JP2021158344A - 発光素子、表示装置及び照明機器 - Google Patents

Abstract

【課題】発光領域が拡張された発光素子、表示装置及び照明機器を提供する。【解決手段】少なくとも陽極と発光層と陰極とがこの順で積層されており、積層方向に平面視したときに、前記発光層における発光領域の面積が、前記陽極と前記陰極との重なり領域の面積より大きい、発光素子。【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子、表示装置及び照明機器に関する。
具体的には、本発明は、発光領域が拡張された発光素子、表示装置及び照明機器に関する。

従来、発光層に有機化合物を用いた有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）発光素子が知られている（特許文献１）。

一方で、近年、ペロブスカイト化合物の発光素子への応用が期待されている（特許文献１、非特許文献１）。ペロブスカイト化合物は、高い吸光度、高い発光量子収率、組成や層構造（次元性）を変化させることによって発光波長を制御できること、半値幅の狭いシャープな発光が得られること、塗布プロセスとの親和性が高いことなどの多くの特徴を有している。

特開２０１７−２０７７６３号公報 特開２０１９−１４０３０９号公報

Ｍｉｎ Ｌｕ， ｅｔ ａｌ．， Ａｄｖ． Ｆｕｎｃｔ． Ｍａｔｅｒ．， ２０１９， １９０２００８

特許文献１をはじめとする従来の発光素子は、陽極、発光層及び陰極がこの順で積層されており、積層方向に見たときに、陽極と陰極との重なり領域においてのみ発光層による発光現象が生じる。そのため、発光面のデザインや、駆動回路を含む積層構造の設計に大きな制約がある。また、それ故、輝度、効率、駆動寿命といった特性面でも改善の余地がある。

また、従来の発光素子における駆動電極の端部は、対向電極との短絡の起点となりやすいため、絶縁層で被覆して保護することが行われてきた。これは、駆動電極の実質的な面積（開口率）が小さくなることを意味し、これに伴い発光領域の面積も小さくなる。その結果、特にスマートフォンのように画素が微細で高密度な表示装置においては、発光面積の減少が消費電力や輝度寿命に与える影響が大きかった。

そこで、本発明の課題は、発光領域が拡張された発光素子、表示装置及び照明機器を提供することにある。

本発明によれば、以下の発光素子等を提供できる。
１．少なくとも陽極と発光層と陰極とがこの順で積層されており、
積層方向に平面視したときに、前記発光層における発光領域の面積が、前記陽極と前記陰極との重なり領域の面積より大きい、発光素子。
２．前記発光層がペロブスカイト化合物を含む、１に記載の発光素子。
３．前記発光層が、ペロブスカイト化合物を含む連続層によって形成されている、１又は２に記載の発光素子。
４．前記発光層が、ペロブスカイト化合物を含む微粒子の集合体によって形成されている、１又は２に記載の発光素子。
５．１〜４のいずれかに記載の発光素子を含む、表示装置。
６．互いに隣接する複数の画素を含み、
前記複数の画素のそれぞれが前記発光素子を含み、
前記画素毎に前記発光素子の前記発光層が個別に設けられている、５に記載の表示装置。
７．１〜４のいずれかに記載の発光素子を含む、照明機器。

本発明によれば、発光領域が拡張された発光素子、表示装置及び照明機器を提供することができる。

本発明の一態様に係る発光素子の一例を説明する概略図である。 図１に示した発光素子における局所的な電流の流れを説明する概略断面図である。 本発明の一態様に係る発光素子の他の例を説明する概略断面図である。 本発明の一態様に係る表示装置の構成例を説明する概略平面図である。 隔壁が設けられた発光素子の例を説明する概略断面図である。 実施例１に係る発光素子を説明する概略断面図である。 実施例１に係る発光素子の発光状態の写真である。 比較例１に係る発光素子の発光状態の写真である。 比較例２に係る発光素子の発光状態の写真である。

以下、本発明の発光素子、表示装置及び照明機器について詳述する。
尚、本明細書において、「ｘ〜ｙ」は「ｘ以上、ｙ以下」の数値範囲を表すものとする。数値範囲に関して記載された上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
また、以下に記載される本発明の個々の形態を２つ以上組み合わせた形態もまた、本発明の形態である。

１．発光素子
本発明の一態様に係る発光素子は、少なくとも陽極と発光層と陰極とがこの順で積層されており、積層方向に平面視したときに、前記発光層における発光領域の面積が、前記陽極と前記陰極との重なり領域の面積より大きい。
これにより、発光素子の発光領域が拡張される効果が得られる。また、発光面の開口率を向上して明るさを増すことができ、同時に、発光層を流れる電流密度を低下させて、消費電力を下げると共に、素子寿命を伸長することができる。
以下に図面を参照してさらに詳しく説明する。

図１は、本発明の一態様に係る発光素子の一例を説明する概略図である。図１（ａ）は平面図（上面図）であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるｂ−ｂ線断面図である。

図１の例において、発光素子１は、下部電極である陽極３、電荷注入／輸送層５、発光層２、電荷注入／輸送層６及び上部電極である陰極４を、この順に積層して含む。ここで、電荷注入／輸送層５は正孔注入／輸送層であり、電荷注入／輸送層６は電子注入／輸送層である。

発光素子は、これらの積層方向に平面視したときに、発光層２における発光領域（図１（ａ）においてグレーで示す領域）αの面積が、陽極３と陰極４との重なり領域（図１（ａ）において斜線で示す領域）βの面積より大きい。

より詳しくは、図１（ａ）に示すように、積層方向に平面視したときに、陽極３と陰極４とは、十字に交差して、矩形状の重なり領域βを形成している。積層方向に平面視したときに、発光層２は、重なり領域βを含み、さらに重なり領域βの外部まで延出する大きさを有している。発光層２において、積層方向に平面視したときに重なり領域βの外部まで延出している部分を、延出部２１という。

積層方向に平面視したときに、発光層２の発光領域αは、重なり領域βを含み、さらに、重なり領域βの外部に延出している延出部２１のうち陰極４と重なっている部分を含んでいる。即ち、積層方向に平面視したときに、発光層２の発光領域αは、陽極３と重なっていない部分にも形成されている。その結果、発光層２における発光領域αの面積が、重なり領域βの面積より大きいものになっている。

一実施形態において、積層方向に平面視したときに、発光領域αは、重なり領域βの端部から外側に１０μｍ以上延出した領域、好ましくは１００μｍ以上延出した領域、より好ましくは２００μｍ以上延出した領域、さらに好ましくは５００μｍ以上延出した領域を、該発光領域αに含む。

電極の重なり領域βから延出して発光を生じる機構は必ずしも明らかではないが、以下のようであると考える。図２は、図１に示した発光素子における局所的な電流の流れを説明する概略断面図である。図２中、矢印は局所的な電流の向きを表す。

下部電極である陽極３から注入された電流（キャリア（ここでは正孔））は、電荷注入／輸送層５を横切る強い電界を受けてまっすぐ上方に輸送され、発光層２に注入される。

発光層２に注入された正孔は、発光層２のキャリア移動度が高いことに起因して横方向に広げられた電界に従って、発光層２中を上方だけでなく横方向にも流れるようになる。その結果、正孔は、ある薄い界面層を通過した後は、発光層２の幅全体に広がることができる。言い換えれば、積層方向に平面視したときに、正孔は、発光層２全体（延出部２１を含む）に広がることができる。上記のような電界を横方向に広げる機能は、発光層２の厚さによらず、発光層２が薄い場合であっても、発揮させることができる。

一方、上部電極である陰極４から注入された逆極性のキャリア（ここでは電子）は、電荷注入／輸送層６を経て、発光層２において、該発光層２の幅全体に広がった正孔と再結合し、発光する。その結果、発光領域αは、陽極３の幅を越えるものとなり、重なり領域βより大面積になる。

尚、図１及び図２の例では、発光領域αは、陰極４の幅を超えていないが、電子注入／輸送層を適切に調整し、発光層への注入障壁を下げ、発光層内の電子密度を向上させることで、陰極４の幅を越えるように、さらに大面積にすることもできる。

上述したようにキャリアである正孔（又は逆極性のキャリアである電子）を発光層２の幅方向に広げて発光領域αを拡張するためには、発光層２の導電率が高いこと、及び、電荷注入／輸送層から発光層へのキャリア注入障壁が低いことが重要である。例えば、正孔輸送層を構成する材料と、発光層を構成するペロブスカイト材料の、それぞれのＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）エネルギー準位の差が小さくなるように正孔輸送材料を選定することによって、キャリア注入障壁を低くすることができる。

（発光層）
電極の重なり領域から延出して発光が生じるには、発光層に用いる材料のキャリア移動度が高く、さらに電荷注入／輸送層と発光層とのキャリア注入障壁が低いことが重要である。このことにより、電圧が印加された際、電荷注入／輸送層から注入された多量のキャリアによって発光層の導電率が急激に低下し、横方向の電界とそれに沿ったキャリア移動、すなわち電流が生じる。ペロブスカイト材料の正孔移動度は、通常の有機ＥＬ用有機半導体に比べ３桁程度大きく、数ｃｍ^２／（Ｖ・ｓ）に達することが知られている（Ｔ． Ｍａｔｕｓｈｉｍａ，ｅｔ ａｌ．， Ｎａｔｕｒｅ， ２０１９， ５７２， ５０２）。この高移動度を活かし、電圧印加時にペロブスカイト発光層の電気導電率を大幅に下げることで、電極の重なりを越えて発光させることが可能になる。

発光層を形成する材料としては種々のものを使用可能である。発光層の電圧印加時の導電率は、発光層を形成する材料、該材料を保護する保護基（リガンド材料）、製膜方法、結晶状態、結晶の粒塊状態などによって調整できる。発光層は、例えば、結晶性の良いバルク層、又は粒径のそろった粒子状結晶を含むことが好ましい。

発光層はペロブスカイト化合物（ペロブスカイト発光材料）を含むことが好ましい。この場合、発光層は、ペロブスカイト化合物を含む連続層によって形成されているか、又は、ペロブスカイト化合物を含む微粒子の集合体によって形成されていることが好ましい。
尚、「ペロブスカイト化合物を含む連続層」というのは、いわゆる３次元バルクペロブスカイトと呼ばれるものからなるペロブスカイト薄膜層を指す。基本組成はＡＭＸ_３（Ａ：１価の金属カチオン又は１価の有機カチオン、Ｍ：２価の金属カチオン、Ｘ：一価のハロゲンアニオン）であって、それがペロブスカイト結晶構造をとり、その膜厚（発光層として用いる場合は、典型的には数十ｎｍ〜数百ｎｍ）に対して十分大きなドメインサイズ（数百ｎｍ〜数十μｍ）の多結晶体からなる。環境安定性を増す目的で、その薄膜層の表面を後述する保護基等で覆ってもよい。
２次元ペロブスカイトにおいても、上記のようなドメイン構造をとる場合、連続層をなすと考える。２次元ペロブスカイトは、一般に、Ａ’_２Ａ_ｎ−１Ｍ_ｎＸ_３ｎ＋１なる一般組成式を持つ。ここで、Ａ’は通常、Ａよりサイズの大きい１価の有機カチオンであって、個々の２次元配列のペロブスカイト層間のスペーサーとして機能する。Ａは、Ａ’よりサイズの小さい１価の有機カチオン又は１価の金属カチオンである。Ｍは２価の金属カチオン、Ｘは１価のハライドアニオンである。ｎは、１以上の整数であり、Ａ’からなるスペーサーで挟まれた２次元ペロブスカイト層の層数に相当する。ｎ＝１の場合、純粋な２次元ペロブスカイト、ｎが２以上の場合、擬２次元ペロブスカイトと呼ぶ場合がある。ｎが十分大きく、実質無限大とみなせる場合は、組成は３Ｄペロブスカイトに一致する。
また、「ペロブスカイト化合物を含む微粒子の集合体」というのは、組成的には前述の連続層を成すペロブスカイトと同じであるが、構成するドメインのドメインサイズが小さく、発光層の膜厚と同程度かそれ以下、より具体的には１００ｎｍ以下であって、個々のドメインが粒子状で、その表面が保護基で被覆されており、その微粒子が２次元的に配列して薄膜層を形成しているものを指す。一般にペロブスカイト量子ドットと呼ばれるものも、ここではこの微粒子に含まれるものとする。

発光層に含まれるペロブスカイト化合物の構造は、特に限定されない。２次元ペロブスカイト、あるいは３次元ペロブスカイトとして知られるバルク結晶構造や微結晶集合構造、それらが微粒子を形成し、その集合体が発光層を形成する構造などを、好適に用いることができる。

ペロブスカイト化合物として、例えば、下記式（１）で表される３次元ペロブスカイトが好適である。
ＡＭＸ_３ （１）
（式（１）において、Ａは、ＣＨ_３ＮＨ_３（以下、「ＣＨ_３ＮＨ_３」を「ＭＡ」と称する場合がある。）、ＣＨ（ＮＨ_２）_２（以下、「ＣＨ（ＮＨ_２）_２」を「ＦＡ」と称する場合がある。）、Ｃｓ又はこれらの２種以上の混合物である。Ｍは、Ｐｂ、Ｓｎ又はこれらの混合物である。Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ又はこれらの２種以上の混合物である。ここではイオンの価数表示については省略した。以下同様である。）
また、ペロブスカイト化合物として、下記式（２）で表される擬２次元ペロブスカイトも好適である。
Ａ‘_２Ａ_ｎ−１Ｍ_ｎＸ_３ｎ＋１ （２）
（式（２）において、ｎ≧１である。Ａ’は、Ｃ_ｍＨ_２ｍ＋１ＮＨ_３、ＯＡ（オレイン酸）、ＯＬＡ（オレイルアミン）、ＰＥＡ（フェネチルアミン）、ＤＰＰＡ（ジフェニルリン酸アジド）、ＴＢＡＢ（テトラブチルアンモニウムブロミド）、ＴＰＰＯ（トリフェニルホスフィンオキシド）等のような、アミン基、リン酸基、カルボキシル基を有する界面活性剤である。ｍは１〜２０の整数である。Ｍ及びＸは、式（１）と同様である。）

より具体的には、例えば、無機ペロブスカイト材料、有機無機ペロブスカイト材料等を好適に用いることができる。具体例として、ＭＡＰｂＢｒ_３、ＭＡＰｂＩ_３−ｘＣｌ_ｘ、ＭＡＰｂＩ_３、Ｃｓ_ｘＭＡ_１−ｘＰｂＢｒ_３、ＦＡＰｂＢｒ_３、ＭＡＦＡＰｂ（ＢｒＩ）_３、ＦＡＰｂＩ_３、Ｃｓ_ｘＦＡ_１−ｘＰｂＢｒ_３、Ｃｓ_ｘＦＡ_１−ｘＰｂＩ_ｙＢｒ_３−ｙ、ＣｓＰｂＢｒ_３、ＣｓＰｂＩ_３、ＣｓＳｎＩ_３、ＣｓＰｂＢｒ_ｘＣｌ_３−ｘ、ＣｓＰｂ_ｘＳｎ_１−ｘＢｒ_３、ＣｓＰｂＢｒ_ｘＣｌ_３−ｘ、Ｃ_ｍＨ_２ｍ＋１ＮＨ_３Ｂｒ等が挙げられる。

以上に例示したペロブスカイト化合物は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

ペロブスカイト化合物を含む発光層の製膜には、種々の既知の方法が適用可能である。
塗布法を用いる場合、例えば、ペロブスカイト化合物を形成するためのペロブスカイト前駆体溶液を基板上に塗布し、該基板上で結晶化させる方法を用いることができる。基板上で結晶化させる過程で、貧溶媒を滴下して結晶化を促進させてもよい。このようにして、ペロブスカイト化合物を含む連続層である発光層を形成することができる。例えば、ＦＡＰｂＢｒ_３を含む連続層である発光層は、ＬＡＲＰ法（Ｄ． Ｈａｎ， ｅｔ ａｌ．， ＡＣＳ Ｎａｎｏ，２０１８、 １２， ８０８８）を用いて製膜することができる。
また、塗布法を用いる場合、予めペロブスカイト化合物を含む微粒子を合成しておき、該微粒子の分散液を基板上に塗布する方法を用いることができる。微粒子の製造は、既知の方法を用いることができる（例えば、Ｅ． Ｔ． Ｖｉｃｋｅｒｓ， Ｊ． Ｃｈｅｍ． Ｐｈｙｓ． ２０２０， １５２， ０３４７０１）。このようにして、ペロブスカイト化合物を含む微粒子の集合体である発光層を形成することができる。

ペロブスカイト発光層を保護する保護基（リガンド材料）としては、通常のものを用いることができる。例えば、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、エチレンジアミン（ＥＤＡ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、オレイルアミン（ＯＬＡ）、オレイン酸（ＯＡ）、ジドデシルジメチルアンモニウムブロミド（ＤＤＡＢ）、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、３，３−ジフェニルプロピルアミンブロミド（ＤＰＰＡ−Ｂｒ）、３−フェニル−２−プロペン−１−アミン（ＰＰＡ）、フェニルアラニンブロミド（ＰＰＡＢ）、フェネチルアミン（ＰＥＡ）、テトラオクチルアンモニウムブロミド（ＴＯＡＢ）、２，２’−イミノジ安息香酸（ＩＤＡ）、オクチルホスホン酸（ＯＰＡ）、オクタン酸（ＯＴＡｃ）等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。

ペロブスカイト化合物とリガンド材料とを組み合わせて発光層を製膜する方法は格別限定されず、例えば、上述したペロブスカイト前駆体溶液にリガンド材料を予め混合しておく方法を用いることができる。
また、ペロブスカイト化合物を含む発光層を製膜した後に、該発光層にリガンド材料を塗布などにより付与し、界面やペロブスカイト粒子境界をリガンド材料で充填する方法を用いることができる。
さらに、ペロブスカイト化合物を含む発光層に、リガンド材料を含む組成物（溶液等）を接触させて、ペロブスカイト化合物の微粒子の表面を保護する、あるいはリガンド材料種を入れ替える（リガンドイクスチェンジ）方法を用いることができる。

発光層の厚さは格別限定されず、例えば、１０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上又は７５ｎｍ以上であり得、また、１０００ｎｍ以下、５００ｎｍ以下又は２５０ｎｍ以下であり得る。

（陽極及び陰極）
陽極及び陰極の材料は格別限定されず、例えば有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子等で用いられているものを、好適に用いることができる。例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明導電酸化物、Ａｌ等の金属、Ａｇ、Ｐｄ及びＣｕの合金（ＡＰＣ電極）、Ｍｇ及びＡｇの合金、並びに、金属層とＩＴＯ等の透明導電酸化物層とが積層された積層体（積層体電極）等が挙げられる。陽極及び陰極のうち、発光層からの発光が取り出される側の電極は、透明であることが好ましい。

陽極の厚さは格別限定されず、例えば、１０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上又は５０ｎｍ以上であり得、また、１０００ｎｍ以下、５００ｎｍ以下又は２００ｎｍ以下であり得る。
陰極の厚さは格別限定されず、例えば、１０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上又は５０ｎｍ以上であり得、また、１０００ｎｍ以下、５００ｎｍ以下又は２００ｎｍ以下であり得る。

（正孔注入／輸送層）
正孔注入／輸送層の材料としては、例えば有機ＥＬで用いられているものを、好適に用いることができる。有機材料としては、例えば、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−Ｎ−（４−ブチルフェニル）−ジフェニルアミン）（ＴＦＢ）、ポリ（ビス（４−フェニル）（２，４，６−トリメチルフェニル）アミン）（ＰＴＡＡ）、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］（ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）等が挙げられる。また、無機材料としては、例えば、ＮｉＯ、ＴｉＯ_２、ＭｏＯｘ等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
正孔注入／輸送層は、単層構造でも、積層構造でもよい。積層構造とする場合、陽極側に配される正孔注入層と、発光層側に配される正孔輸送層とを含むことができる。一実施形態において、正孔注入層はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含み、正孔輸送層はＴＦＢを含むが、これに限定されない。

単層構造の場合における正孔注入／輸送層の厚さは格別限定されず、正孔の注入性、輸送性、光学特性への影響を考慮して適宜設計でき、例えば、正孔注入層と正孔輸送層との合計の厚さが１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以上又は５０ｎｍ以上であり得、また、１０００ｎｍ以下、５００ｎｍ以下又は２００ｎｍ以下であり得る。

（電子注入／輸送層）
電子注入／輸送層の材料としては、例えば有機ＥＬで用いられているものを、好適に用いることができる。有機材料としては、例えば、ＬｉＦ、１，３，５−トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼン（ＴＰＢｉ）、Ｎ，Ｎ’−ジ−１−ナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＤ）、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）−１，１’−ビフェニル（ＣＢＰ）、４，６−ビス（３，５−ジ（ピリジン−３−イル）フェニル）−２−メチルピリミジン（Ｂ３ＰｙＭＰＭ）等が挙げられる。また、無機材料としては、例えば、ａ−ＺＳＯ（アモルファス亜鉛シリケート；Ｚｎ−Ｓｉ−Ｏ）、ＺｎＯ、ＳｎＯ等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
電子注入／輸送層は、単層構造でも、積層構造でもよい。積層構造とする場合、陰極側に配される電子注入層と、発光層側に配される電子輸送層とを含むことができる。一実施形態において、電子注入層はＬｉＦを含み、電子輸送層はＴＰＢｉを含むが、これに限定されない。

単層構造の場合における電子注入／輸送層の厚さは格別限定されず、電子の注入性、輸送性、光学特性への影響を考慮して適宜設計でき、例えば、電子注入層と電子輸送層との合計の厚さが１ｎｍ以上、５ｎｍ以上又は１０ｎｍ以上であり得、また、１０００ｎｍ以下、５００ｎｍ以下又は２００ｎｍ以下であり得る。

（絶縁層）
発光素子には、例えば上下電極間の導通防止（短絡防止）等のために絶縁層を設けることができる。絶縁層は、例えば電極の端部を被覆するように形成することができる。
絶縁層の材料は格別限定されず、製膜後に高抵抗であり、絶縁破壊電圧の高いものを好適に用いることができる。例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂などの高分子材料、ＳｉＯ_２やＳｉＮなどの無機膜等が挙げられる。塗布法で製膜でき、絶縁性に優れるという点で、ポリイミド樹脂が好適である。

絶縁層の厚さは格別限定されず、当該絶縁層の材料（有機材料であるか又は無機材料であるか）に応じて適宜設計でき、例えば、１ｎｍ以上、２ｎｍ以上又は５ｎｍ以上であり得、また、５００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下又は５０ｎｍ以下であり得る。

（各層の製膜方法）
発光素子を構成する各層の製膜方法は格別限定されない。上述したように、発光層は塗布法で製膜することが好ましい。また、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ等を含む正孔注入層、ＴＦＢ等を含む正孔輸送層もまた、塗布法によって製膜することができる。ＴＰＢｉ等を含む電子輸送層、ＬｉＦ等を含む電子注入層、Ａｌ等を含む陰極は、蒸着法にて製膜することができる。
発光層等を形成するための塗布法としては、種々の方法が適用できる。例えば、スピンコート法、ドロップキャスト法、グラビア印刷法、インクジェット法、スリットコート法、ダイヘッドコート法等が挙げられる。特に、後述するように画素毎に個別に発光層を形成する場合は、インクジェット法やグラビア印刷法が好適である。
蒸着法としては、既知の蒸着法が適用できる。例えば、抵抗加熱による真空蒸着法、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法等が挙げられる。

（封止材）
発光素子は、封止材を含んでもよい。封止材は、発光素子を構成する全層を被覆するように設けることができる。封止材は格別限定されず、例えば、乾燥窒素を充填したガラス製キャップや、ガス透過性の低いフィルムの貼付、有機無機材を交互に層状に形成したバリア膜等が挙げられる。

（基板）
発光素子は、基板を含んでもよい。基板は、発光素子を構成する層を支持するように設けることができる。基板の材質は格別限定されず、例えば、基板を介して発光層からの発光が取り出される場合には、透明な基板を用いることができる。透明な基板は、例えば、ガラス、透明ポリイミド等の樹脂等によって構成され得る。

以上の説明では、発光素子が陽極側（基板側）から光を取り出すボトムエミッション型である場合について主に示したが、これに限定されない。例えば、発光素子は、陰極側（反基板側）から光を取り出すトップエミッション型であってもよい。本発明によれば、いずれの型においても、発光領域αが拡張される効果が得られる。

図３は、本発明の一態様に係る発光素子の他の例（ボトムエミッション型）を説明する概略断面図である。

図３の例において、発光素子１は、透明な基板（例えばガラス基板）７上に、下部電極である陽極３を形成するための、パターニングされた導体（例えばＩＴＯ電極）８を備える。導体８は、端部での短絡を防ぐために（上下電極の導通を防止するために）、絶縁層９で被覆され、保護されている。導体８のうち絶縁層９で被覆された部分は陽極として機能しない。従って、図３の例では、導体８のうち絶縁層９から露出している部分によって陽極３が形成される。陽極３及び絶縁層９の上には、正孔注入層５ａ及び正孔輸送層５ｂがこの順で積層されている。正孔輸送層５ｂ上には、発光層２が設けられている。発光層２上には、電子輸送層６ｂ、電子注入層６ａ及び上部電極である陰極４がこの順で積層されている。発光素子１において、これらの層の全体は、封止材（図３中、図示省略）で封止されている。

図３の例においては、絶縁層９が設けられることによって、短絡が防止される効果が得られる。しかし、絶縁層９が設けられることによって、積層方向に見たときの陽極３の面積が縮小する。これに伴って、陽極３と陰極４との重なり領域βの面積も縮小する。本発明によれば、このような場合においても、陽極３の幅を超えて発光層２が発光でき、発光層２における発光領域αの面積が、重なり領域βの面積より大きいものになる。そのため、短絡の防止と、発光領域の拡張とを好適に両立できる。

以上の説明では、発光素子における陽極及び陰極のうち陽極を基材側に配する場合について主に示したが、これに限定されない。発光素子における陽極及び陰極のうち陰極を基材側に配する逆積層構造としてもよい。
また、以上に例示したような発光層を含む発光ユニットを、中間電極層を介して複数個積層した、タンデム型発光素子としてもよい。発光ユニットを２個積層したタンデム型発光素子は、例えば、陽極、電荷注入／輸送層、第１の発光層、電荷注入／輸送層、中間電極層、電荷注入／輸送層、第２の発光層、電荷注入／輸送層及び陰極をこの順で積層したものであり得る。発光ユニットを３個以上積層する場合も、中間電極層を介して同様に積層することができる。
以上の説明では、電荷（キャリア）である正孔及び電子のそれぞれについて電荷注入／輸送層を設ける場合について主に示したが、これらの一方又は両方を省略してもよい。
以上の説明において、陽極と陰極との極性を置き換えてもよい。

２．表示装置
本発明の一態様に係る表示装置は、上述した本発明の一態様に係る発光素子を含む。これにより、表示装置を構成する発光素子の発光領域が拡張される効果が得られる。また、発光面の開口率を向上して明るさを増すことができ、同時に、発光層を流れる電流密度を低下させて、消費電力を下げると共に、素子寿命を伸長することができる。

図４は、本発明の一態様に係るドットマトリクス型表示装置の構成例を説明する概略平面図である。図４（ａ）は表示装置における画素の構成の一例を示す。図４（ｂ）は画素の構成の他の例を示す。

図４（ａ）及び図４（ｂ）の各例に係る表示装置１１は、互いに隣接する複数の画素１２を含む。複数の画素１２は、Ｘ−Ｙ面に沿って面状に配列されており、Ｘ方向に複数の列を形成し、Ｙ方向に複数の行を形成している。

図４の例では、１つの画素１２は、Ｒ（赤色）を呈する発光素子１Ｒ、Ｇ（緑色）を呈する発光素子１Ｇ及びＢ（青色）を呈する発光素子１Ｂを含む。発光素子１Ｒ、１Ｇ及び１Ｂのうち１種以上を、上述した本発明の一態様に係る発光素子によって形成することができる。

尚、図４（ａ）及び図４（ｂ）では、発光素子１Ｒ、１Ｇ及び１Ｂの構成要素のうち下部電極である陽極３と、陽極３上に設けられた発光層２とについてのみ図示している。図示されない上部電極である陰極は、これら複数の発光素子１Ｒ、１Ｇ及び１Ｂの全体に対して共通に、べた状（全面的に）に設けられている。

図４（ａ）及び図４（ｂ）のいずれの例においても、図１〜図３の例と同様に、発光層２の発光領域の面積は、陽極３と陰極４との重なり領域の面積より大きい。

図４（ａ）の例では、Ｙ方向に隣り合う複数の画素１２にわたって発光素子１Ｒ、１Ｇ及び１Ｂそれぞれの発光層２が連続して（共通に）設けられている。このような構成は、すだれ状のシャドーマスクを用いる真空蒸着で発光層２を形成する一般的なドットマトリクス型有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子に見られる。

これに対し、図４（ｂ）の例では、Ｙ方向に隣り合う画素１２毎に発光素子１Ｒ、１Ｇ及び１Ｂそれぞれの発光層２が個別に（独立して）設けられている。これにより、上述した図４（ａ）の例に比べ、画素１２間でのクロストークを防止することができる。

ここでいう「クロストーク」は、特定の画素１２に対して入力された電流が、前記特定の画素に隣接する（Ｙ方向に隣接する）画素１２に影響を及ぼし、望まない発光を引き起こすことを意味する。即ち、発光素子は上述したように上下電極の重なり領域より大きい発光領域を有する（発光領域の幅は、陽極３の幅を超え得る）。それ故、図４（ａ）の例のように発光層２が隣接画素１２まで連続的に形成されている場合は、クロストークの防止に限界がある。これに対し、図４（ｂ）の例のように、発光層２が画素１２毎に個別に設けられる場合は、クロストークを確実に防止できる。

一実施形態において、図５に示すように、表示装置を構成する個々の発光素子１は、発光層２を積層構造の積層方向（図５中の上下方向）の側方から囲むように設けられた隔壁１３を備える。表示装置の製造において（好ましくは発光層２を形成する前に）、隔壁１３を設けることによって、発光層２を確実に分離配置することができ、発光層２の面積を制限することができる。隔壁１３は、絶縁層９の延長として設けることができる。例えば、絶縁層９を形成する工程において、隔壁１３を同時に形成することができる。隔壁１３の材料として、絶縁層９の材料として例示した材料を用いることができる。発光層２を含む発光素子１の積層構造の、少なくとも発光層２を含む一部を隔壁１３内に閉じ込めることで、発光層２の分離が保証される。隔壁１３は、クロストーク防止壁としても機能する。

以上に説明した、互いに隣接する発光素子間で発光層を共有する態様、あるいは互いに隣接する発光素子間で発光層を個別に設ける態様は、表示装置に限らず、互いに隣接する複数の発光素子を有する種々の装置（例えば後述する照明機器等）に適用できる。

３．照明機器
本発明の一態様に係る照明機器は、上述した本発明の一態様に係る発光素子を含む。これにより、照明機器を構成する発光素子の発光領域が拡張される効果が得られる。また、発光面の開口率を向上して明るさを増すことができ、同時に、発光層を流れる電流密度を低下させて、消費電力を下げると共に、素子寿命を伸長することができる。

以下に本発明の実施例を説明するが、本発明はかかる実施例により限定されない。

（実施例１）
図６に示すものと同様の発光素子を作製した。図６に示す発光素子１は、基板７上に、陽極３、正孔注入層５ａ、正孔輸送層５ｂ、発光層２、電子輸送層６ｂ、電子注入層６ａ及び陰極４がこの順で積層されている。さらに、発光素子１は、封止材１０によって封止されている。積層方向に平面視したときに、発光層２は、陽極３と陰極４との重なり領域を含み、さらに重なり領域から延出するように形成されている。
かかる発光素子は、以下の手順により作製した。

（１）ガラス基板及び陽極の準備
まず、パターニングされたＩＴＯ透明電極（陽極、厚さ６５ｎｍ）付きガラス基板（厚さ０．７ｍｍ。以下、単に「基板」ともいう。）を、純水中で５分間、超音波洗浄機を用いて洗浄し、次いで、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）中で５分間、超音波洗浄機を用いて洗浄し、次いで、ＵＶオゾン洗浄機（セン特殊光源株式会社製、ＰＬ１１０１Ｎ−２４）を用いて５分間、ＵＶオゾン処理（ＵＶオゾン洗浄）した。

（２）正孔注入層の形成
次いで、大気下で、基板上に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（エイチ・シー・スタルク製、Ｃｌｅｖｉｏｓ（登録商標）Ｐ ＡＩ ４０８３）を、４０００ＲＰＭで１分間、スピンコートした後、ホットプレートにて乾燥させた（乾燥温度：１５０℃、乾燥時間：１５分）。このようにして、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む正孔注入層を形成した。

（３）正孔輸送層の形成
次いで、大気下で、ＴＦＢ（シグマアルドリッチ製、９０１１０１）のクロロベンゼン溶液（６ｍｇ/ｍｌ）を、４０００ＲＰＭで４０秒間、スピンコートした後、ホットプレートにて乾燥させた（乾燥温度：１２０℃、乾燥時間：３０分）。次いで、濡れ性を改善する目的で、ＴＦＢ表面を、ＵＶオゾン洗浄機を用いて１分間、ＵＶオゾン処理した。このようにして、ＴＦＢを含む正孔輸送層を形成した。正孔輸送層が形成された基板を、窒素グローブボックス内に搬入した。

（４）発光層の形成
次いで、上記窒素グローブボックス内で、ＰｂＢｒ_２（東京化成工業株式会社製）、ＦＡＢｒ（東京化成工業株式会社製）を１：１（モル比）に秤量し、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に溶解して０．２Ｍ（ＦＡＰｂＢｒ_３相当のモル比）の溶液を作製した。
上記の溶液に、さらに添加剤としてＰＥＡ−Ｂｒ（フェネチルアンモニウムブロミド、東京化成工業株式会社製）を０．３等量（ＦＡＰｂＢｒ_３に対するモル比）添加して、６０℃で２時間、マグネティックスターラーで攪拌して、ペロブスカイト前駆体溶液（発光層を形成するための塗液）を得た。
得られたペロブスカイト前駆体溶液を、正孔輸送層が形成された基板に滴下し、４０００ＲＰＭでスピンコートを行い、回転開始から６秒後に貧溶媒に相当するトルエンを滴下し、その２秒後に回転を停止した。次いで、基板を窒素グローブボックス内から取り出し、ホットプレートにて乾燥させた（乾燥温度：８０℃、乾燥時間：５分）。その後、余分な部分に付着したペロブスカイト前駆体溶液の乾燥物を、ＩＰＡを含浸させたワイプで拭き取った。このようにして、発光層を形成した。この発光層は、ペロブスカイト化合物（ＦＡＰｂＢｒ_３）を含む連続層によって形成されている。

（５）電子輸送層、電子注入層及び陰極の形成
上記基板を大気に曝すことなく真空蒸着装置に導入し、電子輸送層の材料であるＴＰＢｉ（蒸着レート：１Å／秒）、電子注入層の材料であるＬｉＦ（蒸着レート：０．１Å／秒）、陰極の材料であるＡｌ（蒸着レート：３Å／秒）の順にマスク蒸着した。このようにして、電子輸送層、電子注入層及び陰極を形成した。

（６）封止
以上のようにして形成された全層をガラス製キャップとＵＶ硬化型接着剤を用いて封止し、発光素子とした。

（７）各層の厚さの測定
発光素子の各層の厚さを触針式段差計（小坂研究所製ＥＴ３０００）、走査型電子顕微鏡（日立ハイテク社製ＳＬＩ３２２０）による断面観察、又は蒸着時間と蒸着レートからの換算によって測定した。結果は下記のとおりである。
・正孔注入層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）：４０ｎｍ（段差計）
・正孔輸送層（ＴＦＢ）：４０ｎｍ（段差計）
・発光層（ＦＡＰｂＢｒ_３ペロブスカイト層）：５０ｎｍ（電子顕微鏡）
・電子輸送層（ＴＰＢｉ）：３０ｎｍ（蒸着時間と蒸着レートからの換算値）
・電子注入層（ＬｉＦ）：１ｎｍ（蒸着時間と蒸着レートからの換算値）
・陰極（Ａｌ）：１００ｎｍ（蒸着時間と蒸着レートからの換算値）

（８）特性の測定
発光素子の特性を測定した。具体的には、ソースメータ（ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製、２４００）を用いて電流電圧特性を測定し、分光放射輝度計（コニカミノルタ社製、ＣＳ２０００）を用いて輝度特性を測定した。
測定の結果、印加電圧５Ｖで最大輝度３４８０ｃｄ／ｍ^２を得た。最大電流効率は、６３．６ｃｄ／Ａ（於：４Ｖ）であった。発光ピーク波長は５２８ｎｍ、発光半値幅は２３ｎｍであった。ペロブスカイト化合物であるＦＡＰｂＢｒ_３に由来する緑色の発光が確認された。
輝度計に付属するモニタ用ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラによって撮影された発光素子の発光状態の写真を図７に示す。陽極、陰気の幅はともに０．２５ｃｍであった。発光領域αの面積が、上下電極（陽極と陰極）の重なり領域βの面積より大きく、発光領域が陽極の範囲を超えて陰極に沿って０．０５ｃｍ延出していることがわかる。尚、写真中央の円形は、測定範囲を表すマーカーである。

（比較例１）
実施例１において、正孔輸送層（ＴＦＢ）の形成後、ＵＶオゾン処理を省略し、また、ペロブスカイト前駆体溶液の塗布を省略して発光層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして発光素子を得た。この発光素子は、ＴＦＢ層を発光層とする発光が可能である。
得られた発光素子の特性を、実施例１と同様にして測定した。その結果、印加電圧５．５Ｖで最大輝度２８４ｃｄ／ｍ^２を得た。最大電流効率は、０．３ｃｄ／Ａ（於：４Ｖ）であった。発光ピーク波長は４３３ｎｍ、発光半値幅は３０ｎｍであった。ＴＦＢの発光に由来する青色の発光が確認された。
実施例１と同様にして測定された発光素子の発光状態の写真を図８に示す。発光領域αが上下電極（陽極と陰極）の重なり領域βと一致しており、これら領域の面積が等しいことがわかる。尚、写真中央の円形は、測定範囲を表すマーカーである。

（比較例２）
実施例１において、正孔輸送層（ＴＦＢ）を、ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−Ｄｉ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン）に変更して蒸着成膜し、また、発光層（ＦＡＰｂＢｒ_３ペロブスカイト）をＡｌｑ_３（トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム）に変更して蒸着成膜し、また、電子輸送層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして発光素子を得た。この発光素子は、Ａｌｑ_３層を発光層とする発光が可能である。

（１）正孔輸送層、発光層、電子注入層及び陰極の形成
実施例１と同様にして得た洗浄済みのＩＴＯ透明電極基板を真空蒸着装置に導入し、正孔輸送層の材料であるＮＰＤ（蒸着レート：１Å／秒）、発光層の材料であるＡｌｑ_３（蒸着レート：１Å／秒）、電子注入層の材料であるＬｉＦ（蒸着レート：０．１Å／秒）、陰極の材料であるＡｌ（蒸着レート：３Å／秒）の順にマスク蒸着した。このようにして、正孔輸送層、発光層、電子注入層及び陰極を形成した。

（２）特性の測定
得られた発光素子の特性を、実施例１と同様にして測定した。その結果、印加電圧８．５Ｖで最大輝度１８０００ｃｄ／ｍ^２を得た。最大電流効率は、３．６ｃｄ／Ａ（於：７Ｖ）であった。発光ピーク波長は５２３ｎｍ、発光半値幅は９３ｎｍであった。このようにＡｌｑ_３の発光に由来する緑色の発光が確認された。
実施例１と同様にして測定された発光素子の発光状態の写真を図９に示す。発光領域αが上下電極（陽極と陰極）の重なり領域βと一致しており、これら領域の面積が等しいことがわかる。尚、写真中央の円形は、測定範囲を表すマーカーである。

１、１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ：発光素子
２：発光層
２１：延出部
３：陽極
４：陰極
５：電荷（正孔）注入／輸送層
５ａ：正孔注入層
５ｂ：正孔輸送層
６：電荷（電子）注入／輸送層
６ａ：電子注入層
６ｂ：電子輸送層
７：基板
８：導体
９：絶縁層
１０：封止材
１１：表示装置
１２：画素
１３：隔壁

Claims (7)

1. 少なくとも陽極と発光層と陰極とがこの順で積層されており、
   積層方向に平面視したときに、前記発光層における発光領域の面積が、前記陽極と前記陰極との重なり領域の面積より大きい、発光素子。
2. 前記発光層がペロブスカイト化合物を含む、請求項１に記載の発光素子。
3. 前記発光層が、ペロブスカイト化合物を含む連続層によって形成されている、請求項１又は２に記載の発光素子。
4. 前記発光層が、ペロブスカイト化合物を含む微粒子の集合体によって形成されている、請求項１又は２に記載の発光素子。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の発光素子を含む、表示装置。
6. 互いに隣接する複数の画素を含み、
   前記複数の画素のそれぞれが前記発光素子を含み、
   前記画素毎に前記発光素子の前記発光層が個別に設けられている、請求項５に記載の表示装置。
7. 請求項１〜４のいずれかに記載の発光素子を含む、照明機器。
   
   

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