JP4598673B2 - 発光素子及び表示装置 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
-
- H—ELECTRICITY
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- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
- H10K59/10—OLED displays
- H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
Description
透明又は半透明である第1基板と、
前記第1基板に対向して設けられている第2基板と、
前記第1基板上に設けられている透明又は半透明である第1電極と、
前記第2基板上に前記第1電極と対向して設けられている第2電極と、
発光性有機材料が表面に担持されている金属酸化物半導体多孔体を含み前記第1電極と前記第2電極との間に挟みこまれている発光体層とを備えていることを特徴とする。
また、前記透明または半透明基板と前記電子注入層との間に挟まれた低屈折率層をさらに備えることを特徴とする。
前記発光素子アレイの面に平行な第1方向に互いに平行に延在している複数のx電極と、
前記発光素子アレイの面に平行であって、前記第1方向に直交する第2方向に平行に延在している複数のy電極と
を備え、
前記発光素子アレイの前記薄膜トランジスタは、前記x電極及び前記y電極とそれぞれ接続されていることを特徴とする。
透明又は半透明である第1基板を準備する工程と、
前記第1基板の上に透明または半透明の電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
第2基板を準備する工程と、
前記第2基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記第1基板の上の前記多孔体と前記第2基板の上の前記正孔輸送層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
透明または半透明である第1基板を準備する工程と、
前記第1基板の上に透明または半透明の正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔輸送層を形成する工程と、
第2基板を準備する工程と、
前記第2基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記第1基板の上の前記正孔輸送層と前記第2基板の上の前記多孔体とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
透明又は半透明である第1基板を準備する工程と、
前記第1基板の上に透明または半透明の電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に電子輸送層を形成する工程と、
第2基板を準備する工程と、
前記第2基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記第1基板の上の前記電子輸送層と前記第2基板の上の前記多孔体とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
透明又は半透明である第1基板を準備する工程と、
前記第1基板の上に透明または半透明の正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
第2基板を準備する工程と、
前記第2基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に電子輸送層を形成する工程と、
前記第1基板の上の前記多孔体と前記第2基板の上の前記電子輸送層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
前記第1基板の上に透明または半透明の電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記多孔体を含む発光体層の上に正孔輸送層を形成する工程と、
第2基板を準備する工程と、
前記第2基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔注入層を形成する工程と、
前記第1基板の上の前記正孔輸送層と前記第2基板の上の前記正孔注入層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
前記第1基板の上に透明または半透明の正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔注入層を形成する工程と、
第2基板を準備する工程と、
前記第2基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記多孔体を含む発光体層の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記第1基板の上の前記正孔注入層と前記第2基板の上の前記正孔輸送層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
前記第1基板の上に透明または半透明の電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記多孔体を含む発光体層の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層の上に正孔注入電極を形成する工程と、
第2基板を準備する工程と、
前記第2基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に接着層を形成する工程と、
前記第1基板の上の前記正孔注入電極と前記第2基板の上の前記接着層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
本発明の実施の形態1に係る発光素子について、図1を用いて説明する。図1は、この発光素子の発光面に垂直な断面図である。この発光素子10は、発光材料に発光性有機材料5を用いている。この発光素子10は、透明基板8と、前記透明基板8に対向して設けられた基板1と、透明基板8と基板1との間に挟まれている、発光性有機材料5を表面に担持している金属酸化物半導体微粒子4の多孔体を含む発光体層6とを備える。さらに詳細には、この発光素子10は、透明基板8に形成された透明な電子注入電極7と、基板1に形成された正孔注入電極2と、前記電子注入電極7と正孔注入電極2との間に、発光体層6と正孔輸送層3とが順に積層されている。また、光は、矢印で示したように、透明基板8の側から取り出される。なお、前述の構成に加えて、正孔注入電極2と正孔輸送層3との間に正孔注入層又は導電層等を備えていてもよい。また、発光体層6と電子注入電極7との間に電子輸送層又は導電層を備えていてもよい。さらに、正孔注入電極2は、黒色を呈していてもよい。これによって発光素子内に入射してきた外光が正孔注入電極2の表面で反射することを防止でき、外光コントラストを良好にできる。さらに、電子注入電極7と透明基板8との間に低屈折率層を備えていてもよい。これによって、発光素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。さらに、電子注入電極7と金属酸化物半導体微粒子4の多孔体を含む発光体層6との間にn型半導体材料からなる薄層を備えてもよい。これにより、金属酸化物半導体微粒子4の多孔体の間隙を通って、正孔が電子と再結合することなく透明電子注入電極7に到達することを防ぐ正孔ブロック層として機能し、正孔と電子との再結合効率を高めることができる。さらにこの発光素子10では、発光体層6として、発光性有機材料5を表面に担持している金属酸化物半導体微粒子4の多孔体を用いているので、発光性有機材料5の接触面積を大きくとることができる。電流は金属酸化物半導体微粒子4の多孔体を介して発光性有機材料に流れるので、金属酸化物半導体微粒子4の多孔体と発光性有機材料5との接触面積が増加したことによって、発光に寄与する面積が増加し、発光素子10としての輝度を高めることができる。発光素子10としての輝度を同程度とした場合、発光体層6の発光性有機材料5を介して流れる電流密度を減少させることができ、発光性有機材料5の劣化を抑制できる。
まず、透明基板8について説明する。透明基板8は、金属酸化物半導体微粒子4の多孔体とその表面に担持された発光性有機材料5を含む発光体層6を支持できるものであればよい。また、発光体層6内で生じた発光を素子外部に取り出せるように透明又は半透明の材料であればよい。透明基板8としては、例えば、コーニング1737等の通常のガラス基板、又は、ポリエステルその他の樹脂フィルム等を用いることができる。特に好適な例として、通常のガラスに含まれるアルカリイオン等が発光素子へ影響しないように無アルカリガラスや、シリカガラス、セラミックス基板、シリコン基板等を用いることが好ましいが、これらに限定されない。また、ガラス表面にイオンバリア層としてアルミナ等をコートしてもよい。樹脂フィルムとしては、耐久性、柔軟性、透明性、電気絶縁性、防湿性の材料を用いればよく、ポリエチレンテレフタレート系やポリクロロトリフルオロエチレン系とナイロン6の組み合わせやフッ素樹脂系材料等を使用できる。なお、発光素子10において、基板1及び正孔注入電極2を透明ないし半透明にすることにより、両面から発光を取り出すこともできる。
ηe=1/2n2・・・(1)
(1)金属酸化物半導体微粒子4の粉末は、金属ハロゲン化物または金属アルコキシド、又は、それらを加水分解した金属酸化物ゾルを用いて、ゾルゲル法によって得られる。
(2)金属酸化物半導体微粒子4の粉末をペイントコンディショナー、ホモジナイザー、超音波撹拌装置、乳鉢などを用いて溶剤に分散させる。この場合に、例えば、ポリエチレングリコール等を添加し、均一なペーストを作成する。金属酸化物半導体微粒子4の粉末の使用量としては5〜60質量%がより好ましい。
(3)この金属酸化物半導体微粒子4のペーストを、透明基板8の上の電子注入電極7の上に塗布し、乾燥させる。金属酸化物半導体微粒子4のペーストの塗布は、インクジェット法、ディッピング、スピンコート、バーコート、ブレードコート、ナイフコート、リバースロールコート、グラビアロールコート、スクイズコート、カーテンコート、スプレイコート、ダイコート等、公知の塗布方法を用いることができる。
(a)透明基板8を準備する。
(b)次いで、前記透明基板8の上に、透明な電子注入電極7を形成する(図2(a))。
(c)次いで、前記電子注入電極7の上に、表面に前記の発光性有機材料5を担持する金属酸化物半導体多孔体4を含む発光体層6を形成する(図2(b))。なお、発光体層6の形成方法は前述の通りである。これによって基板Aを準備する。
(d)一方、基板1を準備する。
(e)次いで、前記基板1の上に、正孔注入電極2を形成する(図2(c))。
(f)次いで、前記正孔注入電極2の上に正孔輸送層3を形成する(図2(d))。これによって基板Bを準備する。
(g)次いで、基板Aの発光体層6と、基板Bの正孔輸送層3とを互いに対向させて貼り合せる(図2(e))。
本発明の実施の形態2に係る発光素子について、図3を用いて説明する。図3は、この発光素子20の電極構成を示す斜視図である。この発光素子20は、正孔注入電極2に接続された薄膜トランジスタ21をさらに備える。薄膜トランジスタ21には、x電極22とy電極23とが接続されている。この発光素子20では、光は透明基板8の側から取り出すので、基板1の上への薄膜トランジスタ21の配置によらず開口率を大きくとることができる。また、薄膜トランジスタ21を用いることによって発光素子20にメモリ機能を持たせることができる。この薄膜トランジスタ21としては、低温ポリシリコンやアモルファスシリコン薄膜トランジスタ等が用いられる。さらに、有機材料を含む薄膜により構成された有機薄膜トランジスタであってもよい。
本発明の実施の形態3に係る表示装置について、図4を用いて説明する。図4は、この表示装置30の互いに直交するx電極22とy電極23とによって構成されるアクティブマトリクスを示す概略平面図である。この表示装置30は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。このアクティブマトリクス型表示装置30は、複数個の図3に示した実施の形態2の発光素子が2次元配列されている発光素子アレイと、該発光素子アレイの面に平行な第1方向に互いに平行に延在している複数のx電極22と、該発光素子アレイの面に平行であって、第1方向に直交する第2方向に平行に延在している複数のy電極23とを備える。この発光素子アレイの薄膜トランジスタ21は、x電極22及びy電極23とそれぞれ接続されている。一対のx電極22とy電極23とによって特定される発光素子が一つの画素となる。このアクティブマトリクス表示装置30によれば、前述のように、各画素の発光素子を構成する発光体層6は、表面に発光性有機材料5を担持している金属酸化物半導体多孔体を含んでいる。これにより、発光性有機材料5を担持する表面積を大きくとることができ、発光性有機材料を通る電流密度を減少させることができるので、長寿命の表示装置が得られる。
本発明の実施の形態4に係る発光素子について、図6を用いて説明する。図6は、この発光素子の発光面に垂直な断面図である。この発光素子50は、実施の形態1に係る発光素子10と比較すると、透明基板8の上に透明な正孔注入電極2を、基板1の上に電子注入電極7を設け、矢印で示す光取り出し方向に対して、逆極性となっている点で相違する。また、この発光素子50では、基板1の上に形成した発光体層6と、透明基板8の上に形成した正孔注入電極2とを、接着性を有する正孔輸送層3によって貼り合わせている点で相違する。なお、その他の構成部材については、実施の形態1に係る発光素子と実質的に同一なので、説明を省略する。さらに、前述の構成に加えて、透明な正孔注入電極2と正孔輸送層3との間に正孔注入層又は導電層等を備えていてもよい。また、発光体層6と電子注入電極7との間に電子輸送層又は導電層を備えていてもよい。またさらに、透明な正孔注入電極2と透明基板8との間に低屈折率層を備えていてもよい。これによって、発光素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。またさらに、発光体層6と電子注入電極7との間にn型半導体材料からなる薄層を備えてもよい。これにより、金属酸化物半導体微粒子4の多孔体の間隙を通って、正孔が電子と再結合することなく電子注入電極7に到達することを防ぐ正孔ブロック層として機能し、正孔と電子との再結合効率を高めることができる。
(a)透明基板8を準備する。
(b)次いで、前記透明基板8の上に、透明な正孔注入電極2を形成する(図7(a))。
(c)次いで、前記正孔注入電極2の上に、正孔輸送層3を形成する(図7(b))。これによって基板Cを準備する。
(d)一方、基板1を準備する。
(e)次いで、前記基板1の上に、電子注入電極7を形成する(図7(c))。
(f)次いで、前記電子注入電極7の上に、前述の表面に発光性有機材料5を担持した金属酸化物半導体多孔体4を含む発光体層6を形成する(図7(d))。なお、発光体層6の形成方法は前述の通りである。これによって基板Dを準備する。
(g)次いで、基板Cの正孔輸送層3と、基板Dの発光体層6とを互いに対向させて貼り合せる(図7(e))。
以上の工程によって、発光素子50を形成できるが、これらに限定されない。
本発明の実施の形態5に係る発光素子について、図8を用いて説明する。図8は、この発光素子60の電極構成を示す斜視図である。この発光素子60は、実施の形態2に係る発光素子20と比較すると、実施の形態4に係る発光素子50の電子注入電極7に接続された薄膜トランジスタ21をさらに備える点で相違するが、実質的に同一の構成であるため、説明を省略する。
本発明の実施の形態6に係る表示装置について、図4を用いて説明する。図4は、実施の形態3に係る表示装置30の互いに直交するx電極22とy電極23とによって構成されるアクティブマトリクスを示す概略平面図であり、この表示装置は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。この実施の形態6に係る表示装置は、実施の形態3に係る表示装置30と比較すると、複数個の実施の形態5に係る発光素子60が2次元配列されている発光素子アレイを備える点で相違するが、実質的に同一の構成であるため、説明を省略する。
本発明の実施の形態7に係る発光素子について、図10を用いて説明する。図10は、この発光素子の発光面に垂直な断面図である。この発光素子80は、実施の形態1に係る発光素子10と比較すると、発光体層6と透明な電子注入電極7との間に電子輸送層81をさらに備え、基板1の上に形成した発光体層6と、透明基板8の上に形成した電子注入電極7とを、接着性を有する電子輸送層81によって貼り合わせている点で相違する。また、この場合には、正孔輸送層3が接着性を有する必要はない。なお、その他の構成部材については、実施の形態1に係る発光素子10と実質的に同一なので、説明を省略する。さらに、前述の構成に加えて、正孔注入電極2と正孔輸送層3との間に正孔注入層又は導電層等を備えていてもよい。またさらに、電子注入電極7と透明基板8との間に低屈折率層を備えていてもよい。これによって、発光素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。またさらに、正孔注入電極2が黒色電極であってもよい。これによって、外光コントラストを良好にできる。
(a)透明基板8を準備する。
(b)次いで、前記透明基板8の上に、透明な電子注入電極7を形成する(図11(a))。
(c)次いで、前記電子注入電極7の上に、電子輸送層81を形成する(図11(b))。これによって基板Eを準備する。
(d)一方、基板1を準備する。
(e)次いで、前記基板1の上に、正孔注入電極2を形成する(図11(c))。
(f)次いで、前記正孔注入電極2の上に、正孔輸送層3を形成する(図11(d))。
(g)次いで、前記正孔輸送層3の上に、前述の表面に発光性有機材料5を担持した金属酸化物半導体多孔体4を含む発光体層6を形成する(図11(e))。なお、発光体層6の形成方法は前述の通りである。これによって基板Fを準備する。
(h)次いで、基板Eの電子輸送層81と、基板Fの発光体層6とを互いに対向させて貼り合せる(図11(f))。
以上の工程によって、発光素子80を形成できるが、これらに限定されない。
本発明の実施の形態8に係る発光素子について、図3を用いて説明する。図3は、実施の形態2に係る発光素子20の電極構成を示す斜視図であるが、実施の形態8に係る発光素子は、実施の形態2に係る発光素子20と比較すると、実施の形態7に係る発光素子80の正孔注入電極2に接続された薄膜トランジスタ21をさらに備える点で相違する以外、実質的に同一の構成である。よって、詳細の説明を省略する。
本発明の実施の形態9に係る表示装置について、図4を用いて説明する。図4は、実施の形態3に係る表示装置30の互いに直交するx電極22とy電極23とによって構成されるアクティブマトリクスを示す概略平面図であり、この表示装置は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。この実施の形態9に係る表示装置は、実施の形態3に係る表示装置30と比較すると、複数個の実施の形態8に係る発光素子が2次元配列されている発光素子アレイを備える点で相違するが、実質的に同一の構成であるため、説明を省略する。
本発明の実施の形態10に係る発光素子について、図13を用いて説明する。図13は、この発光素子の発光面に垂直な断面図である。この発光素子100は、実施の形態4に係る発光素子50と比較すると、発光体層6と電子注入電極7との間に電子輸送層81をさらに備え、基板1の上に形成した電子注入電極7と、透明基板8の上に形成した発光体層6とを、接着性を有する電子輸送層81によって貼り合わせている点で相違する。また、この場合には、正孔輸送層3が接着性を有する必要はない。なお、その他の構成部材については、実施の形態4に係る発光素子50と実質的に同一なので、説明を省略する。さらに、前述の構成に加えて、正孔注入電極2と正孔輸送層3との間に正孔注入層又は導電層等を備えていてもよい。またさらに、正孔注入電極2と透明基板8との間に低屈折率層を備えていてもよい。これによって、発光素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。
(a)透明基板8を準備する。
(b)次に、前記透明基板8の上に、透明な正孔注入電極2を形成する(図14(a))。
(c)次いで、前記正孔注入電極2の上に、正孔輸送層3を形成する(図14(b))。
(d)さらに、前記正孔輸送層3の上に、前述の表面に発光性有機材料5を担持した金属酸化物半導体多孔体4を含む発光体層6を形成する(図14(c))。なお、発光体層6の形成方法は前述の通りである。これによって基板Gを準備する。
(e)一方、基板1を準備する。
(f)次に、前記基板1の上に、電子注入電極7を形成する(図14(d))。
(g)次いで、前記電子注入電極7の上に、電子輸送層81を形成する(図14(e))。これによって基板Hを準備する。
(h)基板Gの発光体層6と、基板Hの電子輸送層81とを互いに対向させて貼り合せる(図14(f))。
以上の工程によって、発光素子100を形成できるが、これらに限定されない。
本発明の実施の形態11に係る発光素子について、図7を用いて説明する。図7は、実施の形態5に係る発光素子60の電極構成を示す斜視図であるが、実施の形態11に係る発光素子は、実施の形態5に係る発光素子60と比較すると、実施の形態10に係る発光素子100の電子注入電極7に接続された薄膜トランジスタ21をさらに備える点で相違する以外、実質的に同一の構成である。よって、詳細な説明を省略する。
本発明の実施の形態12に係る表示装置について、図4を用いて説明する。図4は、実施の形態3に係る表示装置30の互いに直交するx電極22とy電極23とによって構成されるアクティブマトリクスを示す概略平面図であり、この表示装置は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。実施の形態12に係る表示装置は、実施の形態3に係る表示装置30と比較すると、複数個の実施の形態11に係る発光素子が2次元配列されている発光素子アレイを備える点で相違するが、実質的に同一の構成であるため、説明を省略する。
本発明の実施の形態13に係る発光素子について、図16を用いて説明する。図16は、この発光素子の発光面に垂直な断面図である。この発光素子120は、実施の形態1に係る発光素子10と比較すると、正孔注入電極2と正孔輸送層3との間に正孔注入層121をさらに備え、基板1の上に形成した正孔注入電極2と、透明基板8の上に形成した正孔輸送層3とを、接着性を有する正孔注入層121によって貼り合わせている点で相違する。また、この場合には、正孔輸送層3が接着性を有する必要はない。なお、その他の構成部材については、実施の形態1に係る発光素子10と実質的に同一なので、説明を省略する。さらに、前述の構成に加えて、電子注入電極7と発光体層6との間に電子輸送層又は導電層等を備えていてもよい。またさらに、電子注入電極7と透明基板8との間に低屈折率層を備えていてもよい。これによって、発光素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。またさらに、電子注入電極7と金属酸化物半導体微粒子4の多孔体を含む発光体層6との間に、n型半導体材料からなる薄層を備えてもよい。これにより、金属酸化物半導体微粒子4の多孔体の間隙を通って、正孔が電子と再結合することなく電子注入電極7に到達することを防ぐ正孔ブロック層として機能し、正孔と電子との再結合効率を高めることができる。またさらに、正孔注入電極2が黒色電極であってもよい。これによって、外光コントラストを良好にできる。
(a)透明基板8を準備する。
(b)次いで、前記透明基板8の上に、透明な電子注入電極7を形成する(図17(a))。
(c)次いで、前記電子注入電極7の上に、表面に発光性有機材料5を担持した金属酸化物半導体多孔体4を含む発光体層6を形成する(図17(b))。なお、発光体層6の形成方法は前述の通りである。
(d)次いで、前記発光体層6の上に、正孔輸送層3を形成する(図17(c))。これによって基板Iを準備する。
(e)一方、基板1を準備する。
(f)次いで、前記基板1の上に、正孔注入電極2を形成する(図17(d))。
(g)次いで、前記正孔注入電極2の上に、正孔注入層121を形成する(図17(e))。これによって基板Jを準備する。
(h)次いで、基板Iの正孔輸送層3と、基板Jの正孔注入層121とを互いに対向させて貼り合せる(図17(f))。
以上の工程によって、発光素子120を形成できるが、これらに限定されない。
本発明の実施の形態14に係る発光素子について、図3を用いて説明する。図3は、実施の形態2に係る発光素子20の電極構成を示す斜視図であるが、実施の形態14に係る発光素子は、実施の形態2に係る発光素子20と比較すると、実施の形態13に係る発光素子120の正孔注入電極2に接続された薄膜トランジスタ21をさらに備える点で相違する以外、実質的に同一の構成である。よって、詳細の説明を省略する。
本発明の実施の形態15に係る表示装置について、図4を用いて説明する。図4は、実施の形態3に係る表示装置30の互いに直交するx電極22とy電極23とによって構成されるアクティブマトリクスを示す概略平面図であり、この表示装置は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。実施の形態15に係る表示装置は、実施の形態3に係る表示装置30と比較すると、複数個の実施の形態14に係る発光素子が、2次元配列されている発光素子アレイを備える点で相違する以外、実質的に同一の構成である。よって、詳細の説明を省略する。
本発明の実施の形態16に係る発光素子について、図19を用いて説明する。図19は、この発光素子の発光面に垂直な断面図である。この発光素子140は、実施の形態4に係る発光素子50と比較すると、正孔注入電極2と正孔輸送層3との間に正孔注入層121をさらに備え、基板1の上に形成した正孔輸送層3と、透明基板8の上に形成した正孔注入電極2とを、接着性を有する正孔注入層121によって貼り合わせている点で相違する。また、この場合には、正孔輸送層3が接着性を有する必要はない。なお、その他の構成部材については、実施の形態4に係る発光素子50と実質的に同一なので、説明を省略する。さらに、前述の構成に加えて、発光体層6と電子注入電極7との間に電子輸送層又は導電層等を備えていてもよい。またさらに、正孔注入電極2と透明基板8との間に低屈折率層を備えていてもよい。これによって、発光素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。またさらに、電子注入電極7と金属酸化物半導体微粒子4の多孔体を含む発光体層6との間にn型半導体材料からなる薄層を備えてもよい。これにより、金属酸化物半導体微粒子4の多孔体の間隙を通って、正孔が電子と再結合することなく電子注入電極7に到達することを防ぐ正孔ブロック層として機能し、正孔と電子との再結合効率を高めることができる。
(a)透明基板8を準備する。
(b)次いで、前記透明基板8の上に、透明な正孔注入電極2を形成する(図20(a))。
(c)次いで、前記正孔注入電極2の上に、正孔注入層121を形成する(図20(b))。これによって基板Kを準備する。
(d)一方、基板1を準備する。
(e)次いで、前記基板1の上に、電子注入電極7を形成する(図20(c))。
(f)次いで、前記電子注入電極7の上に、前述の表面に発光性有機材料5を担持した金属酸化物半導体多孔体を含む発光体層6を形成する(図20(d))。なお、発光体層6の形成方法は前述の通りである。
(g)次いで、前記発光体層6の上に、正孔輸送層3を形成する(図20(e))。これによって基板Lを準備する。
(h)次いで、基板Kの正孔注入層121と、基板Lの正孔輸送層3とを互いに対向させて貼り合せる(図20(f))。
以上の工程によって、発光素子140を形成できるが、これらに限定されない。
本発明の実施の形態17に係る発光素子について、図8を用いて説明する。図8は、実施の形態5に係る発光素子60の電極構成を示す斜視図であるが、実施の形態17に係る発光素子は、実施の形態5に係る発光素子60と比較すると、実施の形態16に係る発光素子140の電子注入電極7に接続された薄膜トランジスタ21をさらに備える点で相違する以外、実質的に同一の構成である。よって、詳細の説明を省略する。
本発明の実施の形態18に係る表示装置について、図4を用いて説明する。図4は、実施の形態3に係る表示装置30の互いに直交するx電極22とy電極23とによって構成されるアクティブマトリクスを示す概略平面図であり、この表示装置は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。実施の形態18に係る表示装置は、実施の形態3に係る表示装置30と比較すると、複数個の実施の形態17に係る発光素子が、2次元配列されている発光素子アレイを備える点で相違する以外、実質的に同一の構成である。よって、詳細の説明を省略する。
本発明の実施の形態19に係る表示装置について、図22を用いて説明する。図22は、異なる複数の画素41R、41G、41Bを有する実施の形態19に係る表示装置160のy電極23と垂直で、且つ発光面に垂直な断面図である。この表示装置160は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。この表示装置160は、実施の形態3に係る表示装置30と比較すると、正孔注入電極2と薄膜トランジスタ21とが接続している部分を接着層161として、基板1側と透明基板8側とを貼り合わせている点で相違する。また、接着層161は、正孔注入電極2と薄膜トランジスタ21との接続部となる導電性領域162と、それ以外の非導電性領域163とを備える。これにより、透明基板8側から、電子注入電極7、発光体層6、正孔輸送層3、正孔注入電極2を順次積層する従来の有機EL素子の作製方法を用いながら、容易に上面光取り出し構造の表示装置を提供できる。また、この場合には、正孔輸送層3が接着性を有する必要はない。その他の構成部材については、実施の形態1に係る発光素子10と実質的に同一なので、説明を省略する。なお、前述の表示装置の層構成は、発光体層/正孔輸送層の2層構成であったが、発光体層のみ、正孔輸送層/発光体層/電子輸送層、正孔注入層/正孔輸送層/発光体層/電子輸送層等、1層以上の有機層を積層した構成であってもよい。また、電子注入電極が薄膜トランジスタと接続している逆極性の構成であってもよい。
本発明の実施例1に係る発光素子について図1を用いて説明する。この発光素子では、実施の形態1に係る発光素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。この発光素子では、電子注入電極7を形成した透明基板8として、市販のITO膜付ガラス基板を用いた。また、金属酸化物半導体多孔体には、TiO2薄膜多孔体を用いた。前記多孔体の表面に担持する発光性有機材料5としては、3−(2−ベンゾチアゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン−4−カルボン酸(BDCC)を用いた。基板1にはガラス基板を用い、正孔注入電極2にはAlを用い、正孔輸送層3にはPVKを用いた。
(a)電子注入電極7を形成した透明基板8として、市販のITO膜付ガラス基板を準備した(図2(a))。これをアルカリ洗剤、水、アセトン、イソプロピルアルコール(IPA)を用いて超音波洗浄し、次いで沸騰したIPA溶液から引き上げて乾燥した。最後に、UV/O3洗浄した。
(b)前記ITO膜付ガラス基板の上に金属酸化物半導体多孔体層として、TiO2薄膜多孔体層を形成した。
(1)まず、チタンイソプロポキシドを室温で硝酸水溶液中に滴下して加水分解させ、80℃に加熱して8時間程度攪拌することによってゾル溶液を得る。
(2)次に、オートクレーブにて250℃で12時間熟成することによって粒径10nm〜20nm程度のTiO2微粒子を含むコロイド溶液を作製した。
(3)このコロイド溶液をロータリエバポレータで濃縮した後、ポリエチレングリコールを30%程度添加して最終的なTiO2ペーストを作製した。
(4)次に、基板1上にTiO2ペーストをドクターブレード法によって塗布し、このTiO2膜を、室温、空気中で10分間乾燥した後、450℃で30分間焼成した。
(5)更に、このTiO2薄膜をTiCl4水溶液に浸して一晩放置した後、水洗浄を行い、再び450℃で30分間焼成した。
以上の工程によって金属酸化物半導体多孔体として、TiO2薄膜多孔体を形成した。
(d)一方、基板1としては、ガラス基板を用いた。これを前記のITO膜付ガラス基板と同様に洗浄した後、正孔注入電極2として、基板1上にAlを真空蒸着法で成膜したものを準備した(図2(c))。
(e)PVKをクロロホルムに溶解させ、前記正孔注入電極の上に、スピンコートにより塗布して、正孔輸送層3とした(図2(d))。これを基板Bとした。
(f)次に、正孔輸送層3を塗布した直後に、基板Bの正孔輸送層3を、基板Aの発光体層6の上に重ねて常温で静置し、基板Aと基板Bとを貼り合せて発光素子を作製した(図2(e))。
本発明の実施例2に係る表示装置について、図5を用いて説明する。この表示装置40は、実施の形態3に係る表示装置と同様に薄膜トランジスタ21を有するが、RGBの3色の画素41R、41G、41Bを有する点で相違している。各画素41R、41G、41Bでは、発光性有機材料をそれぞれ対応するように変えている。また、この表示装置40では、各画素間を隔てる画素分離領域42が設けられている。この画素分離領域42では、金属酸化物半導体粒子4の表面に黒色染料を担持させて各画素を分離している。
本発明の実施例3に係る発光素子について図1を用いて説明する。この発光素子では、実施例1に係る発光素子と比較すると、正孔注入電極として、Alの代わりにCuOとCu2Oとの混合物を用いている点で相違する。これにより正孔注入電極が黒色を呈する。この正孔注入電極は、実施例1の正孔注入電極同様、スパッタリング法によって形成した。
本発明の実施例4に係る発光素子について図6を用いて説明する。この発光素子では、実施の形態4に係る発光素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。この発光素子では、実施例1に係る発光素子と比較すると、透明な正孔注入電極2を形成した透明基板8として、市販のITO膜付ガラス基板を、電子注入電極7としてMgAgを用いた点で相違する。電子注入電極7は真空蒸着法により形成した。なお、実施例1に係る発光素子と実質的に同一の部材、製造方法については説明を省略する。作製した発光素子を、実施例1と同様に評価したところ、550cd/m2の輝度の発光が得られた。また、輝度半減寿命は13000時間であった。
本発明の実施例5に係る発光素子について図10を用いて説明する。この発光素子では、実施の形態7に係る発光素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。この発光素子では、実施例1に係る発光素子と比較すると、発光体層6と電子注入電極7との間にある電子輸送層81としてCN−PPVを、電子注入電極7としてInZnOを用いた点で相違する。電子輸送層81はスピンコート法により、電子注入電極7はスパッタ法により成膜した。なお、実施例1に係る発光素子と実質的に同一の部材、製造方法については説明を省略する。作製した発光素子を、実施例1と同様に評価したところ、520cd/m2の輝度の発光が得られた。また、輝度半減寿命は12000時間であった。
本発明の実施例6に係る発光素子について図13を用いて説明する。この発光素子では、実施の形態10に係る発光素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。この発光素子では、実施例4に係る発光素子と比較すると、発光体層6と電子注入電極7との間にある電子輸送層81としてCN−PPVを用いた点で相違する。電子輸送層81はスピンコート法により成膜した。なお、実施例4に係る発光素子と実質的に同一の部材、製造方法については説明を省略する。作製した発光素子を、実施例1と同様に評価したところ、510cd/m2の輝度の発光が得られた。また、輝度半減寿命は12000時間であった。
本発明の実施例7に係る発光素子について図16を用いて説明する。この発光素子では、実施の形態13に係る発光素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。この発光素子では、実施例1に係る発光素子と比較すると、正孔注入電極2と正孔輸送層3との間にある正孔注入層121としてPEDOT/PSSを用いた点で相違する。正孔注入層121はスピンコート法により成膜した。なお、実施例1に係る発光素子と実質的に同一の部材、製造方法については説明を省略する。作製した発光素子を、実施例1と同様に評価したところ、560cd/m2の輝度の発光が得られた。また、輝度半減寿命は11000時間であった。
本発明の実施例8に係る発光素子について図19を用いて説明する。この発光素子では、実施の形態16に係る発光素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。この発光素子では、実施例4に係る発光素子と比較すると、正孔注入電極2と正孔輸送層3との間にある正孔注入層121としてPEDOT/PSSを用いた点で相違する。正孔注入層121はスピンコート法により成膜した。なお、実施例1に係る発光素子と実質的に同一の部材、製造方法については説明を省略する。作製した発光素子を、実施例1と同様に評価したところ、540cd/m2の輝度の発光が得られた。また、輝度半減寿命は12000時間であった。
市販のITO付ガラス基板を実施例1の透明基板8と同様に洗浄し、その上に、真空蒸着により、TPD、3−(2−ベンゾチアゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン(クマリン6)を蒸着して正孔輸送層、発光体層を順に成膜し、更にMgAgを蒸着して電子注入電極を形成した。なお、電子注入電極を形成した後に、低湿度低酸素濃度環境下で、ガラス板とエポキシ接着剤によりパッケージングして発光素子を得た。
本発明の実施の形態20に係る発光素子について、図25を用いて説明する。図25は、この発光素子300の発光面に垂直な断面図である。この発光素子300は、実施の形態1に係る発光素子10と比較すると、正孔輸送層3内にわたって分散しているスペーサ301をさらに備える点で相違する。このスペーサ301によって、前記正孔輸送層3の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態1に係る発光素子10と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、前述の構成に加えて、発光体層6と電子注入電極7との間に電子輸送層及び/又は導電層等を備えていてもよい。さらに、正孔注入電極2と正孔輸送層3との間に正孔注入層及び/又は導電層等を備えていてもよい。またさらに、正孔輸送層3と他の有機層又は電極との間に、スペーサ301との擦傷を防止するための保護層を備えていてもよい。
(a)透明基板8を準備する。
(b)次いで、前記透明基板8の上に、透明な電子注入電極7を形成する(図26(a))。
(c)次いで、前記電子注入電極7の上に、表面に前記の発光性有機材料5を担持する金属酸化物半導体多孔体4を含む発光体層6を形成する(図26(b))。なお、発光体層6の形成方法は前述の通りである。これによって基板Mを準備する。
(d)一方、基板1を準備する。
(e)次いで、前記基板1の上に、正孔注入電極2を形成する(図26(c))。
(f)次いで、有機溶剤中に正孔輸送層材料を溶解し、スペーサ301を超音波分散させる。
(g)次いで、前記正孔注入電極2の上に、前述のスペーサ301を分散させた正孔輸送層材料の溶液を塗布成膜して、正孔輸送層3を形成する(図26(d))。これによって基板Nを準備する。
(h)次いで、基板Mの発光体層6と、基板Nの正孔輸送層3とを互いに対向させて貼り合せる(図26(e))。
以上の工程によって発光素子300を作製できるが、これらに限定されるものではない。
本発明の実施の形態21に係る発光素子について、図3を用いて説明する。実施の形態21に係る発光素子は、図3に示す実施の形態2に係る発光素子20と比較すると、実施の形態1に係る発光素子10の代わりに、実施の形態20に係る発光素子300が用いられている点で相違する。なお、その他の構成については、実施の形態2に係る発光素子20と実質的に同一であり、説明を省略する。
本発明の実施の形態22に係る表示装置について、図4を用いて説明する。実施の形態22に係る表示装置は、図4に示す実施の形態3に係る表示装置30と比較すると、実施の形態2に係る発光素子20の代わりに、実施の形態21に係る発光素子が用いられている点で相違する。この実施の形態22の表示装置によれば、前述したようにスペーサ301を内在する正孔輸送層3によって貼り合わせている。これにより、正孔輸送層3の膜厚が均一化して、発光輝度の均一な、上面光取り出し構造の表示装置が得られる。なお、その他の構成については、実施の形態3に係る表示装置30と実質的に同一であり、説明を省略する。
本発明の実施の形態23に係る発光素子について、図28を用いて説明する。図28は、この発光素子320の発光面に垂直な断面図である。この発光素子320は、実施の形態4に係る発光素子50と比較すると、正孔輸送層3内にわたって分散しているスペーサ301をさらに備える点で相違する。このスペーサ301によって、前記正孔輸送層3の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態4に係る発光素子50と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、前述の構成に加えて、発光体層6と電子注入電極7との間に電子輸送層及び/又は導電層等を備えていてもよい。さらに、正孔注入電極2と正孔輸送層3との間に正孔注入層及び/又は導電層等を備えていてもよい。またさらに、正孔輸送層3と他の有機層又は電極との間に、スペーサ301との擦傷を防止するための保護層を備えていてもよい。
(a)透明基板8を準備する。
(b)次いで、前記透明基板8の上に、透明な正孔注入電極2を形成する(図29(a))。
(c)次いで、有機溶剤中に正孔輸送層材料を溶解し、スペーサ301を超音波分散させる。
(d)次いで、前記正孔注入電極2の上に、前述のスペーサ301を分散させた正孔輸送層材料の溶液を塗布成膜して、正孔輸送層3を形成する(図29(b))。これによって基板Oを準備する。
(e)一方、基板1を準備する。
(f)次いで、前記基板1の上に、電子注入電極7を形成する(図29(c))。
(g)次いで、前記電子注入電極7の上に、前述の表面に発光性有機材料5を担持した金属酸化物半導体多孔体4を含む発光体層6を形成する(図29(d))。なお、発光体層6の形成方法は前述の通りである。これによって基板Pを準備する。
(h)次いで、基板Oの正孔輸送層3と、基板Pの発光体層6とを互いに対向させて貼り合せる(図29(e))。
以上の工程によって、発光素子320を形成できるが、これらに限定されるものではない。
本発明の実施の形態24に係る発光素子について、図8を用いて説明する。実施の形態24に係る発光素子は、図8に示す実施の形態5に係る発光素子60と比較すると、実施の形態4に係る発光素子50の代わりに、実施の形態23に係る発光素子320が用いられている点で相違する。なお、その他の構成については、実施の形態4に係る発光素子50と実質的に同一であり、説明を省略する。
本発明の実施の形態25に係る表示装置について、図4を用いて説明する。実施の形態25に係る表示装置は、図4に示す実施の形態3に係る表示装置30と比較すると、実施の形態5に係る発光素子60の代わりに、実施の形態24に係る発光素子が用いられている点で相違する。この実施の形態25の表示装置によれば、前述したようにスペーサ301を内在する正孔輸送層3によって貼り合わせている。これにより、正孔輸送層3の膜厚が均一化して、発光輝度の均一な、上面光取り出し構造の表示装置が得られる。なお、その他の構成については、実施の形態3に係る表示装置30と実質的に同一であり、説明を省略する。
本発明の実施の形態26に係る発光素子について、図31を用いて説明する。図31は、この発光素子340の発光面に垂直な断面図である。この発光素子340は、実施の形態7に係る発光素子80と比較すると、電子輸送層81内にわたって分散しているスペーサ301をさらに備える点で相違する。このスペーサ301によって、前記電子輸送層81の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態7に係る発光素子80と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、前述の構成に加えて、正孔注入電極2と正孔輸送層3との間に正孔注入層及び/又は導電層等を備えていてもよい。さらに、電子輸送層81と他の有機層又は電極との間に、スペーサ301との擦傷を防止するための保護層を備えていてもよい。
(a)透明基板8を準備する。
(b)次いで、前記透明基板8の上に、透明な電子注入電極7を形成する(図32(a))。
(c)次いで、有機溶剤中に電子輸送層材料を溶解し、スペーサ301を超音波分散させる。
(d)次いで、前記電子注入電極7の上に、前述のスペーサ301を分散させた電子輸送層材料の溶液を塗布成膜して、電子輸送層81を形成する(図32(b))。これによって基板Qを準備する。
(e)一方、基板1を準備する。
(f)次いで、前記基板1の上に、正孔注入電極2を形成する(図32(c))。
(g)次いで、前記正孔注入電極2の上に、正孔輸送層3を形成する(図32(d))。(h)次いで、前記正孔輸送層3の上に、前述の表面に発光性有機材料5を担持した金属酸化物半導体多孔体4を含む発光体層6を形成する(図32(e))。なお、発光体層6の形成方法は前述の通りである。これによって基板Rを準備する。
(i)次いで、基板Qの電子輸送層81と、基板Rの発光体層6とを互いに対向させて貼り合せる(図32(f))。
以上の工程によって発光素子340を作製できるが、これらに限定されるものではない。
本発明の実施の形態27に係る発光素子について、図3を用いて説明する。実施の形態27に係る発光素子は、図3に示す実施の形態2に係る発光素子20と比較すると、実施の形態1に係る発光素子10の代わりに、実施の形態26に係る発光素子340が用いられている点で相違する。なお、その他の構成については、実施の形態2に係る発光素子20と実質的に同一であり、説明を省略する。
本発明の実施の形態28に係る表示装置について、図4を用いて説明する。実施の形態28に係る表示装置は、図4に示す実施の形態3に係る表示装置30と比較すると、実施の形態2に係る発光素子20の代わりに、実施の形態27に係る発光素子が用いられている点で相違する。この実施の形態28の表示装置によれば、前述したようにスペーサ301を内在する電子輸送層81によって貼り合わせている。これにより、電子輸送層81の膜厚が均一化して、発光輝度の均一な、上面光取り出し構造の表示装置が得られる。なお、その他の構成については、実施の形態3に係る表示装置30と実質的に同一であり、説明を省略する。
本発明の実施の形態29に係る発光素子について、図34を用いて説明する。図34は、この発光素子360の発光面に垂直な断面図である。この発光素子360は、実施の形態10に係る発光素子100と比較すると、電子輸送層81内にわたって分散しているスペーサ301をさらに備える点で相違する。このスペーサ301によって、前記電子輸送層81の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態10に係る発光素子100と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、前述の構成に加えて、正孔注入電極2と正孔輸送層3との間に正孔注入層及び/又は導電層等を備えていてもよい。さらに、電子輸送層81と他の有機層又は電極との間に、スペーサ301との擦傷を防止するための保護層を備えていてもよい。
(a)透明基板8を準備する。
(b)次いで、前記透明基板8の上に、透明な正孔注入電極2を形成する(図35(a))。
(c)次いで、前記正孔注入電極2の上に、正孔輸送層3を形成する(図35(b))。
(d)次いで、前記正孔輸送層3の上に、前述の表面に発光性有機材料5を担持した金属酸化物半導体多孔体4を含む発光体層6を形成する(図35(c))。なお、発光体層6の形成方法は前述の通りである。これによって基板Sを準備する。
(e)一方、基板1を準備する。
(f)次いで、前記基板1の上に、電子注入電極7を形成する(図35(d))。
(g)次いで、有機溶剤中に電子輸送層材料を溶解し、スペーサ301を超音波分散させる。
(h)次いで、前記電子注入電極7の上に、前述のスペーサ301を分散させた電子輸送層材料の溶液を塗布成膜して、電子輸送層81を形成する(図35(e))。これによって基板Tを準備する。
(i)次いで、基板Sの発光体層6と、基板Tの電子輸送層81とを互いに対向させて貼り合せる(図35(f))。
以上の工程によって発光素子360を作製できるが、これらに限定されるものではない。
本発明の実施の形態30に係る発光素子について、図7を用いて説明する。実施の形態30に係る発光素子は、図7に示す実施の形態5に係る発光素子60と比較すると、実施の形態4に係る発光素子50の代わりに、実施の形態29に係る発光素子360が用いられている点で相違する。なお、その他の構成については、実施の形態5に係る発光素子60と実質的に同一であり、説明を省略する。
本発明の実施の形態31に係る表示装置について、図4を用いて説明する。実施の形態31に係る表示装置は、図4に示す実施の形態3に係る表示装置30と比較すると、実施の形態2に係る発光素子20の代わりに、実施の形態30に係る発光素子が用いられている点で相違する。この実施の形態31の表示装置によれば、前述したようにスペーサ301を内在する電子輸送層81によって貼り合わせている。これにより、電子輸送層81の膜厚が均一化して、発光輝度の均一な、上面光取り出し構造の表示装置が得られる。なお、その他の構成については、実施の形態3に係る表示装置30と実質的に同一であり、説明を省略する。
本発明の実施の形態32に係る発光素子について、図37を用いて説明する。図37は、この発光素子380の発光面に垂直な断面図である。この発光素子380は、実施の形態13に係る発光素子120と比較すると、正孔注入層121内にわたって分散しているスペーサ301をさらに備える点で相違する。このスペーサ301によって、前記正孔注入層121の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態13に係る発光素子120と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、前述の構成に加えて、発光体層6と電子注入電極7との間に電子輸送層及び/又は導電層等を備えていてもよい。さらに、正孔注入層121と他の有機層又は電極との間に、スペーサ301との擦傷を防止するための保護層を備えていてもよい。
(a)透明基板8を準備する。
(b)次いで、前記透明基板8の上に、透明な電子注入電極7を形成する(図38(a))。
(c)次いで、前記電子注入電極7の上に、前述の表面に発光性有機材料5を担持した金属酸化物半導体多孔体4を含む発光体層6を形成する(図38(b))。なお、発光体層6の形成方法は前述の通りである。これによって基板Uを準備する。
(d)次いで、前記発光体層6の上に、正孔輸送層3を形成する(図38(c))。
(e)一方、基板1を準備する。
(f)次いで、前記基板1の上に、正孔注入電極2を形成する(図38(d))。
(g)次いで、有機溶剤中に正孔注入層材料を溶解し、スペーサ301を超音波分散させる。
(h)次いで、前記正孔注入電極2の上に、前述のスペーサ301を分散させた正孔注入層材料の溶液を塗布成膜して、正孔注入層121を形成する(図38(e))。これによって基板Vを準備する。
(i)次いで、基板Uの正孔輸送層3と、基板Vの正孔注入層121とを互いに対向させて貼り合せる(図38(f))。
以上の工程によって発光素子380を作製できるが、これらに限定されるものではない。
本発明の実施の形態33に係る発光素子について、図3を用いて説明する。実施の形態33に係る発光素子は、図3に示す実施の形態2に係る発光素子20と比較すると、実施の形態1に係る発光素子10の代わりに、実施の形態32に係る発光素子380が用いられている点で相違する。なお、その他の構成については、実施の形態2に係る発光素子20と実質的に同一であり、説明を省略する。
本発明の実施の形態34に係る表示装置について、図4を用いて説明する。実施の形態34に係る表示装置は、図4に示す実施の形態3に係る表示装置30と比較すると、実施の形態2に係る発光素子20の代わりに、実施の形態33に係る発光素子が用いられている点で相違する。この実施の形態34の表示装置によれば、前述したようにスペーサ301を内在する正孔注入層121によって貼り合わせている。これにより、正孔注入層121の膜厚が均一化して、発光輝度の均一な、上面光取り出し構造の表示装置が得られる。なお、その他の構成については、実施の形態3に係る表示装置30と実質的に同一であり、説明を省略する。
本発明の実施の形態35に係る発光素子について、図40を用いて説明する。図40は、この発光素子400の発光面に垂直な断面図である。この発光素子400は、実施の形態16に係る発光素子140と比較すると、正孔注入層121内にわたって分散しているスペーサ301をさらに備える点で相違する。このスペーサ301によって、前記正孔注入層121の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態16に係る発光素子140と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、前述の構成に加えて、発光体層6と電子注入電極7との間に電子輸送層及び/又は導電層等を備えていてもよい。さらに、正孔注入層121と他の有機層又は電極との間に、スペーサ301との擦傷を防止するための保護層を備えていてもよい。
(a)透明基板8を準備する。
(b)次いで、前記透明基板8の上に、透明な正孔注入電極2を形成する(図41(a))。
(c)次いで、有機溶剤中に正孔注入層材料を溶解し、スペーサ301を超音波分散させる。
(d)次いで、前記正孔注入電極2の上に、前述のスペーサ301を分散させた正孔注入層材料の溶液を塗布成膜して、正孔注入層121を形成する(図41(b))。これによって基板Wを準備する。
(e)一方、基板1を準備する。
(f)次いで、前記基板1の上に、電子注入電極7を形成する(図41(c))。
(g)次いで、前記電子注入電極7の上に、前述の表面に発光性有機材料5を担持した金属酸化物半導体多孔体4を含む発光体層6を形成する(図41(d))。なお、発光体層6の形成方法は前述の通りである。
(h)次いで、前記発光体層6の上に、正孔輸送層3を形成する(図41(e))。これによって基板Xを準備する。
(i)次いで、基板Wの正孔注入層121と、基板Xの正孔輸送層3とを互いに対向させて貼り合せる(図41(f))。
以上の工程によって発光素子400を作製できるが、これらに限定されるものではない。
本発明の実施の形態36に係る発光素子について、図3を用いて説明する。実施の形態36に係る発光素子は、図3に示す実施の形態2に係る発光素子20と比較すると、実施の形態1に係る発光素子10の代わりに、実施の形態35に係る発光素子400が用いられている点で相違する。なお、その他の構成については、実施の形態2に係る発光素子20と実質的に同一であり、説明を省略する。
本発明の実施の形態37に係る表示装置について、図4を用いて説明する。実施の形態37に係る表示装置は、図4に示す実施の形態3に係る表示装置30と比較すると、実施の形態2に係る発光素子20の代わりに、実施の形態36に係る発光素子が用いられている点で相違する。この実施の形態37の表示装置によれば、前述したようにスペーサ301を内在する正孔注入層121によって貼り合わせている。これにより、正孔注入層121の膜厚が均一化して、発光輝度の均一な、上面光取り出し構造の表示装置が得られる。なお、その他の構成については、実施の形態3に係る表示装置30と実質的に同一であり、説明を省略する。
本発明の実施の形態38に係る表示装置について、図43を用いて説明する。図43は、実施の形態38に係る表示装置420のx電極22と平行で、且つ発光面に垂直な断面図である。この表示装置420は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。この表示装置420は、実施の形態19に係る表示装置160と比較すると、接着層161内にわたって分散しているスペーサ301をさらに備える点で相違する。このスペーサ301によって、前記接着層161の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態19に係る発光素子160と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、この表示装置420の層構成は、発光体層/正孔輸送層の2層構成であったが、発光体層のみ、又は発光体層/電子輸送層、正孔輸送層/発光体層/電子輸送層、正孔注入層/正孔輸送層/発光体層/電子輸送層、正孔注入層/正孔輸送層/発光体層/正孔ブロッキング層/電子輸送層等、1層以上の有機層を積層した構成であってもよい。また、電子注入電極が薄膜トランジスタと接続している逆極性の構成であってもよい。
本発明の実施例9に係る発光素子について図25を用いて説明する。この発光素子の構成並びに製造方法は、実施の形態20に係る発光素子300と実質的に同一である。また、用いた各構成部材については、スペーサ301を除いては実施例1と実質的に同一である。スペーサ301には市販の液晶ディスプレイ用スペーサ(積水化学工業製ミクロパールSI、数平均径4μm)を用いた。
(a)透明基板8として、市販の無アルカリガラス基板(日本電気硝子製OA−10)を、アルカリ洗剤、水、アセトン、イソプロピルアルコール(IPA)を用いて超音波洗浄し、次いで沸騰したIPA溶液から引き上げて乾燥した。最後に、UV/O3洗浄した。
(b)次に、該ガラス基板上に、電子注入電極1としてITOをスパッタリング法により成膜した(厚さ:150nm、シート抵抗:10Ω/□)(図26(a))。
(c)次に、前記ITO膜付ガラス基板の上に金属酸化物半導体多孔体層として、TiO2薄膜多孔体層を形成した(図26(b))。これを基板Mとした。なお、TiO2薄膜多孔体層の製造方法は実施例1と同一であり、詳細の説明を省略する。
(d)基板1として、透明基板8と同一のガラス基板を準備し、同様に洗浄した。
(e)次に、該ガラス基板上に電子注入電極7としてMgAg合金を厚さ100nmになるよう真空蒸着法により成膜した(図26(c))。
(f)次に、PVKをクロロホルムに1wt%の濃度で溶解させ、この溶液にスペーサ粒子をPVKに対して10wt%加えて超音波分散したものを、前記ITO膜付ガラス基板の上に、スクリーン印刷法により成膜し、正孔輸送層3とした(図26(d))。これを基板Nとした。
(g)次に、基板M上の発光体層6と基板N上の正孔輸送層3とを互いに対向させて重ね合わせて、窒素雰囲気下、150℃で加熱圧着して、基板Mと基板Nとを貼り合わせた(図26(e))。
(h)次に、貼り合わせた基板の周辺部をエポキシ接着剤によりパッケージングした。
これによって発光素子300を作製した。
本発明の実施例10に係る発光素子について、図28を用いて説明する。この発光素子の構成並びに製造方法は、実施の形態23に係る発光素子320と実質的に同一である。また、用いた各構成部材については、スペーサ301を除いては実施例4と実質的に同一であるため、説明を省略する。さらに、スペーサ301については実施例9と同一のものを使用し、スペーサ301を内在した正孔輸送層3の製膜方法についても、実施例9と実質的に同一であるため詳細の説明を省略する。作製した発光素子を実施例1と同様に評価したところ、発光輝度が600cd/m2の緑色の発光が得られた。また、輝度半減寿命は13000時間であった。これは、前述の比較例1に比べて発光輝度が高く、長寿命である。さらに、スペーサを用いずに同様に作製した実施例4と比較すると、より面内均一性が良好な発光が得られた。
本発明の実施例11に係る発光素子について、図31を用いて説明する。この発光素子の構成並びに製造方法は、実施の形態26に係る発光素子340と実質的に同一である。また、用いた各構成部材については、スペーサ301を除いては実施例5と実質的に同一であるため、説明を省略する。さらに、スペーサ301については実施例9と同一のものを使用し、スペーサ301を内在した電子輸送層81の製膜方法についても、実施例9の正孔輸送層3の成膜方法と実質的に同一であるため詳細の説明を省略する。作製した発光素子を実施例1と同様に評価したところ、発光輝度が530cd/m2の緑色の発光が得られた。また、輝度半減寿命は12000時間であった。これは、前述の比較例1に比べて発光輝度が高く、長寿命である。さらに、スペーサを用いずに同様に作製した実施例5と比較すると、より面内均一性が良好な発光が得られた。
本発明の実施例12に係る発光素子について、図34を用いて説明する。この発光素子の構成並びに製造方法は、実施の形態29に係る発光素子360と実質的に同一である。また、用いた各構成部材については、スペーサ301を除いては実施例6と実質的に同一であるため、説明を省略する。さらに、スペーサ301については実施例9と同一のものを使用し、スペーサ301を内在した電子輸送層81の製膜方法についても、実施例9の正孔輸送層3の成膜方法と実質的に同一であるため詳細の説明を省略する。作製した発光素子を実施例1と同様に評価したところ、発光輝度が550cd/m2の緑色の発光が得られた。また、輝度半減寿命は13000時間であった。これは、前述の比較例1に比べて発光輝度が高く、長寿命である。さらに、スペーサを用いずに同様に作製した実施例6と比較すると、より面内均一性が良好な発光が得られた。
本発明の実施例13に係る発光素子について、図37を用いて説明する。この発光素子の構成並びに製造方法は、実施の形態32に係る発光素子380と実質的に同一である。また、用いた各構成部材については、スペーサ301を除いては実施例7と実質的に同一であるため、説明を省略する。さらに、スペーサ301については実施例9と同一のものを使用し、スペーサ301を内在した正孔注入層121の製膜方法についても、実施例9の正孔輸送層3の成膜方法と実質的に同一であるため詳細の説明を省略する。作製した発光素子を実施例1と同様に評価したところ、発光輝度が540cd/m2の緑色の発光が得られた。また、輝度半減寿命は11000時間であった。これは、前述の比較例1に比べて発光輝度が高く、長寿命である。さらに、スペーサを用いずに同様に作製した実施例7と比較すると、より面内均一性が良好な発光が得られた。
本発明の実施例14に係る発光素子について、図40を用いて説明する。この発光素子の構成並びに製造方法は、実施の形態35に係る発光素子400と実質的に同一である。また、用いた各構成部材については、スペーサ301を除いては実施例8と実質的に同一であるため、説明を省略する。さらに、スペーサ301については実施例9と同一のものを使用し、スペーサ301を内在した正孔注入層121の製膜方法についても、実施例9の正孔輸送層3の成膜方法と実質的に同一であるため詳細の説明を省略する。作製した発光素子を実施例1と同様に評価したところ、発光輝度が580cd/m2の緑色の発光が得られた。また、輝度半減寿命は12000時間であった。これは、前述の比較例1に比べて発光輝度が高く、長寿命である。さらに、スペーサを用いずに同様に作製した実施例8と比較すると、より面内均一性が良好な発光が得られた。
Claims (17)
- 第1電極と、
前記第1電極と対向して設けられている第2電極と、
発光性有機材料が表面に担持されている金属酸化物半導体多孔体を含み前記第1電極と前記第2電極との間に挟みこまれている発光体層と、
を備え、
前記発光性有機材料は、前記金属酸化物半導体多孔体表面に化学吸着により担持されていることを特徴とする発光素子。 - 前記金属酸化物半導体多孔体は、金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体であることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 前記金属酸化物半導体粒子粉末は、n型半導体材料よりなる粒子粉末であることを特徴とする請求項2に記載の発光素子。
- 前記第1電極と前記第2電極との間に、前記発光体層に加えて、少なくとも1つの有機層をさらに備え、前記有機層は接着性を有する有機材料を含み、前記接着性を有する有機材料を含む層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記有機層内にわたって分散しているスペーサをさらに備え、前記スペーサによって、前記有機層の厚みを規定していることを特徴とする請求項4に記載の発光素子。
- 前記スペーサは、粒状であり、且つ透明または半透明であることを特徴とする請求項5に記載の発光素子。
- 前記スペーサは、絶縁性材料からなることを特徴とする請求項5又は6に記載の発光素子。
- 前記スペーサの粒径は、0.01μm〜10μmの範囲内であることを特徴とする請求項5から7のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記有機層内に含まれる接着性を有する有機材料は、少なくとも高分子系材料を含むことを特徴とする請求項4に記載の発光素子。
- 前記第1電極が電子注入電極であり、前記第2電極が正孔注入電極であり、且つ、前記有機層が正孔輸送層であって、前記正孔輸送層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする請求項4から9のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記第1電極が正孔注入電極であり、前記第2電極が電子注入電極であり、且つ、前記有機層が正孔輸送層であって、前記正孔輸送層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする請求項4から9のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記正孔注入電極と前記正孔輸送層との間に挟まれている正孔注入層をさらに備えることを特徴とする請求項10又は11に記載の発光素子。
- 前記電子注入電極と前記発光体層との間に挟まれている電子輸送層をさらに備えることを特徴とする請求項10又は11に記載の発光素子。
- 前記第2電極に接続された薄膜トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記薄膜トランジスタは、有機材料を含む薄膜により構成された有機薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項14に記載の発光素子。
- 請求項14又は15に記載の複数の発光素子が2次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの面に平行な第1方向に互いに平行に延在している複数のx電極と、
前記発光素子アレイの面に平行であって、前記第1方向に直交する第2方向に平行に延在している複数のy電極と
を備え、
前記発光素子アレイの前記薄膜トランジスタは、前記x電極及び前記y電極とそれぞれ接続されていることを特徴とする表示装置。 - 黒色染料を表面に担持させた金属酸化物半導体多孔体の領域によって、2次元配列された複数の発光素子を区分する境界を形成していることを特徴とする請求項16の表示装置。
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