JP2007189002A - 有機エレクトロルミネッセンス素子および有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】白色発光、かつ、高い発光効率を得ることができ、更に発光寿命に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することであり、特にカラーフィルターとの組合せにおいて優れた色再現性を得ることのできる、白色バックライトを提供することが可能な有機エレクトロルミネッセンス素子及び該有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた演色性に優れた有機エレクトロルミネッセンスディスプレイを提供することである。
【解決手段】支持基板上に少なくとも陽極、陰極、及び該陽極、陰極間に燐光を発光する発光層および蛍光を発光する発光層を少なくとも有し、得られる光が少なくとも青色光を放出する有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光極大波長の異なる２種の青色発光材料を用いることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【選択図】なし

Description

本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイに関し、詳しくは、発光効率、発光寿命に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子および演色性に優れた有機エレクトロルミネッセンスディスプレイに関する。

発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）がある。

有機ＥＬ素子は、発光する化合物（発光材料）を含有する発光層を陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光する素子であり、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、更に自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。

今後の有機ＥＬ素子の開発として更に低消費電力で、効率よく高輝度に発光する有機ＥＬ素子が望まれている。

高輝度化の観点から、発光材料としては蛍光発光材料より発光効率の優れる燐光発光材料が着目されつつある。しかしながら、青色の燐光発光材料としては高い発光効率を有するものが見出されているが、寿命および色純度の点で満足できるレベルのものは見出されていないのが実情である。

例えば、特許文献１には、青色蛍光材料と他色の燐光発光材料の組み合わせによる高効率化が提案されている。しかしながら、青色も含めた全燐光発光素子に比較すると高効率化は未だ充分とはいえない。

本願においては、青色発光材料として、蛍光材料と燐光材料を併用することにより、高効率化のみならず高寿命と色再現性を改善するものである。

さらに、青色蛍光材料を含む層の陰極側に正孔阻止層を設けることにより、効率に劣る青色蛍光材料の発光効率を高め、高寿命の白色発光の有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。更に、これをバックライトして得られた白色光をカラーフィルターを介して観察することにより高い演色性（色再現性）を有する有機ＥＬディスプレイが得られる。
特開２００５−２０３３６４号公報

従って、本発明の目的は、白色発光であると共に、高い発光効率を得ることができ、更に発光寿命に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することであり、特にカラーフィルターとの組合せにおいて優れた色再現性を得ることのできる、白色バックライトを提供することが可能な有機エレクトロルミネッセンス素子及び該有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた演色性（色再現性）に優れた有機エレクトロルミネッセンスディスプレイを提供することである。

本発明の上記目的は下記の構成により達成される。

１．支持基板上に少なくとも陽極、陰極、及び該陽極、陰極間に燐光を発光する発光層および蛍光を発光する発光層を少なくとも有し、得られる光が少なくとも青色光を放出する有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光極大波長の異なる２種の青色発光材料を用いることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

２．前記青色発光材料のうち、短波側青色発光材料の発光ピークが４３０〜４６５ｎｍにあり、かつ長波側青色発光材料の発光ピークが４６５〜４８５ｎｍにあることを特徴とする前記１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

３．前記青色発光材料のうち、短波側青色発光材料が蛍光発光材料であり、長波側青色発光材料が燐光発光材料であることを特徴とする前記１または２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

４．青色光および他色の発光の組み合わせにより白色光を放出することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

５．赤色燐光発光材料を含む発光層を有することを特徴とする前記１〜４のいずれか１項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

６．緑色燐光発光材料を含む発光層を有することを特徴とする前記１〜５のいずれか１項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

７．前記１〜６のいずれか１項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子から放出される光を、青色フィルタ、緑色フィルタ、赤色フィルタを介し、青色光、緑色光、赤色光を得るようにしたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ。

本発明により、白色発光で、高い発光効率、発光寿命に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができ、また、これを白色バックライトとして用いカラーフィルターと組合せることで、演色性（色再現性）に優れた有機エレクトロルミネッセンスディスプレイを得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

《層構成》
本発明の有機ＥＬ素子の構成層である発光層は、少なくとも青色発光層を含み、さらに緑色発光層あるいは赤色発光層のような青以外の発光層を組み合わせて構成されることが好ましい。該構成層は単層でも複数層でもよく、また、前記構成層同士は隣接していてもよく、各構成層の間に後述する、非発光性の中間層を有していてもよい。

本発明の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。ここで、発光層ユニットは、陽極／陰極の両電極に各々接触するキャリア注入層及び／又はキャリア輸送層を除く有機層を指し、これらの膜厚が１５ｎｍ以上３０ｎｍ以下が好ましい。低駆動電圧の点からは、該発光層ユニットの膜厚が薄いほど好ましいが、励起子の拡散による低輝度を避けるために少なくとも１５ｎｍ以上が好ましく。更に好ましくは、２０ｎｍ以上２８ｎｍ以下である。発光層は複数層に分けても構わないが、本発明では少なくとも赤色を発光する材料を含有する層の一層が、発光層ユニットの中で最も陰極側に設置される。例えば、青色と赤色を発光するドーパント材料を同一層に含有させて層を発光ユニット層の最も陰極側に設ける場合も、本発明内である。

（ｉ）陽極／正孔輸送層／発光層ユニット／電子輸送層／陰極
（ii）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層ユニット／電子輸送層／陰極
（iii）陽極／正孔輸送層／発光層ユニット／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（iv）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層ユニット／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
ここで、発光層ユニットとは、少なくとも青色発光層を含み、さらに緑色発光層あるいは赤色発光層のような青以外の発光層を組み合わせて構成されることが好ましい。該赤色、該緑色、該青色の各構成層は単層でも複数層でもよく、また、前記赤色、前記緑色、前記青色の各発光層同士は隣接していてもよい。また、後述するような非発光性の中間層を有していてもよい。

本発明では、前記青色発光層として、発光極大波長の異なる２種の青色発光材料を用いることが特徴であり、これら２種の青色発光材料は同一構成層に含有させてもよく、それぞれ単独の構成層として設けても良い。

また、本発明に用いられる発光層ユニットは、少なくとも青色発光層を有し、好ましくは赤色／緑色／青色の三色の発光層を有するが、前記青色の極大波長が４３０ｎｍ〜４８５ｎｍ、前記緑色の極大波長が５１０ｎｍ〜５５０ｎｍ、前記赤色の極大波長が６００ｎｍ〜６４０ｎｍの範囲にあることが好ましい。また、該ユニットは、各発光層間に、後述する非発光性の中間層を有していることが好ましい。

《陽極》
有機ＥＬ素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃−ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式など湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。更に膜厚は材料にもよるが、通常１０〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。

《陰極》
一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。

また、陰極に上記金属を１〜２０ｎｍの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。

次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層として用いられる、注入層、阻止層、電子輸送層等について説明する。

《注入層：電子注入層、正孔注入層》
注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。

注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（１２３〜１６６頁）に詳細に記載されており、正孔注入層（陽極バッファー層）と電子注入層（陰極バッファー層）とがある。

陽極バッファー層（正孔注入層）は、特開平９−４５４７９号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。

陰極バッファー層（電子注入層）は、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。上記バッファー層（注入層）はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその膜厚は０．１ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましい。

《阻止層：正孔阻止層、電子阻止層》
阻止層は、上記の如く、有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平１１−２０４２５８号公報、同１１−２０４３５９号公報、及び「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層がある。

正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係わる正孔阻止層として用いることができる。

本発明の有機ＥＬ素子の正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。

また、本発明においては、複数の発光色の異なる発光層を有するが、このような場合にはその発光極大波長が最も短波にある発光層が、全発光層中、最も陽極に近いことが好ましいが、このような場合、該最短波層と、該層の次に陽極に近い発光層との間に正孔阻止層を追加して設けることが好ましい。更には、該位置に設けられる正孔阻止層に含有される化合物の５０質量％以上が、前記最短波発光層のホスト化合物に対し、そのイオン化ポテンシャルが０．３ｅＶ以上大きいことが好ましい。

イオン化ポテンシャルは化合物のＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）レベルにある電子を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義され、例えば下記に示すような方法により求めることができる。
（１）米国Ｇａｕｓｓｉａｎ社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるＧａｕｓｓｉａｎ９８（Ｇａｕｓｓｉａｎ９８、Ｒｅｖｉｓｉｏｎ Ａ．１１．４，Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ，ｅｔ ａｌ，Ｇａｕｓｓｉａｎ，Ｉｎｃ．，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ ＰＡ，２００２．）を用い、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊を用いて構造最適化を行うことにより算出した値（ｅＶ単位換算値）の小数点第２位を四捨五入した値としてイオン化ポテンシャルを求めることができる。この計算値が有効な背景には、この手法で求めた計算値と実験値の相関が高いためである。
（２）イオン化ポテンシャルは光電子分光法で直接測定する方法により求めることもできる。例えば、理研計器社製の低エネルギー電子分光装置「Ｍｏｄｅｌ ＡＣ−１」を用いて、あるいは紫外光電子分光として知られている方法を好適に用いることができる。

一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明に係わる正孔阻止層、電子輸送層の膜厚としては好ましくは３ｎｍ〜１００ｎｍであり、更に好ましくは５ｎｍ〜３０ｎｍである。

《発光層》
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であるが、発光層と隣接層との界面近傍でもよい。本発明に係る発光層は、発光極大波長が４３０ｎｍ〜４８５ｎｍの範囲にある青色発光層を有し、発光極大波長の異なる２種の青色発光材料を用いていれば、特に制限はない。

本発明には、少なくとも青色発光層を有し、好ましくは赤色／緑色／青色の三色の発光層を有するが、前記青色の極大波長が４３０ｎｍ〜４８５ｎｍ、前記緑色の極大波長が５１０ｎｍ〜５５０ｎｍ、前記赤色の極大波長が６００ｎｍ〜６４０ｎｍの範囲にあることが好ましい。また、発光層の積層順としては特に制限はなく、各発光層間に、後述する非発光性の中間層を有していることが好ましい。

発光層の膜厚の総和は特に制限はないが、膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、且つ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、２ｎｍ〜５μｍの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは２ｎｍ〜２００ｎｍの範囲に調整され、特に好ましくは、１０ｎｍ〜３０ｎｍの範囲である。発光層の作製には、後述する発光ドーパントやホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により成膜して形成することができる。各々の発光層の膜厚としては、２ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは、２ｎｍ〜２０ｎｍの範囲に調整することである。青、緑、赤の各発光層の膜厚の関係については、特に制限はない。また、前記の極大波長を維持する範囲において、各発光層には複数の発光性化合物を混合してもよい。例えば、青発光層に、極大波長４３０ｎｍ〜４８５ｎｍの青発光性化合物と、極大波長５１０ｎｍ〜５５０ｎｍの緑発光性化合物を混合して用いてもよい。次に、発光層に含まれるホスト化合物、発光ドーパント（発光ドーパント化合物ともいう）について説明する。

（ホスト化合物）
本発明の有機ＥＬ素子の発光層に含まれるホスト化合物とは、室温（２５℃）におけるリン光発光のリン光量子収率が、０．１未満の化合物と定義される。好ましくはリン光量子収率が０．０１未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での質量比が２０％以上であることが好ましい。ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、または複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機ＥＬ素子を高効率化することができる。また、後述する発光ドーパントとして用いられるリン光性化合物等を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。リン光性化合物の種類、ドープ量を調整することが可能であり、照明、バックライトへの応用もできる。

公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。例えば、特開２００１−２５７０７６号公報、同２００２−３０８８５５号公報、同２００１−３１３１７９号公報、同２００２−３１９４９１号公報、同２００１−３５７９７７号公報、同２００２−３３４７８６号公報、同２００２−８８６０号公報、同２００２−３３４７８７号公報、同２００２−１５８７１号公報、同２００２−３３４７８８号公報、同２００２−４３０５６号公報、同２００２−３３４７８９号公報、同２００２−７５６４５号公報、同２００２−３３８５７９号公報、同２００２−１０５４４５号公報、同２００２−３４３５６８号公報、同２００２−１４１１７３号公報、同２００２−３５２９５７号公報、同２００２−２０３６８３号公報、同２００２−３６３２２７号公報、同２００２−２３１４５３号公報、同２００３−３１６５号公報、同２００２−２３４８８８号公報、同２００３−２７０４８号公報、同２００２−２５５９３４号公報、同２００２−２６０８６１号公報、同２００２−２８０１８３号公報、同２００２−２９９０６０号公報、同２００２−３０２５１６号公報、同２００２−３０５０８３号公報、同２００２−３０５０８４号公報、同２００２−３０８８３７号公報等が挙げられる。本発明においては、発光層のホスト化合物の５０質量％以上が、燐光発光エネルギーが２．９ｅＶ以上かつＴｇが９０℃以上のものである同一の化合物であることが好ましい。驚くべきことにＴｇが９０℃以上で、個々には耐久性に優れた材料でも、発光層ごとに別の化合物を用いた場合には素子全体の保存特性が、全発光層に同じ化合物を用いた場合と比較し、劣化する場合があることが見出された。この原因については、明確には判っていないが、全発光層のホスト化合物の５０質量％以上が同一、即ち実質的に全発光層のホスト化合物が同一の場合には、均一の膜面性状が得られやすいが、発光層ごと別の化合物を用いた場合には、個々の化合物は安定でも、層界面等で不均一性が発生しやすいことがこの原因とも考えられる。

（発光ドーパント）
本発明に係る発光ドーパントについて説明する。本発明では発光極大波長の異なる２種の青色発光材料（発光ドーパント）を用いる。好ましくは前記２種の青色発光材料のうち短波側青色発光材料の発光ピークが４３０〜４６５ｎｍ、長波側青色発光材料の発光ピークが４６５〜４８５ｎｍである。本発明にかかわる発光ドーパントとしては、蛍光性化合物、燐光発光体（リン光性化合物、リン光発光性化合物等ともいう）を用いることが出来るが、発光効率が高く、長寿命であり且つ演色性に優れた有機ＥＬ素子を得る観点からは、本発明の有機ＥＬ素子の発光層や発光ユニットに使用される発光ドーパント（単に、発光材料ということもある）は、上記のホスト化合物を含有すると同時に、前記短波側青色発光材料としては蛍光発光体を、また、前記もう一つの長波側青色発光材料、赤色発光材料および緑色発光材料としては燐光発光体を含有することが好ましい。

（燐光発光体）
本発明に係る燐光発光体は、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には、室温（２５℃）にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、２５℃において０．０１以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は０．１以上である。上記リン光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光IIの３９８頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係るリン光発光体は、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率（０．０１以上）が達成されればよい。燐光発光体の発光は原理としては２種挙げられ、一つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーを燐光発光体に移動させることで燐光発光体からの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つは燐光発光体がキャリアトラップとなり、燐光発光体上でキャリアの再結合が起こり燐光発光体からの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、燐光発光体の励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。燐光発光体は、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。本発明に係る燐光発光体としては、好ましくは元素の周期表で８族〜１０族の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくはイリジウム化合物（イリジウム錯体系化合物）、オスミウム化合物（オスミウム錯体系化合物）、または白金化合物（白金錯体系化合物）、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。

（蛍光発光体（蛍光性ドーパント等ともいう））
蛍光発光体（蛍光性ドーパント）の代表例としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、又は希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。

また、従来公知のドーパントも本発明に用いることができ、例えば、国際公開第００／７０６５５号パンフレット、特開２００２−２８０１７８号公報、特開２００１−１８１６１６号公報、特開２００２−２８０１７９号公報、特開２００１−１８１６１７号公報、特開２００２−２８０１８０号公報、特開２００１−２４７８５９号公報、特開２００２−２９９０６０号公報、特開２００１−３１３１７８号公報、特開２００２−３０２６７１号公報、特開２００１−３４５１８３号公報、特開２００２−３２４６７９号公報、国際公開第０２／１５６４５号パンフレット、特開２００２−３３２２９１号公報、特開２００２−５０４８４号公報、特開２００２−３３２２９２号公報、特開２００２−８３６８４号公報、特表２００２−５４０５７２号公報、特開２００２−１１７９７８号公報、特開２００２−３３８５８８号公報、特開２００２−１７０６８４号公報、特開２００２−３５２９６０号公報、国際公開第０１／９３６４２号パンフレット、特開２００２−５０４８３号公報、特開２００２−１００４７６号公報、特開２００２−１７３６７４号公報、特開２００２−３５９０８２号公報、特開２００２−１７５８８４号公報、特開２００２−３６３５５２号公報、特開２００２−１８４５８２号公報、特開２００３−７４６９号公報、特表２００２−５２５８０８号公報、特開２００３−７４７１号公報、特表２００２−５２５８３３号公報、特開２００３−３１３６６号公報、特開２００２−２２６４９５号公報、特開２００２−２３４８９４号公報、特開２００２−２３５０７６号公報、特開２００２−２４１７５１号公報、特開２００１−３１９７７９号公報、特開２００１−３１９７８０号公報、特開２００２−６２８２４号公報、特開２００２−１００４７４号公報、特開２００２−２０３６７９号公報、特開２００２−３４３５７２号公報、特開２００２−２０３６７８号公報等が挙げられる。

尚、本発明において、青色発光材料（ドーパント）の発光色は、単一の発光ドーパント（発光材料）を有する有機ＥＬ素子を作製し、単一発光層における各発光材料の正面輝度１０００ｃｄ／ｍ²としたときの発光極大波長を測定する。

例えば、発光材料の発光極大波長を測定するための標準的な有機ＥＬ素子の処方は、以下のようなものである。

実施例と同様のＩＴＯ付きガラス基板上に、以下の構成で、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送・注入層／陰極の層順で有機ＥＬ素子を作製する。発光層以外の各層の膜厚も同時に示した。単一発光材料での発光極大を測定する発光層の構成は、ホスト材料、また、発光ドーパントの比率（ホスト材料に対し１〜１０％）等は、発光が一定の輝度（１０００ｃｄ／ｍ²）に達するように選択する。測定はコニカミノルタセンシング社製分光放射輝度計ＣＳ−１０００を用いることができる。

〈発光極大波長測定用素子の構成（ＢＣｚＶＢｉ：青色蛍光発光材料）〉
陽極 ：ＩＴＯ 膜厚 １５０ｎｍ
正孔注入層 ：ＣｕＰｕ 膜厚 ４０ｎｍ
正孔輸送層 ：α―ＮＰＤ 膜厚 １０ｎｍ
発光層 ：発光ドーパント ホスト材料の１〜１０質量％
ホスト材料（発光ドーパントにより選択）
トータル膜厚 １５ｎｍ
正孔阻止層 ：ＢＡｌｑ 膜厚 ３ｎｍ
電子輸送／注入層：ドーパント ＣｓＦ ２０％含有
ホスト材料 ＢＣＰ トータル膜厚 ４０ｎｍ
陰極 ：アルミニウム 膜厚 １２０ｎｍ
発光ドーパントと組み合わせるホスト材料については、それぞれの発光ドーパントついて最適なものを選択する。また、発光ドーパントの量についても、前記発光輝度を得る範囲であればよい。例えば、発光ドーパントがＢＣｚＶＢｉのときには、ホスト材料としてＤＰＶＢｉを発光ドーパントの含有量は５％程度でよい。また、後述する（ＦＩｒｐｉｃ：青色燐光発光材料）の場合には、ホスト材料としては後述のＨｏｓｔ−１また、発光ドーパントの含有量は６％でよい。他の発光材料においても同様に素子を組んでその発光極大を測定できる。実施例には具体的に示した。

《非発光性の中間層》
本発明に係る非発光性の中間層について説明する。本発明に係る非発光性の中間層とは、上記の発光層ユニットの各発光層の間に設けられる。非発光性の中間層の膜厚としては、１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲にあるのが好ましく、更には３ｎｍ〜１０ｎｍの範囲にあることが、隣接発光層間のエネルギー移動など相互作用を抑制し、且つ、素子の電流電圧特性に大きな負荷を与えないという観点から好ましい。この非発光性の中間層に用いられる材料としては、発光層のホスト化合物と同一でも異なっていてもよいが、隣接する２つの発光層のすくなくとも一方の発光層のホスト材料と同一であることが好ましい。非発光性の中間層は、非発光各発光層と共通の化合物（例えば、ホスト化合物等）を含有していてもよく、各々共通ホスト材料（ここで、共通ホスト材料が用いられるとは、燐光発光エネルギー、ガラス転移点等の物理化学的特性が同一である場合やホスト化合物の分子構造が同一である場合等を示す。）を含有することにより、発光層−非発光層間の層間の注入障壁が低減され、電圧（電流）を変化させても正孔と電子の注入バランスが保ちやすいという効果を得ることができる。また、電圧（電流）をかけたときの色ずれが改善されるという効果が得られることも判った。更に、非発光性の中間層に各発光層に含まれるホスト化合物と同一の物理的特性または同一の分子構造を有するホスト材料を用いることにより、従来の有機ＥＬ素子作製の大きな問題点である、素子作製の煩雑さをも併せて解消することが出来る。更に、上記のように、共通ホスト材料の最低励起三重項エネルギー準位Ｔ１が、燐光発光体の最低励起三重項エネルギー準位Ｔ２よりも高い励起三重項エネルギーを有する材料を用いることで、発光層の三重項励起子を効果的に発光層内に閉じ込めるので高効率な素子を得られることが判った。また、青・緑・赤の３色の有機ＥＬ素子においては、各々の発光材料に燐光発光体を用いる場合、青色の燐光発光体の励起３重項エネルギーが一番大きくなるが、前記青色の燐光発光体よりも大きい励起３重項エネルギーを有するホスト材料を発光層と非発光性の中間層とが共通のホスト材料として含んでいてもよい。

本発明の有機ＥＬ素子においては、ホスト材料はキャリアの輸送を担うため、キャリア輸送能を有する材料が好ましい。キャリア輸送能を表す物性としてキャリア移動度が用いられるが、有機材料のキャリア移動度は一般的に電界強度に依存性が見られる。電界強度依存性の高い材料は正孔と電子注入・輸送バランスを崩しやすい為、中間層材料、ホスト材料は移動度の電界強度依存性の少ない材料を用いることが好ましい。また、一方では、正孔や電子の注入バランスを最適に調整するためには、非発光性の中間層は、阻止層即ち、正孔阻止層、電子阻止層として機能することも好ましい態様としてあげられる。

《正孔輸送層》
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。

正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。

正孔輸送材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第３級アミン化合物を用いることが好ましい。

芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、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（ＴＰＤ）；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′−ジアミノビフェニル；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′−ジアミノジフェニルエーテル；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、更には米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された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（ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられる。

更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。

また、特開平１１−２５１０６７号公報、Ｊ．Ｈｕａｎｇ ｅｔ．ａｌ．著文献（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ８０（２００２），ｐ．１３９）に記載されているような所謂ｐ型正孔輸送材料を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られることから、これらの材料を用いることが好ましい。

正孔輸送層は上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５〜２００ｎｍである。この正孔輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。

また、不純物をドープしたｐ性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号、特開２０００−１９６１４０号、特開２００１−１０２１７５号、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）などに記載されたものが挙げられる。本発明においては、このようなｐ性の高い正孔輸送層を用いることが、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。

《電子輸送層》
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。

従来、単層の電子輸送層、及びこれらを複数層とする場合は、発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる）としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。更に、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。

また、８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）、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、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）等、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、ＧａまたはＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、ｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣ等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。

電子輸送層は上記電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５〜２００ｎｍである。電子輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。また、不純物をドープしたｎ性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、特開平１０−２７０１７２号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、特開２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）などに記載されたものが挙げられる。

本発明においては、このようなｎ性の高い電子輸送層を用いることがより低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。

《支持基盤》
本発明の有機ＥＬ素子に用いることのできる支持基盤（以下、基体、基板、基材、支持体等ともいう）としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明であっても不透明であってもよい。支持基盤側から光を取り出す場合には、支持基盤は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な支持基盤としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい支持基盤は、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。

樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＴＡＣ）、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル或いはポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）或いはアペル（商品名三井化学社製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、水蒸気透過度が０．０１ｇ／ｍ²・ｄａｙ・ａｔｍ以下のバリア性フィルムであることが好ましく、更には、酸素透過度１０^-3ｇ／ｍ²／ｄａｙ以下、水蒸気透過度１０^-5ｇ／ｍ²／ｄａｙ以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。

該バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素など素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素などを用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造をもたせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。

該バリア膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法などを用いることができるが、特開２００４−６８１４３号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。

不透明な支持基盤としては、例えばアルミ、ステンレス等の金属板・フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。

本発明の有機ＥＬ素子の発光の、室温における外部取り出し効率は１％以上であることが好ましく、より好ましくは５％以上である。ここに、外部取り出し量子効率（％）＝有機ＥＬ素子外部に発光した光子数／有機ＥＬ素子に流した電子数×１００である。

また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、有機ＥＬ素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、有機ＥＬ素子の発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下が好ましい。

《封止》
本発明に用いられる封止手段としては、例えば封止部材と、電極、支持基盤とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。封止部材としては、有機ＥＬ素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも、平板状でもよい。また、透明性、電気絶縁性は特に問わない。

具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウムおよびタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。本発明においては、素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。更には、ポリマーフィルムは、酸素透過度１０^-3ｇ／ｍ²／ｄａｙ以下、水蒸気透過度１０^-5ｇ／ｍ²／ｄａｙ以下のものであることが好ましい。封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。

接着剤として具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化および熱硬化型接着剤、２−シアノアクリル酸エステルなどの湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系などの熱および化学硬化型（二液混合）を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。

なお、有機ＥＬ素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から８０℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。封止部分への接着剤の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。

また、有機層を挟み支持基盤と対向する側の電極の外側に、該電極と有機層を被覆し、支持基盤と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素など素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素などを用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法などを用いることができる。

封止部材と有機ＥＬ素子の表示領域との間隙には、気相および液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体や、フッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また、真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。

吸湿性化合物としては例えば金属酸化物（例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等）、硫酸塩（例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等）、金属ハロゲン化物（例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等）、過塩素酸類（例えば過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等）等があげられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物および過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。

《保護膜、保護板》
有機層を挟み支持基盤と対向する側の前記封止膜あるいは前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために保護膜、あるいは保護板を設けてもよい。特に、封止が前記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量かつ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。

《有機ＥＬ素子の作製方法》
本発明の有機ＥＬ素子の作製方法の一例として、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について説明する。

まず適当な基体上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に有機ＥＬ素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層の有機化合物薄膜を形成させる。

この有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、前記の如く蒸着法、ウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法）等があるが、均質な膜が得られやすく、且つピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法が特に好ましい。更に層毎に異なる成膜法を適用してもよい。成膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度５０〜４５０℃、真空度１０^-6〜１０^-2Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚０．１ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５〜２００ｎｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。

これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより所望の有機ＥＬ素子が得られる。この有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる成膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。

また作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られた多色の表示装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。

《用途》
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。発光光源として、例えば、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではないが、本発明においては、特に液晶表示装置のバックライトのようなカラーフィルタを介して光を得る用途にて演色性に優れる効果を発現し、有効に用いることができる。

本発明に係わる有機エレクトロルミネッセンス素子においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもいいし、電極と発光層をパターニングしてもいいし、素子全層をパターニングしてもいい。

本発明に用いられる白色有機エレクトロルミネッセンス素子は、表示装置として、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）として使用しても良い。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでも良い。

特に、本発明に係わる白色の有機ＥＬ素子は、ＣＦ（カラーフィルター）と組み合わせて、また、ＣＦ（カラーフィルター）パターンに合わせ素子及び駆動トランジスタ回路を配置することで、請求項７に記載されるように、有機エレクトロルミネッセンス素子から取り出される白色光をバックライトとして、青色フィルタ、緑色フィルタ、赤色フィルタを介して、青色光（４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲に発光極大を有する）、緑色光（波長５１０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲に発光極大を有する）、赤色光（波長６００ｎｍ〜６４０ｎｍの範囲に発光極大を有する）を得ることで、低駆動電圧で、高演色性の、長寿命のフルカラーの有機エレクトロルミネッセンスディスプレイが出来好ましい。

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。また、実施例で使用される化合物の構造式を下記に示す。

実施例１
《有機ＥＬ素子１０１の作製》
陽極としてガラス上にＩＴＯを１５０ｎｍ成膜した基板（ＮＨテクノグラス社製：ＮＡ−４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をｉｓｏ−プロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。

得られた透明支持基盤を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。真空蒸着装置内の蒸着用るつぼの各々に、ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）、α−ＮＰＤ、ＢＣｚＶＢｉ、ＤＰＶＢＩ、Ｉｒ−１、ＦＩｒｐｉｃ、Ｈｏｓｔ−１、ＢＡｌｑ、ＣｓＦ、ＢＣＰ、アルミニウムを各々素子作製に最適の量充填した。蒸着用るつぼはモリブデン製またはタングステン製抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。

次いで、真空度４×１０^-4Ｐａまで減圧した後、ＣｕＰｕが入った前記蒸着用るつぼを通電して加熱し、蒸着速度１．０ｎｍ／秒で透明支持基盤のＩＴＯ電極側に蒸着し４０ｎｍの正孔注入層を設けた。更に、表１に記載の混合比及び積層順で、各層が形成されるように上記材料が装填された蒸着用るつぼに通電を行い、共蒸着または単独蒸着して正孔輸送層、青色発光層１〜２、中間層、正孔阻止層、電子輸送及び注入層を各々成膜した。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。最後に陰極としてアルミニウム１５０ｎｍを蒸着した。次に、得られた素子を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス（純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスの雰囲気下）内で前記蒸着面側をガラス製の支持基盤（ガラスケース）で覆い、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを上記陰極上に重ねて透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からＵＶ光を照射して硬化させ、封止して、有機ＥＬ素子１０１を作製した。

図１、２はこうして作製した有機ＥＬ素子の概観図及び断面図を示し、図１、２において、１５は陰極、１６は前記各層からなる有機ＥＬ層、１７は透明電極、１１はガラス基板を示す。尚、ガラスケース１２内には窒素ガス１８が充填され、捕水剤１９（酸化バリウム）が設けられている。

《有機ＥＬ素子１０２〜１０５の作製》
有機ＥＬ素子１０１の作製において、構成層、該構成層の膜厚、前記構成層に含有される材料等を各々表１に記載のように調整した以外は同様にして、有機ＥＬ素子１０２〜１０５を作製した。

尚、実施例１で用いた、また下記２で用いる各発光材料の発光極大については以下により測定した。

《発光材料の発光極大波長の測定方法》
前記の記載と同様の方法により下記構成の有機ＥＬ素子を作製し、単一発光層における各発光材料の正面輝度１０００ｃｄ／ｍ²となるときの発光極大波長を測定した。

〈発光極大波長測定用素子の構成（ＢＣｚＶＢｉ：青色蛍光発光材料）〉
正孔注入層 ：ＣｕＰｕ 膜厚 ４０ｎｍ
正孔輸送層 ：α―ＮＰＤ 膜厚 １０ｎｍ
発光層 ：発光ドーパント ＢＣｚＶＢｉ ５％含有
ホスト材料 ＤＰＶＢｉ トータル膜厚 １５ｎｍ
正孔阻止層 ：ＢＡｌｑ 膜厚 ３ｎｍ
電子輸送／注入層：ドーパント ＣｓＦ ２０％含有
ホスト材料 ＢＣＰ トータル膜厚 ４０ｎｍ
上記の発光層の構成を下記のように変更して各発光材料の発光極大波長測定用素子を作製した。

他のドーパントについても発光層を以下にした以外同様に素子を作製し、単一発光層における各発光材料の発光極大波長を正面輝度１０００ｃｄ／ｍ²で測定した。

（ＦＩｒｐｉｃ：青色燐光発光材料）
発光層 ：発光ドーパント ＦＩｒｐｉｃ ６％含有
ホスト材料 Ｈｏｓｔ−１ トータル膜厚 １５ｎｍ
（Ｉｒ−１：青色燐光発光材料）
発光層 ：発光ドーパント Ｉｒ−１ ６％含有
ホスト材料 Ｈｏｓｔ−１ トータル膜厚 １５ｎｍ
（Ｉｒ(ｐｐｙ)３：緑色燐光発光材料）
発光層 ：発光ドーパント Ｉｒ（ｐｐｙ）₃ ５％含有
ホスト材料 ＣＢＰ トータル膜厚 １５ｎｍ
（ｂｔｐ２Ｉｒ(ａｃａｃ)：赤色燐光発光材料）
発光層 ：発光ドーパント ｂｔｐ２Ｉｒ(ａｃａｃ) ８％含有
ホスト材料 ＣＢＰ トータル膜厚 １５ｎｍ
（Ｉｒ(piq)３：赤色燐光発光材料）
発光層 ：発光ドーパント Ｉｒ（ｐｉｑ）₃ ８％含有
ホスト材料 ＣＢＰ トータル膜厚 １５ｎｍ
各、単一の発光材料からなる各素子について得られた結果を以下、表２に示した。尚、発光スペクトルはコニカミノルタセンシング社製分光放射輝度計ＣＳ−１０００を用い測定した。

上記において得られた有機ＥＬ素子１０１〜１０５の各々について、素子の発光効率および発光色度を評価した。

《素子の発光効率の評価》
前記のごとく作製した各素子の発光効率を評価した。
各素子の２度視野発光輝度が１０００ｃｄ／ｍ²となる時の電流密度（Ａ／ｍ²）を測定しそれぞれ発光効率（ｃｄ／Ａ）を算出した。得られた結果を表３に示す。

なお、発光輝度は、素子の正面輝度をコニカミノルタセンシング社製分光放射輝度計ＣＳ−１０００を用いて、２℃視野角正面輝度を測定したものである。

《素子の発光色度の評価》
２度視野角正面輝度が１０００ｃｄ／ｍ²でのＣＩＥ１９３１表色系における色度をコニカミノルタセンシング社製分光放射輝度計ＣＳ−１０００を用い評価し、得られた結果を表３に示す。

表３から、比較例１０４においては色度ｙ値が小さく青色の色純度に優れるものの発光効率は低い。一方、比較例１０５においては発光効率は高いものの青色の色純度が劣る。これらに対し、本発明の素子においては発光効率、色純度ともに好ましいことがわかる。

実施例２
《有機ＥＬ素子２０１〜２０７の作製》
構成層、該構成層の膜厚、前記構成層に含有される材料等を各々表４に記載のように調整した以外は実施例１に記載の試料１０１の作製と同様にして、有機ＥＬ素子２０１〜２０７を作製した。

得られた有機ＥＬ素子２０１〜２０７の各々を実施例１と同様に評価した。図３にはこれらの素子から、本発明の有機ＥＬ素子２０１、および比較である有機ＥＬ素子２０６、２０７についてその発光スペクトルを示した（コニカミノルタセンシング社製分光放射輝度計ＣＳ−１０００にて測定）。

各素子について発光効率を、そしてさらに加えて連続駆動前後の発光色およびカラーフィルタを介したときの演色性を評価した。尚、演色性の評価において、カラーフィルタはディスプレイ用として市販されているものを用いた。

《連続駆動前後の発光色》
得られた素子の初期発光輝度を１０００ｃｄ／ｍ²としたときの発光効率、また、発光輝度を１０００ｃｄ／ｍ²とし一定電流により１００時間連続駆動したときの発光色の変化を以下の基準で評価した。尚、いずれの素子においても初期の発光色は、ＣＩＥ１９３１表色系における色度ｘ＝０．３３±０．０５、ｙ＝０．３３±０．０５の範囲内にあり白色であった。

Ａ：１００時間駆動後も白色であり、輝度の低下も感じられない
Ｂ：１００時間駆動後、やや色の変化が認められるが、許容範囲内である
Ｃ：１００時間駆動後、色は大きく変化するが、輝度の低下は感じられない
Ｄ：１００時間駆動後、色の変化のみならず明るさも大幅に低下している
Ｅ：１００時間駆動後、発光しない
《カラーフィルタを介したときの演色性》
得られた素子からの発光をカラーフィルターを介し観察したときの演色性を評価した。すなわち、得られた素子からの発光を青色／緑色／赤色フィルタを透過させた後の発光色をそれぞれ測定し、ＣＩＥ１９３１表色系における色度を計算した。更に、青色／緑色／赤色フィルタを透過させた後の発光色をｘｙ座標にプロットし、３点で囲まれる部分の面積を算出し演色性の目安とした。

得られた結果を表５に示す。

表５から、本発明の有機ＥＬ素子２０１〜２０５においては、比較試料２０７に対し連続駆動耐性および演色性に優れ、かつ発光効率が高いことがわかる。一方、比較試料２０６に対しては発光効率が大幅に向上している。

作製した有機ＥＬ素子の概観図を示す。 作製した有機ＥＬ素子の断面図を示す。 作製した有機ＥＬ素子発光スペクトルを示す図である。

符号の説明

１１ ガラス基板
１２ ガラスケース
１５ 陰極
１６ 有機ＥＬ層
１７ 透明電極
１８ 窒素ガス
１９ 補水剤

Claims (7)

1. 支持基板上に少なくとも陽極、陰極、及び該陽極、陰極間に燐光を発光する発光層および蛍光を発光する発光層を少なくとも有し、得られる光が少なくとも青色光を放出する有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光極大波長の異なる２種の青色発光材料を用いることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 前記青色発光材料のうち、短波側青色発光材料の発光ピークが４３０〜４６５ｎｍにあり、かつ長波側青色発光材料の発光ピークが４６５〜４８５ｎｍにあることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
3. 前記青色発光材料のうち、短波側青色発光材料が蛍光発光材料であり、長波側青色発光材料が燐光発光材料であることを特徴とする請求項１または２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 青色光および他色の発光の組み合わせにより白色光を放出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 赤色燐光発光材料を含む発光層を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 緑色燐光発光材料を含む発光層を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
7. 請求項１〜６のいずれか１項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子から放出される光を、青色フィルタ、緑色フィルタ、赤色フィルタを介し、青色光、緑色光、赤色光を得るようにしたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ。

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