(57)【要約】【課題】発光寿命の長い発光素子、この発光素子を備えた信頼性の高い表示装置および電子機器を提供すること。【解決手段】  陰極１２と、陽極３と、陰極１２と陽極３との間に設けられ、第１の色に発光する第１の発光層６と、第１の発光層６と陰極１２との間に設けられ、第１の色とは異なる第２の色に発光する第２の発光層８と、第１の発光層６と第２の発光層８との層間にこれらに接するように設けられ、絶縁性を有する無機材料によって構成された中間層７とを有することを特徴とする。【選択図】図１
2010205562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極と、
陽極と、
前記陰極と前記陽極との間に設けられ、第１の色に発光する第１の発光層と、
前記第１の発光層と前記陰極との間に設けられ、前記第１の色とは異なる第２の色に発光する第２の発光層と、
前記第１の発光層と前記第２の発光層との層間にこれらに接するように設けられ、絶縁性を有する無機材料によって構成された中間層とを有することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記絶縁性を有する無機材料の主成分は、最低空軌道のエネルギー準位と最高被占軌道のエネルギー準位との差の絶対値が５．０ｅＶ以上である請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記絶縁性を有する無機材料は、金属または半金属の酸化物である請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記絶縁性を有する無機材料は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯからなる群から選択される１種以上を含む請求項１ないし３のいずれかに記載の発光素子。
【請求項５】
前記絶縁性を有する無機材料は、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３からなる群から選択される１種以上を含む請求項１ないし４のいずれかに記載の発光素子。
【請求項６】
前記中間層は、陽極側に設けられ、正孔を注入する機能を有する第１の中間層と、陰極側に設けられ、電子を注入する機能を有する第２の中間層とを有する請求項１ないし５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項７】
前記第１の中間層の構成材料は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯからなる群から選択される１種以上を含んで構成される請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記第２の中間層の構成材料は、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３からなる群から選択される１種以上を含んで構成される請求項６または７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記中間層の平均厚さは、０．５〜１０ｎｍである請求項１ないし８のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の発光素子を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子、表示装置および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（いわゆる有機ＥＬ素子）は、陽極と陰極との間に少なくとも１層の発光性有機層を介挿した構造を有する発光素子である。このような発光素子では、陰極と陽極との間に電界を印加することにより、発光層に陰極側から電子が注入されるとともに陽極側から正孔が注入され、発光層中で電子と正孔が再結合することにより励起子が生成し、この励起子が基底状態に戻る際に、そのエネルギー分が光として放出される。
【０００３】
このような発光素子としては、例えば、陰極と陽極との間に、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色に対応する３層の発光層を積層し、白色発光させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような白色発光する発光素子は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色が画素ごとに塗り分けられたカラーフィルタと組み合わせて用いることで、フルカラー画像を表示することができる。
【０００４】
また、特許文献１にかかる発光素子では、発光層同士の間に中間層を設けることで、発光層間でのキャリア（電子および正孔）の移動を制限することができ、各発光層での正孔と電子との再結合の量を調整している。この結果、各発光層の発光バランスが調整され、発光素子は目的とする白色の光を放出することができるとともに、発光素子の発光効率、発光寿命等の性能を向上させている。
しかしながら、特許文献１にかかる発光素子では、中間層に一般的な正孔輸送材料や電子輸送材料等の有機化合物を発光バランス調整に利用しているが、有機化合物ゆえのキャリア耐性に問題があり発光寿命が十分でないなどの問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１００９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、複数ある発光層の発光バランスが調節され、発光寿命の長い発光素子、この発光素子を備えた信頼性の高い表示装置および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の発光素子は、陰極と、
陽極と、
前記陰極と前記陽極との間に設けられ、第１の色に発光する第１の発光層と、
前記第１の発光層と前記陰極との間に設けられ、前記第１の色とは異なる第２の色に発光する第２の発光層と、
前記第１の発光層と前記第２の発光層との層間にこれらに接するように設けられ、絶縁性を有する無機材料によって構成された中間層とを有することを特徴とする。
これにより、複数ある発光層の発光バランスが調節され、発光寿命の長い発光素子を提供することができる。
【０００８】
本発明の発光素子では、前記絶縁性を有する無機材料の主成分は、最低空軌道のエネルギー準位と最高被占軌道のエネルギー準位との差の絶対値が５．０ｅＶ以上であることが好ましい。
このように、十分にバンドギャップが大きいと、十分な絶縁性を有することができ、中間層を通過する正孔および電子の量を容易に制御することができるため、各発光層の発光のバランスが良好なものとなる。
【０００９】
本発明の発光素子では、前記絶縁性を有する無機材料は、金属または半金属の酸化物であることが好ましい。
このような材料は、絶縁性に優れ、好適に正孔および電子の輸送量を調節できるとともに、電圧が印加された際にも比較的安定な化合物である。このため、発光素子は、発光寿命がより長いものとなる。
【００１０】
本発明の発光素子では、前記絶縁性を有する無機材料は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯからなる群から選択される１種以上を含むことが好ましい。
これらの化合物は、電子注入性に優れている。このため、このような化合物を含む中間層は、好適に隣接する層に電子を注入できる結果、電子を効率よく発光に利用できるものとなり、発光素子の発光効率および発光寿命が長いものとなる。
【００１１】
本発明の発光素子では、前記絶縁性を有する無機材料は、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３からなる群から選択される１種以上を含むことが好ましい。
これらの化合物は、正孔注入性に優れている。このため、このような化合物を含む中間層は、好適に隣接する層に正孔を注入できる結果、正孔を効率よく発光に利用できるものとなり、発光素子の発光効率および発光寿命が長いものとなる。
【００１２】
本発明の発光素子では、前記中間層は、陽極側に設けられ、正孔を注入する機能を有する第１の中間層と、陰極側に設けられ、電子を注入する機能を有する第２の中間層とを有することが好ましい。
これにより、発光素子の発光効率が優れたものとなるとともに、発光素子は、発光寿命が特に長いものとなる。
【００１３】
本発明の発光素子では、前記第１の中間層の構成材料は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯからなる群から選択される１種以上を含んで構成されることが好ましい。
これにより、第１の中間層は、隣接する層に電子を注入でき、電子を効率よく発光に用いることができる。
本発明の発光素子では、前記第２の中間層の構成材料は、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３からなる群から選択される１種以上を含んで構成されることが好ましい。
これにより、第２の中間層は、隣接する層に正孔を注入でき、正孔を効率よく発光に用いることができる。
【００１４】
本発明の発光素子では、前記中間層の平均厚さは、０．５〜１０ｎｍであることが好ましい。
これにより、中間層は、絶縁性材料によって電子および正孔を蓄積しつつ、電子および正孔がトンネル効果によって十分に通過できるものとなる。このため、上記の範囲内で中間層の平均厚さを設定することにより、中間層を通過する正孔および電子の量を容易に制御することができ、各発光層の発光のバランスを良好なものとすることができる。
【００１５】
本発明の表示装置は、本発明の発光素子を備えることを特徴とする。
これにより、長期間の画像表示が可能であり、優れた信頼性を有する表示装置を提供することができる。
本発明の電子機器は、本発明の表示装置を備えることを特徴とする。
これにより、長期間の画像表示が可能であり、優れた信頼性を有する電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の発光素子の第１実施形態の縦断面を模式的に示す図である。
【図２】本発明の発光素子の第２実施形態の縦断面を模式的に示す図である。
【図３】本発明の発光素子の第３実施形態の縦断面を模式的に示す図である。
【図４】本発明の表示装置を適用したディスプレイ装置の実施形態を示す縦断面図である。
【図５】本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の発光素子、表示装置および電子機器を添付図面に示す好適な実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の発光素子の第１実施形態の縦断面を模式的に示す図である。なお、以下では、説明の都合上、図１中の上側、すなわち後述する陰極１２側を「上」、下側、すなわち後述する陽極３側を「下」として説明を行う。
【００１８】
図１に示す発光素子（エレクトロルミネッセンス素子）１は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）を発光させて、白色発光するものである。
このような発光素子１は、陽極３と正孔注入層４と正孔輸送層５と赤色発光層（第１の発光層）６と中間層７と青色発光層（第２の発光層）８と緑色発光層（第３の発光層）９と電子輸送層１０と電子注入層１１と陰極１２とがこの順に積層されてなるものである。
【００１９】
言い換えすれば、発光素子１は、正孔注入層４と正孔輸送層５と赤色発光層６と中間層７と青色発光層８と緑色発光層９と電子輸送層１０と電子注入層１１と陰極１２とがこの順に積層で積層された積層体１５が２つの電極間（陽極３と陰極１２との間）に介挿されて構成されている。
そして、発光素子１は、その全体が基板２上に設けられるとともに、封止部材１３で封止されている。
【００２０】
このような発光素子１にあっては、赤色発光層６、青色発光層８、および緑色発光層９の各発光層に対し、陰極１２側から電子が供給（注入）されるとともに、陽極３側から正孔が供給（注入）される。そして、各発光層では、正孔と電子とが再結合し、この再結合に際して放出されたエネルギーによりエキシトン（励起子）が生成し、エキシトンが基底状態に戻る際にエネルギー（蛍光やりん光）を放出（発光）する。これにより、発光素子１は、白色発光する。
【００２１】
基板２は、陽極３を支持するものである。本実施形態の発光素子１は、基板２側から光を取り出す構成（ボトムエミッション型）であるため、基板２および陽極３は、それぞれ、実質的に透明（無色透明、着色透明または半透明）とされている。
基板２の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料や、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２２】
このような基板２の平均厚さは、特に限定されないが、０．１〜３０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．１〜１０ｍｍ程度であるのがより好ましい。
なお、発光素子１が基板２と反対側から光を取り出す構成（トップエミッション型）の場合、基板２には、透明基板および不透明基板のいずれも用いることができる。
不透明基板としては、例えば、アルミナのようなセラミックス材料で構成された基板、ステンレス鋼のような金属基板の表面に酸化膜（絶縁膜）を形成したもの、樹脂材料で構成された基板等が挙げられる。
【００２３】
以下、発光素子１を構成する各部を順次説明する。
（陽極）
陽極３は、後述する正孔注入層４を介して正孔輸送層５に正孔を注入する電極である。この陽極３の構成材料としては、仕事関数が大きく、導電性に優れる材料を用いるのが好ましい。
【００２４】
陽極３の構成材料としては、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ３Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ含有ＳｎＯ２、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
このような陽極３の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜２００ｎｍ程度であるのが好ましく、５０〜１５０ｎｍ程度であるのがより好ましい。
【００２５】
（陰極）
一方、陰極１２は、後述する電子注入層１１を介して電子輸送層１０に電子を注入する電極である。この陰極１２の構成材料としては、仕事関数の小さい材料を用いるのが好ましい。
陰極１２の構成材料としては、例えば、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｙｂ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｓ、Ｒｂまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば、複数層の積層体等）用いることができる。
【００２６】
特に、陰極１２の構成材料として合金を用いる場合には、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ等の安定な金属元素を含む合金、具体的には、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ、ＣｕＬｉ等の合金を用いるのが好ましい。かかる合金を陰極１２の構成材料として用いることにより、陰極１２の電子注入効率および安定性の向上を図ることができる。
このような陰極１２の平均厚さは、特に限定されないが、１００〜１００００ｎｍ程度であるのが好ましく、２００〜５００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
なお、本実施形態の発光素子１は、ボトムエミッション型であるため、陰極１２に、光透過性は、特に要求されない。
【００２７】
（正孔注入層）
正孔注入層４は、陽極３からの正孔注入効率を向上させる機能を有するものである。
この正孔注入層４の構成材料（正孔注入材料）としては、特に限定されないが、例えば、銅フタロシアニンや、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−フェニル−３−メチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、下記化１に示すＮ，Ｎ'−ビス−（４−ジフェニルアミノ−フェニル）−Ｎ, Ｎ'−ジフェニル−ビフェニル−４−４'−ジアミン等が挙げられる。
【００２８】
【化１】
2010205562.tif 000003
【００２９】
このような正孔注入層４の平均厚さは、特に限定されないが、５〜１５０ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜１００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
なお、この正孔注入層４は、省略することができる。
【００３０】
（正孔輸送層）
正孔輸送層５は、陽極３から正孔注入層４を介して注入された正孔を赤色発光層６まで輸送する機能を有するものである。
この正孔輸送層５の構成材料には、各種ｐ型の高分子材料や、各種ｐ型の低分子材料を単独または組み合わせて用いることができ、例えば、下記化２に示されるＮ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジアミン（ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）等のテトラアリールベンジジン誘導体、テトラアリールジアミノフルオレン化合物またはその誘導体（アミン系化合物）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３１】
【化２】
2010205562.tif 000004
【００３２】
このような正孔輸送層５の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１５０ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜１００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
なお、この正孔輸送層５は、省略することができる。
【００３３】
（赤色発光層）
この赤色発光層（第１の発光層）６は、赤色（第１の色）に発光する第１の発光材料を含んで構成されている。
このように第１の色として比較的長い波長の光を用いることにより、最低非占有分子軌道（ＨＯＭＯ）と最高占有分子軌道（ＬＵＭＯ）とのエネルギー準位差（バンドギャップ）が比較的小さい発光材料を用いることができる。このようにバンドギャップが比較的小さい発光材料は、正孔や電子を捕獲しやすく、発光しやすい。したがって、陽極３側に赤色発光層６を設けることで、バンドギャップが大きく発光し難い青色発光層８や緑色発光層９を陰極１２側とし、各発光層をバランスよく発光させることができる。
また、このように第１の発光材料がバンドギャップの比較的小さな材料であると、第１の発光層６中の電子、正孔の密度が少ない場合であっても、好適に発光することができる。
このような赤色発光材料としては、特に限定されず、各種赤色蛍光材料、赤色燐光材料を１種または２種以上組み合わせて用いることができる。
【００３４】
赤色蛍光材料としては、赤色の蛍光を発するものであれば特に限定されず、例えば、下記化３に示すテトラアリールジインデノペリレン誘導体等のペリレン誘導体、ユーロピウム錯体、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、ポルフィリン誘導体、ナイルレッド、２−（１，１−ジメチルエチル）−６−（２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ（ｉｊ）キノリジン−９−イル）エテニル）−４Ｈ−ピラン−４Ｈ−イリデン）プロパンジニトリル（ＤＣＪＴＢ）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）等を挙げられる。
【００３５】
【化３】
2010205562.tif 000005
【００３６】
赤色燐光材料としては、赤色の燐光を発するものであれば特に限定されず、例えば、イリジウム、ルテニウム、白金、オスミウム、レニウム、パラジウム等の金属錯体が挙げられ、これら金属錯体の配位子の内の少なくとも１つがフェニルピリジン骨格、ビピリジル骨格、ポルフィリン骨格等を持つものも挙げられる。より具体的には、トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジネート−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（アセチルアセトネート）（ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−１２Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン−白金（ＩＩ）、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジネート−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム、ビス（２−フェニルピリジン）イリジウム（アセチルアセトネート）が挙げられる。
【００３７】
また、赤色発光層６の構成材料としては、前述したような赤色発光材料に加えて、この赤色発光材料をゲスト材料とするホスト材料を用いてもよい。このホスト材料は、正孔と電子とを再結合して励起子を生成するとともに、その励起子のエネルギーを赤色発光材料に移動（フェルスター移動またはデクスター移動）させて、赤色発光材料を励起する機能を有する。このようなホスト材料は、例えば、ゲスト材料である赤色発光材料をドーパントとしてホスト材料にドープして用いることができる。
【００３８】
このような第１のホスト材料としては、用いる赤色発光材料に対して前述したような機能を発揮するものであれば、特に限定されないが、赤色発光材料が赤色蛍光材料を含む場合、例えば、ジスチリルアリーレン誘導体、ナフタセン誘導体、下記化４に示すような化合物、２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）等のアントラセン誘導体、ペリレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）等のキノリノラト系金属錯体、トリフェニルアミンの４量体等のトリアリールアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、下記化５に示されるルブレン誘導体等のルブレンおよびその誘導体、シロール誘導体、ジカルバゾール誘導体、オリゴチオフェン誘導体、ベンゾピラン誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、キノリン誘導体、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）等が挙げられ、これらのうち１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることもできる。
また、赤色発光材料が赤色燐光材料を含む場合、第１のホスト材料としては、例えば、３−フェニル−４−（１’−ナフチル）−５−フェニルカルバゾール、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体等が挙げられ、これらのうち１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００３９】
【化４】
2010205562.tif 000006
【００４０】
【化５】
2010205562.tif 000007
【００４１】
赤色発光層６がホスト材料を含む場合、赤色発光層６中における赤色発光材料の含有量（ドープ量）は、０．０１〜１０ｗｔ％であるのが好ましく、０．１〜５ｗｔ％であるのがより好ましい。赤色発光材料の含有量をこのような範囲内とすることで、発光効率を最適化することができ、後述する青色発光層８や緑色発光層９の発光量とのバランスをとりつつ赤色発光層６を発光させることができる。
【００４２】
（中間層）
この中間層７は、前述した赤色発光層６と後述する青色発光層８との層間にこれらに接するように設けられている。そして、中間層７は、青色発光層８から赤色発光層６へ輸送される電子の量を調節する機能を有する。また、中間層７は、赤色発光層６から青色発光層８へ輸送される正孔の量を調節する機能を有する。この機能により、赤色発光層６および青色発光層８をそれぞれ効率よく発光させることができる。そして、各発光層がバランスよく発光することにより、目的とする色（本実施形態においては白色）をより確実に発光させることができる。
【００４３】
また、本発明においては、中間層７は、絶縁性を有する無機材料（以下、絶縁性無機材料ともいう）で構成されている。このように、中間層が絶縁性の無機材料で構成されていることにより、中間層７は、陰極側の界面付近に電子を蓄積でき、また、陽極３側の界面に正孔を蓄積でき、このことから、中間層７を通過する正孔および電子の量を制御することができる。この結果、発光素子１は、中間層７を有することにより、各発光層の発光のバランスが制御され、正孔および電子が効率よく発光に用いられ、不本意な電子と正孔との再結合によって発光素子１の材料が劣化することが防止される。このため、発光素子１が長寿命となる。
また、中間層７が無機材料で構成されることにより、有機化合物で構成される場合と比較して、中間層７の劣化がおきにくく、中間層７の機能がより長期にわたって維持される。この結果、発光素子１は、長期にわたって各発光層がバランスよく発光することができ、発光寿命が長いものとなる。
【００４４】
絶縁性無機材料は、絶縁性を有するものであればよいが、具体的には、絶縁性無機材料の主成分は、最低空軌道のエネルギー準位と最高被占軌道のエネルギー準位との差の絶対値（バンドギャップ）が５．０ｅＶ以上であることが好ましく、６．０ｅＶ以上であることがより好ましい。このように、十分にバンドギャップが大きいと、十分な絶縁性を有することができ、中間層７を通過する正孔および電子の量を容易に制御することができるため、各発光層の発光のバランスが良好なものとなる。
【００４５】
特に、本実施形態において、中間層７は、電子および正孔がトンネル効果によって通過できる程度（トンネル注入できる程度）の平均厚さを有している。すなわち、中間層７は、絶縁性材料によって電子および正孔を蓄積しつつ、トンネル注入によって電子および正孔を通過させる。このため、中間層７の絶縁性材料の種類および平均厚さを適宜設定することにより、中間層７を通過する正孔および電子の量を制御することができる。
【００４６】
本実施形態において、中間層７の平均厚さは、電子および正孔がトンネル効果によって通過できる程度であるが、具体的には、０．５〜１０ｎｍであることが好ましく、１〜５ｎｍであることがより好ましい。これにより、中間層７は、絶縁性材料によって電子および正孔を蓄積しつつ、電子および正孔がトンネル効果によって十分に通過できるものとなる。このため、上記の範囲内で中間層７の平均厚さを設定することにより、中間層７を通過する正孔および電子の量を容易に制御することができ、各発光層の発光のバランスを良好なものとすることができる。
【００４７】
中間層７を構成する材料としては、絶縁性を有する各種無機材料を用いることができ、例えば、金属（典型金属および遷移金属）または半金属の窒化物、酸化窒化物、カルコゲナイド（酸化物、硫化物、セレン化物、テルル化物）ハロゲン化物、等が挙げられる。
窒化物、窒化酸化物としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔａ、ＳｂおよびＺｎのうちの少なくとも１つの元素を含む窒化物または酸化窒化物が挙げられる。
【００４８】
カルコゲナイドとしては、例えば、ＳｉＯ２、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＯ、Ｌｉ２Ｏ、ＧｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の酸化物、Ｎａ２Ｓ、ＢａＳ等の硫化物、Ｎａ２Ｓｅ、ＣａＳｅ等のセレン化物等が挙げられる。
ハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２、ＢｅＦ２、ＣｓＦ、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ、ＮａＣｌ等が挙げられる。
【００４９】
上述した中でも、絶縁性無機材料としては、金属または半金属の酸化物であることが好ましい。このような材料は、絶縁性に優れ、好適に正孔および電子の輸送量を調節できるとともに、電圧が印加された際にも比較的安定な化合物である。このため、発光素子１は、発光寿命がより長いものとなる。
特に、中間層７がＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯからなる群から選択される１種を含む場合、以下のような効果が得られる。これらの化合物は、電子注入性に優れている。このため、このような化合物を含む中間層７は、好適に隣接する層（赤色発光層６）に電子を注入できる結果、電子を効率よく発光に利用できるものとなり、発光素子１の発光効率および発光寿命が長いものとなる。
【００５０】
また、特に、中間層７がＳｉＯ２、ＧｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３からなる群から選択される１種以上を含んで構成される場合、以下のような効果が得られる。これらの化合物は、正孔注入性に優れている。このため、このような化合物を含む中間層７は、好適に隣接する層（青色発光層８）に正孔を注入できる結果、正孔を効率よく発光に利用できるものとなり、発光素子１の発光効率および発光寿命が長いものとなる。
【００５１】
（青色発光層）
青色発光層（第２の発光層）８は、青色（第２の色）に発光する青色発光材料（第２の発光材料）を含んで構成されている。
このような青色発光材料としては、特に限定されず、各種青色蛍光材料、青色燐光材料を１種または２種以上組み合わせて用いることができる。
【００５２】
青色蛍光材料としては、青色の蛍光を発するものであれば、特に限定されず、例えば、下記化６で示されるジスチリルジアミン系化合物等のジスチリルアミン誘導体、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、ペリレンおよびペリレン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン、４，４’−ビス（９−エチル−３−カルバゾビニレン）−１，１’−ビフェニル（ＢＣｚＶＢｉ）、ポリ［（９．９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−コ−（２，５−ジメトキシベンゼン−１，４−ジイル）］、ポリ［（９，９−ジヘキシルオキシフルオレン−２，７−ジイル）−オルト−コ−（２−メトキシ−５−｛２−エトキシヘキシルオキシ｝フェニレン−１，４−ジイル）］、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−コ−（エチルニルベンゼン）］等が挙げられ、これらのうち１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００５３】
【化６】
2010205562.tif 000008
【００５４】
青色燐光材料としては、青色の燐光を発するものであれば、特に限定されず、例えば、イリジウム、ルテニウム、白金、オスミウム、レニウム、パラジウム等の金属錯体が挙げられる。より具体的には、ビス［４，６−ジフルオロフェニルピリジネート−Ｎ，Ｃ２’］−ピコリネート−イリジウム、トリス［２−（２，４−ジフルオロフェニル）ピリジネート−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム、ビス［２−（３，５−トリフルオロメチル）ピリジネート−Ｎ，Ｃ２’］−ピコリネート−イリジウム、ビス（４，６−ジフルオロフェニルピリジネート−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（アセチルアセトネート）が挙げられる。
また、青色発光層８は、ホスト材料を含んでいてもよい。青色発光層８に用いることのできるホスト材料としては、前述した赤色発光層６ホスト材料と同様のホスト材料を用いることができる。
【００５５】
青色発光層８がホスト材料を含む場合、青色発光層８中における青色発光材料の含有量（ドープ量）は、０．０１〜２０ｗｔ％であるのが好ましく、１〜１５ｗｔ％であるのがより好ましい。青色発光材料の含有量をこのような範囲内とすることで、発光効率を最適化することができ、赤色発光層６や後述する緑色発光層９の発光量とのバランスをとりつつ青色発光層８を発光させることができる。
【００５６】
（緑色発光層）
緑色発光層（第３の発光層）９は、緑色（第３の色）に発光する緑色発光材料（第３の発光材料）を含んで構成されている。
このような緑色発光材料としては、特に限定されず、各種緑色蛍光材料、緑色燐光材料を１種または２種以上組み合わせて用いることができる。
【００５７】
緑色蛍光材料としては、緑色の蛍光を発するものであれば特に限定されず、例えば、クマリン誘導体、下記化７に示すキナクリドン誘導体等のキナクリドンおよびその誘導体、９，１０−ビス［（９−エチル−３−カルバゾール）−ビニレニル］−アントラセン、ポリ（９，９−ジヘキシル−２，７−ビニレンフルオレニレン）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−コ−（１，４−ジフェニレン−ビニレン−２−メトキシ−５−｛２−エチルヘキシルオキシ｝ベンゼン）］、ポリ［（９，９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレニレン）−オルト−コ−（２−メトキシ−５−（２−エトキシルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン）］等が挙げられ、これらのうち１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００５８】
【化７】
2010205562.tif 000009
【００５９】
緑色燐光材料としては、緑色の燐光を発するものであれば特に限定されず、例えば、イリジウム、ルテニウム、白金、オスミウム、レニウム、パラジウム等の金属錯体が挙げられる。中でも、これら金属錯体の配位子の内の少なくとも１つが、フェニルピリジン骨格、ビピリジル骨格、ポルフィリン骨格等を持つものが好ましい。より具体的には、ファク−トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジネート−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（アセチルアセトネート）、ファク−トリス［５−フルオロ−２−（５−トリフルオロメチル−２−ピリジン）フェニル−Ｃ，Ｎ］イリジウムが挙げられる。
また、緑色発光層９はホスト材料を含んでいてもよい。緑色発光層９のホスト材料としては、前述した赤色発光層６のホスト材料と同様のホスト材料を用いることができる。
【００６０】
緑色発光層９がホスト材料を含む場合、緑色発光層９中における緑色発光材料の含有量（ドープ量）は、０．０１〜２０ｗｔ％であるのが好ましく、１〜１５ｗｔ％であるのがより好ましい。緑色発光材料の含有量をこのような範囲内とすることで、発光効率を最適化することができ、赤色発光層６や青色発光層８の発光量とのバランスをとりつつ緑色発光層９を発光させることができる。
【００６１】
（電子輸送層）
電子輸送層１０は、陰極１２から電子注入層１１を介して注入された電子を緑色発光層９に輸送する機能を有するものである。
電子輸送層１０の構成材料（電子輸送材料）としては、例えば、下記化８に示すトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）等の８−キノリノールなしいその誘導体を配位子とする有機金属錯体などのキノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、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等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００６２】
【化８】
2010205562.tif 000010
【００６３】
電子輸送層１０の平均厚さは、特に限定されないが、０．５〜１００ｎｍ程度であるのが好ましく、１〜５０ｎｍ程度であるのがより好ましい。
【００６４】
（電子注入層）
電子注入層１１は、陰極１２からの電子注入効率を向上させる機能を有するものである。
この電子注入層１１の構成材料（電子注入材料）としては、例えば、各種の無機絶縁材料、各種の無機半導体材料が挙げられる。
【００６５】
このような無機絶縁材料としては、例えば、アルカリ金属カルコゲナイド（酸化物、硫化物、セレン化物、テルル化物）、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物およびアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらを主材料として電子注入層を構成することにより、電子注入性をより向上させることができる。特にアルカリ金属化合物（アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物等）は仕事関数が非常に小さく、これを用いて電子注入層１１を構成することにより、発光素子１は、高い輝度が得られるものとなる。
【００６６】
アルカリ金属カルコゲナイドとしては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＯ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２Ｓｅ、ＮａＯ等が挙げられる。
アルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ、ＭｇＯ、ＣａＳｅ等が挙げられる。
アルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣｓＦ、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ、ＮａＣｌ等が挙げられる。
アルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２、ＢｅＦ２等が挙げられる。
【００６７】
また、無機半導体材料としては、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔａ、ＳｂおよびＺｎのうちの少なくとも１つの元素を含む酸化物、窒化物または酸化窒化物等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
電子注入層１１の平均厚さは、特に限定されないが、０．１〜１０００ｎｍ程度であるのが好ましく、０．２〜１００ｎｍ程度であるのがより好ましく、０．２〜５０ｎｍ程度であるのがさらに好ましい。
【００６８】
（封止部材）
封止部材１３は、陽極３、積層体１５、および陰極１２を覆うように設けられ、これらを気密的に封止し、酸素や水分を遮断する機能を有する。封止部材１３を設けることにより、発光素子１の信頼性の向上や、変質・劣化の防止（耐久性向上）等の効果が得られる。
【００６９】
封止部材１３の構成材料としては、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉまたはこれらを含む合金、酸化シリコン、各種樹脂材料等を挙げることができる。なお、封止部材１３の構成材料として導電性を有する材料を用いる場合には、短絡を防止するために、封止部材１３と陽極３、積層体１５、および陰極１２との間には、必要に応じて、絶縁膜を設けるのが好ましい。
また、封止部材１３は、平板状として、基板２と対向させ、これらの間を、例えば熱硬化性樹脂等のシール材で封止するようにしてもよい。
【００７０】
以上のように構成された発光素子１によれば、中間層７が赤色発光層６と青色発光層８との間での電子と正孔の輸送のバランスをとることができるため、赤色発光層６および青色発光層８をそれぞれ効率よく発光させることができる。このため、各発光層の発光バランスが調節されたものとなる。また、発光以外に用いられる電子および正孔の量が少なくなり、この結果、発光素子１の材料が劣化することが防止され、発光素子１の発光寿命が長いものとなる。
【００７１】
また、中間層７は、電子および正孔を蓄積することができるため、電子および正孔が集中しやすいが、中間層７が無機材料で構成されていることにより、中間層が電子および正孔によって劣化することが防止される。
また、本実施形態では、陽極３側から陰極１２側へ、赤色発光層６、中間層７、青色発光層８、緑色発光層９の順に設けることで、比較的簡単に、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）をバランスよく発光させて、白色発光させることができる。
【００７２】
以上のような発光素子１は、例えば、次のようにして製造することができる。
［１］  まず、基板２を用意し、この基板２上に陽極３を形成する。
陽極３は、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着等の乾式メッキ法、電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法、金属箔の接合等を用いて形成することができる。
【００７３】
［２］  次に、陽極３上に正孔注入層４を形成する。
正孔注入層４は、例えば、ＣＶＤ法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
また、正孔注入層４は、例えば、正孔注入材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる正孔注入層形成用材料を、陽極３上に供給した後、乾燥（脱溶媒または脱分散媒）することによっても形成することができる。
【００７４】
正孔注入層形成用材料の供給方法としては、例えば、スピンコート法、ロールコート法、インクジェット印刷法等の各種塗布法を用いることもできる。かかる塗布法を用いることにより、正孔注入層４を比較的容易に形成することができる。
正孔注入層形成用材料の調製に用いる溶媒または分散媒としては、例えば、各種無機溶媒や、各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。
なお、乾燥は、例えば、大気圧または減圧雰囲気中での放置、加熱処理、不活性ガスの吹付け等により行うことができる。
【００７５】
また、本工程に先立って、陽極３の上面には、酸素プラズマ処理を施すようにしてもよい。これにより、陽極３の上面を親液性を付与すること、陽極３の上面に付着する有機物を除去（洗浄）すること、陽極３の上面付近の仕事関数を調整すること等を行うことができる。
ここで、酸素プラズマ処理の条件としては、例えば、プラズマパワー１００〜８００Ｗ程度、酸素ガス流量５０〜１００ｍＬ／ｍｉｎ程度、被処理部材（陽極３）の搬送速度０．５〜１０ｍｍ／ｓｅｃ程度、基板２の温度７０〜９０℃程度とするのが好ましい。
【００７６】
［３］  次に、正孔注入層４上に正孔輸送層５を形成する。
正孔輸送層５は、例えば、ＣＶＤ法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
また、正孔輸送材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる正孔輸送層形成用材料を、正孔注入層４上に供給した後、乾燥（脱溶媒または脱分散媒）することによっても形成することができる。
【００７７】
［４］  次に、正孔輸送層５上に、赤色発光層６を形成する。
赤色発光層６は、例えば、ＣＶＤ法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
［５］  次に、赤色発光層６上に、中間層７を形成する。
中間層７は、例えば、ＣＶＤ法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
【００７８】
［６］  次に、中間層７上に、青色発光層８を形成する。
青色発光層８は、例えば、ＣＶＤ法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
［７］  次に、青色発光層８上に、緑色発光層９を形成する。
緑色発光層９は、例えば、ＣＶＤ法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
【００７９】
［８］  次に、緑色発光層９上に電子輸送層１０を形成する。
電子輸送層１０は、例えば、ＣＶＤ法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
また、電子輸送層１０は、例えば、電子輸送材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる電子輸送層形成用材料を、緑色発光層９上に供給した後、乾燥（脱溶媒または脱分散媒）することによっても形成することができる。
【００８０】
［９］  次に、電子輸送層１０上に、電子注入層１１を形成する。
電子注入層１１の構成材料として無機材料を用いる場合、電子注入層１１は、例えば、ＣＶＤ法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセス、無機微粒子インクの塗布および焼成等を用いて形成することができる。
［１０］  次に、電子注入層１１上に、陰極１２を形成する。
陰極１２は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、金属箔の接合、金属微粒子インクの塗布および焼成等を用いて形成することができる。
以上のような工程を経て、発光素子１が得られる。
最後に、得られた発光素子１を覆うように封止部材１３を被せ、基板２に接合する。
【００８１】
＜第２実施形態＞
図２は、本発明の発光素子の第２実施形態の縦断面を模式的に示す図である。なお、以下では、説明の都合上、図２中の上側、すなわち陰極１２側を「上」、下側、すなわち陽極３側を「下」として説明を行う。
本実施形態にかかる発光素子１Ｘは、中間層７Ａとして、陽極３側に設けられ、電子を注入する機能を有する第１の中間層７１と、陰極１２側に設けられ、正孔を注入する機能を有する第２の中間層７２とを有していること以外は、前述した第１実施形態の発光素子１と同様である。
【００８２】
中間層７Ａとして、上記のような２層を有することにより、前述した第１実施形態の効果に加えて、以下のような効果が得られる。第１の中間層７１は、電子を隣接する層（赤色発光層６）に好適に注入することができ、電子を効率よく発光に用いることができる。また、第２の中間層７２は、正孔を隣接する層（青色発光層８）に好適に注入することができ、正孔を効率よく発光に用いることができる。以上より、発光素子１Ｘの発光効率が優れたものとなるとともに、発光以外に利用される電子および正孔が少なくなる結果、発光素子１Ｘの劣化が少ないものとなり、発光素子１Ｘは、発光寿命が特に長いものとなる。
【００８３】
第１の中間層７１を構成する材料としては、上述した絶縁無機材料で電子を注入する機能を有するものであればよいが、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯからなる群から選択される１種を含むことが好ましい。これにより、第１の中間層７１は、隣接する層（赤色発光層６）に電子を注入でき、電子を効率よく発光に用いることができる。
第１の中間層７１の平均厚さは、特に限定されないが、０．５〜５ｎｍであることが好ましく、１〜３ｎｍであることがより好ましい。これにより、第１の中間層７１の機能が十分に発揮される。
【００８４】
第２の中間層７２を構成する材料としては、上述した絶縁無機材料で正孔を注入する機能を有するものであればよいが、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３からなる群から選択される１種を含むことが好ましい。これにより、第２の中間層７２は、隣接する層（青色発光層８）に正孔を注入でき、正孔を効率よく発光に用いることができる。
第２の中間層７２の平均厚さは、特に限定されないが、０．５〜５ｎｍであることが好ましく、１〜３ｎｍであることがより好ましい。これにより、第２の中間層７２の機能が十分に発揮される。
【００８５】
＜第３実施形態＞
図３は、本発明の発光素子の第３実施形態の縦断面を模式的に示す図である。なお、以下では、説明の都合上、図３中の上側、すなわち陰極１２側を「上」、下側、すなわち陽極３側を「下」として説明を行う。
本実施形態にかかる発光素子１Ｙは、各発光層および中間層の積層順が異なる以外は、前述した第２実施形態の発光素子１Ｘと同様である。
【００８６】
すなわち、図２に示す発光素子１Ｙは、基板２上に、陽極３と正孔注入層４と正孔輸送層５と赤色発光層（第１の発光層）６と青色発光層（第３の発光層）８と中間層７Ａと緑色発光層（第３の発光層）９と電子輸送層１０と電子注入層１１と陰極１２とがこの順に積層され、これらが封止部材１３で封止されている。
言い換えすれば、発光素子１Ｙは、陽極３と陰極１２との間に、正孔注入層４と正孔輸送層５と赤色発光層６と青色発光層８と中間層７Ａと緑色発光層９と電子輸送層１０と電子注入層１１とがこの順で陽極３側から陰極１２側へ積層された積層体１５Ｂが介挿され、これらが基板２上に設けられているとともに封止部材１３で封止されている。
【００８７】
以上のような構成を有する発光素子１Ｙによっても、前述した第２実施形態の発光素子１Ｘと同様の効果を発揮することができる。
特に、本実施形態では、陽極３側から陰極１２側へ、赤色発光層６、青色発光層８、中間層７Ａ、緑色発光層９の順に設けることで、発光素子１の発光寿命をより長いものとすることができる。
【００８８】
以上説明したような発光素子１、１Ｘ、１Ｙは、例えば光源等として使用することができる。また、複数の発光素子１、１Ｘ、１Ｙをマトリックス状に配置することにより、ディスプレイ装置（本発明の表示装置）を構成することができる。
なお、ディスプレイ装置の駆動方式としては、特に限定されず、アクティブマトリックス方式、パッシブマトリックス方式のいずれであってもよい。
【００８９】
次に、本発明の表示装置を適用したディスプレイ装置の一例について説明する。
図４は、本発明の表示装置を適用したディスプレイ装置の実施形態を示す縦断面図である。
図４に示すディスプレイ装置１００は、基板２１と、サブ画素１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂに対応して設けられた複数の発光素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂおよびカラーフィルタ１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂと、各発光素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂをそれぞれ駆動するための複数の駆動用トランジスタ２４とを有している。ここで、ディスプレイ装置１００は、トップエミッション構造のディスプレイパネルである。
【００９０】
基板２１上には、複数の駆動用トランジスタ２４が設けられ、これらの駆動用トランジスタ２４を覆うように、絶縁材料で構成された平坦化層２２が形成されている。
各駆動用トランジスタ２４は、シリコンからなる半導体層２４１と、半導体層２４１上に形成されたゲート絶縁層２４２と、ゲート絶縁層２４２上に形成されたゲート電極２４３と、ソース電極２４４と、ドレイン電極２４５とを有している。
平坦化層上には、各駆動用トランジスタ２４に対応して発光素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂが設けられている。
【００９１】
発光素子１Ｒは、平坦化層２２上に、反射膜３２、腐食防止膜３３、陽極３、積層体（有機ＥＬ発光部）１５、陰極１２、陰極カバー３４がこの順に積層されている。本実施形態では、各発光素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの陽極３は、画素電極を構成し、各駆動用トランジスタ２４のドレイン電極２４５に導電部（配線）２７により電気的に接続されている。また、各発光素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの陰極１２は、共通電極とされている。
なお、発光素子１Ｇ、１Ｂの構成は、発光素子１Ｒの構成と同様である。また、図２では、図１と同様の構成に関しては、同一符号を付してある。また、反射膜３２の構成（特性）は、光の波長に応じて、発光素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ間で異なっていてもよい。
隣接する発光素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ同士の間には、隔壁３１が設けられている。また、これらの発光素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ上には、これらを覆うように、エポキシ樹脂で構成されたエポキシ層３５が形成されている。
【００９２】
カラーフィルタ１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂは、前述したエポキシ層３５上に、発光素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂに対応して設けられている。
カラーフィルタ１９Ｒは、発光素子１Ｒからの白色光Ｗを赤色に変換するものである。また、カラーフィルタ１９Ｇは、発光素子１Ｇからの白色光Ｗを緑色に変換するものである。また、カラーフィルタ１９Ｂは、発光素子１Ｂからの白色光Ｗを青色に変換するものである。このようなカラーフィルタ１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂを発光素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂと組み合わせて用いることで、フルカラー画像を表示することができる。
【００９３】
また、隣接するカラーフィルタ１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂ同士の間には、遮光層３６が形成されている。これにより、意図しないサブ画素１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂが発光するのを防止することができる。
そして、カラーフィルタ１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂおよび遮光層３６上には、これらを覆うように封止基板２０が設けられている。
以上説明したようなディスプレイ装置１００は、単色表示であってもよく、各発光素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂに用いる発光材料を選択することにより、カラー表示も可能である。
このようなディスプレイ装置１００（本発明の表示装置）は、各種の電子機器に組み込むことができる。
【００９４】
図５は、本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピュータ１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部を備える表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このパーソナルコンピュータ１１００において、表示ユニット１１０６が備える表示部が前述のディスプレイ装置１００で構成されている。
【００９５】
図６は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６とともに、表示部を備えている。
携帯電話機１２００において、この表示部が前述のディスプレイ装置１００で構成されている。
【００９６】
図５は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
【００９７】
ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
ディジタルスチルカメラ１３００において、この表示部が前述のディスプレイ装置１００で構成されている。
【００９８】
ケースの内部には、回路基板１３０８が設置されている。この回路基板１３０８は、撮像信号を格納（記憶）し得るメモリが設置されている。
また、ケース１３０２の正面側（図示の構成では裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、回路基板１３０８のメモリに転送・格納される。
【００９９】
また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示のように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニタ１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピュータ１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、回路基板１３０８のメモリに格納された撮像信号が、テレビモニタ１４３０や、パーソナルコンピュータ１４４０に出力される構成になっている。
【０１００】
なお、本発明の電子機器は、図３のパーソナルコンピュータ（モバイル型パーソナルコンピュータ）、図４の携帯電話機、図５のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、テレビや、ビデオカメラ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器（例えば金融機関のキャッシュディスペンサー、自動券売機）、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電表示装置、超音波診断装置、内視鏡用表示装置）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレータ、その他各種モニタ類、プロジェクター等の投射型表示装置等に適用することができる。
【０１０１】
以上、本発明の発光素子、表示装置および電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。
例えば、前述した実施形態では、発光素子が３層の発光層を有するものについて説明したが、発光層が２層または４層以上であってもよい。また、発光層の発光色としては、前述した実施形態のＲ、Ｇ、Ｂに限定されない。
また、中間層は、発光層同士の少なくとも１つの層間に設けられていればよく、２層以上の中間層を有していてもよい。
【実施例】
【０１０２】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．発光素子の製造
（実施例１）
＜１＞  まず、平均厚さ０．５ｍｍの透明なガラス基板を用意した。次に、この基板上に、スパッタ法により、平均厚さ５０ｎｍのＩＴＯ電極（陽極）を形成した。
そして、基板をアセトン、２−プロパノールの順に浸漬し、超音波洗浄した後、酸素プラズマ処理を施した。
【０１０３】
＜２＞  次に、ＩＴＯ電極上に、前記化１に示すテトラアミン化合物を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ２０ｎｍの正孔注入層を形成した。
＜３＞  次に、正孔注入層上に、前記化２に表わされるＮ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル〔１，１’−ビフェニル〕−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ１０ｎｍの正孔輸送層を形成した。
【０１０４】
＜４＞  次に、正孔輸送層上に、赤色発光層の構成材料を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ１０ｎｍの赤色発光層（第１の発光層）を形成した。赤色発光層の構成材料としては、赤色発光材料（ゲスト材料）として前記化３で表わされるテトラアリールジインデノペリレン誘導体（ＲＤ−１）を用い、ホスト材料として前記化５で表わされるルブレン誘導体（ＲＢ）を用いた。また、赤色発光層中の発光材料（ドーパント）の含有量（ドープ濃度）は、２．０ｗｔ％とした。
【０１０５】
＜５＞  次に、赤色発光層上に、中間層の構成材料をスパッタリングにより付与し、平均厚さ２ｎｍの中間層を形成した。中間層の構成材料としては、ＧｅＯ２を用いた。
＜６＞  次に、中間層上に、青色発光層の構成材料を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ２０ｎｍの青色発光層（第２の発光層）を形成した。青色発光層の構成材料としては、青色発光材料として前記化６で示されるジスチリルジアミン系化合物を用い、ホスト材料として前記化４に示すアントラセン系化合物を用いた。また、青色発光層中の青色発光材料（ドーパント）の含有量（ドープ濃度）は、１０．０ｗｔ％とした。
【０１０６】
＜７＞  次に、青色発光層上に、緑色発光層の構成材料を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ１０ｎｍの緑色発光層（第３の発光層）を形成した。緑色発光層の構成材料としては、緑色発光材料（ゲスト材料）として前記化７に示すキナクリドン誘導体を用い、ホスト材料としてホスト材料として前記化４に示すアントラセン系化合物を用いた。また、緑色発光層中の緑色発光材料（ドーパント）の含有量（ドープ濃度）は、１０．０ｗｔ％とした。
＜８＞  次に、緑色発光層上に、前記化８に示すトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ５０ｎｍの電子輸送層を形成した。
【０１０７】
＜９＞  次に、電子輸送層上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ１ｎｍの電子注入層を形成した。
＜１０＞  次に、電子注入層上に、Ａｌを真空蒸着法により成膜した。これにより、Ａｌで構成される平均厚さ２００ｎｍの陰極を形成した。
＜１１＞  次に、形成した各層を覆うように、ガラス製の保護カバー（封止部材）を被せ、エポキシ樹脂により固定、封止した。
以上の工程により、図１に示すような発光素子を製造した。
【０１０８】
（実施例２）
中間層の構成を表１に示すように変更した以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
具体的には、実施例１と同様にして、基板上に正孔注入層、正孔輸送層、赤色発光層を順次設けた。
【０１０９】
次に、赤色発光層上に、Ｌｉ２Ｏをスパッタリングにより付与し、平均厚さ１ｎｍの第１の中間層を形成した。
次に、第１の中間層上に、ＳｉＯ２をスパッタリングにより付与し、平均厚さ２ｎｍの第２の中間層を形成した。これにより、中間層が形成された。
以下、実施例１と同様にして発光素子を製造した。
以上の工程により、図２に示すような発光素子を製造した。
【０１１０】
（実施例３）
中間層の構成を表１に示すように変更し、中間層を青色発光層と緑色発光層との間に設け、各層の膜厚（平均厚さ）を調整した以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
具体的には、実施例１と同様にして、基板上に正孔注入層、正孔輸送層を順次設けた。
【０１１１】
次に、平均厚さを５ｎｍとした以外は前記実施例１と同様にして正孔輸送層上に赤色発光層を形成した。
次に、赤色発光層上に、平均厚さを１２ｎｍとした以外は前記実施例１と同様にして青色発光層を形成した。
次に、青色発光層上に、ＳｒＯをスパッタリングにより付与し、平均厚さ２ｎｍの第１の中間層を形成した。
次に、第１の中間層上に、ＧｅＯ２をスパッタリングにより付与し、平均厚さ２ｎｍの第２の中間層を形成した。これにより、中間層が形成された。
【０１１２】
次に、第２の中間層上に、平均厚さを８ｎｍとした以外は前記実施例１と同様にして緑色発光層を形成した。
次に、緑色発光層上に、平均厚さを４０ｎｍとした以外は前記実施例１と同様にして電子輸送層を形成した。
以下、実施例１と同様にして発光素子を製造した。
以上の工程により、図３に示すような発光素子を製造した。
【０１１３】
（比較例１）
中間層を構成する材料として、前記化２に表わされるＮ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル〔１，１’−ビフェニル〕−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）を用い、平均厚さが５ｎｍとなるように真空蒸着法にて中間層を形成した以外は、前記実施例１と同様にして発光素子を製造した。
【０１１４】
（比較例２）
中間層を構成する材料として、前記化２に表わされるＮ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル〔１，１’−ビフェニル〕−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）と、前記化４に示すような化合物（ＡＤ）を用い、平均厚さが５ｎｍとなるように真空蒸着法にて共蒸着を行い中間層を形成した以外は、前記実施例１と同様にして発光素子を製造した。なお、中間層中におけるα−ＮＰＤと前記化４に示すような化合物（ＡＤ）との重量比は、１：１となるようにした。
（比較例３）
中間層の構成を下記に示すようにした以外は、前記実施例３と同様にして発光素子を製造した。
【０１１５】
中間層を構成する材料として、前記化２に表わされるＮ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル〔１，１’−ビフェニル〕−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）と、下記化９に表わされる２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ−２−ナフチルアントラセン（ＴＢＡＤＮ）とを用い、平均厚さが５ｎｍとなるように真空蒸着法にて共蒸着を行い中間層を形成した。なお、中間層中におけるα−ＮＰＤと下記化９に表わされる２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ−２−ナフチルアントラセン（ＴＢＡＤＮ）との重量比は、１：１となるようにした。
【０１１６】
【化９】
2010205562.tif 000011
【０１１７】
２．評価
２−１．発光寿命の評価
各実施例および各比較例について、直流電源を用いて発光素子に４００ｍＡ／ｃｍ２の定電流を流しつづけ、その間、輝度計を用いて輝度を測定し、その輝度が初期の輝度の８０％となる時間（ＬＴ８０）を測定した。そして、比較例１におけるＬＴ８０の時間を１．００として、各比較例および各実施例のＬＴ８０の時間を相対的に評価した。
【０１１８】
２−２．発光効率の評価
各実施例および各比較例について、直流電源を用いて発光素子に２０ｍＡ／ｃｍ２の定電流を流し、輝度計を用いて輝度を測定した。測定された輝度から、発光効率（ｃｄ／Ａ、電流あたりの輝度）を求め、比較例１の相対的な発光効率を１とした時の各実施例および各比較例の相対的な発光効率（電流効率）を求めた。また、このときの発光素子に印加された駆動電圧も同様にして測定し、比較例１の相対的な駆動電圧を１とした時の各実施例および各比較例の相対的な駆動電圧を求めた。
表１に、上記の評価結果を各実施例および各比較例の中間層の構成と合わせて示す。
【０１１９】
【表１】
2010205562.tif 000012
【０１２０】
表１から明らかなように、各実施例の発光素子は、基準となる比較例１の発光素子に比して一定の電流下での発光寿命が長いものであった。また、各実施例の発光素子は、比較例１の発光素子と比して同等以上の発光効率を有し、比較的駆動電圧が低いものであった。
【符号の説明】
【０１２１】
１、１Ｘ、１Ｙ、１Ｂ、１Ｇ、１Ｒ……発光素子  ２……基板  ３……陽極  ４……正孔注入層  ５……正孔輸送層  ６……赤色発光層（第１の発光層）  ７、７Ａ……中間層  ７１……第１の中間層  ７２……第２の中間層  ８……青色発光層（第２の発光層）  ９……緑色発光層（第３の発光層）  １０……電子輸送層  １１……電子注入層  １２……陰極  １３……封止部材  １５、１５Ａ、１５Ｂ……積層体  １９Ｂ、１９Ｇ、１９Ｒ……カラーフィルタ  １００……ディスプレイ装置  １００Ｂ、１００Ｇ、１００Ｒ……サブ画素  ２０……封止基板  ２１……基板  ２２……平坦化層  ２４……駆動用トランジスタ  ２４１……半導体層  ２４２……ゲート絶縁層  ２４３……ゲート電極  ２４４……ソース電極  ２４５……ドレイン電極  ２７……配線  ３１……隔壁  ３２……反射膜  ３３……腐食防止膜  ３４……陰極カバー  ３５……エポキシ層  ３６……遮光層  １１００……パーソナルコンピュータ  １１０２……キーボード  １１０４……本体部  １１０６……表示ユニット  １２００……携帯電話機  １２０２……操作ボタン  １２０４……受話口  １２０６……送話口  １３００……ディジタルスチルカメラ  １３０２……ケース（ボディー）  １３０４……受光ユニット  １３０６……シャッタボタン  １３０８……回路基板  １３１２……ビデオ信号出力端子  １３１４……データ通信用の入出力端子  １４３０……テレビモニタ  １４４０……パーソナルコンピュータ
【図１】
2010205562.tif 000013
【図２】
2010205562.tif 000014
【図３】
2010205562.tif 000015
【図４】
2010205562.tif 000016
【図５】
2010205562.tif 000017
【図６】
2010205562.tif 000018
【図７】
2010205562.tif 000019