JP2011108899A - 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9と、陽極3と、陰極9と陽極3との間に設けられ、これらの両極間の通電により発光する赤色発光層61、青色発光層63および緑色発光層64を備える発光部6と、陽極3と赤色発光層61との間にこれらの両層に接するように設けられ、正孔注入性を有する正孔注入層4とを有し、正孔注入層4は、ベンジジン誘導体を主材料として構成されている。
【選択図】図1
Description
このような発光素子としては、例えば、正孔の注入性を向上させるために、陽極と発光層との間に、正孔注入層および正孔輸送層を設けたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
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、これらの両極間の通電により発光する発光層を備える発光部と、
前記陽極と前記発光層との間にこれらの両層に接するように設けられ、正孔注入性を有する正孔注入層とを有し、
前記正孔注入層は、ベンジジン誘導体を主材料として構成されていることを特徴とする。
また、ベンジジン誘導体は、正孔注入性および正孔輸送性に優れる。そのため、ベンジジン誘導体を主材料として構成された正孔注入層は、陽極から正孔が効率的に注入されるとともに、その注入された正孔を発光部へ効率的に輸送することができる。そのため、発光素子の高発光効率化を図ることができる。
これにより、簡単かつ確実に、発光素子の低駆動電圧化を図るとともに、陽極上に異物が存在していても、その異物を覆うように正孔注入層を形成することができる。
本発明の発光素子では、前記陽極と前記陰極との間の距離は、150〜300nmであることが好ましい。
これにより、簡単かつ確実に、発光素子の低駆動電圧化を図ることができる。
これにより、陽極から正孔注入層への正孔注入性を向上させることができる。
本発明の発光素子では、前記陽極は、ITOで構成されていることが好ましい。
これにより、陽極から正孔注入層へ効率的に正孔を注入することができる。
前記正孔注入層は、前記陽極と前記複数の発光層のうちの最も前記陽極側の発光層との間にこれらの両層に接するように設けられていることが好ましい。
発光部が複数の発光層を備える発光素子は、陽極と陰極との間に存在する層の合計の厚さが大きくなる傾向となる。そのため、このような発光素子においては、駆動電圧の上昇を招きやすいため、本発明を適用することによる効果が顕著となる。
前記正孔注入層は、前記陽極と前記第1の発光層との間にこれらの両層に接するように設けられていることが好ましい。
これにより、所望の発光色を有する発光素子を提供することができる。例えば、第1の発光層、第2の発光層および第3の発光層の発光色を赤色、青色および緑色とすることにより、白色発光する発光素子を提供することができる。
これにより、第1の発光層から正孔注入層への電子の移動を適度に制限しつつ、正孔注入層から第1の発光層への正孔輸送性を優れたものとすることができる。
本発明の発光素子では、前記アセン系材料は、ナフタセン誘導体であることが好ましい。
これにより、第1の発光層の発光効率を優れたものとしつつ、第1の発光層から正孔注入層への電子の移動を適度に制限しつつ、正孔注入層から第1の発光層への正孔輸送性を優れたものとすることができる。
これにより、第1の発光層の発光効率を優れたものとしつつ、第1の発光層から正孔注入層への電子の移動を適度に制限しつつ、正孔注入層から第1の発光層への正孔輸送性を優れたものとすることができる。
本発明の発光素子では、前記発光部は、前記第1の発光層と前記第2の発光層との間に中間層が設けられていることが好ましい。
これにより、第1の発光層、第2の発光層および第3の発光層を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、第2の発光層および第3の発光層をバランスよく発光させ、白色発光する発光素子を提供することができる。
本発明の発光素子では、前記正孔注入層中における前記ベンジジン誘導体の含有量は、50〜100wt%であることが好ましい。
これにより、より確実に、正孔注入層の正孔注入性および正孔輸送性を優れたものとすることができる。
これにより、歩留まりを向上させるとともに、低駆動電圧化および高発光効率化を図ることができる発光装置を提供することができる。
本発明の表示装置は、本発明の発光装置を備えることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する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、優れた信頼性を有する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実施形態に係る発光素子を模式的に示す断面図である。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と発光部6と電子輸送層7と電子注入層8と陰極9とがこの順に積層されてなるものである。すなわち、発光素子1では、陽極3と陰極9との間に、陽極3側から陰極9側へ正孔注入層4と発光部6と電子輸送層7と電子注入層8とがこの順で積層された積層体15が介挿されている。また、発光部6は、陽極3側から陰極9側に、赤色発光層(第1の発光層)61と中間層62と青色発光層(第2の発光層)63と緑色発光層(第3の発光層)64とがこの順に積層されている。
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10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。
このような基板2の平均厚さは、特に限定されないが、0.1〜30mm程度であるのが好ましく、0.1〜10mm程度であるのがより好ましい。
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。
また、このような発光素子1では、陽極3と陰極9との間の距離(すなわち積層体15の平均厚さ)は、150〜300nmであるのが好ましく、150〜250nmであるのがより好ましく、160〜200nmであるのがさらに好ましい。これにより、簡単かつ確実に、発光素子1の低駆動電圧化を図ることができる。
また、陽極3と陰極9との間の距離をAとし、正孔注入層4の平均厚さをBとしたときに、(A−B)は、80〜150nmであるのが好ましく、80〜130nmであるのがより好ましく、80〜100nmであるのがさらに好ましい。これにより、簡単かつ確実に、発光素子1の低駆動電圧化を図ることができる。
[陽極]
陽極3は、後述する正孔注入層4を介して発光部6(赤色発光層61)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。
特に、陽極3は、ITOで構成されているのが好ましい。ITOは、透明性を有するとともに、仕事関数が大きく、導電性に優れる材料である。これにより、陽極3から正孔注入層4へ効率的に正孔を注入することができる。
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9は、後述する電子注入層8を介して電子輸送層7に電子を注入する電極である。この陰極9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9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、複数種の混合層等として)用いることができる。
このような陰極9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、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9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(すなわち正孔注入性を有する)ものである。
この正孔注入層4は、陽極3と後述する赤色発光層61との間にこれらの両層に接するように設けられている。
言い換えると、正孔注入層4は、陽極3と発光部6の複数の発光層のうちの最も陽極3側の発光層との間にこれらの両層に接するように設けられている。
そして、この前記正孔注入層4は、ベンジジン誘導体を主材料として構成されている。
ベンジジン誘導体は、正孔注入性および正孔輸送性に優れる。そのため、ベンジジン誘導体を主材料として構成された正孔注入層4は、陽極3から正孔が効率的に注入されるとともに、その注入された正孔を発光部6(赤色発光層61)へ効率的に輸送することができる。そのため、発光素子1の高発光効率化を図ることができる。
かかるベンジジン誘導体(正孔注入層4の構成材料)としては、ベンジジン骨格を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、下記式(4−1)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)またはその誘導体である。
正孔注入層4に含まれるベンジジン誘導体以外の材料としては、正孔注入性および正孔輸送性のうちの少なくとも一方の特性が優れるものを用いることができ、例えば、下記式(4a−1)〜(4a−4)で表わされるようなN,N,N’,N’−テトラフェニル−フェニレンジアミ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。
また、正孔注入層4の平均厚さは、80〜200nmであるのが好ましく、80〜180nmであるのがより好ましく、90〜150nmであるのがさらに好ましい。これにより、簡単かつ確実に、発光素子1の低駆動電圧化を図るとともに、陽極3上に異物が存在していても、その異物を覆うように正孔注入層4を形成することができる。
上述したように、発光部6は、陽極3側から陰極9側に、赤色発光層(第1の発光層)61と中間層62と青色発光層(第2の発光層)63と緑色発光層(第3の発光層)64とがこの順で積層されている。
この赤色発光層(第1の発光層)61は、赤色(第1の色)に発光する赤色発光材料(第1の発光材料)を含んで構成されている。
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できる。
中でも、第1のホスト材料としては、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、ペンタセン誘導体、ヘキサセン誘導体、ヘプタセン誘導体等のアセン系材料(アセン骨格を有する材料)を用いるのが好ましい。すなわち、赤色発光層61は、アセン系材料を含んで構成されているのが好ましい。これにより、赤色発光層61から正孔注入層4への電子の移動を適度に制限しつつ、正孔注入層4から赤色発光層61への正孔輸送性を優れたものとすることができる。
また、赤色発光層61中におけるアセン系材料(第1のホスト材料)の含有量は、90〜99.99wt%であるのが好ましく、95〜99.9wt%であるのがより好ましい。これにより、赤色発光層61の発光効率を優れたものとしつつ、赤色発光61層から正孔注入層4への電子の移動を適度に制限しつつ、正孔注入層から第1の発光層への正孔輸送性を優れたものとすることができる。
また、赤色発光層61の平均厚さは、特に限定されないが、1〜20nm程度であるのが好ましく、3〜10nm程度であるのがより好ましい。
この中間層62は、前述した赤色発光層61と後述する青色発光層63との層間にこれらの両層に接するように設けられている。そして、中間層62は、青色発光層63から赤色発光層61へ輸送される電子の量を調節する機能を有する。また、中間層62は、赤色発光層61から青色発光層63へ輸送される正孔の量を調節する機能を有する。また、中間層62は、赤色発光層61と青色発光層63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61および青色発光層63をそれぞれ効率よく発光させることができる。この結果、各発光層をバランスよく発光させることができ、発光素子1は目的とする色(本実施形態では白色)を発光することができるものとなるとともに、発光素子1の発光効率および発光寿命の向上を図ることができる。
このような中間層62に用いられる正孔輸送材料としては、中間層62が前述したような機能を発揮するものであれば、特に限定されず、例えば、前述した正孔輸送材料のうちのアミン骨格を有するアミン系材料を用いることができるが、ベンジジン系アミン誘導体を用いるのが好ましい。
また、中間層62の平均厚さは、特に限定されないが、5〜50nm程度であるのが好ましく、10〜30nm程度であるのがより好ましい。
この中間層62は、発光素子1の層構成、各層の構成材料や厚さ等によっては、省略することができる。
青色発光層(第2の発光層)63は、青色(第2の色)に発光する青色発光材料(第2の発光材料)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63の平均厚さは、特に限定されないが、5〜50nm程度であるのが好ましく、10〜40nm程度であるのがより好ましい。
緑色発光層(第3の発光層)64は、緑色(第3の色)に発光する緑色発光材料(第3の発光材料)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64の平均厚さは、特に限定されないが、5〜50nm程度であるのが好ましく、10〜40nm程度であるのがより好ましい。
電子輸送層7は、陰極9から電子注入層8を介して注入された電子を緑色発光層64に輸送する機能を有するものである。
電子輸送層7の構成材料(電子輸送材料)としては、例えば、下記式(7−1)に示すトリス(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。
この電子輸送層7は、発光素子1の層構成、各層の構成材料や厚さ等によっては、省略することができる。
電子注入層8は、陰極9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8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。
このような無機絶縁材料としては、例えば、アルカリ金属カルコゲナイド(酸化物、硫化物、セレン化物、テルル化物)、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物およびアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられ、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。これらを主材料として電子注入層を構成することにより、電子注入性をより向上させることができる。特にアルカリ金属化合物(アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物等)は仕事関数が非常に小さく、これを用いて電子注入層8を構成することにより、発光素子1は、高い輝度が得られるものとなる。
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。
また、無機半導体材料としては、例えば、Li、Na、Ba、Ca、Sr、Yb、Al、Ga、In、Cd、Mg、Si、Ta、SbおよびZnのうちの少なくとも1つの元素を含む酸化物、窒化物または酸化窒化物等が挙げられ、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。
この電子注入層8は、発光素子1の層構成、各層の構成材料や厚さ等によっては、省略することができる。
封止部材10は、陽極3、積層体15、および陰極9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10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。
封止部材10の構成材料としては、例えば、Al、Au、Cr、Nb、Ta、Tiまたはこれらを含む合金、酸化シリコン、各種樹脂材料等を挙げることができる。なお、封止部材10の構成材料として導電性を有する材料を用いる場合には、短絡を防止するために、封止部材10と陽極3、積層体15および陰極9との間には、必要に応じて、絶縁膜を設けるのが好ましい。
また、封止部材10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。
また、前述したようにベンジジン誘導体が正孔注入性および正孔輸送性に優れるので、正孔注入層4を厚膜化することができる。そのため、発光素子1の製造過程において、陽極3上に正孔注入層4を形成する際に、陽極3上に異物が存在していても、その異物を覆う(埋める)ように正孔注入層4を形成することができる。このように正孔注入層4を厚膜化することにより、かかる異物が発光素子1を構成する層同士の層間に跨ることを防止または抑制することができる。その結果、発光素子1を構成する層間が異物によってショートするのを防止することができる。これにより、発光素子1の製造における歩留まりを向上させることができる。
特に、発光部6が複数の発光層を備える発光素子1は、陽極3と陰極9との間に存在する層の合計の厚さが大きくなる傾向となる。そのため、このような発光素子1においては、駆動電圧の上昇を招きやすいため、本発明を適用することによる効果(前述したような低駆動電圧化、高発光効率化および製造時の歩留まり向上)が顕著となる。
なお、発光層の積層順は、本実施形態のものに限定されず、例えば、青色発光層63と緑色発光層64の積層順を入れ替えても、赤色発光層61、青色発光層63および緑色発光層64をバランスよく発光させることができる。また、各発光層の発光色は、これに限定されず、発光素子1が所望の発光色で発光するように、任意に設定することができる。
[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。
このプラズマ処理としては、陽極3と正孔注入層4との接合面の化学的および機械的な安定性を高めることができるものであれば、特に限定されず、例えば、酸素プラズマ処理、窒素プラズマ処理、アルゴンプラズマ処理等が挙げられ、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ができる。これらのプラズマ処理は、処理速度が速く、プラズマの発生が容易なため、陽極3のプラズマによる表面処理を効率的に行うことができる。
特に、かかるプラズマ処理としては、酸素プラズマ処理およびアルゴンプラズマ処理を組み合わせて行うのが好ましい。
赤色発光層61は、例えば、真空蒸着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。
[4] 次に、赤色発光層61上に、中間層62を形成する。
中間層62は、例えば、真空蒸着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63は、例えば、真空蒸着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。
[6] 次に、青色発光層63上に、緑色発光層64を形成する。
緑色発光層64は、例えば、真空蒸着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7は、例えば、真空蒸着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7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64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8の構成材料として無機材料を用いる場合、電子注入層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、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。
[9] 次に、電子注入層8上に、陰極9を形成する。
陰極9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10を被せ、基板2に接合する。
図2は、本発明の発光素子の第2実施形態を模式的に示す断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図2中の上側、すなわち陰極9側を「上」、下側、すなわち陽極3側を「下」として説明を行う。
本実施形態にかかる発光素子1Aは、発光部が一層の発光層で構成されていること以外は、前述した第1実施形態の発光素子1と同様である。
この発光素子1は、陽極3と陰極9との間に、積層体15Aが介挿されている。この積層体15Aは、陽極3側から陰極9側に、正孔注入層4、発光部6A、電子輸送層7および電子注入層8がこの順で積層されたものである。
発光部6Aに用いることのできる発光材料としては、特に限定されず、上述した赤色発光材料、青色発光材料、緑色発光材料等を適宜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、発光部6Aには、発光材料を担持するホスト材料が含まれていてもよい。
このようなホスト材料としては、上述した第1の実施形態の赤色発光層61に用いることのできるホスト材料が挙げられる。
上述したような発光素子1、1Aは、例えば、発光装置(本発明の発光装置)に用いることができる。
このような発光装置は、前述したような発光素子1、1Aを備えるため、歩留まりを向上させるとともに、低駆動電圧化および高発光効率化を図ることができる。
また、このような発光装置は、例えば照明等に用いる光源等として使用することができる。
また、発光装置中の複数の発光素子1をマトリックス状に配置することにより、ディスプレイ装置に用いる発光装置を構成することができる。
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、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を備える発光装置101と、カラーフィルタ19R、19G、19B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。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。
基板21上には、複数の駆動用トランジスタ24が設けられ、これらの駆動用トランジスタ24を覆うように、絶縁材料で構成された平坦化層22が形成されている。
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15、陰極9、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9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、このように構成された発光装置101上には、これを覆うように、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。
以上説明したようなディスプレイ装置100は、単色表示であってもよく、各発光素子1R、1G、1Bに用いる発光材料を選択することにより、カラー表示も可能である。
このようなディスプレイ装置100(本発明の表示装置)は、前述したような発光装置を用いるため、優れた信頼性を有する。
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1層、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。このような場合であっても、ベンジジン誘導体を主材料として構成した正孔注入層を陽極と発光層との間にこれらの両層に接するように設けることにより、上述したような効果が得られる。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。
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150nm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、酸素プラズマ処理およびアルゴンプラズマ処理を施した。これらのプラズマ処理は、それぞれ、基板を70〜90℃に加温した状態で、プラズマパワー100W、ガス流量20sccm、処理時間5secで行った。
<3> 次に、正孔注入層上に、赤色発光層の構成材料を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ7nmの赤色発光層(第1の発光層)を形成した。赤色発光層の構成材料としては、赤色発光材料(ゲスト材料)として前記式(61−1)に示されるテトラアリールジインデノペリレン誘導体を用い、ホスト材料として前記式(61a−2)に示されるナフタセン誘導体を用いた。また、赤色発光層中の発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)を1.0wt%とした。
<5> 次に、中間層上に、青色発光層の構成材料を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ20nmの青色発光層(第2の発光層)を形成した。青色発光層の構成材料としては、青色発光材料(ゲスト材料)として前記式(63−1)で示される化合物を用い、ホスト材料として前記式(61a−1)に示されるアントラセン誘導体を用いた。また、青色発光層中の青色発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)は、6.0wt%とした。
<7> 次に、緑色発光層上に、前記式(7−1)に示されるトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ15nmの電子輸送層を形成した。
<9> 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。
<10> 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、白色発光する図1に示すような発光素子を製造した。
正孔注入層の平均厚さを80nmとした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
(実施例3)
正孔注入層の平均厚さを100nmとした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
正孔注入層の平均厚さを200nmとした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
(実施例5)
正孔注入層の平均厚さを250nmとした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
正孔注入層の平均厚さを40nmとするとともに正孔注入層の構成材料として前記式(4a−4)に示されるアミン系材料を用い、また、正孔注入層の形成後かつ赤色発光層の形成前に、前記式(4−3)に示されるベンジジン誘導体を真空蒸着法により成膜して、正孔注入層と赤色発光層との間に平均厚さ20nmの正孔輸送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。
正孔注入層の平均厚さを50nmとするとともに、正孔輸送層の平均厚さを30nmとした以外は、前述した比較例1と同様にして発光素子を製造した。
(比較例3)
正孔注入層の平均厚さを70nmとするとともに、正孔輸送層の平均厚さを30nmとした以外は、前述した比較例1と同様にして発光素子を製造した。
(比較例4)
正孔注入層の平均厚さを100nmとするとともに、正孔輸送層の平均厚さを50nmとした以外は、前述した比較例1と同様にして発光素子を製造した。
実施例1〜5および比較例1〜4の発光素子について、それぞれ、20個の発光素子を用意し、直流電源を用いて輝度が2000cd/m2となるように発光素子に定電流を流し、そのときの駆動電圧(V)を測定した。
また、このとき、実施例1〜5および比較例1〜4の発光素子について、それぞれ、20個中における点灯した発光素子の数の割合を歩留まりの程度として評価した。
その結果を表1に示す。また、正孔注入層(HIL)および正孔輸送層(HTL)の合計の厚さ(すなわち陽極と赤色発光層との間の平均距離)と、駆動電圧との関係を図7に示す。
特に、実施例2、3の発光素子は、比較例1〜4のいずれの発光素子と比較しても、駆動電圧が低く、製造における歩留まりも高いものとなった。すなわち、実施例2、3の発光素子は、駆動電圧が極めて低く、また、製造における歩留まりも高いものとなった。
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、これらの両極間の通電により発光する発光層を備える発光部と、
前記陽極と前記発光層との間にこれらの両層に接するように設けられ、正孔注入性を有する正孔注入層とを有し、
前記正孔注入層は、ベンジジン誘導体を主材料として構成されていることを特徴とする発光素子。 - 前記正孔注入層の平均厚さは、80〜200nmである請求項1に記載の発光素子。
- 前記陽極と前記陰極との間の距離は、150〜300nmである請求項1または2に記載の発光素子。
- 前記陽極の前記正孔注入層側の面は、プラズマ処理が施されている請求項1ないし3のいずれかに記載の発光素子。
- 前記陽極は、ITOで構成されている請求項1ないし4のいずれかに記載の発光素子。
- 前記発光部は、複数の発光層を備えており、
前記正孔注入層は、前記陽極と前記複数の発光層のうちの最も前記陽極側の発光層との間にこれらの両層に接するように設けられている請求項1ないし5のいずれかに記載の発光素子。 - 前記発光部は、前記陽極側から前記陰極側に、互いに発光色の異なる第1の発光層、第2の発光層および第3の発光層がこの順で積層されており、
前記正孔注入層は、前記陽極と前記第1の発光層との間にこれらの両層に接するように設けられている請求項6に記載の発光素子。 - 前記第1の発光層は、アセン系材料を含んで構成されている請求項7に記載の発光素子。
- 前記アセン系材料は、ナフタセン誘導体である請求項8に記載の発光素子。
- 前記第1の発光層中における前記アセン系材料の含有量は、90〜99.99wt%である請求項8または9に記載の発光素子。
- 前記発光部は、前記第1の発光層と前記第2の発光層との間に中間層が設けられている請求項7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、前記陰極と前記陽極との間の通電により赤色に発光するものであり、前記第2の発光層および前記第3の発光層は、一方が前記陰極と前記陽極との間の通電により青色に発光するものであり、他方が前記陰極と前記陽極との間の通電により緑色に発光するものである請求項7ないし11のいずれかに記載の発光素子。
- 前記正孔注入層中における前記ベンジジン誘導体の含有量は、50〜100wt%である請求項1ないし12のいずれかに記載の発光素子。
- 請求項1ないし13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14に記載の発光装置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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