JP2005285469A - エレクトロルミネセンス素子 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は単一駆動電圧で高輝度の発光をさせることができ、消費電力の低減が可能となるとともに、発光効率の高い、色純度の高い、寿命改善が図られた白色有機エレクトロルミネセンス素子を提供することを目的とする。
【解決手段】対向する陽極１０２と陰極１０７の間に青色発光ユニット２０４と緑色発光ユニット２０５が積層されて成り、この青色発光ユニット２０４と緑色発光ユニット２０５を含んで赤色発光ユニット２０８が形成されていることを特徴とするエレクトロルミネセンス素子。
【選択図】 図１ｃ

Description

本発明は、エレクトロルミネセンス素子に関する。特に単一駆動電圧で、白色の発光が得られる有機エレクトロルミネセンス素子に関する。

近年、波長の異なる発光層を複数個有しているエレクトロルミネセンス素子が考案されている。特開２００２−１６４１７０に示されている図７と同一構造を図６（ａ）に示す。厚み０．７ｍｍの透明ガラス基板１０の上にＩＴＯ（インジウム―スズ酸化物）陽極１をスパッタにより形成し、真空蒸着装置により、ＩＴＯ陽極１の上にホール輸送層１１を形成する。このホール輸送層１１の上にホール輸送材料α−ＮＰＤにドーパント「ＤＣＭ２」を１質量％ドープして厚さ１００Å蒸着により橙色発光層３ｅを形成する。橙色発光層３ｅの上にホスト層「ＤＰＶＢｉ」にドーパント「ＢＣｚＶＢｉ」を１質量％ドープして厚さ５００Åに蒸着して青緑発光層３ｄが形成される。青緑発光層３ｄの上に「Ａｌｑ３」による電子輸送層１２を厚さ２００Åに蒸着により形成する。電子輸送層１２の上に「ＬｉＦ」を５Å、さらに、陰極２「Ａｌ」を１５００Å蒸着により形成される。ここにおいて、ホールと電子の再結合がうまくいかないため１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度で駆動して、輝度３００ｃｄ／ｍ^２、視感効率１．９ｌｍ／ｗ、ＣＩＥ色度（０．３０、０．３５）、半減寿命８００時間の性能しかないため、寿命が短く、輝度が低く、視感効率が悪い問題があった。

また、特開２００２−１６４１７０の図１と同一構造を図６（ｂ）に示すが、発光色の異なるストライプ状の発光層を並列配置して形成する白色エレクトロルミネセンス素子においては、青色発光層（３ａ）、緑色発光層（３ｂ）、赤色発光層（３ｃ）を間隔あけて並列配置するため白色ユニット３の大きさが大きくなる問題があった。
特開２００２−１６４１７０号公報

本発明は上記問題を解決し、単一駆動電圧で、ホールと電子の再結合効率の向上により、消費電力の削減と発光効率の改善により光出力の向上と特性改善、寿命改善が図られた、さらに高精細度化が可能な白色有機エレクトロルミネセンス素子を提供することにある。

本発明のエレクトロルミネセンス素子は、対向する陽極と陰極の間に複数個の発光ユニットが積層されて成り、この複数個の発光ユニットを含んで、別の発光ユニットが形成されていることを特徴とする。

また本発明のエレクトロルミネセンス素子は、対向する陽極と陰極の間に複数個の発光ユニットが積層されて成り、この複数個の発光ユニットと並列に、別の１個の発光ユニットが形成されていることを特徴とする。

また本発明のエレクトロルミネセンス素子は、対向する陽極と陰極の間に複数個の発光ユニットが積層されて成り、この複数個の発光ユニットに並列に、別の複数個の発光ユニットが載置されていることを特徴とする。

また本発明のエレクトロルミネセンス素子は、対向する陽極と陰極の間に複数個の発光ユニットが積層されて成り、この複数個の発光ユニットと並列に、別の１個の発光ユニットが形成され、この別の発光ユニットに並列に、更に別の複数個の発光ユニットが載置されていることを特徴とする。

また本発明のエレクトロルミネセンス素子は、対向する陽極と陰極の間に、複数個の発光ユニットが積層されて成るエレクトロルミネセンス素子において、複数個の発光ユニットの結合部に電子とホールの結合を活発にするために挿入された、発光ユニット幅より狭い活効率層をもつことを特徴とする。

また本発明のエレクトロルミネセンス素子は、対向する陽極と陰極の間に、複数個の発光ユニットが積層されて成るエレクトロルミネセンス素子において、複数個の発光ユニットの結合部に電子とホールの結合を活発にするために挿入された、発光ユニット幅より狭い複数個の活効率層が並列に載置されたことを特徴とする。

また本発明のエレクトロルミネセンス素子は、対向する陽極と陰極の間に、２個以上の発光ユニットが積層されて成るエレクトロルミネセンス素子において、隣接する発光ユニットの結合部において電子とホールの結合を活発にするために挿入された、発光ユニット幅より狭い複数個の活効率層が形成されており、該活効率層は上下の層で各々揃えて載置されたことを特徴とする。

また本発明のエレクトロルミネセンス素子は、対向する陽極と陰極の間に、２個以上の発光ユニットが積層されて成るエレクトロルミネセンス素子において、隣接する発光ユニットの結合部において電子とホールの結合を活発にするために挿入された、発光ユニット幅より狭い複数個の活効率層が形成されており、該活効率層は上下の層でずれた位置に載置されたことを特徴とする。

本発明の有機エレクトロルミネセンス素子によれば複数の発光層を層状に形成し、これらの発光層の間に発光層の巾より狭い活効率層を設けることにより、ホールと電子の再結合率の向上ができ発光効率の改善により、光出力の向上と多層化により、高精細度化ができ、２種以上のドーパントを添加することにより、駆動電圧の調整をして、単一駆動電圧で、色純度の特性改善と、寿命改善が図られた白色有機エレクトロルミネセンス素子を得ることができる。

図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明に係る第１の実施形態である白色エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子の基本的な構成を示す概略図である。図１（ａ）において、１０１は厚さ０．７ｍｍのガラス基板であり、このガラス基板１０１の上にＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）をスパッタして透明陽極１０２が形成される。このガラス基板１０１を超音波洗浄後、真空蒸着装置にセットして各層を蒸着行う。透明陽極１０２の上に白色エレクトロルミネセンスユニット１（１１０）を形成し、この上に「Ａｌ」を１５００Å蒸着して陰極１０７が形成される。

図１（ｂ）は本発明に係る第１の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の各発光ユニットの基本的な構成を示す概略図である。

透明陽極１０２を含んで青色発光ユニット１（２０４）を形成し、青色発光ユニット１（２０４）に積層されて成る上部に陰極１０７を含んで緑色発光ユニット２（２０５）を形成する。青色発光ユニット１（２０４）、及び緑色発光ユニット２（２０５）を含んで、赤色発光ユニット３（２０８）が形成されたところに特徴がある。赤色発光ユニット３（２０８）の陽極は１０２であり、陰極は１０７である。

図１（ｃ）は本発明に係る第１の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す発光層実施例の概略図である。透明陽極１０２の上に、ＮＢＰを４００Å厚に蒸着しＬＵＭＯ２．４５ｅＶ、ＨＯＭＯ５．４６ｅＶ、エネルギーバンドギャップ３．０ｅＶのホール輸送層１０３が形成される。次いで、このホール輸送層１０３の上にＬＵＭＯ２．６ｅＶ、ＨＯＭＯ５．３ｅＶ、エネルギーバンドギャップ２．７ｅＶのホスト層「ＢＡｌｑ」に青色ドーパント「Ｐｅｒｙｌｅｎｅ」を1重量％ドープしたものを、厚さ５００Å蒸着して青色発光の有機発光材料により青色発光層１（１０４）が形成される。青色発光層１（１０４）の上にシャドウマスクを用いて巾を青色発光層１（１０４）より内側となるように「Ａｌｑ３」を厚さ２００Å蒸着して電子輸送層１０６と、この上にＮＢＰを４００Å厚に蒸着してホール輸送層２０３とからなる活効率層１０９が形成される。青色発光層１（１０４）、及び活効率層１０９の上にＬＵＭＯ２．８５ｅＶ，ＨＯＭＯ５．６２ｅＶ、エネルギーバンドギャップ２．７７ｅＶのホスト層「Ａｌｑ３」に緑色ドーパント「Ｃｏｕｍａｒｉｎ６」を1重量％ドープした緑色発光層２（１０５）が厚さ５００Å蒸着して形成される。青色発光層１（１０４）、及び緑色発光層２（１０５）形成時に両方のホスト層「ＢＡｌｑ」、「Ａｌｑ３」に赤色ドーパント「ＤＣＪＴＢ」を1重量％ドープして赤色発光層３（１０８）が形成される。赤色発光層３（１０８）は青色発光層１（１０４）と緑色発光層２（１０５）を含んで形成される。緑色発光層２（１０５）の上にＬＵＭＯ２．８５ｅＶ、ＨＯＭＯ５．６２ｅＶ、エネルギーバンドギャップ２．７７ｅＶの「Ａｌｑ３」を厚さ２００Å蒸着して電子輸送層２０６が形成される。電子輸送層２０６の上にフッ化リチウム「ＬｉＦ」を厚み５Å蒸着し、「Ａｌ」を厚さ１５００Å蒸着することにより陰極１０７が形成される。

ここで本実施例のエレクトロルミネセンス素子において、例えば輝度１００ｃｄ／ｍ^２時に５Ｖの電圧特性を示す発光ユニット（２０４）青色発光層１（１０４）上に、輝度１００ｃｄ／ｍ^２時に４Ｖの電圧特性を示す発光ユニット（２０５）緑色発光層（１０５）を形成する。青色発光層（１０４）上に緑色発光層（１０５）との間に活効率層１０９を設け、青色発光層（１０４）と緑色発光層（１０５）のホールと電子の再結合度を上げ、更に活効率層１０９が駆動電圧の高い赤色発光層（１０８）にとってバリア層となるため活効率層１０９より外側の青色発光層（１０４）部分と緑色発光層（１０５）部分が赤色発光層（１０８）として発光するところに特徴がある。活効率層１０９の巾により青色発光層（１０４）と緑色発光層（１０５）と赤色発光層（１０８）の光量比を調整できる。発光ユニット（２０８）赤色発光層（１０８）のドーパントとして「ＤＣＪＴＢ」が1重量％添加される。陽極１０２と陰極１０７の間に発光ユニット（２０４）と発光ユニット（２０５）の駆動電圧５＋４＝９Ｖを印加した時、発光ユニット（２０４）青色発光層（１０４）により青色が、発光ユニット（２０５）緑色発光層（１０５）により緑色が、及び赤色発光ユニット（２０８）の駆動電圧９Ｖが印加されるため青色発光ユニット（２０４）、緑色発光ユニット（２０５）を含んだ発光ユニット（２０８）赤色発光層（１０８）が赤色に発光するため図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のエレクトロルミネセンス素子は白色に発光する。図1（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の白色エレクトロルミネセンス素子は駆動電圧が単一の９Ｖ電圧でよいため青色、緑色、赤色を個別に発光させて得られる白色素子に比べ駆動が容易で、回路を省略できる。

青色発光層（１０４）、緑色発光層（１０５）、赤色発光層（１０８）のドーピング材料を選択することにより個々の駆動電圧を下げ、全体としての駆動電圧、消費電力を下げることができる。

また青色、緑色、赤色を単独で個別に発光させて白色とする場合に比べ１／３の発光面積にでき、さらにストリップ状発光でなくベタで発光層を形成するため、例えば、発光巾０．５ｍｍ、ピッチ０．５ｍｍととる必要がないため発光面積を１／２に、合わせて１／６の面積で同一の発光量を得ることができるため高精細度化ができる。また同一電流では３つの発光層により約２倍の発光量を得ることができ、同一の光量では電流を１／２にできるため消費電力を大幅に低減できる。

一方、発光ユニット（２０８）赤色発光層（１０８）はLUMO３．１５ｅＶであるドーパント「ＤＣＪＴＢ」を1重量％添加して形成してもよいが、駆動電圧が９Ｖと、発光ユニット（２０４）青色発光層(１０４)の駆動電圧５Ｖ、発光ユニット（２０５）緑色発光層（１０５）の駆動電圧４Ｖと比べて高く設定できるため、添加するドーパントを2種以上に設定できる。例えば、ＬＵＭＯ２．８５ｅＶであるホスト層「Ａｌｑ３」にＬＵＭＯ３．１１ｅＶであるドーパント「ＤＣＭ２」を２重量％ドープし、ＬＵＭＯ３．１５ｅＶであるドーパント「ＤＣＪＴＢ」を１〜６重量％ドープしてホスト層とドーパント層のＬＵＭＯバンドギャップエネルギー差が０．３ｅＶ以下のホスト層「Ａｌｑ３」とドーパント「ＤＣＭ２」はどちらも発光して橙色となるがＬＵＭＯバンドギャップエネルギー差が０．３ｅＶ以上のホスト層「Ａｌｑ３」とドーパント「ＤＣＪＴＢ」はドーパントが発光して赤色となるためドーパント「ＤＣＪＴＢ」により赤色発光出力の増加と駆動電圧を９Ｖに調整できるため、更に図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の白色エレクトロルミネセンス素子の色純度が改善できる。

以上、説明した様に、本実施形態によれば、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において構造的に発光ユニット（２０４）青色発光層（１０４）、発光ユニット（２０５）緑色発光層（１０５）、発光ユニット（２０８）赤色発光層（１０８）のどれかの層に集中して電圧、電流が加わることがなく、発光ユニット（２０８）赤色発光層（１０８）は駆動電圧を９Ｖと高く設定できドーピング材を２種以上とすることにより励起・エネルギーの移動が円滑に行われるため寿命を１０ｍＡ／ｃｍ^２で４２００時間とのばすことが出来た。

尚、ここにおいて上記呼称にて記載材料の正式名称は以下の通りである。
・「ＮＢＰ」・・N，N‘−Di（（naphthalene−１−yl）−N，Ｎ’−diphenyl−benzidine）
・「Ａｌｑ３」・・Ｔris（８−hydroxyquinolinato）aluminum
・「ＤＣＪＴＢ」・・（２−（１，１−Dimethylethyl）−６−（２−（２，３，６，７−tetrahydro−１，１，７，７−tertramethyl−１Ｈ，５Ｈ−benzo［ij］quinolizin−９−yl）ethenyl）−４Ｈ−pyran−４−ylidene）propanedinitrile．
・「Ｃｏｕｍａｒｉｎ６」・・３−（２−Benzothiazolyl）−７−（diethylamino）coumarin．
・「BAｌｑ」・・（１，１’−Bisphenyl−４−Olato）bia（２−methyl−８−quinolinplate−Ｎ１，０８）Aluminum．
図１（ｄ）は本発明に係る第２の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す発光層実施例の概略図である。尚，上述した第１の実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、個々では詳細な説明を省略する。

透明陽極１０２の上に、ＮＢＰを４００Å厚に蒸着しＬＵＭＯ２．４５ｅＶ、ＨＯＭＯ５．４６ｅＶ、エネルギーバンドギャップ３．０ｅＶのホール輸送層１０３が形成される。次いで、このホール輸送層１０３の上にＬＵＭＯ２．８５ｅＶ、ＨＯＭＯ５．６２ｅＶ、エネルギーバンドギャップ２．７７ｅＶのホスト層「Ａｌｑ３」にドーパント「ＣｕＰｃ銅フタロシアニン」を1重量％ドープしたものを、厚さ５００Å蒸着して青緑色発光の有機発光材料により発光ユニット（２０４）、４８０〜５１０ｍｎ青緑色発光層（４０４）が形成される。青緑色発光層（４０４）の上にシャドウマスクを用いて巾を青緑色発光層（４０４）より内側となるように「Ａｌｑ３」を厚さ２００Å蒸着して電子輸送層１０６と、この上にＮＢＰを４００Å厚に蒸着してホール輸送層２０３とからなる活効率層１０９が形成される。青緑色発光層１（４０４）、及び活効率層１０９の上にＬＵＭＯ２．８５ｅＶ、ＨＯＭＯ５．６２ｅＶ、エネルギーバンドギャップ２．７７ｅＶのホスト層「Ａｌｑ３」にＬＵＭＯ３．１１ｅＶの橙色ドーパント「ＤＣＭ２」を1重量％ドープした発光ユニット（２０５）５８０〜６２０ｍｎ橙色発光層（４０５）を厚さ５００Å蒸着して形成される。青緑色発光層１（４０４）、及び橙色発光層２（４０５）形成時に両方のホスト層「Ａｌｑ３」にＬＵＭＯ３．１５ｅＶ、赤色ドーパント「ＤＣＪＴＢ」を1重量％ドープして赤色発光層（４０８）が形成される。赤色発光層（４０８）は青緑色発光層（４０４）と橙色発光層（４０５）を含んで形成される。橙色発光層（４０５）の上にＬＵＭＯ２．８５ｅＶ、ＨＯＭＯ５．６２ｅＶ、エネルギーバンドギャップ２．７７ｅＶの「Ａｌｑ３」を厚さ２００Å蒸着して電子輸送層２０６が形成される。電子輸送層２０６の上にフッ化リチウム「ＬｉＦ」を厚み５Å蒸着し、「Ａｌ」を厚さ１５００Å蒸着することにより陰極１０７が形成される。

本実施形態によれば、図１（ｄ）において構造的に発光ユニット（２０４）青緑色発光層（４０４）、発光ユニット（２０５）橙色発光層（４０５）、発光ユニット（２０８）赤色発光層（４０８）のどれかの層に集中して電圧、電流が加わることがなく、発光ユニット（２０８）赤色層（４０８）は駆動電圧を９Ｖと高く設定できドーピング材を２種以上とすることにより励起・エネルギーの移動が円滑に行われるため寿命を１０ｍＡ／ｃｍ^２で２２００時間とのばすことが出来た。また、図１（ｄ）において発光層のホスト層を「Ａｌｑ３」により共通化できるため生産性に優れる。

図２（ａ）は本発明に係る第３の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す概略図である。尚，上述した第１の実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、個々では詳細な説明を省略する。

図２（ａ）において１０１は厚さ０．７ｍｍガラス基板であり、このガラス基板１０１の上にＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）をスパッタして透明陽極１０２を形成する。このガラス基板１０１を超音波洗浄後、真空蒸着装置にセットして各層を蒸着行う。透明陽極１０２の上に白色エレクトロルミネセンスユニット（２１０）を形成し、この上に「Ａｌ」を１５００Å蒸着して陰極１０７が形成される。

図２（ｂ）は本発明に係る第３の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の各発光ユニットの基本的な構成を示す概略図である。

透明陽極１０２を含んで青色発光ユニット（２０４）を形成し、青色発光ユニット（２０４）に積層されて成る上部に陰極１０７を含んで緑色発光ユニット（２０５）を形成する。青色発光ユニット（２０４）、及び緑色発光ユニット（２０５）に並列に赤色発光ユニット（７０８）が形成されたところに特徴がある。赤色発光ユニット（７０８）の陽極は１０２であり、陰極は１０７である。

図２（ｃ）は本発明に係る第３の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す発光層実施例の概略図である。透明陽極１０２の上に、ＮＢＰを４００Å厚に蒸着しＬＵＭＯ２．４５ｅＶ、ＨＯＭＯ５．４６ｅＶ、エネルギーバンドギャップ３．０ｅＶのホール輸送層１０３が形成される。このホール輸送層１０３の上にシャドウマスク１を用いてＬＵＭＯ２．６ｅＶ、ＨＯＭＯ５．３ｅＶ、エネルギーバンドギャップ２．７ｅＶのホスト層「ＢＡｌｑ」に青色ドーパント「Ｐｅｒｙｌｅｎｅ」を1重量％ドープしたものを、厚さ５００Å蒸着して青色発光の有機発光材料により青色発光層（１０４）が形成される。青色発光層（１０４）の上にシャドウマスク２を用いて巾を青色発光層１０４より内側となるように「Ａｌｑ３」を厚さ２００Å蒸着して電子輸送層１０６を、この上にＮＢＰを４００Å厚に蒸着してホール輸送層２０３からなる活効率層１０９が形成される。青色発光層（１０４）、及び活効率層１０９の上にシャドウマスク１を用いてＬＵＭＯ２．８５ｅＶ、ＨＯＭＯ５．６２ｅＶ、エネルギーバンドギャップ２．７７ｅＶのホスト層「Ａｌｑ３」に緑色ドーパント「Ｃｏｕｍａｒｉｎ６」を1重量％ドープして厚さ５００Å蒸着する。シャドウマスク１をずらしてホスト層「Ａｌｑ３」に赤色ドーパント「ＤＣＪＴＢ」を1重量％ドープして厚さ１６００Å蒸着して青色発光層（１０４）、緑色発光層（１０５）に並列に赤色発光層（８０８）が形成される。発光層（１０５）と発光層（８０８）の上には「Ａｌｑ３」を厚さ２００Å蒸着して電子輸送層２０６を形成する。電子輸送層２０６の上にフッ化リチウム「ＬｉＦ」を厚み５Å蒸着し、「Ａｌ」を厚み１５００Å蒸着することにより陰極１０７が形成される。

ここで本実施例のエレクトロルミネセンス素子において青色発光層（１０４）上に緑色発光層（１０５）との間に活効率層１０９を設け、青色発光層（１０４）と緑色発光層（１０５）のホールと電子の再結合度を上げたところに特徴がある。活効率層１０９の巾により青色発光層（１０４）と緑色発光層（１０５）と赤色発光層（８０８）の光量比を調整できる。

例えば、輝度１００ｃｄ／ｍ^２時に５Ｖの電圧特性を示す発光ユニット（２０４）青色発光層（１０４）上に、輝度１００ｃｄ／ｍ^２時に４Ｖの電圧特性を示す発光ユニット（２０５）緑色発光層（１０５）を形成する。発光ユニット（７０８）の赤色発光層（８０８）のドーパントとして「ＤＣＪＴＢ」が1重量％添加され、陽極１０２と陰極１０７の間に青色発光ユニット（２０４）と緑色発光ユニット（２０５）の駆動電圧５＋４＝９Ｖを印加した時、発光ユニット（２０４）青色発光層（１０４）が青色に、発光ユニット（２０５）緑色発光層（１０５）が緑色に、及び発光ユニット（７０８）の駆動電圧９Ｖが印加されるため青色発光ユニット（２０４）、緑色発光ユニット（２０５）に並列に形成された発光ユニット（７０８）赤色発光層（８０８）が赤色に発光するため図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のエレクトロルミネセンス素子は白色に発光する。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の白色エレクトロルミネセンス素子は駆動電圧が単一の９Ｖ電圧でよいため青色、緑色、赤色を個別に発光させて得られる白色素子に比べ駆動が容易で、回路を省略できる。青色発光層（１０４）、緑色発光層（１０５）、赤色発光層（８０８）のドーピング材料を選択することにより個々の駆動電圧を下げ、全体としての駆動電圧、消費電力を下げることができる。また青色、緑色、赤色を単独で個別に発光させて白色とする場合に比べ２／３の発光面積にでき、さらにストリップ状発光でなくベタで発光層を形成するため、例えば発光巾０．５ｍｍ、ピッチ０．５ｍｍととる必要がないため１／２の発光面積に、合わせて１／３の面積で同一の発光量を得ることができるため高精細度化できる。また、同一電流では３発光層で約２倍の発光量を得ることができ、同一の光量では電流を１／２にできるため消費電力を大幅に低減できる。発光ユニット（７０８）は駆動電圧が９Ｖと、発光ユニット（２０４）青色発光層（１０４）の駆動電圧５Ｖ、発光ユニット（２０５）緑色発光層（１０５）の駆動電圧４Ｖと比べて高く設定できるため、添加するドーパントを２種以上に設定できる。例えば、ＬＵＭＯ８５ｅＶであるホスト層「Ａｌｑ３」にＬＵＭＯ３．１１ｅＶであるドーパント「ＤＣＭ２」を２重量％ドープし、ＬＵＭＯ３．１５ｅＶであるドーパント「ＤＣＪＴＢ」を１〜６重量％ドープして、ホスト層とドーパント層のＬＵＭＯバンドギャップエネルギー差が０．３ｅＶ以下のホスト層「Ａｌｑ３」とドーパント「ＤＣＭ２」はどちらも発光して橙色となるが、ＬＵＭＯバンドギャップエネルギー差が０．３ｅＶ以上のホスト層「Ａｌｑ３」とドーパント「ＤＣＪＴＢ」はドーパントが発光して赤色となるため、ドーパント「ＤＣＪＴＢ」により赤色発光出力の増加と駆動電圧を９Ｖに調整できるため、更に図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の白色エレクトロルミネセンス素子の色純度の改善ができる。

以上、説明した様に、本実施形態によれば、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、構造的に発光ユニット（２０４）青色発光層（１０４）、発光ユニット（２０５）緑色発光層（１０５）、発光ユニット（７０８）赤色発光層（８０８）のどれかの層に集中して電圧、電流が加わることがなく、発光ユニット（７０８）赤色発光層（８０８）は駆動電圧を９Ｖと高く設定できドーピング材を２種以上とすることにより励起・エネルギーの移動が円滑に行われるため寿命を１０ｍＡ／ｃｍ^２で４７００時間とのばすことが出来た。

図２（ｄ）は本発明に係る第４の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す発光層実施例の概略図である。尚，上述した第１の実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、個々では詳細な説明を省略する。図２（ｃ）の青色発光層（１０４）と青緑色発光層（４０４）、緑色発光層（１０５）と橙色発光層（４０５）を入れ替えた構成とする。各発光層は図１（ｄ）と同様に形成される。この場合も上記、図２（ｃ）のエレクトロルミネセンス素子と同一の効果を得ることができる。

本実施形態によれば、図２（ｄ）において構造的に発光ユニット（２０４）青緑色発光層（４０４）、発光ユニット（２０５）橙色発光層（４０５）、発光ユニット（７０８）赤色発光層（８０８）どれかの層に集中して電圧、電流が加わることがなく、赤色発光ユニット（７０８）赤色発光層（８０８）は駆動電圧を９Ｖと高く設定できドーピング材を２種以上とすることにより励起・エネルギーの移動が円滑に行われるため寿命を１０ｍＡ／ｃｍ^２、４０００時間とのばすことが出来た。また、図２（ｄ）において発光層のホスト層を「Ａｌｑ３」により共通化できるため生産性に優れる。

図３（ａ）は本発明に係る第５の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す概略図である。

図３（ａ）において１０１は厚さ０．７ｍｍガラス基板であり、このガラス基板１０１の上にＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）をスパッタして透明陽極１０２が形成される。このガラス基板１０１を超音波洗浄後、真空蒸着装置にセットして各層を蒸着行う。透明陽極１０２の上に白色エレクトロルミネセンスユニット（３１０）を形成し、この上に「Ａｌ」を１５００Å蒸着して陰極１０７が形成される。

図３（ｂ）は本発明に係る第５の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の各発光ユニットの基本的な構成を示す概略図である。透明陽極１０２を含んで青色発光ユニット（２０４）を形成し、青色発光ユニット（２０４）に積層されて成る、上部に陰極１０７を含んで緑色発光ユニット（２０５）が形成される。青色発光ユニット（２０４）、及び緑色発光ユニット（２０５）に並列に赤色発光ユニット（７０８−１）、赤色発光ユニット（７０８−２）が形成されたところに特徴がある。赤色発光ユニット（７０８−１）の陽極は１０２であり、赤色発光ユニット（７０８−２）の陰極は１０７である。

図３（ｃ）は本発明に係る第５の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す発光層実施例の概略図である。透明陽極１０２の上に、ＮＢＰを４００Å厚に蒸着しＬＵＭＯ２．４５ｅＶ、ＨＯＭＯ５．４６ｅＶ、エネルギーバンドギャップ３．０ｅＶのホール輸送層１０３が形成される。このホール輸送層１０３の上にシャドウマスク１を用いてＬＵＭＯ２．６ｅＶ、ＨＯＭＯ５．３ｅＶ、エネルギーバンドギャップ２．７ｅＶのホスト層「ＢＡｌｑ」に青色ドーパント「Ｐｅｒｙｌｅｎｅ」を1重量％ドープしたものを、厚さ５００Å蒸着して青色発光の有機発光材料により青色発光層（１０４）が形成される。シャドウマスク１をずらしてホスト層「Ａｌｑ３」にＬＵＭＯ３．１５ｅＶの赤色ドーパント「ＤＣＪＴＢ」を1重量％ドープしたものを厚さ５００Å蒸着して赤色発光層（８０８−１）が形成される。青色発光層（１０４）と赤色発光層（８０８−１）の上にシャドウマスク３を用いて巾を青色発光層（１０４）より内側、赤色発光層（８０８−１）より内側となるように「Ａｌｑ３」を厚さ２００Å蒸着して電子輸送層１０６及び３０６と、この上にＮＢＰを４００Å厚に蒸着してホール輸送層２０３，３０３よりなる活効率層１０９、活効率層２０９が形成される。青色発光層（１０４）、及び活効率層１０９の上にシャドウマスク１を用いてＬＵＭＯ２．８５ｅＶ、ＨＯＭＯ５．６２ｅＶ、エネルギーバンドギャップ２．７７ｅＶのホスト層「Ａｌｑ３」に緑色ドーパント「Ｃｏｕｍａｒｉｎ６」を1重量％ドープした緑色発光層（１０５）を形成する。さらにシャドウマスク１をずらしてホスト層「Ａｌｑ３」に赤色ドーパント「ＤＣＪＴＢ」を1重量％ドープして厚さ５００Å蒸着して赤色発光層（８０８−２）が形成される。赤色発光層（８０８−１）、赤色発光層（８０８−２）は青色発光層（１０４）と緑色発光層（１０５）と並列に形成される。緑色発光層（１０５）と赤色発光層（８０８−２）に上には、「Ａｌｑ３」を厚さ２００Å蒸着して電子輸送層２０６が形成される。電子輸送層２０６の上にフッ化リチウム「ＬｉＦ」を厚み５Å蒸着し、「Ａｌ」を厚み１５００Å蒸着することにより陰極１０７が形成される。

ここで本実施例のエレクトロルミネセンス素子において青色発光層（１０４）上に緑色発光層（１０５）との間に活効率層１０９を設け、青色発光層（１０４）と緑色発光層（１０５）のホールと電子の再結合度を上げ、更に赤色発光層（８０８−１）上に赤色発光層（８０８−２）との間に活効率層２０９を設け、駆動電圧の高い赤色発光層（８０８−１）と赤色発光層（８０８−２）が１つの赤色発光層として発光することを制限するバリア層として働くところに特徴がある。活効率層１０９と活効率層２０９の巾により青色発光層（１０４）と緑色発光層（１０５）と赤色発光層（８０８−１），赤色発光層（８０８−２）の光量比を調整できる。例えば、輝度１００ｃｄ／ｍ^２時に５Ｖの電圧特性を示す発光ユニット（２０４）青色発光層（１０４）上に、輝度１００ｃｄ／ｍ^２時に４Ｖの電圧特性を示す発光ユニット（２０５）緑色発光層（１０５）を形成する。青色発光ユニット（２０４）と緑色発光ユニット（２０５）に併置して発光ユニット（７０８−１）赤色発光層（８０８−１）、発光ユニット（７０８−２）赤色発光層（８０８−２）のドーパントとして「ＤＣＪＴＢ」が1重量％添加され、陽極１０２と陰極１０７の間に青色発光ユニット（２０４）と緑色発光ユニット（２０５）の駆動電圧５＋４＝９Ｖを印加した時、発光ユニット（２０４）青色発光層（１０４）より青色に、発光ユニット（２０５）緑色発光層（１０５）より緑色に、及び赤色発光ユニット（７０８−１）、赤色発光ユニット（７０８−２）の駆動電圧９Ｖが印加されるため青色発光ユニット（２０４）、緑色発光ユニット（２０５）に併置された発光ユニット（７０８−１）赤色発光層（８０８−１）、発光ユニット（７０８−２）赤色発光層（８０８−２）の活効率層２０９の外側が１つの赤色発光層として赤色に発光するため図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のエレクトロルミネセンス素子は白色に発光する。図３（ｃ）は図２（ｃ）の駆動電圧が９Vと高い赤色発光層８０８の中間部に活効率層２０９を入れ、活効率層２０９を赤色発光層８０８のバリア層として活効率層２０９の周辺部のみが赤色発光する構成にされたものである。

図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の白色エレクトロルミネセンス素子は駆動電圧が単一の９Ｖ電圧でよいため青色、緑色、赤色を個別に発光させて得られる白色素子に比べ駆動が容易で、回路を省略できる。

又、青色発光層（１０４）、緑色発光層（１０５）、赤色発光層（８０８−１）、赤色発光層（８０８−２）のドーピング材料を選択することにより個々の駆動電圧を下げ、全体としての駆動電圧、消費電力を下げることができる。

更に、青色、緑色、赤色を単独で個別に発光させて白色とする場合に比べ２／３の発光面積にでき、さらにストリップ状発光でなくベタで発光層を形成するため、例えば、発光巾０．５ｍｍ、ピッチ０．５ｍｍととる必要がないため１／２の発光面積に、合わせて１／３の面積で同一の発光量を得ることができるため高精細度化できる。また、同一電流では３つの発光層で約２倍の発光量を得ることができ、同一の光量では電流を１／２にできるため消費電力を大幅に低減できる。

以上、説明した様に、本実施形態によれば、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において構造的に発光ユニット（２０４）青色発光層（１０４）、発光ユニット（２０５）緑色発光層（１０５）、発光ユニット（７０８−１）赤色発光層（８０８−１）、発光ユニット（７０８−２）赤色発光層（８０８−２）のどれかの層に集中して電圧、電流が加わることがなく、発光ユニット（７０８−１）赤色発光層（８０８−１）と発光ユニット（７０８−２）赤色発光層（８０８−２）は１つの赤色発光層として駆動電圧を９Ｖと高く設定でき活効率層１０９、２０９により励起・エネルギーの移動が円滑に行われるため寿命を１０ｍＡ／ｃｍ^２で４６００時間とのばすことが出来た。

図３（ｄ）は本発明に係れる第６の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す発光層実施例の概略図である。尚、上述した第１の実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、個々では詳細な説明を省略する。

図３（ｃ）の青色発光層（１０４）と青緑色発光層（４０４）、緑色発光層（１０５）と橙色発光層（４０５）を入れ替えて構成される。各発光層は図１（ｄ）と同様に形成される。この場合も上記、図３（ｃ）のエレクトロルミネセンス素子と同一の効果を得ることができる。

本実施形態によれば、図３（ｄ）において構造的に発光ユニット（２０４）青緑色層（４０４）、発光ユニット（２０５）橙色発光層（４０５）、発光ユニット（７０８−１）赤色発光層（８０８−１）、発光ユニット（７０８−２）赤色発光層（８０８−２）どれかの層に集中して電圧、電流が加わることがなく、発光ユニット（７０８−１）赤色発光層（８０８−１）と発光ユニット（７０８−２）赤色発光層（８０８−２）は１つの赤色発光層として駆動電圧を９Ｖと高く設定でき活効率層１０９、２０９により励起・エネルギーの移動が円滑に行われるため寿命を１０ｍＡ／ｃｍ^２で４３００時間とのばすことが出来た。また、図３（ｄ）において発光層のホスト層を「Ａｌｑ３」により共通化できるため生産性に優れる。

図３（ｃ）図３（ｄ）において赤色発光層（８０８−１）、赤色発光層（８０８−２）を形成するに際して真空蒸着装置内でのシャドウマスク１のセット時移動ピッチが従来、青色、緑色、赤色を個別に形成する際、所定のピッチにて２回移動する必要があったが、本発明では１回であるためズレ量が少なく、更に青色発光層（１０４）、青色発光層（１０５）、青緑色発光層（４０４）、青緑色発光層（４０５）、赤色発光層（８０８−１）赤色発光層（８０８−２）の活効率層１０９、２０９の巾の調整により発光面積が決り発光量をドット毎に均一化できるため生産性が良い。

図４（ａ）は本発明に係る第７の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す概略図である。

図４（ａ）において１０１は厚さ０．７ｍｍガラス基板であり、このガラス基板１０１の上にＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）をスパッタして透明陽極１０２を形成する。このガラス基板１０１を超音波洗浄後、真空蒸着装置にセットして各層を蒸着行う。透明陽極１０２の上に白色エレクトロルミネセンスユニット（４１０）を形成し、この上に「Ａｌ」を１５００Å蒸着して陰極１０７が形成される。

図４（ｂ）は本発明に係る第７の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の各発光ユニットの基本的な構成を示す概略図である。透明陽極１０２を含んで青色発光ユニット（２０４−１）、緑色発光ユニット（２０５−１）を形成し、青色発光ユニット（２０４−１）、緑色発光ユニット（２０５−１）に積層されて成る、上部に陰極１０７を含んで青色発光ユニット（２０４−２）、緑色発光ユニット（２０５−２）が形成される。青色発光ユニット（２０４−１）、青色発光ユニット（２０４−２）、及び緑色発光ユニット（２０５−１）、緑色発光ユニット（２０５−２）に並列に赤色発光ユニット（７０８）が形成される。赤色発光ユニット（７０８）の陽極は１０２であり、陰極は１０７である。

図４（ｃ）は本発明に係る第７の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す発光層実施例の概略図である。透明陽極１０２の上にＮＢＰを４００Å厚に蒸着しＬＵＭＯ２．４５ｅＶ、ＨＯＭＯ５．４６ｅＶ、エネルギーバンドギャップ３．０ｅＶのホール輸送層１０３が形成される。このホール輸送層１０３の上にシャドウマスク４を用いてＬＵＭＯ２．６ｅＶ、ＨＯＭＯ５．３ｅＶ、エネルギーバンドギャップ２．７ｅＶのホスト層「ＢＡｌｑ」にドーパント「Ｐｅｒｙｌｅｎｅ」を1重量％ドープしたものを、厚さ５００Å蒸着して青色発光の有機発光材料により青色発光層（１０４−１）が形成される。シャドウマスク４をずらしてホスト層「Ａｌｑ３」に赤色ドーパント「ＤＣＪＴＢ」を1重量％ドープしたものを厚さ５００Å蒸着して赤色発光層（８０８）の下部を形成する。シャドウマスク４をずらしてＬＵＭＯ２．８５ｅＶ、ＨＯＭＯ５．６２ｅＶ、エネルギーバンドギャップ２．７７ｅＶのホスト層「Ａｌｑ３」に緑色ドーパント「Ｃｏｕｍａｒｉｎ６」を1重量％ドープした緑色発光層（１０５−１）を５００Å蒸着して形成される。青色発光層（１０４−１）、緑色発光層（１０５−１）の上にシャドウマスク５を用いて巾を青色発光層（１０４−１）、緑色発光層（１０５−１）より内側となるように「Ａｌｑ３」を厚さ２００Å蒸着して電子輸送層１０６−１、１０６−２が形成される、この上にＮＢＰを４００Å厚に蒸着してホール輸送層２０３−１、２０３−２よりなる活効率層１０９−１、１０９−２を形成する。シャドウマスク４を用いて青色発光層（１０４−１）と活効率層１０９−１の上にホスト層「ＢＡｌｑ」に青色ドーパント「Ｐｅｒｙｌｅｎｅ」を1重量％ドープしたものを厚さ５００Å蒸着して青色発光層（１０４−２）が形成される。シャドウマスク４をずらして青色発光層（１０４−２）と並列にホスト層「Ａｌｑ３」に赤色ドーパント「ＤＣＪＴＢ」を1重量％ドープしたものを厚さ１１００Å蒸着して赤色発光層（８０８）の上部が形成される。更にシャドウマスク４をずらして青色発光層（１０４−２）、赤色発光層（８０８）と並列に緑色発光層（１０５−１）と活効率層１０９−２の上にＬＵＭＯ２．８５ｅＶ、ＨＯＭＯ５．６２ｅＶ、エネルギーバンドギャップ２．７７ｅＶのホスト層「Ａｌｑ３」に緑色ドーパント「Ｃｏｕｍａｒｉｎ６」を1重量％ドープした緑色発光層（１０５−２）が５００Å形成される。青色発光層（１０４−１）に青色発光層（１０４−２）が、及び緑色発光層（１０５−１）に緑色発光層（１０５−２）が積層されて成り、赤色発光層（８０８）は青色発光層（１０４−１）、青色発光層（１０４−２）、及び緑色発光層（１０５−１）、緑色発光層（１０５−２）と並列に形成される。青色発光層（１０４−２）、赤色発光層（８０８）、緑色発光層（１０５−２）の上には、「Ａｌｑ３」を厚さ２００Å蒸着して電子輸送層２０６を形成する。電子輸送層２０６の上にフッ化リチウム「ＬｉＦ」を厚み５Å蒸着し、「Ａｌ」を厚み１５００Å蒸着することにより陰極１０７が形成される。

ここで本実施例のエレクトロルミネセンス素子において青色発光層（１０４−１）上に青色発光層（１０４−２）との間に活効率層１０９−１を設け、青色発光層（１０４−１）、青色発光層（１０４−２）のホールと電子の再結合度を上げ、さらに緑色発光層（１０５−１）上に緑色発光層（１０５−２）との間に活効率層１０９−２を設け、緑色発光層（１０５−１）、緑色発光層（１０５−２）のホールと電子の再結合度を上げ、青色発光層（１０４−１）、青色発光層（１０４−２）、緑色発光層（１０５−１）、緑色発光層（１０５−２）に併置して赤色発光層（８０８）を形成したところに特徴がある。

即ち、活効率層１０９−１と活効率層１０９−２の巾により青色発光層（１０４−１）青色発光層（１０４−２）と緑色発光層（１０５−１）、緑色発光層（１０５−２）と赤色発光層（８０８）の光量比を調整できる。シャドウマスク４のズレがあり青色発光層（１０４−１）、青色発光層（１０４−２）、赤色発光層（８０８）、緑色発光層（１０５−１）、緑色発光層（１０５−２）に巾方向のズレが生じても青色発光層、緑色発光層の発光部は活効率層の巾で決まるためドット毎の発光量を同一にできる。

又、更に駆動電圧の低いドーパントを用い赤色発光部（８０８）の中間部に活効率層を入れて図４（ｃ）青色発光層（１０４−１）、青色発光層（１０４−２）、緑色発光層（１０５−１）、緑色発光層（１０５−２）と同様に活効率層の巾により赤色発光層の光量を一定化することもできる。活効率層を用いることにより異なる発光層を図４（ｃ）のように近接して設けても発光ユニットの領域を確保できるため発光量のバラッキを押さえることができる。

例えば、輝度１００ｃｄ／ｍ^２時に５Ｖの電圧特性を示す発光ユニット（２０４−１）青色発光層（１０４−１）上に、輝度１００ｃｄ／ｍ^２時に５Ｖの電圧特性を示す発光ユニット（２０４−２）青色発光層（１０４−２）を形成する。青色発光ユニット（２０４−１）と青色発光ユニット（２０４−２）に併置して輝度１００ｃｄ／ｍ^２時に１０Ｖの電圧特性を示す発光ユニット（７０８）赤色発光層３（８０８）、さらに輝度１００ｃｄ／ｍ^２時に５Ｖの電圧特性を示す発光ユニット（２０５−１）緑色発光層（１０５−１）、発光ユニット（２０５−２）緑色発光層（１０５−２）が形成される。

陽極１０２と陰極１０７の間に青色発光ユニット（２０４−１）と青色発光ユニット（２０４−２）の駆動電圧５＋５＝１０Ｖを印加した時、発光ユニット（２０４−１）青色発光層（１０４−１）、発光ユニット（２０４−２）青色発光層（１０４−２）により青色光が、発光ユニット（７０８）赤色発光層（８０８）、緑色発光ユニット（２０５−１）、緑色発光ユニット（２０５−２）の駆動電圧１０Ｖが印加されるため青色発光ユニット（２０４−１）、青色発光ユニット（２０４−２）に併置された発光ユニット（７０８）赤色発光層（８０８）により赤色光が、発光ユニット（２０５−１）緑色発光層（１０５−１）、発光ユニット（２０５−２）緑色発光層（１０５−２）により緑色光が発光するため図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のエレクトロルミネセンス素子は白色に発光する。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の白色エレクトロルミネセンス素子は駆動電圧が単一の１０Ｖ電圧でよいため青色、緑色、赤色を個別に発光させて得られる白色素子に比べ駆動が容易で、回路を省略できる。

又、青色発光層（１０４−１）、青色発光層（１０４−２）、赤色発光層（８０８）、緑色発光層（１０５−１）、緑色発光層（１０５−２）のドーピング材料を選択することにより個々の駆動電圧を下げ、全体としての駆動電圧、消費電力を下げることができる。

更に、青色、緑色、赤色を単独で個別に発光させ白色とする場合に比べ同等の発光面積にでき、さらにストリップ状発光でなくベタで発光層を形成するため、例えば、発光巾０．５ｍｍ、ピッチ０．５ｍｍととる必要がないため１／２に、合わせて１／２の面積で同一の発光量を得ることができるため高精細度化できる。また同一電流では５つの発光層で約３倍の発光を得ることができ、同一の光量では電流を１／３にできるため消費電力を大幅に低減できる。

赤色発光ユニット（７０８）は駆動電圧が１０Ｖと、発光ユニット（２０４−１）青色発光層（１０４−１）の駆動電圧５Ｖ、発光ユニット（２０４−２）青色発光層（１０４−２）の駆動電圧５Ｖ、発光ユニット（２０５−１）緑色発光層（１０５−１）の駆動電圧５Ｖ、発光ユニット（２０５−２）緑色発光層（１０５−２）の駆動電圧５Ｖと比べて高く設定できるため、添加するドーパントを２種以上に設定できる。例えば、ＬＵＭＯ２．８５ｅＶであるホスト層「Ａｌｑ３」にＬＵＭＯ３．１１ｅＶであるドーパント「ＤＣＭ２」を２重量％ドープし、ＬＵＭＯ３．１５ｅＶであるドーパント「ＤＣＪＴＢ」を１〜６重量％ドープして、ドーパント「ＤＣＪＴＢ」により赤色発光出力の増加と駆動電圧を１０Ｖに調整できるため、更に図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の白色エレクトロルミネセンス素子の赤色色純度の改善ができる。

以上、説明した様に、本実施形態によれば、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において構造的に発光ユニット（２０４−１）青色発光層（１０４−１）、発光ユニット（２０４−２）青色発光層（１０４−２）、発光ユニット（７０８）赤色発光層（８０８）、発光ユニット（２０５−１）緑色発光層（１０５−１）、発光ユニット（２０５−２）緑色発光層（１０５−２）のどれかの層に集中して電圧、電流が加わることがないため寿命を６０００時間とのばすことが出来た。

図４（ｄ）は本発明に係る第８の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す発光層実施例の概略図である。尚、上述した第１の実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、個々では詳細な説明を省略する。

図４（ｃ）の青色発光層（１０４−１）と青緑色発光層（４０４−１）、青色発光層（１０４−２）と青緑色発光層（４０４−２）、緑色発光層（１０５−１）と橙色発光層（４０５−１）、緑色発光層（１０５−２）と橙色発光層（４０５−２）を入れ替えて構成される。各発光層は図１（ｄ）と同様に形成される。この場合も上記、図４（ｃ）のエレクトロルミネセンス素子と同一の効果を得ることができる。

本実施形態によれば、図４（ｄ）において構造的に発光ユニット（２０４−１）青緑色発光層（４０４−１）、発光ユニット（２０４−２）青緑色発光層（４０４−２）、発光ユニット（７０８）赤色発光層（８０８）、発光ユニット（２０５−１）橙色発光層（４０５−１）、発光ユニット（２０５−２）橙色発光層（４０５−２）のどれかの層に集中して電圧、電流が加わることがないため寿命を５８００時間とのばすことが出来た。また、図４（ｄ）において発光層のホスト層を「Ａｌｑ３」により共通化できるため生産性に優れる。

図５（ａ）は本発明に係る第９の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す概略図である。

図５（ａ）において１０１は厚さ０．７ｍｍガラス基板であり、このガラス基板１０１の上にＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）をスパッタして透明陽極１０２を形成する。このガラス基板１０１を超音波洗浄後、真空蒸着装置にセットして各層を蒸着行う。透明陽極１０２の上に白色エレクトロルミネセンスユニット（５１０）を形成し、この上にＡｌを１５００Å蒸着して陰極１０７が形成される。

図５（ｂ）は本発明に係る第９の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の各発光ユニットの基本的な構成を示す概略図である。透明陽極１０２を含んで青色発光ユニット（２０４）に積層されて成る緑色発光ユニット（２０５）を形成し、上部に陰極１０７を含んで赤色発光ユニット（７０８）が緑色発光ユニット（２０５）の上に形成される。

図５（ｃ）は本発明に係る第９の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す発光層実施例の概略図である。透明陽極１０２の上にＮＢＰを４００Å厚に蒸着しＬＵＭＯ２．４５ｅＶ、ＨＯＭＯ５．４６ｅＶ、エネルギーバンドギャップ３．０ｅＶのホール輸送層１０３を形成する。このホール輸送層１０３の上にＬＵＭＯ２．６ｅＶ、ＨＯＭＯ５．３ｅＶ、エネルギーバンドギャップ２．７ｅＶのホスト層「ＢＡｌｑ」にドーパント「Ｐｅｒｙｌｅｎｅ」を1重量％ドープしたものを、厚さ５００Å蒸着して青色発光の有機発光材料により青色発光層（１０４）が形成される。シャドウマスク６を用いて巾が青色発光層（１０４）より内側となるように「Ａｌｑ３」を厚さ２００Å蒸着して複数個の電子輸送層１０６−１が形成される、この上にＮＢＰを４００Å厚に蒸着して複数個のホール輸送層２０３−１よりなる複数個の活効率層３０９を形成する。青色発光層（１０４）と活効率層３０９の上にＬＵＭＯ２．８５ｅＶ、ＨＯＭＯ５．６２ｅＶ、エネルギーバンドギャップ２．７７ｅＶのホスト層「Ａｌｑ３」に緑色ドーパント「Ｃｏｕｍａｒｉｎ６」を1重量％ドープした緑色発光層（１０５）が４００Å形成される。シャドウマスク６を用いて巾が緑色発光層（１０５）より内側となるように「Ａｌｑ３」を厚さ２００Å蒸着して複数個の電子輸送層１０６−２が形成される、この上にＮＢＰを４００Å厚に蒸着して複数個のホール輸送層２０３−２よりなる複数個の活効率層４０９が形成される。緑色発光層２（１０５）と活効率層４０９の上にホスト層「Ａｌｑ３」に赤色ドーパント「ＤＣＪＴＢ」を1重量％ドープしたものを厚さ４００Å蒸着して赤色発光層（８０８）が形成される。赤色発光層（８０８）の上には、「Ａｌｑ３」を厚さ２００Å蒸着して電子輸送層２０６を形成する。電子輸送層２０６の上にフッ化リチウム「ＬｉＦ」を厚み５Å蒸着し、「Ａｌ」を厚み１５００Å蒸着することにより陰極１０７を形成する。

ここで本実施例のエレクトロルミネセンス素子において青色発光層（１０４）上の緑色発光層（１０５）との間に活効率層３０９を設け、青色発光層（１０４）、緑色発光層（１０５）のホールと電子の再結合度を上げ、さらに緑色発光層（１０５）上の赤色発光層（８０８）との間に活効率層４０９を設け、緑色発光層（１０５）、赤色発光層（８０８）のホールと電子の再結合度を上げたところに特徴がある。複数の活効率層３０９と活効率層４０９の巾により青色発光層（１０４）緑色発光層（１０５）と赤色発光層（８０８）の光量比を調整できる。

即ち、活効率層を用いることにより複数の異なる発光層を積層しても発光効率を上げることができ、消費電力を低減できる。

例えば、輝度１００ｃｄ／ｍ^２時に５Ｖの電圧特性を示す発光ユニット（２０４）青色発光層（１０４）上に、輝度１００ｃｄ／ｍ^２時に４Ｖの電圧特性を示す発光ユニット（２０５）緑色発光層（１０５）を形成する。発光ユニット（２０５）の上に輝度１００ｃｄ／ｍ^２時に９Ｖの電圧特性を示す発光ユニット（７０８）赤色発光層（８０８）を形成する。陽極１０２と陰極１０７の間に青色発光ユニット（２０４）、緑色発光ユニット（２０５）と赤色発光ユニット（７０８）の駆動電圧５＋４＋９＝１８Ｖを印加した時、発光ユニット（２０４）青色発光層（１０４）、発光ユニット（２０５）緑色発光層（１０５）、及び発光ユニット（７０８）赤色発光層（８０８）の駆動電圧１８Ｖが印加されるため発光ユニット（２０４）青色発光層（１０４）が青色に、発光ユニット（２０５）緑色発光層（１０５）が緑色に、発光ユニット（７０８）赤色発光層（８０８）が赤色に発光するため図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のエレクトロルミネセンス素子は白色に発光する。

図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の白色エレクトロルミネセンス素子は駆動電圧が単一の１８Ｖ電圧でよいため青色、緑色、赤色を個別に発光させて得られる白色素子に比べ駆動が容易で、回路を省略できる。

又、発光層（１０４）、発光層（１０５）、発光層（８０８）のドーピング材料を選択することにより個々の駆動電圧を下げ、全体としての駆動電圧、消費電力を下げることができる。

更に、青色、緑色、赤色を単独で個別に発光させ白色とする場合に比べ１／３の発光面積にでき、さらにストリップ状発光でなくベタで発光層を形成するため、例えば、発光巾０．５ｍｍ、ピッチ０．５ｍｍととる必要がないため１／２に、合わせて１／６の面積で同一の発光量を得ることができるため高精細度化できる。また同一電流では３つの発光層で約２倍の発光を得ることができ、同一の光量では電流を１／２にできるため消費電力を大幅に低減できる。

以上、説明した様に、本実施形態によれば、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において構造的に発光ユニット（２０４）青色発光層（１０４）、発光ユニット（２０５）緑色発光層（１０５）、発光ユニット（７０８）赤色発光層（８０８）のどれかの層に集中して電圧、電流が加わることがないため寿命を３１００時間とのばすことが出来た。

又、活効率層を用いることにより発光波長の異なる発光層を積層して設けても発光効率の改善と白色発光時の混色比を活効率層の巾を変えることにより調整することができる。

図５（ｄ）は本発明に係る第１０の実施形態であるエレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す発光層実施例の概略図である。尚、上述した第１の実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、個々では詳細な説明を省略する。

図５（ｄ）は図５（ｃ）と比べ活効率層５０９が３０９に対してずらして形成されている。具体的には上下層が交互に形成されているところに特徴がある。効果については図５（ｃ）と同じである。

以上、説明した様に、本実施形態によれば、図１〜図５において活効率層の働きとして（１）積層されて成る複数の発光ユニットのホールと電子の再結合率を向上する。（２）複数の発光ユニット駆動時に別の発光ユニットの領域確保をする。（３）別の発光ユニットへ流れようとする電流を阻止する。（４）発光ユニット間に挿入することにより駆動電圧を和で計算できるように整合をとる。（５）駆動電圧の高い発光ユニットの間に挿入することにより活効率層をバリア層として活効率層の上下部分を発光できなくできる。（６）巾の調整により発光面積、発光量の調整ができる。（７）発光ユニット内にあるため湿度の影響が少ない。（８）表示部を並置しても活効率層どうしが接触しないため電位的に安定である。（９）位置をコントロールすることにより発光位置の調整ができるなどの特徴がある。

表１に実施例１〜１０、及び従来の実施例１１で示した白色エレクトロルミネセンス素子を作製し、各素子へ駆動電流１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を供給して測定を行った結果を示す。輝度は輝度計で測定し、視感効率とＣＩＥ色度はマルチチャネルアナライザーで測定した。また寿命については輝度が初期の半分になる時間を計測した。

又、本発明では蛍光発光による有機エレクトロルミネセンス素子について説明を行ったが、キャリアの再結合により発生する分子の励起状態には１重項状態と３重項状態があるため３重項状態である燐光発光を使うとエネルギーを光に変える効率が約４倍に向上するため更に消費電力の低減と発光効率の改善を行うことができる。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨にもとづいて種々の変形をすることが可能であり、それらは本発明の範囲から除外するものではない。例えば、本発明の実施形態では、エレクトロルミネセンス素子として基板側に陽極、上層に陰極を形成した構造を説明したが、基板側を陰極、上側を陽極とした構成としてもよい。

又、本発明の実施形態では、図１（ｃ）において発光層巾より狭い活効率層の例として電子輸送層１０６、ホール輸送層２０３にて示したが電子輸送層、電子注入層、ホール注入層、ホール輸送層などの構成をとることもできる。

又、本発明の実施形態では、図１（ｃ）において発光層巾より狭い活効率層例を示したが図５（ｃ）に示したように複数個の活効率層が並列に形成されていて隙間部分を赤色発光層として、図１（ｃ）では活効率層の両側が発光するが、素子内部においても光らせることができる。

又、本発明では図１（ｂ）において赤色発光ユニット２０８が青色発光ユニット２０４と緑色発光ユニット２０５に含まれる例を説明したが赤色発光ユニット２０８が青色発光ユニット２０４と緑色発光ユニット２０５にまたがった構成としても良い。

又、本発明では図２（ｂ）において赤色発光ユニット７０８を並列する方法について説明したが青色発光ユニット２０４の下部と、緑色発光ユニット２０５上部を赤色発光ユニット７０８へ伸ばし青色発光ユニット２０４と緑色ユニット２０５で赤色発光ユニット７０８をはさむ構成としても良い。

又、本発明では図２（ｃ）において赤色発光ユニット７０８を片側に並列する方法について説明を行ったが青色発光ユニット２０４、緑色ユニット２０５を中心に置き赤色発光ユニット７０８で左右から挟む構成としても良い。

又、本発明では図３（ｂ）において赤色発光ユニット７０８−１、７０８−２と２層重ねる方法を示したが７０８−１、７０８−２、７０８−３と３層重ねる構成としても良い。

又、本発明では図４（ｂ）において青色発光ユニット２０４−１、２０４−２、緑色発光ユニット２０５−１、２０５−２の間に赤色発光ユニット７０８を挟む構成を示したが順序を変えても良い。更に赤色発光ユニット７０８を７０８−１、７０８−２と２ユニットとして間に活効率層を入れて活効率層の巾により発光面積、光量のコントロールを行っても良い。

又、本発明では図５（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において青色発光層１０４、緑色発光層１０５、赤色発光層８０８の３層について説明を行ったが青緑色発光層、橙色発光層の２層としても良い。

第１の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す概略図である。 第１の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の発光ユニットの概略図である。 第１の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の発光層の概略図である。 第２の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の発光層の概略図である。 第３の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す概略図である。 第３の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の発光ユニットの概略図である。 第３の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の発光層の概略図である。 第４の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の発光層の概略図である。 第５の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す概略図である。 第５の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の発光ユニットの概略図である。 第５の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の発光層の概略図である。 第６の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の発光層の概略図である。 第７の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す概略図である。 第７の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の発光ユニットの概略図である。 第７の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の発光層の概略図である。 第８の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の発光層の概略図である。 第９の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す概略図である。 第９の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の発光ユニットの概略図である。 第９の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の発光層の概略図である。 第１０の実施形態である白色エレクトロルミネセンス素子の発光層の概略図である。 従来のエレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す概略図である。 従来のエレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す概略図である。

符号の説明

１０１：基板
１０２：陽極
１１０：白色発光ユニット
２０４、２０５：発光ユニット
１０４、１０５：発光層
１０７：陰極
１０９：活効率層

Claims (21)

1. 対向する陽極と陰極の間に複数個の発光ユニットが積層されて成り、この複数個の発光ユニットを含んで、別の発光ユニットが形成されていることを特徴とするエレクトロルミネセンス素子。
2. 対向する陽極と陰極の間に複数個の発光ユニットが積層されて成り、この複数個の発光ユニットと並列に、別の１個の発光ユニットが形成されていることを特徴とするエレクトロルミネセンス素子。
3. 対向する陽極と陰極の間に複数個の発光ユニットが積層されて成り、この複数個の発光ユニットに並列に、別の複数個の発光ユニットが載置されていることを特徴とするエレクトロルミネセンス素子。
4. 対向する陽極と陰極の間に複数個の発光ユニットが積層されて成り、この複数個の発光ユニットと並列に、別の１個の発光ユニットが形成され、この別の発光ユニットに並列に、更に別の複数個の発光ユニットが載置されていることを特徴とするエレクトロルミネセンス素子。
5. 前記複数個の発光ユニットに同一のドーパントを各々添加することにより、別の発光ユニットが形成されることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネセンス素子。
6. 前記複数個の発光ユニットは２個の発光ユニットからなり、第１の発光ユニットが青色発光ユニットであり、積層されて成る第２の発光ユニットが緑色発光ユニットであり、前記別の発光ユニットが赤色発光ユニットであることを特徴とする請求項１又は５に記載のエレクトロルミネセンス素子。
7. 前記複数個の発光ユニットは２個の発光ユニットからなり、第１の発光ユニットが青色発光ユニットであり、積層されて成る第２の発光ユニットが緑色発光ユニットであり、前記別の１個の発光ユニットが赤色発光ユニットであることを特徴とする請求項２に記載のエレクトロルミネセンス素子。
8. 前記複数個の発光ユニットは２個の発光ユニットからなり、第１の発光ユニットが青色発光ユニットであり、積層されて成る第２の発光ユニットが緑色発光ユニットであり、この複数個の発光ユニットに併置された第３の発光ユニットが赤色発光ユニットであり、積層されて成る第４の発光ユニットが赤色発光ユニットであることを特徴とする請求項３に記載のエレクトロルミネセンス素子。
9. 前記複数個の発光ユニットは２個の発光ユニットからなり、第１の発光ユニットが青色発光ユニットであり、積層されて成る第２の発光ユニットが青色発光ユニットでありこの複数個の発光ユニットに併置された別の１個の第３の発光ユニットが赤色発光ユニットであり、第３の発光ユニットに、更に併置された第４の発光ユニットが緑色発光ユニットであり、積層されて成る第５の発光ユニットが緑色発光ユニットであることを特徴とする請求項４に記載のエレクトロルミネセンス素子。
10. 前記複数個の発光ユニットは２個の発光ユニットからなり、第１の発光ユニットが青緑色発光ユニットであり、積層されて成る第２の発光ユニットが橙色発光ユニットであり、前記別の発光ユニットが赤色発光ユニットであることを特徴とする請求項１又は５に記載のエレクトロルミネセンス素子。
11. 前記複数個の発光ユニットは２個の発光ユニットからなり、第１の発光ユニットが青緑色発光ユニットであり、積層されて成る第２の発光ユニットが橙色発光ユニットであり、前記別の１個の発光ユニットが赤色発光ユニットであることを特徴とする請求項２に記載のエレクトロルミネセンス素子。
12. 前記複数個の発光ユニットは２個の発光ユニットからなり、第１の発光ユニットが青緑色発光ユニットであり、積層されて成る第２の発光ユニットが橙色発光ユニットであり、この複数個の発光ユニットに併置された第３の発光ユニットが赤色発光ユニットであり、積層されて成る第４の発光ユニットが赤色発光ユニットであることを特徴とする請求項３に記載のエレクトロルミネセンス素子。
13. 前記複数個の発光ユニットは２個の発光ユニットからなり、第１の発光ユニットが青緑色発光ユニットであり、積層されて成る第２の発光ユニットが青緑色発光ユニットでありこの複数個の発光ユニットに併置された別の１個の第３の発光ユニットが赤色発光ユニットであり、第３の発光ユニットに、更に併置された第４の発光ユニットが橙色発光ユニット４であり、積層されて成る第５の発光ユニットが橙色発光ユニット５であることを特徴とする請求項４に記載のエレクトロルミネセンス素子。
14. 対向する陽極と陰極の間に、複数個の発光ユニットが積層されて成るエレクトロルミネセンス素子において、複数個の発光ユニットの結合部に電子とホールの結合を活発にするために挿入された、発光ユニット幅より狭い活効率層をもつことを特徴とするエレクトロルミネセンス素子。
15. 対向する陽極と陰極の間に、複数個の発光ユニットが積層されて成るエレクトロルミネセンス素子において、複数個の発光ユニットの結合部に電子とホールの結合を活発にするために挿入された、発光ユニット幅より狭い複数個の活効率層が並列に載置されたことを特徴とするエレクトロルミネセンス素子。
16. 対向する陽極と陰極の間に、２個以上の発光ユニットが積層されて成るエレクトロルミネセンス素子において、隣接する発光ユニットの結合部において電子とホールの結合を活発にするために挿入された、発光ユニット幅より狭い複数個の活効率層が形成されており、該活効率層は上下の層で各々揃えて載置されたことを特徴とするエレクトロルミネセンス素子。
17. 対向する陽極と陰極の間に、２個以上の発光ユニットが積層されて成るエレクトロルミネセンス素子において、隣接する発光ユニットの結合部において電子とホールの結合を活発にするために挿入された、発光ユニット幅より狭い複数個の活効率層が形成されており、該活効率層は上下の層でずれた位置に載置されたことを特徴とするエレクトロルミネセンス素子。
18. 前記複数個の発光ユニットの結合部に、電子とホールの結合を活発にするために挿入された、発光ユニット幅より狭い活効率層をもつことを特徴とする請求項１〜３に記載のエレクトロルミネセンス素子。
19. 前記活効率層の巾を調整することにより複数の発光ユニットの光量を調整したことを特徴とする請求項１〜１８に記載のエレクトロルミネセンス素子。
20. 請求項１〜１９に記載のエレクトロルミネセンス素子の発光色は白色光であることを特徴とする
21. 前記発光ユニットの組み合わせによる発光色は、白色光であることを特徴とする請求項１〜２０に記載のエレクトロルミネセンス素子。
    

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