JP2013214782A - 発光素子 - Google Patents
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Abstract
および電子機器の消費電力を低減させることを目的とする。
【解決手段】陽極と陰極の間に、陽極側から順に設けられた、第1の層、第2の層、第3
の層を有し、第1の層は正孔輸送性であり、第2の層はバイポーラ性であり、第3の層は
電子輸送性であり、第1の層は、第1の蛍光性化合物と正孔輸送性の有機化合物とを有し
、第2の層は、燐光性化合物とホスト材料とを有し、第3の層は、第2の蛍光性化合物と
電子輸送性の有機化合物とを有し、正孔輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーおよ
び電子輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーは、ホスト材料の三重項励起エネルギ
ーよりも大きい発光素子を提供する。
【選択図】図1
Description
する発光装置、電子機器に関する。
た発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の
電極間に発光性の物質を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光
性の物質からの発光を得ることができる。
、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好
適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも
大きな利点である。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
ることにより、面状の発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やLEDに
代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明
等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
無機化合物であるかによって大きく分けられる。
極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる
。そして、それらキャリア(電子および正孔)が再結合することにより、発光性の有機化
合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカ
ニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。
が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼
ばれている。
多く、これらを克服するために素子構造の改良や材料開発等が行われている。
ng)という方法を用い、高効率の発光素子を実現している。
陰極側に黄色燐光性化合物を含む発光層(Yellow LEL)が設けられており、青
色蛍光性化合物の三重項エネルギーのうち、一部は陰極側へ移動してYellow LE
L中の黄色燐光性化合物を発光させることができる。一方、Blue LELから陽極側
に移動する三重項エネルギーに関しては、Blue LELよりも三重項励起エネルギー
の大きい電子ブロック層(EBL)がBlue LELの陽極側に設けられているため、
Blue LELから陽極側へは移動しない。その結果、青色蛍光性化合物の三重項エネ
ルギーの一部は無放射過程によって消費され、発光に寄与しない。
質(以下、燐光性化合物という)を含む発光層を設けることにより、高い発光効率を実現
できることを見いだした。
第2の層、第3の層を有し、第1の層は正孔輸送性であり、第2の層はバイポーラ性であ
り、第3の層は電子輸送性であり、第1の層は、第1の蛍光性化合物と正孔輸送性の有機
化合物とを有し、第2の層は、燐光性化合物とホスト材料とを有し、第3の層は、第2の
蛍光性化合物と電子輸送性の有機化合物とを有し、正孔輸送性の有機化合物の三重項励起
エネルギーおよび電子輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーは、ホスト材料の三重
項励起エネルギーよりも大きいことを特徴とする発光素子である。
なる間隔層が設けられていることが好ましい。間隔層を設けることにより、第1の層から
第2の層へのエネルギー移動を調整することができる。また、第2の層と第3の層の間に
は、バイポーラ性の有機化合物からなる間隔層が設けられていることが好ましい。間隔層
を設けることにより、第3の層から第2の層へのエネルギー移動を調整することができる
。間隔層の膜厚は、それぞれ1nm以上30nm以下とすることが好ましい。30nmよ
りも厚くなると、再結合領域からの三重項励起エネルギーが第2の層まで移動しなくなり
、第2の層からの発光が弱くなってしまう。よって、間隔層の膜厚は、1nm以上30n
m以下とすることが好ましい。
。第2の層の膜厚が厚くなりすぎると、第1の層および第3の層からの発光のバランスが
くずれてしまう。また、第2の層の膜厚が薄くなりすぎると、第2の層からの発光が弱く
なってしまう。このような範囲の膜厚にすることにより、第1の層、第2の層、第3の層
、それぞれの層からの発光をバランス良く得ることができる。
化合物であることが好ましい。第1の蛍光性有機化合物と第2の蛍光性有機化合物が同じ
有機化合物であることにより、発光素子の作製が容易となる。
あり、第1の蛍光性化合物および第2の蛍光性化合物の発光色と、燐光性化合物の発光色
とが補色の関係であることが好ましい。このような構成とすることにより、白色発光素子
を得ることができる。
合、第1の蛍光性化合物と第2の蛍光性化合物が同じ有機化合物であり、第1の蛍光性有
機化合物および第2の蛍光性有機化合物の発光色が青色であり、複数の燐光性化合物のう
ち、一種の燐光性化合物の発光色は緑色であり、もう一種の燐光性化合物の発光色は赤色
とすることで、白色発光素子を得ることができる。
本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源(照
明装置を含む)を含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばFPC
(Flexible printed circuit)もしくはTAB(Tape A
utomated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier
Package)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント
配線板が設けられたモジュール、または発光素子にCOG(Chip On Glass
)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものと
する。
する。したがって、本発明の態様の電子機器は、表示部を有し、表示部は、上述した発光
素子と発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
低減することができる。
以下の説明に限定されず、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、本発明は以下
に示す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。なお、以下に説明する
本発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図
面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略することがある。
本発明の発光素子の一態様について図1乃至図4を用いて以下に説明する。
一対の電極間に設けられた複数の層をまとめて、以下、EL層という。EL層は少なくと
も発光層を有する。
4と、第1の電極102と第2の電極104との間に設けられたEL層103とから構成
されている。なお、本形態では第1の電極102は陽極として機能し、第2の電極104
は陰極として機能するものとして、以下説明をする。つまり、第1の電極102の方が第
2の電極104よりも電位が高くなるように、第1の電極102と第2の電極104に電
圧を印加したときに、発光が得られるものとして、以下説明をする。
またはプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子の支持体として機能する
ものであれば、これら以外のものでもよい。
)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。
具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Ox
ide)、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム
−酸化亜鉛(IZO:Indium Zinc Oxide)、酸化タングステン及び酸
化亜鉛を含有した酸化インジウム(IWZO)等が挙げられる。これらの導電性金属酸化
物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わ
ない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛(IZO)は、酸化インジウムに対し1〜20
wt%の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することがで
きる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム(IWZO)は、
酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5〜5wt%、酸化亜鉛を0.1〜1wt
%含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。この他、
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(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
)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できる。こ
のような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、す
なわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(M
g)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれ
らを含む合金(MgAg、AlLi)、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)
等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。しかしながら、第2の電極10
4と電子輸送層との間に、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、
Al、Ag、ITO、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々
な導電性材料を第2の電極104として用いることができる。
正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性(
電子及び正孔の輸送性の高い物質)の物質等から成る層と、本実施の形態で示す発光層と
を適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層(ホ
ールブロッキング層)、電子輸送層、電子注入層等を実施の形態1で示す発光層と適宜組
み合わせて構成することができる。各層を構成する材料について以下に具体的に示す。図
1では、一例として、第1の電極102、正孔輸送層112、発光層113、電子輸送層
114、第2の電極104が順に積層した構成を示している。
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:NPBまたはα−NPD)やN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N
’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、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:TD
ATA)、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)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,
9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)
などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6
cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高
い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む
層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい
。
リ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N−(4−{N’−
[4−(4−ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル−N’−フェニルアミノ}フェニル
)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)ポリ[N,N’−ビス(4−ブチルフェニ
ル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly−TPD)などの高分
子化合物を用いることもできる。
、発光層113は、陽極として機能する第1の電極102側から順に設けられた、第1の
層121、第2の層122、第3の層123を有する。
いう)と正孔輸送性の有機化合物とを有する。第1の蛍光性化合物の一重項励起エネルギ
ーは、正孔輸送性の有機化合物の一重項励起エネルギーよりも同じまたは小さい。
)とホスト材料と有する。ホスト材料はバイポーラ性であることが好ましい。燐光性化合
物の三重項励起エネルギーは、ホストの三重項励起エネルギーよりも同じまたは小さい。
有する。第2の蛍光性化合物の一重項励起エネルギーは、電子輸送性の有機化合物の一重
項励起エネルギーよりも同じまたは小さい。
が高くなるように、第1の電極102と第2の電極104に電圧を印加したときに、第1
の層121と第2の層122の界面付近および第2の層122と第3の層123との界面
付近の2カ所に再結合領域が形成される。
を通り、第1の層121へ輸送される。第1の層121は正孔輸送性であるため、正孔は
第1の層121を輸送される。第2の層122はバイポーラ性であるため、正孔の一部は
、第2の層122と第3の層123の界面付近へ輸送される。一方、第2の電極104か
ら注入された電子は、電子輸送層114を通り、第3の層123へ輸送される。第3の層
123は電子輸送性であるため、電子は、第3の層123を輸送される。第2の層122
はバイポーラ性であるため、電子の一部は、第2の層122と第1の層121の界面付近
へ輸送される。よって、主に、第1の層121と第2の層122との界面付近、および第
2の層122と第3の層123との界面付近の2カ所で、正孔と電子が再結合する。もち
ろん、一部は、第2の層122において再結合する。
三重項励起状態(T*)の励起子が生成し、その統計的な生成比は、S*:T*=1:3
であると考えられている。再結合領域131で生じた一重項励起状態の励起子は、第1の
層121に含まれる第1の蛍光性化合物の一重項励起状態へエネルギー移動し、第1の蛍
光性化合物が発光する。また、再結合領域132で生じた一重項励起状態の励起子は、第
3の層123に含まれる第2の蛍光性化合物の一重項励起状態へエネルギー移動し、第2
の蛍光性化合物が発光する。
従来の発光素子では、発光に寄与することなく失活してしまっていた。もしくは、非特許
文献1に記載されるように、その一部だけが利用されていた。
の三重項励起エネルギー(基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差)は、第2の層1
22に含まれるホスト材料の三重項励起エネルギーよりも大きい。このような構成とする
ことにより、再結合領域131で発生した三重項励起状態の励起エネルギーは第2の層1
22へ移動することができ、第2の層122に含まれるホスト材料の三重項励起状態への
エネルギー移動が可能となる。また、第3の層123に含まれる電子輸送性の有機化合物
の三重項励起エネルギーは、第2の層122に含まれるホスト材料の三重項励起エネルギ
ーよりも大きい。このような構成とすることにより、再結合領域132で発生した三重項
励起状態の励起エネルギーは第2の層122へ移動することができ、第2の層122に含
まれるホスト材料の三重項励起状態へのエネルギー移動が可能となる。また、第2の層1
22に含まれるホスト材料の三重項励起エネルギーよりも、第1の層121に含まれる正
孔輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーおよび第3の層123に含まれる電子輸送
性の有機化合物の三重項励起エネルギーを大きくすることにより、第2の層122で生じ
たホスト材料の三重項励起エネルギーは、第2の層122内に効率良く閉じこめられる。
三重項励起状態へエネルギー移動が起こり、燐光性化合物が発光する。
2で生成した一重項励起状態の励起子および三重項励起状態の励起子をより有効に発光に
利用することができる。
する。よって、キャリアの再結合によっても、第2の層122に含まれる燐光性化合物か
らの発光が得られる。よって、高い発光効率を実現することができる。
、主な再結合領域を、再結合領域131および再結合領域132の2カ所に調整すること
が可能となる。よって、キャリアの再結合の確率を増大することができ、また、発光バラ
ンスを向上させることができる。また、各層(第1の層121、第2の層122、第3の
層123)の膜厚をそれぞれ調整することにより、さらに発光バランスを向上させること
が可能となる。
は、第2の層122に含まれるバイポーラ性の有機化合物からなる間隔層141が設けら
れていることが好ましい。間隔層141が設けられていることにより、再結合領域131
と第2の層122との距離を調整することが容易となる。その結果、三重項励起状態から
のエネルギーの移動に応じて、第2の層122からの発光強度を調整することが容易とな
る。また、第1の層121に含まれる第1の蛍光性化合物の一重項励起エネルギーが、フ
ェルスター機構によるエネルギー移動により、第2の層122に含まれる燐光性化合物に
移動してしまうことを防ぐことができる。さらに、間隔層141として、バイポーラ性の
有機化合物を用いることにより、キャリアバランスを保つことができる。また、容易に間
隔層を形成することができる。
層122に含まれるバイポーラ性の有機化合物からなる間隔層142が設けられているこ
とが好ましい。間隔層142が設けられていることにより、再結合領域132と第2の層
122との距離を調整することが容易となる。その結果、三重項励起状態からのエネルギ
ーの移動に応じて、第2の層122からの発光強度を調整することが容易となる。また、
第3の層123に含まれる第2の蛍光性化合物の一重項励起エネルギーが、フェルスター
機構によるエネルギー移動により、第2の層122に含まれる燐光性化合物に移動してし
まうことを防ぐことができる。さらに、間隔層142として、バイポーラ性の有機化合物
を用いることにより、キャリアバランスを保つことができる。また、容易に間隔層を形成
することができる。
も厚くなると、再結合領域からの三重項励起子エネルギーが第2の層まで移動しなくなり
、第2の層からの発光が弱くなってしまう。よって、間隔層の膜厚は、1nm以上30n
m以下とすることが好ましい。
厚くなりすぎると、第1の層および第3の層からの発光のバランスがくずれてしまう。ま
た、第2の層の膜厚が薄くなりすぎると、第2の層からの発光が弱くなってしまう。この
ような範囲の膜厚にすることにより、第1の層、第2の層、第3の層、それぞれの層から
の発光をバランス良く得ることができる。
化合物であることが好ましい。第1の蛍光性有機化合物と第2の蛍光性有機化合物が同じ
有機化合物であることにより、発光素子の作製が容易となる。
きるため、白色発光素子に好適に用いることができる。白色発光素子に適用することによ
り、高効率の白色発光素子を得ることができる。
であり、第1の蛍光性化合物および第2の蛍光性化合物の発光色と、燐光性化合物の発光
色とが補色の関係であることが好ましい。このような構成とすることにより、白色発光素
子を得ることができる。また、発光素子の作製も容易になる。
る色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。
よい。第2の層122が複数種の燐光性化合物を有していることにより、より、演色性に
優れた白色発光素子を得ることができる。例えば、第1の蛍光性化合物と第2の蛍光性化
合物が同じ有機化合物であり、第1の蛍光性有機化合物およびと第2の蛍光性有機化合物
の発光色が青色であり、複数の燐光性化合物のうち、一種の燐光性化合物の発光色は緑色
であり、もう一種の燐光性化合物の発光色は赤色とすることで、演色性に優れた白色発光
素子を得ることができる。
、青色系の燐光性化合物として、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジ
ナト−N,C2’]イリジウム(III)テトラキス(1−ピラゾリル)ボラート(略称
:FIr6)、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’
]イリジウム(III)ピコリナート(略称:FIrpic)、ビス[2−(3’,5’
ビストリフルオロメチルフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコ
リナート(略称:Ir(CF3ppy)2(pic))、ビス[2−(4’,6’−ジフ
ルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート
(略称:FIr(acac))などの有機金属錯体が挙げられる。また、緑色系の燐光性
化合物として、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)(
略称:Ir(ppy)3)、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(
III)アセチルアセトナート(略称:Ir(ppy)2(acac))、ビス(1,2
−ジフェニル−1H−ベンゾイミダゾラト)イリジウム(III)アセチルアセトナート
(略称:Ir(pbi)2(acac))、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム
(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bzq)2(acac))などの有機金
属錯体が挙げられる。また、黄色系の燐光性化合物として、ビス(2,4−ジフェニル−
1,3−オキサゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称
:Ir(dpo)2(acac))、ビス[2−(4’−パーフルオロフェニルフェニル
)ピリジナト]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(p−PF−p
h)2(acac))、ビス(2−フェニルベンゾチアゾラト−N,C2’)イリジウム
(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bt)2(acac))などの有機金属
錯体が挙げられる。また、橙色系の燐光性化合物として、トリス(2−フェニルキノリナ
ト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(pq)3)、ビス(2−フェニル
キノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(p
q)2(acac))、(アセチルアセトナト)ビス(3,5−ジメチル−2−フェニル
ピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppr−Me)2(acac)]
などの有機金属錯体が挙げられる。また、赤色系の燐光性化合物として、ビス[2−(2
’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジナト−N,C3’]イリジウム(III)ア
セチルアセトナート(略称:Ir(btp)2(acac))、ビス(1−フェニルイソ
キノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(p
iq)2(acac))、(アセチルアセトナト)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフ
ェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)(略称:Ir(Fdpq)2(acac
))、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポル
フィリン白金(II)(略称:PtOEP)などの有機金属錯体が挙げられる。また、ト
リス(アセチルアセトナト)(モノフェナントロリン)テルビウム(III)(略称:T
b(acac)3(Phen))、トリス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオ
ナト)(モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(DBM)3(P
hen))、トリス[1−(2−テノイル)−3,3,3−トリフルオロアセトナト](
モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(TTA)3(Phen)
)等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光(異なる多重度間の電子遷移)で
あるため、燐光性化合物として用いることができる。
を用いることができる。例えば、青色系の蛍光性化合物として、N,N’−ビス[4−(
9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニルスチルベン−4,4
’−ジアミン(略称:YGA2S)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(
10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)、2,5,
8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン(略称:TBP)などが挙げられる。ま
た、緑色系の蛍光性化合物として、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N
,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、N−[9
,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,9−ジフェ
ニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCABPhA)、N−(9,10−
ジフェニル−2−アントリル)−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジ
アミン(略称:2DPAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イ
ル)−2−アントリル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン
(略称:2DPABPhA)、9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−N
−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−フェニルアントラセン−2
−アミン(略称:2YGABPhA)、N,N,9−トリフェニルアントラセン−9−ア
ミン(略称:DPhAPhA)などが挙げられる。また、黄色系の蛍光性化合物として、
ルブレン、5,12−ビス(1,1’−ビフェニル−4−イル)−6,11−ジフェニル
テトラセン(略称:BPT)などが挙げられる。また、赤色系の蛍光性化合物として、N
,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)テトラセン−5,11−ジアミン
(略称:p−mPhTD)、7,13−ジフェニル−N,N,N’,N’−テトラキス(
4−メチルフェニル)アセナフト[1,2−a]フルオランテン−3,10−ジアミン(
略称:p−mPhAFD)などが挙げられる。
きる。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:NPBまたはα−NPD)やN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N
’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、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:TD
ATA)、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)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,
9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)
などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6
cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高
い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。また、ポリ(N−ビニルカルバゾー
ル)(略称:PVK)、ポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、
ポリ[N−(4−{N’−[4−(4−ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル−N’−
フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)ポリ[N,N’
−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Po
ly−TPD)などの高分子化合物を用いることもできる。
きる。例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、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)など、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)ベンズオキサゾラト]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)や、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)、9−[4−(5−フェニル−1,3,4−オ
キサジアゾール−2−イル)フェニル]カルバゾール(略称:CO11)、バソフェナン
トロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)なども用いることが
できる。ここに述べた物質は、主に10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する物質
である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いて
もよい。また、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(ピ
リジン−3,5−ジイル)](略称:PF−Py)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオ
レン−2,7−ジイル)−co−(2,2’−ビピリジン−6,6’−ジイル)](略称
:PF−BPy)などの高分子化合物を用いることもできる。
であることが好ましい。正孔・電子の双方を受容するバイポーラな性質を考慮すると、芳
香族アミン骨格やπ電子過剰ヘテロ芳香環(ピロール、インドール、カルバゾール、ジベ
ンゾフラン、ジベンゾチオフェンなど)のような電子過多な骨格と、π電子不足ヘテロ芳
香環(ピリジン、キノリン、キノキサリン、ジアゾール、トリアゾールなど)のような電
子不足の骨格とを、分子内に同時に有する物質が好ましい。例えば、4,4’−(キノキ
サリン−2,3−ジイル)ビス(N,N−ジフェニルアニリン)(略称:TPAQn)、
N,N’−(キノキサリン−2,3−ジイルジ−4,1−フェニレン)ビス(N−フェニ
ル−1,1’−ビフェニル−4−アミン)(略称:BPAPQ)、N,N’−(キノキサ
リン−2,3−ジイルジ−4,1−フェニレン)ビス[ビス(1,1’−ビフェニル−4
−イル)アミン](略称:BBAPQ)、4,4’−(キノキサリン−2,3−ジイル)
ビス{N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−フェニルアニリン
}(略称:YGAPQ)、N,N’−(キノキサリン−2,3−ジイルジ−4,1−フェ
ニレン)ビス(N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン)(略称:PCA
PQ)、2−{4−[N−(ビフェニル−4−イル)−N−フェニルアミノ]フェニル}
−3−フェニルキノキサリン(略称:BPA1PQ)、4−(9H−カルバゾール−9−
イル)−4’−(3−フェニルキノキサリン−2−イル)トリフェニルアミン(略称:Y
GA1PQ)、N,9−ジフェニル−N−[4−(3−フェニルキノキサリン−2−イル
)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCA1PQ)、N,N,N’
−トリフェニル−N’−[4−(3−フェニルキノキサリン−2−イル)フェニル]−1
,4−フェニレンジアミン(略称:DPA1PQ)、9−[4−(5−フェニル−1,3
,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CO11
)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(5−フェニル−1,3,4−オキ
サジアゾール−2−イル)トリフェニルアミン(略称:YGAO11)、N,9−ジフェ
ニル−N−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル
]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAO11)、N,N,N’−トリフェ
ニル−N’−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニ
ル]−1,4−フェニレンジアミン(略称:DPAO11)、4−(9H−カルバゾール
−9−イル)−4’−(4,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イ
ル)トリフェニルアミン(略称:YGATAZ1)、4−(9H−カルバゾール−9−イ
ル)−4’−(3,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾール−4−イル)トリ
フェニルアミン(略称:YGATAZ2)などが挙げられる。
テトラ(tert−ブチル)ペリレン(略称:TBP)を用い、正孔輸送性の化合物とし
て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:N
PB)を用い、第2の層における燐光性化合物として橙色に発光する(アセチルアセトナ
ト)ビス(3,5−ジメチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:
[Ir(mppr−Me)2(acac)]を用い、ホスト材料として2−{4−[N−
(ビフェニル−4−イル)−N−フェニルアミノ]フェニル}−3−フェニルキノキサリ
ン(略称:BPA1PQ)を用い、第3の層における第2の蛍光性化合物として第1の蛍
光性化合物と同じTBPを用い、電子輸送性化合物として9−[4−(5−フェニル−1
,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CO
11)を用いることにより、本発明の一態様を適用した白色発光素子を得ることができる
。CO11の三重項励起エネルギーはNPBの三重項励起エネルギーよりも大きく、NP
Bの三重項励起エネルギーはBPA1PQの三重項励起エネルギーよりも大きいため、第
2の層のホスト材料であるBPA1PQの三重項励起状態へのエネルギー移動が可能とな
る。また、第2の層で生じたホスト材料の三重項励起エネルギーは、第2の層122内に
効率良く閉じこめられるため、高い発光効率を実現することができる。
ては、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、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)など、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)ベンズオキサゾラト]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)や、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)、9−[4−(5−フェニル−1,3,4−オ
キサジアゾール−2−イル)フェニル]カルバゾール(略称:CO11)、3−(4−ビ
フェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−ト
リアゾール(略称:TAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプ
ロイン(略称:BCP)なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6
cm2/Vs以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高
い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。また、電子輸送層は、単層のものだ
けでなく、上記物質からなる層を二層以上積層したものとしてもよい。
ル)−co−(ピリジン−3,5−ジイル)](略称:PF−Py)、ポリ[(9,9−
ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(2,2’−ビピリジン−6,6’−
ジイル)](略称:PF−BPy)などの高分子化合物を用いることもできる。
1を設けてもよい。正孔注入性の高い物質としては、モリブデン酸化物やバナジウム酸化
物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。
この他、フタロシアニン(略称:H2Pc)や銅フタロシアニン(略称:CuPc)等の
フタロシアニン系の化合物、或いはポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ
(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)等の高分子等によっても正孔注入層を形
成することができる。
た複合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を
含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶ
ことができる。つまり、第1の電極102として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事
関数の小さい材料を用いることができる。アクセプター性物質としては、7,7,8,8
−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F4−TCNQ
)、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。
また元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。
具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン
、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中
でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ま
しい。
材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う。
族炭化水素、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の化合
物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高
い有機化合物であることが好ましい。具体的には、10−6cm2/Vs以上の正孔移動
度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれ
ば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる有機化
合物を具体的に列挙する。
’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(略称:DTDPPA)、4,4’−ビス[N
−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPA
B)、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:DNTPD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−
N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)等を挙げることができる。
9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾ
ール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−
イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、
3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−
9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等を挙げることができる。
(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カ
ルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9−[4−(10−フェニル−9
−アントラセニル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、1,4−ビス
[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−2,3,5,6−テトラフェニルベンゼン等を
用いることができる。
ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、2−t
ert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、9,10−ビス(3,5
−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、2−tert−ブチル−9,
10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(略称:t−BuDBA)、9,10
−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジフェニルアントラセ
ン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuAnt
h)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)、
9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]−2−tert−ブチルアントラセン
、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7−テ
トラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、2,3,6,7−テトラメチ
ル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、9,9’−ビアントリル、10,10
’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス(2−フェニルフェニル
)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス[(2,3,4,5,6−ペンタフェ
ニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペ
リレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン等が挙げられる。また
、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、1×10−6c
m2/Vs以上の正孔移動度を有し、炭素数14〜42である芳香族炭化水素を用いるこ
とがより好ましい。
。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、4,4’−ビス(2,2−ジ
フェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−(2,2−ジ
フェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等が挙げられる。
ルアミン)(略称:PVTPA)等の高分子化合物を用いることもできる。
15を設けてもよい。電子注入層115としては、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セ
シウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF2)等のようなアルカリ金属又はアルカリ
土類金属又はそれらの化合物を用いることができる。例えば、電子輸送性を有する物質か
らなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたもの、
例えばAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させたもの等を用いることができる。電子
注入層115として、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ
土類金属を含有させたものを用いることにより、第2の電極104からの電子注入が効率
良く行われるためより好ましい。
ちらでも用いることができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコー
ト法など用いても構わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成し
ても構わない。
104との間に生じた電位差により電流が流れ、EL層103において正孔と電子とが再
結合し、発光するものである。より具体的には、EL層103中の発光層113において
発光領域が形成されるような構成となっている。
部に取り出される。従って、第1の電極102または第2の電極104のいずれか一方ま
たは両方は、透光性を有する電極である。第1の電極102のみが透光性を有する電極で
ある場合、図5(A)に示すように、発光は第1の電極102を通って基板側から取り出
される。また、第2の電極104のみが透光性を有する電極である場合、図5(B)に示
すように、発光は第2の電極104を通って基板と逆側から取り出される。第1の電極1
02および第2の電極104がいずれも透光性を有する電極である場合、図5(C)に示
すように、発光は第1の電極102および第2の電極104を通って、基板側および基板
側と逆側の両方から取り出される。
記のものには限定されない。発光領域と第1の電極102あるいは第2の電極104とが
近接することによって生じる消光を防ぐように、第1の電極102および第2の電極10
4から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成であり、発光層が上
述した構成を有するのであれば、上記以外のものでもよい。
は正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性
(電子及び正孔の輸送性の高い物質)の物質、正孔ブロック材料等から成る層を、本発明
の一様態の発光層113と自由に組み合わせて構成すればよい。
103、陽極として機能する第1の電極102とが順に積層された構成となっている。E
L層103は、正孔輸送層112、発光層113、電子輸送層114を有し、発光層11
3は、第1の電極102側から順に、第1の層121、第2の層122、第3の層123
を有する。
ている。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブマトリクス型の
発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に、
例えば、薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、TFTと電気的に接続された電極上に発
光素子を作製してもよい。これにより、TFTによって発光素子の駆動を制御するアクテ
ィブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、TFTの構造は、特に限定されない。
スタガ型のTFTでもよいし、逆スタガ型のTFTでもよい。また、TFT基板に形成さ
れる駆動用回路についても、N型およびP型のTFTからなるものでもよいし、若しくは
N型またはP型のいずれか一方からのみなるものであってもよい。また、TFTに用いら
れる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし、
結晶性半導体膜を用いてもよい。
起状態の励起子をともに有効利用することにより、高い発光効率を実現することができる
。また、キャリアの再結合領域を調整することにより、より高い発光効率を実現すること
ができる。
本実施の形態は、本発明の一態様に係る複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子(
以下、積層型素子という)の態様について、図7を参照して説明する。この発光素子は、
第1の電極と第2の電極との間に、複数の発光ユニットを有する発光素子である。発光ユ
ニットとしては、少なくとも発光層を有していればよく、実施の形態1で示したEL層と
同様な構成を用いることができる。つまり、実施の形態1で示した発光素子は、1つの発
光ユニットを有する発光素子であり、本実施の形態では、複数の発光ユニットを有する発
光素子について説明する。
11と第2の発光ユニット512が積層されており、第1の発光ユニット511と第2の
発光ユニット512との間には、電荷発生層513が設けられている。第1の電極501
と第2の電極502は実施の形態1と同様なものを適用することができる。また、第1の
発光ユニット511と第2の発光ユニット512は同じ構成であっても異なる構成であっ
てもよく、その構成は実施の形態1と同様なものを適用することができる。
合物と金属酸化物の複合材料は、実施の形態1で示した複合材料であり、有機化合物と酸
化バナジウムや酸化モリブデンや酸化タングステン等の金属酸化物を含む。有機化合物と
しては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物(オ
リゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の化合物を用いることができる。なお
、有機化合物としては、正孔輸送性有機化合物として正孔移動度が10−6cm2/Vs
以上であるものを適用することが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質で
あれば、これら以外のものを用いてもよい。有機化合物と金属酸化物の複合材料は、キャ
リア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現すること
ができる。
せて形成してもよい。例えば、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、電子供与
性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせ
て形成してもよい。また、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、透明導電膜と
を組み合わせて形成してもよい。
発生層513は、第1の電極501と第2の電極502に電圧を印加したときに、一方の
側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側の発光ユニットに正孔を注入するものであれ
ば良い。例えば、図7において、第1の電極501の電位の方が第2の電極502の電位
よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層513は、第1の発光ユニット5
11に電子を注入し、第2の発光ユニット512に正孔を注入するものであればよい。
の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本実
施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕
切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域で発光が可能であり、そ
のため長寿命素子を実現できる。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗によ
る電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。また、低電圧駆動が
可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を有する発光装置について説明する。
用いて説明する。なお、図8(A)は、発光装置を示す上面図、図8(B)は図8(A)
をA−A’およびB−B’で切断した断面図である。この発光装置は、発光素子の発光を
制御するものとして、点線で示された駆動回路部(ソース側駆動回路)601、画素部6
02、駆動回路部(ゲート側駆動回路)603を含んでいる。また、604は封止基板、
605はシール材であり、シール材605で囲まれた内側は、空間607になっている。
される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリ
ントサーキット)609からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等
を受け取る。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配
線基板(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装
置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとす
る。
及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路601と
、画素部602中の一つの画素が示されている。
とを組み合わせたCMOS回路が形成される。また、駆動回路は、種々のCMOS回路、
PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、画素部
が形成された基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要は
なく、駆動回路を画素部が形成された基板上ではなく外部に形成することもできる。
レインに電気的に接続された第1の電極613とを含む複数の画素により形成される。な
お、第1の電極613の端部を覆って絶縁物614が形成されている。ここでは、ポジ型
の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
る曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物614の材料としてポジ型の感光性アク
リルを用いた場合、絶縁物614の上端部のみに曲率半径(0.2μm〜3μm)を有す
る曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物614として、光の照射によってエッチ
ャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポ
ジ型のいずれも使用することができる。
いる。ここで、第1の電極613に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝
導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第1の電極613を陽極とし
て用いる場合には、その中でも、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、珪
素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛、窒化チタン膜、ク
ロム膜、タングステン膜、Zn膜、Pt膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウム
を主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン
膜との3層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も
低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
等の種々の方法によって形成される。EL層616は、実施の形態1で示した発光層を有
している。また、EL層616を構成する他の材料としては、低分子化合物、または高分
子化合物(オリゴマー、デンドリマーを含む)でのいずれを用いてもよい。また、EL層
616に用いる材料としては、有機化合物だけでなく、無機化合物を用いてもよい。
物、およびこれらの混合物を用いることができる。第2の電極を陰極として用いる場合に
は、その中でも、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。例えば、元素周期表の第1
族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカ
リ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等
のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(MgAg、AlLi)等が挙げられる。
なお、EL層616で生じた光を第2の電極617を透過させる場合には、第2の電極6
17として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜(酸化インジウム−酸化スズ(IT
O)、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸
化亜鉛(IZO)、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム(IWZO
)等)との積層を用いることも可能である。
子基板610、封止基板604、およびシール材605で囲まれた空間607に発光素子
618が備えられた構造になっている。なお、空間607には、充填材が充填されており
、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、シール材605で充填される
場合もある。
できるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板604に
用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Rein
forced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステルま
たはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
。そのため、発光効率の高い発光装置を得ることができる。また、発光装置の消費電力を
低減することができる。
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、この他、パッシブマトリクス型
の発光装置であってもよい。図9には本発明の一態様を適用して作製したパッシブマトリ
クス型の発光装置を示す。なお、図9(A)は、発光装置を示す斜視図、図9(B)は図
9(A)をX−Yで切断した断面図である。図9において、基板951上には、電極95
2と電極956との間にはEL層955が設けられている。電極952の端部は絶縁層9
53で覆われている。そして、絶縁層953上には隔壁層954が設けられている。隔壁
層954の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭く
なっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層954の短辺方向の断面は、台形状であ
り、底辺(絶縁層953の面方向と同様の方向を向き、絶縁層953と接する辺)の方が
上辺(絶縁層953の面方向と同様の方向を向き、絶縁層953と接しない辺)よりも短
い。このように、隔壁層954を設けることで、陰極をパターニングすることができる。
また、パッシブマトリクス型の発光装置においても、発光効率の高い本発明の一態様の発
光素子を含むことによって、消費電力の低い発光装置を得ることができる。
本実施の形態では、実施の形態3に示す発光装置をその一部に含む本発明の一態様の電子
機器について説明する。本発明の一態様の電子機器は、実施の形態1乃至実施の形態2で
示した発光素子を有し、発光効率の高い表示部を有する。また、消費電力の低い表示部を
有する。
カメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーデ
ィオ、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表示装置を備えた装置)などが挙げられる。これらの電
子機器の具体例を図10に示す。
表示部9103、スピーカー部9104、ビデオ入力端子9105等を含む。このテレビ
装置において、表示部9103は、実施の形態1乃至実施の形態2で説明したものと同様
の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く
、消費電力が低いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部9103も
同様の特徴を有するため、このテレビ装置は低消費電力化が図られている。このような特
徴により、テレビ装置において、電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができる
ので、筐体9101や支持台9102の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形
態に係るテレビ装置は、低消費電力及び小型軽量化が図られているので、それにより住環
境に適合した製品を提供することができる。
表示部9203、キーボード9204、外部接続ポート9205、ポインティングデバイ
ス9206等を含む。このコンピュータにおいて、表示部9203は、実施の形態1乃至
実施の形態2で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている
。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。その発光
素子で構成される表示部9203も同様の特徴を有するため、このコンピュータは低消費
電力化が図られている。このような特徴により、コンピュータにおいて、電源回路を大幅
に削減、若しくは縮小することができるので、本体9201や筐体9202の小型軽量化
を図ることが可能である。本実施の形態に係るコンピュータは、低消費電力及び小型軽量
化が図られているので、環境に適合した製品を提供することができる。
ポート9304、リモコン受信部9305、受像部9306、バッテリー9307、音声
入力部9308、操作キー9309、接眼部9310等を含む。このカメラにおいて、表
示部9302は、実施の形態1乃至実施の形態2で説明したものと同様の発光素子をマト
リクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低い
という特徴を有している。その発光素子で構成される表示部9302も同様の特徴を有す
るため、このカメラは低消費電力化が図られている。このような特徴により、カメラにお
いて、電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体9301の小型
軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るカメラは、低消費電力及び小型軽量
化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。
部9403、音声入力部9404、音声出力部9405、操作キー9406、外部接続ポ
ート9407、アンテナ9408等を含む。この携帯電話において、表示部9403は、
実施の形態1乃至実施の形態2で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列し
て構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有し
ている。その発光素子で構成される表示部9403も同様の特徴を有するため、この携帯
電話は低消費電力化が図られている。このような特徴により、携帯電話において、電源回
路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体9401や筐体9402の小
型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係る携帯電話は、低消費電力及び小型
軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。
図、図16(B)が背面図、図16(C)が展開図である。図16に示す携帯電話は、電
話と携帯情報端末の双方の機能を備えており、コンピュータを内蔵し、音声通話以外にも
様々なデータ処理が可能な所謂スマートフォンである。
1001には、表示部1101、スピーカー1102、マイクロフォン1103、操作キ
ー1104、ポインティングデバイス1105、カメラ用レンズ1106、外部接続端子
1107等を備え、筐体1002には、キーボード1201、外部メモリスロット120
2、カメラ用レンズ1203、ライト1204、イヤホン端子1108等を備えている。
また、アンテナは筐体1001内部に内蔵されている。
形態に応じて表示の方向が適宜変化する。表示部1101と同一面上にカメラ用レンズ1
106を備えているため、テレビ電話が可能である。また、表示部1101をファインダ
ーとしカメラ用レンズ1203及びライト1204で静止画及び動画の撮影が可能である
。スピーカー1102及びマイクロフォン1103は音声通話に限らず、テレビ電話、録
音、再生等が可能である。操作キー1104では、電話の発着信、電子メール等の簡単な
情報入力、画面のスクロール、カーソル移動等が可能である。更に、重なり合った筐体1
001と筐体1002(図16(A))は、スライドし図16(C)のように展開し、携
帯情報端末として使用できる。この場合、キーボード1201、ポインティングデバイス
1105を用い円滑な操作が可能である。外部接続端子1107はACアダプタ及びUS
Bケーブル等の各種ケーブルと接続可能であり、充電及びコンピュータ等とのデータ通信
が可能である。また、外部メモリスロット1202に記録媒体を挿入しより大量のデータ
保存及び移動に対応できる。
い。
、操作スイッチ703、704を含む。表示部702は実施の形態3の発光装置(パッシ
ブマトリクス型またはアクティブマトリクス型)で実現することができる。また、この表
示部702はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明の一
態様に係る発光素子を用いることにより、車両用電源(12〜42V)を使って、低消費
電力化を図りつつ、明るい表示部を構成することができる。また、本実施の形態では車載
用オーディオを示すが、携帯型や家庭用のオーディオ装置に用いても良い。
ジタルプレーヤーは、本体710、表示部711、メモリ部712、操作部713、イヤ
ホン714等を含んでいる。なお、イヤホン714の代わりにヘッドホンや無線式イヤホ
ンを用いることができる。表示部711として、実施の形態3の発光装置(パッシブマト
リクス型またはアクティブマトリクス型)で実現することができる。また、この表示部7
11はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明の一態様に
係る発光素子を用いることにより、二次電池(ニッケル−水素電池など)を使っても表示
が可能であり、低消費電力化を図りつつ、明るい表示部を構成することができる。メモリ
部712は、ハードディスクや不揮発性メモリを用いている。例えば、記録容量が20〜
200ギガバイト(GB)のNAND型不揮発性メモリを用い、操作部713を操作する
ことにより、映像や音声(音楽)を記録、再生することができる。なお、図11における
表示部702及び図12における表示部711は黒色の背景に白色の文字を表示すること
で消費電力を抑えられる。これは携帯型のオーディオ装置において特に有効である。
発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明を適用すること
により、発光効率が高く、低消費電力の表示部を有する電子機器を作製することが可能と
なる。
素子を照明装置として用いる例を、図13を用いて説明する。
例として、本発明の一態様を適用した発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置
を示す。図13に示した液晶表示装置は、筐体901、液晶層902、バックライト90
3、筐体904を有し、液晶層902は、ドライバIC905と接続されている。また、
バックライト903は、本発明の一態様を適用した発光装置が用いられおり、端子906
により、電流が供給されている。
の一態様に係る発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、表示装
置の薄型化、低消費電力化も可能となる。また、本発明の一態様に係る発光装置は、面発
光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、
液晶表示装置の大面積化も可能になる。
例である。図14に示す電気スタンドは、筐体2001と、光源2002を有し、光源2
002として、本発明の一態様に係る発光装置が用いられている。本発明の一態様の発光
装置は発光効率が高く、低消費電力であるため、電気スタンドも消費電力が低い。
例である。本発明の一態様に係る発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装
置として用いることができる。また、本発明の一態様に係る発光装置は、発光効率が高く
、低消費電力であるため、低消費電力の照明装置として用いることが可能となる。このよ
うに、本発明の一態様を適用した発光装置を、室内の照明装置3001として用いた部屋
に、図10(A)で説明したような、本発明の一態様に係るテレビ装置3002を設置し
て公共放送や映画を鑑賞することができる。このような場合、両装置は低消費電力である
ので、環境への負荷を低減することができる。
102 第1の電極
103 EL層
104 第2の電極
111 正孔注入層
112 正孔輸送層
113 発光層
114 電子輸送層
115 電子注入層
121 第1の層
122 第2の層
123 第3の層
131 再結合領域
132 再結合領域
141 間隔層
142 間隔層
501 第1の電極
502 第2の電極
511 第1の発光ユニット
512 第2の発光ユニット
513 電荷発生層
601 駆動回路部(ソース側駆動回路)
602 画素部
603 駆動回路部(ゲート側駆動回路)
604 封止基板
605 シール材
607 空間
608 配線
609 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
610 素子基板
611 スイッチング用TFT
612 電流制御用TFT
613 第1の電極
614 絶縁物
616 EL層
617 第2の電極
618 発光素子
623 Nチャネル型TFT
624 Pチャネル型TFT
701 本体
702 表示部
703 操作スイッチ
710 本体
711 表示部
712 メモリ部
713 操作部
714 イヤホン
901 筐体
902 液晶層
903 バックライト
904 筐体
905 ドライバIC
906 端子
951 基板
952 電極
953 絶縁層
954 隔壁層
955 EL層
956 電極
1001 筐体
1002 筐体
1101 表示部
1102 スピーカー
1103 マイクロフォン
1104 操作キー
1105 ポインティングデバイス
1106 カメラ用レンズ
1107 外部接続端子
1108 イヤホン端子
1201 キーボード
1202 外部メモリスロット
1203 カメラ用レンズ
1204 ライト
2001 筐体
2002 光源
3001 照明装置
3002 テレビ装置
9101 筐体
9102 支持台
9103 表示部
9104 スピーカー部
9105 ビデオ入力端子
9201 本体
9202 筐体
9203 表示部
9204 キーボード
9205 外部接続ポート
9206 ポインティングデバイス
9301 本体
9302 表示部
9303 筐体
9304 外部接続ポート
9305 リモコン受信部
9306 受像部
9307 バッテリー
9308 音声入力部
9309 操作キー
9310 接眼部
9401 本体
9402 筐体
9403 表示部
9404 音声入力部
9405 音声出力部
9406 操作キー
9407 外部接続ポート
9408 アンテナ
Claims (1)
- 陽極と陰極の間に、前記陽極側から順に設けられた、第1の層、第2の層、第3の層を有し、
前記第1の層は正孔輸送性を有し、
前記第2の層はバイポーラ性を有し、
前記第3の層は電子輸送性を有し、
前記第1の層は、第1の発光性を有する物質と第1のホスト材料とを有し、
前記第2の層は、第2の発光性を有する物質と第2のホスト材料とを有し、
前記第3の層は、第3の発光性を有する物質と第3のホスト材料とを有し、
前記第1のホスト材料の三重項励起エネルギーは、前記第2のホスト材料の三重項励起エネルギーよりも大きく、
前記第3のホスト材料の三重項励起エネルギーは、前記第2のホスト材料の三重項励起エネルギーよりも大きいことを特徴とする発光素子。
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