(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と、
陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に設けられ、これら電極に通電することにより燐光を発光する燐光発光層、および前記燐光発光層の燐光よりも短波長の蛍光を発光する蛍光発光層と、
前記燐光発光層と前記蛍光発光層との間に設けられた中間層とを有し、
前記燐光発光層は、前記陽極と前記中間層との間に位置して前記中間層と接触し、
前記蛍光発光層は、前記陰極と前記中間層との間に位置して前記中間層と接触し、
前記中間層は、互いに接触する平均膜厚が３ｎｍ以上、７ｎｍ以下の正孔輸送層および平均膜厚が３ｎｍ以上、７ｎｍ以下の電子輸送層を備え、前記電子輸送層が前記陽極側に、前記正孔輸送層が前記陰極側に位置することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記正孔輸送層の三重項エネルギーおよび前記電子輸送層の三重項エネルギーは、ともに前記燐光発光層の三重項エネルギーよりも大きい請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記陽極と前記燐光発光層との間に設けられ、前記陽極と前記陰極との間に通電することにより燐光を発光する第２の燐光発光層を有する請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項４】
請求項１ないし３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発光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の発光装置を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項５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、発光装置、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が印加されることにより、発光層に対して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。
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、燐光を発光する燐光発光層と、蛍光を発光する蛍光発光層とを含む２層以上の発光層を有するものが知られている。
【０００３】
ところが、かかる構成の発光素子において、これら燐光発光層と蛍光発光層とを互いに接触するように積層すると、燐光発光層の三重項エネルギーが蛍光発光層側に移動し、その後に、発光のためのエネルギーとして寄与することなく失活してしまうため、十分な発光効率を得ることができなかった。
そこで、上記のような三重項エネルギーの移動を防止または抑制することを目的に、これら燐光発光層と蛍光発光層との間に、電子輸送性材料と正孔輸送性材料との双方を含有する１層の中間層や、燐光発光層および蛍光発光層との三重項エネルギーの関係を考慮した中間層を設けることが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
しかしながら、これら中間層を設けると、発光素子の駆動電圧が上昇したり、燐光発光層および蛍光発光層のいずれか一方を効率よく発光させることができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７２７６２号公報
【特許文献２】ＷＯ２００８／１２３１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、燐光を発光する燐光発光層と、蛍光を発光する蛍光発光層とを、低電圧の駆動であっても効率よく発光させることができる発光素子、この発光素子を備える発光装置、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】
【０００６】
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、陽極と、
陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に設けられ、これら電極に通電することにより燐光を発光する燐光発光層、および前記燐光発光層の燐光よりも短波長の蛍光を発光する蛍光発光層と、
前記燐光発光層と前記蛍光発光層との間に設けられた中間層とを有し、
前記燐光発光層は、前記陽極と前記中間層との間に位置して前記中間層と接触し、
前記蛍光発光層は、前記陰極と前記中間層との間に位置して前記中間層と接触し、
前記中間層は、互いに接触する平均膜厚が３ｎｍ以上、７ｎｍ以下の正孔輸送層および平均膜厚が３ｎｍ以上、７ｎｍ以下の電子輸送層を備え、前記電子輸送層が前記陽極側に、前記正孔輸送層が前記陰極側に位置することを特徴とする。
このような本発明の発光素子によれば、燐光を発光する燐光発光層と、蛍光を発光する蛍光発光層とを、低電圧の駆動であっても効率よく発光させることができる。
【０００７】
本発明の発光素子では、前記燐光発光層は、前記陽極と前記中間層との間に位置し、前記蛍光発光層は、前記陰極と前記中間層との間に位置している。
ここで、各発光層で発光した光を効率よく取り出すには、光路長を調整する必要があり、その場合、陰極に短波長のものを、陽極側に長波長のものを配置することにより、光の取り出し効率の向上を図ることができる。また、短波長（特に、青色）の光を発光する発光材料としては、一般的に、蛍光を発光するものの方が、発光色、発光効率および寿命ともに、燐光を発光するものよりも優れているため、蛍光発光層および燐光発光層の位置関係を上記のようにすることで、各発光層をより確実に発光させることができるとともに、発光した光の取り出し効率の向上を図ることができる。
また、本発明の発光素子では、前記正孔輸送層は、その平均膜厚が３ｎｍ以上、７ｎｍ以下のものであることにより、電子輸送層側から注入された正孔の蛍光発光層側への輸送効率が低下してしまうのを確実に防止しつつ、トンネル効果による正孔輸送層を介した蛍光発光層から電子輸送層への電子の注入効率の低下を確実に防止することができる。
さらに、本発明の発光素子では、前記電子輸送層は、その平均膜厚が３ｎｍ以上、７ｎｍ以下のものであることにより、正孔輸送層側から注入された電子の燐光発光層側への輸送効率が低下してしまうのを確実に防止しつつ、トンネル効果による電子輸送層を介した燐光発光層から電子輸送層への正孔の注入効率の低下を確実に防止することができる。
【０００８】
本発明の発光素子では、前記正孔輸送層の三重項エネルギーおよび前記電子輸送層の三重項エネルギーは、ともに前記燐光発光層の三重項エネルギーよりも大きいことが好ましい。
これにより、燐光発光層の三重項エネルギーが蛍光発光層側に移動し、その結果、かかる三重項エネルギーが発光のためのエネルギーとして寄与することなく失活してしまうのを的確に抑制または防止することができる。そのため、発光素子は、特に優れた発光効率を発揮するものとなる。
【００１１】
本発明の発光素子では、前記陽極と前記燐光発光層との間に設けられ、前記陽極と前記陰極との間に通電することにより燐光を発光する第２の燐光発光層を有することが好ましい。
これにより、第１の燐光発光層、第２の燐光発光層および蛍光発光層をバランスよく発光させることができる。また、例えば、これらの発光層の発光色を赤色、緑色および青色とすることにより、白色発光の発光素子を実現することができる。
【００１２】
本発明の発光装置は、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、一定電流での長時間駆動においても、駆動電圧の上昇を抑えることができる発光装置を提供することができる。
本発明の表示装置は、本発明の発光装置を備えることを特徴とする。
これにより、安定した駆動が可能で、信頼性に優れた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、信頼性に優れた電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の好適な実施形態にかかる発光素子の縦断面を模式的に示す図である。
【図２】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３】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４】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５】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】
【００１４】
以下、本発明の発光素子、発光装置、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。
（発光素子）
図１は、本発明の好適な実施形態にかかる発光素子の縦断面を模式的に示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
【００１５】
発光素子（エレクトロルミネッセンス素子）１は、陽極３と、第１の発光部（第１の発光ユニット）４と、中間層５と、第２の発光部（第２の発光ユニット）６と、陰極７とがこの順に積層されてなるものである。
言い換えすれば、発光素子１は、第１の発光部４と中間層５と第２の発光部６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７との間）に介挿されて構成されている。
【００１６】
また、第１の発光部４は、陽極３側から陰極７側に、正孔輸送層４１と第２の燐光発光層（燐光発光層）４２と第１の燐光発光層４３とがこの順で積層された積層体であり、第２の発光部６は、陽極３側から陰極７側に、蛍光発光層６１と電子輸送層６２とがこの順で積層された積層体である。
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８で封止されている。
【００１７】
このような発光素子１にあっては、陽極３と陰極７との間に駆動電圧が印加されることにより、陽極３から正孔が供給（注入）されるとともに、陰極７から電子が供給（注入）される。これにより、第１の燐光発光層４３および第２の燐光発光層４２に対し、正孔輸送層４１を介して正孔が、中間層５を介して電子がそれぞれ供給され、蛍光発光層６１に対し、中間層５を介して正孔が、電子輸送層６２を介して電子が供給される。その結果、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（蛍光や燐光）を放出（発光）する。
このようにして、第１の燐光発光層４３、第２の燐光発光層４２および蛍光発光層６１をそれぞれ発光させることができる。そのため、このような発光素子１は、発光層が１層のみの発光素子に比較して、発光効率を向上させるとともに、駆動電圧を低減することができる。
【００１８】
特に、発光素子１では、さらに、第１の燐光発光層４３と蛍光発光層６１との間に後述する中間層５が位置し、この中間層５により第１の燐光発光層４３から蛍光発光層６１へのエネルギーの漏出を的確に抑制または防止し得るため発光効率に優れた発光素子１とすることができる。
また、このような発光素子１では、例えば、これらの発光層４２、４３、６１の発光色を、それぞれ、赤色、緑色および青色とすることにより、白色発光の発光素子１を実現することができる。
【００１９】
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。
このような基板２の平均厚さは、特に限定されないが、０．１ｍｍ以上、３０ｍｍ以下であるのが好ましく、０．１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であるのがより好ましい。
【００２０】
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。
【００２１】
この基板２上に、発光素子１が形成されている。以下、発光素子１を構成する各部を順次説明する。
［陽極３］
陽極３は、後述する第１の発光部４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。
【００２２】
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、１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であるのが好ましく、５０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下であるのがより好ましい。
【００２３】
［第１の発光部］
第１の発光部４は、上述したように、正孔輸送層４１と第２の燐光発光層４２とを有している。
かかる構成の第１の発光部４において、第２の燐光発光層４２および第１の燐光発光層４３に対して、正孔輸送層４１側から正孔が中間層５側から電子が、それぞれ供給（注入）されると、第２の燐光発光層４２および第１の燐光発光層４３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（燐光）を放出するため、第２の燐光発光層４２および第１の燐光発光層４３がそれぞれ燐光を発光する。
【００２４】
以下、かかる第１の発光部４を構成する各層について、順次、説明する。
（正孔輸送層）
正孔輸送層４１は、陽極３から注入された正孔を第２の燐光発光層４２まで輸送する機能を有するものである。
この正孔輸送層４１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、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、４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾリル）−トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）、４，４’，４”−トリス（Ｎ−フェニル−Ｎ−ｍ−トリルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）のようなトリフェニルアミン化合物、テトラアリールジアミノフルオレン化合物またはそれらの誘導体（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。
【００２５】
上述した中でも、正孔輸送性材料は、トリフェニルアミン化合物またはその誘導体であることがより好ましい。これにより、陽極から正孔輸送層４１に効率よく正孔が注入されるとともに、正孔を第２の燐光発光層４２に効率よく輸送することができる。
このような正孔輸送層４１の平均厚さは、特に限定されないが、１０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下であるのが好ましく、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であるのがより好ましい。
【００２６】
（第２の燐光発光層）
この第２の燐光発光層４２は、燐光材料を含んで構成されている。
燐光材料は、陰極７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）されることにより、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、三重項励起状態となっているエキシトンが基底状態に戻る際に三重項エネルギーを燐光として放出するものである。
【００２７】
このような燐光材料としては、特に限定されず、第２の燐光発光層４２に発光させるべき発光色に応じて適宜選択され、各種燐光材料を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。
具体的には、赤色の燐光材料としては、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（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）、下記式（１）で表わされるビス［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。
【００２８】
【化１】
0005772085.tif 000002
【００２９】
青色の燐光材料としては、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。
【００３０】
緑色の燐光材料としては、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、下記式（２）で表わされるファク−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。
【００３１】
【化２】
0005772085.tif 000003
【００３２】
また、第２の燐光発光層４２は、上述した燐光材料に加え、この燐光材料がゲスト材料として添加されるホスト材料を含んで構成されていてもよい。このような第２の燐光発光層４２は、例えば、ゲスト材料である燐光材料をドーパントとしてホスト材料にドープすることにより形成することができる。
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燐光材料に移動（フェルスター移動またはデクスター移動）させて、燐光材料を励起する機能を有する。
【００３３】
このような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、下記式（３）で表わされる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、フェナントロリン誘導体、トリアゾール誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ）、ビス−（２−メチル−８−キノリノラト）−４−（フェニルフェノラト）アルミニウム等のキノリノラト系金属錯体、Ｎ−ジカルバゾリル−３，５−ベンゼン、ポリ（９−ビニルカルバゾール）、４，４’，４’’−トリス（９−カルバゾリル）トリフェニルアミン、４，４’−ビス（９−カルバゾリル）−２，２’−ジメチルビフェニル等のカルバリゾル基含有化合物、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００３４】
【化３】
0005772085.tif 000004
【００３５】
前述したような燐光材料（ゲスト材料）およびホスト材料を用いる場合、第２の燐光発光層４２中における燐光材料の含有量（ドープ量）は、０．１〜３０ｗｔ％であるのが好ましく、０．５〜２０ｗｔ％であるのがより好ましい。燐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る。
また、第２の燐光発光層４２の平均厚さは、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるのが好ましく、３０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であるのがより好ましく、３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。これにより、第２の燐光発光層４２の厚さが厚くなりすぎるのを防止し、その結果、発光素子１の初期の駆動電圧が大きくなるのを防止することができる。すなわち、発光素子１の低駆動電圧化を図ることができる。
【００３６】
（第１の燐光発光層）
この第１の燐光発光層（燐光発光層）４３は、燐光材料を含んで構成されている。
本実施形態では、第１の燐光発光層４３は、前述した第２の燐光発光層４２に接している。これにより、第１の発光部４における正孔および電子の再結合領域内に第１の燐光発光層４３および第２の燐光発光層４２の双方を簡単に存在させることができる。そのため、第１の燐光発光層４３および第２の燐光発光層４２の双方を簡単に発光させることができる。
【００３７】
このような燐光材料としては、特に限定されず、上述した第２の燐光発光層４２と同様の燐光材料を用いることができる。なお、第１の燐光発光層４３に用いる発光材料は、第２の燐光発光層４２の発光材料と同一であってもよいし、異なるものであってもよい。また、第１の燐光発光層４３の発光色は、前述した第２の燐光発光層４２の発光色と同じであっても異なっていてもよい。
また、第１の燐光発光層４３は、燐光材料に加え、この燐光材料がゲスト材料として添加されるホスト材料とを含んで構成されていてもよい。
【００３８】
前述したような燐光材料（ゲスト材料）およびホスト材料を用いる場合、第１の燐光発光層４３中における発光材料の含有量（ドープ量）は、０．１ｗｔ％以上、３０ｗｔ％以下であるのが好ましく、０．５ｗｔ％以上、２０ｗｔ％以下であるのがより好ましい。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る。
また、第１の燐光発光層４３の発光のピーク波長は、前述した第２の燐光発光層４２の発光のピーク波長よりも短いのが好ましい。これにより、第１の燐光発光層４３および第２の燐光発光層４２をバランスよく発光させることができる。
【００３９】
また、第１の燐光発光層４３の平均厚さは、特に限定されないが、５ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であるのが好ましく、５ｎｍ以上、４０ｎｍ以下であるのがより好ましく、５ｎｍ以上、３０ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。これにより、発光素子１の駆動電圧を抑えるとともに、第１の燐光発光層４３を効率的に発光させることができる。特に、本実施形態のように第２の燐光発光層４２と第１の燐光発光層４３とが積層されている場合において、第１の燐光発光層４３の厚さを比較的薄くすることにより、正孔および電子の再結合を生じる再結合領域内に、第２の燐光発光層４２および第１の燐光発光層４３の双方を存在させ、これらをバランスよく発光させることができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、第１の発光部４が２層の発光層（すなわち第２の燐光発光層４２および第１の燐光発光層４３）を備える場合を例に説明しているが、第１の発光部４は、１層の発光層を有するものであってもよい。すなわち、第１の発光部４において、第２の燐光発光層４２および第１の燐光発光層４３のうちのいずれか一方の燐光発光層を省略してもよい。また、第１の発光部４は、３層以上の発光層を有するものであってもよい。すなわち、第１の発光部４において、前述した第２の燐光発光層４２および第１の燐光発光層４３に加えて、他の１層以上の発光層を有していてもよい。また、第１の発光部４が複数の燐光発光層を有する場合、複数の燐光発光層の発光色が互いに同じであっても異なっていてもよい。また、第１の発光部４が複数の燐光発光層を有する場合、これら燐光発光層同士の間には、中間層が設けられていてもよい。
【００４１】
［中間層］
中間層５は、第１の発光部４と第２の発光部６との間でのキャリア（正孔および電子）の受け渡しと、第１の燐光発光層４３から蛍光発光層６１への三重項エネルギーの漏出を抑制または防止する機能を有するものである。
かかる機能を備える中間層５は、本発明では、陽極３側に位置する電子輸送層５１と、陰極７側に位置する正孔輸送層とが互いに接触するように積層されてなるものである。
【００４２】
以下、中間層５を構成する各層を順次詳細に説明する。
（電子輸送層）
電子輸送層５１は、前述した第１の燐光発光層４３と正孔輸送層５２との間に設けられ、正孔輸送層５２側から第１の燐光発光層４３側へ電子を輸送する機能を有する。
電子輸送層６２の構成材料（電子輸送性材料）としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）のような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、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）のようなフェナントロリン誘導体、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。
【００４３】
また、電子輸送層５１の平均厚さは、特に限定されないが、２ｎｍ以上、１０ｎｍ以下であるのが好ましく、３ｎｍ以上、７ｎｍ以下であるのがより好ましい。電子輸送層５１がこの下限値よりも小さいと、電子輸送層５１を構成する電子輸送性材料の種類によっては、正孔輸送層５２側から注入された電子の第１の燐光発光層４３側への輸送効率が低下するおそれがある。また、前記上限値を超えると、トンネル効果による電子輸送層５１を介した第１の燐光発光層４３から正孔輸送層５２への正孔の注入効率が低下するおそれがある。
【００４４】
（正孔輸送層）
正孔輸送層５２は、前述した蛍光発光層６１と電子輸送層５１との間に設けられ、電子輸送層５１側から蛍光発光層６１側へ正孔を輸送する機能を有する。
この正孔輸送層５２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、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、４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾリル）−トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）、４，４’，４”−トリス（Ｎ−フェニル−Ｎ−ｍ−トリルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）のようなトリフェニルアミン化合物、テトラアリールジアミノフルオレン化合物またはそれらの誘導体（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。
上述した中でも、正孔輸送性材料は、トリフェニルアミン化合物またはその誘導体であることがより好ましい。これにより、電子輸送層５１側から蛍光発光層６１側に効率よく正孔を輸送することができる。
【００４５】
また、正孔輸送層５２の平均厚さは、特に限定されないが、２ｎｍ以上、１０ｎｍ以下であるのが好ましく、３ｎｍ以上、７ｎｍ以下であるのがより好ましい。正孔輸送層５２がこの下限値よりも小さいと、正孔輸送層５２を構成する正孔輸送性材料の種類によっては、電子輸送層５１側から注入された正孔の蛍光発光層６１側への輸送効率が低下するおそれがある。また、前記上限値を超えると、トンネル効果による正孔輸送層５２を介した蛍光発光層６１から電子輸送層５１への電子の注入効率が低下するおそれがある。
【００４６】
さて、かかる構成の中間層５は、本発明では、上述したように、互いに接触する正孔輸送層５２および電子輸送層５１を備え、電子輸送層５１が陽極３側に、正孔輸送層５２が陰極７側にそれぞれ位置している。
本発明者の検討により、第１の燐光発光層（燐光発光層）４３と蛍光発光層６１との間に位置する中間層５をかかる構成のものとすることにより、上記の問題点を解決し得ること、すなわち、発光素子１の駆動電圧が上昇してしまうのを的確に抑制または防止しつつ、第１の燐光発光層４３の三重項エネルギーの蛍光発光層６１側への移動を抑制して、第１の燐光発光層４３および蛍光発光層６１の双方を効率よく発光させ得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００４７】
特に、本発明のように、電子輸送層５１を陽極３側に、正孔輸送層５２を陰極７側にそれぞれ位置させることで、電子輸送層５１および正孔輸送層５２にトンネル効果を発揮させて、中間層５によるキャリア（電子および正孔）の輸送を円滑に行いつつ、第１の燐光発光層４３の三重項エネルギーの蛍光発光層６１側への移動を的確に抑制することができるようになる。
また、本実施形態では、第１の燐光発光層４３および第２の燐光発光層４２は、陽極３と中間層５との間に位置し、蛍光発光層６１は、陰極７と中間層５との間に位置している。すなわち、中間層５を介して、第１の燐光発光層４３および第２の燐光発光層４２が陽極３側に、蛍光発光層６１が陰極７側に位置している。
【００４８】
ここで、各発光層で発光した光を効率よく取り出すには、光路長を調整する必要があり、その場合、陰極に短波長のものを、陽極側に長波長のものを配置することにより、光の取り出し効率の向上を図ることができる。また、短波長（特に、青色）の光を発光する発光材料としては、一般的に、蛍光を発光するものの方が、発光色、発光効率および寿命ともに、燐光を発光するものよりも優れているため、蛍光発光層６１、第１の燐光発光層４３および第２の燐光発光層４２の位置関係を上記のようにすることで、各発光層をより確実に発光させることができるとともに、発光した光の取り出し効率の向上を図ることができる。
【００４９】
さらに、正孔輸送層５２の三重項エネルギーおよび電子輸送層５１の三重項エネルギーは、その何れか一方が第１の燐光発光層４３の三重項エネルギーよりも大きいのが好ましく、ともに第１の燐光発光層４３の三重項エネルギーよりも大きいのがより好ましい。これにより、第１の燐光発光層４３の三重項エネルギーが蛍光発光層６１側に移動し、その結果、かかる三重項エネルギーが発光のためのエネルギーとして寄与することなく失活してしまうのを的確に抑制または防止することができる。そのため、発光素子１は、特に優れた発光効率を発揮するものとなる。
また、中間層５の平均厚さ、電子輸送層５１と正孔輸送層５２との合計の平均厚さは、１５ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以上、１２ｎｍ以下であることがより好ましい。これにより、発光素子１の駆動電圧が高くなるのをより確実に防止しつつ、中間層５の機能を十分に発揮させることができる。
【００５０】
［第２の発光部］
第２の発光部６は、上述したように、蛍光発光層６１と電子輸送層６２とを有している。
かかる構成の第１の発光部４において、蛍光発光層６１に対して、中間層５側から正孔が陰極７側から電子が、それぞれ供給（注入）されると、蛍光発光層６１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）を放出するため、蛍光発光層６１が蛍光を発光する。
【００５１】
以下、かかる第２の発光部６を構成する各層について、順次、説明する。
（蛍光発光層）
この蛍光発光層６１は、蛍光材料を含んで構成されている。
蛍光材料は、陰極７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）されることにより、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、一重項励起状態となっているエキシトンが基底状態に戻る際に一重項エネルギーを蛍光として放出するものである。
【００５２】
このような蛍光材料としては、特に限定されず、蛍光発光層６１に発光させるべき発光色に応じて適宜選択され、各種蛍光材料を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。
具体的には、赤色の蛍光材料としては、例えば、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。
【００５３】
青色の蛍光材料としては、例えば、ジスチリルジアミン誘導体、ジスチリル誘導体、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）］、ＢＤ１０２（製品名、出光興産社製）等が挙げられる。
【００５４】
緑色の蛍光材料としては、例えば、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体、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）］等が挙げられる。
黄色の蛍光材料としては、例えば、ルブレン系材料等のナフタセン骨格を有する化合物であって、ナフタセンにアリール基（好ましくはフェニル基）が任意の位置で任意の数（好ましくは２〜６）置換された化合物、モノインデノペリレン誘導体等を用いることができる。
【００５５】
また、蛍光発光層６１は、上述した蛍光材料に加え、前述した燐光材料と同様に、この蛍光材料がゲスト材料として添加されるホスト材料を含んで構成されていてもよい。このような蛍光発光層６１は、例えば、ゲスト材料である発光材料をドーパントとしてホスト材料にドープすることにより形成することができる。
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蛍光材料に移動（フェルスター移動またはデクスター移動）させて、蛍光材料を励起する機能を有する。
【００５６】
このようなホスト材料としては、例えば、ルブレンおよびその誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ビスｐ−ビフェニルナフタセン等のナフタセン系材料、アントラセン系材料、ビス−オルトビフェニリルペリレン等のペリレン誘導体、テトラフェニルピレンなどのピレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、スチルベン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（ｐ−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＢＡｌｑ）、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、アリールアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、シロール誘導体、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、コロネン誘導体、アミン化合物、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）、ＩＤＥ１２０（製品名、出光興産社製）等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることもできる。好ましくは、蛍光材料が青色または緑色の場合にはＩＤＥ１２０（出光興産社製）、アントラセン系材料、ジアントラセン系材料が好ましく、蛍光材料が赤色の場合には、ルブレンまたはルブレン誘導体、ナフタセン系材料、ペリレン誘導体が好ましい。
【００５７】
前述したような蛍光材料（ゲスト材料）およびホスト材料を用いる場合、蛍光発光層６１中における蛍光材料の含有量（ドープ量）は、０．１〜３０ｗｔ％であるのが好ましく、０．５〜２０ｗｔ％であるのがより好ましい。蛍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る。
また、蛍光発光層６１の発光のピーク波長は、前述した第１の燐光発光層４３および第２の燐光発光層４２の発光のピーク波長よりも短いのが好ましい。言い換えると、第１の燐光発光層４３および第２の燐光発光層４２の発光のピーク波長は、蛍光発光層６１の発光のピーク波長よりも長いのが好ましい。これにより、蛍光発光層６１と、第１の燐光発光層４３および第２の燐光発光層４２とをバランスよく発光させることができる。
具体的には、蛍光発光層６１の発光のピーク波長は、５００ｎｍ以下であるのが好ましく、４００ｎｍ以上４９０ｎｍ以下であるのがより好ましく、４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。言い換えると、蛍光発光層６１の発光色は、青色であるのが好ましい。
【００５８】
さらに、上述したように第２の燐光発光層４２の発光のピーク波長は、第１の燐光発光層４３の発光のピーク波長よりも長いのが好ましく、これにより、第２の燐光発光層４２および第１の燐光発光層４３と、蛍光発光層６１をバランスよく発光させることができることから、蛍光発光層６１の発光色を青色とした場合、第２の燐光発光層４２の発光色および第１の燐光発光層４３の発光色は、それぞれ、赤色および緑色であるのが好ましい。
なお、発光のピーク波長が短い蛍光材料は、発光のピーク波長が長い蛍光材料に比べて発光し難いが、他の発光層と隣接しない蛍光発光層６１では、発光のピーク波長が短い蛍光材料を用いても、他の発光層へエネルギーが逃げにくく、効率的に発光させることができる。
【００５９】
また、蛍光発光層６１の平均厚さは、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるのが好ましく、３０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であるのがより好ましく、３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。これにより、蛍光発光層６１の厚さが厚くなりすぎるのを防止し、その結果、発光素子１の初期の駆動電圧が大きくなるのを防止することができる。すなわち、発光素子１の低駆動電圧化を図ることができる。
なお、本実施形態では、蛍光発光層６１が１層の発光層を備えるものを例に説明しているが、蛍光発光層６１は、複数の発光層が積層されてなる積層体であってもよい。この場合、複数の発光層の発光色が互いに同じであっても異なっていてもよい。また、蛍光発光層６１が複数の発光層を有する場合、発光層同士の間に中間層が設けられていてもよい。
【００６０】
（電子輸送層）
電子輸送層６２は、陰極７から注入された電子を蛍光発光層６１に輸送する機能を有するものである。
電子輸送層６２の構成材料（電子輸送性材料）としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）のような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、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）のようなフェナントロリン誘導体、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。
【００６１】
電子輸送層６２の平均厚さは、特に限定されないが、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であるのが好ましく、１０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であるのがより好ましい。
なお、第２の発光部６は、蛍光発光層６１および電子輸送層６２以外に、他の層を有していてもよく、例えば、蛍光発光層６１と電子輸送層６２との間に位置する正孔ブロック層や、電子輸送層６２と陰極７との間に位置する電子注入層を有していてもよい。
【００６２】
（正孔ブロック層）
正孔ブロック層は、正孔をブロックする機能を有するものである。この正孔ブロック層を備える構成とすることにより、蛍光発光層６１から電子輸送層６２へ正孔が輸送されるのを防止することができる。そのため、電子輸送層６２が正孔により劣化するのを防止することができる。また、正孔ブロック層は、電子を輸送する機能を有する。これにより、電子輸送層６２から受け取った電子を蛍光発光層６１へ輸送することができる。
【００６３】
このような正孔ブロック層の構成材料としては、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、フェナントロリン誘導体、トリアゾール誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ）、ビス−（２−メチル−８−キノリノラト）−４−（フェニルフェノラト）アルミニウム等のキノリノラト系金属錯体、Ｎ−ジカルバゾリル−３，５−ベンゼン、ポリ（９−ビニルカルバゾール）、４，４’，４’’−トリス（９−カルバゾリル）トリフェニルアミン、４，４’−ビス（９−カルバゾリル）−２，２’−ジメチルビフェニル等のカルバリゾル基含有化合物、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることもできる。
また、正孔ブロック層の平均厚さは、特に限定されないが、１ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であるのが好ましく、３ｎｍ以上、３０ｎｍ以下であるのがより好ましく、５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。
【００６４】
（電子注入層）
電子注入層は、陰極７から電子輸送層６２への電子注入効率を向上させるためのものである。
この電子注入層の構成材料（電子注入性材料）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。
電子注入層の平均厚さは、特に限定されないが、０．１ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であるのが好ましく、０．２ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であるのがより好ましく、０．２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。
【００６８】
［陰極］
陰極７は、前述した第２の発光部６に電子を注入する電極である。この陰極７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７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。
【００６９】
特に、陰極７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７の構成材料として用いることにより、陰極７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７の平均厚さは、特に限定されないが、１００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下であるのが好ましく、１００ｎｍ、以上２００ｎｍ以下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７に、光透過性は、特に要求されない。
【００７０】
［封止部材］
封止部材８は、陽極３、積層体１５、および陰極７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８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。
封止部材８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８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８と陽極３、積層体１５、および陰極７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８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。
【００７１】
以上のような発光素子１によれば、中間層５が、互いに接触する正孔輸送層５２および電子輸送層５１を備え、電子輸送層５１が陽極３側に、正孔輸送層５２が陰極７側にそれぞれ位置する構成となっているので、発光素子１の駆動電圧が上昇してしまうのを的確に抑制または防止しつつ、第１の燐光発光層４３の三重項エネルギーの蛍光発光層６１側への移動を抑制して、第１の燐光発光層４３および蛍光発光層６１の双方を効率よく発光させることができる。
【００７２】
また、本実施形態では、第１の燐光発光層４３および第２の燐光発光層４２が陽極３と中間層５との間に位置し、蛍光発光層６１が陰極７と中間層５との間に位置している場合について説明したが、かかる場合に限定されず、第１の燐光発光層４３および第２の燐光発光層４２が陰極７と中間層５との間に位置し、蛍光発光層６１が陽極３と中間層５との間に位置していてもよい。
【００７３】
（発光素子の製造方法）
以上のように構成された発光素子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。
【００７４】
［２］  次に、陽極３上に第１の発光部４を形成する。
第１の発光部４は、正孔輸送層４１、第２の燐光発光層４２および第１の燐光発光層４３を順次陽極３上に形成することにより設けることができる。
上述したような各層は、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、各層の構成材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる液体材料を、陽極３（またはその上の層）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。
【００７５】
液状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、第１の発光部４を構成する各層を比較的容易に形成することができる。
液状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。
【００７６】
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の上面に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。
【００７７】
［３］  次に、第１の発光部４上に中間層５を形成する。
中間層５は、第１の発光部４上に電子輸送層５１および正孔輸送層５２を順次積層することにより形成することができる。
中間層５を構成する各層は、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、中間層５を構成する層の材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる材料を、第１の発光部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。
【００７８】
［４］  次に中間層５上に第２の発光部６を形成する。
第２の発光部６は、上述した第１の発光部４と同様にして形成することができる。
［５］  次に、第２の発光部６上に、陰極７を形成する。
陰極７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８を被せ、基板２に接合する。
【００７９】
以上説明したような発光素子１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。
【００８０】
（表示装置）
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２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２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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
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７、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７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。
【００８３】
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。
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
図３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。
【００８７】
図４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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
以上、本発明の発光素子、発光装置、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、前述した発光素子は、３層の発光層を有するものとして説明したが、これに限定されず、例えば、発光素子は、２層の発光層を有するものであってもよいし４層以上の発光層を有するものであってもよい。この場合、中間層の陽極側と陰極側とに少なくとも１層の燐光発光層および蛍光発光層それぞれが設けられていればよい。
また、前述した発光素子では、発光部（発光ユニット）は、発光層以外の層（例えば、正孔輸送層、電子輸送層等）を有するものとして説明したが、これに限定されず、少なくとも１層の発光層を有していればよく、例えば、発光層のみで構成されていてもよい。
【実施例】
【００９４】
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。
＜２＞  次に、ＩＴＯ電極上に、４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾリル）−トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ５０ｎｍの正孔輸送層（第１の発光部の正孔輸送層）を形成した。
【００９５】
＜３＞  次に、正孔輸送層上に、真空蒸着法を用いて、平均厚さ５ｎｍの第２の燐光発光層（赤色燐光発光層）を形成した。
ここで、第２の燐光発光層を構成する構成材料としては、赤色燐光材料（ゲスト材料）であるｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）と、ホスト材料であるＣＢＰとの混合材料を用いた。また、第２の燐光発光層中における赤色燐光材料の含有量（ドープ濃度）は、５．０ｗｔ％とした。
【００９６】
＜４＞  次に、第２の燐光発光層上に、真空蒸着法を用いて、平均厚さ１０ｎｍの第１の燐光発光層（緑色燐光発光層）を形成した。
ここで、第１の燐光発光層を構成する構成材料としては、緑色燐光材料（ゲスト材料）であるＩｒ（ｐｐｙ）３と、ホスト材料であるＣＢＰとの混合材料を用いた。また、第１の燐光発光層中における緑色燐光材料の含有量（ドープ濃度）は、１０．０ｗｔ％とした。
【００９７】
＜５＞  次に、第１の燐光発光層上に、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ５ｎｍの電子輸送層を形成した。
【００９８】
＜６＞  次に、電子輸送層上に、４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾリル）−トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ５ｎｍの正孔輸送層を形成した。
これら工程＜５＞、＜６＞により、電子輸送層および正孔輸送層からなる中間層を得た。
【００９９】
＜７＞  次に、正孔輸送層上に、真空蒸着法を用いて、平均厚さ２０ｎｍの蛍光発光層（青色蛍光発光層）を形成した。
ここで、蛍光発光層を構成する構成材料としては、青色蛍光材料（ゲスト材料）である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）と、ホスト材料である４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）との混合材料を用いた。また、蛍光発光層中における青色蛍光材料の含有量（ドープ濃度）は、３．０ｗｔ％とした。
【０１００】
＜８＞  次に、蛍光発光層上に、１，３−ビス（Ｎ，Ｎ−ｔ−ブチル−フェニル)−１,３,４−オキサジアゾール（ＯＸＤ−７）を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ４０ｎｍの電子輸送層（第２の発光部の電子輸送層）を形成した。
＜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１．０ｎｍの電子注入層を形成した。
【０１０１】
＜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１００ｎｍ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、基板上に、陽極、正孔輸送層、第２の燐光発光層、第１の燐光発光層、中間層（電子輸送層、正孔輸送層）、蛍光発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極がこの順に積層された発光素子を製造した。
【０１０２】
（実施例２）
前記工程＜５＞において、平均厚さ３ｎｍの電子輸送層を形成し、前記工程＜６＞において、平均厚さ７ｎｍの正孔輸送層を形成したこと以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
（実施例３）
前記工程＜５＞において、平均厚さ７ｎｍの電子輸送層を形成し、前記工程＜６＞において、平均厚さ３ｎｍの正孔輸送層を形成したこと以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
【０１０３】
（実施例４）
前記工程＜５＞において、平均厚さ１ｎｍの電子輸送層を形成し、前記工程＜６＞において、平均厚さ１１ｎｍの正孔輸送層を形成したこと以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
（実施例５）
前記工程＜５＞において、平均厚さ１１ｎｍの電子輸送層を形成し、前記工程＜６＞において、平均厚さ１ｎｍの正孔輸送層を形成したこと以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
【０１０４】
（比較例１）
前記工程＜５＞における電子輸送層の形成を省略し、前記工程＜６＞における正孔輸送層の膜厚を１０ｎｍとしたこと以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
（比較例２）
前記工程＜６＞における正孔輸送層の形成を省略し、前記工程＜５＞における電子輸送層の膜厚を１０ｎｍとしたこと以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
（比較例３）
前記工程＜５＞と前記工程＜６＞との順序を逆転して、陰極側に電子輸送層が、陽極側に正孔輸送層がそれぞれ位置する中間層を形成したこと以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
【０１０５】
（比較例４）
前記工程＜５＞、＜６＞を変更して、下記工程＜５’＞とすることで、正孔輸送性材料と電子輸送性材料との双方を含有する中間層を形成したこと以外は、前述した実施例１と同様にして発光素子を製造した。
＜５’＞  第１の燐光発光層上に、ＢＣＰとＴＣＴＡとを真空蒸着法により蒸着させて、正孔輸送性材料と電子輸送材料との双方を含有する平均厚さ１０ｎｍの中間層を形成した。
【０１０６】
２．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１００ｍＡ／ｃｍ２の定電流を流し、色度計を用いて光の色度（ｘ，ｙ）を求めた。
さらに、各実施例および各比較例の発光素子に対して、それぞれ、陽極と陰極との間に直流電源により電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２の電流を流し、発光素子にかかる駆動電圧、発光素子から放出された光の電流効率を測定し、比較例１で測定された駆動電圧および電流効率を基準として規格した値を求めた。
これらの結果を表１に示す。
【０１０７】
【表１】
0005772085.tif 000005
【０１０８】
表１から明らかなように、各実施例の発光素子では、各比較例の発光素子と比較して、駆動電圧の上昇を抑制しつつ、優れた電流効率が得られることが判った。
また、各実施例の発光素子は、各比較例の発光素子と比較して、より白色に近い色を発光していることから、赤色および緑色の燐光を発光する燐光発光層と、青色の蛍光を発光する蛍光発光層との双方を効率よく発光させることができた。
【符号の説明】
【０１０９】
１、１Ｇ、１Ｒ、１Ｂ……発光素子  ２……基板  ３……陽極  ４……第１の発光部  ４１……正孔輸送層  ４２……第２の燐光発光層  ４３……第１の燐光発光層  ５……中間層  ５１……電子輸送層  ５２……正孔輸送層  ６……第２の発光部  ６１……蛍光発光層  ６２……電子輸送層  ７……陰極  ８……封止部材  １５……積層体  １９Ｂ、１９Ｇ、１９Ｒ……カラーフィルタ  １００……ディスプレイ装置  １００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ……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  Ｗ……白色光
【図１】
0005772085.tif 000006
【図２】
0005772085.tif 000007
【図３】
0005772085.tif 000008
【図４】
0005772085.tif 000009
【図５】
0005772085.tif 000010