JP5788948B2 - 発光装置および電子機器 - Google Patents
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Description
子を備えた照明装置、発光装置、電子機器及びディスプレイに関する。
ることができる発光素子を用いた発光装置の開発が進められている。このような発光装置
は、現在薄型表示装置と呼ばれている表示装置と比較し、さらなる薄型軽量化が可能であ
る。また、自発光であるため視認性も良く、応答速度も速い。そのため、次世代の表示装
置として盛んに開発が進められ、現在、一部ではあるが実用化もなされている。
々な発光色を提供することができる。また、異なる発光色を呈する発光中心材料を含む層
を積層することによって発光を重ね合わせ、さらに多くの発光色のバリエーションを得る
こともできる。特に、赤、緑、青の光を重ね合わせたり、互いに補色となる発光色を重ね
合わせたりすることによって得られる白色光は、ディスプレイなどの用途の他、バックラ
イトや照明などに好適であり重要視されている(例えば非特許文献1及び非特許文献2参
照)。
きな理由の一つに、発光素子の劣化の問題がある。発光素子は同じ電流量を流していたと
しても、駆動時間の蓄積に伴いその輝度が低下してゆく劣化を起こす。この劣化の度合い
が、実製品として許容されうる程度である発光素子を得ることが、当該発光装置が広く普
及するためには必要不可欠であり、駆動回路面、封止面、素子構造面や材料面など多くの
側面から研究がなされている。
とによって、同じ色の光であれば所望の明るさを提供するための電力を低減することがで
きる。すなわち、より小さいエネルギーで同じ明るさを得ることができれば、エネルギー
問題が深刻化してきつつある今日、より付加価値の高い製品を提供することができる。さ
らに、発光の効率が向上すれば、同じ色の光であれば所望の明るさを得る為に発光素子に
流す電流が少なくて済むことから、劣化の低減にも繋がる。異なる色間の比較は単純に比
較することが出来ないが、量子効率が一つの目安となる。
。
また、本発明の一態様では駆動時間に対する劣化の度合いが改善された発光素子又は照
明装置を提供することを課題とする。
ることを課題とする。
を課題とする。
とする。
とを有し、有機化合物を含む層は陽極側から順に第1の層、第2の層、第3の層及び第4
の層が積層された発光を担う層を少なくとも有し、第1の層は第1の発光物質を含み、第
2の層は第2の発光物質を含み、第3の層は第3の発光物質を含み、第4の層は第4の発
光物質を含み、第1の発光物質及び第4の発光物質の発光ピーク波長は第3の発光物質の
発光ピーク波長より短く、第3の発光物質の発光ピーク波長は第2の発光物質の発光ピー
ク波長より短く、第1の層、第2の層及び第3の層は各々正孔輸送性を有し、第4の層は
電子輸送性を有する発光素子である。
含む層とを有し、有機化合物を含む層は陽極側から順に第1の層、第2の層、第3の層及
び第4の層が積層された発光を担う層を少なくとも有し、第1の層は第1の発光物質を含
み、第2の層は第2の有機化合物と第2の発光物質を含み、第3の層は第3の有機化合物
と第3の発光物質を含み、第4の層は第4の有機化合物と第4の発光物質を含み、第1の
発光物質及び第4の発光物質の発光ピーク波長は第3の発光物質の発光ピーク波長より短
く、第3の発光物質の発光ピーク波長は第2の発光物質の発光ピーク波長より短く、第1
の層、第2の層及び第3の層は各々正孔輸送性を有し、第4の層は電子輸送性を有する発
光素子である。
含む層とを有し、有機化合物を含む層は陽極側から順に第1の層、第2の層、第3の層及
び第4の層が積層された発光を担う層を少なくとも有し、第1の層は第1の発光物質を含
み、第2の層は第2の有機化合物と第2の発光物質を含み、第3の層は第3の有機化合物
と第3の発光物質を含み、第4の層は第4の有機化合物と第4の発光物質を含み、第2の
層における第2の発光物質の割合は0.1wt%以上50wt%未満であり、第3の層に
おける第3の発光物質の割合は0.1wt%以上50wt%未満であり、第4の層におけ
る第4の発光物質の割合は0.1wt%以上50wt%未満であり、第1の発光物質及び
第4の発光物質の発光ピーク波長は第3の発光物質の発光ピーク波長より短く、第3の発
光物質の発光ピーク波長は第2の発光物質の発光ピーク波長より短く、第1の層、第2の
層及び第3の層は各々正孔輸送性を有し、第4の層は電子輸送性を有する発光素子である
。
含む層とを有し、有機化合物を含む層は陽極側から順に第1の層、第2の層、第3の層及
び第4の層が積層された発光を担う層を少なくとも有し、第1の層は第1の有機化合物と
第1の発光物質を含み、第2の層は第2の有機化合物と第2の発光物質を含み、第3の層
は第3の有機化合物と第3の発光物質を含み、第4の層は第4の有機化合物と第4の発光
物質を含み、第1の発光物質及び第4の発光物質の発光ピーク波長は第3の発光物質の発
光ピーク波長より短く、第3の発光物質の発光ピーク波長は第2の発光物質の発光ピーク
波長より短く、第1の層、第2の層及び第3の層は各々正孔輸送性を有し、第4の層は電
子輸送性を有する発光素子である。
含む層とを有し、有機化合物を含む層は陽極側から順に第1の層、第2の層、第3の層及
び第4の層が積層された発光を担う層を少なくとも有し、第1の層は第1の有機化合物と
第1の発光物質を含み、第2の層は第2の有機化合物と第2の発光物質を含み、第3の層
は第3の有機化合物と第3の発光物質を含み、第4の層は第4の有機化合物と第4の発光
物質を含み、第1の層における第1の発光物質の割合は0.1wt%以上50wt%未満
であり、第2の層における第2の発光物質の割合は0.1wt%以上50wt%未満であ
り、第3の層における第3の発光物質の割合は0.1wt%以上50wt%未満であり、
第4の層における第4の発光物質の割合は0.1wt%以上50wt%未満であり、第1
の発光物質及び第4の発光物質の発光ピーク波長は第3の発光物質の発光ピーク波長より
短く、第3の発光物質の発光ピーク波長は第2の発光物質の発光ピーク波長より短く、第
1の有機化合物、第2の有機化合物及び前記第3の有機化合物は各々正孔輸送性を有し、
第4の有機化合物は電子輸送性を有する発光素子である。
いずれも3環以上6環以下の縮合多環芳香族化合物であることを特徴とする発光素子であ
る。
いずれもアントラセン誘導体であることを特徴とする発光素子である。
の層からは赤色の光が得られ、第3の層からは緑色の光が得られ、第4の層からは青色の
光が得られる発光素子である。
0nmから480nmの範囲内にあり、第2の層が発する光のピーク波長が580nmか
ら700nmの範囲内にあり、第3の層が発する光のピーク波長が490nmから560
nmの範囲内にあり、第4の層が発する光のピーク波長が400nmから480nmの範
囲内にある発光素子である。
含む層とを有し、有機化合物を含む層は陽極側から順に第1の層、第2の層、第3の層及
び第4の層が積層された発光を担う層を少なくとも有し、第1の層は第1の発光物質を含
み、第2の層は第2の発光物質を含み、第3の層は第3の発光物質を含み、第4の層は第
4の発光物質を含み、第1の発光物質及び第4の発光物質の発光ピーク波長は第2の発光
物質の発光ピーク波長より短く、第2の発光物質の発光ピーク波長は第3の発光物質の発
光ピーク波長より短く、第1の層は正孔輸送性を有し、第2の層、第3の層及び第4の層
は各々電子輸送性を有する発光素子である。
含む層とを有し、有機化合物を含む層は陽極側から順に第1の層、第2の層、第3の層及
び第4の層が積層された発光を担う層を少なくとも有し、第1の層は第1の発光物質を含
み、第2の層は第2の有機化合物と第2の発光物質を含み、第3の層は第3の有機化合物
と第3の発光物質を含み、第4の層は第4の有機化合物と第4の発光物質を含み、第1の
発光物質及び第4の発光物質の発光ピーク波長は第2の発光物質の発光ピーク波長より短
く、第2の発光物質の発光ピーク波長は第3の発光物質の発光ピーク波長より短く、第1
の層は正孔輸送性を有し、第2の層、第3の層及び第4の層は各々電子輸送性を有する発
光素子である。
含む層とを有し、有機化合物を含む層は陽極側から順に第1の層、第2の層、第3の層及
び第4の層が積層された発光を担う層を少なくとも有し、第1の層は第1の発光物質を含
み、第2の層は第2の有機化合物と第2の発光物質を含み、第3の層は第3の有機化合物
と第3の発光物質を含み、第4の層は第4の有機化合物と第4の発光物質を含み、第2の
層における第2の発光物質の割合は0.1wt%以上50wt%未満であり、第3の層に
おける第3の発光物質の割合は0.1wt%以上50wt%未満であり、第4の層におけ
る第4の発光物質の割合は0.1wt%以上50wt%未満であり、第1の発光物質及び
第4の発光物質の発光ピーク波長は第2の発光物質の発光ピーク波長より短く、第2の発
光物質の発光ピーク波長は第3の発光物質の発光ピーク波長より短く、第1の層は正孔輸
送性を有し、第2の有機化合物、第3の有機化合物及び第4の有機化合物は各々電子輸送
性を有する発光素子である。
含む層とを有し、有機化合物を含む層は陽極側から順に第1の層、第2の層、第3の層及
び第4の層が積層された発光を担う層を少なくとも有し、第1の層は第1の有機化合物と
第1の発光物質を含み、第2の層は第2の有機化合物と第2の発光物質を含み、第3の層
は第3の有機化合物と第3の発光物質を含み、第4の層は第4の有機化合物と第4の発光
物質を含み、第1の発光物質及び第4の発光物質の発光ピーク波長は第2の発光物質の発
光ピーク波長より短く、第2の発光物質の発光ピーク波長は第3の発光物質の発光ピーク
波長より短く、第1の層は正孔輸送性を有し、第2の層、第3の層及び第4の層は各々電
子輸送性を有する発光素子である。
含む層とを有し、有機化合物を含む層は陽極側から順に第1の層、第2の層、第3の層及
び第4の層が積層された発光を担う層を少なくとも有し、第1の層は第1の有機化合物と
第1の発光物質を含み、第2の層は第2の有機化合物と第2の発光物質を含み、第3の層
は第3の有機化合物と第3の発光物質を含み、第4の層は第4の有機化合物と第4の発光
物質を含み、第1の層における第1の発光物質の割合は0.1wt%以上50wt%未満
であり、第2の層における第2の発光物質の割合は0.1wt%以上50wt%未満であ
り、第3の層における第3の発光物質の割合は0.1wt%以上50wt%未満であり、
第4の層における第4の発光物質の割合は0.1wt%以上50wt%未満であり、第1
の発光物質及び第4の発光物質の発光ピーク波長は第2の発光物質の発光ピーク波長より
短く、第2の発光物質の発光ピーク波長は第3の発光物質の発光ピーク波長より短く、第
1の有機化合物は正孔輸送性を有し、第2の有機化合物、第3の有機化合物及び第4の有
機化合物は各々電子輸送性を有する発光素子である。
いずれも3環以上6環以下の縮合多環芳香族化合物であることを特徴とする発光素子であ
る。
いずれもアントラセン誘導体であることを特徴とする発光素子である。
の層からは緑色の光が得られ、第3の層からは赤色の光が得られ、第4の層からは青色の
光が得られる発光素子である。
0nmから480nmの範囲内にあり、第2の層が発する光のピーク波長が490nmか
ら560nmの範囲内にあり、第3の層が発する光のピーク波長が580nmから700
nmの範囲内にあり、第4の層が発する光のピーク波長が400nmから480nmの範
囲内にある発光素子である。
し、それらのスペクトルは、400nmから480nmの範囲、490nmから560n
mの範囲及び580nmから700nmの範囲に各々少なくとも1つずつピークを有する
ことを特徴とする。
を特徴とする。
成を有する照明装置は、駆動時間の蓄積に伴う輝度低下の少ない、寿命の長い照明装置と
することができる。また、発光色の調整が容易であるため当該照明の用途に合わせた発光
色を容易に提供することができる。また、発光の効率が向上した発光素子を用いているた
め、消費電力の低減された照明装置とすることができる。
えた発光装置である。このような構成を有する発光装置は、駆動時間の蓄積に伴う輝度低
下の少ない、寿命の長い発光装置とすることができる。また、発光色の調整が容易である
ため表示品質の高い発光装置とすることができる。また、発光の効率が向上した発光素子
を用いているため、消費電力の低減された発光装置とすることができる。
このような構成を有する電子機器は、表示部の寿命が長い電子機器とすることができる。
また、発光色の調整が容易であるため表示品質の高い表示部を有する電子機器とすること
ができる。また、発光の効率が向上した発光素子を用いているため、消費電力の低減され
た電子機器とすることができる。
とができる。
された発光素子を提供することができる。
された照明装置を提供することができる。
または電子機器を提供することができる。
明装置を提供することができる。
さらに、表示品質の高い発光装置又は電子機器を提供することができる。
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、本発明は本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
本実施の形態1を開示するにあたり、本実施の形態と対比すべき従来の発光素子115
について、その概要を図2に基づいてまず示す。発光素子115は、陽極110と陰極1
11との間に、有機化合物を含む層116が設けられた構成となっている。有機化合物を
含む層116は、第1の層112、第2の層113、第3の層114を陽極110側から
順に積層した発光を担う層を少なくとも有している。また、発光を担う層と陽極110と
の間に正孔輸送層や正孔注入層などの機能層118が、発光を担う層と陰極111との間
に電子注入層や電子輸送層などの機能層119が適宜設けられていても良い。
材料としての第1の有機化合物が含まれ、第2の層113には、発光中心となる第2の発
光物質と第2の発光物質を分散するホスト材料としての第2の有機化合物が含まれ、第3
の層114には、発光中心となる第3の発光物質と、第3の発光物質を分散するホスト材
料としての第3の有機化合物が含まれており、この3層が発光素子115における発光を
担う層となっている。なお、前記した従来の発光素子では、第1の層112乃至第3の層
114は全てホスト−ゲスト型の発光層としたが、もちろん、発光物質単独の膜からなる
発光層であっても良い。
1から電子が、陽極110からは正孔がそれぞれ有機化合物を含む層116に注入される
。注入されたキャリアは第1の層112乃至第3の層114のいずれかの界面近傍でその
大部分が再結合し、第1の発光物質乃至第3の発光物質が発光することで、これら3つの
発光のスペクトルが重なり合わさった複数のピークを有する発光を得ることができる。
概要について図1(A)に示す。本実施の形態の発光素子は、発光の効率が向上し、好ま
しいことを見いだした。また、本実施の形態の発光素子は、駆動時間に対する輝度劣化の
少ない発光素子とする事もできる。また、本実施の形態の発光素子は色の調整が容易な発
光素子である。本実施の形態1は、これらについて図1に基づいて示すものであり、それ
に関し以下において説明する。
の間に、有機化合物を含む層107を有し、有機化合物を含む層107は、陽極100側
から第1の層102、第2の層103、第3の層104、第4の層105が順に積層され
た発光を担う層を少なくとも有している。また、発光を担う層と陽極100との間に正孔
輸送層や正孔注入層などの機能層108が、発光を担う層と陰極101との間に電子注入
層や電子輸送層などの機能層109が適宜設けられていても良い。なお、有機化合物を含
む層107は、第1の層102、第2の層103、第3の層104、及び第4の層105
が順に積層された発光を担う層を少なくとも含めば良く、機能層108及び機能層109
は、それぞれ必ずしも設ける必要はない。また、機能層108及び機能層109は単層で
あっても積層であっても良い。
また、第1の層102には第1の発光物質が、第2の層103には第2の発光物質が、
第3の層104には第3の発光物質が、第4の層105には第4の発光物質が含まれてお
り、第1の層102と第4の層105に含まれる発光物質は同一色の発光を呈する発光物
質である。なお、第1の層102に含まれる第1の発光物質と、第4の層105に含まれ
る第4の発光物質とは、同一の発光物質であることが好ましい。ここで、第1の発光物質
及び第4の発光物質の発する光のピーク位置は第3の発光物質の発する光のピーク位置よ
り短い波長領域にあり、第3の発光物質の発する光のピーク位置は第2の発光物質の発す
る光ピーク位置より短い波長領域にある物質を用いる。
なお、第1の発光物質乃至第4の発光物質の発光物質の発光は、蛍光発光、燐光発光の
いずれであってもよい。
ーギャップの大きい物質を第1の発光物質及び第4の発光物質とし、最もエネルギーギャ
ップの小さい物質を第2の発光物質とする。第1の発光物質乃至第4の発光物質が燐光発
光である場合は、最も基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差(三重項エネルギー)
が大きい物質を第1の発光物質及び第4の発光物質とし、最も三重項エネルギーの小さい
物質を第2の発光物質とする。
なお、上述したように、第1の発光物質と第4の発光物質とは、同一色の発光を呈する
ため、第1の発光物質と第4の発光物質とは、同程度のエネルギーギャップ又は三重項エ
ネルギーを有する。そのようなことから、第1の発光物質と第4の発光物質とが共に最も
エネルギーギャップの大きい物質としたが、その場合には両発光物質のエネルギーギャッ
プが厳格に同一である必要はなく、同程度であれば良いことは勿論であり、三重項エネル
ギーの場合についても同様である。
また、蛍光発光する物質と燐光発光する物質を第1の発光物質乃至第4の発光物質とし
て混在する場合も考え方は同様であり、第2の層(長波長側)が燐光、第3の層(短波長
側)が蛍光である場合、第3の層に含まれる第3の発光物質は第2の層に含まれる第2の
発光物質の三重項エネルギーより大きい三重項エネルギーを有する物質を選択すればよい
。
子輸送性を有する層とする。これにより、第3の層104と第4の層105との界面近傍
で正孔と電子が再結合し、第4の層105に含まれる第4の発光物質及び第3の層104
に含まれる第3の発光物質からの発光が得られる。第2の層103に含まれる第2の発光
物質は主として第3の層104からのエネルギー移動によって発光する。この際、第3の
層104と第4の層105の界面近傍において再結合に関与しなかった電子が第1の層1
02で捕獲され、第1の層102における第1の発光物質が発光することによって発光の
効率が向上するという効果を奏する。そのため、発光素子106から得られる光は第1の
発光物質、第2の発光物質、第3の発光物質及び第4の発光物質の各々から発する光のス
ペクトルが重なり合った光である。
う層と陽極110との間に形成された正孔輸送層に到達することで、駆動時間に伴う輝度
劣化が起こっていたが、本実施の形態の発光素子106においては、発光物質を含む第1
の層102が設けられることによって正孔輸送層に達する電子の数が減少し、当該劣化の
度合いを低減させることができる。
移動する性質がある。その為、第3の層104と第4の層105の界面近傍に再結合領域
を設けた場合、第4の層105に含まれる第4の発光物質の励起エネルギーが、第3の層
104に含まれる第3の発光物質に移動してしまい発光色の調整、特に短波長の光を所望
の強度に得ることが困難である場合がある。このような場合、本実施の形態の発光素子は
第1の層102を有し当該第1の層102が第1の発光物質を含んでいることから、再結
合に関与しなかった電子が第1の層102において再結合し、第1の発光物質からの発光
を得ることができるため、短波長の光を得ることが容易となる。これにより、本実施の形
態の発光素子の構造を実施することによって、所望の発光色を有する発光素子を容易に得
ることができる。
光物質を主な構成成分とする、いわゆる発光物質単膜による発光層であっても、発光物質
よりエネルギーギャップ(又は三重項エネルギー)の大きなホスト材料中に発光物質を分
散する、いわゆるホスト−ゲスト型の発光層のどちらであっても良い。また、第1の層1
02が発光物質単膜による発光層、第2の層乃至第4の層がホスト−ゲスト型の発光層な
どのように2種類の発光層の形態が第1の層102乃至第4の層105において混在して
いても良い。ホスト−ゲスト型の発光層である場合、その層の輸送層は通常最多成分であ
るホストの輸送性に依存する。なお、ホスト−ゲスト型の発光層とする場合、当該層にお
ける発光物質の割合は0.1wt%以上50wt%未満とすることが好ましい。
物質を第2の有機化合物に分散した発光層、第3の層が第3の発光物質を第3の有機化合
物に分散した発光層、第4の層が第4の発光物質を第4の有機化合物に分散した発光層で
ある場合、本実施の形態の発光素子106は第1の層102乃至第3の層104が正孔輸
送性を、第4の層が電子輸送性を有することから、第1の発光物質、第2の有機化合物、
第3の有機化合物が正孔輸送性を、第4の有機化合物が電子輸送性を有していればよい。
第2の層乃至第4の層を抜けてきた電子を発光に寄与させるためには、第1の層は電子が
抜けてしまわないよう、ホール輸送性が高いことが重要である。ドーピングを行うと、少
なからずトラップ準位が出来てしまいホール輸送性が低下するため、第1の層は単膜の層
であることが好ましい。この発光素子の構成に代えて第1の層102も第1の発光物質を
第1の有機化合物に分散したホスト−ゲスト型の発光層とした場合は、第1の有機化合物
乃至第3の有機化合物が正孔輸送性を、第4の有機化合物が電子輸送性を有していれば良
い。
体に代表される縮合多環芳香族化合物などの縮合多環系の材料がある。これらの材料は、
バンドギャップが広いことから、発光物質から励起エネルギーの移動が起こりにくく、発
光効率の低下や色純度の悪化を招きにくい。また、置換基によっては電子輸送性にも正孔
輸送性にもなり、様々な構成の発光素子に適用が可能である。しかし、縮合多環系の材料
は正孔輸送性の高い材料であっても、ある程度電子を輸送する能力も保持しており、電子
の突き抜けによる劣化の影響が条件によっては大きくなってしまうことがあった。このよ
うな場合に、本実施の形態の発光素子である発光素子106の構成を用いると、有効に劣
化を抑制することができる。なお、ホスト材料として用いる縮合多環系の材料としては、
3環以上6環以下の縮合多環芳香族化合物が特に有用である。
発光を得る際にも非常に有用である。本実施の形態における発光素子106の構成を用い
ることによって、所望のホワイトバランスを実現し、且つ駆動時間に対する劣化の度合い
が改善された白色発光素子とすることができる。
1の層からは青、第2の層からは赤、第3の層からは緑、第4の層からは青の光が得られ
れば良い。換言すると、第1の層が発する光のピーク波長が400nmから480nmの
範囲内であり、第2の層が発する光のピーク波長が580nmから700nmの範囲内に
あり、第3の層が発する光のピーク波長が490nmから560nmの範囲内にあり、第
4の層が発する光のピーク波長が400nmから480nmの範囲内にあれば良い。発光
素子106の発光スペクトルは各色の波長領域に少なくとも1つずつピークが観測できる
ようなスペクトルとなる。
極100から光を取り出す構造である場合に非常に有効な構造である。これは、波長の長
い光を発する層(第2の層103)をなるべく反射電極から離し、反射による増幅もしく
は色度向上効果を有効に得ることができるためである。第2の層103より反射電極側に
第3の層104が、第3の層104より反射電極側に第4の層105が形成されているの
も同様の理由からである。
本実施の形態では、実施の形態1と異なる構成を有する発光素子について図1(B)に
示す。陽極130と陰極131との間に、有機化合物を含む層137を有し、有機化合物
を含む層137は陽極130側から第1の層132、第2の層133、第3の層134、
第4の層135が順に積層された発光を担う層を少なくとも有している。また、発光を担
う層と陽極130との間に正孔輸送層や正孔注入層などの機能層138、発光を担う層と
陰極131との間に電子注入層や電子輸送層などの機能層139が適宜設けられていても
良い。なお、有機化合物を含む層137は、第1の層132、第2の層133、第3の層
134、及び第4の層135が順に積層された発光を担う層を少なくとも含めば良く、機
能層138及び機能層139はそれぞれ必ずしも設ける必要はない。また機能層138及
び機能層139は単層であっても積層であっても良い。
また、第1の層132には第1の発光物質が、第2の層133には第2の発光物質が、
第3の層134には第3の発光物質が、第4の層135には第4の発光物質が含まれてお
り、第1の層132と第4の層135に含まれる発光物質は同一色の発光を呈する発光物
質である。なお、第1の層132に含まれる第1の発光物質と、第4の層135に含まれ
る第4の発光物質とは、同一の発光物質であることが好ましい。
の発する光のピーク位置より短い波長領域にあり、第2の発光物質の発する光のピーク位
置は第3の発光物質の発する光ピーク位置より短い波長領域にある物質を用いる。第1の
発光物質乃至第4の発光物質が蛍光発光である場合は、最もエネルギーギャップの大きい
物質を第1の発光物質及び第4の発光物質とし、最もエネルギーギャップの小さい物質を
第3の発光物質とする。第1の発光物質乃至第4の発光物質が燐光発光である場合は、最
も基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差(三重項エネルギー)が大きい物質を第1
の発光物質及び第4の発光物質とし、最も三重項エネルギーの小さい物質を第3の発光物
質とする。
なお、上述したように、第1の発光物質と第4の発光物質とは、同一色の発光を呈する
ため、第1の発光物質と第4の発光物質とは、同程度のエネルギーギャップ又は三重項エ
ネルギーを有する。そのようなことから、第1の発光物質と第4の発光物質とが共に最も
エネルギーギャップの大きい物質としたが、その場合には両発光物質のエネルギーギャッ
プが厳格に同一である必要はなく、同程度であれば良いことは勿論であり、三重項エネル
ギーの場合についても同様である。蛍光発光する物質と燐光発光する物質を第1の発光物
質乃至第4の発光物質として混在する場合も考え方は同様である。
5は電子輸送性を有する層とする。これにより、第1の層132と第2の層133との界
面近傍で正孔と電子が再結合し、第1の層132に含まれる第1の発光物質及び第2の層
133に含まれる第2の発光物質からの発光が得られる。第3の層134に含まれる第3
の発光物質は第2の層133からのエネルギー移動によって発光する。この際、第1の層
102と第2の層103の界面近傍において再結合に関与しなかった正孔が第4の層10
5で捕獲され、第4の層105における第4の発光物質が発光することによって発光の効
率が向上するという効果を奏する。そのため、発光素子136から得られる光は第1の発
光物質、第2の発光物質、第3の発光物質及び第4の発光物質の各々から発する光のスペ
クトルが重なり合った光である。
た電子輸送層に到達してしまうと駆動時間に伴う輝度劣化が引き起こされてしまうが、本
実施の形態の発光素子136においては第4の層135が設けられることによって電子輸
送層に達する正孔の数が減少し、当該劣化の度合いを低減させることができる。
移動する性質がある。その為、第1の層132と第2の層133の界面近傍に再結合領域
を設けた場合、第1の層132に含まれる第1の発光物質の励起エネルギーが、第2の層
133に含まれる第2の発光物質に移動してしまい発光色の調整、特に短波長の光を所望
の強度に得ることが困難である場合がある。このような場合、本実施の形態の発光素子は
第4の層135を有し当該第4の層135が第4の発光物質を含んでいることから、再結
合に関与しなかった正孔が第4の層135において再結合した際、第4の発光物質からの
発光を得ることができるため、短波長の光を得ることが容易となる。これにより、本実施
の形態の発光素子の構造を実施することによって、所望の発光色を有する発光素子を容易
に得ることができる。
光物質を主な構成成分とする、いわゆる発光物質単膜による発光層であっても、発光物質
よりエネルギーギャップ(三重項エネルギー)の大きなホスト材料中に発光物質を分散す
る、いわゆるホスト−ゲスト型の発光層のどちらであっても良い。また、第1の層132
が発光物質単膜による発光層、第2の層133乃至第4の層135がホスト−ゲスト型の
発光層など、2種類の発光層の形態が第1の層132乃至第4の層135のいずれかにお
いて混在していても良い。ホスト−ゲスト型の発光層である場合、層の輸送層は通常最多
成分であるホストの輸送性に依存する。なお、ホスト−ゲスト型の発光層とする場合、当
該層における発光物質の割合は0.1wt%以上50wt%未満とすることが好ましい。
の発光物質を第2の有機化合物に分散した発光層、第3の層134が第3の発光物質を第
3の有機化合物に分散した発光層、第4の層135が第4の発光物質を第4の有機化合物
に分散した発光層である場合、本実施の形態の発光素子136は第1の層132が正孔輸
送性を、第2の層133乃至第4の層135が電子輸送性を有することから、第1の発光
物質が正孔輸送性を、第2の有機化合物、第3の有機化合物及び第4の有機化合物が電子
輸送性を有していればよい。この発光素子の構成に代えて第1の層132も第1の発光物
質を第1の有機化合物に分散したホスト−ゲスト型の発光層とした場合は、第1の有機化
合物が正孔輸送性を、第2の有機化合物乃至第4の有機化合物が電子輸送性を有していれ
ば良い。
体に代表される縮合多環芳香族化合物などの縮合多環系の材料がある。これらの材料は、
バンドギャップが広いことから、発光物質から励起エネルギーの移動が起こりにくく、発
光効率の低下や色純度の悪化を招きにくい。また、置換基によっては電子輸送性にも正孔
輸送性にもなり、様々な構成の発光素子に適用が可能である。しかし、縮合多環系の材料
は電子輸送性の高い材料であっても、ある程度正孔を輸送する能力も保持しており、正孔
の突き抜けによる劣化の影響が条件によっては大きくなってしまうことがあった。このよ
うな場合に、本実施の形態の発光素子である発光素子106の構成を用いると、有効に劣
化を抑制することができる。なお、ホスト材料として用いる縮合多環系の材料としては、
3環以上6環以下の縮合多環芳香族化合物が特に有用である。
発光を得る際にも非常に有用である。本実施の形態における発光素子136の構成を用い
ることによって、所望のホワイトバランスを実現し、且つ駆動時間に対する劣化の度合い
が改善された白色発光素子とすることができる。
1の層からは青、第2の層からは緑、第3の層からは赤、第4の層からは青の光が得られ
れば良い。換言すると、第1の層が発する光のピーク波長が400nmから480nmの
範囲内であり、第2の層が発する光のピーク波長が490nmから560nmの範囲内に
あり、第3の層が発する光のピーク波長が580nmから700nmの範囲内にあり、第
4の層が発する光のピーク波長が400nmから480nmの範囲内あれば良い。発光素
子136の発光スペクトルは各色の波長領域に少なくとも1つずつピークが観測できるよ
うなスペクトルとなる。
極131から光を取り出す構造である場合に非常に有効な構造である。これは、波長の長
い光を発する層(第3の層134)をなるべく反射電極から離すことで、反射による増幅
もしくは色度向上効果を有効に得ることができるためである。第3の層134より反射電
極側に第2の層133が、第2の層133より反射電極側に第1の層132が形成されて
いるのも同様の理由からである。
続いて、本実施の形態3を示す。その際には実施の形態1乃至実施の形態2に記載の発
光素子をより具体的に作製する方法を交えながら説明する。なお、ここで説明する素子構
成や作製方法はあくまで例示であり、本発明の趣旨を損なわない範囲においてその他公知
の構成、材料、作製方法を適用することができる。また、本実施の形態では、実施の形態
1に記載の発光素子を例に説明を行うが、本実施の形態における記載は同様に実施の形態
2に記載の発光素子にも適用することができる。
発光素子は、陽極100と陰極101との間に有機化合物を含む層107を有する構成と
なっている。有機化合物を含む層107は、少なくとも、陽極100側から第1の層10
2、第2の層103、第3の層104及び第4の層105を順に積層した積層体からなる
発光を担う層を有している。発光を担う層と陽極100との間に正孔輸送層や正孔注入層
などの機能層108、発光を担う層と陰極101との間に電子注入層や電子輸送層などの
機能層109が適宜設けられていても良い。なお、本明細書中において陽極とは、正孔を
有機化合物が含まれる層に注入する電極のことを示し、陰極とは、電子を有機化合物が含
まれる層に注入する電極のことを示す。
.0eV以上)金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好
ましい。具体的には、インジウム錫酸化物(以下、ITOと示す)、または珪素もしくは
酸化珪素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛(ZnO)を含む酸化インジウム、酸
タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム(IWZO)等が挙げられる。これ
らの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用
して作製しても構わない。例えば、酸化亜鉛(ZnO)を含む酸化インジウムは、酸化イ
ンジウムに対し1〜20wt%の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法
により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化イン
ジウム(IWZO)は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5〜5wt%、酸
化亜鉛を0.1〜1wt%含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成する
ことができる。その他、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)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等を用いるこ
とも可能である。
料および高分子系材料のいずれを用いることもできる。なお、有機化合物を含む層107
を構成する材料には、有機化合物材料のみから成るものだけでなく、無機化合物を一部に
含む構成も含めるものとする。また、有機化合物を含む層107は、通常、正孔注入層、
正孔輸送層、正孔阻止層(ホールブロッキング層)、発光層、電子輸送層、電子注入層等
、各々の機能を有する機能層を適宜組み合わせて構成される。それぞれの層の有する機能
を2つ以上同時に有する層を含んでいる層が形成されていても良く、また、上記したいず
れかの層が形成されていなくとも良い。もちろん、上記した機能層以外の層が設けられて
いても良い。本実施の形態では有機化合物を含む層107として、陽極側から順に正孔注
入層、正孔輸送層、発光を担う層(第1の層102、第2の層103、第3の層104及
び第4の層105からなる積層体)、電子輸送層、電子注入層の積層構造を有する発光素
子を例示して説明を行うこととする。
酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウムなどの金属酸化物等が挙げられる。
あるいは、有機化合物であればポルフィリン系の化合物が有効であり、フタロシアニン(
略称:H2Pc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)等を用いることができる。また
、正孔注入層としては、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用い
ることもできる。例えば、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(4
−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N−(4−{N’−[4−
(4−ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル−N’−フェニルアミノ}フェニル)メタ
クリルアミド](略称:PTPDMA)、ポリ[N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)
−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly−TPD)などの高分子化
合物が挙げられる。また、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレ
ンスルホン酸)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(
PAni/PSS)等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。正孔注入層は
陽極に接して形成され、正孔注入層を用いることによって、キャリアの注入障壁が低減し
、効率よくキャリアが発光を担う層に注入され、その結果、駆動電圧の低減を図ることが
できる。
料(以下、複合材料という)を用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質にアク
セプター性物質を含有させたものを用いることにより、電極とのオーム接触が可能となり
、仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、陽極として仕事関
数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料を用いることができる。アクセプター
性物質としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノ
ジメタン(略称:F4−TCNQ)、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金
属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属
の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタ
ル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電
子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸
湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う
。
誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など
、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる正孔輸送性の高い物質と
しては、10-6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し
、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下
では、複合材料に用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPBまたはα―N
PD)、N,N’−ビス(4−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−p−フェニレ
ンジアミン(略称:DTDPPA)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェ
ニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’−ビス(N−{
4−[N’−(3−メチルフェニル)−N’−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニ
ルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニ
ルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)等を挙げるこ
とができる。
(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバ
ゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3
−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)
、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]
−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等を挙げることができる。
−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバ
ゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9−[4−(10−フェニル−9−ア
ントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、1,4−ビス[4−(
N−カルバゾリル)フェニル]−2,3,5,6−テトラフェニルベンゼン等を用いるこ
とができる。
−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、2−
tert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、9,10−ビス(3,
5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、2−tert−ブチル−9
,10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(略称:t−BuDBA)、9,1
0−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジフェニルアントラ
セン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuAn
th)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)
、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]−2−tert−ブチル−アントラ
セン、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7
−テトラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、2,3,6,7−テトラ
メチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、9,9’−ビアントリル、10,
10’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス(2−フェニルフェ
ニル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス[(2,3,4,5,6−ペンタ
フェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、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、1×10-6
cm2/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。
い。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、4,4’−ビス(2,2−
ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−(2,2−
ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等が挙げられる。
物と、上述したアクセプター性物質を用いて複合材料を形成し、正孔注入層として用いて
もよい。
らず、様々な金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが
できる。そのため、陽極としては前述した材料の他、例えば、アルミニウム(Al)、銀
(Ag)、アルミニウムを含む合金(AlSi)等を用いることができる。また、仕事関
数の小さい材料である、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウ
ム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシ
ウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金
(MgAg、AlLi)、ユーロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金
属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。アルカリ金属、アルカリ土類金属、
これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金
属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能であ
る。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
N’−ジフェニルベンジジン(略称:BSPB)、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またはα―NPD)、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)、
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:T
DATA)、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:DN
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)、フタロシアニン(略称:H2Pc)、銅フタロシアニン(略称:Cu
Pc)、バナジルフタロシアニン(略称:VOPc)等の適当な材料を用いることができ
る。正孔輸送層としては10-6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物質を用いること
が好ましいが、電子より正孔の輸送性の高い物質であれば正孔輸送層として用いることが
できる。また、正孔輸送層は単層構造のものだけではなく、上述した条件に当てはまる物
質から成る層を二層以上組み合わせた多層構造の層であってもよい。正孔輸送層は真空蒸
着法等を用いて形成することができる。
の高分子化合物を用いることもできる。この場合は、インクジェット法やスピンコートな
ど溶液プロセスを使用することができる。
1の発光物質の励起エネルギーよりも大きい励起エネルギーを有する物質を用いることが
好ましい。このような構成にすることにより、発光層から正孔輸送層へのエネルギー移動
を抑制することができ、発光効率の低下を抑制することができる。
5が陽極100側から積層されてなっている。第1の層102乃至第3の層104は正孔
輸送性を有する層とし、第4の層は電子輸送性を有する層である。本実施の形態では、第
1の層を第1の発光物質の単膜からなる発光層、第2の層103乃至第4の層は発光物質
とそれを分散するホスト材料からなるホスト−ゲスト型の発光層である場合を説明する。
もちろん、本実施の形態の発光素子における構成はこの構成に限られることはなく、第1
の層102乃至第4の層105の全てがホスト−ゲスト型の発光層、若しくは単膜からな
る発光層である場合や、単膜の発光層とホスト−ゲスト型の発光層が第1の層102乃至
第4の層105のいずれかにおいて混在している場合も含む。
膜質を安定化させる添加物を含む場合がある。膜質安定化材の定義としては、層中におけ
る割合(wt%)が発光物質より少ないこと、発光物質よりエネルギーギャップ(発光物
質の発光が燐光の場合は三重項エネルギー)が大きいことが挙げられる。層中に発光物質
の他にこのような条件に当てはまる物質が含まれている場合も、本実施の形態においては
単膜の発光層とみなすこととする。
り、第2の層は第2の発光物質と第2の発光物質を分散するホスト材料である第2の有機
化合物からなり、第3の層は第3の発光物質と第3の発光物質を分散する第3の有機化合
物からなり、第4の層は第4の発光物質と第4の有機化合物からなる。ホスト−ゲスト型
の発光層において発光物質の割合は0.1wt%以上50wt%未満とすればよい。発光
層は真空蒸着法を用いて作製することができ、異なる材料を同時に蒸着する共蒸着法によ
って作製することができる。
の発光素子を作製する場合には、第1の発光物質及び第4の発光物質の発する光のピーク
波長が第3の発光物質の発する光のピーク波長より短く、且つ第3の発光物質の発する光
のピーク波長が第2の発光物質の発する光のピーク波長より短くなるように選択する。ま
た、実施の形態2に記載の発光素子を作製する場合には、第1の発光物質及び第4の発光
物質の発する光のピーク波長が第2の発光物質の発する光のピーク波長より短く、且つ第
2の発光物質の発する光のピーク波長が第3の発光物質の発する光のピーク波長より短く
なるように選択する。
する物質を選択する。なお、第1の層をホスト−ゲスト型の発光層とする場合には、第1
の発光物質の選択において輸送性を考慮する必要は無い。同様に、第2の層乃至第4の層
のいずれか若しくは全てにおいて単膜の発光層を適用する場合には、発光の波長の関係の
他、各々の層に合致した輸送性を有する発光物質を選択することが肝要である。
な物質が挙げられるが、もちろんこれに限られない。蛍光発光性材料としては、N,N’
−ビス[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニルスチ
ルベン−4,4’−ジアミン(略称:YGA2S)、4−(9H−カルバゾール−9−イ
ル)−4’−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAP
A)等の他、発光波長が450nm以上の4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’
−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)トリフェニルアミン(略称:2YGAPP
A)、N,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]
−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)、ペリレン、2,5,8,11
−テトラ−tert−ブチルペリレン(略称:TBP)、4−(10−フェニル−9−ア
ントリル)−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミ
ン(略称:PCBAPA)、N,N’’−(2−tert−ブチルアントラセン−9,1
0−ジイルジ−4,1−フェニレン)ビス[N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フ
ェニレンジアミン](略称:DPABPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(9,1
0−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称
:2PCAPPA)、N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]
−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPPA
)、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’−オクタフェニルジベン
ゾ[g,p]クリセン−2,7,10,15−テトラアミン(略称:DBC1)、クマリ
ン30、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,9−ジフェニル−9H−
カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−
ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール
−3−アミン(略称:2PCABPhA)、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリ
ル)−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAP
A)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−
N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPABPhA
)、9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−N−[4−(9H−カルバゾ
ール−9−イル)フェニル]−N−フェニルアントラセン−2−アミン(略称:2YGA
BPhA)、N,N,9−トリフェニルアントラセン−9−アミン(略称:DPhAPh
A)クマリン545T、N,N’−ジフェニルキナクリドン、(略称:DPQd)、ルブ
レン、5,12−ビス(1,1’−ビフェニル−4−イル)−6,11−ジフェニルテト
ラセン(略称:BPT)、2−(2−{2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニ
ル}−6−メチル−4H−ピラン−4−イリデン)プロパンジニトリル(略称:DCM1
)、2−{2−メチル−6−[2−(2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベン
ゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパン
ジニトリル(略称:DCM2)、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル
)テトラセン−5,11−ジアミン(略称:p−mPhTD)、7,13−ジフェニル−
N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)アセナフト[1,2−a]フル
オランテン−3,10−ジアミン(略称:p−mPhAFD)、2−{2−イソプロピル
−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,
5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン
}プロパンジニトリル(略称:DCJTI)、2−{2−tert−ブチル−6−[2−
(1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ
[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジ
ニトリル(略称:DCJTB)、2−(2,6−ビス{2−[4−(ジメチルアミノ)フ
ェニル]エテニル}−4H−ピラン−4−イリデン)プロパンジニトリル(略称:Bis
DCM)、2−{2,6−ビス[2−(8−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチル−
2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エ
テニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:BisDCJTM
)などが挙げられる。燐光発光性材料としては、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)テトラキス(1−ピラゾリル)ボ
ラート(略称:FIr6)の他、発光波長が470nm〜500nmの範囲にある、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:FIrpic)、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:FIracac)
、発光波長が500nm(緑色発光)以上のトリス(2−フェニルピリジナト)イリジウ
ム(III)(略称:Ir(ppy)3)、ビス(2−フェニルピリジナト)イリジウム
(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(ppy)2(acac))、トリス(ア
セチルアセトナト)(モノフェナントロリン)テルビウム(III)(略称:Tb(ac
ac)3(Phen))、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)アセチ
ルアセトナート(略称:Ir(bzq)2(acac))、ビス(2,4−ジフェニル−
1,3−オキサゾラト−N,C2')イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:
Ir(dpo)2(acac))、ビス[2−(4’−パーフルオロフェニルフェニル)
ピリジナト]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(p−PF−ph
)2(acac))、ビス(2−フェニルベンゾチアゾラト−N,C2')イリジウム(I
II)アセチルアセトナート(略称:Ir(bt)2(acac))、ビス[2−(2’
−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジナト−N,C3']イリジウム(III)アセチ
ルアセトナート(略称:Ir(btp)2(acac))、ビス(1−フェニルイソキノ
リナト−N,C2')イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(piq)
2(acac))、(アセチルアセトナト)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフェニル
)キノキサリナト]イリジウム(III)(略称:Ir(Fdpq)2(acac))、
(アセチルアセトナト)ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(II
I)(略称:Ir(tppr)2(acac))、2,3,7,8,12,13,17,
18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィリン白金(II)(略称:PtOEP)
、トリス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオナト)(モノフェナントロリン)
ユーロピウム(III)(略称:Eu(DBM)3(Phen))、トリス[1−(2−
テノイル)−3,3,3−トリフルオロアセトナト](モノフェナントロリン)ユーロピ
ウム(III)(略称:Eu(TTA)3(Phen))等が挙げられる。以上のような
材料又は他の公知の材料の中から、各々の発光層における発光色(もしくは発光のピーク
波長)の関係を考慮し、単膜の発光層の場合はさらに輸送性を加味した上で第1の発光物
質乃至第4の発光物質を選択すれば良い。
2の有機化合物乃至第4の有機化合物として用いることができる有機化合物としては、例
えばトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)、トリス(4
−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Almq3)、ビス(1
0−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(II)(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(III
)(略称:BAlq)、ビス(8−キノリノラト)亜鉛(II)(略称:Znq)、ビス
[2−(2−ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビ
ス[2−(2−ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)など
の金属錯体、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,
3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチ
ルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7
)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)
−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベン
ゼントリイル)トリス(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)
、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、9
−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]−9H
−カルバゾール(略称:CO11)などの複素環化合物、NPB(またはα−NPD)、
TPD、BSPBなどの芳香族アミン化合物が挙げられる。また、アントラセン誘導体、
フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ[g,p]クリセン誘
導体等の縮合多環芳香族化合物が挙げられ、具体的には、9,10−ジフェニルアントラ
セン(略称:DPAnth)、N,N−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−
アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:CzA1PA)、4
−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:DPhPA)、4−
(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(10−フェニル−9−アントリル)トリフ
ェニルアミン(略称:YGAPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル
−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)
、N,9−ジフェニル−N−{4−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル
]フェニル}−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPBA)、N,9−ジフ
ェニル−N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−9H−カルバゾール−3−ア
ミン(略称:2PCAPA)、6,12−ジメトキシ−5,11−ジフェニルクリセン、
N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’−オクタフェニルジベンゾ[
g,p]クリセン−2,7,10,15−テトラアミン(略称:DBC1)、9−[4−
(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA
)、3,6−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−
9H−カルバゾール(略称:DPCzPA)、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェ
ニル)アントラセン(略称:DPPA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(
略称:DNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(
略称:t−BuDNA)、9,9’−ビアントリル(略称:BANT)、9,9’−(ス
チルベン−3,3’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS)、9,9’−(スチ
ルベン−4,4’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS2)、3,3’,3’’
−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリピレン(略称:TPB3)などを挙げること
ができる。これら及び公知の物質の中から、各々が分散する発光中心物質のエネルギーギ
ャップ(燐光発光の場合は三重項エネルギー)より大きなエネルギーギャップ(三重項エ
ネルギー)を有し、且つ各々の層が有すべき輸送性に合致した輸送性を示す物質を選択す
ればよい。
物として正孔輸送性を有する材料を選択し、第4の有機化合物として電子輸送性を有する
材料を選択する。又、実施の形態2に記載の発光素子においては第2の有機化合物乃至第
4の有機化合物としては電子輸送性を有する材料を選択する。第1の層を、第1の発光物
質を第1の有機化合物に分散したホスト−ゲスト型の発光層とした場合における第1の有
機化合物も同様に選択することができる。第1の層は実施の形態1の発光素子でも実施の
形態2の発光素子でも正孔輸送性を有するため、第1の有機化合物は上記列挙した物質及
びその他公知の物質の中から正孔輸送性を有する物質を選択すればよい。
zA1PA、DPhPA、YGAPA、PCAPA、PCAPBA、2PCAPA、DB
C1などの縮合多環芳香族化合物が挙げられる。電子輸送性の材料としては、上述の複素
環化合物、及びCzPA、DPCzPA、DPPA、DNA、t−BuDNA、BANT
、DPNS、DPNS2、TPB3などの縮合多環芳香族化合物が挙げられる。
分散するためのホスト材料として好適に用いることができるが、正孔輸送性の材料であっ
ても、ある程度の電子を輸送する能力も保持しており、電子が発光を担う層と陽極との間
に配置される正孔輸送層まで突き抜けてしまい劣化を増長させてしまうことがあった。そ
の為、第1の有機化合物、第2の有機化合物及び第3の有機化合物として、正孔輸送性の
縮合多環芳香族化合物であるDPAnth、CzA1PA、DPhPA、YGAPA、P
CAPA、PCAPBA、2PCAPA、DBC1などを用いた場合、本実施の形態のよ
うな発光素子の構成を用いることによって、非常に有効に劣化を抑制することができる。
置される。相応しい材料としては、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:A
lq3)、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−ヒドロキシ−ビフェニリル)−アルミニ
ウム(略称:BAlq)など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体
などを用いることができる。また、この他に、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−
ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX)2)、ビス[2−(2−ヒドロキシフ
ェニル)−ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ)2)などのオキサゾール系、
チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外
にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4
−オキサジアゾール(略称:PBD)や、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)、
バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)なども
用いることができる。電子輸送層としては10-6cm2/Vs以上の電子移動度を有する
物質を用いることが好ましいが、正孔より電子の輸送性の高い物質であれば電子輸送層と
して用いることができる。また、電子輸送層は単層構造のものだけではなく、上述した条
件に当てはまる物質から成る層を二層以上組み合わせた多層構造の層であってもよい。電
子輸送層は真空蒸着法などを用いて作製することができる。
9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(ピリジン−3,5−ジイル)]
(略称:PF−Py)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−c
o−(2,2’−ビピリジン−6,6’−ジイル)](略称:PF−BPy)などを用い
ることができる。この場合、インクジェット法やスピンコートなどの溶液プロセスを適用
することができる。
4の発光物質よりも大きい励起エネルギーを有する物質を用いることが好ましい。このよ
うな構成にすることにより、発光層から電子輸送層へのエネルギー移動を抑制することが
でき、高い発光効率を実現することができる。
く、具体的には、フッ化カルシウムやフッ化リチウム、酸化リチウムや塩化リチウムなど
のアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物などが好適である。あるいは、トリス(
8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)やバソキュプロイン(略称:BCP
)などの、いわゆる電子輸送性の材料にリチウムやマグネシウムなどアルカリ金属または
アルカリ土類金属を組み合わせた層も使用できる。電子注入層は陰極に接して形成され、
電子注入層を用いることによって、キャリアの注入障壁が低減し、効率よくキャリアが発
光を担う層に注入され、その結果、駆動電圧の低減を図ることができる。なお、電子注入
層として、電子輸送性を有する物質とアルカリ金属又はアルカリ土類金属を組み合わせた
層を用いることは、陰極からの電子注入が効率良く起こるためより好ましい構成である。
電子注入層は真空蒸着法などを用いて作製することができる。
ジェット法、スピンコート法、ディップコート法など、湿式、乾式を問わず、用いること
ができる。
関わらず、Al、Ag、ITO、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化
スズ等様々な導電性材料を用いることができる。
的には3.8eV以下)金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いる
ことが好ましい。具体的には、元素周期表の1族または2族に属する金属、すなわちリチ
ウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カル
シウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合
金(MgAg、AlLiなど)、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希
土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。アルカリ金属、アルカリ土類金属、こ
れらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属
またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である
。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
成物を用いることもできる。導電性組成物は、陽極又は陰極として形成する場合、薄膜に
おけるシート抵抗が10000Ω/□以下、波長550nmにおける透光率が70%以上
であることが好ましい。また、含まれる導電性高分子の抵抗率が0.1Ω・cm以下であ
ることが好ましい。
えば、ポリアニリン及びまたはその誘導体、ポリピロール及びまたはその誘導体、ポリチ
オフェン及びまたはその誘導体、これらの2種以上の共重合体などがあげられる。
リ(3−ブチルピロ−ル)、ポリ(3−オクチルピロ−ル)、ポリ(3−デシルピロ−ル
)、ポリ(3,4−ジメチルピロ−ル)、ポリ(3,4−ジブチルピロ−ル)、ポリ(3
−ヒドロキシピロ−ル)、ポリ(3−メチル−4−ヒドロキシピロ−ル)、ポリ(3−メ
トキシピロ−ル)、ポリ(3−エトキシピロ−ル)、ポリ(3−オクトキシピロ−ル)、
ポリ(3−カルボキシルピロ−ル)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシルピロ−ル)、
ポリN−メチルピロール、ポリチオフェン、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリ(3−
ブチルチオフェン)、ポリ(3−オクチルチオフェン)、ポリ(3−デシルチオフェン)
、ポリ(3−ドデシルチオフェン)、ポリ(3−メトキシチオフェン)、ポリ(3−エト
キシチオフェン)、ポリ(3−オクトキシチオフェン)、ポリ(3−カルボキシルチオフ
ェン)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシルチオフェン)、ポリ(3,4−エチレンジ
オキシチオフェン)、ポリアニリン、ポリ(2−メチルアニリン)、ポリ(2−オクチル
アニリン)、ポリ(2−イソブチルアニリン)、ポリ(3−イソブチルアニリン)、ポリ
(2−アニリンスルホン酸)、ポリ(3−アニリンスルホン酸)等が挙げられる。
に有機樹脂を添加して導電性組成物として使用することができる。
ってもよく、熱可塑性樹脂であってもよく、光硬化性樹脂であってもよい。例えば、ポリ
エチレンテレフタレ−ト、ポリブチレンテレフタレ−ト、ポリエチレンナフタレ−ト等の
ポリエステル系樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のポリイミド系樹脂、ポリアミド
6、ポリアミド6,6、ポリアミド12、ポリアミド11等のポリアミド樹脂、ポリフッ
化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオ
ロエチレンコポリマ−、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリビニルア
ルコ−ル、ポリビニルエ−テル、ポリビニルブチラ−ル、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニ
ル等のビニル樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、アラミド樹脂、ポリウレタン系樹脂、
ポリウレア系樹脂、メラミン樹脂、フェノ−ル系樹脂、ポリエ−テル、アクリル系樹脂及
びこれらの共重合体等が挙げられる。
タ性またはドナ−性ド−パントをド−ピングすることにより、共役導電性高分子の共役電
子の酸化還元電位を変化させてもよい。
物等を使用することができる。ハロゲン化合物としては、塩素、臭素、ヨウ素、塩化ヨウ
素、臭化ヨウ素、フッ化ヨウ素等が挙げられる。有機シアノ化合物としては、共役結合に
二つ以上のシアノ基を含む化合物が使用できる。例えば、テトラシアノエチレン、テトラ
シアノエチレンオキサイド、テトラシアノベンゼン、テトラシアノキノジメタン、テトラ
シアノアザナフタレン等を挙げられる。また、アクセプタ性ドーパントとしては、その他
にも、五フッ化燐、五フッ化ヒ素、五フッ化アンチモン、三フッ化硼素、三塩化硼素、三
臭化硼素等や、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウフッ化水素酸、フッ化水素酸、過塩素酸
等の無機酸、有機カルボン酸、有機スルホン酸等の有機酸も用いることができる。有機カ
ルボン酸及び有機スルホン酸としては、前記カルボン酸化合物及びスルホン酸化合物を使
用することができる。
合物等を挙げることができる。
系溶剤、エステル系溶剤、炭化水素系溶剤、芳香族系溶剤など)に溶解させて、湿式法に
より陽極又は陰極となる薄膜を形成することができる。
、上記した導電性高分子及び有機樹脂などの高分子樹脂化合物を溶解するものを用いれば
よい。例えば、水、メタノール、エタノール、プロピレンカーボネート、N−メチルピロ
リドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、シクロヘキサノン、アセトン、
メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエンなどの単独もしくは混合溶剤に
溶解すればよい。
吐出法(インクジェット法ともいう)、印刷法等の湿式法を用いて成膜することができる
。溶媒の乾燥は、熱処理を行ってもよいし、減圧下で行ってもよい。また、有機樹脂が熱
硬化性の場合は、さらに加熱処理を行い、光硬化性の場合は、光照射処理を行えばよい。
本実施の形態では、実施の形態1乃至実施の形態3に示した発光素子を用いて作製され
た発光装置の一例について示す。なお、本発明の発光装置は以下に示すもののみに限定さ
れず、その表示を担う部分(本実施の形態では図3における画素部602が該当する)に
実施の形態1乃至実施の形態3に示した発光素子が含まれているもの全てを含むものとす
る。
た発光装置の一例について図3を用いて説明する。なお、図3(A)は、発光装置を示す
上面図、図3(B)は図3(A)をA−A’およびB−B’で切断した断面図である。こ
の発光装置は、発光素子の発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部(ソー
ス側駆動回路)601、画素部602、駆動回路部(ゲート側駆動回路)603を含んで
いる。また、604は封止基板、605はシール材であり、シール材605で囲まれた内
側は、空間607になっている。
力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプ
リントサーキット)609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。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント
配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光
装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものと
する。
部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路601
と、画素部602中の一つの画素が示されている。
4とを組み合わせたCMOS回路が形成される。また、駆動回路は、種々のCMOS回路
、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板
上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を
基板上ではなく外部に形成することもできる。
11と、電流制御用TFT612と、そのドレインに電気的に接続された第1の電極61
3と、当該第1の電極613、有機化合物を含む層616、第2の電極617よりなる発
光素子とを含む。なお、第1の電極613の端部を覆って絶縁物614が形成されている
。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物614の材料としてポジ型の感光性ア
クリルを用いた場合、絶縁物614の上端部のみに曲率半径(0.2μm〜3μm)を有
する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物614として、光の照射によってエッ
チャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となる
ポジ型のいずれも使用することができる。
され、発光素子が構成されている。ここで、陽極として機能する第1の電極613に用い
る材料としては、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、導電性化
合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、インジウム錫酸
化物(以下、ITOと示す)、または珪素もしくは酸化珪素を含有したインジウム錫酸化
物、酸化亜鉛(ZnO)を含む酸化インジウム、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有し
た酸化インジウム(IWZO)、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)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)の単
層膜の他、積層構造も適用でき、例えば、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜
との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との3層構造等
を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオー
ミックコンタクトがとれる。
含む層107と同様の構成を有している。また、有機化合物を含む層616を構成する材
料としては、低分子化合物、または高分子化合物(オリゴマー、デンドリマーを含む)の
いずれを用いてもよい。また、有機化合物を含む層616に用いる材料としては、有機化
合物だけでなく、無機化合物をその一部に用いてもよい。有機化合物を含む層616は、
蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって
形成される。
7に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料(Al、Mg、Li、Ca、またはこれ
らの合金や化合物、MgAg、MgIn、AlLi、LiF、CaF2等)を用いること
が好ましい。なお、有機化合物を含む層616で生じた光を第2の電極617を透過させ
る場合には、第2の電極617として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜(ITO
、2〜20wt%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸
化インジウム−酸化スズ、酸化亜鉛(ZnO)等)との積層を用いるのが良い。
光素子が構成されるが、発光素子の詳しい構造及び材料については実施の形態1乃至実施
の形態3において既に説明したため、繰り返しとなるので、これ以上の説明を省略する。
実施の形態1乃至実施の形態3を参照されたい。なお、本実施の形態における第1の電極
613、有機化合物を含む層616、第2の電極617はそれぞれ実施の形態1における
陽極100、有機化合物を含む層107、陰極101に相当する。
封止基板604とをシール材605によって貼り合わせることにより、素子基板610、
封止基板604、およびシール材605で囲まれた空間607に、実施の形態1乃至3で
示した構造を持つ発光素子618が備えられた発光装置が提供される。なお、空間607
には、充填材が充填されており、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他
、シール材605で充填される場合もある。
はできるだけ酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板604に用い
る材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Reinfo
rced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステルまたは
アクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
た本実施の形態の発光装置を得ることができる。
おり、当該発光素子が駆動時間の蓄積に対して劣化の度合いが低減された発光素子である
ことから、信頼性の高い発光装置を得ることができる。また、当該発光素子が設計者の意
図する発光色を容易に実現するところから、表示品質の優れた発光装置とすることができ
る。
構成であることから、照明用途として好適に用いることが可能である。
クティブマトリクス型の発光装置について説明したが、この他、パッシブマトリクス型の
発光装置であってもよい。図4には実施の形態1乃至実施の形態3に示した発光素子を適
用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置の斜視図を示す。なお、図4(A)は、
発光装置を示す斜視図、図4(B)は図4(A)をX−Yで切断した断面図である。図4
において、基板951上には、ストライプ状の電極952が複数設けられており、電極9
52電極956との間には有機化合物を含む層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。また、絶縁層953は、各画素に対応する開口部を有
している。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。パッシブマトリクス型の発光装置においても、実施の形態1に記載の発光素子又は
実施の形態2に記載の発光素子を用いることによって、発光装置を作製することができる
。また、発光の効率が向上した当該発光素子を用いて作製された発光装置は、消費電力の
低減された発光装置とすることが可能となる。また、実施の形態1に記載の発光素子又は
実施の形態2に記載の発光素子は、駆動時間に伴う輝度劣化の低減された発光素子である
ことから、当該発光素子を用いて作製された発光装置は、信頼性の向上した発光装置とす
ることが可能となる。また、実施の形態1に記載の発光素子又は実施の形態2に記載の発
光素子は、色のバランスの調整が容易な発光素子であることから、当該発光素子を用いて
作製された発光装置は、表示品質の高い発光装置とすることが可能となる。
ここでは、アクティブ型の表示装置の作製工程の一例を図5を用いて示す。
示面として発光を取り出す場合の例を説明するため、基板1001としては、光透過性を
有するガラス基板や石英基板を用いればよい。また、処理温度に耐えうる耐熱性を有する
光透過性のプラスチック基板を用いてもよい。
膜などの絶縁膜から成る下地膜を形成する。ここでは下地膜として2層構造を用いた例を
示すが、前記絶縁膜の単層膜または2層以上積層させた構造を用いても良い。なお、特に
下地絶縁膜を形成しなくてもよい。
膜を公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により成膜し
た後、公知の結晶化処理(レーザー結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を
用いた熱結晶化法等)を行って得られた結晶質半導体膜を第1のフォトマスクを用いて所
望の形状にパターニングして形成する。この半導体層は25〜80nm(好ましくは30
〜70nm)の厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料については特に限定はないが、好
ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム(SiGe)合金などで形成すると良い。
とができ、非晶質半導体膜の結晶化に際し、大粒径に結晶を得るためには、連続発振が可
能な固体レーザを用い、基本波の第2高調波〜第4高調波を適用するのが好ましい。代表
的には、Nd:YVO4レーザー(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や
第3高調波(355nm)を適用すればよい。連続発振のレーザーを用いる場合には、出
力10Wの連続発振のYVO4レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高
調波に変換する。また、共振器の中にYVO4結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を
射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状
のレーザ光に成形して、被処理体に照射する。このときのエネルギー密度は0.01〜1
00MW/cm2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要である。そして、1
0〜2000cm/s程度の速度でレーザ光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射
すればよい。
る数十Hz〜数百Hzの周波数帯よりも著しく高い周波数帯を用いてレーザ結晶化を行う
ことができる。パルス発振でレーザ光を半導体膜に照射して半導体膜が溶融してから完全
に固化するまでの時間は数十nsec〜数百nsecであり、上記周波数帯を用いること
で、半導体膜がレーザ光によって溶融してから固化するまでに、次のパルスのレーザ光を
照射できる。したがって、半導体膜中において固液界面を連続的に移動させることができ
るので、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を有する半導体膜が形成される。具
体的には、含まれる結晶粒の走査方向における幅が10〜30μm、走査方向に対して垂
直な方向における幅が1〜5μm程度の結晶粒の集合を形成することができる。該走査方
向に沿って長く延びた単結晶の結晶粒を形成することで、少なくとも薄膜トランジスタの
チャネル方向には結晶粒界のほとんど存在しない半導体膜の形成が可能となる。
熱処理やレーザ光照射を単独で、複数回行っても良い。
。ゲート絶縁膜1003はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを1〜200
nmとする。
では、スパッタ法を用い、窒化チタン膜とタングステン膜とを積層する導電膜を形成する
。なお、ここでは導電膜を窒化チタン膜とタングステン膜とを積層する例を示したが、特
に限定されず、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、または前記元素を
主成分とする合金材料若しくは化合物材料の単層、またはこれらの積層で形成してもよい
。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を
用いてもよい。
たはウェットエッチング法を用いてエッチングを行う。このエッチング工程によって、導
電膜をエッチングして、導電層1006〜1008を得る。なお、この導電層はTFTの
ゲート電極となる。
新たに形成し、駆動回路のnチャネル型TFTを形成するため、半導体にn型を付与する
不純物元素(代表的にはリン、またはAs)を低濃度にドープするための第1のドーピン
グ工程を行う。レジストマスクは、pチャネル型TFTとなる領域と、導電層の近傍とを
覆う。この第1のドーピング工程によってゲート絶縁膜1003を介してドープを行い、
低濃度不純物領域1009を形成する。一つの発光素子は、複数のTFTを用いて駆動さ
せるが、pチャネル型TFTのみで駆動させる場合や、画素と駆動回路を同一基板上に形
成しない場合には、上記ドーピング工程は特に必要ない。
たに形成し、半導体にp型を付与する不純物元素(代表的にはボロン)を高濃度にドープ
するための第2のドーピング工程を行う。この第2のドーピング工程によってゲート絶縁
膜1003を介してドープを行い、p型の高濃度不純物領域1014、1015を形成す
る。
ネル型TFTを形成するため、半導体にn型を付与する不純物元素(代表的にはリン、ま
たはAs)を高濃度にドープするための第3のドーピング工程を行う。第3のドーピング
工程におけるイオンドープ法の条件はドーズ量を1×1013〜5×1015/cm2とし、
加速電圧を60〜100keVとして行う。レジストマスクは、pチャネル型TFTとな
る領域と、導電層の近傍とを覆う。この第3のドーピング工程によってゲート絶縁膜
1003を介してドープを行い、n型の高濃度不純物領域1018を形成する。
、半導体層に添加された不純物元素の活性化および水素化を行う。水素を含む第1の層間
絶縁膜1020は、PCVD法により得られる窒化酸化珪素膜(SiNO膜)を用いる。
加えて、前記した結晶化においては、それを助長する金属元素、代表的にはニッケルを用
いて半導体膜を結晶化させることができ、その場合には、合わせて活性化とチャネル形成
領域におけるニッケルの低減を行うゲッタリングをも行うことができる。
21としては、塗布法によって得られるシリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構
造が構成される絶縁膜を用いる。また、第2の層間絶縁膜1021としては、透光性を有
する有機樹脂膜を用いることができる。第2の層間絶縁膜としてはその他有機材料や無機
材料などによる絶縁膜を用いても良い。
トホールを形成すると同時に周縁部1042の第2の層間絶縁膜1021を除去する。
絶縁膜1003、および第1の層間絶縁膜1020を選択的に除去する。
らなる導電膜を形成する。なお、各層の表面を酸化させないように、これら3層を同じス
パッタ装置で連続して形成することが好ましい。ただし、導電膜は、3層構造に限定され
ず、2層でも単層でもよく、その材料は、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれ
た元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料を用いればよい。
。これらの配線または電極のうち、画素部1040においては、TFTと発光素子の陽極
とを接続する接続電極1022を図示し、駆動回路部1041においては、nチャネル型
TFTとpチャネル型TFTとを電気的に接続する接続電極1023を図示する。
、第8のマスクを用いて透明導電膜のエッチングを行い、発光素子の第1の電極1024
W、1024R、1024G、1024B、即ち、発光素子の陽極を形成する。
、またはITSO(ITOに酸化珪素が2〜10重量%含まれたターゲットを用いてスパ
ッタリング法で得られる酸化珪素を含む酸化インジウムスズ)を用いる。ITSOの他、
酸化珪素を含み酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛(ZnO)を混合した透光性酸化
物導電膜(IZO)などの透明導電膜を用いても良い。また、ATO(アンチモン・チン
・オキサイド)の透明導電膜を用いても良い。
いる場合は、電気抵抗値を下げるために結晶化させるベークを行う。なお、それに対して
、ITSOやIZOは、ベークを行ってもITOのように結晶化せず、アモルファス状態
のままである。
24Bの端部を覆う絶縁物1025(バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる)を選択
的に形成する。絶縁物1025としては、スパッタ法により得られる酸化タンタル膜、酸
化チタン(TiO2)膜や、塗布法により得られる有機樹脂膜を膜厚0.8μm〜1μm
の範囲で用いる。
25上に有機化合物を含む層1028を形成する。有機化合物を含む層1028は実施の
形態1乃至実施の形態3で説明したような構成及び作製方法にて形成することができる。
なお、有機発光素子の信頼性を向上させるため、有機化合物を含む層1028の形成前に
真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。例えば、有機化合物材料の蒸着を行う前に
、基板に含まれるガスを除去するために減圧雰囲気や不活性雰囲気で200℃〜300℃
の加熱処理を行うことが望ましい。本実施の形態では、有機化合物を含む層1028にお
ける発光を担う層(第1の層乃至第4の層)には赤、緑、青の発光を呈する発光物質を用
い、白色の発光が得られるように有機化合物を含む層1028を形成する。
9は陰極として機能する。発光素子の陰極に用いることができる物質は実施の形態3で詳
述したが、ここでは、第2の電極1029としてアルミニウムを真空蒸着法により200
nmの膜厚で形成する。本実施の形態では、基板1001側から発光を取り出すため、発
光素子の陰極である第2の電極1029が反射電極となっている。その為、有機化合物を
含む層1028における第1の層乃至第4の層の構成としては、実施の形態1に記載の構
成を用いることが好ましい。なお、発光素子の一対の電極のうち、本実施の形態では薄膜
トランジスタ側の電極を陽極としたが、薄膜トランジスタ側の電極を陰極として発光素子
を形成しても良い。この場合、陽極が反射電極となるのが普通であり、有機化合物を含む
層1028の第1の層乃至第4の層の構成としては実施の形態2に記載の構成を用いるこ
とが好ましい。発光素子の一対の電極のうち、TFT側の電極を陰極とする場合は、当該
発光素子に直接接続するTFTはnチャネル型TFTとして作製する。
属材料やセラミック材料やガラス基板などを用いることができる。封止基板1031はシ
ール材1032で基板1001の周縁部1042で接着させる。なお、基板間隔を一定に
保持するためにスペーサ材やフィラーを用いてもよい。また、一対の基板の間の間隙10
30は、不活性なガスで充填することが好ましい。
上に着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034
B)を透明な基材1033に設ける。また、黒色層(ブラックマトリックス)1035を
さらに設けても良い。着色層及び黒色層が設けられた透明基材1033は、位置合わせし
、基板1001に固定する。なお、着色層、及び黒色層は、オーバーコート層1036で
覆われている。また、本実施の形態においては、光が着色層を透過せずに外部へと出る発
光層と、各色の着色層を透過して外部に光が出る発光層とがあり、着色層を透過しない光
は白、着色層を透過する光は赤、青、緑となることから、4色の画素で映像を表現するこ
とができる。
り出す構造(ボトムエミッション型)の発光装置としたが、封止基板1031側に発光を
取り出す構造(トップエミッション型)の発光装置としても良い。トップエミッション型
の発光装置の断面図を図6に示す。この場合、基板1001は光を通さない基板を用いる
ことができる。TFTと発光素子の陽極とを接続する接続電極1022を作製するまでは
、ボトムエミッション型の発光装置と同様に形成する。その後、第3の層間絶縁膜103
7を接続電極1022を覆って形成する。この絶縁膜は平坦化の役割を担っていても良い
。第3の層間絶縁膜は第2の層間絶縁膜1021と同様の材料の他、他の公知の材料を用
いて形成することができる。
形成する。第1の電極1024W、1024R、1024G、1024Bはここでは陽極
とするが、陰極であっても構わない。また、トップエミッション型の発光装置である場合
、第1の電極を反射電極とするのが好ましい。これらを踏まえ、第1の電極が反射電極且
つ陽極である場合は、有機化合物を含む層1028の構成としては、実施の形態2に記載
の構成を用いることが好ましい。逆に、第1の電極が反射電極且つ陰極である場合は、有
機化合物を含む層1028の構成としては実施の形態1に記載の構成を用いることが好ま
しい。
絶縁膜の露出している部分を覆って有機化合物を含む層1028を形成する。有機化合物
を含む層1028の構成は、実施の形態2で説明したような構成で形成する。つづいて、
発光素子の第2の電極1029を発光素子からの光を透過するように形成する。
緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)を設けた封止基板1031で封止を
行ってトップエミッション型の発光装置を形成することができる。封止基板1031には
画素と画素との間に位置するように黒色層(ブラックマトリックス)1035を設けても
良い。着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層103
4B)や黒色層(ブラックマトリックス)1035はオーバーコート層(図示せず)によ
って覆われていても良い。なお封止基板1031は透光性を有する基板をもちいることと
する。
44Wが得られる。また、着色層と組み合わせることで、赤色の発光領域1044Rと、
青色の発光領域1044Bと、緑色の発光領域1044Gとが得られる。本実施の形態で
は実施の形態1又は2に記載の発光素子を用いていることから、各画素の発光色によって
塗り分けをする必要がなく、安価且つ簡便にフルカラーの発光装置を得ることができる。
また、着色層は色や材質によってその透過率が異なる上、色によって人間の視感度も異な
ることから、各々の波長成分において所望の輝度を有することが望ましい。この点におい
て、実施の形態1乃至実施の形態3に示した発光素子はカラーバランスを調節することが
容易であるために、本実施の形態に記載の発光装置は色再現性のよい高品質な表示を提供
することができる。
たがスイッチング素子として機能し得るものであれば、特に限定されず、ボトムゲート型
(逆スタガ型)TFTや、順スタガ型TFTを用いることが可能である。また、アモルフ
ァスシリコン膜やZnO膜を活性層とするTFTを用いてもよい。また、シングルゲート
構造やダブルゲート構造のTFTに限定されず、3つ以上の複数のチャネル形成領域を有
するマルチゲート型TFTとしてもよい。
定されず、赤、緑、青の3色駆動でフルカラー表示を行ってもよい。
ずれか一と自由に組み合わせることができる。
本実施の形態では、実施の形態4に示す発光装置を一部に含む電子機器について示す。
これら電子機器は、実施の形態1乃至実施の形態3に示した発光素子を含んだ表示部を有
する。
ラ、デジタルカメラ、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7に示す。
表示部9103、スピーカー部9104、ビデオ入力端子9105等を含む。このテレビ
装置は、表示部9103に、実施の形態1乃至実施の形態3に示した発光素子を表示素子
として用いることによって作製される。また、駆動時間の蓄積に対する劣化の度合いが低
減された当該発光素子を用いて作製されたテレビ装置は表示部9103の信頼性が高く、
この表示部9103を備えた当該テレビ装置は信頼性の高いテレビ装置となっている。当
該発光素子は劣化が低減されたことから、テレビ装置に搭載される劣化補償機能回路を大
幅に削減もしくは縮小することができる。また、発光の効率が向上した当該発光素子を用
いて作製されたテレビ装置は、消費電力の低減されたものとすることが可能となる。また
、色のバランスの調整が容易な当該発光素子を用いて作製されたテレビ装置は、表示品質
の高いものとすることが可能となる。
表示部9203、キーボード9204、外部接続ポート9205、ポインティングデバイ
ス9206等を含む。このコンピュータは、表示部9203は、実施の形態1乃至実施の
形態3に示した発光素子を表示素子として用いることによって作製される。また、駆動時
間の蓄積に対する劣化の度合いが低減された当該発光素子を用いて作製されたコンピュー
タは表示部9203の信頼性が高く、この表示部9203を備えた当該コンピュータは信
頼性の高いものとなっている。当該発光素子は劣化が低減されたことから、このコンピュ
ータに搭載される劣化補償機能回路を大幅に削減もしくは縮小することができ、コンピュ
ータの小型軽量化を図ることができる。また、発光の効率が向上した当該発光素子を用い
て作製されたコンピュータは、消費電力の低減されたものとすることが可能となる。また
、色のバランスの調整が容易な当該発光素子を用いて作製されたコンピュータは、表示品
質の高いものとすることが可能となる。
部9403、音声入力部9404、音声出力部9405、操作キー9406、外部接続ポ
ート9407、アンテナ9408等を含む。この携帯電話は、表示部9403は、実施の
形態1乃至実施の形態3に示した発光素子を表示素子として用いることによって作製され
ている。また、駆動時間の蓄積に対する劣化の度合いが低減された当該発光素子を用いて
作製された携帯電話では、表示部9403の信頼性が高く、この表示部9403を備えた
当該携帯電話は信頼性の高いものとなっている。当該発光素子は劣化が低減されたもので
あることから、この携帯電話に搭載される劣化補償機能回路を大幅に削減もしくは縮小す
ることができ、携帯電話のさらなる小型軽量化を図ることができる。小型軽量化が図られ
た本実施の形態の携帯電話は、様々な付加価値を備えた構造として携帯に適したサイズ、
重量に止めることができ、高機能な携帯電話としても適した構成となっている。また、発
光の効率が向上した当該発光素子を用いて作製された携帯電話は、消費電力の低減された
ものとすることが可能となる。また、色のバランスの調整が容易な当該発光素子を用いて
作製された携帯電話は、表示品質の高いものとすることが可能となる。
9503、外部接続ポート9504、リモコン受信部9505、受像部9506、バッテ
リー9507、音声入力部9508、操作キー9509、接眼部9510等を含む。この
カメラは、表示部9502に実施の形態1乃至実施の形態3に示した発光素子を表示素子
として用いることによって作製されている。また、駆動時間の蓄積に対する劣化の度合い
が低減された当該発光素子を用いて作製されたカメラでは表示部9502の信頼性が高く
、この表示部9502を備えた当該カメラは信頼性の高いものとなっている。当該発光素
子は劣化が低減されたことから、このカメラに搭載される劣化補償機能回路を大幅に削減
もしくは縮小することができ、カメラの小型軽量化を図ることができる。また、発光の効
率が向上した当該発光素子を用いて作製されたカメラは、消費電力の低減されたものとす
ることが可能となる。また、色のバランスの調整が容易な当該発光素子を用いて作製され
たカメラは、表示品質の高いものとすることが可能となる。
装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが
可能である。また、駆動時間の蓄積に対する劣化の度合いが低減された当該発光素子を用
いて作製された表示部は信頼性が高く、当該表示部を有する電子機器は信頼性の高いもの
とすることができる。また、発光の効率が向上した当該発光素子を用いて作製された表示
部は低消費電力化されており、当該表示部を有する電子機器は消費電力の小さいものとす
ることができる。また、また、色のバランスの調整が容易な当該発光素子を用いて作製さ
れた表示部は表示品質が高く、当該表示部を有する電子機器は表示品質の高いものとする
ことができる。
乃至実施の形態3に示した発光素子を照明装置に適用する一態様を、図8を用いて説明す
る。
た液晶表示装置の一例である。図8に示した液晶表示装置は、筐体901、液晶層902
、バックライトユニット903、筐体904を有し、液晶層902は、ドライバIC90
5と接続されている。また、バックライトユニット903は、実施の形態1乃至実施の形
態3に示した発光素子を用いて形成されており、端子906により、電流が供給されてい
る。
透過して実際に液晶表示装置を視聴する人の目に触れる際に、最適な光となるような発光
色を呈していることが望ましい。すなわち、カラーフィルタとしては、通常画素ごとに赤
、青又は緑の光を透過する膜が設けられるが、カラーフィルタの材料によって光の透過率
も異なる上、色によって人間の視感度も異なることから、バックライトは赤、青及び緑各
々の波長成分において所望の輝度を有することが望ましい。この点において、実施の形態
1乃至実施の形態3に示した発光素子はカラーバランスを調節することが容易であるため
に、液晶のバックライトユニット903として非常に好適に用いることができる。
を1つのみ用いていても良いし、当該発光素子を複数用いていても良い。
ライトに適用することができる。当該バックライトは大面積化も可能であるため、液晶表
示装置の大面積化も可能になる。また、駆動時間の蓄積に伴う劣化の度合いが小さい当該
発光素子を用いて作製することにより、信頼性の高いバックライトが得られる。さらに、
当該バックライトは薄型で所望の発光色を容易に得ることができるため、液晶表示装置の
薄型化、映像の高品質化も可能となる。また、当該バックライトは低消費電力化されたも
のであるため、液晶表示装置の消費電力の低減も実現する。
ンドに用いた例である。図9に示す電気スタンドは、筐体2001と、光源2002を有
し、光源2002として、実施の形態1乃至実施の形態3に示した発光素子が形成されて
いる。光源2002は当該発光素子1つで構成されていても良いし、複数の当該発光素子
によって構成されていても良い。また、異なる発光色を呈する複数種の発光素子によって
構成されていても良い。このように、実施の形態1乃至実施の形態3に示した発光素子を
用いて光源2002を作製することができる。駆動時間の蓄積に伴う劣化の度合いが小さ
い当該発光素子を用いて作製された光源2002は、信頼性が高いため、これが備えられ
た電気スタンドも信頼性の高い電気スタンドとすることができる。また、実施の形態1乃
至実施の形態3に示した発光素子はカラーバランスの調整が容易であることから、目に優
しい発光色を呈するなど、用途に合わせた発光色を有する電気スタンドを容易に提供する
ことができる。また、実施の形態1乃至実施の形態3に示した発光素子は発光の効率が向
上したことから、消費電力の低減した電気スタンドとすることができる。
1に適用した例である。照明装置3001は当該発光素子1つで構成されていても良いし
、複数の当該発光素子によって構成されていても良い。また、異なる発光色を呈する複数
種の発光素子によって構成されていても良い。このように、実施の形態1乃至実施の形態
3に示した発光素子を用いて照明装置3001を作製することができる。当該発光素子を
適用して作製された照明装置3001は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置と
して用いることができる。また、発光効率の良好な当該発光素子を用いて作製された照明
装置3001は、薄型で低消費電力な照明装置とすることができる。
また、駆動時間の蓄積に伴う劣化の度合いが小さい当該発光素子を用いて作製された照明
装置3001は信頼性の高いものとすることができる。また、実施の形態1乃至実施の形
態3に示した発光素子はカラーバランスの調整が容易であることから、暖色系の発光色か
ら寒色系の発光色まで様々な色の発光を容易に提供することが可能である。また、実施の
形態1乃至実施の形態3に示した発光素子は発光の効率が向上したことから、消費電力の
低減した照明装置とすることができる。
それらの素子特性を測定した。その製造方法及び素子特性を以下に示す。本実施例では、
白色発光を提供する発光素子を得ることを目的に、発光物質として赤、青、緑の発光を呈
する物質を用いて実験を行った。なお、発光素子1、発光素子2及び比較発光素子で使用
した有機化合物の構造を以下に示す。
物をスパッタリング法で成膜し、陽極を形成した(電極面積2mm×2mm)。
真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10-4Pa程度まで減圧した後、上
記構造式(i)で表される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)と酸化モリブデン(VI)とを共蒸着することにより、有
機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む層を形成した。その膜厚は50n
mとし、NPBと酸化モリブデン(VI)との比率は、重量比で4:1(=NPB:酸化
モリブデン)となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発
源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
、正孔輸送層を形成した。
ントリル)−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミ
ン(略称:PCBAPA)を10nm成膜した。PCBAPAは正孔輸送性を有し、青色
の発光を呈する物質である。
ニル−9−アントリル)フェニル]−3,3’−ビ(9H−カルバゾール)(略称:PC
CPA)と上記構造式(iv)で表される2−{2,6−ビス[2−(8−メトキシ−1
,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[i
j]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニト
リル(略称:BisDCJTM)をPCCPA:BisDCJTM=1:0.005の割
合となるように共蒸着して第2の層を形成した。PCCPAは正孔輸送性を有する物質で
あり、BisDCJTMは赤色発光を呈する物質である。膜厚は10nmとした。
ントリル)−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAP
A)をPCCPA:2PCAPA=1:0.02となるように共蒸着して第3の層を形成
した。PCCPAは正孔輸送性を有する物質であり、2PCAPAは緑色の発光を呈する
物質である。膜厚は10nmとした。
リル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)と、第1の層の形成に用いた
PCBAPAとをCzPA:PCBAPA=1:0.1となるように共蒸着して第4の層
を形成した。CzPAは電子輸送性を有する物質である。膜厚は30nmとした。
−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)を10nmの膜厚となるように成膜し、
続いて同じく抵抗加熱による蒸着法を用いて上記構造式(viii)で表されるバソフェ
ナントロリン(略称:BPhen)を20nmの膜厚となるように成膜して電子輸送層を
形成した。
程度形成し、電子注入層を形成し、最後にアルミニウムを200nmの膜厚となるように
成膜することによって陰極を形成し、発光素子1を作製した。
正孔輸送層を形成するまでは、発光素子1と同様に作製し、その後、第1の層として、
PCBAPAを30nm成膜した。
1と同様に形成し、発光素子2を作製した。
正孔輸送層を形成する迄は発光素子1及び発光素子2と同様に作製した。その後、第1
の層を形成せず、第2の層、第3の層、第4の層、電子輸送層、電子注入層及び陰極を発
光素子1及び発光素子2と同様に形成し、比較発光素子を作製した。
層の構成を示す。
ーブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、
これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれ
た雰囲気)で行った。
、電圧−輝度特性を図12に示す。また、輝度−電流効率特性を図13に示す。また、発
光素子1に1mAの電流を流したときの発光スペクトルを図14に示す。
素子1及び発光素子2のいずれも大きな変化が無いように見られるが、図13からは、輝
度−電流効率特性は、比較発光素子と比較して、発光素子1、発光素子2は良好な結果を
示している。さらに、図14の発光スペクトルを見てみると、比較発光素子、発光素子1
、発光素子2ではスペクトルの各ピーク強度に大きな違いがあることがわかる。実際に、
表2より色度(CIE色度座標)を参照すると、色度座標にも大きな変化が見られる。す
なわち、発光の色味が変化しており、輝度や電流効率での比較は適当ではない。そこで、
外部量子効率を参照すると、比較発光素子と比較して、発光素子1及び発光素子2は1割
以上の外部量子効率の上昇をみており、第1の層が第3の層と第4の層との界面近傍で再
結合に関与しなかった電子を捕獲して発光に変換することによって、発光の効率が向上し
ていることがわかる。また、これにより、青の色味が増し、白としての色度が向上してい
る。特に発光素子1は6%近い外部量子効率を実現しており、非常に良好な結果を示した
。
であるPCBAPA青色の発光を、第2の層の発光物質であるBisDCJTMは赤色の
光を、第3の層の発光物質である2PCAPAは緑色の発光を呈する物質である。すなわ
ち、図14における発光スペクトルにおいて、466nm付近のピークはPCBAPAの
、620nm付近のピークはBisDCJTMの、505nm付近のピークは2PCAP
Aのそれぞれ発光であることがわかる。
が最も大きく、波長が短い光のピーク強度ほど小さくなっていることがわかる。一方、発
光素子1及び発光素子2は緑又は青の波長範囲にあるピーク強度もバランス良く出現して
いる。表2に示した色度座標からも発光素子1及び発光素子2は比較発光素子よりも良好
な白色発光を呈していることがわかった。この結果から、本実施例の発光素子は色の調整
が容易な発光素子であることがわかる。
及び比較発光素子を初期輝度1000cd/m2とし、電流密度一定の条件で駆動した際
の規格化輝度時間変化を示した。その図から、比較発光素子より、発光素子1及び発光素
子2の方が輝度の低下が明確に抑制されていることが分かる。これは、正孔輸送層へ達す
る電子の抜けを第1の層が抑制したことによって劣化が小さくなったことが要因と考えら
れる。このことから、本実施例の発光素子は、従来の発光素子と比較して時間の経過に伴
う輝度劣化を抑制した発光素子であることがわかる。
実施例1で用いた構造式(ii)で表されるPCBAPA、実施例2で用いた構造式(
iii)で表されるPCCPAは既知の物質ではないため、合成方法について以下に示す
。
[ステップ1:9−フェニル−9H−カルバゾール−3−ボロン酸の合成]
3−ブロモ−9−フェニル−9H−カルバゾール10g(31mmol)を500mLの
三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。置換後溶媒のテトラヒドロフラン(T
HF)150mLをフラスコに加えて、3−ブロモ−9−フェニル−9H−カルバゾール
を溶かした。この溶液を−80℃に冷却した。この溶液へn−ブチルリチウム(1.58
mol/Lヘキサン溶液)20mL(32mmol)を、シリンジにより滴下して加えた
。滴下終了後、溶液を同温度で1時間攪拌した。攪拌後、この溶液へホウ酸トリメチル3
.8mL(34mmol)を加え、室温に戻しながら約15時間攪拌した。攪拌後、この
溶液に希塩酸(1.0mol/L)約150mLを加えて、更に1時間攪拌した。攪拌後
、この混合物の水層を酢酸エチルで抽出し、抽出溶液と有機層を合わせて、飽和炭酸水素
ナトリウムで洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムにより乾燥し、乾燥後この混合物を自
然ろ過した。得られたろ液を濃縮したところ、淡褐色の油状物を得た。この油状物を減圧
乾燥したところ、目的物の淡褐色固体を7.5g収率86%で得た。ステップ1の合成ス
キームを下記(a−1)に示す。
(略称:PCBA)の合成]
4−ブロモジフェニルアミン6.5g(26mmol)、ステップ1で合成した9−フ
ェニル−9H−カルバゾール−3−ボロン酸7.5g(26mmol)、トリ(o−トリ
ル)ホスフィン400mg(1.3mmol)を500mL三口フラスコへ入れ、フラス
コ内を窒素置換した。この混合物へトルエン100mL、エタノール50mL、炭酸カリ
ウム水溶液(0.2mol/L)14mLを加えた。この混合物を、減圧下で攪拌しなが
ら脱気し、脱気後、酢酸パラジウム(II)67mg(30mmol)を加えた。この混
合物を100℃10時間還流した。還流後、この混合物の水層をトルエンで抽出し、抽出
溶液と有機層を合わせ、飽和食塩水で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムにより乾燥し
、乾燥後この混合物を自然ろ過し、得られたろ液を濃縮したところ、淡褐色の油状物を得
た。この油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン:トルエン
=4:6)により精製した。精製後濃縮して得られた白色固体をジクロロメタンとヘキサ
ンの混合溶媒にて再結晶し、目的物の白色固体を4.9g収率45%で得た。ステップ2
の合成スキームを下記(a−2)に示す。
測定した。以下にその測定データを示す。測定結果から、PCBAPAを合成するための
原料であるPCBAが得られたことがわかった。
7.12(dd,J1=0.9Hz,J2=8.7Hz、2H),7.19(d、J=8.
7Hz,2H)、7.23−7.32(m、3H)、7.37−7.47(m、3H)、
7.51−7.57(m,1H)、7.61−7.73(m、7H)8.28(s,1H
)、8.33(d、J=7.2Hz,1H)、8.50(d、J=1.5Hz,1H)
9−(4−ブロモフェニル)−10−フェニルアントラセン7.8g(12mmol)
、PCBA4.8g(12mmol)、ナトリウム tert−ブトキシド5.2g(5
2mmol)を300mL三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物
へ、トルエン60mL、トリ(tert−ブチル)ホスフィン(10wt%ヘキサン溶液
)0.30mLを加えた。この混合物を、減圧下で攪拌しながら脱気し、脱気後、ビス(
ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)136mg(0.24mmol)を加えた。
この混合物を、100℃で3時間攪拌した。攪拌後、この混合物に約50mLのトルエン
を加え、セライト(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:531−16855)、アル
ミナ、フロリジール(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:540−00135)を通
して吸引ろ過した。得られたろ液を濃縮し、黄色固体を得た。この固体をトルエンとヘキ
サンの混合溶媒にて再結晶し、目的物のPCBAPAの淡黄色固体6.6g収率75%で
得た。得られた淡黄色粉末状固体3.0gをトレインサブリメーション法により昇華精製
した。昇華精製条件は、圧力8.7Pa、アルゴンガスを流量3.0mL/minでなが
しながら、350℃でPCBAPAを加熱した。昇華精製後、PCBAPAの淡黄色固体
を2.7g、回収率90%で得た。また、ステップ3の合成スキームを下記(a−3)に
示す。
示す。測定結果から、PCBAPAが得られたことがわかった。
28−7.72(m、33H)、7.88(d,J=8.4Hz、2H),8.19(d
,J=7.2Hz、1H)、8.37(d,J=1.5Hz,1H)
合成]
3−ブロモカルバゾール2.5g(10mmol)、N−フェニルカルバゾール−3−
ボロン酸2.9g(10mmol)、トリ(オルト−トリル)ホスフィン152mg(0
.50mmol)を200mL三口フラスコへ入れた。フラスコ内を窒素で置換し、この
混合物へジメトキシエタノール(DME)50mL、炭酸カリウム水溶液(2mol/L
)10mLを加えた。この混合物を減圧しながら攪拌することで脱気し、脱気後、酢酸パ
ラジウム50mg(0.2mmol)を加えた。この混合物を、窒素気流下で80℃3時
間攪拌した。攪拌後、この混合物にトルエン約50mLを加え、30分ほど攪拌し、この
混合物を水、飽和食塩水の順で洗浄した。洗浄後、有機層を硫酸マグネシウムにより乾燥
した。この混合物を自然ろ過し、得られたろ液を濃縮したところ油状物質を得た。得られ
た油状物質をトルエンに溶かし、この溶液をフロリジール(和光純薬工業株式会社、カタ
ログ番号:540−00135)、アルミナ、セライト(和光純薬工業株式会社、カタロ
グ番号:531−16855)を通してろ過し、得られたろ液を濃縮したところ、目的物
の白色固体を、3.3g収率80%で得た。ステップ1の合成スキームを下記(b−1)
に示す。
した。
以下にその測定データを示す。
7.29−7.60(m,8H),7.67−7.74(m,4H),7.81−7.8
7(m、2H),8.24(d,J=7.8Hz、1H),8.83(d,J=7.8H
z、1H)、8.54(d,J=1.5Hz、1H),8.65(d,J=1.5Hz、
1H)、11.30(s、1H)
9−フェニル−10−(4−ブロモフェニル)アントラセン1.2g(3.0mmol
)と、PCC1.2g(3.0mmol)、tert−BuONa1.0g(10mmo
l)を100mL三口フラスコへ入れた。フラスコ内を窒素にて置換し、この混合物へト
ルエン20mL、トリ(tert−ブチル)ホスフィン(10wt%ヘキサン溶液)0.
1mLを加えた。この混合物を減圧しながら攪拌することで脱気をした。脱気後、この混
合物へ、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)96mg(0.17mmol
)を加えた。この混合物を窒素気流下で、110℃8時間還流した。還流後、この混合物
にトルエン約50mLを加え、30分ほど攪拌し、この混合物を水、飽和食塩水の順で洗
浄した。洗浄後、有機層を硫酸マグネシウムにより乾燥した。この混合物を自然ろ過し、
得られたろ液を濃縮したところ、油状物質を得た。得られた油状物質を、シリカゲルカラ
ムクロマトグラフィー(展開溶媒ヘキサン:トルエン=1:1)により精製した。精製後
濃縮して得られた淡黄色固体をクロロホルム/ヘキサンにより再結晶すると、目的物であ
るPCCPAの淡黄色粉末状固体を1.2g収率54%で得た。得られた淡黄色粉末状固
体2.4gをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製条件は、圧力8
.7Pa、アルゴンガスを流量3.0mL/minで流しながら、350℃でPCCPA
を加熱した。昇華精製後、PCCPAの淡黄色固体を2.2g回収率94%で得た。また
、ステップ2の合成スキームを下記(b−2)に示す。
タを示す。これより、上述の構造式(2)で表されるPCCPAが得られたことがわかっ
た。
.27(d,J=7.2Hz、1H),8.31(d,J=7.5Hz、1H)、8.5
2(dd,J1=1.5Hz,J2=5.4Hz、2H)
101 陰極
102 第1の層
103 第2の層
104 第3の層
105 第4の層
106 発光素子
107 有機化合物を含む層
110 陽極
111 陰極
112 第1の層
113 第2の層
114 第3の層
115 発光素子
116 有機化合物を含む層
100 陽極
131 陰極
132 第1の層
133 第2の層
134 第3の層
135 第4の層
136 発光素子
137 有機化合物を含む層
601 駆動回路部(ソース側駆動回路)
602 画素部
603 駆動回路部(ゲート側駆動回路)
604 封止基板
605 シール材
607 空間
608 配線
609 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
610 素子基板
611 スイッチング用TFT
612 電流制御用TFT
613 第1の電極
614 絶縁物
616 有機化合物を含む層
617 第2の電極
618 発光素子
623 nチャネル型TFT
624 pチャネル型TFT
901 筐体
902 液晶層
903 バックライトユニット
904 筐体
905 ドライバIC
906 端子
951 基板
952 電極
953 絶縁層
954 隔壁層
955 有機化合物を含む層
956 電極
1001 基板
1002 下地絶縁膜
1003 ゲート絶縁膜
1004 導電層
1006 導電層
1009 低濃度不純物領域
1014 高濃度不純物領域
1015 高濃度不純物領域
1018 高濃度不純物領域
1020 層間絶縁膜
1021 層間絶縁膜
1022 電極
1023 電極
1024W 電極
1024R 電極
1024G 電極
1024B 電極
1025 絶縁物
1027 絶縁層
1028 有機化合物を含む層
1029 電極
1030 間隙
1031 封止基板
1032 シール材
1033 基材
1034R 着色層
1034B 着色層
1034G 着色層
1035 黒色膜
1036 オーバーコート層
1040 画素部
1041 駆動回路部
1042 周縁部
1044B 発光領域
1044G 発光領域
1044R 発光領域
1044W 発光領域
2001 筐体
2002 光源
3001 照明装置
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 (7)
- 第1乃至第4の発光素子を有する発光装置であって、
前記第1乃至第4の発光素子は、各々、
陽極と、
陰極と、
前記陽極及び前記陰極との間に位置する有機化合物を含む層とを有し、
前記有機化合物を含む層は前記陽極側から順に第1の層、第2の層、第3の層及び第4の層が積層された発光を担う層を少なくとも有し、
前記第1の層は第1の発光物質を含み、
前記第2の層は第2の発光物質を含み、
前記第3の層は第3の発光物質を含み、
前記第4の層は第4の発光物質を含み、
前記第1の発光物質及び前記第4の発光物質の発光ピーク波長は前記第3の発光物質の発光ピーク波長より短く、
前記第3の発光物質の発光ピーク波長は前記第2の発光物質の発光ピーク波長より短く、
前記第1の層、前記第2の層及び前記第3の層は各々正孔輸送性を有し、前記第4の層は電子輸送性を有し、
前記第1の発光素子の発光が外部へ出る光路上に、赤色の着色層を有し、
前記第2の発光素子の発光が外部へ出る光路上に、緑色の着色層を有し、
前記第3の発光素子の発光が外部へ出る光路上に、青色の着色層を有し、
前記第4の発光素子の発光が外部へ出る光路上に、着色層を有しないことを特徴とする発光装置。 - 第1乃至第4の発光素子を有する発光装置であって、
前記第1乃至第4の発光素子は、各々、
陽極と、
陰極と、
前記陽極及び前記陰極との間に位置する有機化合物を含む層とを有し、
前記有機化合物を含む層は前記陽極側から順に第1の層、第2の層、第3の層及び第4の層が積層された発光を担う層を少なくとも有し、
前記第1の層は第1の発光物質を含み、
前記第2の層は第2の発光物質を含み、
前記第3の層は第3の発光物質を含み、
前記第4の層は第4の発光物質を含み、
前記第1の発光物質及び前記第4の発光物質の発光ピーク波長は前記第2の発光物質の発光ピーク波長より短く、
前記第2の発光物質の発光ピーク波長は前記第3の発光物質の発光ピーク波長より短く、
前記第1の層は正孔輸送性を有し、前記第2の層、前記第3の層及び前記第4の層は各々電子輸送性を有し、
前記第1の発光素子の発光が外部へ出る光路上に、赤色の着色層を有し、
前記第2の発光素子の発光が外部へ出る光路上に、緑色の着色層を有し、
前記第3の発光素子の発光が外部へ出る光路上に、青色の着色層を有し、
前記第4の発光素子の発光が外部へ出る光路上に、着色層を有しないことを特徴とする発光装置。 - 請求項1において、
前記第1の層が発する光のピーク波長が400nmから480nmの範囲内にあり、
前記第2の層が発する光のピーク波長が580nmから700nmの範囲内にあり、
前記第3の層が発する光のピーク波長が490nmから560nmの範囲内にあり、
前記第4の層が発する光のピーク波長が400nmから480nmの範囲内にある発光装置。 - 請求項2において、
前記第1の層が発する光のピーク波長が400nmから480nmの範囲内にあり、
前記第2の層が発する光のピーク波長が490nmから560nmの範囲内にあり、
前記第3の層が発する光のピーク波長が580nmから700nmの範囲内にあり、
前記第4の層が発する光のピーク波長が400nmから480nmの範囲内にある発光装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
前記第1乃至第4の発光物質は、燐光発光する物質であることを特徴とする発光装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
前記第1乃至第4の発光物質は、イリジウム錯体であることを特徴とする発光装置。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一に記載の発光装置を搭載した電子機器。
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