CN101810053A - 白色发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够产生色纯度好的白色光的长寿命的白色发光元件。本发明的白色发光元件的结构为，具有：对置的电极(3、4)；发光层A，具有进行EL发光的有机材料和/或无机纳米粒子；发光层B，具有进行PL发光的无机纳米粒子；以及对置的反射层(5、6)，使由发光层A产生的光在元件内部谐振，通过由发光层A产生的光和由发光层B产生的光来形成白色光，其中，所述对置的电极(3、4)中，一电极或者与该电极相邻的层具有全反射功能且形成为所述反射层的一个层，另一电极或者与该电极相邻的层具有半透明反射功能且形成为所述反射层的另一层，从而解决了所述问题。

Description

白色发光元件
相关申请
本申请是主张基于日本专利申请2007-256876(2007年9月28日申请)的巴黎条约第4条的优先权的专利申请。因此，本申请包含该专利申请说明书、附图等所披露的所有事项。
技术领域
本发明涉及白色发光元件(白色光发光元件)，更详细而言，涉及色彩调整容易且能够由色纯度好的R、G、B光谱分量产生白色光的长寿命的白色发光元件。
背景技术
提出有将能够通过粒径来调整发光颜色的半导体微粒，用作通过光致发光现象来发光(以下称作“PL发光”)的发光材料(以下称作“PL材料”)的发光设备(例如参照专利文献1：日本特表2005-510866号公报)；或者将其用作通过电致发光来发光(以下称作“EL发光”)的发光材料(以下称作“EL材料”)的发光设备(例如参照专利文献2：日本特表2005-522005号公报)。在这些文献中，作为半导体微粒的代表例，例举了由CdSe所构成的核(core)、设置在其周围的ZnS壳(shell)、以及进一步设置在其周围的加罩(capping)化合物构成的半导体微粒。
另一方面，在专利文献3(日本特开2007-115884号公报)中，提出的有机EL发光元件的结构包括：一个为具有透光性的电极且另一个为反射电极的阳极和阴极、以及被夹在两个电极间且一部分形成为有机EL发光层的有机层，在该有机层的其他部分包含PL材料。在该有机EL发光元件中，例如，有机EL发光层所包含的有机EL材料发出蓝色光，被该蓝色光激发的PL材料发出其他颜色的光(例如红色光或绿色光)，从而控制向外部发光的颜色。
发明内容
对于有机EL发光元件，作为重要的技术课题，正在对其长寿命化进行研究。关于这一点，在上述专利文献3的有机EL发光元件中，由于仅使用发出蓝色光的有机EL材料，因此容易实现长寿命化，另外，由于将一个电极作为反射电极，因此从具有透光性的电极侧向外部的射出效率增大，能够提高外部量子效率。
然而，在上述专利文献3的有机EL发光元件中，能够由从EL材料发出的蓝色光、从PL材料发出的红色光及绿色光，得到白色光。但是，很多有机荧光材料或磷光材料的发射光谱宽(broad)且色纯度较差。而且，容易想到根据采用的有机PL材料，有机PL材料的PL发光驱动劣化，从而颜色逐渐从白色光偏离，另外，容易预想到构成该白色光光谱的各R、G、B的光谱分量的色纯度较差。
本发明是为解决上述问题而构思的，其目的在于提供色彩调整容易且能够由色纯度好的R、G、B的光谱分量产生白色光的长寿命的白色发光元件。
用于解决所述问题的本发明的白色发光元件具有：对置的电极；发光层A，发光层A具有通过电致发光(EL)而发光的有机材料和/或无机纳米粒子；发光层B，发光层B具有通过光致发光(PL)而发光的无机纳米粒子；以及对置的反射层，反射层使由所述发光层A产生的光在元件内部谐振，通过由所述发光层A产生的光和由所述发光层B产生的光来形成白色光，其特征在于，所述对置的电极中，一电极或者与该电极相邻的层具有全反射功能且形成为所述反射层的一个层；另一电极或者与该电极相邻的层具有半透明反射功能且形成为所述反射层的另一层。
根据本发明，由于一电极或者与该电极相邻的层具有全反射功能且形成为所述反射层的一个层，另一电极或者与该电极相邻的层具有半透明反射功能且形成为所述反射层的另一层，因此能够使由具有有机材料和/或无机纳米粒子的发光层A进行EL发光的光，在具有全反射功能的层和具有半透明反射功能的层之间谐振，并使发射光谱的半幅值减少。一般而言，有机EL发光或有机PL发光的发射光谱的半幅值较宽，无机EL发光或无机PL发光的发射光谱的半幅值较窄，但在本发明中，能够使发光层A中的有机EL材料进行EL发光时的发射光谱的半幅值变窄，因此若由从两者发出的光来形成白色光，则能够提高构成白色发射光谱的各R、G、B的光谱分量的色纯度。
另外，根据本发明，不像以往那样使发光层A含有RGB3原色的EL材料，而且使发光层B含有具有稳定性的由无机纳米粒子构成的无机PL材料，因此例如只要调整发光层B所包含的PL材料的含有量等、或者调整具有半透明反射功能的层的反射率或具有半透明反射功能的层与具有全反射功能的电极之间的距离，就能够容易对白色光进行色彩调整。另外，由于使长寿命的蓝色有机EL材料发出一个颜色的光，其他颜色的光由稳定的无机PL材料发出，能够实现整个元件的长寿命化，而且还能够抑制驱动劣化导致的发光点的移动所引起的颜色偏离。
作为本发明的白色发光元件的优选方式，具有所述半透明反射功能的电极或者相邻层，形成为使从所述发光层A发出的发射光谱变化为半幅值较窄的发射光谱。
根据本发明，如上所述，由发光层A进行EL发光的光在具有全反射功能的层与具有半透明反射功能的层之间谐振，能够使发射光谱的半幅值减少，但为了使发射光谱的半幅值减少，例如能够通过调整对置的反射层间的光学距离和进行EL发光的光的波长的关系来进行，并能够提高由发光层A发光的颜色分量的色纯度。
作为本发明的白色发光元件的优选方式，构成为：所述发光层A具有发出蓝色光的有机材料和/或发出蓝色光的无机纳米粒子，所述发光层B具有发出红色光的无机纳米粒子和发出绿色光的无机纳米粒子。另外，作为本发明的白色发光元件的优选方式，构成为：所述发光层A具有发出紫外光的有机材料和/或发出紫外光的无机纳米粒子，所述发光层B具有发出蓝色光的无机纳米粒子和发出红色光的无机纳米粒子和发出绿色光的无机纳米粒子。根据这些发明，无论在哪种情况下，都能够使发射光谱的半幅值变窄，得到色纯度较高的白色光。
作为本发明的白色发光元件的优选方式，构成为：所述无机纳米粒子是能够通过其粒径来调整发光颜色的半导体微粒、和/或具有掺杂剂的半导体微粒。另外，能够通过粒径来调整发光颜色的半导体微粒也称为量子点(Quantum dot)、纳米粒子(Nanoparticle)、纳米晶(Nanocrystal)。
作为本发明的白色发光元件的优选方式，构成为：所述发光层A和发光层B分别是1层或者2层以上。
根据本发明，发光层A和发光层B分别不必必须为1层，也可以是2层以上。通过这样，例如能够分别形成含有发光层B所含有的多个颜色的各个PL材料的层，能够使制造工序变得容易。
作为本发明的白色发光元件的优选方式，构成为：在具有所述半透明反射功能的反射层形成为与所述电极相邻的层时，该电极与该反射层隔着所述发光层B而形成，且该反射层形成于该电极的出光面侧。作为一个例子，依次形成：具有反射功能的电极、发光层A、电极、发光层B、以及具有半透明反射功能的反射层。
本发明即使在对置的电极间的外侧配置发光层B时，也能够使该发光层B所包含的PL材料通过从发光层A发出的EL发光来激发从而发光。在这种情况下，由于从发光层A进行EL发光的光在对置的反射层之间谐振，成为半幅值较窄的发射光谱，因此能够提高由发光层A发光的颜色分量的色纯度。
作为本发明的白色发光元件的优选方式，可以构成为：具有所述半透明反射功能的反射层在所述对置的电极间和/或电极外形成1层以上；并且也可以形成为：具有所述半透明反射功能的电极或者相邻层不使从所述发光层B发出的发光衰减。
作为本发明的白色发光元件的优选形态，是所述白色光从形成有具有所述半透明反射功能的层侧被取出的顶部发射型的元件构造或者底部发射型的元件构造而构成。
根据本发明的白色发光元件，由于使由发光层A进行EL发光的光在具有全反射功能的层与具有半透明反射功能的层之间谐振，能够使发射光谱的半幅值变窄，因此若由从发光层A和发光层B这两者发出的光来形成白色光，则能够提高构成白色发射光谱的各R、G、B的光谱分量的色纯度。另外，根据本发明的白色发光元件，例如若调整发光层B所包含的PL材料的含有量等、或者调整具有半透明反射功能的层的反射率或具有半透明反射功能的层与具有全反射功能的电极之间的距离，则能够容易对色纯度较高的白色光进行色彩调整，另外，由于使长寿命化问题较多的EL材料发出蓝色一个颜色的光，其他颜色的光由稳定的PL材料发出，因此整个元件能够实现长寿命化，而且还能够抑制驱动劣化导致的发光点的移动所引起的颜色偏离。
这样的本发明的白色发光元件，能够用作照明等的白色光源面板，或者用作与滤色片进行组合而色再现范围较宽的发光效率高的RGB发光面板，或用作LCD-OLED或LCD-LED的背光源。在本发明的白色发光元件的情况下，由于构成白色发射光谱的各R、G、B的光谱分量的色纯度较高，因此具有的效果是：能够使滤色片变薄，而且能够减少光被滤波器阻隔的比例，因此能够提高光利用效率。
附图说明
图1是表示本发明的白色发光元件的基本的元件构造的剖面示意图。
图2是表示由底部发射型的元件构造构成的白色发光元件的实施方式的剖面示意图。
图3是表示由顶部发射型的元件构造构成的白色发光元件的实施方式的剖面示意图。
图4是表示由顶部发射型的元件构造构成的白色发光元件的其他实施方式的剖面示意图。
图5是表示由发光层B的一部分或者全部设置在对置的电极外侧的、底部发射型的元件构造构成的白色发光元件的实施方式的示意图。
图6是表示由发光层B的一部分或者全部设置在对置的电极外侧的、顶部发射型的元件构造构成的白色发光元件的实施方式的示意图。
图7是表示由实施例1的白色发光元件得到的发射光谱、以及仅有实施例1的发光层A所使用的发出蓝色光材料的发射光谱的曲线图。
标号说明
1、1A～1Q白色发光元件
2、2’基板
3阳极
4阴极
5半透明反射层
6反射层
7电子输送层
8电子注入层
9空穴输送层
10钝化层
11保护层
21、22无机纳米粒子
具体实施方式
下面，说明本发明的白色发光元件的实施方式，但本发明不受以下的实施方式及附图的限定及解释。
基本构成
图1是表示本发明的白色发光元件的基本的元件构造的剖面示意图。本发明的白色发光元件1如图1所示，具有：对置的电极3、4；发光层A，发光层A作为EL材料具有通过电致发光(EL)而发光的有机材料和/或无机纳米粒子；发光层B，发光层B作为PL材料具有通过光致发光(PL)而发光的无机纳米粒子；以及对置的反射层(5、6)，反射层(5、6)使由发光层A产生的光在元件内部谐振，通过由发光层A产生的光和由发光层B产生的光来形成白色光。
而且，该白色发光元件的特征包括，对置的电极3、4中，一电极或者与该电极相邻的层具有全反射功能且形成为其反射层的一层，另一电极或者与该电极相邻的层具有半透明反射功能且形成为其反射层的另一层。
在本发明的白色发光元件1中，若在对置的电极(阳极3、阴极4)间施加电压以在包含EL材料的发光层A产生电场，则发光层A所包含的EL材料会进行EL发光，产生蓝色光或者紫外光。该蓝色光或者紫外光如图1所示，分别向阳极3和阴极4侧前进，但被作为半透明反射层或者全反射层起作用的各电极或者与该电极相邻的层反射，增加所谓的谐振器构造的作用后，以未设有全反射层的一侧(即设有半透明反射层一侧)为出光面向外部射出。此时，在谐振器构造内反射的蓝色光或者紫外光的发射光谱的半幅值较宽，即所谓的色纯度较差时，通过该谐振器构造能够缩小其半幅值，所以能够提高色纯度。并且，本发明的白色发光元件在发光层B中含有色纯度比EL材料高的PL材料，因此，由发光层A发出的蓝色光或者紫外光使发光层B所包含的PL材料发光。又，通过将该PL材料设为：在由发光层A产生蓝色光时发出红色光和绿色光；在由发光层A产生紫外光时发出红色光、绿色光及蓝色光，能够使构成白色光光谱的各R、G、B的光谱分量产生色纯度极好的光。
因而，本发明的白色发光元件不像以往那样在发光层A中含有RGB3原色的EL材料，而且在发光层B中含有具有稳定性的PL材料，因此，例如调整发光层B所包含的PL材料的含有量等，或者调整具有半透明反射功能的层的反射率或具有半透明反射功能的层与具有全反射功能的电极之间的距离，则对白色光的色彩调整也将变得容易。另外，由于使长寿命的蓝色有机EL材料发出一个颜色的光，其他颜色的光由稳定的无机PL材料发出，整个元件能够实现长寿命化，而且还能够减轻因驱动劣化使载流子的注入或输送性从初始状态变化发光点移动而导致的颜色偏离。由于驱动劣化导致的颜色偏离会使白色元件的颜色平衡随着时间变化，成为妨碍实用化的一个主要原因，但在本发明中具有能够使颜色平衡随着时间稳定这样的优点。
各实施方式
在图2至图6中例举并具体说明本发明的白色发光元件的各种实施方式。再有，将具有半透明反射功能的层称作半透明反射层5，将具有全反射功能的层称作全反射层6。
图2是表示由底部发射型的元件构造构成的白色发光元件的实施方式的剖面示意图。
图2(A)所示的白色发光元件1A的实施方式，是从透明的基板2侧依次层叠：还作为半透明反射层5作用的阳极3；在空穴输送材料内含有发出红色光的PL材料21及发出绿色光的PL材料22而成的发光层B；包含发出蓝色光的EL材料(未图示)的发光层A；电子输送层7；电子注入层8；以及还作为全反射层6作用的阴极4。
图2(B)所示的白色发光元件1B的实施方式，是代替还作为半透明反射层5作用的阳极3，而在图2(A)所示的白色发光元件1A中依次设置半透明反射层5与透明的阳极3，其他与图2(A)所示的白色发光元件1A相同。
图2(C)所示的白色发光元件1B的实施方式，是代替还作为半透明反射层5作用的阳极3，而在图2(A)所示的白色发光元件1A中依次设置透明的阳极3与半透明反射层5，其他与图2(A)所示的白色发光元件1A相同。
图2(D)所示的白色发光元件1D的实施方式，是在图2(B)所示的白色发光元件1B中，设置不含有PL材料的空穴输送层9以代替发光层B，设置在电子输送材料内含有发出红色光的PL材料21及发出绿色光的PL材料22而成的发光层B以代替电子输送层7，其他与图2(B)所示的白色发光元件1B相同。
图3及图4是表示由顶部发射型的元件构造构成的白色发光元件的实施方式的剖面示意图。
图3(E)所示的白色发光元件1E的实施方式，是从不必一定透明的基板(以下记为“基板2’”)侧依次层叠：还作为全反射层6作用的阳极3；在空穴输送材料内含有发出红色光的PL材料21及发出绿色光的PL材料22而成的发光层B；包含发出蓝色光的EL材料(未图示)的发光层A；电子输送层7；还作为半透明反射层5作用的阴极4；以及不使水蒸气或氧等通过的钝化层10。
图3(F)所示的白色发光元件1F的实施方式，是代替还作为全反射层6作用的阳极3，而在图3(E)所示的白色发光元件1E中依次设置全反射层6与透明的阳极3，其他与图3(E)所示的白色发光元件1E相同。
图3(G)所示的白色发光元件1G的实施方式，是代替电子输送层7上的半透明反射层5与钝化层10，而在图3(E)所示的白色发光元件1E中，依次设置电子注入层8、利用溅射等形成的保护层11、半透明反射层5以及透明的阴极4，其他与图3(E)所示的白色发光元件1E相同。
图3(H)所示的白色发光元件1H的实施方式，是代替电子输送层7上的半透明反射层5与钝化层10，而在图3(E)所示的白色发光元件1E中，依次设置电子注入层8、利用溅射等形成的保护层11、透明的阴极4以及半透明反射层5，其他与图3(E)所示的白色发光元件1E相同。
图4(I)所示的白色发光元件1I的实施方式，是在图3(E)所示的白色发光元件1E中的发光层A的上下侧分别设置发光层B，具体而言，是从基板2’侧依次层叠：还作为全反射层6作用的阳极3；在空穴输送材料内含有发出红色光的PL材料21及发出绿色光的PL材料22而成的发光层B；包含发出蓝色光的EL材料(未图示)的发光层A；在电子输送材料内含有发出红色光的PL材料21及发出绿色光的PL材料22而成的发光层B；还作为半透明反射层5作用的阴极4；以及不使水蒸气或氧通过的钝化层10。
图4(J)所示的白色发光元件1J的实施方式，是在图4(I)所示的白色发光元件1I中，下侧的发光层B仅含有发出绿色光的PL材料22，上侧的发光层B仅含有发出红色光的PL材料21，其他与图4(I)所示的白色发光元件1I相同。
图4(K)所示的白色发光元件1K的实施方式，是在图4(I)所示的白色发光元件1I中，下侧的发光层B仅含有发出红色光的PL材料21，上侧的发光层B仅含有发出绿色光的PL材料22，其他与图4(I)所示的白色发光元件1I相同。
图4(L)所示的白色发光元件1L的实施方式，是代替下侧的发光层B，而在图4(I)所示的白色发光元件1I中设置不含有PL材料的空穴输送层9，其他与图4(I)所示的白色发光元件1I相同。
图5及图6是表示由发光层B的一部分或者全部设置在对置的电极的外侧的元件构造构成的白色发光元件的实施方式的示意图。再有，图5是由底部发射型的元件构造构成的白色发光元件，图6是由顶部发射型的元件构造构成的白色发光元件。
图5所示的白色发光元件1M的实施方式，是从透明的基板2侧依次层叠：半透明反射层5；在透明的粘合剂树脂材料内含有发出红色光的PL材料21及发出绿色光的PL材料22而成的发光层B；透明的阳极3；空穴输送层9；包含发出蓝色光的EL材料(未图示)的发光层A；电子输送层7；电子注入层8；以及还作为全反射层6作用的阴极4。
图6(N)所示的白色发光元件1N的实施方式，是从不必一定透明的基板2’侧依次层叠：还作为全反射层6作用的阳极3；空穴输送层9；包含发出蓝色光的EL材料(未图示)的发光层A；电子输送层7；电子注入层8；利用溅射等形成的保护层11；透明的阴极4；在不使水蒸气或氧通过的钝化层形成用树脂材料内含有发出红色光的PL材料21及发出绿色光的PL材料22而成的发光层B；以及用作半透明反射层5的阴极4。
图6(P)所示的白色发光元件1P的实施方式，是代替发光层B，在图6(N)所示的白色发光元件1N中，依次设置不使水蒸气或氧通过的钝化层10、以及在透明的粘合剂树脂材料内含有发出红色光的PL材料21及发出绿色光的PL材料22而成的发光层B，其他与图6(N)所示的白色发光元件1N相同。
图6(Q)所示的白色发光元件1Q的实施方式，是在图6(N)所示的白色发光元件1N中，设置在空穴输送材料内含有发出绿色光的PL材料22而成的发光层B以代替空穴输送层9，设置在不使水蒸气或氧通过的钝化层形成用树脂材料内含有发出红色光的PL材料21而成的发光层B以代替发光层B，其他与图6(N)所示的白色发光元件1N相同。
构成要素
接下来，详细说明本发明的白色发光元件的构成要素。本发明的白色发光元件1，特别是若通过具有发光层A、发光层B、以及由半透明反射层5与全反射层6构成的谐振器构造构成的特定构成，能取得提高色纯度等优良效果，则能够任意适用以下所示的具体材料等，不受以下的具体例子的限定及解释。
(基板)
作为基板，可以是透明的基板2，也可以是不透明的基板2’，但在白色发光元件1为底部发射型的元件构造时(参照图1、图2、图5)，由于其位于白色光的射出侧，因此需要是透明的基板2。另一方面，在白色发光元件1为顶部发射型的元件构造时(参照图3、图4、图6)，不必一定透明，也可以用不透明材料形成。对基板的种类或形状、大小、厚度等构造没有特别限定，可以根据发光元件的用途或层叠在基板上的各层的材质等来适当决定。例如，能够使用由Al等金属、玻璃、石英或者树脂等各种材料构成的基板。具体而言，能够列举例如玻璃、石英、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酯、聚碳酸酯等。另外，作为基板的形状，可以是单片状也可以是连续状，具体而言，可以列举例如卡片状、膜状、盘状、芯片状等。
(电极)
阳极3、阴极4是用于向具有EL材料的发光层A提供空穴和电子的电极，通常如图1至图6所示，阳极3设置在基板上，阴极4以与阳极3之间至少夹持发光层A的状态与该阳极3对置地设置。
作为阳极3，使用金属、导电性氧化物、导电性高分子等薄膜。具体而言，能够列举例如ITO(铟锡氧化物)、氧化铟、IZO(铟锌氧化物)、SnO2、ZnO等的透明导电膜、如金、铬的空穴注入性良好的功函数较大的金属、如聚苯胺、聚乙炔、聚烷基噻吩(polyalkylthiophene)衍生物、聚硅烷衍生物的导电性高分子等。另外，在阳极3位于光取出侧时，优选使用ITO(氧化铟锡)、氧化铟、IZO(氧化铟锌)、SnO2、ZnO等透明导电材料。这样的阳极3能够利用真空蒸镀、溅射、CVD等真空加工或者涂布而形成，其膜厚因使用的材料等不同而异，但最好例如为10nm至1000nm左右。
作为阴极4，能够使用金属、导电性氧化物、导电性高分子等薄膜。具体而言，能够列举例如铝、银等单一金属、MgAg等镁合金、AlLi、AlCa、AlMg等铝合金、以Li、Ca为首的碱金属类、以及如这些碱金属类的合金这样的电子注入性良好的功函数较小的金属等。在阴极4位于光取出侧时，优选使用ITO(铟锡氧化物)、氧化铟、IZO(铟锌氧化物)、SnO2、ZnO等透明导电材料。阴极4与上述阳极3的情况相同，利用真空蒸镀、溅射、CVD等真空加工或者涂布而形成，其膜厚即使根据使用材料等而不同，但最好例如为10nm至1000nm左右。
(发光层A)
发光层A是具有通过电致发光(EL)而发光的有机材料和/或无机纳米粒子的EL发光层，以被阳极3与阴极4夹持的形态而设置。在该发光层A中，从阳极3提供的空穴(hole)与从阴极4提供的电子(electron)再结合，由于该再结合而产生的激子(exciton)，发光层A所包含的EL材料发光。该发光层A在图1至图6的各图中示出为单层，但也能够设为2层以上的多层。
关于发光层A所包含的EL材料，有2种形态。其第一形态是：作为发光层A所包含的EL材料，可以例举发出蓝色光的有机材料和/或发出蓝色光的无机纳米粒子；其第二形态是：作为发光层A所包含的EL材料，可以例举发出紫外光的有机材料和/或发出紫外光的无机纳米粒子。
在各形态中，由有机材料构成的EL材料和由无机纳米粒子构成的EL材料，通常指分别单独包含相应材料，但也可以同时包含各相应材料。第一形态与第二形态的差异在于，第一形态中，由发光层A发出蓝色光，由于该蓝色光使发光层B中所包含的发出红色光和发出绿色光的PL材料分别发光，其结果产生白色光；与之相对，在第二形态中，由发光层A发出紫外光，由于该紫外光使发光层B中所包含的R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的PL材料发光，其结果产生白色光。再有，发光层A所包含的EL材料即便是能够进行PL发光的材料也进行EL发光。
作为发出蓝色光的EL材料，可以是有机材料也可以是无机材料，能够使用以往公知的或者以后开发的各种材料。在使用有机EL材料时，可以是高分子类的有机EL材料，也可以是低分子类的有机EL材料。有机EL材料通常包含1种或者2种以上的基质材料以及发光性化合物即发光材料。在使用发出蓝色光的有机EL材料时，能够使用各种材料作为发光材料，没有特别的限制，可以举出例如后述的实施例所使用的1-叔丁基-苝(简称为TBP)或TBA(三(联苯-4-基)胺)或TPB(四苯基丁二烯)。它们发出峰值波长为约470nm的蓝色光。另外，基质材料也能够使用各种材料，没有特别的限制，可以列举例如后述的实施例所使用的9，10-二-2-萘蒽(简称为DNA)或(9，9-二-{5-戊烯基}-芴基-2，7-二基)-(4，4’-(N-(4-仲丁基苯基))苯二胺)共聚物(TFB)。该DNA或Alq3是色素类材料的一个例子，也能够从金属络合物类材料中选择。
另一方面，在使用发出紫外光的有机EL材料时，作为发光材料，能够列举例如三唑衍生物。并且能够例举具有以吡啶基为主链的(9，9-二辛基芴基-2，7-二基)-(6，6’-{2，2’-二吡啶})共聚物、具有以硅烷化合物为主链的高分子等。
另外，在使用无机纳米粒子作为发出蓝色光的EL材料时，作为该无机纳米粒子，例如使用能够通过粒径来调整发光颜色的半导体微粒、和/或具有掺杂剂的半导体微粒等。能够通过粒径来调整发光颜色的半导体微粒也被称为量子点(Quantum dot)、纳米粒子(Nanoparticle)、纳米晶(Nanocrystal)，能够使用例如在上述专利文献1、2中提出的量子点或者纳米晶。作为其代表例，能够举出由CdSe所构成的核、设置在其周围的ZnS壳、以及进一步设置在其周围的加罩化合物构成的半导体微粒，但也可以是由该文献等例举的其他半导体微粒。另外，由于由CdSe所构成的核及设置在其周围的ZnS壳构成的无机纳米粒子在发出蓝色光时的粒径是在1nm至2nm的范围，因此优选使用粒径在该范围的无机纳米粒子。
另外，作为具有掺杂剂的半导体微粒，能够使用发出蓝色光的各种半导体微粒；作为发出蓝色光的无机纳米粒子，例如能够使用在ZnS中掺杂Ag的半导体微粒、在ZnS中掺杂Ag、Ga和Cl的半导体微粒、在SrS中掺杂Cu或Ce的半导体微粒或在Sr3(PO2)3Cl中掺杂Eu的半导体微粒等。该半导体微粒的粒径的优选范围，能够举出例如1nm至100nm的范围。
另一方面，在使用无机纳米粒子作为发出紫外光的EL材料时，与上述同样，使用能够通过粒径来调整发光颜色的半导体微粒、和/或具有掺杂剂的半导体微粒等。具体而言，作为能够通过粒径来调整发光颜色的半导体微粒，例如通过使CdSe/ZnS型的核壳构造构成的无机纳米粒子的粒径为0.5nm至1.5nm这一范围，能够发出紫外光，所述CdSe/ZnS型的核壳构造以CdSe构成的核、设于其周围的ZnS壳以及进一步设置在其周围的加罩化合物为基本构造。
另外，这样的无机纳米粒子可以是本来就进行EL发光的材料，也可以是进行PL发光的材料，总之，只要包含在发光层A并通过与载流子再结合而产生的激子进行EL发光即可，即便是可以进行PL发光的材料也没关系。
使用有机EL材料时的发光材料相对于基质材料的配比或使用无机纳米粒子时的无机纳米粒子和基质材料的配比，根据使用的材料的种类而有所不同，因此不能一概而论，但通常以相对于基质材料的重量比为大致1至20重量％(重量％与质量％同义)的范围进行混合。另外，对发光层A的厚度没有特别的限制，例如能够为5nm至200nm左右，优选为20nm至100nm左右。另外，发光层A的形成能够采用与使用的EL材料的种类相应的最佳方法，但在有机EL材料的情况下，除蒸镀法之外，还能够利用喷雾涂布法、嘴喷法、喷墨法、旋涂法、叶片涂布法、浸渍涂布法、铸造法、辊涂法、棒涂法、压模涂布法等涂布方法来进行。另外，优选使用作为能够通过粒径来调整发光颜色的半导体微粒的例子而例举的、由CdSe所构成的核、设置在其周围的ZnS壳、以及进一步设置在其周围的加罩化合物构成的无机纳米粒子，但在这样的核壳构造中，核由半导体化合物构成，壳由与该核不同的半导体化合物构成并使用带隙比形成核的半导体化合物更高的材料，所以能够使激子被限制在核内作用，另外，加罩化合物作为分散剂起作用。作为这样的加罩化合物的具体例，能够列举例如TOPO(三正辛基氧化膦(トリ一n一オクチルフオスフインオキシド))、TOP(三辛基膦(トリオクチルフオスフイン))、TBP(三丁基膦)、或在有机EL中常被使用的具有载流子输送性的基团即三苯胺基等，这样的材料对基质材料的亲和性较好，能够使无机纳米粒子均匀分散在基质材料中。
(发光层B)
发光层B是具有通过光致发光(PL)而发光的无机纳米粒子的PL发光层，如图1至图6所示，以被半透明反射层5与全反射层6夹持的形态设置。该发光层B含有PL材料，接收由发光层A产生的光，其PL材料发光。在该发光层B进行的PL发光是由于由发光层A进行EL发光的光而进行的发光，使用进行EL发光的光作为激发能源，由于与光载流子再结合而产生的激子进行发光。再有，在该发光层B与发光层A相邻，以被阳极3与阴极4夹持的形态设置时，由于受到从两个电极3、4提供的载流子(电荷)再结合而产生的激子的影响，PL材料有时会进行EL发光，但无论怎样，在该发光层B中，包含的PL材料发出规定颜色的光。
作为发光层B所包含的PL材料，与上述发光层A相同，有2种形态。其第一形态是：与发光层A具有发出蓝色光的有机材料和/或无机纳米粒子的情况对应，作为发光层B所包含的PL材料，有发出红色光的无机纳米粒子和发出绿色光的无机纳米粒子。另一方面，作为第二形态，与发光层A具有发出紫外光的有机材料和/或无机纳米粒子的情况对应，作为发光层B所包含的PL材料，有发出蓝色光的无机纳米粒子和发出红色光的无机纳米粒子和发出绿色光的无机纳米粒子。在第一形态中，由发光层A发出蓝色光，利用该蓝色光使发光层B中所包含的发出红色光和发出绿色光的PL材料分别发光，结果能够产生白色光；另一方面，在第二形态中，由发光层A发出紫外光，利用该紫外光使发光层B中所包含的R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的PL材料发光，结果能够产生白色光。
该发光层B如图2所示，可以设置为与发光层A相邻的单层，也可以如图3(I)至(K)所示，设为与发光层A的两侧相邻的两层。另外，发光层B可以不与发光层A相邻，例如也可以将空穴输送层、电子注入层、空穴阻挡层、电子阻挡层中的任意1层或者2层夹在其间而设置。通过使发光层B设为2层以上，例如能够分别形成将发光层B要含有的多个颜色的PL材料一个颜色一个颜色地含有的层，能够使制造工序变得容易。
另外，图2至图4所示的白色发光元件都在对置的电极3、4间设置发光层B，但如图5及图6所示，也可以在对置的电极3、4外设置发光层B。在对置的电极3、4外设置发光层B时，可以如图5及图6(N)、(P)所示，1层或者2层以上的所有发光层B设置在对置的电极3、4外；也可以如图6(Q)所示，使一部分的发光层B设置在对置的电极3、4间，另一部分的发光层B设置在对置的电极3、4外。
在对置的电极3、4外设置发光层B时，能够使发光层B的厚度易于变厚。作为此时的发光层B的厚度，能够加厚至例如1μm至100μm左右。使发光层B变厚的优点在于，能够在发光层B内混合较多PL材料，因此不使用滤色片也能可靠地进行颜色变换。再有，若在电极间设置较厚的发光层B，则存在欲在电极间流有一定的电流时施加的电压会变大的缺点，因此，在使发光层B变厚时，优选为在对置的电极3、4外设置发光层B的元件构造。
构成发光层B的基质材料根据该发光层B所设的位置而有所不同。例如，在发光层B设置于发光层A与阳极3之间时，发光层B的基质材料为空穴输送材料；在发光层B设置于发光层A与阴极4之间时，发光层B的基质材料为电子输送材料。另外，在发光层B设置于对置的电极3、4外时，可以例如是图5或图6(P)所示的粘合剂树脂材料，也可以例如是图6(N)、(Q)所示的钝化层形成用材料。再有，此处提及的空穴输送材料、电子输送材料、粘合剂树脂材料、钝化层形成用材料会在后面说明。
发光层B所包含的无机纳米粒子21、22与发光层B所设的位置无关，能够使用与上述发光层A所包含的无机纳米粒子相同的无机纳米粒子。该无机纳米粒子21、22，是能够通过其粒径来调整发光颜色的半导体微粒、和/或具有掺杂剂的半导体微粒，在上述第一形态中，使用发出红色光的无机纳米粒子和发出绿色光的无机纳米粒子；在第二形态中，使用发出红色光的无机纳米粒子、发出绿色光的无机纳米粒子以及发出蓝色光的无机纳米粒子。
关于能够通过粒径来调整发光颜色的半导体微粒，作为发出红色光的无机纳米粒子，能够使用例如在CdSe所构成的核及设置在其周围的ZnS壳构成的无机纳米粒子中，其粒径在4nm至10nm这一范围的无机纳米粒子。另外，作为发出绿色光的无机纳米粒子，能够使用例如在CdSe所构成的核及设置在其周围的ZnS壳构成的无机纳米粒子中，其粒径为2nm至3nm这一范围的无机纳米粒子。另外，作为发出蓝色光的无机纳米粒子，能够使用例如在CdSe所构成的核及设在其周围的ZnS壳构成的无机纳米粒子中，其粒径为1nm至2nm这一范围的无机纳米粒子。
另外，关于具有掺杂剂的半导体微粒，作为发出红色光的无机纳米粒子，能够使用例如在Y2O3中掺杂Eu的半导体微粒、在YVO4中掺杂Eu的半导体微粒等。另外，作为发出绿色光的无机纳米粒子，能够使用例如在ZnO中掺杂Zn的半导体微粒、在Zn3SiO2中掺杂Mn的半导体微粒、在Zn3S中掺杂Cu或Al的半导体微粒、在(Zn，Cd)S中掺杂Cu或Al的半导体微粒、在ZnS中掺杂Cu的半导体微粒等。另外，作为发出蓝色光的无机纳米粒子，能够使用例如在ZnS中掺杂Ag的半导体微粒、在ZnS中掺杂Ag、Ga、Cl的半导体微粒、在SrS中掺杂Cu或Ce的半导体微粒、在Sr3(PO2)3Cl中掺杂Eu的半导体微粒等。
构成发光层B的PL材料相对于基质材料的配比，根据所使用的材料的种类而有所不同，因此不能一概而论，但通常以相对于基质材料的重量比为大致1至20重量％(重量％与质量％同义)的范围进行混合。另外，发光层B的厚度要保持与颜色变换效率的平衡来设定。另外，发光层B的形成能够采用与使用的基质材料和PL材料的种类相应的最佳方法，但通常在调整发光层B用的涂布液后，利用喷雾涂布法、嘴喷法、喷墨法、旋涂法、叶片涂布法、浸渍涂布法、铸造法、辊涂法、棒涂法、压模涂布法等涂布方法来进行。
另外，与发光层A的情况同样地，作为能够通过粒径来调整发光颜色的半导体微粒的例子而例举的，由CdSe所构成的核、设置在其周围的ZnS壳、以及进一步设置在其周围的加罩化合物构成的无机纳米粒子中，其加罩化合物对基质材料的亲和性较好，是能够使无机纳米粒子均匀分散在基质材料中的加罩材料。作为这样的加罩材料，能够举出例如常被使用的三正辛基氧化膦(TOPO)、在有机EL中常被使用的具有载流子输送性的基团即三苯胺基等。在常被使用的TOPO的情况下，具有抑制无机纳米粒子彼此之间的凝聚或者提高在溶液中的分散性的效果，但在使用三苯胺基等在普通有机EL中使用的具有载流子输送性的基团时，具有赋予载流子输送性或在薄膜中与粘合剂分子的分散稳定等效果。
此处，补充说明本发明所使用的无机纳米粒子中的、能够通过粒径来调整发光颜色的半导体微粒。该半导体微粒也被称作所谓的量子点(Quantum dot)，是能够通过粒径来调整发光颜色的微粒，能够作为本发明的无机纳米粒子而优选使用。在下面的补充说明中称作“量子点”来进行说明。
作为量子点，是半导体的纳米尺寸的微粒(半导体纳米晶)，只要能产生量子限制效应(量子尺寸效应)的发光材料即可，对其没有特别限定。具体而言，除了包括MgS、MgSe、MgTe、CaS、CaSe、CaTe、SrS、SrSe、SrTe、BaS、BaSe、BaTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe和HgTe这样的II-VI族半导体化合物；AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaAs、GaP、GaN、GaSb、InN、InAs、InP、InSb、TiN、TiP、TiAs和TiSb这样的III-V族半导体化合物；以及含有Si、Ge和Pb这样的IV族半导体等的半导体晶体之外，还能够列举InGaP这样的包含3种元素以上的半导体化合物。或者，能够使用在上述半导体化合物中掺杂诸如Eu3+、Tb3+、Ag+、Cu+这样的稀土类金属的阳离子或者过渡金属的阳离子而成的半导体晶体。其中，从制造的容易性、得到在可见光区域的发光的粒径的控制性、荧光量子产率的观点出发，优选CdS、CdSe、CdTe、InGaP等半导体结体。
量子点可以由1种半导体化合物构成，也可以由2种以上的半导体化合物构成，也可以包括例如具有由半导体化合物构成的核和由与该核不同的半导体化合物构成的壳的核壳型构造。作为核壳型的量子点，通过使用带隙比形成核的半导体化合物更高的材料作为构成壳的半导体化合物，使得激子被限制在核内，能够提高量子点的发光效率。作为具有这样的带隙大小关系的核壳构造(核/壳)，能够列举例如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。
量子点的尺寸通过构成量子点的材料来进行适当控制，以得到期望波长的光即可。随着量子点的粒径减小，能量带隙增大。即，随着晶体尺寸减小，量子点的发光向蓝色侧、即高能量侧移动。因此，通过使量子点的尺寸变化，能够在跨过紫外区域、可见区域、红外区域的光谱的波长区域中调节其发光波长。一般而言，量子点的粒径(直径)优选为0.5nm至20nm的范围，特别优选为1nm至10nm的范围。另外，量子点的尺寸分布越窄，能够得到越鲜明的发光颜色。
另外，对量子点的形状没有特别限定，可以是球状、棒状、圆盘状或其他形状。量子点的粒径在量子点不是球状时，能够取假定具有相同体积的圆球状时的值。关于量子点的粒径、形状、分散状态等信息，能够利用透射式电子显微镜(TEM)得到。另外，关于量子点的晶体结构或者粒径，能够利用X射线晶体衍射(XRD)得知。并且，通过UV-Vis吸收光谱，还能够得到与量子点的粒径、表面相关的信息。
(反射层)
反射层是使从EL材料产生的光在元件内部谐振的层，是夹持发光层A地对置的层。该反射层由具有全反射功能的层(全反射层6)和具有半透明反射功能的层(半透明反射层5)构成。半透明反射层5和全反射层6可以以与阴极4或者阳极3并用的形态设置，也可以作为各功能层而单独设置。即，全反射层6在对置的电极3、4中，形成为一电极或者与该电极相邻的层；半透明反射层5在对置的电极3、4中，形成为另一电极或者与该电极相邻的层。
反射层是将由发光层A产生的光反射，用于后述的谐振器构造的层，因此这样的反射层(半透明反射层5和全反射层6)在本申请提及的“形成为与电极相邻的层”，是至少在电极3、4的外侧(不是发光层A侧的位置)形成，进一步在与该电极3、4接触的状态下相邻时，或在电极3、4与反射层之间存在发光层B时那样，两者(电极3、4与反射层)并未接触的状态但满足各自功能的状态也定义为相邻的状态。即，如图6所示，阴极4与半透明反射层5隔着发光层B而形成，且半透明反射层5能够构成为形成于阴极4的出光面侧时那样，在这种情况下，能够使该发光层B所包含的PL材料被从发光层A发出的EL发光激发，从而进行发光，如后述那样，使从发光层A进行EL发光的光在对置的反射层之间谐振，能够得到作为半幅值较窄的发射光谱色纯度较高的白色光。
作为将全反射层6与电极并用而形成的例子，能够例举如图2(A)等所示的将全反射层6与阴极4并用的情况、或者如图3(E)等所示的将全反射层6与阳极3并用的情况。另外，作为将半透明反射层5与电极并用而形成的例子，能够例举如图2(A)等所示的将半透明反射层5与阳极3并用的情况、或者如图3(E)等所示的将半透明反射层5与阴极4并用的情况。
另一方面，作为将全反射层6与电极分开形成的例子，能够例举如图3(F)所示的在全反射层6上形成阳极3的情况。另外，作为将半透明反射层5与电极分开形成的例子，能够列举如图2(B)所示的在半透明反射层5上形成阳极3的情况或者如图2(C)所示的在阳极3上形成半透明反射层5的情况或者如图3(G)所示的在半透明反射层5上形成阴极4的情况或者如图3(H)所示的在阴极4上形成半透明反射层5的情况。
另外，在将发光层B设置于对置的电极3、4外时，如图5所示，在阳极3的进一步出光侧隔着发光层B分开设置半透明反射层5；如图6(N)至(Q)所示，在阴极4的进一步出光侧隔着发光层B等分开设置半透明反射层5。
在本发明中，利用对置的反射层(全反射层6和半透明反射层5)来构成谐振器构造。该谐振器构造是指，使发出的光被对置的反射层反射并谐振，能够减小发射光谱的半幅值的构造。这样的发射光谱的半幅值减少，是由于选择性地产生因反射而谐振的谐振频率的电磁波的结果而产生的，还具有提高发光效率或产生可干涉光等效果。在该谐振器构造中，通过使谐振部分的光学距离接近发光波长，能够进一步提高效果。
在本发明的白色发光元件1中，通过使光学距离(半透明反射层5与全反射层6的距离)成为230nm至240nm左右，能够使由发光层A产生的波长为460nm至480nm的蓝色光的发射光谱谐振，减小该发射光谱的半幅值并调整为锐利的发射光谱。这样，谐振效果所引起的发射光谱的调整，是使光学距离成为由发光层A产生的蓝色光的波长的1倍、2倍、3倍等整数倍、或1/2倍、3/2倍等半整数倍，能够得到上述谐振效果。另外，在全反射层6有1/2波长的相移，半透明反射层5没有相移时，在光学距离波长的1/4倍、3/4倍、5/4倍等时能够使其谐振。
作为全反射层6，优选金属层，能够例举优选的例如厚度为100nm以上的铝层或厚度为50nm以上的Ag层。这样的全反射层6优选反射率为90％以上，更优选反射率为95％以上。另外，由于这样的高反射率能够将光完全反射，因此在提高光取出效率这点也比较理想。在将全反射层6与阳极3并用时，优选将上述阳极材料中的诸如金、铬的空穴注入性良好且功函数较大的金属以提高反射率的厚度设置，在将全反射层6与阴极4并用时，优选将上述阴极材料中的诸如碱金属类、该碱金属类的合金的电子注入性良好且功函数较小的金属以提高反射率的厚度设置。
另一方面，半透明反射层5也优选为金属层，但能够例举优选为比全反射层6薄，例如厚度为5nm至15nm左右的MgAg层、或厚度为5nm至20nm左右的Ca层。这样的半透明反射层5优选反射率为5％以上，更优选反射率为10％以上。在将半透明反射层5与阳极3并用时，优选将上述阳极材料中的透明导电膜、金、铬这样的空穴注入性良好且功函数较大的金属以成为上述反射率的范围的厚度设置；在将半透明反射层5与阴极4并用时，优选将上述阴极材料中的诸如碱金属类、该碱金属类的合金的电子注入性良好且功函数较小的金属以成为上述反射率的范围的厚度设置。另外，作为半透明反射层，也能够使用反射率较小的ITO或IZO等普通的透明导电膜。
(空穴输送层)
空穴输送层9将从阳极3提供的空穴(hole)向发光层A输送地起作用，如图2(D)、图4(L)、图5、图6(N)、(P)所示，能够独立在阳极3上、或者设置于阳极3上的半透明反射层5上设置。另外，根据使用的材料，还能够使其作为阻挡从阴极4向发光层A提供的电子的电子阻挡层起作用。作为空穴输送层9的形成材料，例如能够例举烯丙胺衍生物、蒽衍生物、咔唑衍生物、噻吩衍生物、芴衍生物、联苯乙烯苯(ジスチリルベンゼン)衍生物、螺环化合物等。另外，在发光层B设置于阳极3与发光层A之间时，由于该发光层B包含空穴输送材料作为基质材料，因此也可以不设置该空穴输送层9。
这样的空穴输送层9能够利用使用含有上述材料的空穴输送层形成用涂覆液的涂布法来形成。空穴输送层9的厚度根据使用的材料等而有所不同，但优选为例如在1nm至50nm左右的范围内。另外，在该空穴输送层9，能够根据需要含有粘合剂树脂或固化性树脂或涂布性改良剂等添加剂。
(电子输送层)
电子输送层7如各图所示，将从阴极4提供的电子向发光层A输送地起作用。作为电子输送层7的形成材料，能够列举例如金属络合物、噁二唑衍生物、三唑衍生物、邻菲咯啉衍生物、甲硅烷基化合物等。例如，作为邻菲咯啉类的具体例，能够例举浴铜灵、浴菲咯啉等；作为金属络合物的具体例，能够例举三(8-羟基喹啉(quinolinolato))铝络合物(Alq3)等。作为噁二唑衍生物，能够例举(2-(4-联苯)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑)(PBD)等。
(电子注入层)
电子注入层8是易于从阴极4注入电子地起作用。作为电子注入层8的形成材料，能够例举如铝、氟化锂、锶、氧化镁、氟化镁、氟化锶、氟化钙、氟化钡、氧化铝、氧化锶、钙、聚甲基丙烯酸甲酯聚苯乙烯砜酸钠、锂、铯、氟化铯等这样的碱金属类、以及碱金属类的卤化物、碱金属的有机络合物等。
(钝化层)
钝化层10如图3(E)、(F)及图4(I)至(L)所示，厚度较薄的半透明反射层5兼作阴极4时设置在该半透明反射层5上，是为了使设置在半透明反射层5下的电子输送层等层不会因水蒸气或氧而劣化而根据需要设置的层。作为这样的钝化层10的形成材料，能够例举SiOx、SiNx、SiCx、聚对二甲苯(parylene)或它们的多层膜等。其厚度根据形成材料而有所不同，但厚度需形成为不会因水蒸气或氧而劣化的程度。
另外，如图6(N)、(Q)所示，在发光层B设置在对置的电极3、4外时，作为构成该发光层B的基质材料，使用上述钝化层形成用材料。这样的发光层B其中所包含的无机纳米粒子21、22不会因水蒸气或氧而劣化。
(保护层11)
保护层11如图3及图6所示，设置在电子注入层8上。该保护层11是在电子注入层8上设置阴极4时，为了减轻施加在该电子注入层8的损坏而设置的。又，阴极4设置在该保护层11上。作为保护层11的形成材料，能够例举ZnS等无机半导体材料、在普通有机EL中使用的有机材料或向该有机材料中引入氧化剂以提高导电率的混合薄膜等。这样的保护层11例如利用蒸镀法等成膜方法，形成为例如10nm至1000nm左右的厚度。进而利用该保护层的厚度，也可以在保护层上部形成ITO等半透过反射层来构成谐振器构造。
(其他层)
在本发明的白色发光元件中，根据需要，也可以设置后述的实施例披露的空穴注入层(未图示)。该空穴注入层通常优选设置在阳极3上，使得易于从阳极3注入空穴(hole)地起作用。作为空穴注入层的形成材料，能够使用例如聚(3，4)亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸酯(简称PEDOT/PSS、拜尔(バイエル)公司制造、商品名；BaytronP AI4083、以水溶液方式在市场上销售)等以往公知的空穴注入层形成用材料。
另外，也可以根据需要设置空穴阻止层。该空穴阻止层阻挡从阳极3注入的空穴穿透发光层A，增大在发光层A内与电子再结合的机会地起作用。作为空穴阻止层的形成材料，能够列举例如(2-(4-联苯)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑)(PBD)等。
如以上说明，根据本发明的白色发光元件1，由于使由发光层A进行EL发光的光在具有全反射功能的层与具有半透明反射功能的层之间谐振，能够使发射光谱的半幅值减少，因此若由从两者发出的光来形成白色光，则能够得到色纯度较高的白色光。另外，即使在发光层A中的EL材料进行PL发光时，由于该光示出半幅值较窄的发射光谱，所以此时也能够得到色纯度较高的白色光。
另外，根据本发明的白色发光元件1，不像以往那样在发光层A含有RGB3原色的EL材料，而且使在发光层B中含有具有稳定性的PL材料，因此例如只要调整发光层B所包含的PL材料的含有量等、或者调整具有半透明反射功能的层的厚度，也就容易进行针对色纯度较高的白色光的色彩调整。另外，由于使长寿命化问题较多的EL材料发出蓝色一个颜色的光，其他颜色的光由稳定的PL材料发出，因此整个元件能够实现长寿命化。
这样的本发明的白色发光元件1，能够用作照明等的白色光源面板，或者用作与滤色片组合并具有较高色纯度的RGB发光面板，或用作LCD-OLED或LCD-LED的背光源。
实施例
下面，例举实施例和比较例来进一步具体说明本发明，但本发明不限定解释于以下的实施例。另外，以下的实施例中进行的评价方法如下。
(1)膜厚的测定：本发明中记述的各层的厚度只要没有特别说明，就是在已清洗完毕的带ITO的玻璃基板(三容真空公司制造)上以单膜形成各层，通过测定制造的阶差(段差)来决定的。在膜厚测定中使用探针显微镜(精工电子纳米科技(株)制造，Nanopics1000)。
(2)白色发光元件的电流效率和功率效率：评价实施例中制造的白色发光元件的电流效率和寿命特性。电流效率和功率效率是通过测定电流-电压-亮度(I-V-L)来算出的。I-V-L测定是将阴极接地并在阳极以每100mV扫描(1sec./div.)施加正的直流电压，记录各电压的电流和亮度而进行的。表1所示的各RGB的亮度是使用拓普康公司制造的亮度计BM-8测定的。以得到的结果为基准，根据发光面积和电流和亮度计算算出发光效率(cd/A)，如表1所示。另外，表1所示的电压是使用电流-电压-亮度(I-V-L)测定的值表示的。另外，亮度减半时间是以利用恒流驱动测定的值为基准得到的。
(3)色度的测定：表1所示的色度和各RGB的色度，是以ΔE94色差色(CIE1994)来评价的。色度是使用拓普康公司制造的光谱辐射计SR-2来测定白色发光元件的发射光谱，用上述装置计算求出的。另外，劣化后的色度是测定测定样品的寿命特性亮度减半后测定的。
(4)荧光光谱的测定：荧光光谱是使用日立光谱荧光光度计F-4500测定的。在玻璃上制造由要测定的材料构成的单层膜，用该光谱荧光光度计测定由激发光波长360nm得到的荧光光谱。荧光光谱用于判别EL发射光谱分量。
(5)RGB分量的亮度：测定白色发光元件的发射光谱，以由荧光光谱得到的光谱为基准进行重叠合法(deconvolution)，算出各分量的亮度。
(实施例1)
在玻璃基板上依次形成透明阳极、空穴注入层、在空穴输送材料中含有无机纳米粒子的发光层B、空穴输送层、进行蓝色EL发光的发光层A、空穴阻止层、电子输送层、电子注入层以及阴极，并加以层叠，最后密封，制造白色发光元件。除透明阳极和空穴注入层以外，在水分浓度为0.1ppm以下、氧浓度为0.1ppm以下的氮取代操作箱内进行操作。
首先，使用氧化铟锡(ITO)的薄膜(厚度：150nm)作为透明阳极。将带ITO的玻璃基板(三容真空公司制造)图案形成为带状。对形成有图案的ITO基板依次用中性洗涤剂、超纯水进行超声波清洗，实施UV臭氧处理。
接下来，在清洗的阳极上蒸镀厚度为10nm的Ag，形成半透明反射层。
接下来，在该半透明反射层5上形成聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚苯乙烯磺酸酯(PEDOT-PSS)薄膜(厚度：120nm)作为空穴注入层。PEDOT-PSS使用世泰科(スタルク)制造的AI4083。将PEDOT-PSS溶液在大气中利用旋涂法涂布来形成膜。在PEDOT-PSS成膜后，为了使水分蒸发在大气中使用加热板使其干燥。
接下来，在制造的空穴注入层上，制造在空穴输送材料内包含进行红色PL发光的无机纳米粒子和进行绿色PL发光的无机纳米粒子的发光层B。作为该发光层B的基质材料即空穴输送材料，使用(9，9-二-{5-戊烯基}-芴基-2，7-二基)-(4，4′-(N-(4-仲丁基苯基))苯二胺)共聚物(TFB)，作为发光材料，使用2种无机纳米粒子，用涂布法形成它们的混合薄膜(厚度：40nm)。该混合薄膜，使用在甲苯溶解重量比为5∶1∶1的TFB和进行绿色PL发光的无机纳米粒子和进行红色PL发光的无机纳米粒子的溶液作为涂覆液，在大气中利用旋涂法进行涂布来制造的。TFB是American Dye Source公司制造的，进行绿色EL发光的无机纳米粒子(粒径2.4nm)和进行红色PL发光的无机纳米粒子(粒径5.2nm)使用Evident Technology公司制造的所谓的量子点(也称作QD)材料。混合成膜后，为了使甲苯蒸发，在大气中使用加热板使其干燥。
接下来，在制造的发光层B上，形成进一步使用二(N-(1-萘基-N-苯基)联苯胺)(α-NPD)而制造的薄膜(厚度：5nm)，作为空穴输送层。在真空中(压力：1×10-4Pa)，利用电阻加热蒸镀法来成膜。
接下来，在制造的空穴输送层上，形成含有1-叔丁基-苝(TBP)作为波长470nm的发出蓝色光材料的9，10-二-2-萘蒽(DNA)薄膜(厚度：40nm)，作为发光层A。在真空中(压力：1×10-4Pa)，利用电阻加热蒸镀法使DNA与TBP之比为20∶1进行共同蒸镀，形成薄膜(厚度：40nm)。
接下来，在制造的发光层A上形成双(2-甲基-8-喹啉)(对-苯氧基)(ビス(2-メチル一8-キノリラト)(p-フエニルフエノラ一ト))铝络合物(简称为BAlq)(厚度：10nm)，作为空穴阻止层。在真空中(压力：1×10-4Pa)，利用电阻加热蒸镀法来成膜。
接下来，在制造的空穴阻止层上形成三(8-羟基喹啉)铝络合物(Alq3)(厚度：20nm)，作为电子输送层。在真空中(压力：1×10-4Pa)，利用电阻加热蒸镀法来成膜。
接下来，在制造的电子输送层上，形成LiF(厚度：0.5nm)的膜作为电子注入层，进一步在其上形成Al(厚度：120nm)的膜作为兼作全反射层的阴极。在真空中(压力：1×10-4Pa)，利用电阻加热蒸镀法来成膜。最后，在形成阴极后，在操作箱内使用无碱性玻璃和UV固化型环氧粘接剂进行密封，制造由底部发射型的元件构造构成的实施例1的白色发光元件。
(实施例2)
在实施例1中，除了制造的发光层B的厚度为100nm，并且空穴注入层的厚度为60nm之外，与实施例1相同，制造出由底部发射型的元件构造构成的实施例2的白色发光元件。
(实施例3)
在实施例1中，除了使发光层B的厚度为100nm，并且在发光层B所包含的无机纳米粒子的加罩化合物不使用TOPO而使用三苯胺基即PL材料进行制造，并且使空穴注入层的厚度为60nm之外，与实施例1相同，制造出由底部发射型的元件构造构成的实施例3的白色发光元件。
(实施例4)
在实施例1中，除了将ITO(厚度：10nm)/具有全反射功能的Ag(厚度：100nm)/ITO(厚度：10nm)的层叠膜兼作全反射层作为阳极使用来代替透明阳极(ITO)，并且在发光层B所包含的无机纳米粒子的加罩化合物不使用TOPO而使用三苯胺基即PL材料，并且使该发光层B的厚度为100nm，并且在电子注入层即LiF(厚度：0.5nm)上依次形成作为半透明反射性的阴极的Ca(厚度：15nm)、作为保护层的NPD(厚度：235nm)、以及作为第二个半透明反射层的IZO(厚度：150nm)进行制造之外，与实施例1相同，制造出由顶部发射型的元件构造构成的实施例4的白色发光元件。
(比较例1)
在实施例1中，除了没有形成作为半透明反射层起作用的厚度为10nm的Ag之外，与实施例1相同，制造出由底部发射型的元件构造构成的比较例2的白色发光元件。
(比较例2)
在实施例1中，使用绿色有机荧光材料即2，3，6，7-四氢1，1，7，7-四甲基-1H，5H，11H-10-(2-苯并噻唑)喹嗪并-[9，9a，1gh]香豆素(简称为C545T)来代替构成发光层B的发出绿色光的无机纳米粒子，进一步使用红色有机荧光材料即9-二乙氨基苯并[a]吩噁嗪(フエノキサゾ一ル)(简称为尼罗红或者NileRed)来代替发出红色光的无机纳米粒子，从而制造发光层B之外，与实施例1相同，制造出由底部发射型的元件构造构成的比较例2的白色发光元件。
(评价结果)
图7是表示由实施例1的白色发光元件得到的发射光谱、以及仅有实施例1的发光层A所使用的蓝色发光材料(TBP)的荧光发射光谱的曲线图。如图7所示，从由实施例1的白色发光元件得到的发射光谱可知，进行EL发光的蓝色光在发光层B进行颜色变换并发出红色光和绿色光。又，在由实施例1的白色发光元件得到的发射光谱中，可知该蓝色光的光谱的半幅值与仅有蓝色发光材料(TBP)的荧光发射光谱的半幅值相比较小。
表1表示实施例1至4及比较例1、2的白色发光元件的色度、发光效率、电压、各RGB的色度和亮度、亮度减半时间、以及劣化处理后的色度。
[表1]
根据测定各实施例和各比较例的白色发光元件得到的发射光谱，算出各分量的亮度和色度，如表1所示，与比较例1的白色发光元件相比，实施例1的白色发光元件由于谐振器效果，蓝色的光谱的色纯度提高，RGB的色再现范围变宽。另外，实施例1的白色发光元件如表1所示，得到色纯度比使用比较例2的低分子有机材料时的R和G高的结果。而且，如表1所示，确认了使用所谓的QD的实施例1至4的白色发光元件的寿命较长，寿命测定后的颜色偏离也较小。因此，在使用RGB的滤色片来制造全彩色显示器时，通过使用本发明的白色发光元件，能够形成色纯度高、效率高、而且长寿命的像素。
另外，如实施例2所示，在发光层B的厚度增厚至100nm的白色发光元件中，如表1所示，可知R和G的发光分量的比例增加。这是表示由于厚度变厚，能够提高在发光层B的颜色变换比率。
另外，如实施例3所示，在发光层B的厚度为100nm，适用在所谓的QD的加罩化合物具有空穴输送性的无机纳米粒子的白色发光元件中，与实施例2相比，能够进一步实现低电压化。
另外，如实施例4所示，在由发光层B的厚度为100nm的、顶部发射型的元件构造构成的白色发光元件中，也观察到R和G的发射光谱分量。从这点可知，由于厚度变厚，能够提高发光层B的颜色变换比率。

Claims (11)

1.一种白色发光元件，具有：对置的电极；发光层A，发光层A具有通过电致发光(EL)而发光的有机材料和/或无机纳米粒子；发光层B，发光层B具有通过光致发光(PL)而发光的无机纳米粒子；以及对置的反射层，反射层使由所述发光层A产生的光在元件内部谐振，通过由所述发光层A产生的光和由所述发光层B产生的光来形成白色光，其特征在于，
所述对置的电极中，
一电极或者与该电极相邻的层具有全反射功能且形成为所述反射层的一层；
另一电极或者与该电极相邻的层具有半透明反射功能且形成为所述反射层的另一层。
2.根据权利要求1所述的白色发光元件，其特征在于，
具有所述半透明反射功能的电极或者相邻层，形成为使从所述发光层A发出的发射光谱变化为半幅值较窄的发射光谱。
3.根据权利要求1所述的白色发光元件，其特征在于，
所述发光层A具有发出蓝色光的有机材料和/或发出蓝色光的无机纳米粒子，
所述发光层B具有发出红色光的无机纳米粒子和发出绿色光的无机纳米粒子。
4.根据权利要求1所述的白色发光元件，其特征在于，
所述发光层A具有发出紫外光的有机材料和/或发出紫外光的无机纳米粒子，
所述发光层B具有发出蓝色光的无机纳米粒子和发出红色光的无机纳米粒子和发出绿色光的无机纳米粒子。
5.根据权利要求4所述的白色发光元件，其特征在于，
具有所述半透明反射功能的电极或者相邻层，形成为使从所述发光层A发出的发射光谱衰减并使射出效率变小。
6.根据权利要求1所述的白色发光元件，其特征在于，
所述无机纳米粒子是能够通过其粒径来调整发光颜色的半导体微粒和/或具有掺杂剂的半导体微粒。
7.根据权利要求1所述的白色发光元件，其特征在于，
所述发光层A和发光层B分别是1层或者2层以上。
8.根据权利要求1所述的白色发光元件，其特征在于，
在具有所述半透明反射功能的反射层形成为与所述电极相邻的层时，该电极与该反射层隔着所述发光层B而形成。
9.根据权利要求1所述的白色发光元件，其特征在于，
具有所述半透明反射功能的反射层在所述对置的电极间和/或电极外形成1层以上。
10.根据权利要求1所述的白色发光元件，其特征在于，
具有所述半透明反射功能的电极或者相邻层，形成为使从所述发光层B发出的发光不衰减。
11.根据权利要求1所述的白色发光元件，其特征在于，
是所述白色光从形成有具有所述半透明反射功能的层侧被取出的顶部发射型的元件构造或者底部发射型的元件构造。
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