(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する電極と、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）により発光する有機材料及び／又は無機ナノ粒子を有する発光層Ａと、フォトルミネッセンス（ＰＬ）により発光する無機ナノ粒子を有する発光層Ｂと、前記発光層Ａで発生した光を素子内部で共振させる対向する反射層とを有し、前記発光層Ａで発生した光と前記発光層Ｂで発生した光によって白色光が形成される白色発光素子であって、
前記対向する電極のうち、
一方の電極又は該電極に隣接する層が、全反射機能を有し且つ前記反射層の一方の層として形成され、
他方の電極に隣接する層が、半透明反射機能を有し且つ前記反射層の他方の層として形成され、
前記半透明反射機能を有した反射層と前記他方の電極とが前記発光層Ｂを介して形成されている、ことを特徴とする白色発光素子。
【請求項２】
前記半透明反射機能を有した電極又は隣接層が、前記発光層Ａから発した発光スペクトルを半値幅の狭い発光スペクトルに変化させるように形成されている、請求項１に記載の白色発光素子。
【請求項３】
前記発光層Ａは、青色発光する有機材料及び／又は青色発光する無機ナノ粒子を有し、前記発光層Ｂは、赤色発光する無機ナノ粒子と緑色発光する無機ナノ粒子とを有する、請求項１又は２に記載の白色発光素子。
【請求項４】
前記発光層Ａは、紫外発光する有機材料及び／又は紫外発光する無機ナノ粒子を有し、前記発光層Ｂは、青色発光する無機ナノ粒子と赤色発光する無機ナノ粒子と緑色発光する無機ナノ粒子とを有する、請求項１又は２に記載の白色発光素子。
【請求項５】
前記無機ナノ粒子が、その粒径によって発光色を調整できる半導体微粒子、及び／又は、ドーパントを有する半導体微粒子である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の白色発光素子。
【請求項６】
前記発光層Ａと発光層Ｂのそれぞれが、１層又は２層以上である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の白色発光素子。
【請求項７】
前記半透明反射機能を有した反射層が、前記対向する電極間、及び／又は電極外に１層以上形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の白色発光素子。
【請求項８】
前記半透明反射機能を有した電極又は隣接層が、前記発光層Ｂから発した発光を減衰させないように形成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の白色発光素子。
【請求項９】
前記白色光が前記半透明反射機能を有した層が形成されている側から取り出されるトップエミッション型の素子構造又はボトムエミッション型の素子構造である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の白色発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色発光素子に関し、更に詳しくは、色調整が容易で、色純度のよいＲ、Ｇ、Ｂのスペクトル成分で白色光を発生させることができる長寿命の白色発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒径によって発光色を調整できる半導体微粒子を、フォトルミネッセンス現象により発光（以下「ＰＬ発光」という。）する発光材料（以下「ＰＬ材料」という。）として用いた発光デバイス（例えば特許文献１を参照）や、エレクトロルミネッセンスにより発光（以下「ＥＬ発光」という。）する発光材料（以下「ＥＬ材料」という。）として用いた発光デバイス（例えば特許文献２を参照）が提案されている。これらの文献には、半導体微粒子として、ＣｄＳｅからなるコアと、その周囲に設けられたＺｎＳシェルと、さらにその周囲に設けられたキャッピング化合物とで構成されたものが代表例として例示されている。
【０００３】
一方、特許文献３には、一方が透光性を有する電極で他方が反射電極とされた陽極及び陰極と、両電極間に挟まれて一部分が有機ＥＬ発光層として形成された有機層とを有し、その有機層の他の部分がＰＬ材料を含むように構成された有機ＥＬ発光素子が提案されている。この有機ＥＬ発光素子では、例えば、有機ＥＬ発光層に含まれる有機ＥＬ材料が青色光を発光し、その青色光で励起されたＰＬ材料が他の色（例えば赤色光や緑色光）を発光し、外部への発光色をコントロールするとされている。
【特許文献１】特表２００５−５１０８６６号公報
【特許文献２】特表２００５−５２２００５号公報
【特許文献３】特開２００７−１１５８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
有機ＥＬ発光素子においては、長寿命化が重要な技術課題として研究が進められている。この点について、上記特許文献３の有機ＥＬ発光素子では、青色光を発光させる有機ＥＬ材料のみを用いるので、長寿命化を実現し易く、また、一方の電極を反射電極としているので、透孔性を有する電極側から外部への出射効率を多くし、外部量子効率を高めることができる、とされている。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献３の有機ＥＬ発光素子では、ＥＬ材料から発光した青色光と、ＰＬ材料から発光した赤色光及び緑色光とで白色光を得ることができるとされている。しかし、多くの有機蛍光材料やりん光材料の発光スペクトルはブロードで色純度が悪い。さらに、採用する有機ＰＬ材料によっては有機ＰＬ材料のＰＬ発光駆動劣化により、徐々に白色光から色ズレすることが容易に考えられ、また、その白色光スペクトルを構成する各々Ｒ、Ｇ、Ｂのスペクトル成分の色純度が悪いことが容易に予想される。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、色調整が容易で、色純度のよいＲ、Ｇ、Ｂのスペクトル成分で白色光を発生させることができる長寿命の白色発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の白色発光素子は、対向する電極と、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）により発光する有機材料及び／又は無機ナノ粒子を有する発光層Ａと、フォトルミネッセンス（ＰＬ）により発光する無機ナノ粒子を有する発光層Ｂと、前記発光層Ａで発生した光を素子内部で共振させる対向する反射層とを有し、前記発光層Ａで発生した光と前記発光層Ｂで発生した光によって白色光が形成される白色発光素子であって、前記対向する電極のうち、一方の電極又は該電極に隣接する層が、全反射機能を有し且つ前記反射層の一方の層として形成され、他方の電極又は該電極に隣接する層が、半透明反射機能を有し且つ前記反射層の他方の層として形成されている、ことを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、一方の電極又はその電極に隣接する層が全反射機能を有し且つ前記反射層の一方の層として形成され、他方の電極又は該電極に隣接する層が半透明反射機能を有し且つ前記反射層の他方の層として形成されているので、有機材料及び／又は無機ナノ粒子を有する発光層ＡでＥＬ発光した光を、全反射機能を有する層と半透明反射機能を有する層との間で共振させ、発光スペクトルの半値幅を減少させることができる。一般的に、有機ＥＬ発光や有機ＰＬ発光は発光スペクトルの半値幅が広く、無機ＥＬ発光や無機ＰＬ発光は発光スペクトルの半値幅が狭いとされているが、この発明では、発光層Ａ中の有機ＥＬ材料がＥＬ発光した場合の発光スペクトルの半値幅を狭くすることができるので、両者から発した光で白色光を形成すれば、白色発光スペクトルを構成するＲ、Ｇ、Ｂそれぞれのスペクトル成分の色純度を高くすることができる。
【０００９】
また、この発明によれば、従来のように発光層ＡにＲＧＢ３原色のＥＬ材料を含有させず、しかも、安定性のある無機ナノ粒子からなる無機ＰＬ材料を発光層Ｂに含有させるので、例えば発光層Ｂに含まれるＰＬ材料の含有量等を調整したり、あるいは、半透明反射機能を有する層の反射率や、半透明反射機能を有する層と全反射機能を持つ電極との間の距離を調整したりすれば、白色光についての色調整も容易となる。また、長寿命な青色有機ＥＬ材料一色とし、他の色を安定な無機ＰＬ材料で発光させるので、素子全体として長寿命化を図ることができ、さらに、駆動劣化による発光サイトの移動による色ズレも抑制できる。
【００１０】
本発明の白色発光素子の好ましい態様として、前記半透明反射機能を有した電極又は隣接層が、前記発光層Ａから発した発光スペクトルを半値幅の狭い発光スペクトルに変化させるように形成する。
【００１１】
この発明によれば、上述したように、発光層ＡでＥＬ発光した光が全反射機能を有する層と半透明反射機能を有する層との間で共振して発光スペクトルの半値幅を減少させることができるが、発光スペクトルの半値幅を減少させるには、例えば対向する反射層間の光学的な距離とＥＬ発光した光の波長との関係を調整することにより行うことができ、発光層Ａで発光する色成分について色純度を向上できる。
【００１２】
本発明の白色発光素子の好ましい態様として、前記発光層Ａは、青色発光する有機材料及び／又は青色発光する無機ナノ粒子を有し、前記発光層Ｂは、赤色発光する無機ナノ粒子と緑色発光する無機ナノ粒子とを有するように構成する。また、本発明の白色発光素子の好ましい態様として、前記発光層Ａは、紫外発光する有機材料及び／又は紫外発光する無機ナノ粒子を有し、前記発光層Ｂは、青色発光する無機ナノ粒子と赤色発光する無機ナノ粒子と緑色発光する無機ナノ粒子とを有するように構成する。これらの発明によれば、いずれの場合においても、発光スペクトルの半値幅を狭くすることができ、色純度の高い白色光とすることができる。
【００１３】
本発明の白色発光素子の好ましい態様として、前記無機ナノ粒子が、その粒径によって発光色を調整できる半導体微粒子、及び／又は、ドーパントを有する半導体微粒子であるように構成する。なお、粒径によって発光色を調整できる半導体微粒子は、量子ドット（Quantum  dot）、ナノ粒子（Nanoparticle）、ナノ結晶（Nanocrystal）とも呼ばれる。
【００１４】
本発明の白色発光素子の好ましい態様として、前記発光層Ａと発光層Ｂのそれぞれが、１層又は２層以上であるように構成する。
【００１５】
この発明によれば、発光層Ａと発光層Ｂはそれぞれ１層である必要はなく、２層以上であってもよい。そうすることにより、例えば発光層Ｂに含有させる複数色のＰＬ材料を個々に含有する層を個別に形成することが可能となり、製造工程を容易なものとすることができる。
【００１６】
本発明の白色発光素子の好ましい態様として、前記半透明反射機能を有した反射層が前記電極に隣接した層として形成されている場合において、該電極と該反射層とが前記発光層Ｂを介して形成され、且つ該反射層が該電極の出光面側に形成されているように構成する。一例としては、反射機能を有する電極、発光層Ａ、電極、発光層Ｂ、半透明反射機能を有する反射層、の順で形成される。
【００１７】
この発明は、対向する電極間の外側に発光層Ｂを配置した場合においても、その発光層Ｂに含まれるＰＬ材料を、発光層Ａから発したＥＬ発光により励起して発光させることができる。この場合においても、発光層ＡからＥＬ発光した光は対向する反射層の間で共振し、半値幅が狭い発光スペクトルとなるので、発光層Ａで発光する色成分について色純度を向上することができる。
【００１８】
本発明の白色発光素子の好ましい態様として、前記半透明反射機能を有した反射層が、前記対向する電極間、及び／又は電極外に１層以上形成されているように構成してもよいし、さらにまた、前記半透明反射機能を有した電極又は隣接層が、前記発光層Ｂから発した発光を減衰させないように形成してもよい。
【００１９】
本発明の白色発光素子の好ましい態様として、前記白色光が前記半透明反射機能を有した層が形成されている側から取り出されるトップエミッション型の素子構造又はボトムエミッション型の素子構造であるように構成する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の白色発光素子によれば、発光層ＡでＥＬ発光した光を全反射機能を有する層と半透明反射機能を有する層との間で共振させ、発光スペクトルの半値幅を狭くすることができるので、発光層Ａと発光層Ｂの両方から発した光で白色光を形成すれば、白色発光スペクトルを構成するＲ、Ｇ、Ｂそれぞれのスペクトル成分の色純度を高くすることができる。また、本発明の白色発光素子によれば、例えば発光層Ｂに含まれるＰＬ材料の含有量等を調整したり、あるいは、半透明反射機能を有する層の反射率や、半透明反射機能を有する層と全反射機能を持つ電極との間の距離を調整したりすれば、色純度の高い白色光についての色調整も容易となり、また、長寿命化に課題の多いＥＬ材料を青色一色とし、他の色を安定なＰＬ材料で発光させるので、素子全体として長寿命化を図ることができ、さらに、駆動劣化による発光サイトの移動による色ズレも抑制できる。
【００２１】
こうした本発明の白色発光素子は、照明等の白色光源パネルとして用いたり、カラーフィルターと組み合わせて色再現範囲が広く、高発光効率なＲＧＢ発光パネルとして用いたり、ＬＣＤ−ＯＬＥＤやＬＣＤ−ＬＥＤのバックライトとして用いることができる。本発明の白色発光素子の場合には、白色発光スペクトルを構成するＲ、Ｇ、Ｂそれぞれのスペクトル成分の色純度が高いため、カラーフィルターを薄くすることができ、さらに光をフィルターでカットする割合を減らすことができるため光利用効率を向上できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の白色発光素子の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施形態及び図面に限定解釈されるものではない。
【００２３】
［基本構成］
図１は、本発明の白色発光素子の基本的な素子構造を示す模式断面図である。本発明の白色発光素子１は、図１に示すように、対向する電極３，４と、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）により発光する有機材料及び／又は無機ナノ粒子をＥＬ材料として有する発光層Ａと、フォトルミネッセンス（ＰＬ）により発光する無機ナノ粒子をＰＬ材料として有する発光層Ｂと、発光層Ａで発生した光を素子内部で共振させる対向する反射層（５，６）とを有し、発光層Ａで発生した光と発光層Ｂで発生した光によって白色光が形成される白色発光素子である。
【００２４】
そして、この白色発光素子は、対向する電極３，４のうち、一方の電極又はその電極に隣接する層が、全反射機能を有し且つその反射層の一方の層として形成され、他方の電極又はその電極に隣接する層が、半透明反射機能を有し且つその反射層の他方の層として形成されていることに特徴がある。
【００２５】
本発明の白色発光素子１においては、対向する電極（陽極３，陰極４）間に電圧を印加してＥＬ材料を含む発光層Ａに電界を発生させると、発光層Ａに含まれるＥＬ材料はＥＬ発光し、青色光又は紫外光を生じる。この青色光又は紫外光は、図１に示すように、陽極３と陰極４側に向かってそれぞれ進むが、半透明反射層又は全反射層として機能する各電極又はその電極に隣接する層によって反射し、いわゆる共振器構造の作用が加わった後、全反射層が設けられていない側（すなわち半透明反射層が設けられている側）を出光面として外部に出射する。このとき、共振器構造内で反射する青色光又は紫外光が発光スペクトルの半値幅が広くいわゆる色純度が劣るものである場合には、この共振器構造によってその半値幅を小さくすることができるので、色純度を向上させることができる。しかも、本発明の白色発光素子は、発光層ＢにＥＬ材料よりも色純度のよいＰＬ材料を含有させているので、発光層Ａで発光した青色光又は紫外光が発光層Ｂに含まれるＰＬ材料を発光させる。そして、このＰＬ材料を、発光層Ａで青色光が生じる場合には赤色光と緑色光を発光させるものとし、発光層Ａで紫外光が生じる場合には赤色光と緑色光と青色光を発光させるものとすることにより、白色光スペクトルを構成する各々Ｒ、Ｇ、Ｂのスペクトル成分は極めて色純度のよい光を生じさせることができる。
【００２６】
したがって、本発明の白色発光素子は、従来のように発光層ＡにＲＧＢ３原色のＥＬ材料を含有させず、しかも、安定性のあるＰＬ材料を発光層Ｂに含有させるので、例えば発光層Ｂに含まれるＰＬ材料の含有量等を調整したり、あるいは、半透明反射機能を有する層の反射率や、半透明反射機能を有する層と全反射機能を持つ電極との間の距離を調整したりすれば、白色光についての色調整も容易となる。また、長寿命な青色有機ＥＬ材料一色とし、他の色を安定な無機ＰＬ材料で発光させるので、素子全体として長寿命化を図ることができ、さらに駆動劣化でキャリアの注入や輸送性が初期状態から変化して発光サイトが移動することによる色ズレも軽減することができる。駆動劣化による色ズレは白色素子の色バランスを経時的に変化させるため、実用化を妨げる一つの要因となっていたが、本発明では色バランスを経時的に安定化できるという利点がある。
【００２７】
［各実施形態］
本発明の白色発光素子の種々の実施形態を図２〜図６に挙げて具体的に説明する。なお、半透明反射機能を有する層を半透明反射層５といい、全反射機能を有する層を全反射層６という。
【００２８】
図２は、ボトムエミッション型の素子構造からなる白色発光素子の実施形態を示す模式断面図である。
【００２９】
図２（Ａ）に示す白色発光素子１Ａは、透明な基板２側から、半透明反射層５としても作用する陽極３と、正孔輸送材料内に赤色発光するＰＬ材料２１及び緑色発光するＰＬ材料２２を含有させてなる発光層Ｂと、青色発光するＥＬ材料（図示しない）を含む発光層Ａと、電子輸送層７と、電子注入層８と、全反射層６としても作用する陰極４と、がその順に積層された実施形態である。
【００３０】
図２（Ｂ）に示す白色発光素子１Ｂは、図２（Ａ）に示す白色発光素子１Ａにおいて、半透明反射層５としても作用する陽極３の代わりに、半透明反射層５と透明な陽極３とをその順に設け、その他は図２（Ａ）に示す白色発光素子１Ａと同様にした実施形態である。
【００３１】
図２（Ｃ）に示す白色発光素子１Ｂは、図２（Ａ）に示す白色発光素子１Ａにおいて、半透明反射層５としても作用する陽極３の代わりに、透明な陽極３と半透明反射層５とをその順に設け、その他は図２（Ａ）に示す白色発光素子１Ａと同様にした実施形態である。
【００３２】
図２（Ｄ）に示す白色発光素子１Ｄは、図２（Ｂ）に示す白色発光素子１Ｂにおいて、発光層Ｂの代わりにＰＬ材料を含有しない正孔輸送層９を設け、電子輸送層７の代わりに電子輸送材料内に赤色発光するＰＬ材料２１及び緑色発光するＰＬ材料２２を含有させてなる発光層Ｂを設け、その他は図２（Ｂ）に示す白色発光素子１Ｂと同様にした実施形態である。
【００３３】
図３及び図４は、トップエミッション型の素子構造からなる白色発光素子の実施形態を示す模式断面図である。
【００３４】
図３（Ｅ）に示す白色発光素子１Ｅは、必ずしも透明である必要のない基板（以下「基板２’」で表す。）側から、全反射層６としても作用する陽極３と、正孔輸送材料内に赤色発光するＰＬ材料２１及び緑色発光するＰＬ材料２２を含有させてなる発光層Ｂと、青色発光するＥＬ材料（図示しない）を含む発光層Ａと、電子輸送層７と、半透明反射層５としても作用する陰極４と、水蒸気や酸素を通さないパッシペーション層１０と、がその順に積層された実施形態である。
【００３５】
図３（Ｆ）に示す白色発光素子１Ｆは、図３（Ｅ）に示す白色発光素子１Ｅにおいて、全反射層６としても作用する陽極３の代わりに、全反射層６と透明な陽極３とをその順に設け、その他は図３（Ｅ）に示す白色発光素子１Ｅと同様にした実施形態である。
【００３６】
図３（Ｇ）に示す白色発光素子１Ｇは、図３（Ｅ）に示す白色発光素子１Ｅにおいて、電子輸送層７上の半透明反射層５とパッシペーション層１０との代わりに、電子注入層８とスパッタ等により形成した保護層１１と半透明反射層５と透明な陰極４とをその順で設け、その他は図３（Ｅ）に示す白色発光素子１Ｅと同様にした実施形態である。
【００３７】
図３（Ｈ）に示す白色発光素子１Ｈは、図３（Ｅ）に示す白色発光素子１Ｅにおいて、電子輸送層７上の半透明反射層５とパッシペーション層１０との代わりに、電子注入層８とスパッタ等により形成した保護層１１と透明な陰極４と半透明反射層５とをその順で設け、その他は図３（Ｅ）に示す白色発光素子１Ｅと同様にした実施形態である。
【００３８】
図４（Ｉ）に示す白色発光素子１Ｉは、図３（Ｅ）に示す白色発光素子１Ｅにおいて、発光層Ｂを発光層Ａの上下にそれぞれ設けたものであり、具体的には、基板２’側から、全反射層６としても作用する陽極３と、正孔輸送材料内に赤色発光するＰＬ材料２１及び緑色発光するＰＬ材料２２を含有させてなる発光層Ｂと、青色発光するＥＬ材料（図示しない）を含む発光層Ａと、電子輸送材料内に赤色発光するＰＬ材料２１及び緑色発光するＰＬ材料２２を含有させてなる発光層Ｂと、半透明反射層５としても作用する陰極４と、水蒸気や酸素を通さないパッシペーション層１０と、がその順に積層された実施形態である。
【００３９】
図４（Ｊ）に示す白色発光素子１Ｊは、図４（Ｉ）に示す白色発光素子１Ｉにおいて、下側の発光層Ｂは緑色発光するＰＬ材料２２のみを含有し、上側の発光層Ｂは赤色発光するＰＬ材料２１のみを含有し、その他は図４（Ｉ）に示す白色発光素子１Ｉと同様にした実施形態である。
【００４０】
図４（Ｋ）に示す白色発光素子１Ｋは、図４（Ｉ）に示す白色発光素子１Ｉにおいて、下側の発光層Ｂは赤色発光するＰＬ材料２１のみを含有し、上側の発光層Ｂは緑色発光するＰＬ材料２２のみを含有し、その他は図４（Ｉ）に示す白色発光素子１Ｉと同様にした実施形態である。
【００４１】
図４（Ｌ）に示す白色発光素子１Ｌは、図４（Ｉ）に示す白色発光素子１Ｉにおいて、下側の発光層Ｂの代わりにＰＬ材料を含有しない正孔輸送層９を設け、その他は図４（Ｉ）に示す白色発光素子１Ｉと同様にした実施形態である。
【００４２】
図５及び図６は、発光層Ｂの一部又は全部が対向する電極の外側に設けられている素子構造からなる白色発光素子の実施形態を示す模式図である。なお、図５は、ボトムエミッション型の素子構造からなる白色発光素子であり、図６は、トップエミッション型の素子構造からなる白色発光素子である。
【００４３】
図５に示す白色発光素子１Ｍは、透明な基板２側から、半透明反射層５と、透明なバインダー樹脂材料内に赤色発光するＰＬ材料２１及び緑色発光するＰＬ材料２２を含有させてなる発光層Ｂと、透明な陽極３と、正孔輸送層９と、青色発光するＥＬ材料（図示しない）を含む発光層Ａと、電子輸送層７と、電子注入層８と、全反射層６としても作用する陰極４と、が順に積層された実施形態である。
【００４４】
図６（Ｎ）に示す白色発光素子１Ｎは、必ずしも透明である必要のない基板２’側から、全反射層６としても作用する陽極３と、正孔輸送層９と、青色発光するＥＬ材料（図示しない）を含む発光層Ａと、電子輸送層７と、電子注入層８と、スパッタ等により形成した保護層１１と、透明な陰極４と、水蒸気や酸素を通さないパッシペーション層形成用樹脂材料内に赤色発光するＰＬ材料２１及び緑色発光するＰＬ材料２２を含有させてなる発光層Ｂと、半透明反射層５としても作用する陰極４と、がその順に積層された実施形態である。
【００４５】
図６（Ｐ）に示す白色発光素子１Ｐは、図６（Ｎ）に示す白色発光素子１Ｎにおいて、発光層Ｂの代わりに、水蒸気や酸素を通さないパッシペーション層１０と透明なバインダー樹脂材料内に赤色発光するＰＬ材料２１及び緑色発光するＰＬ材料２２を含有させてなる発光層Ｂとをその順で設け、その他は図６（Ｎ）に示す白色発光素子１Ｎと同様にした実施形態である。
【００４６】
図６（Ｑ）に示す白色発光素子１Ｑは、図６（Ｎ）に示す白色発光素子１Ｎにおいて、正孔輸送層９の代わりに、正孔輸送材料内に緑色発光するＰＬ材料２２を含有させてなる発光層Ｂを設け、発光層Ｂの代わりに、水蒸気や酸素を通さないパッシペーション層形成用樹脂材料内に赤色発光するＰＬ材料２１を含有させてなる発光層Ｂを設け、その他は図６（Ｎ）に示す白色発光素子１Ｎと同様にした実施形態である。
【００４７】
［構成要素］
次に、本発明の白色発光素子の構成要素について詳しく説明する。本発明の白色発光素子１は、特に発光層Ａ、発光層Ｂ、及び半透明反射層５と全反射層６とからなる共振器構造からなる特徴的な構成を備えることによって色純度の向上等の優れた効果を奏するものであれば、以下に示す具体的な材料等を任意に適用することができるが、以下の具体例のみに限定解釈されるものではない。
【００４８】
（基板）
基板としては、透明な基板２であっても、透明でない基板２’であってもよいが、白色発光素子１がボトムエミッション型の素子構造である場合（図１、図２、図５を参照）には、白色光が出射する側に存在するので、透明な基板２である必要がある。一方、白色発光素子１がトップエミッション型の素子構造である場合（図３、図４、図６を参照）には、必ずしも透明である必要はなく、不透明材料で形成してもよい。基板の種類や形状、大きさ、厚さ等の構造は特に限定されるものではなく、発光素子の用途や基板上に積層する各層の材質等により適宜決めることができる。例えば、Ａｌ等の金属、ガラス、石英又は樹脂等の各種の材料からなるものを用いることができる。具体的には、例えば、ガラス、石英、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエステル、ポリカーボネート等を挙げることができる。また、基板の形状としては、枚葉状でも連続状でもよく、具体的には、例えばカード状、フィルム状、ディスク状、チップ状等を挙げることができる。
【００４９】
（電極）
陽極３，陰極４は、ＥＬ材料を有する発光層Ａに正孔と電子を供給するための電極であり、通常は、図１〜図６に示すように、陽極３は基板上に設けられ、陰極４は少なくとも発光層Ａを陽極３との間に挟んだ状態で、その陽極３に対向して設けられる。
【００５０】
陽極３としては、金属、導電性酸化物、導電性高分子等の薄膜が用いられる。具体的には、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫オキサイド）、酸化インジウム、ＩＺＯ（インジウム亜鉛オキサイド）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明導電膜、金、クロムのようなホール注入性が良好な仕事関数の大きな金属、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリアルキルチオフェン誘導体、ポリシラン誘導体のような導電性高分子等を挙げることができる。なお、陽極３が光取り出し側にある場合には、ＩＴＯ（インジウム錫オキサイド）、酸化インジウム、ＩＺＯ（インジウム亜鉛オキサイド）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明導電材料が好ましく用いられる。こうした陽極３は、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の真空プロセスあるいは塗布により形成することができ、その膜厚は使用する材料等によっても異なるが、例えば１０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度であることが好ましい。
【００５１】
陰極４としては、金属、導電性酸化物、導電性高分子等の薄膜が用いられる。具体的には、例えば、アルミ、銀等の単体金属、ＭｇＡｇ等のマグネシウム合金、ＡｌＬｉ、ＡｌＣａ、ＡｌＭｇ等のアルミニウム合金、Ｌｉ、Ｃａをはじめとするアルカリ金属類、それらアルカリ金属類の合金のような電子注入性が良好な仕事関数の小さな金属等を挙げることができる。陰極４が光取り出し側にある場合には、ＩＴＯ（インジウム錫オキサイド）、酸化インジウム、ＩＺＯ（インジウム亜鉛オキサイド）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明導電材料が好ましく用いられる。陰極４は、上述した陽極３の場合と同様、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の真空プロセスあるいは塗布により形成され、その膜厚は使用する材料等によっても異なるが、例えば１０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度であることが好ましい。
【００５２】
（発光層Ａ）
発光層Ａは、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）により発光する有機材料及び／又は無機ナノ粒子を有するＥＬ発光層であり、陽極３と陰極４とに挟まれた態様で設けられる。この発光層Ａでは、陽極３から供給された正孔（ホール）と陰極４から供給された電子（エレクトロン）とが再結合し、その再結合によって生じた励起子（エキシトン）によって発光層Ａに含まれたＥＬ材料が発光する。この発光層Ａは、図１〜図６の各図では単層として示しているが、２層以上の複数層として設けても構わない。
【００５３】
発光層Ａに含まれるＥＬ材料については、２つの態様がある。第１態様としては、発光層Ａに含まれるＥＬ材料として、青色発光する有機材料及び／又は青色発光する無機ナノ粒子を挙げることができ、第２態様としては、発光層Ａに含まれるＥＬ材料として、紫外発光する有機材料及び／又は紫外発光する無機ナノ粒子を挙げることができる。
【００５４】
各態様において、有機材料からなるＥＬ材料と無機ナノ粒子からなるＥＬ材料とは、通常それぞれ単独で含まれるが、同時に含まれていてもよい。第１態様と第２態様との違いは、第１態様においては、発光層Ａで青色光を発光させ、その青色光によって発光層Ｂ中に含まれる赤色発光と緑色発光のＰＬ材料をそれぞれ発光させ、その結果、白色光を発生させるのに対し、第２態様においては、発光層Ａで紫外光を発光させ、その紫外光によって発光層Ｂ中に含まれるＲ（赤色）Ｇ（緑色）Ｂ（青色）のＰＬ材料を発光させ、その結果、白色光を発生させる点にある。なお、発光層Ａに含まれるＥＬ材料は、たとえＰＬ発光することができる材料であってもＥＬ発光することになる。
【００５５】
青色発光するＥＬ材料としては、有機材料であっても無機材料であってもよく、従来公知のもの又は今後開発される各種のものを用いることができる。有機ＥＬ材料を用いる場合には、高分子系の有機ＥＬ材料であっても、低分子系の有機ＥＬ材料であってもよい。有機ＥＬ材料は通常、１種又は２種以上のホスト材料と、発光性化合物である発光材料とを含んでいる。青色発光させる有機ＥＬ材料を用いる場合、発光材料としては、各種のものを用いることができ、特に限定されないが、例えば後述の実施例で用いたような、１−ｔｅｒｔ−ブチル−ペリレン（ＴＢＰと略す）や、ＴＢＡ（トリ（ビフェニール−４−イル）アミン）や、ＴＰＢ（テトラフェニルブタジエン）を例示できる。これらは、ピーク波長が約４７０ｎｍの青色光を発する。また、ホスト材料も各種のものを用いることができ、特に限定されないが、例えば後述の実施例で用いたような、９，１０−ジ−２−ナフチルアントラセン（ＤＮＡと略す）や、ポリ［（９，９−ジ−｛５‐ペンテニル｝−フルオレニル−２，７−ジイル）−ｃｏ−（４，４´−（Ｎ−（４−ｓｅｃ−ブチルフェニル））ジフェニルアミン）］（ＴＦＢ）を例示できる。このＤＮＡやＡｌｑ３は、色素系材料の一例であるが、金属錯体系材料の中から選択したものであってもよい。
【００５６】
一方、紫外光を発光させる有機ＥＬ材料を用いる場合、発光材料としては、例えばトリアゾール誘導体を挙げることができる。さらに、ピリジン基を主鎖にもつポリ[（９，９−ジオクチルフルオレニル−２，７−ジイル）−ｃｏ−６，６’−｛２，２’−ビピリジン｝）]、シラン化合物を主鎖に持つ高分子等を例示できる。
【００５７】
また、青色発光するＥＬ材料として無機ナノ粒子を用いる場合、その無機ナノ粒子としては、例えば、粒径によって発光色を調整できる半導体微粒子、及び／又は、ドーパントを有する半導体微粒子等を用いる。粒径によって発光色を調整できる半導体微粒子は、量子ドット（Quantum  dot）、ナノ粒子（Nanoparticle）、ナノ結晶（Nanocrystal）とも呼ばれ、例えば上記特許文献１，２で提案された量子ドット又はナノクリスタルを用いることができる。その代表例としては、ＣｄＳｅからなるコアと、その周囲に設けられたＺｎＳシェルと、さらにその周囲に設けられたキャッピング化合物とで構成されたものを例示できるが、同文献等で例示された他のものであってもよい。なお、ＣｄＳｅからなるコアと、その周囲に設けられたＺｎＳシェルとで構成された無機ナノ粒子が青色光を発光するときの粒径は、１ｎｍ〜２ｎｍの範囲であるので、その範囲の粒径の無機ナノ粒子を用いることが好ましい。
【００５８】
また、ドーパントを有する半導体微粒子としては、青色発光する種々の半導体微粒子を用いることができ、青色発光する無機ナノ粒子としては、例えば、ＺｎＳにＡｇをドープした半導体微粒子や、ＺｎＳにＡｇとＧａとＣｌをドープした半導体微粒子や、ＳｒＳにＣｕやＣｅをドープした半導体微粒子や、Ｓｒ３（ＰＯ２）３ＣｌにＥｕをドープした半導体微粒子等を用いることができる。この半導体微粒子の粒径は、例えば、１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲のものを好ましく挙げることができる。
【００５９】
一方、紫外発光するＥＬ材料として無機ナノ粒子を用いる場合も、上記同様、粒径によって発光色を調整できる半導体微粒子、及び／又は、ドーパントを有する半導体微粒子等を用いる。具体的には、粒径によって発光色を調整できる半導体微粒子としては、例えば、ＣｄＳｅからなるコアと、その周囲に設けられたＺｎＳシェルと、さらにその周囲に設けられたキャッピング化合物とを基本構造としたＣｄＳｅ／ＺｎＳ型のコアシェル構造からなる無機ナノ粒子の粒径を０．５ｎｍ〜１．５ｎｍの範囲とすることにより、紫外光を発光させることができる。
【００６０】
なお、こうした無機ナノ粒子は、本来的にＥＬ発光する材料であってもＰＬ発光する材料であってもよく、要するに、発光層Ａに含まれてキャリアの再結合で生じた励起子によってＥＬ発光するものであればよく、たとえＰＬ発光することができる材料であってもよい。
【００６１】
有機ＥＬ材料を用いた場合のホスト材料に対する発光材料の配合割合や、無機ナノ粒子を用いた場合のホスト材料と無機ナノ粒子との配合割合は、使用する材料の種類によっても異なるので一概には言えないが、通常は、ホスト材料に対して重量比でおよそ１〜２０重量％（重量％は質量％と同義。）の範囲で配合される。また、発光層Ａの厚さは特に限定されるものではなく、例えば５ｎｍ〜２００ｎｍ程度、好ましくは２０ｎｍ〜１００ｎｍ程度とすることができる。また、発光層Ａの形成は、用いるＥＬ材料の種類に応じた最適な方法が採用されるが、有機ＥＬ材料の場合には蒸着法の他、スプレーコート法、ノズルジェット法、インクジェット法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等の塗布法により行うこともできる。
【００６２】
なお、粒径によって発光色を調整できる半導体微粒子の例として挙げた、ＣｄＳｅからなるコアと、その周囲に設けられたＺｎＳシェルと、さらにその周囲に設けられたキャッピング化合物とで構成された無機ナノ粒子を好ましく用いるが、こうしたコアシェル構造においては、コアは半導体化合物からなり、シェルは該コアと異なる半導体化合物からなり、コアを形成する半導体化合物よりもバンドギャップの高い材料を用いることで、励起子がコアに閉じ込められるように作用し、また、キャッピング化合物は分散剤として作用する。こうしたキャッピング化合物の具体例としては、例えば、ＴＯＰＯ（トリ−ｎ−オクチルフォスフィンオキシド）、ＴＯＰ（トリオクチルホスフィン）、ＴＢＰ（トリブチルホスフィン）や、有機ＥＬにおいて通常用いられる、キャリア輸送性をもつ基であるトリフェニルアミン基等が挙げられ、そうした材料は、ホスト材料に対する親和性がよく、無機ナノ粒子をホスト材料中に均一に分散させることができる。
【００６３】
（発光層Ｂ）
発光層Ｂは、フォトルミネッセンス（ＰＬ）により発光する無機ナノ粒子を有するＰＬ発光層であり、図１〜図６に示すように、半透明反射層５と全反射層６とに挟まれた態様で設けられる。この発光層Ｂは、ＰＬ材料を含有し、発光層Ａで発生した光を受けてそのＰＬ材料が発光する。この発光層ＢでのＰＬ発光は、発光層ＡでＥＬ発光した光によって発光するものであり、ＥＬ発光した光を励起エネルギー源として用い、光キャリアの再結合で生じた励起子によって発光するものである。なお、この発光層Ｂが発光層Ａに隣接し、陽極３と陰極４とで挟まれた態様で設けられている場合には、両電極３，４から供給されたキャリア（電荷）の再結合によって生じた励起子の影響を受けてＰＬ材料がＥＬ発光することもあるが、いずれにしても、この発光層Ｂでは、含まれるＰＬ材料が所定の色を発光する。
【００６４】
発光層Ｂに含まれるＰＬ材料としては、上記の発光層Ａと同様、２つの態様がある。第１態様としては、発光層Ａが青色発光する有機材料及び／又は無機ナノ粒子を有する場合に対応するものであり、発光層Ｂに含まれるＰＬ材料として、赤色発光する無機ナノ粒子と緑色発光する無機ナノ粒子とを有する。一方、第２態様としては、発光層Ａが紫外光を発光する有機材料及び／又は無機ナノ粒子を有する場合に対応するものであり、発光層Ｂに含まれるＰＬ材料として、青色発光する無機ナノ粒子と赤色発光する無機ナノ粒子と緑色発光する無機ナノ粒子とを有する。第１態様においては、発光層Ａで青色光を発光させ、その青色光によって発光層Ｂ中に含まれる赤色発光と緑色発光のＰＬ材料をそれぞれ発光させ、その結果、白色光を発生させることができ、一方、第２態様においては、発光層Ａで紫外光を発光させ、その紫外光によって発光層Ｂ中に含まれるＲ（赤色）Ｇ（緑色）Ｂ（青色）のＰＬ材料を発光させ、その結果、白色光を発生させることができる。
【００６５】
この発光層Ｂは、図２に示すように、発光層Ａに隣接する単一の層として設けられていてもよいし、図３（Ｉ）〜（Ｋ）に示すように、発光層Ａの両側に隣接する２つの層として設けられていてもよい。また、発光層Ｂは、発光層Ａに隣接していなくてもよく、例えば正孔輸送層、電子注入層、正孔ブロック層、電子ブロック層のいずれか１層又は２層を間に挟んで設けられていてもよい。発光層Ｂを２層以上とすることにより、例えば発光層Ｂに含有させる複数色のＰＬ材料を個々に含有する層を個別に形成することが可能となり、製造工程を容易なものとすることができる。
【００６６】
また、図２〜図４に示す白色発光素子はいずれも対向する電極３，４間に発光層Ｂが設けられたものであるが、図５及び図６に示すように、対向する電極３，４外に発光層Ｂが設けられたものであってもよい。対向する電極３，４外に発光層Ｂが設けられ場合、図５及び図６（Ｎ）（Ｐ）に示すように、１層又は２層以上の発光層Ｂの全てが対向する電極３，４外に設けられてもよいし、図６（Ｑ）に示すように、一部の発光層Ｂが対向する電極３，４間に設けられ、他の一部の発光層Ｂが対向する電極３，４外に設けられたものであってもよい。
【００６７】
対向する電極３，４外に発光層Ｂが設けた場合には、発光層Ｂの厚さを容易に厚くすることができる。この場合の発光層Ｂの厚さとしては、例えば１μｍ〜１００μｍ程度に厚くすることができる。発光層Ｂを厚くできる利点は、発光層Ｂ内にＰＬ材料を多く配合できるため、カラーフィルターを用いなくても確実に色変換することができることにある。なお、電極間に厚い発光層Ｂを設けると、電極間に一定の電流を流そうとした場合の印加電圧が大きくなってしまうという難点があるので、発光層Ｂを厚くする場合には、対向する電極３，４外に発光層Ｂを設ける素子構造とすることが好ましい。
【００６８】
発光層Ｂを構成するホスト材料は、その発光層Ｂが設けられる位置によって異なる。例えば、発光層Ｂが発光層Ａと陽極３との間に設けられる場合には、発光層Ｂのホスト材料は正孔輸送材料となり、発光層Ｂが発光層Ａと陰極４との間に設けられる場合には、発光層Ｂのホスト材料は電子輸送材料となる。また、発光層Ｂが対向する電極３，４外に設けられる場合には、例えば図５や図６（Ｐ）に示すようなバインダー樹脂材料であってもよいし、例えば図６（Ｎ）（Ｑ）に示すようなパッシペーション層形成用材料であってもよい。なお、ここで示した正孔輸送材料、電子輸送材料、バインダー樹脂材料、パッシペーション層形成用材料は、後述する。
【００６９】
発光層Ｂに含まれる無機ナノ粒子２１，２２は、発光層Ｂが設けられる位置によらず、上記発光層Ａに含まれる無機ナノ粒子と同様のものが用いられる。その無機ナノ粒子２１，２２は、その粒径によって発光色を調整できる半導体微粒子、及び／又は、ドーパントを有する半導体微粒子であり、上記の第１態様においては、赤色発光する無機ナノ粒子と、緑色発光する無機ナノ粒子とを用い、第２態様においては、赤色発光する無機ナノ粒子と、緑色発光する無機ナノ粒子と、青色発光する無機ナノ粒子とを用いる。
【００７０】
粒径によって発光色を調整できる半導体微粒子について、赤色発光する無機ナノ粒子としては、例えばＣｄＳｅからなるコアと、その周囲に設けられたＺｎＳシェルとで構成された無機ナノ粒子において、その粒径が４ｎｍ〜１０ｎｍの範囲のものを用いることができる。また、緑色発光する無機ナノ粒子としては、例えばＣｄＳｅからなるコアと、その周囲に設けられたＺｎＳシェルとで構成された無機ナノ粒子において、その粒径が２ｎｍ〜３ｎｍの範囲のものを用いることができる。また、青色発光する無機ナノ粒子としては、例えばＣｄＳｅからなるコアと、その周囲に設けられたＺｎＳシェルとで構成された無機ナノ粒子において、その粒径が１ｎｍ〜２ｎｍの範囲のものを用いることができる。
【００７１】
また、ドーパントを有する半導体微粒子について、赤色発光する無機ナノ粒子としては、例えば、Ｙ２Ｏ３にＥｕをドープした半導体微粒子、ＹＶＯ４にＥｕをドープした半導体微粒子、等を用いることができる。また、緑色発光する無機ナノ粒子としては、例えば、ＺｎＯにＺｎをドープした半導体微粒子、Ｚｎ３ＳｉＯ２にＭｎをドープした半導体微粒子、Ｚｎ３ＳにＣｕやＡｌをドープした半導体微粒子、（Ｚｎ，Ｃｄ）ＳにＣｕやＡｌをドープした半導体微粒子、ＺｎＳにＣｕをドープした半導体微粒子、等を用いることができる。また、青色発光する無機ナノ粒子としては、例えば、ＺｎＳにＡｇをドープした半導体微粒子、ＺｎＳにＡｇ，Ｇａ，Ｃｌをドープした半導体微粒子、ＳｒＳにＣｕやＣｅをドープした半導体微粒子、Ｓｒ３（ＰＯ２）３ＣｌにＥｕをドープした半導体微粒子、等を用いることができる。
【００７２】
発光層Ｂを構成するホスト材料に対するＰＬ材料の配合割合は、使用する材料の種類によっても異なるので一概には言えないが、通常は、ホスト材料に対して重量比でおよそ１〜２０重量％（重量％は質量％と同義。）の範囲で配合される。また、発光層Ｂの厚さは、色変換効率との兼ね合いで設定される。また、発光層Ｂの形成は、用いるホスト材料とＰＬ材料の種類に応じた最適な方法が採用されるが、通常は、発光層Ｂ用の塗布液を調整した後、スプレーコート法、ノズルジェット法、インクジェット法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等の塗布法により行う。
【００７３】
なお、発光層Ａの場合と同様、粒径によって発光色を調整できる半導体微粒子の例として挙げた、ＣｄＳｅからなるコアと、その周囲に設けられたＺｎＳシェルと、さらにその周囲に設けられたキャッピング化合物とで構成された無機ナノ粒子において、そのキャッピング化合物は、ホスト材料に対する親和性がよく、無機ナノ粒子をホスト材料中に均一に分散させることができるキャッピング材料である。そうしたキャッピング材料としては、例えば、通常用いられるトリオクチルフォスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）や、有機ＥＬにおいて通常用いられる、キャリア輸送性をもつ基であるトリフェニルアミン基等が挙げられる。通常用いられるＴＯＰＯの場合は、無機ナノ粒子同士の凝集を抑制したり、溶液中での分散性を向上する効果があるが、トリフェニルアミン基など、通常有機ＥＬにおいて用いられるキャリア輸送性をもつ基を用いる場合は、キャリア輸送性の付与や薄膜中でのバインダー分子との分散安定性、等の効果がある。
【００７４】
ここで、本発明で用いる無機ナノ粒子のうち、粒径によって発光色を調整できる半導体微粒子について補足する。この半導体微粒子は、いわゆる量子ドット（Quantum  dot）ともよばれ、粒径によって発光色を調整できる微粒子であり、本発明の無機ナノ粒子として好ましく用いることができる。以下の補足では「量子ドット」と呼んで説明する。
【００７５】
量子ドットとしては、半導体のナノメートルサイズの微粒子（半導体ナノ結晶）であり、量子閉じ込め効果（量子サイズ効果）を生じる発光材料であれば特に限定されない。具体的には、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＣａＴｅ、ＳｒＳ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ及びＨｇＴｅのようなＩＩ−ＶＩ族半導体化合物、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＴｉＮ、ＴｉＰ、ＴｉＡｓ及びＴｉＳｂのようなＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物、Ｓｉ、Ｇｅ及びＰｂのようなＩＶ族半導体等を含有する半導体結晶の他、ＩｎＧａＰのような３元素以上を含んだ半導体化合物が挙げられる。或いは、上記半導体化合物に、Ｅｕ３+、Ｔｂ３+、Ａｇ＋、Ｃｕ＋のような希土類金属のカチオン又は遷移金属のカチオンをドープしてなる半導体結晶を用いることができる。中でも、作製の容易性、可視域での発光を得られる粒径の制御性、蛍光量子収率の観点から、ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅ、ＩｎＧａＰ等の半導体結晶が好適である。
【００７６】
量子ドットは、１種の半導体化合物からなるものであっても、２種以上の半導体化合物からなるものであってもよく、例えば、半導体化合物からなるコアと、該コアと異なる半導体化合物からなるシェルとを有するコアシェル型構造を有していてもよい。コアシェル型の量子ドットとしては、励起子が、コアに閉じ込められるように、シェルを構成する半導体化合物として、コアを形成する半導体化合物よりもバンドギャップの高い材料を用いることで、量子ドットの発光効率を高めることができる。このようなバンドギャップの大小関係を有するコアシェル構造（コア／シェル）としては、例えば、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＣｄＴｅ／ＣｄＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳ、ＧａＰ／ＺｎＳ、Ｓｉ／ＺｎＳ、ＩｎＮ／ＧａＮ、ＩｎＰ／ＣｄＳＳｅ、ＩｎＰ/ＺｎＳｅＴｅ、ＧａＩｎＰ／ＺｎＳｅ、ＧａＩｎＰ／ＺｎＳ、Ｓｉ／ＡｌＰ、ＩｎＰ／ＺｎＳＴｅ、ＧａＩｎＰ／ＺｎＳＴｅ、ＧａＩｎＰ／ＺｎＳＳｅ等が挙げられる。
【００７７】
量子ドットのサイズは、所望の波長の光が得られるように、量子ドットを構成する材料によって適宜制御すればよい。量子ドットは粒径が小さくなるに従い、エネルギーバンドギャップが大きくなる。すなわち、結晶サイズが小さくなるにつれて、量子ドットの発光は青色側へ、つまり、高エネルギー側へとシフトする。そのため、量子ドットのサイズを変化させることにより、紫外領域、可視領域、赤外領域のスペクトルの波長領域にわたって、その発光波長を調節することができる。一般的には、量子ドットの粒径（直径）は０．５〜２０ｎｍの範囲であることが好ましく、特に１〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。なお、量子ドットのサイズ分布が狭いほど、より鮮明な発光色を得ることができる。
【００７８】
また、量子ドットの形状は特に限定されず、球状、棒状、円盤状、その他の形状であってもよい。量子ドットの粒径は、量子ドットが球状でない場合、同体積を有する真球状であると仮定したときの値とすることができる。量子ドットの粒径、形状、分散状態等の情報については、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により得ることができる。また、量子ドットの結晶構造、また粒径については、Ｘ線結晶回折（ＸＲＤ）により知ることができる。さらには、ＵＶ−Ｖｉｓ吸収スペクトルによって、量子ドットの粒径、表面に関する情報を得ることもできる。
【００７９】
（反射層）
反射層は、ＥＬ材料から発生した光を素子内部で共振させる層であり、発光層Ａを挟むように対向する層である。この反射層は、全反射機能を有する層（全反射層６）と、半透明反射機能を有する層（半透明反射層５）とで構成されている。半透明反射層５と全反射層６は、陰極４又は陽極３と併用した態様で設けられていてもよいし、それぞれの機能層として単独で設けられていてもよい。すなわち、全反射層６は、対向する電極３，４のうち、一方の電極又はその電極に隣接する層として形成され、半透明反射層５は、対向する電極３，４のうち、他方の電極又はその電極に隣接する層として形成されている。
【００８０】
反射層は、発光層Ａで発生した光を反射し、後述の共振器構造とするための層であることから、こうした反射層（半透明反射層５と全反射層６）が本願でいう「電極に隣接する層として形成されている」とは、少なくとも電極３，４の外側（発光層Ａ側ではない位置）に形成されていることであり、さらにその電極３，４に接触した状態で隣接している場合や、電極３，４と反射層との間に発光層Ｂが介在する場合のように両者（電極３，４と反射層）が接触した状態でなくてもそれぞれの機能を満たすような状態も隣接した状態として定義する。すなわち、図６に示すように、陰極４と半透明反射層５とが発光層Ｂを介して形成され、且つ半透明反射層５が陰極４の出光面側に形成されている場合のように構成することができ、その場合においても、その発光層Ｂに含まれるＰＬ材料を、発光層Ａから発したＥＬ発光により励起して発光させることができ、後述のように、発光層ＡからＥＬ発光した光を対向する反射層の間で共振させ、半値幅が狭い発光スペクトルとして色純度の高い白色光とすることができる。
【００８１】
全反射層６を電極と併用して形成する例としては、図２（Ａ）等に示すように、全反射層６を陰極４と併用したものや、また、図３（Ｅ）等に示すように、全反射層６を陽極３と併用したものを挙げることができる。また、半透明反射層５を電極と併用して形成する例としては、図２（Ａ）等に示すように、半透明反射層５を陽極３と併用したものや、また、図３（Ｅ）等に示すように、半透明反射層５を陰極４と併用したものを挙げることができる。
【００８２】
一方、全反射層６を電極と別個に形成する例としては、図３（Ｆ）に示すように、全反射層６上に陽極３を形成したものを挙げることができる。また、半透明反射層５を電極と別個に形成する例としては、図２（Ｂ）に示すように、半透明反射層５上に陽極３を形成したものや、図２（Ｃ）に示すように、陽極３上に半透明反射層５を形成したものや、図３（Ｇ）に示すように、半透明反射層５上に陰極４を形成したものや、図３（Ｈ）に示すように、陰極４上に半透明反射層５を形成したものを挙げることができる。
【００８３】
また、発光層Ｂを対向する電極３，４外に設ける場合には、図５に示すように、陽極３のさらに出光側に発光層Ｂを介して半透明反射層５が別個に設けられ、図６（Ｎ）〜（Ｑ）に示すように、陰極４のさらに出光側に発光層Ｂ等を介して半透明反射層５が別個に設けられる。
【００８４】
本発明においては、対向する反射層（全反射層６と半透明反射層５）により、共振器構造が構成される。この共振器構造とは、発光した光を対向する反射層で反射して共振させ、発光スペクトルの半値幅を小さくすることができる構造である。こうした発光スペクトルの半値幅の減少は、反射により共振した共振周波数の電磁波を選択的に発生させた結果生じるものであり、発光効率の向上や可干渉光の発生等の効果もある。この共振器構造においては、共振部分の光学的な距離を発光波長に近づけることにより、より効果を上げることができる。
【００８５】
本発明の白色発光素子１においては、光学的な距離（半透明反射層５と全反射層６との距離）を２３０〜２４０ｎｍ程度にすることにより、発光層Ａで発生する波長４６０ｎｍ〜４８０ｎｍの青色光の発光スペクトルを共振させ、その発光スペクトルの半値幅を小さくしてシャープな発光スペクトルにチューニングすることができる。このように、共振効果による発光スペクトルのチューニングは、光学的な距離を、発光層Ａで発生した青色光の波長の１倍、２倍、３倍等、整数倍としたり１／２倍、３／２倍等、半整数倍としたりすることにより、上記の共振効果を得ることができる。また。全反射層６で１／２波長の位相シフトがあり、半透明反射層５では位相シフトがない場合には、光学的な距離波長の１／４倍、３／４倍、５／４倍等のときに共振させることができる。
【００８６】
全反射層６としては、金属層が好ましく、例えば厚さ１００ｎｍ以上のアルミニウム層や、厚さ５０ｎｍ以上のＡｇ層を好ましく挙げることができる。こうした全反射層６は、９０％以上の反射率であることが好ましく、９５％以上の反射率であることがより好ましい。なお、こうした高い反射率は、光を完全に反射することができるので、光取り出し効率を向上させる点でも好ましい。全反射層６を陽極３と併用する場合には、上記陽極材料のうち、金、クロムのようなホール注入性が良好な仕事関数の大きな金属を反射率が高くなる厚さで設けることが好ましく、全反射層６を陰極４と併用する場合には、上記陰極材料のうち、アルカリ金属類、それらアルカリ金属類の合金のような電子注入性が良好な仕事関数の小さな金属を反射率が高くなる厚さで設けることが好ましい。
【００８７】
一方、半透明反射層５も金属層であることが好ましいが、全反射層６よりも薄く、例えば厚さ５ｎｍ〜１５ｎｍ程度のＭｇＡｇ層や、厚さ５ｎｍ〜２０ｎｍ程度のＣａ層を好ましく挙げることができる。こうした半透明反射層５は、５％以上の反射率であることが好ましく、１０％以上の反射率であることがより好ましい。半透明反射層５を陽極３と併用する場合には、上記陽極材料のうち、透明導電膜、金、クロムのようなホール注入性が良好な仕事関数の大きな金属を上記反射率の範囲となる厚さで設けることが好ましく、半透明反射層５を陰極４と併用する場合には、上記陰極材料のうち、アルカリ金属類、それらアルカリ金属類の合金のような電子注入性が良好な仕事関数の小さな金属を上記反射率の範囲となる厚さで設けることが好ましい。また、半透明反射層として、反射率は小さいがＩＴＯやＩＺＯなどの通常の透明導電膜も用いることができる。
【００８８】
（正孔輸送層）
正孔輸送層９は、陽極３から供給された正孔（ホール）を発光層Ａに輸送するように作用し、図２（Ｄ）、図４（Ｌ）、図５、図６（Ｎ）（Ｐ）に示すように、陽極３上、又は陽極３上に設けられた半透明反射層５上に独立して設けることができる。また、用いる材料によっては、陰極４から発光層Ａに供給された電子をブロックする電子ブロック層としても機能させることができる。正孔輸送層９の形成材料としては、例えばアリールアミン誘導体、アントラセン誘導体、カルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、フルオレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、スピロ化合物等を挙げることができる。なお、発光層Ｂが陽極３と発光層Ａとの間に設けられている場合、その発光層Ｂは、正孔輸送材料をホスト材料として含むので、この正孔輸送層９は設けなくてもよい。
【００８９】
こうした正孔輸送層９は、上記材料を含有した正孔輸送層形成用塗工液を用いた塗布法により形成することができる。正孔輸送層９の厚さは使用する材料等によっても異なるが、例えば１ｎｍ〜５０ｎｍ程度の範囲内であることが好ましい。なお、この正孔輸送層９には、必要に応じて、バインダー樹脂や硬化性樹脂や塗布性改良剤等の添加剤を含有させることができる。
【００９０】
（電子輸送層）
電子輸送層７は、各図に示すように、陰極４から供給された電子を発光層Ａに輸送するように作用する。電子輸送層７の形成材料としては、例えば金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、シリル化合物等が挙げられる。例えば、フェナントロリン類の具体例としては、バソキュプロイン、バソフェナントロリン等が挙げられ、金属錯体の具体例としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）等が挙げられる。オキサジアゾール誘導体としては、（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）（ＰＢＤ）等が挙げられる。
【００９１】
（電子注入層）
電子注入層８は、陰極４から電子が注入され易いように作用する。電子注入層８の形成材料としては、アルミニウム、フッ化リチウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、酸化アルミニウム、酸化ストロンチウム、カルシウム、ポリメチルメタクリレートポリスチレンスルホン酸ナトリウム、リチウム、セシウム、フッ化セシウム等のようにアルカリ金属類、及びアルカリ金属類のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体等を挙げることができる。
【００９２】
（パッシペーション層）
パッシペーション層１０は、図３（Ｅ）（Ｆ）及び図４（Ｉ）〜（Ｌ）に示すように、厚さの薄い半透明反射層５が陰極４を兼ねる場合にその半透明反射層５上に設けられ、半透明反射層５の下に設けられた電子輸送層等の層が水蒸気や酸素で劣化しないようするために必要に応じて設けられる層である。こうしたパッシペーション層１０の形成材料としては、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＣｘ、パリレンやこれらの多層膜等を挙げることができる。その厚さは、形成材料によっても異なるが、水蒸気や酸素で劣化しない程度の厚さで形成される。
【００９３】
なお、図６（Ｎ）（Ｑ）に示すように、発光層Ｂが対向する電極３，４外に設けられる場合には、その発光層Ｂを構成するホスト材料として上記パッシペーション層形成用材料を用いている。こうした発光層Ｂは、その中に含まれる無機ナノ粒子２１，２２が水蒸気や酸素で劣化しないように構成されている。
【００９４】
（保護層１１）
保護層１１は、図３及び図６に示すように、電子注入層８上に設けられている。この保護層１１は、電子注入層８上に陰極４を設ける場合に、その電子注入層８に加わるダメージを軽減するために設けられる。そして、陰極４は、この保護層１１上に設けられる。保護層１１の形成材料としては、ＺｎＳ等の無機半導体材料、通常の有機ＥＬで用いられる有機材料やその有機材料に酸化剤を導入して導電率を向上させた混合薄膜、等を挙げることができる。こうした保護層１１は、例えば蒸着法等の成膜手段によって、例えば１０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の厚さで形成される。さらにこの保護層の厚みを利用して、保護層上部にＩＴＯ等の半透過反射層を形成して共振器構造にすることも可能である。
【００９５】
（その他の層）
本発明の白色発光素子には、必要に応じて、後述の実施例に記載のような正孔注入層（図示しない）を設けてもよい。この正孔注入層は、通常は陽極３上に好ましく設けられ、陽極３から正孔（ホール）が注入され易いように作用する。正孔注入層の形成材料としては、例えばポリ（３、４）エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（略称ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、バイエル社製、商品名；Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ  ＡＩ４０８３、水溶液として市販。）等、従来から正孔注入層形成用材料として知られているものを用いることができる。
【００９６】
また、正孔阻止層も必要に応じて設けてもよい。この正孔阻止層は、陽極３から注入された正孔が発光層Ａを突き抜けるのをブロックし、発光層Ａ内で電子との再結合の機会を増すように作用する。正孔阻止層の形成材料としては、例えば、（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）（ＰＢＤ）等を挙げることができる。
【００９７】
以上説明したように、本発明の白色発光素子１によれば、発光層ＡでＥＬ発光した光を全反射機能を有する層と半透明反射機能を有する層との間で共振させ、発光スペクトルの半値幅を減少させることができるので、両者から発した光で白色光を形成すれば、色純度の高い白色光とすることができる。なお、発光層Ａ中のＥＬ材料がＰＬ発光した場合であっても、その光は半値幅が狭い発光スペクトルを示すので、この場合も色純度の高い白色光とすることができる。
【００９８】
また、本発明の白色発光素子１によれば、従来のように発光層ＡにＲＧＢ３原色のＥＬ材料を含有させず、しかも、安定性のあるＰＬ材料を発光層Ｂに含有させるので、例えば発光層Ｂに含まれるＰＬ材料の含有量等を調整したり、あるいは、半透明反射機能を有する層の厚さを調整したりすれば、色純度の高い白色光についての色調整も容易となる。また、長寿命化に課題の多いＥＬ材料を青色一色とし、他の色を安定なＰＬ材料で発光させるので、素子全体として長寿命化を図ることができる。
【００９９】
こうした本発明の白色発光素子１は、照明等の白色光源パネルとして用いたり、カラーフィルターと組み合わせて高い色純度を有するＲＧＢ発光パネルとして用いたり、ＬＣＤ−ＯＬＥＤやＬＣＤ−ＬＥＤのバックライトとして用いることができる。
【実施例】
【０１００】
以下に、実施例と比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定解釈されるものではない。なお、以下の実施例において行った評価方法は以下のとおりである。
【０１０１】
（１）膜厚の測定：本発明で記述される各層の厚さは、特に記載がない限り、洗浄済みのＩＴＯ付きガラス基板（三容真空社製）上へ各層を単膜で形成し、作製した段差を測定することによって決定した。膜厚測定には、プローブ顕微鏡（エスアイアイ・ナノテクノロジー（株）製、Ｎａｎｏｐｉｃｓ１０００）を用いた。
【０１０２】
（２）白色発光素子の電流効率と電力効率：実施例において作製された白色発光素子の電流効率と寿命特性を評価した。電流効率と電力効率は、電流−電圧−輝度（Ｉ−Ｖ−Ｌ）測定により算出した。Ｉ−Ｖ−Ｌ測定は、陰極を接地して陽極に正の直流電圧を１００ｍＶ刻みで走査（１ｓｅｃ．／ｄｉｖ．）して印加し、各電圧における電流と輝度を記録して行った。表１に示すＲＧＢそれぞれの輝度はトプコン社製輝度計ＢＭ−８を用いて測定した。得られた結果をもとに、発光効率（ｃｄ／Ａ）は発光面積と電流と輝度から計算して算出し、表１に示した。また、表１に示す電圧は、電流−電圧−輝度（Ｉ−Ｖ−Ｌ）測定の値を用いて表示した。また、輝度半減時間は、一定電流駆動により測定した値をもとにして得られたものである。
【０１０３】
（３）色度の測定：表１に示す色度とＲＧＢそれぞれの色度は、ΔＥ９４色差色（ＣＩＥ  １９９４）で評価した。色度は、トプコン社製分光放射計ＳＲ−２を用いて白色発光素子の発光スペクトルを測定し、上記装置で計算して求めた。なお、劣化後の色度は、測定試料の寿命特性を測定して輝度が半減した後に測定した。
【０１０４】
（４）蛍光スペクトルの測定：蛍光スペクトルは、日立分光蛍光光度計Ｆ−４５００を用いて測定した。ガラス上に測定しようとする材料からなる単層膜を作製し、その分光蛍光光度計にて励起光波長３６０ｎｍで得られた蛍光スペクトルを測定した。蛍光スペクトルは、ＥＬ発光スペクトル成分の判別に利用した。
【０１０５】
（５）ＲＧＢ成分の輝度：白色発光素子の発光スペクトルを測定し、蛍光スペクトルで得られたスペクトルをもとにデコンボリューションして各成分の輝度を算出した。
【０１０６】
（実施例１）
ガラス基板の上に透明陽極、正孔注入層、正孔輸送材料中に無機ナノ粒子を含有する発光層Ｂ、正孔輸送層、青色ＥＬ発光する発光層Ａ、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、陰極の順番に成膜して積層し、最後に封止して白色発光素子を作製した。透明陽極と正孔注入層以外は、水分濃度０．１ｐｐｍ以下、酸素濃度０．１ｐｐｍ以下の窒素置換グローブボックス内で作業を行った。
【０１０７】
まず、透明陽極として酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の薄膜（厚さ：１５０ｎｍ）を用いた。ＩＴＯ付ガラス基板（三容真空社製）をストリップ状にパターン形成した。パターン形成されたＩＴＯ基板を、中性洗剤、超純水の順番に超音波洗浄し、ＵＶオゾン処理を施した。
【０１０８】
次に、洗浄された陽極の上に厚さ１０ｎｍのＡｇを蒸着して半透明反射層を成膜した。
【０１０９】
次に、この半透明反射層５上に、正孔注入層としてポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）薄膜（厚さ：１２０ｎｍ）を形成した。ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳはスタルク製のＡＩ４０８３を用いた。ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ溶液を大気中でスピンコート法により塗布して成膜した。ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ成膜後、水分を蒸発させるために大気中でホットプレートを用いて乾燥させた。
【０１１０】
次に、作製した正孔注入層の上に、正孔輸送材料内に赤色ＰＬ発光する無機ナノ粒子と緑色ＰＬ発光する無機ナノ粒子を含む発光層Ｂを作製した。この発光層Ｂのホスト材料である正孔輸送材料として、ポリ［（９，９−ジ−｛５‐ペンテニル｝−フルオレニル−２，７−ジイル）−ｃｏ−（４，４´−（Ｎ−（４−ｓｅｃ−ブチルフェニル））ジフェニルアミン）］（ＴＦＢ）を用い、発光材料として、２種の無機ナノ粒子を用い、これらの混合薄膜（厚さ：４０ｎｍ）を塗布法で形成した。この混合薄膜は、塗工液としてトルエンにＴＦＢと緑色ＰＬ発光する無機ナノ粒子と赤色ＰＬ発光する無機ナノ粒子との重量比が５：１：１になるように溶解させた溶液を用い、大気中でスピンコート法により塗布して作製した。ＴＦＢはアメリカン・ダイ・ソース社製であり、緑色ＥＬ発光する無機ナノ粒子（粒径２．４ｎｍ）と赤色ＰＬ発光する無機ナノ粒子（粒径５．２ｎｍ）は、エビデントテクノロジー社製のいわゆる量子ドット（ＱＤともいう。）材料を用いた。混合成膜後、トルエンを蒸発させるために大気中でホットプレートを用いて乾燥させた。
【０１１１】
次に、作製した発光層Ｂの上に、さらに正孔輸送層としてビス（Ｎ−（１−ナフチル−Ｎ−フェニル）ベンジジン）（α−ＮＰＤ）を用いて作製した薄膜（厚さ：５ｎｍ）を形成した。真空中（圧力：１×１０−４Ｐａ）で、抵抗加熱蒸着法により成膜した。
【０１１２】
次に、作製した正孔輸送層の上に、発光層Ａとして、１−ｔｅｒｔ−ブチル―ペリレン（ＴＢＰ）を波長４７０ｎｍの青色発光材料として含有した、９，１０−ジ−２−ナフチルアントラセン（ＤＮＡ）薄膜（厚さ：４０ｎｍ）を形成した。真空中（圧力：１×１０−４Ｐａ）で、抵抗加熱蒸着法によりＤＮＡとＴＢＰの比が２０：１になるように共蒸着して薄膜（厚さ：４０ｎｍ）を成膜した。
【０１１３】
次に、作製した発光層Ａの上に正孔阻止層として、ビス（２−メチル−８−キノリラト）（ｐ−フェニルフェノラート）アルミニウム錯体（ＢＡｌｑと略す）（厚さ：１０ｎｍ）を形成した。真空中（圧力：１×１０−４Ｐａ）で、抵抗加熱蒸着法により成膜した。
【０１１４】
次に、作製した正孔阻止層の上に電子輸送層として、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）（厚さ：２０ｎｍ）を形成した。真空中（圧力：１×１０−４Ｐａ）で、抵抗加熱蒸着法により成膜した。
【０１１５】
次に、作製した電子輸送層の上に、電子注入層としてＬｉＦ（厚さ：０．５ｎｍ）を成膜し、さらにその上に全反射層を兼ねる陰極としてＡｌ（厚さ：１２０ｎｍ）を成膜した。真空中（圧力：１×１０−４Ｐａ）で、抵抗加熱蒸着法により成膜した。最後に、陰極形成後、グローブボックス内にて無アルカリガラスとＵＶ硬化型エポキシ接着剤を用いて封止し、ボトムエミッション型の素子構造からなる実施例１の白色発光素子を作製した。
【０１１６】
（実施例２）
実施例１において、発光層Ｂの厚さを１００ｎｍにして作製して、さらに正孔注入層の厚みを６０ｎｍにした他は、実施例１と同様にして、ボトムエミッション型の素子構造からなる実施例２の白色発光素子を作製した。
【０１１７】
（実施例３）
実施例１において、発光層Ｂの厚さを１００ｎｍにし、さらに発光層Ｂに含まれる無機ナノ粒子のキャッピング化合物にＴＯＰＯではなくトリフェニルアミン基であるＰＬ材料を用いて作製して、さらに正孔注入層の厚さを６０ｎｍにした他は、実施例１と同様にして、ボトムエミッション型の素子構造からなる実施例３の白色発光素子を作製した。
【０１１８】
（実施例４）
実施例１において、透明陽極（ＩＴＯ）の代わりにＩＴＯ（厚さ：１０ｎｍ）／全反射機能を持つＡｇ（厚さ：１００ｎｍ）／ＩＴＯ（厚さ：１０ｎｍ）の積層膜を全反射層を兼ねる陽極として用い、さらに発光層Ｂに含まれる無機ナノ粒子のキャッピング化合物にＴＯＰＯではなくトリフェニルアミン基であるＰＬ材料を用いるとともにその発光層Ｂの厚さを１００ｎｍにし、さらに電子注入層であるＬｉＦ（厚さ：０．５ｎｍ）上に、半透明反射性の陰極としてＣａ（厚さ：１５ｎｍ）、保護層としてＮＰＤ（厚さ：２３５ｎｍ）、２つ目の半透明反射層としてＩＺＯ（厚さ：１５０ｎｍ）を順次成膜して作製した以外は、実施例１と同様にして、トップエミッション型の素子構造からなる実施例４の白色発光素子を作製した。
【０１１９】
（比較例１）
実施例１において、半透明反射層として機能する厚さ１０ｎｍのＡｇを成膜しなかった他は、実施例１と同様にして、ボトムエミッション型の素子構造からなる比較例２の白色発光素子を作製した。
【０１２０】
（比較例２）
実施例１において、発光層Ｂを構成する緑色発光する無機ナノ粒子の代わりに緑色有機蛍光材料である２，３，６，７−テトラヒドロー１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−１０−（２−ベンゾチアゾリル）キノリジノ−［９，９ａ，１ｇｈ］クマリン（Ｃ５４５Ｔと略す）を用い、さらに赤色発光する無機ナノ粒子の代わりに赤色有機蛍光材料である９−ジエチルアミノベンゾ［ａ］フェノキサゾール（ナイルレッド又はＮｉｌｅＲｅｄと略す）を用いて発光層Ｂを作製した以外は、実施例１と同様にして、ボトムエミッション型の素子構造からなる比較例２の白色発光素子を作製した。
【０１２１】
（評価結果）
図７は、実施例１の白色発光素子で得られた発光スペクトルと、実施例１の発光層Ａで用いた青色発光材料（ＴＢＰ）のみの蛍光発光スペクトルとを示したグラフである。図７に示すように、実施例１の白色発光素子で得られた発光スペクトルから、ＥＬ発光した青色光が発光層Ｂで色変換されて赤色光と緑色光が発光していることが分かる。そして、実施例１の白色発光素子で得られた発光スペクトルにおいて、その青色光のスペクトルの半値幅は、青色発光材料（ＴＢＰ）のみの蛍光発光スペクトルの半値幅に比べて小さくなっているのがわかる。
【０１２２】
表１は、実施例１〜４及び比較例１，２の白色発光素子の色度、発光効率、電圧、ＲＧＢそれぞれの色度と輝度、輝度半減時間、劣化処理後の色度、を示している。
【０１２３】
【表１】
0005176459.tif 000002
【０１２４】
各実施例と各比較例の白色発光素子を測定して得られた発光スペクトルから各成分の輝度と色度を算出したところ、表１に示すように、比較例１の白色発光素子に比べ、実施例１の白色発光素子は、共振器効果により青色のスペクトルの色純度が高くなり、ＲＧＢの色再現範囲が広くなっていた。また、実施例１の白色発光素子は、表１に示すように、比較例２の低分子有機材料を用いた場合のＲとＧよりも、色純度が高い結果が得られた。さらに、表１に示すように、いわゆるＱＤを用いた実施例１〜４の白色発光素子は寿命が長く、寿命測定後の色ずれも小さいことが確認された。従って、ＲＧＢのカラーフィルターを用いてフルカラーディスプレイを作製する際には、本発明の白色発光素子を用いることにより、色純度が高く、効率が高く、さらに長寿命な画素を形成できる。
【０１２５】
また、実施例２のように、発光層Ｂの厚さを１００ｎｍと厚くした白色発光素子では、表１に示すように、ＲとＧの発光成分の割合が増えていることが分かる。このことは、厚さを厚くすることにより発光層Ｂでの色変換比率を向上できることを示している。
【０１２６】
また、実施例３のように、発光層Ｂの厚さが１００ｎｍで、いわゆるＱＤのキャッピング化合物に正孔輸送性を持たせた無機ナノ粒子を適用した白色発光素子では、実施例２と比較して、より低電圧化を実現できた。
【０１２７】
また、実施例４のように、発光層Ｂの厚さが１００ｎｍで、トップエミッション型の素子構造からなる白色発光素子でも、ＲとＧの発光スペクトル成分が観察された。このことから、厚さを厚くすることにより発光層Ｂによる色変換比率を向上させることができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の白色発光素子の基本的な素子構造を示す模式断面図である。
【図２】ボトムエミッション型の素子構造からなる白色発光素子の実施形態を示す模式断面図である。
【図３】トップエミッション型の素子構造からなる白色発光素子の実施形態を示す模式断面図である。
【図４】トップエミッション型の素子構造からなる白色発光素子の他の実施形態を示す模式断面図である。
【図５】発光層Ｂの一部又は全部が対向する電極の外側に設けられた、ボトムエミッション型の素子構造からなる白色発光素子の実施形態を示す模式図である。
【図６】発光層Ｂの一部又は全部が対向する電極の外側に設けられた、トップエミッション型の素子構造からなる白色発光素子の実施形態を示す模式図である。
【図７】実施例１の白色発光素子で得られた発光スペクトルと、実施例１の発光層Ａで用いた青色発光材料のみの発光スペクトルとを示したグラフである。
【符号の説明】
【０１２９】
１，１Ａ〜１Ｑ  白色発光素子
２，２’  基板
３  陽極
４  陰極
５  半透明反射層
６  反射層
７  電子輸送層
８  電子注入層
９  正孔輸送層
１０  パッシペーション層
１１  保護層
２１，２２  無機ナノ粒子
【図１】
0005176459.tif 000003
【図２】
0005176459.tif 000004
【図３】
0005176459.tif 000005
【図４】
0005176459.tif 000006
【図５】
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【図６】
0005176459.tif 000008
【図７】
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