JP2009272144A - 発光素子、表示装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光素子1は、陰極12と、陽極3と、陰極12と陽極3との間に設けられ、赤色に発光する第1の発光層6と、第1の発光層6と陰極12との間に設けられ、青色に発光する第2の発光層8と、第1の発光層6と第2の発光層8との層間にこれらに接するように設けられ、第2の発光層8から第1の発光層6への電子の移動を制限する機能を有する中間層7とを有し、中間層7は、ナフタレン誘導体を含んで構成されている。
【選択図】図1
Description
このような発光素子としては、例えば、陰極と陽極との間に、色の異なる複数の発光層を積層したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1にかかる発光素子では、中間層が一般的な正孔輸送性材料や電子輸送性材料のみで構成されているため、耐久性が低いものとなっていた。これは、中間層に電子が注入されることによりアニオン状態となった中間層が電気化学的に不安定であり、分解等により劣化することによるものと考えられる。
本発明の発光素子は、陰極と、
陽極と、
前記陰極と前記陽極との間に設けられ、第1の色に発光する第1の発光材料を含んで構成された第1の発光層と、
前記第1の発光層と前記陰極との間に設けられ、前記第1の色とは異なる第2の色に発光する第2の発光材料を含んで構成された第2の発光層と、
前記第1の発光層と前記第2の発光層との層間にこれらに接するように設けられ、前記第2の発光層から前記第1の発光層への電子の移動を制限する機能を有する中間層とを有し、
前記中間層は、ナフタレン誘導体を含んで構成されていることを特徴とする。
これにより、第1の発光層と第2の発光層とをバランスよく発光させるとともに、発光素子の耐久性(寿命)を向上させることができる。
これにより、気相成膜法により比較的簡単に、均質な中間層を形成することができる。また、ナフタレン誘導体の結晶性を抑えて、中間層の変質、劣化等を防止することができる。
これにより、ナフタレン誘導体の電子ブロック性および耐電子性を優れたものとしつつ、中間層を均質で耐久性に優れたものとすることができる。
本発明の発光素子では、前記ナフタレン誘導体の吸収ピーク波長は、450nm未満であることが好ましい。
第2の発光層には、一般に、第1の発光材料をゲスト材料とするホスト材料としてアントラセン誘導体が用いられる。このアントラセン誘導体の吸収ピーク波長が450nm程度であるため、ナフタレン誘導体の吸収ピーク波長を前述したような範囲とすることで、比較的簡単かつ確実に、中間層が第2の発光層から第1の発光層への電子の移動を制限することができる。
これにより、ナフタレン誘導体の分子量を最適化しつつ、中間層が第2の発光層から第1の発光層への電子の移動を制限することができる。
本発明の発光素子では、前記ナフタレン誘導体のイオン化ポテンシャルは、5〜6.2eVであることが好ましい。
これにより、ナフタレン誘導体の分子量を最適化しつつ、第1の発光層から中間層を介して第2の発光層へ正孔を円滑に受け渡すことができる。
これにより、第1の発光層から中間層を介して第2の発光層へ移動する正孔の量を容易に調整することができる。
アミン系化合物は、正孔輸送性に優れている。そのため、第1の発光層から中間層を介して第2の発光層へ正孔を極めて円滑に受け渡すことができる。
本発明の発光素子では、前記中間層は、前記ナフタレン誘導体の他に、前記ナフタレン誘導体よりも高い電子輸送性を有する電子輸送性材料を含んで構成されていることが好ましい。
これにより、第2の発光層から中間層を介して第1の発光層へ移動する電子の量を容易に調整することができる。
アントラセン誘導体またはジアントラセン誘導体は、電子輸送性に優れるだけでなく、耐電子性にも優れている。そのため、中間層の耐久性を優れたものとしつつ、第2の発光層から中間層を介して第1の発光層へ移動する電子の量を容易に調整することができる。
これにより、比較的簡単かつ確実に、中間層が第2の発光層から第1の発光層への電子の移動を制限することができる。
これにより、比較的簡単かつ確実に、第1の発光層から中間層を介して第2の発光層への正孔をより円滑に受け渡すことができる。
これにより、第1の発光層と第2の発光層と第3の発光層とをバランスよく発光させつつ、耐久性の向上を図ることができる。
これにより、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)をバランスよく発光させて、白色発光させることができる。
本発明の表示装置は、本発明の発光素子を備えることを特徴とする。
これにより、高品位な画像を長期にわたり表示することができる。
本発明の電子機器は、本発明の表示装置を備えることを特徴とする。
これにより、高品位な画像を長期にわたり表示することができる。
図1は、本発明の実施形態にかかる発光素子の縦断面を模式的に示す図である。なお、以下では、説明の都合上、図1中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
図1に示す発光素子(エレクトロルミネッセンス素子)1は、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)を発光させて、白色発光するものである。
言い換えすれば、発光素子1は、正孔注入層4と正孔輸送層5と第1の発光層6と中間層7と第2の発光層8と第3の発光層9と電子輸送層10と電子注入層11と陰極12とがこの順に積層で積層された積層体15が2つの電極間(陽極3と陰極12との間)に介挿されて構成されている。
このような発光素子1にあっては、第1の発光層6、第2の発光層8、および第3の発光層9の各発光層に対し、陰極12側から電子が供給(注入)されるとともに、陽極3側から正孔が供給(注入)される。そして、各発光層では、正孔と電子とが再結合し、この再結合に際して放出されたエネルギーによりエキシトン(励起子)が生成し、エキシトンが基底状態に戻る際にエネルギー(蛍光やりん光)を放出(発光)する。これにより、発光素子1は、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)を発光させて、白色発光する。
基板2の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料や、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、発光素子1が基板2と反対側から光を取り出す構成(トップエミッション型)の場合、基板2には、透明基板および不透明基板のいずれも用いることができる。
不透明基板としては、例えば、アルミナのようなセラミックス材料で構成された基板、ステンレス鋼のような金属基板の表面に酸化膜(絶縁膜)を形成したもの、樹脂材料で構成された基板等が挙げられる。
(陽極)
陽極3は、後述する正孔注入層4を介して正孔輸送層5に正孔を注入する電極である。この陽極3の構成材料としては、仕事関数が大きく、導電性に優れる材料を用いるのが好ましい。
このような陽極3の平均厚さは、特に限定されないが、10〜200nm程度であるのが好ましく、50〜150nm程度であるのがより好ましい。
正孔注入層4は、陽極3からの正孔注入効率を向上させる機能を有するものである。
この正孔注入層4の構成材料(正孔注入材料)としては、特に限定されないが、例えば、銅フタロシアニンや、4,4’,4’’−トリス(N,N−フェニル−3−メチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)、下記化1に示すテトラアミン化合物およびそれらの誘導体等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、この正孔注入層4は、省略することができる。
正孔輸送層5は、陽極3から正孔注入層4を介して注入された正孔を第1の発光層6まで輸送する機能を有するものである。
この正孔輸送層5の構成材料には、各種p型の高分子材料や、各種p型の低分子材料を単独または組み合わせて用いることができ、例えば、下記化2に示すN,N’−ジ(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニル−1,1’−ジフェニル−4,4’−ジアミン(NPD)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ジフェニル−4,4’−ジアミン(TPD)等のテトラアリールベンジジン誘導体、テトラアリールジアミノフルオレン化合物またはその誘導体(アミン系化合物)などが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、この正孔輸送層5は、省略することができる。
この第1の発光層6は、第1の色に発光する第1の発光材料と、この第1の発光材料をゲスト材料とする第1のホスト材料とを含んで構成されている。このような第1の発光層6は、例えば、ゲスト材料である第1の発光材料をドーパントとして第1のホスト材料にドープすることにより形成することができる。
このような赤色発光材料としては、特に限定されず、各種赤色蛍光材料、赤色燐光材料を1種または2種以上組み合わせて用いることが、赤色蛍光材料を好適に用いることができる。
赤色蛍光材料としては、赤色の蛍光を発するものであれば特に限定されず、例えば、ペリレン誘導体、ユーロピウム錯体、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、ポルフィリン誘導体、ナイルレッド、2−(1,1−ジメチルエチル)−6−(2−(2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7−テトラメチル−1H,5H−ベンゾ(ij)キノリジン−9−イル)エテニル)−4H−ピラン−4H−イリデン)プロパンジニトリル(DCJTB)、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン(DCM)等を挙げられる。
特に、赤色発光材料に用いるペリレン誘導体としては、例えば下記化3のような化合物等のテトラフェニルジインデノペリレン誘導体を用いるのが好ましい。
このような第1のホスト材料としては、用いる赤色発光材料に対して前述したような機能を発揮するものであれば、特に限定されないが、赤色発光材料が赤色蛍光材料を含む場合、例えば、ジスチリルアリーレン誘導体、下記化4に示すビスp−ビフェニリルナフタセン等のテトラセン誘導体(ナフタセン誘導体)、下記化5に示すビス−オルト−ビフェニリルペリレン等のペリレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体(Alq3)等のキノリノラト系金属錯体、トリフェニルアミンの4量体等のトリアリールアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、シロール誘導体、ジカルバゾール誘導体、オリゴチオフェン誘導体、ベンゾピラン誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、キノリン誘導体、4,4’−ビス(2,2’−ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi)等が挙げられ、これらのうち1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることもできる。
また、赤色発光材料が赤色燐光材料を含む場合、第1のホスト材料としては、例えば、3−フェニル−4−(1’−ナフチル)−5−フェニルカルバゾール、4,4’−N,N’−ジカルバゾールビフェニル(CBP)等のカルバゾール誘導体等が挙げられ、これらのうち1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることもできる。
また、第1の発光層6の平均厚さは、特に限定されないが、1〜100nmであるのが好ましく、3〜50nmであるのがより好ましく、5〜30nmであるのがさらに好ましい。
この中間層7は、前述した第1の発光層6と後述する第2の発光層8との層間にこれらに接するように設けられている。
そして、中間層7は、第2の発光層8から第1の発光層6への電子の移動を制限する機能(電子ブロック性)を有する。これにより、電子を必要量だけ第2の発光層8に供給することができる。言い換えると、第1の発光層6と第2の発光層8とにバランスよく電子を供給することができる。その結果、第1の発光層6と第2の発光層8とを所望のバランスでバランスよく発光させることができる。
これにより、第1の発光層と第2の発光層とをバランスよく発光させるとともに、発光素子の耐久性(寿命)を向上させることができる。
ナフタレン誘導体は、優れた電子ブロック性を有する。そのため、前述したような第2の発光層8から第1の発光層6への電子の移動を制限する機能をより確実に発揮し得る。特に、後述するように第2の発光層8の第2のホスト材料としてアントラセン誘導体を用いる場合、ナフタレン誘導体を含む中間層7は、優れた電子ブロック性を発揮することができる。
中間層7に用いるナフタレン誘導体としては、各発光層の構成材料、厚さや発光素子1の駆動電圧等に応じてきめられるものであり、中間層7が前述したような機能(少なくとも電子ブロック性)を発揮し得るものであれば、特に限定されず、各種ナフタレン誘導体を用いることができる。
また、ナフタレン誘導体の吸収ピーク波長は、450nm未満であるのが好ましく、300〜450nmであるのがより好ましい。第2の発光層8には、一般に、後述する第2の発光材料の第2のホスト材料としてアントラセン誘導体が用いられる。このアントラセン誘導体の吸収ピーク波長が450nm程度であるため、ナフタレン誘導体の吸収ピーク波長を前述したような範囲とすることで、比較的簡単かつ確実に、中間層7が第2の発光層8から第1の発光層6への電子の移動を制限することができる。
また、前述したような範囲の吸収ピーク波長を有するナフタレン誘導体のイオン化ポテンシャル(HOMO準位)は、5〜6.2eVであるのが好ましく、5〜5.8eVであるのがより好ましく、5.7〜5.8eVであるのがさらに好ましい。これにより、ナフタレン誘導体の分子量を最適化しつつ、第1の発光層6から中間層7を介して第2の発光層8へ正孔を円滑に受け渡すことができる。
以上のような観点から、中間層7中のナフタレン誘導体としては、例えば、下記化6に示す化合物等が挙げられる。
また、このような中間層7は、前述したようなナフタレン誘導体の他に、ナフタレン誘導体よりも高い正孔輸送性を有する正孔輸送性材料を含んで構成されているのが好ましい。一般に、ナフタレン誘導体は、前述したようなイオン化ポテンシャルの値を満足することが難しい。そこで、中間層7をナフタレン誘導体と正孔輸送性材料とを含んで構成することにより、中間層7の正孔輸送性を向上させる。この場合、中間層7中における正孔輸送性材料の含有量を調整することで、第1の発光層6から中間層7を介して第2の発光層8へ移動する正孔の量を容易に調整することができる。
また、中間層7は、前述したようなナフタレン誘導体の他に、ナフタレン誘導体よりも高い電子輸送性を有する電子輸送性材料を含んで構成されているのが好ましい。一般に、ナフタレン誘導体は、極めて高い電子ブロック性を有している。一方で、中間層7は、ある程度は第2の発光層8から第1の発光層6へ電子を輸送しなければならない。そこで、中間層7をナフタレン誘導体と電子輸送性材料とを含んで構成することにより、中間層7の電子輸送性を向上させる。この場合、中間層7中における電子輸送性材料の含有量を調整することで、第2の発光層8から中間層7を介して第1の発光層6へ移動する電子の量を容易に調整することができる。
また、中間層7の平均厚さは、特に限定されないが、1〜100nmであるのが好ましく、3〜50nmであるのがより好ましく、5〜30nmであるのがさらに好ましい。これにより、駆動電圧を抑えつつ、中間層7が第1の発光層6と第2の発光層8との間での励起子のエネルギー移動をより確実に阻止することができる。
この第2の発光層8は、第2の色に発光する第2の発光材料と、この第2の発光材料をゲスト材料とする第2のホスト材料とを含んで構成されている。このような第2の発光層8は、前述した第1の発光層6と同様、例えば、ゲスト材料である第2の発光材料をドーパントとして第2のホスト材料にドープすることにより形成することができる。
第2の発光材料は、青色に発光する青色発光材料である。
このような青色発光材料としては、特に限定されず、各種青色蛍光材料、青色燐光材料を1種または2種以上組み合わせて用いることが、青色蛍光材料を好適に用いることができる。
青色燐光材料としては、青色の燐光を発するものであれば、特に限定されず、例えば、イリジウム、ルテニウム、白金、オスミウム、レニウム、パラジウム等の金属錯体が挙げられる。より具体的には、ビス[4,6−ジフルオロフェニルピリジネート−N,C2’]−ピコリネート−イリジウム、トリス[2−(2,4−ジフルオロフェニル)ピリジネート−N,C2’]イリジウム、ビス[2−(3,5−トリフルオロメチル)ピリジネート−N,C2’]−ピコリネート−イリジウム、ビス(4,6−ジフルオロフェニルピリジネート−N,C2’)イリジウム(アセチルアセトネート)が挙げられる。
また、第2の発光層8の平均厚さは、特に限定されないが、1〜100nmであるのが好ましく、5〜60nmであるのがより好ましく、10〜40nmであるのがさらに好ましい。
この第3の発光層9は、第3の色に発光する第3の発光材料と、この第3の発光材料をゲスト材料とする第3のホスト材料とを含んで構成されている。このような第3の発光層9は、前述した第1の発光層6と同様、例えば、ゲスト材料である第3の発光材料をドーパントとして第3のホスト材料にドープすることにより形成することができる。
このような緑色発光材料としては、特に限定されず、各種緑色蛍光材料、緑色燐光材料を1種または2種以上組み合わせて用いることが、緑色蛍光材料を好適に用いることができる。
緑色蛍光材料としては、緑色の蛍光を発するものであれば特に限定されず、例えば、クマリン誘導体、下記化9に示す化合物等のキナクリドン誘導体、9,10−ビス[(9−エチル−3−カルバゾール)−ビニレニル]−アントラセン、ポリ(9,9−ジヘキシル−2,7−ビニレンフルオレニレン)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−コ−(1,4−ジフェニレン−ビニレン−2−メトキシ−5−{2−エチルヘキシルオキシ}ベンゼン)]、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレニレン)−オルト−コ−(2−メトキシ−5−(2−エトキシルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレン)]等が挙げられ、これらのうち1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることもできる。
前述したような緑色発光材料(ゲスト材料)および第3のホスト材料を用いる場合、第3の発光層9中における緑色発光材料の含有量(ドープ量)は、0.1〜20wt%であるのが好ましく、1〜20wt%であるのがより好ましい。緑色発光材料の含有量をこのような範囲内とすることで、発光効率を最適化することができ、前述した第1の発光層6や第2の発光層8の発光量とのバランスをとりつつ第3の発光層9を発光させることができる。
また、第3の発光層9の平均厚さは、特に限定されないが、1〜100nmであるのが好ましく、5〜60nmであるのがより好ましく、10〜40nmであるのがさらに好ましい。
電子輸送層10は、陰極12から電子注入層11を介して注入された電子を第3の発光層9に輸送する機能を有するものである。
電子輸送層10の構成材料(電子輸送性材料)としては、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)等の8−キノリノールなしいその誘導体を配位子とする有機金属錯体などのキノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
電子輸送層10の平均厚さは、特に限定されないが、0.5〜100nm程度であるのが好ましく、1〜50nm程度であるのがより好ましい。
電子注入層11は、陰極12からの電子注入効率を向上させる機能を有するものである。
この電子注入層11の構成材料(電子注入材料)としては、例えば、各種の無機絶縁材料、各種の無機半導体材料が挙げられる。
アルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、CaO、BaO、SrO、BeO、BaS、MgO、CaSe等が挙げられる。
アルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、CsF、LiF、NaF、KF、LiCl、KCl、NaCl等が挙げられる。
アルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、CaF2、BaF2、SrF2、MgF2、BeF2等が挙げられる。
電子注入層11の平均厚さは、特に限定されないが、0.1〜1000nm程度であるのが好ましく、0.2〜100nm程度であるのがより好ましく、0.2〜50nm程度であるのがさらに好ましい。
陰極12は、前述した電子注入層11を介して電子輸送層10に電子を注入する電極である。この陰極12の構成材料としては、仕事関数の小さい材料を用いるのが好ましい。
陰極12の構成材料としては、例えば、Li、Mg、Ca、Sr、La、Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb、Ag、Cu、Al、Cs、Rbまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(例えば、複数層の積層体等)用いることができる。
このような陰極12の平均厚さは、特に限定されないが、100〜10000nm程度であるのが好ましく、200〜500nm程度であるのがより好ましい。
なお、本実施形態の発光素子1は、ボトムエミッション型であるため、陰極12に、光透過性は、特に要求されない。
封止部材13は、陽極3、積層体15、および陰極12を覆うように設けられ、これらを気密的に封止し、酸素や水分を遮断する機能を有する。封止部材13を設けることにより、発光素子1の信頼性の向上や、変質・劣化の防止(耐久性向上)等の効果が得られる。
また、封止部材13は、平板状として、基板2と対向させ、これらの間を、例えば熱硬化性樹脂等のシール材で封止するようにしてもよい。
以上のように構成された発光素子1は、例えば、次のようにして製造することができる。
陽極3は、例えば、プラズマCVD、熱CVDのような化学蒸着法(CVD)、真空蒸着等の乾式メッキ法、電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、MOD法、金属箔の接合等を用いて形成することができる。
[2] 次に、陽極3上に正孔注入層4を形成する。
正孔注入層4は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
また、正孔注入層4は、例えば、正孔注入材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる正孔注入層形成用材料を、陽極3上に供給した後、乾燥(脱溶媒または脱分散媒)することによっても形成することができる。
正孔注入層形成用材料の調製に用いる溶媒または分散媒としては、例えば、各種無機溶媒や、各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。
また、本工程に先立って、陽極3の上面には、酸素プラズマ処理を施すようにしてもよい。これにより、陽極3の上面を親液性を付与すること、陽極3の上面に付着する有機物を除去(洗浄)すること、陽極3の上面付近の仕事関数を調整すること等を行うことができる。
ここで、酸素プラズマ処理の条件としては、例えば、プラズマパワー100〜800W程度、酸素ガス流量50〜100mL/min程度、被処理部材(陽極3)の搬送速度0.5〜10mm/sec程度、基板2の温度70〜90℃程度とするのが好ましい。
正孔輸送層5は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
また、正孔輸送性材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる正孔輸送層形成用材料を、正孔注入層4上に供給した後、乾燥(脱溶媒または脱分散媒)することによっても形成することができる。
第1の発光層6は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
[5] 次に、第1の発光層6上に、中間層7を形成する。
中間層7は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
また、前述したように中間層7をナフタレン誘導体と正孔輸送性材料および/または電子輸送性材料とで構成する場合、例えば、正孔輸送性材料および/または電子輸送性材料とナフタレン誘導体とを共蒸着することにより中間層7を形成することができる。
第2の発光層8は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
[7] 次に、第2の発光層8上に、第3の発光層9を形成する。
第3の発光層9は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
電子輸送層10は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
また、電子輸送層10は、例えば、電子輸送性材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる電子輸送層形成用材料を、第3の発光層9上に供給した後、乾燥(脱溶媒または脱分散媒)することによっても形成することができる。
電子注入層11の構成材料として無機材料を用いる場合、電子注入層11は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセス、無機微粒子インクの塗布および焼成等を用いて形成することができる。
[10] 次に、電子注入層11上に、陰極12を形成する。
陰極12は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、金属箔の接合、金属微粒子インクの塗布および焼成等を用いて形成することができる。
以上のような工程を経て、発光素子1が得られる。
最後に、得られた発光素子1を覆うように封止部材13を被せ、基板2に接合する。
以上説明したような発光素子1は、例えば光源等として使用することができる。また、複数の発光素子1をマトリックス状に配置することにより、ディスプレイ装置(本発明の表示装置)を構成することができる。このような表示装置は、前述したような発光素子1を用いるため、高品位な画像を長期にわたり表示することができる。
なお、ディスプレイ装置の駆動方式としては、特に限定されず、アクティブマトリックス方式、パッシブマトリックス方式のいずれであってもよい。
図2は、本発明の表示装置を適用したディスプレイ装置の実施形態を示す縦断面図である。
図2に示すディスプレイ装置100は、基板21と、サブ画素100R、100G、100Bに対応して設けられた複数の発光素子1R、1G、1Bおよびカラーフィルタ19R、19G、10Bと、各発光素子1R、1G、1Bをそれぞれ駆動するための複数の駆動用トランジスタ24とを有している。ここで、ディスプレイ装置100は、トップエミッション構造のディスプレイパネルである。
各駆動用トランジスタ24は、シリコンからなる半導体層241と、半導体層241上に形成されたゲート絶縁層242と、ゲート絶縁層242上に形成されたゲート電極243と、ソース電極244と、ドレイン電極245とを有している。
発光素子1Rは、平坦化層22上に、反射膜32、腐食防止膜33、陽極3、積層体(有機EL発光部)15、陰極12、陰極カバー34がこの順に積層されている。本実施形態では、各発光素子1R、1G、1Bの陽極3は、画素電極を構成し、各駆動用トランジスタ24のドレイン電極245に導電部(配線)27により電気的に接続されている。また、各発光素子1R、1G、1Bの陰極12は、共通電極とされている。
隣接する発光素子1R、1G、1B同士の間には、隔壁31が設けられている。また、これらの発光素子1R、1G、1B上には、これらを覆うように、エポキシ樹脂で構成されたエポキシ層35が形成されている。
カラーフィルタ19Rは、発光素子1Rからの白色光Wを赤色に変換するものである。また、カラーフィルタ19Gは、発光素子1Gからの白色光Wを緑色に変換するものである。また、カラーフィルタ19Bは、発光素子1Bからの白色光Wを青色に変換するものである。このようなカラーフィルタ19R、19G、19Bを発光素子1R、1G、1Bと組み合わせて用いることで、フルカラー画像を表示することができる。
そして、カラーフィルタ19R、19G、19Bおよび遮光層36上には、これらを覆うように封止基板20が設けられている。
このようなディスプレイ装置100(本発明の表示装置)は、各種の電子機器に組み込むことができる。このような電子機器は、前述したような表示装置を用いているため、高品位な画像を長期にわたり表示することができる。
この図において、パーソナルコンピュータ1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部を備える表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このパーソナルコンピュータ1100において、表示ユニット1106が備える表示部が前述のディスプレイ装置100で構成されている。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206とともに、表示部を備えている。
携帯電話機1200において、この表示部が前述のディスプレイ装置100で構成されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
ディジタルスチルカメラ1300において、この表示部が前述のディスプレイ装置100で構成されている。
また、ケース1302の正面側(図示の構成では裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、回路基板1308のメモリに転送・格納される。
例えば、前述した実施形態では、発光素子が3層の発光層を有するものについて説明したが、発光層が2層または4層以上であってもよい。また、発光層の発光色としては、前述した実施形態のR、G、Bに限定されない。発光層が2層または4層以上である場合でも、各発光層の発光スペクトルを適宜設定することで、白色発光させることができる。
また、中間層は、発光層同士の少なくとも1つの層間に設けられていればよく、2層以上の中間層を有していてもよい。
1.発光素子の製造
(実施例1)
<1> まず、平均厚さ0.5mmの透明なガラス基板を用意した。次に、この基板上に、スパッタ法により、平均厚さ100nmのITO電極(陽極)を形成した。
そして、基板をアセトン、2−プロパノールの順に浸漬し、超音波洗浄した後、酸素プラズマ処理を施した。
<3> 次に、正孔注入層上に、前述した化2で表わされる化合物を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ20nmの正孔輸送層を形成した。
<4> 次に、正孔輸送層上に、第1の発光材料(赤色発光材料)および第1のホスト材料を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ10nmの第1の発光層(赤色発光層)を形成した。
ここで、第1の発光材料(ゲスト材料)として前述した化3で表わされる化合物を用い、第1のホスト材料として前述した化4で表わされる化合物を用いた。また、第1の発光層中の第1の発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)は、1.5wt%とした。
中間層の構成材料としては、ナフタレン誘導体として前述した化6で表される化合物を用い、アミン系化合物として前述した化2で表される化合物を用いた。また、中間層中におけるナフタレン誘導体の含有量は、80wt%とし、中間層中におけるアミン系化合物の含有量は、20wt%とした。
ここで、第2の発光材料として前述した化8で表わされる化合物を用い、第2のホスト材料として前述した化7で表わされる化合物を用いた。また、第2の発光層中の第2の発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)は、5.0wt%とした。
<9> 次に、電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ0.5nmの電子注入層を形成した。
<10> 次に、電子注入層上に、Alを真空蒸着法により成膜した。これにより、Alで構成される平均厚さ150nmの陰極を形成した。
<11> 次に、形成した各層を覆うように、ガラス製の保護カバー(封止部材)を被せ、エポキシ樹脂により固定、封止した。
以上の工程により、図1に示すような発光素子を製造した。
中間層をナフタレン誘導体とアントラセン誘導体とで構成した以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
ここで、ナフタレン誘導体として前述した化6で表される化合物を用い、アントラセン誘導体として前述した化7で表される化合物を用いた。また、中間層中におけるナフタレン誘導体の含有量は、70wt%とし、中間層中におけるアントラセン誘導体の含有量は、30wt%とした。
中間層をナフタレン誘導体とアミン系化合物とアントラセン誘導体とで構成した以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
ここで、ナフタレン誘導体として前述した化6で表される化合物を用い、アミン系化合物として前述した化2で表される化合物を用い、アントラセン誘導体として前述した化7で表される化合物を用いた。また、中間層中におけるナフタレン誘導体の含有量は、65wt%とし、中間層中におけるアミン系化合物の含有量は、20wt%とし、中間層中におけるアントラセン誘導体の含有量は、15wt%とした。
前述した化2で表わされる化合物(NPD)のみで中間層を形成した以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
ここで、中間層の厚さは、7nmであった。
2−1.発光効率の評価
各実施例および比較例について、直流電源を用いて発光素子に100mA/cm2の定電流を流し、輝度計を用いて輝度(初期の輝度)を測定した。その結果を表1に示す。なお、各実施例および各比較例において、輝度をそれぞれ5個の発光素子について測定した。また、各実施例および比較例について、駆動電圧も表1に示す。
各実施例および比較例について、直流電源を用いて発光素子に100mA/cm2の定電流を流しつづけ、その間、輝度計を用いて輝度を測定し、その輝度が初期の輝度の50%となる時間(LT50)を測定した。その結果を表1に示す。なお、各実施例および比較例において、半減期の値をそれぞれ5個の発光素子について測定した。
各実施例および各比較例について、直流電源を用いて発光素子に100mA/cm2の定電流を流し、色度計を用いて光の色度(x,y)を求めた。また、各実施例および比較例について、波長と放射輝度との関係を図6〜9に示す。
表1から明らかなように、各実施例の発光素子は、基準となる比較例の発光素子に比し、色度バランスおよび発光効率を同等なものとしつつ、耐久性に優れていることがわかる。
Claims (16)
- 陰極と、
陽極と、
前記陰極と前記陽極との間に設けられ、第1の色に発光する第1の発光材料を含んで構成された第1の発光層と、
前記第1の発光層と前記陰極との間に設けられ、前記第1の色とは異なる第2の色に発光する第2の発光材料を含んで構成された第2の発光層と、
前記第1の発光層と前記第2の発光層との層間にこれらに接するように設けられ、前記第2の発光層から前記第1の発光層への電子の移動を制限する機能を有する中間層とを有し、
前記中間層は、ナフタレン誘導体を含んで構成されていることを特徴とする発光素子。 - 前記ナフタレン誘導体の分子量は、400〜1000である請求項1に記載の発光素子。
- 前記ナフタレン誘導体は、2つ以上のナフチル基を導入したものである請求項2に記載の発光素子。
- 前記ナフタレン誘導体の吸収ピーク波長は、450nm未満である請求項1ないし3のいずれかに記載の発光素子。
- 前記ナフタレン誘導体の電子親和力は、2〜3eVである請求項4に記載の発光素子。
- 前記ナフタレン誘導体のイオン化ポテンシャルは、5〜6.2eVである請求項4または5に記載の発光素子。
- 前記中間層は、前記ナフタレン誘導体の他に、前記ナフタレン誘導体よりも高い正孔輸送性を有する正孔輸送性材料を含んで構成されている請求項1ないし6のいずれかに記載の発光素子。
- 前記正孔輸送性材料は、アミン系化合物を含んでいる請求項7に記載の発光素子。
- 前記中間層は、前記ナフタレン誘導体の他に、前記ナフタレン誘導体よりも高い電子輸送性を有する電子輸送性材料を含んで構成されている請求項1ないし8のいずれかに記載の発光素子。
- 前記電子輸送性材料は、アントラセン誘導体またはジアントラセン誘導体を含んでいる請求項9に記載の発光素子。
- 前記第2の発光層は、前記第2の発光材料の他に、前記第2の発光材料をゲスト材料とする第2のホスト材料を含んで構成されており、当該第2のホスト材料は、アントラセン誘導体を含むものである請求項1ないし10のいずれかに記載の発光素子。
- 前記第1の発光層は、前記第1の発光材料の他に、前記第1の発光材料をゲスト材料とするホスト材料を含んで構成されており、当該第1の発光材料は、テトラセン誘導体またはペリレン誘導体を含むものである請求項1ないし11のいずれかに記載の発光素子。
- 前記第2の発光層と前記陰極との間に設けられ、前記第1の色および前記第2の色とは異なる第3の色に発光する第3の発光材料を含んで構成された第3の発光層を有する請求項1ないし12のいずれかに記載の発光素子。
- 前記第1の発光材料は、赤色に発光するものであり、前記第2の発光材料および前記第3の発光材料は、一方が緑色に発光するものであり、他方が青色に発光するものである請求項13に記載の発光素子。
- 請求項1ないし14のいずれかに記載の発光素子を備えることを特徴とする表示装置。
- 請求項15に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
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