JP2020088065A - 有機発光素子、表示装置、光電変換装置、照明装置、移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】オンチップカラーフィルタ形成工程を経た場合であっても、良好な素子特性を有する有機発光素子を提供する。【解決手段】一対の電極と一対の電極の間に配置されている有機化合物層とを有する有機発光素子であって、有機化合物層における重量比が５０ｗｔ％以上である有機化合物のガラス転移温度が、１３０℃以上であり、かつ、有機化合物は、下記一般式［１］で表される部分構造を有さないことを特徴とする有機発光素子を提供する。式［１］において＊は結合位置を表す。【選択図】図１

Description

本発明は、有機発光素子、表示装置、光電変換装置、照明装置、移動体に関する。

近年、有機発光素子を用いたフルカラー発光アレイの研究開発が精力的に進められている。フルカラー発光アレイを作製する場合、有機発光素子の発光層を画素ごとに異ならせることで発光色を異ならせる方式と、各有機発光素子の発光層は白色発光で、赤、緑、青のカラーフィルタを画素ごとに異ならせる方式がある。前者は、塗り分け方式、後者はカラーフィルタ方式と呼ばれることがある。

有機発光素子に用いられるカラーフィルタは、有機発光素子の上にカラーフィルタを形成するオンチップカラーフィルタと、別のガラス基板にカラーフィルタを形成してその後貼り合せるオングラスカラーフィルタと、に大別される。

オングラスカラーフィルタは、接着位置の貼り合せ精度と接着層の厚みによるクロストークが影響し、高精細化には不向きである。一方、オンチップカラーフィルタは有機発光素子部分上に直接、カラーフィルタ層を形成するため、貼り合せ精度や接着層の厚みによるクロストークの影響が小さい。表示装置の高精細化に伴い、表示装置には、有機発光素子とカラーフィルタとの合せずれを低減するために、オンチップカラーフィルタが用いられることが多い。

特許文献１には、オンチップカラーフィルタが形成された有機発光素子が記載されている。また、特許文献２には、陽極側から赤、緑、青の発光層が積層され、各有機層のガラス転移温度（Ｔｇ）を１５０℃以上することで素子の高温での耐久性を向上させる白色発光素子が記載されている。

特開２０１７−１８１８３１号公報 特開２００７−２６６１６１号公報

オンチップカラーフィルタの有機発光素子は、オンチップカラーフィルタのパターニング工程時にフォトリソグラフィーに用いられる高エネルギーの光照射によって有機化合物が光劣化する場合がある。また、カラーフィルタ膜形成工程時におけるアニールにより有機化合物が熱劣化する場合がある。これら劣化が発生する場合、有機発光素子の効率の低下、高電圧化また耐久特性の低下の可能性がある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされた発明であり、その目的は、オンチップカラーフィルタ形成工程を経た場合であっても、良好な素子特性を有する有機発光素子を提供することである。

本発明の一実施形態は、一対の電極と、前記一対の電極の間に配置されている有機化合物層と、を有する有機発光素子であって、前記有機化合物層を構成する５０ｗｔ％以上の重量比の有機化合物のガラス転移温度が１３０℃以上であり、かつ下記一般式［１］で表される化学構造を含まない有機化合物であることを特徴とする有機発光素子を提供する。

式（１）において、＊は結合位置を表す。

本発明によれば、ガラス転移温度が１３０℃以上であり、特定の化学構造を含まない有機化合物層を有することで、オンチップカラーフィルタ形成工程を経た場合であっても、良好な素子特性を有する有機発光素子を提供できる。

本発明の一実施形態に係る有機発光素子の一例の断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る有機発光素子を用いた表示装置の一例の概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る有機発光素子のオンチップカラーフィルタ形成工程の一例である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。 （ａ）本発明の一実施形態に係る撮像装置の一例を表す模式図である。（ｂ）本発明の一実施形態に係る電子機器の一例を表す模式図である。 （ａ）本発明の一実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。（ｂ）折り曲げ可能な表示装置の一例を表す模式図である。 （ａ）本発明の一実施形態に係る照明装置の一例を示す模式図である。（ｂ）本発明の一実施形態に係る車両用灯具を有する自動車の一例を示す模式図である。

本発明に一実施形態に係る有機発光素子は、一対の電極と前記一対の電極の間に配置されている有機化合物層とを有する有機発光素子であって、前記有機化合物層において重量比が５０ｗｔ％以上である有機化合物のガラス転移温度が、１３０℃以上であり、かつ、前記有機化合物が、本願の一般式［１］で表される化学構造を有さないことを特徴とする有機発光素子である。

有機化合物層を構成する正孔輸送層、発光層、電子輸送層のガラス転移温度が１３０℃以上であることにより、熱耐性が高い有機発光素子となる。例えば、カラーフィルタ形成工程のアニールの影響を受けても、結晶化等のモルフォロジー変化を起こさず、安定なアモルファス膜を維持できる。アモルファス膜が維持されれば、良好な発光特性を示すことができる。

有機化合物層のガラス転移温度は、その有機化合物層における重量比が５０ｗｔ％以上である有機化合物のガラス転移温度とみることができる。そして、有機化合物層にドーパントとして少量含まれている有機化合物のガラス転移温度は与える影響が小さい。したがって、熱耐性が高い有機発光素子を得るには、正孔輸送層、発光層、電子輸送層を構成するそれぞれの層中の５０％以上を占める材料のガラス転移温度が１３０℃以上であることが好ましく、８０％以上を占める材料のガラス転移温度が１３０℃以上であることがさらに好ましい。

正孔輸送層は電子ブロッキング層といった、正孔輸送する機能以外に電子をブロックする機能といった他の機能を持つ層も含む。

電子輸送層は正孔ブロッキング層といった、電子輸送する機能以外に正孔をブロックする機能といった他の機能を持つ層も含む。

電極からの注入を促す機能を持つ正孔注入層や電子注入層はアモルファス膜を形成しなくても、機能を果たすため、材料のガラス転移温度が１３０℃以上であることが必要ないと考えられる。

本明細書においては、陽極と発光層との間のキャリア輸送層または陰極と発光層との間のキャリア輸送層を電荷輸送層と呼ぶ。

本発明の一実施形態に係る有機発光素子は、以下の特性を有することが好ましい。
（１）有機化合物層における重量比が５０ｗｔ％以上である有機化合物のガラス転移温度が１３０℃以上であること
（２）本願の一般式［１］で表される部分構造を有さないこと

これらの特性を備えることで、駆動耐久性の高い有機発光素子とすることができる。以下これらについて記載する。

（１）有機化合物層において重量が５０ｗｔ％以上である有機化合物のガラス転移温度が１３０℃以上であること
有機発光素子にオンチップカラーフィルタを設ける場合、有機発光素子上にてフォトリソグラフィー、カラーフィルタ等の樹脂を硬化させるためのベーク等が行われる。その際に、ガラス転移温度以上になる熱が加えられた場合、有機化合物層中で分子の動きが生じ、分子の移動や会合、凝集が生じる等のモルフォロジー変化を生じる可能性がある。その結果、アモルファス膜が結晶化するので、有機発光素子内の電流リークによる有機発光素子の非発光、発光材料の凝集による発光効率低下、といった特性の低下が生じる。フォトリソグラフィーの光エネルギーやベークの熱エネルギーによって、有機発光素子が有する有機化合物が変性しその機能を失わないためには、ガラス転移温度が１３０℃以上であることが好ましい。ガラス転移温度が１４０℃以上であることがさらに好ましい。

ガラス転移温度は、化合物にモルフォロジー変化が生じる温度を示しており、有機発光素子は、素子に用いられている有機化合物のガラス転移温度を超えない温度範囲で用いることが知られている。つまり、有機発光素子がガラス転移温度の低い有機化合物を有している場合、オンチップカラーフィルタ形成工程において許容される温度範囲が狭くなるので十分な形成工程を行えない。または、ガラス転移温度以上の熱を有機化合物が受けるので、有機化合物が熱の影響を受け、素子特性が低下する可能性がある。すなわち、有機化合物のガラス転移温度が１３０℃以上であることは、有機発光素子が有する有機化合物がオンチップカラーフィルタ形成工程に耐えられる有機化合物であることを示している。

なお、本明細書におけるガラス転移温度は示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置により、材料の粉末を測定した値を用いる。ガラス転移温度の測定方法は、ガラス転移温度の検出は試料を低温から高温へ昇温した際、検出する方法、一度、低温から高温へ昇温し、急冷後、アモルファス状態を形成したのち、再度、低温から高温へ昇温した際、検出する方法が知られている。ＤＳＣ装置を用いることができない場合は、上記のいずれかの方法を用いてガラス転移温度を測定することもできる。

（２）本願の一般式［１］で表される部分構造を有さないこと
オンチップカラーフィルタ工程に耐えられる有機化合物であることのさらなる特性は、本願に係る一般式［１］で表される部分構造を有さないことである。

式（１）において、＊は結合位置を表す。つまり、式（１）は、ビニレン基を部分構造として有することを示している。ビニレン基を部分構造として有する場合、光エネルギー等を与えられたとき有機化合物同士が反応する可能性がある。例えば、光重合をして高分子化するため、その性能を失う可能性がある。

そして、有機発光素子にオンチップカラーフィルタを設ける場合、有機発光素子が有する有機化合物層には、フォトリソグラフィーの光エネルギーやベークの熱エネルギーを受けることになる。カラーフィルタの形成工程において光エネルギーの影響を受けないためには、一般式［１］で表されるビニレン基構造を有さないことが好ましい。

ビニレン基は、光照射などの光エネルギーにより、ダイマー化反応を生じる。ビニレン基を有する発光材料はその発光特性を失うことが知られている。また、ビニレン基を有する正孔輸送材料や電子輸送材料も同様に光照射により、ダイマー化反応が生じ、キャリア輸送特性を失う。

以下は、ビニレン基を有する化合物に光照射することでダイマー化する反応の一例である。

以下はビニレン基を有する化合物と、芳香族化合物とが反応する例である。

この反応は、光を照射することでビニレン基がダイマー化し、シクロブタン環が生じる反応である。この反応が有機発光素子の有機化合物層で生じた場合、ダイマー生成物、他の有機化合物との反応物を生じる等、ビニレン基を有する化合物のみならず、他の化合物にも影響を与える。より具体的には、発光材料の発光特性を失うまたは、キャリア輸送材料の輸送特性を失うなどの素子特性を低下させる。

また、上記の反応例で生じたシクロブタン環は、不安定な化合物である。そのため、長時間電流を流すことによって分解する。その分解物が発光過程の励起子をクエンチさせることも起こる。

本明細書の一般式［１］で表されるビニレン基がシスおよびトランスの異性体を有する場合、シスまたはトランスのいずれであってもよい。

本発明の一実施形態に係る有機発光素子は、上記の２つの特性の他にも以下の特性を満たすことが好ましい。
（３）発光層に接する層が有する有機化合物のガラス転移温度が、１３５℃以上であること
（４）有機化合物層が積層体であって、当該積層体の中で最も層厚が大きい有機化合物層が有する有機化合物のガラス転移温度が、１３５℃以上であること
（５）発光層が、非アミン構造の有機化合物のみで形成されること
（６）発光層において重量比が５０ｗｔ％未満である有機化合物のガラス転移温度が、１３５℃以上であること

以下の各特性について説明する。

（３）発光層に接する層が有する有機化合物のガラス転移温度が、１３５℃以上であること
有機化合物層が発光層と、それに接する層を有する場合、発光層に接する層が有する有機化合物のガラス転移温度は、１３５℃以上であることが好ましい。有機化合物層がモルフォロジー変化を起こした場合、その有機化合物層に接している層に影響を与える可能性がある。すなわち、発光層に接する層がモルフォロジー変化をした場合、発光層に影響を与える可能性がある。有機発光素子の発光に大きな影響を与える発光層は、モルフォロジー変化を起こさないことが好ましいので、発光層のみならず、発光層に接する層が有する有機化合物のガラス転移温度が１３５℃以上であることが好ましい。発光層に接している層のモルフォロジー変化を抑制するためである。

（４）有機化合物層が積層体であって、当該積層体の中で最も層厚が大きい有機化合物層が有する有機化合物のガラス転移温度が、１３５℃以上であること
有機化合物層を構成する層のなかで最も膜厚が厚い層がモロフォロジー変化を起こすと、他の層への影響を及ぼしやすい。そのため、有機化合物層を構成する層のなかで最も膜厚が厚い層における材料のガラス転移温度が１３５℃以上であることが好ましい。

（５）発光層が、非アミン構造の有機化合物のみで形成されること
発光層を構成する材料は分子構造内に結合安定性の低い結合を有しない化合物の方が好ましい。結合安定性の低い結合とは、結合エネルギーが３．９ｅＶ程度の結合を指す。分子構造に結合エネルギーの小さい結合を有する化合物は、光照射により結合が乖離し、分解する可能性がある。

下記に示す化合物Ａ−１、Ａ−２及びＢ−１を例にして、結合安定性の低い分子構造について説明する。Ａ−１は、アリールアミンと呼ばれる構造である。Ａ−２は、フェニル基が結合したカルバゾリル基である。この構造は、Ａ−１における２つのフェニル基が結合して環を形成した形と見ることができるので、アミノ基を有するものとする。この例において、結合安定性の低い結合とは、カルバゾール環とフェニレン基をつなぐ結合及びアミノ基とフェニル基をつなぐ結合（窒素―炭素結合）である。化合物Ｂ−１のような炭素と炭素をつなぐ結合（炭素−炭素結合）は、結合安定性が高い。下記の通り、窒素−炭素結合の結合エネルギーが３．９ｅＶであるのに対して、炭素−炭素結合の結合エネルギーが５．０ｅＶであることからも、炭素−炭素結合の結合安定性が高いことが示される。

上記結果より、発光層を構成する材料がアミノ基を含まない、非アミン構造から構成されることが好ましい。アミノ基を含まないことは、窒素原子を含まないこととは異なる。窒素原子を有し、かつ結合安定性が高い置換基を除くものではない。例えば、シアノ基、ピリジル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、キノリニル基等があげられる。

上記構造としてさらに好ましくは、炭化水素からなる一つあるいは複数のアリール基からなる構造であり、さらに置換基として水素原子、アルキル基、アリール基、複素環基またはシアノ基から構成される化合物であることが好ましい。より好ましくは、置換基が芳香族炭化水素であることが好ましい
アリール基は、例えば、フェニル基、ナフチル基、インデニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、フェナントリル基、トリフェニレニル基等が挙げられ、さらにこれら２つあるいは複数が縮合した構造が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

アルキル基は、例えば、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、ターシャリーブチル基、セカンダリーブチル基、オクチル基、シクロヘキシル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

複素環基は、例えば、ピリジル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、カルバゾリル基、アクリジニル基、フェナントロリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

なお、分子軌道法計算の計算手法は、現在広く用いられている密度汎関数法（Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｔｈｅｏｒｙ，ＤＦＴ）を用いた。汎関数はＢ３ＬＹＰ、既定関数は６−３１Ｇ^＊を用いた。なお、分子軌道法計算は、現在広く用いられているＧａｕｓｓｉａｎ０９（Ｇａｕｓｓｉａｎ０９，ＲｅｖｉｓｉｏｎＣ．０１，Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ，Ｇ．Ｗ．Ｔｒｕｃｋｓ，Ｈ．Ｂ．Ｓｃｈｌｅｇｅｌ，Ｇ．Ｅ．Ｓｃｕｓｅｒｉａ，Ｍ．Ａ．Ｒｏｂｂ，Ｊ．Ｒ．Ｃｈｅｅｓｅｍａｎ，Ｇ．Ｓｃａｌｍａｎｉ，Ｖ．Ｂａｒｏｎｅ，Ｂ．Ｍｅｎｎｕｃｃｉ，Ｇ．Ａ．Ｐｅｔｅｒｓｓｏｎ，Ｈ．Ｎａｋａｔｓｕｊｉ，Ｍ．Ｃａｒｉｃａｔｏ，Ｘ．Ｌｉ，Ｈ．Ｐ．Ｈｒａｔｃｈｉａｎ，Ａ．Ｆ．Ｉｚｍａｙｌｏｖ，Ｊ．Ｂｌｏｉｎｏ，Ｇ．Ｚｈｅｎｇ，Ｊ．Ｌ．Ｓｏｎｎｅｎｂｅｒｇ，Ｍ．Ｈａｄａ，Ｍ．Ｅｈａｒａ，Ｋ．Ｔｏｙｏｔａ，Ｒ．Ｆｕｋｕｄａ，Ｊ．Ｈａｓｅｇａｗａ，Ｍ．Ｉｓｈｉｄａ，Ｔ．Ｎａｋａｊｉｍａ，Ｙ．Ｈｏｎｄａ，Ｏ．Ｋｉｔａｏ，Ｈ．Ｎａｋａｉ，Ｔ．Ｖｒｅｖｅｎ，Ｊ．Ａ．Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙ，Ｊｒ．，Ｊ．Ｅ．Ｐｅｒａｌｔａ，Ｆ．Ｏｇｌｉａｒｏ，Ｍ．Ｂｅａｒｐａｒｋ，Ｊ．Ｊ．Ｈｅｙｄ，Ｅ．Ｂｒｏｔｈｅｒｓ，Ｋ．Ｎ．Ｋｕｄｉｎ，Ｖ．Ｎ．Ｓｔａｒｏｖｅｒｏｖ，Ｔ．Ｋｅｉｔｈ，Ｒ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，Ｊ．Ｎｏｒｍａｎｄ，Ｋ．Ｒａｇｈａｖａｃｈａｒｉ，Ａ．Ｒｅｎｄｅｌｌ，Ｊ．Ｃ．Ｂｕｒａｎｔ，Ｓ．Ｓ．Ｉｙｅｎｇａｒ，Ｊ．Ｔｏｍａｓｉ，Ｍ．Ｃｏｓｓｉ，Ｎ．Ｒｅｇａ，Ｊ．Ｍ．Ｍｉｌｌａｍ，Ｍ．Ｋｌｅｎｅ，Ｊ．Ｅ．Ｋｎｏｘ，Ｊ．Ｂ．Ｃｒｏｓｓ，Ｖ．Ｂａｋｋｅｎ，Ｃ．Ａｄａｍｏ，Ｊ．Ｊａｒａｍｉｌｌｏ，Ｒ．Ｇｏｍｐｅｒｔｓ，Ｒ．Ｅ．Ｓｔｒａｔｍａｎｎ，Ｏ．Ｙａｚｙｅｖ，Ａ．Ｊ．Ａｕｓｔｉｎ，Ｒ．Ｃａｍｍｉ，Ｃ．Ｐｏｍｅｌｌｉ，Ｊ．Ｗ．Ｏｃｈｔｅｒｓｋｉ，Ｒ．Ｌ．Ｍａｒｔｉｎ，Ｋ．Ｍｏｒｏｋｕｍａ，Ｖ．Ｇ．Ｚａｋｒｚｅｗｓｋｉ，Ｇ．Ａ．Ｖｏｔｈ，Ｐ．Ｓａｌｖａｄｏｒ，Ｊ．Ｊ．Ｄａｎｎｅｎｂｅｒｇ，Ｓ．Ｄａｐｐｒｉｃｈ，Ａ．Ｄ．Ｄａｎｉｅｌｓ，Ｏ．Ｆａｒｋａｓ，Ｊ．Ｂ．Ｆｏｒｅｓｍａｎ，Ｊ．Ｖ．Ｏｒｔｉｚ，Ｊ．Ｃｉｏｓｌｏｗｓｋｉ，ａｎｄ Ｄ．Ｊ．Ｆｏｘ，Ｇａｕｓｓｉａｎ，Ｉｎｃ．，Ｗａｌｌｉｎｇｆｏｒｄ ＣＴ，２０１０．）により実施した。

（本発明の一実施形態に係る有機発光素子の構成）
本発明の一実施形態に係る有機発光素子は、一対の電極と、前記一対の電極の間に配置される有機化合物層とを有する有機素子である。発光色は、３原色のいずれかを発光する構成であっても、白であってもよい。

図１は、本発明の一実施形態に係る有機発光素子の断面模式図である。基板１の上に陽極２、正孔輸送層３、発光層４、電子輸送層５、陰極６、封止層７、平坦化層８、カラーフィルタ９がこの順で形成されている。図は一例であり、他の層を有していてもよい。

（基板）
本実施形態に係る有機発光素子の基板は、Ｓｉ基板、ガラス基板、樹脂基板であってよい。Ｓｉ基板である場合には、当該Ｓｉ自体にトランジスタを形成することでマイクロ表示装置とすることもできる。ガラス基板である場合は、ＴＦＴを設けて表示装置としてよい。樹脂基板は、フレキシブル基板ともいうことができる。フレキシブル基板の場合には、フォルダブル、ローラブル表示装置であってよい。発光装置の発光方向を阻害しない限り、透過不透過を問わない。

（電極）
本実施形態においては、第一電極は陽極であり、第二電極は陰極であるが、第一電極が陰極で、第二電極が陽極でもよい。第二電極側から光を取り出す場合、第一電極は反射電極であってよい。

本実施形態に係る有機発光素子の第一電極は、反射率が８０％以上の金属材料が好ましい。具体的には、ＡｌやＡｇなどの金属、それらにＳｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｔｉなどを添加した合金を使用できる。合金としては、ＡｇＭｇ、ＡｌＣｕ、ＴｉＮ等を用いることができる。反射率は、発光層から発する発光波長における反射率を指す。また、反射電極は、光取出し側の表面にバリア層を有してもよい。バリア層の材料としては、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕの金属やその合金が好ましい。合金とは前述の合金を含んでよい。

本実施形態に係る有機発光素子の第二電極は、その表面に到達した光の一部を透過するとともに他の一部を反射する性質（すなわち半透過反射性）を持った半透過反射層であってよい。上部電極は例えばマグネシウムや銀などの単体金属、またはマグネシウムや銀を主成分とする合金、もしくは、アルカリ金属、アルカリ土類金属を含んだ合金材料から形成される。

第二電極を合金とする場合には、例えば、マグネシウムと銀との合金が挙げられる。マグネシウムと銀との合金の場合は、１：１で合金としてもよいし、いずれかの原子％が多くてもよい。いずれかの原子％を大きくする場合には、銀であってよい。銀の原子％を大きくした場合、透過率が高いので好ましい。また、いずれかの原子％を大きくする場合には、マグネシウムであってよい。マグネシウムの原子％を大きくした場合、膜性が高く切断されにくいので好ましい。第二電極は好ましい透過率を有するならば、積層構成でもよい。

（有機化合物層）
本実施形態に係る有機化合物層は、複数の有機発光素子の共通層として形成されてよい。共通層とは、複数の有機発光素子にまたがって配置されていることであり、スピンコート等の塗布法や、蒸着法、を基板の全面に対して行うことで形成することができる。

本実施形態に係る有機化合物層は、少なくとも発光層を含む層であり、複数の層から構成されてよい。複数の層として、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層電子注入層等があげられる。各有機化合物層は、複数材料で構成されてよい。その場合の重量比は、１：１乃至４であってよい。有機化合物層は、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子とが発光層において再結合することで、発光する。

発光層は複数層から構成されてよく、各発光層のいずれかに赤色発光材料、緑色発光材料、赤色発光材料を有することができ、各発光色を混合することで、白色光を出射することができる。また、各発光層のいずれかに青色発光材料と黄色発光材料などの補色同士の関係の、発光材料を有することで白色を発してもよい。発光層は２層であっても、３層であっても、それ以上の数を有していてもよい。複数の発光層がそれぞれ異なる色の光を発光してもよい。また他の発光層と同じ色の光を発する発光層があってよい。

複数の発光層、例えば第一発光層及び第二発光層から白色を発する場合、有機発光素子はその光出射側にカラーフィルタを有してよい。白色発光とカラーフィルタとを合わせることで、ＲＧＢ等必要な発光色を得ることができる。

以下に本発明の一実施形態に係る有機発光素子に用いられる電子輸送材料の具体例を示す。電子輸送性材料としては、陰極から注入された電子を発光層へ輸送することができるものから任意に選ぶことができ、正孔輸送性材料の正孔移動度とのバランス等を考慮して選択される。電子輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機アルミニウム錯体、縮環化合物（例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、クリセン誘導体、アントラセン誘導体等）が挙げられる。さらに上記の電子輸送性材料は、正孔ブロッキング層にも好適に使用される。

以下に、電子輸送性材料として用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。

以下に本発明の一実施形態に係る有機発光素子に用いられる正孔輸送材料の具体例を示す。正孔注入輸送性材料としては、陽極からの正孔の注入を容易にすることができる材料や、注入された正孔を発光層へ輸送できるように正孔移動度が高い材料が好ましい。正孔注入輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、アリールカルバゾール誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子が挙げられる。さらに上記の正孔注入輸送性材料は、電子ブロッキング層にも好適に使用される。

以下に、正孔注入輸送性材料として用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。

以下に本発明の一実施形態に係る有機発光素子に用いられる発光材料の具体例を示す。主に発光機能に関わる発光材料としては、縮環化合物（例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、テトラセン誘導体、アントラセン誘導体、ルブレン等）、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、スチルベン誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、イリジウム錯体、白金錯体、レニウム錯体、銅錯体、ユーロピウム錯体、ルテニウム錯体、及びポリ（フェニレンビニレン）誘導体、ポリ（フルオレン）誘導体、ポリ（フェニレン）誘導体等の高分子誘導体があげられる。

発光層に含まれる発光層ホストあるいは発光アシスト材料としては、上述した化合物もしくはその誘導体の他、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、有機ベリリウム錯体等が挙げられる。

以下に本発明に用いられる発光層ホスト材料の具体例を示す。ただし、これらの化合物はあくまで具体例であり、本発明はこれに限定されるものではない。

例示したホストの中でも、上述した結合安定性の観点から、炭化水素のみから構成されるＥＭＨ１からＥＭＨ２７が好ましく、アントラセンやテトラセンといったアセン構造を除くＥＭＨ１からＥＭＨ２１がさらに好ましい。これらのホストを用いることで、耐久特性に優れる有機発光素子を得ることができるからである。

本発明の一実施形態に係る有機発光素子に用いられる青ドーパントは、例えば以下のものをあげることができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。

例示した青ドーパントのうち、結合エネルギーの弱い置換アミノ基を有しないことが好ましい。青ドーパントのドープ濃度としては、それぞれ０．１乃至１０．０重量％、より好ましくは０．３乃至５．０重量％が望ましい。当該濃度とすることで、電子トラップ性、再結合確率のバランスが取れる。その結果、濃度消光、輝度低下を抑制し、良好な発光特性を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る有機発光素子に用いられる緑ドーパントは、例えば以下のものを用いることができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。

例示した緑ドーパントのうち、結合エネルギーの弱い置換アミノ基を有しない化合物が好ましい。

緑ドーパントのドープ濃度としては、それぞれ０．１乃至１０．０重量％、より好ましくは０．１乃至５．０重量％が望ましい。当該濃度とすることで、電子トラップ性、再結合確率のバランスが取れる。その結果、濃度消光、輝度低下を抑制し、良好な発光特性を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る有機発光素子に用いられる赤ドーパントは、例えば以下のものを用いることができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。

例示した赤ドーパントのうち、結合エネルギーの弱い置換アミノ基を有しない化合物が好ましい。

さらに好ましくは、炭化水素のみからなる化合物であることが好ましい。

赤ドーパントのドープ濃度としては、それぞれ０．１乃至５．０重量％、より好ましくは０．１乃至０．５重量％が望ましい。当該濃度とすることで、電子トラップ性、再結合確率のバランスが取れる。その結果、濃度消光、輝度低下を抑制し、良好な発光特性を得ることができる。

本実施形態に係る有機発光素子が有する発光層は複数種の成分から構成されていてよく、それらを主成分であるホスト材料と副成分とに分類することができる。副成分とは主成分以外の化合物である。副成分はゲスト材料、発光アシスト材料、電荷注入材料と呼ぶことができる。ゲスト材料はドーパント材料とも呼ばれる。発光アシスト材料と電荷注入材料は同一の構造の有機化合物であっても異なる構造の有機化合物であってもよい。これらは副成分であるものの、ゲスト材料と区別する意味でホスト材料２と呼ぶこともできる。ホスト材料は、発光層内でゲスト材料の周囲にマトリックスとして存在する化合物であって、主にキャリアの輸送、及びゲスト材料への励起エネルギー供与を担う化合物である。

ゲスト材料とは、発光層内で主たる発光を担う化合物である。ゲスト材料の濃度は、発光層を構成する化合物の全体を１００重量％とした場合、０．０１重量％以上５０重量％未満であり、好ましくは０．１重量％以上１０重量％以下である。さらに好ましくは、濃度消光を抑制するためにゲスト材料の濃度は０．１重量％以上１０重量％以下であることが望ましい。またゲスト材料はホスト材料からなる層全体に均一に含まれてもよいし、濃度勾配を有して含まれてもよいし、特定の領域に部分的に含ませてドーパント材料を含まないホスト材料層の領域を設けてもよい。

発光層中の５０％未満の材料、例えば発光ドーパントは、より、濃度消光、エキサイマー発光を抑制するためにはガラス転移温度が１３５℃以上であることが好ましく、より好ましくは１５０℃以上である。

また、本実施形態に係る有機発光素子は、複数の発光層を有しても良く、複数の発光層のうち少なくともいずれかは、他の発光層と異なる波長の光を発光する発光層であり、これら発光層の光を混色することで、白色を発光する有機発光素子であってよい。

有機発光素子は、発光層は２層以上存在し、各発光層は２種類以上の発光色を有する発光材料を含むことも可能である。

３層以上の発光層が積層されている場合、発光層の位置は限定されず、第三発光層が第一発光層または第二発光層に接していてもよく、発光層と発光層との間に別の化合物層を有していてもよい。別の化合物層は電荷発生層などであってもよい。

本発明の一実施形態に係る有機発光素子の正孔注入層としてはＨＡＴＣＮ、Ｆ４ＴＣＮＱ等の有機注入材料の他、無機物の正孔注入材料を使用することができる。

本発明の一実施形態に係る有機発光素子の電子注入層としては、電子供与性のドーパントと電子輸送性の材料の混合物を用いてもよい。電子供与性のドーパントとしては、アルカリ金属やアルカリ土類金属、希土類金属、及びこれらの化合物を用いることができる。電子注入層は、電子輸送性材料に、アルカリ金属化合物を０．１乃至２５ｗｔ％含有させることにより形成される。より好ましくは、前記アルカリ金属化合物はセシウム化合物である。さらに、より好ましくは、前記セシウム化合物が炭酸セシウム及び炭酸セシウム由来の物質である。本実施形態において電子注入層を形成する好適な手法は、炭酸セシウムと電子輸送性材料を共蒸着することである。良好な電子注入性を確保するためには、電子注入層の膜厚が１０ｎｍ乃至１００ｎｍであることが好ましい。なお、共蒸着時に炭酸セシウムが分解するなどして、電子注入層内に炭酸セシウム由来の（Ｃｓ_１１Ｏ_３）Ｃｓ_１０や（Ｃｓ_１１Ｏ_３）Ｃｓ、Ｃｓ_１１Ｏ_３などのサブオキサイドが形成される場合がある。またセシウムと有機化合物との間で配位化合物が形成される場合がある。

（保護層）
本実施形態に係る有機発光素子の保護層は、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）を用いて形成されたシリコン窒化物（ＳｉＮ）層やシリコン酸窒化物（ＳｉＯＮ）層、原子層堆積法（ＡＬＤ法）を用いて形成された酸化アルミニウム層、シリコン酸化物及びチタン酸化物などの外部からの酸素や水分の透過性が極めて低い材料から構成され、十分な水分遮断性能があれば単層または複数層であってもよい。複数層の場合は、それぞれ異なった材料を積層しても、同じ材料の密度を変えて積層させてもよい。保護層は、有機発光素子の発光が装置外へ取り出されやすいよう屈折率を考慮して構成されることが好ましい。保護層は、封止層ということもできる。

（平坦化層）
本実施形態に係る有機発光素子の平坦化層は、保護層の凹凸を埋めるためのものであり、保護層上に配置することが好ましい。これによって、保護層の凹凸の傾斜部による、散乱光を低減することができ、混色を抑制することができる。平坦化層は塗布によって形成された樹脂層などから構成される。平坦化層は、任意の厚さで設けられてよく、例えば、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であってよい。

（カラーフィルタ）
本実施形態に係る有機発光素子のカラーフィルタは、平坦化層上にカラーレジストを塗布し、リソグラフィによってパターニングされてよい。また、後述の対向基板にカラーフィルタを設けて、平坦化層の上に貼り合わせてもよい。この場合、前述の平坦化層は１００ｎｍ以上１００００ｎｍ以下であってよい。

カラーレジストは、例えば光硬化性樹脂で構成され、紫外線等が照射された部位が硬化することで、パターンを形成することができる。

本実施形態において、カラーフィルタはＲＧＢのカラーフィルタを有してよい。ＲＧＢのカラーフィルタはストライブ配列、スクエア配列、デルタ配列、ベイヤー配列のいずれの方式で配置されてよい。いずれの配列においても画素ごとのカラーフィルタの形状は、長方形であっても、正方形であっても、他の多角形であってもよい。多角形は六角形、八角形等があげられる。

本実施形態に係る有機発光素子の充填層は、カラーフィルタと対向基板との間に配置される。充填層は例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などの有機材料により構成されている。また、カラーフィルタと充填層の間に平坦化層を形成してもよい。当該平坦化層は、カラーフィルタと封止層との間に配置された平坦化層と同じであっても、異なってもよい。二つの平坦化層を同じ材料で構成する場合は、表示領域外における平坦化層同士の密着性が高いので好ましい。

表示領域外とは、基板の端部の有機発光素子が配置されていない領域、表示には寄与しない領域である。

有機発光素子がカラーフィルタを有する場合、有機発光素子、無機層、第一樹脂層、カラーフィルタ、第二樹脂層の順に構成されてよい。第一樹脂層が平坦化層であってよく、第二樹脂層が充填層であってよい。第一樹脂層の層厚は、第二樹脂層の層厚よりも小さくてよい。第一樹脂層の層厚が小さい場合、有機発光素子からカラーフィルタまでの距離が小さいので、混色を抑制することができる。具体的には、５０ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

本発明の一実施形態に係る有機発光素子は、その上にカラーフィルタを形成されてよい。他には後述の対向基板にカラーフィルタを形成して貼り合せる手段があげられる。有機発光素子の上に直接形成されるカラーフィルタはオンチップカラーフィルタと呼ばれる。これに対して、対向基板にカラーフィルタを形成して貼り合せられたカラーフィルタはオングラスカラーフィルタと呼ばれる。オンチップカラーフィルタの形成工程は、実施例に記載する。

（対向基板）
本実施形態に係る有機発光素子の対向基板は、透明基板が好ましい。対向基板は例えば、透明ガラス基板や、透明プラスチック基板等により構成されてよい。

有機発光素子は、バインダー樹脂を有してよい。バインダー樹脂としては、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂等があげられる。しかしながら、これらに限定されるものではない。また、これらバインダー樹脂は、ホモポリマー又は共重合体として１種単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。

（本発明の一実施形態に係る有機発光素子の用途）
本実施形態に係る有機発光素子は、表示装置や照明装置の構成部材として用いることができる。他にも、電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライト、白色光源にカラーフィルタを有する発光装置等の用途がある。

表示装置は、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカード等からの画像情報を入力する画像入力部を有し、入力された情報を処理する情報処理部を有し、入力された画像を表示部に表示する画像情報処理装置でもよい。

また、撮像装置やインクジェットプリンタが有する表示部は、タッチパネル機能を有していてもよい。このタッチパネル機能の駆動方式は、赤外線方式でも、静電容量方式でも、抵抗膜方式であっても、電磁誘導方式であってもよく、特に限定されない。また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。

次に、図面を参照しながら本実施形態に係る表示装置につい説明する。図１は、有機発光素子とこの有機発光素子に接続されるＴＦＴ素子とを有する表示装置の例を示す断面模式図である。ＴＦＴ素子は、能動素子の一例である。

図２の表示装置１０は、ガラス等の基板１１とその上部にＴＦＴ素子又は有機化合物層を保護するための防湿膜１２が設けられている。また符号１３は金属のゲート電極１３である。符号１４はゲート絶縁膜１４であり、１５は半導体層である。

ＴＦＴ素子１８は、半導体層１５とドレイン電極１６とソース電極１７とを有している。ＴＦＴ素子１８の上部には絶縁膜１９が設けられている。コンタクトホール２０を介して有機発光素子を構成する陽極２１とソース電極１７とが接続されている。

なお、有機発光素子に含まれる電極（陽極、陰極）とＴＦＴに含まれる電極（ソース電極、ドレイン電極）との電気接続の方式は、図１に示される態様に限られるものではない。つまり陽極又は陰極のうちいずれか一方とＴＦＴ素子ソース電極またはドレイン電極のいずれか一方とが電気接続されていればよい。

図２の表示装置１０では有機化合物層を１つの層の如く図示をしているが、有機化合物層２２は、複数層であってもよい。陰極２３の上には有機発光素子の劣化を抑制するための第一の保護層２４や第二の保護層２５が設けられている。

図２の表示装置１０ではスイッチング素子としてトランジスタを使用しているが、これに代えてＭＩＭ素子をスイッチング素子として用いてもよい。

また図２の表示装置１０に使用されるトランジスタは、単結晶シリコンウエハを用いたトランジスタに限らず、基板の絶縁性表面上に活性層を有する薄膜トランジスタでもよい。活性層として、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコンなどの非単結晶シリコン、インジウム亜鉛酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物等の非単結晶酸化物半導体が挙げられる。なお、薄膜トランジスタはＴＦＴ素子とも呼ばれる。

図２の表示装置１０に含まれるトランジスタは、Ｓｉ基板等の基板内に形成されていてもよい。ここで基板内に形成されるとは、Ｓｉ基板等の基板自体を加工してトランジスタを作製することを意味する。つまり、基板内にトランジスタを有することは、基板とトランジスタとが一体に形成されていると見ることもできる。

本実施形態に係る有機発光素子はスイッチング素子の一例であるＴＦＴにより発光輝度が制御され、有機発光素子を複数面内に設けることでそれぞれの発光輝度により画像を表示することができる。尚、本実施形態に係るスイッチング素子は、ＴＦＴに限られず、低温ポリシリコンで形成されているトランジスタ、Ｓｉ基板等の基板上に形成されたアクティブマトリクスドライバーであってもよい。基板上とは、その基板内ということもできる。基板内にトランジスタを設けるか、ＴＦＴを用いるかは、表示部の大きさによって選択され、例えば０．５インチ程度の大きさであれば、Ｓｉ基板上に有機発光素子を設けることが好ましい。

図３は、本実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。表示装置１０００は、上部カバー１００１と、下部カバー１００９と、の間に、タッチパネル１００３、表示パネル１００５、フレーム１００６、回路基板１００７、バッテリー１００８、を有してよい。タッチパネル１００３および表示パネル１００５は、フレキシブルプリント回路ＦＰＣ１００２、１００４が接続されている。回路基板１００７には、トランジスタがプリントされている。バッテリー１００８は、表示装置が携帯機器でなければ、設けなくてもよいし、携帯機器であっても、別の位置に設けてもよい。

本実施形態に係る表示装置は、複数のレンズを有する光学部と、当該光学部を通過した光を受光する撮像素子とを有する撮像装置の表示部に用いられてよい。撮像装置は、撮像素子が取得した情報を表示する表示部を有してよい。また、表示部は、撮像装置の外部に露出した表示部であっても、ファインダ内に配置された表示部であってもよい。撮像装置は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラであってよい。撮像装置は光電変換装置とも呼ばれる。

図４（ａ）は、本実施形態に係る撮像装置の一例を表す模式図である。撮像装置１１００は、ビューファインダ１１０１、背面ディスプレイ１１０２、操作部１１０３、筐体１１０４を有してよい。ビューファインダ１１０１は、本実施形態に係る表示装置を有してよい。その場合、表示装置は、撮像する画像のみならず、環境情報、撮像指示等を表示してよい。環境情報には、外光の強度、外光の向き、被写体の動く速度、被写体が遮蔽物に遮蔽される可能性等であってよい。

撮像に好適なタイミングはわずかな時間なので、少しでも早く情報を表示した方がよい。したがって、本発明の一実施形態に係る有機発光素子を用いた表示装置を用いるのが好ましい。有機発光素子は応答速度が速いからである。有機発光素子を用いた表示装置は、表示速度が求められる、これらの装置、液晶表示装置よりも好適に用いることができる。

撮像装置１１００は、不図示の光学部を有する。光学部は複数のレンズを有し、筐体１１０４内に収容されている撮像素子に結像する。複数のレンズは、その相対位置を調整することで、焦点を調整することができる。この操作を自動で行うこともできる。

本実施形態に係る表示装置は、赤色、緑色、青色を有するカラーフィルタを有してよい。カラーフィルタは、当該赤色、緑色、青色がデルタ配列で配置されてよい。

本実施形態に係る表示装置は、携帯端末の表示部に用いられてもよい。その際には、表示機能と操作機能との双方を有してもよい。携帯端末としては、スマートフォン等の携帯電話、タブレット、ヘッドマウントディスプレイ等が挙げられる。

図４（ｂ）は、本実施形態に係る電子機器の一例を表す模式図である。電子機器１２００は、表示部１２０１と、操作部１２０２と、筐体１２０３を有する。筐体１２０３には、回路、当該回路を有するプリント基板、バッテリー、通信部、を有してよい。操作部１２０２は、ボタンであってもよいし、タッチパネル方式の反応部であってもよい。操作部は、指紋を認識してロックの解除等を行う、生体認識部であってもよい。通信部を有する電子機器は通信機器ということもできる。

図５は、本実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。図５（ａ）は、テレビモニタやＰＣモニタ等の表示装置である。表示装置１３００は、額縁１３０１を有し表示部１３０２を有する。表示部１３０２には、本実施形態に係る発光装置が用いられてよい。

額縁１３０１と、表示部１３０２を支える土台１３０３を有している。土台１３０３は、図５（ａ）の形態に限られない。額縁１３０１の下辺が土台を兼ねてもよい。

また、額縁１３０１および表示部１３０２は、曲がっていてもよい。その曲率半径は、５０００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下であってよい。

図５（ｂ）は本実施形態に係る表示装置の他の例を表す模式図である。図５（ｂ）の表示装置１３１０は、折り曲げ可能に構成されており、いわゆるフォルダブルな表示装置である。表示装置１３１０は、第一表示部１３１１、第二表示部１３１２、筐体１３１３、屈曲点１３１４を有する。第一表示部１３１１と第二表示部１３１２とは、本実施形態に係る発光装置を有してよい。第一表示部１３１１と第二表示部１３１２とは、つなぎ目のない１枚の表示装置であってよい。第一表示部１３１１と第二表示部１３１２とは、屈曲点で分けることができる。第一表示部１３１１、第二表示部１３１２は、それぞれ異なる画像を表示してもよいし、第一および第二表示部とで一つの画像を表示してもよい。

図６（ａ）は、本実施形態に係る照明装置の一例を表す模式図である。照明装置１４００は、筐体１４０１と、光源１４０２と、回路基板１４０３と、光学フィルム１４０４と、光拡散部１４０５と、を有してよい。光源は、本実施形態に係る有機発光素子を有してよい。光学フィルタは光源の演色性を向上させるフィルタであってよい。光拡散部は、ライトアップ等、光源の光を効果的に拡散し、広い範囲に光を届けることができる。光学フィルタ、光拡散部は、照明の光出射側に設けられてよい。必要に応じて、最外部にカバーを設けてもよい。

照明装置は例えば室内を照明する装置である。照明装置は白色、昼白色、その他青から赤のいずれの色を発光するものであってよい。それらを調光する調光回路を有してよい。照明装置は本発明の一実施形態に係る有機発光素子とそれに接続される電源回路を有してよい。電源回路は、交流電圧を直流電圧に変換する回路である。また、白とは色温度が４２００Ｋで昼白色とは色温度が５０００Ｋである。照明装置はカラーフィルタを有してもよい。

また、本実施形態に係る照明装置は、放熱部を有していてもよい。放熱部は装置内の熱を装置外へ放出するものであり、比熱の高い金属、液体シリコン等が挙げられる。

図６（ｂ）は、本実施形態に係る移動体の一例である自動車の模式図である。当該自動車は灯具の一例であるテールランプを有する。自動車１５００は、テールランプ１５０１を有し、ブレーキ操作等を行った際に、テールランプを点灯する形態であってよい。

テールランプ１５０１は、本実施形態に係る有機発光素子を有してよい。テールランプは、有機ＥＬ素子を保護する保護部材を有してよい。保護部材はある程度高い強度を有し、透明であれば材料は問わないが、ポリカーボネート等で構成されることが好ましい。ポリカーボネートにフランジカルボン酸誘導体、アクリロニトリル誘導体等を混ぜてよい。

自動車１５００は、車体１５０３、それに取り付けられている窓１５０２を有してよい。窓は、自動車の前後を確認するための窓でなければ、透明なディスプレイであってもよい。当該透明なディスプレイは、本実施形態に係る有機発光素子を有してよい。この場合、有機発光素子が有する電極等の構成材料は透明な部材で構成される。

本実施形態に係る移動体は、船舶、航空機、ドローン等であってよい。移動体は、機体と当該機体に設けられた灯具を有してよい。灯具は、機体の位置を知らせるための発光をしてよい。灯具は本実施形態に係る有機発光素子を有する。

以上説明した通り、本実施形態に係る有機発光素子を用いた装置を用いることにより、良好な画質で、長時間表示にも安定な表示が可能になる。

（実施例１）
本実施例では、以下のように有機発光素子を作製した。基板上に下部電極がパターン形成され、下部電極と下部電極との間に絶縁層を形成した。ここで、絶縁層はシリコン酸化膜で形成され、絶縁層の層厚は６５ｎｍとした。絶縁層の傾斜部のテーパー角は画素開口側及び画素間側はそれぞれ８０°、７５°とした。また、画素はデルタ配列で形成し、隣接画素の画素開口間距離を１．４μｍ、下部電極間距離を０．６μｍとした。

上記基板上に下記表１に示す有機化合物層を形成した。具体的には、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロッキング層、第一発光層、中間層、第二発光層、正孔ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層、の有機化合物層であり、その上に陰極が形成されたトップエミッション型の有機発光素子を作製した。正孔注入層には以下の構造のＨＡＴＣＮを用いた。

その後、保護層としてＣＶＤ法にてＳｉＮ膜を１．５μｍ成膜した。次に光硬化性のアクリル樹脂で形成された平坦化層を配置した。さらに、以下の工程でカラーフィルタを形成した。カラーフィルタは、赤色、緑色、青色をデルタ配列で配置した。

図７は、カラーフィルタ層の形成工程を示す模式図である。図７では平坦化層１００よりも下の有機発光素子を省略している。図７（ａ）のように平坦化層１００に緑カラーフィルタ層１０１Ｇをスピンコートにより全面に形成した。緑カラーフィルタ層が硬化する温度でアニールした後、図７（ｂ）に示すようにフォトリソグラフィーにより、露光及び現像を行った。さらに、パターン化されたカラーフィルタ層を乾燥する温度でアニールした。その後、非受光領域の緑色カラーフィルタ層は除去した。これにより、図７（ｃ）のように緑カラーフィルタ層のパターンが形成された。

同様にして、赤カラーフィルタ層を形成した。赤カラーフィルタ層を全面に形成し（図７（ｄ））、フォトリソグラフィーによる露光及び現像（図７（ｅ））、非受光領域の除去により、図７（ｆ）のように、赤カラーフィルタ層のパターンが、緑カラーフィルタ層の隣に形成された。

同様にして、青カラーフィルタ層を形成した。青カラーフィルタ層を全面に形成し（図７（ｇ））、フォトリソグラフィーによる露光及び現像（図７（ｈ））、非受光領域の除去により、図７（ｉ）のように、青カラーフィルタ層のパターンが、緑カラーフィルタ層の隣に形成された。

得られた有機発光素子の各画素について１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度を印加し、分光放射輝度計によって、基板と垂直方向から発光を検出した。

（実施例２乃至１０、比較例１乃至５）
実施例１の各有機層の化合物を以下の表２に示す化合物に変えた以外は同様にして素子を作製した。ＲＥＦ１からＲＥＦ７の材料は以下に示す化合物である。

示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置（ＮＥＴＺＳＣ社製、ＤＳＣ２０４Ｆ１）により、各化合物についてガラス転移温度を測定した。測定では、各化合物の粉末を測定した値を用いた。ガラス転移温度の検出は試料を１０℃／ｍｉｎの速度で低温から高温へ昇温し、４０℃／ｍｉｎの速度で急冷後、アモルファス状態を形成したのち、再度、１０℃／ｍｉｎの速度で低温から高温へ昇温した際、検出したガラス転移温度を表３に示した。

各実施例、比較例の発光層ドーパントは下記表３に示すドーパントを使用した。

作製した有機発光素子について以下の２つの評価を行った。結果を表４に示す。

非発光画素の割合評価
各画素について１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度を印加し、設置画素に対する非発光画素の割合を以下の基準に基づき評価した。５％未満の場合「ＡＡＡ」、５％以上１０％未満の場合「ＡＡ」、１０％以上５０％未満の場合「Ａ」、５０％以上の場合、「Ｂ」として評価した。

素子耐久評価
Ｇ画素について５０ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度を１００時間、印加し続けた時の初期輝度に対する輝度劣化率を以下の表８の基準に基づき評価した。５％未満の場合「Ａ」、５％以上２０％未満の場合「Ｂ」、２０％以上の場合、「Ｃ」として評価した。ただし、上記評価で×の素子は非発光画素が多いため、十分な素子耐久評価を行うことができなかった。

非発光割合および素子耐久評価のいずれもがＡ評価以上であることが好ましい。

（実施例１１）
実施例１の有機層の構成及び化合物を以下の表５に変えた以外は同様にして素子を作製した。

（実施例１２乃至１５、比較例６乃至８）
実施例１１の各有機層の化合物を以下の表６及び表７に示す化合物に変えた以外は同様にして素子を作製した。また、上記実施例と同様にして化合物のガラス転移温度を測定した。

各実施例、比較例の発光層ドーパントは下記の表７に示すドーパントを使用した。

作製した有機発光素子について上記同様に２つの評価を行った。結果を表８に示す。

以上の評価から、有機発光素子において正孔輸送層、発光層、電子輸送層を構成する、それぞれの層中の５０％以上を占める材料はすべて、ガラス転移温度が１３０℃以上である素子ことが好ましい。この場合、カラーフィルタ形成工程のアニールの影響を受けないで結晶化等のモルフォロジー変化せず、安定なアモルファス膜を維持することで、良好な発光特性を示す。

また、一般式［１］に示す、ビニレン基を含まない構造から構成される素子にすることで、カラーフィルタ形成工程の光照射の影響を受けず、化学構造を維持できる。化学構造を維持することで、良好な発光特性及び耐久特性を示す。

１ 基板
２ 陽極
３ 正孔輸送層
４ 発光層
５ 電子輸送層
６ 陰極
７ 封止層
８ 平坦化層
９ カラーフィルタ
１０００ 表示装置
１００１ 上部カバー
１００２ フレキシブルプリント回路
１００３ タッチパネル
１００４ フレキシブルプリント回路
１００５ 表示パネル
１００６ フレーム
１００７ 回路基板
１００８ バッテリー
１００９ 下部カバー、
１１００ 撮像装置
１１０１ ビューファインダ
１１０２ 背面ディスプレイ
１１０３ 操作部
１１０４ 筐体、
１２００ 電子機器
１２０１ 表示部
１２０２ 操作部
１２０３ 筐体、
１３００ 表示装置
１３０１ 額縁
１３０２ 表示部
１３０３ 土台
１３１０ 表示装置
１３１１ 第一表示部
１３１２ 第二表示部
１３１３ 筐体
１３１４ 屈曲点
１４００ 照明装置
１４０１ 筐体
１４０２ 光源
１４０３ 回路基板
１４０４ 光学フィルム
１４０５ 光拡散部
１５００ 自動車
１５０１ テールランプ
１５０２ 窓
１５０３ 車体

Claims (17)

1. 一対の電極と前記一対の電極の間に配置されている有機化合物層とを有する有機発光素子であって、
   前記有機化合物層における重量比が５０ｗｔ％以上である有機化合物のガラス転移温度が、１３０℃以上であり、かつ、前記有機化合物が、下記一般式［１］で表される化学構造を有さないことを特徴とする有機発光素子。
   

   

   
   式（１）において、＊は結合位置を表す。
2. 前記有機化合物層は複数層から構成され、前記複数層の各層における重量比が５０ｗｔ％以上である、すべての有機化合物のガラス転移温度が１３０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
3. 前記すべての有機化合物のガラス転移温度が１４０℃以上であることを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子。
4. 前記すべての有機化合物のガラス転移温度が１５０℃以上であることを特徴とする請求項３に記載の有機発光素子。
5. 前記有機化合物層は発光層を有し、前記発光層における重量比が５０ｗｔ％以上である有機化合物のガラス転移温度が１４０℃以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機発光素子。
6. 前記発光層における重量比が５０％未満である有機化合物のガラス転移温度が、１３５℃以上であることを特徴とする請求項５に記載の有機発光素子。
7. 前記有機化合物層は、前記発光層に接する電荷輸送層を有し、前記電荷輸送層における重量比が５０％以上である有機化合物のガラス転移温度が１３５℃以上であることを特徴とする請求項５または６に記載の有機発光素子。
8. 前記有機化合物層は複数層から構成され、前記複数層のうち最も層厚が大きい層における重量比が５０ｗｔ％以上である有機化合物のガラス転移温度が１３５℃以上であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の有機発光素子。
9. 前記発光層を構成する材料が、芳香族炭化水素から成る材料であることを特徴とする請求項５に記載の有機発光素子。
10. オンチップカラーフィルタを有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の有機発光素子。
11. カラーフィルタをさらに有し、前記有機発光素子、無機層、第一樹脂層、前記カラーフィルタ、第二樹脂層を有し、
    前記第一樹脂層の層厚は、前記第二樹脂層の層厚よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の有機発光素子。
12. 前記有機化合物層が、アモルファス膜であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の有機発光素子。
13. 複数の画素を有し、前記複数の画素が、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の有機発光素子と、前記有機発光素子に接続されたトランジスタと、を有することを特徴とする表示装置。
14. 複数のレンズを有する光学部と、前記光学部を通過した光を受光する撮像素子と、前記撮像素子が撮像した画像を表示する表示部と、を有し、
    前記表示部は請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の有機発光素子を有することを特徴とする光電変換装置。
15. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の有機発光素子を有する表示部と、前記表示部が設けられた筐体と、前記筐体に設けられ、外部と通信する通信部と、を有することを特徴とする電子機器。
16. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の有機発光素子を有する光源と、前記光源が発する光を透過する光拡散部または光学フィルムと、を有することを特徴とする照明装置。
17. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の有機発光素子を有する灯具と、前記灯具が設けられた機体と、を有することを特徴とする移動体。

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