JP5672077B2 - 発光素子、発光装置、表示装置および電子機器 - Google Patents
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Description
このような発光素子では、一般に、正孔の注入性や輸送性を向上させるために、陽極と発光層との間に、正孔注入層および正孔輸送層が設けられている(例えば、特許文献1参照)。
また、このような発光素子では、正孔輸送層のHOMO(最高被占軌道)およびLUMO(最低空軌道)の大きさを調整することにより、正孔輸送層で陰極側(発光層側)からの電子をブロックし、発光層内に電子および正孔を閉じ込め、発光効率の向上を図ることが行われている。
また、電子ブロック効果を高めるには、HOMOとLUMOとのエネルギーギャップが大きい材料を正孔輸送層に用いることが考えられるが、正孔輸送層として使用できる材料の種類が限られているため、そのようなことは現実には難しいという課題があった。
特に、本適用例の発光素子では、有機層が電子輸送性材料を含むとともに陽極および発光層にそれぞれ接しているので、発光層から有機層内へ電子が侵入しても(注入されても)、その電子を有機層が陽極側へ速やかに輸送して通過させることができる。これにより、有機層中に電子が留まるのを防止し、その結果、有機層が電子により劣化するのを防止することができる。そのため、高電流密度での電流で駆動する場合においても、発光素子の長寿命化を図ることができる。また、電子輸送性材料の混合比が正孔注入層と正孔輸送層で異ならせることにより、発光特性、寿命特性に対して好適なバランスを取ることができる。
このように有機層が電子をブロックする機能を有していても、高電流密度での駆動においては、有機層が電子をブロックしきれず、その結果、有機層に電子が侵入する(注入される)場合がある。このような場合においても、本適用例の発光素子では、有機層が電子輸送性材料を含んでいるので、有機層でブロックしきれずに有機層内へ侵入した電子を有機層が陽極側へ速やかに輸送して通過させることができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る発光素子を模式的に示す断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図1中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
図1に示す発光素子(エレクトロルミネッセンス素子)1は、陽極3と正孔注入層4と正孔輸送層5と発光層6と電子輸送層7と電子注入層8と陰極9とがこの順に積層されてなるものである。すなわち、発光素子1では、陽極3と陰極9との間に、陽極3側から陰極9側へ正孔注入層4と正孔輸送層5と発光層6と電子輸送層7と電子注入層8とがこの順で積層された積層体14が介挿されている。なお、本実施形態では、正孔注入層4および正孔輸送層5からなる機能層45、陽極3から発光層6へ正孔を輸送する機能を有する有機層を構成する。
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10で封止されている。
このような発光素子1にあっては、陽極3および陰極9に駆動電圧が印加されることにより、発光層6に対し、それぞれ、陰極9側から電子が供給(注入)されるとともに、陽極3側から正孔が供給(注入)される。そして、発光層6では、正孔と電子とが再結合し、この再結合に際して放出されたエネルギーによりエキシトン(励起子)が生成し、エキシトンが基底状態に戻る際にエネルギー(蛍光やりん光)を放出(発光)する。これにより、発光素子1は、発光する。
その際、発光素子1では、正孔注入層4および正孔輸送層5からなる機能層(有機層)が陽極3から発光層6へ効率的に正孔を輸送することができる。そのため、発光素子1の発光効率を向上させることができる。
特に、発光素子1では、正孔注入層4および正孔輸送層5からなる機能層が後に詳述するように電子輸送性材料を含むとともに陽極3および発光層6にそれぞれ接しているので、発光層6から正孔輸送層5内へ電子が侵入しても(注入されても)、その電子を正孔注入層4および正孔輸送層5が陽極3側へ速やかに輸送して通過させることができる。これにより、正孔注入層4および正孔輸送層5に電子が留まるのを防止し、その結果、正孔注入層4および正孔輸送層5が電子により劣化するのを防止することができる。そのため、高電流密度での電流で駆動する場合においても、発光素子1の長寿命化を図ることができる。また、また、電子輸送性材料の混合比が正孔注入層4と正孔輸送層5で異ならせることにより、発光特性、寿命特性に対して好適なバランスを取ることができる。
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、0.1mm〜30mm程度であるのが好ましく、0.1mm〜10mm程度であるのがより好ましい。
なお、発光素子1が基板2と反対側から光を取り出す構成(トップエミッション型)の場合、基板2には、透明基板および不透明基板のいずれも用いることができる。
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3は、後述する正孔注入層4を介して発光層6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。
陽極3の構成材料としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、In3O3、SnO2、Sb含有SnO2、Al含有ZnO等の酸化物、Au、Pt、Ag、Cu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用いることができる。
特に、陽極3は、ITOで構成されているのが好ましい。ITOは、透明性を有するとともに、仕事関数が大きく、導電性に優れる材料である。これにより、陽極3から正孔注入層4へ効率的に正孔を注入することができる。
また、陽極3の正孔注入層4側の面(図1にて上面)は、プラズマ処理が施されているのが好ましい。これにより、陽極3と正孔注入層4との接合面の化学的および機械的な安定性を高めることができる。その結果、陽極3から正孔注入層4への正孔注入性を向上させることができる。なお、かかるプラズマ処理については、後述する発光素子1の製造方法の説明において詳述する。
このような陽極3の平均厚さは、特に限定されないが、10nm〜200nm程度であるのが好ましく、50nm〜150nm程度であるのがより好ましい。
一方、陰極9は、後述する電子注入層8を介して電子輸送層7に電子を注入する電極である。この陰極9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9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、複数種の混合層等として)用いることができる。
特に、陰極9の構成材料として合金を用いる場合には、Ag、Al、Cu等の安定な金属元素を含む合金、具体的には、MgAg、AlLi、CuLi等の合金を用いるのが好ましい。かかる合金を陰極9の構成材料として用いることにより、陰極9の電子注入効率および安定性の向上を図ることができる。
このような陰極9の平均厚さは、特に限定されないが、50nm〜1000nm程度であるのが好ましく、100nm〜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9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(すなわち正孔注入性を有する)ものである。また、後に詳述するように、正孔注入層4は、電子を輸送する機能をも有する。
この正孔注入層4は、正孔注入性を有する材料(すなわち正孔注入性材料)と、電子輸送性を有する材料(すなわち電子輸送性材料)とを含んでいる。なお、正孔注入層4に含まれる電子輸送性材料については、正孔輸送層5に含まれる電子輸送性材料の説明とともに、後に詳述する。
この正孔注入層4に含まれる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)、下記式(1)で表わされる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。
このような正孔注入層4の平均厚さは、特に限定されないが、5nm〜90nm程度であるのが好ましく、10nm〜70nm程度であるのがより好ましい。
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発光層6まで輸送する機能を有する(すなわち正孔輸送性を有する)ものである。また、後に詳述するように、正孔輸送層5は、電子を輸送する機能をも有する。
この正孔輸送層5は、正孔輸送性を有する材料(すなわち正孔輸送性材料)と、電子輸送性を有する材料(すなわち電子輸送性材料)とを含んで構成されている。なお、正孔輸送層5に含まれる電子輸送性材料については、正孔注入層4に含まれる電子輸送層性材料の説明とともに、後に詳述する。
この正孔輸送層5に含まれる正孔輸送性材料には、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、下記式(2)で表わされる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(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。
これにより、正孔注入層4および正孔輸送層5が陽極3から発光層6へ正孔を輸送しつつ発光層6からの電子をブロックすることができる。そのため、発光層6に効率的に電子および正孔を閉じ込め、発光効率を向上させることができる。
このように正孔輸送層5が電子をブロックする機能を有していても、高電流密度での駆動においては、正孔輸送層5が電子をブロックしきれず、その結果、正孔輸送層5に電子が侵入する(注入される)場合がある。このような場合においても、発光素子1では、正孔注入層4および正孔輸送層5がそれぞれ電子輸送性材料を含んでいるので、正孔輸送層5でブロックしきれずに正孔輸送層5内へ侵入した電子を正孔注入層4および正孔輸送層5が陽極3側へ速やかに輸送して通過させることができる。
このような正孔輸送層5の平均厚さは、特に限定されないが、10nm〜90nm程度であるのが好ましく、30nm〜70nm程度であるのがより好ましい。
ここで、正孔注入層4および正孔輸送層5に含まれる電子輸送性材料について詳述する。
本実施形態の発光素子1では、正孔注入層4および正孔輸送層5からなる機能層45が、陽極3と発光層6との間にこれらに接して設けられ、正孔を輸送する機能を有する有機層である。
そして、正孔注入層4および正孔輸送層5が、それぞれ、電子輸送性材料を含んでいる。すなわち、正孔注入層4および正孔輸送層5からなる機能層45で構成された有機層は、電子輸送性を有する電子輸送性材料を含んで構成されている。
これにより、陽極3からの正孔注入性および正孔輸送性を良好なものとしつつ、電子による正孔注入層4および正孔輸送層5の劣化を防止することができる。
特に、発光素子1では、正孔注入層4および正孔輸送層5からなる機能層45が電子輸送性材料を含むとともに陽極3および発光層6にそれぞれ接しているので、発光層6から正孔輸送層5内へ電子が侵入しても(注入されても)、その電子を正孔注入層4および正孔輸送層5が陽極3側へ速やかに輸送して通過させることができる。これにより、正孔注入層4および正孔輸送層5に電子が留まるのを防止し、その結果、正孔注入層4および正孔輸送層5が電子により劣化するのを防止することができる。そのため、高電流密度での電流で駆動する場合においても、発光素子1の長寿命化を図ることができる。
前述したように正孔注入層4中や正孔輸送層5中を電子が通過する際、電子輸送性材料は電子に対する耐性が高いので、正孔注入層4中および正孔輸送層5中の電子輸送性材料が電子により劣化することはほとんどない。また、正孔注入層4中および正孔輸送層5中の電子は正孔輸送性材料や正孔注入性材料よりも主に電子輸送性材料を伝って輸送されるので、正孔注入層4中の正孔輸送性材料やおよび正孔輸送層5中の正孔注入性材料が電子により劣化するのを防止することができる。
アセン系材料は、電子輸送性に優れ、更に正孔輸送性も有している。そのため、アセン系材料を含む正孔注入層4や正孔輸送層5は、発光層6からの電子を陽極3へ速やかに輸送することができる。また、アセン系材料は、電子および正孔に対する耐性に優れる。そのため、電子および正孔による正孔注入層4や正孔輸送層5の劣化を防止または抑制することができる。
このようなアセン系材料は、アセン骨格を有し、かつ、前述したような効果を発揮するものであれば、特に限定されず、例えば、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体(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、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体を用いるのが好ましく、アントラセン誘導体(特に、モノ−アントラセンまたはビス−アントラセンを主骨格として有するもの)を用いるのがより好ましい。
アントラセン誘導体は、優れた電子輸送性を有しながらも、気相成膜法により簡単に成膜することができる。したがって、アセン系材料としてアントラセン誘導体を用いることにより、正孔注入層4や正孔輸送層5の電子輸送性を優れたものとしつつ、均質な正孔注入層4や正孔輸送層5の形成を容易なものとすることができる。
また、正孔注入層4および正孔輸送層5に含まれる電子輸送性材料としては、炭素元素および水素元素のみから構成されている炭化水素化合物(誘電体)を用いるのが好ましい。このような化合物は、誘電率および誘電正接がそれぞれ比較的低く、誘電特性に優れる。また、このような化合物は、水酸基、カルボキシル基等の極性基を有しないため、一般に、反応性に乏しく、化学的に比較的安定であり、また、正孔注入性材料や正孔輸送性材料との相互作用も少ない。このようなことから、発光素子1の特性を長期に亘り優れたものとすることができる。
これに対し、かかる含有量が前記下限値未満であると、正孔注入層4中および正孔輸送層5中の電子輸送性材料が励起されやすくなり、電子輸送性材料自体が発光してしまい、発光素子1全体の発光スペクトルに悪影響を及ぼす場合がある。一方、かかる含有量が前記上限値を超えると、発光素子1を構成する層の全体の厚さが厚くなりすぎて、発光素子1の駆動電圧が上昇する傾向を示す。
なお、正孔注入層4中における電子輸送性材料の含有量と、正孔輸送層5中における電子輸送性材料の含有量とは、異なっていることが好ましい。
これに対し、かかる平均厚さが前記下限値未満であると、正孔注入層4や正孔輸送層5の厚さや構成材料等によっては、正孔注入層4の正孔注入性や正孔輸送層の正孔輸送性が低下する傾向を示す。一方、かかる平均厚さが前記上限値を超えると、上記光学的なギャップの形成が難しくなり、また、発光素子1の駆動電圧が上昇する傾向を示す。
この発光層6は、前述した陽極3と陰極9との間に通電することにより、発光するものである。
このような発光層6は、発光材料を含んで構成されている。
このような発光材料としては、特に限定されず、各種蛍光材料、各種燐光材料を1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
赤色の蛍光を発する蛍光材料としては、特に限定されず、例えば、下記式(3)で表わされるテトラアリールジインデノペリレン誘導体等のペリレン誘導体、ユーロピウム錯体、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、ポルフィリン誘導体、ナイルレッド、2−(1,1−ジメチルエチル)−6−(2−(2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7−テトラメチル−1H,5H−ベンゾ(ij)キノリジン−9−イル)エテニル)−4H−ピラン−4H−イリデン)プロパンジニトリル(DCJTB)、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン(DCM)等を挙げられる。
電子輸送層7は、陰極9から電子注入層8を介して注入された電子を発光層6に輸送する機能を有するものである。
電子輸送層7の構成材料(電子輸送材料)としては、例えば、下記式(8)で表わされるトリス(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、下記式(9)で表わされる化合物等のアザインドリジン誘導体、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。
電子輸送層7を異なる電子輸送性材料で構成された複数の層を積層して構成する場合、陽極側の層(第1の電子輸送層)の構成材料としては、発光層6に電子を注入することができるものであればよいが、例えば、アントラセン誘導体、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等を用いるのが好ましく、また、陰極側の層(第2の電子輸送層)の構成材料としては、電子注入層8が電子を受け取るとともに第1の電子輸送層へ電子を注入することができるものであればよいが、例えば、上記式(9)で表わされる化合物等のアザインドリジン誘導体、ピリジン誘導体、フェナントリン誘導体等を用いるのが好ましい。
電子輸送層7の平均厚さは、特に限定されないが、0.5nm〜100nm程度であるのが好ましく、1nm〜50nm程度であるのがより好ましい。
電子注入層8は、陰極9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8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。
また、無機半導体材料としては、例えば、Li、Na、Ba、Ca、Sr、Yb、Al、Ga、In、Cd、Mg、Si、Ta、SbおよびZnのうちの少なくとも1つの元素を含む酸化物、窒化物または酸化窒化物等が挙げられ、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。
封止部材10は、陽極3、積層体14、および陰極9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10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10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。
まず、基板2を用意し、この基板2上に陽極3を形成する。
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、スパッタリング法、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。
次に、陽極3上に正孔注入層4を形成する。
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供給方法としては、例えば、スピンコート法、ロールコート法、インクジェット印刷法等の各種塗布法を用いることもできる。かかる塗布法を用いることにより、正孔注入層4を比較的容易に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。
なお、乾燥は、例えば、大気圧または減圧雰囲気中での放置、加熱処理、不活性ガスの吹付け等により行うことができる。
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100W〜800W程度、酸素ガス流量50mL/min〜100mL/min程度、被処理部材(陽極3)の搬送速度0.5mm/sec〜10mm/sec程度、基板2の温度70℃〜90℃程度とするのが好ましい。
次に、正孔注入層4上に正孔輸送層5を形成する。
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。
次に、正孔輸送層5上に、発光層6を形成する。
発光層6は、例えば、真空蒸着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。
次に、発光層6上に、電子輸送層7を形成する。
電子輸送層7は、例えば、真空蒸着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。
次に、電子輸送層7上に、電子注入層8を形成する。
電子注入層8の構成材料として無機材料を用いる場合、電子注入層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、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。
次に、電子注入層8上に、陰極9を形成する。
陰極9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。
次に、上記の工程を経て得られた陽極3、および積層体14を覆うように封止部材10を被せ、基板2に接合して発光素子1が得られる。
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。
次に、本発明の表示装置を適用したディスプレイ装置の一例について説明する。
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ー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ー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ー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。
平坦化層上には、各駆動用トランジスター24に対応して発光素子1R、1G、1Bが設けられている。
図2における発光素子1Rは、白色発光するものである。例えば、発光素子1Rの発光層は、赤色に発光する発光層と青色に発光する発光層と緑色に発光する発光層とが積層された積層体、あるいは、青色に発光する発光層と黄色に発光する発光層とが積層された積層体で構成されている。
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。
カラーフィルター19R、19G、19Bは、前述したエポキシ層35上に、発光素子1R、1G、1Bに対応して設けられている。
また、隣接するカラーフィルター19R、19G、19B同士の間には、遮光層36が形成されている。これにより、意図しないサブ画素100R、100G、100Bが発光するのを防止することができる。
そして、カラーフィルター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。
図3において、パーソナルコンピューター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ー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。
図4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、ディジタルスチールカメラ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。
ディジタルスチールカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。
ディジタルスチールカメラ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、シャッターボタン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のメモリーに転送・格納される。
また、このディジタルスチールカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示のように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニター1430が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、回路基板1308のメモリーに格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。
<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150nm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、酸素プラズマ処理およびアルゴンプラズマ処理を施した。これらのプラズマ処理は、それぞれ、基板を70℃〜90℃に加温した状態で、プラズマパワー100W、ガス流量20sccm、処理時間5secで行った。
次に、ITO電極上に、前記式(1)で表わされるベンジジン誘導体(正孔注入性材料)と、下記式(10)で表わされるアントラセン誘導体(電子輸送性材料)とを真空蒸着法により共蒸着させ、平均厚さ20nmの正孔注入層を形成した。
ここで、正孔注入層は、前記式(1)で表わされるベンジジン誘導体(正孔輸送性材料)と、前記式(10)で表わされるアントラセン誘導体(電子輸送性材料)との混合材料で構成されていた。その混合比(重量比)は、(ベンジジン誘導体):(アントラセン誘導体)=40:60であった。
次に、正孔注入層上に、前記式(2)で表わされるベンジジン誘導体(正孔輸送性材料)と、前記式(10)で表わされるアントラセン誘導体(電子輸送性材料)とを真空蒸着法により共蒸着させ、平均厚さ50nmの正孔輸送層を形成した。
ここで、正孔輸送層は、前記式(2)で表わされるベンジジン誘導体(正孔輸送性材料)と、前記式(10)で表わされるアントラセン誘導体(電子輸送性材料)との混合材料で構成されていた。その混合比(重量比)は、(ベンジジン誘導体):(アントラセン誘導体)=60:40であった。
次に、正孔輸送層上に、赤色発光層の構成材料を真空蒸着法により蒸着させ、平均厚さ40nmの赤色発光層(発光層)を形成した。赤色発光層の構成材料としては、赤色発光材料(ゲスト材料)として前記式(3)で表わされるテトラアリールジインデノペリレン誘導体を用い、ホスト材料として前記式(7)で表わされるナフタセン誘導体を用いた。また、赤色発光層中の発光材料(ドーパント)の含有量(ドープ濃度)を1.0wt%とした。
次に、赤色発光層上に、前記式(8)で表わされるトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ5nmの第1の電子輸送層を形成した。
次に、第1の電子輸送層上に、前記式(9)で表わされるアザインドリジン誘導体を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ25nmの第2の電子輸送層を形成した。
これにより、第1の電子輸送層および第2の電子輸送層が積層されてなる電子輸送層を得た。
次に、電子輸送層の第2の電子輸送層上に、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。
次に、電子注入層上に、Alを真空蒸着法により成膜した。これにより、Alで構成される平均厚さ150nmの陰極を形成した。
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、発光素子を製造した。
正孔注入層におけるベンジジン誘導体およびアントラセン誘導体の混合比(重量比)を、それぞれ、(ベンジジン誘導体):(アントラセン誘導体)=30:70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。
正孔注入層におけるベンジジン誘導体およびアントラセン誘導体の混合比(重量比)を、それぞれ、(ベンジジン誘導体):(アントラセン誘導体)=50:50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。
正孔輸送層におけるベンジジン誘導体およびアントラセン誘導体の混合比(重量比)を、それぞれ、(ベンジジン誘導体):(アントラセン誘導体)=70:30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。
正孔注入層の平均厚みを50nmとし、正孔輸送層の平均厚さを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。
正孔注入層を前記化学式(2)で表わされるベンジジン誘導体(正孔輸送性材料)と、前記化学式(10)で表わされるアントラセン誘導体(電子輸送性材料)とを(ベンジジン誘導体):(アントラセン誘導体)=40:60で真空蒸着法により共蒸着させ、平均厚さ20nmの正孔注入層を形成した以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
正孔注入層および正孔輸送層へのアントラセン誘導体(電子輸送性材料)の配合を省略した以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
2−1.発光寿命の評価
各実施例および各比較例について、輝度計を用いて輝度を測定しながら、初期の輝度が60000cd/m2となるような電流密度で直流電源を用いて発光素子に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90%となる時間(LT90)を測定した。そして、比較例におけるLT90の時間を1.00として規格化し、各比較例および各実施例のLT90の時間を相対的に評価した。
各実施例および各比較例について、輝度計を用いて輝度を測定しながら、輝度が60000cd/m2となるように、直流電源を用いて発光素子に電流を流し、そのときの電流を測定した。また、このときの発光素子に印加された駆動電圧も同様にして測定した。
各実施例および各比較例について、輝度計を用いて輝度を測定しながら、輝度が60000cd/m2となるように、直流電源を用いて発光素子に電流を流し、そのときの色度を色度計を用いて測定した。
Claims (13)
- 陽極と、
陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に設けられた発光層と、
前記陽極と前記発光層との間に設けられた正孔を輸送する機能を有する有機層と、を有し、
前記有機層は、前記陽極に接して設けられ、正孔注入性材料を含む正孔注入層と、前記正孔注入層と前記発光層に接して設けられ、正孔輸送性材料を含む正孔輸送層と、を有し、
前記正孔注入層および前記正孔輸送層は、それぞれ、電子輸送性を有する電子輸送性材料を含んで構成され、
前記電子輸送性材料の含有量が前記正孔注入層よりも前記正孔輸送層の方が低いことを特徴とする発光素子。 - 前記有機層は、電子をブロックする機能を有することを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 前記正孔輸送層の平均厚さが前記正孔注入層の平均厚さよりも厚いことを特徴とする請求項1又は2に記載の発光素子。
- 前記電子輸送性材料は、アセン系材料であることを特徴とする請求項3に記載の発光素子。
- 前記有機層は、アミン系材料を含むことを特徴とする請求項4に記載の発光素子。
- 前記有機層は、アセン系材料およびアミン系材料を混合した混合材料で構成されていることを特徴とする請求項5に記載の発光素子。
- 前記アセン系材料は、アントラセン系材料およびナフタセン系材料のうちの少なくとも一方で構成されていることを特徴とする請求項4ないし6のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記正孔注入層と前記正孔輸送層に含有される正孔輸送性材料が同一であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記正孔注入層における前記電子輸送性材料の含有量、前記正孔輸送層における前記電子輸送性材料の含有量は、それぞれ30wt%以上70wt%以下であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記有機層の平均厚さは、20nm以上100nm以下であることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか一項に記載の発光素子。
- 請求項1ないし10のいずれか一項に記載の発光素子を備えることを特徴とする発光装置。
- 請求項11に記載の発光装置を備えることを特徴とする表示装置。
- 請求項12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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