(57)【要約】陽極上に少なくとも発光層、電子注入輸送層及び陰極が設けられた、従来よりも長素子寿命の有機電界発光素子、ならびに従来よりも優れた白色度、高発光効率及び長素子寿命を持つ有機電界発光素子、これを用いたカラー表示装置を提供する。陽極１０上にホール注入輸送層１１、発光層１２、非発光層１３、電子注入輸送層１４及び陰極１５を順次積層する。また、陽極上にホール注入層、ホール輸送層、赤色発光層、青色発光層、電子輸送層、電子注入層及び陰極を順次積層する。
2004077886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極上に少なくとも発光層、電子注入輸送層及び陰極が順次設けられた有機電界発光素子であって、
電子注入輸送層と発光層との間に、電子輸送性を備え、かつ、前記電子注入輸送層よりもホール輸送性が高い非発光層が設けられたことを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
請求項１記載の有機電界発光素子において、
前記非発光層は、電子輸送性がホール輸送性よりも高いことを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の有機電界発光素子において、
前記非発光層は、電子輸送性を備え、かつ、前記電子注入輸送層よりもホール輸送性が高い材料を含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の有機電界発光素子において、
前記非発光層は、電子輸送性を備えた一又は複数の電子輸送性材料と、前記電子注入輸送層よりも高いホール輸送性を備えた一又は複数のホール輸送性材料とを含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項５】
請求項４記載の有機電界発光素子において、
前記電子輸送性材料の少なくとも一つの材料は、前記電子注入輸送層に含有される材料の少なくとも一つと同じ材料であることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の有機電界発光素子において、
前記ホール輸送性材料の少なくとも一つの材料は、前記発光層に含有される材料の少なくとも一つと同じ材料であることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか１項に記載の有機電界発光素子において、
前記電子輸送性材料の電子輸送性は、前記ホール輸送性材料のホール輸送性よりも高いことを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の有機電界発光素子において、
前記発光層はホール輸送性が電子輸送性よりも高いことを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項９】
陽極上に少なくとも有機発光層及び陰極が順次設けられた有機電界発光素子であって、
前記有機発光層は、陽極側から赤色発光層及び青色発光層が順次設けられてなり、かつ、赤色発光層は、少なくとも一つの緑色発光ドーパントを含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項１０】
請求項９に記載の有機電界発光素子であって、
その発光スペクトルが、４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下、５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下、および５８０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の領域に極大点を有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の有機電界発光素子において、
前記赤色発光層と前記青色発光層との間に、発光調整層が設けられていることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項１２】
請求項９から１１のいずれか１項に記載の有機電界発光素子において、
前記青色発光層の膜厚は、前記赤色発光層の膜厚よりも厚いことを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項１３】
請求項９から１２のいずれか１項に記載の有機電界発光素子において、
前記赤色発光層は、少なくとも一つの赤色発光ドーパントを含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項１４】
請求項９から１３のいずれか１項に記載の有機電界発光素子において、
前記赤色発光層のホール移動度は、前記青色発光層のホール移動度よりも高いことを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項１５】
請求項９から１４のいずれか１項に記載の有機電界発光素子において、
前記青色発光層は、ピレン類、ペリレン類、アントラセン類、ベンゾオキサゾール類、ジスチリルアミン誘導体、ベンゾチアゾール類、ベンゾイミダゾール類、クリセン類、フェナントレン類、ジスチリルベンゼン類及びテトラアリールブタジエン類からなる群より選択される少なくとも一つの青色ドーパントと、
スチルベン類、カルバゾール誘導体、ジスチリルアリーレン類、トリアリールアミン類、アルミニウムビス（２−メチル−８−キノリノラート）（ｐ−フェニルフェノラート）及び４，４’−ビス（２，２−ジアリールビニル）ビフェニル類からなる群より選択される少なくとも一つのバイポーラ性ホスト材料とを含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項１６】
請求項９から１５のいずれか１項に記載の有機電界発光素子において、
前記緑色発光ドーパントは、クマリン誘導体及びキナクリドン誘導体からなる群より選択される少なくとも一つであることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか１項に記載の有機電界発光素子と、
該有機電界発光素子の発光スペクトルの一部を吸収するする少なくとも一種類のフィルタとを備えたカラー表示装置。
【請求項１８】
前記有機電界発光素子の発光領域は、前記フィルタの透過領域内にある請求項１７に記載のカラー表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、陽極上に少なくとも発光層、電子注入輸送層及び陰極が設けられた有機電界発光素子に関する。また、本発明は、陽極上に少なくとも有機発光層及び陰極が順次設けられた有機電界発光素子に関する。
【背景技術】  従来、対向する電極間に有機発光材料が含有された発光層を備え、電極間に電流を流すことで発光層から光（エレクトロルミネッセンス）が発せられる有機電界発光素子（有機エレクトロルミネッセンス素子、有機ＥＬ素子）が知られている。この発光層には以下の機能が要求される。
・電子注入機能
電極（陰極）から電子を注入される機能。電子注入性。
・ホール注入機能
電極（陽極）からホール（正孔）を注入される機能。ホール注入性。
・キャリア輸送機能
電子及びホールの少なくとも一方を輸送する機能。キャリア輸送性。
電子を輸送する機能は電子輸送機能（電子輸送性）と言い、ホールを輸送する機能はホール輸送機能（ホール輸送性）と言う。
・発光機能
注入・輸送された電子及びキャリアを再結合させて励起子を発生させ、基底状態に戻る際に光を発する機能。
また、上記各機能の一つ又は複数を担う層を発光層とは別に設ける従来技術も知られている。例えば、電子注入機能及び電子輸送機能を担う層（電子注入輸送層）を設ける従来技術も知られている（例えば特開２００２−１６４１７４号公報を参照。）。このように発光層とは別に電子注入輸送層を設けることで（機能を分離することで）、一般に以下のような効果が得られる。
・駆動電圧が低くなる。
・陰極から発光層への電子注入が安定化するため、長寿命化する。
・陰極と発光層との密着性が上がるため、発光面の均一性を高くできる。
・陰極の突起などを被覆し、素子欠陥を減少できる。
さらに、近年、有機電界発光素子への大きな期待として、フルカラー表示デバイスへの応用が挙げられる。有機電界発光素子を用いてフルカラー表示を行う一つの方法として、有機電界発光素子から発せられた白色光をカラーフィルタにより、赤、緑、青の光に分ける方法が知られており、ここで用いる有機電界発光素子には、以下のような特性が要求される。
・赤、緑、青の各発光強度のバランスが良好であること。
・発光効率が高いこと。
・素子寿命が長いこと。
そこで、赤、緑、青の各発光強度のバランスが比較的良好な有機電界発光素子として、その陽極側から、青色発光層及び緑色発光層が有機発光層として順次設けられてなり、かつ、該緑色発光層は赤色発光ドーパントを含有する有機電界発光素子が知られている（例えば、特開平７−１４２１６９号公報参照）。
【発明の開示】
しかしながら、以上のように発光層とは別に電子注入機能や電子輸送機能を担う層を設けた有機ＥＬ素子も、実用上十分な寿命（素子寿命）を得ることは困難であった。
また、従来の白色光を発する有機電界発光素子は、白色度が優れず、発光効率が低く、素子寿命が短いという問題もあった。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、陽極上に少なくとも発光層、電子注入輸送層及び陰極が設けられた有機電界発光素子の寿命（素子寿命）を従来よりも長くすることを目的とする。
また、本発明は、上記問題点に鑑み、陽極上に少なくとも有機発光層及び陰極が順次設けられた有機電界発光素子の白色度、発光効率及び素子寿命を、従来よりも向上させることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る有機電界発光素子は、陽極上に発光層、電子注入輸送層及び陰極が設けられ、電子注入輸送層と発光層との間に、電子輸送性を備え、かつ、電子注入輸送層よりもホール輸送性が高い非発光層（非発光のキャリアバランス調整層）が設けられたことを特徴とする。なお、電子注入輸送層は単層で構成してもよく、積層して構成してもよい。例えば、電子注入層と電子輸送層とで電子注入輸送層を構成してもよい。
電子輸送性及びホール輸送性の高い／低いは、例えばＴｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ法（ＴＯＦ）法によって知ることができる。ＴＯＦ法は、電圧が加えられた試料表面にパルス光を照射し、パルス光によって発生したキャリアが試料内（層内）を移動した際に生じた過渡電流、試料に加えた電圧及び試料の厚みから計算できる、キャリアの移動度（ｃｍ２／Ｖ・ｓ）である。具体的には、電子輸送性／ホール輸送性を測定する層単独の膜（例えば１０〜２０μｍ程度の層）を作製し、当該膜を用いてキャリアの移動度を測定する。各材料の電子輸送性／ホール輸送性は、当該材料のみを含有する層（例えば１０〜２０μｍ程度の膜）を作製し、当該層を用いてキャリア移動度を測定し、このキャリア移動度により電子輸送性／ホール輸送性を評価した。なお、キャリア移動度を測定する際に印加する電界の強度は、有機ＥＬ素子が実際に使用される際に印加される電界強度の範囲内にあることを条件とする。
したがって、上記有機電界発光素子には、陽極上に発光層、電子注入輸送層及び陰極が設けられ、電子注入輸送層と発光層との間に、電子輸送性及びホール輸送性を備えた非発光層が設けられ、非発光層のＴＯＦ法で規定されるホール移動度が、電子注入輸送層のＴＯＦ法で規定されるホール移動度よりも高い有機電界発光素子も含む。
本明細書において「電子輸送性を備えている」とは、少なくとも発光層よりも陽極側の部材・層と比べて電子輸送性が高いことを言い、好ましくは発光層よりも電子輸送性が高いことを言う。当然、電子注入輸送層の電子輸送性と同等以上であってもよい。
また、上記有機電界発光素子の非発光層は、電子輸送性がホール輸送性よりも高い（勝っている、大きい）とよい。例えば、非発光層を、ＴＯＦ法で規定されるホール移動度よりもＴＯＦ法で規定される電子移動度が高くなるようにすると好ましい。
さらに、第一又は第二の有機電界発光素子は、非発光層が以下の（イ）又は（ロ）の材料を含有しているとよい。
（イ）電子輸送性を備え、かつ、電子注入輸送層よりもホール輸送性が高い材料。
例えば、電子輸送性及びホール輸送性を備え、ＴＯＦ法で規定されるホール移動度が、電子注入輸送層のＴＯＦ法で規定されるホール移動度よりも高い材料が含まれる。
（ロ）電子輸送性を備えた一又は複数の電子輸送性材料と、電子注入輸送層よりも高いホール輸送性を備えた一又は複数のホール輸送性材料。
例えば、ホール輸送性材料は、ＴＯＦ法で規定される電子輸送性材料の電子移動度よりもＴＯＦ法で規定されるホール移動度の方が高い一又は複数の材料が含まれる。
なお、上記（ロ）において、電子輸送性材料の少なくとも一つが、電子注入輸送層に含有される材料の少なくとも一つと同じ材料であってもよく、また／さらに、ホール輸送性材料の少なくとも一つが、発光層に含有される材料の少なくとも一つと同じ材料であってもよい。
また、上記（ロ）において、電子輸送性材料の電子輸送性が、ホール輸送性材料のホール輸送性よりも高いとよい。例えば、電子輸送性材料のＴＯＦで規定される電子移動度が、ホール輸送性材料のＴＯＦで規定されるホール移動度がよりも高いとよい。
さらに、本発明による有機電界発光素子は、発光層がホール輸送性である、つまり電子輸送性よりもホール輸送性の方が高い素子に特に好適である。
なお、本明細書におけるバイポーラ性材料とは、ホール移動度と、電子移動度のいずれもが、有機ＥＬ素子が実際に使用される際に印加される電界強度の範囲内において、１０−８ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上である材料であるとする。
また、本発明に係る有機電界発光素子は、陽極上に少なくとも有機発光層及び陰極が順次設けられ、有機発光層は、陽極側から赤色発光層及び青色発光層が順次設けられてなり、かつ、赤色発光層は、緑色発光ドーパントを含有することを特徴とする。
前記有機電界発光素子の発光スペクトルが、４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下、５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下、および５８０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の領域に極大点を有することが好ましい。
前記赤色発光層と前記青色発光層との間に、発光調整層を設けてもよい。これにより、白色度、発光効率及び素子寿命がさらに向上する。さらに、前記青色発光層の厚さは、前記赤色発光層の厚さよりも大きいことが好ましい。ここで、「発光調整層」とは、発光材料の発光強度比を調整する層を意味する。
また、前記赤色発光層は、少なくとも一つの赤色発光ドーパントを含有することが好ましい。
前記赤色発光層のホール移動度は、前記青色発光層のホール移動度よりも高いことが望ましい。
また、本発明に係るカラー表示装置は、前記有機電界発光素子と、該有機電界発光素子の発光スペクトルの一部を吸収するする少なくとも一種類のフィルタとを備えていることを特徴とする。該有機電界発光素子の発光領域は、該フィルタの透過領域内にあることが好ましい。
本発明によれば、陽極上に発光層、電子注入輸送層及び陰極が設けられた有機電界発光素子の寿命を、本発明による構成を採用しない従来の有機電界発光素子よりも長くすることができる。
また、本発明によれば、陽極上に少なくとも有機発光層及び陰極が順次設けられた有機電界発光素子の白色度、発光効率及び素子寿命を、本発明による構成を採用しない従来の有機電界発光素子よりも向上させることができる。
【図面の簡単な説明】  図１は第一の実施の形態に係る有機電界発光素子の層構成例を説明するための断面図、
図２は第一の実施の形態に係る有機電界発光素子の変形例の層構成例を説明するための断面図、
図３は第一の実施の形態に係る有機電界発光素子の変形例の層構成を示した断面図、
図４は第一の実施の形態に係る有機電界発光素子の変形例の層構成を示した断面図、
図５は第二の実施の形態に係る有機電界発光素子の層構成例を説明するための断面図、
図６はカラー表示装置の全体構成の概略構成図、
図７は図６のカラー表示装置に用いられる有機電界発光パネルの模式断面図、
図８は図６のカラー表示装置に用いられる、カラーフィルタの透過ピーク波長及びこの半値幅、並びに有機電界発光素子の発光ピーク波長及びこの半値幅を示した表である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子ついて図面を参照しながら詳細に説明する。
第一の実施の形態
《層構成》
第一の実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、陽極上に少なくとも発光層、非発光層、電子注入輸送層、陰極が順次形成されて構成されている。すなわち、発光層と電子注入輸送層との間に本発明に係る非発光層が設けられていることを特徴とする。
以下、図１に示す、基板２上に陽極１０が形成され、陽極１０上にホール注入輸送層１１、発光層１２、非発光層１３、電子注入輸送層１４及び陰極１５が順次形成された有機ＥＬ素子に基づいて説明を行うが、他の層構成も当然に採用できる。
例えば、ホール注入輸送層の機能、すなわちホール注入機能及びホール輸送機能を発光層に持たせ、ホール注入輸送層を省略したり、電子注入輸送層を、電子注入機能を担う電子注入層と電子注入機能を担う電子輸送層とに機能分離して積層させたりすることも可能であり、より具体的には以下のような層構成を採用することもできる。
・陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発光層／非発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
・陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発光層／非発光層／電子注入輸送層／陰極
・陽極／ホール注入輸送層／発光層／非発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
・陽極／ホール注入輸送層／発光層／非発光層／電子注入輸送層／陰極
・陽極／ホール輸送層／発光層／非発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
・陽極／ホール輸送層／発光層／非発光層／電子注入輸送層／陰極
・陽極／発光層／非発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
・陽極／発光層／非発光層／電子注入輸送層／陰極
また、以上の各層は、それぞれ上記した以外の機能を有していてもよく、例えば、発光層は、ホール輸送機能、ホール注入機能、電子注入機能及び／又は電子輸送機能を備えていてもよい。
さらに、上記以外の層を適宜設けることができる。
当然、基板上に陰極から順次積層して有機ＥＬ素子を形成することもできる。
なお、本明細書においては、非発光層と陰極との間に設けられる層をあわせて電子注入輸送層と表記する。
まず、非発光層について詳細に説明する。
《非発光層１３》
非発光層１３は、電子注入輸送層１４と発光層１２との間に設けられ、電子輸送性を備え、かつ、電子注入輸送層１４よりもホール輸送性が高い、発光機能を担わない層である。
電子輸送性及びホール輸送性は、例えば、ＴＯＦ法によって規定できる。つまり、非発光層１３は以下のような層とも言える。
・ＴＯＦ法によって測定されたホール移動度が、ＴＯＦ法によって規定された電子注入輸送層１４のホール移動度よりも高い層。
・キャリア（ホール及び電子）の発光層１２におけるバランスを調整する層（キャリアバランス調整層）。
・発光機能を担わない層。
〈機構〉
本実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、以上のような非発光層１３を備えているために、素子の寿命が従来よりも長くなる。この理由（機構）は、下記機構１や機構２のように推定できる。
（機構１）
ホールや励起子が電子注入輸送層１４に進入しにくくなるために、電子注入輸送層１４における劣化が従来よりも少なくなり、結果として素子寿命が延びたと考えることもできる。
従来の有機ＥＬ素子では、陽極側から発光層へ注入・輸送されたホールの一部が、発光層で電子と再結合せず、電子注入輸送層へ進入していた。一方、電子注入輸送層に含有される電子注入輸送材料は、ホール輸送性が極めて低いため、ホールに対する耐性が低い。したがって、電子注入輸送層にホールが進入すると、電子注入輸送層又は当該層内の電子注入輸送材料が劣化していたと考えられる。
また、従来の有機ＥＬ素子では、進入してきたホールと陰極側から注入・輸送された電子とが再結合して励起子が発生したり、発光層側から励起子が進入したりし、この励起子によって電子注入輸送層又は当該層内の電子注入輸送材料が劣化していたことも考えられる。
これに対し、本実施の形態に係る非発光層１３は、電子注入輸送層１４よりもホール輸送性が高いため、進入してきたホールや励起子に対する耐性が、電子注入輸送層１４よりも高い。
また、非発光層１３は、電子輸送性を有しているため、電子注入輸送層１４から輸送された電子を発光層１２へ運ぶことができる。つまり、ホールと電子は、ほとんどが発光層１２及び非発光層１３で再結合するので、電子注入輸送層１４で再結合されること、及び電子注入輸送層１４にホールが進入することが、非発光層１３を有しない従来の素子よりも少なくなる。
このように、ホールや励起子による劣化が激しい電子注入輸送層１４にホールや励起子が進入しにくく、かつ、非発光層１３のホールや励起子に対する耐性が電子注入輸送層１４よりも高いため、非発光層１３及び電子注入輸送層１４の劣化が、従来の素子における電子注入輸送層１４の劣化よりも少なくなる。その結果、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子は素子寿命が長くなったと考えられる。
（機構２）
非発光層１３が、ホール輸送性及び電子輸送性を有しているために、電子注入輸送層１４の界面（陰極１５とは反対側の界面、以下適宜「電子注入輸送層１４の界面」と表記する）に励起子がたまる（存在確率が高くなる、多くなる）ことが少なくなり、電子注入輸送層１４の劣化が従来よりも少なくなる。したがって、従来よりも素子寿命を長くできたとも考えることができる。
従来、電子注入輸送層の界面及び界面近傍に励起子が多いと、電子注入輸送層が劣化しやすいことが知られている。
一方、電子注入輸送層は、前記したようにホール輸送性をほとんど有していないため、発光層から電子注入輸送層側へ輸送されたホールは電子注入輸送層界面及び界面近傍に多く存在してしまう。したがって、このホールに、陰極側から注入・輸送された電子が結合し、電子注入輸送層界面及び界面近傍で励起子が発生してしまう。
したがって、従来の有機ＥＬ素子では、電子注入輸送層の界面及び界面近傍に励起子がたまりやすいため、電子注入輸送層が劣化しやすく、結果として十分な素子寿命を得ることが困難であったと言える。
これに対し、本実施の形態に係る非発光層１３は、電子注入輸送層１４よりも高いホール輸送性を備えているため、ホールを、非発光層１３と発光層１２との界面（及び界面近傍）から電子注入輸送層１４側へ輸送できる。また、非発光層１３は、電子輸送性も備えているため、電子注入輸送層１４から輸送された電子を発光層１２へ輸送することができるとともに、非発光層１３内を移動するホールを、非発光層１３内で電子と再結合させて励起子にできる。つまり、電子注入輸送層１４と非発光層１３の界面及び界面近傍に存在する励起子の量を、従来の非発光層１３が設けられていない有機ＥＬ素子における電子注入輸送層と発光層との界面及び界面近傍に存在する励起子の量よりも少なくできる。このため、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、電子注入輸送層１４における劣化が従来の有機ＥＬ素子よりも少なく、結果として従来の有機ＥＬ素子よりも寿命を長くできるとも考えられる。
なお、以上の機構から、非発光層１３は、ＴＯＦ法で規定された電子移動度をＴＯＦ法で規定されたホール移動度よりも高くするなどして、ホール輸送性に対して電子輸送性が高くなるようにするとよいということが言える。
このように構成すれば、非発光層１３では、発光層１２から進入したホールが電子注入輸送層１４へ移動する量／スピードよりも、電子注入輸送層１４から輸送された電子が発光層１２へ移動する量／スピードの方が大きくできる。そのため、電子注入輸送層１４内にホールや励起子が進入することがさらに少なくなり、また、電子注入輸送層１４の界面及び界面近傍にホールがたまる（励起子の存在確率が高くなる）ことがさらに少なくなる。これによって、電子注入輸送層１４の劣化をより少なくでき、有機ＥＬ素子の素子寿命をさらに長くできる。
このように、非発光層１３における電子移動度を高くすることで、発光効率をより向上させることが可能になる。
さらに、以上のように構成すれば、発光層１２内でのホールと電子とが再結合する比率を従来よりも高くできるため、従来よりも発光効率を高くすることも可能になる。
非発光層１３は、単一の材料によって形成することもでき、複数の材料によって形成することもできる。以下、非発光層１３に含有される材料と非発光層１３の作製方法について説明する。
〈単一材料で構成〉
非発光層１３を単一の材料で作製する場合には、非発光層１３に、電子輸送性を付与し、かつ、電子注入輸送層１４（電子注入輸送層１４を構成する材料）よりも高いホール輸送性を付与する材料が用いられる。この材料は、例えば、電子輸送性を備え、ＴＯＦ法で規定されたホール移動度が、ＴＯＦ法で規定された電子注入輸送層１４のホール移動度よりも高い材料があり、より具体的には以下のような材料から選択することができる。
ジスチリルアリレーン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、キノリノラート系金属錯体、トリアリールアミン誘導体、アゾメチン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、シロール誘導体、ジカルバゾール誘導体、オリゴチオフェン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ベンゾピラン誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、Ｎ，Ｎ′−ビス（４′−ジフェニルアミノ−４−ビフェニリル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニルベンジジン、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニルなど。
このような材料の中でも、非発光層１３を形成した際に発光を伴わない材料が好適に選択される。この理由は、万一、非発光層１３が発光した場合、発光層１２の発光光の色度等を損なってしまうからである。
〈複数材料で構成〉
非発光層１３を複数の材料で作製する場合には、少なくとも、電子輸送性を備えた一又は複数の電子輸送性材料と、電子注入輸送層１４よりも高いホール輸送性を備えた一又は複数のホール輸送性材料とが選択される。なお、ホール輸送性材料は、ＴＯＦ法によるホール移動度が、非発光層１３に含まれる電子輸送性材料のＴＯＦ法によるホール移動度よりも高い材料としてもよい。
なお、電子輸送性材料の電子輸送性をホール輸送性材料のホール輸送性よりも大きくするとよい。例えば、ＴＯＦ法で規定される電子輸送性材料の電子移動度を、ＴＯＦ法で規定されるホール輸送性材料のホール移動度よりも大きくなるように材料選択を行うと、非発光層１３において電子移動度がホール移動度よりも勝ったものになるため、前記した効果を得ることができる。
電子輸送性材料としては、以上の性質を有する材料であればよく、例えば以下のような材料の中から選択することもできる。
１，３−ビス［５’−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２’−イル］ベンゼンや２−（４−ビフィニルイル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾールなどのオキサジアゾール誘導体や；３−（４’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４”−ビフェニル）−１，２，４−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体など。
トリアジン誘導体、ペリレン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、チオピランジオキサイド誘導体、アントラキノジメタン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体など。
ビス（１０−ベンゾ［ｈ］キノリノラート）ベリリウム、５−ヒドロキシフラボンのベリリウム塩、５−ヒドロキシフラボンのアルミニウム塩などの有機金属錯体、８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体など。より具体的には、オキシン（一般に８−キノリノール又は８−ヒドロキシキノリン）のキレートを含む金属キレートオキシノイド化合物、例えばトリス（８−キノリノール）アルミニウムやトリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウムなどが挙げられる。また、これらの金属錯体の中心金属がインジウム、マグネシウム、銅、カルシウム、スズ又は鉛に置き代わった金属錯体なども挙げられる。メタルフリーあるいはメタルフタロシアニン又はそれらの末端がアルキル基、スルホン基などで置換されているものも用いられる。
ホール輸送性材料としては、以上の性質を備えた材料であればよく、例えば以下の材料を用いることもできる。
ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、トリアリールアミシ誘導体、アゾメチン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ジカルバゾール誘導体、オリゴチオフェン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ベンゾピラン誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体など。
また、ジスチリルアリレーン誘導体、スチルベン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、さらに好ましくはＮ，Ｎ′−ビス（４′−ジフェニルアミノ−４−ビフェニリル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニルベンジジンが好ましく採用される。
以上に挙げたような材料の内、前記同様の理由により、非発光層１３を形成した際に発光を行わない材料が適宜選択される。
なお、電子輸送性材料の少なくとも一つが、電子注入輸送層１４に含有される材料／電子注入輸送層１４に用いることができる材料の少なくとも一つと同じ材料であってもよい。すなわち、電子注入輸送層１４に含有される電子輸送性の材料を電子輸送性材料として用いることもできる。
このような構成にしても素子寿命を長くできる（非発光層１４の劣化／非発光層１４における電子輸送性材料の劣化を少なくできる）のは、非発光層１４にホール輸送性材料を含有しているからである。つまり、ホール輸送性材料がホール及び励起子に対する耐性を有するため、非発光層１４は、電子注入輸送層１４に含有される電子輸送性の材料が含有されていても、この電子輸送性の材料のみで構成された層と比べて、層としての劣化を少なくできるからである。
また、ホール輸送性材料の少なくとも一つが、発光層１２に含有される材料／発光層１２に用いることができる材料の少なくとも一つと同じ材料であってもよいが、非発光層１３で発光させないためには、例えば次のようにすればよい。
・後述するように発光層１２をホスト材及びドーパントで構成し、非発光層１３のホール輸送性材料として上記ホスト材を用いる。
この場合、ホスト材自体による発光はない（発光ピークは見いだされない）。
・発光層１２形成用の材料であるが、発光層１２に含有されていない材料であって、非発光層１３に含有させた場合に発光がない（発光ピークが見いだされない）材料を用いる。
〈製造方法〉
非発光層１３は、上記したような材料を、スパッタリング法やイオンプレーティング法、真空蒸着法、スピンコート法、電子ビーム蒸着法などの公知の有機ＥＬ素子の各層を形成する成膜方法を用い、発光層１２上に成膜することで作製できる。例えば、電子輸送性材料としてトリス（８−キノリノール）アルミニウムを、ホール輸送性材料としてビス（２−メチル−８−キノリノラト）（ｐ−フェニルフェノラト）アルミニウムを採用し、発光層１２上に共蒸着させることで非発光層１３を形成できた。このようにして形成した非発光層１３は前記した非発光層１３の効果（長寿命化等）を有していた。また、非発光層１３からの発光（つまりトリス（８−キノリノール）アルミニウム等による発光ピーク）は観測されなかった。
非発光層１３の膜厚は、採用する材料にもよるが、一般には０．５ｎｍ〜５０ｎｍ程度である。
以上のように、有機ＥＬ素子の発光層１２と電子注入輸送層１４との間に非発光層１３を設ければ、非発光層１３を有しない従来の有機ＥＬ素子よりも素子寿命を長くできる。
また、非発光層１３を設けた有機ＥＬ素子を製作したところ、有機ＥＬ素子に流す電流の大きさ、すなわち輝度による色度の変化が、非発光層１３を設けていない従来の有機ＥＬ素子と比べて少ないことが分かった。
以下、非発光層以外の層について説明する。
《陽極１０》
陽極１０は、ホール注入輸送層１１にホールを注入する電極である。したがって、陽極１０形成用の材料は、この性質を陽極１０に付与する材料であればよく、一般には金属、合金、電気伝導性の化合物及びこれらの混合物等、公知の材料が選択される。
陽極１０形成用の材料としては、例えば以下のものがある。
ＩＴＯ（インジウム−スズ−オキサイド）、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛−オキサイド）、酸化スズ，酸化亜鉛、亜鉛アルミニウム酸化物、窒化チタン等の金属酸化物や金属窒化物；
金、白金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルト、鉛、クロム、モリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ等の金属；
これらの金属の合金やヨウ化銅の合金等、
ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレン、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリフェニレンスルフィド等の導電性高分子など。
陽極１０は、発光層１２よりも光取り出し側に設けられる場合には、一般に、取り出す光に対する透過率が１０％よりも大きくなるように設定される。可視光領域の光を取り出す場合には、可視光領域で透過率の高いＩＴＯが好適に用いられる。
反射性電極として用いられる場合には、以上のような材料の内、外部へ取り出す光を反射する性能を備えた材料が適宜選択され、一般には金属や合金、金属化合物が選択される。
陽極１０は、上記したような材料一種のみで形成してもよく、複数を混合して形成してもよい。また、同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であってもよい。
陽極１０の抵抗が高い場合には、補助電極を設けて抵抗を下げるとよい。補助電極は、銅、クロム、アルミニウム、チタン、アルミニウム合金等の金属もしくはこれらの積層物が陽極１０に部分的に併設された電極である。
陽極１０は、上記したような材料を用いて、スパッタリング法やイオンプレーティング法、真空蒸着法、スピンコート法、電子ビーム蒸着法などの公知の薄膜形成法によって形成される。
また、表面の仕事関数が高くなるようにオゾン洗浄や酸素プラズマ洗浄、ＵＶ洗浄を行うとよい。有機ＥＬ素子の短絡や欠陥の発生を抑制するためには、粒径を微小化する方法や成膜後に研磨する方法により、表面の粗さを二乗平均値として２０ｎｍ以下に制御するとよい。
陽極１０の膜厚は、使用する材料にもよるが、一般に５ｎｍ〜１μｍ程度、好ましくは１０ｎｍ〜１μｍ程度、さらに好ましくは１０〜５００ｎｍ程度、特に好ましくは１０ｎｍ〜３００ｎｍ程度、望ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選択される。
陽極１０のシート電気抵抗は、好ましくは、数百オーム／シート以下、より好ましくは、５〜５０オーム／シート程度に設定される。
《ホール注入輸送層１１》
ホール注入輸送層１１は、陽極１０と発光層１２との間に設けられる層であり、陽極１０からホールが注入され、注入されたホールを発光層１２へ輸送する層である。一般に、ホール注入輸送層１１のイオン化ポテンシャルは、陽極１０の仕事関数と発光層１２のイオン化ポテンシャルの間になるように設定され、通常は５．０ｅＶ〜５．５ｅＶに設定される。
図１に示す有機ＥＬ素子は、ホール注入輸送層１１を備えることにより次のような性質を有する。
・駆動電圧が低い。
・陽極１０から発光層１２へのホール注入が安定化するので素子が長寿命化する。
・陰極１０と発光層１２との密着性が上がるため、発光面の均一性が高くなる。
・陽極１０の突起などを被覆し素子欠陥を減少できる。
また、ホール注入輸送層１１は、発光層１２よりも光取り出し側に設けられる場合には、取り出す光に対して透明に形成される。ホール注入輸送層１１を形成可能な材料の中から、薄膜化された際に上記光に対して透明な材料が適宜選択され、一般には取り出す光に対する透過率が１０％よりも大きくなるように設定される。
ホール注入輸送層１１形成用の材料としては、ホール注入輸送層１１に以上の性質を付与するものであれば特に制限はなく、光伝導材料のホール注入材料として用いることができる公知の材料や、有機ＥＬ素子のホール注入輸送層に使用されている公知の材料などの中から任意の材料を選択して用いることができる。
例えば、フタロシアニン誘導体やトリアゾール誘導体、トリアリールメタン誘導体、トリアリールアミン誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、ポリシラン誘導体、イミダゾール誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、ポルフィリン化合物、ポリアリールアルカン誘導体、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール誘導体など）、チオフェンオリゴマーなどの導電性高分子オリゴマー、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物などを挙げることができる。
トリアリールアミン誘導体としては、例えば、４，４’−ビス〔Ｎ−フェニル−Ｎ−（４”−メチルフェニル）アミノ〕ビフェニル、４，４’−ビス〔Ｎ−フェニル−Ｎ−（３”−メチルフェニル）アミノ〕ビフェニル、４，４’−ビス〔Ｎ−フェニル−Ｎ−（３”−メトキシフェニル）アミノ〕ビフェニル、４，４’−ビス〔Ｎ−フェニル−Ｎ−（１”−ナフチル）アミノ〕ビフェニル、３，３’−ジメチル−４，４’−ビス〔Ｎ−フェニル−Ｎ−（３”−メチルフェニル）アミノ〕ビフェニル、１，１−ビス〔４’−［Ｎ，Ｎ−ジ（４”−メチルフェニル）アミノ］フェニル〕シクロヘキサン、９，１０−ビス〔Ｎ−（４’−メチルフェニル）−Ｎ−（４”−ｎ−ブチルフェニル）アミノ〕フェナントレン、３，８−ビス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）−６−フェニルフェナントリジン、４−メチル−Ｎ，Ｎ−ビス〔４”，４’’’−ビス［Ｎ’，Ｎ’’−ジ（４−メチルフェニル）アミノ］ビフェニル−４−イル〕アニリン、Ｎ，Ｎ’’−ビス〔４−（ジフェニルアミノ）フェニル〕−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，３−ジアミノベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ビス〔４−（ジフェニルアミノ）フェニル〕−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，４−ジアミノベンゼン、５，５”−ビス〔４−（ビス［４−メチルフェニル］アミノ）フェニル〕−２，２’：５’，２”−ターチオフェン、１，３，５−トリス（ジフェニルアミノ）ベンゼン、４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾリイル）トリフェニルアミン、４，４’，４”−トリス〔Ｎ−（３’’’−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン、４，４’，４”−トリス〔Ｎ，Ｎ−ビス（４’’’−ｔｅｒｔ−ブチルビフェニル−４’’’’−イル）アミノ〕トリフェニルアミン、１，３，５−トリス〔Ｎ−（４’−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ベンゼン、トリフェニルアミンの３量体、Ｎ，Ｎ′−ビス（４′−ジフェニルアミノ−４−ビフェニリル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニルベンジジンなどを挙げることができる。
ポルフィリン化合物としては、例えば、ポルフィン、１，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン銅（ＩＩ）、１，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン亜鉛（ＩＩ）、５，１０，１５，２０−テトラキス（ペンタフルオロフェニル）−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン、シリコンフタロシアニンオキシド、アルミニウムフタロシアニンクロリド、フタロシアニン（無金属）、ジリチウムフタロシアニン、銅テトラメチルフタロシアニン、銅フタロシアニン、クロムフタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、鉛フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキシド、マグネシウムフタロシアニン、銅オクタメチルフタロシアニンなどを挙げることができる。
芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物としては、例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノフェニル、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス−（３−メチルフェニル）−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリル−４，４’−ジアミノフェニル、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン、ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン、ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノフェニルエーテル、４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン、４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［４（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベン、４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−２−ジフェニルビニルベンゼン、３−メトキシ−４’−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン、Ｎ−フェニルカルバゾールなどを挙げることができる。また、芳香族ジメチリディン系化合物も、ホール注入輸送層３１０の材料として使用することができる。
ホール注入輸送層１１は、上記したような材料の一種から形成してもよく、複数の材料を混合して形成してもよい。また、同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であってもよい。
ホール注入輸送層１１は、材料を陽極上に、例えば真空蒸着法やスピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の薄膜成膜法によって形成すればよい。
膜厚は、選択する材料にもよるが、通常は５ｎｍ〜５μｍである。
《発光層１２》
発光層１２は、主として有機材料で構成され、陽極１０側及び陰極１５側からそれぞれホール及び電子が注入され、ホール及び電子の少なくとも一方を輸送して両者を再結合し、励起子を作り、励起子が基底状態に戻る際にエレクトロルミネッセンス（光）を発する層である。
したがって、発光層１２形成用の材料（有機材料）は、以下の機能を有していればよい。
・注入されたホール及び電子の少なくとも一方を電界の力によって移動させる輸送機能。
・電子とホールの再結合し、励起状態（励起子）を生成する機能。
・励起状態から基底状態に戻る際にエレクトロルミネッセンスを生成する機能。
以上の機能を備えた材料としては、代表的なものとしては、例えばトリス（８−キノリノール）アルミニウムやＢｅ−ベンゾキノリノールを挙げることができる。
また、以下のような材料も採用できる。
２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ペンチル−２−ベンゾオキサゾリル）−１，３，４−チアジアゾール、４，４’−ビス（５，７−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）スチルベン、４，４’−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕スチルベン、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフィン、２，５−ビス（〔５−α，α−ジメチルベンジル〕−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、２，５−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕−３，４−ジフェニルチオフェン、２，５−ビス（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、４，４’−ビス（２−ベンゾオキサイゾリル）ビフェニル、５−メチル−２−〔２−〔４−（５−メチル−２−ベンゾオキサイゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾオキサイゾリル、２−〔２−（４−クロロフェニル）ビニル〕ナフト〔１，２−ｄ〕オキサゾール等のベンゾオキサゾール系；２，２’−（ｐ−フェニレンジビニレン）−ビスベンゾチアゾール等のベンゾチアゾール系；２−〔２−〔４−（２−ベンゾイミダゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾイミダゾール、２−〔２−（４−カルボキシフェニル）ビニル〕ベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール系等の蛍光増白剤や、
ビス（８−キノリノール）マグネシウム、ビス（ベンゾ−８−キノリノール）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノール）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、８−キノリノールリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノール）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノール）カルシウム、ポリ〔亜鉛−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリノニル）メタン〕等の８−ヒドロキシキノリン系金属錯体；ジリチウムエピンドリジオン等の金属キレート化オキシノイド化合物；１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−（３−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（４−メチルスチリル）ベンゼン、ジスチリルベンゼン、１，４−ビス（２−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（３−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（２−メチルスチリル）２−メチルベンゼン等のスチリルベンゼン系化合物；２，５−ビス（４−メチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス（４−エチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ナフチル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス（４−メトキシスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（４−ビフェニル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ピレニル）ビニル〕ピラジン等のジスチルピラジン誘導体；ナフタルイミド誘導体；ペリレン誘導体；オキサジアゾール誘導体；アルダジン誘導体；シクロペンタジエン誘導体；スチリルアミン誘導体；クマリン系誘導体；芳香族ジメチリディン誘導体；アントラセン；サリチル酸塩；ピレン；コロネンや、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム等の燐光発光材料など。
また、発光層１２は、エレクトロルミネッセンスの生成機能を担う材料（有機発光材料／ドーパント）と、その他の機能を担う材料（ホスト材）とを含有してもよい。この場合、ホスト材が、キャリア注入及びキャリア輸送を行い、再結合により励起状態となる。励起状態となったホスト材は、励起エネルギーをドーパントに移動させる。また、ホスト材がドーパントにキャリアを輸送し、ドーパント内で再結合を行い、ドーパントが基底状態に戻る際に光を生成する機構も採用できる。ドーパントは、基底状態に戻る際にエレクトロルミネッセンスを生成する。ドーパントとしては、一般に、蛍光材料や燐光材料が用いられる。
ホスト材は、以上の機能を備えていればよく、公知の材料を用いることができる。例えば、ジスチリルアリレーン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、キノリノラート系金属錯体、トリアリールアミン誘導体、アゾメチン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、シロール誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ジカルバゾール誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ベンゾピラン誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体が挙げられる。
蛍光材料は、蛍光性の材料（蛍光色素、蛍光ドーパント）であり、ホスト材からのエネルギーを得て基底状態に遷移する際に発光する材料である。一般には、高い蛍光量子効率を有する材料が選ばれ、添加量はホスト材に対して０．０１重量％以上２０重量％以下である。
蛍光材料は、以上の性質を備えた公知の材料を適宜選択すればよく、例えば、ユーロピウム錯体、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、ポルフィリン誘導体、ナイルレッド、ヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ（ｉｊ）キノリジン−９−イル）エテニル）−４Ｈ−ピラン−４Ｈ−イリデン）プロパンジニトリル、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、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン、ルブレン等が挙げられる。
燐光材料は、燐光性の材料（燐光色素、燐光ドーパント）であり、ホスト材からのエネルギーを得て基底状態に遷移する際に発光する、常温において励起状態の一重項及び三重項から発光を取り出すことのできる材料である。燐光材料の添加量（ドープ量）は、一般には、ホスト材に対して０．０１重量％以上３０重量％以下とされる。
燐光材料は、常温において励起状態における一重項状態及び三重項状態からの発光を利用できる材料であれば特に限定なく、発光層用の燐光材料として選択される公知の材料を用いることができる。一般には燐光発光性の重金属錯体を用いられることが多い。
例えば、緑色燐光材料としては、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウムを用いることができる。赤色燐光材料としては、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ２３Ｈ−ポルフィンプラチナ（ＩＩ）を用いることができる。また、これらの材料の中心金属を他の金属に変えてもよい。
発光層１２は、例えば真空蒸着法やスピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の薄膜化法により、ホール注入輸送層１１上に設ければよい。
膜厚は、採用する材料にもよるが、一般には１ｎｍ〜１００ｎｍ程度であり、好ましくは２〜５０ｎｍ程度である。
また、同一層内にドーパントを複数添加することで、発光色が混色化したり、二以上の光を発したり、ホスト材から低エネルギーの第一ドーパントへエネルギー移動した後に、より低いエネルギーの第二ドーパントへエネルギーを効率よく移動させたりすることが可能になる。また、ホスト材がドーパントにキャリアを輸送し、ドーパント内で再結合を行い、ドーパントが基底状態に戻る際に光を生成する機構も採用できる。
なお、発光層１２が発する光（エレクトロルミネッセンス）の色度や彩度、明度、輝度等の調整は、発光層１２を形成する材料の種類の選択と、添加量の調整、膜厚の調整などによって行える。
また、発光層１２の発光色の調整手法には以下のような手法もある。これらの一又は複数の手法を用いて発光色を調整すればよい。
・発光層１２よりも光取り出し側にカラーフィルタを設けて調整する手法。
カラーフィルタは、透過する波長を限定することで発光色を調整する。カラーフィルタとしては、例えば青色のフィルターとしては酸化コバルト、緑色のフィルターとしては酸化コバルトと酸化クロムの混合系、赤色のフィルターとしては酸化鉄などの公知の材料を用い、例えば真空蒸着法などの公知の薄膜成膜法を用いて基板２上に形成してもよい。
・発光を促進したり阻害したりする材料を添加して発光色を調整する手法。
例えば、ホスト材からエネルギーを受け取り、このエネルギーをドーパントへ移す、いわゆるアシストドーパントを添加し、ホスト材からドーパントへのエネルギー移動を容易にすることができる。アシストドーパントとしては、公知の材料から適宜選択され、例えば上記したホスト材やドーパントとして利用できる材料から選択されることがある。
・発光層１２よりも光取り出し側にある層（基板２を含む）に、波長を変換する材料を添加して発光色を調整する手法。
この材料としては公知の波長変換材料を用いることができ、例えば、発光層１２から発せられた光を他の低エネルギー波長の光に変換する蛍光変換物質を採用することができる。蛍光変換物質の種類は目的とする有機ＥＬ装置から出射させようとする光の波長と発光層１２から発せられる光の波長とに応じて適宜選択される。また、蛍光変換物質の使用量は濃度消光を起さない範囲内でその種類に応じて適宜選択可能であるが、透明樹脂（未硬化のもの）に対して１０−５〜１０−４モル／リットル程度が適当である。蛍光変換物質は１種のみを用いてもよいし、複数種を併用してもよい。複数種を併用する場合には、その組合せにより青色光、緑色光および赤色光以外に、白色光や中間色の光を放出することができる。蛍光変換物質の具体例としては、下記（ａ）〜（ｃ）に示す物質が挙げられる。
（ａ）紫外光によって励起されて青色光を放出するもの
１，４−ビス（２−メチルスチリン）ベンゼン，トランス−４，４’−ジフェニルスチルベン等のスチルベン系色素、７−ヒドロキシ−４−メチルクマリン等のクマリン系色素、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル等の色素。
（ｂ）青色光によって励起されて緑色光を放出するもの
２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフロルメチルキノリジノ（９，９ａ，１−ｇｈ）クマリン等のクマリン色素等。
（ｃ）青色から緑色にかけての波長の光によって励起されて橙色から赤色にかけての波長の光を放出するもの
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リル）−４Ｈ−ピラン，４−（ジシアノメチレン）−２−フェニル−６−（２−（９−ユロリジル）エテニル）−４Ｈ−ピラン，４−（ジシアノメチレン）−２，６−ジ（２−（９−ユロリジル）エテニル）−４Ｈ−ピラン，４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（２−（９−ユロリジル）エテニル）−４Ｈ−ピラン，４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（２−（９−ユロリジル）エテニル）−４Ｈ−チオ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−パーコラレイト（ピリジン１）等のピリジン系色素、ローダミンＢ，ローダミン６Ｇ等のキサンチン系色素、オキサジン系色素等。
なお、前記した効果は発光層１２がホール輸送性の場合に特に得られる。
発光層１２がホール輸送性であると、電子と再結合せずに電子注入輸送層１３へ進入してしまうホールが多くなってしまう。したがって、このような有機ＥＬ素子に非発光層１３を設けることで素子寿命を極めて長くできる。
《電子注入輸送層１４》
電子注入輸送層１４は、陰極１５と非発光層１３との間に設けられる層であり、陰極１５から注入された電子を非発光層１３へ輸送する層であり、有機ＥＬ素子に上記したような性質を付与する。
電子注入輸送層１４形成用の材料としては、光伝導材料の電子注入材料として用いることができる公知の材料や、有機ＥＬ装置の電子注入輸送層に使用されている公知の材料の中から任意の材料が選ばれ、一般的には電子親和力が陰極の仕事関数と非発光層１３の電子親和力の間になるような材料が用いられる。
具体的には、１，３−ビス［５’−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２’−イル］ベンゼンや２−（４−ビフィニルイル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾールなどのオキサジアゾール誘導体や；３−（４’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４”−ビフェニル）−１，２，４−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体；なども用いることができる。トリアジン誘導体、ペリレン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、テトラフェニルメタン誘導体、チオピランジオキサイド誘導体、アントラキノジメタン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体等も用いることができる。
また、ビス（１０−ベンゾ［ｈ］キノリノラート）ベリリウム、５−ヒドロキシフラボンのベリリウム塩、５−ヒドロキシフラボンのアルミニウム塩などの有機金属錯体も好適に選択されるが、８−ヒドロキシキノリンまたはその誘導体の金属錯体も特に好適に選択される。具体例としては、オキシン（一般に８−キノリノール又は８−ヒドロキシキノリン）のキレートを含む金属キレートオキシノイド化合物、例えばトリス（８−キノリノール）アルミニウムやトリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウムなどが挙げられる。また、これらの金属錯体の中心金属がインジウム、マグネシウム、銅、カルシウム、スズ又は鉛に置き代わった金属錯体なども挙げられる。メタルフリーあるいはメタルフタロシアニン又はそれらの末端がアルキル基、スルホン基などで置換されているものも好ましく用いられる。
電子注入輸送層１４は、上記したような材料一種のみで形成してもよく、複数を混合して形成してもよい。また、同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であってもよい。
電子注入輸送層１４は、上記したような材料を用いて、スパッタリング法やイオンプレーティング法、真空蒸着法、スピンコート法、電子ビーム蒸着法などの公知の薄膜形成法によって形成される。
膜厚は、用いる材料によっても異なるが、通常は５ｎｍ〜５μｍである。
なお、電子注入輸送層１４は、発光層１２よりも光取り出し側に設けられる場合には、取り出す光に対して透明である必要がある。そのため、上記したような電子注入輸送層１４を形成可能な材料の中から、薄膜化された際に上記光に対して透明な材料が適宜選択され、一般には取り出す光に対する透過率が１０％よりも大きくなるように設定される。
《陰極１５》
陰極１５は、電子注入輸送層１４に電子を注入する電極であり、電子注入効率を高くするために仕事関数が例えば４．５ｅＶ未満の金属や合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物が電極物質として採用される。
以上のような電極物質としては、例えば、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、銀、銅、アルミニウム、インジウム、カルシウム、スズ、ルテニウム、チタニウム、マンガン、クロム、イットリウム、アルミニウム−カルシウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−マグネシウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、リチウム−インジウム合金、ナトリウム−カリウム合金、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム／銅混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物などが挙げられる。また、陽極に用いられる材料として採用できる材料も使用できる。
陰極１５は、発光層１２よりも光取り出し側に設けられる場合には、一般に、取り出す光に対する透過率が１０％よりも大きくなるように設定され、例えば、超薄膜のマグネシウム−銀合金に透明な導電性酸化物を積層化して形成された電極などが採用される。また、この陰極において、導電性酸化物をスパッタリングする際に有機発光層３１などがプラズマにより損傷するのを防ぐため、銅フタロシアニンなどを添加したバッファ層を陰極１５と電子注入輸送層１４との間に設けるとよい。
光反射性電極として用いられる場合には、以上のような材料の内、外部へ取り出す光を反射する性能を備えた材料が適宜選択され、一般には金属や合金、金属化合物が選択される。
陰極１５は、以上のような材料単独で形成してもよいし、複数の材料によって形成してもよい。例えば、マグネシウムに銀や銅を１％〜２０％添加させたり、アルミニウムにリチウムを０．１〜１０重量％添加させれば、陰極１５の酸化を防止でき、また陰極１５の電子注入輸送層１４との接着性も高くなる。
また、陰極１５は、同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であってもよい。例えば以下のような構造にしてもよい。
・陰極１５の酸化を防ぐため、陰極１５の電子注入輸送層１４と接しない部分に、耐食性のある金属からなる保護層を設ける。
この保護層形成用の材料としては例えば銀やアルミニウムなどが好ましく用いられる。
・陰極１５の仕事関数を小さくするために、陰極１５と電子注入輸送層１４との界面部分に仕事関数の小さな酸化物やフッ化物、金属、化合物等を挿入する。
例えば、陰極１５の材料をアルミニウムとし、界面部分にフッ化リチウムや酸化リチウムを挿入したものも用いられる。
陰極１５は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオン化蒸着法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などの公知の薄膜成膜法によって形成できる。
膜厚は、使用する電極物質の材料にもよるが、一般に、５ｎｍ〜１μｍ程度、好ましくは５〜１０００ｎｍ程度、特に好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度、望ましくは５０〜２００ｎｍに設定される。
陰極１５のシート電気抵抗は、数百オーム／シート以下に設定することが好ましい。
《その他の層、添加剤》
本実施の形態に係る有機ＥＬ素子には、図１に示す層以外の公知の層を設けてもよく、また、構成する層に公知の添加剤（ドーパント）等を添加させても（ドーピングしても）よい。例えば、以下のように変形できる。
〈層間に設ける層〉
層同士の密着性を向上させたり、電子注入性又はホール注入性を向上させたりするための層を設けてもよい。
例えば、陰極１５を形成する材料と電子注入輸送層１４を形成する材料とを共蒸着させた陰極界面層を両者の間に設けてもよい。これにより、発光層１２と陰極１５との間に存在する電子注入のエネルギー障壁を緩和できる。また、陰極１５と電子注入輸送層１４との密着性を向上させることもできる。
陰極界面層形成用の材料は、陰極界面層に以上の性能を付与する材料であれば特に制限なく採用でき、公知の材料も用いることができる。例えば、フッ化リチウム、酸化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属のフッ化物、酸化物、塩化物、硫化物等を用いることができる。陰極界面層は、単独の材料で形成してもよいし、複数の材料によって形成してもよい。
膜厚は０．１ｎｍ〜１０ｎｍ程度であり、好ましくは０．３ｎｍ〜３ｎｍである。
陰極界面層は陰極界面層内で膜厚を均一に形成してもよいし、不均一に形成してもよく、島状に形成してもよく、真空蒸着法などの公知の薄膜成膜法によって形成することができる。
〈保護層〉
有機ＥＬ素子が酸素や水分と接触するのを防止する目的で、保護層（封止層、パッシベーション膜）を設けてもよい。
保護層に使用する材料としては、例えば、有機高分子材料、無機材料、さらには光硬化性樹脂などを挙げることができ、保護層に使用する材料は、単独で使用してもよく、あるいは複数併用してもよい。保護層は、一層構造であってもよく、また多層構造であってもよい。
有機高分子材料の例としては、クロロトリフルオロエチレン重合体、ジクロロジフルオロエチレン重合体、クロロトリフルオロエチレン重合体とジクロロジフルオロエチレン重合体との共重合体等のフッ素系樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート等のアクリル系樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、エポキシシリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリパラキシレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂などを挙げることができる。
無機材料としては、ダイヤモンド薄膜、アモルファスシリカ、電気絶縁性ガラス、金属酸化物、金属窒化物、金属炭素化物、金属硫化物などを挙げることができる。
なお、以上のような材料に、前記した蛍光変換物質を添加してもよい。
また、有機ＥＬ素子を、例えば、パラフィン、流動パラフィン、シリコンオイル、フルオロカーボン油、ゼオライト添加フルオロカーボン油などの不活性物質中に封入して保護することができる。
〈ホール注入輸送層１１、電子注入輸送層１４へのドーピング〉
ホール注入輸送層１１や電子注入輸送層１４に、蛍光材料又は燐光材料などの有機発光材料（ドーパント）をドープし、これらの層でも光を発するようにしてもよい。
〈陰極１５に隣接する層へのアルカリ金属やアルカリ金属化合物のドーピング〉
陰極１５にアルミニウムなどの金属を用いる場合に、陰極１５と有機発光層３１との間のエネルギー障壁を緩和するために、陰極１５に隣接する層へアルカリ金属やアルカリ金属化合物をドーピングしてもよい。添加した金属や金属化合物により有機層が還元されてアニオンが生成するため、電子注入性が高まり、印加電圧が低くなる。アルカリ金属化合物としては、例えば酸化物、フッ化物、リチウムキレートなどが挙げられる。
《基板２》
基板２は、有機ＥＬ素子を支える、主として板状の部材である。有機ＥＬ素子は、構成する各層が非常に薄いため、一般に基板２によって支えられた有機ＥＬデバイスとして作製される。
基板２は、有機ＥＬ素子が積層される部材であるため、平面平滑性を有していることが好ましい。
また、基板２は、発光層１２よりも光取り出し側にある場合には取り出す光に対して透明とされる。
基板２としては、上記した性能を有していれば公知のものを用いることができる。一般には、ガラス基板やシリコン基板、石英基板などのセラミックス基板や、プラスチック基板が選択される。また、金属基板や支持体に金属泊を形成した基板なども用いられる。さらに、同種又は異種の基板を複数組み合わせた複合シートからなる基板を用いることもできる。
このように、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、以下の（１）〜（８）のいずれか１に記す構成を備えていればよく、他の部分は適宜変形できる。
（１）陽極上に少なくとも発光層、電子注入輸送層及び陰極が順次設けられ、電子注入輸送層と発光層との間に、前記電子注入輸送層よりもホール輸送性が大きく、かつ、電子輸送性を備えた非発光層が設けられた構成。
（２）上記（１）の構成において、非発光層は、電子輸送性がホール輸送性よりも高い構成。
（３）上記（１）又は（２）の構成において、非発光層は、前記電子注入輸送層よりもホール輸送性が大きく、かつ、電子輸送性を備えた材料を含有する構成。
（４）上記（１）又は（２）の構成において、非発光層は、電子輸送性を備えた一又は複数の電子輸送性材料と、電子注入輸送層よりも高いホール輸送性を備えた一又は複数のホール輸送性材料とを含有する構成。
（５）上記（４）の構成において、電子輸送性材料の少なくとも一つの材料は、電子注入輸送層に含有される材料の少なくとも一つと同じ材料である構成。
（６）上記（４）又は（５）の構成において、ホール輸送性材料の少なくとも一つの材料は、発光層に含有される材料の少なくとも一つと同じ材料である構成。
（７）上記（４）から（６）のいずれか１の構成において、電子輸送性材料の電子輸送性が、ホール輸送性材料のホール輸送性よりも高い構成。
（８）上記（１）から（７）のいずれか１の構成において、発光層は、電子輸送性よりもホール輸送性よりも高い構成。
《別例》
したがって、例えば図２に示すように、非発光層を、上記したような材料を用いた同種又は異種の材料で構成された複数の層を積層して構成してもよい。図２には、基板３上に、陽極４０、ホール注入輸送層４１、発光層４２、第一の非発光層４３０、第二の非発光層４３１、電子注入輸送層４４及び陰極４５が順次積層された構成をとる。この構成において、第一の非発光層４３０及び第二の非発光層４３１以外の層は、上記第一の実施の形態における各層とそれぞれ同等な層である。
このように非発光層を複数の層で構成した場合にも、非発光層４３０、４３１は上記第一の実施の形態における非発光層と同様に形成すれば前記した効果を得ることができる。
また、第二の非発光層４３１をトリス（８−キノリノール）アルミニウムなどの単一の材料によって構成し、第一の非発光層４３０の電子輸送性材料として第二の非発光層４３１を形成する材料（本例ではトリス（８−キノリノール）アルミニウム）を採用し、第一の非発光層４３０のホール輸送性材料として発光層４２におけるホールと同一の材料を採用して形成した有機ＥＬ素子は、素子寿命が長く、また、発光効率が高いことが分かった。つまり、発光層４２から電子注入輸送層４４へ順にホール輸送性を小さくなるように構成したり、発光層４２から電子注入輸送層４４へ順に電子輸送性を大きくなるように構成したりすることで良好な効果が得られることが分かった。
これは、発光層４２から電子注入輸送層４４までの間の各層間のエネルギーギャップが従来の素子における各層間のエネルギーギャップよりも小さくできたことも影響していると考えられる。
また、図３や図４に示すように、発光層を複数の層で構成し、一の層から発せられる光のピークを、少なくとも他の一の層から発せられる光のピークとは異なるように構成こともできる。
図３に示す構成では、基板５上に、陽極６０、ホール注入輸送層６１、青色発光層６２０、赤色及び緑色発光層６２１、非発光層６３、電子注入輸送層６４及び陰極６５が順次積層された構成を採用し、赤、緑、青の光を発することで白色を表現する。この構成において、赤色及び緑色発光層６２１と青色発光層６２０以外の層は図１に示す有機ＥＬ素子における各層とそれぞれ同様に構成すればよい。
青色発光層６２０は、好ましくは、発光色が青色のドーパントとホスト材とを例えば共蒸着などによって混合して、赤色及び緑色発光層６２０よりも陰極６５側に形成する。
発光色が青色のドーパントとしては、公知の青色発光用のドーパントを適宜採用でき、例えば、ジスチリルアミン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン等を挙げることができる。
青色発光層６２１用のホスト材としては、発光色が青色のドーパントの有機ＥＬ素子の発光層で用いられる公知のホスト材を適宜採用でき、例えば、ジスチリルアリレーン誘導体、スチルベン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（ｐ−フェニルフェノラト）アルミニウム等を挙げることができる。
赤色及び緑色発光層６２１は、好ましくは、発光色が赤色のドーパントと緑色のドーパントとホスト材とを共蒸着などによって混合させて形成する。
発光色が赤色のドーパントや緑色のドーパントは、公知のドーパントから適宜選択できる。発光色が赤色のドーパントとしては、例えば、ユーロピウム錯体、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、ポルフィリン誘導体、ナイルレッド、２−（１，１−ジメチルエチル）−６−（２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ（ｉｊ）キノリジン−９−イル）エテニル）−４Ｈ−ピラン−４Ｈ−イリデン）プロパンジニトリル、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−ピラン等を挙げることができる。発光色が緑色のドーパントとしては、例えば、クマリン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、キナクリドン誘導体等を挙げることができる。
赤色及び緑色発光層６２１に用いるホスト材としては、発光色が赤色や緑色のドーパントの有機ＥＬ素子の発光層で用いられる公知のホスト材を適宜採用でき、例えば、ジスチリルアリレーン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、キノリノラート系金属錯体、トリアリールアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、シロール誘導体、ジカルバゾール誘導体、オリゴチオフェン誘導体、ベンゾピラン誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体等を挙げることができ、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、Ｎ，Ｎ′−ビス（４′−ジフェニルアミノ−４−ビフェニリル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニルベンジジン、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニルが特に好ましく用いられる。
図４に示す構成では、基板７上に、陽極８０、ホール注入輸送層８１、青色発光層８２０、赤色発光層８２１、緑色発光層８２２、非発光層８３、電子注入輸送層８４及び陰極８５が順次積層された構成を採用し、赤、緑、青の光を発することで白色を表現する。この構成において、青色発光層８２０、赤色発光層８２１及び緑色発光層８２２以外の層は図１に示す有機ＥＬ素子における各層とそれぞれ同様に構成すればよい。
青色発光層８２０、赤色発光層８２１及び緑色発光層８２２は、前記したそれぞれの発光色のドーパントと、当該ドーパントに好適なホスト材とを混合して形成すればよい。
なお、図３や図４に示したように発光層を複数の層で構成し、非発光層を電子輸送性材料とホール輸送性材料とで構成する場合には、ホール輸送性材料は、非発光層と接する発光層（図３における赤色及び緑色発光層６２１、図４における緑色発光層８２２）におけるホスト材にすると、素子寿命の長い良好な有機ＥＬ素子が得られることが分かった。
第二の実施の形態
《層構成》
第二の実施の形態に係る有機電界発光素子は、陽極上に少なくとも赤色発光層、青色発光層及び陰極が順次形成され、かつ、該赤色発光層は緑色発光ドーパントを含有している。
図５は、基板２上に陽極１０、ホール注入層３１、ホール輸送層５１、赤色発光層３２１、青色発光層３２０、電子輸送層５４、電子注入層３４及び陰極１５が順次形成された有機電界発光素子を説明する図である。以下、第二の実施の形態に係る有機電界発光素子について、図５を参照しつつ具体的に説明する。
《基板２》
基板２は、有機電界発光素子を支える、主として板状の部材である。有機電界発光素子は、構成する各層が非常に薄いため、一般に基板２によって支えられた有機電界発光素子として作製される。
基板２は、有機電界発光素子が積層される部材であるため、平面平滑性を有していることが好ましい。
また、基板２は、光取り出し側にある場合には取り出す光に対して透明とされる。
基板２としては、上記した性能を有していれば公知のものを用いることができる。一般には、ガラス基板やシリコン基板、石英基板などのセラミックス基板や、プラスチック基板が選択される。また、金属基板や支持体に金属泊を形成した基板なども用いられる。さらに、同種又は異種の基板を複数組み合わせた複合シートからなる基板を用いることもできる。
《陽極１０》
陽極１０は、ホール注入輸送層１１にホールを注入する電極である。したがって、陽極１０形成用の材料は、この性質を陽極１０に付与する材料であればよく、一般には金属、合金、電気伝導性の化合物及びこれらの混合物等、公知の材料が選択される。
陽極１０形成用の材料としては、例えば以下のものがある。
ＩＴＯ（インジウム−スズ−オキサイド）、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛−オキサイド）、酸化スズ，酸化亜鉛、亜鉛アルミニウム酸化物、窒化チタン等の金属酸化物や金属窒化物；
金、白金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルト、鉛、クロム、モリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ等の金属；
これらの金属の合金やヨウ化銅の合金等、
ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレン、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリフェニレンスルフィド等の導電性高分子
など。
陽極１０は、発光層１２よりも光取り出し側に設けられる場合には、一般に、取り出す光に対する透過率が１０％よりも大きくなるように設定される。可視光領域の光を取り出す場合には、可視光領域で透過率の高いＩＴＯが好適に用いられる。
反射性電極として用いられる場合には、上記材料の内、外部へ取り出す光を反射する性能を備えた材料が適宜選択され、一般には金属や合金、金属化合物が選択される。
陽極１０は、上記したような材料一種のみで形成してもよく、複数を混合して形成してもよい。また、同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であってもよい。
陽極１０の抵抗が高い場合には、補助電極を設けて抵抗を下げるとよい。補助電極は、銅、クロム、アルミニウム、チタン、アルミニウム合金等の金属もしくはこれらの積層物が陽極１０に部分的に併設された電極である。
陽極１０は、上記したような材料を用いて、スパッタリング法やイオンプレーティング法、真空蒸着法、スピンコート法、電子ビーム蒸着法などの公知の薄膜形成法によって、基板２上に形成される。
また、表面の仕事関数が高くなるようにオゾン洗浄や酸素プラズマ洗浄、ＵＶ洗浄を行うとよい。有機ＥＬ素子の短絡や欠陥の発生を抑制するためには、粒径を微小化する方法や成膜後に研磨する方法により、表面の粗さを二乗平均値として２０ｎｍ以下に制御するとよい。
陽極１０の膜厚は、使用する材料にもよるが、一般に５ｎｍ〜１μｍ程度、好ましくは１０ｎｍ〜１μｍ程度、さらに好ましくは１０〜５００ｎｍ程度、特に好ましくは１０ｎｍ〜３００ｎｍ程度、望ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選択される。
陽極１０のシート電気抵抗は、好ましくは、数百オーム／シート以下、より好ましくは、５〜５０オーム／シート程度に設定される。
《ホール注入層３１》
ホール注入層３１は、陽極１０とホール輸送層５１との間に設けられている。ホール注入層３１は、陽極１０から注入されたホールをホール輸送層５１へ輸送する層である。ホール注入層３１の膜厚は、０．５ｎｍ〜２００ｎｍが好ましく、７ｎｍ〜１５０ｎｍが更に好ましい。このような範囲の膜厚が好ましい理由は、駆動電圧が低く、かつ、陰極の突起などを被覆することができるからである。
ホール注入層３１に使用できる材料としては、ホール注入層３１に上記の性質を付与するものであれば特に制限はなく、光伝導材料のホール注入材料として用いることができる公知の材料や、有機ＥＬ素子のホール注入層に使用されている公知の材料等の中から、任意の材料を選択して用いることができる。例えば、トリアリールアミン類、アリーレンジアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチリル化合物、２，２−ジフェニルビニル化合物、ポルフィリン誘導体等が挙げられ、これらの中でも、パラフェニレンジアミン誘導体、４，４’−ジアミノビフェニル誘導体、４，４’−ジアミノジフェニルスルファン誘導体、４，４’−ジアミノジフェニルメタン誘導体、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル誘導体、４，４’−ジアミノテトラフェニルメタン誘導体、４，４’−ジアミノスチルベン誘導体、１，１−ジアリールシクロヘキサン類、４，４’’−ジアミノターフェニル誘導体、５，１０−ジ−（４−アミノフェニル）アントラセン誘導体、２，５−ジアリールピリジン類、２，５−ジアリールフラン類、２，５−ジアリールチオフェン類、２，５−ジアリールピロール類、２，５−ジアリール−１，３，４−オキサジアゾール類、４−（ジアリールアミノ）スチルベン類、４，４’−ジ（ジアリールアミノ）スチルベン類、Ｎ，Ｎ−ジアリール−４−（２，２−ジフェニルビニル）アニリン類、１，４−ジ（４−アミノフェニル）ナフタレン誘導体、２，８−ジ（ジアリールアミノ）−５−チオキサンテン類、１，３−ジ（ジアリールアミノ）イソインドール類等が好ましく、更にトリス［４−［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル］アミン、トリス［４−［Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル］アミン、ポルフィリン−銅錯体等が好ましい。
ホール注入層３１は、これらの材料を、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、スピンコート法、電子ビーム蒸着法等の公知の成膜方法を用い、陽極１０上に成膜することにより作製できる。
《ホール輸送層５１》
ホール輸送層５１は、ホール注入層３１と赤色発光層３２１との間に設けられる。ホール輸送層５１は、ホール注入層３１から輸送されたホールを赤色発光層３２１へ輸送する層である。
このホール輸送層５１の膜厚は、０．５ｎｍ〜１０００ｎｍが好ましく、１０ｎｍ〜８００ｎｍが更に好ましい。
ホール輸送層５１に使用できる材料は、ホール輸送性能が高い材料であればよく、例えば、トリアミン類、テトラミン類、ベンジジン類、トリアリールアミン類、アリーレンジアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、パラフェニレンジアミン誘導体、メタフェニレンジアミン誘導体、１，１−ビス（４−ジアリールアミノフェニル）シクロヘキサン類、４，４’−ジ（ジアリールアミノ）ビフェニル類、ビス［４−（ジアリールアミノ）フェニル］メタン類、４，４’’−ジ（ジアリールアミノ）ターフェニル類、４，４’’’−ジ（ジアリールアミノ）クァテルフェニル類、４，４’−ジ（ジアリールアミノ）ジフェニルエーテル類、４，４’−ジ（ジアリールアミノ）ジフェニルスルファン類、ビス［４−（ジアリールアミノ）フェニル］ジメチルメタン類、ビス［４−（ジアリールアミノ）フェニル］−ジ（トリフルオロメチル）メタン類等が挙げられ、中でもアリール−ジ（４−ジアリールアミノフェニル）アミン類、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、ホール注入層３１に好ましいと列挙した材料が好ましい。
ホール輸送層５１は、これらの材料を、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、スピンコート法、電子ビーム蒸着法等の公知の成膜方法を用い、ホール注入層３１上に成膜することにより作製できる。
《赤色発光層３２１》
赤色発光層３２１は、ホール輸送層５１と、青色発光層３２０または発光調整層との間に設けられ、緑色発光ドーパントを含有している。このため、この赤色発光層３２１の赤色発光ドーパント及び緑色発光ドーパントにおいて、陽極１０及び陰極１５からそれぞれ注入されたホール及び電子が再結合して励起状態となり、これが基底状態に戻る際に赤色及び緑色を発光する。赤色発光層３２１の膜厚は０．５ｎｍ〜５０ｎｍが好ましく、１ｎｍ〜２０ｎｍが更に好ましい。
赤色発光層３２１に含有される緑色発光ドーパントとしては、緑色発光能を有するものであれば特に制限はなく、例えば、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体、キノリノラート系金属錯体、ジスチリルアミン誘導体等を挙げることができる。特に優れた緑色発光能を有することから、クマリン誘導体が好ましい。更に、６−（アルキルまたは無置換）−８−（アルキルまたは無置換）−７−アミノ−３−アリール−４−（トリフルオロメチルまたは無置換）クマリン誘導体が好ましい。特にクマリン母核の３位のアリール基には、クマリン母核のπ電子との共役を考慮すると、ベンゾチアゾール−２−イル、ベンゾイミダゾール−２−イル、ベンゾオキサゾール−２−イル、ベンゾセレナゾール−２−イル等の基が好ましく、これらのアリール基中のベンゼン環部分は、更に置換されていても構わない。緑色発光ドーパントは、ホール輸送性ホスト材料１００重量部に対して、０．１重量部〜１５重量部含まれることが好ましい。この範囲内であれば、優れた白色度を得ることができる。
また、赤色発光層３２１は、ホール輸送性ホスト材料を含有している。このため、赤色発光層３２１には、ホール輸送層５１のホール輸送機能を持たせることもできる。ここで、使用されるホール輸送性ホスト材料としては、ホール輸送機能を有するものであれば特に制限はなく、例えば、ベンジジン類、トリアミン類、テトラミン類、トリアリールアミン類、４，４’−ジ（ジアリールアミノ）ビフェニル類、パラフェニレンジアミン誘導体、メタフェニレンジアミン誘導体、１，１−ビス（４−ジアリールアミノフェニル）シクロヘキサン類、４，４’−ジ（ジアリールアミノ）ビフェニル類、アリール−ジ（４−ジアリールアミノフェニル）アミン類、ジスチリルアリーレン類、ジスチリルベンゼン類、ジスチリルアミン誘導体、キノリノラート系金属錯体、アゾメチン類、オキサジアゾール類、ピラゾロキノリン類、シロール類、ナフタレン類、アントラセン類、ジカルバゾール誘導体、ペリレン類、オリゴチオフェン類、クマリン類、ピレン類、テトラアリールブタジエン類、ベンゾピラン類、ユーロピウム錯体、ルブレン類、キナクリドン誘導体、トリアゾール類、ベンゾオキサゾール類、ベンゾチアゾール類、トリアリールアミンの４量体等を挙げることができる。これらの中でも、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、アルミニウムトリス（８−キノリノラート）、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル、ホール注入層３１に好ましいと列挙した材料等が好ましい。
また、赤色発光層３２１は、少なくとも一つの赤色ドーパントを含有することが好ましい。これにより有機電界発光素子の白色度を更に向上させることができる。
赤色発光層３２１に含有される赤色ドーパントとしては、赤色発光能を有するものであれば特に制限はなく、例えば、アントラセン類、テトラセン類、ペンタセン類、ピレン類、ユーロピウム錯体、ベンゾピラン類、４−（二電子吸引基置換メチリデン）−４Ｈ−ピラン類、４−（二電子吸引基置換メチリデン）−４Ｈ−チオピラン類、ローダミン類、ベンゾチオキサンテン類、ポルフィリン誘導体、フェノキサゾン類、ペリフランテン類等が挙げられ、中でも、７−ジエチルアミノベンゾ［ａ］フェノキサジン−９Ｈ−３−オン、［２−ｔ−ブチル−６−［ｔｒａｎｓ−２−（２，３，５，６−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−ベンゾ［ｉ，ｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン］−１，３−プロパンジニトリル、［２−メチル−６−［ｔｒａｎｓ−２−（２，３，５，６−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−ベンゾ［ｉ，ｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン］−１，３−プロパンジニトリル、ジベンゾテトラフェニルペリフランテン等が好ましい。赤色ドーパントは、ホール輸送性ホスト材料１００重量部に対して、０．１重量部〜１５重量部含まれることが好ましい。この範囲内であれば、優れた白色度を得ることができる。
また、赤色発光層３２１のホール移動度は、青色発光層３２０のホール移動度より大きいことが好ましい。これにより、発光効率を向上させることができる。
ホール移動度は、例えばＴｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ（ＴＯＦ）法により知ることができる。このＴＯＦ法では、電圧が加えられた試料表面にパルス光を照射し、このパルス光により発生したホールがこの試料内（層内）を移動した際に生じた過渡電流、この試料に加えた電圧、及びこの試料の厚みから、ホール移動度（単位：ｃｍ２／Ｖ・ｓ）を計算することができる。具体的には、ホール移動度を測定すべき層単独の膜（例えば１０〜２０μｍ程度の膜）を作製し、当該膜を用いてホール移動度を測定する。なお、ホール移動度を測定する際に印加する電界の強度は、有機ＥＬ素子が実際に使用される際に印加される電界強度の範囲内にあることを条件とする。
赤色発光層３２１は、これらの材料を、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空共蒸着法、スピンコート法、電子ビーム共蒸着法等の公知の成膜方法を用い、ホール輸送層５１上に成膜することにより作製できる。
《発光調整層》
赤色発光層３２１と下記の青色発光層３２０との間に、発光調整層を設けることが好ましい。この発光調整層は、電子をブロッキングすることにより、赤、緑、青の発光強度バランスを更に向上させることができる。この発光調整層の膜厚は０．１ｎｍ〜３０ｎｍが好ましい。さらに好ましくは、０．５〜２０ｎｍである。この範囲内であれば、優れた白色度を得ることができる。
発光調整層に使用できる材料としては、ホール輸送性材料等の、電子をブロッキングする材料を用いればよく、トリアリールアミン類、４，４’−ジアミノビフェニル誘導体、ホール注入層３１に好ましいと列挙した材料等が挙げられ、特に優れた電子ブロッキング性能を有することから、中でも４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニルが好ましい。
発光調整層は、これらの材料を、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、スピンコート法、電子ビーム蒸着法等の公知の成膜方法を用い、赤色発光層３２１上に成膜することにより作製できる。
《青色発光層３２０》
青色発光層３２０は、赤色発光層３２１または発光調整層と電子輸送層５４との間に設けられる。青色発光層３２０では、陽極１０及び陰極１５からそれぞれ注入されたホール及び電子が再結合して励起状態となり、これが基底状態に戻る際に青色を発光する。青色発光層３２０に使用できる材料としては、青色発光能を有する公知の材料等の中から、任意の材料を選択して用いることができる。
この青色発光層３２０の膜厚は、赤色発光層３２１の膜厚よりも厚いことが好ましい。これにより、色のバランスを更に向上させることができる。青色発光層３２０の膜厚は、赤色発光層３２１の膜厚の１．１倍〜８倍が好ましく、１．２倍〜６倍が更に好ましい。より具体的には、青色発光層３２０の膜厚は、０．６ｎｍ〜７０ｎｍが好ましく、５ｎｍ〜６０ｎｍが更に好ましい。
また、青色発光層３２０は、バイポーラ性ホスト材料及び青色ドーパントを含有していることが好ましい。これにより、発光効率よく青色を発光することができる。
青色発光層３２０に使用できるバイポーラ性ホスト材料としては、ホール輸送性能と、電子輸送性能が高い材料であればよく、例えば、ジスチリルアリーレン類、スチルベン類、カルバゾール誘導体、トリアリールアミン類、アルミニウムビス（２−メチル−８−キノリノラート）（ｐ−フェニルフェノラート）、４，４’−ビス（２，２−ジアリールビニル）ビフェニル類等を挙げることができる。
青色発光層３２０に使用できる青色ドーパントとしては、青色発光能を有するものであれば特に制限はなく、例えば、ピレン類、ペリレン類、アントラセン類、ジスチリルアミン誘導体、ベンゾオキサゾール類、キノリノラート系金属錯体、ベンゾチアゾール類、ベンゾイミダゾール類、クリセン類、フェナントレン類、ジスチリルベンゼン類、ジスチリルアリーレン類、ジビニルアリーレン類、トリススチリルアリーレン類、トリアリールエチレン類、テトラアリールブタジエン類等を挙げることができる。この青色ドーパントのドープ量は、重量比で、赤色ドーパント及び緑色ドーパントの２倍〜４０倍が好ましく、５倍〜３０倍が更に好ましい。この範囲内であれば、緑色ドーパントによる緑色発光及び赤色ドーパントによる赤色発光とバランスのとれた強度の青色発光が得られ、これらの発光により優れた白色光を得ることができる。
青色発光層３２０は、これらの材料を、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、スピンコート法、電子ビーム蒸着法等の公知の成膜方法を用い、赤色発光層３２１または前記発光調整層上に成膜することにより作製できる。
《電子輸送層５４》
電子輸送層５４は、青色発光層３２０と電子注入層３４との間に設けられる。電子輸送層５４は、電子注入層３４から輸送された電子を青色発光層３２０へ輸送する層である。電子輸送層５４の厚さは、１〜５０ｎｍが好ましく、１０〜４０ｎｍがより好ましい。
電子輸送層５４は、一層構造としてもよいが、電子輸送層材料と青色発光層材料とのエキサイプレックスやＣＴ錯体形成等の相互作用を少なくする観点から、二層構造とすることが好ましい。これにより、有機電界発光素子の寿命を長くすることができる。
電子輸送層５４を一層構造とする場合には、有機電界発光素子に要求される発光効率や素子寿命に応じて、電子輸送性材料を適宜選択すればよい。具体的には、電子輸送性材料として、発光効率を向上させる観点から、電子移動度の高い電子輸送層材料を用いることが好ましく、素子寿命を長くする観点から、電子移動度の低い電子輸送性材料を用いることが好ましい。
電子輸送層５４を二層構造とする場合には、電子移動度の高い電子輸送層材料を電子注入層３４側に配置し、電子移動度の低い電子輸送層材料を青色発光層３２０側に配置することが好ましい。これにより、電子移動度の低い電子輸送層材料が、バッファー機能を担うことによって、電子移動度の高い電子輸送層材料と青色発光層材料との前記相互作用をを少なくし、発光効率を維持しつつ、素子寿命を長くすることができる。その際、電子移動度の低い電子輸送材料からなる層の膜厚は、電子移動度の高い電子輸送材料からなる層の膜厚の０．１〜２倍にすることが好ましい。
ここで、電子移動度の低い電子輸送層材料としては、金属フェノラート、キノリノラート系金属錯体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、キノキサリン誘導体、キノリン誘導体、ピロール誘導体、ベンゾピロール誘導体、テトラフェニルメタン誘導体、ピラゾール誘導体、チアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、チオナフテン誘導体、スピロ系化合物、イミダゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体等が挙げられ、中でもトリス（８−キノリノール）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（ｐ−フェニルフェノラト）アルミニウムが好ましい。また、電子移動度の高い電子輸送層材料としては、フェナントロリン誘導体、フェナントロリン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、キノキサリン誘導体、シロール誘導体、キノリン誘導体、ピロール誘導体、ベンゾピロール誘導体、テトラフェニルメタン誘導体、ピラゾール誘導体、チアゾール誘導体、トリフェニルメタン誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、チオナフテン誘導体、スピロ系化合物、イミダゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体等が挙げられ、中でも２，９−ジメチル−４，７−ジフェニルフェナントロリンが好ましい。これらを単独または組み合わせて適宜使用することができる。
電子輸送層５４は、上記材料を、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、スピンコート法、電子ビーム蒸着法等の公知の成膜方法を用い、青色発光層３２０上に成膜することにより作製できる。
《電子注入層３４》
電子注入層３４は、陰極１５と電子輸送層５４との間に設けられる。電子注入層３４は、陰極界面層を形成し、陰極１５から電子を電子輸送層５４へ注入しやすくする層である。電子注入層３４の膜厚は、０．１ｎｍ〜３ｎｍが好ましく、０．２ｎｍ〜１ｎｍが更に好ましい。
電子注入層３４に使用できる材料としては、電子注入層３４に上記の性能を付与する物質であれば特に制限なく採用でき、例えば、リチウム、ナトリウム、セシウム等のアルカリ金属、ストロンチウム、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属、フッ化リチウム、酸化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム等のアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属のフッ化物、酸化物、塩化物、硫化物等を挙げられ、中でもフッ化リチウムが好ましい。電子注入層３４は、単独の材料で形成してもよいし、複数の材料によって形成してもよい。
電子注入層３４は、これらの材料を、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、スピンコート法、電子ビーム蒸着法等の公知の成膜方法を用い、電子輸送層５４上に成膜することにより作製できる。
《陰極１５》
陰極１５は、電子注入層３４に電子を注入する電極であり、電子注入効率を高くするために仕事関数が例えば４．５ｅＶ未満の金属や合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物が電極物質として採用される。
このような陰極材料としては、例えば、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、銀、銅、アルミニウム、インジウム、カルシウム、スズ、ルテニウム、チタニウム、マンガン、クロム、イットリウム、アルミニウム−カルシウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−マグネシウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、リチウム−インジウム合金、ナトリウム−カリウム合金、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム／銅混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物などが挙げられる。また、陽極に用いられる材料として採用できる材料も使用できる。これらの中でも、アルミニウムが好ましい。
陰極１５は、赤色発光層３２１及び青色発光層３２０よりも光取り出し側に設けられる場合には、一般に、取り出す光に対する透過率が１０％よりも大きくなるように設定され、例えば、超薄膜のマグネシウム−銀合金に透明な導電性酸化物を積層化して形成された電極などが採用される。また、この陰極１５において、導電性酸化物をスパッタリングする際に、発光層などがプラズマにより損傷するのを防ぐため、銅フタロシアニンなどを添加したバッファー層を、陰極１５と電子注入層３４との間に設けるとよい。
光反射性電極として用いられる場合には、上記材料の内、外部へ取り出す光を反射する性能を備えた材料が適宜選択され、一般には金属や合金、金属化合物が選択される。
陰極１５は、上記材料単独で形成してもよいし、複数の材料によって形成してもよい。例えば、マグネシウムに対して銀や銅を１〜２０重量％添加させたり、アルミニウムにチリウムを０．１〜１０重量％添加させれば、陰極１５の酸化を防止でき、また陰極１５の電子注入層３４との接着性も高くなる。
また、陰極１５は、同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であってもよい。例えば以下のような構造にしてもよい。
・陰極１５の酸化を防ぐため、陰極１５の電子注入層３４と接しない部分に、耐食性のある金属からなる保護層を設ける。
この保護層形成用の材料としては例えば銀やアルミニウムなどが好ましく用いられる。
陰極１５は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオン化蒸着法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などの公知の薄膜成膜法によって、電子注入層３４または該保護層上に形成できる。
陰極１５の膜厚（保護層の厚さは含まず）は、使用する電極材料にもよるが、一般に、５ｎｍ〜１μｍ程度、好ましくは５〜７００ｎｍ程度、特に好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度、望ましくは５０〜２００ｎｍに設定される。
陰極１５のシート電気抵抗は、数百オーム／シート以下に設定することが好ましい。
このように、第二の実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、以下の（９）〜（１３）のいずれか１に記す構成を備えていればよく、他の部分は適宜変形できる。
（９）陽極上に少なくともホール輸送層、有機発光層及び陰極が順次設けられ、前記有機発光層は、ホール輸送層側から赤色発光層及び青色発光層が順次設けられてなり、かつ、赤色発光層は緑色ドーパントを含有する構成。
（１０）上記（９）の構成において、赤色発光層と青色発光層との間に、発光調整層が設けられている構成。
（１１）上記（９）又は（１０）の構成において、青色発光層の厚さは、赤色発光層の厚さよりも大きい構成。
（１２）上記（９）から（１１）のいずれか１の構成において、赤色発光層は、ホール輸送性材料、赤色ドーパント及び緑色ドーパントを含有する構成。
（１３）上記（９）から（１２）のいずれか１の構成において、赤色発光層のホール移動度は、青色発光層のホール移動度よりも高い構成。
（１４）上記（９）から（１３）のいずれか１の構成において、青色発光層は、ジスチリルアミン誘導体、ピレン類、ペリレン類、アントラセン類、ベンゾオキサゾール類、ベンゾチアゾール類、ベンゾイミダゾール類、クリセン類、フェナントレン類、ジスチリルベンゼン類及びテトラアリールブタジエン類からなる群より選択される少なくとも一つの青色ドーパントと、ジスチリルアリーレン類、スチルベン類、カルバゾール誘導体、トリアリールアミン類、アルミニウムビス（２−メチル−８−キノリノラート）（ｐ−フェニルフェノラート）及び４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニルからなる群より選択される少なくとも一つのバイポーラ性ホスト材料とを含有する構成。
上述の有機電界発光素子を使用したカラー表示装置を、図６および図７に示す。
図６は、カラー表示装置１０１の全体構成の概略構成図である。カラー表示装置１０１は、コントローラ１０２、データドライバ１０３、スキャンドライバ１０４および有機電界発光パネル１０５から構成されている。
カラー表示装置１０１のコントローラ１０２は、データドライバ１０３及びスキャンドライバ１０４と接続されている。コントローラ１０２は、入力された表示データ及び制御信号に基づいて、有機電界発光パネル１０５に表示データを表示するための表示信号（走査信号）を、データドライバ１０３及びスキャンドライバ１０４に出力する。
データドライバ１０３は有機電界発光パネル１０５に形成された陽極１０７と接続され、スキャンドライバ１０４は有機電界発光パネル１０５に形成された陰極１０８と接続されている。データドライバ１０３には定電流駆動回路１０６が内蔵されている。
次に、有機電界発光パネル１０５について説明する。図７は、陰極１０８に沿った有機電界発光パネル１０５の模式断面図である。図７に示すように、有機電界発光パネル１０５は、透明基板１０９と、透明基板１０９の表面に形成された有機電界発光素子１１０と、透明基板１０９と有機電界発光素子１１０の間に設けられたカラーフィルタ（ＣＦ）１１２とを備えている。
データドライバ１０３は、表示信号に基づいて、有機電界発光パネル１０５の画素を発光させるためにスイッチングを行い、定電流駆動回路１０６により陽極１０７を介して、有機電界発光素子１１０に表示信号に応じた電流を供給する。スキャンドライバ１０４は、表示信号に対応する陰極１０８を定電源（例えばグランド）に接続する。これにより、有機電界発光素子１１０に表示する表示データの輝度に応じた電流を注入する。
カラーフィルタ１１２は、有機電界発光素子１１０から離間した位置に有機電界発光素子１１０と対応する状態で配置され、発光の取り出し方向がカバー板１１１側になっている。
カバー板１１１は、シール材１１３を介して基板に固定されている。即ち、有機電界発光素子１１０は、基板１０９、シール材１１３及びカバー板１１１により囲まれている。
有機電界発光素子１１０としては、第二の実施の形態に記載されている有機電界発光素子を用いることができる。そして有機電界発光素子１１０は、基板１０９と対向する面を除いてパッシベーション膜１１５により被膜されている。パッシベーション膜１１５は、水分の透過を防止する材質で形成されている。
陽極１０７は、基板１０９の表面に複数、平行なストライプ状に形成されている。陽極１０７は、図７において、紙面に対して垂直方向に延びるように形成されている。有機電界発光層１１４は、陽極１０７と直交する方向に延びる複数の平行なストライプ状に形成されている。
陰極１０８は、ストライプ状に形成された有機電界発光層１１４の上に積層され、陽極１０７と直交する状態に形成されている。有機電界発光素子１１０を構成する画素は、陽極１０７及び陰極１０８の交差部分において、基板１０９上にマトリックス状に配置されている。陰極１０８は、有機電界発光層１１４の発光を透過可能とするため透明に形成されている。
有機電界発光素子１１０のＲ（赤色発光）、Ｇ（緑色発光）、Ｂ（青色発光）は、それぞれ発光ピーク波長５８０ｎｍ〜６８０ｎｍ及び半値幅１０ｎｍ〜１４０ｎｍ、発光ピーク波長５１０ｎｍ〜５５０ｎｍ及び半値幅１０ｎｍ〜１４０ｎｍ、並びに発光ピーク波長４４０ｎｍ〜４９０ｎｍ及び半値幅１０ｎｍ〜１４０ｎｍを有する。
カラーフィルタ１１２のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素（図示せず）は、それぞれ透過ピーク波長５６０ｎｍ立ち上がり、透過ピーク波長５１０ｎｍ〜５５０ｎｍ及び半値幅１４０ｎｍ以下（例えば８０ｎｍ〜１４０ｎｍ）、並びに透過ピーク波長４５０ｎｍ〜４９０ｎｍ及び半値幅１４０ｎｍ以下（例えば８０ｎｍ〜１４０ｎｍ）を有する。
有機電界発光素子１１０の発光ピーク波長を中心としてこの発光ピーク波長の半値幅を増減させた範囲である有機電界発光素子１１０の発光領域は、カラーフィルタ１１２の透過ピーク波長を中心としてこの透過ピーク波長の半値幅を増減した範囲であるカラーフィルタ１１２の透過領域内に含まれる。但し、カラーフィルタ１１２のＲ（赤）の画素の透過ピーク波長に関して、５６０ｎｍ立ち上がりとは、如何なる５６０ｎｍより長い波長の光をも含み得ることを意味する。これは、５６０ｎｍより長い波長の光は、５６０ｎｍの波長の光よりも低いエネルギーを有することによる。また、このように波長の下限のみが設定されるので、半値幅は特に設定されない。
次に、上述したカラー表示装置１０１の作用を説明する。コントローラ１０２は、入力された表示データ及び制御信号に基づいて、表示信号をデータドライバ１０３及びスキャンドライバ１０４に出力する。コントローラ１０２から出力された表示信号に基づいて、定電流駆動回路１０６は、発光させるべき部分の陽極１０７及び陰極１０８の間に、表示データに応じた電流を注入する。注入された電流により発光する白色光が、カラーフィルタ１１２を透過してカバー板１１１側から出射される。白色光がカラーフィルタ１１２のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素を透過した後、対応する色の光となる。Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素の組み合わせにより、所望の色が再現される。
また、有機電界発光素子１１０の発光特性及びカラーフィルタ１１２の透過特性を前記の範囲とすることにより、各色ごとに発光波長の範囲が透過波長の範囲に含まれるため、効率的に美しい発色を得ることができる。
なお、上述した実施の形態において、カラーフィルタ１１２には無機カラーフィルタを用いてもよいし、有機カラーフィルタを用いてもよい。また上述した実施の形態において、パッシブ・マトリックス方式にてカラー表示装置１０１を具体化したが、いずれかの電極側にスイッチング機能を持たせ、アクティブ・マトリックス方式にて具体化してもよい。
次に、上述の有機電界発光素子をバックライトとして用いた液晶表示装置を説明する。図９に示すように、液晶表示装置２００は、液晶パネル２０１とバックライト２０２とからなる。  液晶パネル２０１は公知のものであり、複数の画素を有しており、それぞれの画素に対応してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタ（図示せず）が設けられている。そして、液晶を挟んで設けられている電極に印加する電圧を調整して、各画素を通過する光の量を調整する。ここで、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタの特性としては、それぞれ、透過ピーク波長５６０ｎｍ立ち上がり、透過ピーク波長５１０ｎｍ〜５５０ｎｍ及び半値幅１４０ｎｍ以下（例えば８０ｎｍ〜１４０ｎｍ）、並びに透過ピーク波長４５０ｎｍ〜４９０ｎｍ及び半値幅１４０ｎｍ以下（例えば８０ｎｍ〜１４０ｎｍ）であることが好ましい。
バックライト２０２は、第二の実施の形態に示された有機電界発光素子で構成される。バックライト２０２を構成する有機電界発光素子は、透明基板２０３に、図９における下方向に向かって順に、透明電極である陽極２０４、有機層２０５、金属電極である陰極２０６が積層され、その外側にパッシベーション膜２０７を設けて有機電界発光素子の電極や有機化合物を外部の水分や酸素から保護する。
陽極２０４、有機層２０５、陰極２０６は全て基板とほぼ同じ大きさになるように形成されており、陽極２０４から陰極２０６に向かって電流を流すと、素子全体が同時に発光する。
有機層２０５は、第二の実施の形態に記載されているように、少なくとも赤発光層と青発光層とを有し、赤発光層は緑色の発光ドーパントを含有している。そして、有機層２０５は、電流が注入されると白色に発光する。その発光は、発光ピーク波長５８０ｎｍ〜６８０ｎｍ及び半値幅１０ｎｍ〜１４０ｎｍ、発光ピーク波長５１０ｎｍ〜５５０ｎｍ及び半値幅１０ｎｍ〜１４０ｎｍ、並びに発光ピーク波長４４０ｎｍ〜４９０ｎｍ及び半値幅１０ｎｍ〜１４０ｎｍとなる特性を有する。
このように構成された液晶表示装置２００の作用を説明する。液晶パネル２０１には、図示しない液晶パネル駆動装置からの信号が入力され、この信号に従って、液晶パネル２０１の各画素における光の透過率が決まる。同時に、バックライト２０２の陽極２０４から陰極２０６に向かって電流が注入され、バックライト２０２が白色に発光する。バックライト２０２からの光は液晶パネル２０１に入射し、各画素及びカラーフィルタを通って観察者の目に届く。この際、液晶パネル２０１の画素において通過する光の量が調整され、更にカラーフィルタによって通過する光の波長領域が制限される。このようにして、液晶表示装置全体として所望の画像等を表示する。
このような液晶表示装置２００に於いても、液晶パネル２０１のカラーフィルタの透過特性及びバックライト２０２を構成する有機電界発光素子の発光特性を前記の範囲とすることにより、各色ごとに発光波長の範囲が透過波長の範囲に含まれるため、効率的に美しい発色を得ることができる。
【実施例】  以下、本発明の実施例及び比較例について以下に記すが、本発明は以下の例に限定して解釈されるものでないことは当然である。
【実施例１】  一方の面上に、陽極１０（膜厚２５０ｎｍのＩＴＯの層）が形成された透明なガラス（基板）１を用意し、基板洗浄を行った。基板洗浄は、アルカリ洗浄、純水洗浄を順次行い、乾燥させた後に紫外線オゾン洗浄を行った。
基板洗浄を行ったガラス１の陽極２上に、真空蒸着装置（カーボンるつぼ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で膜厚５０ｎｍの下記式（１）で示すＮ，Ｎ′−ビス（４′−ジフェニルアミノ−４−ビフェニリル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニルベンジジンの層を作製し、この層をホール注入輸送層１１とした。
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ホール注入輸送層１１上に、真空蒸着装置（カーボンるつぼ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で膜厚３０ｎｍの下記式（２）で示す４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（９３．０重量％）と、下記式（３）で示す４，４’−（ビス（９−エチル−３−カルバゾビニレン）−１，１’−ビフェニル（７．０重量％）とを共蒸着した層を作製し、この層を発光層１２とした。
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発光層１２上に、真空蒸着装置（カーボンるつぼ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で膜厚５ｎｍの下記式（４）で示すトリス（８−キノリノール）アルミニウム（３７重量％）と、上記式（２）で示す４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（６３重量％）とを共蒸着した層を作製し、この層を非発光層１３とした。
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非発光層１３上に、真空蒸着装置（カーボンるつぼ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で膜厚１５ｎｍの下記式（５）で示す２，５−ビス（６’−（２’，２’’−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールの層を作製し、この層を電子注入輸送層１４とした。
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電子注入輸送層１４上に、真空蒸着装置（カーボンるつぼ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で、フッ化リチウムの膜厚０．５ｎｍの層を形成し、この層を陰極界面層とした。
電子注入輸送層１４上に、タングステンボート（蒸着速度１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で膜厚１５０ｎｍのアルミニウムの層を形成し、この層を陰極１５とし、有機電界発光素子を作製した。
作製した有機電界発光素子を、ガラスキャップで封止し、陽極１０と陰極１５とを公知の駆動回路で接続し、輝度１６００ｃｄ／ｍ２における電力効率（ｌｍ／Ｗ）と、初期輝度４８００ｃｄ／ｍ２にしたときの電流を流し続けた際の初期輝度半減寿命（輝度が２４００ｃｄ／ｍ２になるまでの時間、ｈｒ）とを測定した。輝度は、輝度測定器（株式会社トプコン製、商品名ＢＭ７）にて行った。測定結果を表１に記す。
〈比較例１〉
比較例１では、非発光層１３を設けないこと以外は実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、実施例１と同様に電力効率及び初期輝度半減寿命を測定した。測定結果を表１に記す。
【実施例２〜６】
実施例２〜６では、それぞれ、非発光層におけるトリス（８−キノリノール）アルミニウムの添加割合を９重量％、１５重量％、４０重量％、５０重量％、６５重量％に変えた以外は実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、実施例１と同様に電力効率及び初期輝度半減寿命を測定した。測定結果を表１に記す。
【実施例７〜８】
実施例７〜８では、それぞれ、発光層１２の膜厚を３０ｎｍとし、非発光層１３の膜厚を２５ｎｍ、２０ｎｍに変えた以外は実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、実施例１と同様に電力効率及び初期輝度半減寿命を測定した。測定結果を表２に記す。
【実施例９】  実施例９では、非発光層１３におけるトリス（８−キノリノール）アルミニウムを、上記式（５）で示す２，５−ビス（６’−（２’，２’’−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールに変えた以外は実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、実施例１と同様に電力効率及び初期輝度半減寿命を測定した。測定結果を表３に記す。
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なお、各実施例について、非発光層１３と電子注入輸送層１４の電子移動度及びホール移動度をＴＯＦ法によって測定した。その結果、非発光層１３は、電子輸送性を備え、かつ、電子注入輸送層１４よりもホール輸送性が高いことが分かった。また、作製した有機ＥＬ素子のスペクトルを上記輝度測定器にて測定したところ、非発光層１３に含まれる材料による発光（ピーク波長）は確認されなかった。
〈評価〉
実施例１〜９及び比較例１から、非発光層１３を設けると、非発光層１３を設けない場合と比べて、電力効率はほとんど変化なく、初期輝度半減寿命が長くなることが分かった。
実施例１〜６及び比較例１から、非発光層１３のホール移動度を大きくすると、電力効率はほとんど変化なく、初期輝度半減寿命が長くなることが分かった。なお、実施例６における非発光層１３は、ＴＯＦ法による測定で、電子輸送性がホール輸送性よりも大きかった。
ＴＯＦ法によりトリス（８−キノリノール）アルミニウムの電子移動度及びホール移動度を測定したところ、電子輸送性を備え、かつ、電子注入輸送層よりもホール輸送性が高いことが分かった。この結果と実施例１〜８及び比較例１から、非発光層１３は、電子輸送性を備え、かつ、電子注入輸送層よりもホール輸送性が高い材料を含有するとよいことが分かった。
実施例９及び比較例１から、電子注入輸送層に含有される材料と、ホール輸送性材料とを含有させた非発光層１３でも本発明による効果が得られることが分かった。
実施例１〜８及び比較例１から、ホール輸送性材料として発光層１２に含有される材料（ホスト）を採用しても本発明による効果が得られることが分かった。
実施例４、７、８及び比較例１から、非発光層１３の膜厚を厚くすると初期輝度半減寿命が長くなることが分かった。
【実施例１０】  一方の面上に、陽極１０（膜厚１７０ｎｍのＩＴＯの層）が形成された透明なガラス（基板）２を用意し、基板洗浄を行った。基板洗浄は、アルカリ洗浄、純水洗浄を順次行い、乾燥させた後にエキシマＵＶ洗浄を行った。
陽極１０上に、真空蒸着装置（カーボンるつぼ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で、トリス［４−［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル］アミンの膜厚１０ｎｍの層を作製し、この層をホール注入層３１とした。
ホール注入層３１上に、真空蒸着装置（カーボンるつぼ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニルを蒸着した膜厚７０ｎｍの層を作製し、この層をホール輸送層５１とした。
ホール輸送層５１上に、真空蒸着装置（カーボンるつぼ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で、赤色発光層ホスト材料である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、赤色ドーパントである［２−ｔ−ブチル−６−［ｔｒａｎｓ−２−（２，３，５，６−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−ベンゾ［ｉ，ｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン］−１，３−プロパンジニトリル（０．５重量％）、及び緑色発光ドーパントであるＮ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（１重量％）を共蒸着した膜厚５ｎｍの層を作製し、この層を赤色発光層３２１とした。
赤色発光層３２１上に、真空蒸着装置（カーボンるつぼ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で、青色発光層ホスト材料である４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル、及び青色ドーパントである４，４’−ビス［２−（Ｎ−エチルカルバゾール−２−イル）ビニル］ビフェニル（３重量％）を共蒸着した膜厚２５ｎｍの層を作製し、この層を青色発光層３２０とした。
なお、赤色発光層のホール移動度と、前記青色発光層のホール移動度を測定したところ、赤色発光層のホール移動度の方が高かった。
また、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニルのホール移動度、電子移動度を測定した結果、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニルはバイポーラ性材料であった。
青色発光層３２０上に、真空蒸着装置（カーボンるつぼ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で、トリス（８−キノリノール）アルミニウムの膜厚１５ｎｍの層を形成し、この層を電子輸送層５４とした。
電子輸送層５４上に、真空蒸着装置（カーボンるつぼ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で、フッ化リチウムの膜厚０．５ｎｍの層を形成し、この層を電子注入層３４とした。
電子注入層３４上に、タングステンボート（蒸着速度１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で、アルミニウムの膜厚１００ｎｍの層を形成し、この層を陰極１５とし、有機電界発光素子を作製した。
作製した有機電界発光素子を、ガラスキャップで封止した。この有機電界発光素子の輝度１６００ｃｄ／ｍ２における発光色の色度座標、発光効率（ｌｍ／Ｗ）、電流を流し続けた際の初期輝度（４８００ｃｄ／ｍ２に設定）の半減寿命（輝度が２４００ｃｄ／ｍ２になるまでの時間）及び色度変化を測定した。輝度は、輝度測定器（株式会社トプコン製、商品名ＢＭ７）を用いて測定した。また、色度変化は、色度ｘの変化量の２乗と色度ｙの変化の２乗との和の平方根で定義した。なお、色度の変化量とは、初期の色度と輝度が半減したときの色度との差である。測定結果等を表４に記す。
また、発光スペクトルを、スペクトル測定器（株式会社トプコン製、商品名ＳＲ−２）によって測定したところ、発光スペクトルが、４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下、５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下、および５８０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の領域に極大点を有していた。
【実施例１１〜３２】
基板２、陽極１０、ホール輸送層５１、青色発光層３２０、電子注入層３４及び陰極１５は、実施例１１〜３２においても、実施例１０と同様にして形成された。
その他の層は、下記の表４及び５にまとめて示す材料により、形成された。表４及び５中の化合物番号は、以下の通りである。
１：トリス（８−キノリノール）アルミニウム
２：４，４’−ビス（２，２‘−ジフェニルビニル）ビフェニル
３：４，４’−ビス［２−（Ｎ−エチルカルバゾール−２−イル）ビニル］ビフェニル
４：４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
５：［２−ｔ−ブチル−６−［ｔｒａｎｓ−２−（２，３，５，６−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−ベンゾ［ｉ，ｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン］−１，３−プロパンジニトリル
６：Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン
７：トリス［４−［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル］アミン
８：２，９−ジメチル−４，７−ジフェニルフェナントロリン
９：４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
１０：７−ジエチルアミノベンゾ［ａ］フェノキサジン−９Ｈ−３−オン
１１：ｃｉｓ−２−（１，３−ベンゾチアゾール−２−イル）−３−（８−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−ベンゾ［ｉ，ｊ］キノリジン−９−イル）アクリル酸ラクトン
１２：トリス［４−［Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル］アミン
１３：ジベンゾ［ｃ，ｎ］キナクリドン
１４：ポルフィリン−銅（ＩＩ）錯体
１５：［２−メチル−６−［ｔｒａｎｓ−２−（２，３，５，６−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−ベンゾ［ｉ，ｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン］−１，３−プロパンジニトリル
１６：３−（１，３−ベンゾチアゾール−２−イル）−７−ジエチルアミノクマリン
１７：ジベンゾ［ｆ，ｇ：ｓ，ｔ］ペンタセン
１８：７’−アザ−８’−シクロヘキシル−９−チアアントロ［１０ａ，１０−ａ：９，９ａ−ｍ：５，１０ａ−１］アントラセン−１０−オン
１９：ジベンゾテトラフェニルペリフランテン
２０：アントロ［７，６−ｏ：６，５ａ−ｐ：５ａ，５−ｑ：５，４ａ−ｒ：４ａ，４−ｓ］テトラセン
２１：ジナフト［２，１−ｄ：１，８ａ−ｅ：８ａ，８−ｆ：８，７−ｇ］［４，３−ｊ］アントラセン
２２：ジベンゾ［ｄ，ｅ：ｕ，ｖ］ペンタセン
電子輸送層５４は、実施例１１においてのみ、陰極側から２，９−ジメチル−４，７−ジフェニルフェナントロリン（８）及びトリス（８−キノリノール）アルミニウム（１）の順に７．５ｎｍずつ積層した二層構造とした。実施例１２〜３２においては、実施例１０と同様にして電子輸送層５４が形成された。
なお、実施例１１〜３２の赤色発光層のホール移動度と、前記青色発光層のホール移動度を測定したところ、赤色発光層のホール移動度の方が高かった。
発光調整層は、実施例１１、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６及び２８において、赤色発光層３２１及び青色発光層３２０の間に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（４）を蒸着して膜厚１ｎｍにて形成された。
赤色発光層３２１及びホール注入層３１は、下記の表４及び５において示されるように、種々の材料が蒸着されて形成された。赤色発光層３２１中のホスト材料は、実施例１２においてのみ、４，４’−［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（９）が用いられ、実施例１１及び１３〜３２においては、実施例１０と同様に４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（４）を用いて形成された。
実施例１１〜３２において作製した有機ＥＬ素子による発光ついて、実施例１０と同様に、輝度１６００ｃｄ／ｍ２における発光色の色度座標、発光効率（ｌｍ／Ｗ）、電流を流し続けた際の初期輝度（４８００ｃｄ／ｍ２に設定）の半減寿命（輝度が２４００ｃｄ／ｍ２になるまでの時間）及び色度変化を測定した。輝度は、輝度測定器（株式会社トプコン製、商品名ＢＭ７）を用いて測定した。また、色度変化は、色度ｘの変化量の２乗と色度ｙの変化の２乗との和の平方根で定義した。なお、色度の変化量とは、初期の色度と輝度が半減したときの色度との差である。測定結果等を表４及び５に記す。
また、発光スペクトルを、スペクトル測定器によって測定したところ、発光スペクトルが、４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下、５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下、および５８０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の領域に極大点を有していた。
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〈比較例２〜５〉
下記の表６に示す材料により、本発明の有機電界発光素子とは、赤色発光層及び青色発光層の積層順が異なる比較例の有機電界発光素子を、実施例と同様にして作製した。表６中の化合物番号は、上記の表４及び５中の化合物番号と共通である。
比較例の有機電界発光素子を、実施例と同様にして、発光色の色度座標、輝度１６００ｃｄ／ｍ２における発光効率（ｌｍ／Ｗ）、電流を流し続けた際の初期輝度（４８００ｃｄ／ｍ２に設定）の半減寿命（輝度が２４００ｃｄ／ｍ２になるまでの時間）及び色度変化を測定した。輝度は、輝度測定器（株式会社トプコン製、商品名ＢＭ７）を用いて測定した。また、色度変化は、色度ｘの変化量の２乗と色度ｙの変化の２乗との和の平方根で定義した。なお、色度の変化量とは、初期の色度と輝度が半減したときの色度との差である。測定結果等を表６に記す。
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表４〜６から分かるように、実施例の有機電界発光素子では、発光色の色度座標はいずれも優れた白色度を示した。これに対して比較例の有機電界発光素子では、色度座標のうち特にｙ座標の値が大きく、白色度が優れなかった。
また、実施例の有機電界発光素子においては、比較例の有機電界発光素子に比較して、発光効率及び素子寿命が大幅に向上した。
従って、実施例の有機電界発光素子においては、その陽極側から赤色発光層（赤色発光ドーパント及び緑色発光ドーパントを含む）、青色発光層（青色ドーパントを含む）を順に設けることにより、優れた白色度が得られ、同時に高い発光効率及び長い素子寿命も得られることが分かった。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成17年8月31日(2005.8.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施の形態に係る有機電界発光素子の層構成例を説明するための断面図である。
【図２】第一の実施の形態に係る有機電界発光素子の変形例の層構成例を説明するための断面図である。
【図３】第一の実施の形態に係る有機電界発光素子の変形例の層構成を示した断面図である。
【図４】第一の実施の形態に係る有機電界発光素子の変形例の層構成を示した断面図である。
【図５】第二の実施の形態に係る有機電界発光素子の層構成例を説明するための断面図である。
【図６】カラー表示装置の全体構成の概略構成図である。
【図７】図６のカラー表示装置に用いられる有機電界発光パネルの模式断面図である。
【図８】図６のカラー表示装置に用いられる、カラーフィルタの透過ピーク波長及びこの半値幅、並びに有機電界発光素子の発光ピーク波長及びこの半値幅を示した表である。
【図９】有機電界発光素子をバックライトとして用いた液晶表示装置の、模式断面図である。
【国際調査報告】
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