(57)【要約】【課題】  複数層の発光層を有する有機発光素子において、発光層の構成材料の分解を低減させて、信頼性を向上した有機発光素子を提供する。【解決手段】  正孔輸送性材料，電子輸送性材料、及び発光色を決定するドーパントからなる第１の発光混合層４と正孔輸送性材料，電子輸送性材料、及び発光色を決定するドーパントからなる第２の発光混合層５を積層させた構造をとる、有機発光素子及びこの発光素子を用いた画像表示装置を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と、陰極と、該陽極と陰極に挟まれる発光層とを有する有機発光素子において、
前記発光層は、少なくとも２層以上の発光混合層からなり、
該発光混合層は正孔輸送性材料，電子輸送性材料、及び発光色を決定するドーパントとからなることを特徴とする有機発光素子。
【請求項２】
前記２層以上の発光混合層は、連続して積層されていることを特徴とする
請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記２層以上の発光混合層は、正孔輸送性材料、及び電子輸送性材料からなる輸送混合層を介して積層されていることを特徴とする
請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記２層以上の発光混合層のうち、
前記陽極に一番近い前記発光混合層の前記陽極側に正孔輸送層が形成され、
前記陰極に一番近い前記発光混合層の前記陰極側に電子輸送層が形成される事を特徴とする
請求項１〜３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の有機発光素子において、
前記発光混合層を構成する前記正孔輸送性材料のイオン化ポテンシャルＩEM-HTLと前記発光混合層を構成する前記電子輸送性材料のイオン化ポテンシャルＩEM-ETLと前記ドーパントのイオン化ポテンシャルＩdopが、
Ｉdop≦ＩEM-HTL＜ＩEM-ETL
の関係を満たし、
前記発光混合層を構成する前記正孔輸送性材料の電子親和力ＡEM-HTLと前記発光混合層を構成する前記電子輸送性材料の電子親和力ＡEM-ETLと前記ドーパントの電子親和力
Ａdopが、
ＡEM-HTL＜ＡEM-ETL≦Ａdop
の関係を満たす事を特徴とする有機発光素子。
【請求項６】
請求項４に記載の有機発光素子において、
前記電子輸送層を構成する電子輸送性材料のイオン化ポテンシャルＩETL と、隣接する前記発光混合層を構成する正孔輸送性材料のイオン化ポテンシャルＩEM-HTLが
ＩEM-HTL＜ＩETL
の関係を満たし、
前記正孔輸送性材料の電子親和力ＡHTL と、隣接する前記発光混合層を構成する前記電子輸送性材料の電子親和力ＡEM-ETLが、
ＡHTL＜ＡEM-ETL
の関係を満たす事を特徴とする有機発光素子。
【請求項７】
請求項１，２，４，５，６に記載の有機発光素子において、
前記陽極側から前記陰極側に従い、前記発光混合層を構成する前記正孔輸送性材料のイオン化ポテンシャルが等しくなる事或いは小さくなる事、
または、
陽極側から陰極側に従い、前記発光混合層を構成する前記電子輸送性材料の電子親和力が等しくなる事或いは小さくなる事を特徴とする有機発光素子。
【請求項８】
請求項１，３，５，６に記載の有機発光素子において、
前記陽極側から前記陰極側に従い、前記発光混合層、及び前記輸送混合層を構成する前記正孔輸送性材料のイオン化ポテンシャルが等しくなる事或いは小さくなる事、
または、
前記陽極側から前記陰極側に従い、前記発光混合層、及び前記輸送混合層を構成する前記電子輸送性材料の電子親和力が等しくなる事或いは小さくなる事を特徴とする有機発光素子。
【請求項９】
請求項１〜６に記載の有機発光素子において、
前記発光混合層の膜厚が、それぞれ、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である事を特徴とする有機発光素子。
【請求項１０】
請求項１〜６に記載の有機発光素子において、青色を発光する発光混合層と黄色〜赤色を発光する発光混合層を有する事を特徴とする有機発光素子。
【請求項１１】
請求項１〜６に記載の有機発光素子において、前記陽極と前記陰極の何れかが発光光の透過性を有する取出し電極であり、他方が発光光を反射する反射電極であり、
前記取出し電極に近い位置に配置された発光混合層の発光色の中心波長が、前記反射電極に近い位置に配置された発光混合層の発光色の中心波長に比べて、長波長側にある事を特徴とする有機発光素子。
【請求項１２】
請求項１〜６に記載の有機発光素子において、前記発光混合層が２層積層された構造、或いは前記発光混合層の間に前記輸送混合層を形成した構造で、
前記陽極側に一番近い前記発光混合層を第１の発光混合層、前記陰極側に一番近い前記発光混合層を第２の発光混合層とし、
前記第１の発光混合層を構成する正孔輸送性材料の正孔移動度と前記第２の発光混合層を構成する電子輸送性材料の電子移動度において、大きい値を有する発光混合層のドーパント濃度を、小さい値を有する発光混合層のドーパント濃度以上とする事を特徴とする有機発光素子。
【請求項１３】
前記正孔輸送性材料又は前記電子輸送性材料のいずれか一方の材料が、
前記２層以上の発光混合層において共通することを特徴とする
請求項１，２，４，５，６に記載の有機発光素子。
【請求項１４】
前記正孔輸送性材料又は前記電子輸送性材料のいずれか一方の材料が、
前記２層以上の発光混合層及び前記輸送混合層において共通することを特徴とする
請求項３〜６に記載の有機発光素子。
【請求項１５】
請求項１３，１４に記載の有機発光素子において、前記共通輸送性材料が電子輸送性材料である事を特徴とする有機発光素子。
【請求項１６】
請求項３〜６に記載の有機発光素子において、
隣接する前記発光混合層と前記輸送混合層を構成する前記正孔輸送性材料と前記電子輸送性材料が共通の材料で構成する事を特徴とする有機発光素子。
【請求項１７】
請求項３〜６に記載の有機発光素子において、
前記輸送混合層が隣接する前記発光混合層を構成する前記正孔輸送性材料と前記電子輸送性材料からなる層と、別の隣接する前記発光混合層を構成する前記正孔輸送性材料と前記電子輸送性材料からなる層の２層で構成されている事を特徴とする有機発光素子。
【請求項１８】
請求項１〜１７に記載の有機発光素子において、
前記正孔輸送層が酸化剤を含み、
前記電子輸送層が還元剤を含む事を特徴とする有機発光素子。
【請求項１９】
請求項１８に記載の有機発光素子において、
前記正孔輸送層が、少なくとも、酸化剤を含んだ正孔輸送性材料からなる層と正孔輸送性材料からなる層で構成され、前記陽極に近い配置に酸化剤を含んだ正孔輸送性材料が形成され、
前記電子輸送層が、少なくとも、電子輸送性材料からなる層と還元剤を含んだ電子輸送性材料からなる層で構成され、前記陰極に近い配置に還元剤を含んだ電子輸送性材料が形成される事を特徴とする有機発光素子。
【請求項２０】
陽極と、陰極と、該陽極と陰極に挟まれる発光層とを有する有機発光素子において、
前記陽極と前記陰極が発光光の透過性を有する導電膜であり、
何れか一方の電極を光取出し電極、他方を透過電極とし、前記透過電極の外側に拡散反射層を設け、
前記発光層で発光した光のうち、
前記透過電極を透過した光を前記拡散反射層により前記光取出し電極の方向に反射する事を特徴とする有機発光素子。
【請求項２１】
請求項２０に記載の有機発光素子において、少なくとも２層の発光層を有する事を特徴とする有機発光素子。
【請求項２２】
請求項１〜１９に記載の有機発光素子において、前記陽極と前記陰極が発光光の透過性を有する電極であり、何れか一方の電極を光取出し電極、他方を透過電極とし、前記透過電極の外側に拡散反射層を設け
前記透過電極を透過した発光光を前記拡散反射層により前記光取出し電極の方向に反射する事を特徴とする有機発光素子。
【請求項２３】
請求項１〜２２に記載の有機発光素子を画素に用いる事を特徴とする有機発光画像表示装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の有機発光表示装置において、色変換層を用いる事を特徴とする有機発光画像表示装置。
【請求項２５】
光変調素子と、前記光変調素子に照射する照明光を発生する照明装置から構成される画像表示装置において、
前記照明装置が請求項１〜２２に記載の有機発光素子を用いる事を特徴とする画像表示装置。
【請求項２６】
請求項１〜２２に記載され、フレキシブル基材を基板として用いる有機発光素子を用いる事を特徴とする照明装置。
【請求項２７】
請求項１〜２６に記載の有機発光素子並びに有機発光画像表示装置を製造するに際して、
少なくとも、正孔輸送性材料，電子輸送性材料、及び発光色を決定するドーパントからなる発光混合層を２層以上積層する工程を含む事を特徴とする有機発光素子並びに有機発光画像表示装置の製造方法。
【請求項２８】
請求項１〜２６に記載の有機発光素子並びに有機発光画像表示装置を製造するに際して、
少なくとも、正孔輸送性材料，電子輸送性材料、及び発光色を決定するドーパントからなる発光混合層を２層以上含み、前記発光混合層が正孔輸送性材料、及び電子輸送性材料からなる輸送混合層を介して積層される工程を含む事を特徴とする有機発光素子並びに有機発光画像表示装置の製造方法。
【請求項２９】
請求項２７，２８に記載の有機発光素子並びに有機発光画像表示装置製造方法に関して、
少なくとも、前記発光混合層と前記輸送混合層からなる積層膜を連続形成する工程を含む事を特徴とする有機発光素子並びに有機発光画像表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自発光を特徴とする有機発光素子、上記有機発光素子を用いた画像表示装置、及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
白色発光する有機エレクトロルミネセンス素子（以下、白色有機発光素子と略する。）は、薄型表示装置，表示装置の照明装置、或いは照明として期待されている。
【０００３】
下記特許文献１では、白色有機発光素子の構成が開示されている。同素子では、発光色を決定するドーパントを含んだ発光層を２層積層しており、陽極側に青色系の発光層を陰極側に黄色〜赤色系の発光層を配置している。同発明の実施例１では、青色系発光層の膜厚を１０ｎｍ、黄色〜赤色系発光層の膜厚を４０ｎｍとしている。このことは、青色系発光層を構成する材料の正孔輸送性が低い事を示唆している。
【０００４】
一般に、発光層を構成する材料は、正孔輸送性，電子輸送性のどちらかが高い。そのため、輸送性の低いキャリアが注入する電極側の発光層端で電子と正孔が結合する。
【０００５】
また、下記特許文献２では、発光層に正孔輸送性材料，電子輸送性材料、及びドーパントを混合した混合層を用いた有機エレクトロルミネセンス素子が開示されている。この発光層では、正孔，電子が、それぞれ、輸送性の高い輸送性材料を伝播するため、材料の分解が抑制される。同発明を用いた白色有機発光素子の構成も開示されている。すなわち、発光層に隣接する輸送層にドーパントを添加し、発光層及びドーパントを添加した輸送層で発光する事により白色スペクトルを達成する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２７２８５７号公報
【特許文献２】特開２００２−０４３０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１では、発光層を２層積層しているため、輸送性の低いキャリアが発光層を伝播して、隣接発光層に注入される必要があり、そのため、発光材料の分解性が起こり、素子の信頼性が問題となる。また、上記特許文献２では、ドーパントを添加した輸送層において、輸送性の低いキャリアが輸送性材料を伝播する事となり、素子の信頼性が低下する問題を有する。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、白色有機発光素子において高信頼性の素子構造を提供する事にある。また、高信頼性素子構造を有する白色有機発光素子を表示装置に適用する事にある。また、上記白色有機発光素子を液晶表示装置の照明装置に適用する事にある。また、白色有機発光素子において、積層膜厚を厚くすると問題となる光干渉効果の影響を低減させる構造を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の課題を解決するための手段を以下に示す。
【００１０】
本発明では、陽極と陰極に挟まれる発光層は、少なくとも２層以上の発光混合層からなり、かつこの発光混合層は正孔輸送性材料，電子輸送性材料、及び発光色を決定するドーパントとからなる構成をとる。
【００１１】
また、上記２層以上の発光混合層は、連続して積層され、若しくは、正孔輸送性材料、及び電子輸送性材料からなる輸送混合層を介して積層されている構成をとる。
【００１２】
また、上記２層以上の発光混合層のうち、上記陽極に一番近い発光混合層の陽極側に正孔輸送層が形成され、上記陰極に一番近い発光混合層の陰極側に電子輸送層が形成される構成をとる。
【００１３】
ここで有機発光素子としては、以下の構造をとるものがある。
（１）基板／下部電極／第１注入層／第１輸送層／発光層／第２輸送層／第２注入層／上部電極／保護層或いは封止（対向）基板
（２）基板／下部電極／第１注入層／第１輸送層／発光混合層／発光混合層／第２輸送層／第２注入層／上部電極／保護層或いは封止（対向）基板
（３）基板／下部電極／第１注入層／第１輸送層／発光混合層／輸送混合層／発光混合層／第２輸送層／第２注入層／上部電極／保護層或いは封止（対向）基板
【００１４】
（２）は発光混合層を２層積層した構造であるか、３層以上積層した構造でもよい。また、（３）は２層の発光混合層の間に１層の輸送混合層が積層された構造であるが、更に、輸送混合層／発光混合層からなる積層構造を１層以上形成した構造でもよい。
【００１５】
また、ここでいう下部電極，上部電極とは、発光層を挟む一対の電極のうち、ガラス基板に近いものを下部電極、遠いものを上部電極としたものである。
【００１６】
下部電極と上部電極は２通りの組合せがある。まず、下部電極が陽極、上部電極が陰極の構成である。この場合、第１注入層，第１輸送層は、それぞれ、正孔注入層，正孔輸送層となる。また、第２輸送層，第２注入層は、それぞれ、電子輸送層，電子注入層となる。
【００１７】
他の組合せは、下部電極が陰極、上部電極が陽極の構成である。この場合、第１注入層，第１輸送層は、それぞれ、電子注入層，電子輸送層となる。また、第２輸送層，第２注入層は、それぞれ、正孔輸送層，正孔注入層となる。
【００１８】
上記構成において、第１注入層、或いは第２注入層を有さない構造も考えられる。また、第１輸送層、或いは第２輸送層が発光層に兼ねられる構造も考えられる。
【００１９】
上部電極と下部電極では、一方の電極が発光光の透過性を有し、他方の電極が発光光の反射性を有する組合せが望ましい。その場合、透過性を有する電極から光を取出すため、同電極を光取出し電極と称する。一方、反射性を有する電極を反射電極と称する。
【００２０】
上部電極が光取出し電極となる場合、トップエミッション構造と称する。一方、下部電極が光取出し電極となる場合、ボトムエミッション構造と称する。
【００２１】
ここでいう基板とは、絶縁性の材料であれば広い範囲から選択することが可能である。具体的には、ガラス，アルミナ焼結体等の無機材料，ポリイミド膜、ポリエステル膜，ポリエチレン膜，ポリフェニルレンスルフィド膜，ポリパラキシレン膜等の各種絶縁性プラスチック等が使用可能である。
【００２２】
また、上記絶縁性の材料を表面上に形成すれば、金属材料でも問題ない。具体的には、ステンレス，アルミ，銅，上記金属が含まれた合金が挙げられるが、これらの材料に限定されるわけではない。
【００２３】
また、本発明の基板は、携帯性，軽量性，薄型性を有するため、フレキシブル基板である事が望ましい。具体的には、厚みが０.５mm 以下の薄型ガラス基板表面上に絶縁性プラスチックを形成したもの、上記絶縁性プラスチック，上記金属等が挙げられるが、これらの材料に限定されるわけではない。
【００２４】
ここでいう陽極とは、正孔の注入効率を高める仕事関数の大きな導電膜が望ましい。具体的には、金，白金、が挙げられるが、これらの材料に限定されるわけではない。
【００２５】
また、陽極として、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ），酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ），酸化インジウムゲルマニウム等の２元系、或いは酸化インジウムスズ亜鉛等の３元系であってもよい。また、酸化インジウム以外にも酸化スズ，酸化亜鉛等を主成分とした組成であってもよい。また、ＩＴＯであれば、酸化インジウムに対して５−１０ｗｔ％の酸化スズを含む組成が良く用いられる。酸化物半導体の製造法は、スパッタ法，ＥＢ蒸着法，イオンプレーティング法等が挙げられる。
【００２６】
Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2系透明導電膜，Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ系透明導電膜の仕事関数は、それぞれ、４.６ｅＶ，４.６ｅＶであるが、ＵＶオゾン照射，酸素プラズマ処理、等により、５.２ｅＶ程度まで増大させることが可能である。
【００２７】
Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2 系透明導電膜では、スパッタ法において、基板温度を２００℃程度まで高めた条件で作製すると多結晶状態になる。多結晶状態では、結晶粒により、表面平坦性が悪いため、表面を研磨したものが望ましい。また、他の方法として、アモルファス状態で形成したものを加熱して多結晶状態にしたものが望ましい。
【００２８】
また、陽極は、前記正孔注入層を設けることにより、仕事関数を大きい材料を用いる必要がなくなり、通常の導電膜でよくなる。
【００２９】
具体的には、アルミニウム，インジウム，モリブテン，ニッケル、等の金属や、これら金属を用いた合金や、ポリシリコン，アモルファスシリコン，錫酸化物，酸化インジウム，インジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）等の無機材料が望ましい。
【００３０】
また、形成プロセスが簡便な塗布法を用いたポリアニリン，ポリチオフェン等の有機材料，導電性インクが望ましい。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。
【００３１】
ここでいう正孔注入層とは、陽極と正孔輸送層の注入障壁を下げるため、適当なイオン化ポテンシャルを有する材料が望ましい。また、下地層の表面凹凸を埋める役割を果たすことが望ましい。具体的には、銅フタロシアニン，スターバーストアミン化合物，ポリアニリン，ポリチオフェン，酸化バナジウム，酸化モリブテン，酸化ルテニウム，酸化アルミニウム、等が挙げられるが、これらに限定される訳ではない。
【００３２】
ここでいう正孔輸送層とは、正孔を輸送し、発光層へ注入する役割を有する。そのため、正孔移動度が高い正孔輸送性材料からなることが望ましい。また、化学的に安定であることが望ましい。また、イオン化ポテンシャルが小さいことが望ましい。また、電子親和力が小さいことが望ましい。また、ガラス転移温度が高いことが望ましい。具体的には、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（ＴＰＤ）、４，４′−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、４，４′，４″−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）フェニルアミノ］ベンゼン（ｐ−ＤＰＡ−ＴＤＡＢ）、４，４′，４″−トリス
（Ｎ−カルバゾール）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ビス（２−メチルフェニル）−アミノ］−ベンゼン（ｏ−ＭＴＤＡＢ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）−アミノ］−ベンゼン（ｍ−ＭＴＤＡＢ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ビス（４−メチルフェニル）−アミノ］−ベンゼン（ｐ−ＭＴＤＡＢ）、４，４′，４″−トリス［１−ナフチル（フェニル）アミノ］トリフェニルアミン（１−ＴＮＡＴＡ）、４，４′，４″−トリス［２−ナフチル（フェニル）アミノ］トリフェニルアミン（２−ＴＮＡＴＡ）、４，４′，４″−トリス［ビフェニル−４−イル−（３−メチルフェニル）アミノ］トリフェニルアミン（ｐ−ＰＭＴＤＡＴＡ）、４，４′，４″−トリス［９，９−ジメチルフルオレン−２−イル（フェニル）アミノ］トリフェニルアミン（ＴＦＡＴＡ）、４，４′，４″−トリス（Ｎ−カルバゾイル）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）、１，３，５−トリス−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）フェニルアミノ］ベンゼン（ｐ−ＤＰＡ−ＴＤＡＢ）、１，３，５−トリス｛４−［メチルフェニル（フェニル）アミノ］フェニル｝ベンゼン（ＭＴＤＡＰＢ）、Ｎ，Ｎ′−ジ（ビフェニル−４−イル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニル［１，１′−ビフェニル］−４，４′−ジアミン（ｐ−ＢＰＤ）、Ｎ，Ｎ′−ビス（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニルフルオレン−２，７−ジアミン（ＰＦＦＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラキス（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−［１，１−ビフェニル］−４，４′−ジアミン（ＦＦＤ）、（ＮＤＡ）ＰＰ、４−４′−ビス［Ｎ，Ｎ′−（３−トリル）アミノ］−３−３′−ジメチルビフェニル（ＨＭＴＰＤ）が望ましい。もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。
【００３３】
また、正孔輸送層は、上記正孔輸送性材料に酸化剤を含有して、陽極との障壁を低下させる、或いは電気伝導度を向上させる事が望ましい。酸化剤の具体例としては、塩化第２鉄，塩化アンモニウム，塩化ガリウム，塩化インジウム，五塩化アンチモン等のルイス酸化合物であり、トリニトロフルオレン等の電子受容性化合物である。もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。
【００３４】
ここでいう発光層とは、注入された正孔，電子が再結合し、材料固有の波長で発光する層をさす。発光層を形成するホスト材料自体が発光する場合とホストに微量添加したドーパント材料が発光する場合がある。具体的なホスト材料としては、ジスチリルアリーレン誘導体（ＤＰＶＢｉ），骨格にベンゼン環を有するシロール誘導体（２ＰＳＰ），トリフェニルアミン構造を両端に有するオキソジアゾール誘導体（ＥＭ２），フェナンスレン基を有するペリノン誘導体（Ｐ１），トリフェニルアミン構造を両端に有するオリゴチオフェン誘導体（ＢＭＡ−３Ｔ），ペリレン誘導体（ｔＢｕ−ＰＴＣ），トリス（８−キノリノール）アルミニウム，ポリパラフェニレンビニレン誘導体，ポリチオフェン誘導体，ポリパラフェニレン誘導体，ポリシラン誘導体，ポリアセチレン誘導体が望ましい。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。
【００３５】
次に、具体的なドーパント材料としては、キナクリドン，クマリン６，ナイルレッド，ルブレン、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（パラ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ），ジカルバゾール誘導体，ポルフィリン白金錯体(PtOEP)，イリジウム錯体（Ｉｒ(ppy)３）が望ましい。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。
【００３６】
ここでいう電子輸送層とは、電子を輸送し、発光層へ注入する役割を有する。そのため、電子移動度が高い電子輸送性材料からなることが望ましい。具体的には、トリス（８−キノリノール）アルミニウム，オキサジアゾール誘導体，シロール誘導体，亜鉛ベンゾチアゾール錯体，バソキュプロイン（ＢＣＰ）が望ましい。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。
【００３７】
また、電子輸送層は、上記電子輸送性材料に還元剤を含有して、陽極との障壁を低くする事、或いは電気伝導度を向上させる事が望ましい。還元剤の具体例としては、アルカリ金属，アルカリ土類金属，アルカリ金属酸化物，アルカリ土類酸化物，希土類酸化物，アルカリ金属ハロゲン化物，アルカリ土類ハロゲン化物，希土類ハロゲン化物，アルカリ金属と芳香族化合物で形成される錯体である。特に、好ましいアルカリ金属はＣｓ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｋである。もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。
【００３８】
ここでいう発光混合層とは、正孔輸送性材料，電子輸送性材料、及びドーパント材料を混在させた層をさす。具体的な輸送性材料，電子輸送性材料、及びドーパント材料は、上記正孔輸送性材料，前記電子輸送性材料，上記ドーパント材料に記されている。
【００３９】
また、発光混合層を構成する正孔輸送性材料のイオン化ポテンシャルＩEM-HTL，電子輸送性材料のイオン化ポテンシャルＩEM-ETL、及びドーパントのイオン化ポテンシャル
Ｉdopは以下の関係である事が望ましい。
【００４０】
（数式１）
Ｉdop＜ＩEM-HTL＜ＩEM-ETL
また、発光混合層を構成する正孔輸送性材料の電子親和力ＡEM-HTL，電子輸送性材料の電子親和力ＡEM-ETL、及びドーパントの電子親和力Ａdopは以下の関係である事が望ましい。
【００４１】
（数式２）
Ａdop＜ＡEM-HTL＜ＡEM-ETL
数式１を満たす事により、発光混合層に注入される正孔は、ドーパントにトラップされる過程と正孔輸送性材料を伝播される過程が支配的となる。
【００４２】
また、数式２を満たす事により、発光混合層に注入される電子は、ドーパントにトラップされる過程と電子輸送性材料を伝播する過程が支配的となる。
【００４３】
その結果として、同一ドーパントにトラップされた正孔と電子により、ドーパントは励起状態になり、Ｉdop−Ａdopの発光エネルギーを有する光を放出して基底状態に戻る。
【００４４】
ここでいうイオン化ポテンシャルは、物質から１個の電子を取り去るのに必要なエネルギー値を指す。金属の場合は、上記エネルギー値を仕事関数と定義する。イオン化ポテンシャルの測定法としては、大気光電子分光法，紫外光電子分光法が挙げられる。
【００４５】
ここでいう電子親和力は、物質に１個の電子を付与した際、放出するエネルギー値を指す。電子親和力の測定法としては、吸収スペクトルのバンド端からエネルギーギャップを求めて、上記イオン化ポテンシャルと足して求める測定法，逆光電子分光法が挙げられる。
【００４６】
発光混合層の膜厚は、１〜１００ｎｍの範囲をとる事が可能である。しかし、発光混合層では、キャリアがドーパントにトラップされるため、膜厚を厚くすると発光混合層のキャリア輸送性が低くなる。そのため、発光混合層の膜厚は、１〜１０ｎｍである事が望ましい。
【００４７】
発光混合層では、１重量％〜９９重量％の正孔輸送性材料と、９９重量％〜１重量％の電子輸送性材料と、０.０１ 重量％〜３３重量％もドーパントから構成される事が出来る。その中で、３０重量％〜７０重量％の正孔輸送性材料と、７０重量％〜３０重量％の電子輸送性材料と、０.０１ 重量％〜３０重量％のドーパントから構成される事が望ましい。
【００４８】
発光混合層の製法には、真空蒸着法，スピンコート法，キャスト法，印刷法，キャリアガス輸送法が挙げられるが、これらの製法に限定される訳ではない。
【００４９】
また、発光混合層において、正孔，電子は、それぞれ、正孔輸送性材料，電子輸送性材料を伝播するため、各材料の分解が抑制された状態で、隣接発光混合層或いは後述する隣接輸送混合層にキャリアが注入される。
【００５０】
ここでいう輸送混合層とは、正孔輸送性材料、及び電子輸送性材料を混在させた層をさす。具体的な正孔輸送性材料、及び電子輸送性材料は、上記正孔輸送性材料，前記電子輸送性材料に記されている。
【００５１】
また、輸送混合層を構成する正孔輸送性材料のイオン化ポテンシャルＩM-HTL と電子輸送性材料のイオン化ポテンシャルＩM-ETLは、以下の関係である事が望ましい。
【００５２】
（数式３）
ＩM-HTL＜ＩM-ETL
また、輸送混合層を構成する正孔輸送性材料の電子親和力ＡM-HTL と電子輸送性材料の電子親和力ＡM-ETLは、以下の関係である事が望ましい。
【００５３】
（数式４）
ＡM-HTL＜ＡM-ETL
数式３を満たす事により、輸送混合層に注入される正孔は、正孔輸送性材料を伝播される過程が支配的となる。
【００５４】
また、数式４を満たす事により、輸送混合層に注入される電子は、電子輸送性材料を伝播する過程が支配的となる。
【００５５】
その結果として、輸送混合層において、正孔，電子は、それぞれ、正孔輸送性材料，電子輸送性材料を伝播するため、各材料の分解が抑制された状態で、隣接発光混合層にキャリアが注入される。
【００５６】
輸送混合層の膜厚は、１〜１０００ｎｍの範囲をとる事が可能である。その中でも、１〜５０ｎｍである事が望ましい。
【００５７】
輸送混合層では、１重量％〜９９重量％の正孔輸送性材料と、９９重量％〜１重量％の電子輸送性材料から構成される事が出来る。その中で、１０重量％〜９０重量％の正孔輸送性材料と、９０重量％〜１０重量％の電子輸送性材料から構成される事が望ましい。
【００５８】
発光混合層の製法には、真空蒸着法，スピンコート法，キャスト法，印刷法，キャリアガス輸送法が挙げられるが、これらの製法に限定される訳ではない。
【００５９】
本発明の有機発光素子では、発光混合層が２層以上積層される。（以下、発光混合層積層型と称す。）始めに、２層積層発光混合層を考える。陽極側の発光混合層を第１の発光混合層、陰極側の発光混合層を第２の発光混合層を称する。
【００６０】
始めに、第１の発光混合層と第２の発光混合層の界面では、正孔の注入に際して、エネルギー障壁がない事が望ましい。
【００６１】
具体的には、第１の発光混合層を構成する正孔輸送性材料のイオン化ポテンシャルを
ＩEM1-HTL、第２の発光混合層を構成する正孔輸送性材料のイオン化ポテンシャルを
ＩEM2-HTLとした場合、以下の関係である事が望ましい。
【００６２】
（数式５）
ＩEM1-HTL≧ＩEM2-HTL
次に、第１の発光混合と第２の発光混合層の界面では、電子の注入に際して、エネルギー障壁がない事が望ましい。
【００６３】
具体的には、第１の発光混合層を構成する電子輸送性材料の電子親和力をＡEM1-HTL 、第２の発光混合層を構成する電子輸送性材料の電子親和力をＡEM2-HTL とした場合、以下の関係である事が望ましい。
【００６４】
（数式６）
ＡEM1-HTL≧ＡEM2-HTL
３層以上積層した発光混合層の場合も２層積層構造における関係と同様である事が望ましい。具体的には、陽極側から陰極側に従い、発光混合層を構成する正孔輸送性材料のイオン化ポテンシャルが等しくなる事或いは小さくなる事が望ましい。また、陽極側から陰極側に従い、発光混合層を構成する電子輸送性材料の電子親和力が等しくなる事或いは小さくなる事が望ましい。
【００６５】
以上の関係を満たす事で、発光混合層間の界面において、電圧を印加しない状態で、正孔及び電子のエネルギー障壁がなくなり、より低電圧で発光が開始する。
【００６６】
本発明の有機発光素子では、２層の発光混合層の間に輸送混合層が形成された積層構造を有する。陽極から陰極に向かって、第１の発光混合層，第１の輸送混合層、及び第２の発光混合層が積層されるとする。
【００６７】
第１の発光混合層を構成ずる正孔輸送性材料のイオン化ポテンシャルをＩEM1-HTL 、第１の輸送混合層を構成する正孔輸送性材料のイオン化ポテンシャルをＩMIX1-HTL、第２の発光混合層を構成する正孔輸送性材料のイオン化ポテンシャルをＩEM2-HTL とした場合、以下の関係である事が望ましい。
【００６８】
（数式７）
ＩEM1-HTL≧ＩMIX1-HTL≧ＩEM2-HTL
第１の発光混合層を構成ずる電子輸送性材料の電子親力をＡEM1-ETL 、第１の輸送混合層を構成する電子輸送性材料の電子親和力をＡMIX1-ETL、第２の発光混合層を構成する電子輸送性材料の電子親和力をＡEM2-ETLとした場合、以下の関係である事が望ましい。
【００６９】
（数式８）
ＡEM1-ETL≧ＡMIX1-ETL≧ＡEM2-ETL
また、本発明の有機発光素子では、上記２層の発光混合層の間に輸送混合層が形成された積層構造に輸送混合層と発光混合層からなる積層構造を１層以上形成する構造となる。
（以下、発光混合層／輸送混合層積層型と称す。）その場合も、上記積層構造と同様な関係となる事が望ましい。具体的には、陽極側から陰極側に従い、発光混合層或いは輸送混合層のイオン化ポテンシャルが等しくなる事或いは小さくなる事が望ましい。また、陽極側から陰極側に従い、発光混合層或いは輸送混合層の電子親和力が等しくなる事或いは小さくなる事が望ましい。
【００７０】
以上の関係を満たす事で、発光混合層と輸送混合層の界面において、電圧を印加しない状態で、正孔及び電子のエネルギー障壁がなくなり、より低電圧で発光が開始する。
【００７１】
本発明の目的の一つである白色発光を得るためには、赤色，緑色，青色の３波長からの発光を混色させる方式（３色方式）と、青色＋黄色、或いは青緑色＋橙色の２波長からの発光を混色させる方式（補色方式）である事が望ましい。
【００７２】
発光層積層型では、数式５、及び数式６を満たす事が望ましい。また、発光光の発光エネルギーは、Ｉdop−Ａdopとなる。上記関係、並びに数式１及び数式２から、発光エネルギーが大きい、例えば、青色発光を発する発光混合層が、発光エネルギーの小さい、例えば、黄色〜赤色発光を発する発光混合層より、陽極側に位置する事が望ましい。
【００７３】
本発明の発光混合層を２層積層した構造、或いは２層の発光混合層の間に輸送混合層を積層した構造を有する有機発光素子において、陽極側に位置する発光混合層を第１の発光混合層と称し、他方の発光混合層を第２の発光混合層と称すると、第１の発光混合層を構成する正孔輸送材料の正孔移動度と第２の発光混合層を構成する電子輸送性材料の電子移動度を比べて、大きい値を有する発光混合層のドーパント濃度を他方の発光混合層のドーパント濃度より大きくする事が望ましい。
【００７４】
ここでいう移動度とは、有機分子間を伝導する際のキャリアの流れやすさを表す物性値である。測定手法としては、Time−of−Flight（ＴＯＦ）法が挙げられる。測定試料に電圧を印加した状態で、試料表面にパルス光を照射し、生成したキャリアが移動することで生じる光電流を測定し、移動度を決定する。
【００７５】
ここでいう移動度とは、有機分子間を伝導する際のキャリアの流れやすさを表す物性値である。測定手法としては、Time−of−Flight（ＴＯＦ）法が挙げられる。測定試料に電圧を印加した状態で、試料表面にパルス光を照射し、生成したキャリアが移動することで生じる光電流を測定し、移動度を決定する。
【００７６】
本発明の発光混合層では、ドーパントがキャリアをトラップするため、高移動度の輸送材料からなる発光混合層のドーパント濃度を高くすることにより、発光混合層でのチャージバランスを高め、発光効率を向上させる事ができる。
【００７７】
また、発光混合層と正孔輸送層の界面では、発光輸送層を伝播した電子がブロックされる事が望ましい。具体的には、発光混合層の電子親和力ＡEM-HTLと正孔輸送層の電子親和力ＡHTLは、以下の関係である事が望ましい。
【００７８】
（数式９）
ＡEM-HTL＜ＡHTL
また、発光混合層と電子輸送層の界面では、発光輸送層を伝播した正孔がブロックされる事が望ましい。具体的には、発光混合層のイオン化ポテンシャルＩEM-HTLと正孔輸送層のイオン化ポテンシャルＩHTLは、以下の関係である事が望ましい。
【００７９】
（数式１０）
ＩEM-HTL＜ＩHTL
ここでいう電子注入層とは、陰極から電子輸送層への電子注入効率を向上させるために用いる。具体的には、弗化リチウム，弗化マグネシウム，弗化カルシウム，弗化ストロンチウム，弗化バリウム，酸化マグネシウム，酸化アルミニウムが望ましい。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。
【００８０】
ここでいう陰極は、電子の注入効率を高める仕事関数の小さな導電膜が望ましい。具体的には、マグネシウム・銀合金，アルミニウム・リチウム合金，アルミニウム・カルシウム合金，アルミニウム・マグネシウム合金，金属カルシウムが挙げられるが、これらの材料に限定されるわけではない。
【００８１】
また、前述の電子注入層を設ければ、陰極の条件として、低仕事関数の材料を用いる必要がなくなり、一般的な金属材料を用いることが可能となる。具体的には、アルミニウム，インジウム，モリブテン，ニッケル、等の金属や、これら金属を用いた合金や、ポリシリコン，アモルファスシリコンが望ましい。
【００８２】
ここでいう保護層とは、第２電極上に形成され、大気内Ｈ2Ｏ，Ｏ2が第２電極、或いはその下の有機層に入りこむことを防ぐことを目的とする。
【００８３】
具体的に、ＳｉＯ2，ＳｉＮｘ，Ａｌ2Ｏ3 等の無機材料やポリクロロピレン，ポリエチレンテレフタレート，ポリオキシメチレン，ポリビニルクロライド，ポリフッ化ビニリデン，シアノエチルプルラン，ポリメチルメタクリレート，ポリサルフォン，ポリカーボネート，ポリイミド等の有機材料が挙げられるが、これらの材料に限定されるわけではない。
【００８４】
本発明の有機発光素子では、前述した反射電極を有する。そのため、発光混合層で発光した光は、直接前述した光取出し電極から射出する光と反射電極で反射されて、光取出し電極から射出される光により光の干渉効果が起こる。
【００８５】
２層発光混合層積層型で検討する。反射電極側の発光混合層における発光光の中心波長をλ1、他方の発光光の中心波長をλ2 とする。第１の発光混合層における発光点から反射電極までの光路長の２倍となるＬ1が、以下の関係を満たす時、正の干渉条件となり、光取出し電極から射出する光強度が増大する。ここでいう光路長とは、光路長を構成する層の膜厚に屈折率をかけて足したものである。
【００８６】
（数式１１）
Ｌ1＝（ｍ＋１／２）×λ1  、ｍは整数
次に、第２の発光混合層における発光を考える。第２の発光混合層における発光点から反射電極までの光路長の２倍となるＬ2 が、以下の関係を満たす時、正の干渉条件となり、光取出し電極から射出する光強度が増大する。
【００８７】
（数式１２）
Ｌ2＝（ｎ＋１／２）×λ2  、ｎは整数
Ｌ1＜Ｌ2である事から、ｍとｎが同じ値をとる場合、λ1＜λ2の関係となる事が望ましい。すなわち、取出し電極に近い位置の発光混合層における発光色の中心波長が、反射電極に近い位置の発光混合層における発光色の中心波長に比べて、長波長側にある事が望ましい。
【００８８】
上記説明では、反射電極からの反射光による光干渉効果のみを考えているが、実際には、光取出し電極或いは保護層とその上にある不活性ガス層或いは空気層との界面の反射が存在するため、同界面からの反射光による光干渉効果も検討する必要がある。但し、その場合でも、取出し電極に近い位置の発光混合層における発光色の中心波長が、反射電極に近い位置の発光混合層における発光色の中心波長に比べて、長波長側にある事が望ましい。
【００８９】
また、本発明の有機発光素子は、陽極と陰極が発光光の透過性を有する導電膜であり、何れか一方の電極を光取出し電極、他方を透過電極とし、前記透過電極の外側に拡散反射層を設け、前記陽極と前記陰極の間に形成された少なくとも１層の有機層で発光した光の内、前記透過電極を透過した光を前記拡散反射層により前記光取出し電極の方向に反射する構造であることが望ましい。
【００９０】
ここでいう拡散反射層とは、μｍオーダの凹凸が不規則に配置された構造体であり、凹凸の表面が反射率の高い金属で覆われている事が望ましい。また、拡散反射層上に有機発光素子を形成するため、拡散反射層と有機発光素子の間には、透明な平坦化層が設けられている事が望ましい。
【００９１】
ここでいう少なくとも１層の有機層とは、上記（１），（２），（３）の構造に加えて、発光層を２層以上積層させた構造であることが望ましい。
【００９２】
本発明の有機発光表示装置は、上記有機発光素子を画素に用いる事が望ましい。また、本発明の有機発光表示装置は、色変換層を用いる事が望ましい。
【００９３】
ここでいう有機発光表示装置とは、有機発光素子を画素に用いた表示装置をさす。有機発光表示装置には、単純マトリクス有機発光表示装置とアクティブマトリクス有機発光表示装置がある。
【００９４】
単純マトリクス有機発光表示装置は、複数の陽極ラインと陰極ラインが交差した位置に正孔輸送層，発光層，電子輸送層等の有機層が形成されており、各画素は１フレーム期間中、選択時間のみ点灯する。選択時間は、１フレーム期間を陽極ライン数で除した時間幅となる。
【００９５】
アクティブマトリクス有機発光表示装置では、各画素を構成する有機ＥＬ（発光）素子に、２〜４個の薄膜トランジスタのスイッチング素子及び容量から構成される駆動素子が接続されており、１フレーム期間中の全点灯が可能となる。そのため、輝度を高くする必要がなく、有機発光素子の寿命を長くすることが可能となる。
【００９６】
ここでいう画素とは、表示装置の画面の縦横に多数配置されて、表示領域において文字やグラフィックを表示する最小単位のものをいう。また、サブ画素とは、カラー表示を行う表示装置において、画素をさらに分割する最小単位のものをいう。カラー画像では、緑，赤，青の３色のサブ画素で構成される構造が一般的である。また、表示領域とは、表示装置において、画像が表示される領域をいう。
【００９７】
ここでいう色変換層とは、画素、或いはサブ画素となる有機発光素子において発光した光を他の色の光に変換する層をさす。
【００９８】
色変換層の構成は、有機発光素子の上に積層する構造と対向基板上に積層する構造に分けられる。
【００９９】
有機発光素子の上に積層する構造では、画素或いはサブ画素部分となる有機発光素子の上に、直接、或いは保護層を介して色変換層を形成する。画素或いはサブ画素の間には、隣接画素或いはサブ画素からの発光により、色変換層が発光することを防止するために、ブラックマトリクスを形成する。ブラックマトリクスと色変換層の形成順は、特に指定がない。その上に、必要に応じて、保護層を形成する。
【０１００】
色変換層を対向基板に形成する構造では、上述した対向基板上に、ブラックマトリクス，色変換層，保護層を形成して、有機ＥＬ基板と貼り合わせる。その際、画素或いはサブ画素上に所定の色変換層が位置するよう、調整して、貼り合せる。
【０１０１】
色変換層には、大別して、カラーフィルタ層とカラー変換層が挙げられる。
【０１０２】
カラーフィルタ層は、入射しは光のスペクトルの一部を出射するものを指す。カラーフィルタの材料は、色素とバインダー樹脂を含有する。色素としては、赤色色素，青色色素，緑色素、等が挙げられる。
【０１０３】
前記赤色色素の具体例としては、ペリレン系顔料，レーキ顔料，アゾ系顔料，キナクリドン系顔料，アントラセン系顔料，イソシンドリン系顔料，イソインドリノン系顔料、等が望ましい。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。
【０１０４】
前記青色色素の具体例としては、銅フタロシアニン系顔料，インダンスロン系顔料，インドフェノール系顔料，シアニン系顔料，ジオキサジン系顔料、等が望ましい。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。
【０１０５】
前記緑色色素の具体例としては、クマリン系顔料等が望ましい。
【０１０６】
前記バインダー樹脂としては、可視光領域における透過率が５０％以上の透明な材料が望ましい。具体的には、ポリメチルメタクリレート，ポリアクリレート，ポリカーボネート，ポリビニルアルコール，ポリビニルピロリドン，ヒドロキシエチルセルロース，カルボキシエチルセルロース、等が挙げられる。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。
【０１０７】
カラーフィルタの形成方法には、染色法，顔料分散法，印刷法，電着法が挙げられるが、特にこれらに限定される訳ではない。
【０１０８】
ここでいうカラー変換層は、入射した光により励起されて蛍光光を発する色変換蛍光層と出射スペクトルを補正する補正カラーフィルタ層からなる。
【０１０９】
色変換蛍光層は、蛍光色素とバインダー樹脂を含有する。蛍光色素としては、赤色蛍光色素，緑色蛍光色素、等が挙げられる。
【０１１０】
赤色蛍光色素の具体例としては、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−ピラン等のシアニン系色素、１−エチル−２−［４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３ブタジエニル］−ピリジウム−パークロレート等のピリジン系色素，ローダミンＢ，ローダミン６Ｇ等のローダミン系色素、或いはオキサジン系色素、等が挙げられる。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。
【０１１１】
緑色蛍光色素の具体例としては、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフルオロメチルキノリジノ（９，９ａ，１−ｇｈ）クマリン、３−（２′−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン、３−（２′−ベンズイミダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン等のクマリン色素，ベーシックイエロー等のクマリン色素系染料，ソルベントイエロー、等が挙げられる。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。
【発明の効果】
【０１１２】
本発明の有機発光素子は、正孔，電子の両キャリアにおける輸送性の高い混合層を積層するため、各発光層を構成する材料の分解が低減されて、高信頼性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１３】
本発明を実施するための最良の形態を以下に例示する。
【実施例１】
【０１１４】
始めに、２種類の発光混合層を積層した本実施形態について、図１を用いて説明する。１はガラス基板、２は下部電極、３は正孔輸送層、４は第１の発光混合層、５は第２の発光混合層、６は電子輸送層、７は電子注入層、８は上部電極、９は有機ＥＬ基板、１０は封止基板である。
【０１１５】
ガラス基板１上にスパッタリング法を用いて、厚さ１５０ｎｍのＩＴＯ膜を形成し、ホトリソグラフィ法を用いて下部電極２を形成する。
【０１１６】
次に、下部電極２上に、真空蒸着法により膜厚５０ｎｍの４，４−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（以下、α−ＮＰＤと称する。）膜を形成する。
【０１１７】
Ｍｏ製昇華ボードにα−ＮＰＤの原料を入れ、蒸着速度を０.１５±０.０１ｎｍ／secに制御して蒸着する。このα−ＮＰＤ膜は正孔輸送層３として機能する。
【０１１８】
次に、正孔輸送層３上に、真空蒸着法により膜厚５ｎｍの４−４′−ビス［Ｎ，Ｎ′−（３−トリル）アミノ］−３，３′−ジメチルビフェニル(以下、ＨＭＴＰＤと称する。)，バソキュプロイン（以下、ＢＣＰと称する。）、及びスチリルアミン化合物１，４′−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ′−フェニル−４−アミノフェニルビニレン］−２，５−ジメトキシベンゼン（以下、ＤＳＡと称する。）を共蒸着した膜を形成する。
【０１１９】
３個のＭｏ製昇華ボードにＨＭＴＰＤ，ＢＣＰ，ＤＳＡの原料を入れ、蒸着速度を、それぞれ０.２０±０.０１ｎｍ／sec，０.２０±０.０１ｎｍ／sec，０.０１±０.００５
ｎｍ／sec に制御して蒸着した。上記共蒸着膜は第１の発光混合層４として機能する。また、第１の発光混合層４の中で、ＤＳＡが発光色を決定するドーパントとして機能する。
【０１２０】
次に、第１の発光混合層４上に、真空蒸着法により膜厚５ｎｍのα−ＮＰＤ，トリス
（８−キノリノール）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と称する。）、及びルブレンを共蒸着した膜を形成する。
【０１２１】
３個のＭｏ製昇華ボードにα−ＮＰＤ，Ａｌｑ３，ルブレンの原料を入れ、蒸着速度を、それぞれ０.２０±０.０１ｎｍ／sec,０.２０±０.０１ｎｍ／sec,０.０１±０.００５ｎｍ／sec に制御して蒸着した。上記共蒸着膜は第２の発光混合層５として機能する。また、第２の発光混合層５の中で、ルブレンが発光色を決定するドーパントとして機能する。
【０１２２】
次に、第２の発光混合層５上に、真空蒸着法により膜厚２０ｎｍのＡｌｑ３膜を形成する。このとき、Ｍｏ製昇華ボードにＡｌｑ３の原料を入れ、蒸着速度を、０.１５±0.01ｎｍ／secに制御して蒸着した。このＡｌｑ３膜は電子輸送層６として機能する。
【０１２３】
次に、電子輸送層６の上に、電子注入層７としてＬｉＦ膜を形成する。真空蒸着法を用いて蒸着速度を０.０５±０.０１ｎｍ／secに設定し、膜厚０.５ｎｍを蒸着した。
【０１２４】
次に、電子注入層７の上に、上部電極８としてＡｌ膜を形成する。真空蒸着法を用いて、蒸着速度を１±０.０５ｎｍ／secに設定し、膜厚１５０ｎｍを蒸着した。
【０１２５】
次に、有機発光素子を形成した基板（有機ＥＬ基板）９を大気に曝すことなく、乾燥窒素ガスを循環させて、露点を−９０℃以下に保った封止室に移動させる。
【０１２６】
次に、封止室にガラス基板を導入する。このガラス基板は封止基板（対向基板）１０となる。ガラス基板による封止基板のエッジ部分に、シールディスペンサ装置を用いて光硬化樹脂を描画した（図示省略）。
【０１２７】
光硬化樹脂のシール幅は２００μｍとした。光硬化樹脂の中には、直径１０μｍのガラスビーズを１重量％混入させた。この封止基板１０と有機ＥＬ基板９を封止室内で貼り合せ、０.５kg重／cm2の荷重で圧着させた。封止基板１０外側に、発光素子全体にＵＶ光が当たらないよう遮光板を置き、封止基板１０側からＵＶ光を照射させて光硬化樹脂を硬化させた（図示省略）。
【０１２８】
本実施形態における有機発光素子の発光過程を説明する。下部電極２と上部電極８の間に、発光開始電圧以上の電圧を印加する。
【０１２９】
始めに、正孔輸送過程を説明する。下部電極２であるＩＴＯ電極から正孔輸送層３に正孔が注入される。正孔は正孔輸送層３を伝播し、第１の発光混合層４に注入される。第１の発光混合層４を構成する材料ＨＭＴＰＤ，ＢＣＰのイオン化ポテンシャルは、それぞれ、５.６ｅＶ，６.４ｅＶとなる。そのため、注入された正孔は、選択的に正孔輸送性材料であるＨＭＴＰＤを伝播する。また、正孔の一部は第１の発光混合層４に含まれるドーパントＤＳＡにトラップされる。
【０１３０】
次に、ＨＭＴＰＤを伝播した正孔は、第２の発光混合層５に注入される。第２の発光混合層５を構成する材料α−ＮＰＤ，Ａｌｑ３のイオン化ポテンシャルは、それぞれ、5.3ｅＶ，５.７ｅＶである。そのため、正孔はα−ＮＰＤを選択的に伝播する。また、
ＨＭＴＰＤのイオン化ポテンシャルは、α−ＮＰＤのイオン化ポテンシャルに比べて大きいため、第１の発光混合層４から第２の発光混合層５への正孔注入には、両電極に電圧を印加しない状態で、エネルギー障壁がない。また、電子輸送層６を構成する材料Ａｌｑ３のイオン化ポテンシャルは、α−ＮＰＤに比べて大きいため、正孔は第２の発光混合層５内部に存在する。
【０１３１】
次に、電子輸送過程を説明する。上部電極８から電子注入層７，電子輸送層６の順に電子が注入される。電子は電子輸送層６を伝播し、第２の発光混合層５に注入される。第２の発光混合層５を構成する材料α−ＮＰＤ，Ａｌｑ３ の電子親和力は、それぞれ、２.５ｅＶ，２.９ｅＶ である。そのため、電子は電子輸送性材料であるＡｌｑ３を選択的に伝播する。また、電子の一部は第２の発光混合層５に含まれるドーパントとして機能するルブレンにトラップされる。
【０１３２】
Ａｌｑ３を伝播した電子は、第１の発光混合層４に注入される。第１の発光混合層４を構成する材料ＨＭＴＰＤ，ＢＣＰの電子親和力は、それぞれ、２.３ｅＶ，２.９ｅＶとなる。そのため、注入された電子は、選択的に電子輸送性材料であるＢＣＰを伝播する。
Ａｌｑ３の電子親和力とＢＣＰの電子親和力は等しいため、第２の発光混合層５から第１の発光混合層４への電子注入には、両電極に電圧を印加しない状態でエネルギー障壁が存在しない。また、正孔輸送層３を構成する材料α−ＮＰＤの電子親和力は、ＢＣＰに比べて大きいため、正孔は、正孔輸送層３に注入されず、第１の発光混合層４内部に存在する。
【０１３３】
次に、発光過程を説明する。第１の発光混合層４では、正孔がトラップされているドーパントＤＳＡに、ＢＣＰを伝播した電子がトラップされ、その結果として、ＤＳＡが励起状態となる。励起状態となったＤＳＡは、第１励起状態と基底状態のエネルギー差に対応した波長の光を発光し基底状態に戻る。上記発光過程以外にも、電子がトラップされた
ＤＳＡに、正孔がトラップされた励起状態から基底状態への発光過程、及び正孔と電子がＤＳＡに同時にトラップされた励起状態から基底状態への発光過程が含まれる。
【０１３４】
第２の発光混合層５では、電子がトラップされたドーパントであるルブレンに、α−
ＮＰＤを伝播する正孔がトラップされ、ルブレンが励起状態となる。励起状態となったルブレンは、第１励起状態と基底状態のエネルギー差に対応した波長の光を発光し、基底状態に戻る。上記発光過程以外にも、正孔がトラップされたルブレンに、電子がトラップされて励起状態となる過程、及び正孔と電子が、ルブレンに同時にトラップされて励起状態となる過程が含まれる。
【０１３５】
以上まとめると、正孔は正孔輸送性材料であるＨＭＴＰＤ，α−ＮＰＤを伝播する。また、電子は、電子輸送性材料であるＡｌｑ３，ＢＣＰを伝播する。そのため、発光混合層を構成する輸送性材料の分解が抑制され、素子の信頼性が向上する。
【０１３６】
本発明の有機素子は、中心波長４８０ｎｍ及び中心波長５６０ｎｍの発光が重なった白色発光を示した。８Ｖ印加において輝度１０００cd／ｍ2 を達成した。また、初期輝度
１０００cd／ｍ2 の定電流駆動における寿命（輝度半減時間）は３０００時間程度と良好な寿命特性を得た。
【０１３７】
本実施形態では、発光混合層４，５の膜厚を５ｎｍとしたが、膜厚を厚くしても問題ない。但し、キャリアをトラップするドーパントを含む領域が増大するため、隣接する発光混合層へのキャリア輸送性が低下する。
【０１３８】
また、本実施形態では、第１の発光混合層４と第２の発光混合層５の界面において、正孔，電子とも、両電極に電圧を印加しない状態で、エネルギー障壁のない構成であった。正孔と電子のキャリア注入バランスをとるために、キャリアのどちらかにエネルギー障壁を設ける材料構成にすることは問題ない。
【実施例２】
【０１３９】
次に、２層の発光混合層の間に輸送混合層を形成した本実施形態について、図２を用いて説明する。１１は輸送混合層である。
【０１４０】
ガラス基板１上にスパッタリング法を用いて、厚さ１５０ｎｍのＣｒ膜を形成し、ホトリソグラフィ法を用いて下部電極２を形成する。
【０１４１】
下部電極２上に、正孔輸送層３，第１の発光混合層４を形成する。作製条件は、実施例１と同様である。
【０１４２】
次に、第１の発光混合層４上に、真空蒸着法により膜厚１５ｎｍのＨＭＴＰＤ，ＢＣＰを共蒸着した膜を形成する。２個のＭｏ製昇華ボードにＨＭＴＰＤ，ＢＣＰの原料を入れ、蒸着速度を、それぞれ０.２０±０.０１ｎｍ／sec，０.２０±０.０１ｎｍ／secに制御して蒸着した。上記共蒸着膜は輸送混合層１１として機能する。
【０１４３】
次に、輸送混合層１１上に、第２の発光混合層５を形成する。作製条件は、実施例１と同様である。
【０１４４】
次に、輸送混合層１１上に、膜厚５ｎｍのα−ＮＰＤ，Ａｌｑ３、及びルブレン共蒸着膜を形成する。形成条件は、実施例１と同様である。上記共蒸着膜は第２の発光混合層５として機能する。
【０１４５】
次に、第２の発光混合層５上に電子輸送層６を形成する。作製条件は、実施例１と同様である。
【０１４６】
次に、電子輸送層６上に、真空蒸着法を用いて、膜厚１０ｎｍのＭｇとＡｇの混合膜を形成する。２元同時蒸着法を用いて、蒸着速度を、それぞれ、０.１４±０.０１ｎｍ／
sec，０.０１±０.００５ｎｍ／secに制御して蒸着した。Ｍｇ：Ａｇ混合膜は、電子注入層７として機能する。
【０１４７】
次に、電子注入層７上に、スパッタリング法により、膜厚８０ｎｍのＩｎ−Ｚｎ−Ｏ膜（以下、ＩＺＯ膜と称する。）を形成する。この膜は上部電極８として機能し、非晶酸化物膜である。このときのターゲットには、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）＝０.８３ であるターゲットを用いた。成膜条件は、Ａｒ：Ｏ2混合ガスを雰囲気として、真空度０.２Ｐａ、スパッタリング出力を２Ｗ／cm2 とした。Ｍｇ：Ａｇ／Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ積層膜の透過率は６５％であった。
【０１４８】
次に、有機ＥＬ基板９と封止基板１０を封止する。封止条件は、実施例１と同様である。
【０１４９】
実施例１同様、正孔は正孔輸送性材料であるＨＭＴＰＤ，α−ＮＰＤを伝播し、電子は電子輸送性材料であるＡｌｑ３，ＢＣＰを伝播する。また、実施例１同様、第１の発光混合層４のドーパントであるルブレンにキャリアがトラップされた発光過程が起こる。発光層並びに輸送層を構成する輸送性材料の分解が低減され、素子の信頼性が向上する。
【０１５０】
また、第１の発光混合層４と輸送混合層１１の界面では、両電極に電圧を印加しない状態で、正孔，電子ともエネルギー障壁が存在しない。そのため、発光のための印加電圧を低くすることができる。
【０１５１】
本実施形態における有機発光素子では、第１の発光混合層４で発光した青色の発光色と第２の発光混合層５で発光した黄色の発光色が混色され白色光を発光する。第１の混合層４で発光した青色発光光は以下に示した経路で射出される。そのため、各経路の光の干渉効果により、発光中心波長及び光強度が変化する。
○第１の発光混合層→輸送混合層→第２の発光混合層→電子輸送層→電子注入層→上部電極
○第１の発光混合層→正孔輸送層→（下部電極反射）→正孔輸送層→第１の発光混合層→輸送混合層→第２の発光混合層→電子輸送層→電子注入層→上部電極
○第１の発光混合層→輸送混合層→第２の発光混合層→電子輸送層→電子注入層→上部電極→（封止雰囲気反射）→上部電極→電子注入層→電子輸送層→第２の発光混合層→輸送混合層→第１の発光混合層→正孔輸送層→（下部電極反射）→正孔輸送層→第１の発光混合層→輸送混合層→第２の発光混合層→電子輸送層→電子注入層→上部電極
第２の混合層５で発光した黄色発光光も以下に示した各経路の重ね合せの光干渉効果により、発光中心波長及び光強度が変化する。
○第２の発光混合層→電子輸送層→電子注入層→上部電極
○第２の発光混合層→輸送混合層→第１の発光混合層→正孔輸送層→（下部電極反射）→正孔輸送層→第１の発光混合層→輸送混合層→第２の発光混合層→電子輸送層→電子注入層→上部電極
○第２の発光混合層→電子輸送層→電子注入層→上部電極→（封止雰囲気反射）→上部電極→電子注入層→電子輸送層→第２の発光混合層→輸送混合層→第１の発光混合層→正孔輸送層→（下部電極反射）→正孔輸送層→第１の発光混合層→輸送混合層→第２の発光混合層→電子輸送層→電子注入層→上部電極
【０１５２】
本実施形態の層構成並びに各層の膜厚では、第１の発光混合層４で発光した青色発光光で正の光干渉条件となる。また、第１の発光混合層４と第２の発光混合層５の間に膜厚
１５ｎｍの輸送混合層１１を形成したため、第２の発光混合層５で発する黄色の発光でも正の光干渉条件となり、光強度が増大する。青色発光の第１の発光混合層４と黄色発光の第２の発光混合層５を隣接させた積層構造では、第２の発光混合層５で発光する黄色の光は、負の光干渉条件に近づいてしまい、光強度が０.８８程度に減衰した。
【０１５３】
本発明の有機発光素子は、中心波長４８０ｎｍ及び中心波長５６０ｎｍの発光が重なった白色発光を示した。また、７Ｖ印加において輝度１０００cd／ｍ2を達成した。また、初期輝度１０００cd／ｍ2 の定電流駆動における寿命（輝度半減時間）は３０００時間程度と良好な寿命特性を得た。
【０１５４】
また、本発明の有機発光素子では、輸送混合層を設けて、発光領域と輸送領域を分離した事を特徴とする。そのため、発光領域として機能する第１の発光混合層４、及び第２の発光混合層５の膜厚を厚くする事なく、全有機層の膜厚を厚くする事ができるため、陽極と陰極間の短絡が防止され、素子の信頼性が向上する。
【０１５５】
また、本実施例では、反射電極となる下部電極２に近い位置に青色の第１の発光混合層４を形成した。また、光取出し電極となる上部電極の近い位置に黄色発光の第２の発光混合層５を形成した。後述する光干渉の影響を受けない素子構造等では、青色発光の発光混合層と黄色発光の発光混合層の位置を逆にした構造でもよい。
【０１５６】
また、本実施例では、第１発光混合層と輸送混合層の界面、及び輸送混合層と第２発光混合層の界面において、正孔，電子とも、両電極に電圧を印加しない状態で、エネルギー障壁が存在しない。そのため、発光のための印加電圧を低減する事が可能となる。但し、各発光混合層への正孔，電子の注入バランスが崩れている場合は、上記界面において、エネルギー障壁を有する事が有効な場合もある。
【実施例３】
【０１５７】
次に、３層の発光混合層の間に輸送混合層を形成した本実施形態について、図３を用いて説明する。１２は第１の輸送混合層、１３は第２の輸送混合層、１４は第３の発光混合層である。
【０１５８】
ガラス基板１上に、下部電極２，正孔輸送層３、及び第１の発光混合層４を形成する。作製条件は、実施例１と同様である。
【０１５９】
次に、第１の発光混合層４上に、真空蒸着法により膜厚１５ｎｍのＨＭＴＰＤ，ＢＣＰを共蒸着した膜を形成する。２個のＭｏ製昇華ボードにＨＭＴＰＤ，ＢＣＰの原料を入れ、蒸着速度を、それぞれ０.２０±０.０１ｎｍ／sec，０.２０±０.０１ｎｍ／secに制御して蒸着した。上記共蒸着膜は第１の輸送混合層１２として機能する。
【０１６０】
次に、第１の輸送混合層１２上に、真空蒸着法により、膜厚５ｎｍのα−ＮＰＤ，Alq3、及びクマリン６を共蒸着した膜を形成する。３個のＭｏ製昇華ボードにα−ＮＰＤ，
Ａｌｑ３、及びクマリン６の原料を入れ、蒸着速度を、それぞれ０.２０±０.０１ｎｍ／sec，０.２０±０.０１ｎｍ／sec、及び０.０１±０.００５ｎｍ／sec に制御して蒸着した。上記共蒸着膜は第２の発光混合層５として機能する。
【０１６１】
次に、第２の発光混合層５上に、真空蒸着法により膜厚１５ｎｍのα−ＮＰＤ，Alq3を共蒸着した膜を形成する。２個のＭｏ製昇華ボードにα−ＮＰＤ，Ａｌｑ３の原料を入れ、蒸着速度を、それぞれ０.２０±０.０１ｎｍ／sec，０.２０±０.０１ｎｍ／secに制御して蒸着した。上記共蒸着膜は第２の輸送混合層１３として機能する。
【０１６２】
次に、第２の輸送混合層１３上に、膜厚５ｎｍのα−ＮＰＤ，Ａｌｑ３、及びＤＣＭ２を共蒸着した膜を形成する。３個のＭｏ製昇華ボードにα−ＮＰＤ，Ａｌｑ３、及びDCM2の原料を入れ、蒸着速度を、それぞれ０.２０±０.０１ｎｍ／sec,０.２０±０.０１ｎｍ／sec，０.００８±０.００２ｎｍ／secに制御して蒸着した。上記共蒸着膜は第３の発光混合層１４として機能する。
【０１６３】
次に、第３の発光混合層１４上に、電子輸送層６，電子注入層７，上部電極８を形成する。作製条件は、実施例１と同様である。
【０１６４】
次に、有機ＥＬ基板９と封止基板１０を封止する。封止条件は、実施例１と同様である。
【０１６５】
本実施形態における有機発光素子では、第１の発光混合層４，第２の発光混合層５、及び第３の発光混合層１４において、添加されているドーパントに正孔並びに電子がトラップされて発光する。
【０１６６】
また、キャリアをトラップするドーパントが含まれる発光混合層の膜厚を５ｎｍと薄膜化し、また、第１の発光混合層４と第２の発光混合層５の間には、第１の輸送混合層１２が、第２の発光混合層５と第３の発光混合層１４の間には、第２の輸送混合層１３が、形成されている。輸送混合層はドーパントを含まないため、キャリアがトラップされずに輸送されて、隣接発光混合層に注入される。
【０１６７】
本発明の有機発光素子は、中心波長４８０ｎｍ，中心波長５２０ｎｍ、及び中心波長
６２０ｎｍの発光が重なった白色発光を示した。同発光スペクトルは、発光表示装置のサブ画素の赤，緑，青色のスペクトルを有しているため、発光表示装置に適している。また、９Ｖ印加において輝度１０００cd／ｍ2を達成した。
【０１６８】
また、本実施例の有機発光素子では、下部電極側から、青色発光する第１の発光混合層４，緑色発光する第２の発光混合層５，赤色発光する第３の発光混合層１４の順に形成したが、発光混合層の順番を変えても問題ない。その場合、両電極に電圧を印加しない状態で、正孔或いは電子においてエネルギー障壁が発生する。各発光混合層への正孔，電子の注入バランスが崩れている場合は、エネルギー障壁を有する事が有効な場合もある。
【０１６９】
また、第１の発光混合層４と第１の輸送混合層１２を構成する正孔輸送性材料と電子輸送性材料は、それぞれ、ＨＭＴＰＤ，ＢＣＰであり、共通である。各材料の蒸発源において、射出部に開閉シャッターを有する構造、或いは蒸発する部位と射出する部位が分離されてその間にバルブが設けられた構造で、所定の蒸発速度と蒸発速度０ｎｍ／sec を切替えられる事が望ましい。
【０１７０】
その場合、第１の発光混合層４として、ＨＭＴＰＤ，ＢＣＰ、及びＤＳＡを所定の蒸発速度で蒸着する。次に、ＤＳＡの蒸発速度を０ｎｍ／sec にした上で、第１の輸送混合層１２を蒸着して形成する。
【０１７１】
以上より、第１の発光混合層４と第１の輸送混合層１２の連続形成が可能となる。
【０１７２】
また、第２の発光混合層５，第２の輸送混合層、及び第３の発光混合層は、正孔輸送性材料がα−ＮＰＤ、電子輸送性材料がＡｌｑ３と共通の材料である。そのため、α−NPD，Ａｌｑ３，ルブレン、及びＤＣＭ２の蒸発源を有して、蒸発源が所定の蒸発速度と蒸発速度０ｎｍ／sec を切替えられる構造になっていれば、第２の発光混合層５，第２の輸送混合層１３、及び第３の発光混合層１４の連続形成が可能となる。
【実施例４】
【０１７３】
次に、２種類の発光混合層を構成する正孔輸送性材料と電子輸送性材料の移動度に対応して各発光混合層のドーパント濃度を定めた本実施形態について、図４を用いて説明する。
【０１７４】
基板１上に下部電極２，正孔輸送層３を形成する方法は、実施例１と同様である。
【０１７５】
次に、正孔輸送層３上に、真空蒸着法により膜厚５ｎｍのα−ＮＰＤ，バソフェナントロリン（以下、Bphenと称する。）、及びルブレンを共蒸着した膜を形成する。３個の
Ｍｏ製昇華ボードにα−ＮＰＤ，Bphen、及びルブレンの原料を入れ、蒸着速度を、それぞれ０.２０±０.０１ｎｍ／sec，０.２０±０.０１ｎｍ／sec，０.０８±０.０１ｎｍ／secに制御して蒸着した。上記共蒸着膜は第１の発光混合層４として機能する。
【０１７６】
次に、第１の発光混合層４上に、真空蒸着法により膜厚５ｎｍのα−ＮＰＤ，Ａｌｑ３、及びＤＣＭ２を共蒸着した膜を形成する。３個のＭｏ製昇華ボードにα−ＮＰＤ，Alq3、及びＤＣＭ２の原料を入れ、蒸着速度を、それぞれ０.２０±０.０１ｎｍ／sec，0.20±０.０１ｎｍ／sec，０.００８±０.００２ｎｍ／sec に制御して蒸着した。上記共蒸着膜は第２の発光混合層５として機能する。
【０１７７】
第２の発光混合層５上に、電子輸送層６，電子注入層７，上部電極８を形成する。作製条件は、実施例１と同様である。次に、有機ＥＬ基板９と封止基板１０を封止する。封止条件は、実施例１と同様である。
【０１７８】
本実施形態における有機発光素子では、第１の発光混合層４で発光した黄色の発光色と第２の発光混合層５で発光した赤色の発光色が混色された光を発光する。電界強度５.５×１０5Ｖ／cmにおける、α−ＮＰＤの正孔移動度(以下、μH と称する。)は９×１０-4
cm2／Ｖ／sec である。また、電界強度５.５×１０5Ｖ／cmにおける、Bphenの電子移動度（以下、μeと称する。）は５.２×１０-4cm2／Ｖ／sec である。また、電界強度５.５×１０5Ｖ／cmにおける、Ａｌｑ３のμeは０.０２×１０-4cm2／Ｖ／sec である。各材料の移動度は電界強度依存性が低いため、本実施形態の有機発光素子に印加する電圧領域では、上記移動度の値が指標となる。
【０１７９】
上記構成材料の中でＡｌｑ３のμe が２桁以上低い。このため、正孔輸送層３から注入された正孔と電子輸送層６から注入された電子のチャージバランスが、第１の発光混合層４及び第２の発光混合層５とも悪くなり、発光効率が低下する。本実施形態における有機発光素子では、ドーパントはキャリアをトラップする。そのため、第１の発光混合層４のドーパントであるルブレンのドーパント濃度を、第２の発光混合層５のドーパントであるＤＣＭ２のドーパント濃度の１０倍にする事で、第１の発光混合層４における正孔の輸送性を低下させ、第１の発光混合層４，第２の発光混合層５でのチャージバランスを向上させた。
【０１８０】
本発明の素子は、中心波長５６０ｎｍ及び中心波長６２０ｎｍの発光が重なったスペクトルの発光を示した。また、６.５Ｖ印加において輝度１０００cd／ｍ2を達成した。比較のため、第１の発光混合層４のドーパントであるルブレンのドーパント濃度を２％にした有機発光素子（他の層構成，作製条件は同じである。）では、７.５Ｖ印加において輝度１０００cd／ｍ2を達成した。比較例では、チャージバランスが悪くなるため、特性低下が起こると考えられる。
【実施例５】
【０１８１】
次に、２種類の発光混合層を構成する正孔輸送性材料と電子輸送性材料の移動度に対応して発光混合層のドーパント濃度を定めた、実施例４と異なる、本実施形態について、図５を用いて説明する。
【０１８２】
ガラス基板１上に下部電極２，正孔輸送層３，第１の発光混合層４を形成する方法は、実施例５と同様である。
【０１８３】
次に、第１の発光混合層４上に、真空蒸着法により膜厚１５ｎｍのα−ＮＰＤ，Alq3を共蒸着した膜を形成する。２個のＭｏ製昇華ボードにα−ＮＰＤ、及びＡｌｑ３の原料を入れ、蒸着速度を、それぞれ０.１５±０.０１ｎｍ／sec，０.１５±０.０１ｎｍ／secに制御して蒸着した。上記共蒸着膜は輸送混合層１１として機能する。
【０１８４】
次に、輸送混合層１１上に、第２の発光混合層５を形成する。作製条件は、実施例４と同様である。
【０１８５】
次に、電子輸送層６，電子注入層７，上部電極８を形成する。作製条件は、実施例１と同様である。
【０１８６】
次に、有機ＥＬ基板９と封止基板１０を封止する。封止条件は、実施例１と同様である。
【０１８７】
本実施形態における有機発光素子では、実施例４同様、第１の発光混合層４，第２の発光混合層５でのチャージバランスが向上している。
【０１８８】
また、発光領域と隣接発光領域へのキャリア輸送を、それぞれ、発光混合層と輸送混合層に分離したため、キャリアをトラップする発光混合層の膜厚を薄くした状態で、トータル膜厚を厚くする事ができる。トータル膜厚を厚くする事で、下部電極２と上部電極８間のショートを防止する事が可能となる。
【０１８９】
本発明の有機発光素子は、中心波長５６０ｎｍ及び中心波長６２０ｎｍの発光が重なったスペクトルの発光を示した。また、７Ｖ印加において輝度１０００cd／ｍ2 を達成した。比較のため、第１の発光混合層４のドーパントであるルブレンのドーパント濃度を２％にした有機発光素子（他の層構成，作製条件は同じである。）では、８Ｖ印加において輝度１０００cd／ｍ2 を達成した。比較例では、チャージバランスが悪くなるため、特性低下が起こると考えられる。
【実施例６】
【０１９０】
次に、２種類の発光混合層における電子輸送性材料を共通化した本実施形態について、図６を用いて説明する。
【０１９１】
ガラス基板１上に、下部電極２，正孔輸送層３，第１の発光混合層４を形成する。形成方法は、実施例１と同様である。
【０１９２】
次に、第１の発光混合層４上に、真空蒸着法により膜厚５ｎｍのα−ＮＰＤ，ＢＣＰ、及びルブレンを共蒸着した膜を形成する。３個のＭｏ製昇華ボードにα−ＮＰＤ，ＢＣＰ，ルブレンの原料を入れ、蒸着速度を、それぞれ０.２０±０.０１ｎｍ／sec，０.２０±０.０１ｎｍ／sec，０.０１±０.００５ｎｍ／sec に制御して蒸着した。上記共蒸着膜は第２の混合層５として機能する。
【０１９３】
次に、第２の発光混合層５上に、電子輸送層６，電子注入層７，上部電極８を形成する。作製条件は、実施例１と同様である。次に、有機ＥＬ基板９と封止基板１０を封止する。封止条件は、実施例１と同様である。
【０１９４】
本実施形態の有機発光素子では、第１の発光混合層４と第２の発光混合層５の電子輸送性材料をＢＣＰで共通化した。輸送性材料を共通化する事により、構成材料の設計が簡素化される。特に、電子輸送性材料は種類が少ないため、正孔輸送性材料のイオン化ポテンシャルより大きいイオン化ポテンシャルを有する電子輸送性材料を２種類以上探すのは困難である。
【０１９５】
本発明の有機発光素子は、中心波長４８０ｎｍ及び中心波長５６０ｎｍの発光が重なった白色発光を示した。電圧を８.５Ｖ印加して、輝度１０００cd／ｍ2を達成した。
【実施例７】
【０１９６】
次に、２種類の発光混合層の間に輸送混合層を形成した構造において、電子輸送性材料を共通化した実施形態について、図７を用いて説明する。
【０１９７】
ガラス基板１上に、下部電極２，正孔輸送層３，第１の発光混合層４を形成する。作製条件は、実施例１と同様である。
【０１９８】
次に、真空蒸着法により膜厚１５ｎｍのＨＭＴＰＤ，ＢＣＰを共蒸着した膜を形成する。２個のＭｏ製昇華ボードにＨＭＴＰＤ，ＢＣＰの原料を入れ、蒸着速度を、それぞれ
０.２０±０.０１ｎｍ／sec，０.２０±０.０１ｎｍ／secに制御して蒸着した。上記共蒸着膜は輸送混合層１１として機能する。次に、輸送混合層１１上に、第２の発光混合層５，電子輸送層６，電子注入層７，上部電極８を形成する。作製条件は、実施例７と同様である。次に、有機ＥＬ基板９と封止基板１０を封止する。封止条件は、実施例１と同様である。
【０１９９】
本発明の素子は、中心波長４８０ｎｍ及び中心波長５６０ｎｍの発光が重なった白色発光を示した。電圧を８.０Ｖ印加して、輝度１０００cd／ｍ2を達成した。
【実施例８】
【０２００】
次に、２種類の発光混合層の間に２種類の輸送混合層を形成した実施形態について、図８を用いて説明する。
【０２０１】
ガラス基板１上に、下部電極２，正孔輸送層３，第１の発光混合層４を形成する。作製条件は、実施例１と同様である。
【０２０２】
次に、第１の発光混合層４上に、第１の輸送混合層１２，第２の輸送混合層１３，第２の発光混合層５，電子輸送層６，電子注入層７、及び上部電極８を形成する。作製条件は、実施例３と同様である。
【０２０３】
第１の発光混合層４と第１の輸送混合層１２は共通の正孔輸送性材料と電子輸送性材料で構成されているため、正孔輸送性材料，電子輸送性材料，ドーパントの蒸発源を有して、蒸発源が所定の蒸発速度と蒸発速度０ｎｍ／secを切替えられる構造になっていれば、第１の発光混合層４と第１の輸送混合層１２の連続形成が可能となる。
【０２０４】
また、第２の輸送混合層１３と第２の発光混合層５は共通の正孔輸送性材料と電子輸送性材料で構成されているため、正孔輸送性材料，電子輸送性材料，ドーパントの蒸発源を有して、蒸発源が所定の蒸発速度と蒸発速度０ｎｍ／sec を切替えられる構造になっていれば、第２の輸送混合層１３と第２の発光混合層５の連続形成が可能となる。
【０２０５】
本実施形態の有機発光素子では、第１の発光混合層４と第１の輸送混合層１２からなる積層膜と第２の輸送混合層１３と第２の発光混合層５からなる積層膜の膜厚は等しくなる。そのため、蒸着時間すなわちタクトタイムが等しくなり、スループットが向上する。
【０２０６】
本発明の素子は、中心波長４８０ｎｍ及び中心波長５６０ｎｍの発光が重なった白色発光を示した。電圧を９.０Ｖ印加して、輝度１０００cd／ｍ2を達成した。
【実施例９】
【０２０７】
次に、２種類の発光混合層を積層し、輸送層にドーピングを実施した本実施形態について、図９を用いて説明する。１５は正孔輸送層、１６は第１のブロック層、１７は第２のブロック層、１８は電子輸送層である。
【０２０８】
ガラス基板１上に下部電極２を形成する。形成方法は、実施例１と同様である。次に、下部電極２上に、真空蒸着法により膜厚１００ｎｍの４，４′，４″−トリス−［Ｎ−
（ｍ−トリル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（以下、ｍ−ＭＴＤＡＴＡと称する。）、テトラ２，３，５，６−テトラフロロ−７，７，８，８−シアノキノジメタン（以下、Ｆ４−ＴＣＮＱと称する。）を共蒸着した膜を形成する。２個のＭｏ製昇華ボードにｍ−ＭＴＤＡＴＡ，Ｆ４−ＴＣＮＱ の原料を入れ、蒸着速度を、それぞれ０.４０±０.０５ｎｍ／sec，０.００８±０.００２ｎｍ／sec に制御して蒸着した。上記共蒸着膜は正孔輸送層１５として機能する。
【０２０９】
次に、正孔輸送層１５上に、真空蒸着法により膜厚５ｎｍのＮ，Ｎ−ジフェニル−Ｎ，Ｎ−ビス（４−メチルフェニル）−４，４−ジアミン(以下、ＴＰＤと称する。)を蒸着した膜を形成する。Ｍｏ製昇華ボードにＴＰＤの原料を入れ、蒸着速度を０.１５±０.０１ｎｍ／secに制御して蒸着した。上記蒸着膜は第１のブロック層１６として機能する。
【０２１０】
次に、第１のブロック層１６上に、第１の発光混合層４，第２の発光混合層５を形成する。成膜条件は実施例１と同様である。
【０２１１】
次に、第２の発光混合層５上に、真空蒸着法により膜厚５ｎｍのBphen を蒸着した膜を形成する。Ｍｏ製昇華ボードにBphenの原料を入れ、蒸着速度を０.２０±０.０１ｎｍ／
secに制御して蒸着した。上記蒸着膜は第２のブロック層１７として機能する。
【０２１２】
次に、第２のブロック層１７上に、膜厚３０ｎｍのBphen，Ｌｉを共蒸着した膜を形成する。Bphenの原料を入れたＭｏ製昇華ボード、及びサエスゲッターズ社製Ｌｉディスペンサーを用いて、蒸着速度を、それぞれ、０.２０±０.０１ｎｍ／sec，０.２０±0.01
ｎｍ／secに制御して蒸着した。上記蒸着膜は電子輸送層１８として機能する。
【０２１３】
次に、電子輸送層１８上に上部電極を形成する。作製条件は、実施例１と同様である。
【０２１４】
次に、有機ＥＬ基板９と封止基板１０を封止する。封止条件は、実施例１と同様である。
【０２１５】
本発明の有機発光素子の正孔輸送層１５にはＦ４−ＴＣＮＱがドーピングされている。それにより、正孔輸送層１５の体積低効率は、１０9Ωcm以上から１０6Ωcmまで低下した。一方、電子輸送層１８もＬｉをドーピングしたことにより、体積低効率が１０9Ωcm 以上から１０4Ωcm まで低下した。そのため、素子に印加された電圧により、発光領域での電界強度が増大し、４Ｖ印加において輝度１０００cd／ｍ2 を達成した。発光スペクトル、並びに寿命は、実施例１の有機発光素子と同等であった。
【０２１６】
本発明に用いる有機発光素子は開示した構造に限定されるものでなく、実施例４，６で開示された有機発光素子の構成を用いてもよい。
【実施例１０】
【０２１７】
次に、２種類の発光混合層を積層し、輸送層にドーピングを実施した、実施例９と異なる実施形態について、図１０を用いて説明する。
【０２１８】
ガラス基板１上に下部電極２，正孔輸送層１５，第１のブロック層１６，第１の発光混合層４を形成する。作製条件は、実施例９と同様である。次に、第１の発光混合層４上に、真空蒸着法により膜厚１５ｎｍのＨＭＴＰＤ，ＢＣＰを共蒸着した膜を形成する。２個のＭｏ製昇華ボードにＨＭＴＰＤ，ＢＣＰの原料を入れ、蒸着速度を、それぞれ０.２ ±０.０１ｎｍ／sec，０.２０±０.０１ｎｍ／sec に制御して蒸着した。上記共蒸着膜は輸送混合層１１として機能する。
【０２１９】
次に、輸送混合層１１上に、第２の発光混合層５，第２のブロック層１７，電子輸送層１８，上部電極８を形成する。作製条件は、実施例９と同様である。次に、有機ＥＬ基板９と封止基板１０を封止する。封止条件は、実施例１と同様である。
【０２２０】
本発明の素子の正孔輸送層１５，電子輸送層１６の体積低効率は、実施例７同様、低い。そのため、３.５Ｖ印加において輝度１０００cd／ｍ2を達成した。発光スペクトル、並びに寿命は、実施例１の有機発光素子と同等であった。
【０２２１】
本発明に用いる有機発光素子は開示した構造に限定されるものでなく、実施例２，３，５，７，８で開示された有機発光素子の構成を用いてもよい。
【実施例１１】
【０２２２】
次に、拡散反射層を用いて光干渉効果の影響を低減させた本実施形態について、図１１を用いて説明する。１９は拡散反射層、２０は層間絶縁膜、２１は第１の発光層、２２は第２の発光層である。
【０２２３】
ガラス基板１上に凸部形成材料となるメルトフローフォトレジストをスピンコート法により０.８μｍ の厚さに塗布する。これを８０℃で３０分間プリベークした後、ランダム配置した円形の開口部を有するフォトマスクを、ガラス基板に平行に配置して、露光する。
【０２２４】
次に、これを現像剤によって現像すると、フォトマスクにより遮光された部分は除去されて、複数の微細な円柱状のレジストからなる凸部が形成される。
【０２２５】
次に、自然冷却等により凸部を硬化させた後、アルミニウム，銀等の反射率の高い材料からなる金属薄膜を真空蒸着等により形成する。
【０２２６】
さらに、この金属薄膜を露光，現像といった工程により島状とすることで拡散反射層
１９を形成する。
【０２２７】
次に、拡散反射層１９の上に、ＪＳＲ社製ポジ型感光性保護膜（ＰＣ４５２）を形成する。この場合、スピンコート法で１０００rpm／３０ 秒の塗布条件で成膜し、ホットプレート上にガラス基板１を置き、９０℃／２分の条件でプレベークし、クリーンオープンで２２０℃／１時間の条件でポストベークを行った。このＰＣ４５２膜は層間絶縁膜２０として機能する。
【０２２８】
次に、層間絶縁膜２０上に、下部電極２，正孔輸送層３を形成する。形成条件は、実施例１と同様である。
【０２２９】
次に、正孔輸送層３上に、真空蒸着法にて、膜厚２０ｎｍのジスチリアリーレン誘導体膜（以下、ＤＰＶＢｉと略記）を形成した。Ｍｏ製昇華ボートにＤＰＶＢｉの原料を入れ、蒸着速度を０.２０±０.０１ｎｍ／sec に制御して蒸着した。この蒸着膜は、第１の発光層２１として機能する。
【０２３０】
次に、第１の発光層２１上に、真空蒸着法にて、膜厚４０ｎｍのＡｌｑ３、及びルブレンを共蒸着した膜を形成する。Ｍｏ製昇華ボートにＡｌｑ３，ルブレンの原料を入れ、蒸着速度をそれぞれ０.４０±０.０５ｎｍ／sec，０.０１±０.００５ｎｍ／secに制御して蒸着した。上記共蒸着膜は第２の発光層２２として機能する。
【０２３１】
次に、第２の発光層２２上に電子輸送層６を形成する。作製条件は、実施例１と同様である。
【０２３２】
次に、電子輸送層６上に、電子注入層７、及び上部電極８を形成する。作製条件は、実施例２と同様である。
【０２３３】
次に、封止基板１０を用いて有機ＥＬ基板９を封止した。封止条件は、実施例１と同様である。
【０２３４】
本発明の有機発光素子の下部電極２は透明である。そのため、第１の発光層２１，第２の発光層２２において下部電極方向に向かって発光した光は下部電極を透過し、拡散反射層１９で反射する。この反射光は、第１の発光層２１，第２の発光層２２において上部電極８方向に向かって発光した光と干渉しない。そのため、上部電極８を透過した発光光は、層構成或いは各層膜厚による干渉効果の影響を受けない。その結果、視野角に対する発光スペクトル変化、或いは視野角に対する光強度変化が起こらない。
【０２３５】
本発明の有機素子は、中心波長４５０ｎｍ及び中心波長５６０ｎｍの発光が重なった白色発光を示した。１０Ｖ印加において輝度１０００cd／ｍ2を達成した。
【０２３６】
本発明の有機発光素子では、第１の発光層２１，第２の発光層２２からなる２層の発光層になっているが、１層の発光層に適用しても問題ない。
【実施例１２】
【０２３７】
次に、拡散反射層を用いて光干渉効果の影響をなくした、実施例１１と異なる実施形態について、図１２を用いて説明する。
【０２３８】
ガラス基板１上に、拡散反射層１９，層間絶縁膜２０，下部電極２，正孔輸送層３を形成する。作製条件は、実施例１１と同様である。
【０２３９】
次に、正孔輸送層３上に、第１の発光混合層４，第２の発光混合層５，電子輸送層６を形成する。作製条件は、実施例１と同様である。
【０２４０】
次に、電子輸送層６の上に、電子注入層７，上部電極８を形成する。作製条件は、実施例１１と同様である。
【０２４１】
次に、封止基板１０を用いて有機ＥＬ基板９を封止した。封止条件は、実施例１と同様である。
【０２４２】
本発明の有機発光素子は、実施例１１の有機発光素子同様、視野角に対する発光スペクトル変化、或いは視野角に対する光強度変化が起こらない。
【０２４３】
本発明の有機素子は、中心波長４８０ｎｍ及び中心波長５６０ｎｍの発光が重なった白色発光を示した。９Ｖ印加において輝度１０００cd／ｍ2 を達成した。また、初期輝度
１０００cd／ｍ2の定電流駆動における寿命は２０００時間程度と良好な寿命特性を得た。
【実施例１３】
【０２４４】
次に、本発明に係る有機発光表示装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１３は有機発光表示装置の画素の平面図、図１４（ａ）は図１３のＡ−Ａ′線に沿う断面図、図１４（ｂ）は図１３のＢ−Ｂ′線に沿う断面図、図１５は図１３のＣ−Ｃ′線に沿う断面図である。図１３〜図１５において、ガラス基板１１６上には、複数の走査線１０６が一定の間隔で配置されているとともに、各走査線に対して直交する方向に、画像情報を伝送するための信号線１０９が一定の間隔で配置されている。すなわち、各走査線と各信号線は格子状に配置され、各走査線と各信号線で囲まれた領域が１画素分或いは１サブ画素分の表示領域になっている。さらにガラス基板１１６上には、電源に接続された複数の第１電流供給線１１０が信号線１０９と平行になって配置されている。各走査線１０６，信号線１０９，第１電流供給線１１０は配線層に属する配線として層間絶縁膜を介してガラス基板１１６上に形成されている。
【０２４５】
配線層の上部側にはカラー画像の最小単位となる画素を構成する複数の有機発光素子が配置されている。各有機発光素子はサブピクセル（サブ画素）として、正孔輸送層，発光層，電子輸送層，電子注入層を含む有機層１５２と、有機層を挟む下部電極１５０，上部電極１５３を備えて構成されている。各画素に属する有機発光素子の下部電極１５０は駆動素子としてのトランジスタを介して第１電流供給線１１０に接続され、各画素に属する有機発光素子の上部電極１５３は、電源に接続された第２電流供給線に接続されている
（図示省略）。
【０２４６】
また、ガラス基板１１６上には、各画素の有機層を駆動するための駆動層が形成されている。この駆動層は駆動素子としての第１トランジスタ１０１，第２トランジスタ１０２，容量１０４を備えて構成されている。第１トランジスタ１０１のゲートは走査線１０６に接続され、ソースは信号線１０９に接続され、ドレインは第２トランジスタのゲートと容量１０４の上部電極１０８に接続されている。第２トランジスタ１０２のドレインは容量１０４の下部電極１０５と第１電流供給線１１０に接続され、ソースは下部電極１５０に接続されている。
【０２４７】
次に、上記構成による有機発光表示装置の製造方法について説明する。まず、ガラス基板１１６上に減圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ法）を用いて、膜厚５０ｎｍのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜を形成する。原料はＳｉ2Ｈ6であり、基板温度は４５０℃に設定されている。次に、ＸｅＣｌエキシマレーザを用いて、膜全面をレーザアニール処理する。このレーザアニール処理は２段階に分けて行い、１回目，２回目の照射エネルギーは、それぞれ１８８ｍＪ／cm2，２９０ｍＪ／cm2であった。これにより、アモルファスシリコンが結晶化され、多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）となった。次に、多結晶シリコンを、
ＣＦ4を用いたドライエッチングでパターン化し、第１トランジスタ１０１の活性層103，第２トランジスタ１０２の活性層１０３′、および容量下部電極１０５を形成する。
【０２４８】
次に、ゲート絶縁膜１１７として、膜厚１００ｎｍのＳｉＯ2膜を形成する。ＳｉＯ2膜はテトラエキシラン（ＴＥＯＳ）を原料として、プラズマ増強化学気相成長法(PECVD法）で形成した。
【０２４９】
次に、ゲート電極１０７，１０７′として、膜厚５０ｎｍのＴｉＷ膜をスパッタリング法により作製してパターンニングした。このとき併せて、走査線１０６および容量上部電極１０８もパターンニングした。
【０２５０】
次に、イオン注入法により、ゲート絶縁膜１１７の上部から、パターン化された多結晶シリコン層に４×１０15イオン／cm2 、エネルギー８０ｋｅＶのＰイオンを注入する。このとき、上部にゲート電極１０７，１０７′がある領域にはＰイオンは注入されず、活性層１０３，１０３′となる。
【０２５１】
次に、ガラス基板１１６を不活性Ｎ2 雰囲気下で、３００℃，３時間加熱し、イオンを活性化してドーピングが有効に行われるようにする。多結晶シリコン（Ｐ−Ｓｉ）のイオン注入された領域は２ｋΩ／□の面抵抗値となる。その上に、第１層間絶縁膜１１８として、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜を成膜する。この膜厚は２００ｎｍである。
【０２５２】
次に、活性層１０３，１０３′の両端上部のゲート絶縁膜１１７および第１層間絶縁膜１１８に、コンタクトホール（図示省略）を形成する。さらに、第２トランジスタ１０２のゲート電極１０７′上部の第１層間絶縁膜１１８にコンタクトホール（図示省略）を形成する。
【０２５３】
その上に、スパッタリング法にて、膜厚５００ｎｍのＡｌ膜を形成する。ホトリソグラフィ工程により、信号線１０９，第１電流供給線１１０を形成する。また、第１トランジスタ１０１のソース電極１１２およびドレイン電極１１３，第２トランジスタ１０２のソース電極１１２′およびドレイン電極１１３′を形成する。
【０２５４】
次に、容量下部電極１０５と第１トランジスタ１０１のドレイン電極１１３を接続し、第１トランジスタ１０１のソース電極１１２と信号線１０９を接続する。また第１トランジスタ１０１のドレイン電極１１３を第２トランジスタ１０２のゲート電極１０７′に接続し、第２トランジスタ１０２のドレイン電極１１３′を第１電流供給線１１０に接続する。また容量１０４の上部電極１０８を第１電流供給線１１０に接続する。
【０２５５】
次に、第２層間絶縁膜１１９として、ＳｉＮｘ膜を成膜する。この膜厚は５００ｎｍである。第２トランジスタ１０２のドレイン電極１１３′上部にコンタクトホール（図示省略）を形成し、その上にスパッタリング法を用いて、厚さ１５０ｎｍのＣｒ膜を形成し、ホトリソグラフィ法を用いて下部電極１５０を形成する。
【０２５６】
次に、第３層間絶縁膜１５１として、ＪＳＲ社製ポジ型感光性保護膜（ＰＣ４５２）を形成する。この場合、スピンコート法で１０００rpm／３０ 秒の塗布条件で成膜し、ホットプレート上にガラス基板１１６を置き、９０℃／２分の条件でプレベークした。
【０２５７】
次に、フォトマスクを用いてｇｈｉ線混合で露光し、ストライプ状にコンタクトホール１１４を形成する。次いで、ＪＳＲ社製現像液ＰＤ−５２３を用いて、室温／４０秒の条件で現像し、現像後、室温／６０秒の条件で純水の流水でリンスする。このリンス後、波長３６５ｎｍにおいて、３００ｍＪ／cm2 となる強度でポスト露光し、クリーンオープンで２２０℃／１時間の条件でポストベークを行った。
【０２５８】
ＰＣ４５２で形成された第３層間絶縁膜１５１の膜厚２μｍである。第３層間絶縁膜
１５１で、下部電極１５０端から３μｍ内側の部分まで覆った。ドレイン電極１１３′と下部電極１５０を接続したコンタクトホール部も覆った。下部電極１５０と後述する上部電極１５３が短絡する事を防止するためである。
【０２５９】
次に、画素となる有機発光素子の構造を図１４にしたがって説明する。下部電極１５０まで形成したガラス基板１１６を、アセトン，純水の順にそれぞれ超音波洗浄を３分間行い、超音波洗浄後、スピン乾燥させたあと、１２０℃のオーブンで３０分間乾燥させる。
【０２６０】
次に、Ｏ2 プラズマクリーニングを行う。プラズマクリーニング室の真空度は３Ｐａ、Ｏ2 の流入量は２２ｍｌ／分、ＲＦパワーは２００Ｗ、クリーニング時間は３分である。Ｏ2プラズマクリーニング後、ガラス基板１１６を大気に曝すことなく、真空蒸着チャンバにセットする。
【０２６１】
次に、下部電極１５０上に、実施例１の作製条件に従い、正孔輸送層，第１の発光混合層，第２の発光混合層，電子輸送層からなる、有機層１５２を形成する。
【０２６２】
次に、有機層１５２の上に、電子注入層としてＭｇとＡｇの混合膜を形成する。この場合、２元同時真空蒸着法を用いて蒸着速度を、それぞれ０.１４±０.０５ｎｍ／ｓ，0.01±０.００５ｎｍ／ｓに設定し、膜厚１０ｎｍの膜を蒸着した。
【０２６３】
次に、スパッタリング法により、膜厚５０ｎｍのＩｎ−Ｚｎ−Ｏ膜（以下、ＩＺＯ膜と称する。）を形成する。この膜は第２電極１２５として機能し、非晶酸化物膜である。このときのターゲットには、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）＝０.８３ であるターゲットを用いた。成膜条件は、Ａｒ：Ｏ2混合ガスを雰囲気として、真空度０.２Ｐａ、スパッタリング出力を２Ｗ／cm2とした。Ｍｇ：Ａｇ／Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ 積層膜は、上部電極１５３として機能し、その透過率は６５％であった。
【０２６４】
以上の工程より、ＴＦＴ基板１５４が完成する。
【０２６５】
次に、対向基板１６１の作製方法について説明する。ガラス基板上に、スパッタリング法にて、膜厚１５０ｎｍのＣｒ膜を形成する。ホトリソグラフィ工程により、パターン化する。ＴＦＴ基板１５４と重ね合せた時、各サブ画素における下部電極１５０の第３層間絶縁膜１５１で覆われていない開口部より位置合せ精度分大きい領域の真上に対応する領域のＣｒ膜を除去した格子状のパターンである。同膜は、ブラックマトリクス層（以下、ＢＭ層と称す。）１６２として機能する。
【０２６６】
次に、ＢＭ層１６２を形成したガラス基板上に、スピンコート法により、膜厚１.５μmの銅フタロシアニン等の青色顔料を分散させたポリイミド膜を形成する。ホトリソグラフィ工程により、青色着色層１６３ｃを形成する。同様の工程を２回繰り返し、緑色着色層１６３ｂ，赤色着色層１６３ａを形成する。
【０２６７】
次に、スピンコート法により、膜厚２μｍのアクリル樹脂を形成する。次に、熱ＣＶＤ法により、膜厚１５０ｎｍのＳｉＮｘ膜を形成する。この積層膜は、保護層１６４として機能する。
【０２６８】
次に、画素として有機発光素子を形成したＴＦＴ基板１５４とカラーフィルタを形成した対向基板１６１を貼り付ける方法について説明する。
【０２６９】
以上の工程より、カラーフィルタを用いて色変換を行う対向基板１６１が完成する。
【０２７０】
実施例１同様、ＴＦＴ基板１５４，対向基板１６１を、露点を−９０℃以下に保った封止室に移動させる。次に、実施例１の条件で、対向基板のエッジ部分にシールを塗布する。次に、ＴＦＴ基板１５４と対向基板１６１に形成したアライメントマークを用いてTFT基板のサブ画素上に着色層が重なるよう合わせる。それから、ＴＦＴ基板１５４と対向基板１６１を圧着させた状態で、シール剤１６６を光硬化させる。条件は、実施例１と同様である。
【０２７１】
電源により、第１電流供給線，第２トランジスタのソース−ドレイン，サブ画素となる有機発光素子，第２電流供給線の間に、１５Ｖの電圧が印加されている。信号線により第１トランジスタを経由して容量に蓄積された電荷により第２トランジスタのゲート電圧の電圧レベルが決定され、ソース−ドレイン間の印加電圧が決定する。その結果として、有機発光素子への印加電圧が決定する。サブ画素を構成する有機発光素子は白色発光し、上方にある色変換層で青色，緑色、或いは赤色に変換させる。
【０２７２】
以上より、２層の発光混合層積層型を用いた白色有機発光素子を用いて、各サブ画素でカラーフィルタにより白色から青色，緑色，赤色に色変換をするカラー発光表示装置の構成方法、及び作製方法を開示した。本発明に用いる有機発光素子は、開示した２層発光混合層積層型に限定されるものでなく、実施例２〜１２で開示された有機発光素子の構成を用いてもよい。
【実施例１４】
【０２７３】
次に、本発明に係る有機発光表示装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１６は図１３のＣ−Ｃ′線に沿う断面図である。
【０２７４】
本実施形態は、白色有機発光素子で発光した白色光を赤色及び緑色のサブ画素で色変換する部分に色変換層１６７ａ，１６７ｂを用いたものであり、他の構成は実施例１３とほぼ同様である(青色のサブ画素では、実施例１３同様、カラーフィルタを用いている。)。
【０２７５】
具体的には、ガラス基板１１６上に、第１トランジスタ１０１，容量１０４，第２トランジスタ１０２，信号線１０９，１０９′，１０９″，走査線１０６，１０６′，第１電流供給線１１０，１１０′，１１０″，第１層間絶縁膜１１８，第２層間絶縁膜１１９，下部電極１５０，第３層間絶縁膜１５１，有機層１５２および上部電極１５３が形成されており、これらの作製条件は実施例１３と同様である。
【０２７６】
次に、対向基板１６１の作製方法について説明する。ガラス基板上に、ＢＭ層１６２，着色層１６３を作製する。作製条件は、実施例１３と同様である。
【０２７７】
次に、ＢＭ層１６２を形成したガラス基板上に、スピンコート法により、膜厚５μｍのクマリン６を分散させたポリ塩化ビニル樹脂膜を形成する。ホトリソグラフィ工程により、緑色色変換層１６７ｂを形成する。同様の工程で、膜厚５μｍのローダミン６Ｇを分散させたポリ塩化ビニル樹脂からなる、赤色色変換層１６７ａを形成する。
【０２７８】
次に、スピンコート法により、膜厚１０μｍのアクリル樹脂を形成する。同膜は平坦化膜として機能する。次に、熱ＣＶＤ法により、膜厚１５０ｎｍのＳｉＮｘ膜を形成する。この積層膜は、保護層１６４として機能する。
【０２７９】
次に、ＴＦＴ基板１５４と色変換層を形成した対向基板１６１を貼り付ける。作製条件は、実施例１３と同様である。
【０２８０】
信号線のデータ信号により、各サブ画素の輝度を決定する駆動方法並びに各サブ画素での発光は、実施例１３と同様である。
【０２８１】
以上より、２種類の発光混合層を用いた白色有機発光素子を画素に用いて、各サブ画素でカラーフィルタを用いて白色から青色，緑色，赤色に色変換を行いサブ画素として用いるカラー発光表示装置の構成方法、及び作製方法を開示した。本発明に用いる有機発光素子は、開示した構成に限定されるものでなく、実施例２〜１０で開示した有機発光素子の構成を用いてもよい。
【実施例１５】
【０２８２】
次に、本発明に係る有機発光表示装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１７は図１３のＣ−Ｃ′線に沿う断面図である。
【０２８３】
本実施形態は、白色有機発光素子で発光した白色光を下部電極で反射する代わりに、下部電極下側の拡散反射部１６８を用いて反射させたものであり、他の構成は実施例１３とほぼ同様である。
【０２８４】
具体的には、ガラス基板１１６上に、第１トランジスタ１０１の活性層１０３，第２トランジスタ１０２の活性層１０３′，容量下部電極１０５，ゲート絶縁膜１１７，ゲート電極１０７，１０７′，走査線１０６，容量上部電極１０８，第１層間絶縁膜１１８，第１層間絶縁膜１１８のコンタクトホール（図示省略），ゲート電極１０７′上部の第１層間絶縁膜１１８へのコンタクトホール（図示省略）が形成されており、これらの作製方法は実施例１３と同様である。
【０２８５】
次に、第１層間絶縁膜１１８上に、複数のランダム配置の微細な円柱状のレジストからなる凸部を形成する。形成条件は、実施例１１と同様である。凸部を形成する位置は、下部電極１５０真下の領域となる。
【０２８６】
その上に、スパッタリング法にて、膜厚５００ｎｍのＡｌ膜を形成する。ホトリソグラフィ工程により、信号線１０９，第１電流供給線１１０を形成する。また、第１トランジスタ１０１のソース電極１１２およびドレイン電極１１３，第２トランジスタ１０２のソース電極１１２′およびドレイン電極１１３′を形成する。
【０２８７】
また、上記凸部にもＡｌ膜が形成され、ホトリソグラフィ工程により、島状とし、拡散反射部１６８を形成する。
【０２８８】
次に、第２層間絶縁膜１１９として、ＪＳＲ社製ポジ型感光性保護膜（ＰＣ４５２）を形成する。この場合、スピンコート法で１０００rpm／３０ 秒の塗布条件で成膜し、ホットプレート上に基板を置き、９０℃／２分の条件でプレベークした。
【０２８９】
次に、フォトマスクを用いてｇｈｉ線混合で露光し、第２トランジスタ１０２のドレイン電極１１３′上部にコンタクトホール（図示省略）を形成する。次いで、ＪＳＲ社製現像液ＰＤ−５２３を用いて、室温／４０秒の条件で現像し、現像後、室温／６０秒の条件で純水の流水でリンスする。このリンス後、波長３６５ｎｍにおいて、３００ｍＪ／cm2となる強度でポスト露光し、クリーンオープンで２２０℃／１時間の条件でポストベークを行った。
【０２９０】
その上にスパッタリング法を用いて、厚さ１５０ｎｍのＩＴＯ膜を形成し、ホトリソグラフィ法を用いて下部電極１５０を形成する。
【０２９１】
次に、第３層間絶縁膜１５１として、ＳｉＮｘ膜を成膜する。この膜厚は３００ｎｍである。下部電極１５０のエッジを３μｍ覆った。
【０２９２】
その上に、有機層１５２および上部電極１５３を形成する。これらの形成方法は実施例１３と同様である。
【０２９３】
対向基板１６１の作製条件、並びに、ＴＦＴ基板と対向基板１６１の封止方法は、実施例１３と同様である。
【０２９４】
信号線のデータ信号により、各サブ画素の輝度を決定する駆動方法並びに各サブ画素での発光は、実施例１３と同様である。
【０２９５】
本発明の有機発光画像表示装置では、サブ画素部を構成する有機発光素子の発光混合層で発光した光の一部は、上部電極を透過して射出する（経路Ａ）。残りの光は、透明導電膜で形成された下部電極を透過して、拡散反射部で反射され上部電極を透過して射出する（経路Ｂ）。
【０２９６】
経路Ａと経路Ｂの光は光干渉効果を起こさないため、有機発光素子の層構成を素子特性向上のみに適用できる利点を有する。
【０２９７】
以上より、２種類の発光混合層を用いた白色有機発光素子を画素に用いて、各サブ画素でカラーフィルタを用いて白色から青色，緑色，赤色に色変換を行いサブ画素として用いるカラー発光表示装置の構成方法、及び作製方法を開示した。本発明に用いる有機発光素子は、開示した構成に限定されるものでなく、実施例２〜８で開示した有機発光素子の構成を用いてもよい。
【実施例１６】
【０２９８】
次に、本発明による有機発光素子を照明装置として用いる液晶画像表示装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１８は液晶画像表示装置の断面図である。また、図１９は液晶画像表示装置の画素の平面図である。また、図２０は図１９中Ａ−Ａ′の部分の断面図である。
【０２９９】
始めに、液晶表示部２００の構成について説明する。ガラス基板２０１の上にＡｌからなる共通電極２０２及び走査信号電極２０３が形成され、更にその表面はアルミナ膜204で被覆されている。また、それらの電極の上にＳｉＮからなるゲート絶縁膜２０５が形成され、更にその上に非晶質Ｓｉ(ａ−Ｓｉ)膜２０６，ｎ型ａ−Ｓｉ膜２０７，Ａｌ／Ｃｒからなる映像信号電極２０８及び画素電極２０９からなるＴＦＴ(Thin Film Transistor)が形成されている。また、更にその上層には、ＳｉＮからなる保護膜２３０が形成され、更にその上層には配向膜２３１が形成されている。画素は映像信号電極２２８と共通電極２２２及び画素電極２２９によって４つの領域に分割されている。また、画素電極２２９は共通電極２２２と一部重なり合い、保持容量を形成している。この基板に対向するカラーフィルタ側基板は、対向ガラス基板２５１上にブラックマトリクス層２５２が形成され、その上にカラーフィルタ層２５３が形成されている。さらにその上にはカラーフィルタ用保護層２５４が形成されている。さらにその上層には配向膜２５５が形成されている。上下の配向膜の間には液晶層２５６がある。また、ガラス基板２０１及び対向ガラス基板
２５１の表面に偏光板２１６が配置されている。
【０３００】
次に、偏光板２１６の透過軸方向は一方の基板側が液晶長軸方向と平行になるようにし、もう一方の基板に配置された偏光板の透過軸方向が液晶長軸方向と直角になるようにした。このような配置にすることにより、いわゆるノーマリクローズの特性が得られる。
【０３０１】
次に、液晶表示部２００の真下に、有機発光素子からなる照明装置３００が設けられている。ガラス基板１上に、正孔輸送層３，第１の発光混合層４，輸送混合層１１，第２の発光混合層５，電子輸送層６，電子注入層７，上部電極８を形成する。作製条件は、実施例２と同様である。
【０３０２】
次に、有機ＥＬ基板９と封止基板１０を封止する。封止条件は、実施例２と同様である。封止基板９上に、光拡散シート３０１を貼り付けて照明装置３００が完成する。
【０３０３】
照明装置３００となる有機発光素子で発光した白色光は液晶表示部２００に入射する。映像信号がＯＦＦの時、偏光板２１６のため、入射した白色光は液晶表示部２００でカットされて黒表示となる。映像信号がＯＮの時、画素電極と共通電極の間に電圧が印加され、その結果、液晶の配列が変化し、液晶表示部を白色光が透過して、白表示となる。透過白色光は、カラーフィルタ層２５３により、所定の色に変換される。
【０３０４】
本実施例では、横電界方式を表示方式としているが、表示方式はこれに限定されるものではまったくない。ツイステッドネマティック方式やMultidomain Vertical Alignment
（ＭＶＡ）方式，Optically Compensated bend cell(ＯＣＢ) などを用いても同様な表示が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０３０５】
正孔輸送性材料，電子輸送性材料，ドーパントを混合した発光混合層を２層用いる事により、発光混合層の構成材料の分解が低減でき、信頼性の高い白色ＯＬＥＤの提供が可能となり、表示装置，表示装置の照明装置、及び照明装置に適用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０３０６】
【図１】有機発光素子の実施方法を示した説明図である。（実施例１）
【図２】有機発光素子の実施方法を示した説明図である。（実施例２）
【図３】有機発光素子の実施方法を示した説明図である。（実施例３）
【図４】有機発光素子の実施方法を示した説明図である。（実施例４）
【図５】有機発光素子の実施方法を示した説明図である。（実施例５）
【図６】有機発光素子の実施方法を示した説明図である。（実施例６）
【図７】有機発光素子の実施方法を示した説明図である。（実施例７）
【図８】有機発光素子の実施方法を示した説明図である。（実施例８）
【図９】有機発光素子の実施方法を示した説明図である。（実施例９）
【図１０】有機発光素子の実施方法を示した説明図である。（実施例１０）
【図１１】有機発光素子の実施方法を示した説明図である。（実施例１１）
【図１２】有機発光素子の実施方法を示した説明図である。（実施例１２）
【図１３】有機発光画像表示装置の実施方法を示した説明図である。（実施例１３）
【図１４】有機発光画像表示装置の実施方法を示した説明図である。（実施例１３）
【図１５】有機発光画像表示装置の実施方法を示した説明図である。（実施例１３）
【図１６】有機発光画像表示装置の実施方法を示した説明図である。（実施例１４）
【図１７】有機発光画像表示装置の実施方法を示した説明図である。（実施例１５）
【図１８】液晶画像表示装置の実施方法を示した説明図である。（実施例１６）
【図１９】液晶画像表示装置の実施方法を示した説明図である。（実施例１６）
【図２０】液晶画像表示装置の実施方法を示した説明図である。（実施例１６）
【符号の説明】
【０３０７】
１，１１６，２０１…ガラス基板、２，１５０…下部電極、３，１５…正孔輸送層、４…第１の発光混合層、５…第２の発光混合層、６，１８…電子輸送層、７…電子注入層、８…上部電極、９…有機ＥＬ基板、１０…封止基板、１１…輸送混合層、１２…第１の輸送混合層、１３…第２の輸送混合層、１４…第３の発光混合層、１６…第１のブロック層、１７…第２のブロック層、１９…拡散反射層、２０…層間絶縁層、２１…第１の発光層、２２…第２の発光層、１０１…第１トランジスタ、１０２…第２トランジスタ、１０３…第１トランジスタ１０１の活性層、１０３′…第２トランジスタ１０２の活性層、104…容量、１０５…容量下部電極、１０６…走査線、１０７，１０７′…ゲート電極、108…容量上部電極、１０９…信号線、１１０…第１電流供給線、１１２…第１トランジスタ１０１のソース電極、１１２′…第２トランジスタ１０２のソース電極、１１３…第１トランジスタ１０１のドレイン電極、１１３′…第２トランジスタ１０２のドレイン電極、１１７，２０５…ゲート絶縁膜、１１８…第１層間絶縁膜、１１９…第２層間絶縁膜、
１５１…第３層間絶縁膜、１５２…有機層、１５３…上部電極、１５４…ＴＦＴ基板、
１６１…対向基板、１６２，２５２…ブラックマトリクス層（ＢＭ層）、１６３ａ…赤色着色層、１６３ｂ…緑色着色層、１６３ｃ…青色着色層、１６４…保護層、１６５…不活性ガス雰囲気、１６６…シール剤、１６７ａ…赤色色変換層、１６７ｂ…緑色色変換層、１６８…拡散反射部、２０２…共通電極、２０３…走査信号電極、２０４…アルミナ膜、２０６…非晶質Ｓｉ膜、２０７…ｎ型ａ−Ｓｉ膜、２０８…映像信号電極、２０９…画素電極、２１０…保護膜、２１１，２５５…配向膜、２５１…対向ガラス基板、２５３…カラーフィルタ層、２５４…カラーフィルタ用保護層、２５６…液晶層、３００…照明装置、３０１…光拡散シート。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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