JP2006128667A - Light emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電極間に発光物質を含む薄膜を挟んでなり、電流を流すことで発光する発光素子及び当該発光素子を用いた表示装置、ひいては当該発光素子を用いた電子機器に関する。 The present invention relates to a light-emitting element that emits light by passing a thin film containing a light-emitting substance between electrodes, a display device using the light-emitting element, and an electronic device using the light-emitting element.
電流を流すことで自身が発光する自発光型の薄膜発光素子を用いたディスプレイの開発が盛んに進められている。 Development of a display using a self-luminous thin-film light-emitting element that emits light when an electric current flows is being actively promoted.
これらの薄膜発光素子は有機、無機もしくはその両方を用いて形成された単層、多層薄膜に電極を接続し、電流を流すことで発光する。このような薄膜発光素子は、低消費電力化、省スペース化、視認性などが有望視されており、今後市場のさらなる拡大も期待されている。 These thin-film light-emitting elements emit light when an electrode is connected to a single-layer or multi-layer thin film formed using organic, inorganic, or both, and an electric current is applied. Such thin-film light emitting devices are expected to have low power consumption, space saving, visibility, and the like, and further expansion of the market is expected in the future.
このうち、多層構造を有する発光素子は層毎にその機能を分けることで、それ以前と比較して高効率に発光する素子を作成することができようになった(例えば非特許文献1参照)。 Among these, a light-emitting element having a multilayer structure can create an element that emits light more efficiently than before by dividing the function of each layer (see, for example, Non-Patent Document 1). .
多層構造を有する薄膜発光素子は、陽極と陰極の間に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などにより構成される発光積層体をはさんでなっている。このうち正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層は素子構成によっては用いない層があっても良い。
上記したような発光積層体は正孔注入層には金属の電極から有機物を主成分とする層へホールの注入が比較的容易な材料、電子輸送層には電子輸送性の優れた材料とを選択することにより形成される。 In the light emitting laminate as described above, the hole injection layer is made of a material that is relatively easy to inject holes from a metal electrode to a layer mainly composed of an organic substance, and the electron transport layer is made of a material having excellent electron transport properties. It is formed by selecting.
しかし、電極から電子の注入を比較的容易に行うことができる有機物を主成分とする材料、もしくは電子をある一定以上の移動度で輸送することができる有機物を主成分とする材料は非常に限られている。また、材料が非常に限られていることからもわかるように電極からの有機物を主成分とする層への電子の注入は本来起こりにくい。このため、駆動電圧が高くなってしまっている。さらに、実験によって駆動電圧の高い素子は駆動電圧の経時上昇も大きい傾向がある。 However, there are very few materials whose main component is an organic material that can inject electrons from an electrode relatively easily, or materials whose main component is an organic material that can transport electrons with a certain degree of mobility. It has been. Further, as can be seen from the fact that the material is very limited, the injection of electrons from the electrode into the layer mainly composed of an organic substance hardly occurs. For this reason, the drive voltage has become high. Furthermore, an element with a high drive voltage tends to have a large increase in drive voltage over time according to experiments.
そこで本発明では、駆動電圧を比較的低くすることが可能な構造を有する発光素子を提供することを課題とする。また、駆動電圧の経時上昇が小さい構造を有する発光素子を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a light-emitting element having a structure capable of relatively reducing a driving voltage. It is another object of the present invention to provide a light-emitting element having a structure with a small increase in drive voltage with time.
また、駆動電圧や駆動電圧の経時上昇が小さい長期の使用にも耐えうる表示装置を提供することを課題とする。 It is another object of the present invention to provide a display device that can withstand long-term use with a small driving voltage and a small increase in driving voltage over time.
また、発光素子の信頼性の向上を課題とする。 Another object is to improve the reliability of the light-emitting element.
本発明では、発光素子における電極(第1電極、第2電極)に接する層をP型の半導体を含む層又は電子受容性の物質を含む有機化合物層等の正孔を発生する層とし、発光層を正孔を発生する層で挟み込むような構成とし且つ第2の電極側の前記正孔を発生する層と発光層との間に電子を発生する層を形成する。これにより駆動電圧を抑えることが可能となる。また、駆動電圧が低くなることから駆動電圧の経時上昇も抑えることができるようになる。 In the present invention, the layer in contact with the electrodes (first electrode, second electrode) in the light-emitting element is a layer that generates holes, such as a layer containing a P-type semiconductor or an organic compound layer containing an electron-accepting substance, and emits light. The layer is configured to be sandwiched between layers that generate holes, and a layer that generates electrons is formed between the hole-generating layer and the light-emitting layer on the second electrode side. As a result, the drive voltage can be suppressed. In addition, since the drive voltage is lowered, it is possible to suppress an increase in the drive voltage with time.
本発明の構成の一の構成である発光素子は
第1の電極及び第2の電極と、
有機材料と無機材料とを含む第1の層及び第2の層と、
発光物質を含む第3の層と、
電子を発生する第4の層と、を有し、
第1の層は第1の電極に接し、第2の層は第2の電極に接し、第1の電極及び第2の電極の間に第1の層及び第2の層を介して第3の層が挟まれ、第3の層と第2の層の間に第4の層が設けられている。
A light-emitting element that is one structure of the present invention includes a first electrode and a second electrode;
A first layer and a second layer comprising an organic material and an inorganic material;
A third layer containing a luminescent material;
A fourth layer for generating electrons,
The first layer is in contact with the first electrode, the second layer is in contact with the second electrode, and the third layer is interposed between the first electrode and the second electrode via the first layer and the second layer. And a fourth layer is provided between the third layer and the second layer.
本発明の構成他の構成の発光素子は、第1の電極及び第2の電極と、正孔を発生する第1の層及び第2の層と、発光物質を含む第3の層と、電子を発生する第4の層とを有し、第1の層は第1の電極に接し、第2の層は第2の電極に接し、第1の電極及び第2の電極の間に第1の層及び第2の層を介して第3の層が挟まれ、第3の層と第2の層の間に第4の層が設けられている。 A light-emitting element having another structure includes a first electrode and a second electrode, a first layer and a second layer that generate holes, a third layer containing a light-emitting substance, an electron A first layer is in contact with the first electrode, a second layer is in contact with the second electrode, and the first layer is between the first electrode and the second electrode. A third layer is interposed between the third layer and the second layer, and a fourth layer is provided between the third layer and the second layer.
本発明の他の構成の発光素子は、第1の電極及び第2の電極と、P型半導体を含む第1の層及び第2の層と、発光物質を含む第3の層と、N型の半導体を含む第4の層とを有し、 第1の層は第1の電極に接し、第2の層は第2の電極に接し、第1の電極及び第2の電極の間に第1の層及び第2の層を介して第3の層が挟まれ、第3の層と第2の層の間に第4の層が設けられている。 A light-emitting element having another structure according to the present invention includes a first electrode and a second electrode, a first layer and a second layer containing a P-type semiconductor, a third layer containing a light-emitting substance, and an N-type. A first layer in contact with the first electrode, a second layer in contact with the second electrode, and a second layer between the first electrode and the second electrode. The third layer is sandwiched between the first layer and the second layer, and the fourth layer is provided between the third layer and the second layer.
本発明の他の構成の発光素子は、第1の電極及び第2の電極と、第1の有機化合物と第1の有機化合物に対して電子受容性を示す物質を含む第1の層及び第2の層と、発光物質を含む第3の層と、第2の有機化合物と第2の有機化合物に対して電子供与性を示す物質を含む第4の層とを有し、第1の層は第1の電極に接し、第2の層は第2の電極に接し、第1の電極及び第2の電極の間に第1の層及び第2の層を介して第3の層が挟まれ、第3の層と第2の層の間に第4の層が設けられている。 A light-emitting element having another structure according to the present invention includes a first electrode, a second electrode, a first layer including a first organic compound, and a first layer containing a substance exhibiting an electron accepting property with respect to the first organic compound. 2 layer, a third layer containing a light-emitting substance, and a fourth layer containing a second organic compound and a substance showing an electron donating property to the second organic compound. Is in contact with the first electrode, the second layer is in contact with the second electrode, and the third layer is sandwiched between the first electrode and the second electrode via the first layer and the second layer. In addition, a fourth layer is provided between the third layer and the second layer.
また、本発明の発光素子は上記構成において、第2の層における第1の有機化合物に対する電子受容性を示す物質のモル比と、第1の層における第1の有機化合物に対する電子受容性を示す物質のモル比との差は、第2の層における第1の有機化合物に対する電子受容性を示す物質のモル比の80%以内かつ、第1の層における第1の有機化合物に対する電子受容性を示す物質のモル比の80%以内、好ましくは第2の層における第1の有機化合物に対する電子受容性を示す物質のモル比の40%以内かつ、第1の層における第1の有機化合物に対する電子受容性を示す物質のモル比の40%以内となるようにする。 In the above structure, the light-emitting element of the present invention has a molar ratio of a substance exhibiting electron acceptability to the first organic compound in the second layer and electron acceptability to the first organic compound in the first layer. The difference from the molar ratio of the substance is within 80% of the molar ratio of the substance exhibiting electron acceptability with respect to the first organic compound in the second layer and the electron acceptability with respect to the first organic compound in the first layer. Within 80% of the molar ratio of the substance to be exhibited, preferably within 40% of the molar ratio of the substance exhibiting electron acceptability to the first organic compound in the second layer, and to the electron with respect to the first organic compound in the first layer It should be within 40% of the molar ratio of the substance showing acceptability.
また、本発明の発光素子は上記構成において、第1の層及び第2の層の膜厚が30nm〜1μmとなるようにする。 In the light-emitting element of the present invention, the thickness of the first layer and the second layer is 30 nm to 1 μm in the above structure.
また、本発明の発光素子は上記構成において、第2の層の膜厚は第1の層の膜厚の50%〜150%以内でありかつ、第1の層の膜厚は第2の層の膜厚の50%〜150%以内とする。 In the above structure of the light-emitting element of the present invention, the thickness of the second layer is 50% to 150% of the thickness of the first layer, and the thickness of the first layer is the second layer. Within 50% to 150% of the film thickness.
本発明の構成を適用した発光素子は駆動電圧を低くすることが可能となる。また、駆動電圧が低くなることから駆動電圧の経時上昇も低く抑えられるようになる。 In the light emitting element to which the structure of the present invention is applied, the driving voltage can be lowered. Further, since the drive voltage is lowered, the rise in drive voltage with time can be suppressed to a low level.
また、駆動電圧や駆動電圧の経時上昇が小さい長期の使用にも耐えうる表示装置を提供することができる。 In addition, it is possible to provide a display device that can withstand long-term use in which the drive voltage and the increase in drive voltage with time are small.
また、発光層への応力を緩和することができる。よって、発光素子の信頼性の向上を図ることができる。 In addition, stress on the light emitting layer can be relaxed. Therefore, the reliability of the light emitting element can be improved.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of this embodiment mode.
(実施の形態1)
本実施の形態では、図1、図2を参照しながら本発明の発光素子の構成について説明する。本発明の発光素子は発光材料を含む発光層104と電子を発生する層105が積層されており、当該発光層104と電子を発生する層105が第1の正孔を発生する層102と第2の正孔を発生する層103とに挟まれている。第1の正孔を発生する層102は第1の電極と接し、第2の正孔を発生する層103は第2の電極と接し、さらに第1の正孔を発生する層102及び第2の正孔を発生する層103は第1の電極101と第2の電極106に挟まれており、基板や絶縁膜など絶縁物100の上に積層されている。基板や絶縁膜など絶縁物100の上に積層される順番は順に第1の電極101、第1の正孔を発生する層102、発光層104、電子を発生する層105、第2の正孔を発生する層103、第2の電極106の順(図1)か、もしくは順に第2の電極106、第2の正孔を発生する層103、電子を発生する層105、発光層104、第1の正孔を発生する層102、第1の電極101の順(図2)となる。なお、本実施の形態において、発光素子を発光させるように電圧を印加する際、高い電位が設定される方の電極を第1の電極とし、低い電位が設定される方の電極を第2の電極とする。
(Embodiment 1)
In this embodiment mode, a structure of a light-emitting element of the present invention will be described with reference to FIGS. In the light-emitting element of the present invention, a light-emitting layer 104 containing a light-emitting material and an electron-generating layer 105 are stacked, and the light-emitting layer 104 and the electron-generating layer 105 are combined with a first hole-generating layer 102 and a first hole 102. It is sandwiched between two holes 103 that generate holes. The first hole generating layer 102 is in contact with the first electrode, the second hole generating layer 103 is in contact with the second electrode, and the first hole generating layer 102 and the second hole The hole generating layer 103 is sandwiched between the first electrode 101 and the second electrode 106 and stacked on the insulator 100 such as a substrate or an insulating film. The first electrode 101, the first hole generating layer 102, the light emitting layer 104, the electron generating layer 105, and the second hole are sequentially stacked on the insulator 100 such as a substrate and an insulating film. Or the second electrode 106 in that order (FIG. 1), or the second electrode 106, the second hole generating layer 103, the electron generating layer 105, the light emitting layer 104, The layer 102 for generating one hole and the first electrode 101 are arranged in this order (FIG. 2). Note that in this embodiment mode, when a voltage is applied so that the light emitting element emits light, the electrode having a higher potential is set as the first electrode, and the electrode having a lower potential is set as the second electrode. Let it be an electrode.
第1の正孔を発生する層102と第2の正孔を発生する層103は、正孔輸送性の材料と当該正孔輸送性の材料から電子を受け取ることができる電子受容性の材料の両方を含む層やP型半導体の層、もしくはP型半導体を含む層を用いて同じ材料により形成する。そして、第1の正孔を発生する層102及び第2の正孔を発生する層103の厚さは30nm〜1μmであることが好ましい。また、第1の正孔を発生する層102と第2の正孔を発生する層103の厚さは概略等しいことが好ましく、第2の正孔を発生する層の厚さが第1の正孔を発生する層の厚さより50%以上厚い或いは薄い状態にないようにする。また、第1の正孔を発生する層の厚さが第2の正孔を発生する層の厚さより50%以上厚い或いは薄い状態にないようにする。つまり、第2の正孔を発生する層の膜厚は第1の正孔を発生する層の膜厚の50%〜150%以内でありかつ、第1の正孔を発生する層の膜厚は第2の正孔を発生する層の膜厚の50%〜150%以内であるようにする。つまり、第1の正孔を発生する層の膜厚をXとし、第2の正孔を発生する層の膜厚をYとすると、0.5≦(Y/X)≦1.5かつ0.5≦(X/Y)≦1.5となるようにする。 The first hole-generating layer 102 and the second hole-generating layer 103 are formed using a hole-transporting material and an electron-accepting material that can receive electrons from the hole-transporting material. A layer including both, a layer of a P-type semiconductor, or a layer including a P-type semiconductor is formed using the same material. The thickness of the first hole generating layer 102 and the second hole generating layer 103 is preferably 30 nm to 1 μm. In addition, it is preferable that the thicknesses of the first hole generating layer 102 and the second hole generating layer 103 are approximately equal, and the second hole generating layer has a thickness of the first positive hole. It should not be thicker or thinner than 50% of the thickness of the layer that generates the holes. In addition, the thickness of the layer that generates the first holes is set to be 50% or more thicker than that of the layer that generates the second holes, or is not thin. That is, the thickness of the layer that generates the second hole is within 50% to 150% of the thickness of the layer that generates the first hole, and the thickness of the layer that generates the first hole. Is within 50% to 150% of the thickness of the layer generating the second hole. That is, assuming that the thickness of the first hole generating layer is X and the thickness of the second hole generating layer is Y, 0.5 ≦ (Y / X) ≦ 1.5 and 0 .5 ≦ (X / Y) ≦ 1.5.
また、第1の正孔を発生する層102及び第2の正孔を発生する層103は、正孔輸送性の材料と当該正孔輸送性の材料から電子を受け取ることができる電子受容性の材料とを用いて同じ材料で形成するのが好ましく、第2の正孔を発生する層における正孔輸送性の材料に対する前記電子受容性の材料のモル比と、前記第1の正孔を発生する層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比との差は、前記第2の正孔を発生する層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比の80%以内かつ、前記第1の正孔を発生する層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比の80%以内とするとよい。さらに好ましくは、第2の正孔を発生する層における正孔輸送性の材料に対する前記電子受容性の材料のモル比と、前記第1の正孔を発生する層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比との差は、前記第2の正孔を発生する層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比の40%以内かつ、前記第1の正孔を発生する層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比の40%以内とするとよい。 The first hole-generating layer 102 and the second hole-generating layer 103 each have an electron-accepting property capable of receiving electrons from the hole-transporting material and the hole-transporting material. The material is preferably formed of the same material, and the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the second hole-generating layer and the first hole are generated. The difference between the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the generating layer is the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the second hole-generating layer. It may be within 80% and within 80% of the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the first hole generating layer. More preferably, the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the second hole-generating layer and the hole-transporting material in the first hole-generating layer The difference from the molar ratio of the electron-accepting material is within 40% of the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the second hole-generating layer, and The molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the hole generating layer is preferably within 40%.
つまり、前記第1の正孔を発生する層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比をAとし、第2の正孔を発生する層における正孔輸送性の材料に対する前記電子受容性の材料のモル比をBとすると、(−0.8×A)≦B−A≦(0.8×A)かつ(−0.8×B)≦B−A≦(0.8×B)となるようにする。
That is, the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the first hole-generating layer is A, and the hole-transporting material in the second hole-generating layer is When the molar ratio of the electron-accepting material is B, (−0.8 × A) ≦ B−A ≦ (0.8 × A) and (−0.8 × B) ≦ B−A ≦ (0. 8 × B).
上記正孔輸送性の材料としては例えば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(略称:α−NPD)や4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(略称:TPD)や4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニル−アミノ)−トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−トリフェニルアミン(略称:MTDATA)や4,4’−ビス(N−(4−(N,N−ジ−m−トリルアミノ)フェニル)−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)などの芳香族アミン系(即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する)の化合物やフタロシアニン(略称:H2Pc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)、バナジルフタロシアニン(略称:VOPc)等のフタロシアニン化合物を用いることができる。また、これら正孔輸送性の材料から電子を受け取ることができる電子受容性の材料としては、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、7,7,8,8,−テトラシアノキノジメタン(略称:TCNQ)、2,3−ジシアノナフトキノン(略称:DCNNQ)、2,3,5,6−テトラフルオロ−7,7,8,8,−テトラシアノキノジメタン(略称:F4−TCNQ)等が挙げられるが、正孔輸送性の材料との組み合わせによって電子受容が可能な電子受容性の材料を選択する。また、P型半導体としてはモリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物及び銅酸化物などの金属酸化物を用いることができる。 Examples of the hole transporting material include 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: α-NPD) and 4,4′-bis [N -(3-Methylphenyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: TPD) or 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine (abbreviation: TDATA) 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -triphenylamine (abbreviation: MTDATA) and 4,4′-bis (N- (4- ( N, N-di-m-tolylamino) phenyl) -N-phenylamino) biphenyl (abbreviation: DNTPD) and other aromatic amine-based compounds (that is, having a benzene ring-nitrogen bond) and phthalocyanines (abbreviation: H 2 Pc), copper Futaroshia Emissions (abbreviation: CuPc), or vanadyl phthalocyanine (abbreviation: VOPc), and the phthalocyanine compound and the like can be used. Examples of the electron-accepting material that can receive electrons from these hole-transporting materials include molybdenum oxide, vanadium oxide, 7,7,8,8, -tetracyanoquinodimethane (abbreviation). : TCNQ), 2,3-dicyanonaphthoquinone (abbreviation: DCNNQ), 2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8, -tetracyanoquinodimethane (abbreviation: F4-TCNQ), etc. As an example, an electron-accepting material capable of accepting electrons is selected in combination with a hole-transporting material. As the P-type semiconductor, metal oxides such as molybdenum oxide, vanadium oxide, ruthenium oxide, cobalt oxide, nickel oxide, and copper oxide can be used.
また、第1の正孔を発生する層102及び第2の正孔を発生する層103の代わりに、上記で示した正孔輸送性の材料のような有機化合物と、亜鉛酸化物、インジウム酸化物、すず酸化物、アンチモン酸化物、タングステン酸化物、インジウム窒化物、すず窒化物、アンチモン窒化物若しくはタングステン窒化物、モリブデン窒化物等のような無機材料又はこれらから選ばれた二以上の無機材料とを含む層で形成した第1の層及び第2の層を用いても良い。そして、第1の層及び第2の層の厚さは30nm〜1μmであることが好ましい。また、第1の層と第2の層の厚さは概略等しいことが好ましく、第2の層の厚さが第1の層の厚さより50%以上厚い或いは薄い状態にないようにする。また、第1の層の厚さが第2の層の厚さより50%以上厚い或いは薄い状態にないようにする。つまり、第2の層の膜厚は第1の層の膜厚の50%〜150%以内でありかつ、第1の層の膜厚は第2の層の膜厚の50%〜150%以内とする。また、第1の層及び第2の層は同じ正孔輸送性の材料と同じ無機材料とを含む層で形成するのが好ましく、第2の層における第1の有機化合物に対する電子受容性を示す物質のモル比と、第1の層における第1の有機化合物に対する電子受容性を示す物質のモル比との差は、第2の層における第1の有機化合物に対する電子受容性を示す物質のモル比の80%以内かつ、第1の層における第1の有機化合物に対する電子受容性を示す物質のモル比の80%以内となるようにする。また、更に好ましくは、第2の層における第1の有機化合物に対する電子受容性を示す物質のモル比と、第1の層における第1の有機化合物に対する電子受容性を示す物質のモル比との差は、第2の層における第1の有機化合物に対する電子受容性を示す物質のモル比の40%以内かつ、第1の層における第1の有機化合物に対する電子受容性を示す物質のモル比の40%以内となるようにする。 Further, instead of the first hole generating layer 102 and the second hole generating layer 103, an organic compound such as the hole transporting material described above, zinc oxide, indium oxide Inorganic materials such as oxides, tin oxides, antimony oxides, tungsten oxides, indium nitrides, tin nitrides, antimony nitrides or tungsten nitrides, molybdenum nitrides, or two or more inorganic materials selected therefrom You may use the 1st layer and 2nd layer which were formed with the layer containing these. And it is preferable that the thickness of a 1st layer and a 2nd layer is 30 nm-1 micrometer. Further, it is preferable that the thicknesses of the first layer and the second layer are substantially equal, so that the thickness of the second layer is not more than 50% thicker or thinner than the thickness of the first layer. Further, the thickness of the first layer should be 50% or more thicker than the thickness of the second layer. That is, the thickness of the second layer is within 50% to 150% of the thickness of the first layer, and the thickness of the first layer is within 50% to 150% of the thickness of the second layer. And In addition, the first layer and the second layer are preferably formed of a layer containing the same hole transporting material and the same inorganic material, and exhibit an electron accepting property for the first organic compound in the second layer. The difference between the molar ratio of the substance and the molar ratio of the substance exhibiting electron acceptability to the first organic compound in the first layer is the mole of the substance exhibiting electron acceptability to the first organic compound in the second layer. The ratio is within 80% of the ratio and within 80% of the molar ratio of the substance showing the electron accepting property with respect to the first organic compound in the first layer. More preferably, the molar ratio of the substance exhibiting electron acceptability with respect to the first organic compound in the second layer and the molar ratio of the substance exhibiting electron acceptability with respect to the first organic compound in the first layer. The difference is within 40% of the molar ratio of the substance exhibiting electron accepting property to the first organic compound in the second layer and the molar ratio of the substance exhibiting electron accepting property to the first organic compound in the first layer. Keep it within 40%.
電子を発生する層105は電子輸送性の材料と当該電子輸送性の材料に電子を供与することができる電子供与性の材料の両方を含む層やN型半導体の層、もしくはN型半導体を含む層により形成する。上記電子輸送性の材料としては例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料を用いることができる。また、この他、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX)2)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ)2)などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)等を用いることができる。また、これら電子輸送性の材料に電子を与えることができる電子供与性の材料としては、例えば、リチウム、セシウムなどのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、エルビウム、イッテルビウムなどの希土類金属などを用いることができるが、電子輸送性の材料との組み合わせによってそれぞれ電子供与が可能な電子供与性の材料を選択する。また、N型半導体としては金属酸化物などの金属化合物も用いることができ、亜鉛酸化物、亜鉛硫化物、亜鉛セレン化物、チタン酸化物などを用いることができる。 The electron generating layer 105 includes a layer including both an electron transporting material and an electron donating material capable of donating electrons to the electron transporting material, an N-type semiconductor layer, or an N-type semiconductor. Form with layers. Examples of the electron transporting material include tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), and bis (10-hydroxybenzo [h ] -Quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-aluminum (abbreviation: BAlq), etc. Can be used. In addition, bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazolate] zinc (abbreviation: Zn (BOX) 2 ), bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzothiazolate] zinc (abbreviation: Zn (BTZ) 2 ) and other materials such as metal complexes having an oxazole-based or thiazole-based ligand can also be used. In addition to metal complexes, 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD), 1,3-bis [5- (P-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (abbreviation: OXD-7), 3- (4-tert-butylphenyl) -4-phenyl-5- ( 4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,2, 4-triazole (abbreviation: p-EtTAZ), bathophenanthroline (abbreviation: BPhen), bathocuproin (abbreviation: BCP), and the like can be used. Examples of the electron donating material that can give electrons to these electron transporting materials include alkali metals such as lithium and cesium, alkaline earth metals such as magnesium and calcium, and rare earth metals such as erbium and ytterbium. An electron donating material that can donate electrons is selected depending on the combination with an electron transporting material. In addition, a metal compound such as a metal oxide can be used as the N-type semiconductor, and zinc oxide, zinc sulfide, zinc selenide, titanium oxide, or the like can be used.
発光材料を含む発光層104には大きく分けて2つの種類ある。一つは発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する材料からなる層に発光中心となる発光材料を分散して含む層と、もう一つは発光材料のみで発光層を構成する層であるが、前者は濃度消光が起こりにくく、好ましい構成である。発光中心となる発光物質としては、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)−4H−ピラン(略称:DCJT)、4−ジシアノメチレン−2−t−ブチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)−4H−ピラン、ペリフランテン、2,5−ジシアノ−1,4−ビス(10−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)ベンゼン、N,N’−ジメチルキナクリドン(略称:DMQd)、クマリン6、クマリン545T、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、9,9’−ビアントリル、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)や9,10−ビス(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、2,5,8,11−テトラ−t−ブチルペリレン(略称:TBP)等が挙げられる。また、上記発光材料を分散してなる層を形成する場合に母体となる材料としては、9,10−ジ(2−ナフチル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)等のアントラセン誘導体、4,4’−ビス(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)等のカルバゾール誘導体、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ピリジナト]亜鉛(略称:Znpp2)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:ZnBOX)などの金属錯体等を用いることができる。また、発光物質のみで発光層104を構成することのできる材料としては、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、9,10−ビス(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)などがある。 The light emitting layer 104 containing a light emitting material is roughly classified into two types. One is a layer containing a light emitting material as a light emission center dispersed in a layer made of a material having an energy gap larger than that of the light emitting substance, and the other is a layer that constitutes the light emitting layer with only the light emitting material. However, the former is a preferable configuration because concentration quenching hardly occurs. As a light-emitting substance serving as a luminescent center, 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl) -4H-pyran (abbreviation: DCJT), 4 -Dicyanomethylene-2-t-butyl-6- (1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl) -4H-pyran, perifrantene, 2,5-dicyano-1,4-bis ( 10-methoxy-1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl) benzene, N, N′-dimethylquinacridone (abbreviation: DMQd), coumarin 6, coumarin 545T, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3), 9,9'-bianthryl, 9,10-diphenyl anthracene (abbreviation: DPA) and 9,10-bis (2-naphthyl) anthracene (abbreviation: DN ), 2,5,8,11-tetra -t- butyl perylene (abbreviation: TBP), and the like. As a base material for forming a layer in which the light emitting material is dispersed, an anthracene such as 9,10-di (2-naphthyl) -2-tert-butylanthracene (abbreviation: t-BuDNA) is used. Derivatives, carbazole derivatives such as 4,4′-bis (N-carbazolyl) biphenyl (abbreviation: CBP), tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum ( Abbreviations: Almq 3 ), bis (10-hydroxybenzo [h] -quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-aluminum (abbreviation: BAlq), Bis [2- (2-hydroxyphenyl) pyridinato] zinc (abbreviation: Znpp 2 ), bis [2- (2-hydro A metal complex such as xylphenyl) benzoxazolate] zinc (abbreviation: ZnBOX) can be used. Examples of a material that can form the light-emitting layer 104 using only a light-emitting substance include tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), 9,10-bis (2-naphthyl) anthracene (abbreviation: DNA), And bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-aluminum (abbreviation: BAlq).
また、発光層104は単層で形成しても複数層で形成しても構わず、発光層104における発光材料が分散された層と第1の正孔を発生する層102との間に正孔輸送層、発光層104における発光材料が分散された層と電子を発生する層105との間に電子輸送層を設けても良い。これらの層は設けられていても設けられていなくても良く、そのどちらかのみが設けられていても良い。また、正孔輸送層、電子輸送層の材料としては、それぞれ上記正孔を発生する層における正孔輸送性の層、上記電子を発生する層における電子輸送性の層に準じるため、ここでは説明を省略する。各々の記載を参照されたい。 Further, the light-emitting layer 104 may be formed as a single layer or a plurality of layers, and the light-emitting layer 104 is formed between the layer in which the light-emitting material is dispersed in the light-emitting layer 104 and the layer 102 that generates first holes. An electron transport layer may be provided between the hole transport layer and the layer in which the light emitting material is dispersed in the light emitting layer 104 and the layer 105 that generates electrons. These layers may or may not be provided, and only one of them may be provided. The materials of the hole transport layer and the electron transport layer are the same as those of the hole transport layer in the hole generating layer and the electron transport layer in the electron generating layer. Is omitted. See each description.
第1の電極101は仕事関数の大きい(仕事関数4.0eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。なお、第1の電極材料の具体例としては、ITO(indium tin oxide)、珪素を含有するITO、酸化インジウムに2〜20[%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)の他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、または金属材料の窒化物(TiN)等を用いることができる。一方、第2の電極106の形成に用いられる第2の電極材料としては、仕事関数の小さい(仕事関数3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。なお、第2の電極材料の具体例としては、元素周期律の1族または2族に属する元素、すなわちLiやCs等のアルカリ金属、およびMg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(Mg:Ag、Al:Li)や化合物(LiF、CsF、CaF2)の他、希土類金属を含む遷移金属を用いて形成することができるが、Al、Ag、ITO等の金属(合金を含む)との積層により形成することもできる。 The first electrode 101 is preferably formed using a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a high work function (work function of 4.0 eV or more). Specific examples of the first electrode material include ITO (indium tin oxide), ITO containing silicon, and IZO (indium zinc oxide) in which indium oxide is mixed with 2 to 20% zinc oxide (ZnO). In addition, gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), palladium ( Pd), a nitride of metal material (TiN), or the like can be used. On the other hand, as the second electrode material used for forming the second electrode 106, a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a low work function (work function of 3.8 eV or less) is used. preferable. Specific examples of the second electrode material include elements belonging to Group 1 or Group 2 of the element periodic rule, that is, alkali metals such as Li and Cs, and alkaline earth metals such as Mg, Ca, and Sr, and these In addition to alloys containing Mg (Mg: Ag, Al: Li) and compounds (LiF, CsF, CaF 2 ), transition metals including rare earth metals can be used, but metals such as Al, Ag, and ITO ( It can also be formed by lamination with an alloy.
また、発光素子には第1の電極101、第1の正孔を発生する層102、発光層104、電子を発生する層105、第2の正孔を発生する層103、第2の電極106の他に、第1の正孔を発生する層102と発光層104の間に第3の正孔を発生する層107(図3、図4)を設けても良い。このとき、第3の正孔を発生する層107は、第1の正孔を発生する層102と違う材料で形成し、第1の正孔を発生する層102と第2の正孔を発生する層103とは同じ材料で形成することが望ましい。また、第2の正孔を発生する層103の厚さは第1の正孔を発生する層102の厚さより50%以上厚い或いは薄い状態にないようにする。また、第1の正孔を発生する層102の厚さが第2の正孔を発生する層103の厚さより50%以上厚い或いは薄い状態にないようにする。つまり、第1の正孔を発生する層102と第2の正孔を発生する層103の厚さは同じくらいにするのが好ましい。 The light-emitting element includes a first electrode 101, a layer 102 that generates first holes, a light-emitting layer 104, a layer 105 that generates electrons, a layer 103 that generates second holes, and a second electrode 106. In addition, a layer 107 (FIGS. 3 and 4) that generates third holes may be provided between the layer 102 that generates first holes and the light-emitting layer 104. At this time, the third hole generating layer 107 is formed of a material different from that of the first hole generating layer 102 and generates the first hole generating layer 102 and the second hole. The layer 103 to be formed is preferably formed using the same material. In addition, the thickness of the layer 103 that generates the second holes is set to be 50% or more thicker or thinner than the thickness of the layer 102 that generates the first holes. In addition, the thickness of the layer 102 that generates the first holes is set to be 50% or more thicker than that of the layer 103 that generates the second holes. That is, it is preferable that the thicknesses of the first hole generating layer 102 and the second hole generating layer 103 be approximately the same.
なお、上に例示した材料に関してはあくまで例示にすぎず、本発明の効果を維持できる範囲内において実施者が適宜選択できるものである。 In addition, regarding the material illustrated above, it is only an illustration to the last, and a practitioner can select suitably in the range which can maintain the effect of this invention.
上記構成を有する本発明の発光素子は、電圧をかけると、第2の正孔を発生する層103より第2の電極に正孔が注入される。また、電子を発生する層105より電子が発光層104に注入される。さらに、第1の正孔を発生する層102より発光層104に正孔が注入され、発光層において注入された電子と正孔が再結合し、励起状態となった発光材料が基底状態と戻る際に発光が得られる。ここで、本発明の発光素子では電極から有機物を主成分とする層への電子の注入が無く、電子の注入は有機物を主成分とする層からもう一方の有機物を主成分とする層へ行われる。電極から有機物を主成分とする層への電子の注入は起こりにくく、従来の発光素子では電極から有機物を主成分とする層への電子の注入過程において駆動電圧が上昇してしまっていたが、本発明の発光素子はその過程が無い為、駆動電圧の低い発光素子とすることができる。また、実験上、駆動電圧の高い発光素子は駆動電圧の経時上昇も大きいことがわかっていることから、駆動電圧の低い本発明の発光素子は駆動電圧の経時上昇も低い発光素子とすることが可能となる。 When a voltage is applied to the light-emitting element of the present invention having the above structure, holes are injected into the second electrode from the layer 103 that generates the second holes. Further, electrons are injected into the light emitting layer 104 from the layer 105 that generates electrons. Further, holes are injected into the light-emitting layer 104 from the first hole-generating layer 102, and the electrons and holes injected in the light-emitting layer are recombined, so that the excited light-emitting material returns to the ground state. Light emission is obtained. Here, in the light-emitting element of the present invention, there is no injection of electrons from the electrode to the layer containing organic material as the main component, and the injection of electrons is performed from the layer containing organic material as the main component to the other organic material layer. Is called. Electron injection from the electrode into the organic-based layer is unlikely to occur, and in conventional light-emitting devices, the drive voltage has increased during the injection of electrons from the electrode into the organic-based layer. Since the light-emitting element of the present invention does not have this process, it can be a light-emitting element with low driving voltage. In addition, since it has been experimentally known that a light emitting element with a high driving voltage has a large increase in the driving voltage with time, the light emitting element of the present invention with a low driving voltage can be a light emitting element with a low driving voltage with time. It becomes possible.
また、本発明の発光素子は、発光層104の両面において発光層104と電極との応力が同じくらいになる層を介して電極に挟持されているため、発光層104への応力を緩和することができる。そして、発光素子の信頼性を向上させることができる。 In addition, since the light emitting element of the present invention is sandwiched between electrodes on both sides of the light emitting layer 104 through layers where the stress between the light emitting layer 104 and the electrode is about the same, the stress on the light emitting layer 104 can be relieved. Can do. And the reliability of a light emitting element can be improved.
特に、電極上に正孔を発生する層を有し、さらに上に発光層を有し、さらに上に正孔を発生する層を有し、さらに上に電極を有するというように、電極と接する層は正孔を発生する層とし、正孔を発生する層を介して電極に発光層が挟まれている構造の発光素子とすると発光層の両面の応力は相殺され、より発光素子の信頼性は向上する。なお、正孔を発生する層とは有機材料と金属酸化物とを含む層であり、例えば上記で示した正孔輸送性材料とモリブデン酸化物、亜鉛酸化物又はインジウム酸化物とを含む層や、正孔輸送性材料とモリブデン酸化物、亜鉛酸化物及びインジウム酸化物から選ばれた2以上の金属酸化物とを含む層が好ましい。なお、正孔を発生する層と発光層の間には別の層が挟まれていても良い。 In particular, it has a layer for generating holes on the electrode, further has a light emitting layer on it, further has a layer for generating holes on it, and further has an electrode on it, so that it is in contact with the electrode If the light emitting element has a structure in which a hole is generated and a light emitting layer is sandwiched between electrodes through the hole generating layer, the stress on both sides of the light emitting layer is offset and the reliability of the light emitting element is further improved. Will improve. Note that the hole generating layer is a layer containing an organic material and a metal oxide. For example, a layer containing a hole transporting material and molybdenum oxide, zinc oxide, or indium oxide described above, A layer containing a hole transporting material and two or more metal oxides selected from molybdenum oxide, zinc oxide and indium oxide is preferable. Note that another layer may be interposed between the hole-generating layer and the light-emitting layer.
(実施の形態2)
本発明の他の実施の形態について説明する。本実施の形態では第1の正孔を発生する層102及び第2の正孔を発生する層103の膜厚を適当に調整することによって発光素子及び表示装置の視野角特性を改善する例について説明する。本実施の形態において、発光素子の積層構造、材料については実施の形態1と同様であるので説明を割愛する。実施の形態1を参照されたい。なお、本実施の形態においても、発光素子を発光させるように電圧を印加する際、高い電位が設定される方の電極を第1の電極とし、低い電位が設定される方の電極を第2の電極とする。
(Embodiment 2)
Another embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, an example in which the viewing angle characteristics of the light-emitting element and the display device are improved by appropriately adjusting the film thicknesses of the first hole generating layer 102 and the second hole generating layer 103 is described. explain. In this embodiment mode, the stacked structure and materials of the light-emitting element are the same as those in Embodiment Mode 1, and thus description thereof is omitted. Refer to Embodiment Mode 1. Note that also in this embodiment mode, when a voltage is applied so as to cause the light-emitting element to emit light, the electrode having a higher potential is set as the first electrode, and the electrode having a lower potential is set as the second electrode. Electrode.
発光素子より射出する光には、発光層104で発光し直接出てくる光と、一度、もしくは複数度反射されて出てくる光とがある。この直接射出される光と反射されて出てくる光とは位相の関係により干渉し強めあったり弱めあったりし、発光素子より射出される光は当該干渉の結果として合成された光である。 Light emitted from the light emitting element includes light emitted from the light emitting layer 104 and directly emitted, and light emitted after being reflected once or plural times. The directly emitted light and reflected and emitted light interfere with each other depending on the phase relationship, and the light emitted from the light emitting element is light synthesized as a result of the interference.
屈折率の小さな媒体から大きな媒体へ入射する際に反射した光はその位相が反転するため、実施の形態1に示した構成を有する発光素子において第1の電極101や第2の電極106等の電極と当該電極と接する層の界面における反射では反射光の位相は反転する。この電極において反射した光と発光層で発光した光とが干渉する際、発光層と当該電極との間の光学的距離(屈折率×物理的距離)が(2m−1)λ/4(mは1以上の自然数、λは当該発光層から発する光の中心波長)を満たす場合、発光取り出し面を見る角度に依存して発生するスペクトル形状の変化を低減することができ且つ発光素子の電流効率も向上する。電流効率とは流した電流に対して輝度がどれだけ得られたかを表すものであり、この効率が良いほど小さい電流であっても規定の輝度を得ることができる。また素子の劣化も少ない傾向にある。 Since the phase of light reflected when entering a large medium from a medium having a small refractive index is reversed, the first electrode 101, the second electrode 106, or the like in the light-emitting element having the structure described in Embodiment Mode 1 is used. Reflection at the interface between the electrode and the layer in contact with the electrode reverses the phase of the reflected light. When the light reflected by the electrode interferes with the light emitted from the light emitting layer, the optical distance (refractive index × physical distance) between the light emitting layer and the electrode is (2m−1) λ / 4 (m Is a natural number of 1 or more, and λ is the center wavelength of light emitted from the light emitting layer), the change in spectral shape that occurs depending on the angle at which the light emission surface is viewed can be reduced, and the current efficiency of the light emitting element Will also improve. The current efficiency represents how much luminance is obtained with respect to the flowed current, and the specified luminance can be obtained even with a small current as the efficiency is improved. In addition, there is a tendency that the deterioration of the element is small.
反射は屈折率の差が小さい膜間では小さいことから、電極と電極に接する膜との界面で起こる反射以外は無視できるため、本実施の形態では電極と電極に接する膜間で起こる反射にのみ注目する。 Since reflection is small between films with a small difference in refractive index, it can be ignored except for reflection that occurs at the interface between the electrode and the film in contact with the electrode, so in this embodiment, only reflection that occurs between the electrode and the film in contact with the electrode is considered. Focus on it.
第1の電極101側から発光を取り出す発光素子の場合、反射は第2の電極106で起こる。そのため、当該発光素子の電流効率を向上させ、発光取り出し面を見る角度に依存して発生するスペクトル形状の変化を低減させる為には発光が起こった位置から第2の電極106表面までの光学的距離(屈折率×物理的距離)を(2m−1)λ/4(mは1以上の自然数、λは当該発光層から発する光の中心波長)とすればよい。 In the case of a light-emitting element that extracts light emission from the first electrode 101 side, reflection occurs at the second electrode 106. Therefore, in order to improve the current efficiency of the light emitting element and reduce the change in the spectral shape that occurs depending on the angle at which the light emission surface is viewed, the optical distance from the position where light emission occurs to the surface of the second electrode 106 The distance (refractive index × physical distance) may be (2m−1) λ / 4 (m is a natural number of 1 or more, and λ is the center wavelength of light emitted from the light emitting layer).
発光層104は発光材料を含む層の単層で形成されていてもよいが、電子輸送層、正孔輸送層などの層と発光材料を含む層との複数構造であっても良い。発光材料を含む層は発光中心となる発光材料が分散された層であっても良いし、発光材料のみで形成された層であっても良い。 The light-emitting layer 104 may be formed as a single layer including a light-emitting material, but may have a plurality of structures including a layer including an electron-transport layer and a hole-transport layer and a layer including a light-emitting material. The layer containing the light emitting material may be a layer in which the light emitting material serving as the light emission center is dispersed, or may be a layer formed only of the light emitting material.
さて、当該発光が起こった位置から第2の電極106までにはいくつかの異なる材料による層が設けられている。本実施の形態においては電子を発生する層105及び第2の正孔を発生する層103である。また、発光材料を含む層もその膜厚の半分は発光がおこった位置から第2の電極106までの間に位置する層と言うことができる。また、発光層が複数層で形成される場合にはさらに異なる層が含まれる場合もある。このような構成において発光が起こった位置から第2の電極106までの光学的距離を求めるには各々の膜の屈折率と膜厚を掛け合わせたものを合計すればよく、その合計が(2m−1)λ/4(mは1以上の自然数、λは当該発光層から発する光の中心波長)となるようにする。すなわち、発光材料を含む層を1、第2の電極106をj(jは4以上の整数)として発光材料を含む層から第2の電極106の間に存在する層に発光材料を含む層側から順に番号をつけ、ある番号を付した屈折率n、膜厚dを同じ番号が振られた層の屈折率、膜厚とした場合(すなわちn1と言ったら発光材料を含む層の屈折率、djと言ったら第2の電極の膜厚となる)、以下の式(1)を満たすものとする。 A plurality of layers made of different materials are provided from the position where the light emission occurs to the second electrode 106. In this embodiment mode, the layer 105 generates electrons and the layer 103 generates second holes. In addition, a layer containing a light-emitting material can also be said to be a layer located between the position where light is emitted and the second electrode 106, with half the film thickness. Further, when the light emitting layer is formed of a plurality of layers, different layers may be included. In such a configuration, the optical distance from the position where light emission occurs to the second electrode 106 can be obtained by summing the product of the refractive index of each film and the film thickness. -1) λ / 4 (m is a natural number of 1 or more, and λ is the center wavelength of light emitted from the light emitting layer). That is, the layer containing the luminescent material is the layer between the second electrode 106 and the layer containing the luminescent material, where 1 is the layer containing the luminescent material and j is the second electrode 106 (j is an integer of 4 or more). When the refractive index n and the film thickness d are set to the refractive index and film thickness of the layer numbered with the same number (that is, n 1 , the refractive index of the layer containing the light emitting material) , D j is the thickness of the second electrode), and the following equation (1) is satisfied.
ここで、上記式(1)を満足させる為に膜厚を調整する必要が出てくる。有機物を主成分とする層は電子の移動度が小さく、キャリアが電子である電子輸送性の材料を含む電子を発生する層105の膜厚を厚くすると駆動電圧が上昇してしまう。そこで本実施の形態では有機物を主成分とする層において比較的移動度の高い第2の正孔を発生する層103の膜厚を調節することで駆動電圧を大きく上昇させることなく上記式(1)を満足させることが可能となる。 Here, it is necessary to adjust the film thickness in order to satisfy the above formula (1). A layer containing an organic substance as a main component has a low electron mobility, and the driving voltage increases when the thickness of the layer 105 that generates electrons including an electron transporting material whose carriers are electrons is increased. Therefore, in this embodiment mode, the thickness of the layer 103 that generates the second hole with relatively high mobility in the layer mainly composed of an organic substance is adjusted to increase the driving voltage without significantly increasing the above formula (1). ) Can be satisfied.
第2の電極106側から発光を取り出す発光素子の場合、反射は第1の電極101で起こる。そのため、当該発光素子の電流効率を向上させ、発光取り出し面を見る角度に依存して発生するスペクトル形状の変化を低減させる為には発光が起こった位置から第1の電極101表面までの光学的距離(屈折率×物理的距離)を(2m−1)λ/4(mは1以上の自然数、λは当該発光層から発する光の中心波長)とすればよい。 In the case of a light-emitting element that extracts light emission from the second electrode 106 side, reflection occurs at the first electrode 101. Therefore, in order to improve the current efficiency of the light-emitting element and reduce the change in spectral shape that occurs depending on the angle at which the light emission surface is viewed, the optical distance from the position where light emission occurs to the surface of the first electrode 101 The distance (refractive index × physical distance) may be (2m−1) λ / 4 (m is a natural number of 1 or more, and λ is the center wavelength of light emitted from the light emitting layer).
発光層104は発光材料を含む層の単層で形成されていてもよいが、電子輸送層、正孔輸送層などの層と発光材料を含む層との複数構造であっても良い。発光材料を含む層は発光中心となる発光材料が分散された層であっても良いし、発光材料のみで形成された層であっても良い。しかし、ここに例示したどの構成であっても、発光材料を含む層はある程度の厚みを有しており、さらに発光中心は無数に存在しているため厳密に発光が起こった位置を決定することはできないため、本実施の形態では発光が起こった位置は発光材料を含む層の膜厚の半分に当たる位置とみなすこととする。 The light-emitting layer 104 may be formed as a single layer including a light-emitting material, but may have a plurality of structures including a layer including an electron-transport layer and a hole-transport layer and a layer including a light-emitting material. The layer containing the light emitting material may be a layer in which the light emitting material serving as the light emission center is dispersed, or may be a layer formed only of the light emitting material. However, in any of the configurations exemplified here, the layer containing the light emitting material has a certain thickness, and there are an infinite number of light emission centers, so the position where light emission has occurred must be determined strictly. Therefore, in this embodiment mode, a position where light emission occurs is regarded as a position corresponding to half of the thickness of the layer including the light emitting material.
さて、当該発光が起こった位置から第1の電極101までにはいくつかの異なる材料による層が設けられている。本実施の形態においては第1の正孔を発生する層102である。また、発光材料を含む層もその膜厚の半分は発光がおこった位置から第1の電極101までの間に位置する層と言うことができる。また、発光層が複数層で形成される場合にはさらに異なる層が含まれる場合もある。このような構成において発光が起こった位置から第1の電極101までの光学的距離を求めるには各々の膜の屈折率と膜厚を掛け合わせたものを合計すればよい。すなわち、発光材料を含む層を1、第1の電極101をj(jは4以上の整数)として発光材料を含む層から第1の電極101の間に存在する層に発光材料を含む層側から順に番号をつけ、ある番号を付した屈折率n、膜厚dを同じ番号が振られた層の屈折率、膜厚とした場合(すなわちn1と言ったら発光材料を含む層の屈折率、djと言ったら第1の電極の膜厚となる)、以下の式(2)を満たすものとする。 Now, several layers made of different materials are provided from the position where the light emission occurs to the first electrode 101. In this embodiment mode, the layer 102 generates a first hole. In addition, a layer containing a light-emitting material can also be said to be a layer in which half the film thickness is located between the position where light emission occurs and the first electrode 101. Further, when the light emitting layer is formed of a plurality of layers, different layers may be included. In such a configuration, the optical distance from the position where light emission occurs to the first electrode 101 can be obtained by adding the product of the refractive index of each film and the film thickness. That is, a layer containing a light emitting material is a layer existing between the layer containing the light emitting material and the first electrode 101, where 1 is the layer containing the light emitting material and j is the first electrode 101 (j is an integer of 4 or more). When the refractive index n and the film thickness d are set to the refractive index and film thickness of the layer numbered with the same number (that is, n 1 , the refractive index of the layer containing the light emitting material) , D j is the thickness of the first electrode), and the following equation (2) is satisfied.
ここで、上記式(2)を満足させる為に膜厚を調整する必要が出てくる。本実施の形態では有機物を主成分とする層において比較的移動度の高い第1の正孔を発生する層102の膜厚を調節することで駆動電圧を上昇させることなく上記式(2)を満足させることが可能となる。 Here, it is necessary to adjust the film thickness in order to satisfy the above formula (2). In this embodiment mode, the above formula (2) is obtained without increasing the driving voltage by adjusting the film thickness of the layer 102 that generates the first hole having relatively high mobility in the layer mainly composed of an organic substance. It becomes possible to satisfy.
また、第1の電極101及び第2の電極106の両方から光を取り出す構造である場合には上記式(1)、(2)を同時に満たす様にすればよい。 In the case of a structure in which light is extracted from both the first electrode 101 and the second electrode 106, the above formulas (1) and (2) may be satisfied at the same time.
発光素子を本実施の形態のような構造とすることで、発光取り出し面を見る角度に依存して発光のスペクトルが変化してしまうことを低減した発光素子を提供することが可能となる。 When the light-emitting element has a structure as in this embodiment mode, it is possible to provide a light-emitting element in which a change in emission spectrum depending on an angle at which a light emission extraction surface is viewed is reduced.
本実施の形態は実施の形態1と組み合わせて用いることが可能である。 This embodiment can be used in combination with Embodiment 1.
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1もしくは実施の形態2に記載の本発明の表示装置について図5、図6を参照し、作製方法を示しながら説明する。なお、本実施の形態ではアクティブマトリクス型の表示装置を作製する例を示したが、パッシブマトリクス型の表示装置であっても本発明の発光素子を適用することができるのはもちろんである。
(Embodiment 3)
In this embodiment mode, the display device of the present invention described in Embodiment Mode 1 or Embodiment Mode 2 will be described with reference to FIGS. Note that although an example of manufacturing an active matrix display device is described in this embodiment mode, it is needless to say that the light-emitting element of the present invention can be applied to a passive matrix display device.
まず、基板50上に第1の下地絶縁層51a、第2の下地絶縁層51bを形成した後、さらに半導体層を第2の下地絶縁層51b上に形成する。(図5(A)) First, after the first base insulating layer 51a and the second base insulating layer 51b are formed over the substrate 50, a semiconductor layer is further formed over the second base insulating layer 51b. (Fig. 5 (A))
基板50の材料としてはガラス、石英やプラスチック(ポリイミド、アクリル、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルスルホンなど)等を用いることができる。これら基板は必要に応じてCMP等により研磨してから使用しても良い。本実施の形態においてはガラス基板を用いる。 As a material of the substrate 50, glass, quartz, plastic (polyimide, acrylic, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyacrylate, polyethersulfone, or the like) can be used. These substrates may be used after being polished by CMP or the like, if necessary. In this embodiment, a glass substrate is used.
第1の下地絶縁層51a、第2の下地絶縁層51bは基板50中のアルカリ金属やアルカリ土類金属など、半導体膜の特性に悪影響を及ぼすような元素が半導体層中に拡散するのを防ぐ為に設ける。材料としては酸化珪素、窒化珪素、窒素を含む酸化珪素、酸素を含む窒化珪素などを用いることができる。本実施の形態では第1の下地絶縁層51aを窒化珪素で、第2の下地絶縁層51bを酸化珪素で形成する。本実施の形態では、下地絶縁層を第1の下地絶縁層51a、第2の下地絶縁層51bの2層で形成したが、単層で形成してもかまわないし、2層以上の多層であってもかまわない。また、基板からの不純物の拡散が気にならないようであれば下地絶縁層は設ける必要がない。 The first base insulating layer 51a and the second base insulating layer 51b prevent an element such as an alkali metal or an alkaline earth metal in the substrate 50 that adversely affects the characteristics of the semiconductor film from diffusing into the semiconductor layer. Provided for this purpose. As a material, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxide containing nitrogen, silicon nitride containing oxygen, or the like can be used. In this embodiment mode, the first base insulating layer 51a is formed using silicon nitride, and the second base insulating layer 51b is formed using silicon oxide. In this embodiment mode, the base insulating layer is formed of the first base insulating layer 51a and the second base insulating layer 51b. However, the base insulating layer may be formed of a single layer or a multilayer of two or more layers. It doesn't matter. In addition, it is not necessary to provide a base insulating layer as long as the diffusion of impurities from the substrate does not matter.
続いて形成される半導体層は本実施の形態では非晶質珪素膜をレーザ結晶化して得る。第2の下地絶縁層51b上に非晶質珪素膜を25〜100nm(好ましくは30〜60nm)の膜厚で形成する。作製方法としては公知の方法、例えばスパッタ法、減圧CVD法またはプラズマCVD法などが使用できる。その後、500℃で1時間の加熱処理を行い水素出しをする。 A semiconductor layer formed subsequently is obtained by laser crystallization of an amorphous silicon film in this embodiment mode. An amorphous silicon film is formed to a thickness of 25 to 100 nm (preferably 30 to 60 nm) over the second base insulating layer 51b. As a manufacturing method, a known method such as a sputtering method, a low pressure CVD method or a plasma CVD method can be used. Then, hydrogen treatment is performed at 500 ° C. for 1 hour.
続いてレーザ照射装置を用いて非晶質珪素膜を結晶化して結晶質珪素膜を形成する。本実施の形態のレーザ結晶化ではエキシマレーザを使用し、発振されたレーザビームを光学系を用いて線状のビームスポットに加工し非晶質珪素膜に照射することで結晶質珪素膜とし、半導体層として用いる。 Subsequently, the amorphous silicon film is crystallized using a laser irradiation apparatus to form a crystalline silicon film. In the laser crystallization of the present embodiment, an excimer laser is used, and a laser beam oscillated is processed into a linear beam spot using an optical system and irradiated to an amorphous silicon film to form a crystalline silicon film. Used as a semiconductor layer.
非晶質珪素膜の他の結晶化の方法としては、他に、熱処理のみにより結晶化を行う方法や結晶化を促進する触媒元素を用い加熱処理を行う事によって行う方法もある。結晶化を促進する元素としてはニッケル、鉄、パラジウム、スズ、鉛、コバルト、白金、銅、金などが挙げられ、このような元素を用いることによって熱処理のみで結晶化を行った場合に比べ、低温、短時間で結晶化が行われるため、ガラス基板などへのダメージが少ない。熱処理のみにより結晶化をする場合は、基板50を熱に強い石英基板などにすればよい。 Other methods for crystallization of the amorphous silicon film include a method for crystallization only by heat treatment and a method for heat treatment using a catalyst element that promotes crystallization. Examples of elements that promote crystallization include nickel, iron, palladium, tin, lead, cobalt, platinum, copper, and gold. Compared to the case where crystallization is performed only by heat treatment by using such an element, Since crystallization is performed at a low temperature for a short time, there is little damage to the glass substrate. When crystallization is performed only by heat treatment, the substrate 50 may be a quartz substrate resistant to heat.
続いて、必要に応じて半導体層にしきい値をコントロールする為に微量の不純物添加、いわゆるチャネルドーピングを行う。要求されるしきい値を得る為にN型もしくはP型を呈する不純物(リン、ボロンなど)をイオンドーピング法などにより添加する。 Subsequently, in order to control the threshold value in the semiconductor layer as required, a small amount of impurity addition, so-called channel doping is performed. In order to obtain a required threshold value, N-type or P-type impurities (phosphorus, boron, etc.) are added by an ion doping method or the like.
その後、図5(A)に示すように半導体層を所定の形状にパターニングし、島状の半導体層52を得る。パターニングは半導体層にフォトレジストを塗布し、所定のマスク形状を露光し、焼成して、半導体層上にレジストマスクを形成し、このマスクを用いてエッチングをすることにより行われる。 After that, as shown in FIG. 5A, the semiconductor layer is patterned into a predetermined shape, and an island-shaped semiconductor layer 52 is obtained. Patterning is performed by applying a photoresist to the semiconductor layer, exposing a predetermined mask shape, baking, forming a resist mask on the semiconductor layer, and etching using the mask.
続いて半導体層52を覆うようにゲート絶縁層53を形成する。ゲート絶縁層53はプラズマCVD法またはスパッタ法を用いて膜厚を40〜150nmとして珪素を含む絶縁層で形成する。本実施の形態では酸化珪素を用いて形成する。 Subsequently, a gate insulating layer 53 is formed so as to cover the semiconductor layer 52. The gate insulating layer 53 is formed of an insulating layer containing silicon with a thickness of 40 to 150 nm by plasma CVD or sputtering. In this embodiment mode, silicon oxide is used.
次いで、ゲート絶縁層53上にゲート電極54を形成する。ゲート電極54はタンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロム、ニオブから選ばれた元素、または元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、AgPdCu合金を用いてもよい。 Next, the gate electrode 54 is formed over the gate insulating layer 53. The gate electrode 54 may be formed of an element selected from tantalum, tungsten, titanium, molybdenum, aluminum, copper, chromium, and niobium, or an alloy material or a compound material containing the element as a main component. Alternatively, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus may be used. Further, an AgPdCu alloy may be used.
また、本実施の形態ではゲート電極54は単層で形成されているが、下層にタングステン、上層にモリブデンなどの2層以上の積層構造でもかまわない。積層構造としてゲート電極を形成する場合であっても前段で述べた材料を使用するとよい。また、その組み合わせも適宜選択すればよい。ゲート電極54の加工はフォトレジストを用いたマスクを利用し、エッチングをして行う。 Further, although the gate electrode 54 is formed as a single layer in this embodiment mode, a stacked structure of two or more layers such as tungsten in the lower layer and molybdenum in the upper layer may be used. Even in the case where the gate electrode is formed as a stacked structure, the materials described in the preceding stage may be used. Moreover, the combination may be selected as appropriate. The gate electrode 54 is processed by etching using a mask using a photoresist.
続いて、ゲート電極54をマスクとして半導体層52に高濃度の不純物を添加する。これによって半導体層52、ゲート絶縁層53、及びゲート電極54を含む薄膜トランジスタ70が形成される。 Subsequently, a high concentration impurity is added to the semiconductor layer 52 using the gate electrode 54 as a mask. Thus, the thin film transistor 70 including the semiconductor layer 52, the gate insulating layer 53, and the gate electrode 54 is formed.
なお、薄膜トランジスタの作製工程については特に限定されず、所望の構造のトランジスタを作製できるように適宜変更すればよい。 Note that there is no particular limitation on the manufacturing process of the thin film transistor, and it may be changed as appropriate so that a transistor with a desired structure can be manufactured.
本実施の形態では、レーザ結晶化を使用して結晶化した結晶性シリコン膜を用いたトップゲートの薄膜トランジスタを用いたが、非晶質半導体膜を用いたボトムゲート型の薄膜トランジスタを画素部に用いることも可能である。非晶質半導体は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができ、シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は0.01〜4.5atomic%程度であることが好ましい。 In this embodiment mode, a top-gate thin film transistor using a crystalline silicon film crystallized by laser crystallization is used; however, a bottom-gate thin film transistor using an amorphous semiconductor film is used for a pixel portion. It is also possible. As the amorphous semiconductor, not only silicon but also silicon germanium can be used. When silicon germanium is used, the concentration of germanium is preferably about 0.01 to 4.5 atomic%.
また非晶質半導体中に0.5nm〜20nmの結晶を粒観察することができる微結晶半導体膜(セミアモルファス半導体)を用いてもよい。また0.5nm〜20nmの結晶を粒観察することができる微結晶はいわゆるマイクロクリスタル(μc)とも呼ばれている。 Alternatively, a microcrystalline semiconductor film (semi-amorphous semiconductor) in which crystals of 0.5 nm to 20 nm can be observed in an amorphous semiconductor may be used. Microcrystals capable of observing 0.5 nm to 20 nm crystals are also called so-called microcrystals (μc).
セミアモルファス半導体であるセミアモルファスシリコン(SASとも表記する)は、珪化物気体をグロー放電分解することにより得ることができる。代表的な珪化物気体としては、SiH4であり、その他にもSi2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4などを用いることができる。この珪化物気体を水素、水素とヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈して用いることでSASの形成を容易なものとすることができる。希釈率は10倍〜1000倍の範囲で珪化物気体を希釈することが好ましい。グロー放電分解による被膜の反応生成は0.1Pa〜133Paの範囲の圧力で行えば良い。グロー放電を形成するための電力は1MHz〜120MHz、好ましくは13MHz〜60MHzの高周波電力を供給すれば良い。基板加熱温度は300度以下が好ましく、100〜250度の基板加熱温度が好適である。 Semi-amorphous silicon (also referred to as SAS), which is a semi-amorphous semiconductor, can be obtained by glow discharge decomposition of a silicide gas. A typical silicide gas is SiH 4 , and in addition, Si 2 H 6 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiCl 4 , SiF 4 and the like can be used. The formation of the SAS can be facilitated by diluting the silicide gas with one or plural kinds of rare gas elements selected from hydrogen, hydrogen and helium, argon, krypton, and neon. It is preferable to dilute the silicide gas at a dilution ratio in the range of 10 times to 1000 times. The reaction generation of the film by glow discharge decomposition may be performed at a pressure in the range of 0.1 Pa to 133 Pa. The power for forming the glow discharge may be high frequency power of 1 MHz to 120 MHz, preferably 13 MHz to 60 MHz. The substrate heating temperature is preferably 300 ° C. or less, and a substrate heating temperature of 100 to 250 ° C. is suitable.
このようにして形成されたSASはラマンスペクトルが520cm-1よりも低波数側にシフトしており、X線回折ではSi結晶格子に由来するとされる(111)、(220)の回折ピークが観測される。未結合手(ダングリングボンド)の中和剤として水素またはハロゲンを少なくとも1原子%またはそれ以上含ませている。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は1×1020cm-1以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は5×1019/cm3以下、好ましくは1×1019/cm3以下とする。TFTにしたときの移動度μは、μ=1〜10cm2/Vsecとなる。 The SAS formed in this way has a Raman spectrum shifted to a lower wavenumber than 520 cm −1 , and diffraction peaks of (111) and (220), which are considered to be derived from the Si crystal lattice in X-ray diffraction, are observed. Is done. As a neutralizing agent for dangling bonds, hydrogen or halogen is contained at least 1 atomic% or more. As an impurity element in the film, impurities of atmospheric components such as oxygen, nitrogen, and carbon are desirably 1 × 10 20 cm −1 or less, and in particular, the oxygen concentration is 5 × 10 19 / cm 3 or less, preferably 1 × 10 19 / cm 3 or less. When the TFT is used, the mobility μ is μ = 1 to 10 cm 2 / Vsec.
また、このSASをレーザでさらに結晶化して用いても良い。 Further, this SAS may be further crystallized with a laser.
続いて、ゲート電極54、ゲート絶縁層53を覆って絶縁膜(水素化膜)59を窒化珪素により形成する。絶縁膜(水素化膜)59を形成したら480℃で1時間程度加熱を行って、不純物元素の活性化及び半導体層52の水素化を行う。 Subsequently, an insulating film (hydrogenated film) 59 is formed of silicon nitride so as to cover the gate electrode 54 and the gate insulating layer 53. After the insulating film (hydrogenated film) 59 is formed, heating is performed at 480 ° C. for about 1 hour to activate the impurity element and hydrogenate the semiconductor layer 52.
続いて、絶縁膜(水素化膜)59を覆う第1の層間絶縁層60を形成する。第1の層間絶縁層60を形成する材料としては酸化珪素、アクリル、ポリイミドやシロキサン、Iow−k材料等にをもちいるとよい。本実施の形態では酸化珪素膜を第1の層間絶縁層として形成した。(図5(B)) Subsequently, a first interlayer insulating layer 60 covering the insulating film (hydrogenated film) 59 is formed. As a material for forming the first interlayer insulating layer 60, silicon oxide, acrylic, polyimide, siloxane, an Iow-k material, or the like may be used. In this embodiment mode, the silicon oxide film is formed as the first interlayer insulating layer. (Fig. 5 (B))
次に、半導体層52に至るコンタクトホールを開口する。コンタクトホールはレジストマスクを用いて、半導体層52が露出するまでエッチングを行うことで形成することができ、ウエットエッチング、ドライエッチングどちらでも形成することができる。なお、条件によって一回でエッチングを行ってしまっても良いし、複数回に分けてエッチングを行っても良い。また、複数回でエッチングする際は、ウエットエッチングとドライエッチングの両方を用いても良い。(図5(C)) Next, a contact hole reaching the semiconductor layer 52 is opened. The contact hole can be formed by performing etching using a resist mask until the semiconductor layer 52 is exposed, and can be formed by either wet etching or dry etching. Note that etching may be performed once depending on conditions, or etching may be performed in a plurality of times. In addition, when etching is performed a plurality of times, both wet etching and dry etching may be used. (Fig. 5 (C))
そして、当該コンタクトホールや第1の層間絶縁層60を覆う導電層を形成する。当該導電層を所望の形状に加工し、接続部61a、配線61bなどが形成される。この配線はアルミニウム、銅等の単層でも良いが、本実施の形態では下からモリブデン/アルミニウム/モリブデンの積層構造とする。積層配線としてはチタン/アルミニウム/チタンやチタン/窒化チタン/アルミニウム/チタンといった構造でも良い。(図5(D)) Then, a conductive layer covering the contact hole and the first interlayer insulating layer 60 is formed. The conductive layer is processed into a desired shape, and the connection portion 61a, the wiring 61b, and the like are formed. This wiring may be a single layer of aluminum, copper, or the like, but in this embodiment mode, a multilayer structure of molybdenum / aluminum / molybdenum is formed from the bottom. The laminated wiring may have a structure of titanium / aluminum / titanium or titanium / titanium nitride / aluminum / titanium. (Fig. 5 (D))
その後、接続部61a、配線61b、第1の層間絶縁層60を覆って第2の層間絶縁層63を形成する。第2の層間絶縁層63の材料としては自己平坦性を有するアクリル、ポリイミド、シロキサンなどの塗布膜が好適に利用できる。本実施の形態ではシロキサンを第2の層間絶縁層63として用いる。(図5(E)) Thereafter, a second interlayer insulating layer 63 is formed so as to cover the connection portion 61a, the wiring 61b, and the first interlayer insulating layer 60. As a material for the second interlayer insulating layer 63, a coating film of acrylic, polyimide, siloxane or the like having self-flatness can be suitably used. In this embodiment mode, siloxane is used as the second interlayer insulating layer 63. (Fig. 5 (E))
続いて第2の層間絶縁層63上に窒化珪素などで絶縁層を形成してもよい。これは後の画素電極のエッチングにおいて、第2の層間絶縁層63が必要以上にエッチングされてしまうのを防ぐ為に形成する。そのため、画素電極と第2の層間絶縁層のエッチングレートの比が大きい場合には特に設けなくとも良い。続いて、第2の層間絶縁層63を貫通して接続部61aに至るコンタクトホールを形成する。 Subsequently, an insulating layer may be formed using silicon nitride or the like over the second interlayer insulating layer 63. This is formed to prevent the second interlayer insulating layer 63 from being etched more than necessary in the subsequent etching of the pixel electrode. Therefore, when the ratio of the etching rate between the pixel electrode and the second interlayer insulating layer is large, it may not be provided. Subsequently, a contact hole that penetrates through the second interlayer insulating layer 63 and reaches the connection portion 61a is formed.
そして当該コンタクトホールと第2の層間絶縁層63(もしくは絶縁層)を覆って、透光性を有する導電層を形成したのち、当該透光性を有する導電層を加工して薄膜発光素子の第1の電極(電子を受け取る電極)101を形成する。ここで第1の電極101は接続部61aと電気的に接触している。第1の電極101の材料としては仕事関数の大きい(仕事関数4.0eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例えばITO(indium tin oxide)、珪素を含有するITO(ITSO)、酸化インジウムに2〜20[%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)、酸化亜鉛、酸化亜鉛にガリウムを含有したGZO(Galium Zinc Oxide)の他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、または金属材料の窒化物(TiN)等を用いることができる。本実施の形態ではITSOを第1の電極101として用いた(図6(A))。 Then, after forming the light-transmitting conductive layer so as to cover the contact hole and the second interlayer insulating layer 63 (or insulating layer), the light-transmitting conductive layer is processed to form the first light-emitting element in the thin film light-emitting element. One electrode (an electrode for receiving electrons) 101 is formed. Here, the first electrode 101 is in electrical contact with the connecting portion 61a. As the material of the first electrode 101, it is preferable to use a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a high work function (work function of 4.0 eV or more). For example, ITO (indium tin oxide), ITO containing silicon (ITSO), IZO (indium zinc oxide) in which 2 to 20% zinc oxide (ZnO) is mixed with indium oxide, zinc oxide, and zinc oxide with gallium. In addition to contained GZO (Galium Zinc Oxide), gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt (Co) , Copper (Cu), palladium (Pd), or a nitride of metal (TiN) can be used. In this embodiment mode, ITSO is used as the first electrode 101 (FIG. 6A).
次に第2の層間絶縁層63(もしくは絶縁層)及び第1の電極101を覆って有機材料もしくは無機材料からなる絶縁層を形成する。続いて当該絶縁層を第1の電極101の一部が露出するように加工し、隔壁65を形成する。隔壁65の材料としては、感光性を有する有機材料(アクリル、ポリイミドなど)が好適に用いられるが、感光性を有さない有機材料や無機材料で形成してもかまわない。また、隔壁65の材料にチタンブラックやカーボンナイトライドなどの黒色顔料や染料を分散材などを用いて分散し、隔壁65を黒くすることでブラックマトリクス様に用いても良い。隔壁65の第1の電極に向かう端面は曲率を有し、当該曲率が連続的に変化するテーパー形状をしていることが望ましい(図6(B))。 Next, an insulating layer made of an organic material or an inorganic material is formed so as to cover the second interlayer insulating layer 63 (or the insulating layer) and the first electrode 101. Subsequently, the insulating layer is processed so that a part of the first electrode 101 is exposed, and a partition wall 65 is formed. As the material of the partition wall 65, a photosensitive organic material (acrylic, polyimide, or the like) is preferably used, but it may be formed of an organic material or an inorganic material that does not have photosensitivity. Further, a black pigment or dye such as titanium black or carbon nitride may be dispersed in the material of the partition wall 65 by using a dispersing material or the like, and the partition wall 65 may be made black to be used like a black matrix. It is desirable that the end face of the partition wall 65 facing the first electrode has a curvature and has a tapered shape in which the curvature continuously changes (FIG. 6B).
次に、隔壁65から露出した第1の電極101を覆う発光積層体66を形成する。本実施の形態では発光積層体66は蒸着法等により形成すればよく、第1の正孔を発生する層102、発光層104、電子を発生する層105、第2の正孔を発生する層103の順に積層することにより形成する。 Next, a light emitting laminate 66 that covers the first electrode 101 exposed from the partition wall 65 is formed. In this embodiment mode, the light-emitting stacked body 66 may be formed by an evaporation method or the like. The first hole generating layer 102, the light emitting layer 104, the electron generating layer 105, and the second hole generating layer. It is formed by laminating in the order of 103.
第1の正孔を発生する層102と第2の正孔を発生する層103は、正孔輸送性の材料と当該正孔輸送性の材料から電子を受け取ることができる電子受容性の材料の両方を含む層やP型半導体の層、もしくはP型半導体を含む層を用いて同一の材料により形成する。上記正孔輸送性の材料としては例えば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(略称:α−NPD)や4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(略称:TPD)や4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニル−アミノ)−トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−トリフェニルアミン(略称:MTDATA)や4,4’−ビス(N−(4−(N,N−ジ−m−トリルアミノ)フェニル)−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)などの芳香族アミン系(即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する)の化合物やフタロシアニン(略称:H2Pc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)、バナジルフタロシアニン(略称:VOPc)等のフタロシアニン化合物を用いることができる。また、これら正孔輸送性の材料から電子を受け取ることができる電子受容性の材料としては、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、7,7,8,8,−テトラシアノキノジメタン(略称:TCNQ)、2,3−ジシアノナフトキノン(略称:DCNNQ)、2,3,5,6−テトラフルオロ−7,7,8,8,−テトラシアノキノジメタン(略称:F4−TCNQ)等が挙げられるが、正孔輸送性の材料との組み合わせによってそれぞれ電子受容が可能な電子受容性の材料を選択する。また、P型半導体としてはモリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物及び銅酸化物などを用いることができる。なお、これに挙げた材料に関してはあくまで例示にすぎず、実施者が適宜選択できるものである。正孔輸送性を有する材料に対する当該正孔輸送性を有する材料から電子受容可能な材料の混合比はモル比で0.5以上であれば良く、好ましくは0.5〜2であることが望ましい。また、第2の正孔を発生する層における正孔輸送性の材料に対する前記電子受容性の材料のモル比と、前記第1の正孔を発生する層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比との差は、前記第2の正孔を発生する層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比の80%以内かつ、前記第1の正孔を発生する層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比の80%以内とするとよい。さらに好ましくは、第2の正孔を発生する層における正孔輸送性の材料に対する前記電子受容性の材料のモル比と、前記第1の正孔を発生する層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比との差は、前記第2の正孔を発生する層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比の40%以内かつ、前記第1の正孔を発生する層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比の40%以内とするとよい。本実施の形態における第1の正孔を発生する層、及び第2の正孔を発生する層では電子輸送性を有する材料としてα−NPD、α−NPDから電子を受容することが可能な電子受容性の材料として酸化モリブデン(MoO3)を使用し、重量比でα−NPD:MoO3=4:1(モル比で1に相当)となるように共蒸着法により蒸着を行う。 The first hole-generating layer 102 and the second hole-generating layer 103 are formed using a hole-transporting material and an electron-accepting material that can receive electrons from the hole-transporting material. A layer including both, a layer of a P-type semiconductor, or a layer including a P-type semiconductor is formed using the same material. Examples of the hole transporting material include 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: α-NPD) and 4,4′-bis [N -(3-Methylphenyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: TPD) or 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine (abbreviation: TDATA) 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -triphenylamine (abbreviation: MTDATA) and 4,4′-bis (N- (4- ( N, N-di-m-tolylamino) phenyl) -N-phenylamino) biphenyl (abbreviation: DNTPD) and other aromatic amine-based compounds (that is, having a benzene ring-nitrogen bond) and phthalocyanines (abbreviation: H 2 Pc), copper Futaroshia Emissions (abbreviation: CuPc), or vanadyl phthalocyanine (abbreviation: VOPc), and the phthalocyanine compound and the like can be used. Examples of the electron-accepting material that can receive electrons from these hole-transporting materials include molybdenum oxide, vanadium oxide, 7,7,8,8, -tetracyanoquinodimethane (abbreviation). : TCNQ), 2,3-dicyanonaphthoquinone (abbreviation: DCNNQ), 2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8, -tetracyanoquinodimethane (abbreviation: F4-TCNQ), etc. An electron-accepting material capable of accepting electrons is selected depending on the combination with a hole-transporting material. As the P-type semiconductor, molybdenum oxide, vanadium oxide, ruthenium oxide, cobalt oxide, nickel oxide, copper oxide, or the like can be used. It should be noted that the materials listed here are merely examples and can be appropriately selected by the practitioner. The mixing ratio of the material having hole transportability to the material having electron transportability to the material having hole transportability may be 0.5 or more in terms of molar ratio, preferably 0.5-2. . In addition, the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the second hole-generating layer and the electron-accepting to the hole-transporting material in the first hole-generating layer The difference from the molar ratio of the material having the property is within 80% of the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the layer generating the second holes, and the first hole is The molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the generated layer is preferably within 80%. More preferably, the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the second hole-generating layer and the hole-transporting material in the first hole-generating layer The difference from the molar ratio of the electron-accepting material is within 40% of the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the second hole-generating layer, and The molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the hole generating layer is preferably within 40%. In the first hole generating layer and the second hole generating layer in this embodiment, electrons that can accept electrons from α-NPD and α-NPD as materials having an electron transporting property Molybdenum oxide (MoO 3 ) is used as a receptive material, and vapor deposition is performed by a co-evaporation method so that α-NPD: MoO 3 = 4: 1 (corresponding to 1 in molar ratio) by weight.
なお、複数の材料を含む層は、各々の材料を同時に成膜することにより形成することが出来、抵抗加熱蒸着同士による共蒸着法、電子ビーム蒸着同士による共蒸着法、抵抗加熱蒸着と電子ビーム蒸着による共蒸着法、抵抗加熱蒸着とスパッタリングによる成膜、電子ビーム蒸着とスパッタリングによる成膜など、同種、異種方法を組み合わせて形成すればよい。また、上記例は2種の材料を含む層を想定しているが、3種以上の材料を含む場合も同様に形成することができる。 Note that a layer containing a plurality of materials can be formed by depositing each material at the same time, such as co-evaporation by resistance heating evaporation, co-evaporation by electron beam evaporation, resistance heating evaporation and electron beam. What is necessary is just to form combining the same kind and different methods, such as the co-evaporation method by vapor deposition, the film formation by resistance heating vapor deposition and sputtering, and the film formation by electron beam vapor deposition and sputtering. Moreover, although the said example assumes the layer containing 2 types of materials, when it contains 3 or more types of materials, it can form similarly.
第1の正孔を発生する層及び第2の正孔を発生する層は30nm〜1μmの厚さにし、第2の正孔を発生する層の厚さを、第1の正孔を発生する層の厚さより50%以上厚い或いは薄い状態にないようにする。また、第1の正孔を発生する層の厚さを、第2の正孔を発生する層の厚さより50%以上厚い或いは薄い状態にないようにする。より好ましくは本実施の形態のように第1の正孔を発生する層と第2の正孔を発生する層を同じ厚さにする。なお、本実施の形態における膜厚は第1の正孔を発生する層が50nm、第2の正孔を発生する層が50nmとする。また、第1の正孔を発生する層102及び第2の正孔を発生する層103は、正孔輸送性の材料と当該正孔輸送性の材料から電子を受け取ることができる電子受容性の材料の両方を含む層で形成することが好ましく、第2の正孔を発生する層103における正孔輸送性の材料に対する前記電子受容性の材料のモル比と、前記第1の正孔を発生する層102における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比との差は、前記第2の正孔を発生する層103における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比の80%以内かつ、前記第1の正孔を発生する層102における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比の80%以内とするとよい。さらに好ましくは、第2の正孔を発生する層103における正孔輸送性の材料に対する前記電子受容性の材料のモル比と、前記第1の正孔を発生する層102における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比との差は、前記第2の正孔を発生する層103における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比の40%以内かつ、前記第1の正孔を発生する層102における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比の40%以内とするとよい。 The first hole generating layer and the second hole generating layer have a thickness of 30 nm to 1 μm, and the thickness of the second hole generating layer is set to generate the first hole. Do not be more than 50% thicker or thinner than the layer thickness. In addition, the thickness of the first hole generating layer is set to be 50% or more thicker or thinner than the thickness of the second hole generating layer. More preferably, the first hole generating layer and the second hole generating layer have the same thickness as in this embodiment. Note that in this embodiment mode, the thickness of the first hole generating layer is 50 nm, and the thickness of the second hole generating layer is 50 nm. The first hole-generating layer 102 and the second hole-generating layer 103 each have an electron-accepting property capable of receiving electrons from the hole-transporting material and the hole-transporting material. It is preferable to form a layer including both of the materials, and the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the layer 103 that generates the second holes and the first holes are generated. The difference between the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the layer 102 is that the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the layer 103 generating the second hole The ratio may be within 80% of the ratio and within 80% of the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the first hole-generating layer 102. More preferably, the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the second hole-generating layer 103 and the hole-transporting property in the first hole-generating layer 102 are the same. The difference from the molar ratio of the electron-accepting material to the material is within 40% of the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the second hole-generating layer 103, and The molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the layer 102 that generates one hole is preferably within 40%.
また、第1の正孔を発生する層102及び第2の正孔を発生する層103としては、上記で示した正孔輸送性の材料と亜鉛酸化物、インジウム酸化物、すず酸化物、アンチモン酸化物、インジウム窒化物、すず窒化物、アンチモン窒化物、タングステン窒化物、モリブデン窒化物等のような無機材料とを含む層で形成した第1の層及び第2の層を用いても良い。そして、第1の層及び第2の層の厚さは30nm〜1μmであることが好ましい。また、第1の層と第2の層の厚さは概略等しいことが好ましく、第2の層の厚さが第1の層の厚さより50%以上厚い或いは薄い状態にないようにする。また、第1の層の厚さが第2の層の厚さより50%以上厚い或いは薄い状態にないようにする。つまり、第2の層の膜厚は第1の層の膜厚の50%〜150%以内でありかつ、第1の層の膜厚は第2の層の膜厚の50%〜150%以内であるようにする。また、第1の層及び第2の層103は同じ正孔輸送性の材料と同じ無機材料とを含む層で形成するのが好ましく、第2の層における正孔輸送性の材料に対する前記電子受容性の材料のモル比と、前記第1の層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比との差は、前記第2の層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比の80%以内かつ、前記第1の層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比の80%以内とするとよい。さらに好ましくは、第2の層における正孔輸送性の材料に対する前記電子受容性の材料のモル比と、前記第1の層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比との差は、前記第2の層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比の40%以内かつ、前記第1の層における正孔輸送性の材料に対する電子受容性の材料のモル比の40%以内とするとよい。 In addition, as the first hole generating layer 102 and the second hole generating layer 103, the hole transporting material described above, zinc oxide, indium oxide, tin oxide, antimony, and the like can be used. A first layer and a second layer formed using layers containing an inorganic material such as oxide, indium nitride, tin nitride, antimony nitride, tungsten nitride, molybdenum nitride, or the like may be used. And it is preferable that the thickness of a 1st layer and a 2nd layer is 30 nm-1 micrometer. Further, it is preferable that the thicknesses of the first layer and the second layer are substantially equal, so that the thickness of the second layer is not more than 50% thicker or thinner than the thickness of the first layer. Further, the thickness of the first layer should be 50% or more thicker than the thickness of the second layer. That is, the thickness of the second layer is within 50% to 150% of the thickness of the first layer, and the thickness of the first layer is within 50% to 150% of the thickness of the second layer. To be. In addition, the first layer and the second layer 103 are preferably formed of a layer containing the same hole transporting material and the same inorganic material, and the electron accepting to the hole transporting material in the second layer. The difference between the molar ratio of the conductive material and the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the first layer is the difference in electron-accepting property to the hole-transporting material in the second layer. It is preferable that the molar ratio of the material is within 80% and the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the first layer is within 80%. More preferably, the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the second layer and the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the first layer The difference is within 40% of the molar ratio of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the second layer and the mole of the electron-accepting material to the hole-transporting material in the first layer. It should be within 40% of the ratio.
発光層104は、発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する材料からなる層に発光中心となる発光材料を分散して含む層として発光層104を形成する場合には、発光中心となる発光物質に、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)−4H−ピラン(略称:DCJT)、4−ジシアノメチレン−2−t−ブチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)−4H−ピラン、ペリフランテン、2,5−ジシアノ−1,4−ビス(10−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)ベンゼン、N,N’−ジメチルキナクリドン(略称:DMQd)、クマリン6、クマリン545T、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、9,9’−ビアントリル、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)や9,10−ビス(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、2,5,8,11−テトラ−t−ブチルペリレン(略称:TBP)、上記発光材料を分散する母体となる材料として、9,10−ジ(2−ナフチル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)等のアントラセン誘導体、4,4’−ビス(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)等のカルバゾール誘導体、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ピリジナト]亜鉛(略称:Znpp2)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:ZnBOX)などの金属錯体等を用いて作製することができる。また、発光物質のみで発光層104を構成する場合は、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、9,10−ビス(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)などの材料を用いる。 The light emitting layer 104 becomes a light emission center when the light emitting layer 104 is formed as a layer containing a light emitting material serving as a light emission center dispersed in a layer made of a material having an energy gap larger than that of the light emitting substance. As the light-emitting substance, 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl) -4H-pyran (abbreviation: DCJT), 4-dicyanomethylene-2 -T-butyl-6- (1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl) -4H-pyran, periflanthene, 2,5-dicyano-1,4-bis (10-methoxy-1) , 1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl) benzene, N, N′-dimethylquinacridone (abbreviation: DMQd), coumarin 6, coumarin 545T, tris (8- Quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), 9,9′-bianthryl, 9,10-diphenylanthracene (abbreviation: DPA), 9,10-bis (2-naphthyl) anthracene (abbreviation: DNA), 2,5, 8,11-tetra-t-butylperylene (abbreviation: TBP), 9,10-di (2-naphthyl) -2-tert-butylanthracene (abbreviation: t-) as a base material for dispersing the light-emitting material. Anthracene derivatives such as BuDNA), carbazole derivatives such as 4,4′-bis (N-carbazolyl) biphenyl (abbreviation: CBP), tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (4-methyl-8) - quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3), bis (10-hydroxybenzo [h] - quinolinato) beryllium Abbreviation: BeBq 2), or bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato - aluminum (abbreviation: BAlq), bis [2- (2-hydroxyphenyl) pyridinato] zinc (abbreviation: Znpp 2), It can be manufactured using a metal complex such as bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazolate] zinc (abbreviation: ZnBOX). In the case where the light-emitting layer 104 is formed using only a light-emitting substance, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), 9,10-bis (2-naphthyl) anthracene (abbreviation: DNA), bis (2- A material such as methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-aluminum (abbreviation: BAlq) is used.
また、発光層104は単層で形成しても複数層で形成しても構わず、発光層104における発光材料が分散された層(もしくは発光材料よりなる層)と第1の正孔を発生する層102との間に正孔輸送層、発光層104における発光材料が分散された層(もしくは発光材料よりなる層)と電子を発生する層105との間に電子輸送層を設けても良い。これらの層は設けられていても設けられていなくても良く、そのどちらかのみが設けられていても良い。また、正孔輸送層、電子輸送層の材料としては、それぞれ上記正孔を発生する層における正孔輸送性の層、上記電子を発生する層における電子輸送性の層に準じるため、ここでは説明を省略する。各々の記載を参照されたい。 The light-emitting layer 104 may be formed as a single layer or a plurality of layers. The light-emitting layer 104 in which the light-emitting material is dispersed (or a layer made of the light-emitting material) and the first hole are generated. An electron transport layer may be provided between the hole transport layer and the layer 102 in which the light emitting material is dispersed in the light emitting layer 104 (or a layer made of the light emitting material) and the layer 105 that generates electrons. . These layers may or may not be provided, and only one of them may be provided. The materials of the hole transport layer and the electron transport layer are the same as those of the hole transport layer in the hole generating layer and the electron transport layer in the electron generating layer. Is omitted. See each description.
本実施の形態では、正孔を発生する層102上に発光層104として、順に正孔輸送層、発光材料が分散された層、電子輸送層を形成する。正孔輸送層としてはα−NPDを膜厚10nm、発光材料が分散された層としてはAlqにクマリン6を重量比1:0.005、膜厚35nm、電子輸送層としてはAlqを膜厚10nmとなるように蒸着する。 In this embodiment mode, a hole transport layer, a layer in which a light-emitting material is dispersed, and an electron transport layer are sequentially formed as the light-emitting layer 104 over the layer 102 that generates holes. As a hole transport layer, α-NPD has a thickness of 10 nm. As a layer in which a light emitting material is dispersed, Alq and coumarin 6 have a weight ratio of 1: 0.005, a thickness of 35 nm. As an electron transport layer, Alq has a thickness of 10 nm. Vapor deposition is performed.
電子を発生する層105は、電子輸送性の材料と当該電子輸送性の材料に電子を供与することができる電子供与性の材料の両方を含む層やN型半導体の層、もしくはN型半導体を含む層により形成する。上記電子輸送性の材料としては例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料を用いることができる。また、この他、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX)2)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ)2)などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)等を用いることができる。また、これら電子輸送性の材料に電子を与えることができる電子供与性の材料としては、例えば、リチウム、セシウムなどのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、エルビウム、イッテルビウムなどの希土類金属などを用いることができるが、電子輸送性の材料との組み合わせによってそれぞれ電子供与が可能な電子供与性の材料を選択する。また、N型半導体としては酸化亜鉛、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、酸化チタン、などを用いることができる。 The electron generating layer 105 is formed of a layer containing both an electron transporting material and an electron donating material capable of donating electrons to the electron transporting material, an N-type semiconductor layer, or an N-type semiconductor. It is formed by the layer containing. Examples of the electron transporting material include tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), and bis (10-hydroxybenzo [h ] -Quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-aluminum (abbreviation: BAlq), etc. Can be used. In addition, bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazolate] zinc (abbreviation: Zn (BOX) 2 ), bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzothiazolate] zinc (abbreviation: Zn (BTZ) 2 ) and other materials such as metal complexes having an oxazole-based or thiazole-based ligand can also be used. In addition to metal complexes, 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD), 1,3-bis [5- (P-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (abbreviation: OXD-7), 3- (4-tert-butylphenyl) -4-phenyl-5- ( 4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,2, 4-triazole (abbreviation: p-EtTAZ), bathophenanthroline (abbreviation: BPhen), bathocuproin (abbreviation: BCP), and the like can be used. Examples of the electron donating material that can give electrons to these electron transporting materials include alkali metals such as lithium and cesium, alkaline earth metals such as magnesium and calcium, and rare earth metals such as erbium and ytterbium. An electron donating material that can donate electrons is selected depending on the combination with an electron transporting material. As the N-type semiconductor, zinc oxide, zinc sulfide, zinc selenide, titanium oxide, or the like can be used.
電子輸送性を有する材料と当該電子輸送性を有する材料に電子供与可能な材料の混合比はモル比で1:0.5〜1:2程度、好ましくは1:1であれば良い。本実施の形態における電子を発生する層では電子輸送性を有する材料としてAlq、Alqに電子を供与することが可能な電子供与性の材料としてリチウム(Li)を使用し、重量比でAlq:Li=1:0.01となるように共蒸着法により蒸着を行う。なお、膜厚は10nmとする。 The mixing ratio of the electron transporting material and the material capable of donating electrons to the electron transporting material may be about 1: 0.5 to 1: 2, preferably 1: 1. In the layer for generating electrons in this embodiment, Alq is used as a material having an electron transporting property, lithium (Li) is used as an electron donating material capable of donating electrons to Alq, and Alq: Li by weight ratio. = 1: 0.01 Deposition is performed by a co-evaporation method. The film thickness is 10 nm.
発光波長帯の異なる発光素子を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成としても良い。典型的には、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した発光素子を形成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルター(着色層)を設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化(映り込み)の防止を図ることができる。フィルター(着色層)を設けることで、従来必要であるとされていた円偏光板などを省略することが可能となり、発光素子から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜方から画素部(表示画面)を見た場合に起こる色調の変化を低減すことができる。 A light emitting element having a different emission wavelength band may be formed for each pixel to perform color display. Typically, a light emitting element corresponding to each color of R (red), G (green), and B (blue) is formed. In this case as well, by providing a filter (colored layer) that transmits light in the emission wavelength band on the light emission side of the pixel, the color purity is improved and the pixel portion is mirrored (reflected). Prevention can be achieved. By providing the filter (colored layer), it is possible to omit a circularly polarizing plate that has been conventionally required, and it is possible to eliminate the loss of light emitted from the light emitting element. Furthermore, a change in color tone that occurs when the pixel portion (display screen) is viewed obliquely can be reduced.
また、発光素子は単色又は白色の発光を呈する構成とすることができる。白色発光材料を用いる場合には、画素の光放射側に特定の波長の光を透過するフィルター(着色層)を設けた構成としてカラー表示を可能にすることができる。 In addition, the light-emitting element can have a structure that emits monochromatic or white light. In the case of using a white light emitting material, color display can be made possible by providing a filter (colored layer) that transmits light of a specific wavelength on the light emission side of the pixel.
白色に発光する発光層を形成するには、例えば、Alq3、部分的に赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたAlq3、Alq3、p−EtTAZ、TPD(芳香族ジアミン)を蒸着法により順次積層することで白色を得ることができる。 To form a light emitting layer that emits white light, for example, Alq 3, Alq 3, Alq 3 doped with Nile Red which is partly red light emitting pigment, p-EtTAZ, by TPD (aromatic diamine) evaporation A white color can be obtained by sequentially laminating.
さらに、発光層は、一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料を用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し、他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用した場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が高い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図ることができる。 Furthermore, a triplet excitation material containing a metal complex or the like may be used for the light emitting layer in addition to a singlet excitation light emitting material. For example, among red light emitting pixels, green light emitting pixels, and blue light emitting pixels, a red light emitting pixel having a relatively short luminance half time is formed of a triplet excitation light emitting material, and the other A singlet excited light emitting material is used. The triplet excited luminescent material has a feature that the light emission efficiency is good, so that less power is required to obtain the same luminance. That is, when applied to a red pixel, the amount of current flowing through the light emitting element can be reduced, so that reliability can be improved. As a reduction in power consumption, a red light-emitting pixel and a green light-emitting pixel may be formed using a triplet excitation light-emitting material, and a blue light-emitting pixel may be formed using a singlet excitation light-emitting material. By forming a green light-emitting element having high human visibility with a triplet excited light-emitting material, power consumption can be further reduced.
三重項励起発光材料の一例としては、金属錯体をドーパントとして用いたものがあり、第三遷移系列元素である白金を中心金属とする金属錯体、イリジウムを中心金属とする金属錯体などが知られている。三重項励起発光材料としては、これらの化合物に限られることはなく、上記構造を有し、且つ中心金属に周期表の8〜10属に属する元素を有する化合物を用いることも可能である。 Examples of triplet excited luminescent materials include those using a metal complex as a dopant, and metal complexes having a third transition series element platinum as the central metal and metal complexes having iridium as the central metal are known. Yes. The triplet excited light-emitting material is not limited to these compounds, and a compound having the above structure and having an element belonging to group 8 to 10 in the periodic table as a central metal can also be used.
上記のような材料で形成した発光素子は、順方向にバイアスすることで発光する。発光素子を用いて形成する表示装置の画素は、単純マトリクス方式、若しくはアクティブマトリクス方式で駆動することができる。いずれにしても、個々の画素は、ある特定のタイミングで順方向バイアスを印加して発光させることとなるが、ある一定期間は非発光状態となっている。この非発光時間に逆方向のバイアスを印加することで発光素子の信頼性を向上させることができる。発光素子では、一定駆動条件下で発光強度が低下する劣化や、画素内で非発光領域が拡大して見かけ上輝度が低下する劣化モードがあるが、順方向及び逆方向にバイアスを印加する交流的な駆動を行うことで、劣化の進行を遅くすることができ、発光装置の信頼性を向上させることができる。 A light-emitting element formed using the above materials emits light by being forward-biased. A pixel of a display device formed using a light-emitting element can be driven by a simple matrix method or an active matrix method. In any case, each pixel emits light by applying a forward bias at a specific timing, but is in a non-light emitting state for a certain period. By applying a reverse bias during this non-light emitting time, the reliability of the light emitting element can be improved. The light emitting element has a degradation mode in which the light emission intensity decreases under a constant driving condition and a degradation mode in which the non-light emitting area is enlarged in the pixel and the luminance is apparently decreased. However, alternating current that applies a bias in the forward and reverse directions. By performing a typical drive, the progress of deterioration can be slowed and the reliability of the light emitting device can be improved.
続いて発光積層体66を覆う第2の電極106を形成する。これによって第1の電極101と発光積層体66と第2の電極106とからなる発光素子93を作製することができる。なお、本実施の形態において、発光素子を発光させるように電圧を印加する際、高い電位が設定される方の電極を第1の電極とし、低い電位が設定される方の電極を第2の電極とする。第2の電極106の形成に用いられる第2の電極材料としては、仕事関数の小さい(仕事関数3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。なお、第2の電極材料の具体例としては、元素周期律の1族または2族に属する元素、すなわちLiやCs等のアルカリ金属、およびMg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(Mg:Ag、Al:Li)や化合物(LiF、CsF、CaF2)の他、希土類金属を含む遷移金属を用いて形成することができるが、Al、Ag、ITO等の金属(合金を含む)との積層により形成することもできる。本実施の形態ではアルミニウムを第2の電極として用いた。 Subsequently, a second electrode 106 that covers the light-emitting stacked body 66 is formed. Thus, a light-emitting element 93 including the first electrode 101, the light-emitting stack 66, and the second electrode 106 can be manufactured. Note that in this embodiment mode, when a voltage is applied so that the light emitting element emits light, the electrode having a higher potential is set as the first electrode, and the electrode having a lower potential is set as the second electrode. Let it be an electrode. As the second electrode material used for forming the second electrode 106, a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a low work function (work function of 3.8 eV or less) is preferably used. Specific examples of the second electrode material include elements belonging to Group 1 or Group 2 of the element periodic rule, that is, alkali metals such as Li and Cs, and alkaline earth metals such as Mg, Ca, and Sr, and these In addition to alloys containing Mg (Mg: Ag, Al: Li) and compounds (LiF, CsF, CaF 2 ), transition metals including rare earth metals can be used, but metals such as Al, Ag, and ITO ( It can also be formed by lamination with an alloy. In this embodiment, aluminum is used as the second electrode.
上記のような構成を有する発光素子は、駆動電圧が低くさらに駆動電圧の経時上昇の小さい発光素子とすることができる。 The light-emitting element having the above structure can be a light-emitting element having a low drive voltage and a small increase in drive voltage with time.
また、発光層への応力を緩和し、発光素子の信頼性の向上を図ることができる。 In addition, stress on the light-emitting layer can be relaxed and the reliability of the light-emitting element can be improved.
なお、本実施の形態では、接続部61aに電気的に接触している電極は第1の電極101であったが、接続部61aに電気的に接触している電極は第2の電極106であっても良い。この場合は発光積層体66の積層順を第2の正孔を発生する層103、電子を発生する層105、発光層104、第1の正孔を発生する層102の順に積層することにより形成し、発光積層体66の上に第1の電極101を形成すればよい。 In the present embodiment, the electrode that is in electrical contact with the connection portion 61 a is the first electrode 101, but the electrode that is in electrical contact with the connection portion 61 a is the second electrode 106. There may be. In this case, the stacking order of the light-emitting stacked body 66 is formed by stacking the layer 103 for generating the second hole, the layer 105 for generating the electron, the light-emitting layer 104, and the layer 102 for generating the first hole in this order. Then, the first electrode 101 may be formed on the light emitting stack 66.
その後、プラズマCVD法により窒素を含む酸化珪素膜を第2のパッシベーション膜として形成する。窒素を含む酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマCVD法でSiH4、N2O、NH3から作製される酸化窒化ケイ素膜、またはSiH4、N2Oから作製される酸化窒化ケイ素膜、あるいはSiH4、N2OをArで希釈したガスから形成される酸化窒化ケイ素膜を形成すれば良い。 Thereafter, a silicon oxide film containing nitrogen is formed as a second passivation film by a plasma CVD method. In the case of using a silicon oxide film containing nitrogen, a silicon oxynitride film manufactured from SiH 4 , N 2 O, NH 3 by a plasma CVD method, or a silicon oxynitride film manufactured from SiH 4 , N 2 O, Alternatively, a silicon oxynitride film formed from a gas obtained by diluting SiH 4 or N 2 O with Ar may be formed.
また、第1のパッシベーション膜としてSiH4、N2O、H2から作製される酸化窒化水素化ケイ素膜を適用しても良い。もちろん、第1のパッシベーション膜は単層構造に限定されるものではなく、他のケイ素を含む絶縁層を単層構造、もしくは積層構造として用いても良い。また、窒化炭素膜と窒化ケイ素膜の多層膜やスチレンポリマーの多層膜、窒化ケイ素膜やダイヤモンドライクカーボン膜を窒素を含む酸化珪素膜の代わりに形成してもよい。 Alternatively, a silicon oxynitride silicon film formed from SiH 4 , N 2 O, and H 2 may be applied as the first passivation film. Needless to say, the first passivation film is not limited to a single layer structure, and another insulating layer containing silicon may be used as a single layer structure or a stacked structure. Further, a multilayer film of a carbon nitride film and a silicon nitride film, a multilayer film of styrene polymer, a silicon nitride film, or a diamond-like carbon film may be formed instead of the silicon oxide film containing nitrogen.
続いて電界発光素子を、水などの劣化を促進する物質から保護するために、表示部の封止を行う。対向基板を封止に用いる場合は、絶縁性のシール材により、外部接続部が露出するように貼り合わせる。対向基板と素子基板との間の空間には乾燥した窒素などの不活性気体を充填しても良いし、シール材を画素部全面に塗布しそれにより対向基板を貼り合わせても良い。シール材には紫外線硬化樹脂などを用いると好適である。シール材には乾燥剤や基板間のギャップを一定に保つための粒子を混入しておいても良い。続いて外部接続部にフレキシブル配線基板を貼り付けることによって、表示装置が完成する。 Subsequently, the display portion is sealed in order to protect the electroluminescent element from a substance that promotes deterioration such as water. In the case where the counter substrate is used for sealing, bonding is performed with an insulating sealing material so that the external connection portion is exposed. A space between the counter substrate and the element substrate may be filled with an inert gas such as dry nitrogen, or a sealing material may be applied to the entire surface of the pixel portion to bond the counter substrate. It is preferable to use an ultraviolet curable resin or the like for the sealing material. The sealing material may contain a desiccant or particles for keeping the gap between the substrates constant. Subsequently, the display device is completed by attaching a flexible wiring board to the external connection portion.
以上のように作製した表示装置の構成の1例を図7参照しながら説明する。なお、形が異なっていても同様の機能を示す部分には同じ符号を付し、その説明を省略する部分もある。本実施の形態では、LDD構造を有する薄膜トランジスタ70が接続部61aを介して発光素子93に接続している。 One example of the structure of the display device manufactured as described above will be described with reference to FIG. In addition, even if the shapes are different, parts showing similar functions are denoted by the same reference numerals, and explanations thereof are omitted. In this embodiment mode, the thin film transistor 70 having an LDD structure is connected to the light emitting element 93 through the connection portion 61a.
図7(A)は第1の電極101が透光性を有する導電膜により形成されており、基板50側に発光積層体66より発せられた光が取り出される構造である。なお94は対向基板であり、発光素子93が形成された後、シール材などを用い、基板50に固着される。対向基板94と素子との間に透光性を有する樹脂88等を充填し、封止することによって発光素子93が水分により劣化することを防ぐ事ができる。また、樹脂88が吸湿性を有していることが望ましい。さらに樹脂88中に透光性の高い乾燥剤89を分散させるとさらに水分の影響を抑えることが可能になるためさらに望ましい形態である。 FIG. 7A illustrates a structure in which the first electrode 101 is formed using a light-transmitting conductive film and light emitted from the light-emitting stack 66 is extracted to the substrate 50 side. Reference numeral 94 denotes a counter substrate, which is fixed to the substrate 50 by using a sealing material or the like after the light emitting element 93 is formed. Filling the counter substrate 94 with the light-transmitting resin 88 or the like between the elements and sealing them can prevent the light-emitting element 93 from being deteriorated by moisture. Further, it is desirable that the resin 88 has a hygroscopic property. Further, if a desiccant 89 having high translucency is dispersed in the resin 88, the influence of moisture can be further suppressed, which is a more desirable form.
図7(B)は第1の電極101と第2の電極106両方が透光性を有する導電膜により形成されており、基板50及び対向基板94の両方に光を取り出すことが可能な構成となっている。また、この構成では基板50と対向基板94の外側に偏光板90を設けることによって画面が透けてしまうことを防ぐことができ、視認性が向上する。偏光板90の外側には保護フィルム91を設けると良い。 FIG. 7B illustrates a structure in which both the first electrode 101 and the second electrode 106 are formed using a light-transmitting conductive film, and light can be extracted to both the substrate 50 and the counter substrate 94. It has become. Further, in this configuration, by providing the polarizing plate 90 outside the substrate 50 and the counter substrate 94, it is possible to prevent the screen from being seen through, and visibility is improved. A protective film 91 may be provided outside the polarizing plate 90.
なお、表示機能を有する本発明の表示装置には、アナログのビデオ信号、デジタルのビデオ信号のどちらを用いてもよい。デジタルのビデオ信号を用いる場合はそのビデオ信号が電圧を用いているものと、電流を用いているものとに分けられる。発光素子の発光時において、画素に入力されるビデオ信号は、定電圧のものと、定電流のものがあり、ビデオ信号が定電圧のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。またビデオ信号が定電流のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。この発光素子に印加される電圧が一定のものは定電圧駆動であり、発光素子に流れる電流が一定のものは定電流駆動である。定電流駆動は、発光素子の抵抗変化によらず、一定の電流が流れる。本発明の発光表示装置及びその駆動方法には、電圧のビデオ信号、電流のビデオ信号のどちらを用いてもよく、また定電圧駆動、定電流駆動のどちらを用いてもよい。 Note that either an analog video signal or a digital video signal may be used for the display device of the present invention having a display function. When a digital video signal is used, the video signal is classified into one using a voltage and one using a current. When the light emitting element emits light, the video signal input to the pixel has a constant voltage and a constant current. When the video signal has a constant voltage, the voltage applied to the light emitting element is constant. And the current flowing through the light emitting element is constant. In addition, a video signal having a constant current includes a constant voltage applied to the light emitting element and a constant current flowing in the light emitting element. A constant voltage applied to the light emitting element is constant voltage driving, and a constant current flowing through the light emitting element is constant current driving. In constant current driving, a constant current flows regardless of the resistance change of the light emitting element. In the light emitting display device and the driving method thereof of the present invention, either a voltage video signal or a current video signal may be used, and either a constant voltage drive or a constant current drive may be used.
本実施の形態のような方法で形成された本発明の表示装置は駆動電圧が小さく、駆動電圧の経時上昇も小さい表示装置である。また、信頼性の高い表示装置である。 The display device of the present invention which is formed by the method of this embodiment mode is a display device which has a low driving voltage and a small increase in the driving voltage with time. In addition, the display device is highly reliable.
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一形態に相当する発光装置のパネルの外観について図8を用いて説明する。図8(A)は基板上に形成されたトランジスタおよび発光素子を対向基板4006との間に形成したシール材によって封止したパネルの上面図であり、図8(B)は図8(A)の断面図に相応する。また、このパネルに搭載されている発光素子の有する構造は、第1の電極及び第2の電極からなる一対の電極に接するそれぞれの層が正孔を発生する層であり、発光層が正孔を発生する層で挟まれた構造となっている。さらに、発光素子における第2の電極側の正孔を発生する層と発光層との間には電子を発生する層が設けられている。なお、本実施の形態において、発光素子を発光させるように電圧を印加する際、高い電位が設定される方の電極を第1の電極とし、低い電位が設定される方の電極を第2の電極とする。なお、正孔を発生する層は互いに同一の材料で形成され、対向基板側に形成された正孔を発生する層の厚さは、基板側に形成された正孔を発生する層の厚さより50%以上厚い或いは薄い状態にないようにする。また、基板側に形成された正孔を発生する層の厚さは対向基板側に形成された正孔を発生する層の厚さより50%以上厚い或いは薄い状態にないようにする。また、対向基板側に形成された正孔を発生する層及び基板側に形成された正孔を発生する層の厚さは共に30nm〜1μmとなるようにする。
(Embodiment 4)
In this embodiment, the appearance of a panel of a light-emitting device that corresponds to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8A is a top view of a panel in which a transistor and a light-emitting element formed over a substrate are sealed with a sealant formed between a counter substrate 4006 and FIG. 8B is a plan view of FIG. Corresponds to the cross-sectional view. In addition, the structure of the light-emitting element mounted on this panel is such that each layer in contact with the pair of electrodes including the first electrode and the second electrode generates holes, and the light-emitting layer has holes. The structure is sandwiched between layers that generate Further, a layer for generating electrons is provided between the layer for generating holes on the second electrode side of the light emitting element and the light emitting layer. Note that in this embodiment mode, when a voltage is applied so that the light emitting element emits light, the electrode having a higher potential is set as the first electrode, and the electrode having a lower potential is set as the second electrode. Let it be an electrode. The layers that generate holes are formed of the same material, and the thickness of the layer that generates holes formed on the counter substrate side is greater than the thickness of the layer that generates holes formed on the substrate side. Avoid being thicker or thinner than 50%. In addition, the thickness of the layer that generates holes formed on the substrate side is set to be 50% or more thicker or thinner than the thickness of the layer that generates holes formed on the counter substrate side. The thicknesses of the hole generating layer formed on the counter substrate side and the hole generating layer formed on the substrate side are both 30 nm to 1 μm.
基板4001上に設けられた画素部4002と信号線駆動回路4003と走査線駆動回路4004とを囲むようにして、シール材4005が設けられている。また、画素部4002と信号線駆動回路4003と、走査線駆動回路4004の上に対向基板4006が設けられている。よって画素部4002と信号線駆動回路4003と、走査線駆動回路4004とは基板4001とシール材4005と対向基板4006とによって充填材4007と共に密封されている。 A sealant 4005 is provided so as to surround the pixel portion 4002, the signal line driver circuit 4003, and the scan line driver circuit 4004 which are provided over the substrate 4001. A counter substrate 4006 is provided over the pixel portion 4002, the signal line driver circuit 4003, and the scan line driver circuit 4004. Therefore, the pixel portion 4002, the signal line driver circuit 4003, and the scan line driver circuit 4004 are sealed together with the filler 4007 by the substrate 4001, the sealant 4005, and the counter substrate 4006.
また、基板4001上に設けられた画素部4002と信号線駆動回路4003と走査線駆動回路4004とは薄膜トランジスタを複数有しており、図8(B)では信号線駆動回路4003に含まれる薄膜トランジスタ4008と、画素部4002に含まれる薄膜トランジスタ4010とを示す。 The pixel portion 4002, the signal line driver circuit 4003, and the scan line driver circuit 4004 provided over the substrate 4001 include a plurality of thin film transistors. In FIG. 8B, the thin film transistor 4008 included in the signal line driver circuit 4003 is provided. And a thin film transistor 4010 included in the pixel portion 4002.
また、発光素子4011は、薄膜トランジスタ4010と電気的に接続されている。 The light emitting element 4011 is electrically connected to the thin film transistor 4010.
また、引き回し配線4014は画素部4002と信号線駆動回路4003と、走査線駆動回路4004とに、信号、または電源電圧を層供給する為の配線に相当する。引き回し配線4014は、引き回し配線4015a及び引き回し配線4015bを介して接続端子4016と接続されている。接続端子4016はフレキシブルプリントサーキット(FPC)4018が有する端子と異方性導電膜4019を介して電気的に接続されている。 The lead wiring 4014 corresponds to a wiring for supplying a signal or a power supply voltage to the pixel portion 4002, the signal line driver circuit 4003, and the scan line driver circuit 4004. The lead wiring 4014 is connected to the connection terminal 4016 via the lead wiring 4015a and the lead wiring 4015b. The connection terminal 4016 is electrically connected to a terminal included in a flexible printed circuit (FPC) 4018 through an anisotropic conductive film 4019.
なお、充填材4007としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ポリビニルクロライド、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリビニルブチラル、またはエチレンビニレンアセテートを用いる事ができる。 Note that as the filler 4007, in addition to an inert gas such as nitrogen or argon, an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin can be used, and polyvinyl chloride, acrylic, polyimide, epoxy resin, silicon resin, polyvinyl butyral, Alternatively, ethylene vinylene acetate can be used.
なお、本発明の表示装置は発光素子を有する画素部が形成されたパネルと、該パネルにICが実装されたモジュールとをその範疇に含む。 Note that the display device of the present invention includes in its category a panel in which a pixel portion having a light-emitting element is formed and a module in which an IC is mounted on the panel.
本実施の形態のような構成のパネル及びモジュールは、駆動電圧が小さく、駆動電圧の経時上昇も小さいパネル及びモジュールである。また、信頼性の高いパネル及びモジュールである。 The panel and module configured as in the present embodiment are panels and modules that have a small driving voltage and a small increase in the driving voltage with time. Moreover, it is a highly reliable panel and module.
(実施の形態5)
実施の形態4にその一例を示したようなモジュールを搭載した本発明の電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオコンポ等)、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。それらの電子機器の具体例を図9に示す。
(Embodiment 5)
As an electronic device of the present invention on which a module whose example is shown in Embodiment 4 is mounted, a video camera, a digital camera, a goggle type display (head mounted display), a navigation system, a sound reproduction device (car audio component, etc.) A recording medium such as a computer, a game machine, a portable information terminal (mobile computer, cellular phone, portable game machine, electronic book, etc.), an image reproducing device (specifically Digital Versatile Disc (DVD)) equipped with a recording medium And a device having a display capable of reproducing and displaying the image). Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.
図9(A)は発光表示装置でありテレビ受像器やパーソナルコンピュータのモニターなどがこれに当たる。筐体2001、表示部2003、スピーカー部2004等を含む。本発明の発光表示装置は表示部2003の駆動電圧が小さく、駆動電圧の経時上昇も小さい発光表示装置である。また、表示部2003の信頼性も高い発光表示装置である。画素部にはコントランスを高めるため、偏光板、又は円偏光板を備えるとよい。例えば、封止基板へ1/4λ板、1/2λ板、偏光板の順にフィルムを設けるとよい。さらに偏光板上に反射防止膜を設けてもよい。 FIG. 9A illustrates a light-emitting display device, such as a television receiver or a personal computer monitor. A housing 2001, a display portion 2003, a speaker portion 2004, and the like are included. The light-emitting display device of the present invention is a light-emitting display device in which the drive voltage of the display portion 2003 is small and the increase in drive voltage with time is small. In addition, the display portion 2003 is a light-emitting display device with high reliability. In order to increase the contrast in the pixel portion, a polarizing plate or a circular polarizing plate may be provided. For example, a film may be provided on the sealing substrate in the order of a 1 / 4λ plate, a 1 / 2λ plate, and a polarizing plate. Further, an antireflection film may be provided on the polarizing plate.
図9(B)は携帯電話であり、本体2101、筐体2102、表示部2103、音声入力部2104、音声出力部2105、操作キー2106、アンテナ2108等を含む。本発明の携帯電話は表示部2103の駆動電圧が小さく、駆動電圧の経時上昇も小さい携帯電話である。また、表示部2103の信頼性も高い発光表示装置である。 FIG. 9B illustrates a cellular phone, which includes a main body 2101, a housing 2102, a display portion 2103, a voice input portion 2104, a voice output portion 2105, operation keys 2106, an antenna 2108, and the like. The cellular phone of the present invention is a cellular phone in which the drive voltage of the display portion 2103 is small and the increase in drive voltage with time is small. Further, the display portion 2103 is a light-emitting display device with high reliability.
図9(C)はコンピュータであり、本体2201、筐体2202、表示部2203、キーボード2204、外部接続ポート2205、ポインティングマウス2206等を含む。本発明のコンピュータは表示部2203の駆動電圧が小さく、駆動電圧の経時上昇も小さいコンピュータである。また、表示部2203の信頼性も高い発光表示装置である。図9(C)ではノート型のコンピュータを例示したが、ハードディスクと表示部が一体化したデスクトップ型のコンピュータなどにも適用することが可能である。 FIG. 9C illustrates a computer, which includes a main body 2201, a housing 2202, a display portion 2203, a keyboard 2204, an external connection port 2205, a pointing mouse 2206, and the like. The computer of the present invention is a computer in which the drive voltage of the display portion 2203 is small and the drive voltage rises with time. In addition, the display portion 2203 is a light-emitting display device with high reliability. Although a notebook computer is illustrated in FIG. 9C, the present invention can also be applied to a desktop computer in which a hard disk and a display portion are integrated.
図9(D)はモバイルコンピュータであり、本体2301、表示部2302、スイッチ2303、操作キー2304、赤外線ポート2305等を含む。本発明のモバイルコンピュータは表示部2302の駆動電圧が小さく、駆動電圧の経時上昇も小さいモバイルコンピュータである。また、表示部2302の信頼性も高い発光表示装置である。 FIG. 9D illustrates a mobile computer, which includes a main body 2301, a display portion 2302, a switch 2303, operation keys 2304, an infrared port 2305, and the like. The mobile computer of the present invention is a mobile computer in which the driving voltage of the display portion 2302 is small and the increase in driving voltage with time is small. In addition, the display portion 2302 is a light-emitting display device with high reliability.
図9(E)は携帯型のゲーム機であり、筐体2401、表示部2402、スピーカー部2403、操作キー2404、記録媒体挿入部2405等を含む。本発明の携帯型ゲーム機は表示部2402の駆動電圧が小さく、駆動電圧の経時上昇も小さい携帯型ゲーム機である。また、表示部2402の信頼性も高い発光表示装置である。 FIG. 9E illustrates a portable game machine including a housing 2401, a display portion 2402, speaker portions 2403, operation keys 2404, a recording medium insertion portion 2405, and the like. The portable game machine of the present invention is a portable game machine in which the drive voltage of the display portion 2402 is small and the drive voltage rises with time. Further, the display portion 2402 is a light-emitting display device with high reliability.
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。 As described above, the applicable range of the present invention is so wide that it can be used for electronic devices in various fields.
(実施の形態6)
図10には下面発光、両面発光、上面発光の例を示した。実施の形態3に作製工程を記載した構造は図10(C)の構造に相当する。図10(A)、(B)は図10(C)における第1の層間絶縁層900を自己平坦性を有する材料で形成し、薄膜トランジスタ901に接続する配線と発光素子の第1の電極101を同じ層間絶縁層上に形成した場合の構成である。図10(A)は発光素子の第1の電極101のみを透光性を有する材料で形成し、発光装置の下部に向かって光が射出する下面発光の構成、図10(B)はITOやITSO、IZOなど透光性を有する材料を第2の電極106として形成することで図10(B)のように両面より光を取り出すことのできる両面発光の発光表示装置を得ることが可能となる。なお、アルミニウムや銀など厚膜で形成すると非透光性であるが、薄膜化すると透光性を有するようになるため、アルミニウムや銀の透光性を有する程度の薄膜で第2の電極106を形成しても両面発光とすることができる。なお、本実施の形態において、発光素子を発光させるように電圧を印加する際、高い電位が設定される方の電極を第1の電極とし、低い電位が設定される方の電極を第2の電極とする。
(Embodiment 6)
FIG. 10 shows an example of bottom emission, double side emission, and top emission. A structure in which a manufacturing process is described in Embodiment 3 corresponds to the structure in FIG. 10A and 10B, the first interlayer insulating layer 900 in FIG. 10C is formed of a material having self-planarity, and wirings connected to the thin film transistor 901 and the first electrode 101 of the light-emitting element are provided. This is a configuration when formed on the same interlayer insulating layer. FIG. 10A illustrates a structure of bottom emission in which only the first electrode 101 of the light-emitting element is formed using a light-transmitting material and light is emitted toward the lower portion of the light-emitting device, and FIG. By forming a light-transmitting material such as ITSO or IZO as the second electrode 106, a light-emitting display device that emits light from both sides as shown in FIG. 10B can be obtained. . Note that although the film is non-light-transmitting when formed with a thick film such as aluminum or silver, the light-transmitting property is obtained when the film is thinned; Even if formed, double-sided light emission can be achieved. Note that in this embodiment mode, when a voltage is applied so that the light emitting element emits light, the electrode having a higher potential is set as the first electrode, and the electrode having a lower potential is set as the second electrode. Let it be an electrode.
(実施の形態7)
本実施の形態では、実施の形態4で示したパネル、モジュールが有する画素回路、保護回路及びそれらの動作について説明する。なお、図5、図6に示してきた断面図は駆動用TFT1403と発光素子1405の断面図となっている。
(Embodiment 7)
In this embodiment, pixel circuits and protection circuits included in the panel and module described in Embodiment 4 and operations thereof will be described. Note that the cross-sectional views shown in FIGS. 5 and 6 are cross-sectional views of the driving TFT 1403 and the light emitting element 1405.
図11(A)に示す画素は、列方向に信号線1410及び電源線1411、1412、行方向に走査線1414が配置される。また、スイッチング用TFT1401、駆動用TFT1403、電流制御用TFT1404、容量素子1402及び発光素子1405を有する。 In the pixel shown in FIG. 11A, a signal line 1410 and power supply lines 1411 and 1412 are arranged in the column direction, and a scanning line 1414 is arranged in the row direction. The pixel further includes a switching TFT 1401, a driving TFT 1403, a current control TFT 1404, a capacitor element 1402, and a light emitting element 1405.
図11(C)に示す画素は、駆動用TFT1403のゲート電極が、行方向に配置された電源線1412に接続される点が異なっており、それ以外は図11(A)に示す画素と同じ構成である。つまり、図11(A)(C)に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。しかしながら、行方向に電源線1412が配置される場合(図11(C))と、列方向に電源線1412が配置される場合(図11(A))とでは、各電源線は異なるレイヤーの導電膜で形成される。ここでは、駆動用TFT1403のゲート電極が接続される配線に注目し、これらを作製するレイヤーが異なることを表すために、図11(A)(C)として分けて記載する。 The pixel shown in FIG. 11C is different from the pixel shown in FIG. 11A except that the gate electrode of the driving TFT 1403 is connected to the power supply line 1412 arranged in the row direction. It is a configuration. That is, both pixels shown in FIGS. 11A and 11C show the same equivalent circuit diagram. However, in the case where the power supply line 1412 is arranged in the row direction (FIG. 11C) and in the case where the power supply line 1412 is arranged in the column direction (FIG. 11A), each power supply line has a different layer. It is formed of a conductive film. Here, attention is paid to the wiring to which the gate electrode of the driving TFT 1403 is connected, and FIGS. 11A and 11C are shown separately to show that the layers for manufacturing these are different.
図11(A)(C)に示す画素の特徴として、画素内に駆動用TFT1403と電流制御用TFT1404が直列に接続されており、駆動用TFT1403のチャネル長L(1403)、チャネル幅W(1403)、電流制御用TFT1404のチャネル長L(1404)、チャネル幅W(1404)は、L(1403)/W(1403):L(1404)/W(1404)=5〜6000:1を満たすように設定するとよい。 As a feature of the pixel shown in FIGS. 11A and 11C, a driving TFT 1403 and a current control TFT 1404 are connected in series in the pixel, and the channel length L (1403) and channel width W (1403) of the driving TFT 1403 are connected. ), The channel length L (1404) and the channel width W (1404) of the current control TFT 1404 satisfy L (1403) / W (1403): L (1404) / W (1404) = 5 to 6000: 1. It is good to set to.
なお、駆動用TFT1403は、飽和領域で動作し発光素子1405に流れる電流値を制御する役目を有し、電流制御用TFT1404は線形領域で動作し発光素子1405に対する電流の供給を制御する役目を有する。両TFTは同じ導電型を有していると作製工程上好ましく、本実施の形態ではnチャネル型TFTとして形成する。また駆動用TFT1403には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のTFTを用いてもよい。上記構成を有する本発明は、電流制御用TFT1404が線形領域で動作するために、電流制御用TFT1404のVgsの僅かな変動は、発光素子1405の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子1405の電流値は、飽和領域で動作する駆動用TFT1403により決定することができる。上記構成により、TFTの特性バラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。 Note that the driving TFT 1403 operates in a saturation region and has a role of controlling a current value flowing through the light emitting element 1405, and the current control TFT 1404 operates in a linear region and has a role of controlling supply of current to the light emitting element 1405. . Both TFTs preferably have the same conductivity type in terms of manufacturing process, and in this embodiment mode, they are formed as n-channel TFTs. The driving TFT 1403 may be a depletion type TFT as well as an enhancement type. In the present invention having the above configuration, since the current control TFT 1404 operates in a linear region, a slight change in Vgs of the current control TFT 1404 does not affect the current value of the light emitting element 1405. That is, the current value of the light emitting element 1405 can be determined by the driving TFT 1403 operating in the saturation region. With the above structure, it is possible to provide a display device in which luminance unevenness of a light-emitting element due to variation in TFT characteristics is improved and image quality is improved.
図11(A)〜(D)に示す画素において、スイッチング用TFT1401は、画素に対するビデオ信号の入力を制御するものであり、スイッチング用TFT1401がオンとなると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子1402にそのビデオ信号の電圧が保持される。なお図11(A)(C)には、容量素子1402を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量がゲート容量などでまかなうことが可能な場合には、容量素子1402を設けなくてもよい。 In the pixels shown in FIGS. 11A to 11D, the switching TFT 1401 controls input of a video signal to the pixel. When the switching TFT 1401 is turned on, the video signal is input into the pixel. Then, the voltage of the video signal is held in the capacitor element 1402. 11A and 11C illustrate the structure in which the capacitor 1402 is provided, the present invention is not limited to this, and the capacity for holding a video signal can be covered by a gate capacity or the like. In this case, the capacitor 1402 is not necessarily provided.
図11(B)に示す画素は、TFT1406と走査線1415を追加している以外は、図11(A)に示す画素構成と同じである。同様に、図11(D)に示す画素は、TFT1406と走査線1415を追加している以外は、図11(C)に示す画素構成と同じである。 The pixel shown in FIG. 11B has the same pixel structure as that shown in FIG. 11A except that a TFT 1406 and a scanning line 1415 are added. Similarly, the pixel illustrated in FIG. 11D has the same pixel structure as that illustrated in FIG. 11C except that a TFT 1406 and a scanning line 1415 are added.
TFT1406は、新たに配置された走査線1415によりオン又はオフが制御される。TFT1406がオンとなると、容量素子1402に保持された電荷は放電し、電流制御用TFT1404がオフとなる。つまり、TFT1406の配置により、強制的に発光素子1405に電流が流れない状態を作ることができる。そのためTFT1406を消去用TFTと呼ぶことができる。従って、図11(B)(D)の構成は、全ての画素に対する信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始することができるため、デューティ比を向上することが可能となる。 The TFT 1406 is controlled to be turned on or off by a newly arranged scanning line 1415. When the TFT 1406 is turned on, the charge held in the capacitor element 1402 is discharged, and the current control TFT 1404 is turned off. That is, the arrangement of the TFT 1406 can forcibly create a state where no current flows through the light-emitting element 1405. Therefore, the TFT 1406 can be called an erasing TFT. Accordingly, the configurations in FIGS. 11B and 11D can improve the duty ratio because the lighting period can be started simultaneously with or immediately after the start of the writing period without waiting for signal writing to all the pixels. It becomes possible.
図11(E)に示す画素は、列方向に信号線1410、電源線1411、行方向に走査線1414が配置される。また、スイッチング用TFT1401、駆動用TFT1403、容量素子1402及び発光素子1405を有する。図11(F)に示す画素は、TFT1406と走査線1415を追加している以外は、図11(E)に示す画素構成と同じである。なお、図11(F)の構成も、TFT1406の配置により、デューティ比を向上することが可能となる。 In the pixel shown in FIG. 11E, a signal line 1410, a power supply line 1411 are arranged in the column direction, and a scanning line 1414 is arranged in the row direction. Further, the pixel includes a switching TFT 1401, a driving TFT 1403, a capacitor element 1402, and a light emitting element 1405. The pixel illustrated in FIG. 11F has the same pixel structure as that illustrated in FIG. 11E except that a TFT 1406 and a scanning line 1415 are added. Note that the duty ratio of the structure in FIG. 11F can also be improved by the arrangement of the TFT 1406.
以上のように、多様な画素回路を採用することができる。特に、非晶質半導体膜から薄膜トランジスタを形成する場合、駆動用TFT1403の半導体膜を大きくすると好ましい。半導体膜を大きくする場合、上記画素回路において、電界発光層からの光が封止基板側から射出する上面発光型とすると好ましい。 As described above, various pixel circuits can be employed. In particular, in the case where a thin film transistor is formed using an amorphous semiconductor film, it is preferable to increase the semiconductor film of the driving TFT 1403. In the case of increasing the size of the semiconductor film, the pixel circuit is preferably a top emission type in which light from the electroluminescent layer is emitted from the sealing substrate side.
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にTFTが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。 Such an active matrix light-emitting device is considered to be advantageous because it can be driven at a low voltage because a TFT is provided in each pixel when the pixel density is increased.
本実施の形態では、一画素に各TFTが設けられるアクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、一列毎にTFTが設けられるパッシブマトリクス型の発光装置を形成することもできる。パッシブマトリクス型の発光装置は、各画素にTFTが設けられていないため、高開口率となる。発光が電界発光層の両側へ射出する発光装置の場合、パッシブマトリクス型の表示装置を用いると透過率が高まる。 In this embodiment mode, an active matrix light-emitting device in which each pixel is provided with each TFT has been described; however, a passive matrix light-emitting device in which a TFT is provided for each column can also be formed. A passive matrix light-emitting device has a high aperture ratio because a TFT is not provided for each pixel. In the case of a light-emitting device in which light emission is emitted to both sides of an electroluminescent layer, transmittance is increased when a passive matrix display device is used.
これらのような画素回路をさらに有する本発明の表示装置は、駆動電圧が小さく、駆動電圧の経時上昇も小さい上、各々の特徴を有する表示装置とすることができる。 The display device of the present invention further including such a pixel circuit can have a small driving voltage, a small increase in the driving voltage with time, and a display device having each characteristic.
続いて、図11(E)に示す等価回路を用い、走査線及び信号線に保護回路としてダイオードを設ける場合について説明する。 Next, a case where a diode is provided as a protective circuit in the scan line and the signal line is described using the equivalent circuit illustrated in FIG.
図12には、画素部1500にスイッチング用TFT1401、駆動用TFT1403、容量素子1402、発光素子1405が設けられている。信号線1410には、ダイオード1561と1562が設けられている。ダイオード1561と1562は、スイッチング用TFT1401又は駆動用TFT1403と同様に、上記実施の形態に基づき作製され、ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極等を有する。ダイオード1561と1562は、ゲート電極と、ドレイン電極又はソース電極とを接続することによりダイオードとして動作させている。 In FIG. 12, a switching TFT 1401, a driving TFT 1403, a capacitor element 1402, and a light emitting element 1405 are provided in the pixel portion 1500. The signal line 1410 is provided with diodes 1561 and 1562. Like the switching TFT 1401 or the driving TFT 1403, the diodes 1561 and 1562 are manufactured based on the above embodiment mode and include a gate electrode, a semiconductor layer, a source electrode, a drain electrode, and the like. The diodes 1561 and 1562 operate as diodes by connecting a gate electrode and a drain electrode or a source electrode.
ダイオードと接続する共通電位線1554、1555はゲート電極と同じレイヤーで形成している。従って、ダイオードのソース電極又はドレイン電極と接続するには、ゲート絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。 Common potential lines 1554 and 1555 connected to the diode are formed in the same layer as the gate electrode. Therefore, in order to connect to the source electrode or the drain electrode of the diode, it is necessary to form a contact hole in the gate insulating layer.
走査線1414に設けられるダイオードも同様な構成である。 A diode provided in the scan line 1414 has a similar structure.
このように、本発明によれば、入力段に設けられる保護ダイオードを同時に形成することができる。なお、保護ダイオードを形成する位置は、これに限定されず、駆動回路と画素との間に設けることもできる。 Thus, according to the present invention, the protection diode provided in the input stage can be formed simultaneously. Note that the position where the protective diode is formed is not limited to this, and the protective diode can be provided between the driver circuit and the pixel.
このような保護回路を有する本発明の表示装置は、駆動電圧が小さく、駆動電圧の経時上昇も小さい上、表示装置としての信頼性も高めることが可能となる。 The display device of the present invention having such a protection circuit has a low driving voltage, a small increase in the driving voltage with time, and a high reliability as a display device.
本実施例では本発明の発光素子の測定データを示す。 In this example, measurement data of the light-emitting element of the present invention is shown.
まず、本実施例における発光素子の作製方法について説明する。本実施例における発光素子は実施の形態1に示した発光素子の構造に準拠する。本実施例では絶縁物100としてガラス基板を使用した。当該ガラス基板上にケイ素を含有するITOをスパッタリング法により成膜し、第1の電極101を形成した。第1の電極101の膜厚は110nmとなるように成膜した。 First, a method for manufacturing a light-emitting element in this example is described. The light-emitting element in this example conforms to the structure of the light-emitting element described in Embodiment Mode 1. In this embodiment, a glass substrate is used as the insulator 100. An ITO containing silicon was formed over the glass substrate by a sputtering method, whereby the first electrode 101 was formed. The first electrode 101 was formed to have a thickness of 110 nm.
続いて、第1の電極101の上に酸化モリブデン(6)とα−NPDを共蒸着すること
によって、モリブデン酸化物とα−NPDよりなる第1の正孔を発生する層102を形成した。ここで第1の正孔を発生する層102の膜厚は50nmとなるようにした。なお、α−NPDとモリブデン酸化物のモル比は1:1となるようにした。
Subsequently, molybdenum oxide (6) and α-NPD were co-evaporated on the first electrode 101 to form a layer 102 that generates first holes made of molybdenum oxide and α-NPD. Here, the thickness of the layer 102 that generates the first holes was set to 50 nm. The molar ratio of α-NPD and molybdenum oxide was set to 1: 1.
次に第1の正孔を発生する層102の上に発光層104を形成した。発光層104は3層構造とし、第1の正孔を発生する層102側から正孔輸送層、発光材料が分散された層、電子輸送層の順で形成した。正孔輸送層は、α−NPDを真空蒸着法により膜厚10nmとなるように形成し、発光材料が分散された層はAlq3とクマリン6を共蒸着法により成膜することでAlq3とクマリン6を含む層を膜厚35nmとなるように形成し、電子輸送層はAlq3のみを真空蒸着法により膜厚10nmとなるように形成した。尚、発光材料が分散された層はAlq3とクマリン6の割合が、重量比で1:0.005となるように調節した。 Next, the light-emitting layer 104 was formed over the layer 102 that generates the first holes. The light-emitting layer 104 has a three-layer structure, and is formed in this order from the first hole-generating layer 102 side: a hole transport layer, a layer in which a light-emitting material is dispersed, and an electron transport layer. The hole transport layer is formed by α-NPD so as to have a film thickness of 10 nm by a vacuum deposition method, and the layer in which the light emitting material is dispersed is formed by co-deposition of Alq 3 and coumarin 6 to form Alq 3 . A layer containing coumarin 6 was formed to a film thickness of 35 nm, and the electron transport layer was formed to have a film thickness of 10 nm only by Alq 3 by vacuum deposition. The layer in which the light emitting material was dispersed was adjusted so that the ratio of Alq 3 and coumarin 6 was 1: 0.005 by weight.
続いて、発光層104上にAlq3とリチウムとを共蒸着することによって、Alq3とリチウムとよりなる電子を発生する層105を膜厚10nmとなるように形成した。なお、Alq3とリチウムとの重量比は1:0.01となるように調節した。 Subsequently, Alq 3 and lithium were co-evaporated on the light-emitting layer 104 to form a layer 105 that generates electrons composed of Alq 3 and lithium so as to have a thickness of 10 nm. The weight ratio of Alq3 and lithium was adjusted to be 1: 0.01.
次に、電子を発生する層105上に、酸化モリブデン(6)とα−NPDを共蒸着する
ことによって、モリブデン酸化物とα−NPDよりなる第2の正孔を発生する層103を形成した。ここで第2の正孔を発生する層102の膜厚は20nmとなるようにした。また、α−NPDとモリブデン酸化物のモル比は1:1となるようにした。
Next, a layer 103 for generating second holes made of molybdenum oxide and α-NPD was formed on the layer 105 for generating electrons by co-evaporation of molybdenum oxide (6) and α-NPD. . Here, the thickness of the layer 102 for generating the second holes was set to 20 nm. The molar ratio of α-NPD to molybdenum oxide was set to 1: 1.
第2の正孔を発生する層105上にはアルミニウムによる第2の電極106を形成した。膜厚は100nmとした。 A second electrode 106 made of aluminum was formed on the second hole generating layer 105. The film thickness was 100 nm.
上記構成を有する本発明の発光素子は、電圧をかけると、第2の正孔を発生する層103より第2の電極に正孔が注入される。また、電子を発生する層105より電子が発光層104に注入される。さらに、第1の正孔を発生する層102より発光層104に正孔が注入され、発光層において注入された電子と正孔が再結合し、クマリン6から発光が得られる。 When a voltage is applied to the light-emitting element of the present invention having the above structure, holes are injected into the second electrode from the layer 103 that generates the second holes. Further, electrons are injected into the light emitting layer 104 from the layer 105 that generates electrons. Furthermore, holes are injected into the light-emitting layer 104 from the first hole-generating layer 102, and the electrons and holes injected in the light-emitting layer are recombined, and light emission is obtained from the coumarin 6.
このように作製した本実施例の発光素子の電圧−輝度特性を図13に、電圧−電流特性を図14に示す。図13おいて横軸は電圧(V)、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。また、図14において横軸は電圧(V)、縦軸は電流(mA)を表す。 FIG. 13 shows voltage-luminance characteristics and FIG. 14 shows voltage-current characteristics of the light-emitting element manufactured in this manner. In FIG. 13, the horizontal axis represents voltage (V), and the vertical axis represents luminance (cd / m 2). In FIG. 14, the horizontal axis represents voltage (V) and the vertical axis represents current (mA).
このように、本実施例における発光素子は、良好な特性を示す。 As described above, the light-emitting element in this example exhibits favorable characteristics.
なお、本実施例において、発光素子を発光させるように電圧を印加する際、高い電位が設定される方の電極を第1の電極とし、低い電位が設定される方の電極を第2の電極とする。本実施例における発光素子は、第1の電極に接する第1の正孔を発生する層102と第2の電極に接する第2の正孔を発生する層103に発光層104が挟まれた構造となっており、第2の正孔を発生する層103の厚さは第1の正孔を発生する層102の厚さより50%以上厚い或いは薄い状態になく、第1の正孔を発生する層102の厚さは第2の正孔を発生する層103の厚さより50%以上厚い或いは薄い状態にない。またそれぞれの厚さが30nm〜1μmの範囲である。さらに、第2の正孔を発生する層103を構成するα−NPDに対するモリブデン酸化物のモル比は、第1の正孔を発生する層102を構成するα−NPDに対するモリブデン酸化物のモル比との差は、前記第2の正孔を発生する層103を構成するα−NPDに対するモリブデン酸化物のモル比の80%以内かつ、前記第1の正孔を発生する層102におけるα−NPDに対するモリブデン酸化物のモル比の80%以内となっている。 In this embodiment, when a voltage is applied so that the light emitting element emits light, the electrode on which the higher potential is set is the first electrode, and the electrode on which the lower potential is set is the second electrode. And The light-emitting element in this embodiment has a structure in which a light-emitting layer 104 is sandwiched between a layer 102 that generates first holes in contact with a first electrode and a layer 103 that generates second holes in contact with a second electrode. The thickness of the layer 103 that generates the second hole is 50% or more thicker or thinner than the thickness of the layer 102 that generates the first hole, and the first hole is generated. The thickness of the layer 102 is not more than 50% thicker or thinner than the thickness of the layer 103 that generates the second hole. Moreover, each thickness is the range of 30 nm-1 micrometer. Further, the molar ratio of molybdenum oxide to α-NPD constituting the layer 103 generating the second hole is equal to the molar ratio of molybdenum oxide to α-NPD constituting the layer 102 generating the first hole. Difference between the molar ratio of molybdenum oxide to α-NPD constituting the second hole generating layer 103 and α-NPD in the layer 102 generating the first hole. It is within 80% of the molar ratio of the molybdenum oxide to the silicon oxide.
よって、本実施例における発光素子は発光層への応力が緩和され、高い信頼性を有する。 Therefore, the light-emitting element in this embodiment has high reliability because stress on the light-emitting layer is reduced.
本実施例では、正孔を発生する層において、正孔輸送性物質と、その物質に対し電子受容性を示す物質との混合割合が異なる四つの発光素子、発光素子(1)、発光素子(2)、発光素子(3)、発光素子(4)の作製方法と、それらの素子の特性について説明する。 In this embodiment, four light-emitting elements, a light-emitting element (1), and a light-emitting element (where the mixing ratio of a hole-transporting substance and a substance that exhibits electron accepting property to the substance in the layer that generates holes are different. 2) A method for manufacturing the light-emitting element (3) and the light-emitting element (4), and characteristics of these elements will be described.
まず、本実施例における発光素子の作製方法について説明する。本実施例における発光素子は実施の形態1に示した発光素子の構造に準拠する。本実施例では絶縁物100としてガラス基板を使用した。当該ガラス基板上にケイ素を含有するITOをスパッタリング法により成膜し、第1の電極101を形成した。第1の電極101の膜厚は110nmとなるように成膜した。 First, a method for manufacturing a light-emitting element in this example is described. The light-emitting element in this example conforms to the structure of the light-emitting element described in Embodiment Mode 1. In this embodiment, a glass substrate is used as the insulator 100. An ITO containing silicon was formed over the glass substrate by a sputtering method, whereby the first electrode 101 was formed. The first electrode 101 was formed to have a thickness of 110 nm.
続いて、第1の電極101の上にモリブデン酸化膜を真空蒸着法によって成膜し、モリブデン酸化膜からなる正孔を発生する層102を形成した。ここで膜厚は5nmとなるようにした。 Subsequently, a molybdenum oxide film was formed over the first electrode 101 by a vacuum evaporation method, and a layer 102 that generates holes made of a molybdenum oxide film was formed. Here, the film thickness was set to 5 nm.
次に第1の正孔を発生する層102の上に発光層104を形成した。発光層104は3層構造とし、第1の正孔を発生する層102側から正孔輸送層、発光材料が分散された層、電子輸送層の順で形成した。正孔輸送層は、α−NPDを真空蒸着法により膜厚55nmとなるように形成し、発光材料が分散された層はAlq3とクマリン6を共蒸着法により成膜することでAlq3とクマリン6を含む層を膜厚35nmとなるように形成し、電子輸送層はAlq3のみを真空蒸着法により膜厚10nmとなるように形成した。尚、発光材料が分散された層はAlq3とクマリン6の割合が、重量比で1:0.005となるように調節した。 Next, the light-emitting layer 104 was formed over the layer 102 that generates the first holes. The light-emitting layer 104 has a three-layer structure, and is formed in this order from the first hole-generating layer 102 side: a hole transport layer, a layer in which a light-emitting material is dispersed, and an electron transport layer. The hole transport layer is formed by depositing α-NPD so as to have a film thickness of 55 nm by vacuum deposition, and the layer in which the light emitting material is dispersed is formed by co-deposition of Alq 3 and coumarin 6 to form Alq 3 . A layer containing coumarin 6 was formed to a film thickness of 35 nm, and the electron transport layer was formed to have a film thickness of 10 nm only by Alq 3 by vacuum deposition. The layer in which the light emitting material was dispersed was adjusted so that the ratio of Alq 3 and coumarin 6 was 1: 0.005 by weight.
続いて、発光層104上にAlq3とリチウムとを共蒸着することによって、Alq3とリチウムとよりなる電子を発生する層105を膜厚10nmとなるように形成した。なお、Alq3とリチウムとの重量比は1:0.01となるように調節した。 Subsequently, Alq 3 and lithium were co-evaporated on the light-emitting layer 104 to form a layer 105 that generates electrons composed of Alq 3 and lithium so as to have a thickness of 10 nm. The weight ratio of Alq3 and lithium was adjusted to be 1: 0.01.
次に、電子を発生する層105上に、酸化モリブデン(6)とα−NPDを共蒸着する
ことによって、モリブデン酸化物とα−NPDよりなる第2の正孔を発生する層103を形成した。ここで、発光素子(1)については、NPBとモリブデン酸化物とのモル比は0.5(=モリブデン酸化物/NPB)となるように調節した。また、発光素子(2)については、NPBとモリブデン酸化物とのモル比は1.0(=モリブデン酸化物/NPB)となるように調節した。また、発光素子(3)については、NPBとモリブデン酸化物とのモル比は1.5(=モリブデン酸化物/NPB)となるように調節した。また、発光素子(4)については、NPBとモリブデン酸化物とのモル比は2.0(=モリブデン酸化物/NPB)となるように調節した。また、第1の正孔を発生する層102の膜厚は20nmとなるようにした。
Next, a layer 103 for generating second holes made of molybdenum oxide and α-NPD was formed on the layer 105 for generating electrons by co-evaporation of molybdenum oxide (6) and α-NPD. . Here, for the light emitting element (1), the molar ratio of NPB to molybdenum oxide was adjusted to 0.5 (= molybdenum oxide / NPB). For the light-emitting element (2), the molar ratio of NPB to molybdenum oxide was adjusted to 1.0 (= molybdenum oxide / NPB). For the light-emitting element (3), the molar ratio of NPB to molybdenum oxide was adjusted to 1.5 (= molybdenum oxide / NPB). For the light-emitting element (4), the molar ratio of NPB to molybdenum oxide was adjusted to 2.0 (= molybdenum oxide / NPB). In addition, the thickness of the layer 102 that generates the first holes was set to 20 nm.
第2の正孔を発生する層105上にはアルミニウムによる第2の電極106を形成した。膜厚は100nmとした。なお、本実施例において、発光素子を発光させるように電圧を印加する際、高い電位が設定される方の電極を第1の電極とし、低い電位が設定される方の電極を第2の電極とする。 A second electrode 106 made of aluminum was formed on the second hole generating layer 105. The film thickness was 100 nm. In this embodiment, when a voltage is applied so that the light emitting element emits light, the electrode on which the higher potential is set is the first electrode, and the electrode on which the lower potential is set is the second electrode. And
上記構成を有する本発明の発光素子は、電圧をかけると、第2の正孔を発生する層103より第2の電極に正孔が注入される。また、電子を発生する層105より電子が発光層104に注入される。さらに、第1の正孔を発生する層102より発光層104に正孔が注入され、発光層において注入された電子と正孔が再結合し、クマリン6から発光が得られる。 When a voltage is applied to the light-emitting element of the present invention having the above structure, holes are injected into the second electrode from the layer 103 that generates the second holes. Further, electrons are injected into the light emitting layer 104 from the layer 105 that generates electrons. Furthermore, holes are injected into the light-emitting layer 104 from the first hole-generating layer 102, and the electrons and holes injected in the light-emitting layer are recombined, and light emission is obtained from the coumarin 6.
本実施例の発光素子の電圧−輝度特性を図15に、電流密度−輝度特性を図16に、電圧−電流特性を図17に示す。図15において、横軸は電圧(V)、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。また、図16において、横軸は電流密度(mA/cm2)、縦軸は輝度(cd
/m2)を表す。また、図17において、横軸は電圧(V)、縦軸は電流(mA)を表す。図15〜図17において、▲印は発光素子(1)、●印は発光素子(2)、○印は発光素子(3)、■印は発光素子(4)の特性を表す。
FIG. 15 shows the voltage-luminance characteristics of the light emitting element of this example, FIG. 16 shows the current density-luminance characteristics, and FIG. 17 shows the voltage-current characteristics. In FIG. 15, the horizontal axis represents voltage (V) and the vertical axis represents luminance (cd / m 2). In FIG. 16, the horizontal axis represents current density (mA / cm 2), and the vertical axis represents luminance (cd
/ M2). In FIG. 17, the horizontal axis represents voltage (V), and the vertical axis represents current (mA). 15 to 17, the ▲ mark indicates the characteristics of the light emitting element (1), the ● mark indicates the characteristics of the light emitting element (2), the ○ mark indicates the characteristics of the light emitting element (3), and the ■ mark indicates the characteristics of the light emitting element (4).
図15〜図17、から、いずれの発光素子についても、良好に動作していることが分かる。また、特に、正孔を発生する層におけるNPBとモリブデン酸化物とのモル比(=NPB/モリブデン酸化物)が1〜2である発光素子(2)〜(4)では、任意の電圧を印加したときに得られる輝度が高く、また電流値も大きいことが分かる。このように、NPBとモリブデン酸化物とのモル比(=NPB/モリブデン酸化物)が1〜2になるように調節することで、低い駆動電圧で動作する発光素子を得られる。 15 to 17, it can be seen that any of the light-emitting elements operates well. In particular, in the light emitting elements (2) to (4) in which the molar ratio of NPB to molybdenum oxide (= NPB / molybdenum oxide) in the hole generating layer is 1 to 2, an arbitrary voltage is applied. It can be seen that the luminance obtained is high and the current value is large. Thus, by adjusting the molar ratio of NPB to molybdenum oxide (= NPB / molybdenum oxide) to be 1 to 2, a light-emitting element that operates at a low driving voltage can be obtained.
次に、本実施例の発光素子について、連続点灯試験を行った結果について説明する。連続点灯試験は、上記のようにして作製した発光素子を、窒素雰囲気で封止した後、常温下で、次のようにして行った。 Next, the results of performing a continuous lighting test on the light-emitting element of this example will be described. The continuous lighting test was performed as follows at normal temperature after sealing the light-emitting element manufactured as described above in a nitrogen atmosphere.
図16からも分かるように、初期状態の本発明の発光素子において、3000cd/m2の輝度で発光するために必要な電流密度は26.75mA/cm2である。本実施例では、26.75mA/cm2の電流を一定時間を流し続け、26.75mA/cm2の電流を流すのに必要な電圧の経時変化、並びに輝度の経時変化について調べた。測定結果を図18、図19に示す。図18において、横軸は経過した時間(hour)、縦軸は26.75mA/cm2の電流を流すのに必要な電圧(V)を表す。また、図19において、横軸は経過した時間(hour)、縦軸は輝度(任意単位)を表す。なお、輝度(任意単位)は、初期状態の輝度を100として表した、初期輝度に対する相対値(任意時間における輝度を初期輝度で割り、さらに100倍して求めた値。)である。 As can be seen from FIG. 16, in the light emitting device of the present invention in the initial state, the current density necessary for emitting light with a luminance of 3000 cd / m 2 is 26.75 mA / cm 2. In this example, a current of 26.75 mA / cm 2 was kept flowing for a certain period of time, and a change with time of the voltage necessary to pass a current of 26.75 mA / cm 2 and a change with time of luminance were examined. The measurement results are shown in FIGS. In FIG. 18, the horizontal axis represents the elapsed time (hour), and the vertical axis represents the voltage (V) required to pass a current of 26.75 mA / cm 2. In FIG. 19, the horizontal axis represents elapsed time (hour), and the vertical axis represents luminance (arbitrary unit). Note that the luminance (arbitrary unit) is a relative value with respect to the initial luminance (value obtained by dividing the luminance at an arbitrary time by the initial luminance and multiplying by 100) with the initial luminance as 100.
図18より、いずれの発光素子においても26.75mA/cm2の電流密度の電流を流すのに必要な電圧は、100時間経過後において、初期状態よりも約1Vしか高くなっていないことが分かる。このことから、本発明の発光素子が、経時変化に伴った電圧の上昇の少ない良好な素子であることが分かる。 From FIG. 18, it can be seen that the voltage required to pass a current with a current density of 26.75 mA / cm 2 is only about 1 V higher than the initial state after 100 hours. From this, it can be seen that the light-emitting element of the present invention is a good element with little increase in voltage with time.
なお、実施例1および実施例2のいずれの発光素子についても、発光層として機能する層の他、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層等として機能する層を形成しているが、必ずしもこれらの層を設けなくてもよい。また、実施例1、実施例2では、共に、発光層として機能する層を形成した後、電子を発生する層を形成し、さらにその後正孔を発生する層を形成しているが、本発明の発光素子の作製方法はこれに限定されるものではない。例えば、正孔を発生する層を形成した後、電子を発生する層を形成し、さらにその後発光層として機能する層を含む層を形成しても構わない。 In each of the light-emitting elements of Example 1 and Example 2, a layer that functions as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, or the like is formed in addition to a layer that functions as a light-emitting layer. However, these layers are not necessarily provided. Further, in both Example 1 and Example 2, after forming a layer that functions as a light emitting layer, a layer that generates electrons is formed, and then a layer that generates holes is formed. However, the manufacturing method of the light emitting element is not limited to this. For example, after forming a hole generating layer, an electron generating layer may be formed, and then a layer including a layer functioning as a light emitting layer may be formed.
100 絶縁物
101 第1の電極
102 層
103 層
104 発光層
105 層
106 第2の電極
107 層
50 基板
51a 下地絶縁層
51b 下地絶縁層
52 半導体層
53 ゲート絶縁層
54 ゲート電極
59 絶縁膜(水素化膜)
60 層間絶縁層
61a 接続部
61b 配線
63 層間絶縁層
65 隔壁
66 発光積層体
70 薄膜トランジスタ
88 樹脂
89 乾燥剤
90 偏光板
91 保護フィルム
93 発光素子
94 対向基板
900 層間絶縁層
901 薄膜トランジスタ
4001 基板
4002 画素部
4003 信号線駆動回路
4004 走査線駆動回路
4005 シール材
4006 対向基板
4007 充填材
4008 薄膜トランジスタ
4010 薄膜トランジスタ
4011 発光素子
4014 配線
4015a 配線
4015b 配線
4016 接続端子
4018 フレキシブルプリントサーキット(FPC)
4019 異方性導電膜
2001 筐体
2003 表示部
2004 スピーカー部
2101 本体
2102 筐体
2103 表示部
2104 音声入力部
2105 音声出力部
2106 操作キー
2108 アンテナ
2201 本体
2202 筐体
2203 表示部
2204 キーボード
2205 外部接続ポート
2206 ポインティングマウス
2301 本体
2302 表示部
2303 スイッチ
2304 操作キー
2305 赤外線ポート
2401 筐体
2402 表示部
2403 スピーカー部
2404 操作キー
2405 記録媒体挿入部
1401 スイッチング用TFT
1402 容量素子
1403 駆動用TFT
1404 電流制御用TFT
1405 発光素子
1406 TFT
1410 信号線
1411 電源線
1412 電源線
1414 走査線
1415 走査線
1500 画素部
1561 ダイオード
1554 共通電位線
100 Insulator 101 First Electrode 102 Layer 103 Layer 104 Light-Emitting Layer 105 Layer 106 Second Electrode 107 Layer 50 Substrate 51a Underlying Insulating Layer 51b Underlying Insulating Layer 52 Semiconductor Layer 53 Gate Insulating Layer 54 Gate Electrode 59 Insulating Film (Hydrogenated) film)
60 Interlayer insulating layer 61a Connection portion 61b Wiring 63 Interlayer insulating layer 65 Partition 66 Light emitting laminate 70 Thin film transistor 88 Resin 89 Desiccant 90 Polarizing plate 91 Protective film 93 Light emitting element 94 Opposite substrate 900 Interlayer insulating layer 901 Thin film transistor 4001 Substrate 4002 Pixel portion 4003 Signal line driver circuit 4004 Scan line driver circuit 4005 Sealant 4006 Counter substrate 4007 Filler 4008 Thin film transistor 4010 Thin film transistor 4011 Light emitting element 4014 Wiring 4015a Wiring 4015b Wiring 4016 Connection terminal 4018 Flexible printed circuit (FPC)
4019 Anisotropic conductive film 2001 Case 2003 Display unit 2004 Speaker unit 2101 Main body 2102 Case 2103 Display unit 2104 Audio input unit 2105 Audio output unit 2106 Operation key 2108 Antenna 2201 Main body 2202 Case 2203 Display unit 2204 Keyboard 2205 External connection port 2206 Pointing mouse 2301 Main body 2302 Display unit 2303 Switch 2304 Operation key 2305 Infrared port 2401 Case 2402 Display unit 2403 Speaker unit 2404 Operation key 2405 Recording medium insertion unit 1401 Switching TFT
1402 Capacitor element 1403 Driving TFT
1404 Current control TFT
1405 Light Emitting Element 1406 TFT
1410 Signal line 1411 Power supply line 1412 Power supply line 1414 Scan line 1415 Scan line 1500 Pixel portion 1561 Diode 1554 Common potential line
Claims (21)
有機材料と無機材料とを含む第1の層及び第2の層と、
発光物質を含む第3の層と、
電子を発生する第4の層と、を有し、
前記第1の層は前記第1の電極に接し、前記第2の層は前記第2の電極に接し、前記第1の電極及び前記第2の電極の間に前記第1の層及び前記第2の層を介して前記第3の層が挟まれ、前記第3の層と前記第2の層の間に前記第4の層が設けられていることを特徴とする発光素子。 A first electrode and a second electrode;
A first layer and a second layer comprising an organic material and an inorganic material;
A third layer containing a luminescent material;
A fourth layer for generating electrons,
The first layer is in contact with the first electrode, the second layer is in contact with the second electrode, and the first layer and the second electrode are between the first electrode and the second electrode. A light-emitting element, wherein the third layer is interposed between two layers, and the fourth layer is provided between the third layer and the second layer.
正孔を発生する第1の層及び第2の層と、
発光物質を含む第3の層と、
電子を発生する第4の層と、を有し、
前記第1の層は前記第1の電極に接し、前記第2の層は前記第2の電極に接し、前記第1の電極及び前記第2の電極の間に前記第1の層及び前記第2の層を介して前記第3の層が挟まれ、前記第3の層と前記第2の層の間に前記第4の層が設けられていることを特徴とする発光素子。 A first electrode and a second electrode;
A first layer and a second layer for generating holes;
A third layer containing a luminescent material;
A fourth layer for generating electrons,
The first layer is in contact with the first electrode, the second layer is in contact with the second electrode, and the first layer and the second electrode are between the first electrode and the second electrode. A light-emitting element, wherein the third layer is interposed between two layers, and the fourth layer is provided between the third layer and the second layer.
P型半導体を含む第1の層及び第2の層と、
発光物質を含む第3の層と、
N型の半導体を含む第4の層とを有し、
前記第1の層は前記第1の電極に接し、前記第2の層は前記第2の電極に接し、前記第1の電極及び前記第2の電極の間に前記第1の層及び前記第2の層を介して前記第3の層が挟まれ、前記第3の層と前記第2の層の間に前記第4の層が設けられていることを特徴とする発光素子。 A first electrode and a second electrode;
A first layer and a second layer comprising a P-type semiconductor;
A third layer containing a luminescent material;
A fourth layer including an N-type semiconductor,
The first layer is in contact with the first electrode, the second layer is in contact with the second electrode, and the first layer and the second electrode are between the first electrode and the second electrode. A light-emitting element, wherein the third layer is interposed between two layers, and the fourth layer is provided between the third layer and the second layer.
第1の有機化合物と前記第1の有機化合物に対して電子受容性を示す物質を含む第1の層及び第2の層と、
発光物質を含む第3の層と、
第2の有機化合物と前記第2の有機化合物に対して電子供与性を示す物質を含む第4の層とを有し、
前記第1の層は前記第1の電極に接し、前記第2の層は前記第2の電極に接し、前記第1の電極及び前記第2の電極の間に前記第1の層及び前記第2の層を介して前記第3の層が挟まれ、前記第3の層と前記第2の層の間に前記第4の層が設けられていることを特徴とする発光素子。 A first electrode and a second electrode;
A first layer and a second layer containing a first organic compound and a substance having an electron accepting property with respect to the first organic compound;
A third layer containing a luminescent material;
A second organic compound and a fourth layer containing a substance that exhibits an electron donating property to the second organic compound,
The first layer is in contact with the first electrode, the second layer is in contact with the second electrode, and the first layer and the second electrode are between the first electrode and the second electrode. A light-emitting element, wherein the third layer is interposed between two layers, and the fourth layer is provided between the third layer and the second layer.
前記第2の層における前記第1の有機化合物に対する前記電子受容性を示す物質のモル比の80%以内かつ、
前記第1の層における前記第1の有機化合物に対する前記電子受容性を示す物質のモル比の80%以内、好ましくは前記第2の層における前記第1の有機化合物に対する前記電子受容性を示す物質のモル比の40%以内かつ、
前記第1の層における前記第1の有機化合物に対する前記電子受容性を示す物質のモル比の40%以内であることを特徴とする発光素子。 18. The molar ratio of the substance exhibiting electron accepting property with respect to the first organic compound in the second layer according to claim 12, and the first organic in the first layer according to claim 12. The difference from the molar ratio of the substance showing electron acceptability to the compound is
Within 80% of the molar ratio of the electron-accepting substance to the first organic compound in the second layer; and
Within 80% of the molar ratio of the material exhibiting electron acceptability to the first organic compound in the first layer, preferably the material exhibiting electron acceptability to the first organic compound in the second layer Within 40% of the molar ratio of
The light-emitting element is within 40% of a molar ratio of the substance exhibiting electron accepting property to the first organic compound in the first layer.
20. The film thickness of the second layer according to claim 1, wherein the film thickness of the second layer is 50% to 150% of the film thickness of the first layer and the film thickness of the first layer. Is within 50% to 150% of the thickness of the second layer.
21. In any one of claims 1 to 20, when a voltage is applied so that the light emitting element emits light, the electrode to which a high potential is set is the first electrode, and a low potential is set. One of the electrodes is a second electrode.
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