JP2020035900A - 無機発光素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】塗布により製造でき、寿命が長く、高い量子効率を有し、広い色域を実現でき、さらに高い電子の注入効率を有する発光素子およびこれを備えた表示装置を提供する。【解決手段】正孔輸送層に含有される正孔輸送材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＨＴＬ））を、発光層に含有される発光材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＥＭＬ））よりも高くすること、電子輸送層に含有される電子輸送材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＴＬ））を、発光層に含有される発光材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＭＬ））よりも低くすること、の両方またはどちらか一方を満たすことにより上記の課題を解決する。【選択図】図１
Description
本発明は、発光素子、特に無機発光素子に関する。
有機ＥＬ表示装置は、高精細、高応答速度、高コントラスト、広視野角、薄型などの表示装置に期待される要素を備えており、液晶表示装置及びプラズマパネル表示装置に続く次世代の表示装置として注目されている。有機ＥＬ表示装置に用いられる有機ＥＬパネルは、有機材料に電流を流すと発光するエレクトロルミネッセンスを利用した発光素子（有機ＥＬ素子）を、ガラス板などの基板に配置し、格子状に配置した電極（配線）によって発光素子を制御することで画像を表示させることができる。
従来の有機ＥＬの発光層の発光材料として、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）や、トリス(２−フェニルピリジナト)イリジウム(III)（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）などが用いられてきた。しかしながらこれらの発光材料を用いた発光素子は、量子効率がそれほど高いものではなく、かつ広い色域を実現できるものではなかった。
また、従来の有機ＥＬは、有機化合物を使用していることから、短寿命であるという問題があった。
さらに、従来の有機ＥＬにおける電子注入層は、注入障壁が高く、電子の注入効率が低いという問題があった。
Ｓｈｉｗｅｉ Ｚｈｕａｎｇ，Ｘｕｅ Ｍａ， Ｄａｑｉａｎｇ Ｈｕ， Ｘｉｎ Ｄｏｎｇ， Ｂａｏｌｉｎ Ｚｈａｎｇ，Ｃｅｒａｍｉｃｓ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，４４（５）,４６８５−４６８８（２０１８）.
Ｆａｎｇ Ｙｕａｎ, Ｊｕｎ Ｘｉ, Ｈｕａ Ｄｏｎｇ, Ｋａｉ Ｘｉ, Ｗｅｎｗｅｎ Ｚｈａｎｇ, Ｃｈｅｎｘｉｎ Ｒａｎ, Ｂｏ Ｊｉａｏ, Ｘｕｎ Ｈｏｕ, Ａｌｅｘ Ｋ.―Ｙ. Ｊｅｎ, ａｎｄ Ｚｈａｏｘｉｎ Ｗｕ, Ｐｈｙｓｉｃａ ｓｔａｔｕｓ ｓｏｌｉｄｉ （ＲＲＬ）, １２, （５）, １８０００９０（２０１８）.
Ｔａｅｈｗａｎ Ｊｕｎ， Ｊｕｎｇｈｗａｎ Ｋｉｍ， Ｍａｓａｔｏ Ｓａｓａｓｅ， ａｎｄ Ｈｉｄｅo Ｈｏｓｏｎｏ, Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ３０（１２），１７０６５７３ （２００８）．
本発明は、塗布により製造でき、寿命が長く、高い量子効率を有し、広い色域を実現でき、さらに高い電子の注入効率を有する発光素子を提供することを目的とする。
本発明者は、鋭意検討を行った結果、正孔輸送層に含有される正孔輸送材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＨＴＬ））を、発光層に含有される発光材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＥＭＬ））よりも高くすること、電子輸送層に含有される電子輸送材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＴＬ））を、発光層に含有される発光材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＭＬ））よりも低くすること、の両方またはどちらか一方により上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
上記の通り、本発明の発光素子は、正孔輸送層に含有される正孔輸送材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＨＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＥＭＬ））よりも高いこと、電子輸送層に含有される電子輸送材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＭＬ））よりも低いこと、の両方またはどちらか一方を有することを特徴とする。
本発明の発光素子の発光材料および、正孔輸送材料と電子輸送材料の両方またはどちらか一方は、無機ハロゲン化物であることが好ましい。
また、本発明の発光素子の無機ハロゲン化物の少なくとも一つは、結晶性の金属ハロゲン化物であることが好ましい。
さらに、本発明の発光素子の正孔輸送材料、発光材料および電子輸送材料は、式ＡｍＢｎＸｐで表される金属ハロゲン化物であることが好ましい（式中、ＡはＣｓ＋、Ｒｂ＋、Ｋ＋、Ｎａ＋，Ｌｉ＋、からなる群から選択される陽イオンであり、ＢはＰｂ２＋、Ｓｎ２＋、Ｇｅ２＋からなる群から選択される陽イオンであり、ＸはＣｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−からなる群から選択される陰イオンである。ｍは０以上の整数、ｎは正の整数、ｐは２以上の整数である）。
なお、ｍ、ｎ、ｐは分数または小数で記すことも可能であるが、整数で表示した形式に読み替えるものとする。また、一般に金属ハロゲン化物の元素組成は組成のばらつきなどにより厳密に整数にならない場合があるが、本発明の金属ハロゲン化物はこれらのばらつきや誤差を許容する。
なお、ｍ、ｎ、ｐは分数または小数で記すことも可能であるが、整数で表示した形式に読み替えるものとする。また、一般に金属ハロゲン化物の元素組成は組成のばらつきなどにより厳密に整数にならない場合があるが、本発明の金属ハロゲン化物はこれらのばらつきや誤差を許容する。
さらに、本発明の発光素子の正孔輸送材料、発光材料および電子輸送材料は、式Ａ１Ｂ１Ｘ３または式Ａ４Ｂ１Ｘ６で表される金属ハロゲン化物であることが好ましい。
また、本発明の発光素子の正孔輸送材料、発光材料および電子輸送材料は、ＣｓＰｂＣｌ３、ＣｓＰｂＢｒ３、ＣｓＰｂＩ３、Ｃｓ４ＰｂＣｌ６、Ｃｓ４ＰｂＢｒ６、Ｃｓ４ＰｂＩ６、ＣｓＳｎＣｌ３、ＣｓＳｎＢｒ３、ＣｓＳｎＩ３、Ｃｓ４ＳｎＣｌ６、Ｃｓ４ＳｎＢｒ６、Ｃｓ４ＳｎＩ６、ＰｂＣｌ２、ＰｂＢｒ２、ＰｂＩ２、ＳｎＣｌ２、ＳｎＢｒ２、ＳｎＩ２、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉからなる群から選択される金属ハロゲン化物であることがより好ましい。
さらに、本発明の発光素子は、電子注入層をさらに有することが好ましい。
また、本発明の発光素子の電子注入層は、有機溶媒に溶解した金属ナトリウムから製造されることがより好ましい。
本発明によれば、塗布により製造でき、寿命が長く、高い量子効率を有し、広い色域を実現でき、さらに高い電子の注入効率を有する発光素子を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を阻害しない範囲で適宜変更を加えて実施することができる。
［発光素子］
図１は、本発明の発光素子の一態様を示す図である。この態様では、上から順に、封止材（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｎｔ）、陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）、電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ、ＥＴＬ）、発光層（Ｅｍｉｓｓｉｖｅ Ｌａｙｅｒ、ＥＭＬ）、正孔輸送層（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ、ＨＴＬ）、陽極（Ａｎｏｄｅ）、基板（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）で発光素子が構成されている。陰極と電子輸送層の間には電子注入層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、ＥＩＬ）があってもよく、正孔輸送層と陽極の間には、正孔注入層（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、ＨＩＬ）があってもよい。かつ、この他の複数の層を有していてもよい。
図１は、本発明の発光素子の一態様を示す図である。この態様では、上から順に、封止材（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｎｔ）、陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）、電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ、ＥＴＬ）、発光層（Ｅｍｉｓｓｉｖｅ Ｌａｙｅｒ、ＥＭＬ）、正孔輸送層（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ、ＨＴＬ）、陽極（Ａｎｏｄｅ）、基板（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）で発光素子が構成されている。陰極と電子輸送層の間には電子注入層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、ＥＩＬ）があってもよく、正孔輸送層と陽極の間には、正孔注入層（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、ＨＩＬ）があってもよい。かつ、この他の複数の層を有していてもよい。
陽極に高電位が印加されるとともに陰極に低電位が印加されると、正孔と電子がそれぞれ正孔輸送層と電子輸送層を介して発光層に移動し、発光層で互いに結合して発光する。電子輸送層は、電子輸送能力がある有機物質や、電子輸送能力がある有機ホスト物質にＬｉ、Ｎａ、Ｋ、又はＣｓのようなアルカリ金属およびアルカリ金属からなる化合物、又はＭｇ、Ｓｒ、Ｂａ、又はＲａのようなアルカリ土類金属およびアルカリ土類金属からなる化合物がドープされた有機層であってもよいが、これに限定されない。また電子輸送材料として、結晶性の金属ハロゲン化物やアモルファス金属ハロゲン化物を用いることも可能である。アモルファス金属ハロゲン化物の例としては、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉが挙げられる。正孔輸送層は、正孔輸送能力を有する有機物質や、正孔輸送能力を有する有機ホスト物質にドーパントがドープされた有機層であってもよいが、これに限定されない。また正孔輸送材料として、結晶性の金属ハロゲン化物やアモルファス金属ハロゲン化物を用いることも可能である。なお本発明におけるアルカリ土類金属とはベリリウムとマグネシウムを含む第２族元素を表す。
電子注入層は、例えば、ＬｉＦ又はＬｉ２Ｏ、あるいはＬｉ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属などの無機物から形成することができる。正孔注入層は、正孔注入物質をホストとし、ｐ型ドーパントを含むことができる。
電極材料の例としては、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａなどの金属、Ｍｇ−Ａｇなどの合金、酸化インジウムスズ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、ＩＴＯ）、ＩＺＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ）などの酸化物などが挙げられる。一般に透明金属酸化物が陽極に、金属が陰極に用いられるが、逆でもよく、透明金属酸化物を陰極に、金属を陽極に用いてもよい。
ＭｇやＣａなどの仕事関数の低い金属は、ＥＩＬとしての効果も有している。一方でＭｇやＣａなどの金属は機械的強度が低いので、一般的にはＡｌなどで補強を行う。
また、ＡｌやＡｇは反射層を兼ねている。光の取出し方向は、一般に反射層と反対側に設計されるが、陰極側と陽極側のいずれでもよい。
透明有機発光ダイオード（透明ＯＬＥＤ）を作成する際には、Ｍｇ−Ａｇ膜、薄いＡｇ膜などが用いられる。Ａｇ膜の下に、ＩＴＯ膜などがあってもよく、Ａｇ膜を上下からＩＴＯ膜で挟み込んだ構造であってもよい。
また、上記の材料による膜は、一般には真空成膜で製造されるが、ナノサイズに微細化し、溶媒に分散させたインクから製膜させることも可能である。特に金属ハロゲン化物はその多くが、原料を溶媒に溶解させることで得られたインクから製膜することが可能である。インクを用いることで、種々の塗布法の適用が可能になる。塗布法の例としては具体的には、スピンコート法、インクジェット法、静電塗布法、超音波霧化を用いる方法、スリットコート法、ダイコート法、スクリーン印刷法等を挙げることができる。
本発明の発光素子の一態様では、正孔輸送層に含有される正孔輸送材料の伝導体下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＨＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の伝導体下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＥＭＬ））よりも高いことを特徴とする。このとき、Ｅｃ（ＨＴＬ）−Ｅｃ（ＥＭＬ）の値は、ＥＭＬ上の電子が熱で励起されたときにこの障壁を乗り越えられる数を十分に小さくするために、０．１ｅＶ以上であることが好ましく、０．５ｅＶ以上であることがより好ましく、１．０ｅＶ以上であることが更に好ましい。
また本発明の発光素子の一態様では、電子輸送層に含有される電子輸送材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＭＬ））よりも低いことを特徴とする。このとき、Ｅｖ（ＥＭＬ）−Ｅｖ（ＥＴＬ）の値は、ＥＭＬ上の電子が熱で励起されたときにこの障壁を乗り越えられる数を十分に小さくするために、０．１ｅＶ以上であることが好ましく、０．５ｅＶ以上であることがより好ましく、１．０ｅＶ以上であることが更に好ましい。
さらに本発明の発光素子の一態様では、正孔輸送層に含有される正孔輸送材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＨＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＥＭＬ））よりも高く、さらに電子輸送層に含有される電子輸送材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＭＬ））よりも低いことを特徴とする。
上記により、「ＥＭＬとＨＴＬの界面において正孔移動度が電子移動度より早いこと、ＥＭＬとＥＴＬの界面において電子移動度が正孔移動度より早いこと、の両方またはどちらか一方を満たす必要がある」という条件を満足することができる。すなわち、ｐ型やｎ型ではない両性半導体であっても、エネルギー準位を適切な組み合わせにすることにより、本発明の実施が可能となる。
図１には本発明の発光素子のうち発光層が一層の場合の形態を例示したが、本発明はこれに限定されない。発光層を複数有していてもよく、発光層と別な発光層の間に電荷発生層（Ｃｈａｒｇｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、ＣＧＬ）を有していても良い。発光層を複数有する場合の各々の発光層を構成する発光材料は、同一であっても良いが、異なっていても良く、一部が同一であっても良い。また、一つの発光層が複数の発光材料を含んでいても良い。単一の発光素子から複数の発光色が得られる発光素子を用いる場合には、カラーフィルター等との組み合わせにより、色情報を再現できる表示装置を構成することができる。
図１には本発明の発光素子のうち発光層が一層の場合の形態を例示したが、本発明はこれに限定されない。発光層を複数有していてもよく、発光層と別な発光層の間に電荷発生層（Ｃｈａｒｇｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、ＣＧＬ）を有していても良い。発光層を複数有する場合の各々の発光層を構成する発光材料は、同一であっても良いが、異なっていても良く、一部が同一であっても良い。また、一つの発光層が複数の発光材料を含んでいても良い。単一の発光素子から複数の発光色が得られる発光素子を用いる場合には、カラーフィルター等との組み合わせにより、色情報を再現できる表示装置を構成することができる。
また本発明の発光素子の正孔輸送材料、発光材料および電子輸送材料は、無機ハロゲン化物であることが好ましく、アモルファス性の金属ハロゲン化物であってもよいが、結晶性の金属ハロゲン化物であることがより好ましい。本発明の発光素子の正孔輸送材料、発光材料および電子輸送材料の態様として、式ＡｍＢｎＸｐで表される金属ハロゲン化物が挙げられる（記号の意味は前記と同様である）。式ＡｍＢｎＸｐで表される金属ハロゲン化物としては、式Ａ１Ｂ１Ｘ３または式Ａ４Ｂ１Ｘ６で表される金属ハロゲン化物が挙げられる。さらに本発明の発光素子の正孔輸送材料、発光材料および電子輸送材料の態様として、ＣｓＰｂＣｌ３、ＣｓＰｂＢｒ３、ＣｓＰｂＩ３、Ｃｓ４ＰｂＣｌ６、Ｃｓ４ＰｂＢｒ６、Ｃｓ４ＰｂＩ６、ＣｓＳｎＣｌ３、ＣｓＳｎＢｒ３、ＣｓＳｎＩ３、Ｃｓ４ＳｎＣｌ６、Ｃｓ４ＳｎＢｒ６、Ｃｓ４ＳｎＩ６、ＰｂＣｌ２、ＰｂＢｒ２、ＰｂＩ２、ＳｎＣｌ２、ＳｎＢｒ２、ＳｎＩ２からなる群から選択される金属ハロゲン化物が挙げられる。これらの無機ハロゲン化物の結晶構造の一例を図２に示す。
また、本発明の発光素子は、電子注入層をさらに有することが好ましい。その態様を図３に示す。さらに、本発明の発光素子の電子注入層は、金属ナトリウムが有機溶媒に溶解した材料から作製される金属ナトリウム膜が好ましく、金属ナトリウムを溶解する有機溶媒としては、例えば、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレン尿素、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ’-ジメチルプロピレン尿素が挙げられる。
本発明の発光素子は、高い量子効率を有し、広い色域を実現できる表示装置を実現することができる。また、種々の真空成膜法や塗布法で製造可能であり、素子の厚みが薄いことから、大面積で柔軟な表示装置の作製を可能にする。加えて、本発明の表示装置は、高精細、高応答速度、高コントラスト、広視野角、薄型などの有機ＥＬディスプレイが備える特長を兼ね備える。
本発明の発光素子は、高い量子効率を有し、広い色域を実現できる表示装置を実現することができる。また、種々の真空成膜法や塗布法で製造可能であり、素子の厚みが薄いことから、大面積で柔軟な表示装置の作製を可能にする。加えて、本発明の表示装置は、高精細、高応答速度、高コントラスト、広視野角、薄型などの有機ＥＬディスプレイが備える特長を兼ね備える。
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であればこれから様々な変形及び均等な実施の形態が可能である。
よって、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲で定義される本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形や改良形態も本発明に含まれる。
以下に実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
［実施例１］
（発光素子の作製−１）
以下の構成の発光素子を作製した。
ＩＴＯ／ＰｂＢｒ２／ＣｓＰｂＢｒ３／ＣｓＰｂＣｌ３／Ａｇ
（陽極／ＨＴＬ／ＥＭＬ／ＥＴＬ／陰極）
この発光素子は、正孔輸送層に含有される正孔輸送材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＨＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＥＭＬ））よりも高く、その差は１．２ｅＶである。さらに電子輸送層に含有される電子輸送材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＭＬ））よりも低く、その差は０．６ｅＶであるという構成を有している。
また、正孔輸送材料、発光材料、電子輸送材料は、全て無機ハロゲン化物である。
両極に電圧を印加したところ、発光が確認された。
（発光素子の作製−１）
以下の構成の発光素子を作製した。
ＩＴＯ／ＰｂＢｒ２／ＣｓＰｂＢｒ３／ＣｓＰｂＣｌ３／Ａｇ
（陽極／ＨＴＬ／ＥＭＬ／ＥＴＬ／陰極）
この発光素子は、正孔輸送層に含有される正孔輸送材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＨＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＥＭＬ））よりも高く、その差は１．２ｅＶである。さらに電子輸送層に含有される電子輸送材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＭＬ））よりも低く、その差は０．６ｅＶであるという構成を有している。
また、正孔輸送材料、発光材料、電子輸送材料は、全て無機ハロゲン化物である。
両極に電圧を印加したところ、発光が確認された。
［実施例２］
（発光素子の作製−２）
以下の構成の発光素子を作製した。
ＩＴＯ／ＣｓＳｎＢｒ３／ＣｓＰｂＢｒ３／ＣｓＰｂＣｌ３／Ａｇ
（陽極／ＨＴＬ／ＥＭＬ／ＥＴＬ／陰極）
この発光素子は、正孔輸送層に含有される正孔輸送材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＨＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＥＭＬ））よりも高くはなく、その差は０．１ｅＶ以下であるが、電子輸送層に含有される電子輸送材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＭＬ））よりも低く、その差は０．７ｅＶであるという構成を有している。
また、正孔輸送材料、発光材料、電子輸送材料は、全て無機ハロゲン化物である。
両極に電圧を印加したところ、発光が確認された。
（発光素子の作製−２）
以下の構成の発光素子を作製した。
ＩＴＯ／ＣｓＳｎＢｒ３／ＣｓＰｂＢｒ３／ＣｓＰｂＣｌ３／Ａｇ
（陽極／ＨＴＬ／ＥＭＬ／ＥＴＬ／陰極）
この発光素子は、正孔輸送層に含有される正孔輸送材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＨＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＥＭＬ））よりも高くはなく、その差は０．１ｅＶ以下であるが、電子輸送層に含有される電子輸送材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＭＬ））よりも低く、その差は０．７ｅＶであるという構成を有している。
また、正孔輸送材料、発光材料、電子輸送材料は、全て無機ハロゲン化物である。
両極に電圧を印加したところ、発光が確認された。
［実施例３］
（発光素子の作製−３）
以下の構成の発光素子を作製した。
ＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／ＣｓＰｂＢｒ３／ＺｎＯ／Ａｌ
（陽極／ＨＴＬ／ＥＭＬ／ＥＴＬ／陰極）
ＰＥＤＯＴは、ポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）を意味しており、ＰＳＳはポリスチレンスルホン酸を意味している。すなわちこれらは有機化合物である。
この発光素子は、正孔輸送層に含有される正孔輸送材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＨＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＥＭＬ））よりも高く、その差は１．０ｅＶであり、電子輸送層に含有される電子輸送材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＭＬ））よりも低く、その差は２．２ｅＶであるという構成を有している。
両極に電圧を印加したところ、発光が確認された。
（発光素子の作製−３）
以下の構成の発光素子を作製した。
ＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／ＣｓＰｂＢｒ３／ＺｎＯ／Ａｌ
（陽極／ＨＴＬ／ＥＭＬ／ＥＴＬ／陰極）
ＰＥＤＯＴは、ポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）を意味しており、ＰＳＳはポリスチレンスルホン酸を意味している。すなわちこれらは有機化合物である。
この発光素子は、正孔輸送層に含有される正孔輸送材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＨＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＥＭＬ））よりも高く、その差は１．０ｅＶであり、電子輸送層に含有される電子輸送材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＭＬ））よりも低く、その差は２．２ｅＶであるという構成を有している。
両極に電圧を印加したところ、発光が確認された。
［実施例４］
（発光素子の作製−４）
以下の構成の発光素子を作製した。
ＩＴＯ／Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉ／ＣｓＰｂＢｒ３／Ｂｐｈｅｎ／ＬｉＦ／Ａｌ
（陽極／ＨＴＬ／ＥＭＬ／ＥＴＬ／ＥＩＬ／陰極）
Ｂｐｈｅｎは、バソフェナントロリンを意味している。すなわちこれは有機化合物である。
この発光素子は、正孔輸送層に含有される正孔輸送材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＨＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＥＭＬ））よりも高く、その差は０．５ｅＶであり、電子輸送層に含有される電子輸送材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＭＬ））よりも低く、その差は０．８ｅＶであるという構成を有している。
両極に電圧を印加したところ、発光が確認された。
（発光素子の作製−４）
以下の構成の発光素子を作製した。
ＩＴＯ／Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉ／ＣｓＰｂＢｒ３／Ｂｐｈｅｎ／ＬｉＦ／Ａｌ
（陽極／ＨＴＬ／ＥＭＬ／ＥＴＬ／ＥＩＬ／陰極）
Ｂｐｈｅｎは、バソフェナントロリンを意味している。すなわちこれは有機化合物である。
この発光素子は、正孔輸送層に含有される正孔輸送材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＨＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＥＭＬ））よりも高く、その差は０．５ｅＶであり、電子輸送層に含有される電子輸送材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＭＬ））よりも低く、その差は０．８ｅＶであるという構成を有している。
両極に電圧を印加したところ、発光が確認された。
Claims (11)
- 正孔輸送層に含有される正孔輸送材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＨＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ（ＥＭＬ））よりも高い、発光素子。
- 電子輸送層に含有される電子輸送材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＭＬ））よりも低い、発光素子。
- 電子輸送層に含有される電子輸送材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＴＬ））が、発光層に含有される発光材料の価電子帯上端のエネルギー準位（Ｅｖ（ＥＭＬ））よりも低い、請求項１に記載の発光素子。
- 発光材料および、正孔輸送材料と電子輸送材料の両方またはどちらか一方が無機ハロゲン化物である、請求項１から３のいずれか一項に記載の発光素子。
- 無機ハロゲン化物の少なくとも一つが結晶性の金属ハロゲン化物である、請求項４に記載の発光素子。
- 結晶性の金属ハロゲン化物が式ＡｍＢｎＸｐで表される金属ハロゲン化物である、請求項５に記載の発光素子。
（式中、ＡはＣｓ＋、Ｒｂ＋、Ｋ＋、Ｎａ+，Ｌｉ＋からなる群から選択される陽イオンであり、ＢはＰｂ２＋、Ｓｎ２＋、Ｇｅ２＋からなる群から選択される陽イオンであり、ＸはＣｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−からなる群から選択される陰イオンである。ｍは０以上の整数、ｎは正の整数、ｐは２以上の整数である。） - 結晶性の金属ハロゲン化物が式Ａ１Ｂ１Ｘ３または式Ａ４Ｂ１Ｘ６で表される金属ハロゲン化物である、請求項６に記載の発光素子。
- 結晶性の金属ハロゲン化物がＣｓＰｂＢｒ３、ＣｓＰｂＣｌ３、ＣｓＰｂＩ３、Ｃｓ４ＰｂＢｒ６、ＣｓＳｎＢｒ３、ＰｂＢｒ２からなる群から選択される金属ハロゲン化物である、請求項５に記載の発光素子。
- 電子注入層をさらに有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の発光素子。
- 電子注入層が、有機溶媒に溶解した金属ナトリウムから製造される、請求項９に記載の発光素子。
- 請求項１から１０のいずれか一項に記載の発光素子を備えた表示装置。
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