(57)【要約】【課題】  消費電力の低減が可能な有機エレクトロルミネッセンス素子およびそれを備えた有機エレクトロルミネッセンス装置を提供する。【解決手段】  有機ＥＬ素子１００は、ホール注入電極２、ホール注入層３、ホール輸送層４、橙色発光層５、青色発光層６、電子輸送層７および電子注入電極８を備える。有機ＥＬ素子１００の下方に青色カラーフィルタ層ＣＦＢが配設される。ホール注入電極２から電子輸送層７までの光学膜厚を調整することにより、青色波長領域における長波長側の第２のピークの強度と短波長側の第１のピークの強度との比を０．７３以下に設定する。【選択図】        図２
2006073641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の第１の電極と、
少なくとも４００ｎｍから５３０ｎｍの波長領域の光を発生する発光層を含む有機層と、
第２の電極とを順に備え、
前記発光層により発生される光のスペクトルは、４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長領域内の第１の波長において最大の発光強度を有し、
前記第１の波長での発光強度を第１の発光強度とし、前記第１の波長よりも２５ｎｍ長い波長から５３０ｎｍまでの波長領域内における最大の発光強度を第２の発光強度とした場合に、
前記第２の発光強度と前記第１の発光強度との比が０．７３以下になるように前記有機層の光学膜厚および前記第１の電極の光学膜厚が設定されたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記有機層は、５３０ｎｍ以上の波長領域で最大の発光強度を有する他の発光層をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、
前記１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子により発生された光を透過する１または複数の色変換部材とを備え、
前記色変換部材の少なくとも１つは４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長領域の光を透過することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項４】
透光性基板と、
前記透光性基板上に設けられた請求項１または２に記載の１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、
前記透光性基板と前記１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子との間に設けられる１または複数の色変換部材とを備え、
前記色変換部材の少なくとも１つは４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長領域の光を透過することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
基板と、
前記基板上に設けられた請求項１または２に記載の１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、
前記１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子上に設けられる１または複数の色変換部材とを備え、
前記色変換部材の少なくとも１つは４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長領域の光を透過することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの色変換部材は、前記第２の波長において前記第１の波長における透過率よりも低い透過率を有することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子およびそれを備えた有機エレクトロルミネッセンス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報技術（ＩＴ）の興隆に伴い、厚さ数ｍｍ程度の薄型でフルカラー表示が可能な薄型表示素子への要望が高まっている。このような薄型表示素子として、有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称する）素子の開発が進められている。
【０００３】
フルカラー表示を実現するための手段としては、赤色発光素子、緑色発光素子および青色発光素子を用いる方法と、白色発光素子と、光の３原色の単色光を透過させるカラーフィルタとを組み合わせて用いる方法が挙げられる。この白色発光素子は青色発光材料とオレンジ色発光材料とを含み、青色発光材料とオレンジ色発光材料とを同時に発光させて白色を実現していた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−５２８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような白色発光素子を用いた有機ＥＬ装置の実用化においては、消費電力の低減が重要な課題の一つである。
【０００５】
これまでにも、有機ＥＬ装置の消費電力を低減するために、有機ＥＬ素子に用いられる種々の材料の開発が行われてきた。しかしながら、消費電力のさらなる低減が求められている。
【０００６】
本発明の目的は、消費電力の低減が可能な有機エレクトロルミネッセンス素子およびそれを備えた有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、有機材料の開発による低消費電力化とは別に有機ＥＬ素子の構造を最適化することにより消費電力を低減できることを見出した。
【０００８】
第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、光透過性の第１の電極と、少なくとも４００ｎｍから５３０ｎｍの波長領域の光を発生する発光層を含む有機層と、第２の電極とを順に備え、発光層により発生される光のスペクトルは、４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長領域内の第１の波長において最大の発光強度を有し、第１の波長での発光強度を第１の発光強度とし、第１の波長よりも２５ｎｍ長い波長から５３０ｎｍまでの波長領域内における最大の発光強度を第２の発光強度とした場合に、第２の発光強度と第１の発光強度との比が０．７３以下になるように有機層の光学膜厚および第１の電極の光学膜厚が設定されたものである。
【０００９】
第１の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、４００ｎｍから５３０ｎｍの波長領域において、長波長側の波長領域での第２の発光強度と短波長側の波長領域での第１の発光強度との比が０．７３以下に設定されている。この場合、第１の波長より２５ｎｍ長い波長から５３０ｎｍまでの波長領域での発光が抑制される。それにより、第１の波長より２５ｎｍ長い波長から５３０ｎｍまでの波長領域での発光に使用されるエネルギーが低減される。その結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の消費電力を低減することができる。
【００１０】
有機層は、５３０ｎｍ以上の波長領域で最大の発光強度を有する他の発光層をさらに含んでもよい。この場合、４００ｎｍから５３０ｎｍの波長領域の発光と５３０ｎｍ以上の波長領域の発光とを組み合わせることによって所望の発光色を得ることができる。
【００１１】
第２の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置は、第１の発明に係る１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子により発生された光を透過する１または複数の色変換部材とを備え、色変換部材の少なくとも１つは４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長領域の光を透過するものである。
【００１２】
第２の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置においては、１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子により発生された光が、１または複数の色変換部材を通過して外部に出射される。また、第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子が用いられているので、第１の波長より２５ｎｍ長い波長から５３０ｎｍまでの波長領域での発光が抑制される。それにより、第１の波長より２５ｎｍ長い波長から５３０ｎｍまでの波長領域での発光に使用されるエネルギーが低減される。
【００１３】
また、色変換部材の少なくとも１つは４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長領域の光を透過するので、青色光が外部に取り出される。その結果、有機エレクトロルミネッセンス装置の消費電力を低減することができるとともに、色純度の高い青色光を得ることができる。
【００１４】
第３の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置は、透光性基板と、透光性基板上に設けられた第１の発明に係る１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、透光性基板と１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子との間に設けられる１または複数の色変換部材とを備え、色変換部材の少なくとも１つは４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長領域の光を透過するものである。
【００１５】
第３の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置においては、１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子により発生された光が、１または複数の色変換部材および透光性部材を通過して外部に出射される。また、第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子が用いられているので、第１の波長より２５ｎｍ長い波長から５３０ｎｍまでの波長領域での発光が抑制される。それにより、第１の波長より２５ｎｍ長い波長から５３０ｎｍまでの波長領域での発光に使用されるエネルギーが低減される。
【００１６】
また、色変換部材の少なくとも１つは４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長領域の光を透過するので、青色光が外部に取り出される。その結果、消費電力を低減しつつ色純度の高い青色光を得ることができるバックエミッション構造の有機エレクトロルミネッセンス装置が実現される。
【００１７】
第４の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置は、基板と、基板上に設けられた第１の発明に係る１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子上に設けられる１または複数の色変換部材とを備え、色変換部材の少なくとも１つは４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長領域の光を透過するものである。
【００１８】
第４の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置おいては、１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子により発生された光が、１または複数の色変換部材を通過して外部に出射される。また、第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子が用いられているので、第１の波長より２５ｎｍ長い波長から５３０ｎｍまでの波長領域での発光が抑制される。それにより、第１の波長より２５ｎｍ長い波長から５３０ｎｍまでの波長領域での発光に使用されるエネルギーが低減される。
【００１９】
また、色変換部材の少なくとも１つは４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長領域の光を透過するので、青色光が外部に取り出される。その結果、消費電力を低減しつつ色純度の高い青色光を得ることができるトップエミッション構造の有機エレクトロルミネッセンス装置が実現される。
【００２０】
少なくとも１つの色変換部材は、第２の波長において第１の波長における透過率よりも低い透過率を有してもよい。この場合、青色光の色純度をさらに高めることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、４００ｎｍから５３０ｎｍの波長領域において、第２の発光強度と第１の発光強度との比を０．７３以下になるように有機層の光学膜厚および第１の電極の光学膜厚を設定することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子およびそれを備えた有機エレクトロルミネッセンス装置の消費電力を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称する）素子およびそれを備える有機ＥＬ装置について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は本実施の形態に係る有機ＥＬ装置の一例を示す模式的な断面図であり、図２は図１の有機ＥＬ装置の構造を詳細に示した断面図である。
【００２４】
図１の有機ＥＬ装置は、有機ＥＬ素子１００、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧ、青色カラーフィルタ層ＣＦＢおよび基板１から構成される。
【００２５】
赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢは、有機ＥＬ素子１００および基板１の間に形成される。また、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢにより有機ＥＬ装置の各画素が形成されるように配置される。
【００２６】
これら各カラーフィルタ層は、例えばガラスまたはプラスチック等の透明な材料からなる。また、各カラーフィルタ層として、ＣＣＭ（色彩転換媒体）を用いてもよく、ガラスまたはプラスチック等の透明な材料およびＣＣＭの両方を用いてもよい。
【００２７】
次に、図２を用いて図１の有機ＥＬ装置の構造の詳細を説明する。
【００２８】
図２に示すように、ガラスまたはプラスチック等からなる透明の基板１上に、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる層と窒化シリコン（ＳｉＮx ）からなる層との積層膜１１が形成される。
【００２９】
積層膜１１上の一部にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２０が形成される。ＴＦＴ２０はチャネル領域１２、ドレイン電極１３ｄ、ソース電極１３ｓ、ゲート酸化膜１４およびゲート電極１５からなる。
【００３０】
例えば、積層膜１１上の一部にポリシリコン層等からなるチャネル領域１２が形成される。チャネル領域１２上には、ドレイン電極１３ｄおよびソース電極１３ｓが形成される。チャネル領域１２上にゲート酸化膜１４が形成される。ゲート酸化膜１４上にゲート電極１５が形成される。
【００３１】
ＴＦＴ２０のドレイン電極１３ｄは後述のホール注入電極２に接続され、ＴＦＴ２０のソース電極１３ｓは電源線（図示せず）に接続される。
【００３２】
ゲート電極１５を覆うようにゲート酸化膜１４上に第１の層間絶縁膜１６が形成される。ドレイン電極１３ｄおよびソース電極１３ｓを覆うように第１の層間絶縁膜１６上に第２の層間絶縁膜１７が形成される。ゲート電極１５は電極（図示せず）に接続される。
【００３３】
なお、ゲート酸化膜１４は、例えば窒化シリコンからなる層と酸化シリコンからなる層との積層構造を有する。また、第１の層間絶縁膜１６は、例えば酸化シリコンからなる層と窒化シリコンからなる層との積層構造を有し、第２の層間絶縁膜１７は、例えば窒化シリコンからなる。
【００３４】
第２の層間絶縁膜１７上に、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢがそれぞれ形成される。赤色カラーフィルタ層ＣＦＲは、赤色の波長領域の光を透過させ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧは、緑色の波長領域の光を透過させ、青色カラーフィルタ層ＣＦＢは、青色の波長領域の光を透過させる。なお、図２においては、青色カラーフィルタ層ＣＦＢを例示する。青色カラーフィルタ層ＣＦＢは、４００ｎｍ〜５３０ｎｍの波長領域の光を７０％以上透過させることが好ましく、８０％以上透過させることがより好ましい。
【００３５】
赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢを覆うように第２の層間絶縁膜１７上に、例えばアクリル樹脂等からなる第１の平坦化層１８が形成される。
【００３６】
第１の平坦化層１８上に有機ＥＬ素子１００が形成される。有機ＥＬ素子１００は、ホール注入電極２、ホール注入層３、ホール輸送層４、橙色発光層５、青色発光層６、電子輸送層７および電子注入電極８を順に含む。第１の平坦化層１８上にホール注入電極２が各画素ごとに形成され、画素間の領域においてホール注入電極２を覆うように絶縁性の第２の平坦化層１９が形成される。なお、ホール注入電極２は、例えばインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電膜からなる。
【００３７】
ホール注入電極２および第２の平坦化層１９を覆うようにホール注入層３が形成される。ホール注入層３は、例えば、プラズマＣＶＤ法（プラズマ化学的気相成長法）により形成されたＣＦX （フッ化炭素）からなる。
【００３８】
このホール注入層３上に、ホール輸送層４、橙色発光層５、青色発光層６および電子輸送層７が順に形成される。さらに、この電子輸送層７上に、例えば、アルミニウム等からなる電子注入電極８が形成される。
【００３９】
ホール輸送層４は、例えば、下記式（１）に示されるN,N'-ジ(ナフタレン-1-イル)-N,N'-ジフェニル-ベンジジン（N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine）（以下、ＮＰＢと略記する）等の有機材料からなる。
【００４０】
【化１】
2006073641.tif 000003
【００４１】
橙色発光層５は、ホスト材料に発光ドーパントがドープされた構成を有する。
【００４２】
橙色発光層５のホスト材料としては、例えば、ＮＰＢ等を用いることができる。
【００４３】
橙色発光層５の発光ドーパントとしては、例えば、下記式（２）に示す5,12-ビス(4-(6-メチルベンゾチアゾール-2-イル)フェニル)-6,11-ジフェニルナフタセン（5,12-Bis(4-(6-methylbenzothiazol-2-yl)phenyl)-6,11-diphenylnaphthacene）（以下、ＤＢｚＲと略記する）等を用いることができる。
【００４４】
【化２】
2006073641.tif 000004
【００４５】
青色発光層６は、ホスト材料に第１および第２のドーパントがドープされた構成を有する。ここで、第２のドーパントは発光し、第１のドーパントは、ホスト材料から第２のドーパントへのエネルギーの移動を促進することにより第２のドーパントの発光を補助する役割を担う。
【００４６】
青色発光層６のホスト材料としては、例えば、下記式（３）に示されるターシャリー-ブチル置換ジナフチルアントラセン（tert-butyl substituted dinaphthylanthracene）（以下、ＴＢＡＤＮと略記する）等を用いることができる。
【００４７】
【化３】
2006073641.tif 000005
【００４８】
青色発光層６の第１のドーパントとしては、例えば、ＮＰＢ等を用いることができる。
【００４９】
青色発光層６の第２のドーパントとしては、例えば、下記式（４）に示す1,4,7,10-テトラ-ターシャリー-ブチルペリレン（1,4,7,10-Tetra-tert-butylPerylene）（以下、ＴＢＰと略記する）等を用いることができる。
【００５０】
【化４】
2006073641.tif 000006
【００５１】
電子輸送層７としては、例えば、下記式（５）に示される2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン（2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline）（以下、ＢＣＰと略記する）を用いることができる。この場合、ＢＣＰは高い電子移動度を有するので、電子を効率よく青色発光層６および橙色発光層５に注入することができる。それにより、駆動電圧が低くなり有機ＥＬ素子１００の消費電力が低減される。
【００５２】
【化５】
2006073641.tif 000007
【００５３】
また、電子輸送層７としては、下記式（６）に示されるトリス(8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウム（Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminｕｍ）（以下、Ａｌｑ３と略記する）等の他の有機材料を用いてもよい。
【００５４】
【化６】
2006073641.tif 000008
【００５５】
上記の有機ＥＬ素子１００においては、ホール注入電極２と電子注入電極８との間に電圧を印加することにより、ホール注入電極２からホールが注入され、電子注入電極８から電子が注入される。ホールはホール輸送層４を通して橙色発光層５および青色発光層６に輸送され、電子は電子輸送層７を通して青色発光層６および橙色発光層５に輸送され、橙色発光層５および青色発光層６においてホールと電子とが再結合し、橙色発光層５および青色発光層６が発光する。その結果、白色光が得られる。
【００５６】
以上のように、基板１上に積層膜１１、ＴＦＴ２０、第１の層間絶縁膜１６、第２の層間絶縁膜１７、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢ、第１の平坦化層１８、第２の平坦化層１９ならびに有機ＥＬ素子１００が形成されることにより、バックエミッション構造の有機ＥＬ装置が完成する。
【００５７】
有機ＥＬ素子１００により発生された光は、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、
緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢと透明の基板１とを通じて外部に取り出される。
【００５８】
以下、上記の有機ＥＬ素子１００の白色光が青色カラーフィルタ層ＣＦＢを透過する場合について説明する。
【００５９】
図３は、上記の有機ＥＬ素子１００の発光スペクトルの一例を示す図である。図３において、横軸は波長を示し、縦軸は規格化発光強度を示す。なお、図３においては、発光強度の最大値が１となるよう各波長での発光強度を規格化した。
【００６０】
図３に示すように、有機ＥＬ素子１００の発光スペクトルは青色波長領域（４００〜５３０ｎｍ）内の４００〜４８０ｎｍの波長領域で第１のピークを有し、４８０〜５３０ｎｍの波長領域で第２のピークを有する。
【００６１】
図３のような発光スペクトルを有する有機ＥＬ素子１００に青色カラーフィルタ層ＣＦＢを設けた場合、通常、青色波長領域以外の波長を有する光はほとんど青色カラーフィルタ層ＣＦＢを透過しない。特に青色光の純度を高くする場合には、例えば、第１のピークの波長およびその周辺の波長領域での透過率が高く（例えば８０％以上）、それ以外の波長領域での透過率が低い（例えば７０％以下）青色カラーフィルタ層ＣＦＢを用いる。このような青色カラーフィルタ層ＣＦＢを用いる場合、透過率の低い波長領域での発光のために使用されるエネルギーが無駄になる。本発明者は、この無駄になる波長領域での発光を抑制することにより、有機ＥＬ素子１００の消費電力を低減することができることを見出した。
【００６２】
本実施の形態においては、青色波長領域において、第１のピークの波長より２５ｎｍ以上長い波長領域での発光強度を抑制する。具体的には、第２のピークの強度と第１のピークの強度との比を０．７３以下に設定する。
【００６３】
ここで、有機ＥＬ素子１００の発光スペクトルは、各層の材料および／または膜厚によって変化する。この場合、ホール注入電極２から電子輸送層７までの光学膜厚（厚さと屈折率との積）を調整して光学的干渉の影響を操作することにより、青色波長領域における第２のピークの強度と第１のピークの強度との比を０．７３以下に設定する。それにより、上記の無駄になる部分の波長域の発光を抑えることができ、有機ＥＬ素子１００の消費電力を低減することができる。
【００６４】
なお、有機ＥＬ素子１００の各層に用いられる材料は上記の材料に限られず、他の材料を用いた場合においても、有機ＥＬ素子１００のホール注入電極２から電子輸送層７までの光学膜厚を調整することにより、青色波長領域における第２のピークの強度と第１のピークの強度との比を０．７３以下に設定する。それにより、有機ＥＬ素子１００の消費電力を低減することができる。
【００６５】
上記実施の形態においては、ホール注入電極２が第１の電極に相当し、ホール注入層３、ホール輸送層４、橙色発光層５、青色発光層６および電子輸送層７が有機層に相当し、電子注入電極８が第２の電極に相当する。
【００６６】
また、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧ、青色カラーフィルタ層ＣＦＢが１または複数の色変換部材に相当する。
【００６７】
本実施の形態に係る有機ＥＬ装置は、以下の構成を有してよい。
【００６８】
図４は、他の実施の形態に係る有機ＥＬ装置を示す詳細断面図である。図４の有機ＥＬ装置は以下の点で図２の有機ＥＬ装置と構造が異なる。
【００６９】
図４の有機ＥＬ装置においては、図２の有機ＥＬ装置と同様に、基板１上に積層膜１１、ＴＦＴ２０、第１の層間絶縁膜１６、第２の層間絶縁膜１７、青色カラーフィルタ層ＣＦＢ、第１の平坦化層１８、第２の平坦化層１９および有機ＥＬ素子１００が形成される。なお、図４においても、青色カラーフィルタ層ＣＦＢを例示する。
【００７０】
その後、有機ＥＬ素子１００上に、透明の接着剤層２３を介してオーバーコート層２２、青色カラーフィルタ層ＣＦＢおよび透明の封止基板２１が順に積層された積層体が接着される。これによりトップエミッション構造の有機ＥＬ装置が完成する。
【００７１】
有機ＥＬ素子１００により発生された光は、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢと透明の封止基板２１とを通じて外部に取り出される。
【００７２】
図４の有機ＥＬ装置において、基板１は不透明な材料により形成されてもよい。また、有機ＥＬ素子１００のホール注入電極２は、例えば、膜厚約５０ｎｍのインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）と膜厚約１００ｎｍのアルミニウム、クロムまたは銀とを積層することにより形成される。この場合、ホール注入電極２は、有機ＥＬ素子１００により発生された光を封止基板２１側へ反射する。
【００７３】
電子注入電極８は、透明な材料からなる。電子注入電極８は、例えば膜厚約１００ｎｍのインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）と膜厚約２０ｎｍの銀とを積層することにより形成される。
【００７４】
オーバーコート層２２は、例えば厚み約１μｍのアクリル樹脂等により形成される。赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢはそれぞれ約１μｍの厚みを有する。
【００７５】
封止基板２１としては、例えばガラス、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる層または窒化シリコン（ＳｉＮx ）からなる層を用いることができる。
【００７６】
図４の有機ＥＬ装置においては、トップエミッション構造であることによりＴＦＴ２０上の領域も画素領域として用いることができる。すなわち、図４の有機ＥＬ装置では、図２の青色カラーフィルタ層ＣＦＢよりも大きい青色カラーフィルタ層ＣＦＢを用いることができる。それにより、より広い領域を画素領域として用いることができるので、有機ＥＬ装置の発光効率が向上する。
【００７７】
なお、図４の有機ＥＬ装置においては、有機ＥＬ素子１００のホール注入層３から電子注入電極８までの光学膜厚を調整することにより、青色波長領域における第２のピークの強度と第１のピークの強度との比を０．７３以下に設定する。それにより、有機ＥＬ素子１００の消費電力を低減することができる。
【００７８】
上記実施の形態においては、電子注入電極８が光透過性の第１の電極に相当し、ホール注入電極２が第２の電極に相当する。
【実施例】
【００７９】
以下、本発明によれば、有機ＥＬ素子の光学膜厚を調整することにより、消費電力を低減できることを実施例を挙げて説明する。
【００８０】
（実施例１）
実施例１においては、図２の構造を有する有機ＥＬ素子を以下の条件で作製した。
【００８１】
ホール注入電極２は、膜厚３０ｎｍのインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）からなり、屈折率は１．９７である。ホール注入層３はＣＦX （フッ化炭素）からなる。
【００８２】
ホール輸送層４は、膜厚１１０ｎｍのＮＰＢからなり、屈折率は１．８５である。橙色発光層５は、膜厚６０ｎｍを有し、屈折率１．８５のＮＰＢからなるホスト材料に屈折率１．９の発光ドーパントを３体積％添加することにより形成される。青色発光層６は、膜厚５０ｎｍを有し、屈折率１．９のホスト材料に屈折率１．８５のＮＰＢからなる第１のドーパントを１６体積％添加し、屈折率１．８５のＴＢＰからなる第２のドーパントを１体積％添加することにより形成される。電子輸送層７は、膜厚１０ｎｍを有し、屈折率１．８の材料からなる。
【００８３】
電子注入電極８は、１ｎｍのフッ化リチウム（ＬｉＦ）膜および４００ｎｍのアルミニウム膜の積層構造からなる。
【００８４】
以上の条件で、実施例１の有機ＥＬ素子を作製した。実施例１の有機ＥＬ素子のホール注入電極２から電子輸送層７までの光学膜厚は４８４ｎｍである。
【００８５】
（実施例２）
実施例２においては、ホール輸送層４の膜厚を１３０ｎｍにした点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。実施例２の有機ＥＬ素子のホール注入電極２から電子輸送層７までの光学膜厚は５２１ｎｍである。
【００８６】
（実施例３）
実施例３においては、ホール輸送層４の膜厚を９０ｎｍにした点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。実施例３の有機ＥＬ素子のホール注入電極２から電子輸送層７までの光学膜厚は４４７ｎｍである。
【００８７】
（実施例４）
実施例４においては、ホール輸送層４の膜厚を２１０ｎｍにした点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。実施例４の有機ＥＬ素子のホール注入電極２から電子輸送層７までの光学膜厚は６６９ｎｍである。
【００８８】
（比較例１）
比較例１においては、ホール輸送層４の膜厚を１５０ｎｍにした点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。比較例１の有機ＥＬ素子のホール注入電極２から電子輸送層７までの光学膜厚は５５８ｎｍである。
【００８９】
（比較例２）
比較例２においては、ホール輸送層４の膜厚を１９０ｎｍにした点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。比較例２の有機ＥＬ素子のホール注入電極２から電子輸送層７までの光学膜厚は６３２ｎｍである。
【００９０】
（比較例３）
比較例３においては、ホール輸送層４の膜厚を１７０ｎｍにした点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。実施例３の有機ＥＬ素子のホール注入電極２から電子輸送層７までの光学膜厚は５９５ｎｍである。
【００９１】
（評価）
以上のようにして作製した実施例１〜４および比較例１〜３の有機ＥＬ素子の３０ｍＡ／ｃｍ2 での発光スペクトルおよび消費電力を測定した。なお、測定は常温で行った。
【００９２】
図５は、実施例１〜４および比較例１〜３の有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示すグラフである。図５において、横軸は波長を示し、縦軸は規格化発光強度を示す。なお、図５においては、実施例１〜４および比較例１〜３の各有機ＥＬ素子の青色波長領域の発光スペクトルにおいて最も高い発光強度を有するピークの発光強度を１として、その他の発光強度を規格化した。
【００９３】
図５に示すように、実施例１〜４および比較例１〜３の有機ＥＬ素子の発光スペクトルは、青色波長領域において、４００〜４８０ｎｍの波長領域に第１のピークを有し、４８０〜５３０ｎｍの波長領域で第２のピークを有する。
【００９４】
表１に各層の条件、光学膜厚およびピーク比を示す。なお、ピーク比は、第２のピークの強度と第１のピークの強度との比である。
【００９５】
【表１】
2006073641.tif 000009
【００９６】
また、図６は、実施例１〜４および比較例１〜３の有機ＥＬ素子のピーク比と消費電力との関係を示す図である。図６において、横軸はピーク比を示し、縦軸は規格化消費電力を示す。なお、図６においては、比較例３の有機ＥＬ素子の消費電力を１として、実施例１〜４および比較例１，２の消費電力を規格化した。
【００９７】
図６に示すように、実施例１〜４の有機ＥＬ素子の消費電力は比較例１〜３の有機ＥＬ素子に比べて低い。
【００９８】
実施例１〜４の有機ＥＬ素子のピーク比は比較例１〜３の有機ＥＬ素子に比べて小さい。ピーク比が０．７３以下になると、消費電力が急激に減少している。これは、ピーク比を０．７３以下に設定することにより第２のピークの発光のために使用されるエネルギーが低減されるためであると考えられる。それにより、ピーク比が０．７３以下の実施例１〜４の有機ＥＬ素子では、ピーク比が０．７３を超える比較例１〜３の有機ＥＬ素子に比べて消費電力を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子およびそれを備えた有機エレクトロルミネッセンス装置は、各種光源または各種表示装置等に有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の一実施の形態に係る有機ＥＬ装置を示す模式的断面図である。
【図２】図１の有機ＥＬ装置の構造を詳細に示した断面図である。
【図３】本実施の形態に係る有機ＥＬ素子の発光スペクトルの一例を示す図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る有機ＥＬ装置を示す詳細断面図である。
【図５】実施例１〜４および比較例１〜３の有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示すグラフである。
【図６】実施例１〜４および比較例１〜３の有機ＥＬ素子のピーク比と消費電力の関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１    基板
２    ホール注入電極
３    ホール注入層
４    ホール輸送層
５    橙色発光層
６    青色発光層
７    電子輸送層
８    電子注入電極
１００    有機ＥＬ素子
ＣＦＲ    赤色カラーフィルタ層
ＣＦＧ    緑色カラーフィルタ層
ＣＦＢ    青色カラーフィルタ層
【図１】
2006073641.tif 000010
【図２】
2006073641.tif 000011
【図３】
2006073641.tif 000012
【図４】
2006073641.tif 000013
【図５】
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【図６】
2006073641.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成17年8月31日(2005.8.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の第１の電極と、
少なくとも４００ｎｍから５３０ｎｍの波長領域の光を発生する発光層を含む有機層と、
第２の電極とを順に備え、
前記発光層により発生される光のスペクトルは、４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長領域内の第１の波長において最大の発光強度を有し、
前記第１の波長での発光強度を第１の発光強度とし、前記第１の波長よりも２５ｎｍ長い波長から５３０ｎｍまでの波長領域内における最大の発光強度を第２の発光強度とした場合に、
前記第２の発光強度と前記第１の発光強度との比が０．７３以下になるように前記有機層の光学膜厚および前記第１の電極の光学膜厚が設定されたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記有機層は、５３０ｎｍ以上の波長領域で最大の発光強度を有する他の発光層をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、
前記１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子により発生された光を透過する１または複数の色変換部材とを備え、
前記色変換部材の少なくとも１つは４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長領域の光を透過することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項４】
透光性基板と、
前記透光性基板上に設けられた請求項１または２に記載の１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、
前記透光性基板と前記１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子との間に設けられる１または複数の色変換部材とを備え、
前記色変換部材の少なくとも１つは４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長領域の光を透過することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
基板と、
前記基板上に設けられた請求項１または２に記載の１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、
前記１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子上に設けられる１または複数の色変換部材とを備え、
前記色変換部材の少なくとも１つは４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長領域の光を透過することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの色変換部材は、前記第２の発光強度を有する波長において前記第１の波長における透過率よりも低い透過率を有することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
第３の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置においては、１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子により発生された光が、１または複数の色変換部材および透光性基板を通過して外部に出射される。また、第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子が用いられているので、第１の波長より２５ｎｍ長い波長から５３０ｎｍまでの波長領域での発光が抑制される。それにより、第１の波長より２５ｎｍ長い波長から５３０ｎｍまでの波長領域での発光に使用されるエネルギーが低減される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
少なくとも１つの色変換部材は、第２の発光強度を有する波長において第１の波長における透過率よりも低い透過率を有してもよい。この場合、青色光の色純度をさらに高めることができる。