JP2005093348A - 有機発光素子および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光効率が高いと共に色度変化が少なく、信頼性の高い白色有機発光素子を提供する。
【解決手段】 基板１１の上に、第１電極（陽極）１２、有機層１３、および第２電極（陰極）１４がこの順に積層されている。有機層１３は、正孔注入層１３Ａ，正孔輸送層１３Ｂ，橙色発光層１３Ｃ，青色発光層１３Ｄ，電子輸送層１３Ｅおよび電子注入層１３Ｆを、第１電極１２の側からこの順に積層した構成を有する。橙色発光層１３Ｃは、１種類以上の有機物からなるホスト材料と、スチリル化合物からなるゲスト材料とを含有している。ゲスト材料のホスト材料に対する含有率は、１０ｍｏｌ％以下が好ましく、これにより橙色発光層１３Ｃから、青色発光層１３Ｄから発光される青色光に対して補色の関係にある橙色光が発光され、その結果第１電極１２側からは白色光が取り出される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、白色の発光層を有する有機発光素子および表示装置に係り、特に、白色発光層が橙色および青色の２種類の発光層により構成されてなる有機発光素子およびこの有機発光素子を有する表示装置に関する。

有機発光素子は、自発光で視野角依存性が無く、完全固体構造を実現可能な発光素子として、薄型ディスプレイへの応用が期待されている。有機発光素子の中でも、白色有機発光素子は、白色発光を、カラーフィルタ等によりディスプレイを構成する青、緑、赤の３原色に変調することにより、各画素を塗り分けずにフルカラーディスプレイを実現することが可能である。従って、塗り分けコストや塗り分けに起因する歩留まり低下を避けることができ、また大画面ディスプレイの実現において特に有効な方法である。他にも、白色発光を利用したバックライトや面光源としての用途が期待されている。

この白色有機発光素子は、一般的にガラス等の透明基板上に設けられた透明電極を陽極とし、その上に有機層および陰極を積層した構造を有する。一般に、有機層は、発光層を含む複数の層から構成されており、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層および電子輸送層のすべて、あるいはそのいずれかの組み合わせからなる。発光層にはホスト材料に適切なゲスト材料（発光材料，ドーパント材料）を組み合わせて用いることで、発光効率、寿命の向上、および発光スペクトルの調整が可能である。この有機発光素子では、陽極と陰極との間に直流電圧を印加すると、陽極および陰極からそれぞれ注入された正孔と電子とが発光層で再結合し、発光した光が透明電極側から取り出される。

この構造以外にも、基板と反対側の電極を透明電極で構成し、上面の透明電極側から光を取り出す上面発光構造（トップエミッション）をとることも可能である。このような上面発光構造であれば、ＴＦＴ (Thin Film Transistor, 薄膜トランジスタ）を用いたアクティブマトリックス型の素子においては、光取り出しの開口率を大きくすることができる。

白色有機発光素子においては、白色発光を実現するために各色の発光層を積層する方法、および１つの発光層に複数の色素をドープ（添加）する方法があり、さらに色の組み合わせとしては、青、緑、赤の３波長成分を用いる方法（例えば、特許文献１）、また青と橙、あるいは青緑と赤の補色関係にある２波長成分を用いる方法（例えば、特許文献２）が提案されている。
特開平１０−３９９０号公報 特開２００２−３２９５７８号公報

しかしながら、前者（特許文献１）の方法では、電流値に依存したＥＬ（Electroluminescence)スペクトルの変化に伴って色度変化が生じ、また、発光層を３層の積層構造とすることによって発光領域が分散し、その発光効率が低下するという問題があった。また、後者（特許文献１）の方法は、前者の方法に比べては、素子構造が単純であり、色度変化や発光効率の低下が少ないものの、十分な高効率性、且つ高信頼性を有するものではなかった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、白色光の発光効率が向上すると共に色度変化が少なくなり、信頼性の向上した有機発光素子および表示装置を提供することにある。

本発明による有機発光素子は、第１電極と第２電極との間に、白色発光層として、少なくとも橙色発光層および青色発光層を有するものであり、前記橙色発光層は、１種類以上の有機物からなるホスト材料と、化１で表されるスチリル化合物からなるゲスト材料とを含有している。

（化１において、Ｘは化２ないし化８に示した基のうちのいずれかを表し、Ｙは化９ないし化１１に示した基のうちのいずれかを表す。）

（化２において、Ｒ¹ ないしＲ⁵ は少なくとも一つがハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、置換基を有してもよいアルキル基、および置換基を有してもよいアルコキシル基から選ばれた基を表し、それらは同一であっても異なっていてもよい。）

（化３ないし化８において、Ｒ⁶ ないしＲ⁵⁵は、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、置換基を有してもよいアルキル基、および置換基を有してもよいアルコキシル基から選ばれた基を表し、それらは同一であっても異なっていてもよい。）

（化９において、Ｚ¹ およびＺ² は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、および置換基を有してもよいアリール基から選ばれた基を表し、それらは同一であっても異なっていてもよい。）

（化１０および１１において、Ｒ⁵⁶ないしＲ⁷²は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基およびトリフルオロメチル基から選ばれた基を表し、それらは同一であっても異なっていてもよい。）

ここで、橙色発光層を構成するゲスト材料のホスト材料に対する含有率は、発光スペクトルのピーク波長が５９０ｎｍ以下の好ましい橙色発光を得るために、１０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。

本発明による表示装置は、本発明の有機発光素子により構成されている。

本発明の有機発光素子または本発明の表示装置によれば、橙色発光層のゲスト材料として、発光効率が良く信頼性の高い赤色発光材料としてのスチリル化合物を用いるようにしたので、補色関係にある、色度の良好な青色発光層と組み合わせることにより、白色光の発光効率が向上すると共に色度変化が少なくなり信頼性が向上する。特に、このスチリル化合物のホスト材料に対する含有率を１０ｍｏｌ％以下とすることにより、５９０ｎｍ以下の好ましい橙色発光を得ることができ、より色度の良好な白色有機発光素子を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る所謂ボトムエミッション型の有機発光素子の断面構造を表すものである。この有機発光素子は、極薄型の有機発光表示装置などに用いられるものであり、例えば、ガラスなどの絶縁材料よりなる基板１１の上に、第１電極（陽極）１２、有機層１３、および第２電極（陰極）１４がこの順に積層された構造を有している。なお、第２電極１４の上には、図示しない保護膜が形成されている。

第１電極１２は、基板１１の側から光を取り出すために可視光領域で透明な仕事関数の大きな導電材料、例えば、酸化錫（ＳｎＯ２ ），酸化インジウム錫（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide），酸化亜鉛（ＺｎＯ），酸化チタン（ＴｉＯ２ ）などにより形成されている。第１電極１２の積層方向の厚み（以下、単に厚みと言う）は例えば１００ｎｍ程度である。

有機層１３は、例えば、正孔（ホール）注入層１３Ａ，正孔輸送層１３Ｂ，橙色発光層１３Ｃ，青色発光層１３Ｄ，電子輸送層１３Ｅおよび電子注入層１３Ｆを、第１電極１２の側からこの順に積層した構成を有するものである。正孔注入層１３Ａおよび正孔輸送層１３Ｂは、橙色発光層１３Ｃおよび青色発光層１３Ｄそれぞれへの正孔注入効率を高めるためのものである。橙色発光層１３Ｃおよび青色発光層１３Ｄは、それぞれ第１電極１２および第２電極１４への電圧印加により電子と正孔との再結合が起こることによって、橙色光、青色光を発生するものである。本実施の形態では、この橙色発光層１３Ｃからの発光色と青色発光層１３Ｄからの発光色との混合色（白色）が第１電極１２側から下方に取り出されるようになっている。電子輸送層１３Ｅおよび電子注入層１３Ｆは、橙色発光層１３Ｃおよび青色発光層１３Ｄへの電子注入効率を高めるためのものである。

正孔注入層１３Ａ、及び正孔輸送層１３Ｂは、正孔がアノード電極から効率良く注入、輸送されるように設計された層である。この正孔注入層１３Ａ、及び正孔輸送層１３Ｂは、同一材料で構成されても良いが、正孔注入、輸送性能を向上させるために、両者を異なる材料で構成しても良い。また、正孔注入層１３Ａ、及び正孔輸送層１３Ｂの各層は複数の混合物から構成されたものとしてもよく、あるいは複数種の材料を積層した構成を有するものであってもよい。

正孔注入層１３Ａ、及び正孔輸送層１３Ｂを形成する材料（正孔輸送材料）としては、例えばベンジジンまたはその誘導体、スチリルアミンまたはその誘導体、トリフェニルメタンまたはその誘導体、ポルフィリンまたはその誘導体、トリアゾールまたはその誘導体、イミダゾールまたはその誘導体、オキサジアゾールまたはその誘導体、ポリアリールアルカンまたはその誘導体、フェニレンジアミンまたはその誘導体、アリールアミンまたはその誘導体、オキサゾールまたはその誘導体、アントラセンまたはその誘導体、フルオレノンまたはその誘導体、ヒドラゾンまたはその誘導体、スチルベンまたはその誘導体、フタロシアニンまたはその誘導体、ポリシアン系化合物、ビニルカルバゾール系化合物、チオフェン系化合物、アニリン系化合物等の複素環式共役系のモノマー、オリゴマー、ポリマー等が挙げられる。

このような正孔輸送材料の具体的な例としては、化１２で表されるαーナフチルフェニルジアミン（αーＮＰＤ）、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリン、金属ナフタロシアニン、４，４’，４”−トリメチルトリフェニルアミン、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（ｐ−トリル）ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ−フェニルカルバゾール、４−ジ−ｐ−トリルアミノスチルベン、ポリ（パラフェニレンビニレン）、ポリ（チオフェンビニレン）、ポリ（２，２’−チエニルピロール）等が挙げられる。

橙色発光層１３Ｃは、ホスト材料に、ゲスト材料として化１４で表されるスチリル化合物をドープ（添加）したものである。ホスト材としては、例えば化１３で表される９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）等の青色ホスト材料、緑色ホスト材料および赤色ホスト材料の中から選択される少なくとも１種類以上のホスト材料、正孔輸送材料、または青色ホスト材料、赤色ホスト材料、および緑色ホスト材料の中から選択される少なくとも１種類以上のホスト材料と正孔輸送材料との混合物のいずれかからなる。

（化１４において、Ｘは化１５ないし化２１に示した基のうちのいずれかを表し、Ｙは化２２ないし化２４に示した基のうちのいずれかを表す。）

（化１５において、Ｒ¹ ないしＲ⁵ は少なくとも一つがハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、置換基を有してもよいアルキル基、および置換基を有してもよいアルコキシル基から選ばれた基を表し、それらは同一であっても異なっていてもよい。）

（化１６ないし化２１において、Ｒ⁶ ないしＲ⁵⁵は、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、置換基を有してもよいアルキル基、および置換基を有してもよいアルコキシル基から選ばれた基を表し、それらは同一であっても異なっていてもよい。）

（化２２において、Ｚ¹ およびＺ² は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、および置換基を有してもよいアリール基から選ばれた基を表し、それらは同一であっても異なっていてもよい。）

（化２３および２４において、Ｒ⁵⁶ないしＲ⁷²は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基およびトリフルオロメチル基から選ばれた基を表し、それらは同一であっても異なっていてもよい。）

ここで、橙色発光層１３Ｃを構成するスチリル化合物（ゲスト材料）のホスト材料に対する含有率は、１０ｍｏｌ％以下であることが望ましい。これは以下の理由による。

橙色発光層１３Ｃにおいて、スチリル化合物のドープ濃度を高くすると、スペクトルは長波長側にシフトし、色度の良い赤色発光となる。一方、ドープ濃度を低くすると、スペクトルは短波長側にシフトし、発光色は黄色に近づく。スチリル化合物を赤色発光材料として用いる場合には、ホスト材料に対するドープ濃度は３０ｍｏｌ％以上とすることが好ましく、これにより発光スペクトルのピーク波長が６２０ｎｍ以上の色度の良い赤色発光層を実現することができる。本実施の形態においては、色度の良好な白色発光を実現するため、青色発光層１３Ｄからの青色発光の補色となる橙色発光が必要である。すなわち、白色発光を得るのに適した橙色発光を得るには、ドープ濃度は少なくとも赤色発光を示す３０ｍｏｌ％以下であることが必要であり、さらに、発光スペクトルのピーク波長が５９０ｎｍ以下の好ましい橙色発光を得るためには、１０ｍｏｌ％以下とすることが必要である。

また、ホスト材料からの効率的なエネルギー移動を得るためには、ゲスト材料のドープ濃度はある一定以上である必要があり、スチリル化合物のドープ濃度は１ｍｏｌ％以上であることが好ましい。

青色発光層１３Ｄは、青色発光材料、電子輸送性材料、正孔輸送性材料および両電荷輸送性材料のなかから適宜選択して混合したもの、あるいは積層したもので構成される。この青色発光層１３Ｄは、電子輸送性を有していることが好ましい。これにより、電子輸送層１２Ｅから青色発光層１３Ｄに注入された電子の一部は青色発光層１３Ｄ内で青色発光に寄与し、残りは橙色発光層１３Ｃに輸送されることで橙色発光に寄与する。

青色発光材料としては、例えば、化１３で表される９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）を挙げることができる。

青色発光層１３Ｄ上の電子輸送層１３Ｅは、電子を効率良く輸送するように設計された層であり、電子輸送性能を向上させるために、複数種の電子輸送材料を混合したもの、あるいは積層したものが好ましい。

電子輸送材料としては、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３ ）、８−ヒドロキシメチルキノリンアルミニウム、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、クリセン、ペリレン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン、またはこれらの誘導体等が挙げられるが、これらに限られるものではない。

電子注入層１３Ｆは、アルカリ金属化合物、あるいはアルカリ土類金属化合物から選択され、例えば、ＬｉＦ，Ｌｉ₂Ｏ，ＭｇＦ₂，ＭｇＯにより構成される。

第２電極１４は、仕事関数の小さな導電材料、例えば、リチウム（Ｌｉ），マグネシウム（Ｍｇ），カルシウム（Ｃａ）などの活性金属と、銀（Ａｇ），アルミニウム（Ａｌ），インジウム（Ｌｉ）などの金属との合金、あるいはこれらを積層したものにより形成される。

この有機発光素子は、例えば、次のようにして製造することができる。

まず、上述した材料よりなる基板１１の上に、例えばスパッタリング法により、上述した厚みおよび材料よりなる第１電極１２を形成する。次いで、例えば真空蒸着法により、上述した厚みおよび材料よりなる正孔注入層１３Ａ，正孔輸送層１３Ｂ，橙色発光層１３Ｃ，青色発光層１３Ｄ，電子輸送層１３Ｅおよび電子注入層１３Ｆを、第１電極１２の側から順次成膜する。有機層１３を形成したのち、例えば真空蒸着法により、上述した厚みおよび材料よりなる第２電極１４を形成する。これにより、図１に示した有機発光素子が形成される。

この有機発光素子では、第１電極１２と第２電極１４との間に所定の電圧が印加されると、橙色発光層１３Ｃ，青色発光層１３Ｄにそれぞれ電流が注入され、正孔と電子とが再結合することにより、橙色発光層１３Ｃでは橙色発光、青色発光層１３Ｄでは青色発光が起こり、その混合色の白色光が、第１電極１２および基板１１を透過して取り出される（ボトムエミッション）。ここでは、橙色発光層１３Ｃに、化１４で表されるスチリル化合物からなる赤色発光材料を低濃度でドープするようにしたので、橙色発光を得ることができ、青色発光層１３Ｄの青色発光とあいまって色純度および発光効率の高い白色光を得ることができる。特に、スチリル化合物のホスト材料に対する含有率を１０ｍｏｌ％以下とすることにより、発光スペクトルのピーク波長が５９０ｎｍ以下の好ましい橙色発光を得ることができ、より色純度および発光効率の高い白色光を得ることができる。

このように本実施の形態では、橙色発光層１３Ｃにおけるゲスト材料をスチリル化合物からなる赤色発光材料とすると共に、そのホスト材料に対する含有率を低濃度として、青色と補色関係にある橙色の発光を得るようにしたので、色純度および発光効率を高めることができ、信頼性が向上する。

（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る所謂トップエミッション型の有機発光素子の構成を表すものである。なお、基本的な構成については第１の実施の形態と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。この有機発光素子では、橙色発光層１３Ｃおよび青色発光層１３Ｄで発生した光を共振器構造を利用して第２電極１４の側から取り出すようになっている。

本実施の形態では、第１電極１２は、反射層としての機能も兼ねており、できるだけ高い反射率を有するようにすることが発光効率を高める上で望ましい。第１電極１２を構成する材料としては、例えば、白金（Ｐｔ），金（Ａｕ），銀（Ａｇ），クロム（Ｃｒ）あるいはタングステン（Ｗ）などの金属元素の単体または合金が挙げられる。第１電極１２の厚みは１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下とされることが好ましい。なお、第１電極１２は単層構造でもよいし複数の層の積層構造でもよい。

一方、第２電極１４は、例えば、厚みが５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、アルミニウム（Ａｌ），マグネシウム（Ｍｇ），カルシウム（Ｃａ），ナトリウム（Ｎａ）などの金属元素の単体または合金により構成されている。中でも、マグネシウムと銀との合金（ＭｇＡｇ合金）が好ましい。

第２電極１４は、また、半透過性反射層としての機能を兼ねている。すなわち、この有機発光素子は、第１電極１２の橙色発光層１３Ｃ側の端面を第１端部Ｐ１、第２電極１４の青色発光層１３Ｄ側の端面を第２端部Ｐ２とし、有機層１３を共振部とする共振器構造を有しており、橙色発光層１３Ｃおよび青色発光層１３Ｄで発生した光を共振させて第２端部Ｐ２の側から取り出すようになっている。このような共振器構造により、橙色発光層１３Ｃおよび青色発光層１３Ｄにおいて発生した光が多重干渉を起こし、一種の狭帯域フィルタとして作用することにより、取り出される光のスペクトルの半値幅が減少し、色純度を向上させることができる。また、第２電極１４の側から入射した外光についても多重干渉により減衰させることができ、有機発光素子における外光の反射率を極めて小さくすることができる。

そのためには、共振器の第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌは数１を満たすようにし、共振器の共振波長（取り出される光のスペクトルのピーク波長）と、取り出したい光のスペクトルのピーク波長とを一致させることが好ましい。光学的距離Ｌは、実際には、数１を満たす正の最小値となるように選択することが好ましい。

（式中、Ｌは第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離、Φは第１端部Ｐ１で生じる反射光の位相シフトΦ１ と第２端部Ｐ２で生じる反射光の位相シフトΦ２ との和（Φ＝Φ１ ＋Φ２ ）（ｒａｄ）、λは第２端部Ｐ２の側から取り出したい光のスペクトルのピーク波長、ｍはＬが正となる整数をそれぞれ表す。なお、数１においてＬおよびλは単位が共通すればよいが、例えば（ｎｍ）を単位とする。）

この有機発光素子では、第１電極１２と第２電極１４との間に所定の電圧が印加され、橙色発光層１３Ｃおよび青色発光層１３Ｄそれぞれで発光すると、各色の光は、第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間で多重反射し、第２電極１４を透過して白色光として取り出される（トップエミッション）。本実施の形態においても、橙色発光層１３Ｃおよび青色発光層１３Ｄが第１の実施の形態と同じであるので、色純度および発光効率の高い白色の光が発生する。

このように本実施の形態では、共振器構造を設け、橙色発光層１３Ｃおよび青色発光層１３Ｄにおいて発生した光を第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間で共振させるようにしたので、発生した光を多重干渉させ、一種の狭帯域フィルタとして作用させることができる。従って、取り出す光のスペクトルの半値幅を減少させることができ、色純度を向上させることができる。更に、第２電極１４の側から入射した外光についても多重干渉により減衰させることができ、有機発光素子における外光の反射率を極めて小さくすることができる。よって、コントラストをより向上させることができる。

（第３の実施の形態）
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る有機発光素子の構成を表すものである。この有機発光素子は、第１電極１２が、基板１１の側から、密着層１２Ａ、反射層１２Ｂおよびバリア層１２Ｃがこの順に積層された構造を有しており、反射層１２Ｂとバリア層１２Ｃとの界面が共振器の第１端部Ｐ１となっていることを除いては、第２の実施の形態で説明した有機発光素子と同一である。したがって、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。

密着層１２Ａは、反射層１２Ｂが基板１１から剥離するのを防止するものであり、例えば、厚みが５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、本実施の形態では例えば２０ｎｍであり、インジウム（Ｉｎ）とスズ（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）とを含む化合物（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）により構成されている。

反射層１２Ｂは、発光層で発生した光を反射させるものであり、例えば、厚みが５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、本実施の形態では例えば２００ｎｍであり、光の吸収損失を小さくして反射率を高めるため、銀（Ａｇ）または銀を含む合金により構成されている。

バリア層１２Ｃは、その厚みを変えることにより第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌを調整するためのものである。また、バリア層１２Ｃは、反射層１２Ｂを構成する銀あるいは銀を含む合金が空気中の酸素あるいは硫黄成分と反応することを防止すると共に、反射層１２Ｂを形成した後の製造工程においても反射層１２Ｂがダメージを受けることを緩和する保護膜としての機能を有している。バリア層１２Ｃは、橙色発光層１３Ｃおよび青色発光層１３Ｄにおいて発生した光に対して透明な材料、例えばＩＴＯにより構成され、その厚みは、有機発光素子における第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌに応じて設定される。

この有機発光素子は、例えば次のようにして製造することができる。

まず、上述した材料よりなる基板１１に、例えば直流スパッタリング法により、上述した厚みおよび材料よりなる密着層１２Ａ、反射層１２Ｂおよびバリア層１２Ｃを順に形成したのち、例えばリソグラフィ技術を用いて、バリア層１２Ｃ、反射層１２Ｂおよび密着層１２Ａをエッチングする。これにより、第１電極１２が形成される。続いて、有機層１３および第２電極１４を順に形成する。これにより、図３に示した有機発光素子が形成される。

この有機発光素子の作用効果は第２の実施の形態と同様であるので、その説明は省略する。

（第４の実施の形態）
図４は、本発明の第４の実施の形態に係る表示装置の構成を表している。本実施の形態は、上記有機発光素子から発光した白色光をＲ（赤色），Ｇ（緑色）およびＢ（青色）の３色光に変調してカラー表示を行う表示装置として構成したものである。この表示装置は、基板１１の上に、図示しないＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）などの駆動素子および平坦化膜を介して、図３で示した有機発光素子がマトリクス状に設けられたものである。有機発光素子はＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）に対応する素子ごとに、絶縁膜１５により互いに分離されている。基板１１の有機発光素子が設けられた側には、有機発光素子で発生した光（白色光）に対して透明なガラスなどの材料よりなる対向基板２０が配置されている。この対向基板２０には、カラーフィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂおよびブラックマトリクスとしての反射光吸収膜２２が設けられている。

なお、本実施の形態では、第１電極１２は素子各々に対応して形成され、有機層１３および第２電極１４はすべての有機発光素子に共通に形成されており、有機層１３の厚みはすべての素子で等しくなっている。

第１電極１２のバリア層１２Ｃは、有機発光素子の発光色に応じて厚みｄＲ，ｄＧ，ｄＢが調整されている。これにより、有機層１３の厚みがすべての有機発光素子で等しくても、各有機発光素子から取り出したい光のスペクトルのピーク波長λに応じて第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離ＬＲ，ＬＧ，ＬＢが調整され、橙色発光層１３Ｃおよび青色発光層１３Ｄで発生した白色光のうち目的とする赤、緑あるいは青の波長域における光が第２電極１４側から取り出されるようになっている。

絶縁膜１５は、第１電極１２と第２電極１４との絶縁性を確保すると共に、有機発光素子における発光領域の形状を正確に所望の形状とするためのものである。絶縁膜１５は、例えば、厚みが６００ｎｍ程度であり、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）などの絶縁材料により構成されている。この絶縁膜１５には、発光領域に対応して開口部１５Ａが設けられている。

この表示装置は、例えば次のようにして製造することができる。

まず、上述した材料よりなる対向基板２０の上に、上述した材料よりなる反射光吸収膜２２を成膜し、図４のような形状にパターニングする。次いで、対向基板２０の上に、赤色フィルタ２１Ｒの材料をスピンコートなどにより塗布し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングして焼成することにより赤色フィルタ２１Ｒを形成する。続いて、赤色フィルタ２１Ｒと同様にして、青色フィルタ２１Ｂおよび緑色フィルタ２１Ｇを順次形成する。

また、上述した材料よりなる基板１１に、第３の実施の形態と同様にして、第１電極１２を形成する。その際、バリア層１２Ｃの厚みを、例えばエッチングにより、第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌに応じて調整するようにする。次いで、第１電極１２の間に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ；化学的気相成長）法により絶縁膜１５を上述した厚みで成膜し、例えばリソグラフィー技術を用いて発光領域に対応する部分を選択的に除去して開口部１５Ａを形成する。

続いて、例えば真空蒸着法により、上述した厚みおよび材料よりなる正孔注入層１３Ａ，正孔輸送層１３Ｂ，橙色発光層１３Ｃ，青色発光層１３Ｄ，電子輸送層１３Ｅおよび電子注入層１３Ｆを、第１電極１２の側からこの順に成膜し、有機層１３を形成する。この有機層１３は基板１１のほぼ全面に形成する。有機層１３を形成したのち、例えば蒸着法により、上述した厚みおよび材料よりなる第２電極１４を形成する。その際も、第２電極１４を、基板１１のほぼ全面に形成する。そののち、基板１１と対向基板２０とを対向配置して、例えば図示しない接着層により封止する。これにより、図４に示した表示装置が完成する。

この表示装置では、橙色発光層１３Ｃおよび青色発光層１３Ｄで発生した白色光は、第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌに応じてそれぞれ目的とする赤、緑あるいは青の波長域に変調され、各色の光のみが第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間で多重反射し、第２電極１４，更にカラーフィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂおよび対向基板２０を透過して取り出される。ここでは、上記実施の形態で説明した橙色発光層１３Ｃを備えているので、発光効率が高くなると共に、赤，青，緑の色純度が高くなる。

このように本実施の形態の表示装置では、色純度の高い赤、緑あるいは青の波長域における光によってカラー表示が可能になる。

更に、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。

（実施例１〜１４）
第１の実施の形態の橙色発光層および青色発光層を備えた有機発光素子を作製した。その際、橙色発光層１３Ｃのホスト材料を、化１２で表されるαーナフチルフェニルジアミン（αーＮＰＤ）とし、表１に示したスチリル化合物（化２５〜化３８）をゲスト材料としてドープした。図５に発光スペクトルの一例を示す。

（実施例１５〜２８）
第１の実施の形態と同様にして橙色発光層および青色発光層を備えた有機発光素子を作製した。その際、化１２で表されるαーナフチルフェニルジアミン（αーＮＰＤ）と化１３のＡＤＮを４：１の割合で混合したものを橙色発光層１３Ｃのホスト材料とし、表２に示したスチリル化合物（化２５〜化３８）をゲスト材料としてドープした。図６に発光スペクトルの一例を示す。

いずれの実施例においても、ＣＩＥ色度（０．２８，０．３２）の良好な白色発光を得ることができた。

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および上記実施の形態および上記実施例に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態および上記実施例における橙色発光層１３Ｃ以外の各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。

また、上記第４の実施の形態では共振器構造を採用したが、この共振器構造を省略し、カラーフィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂのみによってカラー表示を行うようにしてもよい。

加えてまた、例えば、上記第３，４の実施の形態において、密着層１２Ａおよびバリア層１２Ｃの材料は、上述したＩＴＯに限定されず、例えば、インジウム（Ｉｎ），スズ（Ｓｎ）および亜鉛（Ｚｎ）からなる群のうちの少なくとも１種の元素を含む金属化合物または導電性酸化物、具体的には、ＩＴＯ，ＩＺＯ，酸化インジウム（Ｉｎ２ Ｏ３ ），酸化スズ（ＳｎＯ２ ）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる群のうちの少なくとも１種でもよい。また、密着層１２Ａの材料は、必ずしも透明である必要はない。

更にまた、例えば、上記実施の形態では、第１電極１２を陽極、第２電極１４を陰極とする場合について説明したが、陽極および陰極を逆にして、第１電極１２を陰極、第２電極１４を陽極としてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る有機発光素子の構成を表す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る有機発光素子の構成を表す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る有機発光素子の構成を表す断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る表示装置の構成を表す断面図である。 本発明の実施例の発光スペクトルを表す図である。 本発明の他の実施例の発光スペクトルを表す図である。

符号の説明

１１…基板、１２…第１電極、１２Ａ…密着層、１２Ｂ…反射層、１２Ｃ…バリア層、１３…有機層、１３Ａ…正孔注入層、１３Ｂ…正孔輸送層、１３Ｃ…橙色発光層、１３Ｄ…青色発光層、１３Ｅ…電子輸送層、１３Ｆ…電子注入層、１４…第２電極、１５…絶縁膜、１５Ａ…開口部、２０…対向基板、２１Ｒ…赤色フィルタ、２１Ｇ…緑色フィルタ、２１Ｂ…青色フィルタ、２２…反射光吸収膜、Ｐ１…第１端部、Ｐ２…第２端部

Claims (9)

1. 第１電極と第２電極との間に、少なくとも橙色発光層および青色発光層を含む有機層を備えた有機発光素子であって、
   前記橙色発光層は、
   １種類以上の有機物からなるホスト材料と、化１で表されるスチリル化合物からなるゲスト材料とを含有する
   ことを特徴とする有機発光素子。
   

   

   （化１において、Ｘは化２ないし化８に示した基のうちのいずれかを表し、Ｙは化９ないし化１１に示した基のうちのいずれかを表す。）
   

   

   （化２において、Ｒ¹ ないしＲ⁵ は少なくとも一つがハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、置換基を有してもよいアルキル基、および置換基を有してもよいアルコキシル基から選ばれた基を表し、それらは同一であっても異なっていてもよい。）
   

   

   

   

   

   

   

   （化３ないし化８において、Ｒ⁶ ないしＲ⁵⁵は、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、置換基を有してもよいアルキル基、および置換基を有してもよいアルコキシル基から選ばれた基を表し、それらは同一であっても異なっていてもよい。）
   

   

   （化９において、Ｚ¹ およびＺ² は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、および置換基を有してもよいアリール基から選ばれた基を表し、それらは同一であっても異なっていてもよい。）
   

   

   

   （化１０および１１において、Ｒ⁵⁶ないしＲ⁷²は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基およびトリフルオロメチル基から選ばれた基を表し、それらは同一であっても異なっていてもよい。）
2. 前記橙色発光層を構成するゲスト材料の前記ホスト材料に対する含有率は、１０ｍｏｌ％以下である
   ことを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。
3. 前記橙色発光層を構成するホスト材料は、赤色ホスト材料、緑色ホスト材料および青色ホスト材料の中から選択される少なくとも１種類以上のホスト材料、正孔輸送材料、または赤色ホスト材料、緑色ホスト材料および青色ホスト材料の中から選択される少なくとも１種類以上のホスト材料と正孔輸送材料との混合物のいずれかからなる
   ことを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。
4. 前記青色ホスト材料は、化１２で表される９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）である
   ことを特徴とする請求項３記載の有機発光素子。
   

   
5. 前記正孔輸送材料は、化１３で表されるαーナフチルフェニルジアミン（αーＮＰＤ）である
   ことを特徴とする請求項３記載の有機発光素子。
   

   
6. 前記有機層で発生した光を透過させるカラーフィルタを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。
7. 前記有機層で発生した光を第１端部と第２端部との間で共振させる共振器構造を有し、前記第１端部と前記第２端部との間の光学的距離Ｌは、数１を満たす
   ことを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。
   

   

   （数１において、Ｌは第１端部と第２端部との間の光学的距離、λは取り出したい光のスペクトルのピーク波長、Φは第１端部で生じる反射光の位相シフトΦ１ と第２端部で生じる反射光の位相シフトΦ２ との和（Φ＝Φ１ ＋Φ２ ）（ｒａｄ）、ｍはＬが正となる整数をそれぞれ表す。）
8. 第１電極と第２電極との間に、橙色発光層および青色発光層を含む有機層を備えた有機発光素子により構成される表示装置であって
   前記有機発光素子の橙色発光層は、
   １種類以上の有機物からなるホスト材料と、化１４で表されるスチリル化合物からなるゲスト材料とを含有する
   ことを特徴とする表示装置。
   

   

   （化１４において、Ｘは化１５ないし化２１に示した基のうちのいずれかを表し、Ｙは化２２ないし化２４に示した基のうちのいずれかを表す。）
   

   

   （化１５において、Ｒ¹ ないしＲ⁵ は少なくとも一つがハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、置換基を有してもよいアルキル基、および置換基を有してもよいアルコキシル基から選ばれた基を表し、それらは同一であっても異なっていてもよい。）
   

   

   

   

   

   

   

   （化１６ないし化２１において、Ｒ⁶ ないしＲ⁵⁵は、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、置換基を有してもよいアルキル基、および置換基を有してもよいアルコキシル基から選ばれた基を表し、それらは同一であっても異なっていてもよい。）
   

   

   （化２２において、Ｚ¹ およびＺ² は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、および置換基を有してもよいアリール基から選ばれた基を表し、それらは同一であっても異なっていてもよい。）
   

   

   

   （化２３および２４において、Ｒ⁵⁶ないしＲ⁷²は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基およびトリフルオロメチル基から選ばれた基を表し、それらは同一であっても異なっていてもよい。）〕
9. 前記橙色発光層を構成するゲスト材料の前記ホスト材料に対する含有率は、１０ｍｏｌ％以下である
   ことを特徴とする請求項８記載の表示装置。

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