JP3902981B2 - 有機発光素子及び表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源や、ディスプレイ等の表示装置に使用される有機発光素子（有機エレクトロルミネッセンス素子、あるいは有機ＥＬ素子とも言う）に関し、更に詳しくは、有機発光素子の色純度向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、省スペースのマンマシンインターフェイスであるフラットパネルディスプレイにおいて、最も広範に用いられているのは液晶素子である。特に、画素毎にトランジスタのような能動素子（スイッチング素子）を配置した、いわゆるアクティブマトリクスタイプ（例えば、ＴＦＴ方式）の液晶素子は、フラットパネルディスプレイの主流となっている。
【０００３】
一方、最近ではフラットパネル対応の自発光型デバイスが注目されている。自発光型デバイスとしては、プラズマ発光素子、フィールドエミッション素子、エレクトロルミネッセンス素子等がある。
【０００４】
このうち、エレクトロルミネッセンス素子（以下、「ＥＬ素子」と記す）は無機ＥＬ素子と有機ＥＬ素子に大別される。無機ＥＬ素子は、無機半導体を使ったＡＣ駆動の薄膜ＥＬデバイスであり、主としてＺｎＳなどの無機材料系を用いている。
【０００５】
有機ＥＬ素子は，古くはアントラセン蒸着膜に電圧を印加して発光させた例（Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ，９４（１９８２） １７１）等があるが、発光デバイスとして大きな注目を浴びるきっかけとなったのは、１９８７年にシー ダブリュ タン（Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ）らにより、蛍光性金属キレート錯体とジアミン系分子の薄膜を積層した構造を利用して、ＤＣ駆動で高輝度な発光が得られることが実証されたことである。近年、無機ＥＬ素子に比べて大面積化が容易であることや、各種新材料の開発によって所望の発色が得られることや、また低電圧で駆動可能であるなどの利点により、さらに高速応答性や高効率の発光素子として、材料開発を含めて、デバイス化のための応用研究が精力的に行われている。
【０００６】
有機ＥＬ素子は、発光層に到達した電子とホールが再結合する際に生じる発光を利用した、キャリア注入型の自発光デバイスである。図１に、一般的な有機ＥＬ素子の断面構成を模式的に示す。
【０００７】
図１（ａ）の発光層には、電子輸送性と発光特性を有するアルミキノリノール錯体、代表例としては、下記（化１）に示すＡｌｑ３などが用いられる。またホール輸送層には，例えばトリフェニルジアミン誘導体、代表例としては（化１）に示すα−ＮＰＤなど、電子供与性を有する材料が用いられる。また、有機化合物層が、電子輸送層、発光層、ホール輸送層の３層からなる図１（ｂ）の構成もよく用いられる。
【０００８】
【化１】

【０００９】
また、発光層は単一の材料で形成される場合もあるが、多くの場合ホスト材料の中に発光効率の高い色素材料をドーピングする色素ドーピングがよく用いられている。
【００１０】
図１の構成において、陰極には金属電極、発光した光を取り出すために陽極には透明電極を用い、両電極間に有機化合物層が挟持されている。一般的には有機化合物層の各層は、数十ｎｍ程度の膜厚である。陰極の金属材料としては、アルミニウムやアルミニウム・リチウム合金、マグネシウム・銀合金などの仕事関数の小さな金属が用いられる。また、陽極には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の仕事関数の大きな導電性材料が用いられる。
【００１１】
有機ＥＬ素子は、発光層を構成する材料を適切に選ぶことより赤、緑、青の３原色等を自発光させることができるため、フルカラーの表示装置を構成可能であり、液晶ディスプレイに対しても高速応答、広視野角と優れた特長を有しており、次世代フラットパネルとして期待されている。
【００１２】
有機ＥＬ素子を用いてフルカラーの表示装置を実現する方法として代表的な方式は二つある。
【００１３】
一つは、低分子材料系で検討されているシャドウマスクを用いた真空蒸着法によるもの、もう一つは高分子材料系で検討されているインクジェット法によるパターニング法である。
【００１４】
低分子材料系において、真空蒸着法を用いて有機薄膜を得る方法は最も一般的に用いられている手法である。ところが、数種類の発光層を大まかなエリアで塗り分けることは難しくないが、ＲＧＢフルカラーパネルを高精細のパターニングで実現するには、シャドウマスクを用いた塗り分けは非常に難易度の高いプロセスである。一方の高分子材料系におけるインクジェット方式においても、高分子薄膜の均一性を保つことが難しく、実用的なＲＧＢフルカラーの表示装置を実現するにはまだ時間がかかると言われている。
【００１５】
このような状況において、注目を集めているのが、白色発光の有機ＥＬ素子である。白色発光有機ＥＬ素子は、白色光源や室内照明、液晶ディスプレイ用のフラットなバックライト光源、モノクロディスプレイなど、大変応用範囲が広い。そして、液晶ディスプレイで実績のあるカラーフィルター技術と白色発光有機ＥＬ素子を組み合わせることにより、上記にあげたような複雑なＲＧＢ発光層の塗り分けを行うことなく、簡便に低コストでフルカラーの表示装置を実現できる。
【００１６】
現在、単独の発光材料で十分な特性の白色発光が得られる色素材料は実現されていない。そこで、白色発光の有機ＥＬ素子を実現するためには、ＲＧＢの三原色、または青と黄色の補色を混色する必要があり、さまざまな系が検討されている。このうち、ＲＧＢの３混色の方法としては、
▲１▼ ＲＧＢの各色素を単一の発光層のなかにドープする発光層単層型
▲２▼ ＲＧＢの各発光層を積層していくＲＧＢ積層型
の２つが考えられる。▲１▼については、アプライド フィジックス レター（Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ． ｖｏｌ６７，２２８１（１９９５））などの文献がある。▲２▼については、サイエンス（Ｓｃｉｅｎｃｅ ｖｏｌ２６７，１３３２（１９９５））などの文献がある。発光層単層型は、１層で発光層を形成できるので簡便である。ＲＧＢ積層型は各層のドーピング濃度や各膜厚で最適化を測ることが比較的容易である。
【００１７】
上記に示したように、現在の有機ＥＬ素子の開発は多岐にわたっているが、応用展開を考慮した場合、いかにして発光効率を上げるかが重要となる。有機ＥＬ素子の高効率化に関して、近年大きな注目を集めているのが、燐光（三重項）発光材料である。
【００１８】
有機ＥＬ素子において、電極から注入されたホールと電子は、発光層内で再結合して励起状態となり（以下、この科学種を励起子と呼ぶ）を生じ、これが基底状態に遷移する過程で発光する。この過程で、励起状態には励起１重項状態と３重項状態があり、前者から基底状態への遷移は蛍光と呼ばれ、後者からの遷移は燐光と呼ばれており、これらの状態にある物質を、それぞれ１重項励起子、３重項励起子と呼ぶ。
【００１９】
これまで検討されてきた有機ＥＬ素子は、その多くが１重項励起子から基底状態に遷移するときの蛍光が利用されている。一方で近年、三重項励起子を経由した燐光発光を積極的に利用する素子の検討がなされている。
【００２０】
発表されている代表的な文献は、
文献１：Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｅｎｅｒｇｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅ（Ｄ．Ｆ．Ｏ’Ｂｒｉｅｎ他，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ ７４，Ｎｏ３ ｐ４２２（１９９９））
文献２：Ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｇｒｅｅｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ（Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ他，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ ７５，Ｎｏ１ ｐ４（１９９９））である。
【００２１】
これらの文献では、電極間に挟持された有機化合物層を４層積層する構成が主に用いられ、用いている材料は、上記（化１）に示すキャリア輸送材料と燐光発光材料である。
【００２２】
各材料の略称は以下の通りである。
Ａｌｑ３：アルミ−キノリノール錯体、
α−ＮＰＤ：Ｎ４，Ｎ４’−Ｄｉ−ｎａｐｈｔｈａｌｅｎ−１−ｙｌ−Ｎ４，Ｎ４’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ、
ＣＢＰ：４，４’−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ、
ＢＣＰ：２，９−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−４，７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ、
ＰｔＯＥＰ：白金−オクタエチルポルフィリン錯体、
Ｉｒ（ｐｐｙ）₃：イリジウム−フェニルピリミジン錯体。
【００２３】
文献１、２とも高効率が得られた素子は図１（ｃ）の構成で、ホール輸送層１３にα−ＮＰＤ、電子輸送層１６にＡｌｑ３、励起子拡散防止層１７にＢＣＰ、発光層１２にＣＢＰをホスト材料として、これに燐光発光材料である白金−オクタエチルポルフィリン錯体（ＰｔＯＥＰ）、またはイリジウム−フェニルピリミジン錯体（Ｉｒ（ｐｐｙ）₃）を６％程度の濃度で分散混入したものを用いている素子であった。
【００２４】
燐光発光材料を用いた有機発光素子は、以下の理由で原理的に高効率化が期待できる。ホールと電子のキャリア再結合により生成される励起子は１重項励起子と３重項励起子からなり、その確率は１：３である。これまでの有機発光素子は蛍光発光を利用していたが、原理的にその発光収率は生成された励起子数に対して、２５％が上限であった。しかし３重項励起子から発生する燐光を用いれば、原理的に少なくとも３倍の収率が期待され、さらに１重項からエネルギー的により高い３重項への項間交差による転移を考え合わせると、原理的には４倍の１００％の発光収率が期待できる。
【００２５】
三重項からの発光を記した文献には、特開平１１−３２９７３９号公報（有機ＥＬ素子及びその製造方法）、特開平１１−２５６１４８号公報（発光材料およびこれを用いた有機ＥＬ素子）、特開平８−３１９４８２号公報（有機エレクトロルミネッセント素子）等が挙げられる。
【００２６】
上記に述べたとおり、燐光発光材料は従来の有機ＥＬ素子の効率を大きく改善させうる可能性をもっている。これは、白色発光ＥＬ素子についても同様であり、燐光発光材料が白色発光ＥＬの高効率化において有望な材料であると考えられており、白色で蛍光灯並の発光効率をもったあらたな光源を実現するものと期待されている。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような燐光発光材料を用いて高効率な白色発光用の有機発光素子を作成しようとすると、発光色が予想外に赤方にずれる等により、白色光源として用いるために十分な色純度が得られない場合があった。このことは、白色発光用の有機発光素子に限られず、燐光発光材料を用いた有機発光素子において、発光色が特定の色となるように設計し、混合する材料を選択しても、所望の色純度が確保できない場合があった。
【００２８】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、燐光発光材料を用い、しかも発光の色純度を低下させることなく、高効率の有機発光素子を実現することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らが鋭意検討した結果、燐光発光材料を色素材料として用いて白色発光用の有機発光素子を作製する場合に、燐光発光材料に特有の問題があることが判明した。
【００３０】
例えば、発光層がキャリア輸送性のホスト材料と燐光発光性のゲストからなる場合、励起子から燐光発光にいたる過程は、以下のいくつかの過程からなることが考えられる。
（ａ） 発光層内での電子・ホールの輸送
（ｂ） ホストの励起子生成
（ｃ） ホスト分子間の励起エネルギー伝達
（ｄ） ホストからゲストへの励起エネルギー移動
（ｅ） ゲストの励起子生成
（ｆ） ゲストからゲストへの励起エネルギー移動
（ｇ） ゲストの励起子から基底状態遷移と発光
【００３１】
それぞれの過程における所望のエネルギー移動や発光は、さまざまなエネルギー失活過程との競争反応である。ここで、白色発光用の発光層を単層で構成し、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色素材料がホスト材料中にドーピングされているケースを想定すると、所望の白色発光を得るためには、（ｆ）のゲスト−ゲスト間での励起エネルギーの移動が非常に重要となる。
【００３２】
例えばＲ，Ｇ，Ｂ各色素材料の発光波長を考えると、最も励起エネルギーが大きいのは青色素材料、次に緑色素材料、赤色素材料の順である。これらの色素材料のドーピング濃度等が最適化されていない場合、励起エネルギーの大きな色素材料から小さい色素材料へエネルギー移動が起こってしまい所望の白色が得られないことがある。
【００３３】
さらに、本発明者らの検討で明らかとなったのは、各色素材料の励起寿命に関する問題である。一般に３重項励起子の寿命は１重項励起子の寿命より３桁以上長いことが知られている。われわれの検討によれば、燐光発光材料を用いて白色発光用の有機発光素子を作製する場合、各色素材料の組み合わせによって、白色発光の色純度が大きく影響されることが判明した。
【００３４】
これらの検討の末に至った本発明の第１は、
基体上に設けられた一対の電極間に、少なくとも一層の発光層を有する有機発光素子において、
前記発光層はホスト材料と３種の発光中心材料とから構成されており、
前記３種の発光中心材料は、青色素材料、緑色素材料及び赤色素材料であり、
前記発光中心材料のうち前記青色素材料が蛍光発光材料であり、前記緑色素材料と前記赤色素材料が燐光発光材料であり、青色素材料の励起寿命τＢ、緑色素材料の励起寿命τＧ、赤色素材料の励起寿命τＲの間にτＢ＜τＲ、τＢ＜τＧの関係が成り立ち、
前記発光層は白色を発することを特徴とする有機発光素子である。
【００３６】
上記課題を解決するための第２の発明は、
上記第１の発明の有機発光素子と、該有機発光素子を駆動するための駆動手段を備えたことを特徴とする表示装置である。
【００３７】
本発明は、上記第２の発明において、
「基体上にスイッチング素子を備えたこと」、
をその好ましい態様として含むものである。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明者らの検討によれば、燐光発光材料を発光中心として用いて白色発光層を形成する場合、特に青色素材料が燐光発光材料である場合に、発光色がオレンジから赤色になりやすいと言う傾向があることが判明した。この現象は、青の燐光発光材料の励起寿命が、緑、赤の色素材料の励起寿命と同等か、もしくは緑、赤の励起寿命よりも長いことが原因と考えられる。
【００３９】
具体的には、最も励起エネルギーの大きい（最も短波長の光を発光する）青色素材料が長時間励起状態に置かれることにより、青色素材料の周辺に存在する緑や赤の色素材料が青色素材料の励起エネルギーを奪ってしまうものと考えられる。このようなエネルギー転移が起こると青色素材料が所望の強度の発光を生じないため、可視光領域で発光バランスが緑、赤に偏り、純度の高い白色発光を得ることが難しくなる。
【００４０】
そこで、本発明は所望の色の発光を得るための色素材料選択にあたり、最も短波長の光を発光する発光中心材料の励起寿命が、他の発光中心材料の励起寿命よりも短い材料を用いることにより、高い励起エネルギー準位から他のより低い励起エネルギー準位への励起状態の不要な遷移を抑止し、発光の色純度を向上させ、高効率な有機発光素子を実現するものである。
【００４１】
白色発光を得るために通常よく用いられる、上記のようなＲＧＢの３原色の色素材料を使用する形態においては、発光中心材料として、青色素材料、緑色素材料、赤色素材料を用い、青色素材料の励起寿命τＢ、緑色素材料の励起寿命τＧ、赤色素材料の励起寿命τＲの間にτＢ＜τＲ、τＢ＜τＧの関係が成り立つように材料を選択すれば良い。
【００４２】
これらの色素材料としては、中心金属原子がＩｒ，Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｅなどの金属配位化合物が好ましく用いられる。具体的には、青色素材料としては、下記の（化２）に示した蛍光発光材料であるＢａｌｑ（励起寿命２０ｎｓ）を始めとして、下記の（化４）に示したＺｎ（ＢＴＺ）₂（励起寿命１０ｎｓ）等が好ましく使用でき、励起寿命が他の色素材料よりも短いものを選択すればよい。緑色素材料としては、（化１）に示した燐光発光材料であるＩｒ（ｐｐｙ）₃（励起寿命５５０ｎｓ）を始めとして、下記の（化５）に示したＩｒ（ＣＨ₃−ｐｐｙ）₃（励起寿命５００ｎｓ）等が、また赤色素材料としては、下記の（化３）に示した燐光発光材料であるＩｒ（ｐｉｑ）₃（励起寿命８００ｎｓ）を始めとして、下記の（化６）に示したＩｒ（ｔｉｑ）₃（励起寿命１１００ｎｓ）等が好ましく使用でき、それぞれ青色素材料よりも励起寿命が長いものを選択すれば良い。
【００４３】
【化２】

【００４４】
【化３】

【００４５】
【化４】

【００４６】
【化５】

【００４７】
【化６】

【００４８】
本発明においては、発光層が上記の要件を満たしていれば、その他の構成は特に限定されないが、材料選択時の基準として、青色素材料には蛍光発光材料を、緑色素材料と赤色素材料とには燐光発光材料を用いることが挙げられる。これは、通常、蛍光発光材料の方が、燐光発光材料よりも励起寿命が短いためである。
【００４９】
本発明で用いられる発光層のホスト材料は、低分子材料、高分子材料いずれからなるものでもよく特に限定はされない。たとえば、低分子材料である場合、ホストとなる化合物とＲＧＢ各色素材料を所望の濃度で真空蒸着法によって薄膜形成することができる。具体的には上記（化１）に示したＣＢＰ：４，４’−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅ−ｂｉｐｈｅｎｙｌなどがホストとして好ましく用いられる。また、ホスト材料が高分子材料である場合、ホスト材料の中にＲＧＢ各色素材料を所望の濃度で混合したものをスピンコートやインクジェット法で薄膜形成することが可能である。具体的には下記（化７）に示したＰＶＫ（ポリビニルカルバゾール）などが好ましく用いられる。
【００５０】
【化７】

【００５１】
本発明の構成としては、図１に例示した各構成を用いることができるが、これらには限られない。ホール輸送材料としては、（化１）に示したα−ＮＰＤや、下記の化合物が好ましく用いられる。
１−ＴＡＮＴＡ：４，４’，４”−トリス（１−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン
２−ＴＡＮＴＡ：４，４’，４”−トリス（２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン
ＴＣＴＡ：４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾイル）トリフェニルアミン
ｐ−ＤＰＡ−ＴＤＡＢ：１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）フェニルアミノ］ベンゼン
ＴＤＡＢ：１，３，５−トリス（ジフェニルアミノ）ベンゼン
ＴＤＴＡ：４，４’，４”−トリス（ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン
ＴＤＡＰＢ：１，３，５−トリス［（ジフェニルアミノ）フェニル］ベンゼン。
【００５２】
また、本発明の有機発光素子に用いられる、電子輸送層材料としては（化１）に示したＡｌｑ３やＢＣＰのほかに下記の化合物が好ましく用いられる。
【００５３】
ＢｅＢｑ：ビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体
ＤＴＶＢｉ：４、４’−ビス−（２，２−ジ−ｐ−トリル−ビニル）−ビフェニル
Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ）：トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオノ）（モノフェナントロリン）
Ｅｕ（ＩＩＩ）
Ｂｐｈｅｎ（バソフェナントロリン）。
【００５４】
上記本発明の有機発光素子と、該有機発光素子を駆動するための駆動手段を備えた表示装置としては、図２（駆動手段は不図示）に示すような構成で単純マトリクス型としても良く、また図４〜６に示すようなアクティブマトリクス型としても良い。
【００５５】
図２においては、２１はガラス基板（基体）、２２はＩＴＯ電極、２３は少なくとも発光層を含む有機化合物層、２４は陰極を指し、陰極２４は通常、金属で構成される。
【００５６】
ライン状に形成されたＩＴＯ電極２２と、陰極２４とを、夫々走査線、情報線のいずれかとして周知の単純マトリクス型表示装置用の駆動手段に接続することで、表示装置として使用できる。
【００５７】
また、基体上にスイッチング素子を備え、アクティブマトリクス型の表示装置とすれば、より高性能な表示装置とすることができる。
【００５８】
以下に、本発明の表示装置として好ましい形態であるアクティブマトリクス型の表示装置について、図４〜６を参照して詳しく説明する。
【００５９】
図４はＴＦＴ（スイッチング素子）を用いたアクティブマトリックス型の表示装置の平面模式図、図５は図４に示す形態の表示装置の表示用画素周辺の等価回路図、図６は図４に示す形態の表示装置の断面の説明図である。
【００６０】
有機発光素子が配列された表示部分の周辺には、走査信号ドライバー４２や電流供給源４３からなる駆動回路と、情報信号ドライバー４４である表示信号入力手段（これらを駆動手段と呼ぶ）が配置され、それぞれゲート走査線４５とよばれるＸ方向配線、情報信号線４７と呼ばれるＹ方向配線、及び電流供給線４６に接続される。
【００６１】
走査信号ドライバー４２は、ゲート走査線４５を順次選択し、これに同期して情報信号ドライバー４４から画像信号が印加される。ゲート走査線４５と情報信号線４７の交点には表示用画素４１が配置される。
【００６２】
次に図５に示す等価回路を用いて、画素回路の動作について説明する。今ゲート走査線４５に選択信号が印加されると、ＴＦＴ１がＯＮとなり、情報信号線４７からコンデンサＣａｄｄに表示信号が供給され、ＴＦＴ２のゲート電位を決定する。各表示用画素に配置された有機発光素子部（ＥＬと略す）には、ＴＦＴ２のゲート電位に応じて、電流供給線４６より電流が供給される。ＴＦＴ２のゲート電位は１フレーム期間中Ｃａｄｄに保持されるため、ＥＬにはこの期間中電流供給線４６からの電流が流れ続ける。これにより１フレーム期間中、発光を維持することが可能となる。
【００６３】
図６に示すように、ガラス基板（基体）上にポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層）領域が設けられ、ドレイン、ソース領域及びこれに挟まれたチャネル領域にはそれぞれ必要な不純物がドープされる。この上にゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられると共に、上記ドレイン領域、ソース領域に接続するドレイン電極、ソース電極が形成されている。この時ドレイン電極と透明な画素電極（ＩＴＯ）は、介在する絶縁膜に開けたコンタクトホールにより接続される。
【００６４】
上記画素電極（ＩＴＯ）上に、多層あるいは単層の有機化合物層（発光層）を形成し、陰極である金属電極を順次積層し、アクティブマトリクス型の表示装置を得ることができる。さらに、本発明よって成るアクティブマトリクス駆動式白色発光表示装置とカラー液晶でよく用いられるカラーフィルター層を適宜組み合わせることにより簡便な工程でカラーフラットパネルディスプレイを実現できる。
【００６５】
このようにして、本発明で示した有機発光素子を用いると、表示装置としては、省エネルギーや高視認性を備えた軽量なフラットパネルディスプレイ等が可能となる。またプリンター用の光源としては、本発明の有機発光素子をライン状に形成し、感光ドラムに近接して置き、各素子を独立して駆動し、感光ドラムに所望の露光を行う、ラインシャッターとしても利用可能である。一方照明装置や液晶表示装置のバックライトへの利用は、省エネルギー効果が期待できる。特に、本発明の有機発光素子をこれらに好ましく適用するための実施形態として、従来の技術や、上記実施の形態の説明からも分かるように、白色発光用の有機発光素子とすることが挙げられる。
【００６６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に沿ってより詳細に説明する。
【００６７】
（実施例１）
本例においては下記のような構成で有機発光素子を作成した。
【００６８】
ＩＴＯ／αＮＰＤ（４０ｎｍ）／ＣＢＰ（ホスト材料）＋ゲスト材料（４０ｎｍ）／Ｂｐｈｅｎ（５０ｎｍ）／ＫＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）
【００６９】
厚さ１．１ｍｍの無アルカリガラス基板（基体）にＩＴＯ膜（約７０ｎｍ）をスパッタ法にて形成し、陽極側透明電極として用いる。
【００７０】
この上に、（化１）に示したαＮＰＤを、ホール輸送層として真空度８．０×１０^-5Ｐａの条件下で真空蒸着法にて４０ｎｍ成膜した。
【００７１】
次に（化１）に示したＣＢＰをホスト材料、以下の発光中心材料をゲスト材料として、共蒸着法にて４０ｎｍ成膜した（真空度８．０×１０^-5Ｐａの条件下）。
○青色素材料：蛍光発光材料Ｂａｌｑ （化２） （λｍａｘ＝４００ｎｍ、励起寿命２０ｎｓ） 濃度８ｖｏｌ％
○緑色素材料：燐光発光材料Ｉｒ（ｐｐｙ）₃ （化１） （λｍａｘ＝５１５ｎｍ、励起寿命５５０ｎｓ） 濃度２ｖｏｌ％
○赤色素材料：燐光発光材料Ｉｒ（ｐｉｑ）₃ （化３） （λｍａｘ＝６２３ｎｍ、励起寿命８００ｎｓ） 濃度０．５ｖｏｌ％。
【００７２】
次に電子輸送層としてＢｐｈｅｎ（バソフェナントロリン）（下記（化８））を真空度８．０×１０^-5Ｐａの条件下で真空蒸着法にて４０ｎｍ成膜した。
【００７３】
【化８】

【００７４】
次に電子注入層としてフッ化カリウム（ＫＦ）を真空度２．０×１０^-4Ｐａの条件下で真空蒸着法にて１ｎｍ成膜した。最後に陰極材料としてＡｌを真空度２．０×１０^-4Ｐａの条件下で真空蒸着法にて１００ｎｍ成膜した。
【００７５】
本例にて作成した有機発光素子に駆動回路を接続し、直流電位８Ｖで駆動したところ、所望の良好な白色発光が得られた。
【００７６】
（比較例１）
本例においては下記のような構成で有機発光素子を作成した。
【００７７】
ＩＴＯ／αＮＰＤ（４０ｎｍ）／ＣＢＰ（ホスト材料）＋ゲスト材料（４０ｎｍ）／Ｂｐｈｅｎ（５０ｎｍ）／ＫＦ（１ｎｍ） ／Ａｌ（１００ｎｍ）
【００７８】
発光層以外の作製プロセスは実施例１とまったく同様である。
【００７９】
発光層は（化１）に示したＣＢＰをホスト材料、以下の発光中心材料をゲスト材料として、共蒸着法にて４０ｎｍ成膜した（真空度８．０×１０^-5Ｐａの条件下）。
○青色素材料：下記（化９）の構造を有する燐光発光材料 （λｍａｘ＝４６８ｎｍ、励起寿命５００ｎｓ） 濃度１０ｖｏｌ％
○緑色素材料：燐光発光材料Ｉｒ（ｐｐｙ）₃ （λｍａｘ＝５１５ｎｍ、励起寿命５５０ｎｓ） 濃度２ｖｏｌ％
○赤色素材料：燐光発光材料Ｉｒ（ｐｉｑ）₃ （λｍａｘ＝６２３ｎｍ、励起寿命８００ｎｓ） 濃度０．５ｖｏｌ％。
【００８０】
【化９】

【００８１】
本例にて作成した有機発光素子に駆動回路を接続し、直流電位８Ｖで駆動したところ、各色素材料の混合比等は白色発光用の有機発光素子作成を前提として決定したにも関わらず、オレンジ色の発光が得られた。これは、青色素材料として使用した燐光発光材料の励起寿命が、他の色素材料と同程度であるため、青色素材料の励起エネルギーが他の色素材料へ転移したことによって、発光バランスが低下したことが原因と考えられる。
【００８２】
（実施例２）
本例においては、本発明の表示装置を作製した例を示す。
【００８３】
まず、次の手順で図２に示すＸＹ単純マトリクス型の有機発光素子を作成した。
【００８４】
縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚さ１．１ｍｍの無アルカリガラス基板２１上に、透明電極２２（陽極側）として約１００ｎｍ厚のＩＴＯ膜をスパッタ法にて形成後、電極としてＬＩＮＥ／ＳＰＡＣＥ＝１００μｍ／４０μｍの間隔で、５０ラインをパターニングした。
【００８５】
このＩＴＯ電極２２を備えた基板上に有機化合物層等を積層して下記の構成のデバイスを作製した。
【００８６】
ＩＴＯ／ＰＶＫ（ホスト材料）＋ゲスト材料（１００ｎｍ）／ＫＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１５０ｎｍ）
【００８７】
発光層はホスト材料としてのＰＶＫ（化４）のクロロホルム溶液中に、以下の発光中心材料をゲスト材料として溶解させたものをスピンコート法により１００ｎｍ成膜した。
○青色素材料：蛍光発光材料Ｂａｌｑ （化２） （λｍａｘ＝４００ｎｍ、励起寿命２０ｎｓ） 濃度６ｖｏｌ％
○緑色素材料：燐光発光材料Ｉｒ（ｐｐｙ）₃ （化１） （λｍａｘ＝５１５ｎｍ、励起寿命５５０ｎｓ） 濃度１ｖｏｌ％
○赤色素材料：燐光発光材料Ｉｒ（ｐｉｑ）₃ （化３） （λｍａｘ＝６２３ｎｍ、励起寿命８００ｎｓ） 濃度０．２ｖｏｌ％
【００８８】
続いて、電子注入層としてフッ化カリウム（ＫＦ）を真空度２．０×１０^-4Ｐａの条件下で真空蒸着法にて１ｎｍ成膜した。最後に陰極材料としてのＡｌを、マスク蒸着にて、ＬＩＮＥ／ＳＰＡＣＥ＝１００μｍ／４０μｍで５０ラインだけＩＴＯ電極２２に直交するように真空度２．０×１０^-4Ｐａの条件下で真空蒸着法にて１００ｎｍ成膜した。
【００８９】
この５０×５０の単純マトリクス型有機ＥＬ素子に駆動手段を接続して表示装置とし、窒素雰囲気で満たしたグローブボックス中にて、図３に示す１０ボルトの走査信号と±５ボルトの情報信号を用いて、５ボルトから１５ボルトの電圧で、単純マトリクス駆動をおこなった。フレーム周波数３０Ｈｚでインターレス駆動したところ、白黒２値画像が確認でき、白色発光の色純度が高いことも確認できた。
【００９０】
【発明の効果】
本発明によれば、燐光発光材料を発光中心材料として用いた有機発光素子において、励起エネルギーの大きな発光中心材料から他の発光中心材料へのエネルギー移動を抑制し、色純度の高い、所望の色の発光を高効率で得ることが出来る。
【００９１】
また本発明によれば、色純度の高い平面白色光源への応用が期待できる。また、アクティブ素子、カラーフィルタ層との組み合わせによりフルカラーディスプレイ等の表示装置を簡便な工程で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機発光素子の構成を示す概略断面図である。（ａ）は有機化合物層が２層構成の場合である。（ｂ）は有機化合物層が３層構成の場合である。（ｃ）有機化合物層が４層構成の場合である。
【図２】ＸＹマトリックス型の表示装置の概略構成を示すための部分斜視図である。
【図３】評価駆動波形の説明図である。
【図４】ＴＦＴを用いたアクティブマトリックス型の表示装置の平面模式図である。
【図５】図４に示す形態の表示装置の表示用画素周辺の等価回路図である。
【図６】図４に示す形態の表示装置の断面の説明図である。

Claims (3)

1. 基体上に設けられた一対の電極間に、少なくとも一層の発光層を有する有機発光素子において、
   前記発光層はホスト材料と３種の発光中心材料とから構成されており、
   前記３種の発光中心材料は、青色素材料、緑色素材料及び赤色素材料であり、
   前記発光中心材料のうち前記青色素材料が蛍光発光材料であり、前記緑色素材料と前記赤色素材料が燐光発光材料であり、青色素材料の励起寿命τＢ、緑色素材料の励起寿命τＧ、赤色素材料の励起寿命τＲの間にτＢ＜τＲ、τＢ＜τＧの関係が成り立ち、
   前記発光層は白色を発することを特徴とする有機発光素子。
2. 請求項１に記載の有機発光素子と、該有機発光素子を駆動するための駆動手段を備えたことを特徴とする表示装置。
3. 基体上にスイッチング素子を備えたことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。

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