JP4281308B2 - 多色発光装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットディスプレーなどの表示装置や、電子写真複写機、プリンターなどの光源に使用される有機ＥＬ素子を用いた多色発光装置、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は、蛍光性有機化合物を含む薄膜を陰極と陽極で挟んだ構成を有し、前記薄膜に電子及び正孔を注入して再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光する素子であり、数Ｖ〜数十Ｖ程度の低電圧で発光が可能であり、自己発光型であるために視野角依存性に富み、視認性が高く、更には薄膜型の完全固体素子であるために省スペース等の観点から注目され、実用化研究への展開が開始されている。
【０００３】
特に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）各色の有機ＥＬ素子を複数並べて、複数の有機ＥＬ素子の発光によって画像を表示する多色発光装置のディスプレーの実用化が試みられている。
【０００４】
しかしながら従来の多色発光装置は複数の有機ＥＬ素子を用いることから、その製造が困難で安定に高精度の多色発光装置を作製するに至っていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発光層には正孔輸送性の高い正孔輸送型発光層、電子輸送性の高い電子輸送型発光層、正孔・電子両方の輸送性の高いバイポーラー型発光層があることが知られている。
【０００６】
これは発光層を構成するホスト及びドーパントにどの様な化合物を用いるか、どの様な化合物を組み合わせるか、またドーパントとホストをどの様な割合にするのかで決まるものである。
【０００７】
例えば、電子輸送性発光層で素子を構成する場合、それに隣接する正孔輸送層の材料は電子輸送型発光層に含まれ発光に寄与するドーパントの励起エネルギーより正孔輸送層を構成する材料の励起エネルギーの方が大きいという条件を満たさねばならない。それは、ドーパントの励起エネルギーが正孔輸送材料へエネルギー移動を起こし、高い発光効率を得られないからである。また、その様な場合、正孔輸送材料からの発光が見られ、色度がずれる場合が多い。
【０００８】
これは、当然正孔輸送型発光層と隣接する電子輸送層、もしくはバイポーラー型発光層と隣接する正孔輸送層、電子輸送層の関係にもあてはまる。
【０００９】
また、ドーパント量は正孔・電子の輸送能を決めるだけでなく、寿命・効率への影響もあり、輸送性だけの観点から決定はできない。
【００１０】
発光素子を設計する際上記のことを考えに入れる訳であるが、先に述べたように正孔・電子輸送性はホスト材料、ドーパント材料、ドープ量により決定されるため、ＢＧＲ共通の正孔輸送材料、ホスト材料、電子輸送材料で構成するのは非常に困難でありＢＧＲ素子設計の自由度、製造の自由度が低い。
【００１１】
例えば、赤色発光の有機ＥＬ素子、緑色発光の有機ＥＬ素子、青色発光の有機ＥＬ素子の３色の素子を使ってフルカラーディスプレイを製造する場合、各色最適な発光を得るためには、各色素子ごとにその層構成、使用する化合物含有量や各層の膜厚等、別々に設計する必要があり、よって、シャドーマスク等を用いて各色素子それぞれ別に層を積層する煩雑な工程を必要とする。この製造負荷を減らす目的で、従来知られている化合物を用いて、各色素子共通の化合物としたり、各層の膜厚を同じにしようとすると、色ズレが起きたり、発光効率が落ちたりといった問題が発生してしまうことが予想される。
【００１２】
この材料の共通化の観点では、例えば特開２０００−８２５８２には、赤色発光層ホスト材料と電子輸送材料に同じものを用い、全化合物数を減らした多色発光装置が記載されており、これによると製造時の製造負荷が低減できると開示されている。
【００１３】
しかしながらこの多色発光装置は、有機ＥＬ素子の発光層にトリス（８−キノリラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）を使用して赤色で発光させるため、発光させるときに印加する電圧の低電圧側と高電圧側で色度差が大きくなる傾向がある。
【００１４】
高電圧側ではドーパントからの発光だけでなくトリス（８−キノリラト）アルミニウムからの発光が含まれるからである。特に赤色の色度差は、色度に与える影響が大きいからである（図１３参照）。
【００１５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は駆動電圧に対する色ずれが少ない多色発光装置を提供することであり、第２の目的は素子設計の自由度の高い多色発光装置を提供することにより製造負荷を低減することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的は、
１） 青色領域に発光極大波長を有する有機ＥＬ素子と、該波長より長波側に発光極大波長を有する有機ＥＬ素子を少なくとも備え、それぞれの有機ＥＬ素子がホストとドーパントを有する発光層を有し、各発光層のホストの発光極大波長が４１５ｎｍ以下である多色発光装置であって、前記各発光層のホストが同一の化合物であり、かつ、該ドーパントがイリジウム錯体であることを特徴とする多色発光装置、それぞれの有機ＥＬ素子が、発光層の一端部に隣接してなる正孔輸送層と、該正孔輸送層が隣接する端部とは異なる発光層の端部に隣接してなる電子輸送層を有し、それぞれの正孔輸送層が同一の化合物を有し、かつ、それぞれの電子輸送層が同一の化合物を有すること、前記それぞれの正孔輸送層の膜厚が同一であり、かつ、前記それぞれの電子輸送層の膜厚が同一であること、前記正孔輸送層の化合物の発光極大波長が４１５ｎｍ以下であること、前記電子輸送層の化合物の発光極大波長が４１５ｎｍ以下であること、青色領域に発光極大波長を有する有機ＥＬ素子より長波側に発光極大波長を有する有機ＥＬ素子として、緑色領域に発光極大波長を有するもの及び赤色領域に発光極大波長を有するものを備え、それぞれの有機ＥＬ素子の発光によって画像を表示するディスプレー又は、光源であること、
２） １）の多色発光装置を製造するにあたり、前記複数の有機ＥＬ素子のそれぞれの正孔輸送層をマスクせずに同時に成膜する行程と、前記複数の有機ＥＬ素子のそれぞれの発光層を、発光層毎にマスクをしてパターニングを行い成膜する行程と、前記複数の有機ＥＬ素子それぞれの電子輸送層をマスクせずに同時に成膜する行程とを有すること、真空蒸着法で前記成膜を行うこと、
により達成された。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に基づいて本発明について詳細に説明するが、これらに限定されるものではない。
【００１８】
本発明に係る実施の形態の一例を図面に基づいて説明する。
図１は、有機ＥＬ素子の発光により画像情報の表示を行う多色発光装置の模式図である。多色発光装置１００は、複数の画素を有する表示部１０１、画像情報に基づいて表示部１０１の画像走査を行う制御部１０２等からなる。制御部１０２は、接続部１０３を介して表示部１０１と電気的に接続され、外部から送られた画像情報に基づいて、複数の画素それぞれに走査信号とデータ信号を送り画像走査により画素を発光させて表示部１０１に画像を表示する。画像走査では、複数の走査線を順次走査して走査線に接続された画素に走査信号を送り、走査信号が送られた画素はデータ信号に応じて発光する。
【００１９】
図２は、表示部１０１の模式図である。該表示部１０１はガラス基板１、配線部２、複数の画素３等を有する。表示部１０１の主要な部材の説明を以下に行う。
【００２０】
ガラス基板１は、ガラス、石英、樹脂等の透明材料や半透明材料からなり、画素３の発光した光が取り出される。また、ガラス基板１に色フィルターや蛍光物質を含む色変換膜、あるいは誘電体反射膜を付着させて、発光した光の波長の変換や発光した光を共振させても良い。配線部２は、導電材料からなる複数の走査線５と複数のデータ線６を備え、走査線５とデータ線６が格子状に直交し、直交する位置で画素部３に接続している。
【００２１】
複数の画素３は、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６からデータ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。複数の画素３それぞれの発光色はＢ、Ｇ、Ｒの各色であって、複数の画素３それぞれは表示部１０１にカラー画像の適切な表示を行える位置に配置されている。
【００２２】
次に、画素３の発光プロセスを説明する。
図３は、画素３の模式図である。画素３は、複数の有機化合物からなる有機ＥＬ素子１０、スイッチングトランジスタ１１、駆動トランジスタ１２、コンデンサ１３等を備えている。
【００２３】
図において、制御部１０２からデータ線６を介してスイッチングトランジスタ１１のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部１０２から走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。
【００２４】
画像データ信号の伝達により、コンデンサ１３が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ１２の駆動がオンする。駆動トランジスタ１２は、ドレインが電源ライン７に接続され、ソースが有機ＥＬ素子１０の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン７から有機ＥＬ素子１０に電流が供給される。
【００２５】
有機ＥＬ素子１０は、複数の有機層と、該複数の有機層を挟んで対向する２つの電極を有し、電極を介して複数の有機層に電流が供給されると電流量に応じて所定の有機層が発光する。
【００２６】
制御部１０２の順次走査により走査信号が次の走査線５に移ると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフしてもコンデンサ１３は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ１２の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機ＥＬ素子１０の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ１２が駆動して有機ＥＬ素子１０が発光する。
【００２７】
すなわち、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の画素３それぞれの有機ＥＬ素子１０に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ１１と駆動トランジスタ１２を設けて、複数の画素３それぞれの有機ＥＬ素子１０の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。
【００２８】
ここで、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でも良いし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでも良い。
【００２９】
また、コンデンサ１３の電位の保持は、次の走査信号の印加まで継続して保持しても良いし、次の走査信号が印加される直前に放電させても良い。
【００３０】
本発明の多色発光装置は、上述したアクティブマトリクスの駆動方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機ＥＬ素子を発光さるパッシブマトリクスの駆動方式でも良い。
【００３１】
有機ＥＬ素子１０は複数層の有機化合物薄膜から構成される。ただし、該複数層構成において、有機物以外の層（例えばフッ化リチウム層や無機金属塩の層、またはそれらを含有する層など）が任意の位置に配置されていてもよい。
【００３２】
前記有機化合物薄膜は、一対の電極から注入された電子及び正孔が再結合して発光する領域（発光領域）を有する発光層および該発光層と隣接する隣接層の少なくとも２層を有する。前記発光領域は、発光層の層全体であってもよいし、発光層の厚みの一部分であってもよい。また、発光層と隣接層との界面であってもよい。本発明において、発光領域が２層にわたる場合には、どちらか一層を発光層ととらえ、もう一層を前記発光層の隣接層ととらえる。
【００３３】
隣接層については後述するが、その機能によって大きくは正孔輸送層と電子輸送層に分類することができる。さらに細かく機能分類すると、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層等がある。
【００３４】
発光層のホストとドーパントとは、発光層を２種類以上の化合物から構成し、前記２種以上の化合物の混合比（質量）で多い方がホストであり、少ない方がドーパントである。例えば発光層をＡ化合物、Ｂ化合物という２種で構成しその混合比がＡ：Ｂ＝１０：９０であればＡ化合物がドーパントであり、Ｂ化合物がホストである。
【００３５】
更に発光層をＡ化合物、Ｂ化合物、Ｃ化合物の３種から構成しその混合比がＡ：Ｂ：Ｃ＝５：１０：８５であればＡ化合物、Ｂ化合物がドーパントであり、Ｃ化合物がホストである。
【００３６】
ドーパントの混合比は好ましくは質量で０．００１％以上５０％未満であり、ホストの混合比は好ましくは質量で５０％以上１００％未満である。
【００３７】
本発明において、ホストの発光波長領域が青色領域より短波側であるとは、発光極大波長（蛍光極大波長）が４４０ｎｍ以下であることを言い、４１５ｎｍ以下であることがより好ましい。ホスト化合物が、蒸着可能な化合物であるならば蒸着膜、高分子化合物ならスピンコートやキャストコートもしくはインクジェットなどの方法により当該ホスト化合物単独で膜の状態とし、当該膜において測定した発光極大波長（蛍光極大波長）が４１５ｎｍ以下ということである。
【００３８】
蛍光極大波長とは蛍光スペクトルにおける極大値を与える波長のことであり、その材料の物性を規定する指標である。もし、複数個の極大波長がある場合は長波長側の方を蛍光極大波長とする。つまり、蛍光を与える励起状態が複数ある場合でも、一番エネルギーが低い最低励起状態のことを意味する。蛍光の強度は関係しない。蛍光強度が非常に弱い場合に於いても蛍光極大波長が青色領域、好ましくは４１５ｎｍ以下であればよい。さらに好ましくは４００ｎｍ以下である。また、ホストの蛍光極大波長は、好ましくは２００ｎｍ以上であり、より好ましくは３００ｎｍ以上である。
【００３９】
正孔輸送層の化合物の発光極大波長（蛍光極大波長）が４１５ｎｍ以下、電子輸送層もしくは正孔素子層の化合物の発光極大波長（蛍光極大波長）が４１５ｎｍ以下についても、上記ホストの発光極大波長と同義である。正孔輸送層の化合物、電子輸送層の化合物についてもより好ましくはその発光極大波長が４００ｎｍ以下である。また、正孔輸送層の化合物、電子輸送層の化合物についても好ましくは２００ｎｍ以上、より好ましくは３００ｎｍ以上である。
【００４０】
異なる発光極大波長を有する２種類以上の有機ＥＬ素子とは、２種類以上の有機ＥＬ素子間で電界をかけたときに得られる発光の極大波長が１０ｎｍ以上異なることをいい、好ましくは４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲である。また同一基板上に好ましくは３種類の有機ＥＬ素子を有し、その発光極大波長は好ましくはそれぞれ４３０ｎｍ〜４８０ｎｍ（青色領域）、５００ｎｍ〜５７０ｎｍ（緑色領域）、５７０ｎｍ〜６８０ｎｍ（赤色領域）である。
【００４１】
本発明において、一対の電極および有機化合物薄膜の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、これに限定されるものではない。
（ｉ）陽極／正孔輸送層／電子輸送型発光層／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／電子輸送型発光層／電子輸送層／陰極
（iii）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／電子輸送型発光層／陰極
（iv）陽極／正孔輸送型発光層／電子輸送層／陰極
（ｖ）陽極／正孔輸送層／正孔輸送型発光層／電子輸送層／陰極
（vi）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／正孔輸送型発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（vii）陽極／正孔輸送層／電子輸送型発光層／電子輸送層／陰極
（viii）陽極／正孔輸送型発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（ix）陽極／正孔注入層／正孔輸送型発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極
上記において、正孔輸送型発光層および電子輸送型発光層が本発明における発光層であり、また、該発光層に接して隣り合う層が隣接層である。
【００４２】
有機ＥＬ素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｕなどの金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ₂、ＺｎＯなどの導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃−ＺｎＯ）など非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いても良い。該陽極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリングなどの方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また、陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【００４３】
一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属などが挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化などに対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えばマグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウムなどが好適である。該陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリングなどの方法により、薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【００４４】
なお、発光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極又は陰極のいずれか一方が、透明又は半透明であれば発光効率が向上し好都合である。
【００４５】
次に、本発明において、発光層と隣接する隣接層としての注入層、正孔輸送層、電子輸送層等について説明する。
【００４６】
注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記のごとく陽極と発光層または正孔輸送層の間、および、陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
【００４７】
注入層とは、駆動電圧低下や発光効率向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日 エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（第１２３頁〜第１６６頁）に詳細に記載されており、正孔注入層（陽極バッファー層）と電子注入層（陰極バッファー層）とがある。
【００４８】
陽極バッファー層（正孔注入層）は、特開平９−４５４７９号、同９−２６００６２号、同８−２８８０６９号等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。
【００４９】
陰極バッファー層（電子注入層）は、特開平６−３２５８７１号、同９−１７５７４号、同１０−７４５８６号等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
【００５０】
上記バッファー層（注入層）はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その膜厚は０．１〜１００ｎｍの範囲が好ましい。
【００５１】
阻止層は、上記のごとく、有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば特開平１１−２０４２５８号、同１１−２０４３５９号、および「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日 エヌ・ティー・エス社発行）」の第２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層がある。
【００５２】
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層であり、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
【００５３】
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層であり、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
【００５４】
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する化合物（以下、材料とも称する）からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。
【００５５】
正孔輸送層、電子輸送層は単層もしくは複数層設けることができる。
本発明に係る有機ＥＬ素子においては、発光層のホスト材料、正孔輸送材料、電子輸送材料は限定しないが、発光層のホスト、発光層に隣接する正孔輸送層、発光層に隣接する電子輸送層すべての材料の発光（蛍光）極大波長が４１５ｎｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくはこれら全ての化合物が４００ｎｍ以下であることである。
【００５６】
従来、ＢＧＲ等の異なる発光波長の有機ＥＬ素子を複数種用いて多色発光装置を設計する際、上述したような励起エネルギーの関係から来る色差の問題を回避するため、各有機ＥＬ素子別々に、ホスト材料、ドーパント材料、正孔輸送材料、電子輸送材料、および、それぞれの含有量を注意深く選択して正孔・電子輸送性をうまく制御しなければ、最適な発光を得ることができなかった。つまり、各有機ＥＬ素子それぞれ異なる材料を用いなければならず、また、最適な含有量が異なるため層の厚さも各有機ＥＬ素子によってまちまちであり、素子設計の自由度が狭く、並びに、製造コスト上のデメリットも大きかったが、発光（蛍光）極大波長が青色領域より短波側、好ましくは４１５ｎｍ以下の材料をホストに用いることによって、複数種の有機ＥＬ素子のホスト材料を共通化することを達成した。
【００５７】
また、正孔輸送材料、電子輸送材料も発光（蛍光）極大波長が４１５ｎｍ以下の材料を用いることにより、複数種の有機ＥＬ素子の正孔輸送層および電子輸送層の共通化が達成できた。正孔輸送層と電子輸送層が共通化できるということは、多色発光装置において、素子の種類によらず同時に共通の同一層として製造が可能ということである。
【００５８】
次にドーパントについて述べる。
原理としては２つ挙げられ、一つはキャリアが輸送されるホスト上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをドーパントに移動させることでドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはドーパントがキャリアトラップとなり、ドーパント化合物上でキャリアの再結合が起こりドーパントからの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、ドーパント化合物の励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。
【００５９】
また、エネルギー移動型ではエネルギー移動をしやすい条件として、ホストの発光とドーパントの吸収の重なり積分が大きい方が良い。キャリアトラップ型ではキャリアトラップしやすいエネルギー関係であることが必要である。例えば電子のキャリアートラップはホストの電子親和力（ＬＵＭＯレベル）よりもドーパントの電子親和力（ＬＵＭＯレベル）の方が大きい必要がある。逆に正孔のキャリアトラップはドーパントのイオン化ポテンシャル（ＨＯＭＯレベル）よりもドーパントのイオン化ポテンシャル（ＨＯＭＯレベル）が小さい必要がある。
【００６０】
これらのことから、ドーパントには色純度を含めた発光色と発光効率からドーパント化合物の選択が可能で、ホスト化合物はキャリア輸送性が良く、更に上記のエネルギー関係を満たすものから選ばれる。
【００６１】
発光層のドーパントは、ＥＬ素子のドーパントとして使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができるが、蛍光または燐光を発する有機化合物または錯体であることが好ましい。
【００６２】
蛍光ドーパントとしてはレーザー色素に代表される蛍光量子収率が高い化合物が望ましい。リン光ドーパントとしては室温でリン光発光可能な化合物、例えばイリジウム錯体、白金錯体、ユーロピウム錯体が望ましいがこれに限定されない。
【００６３】
以下にドーパント材料を挙げるがこれに限定されるものではない。
【００６４】
【化１】

【００６５】
発光層のホスト化合物（以下、材料とも称する）は、有機化合物または錯体であることが好ましく、本発明においては、好ましくは発光（蛍光）極大波長が４１５ｎｍ以下である。ホスト材料の該極大波長を４１５ｎｍ以下にすることにより可視光、特にＢＧＲ発光が可能となる。
【００６６】
つまり発光（蛍光）極大波長を４１５ｎｍ以下にすることにより通常のπ共役蛍光もしくはリン光材料はπ−π吸収を４２０ｎｍ以下に有することからエネルギー移動型のドーパント発光が可能である。また４１５ｎｍ以下の蛍光を有することから非常にワイドエネルギーギャップ（イオン化ポテンシャル−電子親和力、ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ）であるので、キャリアトラップ型にも有利に働く。
【００６７】
このようなホスト材料としては、有機ＥＬ素子に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができ、また前記の正孔輸送材料や電子輸送材料の殆どが発光層ホスト材料としても使用できる。
【００６８】
ポリビニルカルバゾールやポリフルオレンのような高分子材料でも良く、さらに前記ホスト材料を高分子鎖に導入した、または前記ホスト材料を高分子の主鎖とした高分子材料を使用しても良い。
【００６９】
ホスト材料としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつかつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
【００７０】
このような有機化合物は、例えばπ電子平面を立体障害等の効果により非平面的とすることで得られる。例としてはトリアリールアミンのアリール基のオルト位（窒素原子から見た）に立体障害性の置換基を導入することが挙げられる。これによりねじれ角を増強される。即ち、メチル基、ｔ−ブチル基、イソプロピル基、ナフチル基のペリ位水素原子等、立体障害のある置換基を有機化合物内に効果的に配置することにより、高Ｔｇ正孔輸送化合物、高Ｔｇ電子輸送化合物のＴｇを下げることなく、多少の正孔輸送能、電子輸送能の低下が見られるが短波長発光を有する発光材料が得られる。但し、置換基は上記に限定するものではない。
【００７１】
また、芳香環に共役する基を導入する場合に非共役する位に導入する（例えば、トリフェニルアミンの場合フェニル基のメタ位）ことでも得られる。
【００７２】
このように立体障害置換基を有する発光材料、非共役型発光材料の化合物例を以下に挙げるがこれに限定されるものではない。
【００７３】
【化２】

【００７４】
【化３】

【００７５】
【化４】

【００７６】
【化５】

【００７７】
【化６】

【００７８】
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する化合物（以下、材料とも称する）からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層もしくは複数層設けることができる。
【００７９】
正孔輸送材料としては、特に制限はなく、従来、光導伝材料において、正孔の電荷注入輸送材料として慣用されているものやＥＬ素子の正孔注入層、正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【００８０】
正孔輸送材料は、正孔の注入もしくは輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えばトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマーなどが挙げられる。
【００８１】
正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【００８２】
芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１’−ビフェニル〕−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリル−４，４’−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４’−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノジフェニルエーテル；４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４’−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば４，４’−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４’，４’’−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）などが挙げられる。
【００８３】
さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【００８４】
また、ｐ型−Ｓｉ，ｐ型−ＳｉＣなどの無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
【００８５】
また、本発明においては発光層に隣接してなる正孔輸送層の正孔輸送材料は４１５ｎｍ以下に蛍光極大波長を有することが好ましい。
【００８６】
すなわち、発光層に隣接する正孔輸送材料は、正孔輸送能を有しつつかつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Ｔｇである化合物が好ましい。
【００８７】
このような有機化合物は具体的な一例としてはπ電子平面を立体障害等の効果により非平面的することで得られる。例としてはトリアリールアミンのアリール基のオルト位（窒素原子から見た）に立体障害性の置換基を導入することが挙げられる。これによりねじれ角を増強される。即ち、メチル基、ｔ−ブチル基、イソプロピル基、ナフチル基のペリ位水素原子等の立体障害のある置換基を有機化合物内に効果的に配置することにより、高Ｔｇ正孔輸送化合物のＴｇを下げることなく、多少の正孔輸送能の低下が見られるが短波長発光を有する正孔輸送化合物が得られる。但し、置換基は上記に限定されるものではない。
【００８８】
また、芳香環に共役する基を導入する場合に非共役する位に導入する（例えば、トリフェニルアミンの場合フェニル基のメタ位）ことでも得られる。
【００８９】
このように立体障害置換基を有する正孔輸送材料及び非共役型正孔輸送材料の化合物例を以下に挙げるがこれに限定されるものではない。
【００９０】
【化７】

【００９１】
【化８】

【００９２】
【化９】

【００９３】
【化１０】

【００９４】
【化１１】

【００９５】
【化１２】

【００９６】
【化１３】

【００９７】
【化１４】

【００９８】
【化１５】

【００９９】
【化１６】

【０１００】
【化１７】

【０１０１】
この正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、ＬＢ法などの公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度である。この正孔輸送層は、上記材料の一種又は二種以上からなる一層構造であっても良い。
【０１０２】
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層もしくは複数層設けることができる。
【０１０３】
電子輸送化合物（以下、材料とも称する）としては、特に制限はなく、従来のＥＬ素子の電子輸送材料に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【０１０４】
この電子輸送材料の例としては、フェナントロリン誘導体、ビピリジン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体などが挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料、電子注入材料として用いることができる。
【０１０５】
さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【０１０６】
また金属錯体を用いることもできる。
また、本発明においては発光層に隣接してなる電子輸送層の電子輸送材料は４１５ｎｍ以下に蛍光極大波長を有することが好ましい。つまり、発光層に隣接する電子輸送材料は、電子輸送能を有しつつかつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Ｔｇである化合物が好ましい。
【０１０７】
このような有機化合物は具体的な一例としてはπ電子平面を立体障害等の効果により非平面的することで得られる。例としてはトリアリールアミンのアリール基のオルト位（窒素原子から見た）に立体障害性の置換基を導入することが挙げられる。これによりねじれ角を増強される。
【０１０８】
すなわち、メチル基、ｔ−ブチル基、イソプロピル基、ナフチル基のペリ位水素原子等の立体障害のある置換基を有機化合物内に効果的に配置することにより、高Ｔｇ電子輸送化合物のＴｇを下げることなく、多少の電子輸送能の低下が見られるが短波長発光を有する電子輸送化合物が得られる。但し、置換基は上記に限定されるものではない。
【０１０９】
また、芳香環に共役する基を導入する場合に非共役する位に導入する（例えば、トリフェニルアミンの場合フェニル基のメタ位）ことでも得られる。
【０１１０】
このように立体障害置換基を有する電子輸送材料および非共役型電子輸送材料の化合物例として、先に挙げた２−７〜２−１１（４−１〜４−５とする）、２−１２（４−９）、２−１３（４−１０）や、以下のものが挙げられるがこれに限定されるものではない。
【０１１１】
【化１８】

【０１１２】
この電子輸送層は、上記化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法などの公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。電子輸送層、電子注入層としての膜厚は、特に制限はないが、通常は０．１ｎｍ〜５μｍの範囲で選ばれる。この電子輸送層、電子注入層は、これらの電子輸送材料一種又は二種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１１３】
本発明に係る有機ＥＬ素子において、有機化合物薄膜を構成する全材料のそれぞれのＴｇは、１００℃以上であることが、有機ＥＬ素子の寿命を延ばすことになり好ましい。また、有機ＥＬ素子自体にフレキシブル性を与えることになる。Ｔｇは、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）により測定される。
【０１１４】
本発明に係る有機ＥＬ素子に好ましく用いられる基体は、ガラス、プラスチックなどの種類には特に限定はなく、また、透明のものであれば特に制限はないが、好ましく用いられる基板としては例えばガラス、石英、光透過性樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基体は、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
【０１１５】
樹脂フィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。
【０１１６】
樹脂フィルムの表面には、無機物もしくは有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていても良い。
【０１１７】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光の室温における外部取り出し効率は１％以上であることが好ましく、より好ましくは２％以上である。ここに、外部取り出し量子効率（％）＝有機ＥＬ素子外部に発光した光子数／有機ＥＬ素子に流した電子数×１００である。
【０１１８】
またカラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても良い。
本発明の多色発光装置は少なくとも２種類の異なる発光極大波長を有する有機ＥＬ素子からなるが、有機ＥＬ素子を作製する好適な例を説明する。例として、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／正孔輸送型発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなるＥＬ素子の作製法について説明すると、まず適当な基体上に、所望の電極物質、例えば陽極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、正孔輸送型発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層の有機化合物薄膜を形成させる。
【０１１９】
この有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、前記の如くスピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、印刷法などがあるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくいなどの点から、真空蒸着法またはスピンコート法が特に好ましい。さらに層ごとに異なる製膜法を適用しても良い。製膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は、使用する化合物の種類などにより異なるが、一般にボート加熱温度５０〜４５０℃、真空度１０^-6〜１０^-2Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚０．１ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０１２０】
これらの層の形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させ、陰極を設けることにより、所望のＥＬ素子が得られる。この有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施してもかまわない。その際には作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
【０１２１】
本発明の多色発光装置は、請求項１６に係る発明で製造するのが最も簡略な形態で、発光層形成時のみ、有機ＥＬ素子ごとに発光層を形成するだけで多色発光を得られる。このときの発光層の形成は、通常、シャドーマスクを設けることで得られる。この場合は他層は共通であるのでシャドーマスクなどのパターニングは不要であり、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で膜を形成できる。
【０１２２】
発光層のみパターニングを行う場合、その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、インクジェット法、印刷法である。蒸着法を用いる場合においてはシャドーマスクを用いたパターニングが好ましい。
【０１２３】
また作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、正孔輸送型発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。
【０１２４】
多色発光装置の製造方法に係る発明については後述の実施例に詳述する。
このようにして得られた多色発光装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。さらに、交流電圧を印加する場合には、陽極が＋、陰極が−の状態になったときのみ発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１２５】
本発明の多色発光装置は、表示デバイス、ディスプレー、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレーにおいて、青、赤、緑発光の３種の有機ＥＬ素子を用いることにより、フルカラーの表示が可能となる。
【０１２６】
表示デバイス、ディスプレーとしてはテレビ、パソコン、モバイル機器、ＡＶ機器、文字放送表示、自動車内の情報表示等が挙げられる。特に静止画像や動画像を再生する表示装置として使用しても良く、動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリックス（パッシブマトリックス）方式でもアクティブマトリックス方式でもどちらでも良い。
【０１２７】
発光光源としては家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではない。
【０１２８】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子に共振器構造を持たせた有機ＥＬ素子として用いても良い。
【０１２９】
このような共振器構造を有した有機ＥＬ素子の使用目的としては光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではない。また、レーザー発振をさせることにより、上記用途に使用しても良い。
【０１３０】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の態様はこれに限定されない。
【０１３１】
実施例１
ガラス基板１上に図４の様にＩＴＯを膜厚２００ｎｍで蒸着して陽極２０（シート抵抗３０Ω／□）を形成した。この陽極２０上に、真空蒸着法により化合物３−２１を膜厚３３ｎｍに一面蒸着して正孔輸送層２１を形成した。次いで、図５に示すシャドーマスクをかけ化合物２−１とテトラフェニルブタジエン（ＴＰＢ）を共蒸着（化合物２−１：ＴＰＢ＝９５：５）し、膜厚３３ｎｍに蒸着して青色発光層２２を形成した。
【０１３２】
次にシャドーマスクを横にずらし、化合物化合物２−１と化合物クマリン６を共蒸着（化合物２−１：クマリン６＝９７：３）し、膜厚３３ｎｍに蒸着して緑色発光層２３を形成した。更にシャドーマスクを横にずらし、化合物２−１と化合物ＤＣＭ IIを共蒸着（化合物２−１：ＤＣＭ II＝９７：３）し、膜厚３３ｎｍに蒸着して赤色発光層２４を形成した。
【０１３３】
【化１９】

【０１３４】
シャドーマスクをはずし、その上にＢＣを膜厚３３ｎｍで一面に蒸着して電子輸送層２５とした。
【０１３５】
【化２０】

【０１３６】
次にＬｉＦを０．５ｎｍで一面に蒸着して電子注入層２６を形成した。
最後に図６で示されるシャドーマスクをかけＡｌを膜厚２００ｎｍ蒸着して陰極２７を形成することで図７に層構成で示す多色発光装置Ｎｏ．１を作製した。
【０１３７】
膜状態での蛍光極大波長は化合物３−２１（正孔輸送層）が３９３ｎｍ、化合物２−１（発光層のホスト材料）が３９８ｎｍ、ＢＣ（電子輸送層）が３９８ｎｍで、作製した多色発光装置の発光特性は、
青色発光素子：発光極大波長４４０ｎｍ
緑色発光素子：発光極大波長５１０ｎｍ
赤色発光素子：発光極大波長５８０ｎｍ
であった。
【０１３８】
実施例２
同様にガラス基板１上にＩＴＯを膜厚２００ｎｍで蒸着して陽極２０（シート抵抗３０Ω／□）を形成した。この陽極上に、真空蒸着法によりｍ−ＭＴＤＡＴＡを膜厚３０ｎｍに一面蒸着して正孔注入層２８を形成した。次いで真空蒸着法により化合物３−２１を膜厚３０ｎｍで一面に蒸着し正孔輸送層２１とした。
【０１３９】
【化２１】

【０１４０】
次いで、図５に示すシャドーマスクをかけ化合物２−１と化合物ＴＰＢを共蒸着（化合物２−１：ＴＰＢ＝９５：５）し、膜厚３３ｎｍに蒸着して青色発光層２２を形成した。次にシャドーマスクを横にずらし、化合物２−１と化合物クマリン６を共蒸着（化合物２−１：クマリン６＝９７：３）し、膜厚３３ｎｍに蒸着して緑色発光層２３を形成した。更にシャドーマスクを横にずらし、化合物２−１と化合物ＤＣＭ IIを共蒸着（化合物２−１：ＤＣＭ II＝９７：３）し、膜厚３３ｎｍに蒸着して赤色発光層２４を形成した。
【０１４１】
シャドーマスクをはずし、その上に化合物４−９を膜厚１０ｎｍで一面に蒸着して正孔阻止層２９とした。
【０１４２】
更にＡｌｑ３を膜厚４０ｎｍに一面蒸着し電子輸送層２５とした。
【０１４３】
【化２２】

【０１４４】
次にＬｉＦを０．５ｎｍで一面蒸着して電子注入層２６を形成した。
最後に図６で示されるシャドーマスクをかけＡｌを膜厚２００ｎｍ蒸着して陰極２７を形成し多色発光装置Ｎｏ．２を作製した。これを図８に示す。
【０１４５】
膜状態での蛍光極大波長は、ｍ−ＭＴＤＡＴＡが４２９ｎｍ、化合物３−２１（正孔輸送層）が３９３ｎｍ、化合物２−１（発光層のホスト材料）が３９８ｎｍ、化合物４−９が３９５ｎｍ、Ａｌｑ３が５２０ｎｍで、作製した多色発光装置の発光特性は、
青色発光素子：発光極大波長４４０ｎｍ
緑色発光素子：発光極大波長５１０ｎｍ
赤色発光素子：発光極大波長５８０ｎｍ
であった。
【０１４６】
実施例３
実施例２において赤色発光層ホスト材料のみ化合物３−１に変えた以外は全く同様にして多色発光装置Ｎｏ．３を作製した。
【０１４７】
化合物３−１の膜状態での蛍光極大波長は３８５ｎｍで、作製した多色発光装置の発光特性は、
青色発光素子：発光極大波長４４０ｎｍ
緑色発光素子：発光極大波長５１０ｎｍ
赤色発光素子：発光極大波長５８０ｎｍ
であった。
【０１４８】
実施例４
実施例１と同様にガラス基板１上にＩＴＯを膜厚２００ｎｍで蒸着して陽極２０（シート抵抗３０Ω／□）を形成した。この陽極上に、真空蒸着法によりｍ−ＭＴＤＡＴＡを膜厚３０ｎｍに一面蒸着して正孔注入層２８を形成した。次いで真空蒸着法により化合物３−１を膜厚３０ｎｍで一面に蒸着し正孔輸送層２１とした。次いで、図５に示すシャドーマスクをかけ化合物３−１と化合物ＴＰＢを共蒸着（化合物３−１：ＴＰＢ＝９５：５）し、膜厚３３ｎｍに蒸着して青色発光層２２を形成した。次にシャドーマスクを横にずらし、化合物３−１とＩｒ（ｐｐｙ）₃を共蒸着（化合物３−１：Ｉｒ（ｐｐｙ）₃＝９５：５）し、膜厚３３ｎｍに蒸着して緑色発光層２３を形成した。
【０１４９】
【化２３】

【０１５０】
更にシャドーマスクを横にずらし、化合物３−１と化合物Ｉｒ（ｂｔｐ）₂（ａｃａｃ）を共蒸着（化合物３−１：Ｉｒ（ｂｔｐ）₂（ａｃａｃ）＝９５：５）し、膜厚３３ｎｍに蒸着して赤色発光層２４を形成した。
【０１５１】
【化２４】

【０１５２】
シャドーマスクをはずし、その上に化合物４−９を膜厚１０ｎｍで一面に蒸着して正孔阻止層２９とした。
【０１５３】
更にＡｌｑ３を膜厚４０ｎｍに一面蒸着し電子輸送層２５とした。
次にＬｉＦを０．５ｎｍで一面蒸着して電子注入層２６を形成した。
【０１５４】
最後に図６で示されるシャドーマスクをかけＡｌを膜厚２００ｎｍで蒸着して陰極２７を形成し多色発光装置Ｎｏ．４を作製した。これを図９に示す。
【０１５５】
膜状態での蛍光極大波長は、ｍ−ＭＴＤＡＴＡが４２９ｎｍ、化合物３−１が３８５ｎｍ、化合物４−９が３９５ｎｍ、Ａｌｑ３が５２０ｎｍで、作製した多色発光装置の発光特性は、
青色発光素子：発光極大波長４４０ｎｍ
緑色発光素子：発光極大波長５２５ｎｍ
赤色発光素子：発光極大波長６１５ｎｍ
であった。尚、緑色発光素子は５２５ｎｍおよび５４５ｎｍに複数の発光ピークを有するが、５２５ｎｍは最も高いピークである。
【０１５６】
実施例５
実施例１において、赤色発光層、緑色発光層および青色発光層の厚さを１５ｎｍに変更した以外は実施例１と同様にして多色発光装置Ｎｏ．５を作製した。
作製した多色発光装置の発光特性は、
青色発光素子：発光極大波長４４０ｎｍ
緑色発光素子：発光極大波長５１０ｎｍ
赤色発光素子：発光極大波長５８０ｎｍ
であった。
【０１５７】
実施例６
実施例１のＴＰＢをＦＩｒ（ｐｉｃ）に変え、共蒸着比率を化合物２−１：ＦＩｒ（ｐｉｃ）＝９３：７に変更、クマリン６をＩｒ（ｐｐｙ）₃に変え、共蒸着比率を化合物２−１：Ｉｒ（ｐｐｙ）₃＝９３：７に変更、ＤＣＭ IIをＩｒ（ｂｔｐ）₂（ａｃａｃ）に変え、共蒸着率を化合物２−１：Ｉｒ（ｂｔｐ）₂（ａｃａｃ）＝９３：７に変更した以外は、実施例１と同様にして多色発光装置Ｎｏ．６を作製した。
【０１５８】
【化２５】

【０１５９】
作製した多色発光装置の発光特性は、
青色発光素子：発光極大波長４７５ｎｍ
緑色発光素子：発光極大波長５２５ｎｍ
赤色発光素子：発光極大波長６１５ｎｍ
であった。
【０１６０】
比較例１
ガラス基板１上にＩＴＯを膜厚２００ｎｍで蒸着して陽極２０（シート抵抗３０Ω／□）を形成した。この陽極上２０に、図５に示すシャドーマスクをかけ化合物真空蒸着法によりｍ−ＭＴＤＡＴＡを膜厚２０ｎｍに真空蒸着して正孔注入層２８を形成した。更にＴＰＤを膜厚６０ｎｍに真空蒸着して正孔輸送層２１とした。その上にＤＰＶＢｉとＢＣｚＶＢｉを共蒸着（ＤＰＶＢｉ：ＢＣｚＶＢｉ＝９７：３）し膜厚４０ｎｍとし青色発光層２２とした。
【０１６１】
【化２６】

【０１６２】
更にＡｌｑ３を２０ｎｍ真空蒸着し電子輸送層２５とした。これを青色発光素子とした。
【０１６３】
次にシャドーマスクを横にずらし、陽極上にｍ−ＭＴＤＡＴＡを２０ｎｍ真空蒸着し正孔注入層２８とした。更にα−ＮＰＤを３０ｎｍ真空蒸着し正孔輸送層２１とした。
【０１６４】
【化２７】

【０１６５】
その上にＣＢＰとＩｒ（ｐｐｙ）₃を共蒸着（ＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）₃＝９５：５）し膜厚２０ｎｍとし緑色発光層２３とした。
【０１６６】
【化２８】

【０１６７】
次いでＢＣを膜厚１０ｎｍに真空蒸着し正孔阻止層２９とした。更にＡｌｑ３を４０ｎｍ真空蒸着し電子輸送層２５とした。これを緑色発光素子とした。
【０１６８】
更にシャドーマスクを横にずらし、陽極上にｍ−ＭＴＤＡＴＡを２０ｎｍ真空蒸着し正孔注入層２８とした。更にα−ＮＰＤを４０ｎｍ真空蒸着し正孔輸送層２１とした。その上にＢｅｂｑとＤＣＭ IIを共蒸着（Ｂｅｂｑ：ＤＣＭ II＝９８：２）し膜厚３０ｎｍとし赤色発光層２４とした。
【０１６９】
【化２９】

【０１７０】
更にＡｌｑ３を３０ｎｍ真空蒸着し電子輸送層２５とした。これを赤色発光素子とした。
【０１７１】
シャドーマスクをはずし、ＬｉＦを０．５ｎｍで一面蒸着した。
最後に図６で示されるシャドーマスクをかけＡｌを膜厚２００ｎｍ蒸着し多色発光装置Ｎｏ．７を作製した。これを図１０に示す。
【０１７２】
膜状態での蛍光極大波長は、ｍ−ＭＴＤＡＴＡが４２９ｎｍ、ＴＰＤが４２０ｎｍ、ＤＰＶＢｉが４６０ｎｍ、Ｂｅｂｑが５１５ｎｍ、α−ＮＰＤが４５０ｎｍ、ＣＢＰが４０５ｎｍ、ＢＣが３９８ｎｍ、Ａｌｑが５２０で、
青色発光素子：発光極大波長４６０ｎｍ
緑色発光素子：発光極大波長５２５ｎｍ
赤色発光素子：発光極大波長６４５ｎｍ
であった。
【０１７３】
比較例２
比較例１の赤色発光層ホスト材料をＢｅｂｑからＡｌｑ３に変えた以外後は全く同じである多色発光装置Ｎｏ．８を作製した。
【０１７４】
比較例３
ガラス基板１上にＩＴＯを膜厚２００ｎｍで蒸着して陽極２０（シート抵抗３０Ω／□）を形成した。この陽極２０上に、真空蒸着法によりｍ−ＭＴＤＡＴＡを膜厚３０ｎｍに一面に真空蒸着して正孔注入層２８を形成した。次にα−ＮＰＤを膜厚３０ｎｍに一面に真空蒸着し正孔輸送層２１とした。
【０１７５】
次いで、図５に示すシャドーマスクをかけＤＰＶＢｉとＢｃｚＶＢｉを共蒸着（ＤＰＶＢｉ：ＢｃｚＶＢｉ＝９７：３）し膜厚１５ｎｍの青色発光層２２を形成した。次にシャドーマスクを横にずらし、ＣＢＰとＩｒ（ｐｐｙ）₃を共蒸着（ＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）₃＝９５：５）し膜厚１５ｎｍとし緑色発光層２３を形成した。更にシャドーマスクを横にずらし、ＢｅｂｑとＤＣＭ IIを共蒸着（Ｂｅｂｑ：ＤＣＭ II＝９８：２）し膜厚１５ｎｍとし赤色発光層２４を形成した。
【０１７６】
次にシャドーマスクをはずし、その上にＢＣを膜厚１０ｎｍで一面に蒸着して正孔阻止層とした。更にＡｌｑ３を３０ｎｍ真空蒸着し電子輸送層２５とし、その後ＬｉＦを膜厚０．５ｎｍ一面蒸着した。
【０１７７】
最後に図６で示されるシャドーマスクをかけＡｌを膜厚２００ｎｍ蒸着して陰極２７を形成し、図１１に示す層構成の多色発光装置Ｎｏ．９を作製した。
【０１７８】
膜状態での蛍光極大波長は、ｍ−ＭＴＤＡＴＡが４２９ｎｍ、α−ＮＰＤが４５０ｎｍ、ＤＰＶＢｉが４６０ｎｍ、ＣＢＰが４０５ｎｍ、Ｂｅｂｑが５１５ｎｍ、ＢＣが３９８ｎｍ、Ａｌｑ３が５２０ｎｍで、
青色発光素子：発光極大波長４６０ｎｍ
緑色発光素子：発光極大波長５２５ｎｍ
赤色発光素子：発光極大波長６４５ｎｍ
であった。
【０１７９】
多色発光装置Ｎｏ．１〜８について以下にまとめる。
多色発光装置 全層数 全化合物数 全蒸着回数 パターニング回数 備考
Ｎｏ．１ ９ ６ ５ ３ 参考
Ｎｏ．２ １５ ８ ７ ３ 参考
Ｎｏ．３ １５ ８ ７ ３ 参考
Ｎｏ．４ １５ ８ ７ ３ 本発明
Ｎｏ．５ ９ ６ ５ ３ 参考
Ｎｏ．６ ９ ６ ５ ３ 本発明
Ｎｏ．７ １３ １１ １３ ３ 比 較
Ｎｏ．８ １３ １１ １３ ３ 比 較
Ｎｏ．９ １５ １０ ７ ３ 比 較
この様に、多色発光装置Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６は、層数が同じであれば用いる化合物が少ない。即ち、発光層以外の正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層は共通であるので全て同時に蒸着することで全蒸着回数を少なくできて、製造時間が短くすむ。これに対して、特にＢＧＲの素子を別々に作製している多色発光装置Ｎｏ．７、８は全蒸着回数が非常に多く、素子を作製するのに非常に時間がかかる。
【０１８０】
なお多色発光装置Ｎｏ．８の赤色発光素子においては、高電圧側ではドーパントからの発光だけでなくＡｌｑ３からの発光が含まれることから、低電圧側と高電圧側で色度差が現れ、Δｘｙは０．０２２である。これに対して多色発光装置Ｎｏ．２の赤色発光素子においては、低電圧側と高電圧側での色度差はΔｘｙで０．００８６である。即ち色ずれが少ない。
【０１８１】
多色発光装置Ｎｏ．９においては、発光層のホストが共通化していないので、化合物数は多くなっている。また、製造工程を減らす目的で、正孔輸送層および正孔阻止層の化合物を共通化し、発光層の厚さも同じにしたところ、青色発光素子および緑色発光素子において、正孔輸送層として設けたα−ＮＰＤの発光が見られ、色ずれを起こしてしまった。
【０１８２】
ここに、本発明で用いている発光層ホストは蛍光極大波長が３９８ｎｍと非常に短波長であるために、人の視感度が弱いところであり、よって色度がほとんど変わらない。図１２で本発明の多色発光装置Ｎｏ．２のホスト材料である化合物２−１のスペクトル分布と人の視感度曲線を重ねたものを示すと、ほとんど重なりはないことが判る。
【０１８３】
これに比較して、従来からホスト材料としてよく用いられ多色発光装置Ｎｏ．８の赤色ホスト材料であるＡｌｑ３と視感度曲線を重ねるとほとんど重なっており、色度に与える影響は大きい（図１３）。
【０１８４】
この様に本発明においてはホストの発光が見えてしまうような状態においても色度はほとんど変化しない。
【０１８５】
ここに、多色発光装置Ｎｏ．２のＢＧＲの各発光素子を乾燥窒素下、封止管で封止し、それぞれ１ｍＡ低電流駆動したときの輝度の半減寿命をＧが１として相対値で示すと、
Ｇ：１．０
Ｂ：０．９５
Ｒ：０．９０
となり、ほとんど変わらないことが分かる。
【０１８６】
即ち多色発光装置Ｎｏ．２から見られる様に、それぞれの発光素子間でドーパント以外すべて同じ構成を取ることから、素子が劣化する機構はＢＧＲ発光素子間で同じでありそのことから相対寿命はほとんど変わらない。この様に本発明においてもＢＧＲの半減寿命をほぼ同じにできることから、ディスプレーなどの表示装置、光源を設計する上で非常に有利である。
【０１８７】
実施例７
以下の様にしてディスプレーを作製した。
【０１８８】
ＩＴＯ基板をパターニングし、長さ９０ｍｍ、幅８０μｍのＩＴＯストライプ透明電極を１００μｍピッチで８１６本形成した。
【０１８９】
つぎにネガティブ型のリフトオフ用フォトレジスト（日本ゼオン社製：ＺＰＮ１１００）を全面に厚さ３μｍに塗布した。このレジストのパターニングに用いたフォトマスクは、６５μｍ幅で２３５μｍの長さの開口部が幅方向は１００μｍピッチで、長さ方向は３００μｍピッチで配置されたものを用いた。ストライプ状の第一電極上にフォトマスクの幅６５μｍがその中心に配置されるように位置合わせしてパターニングした。なおこのリフトオフレジストのパターン形状は逆テーパー型になる。
【０１９０】
引き続きガラス基板の全面に電子ビーム蒸着法で厚さ１５０ｎｍの酸化ケイ素膜を形成した。この基板をアセトン中で超音波洗浄するとリフトオフレジストが溶解し、レジストの開口部に蒸着された酸化ケイ素膜が第一電極上に残留する。すなわち、絶縁膜はリフトオフレジストのパターニングに用いたフォトマスクのパターン配置と一致した幅６５μｍで長さ２３５μｍの開口部が、幅方向には１００μｍピッチで、長さ方向には３００μｍピッチで配置されたものとなる。
【０１９１】
得られた基板を洗浄および紫外線−オゾン処理した後に、正孔注入層として、ｍ−ＭＴＤＡＴＡで３０ｎｍ、正孔輸送層として、化合物３−２１で３０ｎｍを、発光領域の全面に蒸着した。
【０１９２】
次に、ニッケルを主成分として作製された発光層用シャドーマスクを基板前方に配置して両者を密着させ、基板後方にはフェライト系磁石（日立金属社製、ＹＢＭ−１Ｂ）を配置した。この時、シャドーマスクの開口部は３００μｍピッチで形成され、ＩＴＯストライプ透明電極が３本おきに露出した状態になっている。この状態で、まず青色（Ｂ）発光層の形成を行う。Ｂ発光層としては、化合物２−１とＴＰＢを共蒸着（化合物２−１：ＴＰＢ＝９５：５）し膜厚３０ｎｍとした。次いで、発光層形成用シャドーマスクの配置を透明電極の１ピッチ分だけずらした状態で、赤色（Ｒ）発光層を形成した。Ｒ発光層としては化合物２−１とＤＣＭ IIを共蒸着（化合物２−１：ＤＣＭ II＝９６：４）し膜厚３０ｎｍとした。さらに、シャドーマスクを透明電極の１ピッチ分ずらし、化合物２−１とクマリン６を共蒸着（化合物２−１：クマリン６＝９７：３）して膜厚３０ｎｍの緑色（Ｇ）発光層を形成した。この後、発光領域の全面に化合物４−９を１０ｎｍ、Ａｌｑ３を３０ｎｍ、ＬｉＦを０．５ｎｍ蒸着し、正孔阻止層、電子輸送層を形成した。
【０１９３】
陰極パターニング用として、マスク部分の一方の面に開口部形状の変形を防止する補強線が設けられ、基板がシャドーマスクに接触する面と補強線との間に隙間が存在する構造のシャドーマスクを作製した。シャドーマスクの外形は１２０×８４ｍｍで、マスク部分の厚さは１５０μｍであり、長さ１００ｍｍ、幅２００μｍのストライプ状開口部がピッチ３００μｍで２００本配置されている。マスク部分の上には、幅４０μｍ、厚さ３５μｍ、対向する二辺の間隔が２００μｍの正六角形構造からなるメッシュ状の補強線が形成されている。隙間の高さはマスク部分の厚みと等しく１５０μｍである。また、シャドーマスクは外形が等しい、ステンレス鋼製フレームに固定されている。
【０１９４】
この、ニッケルを主成分として作製されたシャドーマスクを透明電極に直交するように配置して、基板後方にはフェライト系磁石（日立金属社製、ＹＢＭ−１Ｂ）を配置してシャドーマスクを固定した。そしてアルミニウムを陰極として２００ｎｍ蒸着した。続いて前記マスクを横方向に５０μｍ移動させてから再びアルミニウムを２００ｎｍ蒸着した。すなわち、開口部の幅が２００μｍのシャドーマスクを用いた２回のアルミニウム蒸着工程により、幅２５０μｍ、ピッチ３００μｍのストライプ状陰極２００本を形成した。
【０１９５】
作製したディスプレーは６５×２３５μｍの画素サイズでＲＧＢそれぞれ独立の色で発光し、線順次駆動で表示を行ったところ、明瞭なパターン表示とそのマルチカラー表示を達成することが可能であった。
【０１９６】
本実施例ではパッシブマトリクスによるフルカラーディスプレーを記載したがアクティブマトリクスディスプレーでもよい。
【０１９７】
実施例８
実施例５で作製したディスプレーは、省電力かつフルカラー電子写真複写機の光源に用いることができた。
【０１９８】
なお照明、プリンターの光源に用いることもできる。
【０１９９】
【発明の効果】
本発明により駆動電圧に対する色ずれが少なく、製造負荷が低減された多色発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】多色発光装置の模式図である。
【図２】多色発光装置の表示部の模式図である。
【図３】多色発光装置の表示部の画素の模式図である。
【図４】ガラス基板上に陽極を形成した状態を示す図である。
【図５】シャドーマスクを示す図である。
【図６】陰極形成用のシャドーマスクを示す図である。
【図７】多色発光装置の層構成を示す図である。
【図８】本発明に係る他の多色発光装置の層構成を示す図である。
【図９】本発明に係る更に他の多色発光装置の層構成を示す図である。
【図１０】比較の多色発光装置の層構成を示す図である。
【図１１】他比較の多色発光装置の層構成を示す図である。
【図１２】本発明の多色発光装置に係るホスト材料のスペクトル分布と人の視感度曲線を重ねて示す図である。
【図１３】従来からホスト材料としてよく用いられる赤色ホスト材料のスペクトル分布と視感度曲線を重ねて示す図である。
【符号の説明】
１ ガラス基板
２ 配線部
３ 画素
５ 走査線
６ データ線
７ 電源ライン
１０ 有機ＥＬ素子
１１ スイッチングトランジスタ
１２ 駆動トランジスタ
１３ コンデンサ
２０ 陽極
２１ 正孔輸送層
２２ 青色発光層
２３ 緑色発光層
２４ 赤色発光層
２５ 電子輸送層
２６ 電子注入層
２７ 陰極
２８ 正孔注入層
２９ 正孔阻止層
１００ 多色発光装置

Claims (15)

1. 青色領域に発光極大波長を有する有機ＥＬ素子と、該波長より長波側に発光極大波長を有する有機ＥＬ素子を少なくとも備え、それぞれの有機ＥＬ素子がホストとドーパントを有する発光層を有し、各発光層のホストの発光極大波長が４１５ｎｍ以下である多色発光装置であって、前記各発光層のホストが同一の化合物であり、かつ、該ドーパントがイリジウム錯体であることを特徴とする多色発光装置。
2. それぞれの有機ＥＬ素子が、発光層の一端部に隣接してなる正孔輸送層と、該正孔輸送層が隣接する端部とは異なる発光層の端部に隣接してなる電子輸送層とを有し、それぞれの正孔輸送層が同一の化合物を有し、かつ、それぞれの電子輸送層が同一の化合物を有することを特徴とする請求項１に記載の多色発光装置。
3. 前記それぞれの正孔輸送層の膜厚が同一であり、かつ、前記それぞれの電子輸送層の膜厚が同一であることを特徴とする請求項２に記載の多色発光装置。
4. 前記正孔輸送層の化合物の発光極大波長が４１５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２または３に記載の多色発光装置。
5. 前記電子輸送層の化合物の発光極大波長が４１５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の多色発光装置。
6. 青色領域に発光極大波長を有する有機ＥＬ素子より長波側に発光極大波長を有する有機ＥＬ素子として、緑色領域に発光極大波長を有するもの及び赤色領域に発光極大波長を有するものを備え、それぞれの有機ＥＬ素子の発光によって画像を表示するディスプレーであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の多色発光装置。
7. 光源であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の多色発光装置。
8. 青色領域に発光極大波長を有する有機ＥＬ素子と、該波長より長波側に発光極大波長を有する有機ＥＬ素子を少なくとも備え、前記複数の有機ＥＬ素子のそれぞれが同一の化合物からなるホストとイリジウム錯体からなるドーパントを有する発光層と、該発光層の一端部に隣接してなる正孔輸送層と、該正孔輸送層が隣接する端部とは異なる発光層の端部に隣接してなる電子輸送層とを有し、前記複数の有機ＥＬ素子のそれぞれの発光層のホストの発光極大波長が４１５ｎｍ以下であり、前記複数の有機ＥＬ素子のそれぞれの正孔輸送層の化合物の発光極大波長が４１５ｎｍ以下であり、かつ、前記複数の有機ＥＬ素子のそれぞれの電子輸送層の化合物の発光極大波長が４１５ｎｍ以下であることを特徴とする多色発光装置。
9. 前記それぞれの正孔輸送層が同一の化合物を有し、かつ、前記それぞれの電子輸送層が同一の化合物を有することを特徴とする請求項８に記載の多色発光装置。
10. 前記それぞれの正孔輸送層の膜厚が同一であり、かつ、前記それぞれの電子輸送層の膜厚が同一であることを特徴とする請求項９に記載の多色発光装置。
11. 前記それぞれの発光層の膜厚が同一であることを特徴とする請求項１０に記載の多色発光装置。
12. 前記それぞれの発光層のホストが同一の化合物であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の多色発光装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の多色発光装置を製造するにあたり、前記複数の有機ＥＬ素子のそれぞれの正孔輸送層を同時に成膜する行程と、前記複数の有機ＥＬ素子のそれぞれの発光層を発光層毎に成膜する行程と、前記複数の有機ＥＬ素子それぞれの電子輸送層を同時に成膜する行程とを有することを特徴とする多色発光装置の製造方法。
14. 前記複数の有機ＥＬ素子のそれぞれの正孔輸送層をマスクせずに同時に成膜する行程と、前記複数の有機ＥＬ素子のそれぞれの発光層を、発光層毎にマスクをしてパターニングを行い成膜する行程と、前記複数の有機ＥＬ素子それぞれの電子輸送層をマスクせずに同時に成膜する行程とを有することを特徴とする請求項１３に記載の多色発光装置の製造方法。
15. 真空蒸着法で前記成膜を行うことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の多色発光装置の製造方法。

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