JP5314834B2 - LIGHT EMITTING ELEMENT, LIGHT EMITTING DEVICE, LIGHTING DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE - Google Patents
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
Description
本発明は、発光物質を含む層を電極間に有する発光素子、その発光素子を有する発光装置、電子機器に関する。 The present invention relates to a light emitting element having a layer containing a light emitting substance between electrodes, a light emitting device having the light emitting element, and an electronic apparatus.
近年、表示装置の画素、或いは照明装置の光源として注目されるようになってきている発光素子は、電極間に発光層を有し、電極間に電流が流れたときに、発光層に含まれた発光物質が発光するものである。 In recent years, a light-emitting element that has attracted attention as a pixel of a display device or a light source of a lighting device has a light-emitting layer between electrodes and is included in the light-emitting layer when a current flows between the electrodes. The luminescent material emits light.
このような発光素子の開発分野において、発光素子の長寿命化は重要な課題のひとつである。表示装置または照明装置等の発光装置を長期間に渡って良好な状態で使用できるようにするには、発光装置に設けられた発光素子を長期間に渡って良好に動作させることが必要な為である。 In such a light emitting element development field, extending the life of the light emitting element is one of important issues. In order to be able to use a light emitting device such as a display device or a lighting device in a good state for a long period of time, it is necessary to operate the light emitting element provided in the light emitting device for a long period of time. It is.
発光素子の長寿命化を実現する為の技術の一つとして、例えば、特許文献1に記載されているような、モリブデン酸化物等を陽極に用いた発光素子に関するものが挙げられる。
As one of techniques for realizing a long lifetime of the light emitting element, for example, a technique related to a light emitting element using molybdenum oxide or the like as an anode as described in
特許文献1のような技術も有効であるとは考えられるが、しかし、モリブデン酸化物は結晶化し易く、特許文献1に記載の技術では、結晶化に起因した発光素子の動作不良が発生し易いという問題点がある。また、モリブデン酸化物は導電性が低い為、モリブデン酸化物からなる層の厚さを厚くし過ぎると、電流が流れにくくなってしまう場合もある。
本発明は、電極間に設けられた層に含まれる化合物の結晶化に起因した動作不良を低減できる発光素子を提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide a light-emitting element that can reduce malfunction due to crystallization of a compound contained in a layer provided between electrodes.
本発明の一は、電極間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有する発光素子である。芳香族炭化水素について特に限定はないが、1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有するものが好ましい。このような芳香族炭化水素として、例えば、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、アントラセン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン等が挙げられる。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。 One embodiment of the present invention is a light-emitting element having a layer containing an aromatic hydrocarbon and a metal oxide between electrodes. Although there is no limitation in particular about aromatic hydrocarbon, what has a hole mobility of 1 * 10 < -6 > cm < 2 > / Vs or more is preferable. Examples of such aromatic hydrocarbons include 2-tert-butyl-9,10-di (2-naphthyl) anthracene, anthracene, 9,10-diphenylanthracene, tetracene, rubrene, perylene, 2,5,8, Examples include 11-tetra (tert-butyl) perylene. Moreover, as a metal oxide, what shows an electron accepting property with respect to an aromatic hydrocarbon is preferable. Examples of such metal oxides include molybdenum oxide, vanadium oxide, ruthenium oxide, and rhenium oxide.
本発明の一は、第1の電極と第2の電極との間に発光層を有し、発光層と第1の電極との間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有することを特徴とする発光素子である。そして、第1の電極の電位の方が第2の電極の電位よりも高くなるように、それぞれの電極に電圧を印加したときに、発光層に含まれた発光物質が発光する。芳香族炭化水素について特に限定はないが、1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有するものが好ましい。このような芳香族炭化水素として、例えば、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、アントラセン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン等が挙げられる。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。 According to one embodiment of the present invention, a light-emitting layer is provided between a first electrode and a second electrode, and a layer containing an aromatic hydrocarbon and a metal oxide is provided between the light-emitting layer and the first electrode. It is a light emitting element characterized by having. When a voltage is applied to each electrode so that the potential of the first electrode is higher than the potential of the second electrode, the light-emitting substance contained in the light-emitting layer emits light. Although there is no limitation in particular about aromatic hydrocarbon, what has a hole mobility of 1 * 10 < -6 > cm < 2 > / Vs or more is preferable. Examples of such aromatic hydrocarbons include 2-tert-butyl-9,10-di (2-naphthyl) anthracene, anthracene, 9,10-diphenylanthracene, tetracene, rubrene, perylene, 2,5,8, Examples include 11-tetra (tert-butyl) perylene. Moreover, as a metal oxide, what shows an electron accepting property with respect to an aromatic hydrocarbon is preferable. Examples of such metal oxides include molybdenum oxide, vanadium oxide, ruthenium oxide, and rhenium oxide.
本発明の一は、第1の電極と第2の電極との間に、発光層と、第1の混合層と、第2の混合層とを有し、第1の電極の電位の方が第2の電極の電位よりも高くなるように、それぞれの電極に電圧を印加したときに、発光層に含まれた発光物質が発光する発光素子である。このような発光素子において、発光層は第1の混合層よりも第1の電極側に設けられ、第2の混合層は第1の混合層よりも第2の電極側に設けられている。第1の混合層は、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、電子輸送性物質とを含む層である。ここで、アルカリ金属としては、例えば、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)等が挙げられる。また、アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物としては、リチウム酸化物(Li2O)、ナトリウム酸化物(Na2O)、カリウム酸化物(K2O)等が挙げられる。また、アルカリ土類金属酸化物としては、マグネシウム酸化物(MgO)、カルシウム酸化物(CaO)等が挙げられる。また、アルカリ金属フッ化物としては、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)等が挙げられる。また、アルカリ土類金属フッ化物としては、フッ化マグネシウム(MgF2)、フッ化カルシウム(CaF2)等が挙げられる。また、第2の混合層は、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層である。ここで、芳香族炭化水素について特に限定はないが、1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有するものが好ましい。このような芳香族炭化水素として、例えば、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、アントラセン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン等が挙げられる。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。 One embodiment of the present invention includes a light-emitting layer, a first mixed layer, and a second mixed layer between a first electrode and a second electrode, and the potential of the first electrode is greater A light-emitting element in which a light-emitting substance contained in a light-emitting layer emits light when a voltage is applied to each electrode so as to be higher than a potential of a second electrode. In such a light emitting element, the light emitting layer is provided closer to the first electrode than the first mixed layer, and the second mixed layer is provided closer to the second electrode than the first mixed layer. The first mixed layer includes a material selected from alkali metals and alkaline earth metals, alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, alkali metal fluorides, alkaline earth metal fluorides, and electron transport. It is a layer containing a sex substance. Here, as an alkali metal, lithium (Li), sodium (Na), potassium (K) etc. are mentioned, for example. Examples of the alkaline earth metal include magnesium (Mg) and calcium (Ca). Examples of the alkali metal oxide include lithium oxide (Li 2 O), sodium oxide (Na 2 O), and potassium oxide (K 2 O). Examples of alkaline earth metal oxides include magnesium oxide (MgO) and calcium oxide (CaO). Examples of the alkali metal fluoride include lithium fluoride (LiF) and cesium fluoride (CsF). Examples of the alkaline earth metal fluoride include magnesium fluoride (MgF 2 ) and calcium fluoride (CaF 2 ). Further, the second mixed layer is a layer containing an aromatic hydrocarbon and a metal oxide. Here, although there is no limitation in particular about an aromatic hydrocarbon, what has a hole mobility of 1 * 10 < -6 > cm < 2 > / Vs or more is preferable. Examples of such aromatic hydrocarbons include 2-tert-butyl-9,10-di (2-naphthyl) anthracene, anthracene, 9,10-diphenylanthracene, tetracene, rubrene, perylene, 2,5,8, Examples include 11-tetra (tert-butyl) perylene. Moreover, as a metal oxide, what shows an electron accepting property with respect to an aromatic hydrocarbon is preferable. Examples of such metal oxides include molybdenum oxide, vanadium oxide, ruthenium oxide, and rhenium oxide.
本発明の一は、第1の電極と第2の電極との間にn(nは2以上の任意の自然数)層の発光層を有し、m(mは任意の自然数であり、1≦m≦n−1である)層目の発光層とm+1層目の発光層との間に、第1の混合層と、第2の混合層とを有し、第1の電極の電位の方が第2の電極の電位よりも高くなるように、それぞれの電極に電圧を印加したときに、発光層に含まれた発光物質が発光する発光素子である。ここで、第1の混合層は、第2の混合層よりも、第1の電極側に設けられている。第1の混合層は、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、電子輸送性物質とを含む層である。ここで、アルカリ金属としては、例えば、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)等が挙げられる。また、アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物としては、リチウム酸化物(Li2O)、ナトリウム酸化物(Na2O)、カリウム酸化物(K2O)等が挙げられる。また、アルカリ土類金属酸化物としては、マグネシウム酸化物(MgO)、カルシウム酸化物(CaO)等が挙げられる。また、アルカリ金属フッ化物としては、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)等が挙げられる。また、アルカリ土類金属フッ化物としては、フッ化マグネシウム(MgF2)、フッ化カルシウム(CaF2)等が挙げられる。また、第2の混合層は、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層である。ここで、芳香族炭化水素について特に限定はないが、1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有するものが好ましい。このような芳香族炭化水素として、例えば、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、アントラセン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン等が挙げられる。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。 One embodiment of the present invention includes n (n is an arbitrary natural number of 2 or more) light-emitting layers between a first electrode and a second electrode, and m (m is an arbitrary natural number, and 1 ≦ A first mixed layer and a second mixed layer are provided between the light emitting layer of the first layer (m ≦ n−1) and the light emitting layer of the (m + 1) th layer, and the potential of the first electrode Is a light-emitting element in which a light-emitting substance contained in the light-emitting layer emits light when a voltage is applied to each electrode so that becomes higher than the potential of the second electrode. Here, the first mixed layer is provided closer to the first electrode than the second mixed layer. The first mixed layer includes a material selected from alkali metals and alkaline earth metals, alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, alkali metal fluorides, alkaline earth metal fluorides, and electron transport. It is a layer containing a sex substance. Here, as an alkali metal, lithium (Li), sodium (Na), potassium (K) etc. are mentioned, for example. Examples of the alkaline earth metal include magnesium (Mg) and calcium (Ca). Examples of the alkali metal oxide include lithium oxide (Li 2 O), sodium oxide (Na 2 O), and potassium oxide (K 2 O). Examples of alkaline earth metal oxides include magnesium oxide (MgO) and calcium oxide (CaO). Examples of the alkali metal fluoride include lithium fluoride (LiF) and cesium fluoride (CsF). Examples of the alkaline earth metal fluoride include magnesium fluoride (MgF 2 ) and calcium fluoride (CaF 2 ). Further, the second mixed layer is a layer containing an aromatic hydrocarbon and a metal oxide. Here, although there is no limitation in particular about an aromatic hydrocarbon, what has a hole mobility of 1 * 10 < -6 > cm < 2 > / Vs or more is preferable. Examples of such aromatic hydrocarbons include 2-tert-butyl-9,10-di (2-naphthyl) anthracene, anthracene, 9,10-diphenylanthracene, tetracene, rubrene, perylene, 2,5,8, Examples include 11-tetra (tert-butyl) perylene. Moreover, as a metal oxide, what shows an electron accepting property with respect to an aromatic hydrocarbon is preferable. Examples of such metal oxides include molybdenum oxide, vanadium oxide, ruthenium oxide, and rhenium oxide.
本発明の一は、上記に述べた発光素子のいずれかを画素もしくは光源として用いた発光装置である。 One embodiment of the present invention is a light-emitting device using any of the light-emitting elements described above as a pixel or a light source.
本発明の一は、上記に述べた発光素子のいずれかを画素として用いた発光装置を表示部に用いた電子機器である。 One embodiment of the present invention is an electronic device in which a light-emitting device using any of the light-emitting elements described above as a pixel is used for a display portion.
本発明の一は、上記に述べた発光素子のいずれかを光源として用いた発光装置を照明部に用いた電子機器である。 One embodiment of the present invention is an electronic device in which a light-emitting device using any of the light-emitting elements described above as a light source is used for a lighting portion.
本発明の実施によって、電極間に設けられた層に含まれる化合物の結晶化に起因した発光素子の動作不良が低減された発光素子を得ることができる。これは、芳香族炭化水素と金属酸化物とを混合することによって、芳香族炭化水素と金属酸化物とが互いに結晶化を阻害し合う結果、結晶化し難い層を形成することができる為である。 By implementing the present invention, a light-emitting element in which malfunction of the light-emitting element due to crystallization of a compound contained in a layer provided between electrodes is reduced can be obtained. This is because by mixing aromatic hydrocarbons and metal oxides, the aromatic hydrocarbons and metal oxides inhibit each other from crystallizing, so that a layer that is difficult to crystallize can be formed. .
本発明の実施によって、発光した光が通る光路の長さを容易に変えることのできる発光素子を得ることができる。これは、電極間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合層を設けることによって、混合層の厚さの増加に依存した駆動電圧の増加が非常に少ない発光素子を得られ、その結果、発光層から電極までの距離を容易に変えられる為である。 By implementing the present invention, a light emitting element capable of easily changing the length of an optical path through which emitted light passes can be obtained. This is because, by providing a mixed layer containing an aromatic hydrocarbon and a metal oxide between the electrodes, a light emitting element in which an increase in driving voltage depending on an increase in the thickness of the mixed layer can be obtained can be obtained. As a result, the distance from the light emitting layer to the electrode can be easily changed.
本発明の実施によって、電極間の短絡が生じにくい発光素子を得ることができる。これは、電極間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合層を設けることによって、混合層の厚さの増加に依存した駆動電圧の増加が非常に少ない発光素子を得られ、その結果、混合層の厚さを厚くする方法で電極の凹凸を緩和することが容易となる為である。 By implementing the present invention, a light-emitting element in which a short circuit between electrodes is less likely to occur can be obtained. This is because, by providing a mixed layer containing an aromatic hydrocarbon and a metal oxide between the electrodes, a light emitting element in which an increase in driving voltage depending on an increase in the thickness of the mixed layer can be obtained can be obtained. As a result, it is easy to relieve the unevenness of the electrode by a method of increasing the thickness of the mixed layer.
本発明の実施によって、高い色純度で発光する発光素子を得ることができ、その結果、色彩の優れた画像を提供できる発光装置を得られる。これは、本発明の発光素子は、駆動電圧の増加を憂慮することなく、発光した光が通る光路の長さを変え、発光する光の波長に適した光路長を容易に調整することができる為である。 By implementing the present invention, a light-emitting element that emits light with high color purity can be obtained, and as a result, a light-emitting device that can provide an image with excellent color can be obtained. This is because the light emitting device of the present invention can easily adjust the optical path length suitable for the wavelength of the emitted light by changing the length of the optical path through which the emitted light passes without worrying about the increase in driving voltage. Because of that.
以下、本発明の一態様について説明する。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、本形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described. 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 the embodiment.
(実施の形態1)
本発明の発光素子の一態様について図1を用いて説明する。
(Embodiment 1)
One mode of a light-emitting element of the present invention will be described with reference to FIG.
図1には、第1の電極101と第2の電極102との間に発光層113を有する発光素子が示されている。図1に示す発光素子において、発光層113と第1の電極101との間には、混合層111が設けられている。また、発光層113と混合層111の間には正孔輸送層112が設けられ、発光層113と第2の電極102との間には、電子輸送層114、及び電子注入層115が設けられている。このような発光素子において、第1の電極101の電位が第2の電極102の電位よりも高くなるように第1の電極101と第2の電極102とに電圧を印加したとき、発光層113には、第1の電極101側から正孔が注入され、第2の電極102側から電子が注入される。そして、発光層113に注入された正孔と電子とは再結合する。発光層113には発光物質が含まれており、再結合によって生成された励起エネルギーによって発光物質は励起状態となる。励起状態となった発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。
FIG. 1 illustrates a light-emitting element having a light-emitting layer 113 between a
以下、第1の電極101、第2の電極102、及び第1の電極101と第2の電極102との間に設けられた各層について具体的に説明する。
Hereinafter, the
第1の電極101を形成する物質について特に限定はなく、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、2〜20%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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)、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質の他、アルミニウム、またはマグネシウム等の仕事関数の低い物質を用いることができる。これは、本発明の発光素子では、電圧を印加したときに、混合層111から正孔が発生される為である。
There is no particular limitation on the substance forming the
第2の電極102を形成する物質は、アルミニウム、及びマグネシウム等の仕事関数の低い物質であることが好ましいが、第2の電極102と発光層113との間に、電子を発生する層を設けた場合は、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、2〜20%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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)、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質等も用いることができる。従って、第2の電極102を形成する物質として、いずれの物質を用いるかは、第2の電極102と発光層113との間に設けられる層の性質に合わせて適宜選択すればよい。
The substance forming the
なお、第1の電極101と第2の電極102とは、いずれか一方または両方の電極が発光した光を透過できるように形成されていることが好ましい。
Note that the
混合層111は、芳香族炭化水素と、金属酸化物とを含む層である。芳香族炭化水素について特に限定はないが、1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有するものが好ましい。1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有することによって金属酸化物から注入された正孔を効率よく輸送できる。1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する芳香族炭化水素として、例えば、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、アントラセン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有し、炭素数14〜42である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。また、この他、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、銀酸化物等の金属酸化物を用いることもできる。混合層111において、金属酸化物は、芳香族炭化水素に対して質量比が0.5〜2若しくはモル比が1〜4(=金属酸化物/芳香族炭化水素)となるように含まれていることが好ましい。芳香族炭化水素は、一般的に、結晶化し易いという性質を有するが、本形態のように、金属酸化物と混合することによって、結晶化し難くなる。また、金属酸化物の中でも特にモリブデン酸化物は、それのみからなる層にしたときに結晶化し易いが、本形態のように、芳香族炭化水素と混合することによって、結晶化し難くなる。このように、芳香族炭化水素と金属酸化物とを混合することによって、芳香族炭化水素と金属酸化物とは互いに結晶化を阻害し、結晶化し難い層を形成することができる。また、芳香族炭化水素はガラス転移温度が高い為、混合層111のような芳香族炭化水素を含む構成とすることによって、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)、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)等を用いて形成された正孔注入層よりも耐熱性に優れ、さらに正孔輸送層112へも良好に正孔を注入する機能を有する層を得ることができる。
The
正孔輸送層112は、正孔を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、混合層111から発光層113へ正孔を輸送する機能を有する。正孔輸送層112を設けることによって、混合層111と発光層113との距離を離すことができ、その結果、混合層111に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。正孔輸送層112は、正孔輸送性物質を用いて形成することが好ましく、特に1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する正孔輸送性物質または1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有するバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、正孔輸送性物質とは、電子よりも正孔の移動度が高い物質であり、好ましくは電子の移動度に対する正孔の移動度の比の値(=正孔移動度/電子移動度)が100よりも大きい物質をいう。正孔輸送性物質の具体例としては、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、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)、1,3,5−トリス[N,N−ジ(m−トリル)アミノ]ベンゼン(略称:m−MTDAB)、4,4’,4’’−トリス(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)、等が挙げられる。また、バイポーラ性物質とは、電子の移動度と正孔の移動度とを比較したときに、一方のキャリアの移動度に対する他方のキャリアの移動度の比の値が100以下、好ましくは10以下である物質をいう。バイポーラ性の物質として、例えば、2,3−ビス(4−ジフェニルアミノフェニル)キノキサリン(略称:TPAQn)、2,3−ビス{4−[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]フェニル}−ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:NPADiBzQn)等が挙げられる。バイポーラ性の物質の中でも特に、正孔及び電子の移動度が1×10−6cm2/Vs以上の物質を用いることが好ましい。
The
発光層113は、発光物質を含んでいる層である。ここで、発光物質とは、発光効率が良好で、所望の波長の発光をし得る物質である。発光層113は、発光物質のみから形成された層であってもよいが、濃度消光を生じる場合は、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物質からなる層中に、発光物質が分散するように混合された層であることが好ましい。発光層113に発光物質を分散して含ませることで、発光が濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことができる。ここで、エネルギーギャップとはLUMO準位とHOMO準位との間のエネルギーギャップをいう。 The light emitting layer 113 is a layer containing a light emitting substance. Here, the light-emitting substance is a substance that has good emission efficiency and can emit light of a desired wavelength. The light-emitting layer 113 may be a layer formed only of a light-emitting substance, but when concentration quenching occurs, the light-emitting substance is contained in a layer formed of a substance having an energy gap larger than that of the light-emitting substance. A layer mixed so as to be dispersed is preferable. By including a light-emitting substance in the light-emitting layer 113 in a dispersed manner, light emission can be prevented from being quenched due to concentration. Here, the energy gap refers to an energy gap between the LUMO level and the HOMO level.
発光物質について特に限定はなく、発光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし得る物質を用いればよい。例えば、赤色系の発光を得たいときには、4−ジシアノメチレン−2−イソプロピル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−9−ジュロリジル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCJTI)、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−9−ジュロリジル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCJT)、4−ジシアノメチレン−2−tert−ブチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−9−ジュロリジル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCJTB)やペリフランテン、2,5−ジシアノ−1,4−ビス[2−(10−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチル−9−ジュロリジル)エテニル]ベンゼン等、600nmから680nmの波長帯域に発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いることができる。また緑色系の発光を得たいときは、N,N’−ジメチルキナクリドン(略称:DMQd)、クマリン6やクマリン545T、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)等、500nmから550nmの波長帯域に発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いることができる。また、青色系の発光を得たいときは、9,10−ビス(2−ナフチル)−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)、9,9’−ビアントリル、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)、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−ガリウム(略称:BGaq)、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、420nmから500nmの波長帯域に発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いることができる。以上のように、蛍光を発光する物質の他、ビス[2−(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:Ir(CF3ppy)2(pic))、ビス[2−(4,6−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:FIr(acac))、ビス[2−(4,6−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:FIr(pic))、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(略称:Ir(ppy)3)等の燐光を発光する物質も発光物質として用いることができる。 There is no particular limitation on the light-emitting substance, and a substance that has favorable emission efficiency and can emit light with a desired emission wavelength may be used. For example, when red light emission is desired, 4-dicyanomethylene-2-isopropyl-6- [2- (1,1,7,7-tetramethyl-9-julolidyl) ethenyl] -4H-pyran (abbreviation: DCJTI), 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- [2- (1,1,7,7-tetramethyl-9-julolidyl) ethenyl] -4H-pyran (abbreviation: DCJT), 4-dicyanomethylene- 2-tert-butyl-6- [2- (1,1,7,7-tetramethyl-9-julolidyl) ethenyl] -4H-pyran (abbreviation: DCJTB), perifuranthene, 2,5-dicyano-1,4 Such as bis [2- (10-methoxy-1,1,7,7-tetramethyl-9-julolidyl) ethenyl] benzene, and the like. It can be used and a substance which exhibits emission with a click as a luminous material. When green light emission is desired, N, N′-dimethylquinacridone (abbreviation: DMQd), coumarin 6, coumarin 545T, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), etc., a wavelength of 500 nm to 550 nm A substance that emits light having an emission spectrum peak in a band can be used as the light-emitting substance. When blue light emission is desired, 9,10-bis (2-naphthyl) -tert-butylanthracene (abbreviation: t-BuDNA), 9,9′-bianthryl, 9,10-diphenylanthracene (abbreviation) : DPA), 9,10-bis (2-naphthyl) anthracene (abbreviation: DNA), bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-gallium (abbreviation: BGaq), bis (2-methyl) A substance exhibiting light emission having an emission spectrum peak in the wavelength band of 420 nm to 500 nm, such as -8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-aluminum (abbreviation: BAlq), can be used as the light-emitting substance. As described above, in addition to a substance that emits fluorescence, bis [2- (3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl) pyridinato-N, C 2 ′ ] iridium (III) picolinate (abbreviation: Ir (CF 3 ppy) 2 (pic)), bis [2- (4,6-difluorophenyl) pyridinato-N, C 2 ′ ] iridium (III) acetylacetonate (abbreviation: FIr (acac)), bis [2- (4 , 6-Difluorophenyl) pyridinato-N, C 2 ′ ] iridium (III) picolinate (abbreviation: FIr (pic)), tris (2-phenylpyridinato-N, C 2 ′ ) iridium (abbreviation: Ir (ppy) 3 ) A phosphorescent substance such as 3 ) can also be used as the light emitting substance.
また、発光物質と共に発光層113に含まれ、発光物質を分散状態にするために用いられる物質について特に限定はなく、発光物質として用いる物質のエネルギーギャップ等を勘案して適宜選択すればよい。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、または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、2,3−ビス(4−ジフェニルアミノフェニル)キノキサリン(略称:TPAQn)、2,3−ビス{4−[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]フェニル}−ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:NPADiBzQn)等のキノキサリン誘導体の他、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)等の金属錯体等を発光物質と共に用いることができる。 There is no particular limitation on a substance that is included in the light-emitting layer 113 together with the light-emitting substance and is used for dispersing the light-emitting substance, and may be appropriately selected in consideration of an energy gap of the substance used as the light-emitting substance. For example, anthracene derivatives such as 9,10-di (2-naphthyl) -2-tert-butylanthracene (abbreviation: t-BuDNA), or 4,4′-bis (N-carbazolyl) biphenyl (abbreviation: CBP) Carbazole derivatives of 2,3-bis (4-diphenylaminophenyl) quinoxaline (abbreviation: TPAQn), 2,3-bis {4- [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] phenyl} -dibenzo [ In addition to quinoxaline derivatives such as f, h] quinoxaline (abbreviation: NPDiBzQn), bis [2- (2-hydroxyphenyl) pyridinato] zinc (abbreviation: Znpp 2 ), bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazola G] A metal complex such as zinc (abbreviation: ZnBOX) or the like can be used together with a light-emitting substance.
電子輸送層114は、電子を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、電子注入層115から発光層113へ電子を輸送する機能を有する。電子輸送層114を設けることによって、第2の電極102と発光層113との距離を離すことができ、その結果、第2の電極102に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。電子輸送層は、電子輸送性物質を用いて形成することが好ましく、特に1×10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する電子輸送性物質または1×10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有するバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。ここで、電子輸送性物質とは、正孔よりも電子の移動度が高い物質であり、好ましくは、正孔の移動度に対する電子の移動度の比の値(=電子移動度/正孔移動度)が100よりも大きい物質をいう。電子輸送性物質の具体例としては、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)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)等の金属錯体の他、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)、TAZ、p−EtTAZ、BPhen、BCP、4,4−ビス(5−メチルベンズオキサゾリル−2−イル)スチルベン(略称:BzOs)等が挙げられる。また、バイポーラ性物質については、先に説明したとおりである。なお、電子輸送層114と正孔輸送層112とを同じバイポーラ性物質を用いて形成してもよい。
The electron transport layer 114 is a layer having a function of transporting electrons. In the light emitting element of this embodiment mode, the electron transport layer 114 has a function of transporting electrons from the electron injection layer 115 to the light emitting layer 113. By providing the electron transport layer 114, the distance between the
電子注入層115は第2の電極102から電子輸送層114へ電子が注入されるのを補助する機能を有する層である。電子注入層115を設けることによって、第2の電極102と電子輸送層114との間の電子親和力の差が緩和され、電子が注入され易くなる。電子注入層115は、電子輸送層114を形成している物質よりも電子親和力が大きく第2の電極102を形成している物質よりも電子親和力が小さい物質、または電子輸送層114と第2の電極102との間に約1〜2nmの薄膜として設けたときにエネルギーバンドが曲がるような性質を有する物質を用いて形成することが好ましい。電子注入層115を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、リチウム(Li)等のアルカリ金属、またはマグネシウム(Mg)等のアルカリ土類金属、フッ化セシウム(CsF)等のアルカリ金属のフッ化物、フッ化カルシウム(CaF2)等のアルカリ土類金属のフッ化物、リチウム酸化物(Li2O)、ナトリウム酸化物(Na2O)、カリウム酸化物(K2O)等のアルカリ金属の酸化物、カルシウム酸化物(CaO)、マグネシウム酸化物(MgO)等のアルカリ土類金属の酸化物等の無機物が挙げられる。これらの物質は薄膜として設けたときにエネルギーバンドが曲がるため好ましい。また、無機物の他、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、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)、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)等の電子輸送層114を形成するのに用いることのできる有機物も、これらの物質の中から、電子輸送層114の形成に用いる物質よりも電子親和力が大きい物質を選択することによって、電子注入層115を形成する物質として用いることができる。つまり、電子注入層115における電子親和力が電子輸送層114における電子親和力よりも相対的に大きくなるように物質を選択し、電子注入層115を形成すればよい。なお、電子注入層115を設ける場合、第2の電極102は、アルミニウム等の仕事関数の低い物質を用いて形成することが好ましい。
The electron injection layer 115 is a layer having a function of assisting injection of electrons from the
以上に説明した発光素子において、電子輸送層114の形成に用いられる電子輸送性物質の移動度と、混合層111に含まれる芳香族炭化水素の移動度とを比較したときに一方の物質の移動度に対する他方の物質の移動度の比が1000以下となるように、電子輸送性物質と芳香族炭化水素のそれぞれを選択することが好ましい。このようにそれぞれの物質を選択することで、発光層における再結合効率を高めることができる。
In the light-emitting element described above, when the mobility of the electron-transporting substance used for forming the electron-transport layer 114 is compared with the mobility of aromatic hydrocarbons included in the
なお、本形態では、混合層111及び発光層113の他に、正孔輸送層112、電子輸送層114、電子注入層115等を有する発光素子について示したが、発光素子の態様は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図3に示すように、電子注入層115に換えて電子発生層116等を設けられた構成であってもよい。電子発生層116は、電子を発生する層であり、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質とを混合して形成することができる。ここで、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質の中でも特に1×10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する物質であることが好ましい。電子輸送性物質およびバイポーラ性物質については、それぞれ、上記したものを用いることができる。また、電子供与性を示す物質としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の中から選ばれた物質、具体的にはリチウム(Li)、カルシウム(Ca)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、マグネシウム(Mg)等を用いることができる。また、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物等、具体的にはリチウム酸化物(Li2O)、カルシウム酸化物(CaO)、ナトリウム酸化物(Na2O)、カリウム酸化物(K2O)、マグネシウム酸化物(MgO)、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF2)等から選ばれる少なくとも一の物質も電子供与性を示す物質として用いることができる。
Note that in this embodiment mode, a light-emitting element including the
また、発光層113と電子輸送層114との間には、図4に示すように、正孔阻止層117が設けられてもよい。正孔阻止層117を設けることによって、正孔が、発光層113を突き抜けて第2の電極102の方に流れていくのを防ぐことができ、キャリアの再結合効率を高めることができる。また、発光層113で生成された励起エネルギーが電子輸送層114等、他の層へ移動してしまうことを防ぐことができる。正孔阻止層117は、BAlq、OXD−7、TAZ、BPhen等の電子輸送層114を形成するのに用いることのできる物質の中から、特に、発光層113を形成するのに用いる物質よりもイオン化ポテンシャル及び励起エネルギーが大きい物質を選択することによって、形成することができる。つまり、正孔阻止層117は、正孔阻止層117におけるイオン化ポテンシャルが電子輸送層114におけるイオン化ポテンシャルよりも相対的に大きくなるように物質を選択して形成されていればよい。同様に、発光層113と正孔輸送層112との間にも、発光層113を突き抜けて第2の電極102の方に電子が流れていくのを阻止するための層を設けても構わない。
Further, a hole blocking layer 117 may be provided between the light emitting layer 113 and the electron transporting layer 114 as shown in FIG. By providing the hole blocking layer 117, holes can be prevented from penetrating through the light emitting layer 113 and flowing toward the
なお、電子注入層115、電子輸送層114、正孔輸送層112、を設けるか否かについては発明の実施者が適宜選択すればよく、例えば、正孔輸送層112、電子輸送層114等を設けなくても金属に起因した消光等の不具合が生じない場合、電子注入層115を設けなくても電極からの電子注入が良好に行える場合等は、必ずしもこれらの層を設ける必要がない。
Note that whether or not to provide the electron injection layer 115, the electron transport layer 114, and the
以上のように芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合層111を有する発光素子とすることによって、芳香族炭化水素または金属酸化物のみからなる層が設けられた発光素子よりも層の結晶化に起因した不良、例えば結晶化による凹凸の発生等の結果生じる電極間の短絡等が低減できる。また、混合層111は正孔を発生することができる為、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合層111を設けることによって、混合層111の厚さに依存した駆動電圧の変化が少ない発光素子を得ることができる。その為、混合層111の厚さを変えることによって発光層113と第1の電極101との間の距離を調整することが容易にできる。つまり、効率よく外部に発光を取り出せるような長さとなるように、あるいは外部に取り出された発光の色純度が良くなる長さとなるように、発光した光が通る光路の長さ(光路長)を調節することが容易である。また、混合層111の厚さを厚くすることによって第1の電極101の表面の凹凸を緩和し、電極間の短絡を低減することができる。
As described above, the light emitting element having the
また、以上に説明した発光素子は、第1の電極101上に、混合層111、正孔輸送層112、発光層113、電子輸送層114、電子注入層115等を順に積層した後、第2の電極102を形成する方法で作製してもよいし、または、第2の電極102上に、電子注入層115、電子輸送層114、発光層113、正孔輸送層112、混合層111を順に積層した後、第1の電極101を形成する方法で作製してもよい。後者の方法のように、発光層113を形成後に混合層111を形成することで、第1の電極101をスパッタリング法を用いて形成した場合でも、混合層111が保護層として機能し、発光層113等の有機化合物を用いて形成された層のスパッタリングに因る損傷されることが生じ難く良好な発光素子を作製できる。
In the light-emitting element described above, the
(実施の形態2)
本発明の発光素子の一態様について図2を用いて説明する。
(Embodiment 2)
One mode of the light-emitting element of the present invention will be described with reference to FIG.
図2には、第1の電極201と第2の電極202との間に、発光層213と、第1の混合層215と、第2の混合層216とを有し、発光層213は第1の混合層215よりも第1の電極201側に設けられ、第2の混合層216は第1の混合層215よりも第2の電極202側に設けられた発光素子が示されている。この発光素子において、発光層と第1の電極201との間には正孔注入層211と正孔輸送層212とが設けられ、また、発光層213と第1の混合層215との間には、電子輸送層214が設けられている。第1の混合層215は、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、電子輸送性物質とを含む層である。第2の混合層216は、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層である。発光層213には発光物質が含まれており、第1の電極201の電位が第2の電極202の電位よりも高くなるように、それぞれの電極に電圧を印加したときに、第1の混合層215から電子輸送層214へ電子が注入され、第2の混合層216から第2の電極202へ正孔が注入され、さらに、第1の電極201から正孔注入層211へは正孔が注入される。そして、第1の電極201側から発光層213へ注入された正孔と、第2の電極202側から発光層213へ注入された電子とは再結合し、再結合によって生成された励起エネルギーによって、発光層213に含まれた発光物質は励起される。励起された発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。
In FIG. 2, a light emitting layer 213, a first
以下、第1の電極201、第2の電極202、及び第1の電極201と第2の電極202との間に設けられた各層について具体的に説明する。
Hereinafter, the
第1の電極201を形成する物質は、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、2〜20%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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)、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質であることが好ましい。
The material forming the
第2の電極202を形成する物質は、アルミニウム、及びマグネシウム等の仕事関数の低い物質であることが好ましいが、第2の電極202と発光層213との間に、電子を発生する層を設けた場合は、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、2〜20%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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)、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質等も用いることができる。従って、第2の電極202を形成する物質として、いずれの物質を用いるかは、第2の電極202と発光層213との間に設けられる層の性質に合わせて適宜選択すればよい。
The substance forming the
なお、第1の電極201と第2の電極202とは、いずれか一方または両方の電極が発光した光を透過できるように形成されていることが好ましい。
Note that the
正孔注入層211は、本形態の発光素子においては、第1の電極201から正孔輸送層212へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。正孔注入層211を設けることによって、第1の電極201と正孔輸送層212との間のイオン化ポテンシャルの差が緩和され、正孔が注入され易くなる。正孔注入層211は、正孔輸送層212を形成している物質よりもイオン化ポテンシャルが小さく、第1の電極201を形成している物質よりもイオン化ポテンシャルが大きい物質を用いて形成することが好ましい。正孔注入層211を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、フタロシアニン(略称:H2Pc)や銅フタロシアニン(略称:CuPC)等の低分子、或いはポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)水溶液(略称:PEDOT/PSS)等の高分子等が挙げられる。
The
正孔輸送層212は、正孔を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、正孔注入層211から発光層213へ正孔を輸送する機能を有する。正孔輸送層212を設けることによって、第1の電極201と発光層213との距離を離すことができ、その結果、第1の電極201に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。正孔輸送層212は、正孔輸送性物質を用いて形成することが好ましく、特に1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する正孔輸送性物質または1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有するバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、正孔輸送性物質及びバイポーラ性物質については実施の形態1における正孔輸送性物質及びバイポーラ性物質に関する記載を準用し、本形態では説明を省略する。
The
発光層213は、発光物質を含んでいる層である。発光層213は、発光物質のみから形成された層であってもよいが、濃度消光を生じる場合は、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物質からなる層中に、発光物質が分散するように混合された層であることが好ましい。発光層213に発光物質を分散して含ませることで、発光が濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことができる。ここで、エネルギーギャップとはLUMO準位とHOMO準位との間のエネルギーギャップをいう。発光物質及び発光物質を分散状態にするために用いられる物質については、実施の形態1における発光物質及び発光物質を分散状態にするために用いられる物質に関する記載を準用し、本形態では説明を省略する。
The light emitting layer 213 is a layer containing a light emitting substance. The light emitting layer 213 may be a layer formed only of a light emitting material. However, when concentration quenching occurs, the light emitting material is contained in a layer made of a material having an energy gap larger than that of the light emitting material. A layer mixed so as to be dispersed is preferable. By including a light-emitting substance in the light-emitting layer 213 in a dispersed manner, light emission can be prevented from being quenched due to concentration. Here, the energy gap refers to an energy gap between the LUMO level and the HOMO level. For the light-emitting substance and the substance used for bringing the light-emitting substance into a dispersed state, the description relating to the light-emitting substance and the substance used for bringing the light-emitting substance into a dispersed state in
電子輸送層214は、電子を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、第1の混合層215から注入された電子を発光層213へ電子を輸送する機能を有する。電子輸送層214を設けることによって、第2の混合層216と発光層213との距離を離すことができ、その結果、第2の混合層216に含まれている金属に起因して(第1の混合層215に金属が含まれている場合はその金属に起因して)発光が消光することを防ぐことができる。電子輸送層214は、電子輸送性物質を用いて形成することが好ましく、特に1×10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する電子輸送性物質または1×10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有するバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、電子輸送性物質及びバイポーラ性物質については実施の形態1における電子輸送性物質及びバイポーラ性物質に関する記載を準用し、本形態では説明を省略する。
The electron-
第1の混合層215は、電子を発生する層であり、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質とを混合して形成することができる。ここで、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質の中でも特に1×10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する物質であることが好ましい。電子輸送性物質およびバイポーラ性物質については、それぞれ、実施の形態1における電子輸送性物質およびバイポーラ性物質に関する記載を準用し、ここでは説明を省略する。また、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質に対し電子供与性を示す物質についても、実施の形態1における電子供与性を示す物質に関する記載を準用するものとし、ここでは説明を省略する。
The first
第2の混合層216は、芳香族炭化水素と、金属酸化物とを含む層である。芳香族炭化水素について特に限定はないが、1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有するものが好ましい。1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有することによって金属酸化物から注入された正孔を効率よく輸送できる。1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する芳香族炭化水素として、例えば、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、アントラセン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有し、炭素数14〜42である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。また、この他、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、銀酸化物等の金属酸化物を用いることもできる。第2の混合層216において、金属酸化物は、芳香族炭化水素に対して質量比が0.5〜2若しくはモル比が1〜4(=金属酸化物/芳香族炭化水素)となるように含まれていることが好ましい。芳香族炭化水素は、一般的に、結晶化し易いという性質を有するが、本形態のように、金属酸化物と混合することによって、結晶化し難くなる。また、金属酸化物の中でも特にモリブデン酸化物は、それのみからなる層にしたときに結晶化し易いが、本形態のように、芳香族炭化水素と混合することによって、結晶化し難くなる。このように、芳香族炭化水素と金属酸化物とを混合することによって、芳香族炭化水素と金属酸化物とは互いに結晶化を阻害し、結晶化し難い層を形成することができる。
The second
なお、本形態では、発光層213及び第1の混合層215、第2の混合層216の他に、正孔注入層211、正孔輸送層212、電子輸送層214等を有する発光素子について示したが、発光素子の態様は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図5に示すように、正孔注入層211に換えて、第2の混合層と同じ芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層217等を設けられた構成であってもよい。芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層217を設けることによって、アルミニウム、マグネシウム等の仕事関数の小さい物質を用いて第1の電極201を形成した場合でも、発光素子を良好に動作させることができる。また、図6に示すように、電子輸送層214と発光層213との間に、正孔阻止層218が設けられていてもよい。正孔阻止層218は、実施の形態1に記載の正孔阻止層117と同様であり、ここでは説明を省略する。
Note that in this embodiment, a light-emitting element including a hole-
なお、正孔注入層211、正孔輸送層212、電子輸送層214、を設けるか否かについては発明の実施者が適宜選択すればよく、例えば、正孔輸送層212、電子輸送層214等を設けなくても金属に起因した消光等の不具合が生じない場合、正孔注入層211を設けなくても電極からの正孔注入が良好に行える場合等は、必ずしもこれらの層を設ける必要がない。
Note that whether or not to provide the
以上のように芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む第2の混合層216を有する発光素子とすることによって、芳香族炭化水素または金属酸化物のみからなる層が設けられた発光素子よりも層の結晶化に起因した不良、例えば結晶化による凹凸の発生等の結果生じる電極間の短絡等が低減できる。また、第2の混合層216は正孔を発生することができる為、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む第2の混合層216を設けることによって、第2の混合層216の厚さに依存した駆動電圧の変化が少ない発光素子を得ることができる。その為、第2の混合層216の厚さを変えることによって発光層213と第2の電極202との間の距離を調整することが容易にできる。つまり、効率よく外部に発光を取り出せるような長さとなるように、あるいは外部に取り出された発光の色純度が良くなる長さとなるように、発光した光が通る光路の長さ(光路長)を調節することが容易である。また、第2の混合層216の厚さを厚くすることによって第2の電極202の表面の凹凸を緩和し、電極間の短絡を低減することができる。
As described above, by using the light-emitting element having the second
さらに、正孔注入層211に換えて第1の電極201側にも芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を設けることによって、第1の電極201と発光層213との距離を調整することも容易になり、また、第1の電極201の表面の凹凸を緩和し、電極間の短絡を低減することができる。
Further, the distance between the
また、以上に説明した発光素子は、第1の電極201を先ず形成し、発光層213等の各層を形成した後、第2の電極202を形成する方法で作製してもよいし、または、第2の電極202を先ず形成し、発光層213等の各層を形成した後、第1の電極201を形成する方法で作製してもよい。いずれの方法においても発光層213を形成後に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を形成することで、電極(第1の電極201または第2の電極202)をスパッタリング法を用いて形成した場合でも、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層が保護層として機能し、発光層213等の有機化合物を用いて形成された層のスパッタリングに因る損傷が生じ難く良好な発光素子を作製できる。
The light-emitting element described above may be manufactured by a method in which the
(実施の形態3)
本発明の発光素子の一態様について、図20を用いて説明する。
図20には、第1の電極401と第2の電極402との間に、複数の発光層、具体的には第1発光層413aと第2発光層413bと第3発光層413cとを有する発光素子が示されている。この発光素子は、第1発光層413aと第2発光層413bとの間には第1の混合層421aと第2の混合層422aとを有し、第2発光層413bと第3発光層413cとの間には第1の混合層421bと第2の混合層422bとを有する。第1の混合層421a、421bは、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、電子輸送性物質とを含む層である。第2の混合層422a、422bは、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層である。なお、第1の混合層421aは第2の混合層422aよりも第1の電極401側に設けられ、第1の混合層421bは第2の混合層422bよりも第1の電極401側に設けられている。第1の電極401と第1発光層413aとの間、第2の混合層422aと第2発光層413bとの間、第2の混合層422bと第3発光層413cとの間には、それぞれ、正孔輸送層412a、412b、412cが設けられている。また第1発光層413aと第1の混合層421aとの間、第2発光層413bと第1の混合層421bとの間、第3発光層413cと第2の電極402との間には、それぞれ、電子輸送層414a、414b、414cが設けられている。そして、第1の電極401と正孔輸送層412aとの間には正孔注入層411が、第2の電極402と電子輸送層414cとの間には電子注入層415が、それぞれ設けられている。第1発光層413a及び第2発光層413b、第3発光層413cには発光物質が含まれており、第1の電極401の電位が第2の電極402の電位よりも高くなるように、それぞれの電極に電圧を印加したときに、それぞれの発光層において、正孔と電子とが再結合し、再結合によって生成された励起エネルギーによって、それぞれの発光層に含まれた発光物質は励起される。励起された発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。なお、それぞれの発光層に含まれる発光物質は、同じでもよいし、または異なっていてもよい。
(Embodiment 3)
One mode of the light-emitting element of the present invention will be described with reference to FIGS.
In FIG. 20, a plurality of light-emitting layers, specifically, a first light-emitting layer 413a, a second light-emitting layer 413b, and a third light-emitting layer 413c are provided between the
第1の電極401を形成する物質は、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、2〜20%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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)、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質であることが好ましい。なお、正孔注入層411に換えて、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を設けた場合、アルミニウム、及びマグネシウム等の仕事関数の低い物質を用いて第1の電極401を形成することもできる。
The materials forming the
第2の電極402を形成する物質は、アルミニウム、及びマグネシウム等の仕事関数の低い物質であることが好ましいが、第2の電極402と第3発光層413cとの間に、電子を発生する層を設けた場合は、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、2〜20%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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)、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質等も用いることができる。従って、第2の電極402を形成する物質として、いずれの物質を用いるかは、第2の電極402と第3発光層413cとの間に設けられる層の性質に合わせて適宜選択すればよい。
The substance forming the
以上のような本形態の発光素子において、第1の混合層421a、421bは実施の形態2に記載の第1の混合層215と同様である。また、第2の混合層422a、422bは、実施の形態2に記載の第2の混合層216と同様である。また、第1発光層413a、第2発光層413b、第3発光層413cは、それぞれ、実施の形態2における発光層213と同様である。正孔注入層411、正孔輸送層412a、412b、412c、電子輸送層414a、414b、414c、電子注入層415についても、それぞれ、実施の形態2において同一の名称で記載されている各層と同様である。
In the light-emitting element of this embodiment as described above, the first
以上のように芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む第2の混合層422a、422bを有する発光素子とすることによって、芳香族炭化水素または金属酸化物のみからなる層が設けられた発光素子よりも層の結晶化に起因した不良、例えば結晶化による凹凸の発生等の結果生じる電極間の短絡等が低減できる。また、以上のように芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む第2の混合層422a、422bを設けた構成とすることによって、インジウム錫酸化物からなる層のようなスパッタリング法を用いて形成された層が各発光層間に設けられている構成の発光素子よりも、発光層等の有機化合物を用いて形成された層のスパッタリングに因る損傷が生じ難い発光素子を得ることができる。
As described above, by using the light-emitting element having the second
(実施の形態4)
本発明の発光素子は、電極間に設けられた層の結晶化に起因した動作不良を低減できるものである。また、電極間に設けられ、芳香族炭化水素と金属酸化物を含む混合層の厚さを厚くすることによって電極間の短絡を防ぐことができるものである。また、混合層の厚さを変えることで光路長を調整し、発光の外部取り出し効率を高めたり、色純度の良い発光を得ることができるものである。その為、本発明の発光素子を画素として用いることで、発光素子の動作不良に起因した表示欠陥の少ない良好な発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子を画素として用いることで、表示色が良好な画像を提供できる発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子を光源として用いることで、発光素子の動作不良に起因した不具合が少なく良好に照明することができる発光装置を得ることができる。
(Embodiment 4)
The light-emitting element of the present invention can reduce malfunction caused by crystallization of a layer provided between electrodes. Moreover, the short circuit between electrodes can be prevented by thickening the thickness of the mixed layer provided between electrodes and containing an aromatic hydrocarbon and a metal oxide. In addition, by changing the thickness of the mixed layer, the optical path length can be adjusted to increase the external extraction efficiency of light emission or to obtain light emission with good color purity. Therefore, by using the light-emitting element of the present invention as a pixel, a favorable light-emitting device with few display defects due to malfunction of the light-emitting element can be obtained. In addition, by using the light-emitting element of the present invention as a pixel, a light-emitting device that can provide an image with favorable display color can be obtained. In addition, by using the light-emitting element of the present invention as a light source, a light-emitting device that can be favorably illuminated with few defects due to malfunction of the light-emitting element can be obtained.
本形態では、表示機能を有する発光装置の回路構成および駆動方法について図7〜11を用いて説明する。 In this embodiment, a circuit configuration and a driving method of a light-emitting device having a display function will be described with reference to FIGS.
図7は本発明を適用した発光装置を上面からみた模式図である。図7において、基板6500上には、画素部6511と、ソース信号線駆動回路6512と、書込用ゲート信号線駆動回路6513と、消去用ゲート信号線駆動回路6514とが設けられている。ソース信号線駆動回路6512と、書込用ゲート信号線駆動回路6513と、消去用ゲート信号線駆動回路6514とは、それぞれ、配線群を介して、外部入力端子であるFPC(フレキシブルプリントサーキット)6503と接続している。そして、ソース信号線駆動回路6512と、書込用ゲート信号線駆動回路6513と、消去用ゲート信号線駆動回路6514とは、それぞれ、FPC6503からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。またFPC6503にはプリント配線基盤(PWB)6504が取り付けられている。なお、駆動回路部は、上記のように必ずしも画素部6511と同一基板上に設けられている必要はなく、例えば、配線パターンが形成されたFPC上にICチップを実装したもの(TCP)等を利用し、基板外部に設けられていてもよい。
FIG. 7 is a schematic view of a light emitting device to which the present invention is applied as viewed from above. In FIG. 7, a
画素部6511には、列方向に延びた複数のソース信号線が行方向に並んで配列している。また、電流供給線が行方向に並んで配列している。また、画素部6511には、行方向に延びた複数のゲート信号線が列方向に並んで配列している。また画素部6511には、発光素子を含む一組の回路が複数配列している。
In the
図8は、一画素を動作するための回路を表した図である。図8に示す回路には、第1のトランジスタ901と第2のトランジスタ902と発光素子903とが含まれている。
FIG. 8 is a diagram illustrating a circuit for operating one pixel. The circuit illustrated in FIG. 8 includes a
第1のトランジスタ901と、第2のトランジスタ902とは、それぞれ、ゲート電極と、ドレイン領域と、ソース領域とを含む三端子の素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有する。ここで、ソース領域とドレイン領域とは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソース領域またはドレイン領域であるかを限定することが困難である。そこで、本形態においては、ソースまたはドレインとして機能する領域を、それぞれ第1電極、第2電極と表記する。
Each of the
ゲート信号線911と、書込用ゲート信号線駆動回路913とはスイッチ918によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ゲート信号線911と、消去用ゲート信号線駆動回路914とはスイッチ919によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ソース信号線912は、スイッチ920によってソース信号線駆動回路915または電源916のいずれかに電気的に接続するように設けられている。そして、第1のトランジスタ901のゲートはゲート信号線911に電気的に接続している。また、第1のトランジスタの第1電極はソース信号線912に電気的に接続し、第2電極は第2のトランジスタ902のゲート電極と電気的に接続している。第2のトランジスタ902の第1電極は電流供給線917と電気的に接続し、第2電極は発光素子903に含まれる一の電極と電気的に接続している。なお、スイッチ918は、書込用ゲート信号線駆動回路913に含まれていてもよい。またスイッチ919についても消去用ゲート信号線駆動回路914の中に含まれていてもよい。また、スイッチ920についてもソース信号線駆動回路915の中に含まれていてもよい。
The
また画素部におけるトランジスタや発光素子等の配置について特に限定はないが、例えば図9の上面図に表すように配置することができる。図9において、第1のトランジスタ1001の第1電極はソース信号線1004に接続し、第2の電極は第2のトランジスタ1002のゲート電極に接続している。また第2トランジスタの第1電極は電流供給線1005に接続し、第2電極は発光素子の電極1006に接続している。ゲート信号線1003の一部は第1のトランジスタ1001のゲート電極として機能する。
There is no particular limitation on the arrangement of transistors, light-emitting elements, and the like in the pixel portion. For example, they can be arranged as shown in the top view of FIG. In FIG. 9, the first electrode of the
次に、駆動方法について説明する。図10は時間経過に伴ったフレームの動作について説明する図である。図10において、横方向は時間経過を表し、縦方向はゲート信号線の走査段数を表している。 Next, a driving method will be described. FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of a frame over time. In FIG. 10, the horizontal direction represents the passage of time, and the vertical direction represents the number of scanning stages of the gate signal line.
本発明の発光装置を用いて画像表示を行うとき、表示期間においては、画面の書き換え動作と表示動作とが繰り返し行われる。この書き換え回数について特に限定はないが、画像をみる人がちらつき(フリッカ)を感じないように少なくとも1秒間に60回程度とすることが好ましい。ここで、一画面(1フレーム)の書き換え動作と表示動作を行う期間を1フレーム期間という。 When image display is performed using the light emitting device of the present invention, the screen rewriting operation and the display operation are repeatedly performed during the display period. The number of rewrites is not particularly limited, but is preferably at least about 60 times per second so that a person viewing the image does not feel flicker. Here, a period during which one screen (one frame) is rewritten and displayed is referred to as one frame period.
1フレームは、図10に示すように、書き込み期間501a、502a、503a、504aと保持期間501b、502b、503b、504bとを含む4つのサブフレーム501、502、503、504に時分割されている。発光するための信号を与えられた発光素子は、保持期間において発光状態となっている。各々のサブフレームにおける保持期間の長さの比は、第1のサブフレーム501:第2のサブフレーム502:第3のサブフレーム503:第4のサブフレーム504=23:22:21:20=8:4:2:1となっている。これによって4ビット階調を表現することができる。但し、ビット数及び階調数はここに記すものに限定されず、例えば8つのサブフレームを設け8ビット階調を行えるようにしてもよい。
As shown in FIG. 10, one frame is time-divided into four
1フレームにおける動作について説明する。まず、サブフレーム501において、1行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。従って、行によって書き込み期間の開始時間が異なる。書き込み期間501aが終了した行から順に保持期間501bへと移る。当該保持期間において、発光するための信号を与えられている発光素子は発光状態となっている。また、保持期間501bが終了した行から順に次のサブフレーム502へ移り、サブフレーム501の場合と同様に1行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。以上のような動作を繰り返し、サブフレーム504の保持期間504b迄終了する。サブフレーム504における動作を終了したら次のフレームへ移る。このように、各サブフレームにおいて発光した時間の積算時間が、1フレームにおける各々の発光素子の発光時間となる。この発光時間を発光素子ごとに変えて一画素内で様々に組み合わせることによって、明度および色度の異なる様々な表示色を形成することができる。
An operation in one frame will be described. First, in the
サブフレーム504のように、最終行目までの書込が終了する前に、既に書込を終え、保持期間に移行した行における保持期間を強制的に終了させたいときは、保持期間504bの後に消去期間504cを設け、強制的に非発光の状態となるように制御することが好ましい。そして、強制的に非発光状態にした行については、一定期間、非発光の状態を保つ(この期間を非発光期間504dとする。)。そして、最終行目の書込期間が終了したら直ちに、一行目から順に次の(またはフレーム)の書込期間に移行する。これによって、サブフレーム504の書き込み期間と、その次のサブフレームの書き込み期間とが重畳することを防ぐことができる。
When it is desired to forcibly end the holding period in the row that has already finished writing and has shifted to the holding period before the writing up to the last row is completed as in the subframe 504, after the
なお、本形態では、サブフレーム501乃至504は保持期間の長いものから順に並んでいるが、必ずしも本実施例のような並びにする必要はなく、例えば保持期間の短いものから順に並べられていてもよいし、または保持期間の長いものと短いものとがランダムに並んでいてもよい。また、サブフレームは、さらに複数のフレームに分割されていてもよい。つまり、同じ映像信号を与えている期間、ゲート信号線の走査を複数回行ってもよい。
In this embodiment, the
ここで、書込期間および消去期間における、図8で示す回路の動作について説明する。 Here, the operation of the circuit shown in FIG. 8 in the writing period and the erasing period will be described.
まず書込期間における動作について説明する。書込期間において、n行目(nは自然数)のゲート信号線911は、スイッチ918を介して書込用ゲート信号線駆動回路913と電気的に接続し、消去用ゲート信号線駆動回路914とは非接続である。また、ソース信号線912はスイッチ920を介してソース信号線駆動回路と電気的に接続している。ここで、n行目(nは自然数)のゲート信号線911に接続した第1のトランジスタ901のゲートに信号が入力され、第1のトランジスタ901はオンとなる。そして、この時、1列目から最終列目迄のソース信号線に同時に映像信号が入力される。なお、各列のソース信号線912から入力される映像信号は互いに独立したものである。ソース信号線912から入力された映像信号は、各々のソース信号線に接続した第1のトランジスタ901を介して第2のトランジスタ902のゲート電極に入力される。この時第2のトランジスタ902に入力された信号によって、発光素子903は発光または非発光が決まる。例えば、第2のトランジスタ902がPチャネル型である場合は、第2のトランジスタ902のゲート電極にLow Levelの信号が入力されることによって発光素子903が発光する。一方、第2のトランジスタ902がNチャネル型である場合は、第2のトランジスタ902のゲート電極にHigh Levelの信号が入力されることによって発光素子903が発光する。
First, the operation in the writing period will be described. In the writing period, the
次に消去期間における動作について説明する。消去期間において、n行目(nは自然数)のゲート信号線911は、スイッチ919を介して消去用ゲート信号線駆動回路914と電気的に接続し、書込用ゲート信号線駆動回路913とは非接続である。また、ソース信号線912はスイッチ920を介して電源916と電気的に接続している。ここで、n行目のゲート信号線911に接続した第1のトランジスタ901のゲートに信号が入力され、第1のトランジスタ901はオンとなる。そして、この時、1列目から最終列目迄のソース信号線に同時に消去信号が入力される。ソース信号線912から入力された消去信号は、各々のソース信号線に接続した第1のトランジスタ901を介して第2のトランジスタ902のゲート電極に入力される。この時第2のトランジスタ902に入力された信号によって、電流供給線917から発光素子903への電流の供給が阻止される。そして、発光素子903は強制的に非発光となる。例えば、第2のトランジスタ902がPチャネル型である場合は、第2のトランジスタ902のゲート電極にHigh Levelの信号が入力されることによって発光素子903は非発光となる。一方、第2のトランジスタ902がNチャネル型である場合は、第2のトランジスタ902のゲート電極にLow Levelの信号が入力されることによって発光素子903は非発光となる。
Next, the operation in the erasing period will be described. In the erasing period, the
なお、消去期間では、n行目(nは自然数)については、以上に説明したような動作によって消去する為の信号を入力する。しかし、前述のように、n行目が消去期間であると共に、他の行(m行目(mは自然数)とする。)については書込期間となる場合がある。このような場合、同じ列のソース信号線を利用してn行目には消去の為の信号を、m行目には書込の為の信号を入力する必要があるため、以下に説明するような動作させることが好ましい。 In the erasing period, for the nth row (n is a natural number), a signal for erasing is input by the operation as described above. However, as described above, the nth row may be an erasing period and the other row (mth row (m is a natural number)) may be a writing period. In such a case, it is necessary to input a signal for erasure to the n-th row and a signal for writing to the m-th row using the source signal line in the same column. It is preferable to operate as described above.
先に説明した消去期間における動作によって、n行目の発光素子903が非発光となった後、直ちに、ゲート信号線と消去用ゲート信号線駆動回路914とを非接続の状態とすると共に、スイッチ918を切り替えてソース信号線とソース信号線駆動回路915と接続させる。そして、ソース信号線とソース信号線駆動回路915とを接続させる共に、ゲート信号線と書込用ゲート信号線駆動回路913とを接続させる。そして、書込用ゲート信号線駆動回路913からm行目の信号線に選択的に信号が入力され、第1のトランジスタがオンすると共に、ソース信号線駆動回路915からは、1列目から最終列目迄のソース信号線に書込の為の信号が入力される。この信号によって、m行目の発光素子は、発光または非発光となる。
Immediately after the
以上のようにしてm行目について書込期間を終えたら、直ちに、n+1行目の消去期間に移行する。その為に、ゲート信号線と書込用ゲート信号線駆動回路913を非接続とすると共に、スイッチ918を切り替えてソース信号線を電源916と接続する。また、ゲート信号線と書込用ゲート信号線駆動回路913を非接続とすると共に、ゲート信号線については、消去用ゲート信号線駆動回路914と接続状態にする。そして、消去用ゲート信号線駆動回路914からn+1行目のゲート信号線に選択的に信号を入力して第1のトランジスタに信号をオンする共に、電源916から消去信号が入力される。このようにして、n+1行目の消去期間を終えたら、直ちに、m行目の書込期間に移行する。以下、同様に、消去期間と書込期間とを繰り返し、最終行目の消去期間まで動作させればよい。
Immediately after the writing period for the m-th row is completed as described above, the erasing period for the (n + 1) -th row is started. For this purpose, the gate signal line and the writing gate signal
なお、本形態では、n行目の消去期間とn+1行目の消去期間との間にm行目の書込期間を設ける態様について説明したが、これに限らず、n−1行目の消去期間とn行目の消去期間との間にm行目の書込期間を設けてもよい。 In this embodiment, the mode in which the m-th writing period is provided between the n-th erasing period and the (n + 1) -th erasing period has been described. An m-th writing period may be provided between the period and the n-th erasing period.
また、本形態では、サブフレーム504のように非発光期間504dを設けるときにおいて、消去用ゲート信号線駆動回路914と或る一のゲート信号線とを非接続状態にすると共に、書込用ゲート信号線駆動回路913と他のゲート信号線とを接続状態にする動作を繰り返している。このような動作は、特に非発光期間を設けないフレームにおいて行っても構わない。
In this embodiment, when the
(実施の形態5)
本発明の発光素子を含む発光装置の一態様について、図11の断面図を用いて説明する。
(Embodiment 5)
One mode of a light-emitting device including the light-emitting element of the present invention is described with reference to a cross-sectional view of FIG.
図11において、点線で囲まれているのは、本発明の発光素子12を駆動するために設けられているトランジスタ11である。発光素子12は、実施の形態1〜3で説明したような、第1の電極13と第2の電極14との間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有する本発明の発光素子である。トランジスタ11のドレインと第1の電極13とは、第1層間絶縁膜16(16a、16b、16c)を貫通している配線17によって電気的に接続されている。また、発光素子12は、隔壁層18によって、隣接して設けられている別の発光素子と分離されている。このような構成を有する本発明の発光装置は、本形態において、基板10上に設けられている。
In FIG. 11, what is surrounded by a dotted line is a
なお、図11に示されたトランジスタ11は、半導体層を中心として基板と逆側にゲート電極が設けられたトップゲート型のものである。但し、トランジスタ11の構造については、特に限定はなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。またボトムゲートの場合には、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの(チャネル保護型)でもよいし、或いはチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの(チャネルエッチ型)でもよい。
Note that the
また、トランジスタ11を構成する半導体層は、結晶性、非結晶性のいずれのものでもよい。また、セミアモルファス等でもよい。
Further, the semiconductor layer included in the
なお、セミアモルファス半導体とは、次のようなものである。非晶質と結晶構造(単結晶、多結晶を含む)の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第3の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるものである。また少なくとも膜中の一部の領域には、0.5〜20nmの結晶粒を含んでいる。ラマンスペクトルが520cm−1よりも低波数側にシフトしている。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。所謂微結晶半導体(マイクロクリスタル半導体)とも言われている。SiH4、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4の中から選ばれた気体をグロー放電分解(プラズマCVD)して形成する。これらの気体をH2、又は、H2とHe、Ar、Kr、Ne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も良い。希釈率は2〜1000倍の範囲。圧力は概略0.1Pa〜133Paの範囲、電源周波数は1MHz〜120MHz、好ましくは13MHz〜60MHz。基板加熱温度は300℃以下でよく、好ましくは100〜250℃。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1×1020/cm3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。 The semi-amorphous semiconductor is as follows. A semiconductor having an intermediate structure between amorphous and crystalline (including single crystal and polycrystal) and having a third state that is stable in terms of free energy, has a short-range order, and has a lattice distortion. It contains a crystalline region. Further, at least a part of the region in the film contains crystal grains of 0.5 to 20 nm. The Raman spectrum is shifted to the lower wavenumber side than 520 cm −1 . In X-ray diffraction, diffraction peaks of (111) and (220) that are derived from the Si crystal lattice are observed. In order to terminate dangling bonds (dangling bonds), hydrogen or halogen is contained at least 1 atomic% or more. It is also called a so-called microcrystalline semiconductor (microcrystal semiconductor). A gas selected from SiH 4 , Si 2 H 6 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiCl 4 , and SiF 4 is formed by glow discharge decomposition (plasma CVD). These gases may be diluted with H 2 , or H 2 and one or more kinds of rare gas elements selected from He, Ar, Kr, and Ne. The dilution rate is in the range of 2 to 1000 times. The pressure is generally in the range of 0.1 Pa to 133 Pa, and the power supply frequency is 1 MHz to 120 MHz, preferably 13 MHz to 60 MHz. The substrate heating temperature may be 300 ° C. or less, preferably 100 to 250 ° C. As an impurity element in the film, impurities of atmospheric components such as oxygen, nitrogen, and carbon are desirably 1 × 10 20 / cm 3 or less, and in particular, the oxygen concentration is 5 × 10 19 / cm 3 or less, preferably 1 × 10 19 / cm 3 or less.
また、半導体層が結晶性のものの具体例としては、単結晶または多結晶性の珪素、或いはシリコンゲルマニウム等から成るものが挙げられる。これらはレーザー結晶化によって形成されたものでもよいし、例えばニッケル等を用いた固相成長法による結晶化によって形成されたものでもよい。 Further, specific examples of the crystalline semiconductor layer include those made of single crystal or polycrystalline silicon, silicon germanium, or the like. These may be formed by laser crystallization, or may be formed by crystallization by a solid phase growth method using nickel or the like, for example.
なお、半導体層が非晶質の物質、例えばアモルファスシリコンで形成される場合には、トランジスタ11およびその他のトランジスタ(発光素子を駆動するための回路を構成するトランジスタ)は全てNチャネル型トランジスタで構成された回路を有する発光装置であることが好ましい。それ以外については、Nチャネル型またはPチャネル型のいずれか一のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよいし、両方のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよい。
Note that in the case where the semiconductor layer is formed of an amorphous material, for example, amorphous silicon, the
さらに、第1層間絶縁膜16は、図11(A)、(B)、(C)に示すように多層でもよいし、または単層でもよい。なお、16aは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り、16bはアクリルやシロキサン(シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、フルオロ基または水素または有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)等を有する)または塗布成膜可能な酸化珪素等物質から成る。さらに、16cはアルゴン(Ar)を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第1層間絶縁膜16は、無機物および有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機物と有機物のいずれか一で形成されたものでもよい。
Further, the first
隔壁層18は、エッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好ましい。また隔壁層18は、アクリルやシロキサン、レジスト、酸化珪素等を用いて形成される。なお隔壁層18は、無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよいし、または両方を用いて形成されたものでもよい。
The
なお、図11(A)、(C)では、第1層間絶縁膜16のみがトランジスタ11と発光素子12の間に設けられた構成であるが、図11(B)のように、第1層間絶縁膜16(16a、16b)の他、第2層間絶縁膜19(19a、19b)が設けられた構成のものであってもよい。図11(B)に示す発光装置においては、第1の電極13は第2層間絶縁膜19を貫通し、配線17と接続している。
Note that in FIGS. 11A and 11C, only the first
第2層間絶縁膜19は、第1層間絶縁膜16と同様に、多層でもよいし、または単層でもよい。19aはアクリルやシロキサン、または塗布成膜可能な酸化珪素等の物質から成る。さらに、19bはアルゴン(Ar)を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第2層間絶縁膜19は、無機物および有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機物と有機物のいずれか一で形成されたものでもよい。
Similar to the first
発光素子12において、第1の電極および第2の電極がいずれも透光性を有する物質で構成されている場合、図11(A)の白抜きの矢印で表されるように、第1の電極13側と第2の電極14側の両方から発光を取り出すことができる。また、第2の電極14のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図11(B)の白抜きの矢印で表されるように、第2の電極14側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第1の電極13は反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材料から成る膜(反射膜)が第1の電極13の下方に設けられていることが好ましい。また、第1の電極13のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図11(C)の白抜きの矢印で表されるように、第1の電極13側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第2の電極14は反射率の高い材料で構成されているか、または反射膜が第2の電極14の上方に設けられていることが好ましい。
In the light-emitting
また、発光素子12は、第1の電極13の電位よりも第2の電極14の電位が高くなるように電圧を印加したときに動作するように層15が積層されたものであってもよいし、或いは、第1の電極13の電位よりも第2の電極14の電位が低くなるように電圧を印加したときに動作するように層15が積層されたものであってもよい。前者の場合、トランジスタ11はNチャネル型トランジスタであり、後者の場合、トランジスタ11はPチャネル型トランジスタである。
In addition, the
以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の素子を特に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置であってもよい。図12には本発明を適用して作製したパッシブ型の発光装置の斜視図を示す。図12において、基板951上には、電極952と電極956との間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層および発光層等を含む多層構造の層955が設けられている。電極952の端部は絶縁層953で覆われている。そして、絶縁層953上には隔壁層954が設けられている。隔壁層954の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層954の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺(絶縁層953の面方向と同様の方向を向き、絶縁層953と接する辺)の方が上辺(絶縁層953の面方向と同様の方向を向き、絶縁層953と接しない辺)よりも短い。このように、隔壁層954を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブ型の発光装置においても、低駆動電圧で動作する本発明の発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができる。
As described above, in this embodiment mode, an active light-emitting device that controls driving of a light-emitting element using a transistor has been described. In addition to this, a light-emitting element is driven without particularly providing a driving element such as a transistor. A passive light emitting device may be used. FIG. 12 is a perspective view of a passive light emitting device manufactured by applying the present invention. In FIG. 12, a
(実施の形態6)
電極間に設けられ、芳香族炭化水素と金属酸化物とを有する層が設けられた発光素子は、電極間に設けられた層の結晶化によって形成された凹凸、或いは電極表面の凹凸に起因した電極間の短絡に因る動作不良が低減されたものである為、このような発光素子を画素として用いた発光装置は表示欠陥が少なく良好に表示動作する。その為、このような発光装置を表示部に適用することによって、表示欠陥に起因した表示画像の誤認等の少ない電子機器を得ることができる。また、本発明の発光素子を光源として用いた発光装置は、発光素子の動作不良に起因した不具合が少なく良好に照明することができる。その為、このような発光装置をバックライト等の照明部として用いることによって、このように本発明の発光装置を実装することによって、発光素子の不具合に起因して局所的に暗部が形成されるような動作不良が低減され、良好に表示することができる。また、発光層と電極との間の距離を、芳香族炭化水素と金属酸化物とを有する層の厚さを変えて調整した発光素子は、層の厚さに起因した駆動電圧の変化が少なく、低駆動電圧で動作させると共に、色純度の良い色を発する発光装置を得ることができる。その為、このような発光装置を表示部に適用することで、消費電力が少なく、また色彩の優れた画像を提供できる電子機器を得ることができる。
(Embodiment 6)
A light-emitting element provided with a layer having an aromatic hydrocarbon and a metal oxide provided between electrodes is caused by unevenness formed by crystallization of the layer provided between the electrodes or unevenness of the electrode surface. Since the operation failure due to the short circuit between the electrodes is reduced, a light emitting device using such a light emitting element as a pixel has a good display operation with few display defects. Therefore, by applying such a light-emitting device to a display portion, an electronic device with few misperceptions of a display image due to display defects can be obtained. In addition, a light-emitting device using the light-emitting element of the present invention as a light source can be favorably illuminated with few defects due to malfunction of the light-emitting element. Therefore, by using such a light emitting device as an illuminating unit such as a backlight, by mounting the light emitting device of the present invention in this way, a dark part is locally formed due to a defect of the light emitting element. Such malfunctions can be reduced and a good display can be achieved. In addition, in a light-emitting element in which the distance between the light-emitting layer and the electrode is adjusted by changing the thickness of the layer including the aromatic hydrocarbon and the metal oxide, a change in driving voltage due to the layer thickness is small. In addition, a light emitting device that operates with a low driving voltage and emits a color with high color purity can be obtained. Therefore, by applying such a light-emitting device to a display portion, an electronic device that can provide an image with low power consumption and excellent color can be obtained.
本発明を適用した発光装置を実装した電子機器の一実施例を図13に示す。 An example of an electronic device in which the light-emitting device to which the present invention is applied is shown in FIG.
図13(A)は、本発明を適用して作製したパーソナルコンピュータであり、本体5521、筐体5522、表示部5523、キーボード5524などによって構成されている。実施の形態1、2で説明したような本発明の発光素子を画素として用いた発光装置(例えば実施の形態3、4で説明したよう構成を含む発光装置)を表示部として組み込むことで、表示部における欠陥が少なく表示画像の誤認がなく、また色彩の優れた表示画像を提供できるパーソナルコンピュータを完成できる。また、本発明の発光素子を光源として用いた発光装置を、バックライトとして組み込んでもパーソナルコンピュータを完成させることができる。具体的には、図14に示すように、筐体5511と筐体5514とに液晶装置5512と発光装置5513とが嵌め込まれた照明装置を表示部として組み込めばよい。なお、図14において、液晶装置5512には外部入力端子5515が装着されており、発光装置5513には、外部入力端子5516が装着されている。
FIG. 13A illustrates a personal computer manufactured by applying the present invention, which includes a
図13(B)は、本発明を適用して作製した電話機であり、本体5552には表示部5551と、音声出力部5554、音声入力部5555、操作スイッチ5556、5557、アンテナ5553等によって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことで、表示部における欠陥が少なく表示画像の誤認がなく、また色彩の優れた表示画像を提供できる電話機を完成できる。
FIG. 13B illustrates a telephone manufactured by applying the present invention. The
図13(C)は、本発明を適用して作製したテレビ受像機であり、表示部5531、筐体5532、スピーカー5533などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことで、表示部における欠陥が少なく表示画像の誤認がなく、また色彩の優れた表示画像を提供できるテレビ受像機を完成できる。
FIG. 13C illustrates a television set manufactured by applying the present invention, which includes a
以上のように本発明の発光装置は、各種電子機器の表示部として用いるのに非常に適している。なお、電子機器は、本形態で述べたものに限定されるものではなく、ナビゲーション装置等、その他の電子機器であってもよい。 As described above, the light-emitting device of the present invention is very suitable for use as a display portion of various electronic devices. Note that the electronic device is not limited to that described in this embodiment, and may be another electronic device such as a navigation device.
電極間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有する発光素子の作製方法と、その動作特性について、以下に説明する。なお、本実施例では、芳香族炭化水素と金属酸化物とのモル比がそれぞれ異なり、その他の構成については同じである二つの発光素子(発光素子(1)、発光素子(2))を作製した。 A method for manufacturing a light-emitting element having a layer containing an aromatic hydrocarbon and a metal oxide between electrodes, and operation characteristics thereof will be described below. Note that in this example, two light-emitting elements (light-emitting element (1) and light-emitting element (2)) having different molar ratios of aromatic hydrocarbon and metal oxide and having the same structure are manufactured. did.
図15に表すように基板300上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を110nmの厚さとなるように成膜し、第1の電極301を形成した。なお、成膜にはスパッタリング法を用いた。
As shown in FIG. 15, indium tin oxide containing silicon oxide was formed to a thickness of 110 nm over the substrate 300, whereby the
次に、第1の電極301の上に、共蒸着法によって、t−BuDNAとモリブデン酸化物(VI)とを含む第1の層311を形成した。第1の層311の厚さは120nmとなるようにした。また、発光素子(1)に含まれるt−BuDNAとモリブデン酸化物との重量比は1:0.5(モル比は、1:1.7)(=t−BuDNA:モリブデン酸化物)となるようにし、発光素子(2)に含まれるt−BuDNAとモリブデン酸化物との重量比は1:0.75(モル比は、1:2.5)(=t−BuDNA:モリブデン酸化物)となるようにした。なお、共蒸着とは、一つの処理室内に設けられた複数の蒸着源からそれぞれ原料を気化させ、気化した原料を被処理物上に堆積させて複数の物質が混合された層を形成する蒸着法をいう。
Next, a first layer 311 containing t-BuDNA and molybdenum oxide (VI) was formed over the
次に、第1の層311の上に、蒸着法によって、NPBからなる第2の層312を形成した。第2の層312の厚さは10nmとなるようにした。この第2の層312は、発光素子を駆動させたときに、正孔輸送層として機能する。 Next, a second layer 312 made of NPB was formed on the first layer 311 by vapor deposition. The thickness of the second layer 312 was set to 10 nm. The second layer 312 functions as a hole transport layer when the light emitting element is driven.
次に、第2の層312の上に、共蒸着法によって、Alq3とクマリン6とを含む第3の層313を形成した。第3の層313の厚さは37.5nmとなるようにした。また、Alq3とクマリン6との重量比は1:0.01(モル比は、1:0.013)(=Alq3:クマリン6)となるようにした。これによって、クマリン6はAlq3からなる層の中に分散して含まれた状態となる。このようにして形成された第3の層313は、発光素子を駆動させたときに、発光層として機能する。 Next, a third layer 313 containing Alq 3 and coumarin 6 was formed on the second layer 312 by a co-evaporation method. The thickness of the third layer 313 was set to 37.5 nm. The weight ratio of Alq 3 to coumarin 6 was 1: 0.01 (molar ratio was 1: 0.013) (= Alq 3 : coumarin 6). As a result, the coumarin 6 is dispersed and contained in the Alq 3 layer. The third layer 313 formed in this manner functions as a light emitting layer when the light emitting element is driven.
次に、第3の層313の上に、蒸着法によって、Alq3からなる第4の層314を形成した。第4の層314の厚さは37.5nmとなるようにした。この第4の層314は、発光素子を駆動させたときに、電子輸送層として機能する。 Next, a fourth layer 314 made of Alq 3 was formed on the third layer 313 by an evaporation method. The thickness of the fourth layer 314 was set to 37.5 nm. The fourth layer 314 functions as an electron transport layer when the light emitting element is driven.
次に、第4の層314の上に、蒸着法によって、フッ化リチウムからなる第5の層315を形成した。第5の層315の厚さは1nmとなるようにした。この第5の層315は、発光素子を駆動させたときに、電子注入層として機能する。 Next, a fifth layer 315 made of lithium fluoride was formed on the fourth layer 314 by vapor deposition. The thickness of the fifth layer 315 was set to 1 nm. The fifth layer 315 functions as an electron injection layer when the light emitting element is driven.
次に、第5の層315の上に、蒸着法によって、アルミニウムを200nmの厚さとなるように成膜し、第2の電極302を形成した。
Next, an aluminum film was formed to a thickness of 200 nm on the fifth layer 315 by an evaporation method, whereby the
以上のようにして、作製した発光素子に、第2の電極302の電位よりも第1の電極301の電位の方が大きくなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた結果を図16〜18に示す。図16は発光素子の電圧−輝度特性を表す図であり、横軸は電圧(V)、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。また、図17は発光素子の電圧−電流特性を表す図であり、横軸は電圧(V)、縦軸は電流(mA)を表す。図18は発光素子の輝度−電流効率特性を表す図であり、横軸は輝度(cd/m2)、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。図16〜18において、●で表されるプロットは発光素子(1)について、○で表されるプロットは発光素子(2)についてのものである。
As described above, a voltage was applied to the manufactured light-emitting element so that the potential of the
(比較例)
実施例1で作製した発光素子に対する比較例として、電極間に、t−BuDNAのみからなる層を設けた発光素子について説明する。なお、比較例の発光素子は、混合層111の代わりにt−BuDNAのみからなる層を設けた点で、実施例1に記載の発光素子(1)、(2)と異なるが、その他の構成については、実施例1に記載の発光素子(1)、(2)と同じである。従って、比較例の発光素子の作製方法については、記載を省略する。比較例の発光素子を動作させたところ、図16〜18において、△でプロットされたような結果が得られた。
(Comparative example)
As a comparative example for the light-emitting element manufactured in Example 1, a light-emitting element in which a layer composed only of t-BuDNA is provided between electrodes will be described. The light-emitting element of the comparative example is different from the light-emitting elements (1) and (2) described in Example 1 in that a layer made only of t-BuDNA is provided instead of the
実施例1と比較例とから、電極間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を設けることによって、発光開始電圧(1cd/m2の輝度で発光し始めたときを発光開始とし、その時に印加された電圧を発光開始電圧という。)が低く、また、任意の輝度で発光させるのに必要な印加電圧も低く、低駆動電圧で動作する良好な発光素子を得られることが分かる。また、電極間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を設けることによって、任意の輝度で発光させたときの電流効率が高く、良好な発光素子が得られることも分かる。 From Example 1 and the comparative example, by providing a layer containing an aromatic hydrocarbon and a metal oxide between the electrodes, the light emission start voltage (when light emission starts at a luminance of 1 cd / m 2 is set as the light emission start). The voltage applied at that time is referred to as a light emission start voltage), and the applied voltage required for light emission at an arbitrary luminance is also low, so that a good light-emitting element operating at a low driving voltage can be obtained. . It can also be seen that by providing a layer containing an aromatic hydrocarbon and a metal oxide between the electrodes, current efficiency is high when light is emitted at an arbitrary luminance, and a favorable light-emitting element can be obtained.
電極間に芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有する三つの試料(1)〜(3)と、電極間に芳香族炭化水素のみからなる層を有する試料(4)とについて、電圧−電流特性を調べた。その結果、芳香族炭化水素と金属酸化物とが混合された層の方が、芳香族炭化水素のみからなる層よりも、電極からキャリアを注入され易く、導電率が高いということが分かった。 Voltage is applied to three samples (1) to (3) having a layer containing an aromatic hydrocarbon and a metal oxide between the electrodes and a sample (4) having a layer consisting only of the aromatic hydrocarbon between the electrodes. -Current characteristics were examined. As a result, it was found that the layer in which the aromatic hydrocarbon and the metal oxide were mixed was easier to inject carriers from the electrode and the conductivity was higher than the layer made only of the aromatic hydrocarbon.
図19に、電圧−電流特性について調べた結果を示す。図19において横軸は電圧(V)、縦軸は電流(mA)を示す。また、図19において、●は試料(1)、■は試料(2)、□は試料(3)、△は試料(4)についてのプロットである。 FIG. 19 shows the results of examining the voltage-current characteristics. In FIG. 19, the horizontal axis represents voltage (V) and the vertical axis represents current (mA). In FIG. 19, ● is a plot for sample (1), ■ is a sample (2), □ is a sample (3), and Δ is a plot for sample (4).
なお、測定に用いた試料(1)〜(3)は、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物からなる電極(110nm)と、アルミニウムからなる電極(200nm)との間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層(200nm)を有する構造であり、試料(4)は、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物からなる電極(110nm)と、アルミニウムからなる電極(200nm)との間に、芳香族炭化水素のみからなる層(200nm)を有する構造である。試料(1)〜(3)は、それぞれ、電極間に設けられた層に含まれる芳香族炭化水素と金属酸化物の重量比が異なる。試料(1)では、重量比は1:0.5(=t−BuDNA:モリブデン酸化物)、試料(2)では、重量比は2:0.75(=t−BuDNA:モリブデン酸化物)、試料(3)では、重量比は1:1(=t−BuDNA:モリブデン酸化物)である。 The samples (1) to (3) used for the measurement were an aromatic hydrocarbon and a metal between an electrode (110 nm) made of indium tin oxide containing silicon oxide and an electrode (200 nm) made of aluminum. The sample (4) has a structure including an oxide and a layer (200 nm). The sample (4) has an fragrance between an electrode (110 nm) made of indium tin oxide containing silicon oxide and an electrode (200 nm) made of aluminum. This is a structure having a layer (200 nm) consisting only of a group hydrocarbon. Samples (1) to (3) have different weight ratios between the aromatic hydrocarbon and the metal oxide contained in the layer provided between the electrodes. In the sample (1), the weight ratio is 1: 0.5 (= t-BuDNA: molybdenum oxide), and in the sample (2), the weight ratio is 2: 0.75 (= t-BuDNA: molybdenum oxide). In the sample (3), the weight ratio is 1: 1 (= t-BuDNA: molybdenum oxide).
10 基板
11 トランジスタ
12 発光素子
13 第1の電極
14 第2の電極
15 層
16 層間絶縁膜
17 配線
18 隔壁層
19 層間絶縁膜
101 第1の電極
102 第2の電極
111 混合層
112 正孔輸送層
113 発光層
114 電子輸送層
115 電子注入層
116 電子発生層
117 正孔阻止層
201 第1の電極
202 第2の電極
211 正孔注入層
212 正孔輸送層
213 発光層
214 電子輸送層
215 第1の混合層
216 第2の混合層
217 層
218 正孔阻止層
223 正孔輸送層
300 基板
301 第1の電極
302 第2の電極
311 第1の層
312 第2の層
313 第3の層
314 第4の層
315 第5の層
401 第1の電極
402 第2の電極
411 正孔注入層
412a 正孔輸送層
412b 正孔輸送層
412c 正孔輸送層
413a 第1発光層
413b 第2発光層
413c 第3発光層
414a 電子輸送層
414b 電子輸送層
414c 電子輸送層
415 電子注入層
421a 第1の混合層
421b 第1の混合層
422a 第2の混合層
422b 第2の混合層
501 サブフレーム
502 サブフレーム
503 サブフレーム
504 サブフレーム
901 第1のトランジスタ
902 第2のトランジスタ
903 発光素子
911 ゲート信号線
912 ソース信号線
913 書込用ゲート信号線駆動回路
914 消去用ゲート信号線駆動回路
915 ソース信号線駆動回路
916 電源
917 電流供給線
918 スイッチ
919 スイッチ
920 スイッチ
951 基板
952 電極
953 絶縁層
954 隔壁層
955 層
956 電極
1001 第1のトランジスタ
1002 第2のトランジスタ
1003 ゲート信号線
1004 ソース信号線
1005 電流供給線
1006 電極
501a 書き込み期間
501b 保持期間
502a 書き込み期間
502b 保持期間
503a 書き込み期間
503b 保持期間
504a 書き込み期間
504b 保持期間
504b 保持期間
504c 消去期間
504d 非発光期間
5511 筐体
5512 液晶装置
5513 発光装置
5514 筐体
5515 外部入力端子
5516 外部入力端子
5521 本体
5522 筐体
5523 表示部
5524 キーボード
5531 表示部
5532 筐体
5533 スピーカー
5551 表示部
5552 本体
5553 アンテナ
5554 音声出力部
5555 音声入力部
5556 操作スイッチ
6500 基板
6503 FPC
6504 プリント配線基盤(PWB)
6511 画素部
6512 ソース信号線駆動回路
6513 書込用ゲート信号線駆動回路
6514 消去用ゲート信号線駆動回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 11 Transistor 12 Light emitting element 13 1st electrode 14 2nd electrode 15 Layer 16 Interlayer insulation film 17 Wiring 18 Partition layer 19 Interlayer insulation film 101 1st electrode 102 2nd electrode 111 Mixed layer 112 Hole transport layer 113 light emitting layer 114 electron transport layer 115 electron injection layer 116 electron generation layer 117 hole blocking layer 201 first electrode 202 second electrode 211 hole injection layer 212 hole transport layer 213 light emission layer 214 electron transport layer 215 first Mixed layer 216 Second mixed layer 217 Layer 218 Hole blocking layer 223 Hole transport layer 300 Substrate 301 First electrode 302 Second electrode 311 First layer 312 Second layer 313 Third layer 314 Second 4 layer 315 5th layer 401 1st electrode 402 2nd electrode 411 Hole injection layer 412a Hole transport layer 412b Hole transport layer 412c Hole transport layer 4 3a First light emitting layer 413b Second light emitting layer 413c Third light emitting layer 414a Electron transport layer 414b Electron transport layer 414c Electron transport layer 415 Electron injection layer 421a First mixed layer 421b First mixed layer 422a Second mixed layer 422b Second mixed layer 501 Subframe 502 Subframe 503 Subframe 504 Subframe 901 First transistor 902 Second transistor 903 Light emitting element 911 Gate signal line 912 Source signal line 913 Writing gate signal line driving circuit 914 Erasing Gate signal line driver circuit 915 Source signal line driver circuit 916 Power source 917 Current supply line 918 Switch 919 Switch 920 Switch 951 Substrate 952 Electrode 953 Insulating layer 954 Partition layer 955 Layer 956 Electrode 1001 First transistor 1002 Second transistor 1003 Gate signal line 1004 Source signal line 1005 Current supply line 1006 Electrode 501a Writing period 501b Holding period 502a Writing period 502b Holding period 503a Writing period 503b Holding period 504a Writing period 504b Holding period 504b Holding period 504c Erasing period 504d Non-light emitting period 5511 Body 5512 Liquid crystal device 5513 Light emitting device 5514 Case 5515 External input terminal 5516 External input terminal 5521 Body 5522 Case 5523 Display portion 5524 Keyboard 5551 Display portion 5532 Case 5533 Speaker 5551 Display portion 5552 Body 5553 Antenna 5554 Audio output portion 5555 Sound input 5556 Operation switch 6500 Substrate 6503 FPC
6504 Printed Wiring Board (PWB)
6511
Claims (9)
前記混合層は、芳香族炭化水素と、金属酸化物と、を含み、
前記混合層は、前記陽極と前記発光層との間に設けられていることを特徴とする発光素子。 A light emitting layer and a mixed layer between the anode and the cathode ;
The mixed layer, seen containing an aromatic hydrocarbon, and a metal oxide, a,
The light emitting element , wherein the mixed layer is provided between the anode and the light emitting layer .
前記混合層は、芳香族炭化水素と、金属酸化物と、を含み、
前記混合層は、前記陽極に接していることを特徴とする発光素子。 A light emitting layer and a mixed layer between the anode and the cathode ;
The mixed layer, seen containing an aromatic hydrocarbon, and a metal oxide, a,
The light-emitting element , wherein the mixed layer is in contact with the anode .
前記金属酸化物は、前記芳香族炭化水素に対し電子受容性を示す金属酸化物であることを特徴とする発光素子。 In claim 1 or 2,
The light-emitting element, wherein the metal oxide is a metal oxide that exhibits an electron accepting property with respect to the aromatic hydrocarbon.
前記金属酸化物は、モリブデン酸化物であることを特徴とする発光素子。 In claim 1 or 2,
The light-emitting element, wherein the metal oxide is molybdenum oxide.
前記金属酸化物は、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、銀酸化物から選ばれたいずれか一であることを特徴とする発光素子。 In claim 1 or 2,
The metal oxide is any one selected from vanadium oxide, ruthenium oxide, rhenium oxide, titanium oxide, chromium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, tantalum oxide, tungsten oxide, and silver oxide. Or a light-emitting element.
前記芳香族炭化水素は、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、アントラセン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン、ペンタセン、コロネンから選ばれたいずれか一であることを特徴とする発光素子。 In any one of Claims 1 thru | or 5 ,
The aromatic hydrocarbon is 2-tert-butyl-9,10-di (2-naphthyl) anthracene , anthracene, 9,10-diphenylanthracene, tetracene, rubrene, perylene, 2,5,8,11-tetra ( A light-emitting element, which is any one selected from tert-butyl) perylene, pentacene, and coronene .
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