JP2022151856A - 発光デバイス、表示装置、発光装置、電子機器および照明装置 - Google Patents

発光デバイス、表示装置、発光装置、電子機器および照明装置 Download PDF

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Gokichi Watabe
優太 河野
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信晴 大澤
Nobuharu Osawa
哲史 瀬尾
Tetsushi Seo
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Abstract

【課題】発光効率の高い発光デバイスを提供する。【解決手段】一対の電極間にEL層を有する発光デバイスであって、前記一対の電極の一方は透光性を有する電極であり、前記EL層は、少なくとも発光層と低屈折率層とを有し、前記低屈折率層は、前記発光層と前記透光性を有する電極との間に位置し、前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接してキャップ層が設けられており、前記キャップ層が、常光屈折率1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数0以上0.01以下である高屈折率材料を含み、前記低屈折率層が、常光屈折率1.60以上1.70以下である低屈折率材料を含む発光デバイス。【選択図】図1

Description

本発明の一態様は、有機化合物、発光素子、発光デバイス、ディスプレイモジュール、照明モジュール、表示装置、発光装置、電子機器、照明装置および電子デバイスに関する。なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、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)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
有機化合物を用いたエレクトロルミネッセンス(EL:Electroluminescence)を利用する発光デバイス(有機ELデバイス)の実用化が進んでいる。これら発光デバイスの基本的な構成は、一対の電極間に発光材料を含む有機化合物層(EL層)を挟んだものである。このデバイスに電圧を印加して、キャリアを注入し、当該キャリアの再結合エネルギーを利用することにより、発光材料からの発光を得ることができる。
このような発光デバイスは自発光型であるためディスプレイの画素として用いると、液晶に比べ、視認性が高く、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には特に好適である。また、このような発光デバイスを用いたディスプレイは、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
また、これらの発光デバイスは発光層を二次元に連続して形成することが可能であるため、面状に発光を得ることができる。これは、白熱電球または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色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
このように発光デバイスを用いたディスプレイおよび照明装置はさまざまな電子機器に好適であるが、より良好な特性を有する発光デバイスを求めて研究開発が進められている。
有機ELデバイスが語られる際にしばしば問題として挙げられるものの一つに、光取出し効率の低さがある。これを向上させるために、EL層内部に低屈折率材料からなる層を形成する構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
米国特許出願公開第2020/0176692号明細書
本発明の一態様では、発光効率の高い発光デバイスを提供することを目的とする。または、本発明の一態様では、消費電力の小さい発光デバイス、発光装置、電子機器、表示装置、または電子デバイスのいずれかを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。
本発明の一態様は、455nm以上465nm以下のいずれかの波長における常光屈折率が1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である発光デバイスのキャップ層用材料である。
または、本発明の他の一態様は、455nm以上465nm以下の波長範囲全域における常光屈折率が1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である発光デバイスのキャップ層用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記常光屈折率が1.95以上2.40以下である発光デバイスのキャップ層用材料である。
または、本発明の他の一態様は、500nm以上650nm以下のいずれかの波長における常光屈折率が1.85以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である発光デバイスのキャップ層用材料である。
または、本発明の他の一態様は、500nm以上650nm以下の波長範囲全域における常光屈折率が1.85以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である発光デバイスのキャップ層用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記常光屈折率が1.90以上2.40以下である発光デバイスのキャップ層用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、4環以上の縮合環骨格を含む発光デバイスのキャップ層用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、5環以上の縮合環骨格を含む発光デバイスのキャップ層用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、硫黄原子を含む発光デバイスのキャップ層用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、蒸着膜の異方性が大きい発光デバイスのキャップ層用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、蒸着膜の最も長波長側に位置する常光消衰係数のピークから算出した配向オーダーパラメーターが-0.1以下の発光デバイスのキャップ層用材料である。
または、本発明の他の一態様は、発光デバイスのキャップ層であって、前記発光デバイスは、透光性を有する電極を含む一対の電極間にEL層を有し、前記キャップ層は前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接して設けられており、455nm以上465nm以下の範囲のいずれかの波長において、常光屈折率が1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である材料を含むキャップ層である。
または、本発明の他の一態様は、発光デバイスのキャップ層であって、前記発光デバイスは、透光性を有する電極を含む一対の電極間にEL層を有し、前記キャップ層は前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接して設けられており、455nm以上465nm以下の範囲の波長全域において、常光屈折率が1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である材料を含むキャップ層である。
または、本発明の他の一態様は、発光デバイスのキャップ層であって、前記発光デバイスは、透光性を有する電極を含む一対の電極間にEL層を有し、前記キャップ層は前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接して設けられており、前記発光デバイスが発する光のピーク波長は455nm以上465nm以下であり、前記キャップ層の、前記ピーク波長における常光屈折率が1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である材料を含むキャップ層である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、波長370nm以上700nm以下の範囲のいずれかの波長における常光消衰係数が0.05より大きい材料を含むキャップ層である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記常光屈折率が1.95以上2.40以下である材料を含むキャップ層である。
または、本発明の他の一態様は、発光デバイスのキャップ層であって、前記発光デバイスは、透光性を有する電極を含む一対の電極間にEL層を有し、前記キャップ層は前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接して設けられており、前記キャップ層の、500nm以上650nm以下のいずれかの波長における常光屈折率が1.85以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である材料を含むキャップ層である。
または、本発明の他の一態様は、発光デバイスのキャップ層であって、前記発光デバイスは、透光性を有する電極を含む一対の電極間にEL層を有し、前記キャップ層は前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接して設けられており、前記キャップ層の、500nm以上650nm以下の波長範囲全域における常光屈折率が1.85以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である材料を含むキャップ層である。
または、本発明の他の一態様は、発光デバイスのキャップ層であって、前記発光デバイスは、透光性を有する電極を含む一対の電極間にEL層を有し、前記キャップ層は前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接して設けられており、前記発光デバイスが発する光のピーク波長は500nm以上650nm以下であり、前記キャップ層の、前記ピーク波長における常光屈折率が1.85以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である材料を含むキャップ層である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、波長370nm以上700nm以下の範囲のいずれかの波長において常光消衰係数が0.05より大きい材料を含むキャップ層である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記常光屈折率が1.90以上2.40以下である材料を含むキャップ層である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、4環以上の縮合環骨格を有する材料を含むキャップ層である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、5環以上の縮合環骨格を有する材料を含むキャップ層である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、硫黄原子を有する材料を含むキャップ層である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、蒸着膜の異方性が大きい材料を含むキャップ層である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、蒸着膜の最も長波長側に位置する常光消衰係数のピークから算出した配向オーダーパラメーターが-0.1以下の材料を含むキャップ層である。
または、本発明の他の一態様は、一対の電極間にEL層を有する発光デバイスであって、前記一対の電極の一方は透光性を有する電極であり、前記EL層は、少なくとも発光層と低屈折率層とを有し、前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接してキャップ層が設けられており、前記キャップ層に、455nm以上465nm以下のいずれかの波長において、常光屈折率が1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数0以上0.01以下である高屈折率材料を含み、前記低屈折率層に、455nm以上465nm以下の範囲のいずれかの波長における常光屈折率が1.50以上1.75以下である低屈折率材料を含む発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、一対の電極間にEL層を有する発光デバイスであって、前記一対の電極の一方は透光性を有する電極であり、前記EL層は、少なくとも発光層と低屈折率層とを有し、前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接してキャップ層が設けられており、前記キャップ層に、455nm以上465nm以下の範囲の波長全域において、常光屈折率が1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数0以上0.01以下である高屈折率材料を含み、前記低屈折率層に、455nm以上465nm以下の範囲のいずれかの波長における常光屈折率が1.50以上1.75以下である低屈折率材料を含む発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、一対の電極間にEL層を有する発光デバイスであって、前記一対の電極の一方は透光性を有する電極であり、前記EL層は、少なくとも発光層と低屈折率層とを有し、前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接してキャップ層が設けられており、前記発光デバイスが発する光のピーク波長は455nm以上465nm以下であり、前記キャップ層に、前記ピーク波長における常光屈折率が1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数0以上0.01以下である高屈折率材料を含み、前記低屈折率層に、前記ピーク波長における常光屈折率が1.50以上1.75以下である低屈折率材料を含む発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記低屈折率層が、前記発光層と前記透光性を有する電極との間に位置する発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記高屈折率材料の、波長390nm以下における常光消衰係数が0.01より大きい発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記高屈折率材料の、前記常光屈折率が1.95以上2.40以下である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、一対の電極間にEL層を有する発光デバイスであって、前記一対の電極の一方は透光性を有する電極であり、前記EL層は、少なくとも発光層と低屈折率層とを有し、前記低屈折率層は、前記発光層と前記透光性を有する電極との間に位置し、前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接してキャップ層が設けられており、前記キャップ層に、500nm以上650nm以下のいずれかの波長における常光屈折率が1.85以上2.40以下、且つ常光消衰係数0以上0.01以下である高屈折率材料を含み、前記低屈折率層に、500nm以上650nm以下の波長範囲全域における常光屈折率が1.45以上1.70以下である低屈折率材料を含む発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、一対の電極間にEL層を有する発光デバイスであって、前記一対の電極の一方は透光性を有する電極であり、前記EL層は、少なくとも発光層と低屈折率層とを有し、前記低屈折率層は、前記発光層と前記透光性を有する電極との間に位置し、前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接してキャップ層が設けられており、前記キャップ層に、500nm以上650nm以下の波長範囲全域における常光屈折率が1.85以上2.40以下、且つ常光消衰係数0以上0.01以下である高屈折率材料を含み、前記低屈折率層に、500nm以上650nm以下の波長範囲全域における常光屈折率が1.45以上1.70以下である低屈折率材料を含む発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、一対の電極間にEL層を有する発光デバイスであって、前記一対の電極の一方は透光性を有する電極であり、前記EL層は、少なくとも発光層と低屈折率層とを有し、前記低屈折率層は、前記発光層と前記透光性を有する電極との間に位置し、前記発光デバイスが発する光のピーク波長は500nm以上650nm以下であり、前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接してキャップ層が設けられており、前記キャップ層に、前記ピーク波長において、常光屈折率が1.85以上2.40以下、且つ常光消衰係数0以上0.01以下である高屈折率材料を含み、前記低屈折率層に、前記ピーク波長にいて常光屈折率が1.45以上1.70以下である低屈折率材料を含む発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記高屈折率材料の、波長370nm以上700nm以下の範囲のいずれかの波長における常光消衰係数が0.05より大きい発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記高屈折率材料の、前記常光屈折率が1.90以上2.40以下である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記透光性を有する電極が陰極である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記低屈折率層が電子輸送領域に設けられている発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記低屈折率層が電子輸送層である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記低屈折率材料が電子輸送性を有する材料である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記低屈折率材料が電子輸送性を有する材料と金属錯体との混合材料である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記一対の電極の他方が反射電極であり、前記EL層は、前記発光層と前記反射電極との間に第2の低屈折率層を有し、前記第2の低屈折率層に、前記発光デバイスが発する光のピーク波長における常光屈折率が1.50以上1.75以下の第2の低屈折率材料を含む発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第2の低屈折率層が正孔輸送領域に設けられている発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第2の低屈折率層が正孔輸送層である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第2の低屈折率材料が正孔輸送性を有する材料である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記高屈折率材料が4環以上の縮合環骨格を有する発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記高屈折率材料が5環以上の縮合環骨格を有する発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記高屈折率材料が硫黄原子を有する発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記高屈折率材料の蒸着膜の異方性が大きい発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記高屈折率材料の蒸着膜の最も長波長側に位置する常光消衰係数のピークから算出した配向オーダーパラメーターが-0.1以下である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の発光デバイスと、センサと、操作ボタンと、スピーカまたはマイクと、を有する電子機器である。
または、本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の発光デバイスと、トランジスタ、または、基板と、を有する発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の発光デバイスと、トランジスタ、または、基板と、を有する表示装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の発光デバイスと、筐体と、を有する照明装置である。
なお、本明細書中における発光装置とは、発光デバイスを用いた画像表示デバイスを含む。また、発光デバイスにコネクター、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、又は発光デバイスに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発光装置に含む場合がある。さらに、照明器具等は、発光装置を有する場合がある。
本発明の一態様では、発光効率の高い発光デバイスを提供することができる。または、本発明の一態様では、消費電力の小さい発光デバイス、発光装置、電子機器、表示装置、または電子デバイスのいずれかを提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
図1(A)、図1(B)、図1(C)および図1(D)は発光デバイスの概略図である。 図2(A)および図2(B)はアクティブマトリクス型発光装置を表す図である。 図3(A)および図3(B)はアクティブマトリクス型発光装置を表す図である。 図4はアクティブマトリクス型発光装置を表す図である。 図5(A)および図5(B)はパッシブマトリクス型発光装置を表す図である。 図6(A)および図6(B)は照明装置を表す図である。 図7(A)、図7(B1)、図7(B2)および図7(C)は電子機器を表す図である。 図8(A)、図8(B)および図8(C)は電子機器を表す図である。 図9は照明装置を表す図である。 図10は照明装置を表す図である。 図11は車載表示装置及び照明装置を表す図である。 図12(A)および図12(B)は電子機器を表す図である。 図13(A)、図13(B)および図13(C)は電子機器を表す図である。 図14(A)乃至図14(D)は、表示装置の構成例を示す図である。 図15(A)乃至図15(F)は、表示装置の作製方法例を示す図である。 図16(A)乃至図16(F)は、表示装置の作製方法例を示す図である。 図17(A)および図17(B)は、キャップ層の常光屈折率を変化させた青色発光デバイスの、低屈折率層の有無によるブルーインデックス(BI)の変化を表す図。 図18は、mmtBuBioFBi、mmtBumBPTzn、およびLi-6mqの常光及び異常光の屈折率を表す図である。 図19は、BisBTc並びにDBT3P-IIの常光及び異常光の屈折率および消衰係数を表す図である。 図20は発光デバイス1および比較発光デバイス1の輝度-電流密度特性を表す図である。 図21は発光デバイス1および比較発光デバイス1の輝度-電圧特性を表す図である。 図22は発光デバイス1および比較発光デバイス1の電流効率-輝度特性を表す図である。 図23は発光デバイス1および比較発光デバイス1の電流密度-電圧特性を表す図である。 図24は発光デバイス1および比較発光デバイス1のブルーインデックス-輝度特性を表す図である。 図25は発光デバイス1および比較発光デバイス1の発光スペクトルを表す図である。 図26は発光デバイス1および比較発光デバイス1の相対輝度-時間変化特性を表す図である。 図27は発光デバイス1-1乃至発光デバイス1-4、比較発光デバイス1-1乃至比較発光デバイス1-4のキャップ層の膜厚とブルーインデックスの最大値との関係を表す図である。 図28は、mmtBumTPoFBi-04およびBBA(βN2)B-03の常光及び異常光の屈折率を表す図である。 図29は発光デバイス10の輝度-電流密度特性を表す図である。 図30は発光デバイス10の輝度-電圧特性を表す図である。 図31は発光デバイス10の電流効率-輝度特性を表す図である。 図32は発光デバイス10の電流密度-電圧特性を表す図である。 図33は発光デバイス10のブルーインデックス-輝度特性を表す図である。 図34は発光デバイス10の発光スペクトルを表す図である。 図35は発光デバイス10の相対輝度-時間変化特性を表す図である。
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。
なお、光学的異方性を有する材料に光を入射する場合、光軸に平行な振動面の光を異常光(線)、垂直な振動面の光を常光(線)と呼ぶが、当該材料の常光に対する屈折率と異常光に対する屈折率が異なることがある。このような場合、異方性解析を実施することで、常光屈折率と異常光屈折率を分離して各々の屈折率を算出することができる。なお、本明細書においては、測定した材料に常光屈折率と異常光屈折率の双方が存在した場合、常光屈折率を指標として用いるものとし、また、単に屈折率と述べた場合は、常光屈折率と異常光屈折率の平均の値を指しているものとする。
また、屈折率と同様に消衰係数においても、常光と異常光に対する値が異なる事があり、異方性解析を実施することで、常光消衰係数と異常光消衰係数を分離して各々の消衰係数を算出することができる。本明細書においては、測定した材料に常光消衰係数と異常光消衰係数の双方が存在した場合、常光消衰係数を指標として用いるものとし、また、単に消衰係数と述べた場合は、常光消衰係数と異常光消衰係数の平均の値を指しているものとする。
また、本明細書における蒸着膜は、基板が室温の状態で、蒸着法によって成膜される膜とする。
(実施の形態1)
図1(A)に、本発明の一態様の発光デバイス600を表す図を示す。図1に示す発光デバイスは、第1の電極101と、第2の電極102、EL層103、およびキャップ層155を有している。当該EL層103は、少なくとも発光層113を有しており、低屈折率層156を有していることが好ましい。
第2の電極102は透光性を有する電極であり、発光デバイス600は、第2の電極102側より光を射出する構成である。
また、EL層103の発光層113と第1の電極101との間をキャリア輸送領域150、発光層113と第2の電極102との間をキャリア輸送領域151と称し、一方が正孔輸送領域、他方が電子輸送領域である。また、低屈折率層156はキャリア輸送領域151に設けられることが好ましい。
第2の電極102は、EL層103およびキャップ層155と接して設けられており、第2の電極102は、EL層103とキャップ層155に挟まれている。
キャップ層155は、屈折率の高い層である。具体的には、キャップ層155は、455nm以上465nm以下のいずれかの波長、好ましくは波長範囲全域における常光屈折率が1.90以上2.40以下であることが好ましく、1.95以上2.40以下であることがより好ましい。さらに、上記キャップ層は、455nm以上465nm以下のいずれかの波長、好ましくは波長範囲全域における常光消衰係数が0以上0.01以下であることが好ましい。
または、キャップ層155は、500nm以上650nm以下のいずれかの波長、好ましくは波長範囲全域における常光屈折率が1.85以上2.40以下であることが好ましく、1.90以上2.40以下であることがより好ましい。さらに、上記キャップ層は、500nm以上650nm以下のいずれかの波長、好ましくは波長範囲全域における常光消衰係数が0以上0.01以下であることが好ましい。
なお、発光デバイス600がピーク波長λnmの光を発する場合、上記常光屈折率および常光消衰係数は、当該λnmの光に対して上記数値範囲であることが好ましい。また、上記キャップ層155は上記ピーク波長λnmよりも100nm以上短波長の波長において、常光消衰係数が0.01より大きいことが、光の吸収によるロスが少ない一方で、波長λnmにおける屈折率が高くなるため好ましい。また、波長370nm以上700nm以下の範囲のいずれかの波長において常光消衰係数が0.05より大きいことが可視光領域の屈折率が増加するため好ましい。
このようなキャップ層155は、上述のような特性を有する材料(本明細書では高屈折率材料と称する)を用いて形成することで得ることができる。すなわち、上述のような特性を有する材料(高屈折率材料ともいう)含む層としてキャップ層155を形成することで実現する。
当該高屈折率材料は、分子の分極が大きいほど屈折率が高くなるため4環以上、好ましくは5環以上の縮合環骨格を有することが好ましい。また、当該高屈折率材料は、原子屈折の大きな原子番号の大きい元素を採用する事で高い屈折率が実現する。特に、当該高屈折率材料は、硫黄原子を含むことが好ましい。
また、当該高屈折率材料は、複数のナフタレン骨格、ジベンゾキノキサリン骨格、ベンゾナフトフラン骨格およびベンゾフロピリミジン骨格のいずれかを含む有機化合物であることが好ましい。なお、これらはさらにカルバゾール骨格またはアリールアミン骨格を含むことが好ましい。
さらに、蒸着膜の異方性が大きいと膜密度が高まり、屈折率が増加するため好ましい。また、異方性が大きくなると、常光屈折率が高くなる傾向があり、常光屈折率はs偏光の光取り出し効率を改善することから、当該高屈折率材料は、その蒸着膜の異方性が大きいことが好ましい。具体的には、蒸着膜の最も長波長側に位置する常光消衰係数のピークから算出した配向オーダーパラメーターSが-0.1以下、好ましくは-0.15以下、より好ましくは-0.2以下であることが好ましい。
なお、配向オーダーパラメーターSは、S=(k-k)/(k+2k)(ただし、kは光軸に垂直な光に対する消衰係数を表し、kは光軸に平行な光に対する消衰係数を表す)で表され、ある材料の配向状態を表す指標として用いられる。配向オーダーパラメーターSは、-0.5から+1までの範囲の数値をとり、基板に対して完全水平配向の場合=-0.5、基板に対して完全垂直配向の場合=+1、ランダム配向の場合=0となる。
上述のような高屈折率材料としては、例えば以下のような有機化合物を用いることができる。
5,5’-ジフェニル-2,2’-ジ-5H-[1]ベンゾチエノ[3,2-c]カルバゾール(略称:BisBTc)、3-{4-(トリフェニレン-2-イル)フェニル}-9-(トリフェニレン-2-イル)-9H-カルバゾール(略称:TpPCzTp)、3,6-ビス[4-(2-ナフチル)フェニル]-9-(2-ナフチル)-9H-カルバゾール(略称:βNP2βNC)、9-[4-(2,2’-ビナフタレン-6-イル)フェニル]-3-[4-(2-ナフチル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:(βN2)PCPβN)、2-{4-[2-(N-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)-9H-カルバゾール-9-イル]フェニル}ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2PCCzPDBq-02)、N,N-ビス[4-(6-フェニルベンゾ[b]ナフト[1,2-d]フラン-8-イル)フェニル]-4-アミノ-p-ターフェニル(略称:BnfBB1TP)、9-[4-(9’-フェニル-3,3’-ビ-9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3-b]ピラジン(略称:9pPCCzPNfpr)、4,8-ビス[3-(トリフェニレン-2-イル)フェニル]-[1]ベンゾフロ[3,2-d]ピリミジン(略称:4,8mTpP2Bfpm)。
上述のような特性を有する材料は、キャップ層155を構成する材料として非常に好適である。
低屈折率層156は、455nm以上465nm以下の範囲のいずれかの波長、好ましくは波長全域における常光屈折率が1.50以上1.75以下、のキャリア輸送性を有する材料を用いて形成することができる。または、低屈折率層156は、500nm以上650nm以下の範囲のいずれかの波長、好ましくは波長全域における常光屈折率が1.45以上1.70以下のキャリア輸送性を有する材料を用いて形成することができる。低屈折率層156は、低屈折率層156を電子輸送領域に形成する場合は、電子輸送性を有する材料、正孔輸送領域に形成する場合は正孔輸送性を有する材料を含む層として形成すればよい。
低屈折率層156を、発光層113と第2の電極102との間の領域であるキャリア輸送領域151に設けることで、発光層113と第1の電極101との間の領域であるキャリア輸送領域150に低屈折率層を設けるよりも発光効率の向上効果が大きいため好ましい。
なお、第1の電極101が陽極、第2の電極102が陰極である構成が、屈折率の高いキャップ層、屈折率の低い電子輸送層を採用した際の発光効率が高まるため好ましい。これは、第2の電極102に仕事関数が小さく、且つ、反射性を有するAg等の電極で形成できるためである。この場合キャリア輸送領域150が正孔輸送領域、キャリア輸送領域151が電子輸送領域となり、低屈折率層156は、電子輸送領域に設けられる。
低屈折率層156が電子輸送領域に設けられる場合、低屈折率層156は、電子輸送性を有する低屈折率材料を含む層として形成する。電子輸送性を有し、且つ屈折率が上述の範囲にある低屈折率材料としては、例えば以下のような物質を挙げることができる。なお、これら以外の物質であっても、電子移動度が1×10-7cm/Vs以上且つ、屈折率が上述の範囲となる膜を形成することが可能な物質であれば同様に用いることができる。
電子輸送性を有する低屈折率材料としては、1個以上3個以下の窒素を含む6員環の複素芳香環を少なくとも1つ有し、環を形成する炭素数が6乃至14の芳香族炭化水素環を複数有し、複数の前記芳香族炭化水素環のうち少なくとも2つはベンゼン環であり、sp混成軌道で結合を形成している炭化水素基を複数有する有機化合物が挙げられる。
また、このような有機化合物は、当該有機化合物の分子内の総炭素数に対するsp混成軌道で結合を形成している総炭素数の割合が、10%以上60%以下であることが好ましく、10%以上50%以下であるとより好ましい。または、このような有機化合物は、H-NMRで当該有機化合物の測定を行った結果における4ppm未満のシグナルの積分値が、4ppm以上のシグナルの積分値の1/2倍以上であることが好ましい。
なお、上記電子輸送性を有する有機化合物の分子量は、500以上2000以下であると好ましい。なお、当該有機化合物が有するすべてのsp混成軌道で結合を形成している炭化水素基は、上記環を形成する炭素数が6乃至14の芳香族炭化水素環に結合していることが好ましい。
当該電子輸送性を有する有機化合物としては、下記一般式(Ge11)または(Ge11‐1)で表される有機化合物が好ましい。
Figure 2022151856000002
式中、Aは1~3個の窒素を含む6員環の複素芳香環を表し、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環、トリアジン環のいずれかが好ましい。
また、R200は、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至10の脂環式基、または上記一般式(Ge11-1)で表される置換基、のいずれかを表す。
201乃至R215の少なくとも一は、置換基を有するフェニル基であり、他は各々独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至10の脂環式基、置換または無置換の環を形成する炭素数が6乃至14の芳香族炭化水素基、置換または無置換のピリジル基、のいずれかを表す。なお、R201、R203、R205、R206、R208、R210、R211、R213およびR215は水素であることが好ましい。当該置換基を有するフェニル基は1つまたは2つの置換基を有し、当該置換基は各々独立に、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至10の脂環式基、置換または無置換の環を形成する炭素数が6乃至14の芳香族炭化水素基、のいずれかである。
なお、上記一般式(Ge11)で表される有機化合物は、炭素数1乃至6のアルキル基および炭素数3乃至10の脂環式基から選ばれる炭化水素基を複数有し、分子内の総炭素数に対するsp混成軌道で結合を形成している総炭素数の割合は、10%以上60%以下である。
また、当該電子輸送性を有する有機化合物としては、下記一般式(Ge12)で表される有機化合物が好ましい。
Figure 2022151856000003
式中、Q乃至Qのうち2または3はNを表し、前記Q乃至Qのうちの2がNである場合、残りの1はCHを表す。
またR201乃至R215の少なくともいずれか一は、置換基を有するフェニル基であり、他は各々独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至10の脂環式基、置換または無置換の環を形成する炭素数が6乃至14の芳香族炭化水素基、置換または無置換のピリジル基、のいずれかを表す。なお、R201、R203、R205、R206、R208、R210、R211、R213およびR215は水素であることが好ましい。前記置換基を有するフェニル基は1つまたは2つの置換基を有し、当該置換基は各々独立に、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至10の脂環式基、置換または無置換の環を形成する炭素数が6乃至14の芳香族炭化水素基、のいずれかである。
なお、上記一般式(Ge12)で表される有機化合物は、炭素数1乃至6のアルキル基および炭素数3乃至10の脂環式基から選ばれる炭化水素基を複数有し、分子内の総炭素数に対するsp混成軌道で結合を形成している総炭素数の割合は、10%以上60%以下であることが好ましい。
また、上記一般式(Ge11)または(Ge12)で表される有機化合物において、置換基を有するフェニル基が下記式(Ge11-2)で表される基であることが好ましい。
Figure 2022151856000004
式中、αは置換または無置換のフェニレン基を表し、メタ位置換のフェニレン基であることが好ましい。また、メタ位置換のフェニレン基が置換基を一つ有する場合、当該置換基もメタ位に置換していることが好ましい。なお、当該置換基としては炭素数1乃至6のアルキル基、または炭素数3乃至10の脂環式基であることが好ましく、炭素数1乃至6のアルキル基であることがより好ましく、t-ブチル基であることがさらに好ましい。
220は、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至10の脂環式基、または、置換もしくは無置換の環を形成する炭素数が6乃至14の芳香族炭化水素基を表す。
また、jおよびkは1または2を表す。なお、jが2の場合、複数のαは各々同じでも異なっていてもよい。また、kが2の場合、複数のR220は各々同じでも異なっていてもよい。なお、R220はフェニル基であることが好ましく、2か所のメタ位の一方または両方に炭素数1乃至6のアルキル基、または炭素数3乃至10の脂環式基を有するフェニル基であることがより好ましい。なお、当該フェニル基が2か所のメタ位の一方または両方に有する置換基は炭素数1乃至6のアルキル基であることがより好ましく、t-ブチル基であることがさらに好ましい。
なお、当該有機化合物と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の金属錯体を混合した混合材料を、電子輸送性を有する低屈折率材料として低屈折率層156に用いることが好ましい。ジアジン骨格を有する複素環化合物、トリアジン骨格を有する複素環化合物、ピリジン骨格を有する複素環化合物は、アルカリ金属の有機金属錯体と励起錯体を形成した際のエネルギーが安定化しやすい(励起錯体の発光波長を長波長化しやすい)ため、駆動寿命の観点で好ましい。特にジアジン骨格を有する複素環化合物、トリアジン骨格を有する複素環化合物は、LUMO準位が深いため、励起錯体のエネルギー安定化に好適である。
なお、上記アルカリ金属の有機金属錯体は、ナトリウムまたはリチウムの金属錯体であることが好ましい。または、上記アルカリ金属の有機金属錯体はキノリノール骨格を有する配位子を有することが好ましい。また、より好ましくは、上記アルカリ金属の有機金属錯体が、8-キノリノラト構造を含むリチウム錯体またはその誘導体であることが好ましい。8-キノリノラト構造を含むリチウム錯体の誘導体としては、アルキル基を有する8-キノリノラト構造を含むリチウム錯体が好ましく、特にメチル基を有することが好ましい。
アルキル基を有する8-キノリノラトーリチウムは、屈折率の小さな金属錯体とすることが可能である。具体的には薄膜状態における455nm以上465nm以下の範囲の波長の光に対する常光屈折率が1.45以上1.70以下、633nmの波長の光に対する常光屈折率が1.40以上1.65以下とすることができる。
なお、上記金属錯体としては、具体的には、例えば8-ヒドロキシキノリナト-リチウム(略称:Liq)、8-ヒドロキシキノリナト-ナトリウム(略称:Naq)などを挙げることができる。特に、一価の金属イオンの錯体、中でもリチウムの錯体が好ましく、Liqがより好ましい。なお、8-ヒドロキシキノリナト構造を含む場合、そのメチル置換体(例えば2-メチル置換体、5-メチル置換体または6-メチル置換体)などを用いることも好ましい。特に、6位にアルキル基を有する8-キノリノラト構造を有するアルカリ金属錯体を用いることで、発光デバイスの駆動電圧を低下させる効果がある。
また、第1の電極101が陰極、第2の電極102が陽極である構成であってもよい。この場合キャリア輸送領域150が電子輸送領域、キャリア輸送領域151が正孔輸送領域となり、低屈折率層156は、正孔輸送領域に設けられる。
低屈折率層156が正孔輸送領域に設けられる場合、低屈折率層156は、正孔輸送性を有する低屈折率材料を含む層として形成する。正孔輸送性を有し、且つ屈折率が上述の範囲にある低屈折率材料としては、例えば以下のような物質を挙げることができる。なお、これら以外の物質であっても、正孔移動度が1×10-7cm/Vs以上且つ、屈折率が上述の範囲となる膜を形成することが可能な物質であれば同様に用いることができる。
正孔輸送性を有する低屈折率材料の一つとしては、第1の芳香族基、第2の芳香族基および第3の芳香族基を有し、それら第1の芳香族基、第2の芳香族基および第3の芳香族基が同一の窒素原子に結合しているモノアミン化合物が挙げられる。
当該モノアミン化合物は、分子内の総炭素数に対するsp混成軌道で結合を作っている炭素の割合が23%以上55%以下であることが好ましく、また、H-NMRで当該モノアミン化合物の測定を行った結果における、4ppm未満のシグナルの積分値が、4ppm以上のシグナルの積分値を上回るような化合物であることが好ましい。
また、当該モノアミン化合物は、少なくとも一のフルオレン骨格を有し、前記第1の芳香族基、前記第2の芳香族基および前記第3の芳香族基のいずれか一または複数がフルオレン骨格であることが好ましい。なお、フルオレニルアミンはHOMO準位を上昇させる効果があるため、当該モノアミン化合物の窒素に3つのフルオレンが結合すると、HOMO準位が大きく上昇する可能性がある。この場合、周辺材料のHOMO準位との差が大きくなり、駆動電圧および信頼性等に影響を及ぼす可能性がある。したがって、当該第1の芳香族基、当該第2の芳香族基および当該第3の芳香族基のいずれか一または二がフルオレン骨格であることがさらに好ましい。
以上のような材料の例としては以下一般式(Gh11)乃至(Gh14)のような構造を有する有機化合物を挙げることができる。
Figure 2022151856000005
上記一般式(Gh11)において、Ar、Arはそれぞれ独立に、ベンゼン環または2個または3個のベンゼン環が互いに結合した置換基を表す。ただし、Ar、Arの一方または両方は、炭素がsp混成軌道のみで結合を作っている炭素数1乃至12の炭化水素基を一つまたは複数有し、ArおよびArに結合した全ての前記炭化水素基に含まれる炭素の合計が8以上であり、且つ、ArおよびArのどちらか一方に結合した全ての前記炭化水素基に含まれる炭素の合計が6以上である。なお、ArまたはArに前記炭化水素基として炭素数1又は2の直鎖アルキル基が複数結合している場合、当該直鎖アルキル基同士が結合して環を形成していても良い。
Figure 2022151856000006
上記一般式(Gh12)において、mおよびrは各々独立に1または2を表し、m+rは2または3である。また、tは0乃至4の整数を表し、0であることが好ましい。また、Rは水素または炭素数1乃至3の炭化水素基のいずれかを表す。なお、mが2である場合二つのフェニレン基の有する置換基の種類、置換基の数および結合手の位置は同じであっても異なっていてもよく、rが2である場合二つのフェニル基の有する置換基の種類、置換基の数および結合手の位置は同じであっても異なっていても良い。また、tが2乃至4の整数である場合、複数のRは各々同じであっても異なっていても良く、Rは、隣り合う基が互いに結合して環を形成していても良い。
Figure 2022151856000007
上記一般式(Gh12)および(Gh13)において、nおよびpは各々独立に1または2を表し、n+pは2または3である。sは0乃至4の整数を表し、0であることが好ましい。また、Rは水素または炭素数1乃至3の炭化水素基のいずれかを表し、なお、nが2である場合二つのフェニレン基の有する置換基の種類、置換基の数および結合手の位置は同じであっても異なっていても良く、pが2である場合二つのフェニル基の有する置換基の種類、置換基の数および結合手の位置は同じであっても異なっていても良い。また、sが2乃至4の整数である場合、複数のRは各々同じであっても異なっていても良い。
Figure 2022151856000008
上記一般式(Gh12)乃至(Gh14)において、R10乃至R14およびR20乃至R24は各々独立に、水素、または炭素がsp混成軌道のみで結合を作っている炭素数1乃至12の炭化水素基を表す。なお、R10乃至R14の少なくとも3、およびR20乃至R24の少なくとも3が水素であることが好ましい。炭素がsp混成軌道のみで結合を作っている炭素数1乃至12の炭化水素基としては、tert-ブチル基およびシクロヘキシル基が好ましい。ただし、R10乃至R14およびR20乃至R24に含まれる炭素の合計は8以上であり、且つ、R10乃至R14またはR20乃至R24のどちらか一方に含まれる炭素の合計が6以上であるものとする。R、R10乃至R14およびR20乃至R24は、隣り合う基が互いに結合して環を形成していても良い。
また、上記一般式(Gh11)乃至(Gh14)において、uは各々独立に0乃至4の整数を表し、0であることが好ましい。uが2乃至4の整数である場合複数のRは各々同じであっても異なっていても良い。また、R、RおよびRは各々独立に炭素数1乃至4のアルキル基を表し、RおよびRは互いに結合して環を形成していてもよい。
また、当該正孔輸送性を有する低屈折率材料しては、少なくとも1の芳香族基を有し、当該芳香族基は第1乃至第3のベンゼン環と、少なくとも3つのアルキル基とを有しているアリールアミン化合物を挙げることもできる。なお、第1乃至第3のベンゼン環はこの順に結合しており、第1のベンゼン環がアミンの窒素に直接結合しているものとする。
また、第1のベンゼン環はさらに置換または無置換のフェニル基を有していてもよく、無置換のフェニル基を有していることが好ましい。また、前記第2のベンゼン環または前記第3のベンゼン環が、アルキル基で置換されたフェニル基を有していてもよい。
なお、当該第1乃至前記第3のベンゼン環のうち、2以上のベンゼン環、好ましくはすべてのベンゼン環の1位および3位の炭素には直接水素は結合しておらず、上述の第1乃至第3のベンゼン環、上述のアルキル基で置換されたフェニル基、上述の少なくとも3つのアルキル基、および上述のアミンの窒素のいずれかと結合しているものとする。
また、上記アリールアミン化合物は、さらに第2の芳香族基を有することが好ましい。第2の芳香族基としては、無置換の単環、または置換もしくは無置換の3環以下の縮合環を有する基であることが好ましく、中でも置換もしくは無置換の3環以下の縮合環であり、前記縮合環が、環を形成する炭素の数が6乃至13の縮合環を有する基であることがより好ましく、フルオレン環を有する基であることがさらに好ましい。なお、第2の芳香族基としてはジメチルフルオレニル基が好ましい。
また、上記アリールアミン化合物は、さらに第3の芳香族基を有することが好ましい。第3の芳香族基は、置換または無置換のベンゼン環を1乃至3有する基である。
上述の少なくとも3つのアルキル基、フェニル基に置換するアルキル基は、炭素数2乃至炭素数5の鎖式アルキル基であることが好ましい。特に当該アルキル基としては、炭素数3乃至炭素数5の分岐を有する鎖式アルキル基が好ましく、t-ブチル基がさらに好ましい。
以上のような正孔輸送性を有する材料の例としては下記一般式(Gh21)乃至(Gh23)のような構造を有する有機化合物を挙げることができる。
Figure 2022151856000009
なお、上記一般式(Gh21)において、Ar101は置換または無置換のベンゼン環、または2個もしくは3個の置換または無置換のベンゼン環が互いに結合した置換基を表す。
Figure 2022151856000010
なお、上記一般式(Gh22)において、xおよびyは各々独立に1または2を表し、x+yは2または3である。また、R109は炭素数1乃至4のアルキル基を表し、wは0乃至4の整数を表す。また、R141乃至R145は各々独立に、水素、炭素数1乃至炭素数6のアルキル基、炭素数5乃至炭素数12のシクロアルキル基のいずれか一を表す。wが2以上の整数である場合、複数のR109は各々同じであっても異なっていても良い。またxが2である場合、二つのフェニレン基が有する置換基の種類、置換基の数および結合手の位置は同じであっても異なっていても良い。また、yが2である場合、二つのR141乃至R145を有するフェニル基が有する置換基の種類、および置換基の数は同じであっても異なっていてもよい。
Figure 2022151856000011
なお、上記一般式(Gh23)において、R101乃至R105は各々独立に、水素、炭素数1乃至炭素数6のアルキル基、炭素数6乃至炭素数12のシクロアルキル基および置換または無置換のフェニル基のいずれか一を表す。
また、上記一般式(Gh21)乃至(Gh23)において、R106、R107およびR108は各々独立に炭素数1乃至4のアルキル基を表し、vは0乃至4の整数を表す。なお、vが2以上である場合、複数のR108は各々同じであっても異なっていても良い。また、R111乃至R115は一つが上記一般式(g1)で表される置換基であり、残りが各々独立に、水素、炭素数1乃至炭素数6のアルキル基、および置換または無置換のフェニル基のいずれか一を表す。また、上記一般式(g1)において、R121乃至R125は一つが上記一般式(g2)で表される置換基であり、残りが各々独立に、水素、炭素数1乃至炭素数6のアルキル基、および炭素数1乃至炭素数6のアルキル基で置換されたフェニル基のいずれか一を表す。また、上記一般式(g2)において、R131乃至R135は各々独立に、水素、炭素数1乃至炭素数6のアルキル基、および炭素数1乃至炭素数6のアルキル基で置換されたフェニル基のいずれか一を表す。なお、R111乃至R115、R121乃至R125およびR131乃至R135のうち、少なくとも3以上が炭素数1乃至炭素数6のアルキル基であり、R111乃至R115における置換または無置換のフェニル基は1以下であり、R121乃至R125およびR131乃至R135における炭素数1乃至炭素数6のアルキル基で置換されたフェニル基は1以下であるものとする。また、R112およびR114、R122およびR124、並びにR132およびR134の3つの組み合わせのうち少なくとも2つの組み合わせにおいて、少なくとも一方のRが水素以外であるものとする。
なお、発光デバイス600は、図1(B)のように、発光層113と第1の電極101との間の領域であるキャリア輸送領域150に第2の低屈折率層157を有していることが好ましい。第2の低屈折率層157があることによって、より発光効率の良好な発光デバイスを得ることができる。なお、キャリア輸送領域150が正孔輸送領域である場合には第2の低屈折率層157は正孔輸送性を有する低屈折率材料、キャリア輸送領域150が電子輸送領域である場合には第2の低屈折率層157は電子輸送性を有する低屈折率材料を用いて形成すればよい。
ここで、キャップ層155を用いた青色発光デバイスにおいて、キャップ層155の屈折率を変化させた場合の、低屈折率層156および第2の低屈折率層157の有無によるブルーインデックス(BI)の変化を計算した。
なお、ブルーインデックス(BI)とは、電流効率(cd/A)をさらにCIE1931表色系で算出したy色度で割った値であり、青色発光の発光特性を表す指標の一つである。青色発光は、y色度が小さいほど色純度の高い発光となる傾向にある。色純度の高い青色発光は、輝度成分が小さくても広い範囲の青色を表現することが可能であり、色純度の高い青色発光を用いることで、青色を表現するための必要輝度が低下することから消費電力の低減効果が得られる。そのため、青色純度の指標の一つとなるy色度を考慮したBIが青色発光の効率を表す手段として好適に用いられ、BIが高い発光デバイスほどディスプレイに用いられる青色発光デバイスとしての効率が良好であるということができる。
計算は、有機デバイスシミュレーター(semiconducting emissive thin film optics simulator:setfos;サイバネットシステム株式会社)を使用して行った。発光領域は発光層の中央に固定し、発光材料は無配向、励起子生成効率、内部量子効率は100%と仮定した。なお、パーセル効果によるクエンチを考慮して計算を行っている。計算に用いた発光デバイスの積層構造と、計算に用いた常光屈折率および膜厚の値を以下の表に示す。表中、発光デバイス02および発光デバイス04がキャリア輸送領域151に低屈折率層を有し、発光デバイス03と発光デバイス04がキャリア輸送領域150に第2の低屈折率層を有する素子構造となっている。
Figure 2022151856000012
なお、発光デバイスの発光スペクトルは、石英基板上に9-(1-ナフチル)-10-[4-(2-ナフチル)フェニル]アントラセン(略称:αN-βNPAnth)と3,10-ビス[N-(9-フェニル-9H-カルバゾール-2-イル)-N-フェニルアミノ]ナフト[2,3-b;6,7-b’]ビスベンゾフラン(略称:3,10PCA2Nbf(IV)-02)とを重量比で1:0.015(=αN-βNPAnth:3,10PCA2Nbf(IV)-02)となるように50nm共蒸着したサンプルが発するPLスペクトルを採用し、発光ピーク波長λは458nmとした。
また、キャップ層、電子輸送層および正孔輸送層の膜厚は、各条件におけるBIが最大になる膜厚に最適化を行っている。なお、正孔輸送層の膜厚は、反射電極のEL層側表面から3/4λ付近となるように最適化を行い、電子輸送層の膜厚は半透過・半反射電極のEL層側表面から1/4λ付近となるように最適化を行った。
計算結果を図17(A)に示す。また、図17(B)は、キャップ層の常光屈折率が1.70である時のブルーインデックスを1とした場合のグラフである。
図17(A)(B)より、低屈折率層または第2の低屈折率層を有することによっていずれもブルーインデックスが向上していることがわかる。特に発光層113と第2の電極102の間の領域であるキャリア輸送領域151に低屈折率層を有する発光デバイス02と発光デバイス04の向上率が大きい。また、キャップ層の屈折率が高い領域における、ブルーインデックスの向上率は、キャリア輸送領域151に低屈折率層を有する発光デバイス02と発光デバイス04が、図17(B)より明らかに大きいことがわかる。すなわち、キャリア輸送領域151に低屈折率層を設けた構成と高屈折率材料を有するキャップ層の組み合わせによってより顕著な効果を得ることができることがわかった。
なお、キャップ層に含まれる高屈折率材料、低屈折率層および第2の低屈折率層に含まれる低屈折率材料は各層において各々80%以上含まれているものとする。層が複数の材料を用いた混合材料で構成される場合には、常光屈折率が所定の範囲にある材料の和が各層において80%以上であるものとする。
また、所定の常光屈折率または常光消衰係数の材料を有する層は、所定の常光屈折率または常光消衰係数を有する層と読み替えることも可能である。
また、混合材料で構成される層の屈折率および消衰係数を求める場合、直接測定する他に、それぞれの材料のみで形成される膜の常光屈折率に組成の比率を掛け合わせ、これを足し合わせた値として求めることもできる。なお、正確な比率が求められない場合は、それぞれの常光屈折率に対し組成成分の数で除した値を、足し合わせた値を用いてもよい。
続いて、本発明の一態様の発光デバイス600の他の構造および材料の例について説明する。本発明の一態様の発光デバイスは、上述のように第1の電極101と透光性を有する第2の電極102の一対の電極間に複数の層からなるEL層103を有しており、当該EL層103は、少なくとも発光材料を有する発光層113と、低屈折率層とを有している。低屈折率層は、発光層113と第2の電極との間に位置することが好ましい。
第1の電極101と第2の電極102とは、一方が陽極として機能し、他方が陰極として機能する。陽極は、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1~20wt%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0.5~5wt%、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もできる。この他に、第1の電極101に用いられる材料は、例えば、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。又は、陽極の材料として、グラフェンも用いることができる。なお、後述する複合材料をEL層103における陽極と接する層(代表的には正孔注入層111)に用いることで、仕事関数に関わらず、電極材料を選択することができるようになる。
陰極を形成する物質としては、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好ましい。このような陰極材料の具体例としては、リチウム(Li)、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として用いることができる。
本発明の一態様では、第2の電極102は透光性を有する電極であるため、第1の電極101には、発光デバイス600の発する光に対して反射性を有する層が含まれていることが好ましい。当該反射性を有する層は、上述の陽極または陰極に用いることが好ましい材料として挙げた材料のうち、透光性を有する材料からなる層と積層して用いてもよい。
これら導電性材料は、真空蒸着法、スパッタリング法などの乾式法、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。また、ゾル-ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料のペーストを用いて湿式法で形成してもよい。
EL層103は積層構造を有していることが好ましい。当該積層構造については、上記発光層113、以外は特に限定はなく、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、キャリアブロック層(正孔ブロック層、電子ブロック層)、励起子ブロック層、中間層、電荷発生層など、様々な機能層を用いることができる。ただし、本発明の一態様ではそのうちいずれかの層、またはいずれかの層の一部を低屈折率層とする。また、複数の層が低屈折率層であってもよい。
本実施の形態では、図1(C)に示すように、陽極である第1の電極101側から、正孔注入層111、正孔輸送層112、発光層113、電子輸送層114、電子注入層115が積層された構成について説明する。また、図1(C)は第2の電極102が陰極である場合を例に説明するが、第2の電極102は陽極であっても構わない。その場合、EL層103の積層順は図1(C)とは逆になり、第1の電極101側から電子注入層115、電子輸送層114、発光層113、正孔輸送層112、正孔注入層111となる。
なお、図1(C)ではキャリア輸送領域150は、正孔輸送領域となり、正孔注入層111、正孔輸送層112が含まれる。正孔輸送領域にはこのほかに電子ブロック層などが含まれていてもよい。また、図1(C)では、キャリア輸送領域151は電子輸送領域となり、電子輸送層114、電子注入層115が含まれる。電子輸送領域にはこのほかに正孔ブロック層などが含まれていてもよい。
正孔注入層111は、陽極に接して設けられ、正孔をEL層103に注入しやすくする機能を有する。正孔注入層は、フタロシアニン(略称:HPc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)等のフタロシアニン系の錯体化合物、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:DNTPD)等の芳香族アミン化合物、またはポリ(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)等の高分子等によって形成することができる。
また、正孔注入層はアクセプタ性を有する物質により形成しても良い。アクセプタ性を有する物質としては、電子吸引基(ハロゲン基、シアノ基など)を有する有機化合物を用いることができ、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)、クロラニル、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)、1,3,4,5,7,8-ヘキサフルオロテトラシアノ-ナフトキノジメタン(略称:F6-TCNNQ)、2-(7-ジシアノメチレン-1,3,4,5,6,8,9,10-オクタフルオロ-7H-ピレン-2-イリデン)マロノニトリル等を挙げることができる。特に、HAT-CNのように複素原子を複数有する縮合芳香環に電子吸引基が結合している化合物が、熱的に安定であり好ましい。また、電子吸引基(特にフルオロ基のようなハロゲン基、シアノ基など)を有する[3]ラジアレン誘導体は、電子受容性が非常に高いため好ましく、具体的にはα,α’,α’’-1,2,3-シクロプロパントリイリデントリス[4-シアノ-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンアセトニトリル]、α,α’,α’’-1,2,3-シクロプロパントリイリデントリス[2,6-ジクロロ-3,5-ジフルオロ-4-(トリフルオロメチル)ベンゼンアセトニトリル]、α,α’,α’’-1,2,3-シクロプロパントリイリデントリス[2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンゼンアセトニトリル]などが挙げられる。アクセプタ性を有する物質としては以上で述べた有機化合物以外にも、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。アクセプタ性を有する物質は、隣接する正孔輸送層(あるいは正孔輸送材料)から、電極間に電圧を印加することにより電子を引き抜くことができる。
また、正孔注入層は、上記アクセプタ性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料とを含む複合材料により形成しても良い。複合材料に用いる正孔輸送性を有する材料としては、芳香族アミン化合物、複素芳香族化合物、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、複合材料に用いる正孔輸送性を有する材料としては、1×10-6cm/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。複合材料に用いられる正孔輸送性を有する材料は、縮合芳香族炭化水素環、または、π電子過剰型複素芳香環を有する化合物であることが好ましい。縮合芳香族炭化水素環としては、アントラセン環、ナフタレン環等が好ましい。また、π電子過剰型複素芳香環としては、ピロール骨格、フラン骨格、チオフェン骨格の少なくともいずれか1を環に含む縮合芳香環が好ましく、具体的にはカルバゾール環、ジベンゾチオフェン環あるいはそれらにさらに芳香環または複素芳香環が縮合した環が好ましい。
このような正孔輸送性を有する材料としては、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格およびアントラセン骨格のいずれかを有していることがより好ましい。特に、ジベンゾフラン環またはジベンゾチオフェン環を含む置換基を有する芳香族アミン、ナフタレン環を有する芳香族モノアミン、または9-フルオレニル基がアリーレン基を介してアミンの窒素に結合する芳香族モノアミンであっても良い。なお、これら正孔輸送性を有する材料が、N,N-ビス(4-ビフェニル)アミノ基を有する物質であると、寿命の良好な発光デバイスを作製することができるため好ましい。以上のような正孔輸送性を有する材料としては、具体的には、N-(4-ビフェニル)-6,N-ジフェニルベンゾ[b]ナフト[1,2-d]フラン-8-アミン(略称:BnfABP)、N,N-ビス(4-ビフェニル)-6-フェニルベンゾ[b]ナフト[1,2-d]フラン-8-アミン(略称:BBABnf)、4,4’-ビス(6-フェニルベンゾ[b]ナフト[1,2-d]フラン-8-イル)-4’’-フェニルトリフェニルアミン(略称:BnfBB1BP)、N,N-ビス(4-ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[1,2-d]フラン-6-アミン(略称:BBABnf(6))、N,N-ビス(4-ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[1,2-d]フラン-8-アミン(略称:BBABnf(8))、N,N-ビス(4-ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フラン-4-アミン(略称:BBABnf(II)(4))、N,N-ビス[4-(ジベンゾフラン-4-イル)フェニル]-4-アミノ-p-ターフェニル(略称:DBfBB1TP)、N-[4-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]-N-フェニル-4-ビフェニルアミン(略称:ThBA1BP)、4-(2-ナフチル)-4’,4’’-ジフェニルトリフェニルアミン(略称:BBAβNB)、4-[4-(2-ナフチル)フェニル]-4’,4’’-ジフェニルトリフェニルアミン(略称:BBAβNBi)、4,4’-ジフェニル-4’’-(6;1’-ビナフチル-2-イル)トリフェニルアミン(略称:BBAαNβNB)、4,4’-ジフェニル-4’’-(7;1’-ビナフチル-2-イル)トリフェニルアミン(略称:BBAαNβNB-03)、4,4’-ジフェニル-4’’-(7-フェニル)ナフチル-2-イルトリフェニルアミン(略称:BBAPβNB-03)、4,4’-ジフェニル-4’’-(6;2’-ビナフチル-2-イル)トリフェニルアミン(略称:BBA(βN2)B)、4,4’-ジフェニル-4’’-(7;2’-ビナフチル-2-イル)トリフェニルアミン(略称:BBA(βN2)B-03)、4,4’-ジフェニル-4’’-(4;2’-ビナフチル-1-イル)トリフェニルアミン(略称:BBAβNαNB)、4,4’-ジフェニル-4’’-(5;2’-ビナフチル-1-イル)トリフェニルアミン(略称:BBAβNαNB-02)、4-(4-ビフェニリル)-4’-(2-ナフチル)-4’’-フェニルトリフェニルアミン(略称:TPBiAβNB)、4-(3-ビフェニリル)-4’-[4-(2-ナフチル)フェニル]-4’’-フェニルトリフェニルアミン(略称:mTPBiAβNBi)、4-(4-ビフェニリル)-4’-[4-(2-ナフチル)フェニル]-4’’-フェニルトリフェニルアミン(略称:TPBiAβNBi)、4-フェニル-4’-(1-ナフチル)トリフェニルアミン(略称:αNBA1BP)、4,4’-ビス(1-ナフチル)トリフェニルアミン(略称:αNBB1BP)、4,4’-ジフェニル-4’’-[4’-(カルバゾール-9-イル)ビフェニル-4-イル]トリフェニルアミン(略称:YGTBi1BP)、4’-[4-(3-フェニル-9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]トリス(1,1’-ビフェニル-4-イル)アミン(略称:YGTBi1BP-02)、4-[4’-(カルバゾール-9-イル)ビフェニル-4-イル]-4’-(2-ナフチル)-4’’-フェニルトリフェニルアミン(略称:YGTBiβNB)、N-[4-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)フェニル]-N-[4-(1-ナフチル)フェニル]-9,9’-スピロビ[9H-フルオレン]-2-アミン(略称:PCBNBSF)、N,N-ビス([1,1’-ビフェニル]-4-イル)-9,9’-スピロビ[9H-フルオレン]-2-アミン(略称:BBASF)、N,N-ビス([1,1’-ビフェニル]-4-イル)-9,9’-スピロビ[9H-フルオレン]-4-アミン(略称:BBASF(4))、N-(1,1’-ビフェニル-2-イル)-N-(9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-イル)-9,9’-スピロビ[9H-フルオレン]-4-アミン(略称:oFBiSF)、N-(4-ビフェニル)-N-(9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-イル)ジベンゾフラン-4-アミン(略称:FrBiF)、N-[4-(1-ナフチル)フェニル]-N-[3-(6-フェニルジベンゾフラン-4-イル)フェニル]-1-ナフチルアミン(略称:mPDBfBNBN)、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’-[4-(9-フェニルフルオレン-9-イル)フェニル]トリフェニルアミン(略称:BPAFLBi)、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)、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]-9,9’-スピロビ[9H-フルオレン]-2-アミン(略称:PCBASF)、N-(1,1’-ビフェニル-4-イル)-N-[4-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)フェニル]-9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミン(略称:PCBBiF)、N,N-ビス(9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-イル)-9,9’-スピロビ-9H-フルオレン-4-アミン、N,N-ビス(9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-イル)-9,9’-スピロビ-9H-フルオレン-3-アミン、N,N-ビス(9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-イル)-9,9’-スピロビ-9H-フルオレン-2-アミン、N,N-ビス(9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-イル)-9,9’-スピロビ-9H-フルオレン-1-アミン等を挙げることができる。
また、正孔輸送性を有する材料としては、その他芳香族アミン化合物として、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)、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: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)等を用いることもできる。
また、正孔輸送性を有する材料として、上述の正孔輸送性を有する低屈折率材料を用いることもできる。この場合、正孔注入層を低屈折率層とすることができる。
なお、複合材料に用いられる正孔輸送性を有する材料はそのHOMO準位が-5.7eV以上-5.4eV以下の比較的深いHOMO準位を有する物質であることがさらに好ましい。複合材料に用いられる正孔輸送性を有する材料が比較的深いHOMO準位を有することによって、正孔輸送層112への正孔の注入が容易となり、また、寿命の良好な発光デバイスを得ることが容易となる。また、複合材料に用いられる正孔輸送性を有する材料が比較的深いHOMO準位を有する物質であることによって、正孔の誘起が適度に抑制されさらに寿命の良好な発光デバイスとすることができる。
なお、上記複合材料にさらにアルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物を混合(好ましくは当該層中のフッ素原子の原子比率が20%以上)することによって、当該層の屈折率を低下させることができる。これによっても、正孔注入層を低屈折率層とすることができる。
正孔注入層111を形成することによって、正孔の注入性が良好となり、駆動電圧の小さい発光デバイスを得ることができる。
なお、アクセプタ性を有する物質の中でもアクセプタ性を有する有機化合物は蒸着が容易で成膜がしやすいため、用いやすい材料である。
正孔輸送層112は、正孔輸送性を有する材料を含んで形成される。正孔輸送性を有する材料としては、1×10-6cm/Vs以上の正孔移動度を有していることが好ましい。正孔輸送層112は単層または複数層で構成することができ、用いる正孔輸送性を有する材料は、上記正孔注入層の複合材料に用いることが可能な正孔輸送性を有する材料として挙げた材料を用いることができる。また、正孔輸送性を有する材料として、上述の正孔輸送性を有する低屈折率材料を用いることもできる。この場合、正孔輸送層を低屈折率層とすることができる。
正孔輸送層112と発光層113との間には、電子ブロック層が設けられていてもよい。電子ブロック層は、上述の正孔輸送層に含まれる正孔輸送性を有する材料として用いることができる材料のうち、LUMO準位が発光層113のホスト材料よりも0.25eV以上高い物質を用いることが好ましい。
発光層113は発光物質とホスト材料を有していることが好ましい。なお、発光層113は、その他の材料を同時に含んでいても構わない。また、組成の異なる2層の積層であってもよい。
発光物質は蛍光発光物質であっても、りん光発光物質であっても、熱活性化遅延蛍光(TADF)を示す物質であっても、その他の発光物質であっても構わない。なお、本発明の一態様は、発光層113が蛍光発光を呈する層、特に、青色の蛍光発光を呈する層である場合により好適に適用することができる。
発光層113において、蛍光発光物質として用いることが可能な材料としては、例えば以下のようなものが挙げられる。また、これ以外の蛍光発光物質も用いることができる。
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’-ジフェニル-N,N’-ビス[4-(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:1,6FLPAPrn)、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)、N,N’-ジフェニル-N,N’-(1,6-ピレン-ジイル)ビス[(6-フェニルベンゾ[b]ナフト[1,2-d]フラン)-8-アミン](略称:1,6BnfAPrn-03)、3,10-ビス[N-(9-フェニル-9H-カルバゾール-2-イル)-N-フェニルアミノ]ナフト[2,3-b;6,7-b’]ビスベンゾフラン(略称:3,10PCA2Nbf(IV)-02)、3,10-ビス[N-(ジベンゾフラン-3-イル)-N-フェニルアミノ]ナフト[2,3-b;6,7-b’]ビスベンゾフラン(略称:3,10FrA2Nbf(IV)-02)などが挙げられる。特に、1,6FLPAPrn、1,6mMemFLPAPrn、1,6BnfAPrn-03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、信頼性に優れているため好ましい。
発光層113において、発光物質としてりん光発光物質を用いる場合、用いることが可能な材料としては、例えば以下のようなものが挙げられる。
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、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、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、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:FIr(acac))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までの波長域において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)])、(アセチルアセトナト)ビス(6-tert-ブチル-4-フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス[6-(2-ノルボルニル)-4-フェニルピリミジナト]イリジウム(III)(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、(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、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)])、[2-d3-メチル-8-(2-ピリジニル-κN)ベンゾフロ[2,3-b]ピリジン-κC]ビス[2-(5-d3-メチル-2-ピリジニル-κN2)フェニル-κC]イリジウム(III)(略称:Ir(5mppy-d3)(mbfpypy-d3))、[2-(メチル-d3)-8-[4-(1-メチルエチルー1-d)-2-ピリジニル-κN]ベンゾフロ[2,3-b]ピリジン-7-イル-κC]ビス[5-(メチル-d3)-2-[5-(メチル-d3)-2-ピリジニル-κN]フェニル-κC]イリジウム(III)(略称:Ir(5mtpy-d6)(mbfpypy-iPr-d4))、[2-d3-メチル-(2-ピリジニル-κN)ベンゾフロ[2,3-b]ピリジン-κC]ビス[2-(2-ピリジニル-κN)フェニル-κC]イリジウム(III)(略称:Ir(ppy)(mbfpypy-d3))、[2-(4-メチル-5-フェニル-2-ピリジニル-κN)フェニル-κC]ビス[2-(2-ピリジニル-κN)フェニル-κC]イリジウム(III)(略称:Ir(ppy)(mdppy))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から600nmまでの波長域において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、発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。
また、(ジイソブチリルメタナト)ビス[4,6-ビス(3-メチルフェニル)ピリミジナト]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、(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、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、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までの波長域において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、公知のりん光性化合物を選択し、用いてもよい。
TADF材料としてはフラーレン及びその誘導体、アクリジン及びその誘導体、エオシン誘導体等を用いることができる。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が挙げられる。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。
Figure 2022151856000013
また、以下の構造式に示される2-(ビフェニル-4-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(略称:PIC-TRZ)、9-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-9’-フェニル-9H,9’H-3,3’-ビカルバゾール(略称:PCCzTzn)、2-{4-[3-(N-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)-9H-カルバゾール-9-イル]フェニル}-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:PCCzPTzn)、2-[4-(10H-フェノキサジン-10-イル)フェニル]-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:PXZ-TRZ)、3-[4-(5-フェニル-5,10-ジヒドロフェナジン-10-イル)フェニル]-4,5-ジフェニル-1,2,4-トリアゾール(略称:PPZ-3TPT)、3-(9,9-ジメチル-9H-アクリジン-10-イル)-9H-キサンテン-9-オン(略称:ACRXTN)、ビス[4-(9,9-ジメチル-9,10-ジヒドロアクリジン)フェニル]スルホン(略称:DMAC-DPS)、10-フェニル-10H,10’H-スピロ[アクリジン-9,9’-アントラセン]-10’-オン(略称:ACRSA)、等のπ電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環の一方または両方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共に高く、好ましい。中でも、π電子不足型複素芳香環を有する骨格のうち、ピリジン骨格、ジアジン骨格(ピリミジン骨格、ピラジン骨格、ピリダジン骨格)、およびトリアジン骨格は、安定で信頼性が良好なため好ましい。特に、ベンゾフロピリミジン骨格、ベンゾチエノピリミジン骨格、ベンゾフロピラジン骨格、ベンゾチエノピラジン骨格はアクセプタ性が高く、信頼性が良好なため好ましい。また、π電子過剰型複素芳香環を有する骨格の中でも、アクリジン骨格、フェノキサジン骨格、フェノチアジン骨格、フラン骨格、チオフェン骨格、及びピロール骨格は、安定で信頼性が良好なため、当該骨格の少なくとも一を有することが好ましい。なお、フラン骨格としてはジベンゾフラン骨格が、チオフェン骨格としてはジベンゾチオフェン骨格が、それぞれ好ましい。また、ピロール骨格としては、インドール骨格、カルバゾール骨格、インドロカルバゾール骨格、ビカルバゾール骨格、3-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)-9H-カルバゾール骨格が特に好ましい。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電子供与性とπ電子不足型複素芳香環の電子受容性が共に強くなり、S1準位とT1準位のエネルギー差が小さくなるため、熱活性化遅延蛍光を効率よく得られることから特に好ましい。なお、π電子不足型複素芳香環の代わりに、シアノ基のような電子吸引基が結合した芳香環を用いても良い。また、π電子過剰型骨格として、芳香族アミン骨格、フェナジン骨格等を用いることができる。また、π電子不足型骨格として、キサンテン骨格、チオキサンテンジオキサイド骨格、オキサジアゾール骨格、トリアゾール骨格、イミダゾール骨格、アントラキノン骨格、フェニルボラン、ボラントレン等の含ホウ素骨格、ベンゾニトリルまたはシアノベンゼン等のニトリル基またはシアノ基を有する芳香環、複素芳香環、ベンゾフェノン等のカルボニル骨格、ホスフィンオキシド骨格、スルホン骨格等を用いることができる。このように、π電子不足型複素芳香環およびπ電子過剰型複素芳香環の少なくとも一方の代わりにπ電子不足型骨格およびπ電子過剰型骨格を用いることができる。
Figure 2022151856000014
また、TADF材料として、一重項励起状態と三重項励起状態間が熱平衡状態にあるTADF材料を用いてもよい。このようなTADF材料は発光寿命(励起寿命)が短くなるため、発光素子における高輝度領域での効率低下を抑制することができる。具体的には、下記に示す分子構造のような材料が挙げられる。
Figure 2022151856000015
なお、TADF材料とは、S1準位とT1準位との差が小さく、逆項間交差によって三重項励起エネルギーから一重項励起エネルギーへエネルギーを変換することができる機能を有する材料である。そのため、三重項励起エネルギーをわずかな熱エネルギーによって一重項励起エネルギーにアップコンバート(逆項間交差)が可能で、一重項励起状態を効率よく生成することができる。また、三重項励起エネルギーを発光に変換することができる。
また、2種類の物質で励起状態を形成する励起錯体(エキサイプレックス、エキシプレックスまたはExciplexともいう)は、S1準位とT1準位との差が極めて小さく、三重項励起エネルギーを一重項励起エネルギーに変換することが可能なTADF材料としての機能を有する。
なお、T1準位の指標としては、低温(例えば77Kから10K)で観測されるりん光スペクトルを用いればよい。TADF材料としては、その蛍光スペクトルの短波長側の裾において接線を引き、その外挿線の波長のエネルギーをS1準位とし、りん光スペクトルの短波長側の裾において接線を引き、その外挿線の波長のエネルギーをT1準位とした際に、そのS1とT1の差が0.3eV以下であることが好ましく、0.2eV以下であることがさらに好ましい。
また、TADF材料を発光物質として用いる場合、ホスト材料のS1準位はTADF材料のS1準位より高い方が好ましい。また、ホスト材料のT1準位はTADF材料のT1準位より高いことが好ましい。
発光層のホスト材料としては、電子輸送性を有する材料、正孔輸送性を有する材料、上記TADF材料など様々なキャリア輸送材料を用いることができる。
正孔輸送性を有する材料としては、アミン骨格、π電子過剰型複素芳香環骨格などを有する有機化合物が好ましい。例えば、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]-9,9’-スピロビ[9H-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、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、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、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挙げられる。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物、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好ましい。また、正孔輸送層112における、正孔輸送性を有する材料の例として挙げた有機化合物も用いることができる。
電子輸送性を有する材料としては、例えば、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、π電子不足型複素芳香環を有する有機化合物が好ましい。π電子不足型複素芳香環を有する有機化合物としては、例えば、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)、4,4’-ビス(5-メチルベンゾオキサゾール-2-イル)スチルベン(略称:BzOs)などのアゾール骨格を有する有機化合物、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)、バソフェナントロリン(略称:Bphen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、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)、などのピリジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、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)、2-[4’-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)-3,1’-ビフェニル-1-イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mpPCBPDBq)、2-[4-(3,6-ジフェニル-9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2CzPDBq-III)、7-[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:7mDBTPDBq-II)、及び6-[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:6mDBTPDBq-II)、9-[3’-(ジベンゾチオフェン-4-イル)ビフェニル-3-イル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3-b]ピラジン(略称:9mDBtBPNfpr)、9-[(3’-ジベンゾチオフェン-4-イル)ビフェニル-4-イル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3-b]ピラジン(略称:9pmDBtBPNfpr)、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)、4,6-ビス[3-(9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mCzP2Pm)、9,9’-[ピリミジン-4,6-ジイルビス(ビフェニル-3,3’-ジイル)]ビス(9H-カルバゾール)(略称:4,6mCzBP2Pm)、8-(1,1’-ビフェニル-4-イル)-4-[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]-[1]ベンゾフロ[3,2-d]ピリミジン(略称:8BP-4mDBtPBfpm)、3,8-ビス[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]ベンゾフロ[2,3-b]ピラジン(略称:3,8mDBtP2Bfpr)、4,8-ビス[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]-[1]ベンゾフロ[3,2-d]ピリミジン(略称:4,8mDBtP2Bfpm)、8-[3’-(ジベンゾチオフェン-4-イル)(1,1’-ビフェニル-3-イル)]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[3,2-d]ピリミジン(略称:8mDBtBPNfpm)、8-[(2,2’-ビナフタレン)-6-イル]-4-[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]-[1]ベンゾフロ[3,2-d]ピリミジン(略称:8(βN2)-4mDBtPBfpm)、2,2’-(ピリジン-2,6-ジイル)ビス(4-フェニルベンゾ[h]キナゾリン)(略称:2,6(P-Bqn)2Py)、2,2’-(ピリジン-2,6-ジイル)ビス{4-[4-(2-ナフチル)フェニル]-6-フェニルピリミジン}(略称:2,6(NP-PPm)2Py)、6-(1,1’-ビフェニル-3-イル)-4-[3,5-ビス(9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]-2-フェニルピリミジン(略称:6mBP-4Cz2PPm)、2,6-ビス(4-ナフタレン-1-イルフェニル)-4-[4-(3-ピリジル)フェニル]ピリミジン(略称:2,4NP-6PyPPm)、4-[3,5-ビス(9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]-2-フェニル-6-(1,1’-ビフェニル-4-イル)ピリミジン(略称:6BP-4Cz2PPm)、7-[4-(9-フェニル-9H-カルバゾール-2-イル)キナゾリン-2-イル]-7H-ジベンゾ[c,g]カルバゾール(略称:PC-cgDBCzQz)などのジアジン骨格を有する有機化合物、2-[(1,1’-ビフェニル)-4-イル]-4-フェニル-6-[9,9’-スピロビ(9H-フルオレン)-2-イル]-1,3,5-トリアジン(略称:BP-SFTzn)、2-{3-[3-(ベンゾ[b]ナフト[1,2-d]フラン-8-イル)フェニル]フェニル}-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:mBnfBPTzn)、2-{3-[3-(ベンゾ[b]ナフト[1,2-d]フラン-6-イル)フェニル]フェニル}-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:mBnfBPTzn-02)、2-{4-[3-(N-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)-9H-カルバゾール-9-イル]フェニル}-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:PCCzPTzn)、9-[3-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)フェニル]-9’-フェニル-2,3’-ビ-9H-カルバゾール(略称:mPCCzPTzn-02)、2-[3’-(9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-イル)-1,1’-ビフェニル-3-イル]-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:mFBPTzn)、5-[3-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)フェニル]-7,7-ジメチル-5H,7H-インデノ[2,1-b]カルバゾール(略称:mINc(II)PTzn)、2-{3-[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]フェニル}-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:mDBtBPTzn)、2,4,6-トリス(3’-(ピリジン-3-イル)ビフェニル-3-イル)-1,3,5-トリアジン(略称:TmPPPyTz)、2-[3-(2,6-ジメチル-3-ピリジニル)-5-(9-フェナントレニル)フェニル]-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:mPn-mDMePyPTzn)、11-[4-(ビフェニル-4-イル)-6-フェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル]-11,12-ジヒドロ-12-フェニルインドロ[2,3-a]カルバゾール(略称:BP-Icz(II)Tzn)、2-[3’-(トリフェニレン-2-イル)-1,1’-ビフェニル-3-イル]-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:mTpBPTzn)、9-[4-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-2-ジベンゾチオフェニル]-2-フェニル-9H-カルバゾール(略称:PCDBfTzn)、2-[1,1’-ビフェニル]-3-イル-4-フェニル-6-(8-[1,1’:4’,1’’-タ-フェニル]-4-イル-1-ジベンゾフラニル)-1,3,5-トリアジン(略称:mBP-TPDBfTzn)などのトリアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物が挙げられる。上述した中でも、ジアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、ピリジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、トリアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物は、信頼性が良好であり好ましい。特に、ジアジン(ピリミジン、ピラジン)骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、トリアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。
ホスト材料として用いることが可能なTADF材料としては、先にTADF材料として挙げたものを同様に用いることができる。TADF材料をホスト材料として用いると、TADF材料で生成した三重項励起エネルギーが、逆項間交差によって一重項励起エネルギーに変換され、さらに発光物質へエネルギー移動することで、発光デバイスの発光効率を高めることができる。このとき、TADF材料がエネルギードナーとして機能し、発光物質がエネルギーアクセプターとして機能する。
これは、上記発光物質が蛍光発光物質である場合に、非常に有効である。また、このとき、高い発光効率を得るためには、TADF材料のS1準位は、蛍光発光物質のS1準位より高いことが好ましい。また、TADF材料のT1準位は、蛍光発光物質のS1準位より高いことが好ましい。したがって、TADF材料のT1準位は、蛍光発光物質のT1準位より高いことが好ましい。
また、蛍光発光物質の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような波長の発光を呈するTADF材料を用いることが好ましい。そうすることで、TADF材料から蛍光発光物質への励起エネルギーの移動がスムーズとなり、効率よく発光が得られるため、好ましい。
また、三重項励起エネルギーから逆項間交差によって一重項励起エネルギーが効率良く生成されるためには、TADF材料でキャリア再結合が生じることが好ましい。また、TADF材料で生成した三重項励起エネルギーが蛍光発光物質の三重項励起エネルギーに移動しないことが好ましい。そのためには、蛍光発光物質は、蛍光発光物質が有する発光団(発光の原因となる骨格)の周囲に保護基を有すると好ましい。該保護基としては、π結合を有さない置換基が好ましく、飽和炭化水素が好ましく、具体的には炭素数3以上10以下のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3以上10以下のシクロアルキル基、炭素数3以上10以下のトリアルキルシリル基が挙げられ、保護基が複数あるとさらに好ましい。π結合を有さない置換基は、キャリアを輸送する機能に乏しいため、キャリア輸送、キャリア再結合に影響をほとんど与えずに、TADF材料と蛍光発光物質の発光団との距離を遠ざけることができる。ここで、発光団とは、蛍光発光物質において発光の原因となる原子団(骨格)を指す。発光団は、π結合を有する骨格が好ましく、芳香環を含むことが好ましく、縮合芳香環または縮合複素芳香環を有すると好ましい。縮合芳香環または縮合複素芳香環としては、フェナントレン骨格、スチルベン骨格、アクリドン骨格、フェノキサジン骨格、フェノチアジン骨格等が挙げられる。特にナフタレン骨格、アントラセン骨格、フルオレン骨格、クリセン骨格、トリフェニレン骨格、テトラセン骨格、ピレン骨格、ペリレン骨格、クマリン骨格、キナクリドン骨格、ナフトビスベンゾフラン骨格を有する蛍光発光物質は蛍光量子収率が高いため好ましい。
蛍光発光物質を発光物質として用いる場合、ホスト材料としては、アントラセン骨格を有する材料が好適である。アントラセン骨格を有する物質を蛍光発光物質のホスト材料として用いると、発光効率、耐久性共に良好な発光層を実現することが可能である。ホスト材料として用いるアントラセン骨格を有する物質としては、ジフェニルアントラセン骨格、特に9,10-ジフェニルアントラセン骨格を有する物質が化学的に安定であるため好ましい。また、ホスト材料がカルバゾール骨格を有する場合、正孔の注入・輸送性が高まるため好ましいが、カルバゾールにベンゼン環がさらに縮合したベンゾカルバゾール骨格を含む場合、カルバゾールよりもHOMOが0.1eV程度浅くなり、正孔が入りやすくなるためより好ましい。特に、ホスト材料がジベンゾカルバゾール骨格を含む場合、カルバゾールよりもHOMOが0.1eV程度浅くなり、正孔が入りやすくなる上に、正孔輸送性にも優れ、耐熱性も高くなるため好適である。したがって、さらにホスト材料として好ましいのは、9,10-ジフェニルアントラセン骨格およびカルバゾール骨格(あるいはベンゾカルバゾール骨格、ジベンゾカルバゾール骨格)を同時に有する物質である。なお、上記の正孔注入・輸送性の観点から、カルバゾール骨格に換えて、ベンゾフルオレン骨格、ジベンゾフルオレン骨格を用いてもよい。このような物質の例としては、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)、3-[4-(1-ナフチル)-フェニル]-9-フェニル-9H-カルバゾール(略称:PCPN)、9-[4-(10-フェニル-9-アントラセニル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:CzPA)、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)、6-[3-(9,10-ジフェニル-2-アントリル)フェニル]-ベンゾ[b]ナフト[1,2-d]フラン(略称:2mBnfPPA)、9-フェニル-10-{4-(9-フェニル-9H-フルオレン-9-イル)ビフェニル-4’-イル}アントラセン(略称:FLPPA)、9-(1-ナフチル)-10-[4-(2-ナフチル)フェニル]アントラセン(略称:αN-βNPAnth)、9-(1-ナフチル)-10-(2-ナフチル)アントラセン(略称:α、β-ADN)、2-(10-フェニルアントラセン-9-イル)ジベンゾフラン、2-(10-フェニル-9-アントラセニル)-ベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フラン(略称:Bnf(II)PhA)、9-(2-ナフチル)-10-[3-(2-ナフチル)フェニル]アントラセン(略称:βN-mβNPAnth)、1-[4-(10-[1,1‘-ビフェニル]-4-イル-9-アントラセニル)フェニル]-2-エチル-1H-ベンゾイミダゾール(略称:EtBImPBPhA)、等が挙げられる。特に、CzPA、cgDBCzPA、2mBnfPPA、PCzPAは非常に良好な特性を示すため、好ましい選択である。
なお、ホスト材料は複数種の物質を混合した材料であっても良く、混合したホスト材料を用いる場合は、電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料とを混合することが好ましい。電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料を混合することによって、発光層113の輸送性を容易に調整することができ、再結合領域の制御も簡便に行うことができる。正孔輸送性を有する材料と電子輸送性を有する材料の含有量の重量比は、正孔輸送性を有する材料:電子輸送性を有する材料=1:19~19:1とすればよい。
なお、上記混合された材料の一部として、りん光発光物質を用いることができる。りん光発光物質は、発光物質として蛍光発光物質を用いる際に蛍光発光物質へ励起エネルギーを供与するエネルギードナーとして用いることができる。
また、これら混合された材料同士で励起錯体を形成しても良い。当該励起錯体は発光物質の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光が得られるため好ましい。また、当該構成を用いることで駆動電圧も低下するため好ましい。
なお、励起錯体を形成する材料の少なくとも一方は、りん光発光物質であってもよい。そうすることで、三重項励起エネルギーを逆項間交差によって効率よく一重項励起エネルギーへ変換することができる。
効率よく励起錯体を形成する材料の組み合わせとしては、正孔輸送性を有する材料のHOMO準位が電子輸送性を有する材料のHOMO準位以上であると好ましい。また、正孔輸送性を有する材料のLUMO準位が電子輸送性を有する材料のLUMO準位以上であると好ましい。なお、材料のLUMO準位およびHOMO準位は、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって測定される材料の電気化学特性(還元電位および酸化電位)から導出することができる。
なお、励起錯体の形成は、例えば正孔輸送性を有する材料の発光スペクトル、電子輸送性を有する材料の発光スペクトル、およびこれら材料を混合した混合膜の発光スペクトルを比較し、混合膜の発光スペクトルが、各材料の発光スペクトルよりも長波長シフトする(あるいは長波長側に新たなピークを持つ)現象を観測することにより確認することができる。あるいは、正孔輸送性を有する材料の過渡フォトルミネッセンス(PL)、電子輸送性を有する材料の過渡PL、及びこれら材料を混合した混合膜の過渡PLを比較し、混合膜の過渡PL寿命が、各材料の過渡PL寿命よりも長寿命成分を有する、あるいは遅延成分の割合が大きくなるなどの過渡応答の違いを観測することにより、確認することができる。また、上述の過渡PLは過渡エレクトロルミネッセンス(EL)と読み替えても構わない。すなわち、正孔輸送性を有する材料の過渡EL、電子輸送性を有する材料の過渡EL及びこれらの混合膜の過渡ELを比較し、過渡応答の違いを観測することによっても、励起錯体の形成を確認することができる。
電子輸送層114は、発光層113と陰極の間に設けられ、電子輸送性を有する材料を含む層である。電子輸送性を有する材料としては、電界強度[V/cm]の平方根が600における電子移動度が、1×10-6cm/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。なお、上記有機化合物としてはπ電子不足型複素芳香環を有する有機化合物が好ましい。π電子不足型複素芳香環を有する有機化合物としては、例えばポリアゾール骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、ピリジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、ジアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物およびトリアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物のいずれかまたは複数であることが好ましい。
上記電子輸送層に用いることが可能な電子輸送性を有する材料としては、具体的には、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)、4,4’-ビス(5-メチルベンゾオキサゾール-2-イル)スチルベン(略称:BzOs)などのアゾール骨格を有する有機化合物、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)、バソフェナントロリン(略称:Bphen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、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)、などのピリジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、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)、2-[4’-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)-3,1’-ビフェニル-1-イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mpPCBPDBq)、2-[4-(3,6-ジフェニル-9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2CzPDBq-III)、7-[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:7mDBTPDBq-II)、及び6-[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:6mDBTPDBq-II)、9-[3’-(ジベンゾチオフェン-4-イル)ビフェニル-3-イル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3-b]ピラジン(略称:9mDBtBPNfpr)、9-[(3’-ジベンゾチオフェン-4-イル)ビフェニル-4-イル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3-b]ピラジン(略称:9pmDBtBPNfpr)、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)、4,6-ビス[3-(9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mCzP2Pm)、9,9’-[ピリミジン-4,6-ジイルビス(ビフェニル-3,3’-ジイル)]ビス(9H-カルバゾール)(略称:4,6mCzBP2Pm)、8-(1,1’-ビフェニル-4-イル)-4-[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]-[1]ベンゾフロ[3,2-d]ピリミジン(略称:8BP-4mDBtPBfpm)、3,8-ビス[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]ベンゾフロ[2,3-b]ピラジン(略称:3,8mDBtP2Bfpr)、4,8-ビス[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]-[1]ベンゾフロ[3,2-d]ピリミジン(略称:4,8mDBtP2Bfpm)、8-[3’-(ジベンゾチオフェン-4-イル)(1,1’-ビフェニル-3-イル)]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[3,2-d]ピリミジン(略称:8mDBtBPNfpm)、8-[(2,2’-ビナフタレン)-6-イル]-4-[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]-[1]ベンゾフロ[3,2-d]ピリミジン(略称:8(βN2)-4mDBtPBfpm)、2,2’-(ピリジン-2,6-ジイル)ビス(4-フェニルベンゾ[h]キナゾリン)(略称:2,6(P-Bqn)2Py)、2,2’-(ピリジン-2,6-ジイル)ビス{4-[4-(2-ナフチル)フェニル]-6-フェニルピリミジン}(略称:2,6(NP-PPm)2Py)、6-(1,1’-ビフェニル-3-イル)-4-[3,5-ビス(9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]-2-フェニルピリミジン(略称:6mBP-4Cz2PPm)、2,6-ビス(4-ナフタレン-1-イルフェニル)-4-[4-(3-ピリジル)フェニル]ピリミジン(略称:2,4NP-6PyPPm)、4-[3,5-ビス(9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]-2-フェニル-6-(1,1’-ビフェニル-4-イル)ピリミジン(略称:6BP-4Cz2PPm)、7-[4-(9-フェニル-9H-カルバゾール-2-イル)キナゾリン-2-イル]-7H-ジベンゾ[c,g]カルバゾール(略称:PC-cgDBCzQz)などのジアジン骨格を有する有機化合物、2-[(1,1’-ビフェニル)-4-イル]-4-フェニル-6-[9,9’-スピロビ(9H-フルオレン)-2-イル]-1,3,5-トリアジン(略称:BP-SFTzn)、2-{3-[3-(ベンゾ[b]ナフト[1,2-d]フラン-8-イル)フェニル]フェニル}-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:mBnfBPTzn)、2-{3-[3-(ベンゾ[b]ナフト[1,2-d]フラン-6-イル)フェニル]フェニル}-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:mBnfBPTzn-02)、2-{4-[3-(N-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)-9H-カルバゾール-9-イル]フェニル}-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:PCCzPTzn)、9-[3-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)フェニル]-9’-フェニル-2,3’-ビ-9H-カルバゾール(略称:mPCCzPTzn-02)、2-[3’-(9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-イル)-1,1’-ビフェニル-3-イル]-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:mFBPTzn)、5-[3-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)フェニル]-7,7-ジメチル-5H,7H-インデノ[2,1-b]カルバゾール(略称:mINc(II)PTzn)、2-{3-[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]フェニル}-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:mDBtBPTzn)、2,4,6-トリス(3’-(ピリジン-3-イル)ビフェニル-3-イル)-1,3,5-トリアジン(略称:TmPPPyTz)、2-[3-(2,6-ジメチル-3-ピリジニル)-5-(9-フェナントレニル)フェニル]-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:mPn-mDMePyPTzn)、11-[4-(ビフェニル-4-イル)-6-フェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル]-11,12-ジヒドロ-12-フェニルインドロ[2,3-a]カルバゾール(略称:BP-Icz(II)Tzn)、2-[3’-(トリフェニレン-2-イル)-1,1’-ビフェニル-3-イル]-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:mTpBPTzn)、9-[4-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-2-ジベンゾチオフェニル]-2-フェニル-9H-カルバゾール(略称:PCDBfTzn)、2-[1,1’-ビフェニル]-3-イル-4-フェニル-6-(8-[1,1’:4’,1’’-タ-フェニル]-4-イル-1-ジベンゾフラニル)-1,3,5-トリアジン(略称:mBP-TPDBfTzn)などのトリアジン骨格を有する有機化合物が挙げられる。上述した中でも、ジアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、ピリジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、トリアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物は、信頼性が良好であり好ましい。特に、ジアジン(ピリミジン、ピラジン)骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、トリアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。
なお、当該電子輸送性を有する材料と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の金属錯体を混合した混合材料を、電子輸送層に用いることが好ましい。ジアジン骨格を有する複素環化合物、トリアジン骨格を有する複素環化合物、ピリジン骨格を有する複素環化合物は、アルカリ金属の有機金属錯体と励起錯体を形成した際のエネルギーが安定化しやすい(励起錯体の発光波長を長波長化しやすい)ため、駆動寿命の観点で好ましい。特にジアジン骨格を有する複素環化合物、トリアジン骨格を有する複素環化合物は、LUMO準位が深いため、励起錯体のエネルギー安定化に好適である。
なお、上記アルカリ金属の有機金属錯体は、ナトリウムまたはリチウムの金属錯体であることが好ましい。または、上記アルカリ金属の有機金属錯体はキノリノール骨格を有する配位子を有することが好ましい。また、より好ましくは、上記アルカリ金属の有機金属錯体が、8-キノリノラト構造を含むリチウム錯体またはその誘導体であることが好ましい。8-キノリノラト構造を含むリチウム錯体の誘導体としては、アルキル基を有する8-キノリノラト構造を含むリチウム錯体が好ましく、特にメチル基を有することが好ましい。
なお、上記金属錯体としては、具体的には、例えば8-ヒドロキシキノリナト-リチウム(略称:Liq)、8-ヒドロキシキノリナト-ナトリウム(略称:Naq)などを挙げることができる。特に、一価の金属イオンの錯体、中でもリチウムの錯体が好ましく、Liqがより好ましい。なお、8-ヒドロキシキノリナト構造を含む場合、そのメチル置換体(例えば2-メチル置換体、5-メチル置換体または6-メチル置換体)などを用いることも好ましい。特に、6位にアルキル基を有する8-キノリノラト構造を有するアルカリ金属錯体を用いることで、発光デバイスの駆動電圧を低下させる効果がある。
また、電子輸送性を有する材料として、上述の電子輸送性を有する低屈折率材料を用いることもできる。この場合、電子輸送層114を低屈折率層とすることができる。
また、電子輸送層114は電界強度[V/cm]の平方根が600における電子移動度が1×10-7cm/Vs以上5×10-5cm/Vs以下であることが好ましい。電子輸送層114における電子の輸送性を落とすことにより発光層への電子の注入量を制御することができ、発光層が電子過多の状態になることを防ぐことができる。この構成は、特に正孔注入層を複合材料として形成し、当該複合材料における正孔輸送性を有する材料のHOMO準位が-5.7eV以上-5.4eV以下の比較的深いHOMO準位を有する物質である場合に、寿命が良好となるため特に好ましい。なお、この際、電子輸送性を有する材料は、そのHOMO準位が-6.0eV以上であることが好ましい。
電子輸送層114と第2の電極102との間に、電子注入層115として、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)、8-ヒドロキシキノリナト-リチウム(略称:Liq)等のような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もしくは錯体を含む層を設けても良い。電子注入層115は、電子輸送性を有する物質からなる層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、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、電子注入層115として、電子輸送性を有する物質(好ましくはビピリジン骨格を有する有機化合物)に上記アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物を微結晶状態となる濃度以上(50wt%以上)含ませた層を用いることも可能である。当該層は、屈折率の低い層であることから、電子注入層を低屈折率層とすることができ、より外部量子効率の良好な発光デバイスを提供することが可能となる。
また、図1(C)の電子注入層115の代わりに電荷発生層116を設けても良い(図1(D))。電荷発生層116は、電位をかけることによって当該層の陰極側に接する層に正孔を、陽極側に接する層に電子を注入することができる層のことである。電荷発生層116には、少なくともP型層117が含まれる。P型層117は、上述の正孔注入層111を構成することができる材料として挙げた複合材料を用いて形成することが好ましい。またP型層117は、複合材料を構成する材料として上述したアクセプタ材料を含む膜と正孔輸送材料を含む膜とを積層して構成しても良い。P型層117に電位をかけることによって、電子輸送層114に電子が、陰極である第2の電極102に正孔が注入され、発光デバイスが動作する。
なお、電荷発生層116はP型層117の他に電子リレー層118及び電子注入バッファ層119のいずれか一又は両方がもうけられていることが好ましい。
電子リレー層118は少なくとも電子輸送性を有する物質を含み、電子注入バッファ層119とP型層117との相互作用を防いで電子をスムーズに受け渡す機能を有する。電子リレー層118に含まれる電子輸送性を有する物質のLUMO準位は、P型層117におけるアクセプタ性物質のLUMO準位と、電子輸送層114における電荷発生層116に接する層に含まれる物質のLUMO準位との間であることが好ましい。電子リレー層118に用いられる電子輸送性を有する物質におけるLUMO準位の具体的なエネルギー準位は-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、電子リレー層118に用いられる電子輸送性を有する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。
電子注入バッファ層119には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物(アルカリ金属化合物(酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウム、炭酸セシウム等の炭酸塩を含む)、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)、または希土類金属の化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む))等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
また、電子注入バッファ層119が、電子輸送性を有する物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、ドナー性物質として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物(アルカリ金属化合物(酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウム、炭酸セシウム等の炭酸塩を含む)、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)、または希土類金属の化合物(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等の有機化合物を用いることもできる。
なお、電子輸送性を有する物質としては、先に説明した電子輸送層114を構成する材料と同様の材料を用いて形成することができる。当該材料は屈折率が低い有機化合物であることから、電子注入バッファ層119に用いることによって、外部量子効率の良好な発光デバイスを得ることができる。
また、EL層103の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット法またはスピンコート法など用いても構わない。
また上述した各電極または各層を異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
なお、第1の電極101と第2の電極102との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。しかし、発光領域と電極、キャリア注入層に用いられる金属とが近接することによって生じる消光が抑制されるように、第1の電極101および第2の電極102から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成が好ましい。
また、発光層113に接する正孔輸送層、電子輸送層、特に発光層113における再結合領域に近いキャリア輸送層は、発光層で生成した励起子からのエネルギー移動を抑制するため、そのバンドギャップが発光層を構成する発光材料もしくは、発光層に含まれる発光材料が有するバンドギャップより大きいバンドギャップを有する物質で構成することが好ましい。
続いて、複数の発光ユニットを積層した構成の発光デバイス(積層型素子、タンデム型素子ともいう)の態様について説明する。この発光デバイスは、陽極と陰極との間に、複数の発光ユニットを有する発光デバイスである。一つの発光ユニットは、図1(C)で示したEL層103とほぼ同様な構成を有する。つまり、タンデム型素子は複数の発光ユニットを有する発光デバイスであり、図1(C)で示した発光デバイスは、1つの発光ユニットを有する発光デバイスであるということができる。
タンデム型素子において、陽極と陰極との間には、第1の発光ユニットと第2の発光ユニットが積層されており、第1の発光ユニットと第2の発光ユニットとの間には電荷発生層が設けられている。第1の発光ユニットと第2の発光ユニットは互いに同じ構成であっても異なる構成であってもよい。
タンデム型素子における電荷発生層は、陽極と陰極に電圧を印加したときに、一方の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入する機能を有する。すなわち、陽極の電位の方が陰極の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層は、第1の発光ユニットに電子を注入し、第2の発光ユニットに正孔を注入するものであればよい。
電荷発生層は、図1(D)にて説明した電荷発生層116と同様の構成で形成することが好ましい。有機化合物と金属酸化物の複合材料は、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。なお、発光ユニットの陽極側の面が電荷発生層に接している場合は、電荷発生層が発光ユニットの正孔注入層の役割も担うことができるため、発光ユニットは正孔注入層を設けなくとも良い。
また、タンデム型素子の電荷発生層に電子注入バッファ層119を設ける場合、当該電子注入バッファ層119が陽極側の発光ユニットにおける電子注入層の役割を担うため、陽極側の発光ユニットには必ずしも電子注入層を形成する必要はない。
以上、2つの発光ユニットを有するタンデム型素子について説明したが、3つ以上の発光ユニットを積層したタンデム型素子についても、同様に適用することが可能である。一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度発光を可能とし、さらに長寿命な素子を実現できる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。
また、それぞれの発光ユニットの発光色を異なるものにすることで、発光デバイス全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、2つの発光ユニットを有する発光デバイスにおいて、第1の発光ユニットで赤と緑の発光色、第2の発光ユニットで青の発光色を得ることで、発光デバイス全体として白色発光する発光デバイスを得ることも可能である。
また、上述のEL層103、第1の発光ユニット、第2の発光ユニット及び電荷発生層などの各層、電極は、例えば、蒸着法(真空蒸着法を含む)、液滴吐出法(インクジェット法ともいう)、塗布法、グラビア印刷法等の方法を用いて形成することができる。また、それらは低分子材料、中分子材料(オリゴマー、デンドリマーを含む)、または高分子材料を含んでも良い。
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2)
本実施の形態では、実施の形態1に記載の発光デバイス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に記載の発光デバイスを用いて作製された発光装置について図2(A)、及び図2(B)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)に示す一点鎖線A-Bおよび一点鎖線C-Dで切断した断面図である。この発光装置は、発光デバイス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。
素子基板610はガラス、石英、有機樹脂、金属、合金、半導体などからなる基板の他、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樹脂等からなるプラスチック基板を用いて作製すればよい。
画素、駆動回路に用いられるトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、逆スタガ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型のトランジスタでもボトムゲート型トランジスタでもよい。トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されず、例えば、シリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、窒化ガリウム等を用いることができる。または、In-Ga-Zn系金属酸化物などの、インジウム、ガリウム、亜鉛のうち少なくとも一つを含む酸化物半導体を用いてもよい。
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
ここで、上記画素、駆動回路に設けられるトランジスタの他、後述するタッチセンサ等に用いられるトランジスタなどの半導体装置には、酸化物半導体を適用することが好ましい。特にシリコンよりもバンドギャップの広い酸化物半導体を適用することが好ましい。シリコンよりもバンドギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ状態における電流を低減できる。
上記酸化物半導体は、少なくともインジウム(In)又は亜鉛(Zn)を含むことが好ましい。また、In-M-Zn系酸化物(MはAl、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、CeまたはHf等の金属)で表記される酸化物を含む酸化物半導体であることがより好ましい。
特に、半導体層として、複数の結晶部を有し、当該結晶部はc軸が半導体層の被形成面、または半導体層の上面に対し垂直に配向し、且つ隣接する結晶部間には粒界を有さない酸化物半導体膜を用いることが好ましい。
半導体層としてこのような材料を用いることで、電気特性の変動が抑制され、信頼性の高いトランジスタを実現できる。
また、上述の半導体層を有するトランジスタはその低いオフ電流により、トランジスタを介して容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、各表示領域に表示した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。その結果、極めて消費電力の低減された電子機器を実現できる。
トランジスタの特性安定化等のため、下地膜を設けることが好ましい。下地膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などの無機絶縁膜を用い、単層で又は積層して作製することができる。下地膜はスパッタリング法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法(プラズマCVD法、熱CVD法、MOCVD(Metal Organic CVD)法など)、ALD(Atomic Layer Deposition)法、塗布法、印刷法等を用いて形成できる。なお、下地膜は、必要で無ければ設けなくてもよい。
なお、FET623は駆動回路部601に形成されるトランジスタの一つを示すものである。また、駆動回路は、種々のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成すれば良い。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FET611と、電流制御用FET612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ているが、これに限定されず、3つ以上のFETと、容量素子とを組み合わせた画素部としてもよい。
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ことができる。
また、後に形成するEL層等の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樹脂を用いた場合、絶縁物614の上端部のみに曲率半径(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。ここでは、第1の電極613は陽極として機能する。陽極に用いることが可能な材料としては、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、2~20wt%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、銀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。
さらに、EL層616上に形成され、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、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を透過する場合には、第2の電極617として、膜厚を薄くした金属または合金の薄膜と、透明導電膜(ITO、2~20wt%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好ましい。
なお、第1の電極613、EL層616、第2の電極617でもって、発光デバイスが形成されている。当該発光デバイスは実施の形態1に記載の発光デバイスである。なお、画素部は複数の発光デバイス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に記載の発光デバイスと、それ以外の構成を有する発光デバイスの両方が混在していても良い。この際、本発明の一態様の発光装置では、異なる波長の光を発する発光デバイス間で共通の正孔輸送層を用いることができることから、製造工程が簡便でコスト的に有利な発光装置とすることができる。
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に発光デバイス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、アルゴン等)が充填される場合の他、シール材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ことで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、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、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、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樹脂等からなるプラスチック基板を用いることができる。
図2(A)及び図2(B)には示されていないが、陰極上に保護膜を設けても良い。保護膜は有機樹脂膜、無機絶縁膜で形成すればよい。また、シール材605の露出した部分を覆うように、保護膜が形成されていても良い。また、保護膜は、一対の基板の表面及び側面、封止層、絶縁層等の露出した側面を覆って設けることができる。
保護膜には、水などの不純物を透過しにくい材料を用いることができる。したがって、水などの不純物が外部から内部に拡散することを効果的に抑制することができる。
保護膜を構成する材料としては、酸化物、窒化物、フッ化物、硫化物、三元化合物、金属またはポリマー等を用いることができ、例えば、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート、酸化ランタン、酸化珪素、チタン酸ストロンチウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化スカンジウム、酸化エルビウム、酸化バナジウムまたは酸化インジウム等を含む材料、窒化アルミニウム、窒化ハフニウム、窒化珪素、窒化タンタル、窒化チタン、窒化ニオブ、窒化モリブデン、窒化ジルコニウムまたは窒化ガリウム等を含む材料、チタンおよびアルミニウムを含む窒化物、チタンおよびアルミニウムを含む酸化物、アルミニウムおよび亜鉛を含む酸化物、マンガンおよび亜鉛を含む硫化物、セリウムおよびストロンチウムを含む硫化物、エルビウムおよびアルミニウムを含む酸化物、イットリウムおよびジルコニウムを含む酸化物等を含む材料を用いることができる。
保護膜は、段差被覆性(ステップカバレッジ)の良好な成膜方法を用いて形成することが好ましい。このような手法の一つに、原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法がある。ALD法を用いて形成することができる材料を、保護膜に用いることが好ましい。ALD法を用いることで緻密な、クラック、ピンホールなどの欠陥が低減された、または均一な厚さを備える保護膜を形成することができる。また、保護膜を形成する際に加工部材に与える損傷を、低減することができる。
例えばALD法を用いて保護膜を形成することで、複雑な凹凸形状を有する表面、タッチパネルの上面、側面及び裏面にまで均一で欠陥の少ない保護膜を形成することができる。
以上のようにして、実施の形態1に記載の発光デバイス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に記載の発光デバイスを用いているため、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に記載の発光デバイスは発光効率が良好なため、消費電力の小さい発光装置とすることが可能である。
図3(A)、及び図3(B)には着色層(カラーフィルタ)等を設けることによって色純度を向上させ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、発光デバイスの第1の電極1024R、1024G、1024B、隔壁1025、EL層1028、発光デバイスの第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、ブラックマトリクス1035をさらに設けても良い。着色層及びブラックマトリクス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、及びブラックマトリクス1035は、オーバーコート層1036で覆われている。
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、FET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。FETと発光デバイス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1021と同様の材料の他、他の公知の材料を用いて形成することができる。
発光デバイスの第1の電極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、陽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103として説明したような構成とする。
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ブラックマトリクス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)、ブラックマトリックス1035はオーバーコート層1036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。
トップエミッション型の発光装置では、マイクロキャビティ構造の適用が好適に行える。マイクロキャビティ構造を有する発光デバイスは、一方の電極を反射電極を含む電極、他方の電極を半透過・半反射電極とすることにより得られる。反射電極と半透過・半反射電極との間には少なくともEL層が存在し、少なくとも発光領域となる発光層が存在している。
なお、反射電極は、可視光の反射率が40%乃至100%、好ましくは70%乃至100%であり、かつその抵抗率が1×10-2Ωcm以下の膜であるとする。また、半透過・半反射電極は、可視光の反射率が20%乃至80%、好ましくは40%乃至70%であり、かつその抵抗率が1×10-2Ωcm以下の膜であるとする。
EL層に含まれる発光層から射出される発光は、反射電極と半透過・半反射電極とによって反射され、共振する。
当該発光デバイスは、透明導電膜、上述の複合材料、キャリア輸送材料などの厚みを変えることで反射電極と半透過・半反射電極の間の光学的距離を変えることができる。これにより、反射電極と半透過・半反射電極との間において、共振する波長の光を強め、共振しない波長の光を減衰させることができる。
なお、反射電極によって反射されて戻ってきた光(第1の反射光)は、発光層から半透過・半反射電極に直接入射する光(第1の入射光)と大きな干渉を起こすため、反射電極と発光層の光学的距離を(2n-1)λ/4(ただし、nは1以上の自然数、λは増幅したい発光の波長)に調節することが好ましい。当該光学的距離を調節することにより、第1の反射光と第1の入射光との位相を合わせ発光層からの発光をより増幅させることができる。
なお、上記構成においてEL層は、複数の発光層を有する構造であっても、単一の発光層を有する構造であっても良く、例えば、上述のタンデム型発光デバイスの構成と組み合わせて、一つの発光デバイスに電荷発生層を挟んで複数のEL層を設け、それぞれのEL層に単数もしくは複数の発光層を形成する構成に適用してもよい。
マイクロキャビティ構造を有することで、特定波長の正面方向の発光強度を強めることが可能となるため、低消費電力化を図ることができる。なお、赤、黄、緑、青の4色の副画素で映像を表示する発光装置の場合、黄色発光による輝度向上効果のうえ、全副画素において各色の波長に合わせたマイクロキャビティ構造を適用できるため良好な特性の発光装置とすることができる。
本実施の形態における発光装置は、実施の形態1に記載の発光デバイスを用いているため、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に記載の発光デバイスは発光効率が良好なため、消費電力の小さい発光装置とすることが可能である。
ここまでは、アクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、以下からはパッシブマトリクス型の発光装置について説明する。図5(A)、及び図5(B)には本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図5(A)は、発光装置を示す斜視図、図5(B)は図5(A)を一点鎖線X-Yで切断した断面図である。図5において、基板951上には、電極952と電極956との間にはEL層955が設けられている。電極952の端部は絶縁層953で覆われている。そして、絶縁層953上には隔壁層954が設けられている。隔壁層954の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層954の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺(絶縁層953の面方向と同様の方向を向き、絶縁層953と接する辺)の方が上辺(絶縁層953の面方向と同様の方向を向き、絶縁層953と接しない辺)よりも短い。このように、隔壁層954を設けることで、静電気等に起因した発光デバイスの不良を防ぐことが出来る。また、パッシブマトリクス型の発光装置においても、実施の形態1に記載の発光デバイスを用いており、信頼性の良好な発光装置、又は消費電力の小さい発光装置とすることができる。
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デバイス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)
[発光装置]
以下では、上記発光デバイスを用いた本発明の一態様の発光装置の他の一例および作製方法について説明する。
なお、本明細書等において、メタルマスク、またはFMM(ファインメタルマスク、高精細なメタルマスク)を用いて作製されるデバイスをMM(メタルマスク)構造のデバイスと呼称する場合がある。また、本明細書等において、メタルマスク、またはFMMを用いることなく作製されるデバイスをMML(メタルマスクレス)構造のデバイスと呼称する場合がある。
なお、本明細書等において、各色の発光デバイス(ここでは青(B)、緑(G)、及び赤(R))で、発光層を作り分ける、または発光層を塗り分ける構造をSBS(Side By Side)構造と呼ぶ場合がある。また、本明細書等において、白色光を発することのできる発光デバイスを白色発光デバイスと呼ぶ場合がある。なお、白色発光デバイスは、着色層(たとえば、カラーフィルタ)と組み合わせることで、フルカラー表示の発光装置とすることができる。
また、発光デバイスは、シングル構造と、タンデム構造とに大別することができる。シングル構造のデバイスは、一対の電極間に1つの発光ユニットを有し、当該発光ユニットは、1以上の発光層を含む構成とすることが好ましい。白色発光を得るには、2以上の発光層の各々の発光が補色の関係となるような発光層を選択すればよい。例えば、第1の発光層の発光色と第2の発光層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光デバイス全体として白色発光する構成を得ることができる。また、発光層を3つ以上有する発光デバイスの場合も同様である。
タンデム構造のデバイスは、一対の電極間に2以上の複数の発光ユニットを有し、各発光ユニットは、1以上の発光層を含む構成とすることが好ましい。白色発光を得るには、複数の発光ユニットの発光層からの光を合わせて白色発光が得られる構成とすればよい。なお、白色発光が得られる構成については、シングル構造の構成と同様である。なお、タンデム構造のデバイスにおいて、複数の発光ユニットの間には、電荷発生層などの中間層を設けると好適である。
また、上述の白色発光デバイス(シングル構造またはタンデム構造)と、SBS構造の発光デバイスと、を比較した場合、SBS構造の発光デバイスは、白色発光デバイスよりも消費電力を低くすることができる。消費電力を低く抑えたい場合は、SBS構造の発光デバイスを用いると好適である。一方で、白色発光デバイスは、製造プロセスがSBS構造の発光デバイスよりも簡単であるため、製造コストを低くすることができる、又は製造歩留まりを高くすることができるため、好適である。
図14(A)に、本発明の一態様の発光装置500の上面概略図を示す。発光装置500は、赤色を呈する発光デバイス110R、緑色を呈する発光デバイス110G、及び青色を呈する発光デバイス110Bをそれぞれ複数有する。図14(A)では、各発光デバイスの区別を簡単にするため、各発光デバイスの発光領域内にR、G、Bの符号を付している。
発光デバイス110R、発光デバイス110G、及び発光デバイス110Bは、それぞれマトリクス状に配列している。図14(A)は、一方向に同一の色の発光デバイスが配列する、いわゆるストライプ配列を示している。なお、発光デバイスの配列方法はこれに限られず、デルタ配列、ジグザグ配列などの配列方法を適用してもよいし、ペンタイル配列を用いることもできる。
発光デバイス110R、発光デバイス110G、及び発光デバイス110Bは、X方向に配列している。また、X方向と交差するY方向には、同じ色の発光デバイスが配列している。
発光デバイス110R、発光デバイス110G、及び発光デバイス110Bは上記構成を有する発光デバイスである。
図14(B)は、図14(A)中の一点鎖線A1-A2に対応する断面概略図であり、図14(C)は、一点鎖線B1-B2に対応する断面概略図である。
図14(B)には、発光デバイス110R、発光デバイス110G、及び発光デバイス110Bの断面を示している。発光デバイス110Rは、第1の電極101R、EL層120R、EL層121、及び第2の電極102を有する。発光デバイス110Gは、第1の電極101G、EL層120G、EL層(電子注入層)115、及び第2の電極102を有する。発光デバイス110Bは、第1の電極101B、EL層120B、EL層121、及び第2の電極102を有する。EL層121と第2の電極102は、発光デバイス110R、発光デバイス110G、及び発光デバイス110Bに共通に設けられる。EL層121は、共通層ともいうことができる。
発光デバイス110Rが有するEL層120Rは、少なくとも赤色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。発光デバイス110Gが有するEL層120Gは、少なくとも緑色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。発光デバイス110Bが有するEL層120Bは、少なくとも青色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。発光デバイス110R、発光デバイス110Gおよび発光デバイス110Bはその少なくとも1が本発明の一態様の発光デバイスであり、当該発光デバイスは発光デバイス110Bであることが好ましい。
EL層120R、EL層120G、及びEL層120Bは、それぞれ発光層、正孔輸送層を少なくとも有し、そのほかに、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、キャリアブロック層、励起子ブロック層などのうち、一以上を有していてもよい。EL層121は、発光層を有さない構成とすることができる。EL層121は電子注入層であることが好ましい。なお、電子輸送層が電子注入層の役割も担う場合、EL層121は設けられていなくともよい。
第1の電極101R、第1の電極101G、及び第1の電極101Bは、それぞれ発光デバイス毎に設けられている。また、第2の電極102及びEL層121は、各発光デバイスに共通な一続きの層として設けられている。また、EL層120における正孔輸送層は、発光色の異なる発光デバイス間で途切れているが、同じ構成を有していることが好ましい。
第1の電極101と第2の電極102のいずれか一方に可視光に対して透光性を有する導電膜を用い、他方に反射性を有する導電膜を用いる。第1の電極101を透光性、第2の電極102を反射性とすることで、下面射出型(ボトムエミッション型)の表示装置とすることができ、反対に第1の電極101を反射性、第2の電極102を透光性とすることで、上面射出型(トップエミッション型)の表示装置とすることができる。なお、第1の電極101と第2の電極102の双方を透光性とすることで、両面射出型(デュアルエミッション型)の表示装置とすることもできる。本発明の一態様の発光デバイスは、トップエミッション型の発光デバイスに好適である。
第1の電極101R、第1の電極101G、及び第1の電極101Bの端部を覆って、絶縁層124が設けられている。絶縁層124の端部は、テーパー形状であることが好ましい。なお、絶縁層124は不要であれば設けなくてもよい。
EL層120R、EL層120G、及びEL層120Bは、それぞれ画素電極の上面に接する領域と、絶縁層124の表面に接する領域と、を有する。また、EL層120R、EL層120G、及びEL層120Bの端部は、絶縁層124上に位置する。
図14(B)に示すように、異なる色の発光デバイス間において、2つのEL層の間に隙間が設けられている。このように、EL層120R、EL層120G、及びEL層120Bが、互いに接しないように設けられていることが好ましい。これにより、隣接する2つのEL層を介して電流が流れ、意図しない発光が生じることを有効に防ぐことができる。そのため、コントラストを高めることができ、表示品位の高い表示装置を実現できる。
図14(C)では、Y方向において、EL層120Rが一続きとなるように、EL層120Rが帯状に形成されている例を示した。EL層120Rなどを帯状に形成することで、これらを分断するためのスペースが不要となり、発光デバイス間の非発光領域の面積を縮小できるため、開口率を高めることができる。なお、図14(C)では一例として発光デバイス110Rの断面を示しているが、発光デバイス110G及び発光デバイス110Bについても同様の形状とすることができる。なお、EL層はY方向において発光デバイス毎に分離していてもよい。
第2の電極102上には、発光デバイス110R、発光デバイス110G、及び発光デバイス110Bを覆って、保護層131が設けられている。保護層131は、上方から各発光デバイスに水などの不純物が拡散することを防ぐ機能を有する。
保護層131としては、例えば、少なくとも無機絶縁膜を含む単層構造または積層構造とすることができる。無機絶縁膜としては、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜などの酸化物膜または窒化物膜が挙げられる。または、保護層131としてインジウムガリウム酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物などの半導体材料を用いてもよい。
また、保護層131として、無機絶縁膜と、有機絶縁膜の積層膜を用いることもできる。例えば、一対の無機絶縁膜の間に、有機絶縁膜を挟んだ構成とすることが好ましい。さらに有機絶縁膜が平坦化膜として機能することが好ましい。これにより、有機絶縁膜の上面を平坦なものとすることができるため、その上の無機絶縁膜の被覆性が向上し、バリア性を高めることができる。また、保護層131の上面が平坦となるため、保護層131の上方に構造物(例えばカラーフィルタ、タッチセンサの電極、またはレンズアレイなど)を設ける場合に、下方の構造に起因する凹凸形状の影響を軽減できるため好ましい。
また、図14(A)には、第2の電極102と電気的に接続する接続電極101Cを示している。接続電極101Cは、第2の電極102に供給するための電位(例えばアノード電位、またはカソード電位)が与えられる。接続電極101Cは、発光デバイス110Rなどが配列する表示領域の外に設けられる。また図14(A)には、第2の電極102を破線で示している。
接続電極101Cは、表示領域の外周に沿って設けることができる。例えば、表示領域の外周の一辺に沿って設けられていてもよいし、表示領域の外周の2辺以上にわたって設けられていてもよい。すなわち、表示領域の上面形状が長方形である場合には、接続電極101Cの上面形状は、帯状、L字状、コの字状(角括弧状)、または四角形などとすることができる。
図14(D)は、図14(A)中の一点鎖線C1-C2に対応する断面概略図である。図14(D)には、接続電極101Cと第2の電極102とが電気的に接続する接続部130を示している。接続部130では、接続電極101C上に第2の電極102が接して設けられ、第2の電極102を覆って保護層131が設けられている。また、接続電極101Cの端部を覆って絶縁層124が設けられている。
[作製方法例]
以下では、本発明の一態様の表示装置の作製方法の一例について、図面を参照して説明する。ここでは、上記構成例で示した発光装置500を例に挙げて説明する。図15(A)乃至図15(F)は、以下で例示する表示装置の作製方法の、各工程における断面概略図である。また図15(A)等では、右側に接続部130及びその近傍における断面概略図を合わせて示している。
なお、表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、スパッタリング法、化学気相堆積(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積(PLD:Pulsed Laser Deposition)法、原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法等を用いて形成することができる。CVD法としては、プラズマ化学気相堆積(PECVD:Plasma Enhanced CVD)法、または熱CVD法などがある。また、熱CVD法のひとつに、有機金属化学気相堆積(MOCVD:Metal Organic CVD)法がある。
また、表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成することができる。
また、表示装置を構成する薄膜を加工する際には、フォトリソグラフィ法等を用いることができる。それ以外に、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。また、メタルマスクなどの遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を直接形成してもよい。
フォトリソグラフィ法としては、代表的には以下の2つの方法がある。一つは、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法である。もう一つは、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法である。
フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光は、例えばi線(波長365nm)、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線、KrFレーザ光、またはArFレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外(EUV:Extreme Ultra-violet)光、X線などを用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、X線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。
薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。
〔基板100の準備〕
基板100としては、少なくとも後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する基板を用いることができる。基板100として、絶縁性基板を用いる場合には、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、有機樹脂基板などを用いることができる。また、シリコン、炭化シリコンなどを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板などの半導体基板を用いることができる。
特に、基板100として、上記半導体基板または絶縁性基板上に、トランジスタなどの半導体素子を含む半導体回路が形成された基板を用いることが好ましい。当該半導体回路は、例えば画素回路、ゲート線駆動回路(ゲートドライバ)、ソース線駆動回路(ソースドライバ)などを構成していることが好ましい。また、上記に加えて演算回路、記憶回路などが構成されていてもよい。
〔第1の電極101R、101G、101B、接続電極101Cの形成〕
続いて、基板100上に第1の電極101R、第1の電極101G、第1の電極101B、及び接続電極101Cを形成する。まず陽極(画素電極)となる導電膜を成膜し、フォトリソグラフィ法によりレジストマスクを形成し、導電膜の不要な部分をエッチングにより除去する。その後、レジストマスクを除去することで、第1の電極101R、第1の電極101G、及び第1の電極101Bを形成することができる。
各画素電極として可視光に対して反射性を有する導電膜を用いる場合、可視光の波長域全域で反射率が高い材料(例えば銀またはアルミニウムなど)を適用することが好ましい。これにより、発光デバイスの光取り出し効率を高められるだけでなく、色再現性を高めることができる。各画素電極として可視光に対して反射性を有する導電膜を用いた場合、基板と反対方向に発光を取りだすいわゆるトップエミッションの発光装置とすることができる。各画素電極として透光性を有する導電膜を用いる場合、基板方向に発光を取り出すいわゆるボトムエミッションの発光装置とすることができる。
〔絶縁層124の形成〕
続いて、第1の電極101R、第1の電極101G、及び第1の電極101Bの端部を覆って、絶縁層124を形成する(図15(A))。絶縁層124としては、有機絶縁膜または無機絶縁膜を用いることができる。絶縁層124は、後のEL膜の段差被覆性を向上させるために、端部をテーパー形状とすることが好ましい。特に、有機絶縁膜を用いる場合には、感光性の材料を用いると、露光及び現像の条件により端部の形状を制御しやすいため好ましい。なお、絶縁層124を設けない場合は、発光デバイス同士の距離をさらに近づけることが可能となり、より高精細な発光装置を得ることが可能となる。
〔EL層120Rbの形成〕
続いて、第1の電極101R、第1の電極101G、第1の電極101B、及び絶縁層124上に、後にEL層120RとなるEL層120Rbを成膜する。
EL層120Rbは、少なくとも発光材料を含む発光層と、正孔輸送層を有する。このほかに、電子注入層、電子輸送層、電荷発生層、または正孔注入層として機能する膜のうち、一以上が積層された構成としてもよい。EL層120Rbは、例えば蒸着法、スパッタリング法、またはインクジェット法等により形成することができる。なおこれに限られず、上述した成膜方法を適宜用いることができる。
一例としては、EL層120Rbとして、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層が、この順で積層された積層膜とすることが好ましい。このとき、後に形成するEL層としては、電子注入層115を有する膜を用いることができる。本発明の一態様の発光装置では、発光層を覆って電子輸送層を設けることで、後のフォトリソグラフィ工程などにより発光層がダメージを受けることを抑制することができ、信頼性の高い発光デバイスを作製することができる。
EL層120Rbは、接続電極101C上に設けないように形成することが好ましい。例えば、EL層120Rbを蒸着法(またはスパッタリング法)により形成する場合、接続電極101CにEL層120Rbが成膜されないように、遮蔽マスクを用いて形成する、または後のエッチング工程で除去することが好ましい。
〔犠牲膜144aの形成〕
続いて、EL層120Rbを覆って犠牲膜144aを形成する。また、犠牲膜144aは、接続電極101Cの上面に接して設けられる。
犠牲膜144aは、EL層120Rbなどの各EL膜のエッチング処理に対する耐性の高い膜、すなわちエッチングの選択比の大きい膜を用いることができる。また、犠牲膜144aは、後述する保護膜146aなどの保護膜とのエッチングの選択比の大きい膜を用いることができる。さらに、犠牲膜144aは、各EL膜へのダメージの少ないウェットエッチング法により除去可能な膜を用いることができる。
犠牲膜144aとしては、例えば、金属膜、合金膜、金属酸化物膜、半導体膜、無機絶縁膜などの無機膜を用いることができる。犠牲膜144aは、スパッタリング法、蒸着法、CVD法、ALD法などの各種成膜方法により形成することができる。
犠牲膜144aとしては、例えば金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、チタン、アルミニウム、イットリウム、ジルコニウム、及びタンタルなどの金属材料、または該金属材料を含む合金材料を用いることができる。特に、アルミニウムまたは銀などの低融点材料を用いることが好ましい。
また、犠牲膜144aとしては、インジウムガリウム亜鉛酸化物(In-Ga-Zn酸化物、IGZOとも表記する)などの金属酸化物を用いることができる。さらに、酸化インジウム、インジウム亜鉛酸化物(In-Zn酸化物)、インジウムスズ酸化物(In-Sn酸化物)、インジウムチタン酸化物(In-Ti酸化物)、インジウムスズ亜鉛酸化物(In-Sn-Zn酸化物)、インジウムチタン亜鉛酸化物(In-Ti-Zn酸化物)、インジウムガリウムスズ亜鉛酸化物(In-Ga-Sn-Zn酸化物)などを用いることができる。またはシリコンを含むインジウムスズ酸化物などを用いることもできる。
なお、上記ガリウムに代えて元素M(Mは、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムから選ばれた一種または複数種)を用いた場合にも適用できる。特に、Mは、ガリウム、アルミニウム、またはイットリウムから選ばれた一種または複数種とすることが好ましい。
また、犠牲膜144aとしては、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化シリコンなどの無機絶縁材料を用いることができる。
また、犠牲膜144aとして、少なくともEL層120Rbの最上部に位置する膜に対して、化学的に安定な溶媒に溶解しうる材料を用いることが好ましい。特に、水またはアルコールに溶解する材料を、犠牲膜144aに好適に用いることができる。犠牲膜144aを成膜する際には、水またはアルコールなどの溶媒に溶解させた状態で、湿式の成膜方法で塗布した後に、溶媒を蒸発させるための加熱処理を行うことが好ましい。このとき、減圧雰囲気下での加熱処理を行うことで、低温且つ短時間で溶媒を除去できるため、EL層120Rbへの熱的なダメージを低減することができ、好ましい。
犠牲膜144aの形成に用いることのできる湿式の成膜方法としては、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等がある。
犠牲膜144aとしては、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、プルラン、水溶性のセルロース、またはアルコール可溶性のポリアミド樹脂などの有機材料を用いることができる。
〔保護膜146aの形成〕
続いて、犠牲膜144a上に、保護膜146aを形成する(図15(B))。
保護膜146aは、後に犠牲膜144aをエッチングする際のハードマスクとして用いる膜である。また、後の保護膜146aの加工時には、犠牲膜144aが露出する。したがって、犠牲膜144aと保護膜146aとは、互いにエッチングの選択比の大きい膜の組み合わせを選択する。そのため、犠牲膜144aのエッチング条件、及び保護膜146aのエッチング条件に応じて、保護膜146aに用いることのできる膜を選択することができる。
例えば、保護膜146aのエッチングに、フッ素を含むガス(フッ素系ガスともいう)を用いたドライエッチングを用いる場合には、シリコン、窒化シリコン、酸化シリコン、タングステン、チタン、モリブデン、タンタル、窒化タンタル、モリブデンとニオブを含む合金、またはモリブデンとタングステンを含む合金などを、保護膜146aに用いることができる。ここで、上記フッ素系ガスを用いたドライエッチングに対して、エッチングの選択比を大きくとれる(すなわち、エッチング速度を遅くできる)膜としては、IGZO、ITOなどの金属酸化物膜などがあり、これを犠牲膜144aに用いることができる。
なお、これに限られず、保護膜146aは、様々な材料の中から、犠牲膜144aのエッチング条件、及び保護膜146aのエッチング条件に応じて、選択することができる。例えば、上記犠牲膜144aに用いることのできる膜の中から選択することもできる。
また、保護膜146aとしては、例えば窒化物膜を用いることができる。具体的には、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化ハフニウム、窒化チタン、窒化タンタル、窒化タングステン、窒化ガリウム、窒化ゲルマニウムなどの窒化物を用いることもできる。
または、保護膜146aとして、酸化物膜を用いることができる。代表的には、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウムなどの酸化物膜または酸窒化物膜を用いることもできる。
また、保護膜146aとして、EL層120Rbなどに用いることのできる有機膜を用いてもよい。例えば、EL層120RbなどEL層となる膜に用いる有機膜と同じ膜を、保護膜146aに用いることができる。このような有機膜を用いることで、EL層120Rbなどと成膜装置を共通に用いることができるため、好ましい。
〔レジストマスク143aの形成〕
続いて、保護膜146a上であって、第1の電極101Rと重なる位置、及び接続電極101Cと重なる位置に、それぞれレジストマスク143aを形成する(図15(C))。
レジストマスク143aは、ポジ型のレジスト材料、またはネガ型のレジスト材料など、感光性の樹脂を含むレジスト材料を用いることができる。
ここで、保護膜146aを有さずに、犠牲膜144a上にレジストマスク143aを形成する場合、犠牲膜144aにピンホールなどの欠陥が存在すると、レジスト材料の溶媒によって、EL層120Rbが溶解してしまう恐れがある。保護膜146aを用いることで、このような不具合が生じることを防ぐことができる。
なお、犠牲膜144aにピンホールなどの欠陥が生じにくい膜を用いる場合には、保護膜146aを用いずに、犠牲膜144a上に直接、レジストマスク143aを形成してもよい。
〔保護膜146aのエッチング〕
続いて、保護膜146aの、レジストマスク143aに覆われない一部をエッチングにより除去し、帯状の保護層147aを形成する。このとき同時に、接続電極101C上にも保護層147aが形成される。
保護膜146aのエッチングの際、犠牲膜144aが当該エッチングにより除去されないように、選択比の高いエッチング条件を用いることが好ましい。保護膜146aのエッチングは、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより行うことができるが、ドライエッチングを用いることで、保護膜146aのパターンが縮小することを抑制できる。
〔レジストマスク143aの除去〕
続いて、レジストマスク143aを除去する(図15(D))。
レジストマスク143aの除去は、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより行うことができる。特に、酸素ガスをエッチングガスに用いたドライエッチング(プラズマアッシングともいう)により、レジストマスク143aを除去することが好ましい。
このとき、レジストマスク143aの除去は、EL層120Rbが犠牲膜144aに覆われた状態で行われるため、EL層120Rbへの影響が抑制されている。特に、EL層120Rbが酸素に触れると、電気特性に悪影響を及ぼす場合があるため、プラズマアッシングなどの、酸素ガスを用いたエッチングを行う場合には好適である。
〔犠牲膜144aのエッチング〕
続いて、保護層147aをマスクとして用いて、犠牲膜144aの保護層147aに覆われない一部をエッチングにより除去し、帯状の犠牲層145aを形成する(図15(E))。このとき同時に、接続電極101C上にも犠牲層145aが形成される。
犠牲膜144aのエッチングは、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより行うことができるが、ドライエッチング法を用いると、パターンの縮小を抑制できるため好ましい。
〔EL層120Rb、保護層147aのエッチング〕
続いて、保護層147aをエッチングすると同時に、犠牲層145aに覆われないEL層120Rbの一部をエッチングにより除去し、帯状のEL層120Rを形成する(図15(F))。このとき同時に、接続電極101C上の保護層147aも除去される。
EL層120Rbと、保護層147aとを同一処理によりエッチングすることで、工程を簡略化することができ、表示装置の作製コストを削減することができるため好ましい。
特にEL層120Rbのエッチングには、酸素を主成分に含まないエッチングガスを用いたドライエッチングを用いることが好ましい。これにより、EL層120Rbの変質を抑制し、信頼性の高い表示装置を実現できる。酸素を主成分に含まないエッチングガスとしては、例えばCF、C、SF、CHF、Cl、HO、BCl、HまたはHeなどの貴ガスが挙げられる。また、上記ガスと、酸素を含まない希釈ガスとの混合ガスをエッチングガスに用いることができる。
なお、EL層120Rbのエッチングと、保護層147aのエッチングを、別々に行ってもよい。このとき、EL層120Rbを先にエッチングしてもよいし、保護層147aを先にエッチングしてもよい。
この時点において、EL層120Rと、接続電極101Cが、犠牲層145aに覆われた状態となる。
〔EL層120Gbの形成〕
続いて、犠牲層145a、絶縁層124、第1の電極101G、第1の電極101B上に、後にEL層120GとなるEL層120Gbを成膜する。このとき、上記EL層120Rbと同様に、接続電極101C上にはEL層120Gbを設けないことが好ましい。
EL層120Gbの形成方法については、上記EL層120Rbの記載を援用できる。
〔犠牲膜144bの形成〕
続いて、EL層120Gb上に、犠牲膜144bを形成する。犠牲膜144bは、上記犠牲膜144aと同様の方法で形成することができる。特に、犠牲膜144bは、犠牲膜144aと同一材料を用いることが好ましい。
このとき同時に、接続電極101C上において、犠牲層145aを覆って犠牲膜144aが形成される。
〔保護膜146bの形成〕
続いて、犠牲膜144b上に、保護膜146bを形成する。保護膜146bは、上記保護膜146aと同様の方法で形成することができる。特に、保護膜146bは、上記保護膜146aと同一材料を用いることが好ましい。
〔レジストマスク143bの形成〕
続いて、保護膜146b上であって、第1の電極101Gと重なる領域、及び接続電極101Cと重なる領域に、レジストマスク143bを形成する(図16(A))。
レジストマスク143bは、上記レジストマスク143aと同様の方法で形成することができる。
〔保護膜146bのエッチング〕
続いて、保護膜146bの、レジストマスク143bに覆われない一部をエッチングにより除去し、帯状の保護層147bを形成する(図16(B))。このとき同時に、接続電極101C上にも保護層147bが形成される。
保護膜146bのエッチングについては、上記保護膜146aの記載を援用することができる。
〔レジストマスク143bの除去〕
続いて、レジストマスク143bを除去する。レジストマスク143bの除去は、上記レジストマスク143aの記載を援用することができる。
〔犠牲膜144bのエッチング〕
続いて、保護層147bをマスクとして用いて、犠牲膜144bの保護層147bに覆われない一部をエッチングにより除去し、帯状の犠牲層145bを形成する。このとき同時に、接続電極101C上にも犠牲層145bが形成される。接続電極101C上には、犠牲層145aと犠牲層145bとが積層される。
犠牲膜144bのエッチングは、上記犠牲膜144aの記載を援用することができる。
〔EL層120Gb、保護層147bのエッチング〕
続いて、保護層147bをエッチングすると同時に、犠牲層145bに覆われないEL層120Gbの一部をエッチングにより除去し、帯状のEL層120Gを形成する(図16(C))。このとき同時に、接続電極101C上の保護層147bも除去される。
EL層120Gb及び保護層147bのエッチングは、上記EL層120Rb及び保護層147aの記載を援用することができる。
このとき、EL層120Rは、犠牲層145aに保護されているため、EL層120Gbのエッチング工程にダメージを受けることを防ぐことができる。
このようにして、帯状のEL層120Rと、帯状のEL層120Gとを、高い位置精度で作り分けることができる。
〔EL層120Bの形成〕
以上の工程を、EL層120Bb(図示しない)に対して行うことで、島状のEL層120Bと、島状の犠牲層145cとを形成することができる(図16(D))。
すなわち、EL層120Gの形成後、EL層120Bb、犠牲膜144c、保護膜146c、及びレジストマスク143c(いずれも図示しない)を順に形成する。続いて、保護膜146cをエッチングして保護層147c(図示しない)を形成した後に、レジストマスク143cを除去する。続いて、犠牲膜144cをエッチングして犠牲層145cを形成する。その後、保護層147cと、EL層120Bbをエッチングして、帯状のEL層120Bを形成する。
また、EL層120Bの形成後、同時に接続電極101C上にも、犠牲層145cが形成される。接続電極101C上には、犠牲層145a、犠牲層145b、及び犠牲層145cが積層される。
〔犠牲層の除去〕
続いて、犠牲層145a、犠牲層145b、及び犠牲層145cを除去し、EL層120R、EL層120G、及びEL層120Bの上面を露出させる(図16(E))。このとき同時に、接続電極101Cの上面も露出される。
犠牲層145a、犠牲層145b、及び犠牲層145cは、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより除去することができる。このとき、EL層120R、EL層120G、及びEL層120Bにできるだけダメージを与えない方法を用いることが好ましい。特に、ウェットエッチング法を用いることが好ましい。例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(TMAH)、希フッ酸、シュウ酸、リン酸、酢酸、硝酸、またはこれらの混合液体を用いたウェットエッチングを用いることが好ましい。
または、犠牲層145a、犠牲層145b、及び犠牲層145cを、水またはアルコールなどの溶媒に溶解させることで除去することが好ましい。ここで、犠牲層145a、犠牲層145b、及び犠牲層145cを溶解しうるアルコールとしては、エチルアルコール、メチルアルコール、イソプロピルアルコール(IPA)、またはグリセリンなど、様々なアルコールを用いることができる。
犠牲層145a、犠牲層145b、及び犠牲層145cを除去した後に、EL層120R、EL層120G、及びEL層120Bの内部に含まれる水、及び表面に吸着する水を除去するため、乾燥処理を行うことが好ましい。例えば、不活性ガス雰囲気または減圧雰囲気下における加熱処理を行うことが好ましい。加熱処理は、基板温度として50℃以上200℃以下、好ましくは60℃以上150℃以下、より好ましくは70℃以上120℃以下の温度で行うことができる。減圧雰囲気とすることで、より低温で乾燥が可能であるため好ましい。
このようにして、EL層120R、EL層120G、及びEL層120Bを作り分けることができる。
〔電子注入層115の形成〕
続いて、EL層120R、EL層120G、及びEL層120Bを覆って電子注入層115を成膜する。
電子注入層115は、EL層120Rbなどと同様の方法で成膜することができる。蒸着法により電子注入層115を成膜する場合には、電子注入層115が接続電極101C上に成膜されないように、遮蔽マスクを用いて成膜することが好ましい。
〔第2の電極102の形成〕
続いて、電子注入層115及び接続電極101Cを覆って第2の電極102を形成する(図16(F))。
第2の電極102は、蒸着法またはスパッタリング法などの成膜方法により形成することができる。または、蒸着法で形成した膜と、スパッタリング法で形成した膜を積層させてもよい。このとき、電子注入層115が成膜される領域を包含するように、第2の電極102を形成することが好ましい。すなわち、電子注入層115の端部が、第2の電極102と重畳する構成とすることができる。第2の電極102は、遮蔽マスクを用いて形成することが好ましい。
第2の電極102は、表示領域外において、接続電極101Cと電気的に接続される。
〔保護層の形成〕
続いて、第2の電極102上に、保護層を形成する。保護層に用いる無機絶縁膜の成膜には、スパッタリング法、PECVD法、またはALD法を用いることが好ましい。特にALD法は、段差被覆性に優れ、ピンホールなどの欠陥が生じにくいため、好ましい。また、有機絶縁膜の成膜には、インクジェット法を用いると、所望のエリアに均一な膜を形成できるため好ましい。
以上により、本発明の一態様の発光装置を作製することができる。
なお、上記では、第2の電極102と電子注入層115とを、異なる上面形状となるように形成した場合について示したが、これらを同じ領域に形成してもよい。
(実施の形態4)
本実施の形態では、実施の形態1に記載の発光デバイスを照明装置として用いる例を、図6を参照しながら、説明する。図6(B)は照明装置の上面図、図6(A)は図6(B)に示す線分e-fにおける断面図である。
本実施の形態における照明装置は、支持体である透光性を有する基板400上に、陽極401が形成されている。陽極401は実施の形態1における第1の電極101に相当する。陽極401側から発光を取り出す場合、陽極401は透光性を有する材料により形成する。
陰極404に電圧を供給するためのパッド412が基板400上に形成される。
陽極401上にはEL層403が形成されている。EL層403は実施の形態1におけるEL層103の構成、又は発光ユニット及び電荷発生層を合わせた構成などに相当する。なお、これらの構成については当該記載を参照されたい。
EL層403を覆って陰極404を形成する。陰極404は実施の形態1における第2の電極102に相当する。発光を陽極401側から取り出す場合、陰極404は反射率の高い材料によって形成される。陰極404はパッド412と接続することによって、電圧が供給される。
以上、陽極401、EL層403、及び陰極404を有する発光デバイスを本実施の形態で示す照明装置は有している。当該発光デバイスは発光効率の高い発光デバイスであるため、本実施の形態における照明装置は消費電力の小さい照明装置とすることができる。
以上の構成を有する発光デバイスが形成された基板400と、封止基板407とをシール材405、406を用いて固着し、封止することによって照明装置が完成する。シール材405、406はどちらか一方でもかまわない。また、内側のシール材406(図6(B)では図示せず)には乾燥剤を混ぜることもでき、これにより、水分を吸着することができ、信頼性の向上につながる。
また、パッド412と陽極401の一部をシール材405、406の外に伸張して設けることによって、外部入力端子とすることができる。また、その上にコンバーターなどを搭載したICチップ420などを設けても良い。
以上、本実施の形態に記載の照明装置は、EL素子に実施の形態1に記載の発光デバイスを用いており、消費電力の小さい照明装置とすることができる。
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5)
本実施の形態では、実施の形態1に記載の発光デバイス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に記載の発光デバイスは発光効率が良好であり、消費電力の小さい発光デバイスである。その結果、本実施の形態に記載の電子機器は、消費電力が小さい発光部を有する電子機器とすることが可能である。
上記発光デバイス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、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7(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に記載の発光デバイス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または、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、チャンネルおよび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、表示部7107にも、マトリクス状に配列した、実施の形態1に記載の発光デバイスを適用することができる。
なお、テレビジョン装置は、受信機、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7(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に記載の発光デバイス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7(B1)のコンピュータは、図7(B2)のような形態であってもよい。図7(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の代わりに表示部7210が設けられている。表示部7210はタッチパネル式となっており、表示部7210に表示された入力用の表示を指または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、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、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7(C)は、携帯端末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、携帯電話機は、実施の形態1に記載の発光デバイス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7(C)に示す携帯端末は、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、携帯端末内部に、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、携帯端末の向き(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に掌または指で触れ、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、実施の形態1乃至実施の形態4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または実施の形態2に記載の発光デバイス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または実施の形態2に記載の発光デバイスを用いることにより消費電力の小さい電子機器を得ることができる。
図8(A)は、掃除ロボットの一例を示す模式図である。
掃除ロボット5100は、上面に配置されたディスプレイ5101、側面に配置された複数のカメラ5102、ブラシ5103、操作ボタン5104を有する。また図示されていないが、掃除ロボット5100の下面には、タイヤ、吸い込み口等が備えられている。掃除ロボット5100は、その他に赤外線センサ、超音波センサ、加速度センサ、ピエゾセンサ、光センサ、ジャイロセンサなどの各種センサを備えている。また、掃除ロボット5100は、無線による通信手段を備えている。
掃除ロボット5100は自走し、ゴミ5120を検知し、下面に設けられた吸い込み口からゴミを吸引することができる。
また、掃除ロボット5100はカメラ5102が撮影した画像を解析し、壁、家具または段差などの障害物の有無を判断することができる。また、画像解析により、配線などブラシ5103に絡まりそうな物体を検知した場合は、ブラシ5103の回転を止めることができる。
ディスプレイ5101には、バッテリーの残量、吸引したゴミの量などを表示することができる。掃除ロボット5100が走行した経路をディスプレイ5101に表示させてもよい。また、ディスプレイ5101をタッチパネルとし、操作ボタン5104をディスプレイ5101に設けてもよい。
掃除ロボット5100は、スマートフォンなどの携帯電子機器5140と通信することができる。カメラ5102が撮影した画像は、携帯電子機器5140に表示させることができる。そのため、掃除ロボット5100の持ち主は、外出先からでも、部屋の様子を知ることができる。また、ディスプレイ5101の表示をスマートフォンなどの携帯電子機器5140で確認することもできる。
本発明の一態様の発光装置はディスプレイ5101に用いることができる。
図8(B)に示すロボット2100は、演算装置2110、照度センサ2101、マイクロフォン2102、上部カメラ2103、スピーカ2104、ディスプレイ2105、下部カメラ2106および障害物センサ2107、移動機構2108を備える。
マイクロフォン2102は、使用者の話し声及び環境音等を検知する機能を有する。また、スピーカ2104は、音声を発する機能を有する。ロボット2100は、マイクロフォン2102およびスピーカ2104を用いて、使用者とコミュニケーションをとることが可能である。
ディスプレイ2105は、種々の情報の表示を行う機能を有する。ロボット2100は、使用者の望みの情報をディスプレイ2105に表示することが可能である。ディスプレイ2105は、タッチパネルを搭載していてもよい。また、ディスプレイ2105は取り外しのできる情報端末であっても良く、ロボット2100の定位置に設置することで、充電およびデータの受け渡しを可能とする。
上部カメラ2103および下部カメラ2106は、ロボット2100の周囲を撮像する機能を有する。また、障害物センサ2107は、移動機構2108を用いてロボット2100が前進する際の進行方向における障害物の有無を察知することができる。ロボット2100は、上部カメラ2103、下部カメラ2106および障害物センサ2107を用いて、周囲の環境を認識し、安全に移動することが可能である。本発明の一態様の発光装置はディスプレイ2105に用いることができる。
図8(C)はゴーグル型ディスプレイの一例を表す図である。ゴーグル型ディスプレイは、例えば、筐体5000、表示部5001、スピーカ5003、LEDランプ5004(電源スイッチ、又は操作スイッチを含む)、接続端子5006、センサ5007(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5008、表示部5002、支持部5012、イヤホン5013等を有する。
本発明の一態様の発光装置は表示部5001および表示部5002に用いることができる。
図9は、実施の形態1に記載の発光デバイスを、照明装置である電気スタンドに用いた例である。図9に示す電気スタンドは、筐体2001と、光源2002を有し、光源2002としては、実施の形態4に記載の照明装置を用いてもよい。
図10は、実施の形態1に記載の発光デバイスを、室内の照明装置3001として用いた例である。実施の形態1に記載の発光デバイスは発光効率の高い発光デバイスであるため、消費電力の小さい照明装置とすることができる。また、実施の形態1に記載の発光デバイスは大面積化が可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、実施の形態1に記載の発光デバイスは、薄型であるため、薄型化した照明装置として用いることが可能となる。
実施の形態1に記載の発光デバイスは、自動車のフロントガラスまたはダッシュボードにも搭載することができる。図11に実施の形態1に記載の発光デバイスを自動車のフロントガラスおよびダッシュボードに用いる一態様を示す。表示領域5200乃至表示領域5203は実施の形態1に記載の発光デバイスを用いて設けられた表示領域である。
表示領域5200と表示領域5201は自動車のフロントガラスに設けられた実施の形態1に記載の発光デバイスを搭載した表示装置である。実施の形態1に記載の発光デバイスは、陽極と陰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、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5202はピラー部分に設けられた実施の形態1に記載の発光デバイスを搭載した表示装置である。表示領域5202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5203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5203はまたナビゲーション情報、速度、回転数、エアコンの設定などを表示することで、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または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5200乃至表示領域5202にも設けることができる。また、表示領域5200乃至表示領域5203は照明装置として用いることも可能である。
また、図12(A)、及び図12(B)に、折りたたみ可能な携帯情報端末5150を示す。折りたたみ可能な携帯情報端末5150は筐体5151、表示領域5152および屈曲部5153を有している。図12(A)に展開した状態の携帯情報端末5150を示す。図12(B)に折りたたんだ状態の携帯情報端末を示す。携帯情報端末5150は、大きな表示領域5152を有するにも関わらず、折りたためばコンパクトで可搬性に優れる。
表示領域5152は屈曲部5153により半分に折りたたむことができる。屈曲部5153は伸縮可能な部材と複数の支持部材とで構成されており、折りたたむ場合は、伸縮可能な部材が伸びる。屈曲部5153は2mm以上、好ましくは3mm以上の曲率半径を有して折りたたまれる。
なお、表示領域5152は、タッチセンサ(入力装置)を搭載したタッチパネル(入出力装置)であってもよい。本発明の一態様の発光装置を表示領域5152に用いることができる。
また、図13(A)乃至図13(C)に、折りたたみ可能な携帯情報端末9310を示す。図13(A)に展開した状態の携帯情報端末9310を示す。図13(B)に展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末9310を示す。図13(C)に折りたたんだ状態の携帯情報端末9310を示す。携帯情報端末9310は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。
表示パネル9311はヒンジ9313によって連結された3つの筐体9315に支持されている。なお、表示パネル9311は、タッチセンサ(入力装置)を搭載したタッチパネル(入出力装置)であってもよい。また、表示パネル9311は、ヒンジ9313を介して2つの筐体9315間を屈曲させることにより、携帯情報端末9310を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。本発明の一態様の発光装置を表示パネル9311に用いることができる。
本実施例では、本発明の一態様の発光デバイスである発光デバイス1、比較の発光デバイスである比較発光デバイス1について説明する。本実施例で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
Figure 2022151856000016
(発光デバイス1の作製方法)
まず、ガラス基板上に、反射電極として、銀(Ag)をスパッタリング法により、100nmの膜厚で成膜した後、透明電極として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より、10nmの膜厚で成膜して第1の電極101を形成した。なお、その電極面積は4mm(2mm×2mm)とした。なお、第1の電極101は透明電極であり、上記反射電極と合わせて第1の電極101とみなすことができる。
次に、基板上に発光デバイス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、第1の電極101が形成された面が下方となるように、第1の電極101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、第1の電極101上に、蒸着法により上記構造式(i)で表されるN-3’,5’-ジターシャリーブチル-1,1’-ビフェニル-4-イル-N-1,1’-ビフェニル-2-イル-9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミン(略称:mmtBuBioFBi)と分子量672でフッ素を含む電子アクセプタ材料(OCHD-003)とを、重量比で1:0.1(=mmtBuBioFBi:OCHD-003)となるように10nm共蒸着して正孔注入層111を形成した。
正孔注入層111上に、mmtBuBioFBiを135nmとなるように蒸着し、正孔輸送層112を形成した。
続いて、正孔輸送層112上に、上記構造式(ii)で表されるN,N-ビス[4-(ジベンゾフラン-4-イル)フェニル]-4-アミノ-p-ターフェニル(略称:DBfBB1TP)を10nmとなるように蒸着して電子ブロック層を形成した。
その後、上記構造式(iii)で表される9-(1-ナフチル)-10-[4-(2-ナフチル)フェニル]アントラセン(略称:αN-βNPAnth)と、上記構造式(iv)で表される3,10-ビス[N-(9-フェニル-9H-カルバゾール-2-イル)-N-フェニルアミノ]ナフト[2,3-b;6,7-b’]ビスベンゾフラン(略称:3,10PCA2Nbf(IV)-02)とを、重量比で1:0.015(=αN-βNPAnth:3,10PCA2Nbf(IV)-02)となるように20nm共蒸着して発光層113を形成した。
こののち、上記構造式(v)で表される6-(1,1’-ビフェニル-3-イル)-4-[3,5-ビス(9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]-2-フェニルピリミジン(略称:6mBP-4Cz2PPm)を10nmとなるように蒸着して正孔ブロック層を形成した後、上記構造式(vi)で表される2-{(3’,5’-ジ-tert-ブチル)-1,1’-ビフェニル-3-イル}-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:mmtBumBPTzn)と上記構造式(vii)で表される6-メチル-8-キノリノラト-リチウム(略称:Li-6mq)とを、重量比で1:1(=mmtBumBPTzn:Li-6mq)となるように20nm共蒸着して電子輸送層114を形成した。
電子輸送層114の形成後、フッ化リチウム(LiF)を1nmとなるように成膜して電子注入層115を形成し、最後に、銀(Ag)とマグネシウム(Mg)とを体積比10:1、膜厚15nmとなるように共蒸着することで第2の電極102を形成して発光デバイス1を作製した。なお、第2の電極102は光を反射する機能と光を透過する機能とを有する半透過・半反射電極であり、本実施例の発光デバイスは第2の電極102から光を取り出すトップエミッション型の素子である。また、第2の電極102上には上記構造式(viii)で表される5,5’-ジフェニル-2,2’-ジ-5H-[1]ベンゾチエノ[3,2-c]カルバゾール(略称:BisBTc)を60nm蒸着して、光取出し効率を向上させている。
(比較発光デバイス1の作製方法)
比較発光デバイス1は、発光デバイス1の正孔輸送層の膜厚を130nmとし、キャップ層を、上記構造式(ix)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)に変えた以外は発光デバイス1と同様に作製した。
発光デバイス1および比較発光デバイス1の素子構造を以下の表にまとめた。
Figure 2022151856000017
mmtBuBioFBi、mmtBumBPTzn、Li-6mq、BisBTcおよびDBT3P-IIの常光屈折率およびBisBTcおよびDBT3P-IIの消衰係数を測定した結果を図18および図19に示す。測定は分光エリプソメーター(ジェー・エー・ウーラム・ジャパン社製M-2000U)を用いて行った。測定用試料には、石英基板上に各層の材料を真空蒸着法により約50nm成膜した膜を使用した。
図から、mmtBuBioFBi、mmtBumBPTznおよびLi-6mqは455nm以上465nm以下の波長範囲全域における常光屈折率が1.50以上1.75以下の低屈折率材料であり、BisBTcは455nm以上465nm以下の波長範囲全域における常光屈折率が1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数0以上0.01以下である高屈折率材料であることがわかる。また、最も長波長側に位置する常光消衰係数のピーク波長は370nmであり、この波長における配向オーダーパラメーターは-0.23を示しており、-0.1よりも小さい値を示していた。なお、発光デバイス1および比較発光デバイス1は青色発光を呈する発光デバイスである。
上記発光デバイスおよび比較発光デバイスを、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光デバイスが大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業(UV硬化性のシール材を素子の周囲への塗布、発光デバイスには照射しないようにシール材のみにUVを照射する処理、大気圧下で80℃にて1時間熱処理)を行った後、これら発光デバイスの初期特性について測定を行った。
発光デバイス1および比較発光デバイス1の輝度-電流密度特性を図20に、輝度-電圧特性を図21に、電流効率-輝度特性を図22に、電流密度-電圧特性を図23に、ブルーインデックス-輝度特性を図24に、発光スペクトルを図25に示す。また、発光デバイス1および比較発光デバイス1の1000cd/m付近における主な特性を表3に示す。なお、輝度、CIE色度、及び発光スペクトルの測定には分光放射計(トプコン社製、SR-UL1R)を用い、常温で測定した。
Figure 2022151856000018
図20乃至図25及び表3より、本発明の一態様の発光デバイス1は、電流効率、ブルーインデックス(BI)の良好な発光デバイスであることがわかった。特にBIは190(cd/A/y)と非常に高く、発光デバイス1は特にBIの良好な発光デバイスということができる。そのため、本発明の一態様は、ディスプレイに用いる発光デバイスに特に好適である。
また、電流密度50mA/cmにおける駆動時間に対する輝度の変化を表すグラフを図26に示す。本発明の一態様の発光デバイス1は、比較発光デバイス1と同様に信頼性の良好な発光デバイスであることがわかった。
続いて、キャップ層の膜厚が異なる複数の発光デバイス(発光デバイス1-1乃至発光デバイス1-4、比較発光デバイス1-1乃至比較発光デバイス1-4)を作製し、キャップ層の膜厚とブルーインデックスの最大値との関係を調査した。なお、正孔輸送層は、各キャップ層膜厚でBIが最大となるように膜厚を調整した。
<発光デバイス1-1乃至発光デバイス1-4の作製方法>
発光デバイス1-1は、発光デバイス1におけるキャップ層の膜厚を50nmとした他は、発光デバイス1と同様に作製した。発光デバイス1-2は、発光デバイス1と同様に作製した。発光デバイス1-3は、発光デバイス1における正孔輸送層を130nmとし、キャップ層の膜厚を70nmとした他は、発光デバイス1と同様に作製した。発光デバイス1-4は、発光デバイス1-3におけるキャップ層の膜厚を80nmとした他は発光デバイス1-3と同様に作製した。
<比較発光デバイス1-1乃至比較発光デバイス1-4の作製方法>
比較発光デバイス1-1は、比較発光デバイス1における正孔輸送層の膜厚を135nmとし、キャップ層の膜厚を50nmとした他は、比較発光デバイス1と同様に作製した。比較発光デバイス1-2は、比較発光デバイス1と同様に作製した。比較発光デバイス1-3は、比較発光デバイス1におけるキャップ層の膜厚を70nmとした他は、比較発光デバイス1と同様に作製した。比較発光デバイス1-4は、比較発光デバイス1におけるキャップ層の膜厚を80nmとした他は比較発光デバイス1と同様に作製した。
発光デバイス1-1乃至発光デバイス1-4および比較発光デバイス1-1乃至比較発光デバイス1-4の素子構造を下表にまとめた。
Figure 2022151856000019
Figure 2022151856000020
結果を図27に示す。このように、発光デバイス内に常光屈折率の低い層を設け、且つ、常光屈折率が高く、常光消衰係数の小さい有機化合物でキャップ層を形成することで、非常に良好なブルーインデックスを示す発光デバイスを得ることができることがわかった。
本実施例では、本発明の一態様の発光デバイスである発光デバイス10について説明する。本実施例で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
Figure 2022151856000021
(発光デバイス10の作製方法)
まず、ガラス基板上に、反射電極として、銀(Ag)をスパッタリング法により、100nmの膜厚で成膜した後、透明電極として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より、5nmの膜厚で成膜して第1の電極101を形成した。なお、その電極面積は4mm(2mm×2mm)とした。なお、第1の電極101は透明電極であり、上記反射電極と合わせて第1の電極101とみなすことができる。
次に、基板上に発光デバイス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、第1の電極101が形成された面が下方となるように、第1の電極101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、第1の電極101上に、蒸着法により上記構造式(x)で表されるN-(3’’,5’,5’’-トリ-tert-ブチル-1,1’:3’,1’’-ターフェニル-4-イル)-N-(1,1’-ビフェニル-2-イル)-9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミン(略称:mmtBumTPoFBi-04)と分子量672でフッ素を含む電子アクセプタ材料(OCHD-003)とを、重量比で1:0.1(=mmtBumTPoFBi-04:OCHD-003)となるように10nm共蒸着して正孔注入層111を形成した。
正孔注入層111上に、第1の層としてmmtBumTPoFBi-04を52.5nm、第2の層として上記構造式(xi)で表される4,4’-ジフェニル-4’’-(7;2’-ビナフチル-2-イル)トリフェニルアミン(略称:BBA(βN2)B-03)を50nm、第3の層として上記構造式(i)で表されるN-3’,5’-ジターシャリーブチル-1,1’-ビフェニル-4-イル-N-1,1’-ビフェニル-2-イル-9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミン(略称:mmtBuBioFBi)を40nm蒸着し、正孔輸送層112を形成した。
続いて、正孔輸送層112上に、上記構造式(ii)で表されるN,N-ビス[4-(ジベンゾフラン-4-イル)フェニル]-4-アミノ-p-ターフェニル(略称:DBfBB1TP)を10nmとなるように蒸着して電子ブロック層を形成した。
その後、上記構造式(iii)で表される9-(1-ナフチル)-10-[4-(2-ナフチル)フェニル]アントラセン(略称:αN-βNPAnth)と、上記構造式(xii)で表される2,12-ジ(tert-ブチル)-5,9-ジ(4-tert-ブチルフェニル)-N,N-ジフェニル-5H,9H-[1,4]ベンズアザボリノ[2,3,4-kl]フェナザボリン-7-アミン(略称:DPhA-tBu4DABNA)とを、重量比で1:0.015(=αN-βNPAnth:DPhA-tBu4DABNA)となるように20nm共蒸着して発光層113を形成した。
こののち、上記構造式(v)で表される6-(1,1’-ビフェニル-3-イル)-4-[3,5-ビス(9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]-2-フェニルピリミジン(略称:6mBP-4Cz2PPm)を10nmとなるように蒸着して正孔ブロック層を形成した後、上記構造式(vi)で表される2-{(3’,5’-ジ-tert-ブチル)-1,1’-ビフェニル-3-イル}-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:mmtBumBPTzn)と上記構造式(vii)で表される6-メチル-8-キノリノラト-リチウム(略称:Li-6mq)とを、重量比で1:1(=mmtBumBPTzn:Li-6mq)となるように20nm共蒸着して電子輸送層114を形成した。
電子輸送層114の形成後、フッ化リチウム(LiF)を1nmとなるように蒸着して電子注入層115を形成し、最後に、銀(Ag)とマグネシウム(Mg)とを体積比1:0.1、膜厚15nmとなるように共蒸着することで第2の電極102を形成して発光デバイス10を作製した。なお、第2の電極102は光を反射する機能と光を透過する機能とを有する半透過・半反射電極であり、本実施例の発光デバイスは第2の電極102から光を取り出すトップエミッション型の素子である。また、第2の電極102上には上記構造式(viii)で表される5,5’-ジフェニル-2,2’-ジ-5H-[1]ベンゾチエノ[3,2-c]カルバゾール(略称:BisBTc)を65nm蒸着して、光取出し効率を向上させている。
発光デバイス10の素子構造を以下の表にまとめた。
Figure 2022151856000022
mmtBumTPoFBi-04、およびBBA(βN2)B-03の屈折率を測定した結果を図28に示す。測定は分光エリプソメーター(ジェー・エー・ウーラム・ジャパン社製M-2000U)を用いて行った。測定用試料には、石英基板上に各層の材料を真空蒸着法により約50nm成膜した膜を使用した。なお、mmtBuBioFBi、mmtBumBPTzn、Li-6mqおよびBisBTcの屈折率およびBisBTcの消衰係数に関しては図18および図19に示した。
図18、図19および図28から、mmtBumTPoFBi-04、mmtBuBioFBi、mmtBumBPTznおよびLi-6mqは455nm以上465nm以下の波長範囲全域における常光屈折率が1.50以上1.75以下の低屈折率材料であり、BisBTcは455nm以上465nm以下の波長範囲全域における常光屈折率が1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数0以上0.01以下である高屈折率材料であることがわかる。また、最も長波長側に位置する常光消衰係数のピーク波長は370nmであり、この波長における配向オーダーパラメーターは-0.23を示しており、-0.1よりも小さい値を示していた。なお、発光デバイス10は青色発光を呈する発光デバイスである。
上記発光デバイス10を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光デバイスが大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業(UV硬化性のシール材を素子の周囲への塗布、発光デバイスには照射しないようにシール材のみにUVを照射する処理、大気圧下で80℃にて1時間熱処理)を行った後、これら発光デバイスの初期特性について測定を行った。
発光デバイス10の輝度-電流密度特性を図29に、輝度-電圧特性を図30に、電流効率-輝度特性を図31に、電流密度-電圧特性を図32に、ブルーインデックス-輝度特性を図33に、発光スペクトルを図34に示す。また、1000cd/m付近における主な特性を表7に示す。なお、輝度、CIE色度、及び発光スペクトルの測定には分光放射計(トプコン社製、SR-UL1R)を用い、常温で測定した。
Figure 2022151856000023
図29乃至図34及び表7より、本発明の一態様の発光デバイス10は、非常に良好な電流効率、ブルーインデックス(BI)を示す発光デバイスであることがわかった。特にBIは250(cd/A/y)以上、最大値で265(cd/A/y)と非常に高く、発光デバイス10は特にBIの良好な発光デバイスということができる。そのため、本発明の一態様は、ディスプレイに用いる発光デバイスに特に好適である。
また、電流密度50mA/cmにおける駆動時間に対する輝度の変化を表すグラフを図35に示す。本発明の一態様の発光デバイス10は、信頼性の良好な発光デバイスであることがわかった。
≪参考合成例1≫
本合成例では、実施例1において用いた2-{(3’,5’-ジ-tert-ブチル)-1,1’-ビフェニル-3-イル}-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:mmtBumBPTzn)の合成方法について説明する。mmtBumBPTznの構造を以下に示す。
Figure 2022151856000024
<ステップ1:3-ブロモ-3’,5’-ジ-tert-ブチルビフェニルの合成>
三口フラスコに3,5-ジ-t-ブチルフェニルボロン酸1.0g(4.3mmol)、1-ブロモ-3-ヨードベンゼン1.5g(5.2mmol)、2mol/L炭酸カリウム水溶液4.5mL、トルエン20mL、エタノール3mLを加え、減圧下で撹拌することにより脱気した。さらにここへトリス(2-メチルフェニル)ホスフィン52mg(略称:P(o-tolyl))(0.17mmol)、酢酸パラジウム(II)10mg(0.043mmol)を加え、窒素雰囲気下、80℃で14時間反応させた。反応終了後、トルエンによる抽出を行い、得られた有機層を硫酸マグネシウムを用いて乾燥させた。この混合物を自然ろ過し、得られたろ液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン)にて精製することにより目的の白色固体1.0gを得た(収率:68%)。ステップ1の合成スキームを以下に示す。
Figure 2022151856000025
<ステップ2:2-(3’,5’-ジ-tert-ブチルビフェニル-3-イル)-4,4,5,5、-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロランの合成>
三口フラスコに3-ブロモ-3’,5’-ジ-tert-ブチルビフェニル1.0g(2.9 mmol)、ビス(ピナコレート)ジボロン0.96g(3.8mmol)、酢酸カリウム0.94g(9.6mmol)、1,4-ジオキサン30mLを加え、減圧下で撹拌することにより脱気した。さらにここに2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル0.12g(0.30mmol)、[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリド ジクロロメタン付加物(略称:Pd(dppf)Cl・CHCl)0.12g(0.15mmol)を加え、窒素雰囲気下、110℃で24時間反応させた。反応終了後、トルエンによる抽出をおこない、得られた有機層を硫酸マグネシウムを用いて乾燥させた。この混合物を自然ろ過した。得られたろ液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:トルエン)にて精製することにより、目的の黄色オイル0.89gを得た(収率:78%)。ステップ2の合成スキームを以下に示す。
Figure 2022151856000026
<ステップ3:mmtBumBPTznの合成>
三口フラスコに4,6-ジフェニル-2-クロロ-1,3,5-トリアジン1.5g(5.6mmol)、2-(3’,5’-ジ-tert-ブチルビフェニル-3-イル)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン2.4g(6.2mmol)、リン酸三カリウム2.4g(11mmol)、水10mL、トルエン28mL、1,4-ジオキサン10mLを加え、減圧下で撹拌することにより脱気した。さらにここに酢酸パラジウム(II)13mg(0.056mmol)、トリス(2-メチルフェニル)ホスフィン34mg(0.11mmol)を加え、窒素雰囲気下14時間加熱還流し、反応させた。反応終了後、酢酸エチルによる抽出を行い、得られた有機層の水を硫酸マグネシウムにて除去した。この混合物を自然ろ過して得られたろ液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 クロロホルム:ヘキサン=1:5から1:3に変化させた)にて精製した後、ヘキサンにて再結晶することにより、目的の白色固体を2.0g得た(収率:51%)。ステップ3の合成スキームを下記式に示す。
Figure 2022151856000027
得られた白色固体2.0gをトレインサブリメーション法により、アルゴンガス気流下、圧力3.4Pa、220℃の条件で昇華精製した。固体を加熱した。昇華精製後、目的物の白色固体を1.8g、回収率80%で得た。
なお、上記ステップ3で得られた白色固体の核磁気共鳴分光法(H-NMR)による分析結果を下に示す。この結果から、本合成例においてmmtBumBPTznが得られたことがわかった。
H NMR(CDCl3,300MHz):δ=1.44(s,18H),7.51-7.68(m,10H),7.83(d,1H),8.73-8.81(m,5H),9.01(s,1H)。
≪参考合成例2≫
本実施例では、実施例1で用いた6-メチル-8-キノリノラト-リチウム(略称:Li-6mq)の合成方法について説明する。Li-6mqの構造式を以下に示す。
Figure 2022151856000028
8-ヒドロキシ-6-メチルキノリン 2.0 g(12.6 mmol)、脱水テトラヒドロフラン(略称:THF)130mLを三口フラスコに入れ撹拌した。この溶液に、リチウムtert-ブトキシド(略称:tBuOLi) 1M THF溶液 10.1mL(10.1mmol)を加え、室温で47時間撹拌した。反応溶液を濃縮し、黄色固体を得た。この固体にアセトニトリルを加え超音波照射し、ろ過することで、淡黄色固体を得た。この洗浄操作を2回行った。ろ物としてLi-6mqの淡黄色固体1.6 g(収率95%)を得た。本合成スキームを以下に示す。
Figure 2022151856000029
次に、Li-6mqの脱水アセトン溶液における吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルは、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用いて測定し、脱水アセトンのみを石英セルに入れて測定したスペクトルを差し引いて示した。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)日本分光製 FP-8600)を用いた。
この結果、Li-6mqの脱水アセトン溶液は390nmに吸収ピークが見られ、発光波長のピークは540nm(励起波長385nm)であった。
≪参考合成例3≫
本実施例では、N-(3’’,5’,5’’-トリ-tert-ブチル-1,1’:3’,1’’-ターフェニル-4-イル)-N-(1,1’-ビフェニル-2-イル)-9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミン(略称:mmtBumTPoFBi-04)の合成方法について説明する。なお、mmtBumTPoFBi-04の構造を以下に示す。
Figure 2022151856000030
<ステップ1:4-ブロモ-3’’,5’,5’’-トリ-tert-ブチル-1,1’:3’,1’’-ターフェニルの合成>
三口フラスコに2-(3’,5,5’-トリ-tert-ブチル[1,1’-ビフェニル]-3-イル)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン9.0g(20.1mmol)、1-ブロモ-4-ヨードベンゼン6.8g(24.1mmol)、炭酸カリウム8.3g(60.3mmol)、トルエン100mL、エタノール40mL、水道水30mLを入れ、減圧下に脱気処理をした後、フラスコ内を窒素置換し、酢酸パラジウム91mg(0.40mmol)、トリフェニルホスフィン211mg(0.80mmol)を加え、この混合物を約4時間80℃にて加熱した。その後、室温に戻し有機層と水層を分液した。この溶液に硫酸マグネシウムを加えて水分を乾燥させ濃縮した。得られた溶液のヘキサン溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的物である白色固体を6.0g、収率62.5%で得た。ステップ1の合成スキームを下式に示す。
Figure 2022151856000031
<ステップ2:mmtBumTPoFBi-04の合成>
三口フラスコに4-ブロモ-3’’,5’,5’’-トリ-tert-ブチル-1,1’:3’,1’’-ターフェニル3.0g(6.3mmol)、N-(1,1’-ビフェニル-4-イル)-N-フェニル-9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミン2.3g(6.3mmol)、ナトリウム-tert-ブトキシド1.8g(18.9mmol)、トルエン32mLを入れ、減圧下にて脱気処理をした後、フラスコ内を窒素置換し、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)(略称:Pd(dba))72mg(0.13mmol)、トリ-tert-ブチルホスフィン76mg(0.38mmol)を加え、この混合物を約8時間120℃にて加熱した。その後、当該混合物の温度を約60℃まで下げ、水約1mLを加え、析出した固体をろ別し、トルエンで洗浄した。ろ液を濃縮し、得られたトルエン溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。得られた溶液を濃縮し、濃厚なトルエン溶液を得た。このトルエン溶液にエタノールを添加し、減圧濃縮しエタノール懸濁液を得た。約20℃にて析出物をろ過し、得られた固体を約80℃で減圧乾燥させ、目的物である白色固体を3.6g、収率75%で得た。また、ステップ2の合成スキームを下式に示す。
Figure 2022151856000032
なお、上記ステップ2で得られた白色固体の核磁気共鳴分光法(H-NMR)による分析結果を下に示す。これにより、本合成例において、mmtBumTPoFBi-04が合成できたことがわかった。
H-NMR.δ(CDCl):7.54-7.56(m,1H),7.53(dd,1H,J=1.7Hz),7.50(dd,1H,J=1.7Hz),7.27-7.47(m,13H),7.23(dd,1H,J=6.3Hz,1.2Hz),7.18-7.19(m,2H),7.08-7.00(m,5H),6.88(d,1H,J=1.7Hz),6.77(dd,1H,J=8.0Hz,2.3Hz),1.42(s,9H),1.39(s,18H),(1.29(s,6H).
100 基板
101 第1の電極
101R 第1の電極
101G 第1の電極
101B 第1の電極
101C 接続電極
102 第2の電極
103 EL層
110R 発光デバイス
110G 発光デバイス
110B 発光デバイス
111 正孔注入層
112 正孔輸送層
113 発光層
114 電子輸送層
115 電子注入層
116 電荷発生層
117 P型層
118 電子リレー層
119 電子注入バッファ層
120 EL層
120R EL層
120Rb EL層
120G EL層
120Gb EL層
120B EL層
120Bb EL層
121 EL層
124 絶縁層
130 接続部
131 保護層
143a レジストマスク
143b レジストマスク
143c レジストマスク
144a 犠牲膜
144b 犠牲膜
144c 犠牲膜
145a 犠牲層
145b 犠牲層
145c 犠牲層
146a 保護膜
146b 保護膜
146c 保護膜
147a 保護層
147b 保護層
147c 保護層
150 キャリア輸送領域
151 キャリア輸送領域
155 キャップ層
156 低屈折率層
157 第2の低屈折率層
400 基板
401 陽極
403 EL層
404 陰極
405 シール材
406 シール材
407 封止基板
412 パッド
420 ICチップ
500 発光装置
600 発光デバイス
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FET
612 電流制御用FET
613 第1の電極
614 絶縁物
616 EL層
617 第2の電極
618 発光デバイス
951 基板
952 電極
953 絶縁層
954 隔壁層
955 EL層
956 電極
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
1024R 第1の電極
1024G 第1の電極
1024B 第1の電極
1025 隔壁
1028 EL層
1029 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 ブラックマトリクス
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
2001 筐体
2002 光源
2100 ロボット
2110 演算装置
2101 照度センサ
2102 マイクロフォン
2103 上部カメラ
2104 スピーカ
2105 ディスプレイ
2106 下部カメラ
2107 障害物センサ
2108 移動機構
3001 照明装置
5000 筐体
5001 表示部
5002 表示部
5003 スピーカ
5004 LEDランプ
5006 接続端子
5007 センサ
5008 マイクロフォン
5012 支持部
5013 イヤホン
5100 掃除ロボット
5101 ディスプレイ
5102 カメラ
5103 ブラシ
5104 操作ボタン
5150 携帯情報端末
5151 筐体
5152 表示領域
5153 屈曲部
5120 ゴミ
5200 表示領域
5201 表示領域
5202 表示領域
5203 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 表示部
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
9310 携帯情報端末
9311 表示パネル
9313 ヒンジ
9315 筐体

Claims (55)

  1. 455nm以上465nm以下のいずれかの波長における常光屈折率が1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である発光デバイスのキャップ層用材料。
  2. 455nm以上465nm以下の波長範囲全域における常光屈折率が1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である発光デバイスのキャップ層用材料。
  3. 請求項1または請求項2において、
    前記常光屈折率が1.95以上2.40以下である発光デバイスのキャップ層用材料。
  4. 500nm以上650nm以下のいずれかの波長における常光屈折率が1.85以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である発光デバイスのキャップ層用材料。
  5. 500nm以上650nm以下の波長範囲全域における常光屈折率が1.85以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である発光デバイスのキャップ層用材料。
  6. 請求項4または請求項5において、
    前記常光屈折率が1.90以上2.40以下である発光デバイスのキャップ層用材料。
  7. 請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
    4環以上の縮合環骨格を含む発光デバイスのキャップ層用材料。
  8. 請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
    5環以上の縮合環骨格を含む発光デバイスのキャップ層用材料。
  9. 請求項1乃至請求項8のいずれか一項において、
    硫黄原子を含む発光デバイスのキャップ層用材料。
  10. 請求項1乃至請求項9のいずれか一項において、
    蒸着膜の異方性が大きい発光デバイスのキャップ層用材料。
  11. 請求項1乃至請求項10のいずれか一項において、
    蒸着膜の最も長波長側に位置する常光消衰係数のピークから算出した配向オーダーパラメーターが-0.1以下の発光デバイスのキャップ層用材料。
  12. 発光デバイスのキャップ層であって、
    前記発光デバイスは、透光性を有する電極を含む一対の電極間にEL層を有し、
    前記キャップ層は前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接して設けられており、
    455nm以上465nm以下の範囲のいずれかの波長において、常光屈折率が1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である材料を含むキャップ層。
  13. 発光デバイスのキャップ層であって、
    前記発光デバイスは、透光性を有する電極を含む一対の電極間にEL層を有し、
    前記キャップ層は前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接して設けられており、
    455nm以上465nm以下の範囲の波長全域において、常光屈折率が1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である材料を含むキャップ層。
  14. 発光デバイスのキャップ層であって、
    前記発光デバイスは、透光性を有する電極を含む一対の電極間にEL層を有し、
    前記キャップ層は前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接して設けられており、
    前記発光デバイスが発する光のピーク波長は455nm以上465nm以下であり、
    前記キャップ層の、前記ピーク波長における常光屈折率が1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である材料を含むキャップ層。
  15. 請求項12乃至請求項14のいずれか一項において、
    波長370nm以上700nm以下の範囲のいずれかの波長における常光消衰係数が0.05より大きい材料を含むキャップ層。
  16. 請求項12乃至請求項15のいずれか一項において、
    前記常光屈折率が1.95以上2.40以下である材料を含むキャップ層。
  17. 発光デバイスのキャップ層であって、
    前記発光デバイスは、透光性を有する電極を含む一対の電極間にEL層を有し、
    前記キャップ層は前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接して設けられており、
    前記キャップ層の、500nm以上650nm以下のいずれかの波長における常光屈折率が1.85以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である材料を含むキャップ層。
  18. 発光デバイスのキャップ層であって、
    前記発光デバイスは、透光性を有する電極を含む一対の電極間にEL層を有し、
    前記キャップ層は前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接して設けられており、
    前記キャップ層の、500nm以上650nm以下の波長範囲全域における常光屈折率が1.85以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である材料を含むキャップ層。
  19. 発光デバイスのキャップ層であって、
    前記発光デバイスは、透光性を有する電極を含む一対の電極間にEL層を有し、
    前記キャップ層は前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接して設けられており、
    前記発光デバイスが発する光のピーク波長は500nm以上650nm以下であり、
    前記キャップ層の、前記ピーク波長における常光屈折率が1.85以上2.40以下、且つ常光消衰係数が0以上0.01以下である材料を含むキャップ層。
  20. 請求項17乃至請求項19のいずれか一項において、
    波長370nm以上700nm以下の範囲のいずれかの波長における常光消衰係数が0.05より大きい材料を含むキャップ層。
  21. 請求項17乃至請求項20のいずれか一項において、
    前記常光屈折率が1.90以上2.40以下である材料を含むキャップ層。
  22. 請求項17乃至請求項21のいずれか一項において、
    4環以上の縮合環骨格を有する材料を含むキャップ層。
  23. 請求項17乃至請求項21のいずれか一項において、
    5環以上の縮合環骨格を有する材料を含むキャップ層。
  24. 請求項17乃至請求項23のいずれか一項において、
    硫黄原子を有する材料を含むキャップ層。
  25. 請求項17乃至請求項24のいずれか一項において、
    蒸着膜の異方性が大きい材料を含むキャップ層。
  26. 請求項17乃至請求項25のいずれか一項において、
    蒸着膜の最も長波長側に位置する常光消衰係数のピークから算出した配向オーダーパラメーターが-0.1以下の材料を含むキャップ層。
  27. 一対の電極間にEL層を有する発光デバイスであって、
    前記一対の電極の一方は透光性を有する電極であり、
    前記EL層は、少なくとも発光層と低屈折率層とを有し、
    前記低屈折率層は、前記発光層と前記透光性を有する電極との間に位置し、
    前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接してキャップ層が設けられており、
    前記キャップ層に、455nm以上465nm以下のいずれかの波長における常光屈折率が1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数0以上0.01以下である高屈折率材料を含み、
    前記低屈折率層に、455nm以上465nm以下の範囲のいずれかの波長における常光屈折率が1.50以上1.75以下である低屈折率材料を含む発光デバイス。
  28. 一対の電極間にEL層を有する発光デバイスであって、
    前記一対の電極の一方は透光性を有する電極であり、
    前記EL層は、少なくとも発光層と低屈折率層とを有し、
    前記低屈折率層は、前記発光層と前記透光性を有する電極との間に位置し、
    前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接してキャップ層が設けられており、
    前記キャップ層に、455nm以上465nm以下の範囲の波長全域における常光屈折率が1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数0以上0.01以下である高屈折率材料を含み、
    前記低屈折率層に、455nm以上465nm以下の範囲のいずれかの波長における常光屈折率が1.50以上1.75以下である低屈折率材料を含む発光デバイス。
  29. 一対の電極間にEL層を有する発光デバイスであって、
    前記一対の電極の一方は透光性を有する電極であり、
    前記EL層は、少なくとも発光層と低屈折率層とを有し、
    前記低屈折率層は、前記発光層と前記透光性を有する電極との間に位置し、
    前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接してキャップ層が設けられており、
    前記発光デバイスが発する光のピーク波長は455nm以上465nm以下であり、
    前記キャップ層に、前記ピーク波長における常光屈折率が1.90以上2.40以下、且つ常光消衰係数0以上0.01以下である高屈折率材料を含み、
    前記低屈折率層に、前記ピーク波長における常光屈折率が1.50以上1.75以下である低屈折率材料を含む発光デバイス。
  30. 請求項27乃至請求項29のいずれか一項において、
    前記高屈折率材料の、波長390nm以下における常光消衰係数が0.01より大きい発光デバイス。
  31. 請求項27乃至請求項29のいずれか一項において、
    前記高屈折率材料の、前記常光屈折率が1.95以上2.40以下である発光デバイス。
  32. 一対の電極間にEL層を有する発光デバイスであって、
    前記一対の電極の一方は透光性を有する電極であり、
    前記EL層は、少なくとも発光層と低屈折率層とを有し、
    前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接してキャップ層が設けられており、
    前記キャップ層に、500nm以上650nm以下のいずれかの波長における常光屈折率が1.85以上2.40以下、且つ常光消衰係数0以上0.01以下である高屈折率材料を含み、
    前記低屈折率層に、500nm以上650nm以下の波長範囲全域における常光屈折率が1.45以上1.70以下である低屈折率材料を含む発光デバイス。
  33. 一対の電極間にEL層を有する発光デバイスであって、
    前記一対の電極の一方は透光性を有する電極であり、
    前記EL層は、少なくとも発光層と低屈折率層とを有し、
    前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接してキャップ層が設けられており、
    前記キャップ層に、500nm以上650nm以下の波長範囲全域における常光屈折率が1.85以上2.40以下、且つ常光消衰係数0以上0.01以下である高屈折率材料を含み、
    前記低屈折率層に、500nm以上650nm以下の波長範囲全域における常光屈折率が1.45以上1.70以下である低屈折率材料を含む発光デバイス。
  34. 一対の電極間にEL層を有する発光デバイスであって、
    前記一対の電極の一方は透光性を有する電極であり、
    前記EL層は、少なくとも発光層と低屈折率層とを有し、
    前記発光デバイスが発する光のピーク波長は500nm以上650nm以下であり、
    前記透光性を有する電極の前記EL層に対して反対側の面に接してキャップ層が設けられており、
    前記キャップ層に、前記ピーク波長における常光屈折率が1.85以上2.40以下、且つ常光消衰係数0以上0.01以下である高屈折率材料を含み、
    前記低屈折率層に、前記ピーク波長における常光屈折率が1.45以上1.70以下である低屈折率材料を含む発光デバイス。
  35. 請求項32乃至請求項34のいずれか一項において、
    前記低屈折率層が、前記発光層と前記透光性を有する電極との間に位置している発光デバイス。
  36. 請求項32乃至請求項35のいずれか一項において、
    前記高屈折率材料の、波長370nm以上700nm以下の範囲のいずれかの波長における常光消衰係数が0.05より大きい発光デバイス。
  37. 請求項32乃至請求項36のいずれか一項において、
    前記高屈折率材料の、前記常光屈折率が1.90以上2.40以下である発光デバイス。
  38. 請求項27乃至請求項37のいずれか一項において、
    前記透光性を有する電極が陰極である発光デバイス。
  39. 請求項27乃至請求項38のいずれか一項において、
    前記低屈折率層が電子輸送領域に設けられている発光デバイス。
  40. 請求項27乃至請求項39のいずれか一項において、
    前記低屈折率層が電子輸送層である発光デバイス。
  41. 請求項27乃至請求項40のいずれか一項において、
    前記低屈折率材料が電子輸送性を有する材料である発光デバイス。
  42. 請求項27乃至請求項41のいずれか一項において、
    前記低屈折率材料が電子輸送性を有する材料と金属錯体との混合材料である発光デバイス。
  43. 請求項27乃至請求項42のいずれか一項において、
    前記一対の電極の他方が反射電極であり、
    前記EL層は、前記発光層と前記反射電極との間に第2の低屈折率層を有し、
    前記第2の低屈折率層に、前記発光デバイスが発する光のピーク波長における常光屈折率が1.60以上1.70以下の第2の低屈折率材料を含む発光デバイス。
  44. 請求項43において、
    前記第2の低屈折率層が正孔輸送領域に設けられている発光デバイス。
  45. 請求項43または請求項44において、
    前記第2の低屈折率層が正孔輸送層である発光デバイス。
  46. 請求項43乃至請求項45のいずれか一項において、
    前記第2の低屈折率材料が正孔輸送性を有する材料である発光デバイス。
  47. 請求項27乃至請求項46のいずれか一項において、
    前記高屈折率材料が4環以上の縮合環骨格を有する発光デバイス。
  48. 請求項27乃至請求項46のいずれか一項において、
    前記高屈折率材料が5環以上の縮合環骨格を有する発光デバイス。
  49. 請求項27乃至請求項48のいずれか一項において、
    前記高屈折率材料が硫黄原子を有する発光デバイス。
  50. 請求項27乃至請求項49のいずれか一項において、
    前記高屈折率材料の蒸着膜の異方性が大きい発光デバイス。
  51. 請求項27乃至請求項50のいずれか一項において、
    前記高屈折率材料の蒸着膜の最も長波長側に位置する常光消衰係数のピークから算出した配向オーダーパラメーターが-0.1以下である発光デバイス。
  52. 請求項27乃至請求項51のいずれか一項に記載の発光デバイスと、センサと、操作ボタンと、スピーカまたはマイクと、を有する電子機器。
  53. 請求項27乃至請求項51のいずれか一項に記載の発光デバイスと、トランジスタ、または、基板と、を有する発光装置。
  54. 請求項27乃至請求項51のいずれか一項に記載の発光デバイスと、トランジスタ、または、基板と、を有する表示装置。
  55. 請求項27乃至請求項51のいずれか一項に記載の発光デバイスと、筐体と、を有する照明装置。
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