(57)【要約】【課題】フルカラーの表示装置に適したバランスの良好な赤、緑、青３色の発光成分を有し、かつ高効率で長時間の安定した発光が可能な有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】陽極３と陰極５との間に発光層を有する有機層４を狭持してなる有機ＥＬ素子１において、発光層は、陽極３側から順に赤色発光層１１、緑色発光層１２、青色発光層１３を積層してなる。赤色発光層１１は、正孔輸送性発光材料を含む正孔輸送性を有している。また、緑色発光層が両電荷輸送性を有している。さらに、青色発光層は電子輸送性を有し、陽極３側から順に両電荷輸送性青色発光層と電子輸送性青色発光層と積層してなるものでも良い。【選択図】図１
2005071735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間に発光層を有する有機層を狭持してなる有機ＥＬ素子において、
前記発光層は、前記陽極側から順に赤色発光層、緑色発光層、青色発光層を積層してなる
ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
請求項1記載の有機ＥＬ素子において、
前記赤色発光層が正孔輸送性を有する
ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項３】
請求項２記載の有機ＥＬ素子において、
前記赤色発光層が正孔輸送性発光材料を含む
ことを特徴とする、有機ＥＬ素子。
【請求項４】
請求項1記載の有機ＥＬ素子において、
前記緑色発光層が両電荷輸送性を有する
ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項５】
請求項1記載の有機ＥＬ素子において、
前記青色発光層が電子輸送性を有する
ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項６】
請求項１記載の有機ＥＬ素子において、
前記青色発光層が、前記陽極側から順に両電荷輸送性青色発光層と電子輸送性青色発光層と積層してなる
ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項７】
請求項1記載の有機ＥＬ素子において、
前記赤色発光層が正孔輸送性を有し、前記緑色発光層が両電荷輸送性を有し、前記青色発光層が電子輸送性を有する
ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項８】
白色発光する有機ＥＬ素子の光取り出し面側にカラーフィルタを設けてなる表示装置において、
前記有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に発光層を有する有機層を狭持してなり、
前記発光層が、前記陽極側から順に赤色発光層、緑色発光層、青色発光層を積層してなる
ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽極と陰極との間に発光層を有する有機層を狭持してなる有機ＥＬ素子、および有機ＥＬ素子を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブラウン管（ＣＲＴ）に代わる表示装置として、軽量で消費電力の小さいフラット表示装置（ディスプレイ）の研究、開発が盛に行われている。このうち、無機ＥＬ素子や有機ＥＬ素子などの自発光型の表示素子（いわゆる発光素子）を用いた表示装置は、低消費電力での駆動が可能な表示装置として注目されている。
【０００３】
このような発光素子を用いた表示装置をフルカラー化する構成の一つに、白色発光する有機ＥＬ素子と、青、緑、または赤の波長領域の光のみを透過させる各カラーフィルタを組み合わせた構成がある。また、白色発光する有機ＥＬ素子としては、正孔輸送層側から青色発光層、緑色発光層、赤色発光層を順次積層した３波長の発光成分を有する構成のものが開示されている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３９９０号公報（特に図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した構成の白色発光有機ＥＬ素子は、電流値による発光スペクトルの変化が大きく、また発光効率、輝度半減寿命が表示装置用途には不足しているものであった。また、青、緑、および赤の波長領域においての発光強度のバランスが十分ではなく、このような有機ＥＬ素子を用いても、ＣＲＴと同程度に色再現性の良好な表示装置を得ることはできなかった。
【０００６】
そこで本発明は、フルカラーの表示装置に適したバランスの良い赤、緑、青３色の発光成分をもち、かつ高効率で長時間の安定した発光が可能な有機ＥＬ素子、および色再現性に優れた長時間駆動が可能な表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するための本発明の有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に狭持させた有機層の構成が特徴を有している。すなわち、有機層を構成する発光層が、陽極側から順に赤色発光層、緑色発光層、青色発光層を積層してなる。
【０００８】
このような構成の有機ＥＬ素子では、陽極から注入された正孔は、赤色発光層側から発光層内に供給される。一方、陰極から注入された電子は、青色発光層側から発光層内に供給される。このため、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子とが結合する領域、すなわち発光領域は、赤、緑、青それぞれの発光層内となり、各発光層から対応する波長の光が発せられる。そして特に、陽極側から赤色発光層、緑色発光層、青色発光層の順に積層されたことにより、正孔と電子の注入および発光領域の制御が可能な構成とすることができ、また、正孔輸送層側から青色発光層、緑色発光層、赤色発光層の順に積層した場合に比べて発光効率が高く、輝度半減時間も長い構成とすることができる。
【０００９】
このような有機ＥＬ素子においては、赤色発光層が正孔輸送性を有していることとする。これにより、陽極側から注入された正孔の一部は赤色発光層内で赤色発光に寄与し、残りは、さらに陰極側に配置された緑色発光層や青色発光層に供給されて発光に寄与する。
【００１０】
このような赤色発光層における正孔輸送材料としては、通常、陽極と発光層との間に設けられる正孔輸送層を構成する正孔輸送材料でも良いが、正孔輸送性を持つ赤色発光材料（正孔輸送性赤色発光材料）であればさらに好ましい。これにより、高効率かつ安定的な色純度の高い発光が可能となる。このような正孔輸送性赤色発光材料としては、例えばスチリルアリーレン系材料が利用可能であり、特には特開２００１−１１０５７０号公報や特開２００２−２２６７２２号公報に記載のスチリルアリーレン系の材料が好ましく用いられる。これらの材料は高効率で輝度半減時間が長く、高濃度ドープが可能である。さらに正孔輸送性を有しているため、赤色発光層のホスト材料が電子輸送性であっても、赤色発光層に適当な正孔輸送性を持たせることができる。しかも、上述したスチリルアリーレン系の材料は、上述したように高濃度ドープが可能であることから最も高い正孔輸送性が得られるため、最も陽極側に用いることにより、陰極側に設けられた緑色発光層に確実に正孔を供給できる。
【００１１】
また、このような有機ＥＬ素子において、緑色発光層は正孔と電子の両方の電荷輸送性を有していることとする。これにより、赤色発光層から注入された正孔は一部が緑色発光層内で発光に寄与し、残りはさらに陰極側に配置された青色発光層に輸送される。またこれと共に、陰極側の青色発光層から電子が注入された場合にはその一部が緑色発光層内で発光に寄与し、残りは赤色発光層に輸送される。このように、緑色発光層が両電荷輸送性を有することにより、赤、緑、青のそれぞれの発光層から十分な発光を得ることができる。
【００１２】
このような緑色発光層に両電荷輸送性を持たせる方法としては（１）両電荷輸送性ホストに緑色発光材料をドープする、（２）正孔輸送性ホストに電子輸送性緑色発光材料をドープする、（３）電子輸送性ホストに正孔輸送性緑色発光材料をドープする、（４）正孔輸送性材料と電子輸送性材料の混合ホストに緑色発光材料をドープする、等の方法が考えられる。このとき、緑色発光層内の正孔輸送材料としては正孔輸送層に用いる正孔輸送材料でもよい。また、緑色発光層内の電子輸送材料としては青色発光層に用いる電子輸送性ホスト材料でもよい。緑色発光材料はたとえばクマリン系やキナクリドン系の材料でよく、また、アリールアミン系であってもよいが、これらに制限されるものではない。
【００１３】
そして、このような有機ＥＬ素子において、青色発光層は電子輸送性を有していることとする。これにより、陰極側から注入された電子の一部は青色発光層内で青色発光に寄与し、残りは陽極側に配置された緑色発光層、さらには赤色発光層に輸送されることで緑色発光、および赤色発光に寄与する。
【００１４】
また特に、青色発光層は、陽極側（緑色発光層）から順に両電荷輸送性青色発光層と電子輸送性青色発光層とを積層してなる構成としても良い。これにより、緑色発光層から供給された正孔を青色発光層内の広い領域に効率よく運ぶことができ、高効率かつ安定的な色純度の高い発光が可能となる。
【００１５】
このような青色発光層に両電荷輸送性を持たせる方法としては（１）両電荷輸送性ホストに青色発光材料をドープする、（２）正孔輸送性ホストに電子輸送性青色発光材料をドープする、（３）電子輸送性ホストに正孔輸送性青色発光材料をドープする、（４）正孔輸送性材料と電子輸送性材料の混合ホストに青色発光材料をドープする、等の方法が考えられる。
【００１６】
そして、以上の構成の有機ＥＬ素子において、赤色発光層が正孔輸送性を有し、緑色発光層が両電荷輸送性を有し、かつ青色発光層が電子輸送性を有していることで、赤、緑、青それぞれの発光成分を持つ発光が得られる。また、これらの各発光色の強度比は赤、緑、青それぞれの正孔と電子の輸送性のバランスを膜厚、混合比等で調整することができる。
【００１７】
また、本発明の表示装置は、上述した有機ＥＬ素子の光取り出し面側にカラーフィルタを設けたことを特徴としている。
【００１８】
このような表示装置によれば、各発光色のバランスに優れた複数の有機ＥＬ素子に各色のカラーフィルタを組み合わせることにより、青、緑、および赤の波長領域の光をバランス良く取り出すことができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明の有機ＥＬ素子によれば、赤、緑、青の３色の波長領域の光を、バランス良く高効率で長時間安定して発光させることが可能となる。したがって、この有機ＥＬ素子をカラーフィルタと組み合わせることにより、色再現性に優れた長時間駆動が可能な表示装置を構成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の有機ＥＬ素子の構成を図面に基づいて詳細に説明する。図１および図２は、本発明の有機ＥＬ素子を模式的に示す断面図である。
【００２１】
これらの図に示す有機ＥＬ素子１，１’は、例えば表示装置を構成する基板２の各画素に設けられたものであり、基板２側から順に、陽極３、有機層４および陰極５を積層してなり、保護膜６で気密に覆われた構成となっている。特に、図１に示す有機ＥＬ素子１は、この有機ＥＬ素子１で発光した発光光ｈを基板２と反対側から取り出す、いわゆるトップエミッション型として構成されている。一方、図２に示す有機ＥＬ素子１’は、この有機ＥＬ素子１’で発光した発光光ｈを基板２側から取り出す、いわゆるボトムエミッション型として構成されている。
【００２２】
次に、これらの有機ＥＬ素子１，１’を構成する各部の詳細な構成を、基板２、陽極３、陽極３と対をなす陰極５、これらの陽極３と陰極５との間に狭持された有機層４の順に説明する。
【００２３】
＜基板＞
先ず、基板２は、ガラス、シリコン、プラスチック基板、さらにはＴＦＴ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が形成されたＴＦＴ基板などからなり、特に図２に示すボトムエミッション型の有機ＥＬ素子の場合には、この基板２は光透過性を有する材料で構成されることとする。また、有機ＥＬ素子１，１’を他の表示素子と組み合わせて用いる場合には、他の表示素子と基板を共用することもできる。
【００２４】
＜陽極＞
そして、この基板２上に設けられた陽極３は、仕事関数の大きな導電性材料で構成されていることとする。仕事関数の大きな導電性材料としては、たとえば、ニッケル、銀、金、白金、パラジウム、セレン、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、レニウム、タングステン、モリブデン、クロム、タンタル、ニオブやこれらの合金、あるいは酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Indium tin oxide）、酸化亜鉛、酸化チタン等がある。
【００２５】
＜陰極＞
一方、この陽極３と電源８を介して接続されている陰極５は、仕事関数が小さな導電性材料を用いて構成されている。このような導電性材料としては、例えば、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃａ等の活性な金属とＡｇ、Ａｌ、Ｉｎ等の金属との合金、或いはこれらを積層した構造を使用できる。また、有機層４との間に例えば、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃａ等の活性な金属とフッ素、臭素等のハロゲンや酸素等との化合物層を薄く挿入した構造としても良い。
【００２６】
そして、これらの陽極３および陰極５のうち、この有機層４で生じた発光光ｈを取り出す側となる電極は、上述した材料の中から光透過性を有する材料を適宜選択して用いることとし、用途に合った光透過率が得られるようにその膜厚が調整されていることとする。一方、他方の電極には、反射率の良好な材料を適宜選択して用いることとする。
【００２７】
また、陽極３および陰極５は、この有機ＥＬ素子１，１’によって構成される表示装置の駆動方式によって適する形状にパターニングされていることとする。例えば、この表示装置の駆動方式が単純マトリックス型である場合には、この陽極３および陰極５は互いに交差するストライプ状に形成され、これらが交差した部分が有機ＥＬ素子１，１’となる。また、表示装置の駆動方式が画素毎にＴＦＴを備えたアクティブマトリックス型である場合には、陽極３は複数配列された各画素に対応させてパターン形成され、同様に各画素に設けられたＴＦＴに対して、これらのＴＦＴを覆う層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール（図示省略）を介してそれぞれが接続される状態で形成されることとする。一方、陰極５は、基板２上の一面を覆う状態で成膜されたベタ膜状に形成されて良く、各画素に共通の電極として用いられることとする。ただし、表示装置の駆動方式としてアクティブマトリックス型を採用する場合には、図１に示したトップエミッション型の有機ＥＬ素子１を用いることで素子の開口率を向上させることが好ましい
【００２８】
＜有機層＞
そして、これらの陽極３と陰極５との間に狭持される有機層４は、陽極３側から順に、正孔輸送層１０、赤色発光層１１、緑色発光層１２、青色発光層１３、電子輸送層１４を積層してなる。以下、これらの各層１０−１４の構成を、陽極３側から順次説明する。
【００２９】
＜正孔輸送層＞
先ず、陽極３上に設けられる正孔輸送層１０は、正孔を輸送するように設計された層である。この正孔輸送層１０は、正孔輸送性能を向上させるために、複数種の正孔輸送材料を積層した構成であっても良い。
【００３０】
この正孔輸送層１０を形成する材料（正孔輸送性材料）としては、例えばベンジジン又はその誘導体、スチリルアミン又はその誘導体、トリフェニルメタン又はその誘導体をはじめ、ポルフィリン又はその誘導体、トリアゾール又はその誘導体、イミダゾール又はその誘導体、オキサジアゾール又はその誘導体、ポリアリールアルカン又はその誘導体、フェニレンジアミン又はその誘導体、アリールアミン又はその誘導体、オキサゾール又はその誘導体、アントラセン又はその誘導体、フルオレノン又はその誘導体、ヒドラゾン又はその誘導体、スチルベン又はその誘導体、フタロシアニンまたはその誘導体、ポリシラン系化合物、ビニルカルバゾール系化合物、チオフェン系化合物、アニリン系化合物等の複素環式共役系のモノマー、オリゴマー、ポリマー等が挙げられる。
【００３１】
このような正孔輸送性材料の具体的な例としては、α−ナフチルフェニルジアミン（αＮＰＤ）、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリン、金属ナフタロシアニン、４，４’，４”−トリメチルトリフェニルアミン、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（ｐ−トリル）ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ−フェニルカルバゾール、４−ジ−ｐ−トリルアミノスチルベン、ポリ（パラフェニレンビニレン）、ポリ（チオフェンビニレン）、ポリ（２，２’−チエニルピロール）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３２】
＜赤色発光層＞
次に、この正孔輸送素１０上に設けられた赤色発光層１１は、正孔輸送層１０から注入した正孔の一部がこの赤色発光層１１内において再結合して赤色の発光を得られ、残りの発光に寄与しない正孔が緑色発光層１２に輸送され、緑色および青色発光に寄与することが好ましい。
【００３３】
このような赤色発光層１１は、ａ）赤色発光材料（蛍光性または燐光性）、ｂ）正孔輸送性材料、ｃ）電子輸送性材料、さらにはｄ）両電荷輸送性材料の中から適宜必要とされる材料を組み合わせて構成される。これらの各材料は、発光性能および正孔輸送性能が確保されるように、必要に応じて下記に示す各材料カテゴリーの中から単数または複数の材料が適宜選択して用いられる。
【００３４】
すなわち上記材料カテゴリーとしては、シクロペンタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、バソフェナントロリン誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、スチリルベンゼン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、アミノスチリル誘導体、シロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、アントラセン誘導体、ジフェニルアントラセン誘導体、ピレン誘導体、カルバゾール誘導体、オキサジアゾールダイマー、ビラゾリンダイマー、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロビウム錯体、イリジウム錯体、白金錯体等、中心金属にＡｌ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｄｙ等の金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造等を有する金属錯体等が例示される。
【００３５】
特に、ａ）赤色発光材料の具体例としては、スチリルアリーレン誘導体である下記式(１)に示すＢＳＮが挙げられる。このような、スチリルアリーレン系材料は特開２００２−２２６７２２に記載例があるが、ホスト材料に対して高濃度のドーピングが可能であり、トリフェニルアミン骨格を有するため正孔輸送性を有している。したがって、このような赤色発光材料を用いることで、効率的な赤色の発光と高い正孔輸送性を得ることができるため、この赤色発光層１１を正孔輸送層１０に接して成膜するのが好ましいのである。
【００３６】
【化１】
2005071735.tif 000003
【００３７】
また、ｂ）正孔輸送性材料の具体例としてはαＮＰＤ、ｃ）電子輸送性材料の具体例としてはスチリルアリーレン誘導体である下記式（２）に示すＤＰＶＢｉが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３８】
【化２】
2005071735.tif 000004
【００３９】
＜緑色発光層＞
そして、この赤色発光層１１上に設けられた緑色発光層１２は、正孔と電子の両方の電荷輸送性を有していることが好ましく、こうすることによって赤色発光層１１から注入された正孔の一部を緑色発光層１２内で発光に寄与させ、残りを青色発光層１３に輸送すると共に、青色発光層１３側から注入された電子の一部を緑色発光層１２内で発光に寄与させ、残りを赤色発光層１１に輸送する。これにより、赤、緑、青のそれぞれの発光層１１，１２，１３から発光が得られるようになる。
【００４０】
このような緑色発光層１２に両電荷輸送性を持たせる方法としては（１）両電荷輸送性ホストに緑色発光材料をドープする、（２）正孔輸送性ホストに電子輸送性緑色発光材料をドープする、（３）電子輸送性ホストに正孔輸送性緑色発光材料をドープする、（４）正孔輸送性材料と電子輸送性材料の混合ホストに緑色発光材料をドープする、等の方法が考えられる。このとき、緑色発光層１２内の正孔輸送材料としては正孔輸送層に用いる正孔輸送材料でもよい。また、緑色発光層１２内の電子輸送材料としては、次に説明する青色発光層１３を構成する電子輸送性ホスト材料を用いても良い。
【００４１】
このような緑色発光層１２を構成する材料としては、上述した材料カテゴリーの中から単数または複数の材料が適宜選択して用いられる。
【００４２】
さらに、緑色発光層１２は、正孔輸送層１０側に赤色発光層１１がある本発明の有機ＥＬ素子１においては、赤色発光層１１と青色発光層１３との間に設けるのが好ましい。これは、（１）赤色発光層１１と青色発光層１３が隣接する場合には青色発光層１３でできた励起子のエネルギーは赤色発光１１層に移動しやすく、青色の強度が得られにくいこと、（２）青色発光層１３を赤色発光層１１と緑色発光層１２の間に設ける場合、励起子のエネルギーは赤色発光層１１と緑色発光層１２の両方に奪われてしまうこと、等の問題があるためである。また、両電荷輸送性の緑色発光層１２の構成として、例えば電子輸送性ホストに正孔輸送性緑色発光材料をドープするような構成をとった場合は、有機層４を構成する各層の成膜において２元共蒸着で白色デバイスとして機能させることが可能であり、３元共蒸着のような複雑な製造プロセスが不要になるため好ましい。
【００４３】
＜青色発光層＞
次いで、緑色発光層１２上に設けられる青色発光層１３は、電子輸送性を有していることとする。これにより、電子輸送層１４から青色発光層１３に注入された電子の一部は青色発光層１３内で青色発光に寄与し、残りは緑色発光層１２に輸送されることで緑色及び赤色発光に寄与する。
【００４４】
青色発光層１２は、ａ）青色発光材料（蛍光性または燐光性）、ｂ）正孔輸送性材料、ｃ）電子輸送性材料、さらにはｄ）両電荷輸送性材料のなかから適宜必要とされる材料を組み合わせて構成される。これらの各材料は、発光性能および正孔輸送性能が確保されるように、必要に応じて上述した各材料カテゴリーの中から単数または複数の材料が適宜選択して用いられる。
【００４５】
特に、ａ）青色発光材料の具体例としては、ペリレンを挙げることができ、ｂ）正孔輸送性材料の具体例としてはαＮＰＤ、ｃ）電子輸送性材料の具体例としてはスチリルアリーレン誘導体である上記した式（２）のＤＰＶＢｉが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４６】
また、青色発光層１３は、緑色発光層１２側から順に両電荷輸送性青色発光層と電子輸送性青色発光層とを積層した構成であっても良い。青色発光層１３をこのような積層構造とすることにより、青色発光層１３内全体に効率よく正孔を運ぶことができ、高効率かつ安定的な色純度の高い発光が可能となる。青色発光層１３に両電荷輸送性を持たせる方法としては（１）両電荷輸送性ホストに青色発光材料をドープする、（２）正孔輸送性ホストに電子輸送性青色発光材料をドープする、（３）電子輸送性ホストに正孔輸送性青色発光材料をドープする、（４）正孔輸送性材料と電子輸送性材料の混合ホストに青色発光材料をドープする、等の方法が考えられる。
【００４７】
本発明の青色発光層１３は、青色発光層１３内で電荷の再結合により生じた励起子のエネルギーが、赤色発光層１１や緑色発光層１２に移動するのをなるべく小さくして青色発光層１３においての発光に寄与する構成とするため、最も陰極５側に青色発光層１３を設けるのが好ましい。
【００４８】
＜電子輸送層＞
また、青色発光層１３と陰極５との間に設けられた電子輸送層１４は、電子を輸送するように設計された層である。この電子輸送層１４は、電子輸送性能を向上させるために、複数種の電子輸送材料を積層した構成であっても良い。
【００４９】
このような電子輸送性材料として使用可能な材料としては、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）、８−ヒドロキシメチルキノリンアルミニウム、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、クリセン、ペリレン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン、又はこれらの誘導体等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５０】
また、以上述べたような積層構造で構成された有機層４は、周知の方法にて合成された各有機材料を用いて、真空蒸着やスピンコートなどの周知の方法を適用して行うことができる。
【００５１】
以上説明した構成の有機ＥＬ素子１，１’によれば、陽極３側から順に正孔輸送性を有する赤色発光層１１、両電荷輸送性を有する緑色発光層１２、および電子輸送性を有する青色発光層１３を積層したことにより、赤、緑、青それぞれの発光成分を持つ発光光を取り出すことが可能になる。そして、特に、最も陽極３側を赤色発光層１１としたことにより、高濃度でドープ可能な正孔輸送性赤色発光材料を用いて赤色発光層１１を構成することで、赤色発光層１１よりも陰極５側の緑色発光層１２および青色発光層１３に正孔を輸送し易い構成とすることができる。したがって、それぞれの発光層１１，１２，１３において、バランスの良好で高効率な各色発光を得ることができ、長時間安定して発光させることが可能となる。
【００５２】
この結果、この有機ＥＬ素子１，１’をカラーフィルタと組み合わせることにより、色再現性に優れたフルカラー表示が長時間可能な表示装置を構成することが可能になる。
【００５３】
尚、有機ＥＬ素子１，１’とカラーフィルタとを組み合わせてフルカラーの表示装置を構成する場合には、複数の有機ＥＬ素子１，１’のそれぞれの光取り出し面側に、青、緑、赤の波長領域の光のみを透過するカラーフィルタを設けた構成とする。これにより、各有機ＥＬ素子１，１’の光取り出し面側からは、各色カラーフィルタを通過することにより、青、緑、または赤のそれぞれの波長領域の光がバランス良く取り出され、再現性の良好なフルカラー表示が可能になる。
【００５４】
尚、以上説明した実施形態においては、基板２上に陽極３を設け、この陽極３上に有機層４および陰極５を積層した構成の有機ＥＬ素子１，１’の構成を説明した。しかしながら、本発明は、基板２上に陰極を設け、この陰極上に有機層および陽極をこの順に積層した構成の有機ＥＬ素子にも適用可能である。この場合、有機層を構成する発光層は、陰極側となる下層から順に青色発光層、緑色発光層、赤色発光層の順に積層されていることが必須である。また、このような構成の場合でも、陰極および陽極の材料や膜厚を適宜選択することで、トップエミッション型およびボトムエミッション型の両方の構成が可能であり、上述した有機ＥＬ素子１，１’と同様の効果を得ることができる。
【実施例１】
【００５５】
実施例１では、図２を用いて説明したボトムエミッション型の有機ＥＬ素子１’を次のように作製した。
【００５６】
まず、３０ｍｍ×３０ｍｍのガラス板からなる基板２上に、陽極３としてＩＴＯ（膜厚約１００ｎｍ）を形成し、さらに感光性有機絶縁材料により陽極３の中央部の２ｍｍ×２ｍｍの発光領域以外を絶縁膜（図示省略）でマスクした有機ＥＬ素子用のセルを作製した。次に、開口を有する金属マスクを、各発光領域となる陽極３（ＩＴＯ）の露出部上に開口を合わせた状態で基板２上に近接して配置し、１０-4Ｐａ以下の真空下での真空蒸着法により、以下の有機層を順次形成した。
【００５７】
先ず、正孔輸送層１０として下記式（３）に示すｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−トリス（３―メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミンを２０ｎｍの厚さで成膜し、次いで下記式（４）に示すα−ＮＰＤ（α−ナフチルジアミン）を２０ｎｍの厚さで成膜した。蒸着レートは０．１ｎｍ／秒とした。
【化３】
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【００５８】
次に、赤色発光層１１として、下記式（５）に示すＤＰＶＢｉをホストとして赤色発光材料として下記式（６）に示すＢＳＮを３０％ドープした共蒸着膜を５ｎｍの厚さで成膜した。蒸着レートは０．２ｎｍ／秒とした。
【化４】
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【００５９】
その後、緑色発光層１２として、上記したＤＰＶＢｉ：α−ＮＰＤ＝１：１の比率のホストに、緑色発光材料として下記式（７）に示すクマリン６を１％ドープした共蒸着膜を１０ｎｍの厚さで成膜した。蒸着レートは０．２ｎｍ／秒とした。
【化５】
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【００６０】
さらに、青色発光層１３として、上記したＤＰＶＢｉをホストとして青色の発光材料として、下記式（８）に示すＢＣｚＶＢｉを３％ドープした共蒸着層を３０ｎｍの厚さで成膜した。蒸着レートは０．２ｎｍ／秒とした。
【化６】
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【００６１】
次いで、電子輸送層１４として、下記式（９）に示すＡｌｑ３を２０ｎｍの厚さで成膜した。蒸着レートは０．２ｎｍ／秒とした。
【化７】
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【００６２】
次に、陰極５として、ＭｇとＡｇの共蒸着比１０：１の薄膜を５０ｎｍの膜厚で成膜し、さらにＡｇを１５０ｎｍの厚さに形成した。蒸着レートは０．５ｎｍ／秒とした。
【００６３】
以上により作製した実施例１の有機ＥＬ素子の発光スペクトルを図３に示す。この図に示すように、実施例１の有機ＥＬ素子からは、青、緑、赤それぞれの発光成分が得られることが確認された。また、電流密度２５ｍＡ／ｃｍ２で、輝度１３１１ｃｄ／ｍ２、ＣＩＥ色度（０．３９２，０．３９０）の発光が、発光面においてムラ無く均一に得られた。
【実施例２】
【００６４】
実施例２では、白色発光のバランスをとるため、実施例１の青色発光層１３を以下に示す両電荷輸送性青色発光層と電子輸送性発光層の２層からなる構成に変えた有機ＥＬ素子１’を作製した。
【００６５】
実施例２における有機ＥＬ素子の作製は、上述した実施例１の製造手順において、青色発光層１３を下記の手順で形成したこと以外は、実施例１と同様の手順で有機ＥＬ素子１’を作製した。すなわち、先ず、上記したＤＰＶＢｉ：α−ＮＰＤ＝１：１の比率のホストに、青色発光材料として上記したＢＣｚＶＢｉを３％ドープした共蒸着膜を１０ｎｍの厚さで成膜した。その後、上記したＤＰＶＢｉをホストとして青色の発光材料として、上記したＢＣｚＶＢｉを３％ドープした共蒸着層を２０ｎｍの厚さで成膜し、積層構造の青色発光層１３を得た。
【００６６】
以上により作製した実施例２の有機ＥＬ素子の発光スペクトルを図４に示す。この図に示すように、実施例２の有機ＥＬ素子からは、青、緑、赤それぞれの発光成分が得られることが確認された。また、電流密度２５ｍＡ／ｃｍ２で、輝度１１２６ｃｄ／ｍ２、ＣＩＥ色度（０．３７２，０．３３４）の発光が、発光面においてムラ無く均一に得られた。
【００６７】
また、図３の発光スペクトルと図４の発光スペクトルとを比較し、青色発光層１３を２層構造とした実施例２の有機ＥＬ素子の方が、青色発光層１３が単層構造の有機ＥＬ素子よりも青色成分が大きく、より白色発光としてバランスの取れた発光が得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施形態の有機ＥＬ素子の構成を示す断面図である。
【図２】実施形態の有機ＥＬ素子の他の構成を示す断面図である。
【図３】実施例１で作製した有機ＥＬ素子の発光スペクトル図である。
【図４】実施例２で作製した有機ＥＬ素子の発光スペクトル図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…有機ＥＬ素子、３…陽極、４…有機層、５…陰極、１１…赤色発光層、１２…緑色発光層、１３…青色発光層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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