JP5870304B2

JP5870304B2 - Organic electroluminescence device

Info

Publication number: JP5870304B2
Application number: JP2013002728A
Authority: JP
Inventors: 博也辻; 兼一郎渡邉; 井出　伸弘; 伸弘井出
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2031-03-24
Also published as: JP2013084620A

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。 The present invention relates to an organic electroluminescence element.

有機エレクトロルミネッセンス素子は、面発光が可能であること、超薄型等の理由により、照明用の次世代光源として注目を集め、精力的に実用化を目指した開発が行われている。中でも、無機ＬＥＤ照明の課題の一つとされる高演色性化技術に関して特に盛んに研究開発が行われており、様々なデバイス設計技術開発による高演色性化手法が提案されている。しかしながら、従来の主照明、すなわち蛍光灯と比較し十分な高演色性を実現し、かつ高効率・長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子の実現にはまだ課題が残る。 Organic electroluminescence devices have attracted attention as next-generation light sources for illumination and have been vigorously developed for practical use because of their ability to emit surface light and ultra-thinness. In particular, research and development has been actively conducted on a technique for enhancing color rendering properties, which is one of the problems of inorganic LED lighting, and methods for enhancing color rendering properties by developing various device design techniques have been proposed. However, there still remains a problem in realizing an organic electroluminescence element that realizes sufficiently high color rendering properties as compared with conventional main illumination, that is, a fluorescent lamp, and that has high efficiency and long life.

国際公開第２０１０／１３４３５２号（特許文献１）では、ＴＴＦ現象を発現する第一発光ユニットと第二発光ユニットを積層し、高性能な白色素子を実現する手法が提案されている。この手法を用いることにより、従来の（ＴＴＦ現象を発現しない）第一発光ユニットと第二発光ユニットを積層した白色素子と比較し、高効率・長寿命な白色有機エレクトロルミネッセンス素子の実現に非常に有効な手法として提案されているが、照明用有機エレクトロルミネッセンス素子として重要である、高演色性化に関する手法については言及されていない。 International Publication No. 2010/134352 (Patent Document 1) proposes a method of realizing a high-performance white element by stacking a first light emitting unit and a second light emitting unit that exhibit a TTF phenomenon. By using this method, compared with the conventional white element in which the first light-emitting unit and the second light-emitting unit are stacked (which does not exhibit the TTF phenomenon), it is very effective in realizing a white organic electroluminescent element with high efficiency and long life. Although proposed as an effective technique, there is no mention of a technique relating to high color rendering, which is important as an organic electroluminescence device for illumination.

また、照明用途では様々な色温度で発光する光源が必要とされ、色温度の異なる有機エレクトロルミネッセンス素子の開発が進められている。しかしながら、色温度の異なる照明用有機エレクトロルミネッセンス素子の実現には発光材料の変更やデバイス構造の大幅な変更などが必要であり、特に、第一発光ユニットと第二発光ユニットを積層したマルチユニット構造では、各ユニットの効率のバランスの崩れから、材料変更や大きな構造変更無しでは、優れた効率・寿命特性を維持し、様々な色温度での発光を実現することが困難であった。 In addition, lighting applications require light sources that emit light at various color temperatures, and organic electroluminescence elements having different color temperatures are being developed. However, realization of organic electroluminescence elements for lighting with different color temperatures requires a change in the light emitting material and a drastic change in the device structure. In particular, a multi-unit structure in which the first light emitting unit and the second light emitting unit are stacked. Then, because the balance of the efficiency of each unit is lost, it is difficult to achieve light emission at various color temperatures while maintaining excellent efficiency and life characteristics without changing the material or changing the structure.

国際公開第２０１０／１３４３５２号International Publication No. 2010/134352

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、照明用光源として重要である高色温度から低色温度領域での白色発光を、膜厚調整等の軽微な設計変更により実現可能であり、かつ、高演色性化、特に平均演色評価数Ｒａと赤色の特殊演色評価数Ｒ９が高く、効率・寿命特性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to realize white light emission from a high color temperature to a low color temperature region, which is important as an illumination light source, by a minor design change such as film thickness adjustment. In addition, an object of the present invention is to provide an organic electroluminescence device having high color rendering properties, in particular, an average color rendering index Ra and a high red special color rendering index R9 and excellent efficiency and life characteristics.

本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、青色蛍光発光材料及び緑色蛍光発光材料を含む第一発光ユニットと、中間層と、赤色リン光発光材料及び緑色リン光発光材料を含む第二発光ユニットと、陰極とを備えて形成され、前記第一発光ユニットと前記第二発光ユニットとが前記中間層を介して積層され、前記第一発光ユニットからの発光が、二つの三重項励起子の衝突融合により一重項励起子が生成する現象を利用したものであり、前記緑色蛍光発光材料の極大発光波長が４６０〜５４０ｎｍの間に存在し、前記緑色リン光発光材料の極大発光波長が５４０〜６１０ｎｍの間に存在することを特徴とするものである。 An organic electroluminescence device according to the present invention includes an anode, a first light emitting unit including a blue fluorescent light emitting material and a green fluorescent light emitting material, an intermediate layer, a second light emitting light including a red phosphorescent light emitting material and a green phosphorescent light emitting material. A unit and a cathode, and the first light emitting unit and the second light emitting unit are stacked via the intermediate layer, and the light emitted from the first light emitting unit emits two triplet excitons. Utilizing the phenomenon that singlet excitons are generated by collision fusion, the maximum emission wavelength of the green fluorescent material is between 460 and 540 nm, and the maximum emission wavelength of the green phosphorescent material is 540 to 540 nm. It exists between 610 nm.

前記有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記緑色蛍光発光材料の前記極大発光波長と前記緑色リン光発光材料の前記極大発光波長との差が３５ｎｍ以上であることが好ましい。 In the organic electroluminescence element, it is preferable that a difference between the maximum emission wavelength of the green fluorescent light-emitting material and the maximum emission wavelength of the green phosphorescent light-emitting material is 35 nm or more.

前記有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記青色蛍光発光材料の極大発光波長が４６０ｎｍ以下であることが好ましい。 In the organic electroluminescence element, it is preferable that a maximum emission wavelength of the blue fluorescent material is 460 nm or less.

前記有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記赤色リン光発光材料の極大発光波長が６１０ｎｍ以上であることが好ましい。 In the organic electroluminescence element, it is preferable that a maximum emission wavelength of the red phosphorescent material is 610 nm or more.

前記有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第一発光ユニットが前記陽極の側に配置され、前記第二発光ユニットが前記陰極の側に配置されて形成されていることが好ましい。 In the organic electroluminescence element, it is preferable that the first light emitting unit is disposed on the anode side and the second light emitting unit is disposed on the cathode side.

本発明によれば、照明用光源として重要である高色温度から低色温度領域での白色発光を、膜厚調整等の軽微な設計変更により実現可能であり、かつ、高演色性化、特に平均演色評価数Ｒａと赤色の特殊演色評価数Ｒ９が高く、効率・寿命特性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができるものである。 According to the present invention, white light emission from a high color temperature to a low color temperature region, which is important as a light source for illumination, can be realized by a minor design change such as film thickness adjustment, and high color rendering properties, in particular. An organic electroluminescence device having a high average color rendering index Ra and a red special color rendering index R9 and excellent efficiency and life characteristics can be obtained.

有機エレクトロルミネッセンス素子の層構造の概略を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of the layer structure of an organic electroluminescent element. 有機エレクトロルミネッセンス素子の青色発光スペクトルの極大発光波長と平均演色評価数Ｒａとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the maximum light emission wavelength of the blue emission spectrum of an organic electroluminescent element, and the average color rendering index Ra. （ａ）は有機エレクトロルミネッセンス素子の緑色リン光発光スペクトルの半値幅と平均演色評価数Ｒａとの関係を示すグラフであり、（ｂ）は有機エレクトロルミネッセンス素子の緑色リン光発光スペクトルの半値幅と特殊演色評価数Ｒ９（赤）との関係を示すグラフである。(A) is a graph which shows the relationship between the half value width of the green phosphorescence emission spectrum of an organic electroluminescent element, and the average color rendering index Ra, (b) is the half value width of the green phosphorescence emission spectrum of an organic electroluminescence element, and It is a graph which shows the relationship with special color rendering index R9 (red). （ａ）は緑色蛍光発光材料の極大発光波長と緑色リン光発光材料の極大発光波長の差と平均演色評価数Ｒａとの関係を示すグラフであり、（ｂ）は緑色蛍光発光材料の極大発光波長と緑色リン光発光材料の極大発光波長の差と特殊演色評価数Ｒ９（赤）との関係を示すグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the difference between the maximum emission wavelength of the green fluorescent material and the maximum emission wavelength of the green phosphorescent material and the average color rendering index Ra, and (b) shows the maximum emission of the green fluorescent material. It is a graph which shows the relationship between the difference of the maximum emission wavelength of a wavelength and a green phosphorescent luminescent material, and special color rendering index R9 (red). 有機エレクトロルミネッセンス素子の赤色発光スペクトルの極大発光波長と特殊演色評価数Ｒ９（赤）との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the maximum light emission wavelength of the red emission spectrum of an organic electroluminescent element, and special color rendering index R9 (red).

以下、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.

本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の構造の一例を図１に示す。この有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板１０の表面に透明電極１を形成し、その上に第一ホール輸送層１１、青色蛍光発光層２、緑色蛍光発光層３、第一電子輸送層１２、中間層９、第二ホール輸送層１３、赤色リン光発光層４、緑色リン光発光層５、第二電子輸送層１４、反射電極６をこの順に備えて形成されている。さらに基板１０の透明電極１と反対側の面に光取出層１５が形成されている。以下、本構造を例として説明するが、この構造はあくまでも一例であり、本発明の趣旨に反しない限り、本構造に限定されるものではない。 An example of the structure of the organic electroluminescence device according to the present invention is shown in FIG. In this organic electroluminescence element, a transparent electrode 1 is formed on the surface of a substrate 10, and a first hole transport layer 11, a blue fluorescent light emitting layer 2, a green fluorescent light emitting layer 3, a first electron transport layer 12, and an intermediate layer are formed thereon. 9, the second hole transport layer 13, the red phosphorescent light emitting layer 4, the green phosphorescent light emitting layer 5, the second electron transporting layer 14, and the reflective electrode 6 are provided in this order. Further, a light extraction layer 15 is formed on the surface of the substrate 10 opposite to the transparent electrode 1. Hereinafter, this structure will be described as an example. However, this structure is merely an example, and the present invention is not limited to this structure unless it is contrary to the gist of the present invention.

基板１０は光透過性を有することが好ましい。基板１０は無色透明であっても、多少着色されていてもよい。基板１０は磨りガラス状であってもよい。基板１０の材質としては、ソーダライムガラス、無アルカリガラスなどの透明ガラス；ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等のプラスチックなどが挙げられる。基板１０の形状はフィルム状でも板状でもよい。 The substrate 10 is preferably light transmissive. The substrate 10 may be colorless and transparent or may be slightly colored. The substrate 10 may be ground glass. Examples of the material of the substrate 10 include transparent glass such as soda lime glass and alkali-free glass; plastic such as polyester resin, polyolefin resin, polyamide resin, epoxy resin, and fluorine resin. The shape of the substrate 10 may be a film shape or a plate shape.

透明電極１は陽極として機能する。有機エレクトロルミネッセンス素子における陽極は、発光層中にホールを注入するための電極である。透明電極１を形成するための材料としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）等の金属酸化物等が用いられる。透明電極１は、これらの材料を用いて、真空蒸着法、スパッタリング法、塗布等の適宜の方法により形成され得る。透明電極１の好ましい厚みは透明電極１を構成する材料によって異なるが、５００ｎｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で設定されるのがよい。 The transparent electrode 1 functions as an anode. The anode in the organic electroluminescence element is an electrode for injecting holes into the light emitting layer. As a material for forming the transparent electrode 1, for example, a metal oxide such as ITO (indium-tin oxide), SnO ₂ , ZnO, IZO (indium-zinc oxide), or the like is used. The transparent electrode 1 can be formed using these materials by an appropriate method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or a coating method. The preferable thickness of the transparent electrode 1 varies depending on the material constituting the transparent electrode 1, but is preferably set to 500 nm or less, preferably in the range of 10 to 200 nm.

第一ホール輸送層１１及び第二ホール輸送層１３を構成する材料（ホール輸送性材料）は、ホール輸送性を有する化合物の群から適宜選定されるが、電子供与性を有し、また電子供与によりラジカルカチオン化した際にも安定である化合物であることが好ましい。ホール輸送性材料としては、例えば、ポリアニリン、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、２−ＴＮＡＴＡ、４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）、スピロ−ＮＰＤ、スピロ−ＴＰＤ、スピロ−ＴＡＤ、ＴＮＢなどを代表例とする、トリアリールアミン系化合物、カルバゾール基を含むアミン化合物、フルオレン誘導体を含むアミン化合物、スターバーストアミン類（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、ＴＤＡＴＡ系材料として１−ＴＭＡＴＡ、２−ＴＮＡＴＡ、ｐ−ＰＭＴＤＡＴＡ、ＴＦＡＴＡなどが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、一般に知られる任意のホール輸送材料が使用される。第一ホール輸送層１１及び第二ホール輸送層１３は蒸着法などの適宜の方法で形成され得る。 The material (hole transporting material) constituting the first hole transporting layer 11 and the second hole transporting layer 13 is appropriately selected from the group of compounds having hole transporting properties. It is preferable that the compound be stable even when radically cationized by. Examples of the hole transporting material include polyaniline, 4,4′-bis [N- (naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (α-NPD), N, N′-bis (3-methylphenyl)- (1,1′-biphenyl) -4,4′-diamine (TPD), 2-TNATA, 4,4 ′, 4 ″ -tris (N- (3-methylphenyl) N-phenylamino) triphenylamine ( MTDATA), 4,4′-N, N′-dicarbazole biphenyl (CBP), spiro-NPD, spiro-TPD, spiro-TAD, TNB, and the like, including triarylamine compounds and carbazole groups Amine compounds, amine compounds including fluorene derivatives, starburst amines (m-MTDATA), TDATA-based materials such as 1-TMATA and 2-TNA Examples thereof include, but are not limited to, A, p-PMTDATA, TFATA, and the like, and any generally known hole transport material is used.The first hole transport layer 11 and the second hole transport layer 13 are deposited. It can be formed by an appropriate method such as a method.

第一電子輸送層１２及び第二電子輸送層１４を形成するための材料（電子輸送性材料）は、電子を輸送する能力を有し、反射電極６からの電子の注入を受け得ると共に発光層に対して優れた電子注入効果を発揮し、さらに第一電子輸送層１２及び第二電子輸送層１４へのホールの移動を阻害し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物であることが好ましい。電子輸送性材料として、Ａｌｑ３、オキサジアゾール誘導体、スターバーストオキサジアゾール、トリアゾール誘導体、フェニルキノキサリン誘導体、シロール誘導体などが挙げられる。電子輸送性材料の具体例として、フルオレン、バソフェナントロリン、バソクプロイン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、アントラキノジメタン、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）等やそれらの化合物、金属錯体化合物、含窒素五員環誘導体などが挙げられる。金属錯体化合物としては、具体的には、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリ（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）ガリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）ベリリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリナート)（ｏ−クレゾラート）ガリウム、ビス（２−メチル−８−キノリナート)（１−ナフトラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリナート）−４−フェニルフェノラート等が挙げられるが、これらに限定されない。含窒素五員環誘導体としては、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、トリアゾール誘導体などが好ましく、具体的には、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサゾール、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−チアゾール、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、２−（４’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４”−ビフェニル）１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ビス（１−ナフチル)−１，３，４−オキサジアゾール、１，４−ビス［２−（５−フェニルチアジアゾリル）］ベンゼン、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−トリアゾール、３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−（４−ｔ−ブチルフェニル)−１，２，４−トリアゾール等が挙げられるが、これらに限定されない。電子輸送性材料として、ポリマー有機エレクトロルミネッセンス素子に使用されるポリマー材料も挙げられる。このポリマー材料として、ポリパラフェニレン及びその誘導体、フルオレン及びその誘導体等が挙げられる。第一電子輸送層１２及び第二電子輸送層１４の厚みに特に制限はないが、例えば、１０〜３００ｎｍの範囲に形成される。第一電子輸送層１２及び第二電子輸送層１４は蒸着法などの適宜の方法で形成され得る。 The material for forming the first electron transport layer 12 and the second electron transport layer 14 (electron transport material) has the ability to transport electrons, can receive the injection of electrons from the reflective electrode 6, and can emit light. It is preferable to be a compound that exhibits an excellent electron injection effect, inhibits the movement of holes to the first electron transport layer 12 and the second electron transport layer 14, and has an excellent thin film forming ability. Examples of the electron transporting material include Alq3, oxadiazole derivatives, starburst oxadiazole, triazole derivatives, phenylquinoxaline derivatives, silole derivatives, and the like. Specific examples of electron transporting materials include fluorene, bathophenanthroline, bathocuproine, anthraquinodimethane, diphenoquinone, oxazole, oxadiazole, triazole, imidazole, anthraquinodimethane, 4,4'-N, N'-dicarbazole Biphenyl (CBP) and the like, compounds thereof, metal complex compounds, nitrogen-containing five-membered ring derivatives and the like can be mentioned. Specific examples of the metal complex compound include tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum, tri (2-methyl-8-hydroxyquinolinato) aluminum, tris (8-hydroxyquinolinato) gallium, bis ( 10-hydroxybenzo [h] quinolinato) beryllium, bis (10-hydroxybenzo [h] quinolinato) zinc, bis (2-methyl-8-quinolinato) (o-cresolate) gallium, bis (2-methyl-8-quinolinato) ) (1-naphtholato) aluminum, bis (2-methyl-8-quinolinato) -4-phenylphenolate, and the like, but are not limited thereto. As the nitrogen-containing five-membered ring derivative, oxazole, thiazole, oxadiazole, thiadiazole, triazole derivatives and the like are preferable. Specifically, 2,5-bis (1-phenyl) -1,3,4-oxazole, 2 , 5-bis (1-phenyl) -1,3,4-thiazole, 2,5-bis (1-phenyl) -1,3,4-oxadiazole, 2- (4′-tert-butylphenyl) -5- (4 "-biphenyl) 1,3,4-oxadiazole, 2,5-bis (1-naphthyl) -1,3,4-oxadiazole, 1,4-bis [2- (5 -Phenylthiadiazolyl)] benzene, 2,5-bis (1-naphthyl) -1,3,4-triazole, 3- (4-biphenylyl) -4-phenyl-5- (4-t-butylphenyl) ) -1,2,4-Triazo Examples of the electron transporting material include polymer materials used in polymer organic electroluminescence devices, such as polyparaphenylene and derivatives thereof, fluorene and derivatives thereof, and the like. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of the 1st electron carrying layer 12 and the 2nd electron carrying layer 14, For example, it forms in the range of 10-300 nm. 14 can be formed by an appropriate method such as vapor deposition.

反射電極６は陰極として機能する。有機エレクトロルミネッセンス素子における陰極は、発光層中に電子を注入するための電極である。反射電極６は、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、これらの混合物などの材料から形成されることが好ましい。反射電極６を形成するための材料としては、例えば、Ａｌ、Ａｇ、ＭｇＡｇなどが挙げられる。Ａｌ／Ａｌ_２Ｏ_３混合物などからも反射電極６が形成され得る。反射電極６は、これらの材料を用いて、真空蒸着法、スパッタリング法等の適宜の方法により形成され得る。反射電極６の好ましい厚みは反射電極６を構成する材料によって異なるが、５００ｎｍ以下、好ましくは２０〜２００ｎｍの範囲で設定されるのがよい。 The reflective electrode 6 functions as a cathode. The cathode in the organic electroluminescence element is an electrode for injecting electrons into the light emitting layer. The reflective electrode 6 is preferably formed of a material such as a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a low work function. Examples of the material for forming the reflective electrode 6 include Al, Ag, MgAg, and the like. The reflective electrode 6 can also be formed from an Al / Al ₂ O ₃ mixture or the like. The reflective electrode 6 can be formed using these materials by an appropriate method such as a vacuum deposition method or a sputtering method. The preferred thickness of the reflective electrode 6 varies depending on the material constituting the reflective electrode 6, but is preferably set to 500 nm or less, preferably in the range of 20 to 200 nm.

光取出層１５は、光拡散性向上のために基板１０の透明電極１と反対側の面に光散乱性フィルムやマイクロレンズフィルムを積層して形成することができる。 The light extraction layer 15 can be formed by laminating a light scattering film or a microlens film on the surface of the substrate 10 opposite to the transparent electrode 1 in order to improve light diffusibility.

そして、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子においては、以下に説明するように、適切な極大発光波長（発光ピーク波長）を有する複数の発光材料を組み合わせることにより、高演色性化を実現することができる。 In the organic electroluminescence device according to the present invention, as described below, it is possible to realize high color rendering by combining a plurality of light emitting materials having an appropriate maximum light emission wavelength (light emission peak wavelength). it can.

各発光層（青色蛍光発光層２、緑色蛍光発光層３、赤色リン光発光層４、緑色リン光発光層５）は、発光材料（ドーパント）がドープされた有機材料（ホスト材料）から形成され得る。 Each light emitting layer (blue fluorescent light emitting layer 2, green fluorescent light emitting layer 3, red phosphorescent light emitting layer 4, green phosphorescent light emitting layer 5) is formed from an organic material (host material) doped with a light emitting material (dopant). obtain.

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、電子輸送性とホール輸送性とを併せ持つ材料の、いずれも使用され得る。ホスト材料として電子輸送性の材料とホール輸送性の材料とが併用されてもよい。 As the host material, any of an electron transporting material, a hole transporting material, and a material having both electron transporting property and hole transporting property can be used. As the host material, an electron transporting material and a hole transporting material may be used in combination.

青色蛍光発光層２に含有される青色蛍光発光材料としては、ＴＴＦ現象を利用した高効率発光が可能なものであれば特に限定されるものではなく、任意の蛍光発光材料を用いることができるが、極大発光波長が４６０ｎｍ以下（下限は４３０ｎｍ程度）であるものを用いることが好ましい。このように、４６０ｎｍ以下に極大発光波長を有する短波長青色蛍光発光材料を用いることで、平均演色評価数Ｒａが高く、高性能な白色有機エレクトロルミネッセンス素子の実現が可能になる。 The blue fluorescent light-emitting material contained in the blue fluorescent light-emitting layer 2 is not particularly limited as long as it can emit light with high efficiency using the TTF phenomenon, and any fluorescent light-emitting material can be used. It is preferable to use one having a maximum emission wavelength of 460 nm or less (the lower limit is about 430 nm). Thus, by using a short-wavelength blue fluorescent light-emitting material having a maximum emission wavelength of 460 nm or less, it is possible to realize a high-performance white organic electroluminescence element having a high average color rendering index Ra.

青色蛍光発光層２を構成するホスト材料としては、ＴＢＡＤＮ（２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン）、ＡＤＮ、ＢＤＡＦなどが挙げられる。青色蛍光発光材料の濃度は１〜３０質量％の範囲であることが好ましい。 Examples of the host material constituting the blue fluorescent light emitting layer 2 include TBADN (2-t-butyl-9,10-di (2-naphthyl) anthracene), ADN, BDAF, and the like. The concentration of the blue fluorescent material is preferably in the range of 1 to 30% by mass.

図２は、赤色リン光発光材料であるＰｑ_２Ｉｒ（ａｃａｃ）及び緑色発光材料であるＩｒ（ｐｐｙ）_３を用い、青色蛍光発光材料であるＴＢＰ（１−ｔｅｒｔ−ブチル−ペリレン）の発光スペクトルを４４５ｎｍから４７０ｎｍまでシフトさせたときの平均演色評価数Ｒａの計算結果を示す。図２から明らかなように、高演色性の実現には青色発光スペクトルの短波長化が重要であり、特に平均演色評価数Ｒａが９０を超えるような高演色性（電球型蛍光灯の平均演色評価数Ｒａは８４）の実現には４６０ｎｍ以下の短波長青色発光が有効であることが分かる。同様に、５３０ｎｍに極大発光波長を有するＴＰＡと、５６６ｎｍに極大発光波長を有するＢｔ_２Ｉｒ（ａｃａｃ）と、６２９ｎｍに極大発光波長を有するＩｒ（ｐｉｑ）_３とを用い、青色蛍光発光材料としてＢＣｚＶＢｉを用いた４波長白色デバイス（後述の実施例１〜３の有機エレクトロルミネッセンス素子）の検討においても、青色発光スペクトルの短波長化に伴い、演色性は向上し、極大発光波長が４６０ｎｍ以下の領域で平均演色評価数Ｒａが９０を超える高演色性化が可能であることを確認した。演色性はスペクトル形状によるものであり、上記は一例であるが、一般的な発光スペクトルを有する発光材料（スペクトルの半値幅が４０ｎｍから８０ｎｍ程度）を用いた場合には、極大発光波長が演色性に大きく影響し、青色蛍光発光材料の極大発光波長の短波長化が高演色性化に有効であるといえる。 FIG. 2 shows an emission spectrum of TBP (1-tert-butyl-perylene) which is a blue fluorescent light emitting material using Pq ₂ Ir (acac) which is a red phosphorescent light emitting material and Ir (ppy) ₃ which is a green light emitting material. The calculation result of the average color rendering index Ra when shifting from 445 nm to 470 nm is shown. As is clear from FIG. 2, it is important to shorten the wavelength of the blue emission spectrum in order to achieve high color rendering properties. In particular, high color rendering properties with an average color rendering index Ra exceeding 90 (average color rendering of light bulb type fluorescent lamps). It can be seen that short wavelength blue light emission of 460 nm or less is effective for realizing the evaluation number Ra of 84). Similarly, using TPA having a maximum emission wavelength at 530 nm, Bt ₂ Ir (acac) having a maximum emission wavelength at 566 nm, and Ir (piq) ₃ having a maximum emission wavelength at 629 nm, BCzVBi is used as a blue fluorescent material. In the study of a four-wavelength white device (organic electroluminescence element of Examples 1 to 3 described later) using a colorant, the color rendering is improved with the shortening of the blue emission spectrum, and the maximum emission wavelength is a region of 460 nm or less. It was confirmed that high color rendering properties with an average color rendering index Ra exceeding 90 were possible. The color rendering property depends on the spectral shape, and the above is an example. However, when a light emitting material having a general emission spectrum (the half width of the spectrum is about 40 nm to 80 nm) is used, the maximum emission wavelength is the color rendering property. It can be said that shortening the maximum emission wavelength of the blue fluorescent light-emitting material is effective in achieving high color rendering.

緑色蛍光発光層３に含有される緑色蛍光発光材料としては、特に限定されるものではなく、任意の蛍光発光材料を用いることができるが、寿命特性の観点から緑色リン光発光材料の極大発光波長よりも短波長であるものを用いることが好ましく、具体的には極大発光波長が４６０〜５４０ｎｍの間に存在するものを用いることが好ましい。この領域に極大発光波長を有する緑色蛍光発光材料を用いることで、緑色蛍光発光材料の発光スペクトルが、青色蛍光発光材料及び緑色リン光発光材料の発光スペクトル間をカバーすることが可能となり、より高演色性化が可能となる。 The green fluorescent light-emitting material contained in the green fluorescent light-emitting layer 3 is not particularly limited, and any fluorescent light-emitting material can be used. From the viewpoint of life characteristics, the maximum emission wavelength of the green phosphorescent light-emitting material is used. It is preferable to use one having a shorter wavelength, and specifically, one having a maximum emission wavelength between 460 and 540 nm is preferably used. By using a green fluorescent material having a maximum emission wavelength in this region, the emission spectrum of the green fluorescent material can cover between the emission spectra of the blue fluorescent material and the green phosphorescent material. Color rendering can be achieved.

緑色蛍光発光層３を構成するホスト材料としては、Ａｌｑ３（トリス（８−オキソキノリン）アルミニウム（III））、ＡＤＮ、ＢＤＡＦなどが挙げられる。緑色蛍光発光材料の濃度は１〜２０質量％の範囲であることが好ましい。 Examples of the host material constituting the green fluorescent light emitting layer 3 include Alq3 (tris (8-oxoquinoline) aluminum (III)), ADN, BDAF, and the like. The concentration of the green fluorescent light emitting material is preferably in the range of 1 to 20% by mass.

緑色リン光発光層５に含有される緑色リン光発光材料としては、特に限定されるものではなく、任意のリン光発光材料を用いることができるが、寿命特性の観点から緑色蛍光発光材料の極大発光波長よりも長波長であるものを用いることが好ましく、具体的には極大発光波長が５４０〜６１０ｎｍの間に存在するものを用いることが好ましい。この領域に極大発光波長を有する緑色リン光発光材料を用いることで、緑色リン光発光材料の発光スペクトルが、緑色蛍光発光材料及び赤色リン光発光材料の発光スペクトル間をカバーすることが可能となり、より高演色性化が可能となる。 The green phosphorescent light-emitting material contained in the green phosphorescent light-emitting layer 5 is not particularly limited, and any phosphorescent light-emitting material can be used. Those having a longer wavelength than the emission wavelength are preferably used, and specifically, those having a maximum emission wavelength between 540 and 610 nm are preferably used. By using a green phosphorescent material having a maximum emission wavelength in this region, the emission spectrum of the green phosphorescent material can cover between the emission spectra of the green fluorescent material and the red phosphorescent material, Higher color rendering can be achieved.

緑色リン光発光層５を構成するホスト材料としては、ＣＢＰ（４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル）、ＣｚＴＴ、ＴＣＴＡ、ｍＣＰ、ＣＤＢＰなどが挙げられる。緑色リン光発光材料の濃度は１〜４０質量％の範囲であることが好ましい。 Examples of the host material constituting the green phosphorescent light emitting layer 5 include CBP (4,4′-N, N′-dicarbazole biphenyl), CzTT, TCTA, mCP, CDBP, and the like. The concentration of the green phosphorescent material is preferably in the range of 1 to 40% by mass.

上記のように、極大発光波長領域が異なる２種類の緑色発光材料（緑色蛍光発光材料及び緑色リン光発光材料）を用いることで、発光色の調整が効果的に実現可能であり、かつ高演色、高効率化が容易である。 As described above, by using two types of green light emitting materials (green fluorescent light emitting material and green phosphorescent light emitting material) having different maximum light emission wavelength regions, it is possible to effectively adjust the light emission color and achieve high color rendering. High efficiency is easy.

緑色蛍光発光材料及び緑色リン光発光材料の発光スペクトルの半値幅は、特に限定されるものではないが、緑色蛍光発光材料及び緑色リン光発光材料のうち少なくとも一方の発光スペクトルの半値幅が６０ｎｍ以上であることが好ましく、７０ｎｍ以上（上限は１２０ｎｍ程度）であることがより好ましい。発光スペクトルの半値幅が６０ｎｍ以上と大きな緑色発光材料を用いることにより、短波長青色蛍光発光スペクトルと長波長赤色リン光発光スペクトルとの間の広い波長領域を適切にカバーすることが可能となり、高演色性化に有効である。もちろん緑色蛍光発光材料及び緑色リン光発光材料の両方の発光スペクトルの半値幅が６０ｎｍ以上であれば、より高演色性化に有効である。図３は、青色蛍光発光材料、緑色蛍光発光材料、赤色リン光発光材料として一定のものを用い、緑色リン光発光材料の発光スペクトル（緑色リン光発光スペクトル）の半値幅を５０ｎｍから８３ｎｍまで変化させたときの緑色リン光発光スペクトルの半値幅と平均演色評価数Ｒａ及び特殊演色評価数Ｒ９（赤）との関係を示すグラフである。図３から明らかなように、緑色リン光発光スペクトルの半値幅が６０ｎｍ以上のときに平均演色評価数Ｒａ及び特殊演色評価数Ｒ９（赤）について共に高い演色性を得ることが可能であることが分かる。演色性はスペクトル形状によるものであり、上記は一例であるが、緑色発光スペクトルの半値幅が演色性に大きく影響し、緑色発光スペクトルの半値幅の増加が高演色性化に有効であるといえる。 The half width of the emission spectrum of the green fluorescent material and the green phosphorescent material is not particularly limited, but the half width of at least one of the green fluorescent material and the green phosphorescent material is 60 nm or more. It is preferable that it is 70 nm or more (the upper limit is about 120 nm). By using a green light emitting material having a large half width of the emission spectrum of 60 nm or more, it becomes possible to appropriately cover a wide wavelength region between the short wavelength blue fluorescence emission spectrum and the long wavelength red phosphorescence emission spectrum. Effective for color rendering. Of course, if the half-value widths of the emission spectra of both the green fluorescent material and the green phosphorescent material are 60 nm or more, it is effective for higher color rendering. FIG. 3 shows that the half-value width of the emission spectrum (green phosphorescence emission spectrum) of the green phosphorescence emission material is changed from 50 nm to 83 nm using a certain blue fluorescence emission material, green fluorescence emission material, and red phosphorescence emission material. It is a graph which shows the relationship between the half value width of the green phosphorescence emission spectrum when letting it be, the average color rendering index Ra, and the special color rendering index R9 (red). As is apparent from FIG. 3, when the half width of the green phosphorescence emission spectrum is 60 nm or more, it is possible to obtain high color rendering properties for both the average color rendering index Ra and the special color rendering index R9 (red). I understand. The color rendering properties depend on the spectral shape, and the above is an example, but the half-value width of the green emission spectrum greatly affects the color rendering properties, and it can be said that the increase in the half-value width of the green emission spectrum is effective in achieving high color rendering. .

緑色蛍光発光材料の極大発光波長と緑色リン光発光材料の極大発光波長との差は特に限定されるものではないが、３５ｎｍ以上であることが好ましく、４０ｎｍ以上（上限は１００ｎｍ程度）であることがより好ましい。極大発光波長の差が３５ｎｍ以上である緑色発光材料を用いることで、それぞれの緑色発光スペクトルのカバーする波長領域を分離することが可能となり、より効果的に発光色の調整が可能であり、かつ高演色、高効率化が容易である。図４は、緑色蛍光発光材料の極大発光波長と緑色リン光発光材料の極大発光波長との差（緑色発光材料の極大発光波長の差）と平均演色評価数Ｒａ及び特殊演色評価数Ｒ９（赤）との関係を示すグラフである。図４から明らかなように、緑色蛍光発光材料の極大発光波長と緑色リン光発光材料の極大発光波長との差が３５ｎｍ以上である場合には平均演色評価数Ｒａ及び特殊演色評価数Ｒ９（赤）について共に高い演色性を得ることが可能であることが分かる。演色性はスペクトル形状によるものであり、上記は一例であるが、緑色蛍光発光材料の極大発光波長と緑色リン光発光材料の極大発光波長との差が演色性に大きく影響し、この極大発光波長の差の増加が高演色性化に有効であるといえる。 The difference between the maximum emission wavelength of the green fluorescent light-emitting material and the maximum emission wavelength of the green phosphorescent light-emitting material is not particularly limited, but is preferably 35 nm or more, and 40 nm or more (the upper limit is about 100 nm). Is more preferable. By using a green light emitting material having a maximum light emission wavelength difference of 35 nm or more, it becomes possible to separate the wavelength regions covered by the respective green light emission spectra, and to adjust the emission color more effectively, and High color rendering and high efficiency are easy. FIG. 4 shows the difference between the maximum emission wavelength of the green fluorescent material and the maximum emission wavelength of the green phosphorescent material (difference in the maximum emission wavelength of the green light emitting material), the average color rendering index Ra, and the special color rendering index R9 (red). ). As is apparent from FIG. 4, when the difference between the maximum emission wavelength of the green fluorescent material and the maximum emission wavelength of the green phosphorescent material is 35 nm or more, the average color rendering index Ra and the special color rendering index R9 (red It can be seen that it is possible to obtain a high color rendering property for both of the above. The color rendering properties depend on the spectral shape, and the above is an example, but the difference between the maximum emission wavelength of the green fluorescent light-emitting material and the maximum emission wavelength of the green phosphorescent light-emitting material greatly affects the color rendering, and this maximum emission wavelength. It can be said that an increase in the difference between the two is effective in achieving high color rendering.

赤色リン光発光層４に含有される赤色リン光発光材料としては、特に限定されるものではなく、任意のリン光発光材料を用いることができるが、高演色性化の観点から極大発光波長が６１０ｎｍ以上（上限は６４０ｎｍ程度）であるものを用いることが好ましい。このように、６１０ｎｍ以上に極大発光波長を有する長波長赤色リン光発光材料を用いることで、特殊演色評価数Ｒ９（赤）が高く、高性能な白色有機エレクトロルミネッセンス素子の実現が可能になる。図５は、赤色リン光発光材料の極大発光波長と特殊演色評価数Ｒ９（赤）との関係を示すグラフである。すなわち、青色蛍光発光材料であるＢＣｚＶＢｉ、緑色蛍光発光材料であるＴＰＡ及び緑色リン光発光材料であるＢｔ_２Ｉｒ（ａｃａｃ）を用い、赤色リン光発光材料であるＩｒ（ｐｉｑ）_３の発光スペクトルをシフトさせたときの特殊演色評価数Ｒ９（赤）の計算結果である。図５から明らかなように、赤色発光スペクトルの極大発光波長の長波長化が特殊演色評価数Ｒ９（赤）の向上に有効であり、特に特殊演色評価数Ｒ９（赤）が３０を超える（電球型蛍光灯の特殊演色評価数Ｒ９（赤）は約２５）高演色性化には６１０ｎｍ以上の長波長化が重要であることが分かる。 The red phosphorescent light-emitting material contained in the red phosphorescent light-emitting layer 4 is not particularly limited, and any phosphorescent light-emitting material can be used, but the maximum emission wavelength is from the viewpoint of high color rendering properties. It is preferable to use one having a thickness of 610 nm or more (the upper limit is about 640 nm). Thus, by using a long-wavelength red phosphorescent material having a maximum emission wavelength of 610 nm or more, it is possible to realize a high-performance white organic electroluminescence element having a high special color rendering index R9 (red). FIG. 5 is a graph showing the relationship between the maximum emission wavelength of the red phosphorescent material and the special color rendering index R9 (red). That is, the emission spectrum of Ir (piq) ₃ which is a red phosphorescent light emitting material is obtained using BCzVBi which is a blue fluorescent light emitting material, TPA which is a green fluorescent light emitting material and Bt ₂ Ir (acac) which is a green phosphorescent light emitting material. It is a calculation result of the special color rendering index R9 (red) when shifted. As is clear from FIG. 5, it is effective to increase the maximum emission wavelength of the red emission spectrum to improve the special color rendering index R9 (red), and in particular, the special color rendering index R9 (red) exceeds 30 (bulb) The special color rendering index R9 (red) of the fluorescent lamp is about 25). It can be seen that increasing the wavelength of 610 nm or more is important for achieving high color rendering.

赤色リン光発光層４を構成するホスト材料としては、ＣＢＰ（４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル）、ＣｚＴＴ、ＴＣＴＡ、ｍＣＰ、ＣＤＢＰなどが挙げられる。赤色リン光発光材料の濃度は１〜４０質量％の範囲であることが好ましい。 Examples of the host material constituting the red phosphorescent light emitting layer 4 include CBP (4,4′-N, N′-dicarbazole biphenyl), CzTT, TCTA, mCP, CDBP, and the like. The concentration of the red phosphorescent material is preferably in the range of 1 to 40% by mass.

各発光層（青色蛍光発光層２、緑色蛍光発光層３、赤色リン光発光層４、緑色リン光発光層５）は、真空蒸着、転写等の乾式プロセスや、スピンコート、スプレーコート、ダイコート、グラビア印刷等の湿式プロセスなど、適宜の手法により形成され得る。 Each light emitting layer (blue fluorescent light emitting layer 2, green fluorescent light emitting layer 3, red phosphorescent light emitting layer 4, green phosphorescent light emitting layer 5) is a dry process such as vacuum deposition, transfer, spin coating, spray coating, die coating, It can be formed by an appropriate method such as a wet process such as gravure printing.

本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、図１に示すように第一発光ユニット７と第二発光ユニット８とが中間層９を介して積層されてマルチユニット構造を形成している。 As shown in FIG. 1, the organic electroluminescent element according to the present invention has a first unit 7 and a second unit 8 laminated through an intermediate layer 9 to form a multi-unit structure.

第一発光ユニット７は、青色蛍光発光層２及び緑色蛍光発光層３を積層して含むものであり、青色蛍光発光層２及び緑色蛍光発光層３は共に蛍光発光材料を含有する。 The first light-emitting unit 7 includes a blue fluorescent light-emitting layer 2 and a green fluorescent light-emitting layer 3 that are stacked, and both the blue fluorescent light-emitting layer 2 and the green fluorescent light-emitting layer 3 contain a fluorescent light-emitting material.

そして、本発明では、第一発光ユニット７からの発光が、二つの三重項励起子の衝突融合により一重項励起子が生成する現象（ＴＴＦ：triplet-triplet fusion）を利用したものである。ＴＴＦ現象を利用した第一発光ユニット７は、上述の青色蛍光発光材料及び緑色蛍光発光材料を用いて形成することができる。このようにＴＴＦ現象を利用することで、第一発光ユニット７の高効率化が可能になり、第二発光ユニット８と組み合わせることで、白色素子としての高効率化が可能である。また、上記のように第一発光ユニット７を異なる発光色の積層構造とすることで、高い効率を維持したまま、発光色温度の調整が可能となる。例えば、第一発光ユニット７が青色蛍光発光層２のみからなる単色発光層の場合、青色発光強度が強くなりすぎるために、低色温度の白色素子を実現することが不可能となる。本発明のように青色蛍光発光層２と緑色蛍光発光層３とを積層することで、高色温度の白色を実現する際は、青色蛍光発光層２の膜厚を厚くして青色発光強度比を増加させ、一方、低色温度の白色を実現する際は、緑色蛍光発光層３の膜厚を厚くして緑色発光強度比を増加させることで、効率を低下させることなく、容易に発光色の調整が可能となる。また、本発明においてＴＴＦ現象を利用した第一発光ユニット７とは、ＴＴＦ現象を利用するものであれば特に限定されるものではないが、好ましくは内部量子効率が２５％以上で発光する第一発光ユニット７であれば、高効率と長寿命の両立が可能となる。ＴＴＦ現象を有効に発現させて利用するためには、第一電子輸送層１２を形成するための電子輸送性材料の三重項エネルギー準位が、第一発光ユニット７に含まれる材料の三重項エネルギー準位よりも高いことが好ましい。 In the present invention, light emission from the first light emitting unit 7 utilizes a phenomenon (TTF: triplet-triplet fusion) in which singlet excitons are generated by collision fusion of two triplet excitons. The first light emitting unit 7 using the TTF phenomenon can be formed using the above-described blue fluorescent light emitting material and green fluorescent light emitting material. By using the TTF phenomenon in this way, the efficiency of the first light emitting unit 7 can be increased, and by combining with the second light emitting unit 8, the efficiency as a white element can be increased. In addition, as described above, the first light-emitting unit 7 has a stacked structure of different emission colors, so that the emission color temperature can be adjusted while maintaining high efficiency. For example, when the first light emitting unit 7 is a monochromatic light emitting layer composed of only the blue fluorescent light emitting layer 2, the blue light emission intensity becomes too strong, so that it is impossible to realize a white element having a low color temperature. When the blue fluorescent light-emitting layer 2 and the green fluorescent light-emitting layer 3 are stacked as in the present invention to achieve white at a high color temperature, the blue fluorescent light-emitting layer 2 is made thicker to increase the blue light emission intensity ratio. On the other hand, when realizing a white color with a low color temperature, by increasing the thickness of the green fluorescent light emitting layer 3 and increasing the green light emission intensity ratio, it is possible to easily emit the light without reducing the efficiency. Can be adjusted. In the present invention, the first light emitting unit 7 utilizing the TTF phenomenon is not particularly limited as long as it utilizes the TTF phenomenon, but the first light emitting unit preferably emits light with an internal quantum efficiency of 25% or more. The light emitting unit 7 can achieve both high efficiency and long life. In order to effectively express and use the TTF phenomenon, the triplet energy level of the electron transporting material for forming the first electron transporting layer 12 is the triplet energy of the material included in the first light emitting unit 7. It is preferably higher than the level.

第二発光ユニット８は、緑色リン光発光層５及び赤色リン光発光層４を積層して含むものであり、緑色リン光発光層５及び赤色リン光発光層４は共にリン光発光材料を含有する。 The second light emitting unit 8 includes a green phosphorescent light emitting layer 5 and a red phosphorescent light emitting layer 4 stacked together, and both the green phosphorescent light emitting layer 5 and the red phosphorescent light emitting layer 4 contain a phosphorescent light emitting material. To do.

中間層９は、二つの発光ユニットを電気的に直列接続する機能を果たす。中間層９は透明性が高く、かつ熱的・電気的に安定性が高いことが好ましい。中間層９は、例えば等電位面を形成する層、電荷発生層などから形成され得る。等電位面を形成する層もしくは電荷発生層の材料としては、例えばＡｇ、Ａｕ、Ａｌ等の金属薄膜；酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化レニウム、酸化タングステン等の金属酸化物；ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯ、ＡＴＯ、ＳｎＯ_２等の透明導電膜；いわゆるｎ型半導体とｐ型半導体との積層体；金属薄膜もしくは透明導電膜と、ｎ型半導体及びｐ型半導体のうちの一方又は双方との積層体；ｎ型半導体とｐ型半導体の混合物；ｎ型半導体とｐ型半導体とのうちの一方又は双方と金属との混合物などが挙げられる。前記ｎ型半導体やｐ型半導体としては、特に制限されることなく必要に応じて選定されたものが使用される。ｎ型半導体やｐ型半導体は、無機材料、有機材料のうちいずれであってもよい。ｎ型半導体やｐ型半導体は、有機材料と金属との混合物；有機材料と金属酸化物との組み合わせ；有機材料と有機系アクセプタ／ドナー材料や無機系アクセプタ／ドナー材料との組み合わせ等であってもよい。中間層９は、ＢＣＰ：Ｌｉ、ＩＴＯ、ＮＰＤ：ＭｏＯ_３、Ｌｉｑ：Ａｌなどからも形成され得る。ＢＣＰは２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナンスロリンを示す。例えば、中間層９は、ＢＣＰ：Ｌｉからなる第１層を陽極側に、ＩＴＯからなる第２層を陰極側に配置した二層構成のものにすることができる。中間層９がＡｌｑ３／Ｌｉ_２Ｏ／ＨＡＴ−ＣＮ６、Ａｌｑ３／Ｌｉ_２Ｏ、Ａｌｑ３／Ｌｉ_２Ｏ／Ａｌｑ３／ＨＡＴ−ＣＮ６などの層構造を有していることも好ましい。 The intermediate layer 9 functions to electrically connect two light emitting units in series. The intermediate layer 9 preferably has high transparency and high thermal and electrical stability. The intermediate layer 9 can be formed of, for example, a layer forming an equipotential surface, a charge generation layer, or the like. Examples of the material for forming the equipotential surface or the charge generation layer include metal thin films such as Ag, Au, and Al; metal oxides such as vanadium oxide, molybdenum oxide, rhenium oxide, and tungsten oxide; ITO, IZO, AZO, Transparent conductive film such as GZO, ATO, SnO ₂ ; laminated body of so-called n-type semiconductor and p-type semiconductor; laminated body of metal thin film or transparent conductive film and one or both of n-type semiconductor and p-type semiconductor A mixture of an n-type semiconductor and a p-type semiconductor; a mixture of one or both of an n-type semiconductor and a p-type semiconductor and a metal, and the like. The n-type semiconductor and the p-type semiconductor are not particularly limited and those selected as necessary are used. The n-type semiconductor and the p-type semiconductor may be either an inorganic material or an organic material. An n-type semiconductor or a p-type semiconductor is a mixture of an organic material and a metal; a combination of an organic material and a metal oxide; a combination of an organic material and an organic acceptor / donor material or an inorganic acceptor / donor material, etc. Also good. The intermediate layer 9 can also be formed from BCP: Li, ITO, NPD: MoO ₃ , Liq: Al, or the like. BCP represents 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline. For example, the intermediate layer 9 can have a two-layer structure in which a first layer made of BCP: Li is arranged on the anode side and a second layer made of ITO is arranged on the cathode side. It is also preferred that the intermediate layer ₉ has a layer structure such as _{Alq3 / Li 2 O / HAT-} CN6, Alq3 / Li 2 O, Alq3 / Li 2 O / Alq3 / HAT-CN6.

第一発光ユニット７の高性能化に必要な材料と、第二発光ユニット８の高性能化に必要な材料とでは要求されるイオン化ポテンシャルや電子親和力、三重項エネルギー準位などの材料物性値が異なるため、第一発光ユニット７と第二発光ユニット８とを中間層９で分離することで、それぞれのユニットごとに材料選定が可能になり、高効率、長寿命化に有効である。また、比較的短波長領域に発光スペクトルを有する第一発光ユニット７と、比較的長波長領域に発光スペクトルを有する第二発光ユニット８とを中間層９で分離して配置可能なマルチユニット構造を用いることにより、光学設計が容易になり、高演色性化、かつ、高効率、長寿命、高輝度、色度の視野角依存性低減などが可能になる。 The material properties such as ionization potential, electron affinity, triplet energy level, etc. required for the material required for high performance of the first light emitting unit 7 and the material required for high performance of the second light emitting unit 8 are as follows. Since the first light emitting unit 7 and the second light emitting unit 8 are separated from each other by the intermediate layer 9, material selection is possible for each unit, which is effective for high efficiency and long life. In addition, a multi-unit structure in which the first light emitting unit 7 having an emission spectrum in a relatively short wavelength region and the second light emitting unit 8 having an emission spectrum in a relatively long wavelength region can be separated by an intermediate layer 9 and arranged. By using the optical design, optical design becomes easy, high color rendering properties, high efficiency, long life, high luminance, reduction of viewing angle dependency of chromaticity, and the like are possible.

また、図１に示すように、第一発光ユニット７が透明電極１の側に配置され、第二発光ユニット８が反射電極６の側に配置されて形成されていることが、高効率化、色度の角度依存性の抑制の点から好ましい。反射電極６の側の発光ユニットは、透明電極１の側の発光ユニットと比較し、干渉の影響によるロスが小さく、反射電極６の側の発光ユニットの光取出し効率は、透明電極１の側の発光ユニットの光取出し効率と比較して高くなる傾向にある。そのため、内部量子効率の高い第二発光ユニット８を光取出し効率の比較的高い反射電極６の側に配置することで、より高性能化、高演色性化かつ高効率化が可能となる。 Further, as shown in FIG. 1, the first light emitting unit 7 is disposed on the transparent electrode 1 side, and the second light emitting unit 8 is disposed on the reflective electrode 6 side. This is preferable from the viewpoint of suppressing the angle dependency of chromaticity. The light emitting unit on the reflective electrode 6 side has a smaller loss due to the influence of interference than the light emitting unit on the transparent electrode 1 side, and the light extraction efficiency of the light emitting unit on the reflective electrode 6 side is the same as that on the transparent electrode 1 side. It tends to be higher than the light extraction efficiency of the light emitting unit. Therefore, by disposing the second light emitting unit 8 having high internal quantum efficiency on the side of the reflective electrode 6 having relatively high light extraction efficiency, higher performance, higher color rendering properties, and higher efficiency can be achieved.

上記のように、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、青色蛍光発光層２及び緑色蛍光発光層３を含み、ＴＴＦ現象を利用した第一発光ユニット７と、赤色リン光発光層４及び緑色リン光発光層５を含む第二発光ユニット８とを組み合わせ、これらを中間層を介して積層することにより、異なる色温度での発光色を容易に得ることが可能であり、発光色の調整が効果的に実現可能であり、かつ、高演色性化、高効率化、長寿命化を容易に実現することできる。 As described above, the organic electroluminescence device according to the present invention includes the blue fluorescent light emitting layer 2 and the green fluorescent light emitting layer 3, the first light emitting unit 7 using the TTF phenomenon, the red phosphorescent light emitting layer 4, and the green phosphorescent light emitting layer 3. By combining the second light-emitting unit 8 including the light-emitting layer 5 and laminating them via an intermediate layer, it is possible to easily obtain emission colors at different color temperatures, and adjustment of the emission color is effective. In addition, it is easy to realize high color rendering, high efficiency, and long life.

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.

（実施例１）
図１に示すようなマルチユニット構造が形成された有機エレクトロルミネッセンス素子を製造した。具体的には、基板１０（ガラス基板）上にＩＴＯを厚み１３０ｎｍに成膜することで透明電極１を形成した。さらに透明電極１の上に第一ホール輸送層１１、青色蛍光発光層２（青色蛍光発光材料としてＢＣｚＶＢｉを含有する）、緑色蛍光発光層３（緑色蛍光発光材料としてＴＰＡを含有する）、第一電子輸送層１２（ＣＢＰ）を蒸着法により５ｎｍ〜６０ｎｍの厚みに順次形成した。次に、Ａｌｑ３／Ｌｉ_２Ｏ／Ａｌｑ３／ＨＡＴ−ＣＮ６の層構造を有する中間層９を層厚１５ｎｍで積層した。次に、第二ホール輸送層１３、赤色リン光発光層４（赤色リン光発光材料としてＩｒ（ｐｉｑ）_３を含有する）、緑色リン光発光層５（緑色リン光発光材料としてＢｔ_２Ｉｒ（ａｃａｃ）を含有する）、第二電子輸送層１４を各層が最大５０ｎｍの膜厚で順次形成した。続いて、Ａｌ膜からなる反射電極６を順次形成した。なお、基板１０の透明電極１と反対側の面に光散乱性フィルムを積層して光取出層１５を形成した。 Example 1
An organic electroluminescence element having a multi-unit structure as shown in FIG. 1 was manufactured. Specifically, the transparent electrode 1 was formed by depositing ITO on the substrate 10 (glass substrate) to a thickness of 130 nm. Furthermore, on the transparent electrode 1, the first hole transport layer 11, the blue fluorescent light emitting layer 2 (containing BCzVBi as the blue fluorescent light emitting material), the green fluorescent light emitting layer 3 (containing TPA as the green fluorescent light emitting material), the first The electron transport layer 12 (CBP) was sequentially formed to a thickness of 5 nm to 60 nm by a vapor deposition method. Next, an intermediate layer 9 having a layer structure of Alq 3 / Li ₂ O / Alq 3 / HAT-CN 6 was laminated with a layer thickness of 15 nm. Next, the second hole transport layer 13, the red phosphorescent light emitting layer 4 (containing Ir (piq) ₃ as the red phosphorescent light emitting material), the green phosphorescent light emitting layer 5 (Bt ₂ Ir (as the green phosphorescent light emitting material) acac)), and the second electron transport layer 14 was sequentially formed with each layer having a maximum thickness of 50 nm. Subsequently, a reflective electrode 6 made of an Al film was sequentially formed. The light extraction layer 15 was formed by laminating a light scattering film on the surface of the substrate 10 opposite to the transparent electrode 1.

上記のようにして得られた有機エレクトロルミネッセンス素子は、青色蛍光発光層２及び緑色蛍光発光層３を含む第一発光ユニット７においてＴＴＦ現象を利用したものであり、青色蛍光発光層２の膜厚は１０ｎｍ、緑色蛍光発光層３の膜厚は２０ｎｍ、緑色リン光発光層５の膜厚は１０ｎｍ、赤色リン光発光層４の膜厚は３０ｎｍであり、３０００Ｋの白色発光が得られた。 The organic electroluminescent element obtained as described above utilizes the TTF phenomenon in the first light emitting unit 7 including the blue fluorescent light emitting layer 2 and the green fluorescent light emitting layer 3. 10 nm, the thickness of the green fluorescent light emitting layer 3 is 20 nm, the thickness of the green phosphorescent light emitting layer 5 is 10 nm, the thickness of the red phosphorescent light emitting layer 4 is 30 nm, and white light emission of 3000K was obtained.

（実施例２）
青色蛍光発光層２の膜厚が１５ｎｍ、緑色蛍光発光層３の膜厚が１５ｎｍ、緑色リン光発光層５の膜厚が２０ｎｍ、赤色リン光発光層４の膜厚が２０ｎｍであること以外は、実施例１と同様に有機エレクトロルミネッセンス素子を製造し、４０００Ｋの白色発光が得られた。 (Example 2)
The film thickness of the blue fluorescent light emitting layer 2 is 15 nm, the film thickness of the green fluorescent light emitting layer 3 is 15 nm, the film thickness of the green phosphorescent light emitting layer 5 is 20 nm, and the film thickness of the red phosphorescent light emitting layer 4 is 20 nm. An organic electroluminescence device was produced in the same manner as in Example 1, and a white light emission of 4000 K was obtained.

（実施例３）
青色蛍光発光層２の膜厚が２５ｎｍ、緑色蛍光発光層３の膜厚が５ｎｍ、緑色リン光発光層５の膜厚が３０ｎｍ、赤色リン光発光層４の膜厚が１０ｎｍであること以外は、実施例１と同様に有機エレクトロルミネッセンス素子を製造し、５０００Ｋの白色発光が得られた。 (Example 3)
The film thickness of the blue fluorescent light emitting layer 2 is 25 nm, the film thickness of the green fluorescent light emitting layer 3 is 5 nm, the film thickness of the green phosphorescent light emitting layer 5 is 30 nm, and the film thickness of the red phosphorescent light emitting layer 4 is 10 nm. An organic electroluminescence device was produced in the same manner as in Example 1, and a white light emission of 5000 K was obtained.

（比較例１）
青色蛍光発光層２の膜厚が３０ｎｍ、緑色蛍光発光層３を積層せず、緑色リン光発光層５の膜厚が３０ｎｍ、赤色リン光発光層４の膜厚が１０ｎｍであること以外は、実施例１と同様に有機エレクトロルミネッセンス素子を製造した。青色蛍光発光強度が強すぎるため、白色領域での発光を実現することができなかった。 (Comparative Example 1)
The film thickness of the blue fluorescent light emitting layer 2 is 30 nm, the green fluorescent light emitting layer 3 is not laminated, the film thickness of the green phosphorescent light emitting layer 5 is 30 nm, and the film thickness of the red phosphorescent light emitting layer 4 is 10 nm. An organic electroluminescence element was produced in the same manner as in Example 1. Since the blue fluorescent light emission intensity is too strong, light emission in the white region could not be realized.

（比較例２）
第一電子輸送層１２を形成するための電子輸送性材料として、三重項準位の低い材料（Ａｌｑ３）を用いることで、ＴＴＦ現象を利用しない第一発光ユニット７を形成すると共に、第二発光ユニット８の発光材料の濃度調整による発光効率の調整を行ったこと以外は、実施例１と同様に有機エレクトロルミネッセンス素子を製造し、３０００Ｋの白色発光が得られた。なお、第二発光ユニット８の発光材料の濃度調整による発光効率の調整とは、白色発光を得るために、緑色リン光発光材料や赤色リン光発光材料の濃度を調整して、第二発光ユニット８の発光効率を低下させるものである。 (Comparative Example 2)
By using a material (Alq3) having a low triplet level as an electron transporting material for forming the first electron transporting layer 12, the first light emitting unit 7 that does not use the TTF phenomenon is formed and the second light emission is performed. An organic electroluminescence element was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the light emission efficiency was adjusted by adjusting the concentration of the light emitting material of the unit 8, and white light emission of 3000K was obtained. The adjustment of the light emission efficiency by adjusting the concentration of the light emitting material of the second light emitting unit 8 means adjusting the concentration of the green phosphorescent light emitting material or the red phosphorescent light emitting material to obtain white light emission. 8 is to reduce the luminous efficiency.

（比較例３）
第一電子輸送層１２を形成するための電子輸送性材料として、三重項準位の低い材料（Ａｌｑ３）を用いることで、ＴＴＦ現象を利用しない第一発光ユニット７を形成すると共に、第二発光ユニット８の発光材料の濃度調整による発光効率の調整を行ったこと以外は、実施例２と同様に有機エレクトロルミネッセンス素子を製造し、４０００Ｋの白色発光が得られた。 (Comparative Example 3)
By using a material (Alq3) having a low triplet level as an electron transporting material for forming the first electron transporting layer 12, the first light emitting unit 7 that does not use the TTF phenomenon is formed and the second light emission is performed. An organic electroluminescence element was produced in the same manner as in Example 2 except that the light emission efficiency was adjusted by adjusting the concentration of the light emitting material of the unit 8, and white light emission of 4000K was obtained.

（比較例４）
第一電子輸送層１２を形成するための電子輸送性材料として、三重項準位の低い材料（Ａｌｑ３）を用いることで、ＴＴＦ現象を利用しない第一発光ユニット７を形成すると共に、第二発光ユニット８の発光材料の濃度調整による発光効率の調整を行ったこと以外は、実施例３と同様に有機エレクトロルミネッセンス素子を製造し、５０００Ｋの白色発光が得られた。 (Comparative Example 4)
By using a material (Alq3) having a low triplet level as an electron transporting material for forming the first electron transporting layer 12, the first light emitting unit 7 that does not use the TTF phenomenon is formed and the second light emission is performed. An organic electroluminescent element was produced in the same manner as in Example 3 except that the light emission efficiency was adjusted by adjusting the concentration of the light emitting material of unit 8, and white light emission of 5000K was obtained.

実施例１〜３及び比較例１〜４の有機エレクトロルミネッセンス素子の効率、平均演色評価数Ｒａ及び特殊演色評価数Ｒ９（赤）を表１に示す。 Table 1 shows the efficiency, average color rendering index Ra, and special color rendering index R9 (red) of the organic electroluminescence elements of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4.

実施例１〜３の有機エレクトロルミネッセンス素子は、第一発光ユニット７においてＴＴＦを利用するものであり、各発光層の膜厚の調整により容易に色温度を調整することが可能であり、かつ高効率、高演色性を同時に実現することができる。 The organic electroluminescent elements of Examples 1 to 3 use TTF in the first light emitting unit 7 and can easily adjust the color temperature by adjusting the film thickness of each light emitting layer. Efficiency and high color rendering can be realized at the same time.

これに対して、比較例１〜４の有機エレクトロルミネッセンス素子は、第一発光ユニット７においてＴＴＦ現象を利用しないものであるため、発光色調整のために第二発光ユニット８の効率を低下させる必要があり、結果として白色素子としての効率が低下した。 On the other hand, since the organic electroluminescent elements of Comparative Examples 1 to 4 do not use the TTF phenomenon in the first light emitting unit 7, it is necessary to reduce the efficiency of the second light emitting unit 8 for adjusting the emission color. As a result, the efficiency as a white element decreased.

１透明電極
２青色蛍光発光層
３緑色蛍光発光層
４赤色リン光発光層
５緑色リン光発光層
６反射電極
７第一発光ユニット
８第二発光ユニット
９中間層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent electrode 2 Blue fluorescent light emitting layer 3 Green fluorescent light emitting layer 4 Red phosphorescent light emitting layer 5 Green phosphorescent light emitting layer 6 Reflective electrode 7 First light emitting unit 8 Second light emitting unit 9 Intermediate layer

Claims

陽極と、青色蛍光発光材料及び緑色蛍光発光材料を含む第一発光ユニットと、中間層と、赤色リン光発光材料及び緑色リン光発光材料を含む第二発光ユニットと、陰極とを備えて形成され、前記第一発光ユニットと前記第二発光ユニットとが前記中間層を介して積層され、前記第一発光ユニットからの発光が、二つの三重項励起子の衝突融合により一重項励起子が生成する現象を利用したものであり、前記緑色蛍光発光材料の極大発光波長が４６０〜５４０ｎｍの間に存在し、前記緑色リン光発光材料の極大発光波長が５４０〜６１０ｎｍの間に存在することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 An anode, a first light emitting unit including a blue fluorescent light emitting material and a green fluorescent light emitting material, an intermediate layer, a second light emitting unit including a red phosphorescent light emitting material and a green phosphorescent light emitting material, and a cathode are formed. The first light emitting unit and the second light emitting unit are stacked via the intermediate layer, and light emitted from the first light emitting unit generates singlet excitons by collisional fusion of two triplet excitons. This is a phenomenon utilizing the phenomenon, wherein the green fluorescent light emitting material has a maximum emission wavelength of 460 to 540 nm, and the green phosphorescent light emitting material has a maximum emission wavelength of 540 to 610 nm. Organic electroluminescence device.

前記緑色蛍光発光材料の前記極大発光波長と前記緑色リン光発光材料の前記極大発光波長との差が３５ｎｍ以上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素子。 The organic electroluminescence device according to claim 1, wherein a difference between the maximum emission wavelength of the green fluorescent material and the maximum emission wavelength of the green phosphorescent material is 35 nm or more.

前記青色蛍光発光材料の極大発光波長が４６０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 3. The organic electroluminescence device according to claim 1, wherein a maximum emission wavelength of the blue fluorescent light-emitting material is 460 nm or less.

前記赤色リン光発光材料の極大発光波長が６１０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 The organic electroluminescence device according to any one of claims 1 to 3, wherein a maximum emission wavelength of the red phosphorescent material is 610 nm or more.

前記第一発光ユニットが前記陽極の側に配置され、前記第二発光ユニットが前記陰極の側に配置されて形成されていることを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 The organic electroluminescence device according to claim 4, wherein the first light emitting unit is disposed on the anode side, and the second light emitting unit is disposed on the cathode side.