴注入层布置在第二电极16上，以便在降低的电压下将电子从第二电极16注入到发光层2中。用于形成电子注入层的材料的示例包括碱金属、碱金属卤化物、碱金属氧化物、碱金属碳酸盐、碱土金属和包括这些金属的合金。其中的特定实例包括钠、钠钾合金、锂、氟化锂、Li2O、Li2CO3、镁、MgO、镁铟混合物、铝锂合金和Al/LiF混合物。电子注入层可由掺杂有碱金属例如锂、纳、铯或钙、碱土金属等的有机层形成。
第一发光单元11包括发光层2。第一发光单元11在必要时还可包括空穴传输层3、电子传输层4等。第二发光单元12也包括发光层2。第二发光单元12在必要时还可包括空穴传输层3、电子传输层4等。每个发光单元具有例如空穴传输层3/一个或多个发光层2/电子传输层4的分层结构。
在这个实施例中，第一发光单元11包括作为发光层2的蓝色区发光层21和产生荧光的绿色区发光层22（第一绿色区发光层22）。蓝色区发光层21用作设计成发射蓝光的发光层2，且第一绿色区发光层22用作设计成发射绿光的发光层2。另一方面，第二发光单元12包括作为发光层2的红色区发光层23和表现出磷光的绿色区发光层24（第二绿色区发光层24）。红色区发光层23用作设计成发射红光的发光层2，且第二绿色区发光层24用作设计成发射绿光的发光层2。
每个发光层2可由掺杂有发光有机物质（掺杂剂）的有机材料（基质材料）形成。
从电子传输材料、空穴传输材料以及电子传输和空穴传输材料选择的任何材料可用作基质材料。电子传输材料和空穴传输材料可彼此一起用作基质材料。基质材料可形成为具有在发光层2内部的浓度梯度。例如，发光层2可形成为使得随着离第一电极15的距离在发光层2内部减小时空穴传输材料的浓度增加，且随着离第二电极16的距离减小时电子传输材料的浓度增加。对用作基质材料的电子传输材料和空穴传输材料没有特别的限制。例如，空穴传输材料可适当地选自可构成以后描述的空穴传输层3的材料。此外，电子传输材料可适当地选自可构成以后描述的电子传输层4的材料。
构成第一绿色区发光层22的基质材料的实例包括Alq3(三-(8-氧代喹啉)铝(III))、ADN和BDAF。在第一绿色区发光层22中的荧光掺杂剂的实例包括C545T（香豆素C545T、10-2-(苯并噻唑基)-2,3,6,7-四氢-1,1,7,7-四甲基-1H,5H,11H-(1)苯并吡喃酮基（benzopyropyrano）(6,7,-8-ij)喹嗪-11-酮))、DMQA、香豆素6和红荧烯。优选地，第一绿色发光区22中的掺杂剂的浓度在1到20%质量比的范围内。
构成第二绿色区发光层24的基质材料的实例包括CBP、CzTT、TCTA、mCP和CDBP。在第二绿色区发光层24中的磷光掺杂剂的实例包括Ir(ppy)3(fac-三)(2-苯基吡啶)铱)、Ir(ppy)2(acac)和Ir(mppy)3。优选地，在第二绿色区发光层24中的掺杂剂的浓度在1到40%质量比的范围内。
构成红色区发光层23的基质材料的实例包括CBP(4,4'-N,N'-二咔唑联苯)、CzTT、TCTA、mCP和CDBP。在红色区发光层23中的掺杂剂的实例包括Btp2Ir(acac)(双-(3-(2-(2-吡啶基)苯并噻吩基)单-乙酰丙酮酸)铱(III))、Bt2Ir(acac)和PtOEP。优选地，在红色区发光层23中的掺杂剂的浓度在1到40%质量比的范围内。
构成蓝色区发光层21的基质材料的实例包括TBADN(2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽)、AND和BDAF。在蓝色区发光层21中的掺杂剂的实例包括TBP(1-叔丁基-二萘嵌苯)、BczVBi和二萘嵌苯。电荷传输促进掺杂剂的实例包括NPD(4,4'-双[N-(萘基)-N-苯基-氨基]联苯)、TPD(N,N'-双(3-甲苯基)-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺)和螺旋-TAD。优选地，在蓝色区发光层21中的掺杂剂的浓度在1到30%质量比的范围内。
每个发光层2可使用适当的方法形成，方法的实例包括干法工艺，例如真空气相沉积或迁移以及湿法工艺，例如旋涂、喷涂、染料涂覆或凹板印刷。
构成空穴传输层3的材料（空穴传输材料）适当地选自具有空穴传输特性的一组化合物。优选地，空穴传输材料是具有供给电子的特性并在经历由于电子供给造成的自由基阳离子化时是稳定的化合物。空穴传输材料的实例包括：基于三芳香胺的化合物、包含咔唑基团的胺化合物、包含芴衍生物的胺化合物以及星爆（starburst）胺（m-MTDATA），其代表性实例包括聚苯胺、4,4’-双[N-(萘基)-N-苯基-氨基]联苯(α-NPD)、N,N’-双(3-甲苯基)-(1,1’-联苯)-4,4’-二胺(TPD)、2-TNATA、4,4’-4”-三(N-(3-甲苯基)N-苯基氨基)三苯胺(MTDATA)、4,4’-N,N’-二咔唑联苯(CBP)、螺旋-NPD、螺旋-TPD、螺旋-TAD和TNB；以及1-TMATA、2-TNATA、p-PMTDATA、TFATA等作为基于TDATA的材料，但空穴传输材料不限于这些，且可以使用通常已知的任何空穴传输材料。空穴传输层3可使用适当的方法，例如气相沉积来形成。
优选地，用于形成电子传输层4的材料（电子传输材料）是具有能够传输电子、可接受从第二电极16注入的电子并对发光层2产生优良的电子注入影响和此外防止空穴到电子传输层4的运动且从薄膜可成形性方面来说是优良的材料。电子传输材料的实例包括Alq3、噁二唑衍生物、星爆噁二唑、***衍生物、苯基喹喔啉衍生物和硅杂环戊二烯衍生物。电子传输材料的特定示例包括芴、红菲咯啉、浴铜灵、蒽醌二甲烷、二苯酚合苯醌、噁唑、噁二唑、***、咪唑、蒽醌二甲烷、4,4'-N,N'-二咔唑联苯(CBP)等和其化合物、金属-络合化合物和包含氮的五元环衍生物。具体地，金属-络合化合物的实例包括三(8-羟基喹啉)铝、三(2-甲基-8-羟基喹啉)铝、三(8-羟基喹啉)镓、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍、双(10-羟基苯并[h]喹啉)锌、双(2-甲基-8-喹啉)(邻苯甲酚)镓、双(2-甲基-8-喹啉)(1-萘酚)铝和双(2-甲基-8-喹啉)-4-苯基苯酚，但不限于此。含氮五元环衍生物的优选实例包括噁唑、噻唑、噁二唑、噻二唑和***衍生物，且其特定实例包括2,5-双(1-苯基)-1,3,4-噁唑、2,5-双(1-苯基)-1,3,4-噻唑、2,5-双(1-苯基)-1,3,4-噁二唑、2-(4'-叔丁基苯基)-5-(4"-联苯)1,3,4-噁二唑、2,5-双(1-萘基)-1,3,4-噁二唑、1,4-双[2-(5-苯基噻二唑)]苯、2,5-双(1-萘基)-1,3,4-***和3-(4-联苯)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-***，但不限于此。电子传输材料的实例包括用于聚合物有机电致发光元件1的聚合物材料。该聚合物材料的实例包括聚对苯撑乙烯及其衍生物以及芴及其衍生物。对电子传输层4的厚度没有特别的限制，且例如它被形成为具有在10到300nm的范围内的厚度。电子传输层4可通过适当的方法例如气相沉积法来形成。
中间层13提供串联地电连接两个发光单元的功能。优选地，中间层13具有高透明度，且是高度热和电稳定的。中间层13可由一层形成，该层形成等电位表面、电荷生成层等。形成等电位表面、电荷生成层的一层的材料的实例包括：例如Ag、Au或Al的金属的薄膜；例如氧化钒、氧化钼、氧化铼和氧化钨的金属氧化物；例如ITO、IZO、AZO、GZO、ATO或SnO2的透明导电膜；n型半导体和p型半导体的所谓的层积体；金属薄膜或透明导电膜的层积体、以及n型半导体和p型半导体中的任一个或两个；n型半导体和p型半导体的混合物；以及金属以及n型半导体和p型半导体中的任一个的混合物。对n型半导体和p型半导体没有特别的限制，且在必要时可使用所选择的任何半导体。n型半导体和p型半导体可由无机材料或有机材料形成。n型半导体和p型半导体可以是有机材料和金属的混合物；有机材料和金属氧化物的组合；或有机材料和有机受体/供体材料或无机受体/供体材料的组合。中间层13可以由BCP:Li、ITO、NPD:MoO3、Liq:Al等形成。BCP表示2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-菲咯啉。例如，中间层13可具有通过将由BCP:Li制成的第一层布置在阳极侧并将由ITO制成的第二层布置在阴极侧而得到的两层配置。优选地，中间层13具有例如Alq3/Li2O/HAT-CN6、Alq3/Li2O或Alq3/Li2O/Alq3/HAT-CN6的层结构。
在根据本实施例的有机电致发光元件1中，在100cd/m2至6000cd/m2（含）的正面方向发射的光的辉度范围内，所发射的光的色温随辉度的增加而增加。正面方向定义为与构成有机电致发光元件1的多个层被叠置的方向以及光被发射的方向相同的方向。
在人观看光源的情况中，从这样的光源发射的光的辉度和色温与人的舒服或不舒服的感觉相关。当发射的光的辉度高时高色温是优选的，而当发射的光的辉度低时低色温是优选的（参见Kruithor的在30MedicalandWelfareResearch,vol.2,2006中引用的A.A1941用于普通照明的管状发光灯）。由于根据本实施例的有机电致发光元件1具有以上提到的辉度-色温特性，色温随发射的光的辉度的增加而增加并且色温随发射的光的辉度的减小而减小。因此，即使使用环境改变也能够实现舒服的照明。由于色温根据环境温度变化，通过使用仅仅一个元件即可以实现上述的辉度-色温特性。因此，可以以降低的成本实现舒服的照明。
当在正面方向发射的光的辉度落入100cd/m2至5000cd/m2的范围内时，人对有机电致发光元件1发射的光感觉舒服。因此，在像用于照射人手的落地灯的情况中，光源（有机电致发光元件）定位为接近人眼并且以相对低的辉度（例如，在100cd/m2至1500cd/m2的范围内）使用，通过将色温调节至小于3000K，可以保持可使用性而不使人感觉不舒服。相反地，在像室内天花板灯的情况中，以相对高的辉度（例如，1500cd/m2或更高）使用有机电致发光元件，通过将色温调节至大于3000K，人可以舒服地工作。
优选地，有机电致发光元件1设计为使得从该有机电致发光元件1发射的光的辉度（在正面方向上从该有机电致发光元件1发射的光的辉度）落入100cd/m2至5000cd/m2的范围内。在这种情况下，一种类型的有机电致发光元件可以用于诸如用于照射人手的落地灯和室内天花板灯的大应用范围。因此，可以降低成本。
另外，优选地，在正面方向发射的光的辉度落入100cd/m2至5000cd/m2（含）的范围内的情况中，所发射的光的色温的最大值和最小值之间的差值等于500K或更大。换言之，优选地，对应于在正面方向发射的光的100cd/m2的辉度的色温与对应于在正面方向发射的光的5000cd/m2的辉度的色温之间的差值等于500K或更大。在这种情况下，即使辉度变化时，人也绝不会感觉不舒服，并且特别地可以例如实现低温度区域的可使用性。这是因为人可以感觉等于500K或更大的色温之间的差值。色温之间的差值的上限不限制于一个具体值，但是差值优选等于1000K或更小，因为被人感知的所照射的对象的颜色优选不取决于辉度的变化而过度变化。
还优选地，在有机电致发光元件1的在正面方向发射的光的辉度落入500cd/m2至3000cd/m2（含）的范围内的情况中，所发射的光的色温落入由JISZ9112限定的白色范围内。在这种情况下，可以在白色范围内改变色温。因此，可以使被照射的对象的颜色自然。
还优选地，在CIE1931XYZ颜色空间中的XY色度图中，表示发射的光的颜色随发射的光的辉度的增加而变化的轨迹与黑体轨迹相交。在这种情况下，由于所发射的光的颜色的变化产生与黑体轨迹相交的轨迹，被人感知的颜色之间的差异是明显的并且因此可以提高可使用性。
根据本实施例的有机电致发光元件1如下实现。
可以通过使用从设计为发射与敏感的光度函数有关的绿色区中的光的发光层2发射的光的强度，来调节从有机电致发光元件1发射的光的辉度。相对地，可以通过使用从设计为发射蓝色区中的光的发光层2发射的光的强度和从设计为发射红色区中的光的发光层2发射的光的强度，来调节从有机电致发光元件1发射的光的色温。另外，可以通过使用例如它们的膜厚度、掺杂剂的浓度、它们的邻近的传输层的配置以及中间层13的配置，调节从设计为发射蓝色区中的光的发光层2发射的光的强度和从设计为发射红色区中的光的发光层2发射的光的强度。
通常，色温由从热的对象通过黑体辐射发射的光的光谱来定义。相对地，光源的色温主要基于从作为适合于照明目的的白光的光谱的近似的黑体辐射线中选择的一条线来确定（参见JISZ8725:1999）。简言之，假如确定了从有机电致发光元件1发射的光的光谱形状，可以按照相应的波长处的光度函数曲线的强度来计算色温。
例如，色温高的事实意味着按照红色、绿色以及蓝色区的分量占白色光谱的比例，从绿色区延伸至红色区的分量的相对强度相对较低，而从蓝色区延伸至绿色区的分量的相对强度相对较高。
从有机电致发光元件1发射的光的辉度大致与施加至有机电致发光元件1的电流的量值成比例。因此，其中发射的光的色温随发射的光的辉度的增加而增加的发光特性意味着：随着施加至有机电致发光元件1的电流的量值的增加，从绿色区延伸至红色区的分量的相对强度降低并且从蓝色区延伸至绿色区的分量的相对强度增加。
在本实施例中，有机电致发光元件1包括设计为发射红光的发光层2、设计为发射绿光的发光层2以及设计为发射蓝光的发光层2。因此，在施加的电流减小的情况下，从设计为发射绿光的发光层2发射的光的强度与从设计为发射红光的发光层2发射的光的强度的相对值只需增加大于从设计为发射蓝光的发光层2发射的光的强度的相对值，并且在施加的电流增大的情况下，从设计为发射蓝光的发光层2发射的光的强度与从设计为发射绿光的发光层2发射的光的强度的相对值只需增加大于从设计为发射红光的发光层2发射的光的强度的相对值。
在多个发光层2彼此串联的情况中，如果施加至有机电致发光元件1的电流的量值保持恒定，从设计为发射红光的发光层2发射的光的强度、从设计为发射绿光的发光层2发射的光的强度以及从设计为发射蓝光的发光层2发射的光的强度可能根据有机电致发光元件1中的载流子平衡而波动。电流的量值由作为电子数量和空穴数量的总和的电荷的总数量来限定。对于每个发光层2，用于使从发光层2发射的光的强度的相对值最大化的条件之一是电子的数量与空穴的数量的比率接近于1:1。
在本实施例中，有机电致发光元件1是包括第一发光单元11、第二发光单元12以及夹置在第一发光单元11与第二发光单元12之间的中间层13的多单元元件。对于这种多单元元件，用于实现其中色温随着发射的光的辉度的增加而增加的元件的一个方法是设计一种元件以使得对于第二发光单元12而言，随着发射的光的辉度的增加，红色区发光层23中的载流子平衡更加恶化而邻近于红色区发光层23的第二绿色区发光层24中的载流子平衡更加改善。换言之，元件设计为在整个有机电致发光元件1中的载流子平衡改变以使得空穴的数量大于电子的数量时，从红色区发光层23中发射的光的强度减小以响应于发射的光的辉度的增加。
例如，在具体实施例中，元件设计为使得在第二发光单元12中，第二绿色区发光层24布置为接近阴极并且红色区发光层23布置为接近阳极，并且红色区发光层23的厚度与第二绿色区发光层24的厚度的比率落入2%至30%的范围内。在这种情况中，当发射的光的辉度增加并且空穴的数量增加时，第二绿色区发光层24中的空穴与电子的载流子平衡比红色区发光层24中的空穴与电子的载流子平衡更加优化。因此，从红色区发光层23发射的光的强度的相对值减小并且从第二绿色区发光层23发射的光的强度的相对值增大。因此，发射的光的色温偏移至高温测。
此外，第二绿色区发光层24中产生的激发子的能量可能被转移到红色区发光层23。因此，即使当发射的光的辉度高时第二绿色区发光层24中的载流子平衡改善，从第二绿色区发光层24转移到红色区发光层23的能量也可能引起从红色区发光层23发射的光的强度的相对值的增大（见图2）。图2示出估计为引起发射的绿色区中的光的强度的下降的机制。至于图2，附图标记51指示第二绿色区发光层24中的磷光掺杂剂（绿色掺杂剂）并且附图标记52指示红色区发光层23中的掺杂剂（红色掺杂剂）。能量从第二绿色区发光层24向红色区发光层23转移的原因大概如下。由于从三线态的转变，在发射磷光时的激发子的激发子寿命通常比荧光材料的激发子寿命长，且因此明显出现从包含磷光掺杂剂的第二绿色区发光层24到红色区发光层23的能量转移。可通过调节激发子寿命、激发子的运动距离、掺杂剂的浓度等来控制从第二绿色区发光层24到红色区发光层23的能量转移的量。
此外，当第二绿色区发光层24的厚度增加时，从第二绿色区发光层24到红色区发光层23的激发子的运动距离增加，且因此所转移的能量的量降低。此外，当红色区发光层23的厚度减小和/或红色区发光层23中的掺杂剂的浓度降低时，能量不可能从绿色区发光层22转移到红色区发光层23。因此，通过调节第二绿色区发光层24的厚度、红色区发光层23的厚度、红色区发光层23中的掺杂剂的浓度等，可以设计元件，使得随着发射的光的辉度增加发生的从第二绿色区发光层到红色区发光层23的能量转移减小。
为了减小随着发射的光的辉度的增加而出现的从第二绿色区发光层24至红色区发光层23的能量转移，红色区发光层23的厚度与第二绿色区发光层24的厚度的比率优选落入2%至30%的范围内。在这种情况中，可以获得包括红色区发光层23的结构，其中红色区发光层23被薄化得能够抑制激发子从第二绿色区发光层24至红色区发光层23的能量转移。在这种情况中，第二绿色区发光层的厚度优选落入10nm至40nm的范围内。
用于使元件设计为使得当发射的光的辉度增加时有机电致发光元件1完全具有大量空穴的方法包括增加空穴的数量的方法和增加空穴迁移率的方法。
例如，增加空穴数量的方法可以是在高辉度（即，大电流或高电压区域）下促进来自阳极的空穴注入的方法。为了实现此目的，优选地，元件设计为使得阳极与空穴注入层的HOMO能级之间的差值等于0.3eV或更小。在这种情况中，当能带在大电流区域（=高电压区域，例如，6V）中弯曲时注入的空穴的数量可以增加。
例如，增加空穴迁移率的方法可以是使用用于形成有机电致发光元件1的有机材料，即在高温下空穴迁移率的增加速率大于电子迁移率的增加速率的材料。在这种情况中，当传输层中的迁移率相对较低时，电荷保留在除了发光层2之外的有机层中。因此，分压出现在有机电致发光元件1内并且施加至有机层的分压降低。因此，有机层中的场强减小并且因此抑制了电子的运动。
为了满足在CIE1931XYZ颜色空间的XY色度图中表示发射的光的颜色随着发射的光的辉度的增加而变化的轨迹与黑体轨迹相交的条件，对于第二发光单元12而言，红色区发光层23的膜厚度小于第二绿色区发光层24的膜厚度是足够的。红色区发光层23的厚度与第二绿色区发光层24的厚度的比率优选落入2%至30%的范围内。
为了满足在有机电致发光元件1的在正面方向发射的光的辉度落入500cd/m2至3000cd/m2（含）的范围内的情况中，所发射的光的色温落入由JISZ9112限定的白色范围内的条件，对于第二发光单元12而言，红色区发光层23的膜厚度小于第二绿色区发光层24的膜厚度是足够的。红色区发光层23的厚度与第二绿色区发光层24的厚度的比率优选落入2%至30%的范围内并且更优选落入3%至10%的范围内。
在本实施例中，照明器具3包括有机电致发光元件1、连接有机电致发光元件1和电源的连接端子以及保持有机电致发光元件1的壳体。图3到5示出包括有机电致发光元件的照明器具3的一个实例。照明器具3包括：包括有机电致发光元件1的单元31；保持单元31的壳体；透射从单元31发射的光的前面板32；以及用于向单元31供电的配线单元33。
壳体包括前侧壳体34和后侧壳体35。前侧壳体34形成为框架形状，而后侧壳体35形成为具有开放底部的盖形状。前侧壳体34和后侧壳体35位于彼此的顶部，以便将单元31保持在其间。前侧壳体34具有用于允许配线单元33（其为导线、连接器等）在接触后侧壳体35的侧壁的周围部分处穿过的凹槽，而且，具有透明性的板形状的前面板32布置在开放底部处。
单元31包括有机电致发光元件1、用于向有机电致发光元件1供电的电源部件36、前侧外壳37和后侧元件外壳38。前侧外壳37和后侧元件外壳38将有机电致元件1和电源部件36保持在其间。
连接到第一电极15的正电极39和连接到第二电极16的负电极40形成在有机电致发光元件1的衬底14上。密封衬底44也设置在衬底14上以覆盖有机电致发光元件1。连接到配线单元33的一对电源单元36分别与正电极39和负电极40接触以向有机电致发光元件1供电。
电源部件36之一具有与正电极39接触的多个触头41，而另一电源部件36包括与负电极40接触的多个触头41。这些触头41通过元件外壳37和38压抵正电极39和负电极40中的对应一个。因此，电源部件36在许多点处分别机械和电气地连接到正电极39和负电极40。通过对由金属导体例如铜板或不锈钢板制成的电源部件36执行弯曲工艺，将每个触头41形成为凹进形状，且由凹进部分限定的突出与正电极39和负电极40中的对应一个接触。注意，例如，电源部件36可以是通过向线形金属导体提供线圈形触头41而得到的电源单元，而不是通过向板形金属导体提供凹进触头41而得到的电源部件。
元件外壳37和38均形成为盖形状。前侧元件外壳37设置在面向具有用于允许光通过的开口部分42的有机电致发光元件1的衬底14的外壳壁处，并设置在具有用于容纳电源部件36的凹槽部分43的外壳侧壁处。元件外壳37和38由树脂例如丙烯等形成，并位于彼此的顶部，使得其侧壁彼此接触以形成矩形平行六面体盒形状，并将有机电致发光元件1和电源部件3保持在其间。
示例
通过在玻璃衬底14上将ITO形成为具有130nm厚度的膜来形成第一电极15。此外，使用湿法在第一电极15上形成由PEDOT/PSS制成并具有35nm厚度的空穴注入层。随后，使用气相沉积方法，连续地形成空穴传输层3、蓝色区发光层2（荧光）、第一绿色区发光层22（荧光）和电子传输层4，以使每个层具有5nm到60nm的厚度。接着，具有Alq3/Li2O/Alq3/HAT-CN6的层结构的中间层13布置在其上，该中间层具有15nm的层厚度。接着，空穴传输层3、红色区发光层23（磷光）、第二绿色区发光层24（磷光）和电子传输层4连续地形成，以使得每个层具有50nm的最大膜厚度。随后，连续地形成由Li膜构成的电子注入层和由Al膜构成的第二电极16。在本示例中，红色区发光层23的厚度是2nm，且第二绿色区发光层24的厚度是40nm。
蓝色区发光层21中的掺杂剂的发射光谱的峰值波长是450nm，第二绿色区发光层24中的掺杂剂的发射光谱的峰值波长是563nm，以及红色区发光层23中的掺杂剂的发射光谱的峰值波长是620nm。
使用光谱辐射仪（CS-2000）测量从有机电致发光元件1发射的光的光谱、各种显色特性以及颜色，并且获得的结果如下。
在30°C的元件温度下从有机电致发光元件1发射的光的发射光谱中的蓝光（450nm）:绿光（563nm）:红光（623nm）的峰强度的比例是1:1.5:2.5。
使用光谱辐射仪（CS-2000）测量从有机电致发光元件1发射的光的光谱、辉度以及颜色，并且获得的结果如下。
图6示出从有机电致发光元件1发射的光的色温随着所发射的光的辉度变化而变化的测量结果。这一结果表明所发射的光的色温随着所发射的光的辉度的增加而增加。这一结果还表明：当所发射的光的辉度是100cd/m2时色温是2350K以及当所发射的光的辉度是5000cd/m2时色温是3400K。
图7示出在CIE1931XYZ颜色空间中的XY色度图上，针对有机电致发光元件1绘制的发射的光的颜色随着发射的光的辉度在100cd/m2至5000cd/m2的范围内变化而变化的结果。这一结果表明表示发光颜色的变化的轨迹与黑体轨迹相交。
另外，制备除了红色区域发光层具有1nm的膜厚度且第二绿色区域发光层具有35nm的膜厚度之外具有与上述相同的配置的另一元件。此外，制备除了红色区发光层具有3nm的膜厚度且第二绿色区发光层具有40nm的膜厚度之外具有与上述相同的配置的另一元件。对于这些元件中的每一个，采用与上述示例类似的方式测量由它们发射的光的光谱、各种显色特性以及颜色。结果表明，如同上述示例，所发射的光的色温随着所发射的光的辉度的增加而增加并且XY色度图中表示发光颜色的变化的轨迹与黑体轨迹相交。
参考标记列表
1有机电致发光元件
3照明器具

Claims (7)

1.一种有机电致发光元件，包括叠置的多个层，其中：
所述有机电致发光元件的特征在于，在含100cd/m2至含6000cd/m2的范围内，在与所述多个层被叠置的方向相同的方向上发射的光的色温随着所述发射的光的辉度的增加而增加，其中
所述有机电致发光元件的特征还在于：在与所述多个层被叠置的所述方向相同的所述方向上的所述发射的光的所述辉度落入包括含500cd/m2至含3000cd/m2的范围内的情况下，所述发射的光的所述色温落入由JISZ9112限定的白色范围内。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征还在于，在与所述多个层被叠置的所述方向相同的所述方向上的所述发射的光的所述辉度落入含100cd/m2至含5000cd/m2的范围内的情况下，所述发射的光的所述色温的最大值与最小值之间的差值等于500K或更大。
3.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征还在于，在CIE1931XYZ颜色空间中的XY色度图中，表示所述发射的光的颜色随着所述发射的光的所述辉度的增加而变化的轨迹与黑体轨迹相交。
4.根据权利要求2所述的有机电致发光元件，其特征还在于，在CIE1931XYZ颜色空间中的XY色度图中，表示所述发射的光的颜色随着所述发射的光的所述辉度的增加而变化的轨迹与黑体轨迹相交。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的有机电致发光元件，还包括如下依次叠置的第一电极、第一发光单元、中间层、第二发光单元以及第二电极，
其中：
所述第一发光单元包括设计为发射蓝光的蓝色区发光层和设计为经由荧光发射绿光的第一绿色区发光层；
所述第二发光单元包括设计为发射红光的红色区发光层和设计为经由磷光发射绿光的第二绿色区发光层；并且
所述红色区发光层的厚度与所述第二绿色区发光层的厚度的比率落入2至30％的范围内。
6.根据权利要求5所述的有机电致发光元件，其中：
所述第二绿色区发光层的所述厚度落入10nm至40nm的范围内。
7.一种照明器具，包括根据权利要求1-6所述的有机电致发光元件。
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