JP5879741B2 - 発光素子、表示装置および電子機器 - Google Patents
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Description
しかしながら、これらの発光素子では、各発光層をほぼ同時に発光させた状態で、長寿命化を図ることが検討されており、その寿命は、最も長寿命の発光層の寿命に依存してしまう。そのため、発光素子の十分な高寿命化を図ることは難しかった。
本発明の発光素子は、陽極と、
陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に設けられた第1の発光層と、
前記陰極と前記第1の発光層との間に設けられた前記第1の発光層の発光色と同色の光を発光する第2の発光層とを有し、
さらに、前記第1の発光層と前記第2の発光層との間に、前記第1の発光層側から、電子注入層と正孔輸送層とがこの順で接触して積層された積層体を有し、
前記電子注入層は、前記第1の発光層に接触し、Cs 2 CO 3 を含有し、前記電子注入層の平均厚さが、0.1nm以上、5nm以下であり、
前記正孔輸送層は、前記第2の発光層に接触し、アミン系化合物を含有し、前記正孔輸送層の平均厚さが、5nm以上、30nm以下であり、
前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加する初期状態では、前記第2の発光層が発光することなく前記第1の発光層が選択的に発光し、
前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加する連続駆動時では、前記第1の発光層の劣化に伴って、前記第2の発光層が発光することを特徴とする。
これにより、陽極と陰極との間に電圧を印加して発光素子を発光させた初期には、第1の発光層を選択的に発光させ、この第1の発光層の発光光が減衰した連続駆動時には、第2の発光層を発光させることにより、これら発光層を、時間差をもって発光させることができるため、発光素子の長寿命化が図られる。
また、前記第1の発光層は、前記電子注入層に接触していることにより、電子注入層に含まれる構成材料が、正孔輸送層側に拡散することとなり、さらに、前記第2の発光層は、前記正孔輸送層に接触していることで、正孔輸送層によりブロックされた電子を、第2の発光層に注入することができる。
また、初期状態における第2の発光層の劣化を確実に防止することができる。
また、第1の発光層の劣化に伴って、第2の発光層が発光する構成とすることで、発光素子としての寿命を長寿命なものとすることができる。
このようにフォトルミネッセンス発光の中心波長の差を±50nm以下とすることで、第1の発光層の発光時と、第2の発光層の発光時とにおける色調の変化を最小限に留めることができる。
青色の発光光を発光する青色発光層(特に、液相プロセスを用いて形成された青色発光層)は、一般的に寿命が短いため、このような青色発光層を備える発光素子に、本発明の発光素子を適用するのが有効である。
これにより、信頼性の高い表示装置を得ることができる。
本発明の電子機器は、本発明の表示装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器を得ることができる。
(表示装置)
まず、本発明の発光素子を説明するのに先立って、本発明の発光素子を備える表示装置(本発明の表示装置)について説明する。
なお、以下では、本発明の表示装置を、ディスプレイ装置に適用した場合を一例に説明する。
図1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と、各発光素子1R、1G、1Bをそれぞれ駆動するための複数の駆動用トランジスタ24とを有している。
なお、本実施形態において、ディスプレイ装置100は、各発光素子1R、1G、1Bが光R、G、Bを発光すると、その光R、G、Bを基板21側から透過させるボトムエミッション構造のディスプレイパネルである。
各駆動用トランジスタ24は、シリコン等の半導体材料からなる半導体層241と、半導体層241上に形成されたゲート絶縁層242と、ゲート絶縁層242上に形成されたゲート電極243と、ソース電極244と、ドレイン電極245とを有している。
発光素子1Rは、平坦化層22上に、陽極3と、正孔注入層41と、第1の赤色発光層51Rと、電子注入層61と、正孔輸送層43と、第2の赤色発光層52Rと、電子輸送層62と、陰極8とがこの順に積層されている。
さらに、発光素子1Bは、平坦化層22上に、陽極3と、正孔注入層41と、第1の青色発光層51Bと、電子注入層61と、正孔輸送層43と、第2の青色発光層52Bと、電子輸送層62と、陰極8とがこの順に積層されている。
本実施形態では、各発光素子1R、1G、1Bにおいて、陽極3、正孔注入層41および第1の発光層51R、51G、51Bが隔壁31で区画されることにより個別に設けられている。そして、第1の発光層51R、51G、51B上に形成される各層の内、第2の発光層52R、52G、52Bを除く、電子注入層61、正孔輸送層43、電子輸送層62および陰極8が一体的に設けられている。かかる構成とすることで、各発光素子1R、1G、1Bの陽極3は、画素電極を構成し、さらに、各発光素子1R、1G、1Bの陰極8は、共通電極を構成する。また、各発光素子1R、1G、1Bの陽極3は、各駆動用トランジスタ24のドレイン電極245に導電部(配線)27により電気的に接続されている。
かかる構成の発光素子1R、1G、1Bに本発明の発光素子が適用されるが、これら発光素子1R、1G、1Bの詳細については後に説明する。
そして、エポキシ層35上に、これらを覆うように封止基板20が設けられている。これにより、発光素子1R、1G、1Bの気密性が確保され、酸素や水分の浸入を防止できることから、発光素子1R、1G、1Bの信頼性の向上を図ることができる。
かかる構成のディスプレイ装置100において、各発光素子1R、1G、1Bに、本発明の発光素子が適用される。以下、これら発光素子1R、1G、1Bについて、順次説明する。
発光素子(青色発光素子)1Bは、正孔注入層41と、第1の青色発光層(第1の発光素子)51Bと、電子注入層61と、正孔輸送層43と、第2の青色発光層(第2の発光層)52Bと、電子輸送層62とが、陽極3側からこの順に積層された積層体が、陽極3と陰極8との間に介挿されてなるものである。
かかる構成の発光素子1Bにおいて、陽極3および陰極8は、それぞれ、個別電極および共通電極を構成し、陽極3は正孔注入層41に正孔を注入する電極として機能し、陰極8は電子輸送層62に電子を注入する電極として機能する。
[陽極3]
陽極3は、正孔注入層41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、特に限定されないが、仕事関数が大きく、導電性に優れる材料が好適に用いられる。
なお、ディスプレイ装置100を、ボトムエミッション構造のディスプレイパネルとする場合、陽極3には光透過性が求められるため、上述した構成材料のうち、光透過性を有する金属酸化物が好適に用いられる。
正孔注入層41は、陽極3からの正孔注入を容易にする機能を有し、かつ、本実施形態では、陽極3からの正孔を第1の青色発光層51Bにまで輸送する機能を有するものである。
この正孔注入層41の構成材料(正孔注入材料)としては、特に限定されないが、後述する、正孔注入層41の形成工程において、液相プロセスを用いて形成し得るように、導電性高分子材料(または導電性オリゴマー材料)に電子受容性ドーパントを添加したイオン伝導性正孔注入材料が好適に用いられる。
なお、この正孔注入層41は、発光素子1Bを構成する、陽極3および第1の青色発光層51Bの構成材料の種類およびその膜厚等の組み合わせによっては省略することもできる。
第1の青色発光層51Bは、青色に発光する青色発光材料を含んで構成され、陽極3と陰極8との間に電圧を印加することで、青色の光を発光する機能を有する。
このような第1の青色発光層51Bの構成材料は、特に限定されないが、後述する、第1の青色発光層51Bの形成工程において、液相プロセスを用いて形成し得るように、溶液化または分散液化できることが望ましい。そこで、第1の青色発光層51Bの構成材料としては、溶媒または分散媒に、溶解または分散することができる、高分子青色発光材料および低分子青色発光材料が好適に用いられ、例えば、下記一般式(5)で表わされる高分子青色発光材料(American Dye Source社製、「ADS136BE」)が挙げられる。
積層体46は、第1の青色発光層51B側から、電子注入層61と正孔輸送層43とがこの順で積層されたものである。
発光素子1Bにおいて、積層体46は、この積層体46で輸送されるキャリア(正孔および電子)の量を経時的に制御することにより、陽極3と陰極8との間に電圧を印加する初期状態では、第2の青色発光層52Bを発光させることなく、第1の青色発光層51Bを選択的に発光させ、連続駆動時では、第1の青色発光層51Bの劣化に伴って、第2の青色発光層52Bを発光させる機能を発揮する。
なお、陽極3と陰極8との間に電圧を印加した初期状態では第1の青色発光層51Bが選択的に発光し、その後の連続駆動による、この第1の青色発光層51Bの劣化に伴って第2の青色発光層52Bが発光するメカニズムについては後に詳述する。
電子注入層61は、積層体46を構成する層の1つであり、第1の青色発光層51Bに接する層である。
この電子注入層61の構成材料としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属塩(酸化物、フッ化物、塩化物等)、アルカリ土類金属塩(酸化物、フッ化物、塩化物等)、希土類金属塩(酸化物、フッ化物、塩化物等)、金属錯体等のような電子注入材料(金属系材料)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。
アルカリ金属塩としては、例えば、LiF、Li2CO3、LiCl、NaF、Na2CO3、NaCl、CsF、Cs2CO3、CsClが挙げられる。また、アルカリ土類金属塩としては、例えば、CaF2、CaCO3、SrF2、SrCO3、BaF2、BaCO3が挙げられる。さらに、希土類金属塩としては、例えば、SmF3、ErF3が挙げられる。
また、電子注入層61の形成プロセスは、真空蒸着法(蒸着法)やスパッタ法のような気相プロセスを用いても良いし、インクジェット法やスリットコート法のような液相プロセスを用いても良い。
電子注入層61の平均厚さは、特に限定されないが、0.01nm以上、10nm以下程度であるのが好ましく、0.1nm以上、5nm以下程度であるのがより好ましい。電子注入層61の平均厚さをかかる範囲内に設定することにより、積層体46の発光素子1Bにおけるキャリア注入動作が的確に行われる。
正孔輸送層43は、積層体46を構成する層の1つであり、第2の青色発光層52Bに接する層である。
この正孔輸送層43の構成材料としては、特に限定されないが、後述する、正孔輸送層43の形成工程において、真空蒸着法のような気相プロセスを用いて形成し得るように、例えば、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(m−トリル)−ベンジジン(TPD)、下記式(8)で表わされるビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル]ベンジジン(α−NPD)、下記式(9)で表わされる化合物のようなベンジジン誘導体等のアミン系化合物、銅フタロシアニン等が挙げられ、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。
第2の青色発光層52Bは、青色に発光する青色発光材料を含んで構成され、陽極3と陰極8との間に電圧を印加することで、青色の光を発光する機能を有する。
この第2の青色発光層52Bの構成材料としては、特に限定されないが、後述する、第2の青色発光層52Bの形成工程において、気相プロセスを用いて形成し得るものが好適に用いられ、例えば、下記式(10)で表わされるスチリル誘導体の青色発光材料が挙げられる。
このような第2の青色発光層52Bの平均厚さは、特に限定されないが、5nm以上、100nm以下程度であるのが好ましく、10nm以上、50nm以下程度であるのがより好ましい。
電子輸送層62は、陰極8から電子輸送層62に注入された電子を第2の青色発光層52Bに輸送する機能を有するものである。また、電子輸送層62は、第2の青色発光層52Bから電子輸送層62へ通過しようとする正孔をブロックする機能を有する場合もある。
なお、この電子輸送層62は、発光素子1Bを構成する第1の青色発光層51B、電子注入層61、正孔輸送層43、第2の青色発光層52B、および陰極8の構成材料の種類およびその膜厚等の組み合わせによっては省略することもできる。
陰極8は、電子輸送層62に電子を注入する電極である。
この陰極8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8の構成材料のとしては、後述する、陰極8の形成工程において、気相プロセスを用いて形成し得るように、例えば、Li、Mg、Ca、Sr、La、Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb、Ag、Cu、Al、Cs、Rb、Auまたはこれらを含む合金等が用いられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(例えば、複数層の積層体等)用いることができる。
なお、ディスプレイ装置100がトップエミッション構造の表示装置である場合、陰極8の構成材料としては、MgAg、MgAl、MgAu、AlAg等の金属または合金を用いるのが好ましい。かかる金属または合金を陰極8の構成材料として用いることにより、陰極8の光透過性を維持しつつ、陰極8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。
なお、かかる構成の発光素子1Bの陽極3、正孔注入層41、第1の青色発光層51B、電子注入層61、正孔輸送層43、第2の青色発光層52B、電子輸送層62および陰極8の各層の間には、任意の層が設けられていてもよい。
この正孔輸送層の構成材料としては、特に限定されないが、後述する、ディスプレイ装置100の製造方法において、液相プロセスを用いて形成し得るように、例えば、下記一般式(21)で表わされるトリフェニルアミン系ポリマー等のアミン系化合物が好適に用いられる。
さらに、陰極8と電子輸送層62との間には、陰極8から電子輸送層62への電子の注入効率を向上させる機能を有する電子注入層が設けられていてもよい。
電子注入層の構成材料(電子注入材料)としては、特に限定されないが、例えば、前述の電子注入層61の構成材料として挙げたものと同様のものを用いることができる。
電子注入層の平均厚さは、特に限定されないが、0.01nm以上、100nm以下程度であるのが好ましく、0.1nm以上、10nm以下程度であるのがより好ましい。
このような積層体46は、第2の青色発光層52Bから積層体46に注入される電子の量を、陽極3と陰極8との間に電圧を印加して発光素子1Bを発光させた初期と、第1の青色発光層51Bの発光光が減衰した連続駆動時とに対して選択的に制御する層である。すなわち、積層体46は、発光素子1Bを発光させた初期と、第1の青色発光層51Bの発光光が減衰した後とにおいて、キャリアの流れが選択される機能を有する層である。
このように、積層体46は、陽極3と陰極8との間に電圧を印加した初期状態と、第1の青色発光層51Bの劣化が進行した連続駆動時とでは、キャリア注入動作を行ったり、キャリアブロック動作を行ったりする。
まず、陽極3と陰極8との間に電圧を印加して発光素子1Bを発光させた初期では、電子注入層61を構成している電子注入材料(金属系材料)が、正孔輸送層43内に拡散し、これにより、正孔輸送層43が有する電子ブロック機能が大きく低下する。その結果、第2の青色発光層52Bから正孔輸送層43へ電子が円滑に注入される。さらに、第1の青色発光層51Bと、正孔輸送層43との間に存在する電子注入層61の機能により、正孔輸送層43から、第1の青色発光層51Bへの電子の注入も円滑に行われる。
その結果、陽極3と陰極8との間に電圧を印加した初期では、第2の青色発光層52Bの発光が抑制され、第1の青色発光層51Bが選択的に発光する。
その結果、陽極3と陰極8との間に電圧を印加する連続駆動時では、第1の青色発光層51Bの劣化に伴って、第2の青色発光層52Bが発光する。
発光素子(緑色発光素子)1Bは、正孔注入層41と、第1の緑色発光層(第1の発光素子)51Gと、電子注入層61と、正孔輸送層43と、第2の緑色発光層(第2の発光層)52Gと、電子輸送層62とが、陽極3側からこの順に積層された積層体が、陽極3と陰極8との間に介挿されてなるものである。
発光素子1Gは、第1の青色発光層51Bに代えて第1の緑色発光層51Gを備え、第2の青色発光層52Bに代えて第2の緑色発光層52Gを備えること以外は、前述の発光素子1Bと同様の構成のものである。
第1の緑色発光層51Gは、緑色に発光する緑色発光材料を含んで構成され、陽極3と陰極8との間に電圧を印加することで、緑色の光を発光する機能を有する。
このような第1の緑色発光層51Gの構成材料は、特に限定されないが、後述する、第1の緑色発光層51Gの形成工程において、液相プロセスを用いて形成し得るように、溶液化または分散液化できることが望ましい。そこで、第1の緑色発光層51Gの構成材料としては、溶媒または分散媒に、溶解または分散することができる、高分子緑色発光材料および低分子緑色発光材料が好適に用いられ、例えば、下記一般式(19)および下記一般式(20)で表わされる高分子緑色発光材料が挙げられる。
第2の緑色発光層52Gは、緑色に発光する緑色発光材料を含んで構成され、陽極3と陰極8との間に電圧を印加することで、緑色の光を発光する機能を有する。
この第2の緑色発光層52Gの構成材料としては、特に限定されないが、後述する、第2の緑色発光層52Gの形成工程において、気相プロセスを用いて形成し得るものが好適に用いられ、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)が挙げられ、その他、緑色発光材料をゲスト材料としてホスト材料にドープしたものが用いられる。ホスト材料は、正孔と電子とを再結合させて励起子を生成するとともに、その励起子のエネルギーを緑色発光材料に移動(フェルスター移動またはデクスター移動)させる機能を有する。このホスト材料の機能により、ゲスト材料である緑色発光材料が効率よく励起され、発光する。
なお、かかる構成の発光素子1Gの陽極3、正孔注入層41、第1の緑色発光層51G、電子注入層61、正孔輸送層43、第2の緑色発光層52G、電子輸送層62および陰極8の各層の間には、任意の層が設けられていてもよい。
発光素子(赤色発光素子)1Rは、正孔注入層41と、第1の赤色発光層(第1の発光素子)51Rと、電子注入層61と、正孔輸送層43と、第2の赤色発光層(第2の発光層)52Rと、電子輸送層62とが、陽極3側からこの順に積層された積層体が、陽極3と陰極8との間に介挿されてなるものである。
発光素子1Rは、第1の青色発光層51Bに代えて第1の赤色発光層51Rを備え、第2の青色発光層52Bに代えて第2の赤色発光層52Rを備えること以外は、前述の発光素子1Bと同様の構成のものである。
第1の赤色発光層51Rは、赤色に発光する赤色発光材料を含んで構成され、陽極3と陰極8との間に電圧を印加することで、赤色の光を発光する機能を有する。
このような第1の赤色発光層51Rの構成材料は、特に限定されないが、後述する、第1の赤色発光層51Rの形成工程において、液相プロセスを用いて形成し得るように、溶液化または分散液化できることが望ましい。そこで、第1の赤色発光層51Rの構成材料としては、溶媒または分散媒に、溶解または分散することができる、高分子赤色発光材料および低分子赤色発光材料が好適に用いられ、例えば、下記一般式(6)および下記一般式(7)で表わされる高分子赤色発光材料が挙げられる。
第2の赤色発光層52Rは、赤色に発光する赤色発光材料を含んで構成され、陽極3と陰極8との間に電圧を印加することで、赤色の光を発光する機能を有する。
この第2の赤色発光層52Rの構成材料としては、特に限定されないが、後述する、第2の赤色発光層52Rの形成工程において、気相プロセスを用いて形成し得るものが好適に用いられ、例えば、赤色発光材料をゲスト材料としてホスト材料にドープしたものが用いられる。ホスト材料は、正孔と電子とを再結合させて励起子を生成するとともに、その励起子のエネルギーを赤色発光材料に移動(フェルスター移動またはデクスター移動)させる機能を有する。このホスト材料の機能により、ゲスト材料である赤色発光材料が効率よく励起され、発光する。
なお、かかる構成の発光素子1Rの陽極3、正孔注入層41、第1の赤色発光層51R、電子注入層61、正孔輸送層43、第2の赤色発光層52R、電子輸送層62および陰極8の各層の間には、任意の層が設けられていてもよい。
以上のようなディスプレイ装置100は、例えば、次のようにして製造することができる。
[1]まず、基板21を用意し、形成すべきサブ画素100R、100G、100Bに対応するように、複数の駆動用トランジスタ24を形成したのち、これら駆動用トランジスタ24を覆うように平坦化層22を形成する(第1の工程)。
[1−Aa]まず、基板21上に、例えばプラズマCVD法等により、平均厚さが30nm以上、70nm以下程度のアモルファスシリコンを主材料として構成される半導体膜を形成する。
ここで、レーザアニール法では、例えば、エキシマレーザでビームの長寸が400mmのラインビームを用い、その出力強度は、例えば200mJ/cm2程度に設定される。
[1−Ac]次いで、半導体膜をパターニングして島状とすることで半導体層241を得、これら島状の半導体層241を覆うように、例えば、TEOS(テトラエトキシシラン)や酸素ガスなどを原料ガスとして、プラズマCVD法等により、平均厚さが60nm以上、150nm以下程度の酸化シリコンまたは窒化シリコン等を主材料として構成されるゲート絶縁層242を形成する。
[1−Ae]次いで、この状態で、高濃度のリンイオンを打ち込んで、ゲート電極243に対して自己整合的にソース・ドレイン領域を形成する。なお、不純物が導入されなかった部分がチャネル領域となる。
[1−Ba]まず、ゲート電極243を覆うように、第1平坦化層を形成した後、コンタクトホールを形成する。
[1−Bb]次いで、コンタクトホール内にソース電極244およびドレイン電極245を形成する。
[1−Ca]まず、第1平坦化層上に、第2平坦化層を形成した後、コンタクトホールを形成する。
[1−Cb]次いで、コンタクトホール内に配線27を形成する。
なお、[1−B]工程および[1−C]工程において形成された第1平坦化層および第2平坦化層により平坦化層22が構成される。
この陽極3は、平坦化層22上に、陽極3の構成材料を主材料として構成される薄膜を形成した後、パターニングすることにより得ることができる。
[3]次に、平坦化層22上に、各陽極3を区画するように、すなわち、各発光素子1R、1G、1B(サブ画素100R、100G、100B)を形成する領域を区画するように、隔壁(バンク)31を形成する(第3の工程)。
隔壁31は、各陽極3を覆うように平坦化層22上に、絶縁膜を形成した後、各陽極3が露出するようにフォトリソグラフィー法等を用いてパターニングすること等により形成することができる。
具体的には、隔壁31の構成材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂のような有機材料や、SiO2のような無機材料が挙げられる。
また、隔壁31の開口の形状は、四角形の他、例えば、円形、楕円形、六角形等の多角形等、いかなるものであってもよい。
このような隔壁31の高さは、発光素子1R、1G、1Bの厚さに応じて適宜設定され、特に限定されないが、0.5μm以上、5μm以下程度とするのが好ましい。かかる高さとすることにより、十分に隔壁(バンク)としての機能が発揮される。
発光素子1Bを形成すべき領域に位置する隔壁31の内側に、正孔注入層41および第1の青色発光層51Bをこの順番に形成する。それぞれの層を形成する工程を正孔注入層41形成工程、第1の青色発光層51B形成工程とし、以下に詳述する。
[正孔注入層41形成工程]
まず、正孔注入層41をインクジェット法によって塗布する。具体的には、正孔注入材料を含有する正孔注入層41形成用のインク(液状材料)を、インクジェットプリント装置のヘッドから吐出し、各陽極3上に塗布する(塗布工程)。
なお、陽極3上に塗布された液状材料は、流動性が高く(粘性が低く)、水平方向(面方向)に広がろうとするが、陽極3が隔壁31により囲まれているため、所定の領域以外に広がることが阻止され、正孔注入層41の輪郭形状が正確に規定される。
第1の青色発光層51B形成工程では、まず、第1の青色発光層51Bを正孔注入層41上に、正孔注入層41形成工程と同様のインクジェット法によって塗布し、次に塗布した第1の青色発光層51Bに対して正孔注入層41形成工程と同様の後処理を施す。ただし、第1の青色発光層51B形成用のインクに用いるインク溶媒またはインク分散媒や、後処理の手法や条件等は、第1の青色発光層51Bの形成に適したものを適宜選択する。
発光素子1Gを形成すべき領域に位置する隔壁31の内側に、正孔注入層41および第1の緑色発光層51Gをこの順番に発光素子1Bと同様の手法を用いて形成する。ただし、正孔注入層41、第1の緑色発光層51Gのそれぞれの層において、層の形成用のインクに用いるインク溶媒またはインク分散媒や、後処理の手法や条件等は、それぞれの層の形成に適したものを適宜選択する。
発光素子1Rを形成すべき領域に位置する隔壁31の内側に、正孔注入層41および第1の赤色発光層5Rをこの順番に発光素子1Bと同様の手法を用いて形成する。ただし、正孔注入層41、第1の赤色発光層51Rのそれぞれの層において、層の形成用のインクに用いるインク溶媒またはインク分散媒や、後処理の手法や条件等は、それぞれの層の形成に適したものを適宜選択する。
以上のように、正孔注入層41および第1の発光層5R、5G、5Bの各層をインクジェット法によって形成する場合、各層は塗布工程と後処理工程を経て完全に形成されるが、各層の塗布工程は、他の層の塗布工程と同時に行っても良いし、各層の後処理工程は、他の層の後処理工程と同時に行っても良い。
これにより、各発光素子1R、1G、1Bに共通の電子注入層61が一括(一体的)に形成される。
[7]次に、正孔輸送層43を覆うように、発光素子1Rを形成すべき領域に対応する位置には、第2の赤色発光層52Rを形成し、発光素子1Gを形成すべき領域に対応する位置には、第2の緑色発光層52Gを形成し、さらに、発光素子1Bを形成すべき領域に対応する位置には、第2の青色発光層52Bを形成する(第7の工程)。これにより、各発光素子1R、1G、1Bに対応して、第2の赤色発光層52R、第2の緑色発光層52Gおよび第2の青色発光層52Bがそれぞれ形成される。
[9]次に、電子輸送層62の全面を覆うように、陰極8を形成する(第9の工程)。これにより、各発光素子1R、1G、1Bに共通の陰極8が一括に形成される。
また、前記工程[発光素子1R]、[発光素子1G]および[発光素子1B]において、それぞれ、第1の発光層51R、51G、51Bをインクジェット法のような液層プロセスを用いて成膜することにより、発光色の異なる第1の発光層51R、51G、51Bを容易に塗り分け、かつディスプレイ装置100の大面積化を容易に実現することができる。加えて、前記工程[6]および[7]において、それぞれ、正孔輸送層43および第2の発光層52R、52G、52Bを気相プロセス(気相成膜法)を用いて形成することにより、発光素子1R、1G、1Bは、実用レベルの発光寿命を十分に備えるものとなる。
以上のようにして、駆動用トランジスタ24に対応して、複数の赤色、緑色および青色にそれぞれ発光する発光素子1R、1G、1Bが形成される。
これにより、エポキシ層35を介して、封止基板20で陰極8を覆うように陰極8と封止基板20とを接合することができる。
この封止基板20は、各発光素子1R、1G、1Bを保護する保護基板としての機能を発揮する。このような封止基板20を、陰極8上に設ける構成とすることで、発光素子1R、1G、1Bが酸素や水分に接触するのをより好適に防止または低減できることから、発光素子1R、1G、1Bの信頼性の向上や、変質・劣化の防止等の効果をより確実に得ることができる。
なお、本実施形態では、発光素子1R、1G、1Bの各発光素子に、本発明の発光素子を適用する場合について説明したが、かかる場合に限定されず、これら発光素子1R、1G、1Bのうちの少なくとも1つに本発明の発光素子が適用されていればよいが、発光素子1Bに、本発明の発光素子を適用するのが好ましい。
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(本発明の電子機器)に組み込むことができる。
図2は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
このパーソナルコンピュータ1100において、表示ユニット1106が備える表示部が前述のディスプレイ装置100で構成されている。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206とともに、表示部を備えている。
携帯電話機1200において、この表示部が前述のディスプレイ装置100で構成されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
ディジタルスチルカメラ1300において、この表示部が前述のディスプレイ装置100で構成されている。
また、ケース1302の正面側(図示の構成では裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、回路基板1308のメモリに転送・格納される。
例えば、前記実施形態では、表示装置は、発光素子として、赤色、緑色および青色の光を発光するものを備える場合としたが、この場合に限定されず、黄色や橙色のような光を発光する発光素子を備えるものであってもよい。この場合、これら黄色や橙色の光を発光する発光素子にも本発明の発光素子を適用することができる。
1.発光素子の製造
(実施例1)
<1> まず、平均厚さ1.0mmの透明なガラス基板を基板321として用意した。次に、この基板321上に、スパッタ法により、平均厚さ50nmのITO膜を形成することで陽極303(ITO電極)を形成した。
そして、陽極303が形成された基板321をアセトン、2−プロパノールの順に浸漬し、超音波洗浄した後、酸素プラズマ処理を施した。
<3> 次に、正孔注入層341上に、インクジェット法を用いて、以下に示す構成材料を供給し、乾燥した後、窒素雰囲気中にて基板321を加熱した。これにより、正孔注入層341上に、平均厚さ60nmの第1の緑色発光層351Gを形成した。
なお、この第1の緑色発光層351Gのフォトルミネッセンス発光(PL発光)の中心波長は、515nmである。
ここで、Csを「含む薄膜」とは、少なくともCs塩を構成する金属材料であるCs単体を含む薄膜となっていることを意味しており、金属含有層が蒸着材料である金属塩を含んでいても良い。発明者は、別途行った予備実験により以下に示すような現象を観察しており、真空蒸着した膜がCs塩のみからなる膜ではなく、Cs単体を含む膜となっていることを間接的に確かめている。
<6> 次に、正孔輸送層343上に、真空蒸着法を用いてトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)で構成される平均厚さ20nmの第2の緑色発光層352Gを形成した。
なお、この第2の緑色発光層352Gのフォトルミネッセンス発光(PL発光)の中心波長は、525nmである。
<8> 次に、電子輸送層362上に、真空蒸着法を用いてAlで構成される、平均厚さ100nmの陰極308を形成した。
<9> 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、図5に示すようなボトムエミッション構造を有する実施例1の発光素子を製造した。
電子注入層361、正孔輸送層343、第2の緑色発光層352Gおよび電子輸送層362の形成を省略して、陽極303と陰極308との間に、正孔注入層341と第1の緑色発光層351Gとが積層された構成をなす、図6に示すようなボトムエミッション構造を有する比較例1の発光素子を製造した。
実施例1および比較例1の発光素子について、それぞれ、初期輝度が1,000cd/m2となるように発光素子に定電流を流し、初期輝度の50%程度となるまで、その輝度を測定した。
そして、実施例1の発光素子については、初期輝度の80%、70%、60%および50%となった時点における発光光の発光波長を測定した。
なお、図7では、実施例1および比較例1の発光素子の初期輝度を、基準として規格した値をそれぞれ示した。
図7から明らかなように、実施例1の発光素子では、比較例1の発光素子と比較して、発光素子の長寿命化が図られていることが判った。
Claims (5)
- 陽極と、
陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に設けられた第1の発光層と、
前記陰極と前記第1の発光層との間に設けられた前記第1の発光層の発光色と同色の光を発光する第2の発光層とを有し、
さらに、前記第1の発光層と前記第2の発光層との間に、前記第1の発光層側から、電子注入層と正孔輸送層とがこの順で接触して積層された積層体を有し、
前記電子注入層は、前記第1の発光層に接触し、Cs2CO3を含有し、前記電子注入層の平均厚さが、0.1nm以上、5nm以下であり、
前記正孔輸送層は、前記第2の発光層に接触し、アミン系化合物を含有し、前記正孔輸送層の平均厚さが、5nm以上、30nm以下であり、
前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加する初期状態では、前記第2の発光層が発光することなく前記第1の発光層が選択的に発光し、
前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加する連続駆動時では、前記第1の発光層の劣化に伴って、前記第2の発光層が発光することを特徴とする発光素子。 - 前記第1の発光層のフォトルミネッセンス発光の中心波長と、前記第2の発光層のフォトルミネッセンス発光の中心波長との差が±50nm以下である請求項1に記載の発光素子。
- 前記第1の発光層および前記第2の発光層の発光色は、青色である請求項1または2に記載の発光素子。
- 請求項1ないし3のいずれかに記載の発光素子を備えることを特徴とする表示装置。
- 請求項4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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