CN117223394A - 显示装置、电子设备 - Google Patents

显示装置、电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN117223394A
CN117223394A CN202280030159.0A CN202280030159A CN117223394A CN 117223394 A CN117223394 A CN 117223394A CN 202280030159 A CN202280030159 A CN 202280030159A CN 117223394 A CN117223394 A CN 117223394A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
insulator
light
conductor
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280030159.0A
Other languages
English (en)
Inventor
濑尾哲史
大泽信晴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Publication of CN117223394A publication Critical patent/CN117223394A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10OLED displays
    • H10K59/12Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/121Active-matrix OLED [AMOLED] displays characterised by the geometry or disposition of pixel elements
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/22Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
    • G09G3/3208Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED]
    • G09G3/3225Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED] using an active matrix
    • G09G3/3233Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED] using an active matrix with pixel circuitry controlling the current through the light-emitting element
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/02Details
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/02Details
    • H05B33/06Electrode terminals
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/125OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light
    • H10K50/13OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14Carrier transporting layers
    • H10K50/15Hole transporting layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/17Carrier injection layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/35Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80Constructional details
    • H10K59/805Electrodes
    • H10K59/8051Anodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80Constructional details
    • H10K59/805Electrodes
    • H10K59/8052Cathodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80Constructional details
    • H10K59/875Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K59/878Arrangements for extracting light from the devices comprising reflective means
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301Details of OLEDs
    • H10K2102/351Thickness
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00

Abstract

提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的显示装置。该显示装置包括蓝色发光器件及绿色发光器件,蓝色发光器件包括第一单元、第二单元及第一中间层,第一单元及第二单元发射蓝色光。第一中间层被夹在第一单元与第二单元之间,对其中一方供应电子并对另一方供应空穴,第二单元包括包含第一发光性材料的第一层,第一层在离第一反射膜第一距离处具有中心平面。绿色发光器件包括第三单元、第四单元及第二中间层,第三单元及第四单元发射绿色光。第二中间层被夹在第三单元与第四单元之间,对其中一方供应电子并对另一方供应空穴,第四单元包括包含第二发光性材料的第二层,第二层在离第二反射膜第二距离处具有中心平面,第二距离比第一距离短。

Description

显示装置、电子设备
技术领域
本发明的一个方式涉及一种显示装置、电子设备或半导体装置。
注意,本发明的一个方式不局限于上述技术领域。本说明书等所公开的发明的一个方式的技术领域涉及一种物体、方法或制造方法。此外,本发明的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。由此,更具体而言,作为本说明书所公开的本发明的一个方式的技术领域的例子可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、这些装置的驱动方法或者这些装置的制造方法。
背景技术
使用有机化合物且利用电致发光(EL:Electroluminescence)的发光器件(有机EL器件)的实用化非常活跃。在这些发光器件的基本结构中,在一对电极间夹持包含发光材料的有机化合物层(EL层)。通过对该元件施加电压,注入载流子(空穴及电子),并利用该载流子的再结合能量,可以获得来自发光材料的发光。
这种发光器件是自发光型发光器件,因此当用于显示器的像素时比起液晶具有可见度更高、不需要背光等优点,而适用于平板显示器元件。另外,使用这种发光器件的显示器可以以薄且轻的方式制造,这也是极大的优点。再者,响应速度极快也是特征之一。
此外,这些发光器件的发光层可以在二维上连续地形成,因此可以获得面发光。这是在以白炽灯或LED为代表的点光源或者以荧光灯为代表的线光源中难以得到的特征,因此作为可应用于照明等的面光源,上述发光器件的利用价值也高。
如上所述,使用发光器件的显示器或照明装置适用于各种电子设备,而为了追求具有更良好的特性的发光器件,研究开发日益活跃。
已知如下发光装置:该发光装置发射具有多个发光颜色的光,包括第一发光元件及第二发光元件,第一发光元件包括第一下部电极、第一下部电极上的第一发光层、第一发光层上的第二发光层及第二发光层上的上部电极,第二发光元件包括第二下部电极、第二下部电极上的第一发光层、第一发光层上的第二发光层及第二发光层上的上部电极,第一发光层比第二发光层在长波长一侧具有发射光谱的峰,第一下部电极与第一发光层之间的距离比第二下部电极与第一发光层之间的距离短(专利文献1)。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2016-85968号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明的一个方式的目的之一是提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的显示装置。此外,提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的电子设备。此外,提供一种新颖的显示装置、新颖的电子设备或新颖的半导体装置。
注意,这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。注意,本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。此外,从说明书、附图、权利要求书等的记载中可明显看出上述目的以外的目的,并可以从说明书、附图、权利要求书等的记载中抽出上述目的以外的目的。
解决技术问题的手段
(1)本发明的一个方式是一种包括第一发光器件及第二发光器件的显示装置。
第一发光器件包括第一反射膜、第一电极、第一单元、第二单元及第一中间层。
第一单元包括夹在第一反射膜与第一电极之间的区域。
第二单元包括夹在第一反射膜与第一单元之间的区域,第二单元具有发射与第一单元相同色相的光的功能。
第一中间层包括夹在第一单元与第二单元之间的区域,第一中间层具有对第二单元和第一单元中的一方供应电子并对另一方供应空穴的功能。
第二单元包括第一层,第一层在离第一反射膜第一距离DB1处具有中心平面。另外,第一层包含第一发光性材料,第一发光性材料在400nm以上且低于480nm的范围内具有发射光谱的峰。注意,在本说明书中,将以平行的方式相对的两个表面的中心面称为中心平面。
第二发光器件包括第二反射膜、第二电极、第三单元、第四单元及第二中间层。
第三单元包括夹在第二反射膜与第二电极之间的区域。
第四单元包括夹在第二反射膜与第三单元之间的区域,第四单元具有发射与第三单元相同色相的光的功能。
第二中间层包括夹在第四单元与第三单元之间的区域,第二中间层具有对第三单元和第四单元中的一方供应电子并对另一方供应空穴的功能。
第四单元包括第二层,第二层在离第二反射膜第二距离DG1处具有中心平面。第二层包含第二发光性材料,第二发光性材料在480nm以上且低于600nm的范围内具有发射光谱的峰。第二距离DG1比第一距离DB1短。
(2)本发明的一个方式是一种上述显示装置,其中第一发光器件包括第三电极。第三电极包括夹在第一反射膜与第二单元之间的区域,第三电极具有透光性。
另外,第二发光器件包括第四电极,第四电极与第三电极之间包括第一间隙。第四电极包括夹在第二反射膜与第四单元之间的区域,第四电极具有透光性。
由此,可以使第一层远离第一反射膜,从而可以抑制发光效率下降。另外,可以避免第二层不必要地远离第二反射膜,从而不会浪费材料。另外,可以在抑制电流密度的同时以高效率发射蓝色光。此外,可以在抑制电流密度的同时以高效率发射绿色光。其结果是,可以提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的显示装置。
(3)本发明的一个方式是一种上述显示装置,其中第一单元包括第三层。
第三层包含第三发光性材料,第三层在离第一反射膜第三距离DB2处具有中心平面。
另外,第三单元包括第四层,第四层包含第四发光性材料,第四层在离第二反射膜第四距离DG2处具有中心平面。
第一距离DB1、第二距离DG1、第三距离DB2及第四距离DG2处于满足下述算式(1)的关系。
[算式1]
由此,从第一层射出的第一光可以与从第三层射出的第二光相互加强。另外,从第一层射出的第一光可以与第一反射膜所反射的光相互加强。另外,从第二层射出的第三光可以与从第四层射出的第四光相互加强。另外,从第二层射出的第三光可以与第二反射膜所反射的光相互加强。另外,可以使发射光谱变窄。另外,可以显示彩度高的颜色。其结果是,可以提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的显示装置。
(4)本发明的一个方式是一种上述显示装置,其中第一层具有第一厚度TB1,第三层具有第三厚度TB2,第二层具有第二厚度TG1,第四层具有第四厚度TG2。并且,第一厚度TB1、第三厚度TB2、第二厚度TG1及第四厚度TG2处于满足下述算式的关系。
[算式2]
TB1+TB2<TG1+TG2···(2)
由此,可以使用第一厚度TB1及第三厚度TB2调整第三层的中心平面至第一层的中心平面的距离。另外,可以使用第二厚度TG1及第四厚度TG2调整第四层的中心平面至第二层的中心平面的距离。另外,可以在不增加所使用的材料的种类的情况下根据各发射光谱来优化各距离。另外,可以使发射光谱变窄。另外,可以显示彩度高的颜色。其结果是,可以提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的显示装置。
(5)本发明的一个方式是一种上述显示装置,其中第三层与第一层之间具有第五距离DB3,第四层与第二层之间具有第六距离DG3,第六距离DG3为第五距离DB3的0.9倍以上且1.1倍以下。
由此,可以在第一层与第三层之间以及上述第二层与上述第四层之间设置同一结构的层。另外,可以通过同一工序形成同一结构的层。此外,可以简化制造工序。其结果是,可以提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的显示装置。
(6)本发明的一个方式是一种上述显示装置,其中第一电极与第三层之间具有第七距离DB4,第二电极与第四层之间具有第八距离DG4,第八距离DG4为第七距离DB4的0.9倍以上且1.1倍以下。
由此,可以在第一电极与第三层之间以及第二电极与第四层之间设置同一结构的层。另外,可以通过同一工序形成同一结构的层。此外,可以简化制造工序。其结果是,可以提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的显示装置。
(7)本发明的一个方式是一种包括第三发光器件的上述显示装置。
第三发光器件包括第三反射膜、第五电极、第五单元、第六单元及第三中间层。
第五单元包括夹在第三反射膜与第五电极之间的区域。
第六单元包括夹在第三反射膜与第五单元之间的区域,第六单元具有发射与第五单元相同色相的光的功能。
第三中间层包括夹在第五单元与第六单元之间的区域,第三中间层具有对第五单元和第六单元中的一方供应电子并对另一方供应空穴的功能。
第五单元包括第五层,第五层在离第三反射膜第九距离DR2处具有中心平面。另外,第五层包含第五发光性材料。
第六单元包括第六层,第六层在离第三反射膜第十距离DR1处具有中心平面。另外,第六层包含第六发光性材料,第六发光性材料在600nm以上且低于740nm的范围内具有发射光谱的峰。
第一距离DB1、第二距离DG1、第三距离DB2、第四距离DG2、第九距离DR2及第十距离DR1处于满足下述算式的关系。
[算式3]
DC1<DR1<DB1<DG2<DR2<DB2···(3)
由此,从第六层射出的第五光可以与从第五层射出的第六光相互加强。另外,从第六层射出的第五光可以与第三反射膜所反射的光相互加强。另外,可以使发射光谱变窄。另外,可以显示彩度高的颜色。其结果是,可以提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的显示装置。
(8)本发明的一个方式是一种上述显示装置,其中第一中间层包含具有第一电子受体性的物质及具有第一空穴传输性的材料,第一中间层具有1×102[Ω·cm]以上且1×108[Ω·cm]以下的电阻率。
另外,第二中间层与第一中间层之间包括第二间隙,第二间隙与第一间隙重叠,第二中间层包含具有第一受体性的物质及具有第一空穴传输性的材料。
由此,可以抑制流过第二中间层与第一中间层间的电流。此外,可以抑制发生在第二发光器件与第一发光器件之间的串扰现象。其结果是,可以提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖显示装置。
(9)本发明的一个方式是一种包括第一功能层、第二功能层以及显示区域的上述显示装置。
第一功能层包括驱动电路,驱动电路生成第一图像信号及第二图像信号。
第二功能层与第一功能层重叠,第二功能层包括第一像素电路及第二像素电路。第一像素电路被供应第一图像信号,第二像素电路被供应第二图像信号。
显示区域包括一组像素,一组像素包括第一像素及第二像素。第一像素包括第一发光器件及第一像素电路,第一发光器件与第一像素电路电连接。此外,第二像素包括第二发光器件及第二像素电路,第二发光器件与第二像素电路电连接。
(10)本发明的一个方式是一种包括运算部及上述显示装置的电子设备。运算部生成图像信息,显示装置显示图像信息。
(11)本发明的一个方式是一种包括运算部及上述显示装置的电子设备。注意,第一功能层包括上述运算部,运算部生成图像信息,显示装置显示图像信息。
发明效果
根据本发明的一个方式,可以提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的显示装置。此外,可以提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的电子设备。此外,可以提供一种新颖的显示装置、新颖的电子设备或新颖的半导体装置。
注意,这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。注意,本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。此外,从说明书、附图、权利要求书等的记载中可明显看出上述效果以外的效果,可以从说明书、附图、权利要求书等的记载中抽出上述效果以外的效果。
附图说明
图1是说明根据实施方式的显示装置的结构的图。
图2是说明根据实施方式的发光器件的结构的图。
图3是说明根据实施方式的发光器件的结构的图。
图4是说明根据实施方式的发光器件的结构的图。
图5是说明根据实施方式的发光器件的结构的图。
图6A及图6B是说明根据实施方式的显示面板的结构的图。
图7是说明根据实施方式的显示面板的像素的电路图。
图8A及图8B是说明根据实施方式的显示面板的结构的图。
图9A至图9C是说明根据实施方式的显示面板的结构的图。
图10是说明根据实施方式的显示装置的结构的图。
图11是说明根据实施方式的显示装置的结构的图。
图12是说明根据实施方式的显示装置的结构的图。
图13是说明根据实施方式的显示装置的结构的图。
图14A及图14B是说明根据实施方式的显示装置的像素的电路图。
图15是说明根据实施方式的显示装置的结构的图。
图16A是校正方法的流程图,图16B是说明校正方法的示意图。
图17是说明根据实施方式的显示装置的结构的图。
图18是说明根据实施方式的显示装置的结构的图。
图19是说明根据实施方式的显示装置的结构的图。
图20是说明根据实施方式的显示装置的结构的图。
图21是说明根据实施方式的显示装置的结构的图。
图22A至图22C是说明根据实施方式的晶体管的结构的图。
图23A至图23C是说明根据实施方式的金属氧化物的图。
图24A至图24D是说明根据实施方式的电子设备的图。
图25A及图25B是说明根据实施方式的电子设备的图。
图26是说明根据实施例的可用于本发明的一个方式的显示装置的发光器件的结构的图。
图27是说明根据实施例的发光器件的电流密度-亮度特性的图。
图28是说明根据实施例的发光器件的亮度-电流效率特性的图。
图29是说明根据实施例的发光器件的电压-亮度特性的图。
图30是说明根据实施例的发光器件的电压-电流特性的图。
图31是说明根据实施例的发射光谱的图。
图32是说明根据实施例的发光器件的电流密度-亮度特性的图。
图33是说明根据实施例的发光器件的亮度-电流效率特性的图。
图34是说明根据实施例的发光器件的电压-亮度特性的图。
图35是说明根据实施例的发光器件的电压-电流特性的图。
图36是说明根据实施例的发光器件的亮度-蓝光效率指数特性的图。
图37是说明根据实施例的发光器件的发射光谱的图。
具体实施方式
本发明的一个方式的显示装置包括蓝色发光器件及绿色发光器件。蓝色发光器件包括第一单元、第二单元及第一中间层,第一单元及第二单元具有发射蓝色光的功能,第一中间层被夹在第一单元与第二单元之间,对其中一方供应电子并对另一方供应空穴,第二单元包括包含第一发光性材料的第一层,第一层在离第一反射膜第一距离处具有中心平面。绿色发光器件包括第三单元、第四单元及第二中间层,第三单元及第四单元具有发射绿色光的功能,第二中间层被夹在第三单元与第四单元之间,对其中一方供应电子并对另一方供应空穴,第四单元包括包含第二发光性材料的第二层,第二层在离第二反射膜第二距离处具有中心平面,第二距离比第一距离短。
由此,可以使第一层远离第一反射膜,从而可以抑制在第一层产生的激子与第一反射膜的相互作用。此外,可以抑制起因于相互作用的发光效率下降。另外,可以避免第二层不必要地远离第二反射膜,从而可以抑制材料的使用量。另外,材料的使用量得到抑制而不会浪费材料。另外,可以在抑制电流密度的同时以高效率发射蓝色光。此外,可以在抑制电流密度的同时以高效率发射绿色光。其结果是,可以提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的显示装置。
参照附图对实施方式进行详细说明。注意,本发明不局限于以下说明,而所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此,本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。注意,在下面说明的发明结构中,在不同的附图中共同使用相同的符号来显示相同的部分或具有相同功能的部分,而省略反复说明。
(实施方式1)
在本实施方式中,参照图1至图4说明本发明的一个方式的显示装置700的结构。
图1是说明本发明的一个方式的显示装置的结构的截面图。
图2是说明可用于本发明的一个方式的显示装置的发光器件的结构的截面图。
图3是说明可用于本发明的一个方式的显示装置的发光器件的结构的截面图。
图4是说明可用于本发明的一个方式的显示装置的发光器件的结构的截面图。
<显示装置的结构例子1>
在本实施方式中说明的显示装置700包括发光器件550B(i,j)及发光器件550G(i,j)(参照图1)。
<发光器件550B(i,j)的结构例子1>
发光器件550B(i,j)包括反射膜REFB(i,j)、电极552B(i,j)、单元103B2(i,j)、单元103B(i,j)及中间层106B(i,j)(参照图2)。
单元103B2(i,j)包括夹在反射膜REFB(i,j)与电极552B(i,j)之间的区域,单元103B(i,j)包括夹在反射膜REFB(i,j)与单元103B2(i,j)之间的区域。另外,单元103B(i,j)具有发射与单元103B2(i,j)相同色相的光的功能。
<<中间层106B(i,j)的结构例子1>>
中间层106B(i,j)包括夹在单元103B2(i,j)与单元103B(i,j)之间的区域,中间层106B(i,j)具有对单元103B2(i,j)和单元103B(i,j)中的一方供应电子并对另一方供应空穴的功能。
<<单元103B(i,j)的结构例子1>>
单元103B(i,j)包括层111B(i,j),层111B(i,j)在离反射膜REFB(i,j)距离DB1处具有中心平面。注意,也可以说距离DB1是层111B(i,j)的中心平面与反射膜REFB(i,j)的表面或表面附近之间的距离。另外,反射膜REFB(i,j)的表面附近包括反射膜REFB(i,j)的表层部的5nm以下、优选为3nm以下、更优选为1nm以下的区域。
层111B(i,j)包含发光性材料EMB,发光性材料EMB在波长为400nm以上且低于480nm的范围内具有发射光谱的峰。
<发光器件550G(i,j)的结构例子1>
发光器件550G(i,j)包括反射膜REFG(i,j)、电极552G(i,j)、单元103G2(i,j)、单元103G(i,j)及中间层106G(i,j)(参照图3)。
单元103G2(i,j)包括夹在反射膜REFG(i,j)与电极552G(i,j)之间的区域,单元103G(i,j)包括夹在反射膜REFG(i,j)与单元103G2(i,j)之间的区域,单元103G(i,j)具有发射与单元103G2(i,j)相同色相的光的功能。
<<中间层106G(i,j)的结构例子1>>
中间层106G(i,j)包括夹在单元103G2(i,j)与单元103G(i,j)之间的区域,中间层106G(i,j)具有对单元103G2(i,j)和单元103G(i,j)中的一方供应电子并对另一方供应空穴的功能。
<<单元103G(i,j)的结构例子1>>
单元103G(i,j)包括层111G(i,j),层111G(i,j)在离反射膜REFG(i,j)距离DG1处具有中心平面。
层111G(i,j)包含发光性材料EMG,发光性材料EMG在波长为480nm以上且低于600nm的范围内具有发射光谱的峰。注意,距离DG1比距离DB1短(参照图1至图3)。
<发光器件550B(i,j)的结构例子2>
发光器件550B(i,j)包括电极551B(i,j)。电极551B(i,j)包括夹在反射膜REFB(i,j)与单元103B(i,j)之间的区域。另外,电极551B(i,j)具有透光性(参照图2)。
<发光器件550G(i,j)的结构例子2>
发光器件550G(i,j)包括电极551G(i,j),电极551G(i,j)与电极551B(i,j)之间包括间隙551GB(i,j)(参照图1)。电极551G(i,j)包括夹在反射膜REFG(i,j)与单元103G(i,j)之间的区域。另外,电极551G(i,j)具有透光性(参照图3)。
由此,可以使层111B(i,j)远离反射膜REFB(i,j),从而可以抑制在层111B(i,j)产生的激子与反射膜REFB(i,j)的相互作用。此外,可以抑制起因于相互作用的发光效率下降。另外,可以避免层111G(i,j)不必要地远离反射膜REFG(i,j),从而可以抑制材料的使用量。另外,材料的使用量得到抑制而不会浪费材料。另外,可以在抑制电流密度的同时以高效率发射蓝色光。此外,可以在抑制电流密度的同时以高效率发射绿色光。其结果是,可以提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的显示装置。
<<单元103B2(i,j)的结构例子2>>
单元103B2(i,j)包括层111B2(i,j)(参照图2)。
层111B2(i,j)包含发光性材料EMB2,层111B2(i,j)在离反射膜REFB(i,j)距离DB2处具有中心平面。注意,也可以说距离DB2是层111B2(i,j)的中心平面与反射膜REFB(i,j)的表面或表面附近之间的距离。另外,反射膜REFB(i,j)的表面附近包括反射膜REFB(i,j)的表层部的5nm以下、优选为3nm以下、更优选为1nm以下的区域。
<<单元103G2(i,j)的结构例子2>>
单元103G2(i,j)包括层111G2(i,j)(参照图3)。
层111G2(i,j)包含发光性材料EMG2,层111G2(i,j)在离反射膜REFG(i,j)距离DG2处具有中心平面。
另外,距离DB1、距离DB2、距离DG1及距离DG2处于满足下述算式的关系。注意,例如可以将1.5用作DB1/(DB2-DB1)的值。另外,例如可以将0.5用作DG1/(DG2-DG1)的值。另外,DB1/(DB2-DB1)与DG1/(DG2-DG1)之差优选为0.1以上且1.5以下,更优选为0.5以上且1.5以下,进一步优选为0.5以上且1以下。
[算式4]
由此,从层111B(i,j)射出的光ELB1可以与从层111B2(i,j)射出的光ELB2相互加强。另外,从层111B(i,j)射出的光ELB1可以与反射膜REFB(i,j)所反射的光相互加强。另外,从层111G(i,j)射出的光ELG1可以与从层111G2(i,j)射出的光ELG2相互加强。另外,从层111G(i,j)射出的光ELG1可以与反射膜REFG(i,j)所反射的光相互加强。另外,可以使发射光谱变窄。另外,可以显示彩度高的颜色。其结果是,可以提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的显示装置。
<<层111B(i,j)的结构例子>>
层111B(i,j)具有厚度TB1,层111B2(i,j)具有厚度TB2,层111G(i,j)具有厚度TG1,层111G2(i,j)具有厚度TG2(参照图2及图3)。
厚度TB1、厚度TB2、厚度TG1及厚度TG2处于满足下述算式的关系。
[算式5]
TB1+TB2<TG1+TG2···(2)
由此,可以使用厚度TB1及厚度TB2调整层111B2(i,j)的中心平面至层111B(i,j)的中心平面的距离。另外,可以使用厚度TG1及厚度TG2调整层111G2(i,j)的中心平面至层111G(i,j)的中心平面的距离。另外,可以在不增加所使用的材料的种类的情况下根据各发射光谱来优化各距离。另外,可以使发射光谱变窄。另外,可以显示彩度高的颜色。其结果是,可以提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的显示装置。
<显示装置的结构例子2>
另外,在本实施方式中说明的显示装置700所包括的发光器件550B(i,j)在层111B2(i,j)与层111B(i,j)之间包括层113B(i,j)、层105B2(i,j)、中间层106B(i,j)及层112B2(i,j)。并且,层111B2(i,j)与层111B(i,j)之间具有距离DB3(参照图2)。注意,也可以说距离DB3是层111B(i,j)的层111B2(i,j)一侧的表面或表面附近与层111B2(i,j)的层111B(i,j)一侧的表面或表面附近之间的距离。另外,层111B(i,j)的表面附近包括层111B(i,j)的表层部的5nm以下、优选为3nm以下、更优选为1nm以下的区域。此外,层111B2(i,j)的表面附近包括层111B2(i,j)的表层部的5nm以下、优选为3nm以下、更优选为1nm以下的区域。
此外,发光器件550G(i,j)在层111G2(i,j)与层111G(i,j)之间包括层113G(i,j)、层105G2(i,j)、中间层106G(i,j)及层112G2(i,j)。并且,层111G2(i,j)与层111G(i,j)之间具有距离DG3(参照图3)。
注意,距离DG3为距离DB3的0.9倍以上且1.1倍以下。
因此,例如可以通过同一工序形成层113B(i,j)及层113G(i,j)。另外,可以通过同一工序形成层105B2(i,j)及层105G2(i,j)。另外,可以通过同一工序形成中间层106B(i,j)及中间层106G(i,j)。另外,可以通过同一工序形成层112B2(i,j)及层112G2(i,j)。
由此,可以在层111B(i,j)与层111B2(i,j)之间以及层111G(i,j)与层111G2(i,j)之间设置同一结构的层。另外,可以通过同一工序形成同一结构的层。此外,可以简化制造工序。其结果是,可以提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的显示装置。
<显示装置的结构例子3>
另外,在本实施方式中说明的显示装置700所包括的发光器件550B(i,j)在电极552B(i,j)与层111B2(i,j)之间包括层113B2(i,j)及层105B(i,j)。并且,电极552B(i,j)与层111B2(i,j)之间具有距离DB4(参照图2)。注意,也可以说距离DB4是层111B2(i,j)的电极552B(i,j)一侧的表面或表面附近与电极552B(i,j)的层111B2(i,j)一侧的表面或表面附近之间的距离。另外,层111B2(i,j)的表面附近包括层111B2(i,j)的表层部的5nm以下、优选为3nm以下、更优选为1nm以下的区域。另外,电极552B(i,j)的表面附近包括电极552B(i,j)的表层部的5nm以下、优选为3nm以下、更优选为1nm以下的区域。
此外,发光器件550G(i,j)在电极552G(i,j)与层111G2(i,j)之间包括层113G2(i,j)及层105G(i,j)。并且,电极552G(i,j)与层111G2(i,j)之间具有距离DG4(参照图3)。
注意,距离DG4为距离DB4的0.9倍以上且1.1倍以下。
因此,例如可以通过同一工序形成层113B2(i,j)及层113G2(i,j)。另外,可以通过同一工序形成层105B(i,j)及层105G(i,j)。
由此,可以在电极552B(i,j)与层111B2(i,j)之间以及电极552G(i,j)与层111G2(i,j)之间设置同一结构的层。另外,可以通过同一工序形成同一结构的层。此外,可以简化制造工序。其结果是,可以提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的显示装置。
<显示装置的结构例子4>
此外,在本实施方式中说明的显示装置700包括发光器件550R(i,j)(参照图1)。
<发光器件550R(i,j)的结构例子>
发光器件550R(i,j)包括反射膜REFR(i,j)、电极552R(i,j)、单元103R2(i,j)、单元103R(i,j)及中间层106R(i,j)(参照图4)。
单元103R2(i,j)包括夹在反射膜REFR(i,j)与电极552R(i,j)之间的区域,单元103R(i,j)包括夹在反射膜REFR(i,j)与单元103R2(i,j)之间的区域,单元103R(i,j)具有发射与单元103R2(i,j)相同色相的光的功能。
<<中间层106R(i,j)的结构例子>>
中间层106R(i,j)包括夹在单元103R2(i,j)与单元103R(i,j)之间的区域,中间层106R(i,j)具有对单元103R2(i,j)和单元103R(i,j)中的一方供应电子并对另一方供应空穴的功能。
<<单元103R2(i,j)的结构例子>>
单元103R2(i,j)包括层111R2(i,j),层111R2(i,j)在离反射膜REFR(i,j)距离DR2处具有中心平面。另外,层111R2(i,j)包含发光性材料EMR2。
单元103R(i,j)包括层111R(i,j),层111R(i,j)在离反射膜REFR(i,j)距离DR1处具有中心平面。
层111R(i,j)包含发光性材料EMR,发光性材料EMR在波长为600nm以上且低于740nm的范围内具有发射光谱的峰。
注意,距离DR1、距离DR2、距离DB1、距离DB2、距离DG1及距离DG2处于满足下述算式的关系(参照图2至图4)。
[算式6]
DG1<DR1<DB1<DG2<DR2<DB2···(3)
由此,从层111R(i,j)射出的光ELR1可以与从层111R2(i,j)射出的光ELR2相互加强。另外,从层111R(i,j)射出的光ELR1可以与反射膜REFR(i,j)所反射的光相互加强。另外,可以使发射光谱变窄。另外,可以显示彩度高的颜色。其结果是,可以提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的显示装置。
<<中间层106B(i,j)的结构例子2>>
中间层106B(i,j)包含具有受体性的物质AM及具有空穴传输性的材料HTM。
中间层106B(i,j)具有1×102[Ω·cm]以上且1×108[Ω·cm]以下的电阻率。
<<中间层106G(i,j)的结构例子2>>
中间层106G(i,j)与中间层106B(i,j)之间包括间隙106GB(i,j),间隙106GB(i,j)与间隙551GB(i,j)重叠(参照图1)。
中间层106G(i,j)包含具有受体性的物质AM及具有空穴传输性的材料HTM。
由此,可以抑制流过中间层106G(i,j)与中间层106B(i,j)之间的电流。另外,可以抑制在发光器件550G(i,j)与发光器件550B(i,j)之间产生的串扰现象。其结果是,可以提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖的显示装置。
注意,本实施方式可以与本说明书所示的其他实施方式适当地组合。
(实施方式2)
在本实施方式中,参照图5说明可用于本发明的一个方式的显示装置的发光器件550X(i,j)的结构。
图5是说明本发明的一个方式的发光器件的结构的截面图。
注意,可以将在本实施方式中说明的发光器件550X(i,j)的结构应用于发光器件550B(i,j)。具体而言,可以将用于发光器件550X(i,j)的说明的符号“X”换称为“B”来对发光器件550B(i,j)进行说明。同样地,可以适当地将对发光器件550X(i,j)的构成要素附上的符号“X”换称为“B”。
另外,可以将在本实施方式中说明的发光器件550X(i,j)的结构应用于发光器件550G(i,j)。具体而言,可以将用于发光器件550X(i,j)的说明的符号“X”换称为“G”来对发光器件550G(i,j)进行说明。同样地,可以适当地将对发光器件550X(i,j)的构成要素附上的符号“X”换称为“G”。
另外,可以将在本实施方式中说明的发光器件550X(i,j)的结构应用于发光器件550R(i,j)。具体而言,可以将用于发光器件550X(i,j)的说明的符号“X”换称为“R”来对发光器件550G(i,j)进行说明。同样地,可以适当地将对发光器件550X(i,j)的构成要素附上的符号“X”换称为“R”。
<发光器件550X(i,j)的结构例子1>
发光器件550X(i,j)包括反射膜REFX(i,j)、电极551X(i,j)、电极552X(i,j)、单元103X(i,j)、单元103X2(i,j)以及中间层106X(i,j)。
电极552X(i,j)与电极551X(i,j)重叠,单元103X(i,j)被夹在电极552X(i,j)与电极551X(i,j)之间,单元103X2(i,j)被夹在电极552X(i,j)与单元103X(i,j)之间,并且中间层106X(i,j)具有被夹在单元103X2(i,j)与单元103X(i,j)之间的区域。
此外,单元103X(i,j)具有发射光ELX1的功能,单元103X2(i,j)具有发射光ELX2的功能。
换言之,发光器件550X(i,j)包括在电极551X(i,j)与电极552X(i,j)之间被层叠的多个单元。此外,被层叠的多个单元的个数不局限于2,也可以为3以上。有时将包括夹在电极551X(i,j)与电极552X(i,j)之间且被层叠的多个单元及被夹在多个单元之间的中间层106X(i,j)的结构称为叠层型发光器件或串联型发光器件。由此,可以在保持低电流密度的状态下得到高亮度发光。此外,可以提高可靠性。此外,在以一个亮度相比之下,可以降低驱动电压。此外,可以降低功耗。
<<单元103X(i,j)的结构例子>>
单元103X(i,j)具有单层结构或叠层结构。例如,单元103X(i,j)包括层111X(i,j)、层112X(i,j)以及层113X(i,j)(参照图5)。单元103X(i,j)具有发射光ELX1的功能。
层111X(i,j)具有被夹在层112X(i,j)与层113X(i,j)之间的区域,层112X(i,j)具有被夹在电极551X(i,j)与层111X(i,j)之间的区域,并且层113X(i,j)具有被夹在电极552X(i,j)与层111X(i,j)之间的区域。
例如,可以将选自发光层、空穴传输层、电子传输层以及载流子阻挡层等功能层中的层用于单元103X(i,j)。此外,可以将选自空穴注入层、电子注入层、激子阻挡层以及电荷产生层等功能层中的层用于单元103X(i,j)。
<<层112X(i,j)的结构例子>>
例如,可以将具有空穴传输性的材料用于层112X(i,j)。此外,可以将层112X(i,j)称为空穴传输层。注意,优选将其带隙大于层111X(i,j)中的发光性材料的材料用于层112X(i,j)。因此,可以抑制从层111X(i,j)所产生的激子向层112X(i,j)的能量转移。
[具有空穴传输性的材料]
可以将空穴迁移率为1×10-6cm2/Vs以上的材料适合用于具有空穴传输性的材料。
例如,可以将胺化合物或具有富π电子杂芳环骨架的有机化合物用于具有空穴传输性的材料。具体而言,可以使用具有芳香胺骨架的化合物、具有咔唑骨架的化合物、具有噻吩骨架的化合物、具有呋喃骨架的化合物等。尤其是,具有芳香胺骨架的化合物或具有咔唑骨架的化合物具有良好的可靠性和高空穴传输性并有助于降低驱动电压,所以是优选的。
作为具有芳香胺骨架的化合物,例如可以使用4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称:NPB)、N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N’-二苯基-[1,1’-联苯]-4,4’-二胺(简称:TPD)、4,4’-双[N-(螺-9,9’-二芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(简称:BSPB)、4-苯基-4’-(9-苯基芴-9-基)三苯胺(简称:BPAFLP)、4-苯基-3’-(9-苯基芴-9-基)三苯胺(简称:mBPAFLP)、4-苯基-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBA1BP)、4,4’-二苯基-4”-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBBi1BP)、4-(1-萘基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBANB)、4,4’-二(1-萘基)-4”-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBNBB)、9,9-二甲基-N-苯基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]芴-2-胺(简称:PCBAF)、N-苯基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]螺-9,9’-二芴-2-胺(简称:PCBASF)等。
作为具有咔唑骨架的化合物,例如可以使用1,3-双(N-咔唑基)苯(简称:mCP)、4,4’-二(N-咔唑基)联苯(简称:CBP)、3,6-双(3,5-二苯基苯基)-9-苯基咔唑(简称:CzTP)、3,3’-双(9-苯基-9H-咔唑)(简称:PCCP)等。
作为具有噻吩骨架的化合物,例如可以使用4,4’,4”-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并噻吩)(简称:DBT3P-II)、2,8-二苯基-4-[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]二苯并噻吩(简称:DBTFLP-III)、4-[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]-6-苯基二苯并噻吩(简称:DBTFLP-IV)等。
作为具有呋喃骨架的化合物,例如可以使用4,4’,4”-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并呋喃)(简称:DBF3P-II)、4-{3-[3-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]苯基}二苯并呋喃(简称:mmDBFFLBi-II)等。
<<层113X(i,j)的结构例子>>
例如,可以将具有电子传输性的材料、具有蒽骨架的材料及混合材料等用于层113X(i,j)。此外,可以将层113X(i,j)称为电子传输层。注意,优选将其带隙大于层111X(i,j)中的发光性材料的材料用于层113X(i,j)。因此,可以抑制从层111X(i,j)所产生的激子向层113X(i,j)的能量转移。
[具有电子传输性的材料]
例如,可以将金属配合物或具有缺π电子杂芳环骨架的有机化合物用于具有电子传输性的材料。
可以将如下材料适合用于具有电子传输性的材料:在电场强度[V/cm]的平方根为600的条件下,电子迁移率为1×10-7cm2/Vs以上且5×10-5cm2/Vs以下的材料。由此,可以控制电子传输层中的电子的传输性。此外,可以控制向发光层的电子注入量。此外,可以防止发光层成为电子过多的状态。
作为金属配合物,例如可以使用双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(II)(简称:BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(III)(简称:BAlq)、双(8-羟基喹啉)锌(II)(简称:Znq)、双[2-(2-苯并噁唑基)苯酚]锌(II)(简称:ZnPBO)、双[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]锌(II)(简称:ZnBTZ)等。
作为包括缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物,例如可以使用具有聚唑(polyazole)骨架的杂环化合物、具有二嗪骨架的杂环化合物、具有吡啶骨架的杂环化合物、具有三嗪骨架的杂环化合物等。尤其是,具有二嗪骨架的杂环化合物或具有吡啶骨架的杂环化合物具有良好的可靠性,所以是优选的。此外,具有二嗪(嘧啶或吡嗪)骨架的杂环化合物具有高电子传输性,从而可以降低驱动电压。
作为具有多唑骨架的杂环化合物,例如可以使用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑(简称:PBD)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑(简称:TAZ)、1,3-双[5-(对叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-基]苯(简称:OXD-7)、9-[4-(5-苯基-1,3,4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(简称:CO11)、2,2’,2”-(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(简称:TPBI)、2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯并咪唑(简称:mDBTBIm-II)等。
作为具有二嗪骨架的杂环化合物,例如可以使用2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2mDBTPDBq-II)、2-[3’-(二苯并噻吩-4-基)联苯-3-基]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2mDBTBPDBq-II)、2-[3’-(9H-咔唑-9-基)联苯-3-基]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2mCzBPDBq)、4,6-双[3-(菲-9-基)苯基]嘧啶(简称:4,6mPnP2Pm)、4,6-双[3-(4-二苯并噻吩基)苯基]嘧啶(简称:4,6mDBTP2Pm-II)、4,8-双[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-苯并[h]喹唑啉(简称:4,8mDBtP2Bqn)等。
作为具有吡啶骨架的杂环化合物,例如可以使用3,5-双[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]吡啶(简称:35DCzPPy)、1,3,5-三[3-(3-吡啶基)苯基]苯(简称:TmPyPB)等。
作为具有三嗪骨架的杂环化合物,例如可以使用2-[3’-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-1,1’-联苯-3-基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mFBPTzn)、2-[(1,1’-联苯)-4-基]-4-苯基-6-[9,9’-螺二(9H-芴)-2-基]-1,3,5-三嗪(简称:BP-SFTzn)、2-{3-[3-(苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-8-基)苯基]苯基}-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mBnfBPTzn)、2-{3-[3-(苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-6-基)苯基]苯基}-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mBnfBPTzn-02)等。
[具有蒽骨架的材料]
可以将具有蒽骨架的有机化合物用于层113X(i,j)。尤其是,可以适合使用具有蒽骨架和杂环骨架的双方的有机化合物。
例如,可以使用具有蒽骨架及含氮五元环骨架的双方的有机化合物。此外,可以使用环中包含两个杂原子的含氮五元环骨架和蒽骨架的双方的有机化合物。具体而言,可以将吡唑环、咪唑环、恶唑环、噻唑环等适合用于该杂环骨架。
例如,可以使用具有蒽骨架及含氮六元环骨架的双方的有机化合物。此外,可以使用环中包含两个杂原子的含氮六元环骨架和蒽骨架的双方的有机化合物。具体而言,可以将吡嗪环、吡啶环、哒嗪环等适合用于该杂环骨架。
[混合材料的结构例子]
此外,可以将混合多种物质的材料用于层113X(i,j)。具体而言,可以将包含碱金属、碱金属化合物或碱金属配合物及具有电子传输性的物质的混合材料用于层113X(i,j)。在本说明书等中,有时将上述发光器件称为Recombination-Site Tailoring Injection结构(ReSTI结构)。
注意,具有电子传输性的材料的HOMO能级更优选为-6.0eV以上。此外,碱金属、碱金属化合物或碱金属配合物优选以在层113X(i,j)的厚度方向上有浓度差的方式存在。
例如,可以使用具有8-羟基喹啉结构的金属配合物。此外,也可以使用具有8-羟基喹啉结构的金属配合物的甲基取代物(例如,2-甲基取代物或5-甲基取代物)等。
作为具有8-羟基喹啉结构的金属配合物,可以使用8-羟基喹啉-锂(简称:Liq)、8-羟基喹啉-钠(简称:Naq)等。尤其是,一价的金属离子的配合物中,优选使用锂配合物,更优选使用Liq。
<<层111X(i,j)的结构例子1>>
例如,可以将发光性材料或者发光性材料及主体材料用于层111X(i,j)。此外,可以将层111X(i,j)称为发光层。优选在空穴与电子再结合的区域中配置层111X(i,j)。由此,可以高效地将载流子复合所产生的能量作为光发射。
此外,优选从用于电极等的金属远离的方式配置层111X(i,j)。因此,可以抑制用于电极等的金属发生猝灭现象。
此外,优选调节从具有反射性的电极等到层111X(i,j)的距离,以在对应于发光波长的合适位置配置层111X(i,j)。由此,通过利用电极等所反射的光与层111X(i,j)所发射的光的干涉现象,可以相互加强振幅。此外,可以加强规定波长的光来使光谱谱线变窄。此外,可以以较高光强度得到鲜明的发光颜色。换言之,通过在电极等之间的合适位置配置层111X(i,j),可以获得微腔结构。
例如,可以将荧光发光物质、磷光发光物质或呈现热活化延迟荧光(TADF:Thermally Activated Delayed Fluorescence)的物质(也被称为TADF材料)用于发光性材料。由此,可以将因载流子的复合而产生的能量从发光性材料作为光ELX1射出(参照图5)。
[荧光发光物质]
可以将荧光发光物质用于层111X(i,j)。例如,可以将下述荧光发光物质用于层111X(i,j)。注意,荧光发光物质不局限于此,可以将各种已知的荧光发光物质用于层111X(i,j)。
具体而言,可以使用5,6-双[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-2,2’-联吡啶(简称:PAP2BPy)、5,6-双[4’-(10-苯基-9-蒽基)联苯-4-基]-2,2’-联吡啶(简称:PAPP2BPy)、N,N’-二苯基-N,N’-双[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]芘-1,6-二胺(简称:1,6FLPAPrn)、N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N’-双[3-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]芘-1,6-二胺(简称:1,6mMemFLPAPrn)、N,N’-双[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N,N’-二苯基二苯乙烯-4,4’-二胺(简称:YGA2S)、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(简称:YGAPA)、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(9,10-二苯基-2-蒽基)三苯胺(简称:2YGAPPA)、N,9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称:PCAPA)、二萘嵌苯、2,5,8,11-四(叔丁基)二萘嵌苯(简称:TBP)、4-(10-苯基-9-蒽基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBAPA)、N,N”-(2-叔丁基蒽-9,10-二基二-4,1-亚苯基)双[N,N’,N’-三苯基-1,4-苯二胺](简称:DPABPA)、N,9-二苯基-N-[4-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称:2PCAPPA)、N,N’-(芘-1,6-二基)双[(6,N-二苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃)-8-胺](简称:1,6BnfAPrn-03)、3,10-双[N-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)-N-苯基氨基]萘并[2,3-b;6,7-b’]双苯并呋喃(简称:3,10PCA2Nbf(IV)-02)、3,10-双[N-(二苯并呋喃-3-基)-N-苯基氨基]萘并[2,3-b;6,7-b’]双苯并呋喃(简称:3,10FrA2Nbf(IV)-02)等。
尤其是,以1,6FLPAPrn、1,6mMemFLPAPrn、1,6BnfAPrn-03等芘二胺化合物为代表的稠合芳族二胺化合物具有高空穴俘获性和良好的发光效率或可靠性,所以是优选的。
此外,可以使用N-[4-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-N,N’,N’-三苯基-1,4-苯二胺(简称:2DPAPPA)、N,N,N’,N’,N”,N”,N”’,N”’-八苯基二苯并[g,p]-2,7,10,15-四胺(简称:DBC1)、香豆素30、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称:2PCAPA)、N-[9,10-双(1,1’-联苯-2-基)-2-蒽基]-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称:2PCABPhA)、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,N’,N’-三苯基-1,4-苯二胺(简称:2DPAPA)、N-[9,10-双(1,1’-联苯-2-基)-2-蒽基]-N,N’,N’-三苯基-1,4-苯二胺(简称:2DPABPhA)、9,10-双(1,1’-联苯-2-基)-N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基蒽-2-胺(简称:2YGABPhA)、N,N,9-三苯基蒽-9-胺(简称:DPhAPhA)、香豆素545T、N,N’-二苯基喹吖酮(简称:DPQd)、红荧烯、5,12-双(1,1’-联苯-4-基)-6,11-二苯基并四苯(简称:BPT)等。
此外,可以使用2-(2-{2-[4-(二甲氨基)苯基]乙烯基}-6-甲基-4H-吡喃-4-亚基)丙二腈(简称:DCM1)、2-{2-甲基-6-[2-(2,3,6,7-四氢-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈(简称:DCM2)、N,N,N’,N’-四(4-甲基苯基)并四苯-5,11-二胺(简称:p-mPhTD)、7,14-二苯基-N,N,N’,N’-四(4-甲基苯基)苊并[1,2-a]荧蒽-3,10-二胺(简称:p-mPhAFD)、2-{2-异丙基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氢-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈(简称:DCJTI)、2-{2-叔丁基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氢-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈(简称:DCJTB)、2-(2,6-双{2-[4-(二甲氨基)苯基]乙烯基}-4H-吡喃-4-亚基)丙二腈(简称:BisDCM)等。
[磷光发光物质]
可以将磷光发光物质用于层111X(i,j)。例如,可以将下述磷光发光物质用于层111X(i,j)。注意,磷光发光物质不局限于此,可以将各种已知的磷光发光物质用于层111X(i,j)。
例如,可以将如下材料用于层111X(i,j):具有4H-三唑骨架的有机金属铱配合物、具有1H-三唑骨架的有机金属铱配合物、具有咪唑骨架的有机金属铱配合物、具有吸电子基团且以苯基吡啶衍生物为配体的有机金属铱配合物、具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物、具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物、具有吡啶骨架的有机金属铱配合物、稀土金属配合物、铂配合物等。
[磷光发光物质(蓝色)]
作为具有4H-三唑骨架的有机金属铱配合物等,可以使用三{2-[5-(2-甲基苯基)-4-(2,6-二甲基苯基)-4H-1,2,4-三唑-3-基-κN2]苯基-κC}铱(III)(简称:[Ir(mpptz-dmp)3])、三(5-甲基-3,4-二苯基-4H-1,2,4-三唑)铱(III)(简称:[Ir(Mptz)3])、三[4-(3-联苯)-5-异丙基-3-苯基-4H-1,2,4-三唑]铱(III)(简称:[Ir(iPrptz-3b)3])等。
作为具有1H-三唑骨架的有机金属铱配合物等,可以使用三[3-甲基-1-(2-甲基苯基)-5-苯基-1H-1,2,4-三唑]铱(III)(简称:[Ir(Mptz1-mp)3])、三(1-甲基-5-苯基-3-丙基-1H-1,2,4-三唑)铱(III)(简称:[Ir(Prptz1-Me)3])等。
作为具有咪唑骨架的有机金属铱配合物等,可以使用fac-三[1-(2,6-二异丙基苯基)-2-苯基-1H-咪唑]铱(III)(简称:[Ir(iPrpmi)3])、三[3-(2,6-二甲基苯基)-7-甲基咪唑[1,2-f]菲啶根(phenanthridinato)]铱(III)(简称:[Ir(dmpimpt-Me)3])等。
作为以具有吸电子基团的苯基吡啶衍生物为配体的有机金属铱配合物等,可以使用双[2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶根-N,C2’]铱(III)四(1-吡唑)硼酸盐(简称:FIr6)、双[2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶根-N,C2’]铱(III)吡啶甲酸盐(简称:FIrpic)、双{2-[3’,5’-双(三氟甲基)苯基]吡啶根-N,C2’}铱(III)吡啶甲酸盐(简称:[Ir(CF3ppy)2(pic)])、双[2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶根-N,C2’]铱(III)乙酰丙酮(简称:FIracac)等。
上述物质是发射蓝色磷光的化合物,并且是在440nm至520nm具有发光波长的峰的化合物。
[磷光发光物质(绿色)]
作为具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物等,可以使用三(4-甲基-6-苯基嘧啶根)铱(III)(简称:[Ir(mppm)3])、三(4-叔丁基-6-苯基嘧啶根)铱(III)(简称:[Ir(tBuppm)3])、(乙酰丙酮根)双(6-甲基-4-苯基嘧啶根)铱(III)(简称:[Ir(mppm)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双(6-叔丁基-4-苯基嘧啶根)铱(III)(简称:[Ir(tBuppm)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双[6-(2-降冰片基)-4-苯基嘧啶根]铱(III)(简称:[Ir(nbppm)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双[5-甲基-6-(2-甲基苯基)-4-苯基嘧啶根]铱(III)(简称:[Ir(mpmppm)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双(4,6-二苯基嘧啶根)铱(III)(简称:[Ir(dppm)2(acac)])等。
作为具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物等,可以使用(乙酰丙酮根)双(3,5-二甲基-2-苯基吡嗪根)铱(III)(简称:[Ir(mppr-Me)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双(5-异丙基-3-甲基-2-苯基吡嗪根)铱(III)(简称:[Ir(mppr-iPr)2(acac)])等。
作为具有吡啶骨架的有机金属铱配合物等,可以使用三(2-苯基吡啶根-N,C2’)铱(III)(简称:[Ir(ppy)3])、双(2-苯基吡啶根-N,C2’)铱(III)乙酰丙酮(简称:[Ir(ppy)2(acac)])、双(苯并[h]喹啉)铱(III)乙酰丙酮(简称:[Ir(bzq)2(acac)])、三(苯并[h]喹啉)铱(III)(简称:[Ir(bzq)3])、三(2-苯基喹啉-N,C2’]铱(III)(简称:[Ir(pq)3])、双(2-苯基喹啉-N,C2’)铱(III)乙酰丙酮(简称:[Ir(pq)2(acac)])、[2-d3-甲基-8-(2-吡啶基-κN)苯并呋喃并[2,3-b]吡啶-κC]双[2-(5-d3-甲基-2-吡啶基-κN2)苯基-κC]铱(III)(简称:[Ir(5mppy-d3)2(mbfpypy-d3)])、[2-d3-甲基-(2-吡啶基-κN)苯并呋喃并[2,3-b]吡啶-κC]双[2-(2-吡啶基-κN)苯基-κC]铱(III)(简称:[Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)])等。
作为稀土金属配合物,可以举出三(乙酰丙酮根)(单菲咯啉)铽(III)(简称:[Tb(acac)3(Phen)])等。
上述物质主要是发射绿色磷光的化合物,并且在500nm至600nm具有发光波长的峰。此外,由于具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物具有特别优异的可靠性或发光效率,所以是特别优选的。
[磷光发光物质(红色)]
作为具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物等,可以使用(二异丁酰基甲烷根)双[4,6-双(3-甲基苯基)嘧啶根]铱(III)(简称:[Ir(5mdppm)2(dibm)])、双[4,6-双(3-甲基苯基)嘧啶根)(二新戊酰基甲烷根)铱(III)(简称:[Ir(5mdppm)2(dpm)])、双[4,6-二(萘-1-基)嘧啶根](二新戊酰基甲烷根)铱(III)(简称:[Ir(d1npm)2(dpm)])等。
作为具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物等,可以使用(乙酰丙酮根)双(2,3,5-三苯基吡嗪根)铱(III)(简称:[Ir(tppr)2(acac)])、双(2,3,5-三苯基吡嗪根)(二新戊酰基甲烷根)铱(III)(简称:[Ir(tppr)2(dpm)])、(乙酰丙酮根)双[2,3-双(4-氟苯基)喹喔啉合(quinoxalinato)]铱(III)(简称:[Ir(Fdpq)2(acac)])等。
作为具有吡啶骨架的有机金属铱配合物等,可以使用三(1-苯基异喹啉-N,C2’)铱(III)(简称:[Ir(piq)3])、双(1-苯基异喹啉-N,C2’)铱(III)乙酰丙酮(简称:[Ir(piq)2(acac)])等。
作为稀土金属配合物等,可以举出三(1,3-二苯基-1,3-丙二酮基)(单菲咯啉)铕(III)(简称:[Eu(DBM)3(Phen)])、三[1-(2-噻吩甲酰基)-3,3,3-三氟丙酮](单菲咯啉)铕(III)(简称:[Eu(TTA)3(Phen)])等。
作为铂配合物等,可以使用2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-卟啉铂(II)(简称:PtOEP)等。
上述物质是发射红色磷光的化合物,并且在600nm至700nm具有发光峰。此外,具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物可以获得红色发光,其具有能够适合用于显示装置的色度。
[呈现热活化延迟荧光(TADF)的物质]
可以将TADF材料用于层111X(i,j)。例如,可以将以下所示的TADF材料用于发光性材料。注意,不局限于此,可以将各种已知的TADF材料用于发光性材料。
由于TADF材料中S1能级与T1能级之差小而可以利用少量热能量将三重激发态反系间窜跃(上转换)为单重激发态。由此,可以高效地从三重激发态生成单重激发态。此外,可以将三重激发态转换成发光。
以两种物质形成激发态的激基复合物(Exciplex)因S1能级和T1能级之差极小而具有可以将三重激发能转换为单重激发能的TADF材料的功能。
注意,作为T1能级的指标,可以使用在低温(例如,77K至10K)下观察到的磷光光谱。关于TADF材料,优选的是,当以通过在荧光光谱的短波长侧的尾处引切线得到的外推线的波长能量为S1能级并以通过在磷光光谱的短波长侧的尾处引切线得到的外推线的波长能量为T1能级时,S1与T1之差为0.3eV以下,更优选为0.2eV以下。
此外,当使用TADF材料作为发光物质时,主体材料的S1能级优选比TADF材料的S1能级高。此外,主体材料的T1能级优选比TADF材料的T1能级高。
例如,可以将富勒烯及其衍生物、吖啶及其衍生物以及伊红衍生物等用于TADF材料。此外,可以将包含镁(Mg)、锌(Zn)、镉(Cd)、锡(Sn)、铂(Pt)、铟(In)或钯(Pd)等的含金属卟啉用于TADF材料。
具体而言,可以使用以下述结构式表示的原卟啉-氟化锡配合物(SnF2(ProtoIX))、中卟啉-氟化锡配合物(SnF2(Meso IX))、血卟啉-氟化锡配合物(SnF2(Hemato IX))、粪卟啉四甲酯-氟化锡配合物(SnF2(Copro III-4Me)、八乙基卟啉-氟化锡配合物(SnF2(OEP))、初卟啉-氟化锡配合物(SnF2(Etio I))以及八乙基卟啉-氯化铂配合物(PtCl2OEP)等。
[化学式1]
此外,例如可以将具有富π电子型杂芳环和缺π电子型杂芳环的一方或双方的杂环化合物用于TADF材料。
具体而言,可以使用以下述结构式表示的2-(联苯-4-基)-4,6-双(12-苯基吲哚并[2,3-a]咔唑-11-基)-1,3,5-三嗪(简称:PIC-TRZ)、9-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-9’-苯基-9H,9’H-3,3’-联咔唑(简称:PCCzTzn)、2-{4-[3-(N-苯基-9H-咔唑-3-基)-9H-咔唑-9-基]苯基}-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:PCCzPTzn)、2-[4-(10H-吩恶嗪-10-基)苯基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:PXZ-TRZ)、3-[4-(5-苯基-5,10-二氢吩嗪-10-基)苯基]-4,5-二苯基-1,2,4-三唑(简称:PPZ-3TPT)、3-(9,9-二甲基-9H-吖啶-10-基)-9H-氧杂蒽-9-酮(简称:ACRXTN)、双[4-(9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶)苯基]硫砜(简称:DMAC-DPS)、10-苯基-10H,10’H-螺[吖啶-9,9’-蒽]-10’-酮(简称:ACRSA)等。
[化学式2]
此外,该杂环化合物具有富π电子型杂芳环和缺π电子型杂芳环,电子传输性和空穴传输性都高,所以是优选的。尤其是,在具有缺π电子杂芳环的骨架中,吡啶骨架、二嗪骨架(嘧啶骨架、吡嗪骨架、哒嗪骨架)及三嗪骨架稳定且可靠性良好,所以是优选的。尤其是,苯并呋喃并嘧啶骨架、苯并噻吩并嘧啶骨架、苯并呋喃并吡嗪骨架、苯并噻吩并吡嗪骨架的受体性高且可靠性良好,所以是优选的。
此外,在具有富π电子型杂芳环的骨架中,吖啶骨架、吩恶嗪骨架、吩噻嗪骨架、呋喃骨架、噻吩骨架及吡咯骨架稳定且可靠性良好,所以优选具有上述骨架中的至少一个。此外,作为呋喃骨架优选使用二苯并呋喃骨架,作为噻吩骨架优选使用二苯并噻吩骨架。作为吡咯骨架,特别优选使用吲哚骨架、咔唑骨架、吲哚咔唑骨架、联咔唑骨架、3-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-9H-咔唑骨架。
在富π电子型杂芳环和缺π电子型杂芳环直接键合的物质中,富π电子杂芳环的电子供给性和缺π电子型杂芳环的电子接收性都高而S1能级与T1能级之间的能量差变小,可以高效地获得热活化延迟荧光,所以是特别优选的。此外,也可以使用键合有如氰基等吸电子基团的芳香环代替缺π电子型杂芳环。此外,作为富π电子骨架,可以使用芳香胺骨架、吩嗪骨架等。
此外,作为缺π电子骨架,可以使用氧杂蒽骨架、二氧化噻吨(thioxanthenedioxide)骨架、噁二唑骨架、三唑骨架、咪唑骨架、蒽醌骨架、苯基硼烷或boranthrene等含硼骨架、苯甲腈或氰苯等具有腈基或氰基的芳香环或杂芳环、二苯甲酮等羰骨架、氧化膦骨架、砜骨架等。
如此,可以使用缺π电子骨架及富π电子骨架代替缺π电子杂芳环和富π电子杂芳环中的至少一个。
<<层111X(i,j)的结构例子2>>
可以将具有载流子传输性的材料用于主体材料。例如,可以将具有空穴传输性的材料、具有电子传输性的材料、呈现热活化延迟荧光(TADF:Thermally Activated DelayedFluorescence)的材料、具有蒽骨架的材料及混合材料等用于主体材料。注意,优选将其带隙大于层111X(i,j)中的发光性材料的材料用于主体材料。因此,可以抑制层111X(i,j)所产生的从激子到主体材料的能量转移。
[具有空穴传输性的材料]
可以将空穴迁移率为1×10-6cm2/Vs以上的材料用于具有空穴传输性的材料。
例如,可以将可用于层112X(i,j)的具有空穴传输性的材料用于层111X(i,j)。具体而言,可以将可用于空穴传输层的具有空穴传输性的材料用于层111X(i,j)。
[具有电子传输性的材料]
例如,可以将金属配合物或具有缺π电子杂芳环骨架的有机化合物用于具有电子传输性的材料。
例如,可以将可用于层113X(i,j)的具有电子传输性的材料用于层111X(i,j)。具体而言,可以将可用于电子传输层的具有电子传输性的材料用于层111X(i,j)。
[具有蒽骨架的材料]
可以将具有蒽骨架的有机化合物用于主体材料。尤其是,在作为发光物质使用荧光发光物质时,具有蒽骨架的有机化合物很合适。由此,可以实现发光效率及耐久性良好的发光器件。
作为具有蒽骨架的有机化合物,具有二苯基蒽骨架,尤其是具有9,10-二苯基蒽骨架的有机化合物在化学上稳定,所以是优选的。此外,在主体材料具有咔唑骨架时,空穴的注入及传输性提高,所以是优选的。尤其是,在主体材料具有二苯并咔唑骨架的情况下,其HOMO能级比咔唑浅0.1eV左右,不仅空穴容易注入,而且空穴传输性及耐热性也得到提高,所以是优选的。注意,从上述空穴注入及传输性的观点来看,也可以使用苯并芴骨架或二苯并芴骨架代替咔唑骨架。
因此,作为主体材料优选使用具有9,10-二苯基蒽骨架和咔唑骨架的物质、具有9,10-二苯基蒽骨架和苯并咔唑骨架的物质、具有9,10-二苯基蒽骨架和二苯并咔唑骨架的物质。
例如,可以使用6-[3-(9,10-二苯基-2-蒽)苯基]-苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃(简称:2mBnfPPA)、9-苯基-10-{4-(9-苯基-9H-芴-9-基)联苯-4’-基}蒽(简称:FLPPA)、9-(1-萘基)-10-[4-(2-萘基)苯基]蒽(简称:αN-βNPAnth)、9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称:PCzPA)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基(anthracenyl))苯基]-9H-咔唑(简称:CzPA)、7-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-7H-二苯并[c,g]咔唑(简称:cgDBCzPA)、3-[4-(1-萘基)-苯基]-9-苯基-9H-咔唑(简称:PCPN)等。
尤其是,CzPA、cgDBCzPA、2mBnfPPA、PCzPA呈现非常良好的特性。
[呈现热活化延迟荧光(TADF)的物质]
可以将TADF材料用于主体材料。TADF材料可以通过反系间窜跃将三重态激发能转换为单重态激发能。此外,载流子优选在TADF材料中再结合。由此,可以高效地通过反系间窜跃将因载流子再结合而产生的三重态激发能转换为单重态激发能。此外,可以将激发能转移到发光物质。换言之,TADF材料被用作能量施主,发光物质被用作能量受体。由此,可以提高发光器件的发光效率。
作为能量受体,可以适当地用荧光发光物质。尤其是在TADF材料的S1能级比荧光发光物质的S1能级高的情况下,可以得到高发光效率。此外,TADF材料的T1能级更优选比荧光发光物质的S1能级高。此外,TADF材料的T1能级更优选比荧光发光物质的T1能级高。
此外,优选使用呈现与荧光发光物质的最低能量一侧的吸收带的波长重叠的发光的TADF材料。由此,激发能容易从TADF材料转移到荧光发光物质,可以高效地得到发光。
此外,被用作能量受体的荧光发光物质优选包含发光体(发光因素骨架)及位于该发光体周围的保护基。此外,更优选包含多个保护基。由此,可以抑制在TADF材料中生成的三重激发能转移到荧光发光物质的三重激发能。
在此,发光体是指在荧光发光物质中成为发光的原因的原子团(骨架)。发光体优选为具有π键的骨架,优选包含芳香环,并优选具有稠合芳香环或稠合杂芳环。
作为稠合芳香环或稠合杂芳环,可以举出菲骨架、二苯乙烯骨架、吖啶酮骨架、吩恶嗪骨架、吩噻嗪骨架等。尤其是,具有萘骨架、蒽骨架、芴骨架、骨架、三亚苯骨架、并四苯骨架、芘骨架、苝骨架、香豆素骨架、喹吖啶酮骨架、萘并双苯并呋喃骨架的荧光发光物质具有高荧光量子产率,所以是优选的。
此外,作为配置在发光体周围的保护基,优选为不具有π键的取代基。例如,优选为饱和烃,具体而言,可以使用甲基、碳原子数为3以上且10以下的具有分支的烷基、形成环的碳原子数为3以上且10以下的取代或未取代的环烷基、碳原子数为3以上且10以下的三烷基硅基作为保护基。不具有π键的取代基缺少传输载流子的功能。由此,可以在几乎不影响到载流子传输或载流子复合的状态下使荧光发光物质的发光体远离TADF材料,以适当地设定TADF材料与荧光发光物质的发光体之间的距离。此外,可以抑制基于德克斯特机理的能量转移,并可以促进基于福斯特机理的能量转移。
例如,可以将可用于发光性材料的TADF材料用于主体材料。
[混合材料的结构例子1]
此外,可以将混合多种物质的材料用于主体材料。例如,可以将具有电子传输性的材料和具有空穴传输性的材料用于混合材料。混合的材料中的具有空穴传输性的材料和具有电子传输性的材料的重量比例为(具有空穴传输性的材料/具有电子传输性的材料)=(1/19)以上且(19/1)以下即可。由此,可以容易调整层111X(i,j)的载流子传输性。此外,可以更简便地进行复合区域的控制。
[混合材料的结构例子2]
可以将混合磷光发光物质的材料用于主体材料。磷光发光物质在作为发光物质使用荧光发光物质时可以被用作对荧光发光物质供应激发能的能量施主。
在将混合磷光发光物质的材料用于主体材料的情况下,磷光发光物质优选包含保护基。此外,更优选包含多个保护基。
此外,作为保护基,优选为不具有π键的取代基。例如,优选为饱和烃,具体而言,可以使用碳原子数为3以上且10以下的具有分支的烷基、形成环的碳原子数为3以上且10以下的取代或未取代的环烷基、碳原子数为3以上且10以下的三烷基硅基作为保护基。不具有π键的取代基缺少传输载流子的功能。由此,可以在几乎不影响到载流子传输或载流子复合的状态下使荧光发光物质的发光体远离磷光发光物质,以适当地设定磷光发光物质与荧光发光物质的发光体之间的距离。此外,可以抑制基于德克斯特机理的能量转移,并可以促进基于福斯特机理的能量转移。
基于同样的理由,在将混合磷光发光物质的材料用于主体材料的情况下,荧光发光物质优选包含发光体(发光因素骨架)及位于该发光体周围的保护基。此外,更优选包含多个保护基。
[混合材料的结构例子3]
此外,可以将包含形成激基复合物的材料的混合材料用于主体材料。例如,可以将所形成的激基复合物的发射光谱与发光物质的最低能量一侧的吸收带的波长重叠的材料用于主体材料。因此,可以使能量转移变得顺利,从而提高发光效率。此外,可以抑制驱动电压。通过采用这样的结构,可以高效地得到利用从激基复合物到发光物质(磷光材料)的能量转移的ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer:激基复合物-三重态能量转移)的发光。
可以将磷光发光物质用于形成激基复合物的材料的至少一个。由此,可以利用反系间窜跃。或者,可以高效地将三重激发能转换为单重激发能。
作为形成激基复合物的材料的组合,具有空穴传输性的材料的HOMO能级优选为具有电子传输性的材料的HOMO能级以上。或者,具有空穴传输性的材料的LUMO能级优选为具有电子传输性的材料的LUMO能级以上。由此,可以高效地形成激基复合物。此外,材料的LUMO能级及HOMO能级可以从电化学特性(还原电位及氧化电位)求出。具体而言,可以利用循环伏安法(CV)测定法测量还原电位及氧化电位。
注意,激基复合物的形成例如可以通过如下方法确认:对具有空穴传输性的材料的发射光谱、具有电子传输性的材料的发射光谱及混合这些材料而成的混合膜的发射光谱进行比较,当观察到混合膜的发射光谱比各材料的发射光谱向长波长一侧漂移(或者在长波长一侧具有新的峰值)的现象时说明形成有激基复合物。或者,对具有空穴传输性的材料的瞬态光致发光(PL)、具有电子传输性的材料的瞬态PL及混合这些材料而成的混合膜的瞬态PL进行比较,当观察到混合膜的瞬态PL寿命与各材料的瞬态PL寿命相比具有长寿命成分或者延迟成分的比率变大等瞬态响应不同时说明形成有激基复合物。此外,可以将上述瞬态PL称为瞬态电致发光(EL)。换言之,对具有空穴传输性的材料的瞬态EL、具有电子传输性的材料的瞬态EL及这些材料的混合膜的瞬态EL进行比较,观察瞬态响应的不同,可以确认激基复合物的形成。
<<中间层106X(i,j)的结构例子>>
中间层106X(i,j)具有将电子和空穴分别供应到单元103X(i,j)和单元103X2(i,j)中的一方和另一方的功能。
中间层106X(i,j)可以使用单层或由多个层构成的叠层。例如,中间层106X(i,j)包括层106X1(i,j)及层106X2(i,j)。层106X2(i,j)被夹在层106X1(i,j)与单元103X2(i,j)之间。
<<层106X2(i,j)的结构例子>>
例如,可以将如下材料用于层106X2(i,j),即通过施加电压可以对阳极一侧供应电子且对阴极一侧供应空穴的材料。具体而言,可以将电子供应到配置在阳极一侧的单元103X(i,j),并可以将空穴供应到配置在阴极一侧的单元103X2(i,j)。此外,可以将层106X2(i,j)称为电荷产生层。
可以将具有受体性的物质用于层106X2(i,j)。此外,也可以将包含多种物质的复合材料用于层106X2(i,j)。
[具有受体性的物质]
可以将有机化合物及无机化合物用于具有受体性的物质。具有受体性的物质借助于施加电场而能够从相邻的空穴传输层或具有空穴传输性的材料抽出电子。
例如,可以将具有吸电子基团(卤基或氰基)的化合物用于具有受体性的物质。此外,具有受体性的有机化合物可以利用蒸镀容易地形成。因此,可以提高发光器件的生产率。
具体而言,可以使用7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(简称:F4-TCNQ)、氯醌、2,3,6,7,10,11-六氰-1,4,5,8,9,12-六氮杂三亚苯(简称:HAT-CN)、1,3,4,5,7,8-六氟四氰(hexafluorotetracyano)-萘醌二甲烷(naphthoquinodimethane)(简称:F6-TCNNQ)、2-(7-二氰基亚甲基-1,3,4,5,6,8,9,10-八氟-7H-芘-2-亚基)丙二腈等。
尤其是,HAT-CN这样的吸电子基团键合于具有多个杂原子的稠合芳香环的化合物热稳定,所以是优选的。
此外,包括吸电子基团(尤其是如氟基等卤基或氰基)的[3]轴烯衍生物的电子接收性非常高,所以是优选的。
具体而言,可以使用α,α’,α”-1,2,3-环丙烷三亚基(ylidene)三[4-氰-2,3,5,6-四氟苯乙腈]、α,α’,α”-1,2,3-环丙烷三亚基三[2,6-二氯-3,5-二氟-4-(三氟甲基)苯乙腈]、α,α’,α”-1,2,3-环丙烷三亚基三[2,3,4,5,6-五氟苯乙腈]等。
此外,可以将钼氧化物或钒氧化物、钌氧化物、钨氧化物、锰氧化物等用于具有受体性的物质。
此外,可以使用酞菁类配合物化合物如酞菁(简称:H2Pc)或铜酞菁(CuPc)等;具有芳香胺骨架的化合物如4,4’-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称:DPAB)、N,N’-双{4-[双(3-甲基苯基)氨基]苯基}-N,N’-二苯基-(1,1’-联苯)-4,4’-二胺(简称:DNTPD)等。
此外,可以使用聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)等高分子等。
[复合材料的结构例子1]
此外,可以将包含具有受体性的物质及具有空穴传输性的材料的复合材料用于层106X2(i,j)。
例如,可以将具有芳香胺骨架的化合物、咔唑衍生物、芳烃、具有乙烯基的芳烃、高分子化合物(低聚物、树枝状聚合物、聚合物等)等用于复合材料中的具有空穴传输性的材料。此外,可以将空穴迁移率为1×10-6cm2/Vs以上的材料适合用于复合材料中的具有空穴传输性的材料。
此外,可以将具有较深HOMO能级的物质适合用于复合材料中的具有空穴传输性的材料。具体而言,HOMO能级优选为-5.7eV以上且-5.3eV以下。由此,可以容易将空穴注入到层112X2(i,j)。此外,可以容易将空穴注入到单元103X2(i,j)。此外,可以提高发光器件的可靠性。
作为具有芳香胺骨架的化合物,例如可以使用N,N’-二(对甲苯基)-N,N’-二苯基-对亚苯基二胺(简称:DTDPPA)、4,4’-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称:DPAB)、N,N’-双{4-[双(3-甲基苯基)氨基]苯基}-N,N’-二苯基-(1,1’-联苯)-4,4’-二胺(简称:DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]苯(简称:DPA3B)等。
作为咔唑衍生物,例如可以使用3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称:PCzPCA1)、3,6-双[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称:PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(简称:PCzPCN1)、4,4’-二(N-咔唑基)联苯(简称:CBP)、1,3,5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(简称:TCPB)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称:CzPA)、1,4-双[4-(N-咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯等。
作为芳烃,例如可以使用2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(简称:t-BuDNA)、2-叔丁基-9,10-二(1-萘基)蒽、9,10-双(3,5-二苯基苯基)蒽(简称:DPPA)、2-叔丁基-9,10-双(4-苯基苯基)蒽(简称:t-BuDBA)、9,10-二(2-萘基)蒽(简称:DNA)、9,10-二苯基蒽(简称:DPAnth)、2-叔丁基蒽(简称:t-BuAnth)、9,10-双(4-甲基-1-萘基)蒽(简称:DMNA)、2-叔丁基-9,10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽、9,10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽、2,3,6,7-四甲基-9,10-二(1-萘基)蒽、2,3,6,7-四甲基-9,10-二(2-萘基)蒽、9,9’-联蒽、10,10’-二苯基-9,9’-联蒽、10,10’-双(2-苯基苯基)-9,9’-联蒽、10,10’-双[(2,3,4,5,6-五苯基)苯基]-9,9’-联蒽、蒽、并四苯、红荧烯、苝、2,5,8,11-四(叔丁基)苝、并五苯、晕苯等。
作为具有乙烯基的芳烃,例如可以使用4,4’-双(2,2-二苯基乙烯基)联苯(简称:DPVBi)、9,10-双[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(简称:DPVPA)等。
作为高分子化合物,例如可以使用聚(N-乙烯基咔唑)(简称:PVK)、聚(4-乙烯基三苯胺)(简称:PVTPA)、聚[N-(4-{N’-[4-(4-二苯基氨基)苯基]苯基-N’-苯基氨基}苯基)甲基丙烯酰胺](简称:PTPDMA)、聚[N,N’-双(4-丁基苯基)-N,N’-双(苯基)联苯胺](简称:Poly-TPD)等。
此外,例如可以将具有咔唑骨架、二苯并呋喃骨架、二苯并噻吩骨架及蒽骨架中的任意个的物质适合用于复合材料的具有空穴传输性的材料。此外,可以使用如下物质,即包含具有包括二苯并呋喃环或二苯并噻吩环的取代基的芳香胺、包括萘环的芳香单胺、或者9-芴基通过亚芳基键合于胺的氮的芳香单胺的物质。注意,当使用包括N,N-双(4-联苯)氨基的物质时,可以提高发光器件的可靠性。
作为这些材料,例如可以使用N-(4-联苯)-6,N-二苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-8-胺(简称:BnfABP)、N,N-双(4-联苯)-6-苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-8-胺(简称:BBABnf)、4,4’-双(6-苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-8-基)-4”-苯基三苯基胺(简称:BnfBB1BP)、N,N-双(4-联苯)苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-6-胺(简称:BBABnf(6))、N,N-双(4-联苯)苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-8-胺(简称:BBABnf(8))、N,N-双(4-联苯)苯并[b]萘并[2,3-d]呋喃-4-胺(简称:BBABnf(II)(4))、N,N-双[4-(二苯并呋喃-4-基)苯基]-4-氨基-对三联苯基(简称:DBfBB1TP)、N-[4-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-N-苯基-4-联苯胺(简称:ThBA1BP)、4-(2-萘基)-4’,4”-二苯基三苯基胺(简称:BBAβNB)、4-[4-(2-萘基)苯基]-4’,4”-二苯基三苯基胺(简称:BBAβNBi)、4,4’-二苯基-4”-(6;1’-联萘基-2-基)三苯基胺(简称:BBAαNβNB)、4,4’-二苯基-4”-(7;1’-联萘基-2-基)三苯基胺(简称:BBAαNβNB-03)、4,4’-二苯基-4”-(7-苯基)萘基-2-基三苯基胺(简称:BBAPβNB-03)、4,4’-二苯基-4”-(6;2’-联萘基-2-基)三苯基胺(简称:BBA(βN2)B)、4,4’-二苯基-4”-(7;2’-联萘基-2-基)-三苯基胺(简称:BBA(βN2)B-03)、4,4’-二苯基-4”-(4;2’-联萘基-1-基)三苯基胺(简称:BBAβNαNB)、4,4’-二苯基-4”-(5;2’-联萘基-1-基)三苯基胺(简称:BBAβNαNB-02)、4-(4-联苯基)-4’-(2-萘基)-4”-苯基三苯基胺(简称:TPBiAβNB)、4-苯基-4’-(1-萘基)三苯基胺(简称:αNBA1BP)、4,4’-双(1-萘基)三苯基胺(简称:αNBB1BP)、4,4’-二苯基-4”-[4’-(咔唑-9-基)联苯-4-基]三苯基胺(简称:YGTBi1BP)、4’-[4-(3-苯基-9H-咔唑-9-基)苯基]三(1,1’-联苯-4-基)胺(简称:YGTBi1BP-02)、4-二苯基-4’-(2-萘基)-4”-{9-(4-联苯基)咔唑}三苯基胺(简称:YGTBiβNB)、N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-N-[4-(1-萘基)苯基]-9,9’-螺双[9H-芴]-2-胺(简称:PCBNBSF)、N,N-双(4-联苯基)-9,9’-螺双[9H-芴]-2-胺(简称:BBASF)、N,N-双(1,1’-联苯-4-基)-9,9’-螺双[9H-芴]-4-胺(简称:BBASF(4))、N-(1,1’-联苯-2-基)-N-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺双[9H-芴]-4-胺(简称:oFBiSF)、N-(4-联苯)-N-(二苯并呋喃-4-基)-9,9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称:FrBiF)、N-[4-(1-萘基)苯基]-N-[3-(6-苯基二苯并呋喃-4-基)苯基]-1-萘基胺(简称:mPDBfBNBN)、4-苯基-4’-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(简称:BPAFLP)、4-苯基-3’-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(简称:mBPAFLP)、4-苯基-4’-[4-(9-苯基芴-9-基)苯基]三苯基胺(简称:BPAFLBi)、4-苯基-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(简称:PCBA1BP)、4,4’-二苯基-4”-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(简称:PCBBi1BP)、4-(1-萘基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(简称:PCBANB)、4,4’-二(1-萘基)-4”-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(简称:PCBNBB)、N-苯基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]螺-9,9’-二芴-2-胺(简称:PCBASF)、N-(1,1’-联苯-4-基)-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称:PCBBiF)、N,N-双(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺双-9H-芴-4-胺、N,N-双(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺双-9H-芴-3-胺、N,N-双(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺双-9H-芴-2-胺、N,N-双(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺双-9H-芴-1-胺等。
<<层106X1(i,j)的结构例子>>
例如,可以将具有电子传输性的材料用于层106X1(i,j)。此外,可以将层106X1(i,j)称为电子中继层。通过使用层106X1(i,j),可以使接触于层106X1(i,j)的阳极侧的层远离接触于层106X1(i,j)的阴极侧的层。此外,可以减轻接触于层106X1(i,j)的阳极侧的层和接触于层106X1(i,j)的阴极侧的层间的相互作用。由此,可以向接触于层106X1(i,j)的阳极侧的层顺利地供应电子。
可以将如下物质适合用于层106X1(i,j),即其LUMO能级位于接触于层106X1(i,j)的阳极侧的层中的具有受体性的物质的LUMO能级与接触于层106X1(i,j)的阴极侧的层中的物质的LUMO能级间的物质。
例如,可以将如下材料用于层106X1(i,j),即在-5.0eV以上,优选在-5.0eV以上且-3.0eV以下,更优选在-4.0eV以上且-3.3eV以下的范围内具有LUMO能级的材料。
此外,可以使用包含未成对电子的材料。具体而言,可以将酞菁类材料用于层106X1(i,j)。此外,可以将具有金属-氧键合和芳香配体的金属配合物用于层106X1(i,j)。
<<单元103X2(i,j)的结构例子1>>
单元103X2(i,j)具有单层结构或叠层结构。例如,单元103X2(i,j)包括层111X2(i,j)、层112X2(i,j)以及层113X2(i,j)(参照图5)。单元103X(i,j)具有发射光ELX1的功能。
层111X2(i,j)具有被夹在层112X2(i,j)与层113X2(i,j)之间的区域,层112X2(i,j)具有被夹在中间层106X(i,j)与层111X2(i,j)之间的区域,并且层113X2(i,j)具有被夹在电极552X(i,j)与层111X2(i,j)之间的区域。
例如,可以将选自发光层、空穴传输层、电子传输层以及载流子阻挡层等功能层中的层用于单元103X2(i,j)。此外,可以将选自空穴注入层、电子注入层、激子阻挡层以及电荷产生层等功能层中的层用于单元103X2(i,j)。
此外,可以将可用于单元103X(i,j)的结构应用于单元103X2(i,j)。
例如,可以将与应用于单元103X(i,j)的结构相同的结构应用于单元103X2(i,j)。此外,可以将改变了单元103X(i,j)的部分厚度的结构应用于单元103X2(i,j)。由此,可以调整从具有反射性的电极等至层111X2(i,j)的距离。此外,通过利用电极等所反射的光与层111X2(i,j)所发射的光的干涉现象,可以相互加强振荡。此外,可以构成微小谐振器结构(微腔结构)。
<<单元103X2(i,j)的结构例子2>>
例如,可以将虽然与单元103X(i,j)不同但发射具有与单元103X(i,j)所发射的光ELX1相同的色相的光的结构应用于单元103X2(i,j)。
具体而言,可以将与层111X(i,j)不同的结构应用于层111X2(i,j)。例如,一方使用荧光发光物质,另一方使用磷光发光物质。
此外,具体而言,可以将与层112X(i,j)不同的结构应用于层112X2(i,j)。
此外,具体而言,可以将与层113X(i,j)不同的结构应用于层113X2(i,j)。
<发光器件550X(i,j)的结构例子2>
此外,发光器件550X(i,j)包括电极551X(i,j)、电极552X(i,j)、单元103X(i,j)、单元103X2(i,j)、中间层106X(i,j)以及层105X2(i,j)。
层105X2(i,j)具有被夹在单元103X(i,j)与中间层106X(i,j)之间的区域。
<<层105X2(i,j)的结构例子>>
例如,可以将具有电子注入性的材料用于层105X2(i,j)。此外,可以将层105X2(i,j)称为电子注入层。
例如,可以将包含具有电子传输性的有机化合物及具有施主性的无机化合物的混合材料用于层105X2(i,j)。
[具有电子传输性的有机化合物的结构例子1]
可以将包含非共用电子对的有机化合物用于具有电子传输性的有机化合物。该有机化合物与具有施主性的无机化合物到相互作用,形成单占据分子轨道。
例如,作为具有非共用电子对的有机化合物,可以使用4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(简称:BPhen)、2,9-二(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(简称:NBPhen)、二喹喔啉并[2,3-a:2’,3’-c]吩嗪(简称:HATNA)、2,4,6-三[3’-(吡啶-3-基)联苯基-3-基]-1,3,5-三嗪(简称:TmPPPyTz)等。此外,与BPhen相比,NBPhen具有高玻璃化转变温度(Tg),从而具有高耐热性。
[具有电子传输性的有机化合物的结构例子2]
此外,可以将具有缺π电子杂芳环的有机化合物用于层105X2(i,j)。具体而言,可以使用具有吡啶环、二嗪环(嘧啶环、吡嗪环、哒嗪环)以及三嗪环中的至少一个的化合物。
此外,可以将最低未占据分子轨道(LUMO)能级在-3.6eV以上且-2.3eV以下的范围的有机化合物用于层105X2(i,j)。一般来说,可以利用循环伏安法(CV)测定法、光电子能谱法、光吸收能谱法及逆光电子能谱法等估计有机化合物的HOMO能级及LUMO能级。
[无机化合物的结构例子1]
可以将包含金属元素及氧的无机化合物用作具有施主性的无机化合物。例如,可以使用包含碱金属及氧的无机化合物。此外,可以使用包含碱土金属及氧的无机化合物。尤其是,优选使用包含Li及氧的无机化合物。
由此,可以控制发光器件的驱动电压。此外,可以控制显示装置的功耗。其结果是,提供一种方便性、实用性或可靠性优异的新颖显示装置。
<发光器件550X(i,j)的结构例子3>
发光器件550X(i,j)包括电极551X(i,j)、电极552X(i,j)、单元103X(i,j)以及层104X(i,j)。
层104X(i,j)具有被夹在电极551X(i,j)与单元103X(i,j)之间的区域。
<<电极551X(i,j)的结构例子>>
例如,可以将导电材料用于电极551X(i,j)。具体而言,可以将包含金属、合金或导电化合物的膜的单层或叠层用于电极551X(i,j)。
例如,可以将高效地反射光的膜用于电极551X(i,j)。具体而言,可以将包含银及铜等的合金、包含银及钯等的合金或铝等金属膜用于电极551X(i,j)。
此外,例如可以将使光的一部分透过并反射光的其他部分的金属膜用于电极551X(i,j)。由此,可以使发光器件550X(i,j)具有微腔结构。此外,与其他的光相比可以更高效地取出规定波长的光。此外,可以取出光谱的半宽窄的光。此外,可以取出鲜明的颜色的光。
此外,例如可以将对可见光具有透光性的膜用于电极551X(i,j)。具体而言,可以将薄到透射光的程度的金属膜、合金膜或导电氧化物膜的单层或叠层用于电极551X(i,j)。
尤其是,优选将具有4.0eV以上的功函数的材料用于电极551X(i,j)。
例如,可以使用包含铟的导电氧化物。具体而言,可以使用氧化铟、氧化铟-氧化锡(简称:ITO)、包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡(简称:ITSO)、氧化铟-氧化锌、包含氧化钨及氧化锌的氧化铟(简称:IWZO)等。
此外,例如可以使用包含锌的导电氧化物。具体而言,可以使用氧化锌、添加有镓的氧化锌、添加有铝的氧化锌等。
此外,例如可以使用金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)或金属材料的氮化物(例如,氮化钛)等。此外,可以使用石墨烯。
<<层104X(i,j)的结构例子>>
例如,例如,可以将具有空穴注入性的材料用于层104X(i,j)。此外,可以将层104X(i,j)称为空穴注入层。
具体而言,可以将具有受体性的物质用于层104X(i,j)。此外,可以将包含多种物质的复合材料用于层104X(i,j)。由此,例如可以容易从电极551X(i,j)注入空穴。此外,可以降低发光器件的驱动电压。
[具有受体性的物质]
例如,可以将可用于层106X2(i,j)的具有受体性的物质用于层104X(i,j)。
[复合材料的结构例子1]
此外,例如,可以将包含具有受体性的物质及具有空穴传输性的材料的复合材料用于层104X(i,j)。具体而言,可以将可用于层106X2(i,j)的复合材料用于层104X(i,j)。此外,包含该复合材料的层106X2(i,j)的电阻率为1×102[Ω·cm]以上且1×108[Ω·cm]以下。
由此,可以容易将空穴注入到单元103X(i,j)。此外,可以容易将空穴注入到层112X(i,j)。此外,可以提高发光器件的可靠性。
此外,在将包含碱金属、碱金属化合物或碱金属配合物及具有电子传输性的物质的混合材料用于层113X(i,j)的情况下,优选将该复合材料用于层104X(i,j)。尤其是,可以将具有-5.7eV以上且-5.4eV以下的较深HOMO能级HM1的具有空穴传输性的材料和具有受体性的物质的复合材料用于层104X(i,j)。由此,可以提高发光器件的可靠性。
此外,可以将该混合材料用于层113X(i,j),将该复合材料用于层104X(i,j),并将具有相对于上述较深HOMO能级HM1在-0.2eV以上且0eV以下的范围的HOMO能级HM2的物质用于层112X(i,j)。由此,可以进一步提高发光器件的可靠性。
[复合材料的结构例子2]
例如,可以将包含具有受体性的物质、具有空穴传输性的材料及碱金属的氟化物或碱土金属的氟化物的复合材料用作具有空穴注入性的材料。尤其是,可以适合使用氟原子的原子比率为20%以上的复合材料。因此,可以降低层104X(i,j)的折射率。此外,可以在发光器件内部形成折射率低的层。此外,可以提高发光器件的外部量子效率。
<发光器件550X(i,j)的结构例子4>
此外,发光器件550X(i,j)包括电极551X(i,j)、电极552X(i,j)、单元103X2(i,j)以及层105X(i,j)。
电极552X(i,j)具有与电极551X(i,j)重叠的区域,单元103X2(i,j)具有被夹在电极552X(i,j)与电极551X(i,j)之间的区域。此外,层105X(i,j)具有被夹在电极552X(i,j)与单元103X2(i,j)之间的区域。
<<电极552X(i,j)的结构例子>>
例如,可以将导电材料用于电极552X(i,j)。具体而言,可以将包含金属、合金或导电化合物的膜的单层或叠层用于电极552X(i,j)。
例如,可以将可以用于电极551X(i,j)的材料用于电极552X(i,j)。尤其是,优选将与电极551X(i,j)相比低功函数的材料用于电极552X(i,j)。具体而言,可以使用具有3.8eV以下的功函数的材料。
例如,可以将属于元素周期表中的第1族的元素、属于元素周期表中的第2族的元素、稀土金属及包含它们的合金用于电极552X(i,j)。
具体而言,可以将锂(Li)、铯(Cs)等、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)等、铕(Eu)、镱(Yb)等及包含它们的合金(MgAg、AlLi)用于电极552X(i,j)。
<<层105X(i,j)的结构例子>>
例如,可以将具有电子注入性的材料用于层105X(i,j)。此外,可以将层105X(i,j)称为电子注入层。
具体而言,可以将具有施主性的物质用于层105X(i,j)。或者,可以将具有施主性的物质及具有电子传输性的材料的复合材料用于层105X(i,j)。或者,可以将电子化合物用于层105X(i,j)。由此,例如可以从电极552X(i,j)容易注入电子。或者,除了功函数较小的材料以外,还可以将功函数较大的材料用于电极552X(i,j)。或者,不依赖于功函数,可以从宽范围的材料中选择用于电极552X(i,j)的材料。具体而言,可以将Al、Ag、ITO、包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡等用于电极552X(i,j)。此外,可以降低发光器件的驱动电压。
[具有施主性的物质]
例如,可以将碱金属、碱土金属、稀土金属或它们的化合物(氧化物、卤化物、碳酸盐等)用作具有施主性的物质。此外,可以将四硫并四苯(tetrathianaphthacene)(简称:TTN)、二茂镍、十甲基二茂镍等有机化合物用作具有施主性的物质。
作为碱金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐),可以使用氧化锂、氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、碳酸锂、碳酸铯、8-羟基喹啉-锂(简称:Liq)等。
作为碱土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐),可以使用氟化钙(CaF2)等。
[复合材料的结构例子1]
此外,可以将复合多种物质的材料用于具有电子注入性材料。例如,可以将具有施主性的物质及具有电子传输性的材料用于复合材料。
[具有电子传输性的材料]
例如,可以将金属配合物或具有缺π电子杂芳环骨架的有机化合物用于具有电子传输性的材料。
具体而言,可以将可用于单元103X(i,j)的具有电子传输性的材料用于复合材料。
[复合材料的结构例子2]
此外,可以将微晶状态的碱金属的氟化物和具有电子传输性的材料用于复合材料。此外,可以将微晶状态的碱土金属的氟化物及具有电子传输性的材料用于复合材料。尤其是,可以适合使用包含50wt%以上的碱金属的氟化物或碱土金属的氟化物的复合材料。此外,可以适合使用包含具有联吡啶骨架的有机化合物的复合材料。因此,可以降低层105X(i,j)的折射率。此外,可以提高发光器件的外部量子效率。
[复合材料的结构例子3]
例如,可以将包含具有非共用电子对的第一有机化合物及第一金属的复合材料用于层105X(i,j)。此外,第一有机化合物的电子数与第一金属的电子数的总和优选为奇数。此外,相对于第一有机化合物1摩尔的第一金属的摩尔比率优选为0.1以上且10以下,更优选为0.2以上且2以下,进一步优选为0.2以上且0.8以下。
由此,包含非共用电子对的第一有机化合物可以与第一金属起到相互作用,形成单占据分子轨道(SOMO:Singly Occupied Molecular Orbital)。此外,在将电子从电极552X(i,j)注入到层105X(i,j)的情况下,可以降低两者之间存在的势垒。此外,第一金属与水或氧之间的反应性较弱,由此可以提高发光器件的抗湿性。
此外,可以在层105X(i,j)中使用一种复合材料,其中通过电子自旋共振(ESR:Electron spin resonance)测量的自旋密度优选为1×1016spins/cm3以上,更优选为5×1016spins/cm3以上,进一步优选为1×1017spins/cm3以上。
[包含非共用电子对的有机化合物]
例如,可以将具有电子传输性的材料用于具有非共用电子对的有机化合物。例如,可以使用具有缺π电子杂芳环的化合物。具体而言,可以使用具有吡啶环、二嗪环(嘧啶环、吡嗪环、哒嗪环)以及三嗪环中的至少一个的化合物。由此,可以降低发光器件的驱动电压。
此外,具有非共用电子对的有机化合物的最低未占据分子轨道(LUMO:LowestUnoccupied Molecular Orbital)优选为-3.6eV以上且-2.3eV以下。一般来说,可以使用循环伏安法(CV)、光电子能谱法、光吸收能谱法、逆光电子能谱法等估计有机化合物的HOMO及LUMO能级。
例如,作为具有非共用电子对的有机化合物,可以使用4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(简称:BPhen)、2,9-二(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(简称:NBPhen)、二喹喔啉并[2,3-a:2’,3’-c]吩嗪(简称:HATNA)、2,4,6-三[3’-(吡啶-3-基)联苯基-3-基]-1,3,5-三嗪(简称:TmPPPyTz)等。此外,与BPhen相比,NBPhen具有高玻璃化转变温度(Tg),从而具有高耐热性。
此外,例如,作为具有非共用电子对的有机化合物,可以使用铜酞菁。铜酞菁的电子数为奇数。
[第一金属]
例如,在具有非共用电子对的第一有机化合物的电子数为偶数的情况下,可以将属于元素周期表中的奇数族的金属及第一有机化合物的复合材料用于层105X(i,j)。
例如,第7族金属的锰(Mn)、第9族金属的钴(Co)、第11族金属的铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、第13族金属的铝(Al)、铟(In)都属于元素周期表中的奇数族。此外,与第7族或第9族元素相比,第11族元素具有低熔点,适合用于真空蒸镀。尤其是,Ag的熔点低,因此这是优选的。
通过将Ag用于电极552X(i,j)及层105X(i,j),可以提高层105X(i,j)与电极552X(i,j)的贴紧性。
此外,在具有非共用电子对的第一有机化合物的电子数为奇数的情况下,可以将属于元素周期表中的偶数族的第一金属及第一有机化合物的复合材料用于层105X(i,j)。例如,第8族金属的铁(Fe)属于元素周期表中的偶数族。
[电子化合物]
例如,可以将对钙和铝的混合氧化物以高浓度添加电子的物质等用于具有电子注入性的材料。
本实施方式可以与本说明书所示的其他实施方式适当地组合。
(实施方式3)
在本实施方式中,参照图6至图9说明本发明的一个方式的显示装置的结构。
图6是说明本发明的一个方式的显示装置的结构的图。图6A是说明本发明的一个方式的显示装置的俯视图,图6B是说明显示装置的一部分的俯视图。
图7是说明本发明的一个方式的显示装置的像素的电路图。
图8是说明本发明的一个方式的显示装置的结构的截面图。图8A是说明图6A所示的截断线a1-a2处、截断线a3-a4处以及一组像素703(i,j)的截面的图。图8B是说明可用于本发明的一个方式的显示装置的晶体管的截面图。
图9是说明本发明的一个方式的显示装置的结构的图。图9A是说明本发明的一个方式的显示装置的一部分的立体图,图9B是沿图9A所示的像素的截断线Y1-Y2处、截断线Y3-Y4处的截面图,并且图9C是沿图9A所示的像素的截断线X1-X2处的截面图。
图10是说明本发明的一个方式的显示装置的一组像素的结构的截面图。
注意,在本说明书中,有时将取1以上的整数的值的变数用于符号。例如,有时将包含取1以上的整数的值的变数p的(p)用于指定最大为p个构成要素中的任一个的符号的一部分。此外,例如,有时将包含取1以上的整数的值的变数m及变数n的(m,n)用于指定最大为m×n个构成要素中的任一个的符号的一部分。
在本说明书等中,有时将在各颜色的发光器件(这里为蓝色(B)、绿色(G)及红色(R))中分别形成发光层或分别涂布发光层的结构称为SBS(Side By Side)结构。此外,在本说明书等中,有时将可发射白色光的发光器件称为白色发光器件。白色发光器件通过与着色层(例如,滤色片)组合来可以实现全彩色显示的显示装置。
此外,发光器件大致可以分为单结构和串联结构。单结构的器件优选具有如下结构:在一对电极间包括一个发光单元,而且该发光单元包括一个以上的发光层。在使用两个发光层得到白色发光的情况下,以两个发光层的各发光颜色处于补色关系的方式选择发光层即可。例如,通过使第一发光层的发光颜色与第二发光层的发光颜色处于补色关系,可以得到在发光器件整体上以白色发光的结构。此外,在使用三个以上的发光层得到白色发光的情况下,三个以上的发光层的各发光颜色组合而得到在发光器件整体上以白色发光的结构即可。
串联结构的器件优选具有如下结构:在一对电极间包括两个以上的多个发光单元,而且各发光单元包括一个以上的发光层。为了得到白色发光,采用组合从多个发光单元的发光层发射的光来得到白色发光的结构即可。注意,得到白色发光的结构与单结构中的结构同样。此外,在串联结构的器件中,优选在多个发光单元间设置电荷产生层等中间层。
此外,在对上述白色发光器件(单结构或串联结构)和SBS结构的发光器件进行比较的情况下,可以使SBS结构的发光器件的功耗比白色发光器件低。想要降低功耗的器件优选采用SBS结构的发光器件。另一方面,白色发光器件的制造工艺比SBS结构的发光器件简单,由此可以降低制造成本或者提高制造成品率,所以是优选的。
<显示装置700的结构例子1>
显示装置700具有显示区域231,显示区域231包括一组像素703(i,j)(参照图6A)。此外,显示区域231还包括相邻的一组像素703(i,j)与一组像素703(i+1,j)(参照图6B)。
<<显示区域231的结构例子1>>
例如,显示区域231每英寸包括500个以上的一群一组像素。此外,每英寸包括1000个以上、优选为5000个以上、更优选为10000个以上的一群一组像素。由此,例如可以在将显示装置700用于护目镜型显示装置时减轻纱门效应。
<<显示区域231的结构例子2>>
例如,显示区域231包括多个像素。例如,显示区域231在行方向上包括7600个以上的像素,在列方向上包括4300个以上的像素。具体而言,在行方向上包括7680个像素,在列方向上包括4320个像素。由此,可以显示清晰图像。
<<像素703(i,j)的结构例子1>>
可以将多个像素用于像素703(i,j)(参照图6B)。例如,可以使用显示色相不同的颜色的多个像素。注意,可以将多个像素的每一个换称为子像素。此外,可以以多个子像素为一组而将其换称为像素。
由此,可以对该多个像素所显示的颜色进行加法混色或减法混色。此外,可以显示用各个像素不能显示的色相的颜色。
具体而言,可以将显示蓝色的像素702B(i,j)、显示绿色的像素702G(i,j)及显示红色的像素702R(i,j)用于像素703(i,j)。此外,可以将像素702B(i,j)、像素702G(i,j)及像素702R(i,j)的每一个换称为子像素。
此外,例如,可以对上述一组追加显示白色等的像素等而将其用于像素703(i,j)。此外,可以将显示青色的像素、显示品红色的像素及显示黄色的像素用于像素703(i,j)。
此外,例如,可以对上述一组追加发射红外线的像素而将其用于像素703(i,j)。具体而言,可以将发射一种光的像素用于像素703(i,j),该光包括波长为650nm以上且1000nm以下的光。
<显示装置700的结构例子2>
显示装置700包括基材510、功能层520及显示区域231(参照图6A及图8A)。此外,显示装置700包括绝缘膜705以及基材770。
基材510包括驱动电路GD及端子519B。另外,虽未图示,但基材510包括驱动电路SD。驱动电路SD生成第一图像信号及第二图像信号。注意,可以将基材510换称为功能层。
功能层520与基材510重叠,功能层520包括像素电路530G(i,j)及像素电路530B(i,j)。注意,功能层520被夹在基材770与基材510之间。另外,绝缘膜705被夹在功能层520与基材770之间,绝缘膜705具有使功能层520及基材770贴合的功能。
像素电路530G(i,j)被供应第一图像信号,像素电路530B(i,j)被供应第二图像信号。
显示区域231包括一组像素703(i,j),一组像素703(i,j)包括像素702G(i,j)及像素702B(i,j)。
像素702G(i,j)包括发光器件550G(i,j)及像素电路530G(i,j)。发光器件550G(i,j)通过开口部591G与像素电路530G(i,j)电连接(参照图8A)。
像素702B(i,j)包括发光器件550B(i,j)及像素电路530B(i,j)。发光器件550B(i,j)通过开口部591B与像素电路530B(i,j)电连接。
注意,发光器件550G(i,j)及发光器件550B(i,j)被夹在基材770与功能层520之间。此外,显示装置通过基材770显示信息(参照图8A)。换言之,发光器件550G(i,j)向没有配置功能层520的方向发射光。此外,可以将发光器件550G(i,j)称为顶部发射型发光器件。
<<驱动电路GD的结构例子>>
驱动电路GD具有供应第一选择信号及第二选择信号的功能。例如,驱动电路GD与导电膜G1(i)及导电膜G2(i)电连接并分别供应第一选择信号及第二选择信号。
<<驱动电路SD的结构例子>>
驱动电路SD具有供应图像信号及控制信号的功能,控制信号具有第一电平及第二电平。例如,驱动电路SD与导电膜S1g(j)及导电膜S2g(j)电连接并分别供应图像信号及控制信号。
<显示装置700的结构例子3>
显示装置700包括导电膜G1(i)、导电膜G2(i)、导电膜S1g(j)、导电膜S2g(j)、导电膜ANO及导电膜VCOM2(参照图7)。
例如,导电膜G1(i)被供应第一选择信号,导电膜G2(i)被供应第二选择信号,导电膜S1g(j)被供应图像信号,导电膜S2g(j)被供应控制信号。
<<像素703(i,j)的结构例子2>>
一组像素703(i,j)包括像素702G(i,j)(参照图6B)。像素702G(i,j)包括像素电路530G(i,j)及发光器件550G(i,j)(参照图7)。
<<像素电路530G(i,j)的结构例子1>>
像素电路530G(i,j)被供应第一选择信号,像素电路530G(i,j)根据第一选择信号取得图像信号。例如,可以使用导电膜G1(i)供应第一选择信号(参照图7)。或者,可以使用导电膜S1g(j)供应图像信号。注意,可以将供应第一选择信号且使像素电路530G(i,j)取得图像信号的工作称为“写入”。
<<像素电路530G(i,j)的结构例子2>>
像素电路530G(i,j)包括开关SW21、开关SW22、晶体管M21、电容器C21及节点N21(参照图7)。此外,像素电路530G(i,j)包括节点N22、电容器C22及开关SW23。
晶体管M21包括与节点N21电连接的栅电极、与发光器件550G(i,j)电连接的第一电极、与导电膜ANO电连接的第二电极。
开关SW21具有与节点N21电连接的第一端子、与导电膜S1g(j)电连接的第二端子以及具有根据导电膜G1(i)的电位控制导通状态或非导通状态的功能的栅电极。
开关SW22具有与导电膜S2g(j)电连接的第一端子及具有根据导电膜G2(i)的电位控制导通状态或非导通状态的功能的栅电极。
电容器C21包括与节点N21电连接的导电膜、与开关SW22的第二电极电连接的导电膜。
由此,可以将图像信号储存在节点N21中。此外,可以使用开关SW22改变节点N21的电位。此外,可以使用节点N21的电位控制发光器件550G(i,j)所发射的光的强度。
<<晶体管M21的结构例子>>
可以将底栅型晶体管或顶栅型晶体管等用于功能层520。具体而言,可以将晶体管用于开关。
晶体管包括半导体膜508、导电膜504、导电膜507A及导电膜507B(参照图8B)。晶体管例如形成在绝缘膜501C上。
半导体膜508包括与导电膜507A电连接的区域508A及与导电膜507B电连接的区域508B。半导体膜508包括区域508A和区域508B之间的区域508C。
导电膜504包括与区域508C重叠的区域,导电膜504具有栅电极的功能。
绝缘膜506包括夹在半导体膜508与导电膜504之间的区域。绝缘膜506具有栅极绝缘膜的功能。
导电膜507A具有源电极的功能和漏电极的功能中的一方,导电膜507B具有源电极的功能和漏电极的功能中的另一方。另外,导电膜507A与导电膜512A电连接,导电膜507B与导电膜512B电连接。
此外,可以将导电膜524用于晶体管。导电膜524包括在其与导电膜504之间夹着半导体膜508的区域。导电膜524具有第二栅电极的功能。绝缘膜501D夹在半导体膜508与导电膜524之间,并具有第二栅极绝缘膜的功能。注意,绝缘膜518覆盖晶体管,绝缘膜501C被夹在绝缘膜501B与绝缘膜501D之间。另外,绝缘膜516包括绝缘膜516A及绝缘膜516B。
在形成用于像素电路的晶体管的半导体膜的工序中,可以形成用于驱动电路的晶体管的半导体膜。例如,可以将半导体膜用于驱动电路,该半导体膜具有与像素电路的晶体管中的半导体膜相同的组成。
<<半导体膜508的结构例子1>>
例如,可以将包含第14族元素的半导体用于半导体膜508。具体而言,可以将包含硅的半导体用于半导体膜508。
[氢化非晶硅]
例如,可以将氢化非晶硅用于半导体膜508。或者,可以将微晶硅等用于半导体膜508。由此,例如,可以提供与将多晶硅用于半导体膜508的功能面板相比显示不均匀较少的功能面板。或者,容易实现功能面板的大型化。
[多晶硅]
例如,可以将多晶硅用于半导体膜508。由此,例如,可以实现比将氢化非晶硅用于半导体膜508的晶体管高的场效应迁移率。或者,例如,可以实现比将氢化非晶硅用于半导体膜508的晶体管高的驱动能力。或者,例如,可以实现比将氢化非晶硅用于半导体膜508的晶体管高的像素开口率。
或者,例如,可以实现比将氢化非晶硅用于半导体膜508的晶体管高的可靠性。
或者,例如,可以使制造晶体管时需要的温度比使用单晶硅的晶体管低。
或者,可以通过同一工序形成用于驱动电路的晶体管的半导体膜及用于像素电路的晶体管的半导体膜。或者,可以在与形成有像素电路的衬底同一衬底上形成驱动电路。或者,可以减少构成电子设备的构件数量。
[单晶硅]
例如,可以将单晶硅用于半导体膜508。由此,例如,可以实现比将氢化非晶硅用于半导体膜508的功能面板高的清晰度。或者,例如,可以提供与将多晶硅用于半导体膜508的功能面板相比显示不均匀较少的功能面板。或者,例如,可以提供智能眼镜或头戴显示器。
<<半导体膜508的结构例子2>>
例如,可以将金属氧化物用于半导体膜508。由此,与利用例如将硅用于半导体膜的晶体管的像素电路相比,可以延长像素电路能够保持图像信号的时间。具体而言,可以抑制闪烁的发生,并以低于30Hz、优选为低于1Hz、更优选为低于1次/分的频率供应选择信号。其结果是,可以降低数据处理装置的使用者的眼睛疲劳。此外,可以降低用于驱动的功耗。
例如,可以利用使用氧化物半导体的晶体管。具体而言,可以将包含铟的氧化物半导体、包含铟、镓及锌的氧化物半导体或包含铟、镓、锌及锡的氧化物半导体用于半导体膜。
例如,可以使用关闭状态时的泄漏电流比将硅用于半导体膜的晶体管小的晶体管。具体而言,可以将在半导体膜中使用氧化物半导体的晶体管用于开关等。由此,与将使用硅的晶体管用于开关的电路相比,可以以更长的时间保持浮动节点的电位。
与使用非晶硅的晶体管相比,在半导体膜中使用金属氧化物的晶体管(也称为OS晶体管)的场效应迁移率极高。另外,OS晶体管的关闭状态下的源极和漏极间的泄漏电流(以下,也称为关态电流)极低,可以长期间保持与该晶体管串联连接的电容器中储存的电荷。另外,通过使用OS晶体管,可以降低显示装置的功耗。
另外,室温下的每沟道宽度1μm的OS晶体管的关态电流值可以为1aA(1×10-18A)以下、1zA(1×10-21A)以下或1yA(1×10-24A)以下。注意,室温下的每沟道宽度1μm的Si晶体管的关态电流值为1fA(1×10-15A)以上且1pA(1×10-12A)以下。因此,也可以说OS晶体管的关态电流比Si晶体管的关态电流低10位左右。
另外,在提高像素电路所包括的发光器件的发光亮度时,需要增大流过发光器件的电流量。为此,需要提高像素电路所包括的驱动晶体管的源极-漏极间电压。因为OS晶体管的源极-漏极间的耐压比Si晶体管高,所以可以对OS晶体管的源极-漏极间施加高电压。由此,通过作为像素电路所包括的驱动晶体管使用OS晶体管,可以增大流过发光器件的电流量而提高发光器件的发光亮度。
另外,当晶体管在饱和区域中工作时,与Si晶体管相比,OS晶体管可以使随着栅极-源极间电压的变化的源极-漏极间电流的变化细小。因此,通过作为像素电路所包括的驱动晶体管使用OS晶体管,可以根据栅极-源极间电压的变化详细决定流过源极-漏极间的电流,所以可以控制流过发光器件的电流量。由此,可以增大由像素电路表示的灰度。
另外,关于晶体管在饱和区域中工作时流过的电流的饱和特性,与Si晶体管相比,OS晶体管即使逐渐地提高源极-漏极间电压也可以使稳定的电流(饱和电流)流过。因此,通过将OS晶体管用作驱动晶体管,即使例如包含EL材料的发光器件的电流-电压特性发生不均匀,也可以使稳定的电流流过发光器件。也就是说,OS晶体管当在饱和区域中工作时即使提高源极-漏极间电压,源极-漏极间电流也几乎不变,因此可以使发光器件的发光亮度稳定。
如上所述,通过作为像素电路所包括的驱动晶体管使用OS晶体管,可以实现“黑色模糊的抑制”、“发光亮度的上升”、“多灰度化”、“发光器件不均匀的抑制”等。
<<半导体膜508的结构例子3>>
例如,可以将化合物半导体用于晶体管的半导体。具体而言,可以使用包含镓、砷的半导体。
例如,可以将有机半导体用于晶体管的半导体。具体而言,可以将包含聚并苯类或石墨烯的有机半导体用于半导体膜。
<<发光器件550G(i,j)的结构例子1>>
发光器件550G(i,j)与像素电路530G(i,j)电连接(参照图7)。此外,发光器件550G(i,j)根据节点N21的电位进行工作。
发光器件550G(i,j)包括电极551G(i,j)及电极552G(i,j)。电极551G(i,j)与像素电路530G(i,j)电连接,电极552G(i,j)与导电膜VCOM2电连接。
例如,可以将有机电致发光元件、无机电致发光元件、发光二极管或QDLED(Quantum Dot LED:量子点发光二极管)等用于发光器件550G(i,j)。
<显示装置700的结构例子4>
本实施方式中说明的显示装置700包括一组像素703(i,j)(参照图9A)。
<<一组像素703(i,j)的结构例子>>
一组像素703(i,j)包括像素702G(i,j)、像素702B(i,j)以及像素702R(i,j)。
像素702G(i,j)包括发光器件550G(i,j),像素702B(i,j)包括发光器件550B(i,j),并且像素702R(i,j)包括发光器件550R(i,j)。
例如,可以在截断线X1-X2方向上以间距为2.8μm的方式配置发光器件。此外,可以在截断线Y3-Y4方向上以间距为8.4μm的方式配置发光器件。此外,可以将发光器件之间的间隙设定为0.55μm。由此,可以提高显示装置的清晰度。此外,可以提高开口率。
<<发光器件550G(i,j)的结构例子2>>
发光器件550G(i,j)包括电极551G(i,j)、电极552G(i,j)、单元103G(i,j)、单元103G2(i,j)、中间层106G(i,j)、层105G2(i,j)以及层104G(i,j)(参照图9B)。
导电膜552包括电极552G(i,j),导电膜552与导电膜VCOM2电连接。
<<发光器件550B(i,j)的结构例子1>>
在发光器件550B(i,j)与发光器件550G(i,j)之间有绝缘膜573(参照图9C)。
<<绝缘膜573的结构例子1>>
例如,可以将绝缘性无机材料、绝缘性有机材料或包含无机材料及有机材料的绝缘性复合材料用于绝缘膜573。
具体而言,可以将无机氧化物膜、无机氮化物膜、无机氧氮化物膜等或层叠有选自这些材料中的多个材料的叠层材料用于绝缘膜573。
例如,可以将包含氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氧化铝膜等或层叠有选自这些膜中的多个材料的叠层材料的膜用于绝缘膜573。氮化硅膜是致密的膜,具有优良的抑制杂质扩散的功能。
例如,可以将聚酯、聚烯烃、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚硅氧烷或丙烯酸树脂等或选自上述树脂中的多个树脂的叠层材料或复合材料等用于绝缘膜573。
<<绝缘膜573的结构例子2>>
绝缘膜573包括绝缘膜573(1)及绝缘膜573(2)。
例如,可以将绝缘性无机材料用于绝缘膜573(1)。具体而言,可以将氧化铝用于绝缘膜573(1)。例如,可以将通过利用化学气相沉积法或原子层沉积法(ALD:Atomic LayerDeposition)等形成的致密膜用作绝缘膜573(1)。
此外,例如,可以将绝缘性有机材料用于绝缘膜573(2)。具体而言,可以将聚酰亚胺树脂或丙烯酸树脂用于绝缘膜573(2)。此外,可以将具有感光性的材料用于绝缘膜573(2)。
<<发光器件550R(i,j)的结构例子1>>
此外,发光器件550R(i,j)与发光器件550G(i,j)之间有绝缘膜573。
<显示装置700的结构例子5>
显示装置700包括发光器件550G(i,j)及发光器件550B(i,j)(参照图9C及图10)。此外,包括发光器件550R(i,j)。
<<发光器件550G(i,j)的结构例子3>>
发光器件550G(i,j)包括电极551G(i,j)、电极552G(i,j)、单元103G(i,j)、单元103G2(i,j)、中间层106G(i,j)以及层105G2(i,j)。此外,单元103G(i,j)及单元103G2(i,j)具有发射绿色相的光的结构。
例如,可以将在实施方式1中说明的结构应用于发光器件550G(i,j)。
<<发光器件550B(i,j)的结构例子2>>
发光器件550B(i,j)包括电极551B(i,j)、电极552B(i,j)、单元103B(i,j)、单元103B2(i,j)、中间层106B(i,j)以及层105B2(i,j)。此外,单元103B(i,j)及单元103B2(i,j)具有发射蓝色相的光的结构。
例如,可以将在实施方式1中说明的结构应用于发光器件550B(i,j)。
<<发光器件550R(i,j)的结构例子2>>
发光器件550R(i,j)包括电极551R(i,j)、电极552R(i,j)、单元103R(i,j)、单元103R2(i,j)、中间层106R(i,j)以及层105R2(i,j)。此外,单元103R(i,j)及单元103R2(i,j)具有发射红色相的光的结构。
例如,可以将在实施方式1中说明的结构应用于发光器件550R(i,j)。
<<中间层106G(i,j)、中间层106B(i,j)、中间层106R(i,j)的结构例子>>
在中间层106B(i,j)与中间层106G(i,j)之间有间隙106GB(i,j)(参照图10)。由此,可以抑制流过中间层106G(i,j)与中间层106B(i,j)间的电流。此外,可以抑制发生在发光器件550G(i,j)与发光器件550B(i,j)间的串扰现象。
此外,在中间层106R(i,j)与中间层106G(i,j)间有间隙106RG(i,j)。由此,可以抑制流过中间层106R(i,j)与中间层106G(i,j)间的电流。此外,可以抑制发生在发光器件550R(i,j)与发光器件550G(i,j)间的串扰现象。
<<层105G2(i,j)、层105B2(i,j)、层105R2(i,j)的结构例子>>
在层105B2(i,j)与层105G2(i,j)间有间隙105GB2(i,j)(参照图10)。
此外,在层105R2(i,j)与层105G2(i,j)间有间隙105RG2(i,j)。
<<层104G(i,j)、层104B(i,j)、层104R(i,j)的结构例子>>
在层104B(i,j)与层104G(i,j)之间有间隙104GB(i,j)(参照图10)。由此,可以抑制流过层104G(i,j)与层104B(i,j)间的电流。此外,可以抑制发生在发光器件550G(i,j)与发光器件550B(i,j)间的串扰现象。
此外,在层104R(i,j)与层104G(i,j)间有间隙104RG(i,j)。由此,可以抑制流过层104R(i,j)与层104G(i,j)间的电流。此外,可以抑制发生在发光器件550R(i,j)与发光器件550G(i,j)间的串扰现象。
在本说明书等中,有时将使用金属掩模或FMM(Fine Metal Mask,高精细金属掩模)而制造的器件称为具有MM(Metal Mask)结构的器件。此外,在本说明书等中,将不使用金属掩模或FMM而制造的器件称为具有MML(Metal Mask Less)结构的器件。MML结构的显示装置由于不使用金属掩模制造,因此其像素配置及像素形状等的设计自由度比FMM结构或MM结构的显示装置高。
在MML结构的显示装置的制造方法中,岛状EL层不使用金属掩模的图案来形成,而在整个表面沉积EL层之后对该EL层进行加工来形成。因此,可以实现至今难以实现的高清晰的显示装置或高开口率的显示装置。并且,因为可以分别形成各颜色的EL层,所以可以实现极为鲜明、对比度极高且显示品质极高的显示装置。此外,通过在EL层上设置牺牲层,可以降低在显示装置的制造工序中EL层受到的损坏,而可以提高发光器件的可靠性。
此外,本发明的一个方式的显示装置可以采用没有设置覆盖像素电极的端部的绝缘物的结构。换言之,可以采用像素电极与EL层间没有设置绝缘物的结构。通过采用该结构,可以有效地提取来自EL层的发光,而可以使视角依赖性极小。例如,在本发明的一个方式的显示装置中,视角(在从斜侧看屏幕时维持一定对比度的最大角度)可以为100°以上且小于180°、优选为150°以上且170°以下的范围内。此外,上下左右都可以采用上述视角。通过采用本发明的一个方式的显示装置,视角依赖性得到提高,可以提高图像的可见度。
注意,在显示装置为高精细金属掩模(FMM)的器件时,像素配置的结构等有时有限制。在此,以下对FMM结构进行说明。
在制造FMM结构时,在EL蒸镀时与衬底对置地设置以EL材料被蒸镀在所希望的区域中的方式设置有开口部的金属掩模(也称为FMM)。然后,通过FMM进行EL蒸镀,以在所希望的区域中蒸镀EL材料。当EL蒸镀时的衬底尺寸变大时,FMM的尺寸也变大,其重量也变大。此外,在EL蒸镀时因为热等被施加到FMM,所以有时FMM变形。或者,还有在EL蒸镀时对FMM施加一定拉力来进行蒸镀的方法等,所以FMM的重量及强度是重要的参数。
因此,在设计FMM结构的器件的像素配置的结构的情况下,需要考虑上述参数等,而需要在一定限制下进行研究。另一方面,本发明的一个方式的显示装置采用MML结构来制造,因此发挥如下优异效果,即与FMM结构相比像素配置的结构等自由度高。此外,本结构例如非常适合于柔性装置等,像素和驱动电路中的任一方或双方可以采用各种电路配置。
本发明的一个方式的显示装置具有包括OS晶体管和具有MML(Metal Mask Less)结构的发光器件的结构。通过采用该结构,可以使可流过晶体管的泄漏电流以及可在相邻的发光元件间流过的泄漏电流(也称为横向泄漏电流、侧泄漏电流等)极低。此外,通过采用上述结构,在图像显示在显示装置上时观看者可以观测到图像的鲜锐度、图像的锐度、高色饱和度和高对比度中的任一个或多个。此外,通过采用可流过晶体管的泄漏电流及发光元件间的横向泄漏电流极低的结构,可以进行在显示黑色时可发生的光泄露(所谓的泛白)等极少的显示(也称为全黑色显示)。
本实施方式可以与本说明书所示的其他实施方式适当地组合。
(实施方式4)
在本实施方式,参照图11至图16对本发明的一个方式的显示装置及显示系统进行说明。
图11是说明本发明的一个方式的显示装置的结构的方框图。
图12是说明图11所示的显示部的结构的方框图。
图13是说明本发明的一个方式的显示装置的结构的方框图。
图14是说明图13所示的像素的结构的电路图。
图15是说明本发明的一个方式的显示装置的结构的方框图。
图16A是校正方法的流程图,图16B是说明校正方法的示意图。
<显示装置的结构例子1>
然后,图11示出用来说明显示装置10中的各结构的方框图。显示装置包括驱动电路40、功能电路50及显示部60。
<<驱动电路40的结构例子1>>
作为一个例子,驱动电路40包括栅极驱动器41及源极驱动器42。栅极驱动器41具有驱动用来向像素电路62R、62G、62B输出信号的多个栅极线GL的功能。源极驱动器42具有驱动用来向像素电路62R、62G、62B输出信号的多个源极线SL的功能。此外,驱动电路40将用来由像素电路62R、62G、62B进行显示的电压通过多个布线供应到像素电路62R、62G、62B。
<<功能电路50的结构例子1>>
功能电路50包括CPU51,可以将CPU51用于数据的运算处理。此外,CPU51包括CPU核心53。CPU核心53包括用来暂时保持运算处理所使用的数据的触发器80。触发器80包括多个扫描触发器81,各扫描触发器81与设置在显示部60中的备份电路82电连接。在触发器80与备份电路82之间进行扫描触发器的数据(备份数据)的输入及输出。
<<显示部60>>
参照图12及图11说明显示部60内的备份电路82及子像素的像素电路62R、62G、62B的配置的结构例子。
图12示出在显示部60中多个像素61被配置为矩阵状的结构。像素61除了像素电路62R、62G、62B之外还包括备份电路82。如上所述,备份电路82及像素电路62R、62G、62B都可以由OS晶体管构成,因此可以配置在相同像素内。
显示部60包括设置有像素电路62R、62G、62B、备份电路82的多个像素61。如图12所说明,备份电路82不一定需要配置在作为反复单位的像素61内。可以根据显示部60的形状、像素电路62R、62G、62B的形状等自由地配置。
<显示装置的结构例子2>
图13是示意性地示出作为本发明的一个方式的显示装置的显示装置10的结构例子的方框图。显示装置10包括层20及层30,层30例如可以层叠设置在层20的上方。在层20与层30之间可以设置层间绝缘体或用来电连接不同层间的导电体。
<<层20>>
在层20中设置的晶体管例如可以为在沟道形成区域中包含硅的晶体管(也称为Si晶体管),例如可以为在沟道形成区域中包含单晶硅的晶体管。尤其是,当作为在层20中设置的晶体管使用在沟道形成区域中包含单晶硅的晶体管时,可以增大该晶体管的通态电流。由此,可以高速地驱动层20所包括的电路,所以是优选的。此外,因为Si晶体管可以通过沟道长度为3nm至10nm的微型加工来形成,所以可以实现设置有CPU、GPU等加速器、应用处理器等的显示装置10。
层20中设置有驱动电路40及功能电路50。层20的Si晶体管可以增大该晶体管的通态电流。因此可以使各电路高速驱动。
<<驱动电路40的结构例子2>>
驱动电路40包括用来驱动像素电路62R、62G、62B的栅极线驱动电路、源极线驱动电路等。作为一个例子,驱动电路40包括用来驱动显示部60的像素61的栅极线驱动电路及源极线驱动电路。通过将驱动电路40配置在与设置有显示部的层30不同的层20中,可以增大层30中的显示部的占有面积。此外,驱动电路40也可以包括被用作接口的LVDS(LowVoltage Differential Signaling:低压差分信号)电路或D/A(Digital to Analog:模拟数字)转换电路等,该接口用来从显示装置10的外部接收图像数据等数据。层20的Si晶体管可以增大该晶体管的通态电流。此外,也可以根据各电路的工作速度而使Si晶体管的沟道长度或沟道宽度等不同。
<<层30>>
作为设置在层30的晶体管,例如可以使用OS晶体管。尤其是,作为OS晶体管优选使用在沟道形成区域中包括包含铟、元素M(元素M是铝、镓、钇或锡)、锌中的至少一个的氧化物的晶体管。这种OS晶体管具有关态电流极低的特性。因此,尤其是,当作为设置在显示部所包括的像素电路中的晶体管使用OS晶体管时,可以长期保持写入到像素电路的模拟数据,所以是优选的。
层30中设置有包括多个像素61的显示部60。像素61中设置有控制红色、绿色、蓝色的发光的像素电路62R、62G、62B。像素电路62R、62G、62B被用作像素61的子像素。因为像素电路62R、62G、62B包括OS晶体管,所以可以长期保持写入到像素电路的模拟数据。此外,层30所包括的像素61中各自设置有备份电路82。注意,有时将备份电路称为存储电路或存储器电路。此外,在触发器80与备份电路之间进行扫描触发器的数据(备份数据BD)的输入及输出。
<<像素电路的结构例子1>>
图14A及图14B示出可用作像素电路62R、62G、62B的像素电路62的结构例子及与像素电路62连接的发光元件70。图14A是示出各元件的连接的图,图14B是示意性地示出驱动电路40、像素电路62及发光元件70的上下关系的图。
在本说明书等中,有时可以将“元件”换称为“器件”。例如,可以将显示元件、发光元件及液晶元件例如换称为显示器件、发光器件及液晶器件。
图14A及图14B所例示的像素电路62包括开关SW21、开关SW22、晶体管M21及电容器C21。开关SW21、开关SW22、晶体管M21可以由OS晶体管构成。开关SW21、开关SW22、晶体管M21的各OS晶体管优选包括背栅电极,此时可以具有向背栅电极供应与栅电极相同的信号的结构或向背栅电极供应与栅电极不同的信号的结构。
晶体管M21包括与开关SW21电连接的栅电极、与发光元件70电连接的第一电极及与导电膜ANO电连接的第二电极。导电膜ANO是用来供应电位的布线,该电位用来向发光元件70供应电流。
开关SW21包括与晶体管M21的栅电极电连接的第一端子、与源极线SL电连接的第二端子以及具有基于栅极线GL1的电位控制导通状态或非导通状态的功能的栅电极。
开关SW22包括与布线V0电连接的第一端子、与发光元件70电连接的第二端子以及具有基于栅极线GL2的电位控制导通状态或非导通状态的功能的栅电极。布线V0是用来供应基准电位的布线及用来将流过像素电路62的电流输出到驱动电路40或功能电路50的布线。
电容器C21包括与晶体管M21的栅电极电连接的导电膜及与开关SW22的第二电极电连接的导电膜。
发光元件70包括与晶体管M21的第一电极电连接的第一电极及与导电膜VCOM电连接的第二电极。导电膜VCOM是一种布线,该布线用来供应用来向发光元件70供应电流的电位。
由此,可以根据被供应晶体管M21的栅电极的图像信号控制发光元件70所发射的光的强度。此外,可以根据通过开关SW22被供应的布线V0的基准电位使流过发光元件70的电流量增大。此外,通过由外部电路监视流过布线V0的电流量,可以估计流过发光元件的电流量。由此,可以检测像素的缺陷等。
<<像素电路的结构例子2>>
在图14B所例示的结构中,可以缩短电连接像素电路62与驱动电路40的布线,由此可以减小该布线的布线电阻。因此,由于可以高速进行数据的写入,所以可以高速驱动显示装置10。由此,即便显示装置10所包括的像素61很多也可以确保充分的帧期间,由此可以提高显示装置10的像素密度。此外,通过提高显示装置10的像素密度,可以提高显示装置10所显示的图像的分辨率。例如,可以将显示装置10的像素密度设定为1000ppi以上、5000ppi以上或7000ppi以上。因此,显示装置10例如可以为AR或VR用显示装置,可以适当地用于HMD等显示部与使用者的距离较近的电子设备。
在图14B中,栅极线GL1、栅极线GL2、导电膜VCOM、布线V0、导电膜ANO及源极线SL从像素电路62下方的驱动电路40通过布线被供应信号,但是本发明的一个方式不局限于此。例如,也可以将供应驱动电路40的信号及电压的布线引绕到显示部60的外周部,而与在层30中配置为矩阵状的各像素电路62电连接。此时,将驱动电路40所包括的栅极驱动器41设置在层30中的结构是很有效的。就是说,栅极驱动器41的晶体管为OS晶体管的结构是很有效的。将驱动电路40所包括的源极驱动器42的功能的一部分设置在层30中的结构是很有效的。例如,在层30中设置将源极驱动器42所输出的信号分配于各源极线的解复用器的结构是很有效的。解复用器的晶体管为OS晶体管的结构是很有效的。
<<备份电路82>>
例如,包括OS晶体管的存储器适于备份电路82。由于OS晶体管具有关态电流极小的特点,由OS晶体管构成的备份电路具有如下优点:可以根据要进行备份的数据来抑制电压下降;在数据的保持中几乎不消耗电力等。包括OS晶体管的备份电路82可以设置在配置有多个像素61的显示部60中。图13示出各像素61中设置有备份电路82的状态。
由OS晶体管构成的备份电路82可以与包括Si晶体管的层20层叠地设置。既可以与像素61内的子像素同样地将备份电路82配置为矩阵状,又可以对多个像素设置一个备份电路82。就是说,备份电路82可以配置在层30内而不被像素61的配置限制。因此,备份电路82可以以提高显示部/电路布局的自由度且不使电路面积增加的方式配置,从而可以增大运算处理所需要的备份电路82的存储容量。
<显示装置的结构例子3>
图15示出上面说明的显示装置10所包括的各构成要素的变形例子。
图15所示的显示装置10A的方框图相当于对图11的显示装置10中的功能电路50追加加速器52的结构。
加速器52被用作人工神经网络NN的积和运算处理的专用运算电路。在利用加速器52的运算中,可以进行校正上述显示不良的处理或通过对显示数据进行上转换等来校正图像的轮廓的处理等。此外,通过采用在利用加速器52进行运算处理时对CPU51进行电源门控的结构,可以实现低功耗化。
<显示系统的结构例子>
此外,本发明的一个方式的显示装置可以层叠有像素电路和功能电路,因此可以使用设在像素电路的下部的功能电路检测不良像素。通过使用该不良像素的信息,可以校正因不良像素引起的显示缺陷并进行正常的显示。
以下示出的校正方法的一部分也可以由设在显示装置的外部的电路执行。此外,校正方法的一部分也可以由显示装置10的功能电路50执行。
以下示出更具体的校正方法的例子。图16A为以下说明的校正方法的流程图。
首先,在步骤S1开始校正工作。
接着,在步骤S2,读出像素的电流。例如,可以以将电流输出到与像素电连接的监控线的方式驱动各像素。
接着,在步骤S3,将读出的电流转换为电压。此时,在后面的处理使用数字信号的情况下,可以在步骤S3转换为数字数据。例如,通过使用模拟-数字转换电路(ADC),可以将模拟数据转换为数字数据。
接着,在步骤S4,根据所获取的数据获取各像素的像素参数。作为像素参数,例如可以举出驱动晶体管的阈值电压或场效应迁移率、发光元件的閾值电压、规定电压中的电流值等。
接着,在步骤S5,根据像素参数判断各像素是否为异常。例如,在像素参数值超过(或低于)规定阈值时,将该像素判断为异常像素。
作为异常像素,可以举出相对于输入的数据电位而言亮度明显偏低的暗点缺陷或亮度明显偏高的亮点缺陷等。
在步骤S5,可以识别并获取异常像素的地址及缺陷的种类。
接着,在步骤S6,进行校正处理。
使用图16B说明校正处理的一个例子。图16B示意性地示出3×3个像素。在此,将中央的像素设为暗点缺陷的像素61D。在图16B中,示意性地示出像素61D关灯而其附近的像素61N以规定亮度点亮的状态。
暗点缺陷是指即使做出提高输入到像素的数据电位的校正,像素的亮度也不会达到正常亮度的缺陷。于是,如图16B所示,对暗点缺陷的像素61D附近的像素61N进行提高亮度的校正。由此,即使发生了暗点缺陷,也可以显示正常的图像。
注意,在缺陷为亮点缺陷的情况下,通过降低附近像素的亮度,可以使亮点缺陷变得不明显。
特别是,在具有高清晰度(例如1000ppi以上)的显示装置的情况下,由于很难将每一个像素分开并查看,所以使用这种在附近的像素补充异常像素的校正方法是特别有效的。
另一方面,优选对暗点缺陷、亮点缺陷等异常像素以不输入数据电位的方式进行校正。
如此,可以对各像素设定校正参数。通过将校正参数用于输入的图像数据,可以生成用来在显示装置10上显示最佳图像的校正图像数据。
此外,不仅是异常像素及其附近的像素,由于在没有被判断为异常像素的像素中也存在像素参数的偏差,所以在显示图像时,有时会观察到起因于该偏差的不均匀。在此,可以对没有被判断为异常像素的像素设定校正参数,以消除(均衡化)像素参数的偏差。例如,可以根据一部分像素或所有像素的像素参数的中央值或平均值等设定基准值,对于规定像素的像素参数,将用来消除与基准值的差分的校正值设定为该像素的校正参数。
此外,作为异常像素附近的像素的校正数据,优选设定考虑了补充异常像素的校正量和消除像素参数的偏差的校正量两者的校正数据。
接着,在步骤S7,结束校正工作。
后面可以根据通过上述校正工作获取的校正数据和被输入的图像数据进行图像的显示。
注意,作为校正工作之一,也可以使用神经网络。当在上述显示校正系统中基于人工神经网络进行运算时,反复进行积和运算。在使用加速器52的运算中,可以因上述显示不良而进行校正。此外,通过采用在利用加速器52进行运算处理时对CPU51进行电源门控的结构,可以实现低功耗化。作为该神经网络,例如可以根据通过机械学习得到的推测结果决定校正参数。例如,可以通过基于人工神经网络诸如深度神经网络(DNN)、卷积神经网络(CNN)、递归神经网络(RNN)、自动编码器、深度玻尔兹曼机(DBM)、深度置信网络(DBN)等执行运算来进行估计。在使用神经网络决定校正参数时,即使不使用用来进行校正的详细算法,也可以进行高精度的校正,从而使异常像素不明显。
以上是校正方法的说明。
此外,在上述CPU51中,由显示校正系统进行的用来校正流过像素的电流的运算可以将运算过程中的数据作为备份数据持续保持。由此,在基于人工神经网络的运算等运算量庞大的运算处理的方面上是特别有效的。此外,通过将CPU51用作应用处理器,通过组合使帧频为可变的驱动等,除了减少显示不良之外还可以实现低功耗化。
本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。
(实施方式5)
在本实施方式中,对本发明的一个方式的显示装置10的截面结构例子进行说明。
<显示装置的结构例子1>
图17是示出显示装置10的结构例子的截面图。显示装置10包括绝缘体421及基材770,绝缘体421与基材770由密封剂712贴合。作为像素电路优选使用OS晶体管。此外,驱动电路的至少一部分也可以使用OS晶体管构成。此外,功能电路的至少一部分也可以使用OS晶体管构成。此外,也可以外装驱动电路的至少一部分。此外,也可以外装功能电路的至少一部分。
<<绝缘体421、绝缘体214、绝缘体216>>
作为绝缘体421,可以使用玻璃衬底、蓝宝石衬底等各种绝缘体衬底。绝缘体421上设有绝缘体214,绝缘体214上设有绝缘体216。
<<绝缘体222、绝缘体224、绝缘体254、绝缘体280、绝缘体274、绝缘体281>>
绝缘体216上设有绝缘体222、绝缘体224、绝缘体254、绝缘体280、绝缘体274及绝缘体281。
绝缘体421、绝缘体214、绝缘体280、绝缘体274及绝缘体281被用作层间膜,并且也可以被用作分别覆盖其下方的凹凸形状的平坦化膜。
<<绝缘体361>>
绝缘体281上设有绝缘体361。绝缘体361中嵌入导电体317及导电体337。这里,可以使导电体337的顶面的高度与绝缘体361的顶面的高度大致相同。
<<绝缘体363>>
导电体337及绝缘体361上设置有绝缘体363。绝缘体363中嵌入导电体347、导电体353、导电体355及导电体357。在此,可以使导电体353、导电体355及导电体357的顶面的高度与绝缘体363的顶面的高度大致相同。
绝缘体363中嵌入导电体341、导电体343及导电体351。在此,可以使导电体351的顶面的高度与绝缘体363的顶面的高度大致相同。
绝缘体361及绝缘体363也可以被用作层间膜,并且被用作分别覆盖其下方的凹凸形状的平坦化膜。例如,为了提高绝缘体363的顶面的平坦性,可以通过利用化学机械抛光(CMP:Chemical Mechanical Polishing)法等的平坦化处理使其平面平坦化。
<<接続电极760>>
在导电体353、导电体355、导电体357及绝缘体363上设置有连接电极760。此外,以与连接电极760电连接的方式设置有各向异性导电体780,并以与各向异性导电体780电连接的方式设置有FPC(Flexible Printed Circuit:柔性电路板)716。通过使用FPC716,可以从显示装置10的外部向显示装置10供应各种信号等。
在图17中,作为具有电连接连接电极760和导电体347的功能的导电体示出导电体353、导电体355及导电体357的三个导电体,本发明的一个方式不局限于此。具有电连接连接电极760和导电体347的功能的导电体的个数可以为一个、两个、四个以上。通过设置具有电连接连接电极760和导电体347的功能的多个导电体,可以降低接触电阻。
<<晶体管750>>
绝缘体214上设有晶体管750。晶体管750可以是设在实施方式4所示的层30的晶体管。例如,可以是设在像素电路62的晶体管。作为晶体管750,可以适当地使用OS晶体管。OS晶体管具有关态电流极小的特点。由此,可以长时间保持图像数据等,从而可以降低刷新工作的频率。由此,可以降低显示装置10的功耗。
此外,晶体管750可以是设在备份电路82的晶体管。作为晶体管750,可以适当地使用OS晶体管。OS晶体管具有关态电流极小的特点。因此,即使在停止电源电压的共享的期间,也可以持续保持触发器中的数据。因此,可以实现CPU的常关闭工作(间歇地停止电源电压的工作)。由此,可以降低显示装置10的功耗。
在绝缘体254、绝缘体280、绝缘体274及绝缘体281中嵌入导电体301a及导电体301b。导电体301a与晶体管750的源极和漏极中的一方电连接,导电体301b与晶体管750的源极和漏极中的另一方电连接。在此,可以使导电体301a及导电体301b的顶面的高度与绝缘体281的顶面的高度大致相同。
在绝缘体361中嵌入导电体311、导电体313、导电体331、电容器790、导电体333及导电体335。导电体311及导电体313与晶体管750电连接用作布线。导电体333及导电体335与电容器790电连接。在此,可以使导电体331、导电体333及导电体335的顶面的高度与绝缘体361的顶面的高度大致相同。
<<电容器790>>
如图17所示,电容器790包括下部电极321及上部电极325。此外,下部电极321与上部电极325之间设置有绝缘体323。也就是说,电容器790具有一对电极间夹有用作介电体的绝缘体323的叠层型结构。此外,虽然图17示出绝缘体281上设置有电容器790的例子,但是也可以在与绝缘体281不同的绝缘体上设置电容器790。
图17示出导电体301a、导电体301b及导电体305形成在同一层中的例子。此外,还示出导电体311、导电体313、导电体317及下部电极321形成在同一层中的例子。此外,还示出导电体331、导电体333、导电体335及导电体337形成在同一层中的例子。此外,还示出导电体341、导电体343及导电体347形成在同一层中的例子。此外,还示出导电体351、导电体353、导电体355及导电体357形成在同一层中的例子。通过在同一层中形成多个导电体,可以简化显示装置10的制造工序,由此可以减少显示装置10的制造成本。此外,它们也可以分别形成在不同的层中并含有不同种类的材料。
<<发光元件70>>
图17所示的显示装置10包括发光元件70。发光元件70包括导电体772、EL层786及导电体788。EL层786包含有机化合物或量子点等无机化合物。
作为可用于有机化合物的材料,可以举出荧光性材料或磷光性材料等。此外,作为可用作量子点的材料,可以举出胶状量子点材料、合金型量子点材料、核壳(Core Shell)型量子点材料、核型量子点材料等。
此外,显示装置10的亮度例如可以为500cd/m2以上,优选为1000cd/m2以上且10000cd/m2以下,更优选为2000cd/m2以上且5000cd/m2以下。
此外,导电体772通过导电体351、导电体341、导电体331、导电体313及导电体301b电连接于晶体管750的源极和漏极中的另一方。导电体772形成在绝缘体363上,并被用作像素电极。
导电体772可以使用对可见光具有透光性的材料或具有反射性的材料。作为透光性材料,例如,可以使用含有铟、锌、锡等的氧化物材料。作为反射性材料,例如,可以使用含有铝、银等材料。
此外,发光元件70包括透光性导电体788,可以为顶部发射结构的发光元件。此外,发光元件70也可以采用向导电体772一侧射出光的底部发射结构或者向导电体772及导电体788的两侧射出光的双面发射结构。
发光元件70可以具有光学微腔谐振器(微腔)结构。由此,可以提取规定颜色的光(例如RGB),从而显示装置10能够显示高亮度图像。此外,可以降低显示装置10的功耗。
<<遮光层738、绝缘体734>>
在基材770一侧设置有遮光层738及与它们接触的绝缘体734。遮光层738具有遮蔽从相邻区域发射的光的功能。此外,遮光层738具有防止外光到达晶体管750等的功能。
<<绝缘体730>>
在图17所示的显示装置10中,在绝缘体363上设置有绝缘体730。在此,绝缘体730可以覆盖导电体772的一部分。虽然在本实施方式中设置绝缘体730,但是不局限于此。例如,也可以不设置绝缘体730。在不设置绝缘体730的情况下,可以提高显示装置的开口率,所以这是优选的。
此外,遮光层738包括与绝缘体730重叠的区域。此外,遮光层738被绝缘体734覆盖。此外,密封层732填充发光元件70与绝缘体734之间的空间。
<<结构体778>>
再者,绝缘体730与EL层786之间设置有结构体778。此外,绝缘体730与绝缘体734之间设置有结构体778。
注意,虽然图17中没有进行图示,显示装置10可以设置偏振构件、相位差构件、抗反射构件等的光学构件(光学衬底)等。
此外,可以设置着色层。着色层具有与发光元件70重叠的区域。通过设置着色层,可以提高从发光元件70提取的光的色纯度。因此,显示装置10能够显示高质量图像。此外,因为显示装置10中的所有发光元件70例如可以为发射白色光的发光元件,所以不需要分别涂布形成EL层786,可以实现高清晰的显示装置10。
<显示装置的结构例子2>
图18是示出显示装置10的结构例子的截面图。显示装置10包括衬底701及基材770,衬底701和基材770由密封剂712贴合。图18所示的显示装置10与图17所示的显示装置10的不同之处在于:包括晶体管601。
<<衬底701>>
作为衬底701,可以使用单晶硅衬底等单晶半导体衬底。此外,也可以使用单晶半导体衬底以外的半导体衬底作为衬底701。
衬底701上设有晶体管441及晶体管601。晶体管441及晶体管601可以是设在实施方式4所示的层20的晶体管。例如,可以用于层20中的驱动电路40的晶体管或者功能电路50的晶体管。
<<晶体管441>>
晶体管441由用作栅电极的导电体443、用作栅极绝缘体的绝缘体445及衬底701的一部分构成,并包括含有沟道形成区的半导体区域447、用作源区和漏区中的一方的低电阻区域449a及用作源区和漏区中的另一方的低电阻区域449b。晶体管441可以为p沟道型或n沟道型。
晶体管441与其他晶体管由元件分离层403电分离。图18示出晶体管441与晶体管601由元件分离层403电分离的情况。元件分离层403可以利用LOCOS(LOCal Oxidation ofSilicon:硅局部氧化)法或STI(Shallow Trench Isolation:浅沟槽隔离)法等形成。
在此,在图18所示的晶体管441中,半导体区域447具有凸形状。此外,半导体区域447的侧面及顶面隔着绝缘体445被导电体443覆盖。注意,图18未示出导电体443覆盖半导体区域447的侧面的样子。此外,导电体443可以使用调整功函数的材料。
像晶体管441那样,半导体区域具有凸形状的晶体管因利用半导体衬底的凸部而可以被称为鳍型晶体管。此外,也可以以与凸部的顶面接触的方式具有被用作用来形成凸部的掩模的绝缘体。此外,虽然在图18中示出对衬底701的一部分进行加工来形成凸部的情况,但是也可以对SOI衬底进行加工来形成具有凸形状的半导体。
此外,图18所示的晶体管441的结构只是一个例子而不局限于该结构,可以根据电路结构或电路工作方法等采用合适的结构。例如,晶体管441可以为平面型晶体管。
<<晶体管601>>
晶体管601可以采用与晶体管441相同的结构。
<<绝缘体405、绝缘体407、绝缘体409及绝缘体411>>
在衬底701上除了设置有元件分离层403、晶体管441及晶体管601以外还设置有绝缘体405、绝缘体407、绝缘体409及绝缘体411。绝缘体405、绝缘体407、绝缘体409及绝缘体411中嵌入导电体451。这里,可以使导电体451的顶面的高度与绝缘体411的顶面的高度大致相同。
绝缘体405、绝缘体407、绝缘体409及绝缘体411被用作层间膜,也可以被用作分别覆盖其下方的凹凸形状的平坦化膜。
<<绝缘体421、绝缘体214、绝缘体216>>
导电体451上及绝缘体411上设置有绝缘体421及绝缘体214。绝缘体421及绝缘体214中嵌入导电体453。这里,可以使导电体453的顶面的高度与绝缘体214的顶面的高度大致相同。
导电体453及绝缘体214上设置有绝缘体216。绝缘体216中埋设有导电体455。这里,可以使导电体455的顶面的高度与绝缘体216的顶面的高度大致相同。
<<绝缘体222、绝缘体224、绝缘体254、绝缘体280、绝缘体274、绝缘体281>>
导电体455上及绝缘体216上设有绝缘体222、绝缘体224、绝缘体254、绝缘体280、绝缘体274及绝缘体281。
在绝缘体222、绝缘体224、绝缘体254、绝缘体280、绝缘体274及绝缘体281中嵌入导电体305。这里,可以使导电体305的顶面的高度与绝缘体281的顶面的高度大致相同。
绝缘体421、绝缘体214、绝缘体280、绝缘体274及绝缘体281被用作层间膜,并且也可以被用作分别覆盖其下方的凹凸形状的平坦化膜。
<<绝缘体361>>
导电体305及绝缘体281上设有绝缘体361。
<<晶体管441>>
如图18所示,晶体管441的被用作源区和漏区中的另一方的低电阻区域449b通过导电体451、导电体453、导电体455、导电体305、导电体317、导电体337、导电体347、导电体353、导电体355、导电体357、连接电极760及各向异性导电体780电连接于FPC716。
<显示装置的结构例子3>
图19是示出显示装置10的结构例子的截面图。显示装置10包括衬底701及基材770,衬底701和基材770由密封剂712贴合。图19所示的显示装置10与图18所示的显示装置10的不同之处在于:晶体管750与晶体管441具有相同的结构。
<<衬底701>>
作为衬底701,可以使用单晶硅衬底等单晶半导体衬底。此外,也可以使用单晶半导体衬底以外的半导体衬底作为衬底701。
衬底701上设有晶体管441及晶体管601。晶体管441及晶体管601可以是设在实施方式4所示的层20的晶体管。例如,可以用于层20中的驱动电路40的晶体管或者功能电路50的晶体管。
<<晶体管441>>
晶体管441由用作栅电极的导电体443、用作栅极绝缘体的绝缘体445及衬底701的一部分构成,并包括含有沟道形成区的半导体区域447、用作源区和漏区中的一方的低电阻区域449a及用作源区和漏区中的另一方的低电阻区域449b。晶体管441可以为p沟道型或n沟道型。
如图19所示,晶体管441的被用作源区和漏区中的另一方的低电阻区域449b通过导电体451、导电体453、导电体455、凸块458、导电体305、导电体317、导电体337、导电体347、导电体353、导电体355、导电体357、连接电极760及各向异性导电体780电连接于FPC716。
晶体管441与其他晶体管由元件分离层403电分离。图19示出晶体管441与晶体管601由元件分离层403电分离的情况。元件分离层403可以利用LOCOS(LOCal Oxidation ofSilicon:硅局部氧化)法或STI(Shallow Trench Isolation:浅沟槽隔离)法等形成。
在此,在图19所示的晶体管441中,半导体区域447具有凸形状。此外,半导体区域447的侧面及顶面隔着绝缘体445被导电体443覆盖。注意,图19未示出导电体443覆盖半导体区域447的侧面的样子。此外,导电体443可以使用调整功函数的材料。
像晶体管441那样,半导体区域具有凸形状的晶体管因利用半导体衬底的凸部而可以被称为鳍型晶体管。此外,也可以以与凸部的顶面接触的方式具有被用作用来形成凸部的掩模的绝缘体。此外,虽然在图19中示出对衬底701的一部分进行加工来形成凸部的情况,但是也可以对SOI衬底进行加工来形成具有凸形状的半导体。
此外,图19所示的晶体管441的结构只是一个例子而不局限于该结构,可以根据电路结构或电路工作方法等采用合适的结构。例如,晶体管441可以为平面型晶体管。
<<晶体管601>>
晶体管601可以采用与晶体管441相同的结构。
<<绝缘体405、绝缘体407、绝缘体409及绝缘体411>>
在衬底701上除了设置有元件分离层403、晶体管441及晶体管601以外还设置有绝缘体405、绝缘体407、绝缘体409及绝缘体411。绝缘体405、绝缘体407、绝缘体409及绝缘体411中嵌入导电体451。这里,可以使导电体451的顶面的高度与绝缘体411的顶面的高度大致相同。
绝缘体405、绝缘体407、绝缘体409及绝缘体411被用作层间膜,也可以被用作分别覆盖其下方的凹凸形状的平坦化膜。
<<绝缘体421、绝缘体214、绝缘体216>>
导电体451上及绝缘体411上设置有绝缘体421及绝缘体214。绝缘体421及绝缘体214中嵌入导电体453。这里,可以使导电体453的顶面的高度与绝缘体214的顶面的高度大致相同。
导电体453及绝缘体214上设置有绝缘体216。绝缘体216中埋设有导电体455。这里,可以使导电体455的顶面的高度与绝缘体216的顶面的高度大致相同。
<<粘合层459>>
在绝缘体216上设置有粘合层459。在粘合层459中嵌入凸块458。粘合层459粘合绝缘体216及衬底701B。此外,凸块458的底面与导电体455接触,凸块458的顶面与导电体305接触,由此电连接导电体455及导电体305。
<<衬底701B>>
作为衬底701B,可以使用单晶硅衬底等单晶半导体衬底。此外,也可以使用单晶半导体衬底以外的半导体衬底作为衬底701B。
衬底701B上设有晶体管750。晶体管750可以是设在实施方式4所示的层30的晶体管。例如,可以用于像素电路62中的晶体管。
<<晶体管750>>
晶体管750可以具有与晶体管441同样的结构。
<<绝缘体405B、绝缘体280、绝缘体274、绝缘体281>>
在衬底701B上除了设置有元件分离层403B、晶体管750以外还设置有绝缘体405B、绝缘体280、绝缘体274及绝缘体281。绝缘体405B、绝缘体280、绝缘体274及绝缘体281中嵌入导电体305。这里,可以使导电体305的顶面的高度与绝缘体281的顶面的高度大致相同。
绝缘体405B、绝缘体280、绝缘体274及绝缘体281被用作层间膜,并且也可以被用作分别覆盖其下方的凹凸形状的平坦化膜。
<<绝缘体361>>
导电体305及绝缘体281上设有绝缘体361。
<显示装置的结构例子4>
图20所示的显示装置10与图18所示的显示装置10的不同之处在于:包括OS晶体管的晶体管602及晶体管603代替晶体管441及晶体管601。另外,作为晶体管750,可以使用OS晶体管。也就是说,图20所示的显示装置10层叠地设有OS晶体管。注意,在图20中,示出晶体管602及晶体管603设置在衬底701上的例子。作为衬底701,如上所述,可以使用单晶硅衬底等单晶半导体衬底或其他半导体衬底。另外,作为衬底701,也可以使用玻璃衬底、蓝宝石衬底等各种绝缘体衬底。
<<绝缘体613、绝缘体614>>
在衬底701上设置有绝缘体613及绝缘体614,并在绝缘体614上设置有晶体管602及晶体管603。此外,晶体管等也可以设置在衬底701与绝缘体613之间。例如,也可以在衬底701与绝缘体613之间设置与图18所示的晶体管441及晶体管601具有相同结构的晶体管。
<<晶体管602、晶体管603>>
晶体管602及晶体管603可以是设在实施方式4所示的层20的晶体管。
晶体管602及晶体管603可以为其结构与晶体管750相同的晶体管。此外,晶体管602及晶体管603也可以为其结构与晶体管750不同的OS晶体管。
<<绝缘体616、绝缘体622、绝缘体624、绝缘体654、绝缘体680、绝缘体674、绝缘体681>>
绝缘体614上除了使用晶体管602及晶体管603以外,还设有绝缘体616、绝缘体622、绝缘体624、绝缘体654、绝缘体680、绝缘体674及绝缘体681。在绝缘体654、绝缘体680、绝缘体674及绝缘体681中嵌入导电体461。在此,可以使导电体461的顶面的高度与绝缘体681的顶面的高度大致相同。
<<绝缘体501>>
导电体461及绝缘体681上设置有绝缘体501。绝缘体501中嵌入导电体463。在此,可以使导电体463的顶面的高度与绝缘体501的顶面的高度大致相同。
导电体463上及绝缘体501上设有绝缘体421及绝缘体214。在绝缘体421及绝缘体214中嵌入导电体453。这里,可以使导电体453的顶面的高度与绝缘体214的顶面的高度大致相同。
如图20所示,晶体管602的源极和漏极中的一个通过导电体461、导电体463、导电体453、导电体455、导电体305、导电体317、导电体337、导电体347、导电体353、导电体355、导电体357、连接电极760及各向异性导电体780电连接于FPC716。
在绝缘体222、绝缘体224、绝缘体254、绝缘体280、绝缘体274及绝缘体281中嵌入导电体305。这里,可以使导电体305的顶面的高度与绝缘体281的顶面的高度大致相同。
绝缘体613、绝缘体614、绝缘体680、绝缘体674、绝缘体681及绝缘体501也可以被用作层间膜,并且也可以被用作分别覆盖其下方的凹凸形状的平坦化膜。
通过采用图20所示的显示装置10的结构,可以在实现显示装置10的窄边框化及小型化的同时作为显示装置10中的所有晶体管使用OS晶体管。由此,例如可以使用同一设备制造设在实施方式4所示的层20的晶体管和设在层30的晶体管。由此,可以降低显示装置10的制造成本,并可以提供廉价的显示装置10。
<显示装置的结构例子5>
图21是示出显示装置10的结构例子的截面图。其与图18所示的显示装置10的主要不同之处:在包括晶体管750的层和包括晶体管601及晶体管441的层之间具有包括晶体管800的层。
在图21的结构中,实施方式4所示的层20可以由包括晶体管601及晶体管441的层、包括晶体管800的层构成。晶体管750可以是设在实施方式4所示的层30的晶体管。
<<绝缘体821、绝缘体814>>
导电体451及绝缘体411上设有绝缘体821及绝缘体814。在绝缘体821及绝缘体814中嵌入导电体853。在此,可以使导电体853的顶面的高度与绝缘体814的顶面的高度大致相同。
<<绝缘体816>>
导电体853及绝缘体814上设置有绝缘体816。在绝缘体816中嵌入导电体855。在此,可以使导电体855的顶面的高度与绝缘体816的顶面的高度大致相同。
<<绝缘体822、绝缘体824、绝缘体854、绝缘体880、绝缘体874、绝缘体881>>
导电体855及绝缘体816上设有绝缘体822、绝缘体824、绝缘体854、绝缘体880、绝缘体874及绝缘体881。在绝缘体822、绝缘体824、绝缘体854、绝缘体880、绝缘体874及绝缘体881中嵌入导电体805。在此,可以使导电体805的顶面的高度与绝缘体881的顶面的高度大致相同。
导电体817及绝缘体881上设置有绝缘体421及绝缘体214。
如图21所示,被用作晶体管441的源区和漏区中的另一方的低电阻区域449b通过导电体451、导电体853、导电体855、导电体805、导电体817、导电体453、导电体455、导电体305、导电体317、导电体337、导电体347、导电体353、导电体355、导电体357、连接电极760及各向异性导电体780电连接于FPC716。
<<晶体管800>>
绝缘体814上设置有晶体管800。晶体管800可以是设在实施方式4所示的层20的晶体管。晶体管800优选为OS晶体管。例如,晶体管800可以是设在备份电路82的晶体管。
在绝缘体854、绝缘体880、绝缘体874及绝缘体881中嵌入导电体801a及导电体801b。导电体801a与晶体管800的源极和漏极中的一方电连接,导电体801b与晶体管800的源极和漏极中的另一方电连接。在此,可以使导电体801a及导电体801b的顶面的高度与绝缘体881的顶面的高度大致相同。
<<晶体管750>>
晶体管750可以是设在实施方式4所示的层30的晶体管。例如,晶体管750可以是设在像素电路62的晶体管。晶体管750优选为OS晶体管。
绝缘体405、绝缘体407、绝缘体409、绝缘体411、绝缘体821、绝缘体814、绝缘体880、绝缘体874、绝缘体881、绝缘体421、绝缘体214、绝缘体280、绝缘体274、绝缘体281、绝缘体361及绝缘体363也可以被用作层间膜,并且也可以被用作分别覆盖其下方的凹凸形状的平坦化膜。
在图21中,示出在同一层形成导电体801a、导电体801b及导电体805的例子。此外,示出在同一层形成导电体811、导电体813及导电体817的例子。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式6)
在本实施方式中,说明可以用于本发明的一个方式的显示装置的晶体管。
<晶体管的结构例子>
图22A、图22B及图22C是可以用于本发明的一个方式的显示装置的晶体管200A及晶体管200A周边的俯视图及截面图。可以将晶体管200A应用于本发明的一个方式的显示装置。
图22A是晶体管200A的俯视图。此外,图22B及图22C是晶体管200A的截面图。在此,图22B是沿着图22A中的点划线A1-A2的截面图,该截面图相当于晶体管200A的沟道长度方向上的截面图。图22C是沿着图22A中的点划线A3-A4的截面图,该截面图相当于晶体管200A的沟道宽度方向上的截面图。注意,为了容易理解,在图22A的俯视图中省略部分构成要素。
如图22所示,晶体管200A包括:配置在衬底(未图示)上的金属氧化物230a;配置在金属氧化物230a上的金属氧化物230b;配置在金属氧化物230b上的相互分离的导电体242a及导电体242b;配置在导电体242a及导电体242b上的以与导电体242a与导电体242b之间重叠的方式形成开口的绝缘体280;配置在开口中的导电体260;配置在金属氧化物230b、导电体242a、导电体242b以及绝缘体280与导电体260之间的绝缘体250;以及配置在金属氧化物230b、导电体242a、导电体242b以及绝缘体280与绝缘体250之间的金属氧化物230c。在此,如图22B和图22C所示,导电体260的顶面优选与绝缘体250、绝缘体254、金属氧化物230c以及绝缘体280的顶面大致一致。以下,金属氧化物230a、金属氧化物230b以及金属氧化物230c有时被总称为氧化物230。此外,导电体242a及导电体242b有时被总称为导电体242。
在图22所示的晶体管200A中,导电体242a及导电体242b的位于导电体260一侧的侧面大致垂直于底面。此外,图22所示的晶体管200A不局限于此,也可以采用导电体242a及导电体242b的侧面和底面所形成的角度为10°以上且80°以下,优选为30°以上且60°以下的结构。此外,也可以采用导电体242a和导电体242b的相对的侧面具有多个面的结构。
此外,如图22所示,优选在绝缘体224、金属氧化物230a、金属氧化物230b、导电体242a、导电体242b及金属氧化物230c与绝缘体280之间配置有绝缘体254。在此,如图22B及图22C所示,绝缘体254优选与金属氧化物230c的侧面、导电体242a的顶面及侧面、导电体242b的顶面及侧面、金属氧化物230a及金属氧化物230b的侧面以及绝缘体224的顶面接触。
注意,在晶体管200A中,形成沟道的区域(以下也称为沟道形成区域)及其附近层叠有金属氧化物230a、金属氧化物230b及金属氧化物230c的三层,但是本发明不局限于此。例如,可以是金属氧化物230b与金属氧化物230c的两层结构或者四层以上的叠层结构。此外,在晶体管200A中,导电体260具有两层结构,但是本发明不局限于此。例如,导电体260也可以具有单层结构或三层以上的叠层结构。此外,金属氧化物230a、金属氧化物230b以及金属氧化物230c也可以各自具有两层以上的叠层结构。
例如,在金属氧化物230c具有由第一金属氧化物和第一金属氧化物上的第二金属氧化物构成的叠层结构的情况下,优选的是,第一金属氧化物具有与金属氧化物230b同样的组成,而第二金属氧化物具有与金属氧化物230a同样的组成。
在此,导电体260被用作晶体管的栅电极,导电体242a及导电体242b各被用作源电极或漏电极。如上所述,导电体260以嵌入绝缘体280的开口及被夹在导电体242a与导电体242b之间的区域中的方式形成。在此,导电体260、导电体242a及导电体242b的配置相对于绝缘体280的开口自对准地被选择。也就是说,在晶体管200A中,栅电极可以自对准地配置在源电极与漏电极之间。由此,可以以不设置用于对准的余地的方式形成导电体260,所以可以实现晶体管200A的占有面积的缩小。由此,可以实现显示装置的高清晰化。此外,可以实现窄边框的显示装置。
此外,如图22所示,导电体260优选包括配置在绝缘体250的内侧的导电体260a及以嵌入导电体260a的内侧的方式配置的导电体260b。
此外,晶体管200A优选包括配置在衬底(未图示)上的绝缘体214、配置在绝缘体214上的绝缘体216、以嵌入绝缘体216的方式配置的导电体205、配置在绝缘体216及导电体205上的绝缘体222以及配置在绝缘体222上的绝缘体224。优选在绝缘体224上配置有金属氧化物230a。
优选在晶体管200A上配置有被用作层间膜的绝缘体274及绝缘体281。在此,绝缘体274优选与导电体260、绝缘体250、绝缘体254、金属氧化物230c以及绝缘体280的顶面接触。
此外,绝缘体222、绝缘体254以及绝缘体274优选具有抑制氢(例如,氢原子、氢分子等)中的至少一个的扩散的功能。例如,绝缘体222、绝缘体254以及绝缘体274的氢透过性优选低于绝缘体224、绝缘体250以及绝缘体280。此外,绝缘体222及绝缘体254优选具有抑制氧(例如,氧原子、氧分子等中的至少一个)的扩散的功能。例如,绝缘体222及绝缘体254的氧透过性优选低于绝缘体224、绝缘体250以及绝缘体280。
在此,绝缘体224、金属氧化物230以及绝缘体250与绝缘体280及绝缘体281由绝缘体254以及绝缘体274相隔。由此,可以抑制包含在绝缘体280及绝缘体281中的氢等杂质或过剩的氧混入绝缘体224、金属氧化物230a、金属氧化物230b及绝缘体250中。
此外,半导体装置优选包括与晶体管200A电连接且被用作插头的导电体240(导电体240a及导电体240b)。此外,还包括与被用作插头的导电体240的侧面接触的绝缘体241(绝缘体241a及绝缘体241b)。也就是说,绝缘体241以与绝缘体254、绝缘体280、绝缘体274以及绝缘体281的开口的内壁接触的方式形成。此外,可以以与绝缘体241的侧面接触的方式设置有导电体240的第一导电体且在其内侧设置有导电体240的第二导电体。在此,导电体240的顶面的高度与绝缘体281的顶面的高度可以大致相同。此外,示出在晶体管200A中,层叠有导电体240的第一导电体及导电体240的第二导电体的结构,但是本发明不局限于此。例如,导电体240也可以具有单层结构或者三层以上的叠层结构。在结构体具有叠层结构的情况下,有时按形成顺序赋予序数以进行区別。
此外,优选在晶体管200A中将被用作氧化物半导体的金属氧化物(以下也称为氧化物半导体)用于包含沟道形成区域的金属氧化物230(金属氧化物230a、金属氧化物230b及金属氧化物230c)。例如,作为成为金属氧化物230的沟道形成区域的金属氧化物,优选使用其带隙为2eV以上,优选为2.5eV以上的金属氧化物。
作为上述金属氧化物,优选至少包含铟(In)或锌(Zn)。尤其是,优选包含铟(In)及锌(Zn)。此外,除此之外,优选还包含元素M。元素M可以为铝(Al)、镓(Ga)、钇(Y)、锡(Sn)、硼(B)、钛(Ti)、铁(Fe)、镍(Ni)、锗(Ge)、锆(Zr)、钼(Mo)、镧(La)、铈(Ce)、钕(Nd)、铪(Hf)、钽(Ta)、钨(W)、镁(Mg)、钴(Co)中的一种以上。尤其是,元素M优选为铝(Al)、镓(Ga)、钇(Y)和锡(Sn)中的一种以上。此外,元素M更优选包含Ga和Sn中的任一方或双方。
此外,如图22B所示,金属氧化物230b中的不与导电体242重叠的区域的厚度有时比其与导电体242重叠的区域的厚度薄。该厚度薄的区域在形成导电体242a及导电体242b时去除金属氧化物230b的顶面的一部分而形成。当在金属氧化物230b的顶面上沉积成为导电体242的导电膜时,有时在与该导电膜的界面附近形成低电阻区域。如此,通过去除金属氧化物230b的顶面上的位于导电体242a与导电体242b之间的低电阻区域,可以抑制沟道形成在该区域中。
通过本发明的一个方式,可以提供一种包括尺寸小的晶体管并其清晰度高的显示装置。此外,可以提供一种包括通态电流大的晶体管并其亮度高的显示装置。此外,可以提供一种包括工作速度快的晶体管并其工作速度快的显示装置。此外,可以提供一种包括电特性稳定的晶体管并其可靠性高的显示装置。此外,可以提供一种包括关态电流小的晶体管并其功耗低的显示装置。
说明可以用于本发明的一个方式的显示装置的晶体管200A的详细结构。
导电体205以包括与金属氧化物230及导电体260重叠的区域的方式配置。此外,导电体205优选以嵌入绝缘体216中的方式设置。
导电体205包括导电体205a、导电体205b及导电体205c。导电体205a与设置在绝缘体216中的开口的底面及侧壁接触。导电体205b以埋入于形成在导电体205a的凹部的方式设置。在此,导电体205b的顶面低于导电体205a的顶面及绝缘体216的顶面。导电体205c与导电体205b的顶面及导电体205a的侧面接触。在此,导电体205c的顶面的高度与导电体205a的顶面的高度及绝缘体216的顶面的高度大致一致。换言之,导电体205b由导电体205a及导电体205c包围。
作为导电体205a及导电体205c优选使用具有抑制氢原子、氢分子、水分子、氮原子、氮分子、氧化氮分子(N2O、NO、NO2等)、铜原子等杂质的扩散的功能的导电材料。或者,优选使用具有抑制氧(例如,氧原子、氧分子等中的至少一个)的扩散的功能的导电材料。
通过作为导电体205a及导电体205c使用具有抑制氢的扩散的功能的导电材料,可以抑制含在导电体205b中的氢等杂质通过绝缘体224等扩散到金属氧化物230。此外,通过作为导电体205a及导电体205c使用具有抑制氧的扩散的功能的导电材料,可以抑制导电体205b被氧化而导电率下降。作为具有抑制氧扩散的功能的导电材料,例如可以使用钛、氮化钛、钽、氮化钽、钌、氧化钌等。由此,导电体205a可以采用上述导电材料的单层或叠层。例如,作为导电体205a使用氮化钛即可。
此外,导电体205b优选使用以钨、铜或铝为主要成分的导电材料。例如,导电体205b可以使用钨。
在此,导电体260有时被用作第一栅极(也称为顶栅极)电极。此外,导电体205有时被用作第二栅极(也称为底栅极)电极。在此情况下,通过独立地改变供应到导电体205的电位而不使其与供应到导电体260的电位联动,可以控制晶体管200A的Vth。尤其是,通过对导电体205供应负电位,可以使晶体管200A的Vth大于0V且可以减小关态电流。因此,与不对导电体205供应负电位时相比,在对导电体205供应负电位的情况下,可以减小对导电体260供应的电位为0V时的漏极电流。
导电体205优选比金属氧化物230中的沟道形成区域大。尤其是,如图22C所示,导电体205优选延伸到与沟道宽度方向上的金属氧化物230交叉的端部的外侧的区域。就是说,优选在金属氧化物230的沟道宽度方向的侧面的外侧,导电体205和导电体260隔着绝缘体重叠。
通过具有上述结构,可以由被用作第一栅电极的导电体260的电场和被用作第二栅电极的导电体205的电场电围绕金属氧化物230的沟道形成区域。
此外,如图22C所示,将导电体205延伸来用作布线。但是,本发明不局限于此,也可以在导电体205下设置被用作布线的导电体。
绝缘体214优选被用作抑制水或氢等杂质从衬底一侧进入晶体管200A的阻挡绝缘膜。因此,作为绝缘体214优选使用具有抑制氢原子、氢分子、水分子、氮原子、氮分子、氧化氮分子(N2O、NO、NO2等)、铜原子等杂质的扩散的功能(不容易使上述杂质透过)的绝缘材料。或者,优选使用具有抑制氧(例如,氧原子、氧分子等中的至少一个)的扩散的功能(不容易使上述氧透过)的绝缘材料。
例如,优选的是,作为绝缘体214使用氧化铝或氮化硅等。由此,可以抑制水或氢等杂质从与绝缘体214相比更靠近衬底一侧扩散到晶体管200A一侧。或者,可以抑制包含在绝缘体224等中的氧扩散到与绝缘体214相比更靠近衬底一侧。
被用作层间膜的绝缘体216、绝缘体280及绝缘体281的介电常数优选比绝缘体214低。通过将介电常数低的材料作为层间膜,可以减少产生在布线之间的寄生电容。例如,作为绝缘体216、绝缘体280及绝缘体281,适当地使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、添加有氟的氧化硅、添加有碳的氧化硅、添加有碳及氮的氧化硅或具有空孔的氧化硅等。
绝缘体222及绝缘体224被用作栅极绝缘体。
在此,在与金属氧化物230接触的绝缘体224中,优选通过加热使氧脱离。在本说明书中,有时将通过加热脱离的氧称为过剩氧。例如,作为绝缘体224适当地使用氧化硅或氧氮化硅等,即可。通过以与金属氧化物230接触的方式设置包含氧的绝缘体,可以减少金属氧化物230中的氧空位,从而可以提高晶体管200A的可靠性。
具体而言,作为绝缘体224,优选使用通过加热使一部分的氧脱离的氧化物材料。通过加热使氧脱离的氧化物是指在TDS(Thermal Desorption Spectroscopy:热脱附谱)分析中换算为氧原子的氧的脱离量为1.0×1018atoms/cm3以上,优选为1.0×1019atoms/cm3以上,进一步优选为2.0×1019atoms/cm3以上,或者3.0×1020atoms/cm3以上的氧化物膜。此外,进行上述TDS分析时的膜的表面温度优选在100℃以上且700℃以下,或者100℃以上且400℃以下的范围内。
此外,如图22C所示,有时在绝缘体224中不与绝缘体254重叠并不与金属氧化物230b重叠的区域的厚度比其他区域的厚度薄。在绝缘体224中,不与绝缘体254重叠并不与金属氧化物230b重叠的区域优选具有足够使上述氧扩散的厚度。
与绝缘体214等同样,绝缘体222优选被用作抑制水或氢等杂质从衬底一侧混入晶体管200A的阻挡绝缘膜。例如,绝缘体222的氢透过性优选比绝缘体224低。通过由绝缘体222、绝缘体254以及绝缘体274围绕绝缘体224、金属氧化物230以及绝缘体250等,可以抑制水或氢等杂质从外部进入晶体管200A。
再者,绝缘体222优选具有抑制氧(例如,氧原子、氧分子等中的至少一个)的扩散的功能(不容易使上述氧透过)。例如,绝缘体222的氧透过性优选比绝缘体224低。通过使绝缘体222具有抑制氧或杂质的扩散的功能,可以减少金属氧化物230所含的氧扩散到衬底一侧,所以是优选的。此外,可以抑制导电体205与绝缘体224或金属氧化物230所含的氧起反应。
绝缘体222优选使用包含作为绝缘材料的铝和铪中的一方或双方的氧化物的绝缘体。作为包含铝和铪中的一方或双方的氧化物的绝缘体,优选使用氧化铝、氧化铪、包含铝及铪的氧化物(铝酸铪)等。当使用这种材料形成绝缘体222时,绝缘体222被用作抑制氧从金属氧化物230释放或者氢等杂质从晶体管200A的周围部进入金属氧化物230的层。
或者,例如也可以对上述绝缘体添加氧化铝、氧化铋、氧化锗、氧化铌、氧化硅、氧化钛、氧化钨、氧化钇、氧化锆。此外,也可以对上述绝缘体进行氮化处理。还可以在上述绝缘体上层叠氧化硅、氧氮化硅或氮化硅。
作为绝缘体222,例如也可以以单层或叠层使用包含氧化铝、氧化铪、氧化钽、氧化锆、锆钛酸铅(PZT)、钛酸锶(SrTiO3)或(Ba,Sr)TiO3(BST)等所谓的high-k材料的绝缘体。当进行晶体管的微型化及高集成化时,由于栅极绝缘体的薄膜化,有时发生泄漏电流等问题。通过作为被用作栅极绝缘体的绝缘体使用high-k材料,可以在保持物理厚度的同时降低晶体管工作时的栅极电位。
此外,绝缘体222及绝缘体224也可以具有两层以上的叠层结构。此时,不局限于由相同材料构成的叠层结构,也可以是由不同材料构成的叠层结构。例如,也可以在绝缘体222下设置与绝缘体224同样的绝缘体。
金属氧化物230包括金属氧化物230a、金属氧化物230a上的金属氧化物230b及金属氧化物230b上的金属氧化物230c。当在金属氧化物230b下设置有金属氧化物230a时,可以抑制杂质从形成在金属氧化物230a下方的结构物扩散到金属氧化物230b。当在金属氧化物230b上设置有金属氧化物230c时,可以抑制杂质从形成在金属氧化物230c的上方的结构物扩散到金属氧化物230b。
此外,金属氧化物230优选具有各金属原子的原子个数比互不相同的氧化物层的叠层结构。例如,在金属氧化物230至少包含铟(In)及元素M的情况下,金属氧化物230a的构成元素中的元素M与其他元素的原子个数比优选大于金属氧化物230b的构成元素中的元素M与其他元素的原子个数比。此外,金属氧化物230a中的元素M与In的原子个数比优选大于金属氧化物230b中的元素M与In的原子个数比。在此,金属氧化物230c可以使用可用于金属氧化物230a或金属氧化物230b的金属氧化物。
优选的是,使金属氧化物230a及金属氧化物230c的导带底的能量高于金属氧化物230b的导带底的能量。换言之,金属氧化物230a及金属氧化物230c的电子亲和势优选小于金属氧化物230b的电子亲和势。在此情况下,金属氧化物230c优选使用可以用于金属氧化物230a的金属氧化物。具体而言,金属氧化物230c的构成元素中的元素M与其他元素的原子个数比优选大于金属氧化物230b的构成元素中的元素M与其他元素的原子个数比。此外,金属氧化物230c中的元素M与In的原子个数比优选大于金属氧化物230b中的元素M与In的原子个数比。
在此,在金属氧化物230a、金属氧化物230b及金属氧化物230c的接合部中,导带底的能级平缓地变化。换言之,也可以将上述情况表达为金属氧化物230a、金属氧化物230b及金属氧化物230c的接合部的导带底的能级连续地变化或者连续地接合。为此,优选降低形成在金属氧化物230a与金属氧化物230b的界面以及金属氧化物230b与金属氧化物230c的界面的混合层的缺陷态密度。
具体而言,通过使金属氧化物230a与金属氧化物230b以及金属氧化物230b与金属氧化物230c除了氧之外还包含共同元素(为主要成分),可以形成缺陷态密度低的混合层。例如,在金属氧化物230b为In-Ga-Zn氧化物的情况下,作为金属氧化物230a及金属氧化物230c可以使用In-Ga-Zn氧化物、Ga-Zn氧化物及氧化镓等。此外,金属氧化物230c可以具有叠层结构。例如,可以使用In-Ga-Zn氧化物和该In-Ga-Zn氧化物上的Ga-Zn氧化物的叠层结构,或者,可以使用In-Ga-Zn氧化物和该In-Ga-Zn氧化物上的氧化镓的叠层结构。换言之,作为金属氧化物230c,也可以使用In-Ga-Zn氧化物和不包含In的氧化物的叠层结构。
具体而言,作为金属氧化物230a使用In:Ga:Zn=1:3:4[原子个数比]或1:1:0.5[原子个数比]的金属氧化物,即可。此外,作为金属氧化物230b使用In:Ga:Zn=4:2:3[原子个数比]或3:1:2[原子个数比]的金属氧化物,即可。此外,作为金属氧化物230c使用In:Ga:Zn=1:3:4[原子个数比]、In:Ga:Zn=4:2:3[原子个数比]、Ga:Zn=2:1[原子个数比]或Ga:Zn=2:5[原子个数比]的金属氧化物,即可。此外,作为金属氧化物230c具有叠层结构的情况下的具体例子,可以举出In:Ga:Zn=4:2:3[原子个数比]和Ga:Zn=2:1[原子个数比]的叠层结构、In:Ga:Zn=4:2:3[原子个数比]和Ga:Zn=2:5[原子个数比]的叠层结构、In:Ga:Zn=4:2:3[原子个数比]和氧化镓的叠层结构等。
此时,载流子的主要路径为金属氧化物230b。通过使金属氧化物230a及金属氧化物230c具有上述结构,可以降低金属氧化物230a与金属氧化物230b的界面及金属氧化物230b与金属氧化物230c的界面的缺陷态密度。因此,界面散射对载流子传导的影响减少,从而晶体管200A可以得到大通态电流及高频率特性。此外,在金属氧化物230c具有叠层结构时,被期待降低上述金属氧化物230b和金属氧化物230c的界面的缺陷态密度的效果及抑制金属氧化物230c所含的构成元素扩散到绝缘体250一侧的效果。更具体而言,在金属氧化物230c具有叠层结构时,因为使不包含In的氧化物位于叠层结构的上方,所以可以抑制会扩散到绝缘体250一侧的In。由于绝缘体250被用作栅极绝缘体,因此在In扩散在其中的情况下导致晶体管的特性不良。由此,通过使金属氧化物230c具有叠层结构,可以提供可靠性高的显示装置。
在金属氧化物230b上设置被用作源电极及漏电极的导电体242(导电体242a及导电体242b)。作为导电体242,优选使用选自铝、铬、铜、银、金、铂、钽、镍、钛、钼、钨、铪、钒、铌、锰、镁、锆、铍、铟、钌、铱、锶和镧中的金属元素、以上述金属元素为成分的合金或者组合上述金属元素的合金等。例如,优选使用氮化钽、氮化钛、钨、包含钛和铝的氮化物、包含钽和铝的氮化物、氧化钌、氮化钌、包含锶和钌的氧化物、包含镧和镍的氧化物等。此外,氮化钽、氮化钛、包含钛和铝的氮化物、包含钽和铝的氮化物、氧化钌、氮化钌、包含锶和钌的氧化物、包含镧和镍的氧化物是不容易氧化的导电材料或者吸收氧也维持导电性的材料,所以是优选的。
通过以与金属氧化物230接触的方式形成上述导电体242,金属氧化物230中的导电体242附近的氧浓度有时降低。此外,在金属氧化物230中的导电体242附近有时形成包括包含在导电体242中的金属及金属氧化物230的成分的金属化合物层。在此情况下,金属氧化物230的导电体242附近的区域中的载流子密度增加,该区域的电阻降低。
在此,导电体242a与导电体242b之间的区域以与绝缘体280的开口重叠的方式形成。因此,可以在导电体242a与导电体242b之间自对准地配置导电体260。
绝缘体250被用作栅极绝缘体。绝缘体250优选与金属氧化物230c的顶面接触地配置。绝缘体250可以使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、添加有氟的氧化硅、添加有碳的氧化硅、添加有碳及氮的氧化硅、具有空孔的氧化硅。尤其是,氧化硅及氧氮化硅具有热稳定性,所以是优选的。
与绝缘体224同样,优选降低绝缘体250中的水或氢等杂质的浓度。绝缘体250的厚度优选为1nm以上且20nm以下。
此外,也可以在绝缘体250与导电体260之间设置金属氧化物。该金属氧化物优选抑制氧从绝缘体250扩散到导电体260。由此,可以抑制因绝缘体250中的氧所导致的导电体260的氧化。
此外,该金属氧化物有时被用作栅极绝缘体的一部分。因此,在将氧化硅或氧氮化硅等用于绝缘体250的情况下,作为该金属氧化物优选使用作为相对介电常数高的high-k材料的金属氧化物。通过使栅极绝缘体具有绝缘体250与该金属氧化物的叠层结构,可以形成具有热稳定性且相对介电常数高的叠层结构。因此,可以在保持栅极绝缘体的物理厚度的同时降低在晶体管工作时施加的栅极电位。此外,可以减少被用作栅极绝缘体的绝缘体的等效氧化物厚度(EOT:Equivalent oxide thickness)。
具体而言,可以使用包含选自铪、铝、镓、钇、锆、钨、钛、钽、镍、锗和镁等中的一种或两种以上的金属氧化物。特别是,优选使用作为包含铝及铪中的一方或双方的氧化物的绝缘体的氧化铝、氧化铪、包含铝及铪的氧化物(铝酸铪)等。
虽然在图22中,导电体260具有两层结构,但是也可以具有单层结构或三层以上的叠层结构。
作为导电体260a优选使用上述具有抑制氢原子、氢分子、水分子、氮原子、氮分子、氧化氮分子(N2O、NO、NO2等)、铜原子等杂质的扩散的功能的导电体。此外,优选使用具有抑制氧(例如,氧原子、氧分子等中的至少一个)的扩散的功能的导电材料。
此外,当导电体260a具有抑制氧的扩散的功能时,可以抑制绝缘体250所包含的氧使导电体260b氧化而导致导电率的下降。作为具有抑制氧的扩散的功能的导电材料,例如,优选使用钽、氮化钽、钌或氧化钌等。
作为导电体260b优选使用以钨、铜或铝为主要成分的导电材料。此外,由于导电体260还被用作布线,所以优选使用导电性高的导电体。例如,可以使用以钨、铜或铝为主要成分的导电材料。此外,导电体260b可以具有叠层结构,例如可以具有钛或氮化钛与上述导电材料的叠层结构。
此外,如图22A和图22C所示,在金属氧化物230b的不与导电体242重叠的区域,即金属氧化物230的沟道形成区域中,金属氧化物230的侧面被导电体260覆盖。由此,可以容易将被用作第一栅电极的导电体260的电场影响到金属氧化物230的侧面。由此,可以提高晶体管200A的通态电流及频率特性。
绝缘体254与绝缘体214等同样地优选被用作抑制水或氢等杂质从绝缘体280一侧混入晶体管200A的阻挡绝缘膜。例如,绝缘体254的氢透过性优选比绝缘体224低。再者,如图22B、图22C所示,绝缘体254优选与金属氧化物230c的侧面、导电体242a的顶面及侧面、导电体242b的顶面及侧面、金属氧化物230a及金属氧化物230b的侧面以及绝缘体224的顶面接触。通过采用这种结构,可以抑制绝缘体280所包含的氢从导电体242a、导电体242b、金属氧化物230a、金属氧化物230b及绝缘体224的顶面或侧面进入金属氧化物230。
再者,绝缘体254还具有抑制氧(例如,氧原子、氧分子等中的至少一个)的扩散的功能(不容易使上述氧透过)。例如,绝缘体254的氧透过性优选比绝缘体280或绝缘体224低。
绝缘体254优选通过溅射法沉积。通过在包含氧的气氛下使用溅射法沉积绝缘体254,可以对绝缘体224的与绝缘体254接触的区域附近添加氧。由此,可以将氧从该区域通过绝缘体224供应到金属氧化物230中。在此,通过使绝缘体254具有抑制氧扩散到上方的功能,可以防止氧从金属氧化物230扩散到绝缘体280。此外,通过使绝缘体222具有抑制氧扩散到下方的功能,可以防止氧从金属氧化物230扩散到衬底一侧。如此,对金属氧化物230中的沟道形成区域供应氧。由此,可以减少金属氧化物230的氧空位并抑制晶体管的常开启化。
作为绝缘体254,例如可以沉积包含铝及铪中的一方或双方的氧化物的绝缘体。注意,作为包含铝和铪中的一方或双方的氧化物的绝缘体,优选使用氧化铝、氧化铪、包含铝及铪的氧化物(铝酸铪)等。
通过由对氢具有阻挡性的绝缘体254覆盖绝缘体224、绝缘体250以及金属氧化物230,绝缘体280由绝缘体254与绝缘体224、金属氧化物230以及绝缘体250分开。由此,可以抑制从晶体管200A的外部进入氢等杂质,从而可以对晶体管200A赋予良好的电特性及可靠性。
绝缘体280优选隔着绝缘体254设置在绝缘体224、金属氧化物230及导电体242上。例如,作为绝缘体280,优选包括氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、添加有氟的氧化硅、添加有碳的氧化硅、添加有碳及氮的氧化硅或具有空孔的氧化硅等。尤其是,氧化硅及氧氮化硅具有热稳定性,所以是优选的。特别是,因为氧化硅、氧氮化硅、具有空孔的氧化硅等的材料容易形成包含通过加热脱离的氧的区域,所以是优选的。
此外,优选绝缘体280中的水或氢等杂质的浓度得到降低。此外,绝缘体280的顶面也可以被平坦化。
绝缘体274优选与绝缘体214等同样地被用作抑制水或氢等杂质从上方混入到绝缘体280的阻挡绝缘膜。作为绝缘体274,例如可以使用能够用于绝缘体214、绝缘体254等的绝缘体。
优选在绝缘体274上设置被用作层间膜的绝缘体281。与绝缘体224等同样,优选绝缘体281中的水或氢等杂质的浓度得到降低。
此外,在形成于绝缘体281、绝缘体274、绝缘体280及绝缘体254中的开口中配置导电体240a及导电体240b。导电体240a及导电体240b以中间夹着导电体260的方式设置。此外,导电体240a及导电体240b的顶面的高度与绝缘体281的顶面可以位于同一平面上。
此外,以与绝缘体281、绝缘体274、绝缘体280以及绝缘体254的开口的内壁接触的方式设置有绝缘体241a,以与其侧面接触的方式形成有导电体240a的第一导电体。导电体242a位于该开口的底部的至少一部分,导电体240a与导电体242a接触。同样,以与绝缘体281、绝缘体274、绝缘体280以及绝缘体254的开口的内壁接触的方式设置有绝缘体241b,以与其侧面接触的方式形成有导电体240b的第一导电体。导电体242b位于该开口的底部的至少一部分,导电体240b与导电体242b接触。
导电体240a及导电体240b优选使用以钨、铜或铝为主要成分的导电材料。此外,导电体240a及导电体240b也可以具有叠层结构。
当作为导电体240采用叠层结构时,作为与金属氧化物230a、金属氧化物230b、导电体242、绝缘体254、绝缘体280、绝缘体274及绝缘体281接触的导电体优选使用上述具有抑制水或氢等杂质的扩散的功能的导电体。例如,优选使用钽、氮化钽、钛、氮化钛、钌或氧化钌等。可以以单层或叠层使用具有抑制水或氢等杂质的扩散的功能的导电材料。通过使用该导电材料,可以防止添加到绝缘体280的氧被导电体240a及导电体240b吸收。此外,可以防止水或氢等杂质从绝缘体281的上方的层通过导电体240a及导电体240b进入金属氧化物230。
作为绝缘体241a及绝缘体241b,例如使用能够用于绝缘体254等的绝缘体,即可。因为绝缘体241a及绝缘体241b与绝缘体254及接触地设置,所以可以抑制从绝缘体280等水或氢等杂质经过导电体240a及导电体240b混入金属氧化物230。此外,可以防止绝缘体280所包含的氧被导电体240a及导电体240b吸收。
虽然未图示,但是可以以与导电体240a的顶面及导电体240b的顶面接触的方式配置被用作布线的导电体。被用作布线的导电体优选使用以钨、铜或铝为主要成分的导电材料。此外,该导电体可以具有叠层结构,例如,可以具有钛、氮化钛与上述导电材料的叠层结构。此外,该导电体也可以以嵌入绝缘体的开口中的方式形成。
<晶体管的构成材料>
以下,说明可用于晶体管的构成材料。
[衬底]
作为形成晶体管200A的衬底例如可以使用绝缘体衬底、半导体衬底或导电体衬底。作为绝缘体衬底,例如可以举出玻璃衬底、石英衬底、蓝宝石衬底、稳定氧化锆衬底(氧化钇稳定氧化锆衬底等)、树脂衬底等。此外,作为半导体衬底,例如可以举出由硅或锗等构成的半导体衬底、或者由碳化硅、硅锗、砷化镓、磷化铟、氧化锌或氧化镓等构成的化合物半导体衬底等。再者,还可以举出在上述半导体衬底内部具有绝缘体区域的半导体衬底,例如有SOI(Silicon On Insulator;绝缘体上硅)衬底等。作为导电体衬底,可以举出石墨衬底、金属衬底、合金衬底、导电树脂衬底等。或者,可以举出包含金属氮化物的衬底、包含金属氧化物的衬底等。再者,还可以举出设置有导电体或半导体的绝缘体衬底、设置有导电体或绝缘体的半导体衬底、设置有半导体或绝缘体的导电体衬底等。或者,也可以使用在这些衬底上设置有元件的衬底。作为设置在衬底上的元件,可以举出电容器、电阻器、开关元件、发光元件、存储元件等。
[绝缘体]
作为绝缘体,有具有绝缘性的氧化物、氮化物、氧氮化物、氮氧化物、金属氧化物、金属氧氮化物以及金属氮氧化物等。
例如,当进行晶体管的微型化及高集成化时,由于栅极绝缘体的薄膜化,有时发生泄漏电流等的问题。通过作为被用作栅极绝缘体的绝缘体使用high-k材料,可以在保持物理厚度的同时实现晶体管工作时的低电压化。另一方面,通过将相对介电常数较低的材料用于被用作层间膜的绝缘体,可以减少产生在布线之间的寄生电容。因此,优选根据绝缘体的功能选择材料。
作为相对介电常数较高的绝缘体,可以举出氧化镓、氧化铪、氧化锆、含有铝及铪的氧化物、含有铝及铪的氧氮化物、含有硅及铪的氧化物、含有硅及铪的氧氮化物或者含有硅及铪的氮化物等。
作为相对介电常数较低的绝缘体,可以举出氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、添加有氟的氧化硅、添加有碳的氧化硅、添加有碳及氮的氧化硅、具有空孔的氧化硅或树脂等。
通过由具有抑制氢等杂质及氧的透过的功能的绝缘体(绝缘体214、绝缘体222、绝缘体254及绝缘体274等)围绕使用氧化物半导体的晶体管,可以使晶体管的电特性稳定。作为具有抑制氢等杂质及氧的透过的功能的绝缘体,例如可以以单层或叠层使用包含硼、碳、氮、氧、氟、镁、铝、硅、磷、氯、氩、镓、锗、钇、锆、镧、钕、铪或钽的绝缘体。具体而言,作为具有抑制氢等杂质及氧的透过的功能的绝缘体,可以使用氧化铝、氧化镁、氧化镓、氧化锗、氧化钇、氧化锆、氧化镧、氧化钕、氧化铪或氧化钽等金属氧化物、氮化铝、氮化铝钛、氮化钛、氮氧化硅或氮化硅等金属氮化物。
被用作栅极绝缘体的绝缘体优选为具有包含通过加热脱离的氧的区域的绝缘体。例如,通过采用具有包含通过加热脱离的氧的区域的氧化硅或者氧氮化硅接触于金属氧化物230的结构,可以填补金属氧化物230所包含的氧空位。
[导电体]
作为导电体,优选使用选自铝、铬、铜、银、金、铂、钽、镍、钛、钼、钨、铪、钒、铌、锰、镁、锆、铍、铟、钌、铱、锶和镧等中的金属元素、以上述金属元素为成分的合金或者组合上述金属元素的合金等。例如,优选使用氮化钽、氮化钛、钨、包含钛和铝的氮化物、包含钽和铝的氮化物、氧化钌、氮化钌、包含锶和钌的氧化物、包含镧和镍的氧化物等。此外,氮化钽、氮化钛、包含钛和铝的氮化物、包含钽和铝的氮化物、氧化钌、氮化钌、包含锶和钌的氧化物、包含镧和镍的氧化物是不容易氧化的导电材料或者吸收氧也维持导电性的材料,所以是优选的。此外,也可以使用以包含磷等杂质元素的多晶硅为代表的导电率高的半导体以及镍硅化物等硅化物。
此外,也可以层叠多个由上述材料形成的导电层。例如,也可以采用组合包含上述金属元素的材料和包含氧的导电材料的叠层结构。此外,也可以采用组合包含上述金属元素的材料和包含氮的导电材料的叠层结构。此外,也可以采用组合包含上述金属元素的材料、包含氧的导电材料和包含氮的导电材料的叠层结构。
此外,在将金属氧化物用于晶体管的沟道形成区域的情况下,作为被用作栅电极的导电体优选采用组合包含上述金属元素的材料和包含氧的导电材料的叠层结构。在此情况下,优选将包含氧的导电材料设置在沟道形成区域一侧。通过将包含氧的导电材料设置在沟道形成区域一侧,从该导电材料脱离的氧容易被供应到沟道形成区域。
尤其是,作为被用作栅电极的导电体,优选使用含有包含在形成沟道的金属氧化物中的金属元素及氧的导电材料。此外,也可以使用含有上述金属元素及氮的导电材料。例如,也可以使用氮化钛、氮化钽等包含氮的导电材料。此外,可以使用铟锡氧化物、包含氧化钨的铟氧化物、包含氧化钨的铟锌氧化物、包含氧化钛的铟氧化物、包含氧化钛的铟锡氧化物、铟锌氧化物、添加有硅的铟锡氧化物。此外,也可以使用包含氮的铟镓锌氧化物。通过使用上述材料,有时可以俘获形成沟道的金属氧化物所包含的氢。或者,有时可以俘获从外方的绝缘体等进入的氢。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式7)
在本实施方式中,说明可用于上述实施方式中说明的OS晶体管的金属氧化物(以下称为氧化物半导体)。
<结晶结构的分类>
首先,对氧化物半导体中的结晶结构的分类参照图23A进行说明。图23A是说明氧化物半导体,典型为IGZO(包含In、Ga及Zn的金属氧化物)的结晶结构的分类的图。
如图23A所示那样,氧化物半导体大致分为“Amorphous(无定形)”、“Crystalline(结晶性)”、“Crystal(结晶)”。此外,在“Amorphous”中包含completely amorphous。此外,在“Crystalline”中包含CAAC(c-axis-aligned crystalline)、nc(nanocrystalline)及CAC(cloud-aligned composite)(excluding single crystal and poly crystal)。此外,在“Crystalline”的分类中不包含single crystal(单晶)、poly crystal(多晶)及completely amorphous。此外,“Crystal”的分类中包含single crystal及poly crystal。
此外,图23A所示的外框线被加粗的部分中的结构是介于“Amorphous(无定形)”与“Crystal(结晶)”之间的中间状态,是属于新的边界区域(New crystalline phase)的结构。就是说,该结构与“Crystal(结晶)”或在能量性上不稳定的“Amorphous(无定形)”可以说是完全不同的结构。
此外,可以使用X射线衍射(XRD:X-Ray Diffraction)光谱对膜或衬底的结晶结构进行评价。在此,图23B示出被分类为“Crystalline”的CAAC-IGZO膜的通过GIXD(Grazing-Incidence XRD)测量而得到的XRD谱。此外,将GIXD法也称为薄膜法或Seemann-Bohlin法。下面,将图23B所示的通过GIXD测量而得到的XRD谱简单地记为XRD谱。此外,图23B所示的CAAC-IGZO膜的组成是In:Ga:Zn=4:2:3[原子个数比]附近。此外,图23B所示的CAAC-IGZO膜的厚度为500nm。
如图23B所示,在CAAC-IGZO膜的XRD谱中检测出表示明确的结晶性的峰。具体而言,在CAAC-IGZO膜的XRD谱中,2θ=31°附近检测出表示c轴取向的峰。此外,如图23B所示那样,2θ=31°附近的峰在以检测出峰强度的角度为轴时左右非对称。
此外,可以使用通过纳米束电子衍射法(NBED:Nano Beam ElectronDiffraction)观察的衍射图案(也称为纳米束电子衍射图案)对膜或衬底的结晶结构进行评价。图23C示出CAAC-IGZO膜的衍射图案。图23C是通过将电子束向平行于衬底的方向入射的NBED观察的衍射图案。此外,图23C所示的CAAC-IGZO膜的组成是In:Ga:Zn=4:2:3[原子个数比]附近。此外,在纳米束电子衍射法中,进行束径为1nm的电子衍射法。
如图23C所示那样,在CAAC-IGZO膜的衍射图案中观察到表示c轴取向的多个斑点。
[氧化物半导体的结构]
此外,在注目于氧化物半导体的结晶结构的情况下,有时氧化物半导体的分类与图23A不同。例如,氧化物半导体可以分类为单晶氧化物半导体和除此之外的非单晶氧化物半导体。作为非单晶氧化物半导体,例如可以举出上述CAAC-OS及nc-OS。此外,在非单晶氧化物半导体中包含多晶氧化物半导体、a-like OS(amorphous-like oxidesemiconductor)及非晶氧化物半导体等。
在此,对上述CAAC-OS、nc-OS及a-like OS的详细内容进行说明。
[CAAC-OS]
CAAC-OS是包括多个结晶区域的氧化物半导体,该多个结晶区域的c轴取向于特定的方向。此外,特定的方向是指CAAC-OS膜的厚度方向、CAAC-OS膜的被形成面的法线方向、或者CAAC-OS膜的表面的法线方向。此外,结晶区域是具有原子排列的周期性的区域。注意,在将原子排列看作晶格排列时结晶区域也是晶格排列一致的区域。再者,CAAC-OS具有在a-b面方向上多个结晶区域连接的区域,有时该区域具有畸变。此外,畸变是指在多个结晶区域连接的区域中,晶格排列一致的区域和其他晶格排列一致的区域之间的晶格排列的方向变化的部分。换言之,CAAC-OS是指c轴取向并在a-b面方向上没有明显的取向的氧化物半导体。
此外,上述多个结晶区域的每一个由一个或多个微小结晶(最大径小于10nm的结晶)构成。在结晶区域由一个微小结晶构成的情况下,该结晶区域的最大径小于10nm。此外,结晶区域由多个微小结晶构成的情况下,有时该结晶区域的尺寸为几十nm左右。
此外,在In-M-Zn氧化物(元素M为选自铝、镓、钇、锡及钛等中的一种或多种)中,CAAC-OS趋于具有一种层状结晶结构(也称为层状结构),其中层叠有包含铟(In)及氧的层(以下、In层)与包含元素M、锌(Zn)及氧的层(以下、(M,Zn)层)。此外,铟和元素M可以彼此置换。因此,有时(M,Zn)层包含铟。此外,有时In层包含元素M。注意,有时In层包含Zn。该层状结构例如在高分辨率TEM图像中被观察作为晶格像。
例如,当对CAAC-OS膜使用XRD装置进行结构分析时,在使用θ/2θ扫描的Out-of-plane XRD测量中,在2θ=31°或其附近检测出表示c轴取向的峰。注意,表示c轴取向的峰的位置(2θ值)有时根据构成CAAC-OS的金属元素的种类、组成等变动。
此外,例如,在CAAC-OS膜的电子衍射图案中观察到多个亮点(斑点)。此外,在以透过样品的入射电子束的斑点(也称为直接斑点)为对称中心时,某一个斑点和其他斑点被观察在点对称的位置。
在从上述特定的方向观察结晶区域的情况下,虽然该结晶区域中的晶格排列基本上是六方晶格,但是单位晶格并不局限于正六角形,有是非正六角形的情况。此外,在上述畸变中,有时具有五角形、七角形等晶格排列。此外,在CAAC-OS的畸变附近观察不到明确的晶界(grain boundary)。也就是说,晶格排列的畸变抑制晶界的形成。这可能是由于CAAC-OS因为a-b面方向上的氧原子的排列的低密度或因金属原子被取代而使原子间的键合距离产生变化等而能够包容畸变。
此外,确认到明确的晶界的结晶结构被称为所谓的多晶(polycrystal)。晶界成为复合中心而载流子被俘获,因而有可能导致晶体管的通态电流的降低、场效应迁移率的降低等。因此,确认不到明确的晶界的CAAC-OS是对晶体管的半导体层提供具有优异的结晶结构的结晶性氧化物之一。注意,为了构成CAAC-OS,优选为包含Zn的结构。例如,与In氧化物相比,In-Zn氧化物及In-Ga-Zn氧化物能够进一步地抑制晶界的发生,所以是优选的。
CAAC-OS是结晶性高且确认不到明确的晶界的氧化物半导体。因此,可以说在CAAC-OS中,不容易发生起因于晶界的电子迁移率的降低。此外,氧化物半导体的结晶性有时因杂质的混入或缺陷的生成等而降低,因此可以说CAAC-OS是杂质或缺陷(氧空位等)少的氧化物半导体。因此,包含CAAC-OS的氧化物半导体的物理性质稳定。因此,包含CAAC-OS的氧化物半导体具有高耐热性及高可靠性。此外,CAAC-OS对制造工序中的高温度(所谓热积存;thermal budget)也很稳定。由此,通过在OS晶体管中使用CAAC-OS,可以扩大制造工序的自由度。
[nc-OS]
在nc-OS中,微小的区域(例如1nm以上且10nm以下的区域,特别是1nm以上且3nm以下的区域)中的原子排列具有周期性。换言之,nc-OS具有微小的结晶。此外,例如,该微小的结晶的尺寸为1nm以上且10nm以下,尤其为1nm以上且3nm以下,将该微小的结晶称为纳米晶。此外,nc-OS在不同的纳米晶之间观察不到结晶取向的规律性。因此,在膜整体中观察不到取向性。所以,有时nc-OS在某些分析方法中与a-like OS或非晶氧化物半导体没有差别。例如,在对nc-OS膜使用XRD装置进行结构分析时,在使用θ/2θ扫描的Out-of-plane XRD测量中,不检测出表示结晶性的峰。此外,在对nc-OS膜进行使用其束径比纳米晶大(例如,50nm以上)的电子束的电子衍射(也称为选区电子衍射)时,观察到类似光晕图案的衍射图案。另一方面,在对nc-OS膜进行使用其束径近于或小于纳米晶的尺寸(例如1nm以上且30nm以下)的电子束的电子衍射(也称为纳米束电子衍射)的情况下,有时得到在以直接斑点为中心的环状区域内观察到多个斑点的电子衍射图案。
[a-like OS]
a-like OS是具有介于nc-OS与非晶氧化物半导体之间的结构的氧化物半导体。a-like OS包含空洞或低密度区域。也就是说,a-like OS的结晶性比nc-OS及CAAC-OS的结晶性低。此外,a-like OS的膜中的氢浓度比nc-OS及CAAC-OS的膜中的氢浓度高。
[氧化物半导体的结构]
接着,说明上述的CAC-OS的详细内容。此外,CAC-OS与材料构成有关。
[CAC-OS]
CAC-OS例如是指包含在金属氧化物中的元素不均匀地分布的构成,其中包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下,优选为1nm以上且3nm以下或近似的尺寸。注意,在下面也将在金属氧化物中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域混合的状态称为马赛克状或补丁(patch)状,该区域的尺寸为0.5nm以上且10nm以下,优选为1nm以上且3nm以下或近似的尺寸。
再者,CAC-OS是指其材料分开为第一区域与第二区域而成为马赛克状且该第一区域分布于膜中的结构(下面也称为云状)。就是说,CAC-OS是指具有该第一区域和该第二区域混合的结构的复合金属氧化物。
在此,将相对于构成In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS的金属元素的In、Ga及Zn的原子个数比的每一个记为[In]、[Ga]及[Zn]。例如,在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中,第一区域是其[In]大于CAC-OS膜的组成中的[In]的区域。此外,第二区域是其[Ga]大于CAC-OS膜的组成中的[Ga]的区域。此外,例如,第一区域是其[In]大于第二区域中的[In]且其[Ga]小于第二区域中的[Ga]的区域。此外,第二区域是其[Ga]大于第一区域中的[Ga]且其[In]小于第一区域中的[In]的区域。
具体而言,上述第一区域是以铟氧化物或铟锌氧化物等为主要成分的区域。此外,上述第二区域是以镓氧化物或镓锌氧化物等为主要成分的区域。换言之,可以将上述第一区域称为以In为主要成分的区域。此外,可以将上述第二区域称为以Ga为主要成分的区域。
注意,有时观察不到上述第一区域和上述第二区域的明确的边界。
例如,在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中,根据通过能量分散型X射线分析法(EDX:Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析(mapping)图像,可确认到具有以In为主要成分的区域(第一区域)及以Ga为主要成分的区域(第二区域)不均匀地分布而混合的结构。
在将CAC-OS用于晶体管的情况下,通过起因于第一区域的导电性和起因于第二区域的绝缘性的互补作用,可以使CAC-OS具有开关功能(控制开启/关闭的功能)。换言之,在CAC-OS的材料的一部分中具有导电性的功能且在另一部分中具有绝缘性的功能,在材料的整体中具有半导体的功能。通过使导电性的功能和绝缘性的功能分离,可以最大限度地提高各功能。因此,通过将CAC-OS用于晶体管,可以实现高通态电流(Ion)、高场效应迁移率(μ)及良好的开关工作。
氧化物半导体具有各种结构及各种特性。本发明的一个方式的氧化物半导体也可以包括非晶氧化物半导体、多晶氧化物半导体、a-likeOS、CAC-OS、nc-OS、CAAC-OS中的两种以上。
<具有氧化物半导体的晶体管>
在此,说明将上述氧化物半导体用于晶体管的情况。
通过将上述氧化物半导体用于晶体管,可以实现场效应迁移率高的晶体管。此外,可以实现可靠性高的晶体管。
优选将载流子浓度低的氧化物半导体用于晶体管。例如,氧化物半导体中的载流子浓度可以为1×1017cm-3以下,优选为1×1015cm-3以下,更优选为1×1013cm-3以下,进一步优选为1×1011cm-3以下,更进一步优选低于1×1010cm-3,且1×10-9cm-3以上。在以降低氧化物半导体膜的载流子浓度为目的的情况下,可以降低氧化物半导体膜中的杂质浓度以降低缺陷态密度。在本说明书等中,将杂质浓度低且缺陷态密度低的状态称为“高纯度本征”或“实质上高纯度本征”。此外,有时将载流子浓度低的氧化物半导体称为“高纯度本征”或“实质上高纯度本征”的氧化物半导体。
因为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体膜具有较低的缺陷态密度,所以有可能具有较低的陷阱态密度。
此外,被氧化物半导体的陷阱能级俘获的电荷到消失需要较长的时间,有时像固定电荷那样动作。因此,有时在陷阱态密度高的氧化物半导体中形成沟道形成区域的晶体管的电特性不稳定。
因此,为了使晶体管的电特性稳定,降低氧化物半导体中的杂质浓度是有效的。为了降低氧化物半导体中的杂质浓度,优选还降低附近膜中的杂质浓度。作为杂质有氢、氮、碱金属、碱土金属、铁、镍、硅等。
<杂质>
在此,说明氧化物半导体中的各杂质的影响。
在氧化物半导体包含第14族元素之一的硅或碳时,在氧化物半导体中形成缺陷能级。因此,将氧化物半导体中或氧化物半导体的界面附近的硅或碳的浓度(通过二次离子质谱分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)测得的浓度)设定为2×1018atoms/cm3以下,优选为2×1017atoms/cm3以下。
此外,当氧化物半导体包含碱金属或碱土金属时,有时形成缺陷能级而形成载流子。因此,使用包含碱金属或碱土金属的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。因此,使通过SIMS测得的氧化物半导体中的碱金属或碱土金属的浓度为1×1018atoms/cm3以下,优选为2×1016atoms/cm3以下。
当氧化物半导体包含氮时,容易产生作为载流子的电子,使载流子浓度增高,而n型化。其结果是,在将包含氮的氧化物半导体用于半导体的晶体管容易具有常开启特性。或者,在氧化物半导体包含氮时,有时形成陷阱能级。其结果,有时晶体管的电特性不稳定。因此,将利用SIMS测得的氧化物半导体中的氮浓度设定为低于5×1019atoms/cm3,优选为5×1018atoms/cm3以下,更优选为1×1018atoms/cm3以下,进一步优选为5×1017atoms/cm3以下。
包含在氧化物半导体中的氢与键合于金属原子的氧起反应生成水,因此有时形成氧空位。当氢进入该氧空位时,有时产生作为载流子的电子。此外,有时由于氢的一部分与键合于金属原子的氧键合,产生作为载流子的电子。因此,使用包含氢的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。由此,优选尽可能地减少氧化物半导体中的氢。具体而言,在氧化物半导体中,将利用SIMS测得的氢浓度设定为低于1×1020atoms/cm3,优选低于1×1019atoms/cm3,更优选低于5×1018atoms/cm3,进一步优选低于1×1018atoms/cm3
通过将杂质被充分降低的氧化物半导体用于晶体管的沟道形成区域,可以使晶体管具有稳定的电特性。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式8)
在本实施方式中,对具备本发明的一个方式的显示装置及显示系统的电子设备进行说明。
图24A是头戴显示器8200的外观图。
头戴显示器8200包括安装部8201、透镜8202、主体8203、显示部8204以及电缆8205等。此外,在安装部8201中内置有电池8206。
通过电缆8205,将电力从电池8206供应到主体8203。主体8203具备无线接收器等,能够将对应于所接收的图像数据等的图像显示到显示部8204上。此外,通过利用设置在主体8203中的相机捕捉使用者的眼球或眼睑的动作,并根据该信息算出使用者的视线的坐标,可以利用使用者的视线作为输入方法。
此外,也可以对安装部8201的被使用者接触的位置设置多个电极。主体8203也可以具有通过检测出根据使用者的眼球的动作而流过电极的电流,识别使用者的视线的功能。此外,主体8203可以具有通过检测出流过该电极的电流来监控使用者的脉搏的功能。安装部8201可以具有温度传感器、压力传感器、加速度传感器等各种传感器,也可以具有将使用者的生物信息显示在显示部8204上的功能。此外,主体8203也可以检测出使用者的头部的动作等,并与使用者的头部的动作等同步地使显示在显示部8204上的图像变化。
可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部8204。由此,可以降低头戴显示器8200的功耗,所以可以长期间连续使用头戴显示器8200。此外,通过降低头戴显示器8200的功耗,可以实现电池8206的小型化及轻量化,因此可以实现头戴显示器8200的小型化及轻量化。由此,可以减小头戴显示器8200的使用者的负担,使该使用者不容易感到疲劳。
图24B、图24C及图24D是头戴显示器8300的外观图。头戴显示器8300包括外壳8301、显示部8302、带状固定工具8304以及一对透镜8305。此外,电池8306内置于外壳8301,可以从电池8306向显示部8302等供应电力。
使用者可以通过透镜8305看到显示部8302上的显示。优选的是,弯曲配置显示部8302。通过弯曲配置显示部8302,使用者可以感受高真实感。注意,在本实施方式中,例示出设置一个显示部8302的结构,但是不局限于此,例如也可以采用设置两个显示部8302的结构。此时,在将每个显示部配置在使用者的每个眼睛一侧时,可以进行利用视差的三维显示等。
此外,可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部8302。由此,可以降低头戴显示器8300的功耗,所以可以长期间连续使用头戴显示器8300。此外,通过降低头戴显示器8300的功耗,可以实现电池8306的小型化及轻量化,因此可以实现头戴显示器8300的小型化及轻量化。由此,可以减小头戴显示器8300的使用者的负担,使该使用者不容易感到疲劳。
接着,图25A及图25B示出与图24A至图24D所示的电子设备不同的电子设备的例子。
图25A及图25B所示的电子设备包括外壳9000、显示部9001、扬声器9003、操作键9005(包括电源开关或操作开关)、连接端子9006、传感器9007(该传感器具有测量如下因素的功能:力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)、电池9009等。
图25A及图25B所示的电子设备具有各种功能。例如,可以具有如下功能:将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上的功能;触摸面板的功能;显示日历、日期或时间等的功能;通过利用各种软件(程序)控制处理的功能;进行无线通信的功能;通过利用无线通信功能来连接到各种计算机网络的功能;通过利用无线通信功能,进行各种数据的发送或接收的功能;读出储存在存储介质中的程序或数据来将其显示在显示部上的功能;等。注意,图25A及图25B所示的电子设备可具有的功能不局限于上述功能,而可以具有各种功能。此外,虽然在图25A及图25B中未图示,但是电子设备可以包括多个显示部。此外,也可以在该电子设备中设置相机等而使其具有如下功能:拍摄静态图像的功能;拍摄动态图像的功能;将所拍摄的图像储存在存储介质(外部存储介质或内置于相机的存储介质)中的功能;将所拍摄的图像显示在显示部上的功能;等。
下面,详细地说明图25A及图25B所示的电子设备。
图25A是示出便携式信息终端9101的立体图。便携式信息终端9101例如具有电话机、电子笔记本和信息阅读装置等中的一种或多种的功能。具体而言,可以将其用作智能手机。此外,便携式信息终端9101可以将文字或图像信息显示在其多个面上。例如,可以将三个操作按钮9050(还称为操作图标或简称为图标)显示在显示部9001的一个面上。此外,可以将由虚线矩形表示的信息9051显示在显示部9001的另一个面上。此外,作为信息9051的一个例子,可以举出提示收到来自电子邮件、SNS(Social Networking Services:社交网络服务)或电话等的信息的显示;电子邮件或SNS等的标题;电子邮件或SNS等的发送者姓名;日期;时间;电池余量;以及天线接收信号强度的显示等。或者,可以在显示有信息9051的位置上显示操作按钮9050等代替信息9051。
可以将本发明的一个方式的显示装置适用于便携式信息终端9101。由此,可以降低便携式信息终端9101的功耗,所以可以长期间连续使用便携式信息终端9101。此外,通过降低便携式信息终端9101的功耗,可以实现电池9009的小型化及轻量化,所以可以实现便携式信息终端9101的小型化及轻量化。因此可以提高便携式信息终端9101的便携性。
图25B是示出手表型便携式信息终端9200的立体图。便携式信息终端9200可以执行移动电话、电子邮件、文章的阅读及编辑、音乐播放、网络通信、电脑游戏等各种应用程序。此外,显示部9001的显示面弯曲,能够在弯曲的显示面上进行显示。在图25B中,示出在显示部9001显示时间9251、操作按钮9252(操作图标或简称为图标)及内容9253的例子。内容9253例如可以是动态图像。
此外,便携式信息终端9200可以进行被通信标准化的近距离无线通信。例如,通过与可进行无线通信的耳麦相互通信,可以进行免提通话。此外,便携式信息终端9200包括连接端子9006,可以通过连接器直接与其他信息终端进行数据的交换。此外,也可以通过连接端子9006进行充电。此外,充电工作也可以利用无线供电进行,而不通过连接端子9006。
可以将本发明的一个方式的显示装置适用于便携式信息终端9200。由此,可以降低便携式信息终端9200的功耗,所以可以长期间连续使用便携式信息终端9200。此外,通过降低便携式信息终端9200的功耗,可以实现电池9009的小型化及轻量化,所以可以实现便携式信息终端9200的小型化及轻量化。因此可以提高便携式信息终端9200的便携性。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
<关于本说明书等的记载的注释>
下面,对上述实施方式及实施方式中的各结构的说明附加注释。
各实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而构成本发明的一个方式。此外,当在一个实施方式中示出多个结构实例时,可以适当地组合这些结构实例。
此外,可以将某一实施方式中说明的内容(或其一部分)应用/组合/替换成该实施方式中说明的其他内容(或其一部分)及/或另一个或多个其他实施方式中说明的内容(或其一部分)。
在实施方式中说明的内容是指在各实施方式中利用各种附图说明的内容或利用说明书所记载的文章说明的内容。
此外,通过将某一实施方式中示出的附图(或其一部分)与该附图的其他部分、该实施方式中示出的其他附图(或其一部分)及/或另一个或多个其他实施方式中示出的附图(或其一部分)组合,可以构成更多图。
在本说明书等中,根据功能对构成要素进行分类并在方框图中以彼此独立的方框表示。然而,在实际的电路等中难以根据功能对构成要素进行分类,有时一个电路涉及到多个功能或者多个电路涉及到一个功能。因此,方框图中的方框的分割不局限于说明书中说明的构成要素,而可以根据情况适当地不同。
在附图中,为便于清楚地说明,有时夸大表示大小、层的厚度或区域。因此,本发明并不局限于附图中的尺寸。附图是为了明确起见而示出任意的大小的,而不局限于附图所示的形状或数值等。例如,可以包括因杂波或定时偏差等所引起的信号、电压或电流的不均匀等。
在本说明书等中,在说明晶体管的连接关系时,使用“源极和漏极中的一方”(第一电极或第一端子)、“源极和漏极中的另一方”(第二电极或第二端子)的表述。这是因为晶体管的源极和漏极根据晶体管的结构或工作条件等而互换的缘故。注意,根据情况可以将晶体管的源极和漏极适当地换称为源极(漏极)端子或源极(漏极)电极等。
此外,在本说明书等中,“电极”及“布线”不限定构成要素的功能。例如,有时将“电极”用作“布线”的一部分,反之亦然。再者,“电极”、“布线”还包括多个“电极”或“布线”被形成为一体的情况等。
此外,在本说明书等中,可以适当地调换电压和电位。电压是指与基准电位之间的电位差,例如在基准电位为地电压(接地电压)时,可以将电压换称为电位。接地电位不一定意味着0V。注意,电位是相对的,对布线等供应的电位有时根据基准电位而变化。
在本说明书等中,根据情况或状态,可以互相调换“膜”和“层”等词句。例如,有时可以将“导电层”调换为“导电膜”。此外,有时可以将“绝缘膜”调换为“绝缘层”。
在本说明书等中,开关是指具有通过变为导通状态(开启状态)或非导通状态(关闭状态)来控制是否使电流流过的功能的元件。或者,开关是指具有选择并切换电流路径的功能的元件。
在本说明书等中,例如,沟道长度是指在晶体管的俯视图中,半导体(或在晶体管处于开启状态时,在半导体中电流流过的部分)和栅极重叠的区域或者形成沟道的区域中的源极和漏极之间的距离。
在本说明书等中,例如,沟道宽度是指半导体(或在晶体管处于开启状态时,在半导体中电流流过的部分)和栅电极重叠的区域、或者形成沟道的区域中的源极和漏极相对的部分的长度。
在本说明书等中,“A与B连接”除了包括A与B直接连接的情况以外,还包括A与B电连接的情况。在此,“使A与B电连接”的描述是指当在A与B之间存在具有某种电作用的对象物时,能够进行A和B的电信号的授受的情况。
[实施例]
在本实施例中,参照图26至图37说明可用于本发明的一个方式的显示装置的发光器件1、发光器件2及发光器件3。
图26是说明发光器件550B、发光器件550G及发光器件550R的结构的图。
图27是说明发光器件1、发光器件2及发光器件3的电流密度-亮度特性的图。
图28是说明发光器件1、发光器件2及发光器件3的亮度-电流效率特性的图。
图29是说明发光器件1、发光器件2及发光器件3的电压-亮度特性的图。
图30是说明发光器件1、发光器件2及发光器件3的电压-电流特性的图。
图31是说明在以1000cd/m2的亮度使发光器件1、发光器件2及发光器件3发光时的发射光谱的图。
图32是说明发光器件1的电流密度-亮度特性的图。
图33是说明发光器件1的亮度-电流效率特性的图。
图34是说明发光器件1的电压-亮度特性的图。
图35是说明发光器件1的电压-电流特性的图。
图36是说明发光器件1的亮度-蓝光效率指数特性的图。注意,蓝光效率指数(BI:Blue Index)是表示蓝色发光器件的特性的指标之一,是电流效率(cd/A)除以y色度的值。一般来说,色纯度高的蓝色光对表现较宽色域有用。此外,有蓝色光的色纯度越高y色度越小的趋势。由此,电流效率(cd/A)除以y色度的值是表示蓝色发光器件的有用性的指标。换言之,为了实现具有较宽色域及高效率的显示装置,BI较高的蓝色发光器件可以说是优选的。
图37是说明在以1000cd/m2的亮度使发光器件1发光时的发射光谱的图。
<显示装置的结构例子>
本发明的一个方式的显示装置包括发光器件550B及发光器件550G(参照图26)。
发光器件550B包括反射膜REFB、电极552B、单元103B2、单元103B及中间层106B。单元103B2包括夹在反射膜REFB与电极552B之间的区域,单元103B包括夹在反射膜REFB与单元103B2之间的区域,单元103B具有发射与单元103B2相同色相的光的功能。中间层106B包括夹在单元103B2与单元103B之间的区域,中间层106B具有对单元103B2和单元103B中的一方供应电子并对另一方供应空穴的功能。
单元103B包括层111B。层111B在离反射膜REFB第一距离DB1处具有中心平面,层111B包含第一发光性材料EMB,第一发光性材料EMB在400nm以上且低于480nm的范围内具有发射光谱的峰。
发光器件550G包括反射膜REFG、电极552G、单元103G2、单元103G及中间层106G。单元103G2包括夹在反射膜REFG与电极552G之间的区域,单元103G包括夹在反射膜REFG与单元103G2之间的区域,单元103G具有发射与单元103G2相同色相的光的功能。中间层106G包括夹在单元103G2与单元103G之间的区域,中间层106G具有对单元103G2和单元103G中的一方供应电子并对另一方供应空穴的功能。
单元103G包括层111G。层111G在离反射膜REFG第二距离DG1处具有中心平面,层111G包含第二发光性材料EMG,第二发光性材料EMG在480nm以上且低于600nm的范围内具有发射光谱的峰。另外,第二距离DG1比第一距离DB1短。
单元103B2包括层111B2。层111B2包含第三发光性材料EMB2,层111B2在离反射膜REFB第三距离DB2处具有中心平面。
单元103G2包括层111G2。层111G2包含第四发光性材料EMG2,层111G2在离反射膜REFG第四距离DG2处具有中心平面。第一距离DB1、第二距离DG1、第三距离DB2及第四距离DG2处于满足下述算式的关系。
[算式7]
另外,本发明的一个方式的显示装置包括发光器件550R。
发光器件550R包括反射膜REFR、电极552R、单元103R2、单元103R及中间层106R。单元103R2包括夹在反射膜REFR与电极552R之间的区域,单元103R包括夹在反射膜REFR与单元103R2之间的区域,单元103R具有发射与单元103R2相同色相的光的功能。中间层106R包括夹在单元103R2与单元103R之间的区域,中间层106R具有对单元103R2和单元103R中的一方供应电子并对另一方供应空穴的功能。
单元103R2包括层111R2。层111R2在离反射膜REFR第九距离DR2处具有中心平面,层111R2包含第五发光性材料EMR2。
单元103R包括层111R。层111R在离反射膜REFR第十距离DR1处具有中心平面,层111R包含第六发光性材料EMR,第六发光性材料EMR在600nm以上且低于740nm的范围内具有发射光谱的峰。
距离DB1、距离DG1、距离DB2、距离DG2、距离DR2及距离DR1处于满足下述算式的关系。
[算式8]
DG1<DR1<DB1<DG2<DR2<DB2···(3)
<发光器件1、发光器件2及发光器件3>
在本实施例中说明所制造的发光器件1、发光器件2及发光器件3。注意,发光器件1、发光器件2及发光器件3可以用于本发明的一个方式的显示装置。
所制造的发光器件1具有与发光器件550B同样的结构(参照图26)。
所制造的发光器件2具有与发光器件550G同样的结构。
所制造的发光器件3具有与发光器件550R同样的结构。
<<发光器件1的结构>>
表1示出发光器件1的结构。另外,以下示出用于在本实施例中说明的发光器件的材料的结构式。注意,为了方便起见,在本实施例的表中下标及上标以标准大小记载。例如,简称中的下标及单位中的上标都在表中以标准大小记载。表中的这些记载可以参照说明书中的记载被变换为本来的记载。
注意,在发光器件1中,距离DB1为160nm,距离DB2为267.1nm,距离DB3为77.1nm,距离DB4为32nm。
[表1]
[化学式3]
<<发光器件1的制造方法>>
使用包括如下步骤的方法制造在本实施例中说明的发光器件1。
[第1步骤]
在第1步骤,形成反射膜REFB。具体而言,作为靶材使用银(Ag),利用溅射法形成。
注意,反射膜REFG包含Ag且厚度为100nm。
[第2步骤]
在第2步骤,形成电极551B。具体而言,作为靶材使用包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡(简称:ITSO),利用溅射法形成。
电极551B包含ITSO且厚度为85nm,面积为4mm2(2mm×2mm)。
接着,用水对形成有电极551B的衬底进行洗涤,以200℃焙烧1小时,然后进行370秒的UV臭氧处理。然后,将基材放入其内部被减压到10-4Pa左右的真空蒸镀设备中,并在真空蒸镀设备内的加热室中,在170℃的温度下进行30分钟的真空焙烧。然后,将基材冷却30分钟左右。
[第3步骤]
在第3步骤,在电极551B上形成层104B。具体而言,利用电阻加热法对材料进行共蒸镀。
注意,层104B以PCBBiF:OCHD-003=1:0.03(重量比)包含N-(1,1’-联苯-4-基)-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称:PCBBiF)及电子接收性材料(简称:OCHD-003)且厚度为10nm。另外,OCHD-003包含氟,其分子量为672。
[第4步骤]
在第4步骤,在层104B上形成层112B11。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层112B11包含PCBBiF且厚度为40nm。
[第5步骤]
在第5步骤,在层112B11上形成层112B12。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层112B12包含N,N-双[4-(二苯并呋喃-4-基)苯基]-4-氨基-对三联苯基(简称:DBfBB1TP)且厚度为10nm。
[第6步骤]
在第6步骤,在层112B12上形成层111B。具体而言,利用电阻加热法对材料进行共蒸镀。
注意,层111B以αN-βNPAnth:3,10PCA2Nbf(IV)-02=1:0.015(重量比)包含9-(1-萘基)-10-[4-(2-萘基)苯基]蒽(简称:αN-βNPAnth)及3,10-双[N-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)-N-苯基氨基]萘并[2,3-b;6,7-b’]双苯并呋喃(简称:3,10PCA2Nbf(IV)-02)且厚度为30nm。
[第7步骤]
在第7步骤,在层111B上形成层113B11。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层113B11包含2-{3-[3-(N-苯基-9H-咔唑-3-基)-9H-咔唑-9-基]苯基}二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2mPCCzPDBq)且厚度为10nm。
[第8步骤]
在第8步骤,在层113B11上形成层113B12。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层113B12包含2,9-二(2-萘)-4,7-二苯基-1,10-菲罗啉(简称:NBPhen)且厚度为20nm。
[第9步骤]
在第9步骤,在层113B12上形成层106B2。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层106B2包含氧化锂(简称:Li2O)且厚度为0.1nm。
[第10步骤]
在第10步骤,在层106B2上形成层106B3。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层106B3包含铜酞菁(简称:CuPc)且厚度为2nm。
[第11步骤]
在第11步骤,在层106B3上形成层106B1。具体而言,利用电阻加热法对材料进行共蒸镀。
注意,层106B1以PCBBiF:OCHD-003=1:0.15(重量比)包含PCBBiF及OCHD-003且厚度为10nm。
[第12步骤]
第12步骤,在层106B1上形成层112B21。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层112B21包含PCBBiF且厚度为25nm。
[第13步骤]
在第13步骤,在层112B21上形成层112B22。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层112B22包含DBfBB1TP且厚度为10nm。
[第14步骤]
在第14步骤,在层112B22上形成层111B2。具体而言,利用电阻加热法对材料进行共蒸镀。
注意,层111B2以αN-βNPAnth:3,10PCA2Nbf(IV)-02=1:0.015(重量比)包含αN-βNPAnth及3,10PCA2Nbf(IV)-02且厚度为30nm。
[第15步骤]
在第15步骤,在层111B2上形成层113B21。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层113B21包含2mPCCzPDBq且厚度为10nm。
[第16步骤]
在第16步骤,在层113B21上形成层113B22。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层113B22包含NBPhen且厚度为20nm。
[第17步骤]
在第17步骤,在层113B22上形成层105B。具体而言,利用电阻加热法对材料进行共蒸镀。
注意,层105B以LiF:Yb=1:1(体积比)包含氟化锂(简称:LiF)及镱(简称:Yb)且厚度为2nm。
[第18步骤]
在第18步骤,在层105B上形成电极552B。具体而言,利用电阻加热法对材料进行共蒸镀。
注意,电极552B以Ag:Mg=1:0.1(体积比)包含银(简称:Ag)及镁(简称:Mg)且厚度为15nm。
[第19步骤]
在第19步骤,在电极552B上形成层CAP。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层CAP包含4,4’,4”-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并噻吩)(简称:DBT3P-II)且厚度为70nm。
<<发光器件1的工作特性>>
发光器件1在被供电时射出光ELB1及光ELB2(参照图26)。在室温下测量发光器件1的工作特性(参照图27至图31、图36)。注意,使用分光辐射计(拓普康公司制造的SR-UL1R)测量亮度、CIE色度以及发射光谱。
表2示出在以亮度1000cd/m2左右使发光器件发光时的主要初始特性。此外,表2还示出后述的其他发光器件的特性。
[表2]
可知发光器件1、发光器件2及发光器件3示出良好的特性。例如,在发光器件1中,从层111B射出的光ELB1与从层111B2射出的光ELB2相互加强。另外,在发光器件2中,从层111G射出的光ELG1与从层111G2射出的ELG2相互加强。另外,在发光器件3中,示出从层111R射出的光ELR1与从层111R2射出的光ELR2相互加强的色纯度高的发光。另外,与距离DB1为57.5nm的比较发光器件1相比,发光器件1示出高电流效率及高蓝光效率指数并以低电流值驱动,其中层111B与反射膜REFB之间的距离DB1为160nm,该值较大。也就是说,发光器件1是发光效率高且功耗低的发光器件。另外,发光器件2的层111G与反射膜REFG之间的距离DG1为82nm,该值较小,但发光器件2示出高电流效率并以低电压驱动。也就是说,发光器件2是发光效率高且功耗低的发光器件。
另外,发光器件1的层111B的厚度TB1及层111B2的厚度TB2分别为30nm及30nm,发光器件2的层111G的厚度TG1及层111G2的厚度TG2分别为40nm及40nm。因此,TB1+TB2比TG1+TG2小。另外,发光器件3的层111R的厚度TR1及层111R2的厚度TG2分别为50nm及50nm。因此,TB1+TB2比TR1+TR2小。
此外,DB1/(DB2-DB1)的值为1.49,比DG1/(DG2-DG1)的值0.67大。DB1/(DB2-DB1)比DR1/(DR2-DR1)的值0.67大。DG1、DR1、DB1、DG2、DR2及DB2分别为82nm、95nm、160nm、204.05nm、237.1nm及267.1nm,大小顺序如上。
<<发光器件2的结构>>
表3示出发光器件2的结构。另外,以下示出用于在本实施例中说明的发光器件的材料的结构式。
注意,在发光器件2中,距离DG1为82nm,距离DG2为204.05nm,距离DG3为82.05nm,距离DG4为26.5nm。
[表3]
[化学式4]
<<发光器件2的制造方法>>
使用包括如下步骤的方法制造在本实施例中说明的发光器件2。
[第1步骤]
在第1步骤,形成反射膜REFG。具体而言,使用与发光器件1同样的方法。
注意,反射膜REFG包含Ag且厚度为100nm。
[第2步骤]
在第2步骤,在反射膜REFG上形成电极551G。具体而言,使用与发光器件1同样的方法。
注意,电极551G包含ITSO且厚度为10nm。
[第3步骤]
在第3步骤,在电极551G上形成层104G。具体而言,利用电阻加热法对材料进行共蒸镀。
注意,层104G以PCBBiF:OCHD-003=1:0.03(重量比)包含PCBBiF及OCHD-003且厚度为10nm。
[第4步骤]
在第4步骤,在层104G上形成层112G11。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层112G11包含PCBBiF且厚度为42nm。
[第5步骤]
在第5步骤,在层112G11上形成层111G。具体而言,利用电阻加热法对材料进行共蒸镀。
注意,层111G以4,8mDBtP2Bfpm:βNCCP:Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)=0.6:0.4:0.1(重量比)包含4,8-双[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-[1]苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶(简称:4,8mDBtP2Bfpm)、9-(2-萘基)-9’-苯基-9H,9’H-3,3’-联咔唑(简称:βNCCP)及[2-d3-甲基-(2-吡啶基-κN)苯并呋喃并[2,3-b]吡啶-κC]双[2-(2-吡啶基-κN)苯基-κC]铱(III)(简称:Ir(ppy)2(mbfpypy-d3))且厚度为40nm。
[第6步骤]
在第6步骤,在层111G上形成层113G11。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层113G11包含2-{3-[3-(N-苯基-9H-咔唑-3-基)-9H-咔唑-9-基]苯基}二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2mPCCzPDBq)且厚度为10nm。
[第7步骤]
在第7步骤,在层113G11上形成层113G12。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层113G12包含NBPhen且厚度为20nm。
[第8步骤]
在第8步骤,在层113G12上形成层106G2。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层106G2包含Li2O且厚度为0.05nm。
[第9步骤]
在第9步骤,在层106G2上形成层106G3。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层106G3包含CuPc且厚度为2nm。
[第10步骤]
在第10步骤,在层106G3上形成层106G1。具体而言,利用电阻加热法对材料进行共蒸镀。
注意,层106G1以PCBBiF:OCHD-003=1:0.15(重量比)包含PCBBiF及OCHD-003且厚度为10nm。
[第11步骤]
在第11步骤,在层106G1上形成层112G21。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层112G21包含PCBBiF且厚度为40nm。
[第12步骤]
在第12步骤,在层112G21上形成层111G2。具体而言,利用电阻加热法对材料进行共蒸镀。
注意,层111G2以4,8mDBtP2Bfpm:βNCCP:Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)=0.6:0.4:0.1(重量比)包含4,8mDBtP2Bfpm、βNCCP及Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)且厚度为40nm。
[第13步骤]
在第13步骤,在层111G2上形成层113G21。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层113G21包含2mPCCzPDBq且厚度为10nm。
[第14步骤]
在第14步骤,在层113G21上形成层113G22。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层113G22包含NBPhen且厚度为15nm。
[第15步骤]
在第15步骤,在层113G22上形成层105G。具体而言,利用电阻加热法对材料进行共蒸镀。
注意,层105G以LiF:Yb=1:0.5(体积比)包含LiF及Yb且厚度为1.5nm。
[第16步骤]
在第16步骤,在层105G上形成电极552G。具体而言,利用电阻加热法对材料进行共蒸镀。
注意,电极552G以Ag:Mg=1:0.1(体积比)包含Ag及Mg且厚度为15nm。
[第17步骤]
在第17步骤,在电极552G上形成层CAP。具体而言,作为靶材使用氧化铟-氧化锡(简称:ITO),利用溅射法形成。
注意,层CAP包含ITO且厚度为70nm。
<<发光器件2的工作特性>>
发光器件2在被供电时射出光ELG1及光ELG2(参照图26)。在室温下测量发光器件2的工作特性(参照图27至图31)。注意,使用分光辐射计(拓普康公司制造的SR-UL1R)测量亮度、CIE色度以及发射光谱。
表2示出在以亮度1000cd/m2左右使发光器件发光时的主要初始特性。此外,表2还示出后述的其他发光器件的特性。
<<发光器件3的结构>>
表4示出发光器件3的结构。
注意,在发光器件4中,距离DR1为95nm,距离DR2为237.1nm,距离DR3为92.1nm,距离DR4为32nm。
[表4]
<<发光器件3的制造方法>>
使用包括如下步骤的方法制造在本实施例中说明的发光器件3。
[第1步骤]
在第1步骤,形成反射膜REFR。具体而言,使用与发光器件1同样的方法。
注意,反射膜REFR包含Ag且厚度为100nm。
[第2步骤]
在第2步骤,在反射膜REFR上形成电极551R。具体而言,使用与发光器件1同样的方法。
注意,电极551R包含ITSO且厚度为10nm。
[第3步骤]
在第3步骤,在电极551R上形成层104R。具体而言,利用电阻加热法对材料进行共蒸镀。
注意,层104R以PCBBiF:OCHD-003=1:0.03(重量比)包含PCBBiF及OCHD-003且厚度为10nm。
[第4步骤]
在第4步骤,在层104R上形成层112R11。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层112R11包含PCBBiF且厚度为50nm。
[第5步骤]
在第5步骤,在层112R11上形成层111R。具体而言,利用电阻加热法对材料进行共蒸镀。
注意,层111R以11mDBtBPPnfpr:PCBBiF:OCPG-006=0.7:0.3:0.05(重量比)包含11-[(3’-二苯并噻吩-4-基)联苯-3-基]菲并[9’,10’:4,5]呋喃并[2,3-b]吡嗪(简称:11mDBtBPPnfpr)、PCBBiF及磷光掺杂剂(简称:OCPG-006)且厚度为50nm。
[第6步骤]
在第6步骤,在层111R上形成层113R11。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层113R11包含2-{3-[3-(N-苯基-9H-咔唑-3-基)-9H-咔唑-9-基]苯基}二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2mPCCzPDBq)且厚度为10nm。
[第7步骤]
在第7步骤,在层113R11上形成层113R12。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层113R12包含2,2-(1,3-亚苯)双[9-苯基-1,10-菲罗啉](简称:mPPhen2P)且厚度为20nm。
[第8步骤]
在第8步骤,在层113R12上形成层106R2。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层106R2包含Li2O且厚度为0.1nm。
[第9步骤]
在第9步骤,在层106R2上形成层106R3。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层106R3包含CuPc且厚度为2nm。
[第10步骤]
在第10步骤,在层106R3上形成层106R1。具体而言,利用电阻加热法对材料进行共蒸镀。
注意,层106R1以PCBBiF:OCHD-003=1:0.15(重量比)包含PCBBiF及OCHD-003且厚度为10nm。
[第11步骤]
在第11步骤,在层106R1上形成层112R21。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层112R21包含PCBBiF且厚度为50nm。
[第12步骤]
在第12步骤,在层112R21上形成层111R2。具体而言,利用电阻加热法对材料进行共蒸镀。
注意,层111R2以11mDBtBPPnfpr:PCBBiF:OCPG-006=0.7:0.3:0.05(重量比)包含11mDBtBPPnfpr、PCBBiF及OCPG-006且厚度为50nm。
[第13步骤]
在第13步骤,在层111R2上形成层113R21。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层113R21包含2mPCCzPDBq且厚度为10nm。
[第14步骤]
在第14步骤,在层113R21上形成层113R22。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层113R22包含mPPhen2P且厚度为20nm。
[第15步骤]
在第15步骤,在层113R22上形成层105R。具体而言,利用电阻加热法对材料进行共蒸镀。
注意,层105R以LiF:Yb=1:1(体积比)包含LiF及Yb且厚度为2nm。
[第16步骤]
在第16步骤,在层105R上形成电极552R。具体而言,利用电阻加热法对材料进行共蒸镀。
注意,电极552R以Ag:Mg=1:0.1(体积比)包含Ag及Mg且厚度为15nm。
[第17步骤]
在第17步骤,在电极552R上形成层CAP。具体而言,利用电阻加热法蒸镀材料。
注意,层CAP包含DBT3P-II且厚度为70nm。
<<发光器件3的工作特性>>
发光器件3在被供电时射出光ELR1及光ELR2(参照图26)。在室温下测量发光器件2的工作特性(参照图27至图31)。注意,使用分光辐射计(拓普康公司制造的SR-UL1R)测量亮度、CIE色度以及发射光谱。
表2示出在以亮度1000cd/m2左右使发光器件发光时的主要初始特性。此外,表2还示出后述的其他发光器件的特性。
(参考例1)
在本参考例中说明的所制造的比较发光器件1具有与发光器件550B同样的结构(参照图26)。
比较发光器件1与发光器件1的不同之处在于层的厚度。
<<比较发光器件1的结构>>
表5示出比较发光器件1的结构。
<<比较发光器件1的制造方法>>
使用包括如下步骤的方法制造在本参考例中说明的比较发光器件1。注意,比较发光器件1的制造方法与发光器件1的制造方法的不同之处如下:在形成层112B11的步骤、形成层111B的步骤、形成层113B12的步骤、形成层106B2的步骤、形成层112B21的步骤、形成层111B2的步骤及形成层113B22的步骤所形成的层的厚度。在此,根据表5的记载及上述说明对制造方法进行说明。
注意,在比较发光器件1中,距离DB1为57.5nm,距离DB2为149.55nm,距离DB3为67.05nm,距离DB4为27nm。
[表5]
<<比较发光器件1的工作特性>>
比较发光器件1在被供电时射出光ELB1及光ELB2(参照图26)。在室温下测量比较发光器件1的工作特性(参照图32至图35以及图37)。注意,使用分光辐射计(拓普康公司制造的SR-UL1R)测量亮度、CIE色度以及发射光谱。
表2示出在以亮度1000cd/m2左右使比较发光器件1发光时的主要初始特性。
[符号说明]
ANO:导电膜、C21:电容器、C22:电容器、G1:导电膜、G2:导电膜、GD:驱动电路、GL:栅极线、GL1:栅极线、GL2:栅极线、M21:晶体管、N21:节点、N22:节点、S1g:导电膜、S2g:导电膜、SD:驱动电路、SW21:开关、SW22:开关、SW23:开关、V0:布线、VCOM:导电膜、VCOM2:导电膜、10:显示装置、10A:显示装置、20:层、30:层、40:驱动电路、41:栅极驱动器、42:源极驱动器、50:功能电路、51:CPU、52:加速器、53:CPU核心、60:显示部、61:像素、61D:像素、61N:像素、62:像素电路、62B:像素电路、62G:像素电路、62R:像素电路、70:发光元件、80:触发器、81:扫描触发器、82:备份电路、103B:单元、103B2:单元、103G:单元、103G2:单元、103R:单元、103R2:单元、103X:单元、103X2:单元、104B:层、104G:层、104GB:间隙、104R:层、104RG:间隙、104X:层、105B2:层、105G2:层、105GB2:间隙、105R2:层、105RG2:间隙、105B:层、105G:层、105X:层、105X2:层、106B:中间层、106G:中间层、106GB:间隙、106R:中间层、106RG:间隙、106X:中间层、106X1:层、106X2:层、111B:层、111B2:层、111G:层、111G2:层、111R:层、111R2:层、111X:层、111X2:层、112B2:层、112G2:层、112X:层、112X2:层、113B:层、113B2:层、113G:层、113G2:层、113X:层、113X2:层、200A:晶体管、205:导电体、205a:导电体、205b:导电体、205c:导电体、214:绝缘体、216:绝缘体、222:绝缘体、224:绝缘体、230:金属氧化物、230a:金属氧化物、230b:金属氧化物、230c:金属氧化物、231:显示区域、240:导电体、240a:导电体、240b:导电体、241:绝缘体、241a:绝缘体、241b:绝缘体、242:导电体、242a:导电体、242b:导电体、250:绝缘体、254:绝缘体、260:导电体、260a:导电体、260b:导电体、274:绝缘体、280:绝缘体、281:绝缘体、301a:导电体、301b:导电体、305:导电体、311:导电体、313:导电体、317:导电体、321:下部电极、323:绝缘体、325:上部电极、331:导电体、333:导电体、335:导电体、337:导电体、341:导电体、343:导电体、347:导电体、351:导电体、353:导电体、355:导电体、357:导电体、361:绝缘体、363:绝缘体、403:元件分离层、403B:元件分离层、405:绝缘体、405B:绝缘体、407:绝缘体、409:绝缘体、411:绝缘体、421:绝缘体、441:晶体管、443:导电体、445:绝缘体、447:半导体区域、449a:低电阻区域、449b:低电阻区域、451:导电体、453:导电体、455:导电体、458:凸块、459:粘合层、461:导电体、463:导电体、501:绝缘体、501A:绝缘膜、501B:绝缘膜、501C:绝缘膜、501D:绝缘膜、504:导电膜、506:绝缘膜、507A:导电膜、507B:导电膜、508:半导体膜、508A:区域、508B:区域、508C:区域、510:基材、512A:导电膜、512B:导电膜、516:绝缘膜、516A:绝缘膜、516B:绝缘膜、518:绝缘膜、519B:端子、520:功能层、524:导电膜、530B:像素电路、530G:像素电路、550B:发光器件、550G:发光器件、550R:发光器件、550X:发光器件、551B:电极、551G:电极、551GB:间隙、551R:电极、551X:电极、552:导电膜、552B:电极、552G:电极、552R:电极、552X:电极、573:绝缘膜、591B:开口部、591G:开口部、601:晶体管、602:晶体管、603:晶体管、613:绝缘体、614:绝缘体、616:绝缘体、622:绝缘体、624:绝缘体、654:绝缘体、674:绝缘体、680:绝缘体、681:绝缘体、700:显示装置、701:衬底、701B:衬底、702B:像素、702G:像素、702R:像素、703:像素、705:绝缘膜、712:密封剂、716:FPC、730:绝缘体、732:密封层、734:绝缘体、738:遮光层、750:晶体管、760:连接电极、770:基材、772:导电体、778:结构体、780:各向异性导电体、786:EL层、788:导电体、790:电容器、800:晶体管、801a:导电体、801b:导电体、805:导电体、811:导电体、813:导电体、814:绝缘体、816:绝缘体、817:导电体、821:绝缘体、822:绝缘体、824:绝缘体、853:导电体、854:绝缘体、855:导电体、874:绝缘体、880:绝缘体、881:绝缘体、8200:头戴显示器、8201:安装部、8202:透镜、8203:主体、8204:显示部、8205:电缆、8206:电池、8300:头戴显示器、8301:外壳、8302:显示部、8304:固定工具、8305:透镜、8306:电池、9000:外壳、9001:显示部、9003:扬声器、9005:操作键、9006:连接端子、9007:传感器、9009:电池、9050:操作按钮、9051:信息、9101:便携式信息终端、9200:便携式信息终端、9251:时间、9252:操作按钮、9253:内容。

Claims (11)

1.一种显示装置,包括:
第一发光器件;以及
第二发光器件,
其中,所述第一发光器件包括第一反射膜、第一电极、第一单元、第二单元及第一中间层,
所述第一单元包括夹在所述第一反射膜与所述第一电极之间的区域,
所述第二单元包括夹在所述第一反射膜与所述第一单元之间的区域,
所述第二单元具有发射与所述第一单元相同色相的光的功能,
所述第一中间层包括夹在所述第一单元与所述第二单元之间的区域,
所述第一中间层具有对所述第一单元和所述第二单元中的一方供应电子并对另一方供应空穴的功能,
所述第二单元包括第一层,
所述第一层在离所述第一反射膜第一距离DB1处具有中心平面,
所述第一层包含第一发光性材料,
所述第一发光性材料在400nm以上且低于480nm的范围内具有发射光谱的峰,
所述第二发光器件包括第二反射膜、第二电极、第三单元、第四单元及第二中间层,
所述第三单元包括夹在所述第二反射膜与所述第二电极之间的区域,
所述第四单元包括夹在所述第二反射膜与所述第三单元之间的区域,
所述第四单元具有发射与所述第三单元相同色相的光的功能,
所述第二中间层包括夹在所述第三单元与所述第四单元之间的区域,
所述第二中间层具有对所述第三单元和所述第四单元中的一方供应电子并对另一方供应空穴的功能,
所述第四单元包括第二层,
所述第二层在离所述第二反射膜第二距离DG1处具有中心平面,
所述第二层包含第二发光性材料,
所述第二发光性材料在480nm以上且低于600nm的范围内具有发射光谱的峰,
并且,所述第二距离DG1比所述第一距离DB1短。
2.根据权利要求1所述的显示装置,
其中所述第一发光器件包括第三电极,
所述第三电极包括夹在所述第一反射膜与所述第二单元之间的区域,
所述第三电极具有透光性,
所述第二发光器件包括第四电极,
所述第四电极与所述第三电极之间包括第一间隙,
所述第四电极包括夹在所述第二反射膜与所述第四单元之间的区域,
并且所述第四电极具有透光性。
3.根据权利要求1或2所述的显示装置,
其中所述第一单元包括第三层,
所述第三层包含第三发光性材料,
所述第三层在离所述第一反射膜第三距离DB2处具有中心平面,
所述第三单元包括第四层,
所述第四层包含第四发光性材料,
所述第四层在离所述第二反射膜第四距离DG2处具有中心平面,
并且所述第一距离DB1、所述第二距离DG1、所述第三距离DB2及所述第四距离DG2处于满足下述算式的关系
[算式1]
4.根据权利要求3所述的显示装置,
其中所述第一层具有第一厚度TB1,
所述第二层具有第二厚度TG1,
所述第三层具有第三厚度TB2,
所述第四层具有第四厚度TG2,
并且所述第一厚度TB1、所述第二厚度TG1、所述第三厚度TB2及所述第四厚度TG2处于满足下述算式的关系
[算式2]
TB1+TB2<TG1+TG2…(2)。
5.根据权利要求3或4所述的显示装置,
其中所述第三层与所述第一层之间具有第五距离,
所述第四层与所述第二层之间具有第六距离,
并且所述第六距离为所述第五距离的0.9倍以上且1.1倍以下。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的显示装置,
其中所述第一电极与所述第三层之间具有第七距离,
所述第二电极与所述第四层之间具有第八距离,
并且所述第八距离为所述第七距离的0.9倍以上且1.1倍以下。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的显示装置,还包括:
第三发光器件,
其中所述第三发光器件包括第三反射膜、第五电极、第五单元、第六单元及第三中间层,
所述第五单元包括夹在所述第三反射膜与所述第五电极之间的区域,
所述第六单元包括夹在所述第三反射膜与所述第五单元之间的区域,
所述第六单元具有发射与所述第五单元相同色相的光的功能,
所述第三中间层包括夹在所述第五单元与所述第六单元之间的区域,
所述第三中间层具有对所述第五单元和所述第六单元中的一方供应电子并对另一方供应空穴的功能,
所述第五单元包括第五层,
所述第五层在离所述第三反射膜第九距离DR2处具有中心平面,
所述第五层包含第五发光性材料,
所述第六单元包括第六层,
所述第六层在离所述第三反射膜第十距离DR1处具有中心平面,
所述第六层包含第六发光性材料,
所述第六发光性材料在600nm以上且低于740nm的范围内具有发射光谱的峰,
并且所述第一距离DB1、所述第二距离DG1、所述第三距离DB2、所述第四距离DG2、所述第九距离DR2及所述第十距离DR1处于满足下述算式的关系
[算式3]
DG1<DR1<DB1<DG2<DR2<DB2…(3)。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的显示装置,
其中所述第一中间层包含具有第一电子受体性的物质及具有第一空穴传输性的材料,
所述第一中间层具有1×102[Ω·cm]以上且1×108[Ω·cm]以下的电阻率,
所述第二中间层与所述第一中间层之间包括第二间隙,
所述第二间隙与所述第一间隙重叠,
并且所述第二中间层包含所述具有第一电子受体性的物质及所述具有第一空穴传输性的材料。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的显示装置,还包括:
第一功能层;
第二功能层;以及
显示区域,
其中所述第一功能层包括驱动电路,
所述驱动电路生成第一图像信号及第二图像信号,
所述第二功能层与所述第一功能层重叠,
所述第二功能层包括第一像素电路及第二像素电路,
所述第一像素电路被供应所述第一图像信号,
所述第二像素电路被供应所述第二图像信号,
所述显示区域包括一组像素,
所述一组像素包括第一像素及第二像素,
所述第一像素包括所述第一发光器件及所述第一像素电路,
所述第一发光器件与所述第一像素电路电连接,
所述第二像素包括所述第二发光器件及所述第二像素电路,
并且所述第二发光器件与所述第二像素电路电连接。
10.一种电子设备,包括:
运算部;以及
权利要求1至9中任一项所述的显示装置,
其中,所述运算部生成图像信息,
并且,所述显示装置显示所述图像信息。
11.一种电子设备,包括:
运算部;以及
权利要求9所述的显示装置,
其中,所述第一功能层包括所述运算部,
所述运算部生成图像信息,
并且,所述显示装置显示所述图像信息。
CN202280030159.0A 2021-05-07 2022-04-22 显示装置、电子设备 Pending CN117223394A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-079026 2021-05-07
JP2021079026 2021-05-07
PCT/IB2022/053760 WO2022234380A1 (ja) 2021-05-07 2022-04-22 表示装置、電子機器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117223394A true CN117223394A (zh) 2023-12-12

Family

ID=83932110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280030159.0A Pending CN117223394A (zh) 2021-05-07 2022-04-22 显示装置、电子设备

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPWO2022234380A1 (zh)
KR (1) KR20240005773A (zh)
CN (1) CN117223394A (zh)
WO (1) WO2022234380A1 (zh)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9343691B2 (en) * 2014-08-08 2016-05-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
JP2016085968A (ja) 2014-10-24 2016-05-19 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置
KR102463519B1 (ko) * 2015-12-17 2022-11-03 엘지디스플레이 주식회사 유기발광 표시장치

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2022234380A1 (zh) 2022-11-10
KR20240005773A (ko) 2024-01-12
WO2022234380A1 (ja) 2022-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11672136B2 (en) Light-emitting element, display module, lighting module, light-emitting device, display device, electronic appliance, and lighting device
US11825718B2 (en) Light-emitting element, display module, lighting module, light-emitting device, display device, electronic appliance, and lighting device
US11937439B2 (en) Light-emitting element, light-emitting device, display device, electronic appliance, and lighting device
KR20160134501A (ko) 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치
KR20210098332A (ko) 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
CN114097083A (zh) 显示装置
WO2022189884A1 (ja) 表示装置、電子機器
WO2022234380A1 (ja) 表示装置、電子機器
WO2022263968A1 (ja) 表示装置、電子機器
US20240164132A1 (en) Display Apparatus And Electronic Device
US20240164165A1 (en) Light-Emitting Element, Display Module, Lighting Module, Light-Emitting Device, Display Device, Electronic Appliance, and Lighting Device
WO2023062474A1 (ja) 発光デバイス、表示装置、電子機器、発光装置、照明装置
US20230232707A1 (en) Light-emitting device, display apparatus, electronic device, light-emitting apparatus, and lighting device
JP2023079216A (ja) 有機半導体素子、有機el素子、およびフォトダイオード

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication