JP2010231997A - 発光素子、発光装置、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、赤色に発光する赤色発光層6と、赤色発光層6と陰極12との間に設けられ、青色に発光する青色発光層8と、青色発光層8と陰極12との間に設けられ、緑色に発光する緑色発光層9と、赤色発光層6と青色発光層8との層間にこれらに接するように設けられ、赤色発光層6と青色発光層8との間で正孔および電子の移動を調整する機能を有する中間層7とを有し、中間層7は、第1の材料と、該第1の材料とは異なる第2の材料とを含んで構成され、赤色発光層6は、第1の材料と同種の材料を含んで構成され、青色発光層8および緑色発光層9は、それぞれ、第2の材料と同種の材料を含んで構成されている。
【選択図】図1
Description
特許文献1にかかる発光素子では、発光層同士の間に、正孔輸送材料で構成された中間層が設けられている。このような中間層は、陰極側の発光層から陽極側の発光層への電子の輸送を制限する機能を有する。そのため、かかる発光素子は、所定の駆動電圧のもとで、白色発光させることができる。
例えば、特許文献1にかかる発光素子は、暗電流等の微弱電流が流れたときでも、僅かに発光するが、その発光色が白色とは異なるものとなってしまい、その結果、表示装置に用いた場合、コントラストの低下(いわゆる黒浮き現象)を招いてしまう。
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、赤色に発光する赤色発光層と、
前記赤色発光層と前記陰極との間に設けられ、青色に発光する青色発光層と、
前記青色発光層と前記陰極との間に設けられ、緑色に発光する緑色発光層と、
前記赤色発光層と前記青色発光層との層間にこれらに接するように設けられ、前記赤色発光層と前記青色発光層との間で正孔および電子の移動を調整する機能を有する中間層とを有し、
前記中間層は、第1の材料と、該第1の材料とは異なる第2の材料とを含んで構成され、
前記赤色発光層は、前記第1の材料と同種の材料を含んで構成され、
前記青色発光層および前記緑色発光層は、それぞれ、前記第2の材料と同種の材料を含んで構成されていることを特徴とする。
その結果、本発明の発光素子は、低電流で通電した場合であっても、白色発光させることができる。
これにより、緑色発光層から青色発光層への電子輸送性、および、青色発光層から中間層への電子輸送性をそれぞれより高めるとともに、赤色発光層から中間層への正孔輸送性をより高めることができる。
前記第1の材料は、前記赤色発光層の前記ゲスト材料および前記ホスト材料とは異なる種類の材料であることが好ましい。
これにより、中間層が青色発光層から赤色発光層への電子の移動を適度に制限するような材料を第1の材料として選定しながら、赤色発光層を効率的に発光させることができる。
本発明の発光素子では、前記赤色発光層の前記ゲスト材料は、ジベンゾ{[f,f’]−4,4’7,7’−テトラフェニル}ジインデノ{1,2,3−cd:1’2’3’−lm}ペリレン誘導体であり、
前記赤色発光層の前記ホスト材料は、テトラセン誘導体であることが好ましい。
これにより、赤色発光層の発光効率を優れたものとすることができる。
前記第2の材料は、前記青色発光層の前記ホスト材料と同種の材料であることが好ましい。
これにより、青色発光層から中間層への電子輸送性を高めつつ、青色発光層を効率的に発光させることができる。
前記第2の材料は、前記緑色発光層の前記ホスト材料と同種の材料であることが好ましい。
これにより、緑色発光層から青色発光層への電子輸送性を高めつつ、緑色発光層を効率的に発光させることができる。
前記正孔輸送層は、前記第1の材料と同種の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、正孔輸送層から赤色発光層への正孔輸送性を高めることができる。
これにより、中間層が青色発光層から赤色発光層への電子の移動を適度に制限しながら、緑色発光層から青色発光層への電子輸送性、および、青色発光層から中間層への電子輸送性をそれぞれ高めるとともに、赤色発光層から中間層への正孔輸送性を高めることができる。
これにより、中間層が青色発光層から赤色発光層への電子の移動を適度に制限しながら、緑色発光層から青色発光層への電子輸送性、および、青色発光層から中間層への電子輸送性をそれぞれ高めるとともに、赤色発光層から中間層への正孔輸送性を高めることができる。
また、中間層と青色発光層との界面付近に蓄積する電子の量を抑えることができる。その結果、青色発光層の劣化・変質等を防止し、発光素子の長寿命化を図ることができる。
これにより、信頼性の高い発光装置を提供することができる。
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、高コントラストな画像を表示でき、信頼性の高い表示装置を提供することができる。
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、高コントラストな画像を表示でき、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1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。
このような発光素子1は、陽極3と正孔注入層4と正孔輸送層5と赤色発光層(第1の発光層)6と中間層7と青色発光層(第2の発光層)8と緑色発光層(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とがこの順に積層されてなるものである。
そして、発光素子1は、その全体が基板2上に設けられるとともに、封止部材13で封止されている。
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。
以下、発光素子1を構成する各部を順次説明する。
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。
陽極3の構成材料としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、In3O3、SnO2、Sb含有SnO2、Al含有ZnO等の酸化物、Au、Pt、Ag、Cu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用いることができる。
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。
一方、陰極12は、後述する電子注入層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、100〜1000nm程度であるのが好ましく、100〜500nm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。
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、下記化1で表わされる化合物(N,N,N’,N’−テトラフェニル−p−ジアミノベンゼン)またはその誘導体等のアミン系化合物が挙げられ、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ができる。
なお、この正孔注入層4、または後述する正孔輸送層5のどちらか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赤色発光層6まで輸送する機能(正孔輸送性)を有するものである。
この正孔輸送層5は、後述する赤色発光層6の中間層7とは反対の面に接するように設けられている。
この正孔輸送層5の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、下記化11で表わされる化合物(N,N,N’,N’−テトラフェニルベンジジン)またはその誘導体等のアミン系材料が挙げられ、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ができる。
なお、この正孔輸送層5、または前述した正孔注入層4のどちらかは省略することができる。
この赤色発光層(第1の発光層)6は、赤色(第1の色)に発光する(600nm付近の波長域にピークを有する光を発する)赤色発光材料を含んで構成されている。
特に、赤色発光層6は、後述する中間層7の第1の材料と同種の材料を含んで構成されている。なお、第1の材料については、中間層7の説明にて詳述する。
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、下記化17で表わされる化合物(ジベンゾ{[f,f’]−4,4’7,7’−テトラフェニル}ジインデノ{1,2,3−cd:1’2’3’−lm}ペリレン)等のジベンゾ{[f,f’]−4,4’7,7’−テトラフェニル}ジインデノ{1,2,3−cd:1’2’3’−lm}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。
赤色燐光材料としては、赤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、これら金属錯体の配位子の内の少なくとも1つがフェニルピリジン骨格、ビピリジル骨格、ポルフィリン骨格等を持つものも挙げられる。より具体的には、トリス(1−フェニルイソキノリン)イリジウム、ビス[2−(2’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジネート−N,C3’]イリジウム(アセチルアセトネート)(btp2Ir(acac))、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−12H,23H−ポルフィリン−白金(II)、ビス[2−(2’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジネート−N,C3’]イリジウム、ビス(2−フェニルピリジン)イリジウム(アセチルアセトネート)が挙げられる。
また、赤色発光層6中には、前述した赤色発光材料の他に、赤色発光材料をゲスト材料として添加されるホスト材料が含まれていてもよい。
また、赤色発光材料が赤色燐光材料を含む場合、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、前述したような赤色の発光材料はバンドギャップが比較的小さく、正孔や電子を捕獲しやすく、発光しやすい。したがって、陽極3側に赤色発光層を設けることで、バンドギャップが大きく発光し難い青色発光層8や緑色発光層9を陰極側とし、各発光層をバランスよく発光させることができる。
このような赤色発光層6の平均厚さは、特に限定されないが、10〜150nm程度であるのが好ましく、10〜100nm程度であるのがより好ましい。
この中間層7は、前述した赤色発光層6と後述する青色発光層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、赤色発光層6と青色発光層8との間でキャリア(正孔および電子)の移動を調整する機能を有する。
また、中間層7は、赤色発光層6と青色発光層8との間で励起子のエネルギーが移動するのを阻止する機能を有する。
これらの機能により、赤色発光層6および青色発光層8をそれぞれ効率よく発光させることができる。
特に、この中間層7は、少なくとも2種の材料を含んで構成されている。
その結果、本発明の発光素子1は、低電流で通電した場合であっても、白色発光させることができる。すなわち、発光素子1は、電流の変化に対する色(発色)の変化が少なく、かつ、白色発光させることができる。
例えば、中間層7が正孔輸送材料およびアセン系材料を含んで構成されている場合、中間層7に含まれる正孔輸送材料と同種の正孔輸送材料が第1の材料として赤色発光層6に含まれる。また、この場合、中間層7に含まれるアセン系材料と同種のアセン系材料が第2の材料として青色発光層8および緑色発光層9にそれぞれ含まれる。
特に、前述したような正孔輸送材料(アミン系材料)は、正孔輸送性に優れている。したがって、このような正孔輸送材料を含む中間層7は、赤色発光層6から青色発光層8へ正孔を円滑に受け渡すことができる。また、このような中間層7は、青色発光層8から赤色発光層6への電子の輸送量を制限する機能をも有する。
このようなアセン系材料は、電子輸送性に優れている。したがって、このようなアセン系材料と前述したような正孔輸送材料との混合材料を主材料とする中間層7は、赤色発光層6から青色発光層8へ正孔を円滑に受け渡すととともに、青色発光層8から赤色発光層6へ電子を円滑に受け渡すことができる。すなわち、このような中間層7は、バイポーラ性を有する。そのため、中間層7は、電子および正孔に対して優れた耐性を有する。そのため、中間層7の劣化を防止し、その結果、発光素子1の耐久性を向上させることができる。
このように、第1の材料がベンジジン誘導体であり、かつ、第2の材料がアントラセン誘導体であると、緑色発光層9から青色発光層8への電子輸送性、および、青色発光層8から中間層7への電子輸送性をそれぞれより高めるとともに、赤色発光層6から中間層7への正孔輸送性をより高めることができる。
また、後述するように緑色発光層9がゲスト材料およびホスト材料を含んで構成されている場合、第2の材料は、緑色発光層9のホスト材料と同種の材料であるのが好ましい。これにより、緑色発光層9から青色発光層8への電子輸送性を高めつつ、緑色発光層9を効率的に発光させることができる。
また、中間層7は、前述した第1の材料および第2の材料以外の材料が含まれていてもよいが、第1の材料および第2の材料の混合材料を主材料として構成されているのが好ましい。より具体的には、中間層7中における第1の材料および第2の材料の混合材料の含有量は、70質量%以上100質量%以下であるのが好ましく、80質量%以上100質量%以下であるのがより好ましく、90質量%以上100質量%以下であるのがさらに好ましい。これにより、中間層7が青色発光層8から赤色発光層6への電子の移動を適度に制限しながら、緑色発光層9から青色発光層8への電子輸送性、および、青色発光層8から中間層7への電子輸送性をそれぞれ高めるとともに、赤色発光層6から中間層7への正孔輸送性を高めることができる。
これに対し、かかるAおよびBが前記範囲から外れると、発光素子1の発光バランスが低下したり、発光素子1の駆動電圧が著しく上昇したりする傾向を示す。
これに対し、中間層7の平均厚さが前記上限値を超えると、中間層7の構成材料等によっては、駆動電圧が著しく高くなったり、発光素子1の発光(特に白色発光)が難しくなったりする場合がある。一方、中間層7の平均厚さが前記下限値未満であると、中間層7の構成材料や駆動電圧等によっては、中間層7が赤色発光層6と青色発光層8との間での励起子によるエネルギー移動を防止または抑制するのが難しく、また、キャリアや励起子に対する中間層7の耐久性が低下する傾向を示す。
青色発光層(第2の発光層)8は、青色(第2の色)に発光する青色発光材料を含んで構成されている。
また、青色発光層8は、前述した第2の材料と同種の材料を含んで構成されている。
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できる。
また、青色発光層8の構成材料としては、赤色発光層6と同様に、前述したような青色発光材料に加えて、この青色発光材料をゲスト材料として添加されるホスト材料を用いることができる。
このような青色発光層8の平均厚さは、特に限定されないが、10〜150nm程度であるのが好ましく、10〜100nm程度であるのがより好ましい。
緑色発光層(第3の発光層)9は、緑色(第3の色)に発光する緑色発光材料を含んで構成されている。
また、緑色発光層9は、前述した第2の材料と同種の材料を含んで構成されている。
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できる。
また、緑色発光層9の構成材料としては、赤色発光層6と同様に、前述したような緑色発光材料に加えて、この緑色発光材料をゲスト材料として添加されるホスト材料を用いることができる。
このような緑色発光層9の平均厚さは、特に限定されないが、10〜150nm程度であるのが好ましく、10〜100nm程度であるのがより好ましい。
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緑色発光層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(電子輸送材料)としては、例えば、下記化33で表わされるトリス(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。
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。
その結果、本発明の発光素子1は、低電流で通電した場合であっても、白色発光させることができる。
[1] まず、基板2を用意し、この基板2上に陽極3を形成する。
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。
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。
なお、乾燥は、例えば、大気圧または減圧雰囲気中での放置、加熱処理、不活性ガスの吹付け等により行うことができる。
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。
赤色発光層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、赤色発光層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。
青色発光層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、青色発光層8上に、緑色発光層9を形成する。
緑色発光層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、緑色発光層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。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
図2は、本発明の第2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2中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
本実施形態にかかる発光素子は、中間層の構成が異なる以外は、前述した第1実施形態にかかる発光素子と同様である。
なお、以下の説明では、第2実施形態の発光素子に関し、第1実施形態の発光素子との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。
この中間層7Aは、赤色発光層6に接する第1の層71と、該第1の層71に接するとともに青色発光層8に接する第2の層72との2層で構成されている。
そして、第1の層71は、第1の材料を主材料として構成され、第2の層72は、第2の材料を主材料として構成されている。
このような2層で構成された中間層7Aを有する発光素子1Aでは、中間層7Aが青色発光層8から赤色発光層6への電子の移動を適度に制限しながら、緑色発光層9から青色発光層8への電子輸送性、および、青色発光層8から中間層7Aへの電子輸送性をそれぞれ高めるとともに、赤色発光層6から中間層7Aへの正孔輸送性を高めることができる。
このような発光素子1Aにおいて、中間層7Aの第1の層71中における第1の材料の含有量は、特に限定されないが、60質量%以上100質量%以下であるのが好ましい。これにより、中間層7Aが青色発光層8から赤色発光層6への電子の移動を適度に制限しながら、赤色発光層6から中間層7Aへの正孔輸送性を高めることができる。
この場合、第1の層71中における第1の材料の含有量をC[質量%]とし、第1の層71中における第2の材料の含有量をD[質量%]としたときに、C:Dは、60:40〜90:10であるのが好ましく、60:40〜80:20であるのがより好ましく、60:40〜70:30であるのがさらに好ましい。これにより、中間層7Aの電子輸送性および正孔輸送性を優れたものとすることができる。
これに対し、かかるCおよびDが前記範囲から外れると、発光素子1の発光バランスが低下したり、発光素子1Aの駆動電圧が著しく上昇したりする傾向を示す。
また、第2の層72中には、第1の材料が含まれているのが好ましい。これにより、中間層7Aから青色発光層8への正孔輸送性を高めることができる。
これに対し、かかるEおよびFが前記範囲から外れると、発光素子1の発光バランスが低下したり、発光素子1Aの駆動電圧が著しく上昇したりする傾向を示す。
また、中間層7Aの平均厚さは、前述した第1実施形態の中間層7の厚さと同様、特に限定されないが、2.5〜20nmであるのが好ましく、6〜17nmであるのがより好ましく、7〜16nm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7Aが赤色発光層6と青色発光層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。
また、中間層7Aの第1の層71の平均厚さと第2の層72の平均厚さとの比は、第1の層71および第2の層72の構成材料等によっても異なり、特に限定されない。
また、図2では、説明の便宜上、第1の層71と第2の層72との境界が図示されているが、第1の層71と第2の層72との間には実質的な境界が存在せず、例えば、第1の層71側から第2の層側へ第1の材料の含有量が増すように傾斜材料で構成されていてもよい。
以上説明したような発光素子1Aによっても、前述した第1実施形態の発光素子1と同様の効果を発揮することができる。
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3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3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、高コントラストな画像を表示でき、信頼性の高いものとなる。
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。
以上、本発明の発光素子、発光装置、表示装置および電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。
(実施例)
<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。
<2> 次に、ITO電極上に、前述した化7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50nmの正孔注入層を形成した。
<3> 次に、正孔注入層上に、前述した化16で表わされる化合物(第1の材料)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。
ここで、中間層の構成材料としては、第1の材料として前述した化16で表される化合物(ベンジジン誘導体)を用い、第2の材料として前述した化20で表される化合物(アントラセン誘導体)を用いた(これらの混合材料を用いた)。また、中間層中における第1の材料の含有量は、60wt%とし、中間層中における第2の材料の含有量は、40wt%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1nm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100nm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。
赤色発光層の構成材料として前述した化16で表わされる化合物(第1の材料)を用いずに、赤色発光層を形成するとともに、前述した化16で表される化合物(ベンジジン誘導体)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(表1参照)。
赤色発光層の構成材料として前述した化16で表わされる化合物(第1の材料)を用いずに、赤色発光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(表1参照)。
実施例および各比較例の発光素子について、10mA/cm2、1mA/cm2、0.1mA/cm2、0.01mA/cm2、0.001mA/cm2の各電流密度で電流を流し、そのときの輝度および色度を測定した。
その結果を表2および図7に示す。
これに対し、各比較例の発光素子は、電流密度が高いときは、白色発光することができるが、電流密度が低くなると、色度が変化し、白色発光させることができなかった。
Claims (12)
- 陰極と、
陽極と、
前記陰極と前記陽極との間に設けられ、赤色に発光する赤色発光層と、
前記赤色発光層と前記陰極との間に設けられ、青色に発光する青色発光層と、
前記青色発光層と前記陰極との間に設けられ、緑色に発光する緑色発光層と、
前記赤色発光層と前記青色発光層との層間にこれらに接するように設けられ、前記赤色発光層と前記青色発光層との間で正孔および電子の移動を調整する機能を有する中間層とを有し、
前記中間層は、第1の材料と、該第1の材料とは異なる第2の材料とを含んで構成され、
前記赤色発光層は、前記第1の材料と同種の材料を含んで構成され、
前記青色発光層および前記緑色発光層は、それぞれ、前記第2の材料と同種の材料を含んで構成されていることを特徴とする発光素子。 - 前記第1の材料は、ベンジジン誘導体であり、前記第2の材料は、アントラセン誘導体である請求項1に記載の発光素子。
- 前記赤色発光層は、赤色に発光する赤色発光材料であるゲスト材料と、該ゲスト材料を添加されるホスト材料とを含んで構成され、
前記第1の材料は、前記赤色発光層の前記ゲスト材料および前記ホスト材料とは異なる種類の材料である請求項1または2に記載の発光素子。 - 前記赤色発光層の前記ゲスト材料は、ジベンゾ{[f,f’]−4,4’7,7’−テトラフェニル}ジインデノ{1,2,3−cd:1’2’3’−lm}ペリレン誘導体であり、
前記赤色発光層の前記ホスト材料は、テトラセン誘導体である請求項3に記載の発光素子。 - 前記青色発光層は、青色に発光すする青色発光材料であるゲスト材料と、該ゲスト材料を添加されるホスト材料とを含んで構成され、
前記第2の材料は、前記青色発光層の前記ホスト材料と同種の材料である請求項1ないし4のいずれかに記載の発光素子。 - 前記緑色発光層は、緑色に発光する緑色発光材料であるゲスト材料と、該ゲスト材料を添加されるホスト材料とを含んで構成され、
前記第2の材料は、前記緑色発光層の前記ホスト材料と同種の材料である請求項1ないし5のいずれかに記載の発光素子。 - 前記赤色発光層の前記中間層とは反対の面に接するように設けられ、正孔輸送性を有する正孔輸送層を有し、
前記正孔輸送層は、前記第1の材料と同種の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。 - 前記中間層は、前記第1の材料および前記第2の材料の混合材料を主材料として構成されている請求項1ないし7のいずれかに記載の発光素子。
- 前記中間層は、前記赤色発光層に接するように設けられ、前記第1の材料を主材料として構成された第1の層と、該第1の層と前記青色発光層との間にこれらに接するように設けられ、前記第2の材料を主材料として構成された第2の層とを有している請求項1ないし7のいずれかに記載の発光素子。
- 請求項1ないし9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発光装置。
- 請求項1ないし9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11に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
Priority Applications (3)
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