JP5229022B2 - 発光素子、表示装置および電子機器 - Google Patents
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Description
また、特許文献1にかかる発光素子では、発光層同士の間に中間層を設けることで、発光層間でのキャリア(電子および正孔)の移動を制限することができ、各発光層での正孔と電子との再結合の量を調整している。この結果、発光素子の発光効率、発光寿命等の性能を向上させている。
本発明の発光素子は、陰極と、
陽極と、
前記陰極と前記陽極との間に設けられ、第1の色に発光する第1の発光層と、
前記第1の発光層と前記陰極との間に設けられ、前記第1の色とは異なる第2の色に発光する第2の発光層と、
前記第2の発光層と前記陰極との間に前記第2の発光層に接するように設けられ、前記第1の色および前記第2の色とは異なる第3の色に発光する第3の発光層と、
前記第1の発光層と前記第2の発光層との層間にこれらに接するように設けられ、平均厚さが10〜60nmであり、電子および正孔の流れを調整する中間層とを有し、
前記中間層は、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料と、電子を輸送する機能を有する電子輸送材料とを含み、
前記電子輸送性材料は、アントラセン誘導体であり、
前記第1の発光層の平均厚さをT R [nm]、前記中間層の平均厚さをT M [nm]、前記第2の発光層の平均厚さをT B [nm]、前記第3の発光層の平均厚さをT G [nm]としたとき、
3.0≦(T B +T G )/T R ≦5、かつ、0.8≦T M /T R ≦10の関係を満足することを特徴とする。
これにより、黒浮き現象が抑制され、好適に画像表示に用いることのできる発光素子を提供することができる。
また、前記中間層が、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料と、電子を輸送する機能を有する電子輸送材料とを含むことにより、各発光層がバランスよく発光しやすいものとなり、発光素子は、より確実に目的とする色を発光することができるとともに、発光効率に優れたものとなる。また、発光素子の発光寿命がより長いものとなる。
また、前記電子を輸送する機能を有する材料(アントラセン誘導体)は、電子輸送性に優れるため、第2の発光層から中間層を介して第1の発光層へ電子を円滑に受け渡すことができる。また、このような材料は励起子に対する体制に優れているため、中間層の励起子による劣化を防止または抑制し、その結果、発光素子の耐久性(発光寿命)を優れたものとすることができる。
また、3.0≦(T B +T G )/T R ≦5の関係を満足することにより、各層間での発光バランスがより優れたものとなる。
しかも、0.8≦T M /T R ≦10の関係を満足することにより、第1の色が優先的に発光するのを防止することができ、発光素子は、各発光層の発光バランスがより優れたものとなる。
これにより、より確実に、キャリアや励起子に対する中間層の耐性を優れたものとしつつ、各発光層の発光バランスをより優れたものとすることができる。また、発光素子に印加される電圧が変化した場合であっても各発光層の発光バランスがより変化しにくいものとなる。
このようなアミン系材料は、一般に、正孔輸送性に優れている。したがって、第1の発光層から中間層を介して第2の発光層へ正孔を円滑に受け渡すことができる。また、陽極と陰極との間に印加される電圧が変化した場合であっても各発光層の発光バランスが変化しにくいものとなる。
このようなアミン系材料は、一般に、正孔輸送性に優れている。したがって、第1の発光層から中間層を介して第2の発光層へ正孔を円滑に受け渡すことができる。また、陽極と陰極との間に印加される電圧が変化した場合であっても各発光層の発光バランスが変化しにくいものとなる。
これにより、各発光層をよりバランスよく発光させることができる。また、発光素子に印加される電圧が変化した場合であっても、各発光層の発光バランスが変化しにくいものとなる。
本発明の発光素子では、前記第2の色は、青色であることが好ましい。
これにより、各発光層をよりバランスよく発光させることができる。また、発光素子に印加される電圧が微弱な場合や電圧が変化した場合であっても、各発光層の発光バランスが変化しにくいものとなる。
白色発光する発光素子は、黒浮き現象が顕著に出やすいが、本発明によれば、黒浮き現象を好適に防止することができる。
本発明の発光素子では、前記中間層は、前記陰極と前記陽極との間に0.00033mA/cm 2 の電流で電圧が印加された際に、発光素子に電流が流れるのを防止するものであることが好ましい。
これにより、黒浮き現象を好適に防止することができる。
これにより、黒浮き現象が防止され、高品位な画像を表示することができる表示装置を提供することができる。
本発明の電子機器は、本発明の表示装置を備えることを特徴とする。
これにより、黒浮き現象が防止され、高品位な画像を表示することができる電子機器を提供することができる。
図1は、本発明の発光素子の好適な実施形態を縦断面を模式的に示す図である。なお、以下では、説明の都合上、図1中の上側、すなわち陰極12側を「上」、下側、すなわち陽極3側を「下」として説明を行う。
このような発光素子1は、陽極3と正孔注入層4と正孔輸送層5と赤色発光層(第1の発光層)6と中間層7と青色発光層(第2の発光層)8と緑色発光層(第3の発光層)9と電子輸送層10と電子注入層11と陰極12とがこの順に積層されてなるものである。
そして、発光素子1は、その全体が基板2上に設けられるとともに、封止部材13で封止されている。
基板2の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料や、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような基板2の平均厚さは、特に限定されないが、0.1〜30mm程度であるのが好ましく、0.1〜10mm程度であるのがより好ましい。
不透明基板としては、例えば、アルミナのようなセラミックス材料で構成された基板、ステンレス鋼のような金属基板の表面に酸化膜(絶縁膜)を形成したもの、樹脂材料で構成された基板等が挙げられる。
(陽極)
陽極3は、後述する正孔注入層4を介して正孔輸送層5に正孔を注入する電極である。この陽極3の構成材料としては、仕事関数が大きく、導電性に優れる材料を用いるのが好ましい。
このような陽極3の平均厚さは、特に限定されないが、10〜200nm程度であるのが好ましく、50〜150nm程度であるのがより好ましい。
一方、陰極12は、後述する電子注入層11を介して電子輸送層10に電子を注入する電極である。この陰極12の構成材料としては、仕事関数の小さい材料を用いるのが好ましい。
陰極12の構成材料としては、例えば、Li、Mg、Ca、Sr、La、Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb、Ag、Cu、Al、Cs、Rbまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(例えば、複数層の積層体等)用いることができる。
このような陰極12の平均厚さは、特に限定されないが、100〜10000nm程度であるのが好ましく、200〜500nm程度であるのがより好ましい。
なお、本実施形態の発光素子1は、ボトムエミッション型であるため、陰極12に、光透過性は、特に要求されない。
正孔注入層4は、陽極3からの正孔注入効率を向上させる機能を有するものである。
この正孔注入層4の構成材料(正孔注入材料)としては、特に限定されないが、例えば、銅フタロシアニンや、4,4’,4’’−トリス(N,N−フェニル−3−メチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)、下記化1に示すN,N'−ビス−(4−ジフェニルアミノ−フェニル)−N,N’−ジフェニル−ビフェニル−4−4’−ジアミン等が挙げられる。
なお、この正孔注入層4は、省略することができる。
正孔輸送層5は、陽極3から正孔注入層4を介して注入された正孔を赤色発光層6まで輸送する機能を有するものである。
この正孔輸送層5の構成材料には、各種p型の高分子材料や、各種p型の低分子材料を単独または組み合わせて用いることができ、例えば、下記化2に示されるN,N’−ジ(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニル−1,1’−ジフェニル−4,4’−ジアミン(α−NPD)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ジフェニル−4,4’−ジアミン(TPD)等のテトラアリールベンジジン誘導体、テトラアリールジアミノフルオレン化合物またはその誘導体(アミン系化合物)等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、この正孔輸送層5は、省略することができる。
この赤色発光層(第1の発光層)6は、赤色(第1の色)に発光する第1の発光材料を含んで構成されている。
このように第1の色として比較的長い波長の光を用いることにより、最低非占有分子軌道(HOMO)と最高占有分子軌道(LUMO)とのエネルギー準位差(バンドギャップ)が比較的小さい発光材料を用いることができる。このようにバンドギャップが比較的小さい発光材料は、正孔や電子を捕獲しやすく、発光しやすい。したがって、陽極3側に赤色発光層6を設けることで、バンドギャップが大きく発光し難い青色発光層8や緑色発光層9を陰極12側とし、各発光層をバランスよく発光させることができる。
このような赤色発光材料としては、特に限定されず、各種赤色蛍光材料、赤色燐光材料を1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
また、赤色発光材料が赤色燐光材料を含む場合、第1のホスト材料としては、例えば、3−フェニル−4−(1’−ナフチル)−5−フェニルカルバゾール、4,4’−N,N’−ジカルバゾールビフェニル(CBP)等のカルバゾール誘導体等が挙げられ、これらのうち1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることもできる。
また、赤色発光層6の平均厚さは、特に限定されないが、5〜30nm程度であるのが好ましく、10〜20nm程度であるのがより好ましい。これにより、発光素子1の各発光層をバランスよく発光させることができる。
この中間層7は、前述した赤色発光層6と後述する青色発光層8との層間にこれらに接するように設けられている。そして、中間層7は、青色発光層8から赤色発光層6へ輸送される電子の量を調節する機能を有する。また、中間層7は、赤色発光層6から青色発光層8へ輸送される正孔の量を調節する機能を有する。また、中間層7は、赤色発光層6と青色発光層8との間で励起子のエネルギーが移動するのを阻止する機能を有する。この機能により、赤色発光層6および青色発光層8をそれぞれ効率よく発光させることができる。この結果、各発光層をバランスよく発光させることができ、発光素子1は目的とする色(本実施形態では白色)を発光することができるものとなるとともに、発光素子1の発光効率および発光寿命の向上を図ることができる。
また、中間層7は上記のように比較的厚いものであるため、耐久性に優れている。さらに、発光バランスに優れるため、特定の発光層に正孔および電子が集中して当該発光層が劣化するのを防止することができ、以上から、発光素子1全体としての発光寿命を長いものとすることができる。
中間層7の平均厚さは、上述したような範囲内であればよいが、15〜60nmであるのが好ましく、20〜60nmであるのがより好ましく、上述したような効果をより顕著に得ることができる。
一般に、電子と比較して正孔は、移動度が遅いが、中間層7が正孔輸送材料を含むことにより、正孔は円滑に中間層7から青色発光層8に受け渡され、各発光層がバランスよく発光しやすいものとなり、発光素子1は、目的とする色(白色)により確実に発光することができるとともに発光効率に優れたものとなる。
特に、ベンジジン系アミン誘導体のなかでも、中間層7に用いられるアミン系材料としては、2つ以上の芳香環基を導入したものが好ましく、テトラアリールベンジジン誘導体がより好ましい。このようなベンジジン系アミン誘導体としては、例えば、前記化2に示されるN,N’−ビス(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニル〔1,1’−ビフェニル〕−4,4’−ジアミン(α−NPD)や、N,N,N’,N’−テトラナフチル−ベンジジン(TNB)などが挙げられる。
このようなアセン系材料としては、例えば、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、ペンタセン誘導体、ヘキサセン誘導体、ヘプタセン誘導体等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができるが、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体を用いるのが好ましく、アントラセン誘導体を用いることがより好ましい。アントラセン誘導体としては、例えば、前記化4に示されるアントラセン誘導体、下記化6に示される2−t−ブチル−9,10−ジ−2−ナフチルアントラセン(TBADN)等が挙げられる。
また、中間層7中におけるアセン系材料の含有量は、特に限定されないが、10〜70wt%であるのが好ましく、15〜60wt%であるのがより好ましく、20〜55wt%であるのがさらに好ましい。
青色発光層(第2の発光層)8は、青色(第2の色)に発光する青色発光材料(第2の発光材料)を含んで構成されている。
このように第2の色として比較的短い波長の光を用いることにより、バンドギャップが比較的大きい発光材料を用いることができる。このようにバンドギャップが比較的大きい発光材料は、バンドギャップが比較的小さい発光材料と比較して正孔や電子を捕獲しにくい。しかしながら、青色発光層8がこのような位置に配置されることにより、正孔および電子が十分に青色発光層8に供給され、青色発光層8を十分に発光させることができる。また、中間層7と青色発光層8との界面付近において電子と正孔とが再結合して生成した励起子のエネルギーが効率よく青色発光層8の発光に用いられる。このため、各発光層は、バランスよく発光することができる。また、発光素子1に印加される電圧が微弱な場合や電圧が変化した場合であっても、各発光層の発光バランスが変化しにくいものとなる。
このような青色発光材料としては、特に限定されず、各種青色蛍光材料、青色燐光材料を1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
青色発光層8が第2のホスト材料を含む場合、青色発光層8中における青色発光材料の含有量(ドープ量)は、0.01〜20wt%であるのが好ましく、1〜15wt%であるのがより好ましい。青色発光材料の含有量をこのような範囲内とすることで、発光効率を最適化することができ、赤色発光層6や後述する緑色発光層9の発光量とのバランスをとりつつ青色発光層8を発光させることができる。
また、青色発光層8の平均厚さは、特に限定されないが、10〜30nm程度であるのが好ましく、12〜20nm程度であるのがより好ましい。
緑色発光層(第3の発光層)9は、緑色(第3の色)に発光する緑色発光材料(第3の発光材料)を含んで構成されている。
このような緑色発光材料としては、特に限定されず、各種緑色蛍光材料、緑色燐光材料を1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
また、緑色発光層9はホスト材料(第3のホスト材料)を含んでいてもよい。緑色発光層9の第3のホスト材料としては、前述した赤色発光層6のホスト材料と同様のホスト材料を用いることができる。
また、緑色発光層9の平均厚さは、特に限定されないが、5〜20nm程度であるのが好ましく、8〜15nm程度であるのがより好ましい。
電子輸送層10は、陰極12から電子注入層11を介して注入された電子を緑色発光層9に輸送する機能を有するものである。
電子輸送層10の構成材料(電子輸送材料)としては、例えば、下記化9に示すトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)等の8−キノリノールなしいその誘導体を配位子とする有機金属錯体などのキノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
電子注入層11は、陰極12からの電子注入効率を向上させる機能を有するものである。
この電子注入層11の構成材料(電子注入材料)としては、例えば、各種の無機絶縁材料、各種の無機半導体材料が挙げられる。
アルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、CaO、BaO、SrO、BeO、BaS、MgO、CaSe等が挙げられる。
アルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、CsF、LiF、NaF、KF、LiCl、KCl、NaCl等が挙げられる。
アルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、CaF2、BaF2、SrF2、MgF2、BeF2等が挙げられる。
電子注入層11の平均厚さは、特に限定されないが、0.1〜1000nm程度であるのが好ましく、0.2〜100nm程度であるのがより好ましく、0.2〜50nm程度であるのがさらに好ましい。
また、積層体15において、赤色発光層6の平均厚さをTR[nm]、中間層の平均厚さをTM[nm]、青色発光層8の平均厚さをTB[nm]、緑色発光層9の平均厚さをTG[nm]としたとき、以下の関係を満足することが好ましい。
積層体15は、0.8≦TM/TR≦10の関係を満足することが好ましく、1.0≦TM/TR≦8の関係を満足することがより好ましい。これにより、赤色が優先的に発光するのを防止することができ、発光素子1は、各発光層の発光バランスがより優れたものとなる。
封止部材13は、陽極3、積層体15、および陰極12を覆うように設けられ、これらを気密的に封止し、酸素や水分を遮断する機能を有する。封止部材13を設けることにより、発光素子1の信頼性の向上や、変質・劣化の防止(耐久性向上)等の効果が得られる。
また、封止部材13は、平板状として、基板2と対向させ、これらの間を、例えば熱硬化性樹脂等のシール材で封止するようにしてもよい。
また、本実施形態では、陽極3側から陰極12側へ、赤色発光層6、中間層7、青色発光層8、緑色発光層9の順に設けることで、比較的簡単に、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)をバランスよく発光させて、白色発光させることができ、電圧が変化した際の各発光層の発光バランスの変化を抑制することができる。
以上のような発光素子1は、例えば、次のようにして製造することができる。
陽極3は、例えば、プラズマCVD、熱CVDのような化学蒸着法(CVD)、真空蒸着等の乾式メッキ法、電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、MOD法、金属箔の接合等を用いて形成することができる。
正孔注入層4は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
また、正孔注入層4は、例えば、正孔注入材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる正孔注入層形成用材料を、陽極3上に供給した後、乾燥(脱溶媒または脱分散媒)することによっても形成することができる。
正孔注入層形成用材料の調製に用いる溶媒または分散媒としては、例えば、各種無機溶媒や、各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。
また、本工程に先立って、陽極3の上面には、酸素プラズマ処理を施すようにしてもよい。これにより、陽極3の上面を親液性を付与すること、陽極3の上面に付着する有機物を除去(洗浄)すること、陽極3の上面付近の仕事関数を調整すること等を行うことができる。
ここで、酸素プラズマ処理の条件としては、例えば、プラズマパワー100〜800W程度、酸素ガス流量50〜100mL/min程度、被処理部材(陽極3)の搬送速度0.5〜10mm/sec程度、基板2の温度70〜90℃程度とするのが好ましい。
正孔輸送層5は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
また、正孔輸送材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる正孔輸送層形成用材料を、正孔注入層4上に供給した後、乾燥(脱溶媒または脱分散媒)することによっても形成することができる。
赤色発光層6は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
[5] 次に、赤色発光層6上に、中間層7を形成する。
中間層7は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
青色発光層8は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
[7] 次に、青色発光層8上に、緑色発光層9を形成する。
緑色発光層9は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
電子輸送層10は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
また、電子輸送層10は、例えば、電子輸送材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる電子輸送層形成用材料を、緑色発光層9上に供給した後、乾燥(脱溶媒または脱分散媒)することによっても形成することができる。
電子注入層11の構成材料として無機材料を用いる場合、電子注入層11は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセス、無機微粒子インクの塗布および焼成等を用いて形成することができる。
[10] 次に、電子注入層11上に、陰極12を形成する。
陰極12は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、金属箔の接合、金属微粒子インクの塗布および焼成等を用いて形成することができる。
以上のような工程を経て、発光素子1が得られる。
最後に、得られた発光素子1を覆うように封止部材13を被せ、基板2に接合する。
なお、ディスプレイ装置の駆動方式としては、特に限定されず、アクティブマトリックス方式、パッシブマトリックス方式のいずれであってもよい。
図2は、本発明の表示装置を適用したディスプレイ装置の実施形態を示す縦断面図である。
図2に示すディスプレイ装置100は、基板21と、サブ画素100R、100G、100Bに対応して設けられた複数の発光素子1R、1G、1Bおよびカラーフィルタ19R、19G、19Bと、各発光素子1R、1G、1Bをそれぞれ駆動するための複数の駆動用トランジスタ24とを有している。ここで、ディスプレイ装置100は、トップエミッション構造のディスプレイパネルである。
各駆動用トランジスタ24は、シリコンからなる半導体層241と、半導体層241上に形成されたゲート絶縁層242と、ゲート絶縁層242上に形成されたゲート電極243と、ソース電極244と、ドレイン電極245とを有している。
発光素子1Rは、平坦化層22上に、反射膜32、腐食防止膜33、陽極3、積層体(有機EL発光部)15、陰極12、陰極カバー34がこの順に積層されている。本実施形態では、各発光素子1R、1G、1Bの陽極3は、画素電極を構成し、各駆動用トランジスタ24のドレイン電極245に導電部(配線)27により電気的に接続されている。また、各発光素子1R、1G、1Bの陰極12は、共通電極とされている。
隣接する発光素子1R、1G、1B同士の間には、隔壁31が設けられている。また、これらの発光素子1R、1G、1B上には、これらを覆うように、エポキシ樹脂で構成されたエポキシ層35が形成されている。
カラーフィルタ19Rは、発光素子1Rからの白色光Wを赤色(R)に変換するものである。また、カラーフィルタ19Gは、発光素子1Gからの白色光Wを緑色(G)に変換するものである。また、カラーフィルタ19Bは、発光素子1Bからの白色光Wを青色(B)に変換するものである。このようなカラーフィルタ19R、19G、19Bを発光素子1R、1G、1Bと組み合わせて用いることで、フルカラー画像を表示することができる。
そして、カラーフィルタ19R、19G、19Bおよび遮光層36上には、これらを覆うように封止基板20が設けられている。
このようなディスプレイ装置100(本発明の表示装置)は、各種の電子機器に組み込むことができる。
このようなディスプレイ装置100(本発明の表示装置)は、前述したような発光装置を用いるため、黒浮き現象が防止され、高品位な画像を長期にわたり表示することができる。
この図において、パーソナルコンピュータ1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部を備える表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このパーソナルコンピュータ1100において、表示ユニット1106が備える表示部が前述のディスプレイ装置100で構成されている。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206とともに、表示部を備えている。
携帯電話機1200において、この表示部が前述のディスプレイ装置100で構成されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
ディジタルスチルカメラ1300において、この表示部が前述のディスプレイ装置100で構成されている。
また、ケース1302の正面側(図示の構成では裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、回路基板1308のメモリに転送・格納される。
例えば、前述した実施形態では、発光素子が3層の発光層を有するものについて説明したが、発光層が2層または4層以上であってもよい。また、発光層の発光色としては、前述した実施形態のR、G、Bに限定されない。
また、中間層は、発光層同士の少なくとも1つの層間に設けられていればよく、2層以上の中間層を有していてもよい。
1.発光素子の製造
(実施例1)
<1> まず、平均厚さ0.5mmの透明なガラス基板を用意した。次に、この基板上に、スパッタ法により、平均厚さ50nmのITO電極(陽極)を形成した。
そして、基板をアセトン、2−プロパノールの順に浸漬し、超音波洗浄した後、酸素プラズマ処理を施した。
<3> 次に、正孔注入層上に、前記化2に表わされるN,N’−ビス(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニル〔1,1’−ビフェニル〕−4,4’−ジアミン(α−NPD)を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ10nmの正孔輸送層を形成した。
<9> 次に、電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ1nmの電子注入層を形成した。
<11> 次に、形成した各層を覆うように、ガラス製の保護カバー(封止部材)を被せ、エポキシ樹脂により固定、封止した。
以上の工程により、白色発光する図1に示すような発光素子を製造した。
中間層の平均厚さを20nmとした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
(実施例3)
中間層の平均厚さを30nmとした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
中間層の平均厚さを40nmとした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
(実施例5)
中間層の平均厚さを50nmとした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
中間層の平均厚さを60nmとした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
(実施例7)
中間層を構成する材料として、前記化2に表わされるN,N’−ビス(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニル〔1,1’−ビフェニル〕−4,4’−ジアミン(α−NPD)を用いた以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
(実施例8)
中間層の平均厚さを60nmとした以外は、前述した実施例7と同様にして発光素子を製造した。
中間層を構成する材料として、前記化2に表わされるN,N’−ビス(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニル〔1,1’−ビフェニル〕−4,4’−ジアミン(α−NPD)と、下記化6に表わされる2−t−ブチル−9,10−ジ−2−ナフチルアントラセン(TBADN)とを用い、中間層中の材料の使用割合を、重量比でα−NPD:TBADN=1:1となるようにした。また、赤色発光層の平均厚さを5nm、青色発光層の平均厚さを12nm、緑色発光層の平均厚さを8nmとした。そして、上述した以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
(実施例10)
中間層の平均厚さを60nmとした以外は、前述した実施例9と同様にして発光素子を製造した。
中間層の平均厚さを5nmとした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
(比較例2)
中間層の平均厚さを7nmとした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
中間層の平均厚さを70nmとした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
(比較例4)
中間層の平均厚さを80nmとした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
中間層の平均厚さを90nmとした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
(比較例6)
中間層の平均厚さを7nmとした以外は、前述した実施例7と同様にして発光素子を製造した。
中間層の平均厚さを80nmとした以外は、前述した実施例7と同様にして発光素子を製造した。
(比較例8)
中間層の平均厚さを7nmとした以外は、前述した実施例9と同様にして発光素子を製造した。
(比較例9)
中間層の平均厚さを80nmとした以外は、前述した実施例9と同様にして発光素子を製造した。
2−1.黒浮き現象の評価
実施例1〜6および比較例1、3〜5の発光素子について、直流電源を用いて発光素子に0.00033mA/cm2の定電流を流し、輝度計を用いて輝度(cd/m2)を測定した。
実施例1〜6および比較例1〜5の発光素子について、直流電源を用いて発光素子に20mA/cm2の定電流を流し、輝度計を用いて輝度を測定した。測定された輝度から、発光効率(cd/A、電流あたりの輝度)を求めた。
図6に、2−1、2−2の結果をグラフにして示す。図6から明らかなように、中間層の平均厚さが10〜60nmの発光素子(実施例1〜6の発光素子)は、比較的低い電流(0.00033mA/cm2)が流れている条件下において発光しづらく、黒浮き現象が防止されているとともに、電流効率(@20mA/cm2)では、発光効率に優れていた。
また、実施例7〜10および比較例6〜9の発光素子も、実施例1〜6および比較例1〜5と同様の傾向が見られた。
実施例1、6〜10および比較例2、4、6〜9について、直流電源を用いて発光素子に200mA/cm2の定電流を流しつづけ、その間、輝度計を用いて輝度を測定し、その輝度が初期の輝度の80%となる時間(LT80)を測定した。そして、比較例9におけるLT80の時間を100として、各比較例および各実施例のLT80の時間を相対的に評価した。
表1に、上記の評価結果を各実施例および各比較例の中間層の構成材料、平均厚さと合わせて示す。なお、表中、前記化4に示すアントラセン誘導体を「ATCd」で示した。
また、各実施例および比較例の発光素子について、直流電流を用いて、0.00033〜20mA/cm2と電流を変化させながら発光させたところ、各実施例の発光素子では、電流が小さいときと大きい時とで光の色の変化は見られなかったものの、各比較例の発光素子では、電流が小さくなるにつれ、光の色が赤みが増すのが観測された。
以上より、各実施例の発光素子は、黒浮き現象が防止され、好適に画像表示に用いることのできる発光素子であると考えられた。
Claims (10)
- 陰極と、
陽極と、
前記陰極と前記陽極との間に設けられ、第1の色に発光する第1の発光層と、
前記第1の発光層と前記陰極との間に設けられ、前記第1の色とは異なる第2の色に発光する第2の発光層と、
前記第2の発光層と前記陰極との間に前記第2の発光層に接するように設けられ、前記第1の色および前記第2の色とは異なる第3の色に発光する第3の発光層と、
前記第1の発光層と前記第2の発光層との層間にこれらに接するように設けられ、平均厚さが10〜60nmであり、電子および正孔の流れを調整する中間層とを有し、
前記中間層は、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料と、電子を輸送する機能を有する電子輸送材料とを含み、
前記電子輸送性材料は、アントラセン誘導体であり、
前記第1の発光層の平均厚さをT R [nm]、前記中間層の平均厚さをT M [nm]、前記第2の発光層の平均厚さをT B [nm]、前記第3の発光層の平均厚さをT G [nm]としたとき、
3.0≦(T B +T G )/T R ≦5、かつ、0.8≦T M /T R ≦10の関係を満足することを特徴とする発光素子。 - 前記中間層における前記正孔輸送材料の含有量をCH[wt%]、前記電子輸送材料の含有量をCE[wt%]としたとき、0.5≦CH/CE≦20の関係を満足する請求項1に記載の発光素子。
- 前記正孔を輸送する機能を有する材料は、アミン系材料である請求項1または2に記載の発光素子。
- 前記正孔を輸送する機能を有する材料は、テトラアリールベンジジン誘導体である請求項1ないし3のいずれかに記載の発光素子。
- 前記第1の色は、赤色である請求項1ないし4のいずれかに記載の発光素子。
- 前記第2の色は、青色である請求項1ないし5のいずれかに記載の発光素子。
- 前記陽極と前記陰極とに駆動電圧を印加することにより、白色に発光する請求項1ないし6のいずれかに記載の発光素子。
- 前記中間層は、前記陰極と前記陽極との間に0.00033mA/cm 2 の電流で電圧が印加された際に、発光素子に電流が流れるのを防止するものである請求項1ないし7のいずれかに記載の発光素子。
- 請求項1ないし8のいずれかに記載の発光素子を備えることを特徴とする表示装置。
- 請求項9に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
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