JP2018010882A - 発光素子の作製方法 - Google Patents
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Abstract
用いた発光装置、照明装置及び電子機器を提供することを課題とする。
【解決手段】陽極と陰極との間に、正孔輸送層と、正孔輸送層の陰極側に接して設けられ
た発光物質を含む層と、を有し、正孔輸送層は、第1の有機化合物と抗還元物質と、を含
み、発光物質を含む層は、第2の有機化合物と、発光物質とを含み、且つ、少なくとも電
子輸送性を有する発光素子を提供する。また、その発光素子を含む発光装置、若しくは、
その発光装置を含む照明装置または電子機器を提供する。
【選択図】図1
Description
子に関する。また、発光素子を有する発光装置、及びその発光装置を用いた照明装置、又
は電子機器に関する。
を利用した発光素子の研究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。この発光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。また、このような発光素子は、薄膜且つ軽量に製造することができる点も大き
な利点である。また、応答速度が速いことも特徴の一つである。
得ることができる。よって、面状の発光を利用した大面積の素子を形成することができる
。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
光源では得難い特徴であるため、照明装置等に応用できる面光源としても利用価値も高い
。
る理由の一つに、発光素子の劣化の問題がある。発光素子は同じ電流量を流していたとし
ても、駆動時間の蓄積に伴い、その輝度が低下していく劣化を起こす。この劣化の度合い
が、実製品として許容されうる程度である発光素子を得ることが、当該発光装置が広く普
及するためには必要不可欠であり、駆動回路、封止、素子構造、材料等多くの側面から研
究がなされている(例えば特許文献1)。
態様は、長寿命な発光素子を用いた照明装置、または電子機器を提供することを課題の一
とする。
けられた発光物質を含む層と、を有し、正孔輸送層は、第1の有機化合物と抗還元物質と
、を含み、発光物質を含む層は、第2の有機化合物と発光物質とを含み、且つ、少なくと
も電子輸送性を有する発光素子である。
好ましい。
して設けられた発光物質を含む層と、を有し、発光物質を含む層は、陽極側に位置する第
1の発光層と、第1の発光層の陰極側に接する第2の発光層と、を有し、正孔輸送層は、
第1の有機化合物と抗還元物質とを含み、第1の発光層は、ホスト材料として第2の有機
化合物を、ゲスト材料として発光物質を含み、第2の発光層は、ホスト材料として第3の
有機化合物を、ゲスト材料として発光物質を含み、発光物質を含む層は、少なくとも電子
輸送性を有し、第2の発光層において、発光物質はホールトラップ性を有する発光素子で
ある。
含む発光物質の濃度よりも高いのが好ましい。
の有機化合物中に含まれる金属酸化物の濃度を67wt%以上100wt%未満とするの
がより好ましく、該濃度を80wt%以上100wt%未満とすることがさらに好ましい
。
の発光装置を含む照明装置または電子機器である。
発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルムもしくはTAB(Tape Auto
mated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Pa
ckage)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。
送性を有し、且つ、電子の輸送性が正孔の輸送性より高い有機化合物を指し、「正孔輸送
性を有する有機化合物」とは少なくとも正孔の輸送性を有し、且つ、正孔の輸送性が電子
の輸送性より高い有機化合物を指すものとする。
る。
の異なる態様で実施することが可能であり、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、以下の実施の形態および実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお
、本明細書中において量関係について述べる際、特に断りがない場合は質量換算したもの
とする。また、本明細書中における陽極とは、発光物質を含む層に正孔を注入する電極の
ことを示し、陰極とは、発光物質を含む層に電子を注入する電極のことを示す。
本実施の形態の発光素子100の概念図を図1(A)に示す。本実施の形態の発光素子1
00は陽極102と陰極108との間に、複数の層からなるEL層103を有している。
EL層103は、正孔輸送層104と、正孔輸送層104の陰極側に接して設けられた発
光物質を含む層106と、を少なくとも有している。
を含む層106は、第2の有機化合物と発光物質とを含む層である。
おいて、202は、陽極102のフェルミ準位、204は正孔輸送層104に含まれる第
1の有機化合物のHOMO(最高被占有軌道:Highest Occupied Mo
lecular Orbital)準位、206は第1の有機化合物のLUMO(最低空
分子軌道:Lowest Unoccupied Molecular Orbital
)準位、208は、正孔輸送層104に含まれる抗還元物質のHOMO(又はドナー)準
位、210は、抗還元物質のLUMO(又はアクセプター)準位、212は、発光物質を
含む層106のHOMO準位、214は、発光物質を含む層106のLUMO準位、21
6は、陰極108のフェルミ準位をそれぞれ示す。
物質を含む層106に注入される。一方、陰極108から注入された電子は、発光物質を
含む層106へと注入され、発光物質を含む層106において正孔と再結合し、発光する
。
が電子輸送性を有する場合には、発光物質を含む層106内を移動して正孔輸送層104
に達してしまうことがある。正孔輸送層104に抗還元物質を含まない従来の素子構成の
場合、電子が正孔輸送層104に達してしまうと、正孔輸送層104に含まれる有機化合
物を還元し、正孔輸送層の劣化を引き起こす。すなわち、発光物質を含む層から再結合す
ることなく正孔輸送層側へ通り抜けた電子は、発光素子100の劣化を招き、信頼性を損
ねる原因となる。
正孔輸送層104中に、第1の有機化合物のLUMO準位206よりも低いLUMO(又
はアクセプター)準位210を有する、すなわち、第1の有機化合物よりも電子を受け取
りやすい抗還元物質が含まれる。このため、発光物質を含む層106を通り抜けて電子が
正孔輸送層104へ到達したとしても、抗還元物質が電子を受け取り、正孔輸送層104
を通る正孔と抗還元物質のLUMO準位210にある電子が、励起状態を経ることなく再
結合し、熱失活することが可能である。これによって、第1の有機化合物が還元されるの
を阻害することができるため、正孔輸送層104の劣化を抑制することができる。従って
、信頼性の高く、長寿命な発光素子100を得ることができる。
抜けによる正孔輸送層104の劣化を抗還元物質によって抑制することができるため、発
光物質を含む層106は電子輸送性を有することが好ましい。また、発光物質を含む層1
06をバイポーラ性とすることで、発光物質を含む層106と正孔輸送層104との界面
に発光領域が偏りにくくなり、発光効率の低下が少ない良好な特性を有する発光素子を作
製することができるため、より好ましい。
る。なお、ここで説明する素子構成や作製方法はあくまで例示であり、本実施の形態の趣
旨を損なわない範囲においてその他公知の構成、材料、作製方法を適用することができる
。
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
いることが好ましい。具体的には、インジウム錫酸化物(以下、ITOと示す)、または
珪素もしくは酸化珪素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛(ZnO)を含む酸化イ
ンジウム、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、酸化亜鉛(ZnO)を含む酸化インジ
ウムは、酸化インジウムに対し1〜20wt%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。その他、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(C
o)、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
)等を用いることも可能である。
孔輸送層104の陰極側に接して設けられた発光物質を含む層106を含んで形成されて
いればよく、これら以外の層をさらに含む積層構造であっても良い。EL層103には、
低分子系材料および高分子系材料のいずれを用いることもできる。なお、EL層103を
構成する材料には、有機化合物材料のみから成るものだけでなく、無機化合物を一部に含
む構成も含めるものとする。また、正孔輸送層104及び発光物質を含む層106以外に
は、正孔注入層、正孔阻止層(正孔ブロッキング層)、電子輸送層、電子注入層等、各々
の機能を有する機能層が挙げられる。EL層103には、それぞれの層の有する機能を2
つ以上同時に有する層が形成されていても良い。もちろん、上記した機能層以外の層が設
けられていても良い。本実施の形態ではEL層103として、図2(A)のように基板1
01上に、陽極102側から順に正孔輸送層104、発光物質を含む層106、電子輸送
層110、電子注入層112の積層構造を有する発光素子を例に説明を行うこととする。
る。正孔輸送層104に用いる正孔輸送性の高い物質としては、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、種々の化合物を用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質としては
、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
、第1の有機化合物として用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
ェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPBまたはα―NPD)、N,N’−ビス(4−メ
チルフェニル)−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)、4,4’−ビス(N−{4−[N’−(3−メチルフェニ
ル)−N’−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:D
NTPD)、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。
−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)、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。
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)、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、テトラセン等が挙げられる。なお、1×10−6cm2/
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。
ていてもよい。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。正孔輸送層としては1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物質を用
いることが好ましいが、電子より正孔の輸送性の高い物質であれば正孔輸送層として用い
ることができる。また、正孔輸送層は単層構造のものだけではなく、上述した条件に当て
はまる物質から成る層を二層以上組み合わせた積層構造の層であってもよい。正孔輸送層
は真空蒸着法等を用いて形成することができる。
合物よりも、電子受容性の高い物質を用いることができる。例えば、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、酸化レニウム等はアクセプタ準位が低く、特に電子受容性が高いため好まし
い材料である。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である。
物を用いる場合、当該抗還元物質として用いる有機化合物は、第1の有機化合物よりも電
子受容性が高い物質とする必要がある。従って、抗還元物質として用いる有機化合物は、
そのLUMO準位が第1の有機化合物よりも深い(絶対値が大きい)物質を選択して使用
する。また、正孔輸送層104において正孔の輸送を妨げないよう、抗還元物質として用
いる有機化合物は、そのHOMO準位が第1の有機化合物とほぼ同等、または深い物質を
選択する。ただし、発光物質を含む層106に含まれる発光物質のエネルギーギャップ(
又は三重項エネルギー)より抗還元物質として用いる有機化合物のエネルギーギャップが
小さいと、発光物質から抗還元物質として用いる有機化合物にエネルギーが移動してしま
い、発光効率の低下や、色純度の悪化が引き起こされる場合があるため、抗還元物質とし
て用いる有機化合物は発光物質のエネルギーギャップ(又は三重項エネルギー)より大き
いエネルギーギャップを有する物質を選択することが好ましい。
子形状が変わらないために発光素子の寿命改善効果をより実現することができるため、抗
還元物質としては金属酸化物を用いるのが好ましい。また、抗還元物質として金属酸化物
を用いることで、正孔輸送材料としての第1の有機化合物にワイドギャップを有する材料
を用いることが可能となる。さらに、抗還元物質として金属酸化物を用いた場合、第1の
有機化合物中に含まれる金属酸化物の濃度を67wt%以上100wt%未満、好ましく
は80wt%以上100wt%未満とすることで、発光物質を含む層106を湿式法によ
り形成することができ、発光物質を含む層106を低コストで作製することができる。
である。従って、これらの金属酸化物を正孔輸送層104に含ませることで、正孔輸送層
104を陽極102に接して形成した場合も、正孔の注入障壁が低減し、発光物質を含む
層106へ効率よく正孔を注入することができる。
を設けてもよい。正孔注入性の高い物質としては、例えば、酸化バナジウムや酸化モリブ
デン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウムなどの金属酸化物等が挙げられる。あるいは、
有機化合物であればポルフィリン系の化合物が有効であり、フタロシアニン(略称:H2
Pc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)等を用いることができる。また、正孔輸送
層104としては、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用いるこ
ともできる。例えば、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:Poly−TPD)などの高分子化合物
が挙げられる。また、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)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PA
ni/PSS)等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
有機化合物と、発光物質とを含む。本実施の形態においては、発光物質を含む層106が
単層構造の場合を例に説明する。ただし、発光物質を含む層106は、単層構造のものだ
けではなく、二層以上組み合わせた積層構造の層であってもよい。
ことができる。例えば、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:2YGAB
PhA)、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,5
H−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:BisD
CM)、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。
[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(II
I)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(CF3pp
y)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:FIracac)、トリス
(2−フェニルピリジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy)3)、ビス(
2−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
py)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))、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−N,C2’}イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:I
r(p−PF−ph)2(acac))、ビス(2−フェニルベンゾチアゾラト−N,C
2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bt)2(acac)
)、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(piq)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(Fd
pq)2(acac))、(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)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(I
I)(略称:PtOEP)、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)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(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)3(Phen))などが挙げられる。
いるのが好ましい。ホスト材料としては、電子輸送性を有する有機化合物、好ましくは、
電子輸送性と正孔輸送性の両方(すなわちバイポーラ性)を有する有機化合物を用いる。
ウム(III)(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウ
ム(III)(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(II)(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(III)(略称:BAlq)、ビス(8−キノリ
ノラト)亜鉛(II)(略称:Znq)、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)、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)
、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)、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
)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、
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]−9
H−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)等を用
いることができる。
を用いるのが好ましい。本明細書において、バイポーラ性を有する有機化合物とは、電子
または正孔のいずれのキャリアの輸送も可能であり、且つ、これらのキャリアの輸送によ
っても化学変化しにくい物質をいう。バイポーラ性の有機化合物として、例えば、2,3
−ビス(4−ジフェニルアミノフェニル)キノキサリン(略称:TPAQn)、2,3−
ビス{4−[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]フェニル}−ジベンゾ[f,
h]キノキサリン(略称:NPADiBzQn)や4,4’−ビス(9−カルバゾリル)
ビフェニル(略称:CBP)等が挙げられる。あるいは、2−tert−ブチル−9,1
0−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、9,10−ジ(2−ナ
フチル)アントラセン(DNA)、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)、3,6−ジフェニル−9−[4−(1
0−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:DPCzPA
)、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、
9,9’−ビアントリル(略称:BANT)、9−[4−(9―フェニルカルバゾール−
3−イル)]フェニル−10−フェニルアントラセン(略称:PCzPA)、9−〔4−
(3−フェニル−9H−カルバゾール−9−イル)フェニル〕−10−フェニルアントラ
セン(略称:CzPAP)、9,10−ビス[4−(9−フェニルカルバゾール−3−イ
ル)]フェニル−2−t―ブチルアントラセン(略称:PCzBPA)、3−(9,9−
ジメチルフルオレン−2−イル)−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:CzPAFL)、9−{4−〔3−(1−ナフチル
)−9H−カルバゾール−9−イル〕フェニル}−10−フェニルアントラセン(略称:
CzPAαN)、9−〔3−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル〕−9H−カ
ルバゾール(略称:mCzPA)などのアントラセン誘導体や、9,9’−(スチルベン
−3,3’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS)、9,9’−(スチルベン−
4,4’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS2)、3,3’,3’’−(ベン
ゼン−1,3,5−トリイル)トリピレン(略称:TPB3)等の多環縮合環誘導体を用
いることができる。発光物質を含む層106のホスト材料として、バイポーラ性を有する
有機化合物を用いた場合、酸化反応および還元反応を繰り返しても安定な化合物で形成さ
れているため、電子と正孔の再結合による発光を繰り返しても発光物質を含む層106が
劣化しにくい。よって、より長寿命の発光素子を得ることができる。
を含んでいてもよい。
た場合、第1の有機化合物中に含まれる金属酸化物の濃度を67wt%以上、好ましくは
80wt%以上とすることで、正孔輸送層104は耐溶剤性が強くなり、発光物質を含む
層106を湿式法を用いても形成することができる。なお、正孔輸送層104を金属酸化
物の単膜とすると、正孔輸送層104の膜厚を厚くするのが困難となるため、第1の有機
化合物中に含まれる金属酸化物は100wt%未満とするのが好ましい。
て行う。また、当該組成物には、他に別の有機材料が含まれていてもよい。また、成膜し
た膜の性質を向上させるためのバインダーがさらに含まれていてもよい。バインダーとし
ては、電気的に不活性な高分子化合物を用いることが好ましい。具体的には、ポリメチル
メタクリレート(略称:PMMA)や、ポリイミドなどを用いることができる。
キャスト法、ディップ法、液滴吐出(噴出)法(インクジェット法)、ディスペンサ法、
各種印刷法(スクリーン(孔版)印刷、オフセット(平版)印刷、凸版印刷やグラビア(
凹版)印刷など所望なパターンで形成される方法)などを用いることができる。なお、液
状の組成物を用いて成膜が可能な方法であれば上記に限定されない。なお、本明細書にお
いて湿式法により形成される膜は、その形成条件によっては非常に薄膜である場合があり
、一部非連続的な島状構造であるなど、膜として形態を保っていないものも含むものとす
る。
め、真空装置などにかかる設備を軽減することができる。さらに、真空装置を用いずとも
良いことから、真空チャンバーの大きさに処理基板の大きさが制限されず、基板の大型化
にも対応できる。また、プロセス温度の側面から見ると、組成物中の溶媒を除去する程度
の温度の加熱処理が必要なだけであるので、高い加熱処理では分解や変質、変形が生じて
しまう基板、材料も用いることができる。
また、被形成領域に対する被覆性もよい。
写、または描写できる印刷法などは、選択的に薄膜を形成することができるので、材料の
ロスを防ぎ有効利用することができるため、生産コストを低減することができる。さらに
、フォトリソグラフィ工程による薄膜の形状加工が不要となるため、工程が簡略化し、生
産性が向上するという効果もある。
例えば、Alq(略称)、Almq3(略称)、BeBq2(略称)、BAlq(略称)
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、Zn(BOX)2(略称)、Zn(BTZ)2(略称)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、PBD(略称)や、OXD−7(略称)、CO11(略称)、TAZ(略
称))、BPhen(略称)、BCP(略称)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、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を用いても
よい。
送層に用いることができる。
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
輸送性を有する物質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もで
きる。この様な構造とすることにより、陰極108からの電子注入効率をより高めること
ができる。
バリエーションを提供することができる。例えば、陽極102を光透過性とすることで、
陽極102側から光を射出する構成となり、また、陽極102を遮光性(特に反射性)と
し、陰極108を光透過性とすることで、陰極108の側から光を射出する構成となる。
さらに、陽極102、陰極108の両方を光透過性とすることで、陽極側、陰極側の両方
に光を射出する構成も可能となる。
ス、またはプラスチック、金属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。なお、発光素子からの発光を基板
を通して外部へ取り出す場合には、基板は透光性を有する基板であることが好ましい。
08、EL層103、陽極102とが順に積層された構成としてもよい。この場合のEL
層は、例えば陰極108上に電子注入層112、電子輸送層110、発光物質を含む層1
06、正孔輸送層104が順次積層された構造となる。
ことができる。
とができる。
機化合物中に含まれる金属酸化物の濃度を67wt%以上100wt%未満、好ましくは
80wt%以上100wt%未満とすることで、発光物質を含む層106を湿式法により
形成することができる。溶媒に溶解した組成物を用いて湿式法により作製した薄膜は、膜
に欠陥等のない良好な膜質とすることができるため、そのような薄膜を用いて信頼性の高
い発光素子(デバイス)を作製することができる。また、湿式法を用いて薄膜及び発光素
子を作製することにより、材料の利用効率がよく、大型の真空装置などの高価な設備を軽
減することができるため、低コスト化、高生産化を達成することができる。従って、本実
施の形態を用いることにより、高信頼性の発光装置、照明装置及び電子機器を低コストで
生産性よく得ることができる。
本実施の形態では、実施の形態1で説明した基本構成に含まれる発光素子の一例について
、図3(A)(B)を用いて説明する。具体的には、実施の形態1で示した発光素子のう
ち、発光物質を含む層106を、第1の発光層106aと第2の発光層106bの積層と
した場合について説明する。
2、陰極108)間にEL層103が挟まれており、EL層103は、正孔輸送層104
と、正孔輸送層104の陰極側に接して設けられた発光物質を含む層106と、を少なく
とも有している。また、発光物質を含む層106は、第1の発光層106aと、第1の発
光層106aの陰極側に接する第2の発光層106bを有する。
第1の有機化合物と抗還元物質とを有する。また、陽極102、陰極108、及び正孔輸
送層104には、実施の形態1で示したものと同様の材料を用いることができる。
としての第2の有機化合物が含まれる。また、第2の発光層106bには、発光中心とな
る発光物質と、発光物質を分散するホスト材料としての第3の有機化合物が含まれる。発
光物質を含む層106は少なくとも電子輸送性を有するように、第2の有機化合物及び第
3の有機化合物としては、それぞれ電子輸送性を有する有機化合物を用いるのが好ましい
。第1の発光層106aと第2の発光層106bには、同じ発光物質を用いるものとする
。また、第2の発光層106bにおいて、発光物質はホールトラップ性を有する。
となっている。なお、第1の発光層または第2の発光層における発光物質の割合は0.1
wt%以上50wt%未満とすることが好ましい。
おいて、202は、陽極102のフェルミ準位、204は正孔輸送層104に含まれる第
1の有機化合物のHOMO準位、206は第1の有機化合物のLUMO準位、208は、
正孔輸送層104に含まれる抗還元物質のHOMO(又はドナー)準位、210は、抗還
元物質のLUMO(又はアクセプター)準位、218は、第1の発光層106aに含まれ
る発光物質のHOMO準位、220は、第1の発光層106aに含まれる第2の有機化合
物のHOMO準位、224は、第2の発光層106bに含まれる第3の有機化合物のHO
MO準位、222は第2の発光層106bに含まれる発光物質のHOMO準位、216は
、陰極108のフェルミ準位をそれぞれ示す。
される。一方、陽極102から注入された正孔は、正孔輸送層104を通り、第1の発光
層106aに注入され、発光物質のHOMO準位218を通って第2の発光層106bへ
注入される。第2の発光層106bへ注入された正孔はホールトラップ性を有する発光物
質により移動が遅くなり、第1の発光層106aと第2の発光層106bの界面近傍にお
いて電子と再結合し、発光する。
発光層106bには同じ発光物質を用いるため、それぞれのHOMO準位218とHOM
O準位222が同じとなり、第1の発光物質と第2の発光物質との間で、キャリアである
正孔の輸送を容易に行うことができる。
準位218と同じ程度か、又は発光物質のHOMO準位218よりも深いHOMO準位2
20を有する材料を用いることができる。第2の発光層106bのホスト材料としての第
3の有機化合物には、発光物質のHOMO準位222よりも深いHOMO準位224を有
する材料を用いる。これによって、第2の発光層106bにおいて正孔が発光物質によっ
てトラップされるため、第2の発光層106bから陰極側への正孔の突き抜けを防止する
ことができる。なお、具体的には、第3の有機化合物のHOMO準位224と、発光物質
のHOMO準位222との絶対値の差が、少なくとも0.2eVよりも大きい必要があり
、0.3eVより大きいのが好ましい。
ト材料を添加した発光層における、正孔輸送性とゲスト材料の添加濃度の関係の概念図を
示す。図4に示すように、高濃度でゲスト材料を添加した場合は、ゲスト材料のHOMO
準位が正孔を輸送するパスとなるため、発光層内で正孔が輸送される。
トラップ性を有する。また、第2の発光層106bへとすみやかに正孔を輸送できるよう
、第1の発光層が含む発光物質は、第2の発光層が含む発光物質よりも高濃度で含まれて
いるのが好ましい。なお、ホールトラップ性を有する濃度は、物質によって異なるが、第
2の発光層106bに含まれる発光物質の濃度は、概ね5wt%以上10wt%以下とす
るのが好ましい。また、第1の発光層106aに含まれる発光物質の濃度は、発光物質が
正孔のパスを作り、ホールトラップ性が弱くなる濃度、すなわち概ね10wt%よりも高
濃度とするのが好ましい。
方法としては、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定から算出する方法がある。また
は、薄膜状態におけるイオン化ポテンシャルを光電子分光装置により測定し、HOMO準
位を算出することができる。また、その結果と、薄膜状態における吸収スペクトルから求
めることができるエネルギーギャップとからLUMO準位を算出することができる。
発光物質を含む層106に接した正孔輸送層104中に、第1の有機化合物のLUMO準
位206よりも低いLUMO(又はアクセプター)準位210を有する、すなわち、第1
の有機化合物よりも電子を受け取りやすい抗還元物質が含まれる。このため、発光物質を
含む層106を通り抜けて電子が正孔輸送層104へ到達したとしても、抗還元物質が電
子を受け取り、正孔輸送層104を通る正孔と抗還元物質のLUMO準位210にある電
子が、励起状態を経ることなく再結合し、熱失活することが可能である。これによって、
第1の有機化合物が還元されるのを阻害することができるため、正孔輸送層104の劣化
を抑制することができる。従って、信頼性の高く、長寿命な発光素子100を得ることが
できる。
で含有することで、発光物質のHOMO準位を通った正孔が第2の発光層106bへと輸
送され、また、第2の発光層106bにおいてホールトラップ性を有する発光物質によっ
てトラップされる。これによって、第1の発光層106aと第2の発光層106bの界面
近傍、すなわち、発光物質を含む層106の内部に発光領域を制御することができるため
、発光効率の低下が少ない良好な特性を有する発光素子を作製することができる。
できる第2又は第3の有機化合物としては、実施の形態1で示した発光物質を含む層10
6のホスト材料として用いる電子輸送性を有する有機化合物、又はバイポーラ性を有する
有機化合物を適宜選択して用いることができる。また、発光物質としては、実施の形態1
で示した発光物質を適宜選択して用いることができる。ただし、第2の発光層106bに
おいて、発光物質がホールトラップ性を有するように、第3の有機化合物には、発光物質
のHOMO準位よりも、好ましくは0.3eV以上深いHOMO準位を有する材料を用い
る。
表される縮合多環芳香族化合物などの縮合多環系の材料がある。これらの材料は、バンド
ギャップが広いことから、発光物質から励起エネルギーの移動が起こりにくく、発光効率
の低下や色純度の悪化を招きにくい。また、発光物質を高濃度で添加した場合にも、濃度
消光が起こりにくいため、好ましい。また、置換基によっては電子輸送性にも正孔輸送性
にもなり、様々な構成の発光素子に適用が可能である。しかし、縮合多環系の材料は正孔
輸送性の高い材料であっても、ある程度電子を輸送する能力も保持しており、条件によっ
ては電子の突き抜けによる劣化の影響が大きくなってしまうことがある。このような場合
に、本実施の形態の発光素子である発光素子120の構成を用いると、正孔輸送層104
に含まれる抗還元物質が正孔輸送層104まで突き抜けた電子と再結合することで、有効
に劣化を抑制することができる。なお、ホスト材料として用いる縮合多環系の材料として
は、アントラセン、フェナントレン、ピレン、ナフタセン、クリセン、トリフェニレン、
ペリレン、ジベンゾクリセン等の3環以上6環以下の縮合多環芳香族化合物が特に有用で
ある。
光素子とすることができる。ここでは、発光物質を含む層106を、第1の発光層106
aと第2の発光層106bの2層の積層とした場合について説明したが、発光物質を含む
層106において3層以上の発光層を積層とした発光素子としてもよい。なお、発光物質
を含む層106を3層以上の発光層の積層とする場合、各発光層に含まれる発光物質の濃
度は、陽極102側から陰極108側に向けて、順に高濃度から低濃度になるように調整
されていることが好ましい。
機化合物中に含まれる金属酸化物の濃度を67wt%以上100wt%未満、好ましくは
80wt%以上100wt%未満とすることで、発光物質を含む層106を湿式法により
形成することができる。溶媒に溶解した組成物を用いて湿式法により作製した薄膜は、膜
に欠陥等のない良好な膜質とすることができるため、そのような薄膜を用いて信頼性の高
い発光素子(デバイス)を作製することができる。また、湿式法を用いて薄膜及び発光素
子を作製することにより、材料の利用効率がよく、大型の真空装置などの高価な設備を軽
減することができるため、低コスト化、高生産化を達成することができる。従って、本実
施の形態を用いることにより、高信頼性の発光装置および電子機器も低コストで生産性よ
く得ることができる。
本実施の形態は、複数のEL層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5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EL層を有する積層型発光素子である。各EL層の構成としては、実施の形
態1又は2で示した構成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又は
2で示した発光素子は、1つのEL層を有する発光素子であり、本実施の形態では、複数
のEL層を有する発光素子について説明する。
11と第2のEL層512が積層されている。第1の電極521と第2の電極522は一
方が陽極として機能し、他方が陰極として機能する。第1の電極521及び第2の電極5
22の材料は、実施の形態1で示した陽極または陰極の材料と同様なものを適用すること
ができる。また、第1のEL層511と第2のEL層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又は2と同様なものを適用することができ
る。
方の側のEL層に電子を注入し、他方の側のEL層に正孔を注入する層であり、単層でも
複数の層を積層した構成であってもよい。複数の層を積層した構成としては、正孔を注入
する層と電子を注入する層とを積層する構成であることが好ましい。
ニウム等の半導体や絶縁体を用いることができる。あるいは、正孔輸送性の高い物質に、
アクセプター物質が添加された構成であってもよい。正孔輸送性の高い物質とアクセプタ
ー性物質を含む層は、アクセプター物質として、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)や、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。正孔輸送性の高い物質として
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、ポリマーなど、種々の化合物を用いることができる。なお、正孔輸
送性の高い物質としては、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。正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む複合材料は、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。
半導体を用いることができる。あるいは、電子輸送性の高い物質に、ドナー性物質が添加
された構成であってもよい。ドナー性物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金
属または希土類金属または元素周期表における第13族に属する金属およびその酸化物、
炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、マグ
ネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、イッテルビウム(Yb)、インジウム(In)
、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセ
ンのような有機化合物をドナー性物質として用いてもよい。電子輸送性の高い物質として
は、実施の形態1で示した材料を用いることができる。なお、電子輸送性の高い物質とし
ては、電子移動度が10−6cm2/Vs以上であるものを適用することが好ましい。但
し、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。電
子輸送性の高い物質とドナー性物質とを有する複合材料は、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。
透明導電膜とを組み合わせて形成しても良い。なお、光取り出し効率の点から、電荷発生
層は透光性の高い層とすることが好ましい。
は、第1の電極521と第2の電極522に電圧を印加したときに、一方の側のEL層に
電子を注入し、他方の側のEL層に正孔を注入するものであれば良い。例えば、第1の電
極の電位の方が第2の電極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EL層511に電子を注入し、第2のEL層512に正孔を注入するも
のであればいかなる構成でもよい。
のEL層を積層した発光素子についても、適用することが可能である。例えば図5(B)
に示すように一対の電極間にEL層500が、例えばn(nは2以上の自然数)層積層さ
れた構造とすることができる。この場合には、m(mは自然数、1≦m≦n−1)番目の
EL層と、(m+1)番目のEL層との間には、電荷発生層513が挟まれた構造を有す
る。
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の発光が可能である。電流密
度を低く保てるため、長寿命素子を実現できる。
の色の発光を得ることができる。例えば、2つのEL層を有する発光素子において、第1
のEL層の発光色と第2のEL層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素
子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合する
と無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にあ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。また、3つのEL層を有する発光
素子の場合でも同様であり、例えば、第1のEL層の発光色が赤色であり、第2のEL層
の発光色が緑色であり、第3のEL層の発光色が青色である場合、発光素子全体としては
、白色発光を得ることができる。
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した発光素子を用いて作製される発光装置の一
例として、パッシブマトリクス型の発光装置およびアクティブマトリクス型の発光装置に
ついて説明する。
)に並列された複数の陽極と、ストライプ状に並列された複数の陰極とが互いに直交する
ように設けられており、その交差部に発光層が挟まれた構造となっている。従って、選択
された(電圧が印加された)陽極と選択された陰極との交点にあたる画素が点灯すること
になる。
)乃至図6(C)中の鎖線A−A’で切断した断面図が図6(D)である。
でなければ特に形成しなくともよい。絶縁層602上には、ストライプ状に複数の第1の
電極603が等間隔で配置されている(図6(A))。なお、第1の電極603は、実施
の形態1及び実施の形態2の陽極102に相当する。
、開口部を有する隔壁604は絶縁材料(感光性または非感光性の有機材料(ポリイミド
、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン)、ま
たはSOG膜(例えば、アルキル基を含むSiOx膜))で構成されている。なお、各画
素に対応する開口部605が発光領域となる(図6(B))。
パ状の隔壁606が設けられる(図6(C))。逆テーパ状の隔壁606はフォトリソグ
ラフィ法に従い、未露光部分がパターンとして残るポジ型感光性樹脂を用い、パターンの
下部がより多くエッチングされるように露光量または現像時間を調節することによって形
成する。
EL層607および第2の電極608を順次形成する。なお、本実施の形態で示すEL層
607は、実施の形態1及び2において示したEL層103に相当し、少なくとも正孔輸
送層及び正孔輸送層に接する発光物質を含む層を有する。また、第2の電極608は、実
施の形態1及び2の陰極108に相当する。開口部を有する隔壁604及び逆テーパ状の
隔壁606を合わせた高さは、EL層607及び第2の電極608の膜厚より大きくなる
ように設定されているため、図6(D)に示すように複数の領域に分離されたEL層60
7と、第2の電極608とが形成される。なお、複数に分離された領域は、それぞれ電気
的に独立している。
プ状の電極である。なお、逆テーパ状の隔壁606上にもEL層607及び第2の電極6
08を形成する導電層の一部が形成されるが、EL層607、及び第2の電極608とは
分断されている。
着剤で貼り合わせて封止し、発光素子が密閉された空間に配置されるようにしても良い。
これにより、発光素子の劣化を防止することができる。なお、密閉された空間には、充填
材や、乾燥した不活性ガスを充填しても良い。さらに、水分などによる発光素子の劣化を
防ぐために基板と封止材との間に乾燥材などを封入してもよい。乾燥剤によって微量な水
分が除去され、十分乾燥される。なお、乾燥剤としては、酸化カルシウムや酸化バリウム
などのようなアルカリ土類金属の酸化物のような化学吸着によって水分を吸収する物質を
用いることが可能である。その他の乾燥剤として、ゼオライトやシリカゲル等の物理吸着
によって水分を吸着する物質を用いてもよい。
レキシブルプリントサーキット)などを実装した場合の上面図を図7に示す。
うに交差している。
第2の電極608が、図7のデータ線708に相当し、逆テーパ状の隔壁606が隔壁7
06に相当する。データ線708と走査線703の間には、図6のEL層607が挟まれ
ており、領域705で示される交差部が画素1つ分となる。
力端子710を介してFPC711bに接続される。また、データ線708は入力端子7
12を介してFPC711aに接続される。
λ/4板、λ/2板)、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、
偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡
散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
ICチップを実装させてもよい。
号を伝送する駆動回路が形成されたデータ線側IC、走査線側ICをCOG方式によりそ
れぞれ実装する。COG方式以外の実装技術としてTCPやワイヤボンディング方式を用
いて実装してもよい。TCPはTABテープにICを実装したものであり、TABテープ
を素子形成基板上の配線に接続してICを実装する。データ線側IC、および走査線側I
Cは、シリコン基板を用いたものであってもよいし、ガラス基板、石英基板もしくはプラ
スチック基板上にTFTで駆動回路を形成したものであってもよい。
図8(A)は発光装置を示す上面図であり、図8(B)は図8(A)を鎖線A−A’で切
断した断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、素子基
板801上に設けられた画素部802と、駆動回路部(ソース側駆動回路)803と、駆
動回路部(ゲート側駆動回路)804と、を有する。画素部802、駆動回路部803、
及び駆動回路部804は、シール材805によって、素子基板801と封止基板806と
の間に封止されている。
号(例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等)や電位を
伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線807が設けられる。ここでは、外
部入力端子としてFPC808を設ける例を示している。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P
WB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、ソース側駆動回路である駆動回路部803と
、画素部802が示されている。
せたCMOS回路が形成される例を示している。なお、駆動回路部は、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ー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上
ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。
御用TFT812の配線(ソース電極又はドレイン電極)に電気的に接続された陽極81
3とを含む複数の画素により形成される。なお、陽極813の端部を覆って絶縁物814
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を用いることにより形成する
。
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のが好ましい。例えば、絶縁物
814の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物814の上端部に
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
814として、感光性の光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、有機化合物に限
らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸窒化シリコン等、の両者を使用することがで
きる。
3をITO膜とし、陽極813と接続する電流制御用TFT812の配線として窒化チタ
ン膜とアルミニウムを主成分とする膜との積層膜、或いは窒化チタン膜、アルミニウムを
主成分とする膜、窒化チタン膜との積層膜を適用すると、配線としての抵抗も低く、IT
O膜との良好なオーミックコンタクトがとれる。なお、ここでは図示しないが、陰極81
6は外部入力端子であるFPC808に電気的に接続されている。
が、発光素子の詳しい構造及び材料については実施の形態1乃至3において説明したため
、繰り返しとなる説明を省略する。なお、図8における陽極813、EL層815、及び
陰極816はそれぞれ実施の形態1または2における陽極102、EL層103、陰極1
08に相当する。
02において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。画素部80
2には、3種類(R、G、B)の発光が得られる発光素子をそれぞれ選択的に形成し、フ
ルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。また、カラーフィルタと組み合わ
せることによってフルカラー表示可能な発光装置としてもよい。
子基板801、封止基板806、およびシール材805で囲まれた空間818に発光素子
817が備えられた構造になっている。なお、空間818には、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805で充填される構成も含むものとする。
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806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。
ことができることとする。
本実施の形態では、上記実施の形態で示した発光装置を用いて完成させた様々な電子機
器および照明器具について、図9を用いて説明する。
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、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。これらの電子機器および照明器具の具体例を図9に示す。
0は、筐体9101に表示部9103が組み込まれている。表示部9103により、映像
を表示することが可能であり、上記実施の形態で示した発光装置を表示部9103に用い
ることができる。また、ここでは、スタンド9105により筐体9101を支持した構成
を示している。
コン操作機9110により行うことができる。リモコン操作機9110が備える操作キー
9109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9103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9110に、当該リモコン操作機
9110から出力する情報を表示する表示部9107を設ける構成としてもよい。
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。
テレビジョン装置の表示部9103に用いることで、長寿命なテレビジョン装置を提供す
ることができる。また、色度が良好な発光装置であるため、テレビジョン装置の表示部9
103に用いることで、画質の向上した画像を表示することが可能となる。
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。
なお、コンピュータは、上記実施の形態を適用して形成される発光装置をその表示部92
03に用いることにより作製される。
コンピュータの表示部9203に用いることで、長寿命なコンピュータを提供することが
できる。また、色度が良好な発光装置であるため、コンピュータの表示部9203に用い
ることで、画質の向上した画像を表示することが可能となる。
ており、連結部9303により、開閉可能に連結されている。筐体9301には表示部9
304が組み込まれ、筐体9302には表示部9305が組み込まれている。また、図9
(C)に示す携帯型遊技機は、その他に、操作キー9309、接続端子9310、センサ
9311(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9312等の入力
手段を備えている。また、スピーカ部9306、記録媒体挿入部9307、LEDランプ
9308等を備えていてもよい。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9304および表示部9305の両方、または一方に上記実施の形
態を適用して形成される発光装置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。
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9(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。
型遊技機の表示部(9304、9305)に用いることで、長寿命な携帯型遊技機を提供
することができる。また、色度が良好な発光装置であるため、携帯型遊技機の表示部(9
304、9305)に用いることで、画質の向上した画像を表示することが可能となる。
支柱9404、台9405、電源スイッチ9406を含む。なお、卓上照明器具は、上記
実施の形態を適用して形成される発光装置を照明部9401に用いることにより作製され
る。なお、照明器具には天井固定型の照明器具または壁掛け型の照明器具なども含まれる
。
照明器具の照明部9401に用いることで、長寿命な卓上照明器具を提供することができ
る。
組み込まれた表示部9502の他、操作ボタン9503、外部接続ポート9504、スピ
ーカ9505、マイク9506などを備えている。なお、携帯電話機9500は、上記実
施の形態を適用して形成される発光装置を表示部9502に用いることにより作製される
。
を入力ことができる。また、電話を掛ける、或いはメールを打つなどの操作は、表示部9
502を指などで触れることにより行うことができる。
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。
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9502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。
有する検出装置を設けることで、携帯電話機9500の向き(縦か横か)を判断して、表
示部9502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。
ボタン9503の操作により行われる。また、表示部9502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。
部9502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。
02に掌や指を触れることで、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。
携帯電話機の表示部9502に用いることで、長寿命な携帯電話機を提供することができ
る。また、色度が良好な発光装置であるため、携帯電話機の表示部9502に用いること
で、画質の向上した画像を表示することが可能となる。
して用いた例である。上記実施の形態で示した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、上記実施の形態で示した発光装置は、
薄型化が可能であるため、ロール型の照明装置1002として用いることもできる。なお
、上記実施の形態を適用して形成される発光装置は、長寿命な発光素子を有しているため
、長寿命な照明装置として用いることが可能となる。なお、図10に示すように、室内の
照明装置1001を備えた部屋で、図9(E)で説明した卓上照明器具1003を併用し
てもよい。
ることができる。当該発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用
することが可能である。
ることができることとする。
また、本実施例の発光素子の素子構成を図2(A)に示す。
まず、陽極102として110nmの膜厚でインジウム錫珪素酸化物(ITSO)が成膜
されたガラス基板を用意した。ITSO表面は、2mm角の大きさで表面が露出するよう
周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は2mm×2mmとした。この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、U
V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。
ホルダーに固定した。
−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)と酸化モリブデ
ン(VI)とを、NPB:酸化モリブデン(VI)=1:4(質量比)となるように共蒸
着することにより、正孔輸送層104を形成した。膜厚は20nmとした。なお、共蒸着
とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着法である。
−2−アントリル)−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:2PCzPA)と上記
構造式(12)で表される9,10−ジフェニル−2−[N−フェニル−N−(9−フェ
ニル−9H−カルバゾール−3−イル)アミノ]アントラセン(略称:2PCAPA)と
を共蒸着することにより形成した。発光物質を含む層106中のこれらの質量比は、2P
CzPA:2PCAPA=1:0.1となるように成膜した。また、発光物質を含む層1
06の膜厚は50nmとした。
リノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)を10nm、上記構造式(14)で
表されるバソフェナントロリン(略称:BPhen)を20nm蒸着することにより、電
子輸送層110を形成した。さらに電子輸送層110上に、フッ化リチウムを1nmとな
るように形成することによって電子注入層112を形成した。最後に、陰極108として
アルミニウムを200nm成膜し、本実施例の発光素子1を完成させた。上述した蒸着過
程においては、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
形態1に記載された構成を有する発光素子である。
大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について
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。
を図13に示す。また、1mAの電流を流したときの発光スペクトルを図14に示す。ま
た、1000cd/m2付近における発光素子の電圧及び色度を表2に示す。
d/m2に設定し、電流密度一定の条件で発光素子を駆動し、或る時間が経過する毎に輝
度を測定した。信頼性試験によって得られた結果を図15に示す。図15において、横軸
は通電時間(hour)、縦軸はそれぞれの時間における初期輝度に対する輝度の割合、
すなわち規格化輝度(%)を表す。
保っていた。よって、発光素子1は、時間経過による輝度の低下が起こりにくく、長寿命
であることがわかる。これは、発光素子1では、抗還元物質として酸化モリブデンが含ま
れる正孔輸送層104が、発光物質を含む層106に隣接しているため、当該発光物質を
含む層106を突き抜けて電子が正孔輸送層側へ到達したとしてもその電子が抗還元物質
と再結合することが可能となり、正孔輸送層104と発光物質を含む層106の界面にお
ける電子の蓄積が抑制されたためと示唆される。
れ、十分機能することが確認できた。また、本実施例の発光素子1は、高信頼性を実現し
た発光素子とすることが可能である。
本実施例において用いた有機化合物の分子構造を以下の構造式(15)に示す。なお、既
に他の実施例で分子構造を示した有機化合物についてはその記載を省略する。素子構造に
関しては実施例1と同様であり、図2(A)を参照されたい。
む層106以外は、実施例1における発光素子1と同様に作製した。
発光素子2において、発光物質を含む層106は、上記構造式(11)で表される3−(
9,10−ジフェニル−2−アントリル)−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:
2PCzPA)と上記構造式(15)で表される9−[4−(N−カルバゾリル)フェニ
ル]−10−フェニルアントラセン(略称:CzPA)と上記構造式(12)で表される
9,10−ジフェニル−2−[N−フェニル−N−(9−フェニル−9H−カルバゾール
−3−イル)アミノ]アントラセン(略称:2PCAPA)とを共蒸着することにより形
成した。発光物質を含む層106中のこれらの質量比は、2PCzPA:CzPA:2P
CAPA=0.5:0.5:0.1となるように成膜した。また、発光物質を含む層10
6の膜厚は50nmとした。
構成を有する発光素子である。
が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性につい
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。
を図18に示す。また、1mAの電流を流したときの発光スペクトルを図19に示す。ま
た、1000cd/m2付近における発光素子の電圧及び色度を表4に示す。
d/m2に設定し、電流密度一定の条件で発光素子を駆動し、或る時間が経過する毎に輝
度を測定した。信頼性試験によって得られた結果を図20に示す。図20において、横軸
は通電時間(hour)、縦軸はそれぞれの時間における初期輝度に対する輝度の割合、
すなわち規格化輝度(%)を表す。
保っていた。よって、発光素子2は、時間経過による輝度の低下が起こりにくく、長寿命
であることがわかる。これは、発光素子2では、抗還元物質として酸化モリブデンが含ま
れる正孔輸送層104が、発光物質を含む層106に隣接しているため、当該発光物質を
含む層106を突き抜けて電子が正孔輸送層側へ到達したとしてもその電子が抗還元物質
と再結合することが可能となり、正孔輸送層104と発光物質を含む層106の界面にお
ける電子の蓄積が抑制されたためと示唆される。
れ、十分機能することが確認できた。また、本実施例の発光素子2は、高信頼性を実現し
た発光素子とすることが可能である。
する。また、本実施例において用いた有機化合物の分子構造を以下の構造式(16)に示
す。なお、既に他の実施例で分子構造を示した有機化合物についてはその記載を省略する
。素子構造に関しては実施例1と同様であり、図2(A)を参照されたい。
を含む層106以外は、実施例1における発光素子1と同様に作製した。
発光素子3において、発光物質を含む層106は、上記構造式(11)で表される3−(
9,10−ジフェニル−2−アントリル)−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:
2PCzPA)と上記構造式(16)で表される9,10−ジフェニル−2−[N−(4
−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]アントラセン(略称:2DPAP
A)とを共蒸着することにより形成した。発光物質を含む層106中のこれらの質量比は
、2PCzPA:2DPAPA=1:0.2となるように成膜した。また、発光物質を含
む層106の膜厚は50nmとした。
構成を有する発光素子である。
が大気に曝されないように封止する作業を行った後、動作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。
を図23に示す。また、1mAの電流を流したときの発光スペクトルを図24に示す。ま
た、1000cd/m2付近における発光素子の電圧及び色度を表6に示す。
d/m2に設定し、電流密度一定の条件で発光素子を駆動し、或る時間が経過する毎に輝
度を測定した。信頼性試験によって得られた結果を図25に示す。図25において、横軸
は通電時間(hour)、縦軸はそれぞれの時間における初期輝度に対する輝度の割合、
すなわち規格化輝度(%)を表す。
り、時間経過による輝度の低下が起こりにくく、長寿命な発光素子であることがわかる。
これは、発光素子3では、抗還元物質として酸化モリブデンが含まれる正孔輸送層104
が、発光物質を含む層106に隣接しているため、当該発光物質を含む層106を突き抜
けて電子が正孔輸送層側へ到達したとしてもその電子が抗還元物質と再結合することが可
能となり、正孔輸送層104と発光物質を含む層106の界面における電子の蓄積が抑制
されたためと示唆される。
れ、十分機能することが確認できた。また、本実施例の発光素子3は、高信頼性を実現し
た発光素子とすることが可能である。
た、本実施例において用いた有機化合物の分子構造を以下の構造式(17)に示す。なお
、既に他の実施例で分子構造を示した有機化合物についてはその記載を省略する。素子構
造に関しては実施例1と同様であり、図2(A)を参照されたい。
子4は発光物質を含む層106以外は、実施例1における発光素子1と同様に作製した。
また、本実施例の発光素子5は、発光素子を含む層106及び電子輸送層110以外は、
実施例1における発光素子1と同様に作製した。
発光素子4において、発光物質を含む層106は、上記構造式(15)で表される9−[
4−(N−カルバゾリル)フェニル]−10−フェニルアントラセン(略称:CzPA)
と上記構造式(12)で表される9,10−ジフェニル−2−[N−フェニル−N−(9
−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)アミノ]アントラセン(略称:2PCAP
A)とを共蒸着することにより形成した。発光物質を含む層106中のこれらの質量比は
、CzPA:2PCAPA=1:0.1となるように成膜した。また、発光物質を含む層
106の膜厚は50nmとした。
発光素子5において、発光物質を含む層106は、上述の発光素子4と同様に作製した。
また、発光物質を含む層106上に、上記構造式(13)で表されるトリス(8−キノリ
ノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)と、上記構造式(17)で表されるN
,N’−ジフェニルキナクリドン(略称:DPQd)とを10nm共蒸着し、さらに上記
構造式(14)で表されるバソフェナントロリン(略称:BPhen)を20nm蒸着す
ることにより、電子輸送層110を形成した。なお、AlqとDPQdの質量比は、1:
0.005(=Alq:DPQd)とした。
は、実施の形態1に記載された構成を有する発光素子である。
いて、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、動作特性について測
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。
を図28に示す。また、1mAの電流を流したときの発光スペクトルを図29に示す。ま
た、1000cd/m2付近における発光素子の電圧及び色度を表8に示す。
度を1000cd/m2に設定し、電流密度一定の条件でこれらの素子を駆動し、或る時
間が経過する毎に輝度を測定した。信頼性試験によって得られた結果を図30に示す。図
30において、横軸は通電時間(hour)、縦軸はそれぞれの時間における初期輝度に
対する輝度の割合、すなわち規格化輝度(%)を表す。
おり、また、発光素子5は、1200時間の駆動後でも初期輝度の95%の輝度を保って
いた。よって、発光素子4及び発光素子5は、時間経過による輝度の低下が起こりにくく
、長寿命な発光素子であることがわかる。これは、発光素子4及び発光素子5では、抗還
元物質として酸化モリブデンが含まれる正孔輸送層104が、発光物質を含む層106に
隣接しているため、当該発光物質を含む層106を突き抜けて電子が正孔輸送層側へ到達
したとしてもその電子が抗還元物質と再結合することが可能となり、正孔輸送層104と
発光物質を含む層106の界面における電子の蓄積が抑制されたためと示唆される。
れ、十分機能することが確認できた。また、本実施例の発光素子4及び発光素子5は、高
信頼性を実現した発光素子とすることが可能である。
た、本実施例において用いた有機化合物は、既に他の実施例で分子構造を示した有機化合
物であるためその記載を省略する。素子構造に関しては実施例1と同様であり、図2(A
)を参照されたい。
子6は発光物質を含む層106以外は、実施例1における発光素子1と同様に作製した。
また、本実施例の発光素子7は、正孔輸送層104及び発光素子を含む層106以外は、
実施例1における発光素子1と同様に作製した。
発光素子6において、発光物質を含む層106は湿式法を用いて作製した。具体的には、
上記構造式(15)で表される9−[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−10−フェ
ニルアントラセン(略称:CzPA)を0.15g、上記構造式(12)で表される9,
10−ジフェニル−2−[N−フェニル−N−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3
−イル)アミノ]アントラセン(略称:2PCAPA)を0.031gはかりとったサン
プル瓶に、低水分濃度(<0.1ppm)低酸素濃度(〜10ppm)の環境で脱水トル
エン(関東化学製)15mLを加え、蓋をしめて終夜攪拌を行い溶液を作製した。
0ppm)の環境下で溶液を滴下し、300rpmの回転数で3秒間、1000rpmの
回転数で60秒間、2500rpmの回転数で10秒間スピンコートを行った。端子部上
の溶液のスピンコート膜を、トルエンを用いて除去し、ロータリーポンプで減圧しながら
110℃に設定した真空オーブン内で1時間加熱乾燥をすることで、発光物質を含む層1
06を形成した。膜厚は50nmとした。その後減圧した真空蒸着装置内で膜形成面が下
側に向くように基板を設置し、電子輸送層110を形成した。
発光素子7において、正孔輸送層104は、陽極102が形成された面が下方となるよう
に、基板を真空蒸着装置内に設けられたホルダーに固定し、真空装置内を10−4Paに
減圧した後、上記構造式(15)で表される9−[4−(N−カルバゾリル)フェニル]
−10−フェニルアントラセン(略称:CzPA)と酸化モリブデン(VI)とを、Cz
PA:酸化モリブデン(VI)=1:4(質量比)となるように共蒸着することにより形
成した。膜厚は20nmとした。
06は、上述した発光素子6と同様の方法で作製した。
は、実施の形態1に記載された構成を有する発光素子である。
いて、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、動作特性について測
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。
を図33に示す。また、1mAの電流を流したときの発光スペクトルを図34に示す。ま
た、1000cd/m2付近における発光素子の電圧及び色度を表10に示す。
度を1000cd/m2に設定し、電流密度一定の条件でこれらの素子を駆動し、或る時
間が経過する毎に輝度を測定した。信頼性試験によって得られた結果を図35に示す。図
35において、横軸は通電時間(hour)、縦軸はそれぞれの時間における初期輝度に
対する輝度の割合、すなわち規格化輝度(%)を表す。
おり、また、発光素子7は、7900時間の駆動後でも初期輝度の69%の輝度を保って
いた。発光素子6及び発光素子7は、初期劣化は大きいものの、時間経過による輝度の低
下が起こりにくく、長寿命な発光素子であることがわかる。これは、発光素子6及び発光
素子7では、抗還元物質として酸化モリブデンが含まれる正孔輸送層104が、発光物質
を含む層106に隣接しているため、当該発光物質を含む層106を突き抜けて電子が正
孔輸送層側へ到達したとしてもその電子が抗還元物質と再結合することが可能となり、正
孔輸送層104と発光物質を含む層106の界面における電子の蓄積が抑制されたためと
示唆される。
れ、十分機能することが確認できた。また、本実施例の発光素子6及び発光素子7は、発
光物質を含む層を湿式法で作製した場合であっても高信頼性を実現した発光素子とするこ
とが可能である。
機化合物及び金属酸化物を含む薄膜の耐溶剤性評価を行った。
フチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)と酸化モリブデン(VI)
とを共蒸着することにより、50nmの膜厚の薄膜を形成した。なお、NPB中の酸化モ
リブデン(VI)の質量比を異ならせた以下の4種類の試料を作製した。作製した試料の
内訳を以下の表11に示す。
その後、それぞれの薄膜上に湿式法の溶媒として用いるトルエン溶液を滴下し、300r
pmの回転数で3秒間、1000rpmの回転数で60秒間、2500rpmの回転数で
10秒間スピンコートを行った。
36(A)は、作成例1における吸収スペクトルを示し、図36(B)は作成例2におけ
る吸収スペクトルを示し、図36(C)は比較例1における吸収スペクトルを示し、図3
6(D)は比較例2における吸収スペクトルを示す。
ルの変化がみられなかった。また、作成例2においては、多少の吸収スペクトルの変化が
みられるものの、薄膜の膜質に影響を与える程の大きな変化はみられなかった。一方、比
較例1及び比較例2では、トルエン溶液をスピンコート前後で吸収スペクトルが大きく変
化しており、薄膜がトルエン溶液によって溶解していた。従って、有機化合物に含まれる
金属酸化物の濃度を67wt%以上とすることで、膜質を変化させることなく湿式法に用
いる溶媒(本実施例においてはトルエン溶液)を塗布することが可能であると言える。
%以上とすることで、正孔輸送層上に発光物質を含む層を湿式法により形成することがで
きることが示された。
た、本実施例において用いた有機化合物の分子構造を以下の構造式(18)及び構造式(
19)に示す。なお、既に他の実施例で分子構造を示した有機化合物についてはその記載
を省略する。また、本実施例の発光素子8の素子構成を図37に示す。
まず、陽極102として110nmの膜厚でインジウム錫珪素酸化物(ITSO)が成膜
されたガラス基板を用意した。ITSO表面は、2mm角の大きさで表面が露出するよう
周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は2mm×2mmとした。この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、U
V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。
ホルダーに固定した。
ェニレン−2−イル)フェニル]ジベンゾチオフェン(略称:mDBTPTp−II)と
酸化モリブデン(VI)とを、mDBTPTp−II:酸化モリブデン(VI)=4:2
(質量比)となるように共蒸着することにより、正孔輸送層104を形成した。膜厚は5
0nmとした。なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に
蒸発させる蒸着法である。
発光層106cより構成される発光物質を含む層106を形成した。
Tp−IIと上記構造式(19)で表されるトリス(2−フェニルピリジナト)イリジウ
ム(III)(略称:Ir(ppy)3)とを共蒸着することにより形成した。第1の発
光層106a中のこれらの質量比は、mDBTPTp−II:Ir(ppy)3=1:0
.3とし、膜厚は10nmとした。また、第2の発光層106bのこれらの質量比は、m
DBTPTp−II:Ir(ppy)3=1:0.08とし、膜厚は10nmとした。ま
た、第3の発光層106cのこれらの質量比は、mDBTPTp−II:Ir(ppy)
3=1:0.04とし、膜厚は20nmとした。
発光層106b及び第3の発光層106cには、それぞれ同じ発光物質及び同じホスト材
料を、質量比を変えて用いる。なお、第1の発光層106a乃至第3の発光層106cに
おいて発光物質として用いるIr(ppy)3のHOMO準位は、−5.32eVであり
、ホスト材料として用いるmDBTPTp−IIのHOMO準位は−5.87eVである
。また、発光物質の濃度は、第1の発光層106a、第2の発光層106b、第3の発光
層106cの順に高濃度から低濃度になるよう調整されている。
リノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)を10nm、上記構造式(14)で
表されるバソフェナントロリン(略称:BPhen)を20nm蒸着することにより、電
子輸送層110を形成した。さらに電子輸送層110上に、フッ化リチウムを1nmとな
るように形成することによって電子注入層112を形成した。最後に、陰極108として
アルミニウムを200nm成膜し、本実施例の発光素子8を完成させた。上述した蒸着過
程においては、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
の形態2に記載された構成を有する発光素子である。
大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作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。
を図40に示す。また、0.1mAの電流を流したときの発光スペクトルを図41に示す
。また、1000cd/m2付近における発光素子の電圧及び色度を表13に示す。
d/m2に設定し、電流密度一定の条件で発光素子を駆動し、或る時間が経過する毎に輝
度を測定した。信頼性試験によって得られた結果を図42に示す。図42において、横軸
は通電時間(hour)、縦軸はそれぞれの時間における初期輝度に対する輝度の割合、
すなわち規格化輝度(%)を表す。
保っていた。よって、発光素子8は、時間経過による輝度の低下が起こりにくく、長寿命
であることがわかる。これは、発光素子8では、抗還元物質として酸化モリブデンが含ま
れる正孔輸送層104が、発光物質を含む層106に隣接しているため、当該発光物質を
含む層106を突き抜けて電子が正孔輸送層側へ到達したとしてもその電子が抗還元物質
と再結合することが可能となり、正孔輸送層104と発光物質を含む層106の界面にお
ける電子の蓄積が抑制されたためと示唆される。
06a、第2の発光層106b及び第3の発光層106cには、それぞれ同じ発光物質が
含まれるため、発光物質を含む層106内においてキャリアである正孔の輸送を容易に行
うことができる。さらに、ホスト材料には、発光物質のHOMO準位よりも深いHOMO
準位を有する材料を用いているため、発光物質(ゲスト材料)の添加濃度の低い発光層に
おいては、正孔が発光物質によってトラップされる。つまり、発光物質を高濃度で含有す
る第1の発光層106aでは発光物質のHOMO準位を通った正孔が第2の発光層106
bへと輸送されるが、発光物質の濃度の低い第2の発光層106b、または、さらに発光
物質の濃度の低い第3の発光層106cではホールトラップ性を有する発光物質によって
正孔が輸送されにくくなる。よって、発光物質を含む層106の内部に発光領域を制御す
ることができるため、発光効率の低下が少ない発光素子を作製することができると示唆さ
れる。
れ、十分機能することが確認できた。また、本実施例の発光素子8は、高信頼性を実現し
た発光素子とすることが可能である。
本参考例では、上記実施例で用いた材料の合成方法について具体的に説明する。
以下に、実施例1乃至実施例3で使用した、構造式(11)で表される3−(9,10−
ジフェニル−2−アントリル)−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:2PCzP
A)の合成方法の一例を記載する。
1g(3.7mmol)の9−フェニル−9H−カルバゾール−3−ボロン酸と、0.1
6g(0.50mmol)のトリ(オルト−トリル)ホスフィンを100mLの三口フラ
スコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物へ、20mLのトルエンと、10m
Lのエタノールと、13mLの炭酸カリウム水溶液(2.0mol/L)を加えた。この
混合物を、減圧下で攪拌しながら脱気し、脱気後、フラスコ内を窒素置換した。
混合物を、110℃で12時間還流した。還流後、この混合物を室温までさました後、約
20mLのトルエンを加えてから、セライト(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:5
31−16855)を通してろ過した。得られた混合物の有機層を水と飽和食塩水で洗浄
し、硫酸マグネシウムにより乾燥した。この混合物を自然ろ過して、得られたろ液を濃縮
したところ、褐色油状物を得た。この油状物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(
展開溶媒はヘキサン:トルエン=7:3)により精製し、得られた淡黄色固体をエタノー
ルにより再結晶したところ、淡黄色粉末状固体を1.2g、収率58%で得た。
昇華精製条件は、圧力8.7Pa、アルゴンガスを流量3.0mL/minで流しながら
、280℃で加熱した。昇華精製後、淡黄色固体0.83gを収率74%で得た。
ニル−2−アントリル)−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:2PCzPA)で
あることを確認した。以下に、1H NMRの測定データを示す。
.41−7.49(m、4H)、7.53−7.65(m、15H)、7.70−7.7
4(m、2H)、7.79−7.84(m、2H)、7.98(s、1H)、8.15(
d、J=7.8Hz、1H)、8.31(d、J=2.1Hz、1H)。
101 基板
102 陽極
103 EL層
104 正孔輸送層
106 発光物質を含む層
108 陰極
110 電子輸送層
112 電子注入層
120 発光素子
206 LUMO準位
210 LUMO準位
218 HOMO準位
220 HOMO準位
222 HOMO準位
224 HOMO準位
500 EL層
511 EL層
512 EL層
513 電荷発生層
521 電極
522 電極
601 基板
602 絶縁層
603 電極
604 隔壁
605 開口部
606 隔壁
607 EL層
608 電極
703 走査線
705 領域
706 隔壁
708 データ線
709 接続配線
710 入力端子
712 入力端子
801 素子基板
802 画素部
803 駆動回路部(ソース側駆動回路)
804 駆動回路部(ゲート側駆動回路)
805 シール材
806 封止基板
807 配線
808 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
809 nチャネル型TFT
810 pチャネル型TFT
811 スイッチング用TFT
812 電流制御用TFT
813 陽極
814 絶縁物
815 EL層
816 陰極
817 発光素子
818 空間
1001 照明装置
1002 照明装置
1003 卓上照明器具
9100 テレビジョン装置
9101 筐体
9103 表示部
9105 スタンド
9107 表示部
9109 操作キー
9110 リモコン操作機
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 筐体
9302 筐体
9303 連結部
9304 表示部
9305 表示部
9306 スピーカ部
9307 記録媒体挿入部
9308 LEDランプ
9309 操作キー
9310 接続端子
9311 センサ
9312 マイクロフォン
9401 照明部
9402 傘
9403 可変アーム
9404 支柱
9405 台
9406 電源スイッチ
9500 携帯電話機
9501 筐体
9502 表示部
9503 操作ボタン
9504 外部接続ポート
9505 スピーカ
9506 マイク
Claims (1)
- 陽極上に、正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層上に接して、発光物質を含む層を形成する工程と、
前記発光物質を含む層上に、陰極を形成する工程とを有し、
前記正孔輸送層は、第1の有機化合物と、金属酸化物とを有し、
前記第1の金属酸化物中に含まれる前記金属酸化物の濃度は、67wt%以上100wt%未満であり、
前記発光物質を含む層は、湿式法により形成されることを特徴とする発光素子の作製方法。
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