JP5425439B2 - 発光素子、発光装置、および電子機器 - Google Patents
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Description
テツオ ツツイ、外8名、ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス、vol.38、L1502−L1504(1999)
本実施の形態1では、発光素子の第1の層(正孔注入層)から第2の層(正孔輸送層)への正孔(ホール)の注入量を抑制することができる構造を有する発光素子について説明する。
本実施の形態2では、実施の形態1で示した正孔(ホール)の注入量を抑制する構造に加えて電子の移動速度を小さくする構造を有する発光素子について説明する。
従って、従来よりも容易にキャリアバランスの制御が可能となる。さらに、第6の層116における混合比の少ない有機化合物を用いてキャリアの移動を制御するため、単一物質による制御に比べて、キャリアバランスの変化が起きにくい。従って、経時変化に強く、発光素子の長寿命化を実現することができる。
本実施の形態3では、実施の形態1および実施の形態2で示した発光素子のEL層を複数有する発光素子(以下、積層型発光素子という)について、図8を用いて説明する。この発光素子は、第1の電極801と第2の電極802との間に、複数のEL層(第1のEL層803、第2のEL層804)を有する積層型発光素子である。なお、本実施の形態3では、EL層が2層の場合について示すが、3層以上としても良い。
本実施の形態4では、画素部に発光素子を有する発光装置について図9を用いて説明する。なお、図9(A)は、発光装置を示す上面図、図9(B)は図9(A)をA−A’およびB−B’で切断した断面図である。
本実施の形態5では、実施の形態4に示す発光装置をその一部に含む電子機器について説明する。電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、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表示装置を備えた装置)などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図11に示す。
発光素子1は、実施の形態1において図1を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には図15における第2の層1512のHOMO準位が、第1の層1511および第3の層1513のHOMO準位よりも深い(絶対値が大きい)場合の発光素子である。
発光素子2は、発光素子1と同様に実施の形態1において図1を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には、図15における第2の層1512のHOMO準位が、第1の層1511のHOMO準位よりも深い(絶対値が大きい)場合の発光素子である。
発光素子3は、発光素子1や発光素子2と同様に実施の形態1において図1を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には、図15における第2の層1512のHOMO準位が、第1の層1511のHOMO準位よりも深い(絶対値が大きい)場合の発光素子である。
発光素子4は、発光素子1〜発光素子3と同様に実施の形態1において図1を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には、図15における第2の層1512のHOMO準位が、第1の層1511のHOMO準位よりも深い(絶対値が大きい)場合の発光素子である。
次に、比較のための発光素子として発光素子5(上述した発光素子1〜発光素子4における第2の層1512をNPBを用いて形成する構造)を作製した。具体的には、図15における第2の層1512のHOMO準位と第1の層1511のHOMO準位が同じ場合の発光素子である。作製方法を以下に示す。
発光素子6は、実施の形態2において図4を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には、図16(A)における第2の層1612のHOMO準位が、第1の層1611のHOMO準位よりも深い(絶対値が大きい)場合の発光素子である。さらに、発光素子6は、図6の概念図で説明したように、第6の層がキャリア(電子)を速度論的に制御する場合の発光素子である。
発光素子7は、実施の形態2において図4を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には、図16(A)における第2の層1612のHOMO準位が、第1の層1611のHOMO準位よりも深い(絶対値が大きい)場合の発光素子である。さらに、発光素子7は、図7の概念図で説明したように、第6の層がキャリア(電子)を熱力学的に制御する場合の発光素子である。
発光素子8は、実施の形態2において図4を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には、図16(A)における第2の層1612のHOMO準位が、第1の層1611のHOMO準位よりも深い(絶対値が大きい)場合の発光素子である。さらに、発光素子8は、図6の概念図で説明したように、第6の層がキャリア(電子)を速度論的に制御する場合の発光素子である。
次に、比較のための発光素子として図16(B)に示す構造を有する発光素子9(上述した発光素子6〜発光素子8における第2の層1612をNPBを用いて形成し、第6の層1616は設けない構造)を作製した。作製方法を以下に示す。
まず、本実施例3で用いる参照電極(Ag/Ag+電極)の真空準位に対するポテンシャルエネルギー(eV)を算出した。つまり、Ag/Ag+電極のフェルミ準位を算出した。メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位は、標準水素電極に対して+0.610[V vs. SHE]であることが知られている(参考文献;Christian R.Goldsmith et al., J.Am.Chem.Soc., Vol.124, No.1,83−96, 2002)。一方、本実施例3で用いる参照電極を用いて、メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位を求めたところ、+0.20V[vs.Ag/Ag+]であった。したがって、本実施例3で用いる参照電極のポテンシャルエネルギーは、標準水素電極に対して0.41[eV]低くなっていることがわかった。
本測定例1では、YGASFの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。スキャン速度は0.1V/secとした。測定結果を図26に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−0.18Vから+0.80Vまで走査した後、+0.80Vから−0.18Vまで走査することにより行った。
本測定例2では、YGABPの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。スキャン速度は0.1V/secとした。測定結果を図27に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−0.20Vから+1.00Vまで走査した後、+1.00Vから−0.20Vまで走査することにより行った。
本測定例3では、o−YGA1BPの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。スキャン速度は0.1V/secとした。測定結果を図28に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−1.00Vから+1.00Vまで走査した後、+1.00Vから−1.00Vまで走査することにより行った。
本測定例4では、DNTPDの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。スキャン速度は0.1V/secとした。測定結果を図29に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−0.50Vから+1.00Vまで走査した後、+1.00Vから−0.50Vまで走査することにより行った。
本測定例5では、NPBの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。スキャン速度は0.1V/secとした。測定結果を図30に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−0.20Vから+0.80Vまで走査した後、+0.80Vから−0.20Vまで走査することにより行った。
まず、本実施例4で用いる参照電極(Ag/Ag+電極)の真空準位に対するポテンシャルエネルギー(eV)を算出した。つまり、Ag/Ag+電極のフェルミ準位を算出した。メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位は、標準水素電極に対して+0.610[V vs. SHE]であることが知られている(参考文献;Christian R.Goldsmith et al., J.Am.Chem.Soc., Vol.124, No.1,83−96, 2002)。一方、本実施例4で用いる参照電極を用いて、メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位を求めたところ、+0.20V[vs.Ag/Ag+]であった。したがって、本実施例4で用いる参照電極のポテンシャルエネルギーは、標準水素電極に対して0.41[eV]低くなっていることがわかった。
本測定例6では、Alqの還元反応特性について、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。スキャン速度は0.1V/secとした。測定結果を図31に示す。なお、還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−0.69Vから−2.40Vまで走査した後、−2.40Vから−0.69Vまで走査することにより行った。
本測定例7では、DPQdの還元反応特性について、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。スキャン速度は0.1V/secとした。測定結果を図32に示す。なお、還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−0.40Vから−2.10Vまで走査した後、−2.10Vから−0.40Vまで走査することにより行った。また、DPQdは溶解性が悪く、1mmol/Lの濃度となるように溶液を調製しようとしても溶け残りが生じたため、溶け残りが沈殿した状態で上澄み液を採取し、測定に使用した。
本測定例8では、2PCAPAの還元反応特性について、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。スキャン速度は0.1V/secとした。測定結果を図33に示す。なお、還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−0.41Vから−2.50Vまで走査した後、−2.50Vから−0.41Vまで走査することにより行った。
102 第1の電極
103 EL層
104 第2の電極
111 第1の層(正孔注入層)
112 第2の層(正孔輸送層)
113 第3の層(発光層)
114 第4の層(電子輸送層)
115 第5の層(電子注入層)
116 第6の層(キャリア制御層)
201 第1の有機化合物
202 第2の有機化合物
203 第1の有機化合物
204 第2の有機化合物
801 第1の電極
802 第2の電極
803 第1のEL層
804 第2のEL層
805 電荷発生層
901 ソース側駆動回路
902 画素部
903 ゲート側駆動回路
904 封止基板
905 シール材
907 空間
908 配線
909 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
910 素子基板
911 スイッチング用TFT
912 電流制御用TFT
913 第1の電極
914 絶縁物
916 EL層
917 第2の電極
918 発光素子
923 Nチャネル型TFT
924 Pチャネル型TFT
1001 基板
1002 第1の電極
1003 第2の電極
1004 EL層
1005 絶縁層
1006 隔壁層
1201 筐体
1202 液晶層
1203 バックライト
1204 筐体
1205 ドライバIC
1206 端子
1301 筐体
1302 光源
1401 照明装置
1402 テレビ装置
1501 基板
1502 第1の電極
1503 EL層
1504 第2の電極
1511 第1の層(正孔注入層)
1512 第2の層(正孔輸送層)
1513 第3の層(発光層)
1514 第4の層(電子輸送層)
1515 第5の層(電子注入層)
1601 基板
1602 第1の電極
1603 EL層
1604 第2の電極
1611 第1の層(正孔注入層)
1612 第2の層(正孔輸送層)
1613 第3の層(発光層)
1614 第4の層(電子輸送層)
1615 第5の層(電子注入層)
1616 第6の層(キャリア制御層)
9101 筐体
9102 支持台
9103 表示部
9104 スピーカー部
9105 ビデオ入力端子
9201 本体
9202 筐体
9203 表示部
9204 キーボード
9205 外部接続ポート
9206 ポインティングデバイス
9401 本体
9402 筐体
9403 表示部
9404 音声入力部
9405 音声出力部
9406 操作キー
9407 外部接続ポート
9408 アンテナ
9501 本体
9502 表示部
9503 筐体
9504 外部接続ポート
9505 リモコン受信部
9506 受像部
9507 バッテリー
9508 音声入力部
9509 操作キー
9510 接眼部
Claims (9)
- 一対の電極間にEL層を有する発光素子であって、
前記EL層は、陽極として機能する電極と発光性を有する第3の層との間に正孔注入性を有する第1の層、および正孔輸送性を有する第2の層とを少なくとも有し、陰極として機能する電極と前記第3の層との間に電子の移動を制御する第4の層を少なくとも有し、
前記第1の層は、電子よりも正孔の輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を有し、
前記第2の層の最高被占有軌道準位の絶対値は、前記第1の層の最高被占有軌道準位の絶対値よりも大きく、
前記第4の層は、電子輸送性の第1の有機化合物と正孔輸送性の第2の有機化合物とを有し、前記第2の有機化合物の含有量が質量比で全体の50%未満であり、
前記第2の有機化合物の最低空軌道準位の絶対値は、第1の有機化合物の最低空軌道準位の絶対値との差が0.3eV以下であり、
前記第1の有機化合物の双極子モーメントをP1、前記第2の有機化合物の双極子モーメントをP2とすると、P1/P2≧3の関係を満たすことを特徴とする発光素子。 - 一対の電極間にEL層を有する発光素子であって、
前記EL層は、陽極として機能する電極と発光性を有する第3の層との間に正孔注入性を有する第1の層、および正孔輸送性を有する第2の層とを少なくとも有し、陰極として機能する電極と前記第3の層との間に電子の移動を制御する第4の層を少なくとも有し、
前記第1の層は、電子よりも正孔の輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を有し、
前記第2の層の最高被占有軌道準位の絶対値は、前記第1の層の最高被占有軌道準位の絶対値よりも大きく、
前記第4の層は、電子輸送性の第1の有機化合物と正孔輸送性の第2の有機化合物とを有し、前記第2の有機化合物の含有量が質量比で全体の50%未満であり、
前記第2の有機化合物の最低空軌道準位の絶対値は、第1の有機化合物の最低空軌道準位の絶対値との差が0.3eV以下であり、
前記第1の有機化合物は、金属錯体であり、
前記第2の有機化合物は、芳香族アミン化合物であることを特徴とする発光素子。 - 一対の電極間にEL層を有する発光素子であって、
前記EL層は、陽極として機能する電極と発光性を有する第3の層との間に正孔注入性を有する第1の層、および正孔輸送性を有する第2の層とを少なくとも有し、陰極として機能する電極と前記第3の層との間に電子の移動を制御する第4の層を少なくとも有し、
前記第1の層は、電子よりも正孔の輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を有し、
前記第2の層の最高被占有軌道準位の絶対値は、前記第1の層の最高被占有軌道準位の絶対値よりも大きく、
前記第4の層は、電子輸送性の第1の有機化合物と電子トラップ性の第2の有機化合物とを有し、前記第2の有機化合物の含有量が質量比で全体の50%未満であり、
前記第1の有機化合物は、金属錯体であり、
前記第2の有機化合物は、クマリン誘導体であることを特徴とする発光素子。 - 一対の電極間にEL層を有する発光素子であって、
前記EL層は、陽極として機能する電極と発光性を有する第3の層との間に正孔注入性を有する第1の層、および正孔輸送性を有する第2の層とを少なくとも有し、陰極として機能する電極と前記第3の層との間に電子の移動を制御する第4の層を少なくとも有し、
前記第1の層は、電子よりも正孔の輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を有し、
前記第2の層の最高被占有軌道準位の絶対値は、前記第1の層の最高被占有軌道準位の絶対値よりも大きく、
前記第4の層は、電子輸送性の第1の有機化合物と電子トラップ性の第2の有機化合物とを有し、前記第2の有機化合物の含有量が質量比で全体の50%未満であり、
前記第1の有機化合物は、金属錯体であり、
前記第2の有機化合物は、キナクリドン誘導体であることを特徴とする発光素子。 - 請求項3または請求項4において、
前記第2の有機化合物の最低空軌道準位の絶対値は、前記第1の有機化合物の最低空軌道準位の絶対値よりも0.3eV以上大きいことを特徴とする発光素子。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
前記第3の層は、電子輸送性の物質を含むことを特徴とする発光素子。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一において、
前記第4の層の膜厚は、5nm以上20nm以下であることを特徴とする発光素子。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか一に記載の発光素子を有することを特徴とする発光装置。
- 請求項8に記載の発光装置を有することを特徴とする電子機器。
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