JP2015057770A - 発光素子、ディスプレイモジュール、照明モジュール、発光装置、表示装置、電子機器及び照明装置 - Google Patents

発光素子、ディスプレイモジュール、照明モジュール、発光装置、表示装置、電子機器及び照明装置 Download PDF

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Abstract

【課題】タンデム型の発光素子において、高精細なディスプレイに用いたとしてもクロストークの発生を抑制することが可能な発光素子を提供する。
【解決手段】タンデム素子における電荷発生層103mの陽極100側に接する層106mに2,9−ビス(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:NBphen)が含まれる発光素子。
【選択図】図1

Description

本発明は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、一対の電極間に有機化合物を含む発光層を有する発光素子に関する。また、当該発光素子を用いた発光装置、並びに当該発光装置を用いた電子機器に関する。
近年モバイル機器の発展は目覚しく、小型の映像再生機や、スマートフォン、タブレットに付属のディスプレイなどにより、いつでもどこでも手軽に映像作品を楽しめるようになっている。また、ダウンロードや小型のメモリが映像の媒介手段として確立され、その需要はますます大きくなっている。
モバイル機器に付属の小型のディスプレイで、高品質な映像を楽しむためには、当該ディスプレイが十分に高精細化されたディスプレイであることが要求される。
ところで、一対の電極間に有機化合物を含む発光層を有する発光素子(エレクトロルミネッセンス素子:EL素子ともいう)は、高速応答が可能であり、直流低電圧駆動、また、薄型、軽量に作製できることから、フラットパネルディスプレイ素子やモバイルディスプレイ用素子として実用化も進められている。
EL素子は一対の電極と、当該電極間に設けられた発光物質を含むEL層とを有してなり、EL層に電流を流すことによって含まれる発光物質が励起され、発光する。そのため、このようなEL素子において大きな発光強度を得るためには、相当する大きさの電流を当該発光層に流すこととなり、消費電力もそれに伴って大きくなる。また、流す電流が大きくなるほどEL素子の劣化は促進される。
そこで、複数のEL層を積層して、同じ電流密度の電流を流した際に、EL層が単層である発光素子より高輝度の発光を得ることが可能な発光素子が提案されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1で開示されている発光素子は、複数の発光ユニットが、電荷発生層により仕切られた構造を有している。
特開2003−272860号公報
特許文献1のように、複数の発光ユニットが電荷発生層により仕切られた構造を有する発光素子(以下タンデム素子と称する)で高精細なディスプレイを作製する場合、照明用途や画素サイズの大きいディスプレイでは起きない問題が発生する場合がある。そのような問題の一つとして、近接する画素間での干渉現象、いわゆるクロストークがある。
タンデム素子を用いてディスプレイを作製する場合、白色発光を得ることが容易であることから、すべての画素において同一のEL層構造を適用し、共振構造やカラーフィルタを用いて各画素で必要な発光色を得るフルカラー化方式が採用される場合が多い。すなわち、隣り合う画素同士において、EL層の各層は連続している。
また、発光素子は一対の電極間に当該EL層を挟み込んだ構造を有しており、アクティブマトリクス型の発光素子においては一対の電極のうち、一方は画素ごとに分割されているが、一方の電極は複数の画素で連続的に形成されている。そのため、画素の駆動は画素ごとに分割されている一方の電極を制御することによって行われる。
ここで、複数の発光素子において連続するEL層の一部が大きな導電性を有していると、駆動しようとしている素子の第1の電極と、隣り合う画素の領域に存在する共通する電極(第2の電極)との間にも電流が流れ、結果としてクロストークを起こしてしまう場合がある。この、EL層における導電性の大きな部分が形成される要因として注目されているのが電荷発生層である。
電荷発生層では、陽極側の発光ユニットへの電子の注入性を改善するために、リチウムやセシウムなどのアルカリ金属が用いられる。また、バソキュプロイン(略称:BCP)やバソフェナントロリン(略称:Bphen)などの電子輸送材料は、駆動電圧が低く良好な特性を有する発光素子を構成することが可能となるため広く用いられている。しかし、これらに上記アルカリ金属が分散されていると導電率が大きくなり、高精細なディスプレイではクロストークが起きてしまう。さらに、これらが混合しておらず、接しているだけでも同様にクロストークが発生してしまうことも確認された。
アルカリ金属などを用いないと、発光ユニットへの電子注入性が低下し、駆動電圧が上昇してしまう。このように、タンデム素子の、実用に耐えうる特性を損なわず、クロストークを抑制することは非常に困難である。
一方、上記バソキュプロイン(略称:BCP)やバソフェナントロリン(略称:Bphen)などの駆動特性の良好なフェナントロリン系の電子輸送材料を用いた発光素子は、耐熱性に難があることが知られており、素子構成によってはそれはさらに大きな問題となる。
そこで、本発明の一態様では、タンデム型の発光素子において、高精細なディスプレイに用いたとしてもクロストークの発生を抑制することが可能な発光素子を提供することを課題とする。
または、本発明の一態様では、タンデム型の発光素子において、高品質な表示を提供することが可能な発光素子を提供することを課題とする。
または、本発明の一態様では、高品質な表示と消費電力の低減のどちらも実現することが可能な発光素子を提供することを課題とする。
または、本発明の一態様では、耐熱性の良好なタンデム素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、新規な発光素子を提供することを課題とする。
または、本発明の一態様は、上述の発光素子を用いることにより、高品質な表示を提供することが可能なディスプレイモジュール、照明モジュール、発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置を各々提供することを目的とする。
または、本発明の一態様は、上述の発光素子を用いることにより、高品質な表示を提供し、且つ低消費電力なディスプレイモジュール、照明モジュール、発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置を各々提供することを目的とする。
また、本発明の一態様は、上述の発光素子を用いることにより、耐熱性の良好なディスプレイモジュール、照明モジュール、発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置を各々提供することを目的とする。
本発明は上述の課題のうちいずれか一を解決すればよいものとする。
タンデム素子における中間層の陽極側に接する層に2,9−ビス(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:NBphen)が含まれる発光素子が上記課題を実現することができる。
本発明の一態様は、第1の電極と、第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極との間に挟まれたEL層とを有し、前記EL層は少なくとも複数の発光ユニットと、前記発光ユニット間に挟まれた複数の電荷発生層を有し、前記電荷発生層の陽極側に接する層にNBphenが含まれることを特徴とする発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、第1の電極と、第2の電極と、前記第1の電極と、前記第2の電極との間に挟まれたEL層とを有し、前記EL層は陽極側に形成された第1の発光ユニットと、陰極側に形成された第2の発光ユニットとを有し、前記第1の発光ユニットと、前記第2の発光ユニットとの間に電荷発生層を有し、前記第1の発光ユニットにおける前記電荷発生層と接する層にNBphenが含まれることを特徴とする発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記電荷発生層には、少なくとも電荷発生領域と、電子注入バッファ領域が形成され、前記電子注入バッファ領域は前記電荷発生層の陽極側に位置することを特徴とする発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記電子注入バッファ領域の前記電荷発生領域側に電子リレー領域を有する発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記電子注入バッファ領域にはアルカリ金属が含まれる発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記アルカリ金属がリチウムである発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記EL層は、少なくとも縮合芳香族化合物又は縮合複素芳香族化合物を含む層と、前記縮合芳香族化合物又は縮合複素芳香族化合物を含む層に接するNBphenを含む層を有することを特徴とする発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記EL層は、少なくとも三環以上の縮合環骨格を有する縮合芳香族化合物又は縮合複素芳香族化合物を含む層と、前記縮合芳香族化合物又は縮合複素芳香族化合物を含む層に接するNBphenを含む層を有することを特徴とする発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記縮合芳香族化合物又は縮合複素芳香族化合物を含む層が縮合複素芳香族化合物を含む層である発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記縮合複素芳香族化合物を含む層に含まれる縮合複素芳香族化合物は、一つの縮合環骨格内に2つの窒素原子が含まれることを特徴とする発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記発光素子がりん光発光を呈することを特徴とする発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記縮合複素芳香族化合物を含む層に、さらにイリジウムが含まれることを特徴とする発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記イリジウムは、前記縮合複素芳香族化合物を含む層の一部に含まれ、前記NBphenを含む層と接する領域には含まれないことを特徴とする発光素子である。
また、本発明の一態様は、上記いずれかに記載の発光素子を有するディスプレイモジュールである。
また、本発明の一態様は、上記いずれかに記載の発光素子を有する照明モジュールである。
また、本発明の一態様は、上記いずれかに記載の発光素子と、前記発光素子を制御する手段を備えた発光装置である。
また、本発明の一態様は、上記いずれかに記載の発光素子を表示部に有し、前記発光素子を制御する手段を備えた表示装置である。
また、本発明の一態様は、上記いずれかに記載の発光素子を照明部に有し、前記発光素子を制御する手段を備えた照明装置である。
また、本発明の一態様は、上記いずれかに記載の発光素子を有する電子機器である。
なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示デバイスを含む。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム又はTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、又は発光素子に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。さらに、照明器具等に用いられる発光装置も含むものとする。
本発明の一態様では、タンデム型の発光素子において、高精細なディスプレイに用いたとしてもクロストークの発生を抑制することが可能な発光素子を提供することができる。
また、本発明の一態様では、タンデム型の発光素子において、高品質な表示を提供することが可能な発光素子を提供することができる。
また、本発明の一態様では、高品質な表示と消費電力の低減のどちらも実現することが可能な発光素子を提供することができる。
また、本発明の一態様では、耐熱性の良好なタンデム素子を提供することができる。
また、本発明の一態様は、上述の発光素子を用いることにより、高品質な表示を提供することが可能なディスプレイモジュール、照明モジュール、発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置を各々提供することができる。
また、本発明の一態様は、上述の発光素子を用いることにより、高品質な表示を提供し、且つ低消費電力なディスプレイモジュール、照明モジュール、発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置を各々提供することができる。
また、本発明の一態様は、上述の発光素子を用いることにより、耐熱性の良好なディスプレイモジュール、照明モジュール、発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置を各々提供することができる。
発光素子の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 電子機器を表す図。 車載表示装置及び照明装置を表す図。 電子機器を表す図。 実施例素子1及び比較例素子1の電流密度−輝度特性を表す図。 実施例素子1及び比較例素子1の輝度−電流効率特性を表す図。 実施例素子1及び比較例素子1の電圧−輝度特性を表す図。 実施例素子1及び比較例素子1の発光スペクトル。 実施例素子2及び比較例素子2を用いた表示装置の拡大写真。 発光素子の素子構造を説明する図。 実施例素子1の規格化輝度時間変化特性を表す図。
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は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。
(実施の形態1)
図1に本発明の一態様である発光素子の概念図を示す。図1に示す発光素子は一対の電極(陽極100、陰極101)間に複数(n層)の発光ユニットを有している。最も陽極100側の発光ユニットを1番目の発光ユニット102k、最も陰極101側の発光ユニットをn番目の発光ユニット102nとした。
図1の発光素子には発光ユニット(1番目の発光ユニット102k・・・m番目の発光ユニット102m・・・n番目の発光ユニット102n)、電荷発生層(1番目の電荷発生層103k・・・m番目の電荷発生層103m・・・n−1番目の電荷発生層103n−1)、電荷発生領域(1番目の電荷発生領域104k・・・m番目の電荷発生領域104m・・・n−1番目の電荷発生領域104n−1)、電子注入バッファ領域(1番目の電子注入バッファ領域105k・・・m番目の電子注入バッファ領域105m・・・n−1番目の電子注入バッファ領域105n−1)、NBphenを含む層(1番目のNBphenを含む層106k・・・m番目のNBphenを含む層106m・・・n−1番目のNBphenを含む層106n−1・・・n番目のNBphenを含む層106n)などが含まれている。
なお、複数の発光ユニットを総称して発光ユニット102、複数の電荷発生層を総称して電荷発生層103、複数の電荷発生領域を総称して電荷発生領域104、複数の電子注入バッファ領域を総称して電子注入バッファ領域105及び複数のNBphenを含む層を総称してNBphenを含む層106と呼ぶ場合もある。また、陽極100と陰極101に挟まれた発光ユニット102と発光ユニット間に存在する各電荷発生層103を総称してEL層110とする。
m番目の発光ユニット102m(mは自然数、1≦m≦n−1)とm+1番目の発光ユニット102m+1との間にはm番目の電荷発生層103mが、m番目の発光ユニット102m、m+1番目の発光ユニット102m+1の両方と接して設けられている。m番目の電荷発生層103mはm+1番目の発光ユニット102m+1と接するm番目の電荷発生領域104mと、m番目の電荷発生領域104mとm番目の発光ユニット102mの両方に接するm番目の電子注入バッファ領域105mからなっている。ここで、電荷発生層103は電源等と接続されていない、フローティング状態にある。また、電荷発生領域104は正孔輸送性の物質と当該物質に対するアクセプター性物質を含む。電子注入バッファ領域105は電荷発生領域104で発生した電子を受け取り、発光ユニット102のNBphenを含む層106へ電子を渡す機能を有する層である。
電子注入バッファ領域105は、少なくともアルカリ金属、特にリチウムの0.1nm乃至5nmの極薄い層を陽極側界面に有する。この層が存在することによって、電子の注入障壁が緩和されるため、電荷発生領域104で発生した電子を発光ユニット102にスムーズに注入できるようになる。また、電子注入バッファ領域105は、当該リチウムの層と電荷発生領域104との相互作用を防ぐために当該リチウムの層と電荷発生領域104との間に電子リレー領域を形成しても良い。電子リレー領域は、また、電荷発生領域104において発生した電子を効率よく発光ユニット102に注入する層としても機能する。このため、電子リレー領域は、そのLUMO準位が、電荷発生領域104におけるアクセプター性物質のアクセプター準位と、当該電子リレー領域が所属する電荷発生層103の陽極側に接する層(すなわちNBphenを含む層106)のLUMO準位との間の準位となるように形成するとよい。具体的には、およそ−5.0eV以上−3.0eV以下とするのが好ましい。電子リレー領域は1nm乃至40nm、好ましくは1nm乃至10nmの膜厚で形成すればよい。
また、発光ユニット102は有機化合物を含み、特定の機能を担う複数の層を有している。当該複数の層として、発光ユニット102は少なくとも発光物質を有する発光領域と、NBphenを含む層106を有しており、m番目の発光ユニット102mはm番目のNBphenを含む層106mを有している。なお、本実施の形態において、NBphenを含む層106は、各発光ユニット102中最も陰極101側に設けられており、m番目の発光ユニット102mが有するm番目のNBphenを含む層106mは、m番目の電荷発生層103mのm番目の電子注入バッファ領域105mと接して形成されている。
なお、図1では発光ユニットが多数設けられている図を例示して説明しているが、n=2や3であるような図示したよりも少ない数の発光ユニットを有する発光素子も、もちろん本発明の一態様である。例えば、発光ユニット102が2層である場合は、n=2であり、m番目の発光ユニット102mは1番目の発光ユニット102kに相当し、m+1番目の発光ユニット102m+1はn番目の発光ユニット102nに相当する。
電荷発生領域104は、上述のように正孔輸送性の物質とアクセプター性物質を含んでいる。電荷発生領域104は、電極(陽極100、陰極101)間に電圧を印加した際、含まれるアクセプター性物質が正孔輸送性の物質から電子を引き抜くことによって電子及び正孔が発生する。m番目の電荷発生領域104mで発生した正孔はm+1番目の発光ユニット102m+1に注入される。また、同時にm番目の電荷発生領域104mで発生した電子は、m番目の電子注入バッファ領域105mを介してm番目の発光ユニット102mのNBphenを含む層(m番目のNBphenを含む層106m)に注入される。電荷発生領域104は10nm以上200nm以下の厚さで形成されることが好ましい。
電荷発生領域104に含まれ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:F−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。
正孔輸送性の物質としては、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、種々の有機化合物を用いることができる。なお、10−6cm/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。
例えば、芳香族アミン化合物としては、N,N’−ジ(p−トリル)−N,N’−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:DPAB)、N,N’−ビス{4−[ビス(3−メチルフェニル)アミノ]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: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。
上記カルバゾール誘導体としては、具体的には、3−[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: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。また、他に、4,4’−ジ(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−アントリル)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。
また、芳香族炭化水素としては、例えば、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、2−tert−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−BuAnth)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]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、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有し、炭素数14から42である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
なお、芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有する芳香族炭化水素であってもよい。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。
また、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(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:Poly−TPD)等の高分子化合物を用いることもできる。
ここで、電荷発生領域104に用いる正孔輸送性の物質としては、アミン骨格を含まない物質を用いることがより好ましい構成である。アミン骨格を含まない正孔輸送性の物質とアクセプター性物質とを用いて電荷発生領域104を構成した場合、アミン骨格を含む正孔輸送性の物質を用いた場合に比べ、電荷移動相互作用に基づく吸収が発生しにくくなる。しかも、電荷移動相互作用に基づく吸収が発生しなくても、電荷発生領域として十分に機能する。このことにより、可視光領域に吸収ピークを有さない電荷発生領域として機能する層を形成することができるため、光の吸収による発光効率の低下を防ぐことができる。
なお、アミン骨格を含まない正孔輸送性物質としては、上述したCBP、TCPB、CzPA、9−フェニル−3−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:PCzPA)、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のカルバゾール誘導体や、t−BuDNA、DPPA、t−BuDBA、DNA、DPAnth、t−BuAnth、DMNA、2−tert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、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、DPVBi、DPVPA等の芳香族炭化水素が挙げられる。さらに、PVKのようなカルバゾール誘導体のポリマーを用いても良い。
なお、電荷発生領域104においては、正孔輸送性の物質に対して質量比で0.1以上4.0以下の比率でアクセプター性物質を含む複合材料を用いることが好ましい。
電荷発生領域104は10nm以上200nm以下の厚さを有するように形成することができる。電荷発生領域104を、正孔輸送性の物質とアクセプター性物質との複合材料により形成した場合、厚さを大きくしても導電率の変化が小さいため、電荷発生領域104を厚く形成したことによる発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。このような材料により電荷発生領域104を形成することで、当該電荷発生領域104の膜厚を調整することによって、駆動電圧の上昇を伴うことなく、発光素子の光学調整が可能となる。
電荷発生領域104は同一膜中に正孔輸送性の物質とアクセプター性物質の両方を含有する場合だけではなく、正孔輸送性の物質を含む層とアクセプター性物質を含む層とが積層された構造とすることもできる。ただし、積層構造の場合にはm番目の電荷発生領域104mにおける正孔輸送性の物質を含む層がm+1番目の発光ユニット102m+1と接し、アクセプター性物質を含む層がm番目の電子注入バッファ領域105mに接するように形成する。
電子注入バッファ領域105には、発光ユニット102に接して少なくともアルカリ金属層が形成されている。当該アルカリ金属としては、リチウム及びリチウムの化合物が好ましく、具体的な例として、リチウム、フッ化リチウム、酸化リチウムなどを挙げることができる。当該アルカリ金属層の膜厚は、クロストークを抑制するために、1nm乃至10nmで形成されるとよい。また、当該アルカリ金属層は極薄い層であるため、画素部全面に連続的に形成されていなくとも良く、一部途切れて島状に形成されていても良い。
電子注入バッファ領域105には、アルカリ金属層と電荷発生領域との相互作用を抑制するために、電子リレー領域が形成されていても良い。電子リレー領域は、アルカリ金属層と電荷発生領域の間に形成され、電荷発生領域104で発生した電子を受け取り、発光ユニット102のNBphenを含む層106へ電子を渡す機能も有する。また、少なくとも電子輸送性の物質を含む。
ここで、電子リレー領域は、当該電子リレー領域に含まれる電子輸送性の物質のLUMO準位が、電荷発生領域104におけるアクセプター性物質のアクセプタ−準位と、NBphenを含む層106のLUMO準位との間となるように形成する。具体的なエネルギー準位の数値としては、電子リレー領域における電子輸送性の物質のLUMO準位は−5.0eV以上、好ましくは−5.0eV以上−3.0eV以下とするとよい。
なお、電子注入バッファ領域における電子輸送性の物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
フタロシアニン系材料を使用する場合は、具体的にはCuPc(Copper(II) phthalocyanine)、HPc(Phthalocyanine)、SnPc(Phthalocyanine tin(II) complex)、ZnPc(Phthalocyanine zinc complex)、CoPc(Cobalt(II)phthalocyanine, β−form)、FePc(Phthalocyanine Iron)及びPhO−VOPc(Vanadyl 2,9,16,23−tetraphenoxy−29H,31H−phthalocyanine)のいずれかを用いることが好ましい。
金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いる場合は、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることが好ましい。また、金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としてもフタロシアニン系材料が好ましい。具体的には、VOPc(Vanadyl phthalocyanine)、SnOPc(Phthalocyanine tin(IV) oxide complex)及びTiOPc(Phthalocyanine titanium oxide complex)のいずれかは、分子構造的に金属−酸素の二重結合が他の分子に対して作用しやすく、アクセプター性が高いため好ましい。
なお、上述したフタロシアニン系材料としては、フェノキシ基を有するものが好ましい。具体的には、PhO−VOPcのような、フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体が好ましい。
電子リレー領域はさらにドナー性物質を含んでいても良い。ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属及びこれらの化合物(アルカリ金属化合物(酸化リチウムなどの酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウムなどの炭酸塩を含む)、アルカリ土類金属化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む)、又は希土類金属化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む))の他、テトラチアナフタセン(略称:TTN)、ニッケロセン、デカメチルニッケロセンなどの有機化合物を用いることができる。電子リレー領域にこれらドナー性物質を含ませることによって、電子の移動が容易となり、発光素子をより低電圧で駆動することが可能になる。
電子リレー領域にドナー性物質を含ませる場合、電子リレー領域に含まれる電子輸送性の物質としては上記材料の他、電荷発生領域に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位より高いLUMO準位を有する物質を用いることができる。具体的なエネルギー準位としては、−5.0eV以上、好ましくは−5.0eV以上−3.0eV以下の範囲のLUMO準位が好ましい。このような物質としては例えば、ペリレン誘導体や、含窒素縮合芳香族化合物などが挙げられる。なお、含窒素縮合芳香族化合物は、安定であるため、電子リレー領域を形成する為に用いる材料として、好ましい材料である。さらに、当該含窒素縮合芳香族化合物のうち、シアノ基やフルオロ基などの電子吸引基を有する化合物を用いる構成は、電子リレー領域において電子の受け取りが容易となるため、より好ましい構成である。
ペリレン誘導体の具体例としては、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物(略称:PTCDA)、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール(略称:PTCBI)、N,N’−ジオクチルー3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド(略称:PTCDI−C8H)、N,N’−ジヘキシルー3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド(略称:Hex PTC)等が挙げられる。
また、含窒素縮合芳香族化合物の具体例としては、ピラジノ[2,3−f][1,10]フェナントロリン−2,3−ジカルボニトリル(略称:PPDN)、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン(略称:HAT(CN))、2,3−ジフェニルピリド[2,3−b]ピラジン(略称:2PYPR)、2,3−ビス(4−フルオロフェニル)ピリド[2,3−b]ピラジン(略称:F2PYPR)等が挙げられる。
その他にも、7,7,8,8,−テトラシアノキノジメタン(略称:TCNQ)、1,4,5,8,−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物(略称:NTCDA)、パーフルオロペンタセン、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン(略称:F16CuPc)、N,N’−ビス(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ペンタデカフルオロオクチル)−1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド(略称:NTCDI−C8F)、3’,4’−ジブチル−5,5’’−ビス(ジシアノメチレン)−5,5’’−ジヒドロ−2,2’:5’,2’’−テルチオフェン(略称:DCMT)、メタノフラーレン(例えば、[6,6]−フェニルC61酪酸メチルエステル)等を用いることができる。
なお、電子リレー領域にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の物質とドナー性物質との共蒸着などの方法によって電子注入バッファ領域を形成すれば良い。なお、ドナー性物質を含ませる場合、電子リレー領域の膜厚を1nm乃至10nmとすることは、電子リレー領域起因のクロストークの発生を抑制することができるため好ましい構成である。なお、同じ理由により、電子リレー領域には電子輸送性の物質に対して質量比で0.001以上0.1以下の比率で、上記ドナー性物質を含ませると良い。
各発光ユニットは機能分離した複数の層が積層されることで構成されており、少なくとも発光物質を含む発光層(図示せず)とNBphenを含む層を有している。
NBphenを含む層106は電子輸送層の一部として機能し、電子注入バッファ領域105に接して設けられている。これにより、高精細なディスプレイであっても、隣接する画素への干渉を有効に低減させることができる。
電子輸送層はその陰極101側にNBphenを含む層を有し、陽極100側に電子輸送性の物質を含む層を有する層である。電子輸送層の陽極側の層に含まれる電子輸送性の物質としては、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(II)(略称:BeBq)、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(III)(略称:BAlq)、ビス(8−キノリノラト)亜鉛(II)(略称:Znq)、ビス[2−(2−ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビス[2−(2−ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)などの金属錯体や、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)、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)、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]−9H−カルバゾール(略称:CO11)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)トリス(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)、2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール(略称:mDBTBIm−II)などのポリアゾール骨格を有する複素環化合物や、2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTPDBq−II)、2−[3’−(ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f、h]キノキサリン(略称:2mDBTBPDBq−II)、2−[3’−(9H−カルバゾール−9−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f、h]キノキサリン(略称:2mCzBPDBq)、4,6−ビス[3−(フェナントレン−9−イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mPnP2Pm)、4,6−ビス〔3−(4−ジベンゾチエニル)フェニル〕ピリミジン(略称:4,6mDBTP2Pm−II)などのジアジン骨格を有する複素環化合物や、3,5−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリジン(略称:35DCzPPy)、1,3,5−トリ[3−(3−ピリジル)−フェニル]ベンゼン(略称:TmPyPB)などのピリジン骨格を有する複素環化合物、CzPA、PCzPA、3,6−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:DPCzPA)、DPPA、DNA、t−BuDNA、7−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−7H−ジベンゾ[c,g]カルバゾール(略称:cgDBCzPA)などのアントラセン誘導体が挙げられる。上述した中でも、ジアジン骨格を有する複素環化合物やピリジン骨格を有する複素環化合物は、信頼性が良好であり好ましい。特に、ジアジン(ピリミジンやピラジン)骨格を有する複素環化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。
なお、電子輸送層における、陽極100側に形成される電子輸送性の物質を含む層(NBphenを含む層の陽極側に接する層)が、縮合芳香族化合物又は縮合複素芳香族化合物を含む層であると、発光素子の耐熱性が向上するため、好ましい構成である。当該縮合芳香族化合物又は縮合複素芳香族化合物は、三環以上の縮合環骨格を有することが好ましい。また、当該構成は、NBphenを含む層の陽極側に接する層が、縮合複素芳香族化合物である場合に、より有効に作用する。すなわち、縮合芳香族化合物よりも不安定な縮合複素芳香族化合物を用いた場合にも、NBphenを含む層と積層することによって、縮合芳香族化合物とNBphenを含む層が積層された場合と同等の耐熱性を得ることができる。縮合複素芳香族化合物としては、一つの縮合環骨格内に2つの窒素原子が含まれる化合物を用いることが好ましい。
発光領域は、発光物質を含む層であり、電子輸送層に接して形成されていても良いし、電子輸送層内に形成されていても良い。当該発光物質としては、以下に示す蛍光性化合物及びりん光性化合物を適用することが可能である。
蛍光性化合物としては、5,6−ビス[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−2,2’−ビピリジン(略称:PAP2BPy)、5,6−ビス[4’−(10−フェニル−9−アントリル)ビフェニル−4−イル]−2,2’−ビピリジン(略称:PAPP2BPy)、N,N’−ビス〔4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル〕−N,N’−ジフェニル−ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6FLPAPrn)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス[3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]−ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)、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)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)トリフェニルアミン(略称:2YGAPPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)、ペリレン、2,5,8,11−テトラ−tert−ブチルペリレン(略称:TBP)、4−(10−フェニル−9−アントリル)−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBAPA)、N,N’’−(2−tert−ブチルアントラセン−9,10−ジイルジ−4,1−フェニレン)ビス[N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン](略称:DPABPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPPA)、N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPPA)、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’−オクタフェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2,7,10,15−テトラアミン(略称:DBC1)、クマリン30、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)クマリン545T、N,N’−ジフェニルキナクリドン、(略称:DPQd)、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)、2−(2−{2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}−6−メチル−4H−ピラン−4−イリデン)プロパンジニトリル(略称:DCM1)、2−{2−メチル−6−[2−(2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCM2)、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)、7,14−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)、2−{2−イソプロピル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTI)、2−{2−tert−ブチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTB)、2−(2,6−ビス{2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}−4H−ピラン−4−イリデン)プロパンジニトリル(略称:BisDCM)、2−{2,6−ビス[2−(8−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:BisDCJTM)などが挙げられる。特に、1,6FLPAPrnや1,6mMemFLPAPrnのようなピレンジアミン化合物に代表される縮合芳香族ジアミン化合物は、ホールトラップ性が高く、発光効率や信頼性に優れているため好ましい。
蛍光性化合物としては、熱活性化遅延蛍光(TADF)を示す物質も用いることができる。TADF材料としては以下のようなものを用いることができる。
フラーレン及びその誘導体、プロフラビン等のアクリジン誘導体、エオシン等。またマグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、スズ(Sn)、白金(Pt)、インジウム(In)、もしくはパラジウム(Pd)等を含む金属含有ポルフィリン。該金属含有ポルフィリンとしては、例えば、以下の構造式に示されるプロトポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(Proto IX))、メソポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(Meso IX))、ヘマトポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(Hemato IX))、コプロポルフィリンテトラメチルエステル−フッ化スズ錯体(SnF(Copro III−4Me))、オクタエチルポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(OEP))、エチオポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(Etio I))、オクタエチルポルフィリン−塩化白金錯体(PtClOEP)等も挙げられる。
また、以下の構造式に示される2−(ビフェニルー4ーイル)−4,6−ビス(12−フェニルインドロ[2,3−a]カルバゾール−11−イル)−1,3,5−トリアジン(PIC−TRZ)等のπ電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有する複素環化合物も用いることができる。該複素環化合物は、π電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有するため、電子輸送性及び正孔輸送性が高く、好ましい。なお、π電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香環のドナー性とπ電子不足型複素芳香環のアクセプター性が共に強くなり、S準位とT準位のエネルギー差が小さくなるため、特に好ましい。
りん光発光物質としては、トリス{2−[5−(2−メチルフェニル)−4−(2,6−ジメチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN2]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(mpptz−dmp)])、トリス(5−メチル−3,4−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト)イリジウム(III)(略称:[Ir(Mptz)])、トリス[4−(3−ビフェニル)−5−イソプロピル−3−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPrptz−3b)])のような4H−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス[3−メチル−1−(2−メチルフェニル)−5−フェニル−1H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(Mptz1−mp)])、トリス(1−メチル−5−フェニル−3−プロピル−1H−1,2,4−トリアゾラト)イリジウム(III)(略称:[Ir(Prptz1−Me)])のような1H−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、fac−トリス[1−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−2−フェニル−1H−イミダゾール]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPrpmi)])、トリス[3−(2,6−ジメチルフェニル)−7−メチルイミダゾ[1,2−f]フェナントリジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(dmpimpt−Me)])のようなイミダゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、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(CFppy)(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:FIracac)のような電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属イリジウム錯体が挙げられる。これらは青色のりん光発光を示す化合物であり、440nmから520nmに発光のピークを有する化合物である。
また、トリス(4−メチル−6−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppm)])、トリス(4−t−ブチル−6−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)])、(アセチルアセトナト)ビス(6−メチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppm)(acac)])、ビス[2−(6−tert−ブチル−4−ピリミジニル−κN3)フェニル−κC](2,4−ペンタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)(acac)])[Ir、(アセチルアセトナト)ビス[4−(2−ノルボルニル)−6−フェニルピリミジナト]イリジウム(III)(endo−,exo−混合物)(略称:[Ir(nbppm)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス[5−メチル−6−(2−メチルフェニル)−4−フェニルピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(mpmppm)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(4,6−ジフェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(dppm)(acac)])のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、(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)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(5−イソプロピル−3−メチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppr−iPr)(acac)のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、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)])、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)(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)(acac)])、トリス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(bzq)])、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)])、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(pq)(acac)])のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、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:Tb(acac)(Phen)])のような希土類金属錯体が挙げられる。これらは主に緑色のりん光発光を示す化合物であり、500nm乃至600nmに発光のピークを有する。なお、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。
また、ビス[4,6−ビス(3−メチルフェニル)ピリミジナト](ジイソブチリルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(5mdppm)(dibm)])、ビス[4,6−ビス(3−メチルフェニル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(5mdppm)(dpm)])、ビス[4,6−ジ(ナフタレン−1−イル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(d1npm)(dpm)])のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、(アセチルアセトナト)ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppr)(acac)])、ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppr)(dpm)])、(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)(acac)])のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス(1−フェニルイソキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:[Ir(piq)])、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(piq)(acac)])のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、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)のような白金錯体や、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)(Phen)])、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)(Phen)])のような希土類金属錯体が挙げられる。これらは、赤色のりん光発光を示す化合物であり、600nmから700nmに発光のピークを有する。また、ピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、色度の良い赤色発光が得られる。
また、以上で述べたりん光性化合物の他、様々なりん光性発光材料を選択し、用いてもよい。
なお、発光領域はホスト材料にこれらの発光物質を分散させた構造とすることが好ましい。上記電子輸送層に含まれる電子輸送性の物質として挙げた物質のほか、正孔輸送性の物質も用いることができる。正孔輸送性の物質としては、上記電荷発生層で用いることが可能な正孔輸送性の物質として挙げたものを用いることができる。なお、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)、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’−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)、4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)、4−フェニル−3’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:mBPAFLP)、4−フェニル−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBA1BP)、4,4’−ジフェニル−4’’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBBi1BP)、4−(1−ナフチル)−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBANB)、4、4’−ジ(1−ナフチル)−4’’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBNBB)、9,9−ジメチル−N−フェニル−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−フルオレン−2−アミン(略称:PCBAF)、N−フェニル−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−アミン(略称:PCBASF)などの芳香族アミン骨格を有する化合物や、1,3−ビス(N−カルバゾリル)ベンゼン(略称:mCP)、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、3,6−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)−9−フェニルカルバゾール(略称:CzTP)、3,3’−ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール)(略称:PCCP)などのカルバゾール骨格を有する化合物や、4,4’,4’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリ(ジベンゾチオフェン)(略称:DBT3P−II)、2,8−ジフェニル−4−[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]ジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP−III)、4−[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]−6−フェニルジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP−IV)などのチオフェン骨格を有する化合物や、4,4’,4’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリ(ジベンゾフラン)(略称:DBF3P−II)、4−{3−[3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]フェニル}ジベンゾフラン(略称:mmDBFFLBi−II)などのフラン骨格を有する化合物がは好ましい材料である。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物やカルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため特に好ましい。
発光領域は各発光ユニット中に少なくとも1層あれば良く、異なる発光物質又は/及びホスト材料を有する発光層もしくは同じ発光物質及びホスト材料を有していてもその濃度が異なる発光層が各発光ユニット中に複数層あっても良い。もちろん、各発光ユニットにおける発光層の構成は同じであっても異なっていても良い。
各発光ユニットを構成する電子輸送層及び発光層以外の層としては、正孔注入性物質を含み正孔注入性を有する層(正孔注入層)、正孔輸送性物質を含み正孔輸送性を有する層(正孔輸送層)、バイポーラ性(電子輸送性及び正孔輸送性を同時に有する性質)物質を含みバイポーラ性を有する層などが挙げられる。上記層及びその他様々な他の機能層を適宜組み合わせて各発光ユニットを構成することができる。なお、陰極101に接するn番目の発光ユニット102nには、陰極101に最も近い層として電子注入性物質を含み電子注入性を有する層(電子注入層)がさらに設けられていても良い。また、1番目の発光ユニット102kと陽極100との間及びn番目の発光ユニット102nと陰極101との間にはそれぞれ電荷発生領域を設けることもできる。
以下に、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層について述べる。
正孔注入層は正孔注入物質を含む層である。当該正孔注入物質としては、例えば、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化ルテニウム、酸化タングステン、酸化マンガンなどの金属酸化物を用いることができる。また、フタロシアニン(略称:HPc)、銅(II)フタロシアニン(略称:CuPc)等のフタロシアニン系の化合物を用いることができる。また、PEDOT/PSS(略称)等の高分子を用いることもできる。
正孔輸送層は、正孔輸送性物質を含む層である。正孔輸送層が有する正孔輸送性物質は、上述の電荷発生領域104に含まれる正孔輸送性物質と同様の物質を適用することが可能である。そのため、ここでは前述の説明を援用する。なお、正孔輸送層は単層で構成されるものばかりではなく、上記物質からなる層が2層以上積層した構造であっても良い。
n番目の発光ユニット102nに設けることができる電子注入層は、電子注入性物質を含む層である。電子注入性物質としては、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物が挙げられる。また、電子輸送性物質中にアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はこれらの化合物を含有させたもの(例えば、Alq(略称)中にマグネシウム(Mg)を含有させたもの等)を当該電子注入性物質として適用することも可能である。この様な構造とすることにより、陰極101からの電子注入効率をより高めることができる。
1番目の発光ユニット102kと陽極100との間又はn番目の発光ユニット102nと陰極101との間には、電荷発生領域を設けることもできる。1番目の発光ユニット102kと陽極100との間又はn番目の発光ユニット102nと陰極101との間に電荷発生領域を設ける場合、電荷発生領域は、正孔輸送性物質とアクセプター性物質とを含む複合材料により形成する。なお、電荷発生領域は、同一膜中に正孔輸送性物質と、アクセプター性物質とを含有する場合だけでなく、正孔輸送性物質を含む層と、アクセプター性物質を含む層とが積層されていても良い。ただし、積層構造の場合には、アクセプター性物質を含む層が、陽極100又は陰極101と接する構造とする。
1番目の発光ユニット102kと陽極100との間又はn番目の発光ユニット102nと陰極101との間に電荷発生領域を設けることにより、電極を形成する物質の仕事関数を考慮せずに陽極100又は陰極101を形成することが可能となる。なお、1番目の発光ユニット102kと陽極100との間又はn番目の発光ユニット102nと陰極101との間に設けられる電荷発生領域は、上述の電荷発生領域104と同様の構成及び物質を適用することが可能である。そのため、前述の説明を援用する。
なお、これら層を適宜組み合わせて積層することにより、各発光ユニットを形成することができる。また、各発光ユニットの形成方法としては、用いる材料によって種々の方法(例えば真空蒸着法などの乾式法、インクジェット法やスピンコート法などの湿式法等)を適用することができる。各層で異なる作製方法を適用しても良い。
陽極100としては、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いて形成することが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、ケイ素若しくは酸化ケイ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、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、通常スパッタリング法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。作製方法の例としては、酸化インジウム−酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し1乃至20wt%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方法などがある。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乃至5wt%、酸化亜鉛を0.1乃至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もできる。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。グラフェンも用いることができる。
陰極101としては、仕事関数の小さい(具体的には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できる。このような陰極材料の具体例としては、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)等の元素周期表の第1族または第2族に属する元素、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、陰極101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、ケイ素若しくは酸化ケイ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陰極101として用いることができる。これら導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。
なお、本実施の形態に示す発光素子においては、陽極100および陰極101のうち、少なくとも一方が可視光に対する透光性を有すればよい。透光性は、ITOのような透明電極を用いるか、あるいは電極の膜厚を薄くすることにより確保できる。また、薄く形成した材料と透明電極との積層構造を有していても良い。
また、陽極100と発光ユニットとの間又は陰極101と発光ユニットとの間に、ITOなどの透光性を有する導電材料で、発光素子の光学的距離を調節するための導電層を形成しても良い。
本実施の形態における発光素子は複数の発光ユニットを有するため、各々の発光ユニットにおける発光が合成された光を得ることができる。すなわち、同じ発光物質を含む発光層を有する発光ユニットが複数積層されている場合は、当該発光ユニットが一層で構成されている発光素子と比較して同じ電流密度であっても、大きな輝度を得ることができる。また、異なる発光色を呈する発光物質を含む発光ユニットを積層して本実施の形態における発光素子を作製した場合は、ブロードなスペクトルを有する発光素子や、白色発光を呈する発光素子を得ることができる。白色発光を呈する発光素子とカラーフィルタを用いた構成を有するディスプレイは高精細化にも有利である。
以上のような構成を有する本実施の形態における発光素子は、複数の発光ユニットが電荷発生領域により仕切られた発光素子を、高精細な(例えば隣り合う発光素子における発光領域間距離が40μm以下。)ディスプレイに適用したとしても、隣接する発光素子への干渉現象を駆動電圧の大きな上昇なく、有効に低減し、高品質な画像を提供することができるディスプレイを作製することができるようになる。なお、複数の発光ユニットが電荷発生領域により仕切られた発光素子は高い電流効率やブロードな発光スペクトルもしくは白色発光の実現を容易に可能とする発光素子である。
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1に記載の発光素子を用いた発光装置について説明する。
本実施の形態では、実施の形態1に記載の発光素子を用いて作製された発光装置について図2を用いて説明する。なお、図2(A)は、発光装置を示す上面図、図2(B)は図2(A)をA−BおよびC−D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(ソース線駆動回路)601、画素部602、駆動回路部(ゲート線駆動回路)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。
なお、引き回し配線608はソース線駆動回路601及びゲート線駆動回路603に入力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。
次に、断面構造について図2(B)を用いて説明する。素子基板610上には駆動回路部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線駆動回路601と、画素部602中の一つの画素が示されている。
なお、ソース線駆動回路601はnチャネル型TFT623とpチャネル型TFT624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、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、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
また、画素部602はスイッチング用TFT611と、電流制御用TFT612とそのド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。
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物614の上端部または下端部に曲率を有す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乃至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、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂のいずれも使用することができる。
第1の電極613上には、EL層616、および第2の電極617がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第1の電極613に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ITO膜、またはケイ素を含有したインジウム錫酸化物膜、2乃至20wt%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、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、窒化チタン膜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。
また、EL層616は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法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で説明したような構成を含んでいる。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)であっても良い。
さらに、EL層616上に形成され、陰極として機能する第2の電極617に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料(Al、Mg、Li、Ca、またはこれらの合金や化合物(MgAg、MgIn、AlLi等)等)を用いることが好ましい。なお、EL層616で生じた光が第2の電極617を透過させる場合には、第2の電極617として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜(ITO、2乃至20wt%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、ケイ素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛(ZnO)等)との積層を用いるのが良い。
なお、第1の電極613、EL層616、第2の電極617でもって、発光素子が形成されている。当該発光素子は実施の形態1の構成を有する発光素子である。なお、画素部は複数の発光素子が形成されてなっているが、本実施の形態における発光装置では、実施の形態1に記載の発光素子と、それ以外の構成を有する発光素子の両方が含まれていても良い。
さらにシール材605で封止基板604を素子基板610と貼り合わせることにより、素子基板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。封止基板には凹部を形成し、そこに乾燥材を設けると水分の影響による劣化を抑制することができ、好ましい構成である。
なお、シール材605にはエポキシ系樹脂やガラスフリットを用いるのが好ましい。また、これらの材料は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(Fiber Reinforced 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。
以上のようにして、実施の形態1に記載の発光素子を用いて作製された発光装置を得ることができる。
本実施の形態における発光装置は、実施の形態1に記載の発光素子を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、実施の形態1で示した発光素子は発光効率の良好な発光素子であり、消費電力の低減された発光装置とすることができる。また、量産しやすい発光素子であり、安価な発光装置を提供することができる。
図3には白色発光を呈する発光素子を形成し、着色層(カラーフィルタ)等を設けることによってフルカラー化した発光装置の例を示す。図3(A)には基板1001、下地絶縁膜1002、ゲート絶縁膜1003、ゲート電極1006、1007、1008、第1の層間絶縁膜1020、第2の層間絶縁膜1021、周辺部1042、画素部1040、駆動回路部1041、発光素子の第1の電極1024W、1024R、1024G、1024B、隔壁1025、EL層1028、発光素子の第2の電極1029、封止基板1031、シール材1032などが図示されている。
また、図3(A)では着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)は透明な基材1033に設けている。また、黒色層(ブラックマトリックス)1035をさらに設けても良い。着色層及び黒色層が設けられた透明な基材1033は、位置合わせし、基板1001に固定する。なお、着色層、及び黒色層は、オーバーコート層1036で覆われている。また、図3(A)においては、光が着色層を透過せずに外部へと出る発光層と、各色の着色層を透過して外部に光が出る発光層とがあり、着色層を透過しない光は白、着色層を透過する光は赤、青、緑となることから、4色の画素で映像を表現することができる。
図3(B)では着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)をゲート絶縁膜1003と第1の層間絶縁膜1020との間に形成する例を示した。このように、着色層は基板1001と封止基板1031の間に設けられていても良い。
また、以上に説明した発光装置では、TFTが形成されている基板1001側に光を取り出す構造(ボトムエミッション型)の発光装置としたが、封止基板1031側に発光を取り出す構造(トップエミッション型)の発光装置としても良い。トップエミッション型の発光装置の断面図を図4に示す。この場合、基板1001は光を通さない基板を用いることができる。TFTと発光素子の陽極とを接続する接続電極を作製するまでは、ボトムエミッション型の発光装置と同様に形成する。その後、第3の層間絶縁膜1037を電極1022を覆って形成する。この絶縁膜は平坦化の役割を担っていても良い。第3の層間絶縁膜1037は第2の層間絶縁膜と同様の材料の他、他の様々な材料を用いて形成することができる。
発光素子の第1の電極1024W、1024R、1024G、1024Bはここでは陽極とするが、陰極であっても構わない。また、図4のようなトップエミッション型の発光装置である場合、第1の電極を反射電極とすることが好ましい。EL層1028の構成は、実施の形態1においてEL層110として説明したような構成とし、且つ、白色の発光が得られるような素子構造とする。
図4のようなトップエミッションの構造では着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)を設けた封止基板1031で封止を行うことができる。封止基板1031には画素と画素との間に位置するように黒色層(ブラックマトリックス)1035を設けても良い。着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)や黒色層(ブラックマトリックス)はオーバーコート層によって覆われていても良い。なお封止基板1031は透光性を有する基板を用いることとする。
また、ここでは赤、緑、青、白の4色でフルカラー表示を行う例を示したが特に限定されず、赤、緑、青の3色でフルカラー表示を行ってもよい。
本実施の形態における発光装置は、実施の形態1に記載の発光素子を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、実施の形態1で示した発光素子は発光効率の良好な発光素子であり、消費電力の低減された発光装置とすることができる。また、量産しやすい発光素子であり、安価な発光装置を提供することができる。
以上、説明した発光装置は、マトリクス状に配置された多数の微小な発光素子をそれぞれ制御することが可能であるため、画像の表現を行う表示装置として好適に利用できる発光装置である。
また、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1に記載の発光素子をその一部に含む電子機器の例について説明する。実施の形態1に記載の発光素子は発光効率が良好であり、消費電力が低減され、且つ、表示品質が良好なディスプレイを提供できる発光素子である。その結果、本実施の形態に記載の電子機器は、表示品質が良好で消費電力が低減された表示部を有する電子機器とすることが可能である。
上記発光素子を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどのカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を以下に示す。
図5(A)は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置は、筐体7101に表示部7103が組み込まれている。また、ここでは、スタンド7105により筐体7101を支持した構成を示している。表示部7103により、映像を表示することが可能であり、表示部7103は、実施の形態1に記載の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。
テレビジョン装置の操作は、筐体7101が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機7110により行うことができる。リモコン操作機7110が備える操作キー7109により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部7103に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機7110に、当該リモコン操作機7110から出力する情報を表示する表示部7107を設ける構成としてもよい。
なお、テレビジョン装置は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
図5(B1)はコンピュータであり、本体7201、筐体7202、表示部7203、キーボード7204、外部接続ポート7205、ポインティングデバイス7206等を含む。なお、このコンピュータは、実施の形態1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表示部7203に用いることにより作製される。図5(B1)のコンピュータは、図5(B2)のような形態であっても良い。図5(B2)のコンピュータは、キーボード7204、ポインティングデバイス7206の代わりに第2の表示部7210が設けられている。第2の表示部7210はタッチパネル式となっており、第2の表示部7210に表示された入力用の表示を指や専用のペンで操作することによって入力を行うことができる。また、第2の表示部7210は入力用表示だけでなく、その他の画像を表示することも可能である。また表示部7203もタッチパネルであっても良い。二つの画面がヒンジで接続されていることによって、収納や運搬をする際に画面を傷つける、破損するなどのトラブルの発生も防止することができる。
図5(C)は携帯型遊技機であり、筐体7301と筐体7302の2つの筐体で構成されており、連結部7303により、開閉可能に連結されている。筐体7301には、実施の形態1で説明した発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部7304が組み込まれ、筐体7302には表示部7305が組み込まれている。また、図5(C)に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部7306、記録媒体挿入部7307、LEDランプ7308、入力手段(操作キー7309、接続端子7310、センサ7311(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン7312)等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部7304および表示部7305の両方、または一方に実施の形態1に記載の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図5(C)に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図5(C)に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
図5(D)は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機は、筐体7401に組み込まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、スピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯電話機7400は、実施の形態1に記載の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部7402を有している。
図5(D)に示す携帯電話機は、表示部7402を指などで触れることで、情報を入力することができる構成とすることもできる。この場合、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部7402を指などで触れることにより行うことができる。
表示部7402の画面は主として3つのモードがある。第1は、画像の表示を主とする表示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部7402を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部7402の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
また、携帯電話機内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機の向き(縦か横か)を判断して、表示部7402の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
また、画面モードの切り替えは、表示部7402を触れること、又は筐体7401の操作ボタン7403の操作により行われる。また、表示部7402に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
また、入力モードにおいて、表示部7402の光センサで検出される信号を検知し、表示部7402のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
表示部7402は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部7402に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
以上の様に実施の形態1に記載の発光素子を備えた発光装置の適用範囲は極めて広く、この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。実施の形態1に記載の発光素子を用いることにより、高品質な表示を提供し且つ消費電力の低減された電子機器を得ることができる。
実施の形態1に記載の発光素子は、自動車のフロントガラスやダッシュボードにも搭載することができる。図6に実施の形態1に記載の発光素子を自動車のフロントガラスやダッシュボードに用いる一態様を示す。表示領域5000乃至表示領域5005は実施の形態1に記載の発光素子を用いて設けられた表示である。
表示領域5000と表示領域5001は自動車のフロントガラスに設けられた実施の形態1に記載の発光素子を搭載した表示装置である。実施の形態1に記載の発光素子は、第1の電極と第2の電極を透光性を有する電極で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置とすることができる。シースルー状態の表示であれば、自動車のフロントガラスに設置したとしても、視界の妨げになることなく設置することができる。なお、駆動のためのトランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料による有機トランジスタや、酸化物半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いると良い。
表示領域5002はピラー部分に設けられた実施の形態1に記載の発光素子を搭載した表示装置である。表示領域5002には、車体に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完することができる。また、同様に、ダッシュボード部分に設けられた表示領域5003は車体によって遮られた視界を、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高めることができる。見えない部分を補完するように映像を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。
表示領域5004や表示領域5005はナビゲーション情報、スピードメーターやタコメーター、走行距離、給油量、ギア状態、エアコンの設定など、その他様々な情報を提供することができる。表示は使用者の好みに合わせて適宜その表示項目やレイアウトを変更することができる。なお、これら情報は表示領域5000乃至表示領域5003にも設けることができる。また、表示領域5000乃至表示領域5005は照明装置として用いることも可能である。
実施の形態1に記載の発光素子は発光効率の高い発光素子とすることができる。また、消費電力の小さい発光素子とすることができる。このことから、表示領域5000乃至表示領域5005に大きな画面を数多く設けても、バッテリーに負荷をかけることが少なく、快適に使用することができることから実施の形態1に記載の発光素子を用いた発光装置または照明装置は、車載用の発光装置又は照明装置として好適に用いることができる。なお、本発明の一態様の発光素子は、耐熱性が良好な発光素子であることから、夏場非常に高温となる車載用の表示装置として、非常に好適である。
図7(A)及び図7(B)は2つ折り可能なタブレット型端末の一例である。図7(A)は、開いた状態であり、タブレット型端末は、筐体9630、表示部9631a、表示部9631b、表示モード切り替えスイッチ9034、電源スイッチ9035、省電力モード切り替えスイッチ9036、留め具9033、を有する。なお、当該タブレット端末は、実施の形態1に記載の発光素子を備えた発光装置を表示部9631a、表示部9631bの一方又は両方に用いることにより作製される。
表示部9631aは、一部をタッチパネル領域9632aとすることができ、表示された操作キー9637にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部9631aにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部9631aの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部9631aの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部9631bを表示画面として用いることができる。
また、表示部9631bにおいても表示部9631aと同様に、表示部9631bの一部をタッチパネル領域9632bとすることができる。また、タッチパネルのキーボード表示切り替えボタン9639が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで表示部9631bにキーボードボタンを表示することができる。
また、タッチパネル領域9632aとタッチパネル領域9632bに対して同時にタッチ入力することもできる。
また、表示モード切り替えスイッチ9034は、縦表示または横表示などの表示の向きを切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイッチ9036は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光センサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を内蔵させてもよい。
また、図7(A)では表示部9631bと表示部9631aの表示面積が同じ例を示しているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネルとしてもよい。
図7(B)は、閉じた状態であり、本実施の形態におけるタブレット型端末では、筐体9630、太陽電池9633、充放電制御回路9634、バッテリー9635、DCDCコンバータ9636を備える例を示す。なお、図7(B)では充放電制御回路9634の一例としてバッテリー9635、DCDCコンバータ9636を有する構成について示している。
なお、タブレット型端末は2つ折り可能なため、未使用時に筐体9630を閉じた状態にすることができる。従って、表示部9631a、表示部9631bを保護できるため、耐久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
また、この他にも図7(A)及び図7(B)に示したタブレット型端末は、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、等を有することができる。
タブレット型端末の表面に装着された太陽電池9633によって、電力をタッチパネル、表示部、または映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池9633は、筐体9630の一面または二面に設けられていると効率的なバッテリー9635の充電を行う構成とすることができるため好適である。
また、図7(B)に示す充放電制御回路9634の構成、及び動作について図7(C)にブロック図を示し説明する。図7(C)には、太陽電池9633、バッテリー9635、DCDCコンバータ9636、コンバータ9638、スイッチSW1乃至SW3、表示部9631について示しており、バッテリー9635、DCDCコンバータ9636、コンバータ9638、スイッチSW1乃至SW3が、図7(B)に示す充放電制御回路9634に対応する箇所となる。
まず外光により太陽電池9633により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池で発電した電力は、バッテリー9635を充電するための電圧となるようDCDCコンバータ9636で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部9631の動作に太陽電池9633で充電された電力が用いられる際にはスイッチSW1をオンにし、コンバータ9638で表示部9631に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部9631での表示を行わない際には、SW1をオフにし、SW2をオンにしてバッテリー9635の充電を行う構成とすればよい。
なお、太陽電池9633については、発電手段の一例として示したが、発電手段は特に限定されず、圧電素子(ピエゾ素子)や熱電変換素子(ペルティエ素子)などの他の発電手段によってバッテリー9635の充電を行う構成であってもよい。無線(非接触)で電力を送受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよく、発電手段を有さなくとも良い。
また、上記表示部9631を具備していれば、図7に示した形状のタブレット型端末に限定されない。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子(実施例素子1−R、1−G、1−B)及び比較例(比較例素子1−R、1−G、1−B)について説明する。素子構造は図13に示す。本実施例及び比較例では、上記素子を用いて表示装置を作製し、評価を行った。表示装置を作製するために、実施例素子1、比較例素子1共に、カラーフィルタと共振構造を用いて、赤色の画素、緑色の画素、青色の画素の3色を用いた。実施例素子1−R、1−G、1−B及び比較例素子1−R、1−G、1−Bで用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
以下に、本実施例の発光素子(実施例素子1−R、1−G、1−B)の作製方法を示す。
(実施例素子1−R、1−G、1−Bの作製方法)
ガラス基板である基板の上にアルミニウム−ニッケル−ランタン合金膜、チタン膜を順にスパッタリング法で成膜し、陽極100を形成した。なお、アルミニウム−ニッケル−ランタン合金膜の膜厚は200nmとし、チタン膜の膜厚は6nmとした。また、電極面積は2mm×2mmとした。
次に、陽極100上に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の導電層107を形成した。実施例素子1−R、実施例素子1−G、及び実施例素子1−Bにおいてそれぞれマイクロキャビティ効果を奏するために、実施例素子1−Rにおいては、第1の導電層107の膜厚を75nm、実施例素子1−Gにおいては、第1の導電層107の膜厚を40nm、実施例素子1−Bにおいては、第1の導電層107の膜厚を10nmとした。
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
次に、陽極100が形成された面が下方となるように、陽極100が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4Pa程度まで減圧した後、陽極100上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式(i)で表される3−〔4−(9−フェナントリル)−フェニル〕−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:PCPPn)と酸化モリブデン(VI)を共蒸着することで、第1の正孔注入層111_1を形成した。その膜厚は、実施例素子1−Rでは8.5nm、実施例素子1−Gでは13.5nm、実施例素子1−Bでは5nmとなるようにした。PCPPnと酸化モリブデンの比率は、重量比で1:0.5(=PCPPn:酸化モリブデン)となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
次に、第1の正孔注入層111_1上に、PCPPnを10nmの膜厚となるように成膜し、第1の正孔輸送層112_1を形成した。
さらに、第1の正孔輸送層112_1上に、上記構造式(ii)で表される9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)と、上記構造式(iii)で表されるN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス〔3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル〕ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)とを、重量比1:0.05(=CzPA:1,6mMemFLPAPrn)となるように25nm共蒸着して第1の発光層113_1を形成した。
その後、CzPAを5nmとなるように形成し、さらに上記構造式(iv)で表される2,9−ビス(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:NBphen)を15nmとなるように形成して、第1の電子輸送層114_1を形成した。以上、第1の正孔注入層111_1から第1の電子輸送層114_1までを第1の発光ユニット102_1と呼ぶ。
第1の発光ユニット102_1上に、電荷発生層103を形成した。電荷発生層103は、まず、電子注入バッファ領域105の一部として、リチウム層を酸化リチウムを用いて形成した。膜厚は0.1nmとなるように成膜した。続いて、電子リレー領域として上記構造式(v)で表される銅フタロシアニン(略称:CuPc)を2nmの膜厚となるように成膜した。この後、電荷発生領域104として上記構造式(vi)で表される4,4’,4’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリ(ジベンゾチオフェン)(略称:DBT3P−II)と酸化モリブデン(VI)を12.5nmの膜厚となるように共蒸着した。DBT3P−IIと酸化モリブデンの比率は、重量比で1:0.5(=DBT3P−II:酸化モリブデン)となるように調節した。
電荷発生層103上に、第2の正孔輸送層112_2として、上記構造式(vii)で表される4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)を20nmの膜厚となるように成膜した。
続いて、上記構造式(viii)で表される2−[3’−(ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTBPDBq−II)と、上記構造式(ix)で表される4,4’−ジ(1−ナフチル)−4’’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBNBB)と、上記構造式(x)で表されるビス[2−(6−tert−ブチル−4−ピリミジニル−κN3)フェニル−κC](2,4−ペンタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)(acac)])とを、重量比0.7:0.3:0.06(=2mDBTBPDBq−II:PCBNBB:[Ir(tBuppm)(acac)])となるように20nm共蒸着した後、2mDBTBPDBq−IIと上記構造式(xi)で表されるビス{4,6−ジメチル−2−[3−(3,5−ジメチルフェニル)−5−フェニル−2−ピラジニル−κN]フェニル−κC}(2,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmdppr−P)(dibm)])とを、重量比1:0.04(=2mDBTBPDBq−II:[Ir(dmdppr−P)(dibm)])となるように20nm共蒸着して第2の発光層113_2を形成した。
その後、第2の発光層113_2上に2mDBTBPDBq−IIを膜厚30nmとなるように成膜し、さらに、NBphenを15nmとなるように成膜して、第2の電子輸送層114_2を形成した。
第2の電子輸送層114_2を形成したら、その後、フッ化リチウム(LiF)を1nmの膜厚となるように蒸着し、電子注入層115_2を形成し、最後に、陰極101として、銀−マグネシウム合金を15nmの膜厚となるように成膜した後、インジウム錫酸化物(ITO)を70nmの膜厚となるように成膜することで、本実施例の発光素子(実施例素子1−R、1−G、1−B)を作製した。なお、第2の正孔輸送層112_2乃至電子注入層115_2までが第2の発光ユニット102_2に相当する。
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
以下に、本実施例の比較発光素子(比較例素子1−R、1−G、1−B)の作製方法を示す。
(比較例素子1−R、1−G、1−Bの作製方法)
比較例素子1−R、1−G、1−Bでは、実施例素子1−R、1−G、1−Bにおける第1の正孔注入層111_1の膜厚を、比較例素子1−Rでは13.5nm、比較例素子1−Gでは16nm、比較例素子1−Bでは7.5nmとなるように成膜した。また、第1の電子輸送層114_1及び第2の電子輸送層114_2に用いられているNBphenを上記構造式(xii)で表されるバソフェナントロリン(略称:Bphen)に換えて作製した他は実施例素子1−R、1−G、1−Bと同様に作製した。
実施例素子1−R、1−G、1−B及び比較例素子1−R、1−G、1−Bを、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにカラーフィルタが形成されたガラス基板により封止する作業(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にUV処理、80℃にて1時間熱処理)を行った後、これら発光素子の特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
次に、実施例素子1−R、1−G、1−B及び比較例素子1−R、1−G、1−Bの素子特性の測定方法について述べる。
作製した赤色素子(実施例素子1−R、比較例素子1−R)には、カラーフィルタ層CF(R)を、作製した緑色素子(実施例素子1−G、比較例素子1−G)には、カラーフィルタ層CF(G)を、作製した青色素子(実施例素子1−B、比較例素子1−B)には、カラーフィルタ層CF(B)を、それぞれ乗せて素子特性を測定した。
カラーフィルタ層CF(R)は材料としてCR−7001W(富士フイルム株式会社製)、カラーフィルタ層CF(G)は材料としてCG−7001W(富士フイルム株式会社製)、カラーフィルタ層CF(B)は材料としてCB−7001W(富士フイルム株式会社製)をそれぞれ用い、ガラス基板上に塗布した後、220℃で1時間焼成して形成した。なお、膜厚は1.3乃至1.4μmであった。なお、ガラス基板へのカラーフィルタ材料の塗布は、スピンコート法を用いて行い、スピンコート法の回転数をカラーフィルタ層CF(R)においては500rpm、カラーフィルタ層CF(G)においては1000rpm、カラーフィルタ層CF(B)においては2000rpmとした。
実施例素子1−R、1−G、1−B及び比較例素子1−R、1−G、1−Bの電流密度−輝度特性を図8に、輝度−電流効率特性を図9に、電圧−輝度特性を図10に、発光スペクトルを図11に示す。
以上のように、実施例素子1−R、1−G、1−B、比較例素子1−R、1−G、1−Bは各色ともに初期特性では大きな違いは見られなかった。
次に、実施例素子1−R、1−G及び1−Bの信頼性について評価を行った。初期輝度をそれぞれ実施例素子1−Rは655cd/m、1−Gは1667cd/m、1−Bは249cd/mと設定し、電流密度一定の条件で各初期輝度を100%として駆動時間に対する輝度変化を表すグラフを図14に示す。なお、それぞれの素子に設定した初期輝度は、これらの素子を用いてD65規格の色度を持つ白色素子を作製する場合に必要となる輝度比の値とした。
図14より、実施例素子1−R、1−G及び1−Bはいずれも良好な信頼性を有する発光素子であることがわかった。
続いて、クロストークの様子を評価した素子(実施例素子2及び比較例素子2)の作製方法を示す。
(実施例素子2の作製方法)
クロストークを評価するために、解像度が326ppiであるパッシブパネルを作製した。RGB画素をストライプ状に並べたパネルで、画素サイズは78μm角とした。サブピクセル(RGB各画素)は26×78μmとし、開口率は65.7%とした。
実施例素子2及び比較例素子2で用いた物質について以下に示す。なお、実施例素子1及び比較例素子1でも使用した材料については、上記構造式を参照されたい。
各画素においては、陽極100として、アルミニウム−ニッケル−ランタン合金膜、チタン膜を順にスパッタリング法で成膜した。なお、アルミニウム−ニッケル−ランタン合金膜の膜厚は200nmとし、チタン膜の膜厚は6nmとした。
次に、陽極100上に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の導電層107を形成した。実施例素子2のR画素、G画素、B画素においてそれぞれマイクロキャビティ効果を奏するために、R画素においては、第1の導電層107の膜厚を80nm、G画素においては、第1の導電層107の膜厚を40nm、B画素においては、第1の導電層107を設けなかった。
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
次に、陽極100が形成された面が下方となるように、陽極100が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4Pa程度まで減圧した後、陽極100上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式(xiii)で表される9−フェニル−3−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:PCzPA)と酸化モリブデン(VI)を共蒸着することで、第1の正孔注入層111_1を形成した。その膜厚は、13nmとなるようにした。PCzPAと酸化モリブデンの比率は、重量比で1:0.5(=PCzPA:酸化モリブデン)となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
次に、第1の正孔注入層111_1上に、PCzPAを20nmの膜厚となるように成膜し、第1の正孔輸送層112_1を形成した。
さらに、第1の正孔輸送層112_1上に、上記構造式(ii)で表される9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)と、上記構造式(iii)で表されるN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス〔3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル〕ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)とを、重量比1:0.05(=CzPA:1,6mMemFLPAPrn)となるように30nm共蒸着して第1の発光層113_1を形成した。
その後、CzPAを5nmとなるように形成し、さらに上記構造式(iv)で表される2,9−ビス(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:NBphen)を15nmとなるように形成して、第1の電子輸送層114_1を形成した。以上、第1の正孔注入層111_1から第1の電子輸送層114_1までを第1の発光ユニット102_1と呼ぶ。
第1の発光ユニット102_1上に、電荷発生層103を形成した。電荷発生層103は、まず、電子注入バッファ領域105の一部として、リチウム層を酸化リチウムを用いて形成した。膜厚は0.1nmとなるように成膜した。続いて、電子リレー領域として上記構造式(v)で表される銅フタロシアニン(略称:CuPc)を2nmの膜厚となるように成膜した。この後、電荷発生領域104としてPCzPAと酸化モリブデン(VI)を13nmの膜厚となるように共蒸着した。PCzPAと酸化モリブデンの比率は、重量比で1:0.5(=PCzPA:酸化モリブデン)となるように調節した。
電荷発生層103上に、第2の正孔輸送層112_2として、上記構造式(vii)で表される4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)を20nmの膜厚となるように成膜した。
続いて、上記構造式(viii)で表される2−[3’−(ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTBPDBq−II)と、上記構造式(ix)で表される4,4’−ジ(1−ナフチル)−4’’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBNBB)と、上記構造式(x)で表されるビス[2−(6−tert−ブチル−4−ピリミジニル−κN3)フェニル−κC](2,4−ペンタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)(acac))とを、重量比0.7:0.3:0.06(=2mDBTBPDBq−II:PCBNBB:[Ir(tBuppm)(acac)])となるように20nm共蒸着した後、2mDBTBPDBq−IIと上記構造式(xiv)で表されるビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppr)(dpm)])とを、重量比1:0.06(=2mDBTBPDBq−II:[Ir(tppr)(dpm)])となるように20nm共蒸着して第2の発光層113_2を形成した。
その後、第2の発光層113_2上に2mDBTBPDBq−IIを膜厚15nmとなるように成膜し、さらに、上記構造式(xii)で表されるバソフェナントロリン(略称:Bphen)を15nmとなるように成膜して、第2の電子輸送層114_2を形成した。
第2の電子輸送層114_2を形成したら、その後、フッ化リチウム(LiF)を1nmの膜厚となるように蒸着し、電子注入層115_2を形成し、最後に、陰極101として、銀を15nmの膜厚となるように成膜した後、PCzPAを70nmの膜厚となるように成膜することで、実施例素子2を作製した。なお、第2の正孔輸送層112_2乃至電子注入層115_2までが第2の発光ユニット102_2に相当する。
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
以下に、比較発光素子(比較例素子2)の作製方法を示す。
(比較例素子2の作製方法)
比較例素子2では、実施例素子2における第1の電子輸送層114_1に用いられているNBphenを上記構造式(xii)で表されるバソフェナントロリン(略称:Bphen)に換えて作製した他は実施例素子2と同様に作製した。
実施例素子2及び比較例素子2を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにカラーフィルタが形成されたガラス基板により封止する作業(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にUV処理、80℃にて1時間熱処理)を行った後、これら発光素子の特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
図12に、クロストークの様子について評価を行った結果を示す。図12は比較例素子2及び実施例素子2を用いて作製した表示装置の拡大写真である。上から赤の画素のみを光らせた写真、緑の画素のみを光らせた写真、青の画素のみを光らせた写真である。
比較例素子2を用いて作製された表示装置では、発光画素の隣接画素までもが若干発光しているのに対し、実施例素子2を用いて作製された表示装置では、隣接画素の発光は弱いことがわかる。また、最も左側の発光列からさらに左側に認識できる画素の列の数が実施例素子2ではすくないことがわかる。
このように、本発明の一態様を用いた発光素子は、画素間のクロストークを有効に抑制できることがわかる。特に画素間隔が80μm以下又はサブピクセルの間隔が30μm以下である高精細な表示装置において、本発明の一態様を用いた発光素子は画素間のクロストークを抑制するのに効果的である。
100 陽極
101 陰極
102 発光ユニット
102_1 第1の発光ユニット
102_2 第2の発光ユニット
102k 1番目の発光ユニット
102m m番目の発光ユニット
102m+1 m+1番目の発光ユニット
102n n番目の発光ユニット
103 電荷発生層
103k 1番目の電荷発生層
103m m番目の電荷発生層
103n−1 n−1番目の電荷発生層
104 電荷発生領域
104k 1番目の電荷発生領域
104m m番目の電荷発生領域
104n−1 n−1番目の電荷発生領域
105 電子注入バッファ領域
105k 1番目の電子注入バッファ領域
105m m番目の電子注入バッファ領域
105n−1 n−1番目の電子注入バッファ領域
106 NBphenを含む層
106k 1番目のNBphenを含む層
106m m番目のNBphenを含む層
106n−1 n−1番目のNBphenを含む層
106n n番目のNBphenを含む層
110 EL層
111_1 第1の正孔注入層
112_1 第1の正孔輸送層
113_1 第1の発光層
114_1 第1の電子輸送層
112_2 第2の正孔輸送層
113_2 第2の発光層
114_2 第2の電子輸送層
115_2電子注入層
601 駆動回路部(ソース線駆動回路)
602 画素部
603 駆動回路部(ゲート線駆動回路)
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
625 乾燥材
1001 基板
1002 下地絶縁膜
1003 ゲート絶縁膜
1006 ゲート電極
1007 ゲート電極
1008 ゲート電極
1020 第1の層間絶縁膜
1021 第2の層間絶縁膜
1022 電極
1024W 発光素子の第1の電極
1024R 発光素子の第1の電極
1024G 発光素子の第1の電極
1024B 発光素子の第1の電極
1025 隔壁
1028 EL層
1029 発光素子の第2の電極
1031 封止基板
1032 シール材
1033 透明な基材
1034R 赤色の着色層
1034G 緑色の着色層
1034B 青色の着色層
1035 黒色層(ブラックマトリックス)
1036 オーバーコート層
1037 第3の層間絶縁膜
1040 画素部
1041 駆動回路部
1042 周辺部
5000 表示領域
5001 表示領域
5002 表示領域
5003 表示領域
5004 表示領域
5005 表示領域
7101 筐体
7103 表示部
7105 スタンド
7107 表示部
7109 操作キー
7110 リモコン操作機
7201 本体
7202 筐体
7203 表示部
7204 キーボード
7205 外部接続ポート
7206 ポインティングデバイス
7210 第2の表示部
7301 筐体
7302 筐体
7303 連結部
7304 表示部
7305 表示部
7306 スピーカ部
7307 記録媒体挿入部
7308 LEDランプ
7309 操作キー
7310 接続端子
7311 センサ
7312 マイクロフォン
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
7400 携帯電話機
9033 留め具
9034 スイッチ
9035 電源スイッチ
9036 スイッチ
9630 筐体
9631 表示部
9631a 表示部
9631b 表示部
9632a タッチパネル領域
9632b タッチパネル領域
9633 太陽電池
9634 充放電制御回路
9635 バッテリー
9636 DCDCコンバータ
9637 操作キー
9638 コンバータ
9639 ボタン

Claims (19)

  1. 第1の電極と、
    第2の電極と、
    前記第1の電極と前記第2の電極との間に挟まれたEL層とを有し、
    前記EL層は少なくとも複数の発光ユニットと、前記発光ユニット間に挟まれた複数の電荷発生層を有し、
    前記電荷発生層の陽極側に接する層に2,9−ビス(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリンが含まれることを特徴とする発光素子。
  2. 第1の電極と、
    第2の電極と、
    前記第1の電極と、前記第2の電極との間に挟まれたEL層とを有し、
    前記EL層は陽極側に形成された第1の発光ユニットと、陰極側に形成された第2の発光ユニットとを有し、
    前記第1の発光ユニットと、前記第2の発光ユニットとの間に電荷発生層を有し、
    前記第1の発光ユニットにおける前記電荷発生層と接する層に2,9−ビス(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリンが含まれることを特徴とする発光素子。
  3. 請求項1又は請求項2において、
    前記電荷発生層には、少なくとも電荷発生領域と、電子注入バッファ領域が形成され、
    前記電子注入バッファ領域は前記電荷発生層の陽極側に位置することを特徴とする発光素子。
  4. 請求項3において、前記電子注入バッファ領域の前記電荷発生領域側に電子リレー領域を有する発光素子。
  5. 請求項3又は請求項4において、前記電子注入バッファ領域にはアルカリ金属が含まれる発光素子。
  6. 請求項5において、前記アルカリ金属がリチウムである発光素子。
  7. 請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
    前記EL層は、少なくとも縮合芳香族化合物又は縮合複素芳香族化合物を含む層と、前記縮合芳香族化合物又は縮合複素芳香族化合物を含む層に接する2,9−ビス(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリンを含む層を有することを特徴とする発光素子。
  8. 請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
    前記EL層は、少なくとも三環以上の縮合環骨格を有する縮合芳香族化合物又は縮合複素芳香族化合物を含む層と、前記も縮合芳香族化合物又は縮合複素芳香族化合物を含む層に接する2,9−ビス(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリンを含む層を有することを特徴とする発光素子。
  9. 請求項7又は請求項8において、
    前記縮合芳香族化合物又は縮合複素芳香族化合物を含む層が縮合複素芳香族化合物を含む層である発光素子。
  10. 請求項9において、前記縮合複素芳香族化合物を含む層に含まれる縮合複素芳香族化合物は、一つの縮合環骨格内に2つの窒素原子が含まれることを特徴とする発光素子。
  11. 請求項9又は請求項10において、
    前記発光素子がりん光発光を呈することを特徴とする発光素子。
  12. 請求項9乃至請求項11のいずれか一項において、
    前記縮合複素芳香族化合物を含む層に、さらにイリジウムが含まれることを特徴とする発光素子。
  13. 請求項12において、
    前記イリジウムは、前記縮合複素芳香族化合物を含む層の一部に含まれ、前記2,9−ビス(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリンを含む層と接する領域には含まれないことを特徴とする発光素子。
  14. 請求項1乃至請求項13のいずれか一項に記載の発光素子を有するディスプレイモジュール。
  15. 請求項1乃至請求項13のいずれか一項に記載の発光素子を有する照明モジュール。
  16. 請求項1乃至請求項13のいずれか一項に記載の発光素子と、前記発光素子を制御する手段を備えた発光装置。
  17. 請求項1乃至請求項13のいずれか一項に記載の発光素子を表示部に有し、前記発光素子を制御する手段を備えた表示装置。
  18. 請求項1乃至請求項13のいずれか一項に記載の発光素子を照明部に有し、前記発光素子を制御する手段を備えた照明装置。
  19. 請求項1乃至請求項13のいずれか一項に記載の発光素子を有する電子機器。
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