JP2017208334A - 発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子について図1を用いて説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子について説明する。
まず、発光素子の基本的な構造について説明する。図2(A)には、一対の電極間に発光層を含むEL層を挟んでなる発光素子を示す。具体的には、第1の電極201と第2の電極202との間にEL層203が挟まれた構造(シングル構造)を有する。
次に、本発明の一態様である発光素子の具体的な構造および作製方法について、図2を用いて説明する。また、ここでは、図2(B)に示すタンデム構造を有し、マイクロキャビティ構造を備えた発光素子についても、図2(D)を用いて説明する。図2(D)に示す発光素子がマイクロキャビティ構造を有する場合は、第1の電極201を反射電極として形成し、第2の電極202を半透過・半反射電極として形成する。従って、所望の電極材料を単数または複数用い、単層または積層して形成することができる。なお、第2の電極202は、EL層203bを形成した後、上記と同様に材料を選択して形成する。また、これらの電極の作製には、スパッタ法や真空蒸着法を用いることができる。
第1の電極201および第2の電極202を形成する材料としては、上述した両電極の機能が満たせるのであれば、以下に示す材料を適宜組み合わせて用いることができる。例えば、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適宜用いることができる。具体的には、In−Sn酸化物(ITOともいう)、In−Si−Sn酸化物(ITSOともいう)、In−Zn酸化物、In−W−Zn酸化物が挙げられる。その他、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、スズ(Sn)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、パラジウム(Pd)、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、イットリウム(Y)、ネオジム(Nd)などの金属、およびこれらを適宜組み合わせて含む合金を用いることもできる。その他、上記例示のない元素周期表の第1族または第2族に属する元素(例えば、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)などの希土類金属およびこれらを適宜組み合わせて含む合金、その他グラフェン等を用いることができる。
正孔注入層(211、211a、211b)は、陽極である第1の電極201や電荷発生層(204)からEL層(203、203a、203b)に正孔(ホール)を注入する層であり、正孔注入性の高い材料を含む層である。
発光層(213、213a、213b)は、発光物質を含む層である。なお、発光物質としては、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色などの発光色を呈する物質を適宜用いる。また、複数の発光層(213a、213b)に異なる発光物質を用いることにより異なる発光色を呈する構成(例えば、補色の関係にある発光色を組み合わせて得られる白色発光)とすることができる。さらに、一つの発光層が異なる発光物質を有する積層構造であっても良い。
電子輸送層(214、214a、214b)は、電子注入層(215、215a、215b)によって、第2の電極202から注入された電子を発光層(213、213a、213b)に輸送する層である。なお、電子輸送層(214、214a、214b)は、電子輸送性材料を含む層である。電子輸送層(214、214a、214b)に用いる電子輸送性材料は、1×10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する物質が好ましい。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ることができる。
電子注入層(215、215a、215b)は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層(215、215a、215b)には、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)、リチウム酸化物(LiOx)等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム(ErF3)のような希土類金属化合物を用いることができる。また、電子注入層(215、215a、215b)にエレクトライドを用いてもよい。エレクトライドとしては、例えば、カルシウムとアルミニウムの混合酸化物に電子を高濃度添加した物質等が挙げられる。なお、上述した電子輸送層(214、214a、214b)を構成する物質を用いることもできる。
図2(D)に示す発光素子において、電荷発生層204は、第1の電極(陽極)201と第2の電極(陰極)202との間に電圧を印加したときに、EL層203aに電子を注入し、EL層203bに正孔を注入する機能を有する。なお、電荷発生層204は、正孔輸送性材料に電子受容体(アクセプター)が添加された構成であっても、電子輸送性材料に電子供与体(ドナー)が添加された構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。なお、上述した材料を用いて電荷発生層204を形成することにより、EL層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。
本実施の形態で示した発光素子は、様々な基板上に形成することができる。なお、基板の種類は、特定のものに限定されることはない。基板の一例としては、半導体基板(例えば単結晶基板又はシリコン基板)、SOI基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどが挙げられる。
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置について図3(A)を用いて説明する。なお、図3(A)に示す発光装置は、第1の基板301上のトランジスタ(FET)302と発光素子(303R、303G、303B、303W)が電気的に接続されてなるアクティブマトリクス型の発光装置であり、複数の発光素子(303R、303G、303B、303W)は、共通のEL層304を有し、また、各発光素子の発光色に応じて、各発光素子の電極間の光学距離が調整されたマイクロキャビティ構造を有する。また、EL層304から得られた発光が第2の基板305に形成されたカラーフィルタ(306R、306G、306B)を介して射出されるトップエミッション型の発光装置である。
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置について説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置を適用して完成させた様々な電子機器や自動車の一例について、説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を適用して作製される照明装置の構成について図8を用いて説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を適用して作製される照明装置の応用例について、図9を用いて説明する。
本実施の形態においては、本発明の一態様の発光素子または本発明の一態様の発光装置を有するタッチパネルについて、図10〜図14を用いて説明を行う。
本実施の形態においては、本発明の一態様の発光素子を有する表示装置として、反射型の液晶素子と、発光素子と、を有し、透過モードと反射モードの両方の表示を行うことのできる表示装置について、図15〜図17を用いて説明する。なお、このような表示装置は、ER−hybrid display(Emissive OLED and Reflective LC Hybrid display)とも呼ぶことができる。
<発光素子1および比較発光素子2の作製>
本実施例で示す発光素子は、図18に示すように基板900上に第1の電極901が形成され、第1の電極901上に第1のEL層902aが形成され、第1のEL層902a上に電荷発生層904が形成され、電荷発生層904上に第2のEL層902bが形成され、第2のEL層902b上に第2の電極903が形成される。
作製した各発光素子の動作特性について測定した。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。また、結果を図19〜図22に示す。
本参考例では、本発明の一態様である発光素子の発光層に用いることのできる発光物質であって、発光スペクトルのピーク値が600nm以上700nm以下である有機金属錯体、ビス{4,6−ジメチル−2−[5−(4−シアノ−2,6−ジメチルフェニル)−3−(3,5−ジメチルフェニル)−2−ピラジニル−κN]フェニル−κC}(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト−κ2O,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmdppr−dmCP)2(dpm)])(構造式(100))の合成方法について説明する。なお、[Ir(dmdppr−dmCP)2(dpm)]の構造を以下に示す。
まず、3,3’,5,5’−テトラメチルベンジル5.27gとグリシンアミド塩酸塩2.61g、水酸化ナトリウム1.92g、メタノール50mLを、還流管を付けた三口フラスコに入れ、フラスコ内部を窒素置換した。その後、これを80℃で7時間撹拌することで反応させた。ここに12M塩酸2.5mLを加え30分撹拌した後、炭酸水素カリウム2.02gを加え、30分撹拌した。この懸濁液を吸引ろ過した後、得られた固体を水、メタノールで洗浄することにより、目的のピラジン誘導体を得た(乳白色粉末、収率79%)。ステップ1の合成スキームを下記(a−1)に示す。
次に、上記ステップ1で得た5−ヒドロキシ−2,3−(3,5−ジメチルフェニル)ピラジン4.80gとトリエチルアミン4.5mL、脱水ジクロロメタン80mLを三口フラスコに入れ、内部を窒素置換した。このフラスコを−20℃に冷却した後、トリフルオロメタンスルホン酸無水物3.5mLを滴下し、室温で17時間半攪拌した。その後、フラスコを0℃に冷却した後、更にトリフルオロメタンスルホン酸無水物0.7mLを滴下し、室温で22時間攪拌して反応させた。反応溶液に水50mL、1M塩酸5mLを加え、ジクロロメタンを加えて、反応溶液中に含まれる物質をジクロロメタン中に抽出させた。このジクロロメタンに飽和炭酸水素ナトリウム水溶液および飽和食塩水を加えて洗浄し、硫酸マグネシウムを加えて乾燥させた。乾燥後にこの溶液をろ過し、ろ液を濃縮して得られた残渣を、トルエン:ヘキサン=1:1(体積比)を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的のピラジン誘導体を得た(黄色オイル、収率96%)。ステップ2の合成スキームを下記(a−2)に示す。
次に、上記ステップ2で得た5,6−ビス(3,5−ジメチルフェニル)ピラジン−2−イルトリフルオロメタンスルホン酸2.05g、4−シアノ−2,6−ジメチルフェニルボロン酸1.00g、リン酸三カリウム3.81g、トルエン40mL、水4mLを三口フラスコに入れ、内部を窒素置換した。フラスコ内を減圧下で撹拌することで脱気した後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)0.044g、トリス(2,6−ジメトキシフェニル)ホスフィン0.084gを加え、7時間還流した。反応溶液に水を加え、トルエンを加えて、反応溶液中に含まれる物質をトルエン中に抽出させた。このトルエンに飽和食塩水を加えて洗浄し、硫酸マグネシウムを加えて乾燥させた。乾燥後にこの溶液をろ過し、ろ液を濃縮して得られた残渣を、ヘキサン:酢酸エチル=5:1(体積比)を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的のピラジン誘導体Hdmdppr−dmCPを得た(白色粉末、収率90%)。ステップ3の合成スキームを下記(a−3)に示す。
次に、2−エトキシエタノール15mLと水5mL、上記ステップ3で得たHdmdppr−dmCP(略称)1.74g、塩化イリジウム水和物(IrCl3・H2O)(フルヤ金属社製)0.60gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をヘキサンで吸引ろ過、洗浄し、複核錯体[Ir(dmdppr−dmCP)2Cl]2を得た(褐色粉末、収率89%)。また、ステップ4の合成スキームを下記(a−4)に示す。
さらに、2−エトキシエタノール30mL、上記ステップ4で得た複核錯体[Ir(dmdppr−dmCP)2Cl]20.96g、ジピバロイルメタン(略称:Hdpm)0.26g、炭酸ナトリウム0.48gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射した。ここで更に、Hdpm0.13gを加え、反応容器にマイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで反応させた。溶媒を留去し、得られた残渣を、ジクロロメタン:ヘキサン=1:1(体積比)を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。更に、ジクロロメタンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した後、ジクロロメタンとメタノールの混合溶媒にて再結晶することにより、有機金属錯体[Ir(dmdppr−dmCP)2(dpm)]を赤色粉末として得た(収率37%)。得られた赤色粉末0.39gを、トレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製条件は、圧力2.6Pa、アルゴンガスを流量5mL/minで流しながら、300℃で加熱した。昇華精製後、目的物の赤色固体を収率85%で得た。ステップ5の合成スキームを下記(a−5)に示す。
101 第1の電極
102 第2の電極
103a 第1のEL層、103b 第2のEL層
104 電荷発生層
105 発光素子
106 光学素子
107 基板
201 第1の電極
202 第2の電極
203 EL層
203a、203b EL層
204 電荷発生層
211、211a、211b 正孔注入層
212、212a、212b 正孔輸送層
213、213a、213b 発光層
214、214a、214b 電子輸送層
215、215a、215b 電子注入層
301 第1の基板
302 トランジスタ(FET)
303、303R、303G、303B、303W 発光素子
304 EL層
305 第2の基板
306R、306G、306B カラーフィルタ
307 第1の電極
308 第2の電極
309 黒色層(ブラックマトリックス)
310R、310G 導電層
401 第1の基板
402 画素部
403 駆動回路部
404a、404b 駆動回路部
405 シール材
406 第2の基板
407 引き回し配線
408 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
409 FET
410 FET
411 FET(スイッチング用FET)
412 FET(電流制御用FET)
413 第1の電極
414 絶縁物
415 EL層
416 第2の電極
417 発光素子
418 空間
2000 タッチパネル
2000’ タッチパネル
2501 表示パネル
2502R 画素
2502t トランジスタ
2503c 容量素子
2503g 走査線駆動回路
2503t トランジスタ
2509 FPC
2510 基板
2511 配線
2519 端子
2521 絶縁層
2528 絶縁体
2550R 発光素子
2560 封止層
2567BM 遮光層
2567p 反射防止層
2567R 着色層
2570 基板
2590 基板
2591 電極
2592 電極
2593 絶縁層
2594 配線
2595 タッチセンサ
2597 接着層
2598 配線
2599 端子
2601 パルス電圧出力回路
2602 電流検出回路
2603 容量
2611 トランジスタ
2612 トランジスタ
2613 トランジスタ
2621 電極
2622 電極
3000 表示装置
3001 回路(G)
3002 回路(S)
3003 表示部
3004 画素
3005 導電膜
3007 開口部
3010 液晶素子
3011 発光素子
3015 トランジスタ
3016 トランジスタ
3017 トランジスタ
3018 端子部
3019 端子部
3021 基板
3022 基板
3023 発光素子
3024 液晶素子
3025 絶縁層
3028 着色層
3029 接着層
3030 導電層
3031 EL層
3032 導電層
3033 開口部
3034 着色層
3035 遮光層
3036 構造体
3037 導電層
3038 液晶
3039 導電層
3040 配向膜
3041 配向膜
3042 接着層
3043 導電層
3044 FPC
3045 接続層
3046 絶縁層
3047 接続部
3048 接続体
4000 照明装置
4001 基板
4002 発光素子
4003 基板
4004 電極
4005 EL層
4006 電極
4007 電極
4008 電極
4009 補助配線
4010 絶縁層
4011 封止基板
4012 シール材
4013 乾燥剤
4015 拡散板
4100 照明装置
4200 照明装置
4201 基板
4202 発光素子
4204 電極
4205 EL層
4206 電極
4207 電極
4208 電極
4209 補助配線
4210 絶縁層
4211 封止基板
4212 シール材
4213 バリア膜
4214 平坦化膜
4215 拡散板
4300 照明装置
5101 ライト
5102 ホイール
5103 ドア
5104 表示部
5105 ハンドル
5106 シフトレバー
5107 座席シート
5108 インナーリアビューミラー
7100 テレビジョン装置
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
7302 筐体
7304 表示部
7305 時刻を表すアイコン
7306 その他のアイコン
7311 操作ボタン
7312 操作ボタン
7313 接続端子
7321 バンド
7322 留め金
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作用ボタン
7404 外部接続部
7405 スピーカ
7406 マイク
7407 カメラ
7500(1)、7500(2) 筐体
7501(1)、7501(2) 第1面
7502(1)、7502(2) 第2面
8001 シーリングライト
8002 足元灯
8003 シート状照明
8004 照明装置
9310 携帯情報端末
9311 表示部
9312 表示領域
9313 ヒンジ
9315 筐体
Claims (8)
- 反射電極と、半透過・半反射電極と、の間にEL層を有する発光素子であって、
前記EL層は、白色発光を呈し、
前記反射電極と前記EL層との間に透明導電層を有し、
前記透明導電層と前記半透過・半反射電極との光学距離を、前記EL層から得られる赤色発光を相対的に強めるべく形成し、
前記発光素子の前記半透過・半反射電極側には、600nmの光の透過率が40%以下であり、かつ630nmの光の透過率が40%以上であるカラーフィルタを有し、
前記発光素子からは、半値幅が5nm以上120nm以下であり、かつ発光スペクトルのピーク値が620nm以上680nm以下である発光が得られることを特徴とする発光素子。 - 反射電極と、半透過・半反射電極と、の間にEL層を有する発光素子であって、
前記EL層は、白色発光を呈し、
前記反射電極と前記EL層との間に透明導電層を有し、
前記EL層は、発光スペクトルのピーク値が600nm以上700nm以下である発光物質を有し、
前記透明導電層と前記半透過・半反射電極との光学距離を、前記EL層から得られる赤色発光を相対的に強めるべく形成し、
前記発光素子の前記半透過・半反射電極側には、カラーフィルタを有し、
前記カラーフィルタは、600nmの光の透過率が40%以下で、かつ630nmの光の透過率が40%以上であり、
前記発光素子からは、半値幅が5nm以上120nm以下であり、かつ発光スペクトルのピーク値が620nm以上680nm以下である発光が得られることを特徴とする発光素子。 - 反射電極と、半透過・半反射電極と、の間にEL層を有する発光素子であって、
前記EL層は、白色発光を呈し、
前記反射電極と前記EL層との間に透明導電層を有し、
前記EL層は、第1の発光層、電荷発生層、および第2の発光層を有し、
前記透明導電層と前記半透過・半反射電極との光学距離を、前記EL層から得られる赤色発光を相対的に強めるべく1波長以上で形成し、
前記発光素子の前記半透過・半反射電極側には、600nmの光の透過率が40%以下であり、かつ630nmの光の透過率が40%以上であるカラーフィルタを有し、
前記発光素子からは、半値幅が5nm以上120nm以下であり、かつ発光スペクトルのピーク値が620nm以上680nm以下である発光が得られることを特徴とする発光素子。 - 反射電極と、半透過・半反射電極と、の間にEL層を有する発光素子であって、
前記EL層は、白色発光を呈し、
前記反射電極と前記EL層との間に透明導電層を有し、
前記EL層は、第1の発光層、電荷発生層、および第2の発光層を有し、
前記第1の発光層または前記第2の発光層は、発光スペクトルのピーク値が600nm以上700nm以下である発光物質を有し、
前記透明導電層と前記半透過・半反射電極との光学距離を、前記EL層から得られる赤色発光を相対的に強めるべく1波長以上で形成し、
前記発光素子の前記半透過・半反射電極側には、カラーフィルタを有し、
前記カラーフィルタは、600nmの光の透過率が40%以下で、かつ630nmの光の透過率が40%以上であり、
前記発光素子からは、半値幅が5nm以上120nm以下であり、かつ発光スペクトルのピーク値が620nm以上680nm以下である発光が得られることを特徴とする発光素子。 - 請求項1または請求項3において、
前記発光物質は、燐光性有機金属錯体であることを特徴とする発光素子。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか一に記載の発光素子と、
FPCと、
を有することを特徴とする発光装置。 - 請求項6に記載の発光装置と、
操作キー、スピーカ、マイク、または、外部接続部と、
を有する電子機器。 - 請求項6に記載の発光装置と、
筐体と、
を有する照明装置。
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