CN118119200A - 发光器件 - Google Patents
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Abstract
提供一种可用于高清晰的显示装置的串联型发光器件。提供一种发光器件,该发光器件包括第一电极、第二电极及有机化合物层,有机化合物层位于第一电极与第二电极之间,有机化合物层包括第一发光单元、第二发光单元及中间层,中间层位于第一发光单元与第二发光单元之间,第一发光单元位于第一电极与中间层之间,第一发光单元包括第一发光层及第一电子传输层,第一电子传输层与中间层接触,中间层具有阻挡空穴从第一电极一侧移动到第二电极一侧的功能,第一电子传输层为具有双极性的层。
Description
技术领域
本发明的一个方式涉及一种发光器件。
注意,本发明的一个方式不局限于上述技术领域。作为本发明的一个方式的技术领域的一个例子,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、电子设备、照明装置、输入装置(例如,触摸传感器)、输入输出装置(例如,触摸面板)以及上述装置的驱动方法或制造方法。
背景技术
显示装置应用于各种用途。例如,作为大型显示装置的用途,对家用电视装置(也称为电视或电视接收器)、数字标牌(Digital Signage)及公共信息显示器(PID:PublicInformation Display)等已在进行研发,作为小型显示装置的用途,对具备触摸面板的智能手机或平板终端等已在进行研发。
同时,也在进行显示装置的高清晰化。作为需要高清晰显示装置的设备,例如对面向虚拟现实(VR:Virtual Reality)、增强现实(AR:Augmented Reality)、替代现实(SR:Substitutional Reality)以及混合现实(MR:Mixed Reality)的设备已在进行研发。
作为用于显示装置的显示元件,发光器件(也称为发光元件)的开发日益火热。利用电致发光(Electroluminescence,以下称为EL)现象的发光器件(也称为EL器件、EL元件),尤其是主要使用有机化合物的有机EL器件具有如下特征:容易实现薄型轻量化;能够高速地响应输入信号;以及能够使用直流恒压电源驱动等,因此优选将其应用于显示装置。
为了使用有机EL器件得到更高清晰发光装置,使用利用光致抗蚀剂等的光刻法代替利用金属掩模的蒸镀法以使有机层图案化的技术已在被研究。通过使用光刻法,可以得到EL层的间隔为几μm的高清晰显示装置(例如参照专利文献1)。
[专利文献1]日本PCT国际申请翻译第2018-521459号公报
[专利文献2]国际专利申请公开第2021/045178号
发明内容
从以前已知有机EL器件中的EL层在被暴露于水、氧等大气成分时影响到初始特性或可靠性,在常识步骤中在近似真空的气氛下处理EL层。尤其是,电子注入层或具有串联结构的发光器件的中间层中的电荷产生层使用碱金属或碱土金属或者它们的化合物,上述金属及化合物与水或氧的反应性非常高,在EL层的表面被暴露于大气时它们瞬时劣化而不起电子注入层或电荷产生层的功能。
但是,在上述通过光刻法进行加工的过程中,不得不使EL层的表面暴露于大气。
在此,作为代替上述碱金属或碱土金属或者它们的化合物可用于电子注入层的有机化合物,已知1,1’-吡啶-2,6-二基-双(1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶)(简称:hpp2Py)(例如,参照专利文献2)。如碱金属或碱土金属或者它们的化合物那样,将hpp2Py暴露于大气也不容易劣化,所以即使将其用于经过使用包含大气暴露工序的光刻法进行加工的工序的发光器件,hpp2Py也不容易发生劣化。
但是,hpp2Py通过与铝等金属接触而感应电子注入性,由此根据金属污染或光透过的关系,不容易将其用于具有串联结构的发光器件的中间层。
于是,本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的具有串联结构的发光器件。本发明的另一个方式的目的之一是提供一种具有良好效率且新颖的具有串联结构的发光器件。本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性良好且新颖的具有串联结构的发光器件。本发明的另一个方式的目的之一是提供一种具有良好的效率及可靠性且新颖的具有串联结构的发光器件。
另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种通过光刻工序制造且新颖的具有串联结构的发光器件。本发明的另一个方式的目的之一是提供一种通过光刻工序制造、具有良好的效率且新颖的具有串联结构的发光器件。本发明的一个方式的目的之一是提供一种通过光刻工序制造的可靠性良好且新颖的具有串联结构的发光器件。本发明的另一个方式的目的之一是提供一种通过光刻工序制造、具有良好的发光效率及可靠性且新颖的具有串联结构的发光器件。
另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够用于高清晰显示装置且新颖的具有串联结构的发光器件。本发明的另一个方式的目的之一是提供一种能够用于高清晰显示装置、具有良好效率且新颖的具有串联结构的发光器件。本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够用于高清晰显示装置的可靠性良好且新颖的具有串联结构的发光器件。本发明的另一个方式的目的之一是提供一种能够用于高清晰显示装置、具有良好的发光效率及可靠性且新颖的具有串联结构的发光器件。
本发明的另一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的显示装置。本发明的另一个方式的目的之一是提供一种高清晰显示装置。本发明的另一个方式是提供一种高清晰且高可靠性的显示装置。
另外,本发明的一个方式的目的之一分别是提供一种新颖有机化合物、新颖发光器件、新颖显示装置、新颖显示模块、新颖电子设备。
注意,这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。
本发明的一个方式是一种发光器件,该发光器件包括第一电极、第二电极及有机化合物层,所述有机化合物层位于所述第一电极与所述第二电极之间,所述有机化合物层包括第一发光单元、第二发光单元及中间层,所述中间层位于所述第一发光单元与所述第二发光单元之间,所述第一发光单元位于所述第一电极与所述中间层之间,所述第一发光单元包括第一发光层及第一电子传输层,所述第一电子传输层与所述中间层接触,所述中间层具有阻挡空穴从所述第一电极一侧移动到所述第二电极一侧的功能,所述第一电子传输层为具有双极性的层。另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中第二发光单元包括第二发光层。
另外,本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括第一电极、第二电极及有机化合物层,所述有机化合物层位于所述第一电极与所述第二电极之间,所述有机化合物层包括第一发光单元、第二发光单元及中间层,所述中间层位于所述第一发光单元与所述第二发光单元之间,所述第一发光单元位于所述第一电极与所述中间层之间,所述第一发光单元包括第一发光层及第一电子传输层,所述第一电子传输层与所述中间层接触,所述中间层具有阻挡空穴从所述第一电极一侧移动到所述第二电极一侧的功能,所述第一电子传输层所包含的有机化合物中具有最高的HOMO能级的有机化合物的HOMO能级为-5.90eV以上且-5.00eV以下。另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中第二发光单元包括第二发光层。
另外,本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括第一电极、第二电极及有机化合物层,所述有机化合物层位于所述第一电极与所述第二电极之间,所述有机化合物层包括第一发光单元、第二发光单元及中间层,所述中间层位于所述第一发光单元与所述第二发光单元之间,所述第一发光单元位于所述第一电极与所述中间层之间,所述第一发光单元包括第一发光层及第一电子传输层,所述第一电子传输层与所述中间层接触,所述中间层包含具有酸解离常数pKa8以上的强碱性的有机化合物,所述第一电子传输层所包含的有机化合物中具有最高的HOMO能级的有机化合物的HOMO能级为-5.90eV以上且-5.00eV以下。另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中第二发光单元包括第二发光层。
另外,本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括第一电极、第二电极及有机化合物层,所述有机化合物层位于所述第一电极与所述第二电极之间,所述有机化合物层包括第一发光单元、第二发光单元及中间层,所述中间层位于所述第一发光单元与所述第二发光单元之间,所述第一发光单元位于所述第一电极与所述中间层之间,所述第一发光单元包括第一发光层及第一电子传输层,所述中间层包括第一层及第二层,所述第一层与所述第一电子传输层接触,所述第一层包含具有酸解离常数pKa8以上的强碱性的有机化合物,所述第二层包含具有空穴传输性的有机化合物及对所述具有空穴传输性的有机化合物具有受体性的物质,所述第一电子传输层所包含的有机化合物中具有最高的HOMO能级的有机化合物的HOMO能级为-5.90eV以上且-5.00eV以下。另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中第二发光单元包括第二发光层。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述第一层所包含的有机化合物中具有最低的LUMO能级的有机化合物的LUMO能级比对所述具有空穴传输性的有机化合物具有受体性的物质的LUMO能级高1.0eV以上。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述发光层包含发光材料及主体材料,所述第一电子传输层所包含的有机化合物中具有最高的HOMO能级的有机化合物的HOMO能级位于所述主体材料的HOMO能级与所述具有酸解离常数pKa8以上的强碱性的有机化合物的HOMO能级之间。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述第一电子传输层所包含的有机化合物中具有最低的LUMO能级的有机化合物的LUMO能级为-3.15eV以上且-2.50eV以下。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述第一电子传输层包含具有电子传输性骨架的有机化合物及具有空穴传输性骨架的有机化合物。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中电子传输性骨架为缺π电子型杂芳环,并且空穴传输性骨架为富π电子型杂芳环。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述第一电子传输层包含具有电子传输性骨架及空穴传输性骨架的有机化合物。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中电子传输性骨架为缺π电子型杂芳环,并且空穴传输性骨架为富π电子型杂芳环。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中空穴传输性骨架为咔唑骨架或胺骨架。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述第一电子传输层的厚度为2nm以上且13nm以下。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述第一电子传输层的厚度为5nm以上且10nm以下。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述具有酸解离常数pKa8以上的强碱性的有机化合物不具有电子传输性骨架。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述具有酸解离常数pKa8以上的强碱性的有机化合物不具有缺π电子型杂芳环。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述具有酸解离常数pKa8以上的强碱性的有机化合物具有吡咯烷骨架、哌啶骨架或六氢嘧啶并嘧啶骨架。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述具有酸解离常数pKa8以上的强碱性的有机化合物具有胍骨架。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述具有酸解离常数pKa8以上的强碱性的有机化合物具有1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶骨架。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述第一层包含具有酸解离常数pKa8以上的强碱性的有机化合物及具有电子传输性的有机化合物。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述具有酸解离常数pKa8以上的强碱性的有机化合物对所述具有电子传输性的有机化合物不具有电子供给性。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述第一层的通过电子自旋共振法测量的自旋密度为1×1017spins/cm3以下,优选低于1×1016spins/cm3。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述第二层为电荷产生层。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中具有电子传输性的有机化合物具有缺π电子型杂芳环。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中具有电子传输性的有机化合物的LUMO能级为-3.0eV以上且-2.0eV以下。
本发明的另一个方式是一种显示模块,包括上述发光器件以及连接器和集成电路中的至少一方。
本发明的另一个方式是一种电子设备,包括上述发光器件以及外壳、电池、照相机、扬声器和麦克风中的至少一个。
根据本发明的一个方式,可以提供一种新颖的具有串联结构的发光器件。另外,根据本发明的另一个方式,可以提供一种具有良好效率且新颖的具有串联结构的发光器件。另外,根据本发明的一个方式,可以提供一种可靠性良好且新颖的具有串联结构的发光器件。另外,根据本发明的另一个方式,可以提供一种具有良好的效率及可靠性且新颖的具有串联结构的发光器件。
另外,根据本发明的一个方式,可以提供一种通过光刻工序制造且新颖的具有串联结构的发光器件。另外,根据本发明的另一个方式,可以提供一种通过光刻工序制造、具有良好的效率且新颖的具有串联结构的发光器件。另外,根据本发明的一个方式,可以提供一种通过光刻工序制造的可靠性良好且新颖的具有串联结构的发光器件。另外,根据本发明的另一个方式,可以提供一种通过光刻工序制造、具有良好的发光效率及可靠性且新颖的具有串联结构的发光器件。
另外,根据本发明的一个方式,可以提供一种能够用于高清晰显示装置且新颖的具有串联结构的发光器件。另外,根据本发明的另一个方式,可以提供一种能够用于高清晰显示装置、具有良好效率且新颖的具有串联结构的发光器件。另外,根据本发明的一个方式,可以提供一种能够用于高清晰显示装置的可靠性良好且新颖的具有串联结构的发光器件。另外,根据本发明的另一个方式,可以提供一种能够用于高清晰显示装置、具有良好的发光效率及可靠性且新颖的具有串联结构的发光器件。
另外,根据本发明的一个方式,可以提供一种高清晰且发光效率高的显示装置。另外,根据本发明的一个方式,可以提供一种高分辨率且显示性能良好的显示装置。另外,根据本发明的一个方式,可以提供一种显示品质和显示性能都良好的显示装置。另外,根据本发明的一个方式,可以提供一种高清晰且发光效率及可靠性高的显示装置。另外,根据本发明的一个方式,可以提供一种高分辨率且显示性能及可靠性良好的显示装置。另外,根据本发明的一个方式,可以提供一种显示品质良好且显示性能及可靠性良好的显示装置。
另外,可以提供一种新颖显示装置、新颖显示模块、新颖电子设备。
注意,这些效果的记载并不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述效果以外的效果。
附图说明
图1A及图1B是说明本发明的发光器件的驱动机理的能带图;
图2是示出发光器件的图;
图3是示出发光器件的图;
图4A及图4B是发光装置的俯视图及截面图;
图5A至图5E是示出显示装置的制造方法的一个例子的截面图;
图6A至图6D是示出显示装置的制造方法的一个例子的截面图;
图7A至图7D是示出显示装置的制造方法的一个例子的截面图;
图8A至图8C是示出显示装置的制造方法的一个例子的截面图;
图9A至图9C是示出显示装置的制造方法的一个例子的截面图;
图10A至图10C是示出显示装置的制造方法的一个例子的截面图;
图11A及图11B是示出显示模块的结构例子的立体图;
图12A及图12B是示出显示装置的结构例子的截面图;
图13是示出显示装置的结构例子的立体图;
图14是示出显示装置的结构例子的截面图;
图15是示出显示装置的结构例子的截面图;
图16是示出显示装置的结构例子的截面图;
图17A至图17D是示出电子设备的一个例子的图;
图18A至图18F是示出电子设备的一个例子的图;
图19A至图19G是示出电子设备的一个例子的图;
图20是示出电流密度-电压特性的图;
图21是示出发光器件1-1、发光器件1-2及发光器件1-3的亮度-电流密度特性的图;
图22是示出发光器件1-1、发光器件1-2及发光器件1-3的电流效率-亮度特性的图;
图23是示出发光器件1-1、发光器件1-2及发光器件1-3的亮度-电压特性的图;
图24是示出发光器件1-1、发光器件1-2及发光器件1-3的电流密度-电压特性的图;
图25是示出发光器件1-1、发光器件1-2及发光器件1-3的外部量子效率-亮度特性的图;
图26是示出发光器件1-1、发光器件1-2及发光器件1-3的电场发射光谱的图;
图27是示出发光器件2-1至发光器件2-6的亮度-电流密度特性的图;
图28是示出发光器件2-1至发光器件2-6的电流效率-亮度特性的图;
图29是示出发光器件2-1至发光器件2-6的亮度-电压特性的图;
图30是示出发光器件2-1至发光器件2-6的电流密度-电压特性的图;
图31是示出发光器件2-1至发光器件2-6的外部量子效率-亮度特性的图;
图32是示出发光器件2-1至发光器件2-6的电场发射光谱的图;
图33是示出发光器件3-1及发光器件3-2的亮度-电流密度特性的图;
图34是示出发光器件3-1及发光器件3-2的电流效率-亮度特性的图;
图35是示出发光器件3-1及发光器件3-2的亮度-电压特性的图;
图36是示出发光器件3-1及发光器件3-2的电流密度-电压特性的图;
图37是示出发光器件3-1及发光器件3-2的外部量子效率-亮度特性的图;
图38是示出发光器件3-1及发光器件3-2的电场发射光谱的图;
图39是示出发光器件3-1及发光器件3-2的归一化亮度-时间变化特性的图;
图40是示出各发光器件的结构例子的截面图;
图41是说明相对于在各发光器件中使用的有机化合物的酸解离常数pKa的发光器件的发光效率的图;
图42是示出各器件的电流密度-电压特性的图;
图43是示出发光器件4的电流效率-亮度特性的图;
图44是示出发光器件4的亮度-电压特性的图;
图45是示出发光器件4的电流效率-电流密度特性的图;
图46是示出发光器件4的电流密度-电压特性的图;
图47是示出发光器件4的亮度-电流密度特性的图;
图48是示出发光器件4的电场发射光谱的图;
图49是示出发光器件4的ESR测定结果的图;
图50是示出样品1的ESR测定结果的图。
具体实施方式
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)制造的器件称为MM(Metal Mask)结构的器件。此外,在本说明书等中,有时将不使用金属掩模或FMM制造的器件称为具有MML(Metal Mask Less)结构的器件。
实施方式1
一般而言,串联型发光器件中设置有在电极间分别包含发光层的多个发光单元及被发光单元夹持的中间层。该中间层包括电荷产生层(Carrier Generation Layer:CGL)。CGL是指通过施加电压由电荷分离产生电子及空穴的层。作为CGL,一般使用混合具有截流子传输性的材料和具有受体性的材料的层或混合具有截流子传输性的材料和具有供体性的材料的层。例如,作为CGL,使用包含具有空穴传输性的材料及具有受体性的材料的层以及包含具有电子传输性的材料及具有供体性的材料的层等。
此外,作为CGL,通过层叠使用包含具有空穴传输性的材料及具有受体性的材料的层(CGL1)与包含具有电子传输性的材料及具有供体性的材料的层(CGL2),容易将空穴或电子注入到各发光单元而驱动电压下降,所以是优选的。注意,CGL1形成在阴极一侧,CGL2形成在阳极一侧。这是因为:通过在CGL1产生的空穴经过CGL1所包含的具有空穴传输性的材料注入到阴极一侧的发光单元的空穴传输层且在CGL2产生的电子经过CGL2所包含的具有电子传输性的材料注入到阳极一侧的发光单元的电子传输层,可以降低截流子的注入势垒。注意,CGL2也可以为具有供体性的材料的单膜。此时,该具有供体性的材料在与阳极一侧的发光单元的电子传输材料之间进行电荷分离,在电荷分离时,可以看作电子注入到发光单元。注意,在CGL1与CGL2之间有可能流过隧道电流或层被混合而截流子再结合。
作为将有机半导体膜形成为规定形状的方法之一,广泛地采用使用金属掩模的真空蒸镀法(掩模蒸镀)。但是,随着高密度化、高清晰化的进展,由于以对准精度、与衬底的配置间隔的问题为代表的各种原因,掩模蒸镀的高清晰化接近极限。另一方面,期望通过利用光刻法加工有机半导体膜的形状来实现具有更致密的图案的有机半导体器件。再者,光刻法与掩模蒸镀相比容易实现大面积化,因此关于利用光刻法加工有机半导体膜的研究正在进行。
另一方面,从以前已知主要使用有机化合物的发光器件中的EL层在被暴露于水、氧等大气成分时影响到初始特性或可靠性,在常识步骤中在近似真空的气氛下处理EL层。
尤其是,在很多情况下,发光器件的电子注入层及具有串联结构的发光器件的中间层使用碱金属或碱土金属或者它们的化合物(以下,也称为Li化合物等),上述Li化合物等与水或氧的反应性高,在直接暴露于大气或者只有EL层的表面被暴露于大气时它们瞬时劣化而不起电子注入层及电荷产生层的功能。
但是,在如上述那样通过光刻法进行加工的过程中,不得不使EL层的表面暴露于大气,因此使用Li化合物等的电子注入层及中间层的电子注入性大幅下降。可以在进行加工之后形成电子传输层,但是因为中间层被暴露于加工,所以包含使用Li化合物等的中间层的串联型发光器件难以通过光刻法进行加工。
在此,本发明者等确认到例如将1-(9,9’-螺二[9H-芴]-2-基)-1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶(简称:2hppSF)等具有强碱性的有机化合物用于中间层代替Li化合物等的发光器件也正常地用作串联型发光器件。
具有强碱性的有机化合物不容易发生如碱金属或碱土金属或者它们的化合物那样的暴露于大气的劣化,因此即使通过在工序中具有大气暴露的光刻法进行加工的工序的发光器件也不容易发生起因于具有强碱性的有机化合物本身的劣化的发光器件劣化。
注意,另一方面,在比较始终在真空下制造的器件时,与将碱金属或碱土金属或者它们的化合物用于中间层的器件相比,将具有强碱性的有机化合物用于中间层而制造的串联型发光器件的驱动电压更高。
由于这些事实及各种追加实验,本发明者等发现在将具有强碱性的有机化合物用于中间层的串联型发光器件中,通过使阳极一侧的发光单元所包含的电子传输层具有双极性,能够制造在大气中可以加工的可靠性良好并驱动电压低的新颖的串联型发光器件。
以下,说明在将具有强碱性的有机化合物用于中间层的串联型发光器件的机理及本发明的一个方式的发光器件。
在使用具有强碱性的有机化合物代替以Li化合物为典型的碱金属或碱土金属或者它们的化合物时,具有强碱性的有机化合物不用作供体,由此在包含具有强碱性的有机化合物的层中不发生电荷分离,因此不产生对阳极一侧的发光单元供应的电子(因为不产生电荷,所以不是CGL,因此将包含具有强碱性的有机化合物的层称为不包含供体的层(Donor-less layer:DLL))。
注意,在此情况下也在CGL1中如图1A那样产生空穴及电子,一般而言,具有电子传输性的材料的最低空分子轨道(LUMO:Lowest Unoccupied Molecular Orbital)能级(LUMOETM)与具有受体性的材料的LUMO能级(LUMOAC)的差异大,因此CGL1的具有受体性的材料与DLL的具有电子传输性的材料的LUMO能级的势差异大,CGL1产生的电子不能被注入到DLL,因此难以对阳极一侧的发光单元的电子注入。
如此,代替CGL2的Li化合物使用具有强碱性的有机化合物的串联型发光器件的DLL不被用作电荷产生层,即使用作串联型发光器件也显著上升驱动电压。
于是,本发明者等发现通过使阳极一侧的发光单元(以下,也称为第一发光单元)中的电子传输层(以下,也称为第一电子传输层)为具有双极性的层,可以将使用具有强碱性的有机化合物代替CGL2的Li化合物的串联型发光器件以不大幅升上驱动电压的方式被用作串联型发光器件。
这可以根据包含具有强碱性的有机化合物的有机化合物层(DLL)中流过电子但阻挡(不流过)空穴的新的知识、由电荷的积累的电偶极子的产生以及由此引起的真空能级的漂移等串联型发光器件的驱动机理进行说明。
首先,即使代替CGL2使用包含具有强碱性的有机化合物的DLL的串联型发光器件如上述那样被施加电压,DLL也不被用作CGL,因此不产生电子。另一方面,从阳极注入到第一发光单元的空穴如图1B中400那样在DLL中的第一电子传输层一侧的界面迅速地积累。这是因为在本发明的一个方式的发光器件中通过DLL包含具有酸解离常数pKa为8以上的强碱性的有机化合物而捕捉空穴来阻挡空穴,且第一电子传输层具有双极性。
由于电压的施加及对DLL中的第一电子传输层一侧的界面的空穴的积累,电子被CGL1感应,CGL1所感应的电子在初始状态下CGL1所包含的具有受体性的材料与DLL所包含的具有电子传输性的材料的LUMO能级的差异大,因此该电子在CGL1中的DLL一侧的界面积累(图1B中401)(注意,在DLL不包含具有电子传输性的材料,即为具有强碱性的有机化合物的单膜时,在CGL1产生的电子在具有强碱性的有机化合物的单膜一侧积累)。所积累的电子与在DLL中第一电子传输层一侧的界面积累的空穴一起形成双电层,而产生电偶极子(图1B中402)。
其结果是,真空能级漂移(图1B中403),CGL1所包含的具有受体性的材料与DLL的具有电子传输性的材料的LUMO能级接近,在CGL1产生的电子注入到DLL(图1B中404)。然后,注入到DLL的电子还注入到第一发光单元,到达第一发光层而再结合,因此在第一发光单元得到发光,由此可以将代替CGL2使用包含具有强碱性的有机化合物的DLL的本发明的一个方式的发光器件用作串联型发光器件。
注意,一般而言,从发光效率及可靠性的观点来看,不优选穿过发光层的空穴流过电子传输层。由此,作为构成电子传输层的材料选择空穴传输性低的材料,并且,在发光层与电子传输层之间以与发光层接触的方式设置空穴阻挡层的情况也不少。但是,本发明的一个方式的发光器件与此相反,通过使电子传输层具有双极性,可以提供具有良好的特性的串联型发光器件。
注意,在第一电子传输层不具有双极性(第一电子传输层不传输或阻挡空穴)的一般结构的发光器件中,空穴积累的位置为第一发光层中的第一电子传输层一侧的界面,因此空穴和电子的积累位置离远。由此,当在相同量的电荷积累的情况下进行比较时,具有一般结构的发光器件的因电偶极子的电场较弱,而驱动电压上升。
第一电子传输层优选为如上述那样具有双极性的,即具有较高的空穴传输性的电子传输性的层。由此,第一电子传输层中的有机化合物的最高占据分子轨道(HighestOccupied Molecular Orbital:HOMO)能级优选为-5.90eV以上且-5.00eV以下,更优选为-5.80eV以上且-5.00eV以下,进一步优选为-5.70eV以上且-5.15eV以下。此外,因为第一电子传输层还需要具有良好的电子传输性,所以第一电子传输层中的有机化合物的LUMO能级优选为-3.15eV以上且-2.50eV以下,更优选为-3.00eV以上且-2.70eV以下。
第一电子传输层也可以为由多个有机化合物构成的层。在第一电子传输层包含多个有机化合物时,具有最高的HOMO能级的有机化合物的HOMO能级优选在上述范围内。此外,在第一电子传输层包含多个有机化合物时,具有最低的LUMO能级的有机化合物的LUMO能级优选在上述范围内。此外,在由多个有机化合物构成第一电子传输层时,优选的是,其中至少一个为具有电子传输性的有机化合物且至少一个为具有空穴传输性的有机化合物。
注意,电子传输性的有机化合物及空穴传输性的有机化合物优选为一个有机化合物。也就是说,第一电子传输层更优选包含具有电子传输性和空穴传输性的双方的有机化合物,因此容易得到特性良好的发光器件。
作为具有电子传输性的有机化合物或具有电子传输性和空穴传输性的双方的有机化合物,优选使用电场强度[V/cm]的平方根为600时的电子迁移率为1×10-7cm2/Vs以上的物质,更优选使用该电子迁移率为1×10-6cm2/Vs以上的物质。此外,作为具有空穴传输性的有机化合物或具有电子传输性和空穴传输性的双方的有机化合物,优选使用电场强度[V/cm]的平方根为600时的空穴迁移率为1×10-7cm2/Vs以上的物质,更优选使用该空穴迁移率为1×10-6cm2/Vs以上的物质。
此外,第一电子传输层优选包含具有酸解离常数pKa为4以下的电子传输性的有机化合物。
此外,第一电子传输层优选包含具有电子传输性骨架的有机化合物及具有空穴传输性骨架的有机化合物。注意,具有电子传输性骨架的有机化合物及具有空穴传输性骨架的有机化合物优选为一个有机化合物。也就是说,第一电子传输层更优选包含具有电子传输性骨架和空穴传输性骨架的双方的有机化合物,因此容易得到特性良好的发光器件。
注意,电子传输性骨架优选为具有缺π电子型杂芳环的骨架。作为具有缺π电子型杂芳环的骨架,例如优选为环中含有多唑骨架、吡啶骨架、二嗪骨架和三嗪骨架中的至少任一个的骨架。具体优选为嘧啶骨架、吡嗪骨架、哒嗪骨架、吡啶骨架、三嗪骨架、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等。尤其优选为嘧啶骨架、吡嗪骨架、三嗪骨架、苯并呋喃并嘧啶骨架。此外,空穴传输性骨架优选为具有富π电子型杂芳环的骨架。作为富π电子型杂芳环,例如优选为环中含有吡咯骨架、呋喃骨架和噻吩骨架中的至少任一个的稠合芳环。具体优选为咔唑骨架、二苯并噻吩骨架或者这些骨架还与芳香环或杂芳环稠合的骨架。尤其优选为咔唑骨架、双咔唑骨架、吲哚并咔唑骨架。此外,还优选为胺骨架,尤其是三苯基胺骨架。
作为构成第一电子传输层的有机化合物,优选为具有电子传输性骨架和空穴传输性骨架的双方的有机化合物。具体而言,作为该有机化合物,可以举出3,6-双(二苯基氨基)-9-[4-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基]-9H-咔唑(简称:DACT-II)、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)、9-[3-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基]-9’-苯基-2,3’-联-9H-咔唑(简称:mPCCzPTzn-02)、11-[4-(联苯-4-基)-6-苯基-1,3,5-三嗪-2-基]-11,12-二氢-12-苯基吲哚并[2,3-a]咔唑(简称:BP-Icz(II)Tzn)等。
另外,构成第一电子传输层的有机化合物优选发射热活化延迟荧光(TADF)(具有TADF性)。具有TADF性的有机化合物的HOMO能级高、LUMO能级低且单重态和三重态的激发寿命都短,因此在第一电子传输层中进行再结合时可以使激发态迅速失活,可以提供可靠性良好的发光器件。作为在构成第一电子传输层时优选使用的且具有TADF性的有机化合物,可以举出DACT-II。
此外,在由多种有机化合物构成第一电子传输层时,作为具有电子传输性的有机化合物,例如可以举出: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)、4,4’-双(5-甲基苯并噁唑-2-基)二苯乙烯(简称:BzOs)等具有唑骨架的有机化合物;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)、红菲咯啉(简称:Bphen)、浴铜灵(简称:BCP)、2,9-双(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(简称:NBphen)、2,2’-(1,3-亚苯)双(9-苯基-1,10-菲咯啉)(简称:mPPhen2P)、2-[3-(2-三亚苯基)苯基]-1,10-菲咯啉(简称:mTpPPhen)、2-苯基-9-(2-三亚苯基)-1,10-菲咯啉(简称:Ph-TpPhen)、2-[4-(9-菲基)-1-萘基]-1,10-菲咯啉(简称:PnNPhen)、2-[4-(2-三亚苯基)苯基]-1,10-菲咯啉(简称:pTpPPhen)等包含具有吡啶骨架的杂芳环的有机化合物;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-(3’-二苯并噻吩-4-基)联苯]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)、2-[4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-3,1’-联苯-1-基]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2mpPCBPDBq)、2-[4-(3,6-二苯基-9H-咔唑-9-基)苯基]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2CzPDBq-Ⅲ)、7-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:7mDBTPDBq-II)、6-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:6mDBTPDBq-Ⅱ)、9-[3’-(二苯并噻吩-4-基)联苯-3-基]萘并[1’,2’:4,5]呋喃并[2,3-b]吡嗪(简称:9mDBtBPNfpr)、9-[(3’-二苯并噻吩-4-基)联苯-4-基]萘并[1’,2’:4,5]呋喃并[2,3-b]吡嗪(简称:9pmDBtBPNfpr)、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)、4,6-双[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]嘧啶(简称:4,6mCzP2Pm)、9,9’-[嘧啶-4,6-二基双(联苯基-3,3’-二基)]双(9H-咔唑)(简称:4,6mCzBP2Pm)、8-(联苯-4-基)-4-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-[1]苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶(简称:8BP-4mDBtPBfpm)、3,8-双[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]苯并呋喃并[2,3-b]吡嗪(简称:3,8mDBtP2Bfpr)、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)、8-[3’-(二苯并噻吩-4-基)(联苯-3-基)]萘并[1’,2’:4,5]呋喃并[3,2-d]嘧啶(简称:8mDBtBPNfpm)、8-[(2,2’-联萘)-6-基]-4-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-[1]苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶(简称:8(βN2)-4mDBtPBfpm)、2,2’-(吡啶-2,6-二基)双(4-苯基苯并[h]喹唑啉)(简称:2,6(P-Bqn)2Py)、2,2’-(吡啶-2,6-二基)双{4-[4-(2-萘基)苯基]-6-苯基嘧啶}(简称:2,6(NP-PPm)2Py)、6-(联苯-3-基)-4-[3,5-双(9H-咔唑-9-基)苯基]-2-苯基嘧啶(简称:6mBP-4Cz2PPm)、2,6-双(4-萘-1-基苯基)-4-[4-(3-吡啶基)苯基]嘧啶(简称:2,4NP-6PyPPm)、4-[3,5-双(9H-咔唑-9-基)苯基]-2-苯基-6-(联苯-4-基)嘧啶(简称:6BP-4Cz2PPm)、7-[4-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)喹唑啉-2-基]-7H-二苯并[c,g]咔唑(简称:PC-cgDBCzQz)等具有二嗪骨架的有机化合物;2-(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)、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)、9-[3-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基]-9’-苯基-2,3’-联-9H-咔唑(简称:mPCCzPTzn-02)、2-[3’-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-联苯-3-基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mFBPTzn)、5-[3-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基]-7,7-二甲基-5H,7H-茚并[2,1-b]咔唑(简称:mINc(II)PTzn)、2-{3-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]苯基}-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mDBtBPTzn)、2,4,6-三[3’-(吡啶-3-基)联苯-3-基]-1,3,5-三嗪(简称:TmPPPyTz)、2-[3-(2,6-二甲基-3-吡啶基)-5-(9-菲基)苯基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mPn-mDMePyPTzn)、11-[4-(联苯-4-基)-6-苯基-1,3,5-三嗪-2-基]-11,12-二氢-12-苯基吲哚[2,3-a]咔唑(简称:BP-Icz(II)Tzn)、2-[3’-(三亚苯-2-基)-联苯-3-基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mTpBPTzn)、3-[9-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-2-二苯并呋喃基]-9-苯基-9H-咔唑(简称:PCDBfTzn)、2-(联苯-3-基)-4-苯基-6-{8-[(1,1’:4’,1”-三联苯)-4-基]-1-二苯并呋喃基}-1,3,5-三嗪(简称:mBP-TPDBfTzn)等包含具有三嗪骨架的杂芳环的有机化合物。包含具有二嗪骨架的杂芳环的有机化合物、包含具有吡啶骨架的杂芳环的有机化合物或包含具有三嗪骨架的杂芳环的有机化合物具有良好的可靠性,所以是优选的。尤其是,包含具有二嗪(嘧啶或吡嗪)骨架的杂芳环的有机化合物、包含具有三嗪骨架的杂芳环的有机化合物具有高电子传输性,有助于降低驱动电压。
此外,在由多种有机化合物构成第一电子传输层时,作为具有空穴传输性的有机化合物,例如可以举出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-(3-联苯基)-4’-[4-(2-萘基)苯基]-4”-苯基三苯基胺(简称:mTPBiAβNBi)、4-(4-联苯基)-4’-[4-(2-萘基)苯基]-4”-苯基三苯基胺(简称:TPBiAβNBi)、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(联苯-4-基)胺(简称:YGTBi1BP-02)、4-[4’-(咔唑-9-基)联苯-4-基]-4’-(2-萘基)-4”-苯基三苯基胺(简称:YGTBiβNB)、N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-N-[4-(1-萘基)苯基]-9,9’-螺二[9H-芴]-2-胺(简称:PCBNBSF)、N,N-双(联苯-4-基)-9,9’-螺二[9H-芴]-2-胺(简称:BBASF)、N,N-双(联苯-4-基)-9,9’-螺二[9H-芴]-4-胺(简称:BBASF(4))、N-(联苯-2-基)-N-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺二[9H-芴]-4-胺(简称:oFBiSF)、N-(联苯-4-基)-N-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)二苯并呋喃-4-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]-9,9’-螺二[9H-芴]-2-胺(简称:PCBASF)、N-(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’-螺二-9H-芴-4-胺、N,N-双(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺二-9H-芴-3-胺、N,N-双(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺二-9H-芴-2-胺、N,N-双(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺二-9H-芴-1-胺、N,N’-二(对甲苯基)-N,N’-二苯基-对亚苯二胺(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)、4,4’-双(N-{4-[N’-(3-甲基苯基)-N’-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)联苯(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。
注意,第一电子传输层的厚度优选薄,但是在其厚度为5nm至10nm时可以制造可靠性良好的发光器件,所以是优选的。
DLL将从阳极注入的空穴积累,因此DLL为具有阻挡空穴的功能的层或不传输空穴的层。此外,DLL需要将从CGL1注入的电子传输而注入到第一发光单元,因此DLL为具有电子传输性的层。
通过制造只有空穴流过的电子器件(以下称为单空穴器件)而测量电流密度和电压的关系,可以判断是否DLL阻挡空穴。例如,当在如表1所示的单空穴器件夹持对象的层时电流密度显著地变小的情况下,具体地,当在由表1表示的测定用器件夹持对象的层而进行测量时10V下的电流密度为0.01mA/cm2以下的情况下,可以将对象的层看作阻挡空穴的层。
[表1]
注意,在表中,ITSO是指包含氧化硅的铟锡氧化物,PCBBiF是指N-(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,OCHD-003是指包含氟的电子受体材料且其分子量为672。
通过使用这种器件,可以比较不形成层3时的电流密度和电压的关系与作为层3形成10nm的对象的层时的电流密度和电压的关系。在作为层3夹持10nm的对象的层而进行测量时,可以将在10V时电流密度为0.01mA/cm2以下的层看作阻挡空穴的层。
图20示出使用这种器件进行测量的例子。图20是作为上述测定用单空穴器件的层3分别形成N-(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)、9-(2-萘基)-9’-苯基-9H,9’H-3,3’-联咔唑(简称:βNCCP)、1-(2’,7’-二-叔丁基-9,9’-螺二[9H-芴]-2-基)-1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶(简称:2’,7’tBu-2hppSF)、2,2’-(1,3-亚苯)双(9-苯基-1,10-菲咯啉)(简称:mPPhen2P)、mPPhen2P:PCBBiF(1:1、重量比)、mPPhen2P:βNCCP(1:1、重量比)及mPPhen2P:2’,7’tBu-2hppSF(1:1、重量比)的膜的器件的结果。
如这附图所示,可以说以PCBBiF、βNCCP、mPPhen2P、mPPhen2P:PCBBiF(1:1、重量比)及mPPhen2P:βNCCP(1:1、重量比)形成的层为不阻挡空穴的层,以mPPhen2P:2’,7’tBu-hppSF(1:1、重量比)形成的层及以2’,7’tBu-2hppSF形成的层为阻挡空穴的层。
此外,在想测量的层是材料A和材料B的混合层的情况下,制造作为上述单空穴器件的测量对象层设置该混合层的器件(器件X)及作为测定对象层设置材料A和材料B中HOMO能级更深的材料的单层的器件(器件Y),而在1mA/cm2时的器件X的电压迁移1V以上的高电压时,该层可以说是阻挡空穴的层。
DLL优选包含具有酸解离常数pKa8以上的强碱性的有机化合物。通过包含具有pKa8以上的强碱性的有机化合物,DLL可以阻挡空穴而在第一电子传输层一侧的界面积累空穴。注意,为了减少DLL中的与电子再结合的比率,具有酸解离常数pKa为8以上,优选pKa为10以上,更优选pKa为12以上的强碱性的物质优选不具有电子传输性骨架。注意,2hppSF是具有酸解离常数pKa为13.95的强碱性的物质,2’,7’tBu-2hppSF是具有酸解离常数pKa为14.18的强碱性的物质。
酸解离常数pKa大的材料阻挡空穴是来源于pKa大的材料具有大的偶极矩的。通过这偶极矩与空穴相互作用,包含酸解离常数pKa大的材料的DLL可以阻挡空穴。
此外,酸解离常数pKa大的材料的亲核性高,这也是阻挡空穴的原因之一。求核性高的材料有时与接收空穴而成为阳离子基的分子反应来生成新的分子或中间状态。通过其反应消费空穴,有时大幅度地降低DLL的空穴传输性。
注意,上述具有pKa8以上的强碱性的物质优选不具有电子传输性骨架。这是因为抑制注入到DLL的电子和被酸解离常数pKa大的材料置换的空穴的再结合而将电子高效地注入到第一发光单元。
注意,上述酸解离常数pKa为8以上的物质为具有碱性骨架的有有机化合物,优选为该碱性骨架的酸解离常数pKa为10以上的有机化合物。此外,更优选的是,该碱性骨架的酸解离常数pKa为12以上的有机化合物。
此外,作为碱性骨架的酸解离常数pKa,可以使用将氢置换该骨架的一部分的有机化合物的值。此外,作为具有碱性骨架的有机化合物的酸度的指标,可以使用该碱性骨架的酸解离常数pKa。此外,具有多个碱性骨架的有机化合物可以使用酸解离常数pKa最高的碱性骨架的酸解离常数pKa作为该有机化合物的酸度的指标。酸解离常数pKa优选采用使用水作为溶剂而测量的值。
或者,有机化合物的酸解离常数pKa也可以通过以下计算求得。
首先,成为计算模型的各分子的分子结构的初始结构是通过第一性原理计算得到的最稳定结构(单重基态)。
作为上述第一性原理计算,使用Schrodinger,Inc.制造的量子化学计算软件的Jaguar,通过密度泛函理论(DFT:Density Functional Theory)计算单重基态下的最稳定结构。作为基函数使用6-31G**,作为泛函数使用B3LYP-D3。作为进行量子化学计算的结构,使用Schrodinger,Inc.制造的Maestro GUI,用Mixed torsional/Low-mode sampling进行构象分析而进行采样。
在pKa计算中,作为碱性位置指定各分子的一个以上的原子,为了进行质子化的分子在水中的稳定结构探索使用Macro Model,使用OPLS2005力场进行构象搜索,使用最低能量的构象异构体。并且,使用Jaguar的pKa计算模块以B3LYP/6-31G*进行结构最优化,然后使用cc-pVTZ(+)进行一点计算,使用对官能团的经验校正算出pKa值。作为碱性位置指定一个以上的原子的分子采用得到的结果中最大的值作为pKa值。
酸解离常数pKa高的有机化合物优选为具有吡咯烷骨架、哌啶骨架或六氢嘧啶并嘧啶骨架的有机化合物。此外,上述有机化合物优选为具有胍骨架的有机化合物。具体而言,作为例子,可以举出由下述结构式(120)至(123)表示的具有碱性骨架的有机化合物。
[化学式1]
此外,优选的是,上述酸解离常数pKa为8以上的有机化合物具体地为具有构成环的原子具有两个以上的氮的联环结构、构成环的碳原子数为2至30的杂芳烃环或构成环的碳原子数为6至30的芳烃环的有机化合物,更具体地为具有1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶骨架、构成环的碳原子数为2至30的杂芳烃环或构成环的碳原子数为6至30的芳烃环的有机化合物。更优选的是,上述有机化合物为具有构成环的原子具有两个以上的氮的联环结构及构成环的碳原子数为2至30的杂芳烃环的有机化合物,更具体地为具有1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶骨架及构成环的碳原子数为2至30的杂芳烃环的有机化合物。
此外,优选的是,更具体地为由下述通式(G1)表示的有机化合物。
[化学式2]
注意,在由上述通式(G1)表示的有机化合物中,X为由下述通式(G1-1)表示的基,Y为由下述通式(G1-2)表示的基。此外,R1及R2分别独立地表示氢或氘,h表示1至6的整数,Ar表示取代或未取代的构成环的碳原子数为2至30的杂芳烃环或者构成环的碳原子数为6至30的芳烃环。此外,Ar优选为取代或未取代的构成环的碳原子数为2至30的杂芳烃环。
[化学式3]
注意,在上述通式(G1-1)及(G1-2)中,R3至R6分别独立地表示氢或氘,m表示0至4的整数,n表示1至5的整数,且m+1≥≥n(m+1为n以上)。在m或n为2以上的情况下,多个R3至R6也可以彼此相同或不同。
此外,由上述通式(G1)表示的有机化合物优选为下述通式(G2-1)至(G2-6)中的任一个。
[化学式4]
注意,R11至R26分别独立地表示氢或氘,h表示1至6的整数,Ar表示取代或未取代的构成环的碳原子数为2至30的杂芳烃环或者取代或未取代的构成环的碳原子数为6至30的芳烃环。此外,Ar优选为取代或未取代的构成环的碳原子数为2至30的杂芳烃环。
此外,在由上述通式(G1)及通式(G2-1)至(G2-6)中,作为Ar所表示的取代或未取代的构成环的碳原子数为2至30的杂芳烃环或者构成环的碳原子数为6至30的芳烃环,具体而言,可以举出吡啶环、联吡啶环、嘧啶环、联嘧啶环、吡嗪环、联吡嗪环、三嗪环、喹啉环、异喹啉环、苯并喹啉环、菲咯啉环、喹喔啉环、苯并喹喔啉环、二苯并喹喔啉环、偶氮芴环、二偶氮芴环、咔唑环、苯并咔唑环、二苯并咔唑环、二苯并呋喃环、苯并萘并呋喃环、二萘并呋喃环、二苯并噻吩环、苯并萘并噻吩环、二萘并噻吩环、苯并呋喃并吡啶环、苯并呋喃并嘧啶环、苯并噻吩并吡啶环、苯并噻吩并嘧啶环、萘并呋喃并吡啶环、萘并呋喃并嘧啶环、萘并噻吩并吡啶环、萘并噻吩并嘧啶环、吖啶环、氧杂蒽环、吩噻嗪环、吩恶嗪环、吩嗪环、三唑环、噁唑环、噁二唑环、噻唑环、噻二唑环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环或吡咯环等。此外,在由上述通式(G1)及通式(G2-1)至(G2-6)中,作为Ar所表示的取代或未取代的构成环的碳原子数为6至30的杂芳烃环,具体而言,可以举出苯环、萘环、芴环、二甲基芴环、二苯基芴环、螺芴环、蒽环、菲环、三亚苯环、芘环、并四苯环、(chrysene)环、苯并[a]蒽环等。此外,尤其优选为下述结构式(Ar-1)至(Ar-27)中的任一个。
[化学式5]
注意,上述Ar作为构成环的原子包含氮,该Ar优选由所述氮或相邻于所述氮的碳的键与上述通式(G1)中的括号内表示的骨架键合。
作为由上述通式(G1)及上述通式(G2-1)至(G2-6)表示的有机金属化合物,具体而言,例如可以举出1,1’-(9,9’-螺二[9H-芴]-2,7-二基)双(1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶)(简称:2,7hpp2SF)(结构式108)、1-(9,9’-螺二[9H-芴]-2-基)-1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶(简称:2hppSF)(结构式109)及1-(2’,7’-二叔丁基-9,9’-螺二[9H-芴]-2-基)-1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶(简称:2’,7’tBu-2hppSF)等由下述结构式(101)至(117)表示的有机化合物。
[化学式6]
与碱金属或碱土金属或者它们的化合物不同,这种有机化合物除了稳定以外还具有如下优点:生产线中有关金属汚染的担忧少;蒸镀容易;等。因此,更适用于利用光刻工序制造的发光器件。当然,也适用于通过不利用光刻的工序制造的发光器件。
此外,从抑制被注入的电子和被阻挡的空穴在具有pKa8以上的强碱性的物质上再结合的观点来看,具有pKa8以上的强碱性的物质优选不包含电子传输性的骨架。具体而言,作为具有pKa8以上的强碱性的物质,可以使用1-(9,9’-螺二[9H-芴]-2-基)-1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶(简称:2hppSF)、1-(2’,7’-二叔丁基-9,9’-螺二[9H-芴]-2-基)-1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶(简称:2’,7’tBu-2hppSF)、2,9-双(1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶-1-基)-1,10-菲咯啉(简称:2,9hpp2Phen)、4,7-二-1-吡咯烷基-1,10-菲咯啉(简称:Pyrrd-Phen)或8,8’-吡啶-2,6-二基-双(5,6,7,8-四氢咪唑并[1,2-a]嘧啶)(简称:2,6tip2Py)等有机化合物等。
此外,DLL优选除了具有pKa8以上的强碱性的物质以外还包含具有电子传输性的材料。作为具有电子传输性的材料,例如优选使用: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)等金属配合物、包括缺π电子型杂芳环的有机化合物。作为包含缺π电子型杂芳骨架的有机化合物,例如可以举出包含具有多唑骨架的杂芳环的有机化合物、包含具有吡啶骨架的杂芳环的有机化合物、包含具有二嗪骨架的杂芳环的有机化合物以及包含具有三嗪骨架的杂芳环的有机化合物。
其中,包含具有二嗪骨架(嘧啶骨架、吡嗪骨架、哒嗪骨架)的杂芳环的有机化合物、包含具有吡啶骨架的杂芳环的有机化合物或包含具有三嗪骨架的杂芳环的有机化合物具有良好的可靠性,所以是优选的。尤其是,包含具有二嗪(嘧啶或吡嗪)骨架的杂芳环的有机化合物、包含具有三嗪骨架的杂芳环的有机化合物具有高电子传输性,有助于降低驱动电压。此外,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可靠性高,所以是优选的。
作为具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物,可以使用作为上述第一电子传输层中的具有电子传输性的有机化合物举出的材料。尤其是,包含具有二嗪骨架的杂芳环的有机化合物、包含具有吡啶骨架的杂芳环的有机化合物或包含具有三嗪骨架的杂芳环的有机化合物具有良好的可靠性,所以是优选的。尤其是,包含具有二嗪(嘧啶或吡嗪)骨架的杂芳环的有机化合物、包含具有三嗪骨架的杂芳环的有机化合物具有高电子传输性,有助于降低驱动电压。其中,优选使用mTpPPhen、PnNPhen及mPPhen2P等具有菲咯啉骨架的有机化合物,更优选使用mPPhen2P等具有菲咯啉二聚体结构的有机化合物,因为它具有良好的稳定性。另外,具有吡啶骨架或菲咯啉骨架的材料的pKa高而空穴阻挡性变高,因此尤其优选将其用作本发明的一个方式的发光器件的DLL的电子传输性的材料。
此外,DLL的具有电子传输性的材料的LUMO能级优选为-3.00eV以上且-2.00eV以下,这是因为对发光层的电子注入势垒降低。
注意,DLL的厚度优选薄,但是,因为在太厚时驱动电压上升且在太薄时特性尤其可靠性恶化,所以其厚度优选为2nm以上且13nm以下,更优选为5nm以上且10nm以下。
此外,DLL的具有强碱性的物质优选不具有电子供给性。另外,具有强碱性的物质优选不具有对具有电子传输性的材料的电子供给性。在具有强碱性的物质具有电子供给性时,与水及氧等大气成分容易反应,因此稳定性不好。通过包含具有强碱性的物质和具有电子传输性的材料,可以显著地降低DLL的空穴传输性,因此即使具有强碱性的物质不具有电子供给性也可以被用作串联结构的中间层。由此,可以制造对水及氧等大气成分稳定的中间层及串联型发光器件。此外,在DLL中,优选通过电子自旋共振法(ESR:Electron SpinResonance)观测的信号小或观测不到信号。例如,起因于在g值2.00附近观测的信号的自旋密度优选为1×1017spins/cm3以下,更优选低于1×1016spins/cm3。
另外,CGL1优选使用包含具有电子受体性的材料和具有空穴传输性的有机化合物的复合材料形成。
此外,CGL1的具有电子受体性的材料优选具有电子接收性。另外,具有电子受体性的材料优选具有对具有空穴传输性的有机化合物的电子接收性。通过具有电子接收性的材料具有电子接收性,在CGL1中发生电荷分离而可以被用作电荷产生层,因此可以被用作串联结构的中间层。此外,CGL1优选通过电子自旋共振法观测信号。例如,起因于在g值2.00附近观测的信号的自旋密度优选为1×1017spins/cm3以上,更优选为1×1018spins/cm3以上,进一步优选为1×1019spins/cm3以上。
作为具有受体性的物质可以使用具有吸电子基团(卤基、氰基)的有机化合物,可以举出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,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诸如HAT-CN等热稳定,所以是优选的。此外,包括吸电子基团(尤其是如氟基等卤基、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,可以举出: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。作为具有受体性的物质,除了上述有机化合物以外还可以使用钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、钨氧化物、锰氧化物等过渡金属氧化物。
作为用于复合材料的具有空穴传输性的有机化合物,可以使用各种有机化合物如芳香胺化合物、杂芳香化合物、芳烃、高分子化合物(低聚物、树枝状聚合物、聚合物等)等。作为用于复合材料的具有空穴传输性的有机化合物,优选使用空穴迁移率为1×10-6cm2/Vs以上的有机化合物。用于复合材料的具有空穴传输性的有机化合物优选为包含稠合芳烃环或富π电子型杂芳环的化合物。作为稠合芳烃环,优选为蒽环、萘环等。此外,作为富π电子型杂芳环,优选为包含吡咯骨架、呋喃骨架和噻吩骨架中的至少一个的稠合芳环,具体优选为咔唑环、二苯并噻吩环或者这些环还与芳香环或杂芳环稠合的环。
这种具有空穴传输性的有机化合物优选具有咔唑骨架、二苯并呋喃骨架、二苯并噻吩骨架及蒽骨架中的任意个。尤其是,可以为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。注意,当这些具有空穴传输性的有机化合物是包括N,N-双(4-联苯)氨基的物质时,可以制造寿命长的发光器件,所以是优选的。
作为上述具有空穴传输性的有机化合物,具体而言,可以举出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-(3-联苯基)-4’-[4-(2-萘基)苯基]-4”-苯基三苯基胺(简称:mTPBiAβNBi)、4-(4-联苯基)-4’-[4-(2-萘基)苯基]-4”-苯基三苯基胺(简称:TPBiAβNBi)、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-[4’-(咔唑-9-基)联苯-4-基]-4’-(2-萘基)-4”-苯基三苯基胺(简称:YGTBiβNB)、N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-N-[4-(1-萘基)苯基]-9,9’-螺二[9H-芴]-2-胺(简称:PCBNBSF)、N,N-双(联苯-4-基)-9,9’-螺二[9H-芴]-2-胺(简称:BBASF)、N,N-双(联苯-4-基)-9,9’-螺二[9H-芴]-4-胺(简称:BBASF(4))、N-(联苯-2-基)-N-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺二[9H-芴]-4-胺(简称:oFBiSF)、N-(联苯-4-基)-N-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)二苯并呋喃-4-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]-9,9’-螺二[9H-芴]-2-胺(简称:PCBASF)、N-(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’-螺二-9H-芴-4-胺、N,N-双(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺二-9H-芴-3-胺、N,N-双(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺二-9H-芴-2-胺、N,N-双(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺二-9H-芴-1-胺)等。
此外,作为具有空穴传输性的材料,作为其他芳香胺化合物,还可以使用N,N’-二(对甲苯基)-N,N’-二苯基-对苯二胺(简称:DTDPPA)、4,4’-双[N-(4-二苯氨基苯基)-N-苯氨基]联苯(简称:DPAB)、4,4’-双(N-{4-[N’-(3-甲基苯基)-N’-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)联苯(简称:DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯氨基苯基)-N-苯氨基]苯(简称:DPA3B)等。
另外,优选在CGL1与DLL之间设置有电子中继层。电子中继层至少具有电子传输性,并且能够防止CGL1和DLL的相互作用,并顺利地传递电子。电子中继层所包含的具有电子传输性的物质的LUMO能级优选位于CGL1中的受体性物质的LUMO能级与DLL所包含的具有电子传输性的物质的LUMO能级之间。具体而言,电子中继层中的具有电子传输性的物质的LUMO能级为-5.00eV以上,优选为-5.00eV以上且-3.00eV以下,更优选为-5.00eV以上且-3.25eV以下。另外,作为电子中继层中的具有电子传输性的物质,优选使用酞菁类材料或具有金属-氧键合和芳香配体的金属配合物。
具有上述结构的本发明的一个方式的发光器件可以为电流效率高且抑制驱动电压的上升的发光器件。
虽然本发明的一个方式的发光器件尤其优选被用作通过光刻工序的发光器件,但是不通过光刻工序制造的发光器件也对大气的稳定性高,因此提高成品率,并且,在制造工序中不需要严格地管理气氛,因此有助于降低成本。
实施方式2
在本实施方式中,详细说明本发明的一个方式的发光器件。
图2是本发明的一个方式的发光器件的示意图。在发光器件中,绝缘体100上设置有第一电极101,第一电极101与第二电极102之间包括有机化合物层103。如实施方式1所说明,有机化合物层103包含多个发光单元(图2中的第一发光单元501及第二发光单元502)及中间层116。
第一发光单元501至少包括第一发光层113_1及第一电子传输层114_1,第二发光单元502至少包括第二发光层113_2。第一发光层113_1及第二发光层113_2是包含发光物质的层,在对第一电极101与第二电极102之间施加电压时发光。
如图2所示,第一发光单元501优选除了上述的层之外还包括空穴注入层111、第一空穴传输层112_1等功能层。此外,第一发光单元501也可以包括除上述功能层之外的功能层诸如电子阻挡层、激子阻挡层等。反之,也可以不设置上述层中的任意个层。
如图2所示,第二发光单元502优选除了上述的层之外还包括第二空穴传输层112_2、第二电子传输层114_2及电子注入层115等功能层。此外,第二发光单元502也可以包括除上述功能层之外的功能层诸如空穴阻挡层、电子阻挡层、激子阻挡层等。反之,也可以不设置上述层中的任意个层。
此外,中间层116从阳极(图2中的第一电极101)一侧至少包括第一层119(实施方式1中的DLL)及第二层117(实施方式1中的CGL1),也可以包括第三层118。第一层119是如实施方式1所说明那样的包含具有强碱性的有机化合物的层。第一层119也可以还包含具有电子传输性的有机化合物。此外,第二层117是通过施加电压产生电荷的层。第二层117优选是包含具有空穴传输性的有机化合物及对该有机化合物具有受体性的物质的层。第三层118是为了顺利地进行第一层119与第二层117之间的电子注入设置的层。
关于第一层119、第二层117及第三层118的具体结构,在实施方式1中作为DLL、CGL1及电子中继层的结构详细说明,所以在此省略反复说明。
注意,在本实施方式中第一电极101是包括阳极的电极且第二电极102是包括阴极的电极。另外,第一电极101及第二电极102被形成为单层结构或叠层结构,在具有叠层结构时,接触于有机化合物层103的层被用作阳极或阴极。在电极具有叠层结构时,对除接触于有机化合物层103的层之外的层没有有关功函数的限制,根据电阻值、加工方便性、反射率、透光性及稳定性等所需的特性选择材料,即可。
作为阳极优选使用功函数大(具体为4.0eV以上)的金属、合金、导电化合物以及它们的混合物等形成。具体地,例如可以举出氧化铟-氧化锡(ITO:Indium Tin Oxide,铟锡氧化物)、包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡(ITSO:Indium Tin Silicon Oxide,铟锡硅氧化物)、氧化铟-氧化锌、包含氧化钨及氧化锌的氧化铟(IWZO)等。虽然通常通过溅射法形成这些导电金属氧化物膜,但是也可以应用溶胶-凝胶法等来形成。作为形成方法的例子,可以举出使用对氧化铟添加有1wt%至20wt%的氧化锌的靶材通过溅射法沉积氧化铟-氧化锌的方法等。另外,可以使用对氧化铟添加有0.5wt%至5wt%的氧化钨和0.1wt%至1wt%的氧化锌的靶材通过溅射法形成包含氧化钨及氧化锌的氧化铟(IWZO)。此外,作为用于阳极的材料例如可以举出金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、钛(Ti)、铝(Al)或金属材料的氮化物(例如,氮化钛)等。此外,也可以将层叠它们的层用作阳极。例如,在Ti上依次层叠Al、Ti、ITSO的膜由于反射率良好所以具有高效率并且可以实现数千ppi的高分辨率,因此是优选的。或者,作为用于阳极的材料也可以使用石墨烯。此外,通过将后述能够构成空穴注入层111的复合材料用作接触于阳极的层(典型的是空穴注入层),可以不顾功函数选择电极材料。
空穴注入层111与阳极接触,并具有使空穴容易注入到有机化合物层103的功能。可以使用酞菁类化合物及络合物如酞菁(简称:H2Pc)及铜酞菁(简称:CuPc)等;芳香胺化合物如4,4’-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称:DPAB)、4,4’-双(N-{4-[N’-(3-甲基苯基)-N’-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)联苯(简称:DNTPD)等;或者高分子如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/(聚苯乙烯磺酸)(简称:PEDOT/PSS)等来形成空穴注入层111。
此外,空穴注入层111也可以由具有电子受体性的物质构成。作为具有受体性的物质可以使用具有吸电子基团(卤基、氰基)的有机化合物,可以举出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,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诸如HAT-CN等热稳定,所以是优选的。此外,包括吸电子基团(尤其是如氟基等卤基、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,可以举出: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。作为具有受体性的物质,除了上述有机化合物以外还可以使用钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、钨氧化物、锰氧化物等过渡金属氧化物。
另外,空穴注入层111优选使用包含上述具有受体性的材料和具有空穴传输性的有机化合物的复合材料形成。
作为用于复合材料的具有空穴传输性的有机化合物,可以使用各种有机化合物如芳香胺化合物、杂芳香化合物、芳烃、高分子化合物(低聚物、树枝状聚合物、聚合物等)等。作为用于复合材料的具有空穴传输性的有机化合物,优选使用空穴迁移率为1×10-6cm2/Vs以上的有机化合物。用于复合材料的具有空穴传输性的有机化合物优选为包含稠合芳烃环或富π电子型杂芳环的化合物。作为稠合芳烃环,优选为蒽环、萘环等。此外,作为富π电子型杂芳环,优选为包含吡咯骨架、呋喃骨架和噻吩骨架中的至少一个的稠合芳环,具体优选为咔唑环、二苯并噻吩环或者这些环还与芳香环或杂芳环稠合的环。
这种具有空穴传输性的有机化合物优选具有咔唑骨架、二苯并呋喃骨架、二苯并噻吩骨架及蒽骨架中的任意个。尤其是,可以为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。注意,当这些具有空穴传输性的有机化合物是包括N,N-双(4-联苯)氨基的物质时,可以制造寿命长的发光器件,所以是优选的。
作为上述具有空穴传输性的有机化合物,具体而言,可以举出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-(3-联苯基)-4’-[4-(2-萘基)苯基]-4”-苯基三苯基胺(简称:mTPBiAβNBi)、4-(4-联苯基)-4’-[4-(2-萘基)苯基]-4”-苯基三苯基胺(简称:TPBiAβNBi)、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(联苯-4-基)胺(简称:YGTBi1BP-02)、4-[4’-(咔唑-9-基)联苯-4-基]-4’-(2-萘基)-4”-苯基三苯基胺(简称:YGTBiβNB)、N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-N-[4-(1-萘基)苯基]-9,9’-螺二[9H-芴]-2-胺(简称:PCBNBSF)、N,N-双(联苯-4-基)-9,9’-螺二[9H-芴]-2-胺(简称:BBASF)、N,N-双(联苯-4-基)-9,9’-螺二[9H-芴]-4-胺(简称:BBASF(4))、N-(联苯-2-基)-N-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺二[9H-芴]-4-胺(简称:oFBiSF)、N-(联苯-4-基)-N-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)二苯并呋喃-4-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]-9,9’-螺二[9H-芴]-2-胺(简称:PCBASF)、N-(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’-螺二-9H-芴-4-胺、N,N-双(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺二-9H-芴-3-胺、N,N-双(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺二-9H-芴-2-胺、N,N-双(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺二-9H-芴-1-胺等。
此外,作为具有空穴传输性的材料,作为其他芳香胺化合物,还可以使用N,N’-二(对甲苯基)-N,N’-二苯基-对苯二胺(简称:DTDPPA)、4,4’-双[N-(4-二苯氨基苯基)-N-苯氨基]联苯(简称:DPAB)、4,4’-双(N-{4-[N’-(3-甲基苯基)-N’-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)联苯(简称:DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯氨基苯基)-N-苯氨基]苯(简称:DPA3B)等。
通过形成空穴注入层111,可以提高空穴注入性,从而可以得到驱动电压较低的发光器件。
此外,在具有受体性的物质中具有受体性的有机化合物可以利用蒸镀容易地形成,所以是易于使用的材料。
空穴传输层112以包含具有空穴传输性的有机化合物的方式形成。具有空穴传输性的有机化合物优选具有1×10-6cm2/Vs以上的空穴迁移率。
作为上述具有空穴传输性的材料,可以举出:4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称:NPB)、N,N’-二苯基-N,N’-双(3-甲基苯基)-4,4’-二氨基联苯(简称:TPD)、N,N’-双(9,9’-螺二[9H-芴]-2-基)-N,N’-二苯基-4,4’-二氨基联苯(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]-9,9’-螺二[9H-芴]-2-胺(简称:PCBASF)等具有芳香胺骨架的化合物;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)、9,9’-二苯基-9H,9’H-3,3’-联咔唑(简称:PCCP)、9,9’-双(联苯-4-基)-3,3’-联-9H-咔唑(简称:BisBPCz)、9,9’-双(联苯-3-基)-3,3’-联-9H-咔唑(简称:BismBPCz)、9-(联苯-3-基)-9’-(联苯-4-基)-9H,9’H-3,3’-联咔唑(简称:mBPCCBP)、9-(2-萘基)-9’-苯基-9H,9’H-3,3’-联咔唑(简称:βNCCP)、9-(3-联苯)-9’-(2-萘基)-3,3’-联-9H-咔唑(简称:βNCCmBP)、9-(4-联苯)-9’-(2-萘基)-3,3’-联-9H-咔唑(简称:βNCCBP)、9,9’-二-2-萘基-3,3’-9H,9’H-联咔唑(简称:BisβNCz)、9-(2-萘基)-9’-[1,1’:4’,1”-三联苯]-3-基-3,3’-9H,9’H-联咔唑、9-(2-萘基)-9’-[1,1’:3’,1”-三联苯]-3-基-3,3’-9H,9’H-联咔唑、9-(2-萘基)-9’-[1,1’:3’,1”-三联苯]-5’-基-3,3’-9H,9’H-联咔唑、9-(2-萘基)-9’-[1,1’:4’,1”-三联苯]-4-基-3,3’-9H,9’H-联咔唑、9-(2-萘基)-9’-[1,1’:3’,1”-三联苯]-4-基-3,3’-9H,9’H-联咔唑、9-(2-萘基)-9’-(三亚苯-2-基)-3,3’-9H,9’H-联咔唑、9-苯基-9’-(三亚苯-2-基)-3,3’-9H,9’H-联咔唑(简称:PCCzTp)、9,9’-双(三亚苯-2-基)-3,3’-9H,9’H-联咔唑、9-(4-联苯)-9’-(三亚苯-2-基)-3,3’-9H,9’H-联咔唑、9-(三亚苯-2-基)-9’-[1,1’:3’,1”-三联苯]-4-基-3,3’-9H,9’H-联咔唑、9-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]菲(简称:PCPPn)等具有咔唑骨架的化合物;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)等具有噻吩骨架的化合物;以及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)等具有呋喃骨架的化合物。其中,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。注意,作为构成空穴传输层112的材料也可以适当地使用作为用于空穴注入层111的复合材料的具有空穴传输性的材料举出的物质。
发光层113是包含发光物质的层,优选包含发光物质及主体材料。注意,发光层也可以包含其他材料。此外,也可以为组成不同的两层叠层。
发光物质可以是荧光发光物质、磷光发光物质、呈现热活化延迟荧光(TADF)的物质或其他发光物质。
在发光层中,作为可以用作荧光发光物质的材料,例如可以举出如下物质。注意,除此之外,还可以使用其他荧光发光物质。
可以举出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-[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(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(联苯-2-基)-2-蒽基]-N,N’,N’-三苯基-1,4-苯二胺(简称:2DPABPhA)、9,10-双(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(联苯-4-基)-6,11-二苯基并四苯(简称:BPT)、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)、2-{2,6-双[2-(8-甲氧基-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:BisDCJTM)、N,N’-二苯基-N,N’-(1,6-芘-二基)双[(6-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及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且高发光效率及高可靠性,所以是优选的。/>
此外,可以适当地使用5,9-二苯基-5,9-二氮杂-13b-硼杂萘并[3,2,1-de]蒽(简称:DABNA1)、9-(联苯-3-基)-N,N,5,11-四苯基-5,9-二氢-5,9-二氮杂-13b-硼杂萘并[3,2,1-de]蒽-3-胺(简称:DABNA2)、2,12-二(叔丁基)-5,9-二(4-叔丁基苯基)-N,N-二苯基-5H,9H-[1,4]苯并氮杂硼并[2,3,4-kl]吩氮杂硼-7-胺(简称:DPhA-tBu4DABNA)、2,12-二(叔丁基)-N,N,5,9-四(4-叔丁基苯基)-5H,9H-[1,4]苯并氮杂硼并[2,3,4-kl]吩氮杂硼-7-胺(简称:tBuDPhA-tBu4DABNA)、2,12-二(叔丁基)-5,9-二(4-叔丁基苯基)-7-甲基-5H,9H-[1,4]苯并氮杂硼并[2,3,4-kl]吩氮杂硼(简称:Me-tBu4DABNA)、N7,N7,N13,N13,5,9,11,15-八苯基-5H,9H,11H,15H-[1,4]苯并氮杂硼并[2,3,4-kl][1,4]苯并氮杂硼并[4’,3’,2’:4,5][1,4]苯并氮杂硼并[3,2-b]吩氮杂硼-7,13-二胺(简称:ν-DABNA)、2-(4-叔丁基苯基)苯并[5,6]吲哚[3,2,1-jk]苯并[b]咔唑(简称:tBuPBibc)等含氮及硼的稠合杂芳族化合物,尤其是具有二氮杂-硼杂萘并-蒽骨架的化合物具有窄宽度的发射光谱而可以得到色纯度良好的蓝色发光,因此可以适当地使用。
除此之外,还可以适当地使用9,10,11-三[3,6-双(1,1-二甲基乙基)-9H-咔唑基-9-基]-2,5,15,18-四(1,1-二甲基乙基)吲哚[3,2,1-de]吲哚[3’,2’,1’:8,1][1,4]苯并氮杂硼并[2,3,4-kl]吩氮杂硼(简称:BBCz-G)、9,11-双[3,6-双(1,1-二甲基乙基)-9H-咔唑基-9-基]-2,5,15,18-四(1,1-二甲基乙基)吲哚[3’,2’,1’-de]吲哚[3’,2’,1’:8,1][1,4]苯并氮杂硼并[2,3,4-kl]吩氮杂硼(简称:BBCz-Y)等。
当在发光层中作为发光物质使用磷光发光物质时,作为可使用的材料,例如可以举出如下物质。
可以举出: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])等具有4H-三唑骨架的有机金属铱配合物;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])等具有1H-三唑骨架的有机金属铱配合物;fac-三[1-(2,6-二异丙基苯基)-2-苯基-1H-咪唑]铱(III)(简称:[Ir(iPrpim)3])、三[3-(2,6-二甲基苯基)-7-甲基咪唑并[1,2-f]菲啶根(phenanthridinato)]铱(III)(简称:[Ir(dmpimpt-Me)3])、三(2-{1-[2,6-双(1-甲基乙基)苯基]-1H-咪唑-2-基-κN3}-4-氰基苯基-κC)(简称:CNImIr)等具有咪唑骨架的有机金属铱配合物;三[(6-叔丁基-3-苯基-2H-咪唑并[4,5-b]吡嗪-1-基-κC2)苯基-κC]铱(III)(简称:[Ir(cb)3])等具有亚苯并咪唑基骨架的有机金属配合物;以及双[2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶根-N,C2’]铱(III)四(1-吡唑基)硼酸盐(简称:FIr6)、双[2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶根-N,C2’]铱(III)吡啶甲酸酯(简称:FIrpic)、双{2-[3’,5’-双(三氟甲基)苯基]吡啶根-N,C2’}铱(III)吡啶甲酸酯(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:FIr(acac))等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。上述物质是发射蓝色磷光的化合物,并且是在450nm至520nm的波长区域中具有发光峰的化合物。
此外,可以举出: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)])等具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物;(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)])等具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物;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-κ]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)])、[2-(4-d3-甲基-5-苯基-2-吡啶基-κN2)苯基-κC]双[2-(5-d3-甲基-2-吡啶基-κN2)苯基-κC]铱(III)(简称:[Ir(5mppy-d3)2(mdppy-d3)])、[2-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)])、[2-(4-甲基-5-苯基-2-吡啶基-κN)苯基-κC]双[2-(2-吡啶基-κN)苯基-κC]铱(简称:[Ir(ppy)2(mdppy)])等具有吡啶骨架的有机金属铱配合物;以及三(乙酰丙酮根)(单菲咯啉)铽(III)(简称:[Tb(acac)3(Phen)])等稀土金属配合物。上述物质主要是呈现绿色磷光的化合物,并且在500nm至600nm的波长区域中具有发光峰。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。
此外,可以举出:(二异丁酰基甲烷根)双[4,6-双(3-甲基苯基)嘧啶基]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)])等具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物;(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]铱(III)(简称:[Ir(Fdpq)2(acac)])等具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物;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)])、(3,7-二乙基-4,6-壬烷二酮根-κO4,κO6)双[2,4-二甲基-6-[7-(1-甲基乙基)-1-异喹啉基-κN]苯基-κC]铱(III)、(3,7-二乙基-4,6-壬烷二酮根-κO4,κO6)双[2,4-二甲基-6-[5-(1-甲基乙基)-2-喹啉基-κN]苯基-κC]铱(III)等具有吡啶骨架的有机金属铱配合物;2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-卟啉铂(II)(简称:PtOEP)等铂配合物;以及三(1,3-二苯基-1,3-丙二酮(propanedionato))(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)])等稀土金属配合物。上述物质是呈现红色磷光的化合物,并且在600nm至700nm的波长区域中具有发光峰。此外,具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物可以获得色度良好的红色发光。
此外,除了上述磷光化合物以外,还可以选择已知的磷光化合物而使用。
作为TADF材料可以使用富勒烯及其衍生物、吖啶及其衍生物以及伊红衍生物等。此外,还可以举出包含镁(Mg)、锌(Zn)、镉(Cd)、锡(Sn)、铂(Pt)、铟(In)或钯(Pd)等的含金属卟啉。作为该含金属卟啉,例如,也可以举出由下述结构式表示的原卟啉-氟化锡配合物(SnF2(Proto IX))、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7]
此外,还可以使用由下述结构式表示的2-(联苯-4-基)-4,6-双(12-苯基吲哚[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)等具有富π电子型杂芳环和缺π电子型杂芳环中的一方或双方的杂环化合物。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。其中,在具有缺π电子型杂芳环的骨架中,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电子型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。注意,也可以使用键合有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电子型骨架,可以使用芳香胺骨架、吩嗪骨架等。此外,作为缺π电子型骨架,可以使用氧杂蒽骨架、二氧化噻吨(thioxanthene dioxide)骨架、噁二唑骨架、三唑骨架、咪唑骨架、蒽醌骨架、苯基硼烷、boranthrene等含硼骨架、苯甲腈或氰苯等具有腈基或氰基的芳香环、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电子型骨架及富π电子型骨架代替缺π电子型杂芳环以及富π电子型杂芳环中的至少一个。
[化学式8]
TADF材料是指S1能级和T1能级之差较小且具有通过反系间窜跃将三重激发能转换为单重激发能的功能的材料。因此,能够通过微小的热能量将三重激发能上转换(up-convert)为单重激发能(反系间窜跃)并能够高效地产生单重激发态。此外,可以将三重激发能转换为发光。
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。
作为发光层的主体材料,可以使用具有电子传输性的材料及/或具有空穴传输性的材料或者上述TADF材料等各种载流子传输材料。
作为具有空穴传输性的材料,优选使用具有胺骨架或富π电子型杂芳环骨架的有机化合物等。作为富π电子型杂芳环,优选为包含吖啶骨架、吩恶嗪骨架、吩噻嗪骨架、呋喃骨架、噻吩骨架和吡咯骨架中的至少任一个的稠合芳环,具体优选为咔唑环、二苯并噻吩环或者这些环还与芳香环或杂芳环稠合的环。
这种具有空穴传输性的有机化合物优选具有咔唑骨架、二苯并呋喃骨架、二苯并噻吩骨架及蒽骨架中的任意个。尤其是,可以为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。注意,当这些具有空穴传输性的有机化合物是包括N,N-双(4-联苯)氨基的物质时,可以制造寿命长的发光器件,所以是优选的。
作为这种有机化合物,例如可以举出:4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称:NPB)、N,N’-二苯基-N,N’-双(3-甲基苯基)-4,4’-二氨基联苯(简称:TPD)、N,N’-双(9,9’-螺二[9H-芴]-2-基)-N,N’-二苯基-4,4’-二氨基联苯(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]-9,9’-螺二[9H-芴]-2-胺(简称:PCBASF)等具有芳香胺骨架的化合物;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)、9,9’-二苯基-9H,9’H-3,3’-联咔唑(简称:PCCP)等具有咔唑骨架的化合物;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)等具有噻吩骨架的化合物;以及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)等具有呋喃骨架的化合物。其中,具有芳香胺骨架的化合物、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。此外,也可以使用作为空穴传输层的具有空穴传输性的材料的例子举出的有机化合物。
作为具有电子传输性的材料,例如优选使用: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)等金属配合物、包括缺π电子型杂芳环的有机化合物。作为包含缺π电子型杂芳骨架的有机化合物,例如可以举出包含具有多唑骨架的杂芳环的有机化合物、包含具有吡啶骨架的杂芳环的有机化合物、包含具有二嗪骨架的杂芳环的有机化合物以及包含具有三嗪骨架的杂芳环的有机化合物。
其中,包含具有二嗪骨架(嘧啶骨架、吡嗪骨架、哒嗪骨架)的杂芳环的有机化合物、包含具有吡啶骨架的杂芳环的有机化合物或包含具有三嗪骨架的杂芳环的有机化合物具有良好的可靠性,所以是优选的。尤其是,包含具有二嗪(嘧啶或吡嗪)骨架的杂芳环的有机化合物、包含具有三嗪骨架的杂芳环的有机化合物具有高电子传输性,有助于降低驱动电压。此外,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高,所以是优选的。
作为包括缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物,例如可以举出: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)、4,4’-双(5-甲基苯并噁唑-2-基)二苯乙烯(简称:BzOs)等具有唑骨架的有机化合物;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)、红菲咯啉(简称:Bphen)、浴铜灵(简称:BCP)、2,9-双(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(简称:NBphen)、2,2’-(1,3-亚苯)双(9-苯基-1,10-菲咯啉)(简称:mPPhen2P)、2-[3-(2-三亚苯基)苯基]-1,10-菲咯啉(简称:mTpPPhen)、2-苯基-9-(2-三亚苯基)-1,10-菲咯啉(简称:Ph-TpPhen)、2-[4-(9-菲基)-1-萘基]-1,10-菲咯啉(简称:PnNPhen)、2-[4-(2-三亚苯基)苯基]-1,10-菲咯啉(简称:pTpPPhen)等包含具有吡啶骨架的杂芳环的有机化合物;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-(3’-二苯并噻吩-4-基)联苯]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)、2-[4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-3,1’-联苯-1-基]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2mpPCBPDBq)、2-[4-(3,6-二苯基-9H-咔唑-9-基)苯基]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2CzPDBq-Ⅲ)、7-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:7mDBTPDBq-II)、6-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:6mDBTPDBq-Ⅱ)、9-[(3’-二苯并噻吩-4-基)联苯-3-基]萘并[1’,2’:4,5]呋喃并[2,3-b]吡嗪(简称:9mDBtBPNfpr)、9-[3’-(二苯并噻吩-4-基)联苯-4-基]萘并[1’,2’:4,5]呋喃并[2,3-b]吡嗪(简称:9pmDBtBPNfpr)、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)、4,6-双[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]嘧啶(简称:4,6mCzP2Pm)、9,9’-[嘧啶-4,6-二基双(联苯基-3,3’-二基)]双(9H-咔唑)(简称:4,6mCzBP2Pm)、8-(联苯-4-基)-4-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-[1]苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶(简称:8BP-4mDBtPBfpm)、3,8-双[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]苯并呋喃并[2,3-b]吡嗪(简称:3,8mDBtP2Bfpr)、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)、8-[3’-(二苯并噻吩-4-基)(联苯-3-基)]萘并[1’,2’:4,5]呋喃并[3,2-d]嘧啶(简称:8mDBtBPNfpm)、8-[(2,2’-联萘)-6-基]-4-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-[1]苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶(简称:8(βN2)-4mDBtPBfpm)、2,2’-(吡啶-2,6-二基)双(4-苯基苯并[h]喹唑啉)(简称:2,6(P-Bqn)2Py)、2,2’-(吡啶-2,6-二基)双{4-[4-(2-萘基)苯基]-6-苯基嘧啶}(简称:2,6(NP-PPm)2Py)、6-(联苯-3-基)-4-[3,5-双(9H-咔唑-9-基)苯基]-2-苯基嘧啶(简称:6mBP-4Cz2PPm)、2,6-双(4-萘-1-基苯基)-4-[4-(3-吡啶基)苯基]嘧啶(简称:2,4NP-6PyPPm)、4-[3,5-双(9H-咔唑-9-基)苯基]-2-苯基-6-(联苯-4-基)嘧啶(简称:6BP-4Cz2PPm)、7-[4-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)喹唑啉-2-基]-7H-二苯并[c,g]咔唑(简称:PC-cgDBCzQz)等具有二嗪骨架的有机化合物;2-(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)、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)、9-[3-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基]-9’-苯基-2,3’-联-9H-咔唑(简称:mPCCzPTzn-02)、2-[3’-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)联苯-3-基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mFBPTzn)、5-[3-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基]-7,7-二甲基-5H,7H-茚并[2,1-b]咔唑(简称:mINc(II)PTzn)、2-{3-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]苯基}-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mDBtBPTzn)、2,4,6-三(3’-(吡啶-3-基)联苯-3-基)-1,3,5-三嗪(简称:TmPPPyTz)、2-[3-(2,6-二甲基-3-吡啶基)-5-(9-菲基)苯基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mPn-mDMePyPTzn)、11-[4-(联苯-4-基)-6-苯基-1,3,5-三嗪-2-基]-11,12-二氢-12-苯基吲哚[2,3-a]咔唑(简称:BP-Icz(II)Tzn)、2-[3’-(三亚苯-2-基)联苯-3-基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mTpBPTzn)、3-[9-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-2-二苯并呋喃基]-9-苯基-9H-咔唑(简称:PCDBfTzn)、2-(联苯-3-基)-4-苯基-6-{8-[(1,1’:4’,1”-三联苯)-4-基]-1-二苯并呋喃基}-1,3,5-三嗪(简称:mBP-TPDBfTzn)等包含具有三嗪骨架的杂芳环的有机化合物。包含具有二嗪骨架的杂芳环的有机化合物、包含具有吡啶骨架的杂芳环的有机化合物或包含具有三嗪骨架的杂芳环的有机化合物具有良好的可靠性,所以是优选的。尤其是,包含具有二嗪(嘧啶或吡嗪)骨架的杂芳环的有机化合物、包含具有三嗪骨架的杂芳环的有机化合物具有高电子传输性,有助于降低驱动电压。
作为能够用作主体材料的TADF材料,可以使用与上面作为TADF材料举出的材料同样的材料。当使用TADF材料作为主体材料时,由TADF材料生成的三重激发能经反系间窜跃转换为单重激发能并进一步能量转移到发光物质,由此可以提高发光器件的发光效率。此时,TADF材料被用作能量施主,发光物质被用作能量受体。
当上述发光物质为荧光发光物质时这是非常有效的。此外,此时,为了得到高发光效率,TADF材料的S1能级优选比荧光发光物质的S1能级高。此外,TADF材料的T1能级优选比荧光发光物质的S1能级高。因此,TADF材料的T1能级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,激发能顺利地从TADF材料转移到荧光发光物质,可以高效地得到发光,所以是优选的。
为了高效地从三重激发能通过反系间窜跃生成单重激发能,优选在TADF材料中产生载流子复合。此外,优选的是在TADF材料中生成的三重激发能不转移到荧光发光物质的三重激发能。为此,荧光发光物质优选在荧光发光物质所具有的发光体(成为发光的原因的骨架)的周围具有保护基。作为该保护基,优选为不具有π键的取代基,优选为饱和烃,具体而言,可以举出碳原子数为3以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子数为3以上且10以下的环烷基、碳原子数为3以上且10以下的三烷基硅基,更优选具有多个保护基。不具有π键的取代基由于几乎没有传输载流子的功能,所以对载流子传输或载流子再结合几乎没有影响,可以使TADF材料与荧光发光物质的发光体彼此远离。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。作为这种发光体,例如可以举出菲骨架、二苯乙烯骨架、吖啶酮骨架、吩恶嗪骨架、吩噻嗪骨架、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。
在将荧光发光物质用作发光物质的情况下,作为主体材料,优选使用具有蒽骨架的材料。通过将具有蒽骨架的物质用作荧光发光物质的主体材料,可以实现发光效率及耐久性都高的发光层。在用作主体材料的具有蒽骨架的物质中,具有二苯基蒽骨架(尤其是9,10-二苯基蒽骨架)的物质在化学上稳定,所以是优选的。此外,在主体材料具有咔唑骨架的情况下,空穴的注入/传输性得到提高,所以是优选的,在包含苯环稠合到咔唑的苯并咔唑骨架的情况下,其HOMO能级比咔唑浅0.1eV左右,空穴容易注入,所以是更优选的。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。因此,进一步优选用作主体材料的物质是具有9,10-二苯基蒽骨架及咔唑骨架(或者苯并咔唑骨架或二苯并咔唑骨架)的物质。注意,从上述空穴注入/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。作为这种物质的例子,可以举出9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称:PCzPA)、3-[4-(1-萘基)-苯基]-9-苯基-9H-咔唑(简称:PCPN)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)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)、6-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)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-(1-萘基)-10-(2-萘基)蒽(简称α,β-ADN)、2-(10-苯基蒽-9-基)二苯并呋喃、2-(10-苯基-9-蒽基)-苯并[b]萘并[2,3-d]呋喃(简称Bnf(II)PhA)、9-(2-萘基)-10-[3-(2-萘基)苯基]蒽(简称βN-mβNPAnth)、1-{4-[10-(联苯-4-基)-9-蒽基]苯基}-2-乙基-1H-苯并咪唑(简称EtBImPBPhA)等。尤其是,CzPA、cgDBCzPA、2mBnfPPA、PCzPA呈现非常良好的特性,所以是优选的。
此外,主体材料也可以是混合多种物质的材料,当使用混合的主体材料时,优选混合具有电子传输性的材料和具有空穴传输性的材料。通过混合具有电子传输性的材料和具有空穴传输性的材料,可以使发光层113的传输性的调整变得更加容易,也可以更简便地进行复合区域的控制。具有空穴传输性的材料和具有电子传输性的材料的含量的重量比例为1:19至19:1即可。
注意,作为上述混合的材料的一部分,可以使用磷光发光物质。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。
此外,也可以使用这些混合了的材料形成激基复合物。通过以形成发射与发光物质的最低能量一侧的吸收带的波长重叠的光的激基复合物的方式选择混合材料,可以使能量转移变得顺利,从而高效地得到发光,所以是优选的。另外,通过采用该结构可以降低驱动电压,因此是优选的。
注意,形成激基复合物的材料的至少一个可以为磷光发光物质。由此,可以高效地将三重激发能经反系间窜跃转换为单重激发能。
关于高效地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。此外,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。注意,材料的LUMO能级及HOMO能级可以从通过循环伏安(CV)测定测得的材料的电化学特性(还原电位及氧化电位)求出。
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。
关于第一电子传输层114_1的结构,在实施方式1中详细说明,所以在此省略反复说明。第二电子传输层114_2是包含具有电子传输性的材料的层。作为具有电子传输性的材料,优选使用电场强度[V/cm]的平方根为600时的电子迁移率为1×10-7cm2/Vs以上的物质,更优选使用该电子迁移率为1×10-6cm2/Vs以上的物质。此外,只要是电子传输性高于空穴传输性的物质,就可以使用上述以外的物质。作为上述有机化合物,优选使用包含缺π电子型杂芳环的有机化合物。作为包含缺π电子型杂芳环的有机化合物,例如优选使用包含具有多唑骨架的杂芳环的有机化合物、包含具有吡啶骨架的杂芳环的有机化合物、包含具有二嗪骨架的杂芳环的有机化合物以及包含具有三嗪骨架的杂芳环的有机化合物中的任何一个或多个。
作为可用于上述第二电子传输层114_2的具有电子传输性的有机化合物,可以同样地使用上述可用作第一发光层113_1及第二发光层113_2中的具有电子传输性的有机化合物。其中,包含具有二嗪骨架的杂芳环的有机化合物、包含具有吡啶骨架的杂芳环的有机化合物或包含具有三嗪骨架的杂芳环的有机化合物具有良好的可靠性,所以是优选的。尤其是,包含具有二嗪(嘧啶或吡嗪)骨架的杂芳环的有机化合物、包含具有三嗪骨架的杂芳环的有机化合物具有高电子传输性,有助于降低驱动电压。其中,优选使用mTpPPhen、PnNPhen及mPPhen2P等具有菲咯啉骨架的有机化合物,更优选使用mPPhen2P等具有菲咯啉二聚体结构的有机化合物,因为它具有良好的稳定性。
此外,第一电子传输层114_1及第二电子传输层114_2也可以具有叠层结构。在第一电子传输层114_1具有叠层结构的情况下,优选的是,叠层中所有的层具有如实施方式1所示那样的结构。另外,在第二电子传输层114_2具有叠层结构的情况下,接触于第二发光层113_2的层也可以被用作空穴阻挡层。在将接触于发光层的电子传输层用作空穴阻挡层的情况下,优选使用其HOMO能级比发光层所包含的材料的HOMO能级深0.5eV以上的材料。
可以在第二电子传输层114_2和第二电极102之间设置包含氧化锂(Li2O)、氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)、8-羟基喹啉-锂(简称:Liq)等碱金属、碱土金属或它们的化合物的电子注入层115。电子注入层115可以使用将碱金属、碱土金属或它们的化合物包含在由具有电子传输性的物质构成的层中的层或电子化合物(electride)。作为电子化合物,例如可以举出对钙和铝的混合氧化物以高浓度添加电子的物质等。此外,也可以使用在实施方式1中作为具有强碱性的有机化合物举出的有机化合物。
电子注入层115可以单独使用上述物质,也可以使用包含具有电子传输性的物质和上述物质的层。
注意,作为电子注入层115,也可以使用对具有电子传输性的物质(优选为具有联吡啶骨架的有机化合物)包含上述碱金属或碱土金属的氟化物为微晶状态的浓度以上(50wt%以上)的层。由于该层为折射率低的层,所以可以提供外部量子效率更好的发光器件。
第二电极102是包括阴极的电极。第二电极102也可以具有叠层结构,此时接触于有机化合物层103的层被用作阴极。作为形成阴极的物质,可以使用功函数小(具体为3.8eV以下)的金属、合金、导电化合物以及它们的混合物等。作为这种阴极材料的具体例子,可以举出锂(Li)或铯(Cs)等碱金属、镁(Mg)、钙(Ca)或者锶(Sr)等的属于元素周期表中的第1族或第2族的元素、包含它们的合金(MgAg、AlLi)、化合物(氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)等)、铕(Eu)、镱(Yb)等稀土金属以及包含它们的合金等。然而,通过在第二电极102和电子传输层之间设置电子注入层115或上述功函数小的材料的薄膜,可以不顾及功函数的大小而将各种导电材料诸如Al、Ag、ITO、包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡等用作阴极。
在第二电极102由对可见光具有透过性的材料构成的情况下,可以形成从第二电极102一侧发光的发光器件,在第一电极101由对可见光具有透过性的材料构成的情况下,可以形成从第一电极101一侧发光的发光器件。
这些导电材料可以通过真空蒸镀法、溅射法等干式法、喷墨法、旋涂法等形成。另外,也可以通过利用溶胶-凝胶法等湿式法或利用金属材料的膏剂的湿式法形成。
另外,作为有机化合物层103的形成方法,不论干式法或湿式法,都可以使用各种方法。例如,也可以使用真空蒸镀法、凹版印刷法、照相凹版印刷法、丝网印刷法、喷墨法或旋涂法等。
另外,也可以通过使用不同沉积方法形成上面所述的各电极或各层。
虽然在图2中说明了具有两个发光单元的发光器件,但是可以同样地应用层叠三个以上的发光单元的发光器件。如根据本实施方式的发光器件,通过在一对电极之间将多个发光单元使用中间层116隔开并配置,该元件可以在保持低电流密度的同时实现高亮度发光,并且能够实现寿命长的元件。此外,可以实现能够进行低电压驱动且低功耗的发光裝置。
另外,通过使各发光单元的发光颜色不同,可以以整个发光器件得到所希望的颜色的发光。例如,通过在具有两个发光单元的发光器件中获得来自第一发光单元的红色和绿色的发光颜色以及来自第二发光单元的蓝色的发光颜色,可以得到在整个发光器件中进行白色发光的发光器件。
另外,上述有机化合物层103、第一发光单元501、第二发光单元502及电荷产生层等各层及电极例如可以利用蒸镀法(包括真空蒸镀法)、液滴喷射法(也称为喷墨法)、涂敷法、凹版印刷法等方法形成。此外,其也可以包含低分子材料、中分子材料(包括低聚物、树枝状聚合物)或者高分子材料。
图3是通过光刻法制造的相邻的两个串联型发光器件(发光器件130c、发光器件130d)的图。
发光器件130c在绝缘层175上的第一电极101c与第二电极102之间包括有机化合物层103c。有机化合物层103c具有第一发光单元501c与第二发光单元502c隔着中间层116c层叠的结构。注意,虽然图3示出层叠两个发光单元的例子,但也可以层叠三个以上的发光单元。第一发光单元501c包括空穴注入层111c、第一空穴传输层112c_1、第一发光层113c_1及第一电子传输层114c_1。中间层116c包括第二层117c、第三层118c及第一层119c。不问第三层118c的有无。第二发光单元502c包括第二空穴传输层112c_2、第二发光层113c_2、第二电子传输层114c_2及电子注入层115。
发光器件130d在绝缘层175上的第一电极101d与第二电极102之间包括有机化合物层103d。有机化合物层103d具有第一发光单元501d与第二发光单元502d隔着中间层116d层叠的结构。注意,虽然图3示出层叠两个发光单元的例子,但也可以层叠三个以上的发光单元。第一发光单元501d包括空穴注入层111d、第一空穴传输层112d_1、第一发光层113d_1及第一电子传输层114d_1。中间层116d包括第二层117d、第三层118d及第一层119d。不问第三层118d的有无。第二发光单元502d包括第二空穴传输层112d_2、第二发光层113d_2、第二电子传输层114d_2及电子注入层115。
在发光器件130c及发光器件130d中,中间层116c及中间层116d以及第一电子传输层114c_1及第一电子传输层114d_1优选具有实施方式1所说明的结构。
注意,电子注入层115及第二电极102优选为被发光器件130c和发光器件130d共同使用的连续的层。另外,除电子注入层115以外的包括在有机化合物层103c中的层和除电子注入层115以外的包括在有机化合物层103d中的层是分别独立的,因为它们在形成第二电子传输层114c_2之后和形成第二电子传输层114d_2之后分别通过光刻法被加工。另外,除电子注入层115以外的包括在有机化合物层103c中的层的端部(轮廓)通过光刻法被加工,所以在垂直于衬底的方向上大致对齐。除电子注入层115以外的包括在有机化合物层103d中的层的端部(轮廓)通过光刻法被加工,所以在垂直于衬底的方向上大致对齐。
另外,由于通过光刻法进行加工,因此在有机化合物层103c与有机化合物层103d之间具有间隙d。另外,由于通过光刻法加工有机化合物,因此可以使第一电极101c与第一电极101d之间的距离小于进行掩模蒸镀时的该距离,即可以为2μm以上且5μm以下。
实施方式3
在本实施方式中,说明将本发明的一个方式的发光器件用作显示装置的显示元件的方式。
如图4A及图4B所示,多个发光器件130形成于绝缘层175上并构成显示装置。
显示装置包括以矩阵状排列多个像素178的像素部177。像素178包括子像素110R、子像素110G及子像素110B。
在本说明书等中,例如在说明子像素110R、子像素110G及子像素110B之间共同的内容时有时称为子像素110进行说明。同样地,在说明字母进行区别的其他构成要素之间共同的内容时,有时用省略字母的符号进行说明。
子像素110R发射红色光,子像素110G发射绿色光,并且子像素110B发射蓝色光。由此,可以在像素部177上显示图像。在本实施方式中,以红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)的三种颜色的子像素为例进行说明,但是也可以使用其他颜色的子像素的组合。另外,子像素不局限于三个,也可以使用四个以上。作为四个子像素,例如可以举出:R、G、B、白色(W)的四种颜色的子像素;R、G、B、黄色(Y)的四种颜色的子像素;以及R、G、B、红外光(IR)的四种颜色的子像素;等。
在本说明书等中,有时将行方向记为X方向且将列方向记为Y方向。X方向与Y方向交叉,例如垂直交叉。
在图4A所示的例子中,不同颜色的子像素在X方向上排列配置,相同颜色的子像素在Y方向上排列配置。注意,也可以不同颜色的子像素在Y方向上排列配置,相同颜色的子像素在X方向上排列配置。
像素部177的外侧设置有连接部140,也可以设置有区域141。区域141设置在像素部177与连接部140之间。区域141设置有有机化合物层103。另外,连接部140设置有导电层151C。
在图4A所示的例子中,区域141及连接部140位于像素部177的右侧,但是对区域141及连接部140的位置没有特别的限制。此外,区域141及连接部140也可以为一个或多个。
图4B是沿着图4A中的点划线A1-A2的截面图的例子。如图4B所示,显示装置包括绝缘层171、绝缘层171上的导电层172、绝缘层171上及导电层172上的绝缘层173、绝缘层173上的绝缘层174以及绝缘层174上的绝缘层175。绝缘层171设置在衬底(未图示)上。绝缘层175、绝缘层174及绝缘层173设置有到达导电层172的开口,以嵌入该开口的方式设置有插头176。
在像素部177中,绝缘层175及插头176上设置有发光器件130。此外,以覆盖发光器件130的方式设置有保护层131。保护层131上由树脂层122贴合衬底120。另外,相邻的发光器件130之间优选设置有无机绝缘层125及无机绝缘层125上的绝缘层127。
图4B示出多个无机绝缘层125及多个绝缘层127的截面,但在俯视显示装置时,无机绝缘层125及绝缘层127优选分别被形成为连接的一层。换言之,绝缘层127优选为在第一电极上具有开口部的绝缘层。
在图4B中作为发光器件130示出发光器件130R、发光器件130G及发光器件130B。发光器件130R、发光器件130G及发光器件130B可以发射彼此不同的颜色的光。例如,发光器件130R可以发射红色光,发光器件130G可以发射绿色光,发光器件130B可以发射蓝色光。另外,发光器件130R、发光器件130G或发光器件130B也可以发射其他可见光或红外光。
本发明的一个方式的显示装置例如可以具有向与形成有发光器件的衬底相反的方向发射光的顶部发射型(top emission)结构。此外,本发明的一个方式的显示装置也可以具有底部发射型(bottom emission)结构。
发光器件130R具有实施方式1及实施方式2所示的结构。发光器件130R包括由导电层151R及导电层152R构成的第一电极101R(像素电极)、第一电极101R上的第一EL层104R、有机化合物层(第一EL层104R上的第二EL层105)以及第二EL层105上的第二电极102(公共电极)。第二EL层105优选位于比发光层近第二电极102(公共电极)一侧,并优选为空穴阻挡层、第二电子传输层或电子注入层或者它们的叠层。通过具有该结构,可以抑制光刻工序中给发光层或活性层带来损伤,可期望良好的膜质及电特性。另外,也可以包括电子注入层等几个层作为接触于第二电极102(公共电极)的公共层。
发光器件130G具有实施方式1及实施方式2所示的结构。发光器件130G包括由导电层151G及导电层152G构成的第一电极101G(像素电极)、第一电极101G上的第一EL层104G、第一EL层104G上的第二EL层105以及第二EL层105上的第二电极102(公共电极)。第二EL层105优选为空穴阻挡层、第二电子传输层或电子注入层或者它们的叠层。
发光器件130B具有实施方式1及实施方式2所示的结构。发光器件130B包括由导电层151B及导电层152B构成的第一电极101B(像素电极)、第一电极101B上的第一EL层104B、第一EL层104B上的第二EL层105以及第二EL层105上的第二电极102(公共电极)。第二EL层105优选为空穴阻挡层、第二电子传输层或电子注入层或者它们的叠层。
发光器件所包括的像素电极(第一电极)和公共电极(第二电极)中的一方被用作阳极,另一方被用作阴极。在本实施方式中,除非特别的叙述,有时假设像素电极被用作阳极且公共电极被用作阴极的情况进行说明。
第一EL层104R、第一EL层104G及第一EL层104B以岛状分别独立或者按每个发光颜色以岛状独立。注意,第一EL层104R、第一EL层104G及第一EL层104B优选彼此不重叠。通过将第一EL层104按每个发光器件130设置为岛状,即使在高清晰的显示装置中也可以抑制相邻的发光器件130间的泄漏电流。由此,可以防止串扰来实现对比度极高的显示装置。尤其是,可以实现在低亮度下电流效率高的显示装置。
岛状的第一EL层104通过沉积EL膜并利用光刻法加工该EL膜来形成。
第一EL层104优选以覆盖发光器件130的第一电极101(像素电极)的顶面及侧面的方式设置。由此,与第一EL层104的端部位于像素电极的端部的内侧的结构相比,容易提高显示装置的开口率。此外,通过由第一EL层104覆盖发光器件130的像素电极的侧面,可以抑制像素电极与第二电极102接触,因此可以抑制发光器件130的短路。
在本发明的一个方式的显示装置中,发光器件的第一电极101(像素电极)优选具有叠层结构。例如,在图4B所示的例子中,发光器件130的第一电极101具有设置在绝缘层171一侧的导电层151及设置在有机化合物层一侧的导电层152的叠层结构。
作为导电层151,例如可以使用金属材料。具体而言,例如可以使用铝(Al)、钛(Ti)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、镓(Ga)、锌(Zn)、铟(In)、锡(Sn)、钼(Mo)、钽(Ta)、钨(W)、钯(Pd)、金(Au)、铂(Pt)、银(Ag)、钇(Y)、钕(Nd)等的金属及适当地组合它们的合金。
作为导电层152,可以使用含有选自铟、锡、锌、镓、钛、铝和硅中的任一个或多个的氧化物。例如,优选使用包括氧化铟、铟锡氧化物、铟锌氧化物、氧化锌、包含镓的氧化锌、氧化钛、包含镓的铟锌氧化物、包含铝的铟锌氧化物、包含硅的铟锡氧化物和包含硅的铟锌氧化物等中的任一个或多个的导电性氧化物。尤其是,包含硅的铟锡氧化物的功函数较大,其功函数例如为4.0eV以上,所以可以将其适合用作导电层152。
导电层151及导电层152分别也可以具有含有不同材料的多个层的叠层结构。此时,导电层151也可以包括使用导电氧化物等的可用于导电层152的材料的层,导电层152也可以包括使用金属材料等的可用于导电层151的材料的层。例如,在导电层151具有两层以上的叠层结构时,与导电层152接触的层可以为使用可用于导电层152的材料的层。
导电层151的端部优选具有锥形形状。具体而言,导电层151的端部优选具有锥角小于90°的锥形形状。此时,沿着导电层151的侧面设置的导电层152也具有锥形形状。通过使导电层152的侧面具有锥形形状,可以提高沿着导电层152的侧面设置的第一EL层104的覆盖性。
在本发明的一个方式的显示装置中,发光器件130具有实施方式1及实施方式2所示的结构,由此可以实现可靠性良好的显示装置。
接着,参照图5A至图10C说明具有图4A所示的结构的显示装置的制造方法例子。
[制造方法例子]
构成显示装置的薄膜(绝缘膜、半导体膜及导电膜等)可以利用溅射法、化学气相沉积(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸镀法、脉冲激光沉积(PLD:PulsedLaser Deposition)法、ALD(Atomic Layer Deposition)法等形成。
此外,构成显示装置的薄膜(绝缘膜、半导体膜、导电膜等)可以利用旋涂法、浸渍法、喷涂法、喷墨法、分配器法、丝网印刷法、胶版印刷法、刮刀(doctor knife)法、狭缝式涂布法、辊涂法、帘式涂布法或刮刀式涂布法等湿法沉积方法形成。
另外,当对构成显示装置的薄膜进行加工时,例如可以利用光刻法进行加工。
在光刻法中,作为用于曝光的光,例如可以使用i线(波长365nm)、g线(波长436nm)、h线(波长405nm)或将这些光混合了的光。另外,还可以使用紫外光、KrF激光或ArF激光等。此外,也可以利用液浸曝光技术进行曝光。此外,作为用于曝光的光,也可以使用极紫外(EUV:Extreme Ultra-violet)光或X射线。此外,代替用于曝光的光,也可以使用电子束。
在薄膜的蚀刻中,可以利用干蚀刻法、湿蚀刻法或喷砂法等。
首先,如图5A所示,在衬底(未图示)上形成绝缘层171。接着,在绝缘层171上形成导电层172及导电层179,以覆盖导电层172及导电层179的方式在绝缘层171上形成绝缘层173。接着,在绝缘层173上形成绝缘层174,在绝缘层174上形成绝缘层175。
作为衬底,可以使用至少具有能够承受后面的热处理程度的耐热性的衬底。例如可以使用:玻璃衬底;石英衬底;蓝宝石衬底;陶瓷衬底;有机树脂衬底;或者半导体衬底诸如以硅或碳化硅等为材料的单晶半导体衬底或多晶半导体衬底、硅锗等的化合物半导体衬底、SOI衬底等。
接着,如图5A所示,在绝缘层175、绝缘层174及绝缘层173中形成到达导电层172的开口。接着,以嵌入该开口的方式形成插头176。
接着,如图5A所示,在插头176及绝缘层175上形成将在后面成为导电层151R、导电层151G、导电层151B及导电层151C的导电膜151f。作为导电膜151f,例如可以使用金属材料。
接着,如图5A所示,在导电膜151f上形成抗蚀剂掩模191。抗蚀剂掩模191可以通过涂敷感光材料(光致抗蚀剂)而进行曝光及显影来形成。
接着,如图5B所示,例如去除不与抗蚀剂掩模191重叠的区域的导电膜151f。由此,形成导电层151。
接着,如图5C所示,去除抗蚀剂掩模191。抗蚀剂掩模191例如可以利用使用氧等离子体的灰化来去除。
接着,如图5D所示,在导电层151R、导电层151G、导电层151B、导电层151C及绝缘层175上形成将在后面成为绝缘层156R、绝缘层156G、绝缘层156B及绝缘层156C的绝缘膜156f。
绝缘膜156f可以使用氧化绝缘膜、氮化绝缘膜、氧氮化绝缘膜或氮氧化绝缘膜等无机绝缘膜,例如可以使用氧氮化硅。
接着,如图5E所示,通过加工绝缘膜156f,形成绝缘层156R、绝缘层156G、绝缘层156B及绝缘层156C。
接着,如图6A所示,在导电层151R、导电层151G、导电层151B、导电层151C、绝缘层156R、绝缘层156G、绝缘层156B、绝缘层156C及绝缘层175上形成导电膜152f。
作为导电膜152f,例如可以使用导电氧化物。导电膜152f也可以具有叠层结构。
接着,如图6B所示,加工导电膜152f形成导电层152R、导电层152G、导电层152B及导电层152C。
接着,如图6C所示,有机化合物膜103Rf形成于导电层152R、导电层152G、导电层152B及绝缘层175上。此外,如图6C所示,不在导电层152C上形成有机化合物膜103Rf。
接着,如图6C所示,形成牺牲膜158Rf、掩模膜159Rf。
通过在有机化合物膜103Rf上设置牺牲膜158Rf,可以降低在显示装置的制造工序中有机化合物膜103Rf受到的损伤,而可以提高发光器件的可靠性。
作为牺牲膜158Rf使用对有机化合物膜103Rf的加工条件的耐性高的膜,具体而言与有机化合物膜103Rf的蚀刻选择比大的膜。作为掩模膜159Rf使用与牺牲膜158Rf的蚀刻选择比大的膜。
另外,牺牲膜158Rf及掩模膜159Rf以低于有机化合物膜103Rf的耐热温度的温度形成。形成牺牲膜158Rf及掩模膜159Rf时的衬底温度各自典型地为100℃以上且200℃以下,优选为100℃以上且150℃以下,更优选为100℃以上且120℃以下。
作为牺牲膜158Rf及掩模膜159Rf优选使用可以利用湿蚀刻法或干蚀刻法去除的膜。
另外,以接触于有机化合物膜103Rf上的方式形成的牺牲膜158Rf优选利用有机化合物膜103Rf受到的损伤比掩模膜159Rf少的形成方法形成。例如,与溅射法相比,更优选使用ALD法或真空蒸镀法。
作为牺牲膜158Rf及掩模膜159Rf,例如可以使用金属膜、合金膜、金属氧化物膜、半导体膜、有机绝缘膜和无机绝缘膜等中的一种或多种。
作为牺牲膜158Rf及掩模膜159Rf例如各自可以使用金、银、铂、镁、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜、钯、钛、铝、钇、锆及钽等金属材料或者包含该金属材料的合金材料。尤其优选使用铝或银等低熔点材料。通过作为牺牲膜158Rf和掩模膜159Rf的一方或双方使用能够遮蔽紫外线的金属材料,可以抑制图案曝光时的紫外线照射到有机化合物膜103Rf而可以抑制有机化合物膜103Rf的劣化,所以是优选的。
另外,作为牺牲膜158Rf及掩模膜159Rf各自可以使用金属氧化物诸如In-Ga-Zn氧化物、氧化铟、In-Zn氧化物、In-Sn氧化物、铟钛氧化物(In-Ti氧化物)、铟锡锌氧化物(In-Sn-Zn氧化物)、铟钛锌氧化物(In-Ti-Zn氧化物)、铟镓锡锌氧化物(In-Ga-Sn-Zn氧化物)、包含硅的铟锡氧化物等。
注意,也可以在上述金属氧化物中使用元素M(M为铝、硅、硼、钇、铜、钒、铍、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁中的一种或多种)代替上述镓。
作为牺牲膜158Rf及掩模膜159Rf例如使用硅或锗等的半导体材料,这与半导体的制造工艺的亲和性高,因此是优选的。此外,可以使用含上述半导体材料的化合物。
作为牺牲膜158Rf及掩模膜159Rf分别可以使用各种无机绝缘膜。尤其是,氧化绝缘膜的与有机化合物膜103Rf的密接性比氮化绝缘膜的与有机化合物膜103Rf的密接性高,所以是优选的。
接着,如图6C所示,形成抗蚀剂掩模190R。抗蚀剂掩模190R可以通过涂敷感光树脂(光致抗蚀剂)而进行曝光及显影来形成。
抗蚀剂掩模190R在与导电层152R重叠的位置上设置。抗蚀剂掩模190R优选还在与导电层152C重叠的位置上设置。由此,可以抑制导电层152C在显示装置的制造工序中受到损伤。
接着,如图6D所示,利用抗蚀剂掩模190R去除掩模膜159Rf的一部分,来形成掩模层159R。掩模层159R留在导电层152R及导电层152C上。然后,去除抗蚀剂掩模190R。接着,将掩模层159R用作掩模(也称为硬掩模)去除牺牲膜158Rf的一部分,来形成牺牲层158R。
通过利用湿蚀刻法,与利用干蚀刻法的情况相比,可以减轻在牺牲膜158Rf及掩模膜159Rf的加工中有机化合物膜103Rf受到的损伤。在使用湿蚀刻法时,例如优选使用显影液、如四甲基氢氧化铵(TMAH)水溶液等碱水溶液、如稀氢氟酸、草酸、磷酸、乙酸、硝酸或它们的混合液体的药液等酸水溶液。
另外,当在牺牲膜158Rf的加工中利用干蚀刻法时,通过作为蚀刻气体不使用含氧气体可以抑制有机化合物膜103Rf的劣化。
抗蚀剂掩模190R可以通过与抗蚀剂掩模191同样的方法去除。
接着,如图6D所示,加工有机化合物膜103Rf形成有机化合物层103R。例如,将掩模层159R及牺牲层158R用作硬掩模并去除有机化合物膜103Rf的一部分,由此形成有机化合物层103R。
由此,如图6D所示,导电层152R上残留有有机化合物层103R、牺牲层158R及掩模层159R的叠层结构。此外,导电层152G及导电层152B露出。
有机化合物膜103Rf的加工优选使用各向异性蚀刻进行。尤其优选使用各向异性干蚀刻。或者,也可以使用湿蚀刻。
在使用干蚀刻法时,通过作为蚀刻气体不使用含氧气体,可以抑制有机化合物膜103Rf的劣化。
另外,作为蚀刻气体也可以使用含氧气体。在蚀刻气体包含氧时,可以提高蚀刻速度。因此,可以在保持充分的蚀刻速度的同时以低功率条件进行蚀刻。因此,可以抑制有机化合物膜103Rf受到的损伤。并且,可以抑制蚀刻时产生的反应生成物的附着等不良。
在使用干蚀刻法时,例如优选使用包含H2、CF4、C4F8、SF6、CHF3、Cl2、H2O、BCl3、He、Ar等第18族元素中的一种以上的气体作为蚀刻气体。或者,优选使用包含上述气体中的一种以上和氧的气体作为蚀刻气体。或者,也可以使用氧气体作为蚀刻气体。
接着,如图7A所示,形成将后面成为有机化合物层103G的有机化合物膜103Gf。
有机化合物膜103Gf可以使用与可用于有机化合物膜103Rf的形成同样的方法形成。此外,有机化合物膜103Gf可以具有与有机化合物膜103Rf同样的结构。
接着,如图7A所示,依次形成牺牲膜158Gf及掩模膜159Gf。然后,形成抗蚀剂掩模190G。牺牲膜158Gf及掩模膜159Gf的材料及形成方法与可用于牺牲膜158Rf及掩模膜159Rf的条件相同。抗蚀剂掩模190G的材料及形成方法与可应用于抗蚀剂掩模190R的条件同样。
抗蚀剂掩模190G在与导电层152G重叠的位置上设置。
接着,如图7B所示,使用抗蚀剂掩模190G去除掩模膜159Gf的一部分,由此形成掩模层159G。掩模层159G残留在导电层152G上。然后,去除抗蚀剂掩模190G。接着,将掩模层159G用作掩模,去除牺牲膜158Gf的一部分,由此形成牺牲层158G。接着,加工有机化合物膜103Gf形成有机化合物层103G。由此,如图7B所示,导电层152G上残留有有机化合物层103G、牺牲层158G及掩模层159G的叠层结构。此外,掩模层159R及导电层152B露出。
接着,如图7C所示,形成有机化合物膜103Bf。
有机化合物膜103Bf可以使用与可用于有机化合物膜103Rf的形成同样的方法形成。此外,有机化合物膜103Bf可以具有与有机化合物膜103Rf同样的结构。
接着,如图7C所示,依次形成牺牲膜158Bf及掩模膜159Bf。然后,形成抗蚀剂掩模190B。牺牲膜158Bf及掩模膜159Bf的材料及形成方法与可用于牺牲膜158Rf及掩模膜159Rf的条件同样。抗蚀剂掩模190B的材料及形成方法与可用于抗蚀剂掩模190R的条件同样。
抗蚀剂掩模190B在与导电层152B重叠的位置上设置。
接着,如图7D所示,使用抗蚀剂掩模190B去除掩模膜159Bf的一部分,由此形成掩模层159B。掩模层159B残留在导电层152B上。然后,去除抗蚀剂掩模190B。接着,将掩模层159B用作掩模,去除牺牲膜158Bf的一部分,由此形成牺牲层158B。接着,加工有机化合物膜103Bf形成有机化合物层103B。例如,将掩模层159B及牺牲层158B用作硬掩模,去除有机化合物膜103Bf的一部分,由此形成有机化合物层103B。
由此,如图7D所示,有机化合物层103B、牺牲层158B和掩模层159B的叠层结构留在导电层152B上。另外,掩模层159R及掩模层159G露出。
注意,有机化合物层103R、有机化合物层103G及有机化合物层103B的侧面各自优选垂直于或大致垂直于被形成面。例如,被形成面与这些侧面所形成的角度优选为60度以上且90度以下。
如上所述,可以将使用光刻法形成的有机化合物层103R、有机化合物层103G和有机化合物层103B中相邻的两个有机化合物层之间的距离缩小到8μm以下、5μm以下、3μm以下、2μm以下或1μm以下。在此,例如可以根据有机化合物层103R、有机化合物层103G和有机化合物层103B中相邻的两个有机化合物层的相对的端部之间距离规定该距离。如此,通过缩小岛状有机化合物层之间的距离,可以提供清晰度高且开口率大的显示装置。此外,可以缩小相邻的发光器件间的第一电极的距离,例如可以为10μm以下、8μm以下、5μm以下、3μm以下、2μm以下。此外,相邻的发光器件间的第一电极的距离优选为2μm以上且5μm以下。
接着,如图8A所示,优选去除掩模层159R、掩模层159G及掩模层159B。
作为掩模层的去除工序可以使用与掩模层的加工工序同样的方法。尤其是,通过使用湿蚀刻法,与使用干蚀刻法的情况相比,可以减少在去除掩模层时有机化合物层103受到的损伤。
另外,也可以将掩模层溶解于水或醇等的极性溶剂来去除。作为醇,可以举出乙醇、甲醇、异丙醇(IPA)或甘油等。
在去除掩模层之后,也可以进行干燥处理来去除表面的水。例如,也可以在惰性气体气氛或减压气氛下进行加热处理。加热处理可以在50℃以上且200℃以下,优选为60℃以上且150℃以下,更优选为70℃以上且120℃以下的衬底温度下进行。通过采用减压气氛,可以以更低温进行干燥,所以是优选的。
接着,如图8B所示,形成无机绝缘膜125f。
接着,如图8C所示,在无机绝缘膜125f上形成将在后面成为绝缘层127的绝缘膜127f。
形成无机绝缘膜125f及绝缘膜127f时的衬底温度各自优选为60℃以上、80℃以上、100℃以上或120℃以上且为200℃以下、180℃以下、160℃以下、150℃以下或140℃以下。
作为无机绝缘膜125f,优选在上述衬底温度范围内形成厚度为3nm以上、5nm以上或10nm以上且为200nm以下、150nm以下、100nm以下或50nm以下的绝缘膜。
无机绝缘膜125f例如优选利用ALD法形成。通过利用ALD法可以减少沉积损伤,并且可以沉积覆盖性高的膜,所以是优选的。作为无机绝缘膜125f,例如优选利用ALD法形成氧化铝膜。
绝缘膜127f优选利用上述湿式沉积方法形成。绝缘膜127f例如优选通过旋涂法使用感光材料形成,更具体地说,优选使用含有丙烯酸树脂的感光树脂组成物形成。
接着,进行曝光来用可见光线或紫外线使绝缘膜127f的一部分敏化。绝缘层127形成在夹在导电层152R、导电层152G和导电层152B中的任意两个之间的区域及围绕导电层152C的周围。
借助于向绝缘膜127f曝光的区域,可以控制将在后面形成的绝缘层127的宽度。在本实施方式中,以绝缘层127具有与导电层151的顶面重叠的部分的方式进行加工。
用于曝光的光优选具有i线(波长365nm)。另外,用于曝光的光也可以具有g线(波长436nm)和h线(波长405nm)中的至少一方。
接着,如图9A所示,进行显影去除绝缘膜127f中的被曝光的区域,来形成绝缘层127a。
接着,如图9B所示,将绝缘层127a用作掩模进行蚀刻处理去除无机绝缘膜125f的一部分,来减小牺牲层158R、牺牲层158G及牺牲层158B的一部分的厚度。由此,在绝缘层127a下形成无机绝缘层125。另外,牺牲层158R、牺牲层158G及牺牲层158B的厚度薄的部分的表面露出。下面,将绝缘层127a用作掩模的蚀刻处理有时被称为第一蚀刻处理。
第一蚀刻处理可以通过干蚀刻或湿蚀刻来进行。当使用与牺牲层158R、牺牲层158G及牺牲层158B同样的材料沉积无机绝缘膜125f时,可以一次性地进行第一蚀刻处理,所以是优选的。
当进行干蚀刻时,优选使用氯类气体。作为氯类气体,可以使用Cl2、BCl3、SiCl4及CCl4等中的一种气体或混合上述两种以上的气体。另外,可以将氧气体、氢气体、氦气体及氩气体等中的一种气体或混合上述两种以上的气体适当地添加到上述氯类气体。通过利用干蚀刻,可以以优良面内均匀性形成牺牲层158R、牺牲层158G及牺牲层158B的厚度薄的区域。
作为干蚀刻装置,可以使用具有高密度等离子体源的干蚀刻装置。作为具有高密度等离子体源的干蚀刻装置,例如可以使用感应耦合等离子体(ICP:Inductively CoupledPlasma)蚀刻装置。或者,可以使用包括平行平板型电极的电容耦合型等离子体(CCP:Capacitively Coupled Plasma)蚀刻装置。
另外,优选利用湿蚀刻进行第一蚀刻处理。通过利用湿蚀刻法,与使用干蚀刻法的情况相比,可以减少有机化合物层103R、有机化合物层103G及有机化合物层103B受到的损伤。例如,湿蚀刻可以使用碱性溶液进行。例如,在氧化铝膜的湿蚀刻中可以使用作为碱性溶液的TMAH。另外,也可以使用包含氟化物的酸性溶液。此时,可以以涂胶方式进行湿蚀刻。当使用与牺牲层158R、牺牲层158G及牺牲层158B同样的材料沉积无机绝缘膜125f时,可以一次性地进行上述蚀刻处理,所以是优选的。
在第一蚀刻处理中不完全去除牺牲层158R、牺牲层158G及牺牲层158B而在厚度变小的状态下停止蚀刻处理。如此,通过在有机化合物层103R、有机化合物层103G及有机化合物层103B上残留对应的牺牲层158R、牺牲层158G及牺牲层158B,可以防止在后面工序的处理中有机化合物层103R、有机化合物层103G及有机化合物层103B受到损伤。
接着,优选对整个衬底进行曝光而将可见光线或紫外线照射到绝缘层127a。该曝光的能量密度优选大于0mJ/cm2且为800mJ/cm2以下,更优选大于0mJ/cm2且为500mJ/cm2以下。通过在显影之后进行这种曝光,有时可以提高绝缘层127a的透明度。另外,有时可以降低后面工序中的将绝缘层127a变形为锥形形状的加热处理所需的衬底温度。
这里,通过作为牺牲层158R、牺牲层158G及牺牲层158B存在对于氧的阻挡绝缘层(例如,氧化铝膜等),可以降低氢扩散到有机化合物层103R、有机化合物层103G及有机化合物层103B。
接着,进行加热处理(也被称为后烘)。通过进行加热处理,可以将绝缘层127a变形为其侧面具有锥形形状的绝缘层127(图9C)。该加热处理以低于有机化合物层的耐热温度的温度进行。加热处理可以以50℃以上且200℃以下,优选为60℃以上且150℃以下,更优选为70℃以上且130℃以下的衬底温度进行。加热气氛既可以为大气气氛,也可以为惰性气体气氛。另外,加热气氛既可以为大气气氛又可以为减压气氛。由此,可以提高绝缘层127与无机绝缘层125的密接性,并且也可以提高绝缘层127的腐蚀性。
在第一蚀刻处理中,通过不完全去除牺牲层158R、牺牲层158G及牺牲层158B而残留厚度变薄的状态的牺牲层158R、牺牲层158G及牺牲层158B,可以防止在该加热处理中有机化合物层103R、有机化合物层103G及有机化合物层103B受到损伤而劣化。由此,可以提高发光器件的可靠性。
接着,如图10A所示,将绝缘层127用作掩模,进行蚀刻处理,去除牺牲层158R、牺牲层158G及牺牲层158B的一部分。由此,在牺牲层158R、牺牲层158G及牺牲层158B的每一个中形成开口,有机化合物层103R、有机化合物层103G、有机化合物层103B及导电层152C的顶面露出。注意,以下有时将该蚀刻处理称为第二蚀刻处理。
无机绝缘层125的端部被绝缘层127覆盖。此外,图10A示出牺牲层158G的端部的一部分(具体而言,通过第一蚀刻处理形成的锥形形状的部分)被绝缘层127覆盖且通过第二蚀刻处理形成的锥形形状的部分露出的例子。
另外,利用湿蚀刻进行第二蚀刻处理。通过利用湿蚀刻法,与利用干蚀刻法的情况相比,可以减少有机化合物层103R、有机化合物层103G及有机化合物层103B受到的损伤。例如,湿蚀刻可以使用碱性溶液或酸性溶液进行。为了防止有机化合物层103溶解,湿蚀刻优选使用水溶液进行。
接着,如图10B所示,在有机化合物层103R、有机化合物层103G、有机化合物层103B、导电层152C及绝缘层127上形成公共电极155。公共电极155可以通过利用溅射法或真空蒸镀法等的方法形成。此时,如图4B所示,也可以将有机化合物层103形成为第一EL层104和第二EL层105的叠层结构,在其上形成公共电极155。
接着,如图10C所示,在公共电极155上形成保护层131。保护层131可以通过真空蒸镀法、溅射法、CVD法或ALD法等方法形成。
接着,使用树脂层122在保护层131上贴合衬底120,由此可以制造显示装置。如上所述,在本发明的一个方式的显示装置的制造方法中,以包括与导电层151的侧面重叠的区域的方式设置绝缘层156,且以覆盖导电层151及绝缘层156的方式形成导电层152。由此,可以提高显示装置的成品率,且可以抑制不良发生。
如上所述,在本发明的一个式的显示装置的制造方法中,岛状的第一EL层104R、岛状的第一EL层104G及岛状的第一EL层104B不使用高精细金属掩模版形成而是在一个面上沉积膜之后进行加工来形成的,所以可以以均匀的厚度形成岛状层。并且,可以实现高清晰的显示装置或高开口率的显示装置。此外,即使清晰度或开口率高且子像素间距离极短,也可以抑制在相邻的子像素中有机化合物层103R、有机化合物层103G及有机化合物层103B彼此接触。因此,可以抑制在子像素间发生泄漏电流。由此,可以防止串扰来实现对比度极高的显示装置。另外,即使是包括利用光刻法制造的串联型发光器件的显示装置,也可以提供良好特性的显示装置。
实施方式4
在本实施方式中说明本发明的一个方式的显示装置。
本实施方式的显示装置可以为高清晰的显示装置。因此,例如可以将本实施方式的显示装置用作手表型及手镯型等信息终端设备(可穿戴设备)的显示部以及头戴显示器(HMD)等VR用设备及眼镜型AR用设备等可戴在头上的可穿戴设备的显示部。
另外,本实施方式的显示装置可以为高分辨率的显示装置或大型显示装置。因此,例如可以将本实施方式的显示装置用作如下装置的显示部:具有较大的屏幕的电子设备诸如电视装置、台式或笔记本型个人计算机、用于计算机等的显示器、数字标牌及弹珠机等大型游戏机等;数码相机;数字视频摄像机;数码相框;移动电话机;便携式游戏机;便携式信息终端;以及声音再现装置。
[显示模块]
图11A是显示模块280的立体图。显示模块280包括显示装置100A及FPC290。注意,显示模块280所包括的显示装置不局限于显示装置100A,也可以是将在后面说明的显示装置100B及显示装置100E中的任意个。
显示模块280包括衬底291及衬底292。显示模块280包括显示部281。显示部281是显示模块280中的图像显示区域,并可以看到来自设置在下述像素部284中的各像素的光。
图11B是衬底291一侧的结构的立体示意图。衬底291上层叠有电路部282、电路部282上的像素电路部283及该像素电路部283上的像素部284。此外,衬底291的不被像素部284重叠的部分上设置有用来连接到FPC290的端子部285。端子部285与电路部282通过由多个布线构成的布线部286电连接。
像素部284包括周期性地排列的多个像素284a。图11B的右侧示出一个像素284a的放大图。像素284a可以采用在上述实施方式中说明的各种结构。图11B示出像素284a具有与图4A及图4B所示的像素178同样的结构的情况的例子。
像素电路部283包括周期性地排列的多个像素电路283a。
一个像素电路283a控制一个像素284a所包括的多个元件的驱动。
电路部282包括用于驱动像素电路部283的各像素电路283a的电路。例如,优选包括栅极线驱动电路和源极线驱动电路中的一方或双方。此外,还可以具有运算电路、存储电路和电源电路等中的至少一个。
FPC290用作从外部向电路部282供给视频信号或电源电位等的布线。此外,也可以在FPC290上安装IC。
显示模块280可以采用像素部284的下侧层叠有像素电路部283和电路部282中的一方或双方的结构,所以可以使显示部281具有极高的开口率(有效显示面积比)。
这种高清晰的显示模块280适合用于HMD等VR用设备或眼镜型AR用设备。例如,因为显示模块280具有极高清晰度的显示部281,所以在透过透镜观看显示模块280的显示部的结构中,即使用透镜放大显示部也使用者不能看到像素,由此可以实现具有高度沉浸感的显示。此外,显示模块280还可以应用于具有相对较小型的显示部的电子设备。
[显示装置100A]
图12A所示的显示装置100A包括衬底301、发光器件130R、发光器件130G、发光器件130B、电容器240及晶体管310。
衬底301相当于图11A及图11B中的衬底291。晶体管310是在衬底301中具有沟道形成区域的晶体管。作为衬底301,例如可以使用如单晶硅衬底等半导体衬底。晶体管310包括衬底301的一部分、导电层311、低电阻区域312、绝缘层313及绝缘层314。导电层311被用作栅电极。绝缘层313位于衬底301与导电层311之间,并被用作栅极绝缘层。低电阻区域312是衬底301中掺杂有杂质的区域,并被用作源极或漏极。绝缘层314覆盖导电层311的侧面。
此外,在相邻的两个晶体管310之间,以嵌入衬底301的方式设置有元件分离层315。
此外,以覆盖晶体管310的方式设置有绝缘层261,并绝缘层261上设置有电容器240。
电容器240包括导电层241、导电层245及位于它们之间的绝缘层243。导电层241用作电容器240中的一个电极,导电层245用作电容器240中的另一个电极,并且绝缘层243用作电容器240的介电质。
导电层241设置在绝缘层261上,并嵌入于绝缘层254中。导电层241通过嵌入于绝缘层261中的插头271与晶体管310的源极和漏极中的一个电连接。绝缘层243以覆盖导电层241的方式设置。导电层245设置在隔着绝缘层243与导电层241重叠的区域中。
以覆盖电容器240的方式设置有绝缘层255,绝缘层255上设置有绝缘层174,绝缘层174上设置有绝缘层175。在绝缘层175上设置发光器件130R、发光器件130G及发光器件130B。在相邻的发光器件间的区域中设置绝缘物。
以包括与导电层151R的侧面重叠的区域的方式设置绝缘层156R,以包括与导电层151G的侧面重叠的区域的方式设置绝缘层156G,以包括与导电层151B的侧面重叠的区域的方式设置绝缘层156B。此外,以覆盖导电层151R及绝缘层156R的方式设置导电层152R,以覆盖导电层151G及绝缘层156G的方式设置导电层152G,以覆盖导电层151B及绝缘层156B的方式设置导电层152B。牺牲层158R位于有机化合物层103R上,牺牲层158G位于有机化合物层103G上,牺牲层158B位于有机化合物层103B上。
导电层151R、导电层151G及导电层151B通过嵌入于绝缘层243、绝缘层255、绝缘层174及绝缘层175中的插头256、嵌入于绝缘层254中的导电层241及嵌入于绝缘层261中的插头271与晶体管310的源极和漏极中的一方电连接。插头可以使用各种导电材料。
此外,发光器件130R、发光器件130G及发光器件130B上设置有保护层131。保护层131上由树脂层122贴合衬底120。发光器件130至衬底120的构成要素的详细内容可以参照实施方式3。衬底120相当于图11A的衬底292。
图12B示出图12A所示的显示装置100A的变形例子。图12B所示的显示装置包括着色层132R、着色层132G及着色层132B,发光器件130具有重叠于着色层132R、着色层132G和着色层132B中的一个的区域。在图12B所示的显示装置中,发光器件130例如可以发射白色光。另外,例如,着色层132R、着色层132G及着色层132B分别可以透过红色光、绿色光及蓝色光。
[显示装置100B]
图13示出显示装置100B的立体图,图14示出显示装置100B的截面图。
显示装置100B具有贴合衬底352与衬底351的结构。在图13中,以虚线表示衬底352。
显示装置100B包括像素部177、连接部140、电路356及布线355等。图13示出显示装置100B安装有IC354及FPC353的例子。因此,也可以将图13所示的结构称为包括显示装置100B、IC(集成电路)及FPC的显示模块。在此,安装有FPC等连接器的显示装置的衬底或安装有IC的该衬底被称为显示模块。
连接部140设置在像素部177的外侧。连接部140也可以为一个或多个。在连接部140中,发光器件的公共电极与导电层电连接,可以对公共电极供电。
作为电路356,例如可以使用扫描线驱动电路。
布线355具有对像素部177及电路356供应信号及电力的功能。该信号及电力从外部经由FPC353输入到布线355或者从IC354输入到布线355。
图13示出通过COG(Chip On Glass)方式或COF(Chip on Film)方式等在衬底351上设置IC354的例子。作为IC354,例如可以使用包括扫描线驱动电路或信号线驱动电路等的IC。注意,显示装置100B及显示模块不一定必须设置有IC。此外,例如也可以将IC利用COF方式安装于FPC。
图14示出显示装置100B的包括FPC353的区域的一部分、电路356的一部分、像素部177的一部分、连接部140的一部分及包括端部的区域的一部分的截面的一个例子。
[显示装置100C]
图14所示的显示装置100C在衬底351与衬底352之间包括晶体管201、晶体管205、发射红色光的发光器件130R、发射绿色光的发光器件130G以及发射蓝色光的发光器件130B等。
发光器件130R、发光器件130G及发光器件130B的详细内容可以参照实施方式1至实施方式3。
发光器件130R包括导电层224R、导电层224R上的导电层151R以及导电层151R上的导电层152R。发光器件130G包括导电层224G、导电层224G上的导电层151G以及导电层151G上的导电层152G。发光器件130B包括导电层224B、导电层224B上的导电层151B以及导电层151B上的导电层152B。
导电层224R通过设置在绝缘层214中的开口与晶体管205所包括的导电层222b连接。导电层151R的端部位于导电层224R的端部外侧。以包括与导电层151R的侧面接触的区域的方式设置绝缘层156R,以覆盖导电层151R及绝缘层156R的方式设置导电层152R。
发光器件130G中的导电层224G、导电层151G、导电层152G、绝缘层156G及发光器件130B中的导电层224B、导电层151B、导电层152B、绝缘层156B与发光器件130R中的导电层224R、导电层151R、导电层152R、绝缘层156R同样,所以省略详细说明。
导电层224R、导电层224G及导电层224B中以覆盖设置在绝缘层214中的开口的方式形成有凹部。该凹部填充有层128。
层128具有使导电层224R、导电层224G及导电层224B的凹部平坦化的功能。导电层224R、导电层224G、导电层224B及层128上设置有与导电层224R、导电层224G及导电层224B电连接的导电层151R、导电层151G及导电层151B。因此,与导电层224R、导电层224G及导电层224B的凹部重叠的区域也可以被用作发光区域,可以提高像素的开口率。
层128也可以为绝缘层或导电层。层128可以适当地使用各种无机绝缘材料、有机绝缘材料及导电材料。尤其是,层128优选使用绝缘材料形成,更优选使用有机绝缘材料形成。层128例如可以使用上述可用于绝缘层127的有机绝缘材料。
发光器件130R、发光器件130G及发光器件130B上设置有保护层131。保护层131和衬底352由粘合层142粘合。衬底352设置有遮光层157。发光器件130的密封可以采用固体密封结构或中空密封结构等。在图14中,衬底352与衬底351之间的空间被粘合层142填充,即采用固体密封结构。或者,也可以使用惰性气体(氮或氩等)填充该空间,即采用中空密封结构。此时,粘合层142也可以以不与发光器件重叠的方式设置。另外,也可以使用与设置为框状的粘合层142不同的树脂填充该空间。
图14示出如下例子:连接部140包括加工与导电层224R、导电层224G及导电层224B相同的导电膜而得的导电层224C、加工与导电层151R、导电层151G及导电层151B相同的导电膜而得的导电层151C以及加工与导电层152R、导电层152G及导电层152B相同的导电膜而得的导电层152C。此外,图14示出以包括与导电层151C的侧面重叠的区域的方式设置绝缘层156C的例子。
显示装置100B是顶部发射型显示装置。发光器件将光发射到衬底352一侧。衬底352优选使用对可见光的透过性高的材料。在发光器件发射红外光或近红外光时,优选使用对它们的透过性高的材料。像素电极包含反射可见光的材料,对置电极(公共电极155)包含透过可见光的材料。
在衬底351上依次设置有绝缘层211、绝缘层213、绝缘层215及绝缘层214。绝缘层211的一部分用作各晶体管的栅极绝缘层。绝缘层213的一部分用作各晶体管的栅极绝缘层。绝缘层215以覆盖晶体管的方式设置。绝缘层214以覆盖晶体管的方式设置,并被用作平坦化层。此外,对栅极绝缘层的个数及覆盖晶体管的绝缘层的个数没有特别的限制,既可以为一个,又可以为两个以上。
作为绝缘层211、绝缘层213及绝缘层215优选使用无机绝缘膜。
用作平坦化层的绝缘层214优选使用有机绝缘层。
晶体管201及晶体管205包括:用作栅极的导电层221;用作栅极绝缘层的绝缘层211;用作源极及漏极的导电层222a及导电层222b;半导体层231;用作栅极绝缘层的绝缘层213;以及用作栅极的导电层223。
衬底351的不被衬底352重叠的区域中设置有连接部204。在连接部204中,晶体管201的源电极或漏电极通过导电层166及连接层242与FPC572电连接。示出如下例子:导电层166具有加工与导电层224R、导电层224G及导电层224B相同的导电膜而得的导电膜、加工与导电层151R、导电层151G及导电层151B相同的导电膜而得的导电膜和加工与导电层152R、导电层152G及导电层152B相同的导电膜而得的导电膜的叠层结构。在连接部204的顶面上露出导电层166。因此,通过连接层242可以使连接部204与FPC353电连接。
优选在衬底352的衬底351一侧的面设置遮光层157。遮光层157可以设置在相邻的发光器件之间、连接部140及电路356等中。此外,可以在衬底352的外侧配置各种光学构件。
衬底351及衬底352各自可以采用可用于衬底120的材料。
作为粘合层142,可以使用可用于树脂层122的材料。
作为连接层242,可以使用各向异性导电膜(ACF:Anisotropic ConductiveFilm)、各向异性导电膏(ACP:Anisotropic Conductive Paste)等。
[显示装置100D]
图15所示的显示装置100D与图14所示的显示装置100C的主要不同之处在于显示装置100D为底部发射型显示装置。
发光器件所发射的光发射到衬底351一侧。衬底351优选使用对可见光具有高透过性的材料。另一方面,对用于衬底352的材料的透光性没有限制。
优选在衬底351与晶体管201之间及衬底351与晶体管205之间形成遮光层。图15示出衬底351上设置有遮光层157,遮光层上设置有绝缘层153,绝缘层153上设置有晶体管201、205等的例子。
发光器件130R包括导电层112R、导电层112R上的导电层126R以及导电层126R上的导电层129R。
发光器件130B包括导电层112B、导电层112B上的导电层126B以及导电层126B上的导电层129B。
导电层112R、112B、126R、126B、129R、129B都使用对可见光具有高透过性的材料。作为公共电极155优选使用反射可见光的材料。
注意,虽然图15中未图示发光器件130G,但也设置有发光器件130G。
另外,图15等示出层128的顶面具有平坦部的例子,但是层128的形状没有特别的限制。
[显示装置100E]
图16所示的显示装置100E是图14所示的显示装置100C的变形例子,显示装置100E与显示装置100C的主要不同之处在于显示装置100E包括着色层132R、着色层132G及着色层132B。
在显示装置100E中,发光器件130具有重叠于着色层132R、着色层132G和着色层132B中的一个的区域。着色层132R、着色层132G及着色层132B可以设置在衬底352的衬底351一侧的面上。着色层132R的端部、着色层132G的端部及着色层132B的端部可以重叠于遮光层157。
在显示装置100E中,发光器件130例如可以发射白色光。另外,例如,着色层132R、着色层132G及着色层132B分别可以透过红色光、绿色光及蓝色光。另外,显示装置100E也可以采用在保护层131与粘合层142之间设置着色层132R、着色层132G及着色层132B的结构。
图14及图16等示出层128的顶面具有平坦部的例子,但是对层128的形状没有特别的限制。
本实施方式可以与其他实施方式或实施例适当地组合。此外,在本说明书中,在一个实施方式中示出多个结构例子的情况下,可以适当地组合该结构例子。
实施方式5
在本实施方式中说明本发明的一个方式的电子设备。
本实施方式的电子设备在显示部中包括本发明的一个方式的显示装置。本发明的一个方式的显示装置具有高显示性能,并容易实现高清晰化及高分辨率化。因此,可以用于各种电子设备的显示部。
作为电子设备,例如除了电视装置、台式或笔记本型个人计算机、用于计算机等的显示器、数字标牌、弹珠机等大型游戏机等具有较大的屏幕的电子设备以外,还可以举出数码相机、数码摄像机、数码相框、移动电话机、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置等。
特别是,因为本发明的一个方式的显示装置可以提高清晰度,所以可以适合用于包括较小的显示部的电子设备。作为这种电子设备可以举出手表型及手镯型信息终端设备(可穿戴设备)、可戴在头上的可穿戴设备诸如头戴显示器等VR用设备、眼镜型AR用设备及MR用设备等。
本实施方式的电子设备也可以包括传感器(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)。
参照图17A至图17D说明可戴在头上的可穿戴设备的一个例子。
图17A所示的电子设备700A以及图17B所示的电子设备700B都包括一对显示面板751、一对外壳721、通信部(未图示)、一对安装部723、控制部(未图示)、成像部(未图示)、一对光学构件753、边框757以及一对鼻垫758。
显示面板751可以应用本发明的一个方式的显示装置。由此,可以实现可靠性高的电子设备。
电子设备700A及电子设备700B都可以将由显示面板751显示的图像投影于光学构件753中的显示区域756。因为光学构件753具有透光性,所以使用者可以与通过光学构件753看到的透过图像重叠地看到显示于显示区域的图像。
电子设备700A及电子设备700B上作为成像部也可以设置有能够拍摄前方的照相机。另外,通过在电子设备700A及电子设备700B设置陀螺仪传感器等的加速度传感器,可以检测使用者的头部朝向并将对应该方向的图像显示在显示区域756上。
通信部具有无线通信装置,通过该无线通信装置例如可以供应影像信号。另外,代替无线通信装置或者除了无线通信装置以外还可以包括能够连接供应影像信号及电源电位的电缆的连接器。
另外,电子设备700A以及电子设备700B设置有电池,可以以无线方式和有线方式中的一方或双方进行充电。
外壳721也可以设置有触摸传感器模块。
作为触摸传感器模块,可以使用各种触摸传感器。例如,可以采用静电电容方式、电阻膜方式、红外线方式、电磁感应方式、表面声波式、光学方式等各种方式。尤其是,优选将静电电容方式或光学方式的传感器应用于触摸传感器模块。
图17C所示的电子设备800A以及图17D所示的电子设备800B都包括一对显示部820、外壳821、通信部822、一对安装部823、控制部824、一对成像部825以及一对透镜832。
显示部820可以应用本发明的一个方式的显示装置。由此,可以实现可靠性高的电子设备。
显示部820设置在外壳821内部的通过透镜832能看到的位置上。另外,通过在一对显示部820的每一个上显示不同图像,可以进行利用视差的三维显示。
电子设备800A及电子设备800B优选具有一种机构,其中能够调整透镜832及显示部820的左右位置,以根据使用者的眼睛的位置使透镜832及显示部820位于最合适的位置上。
使用者可以使用安装部823将电子设备800A或电子设备800B装在头上。
成像部825具有取得外部的信息的功能。可以将成像部825所取得的数据输出到显示部820。在成像部825中可以使用图像传感器。另外,也可以设置多个摄像头以能够对应望远及广角等多种视角。
电子设备800A也可以包括被用作骨传导耳机的振动机构。
电子设备800A以及电子设备800B也可以都包括输入端子。可以将供应来自影像输出设备等的影像信号以及用于对设置在电子设备内的电池进行充电的电力等的电缆连接到输入端子。
本发明的一个方式的电子设备也可以具有与耳机750进行无线通信的功能。
另外,电子设备也可以包括耳机部。图17B所示的电子设备700B包括耳机部727。连接耳机部727和控制部的布线的一部分也可以配置在外壳721或安装部723的内部。
同样,图17D所示的电子设备800B包括耳机部827。例如,可以采用以有线方式连接耳机部827和控制部824的结构。
如此,作为本发明的一个方式的电子设备,眼镜型(电子设备700A以及电子设备700B等)和护目镜型(电子设备800A以及电子设备800B等)的双方都是优选的。
图18A所示的电子设备6500是可以被用作智能手机的便携式信息终端设备。
电子设备6500包括外壳6501、显示部6502、电源按钮6503、按钮6504、扬声器6505、麦克风6506、照相机6507及光源6508等。显示部6502具有触摸面板功能。
显示部6502可以使用本发明的一个方式的显示装置。由此,可以实现可靠性高的电子设备。
图18B是包括外壳6501的麦克风6506一侧的端部的截面示意图。
外壳6501的显示面一侧设置有具有透光性的保护构件6510,被外壳6501及保护构件6510包围的空间内设置有显示面板6511、光学构件6512、触摸传感器面板6513、印刷电路板6517、电池6518等。
显示面板6511、光学构件6512及触摸传感器面板6513使用粘合层(未图示)固定到保护构件6510。
在显示部6502的外侧的区域中,显示面板6511的一部分叠回,且该叠回部分连接有FPC6515。FPC6515安装有IC6516。FPC6515与设置于印刷电路板6517的端子连接。
显示面板6511可以使用本发明的一个方式的显示装置。由此,可以实现极轻量的电子设备。此外,由于显示面板6511极薄,所以可以在抑制电子设备的厚度的情况下安装大容量的电池6518。此外,通过折叠显示面板6511的一部分以在像素部的背面设置与FPC6515的连接部,可以实现窄边框的电子设备。
图18C示出电视装置的一个例子。在电视装置7100中,外壳7171中组装有显示部7000。在此示出利用支架7173支撑外壳7171的结构。
显示部7000可以使用本发明的一个方式的显示装置。由此,可以实现可靠性高的电子设备。
可以通过利用外壳7171所具备的操作开关以及另外提供的遥控操作机7151进行图18C所示的电视装置7100的操作。
图18D示出笔记本型个人计算机的一个例子。笔记本型个人计算机7200包括外壳7211、键盘7212、指向装置7213及外部连接端口7214等。外壳7211中组装有显示部7000。
显示部7000可以使用本发明的一个方式的显示装置。由此,可以实现可靠性高的电子设备。
图18E和图18F示出数字标牌的一个例子。
图18E所示的数字标牌7300包括外壳7301、显示部7000及扬声器7303等。此外,还可以包括LED灯、操作键(包括电源开关或操作开关)、连接端子、各种传感器、麦克风等。
图18F示出设置于圆柱状柱子7401上的数字标牌7400。数字标牌7400包括沿着柱子7401的曲面设置的显示部7000。
在图18E和图18F中,可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部7000。由此,可以实现可靠性高的电子设备。
显示部7000越大,一次能够提供的信息量越多。显示部7000越大,越容易吸引人的注意,例如可以提高广告宣传效果。
如图18E和图18F所示,数字标牌7300或数字标牌7400优选可以通过无线通信与使用者所携带的智能手机等信息终端设备7311或信息终端设备7411联动。
图19A至图19G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)、麦克风9008等。
图19A至图19G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、动态图像及文字图像等)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;读出储存在存储介质中的程序或数据并进行处理的功能;等。
下面,详细地说明图19A至图19G所示的电子设备。
图19A是示出便携式信息终端9171的立体图。可以将便携式信息终端9171例如用作智能手机。注意,在便携式信息终端9171中,也可以设置扬声器9003、连接端子9006、传感器9007等。另外,作为便携式信息终端9171,可以将文字或图像信息显示在其多个面上。在图19A中示出显示三个图标9050的例子。另外,可以将以虚线的矩形示出的信息9051显示在显示部9001的其他面上。作为信息9051的一个例子,可以举出提示收到电子邮件、SNS、电话等的信息;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;以及电波强度等。或者,可以在显示有信息9051的位置上显示图标9050等。
图19B是示出便携式信息终端9172的立体图。便携式信息终端9172具有将信息显示在显示部9001的三个以上的面上的功能。在此,示出信息9052、信息9053、信息9054分别显示于不同的面上的例子。例如,在将便携式信息终端9172放在上衣口袋里的状态下,使用者能够确认显示在从便携式信息终端9172的上方看到的位置上的信息9053。
图19C是示出平板终端9173的立体图。平板终端9173例如可以执行移动电话、电子邮件及文章的阅读和编辑、播放音乐、网络通信、计算机游戏等各种应用软件。平板终端9173在外壳9000的正面包括显示部9001、照相机9002、麦克风9008及扬声器9003,在外壳9000的左侧面包括用作操作用按钮的操作键9005,并且在底面包括连接端子9006。
图19D是示出手表型便携式信息终端9200的立体图。可以将便携式信息终端9200例如用作智能手表(注册商标)。另外,显示部9001的显示面弯曲,可沿着其弯曲的显示面进行显示。此外,便携式信息终端9200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,通过利用连接端子9006,便携式信息终端9200可以与其他信息终端进行数据传输或进行充电。充电也可以通过无线供电进行。
图19E至图19G是示出可以折叠的便携式信息终端9201的立体图。另外,图19E是将便携式信息终端9201展开的状态的立体图,图19G是折叠的状态的立体图,图19F是从图19E的状态和图19G的状态中的一个转换成另一个时中途的状态的立体图。便携式信息终端9201在折叠状态下可携带性好,而在展开状态下因为具有无缝拼接较大的显示区域所以显示的浏览性强。便携式信息终端9201所包括的显示部9001被由铰链9055连结的三个外壳9000支撑。显示部9001例如可以在曲率半径0.1mm以上且150mm以下的范围弯曲。
本实施方式可以与其他实施方式或实施例适当地组合。此外,在本说明书中,在一个实施方式中示出多个结构例子的情况下,可以适当地组合该结构例子。
实施例1
在本实施例中,说明本发明的一个方式的发光器件1-1、发光器件1-2及作为比较发光器件的发光器件1-3的详细制造方法及特性。
以下示出本实施例中使用的主要化合物的结构式。
[化学式9]
(发光器件1-1的制造方法)
首先,在玻璃衬底上通过溅射法从衬底一侧依次沉积作为反射电极的厚度为100nm的银(Ag)和作为透明电极的厚度为10nm的包含氧化硅的铟锡氧化物(ITSO),以2mm×2mm的尺寸形成第一电极101。透明电极被用作阳极,与上述反射电极组合而被视为第一电极101。
接着,作为用来在衬底上形成发光器件的预处理,用水洗涤衬底表面,以200℃烘烤1小时,然后进行370秒的UV臭氧处理。
然后,将衬底放入其内部被减压到1×10-4Pa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分钟的真空烘烤,然后衬底冷却30分钟左右。
接着,以使形成有第一电极101的面朝下的方式将衬底固定在设置在真空蒸镀装置内的支架上,通过蒸镀法在第一电极101上以由上述结构式(i)表示的N-(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)和以分子量672包含氟的电子受体材料(OCHD-003)的重量比为1:0.03(=PCBBiF:OCHD-003)且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,由此形成空穴注入层111。
在空穴注入层111上以厚度为20nm的方式蒸镀PCBBiF,由此形成第一空穴传输层。
接着,在第一空穴传输层上以由上述结构式(ii)表示的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)、由上述结构式(iii)表示的9-(2-萘基)-9’-苯基-9H,9’H-3,3’-联咔唑(简称:βNCCP)和由上述结构式(iv)表示的[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))的重量比为0.5:0.5:0.1(=4,8mDBtP2Bfpm:βNCCP:Ir(ppy)2(mbfpypy-d3))且厚度为40nm的方式进行共蒸镀,由此形成第一发光层。
然后,以厚度为25nm的方式蒸镀由上述结构式(v)表示的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),由此形成第一电子传输层。
在形成第一电子传输层之后,以由上述结构式(vi)表示的2,2’-(1,3-亚苯基)双(9-苯基-1,10-菲咯啉)(简称:mPPhen2P)和由上述结构式(vii)表示的1-(9,9’-螺二[9H-芴]-2-基)-1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶(简称:2hppSF)的重量比为1:1(=mPPhen2P:2hppSF)且厚度为5nm的方式进行共蒸镀,以厚度为2nm的方式蒸镀由上述结构式(viii)表示的铜酞菁(简称:CuPc),并且以PCBBiF和OCHD-003的重量比为1:0.15(=PCBBiF:OCHD-003)且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,由此形成中间层。
在中间层上以厚度为40nm的方式蒸镀PCBBiF,由此形成第二空穴传输层。
在第二空穴传输层上以4,8mDBtP2Bfpm、βNCCP和Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)的重量比为0.5:0.5:0.1(=4,8mDBtP2Bfpm:βNCCP:Ir(ppy)2(mbfpypy-d3))且厚度为40nm的方式进行共蒸镀,由此形成第二发光层。
然后,以厚度为20nm的方式蒸镀2mPCCzPDBq,并且以厚度为20nm的方式蒸镀mPPhen2P,由此形成第二电子传输层。
在第二电子传输层上以氟化锂(LiF)和镱(Yb)的体积比为2:1(=LiF:Yb)且厚度为1.5nm的方式进行共蒸镀,然后以银(Ag)和镁(Mg)的体积比为1:0.1且厚度为15nm的方式进行共蒸镀,来形成第二电极102,由此制造本发明的一个方式的发光器件。另外,在第二电极102上作为盖层以厚度为70nm的方式沉积由上述结构式(ix)表示的4,4’,4”-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并噻吩)(简称:DBT3P-II),由此提高光提取效率。
接着,以不使发光器件暴露于大气的方式使用玻璃衬底进行密封处理(将UV固化密封材料涂敷在器件的周围,以不对发光器件照射UV而只对密封材料照射UV,在大气压下以80℃进行热处理1小时),由此形成发光器件1-1。
(发光器件1-2的制造方法)
发光器件1-2将发光器件1-1中的第一电子传输层换为由上述结构式(x)表示的2-[4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-3,1’-联苯-1-基]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2mpPCBPDBq),除此以外都与发光器件1-1同样地制造。
(发光器件1-3的制造方法)
发光器件1-3将发光器件1-1中的第一电子传输层换为由上述结构式(xi)表示的2-[3-(3’-二苯并噻吩-4-基)联苯]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2mDBTBPDBq-II),除此以外都与发光器件1-1同样地制造。
以下示出发光器件1-1至发光器件1-3的器件结构以及用于第一发光层及第一电子传输层的有机化合物的HOMO能级及LUMO能级。
注意,HOMO能级及LUMO能级的值通过循环伏安(CV)测定求出。
在循环伏安(CV)测量中,根据通过改变工作电极相对于参考电极的电位而得到的氧化峰电位(Epa)及还原峰电位(Epc)算出HOMO能级及LUMO能级的值(E)。在测量中,从正方向的电位扫描算出HOMO能级,从负方向的电位扫描算出LUMO能级。此外,测量中的扫描速度为0.1V/s。
具体而言,从通过材料的循环伏安图得到的氧化峰电位(Epa)及还原峰电位(Epc)算出标准氧化还原电位(Eo)(=(Epa+Epc)/2),从参考电极的相对于真空能级的势能(Ex)减去该标准氧化还原电位(Eo),由此可以分别算出HOMO能级及LUMO能级的值(E)(=Ex-Eo)。
注意,上述示出获得可逆的氧化还原波的情况,在获得不可逆的氧化还原波的情况下,将从氧化峰电位(Epa)减去一定值(0.1eV)的值假设为还原峰电位(Epc),算出小数点后一位的标准氧化还原电位(Eo),由此算出HOMO能级。此外,将对还原峰电位(Epc)加上一定值(0.1eV)的值假设为氧化峰电位(Epa),算出小数点后一位的标准氧化还原电位(Eo),由此算出LUMO能级。
[表2]
[表3]
[表4]
如此,发光器件1-1及发光器件1-2将HOMO能级为-5.9eV以上且-5.0eV以下的有机化合物用于第一电子传输层。此外,在中间层形成有mPPhen2P:2hppSF=1:1的第一层,这个膜为阻挡空穴的膜。此外,2hppSF是具有pKa8以上的强碱性的有机化合物,其酸解离常数pKa为13.95。此外,将LUMO能级为-3.0eV以上且-2.0eV以下的具有电子传输性的有机化合物的mPPhen2P用于第一层。
在此,通过将在石英衬底上以mPPhen2P和2hppSF的重量比为1:1(=mPPhen2P:2hppSF)且厚度为50nm的方式进行共蒸镀的薄膜的电子自旋共振波谱在室温下进行测定,可确认到:在g值为2.00附近时几乎没有观测到信号;自旋密度低于检测下限的8×1016spins/cm3。此外,使用电子自旋共振测量仪E500型(Bruker公司制造)进行利用ESR法的电子自旋共振波谱测量。上述测量在室温下进行,谐振频率为9.56GHz,输出为1mW,调制磁场为50mT,调制宽度为0.5mT,时间常数为0.04秒钟,扫描时间为1分钟。由此可以说2hppSF对mPPhen2P不呈现电子供给性。
此外,第二层是包含具有空穴传输性的有机化合物的PCBBiF及呈现电子受体性的OCHD-003的层,并是通过施加电压而分离电荷的电荷产生层。
在此,通过将在石英衬底上以PCBBiF和OCHD-003的重量比为1:0.1(PCBBiF:OCHD-003)且厚度为100nm的方式进行共蒸镀的薄膜的电子自旋共振波谱在室温下进行测定,可确认到:在g值为2.00附近时观测到信号;自旋密度为5×1019spins/cm3。此外,使用电子自旋共振测量仪JES FA300型(日本电子株式会社制造)进行利用ESR法的电子自旋共振波谱测量。上述测量在室温下进行,谐振频率为9.18GHz,输出为1mW,调制磁场为50mT,调制宽度为0.5mT,时间常数为0.03秒钟,扫描时间为1分钟。由此,OCHD-003对PCBBiF呈现电子供给性,包含PCBBiF和OCHD-003的层被用作电荷产生层。
图21示出发光器件1-1至发光器件1-3的亮度-电流密度特性,图22示出其电流效率-亮度特性,图23示出其亮度-电压特性,图24示出其电流密度-电压特性,图25示出其外部量子效率-亮度特性,图26示出其发射光谱。此外,表5示出上述发光器件的1000cd/m2附近的主要特性。注意,使用分光辐射计(拓普康公司制造、SR-UL1R)在常温下测量亮度、CIE色度及发射光谱。此外,外部量子效率使用利用分光辐射亮度计测量的亮度及发射光谱且在假设配光特性为朗伯特型的条件下算出。
[表5]
从图26(光谱)可知发光器件1-1至发光器件1-3都发射来源于Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)的绿色光。此外,从图22(电流效率)或图25(外部量子效率)可知发光器件1-1至发光器件1-3都用作串联型发光器件。
另一方面,从图23(亮度-电压特性)及图24(电流密度-电压特性)可知:第一电子传输层的结构与本发明的结构不同的发光器件1-3的驱动电压高;作为本发明的一个方式的发光器件的发光器件1-1及1-2为驱动电压低的具有良好特性的发光器件。
如此,通过采用本发明的结构,可以提供发光效率高且驱动电压低的具有良好特性的发光器件。
实施例2
在本实施例中,说明本发明的一个方式的发光器件2-1至发光器件2-5及作为比较发光器件的发光器件2-6的详细制造方法及特性。
以下示出本实施例中使用的主要化合物的结构式。
[化学式10]
[化学式11]
(发光器件2-1的制造方法)
首先,在玻璃衬底上通过溅射法从衬底一侧依次沉积作为反射电极的厚度为100nm的银(Ag)和作为透明电极的厚度为10nm的包含氧化硅的铟锡氧化物(ITSO),以2mm×2mm的尺寸形成第一电极101。透明电极被用作阳极,与上述反射电极组合而被视为第一电极101。
接着,作为用来在衬底上形成发光器件的预处理,用水洗涤衬底表面,以200℃烘烤1小时,然后进行370秒的UV臭氧处理。
然后,将衬底放入其内部被减压到1×10-4Pa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分钟的真空烘烤,然后衬底冷却30分钟左右。
接着,以使形成有第一电极101的面朝下的方式将衬底固定在设置在真空蒸镀装置内的支架上,通过蒸镀法在第一电极101上以由上述结构式(i)表示的N-(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)和以分子量672包含氟的电子受体材料(OCHD-003)的重量比为1:0.03(=PCBBiF:OCHD-003)且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,由此形成空穴注入层111。
在空穴注入层111上以厚度为20nm的方式蒸镀PCBBiF,由此形成第一空穴传输层。
接着,在第一空穴传输层上以由上述结构式(ii)表示的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)、由上述结构式(iii)表示的9-(2-萘基)-9’-苯基-9H,9’H-3,3’-联咔唑(简称:βNCCP)和由上述结构式(iv)表示的[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))的重量比为0.5:0.5:0.1(=4,8mDBtP2Bfpm:βNCCP:Ir(ppy)2(mbfpypy-d3))且厚度为40nm的方式进行共蒸镀,由此形成第一发光层。
然后,以厚度为20nm的方式蒸镀由上述结构式(v)表示的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),由此形成第一电子传输层。
在形成第一电子传输层之后,以由上述结构式(vi)表示的2,2’-(1,3-亚苯基)双(9-苯基-1,10-菲咯啉)(简称:mPPhen2P)和由上述结构式(vii)表示的1-(9,9’-螺二[9H-芴]-2-基)-1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶(简称:2hppSF)的重量比为1:1(=mPPhen2P:2hppSF)且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,以厚度为2nm的方式蒸镀由上述结构式(viii)表示的铜酞菁(简称:CuPc),并且以PCBBiF和OCHD-003的重量比为1:0.15(=PCBBiF:OCHD-003)且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,由此形成中间层。
在中间层上以厚度为40nm的方式蒸镀PCBBiF,由此形成第二空穴传输层。
在第二空穴传输层上以4,8mDBtP2Bfpm、βNCCP和Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)的重量比为0.5:0.5:0.1(=4,8mDBtP2Bfpm:βNCCP:Ir(ppy)2(mbfpypy-d3))且厚度为40nm的方式进行共蒸镀,由此形成第二发光层。
然后,以厚度为20nm的方式蒸镀2mPCCzPDBq,并且以厚度为20nm的方式蒸镀mPPhen2P,由此形成第二电子传输层。
在第二电子传输层上以氟化锂(LiF)和镱(Yb)的体积比为2:1(=LiF:Yb)且厚度为1.5nm的方式进行共蒸镀,然后以银(Ag)和镁(Mg)的体积比为1:0.1且厚度为15nm的方式进行共蒸镀,来形成第二电极102,由此制造本发明的一个方式的发光器件。另外,在第二电极102上作为盖层以厚度为70nm的方式沉积由上述结构式(ix)表示的4,4’,4”-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并噻吩)(简称:DBT3P-II),由此提高光提取效率。
接着,以不使发光器件暴露于大气的方式使用玻璃衬底进行密封处理(将UV固化密封材料涂敷在器件的周围,以不对发光器件照射UV而只对密封材料照射UV,在大气压下以80℃进行热处理1小时),由此形成发光器件2-1。
(发光器件2-2的制造方法)
发光器件2-2以由上述结构式(xi)表示的2-[3-(3’-二苯并噻吩-4-基)联苯]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2mDBTBPDBq-II)和由上述结构式(xii)表示的N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]双(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)胺(简称:PCBFF)的重量比为1:1且厚度为20nm的方式进行共蒸镀,由此形成发光器件2-1中的第一电子传输层,除此以外都与发光器件2-1同样地制造。
(发光器件2-3的制造方法)
发光器件2-3以2mDBTBPDBq-II和由上述结构式(xiii)表示的4,4’-二苯基-4”-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(简称:PCBBi1BP)的重量比为1:1且厚度为20nm的方式进行共蒸镀,由此形成发光器件2-1中的第一电子传输层,除此以外都与发光器件2-1同样地制造。
(发光器件2-4的制造方法)
发光器件2-4以2mDBTBPDBq-II和由上述结构式(xiv)表示的9,9’-二苯基-9H,9’H-3,3’-联咔唑(简称:PCCP)的重量比为1:1且厚度为20nm的方式进行共蒸镀,由此形成发光器件2-1中的第一电子传输层,除此以外都与发光器件2-1同样地制造。
(发光器件2-5的制造方法)
发光器件2-5以2mDBTBPDBq-II和由上述结构式(xv)表示的9-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]菲(简称:PCPPn)的重量比为1:1且厚度为20nm的方式进行共蒸镀,由此形成发光器件2-1中的第一电子传输层,除此以外都与发光器件2-1同样地制造。
(发光器件2-6的制造方法)
发光器件2-6将发光器件2-1的第一电子传输层中的2mPCCzPDBq换为2mDBTBPDBq-II,除此以外都与发光器件2-1同样地制造。
以下示出发光器件2-1至发光器件2-6的器件结构以及主要使用的有机化合物的HOMO能级及LUMO能级。注意,与实施例1同样地,HOMO能级及LUMO能级的值通过循环伏安(CV)测定求出。
[表6]
[表7]
*2 | |
发光器件2-1 | 2mPCCzPDBq |
发光器件2-2 | 2mDBTBPDBq-II:PCBFF |
发光器件2-3 | 2mDBTBPDBq-II:PCBBi1BP |
发光器件2-4 | 2mDBTBPDBq-II:PCCP |
发光器件2-5 | 2mDBTBPDBq-II:PcPPn |
发光器件2-6 | 2mDBTBPDBq-II |
[表8]
如此,发光器件2-1及发光器件2-6是将一种材料用于第一电子传输层的发光器件,发光器件2-2至发光器件2-5是将两种有机化合物用于第一电子传输层的发光器件。
发光器件2-1将HOMO能级为-5.9eV以上且-5.0eV以下的有机化合物用于第一电子传输层。此外,发光器件2-2至发光器件2-5的第一电子传输层所包含的两种有机化合物中,HOMO能级最高的有机化合物的HOMO能级为-5.9eV以上且-5.0eV以下。另一方面,发光器件2-6中的用于第一电子传输层的有机化合物的HOMO能级为-6.22eV,即在-5.9eV以上且-5.0eV以下的范围外。
此外,将2hppSF用于在中间层中的第一层,其酸解离常数pKa为13.95,因此,上述发光器件2-1至发光器件2-6将具有pKa8以上的强碱性的有机化合物用于中间层。此外,将LUMO能级为-3.0eV以上且-2.0eV以下的具有电子传输性的有机化合物的mPPhen2P用于第一层。注意,作为第一层形成mPPhen2P:2hppSF=1:1的层,这个膜是阻挡空穴的膜。
在此,通过将在石英衬底上以mPPhen2P和2hppSF的重量比为1:1(=mPPhen2P:2hppSF)且厚度为50nm的方式进行共蒸镀的薄膜的电子自旋共振波谱在室温下进行测定,可确认到:在g值为2.00附近时几乎没有观测到信号;自旋密度低于检测下限的8×1016spins/cm3。此外,与实施例1同样地,使用电子自旋共振测量仪E500型(Bruker公司制造)进行利用ESR法的电子自旋共振波谱测量。由此可以说2hppSF对mPPhen2P不呈现电子供给性。
此外,第二层是包含具有空穴传输性的有机化合物的PCBBiF及呈现电子受体性的OCHD-003的层,并是通过施加电压而分离电荷的电荷产生层。
在此,通过将在石英衬底上以PCBBiF和OCHD-003的重量比为1:0.1(PCBBiF:OCHD-003)且厚度为100nm的方式进行共蒸镀的薄膜的电子自旋共振波谱在室温下进行测定,可确认到:在g值为2.00附近时观测到信号;自旋密度为5×1019spins/cm3。此外,与实施例1同样地,使用电子自旋共振测量仪JES FA300型(日本电子株式会社制造)进行利用ESR法的电子自旋共振波谱测量。由此,OCHD-003对PCBBiF呈现电子供给性,包含PCBBiF和OCHD-003的层被用作电荷产生层。
图27示出发光器件2-1至发光器件2-6的亮度-电流密度特性,图28示出其电流效率-亮度特性,图29示出其亮度-电压特性,图30示出其电流密度-电压特性,图31示出其外部量子效率-亮度特性,图32示出其发射光谱。此外,表9示出上述发光器件的1000cd/m2附近的主要特性。注意,使用分光辐射计(拓普康公司制造、SR-UL1R)在常温下测量亮度、CIE色度及发射光谱。此外,外部量子效率使用利用分光辐射亮度计测量的亮度及发射光谱且在假设配光特性为朗伯特型的条件下算出。
[表9]
从图32(光谱)可知发光器件2-1至发光器件2-6都发射来源于Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)的绿色光。此外,从图28(电流效率)或图31(外部量子效率)可知发光器件2-1至发光器件2-6都用作串联型发光器件。
另一方面,从图29(亮度-电压特性)及图30(电流密度-电压特性)可知:第一电子传输层的结构与本发明的结构不同的发光器件2-6的驱动电压高;作为本发明的一个方式的发光器件的发光器件2-1至发光器件2-5为驱动电压低的具有良好特性的发光器件。此外,在由具有电子传输性的材料和具有空穴传输性的材料的两个材料构成第一电子传输层的发光器件2-2至发光器件2-5的第一电子传输层所包含的两种有机化合物中,HOMO能级最高的有机化合物的HOMO能级越高,呈现越良好的驱动电压特性。这是第一层为阻挡空穴的层的串联型发光器件的特征。
但是,虽然将具有电子传输性和空穴传输性的双方的一种材料用作第一电子传输层的发光器件2-1的HOMO能级为-5.63eV左右,但是呈现比由多种材料构成第一电子传输层的所有的发光器件更良好的驱动电压特性。由此,构成第一电子传输层的材料优选为具有电子传输性和空穴传输性的双方的一种材料。
如此,通过采用本发明的结构,可以提供发光效率高且驱动电压低的具有良好特性的发光器件。
实施例3
在本实施例中,说明本发明的一个方式的发光器件3-1及发光器件3-2的详细制造方法及特性。
以下示出本实施例中使用的主要化合物的结构式。
[化学式12]
(发光器件3-1的制造方法)
首先,在玻璃衬底上通过溅射法从衬底一侧依次沉积作为反射电极的厚度为100nm的银(Ag)和作为透明电极的厚度为10nm的包含氧化硅的铟锡氧化物(ITSO),以2mm×2mm的尺寸形成第一电极101。透明电极被用作阳极,与上述反射电极组合而被视为第一电极101。
接着,作为用来在衬底上形成发光器件的预处理,用水洗涤衬底表面,以200℃烘烤1小时,然后进行370秒的UV臭氧处理。
然后,将衬底放入其内部被减压到1×10-4Pa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分钟的真空烘烤,然后衬底冷却30分钟左右。
接着,以使形成有第一电极101的面朝下的方式将衬底固定在设置在真空蒸镀装置内的支架上,通过蒸镀法在第一电极101上以由上述结构式(i)表示的N-(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)和以分子量672包含氟的电子受体材料(OCHD-003)的重量比为1:0.03(=PCBBiF:OCHD-003)且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,由此形成空穴注入层111。
在空穴注入层111上以厚度为20nm的方式蒸镀PCBBiF,由此形成第一空穴传输层。
接着,在第一空穴传输层上以由上述结构式(ii)表示的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)、由上述结构式(iii)表示的9-(2-萘基)-9’-苯基-9H,9’H-3,3’-联咔唑(简称:βNCCP)和由上述结构式(iv)表示的[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))的重量比为0.5:0.5:0.1(=4,8mDBtP2Bfpm:βNCCP:Ir(ppy)2(mbfpypy-d3))且厚度为40nm的方式进行共蒸镀,由此形成第一发光层。
然后,以厚度为25nm的方式蒸镀由上述结构式(v)表示的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),由此形成第一电子传输层。
在形成第一电子传输层之后,以由上述结构式(vi)表示的2,2’-(1,3-亚苯基)双(9-苯基-1,10-菲咯啉)(简称:mPPhen2P)和由上述结构式(vii)表示的1-(9,9’-螺二[9H-芴]-2-基)-1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶(简称:2hppSF)的重量比为1:1(=mPPhen2P:2hppSF)且厚度为5nm的方式进行共蒸镀,以厚度为2nm的方式蒸镀由上述结构式(viii)表示的铜酞菁(简称:CuPc),并且以PCBBiF和OCHD-003的重量比为1:0.15(=PCBBiF:OCHD-003)且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,由此形成中间层。
在中间层上以厚度为40nm的方式蒸镀PCBBiF,由此形成第二空穴传输层。
在第二空穴传输层上以4,8mDBtP2Bfpm、βNCCP和Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)的重量比为0.5:0.5:0.1(=4,8mDBtP2Bfpm:βNCCP:Ir(ppy)2(mbfpypy-d3))且厚度为40nm的方式进行共蒸镀,由此形成第二发光层。
然后,以厚度为20nm的方式蒸镀2mPCCzPDBq,并且以厚度为20nm的方式蒸镀mPPhen2P,由此形成第二电子传输层。
在第二电子传输层上以氟化锂(LiF)和镱(Yb)的体积比为2:1(=LiF:Yb)且厚度为1.5nm的方式进行共蒸镀,然后以银(Ag)和镁(Mg)的体积比为1:0.1且厚度为15nm的方式进行共蒸镀,来形成第二电极102,由此制造本发明的一个方式的发光器件。另外,在第二电极102上作为盖层以厚度为70nm的方式沉积由上述结构式(ix)表示的4,4’,4”-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并噻吩)(简称:DBT3P-II),由此提高光提取效率。
接着,以不使发光器件暴露于大气的方式使用玻璃衬底进行密封处理(将UV固化密封材料涂敷在器件的周围,以不对发光器件照射UV而只对密封材料照射UV,在大气压下以80℃进行热处理1小时),由此形成发光器件3-1。
(发光器件3-2的制造方法)
发光器件3-2将发光器件3-1中的第一电子传输层换为由上述结构式(xvi)表示的3,6-双(二苯基氨基)-9-[4-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基]-9H-咔唑(简称:DACT-II),除此以外都与发光器件3-1同样地制造。
以下示出发光器件3-1及发光器件3-2的器件结构以及主要使用的有机化合物的HOMO能级及LUMO能级。注意,与实施例1同样地,HOMO能级及LUMO能级的值通过循环伏安(CV)测定求出。
[表10]
[表11]
如此,发光器件3-1及发光器件3-2将HOMO能级为-5.9eV以上且-5.0eV以下的有机化合物用于第一电子传输层。此外,在中间层形成有mPPhen2P:2hppSF=1:1的第一层,这个膜为阻挡空穴的膜。此外,2hppSF是具有pKa8以上的强碱性的有机化合物,其酸解离常数pKa为13.95。此外,将LUMO能级为-3.0eV以上且-2.0eV以下的具有电子传输性的有机化合物的mPPhen2P用于第一层。
在此,通过将在石英衬底上以mPPhen2P和2hppSF的重量比为1:1(=mPPhen2P:2hppSF)且厚度为50nm的方式进行共蒸镀的薄膜的电子自旋共振波谱在室温下进行测定,可确认到:在g值为2.00附近时几乎没有观测到信号;自旋密度为6.6×1016spins/cm3。由此可以说2hppSF对mPPhen2P几乎不呈现电子供给性。
此外,第二层是包含具有空穴传输性的有机化合物的PCBBiF及呈现电子受体性的OCHD-003的层,并是通过施加电压而分离电荷的电荷产生层。
在此,通过将在石英衬底上以PCBBiF和OCHD-003的重量比为1:0.1(PCBBiF:OCHD-003)且厚度为100nm的方式进行共蒸镀的薄膜的电子自旋共振波谱在室温下进行测定,可确认到:在g值为2.00附近时观测到信号;自旋密度为5×1019spins/cm3。由此,OCHD-003对PCBBiF呈现电子供给性,包含PCBBiF和OCHD-003的层被用作电荷产生层。
图33示出发光器件3-1及发光器件3-2的亮度-电流密度特性,图34示出其电流效率-亮度特性,图35示出其亮度-电压特性,图36示出其电流密度-电压特性,图37示出其外部量子效率-亮度特性,图38示出其发射光谱。此外,表12示出上述发光器件的1000cd/m2附近的主要特性。注意,使用分光辐射计(拓普康公司制造、SR-UL1R)在常温下测量亮度、CIE色度及发射光谱。此外,外部量子效率使用利用分光辐射亮度计测量的亮度及发射光谱且在假设配光特性为朗伯特型的条件下算出。
[表12]
从图38(光谱)可知发光器件3-1及发光器件3-2都发射来源于Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)的绿色光。此外,从图33(亮度-电流密度特性)、图34(电流效率)及图37(外部量子效率)可知发光器件3-1及发光器件3-2都用作串联型发光器件。此外,可知作为本发明的一个方式的发光器件的发光器件3-1及发光器件3-2为发光效率高且驱动电压低的具有良好特性的发光器件。
如此,通过采用本发明的结构,可以提供驱动电压低的具有良好特性的发光器件。
接着,图39示出测量发光器件3-1及发光器件3-2的对以电流密度为50mA/cm2进行恒电流驱动时的驱动时间的亮度变化的结果。从图39可知,发光器件3-1及发光器件3-2都呈现良好的可靠性,将DACT-II用于第一电子传输层的发光器件3-2呈现更良好的可靠性。
这是因为:由于DACT-II呈现TADF性,所以可以降低通过第一电子传输层中的截流子的再结合而生成的励起子的影响。
实施例4
在本实施例中,说明本发明的一个方式的发光器件4的详细制造方法及特性。以下示出本实施例中使用的主要化合物的结构式。
[化学式13]
(发光器件4的制造方法)
首先,在玻璃衬底上通过溅射法从衬底一侧依次沉积作为反射电极的厚度为100nm的银(Ag)和作为透明电极的厚度为85nm的包含氧化硅的铟锡氧化物(ITSO),以2mm×2mm的尺寸形成第一电极101。透明电极被用作阳极,与上述反射电极组合而被视为第一电极101。
接着,作为用来在衬底上形成发光器件的预处理,用水洗涤衬底表面,以200℃烘烤1小时,然后进行370秒的UV臭氧处理。
然后,将衬底放入其内部被减压到1×10-4Pa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分钟的真空烘烤,然后衬底冷却30分钟左右。
接着,以使形成有第一电极101的面朝下的方式将衬底固定在设置在真空蒸镀装置内的支架上,通过蒸镀法在第一电极101上以由上述结构式(i)表示的N-(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)和以分子量672包含氟的电子受体材料(OCHD-003)的重量比为1:0.03(=PCBBiF:OCHD-003)且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,由此形成空穴注入层111。
在空穴注入层111上以厚度为90nm的方式蒸镀PCBBiF,由此形成第一空穴传输层。
接着,在第一空穴传输层上以由上述结构式(xvii)表示的8-(1,1’:4’,1”-三联苯基-3-基)-4-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-[1]苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶(简称:8mpTP-4mDBtPBfpm)、由上述结构式(iii)表示的9-(2-萘基)-9’-苯基-9H,9’H-3,3’-联咔唑(简称:βNCCP)和由上述结构式(xviii)表示的[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))的重量比为0.5:0.5:0.1(=8mpTP-4mDBtPBfpm:βNCCP:Ir(5mppy-d3)2(mbfpypy-d3))且厚度为40nm的方式进行共蒸镀,由此形成第一发光层。
然后,以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(xvi)表示的3,6-双(二苯基氨基)-9-[4-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基]-9H-咔唑(简称:DACT-II),由此形成第一电子传输层。
在形成第一电子传输层之后,以由上述结构式(vi)表示的2,2’-(1,3-亚苯基)双(9-苯基-1,10-菲咯啉)(简称:mPPhen2P)和由上述结构式(xix)表示的1-(2’,7’-二-叔丁基-9,9’-螺二[9H-芴]-2-基)-1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶(简称:2’,7’tBu-2hppSF)的重量比为1:1(=mPPhen2P:2’,7’tBu-2hppSF)且厚度为5nm的方式进行共蒸镀,以厚度为2nm的方式蒸镀由上述结构式(viii)表示的铜酞菁(简称:CuPc),并且以PCBBiF和OCHD-003的重量比为1:0.15(=PCBBiF:OCHD-003)且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,由此形成中间层。
在中间层上以厚度为55nm的方式蒸镀PCBBiF,由此形成第二空穴传输层。
在第二空穴传输层上以8mpTP-4mDBtPBfpm、βNCCP和Ir(5mppy-d3)2(mbfpypy-d3)的重量比为0.5:0.5:0.1(=8mpTP-4mDBtPBfpm:βNCCP:Ir(5mppy-d3)2(mbfpypy-d3))且厚度为40nm的方式进行共蒸镀,由此形成第二发光层。
然后,以厚度为20nm的方式蒸镀由上述结构式(v)表示的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),并且以厚度为20nm的方式蒸镀mPPhen2P,由此形成第二电子传输层。
在第二电子传输层上以氟化锂(LiF)和镱(Yb)的体积比为2:1(=LiF:Yb)且厚度为1.5nm的方式进行共蒸镀,然后以银(Ag)和镁(Mg)的体积比为1:0.1且厚度为15nm的方式进行共蒸镀,来形成第二电极102,由此制造本发明的一个方式的发光器件。另外,在第二电极102上作为盖层以厚度为70nm的方式沉积由上述结构式(ix)表示的4,4’,4”-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并噻吩)(简称:DBT3P-II),由此提高光提取效率。
接着,以不使发光器件暴露于大气的方式使用玻璃衬底进行密封处理(将UV固化密封材料涂敷在器件的周围,以不对发光器件照射UV而只对密封材料照射UV,在大气压下以80℃进行热处理1小时),由此形成发光器件4。
以下示出发光器件4的器件结构以及主要使用的有机化合物的HOMO能级及LUMO能级。注意,与实施例1同样地,HOMO能级及LUMO能级的值通过循环伏安(CV)测定求出。
[表13]
[表14]
图43示出发光器件4的电流效率-亮度特性,图44示出其亮度-电压特性,图45示出其电流效率-电流密度特性,图46示出其电流密度-电压特性,图47示出其亮度-电流密度特性,图48示出其电场发射光谱。此外,表15示出上述发光器件的1000cd/m2附近的主要特性。注意,使用分光辐射计(拓普康公司制造、SR-UL1R)在常温下测量亮度、CIE色度及发射光谱。
[表15]
从图48(光谱)可知发光器件4发射来源于Ir(5mppy-d3)2(mbfpypy-d3)的绿色光。此外,从图43至图47可知发光器件4用作串联型发光器件。此外,可知作为本发明的一个方式的发光器件的发光器件4为发光效率高且驱动电压低的具有良好特性的发光器件。
如此,通过采用本发明的结构,可以提供驱动电压低的具有良好特性的发光器件。
在此,发光器件4将HOMO能级为-5.9eV以上且-5.0eV以下的有机化合物用于第一电子传输层。此外,在中间层形成有mPPhen2P:2’,7’tBu-2hppSF=1:1的第一层,这个膜为阻挡空穴的膜。此外,2’,7’tBu-2hppSF是具有pKa8以上的强碱性的有机化合物,其酸解离常数pKa为14.18。此外,将LUMO能级为-3.0eV以上且-2.0eV以下的具有电子传输性的有机化合物的mPPhen2P用于第一层。
此外,通过将在石英衬底上以mPPhen2P和2’,7’tBu-2hppSF的重量比为1:1(=mPPhen2P:2’,7’tBu-2hppSF)且厚度为100nm的方式进行共蒸镀的薄膜的电子自旋共振波谱在室温下进行测定,可确认到:在g值为2.00附近时观测不到信号;自旋密度低于检测下限的1×1016spins/cm3。此外,使用电子自旋共振测量仪E500型(Bruker公司制造)进行利用ESR法的电子自旋共振波谱测量。上述测量在室温下进行,谐振频率为9.56GHz,输出为1mW,调制磁场为50mT,调制宽度为0.5mT,时间常数为0.04秒钟,扫描时间为1分钟。由此可以说2’,7’tBu-2hppSF对mPPhen2P不呈现电子供给性。
此外,同样地,通过将以厚度为100nm的方式蒸镀2’,7’tBu-2hppSF的薄膜的电子自旋共振波谱在室温下进行测定,可知在g值为2.00附近时观测不到信号而自旋量小于检测下限的4×1011spins。
此外,通过将在石英衬底上以PCBBiF和OCHD-003的重量比为1:0.1(PCBBiF:OCHD-003)且厚度为100nm的方式进行共蒸镀的薄膜的电子自旋共振波谱同样地进行测定,可确认到:在g值为2.00附近时观测到信号;自旋密度为5×1019spins/cm3。此外,与实施例1同样地,使用电子自旋共振测量仪JES FA300型(日本电子株式会社制造)进行利用ESR法的电子自旋共振波谱测量。由此可知OCHD-003对PCBBiF呈现电子供给性,包含PCBBiF和OCHD-003的层被用作电荷产生层。因此可知第二层为包含PCBBiF及OCHD-003的层,并是通过施加电压而分离电荷的电荷产生层。
接着,在驱动前、驱动中(电压10V)及驱动后的三个条件下,测量发光器件4的电子自旋共振波谱。使用电子自旋共振测量仪E500型(Bruker公司制造)在驱动前、驱动中及驱动后进行利用ESR法的电子自旋共振波谱测量。上述测量在室温的氮气氛下进行,谐振频率为9.56GHz,输出为1mW,调制磁场为50mT,调制宽度为0.5mT,时间常数为0.04秒钟,扫描时间为1分钟。注意,驱动中的施加电压为10V,即以49000cd/m2发光的电压。图49示出结果。
从图49可知在驱动前、驱动中及驱动后的发光器件4都在g值为2.00付近观测信号而自旋量为2.0×1012spins。也就是说,可知发光器件4在驱动前、驱动中及驱动后没有自旋量的变化。
接着,具有与在玻璃衬底上形成的发光器件4相同结构的第一电极及第二电极之间以厚度为100nm的方式蒸镀2’,7’tBu-2hppSF来制造样品1,对该样品1与发光器件4同样地在驱动前、驱动中(电压10V)及驱动后的三个条件下进行电子自旋共振波谱的测量。注意,驱动中的施加电压为10V。图50示出结果。
从图50可知在驱动前、驱动中及驱动后的样品1都在g值为2.00付近观测不到信号而自旋量小于检测下限的1.0×1012spins。也就是说,可知样品1在驱动前、驱动中及驱动后没有自旋量的变化。
从其结果可知,在发光器件4的测量检测出的自旋来源于空穴注入层、中间层的第二层及电子注入层,不是来源于中间层的第一层的可能性高。
(参考例1)
在本参考例中,说明将酸解离常数pKa不同的材料用于中间层的第一电子传输层一侧的层而评价其特性的结果。
注意,发光器件A至发光器件E具有如图40所示那样在作为玻璃衬底的衬底800上形成的第一电极801上层叠有第一发光单元层803、中间层805、第二发光单元层804及第二电极802的串联结构。此外,中间层805包括第一层814、电子中继区域815及第二层816。
发光器件A至发光器件E为除了用于第一层814的材料以外都具有相同结构的发光器件。以具有相同的电子传输性的有机化合物和酸解离常数pKa的值彼此不同的有机化合物的重量比为1:1的方式进行共蒸镀,由此制造第一层814。发光器件A至发光器件E中用于第一层814的酸解离常数pKa的值彼此不同的有机化合物分别记为有机化合物A至有机化合物E。
此外,制造具有与发光器件A至发光器件E相同的结构的比较用发光器件,该比较用发光器件使用氧化锂(Li2O)代替第一层814的酸解离常数pKa的值不同的有机化合物。
<器件特性>
对上述发光器件A至发光器件E的发光特性进行测量。此外,在比较用发光器件的外部量子效率为100%的情况下,算出电流密度50mA/cm2时的各器件的外部量子效率的比。图41及下表示出该结果。此外,下表也示出有机化合物A至有机化合物E的酸解离常数pKa的值。
[表16]
器件名 | 用于814的有机化合物 | pKa | 效率比[%] |
发光器件A | 有机化合物A | 14.83 | 99% |
发光器件B | 有机化合物B | 13.95 | 98% |
发光器件C | 有机化合物C | 11.23 | 84% |
发光器件D | 有机化合物D | 9.58 | 83% |
发光器件E | 有机化合物E | 7.83 | 45% |
从图41及上述表可以知道将酸解离常数pKa为8以下的有机化合物用于第一层814的发光器件的效率比为将氧化锂(Li2O)用于第一层814的比较用发光器件的一半以下,只有一个发光单元发射光。另一方面,可以知道使用酸解离常数pKa为8以上的有机化合物的发光器件A至发光器件D示出80%以上的发光效率,两个发光单元发射光。尤其是,使用酸解离常数pKa为12以上的有机化合物的发光器件A及发光器件B可以得到与将氧化锂(Li2O)用于第一层814的比较发光器件相同的效率。
(参考例2)
本参考例示出检证用于DLL的材料的电子传输性的结果。下面示出在参考例2使用的有机化合物的结构式。
[化学式14]
制造流过只有电子的电子器件(以下,称为仅电子器件),测量电流密度和电压的关系而检证用于DLL的材料的电子传输性。
(仅电子器件(EOD)1的制造方法)
首先,在玻璃衬底上通过溅射法沉积厚度为100nm的银(Ag)和厚度为85nm的包含氧化硅的铟锡氧化物(ITSO)。
接着,作为用来在衬底上形成发光器件的预处理,用水洗涤衬底表面,以200℃烘烤1小时,然后进行370秒的UV臭氧处理。
然后,将衬底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60分钟的真空烘烤,然后衬底冷却30分钟左右。
接着,以使形成有Ag及ITSO的面朝下的方式将衬底固定在设置在真空蒸镀装置内的支架上,然后蒸镀铝(Al),而以2mm×2mm的尺寸形成第一电极。通过蒸镀法在第一电极上以由上述结构式(xvii)表示的4,7-二-1-吡咯烷基-1,10-菲咯啉(简称:Pyrrd-Phen)和铝(Al)的重量比为1:0.03(=Pyrrd-Phen:Al)且厚度为1nm的方式进行共蒸镀,由此形成层1。
在层1上以厚度为50nm的方式蒸镀由上述结构式(v)表示的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),由此形成层2。
接着,在层2上以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(vi)表示的2,2’-(1,3-亚苯)双(9-苯基-1,10-菲咯啉)(简称:mPPhen2P),由此形成层3。
在层3上以氟化锂(LiF)和镱(Yb)的体积比为2:1(=LiF:Yb)且厚度为1.5nm的方式进行共蒸镀来形成层4,在层4上以厚度为100nm的方式蒸镀铝来形成第二电极,由此制造EOD1。
(EOD2的制造方法)
EOD2以mPPhen2P和氧化锂(Li2O)的体积比为1:0.01(=mPPhen2P:Li2O)且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,由此形成EOD1中的第三层,除此以外都与EOD1同样地制造。
(EOD3的制造方法)
EOD3以mPPhen2P和由上述结构式(vii)表示的1-(9,9’-螺二[9H-芴]-2-基)-1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶(简称:2hppSF)的体积比为1:1且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,由此形成EOD1中的第三层,除此以外都与EOD1同样地制造。
下表示出EOD1至EOD3的元件结构。
[表17]
图42示出EOD1至EOD3的电流密度-电压特性的测定结果。从图42可知EOD1至EOD3的电流密度-电压特性没有很大的差异,EOD1至EOD3的层3都具有良好的电子传输性。
尤其是,可知EOD3的层3为阻挡空穴的层,且为由电子传输性高而可以适当地用于DLL的材料构成的层。
Claims (14)
1.一种发光器件,包括:
第一电极;
第二电极;以及
有机化合物层,
其中,所述有机化合物层位于所述第一电极与所述第二电极之间,
所述有机化合物层包括第一发光单元、第二发光单元及中间层,
所述中间层位于所述第一发光单元与所述第二发光单元之间,
所述第一发光单元位于所述第一电极与所述中间层之间,
所述第一发光单元包括第一发光层及第一电子传输层,
所述第一电子传输层与所述中间层接触,
所述中间层被构成为阻挡空穴从所述第一电极一侧移动到所述第二电极一侧,
并且,所述第一电子传输层为具有双极性的层。
2.根据权利要求1所述的发光器件,
其中所述第一电子传输层包含具有电子传输性的骨架及空穴传输性的骨架的有机化合物。
3.根据权利要求2所述的发光器件,
其中所述电子传输性的骨架为缺π电子型杂芳环,
并且所述空穴传输性的骨架为富π电子型杂芳环。
4.一种发光器件,包括:
第一电极;
第二电极;以及
有机化合物层,
其中,所述有机化合物层位于所述第一电极与所述第二电极之间,
所述有机化合物层包括第一发光单元、第二发光单元及中间层,
所述中间层位于所述第一发光单元与所述第二发光单元之间,
所述第一发光单元位于所述第一电极与所述中间层之间,
所述第一发光单元包括第一发光层及第一电子传输层,
所述第一电子传输层与所述中间层接触,
所述中间层被构成为阻挡空穴从所述第一电极一侧移动到所述第二电极一侧,
并且,所述第一电子传输层所包含的有机化合物中具有最高的HOMO能级的有机化合物的HOMO能级为-5.90eV以上且-5.00eV以下。
5.根据权利要求4所述的发光器件,
其中所述第一电子传输层所包含的所述有机化合物中具有最低的LUMO能级的有机化合物的LUMO能级为-3.15eV以上且-2.50eV以下。
6.根据权利要求4所述的发光器件,
其中所述第一电子传输层包含具有电子传输性的骨架及空穴传输性的骨架的有机化合物。
7.根据权利要求6所述的发光器件,
其中所述电子传输性的骨架为缺π电子型杂芳环,
并且所述空穴传输性的骨架为富π电子型杂芳环。
8.一种发光器件,包括:
第一电极;
第二电极;以及
有机化合物层,
其中,所述有机化合物层位于所述第一电极与所述第二电极之间,
所述有机化合物层包括第一发光单元、第二发光单元及中间层,
所述中间层位于所述第一发光单元与所述第二发光单元之间,
所述第一发光单元位于所述第一电极与所述中间层之间,
所述第一发光单元包括第一发光层及第一电子传输层,
所述第一电子传输层与所述中间层接触,
所述中间层包含具有酸解离常数pKa8以上的碱性的有机化合物,
并且,所述第一电子传输层所包含的有机化合物中具有最高的HOMO能级的有机化合物的HOMO能级为-5.90eV以上且-5.00eV以下。
9.根据权利要求8所述的发光器件,
其中所述第一电子传输层所包含的所述有机化合物中具有最低的LUMO能级的有机化合物的LUMO能级为-3.15eV以上且-2.50eV以下。
10.根据权利要求8所述的发光器件,
其中所述第一电子传输层包含具有电子传输性的骨架及空穴传输性的骨架的有机化合物。
11.根据权利要求10所述的发光器件,
其中所述电子传输性的骨架为缺π电子型杂芳环,
并且所述空穴传输性的骨架为富π电子型杂芳环。
12.根据权利要求8所述的发光器件,
其中所述具有酸解离常数pKa8以上的碱性的有机化合物不具有电子传输性的骨架。
13.根据权利要求8所述的发光器件,
其中所述具有酸解离常数pKa8以上的碱性的有机化合物具有胍骨架。
14.根据权利要求8所述的发光器件,
其中所述具有酸解离常数pKa8以上的碱性的有机化合物具有1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶骨架。
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