JP5084123B2 - Light emitting device - Google Patents
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Description
本発明は電極間に発光物質を含む薄膜を挟んでなり、電流を流すことで発光する発光素子及び当該発光素子を用いた表示装置、ひいては当該発光素子を用いた電子機器に関する。 The present invention relates to a light-emitting element that emits light by passing a thin film containing a light-emitting substance between electrodes, a display device using the light-emitting element, and an electronic device using the light-emitting element.
電流を流すことで自身が発光する自発光型の薄膜発光素子を用いたディスプレイの開発が盛んに進められている。 Development of a display using a self-luminous thin-film light-emitting element that emits light when an electric current flows is being actively promoted.
これらの薄膜発光素子は有機、無機もしくはその両方を用いて形成された単層、多層薄膜に電極を接続し、電流を流すことで発光する。このような薄膜発光素子は、低消費電力化、省スペース化、視認性などが有望視されており、今後市場のさらなる拡大も期待されている。 These thin-film light-emitting elements emit light when an electrode is connected to a single-layer or multi-layer thin film formed using organic, inorganic, or both, and an electric current is applied. Such thin-film light emitting devices are expected to have low power consumption, space saving, visibility, and the like, and further expansion of the market is expected in the future.
このうち、多層構造を有する発光素子は層毎にその機能を分けることで、それ以前と比較して高効率に発光する素子を作製することができようになった(例えば非特許文献1参照)。
多層構造を有する薄膜発光素子は、一対の電極の間に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などにより構成される発光積層体をはさんでなり、一方の電極に他方の電極よりも高い電圧をかけることによって発光を得ることができる。このうち正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層は素子構成によっては用いない層があっても良い。 A thin-film light-emitting element having a multilayer structure sandwiches a light-emitting laminate composed of a hole injection layer, a hole transport layer, a light-emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and the like between a pair of electrodes, Light emission can be obtained by applying a higher voltage to one electrode than the other electrode. Among these, the hole injection layer, the hole transport layer, the electron transport layer, and the electron injection layer may include layers that are not used depending on the element structure.
上記構成の発光積層体を形成するためには、それぞれに適した特性を有する材料を選択するが、発光積層体を挟む電極もそれぞれに適した特性を有する材料を選ぶことが必要となる。 In order to form the light-emitting laminated body having the above-described configuration, a material having characteristics suitable for each is selected. However, it is necessary to select a material having characteristics suitable for each of the electrodes sandwiching the light-emitting laminated body.
具体的には、他方の電極より高い電圧をかける必要がある電極には仕事関数の大きい材料(約4.0eV以上)、もう一方の電極には仕事関数の小さい材料(約3.8eV以下)の材料を選ぶ必要があった。 Specifically, a material having a high work function (about 4.0 eV or more) is used for an electrode that needs to be applied with a higher voltage than the other electrode, and a material having a low work function (about 3.8 eV or less) is used for the other electrode. It was necessary to choose the material.
しかし、これらの電極は成膜特性、成膜方法、透光性の有る無し及び導電性なども考慮して選択を行わなければいけない為、非常に選択の幅が狭いのが現状である。 However, since these electrodes must be selected in consideration of film formation characteristics, film formation method, non-translucency, conductivity, and the like, the current selection range is very narrow.
そこで本発明では電極の仕事関数を考慮しなくとも良くなるような発光素子又は発光装置を提供することを課題とする。また、電極材料の選択の幅を広げることが可能な発光素子又は発光装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a light-emitting element or a light-emitting device that does not need to consider the work function of an electrode. It is another object of the present invention to provide a light-emitting element or a light-emitting device that can expand the selection range of electrode materials.
上記課題を解決する為の本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第1の電極と第2の電極との間に、第1の層と、第2の層と、第3の層とを有し、第1の層とはドナー準位を有する層であり、第2の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、第3の層はアクセプタ準位を有する層であり、第1の層、第2の層、第3の層及び第4の層は順番に積層されており、第1の電極は第1の層に接して設けられており、第2の電極は第3の層に接して設けられており、第1の電極の電位を第2の電極の電位より高くなるようにかけた際、第2の層から発生した正孔が第3の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。 One of the configurations of the light-emitting device of the present invention for solving the above-described problem is that a first layer, a second layer, and a first layer provided between the first electrode and the second electrode, A third layer, the first layer is a layer having a donor level, the second layer is a layer including a light-emitting substance or a stack including at least a layer containing a light-emitting substance, The first layer is a layer having an acceptor level, and the first layer, the second layer, the third layer, and the fourth layer are sequentially stacked, and the first electrode is in contact with the first layer. The second electrode is provided in contact with the third layer, and is generated from the second layer when the potential of the first electrode is set higher than the potential of the second electrode. It is characterized in that the holes are joined so as to be injected into the third layer.
上記課題を解決する為の本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第1の電極と第2の電極との間に、第1の層と、第2の層と、第3の層と、第4の層とを有し、第1の層と第4の層とはドナー準位を有する層であり、第2の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、第3の層はアクセプタ準位を有する層であり、第1の層、第2の層、第3の層及び第4の層は順番に積層されており、第1の電極は第1の層に接して設けられており、第2の電極は第4の層に接して設けられており、第1の電極の電位を第2の電極の電位より高くなるようにかけた際、第2の層から発生した正孔と、第4の層から発生した電子が第3の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。 One of the configurations of the light-emitting device of the present invention for solving the above-described problem is that a first layer, a second layer, and a first layer provided between the first electrode and the second electrode, The third layer includes a fourth layer, the first layer and the fourth layer are layers having donor levels, and the second layer includes a layer containing a light-emitting substance or at least a light-emitting substance. The third layer is a layer having an acceptor level, and the first layer, the second layer, the third layer, and the fourth layer are sequentially stacked. The first electrode is provided in contact with the first layer, the second electrode is provided in contact with the fourth layer, and the potential of the first electrode is higher than the potential of the second electrode. When applied, the holes generated from the second layer and the electrons generated from the fourth layer are joined so as to be injected into the third layer.
上記課題を解決する為の本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第1の電極と第2の電極との間に、第1の層と、第2の層と、第3の層と、第4の層と、第5の層とを有し、第1の層と第4の層とはドナー準位を有する層であり、第2の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、第3の層と第5の層はアクセプタ準位を有する層であり、第1の層、第2の層、第3の層、第4の層及び第5の層は順番に積層されており、第1の電極は第1の層に接して設けられており、第2の電極は第5の層に接して設けられており、第1の電極の電位を第2の電極の電位より高くなるようにかけた際、第2の層から発生した正孔と、第4の層から発生した電子が第3の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。 One of the configurations of the light-emitting device of the present invention for solving the above-described problem is that a first layer, a second layer, and a first layer provided between the first electrode and the second electrode, The third layer, the fourth layer, and the fifth layer are included, the first layer and the fourth layer are layers having donor levels, and the second layer includes a light-emitting substance. A third layer and a fifth layer are layers having an acceptor level, and the first layer, the second layer, the third layer, The fourth layer and the fifth layer are laminated in order, the first electrode is provided in contact with the first layer, the second electrode is provided in contact with the fifth layer, When the potential of the first electrode is set to be higher than the potential of the second electrode, holes generated from the second layer and electrons generated from the fourth layer are injected into the third layer. To join It is characterized in that is.
上記課題を解決する為の本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第1の電極と第2の電極との間に、第1の層と、第2の層と、第3の層とを有し、前記第1の層は正孔よりも電子の移動度が高い第1の物質と前記第1の物質に電子を供与することが可能な第2の物質を含む層であり、前記第2の層は電子よりも正孔の移動度が高い第3の物質と前記第3の物質から電子を受容することが可能な第4の物質を含む層であり、前記第3の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、前記第1の層、第2の層、第3の層は順番に積層されており、前記第1の電極は前記第1の層に接して設けられており、前記第2の電極は前記第3の層に接して設けられており、前記第1の電極の電位を前記第2の電極の電位より高くした際、前記第2の層から発生した正孔が前記第3の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。 One of the configurations of the light-emitting device of the present invention for solving the above-described problem is that a first layer, a second layer, and a first layer provided between the first electrode and the second electrode, A first layer having a higher electron mobility than holes and a second material capable of donating electrons to the first material. The second layer is a layer including a third substance having a higher hole mobility than electrons and a fourth substance capable of accepting electrons from the third substance, The third layer is a layer including a light-emitting substance or a layer including at least a light-emitting substance, and the first layer, the second layer, and the third layer are sequentially stacked. The second electrode is provided in contact with the first layer, the second electrode is provided in contact with the third layer, and the potential of the first electrode is When higher than the potential of the second electrode, holes generated from the second layer is characterized in that it is joined so as to be injected into the third layer.
上記課題を解決する為の本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第1の電極と第2の電極との間に、第1の層と、第2の層と、第3の層と、第4の層とを有し、前記第1の層は正孔よりも電子の移動度が高い第1の物質と前記第1の物質に電子を供与することが可能な第2の物質を含む層であり、前記第2の層は電子よりも正孔の移動度が高い第3の物質と前記第3の物質から電子を受容することが可能な第4の物質を含む層であり、前記第3の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、前記第4の層は正孔よりも電子の移動度が高い第5の物質と前記第5の物質に電子を供与することが可能な第6の物質を含む層であり、前記第1の層、第2の層、第3の層及び第4の層は順番に積層されており、前記第1の電極は前記第1の層に接して設けられており、前記第2の電極は前記第4の層に接して設けられており、前記第1の電極の電位を前記第2の電極の電位より高くした際、前記第2の層から発生した正孔と、前記第4の層から発生した電子が前記第3の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。 One of the configurations of the light-emitting device of the present invention for solving the above-described problem is that a first layer, a second layer, and a first layer provided between the first electrode and the second electrode, The first layer has a third layer and a fourth layer, and the first layer can donate electrons to the first substance having higher electron mobility than the hole and the first substance. A layer containing a second substance, wherein the second layer comprises a third substance having a higher hole mobility than electrons and a fourth substance capable of accepting electrons from the third substance. The third layer is a layer including a luminescent material or a laminate including at least a layer including a luminescent material, and the fourth layer is a fifth material having a higher electron mobility than holes. And a sixth material capable of donating electrons to the fifth material, wherein the first layer, the second layer, the third layer, and the fourth layer are in order. The first electrode is provided in contact with the first layer, the second electrode is provided in contact with the fourth layer, and the potential of the first electrode Is made higher than the potential of the second electrode, so that holes generated from the second layer and electrons generated from the fourth layer are injected into the third layer. It is characterized by that.
上記課題を解決する為の本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第1の電極と第2の電極との間に、第1の層と、第2の層と、第3の層と、第4の層と、第5の層とを有し、前記第1の層は正孔よりも電子の移動度が高い第1の物質と前記第1の物質に電子を供与することが可能な第2の物質を含む層であり、前記第2の層は電子よりも正孔の移動度が高い第3の物質と前記第3の物質から電子を受容することが可能な第4の物質を含む層であり、前記第3の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、前記第4の層は正孔よりも電子の移動度が高い第5の物質と前記第5の物質に電子を供与することが可能な第6の物質を含む層であり、前記第5の層は電子よりも正孔の移動度が高い第7の物質と前記第7の物質から電子を受容することが可能な第8の物質を含む層であり、前記第1の層、第2の層、第3の層、第4の層及び第5の層は順番に積層されており、前記第1の電極は前記第1の層に接して設けられており、前記第2の電極は前記第5の層に接して設けられており、前記第1の電極の電位を前記第2の電極の電位より高くした際、前記第2の層から発生した正孔と、前記第4の層から発生した電子が前記第3の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。 One of the configurations of the light-emitting device of the present invention for solving the above-described problem is that a first layer, a second layer, and a first layer provided between the first electrode and the second electrode, A first layer having a third layer, a fourth layer, and a fifth layer, wherein the first layer has an electron mobility higher than that of holes; A layer containing a second substance that can be donated, and the second layer can accept electrons from a third substance having a higher hole mobility than electrons and the third substance. A layer containing a luminescent substance or a layered structure including at least a layer containing a luminescent substance, and the fourth layer has a mobility of electrons rather than holes. A layer containing a fifth material having a high value and a sixth material capable of donating an electron to the fifth material, and the fifth layer has a hole mobility higher than that of the electron. A seventh substance and an eighth substance capable of accepting electrons from the seventh substance, the first layer, the second layer, the third layer, and the fourth layer. And the fifth layer are laminated in order, the first electrode is provided in contact with the first layer, and the second electrode is provided in contact with the fifth layer. When the potential of the first electrode is made higher than the potential of the second electrode, holes generated from the second layer and electrons generated from the fourth layer are injected into the third layer. It is characterized by being joined as described above.
上記構成を有する本発明の発光装置は、電極の材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。また、電極材料の選択の幅を広げることが可能となる。 In the light-emitting device of the present invention having the above-described structure, the work function need not be considered when selecting the material of the electrode. In addition, the selection range of the electrode material can be widened.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of this embodiment mode.
(実施の形態1)
本実施の形態では、図1を参照しながら本発明の発光装置の構成について説明する。本発明の発光装置は発光材料を含む発光積層体104とアクセプタ準位を有する層105とドナー準位を有する層103が接して積層されている。また、第1の電極101は発光積層体104に、第2の電極106はドナー準位を有する層103に接して設けられ、発光積層体104とアクセプタ準位を有する層105とドナー準位を有する層103の積層体は第1の電極101と第2の電極106に挟まれている構造を有する発光素子を有している。当該発光素子は基板や絶縁膜など平坦な面を有する絶縁物100の上に設けられるが、平坦な面を有する絶縁物100からの積層順は第1の電極101から積層しても(図1(A))、第2の電極106から積層しても(図1(B))どちらでも良い。
(Embodiment 1)
In this embodiment, the structure of the light-emitting device of the present invention will be described with reference to FIG. In the light-emitting device of the present invention, a light-emitting stacked
そして当該構成を有する発光素子に第1の電極101の電位が第2の電極の電位より低くなるように電圧を印可することによって発光積層体104より発光を得ることができる。
Light can be emitted from the light-emitting
ドナー準位を有する層103は電子輸送性の材料と当該電子輸送性の材料に電子を供与することができる電子供与性の材料の両方を含む層やN型半導体の層、もしくはN型半導体を含む層により形成する。上記電子輸送性の材料としては例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料を用いることができる。また、この他、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX)2)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ)2)などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)等を用いることができる。また、これら電子輸送性の材料に電子を与えることができる電子供与性の材料としては、例えば、リチウム、セシウムなどのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、エルビウム、イッテルビウムなどの希土類金属、及びそれら金属を含む合金、金属化合物などを用いることができるが、電子輸送性の材料との組み合わせによってそれぞれ電子供与が可能な電子供与性の材料を選択する。また、これら電子輸送性の材料と電子供与性の材料とを含む層にモリブデン酸化物、亜鉛酸化物及びチタン酸化物に代表される金属酸化物を含ませても良い。また、N型半導体としては金属酸化物などの金属化合物も用いることができ、亜鉛酸化物、亜鉛硫化物、亜鉛セレン化物、チタン酸化物などがを用いることができる。
The
アクセプタ準位を有する層105は、正孔輸送性の材料と当該正孔輸送性の材料から電子を受け取ることができる電子受容性の材料の両方を含む層やP型半導体の層、もしくはP型半導体を含む層により形成する。上記正孔輸送性の材料としては例えば、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:α−NPD)や4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(略称:TPD)や4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニル−アミノ)−トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−トリフェニルアミン(略称:MTDATA)や4,4’−ビス(N−(4−(N,N−ジ−m−トリルアミノ)フェニル)−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)などの芳香族アミン系(即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する)の化合物やフタロシアニン(略称:H2Pc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)、バナジルフタロシアニン(略称:VOPc)等のフタロシアニン化合物を用いることができる。また、これら正孔輸送性の材料から電子を受け取ることができる電子受容性の材料としては、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、7,7,8,8,−テトラシアノキノジメタン(略称:TCNQ)、2,3−ジシアノナフトキノン(略称:DCNNQ)、2,3,5,6−テトラフルオロ−7,7,8,8,−テトラシアノキノジメタン(略称:F4−TCNQ)等が挙げられるが、正孔輸送性の材料との組み合わせによってそれぞれ電子受容が可能な電子受容性の材料を選択する。また、P型半導体としてはモリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物及び銅酸化物などの金属酸化物を用いることができる。
The
発光積層体104は少なくとも発光層を含む複数層で形成され、発光積層体104における発光層と第1の電極101との間に電子輸送層、発光積層体104における発光材料が分散された層とアクセプタ準位を有する層105との間に正孔輸送層を設けても良い。これらの層は設けられていても設けられていなくても良く、そのどちらかのみが設けられていても良い。また、正孔輸送層、電子輸送層の材料としては、それぞれ上記アクセプタ準位を有する層における正孔輸送性の材料、上記ドナー準位を有する層における電子輸送性の材料に準じるため、ここでは説明を省略する。各々の記載を参照されたい。なお、発光積層体104は発光層のみよりなる単層構造であっても良い。
The light-emitting
発光積層体104における発光層には大きく分けて2つの種類ある。一つは発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する材料からなる層に発光中心となる発光材料を分散して含む層と、もう一つは発光材料のみで発光層を構成する層であるが、前者は濃度消光が起こりにくく、好ましい構成である。発光中心となる発光物質としては、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)−4H−ピラン(略称:DCJT)、4−ジシアノメチレン−2−t−ブチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)−4H−ピラン、ペリフランテン、2,5−ジシアノ−1,4−ビス(10−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)ベンゼン、N,N’−ジメチルキナクリドン(略称:DMQd)、クマリン6、クマリン545T、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、9,9’−ビアントリル、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)や9,10−ビス(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、2,5,8,11−テトラ−t−ブチルペリレン(略称:TBP)等が挙げられる。また、上記発光材料を分散してなる層を形成する場合に母体となる材料としては、9,10−ジ(2−ナフチル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)等のアントラセン誘導体、4,4’−ビス(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)等のカルバゾール誘導体、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ピリジナト]亜鉛(略称:Znpp2)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:ZnBOX)などの金属錯体等を用いることができる。また、発光物質のみで発光積層体104を構成することのできる材料としては、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、9,10−ビス(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、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(略称:BAlq)などがある。
There are roughly two types of light emitting layers in the
第1の電極101は仕事関数の小さい(仕事関数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。なお、陰極材料の具体例としては、元素周期律の1族または2族に属する元素、すなわちLiやCs等のアルカリ金属、およびMg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(Mg:Ag、Al:Li)や化合物(LiF、CsF、CaF2)の他、希土類金属を含む遷移金属を用いて形成することができるが、Al、Ag、ITO等の金属(合金を含む)との積層により形成することもできる。
The
また、第2の電極106はアルミニウム(Al)、銀(Ag)、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)、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、チタン(Ti)などの導電性を有する金属、又はそれらの合金、または金属材料の窒化物(TiN)、ITO(indium tin oxide)、珪素を含有するITO、酸化インジウムに2〜20[%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)等の金属酸化物などの導電膜により形成することができる。
The
また、第2の電極の方から発光を取り出す場合は透明性を有する導電膜により形成すれば良く、ITO(indium tin oxide)、珪素を含有するITO、酸化インジウムに2〜20[%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)などの金属酸化物の他、Al、Ag等金属の極薄膜を用いる。また、第1の電極の方から発光を取り出す場合は反射率の高い材料(Al、Ag等)を用いることができる。 In addition, when light emission is extracted from the second electrode, it may be formed of a conductive film having transparency. ITO (indium tin oxide), ITO containing silicon, and indium oxide are oxidized at 2 to 20%. In addition to a metal oxide such as IZO (indium zinc oxide) mixed with zinc (ZnO), an ultrathin metal such as Al or Ag is used. In addition, when light emission is extracted from the first electrode, a material with high reflectivity (Al, Ag, or the like) can be used.
本実施の形態における本発明の発光装置は、第2のドナー準位を有する層103が第2の電極に接して設けられていることから、第2の電極を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。第2の電極を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
In the light-emitting device of the present invention in this embodiment mode, the
なお、上に例示した材料に関してはあくまで例示にすぎず、本発明の効果を維持できる範囲内において実施者が適宜選択できるものである。 In addition, regarding the material illustrated above, it is only an illustration to the last, and a practitioner can select suitably in the range which can maintain the effect of this invention.
上記構成を有する本発明の発光装置は、第2の電極106の電位が第1の電極101の電位より高くなるように電圧をかけると、ドナー準位を有する層103より第2の電極に電子が注入される。また、アクセプタ準位を有する層105より正孔が発光積層体104に注入される。さらに、第1の電極101より発光積層体104に電子が注入され、発光積層体において注入された電子と正孔が再結合し、励起状態となった発光材料が基底状態と戻る際に発光が得られる。ここで本発明の発光装置では、第2の電極106がドナー準位を有する層103に正孔を注入するのではなく、ドナー準位を有する層103が第2の電極に電子を注入することによって動作するため、第2の電極106が有する仕事関数に関しては考慮しなくても良くなる。これにより、第2の電極を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。第2の電極を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
In the light-emitting device of the present invention having the above structure, when a voltage is applied so that the potential of the
(実施の形態2)
本実施の形態では、図2を参照しながら本発明の発光装置の構成について説明する。本発明の発光装置は第1のドナー準位を有する層102、発光積層体104、アクセプタ準位を有する層105及び第2のドナー準位を有する層103が接して積層されている。また、第1の電極101は第1のドナー準位を有する層102に、第2の電極106は第2のドナー準位を有する層103に接して設けられ、第1のドナー準位を有する層102と発光積層体104とアクセプタ準位を有する層105と第2のドナー準位を有する層103の積層体は第1の電極101と第2の電極106に挟まれている構造を有する発光素子を有している。また、当該発光素子は基板や絶縁膜など絶縁物100の上に積層されている。基板や絶縁膜など絶縁物100の上に積層される順番は順に第1の電極101、第1のドナー準位を有する層102、発光積層体104、アクセプタ準位を有する層105、第2のドナー準位を有する層103、第2の電極106の順(図2(A))か、もしくは順に第2の電極106、第2のドナー準位を有する層103、アクセプタ準位を有する層105、発光積層体104、第1のドナー準位を有する層102、第1の電極101の順(図2(B))となる。
(Embodiment 2)
In this embodiment, the structure of the light-emitting device of the present invention will be described with reference to FIG. In the light-emitting device of the present invention, the
そして当該構成を有する発光素子に第1の電極101の電位が第2の電極の電位より低くなるように電圧を印可することによって発光積層体104より発光を得ることができる。
Light can be emitted from the light-emitting
第1のドナー準位を有する層102と第2のドナー準位を有する層103は異なる材料で形成しても良いが同じ材料で形成しても良く、実施の形態1におけるドナー準位を有する層103と同じ材料を用いて形成することができる。実施の形態1におけるドナー準位を有する層103を構成する材料の記載を参照されたい。
The
アクセプタ準位を有する層105も、実施の形態1におけるアクセプタ準位を有する層105と同じ材料を用いて形成することができる。実施の形態1におけるアクセプタ準位を有する層105を構成する材料の記載を参照されたい。
The
発光材料を含む発光積層体104についても同様であるが、発光積層体における電子注入層及び電子輸送層は第1のドナー準位を有する層102と発光層との間に設けるようになる。その他の構成については実施の形態1における発光積層体104に関する記載を参照されたい。
The same applies to the light-emitting
第1の電極101は仕事関数の小さい(仕事関数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。なお、陰極材料の具体例としては、元素周期律の1族または2族に属する元素、すなわちLiやCs等のアルカリ金属、およびMg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(Mg:Ag、Al:Li)や化合物(LiF、CsF、CaF2)の他、希土類金属を含む遷移金属を用いて形成することができるが、Al、Ag、ITO等の金属(合金を含む)との積層により形成することもできる。
The
また、第2の電極106はアルミニウム(Al)、銀(Ag)、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)、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、チタン(Ti)などの導電性を有する金属、又はそれらの合金、または金属材料の窒化物(TiN)、ITO(indium tin oxide)、珪素を含有するITO、酸化インジウムに2〜20[%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)等の金属酸化物などの導電膜により形成することができる。
The
また、第2の電極の方から発光を取り出す場合は透明性を有する導電膜により形成すれば良く、ITO(indium tin oxide)、珪素を含有するITO、酸化インジウムに2〜20[%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)などの金属酸化物の他、Al、Ag等金属の極薄膜を用いる。また、第1の電極の方から発光を取り出す場合は反射率の高い材料(Al、Ag等)を用いることができる。 In addition, when light emission is extracted from the second electrode, it may be formed of a conductive film having transparency. ITO (indium tin oxide), ITO containing silicon, and indium oxide are oxidized at 2 to 20%. In addition to a metal oxide such as IZO (indium zinc oxide) mixed with zinc (ZnO), an ultrathin metal such as Al or Ag is used. In addition, when light emission is extracted from the first electrode, a material with high reflectivity (Al, Ag, or the like) can be used.
本実施の形態における本発明の発光装置は、第2のドナー準位を有する層103が第2の電極に接して設けられていることから、第2の電極を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。第2の電極を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
In the light-emitting device of the present invention in this embodiment mode, the
なお、上に例示した材料に関してはあくまで例示にすぎず、本発明の効果を維持できる範囲内において実施者が適宜選択できるものである。 In addition, regarding the material illustrated above, it is only an illustration to the last, and a practitioner can select suitably in the range which can maintain the effect of this invention.
上記構成を有する本発明の発光装置は、第2の電極106の電位が第1の電極101の電位より高くなるように電圧をかけると、第2のドナー準位を有する層103より第2の電極に電子が注入される。また、アクセプタ準位を有する層105より正孔が発光積層体104に注入される。さらに、第1のドナー準位を有する層102より発光積層体104に電子が注入され、発光積層体において注入された電子と正孔が再結合し、励起状態となった発光材料が基底状態と戻る際に発光が得られる。ここで本発明の発光装置では、第2の電極106が第2のドナー準位を有する層103に正孔を注入するのではなく、第2のドナー準位を有する層103が第2の電極に電子を注入することによって動作するため、第2の電極106が有する仕事関数に関しては考慮しなくても良くなる。これにより、第2の電極を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。第2の電極を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
In the light-emitting device of the present invention having the above structure, when a voltage is applied so that the potential of the
(実施の形態3)
本実施の形態では、図3を参照しながら本発明の発光装置の構成について説明する。本発明の発光装置は第1のアクセプタ準位を有する層110、第1のドナー準位を有する層102、発光積層体104、第2のアクセプタ準位を有する層105及び第2のドナー準位を有する層103が接して積層されている。また、第1の電極101は第1のアクセプタ準位を有する層110に、第2の電極106は第2のドナー準位を有する層103に接して設けられ、第1のアクセプタ準位を有する層110と、第1の電子発生層102と、発光積層体104と、第2のアクセプタ準位を有する層105と、第2のドナー準位を有する層103との積層体は第1の電極101と第2の電極106に挟まれている構造を有する発光素子を有している。また、当該発光素子は基板や絶縁膜など絶縁物100の上に積層されている。基板や絶縁膜など絶縁物100の上に積層される順番は順に第1の電極101、第1のアクセプタ準位を有する層110、第1のドナー準位を有する層102、発光積層体104、第2のアクセプタ準位を有する層105、第2のドナー準位を有する層103、第2の電極106の順(図3(A))か、もしくは順に第2の電極106、第2のドナー準位を有する層103、第2のアクセプタ準位を有する層105、発光積層体104、第1のドナー準位を有する層102、第1のアクセプタ準位を有する層110、第1の電極101の順(図3(B))となる。
(Embodiment 3)
In this embodiment, the structure of the light-emitting device of the present invention will be described with reference to FIG. The light-emitting device of the present invention includes a
そして当該構成を有する発光素子に第1の電極101の電位が第2の電極の電位より低くなるように電圧を印可することによって発光積層体104より発光を得ることができる。
Light can be emitted from the light-emitting
第1のドナー準位を有する層102と第2のドナー準位を有する層103は異なる材料で形成しても良いが同じ材料で形成しても良く、実施の形態1におけるドナー準位を有する層103と同じ材料を用いて形成することができる。実施の形態1におけるドナー準位を有する層103を構成する材料の記載を参照されたい。
The
第1のアクセプタ準位を有する層110と第2のアクセプタ準位を有する層105も異なる材料で形成しても良いが同じ材料で形成しても良く、実施の形態1におけるアクセプタ準位を有する層105と同じ材料を用いて形成することができる。実施の形態1におけるアクセプタ準位を有する層105を構成する材料の記載を参照されたい。
The
発光材料を含む発光積層体104についても同様であるが、発光積層体における電子注入層及び電子輸送層は第1のドナー準位を有する層102と発光層との間に設けるようになる。その他の構成については実施の形態1における発光積層体104に関する記載を参照されたい。
The same applies to the light-emitting
第1の電極101及び第2の電極106はアルミニウム(Al)、銀(Ag)、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)、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、チタン(Ti)などの導電性を有する金属、又はそれらの合金、または金属材料の窒化物(TiN)、ITO(indium tin oxide)、珪素を含有するITO、酸化インジウムに2〜20[%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)等の金属酸化物などの導電膜により形成することができる。
The
また、発光を取り出す方の電極は透明性を有する導電膜により形成すれば良く、ITO(indium tin oxide)、珪素を含有するITO、酸化インジウムに2〜20[%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)などの金属酸化物の他、Al、Ag等金属の極薄膜を用いる。また、第1の電極の方から発光を取り出す場合は反射率の高い材料(Al、Ag等)を用いることができる。 In addition, an electrode for extracting light emission may be formed of a conductive film having transparency, and ITO (indium tin oxide), ITO containing silicon, and indium oxide with 2 to 20% zinc oxide (ZnO). In addition to a mixed metal oxide such as IZO (indium zinc oxide), an ultrathin film of a metal such as Al or Ag is used. In addition, when light emission is extracted from the first electrode, a material with high reflectivity (Al, Ag, or the like) can be used.
本実施の形態における本発明の発光装置は、第1のアクセプタ準位を有する層110が第1の電極101に接して設けられていること及び第2のドナー準位を有する層103が第2の電極に接して設けられていることから、第1の電極101及び第2の電極106を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。また、第1の電極101及び第2の電極106を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
In the light-emitting device of the present invention in this embodiment mode, the
なお、上に例示した材料に関してはあくまで例示にすぎず、本発明の効果を維持できる範囲内において実施者が適宜選択できるものである。 In addition, regarding the material illustrated above, it is only an illustration to the last, and a practitioner can select suitably in the range which can maintain the effect of this invention.
上記構成を有する本発明の発光装置は、第2の電極106の電位が第1の電極101の電位より高くなるように電圧をかけると、第1のアクセプタ準位を有する層110より第1の電極101に正孔が注入され、第2のドナー準位を有する層103より第2の電極に電子が注入される。また、第2のアクセプタ準位を有する層105より正孔が発光積層体104に注入される。さらに、第1のドナー準位を有する層102より発光積層体104に電子が注入され、発光積層体において注入された電子と正孔が再結合し、励起状態となった発光材料が基底状態と戻る際に発光が得られる。ここで本発明の発光装置では、第1の電極101が第1のアクセプタ準位を有する層110に電子を注入するのではなく、第1のアクセプタ準位を有する層110が第1の電極101に正孔を注入し、第2の電極106が第2のドナー準位を有する層103に正孔を注入するのではなく、第2のドナー準位を有する層103が第2の電極に電子を注入することによって動作するため、第1の電極101及び第2の電極106が有する仕事関数に関しては考慮しなくても良くなる。これにより、第1の電極101及び第2の電極106を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。第1の電極101及び第2の電極を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
In the light-emitting device of the present invention having the above structure, when a voltage is applied so that the potential of the
(実施の形態4)
本発明の他の実施の形態について説明する。本実施の形態ではアクセプタ準位を有する層の膜厚を適当に調整することによって発光装置の視野角特性を改善する例について説明する。本実施の形態において、発光素子の積層構造、材料については実施の形態1と同様であるので説明を割愛する。実施の形態1乃至実施の形態3を参照されたい。
(Embodiment 4)
Another embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, an example in which the viewing angle characteristics of a light-emitting device are improved by appropriately adjusting the thickness of a layer having an acceptor level will be described. In this embodiment mode, the stacked structure and materials of the light-emitting element are the same as those in
発光素子より射出する光には、発光積層体104で発光し直接出てくる光と、一度、もしくは複数度反射されて出てくる光とがある。この直接射出される光と反射されて出てくる光とは位相の関係により干渉し強めあったり弱めあったりし、発光素子より射出される光は当該干渉の結果として合成された光である。
Light emitted from the light emitting element includes light that is emitted directly from the
屈折率の小さな媒体から大きな媒体へ入射する際に反射した光はその位相が反転するため、実施の形態1に示した構成を有する発光装置における発光素子において第1の電極101や第2の電極106等の電極と当該電極と接する層の界面における反射では反射光の位相は反転する。この電極において反射した光と発光層で発光した光とが干渉する際、発光層と当該電極との間の光学的距離(屈折率×物理的距離)が(2m−1)λ/4(mは1以上の自然数、λは当該発光層から発する光の中心波長)である場合、発光取り出し面を見る角度に依存して発生するスペクトル形状の変化を低減することができ且つ発光素子の電流効率も向上する。電流効率とは流した電流に対して輝度がどれだけ得られたかを表すものであり、この効率が良いほど小さい電流であっても規定の輝度を得ることができる。また素子の劣化も少ない傾向にある。
Since the phase of light reflected when entering a large medium from a medium having a small refractive index is inverted, the
反射は屈折率の差が小さい膜間では少ないことから、電極と電極に接する膜との界面で起こる反射以外は無視できるため、本実施の形態では電極と電極に接する膜間で起こる反射にのみ注目する。 Since reflection is small between films with a small difference in refractive index, it can be ignored except for the reflection that occurs at the interface between the electrode and the film in contact with the electrode, so in this embodiment, only the reflection that occurs between the electrode and the film in contact with the electrode is considered. Focus on it.
第1の電極101側から発光を取り出す発光装置の場合、反射は第2の電極106で起こる。そのため、当該発光装置における発光素子の電流効率を向上させ、発光取り出し面を見る角度に依存して発生するスペクトル形状の変化を低減させる為には発光が起こった位置から第2の電極106表面までの光学的距離(屈折率×物理的距離)を(2m−1)λ/4(mは1以上の自然数、λは当該発光層から発する光の中心波長)とすればよい。
In the case of a light-emitting device that extracts light emission from the
発光積層体104は発光材料を含む発光層の単層で形成されていてもよいが、電子輸送層、正孔輸送層などの層と発光層との複数構造であっても良い。発光層は発光中心となる発光材料が分散された層であっても良いし、発光材料のみで形成された層であっても良い。
The light-emitting
さて、当該発光が起こった位置から第2の電極106までにはいくつかの異なる材料による層が設けられている。本実施の形態においてはアクセプタ準位を有する層105及び第2のドナー準位を有する層103である。また、発光積層体104もその膜厚のうち発光位置からが発光がおこった位置から第2の電極106までの間に位置する層と言うことができる。また、発光積層体104が複数層で形成される場合にはさらに異なる層が含まれる場合もある。このような構成において発光が起こった位置から第2の電極106までの光学的距離を求めるには各々の膜の屈折率と膜厚を掛け合わせたものを合計すればよく、その合計が(2m−1)λ/4(mは1以上の自然数、λは当該発光層から発する光の中心波長)となるようにする。すなわち、発光層を1、第2の電極106をj(jは4以上の整数)として発光材料を含む層から第2の電極106の間に存在する層に発光材料を含む層側から順に番号をつけ、ある番号を付した屈折率n、膜厚dを同じ番号が振られた層の屈折率、膜厚とした場合(すなわちn1と言ったら発光材料を含む層の屈折率、djと言ったら第2の電極106の膜厚となる)、以下の式(1)を満たすものとする。
A plurality of layers made of different materials are provided from the position where the light emission occurs to the
発光層はある程度の厚みを有しており、さらに発光中心は無数に存在しているため厳密に発光が起こった位置を決定することはできないため、発光層の膜厚分、範囲を持った式となっている。 Since the light emitting layer has a certain thickness, and there are innumerable emission centers, the position where the light emission has occurred cannot be determined strictly. It has become.
ここで、上記式(1)を満足させる為に膜厚を調整する必要が出てくる。有機物を主成分とする層は電子の移動度が小さく、キャリアが電子である電子輸送性の材料及びドナー準位を有する層の膜厚を厚くすると駆動電圧が上昇してしまう。そこで本実施の形態では有機物を主成分とする層において比較的導電性の高いアクセプタ準位を有する層105の膜厚を調節することで駆動電圧を大きく上昇させることなく上記式(1)を満足させることが可能となる。なお、キャリアが電子であるドナー準位を有する層であっても、リチウムなどの電子輸送性の材料に電子を供与出来る物質が多く含まれている場合は上記式を満足させる為に膜厚を調整する層として用いることが可能である。
Here, it is necessary to adjust the film thickness in order to satisfy the above formula (1). A layer containing an organic substance as a main component has a low electron mobility, and the driving voltage increases when the thickness of the electron transporting material in which carriers are electrons and the layer having a donor level are increased. Therefore, in this embodiment mode, the above formula (1) is satisfied without largely increasing the driving voltage by adjusting the film thickness of the
第2の電極106側から発光を取り出す発光素子の場合、反射は第1の電極101で起こる。そのため、当該発光素子の電流効率を向上させ、発光取り出し面を見る角度に依存して発生するスペクトル形状の変化を低減させる為には発光が起こった位置から第1の電極101表面までの光学的距離(屈折率×物理的距離)を(2m−1)λ/4(mは1以上の自然数、λは当該発光層から発する光の中心波長)とすればよい。
In the case of a light-emitting element that extracts light emission from the
発光積層体104は発光材料を含む発光層の単層で形成されていてもよいが、電子輸送層、正孔輸送層などの層と発光層との複数構造であっても良い。発光層は発光中心となる発光材料が分散された層であっても良いし、発光材料のみで形成された層であっても良い。
The light-emitting
さて、当該発光が起こった位置から第1の電極101までにはいくつかの異なる材料による層が設けられている。本実施の形態においては第1のアクセプタ準位を有する層102である。また、発光材料を含む層もその膜厚の半分は発光がおこった位置から第1の電極101までの間に位置する層と言うことができる。また、発光層が複数層で形成される場合にはさらに異なる層が含まれる場合もある。このような構成において発光が起こった位置から第1の電極101までの光学的距離を求めるには各々の膜の屈折率と膜厚を掛け合わせたものを合計すればよい。すなわち、発光材料を含む層を1、第1の電極101をj(jは4以上の整数)として発光材料を含む層から第1の電極101の間に存在する層に発光材料を含む層側から順に番号をつけ、ある番号を付した屈折率n、膜厚dを同じ番号が振られた層の屈折率、膜厚とした場合(すなわちn1と言ったら発光材料を含む層の屈折率、djと言ったら第2の電極106の膜厚となる)、以下の式(2)を満たすものとする。
Now, several layers made of different materials are provided from the position where the light emission occurs to the
この式において、発光層はある程度の厚みを有しており、さらに発光中心は無数に存在しているため厳密に発光が起こった位置を決定することはできないため、発光層の膜厚分、範囲を持った式となっている。 In this formula, the light emitting layer has a certain thickness, and since there are innumerable emission centers, the position where light emission has occurred cannot be determined strictly. It is a formula with
ここで、上記式(2)を満足させる為に膜厚を調整する必要が出てくる。本実施の形態では有機物を主成分とする層において比較的導電性の高い第1のアクセプタ準位を有する層110の膜厚を調節することで駆動電圧を上昇させることなく上記式(2)を満足させることが可能となる。なお、第1のアクセプタ準位を有する層110が設けられていない構造である場合は、キャリアが電子であるドナー準位を有する層であっても、リチウムなどの電子輸送性の材料に電子を供与出来る物質が多く含まれている場合は上記式を満足させる為に膜厚を調整する層として用いることが可能であるため、ドナー準位を有する層によって膜厚調整を行うことができる。
Here, it is necessary to adjust the film thickness in order to satisfy the above formula (2). In this embodiment mode, the above formula (2) is obtained without increasing the driving voltage by adjusting the film thickness of the
また、第1の電極101及び第2の電極106の両方から光を取り出す構造である場合には上記式(1)、(2)を同時に満たす様にすればよい。
In the case of a structure in which light is extracted from both the
発光素子を本実施の形態のような構造とすることで、発光取り出し面を見る角度に依存して発光のスペクトルが変化してしまうことを低減した発光装置を提供することが可能となる。 When the light-emitting element has a structure as in this embodiment mode, a light-emitting device in which a change in emission spectrum depending on an angle at which a light emission extraction surface is viewed is reduced can be provided.
本実施の形態は実施の形態1乃至実施の形態3の適当な構成と組み合わせて用いることが可能である。
This embodiment mode can be used in combination with any appropriate structure of
(実施の形態5)
本実施の形態では、実施の形態1もしくは実施の形態2に記載の本発明の表示装置について図4、図5を参照し、作製方法を示しながら説明する。なお、本実施の形態ではアクティブマトリクス型の表示装置を作製する例を示したが、パッシブマトリクス型の表示装置であっても本発明の発光装置を適用することができるのはもちろんである。
(Embodiment 5)
In this embodiment mode, the display device of the present invention described in
まず、基板50上に第1の下地絶縁層51a、第2の下地絶縁層51bを形成した後、さらに半導体層を第2の下地絶縁層51b上に形成する。(図4(A))
First, after the first
基板50の材料としてはガラス、石英やプラスチック(ポリイミド、アクリル、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルスルホンなど)等を用いることができる。これら基板は必要に応じてCMP等により研磨してから使用しても良い。本実施の形態においてはガラス基板を用いる。
As a material of the
第1の下地絶縁層51a、第2の下地絶縁層51bは基板50中のアルカリ金属やアルカリ土類金属など、半導体膜の特性に悪影響を及ぼすような元素が半導体層中に拡散するのを防ぐ為に設ける。材料としては酸化珪素、窒化珪素、窒素を含む酸化珪素、酸素を含む窒化珪素などを用いることができる。本実施の形態では第1の下地絶縁層51aを窒化珪素で、第2の下地絶縁層51bを酸化珪素で形成する。本実施の形態では、下地絶縁層を第1の下地絶縁層51a、第2の下地絶縁層51bの2層で形成したが、単層で形成してもかまわないし、2層以上の多層であってもかまわない。また、基板からの不純物の拡散が気にならないようであれば下地絶縁層は設ける必要がない。
The first
続いて形成される半導体層は本実施の形態では非晶質珪素膜をレーザ結晶化して得る。第2の下地絶縁層51b上に非晶質珪素膜を25〜100nm(好ましくは30〜60nm)の膜厚で形成する。作製方法としては公知の方法、例えばスパッタ法、減圧CVD法またはプラズマCVD法などが使用できる。その後、500℃で1時間の加熱処理を行い水素出しをする。
A semiconductor layer formed subsequently is obtained by laser crystallization of an amorphous silicon film in this embodiment mode. An amorphous silicon film is formed to a thickness of 25 to 100 nm (preferably 30 to 60 nm) over the second
続いてレーザ照射装置を用いて非晶質珪素膜を結晶化して結晶質珪素膜を形成する。本実施の形態のレーザ結晶化ではエキシマレーザを使用し、発振されたレーザビームを光学系を用いて線状のビームスポットに加工し非晶質珪素膜に照射することで結晶質珪素膜とし、半導体層として用いる。 Subsequently, the amorphous silicon film is crystallized using a laser irradiation apparatus to form a crystalline silicon film. In the laser crystallization of the present embodiment, an excimer laser is used, and a laser beam oscillated is processed into a linear beam spot using an optical system and irradiated to an amorphous silicon film to form a crystalline silicon film. Used as a semiconductor layer.
非晶質珪素膜の他の結晶化の方法としては、他に、熱処理のみにより結晶化を行う方法や結晶化を促進する触媒元素を用い加熱処理を行う事によって行う方法もある。結晶化を促進する元素としてはニッケル、鉄、パラジウム、スズ、鉛、コバルト、白金、銅、金などが挙げられ、このような元素を用いることによって熱処理のみで結晶化を行った場合に比べ、低温、短時間で結晶化が行われるため、ガラス基板などへのダメージが少ない。熱処理のみにより結晶化をする場合は、基板50を熱に強い石英基板などにすればよい。
Other methods for crystallization of the amorphous silicon film include a method for crystallization only by heat treatment and a method for heat treatment using a catalyst element that promotes crystallization. Examples of elements that promote crystallization include nickel, iron, palladium, tin, lead, cobalt, platinum, copper, and gold. Compared to the case where crystallization is performed only by heat treatment by using such an element, Since crystallization is performed at a low temperature for a short time, there is little damage to the glass substrate. When crystallization is performed only by heat treatment, the
続いて、必要に応じて半導体層にしきい値をコントロールする為に微量の不純物添加、いわゆるチャネルドーピングを行う。要求されるしきい値を得る為にN型もしくはP型を呈する不純物(リン、ボロンなど)をイオンドーピング法などにより添加する。 Subsequently, in order to control the threshold value in the semiconductor layer as required, a small amount of impurity addition, so-called channel doping is performed. In order to obtain a required threshold value, N-type or P-type impurities (phosphorus, boron, etc.) are added by an ion doping method or the like.
その後、図4(A)に示すように半導体層を所定の形状にパターニングし、島状の半導体層52を得る。パターニングは半導体層にフォトレジストを塗布し、所定のマスク形状を露光し、焼成して、半導体層上にレジストマスクを形成し、このマスクを用いてエッチングをすることにより行われる。
After that, as shown in FIG. 4A, the semiconductor layer is patterned into a predetermined shape, and an island-shaped
続いて半導体層52を覆うようにゲート絶縁層53を形成する。ゲート絶縁層53はプラズマCVD法またはスパッタ法を用いて膜厚を40〜150nmとして珪素を含む絶縁層で形成する。本実施の形態では酸化珪素を用いて形成する。
Subsequently, a
次いで、ゲート絶縁層53上にゲート電極54を形成する。ゲート電極54はタンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロム、ニオブから選ばれた元素、または元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、AgPdCu合金を用いてもよい。
Next, the
また、本実施の形態ではゲート電極54は単層で形成されているが、下層にタングステン、上層にモリブデンなどの2層以上の積層構造でもかまわない。積層構造としてゲート電極を形成する場合であっても前段で述べた材料を使用するとよい。また、その組み合わせも適宜選択すればよい。ゲート電極54の加工はフォトレジストを用いたマスクを利用し、エッチングをして行う。
Further, although the
続いて、ゲート電極54をマスクとして半導体層52に高濃度の不純物を添加する。これによって半導体層52、ゲート絶縁層53、及びゲート電極54を含む薄膜トランジスタ70が形成される。
Subsequently, a high concentration impurity is added to the
なお、薄膜トランジスタの作製工程については特に限定されず、所望の構造のトランジスタを作製できるように適宜変更すればよい。 Note that there is no particular limitation on the manufacturing process of the thin film transistor, and it may be changed as appropriate so that a transistor with a desired structure can be manufactured.
本実施の形態では、レーザ結晶化を使用して結晶化した結晶性シリコン膜を用いたトップゲートの薄膜トランジスタを用いたが、非晶質半導体膜を用いたボトムゲート型の薄膜トランジスタを画素部に用いることも可能である。非晶質半導体は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができ、シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は0.01〜4.5atomic%程度であることが好ましい。 In this embodiment mode, a top-gate thin film transistor using a crystalline silicon film crystallized by laser crystallization is used; however, a bottom-gate thin film transistor using an amorphous semiconductor film is used for a pixel portion. It is also possible. As the amorphous semiconductor, not only silicon but also silicon germanium can be used. When silicon germanium is used, the concentration of germanium is preferably about 0.01 to 4.5 atomic%.
また非晶質半導体中に0.5nm〜20nmの結晶を粒観察することができる微結晶半導体膜(セミアモルファス半導体)を用いてもよい。また0.5nm〜20nmの結晶を粒観察することができる微結晶はいわゆるマイクロクリスタル(μc)とも呼ばれている。 Alternatively, a microcrystalline semiconductor film (semi-amorphous semiconductor) in which crystals of 0.5 nm to 20 nm can be observed in an amorphous semiconductor may be used. Microcrystals capable of observing 0.5 nm to 20 nm crystals are also called so-called microcrystals (μc).
セミアモルファス半導体であるセミアモルファスシリコン(SASとも表記する)は、珪化物気体をグロー放電分解することにより得ることができる。代表的な珪化物気体としては、SiH4であり、その他にもSi2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4などを用いることができる。この珪化物気体を水素、水素とヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈して用いることでSASの形成を容易なものとすることができる。希釈率は10倍〜1000倍の範囲で珪化物気体を希釈することが好ましい。グロー放電分解による被膜の反応生成は0.1Pa〜133Paの範囲の圧力で行えば良い。グロー放電を形成するための電力は1MHz〜120MHz、好ましくは13MHz〜60MHzの高周波電力を供給すれば良い。基板加熱温度は300度以下が好ましく、100〜250度の基板加熱温度が好適である。 Semi-amorphous silicon (also referred to as SAS) which is a semi-amorphous semiconductor can be obtained by glow discharge decomposition of a silicide gas. A typical silicide gas is SiH 4 , and in addition, Si 2 H 6 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiCl 4 , SiF 4 and the like can be used. The formation of the SAS can be facilitated by diluting the silicide gas with one or plural kinds of rare gas elements selected from hydrogen, hydrogen and helium, argon, krypton, and neon. It is preferable to dilute the silicide gas at a dilution ratio in the range of 10 times to 1000 times. The reaction generation of the film by glow discharge decomposition may be performed at a pressure in the range of 0.1 Pa to 133 Pa. The power for forming the glow discharge may be high frequency power of 1 MHz to 120 MHz, preferably 13 MHz to 60 MHz. The substrate heating temperature is preferably 300 ° C. or less, and a substrate heating temperature of 100 to 250 ° C. is suitable.
このようにして形成されたSASはラマンスペクトルが520cm-1よりも低波数側にシフトしており、X線回折ではSi結晶格子に由来するとされる(111)、(220)の回折ピークが観測される。未結合手(ダングリングボンド)を終端するために水素またはハロゲンを少なくとも1原子%またはそれ以上含ませている。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は1×1020cm-1以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は5×1019/cm3以下、好ましくは1×1019/cm3以下とする。TFTにしたときのμ=1〜10cm2/Vsecとなる。 The SAS formed in this way has a Raman spectrum shifted to a lower wavenumber than 520 cm −1 , and diffraction peaks of (111) and (220), which are considered to be derived from the Si crystal lattice in X-ray diffraction, are observed. Is done. In order to terminate dangling bonds (dangling bonds), hydrogen or halogen is contained at least 1 atomic% or more. As an impurity element in the film, impurities of atmospheric components such as oxygen, nitrogen, and carbon are desirably 1 × 10 20 cm −1 or less, and in particular, the oxygen concentration is 5 × 10 19 / cm 3 or less, preferably 1 × 10 19 / cm 3 or less. When the TFT is used, μ = 1 to 10 cm 2 / Vsec.
また、このSASをレーザでさらに結晶化して用いても良い。 Further, this SAS may be further crystallized with a laser.
続いて、ゲート電極54、ゲート絶縁層53を覆って絶縁膜(水素化膜)59を窒化珪素により形成する。絶縁膜(水素化膜)59を形成したら480℃で1時間程度加熱を行って、不純物元素の活性化及び半導体層52の水素化を行う。
Subsequently, an insulating film (hydrogenated film) 59 is formed of silicon nitride so as to cover the
続いて、絶縁膜(水素化膜)59を覆う第1の層間絶縁層60を形成する。第1の層間絶縁層60を形成する材料としては酸化珪素、アクリル、ポリイミドやシロキサン、Iow−k材料等にをもちいるとよい。本実施の形態では酸化珪素膜を第1の層間絶縁層として形成した。(図4(B))
Subsequently, a first
次に、半導体層52に至るコンタクトホールを開口する。コンタクトホールはレジストマスクを用いて、半導体層52が露出するまでエッチングを行うことで形成することができ、ウエットエッチング、ドライエッチングどちらでも形成することができる。なお、条件によって一回でエッチングを行ってしまっても良いし、複数回に分けてエッチングを行っても良い。また、複数回でエッチングする際は、ウエットエッチングとドライエッチングの両方を用いても良い。(図4(C))
Next, a contact hole reaching the
そして、当該コンタクトホールや第1の層間絶縁層60を覆う導電層を形成する。当該導電層を所望の形状に加工し、接続部61a、配線61bなどが形成される。この配線はアルミニウム、銅等の単層でも良いが、本実施の形態では積層順にモリブデン、アルミニウム、モリブデンの積層構造とする。積層配線としてはチタン、アルミニウム、チタンやチタン、窒化チタン、アルミニウム、チタンといった構造でも良い。(図4(D))
Then, a conductive layer covering the contact hole and the first
その後、接続部61a、配線61b、第1の層間絶縁層60を覆って第2の層間絶縁層63を形成する。第2の層間絶縁層63の材料としては自己平坦性を有するアクリル、ポリイミド、シロキサンなどの塗布膜が好適に利用できる。本実施の形態ではシロキサンを第2の層間絶縁層63として用いる。(図4(E))
Thereafter, a second
続いて第2の層間絶縁層63上に窒化珪素などで絶縁層を形成してもよい。これは後の画素電極のエッチングにおいて、第2の層間絶縁層63が必要以上にエッチングされてしまうのを防ぐ為に形成する。そのため、画素電極と第2の層間絶縁層のエッチングレートの比が大きい場合には特に設けなくとも良い。続いて、第2の層間絶縁層63を貫通して接続部61aに至るコンタクトホールを形成する。
Subsequently, an insulating layer may be formed using silicon nitride or the like over the second
そして当該コンタクトホールと第2の層間絶縁層63(もしくは絶縁層)を覆って、透光性を有する導電層を形成したのち、当該透光性を有する導電層を加工して薄膜発光素子の第2の電極106を形成する。ここで第2の電極106は接続部61aと電気的に接触している。
Then, after forming the light-transmitting conductive layer so as to cover the contact hole and the second interlayer insulating layer 63 (or insulating layer), the light-transmitting conductive layer is processed to form the first light-emitting element in the thin film light-emitting element. Two
第1の電極101の材料としてはアルミニウム(Al)、銀(Ag)、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)、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、チタン(Ti)などの導電性を有する金属、又はそれらの合金、または金属材料の窒化物(TiN)、ITO(indium tin oxide)、珪素を含有するITO、酸化インジウムに2〜20[%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)等の金属酸化物などの導電膜により形成することができる。
The material of the
また、発光を取り出す方の電極は透明性を有する導電膜により形成すれば良く、ITO(indium tin oxide)、珪素を含有するITO、酸化インジウムに2〜20[%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)などの金属酸化物の他、Al、Ag等金属の極薄膜を用いる。また、第1の電極の方から発光を取り出す場合は反射率の高い材料(Al、Ag等)を用いることができる。本実施の形態ではITSOを第2の電極106として用いた(図5(A))。 In addition, an electrode for extracting light emission may be formed of a conductive film having transparency, and ITO (indium tin oxide), ITO containing silicon, and indium oxide with 2 to 20% zinc oxide (ZnO). In addition to a mixed metal oxide such as IZO (indium zinc oxide), an ultrathin film of a metal such as Al or Ag is used. In addition, when light emission is extracted from the first electrode, a material with high reflectivity (Al, Ag, or the like) can be used. In this embodiment mode, ITSO is used as the second electrode 106 (FIG. 5A).
次に第2の層間絶縁層63(もしくは絶縁層)及び第2の電極106を覆って有機材料もしくは無機材料からなる絶縁層を形成する。続いて当該絶縁層を第2の電極106の一部が露出するように加工し、隔壁65を形成する。隔壁65の材料としては、感光性を有する有機材料(アクリル、ポリイミドなど)が好適に用いられるが、感光性を有さない有機材料や無機材料で形成してもかまわない。また、隔壁65の材料にチタンブラックやカーボンナイトライドなどの黒色顔料や染料を分散材などを用いて分散し、隔壁65を黒くすることでブラックマトリクス様に用いても良い。隔壁65の第1の電極に向かう端面は曲率を有し、当該曲率が連続的に変化するテーパー形状をしていることが望ましい(図5(B))。
Next, an insulating layer made of an organic material or an inorganic material is formed so as to cover the second interlayer insulating layer 63 (or the insulating layer) and the
次に、隔壁65から露出した第2の電極106を覆って、第2のドナー準位を有する層103、アクセプタ準位を有する層105、発光積層体104、第1のドナー準位を有する層102、の順に積層する。これらの層は蒸着法により形成すればよい。
Next, the
第1のドナー準位を有する層102と第2のドナー準位を有する層103は異なる材料で形成しても良いが同じ材料で形成しても良く、電子輸送性の材料と当該電子輸送性の材料に電子を供与することができる電子供与性の材料の両方を含む層やN型半導体の層、もしくはN型半導体を含む層により形成する。上記電子輸送性の材料としては例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料を用いることができる。また、この他、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX)2)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ)2)などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)等を用いることができる。また、これら電子輸送性の材料に電子を与えることができる電子供与性の材料としては、例えば、リチウム、セシウムなどのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、エルビウム、イッテルビウムなどの希土類金属、及びそれら金属を含む合金、金属化合物などを用いることができるが、電子輸送性の材料との組み合わせによってそれぞれ電子供与が可能な電子供与性の材料を選択する。また、これら電子輸送性の材料と電子供与性の材料とを含む層にモリブデン酸化物、亜鉛酸化物及びチタン酸化物に代表される金属酸化物を含ませても良い。また、N型半導体としては酸化亜鉛、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、酸化チタン、酸化チタンなどを用いることができる。
The
なお、電子輸送性の材料と電子供与性の材料とを含む層等、複数の材料を含む層は、各々の材料を同時に成膜することにより形成することが出来、抵抗加熱蒸着同士による共蒸着法、電子ビーム蒸着同士による共蒸着法、抵抗加熱蒸着と電子ビーム蒸着による共蒸着法、抵抗加熱蒸着とスパッタリングによる成膜、電子ビーム蒸着とスパッタリングによる成膜など、同種、異種方法を組み合わせて形成すればよい。また、上記例は2種の材料を含む層を想定しているが、3種以上の材料を含む場合も同様に形成することができる。 Note that a layer containing a plurality of materials, such as a layer containing an electron transporting material and an electron donating material, can be formed by simultaneously forming each material, and co-evaporation by resistance heating evaporation , Co-evaporation method by electron beam evaporation, co-evaporation method by resistance heating evaporation and electron beam evaporation, film formation by resistance heating evaporation and sputtering, film formation by electron beam evaporation and sputtering, etc. do it. Moreover, although the said example assumes the layer containing 2 types of materials, when it contains 3 or more types of materials, it can form similarly.
電子輸送性を有する材料と当該電子輸送性を有する材料に電子供与可能な材料の混合比はモル比で1:0.5〜1:2程度、好ましくは1:1であれば良い。本実施の形態におけるドナー準位を有する層では電子輸送性を有する材料としてAlq3、Alq3に電子を供与することが可能な電子供与性の材料としてリチウム(Li)を使用し、重量比でAlq3:Li=1:0.01となるように共蒸着法により蒸着を行う。なお、膜厚は10nmとする。 The mixing ratio of the electron transporting material and the material capable of donating electrons to the electron transporting material may be about 1: 0.5 to 1: 2, preferably 1: 1. It is a layer having a donor level in this embodiment using a lithium (Li) as an electron donating material which can donate electrons to Alq 3, Alq 3 as a material having an electron-transporting property, a weight ratio Deposition is performed by a co-evaporation method so that Alq 3 : Li = 1: 0.01. The film thickness is 10 nm.
発光積層体104は単層で形成しても複数層で形成しても構わず、発光積層体104における発光層と第1の電極101との間に電子輸送層、発光積層体104における発光材料が分散された層とアクセプタ準位を有する層105との間に正孔輸送層を設けても良い。これらの層は設けられていても設けられていなくても良く、そのどちらかのみが設けられていても良い。また、正孔輸送層、電子輸送層の材料としては、それぞれ上記アクセプタ準位を有する層における正孔輸送性の材料、上記ドナー準位を有する層における電子輸送性の材料に準じるため、ここでは説明を省略する。各々の記載を参照されたい。
The light-emitting
発光積層体104における発光層には大きく分けて2つの種類ある。一つは発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する材料からなる層に発光中心となる発光材料を分散して含む層と、もう一つは発光材料のみで発光層を構成する層であるが、前者は濃度消光が起こりにくく、好ましい構成である。発光中心となる発光物質としては、例えば、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)−4H−ピラン(略称:DCJT)、4−ジシアノメチレン−2−t−ブチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)−4H−ピラン、ペリフランテン、2,5−ジシアノ−1,4−ビス(10−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)ベンゼン、N,N’−ジメチルキナクリドン(略称:DMQd)、クマリン6、クマリン545T、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、9,9’−ビアントリル、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)や9,10−ビス(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、2,5,8,11−テトラ−t−ブチルペリレン(略称:TBP)、9,10−ジ(2−ナフチル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)等が挙げられる。また、上記発光材料を分散してなる層を形成する場合に母体となる材料としては、例えば、9,10−ジ(2−ナフチル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)等のアントラセン誘導体、4,4’−ビス(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)等のカルバゾール誘導体、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ピリジナト]亜鉛(略称:Znpp2)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:ZnBOX)などの金属錯体等を用いることができる。また、発光物質のみで発光積層体104を構成することのできる材料としては、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、9,10−ビス(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、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(略称:BAlq)などがある。
There are roughly two types of light emitting layers in the
本実施の形態では、アクセプタ準位を有する層105上に発光積層体104として、順に正孔輸送層、発光材料が分散された発光層、電子輸送層を形成する。正孔輸送層としてはα−NPDを膜厚10nm、発光材料が分散された層としてはAlq3にクマリン6を重量比1:0.005、膜厚35nm、電子輸送層としてはAlq3を膜厚10nmとなるように蒸着する。
In this embodiment, a hole transport layer, a light-emitting layer in which a light-emitting material is dispersed, and an electron transport layer are sequentially formed as the light-emitting
アクセプタ準位を有する層105は、正孔輸送性の材料と当該正孔輸送性の材料から電子を受け取ることができる電子受容性の材料の両方を含む層やP型半導体の層、もしくはP型半導体を含む層により形成する。上記正孔輸送性の材料としては例えば、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:α−NPD)や4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(略称:TPD)や4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニル−アミノ)−トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−トリフェニルアミン(略称:MTDATA)や4,4’−ビス(N−(4−(N,N−ジ−m−トリルアミノ)フェニル)−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)などの芳香族アミン系(即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する)の化合物やフタロシアニン(略称:H2Pc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)、バナジルフタロシアニン(略称:VOPc)等のフタロシアニン化合物を用いることができる。また、これら正孔輸送性の材料から電子を受け取ることができる電子受容性の材料としては、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、7,7,8,8,−テトラシアノキノジメタン(略称:TCNQ)、2,3−ジシアノナフトキノン(略称:DCNNQ)、2,3,5,6−テトラフルオロ−7,7,8,8,−テトラシアノキノジメタン(略称:F4−TCNQ)等が挙げられるが、正孔輸送性の材料との組み合わせによってそれぞれ電子受容が可能な電子受容性の材料を選択する。また、P型半導体としてはモリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物及び銅酸化物などを用いることができる。なお、これに挙げた材料に関してはあくまで例示にすぎず、実施者が適宜選択できるものである。正孔輸送性を有する材料と当該正孔輸送性を有する材料から電子受容可能な材料の正孔輸送性の材料に対する電子受容可能な材料の混合比はモル比で0.5以上であれば良く、好ましくは0.5〜2であることが望ましい。本実施の形態における第1のアクセプタ準位を有する層、及び第2のアクセプタ準位を有する層では電子輸送性を有する材料としてα−NPD、α−NPDから電子を受容することが可能な電子受容性の材料として酸化モリブデン(MoOX)を使用し、重量比でα−NPD:MoOX=4:0.2(モル比で1に相当)となるように成膜を行う。なお、本実施の形態における膜厚は第1のアクセプタ準位を有する層が膜が50nm、第2のアクセプタ準位を有する層が20nmとする。
The
なお、正孔輸送性の材料と電子受容性の材料とを含む層等、複数の材料を含む層は、各々の材料を同時に成膜することにより形成することが出来、抵抗加熱蒸着同士による共蒸着法、電子ビーム蒸着同士による共蒸着法、抵抗加熱蒸着と電子ビーム蒸着による共蒸着法、抵抗加熱蒸着とスパッタリングによる成膜、電子ビーム蒸着とスパッタリングによる成膜など、同種、異種方法を組み合わせて形成すればよい。また、上記例は2種の材料を含む層を想定しているが、3種以上の材料を含む場合も同様に形成することができる。 Note that a layer including a plurality of materials such as a layer including a hole transporting material and an electron accepting material can be formed by forming each material at the same time, and can be formed by resistance heating evaporation. Combination of the same and different methods such as vapor deposition, co-evaporation by electron beam evaporation, co-evaporation by resistance heating evaporation and electron beam evaporation, film formation by resistance heating evaporation and sputtering, film formation by electron beam evaporation and sputtering, etc. What is necessary is just to form. Moreover, although the said example assumes the layer containing 2 types of materials, when it contains 3 or more types of materials, it can form similarly.
発光素子は発光波長帯の異なる発光素子を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成としても良い。典型的には、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した発光素子を形成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルター(着色層)を設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化(映り込み)の防止を図ることができる。フィルター(着色層)を設けることで、従来必要であるとされていた円偏光板などを省略することが可能となり、発光素子から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜方から画素部(表示画面)を見た場合に起こる色調の変化を低減すことができる。 The light emitting element may be configured to perform color display by forming light emitting elements having different emission wavelength bands for each pixel. Typically, a light emitting element corresponding to each color of R (red), G (green), and B (blue) is formed. In this case as well, by providing a filter (colored layer) that transmits light in the emission wavelength band on the light emission side of the pixel, the color purity is improved and the pixel portion is mirrored (reflected). Prevention can be achieved. By providing the filter (colored layer), it is possible to omit a circularly polarizing plate that has been conventionally required, and it is possible to eliminate the loss of light emitted from the light emitting element. Furthermore, a change in color tone that occurs when the pixel portion (display screen) is viewed obliquely can be reduced.
また、発光素子は単色又は白色の発光を呈する構成とすることができる。白色発光材料を用いる場合には、画素の光放射側に特定の波長の光を透過するフィルター(着色層)を設けた構成としてカラー表示を可能にすることができる。 In addition, the light-emitting element can have a structure that emits monochromatic or white light. In the case of using a white light emitting material, color display can be made possible by providing a filter (colored layer) that transmits light of a specific wavelength on the light emission side of the pixel.
白色に発光する発光層を形成するには、例えば、Alq3、部分的に赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたAlq3、Alq3、p−EtTAZ、TPD(芳香族ジアミン)を蒸着法により順次積層することで白色を得ることができる。 To form a light emitting layer that emits white light, for example, Alq 3, Alq 3, Alq 3 doped with Nile Red which is partly red light emitting pigment, p-EtTAZ, by TPD (aromatic diamine) evaporation A white color can be obtained by sequentially laminating.
さらに、発光層は、一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料を用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し、他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用した場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が高い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図ることができる。 Furthermore, a triplet excitation material containing a metal complex or the like may be used for the light emitting layer in addition to a singlet excitation light emitting material. For example, among red light emitting pixels, green light emitting pixels, and blue light emitting pixels, a red light emitting pixel having a relatively short luminance half time is formed of a triplet excitation light emitting material, and the other A singlet excited luminescent material is used. The triplet excited luminescent material has a feature that the light emission efficiency is good, so that less power is required to obtain the same luminance. That is, when applied to a red pixel, the amount of current flowing through the light emitting element can be reduced, so that reliability can be improved. As a reduction in power consumption, a red light-emitting pixel and a green light-emitting pixel may be formed using a triplet excitation light-emitting material, and a blue light-emitting pixel may be formed using a singlet excitation light-emitting material. By forming a green light-emitting element having high human visibility with a triplet excited light-emitting material, power consumption can be further reduced.
三重項励起発光材料の一例としては、金属錯体をドーパントとして用いたものがあり、第三遷移系列元素である白金を中心金属とする金属錯体、イリジウムを中心金属とする金属錯体などが知られている。三重項励起発光材料としては、これらの化合物に限られることはなく、上記構造を有し、且つ中心金属に周期表の8〜10属に属する元素を有する化合物を用いることも可能である。
Examples of triplet excited luminescent materials include those using a metal complex as a dopant, and metal complexes having a third transition series element platinum as the central metal and metal complexes having iridium as the central metal are known. Yes. The triplet excited light-emitting material is not limited to these compounds, and a compound having the above structure and having an element belonging to
上記のような材料で形成した発光素子は、順方向にバイアスすることで発光する。発光素子を用いて形成する表示装置の画素は、単純マトリクス方式、若しくはアクティブマトリクス方式で駆動することができる。いずれにしても、個々の画素は、ある特定のタイミングで順方向バイアスを印加して発光させることとなるが、ある一定期間は非発光状態となっている。この非発光時間に逆方向のバイアスを印加することで発光素子の信頼性を向上させることができる。発光素子では、一定駆動条件下で発光強度が低下する劣化や、画素内で非発光領域が拡大して見かけ上輝度が低下する劣化モードがあるが、順方向及び逆方向にバイアスを印加する交流的な駆動を行うことで、劣化の進行を遅くすることができ、発光装置の信頼性を向上させることができる。 A light-emitting element formed using the above materials emits light by being forward-biased. A pixel of a display device formed using a light-emitting element can be driven by a simple matrix method or an active matrix method. In any case, each pixel emits light by applying a forward bias at a specific timing, but is in a non-light emitting state for a certain period. By applying a reverse bias during this non-light emitting time, the reliability of the light emitting element can be improved. The light emitting element has a degradation mode in which the emission intensity decreases under a constant driving condition and a degradation mode in which the non-light emitting area is enlarged in the pixel and the luminance is apparently decreased. By performing a typical drive, the progress of deterioration can be slowed and the reliability of the light emitting device can be improved.
続いて発光積層体66を覆う第1の電極101を形成する。これによって第1の電極101と発光積層体66と第2の電極106とからなる発光素子93を作製することができる。第1の電極101の形成に用いられる陰極材料としては、仕事関数の小さい(仕事関数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。なお、陰極材料の具体例としては、元素周期律の1族または2族に属する元素、すなわちLiやCs等のアルカリ金属、およびMg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(Mg:Ag、Al:Li)や化合物(LiF、CsF、CaF2)の他、希土類金属を含む遷移金属を用いて形成することができるが、Al、Ag、ITO等の金属(合金を含む)との積層により形成することもできる。本実施の形態ではアルミニウムを陰極として用いた。
Subsequently, the
上記のような構成を有する発光素子は、第2のドナー準位を有する層103が第2の電極に接して設けられていることから、第2の電極を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。第2の電極を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
In the light-emitting element having the above structure, the
なお、本実施の形態では、接続部61aに電気的に接触している電極は第2の電極106であったが、接続部61aに電気的に接触している電極は第1の電極101であっても良い。この場合は第1の電極101を覆って第1のドナー準位を有する層102、発光積層体104、アクセプタ準位を有する層105、第2のドナー準位を有する層103の順各々の層を積層すればよい。
In the present embodiment, the electrode that is in electrical contact with the
その後、プラズマCVD法により窒素を含む酸化珪素膜を第2のパッシベーション膜として形成する。窒素を含む酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマCVD法でSiH4、N2O、NH3から作製される酸化窒化ケイ素膜、またはSiH4、N2Oから作製される酸化窒化ケイ素膜、あるいはSiH4、N2OをArで希釈したガスから形成される酸化窒化ケイ素膜を形成すれば良い。 Thereafter, a silicon oxide film containing nitrogen is formed as a second passivation film by a plasma CVD method. In the case of using a silicon oxide film containing nitrogen, a silicon oxynitride film manufactured from SiH 4 , N 2 O, NH 3 by a plasma CVD method, or a silicon oxynitride film manufactured from SiH 4 , N 2 O, Alternatively, a silicon oxynitride film formed from a gas obtained by diluting SiH 4 or N 2 O with Ar may be formed.
また、第1のパッシベーション膜としてSiH4、N2O、H2から作製される酸化窒化水素化ケイ素膜を適用しても良い。もちろん、第1のパッシベーション膜は単層構造に限定されるものではなく、他のケイ素を含む絶縁層を単層構造、もしくは積層構造として用いても良い。また、窒化炭素膜と窒化ケイ素膜の多層膜やスチレンポリマーの多層膜、窒化ケイ素膜やダイヤモンドライクカーボン膜を窒素を含む酸化珪素膜の代わりに形成してもよい。 Alternatively, a silicon oxynitride silicon film formed from SiH 4 , N 2 O, and H 2 may be applied as the first passivation film. Needless to say, the first passivation film is not limited to a single layer structure, and another insulating layer containing silicon may be used as a single layer structure or a stacked structure. Further, a multilayer film of a carbon nitride film and a silicon nitride film, a multilayer film of styrene polymer, a silicon nitride film, or a diamond-like carbon film may be formed instead of the silicon oxide film containing nitrogen.
続いて発光素子を水などの劣化を促進する物質から保護するために、表示部の封止を行う。対向基板を封止に用いる場合は、絶縁性のシール材により、外部接続部が露出するように貼り合わせる。対向基板と素子基板との間の空間には乾燥した窒素などの不活性気体を充填しても良いし、シール材を画素部全面に塗布しそれにより対向基板を貼り合わせても良い。シール材には紫外線硬化樹脂などを用いると好適である。シール材には乾燥材や基板間のギャップを一定に保つための粒子を混入しておいても良い。続いて外部接続部にフレキシブル配線基板を貼り付けることによって、表示装置が完成する。 Subsequently, the display portion is sealed in order to protect the light emitting element from a substance that promotes deterioration such as water. In the case where the counter substrate is used for sealing, bonding is performed with an insulating sealing material so that the external connection portion is exposed. A space between the counter substrate and the element substrate may be filled with an inert gas such as dry nitrogen, or a sealing material may be applied to the entire surface of the pixel portion to bond the counter substrate. It is preferable to use an ultraviolet curable resin or the like for the sealing material. The sealing material may contain a desiccant or particles for keeping the gap between the substrates constant. Subsequently, the display device is completed by attaching a flexible wiring board to the external connection portion.
以上のように作製した表示装置の構成の1例を図6参照しながら説明する。なお、形が異なっていても同様の機能を示す部分には同じ符号を付し、その説明を省略する部分もある。本実施の形態では、LDD構造を有する薄膜トランジスタ70が接続部61aを介して発光素子93に接続している。
One example of the structure of the display device manufactured as described above will be described with reference to FIG. In addition, even if the shapes are different, parts showing similar functions are denoted by the same reference numerals, and explanations thereof are omitted. In this embodiment mode, the
図6(A)は第1の電極101が透光性を有する導電膜により形成されており、基板50側に発光積層体66より発せられた光が取り出される構造である。なお94は対向基板であり、発光素子93が形成された後、シール材などを用い、基板50に固着される。対向基板94と素子との間に透光性を有する樹脂88等を充填し、封止することによって発光素子93が水分により劣化することを防ぐ事ができる。また、樹脂88が吸湿性を有していることが望ましい。さらに樹脂88中に透光性の高い乾燥材89を分散させるとさらに水分の影響を抑えることが可能になるためさらに望ましい形態である。
FIG. 6A illustrates a structure in which the
図6(B)は第1の電極101と第2の電極106両方が透光性を有する導電膜により形成されており、基板50及び対向基板94の両方に光を取り出すことが可能な構成となっている。また、この構成では基板50と対向基板94の外側に偏光板90を設けることによって画面が透けてしまうことを防ぐことができ、視認性が向上する。偏光板90の外側には保護フィルム91を設けると良い。
FIG. 6B illustrates a structure in which both the
なお、表示機能を有する本発明の表示装置には、アナログのビデオ信号、デジタルのビデオ信号のどちらを用いてもよい。デジタルのビデオ信号を用いる場合はそのビデオ信号が電圧を用いているものと、電流を用いているものとに分けられる。発光素子の発光時において、画素に入力されるビデオ信号は、定電圧のものと、定電流のものがあり、ビデオ信号が定電圧のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。またビデオ信号が定電流のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。この発光素子に印加される電圧が一定のものは定電圧駆動であり、発光素子に流れる電流が一定のものは定電流駆動である。定電流駆動は、発光素子の抵抗変化によらず、一定の電流が流れる。本発明の発光表示装置及びその駆動方法は、上記したいずれの方法でも良い。 Note that either an analog video signal or a digital video signal may be used for the display device of the present invention having a display function. When a digital video signal is used, the video signal is classified into one using a voltage and one using a current. When the light emitting element emits light, the video signal input to the pixel has a constant voltage and a constant current. When the video signal has a constant voltage, the voltage applied to the light emitting element is constant. And the current flowing through the light emitting element is constant. In addition, a video signal having a constant current includes a constant voltage applied to the light emitting element and a constant current flowing in the light emitting element. A constant voltage applied to the light emitting element is constant voltage driving, and a constant current flowing through the light emitting element is constant current driving. In constant current driving, a constant current flows regardless of the resistance change of the light emitting element. The light emitting display device and the driving method thereof according to the present invention may be any of the methods described above.
本実施の形態のような方法で形成された本発明の表示装置は当該発光装置が有する発光素子の第2の電極106の材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。また、第2の電極106を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光素子が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
In the display device of the present invention formed by a method as in this embodiment mode, the work function need not be taken into consideration when the material of the
本実施の形態は実施の形態1乃至実施の形態4の適当な構成と組み合わせて用いることが可能である。
This embodiment mode can be used in combination with any appropriate structure in
(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明の一形態に相当する発光装置のパネルの外観について図7を用いて説明する。図7は基板上に形成されたトランジスタおよび発光素子を対向基板4006との間に形成したシール材によって封止したパネルの上面図であり、図7(B)は図7(A)の断面図に相応する。また、このパネルに搭載されている発光素子の有する構造は、電極に接する層がドナー準位を有する層であり、発光積層体とアクセプタ準位を有する層がドナー準位を有する層で挟まれた構造となっている。
(Embodiment 6)
In this embodiment, the appearance of a panel of a light-emitting device that corresponds to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a top view of a panel in which a transistor and a light-emitting element formed over a substrate are sealed with a sealing material formed between a
基板4001上に設けられた画素部4002と信号線駆動回路4003と走査線駆動回路4004とを囲むようにして、シール材4005が設けられている。また、画素部4002と信号線駆動回路4003と、走査線駆動回路4004の上に対向基板4006が設けられている。よって画素部4002と信号線駆動回路4003と、走査線駆動回路4004とは基板4001とシール材4005と対向基板4006とによって充填材4007と共に密封されている。
A
また、基板4001上に設けられた画素部4002と信号線駆動回路4003と走査線駆動回路4004とは薄膜トランジスタを複数有しており、図7(B)では信号線駆動回路4003に含まれる薄膜トランジスタ4008と、画素部4002に含まれる薄膜トランジスタ4010とを示す。
The
また、発光素子4011は、薄膜トランジスタ4010と電気的に接続されている。
The
また、引き回し配線4014は画素部4002と信号線駆動回路4003と、走査線駆動回路4004とに、信号、または電源電圧を層供給する為の配線に相当する。引き回し配線4014は、引き回し配線4015a及び引き回し配線4015bを介して接続端子4016と接続されている。接続端子4016はフレキシブルプリントサーキット(FPC)4018が有する端子と異方性導電膜4019を介して電気的に接続されている。
The lead wiring 4014 corresponds to a wiring for supplying a signal or a power supply voltage to the
なお、充填材4007としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ポリビニルクロライド、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリビニルブチラル、またはエチレンビニレンアセテートを用いる事ができる。
Note that as the
なお、本発明の発光装置は発光素子を有する画素部が形成されたパネルと、該パネルにICが実装されたモジュールとをその範疇に含む。 Note that the light-emitting device of the present invention includes in its category a panel in which a pixel portion having a light-emitting element is formed and a module in which an IC is mounted on the panel.
本実施の形態のような構成のパネル及びモジュールは、当該パネル及びモジュールが有する発光素子の第2の電極106の材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。また、第2の電極106を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来、簡便に表示品質の高いパネル及びモジュールとすることができる。
In the panel and the module having the structure as in this embodiment mode, the work function need not be considered when selecting the material of the
本実施の形態は実施の形態1乃至実施の形態5の適当な構成と組み合わせて用いることが可能である。
This embodiment mode can be combined with any suitable structure in
(実施の形態7)
実施の形態6にその一例を示したようなモジュールを搭載した本発明の電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオコンポ等)、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。それらの電子機器の具体例を図8に示す。
(Embodiment 7)
As an electronic device of the present invention on which a module whose example is shown in
図8(A)は発光表示装置でありテレビ受像器やパーソナルコンピュータのモニターなどがこれに当たる。筐体2001、表示部2003、スピーカー部2004等を含む。本発明の発光表示装置は表示部2003の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来、表示品質の高い発光表示装置である。画素部にはコントランスを高めるため、偏光板、又は円偏光板を備えるとよい。例えば、封止基板へ1/4λ板、1/2λ板、偏光板の順にフィルムを設けるとよい。さらに偏光板上に反射防止膜を設けてもよい。
FIG. 8A illustrates a light-emitting display device, such as a television receiver or a personal computer monitor. A
図8(B)は携帯電話であり、本体2101、筐体2102、表示部2103、音声入力部2104、音声出力部2105、操作キー2106、アンテナ2108等を含む。本発明の携帯電話は表示部2103の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来、表示品質の高い携帯電話である。
FIG. 8B illustrates a cellular phone, which includes a
図8(C)はコンピュータであり、本体2201、筐体2202、表示部2203、キーボード2204、外部接続ポート2205、ポインティングマウス2206等を含む。本発明のコンピュータは表示部2203の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来、表示品質の高いコンピュータである。図8(C)ではノート型のコンピュータを例示したが、ハードディスクと表示部が一体化したデスクトップ型のコンピュータなどにも適用することが可能である。
FIG. 8C illustrates a computer, which includes a
図8(D)はモバイルコンピュータであり、本体2301、表示部2302、スイッチ2303、操作キー2304、赤外線ポート2305等を含む。本発明のモバイルコンピュータは表示部2302の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来、表示品質の高いモバイルコンピュータである。
FIG. 8D illustrates a mobile computer, which includes a
図8(E)は携帯型のゲーム機であり、筐体2401、表示部2402、スピーカー部2403、操作キー2404、記録媒体挿入部2405等を含む。本発明の携帯型ゲーム機は表示部2402の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来、表示品質の高い携帯型ゲーム機である。
FIG. 8E illustrates a portable game machine which includes a housing 2401, a
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。
(実施の形態8)
As described above, the applicable range of the present invention is so wide that it can be used for electronic devices in various fields.
(Embodiment 8)
図9には下面発光、両面発光、上面発光の例を示した。実施の形態2に作製工程を記載した構造は図9(C)の構造に相当する。図9(A)、(B)は図9(C)における第1の層間絶縁層900を自己平坦性を有する材料で形成し、薄膜トランジスタ901に接続する配線と発光素子の第1の電極101を同じ層間絶縁層上に形成した場合の構成である。図9(A)は発光素子の第1の電極101のみを透光性を有する材料で形成し、発光装置の下部に向かって光が射出する下面発光の構成、図9(B)はITOやITSO、IZOなど透光性を有する材料を第2の電極106として形成することで図9(B)のように両面より光を取り出すことのできる両面発光の発光表示装置を得ることが可能となる。なお、アルミニウムや銀など厚膜で形成すると非透光性であるが、薄膜化すると透光性を有するようになるため、アルミニウムや銀の透光性を有する程度の薄膜で第2の電極106を形成しても両面発光とすることができる。
FIG. 9 shows an example of bottom emission, double side emission, and top emission. The structure whose manufacturing process is described in
(実施の形態9) (Embodiment 9)
本実施の形態では、実施の形態6で示したパネル、モジュールが有する画素回路、保護回路及びそれらの動作について説明する。なお、図4、図5に示してきた断面図は駆動用TFT1403と発光素子1405の断面図となっている。
In this embodiment mode, pixel circuits and protection circuits included in the panel and module described in
図10(A)に示す画素は、列方向に信号線1410及び電源線1411、1412、行方向に走査線1414が配置される。また、スイッチング用TFT1401、駆動用TFT1403、電流制御用TFT1404、容量素子1402及び発光素子1405を有する。
In the pixel shown in FIG. 10A, a
図10(C)に示す画素は、駆動用TFT1403のゲート電極が、行方向に配置された電源線1412に接続される点が異なっており、それ以外は図10(A)に示す画素と同じ構成である。つまり、図10(A)(C)に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。しかしながら、行方向に電源線1412が配置される場合(図10(A))と、列方向に電源線1412が配置される場合(図10(C))とでは、各電源線は異なるレイヤーの導電膜で形成される。ここでは、駆動用TFT1403のゲート電極が接続される配線に注目し、これらを作製するレイヤーが異なることを表すために、図10(A)(C)として分けて記載する。
The pixel shown in FIG. 10C is different from the pixel shown in FIG. 10A except that the gate electrode of the driving
図10(A)(C)に示す画素の特徴として、画素内に駆動用TFT1403と電流制御用TFT1404が直列に接続されており、駆動用TFT1403のチャネル長L(1403)、チャネル幅W(1403)、電流制御用TFT1404のチャネル長L(1404)、チャネル幅W(1404)は、L(1403)/W(1403):L(1404)/W(1404)=5〜6000:1を満たすように設定するとよい。
10A and 10C, the driving
なお、駆動用TFT1403は、飽和領域で動作し発光素子1405に流れる電流値を制御する役目を有し、電流制御用TFT1404は線形領域で動作し発光素子1405に対する電流の供給を制御する役目を有する。両TFTは同じ導電型を有していると作製工程上好ましく、本実施の形態ではnチャネル型TFTとして形成する。また駆動用TFT1403には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のTFTを用いてもよい。上記構成を有する本発明は、電流制御用TFT1404が線形領域で動作するために、電流制御用TFT1404のVgsの僅かな変動は、発光素子1405の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子1405の電流値は、飽和領域で動作する駆動用TFT1403により決定することができる。上記構成により、TFTの特性バラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。
Note that the driving
図10(A)〜(D)に示す画素において、スイッチング用TFT1401は、画素に対するビデオ信号の入力を制御するものであり、スイッチング用TFT1401がオンとなると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子1402にそのビデオ信号の電圧が保持される。なお図10(A)(C)には、容量素子1402を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量がゲート容量などでまかなうことが可能な場合には、容量素子1402を設けなくてもよい。
In the pixel shown in FIGS. 10A to 10D, the switching
図10(B)に示す画素は、TFT1406と走査線1414を追加している以外は、図10(A)に示す画素構成と同じである。同様に、図10(D)に示す画素は、TFT1406と走査線1414を追加している以外は、図10(C)に示す画素構成と同じである。
The pixel shown in FIG. 10B has the same pixel structure as that shown in FIG. 10A except that a
TFT1406は、新たに配置された走査線1414によりオン又はオフが制御される。TFT1406がオンとなると、容量素子1402に保持された電荷は放電し、電流制御用TFT1404がオフとなる。つまり、TFT1406の配置により、強制的に発光素子1405に電流が流れない状態を作ることができる。そのためTFT1406を消去用TFTと呼ぶことができる。従って、図10(B)(D)の構成は、全ての画素に対する信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始することができるため、デューティ比を向上することが可能となる。
The
図10(E)に示す画素は、列方向に信号線1410、電源線1411、行方向に走査線1414が配置される。また、スイッチング用TFT1401、駆動用TFT1403、容量素子1402及び発光素子1405を有する。図10(F)に示す画素は、TFT1406と走査線1415を追加している以外は、図7(E)に示す画素構成と同じである。なお、図10(F)の構成も、TFT1406の配置により、デューティ比を向上することが可能となる。
In the pixel illustrated in FIG. 10E, a
以上のように、多様な画素回路を採用することができる。特に、非晶質半導体膜から薄膜トランジスタを形成する場合、駆動用TFT1403の半導体膜を大きくすると好ましい。そのため、上記画素回路において、電界発光層からの光が封止基板側から射出する上面発光型とすると好ましい。
As described above, various pixel circuits can be employed. In particular, in the case where a thin film transistor is formed from an amorphous semiconductor film, it is preferable to increase the semiconductor film of the driving
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にTFTが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。 Such an active matrix light-emitting device is considered to be advantageous because it can be driven at a low voltage because a TFT is provided in each pixel when the pixel density is increased.
本実施の形態では、一画素に各TFTが設けられる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、一列毎にTFTが設けられるパッシブマトリクス型の発光装置を形成することもできる。パッシブマトリクス型の発光装置は、各画素にTFTが設けられていないため、高開口率となる。発光が電界発光層の両側へ射出する発光装置の場合、パッシブマトリクス型の表示装置を用いる透過率が高まる。 In this embodiment mode, an active matrix light-emitting device in which each pixel is provided with each TFT has been described; however, a passive matrix light-emitting device in which a TFT is provided for each column can also be formed. A passive matrix light-emitting device has a high aperture ratio because a TFT is not provided for each pixel. In the case of a light-emitting device in which light emission is emitted to both sides of an electroluminescent layer, transmittance using a passive matrix display device is increased.
これらのような画素回路をさらに有する本発明の表示装置は、当該表示装置の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来る上、上記各々の特徴を有する表示装置とすることができる。 In the display device of the present invention further including the pixel circuit as described above, a material suitable for the configuration and required performance of the light emitting element can be used as the electrode of the light emitting element of the display device. A display device having characteristics can be obtained.
続いて、図10(E)に示す等価回路を用い、走査線及び信号線に保護回路としてダイオードを設ける場合について説明する。 Next, the case where a diode is provided as a protection circuit in the scan line and the signal line will be described using the equivalent circuit illustrated in FIG.
図11には、画素部1500にスイッチング用TFT1401、1403、容量素子1402、発光素子1405が設けられている。信号線1410には、ダイオード1561と1562が設けられている。ダイオード1561と1562は、スイッチング用TFT1401又は1403と同様に、上記実施の形態に基づき作製され、ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極等を有する。ダイオード1561と1562は、ゲート電極と、ドレイン電極又はソース電極とを接続することによりダイオードとして動作させている。
In FIG. 11, switching
ダイオードと接続する共通電位線1554、1555はゲート電極と同じレイヤーで形成している。従って、ダイオードのソース電極又はドレイン電極と接続するには、ゲート絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。
Common
走査線1414に設けられるダイオードも同様な構成である。
A diode provided in the
このように、本発明によれば、入力段に設けられる保護ダイオードを同時に形成することができる。なお、保護ダイオードを形成する位置は、これに限定されず、駆動回路と画素との間に設けることもできる。 Thus, according to the present invention, the protection diode provided in the input stage can be formed simultaneously. Note that the position where the protective diode is formed is not limited to this, and the protective diode can be provided between the driver circuit and the pixel.
このような保護回路を有する本発明の表示装置は、当該表示装置の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来る上、上記、表示装置としての信頼性も高めることが可能となる。 The display device of the present invention having such a protective circuit can use a material suitable for the structure and required performance of the light-emitting element as an electrode of the light-emitting element of the display device. It is possible to improve the reliability of the system.
本実施例では実施の形態2(図2(B))に記載の発光素子を作製し、測定を行った結果を示す。本実施例では緑色の発光を示す発光素子を作製した。 In this example, the light-emitting element described in Embodiment 2 (FIG. 2B) is manufactured and the measurement results are shown. In this example, a light-emitting element that emits green light was manufactured.
まず、本実施例における発光素子の作製方法を示す。本実施例における発光素子はガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第1の電極としてITSOが110nmの膜厚で形成されている。前記ITSOはスパッタリング法によって成膜した。なお、本発明において第1の電極の形状は2mm×2mmとした。次に第1の電極上に発光素子を形成するための前処理として、多孔質の樹脂(代表的にはPVA(ポリビニルアルコール)製、ナイロン製など)で基板表面を洗浄し、200℃で1時間熱処理を行い、UVオゾン処理を370秒行った。 First, a method for manufacturing a light-emitting element in this example is described. The light-emitting element in this example is formed over a glass substrate, and ITSO is formed with a thickness of 110 nm as the first electrode in order from the glass substrate side. The ITSO was formed by sputtering. In the present invention, the shape of the first electrode is 2 mm × 2 mm. Next, as a pretreatment for forming a light emitting element on the first electrode, the substrate surface is washed with a porous resin (typically, PVA (polyvinyl alcohol), nylon, etc.), Time heat treatment was performed, and UV ozone treatment was performed for 370 seconds.
次に、ドナー準位を有する層としてAlq3とリチウムの共蒸着膜(質量比で1:0.01となるように成膜した)を10nm、続いてアクセプタ準位を有する層としてDNTPDとモリブデン(VI)酸化物の共蒸着膜(質量比で4:2となるように成膜した)を40nm、正孔輸送層としてα―NPDを10nm成膜した。これらの積層膜上に、発光層としてAlq3とクマリン6の共蒸着膜(質量比で1:0.01となるように成膜した)を40nm成膜した。さらに電子輸送層としてAlq3を10nm成膜した後、ドナー準位を有する層としてAlq3とリチウムの共蒸着膜(質量比で1:0.01となるように成膜した)を10nm成膜した。最後に第2の電極としてアルミニウムを200nmで成膜し、素子を完成させた。なお、第1の電極以外はいずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。 Next, a co-deposited film of Alq 3 and lithium (deposited so as to have a mass ratio of 1: 0.01) as a layer having a donor level is 10 nm, followed by DNTPD and molybdenum as a layer having an acceptor level. (VI) An oxide co-deposited film (formed to have a mass ratio of 4: 2) was formed to 40 nm, and α-NPD was formed to 10 nm as a hole transport layer. On these laminated films, a 40 nm thick co-deposited film of Alq 3 and coumarin 6 (formed to have a mass ratio of 1: 0.01) was formed as a light emitting layer. Further, after depositing 10 nm of Alq 3 as an electron transport layer, a 10 nm film of a co-deposited film of Alq 3 and lithium (deposited so as to have a mass ratio of 1: 0.01) is formed as a layer having a donor level. did. Finally, an aluminum film was formed at 200 nm as the second electrode to complete the device. Note that all films except the first electrode were formed by a vacuum evaporation method using resistance heating.
上記のようにして作製した発光素子の電流密度―輝度特性、輝度―電流効率特性、電圧―輝度特性、電圧―電流特性を測定した結果を図12乃至図15に示した。このように本発明の発光素子は良好に動作することが分かる。なお、1000cd/m2時のCIE色度座標は、(x、y)=(0.31、0.62)であり、良好な緑色発光を示した。 The results of measuring the current density-luminance characteristics, luminance-current efficiency characteristics, voltage-luminance characteristics, and voltage-current characteristics of the light-emitting element manufactured as described above are shown in FIGS. Thus, it can be seen that the light-emitting element of the present invention operates well. The CIE chromaticity coordinates at 1000 cd / m 2 were (x, y) = (0.31, 0.62), indicating good green light emission.
本実施例では実施の形態3(図3(B))に記載の発光素子を作製し、測定を行った結果を示す。本実施例では緑色の発光を示す発光素子を作製した。 In this example, the light-emitting element described in Embodiment Mode 3 (FIG. 3B) is manufactured and measured. In this example, a light-emitting element that emits green light was manufactured.
まず、本実施例における発光素子の作製方法を示す。本実施例における発光素子はガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第1の電極としてITSOが110nmの膜厚で形成されている。前記ITSOはスパッタリング法によって成膜した。なお、本発明において第1の電極の形状は2mm×2mmとした。次に第1の電極上に発光素子を形成するための前処理として、多孔質の樹脂(代表的にはPVA(ポリビニルアルコール)製、ナイロン製など)で基板表面を洗浄し、200℃で1時間熱処理を行い、UVオゾン処理を370秒行った。 First, a method for manufacturing a light-emitting element in this example is described. The light-emitting element in this example is formed over a glass substrate, and ITSO is formed with a thickness of 110 nm as the first electrode in order from the glass substrate side. The ITSO was formed by sputtering. In the present invention, the shape of the first electrode is 2 mm × 2 mm. Next, as a pretreatment for forming a light emitting element on the first electrode, the substrate surface is washed with a porous resin (typically, PVA (polyvinyl alcohol), nylon, etc.), Time heat treatment was performed, and UV ozone treatment was performed for 370 seconds.
次に、ドナー準位を有する層としてAlq3とリチウムの共蒸着膜(質量比で1:0.01となるように成膜した)を10nm、続いてアクセプタ準位を有する層としてDNTPDとモリブデン(VI)酸化物の共蒸着膜(質量比で4:2となるように成膜した)を40nm、正孔輸送層としてα―NPDを10nm成膜した。これらの積層膜上に、発光層としてAlq3とクマリン6の共蒸着膜(質量比で1:0.01となるように成膜した)を40nm成膜した。さらに電子輸送層としてAlq3を10nm成膜した後、ドナー準位を有する層としてAlq3とリチウムの共蒸着膜(質量比で1:0.01となるように成膜した)を10nm成膜し、続いてアクセプタ準位を有する層としてDNTPDとモリブデン(VI)酸化物の共蒸着膜(質量比で4:2となるように成膜した)を20nm成膜した。最後に第2の電極としてアルミニウムを200nmで成膜し、素子を完成させた。なお、第1の電極以外はいずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。 Next, a co-deposited film of Alq 3 and lithium (deposited so as to have a mass ratio of 1: 0.01) as a layer having a donor level is 10 nm, followed by DNTPD and molybdenum as a layer having an acceptor level. (VI) An oxide co-deposited film (formed to have a mass ratio of 4: 2) was formed to 40 nm, and α-NPD was formed to 10 nm as a hole transport layer. On these laminated films, a 40 nm thick co-deposited film of Alq 3 and coumarin 6 (formed to have a mass ratio of 1: 0.01) was formed as a light emitting layer. Further, after depositing 10 nm of Alq 3 as an electron transport layer, a 10 nm film of a co-deposited film of Alq 3 and lithium (deposited so as to have a mass ratio of 1: 0.01) is formed as a layer having a donor level. Subsequently, a 20 nm thick co-deposited film of DNTPD and molybdenum (VI) oxide (formed in a mass ratio of 4: 2) was formed as a layer having an acceptor level. Finally, an aluminum film was formed at 200 nm as the second electrode to complete the device. Note that all films except the first electrode were formed by a vacuum evaporation method using resistance heating.
上記のようにして作製した発光素子の電流密度―輝度特性、輝度―電流効率特性、電圧―輝度特性、電圧―電流特性を測定した結果を図16乃至図19に示した。このように本発明の発光素子は良好に動作することが分かる。なお、1000cd/m2時のCIE色度座標は、(x、y)=(0.31、0.62)であり、良好な緑色発光を示した。 The results of measuring the current density-luminance characteristics, luminance-current efficiency characteristics, voltage-luminance characteristics, and voltage-current characteristics of the light-emitting element manufactured as described above are shown in FIGS. Thus, it can be seen that the light-emitting element of the present invention operates well. The CIE chromaticity coordinates at 1000 cd / m 2 were (x, y) = (0.31, 0.62), indicating good green light emission.
また、図28に当該素子を初期輝度3000cd/m2とし、電流密度を一定として駆動させた場合の輝度変化を示したグラフを示す。グラフは初期輝度を100として規格化して示している。グラフから、本実施の形態における発光素子は、初期輝度3000cdにおいて輝度20%減までの時間が約270時間と良好な特性を示した。 FIG. 28 is a graph showing a change in luminance when the element is driven with an initial luminance of 3000 cd / m 2 and a constant current density. The graph shows the initial luminance normalized to 100. From the graph, the light-emitting element in this embodiment showed a favorable characteristic of about 270 hours until the luminance was reduced by 20% at the initial luminance of 3000 cd.
本実施例では実施の形態3(図3(B))に記載の発光素子を作製し、測定を行った結果を示す。本実施例では青色の発光を示す発光素子を作製した。 In this example, the light-emitting element described in Embodiment Mode 3 (FIG. 3B) is manufactured and measured. In this example, a light-emitting element that emits blue light was manufactured.
まず、本実施例における発光素子の作製方法を示す。本実施例における発光素子はガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第1の電極としてITSOが110nmの膜厚で形成されている。前記ITSOはスパッタリング法によって成膜した。なお、本発明において第1の電極の形状は2mm×2mmとした。次に第1の電極上に発光素子を形成するための前処理として、多孔質の樹脂(代表的にはPVA(ポリビニルアルコール)製、ナイロン製など)で基板表面を洗浄し、200℃で1時間熱処理を行い、UVオゾン処理を370秒行った。 First, a method for manufacturing a light-emitting element in this example is described. The light-emitting element in this example is formed over a glass substrate, and ITSO is formed with a thickness of 110 nm as the first electrode in order from the glass substrate side. The ITSO was formed by sputtering. In the present invention, the shape of the first electrode is 2 mm × 2 mm. Next, as a pretreatment for forming a light emitting element on the first electrode, the substrate surface is washed with a porous resin (typically, PVA (polyvinyl alcohol), nylon, etc.), Time heat treatment was performed, and UV ozone treatment was performed for 370 seconds.
次に、ドナー準位を有する層としてAlq3とリチウムの共蒸着膜(質量比で1:0.01となるように成膜した)を10nm、続いてアクセプタ準位を有する層としてDNTPDとモリブデン(VI)酸化物の共蒸着膜(質量比で4:2となるように成膜した)を40nm、正孔輸送層としてα―NPDを10nm成膜した。これらの積層膜上に、発光層としてt−BuDNAを40nm成膜した。さらに電子輸送層としてAlq3を10nm成膜した後、ドナー準位を有する層としてAlq3とリチウムの共蒸着膜(質量比で1:0.01となるように成膜した)を10nm成膜し、続いてアクセプタ準位を有する層としてDNTPDとモリブデン(VI)酸化物の共蒸着膜(質量比で4:2となるように成膜した)を20nm成膜した。最後に第2の電極としてアルミニウムを200nmで成膜し、素子を完成させた。なお、第1の電極以外はいずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。 Next, a co-deposited film of Alq 3 and lithium (deposited so as to have a mass ratio of 1: 0.01) as a layer having a donor level is 10 nm, followed by DNTPD and molybdenum as a layer having an acceptor level. (VI) An oxide co-deposited film (formed to have a mass ratio of 4: 2) was formed to 40 nm, and α-NPD was formed to 10 nm as a hole transport layer. On these laminated films, t-BuDNA was formed to a thickness of 40 nm as a light emitting layer. Further, after depositing 10 nm of Alq 3 as an electron transport layer, a 10 nm film of a co-deposited film of Alq 3 and lithium (deposited so as to have a mass ratio of 1: 0.01) is formed as a layer having a donor level. Subsequently, a 20 nm thick co-deposited film of DNTPD and molybdenum (VI) oxide (formed in a mass ratio of 4: 2) was formed as a layer having an acceptor level. Finally, an aluminum film was formed at 200 nm as the second electrode to complete the device. Note that all films except the first electrode were formed by a vacuum evaporation method using resistance heating.
上記のようにして作製した発光素子の電流密度―輝度特性、輝度―電流効率特性、電圧―輝度特性、電圧―電流特性を測定した結果を図20乃至図23に示した。このように本発明の発光素子は良好に動作することが分かる。なお、1000cd/m2時のCIE色度座標は、(x、y)=(0.16、0.13)であり、良好な青色発光を示した。 The results of measuring the current density-luminance characteristics, luminance-current efficiency characteristics, voltage-luminance characteristics, and voltage-current characteristics of the light-emitting element manufactured as described above are shown in FIGS. Thus, it can be seen that the light-emitting element of the present invention operates well. The CIE chromaticity coordinates at 1000 cd / m 2 were (x, y) = (0.16, 0.13), and showed good blue light emission.
本実施例では実施の形態1(図1(B))に記載の発光素子を作製し、測定を行った結果を示す。本実施例では緑色の発光を示す発光素子を作製した。 In this example, the light-emitting element described in Embodiment Mode 1 (FIG. 1B) is manufactured and measured. In this example, a light-emitting element that emits green light was manufactured.
まず、本実施例における発光素子の作製方法を示す。本実施例における発光素子はガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第1の電極としてITSOが110nmの膜厚で形成されている。前記ITSOはスパッタリング法によって成膜した。なお、本発明において第1の電極の形状は2mm×2mmとした。次に第1の電極上に発光素子を形成するための前処理として、多孔質の樹脂(代表的にはPVA(ポリビニルアルコール)製、ナイロン製など)で基板表面を洗浄し、200℃で1時間熱処理を行い、UVオゾン処理を370秒行った。 First, a method for manufacturing a light-emitting element in this example is described. The light-emitting element in this example is formed over a glass substrate, and ITSO is formed with a thickness of 110 nm as the first electrode in order from the glass substrate side. The ITSO was formed by sputtering. In the present invention, the shape of the first electrode is 2 mm × 2 mm. Next, as a pretreatment for forming a light emitting element on the first electrode, the substrate surface is washed with a porous resin (typically, PVA (polyvinyl alcohol), nylon, etc.), Time heat treatment was performed, and UV ozone treatment was performed for 370 seconds.
次に、ドナー準位を有する層としてAlq3とリチウムの共蒸着膜(質量比で1:0.01となるように成膜した)を10nm、続いてアクセプタ準位を有する層としてDNTPDとモリブデン(VI)酸化物の共蒸着膜(質量比で4:2となるように成膜した)を40nm、正孔輸送層としてα―NPDを10nm成膜した。これらの積層膜上に、発光層としてAlq3とクマリン6の共蒸着膜(質量比で1:0.01となるように成膜した)を40nm成膜した。さらに電子輸送層としてAlq3を40nm成膜した。最後に第2の電極としてフッ化リチウムを10nmとアルミニウムを200nm積層し、素子を完成させた。なお、第1の電極以外はいずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。 Next, a co-deposited film of Alq 3 and lithium (deposited so as to have a mass ratio of 1: 0.01) as a layer having a donor level is 10 nm, followed by DNTPD and molybdenum as a layer having an acceptor level. (VI) An oxide co-deposited film (formed to have a mass ratio of 4: 2) was formed to 40 nm, and α-NPD was formed to 10 nm as a hole transport layer. On these laminated films, a 40 nm thick co-deposited film of Alq 3 and coumarin 6 (formed to have a mass ratio of 1: 0.01) was formed as a light emitting layer. Furthermore, 40 nm of Alq 3 was deposited as an electron transport layer. Finally, 10 nm of lithium fluoride and 200 nm of aluminum were stacked as the second electrode, thereby completing the device. Note that all films except the first electrode were formed by a vacuum evaporation method using resistance heating.
上記のようにして作製した発光素子の電流密度―輝度特性、輝度―電流効率特性、電圧―輝度特性、電圧―電流特性を測定した結果をそれぞれ図24乃至図27に示した。このように本発明の発光素子は良好に動作することが分かる。なお、1000cd/m2時のCIE色度座標は、(x、y)=(0.29、0.64)であり、良好な緑色発光を示した。 The results of measuring the current density-luminance characteristics, luminance-current efficiency characteristics, voltage-luminance characteristics, and voltage-current characteristics of the light-emitting element manufactured as described above are shown in FIGS. 24 to 27, respectively. Thus, it can be seen that the light-emitting element of the present invention operates well. The CIE chromaticity coordinates at 1000 cd / m 2 were (x, y) = (0.29, 0.64), indicating good green light emission.
また、図29に本実施の形態における素子を初期輝度3000cd/m2とし、電流密度を一定として駆動させた場合の輝度変化を示したグラフを示す。グラフは初期輝度を100として規格化して示している。グラフから、本実施例における発光素子は、初期輝度3000cd/m2において輝度20%減までの時間が約280時間と良好な特性を示した。 FIG. 29 is a graph showing a change in luminance when the element in this embodiment is driven with an initial luminance of 3000 cd / m 2 and a constant current density. The graph shows the initial luminance normalized to 100. From the graph, the light emitting device in this example showed good characteristics with an initial luminance of 3000 cd / m 2 until the luminance decreased by 20%, about 280 hours.
また、図29には比較例として本実施例における素子とほぼ同様の構成であるが、第1の電極上にドナー準位を有する層を設けない素子の特性も同時に示した。なお、比較例の素子の作製方法は以下である。 In addition, FIG. 29 shows the characteristics of an element that has a structure almost the same as that of the element in this example as a comparative example, but does not have a layer having a donor level on the first electrode. The method for manufacturing the element of the comparative example is as follows.
第1の電極を作製するところまでは実施例4と同じであるため割愛する。第1の電極を実施例4と同様に形成したら、アクセプタ準位を有する層としてDNTPDとモリブデン(VI)酸化物の共蒸着膜(質量比で4:2となるように成膜した)を50nm、正孔輸送層としてα―NPDを10nm成膜した。これらの積層膜上に、発光層としてAlq3とクマリン6の共蒸着膜(質量比で1:0.01となるように成膜した)を40nm成膜した。さらに電子輸送層としてAlq3を40nm成膜した。最後に第2の電極としてフッ化リチウムを10nmとアルミニウムを200nm積層し、素子を完成させた。なお、第1の電極以外はいずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。 Since it is the same as that of Example 4 until it produces the 1st electrode, it omits. When the first electrode was formed in the same manner as in Example 4, a 50 nm thick co-deposited film of DNTPD and molybdenum (VI) oxide (having a mass ratio of 4: 2) was formed as a layer having an acceptor level. As a hole transport layer, α-NPD was formed to a thickness of 10 nm. On these laminated films, a 40 nm thick co-deposited film of Alq 3 and coumarin 6 (formed to have a mass ratio of 1: 0.01) was formed as a light emitting layer. Furthermore, 40 nm of Alq 3 was deposited as an electron transport layer. Finally, 10 nm of lithium fluoride and 200 nm of aluminum were stacked as the second electrode, thereby completing the device. Note that all films except the first electrode were formed by a vacuum evaporation method using resistance heating.
比較例の素子は初期輝度3000cd/m2、電流密度一定で駆動した際、輝度20%減までの時間が約140時間であった。本実施例における発光素子は比較例との比較で約2倍もの信頼性を得ることができている。これは、駆動開始直後の劣化が比較例の素子より抑えられたことが要因と考えられる。このように、本発明の発光素子は駆動開始直後の劣化を低減することも可能である。 When the device of the comparative example was driven at an initial luminance of 3000 cd / m 2 and a constant current density, the time until the luminance was reduced by 20% was about 140 hours. The light emitting element in this example can obtain about twice as much reliability as the comparative example. This is considered to be caused by the fact that the deterioration immediately after the start of driving is suppressed by the element of the comparative example. As described above, the light-emitting element of the present invention can also reduce deterioration immediately after the start of driving.
50 基板
51a 下地絶縁層
51b 下地絶縁層
52 半導体層
53 ゲート絶縁層
54 ゲート電極
59 絶縁膜(水素化膜)
60 層間絶縁層
61a 接続部
61b 配線
63 層間絶縁層
65 隔壁
66 発光積層体
70 薄膜トランジスタ
88 樹脂
89 乾燥材
90 偏光板
91 保護フィルム
93 発光素子
94 対向基板
100 絶縁物
101 電極
102 層
103 層
104 発光積層体
105 層
106 電極
110 層
900 層間絶縁層
901 薄膜トランジスタ
1401 スイッチング用TFT
1402 容量素子
1403 駆動用TFT
1404 電流制御用TFT
1405 発光素子
1406 TFT
1410 信号線
1411 電源線
1412 電源線
1414 走査線
1415 走査線
1500 画素部
1554 共通電位線
1561 ダイオード
2001 筐体
2003 表示部
2004 スピーカー部
2101 本体
2102 筐体
2103 表示部
2104 音声入力部
2105 音声出力部
2106 操作キー
2108 アンテナ
2201 本体
2202 筐体
2203 表示部
2204 キーボード
2205 外部接続ポート
2206 ポインティングマウス
2301 本体
2302 表示部
2303 スイッチ
2304 操作キー
2305 赤外線ポート
2401 筐体
2402 表示部
2403 スピーカー部
2404 操作キー
2405 記録媒体挿入部
4001 基板
4002 画素部
4003 信号線駆動回路
4004 走査線駆動回路
4005 シール材
4006 対向基板
4007 充填材
4008 薄膜トランジスタ
4010 薄膜トランジスタ
4011 発光素子
4014 配線
4016 接続端子
4018 フレキシブルプリントサーキット(FPC)
4019 異方性導電膜
4015a 配線
4015b 配線
50
60
1402
1404 Current control TFT
1405
1410
4019 Anisotropic conductive
Claims (6)
前記第1の層は、正孔の移動度よりも電子の移動度の方が高い第1の物質と、前記第1の物質に電子を供与することが可能な第2の物質を含む層であり、
前記第2の層は、電子の移動度よりも正孔の移動度の方が高い第3の物質と、前記第3の物質から電子を受容することが可能な第4の物質を含む層であり、
前記第3の層は、少なくとも発光物質を含む層を有する層であり、
前記第1の層は、前記第2の電極に接して設けられており、
前記第2の層は、前記第1の層に接して設けられており、
前記第3の層は、前記第2の層に接して設けられており、
前記第1の電極は、前記第3の層に接して設けられており、
前記第2の電極の電位を前記第1の電極の電位より高くした際、前記第1の層から電子が前記第2の電極に注入され、前記第2の層から正孔が前記第3の層に注入されることを特徴とする発光装置。 Between the first electrode and the second electrode provided to face each other, the first layer, the second layer, and the third layer,
The first layer includes a first substance having a higher electron mobility than a hole mobility, and a second substance capable of donating electrons to the first substance. Yes,
The second layer includes a third substance having a higher hole mobility than an electron mobility and a fourth substance capable of accepting electrons from the third substance. Yes,
The third layer is a layer having a layer containing at least a light-emitting substance,
The first layer is provided in contact with the second electrode,
The second layer is provided in contact with the first layer,
The third layer is provided in contact with the second layer,
The first electrode is provided in contact with the third layer,
When the potential of the second electrode is higher than the potential of the first electrode, the first layer or et electron are injected into the second electrode, the second layer or RaTadashi hole the A light-emitting device which is injected into the third layer.
前記第1の層は、正孔の移動度よりも電子の移動度の方が高い第1の物質と、前記第1の物質に電子を供与することが可能な第2の物質を含む層であり、
前記第2の層は、電子の移動度よりも正孔の移動度の方が高い第3の物質と、前記第3の物質から電子を受容することが可能な第4の物質を含む層であり、
前記第3の層は、少なくとも発光物質を含む層を有する層であり、
前記第4の層は、正孔の移動度よりも電子の移動度の方が高い第5の物質と、前記第5の物質に電子を供与することが可能な第6の物質を含む層であり、
前記第1の層は、前記第2の電極に接して設けられており、
前記第2の層は、前記第1の層に接して設けられており、
前記第3の層は、前記第2の層に接して設けられており、
前記第4の層は、前記第3の層に接して設けられており、
前記第1の電極は、前記第4の層に接して設けられており、
前記第2の電極の電位を前記第1の電極の電位より高くした際、前記第1の層から電子が前記第2の電極に注入され、前記第2の層から正孔が前記第3の層に注入され、前記第4の層から電子が前記第3の層に注入されることを特徴とする発光装置。 Between the first electrode and the second electrode provided to face each other, the first layer, the second layer, the third layer, and the fourth layer,
The first layer includes a first substance having a higher electron mobility than a hole mobility, and a second substance capable of donating electrons to the first substance. Yes,
The second layer includes a third substance having a higher hole mobility than an electron mobility and a fourth substance capable of accepting electrons from the third substance. Yes,
The third layer is a layer having a layer containing at least a light-emitting substance,
The fourth layer includes a fifth substance having a higher electron mobility than a hole mobility, and a sixth substance capable of donating electrons to the fifth substance. Yes,
The first layer is provided in contact with the second electrode,
The second layer is provided in contact with the first layer,
The third layer is provided in contact with the second layer,
The fourth layer is provided in contact with the third layer,
The first electrode is provided in contact with the fourth layer,
When the potential of the second electrode is higher than the potential of the first electrode, the first layer or et electron are injected into the second electrode, the second layer or RaTadashi hole the the third is the injected into a layer, the light emitting device wherein the fourth layer or et electronic, characterized in that it is injected into the third layer.
前記第1の物質と前記第5の物質とは同一の物質であり、
前記第2の物質と前記第6の物質とは同一の物質であることを特徴とする発光装置。 In claim 2,
The first substance and the fifth substance are the same substance,
The light-emitting device, wherein the second substance and the sixth substance are the same substance.
前記第1の層は、正孔の移動度よりも電子の移動度の方が高い第1の物質と、前記第1の物質に電子を供与することが可能な第2の物質を含む層であり、
前記第2の層は、電子の移動度よりも正孔の移動度の方が高い第3の物質と、前記第3の物質から電子を受容することが可能な第4の物質を含む層であり、
前記第3の層は、少なくとも発光物質を含む層を有する層であり、
前記第4の層は、正孔の移動度よりも電子の移動度の方が高い第5の物質と、前記第5の物質に電子を供与することが可能な第6の物質を含む層であり、
前記第5の層は、電子の移動度よりも正孔の移動度の方が高い第7の物質と、前記第7の物質から電子を受容することが可能な第8の物質を含む層であり、
前記第1の層は、前記第2の電極に接して設けられており、
前記第2の層は、前記第1の層に接して設けられており、
前記第3の層は、前記第2の層に接して設けられており、
前記第4の層は、前記第3の層に接して設けられており、
前記第5の層は、前記第4の層に接して設けられており、
前記第1の電極は、前記第5の層に接して設けられており、
前記第2の電極の電位を前記第1の電極の電位より高くした際、前記第1の層から電子が前記第2の電極に注入され、前記第5の層から正孔が前記第1の電極に注入され、前記第2の層から正孔が前記第3の層に注入され、前記第4の層から電子が前記第3の層に注入されることを特徴とする発光装置。 The first layer, the second layer, the third layer, the fourth layer, and the fifth layer are provided between the first electrode and the second electrode that are provided to face each other. Have
The first layer includes a first substance having a higher electron mobility than a hole mobility, and a second substance capable of donating electrons to the first substance. Yes,
The second layer includes a third substance having a higher hole mobility than an electron mobility and a fourth substance capable of accepting electrons from the third substance. Yes,
The third layer is a layer having a layer containing at least a light-emitting substance,
The fourth layer includes a fifth substance having a higher electron mobility than a hole mobility, and a sixth substance capable of donating electrons to the fifth substance. Yes,
The fifth layer includes a seventh substance having a higher hole mobility than an electron mobility and an eighth substance capable of accepting electrons from the seventh substance. Yes,
The first layer is provided in contact with the second electrode,
The second layer is provided in contact with the first layer,
The third layer is provided in contact with the second layer,
The fourth layer is provided in contact with the third layer,
The fifth layer is provided in contact with the fourth layer,
The first electrode is provided in contact with the fifth layer,
When the potential of the second electrode is higher than the potential of the first electrode, the first layer or et electron are injected into the second electrode, the fifth layer or RaTadashi hole the is injected into the first electrode, the second layer or RaTadashi holes are injected into the third layer, and wherein the fourth layer or et electron is injected into the third layer Light-emitting device.
前記第1の物質と前記第5の物質とは同一の物質であり、
前記第2の物質と前記第6の物質とは同一の物質であり、
前記第3の物質と前記第7の物質とは同一の物質であり、
前記第4の物質と前記第8の物質とは同一の物質であることを特徴とする発光装置。 In claim 4,
The first substance and the fifth substance are the same substance,
The second substance and the sixth substance are the same substance,
The third substance and the seventh substance are the same substance,
The light-emitting device, wherein the fourth substance and the eighth substance are the same substance.
前記第3の層は、正孔輸送層と、前記発光物質を含む層と、電子輸送層からなり、
前記正孔輸送層は、前記第2の層に接して設けられており、
前記発光物質を含む層は、前記正孔輸送層に接して設けられており、
前記電子輸送層は、前記発光物質を含む層に接して設けられていることを特徴とする発光装置。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The third layer includes a hole transport layer, a layer containing the luminescent material, and an electron transport layer,
The hole transport layer is provided in contact with the second layer;
The layer containing the luminescent material is provided in contact with the hole transport layer,
The light-emitting device, wherein the electron transport layer is provided in contact with the layer containing the light-emitting substance.
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