(57)【要約】【課題】自然光に近く、幅広い波長領域にブロードな白色光、即ち、幅広いスペクトル波形を有する白色発光素子を提供する。また、白光色には、複数の異種白光色があるが、特にＮＴＳＣにとっての基準白色に近い白色発光素子を提供する。【解決手段】基板１００上に第２の発光素子１１０と第１の発光素子１２０を直列に積層する。２つのピーク（青色〜緑色の波長領域に２つのピーク）を有する発光スペクトルを示す第１の発光素子１２０を光反射性材料膜から近い距離に配置し、橙色〜赤色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第２の発光素子１１０を光反射性材料膜から遠い距離に配置する。【選択図】図１
2008159577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する基板上に、第１の陽極と第１の陰極との間に発光性の有機化合物を含む第１の発光層を有する第１の発光素子と、第２陽極と第２陰極との間に発光性の有機化合物を含む第２の発光層及び第３の発光層を有する第２の発光素子とが直列に積層された発光素子であり、
前記第１の陰極と前記第２の陽極は接しており、
前記第１の発光素子は、赤色の波長領域にピークを有する第１の発光スペクトルを示し、前記第２の発光素子は、青色の波長領域、及び緑色の波長領域の両方にピークを有する第２の発光スペクトルを示し、白色発光を示す発光素子。
【請求項２】
前記第１の発光層は、４Ｈ−ピラン誘導体をゲスト材料とし、金属錯体とテトラセン誘導体とを混合したホスト材料とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第２の発光層は、２位にアミノ基が置換されたアントラセン誘導体をゲスト材料とし、ホール輸送性の芳香族アミン化合物をホスト材料とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記第３の発光層は、スチリルアミン誘導体をゲスト材料とし、電子輸送性のアントラセン誘導体をホスト材料とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１の発光層は、｛２−イソプロピル−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−４−イリデン｝プロパンジニトリル、或いは｛２，６−ビス［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−８−メトキシ−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−４−イリデン｝プロパンジニトリルをゲスト材料とし、トリス（８−キノリノラト）アルミニウムとルブレンとを混合したホスト材料とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記第２の発光層は、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミンをゲスト材料とし、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニルをホスト材料とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光素子。
【請求項７】
前記第３の発光層は、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミンをゲスト材料とし、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾールをホスト材料とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の発光素子。
【請求項８】
第１の陽極と第１の陰極との間に発光性の有機化合物を含む第１の発光層及び第２の発光層を有する第１の発光素子と、第２陽極と第２陰極との間に発光性の有機化合物を含む第３の発光層及び第４の発光層を有する第２の発光素子とが直列に積層された発光素子であり、
前記第１の発光素子は、第１の発光スペクトルを示し、前記第２の発光素子は、第２の発光スペクトルを示し、前記第１の発光素子と前記第２の発光素子は、それぞれ異なる発光スペクトルが合成されて白色発光を形成する発光素子。
【請求項９】
前記第１の発光層は、４Ｈ−ピラン誘導体をゲスト材料とし、芳香族アミン化合物をホスト材料とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記第２の発光層は、アントラセン誘導体をゲスト材料とし、前記アントラセン誘導体とは異なるアントラセン誘導体をホスト材料とする請求項８または請求項９に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記第３の発光層は、テトラセン誘導体をゲスト材料とし、芳香族アミン化合物をホスト材料とする請求項８乃至１０のいずれか一に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記第４の発光層は、スチリルアミン誘導体をゲスト材料とし、アントラセン誘導体をホスト材料とする請求項８乃至１１のいずれか一に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記第１の発光層は、｛２，６−ビス［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−８−メトキシ−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−４−イリデン｝プロパンジニトリルをゲスト材料とし、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニルをホスト材料とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記第２の発光層は、９，１０−ビス｛４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノ）フェニル−Ｎ−フェニル］アミノフェニル｝−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセンをゲスト材料とし、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾールをホスト材料とする請求項８または請求項９に記載の発光素子。
【請求項１５】
前記第３の発光層は、ルブレンをゲスト材料とし、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニルをホスト材料とする請求項８乃至１０のいずれか一に記載の発光素子。
【請求項１６】
前記第４の発光層は、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミンをゲスト材料とし、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾールをホスト材料とする請求項８乃至１１のいずれか一に記載の発光素子。
【請求項１７】
前記発光素子は、台形状の発光スペクトルを有する白色発光を示す請求項８乃至１６のいずれか一に記載の発光素子。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の発光素子を用いたことを特徴とする発光装置。
【請求項１９】
カラーフィルターをさらに有することを特徴とする請求項１８に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光性の有機化合物または無機化合物を有し、電圧を印加することにより発光する発光素子に関する。特に、白色発光を呈する発光素子、およびそれを用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光素子の一種として、発光性の有機化合物を用いた発光素子の研究開発が盛んに行われている。この発光素子の一般的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物または無機化合物を含む層（以下、「発光層」と記す）を挟んだものであり、素子に電圧を印加することにより一対の電極から電子およびホールがそれぞれ発光層に注入および輸送される。そして、それらキャリア（電子およびホール）が再結合することにより、発光性の有機化合物または無機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。
【０００３】
なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。
【０００４】
このような発光素子は通常、サブミクロン〜数ミクロン程度の薄膜で形成されるため、薄型軽量に作製できることが大きな利点である。また、キャリアが注入されてから発光に至るまでの時間はせいぜいマイクロ秒あるいはそれ以下であるため、非常に応答速度が速いことも特長の一つである。また、数ボルト〜数十ボルト程度の直流電圧で十分な発光が得られるため、消費電力も比較的少ない。これらの利点から、上述した発光素子は、次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。
【０００５】
また、このような発光素子においては、一対の電極および発光層を膜状に形成するため、大面積の素子を形成することにより、面状の発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤ（点光源）、あるいは蛍光灯（線光源）などの光源では得難い特色であるため、上述した発光素子は照明等の光源としての利用価値も高い。
【０００６】
これらの応用分野を考えると、上述したような発光素子において、白色発光素子の開発は重要なテーマの一つと言える。十分な輝度、発光効率、素子寿命そして色度の白色発光素子が得られれば、それとカラーフィルターを組み合わせることにより良質なフルカラーディスプレイを作製できるし、また、液晶表示装置のバックライトや、照明などの白色光源への応用も考えられている。
【０００７】
白色発光素子としては、赤、緑、青（光の三原色）の各波長領域にピークを有する白色発光ではなく、補色の関係（例えば青色発光と黄橙色発光）を組み合わせた白色発光を示す発光素子（以下、「２波長型白色発光素子」と記す）が主流である（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】Ｃｈｉｓｈｉｏ  Ｈｏｓｏｋａｗａ、外７名、ＳＩＤ  ０１  ＤＩＧＥＳＴ、３１．３（ｐ．５２２−ｐ．５２５）（２００１）
【０００８】
非特許文献１においては、補色の関係にある２つの発光層が接するように積層することにより、白色発光を達成している。このような２波長型白色発光素子は、発光効率が高く、また比較的良好な素子寿命を得ることができる。非特許文献１においても、初期輝度４００ｃｄ／ｍ２で、輝度の半減期は１００００ｈｒという値を達成している。
【０００９】
しかしながら、２波長型白色発光素子は、ＣＩＥ色度座標上では良好な白色を得ることができるが、その発光スペクトルは連続的ではなく、補色の関係にある２つのピークしか有さない。従って、自然光に近いブロードな白色光を得ることは困難である。また、補色の一方のスペクトルが電流密度や点灯時間に依存して増減してしまうと、色度は白色から大きくずれてしまいやすい。また、補色の一方のスペクトルが増減すると、カラーフィルターと組み合わせたフルカラーディスプレイを考慮した場合、赤、緑、青のカラーフィルターの透過スペクトルと素子の発光スペクトルが合致せず、所望の色がでにくくなってしまう。
【００１０】
一方、上述のような２波長型白色発光素子ではなく、赤、緑、青の各波長領域にそれぞれピークを有する発光スペクトルを持つ白色発光素子（以下、「３波長型白色発光素子」と記す）の研究開発も進められている（例えば、非特許文献２および非特許文献３参照）。非特許文献２は赤、緑、青の３つの発光層を積層する構成であり、非特許文献３は１つの発光層の中に赤、緑、青の発光を示す発光材料を添加する構成である。
【非特許文献２】Ｊ．Ｋｉｄｏ、外２名、サイエンス、ｖｏｌ．２６７、１３３２−１３３４（１９９５）
【非特許文献３】Ｊ．Ｋｉｄｏ、外２名、アプライド  フィジクス  レターズ、Ｖｏｌ．６７（１６）、２２８１−２２８３（１９９５）
【００１１】
しかしながら、これらの３波長型白色発光素子は、発光効率や素子寿命の点で２波長型白色発光素子に及ばず、より大きな改善が必要である。また、非特許文献２でも示されているような素子は、流れる電流密度に依存してスペクトルが変化するなど、安定した白色光が得られない場合が多いことが知られている。
【００１２】
また、非特許文献１〜３とは異なる観点で、白色発光素子を得ようという試みもなされている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。これら特許文献１〜２は、複数の発光素子を直列に積層し、それぞれの発光素子からの発光を重ねることにより、高い電流効率（ある電流密度に対して得られる輝度）を得ようという試みである。そして、この時に異なる発光色の発光素子を直列に積層することにより、白色発光素子を得ることもできることが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２６４０８５
【特許文献２】特開２００３−２７２８６０
【００１３】
しかしながら、特許文献１〜２で開示されている手法では、例えば３波長型白色発光素子を得る場合は３つの素子を直列に積層する必要がある。つまり、幅広い波長領域にスペクトルを有する白色発光素子（異なる発光色が複数混ざった白色発光素子）を作製しようとすれば、その分、直列に積層する発光素子の数も大幅に増えてしまい、駆動電圧が何倍にもなってしまう。また、発光素子を数多く直列に積層するがために、積層した総膜厚が大きくなり、光学的な干渉を受けやすくなってしまうため、発光スペクトルを細かくチューニングすることが困難になる。
【００１４】
以上で述べたように、従来の２波長型白色発光素子は発光効率が高く素子寿命も良好であるが、幅広い波長領域に部分的な欠落を有するスペクトルであるという問題があり、また、それに付随して白色の色度が経時変化しやすい。また、従来の３波長型白色発光素子は発光効率が低く素子寿命も悪い上に、スペクトルの形状が電流密度に依存しやすいという問題点がある。さらに、特許文献１〜２で開示されている手法により幅広い波長領域にスペクトルを有する白色発光素子を得ようとすると、直列に積層する発光素子の数が大幅に増えてしまい、駆動電圧が大幅に上昇するため現実的ではない。
【００１５】
また、本出願人は、特許文献３に４波長型白色発光素子を開示している。
【特許文献３】特開２００６−１２７９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来の３波長型白色発光素子は、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの波長域で幅の狭い発光を組み合わせるので、得られる白色光のスペクトルに突出した非常に鋭い３つのピークが生じ、連続的なスペクトルを有する自然光との間に、演色性等に関して埋めがたい隔たりがある。
【００１７】
そこで本発明では、自然光に近く、幅広い波長領域にブロードな白色光、即ち、幅広いスペクトル波形を有する白色発光素子を提供することを課題とする。
【００１８】
また、照明等の光源において、重要な因子である演色性の優れた白色発光素子を提供することを課題とする。
【００１９】
また、白光色には、複数の異種白光色があるが、特にＮＴＳＣ（全国テレビジョン方式委員会）にとっての基準白色に近い白色発光素子を提供することを課題とする。
【００２０】
また、発光スペクトルの形状が電流密度に依存しにくい白色発光素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、赤色の波長領域にピークを有する第１の発光スペクトルを示す第１の発光素子と、青色の波長領域及び緑色の波長領域の両方にピークを有する第２の発光スペクトルを示す第２の発光素子とを重ねて、両方のスペクトルを有する白色を得ることにより、上記課題の少なくとも一つを解決する。
【００２２】
本明細書で開示する発明の構成は、透光性を有する基板上に、第１の陽極と第１の陰極との間に発光性の有機化合物を含む第１の発光層を有する第１の発光素子と、第２陽極と第２陰極との間に発光性の有機化合物を含む第２の発光層及び第３の発光層を有する第２の発光素子とが直列に積層された発光素子であり、前記第１の発光素子は、赤色の波長領域（６００ｎｍ〜６８０ｎｍ）にピークを有する第１の発光スペクトルを示し、前記第２の発光素子は、青色の波長領域（４３０ｎｍ〜４８０ｎｍ）、及び緑色の波長領域（５００ｎｍ〜５４０ｎｍ）の両方にピークを有する第２の発光スペクトルを示し、白色発光を示すことを特徴とする発光素子である。
【００２３】
また、上記構成において、前記第１の発光層のゲスト材料としては、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［２−（ジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＪ）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（９−ジュロリジル）エチニル−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、｛２−イソプロピル−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−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、｛２，６−ビス［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−８−メトキシ−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−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）のような４Ｈ−ピラン誘導体が高効率であり、好ましい。特に、ＤＣＪＴＩ、ＢｉｓＤＣＪＴＭは、６２０ｎｍ付近に発光ピークを有するため好ましい。また、第１の発光層のホスト材料は、Ａｌｑ３のような金属錯体と、ルブレンのようなテトラセン誘導体とを混合したホスト材料を用いることが好ましい。
【００２４】
また、上記構成において、前記第２の発光層のゲスト材料としては、アントラセン誘導体が効率の高い発光が得られるため好ましい。例えば、２位にアミノ基が置換されたアントラセン誘導体は高効率な緑色発光が得られるため好ましく、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）が特に長寿命であり好適である。また、第２の発光層のホスト材料としてはアントラセン誘導体が好ましく、９，１０−ビス（２−ナフチル）−２−ｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）や、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）が電気化学的に安定であるため好ましい。
【００２５】
また、上記構成において、前記第３の発光層のゲスト材料としては、スチリルアミン誘導体が好ましく、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）や、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）スチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＰＣＡ２Ｓ）などが挙げられる。特にＹＧＡ２Ｓは、４５０ｎｍ付近にピークを有しており好ましい。また、第３の発光層のホスト材料としては、アントラセン誘導体が好ましく、９，１０−ビス（２−ナフチル）−２−ｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）や、先に述べたＣｚＰＡが好適である。特に、ＣｚＰＡは電気化学的に安定であるため好ましい。
【００２６】
また、上記構成において、第２陰極を反射性の金属材料、或いは、透光性を有する第２陰極上に反射材料を積層する場合、光の干渉を考慮すると、第２陰極から遠い位置に赤色発光の第１の発光層を配置することが好ましい。即ち、第２陰極から近い順に青色の波長領域にピークを有する発光スペクトルの第１の発光層、緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルの第２の発光層、赤色の波長領域にピークを有する発光スペクトルの第３の発光層と配置すると、光の干渉を抑えることができる。また、第１の発光層と第２の発光層を、互いに近接させ、第２陰極からの距離がほとんど変わらず、光の干渉が小さく無視できる場合には逆に積層してもよい。
【００２７】
上記構成により、従来３つの素子を直列に積層する構成と比べてシンプルな構成とすることができる。また、上記構成であれば、単に１つのピークしか有さない発光素子を直列に積層するよりは、積層する素子の数を減らすことができ、それに伴って駆動電圧の上昇を抑えることができるため有用である。また、上記構成により、ＮＴＳＣにとっての基準白色（色度座標：ｘ＝０．３１，ｙ＝０．３３）に近い白色発光素子を提供することができる。
【００２８】
また、本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、広い波長域、少なくとも可視光域をカバーする台形状のスペクトルを有する白色光を得ることにより、上記課題の少なくとも一つを解決する。
【００２９】
本明細書で開示する他の発明の構成は、第１の陽極と第１の陰極との間に発光性の有機化合物を含む第１の発光層及び第２の発光層を有する第１の発光素子と、第２陽極と第２陰極との間に発光性の有機化合物を含む第３の発光層及び第４の発光層を有する第２の発光素子とが直列に積層された発光素子であり、前記第１の発光素子は、第１の白色発光スペクトルを示し、前記第２の発光素子は、第２の白色発光スペクトルを示し、それぞれ異なる発光スペクトルが合成されて白色発光を示すことを特徴とする発光素子である。
【００３０】
また、上記構成において、前記第１の発光層は、４Ｈ−ピラン誘導体をゲスト材料とし、芳香族アミン化合物をホスト材料とする。具体的には、｛２，６−ビス［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−８−メトキシ−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−４−イリデン｝プロパンジニトリルをゲスト材料とし、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニルをホスト材料とする。
【００３１】
また、上記構成において、前記第２の発光層は、アントラセン誘導体をゲスト材料とし、前記アントラセン誘導体とは異なるアントラセン誘導体をホスト材料とする。具体的には、９，１０−ビス｛４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノ）フェニル−Ｎ−フェニル］アミノフェニル｝−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセンをゲスト材料とし、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾールをホスト材料とする。
【００３２】
また、上記構成において、前記第３の発光層は、テトラセン誘導体をゲスト材料とし、芳香族アミン化合物をホスト材料とする。具体的には、ルブレンをゲスト材料とし、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニルをホスト材料とする。
【００３３】
また、上記構成において、前記第４の発光層は、スチリルアミン誘導体をゲスト材料とし、アントラセン誘導体をホスト材料とする。具体的には、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミンをゲスト材料とし、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾールをホスト材料とする。
【００３４】
上記構成により、幅広い波長帯域に渡って波長帯域の欠落が少ない、スムーズなスペクトル形状を有する白色発光、即ち自然光に近いブロードな白色発光を得ることができる。従来の３波長型白色発光素子は、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの波長域で幅の狭い発光を組み合わせるので、得られる白色光のスペクトルに突出した鋭い３つのピークが生じていたが、上記構成により得られる白色光のスペクトルは、４つのピークを有し、それぞれのピーク間隔、即ちスペクトル波形の谷間が浅く、台形状と見なすことができる。また、上記構成により、ＮＴＳＣにとっての基準白色（色度座標：ｘ＝０．３１，ｙ＝０．３３）に近い白色発光素子を提供することができる。
【００３５】
また、色度が経時変化しにくい発光装置、あるいは発光スペクトルの形状が電流密度に依存しにくい発光装置を提供することができる。また、４つの発光層のうち、いずれか一が経時劣化あるいは電流密度により輝度が変化したとしても、スペクトルがブロードである影響で色度のずれは比較的小さい。
【００３６】
上述したこれらの構成は単なる設計事項ではなく、様々な発光素子を形成し、それらを用いた発光装置を作製し、画像表示させ、発明者らの深い検討の後、発明された事項である。
【００３７】
そして、以上で述べたような本発明の発光素子を用いて発光装置を作製することにより、幅広い波長領域にスペクトルを有する高効率な発光装置、色度が経時変化しにくい発光装置、あるいは発光スペクトルの形状が電流密度に依存しにくい発光装置を提供することができる。従って本発明では、本発明の発光素子を用いた発光装置も含むものとする。特に、本発明の発光素子は幅広い波長領域にスペクトルを有するため、発光装置としてはカラーフィルターをさらに有する発光装置や照明器具が好ましい。
【００３８】
なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた発光体や画像表示デバイスなどを指す。また、発光素子にコネクター、例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【発明の効果】
【００３９】
本発明を実施することで、幅広い波長領域にスペクトルを有する高効率な白色発光素子を提供することができる。また、ＮＴＳＣにとっての基準白色に近い白色発光素子を提供することができる。
【００４０】
また、照明等の光源において、重要な因子である演色性の優れた白色発光素子を提供することができる。
【００４１】
また、白色の色度が経時変化しにくい白色発光素子を提供することができる。また、発光スペクトルの形状が電流密度に依存しにくい白色発光素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下では、本発明の実施形態について、基本的な構成、動作原理および具体的な構成例を挙げて詳細に説明する。なお、発光素子は、発光を取り出すために少なくともどちらか一方の電極が透光性を有していれば良い。従って、基板上に透光性を有する電極を形成し、基板側から光を取り出す従来の素子構造だけではなく、基板とは逆側から光を取りだす構造も適用可能である。
【００４３】
（実施の形態１）
まず、積層した発光素子の構成の一例について図１（Ａ）に説明する。基板１００上に第２の発光素子１１０と第１の発光素子１２０を直列に積層する。第１の発光素子１２０は、第１の陽極１２１と第１の陰極１２３の間に第１の発光層１２２を有する構造である。
【００４４】
また、第２の発光素子１１０は、第２の陽極１１１と第２の陰極１１３の間に第２の発光層１１２−１および第３の発光層１１２−２を有する構造であり、第２の発光層１１２−１、第３の発光層１１２−２、及び第１の発光層１２２は、いずれも発光性の有機化合物を含む。
【００４５】
第２の発光層１１２−１と第３の発光層１１２−２の積層からなる発光層は、青色〜緑色の波長領域に２つのピークを有する発光スペクトルを示す。この積層からなる発光層を一対の電極（ただし、少なくとも一方は透光性を有する電極）で挟んで得られる発光スペクトルは、図１（Ｂ）に示す実線である。
【００４６】
また、第１の発光層１２２は橙色〜赤色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す。この第１の発光層１２２を一対の電極（ただし、少なくとも一方は透光性を有する電極）で挟んで得られる発光スペクトルは図１（Ｂ）に示す点線である。
【００４７】
このように重ねた発光素子に対し、第１の陽極側をプラスに、第２の陰極側をマイナスにバイアスを印加すると、ある電流密度Ｊの電流が素子に流れる。この時、第１の陽極１２１から第１の発光層１２２にホールが、第１の陰極１２３から第１の発光層１２２に電子がそれぞれ注入され、再結合に至ることにより、第１の発光素子１２０から第１の発光が得られる。なお、この第１の発光は、図１（Ｂ）に示す発光スペクトル１４０を有する。また、第２の陽極１１１から第２の発光層１１２−１及び第３の発光層１１２−２にホールが、第２の陰極１１３から第２の発光層１１２−１及び第３の発光層１１２−２に電子がそれぞれ注入され、再結合に至ることにより、第２の発光素子１１０から第２の発光が得られる。なお、この第２の発光は、図１（Ｂ）に示す発光スペクトル１３０を有する。つまり、第１の発光素子１２０と第２の発光素子１１０の両方から発光が得られるわけである。
【００４８】
なお、等価回路上では、第１の発光素子および第２の発光素子に共通の電流密度Ｊの電流が流れ、それぞれその電流密度Ｊに対応した輝度で発光することになる。ここでは、第１の陽極、及び第２の陽極を透光性の材料とすることにより、第１の発光と第２の発光の両方を取り出すことができる。また、第２の陰極１１３は、光反射性を有する材料とすることで発光を反射させて、光を取り出す面側に効率よく発光を得ることができる。
【００４９】
ここで、本発明においては、第１の発光および第２の発光のうちいずれか一方は、少なくとも２つのピークを有する第１の発光スペクトルを示し、他方はそれと異なる位置にピークを有する第２の発光スペクトルを示すことが特徴である。例えば、第１の発光が橙色〜赤色の波長領域にピークを有する第１の発光スペクトルを示し、第２の発光が青色〜緑色の波長領域に２つのピークを有する第２の発光スペクトルを示すような構成である。なお、第１の発光と第２の発光は、どちらも白色光ではないが、補色の関係にあるため、両方取り出された時には組み合わされて白色光となる。また、第２の陰極１１３は、光反射性を有する材料であるため、光の干渉を考慮して、第２の発光層１１２−１、第３の発光層１１２−２、第１の陽極１２１、及び第１の陰極１２３の膜厚を調節することが好ましい。
【００５０】
発光性の有機化合物が電流によって励起されて発光に至る発光素子では、２つのピークを有する発光スペクトル（上述の例では第２の発光スペクトル）を示す発光を得るのは、従来技術の２波長型白色発光素子に代表されるように比較的容易である。しかしながら、３つ以上のピークを有する発光スペクトルを得る、あるいはブロードな発光スペクトルを得るというのは非常に困難である。その技術的課題を克服する手法が、本発明の構成である。すなわち、２波長型発光素子のような２つのピーク（青色〜緑色の波長領域に２つのピーク）を有する発光スペクトルを示す発光素子（上述の例では第２の発光素子）をベースに、それだけでは補完しきれない領域の発光スペクトルを有する発光素子を直列に積層し、発光を重ね合わせて白色発光を得る構成である。この構成であれば、単に１つのピークしか有さない発光素子を直列に積層するよりは、積層する素子の数を減らすことができ、それに伴って駆動電圧の上昇を抑えることができるため有用である。また、本発明の発光素子においては、ある電流密度Ｊに対して得られる第１の発光素子の輝度と第２の発光素子の輝度の両方を加算した輝度が得られるため、電流に対する輝度（すなわち電流効率）も高い値が得られる。
【００５１】
また、図１（Ａ）の説明では、第２の陰極１１３を光反射性材料とした例を示したが、第２の陰極１１３を透光性材料とし、さらに第２の陰極の上方に反射材料膜を形成する構造としてもよい。その場合、光の干渉を考慮して、第２の陰極１１３、第２の発光層１１２−１、第３の発光層１１２−２、第１の陽極１２１、及び第１の陰極１２３の膜厚を調節することが好ましい。反射材料膜は、電気抵抗の低い材料、例えばＡｌ、Ａｇなどを含む導電材料を用いると、発光素子の低消費電力化が図れるため好ましい。
【００５２】
また、上述の説明では、第２の陰極１１３を光反射性材料とし、第１の陽極及び基板１００を通過させて発光を取り出す構成としているが、特にこの構造に限定されない。例えば、基板上に第２の発光素子１１０を形成し、その上に第１の発光素子１２０を形成し、第２の陽極１１１を光反射性材料とし、第２の陰極１１３、第１の陽極１２１、及び第１の陰極１２３を透光性材料として、図１（Ａ）に示す方向とは逆の方向に発光を取り出す構造としてもよい。また、第２の陽極１１１を光反射性材料とするのではなく、第２の陽極１１１を透光性材料とし、第２の陽極１１１の下方に反射性材料膜を設ける構造としてもよい。
【００５３】
上述したこれらの構造は、２つのピーク（青色〜緑色の波長領域に２つのピーク）を有する発光スペクトルを示す第２の発光素子を光反射性材料膜から近い距離に配置し、橙色〜赤色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第１の発光素子を光反射性材料膜から遠い距離に配置することで光の干渉を防ぐ構造とする。
【００５４】
また、各積層の膜厚を調節し、意図的に光を僅かに干渉させることで、突出した鋭いピークの発生を抑え、連続的なスペクトルを有する自然光に近づけてもよい。また、各積層の膜厚を調節し、意図的に光を僅かに干渉させることで、スペクトルのピークの位置も変化させることもできる。
【００５５】
本発明の発光素子においては、第２の発光素子の発光スペクトル１３０と第１の発光素子の発光スペクトル１４０の両方を単に重ねたスペクトルを有する発光を得ることが目的ではなく、発光素子の重ね方や、各積層の膜厚や、各積層の材料を調節し、光の干渉などによって、連続的なスペクトルを有する自然光に近い白色を得ることを特徴としている。
【００５６】
以上では、第１の発光層、第２の発光層、及び第３の発光層に発光性の有機化合物を含む場合を説明したが、発光層は発光性の無機化合物を含んでも良い。つまり第１の発光素子と第２の発光素子を無機のＬＥＤとする。そして、第１の発光および第２の発光のうちいずれか一方は、少なくとも２つのピーク（青色〜緑色の波長領域に２つのピーク）を有する第１の発光スペクトルを示し、他方はそれと異なる位置にピークを有する第２の発光スペクトルを示すことを特徴とする。
【００５７】
また、電流によって発光に至る発光素子だけでなく、無機ＥＬ素子のような衝突励起型の発光素子においても、本願の概念は適用できる。
【００５８】
すなわち、２つの衝突励起型の発光素子を直列に接続する。そして、２つの衝突励起型の発光素子のうち一方は、少なくとも２つのピーク（青色〜緑色の波長領域に２つのピーク）を有する第１の発光スペクトルを示し、他方はそれと異なる位置にピークを有する第２の発光スペクトルを示すことを特徴とする。
【００５９】
以上で述べたような構成とすることで、可視光領域の多くをカバーでき、高効率な白色光を容易に得ることができる。
【００６０】
（実施の形態２）
図２（Ａ）に素子構成を示した。図２（Ａ）は、基板３００上に第１の発光素子３２０と第２の発光素子３１０が直列に積層された、本発明の発光素子の構成例である。第１の発光素子３２０は、第１の陽極３２１と第１の陰極３２３の間に第１の発光層３２２−１及び第２の発光層３２２−２を有する構造である。また、第２の発光素子３１０は、第２の陽極３１１と第２の陰極３１３の間に第３の発光層３１２−１及び第４の発光層３１２−２を有する構造である。
【００６１】
ここで、第１の発光素子の発光層は、橙色〜赤色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第１の発光層３２２−１と、青緑色〜緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第２の発光層３２２−２とで構成されている。なお、第１の発光層３２２−１と第２の発光層３２２−２は逆の積層順であっても良い。
【００６２】
また、第２の発光素子の発光層は、黄色〜橙色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第３の発光層３１２−１と、青色〜青緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第４の発光層３１２−２とで構成されている。なお、第３の発光層３１２−１と第４の発光層３１２−２は逆の積層順であっても良い。
【００６３】
このような発光素子に対し、第１の陽極３２１側をプラスに、第２の陰極３１３側をマイナスにバイアスを印加すると、第１の発光と第２の発光を合成した発光が得られる。第１の発光は、第１の発光層３２２−１および第２の発光層３２２−２の両方からの発光を合わせたものであるので、図２（Ｂ）中の実線に示す通り、青緑色〜緑色の波長領域および橙色〜赤色の波長領域の両方にピークを有する発光スペクトル３３０を示す。すなわち、第１の発光素子は２波長型の白色または白色に近い色の発光を示すものである。
【００６４】
また、第２の発光は、第３の発光層３１２−１および第４の発光層３１２−２の両方からの発光を合わせたものであるので、図２（Ｂ）中の点線に示す通り、青色〜青緑色の波長領域および黄色〜橙色の波長領域の両方にピークを有する発光スペクトル３４０を示す。すなわち、第２の発光素子は、第１の発光素子とは異なる２波長型の白色または白色に近い色の発光を示すものである。
【００６５】
したがって、本実施の形態２における本発明の発光素子は、第１の発光素子の発光スペクトル３３０および第２の発光素子の発光スペクトル３４０を重ね合せる結果、青色〜青緑色の波長領域、青緑色〜緑色の波長領域、黄色〜橙色の波長領域、橙色〜赤色の波長領域を幅広くカバーする白色発光が得られる。
【００６６】
また、第２の陰極３１３を光反射性材料とし、第１の陽極３２１及び基板３００を通過させて発光を取り出す構成としてもよい。この場合は、橙色〜赤色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第１の発光素子を光反射性材料膜から遠い距離に配置することで光の干渉を防ぐ構造とする。また、第２の陰極３１３を光反射性材料とするのではなく、第２の陰極３１３を透光性材料とし、第２の陰極３１３の上方に反射性材料膜を設ける構造としてもよい。
【００６７】
さらに、各積層の膜厚を調節し、意図的に光を僅かに干渉させることで、突出した鋭いピークの発生を抑え、台形の発光スペクトルとなるようにして、連続的なスペクトルを有する自然光に近づけてもよい。また、各積層の膜厚を調節し、意図的に光を僅かに干渉させることで、発光スペクトルのピークの位置も変化させることもできる。発光スペクトルに現れる複数のピーク強度をほぼ同じになるように各積層の膜厚を調節し、さらに、互いのピークの間隔を狭くすることによってより台形に近い発光スペクトルを有する白色発光を得ることができる。
【００６８】
また、例えば、第４の発光層３１２−２（青色〜青緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す）の発光輝度が、経時劣化あるいは電流密度により変化したとしても、スペクトル全体に対する第４の発光層３１２−２の寄与は１／４程度であるため、色度のずれは比較的小さくて済むという利点もある。もし従来の２波長型白色発光素子であれば、発光層の輝度変化は色度に大きな影響を及ぼしてしまう。
【００６９】
また、基板上に第２の発光素子３１０を形成し、その上に第１の発光素子３２０を形成し、第２の陽極３１１を光反射性材料とし、第２の陰極３１３、第１の陽極３２１、及び第１の陰極３２３を透光性材料として、図２（Ａ）に示す方向とは逆の方向に発光を取り出す構造としてもよい。また、第２の陽極３１１を光反射性材料とするのではなく、第２の陽極３１１を透光性材料とし、第２の陽極３１１の下方に反射性材料膜を設ける構造としてもよい。
【００７０】
（実施の形態３）
次に、以下では、本発明の発光素子の構成、図１（Ａ）における第１の発光素子１２０と第２の発光素子１１０、または図２（Ａ）における第１の発光素子３２０と第２の発光素子３１０に関し、用いることのできる材料や素子構造を説明する。図１（Ａ）において、第２の陽極１１１と第２の発光層１１２−１との間、および第１の陽極１２１と第１の発光層１２２との間には、ホール注入層および／またはホール輸送層を挿入していても良い。また、図１（Ａ）において、第２の陰極１１３と第３の発光層１１２−２との間、および第１の陰極１２３と第１の発光層１２２との間には、電子注入層および／または電子輸送層を挿入していても良い。図２（Ａ）において、第２の陽極３１１と第３の発光層３１２−１との間、および第１の陽極３２１と第１の発光層３２２−１との間には、ホール注入層および／またはホール輸送層を挿入していても良い。また、図２（Ａ）において、第２の陰極３１３と第４の発光層３１２−２との間、および第１の陰極３２３と第２の発光層３２２−２との間には、電子注入層および／または電子輸送層を挿入していても良い。
【００７１】
なお、ホール注入層は陽極からホールを受け取る機能を示す層であり、ホール輸送層は発光層にホールを受け渡す機能を示す層である。また、電子注入層は陰極から電子を受け取る機能を示す層であり、電子輸送層は発光層に電子を受け渡す機能を示す層である。
【００７２】
まず、それら各層に用いることのできる材料を具体的に例示する。ただし、本発明に適用できる材料は、これらに限定されるものではない。
【００７３】
ホール注入層に用いることができるホール注入材料としては、フタロシアニン系の化合物が有効であり、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）等を用いることができる。また、導電性高分子化合物に化学ドーピングを施した材料もあり、ポリスチレンスルホン酸（略称：ＰＳＳ）をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン（略称：ＰＥＤＯＴ）やポリアニリン（略称：ＰＡｎｉ）などを用いることもできる。また、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化ニッケルなどの無機半導体の薄膜や、酸化アルミニウムなどの無機絶縁体の超薄膜も有効である。また、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、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（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−［ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＤＮＴＰＤ）などの芳香族アミン系化合物も用いることができる。さらに、それら芳香族アミン系化合物に対してアクセプタ性を示す物質を芳香族アミン系化合物に添加してもよく、具体的にはＶＯＰｃにアクセプタである７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）を添加したものや、ＮＰＢにアクセプタである酸化モリブデンを添加したものを用いてもよい。
【００７４】
ホール輸送層に用いることができるホール輸送材料としては、芳香族アミン系化合物が好適であり、上述したＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＴＰＤ、ＮＰＢ、ＤＮＴＰＤなどを用いることができる。
【００７５】
電子輸送層に用いることができる電子輸送材料としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、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（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などの金属錯体が挙げられる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）などのオキサジアゾール誘導体、３−（４’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４”−ビフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）などのトリアゾール誘導体、２，２’，２”−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス［１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール］（略称：ＴＰＢＩ）のようなイミダゾール誘導体、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などのフェナントロリン誘導体を用いることができる。
【００７６】
電子注入層に用いることができる電子注入材料としては、上述したＡｌｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＰＢＩ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどの電子輸送材料を用いることができる。その他に、ＬｉＦ、ＣｓＦなどのアルカリ金属ハロゲン化物や、ＣａＦ２のようなアルカリ土類ハロゲン化物、Ｌｉ２Ｏなどのアルカリ金属酸化物のような絶縁体の超薄膜がよく用いられる。また、リチウムアセチルアセトネート（略称：Ｌｉ（ａｃａｃ））や８−キノリノラトリチウム（略称：Ｌｉｑ）などのアルカリ金属錯体も有効である。また、これら電子注入材料に対してドナー性を示す物質を電子注入材料に添加してもよく、ドナーとしてはアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属などを用いることができる。具体的にはＢＣＰにドナーであるリチウムを添加したものや、Ａｌｑ３にドナーであるリチウムを添加したものを用いることができる。
【００７７】
次に、図１（Ａ）における第１の発光素子１２０や第２の発光素子１１０における発光層（１２２、１１２−１、１１２−２）の構成や、図２（Ａ）における第１の発光素子３２０や第２の発光素子３１０における発光層（３２２−１、３２２−２、３１２−１、３１２−２）の構成を説明する。まず、発光性の有機化合物として用いることのできる材料を列挙するが、本発明においてはこれらに限定されず、いかなる発光性の有機化合物を用いても良い。
【００７８】
例えば青色〜青緑色の発光は、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、９，１０−ジフェニルアントラセンなどをゲスト材料として用い、適当なホスト材料に分散させることによって得られる。また、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）などのスチリルアリーレン誘導体や、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）−２−ｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）などのアントラセン誘導体から得ることができる。また、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）等のポリマーを用いても良い。また、青色発光のゲスト材料としては、スチリルアミン誘導体が好ましく、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）や、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）スチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＰＣＡ２Ｓ）などが挙げられる。特にＹＧＡ２Ｓは、４５０ｎｍ付近にピークを有しており好ましい。また、ホスト材料としては、アントラセン誘導体が好ましく、９，１０−ビス（２−ナフチル）−２−ｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）や、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）が好適である。特に、ＣｚＰＡは電気化学的に安定であるため好ましい。
【００７９】
例えば青緑色〜緑色の発光は、クマリン３０、クマリン６などのクマリン系色素や、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））などをゲスト材料として用い、適当なホスト材料に分散させることによって得られる。また、上述のペリレンやＴＢＰを５ｗｔ％以上の高濃度で適当なホスト材料に分散させることによっても得られる。また、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＴＺ）２、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）ガリウム（ＩＩＩ）クロリド（Ｇａ（ｍｑ）２Ｃｌ）などの金属錯体からも得ることができる。また、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）等のポリマーを用いても良い。また、青緑色〜緑色の発光層のゲスト材料としては、アントラセン誘導体が効率の高い発光が得られるため好ましい。例えば、９，１０−ビス｛４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノ）フェニル−Ｎ−フェニル］アミノフェニル｝−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ＤＰＡＢＰＡ）を用いることにより、高効率な青緑色発光が得られる。また、２位にアミノ基が置換されたアントラセン誘導体は高効率な緑色発光が得られるため好ましく、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）が特に長寿命であり好適である。これらのホスト材料としてはアントラセン誘導体が好ましく、先に述べたＣｚＰＡが電気化学的に安定であるため好ましい。また、緑色発光と青色発光を組み合わせ、青色から緑色の波長領域に２つのピークを持つ発光素子を作製する場合（例えば、前述した実施の形態１に示す第２の発光素子を作製する場合）、青色発光層のホストにＣｚＰＡのような電子輸送性のアントラセン誘導体を用い、緑色発光層のホストにＮＰＢのようなホール輸送性の芳香族アミン化合物を用いると、青色発光層と緑色発光層との界面で発光が得られるため好ましい。すなわちこの場合、２ＰＣＡＰＡのような緑色発光材料のホストとしては、ＮＰＢの如き芳香族アミン化合物が好ましい。
【００８０】
例えば黄色〜橙色の発光は、ルブレン、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［２−（ジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＪ）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（９−ジュロリジル）エチニル−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、ビス［２−（２−チエニル）ピリジナト］アセチルアセトナトイリジウム（Ｉｒ（ｔｈｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルキノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））などをゲスト材料として用い、適当なホスト材料に分散させることによって得られる。特に、ゲスト材料としてルブレンのようなテトラセン誘導体が、高効率かつ化学的に安定であるため好ましい。この場合のホスト材料としては、ＮＰＢのような芳香族アミン化合物が好ましい。他のホスト材料としては、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（略称：Ｚｎｑ２）やビス［２−シンナモイル−８−キノリノラト］亜鉛（略称：Ｚｎｓｑ２）などの金属錯体を用いることができる。また、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレンビニレン）等のポリマーを用いても良い。
【００８１】
例えば橙色〜赤色の発光は、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［２−（ジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＪ）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（９−ジュロリジル）エチニル−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、ビス［２−（２−チエニル）ピリジナト］アセチルアセトナトイリジウム（Ｉｒ（ｔｈｐ）２（ａｃａｃ））、などをゲスト材料として用い、適当なホスト材料に分散させることによって得られる。ビス（８−キノリノラト）亜鉛（略称：Ｚｎｑ２）やビス［２−シンナモイル−８−キノリノラト］亜鉛（略称：Ｚｎｓｑ２）などの金属錯体からも得ることができる。また、ポリ（３−アルキルチオフェン）等のポリマーを用いても良い。赤色発光を示すゲスト材料としては、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［２−（ジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＪ）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（９−ジュロリジル）エチニル−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、｛２−イソプロピル−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−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、｛２，６−ビス［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−８−メトキシ−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−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）のような４Ｈ−ピラン誘導体が高効率であり、好ましい。特に、ＤＣＪＴＩ、ＢｉｓＤＣＪＴＭは、６２０ｎｍ付近に発光ピークを有するため好ましい。なお、ホスト材料に関しては、前述した実施の形態１のように赤色発光を示す第１の発光素子を作製する場合、Ａｌｑ３のような金属錯体と、ルブレンのようなテトラセン誘導体とを混合したホスト材料を用いることが好ましい。また、前述した実施の形態２のように、赤色発光と青緑色発光を組み合わせた発光素子を作製する場合、ホスト材料はＮＰＢのような芳香族アミン化合物が好ましい。
【００８２】
なお、上記の構成において、適当なホスト材料としては、発光性の有機化合物よりも発光色が短波長のものであるか、またはエネルギーギャップの大きいものであればよい。具体的には、上述した例に代表されるホール輸送材料や電子輸送材料から適宜選択することができる。また、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）などを使用しても良い。
【００８３】
また、本発明の発光素子における陽極（第２の陽極１１１、３１１および第１の陽極１２１、３２１）材料としては、仕事関数の大きい導電性材料を用いることが好ましい。また、第２の陽極１１１、３１１から光を取り出す場合は、第２の陽極１１１、３１１はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物等の透明導電性材料を用いればよい。また、第２の陽極１１１、３１１側を遮光性とするのであれば、第２の陽極１１１、３１１は窒化チタン、窒化ジルコニウム、チタン、タングステン、ニッケル、Ｐｔ、クロム等の単層膜の他、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との三層構造等を用いることができる。あるいは、チタン、アルミニウム等の反射性電極の上に上述した透明導電性材料を積層する方法でもよい。また、第１の陽極１２１、３２１は光透過性が必要であり、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなどの透明導電性材料の他、上述したホール輸送性の化合物（特に芳香族アミン系化合物）に対してアクセプタ性を示す物質をホール輸送性の化合物に添加した構成を用いても良い。具体的にはＶＯＰｃにアクセプタである７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）を添加したものや、ＮＰＢにアクセプタである酸化モリブデンを添加したものを第１の陽極１２１、３２１として用いてもよい。
【００８４】
また、陰極（第２の陰極１１３、３１３および第１の陰極１２３、３２３）材料としては、仕事関数の小さい導電性材料を用いることが好ましく、具体的には、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉなど）の他、ＹｂやＥｒ等の希土類金属を用いて形成することもできる。また、ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ２、Ｌｉ２Ｏ等の電子注入層を用いる場合は、アルミニウム等の通常の導電性薄膜を用いることができる。また、第１の陰極１２３、３２３側を光の取り出し方向とする場合は、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属を含む超薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ等）との積層構造を用いればよい。あるいは、上述した電子輸送材料に対してドナー性を示す物質（アルカリ金属またはアルカリ土類金属など）を電子輸送材料に添加した構成を用い、その上に透明導電膜（ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ等）を積層してもよい。また、第１の陰極１２３、３２３は光透過性が必要であり、上述した電子輸送材料に対してドナー性を示す物質（アルカリ金属またはアルカリ土類金属など）を電子輸送材料に添加した構成を用いても良い。具体的にはＢＰｈｅｎにドナーであるリチウムを添加したものや、Ａｌｑ３にドナーであるリチウムを添加したものを用いることができる。
【００８５】
なお、以上で述べた本発明の発光素子を作製するに当たっては、発光素子中の各層の積層法を限定されるものではない。積層が可能ならば、真空蒸着法やスピンコート法、インクジェット法、ディップコート法など、どの様な手法を選んでも良いものとする。
【００８６】
本実施の形態は、実施の形態１または実施の形態２と自由に組み合わせることができる。
【００８７】
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
【実施例１】
【００８８】
実施の形態１に基づき、ガラス基板上に白色発光の発光素子を形成する手順を以下に示す。なお、図１（Ａ）に対応する部分には同じ符号を用いて説明する。
【００８９】
まず、１１０ｎｍの膜厚でインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）がスパッタ法などにより成膜されたガラス基板を用意する。成膜されたＩＴＯは、本実施例において第１の陽極１２１として作用する。
【００９０】
次に、第１の陽極１２１が形成されたガラス基板を、第１の陽極１２１が形成された面が下方になるように真空蒸着装置内の基板ホルダーに固定する。そして、ホール輸送性の化合物であるＮＰＢと、それに対してアクセプタ性を示す物質である酸化モリブデンとを含む薄膜を、ＮＰＢと酸化モリブデンとをそれぞれ蒸発源として備えた共蒸着法にて形成する。この時、ＮＰＢ中に酸化モリブデンが２５質量％の濃度で含まれるように調節する。ＮＰＢと酸化モリブデンとを含む薄膜の膜厚は５０ｎｍとする。このＮＰＢと酸化モリブデンとを含む薄膜は、第１の陽極１２１としても機能する。
【００９１】
次に、ＮＰＢと酸化モリブデンとを含む薄膜上に膜厚が１０ｎｍとなるようにＮＰＢを成膜し、ホール注入層を形成する。成膜は、真空蒸着法によって行う。なお、本実施例においては、ホール注入層はホール輸送層としても機能する。
【００９２】
次いで、ホール注入層上に、第１の発光層１２２を形成する。本実施例において、第１の発光層１２２は、Ａｌｑ３とルブレンとＤＣＪＴＩを含む構成であり、Ａｌｑ３とルブレンとＤＣＪＴＩをそれぞれ蒸発源として用いた共蒸着法にて形成する。この時、Ａｌｑ３：ルブレン：ＤＣＪＴＩの質量比が１：１：０．０４の割合で含まれるように調節する。第１の発光層１２２の膜厚は３０ｎｍとする。この第１の発光層１２２においては、ＤＣＪＴＩが橙色〜赤色（特に赤色）の発光を示す発光性の有機化合物として機能する。
【００９３】
次に、第１の発光層１２２上に、膜厚が１０ｎｍとなるようにＢＰｈｅｎを成膜し、電子輸送層を形成する。なお、本実施例においては、電子輸送層は電子注入層としても機能する。次いで、電子輸送層上に、第１の陰極１２３として機能するＢＰｈｅｎとＬｉとを含む薄膜を形成する。この第１の陰極１２３は、電子輸送性の化合物であるＢＰｈｅｎと、それに対してドナー性を示す物質であるリチウムとを含む。ＢＰｈｅｎとＬｉとを含む薄膜の膜厚が２０ｎｍとなるように、ＢＰｈｅｎとＬｉとをそれぞれ蒸発源として備えた共蒸着法にて形成する。この時、ＢＰｈｅｎ中にＬｉが１質量％の濃度で含まれるように調節する。
【００９４】
このようにして第１の発光素子１２０を形成した後、第２の発光素子１１０を直列に積層する。まず第２の陽極１１１は、ＮＰＢと酸化モリブデンとを含む薄膜を１１０ｎｍの膜厚で成膜することにより形成する。共蒸着法にて成膜する際、ＮＰＢ中に酸化モリブデンが２５質量％の濃度で含まれるように調節する。
【００９５】
次に、第２の陽極１１１上に、膜厚が１０ｎｍとなるようにＮＰＢを成膜し、ホール注入層を形成する。なお、本実施例においては、ホール注入層はホール輸送層としても機能する。成膜は、真空蒸着法によって行う。
【００９６】
次いで、ホール注入層上に、第２の発光層１１２−１及び第３の発光層１１２−２を形成する。第２の発光層１１２−１はＮＰＢと２ＰＣＡＰＡとを含む構成であり、ＮＰＢと２ＰＣＡＰＡとをそれぞれ蒸発源として備えた共蒸着法にて形成する。この時、ＮＰＢ中に２ＰＣＡＰＡが１質量％の濃度で含まれるように調節する。第２の発光層１１２−１の膜厚は１０ｎｍとする。
【００９７】
また、第３の発光層１１２−２は、ＣｚＰＡとＹＧＡ２Ｓとをそれぞれ蒸発源として備えた共蒸着法にて形成する。この時、ＣｚＰＡ中にＹＧＡ２Ｓが４質量％の濃度で含まれるように調節する。第３の発光層１１２−２の膜厚は２０ｎｍとする。
【００９８】
第２の発光素子における第２の発光層及び第３の発光層においては、２ＰＣＡＰＡ及びＹＧＡ２Ｓが第１の発光素子の発光色とは異なる発光色（青色〜緑色）を示す発光性の有機化合物として機能する。なお、第２の発光層と第３の発光層とは互いに接している。
【００９９】
次に、第３の発光層１１２−２上に膜厚が１０ｎｍとなるようにＢＰｈｅｎを成膜し、電子輸送層を形成する。なお、本実施例においては、電子輸送層は電子注入層としても機能する。次いで、電子輸送層上に、第２の陰極１１３として機能するＢＰｈｅｎとＬｉとを含む薄膜とＡｌ膜を形成する。ＢＰｈｅｎとＬｉとを含む薄膜の膜厚が２０ｎｍとなるように、ＢＰｈｅｎとＬｉとをそれぞれ蒸発源として備えた共蒸着法にて形成する。この時、ＢＰｈｅｎ中にＬｉが１質量％の濃度で含まれるように調節する。また、Ａｌ膜は、１５０ｎｍの膜厚で蒸着する。
【０１００】
以上のようにして形成された第２の発光素子１１０は、青色〜緑色の波長範囲内で２箇所に発光スペクトルのピークを示す。また、第１の発光素子１２０は赤色の発光を示すため、第２の発光素子とは異なる位置にピークを有する発光スペクトルを示す。
【０１０１】
こうして第１の発光素子と第２の発光素子を積層した素子Ａの発光スペクトルを図３（Ｂ）に示す。素子Ａは、半値幅２１０ｎｍのブロードな発光スペクトルが確認できた。なお、図３（Ｂ）に示す発光スペクトルは、第１の発光素子と第２の発光素子を積層した素子Ａに約１ｍＡの電流を印加した値を示している。
【０１０２】
また、比較例として、赤色の発光素子を素子１、青色と緑色の２つの発光層を積層した発光素子を素子２として、それぞれ図３（Ａ）に発光スペクトルを示す。なお、素子１は、上述した第１の発光素子１２０と同じ構成としている。また、素子２は、上述した第２の発光素子１１０と同じ構成としている。図３（Ｂ）に示す素子Ａの発光スペクトルは、単純に図３（Ａ）の素子１と素子２のスペクトルと重ねたスペクトルとは異なっている。
【０１０３】
発光が積層膜を通過する時、それぞれの層の屈折率の違いや膜厚の違いに起因して、発光が多重干渉する恐れがある。その結果、発光の取り出し面を見る角度に依存して発光スペクトルが変化し、発光装置において、白色の色具合が変化する視野角依存が発生する。それを解決できるように素子Ａは、素子構造を工夫した発光素子となっている。
【０１０４】
また、図４は、第１の発光素子と第２の発光素子を積層した素子Ａに約１ｍＡの電流を印加したＣＩＥ色度座標を示している。素子ＡのＣＩＥ色度座標は、（ｘ，ｙ）＝（０．３３，０．３３）であり良好な白色を示している。なお、ＮＴＳＣ規格の白色のＣＩＥ色度座標は、（ｘ，ｙ）＝（０．３１，０．３３）である。また、比較例である素子１と素子２のＣＩＥ色度座標も図４中に示す。素子１と素子２のＣＩＥ色度座標を結んだ直線上に素子ＡのＣＩＥ色度座標がほぼ位置していることから、素子Ａの発光は、素子１と素子２との発光が合成されたものと言える。
【０１０５】
本実施例に示す発光素子から発せられる発光は、照明に最適である。もちろん、液晶表示装置のバックライトなどにも有用である。
【０１０６】
本実施例は、実施の形態１と自由に組み合わせることができる。
【実施例２】
【０１０７】
実施の形態２に基づき、ガラス基板上に白色発光の発光素子を形成する手順を以下に示す。なお、図２（Ａ）に対応する部分には同じ符号を用いて説明する。
【０１０８】
まず、１１０ｎｍの膜厚でインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）がスパッタ法などにより成膜されたガラス基板を用意する。成膜されたＩＴＯは、本実施例において第１の陽極３２１として作用する。
【０１０９】
次に、第１の陽極３２１が形成されたガラス基板を、第１の陽極３２１が形成された面が下方になるように真空蒸着装置内の基板ホルダーに固定する。そして、ホール輸送性の化合物であるＮＰＢと、それに対してアクセプタ性を示す物質である酸化モリブデンとを含む薄膜を、ＮＰＢと酸化モリブデンとをそれぞれ蒸発源として備えた共蒸着法にて形成する。この時、ＮＰＢ中に酸化モリブデンが２５質量％の濃度で含まれるように調節する。ＮＰＢと酸化モリブデンとを含む薄膜の膜厚は５０ｎｍとする。このＮＰＢと酸化モリブデンとを含む薄膜は、第１の陽極３２１としても機能する。
【０１１０】
次に、ＮＰＢと酸化モリブデンとを含む薄膜上に膜厚が１０ｎｍとなるようにＮＰＢを成膜し、ホール注入層を形成する。成膜は、真空蒸着法によって行う。なお、本実施例においては、ホール注入層はホール輸送層としても機能する。
【０１１１】
次いで、ホール注入層上に、第１の発光層３２２−１及び第２の発光層３２２−２を形成する。本実施例において、第１の発光層３２２−１は、ＮＰＢとＢｉｓＤＣＪＴＭを含む構成であり、ＮＰＢとＢｉｓＤＣＪＴＭをそれぞれ蒸発源として用いた共蒸着法にて形成する。この時、ＮＰＢ中にＢｉｓＤＣＪＴＭが０．５質量％の濃度で含まれるように調節する。第１の発光層３２２−１の膜厚は１０ｎｍとする。
【０１１２】
また、第２の発光層３２２−２は、ＣｚＰＡとＤＰＡＢＰＡとをそれぞれ蒸発源として備えた共蒸着法にて形成する。この時、ＣｚＰＡ中にＤＰＡＢＰＡが１０質量％の濃度で含まれるように調節する。第２の発光層３２２−２の膜厚は２０ｎｍとする。
【０１１３】
第１の発光素子３２０における第１の発光層及び第２の発光層においては、ＢｉｓＤＣＪＴＭ及びＤＰＡＢＰＡがそれぞれ発光し、合成されて白色を示す。なお、第１の発光層と第２の発光層とは互いに接している。
【０１１４】
次に、第２の発光層３２２−２上に、膜厚が１０ｎｍとなるようにＢＰｈｅｎを成膜し、電子輸送層を形成する。なお、本実施例においては、電子輸送層は電子注入層としても機能する。次いで、電子輸送層上に、第１の陰極３２３として機能するＢＰｈｅｎとＬｉとを含む薄膜を形成する。この第１の陰極３２３は、電子輸送性の化合物であるＢＰｈｅｎと、それに対してドナー性を示す物質であるリチウムとを含む。ＢＰｈｅｎとＬｉとを含む薄膜の膜厚が２０ｎｍとなるように、ＢＰｈｅｎとＬｉとをそれぞれ蒸発源として備えた共蒸着法にて形成する。この時、ＢＰｈｅｎ中にＬｉが１質量％の濃度で含まれるように調節する。
【０１１５】
このようにして第１の発光素子３２０を形成した後、第２の発光素子３１０を直列に積層する。まず第２の陽極３１１は、ＮＰＢと酸化モリブデンとを含む薄膜を１１０ｎｍの膜厚で成膜することにより形成する。共蒸着法にて成膜する際、ＮＰＢ中に酸化モリブデンが２５質量％の濃度で含まれるように調節する。
【０１１６】
次に、第２の陽極３１１上に、膜厚が１０ｎｍとなるようにＮＰＢを成膜し、ホール注入層を形成する。なお、本実施例においては、ホール注入層はホール輸送層としても機能する。成膜は、真空蒸着法によって行う。
【０１１７】
次いで、ホール注入層上に、第３の発光層３１２−１及び第４の発光層３１２−２を形成する。第３の発光層３１２−１はＮＰＢとルブレンとを含む構成であり、ＮＰＢとルブレンとをそれぞれ蒸発源として備えた共蒸着法にて形成する。この時、ＮＰＢ中にルブレンが１．５質量％の濃度で含まれるように調節する。第３の発光層３１２−１の膜厚は１０ｎｍとする。第３の発光層においては、ルブレンが黄色を示す発光性の有機化合物として機能する。
【０１１８】
また、第４の発光層３１２−２は、ＣｚＰＡとＹＧＡ２Ｓとをそれぞれ蒸発源として備えた共蒸着法にて形成する。この時、ＣｚＰＡ中にＹＧＡ２Ｓが４質量％の濃度で含まれるように調節する。第４の発光層３１２−２の膜厚は２０ｎｍとする。第４の発光層においては、ＹＧＡ２Ｓが青色を示す発光性の有機化合物として機能する。
【０１１９】
次に、第４の発光層３１２−２上に膜厚が１０ｎｍとなるようにＢＰｈｅｎを成膜し、電子輸送層を形成する。なお、本実施例においては、電子輸送層は電子注入層としても機能する。次いで、電子輸送層上に、第２の陰極３１３として機能するＢＰｈｅｎとＬｉとを含む薄膜とＡｌ膜を形成する。ＢＰｈｅｎとＬｉとを含む薄膜の膜厚が２０ｎｍとなるように、ＢＰｈｅｎとＬｉとをそれぞれ蒸発源として備えた共蒸着法にて形成する。この時、ＢＰｈｅｎ中にＬｉが１質量％の濃度で含まれるように調節する。また、Ａｌ膜は、１５０ｎｍの膜厚で蒸着する。
【０１２０】
第２の発光素子３１０における第３の発光層及び第４の発光層においては、ルブレン及びＹＧＡ２Ｓがそれぞれ発光し、合成されて白色を示す。なお、第３の発光層と第４の発光層とは互いに接している。
【０１２１】
ただし、第２の発光素子３１０で得られる白色発光と、第１の発光素子３２０で得られる白色発光はスペクトルが互いに異なる。従って、第２の発光素子３１０で得られる白色発光と、第１の発光素子３２０で得られる白色発光を合成することで波長領域を広範囲にカバーするブロードな白色発光が得られる。
【０１２２】
こうして第１の発光素子と第２の発光素子を積層した素子Ｂの発光スペクトルを図５（Ｂ）に示す。素子Ｂは、半値幅２１０ｎｍのブロードな発光スペクトルが確認できた。また、素子Ｂは、複数あるピークの間隔が狭く、可視光領域を幅ひろくカバーするような台形の発光スペクトルを得ることができた。なお、図５（Ｂ）に示す発光スペクトルは、第１の発光素子と第２の発光素子を積層した素子Ｂに約１ｍＡの電流を印加した値を示している。また、素子ＢのＣＩＥ色度座標は、（ｘ，ｙ）＝（０．３２，０．３７）であり良好な白色を示している。
【０１２３】
また、比較例として、赤色と青緑色の発光素子を素子３、青色と黄色の２つの発光層を積層した発光素子を素子４として、それぞれ図５（Ａ）に発光スペクトルを示す。なお、素子３は、上述した第１の発光素子３２０と同じ構成としている。また、素子４は、上述した第２の発光素子３１０と同じ構成としている。図５（Ｂ）に示す素子Ｂの発光スペクトルは、単純に図５（Ａ）の素子３と素子４のスペクトルと重ねたスペクトルとは異なっている。また、図５（Ａ）の素子３と素子４のスペクトルから、第２の発光素子３１０で得られる白色発光と、第１の発光素子３２０で得られる白色発光はスペクトルが互いに異なることが読み取れる。
【０１２４】
発光が積層膜を通過する時、それぞれの層の屈折率の違いや膜厚に起因して、発光が多重干渉する恐れがある。その結果、発光の取り出し面を見る角度に依存して発光スペクトルが変化し、発光装置において、白色の色具合が変化する視野角依存が発生する。それを解決できるように素子Ｂは、素子構造を工夫した発光素子となっている。
【０１２５】
また、図６は、素子Ｂ、素子３、及び素子４についてそれぞれ縦軸を輝度とし、横軸を電圧とした電圧−輝度特性を示すグラフである。電圧−輝度特性を示すグラフから、素子Ｂの駆動電圧は、概ね素子３と素子４の駆動電圧の足し合わせになっている。また、図７に示す輝度−電流効率特性から、素子Ｂの電流効率は、概ね素子３と素子４の電流効率の足し合わせになっている。
【０１２６】
また、図７は、素子Ｂ、素子３、及び素子４についてそれぞれ縦軸を電流効率とし、横軸を輝度とした輝度−電流効率特性を示すグラフである。このように、本実施例の発光素子は、わずか２つの発光素子の重ね合わせで、多波長発光が観測された。このため、非常に低い電圧で駆動できる点も特徴であり、例えば、８Ｖの印加電圧によって５０００ｃｄ／ｍ２以上の輝度が得られた。また、比較的高いパワー効率が得られた（６．１ｌｍ／Ｗ）。
【０１２７】
本実施例に示す発光素子から発せられる発光は、演色性が高く、照明に最適である。もちろん、液晶表示装置のバックライトなどにも有用である。
【０１２８】
本実施例は、実施の形態２と自由に組み合わせることができる。
【実施例３】
【０１２９】
本実施例では、本発明の発光素子を有する発光装置について図８を用いて説明する。なお、図８（Ａ）は発光装置を示す上面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された７０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、７０２は画素部、７０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、７０４は封止基板、７０５はシール材であり、シール材７０５で囲まれた内側である７０７は、空間になっている。
【０１３０】
なお、７０８はソース側駆動回路７０１及びゲート側駆動回路７０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）７０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１３１】
次に、断面構造について図８（Ｂ）を用いて説明する。素子基板７１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路７０１と、画素部７０２が示されている。
【０１３２】
なお、ソース側駆動回路７０１はｎチャネル型ＴＦＴ７２３とｐチャネル型ＴＦＴ７２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成する回路は、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。
【０１３３】
また、画素部７０２はスイッチング用ＴＦＴ７１１と、電流制御用ＴＦＴ７１２とそのドレインに電気的に接続された陽極７１３とを含む複数の画素により形成される。なお、陽極７１３の端部を覆って絶縁物７１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【０１３４】
また、膜被覆性を良好なものとするため、絶縁物７１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物７１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物７１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物７１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化珪素、酸窒化珪素等、の両者を使用することができる。
【０１３５】
陽極７１３上には、本発明の発光素子７１５および陰極７１６がそれぞれ形成されている。ここで、陽極７１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）膜、ＩＴＳＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｉｄｅ）膜、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。また、陽極７１３をＩＴＯ膜とし、陽極７１３と接続する電流制御用ＴＦＴ７１２の配線を、窒化チタン、アルミニウムを主成分とする膜との積層構造、または窒化チタン膜、アルミニウムを主成分とする膜、窒化チタン膜との積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、ＩＴＯ膜との良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極７１３を陽極として機能させることができる。また、陽極７１３は、本発明の発光素子７１５における第１の陽極と同一の物質で形成されていても良い。もしくは、陽極７１３は発光素子７１５の第１の陽極と接して積層されていても良い。
【０１３６】
また、本発明の発光素子７１５は、図１（Ａ）で示したような第２の発光素子１１０と第１の発光素子１２０を積層した構成、または図２（Ａ）で示したような第２の発光素子３１０と第１の発光素子３２０を積層した構成であり、具体的には実施の形態１および実施の形態２の如き構成である。
【０１３７】
さらに、陰極７１６に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ２、または窒化カルシウム）を用いればよいが、これらに限定されることはなく、適切な電子注入材料を選択することにより、多様な導電膜を適用することができる。なお、本発明の発光素子７１５からの発光を陰極７１６を透過させる場合には、陰極７１６として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、ＩＴＳＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いる手法が考えられる。また、陰極７１６は、本発明の発光素子７１５における第２の陰極と同一の物質で形成されていても良い。もしくは、陰極７１６は発光素子７１５の第２の陰極と接して積層されていても良い。
【０１３８】
さらにシール材７０５で封止基板７０４を素子基板７１０と貼り合わせることにより、素子基板７１０、封止基板７０４、およびシール材７０５で囲まれた空間７０７に発光素子７１５が備えられた構造になっている。なお、空間７０７には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材７０５で充填される構成も含むものとする。
【０１３９】
なお、シール材７０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、シール材７０５の材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板７０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【０１４０】
以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【０１４１】
なお、本実施例に示す発光装置は、実施の形態１、または実施の形態２に示した発光素子の構成を自由に組み合わせて実施することが可能である。さらに本実施例に示す発光装置は、必要に応じてカラーフィルター等の色度変換膜を用いてもよい。
【実施例４】
【０１４２】
本実施例では、本発明の発光素子を有する発光装置を用いて完成させた様々な電気器具について、図９を用いて説明する。
【０１４３】
本発明の発光素子を有する発光装置を用いて作製された電気器具として、テレビジョン、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）、照明器具などが挙げられる。これらの電気器具の具体例を図９に示す。
【０１４４】
図９（Ａ）は表示装置であり、筐体８００１、支持台８００２、表示部８００３、スピーカー部８００４、ビデオ入力端子８００５等を含む。本発明を用いて形成される発光装置をその表示部８００３に用いることにより作製される。なお、表示装置は、パーソナルコンピュータ用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。
【０１４５】
図９（Ｂ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体８１０１、筐体８１０２、表示部８１０３、キーボード８１０４、外部接続ポート８１０５、ポインティングデバイス８１０６等を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部８１０３に用いることにより作製される。
【０１４６】
図９（Ｃ）はビデオカメラであり、本体８２０１、表示部８２０２、筐体８２０３、外部接続ポート８２０４、リモコン受信部８２０５、受像部８２０６、バッテリー８２０７、音声入力部８２０８、操作キー８２０９、接眼部８２１０等を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部８２０２に用いることにより作製される。
【０１４７】
図９（Ｄ）は卓上照明器具であり、照明部８３０１、傘８３０２、可変アーム８３０３、支柱８３０４、台８３０５、電源８３０６を含む。本発明の発光素子を用いて形成される発光装置を照明部８３０１に用いることにより作製される。なお、照明器具には天井固定型の照明器具または壁掛け型の照明器具なども含まれる。
【０１４８】
ここで、図９（Ｅ）は携帯電話であり、本体８４０１、筐体８４０２、表示部８４０３、音声入力部８４０４、音声出力部８４０５、操作キー８４０６、外部接続ポート８４０７、アンテナ８４０８等を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部８４０３に用いることにより作製される。
【０１４９】
以上のようにして、本発明の発光素子を用いた電気器具や照明器具を得ることができる。本発明の発光素子を有する発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電気器具に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の発光素子の構成例及び発光スペクトルを示す図。
【図２】本発明の発光素子の構成例及び発光スペクトルを示す図。
【図３】発光スペクトルを示す図。
【図４】ＣＩＥ色度座標を示す図。
【図５】発光スペクトルを示す図。
【図６】電圧−輝度特性を示すグラフ。
【図７】輝度−電流効率特性を示すグラフ。
【図８】本発明の発光素子を用いた発光装置の構造を示す図。
【図９】本発明の発光装置を用いた電気器具の例を示す図。
【符号の説明】
【０１５１】
１００：基板
１１０：第２の発光素子
１１１：第２の陽極
１１２−１：第２の発光層
１１２−２：第３の発光層
１１３：第２の陰極
１２０：第１の発光素子
１２１：第１の陽極
１２２：第１の発光層
１２３：第１の陰極
１３０：第２の発光素子の発光スペクトル
１４０：第１の発光素子の発光スペクトル
３００  基板
３１０  第２の発光素子
３１１  第２の陽極
３１２−１  第３の発光層
３１２−２  第４の発光層
３１３  第２の陰極
３２０  第１の発光素子
３２１  第１の陽極
３２２−１  第１の発光層
３２２−２  第２の発光層
３２３  第１の陰極
３３０  第１の発光素子の発光スペクトル
３４０  第２の発光素子の発光スペクトル
７０１  ソース側駆動回路
７０２  画素部
７０３  ゲート側駆動回路
７０４  封止基板
７０５  シール材
７０７  空間
７０９  ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
７１０  素子基板
７１１  スイッチング用ＴＦＴ
７１２  電流制御用ＴＦＴ
７１３  陽極
７１４  絶縁物
７１５  発光素子
７１６  陰極
７２３  ｎチャネル型ＴＦＴ
７２４  ｐチャネル型ＴＦＴ
８００１  筐体
８００２  支持台
８００３  表示部
８００４  スピーカー部  
８００５  ビデオ入力端子
８１０１  本体
８１０２  筐体
８１０３  表示部
８１０４  キーボード
８１０５  外部接続ポート
８２０１  本体
８２０２  表示部
８２０３  筐体
８２０４  外部接続ポート
８２０５  リモコン受信部
８２０６  受像部
８２０７  バッテリー
８２０８  音声入力部
８２０９  操作キー
８３０１  照明部
８３０２  傘
８３０３  可変アーム
８３０４  支柱
８３０５  台
８３０６  電源
８４０１  本体
８４０２  筐体
８４０３  表示部
８４０４  音声入力部
８４０５  音声出力部
８４０６  操作キー
８４０７  外部接続ポート
８４０８  アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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