JP6370871B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
器に関する。
した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対
の電極間に発光性の物質を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発
光性の物質からの発光を得ることができる。
く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として
好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できること
も大きな利点である。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
することにより、面状の発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やLED
に代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照
明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
、無機化合物であるかによって大きく分けられる。
電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れ
る。そして、それらキャリア(電子および正孔)が再結合することにより、発光性の有機
化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメ
カニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。
態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と
呼ばれている。
が多く、これらを克服するために素子構造の改良や材料開発等が行われている。
光素子を効率良く発光させている。
発光素子の寿命は短く、そのため発光素子のさらなる長寿命化が望まれている。
た、寿命の長い発光装置および電子機器を提供することを課題とする。
発光効率の高い発光素子が得られることを見出した。また、寿命の長い発光素子が得られ
ることを見いだした。
層を有し、第1の層は、発光層と第1の電極との間に設けられており、第2の層は、発光
層と第2の電極との間に設けられており、第1の層は、正孔輸送性の第1の有機化合物と
、該第1の有機化合物の正孔輸送性を低下させる第2の有機化合物とを含み、該第2の有
機化合物は、該第1の有機化合物中に分散されており、第2の層は、電子輸送性の第3の
有機化合物と、該第3の有機化合物の電子輸送性を低下させる第4の有機化合物とを含み
、該第4の有機化合物は、該第3の有機化合物中に分散されており、第1の電極の方が第
2の電極よりも電位が高くなるように、第1の電極と第2の電極とに電圧を印加すること
により、発光層からの発光が得られることを特徴とする発光素子である。
を有し、第1の層は、発光層と第1の電極との間に設けられており、第2の層は、発光層
と第2の電極との間に設けられており、第1の層は、第1の有機化合物と第2の有機化合
物とを含み、第1の有機化合物は、第2の有機化合物よりも多く含まれており、第1の有
機化合物は、正孔輸送性であり、第2の有機化合物は、正孔が注入されない物質であり、
かつ、第1の有機化合物の正孔輸送性を下げる物質であり、第2の層は、電子輸送性の第
3の有機化合物と、該第3の有機化合物の電子輸送性を低下させる第4の有機化合物とを
含み、該第4の有機化合物は、該第3の有機化合物中に分散されており、第1の電極の方
が第2の電極よりも電位が高くなるように、第1の電極と第2の電極とに電圧を印加する
ことにより、発光層からの発光が得られることを特徴とする発光素子である。
を有し、第1の層は、発光層と第1の電極との間に設けられており、第2の層は、発光層
と第2の電極との間に設けられており、第1の層は、第1の有機化合物と第2の有機化合
物とを含み、第1の有機化合物は、第2の有機化合物よりも多く含まれており、第1の有
機化合物は、正孔輸送性であり、第2の有機化合物は、双極子モーメントが2.0デバイ
以上の正孔ブロック材料であり、第2の層は、電子輸送性の第3の有機化合物と、該第3
の有機化合物の電子輸送性を低下させる第4の有機化合物とを含み、該第4の有機化合物
は、該第3の有機化合物中に分散されており、第1の電極の方が第2の電極よりも電位が
高くなるように、第1の電極と第2の電極とに電圧を印加することにより、発光層からの
発光が得られることを特徴とする発光素子である。
を有し、第1の層は、発光層と第1の電極との間に設けられており、第2の層は、発光層
と第2の電極との間に設けられており、第1の層は、第1の有機化合物と第2の有機化合
物とを含み、第1の有機化合物は、第2の有機化合物よりも多く含まれており、第1の有
機化合物は、正孔輸送性であり、第2の有機化合物のイオン化ポテンシャルと、第1の有
機化合物のイオン化ポテンシャルとの差は、0.5eV以上であり、かつ、第2の有機化
合物の双極子モーメントは2.0デバイ以上であり、第2の層は、電子輸送性の第3の有
機化合物と、該第3の有機化合物の電子輸送性を低下させる第4の有機化合物とを含み、
該第4の有機化合物は、該第3の有機化合物中に分散されており、第1の電極の方が第2
の電極よりも電位が高くなるように、第1の電極と第2の電極とに電圧を印加することに
より、発光層からの発光が得られることを特徴とする発光素子である。
を有し、第1の層は、発光層と第1の電極との間に設けられており、第2の層は、発光層
と第2の電極との間に設けられており、第1の層は、第1の有機化合物と第2の有機化合
物とを含み、第1の有機化合物は、第2の有機化合物よりも多く含まれており、第1の有
機化合物は、正孔輸送性であり、第2の有機化合物のイオン化ポテンシャルは5.8eV
以上であり、かつ、第2の有機化合物の双極子モーメントは2.0デバイ以上であり、第
2の層は、電子輸送性の第3の有機化合物と、該第3の有機化合物の電子輸送性を低下さ
せる第4の有機化合物とを含み、該第4の有機化合物は、該第3の有機化合物中に分散さ
れており、第1の電極の方が第2の電極よりも電位が高くなるように、第1の電極と第2
の電極とに電圧を印加することにより、発光層からの発光が得られることを特徴とする発
光素子である。
を有し、第1の層は、発光層と第1の電極との間に設けられており、第2の層は、発光層
と第2の電極との間に設けられており、第1の層は、第1の有機化合物と第2の有機化合
物とを含み、第1の有機化合物は、第2の有機化合物よりも多く含まれており、第1の有
機化合物は、正孔輸送性であり、第2の有機化合物のイオン化ポテンシャルと、第1の有
機化合物のイオン化ポテンシャルとの差は、0.5eV以上であり、かつ、第2の有機化
合物は複素環を有する分子構造であり、第2の層は、電子輸送性の第3の有機化合物と、
該第3の有機化合物の電子輸送性を低下させる第4の有機化合物とを含み、該第4の有機
化合物は、該第3の有機化合物中に分散されており、第1の電極の方が第2の電極よりも
電位が高くなるように、第1の電極と第2の電極とに電圧を印加することにより、発光層
からの発光が得られることを特徴とする発光素子である。
を有し、第1の層は、発光層と第1の電極との間に設けられており、第2の層は、発光層
と第2の電極との間に設けられており、第1の層は、第1の有機化合物と第2の有機化合
物とを含み、第1の有機化合物は、第2の有機化合物よりも多く含まれており、第1の有
機化合物は、正孔輸送性であり、第2の有機化合物のイオン化ポテンシャルは5.8eV
以上であり、かつ、第2の有機化合物は複素環を有する分子構造であり、第2の層は、電
子輸送性の第3の有機化合物と、該第3の有機化合物の電子輸送性を低下させる第4の有
機化合物とを含み、該第4の有機化合物は、該第3の有機化合物中に分散されており、第
1の電極の方が第2の電極よりも電位が高くなるように、第1の電極と第2の電極とに電
圧を印加することにより、発光層からの発光が得られることを特徴とする発光素子である
。
を有し、第1の層は、発光層と第1の電極との間に設けられており、第2の層は、発光層
と第2の電極との間に設けられており、第1の層は、第1の有機化合物と第2の有機化合
物とを含み、第1の有機化合物は、第2の有機化合物よりも多く含まれており、第1の有
機化合物は、正孔輸送性であり、第2の有機化合物は、オキサジアゾール誘導体、トリア
ゾール誘導体、フェナントロリン誘導体のいずれかであり、第2の層は、電子輸送性の第
3の有機化合物と、該第3の有機化合物の電子輸送性を低下させる第4の有機化合物とを
含み、該第4の有機化合物は、該第3の有機化合物中に分散されており、第1の電極の方
が第2の電極よりも電位が高くなるように、第1の電極と第2の電極とに電圧を印加する
ことにより、発光層からの発光が得られることを特徴とする発光素子。
フェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン、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、バソキュプロインのいずれかであることが好ましい。
20重量%以下であることが好ましい。
の層と第1の電極との間に層が設けられていることが好ましい。
ましい。
孔輸送性であることが好ましい。
は0.3eVより小さいことが好ましい。
物であることが好ましい。
ントをP2とすると、P1/P2≧3またはP1/P2≦0.33の関係を満たすことが
好ましい。
の有機化合物は、電子トラップ性の有機化合物であることが好ましい。
最低空軌道準位を有することが好ましい。
機化合物は、キナクリドン誘導体であることが好ましい。
ましい。
ましい。
細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源(照明装
置を含む)を含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばFPC(F
lexible printed circuit)もしくはTAB(Tape Aut
omated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier P
ackage)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線
板が設けられたモジュール、または発光素子にCOG(Chip On Glass)方
式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする
。
。したがって、本発明の電子機器は、表示部を有し、表示部は、上述した発光素子と発光
素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
経時変化を抑制することができる。よって、長寿命の発光素子を得ることができる。
長い発光装置および電子機器を得ることができる。
の説明に限定されず、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、本発明は以下に示
す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。
本発明に係る発光素子の一態様について図1を用いて以下に説明する。本発明に係る発
光素子は、正孔の移動を制御する層と電子の移動を制御する層を有する。
れたところに発光領域が形成されるように、つまり電極から離れた部位でキャリアの再結
合が行われるように、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質からなる層
を組み合わせて積層されたものである。
の電極202と第2の電極204との間に設けられたEL層203とから構成されている
。なお、本形態では第1の電極202は陽極として機能し、第2の電極204は陰極とし
て機能するものとして、以下説明をする。つまり、第1の電極202の方が第2の電極2
04よりも電位が高くなるように、第1の電極202と第2の電極204に電圧を印加し
たときに、発光が得られるものとして、以下説明をする。
、またはプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子の作製工程において支
持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
が好ましい)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。例えば、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide
)、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、酸化インジウム−酸化
亜鉛(IZO:Indium Zinc Oxide)、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)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、インクジェット法、
スピンコート法などにより作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛(I
ZO)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。この他、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)、チタン(Ti)、または金属材料の窒化物(
例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
1の電極として、仕事関数の大小に関わらず、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。例えば、アルミニウム(Al)、銀(A
g)、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(M
gAg、AlLi)、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。
2、正孔輸送層213、発光層214、電子の移動を制御する層215、電子輸送層21
6、電子注入層217を有している。なお、EL層203は、本実施の形態で示すキャリ
アの移動を制御する層と、発光層とを有していればよく、その他の層の積層構造について
は特に限定されない。つまり、EL層203は、層の積層構造については特に限定されず
、電子輸送性の高い物質または正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入
性の高い物質、バイポーラ性(電子及び正孔の輸送性の高い物質)の物質等を含む層と、
本実施の形態で示すキャリアの移動を制御する層および発光層とを適宜組み合わせて構成
すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等を適
宜組み合わせて構成することができる。各層を構成する材料について以下に具体的に示す
。
しては、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物
、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、低分子の有機化合物としては、フタ
ロシアニン(略称:H2Pc)、銅(II)フタロシアニン(略称:CuPc)、バナジ
ルフタロシアニン(略称:VOPc)等のフタロシアニン系の化合物、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−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)、3−[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: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)等の芳香族アミン化合物等が挙げら
れる。
せた複合材料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、電極の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、第1の電極202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。これらの複合材料は、正孔輸送性の高い物質
とアクセプター物質とを共蒸着することにより形成することができる。
、複数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。
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、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の
高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、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。
A、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPC
N1、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)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1
’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)等の芳香族アミン化合物や、4
,4’−ジ(N−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−(N−カル
バゾリル)]フェニル−10−フェニルアントラセン(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の
カルバゾール誘導体や、2−tert−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:D
PPA)、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)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DN
A)、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−BuAnth)、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、1
0,10’−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、ペンタセン、コロネン、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)等の芳香族炭化水素化合物を挙げるこ
とができる。
−テトラフルオロキノジメタン(略称:F4−TCNQ)、クロラニル等の有機化合物や
、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。
ー等)を用いることができる。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。
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211として
用いてもよい。
り、第1の有機化合物は、第2の有機化合物よりも多く含まれている。正孔の移動を制御
する層は、発光層214よりも陽極として機能する第1の電極202側に設けることが好
ましい。つまり、発光層214と第1の電極202との間に設けることが好ましい。
有機化合物である。具体的には、芳香族アミン化合物を用いることができる。例えば、M
TDATA、TDATA、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCz
PCA2、PCzPCN1、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)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−
ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)等が挙げ
られる。また、PVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPDなどの高分子化合
物を用いることもできる。
である。正孔が注入されない物質としては、正孔ブロック材料が挙げられる。正孔ブロッ
ク材料は、一般に、イオン化ポテンシャルが大きい物質である。特に、イオン化ポテンシ
ャルが5.8eV以上であると、正孔が注入されず好ましい。特に、6.0eV以上であ
るとさらに好ましい。また、第1の有機化合物に比べ、イオン化ポテンシャルの差が0.
5eV以上である場合にも第1の有機化合物から第2の有機化合物へ正孔が注入されない
ので好ましい。また、第2の有機化合物の双極子モーメントは、2.0デバイ以上である
ことが好ましい。特に、双極子モーメントが2.0デバイよりもさらに大きい有機化合物
は正孔の移動を制御する層に好適に用いることができる。
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)
、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)などのオキサジアゾール誘導体、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:TAZ01)、3,5−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニ
ル−1,2,4−トリアゾール(略称:t−BuTAZ)などのトリアゾール誘導体、バ
ソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)などのフ
ェナントロリン誘導体などを用いることができる。
孔輸送性の有機化合物である第1の有機化合物221は、正孔輸送性であるため、正孔が
注入されやすく、正孔が近傍の第1の有機化合物に移動しやすい。
.5eV以上であるため、正孔が注入されない。よって、正孔は第2の有機化合物には注
入されず、第1の有機化合物の間のみをホッピングによって移動していく。
、2.0デバイ以上であることが好ましい。双極子モーメントが大きい第2の有機化合物
が含まれていることにより、第1の有機化合物の間を移動している正孔は、移動速度が遅
くなる。つまり、双極子モーメントが大きい第2の有機化合物が第1の有機化合物の近傍
に位置することにより、正孔の移動を引きとめる効果を有すると考えられる。
221のみからなる層よりも正孔移動速度が小さくなる。つまり、第2の有機化合物を添
加することにより、キャリアの移動を制御することが可能となる。また、第2の有機化合
物の濃度を制御することにより、キャリアの移動速度を制御することが可能となる。
効果が大きい。よって、双極子モーメントの大きい物質を第2の有機化合物として用いる
場合には、正孔の移動を制御する層に含まれる第2の有機化合物の量が少量であっても効
果を得ることができる。
正孔は、正孔注入層および正孔輸送層を通り、発光層へ注入される。発光層へ注入された
正孔は、発光層が正孔輸送性の場合、つまり、発光層に含まれる最も多い材料が正孔輸送
性の場合には、発光層中を移動して、電子輸送層まで達してしまう可能性がある。正孔が
電子輸送層まで達してしまうと、電子輸送層に含まれる材料を劣化させてしまい、発光素
子の劣化に繋がる。
光層中を突き抜けて電子輸送層まで達することを抑制することができる。よって、正孔が
電子輸送層まで達して電子輸送層を劣化させることを抑制することができる。従って、発
光素子の劣化を抑制し、長寿命化することができる。
された多くの正孔は、そのまま発光層へ注入される。発光層が電子輸送性の場合、つまり
、発光層に含まれる最も多い材料が電子輸送性の場合には、発光領域は発光層と正孔輸送
層との界面付近になる。一方、発光層と正孔輸送層との界面付近には、過剰の正孔によっ
てカチオンが生成している可能性がある。カチオンは消光剤として働くため、発光領域の
周辺に生成していたカチオンの影響により発光効率が低下してしまう。
孔によって、発光層や発光層周辺にできていたカチオンの生成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。従って、発光効率の高い発光素子を得ることがで
きる。
結果、正孔と電子の再結合確率が向上し、高い発光効率を得ることができる。また、本実
施の形態で示したように、正孔の移動を制御する層を、発光層と陽極として機能する第1
の電極との間に設ける構成は、正孔過多の発光素子に適用すると特に有効である。正孔過
多の発光素子において、正孔の移動を制御する層を設けることにより、過剰の正孔の移動
を抑制し、電子とバランスが取れるように制御することが可能となるからである。
る第1の電極との間に設ける構成は、正孔過多の発光素子に適用すると特に有効である。
有機化合物を用いた発光素子は、正孔過多の発光素子である場合が多いため、本発明は、
多くの有機化合物を用いた発光素子に好適に用いることができる。
重量%以下であることが好ましい。1重量%以上20重量%以下であることにより、発光
素子の寿命を長く保つことができる。特に、1重量%以上10重量%以下であることが好
ましい。
い。厚すぎる膜厚だと、正孔の移動速度を低下させすぎてしまい、駆動電圧が高くなって
しまう。また、薄すぎる膜厚だと、正孔の移動を制御する機能を実現しなくなってしまう
。よって、1nm以上20nm以下の膜厚であることが好ましい。
しては、低分子の有機化合物としては、NPB、TPD、4,4’−ビス[N−(9,9
−ジメチルフルオレン−2−イル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLD
PBi)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―
フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物を用いること
ができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物
質である。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。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質か
らなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
Dなどの高分子化合物を用いることもできる。
。例えば、発光性の高い物質としては、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐
光性化合物を用いることができる。
、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)テトラキス(1−ピラゾリル)ボラート(略称:FIr6)、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(CF3
ppy)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))
などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、トリス(2−フェニルピリジナト−
N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy)3)、ビス(2−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:Ir(pp
y)2(acac))、ビス(1,2−ジフェニル−1H−ベンゾイミダゾラト)イリジ
ウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(pbi)2(acac))、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(b
zq)2(acac))などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、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:I
r(p−PF−ph)2(acac))、ビス(2−フェニルベンゾチアゾラト−N,C
2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bt)2(acac)
)などが挙げられる。また、橙色系の発光材料として、トリス(2−フェニルキノリナト
−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(pq)3)、ビス(2−フェニルキ
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(pq
)2(acac))などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、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(p
iq)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
))、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)等の有機金属錯体が挙げられる。また、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
(acac)3(Phen))、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(Ph
en))、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))
等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光(異なる多重度間の電子遷移)であ
るため、燐光性化合物として用いることができる。
、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
:YGAPA)などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、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:2PC
ABPhA)、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:2DPAPA)、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:2YGABPhA)、N,N,9−ト
リフェニルアントラセン−9−アミン(略称:DPhAPhA)などが挙げられる。また
、黄色系の発光材料として、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)などが挙げられる。また、赤色
系の発光材料として、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)などが挙げられる。
第5の有機化合物)に分散させた構成としてもよい。発光性の物質を分散させるための物
質としては、各種のものを用いることができ、発光性の物質よりも最低空軌道準位(LU
MO準位)が高く、最高被占有軌道準位(HOMO準位)が低い物質を用いることが好ま
しい。
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(10−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)などの複素環化合物や、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:CzP
A)、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)、9,10−ジ
フェニルアントラセン(略称:DPAnth)、6,12−ジメトキシ−5,11−ジフ
ェニルクリセンなどの縮合芳香族化合物、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:CzA1
PA)、4−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:DPhP
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)、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−(9,10−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)、
NPB、TPD、DFLDPBi、BSPBなどの芳香族アミン化合物などを用いること
ができる。
晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。また
、発光性の物質へのエネルギー移動をより効率良く行うためにNPB、あるいはAlq等
をさらに添加してもよい。
化を抑制することができる。また、発光性の高い物質の濃度が高いことによる濃度消光を
抑制することができる。
発光材料として、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)(略称:PF
O)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(2,5−ジ
メトキシベンゼン−1,4−ジイル)](略称:PF−DMOP)、ポリ{(9,9−ジ
オクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−[N,N’−ジ−(p−ブチルフェニル
)−1,4−ジアミノベンゼン]}(略称:TAB−PFH)などが挙げられる。また、
緑色系の発光材料として、ポリ(p−フェニレンビニレン)(略称:PPV)、ポリ[(
9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−alt−co−(ベンゾ[2,1,
3]チアジアゾール−4,7−ジイル)](略称:PFBT)、ポリ[(9,9−ジオク
チル−2,7−ジビニレンフルオレニレン)−alt−co−(2−メトキシ−5−(2
−エチルヘキシロキシ)−1,4−フェニレン)]などが挙げられる。また、橙色〜赤色
系の発光材料として、ポリ[2−メトキシ−5−(2’−エチルヘキソキシ)−1,4−
フェニレンビニレン](略称:MEH−PPV)、ポリ(3−ブチルチオフェン−2,5
−ジイル)(略称:R4−PAT)、ポリ{[9,9−ジヘキシル−2,7−ビス(1−
シアノビニレン)フルオレニレン]−alt−co−[2,5−ビス(N,N’−ジフェ
ニルアミノ)−1,4−フェニレン]}、ポリ{[2−メトキシ−5−(2−エチルヘキ
シロキシ)−1,4−ビス(1−シアノビニレンフェニレン)]−alt−co−[2,
5−ビス(N,N’−ジフェニルアミノ)−1,4−フェニレン]}(略称:CN−PP
V−DPD)などが挙げられる。
り、第3の有機化合物は、第4の有機化合物よりも多く含まれている。つまり、第4の有
機化合物は、第3の有機化合物中に分散されている。また、電子の移動を制御する層は、
発光層214よりも陰極として機能する第2の電極204側に設けることが好ましい。つ
まり、発光層214と第2の電極204との間に設けることが好ましい。
化合物を含み、第3の有機化合物と第4の有機化合物のキャリア輸送の極性は異なってい
る。
合、第3の有機化合物は、電子輸送性の有機化合物であり、第4の有機化合物は正孔輸送
性の有機化合物であることが好ましい。つまり、第3の有機化合物は、正孔輸送性よりも
電子輸送性が高い物質であり、第4の有機化合物は、電子輸送性よりも正孔輸送性が高い
物質であることが好ましい。また、第3の有機化合物の最低空軌道準位(LUMO準位)
と、第4の有機化合物の最低空軌道準位(LUMO準位)との差は0.3eVよりも小さ
いことが好ましく、より好ましくは0.2eV以下である。つまり、熱力学的には、第3
の有機化合物と第4の有機化合物との間でキャリアである電子の移動が容易であることが
好ましい。
3の有機化合物241は、電子輸送性であるため、電子が注入されやすく、電子が近傍の
第3の有機化合物に移動しやすい。つまり、第3の有機化合物に電子が注入される速度、
および、第3の有機化合物から電子が放出される速度(v)が大きい。
LUMO準位と近いLUMO準位を有するため、熱力学的には電子が注入されうる。しか
し、電子輸送性の有機化合物である第3の有機化合物241から正孔輸送性の有機化合物
である第4の有機化合物242に電子が注入される速度(v1)、もしくは、第4の有機
化合物242から第3の有機化合物241へ電子が注入される速度(V2)は、第3の有
機化合物241から第3の有機化合物241へ電子が注入される速度(v)よりも小さい
。
241のみからなる層よりも電子輸送速度が小さくなる。つまり、第4の有機化合物を添
加することにより、キャリアの移動を制御することが可能となる。また、第4の有機化合
物の濃度を制御することにより、キャリアの移動速度を制御することが可能となる。
物であることが好ましい。具体的には、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(II
I)(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(10−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)などの金属錯体を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)、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:TAZ01)、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)な
どの複素環化合物も用いることができる。また、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−ter
t−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)などの縮合芳香族化合物を用いることができる
。また、ポリ[(9,9−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)−co−(2,2’−ビピリジン−6,6’−ジイル)](略称:PF
−BPy)などの高分子化合物を用いることができる。
体的には、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、6,12−ジメ
トキシ−5,11−ジフェニルクリセンのような縮合芳香族炭化水素や、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)、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−(9,1
0−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)、NPB、TPD、DFLDPBi、BSPBなどの芳香族
アミン化合物、クマリン7、クマリン30などのアミノ基を有する化合物を用いることが
できる。また、PVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPDなどの高分子化合
物を用いることもできる。
4の有機化合物から第3の有機化合物への電子移動が抑制され、電子の移動を制御する層
の電子移動速度を抑制することができる。また、電子の移動を制御する層は第3の有機化
合物に第4の有機化合物を分散させて構成されているため、経時的に結晶化や凝集が生じ
にくい。したがって、先に述べた電子移動の抑制効果も経時変化しにくくなり、その結果
キャリアバランスも経時変化しにくくなる。このことが、発光素子の寿命の向上、つまり
、信頼性の向上に繋がる。
化合物として芳香族アミン化合物を組み合わせることが好ましい。金属錯体は電子輸送性
が高い上に双極子モーメントが大きく、一方で芳香族アミン化合物は正孔輸送性が高い上
に比較的双極子モーメントが小さい。このように、双極子モーメントが大きく異なる物質
を組み合わせることで、上述した電子移動の抑制効果はより顕著となる。具体的には、第
3の有機化合物の双極子モーメントの大きさをP1、第4の有機化合物の双極子モーメン
トの大きさをP2とすると、P1/P2≧3またはP1/P2≦0.33となる組み合わ
せが好ましい。
芳香族アミン化合物である2PCAPAの双極子モーメントの大きさは1.15デバイで
ある。したがって、本実施の形態1のように、第3の有機化合物として金属錯体のような
電子輸送性の有機化合物を、第4の有機化合物として芳香族アミン化合物のような正孔輸
送性の有機化合物を用いる場合は、P1/P2≧3であることが好ましい。
214に含まれる発光性の高い物質の発光色とは、同系色であることが好ましい。具体的
には、第4の有機化合物の発光スペクトルの最大のピークの波長と発光性の高い物質の発
光スペクトルの最大のピークの波長との差は、30nm以内であることが好ましい。30
nm以内であることにより、第4の有機化合物の発光色と発光性の高い物質の発光色は、
同系色となる。よって、電圧等の変化により、第4の有機化合物が発光した場合にも、発
光色の変化を抑制することができる。ただし、必ずしも第4の有機化合物が発光する必要
はない。
好ましい。膜厚が厚すぎると、キャリアの移動速度が過度に低下してしまい、駆動電圧が
高くなってしまう上に、電子の移動を制御する層215の発光強度が増大する可能性があ
る。また、膜厚が薄すぎると、キャリアの移動を制御する機能を実現しなくなってしまう
。よって、5nm以上20nm以下の膜厚であることが好ましい。
電子は、電子注入層および電子輸送層を通り、発光層へ注入される。発光層へ注入された
電子は、発光層が電子輸送性の場合、つまり、発光層に含まれる最も多い材料が電子輸送
性の場合には、発光層中を移動して、正孔輸送層まで達してしまう可能性がある。電子が
正孔輸送層まで達してしまうと、正孔輸送層に含まれる材料を劣化させてしまい、発光素
子の劣化に繋がる。
光層中を突き抜けて正孔輸送層まで達することを抑制することができる。よって、電子が
正孔輸送層まで達して正孔輸送層を劣化させることを抑制することができる。従って、発
光素子の劣化を抑制し、長寿命化することができる。
合物として、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(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(II)(略称:BeBq
2)、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:ZnPB
O)、ビス[2−(2−ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBT
Z)などの金属錯体を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)、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:TAZ01)、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)などの複素環化合物も用いる
ことができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有す
る物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電
子輸送層として用いても構わない。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物
質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
(9,9−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
)−co−(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。
物質としては、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)等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を用い
ることができる。例えば、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアル
カリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたもの、例えばAlq中にマグネシウム(M
g)を含有させたもの等を用いることができる。なお、電子注入層として、電子輸送性を
有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたものを用いる
ことにより、第2の電極204からの電子注入が効率良く行われるためより好ましい。
以下であることが好ましい)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。このような陰極材料の具体例としては、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。
である電子注入層217を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、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
を第2の電極204として用いることができる。これら導電性材料は、スパッタリング法
やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。
ができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコート法など用いても構
わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
。または、低分子の有機化合物を用いて湿式法で形成することもできる。また、低分子の
有機化合物を用いて真空蒸着法などの乾式法を用いてEL層を形成してもよい。
ペーストを用いて湿式法で形成してもよい。また、スパッタリング法や真空蒸着法などの
乾式法を用いて形成しても良い。
は湿式法により形成することが好ましい。発光層をインクジェット法を用いて形成するこ
とにより、大型基板であっても発光層の塗り分けが容易となる。
との間に生じた電位差により電流が流れ、EL層203において正孔と電子とが再結合し
、発光するものである。
外部に取り出される。従って、第1の電極202または第2の電極204のいずれか一方
または両方は、透光性を有する電極である。第1の電極202のみが透光性を有する電極
である場合、図3(A)に示すように、発光は第1の電極202を通って基板側から取り
出される。また、第2の電極204のみが透光性を有する電極である場合、図3(B)に
示すように、発光は第2の電極204を通って基板と逆側から取り出される。第1の電極
202および第2の電極204がいずれも透光性を有する電極である場合、図3(C)に
示すように、発光は第1の電極202および第2の電極204を通って、基板側および基
板と逆側の両方から取り出される。
には限定されない。発光領域と金属とが近接することによって生じる消光を防ぐように、
第1の電極202および第2の電極204から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発
光領域を設けた構成であり、キャリアの移動を制御する層を有する構成であれば、上記以
外のものでもよい。
送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性(電子及
び正孔の輸送性の高い物質)の物質等から成る層と、本実施の形態で示すキャリアの移動
を制御する層および発光層を適宜組み合わせて構成すればよい。
極として機能する電極との間に設けることが好ましい。
との間に層が形成されている場合、つまり、発光層214と正孔の移動を制御する層21
2とが接しない構成の場合、発光層214と正孔の移動を制御する層との間で余計な相互
作用が生じにくいため、発光素子の劣化を抑制することができるという点で好ましい。
る層212とが接する構成であってもよい。
極として機能する電極との間に設けることが好ましい。また、図1(A)や図1(B)に
示すように、電子の移動を制御する層は発光層と接するように設けることがより好ましい
。電子の移動を制御する層を発光層と接するように設けることにより、発光層への電子注
入を直接制御できるため、発光層内におけるキャリアバランスの経時変化をより抑制する
ことができ、素子寿命向上に関してより大きな効果が得られる。また、プロセス的にも簡
便となる。
には、電子の移動を制御する層に含まれる第3の有機化合物と、発光層に多く含まれてい
る有機化合物とは、異なる種類の有機化合物であることが好ましい。特に、発光層の構成
が、発光性の高い物質を分散させる物質(第5の有機化合物)と、発光性の高い物質(第
6の有機化合物)とを含む場合、第5の有機化合物と、第3の有機化合物とは、異なる種
類の有機化合物であることが好ましい。このような構成により、電子の移動を制御する層
から発光層への電子の移動が、第3の有機化合物と第5の有機化合物との間においても抑
制され、電子の移動を制御する層を設ける効果がより高くなる。
層215との間に層が形成されていてもよい。
L層203、陽極として機能する第1の電極202とが順に積層された構成としてもよい
。図2(A)に示す発光素子は、図1(A)に示したEL層を逆の順に積層した構成であ
り、図2(B)に示す発光素子は、図1(B)に示したEL層を逆の順に積層した構成で
あり、図2(C)に示す発光素子は、図1(C)に示したEL層を逆の順に積層した構成
であり、図2(D)に示す発光素子は、図1(D)に示したEL層を逆の順に積層した構
成である。
を作製している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブマトリ
クス型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基
板上に、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、TFTと電気的に接続された電
極上に発光素子を作製してもよい。これにより、TFTによって発光素子の駆動を制御す
るアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、TFTの構造は、特に限定さ
れない。スタガ型のTFTでもよいし、逆スタガ型のTFTでもよい。また、TFT基板
に形成される駆動用回路についても、N型およびP型のTFTからなるものでもよいし、
若しくはN型のTFTまたはP型のTFTのいずれか一方からのみなるものであってもよ
い。また、TFTに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半
導体膜を用いてもよいし、結晶性半導体膜を用いてもよい。また、単結晶半導体膜を用い
てもよい。単結晶半導体膜は、スマートカット法などを用いて作製することができる。
および電子の移動を制御する層215の両方を有している点が特徴である。
けない従来の発光素子であれば、第1の電極202から注入された正孔は、正孔注入層2
11、正孔輸送層213を通り、移動が遅くならないまま発光層214に注入されるため
、その一部は電子輸送層216の界面付近まで達する。そして、正孔が電子輸送層216
にまで達してしまうと、電子輸送層216を劣化させる恐れがある。またその劣化によっ
て、経時的に電子輸送層216にまで達してしまう正孔の量が増えていくと、経時的に発
光層214における再結合確率が低下していくことになるため、素子寿命の低下(輝度の
経時劣化)に繋がってしまう。同様に、第2の電極204から注入された電子は、電子注
入層217および電子輸送層216を通り、移動が遅くならないまま発光層214に注入
されるため、その一部は正孔輸送層213と発光層214との界面付近まで達する。そし
て、電子が正孔輸送層213にまで達してしまうと、正孔輸送層213を劣化させる恐れ
がある。またその劣化によって、経時的に正孔輸送層213にまで達してしまう電子の量
が増えていくと、経時的に発光層内での再結合確率が低下していくことになるため、素子
寿命の低下(輝度の経時劣化)に繋がってしまう。
り、第1の電極202から注入された正孔は、正孔注入層211を通り、正孔の移動を制
御する層212に注入される。正孔の移動を制御する層212に注入された正孔は、その
移動が遅くなり、正孔輸送層213への正孔注入が制御される。そのため、発光層214
への正孔注入も制御される。その結果、正孔が電子輸送層216にまで達してしまい、電
子輸送層216を劣化させる可能性が低くなる。なお、本発明においては、正孔の移動を
制御する層212において、単に正孔移動度の遅い物質を適用するのではなく、正孔輸送
性を有する有機化合物に正孔輸送性を下げる有機化合物を添加している点が重要である。
このような構成とすることで、単に発光層への正孔注入を制御するだけではなく、その制
御された正孔注入量が経時的に変化するのを抑制することができる。
れにより、第2の電極204から注入された電子は、電子注入層217、電子輸送層21
6を通り、電子の移動を制御する層215に注入される。ここで、電子の移動を制御する
層215は、電子輸送性を有する第3の有機化合物に、正孔輸送性を有する第4の有機化
合物が添加した構成となっている。したがって、電子の移動を制御する層215に注入さ
れた電子は、その移動が遅くなり、発光層214への電子注入が制御される。その結果、
電子が正孔輸送層213にまで達してしまい、正孔輸送層213を劣化させる可能性が低
くなる。また正孔に関しても、電子の移動を制御する層215が電子輸送性を有する第3
の有機化合物を有しているため、正孔が電子輸送層216にまで達して電子輸送層216
を劣化させる可能性はさらに低い。なお、本発明においては、電子の移動を制御する層2
15において、単に電子移動度の遅い物質を適用するのではなく、電子輸送性を有する有
機化合物に正孔輸送性を有する有機化合物を添加している点が重要である。このような構
成とすることで、単に発光層214への電子注入を制御するだけではなく、その制御され
た電子注入量が経時的に変化するのを抑制することができる。
御することにより、経時的にキャリアバランスが悪化して再結合確率が低下していく現象
を防ぐことができるため、素子寿命の向上(輝度の経時劣化の抑制)に繋がる。
正孔の移動を制御する層212を設けない従来の素子構成の場合、第1の電極202から
注入された多くの正孔は、そのまま発光層214へ注入される。発光層214が電子輸送
性の場合、つまり、発光層214に含まれる最も多い材料が電子輸送性の場合には、発光
領域は発光層214と正孔輸送層213との界面付近になる。一方、発光層214と正孔
輸送層213との界面付近には、過剰の正孔によってカチオンが生成している可能性があ
る。カチオンは消光剤として働くため、発光領域の周辺に生成していたカチオンの影響に
より発光効率が低下してしまう。
剰の正孔によって、発光層214や正孔輸送層213周辺にできていたカチオンの生成を
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。従って、発光効率の高い
発光素子を得ることができる。
有している。キャリアの移動を制御する層は、2種類以上の物質を含むため、物質の組み
合わせや混合比、膜厚などを制御することにより、キャリアバランスを精密に制御するこ
とが可能である。
が可能であるので、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。つまり、用
いる物質そのものの物性を変化させなくても、混合比や膜厚等により、キャリアの移動を
制御することができる。
ている有機化合物を用いてキャリアの移動を制御している。つまり、キャリアの移動を制
御する層に含まれている成分のうち少ない成分でキャリアの移動を制御することが可能で
あるので、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。つまり、単一
物質によりキャリアバランスを制御する場合に比べ、キャリアバランスの変化が起きにく
い。例えば、単一物質により形成された層でキャリアの移動を制御する場合には、部分的
にモルフォロジーが変化することや、部分的に結晶化が起こることなどが生じると、層全
体のバランスが変化してしまう。そのため、経時変化に弱い。しかし、本実施の形態で示
すように、キャリアの移動を制御する層に含まれている成分のうち少ない成分でキャリア
の移動を制御することにより、モルフォロジーの変化や結晶化、凝集等の影響が小さくな
り、経時変化が起きにくい。よって、経時的なキャリアバランスの低下、また、経時的な
発光効率の低下が起こりにくい長寿命の発光素子を得ることができる。
の移動を制御する層を設け、発光層と陰極として機能する第2の電極との間に、電子の移
動を制御する層を設ける構成とすることにより、発光層の両側において、電極から離れた
部位でキャリアの再結合が行われるようになり、好ましい。
ォロジーの変化や結晶化、凝集等の影響が小さくなり、経時劣化が起きにくく、経時的な
発光効率の低下が起こりにくい長寿命の発光素子を得ることができる。
ア輸送性に依存せず、長寿命の発光素子を実現することができる。よって、発光層を構成
する材料の選択肢および設計の自由度が広がる。
本実施の形態では、電子の輸送を制御する層として、実施の形態1で示した構成とは異な
る構成の層を用いた場合について説明する。なお、その他の構成は、実施の形態1に示し
た構成を用いることができる。
化合物とを含んでおり、第3の有機化合物は、第4の有機化合物よりも多く含まれている
。つまり、第4の有機化合物は、第3の有機化合物中に分散されている。また、電子の移
動を制御する層は、発光層214よりも陰極として機能する第2の電極204側に設ける
ことが好ましい。つまり、発光層214と第2の電極204との間に設けることが好まし
い。
合、第3の有機化合物は、電子輸送性を有する有機化合物であることが好ましい。つまり
、第3の有機化合物は、正孔輸送性よりも電子輸送性の方が高い物質であることが好まし
い。
ることが好ましい。つまり、第4の有機化合物は、第3の有機化合物の最低空軌道準位(
LUMO準位)より0.3eV以上低い最低空軌道準位(LUMO準位)を有する有機化
合物であることが好ましい。
なる層よりも電子の移動速度が小さくなる。つまり、第4の有機化合物を添加することに
より、キャリアの移動を制御することが可能となる。また、第4の有機化合物の濃度を制
御することにより、キャリアの移動速度を制御することが可能となる。具体的には、第4
の有機化合物の濃度は、0.1重量%〜5重量%、または、0.1mol%〜5mol%
であることが好ましい。
、第1の電極202から注入された正孔は、正孔注入層211、正孔の移動を制御する層
212、正孔輸送層213を通り、発光層214に注入される。一方、第2の電極204
から注入された電子は、電子注入層217、電子輸送層216を通り、電子の移動を制御
する層215に注入される。電子の移動を制御する層に注入された電子は、電子トラップ
性を有する第4の有機化合物により、電子の移動が遅くなる。遅くなった電子は、発光層
214に注入され、正孔と再結合し、発光する。
電子は、電子注入層および電子輸送層を通り、発光層へ注入される。発光層へ注入された
電子は、発光層が電子輸送性の場合、つまり、発光層に含まれる最も多い材料が電子輸送
性の場合には、発光層中を移動して、正孔輸送層まで達してしまう可能性がある。電子が
正孔輸送層まで達してしまうと、正孔輸送層に含まれる材料を劣化させてしまい、発光素
子の劣化に繋がる。
光層中を突き抜けて正孔輸送層まで達することを抑制することができる。よって、電子が
正孔輸送層まで達して正孔輸送層を劣化させることを抑制することができる。従って、発
光素子の劣化を抑制し、長寿命化することができる。
色であることが好ましい。例えば、発光層に含まれる有機化合物がYGA2SやYGAP
Aのような青色系の発光を示す有機化合物である場合、第4の有機化合物はアクリドン、
クマリン102、クマリン6H、クマリン480D、クマリン30などの青色〜青緑色の
発光を示す物質であることが好ましい。これによって、第4の有機化合物が意に反して発
光した場合にも発光素子の色純度を保つことができる。
、2DPABPhA、2YGABPhA、DPhAPhAのような緑色系の発光色を示す
有機化合物である場合、第4の有機化合物はN,N’−ジメチルキナクリドン(略称:D
MQd)、N,N’−ジフェニルキナクリドン(略称:DPQd)、9,18−ジヒドロ
ベンゾ[h]ベンゾ[7,8]キノ[2,3−b]アクリジン−7,16−ジオン(略称
:DMNQd−1)、9,18−ジヒドロ−9,18−ジメチルベンゾ[h]ベンゾ[7
,8]キノ[2,3−b]アクリジン−7,16−ジオン(略称:DMNQd−2)、ク
マリン30、クマリン6、クマリン545T、クマリン153などの青緑色〜黄緑色の発
光を示す物質であることが好ましい。
機化合物である場合、第4の有機化合物はDMQd、(2−{2−[4−(9H−カルバ
ゾール−9−イル)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:DCMCz)などの黄緑色〜黄橙色の発光を示す物質である
ことが好ましい。
系の発光を示す有機化合物である場合、第4の有機化合物は(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−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)、{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−1
H,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)、ナイルレッドなどの橙色〜赤色の発光
を示す物質であることが好ましい。
性化合物であることが好ましい。例えば、発光材料が上述したIr(btp)2(aca
c)である場合、Ir(btp)2(acac)は赤色発光を示すため、第4の有機化合
物として赤色の燐光性化合物である(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))などを用いればよい。なお、上述した化合物は、発光素子に用いられる化合
物の中でもLUMO準位が低い化合物であり、後述する第3の有機化合物に添加すること
で良好な電子トラップ性を示す。
、DMNQd−1、DMNQd2のようなキナクリドン誘導体が化学的に安定であるため
好ましい。すなわち、キナクリドン誘導体を適用することにより、特に発光素子を長寿命
化することができる。また、キナクリドン誘導体は緑色系の発光を示すため、本実施の形
態で示す発光素子の素子構造は、緑色系の発光素子に対して特に有効である。緑色は、フ
ルカラーディスプレイを作製する際には最も輝度が必要な色であるため、劣化が他の色に
比して大きくなってしまう場合があるが、本発明を適用することによりそれを改善するこ
とができる。
、クマリン30、クマリン6、クマリン545T、クマリン153などのクマリン誘導体
であることが好ましい。クマリン誘導体は、電子トラップ性が弱いため、第3の有機化合
物に添加する濃度が比較的高くてもよい。つまり、濃度の調節がしやすく、所望の性質を
有する電子の移動を制御する層を得ることができる。また、クマリン誘導体は発光効率が
高いため、第4の有機化合物が発光した場合、発光素子全体の発光効率の低下を抑制する
ことができる。
する有機化合物である。つまり、正孔輸送性よりも電子輸送性の方が高い物質である。具
体的には、Alq、Almq3、BeBq2、BAlq、Znq、BAlq、ZnPBO
、ZnBTZなどの金属錯体、PBD、OXD−7、TAZ、TPBI、BPhen、B
CPなどの複素環化合物、CzPA、DPCzPA、DPPA、DNA、t−BuDNA
、BANT、DPNS、DPNS2、TPB3などの縮合芳香族化合物を用いることがで
きる。
−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)−co−(2,2’−ビピリジン−6,6’−ジイル)](略称:PF
−BPy)などの高分子化合物を用いることができる。中でも電子に対して安定な金属錯
体であることが好ましい。
UMO準位より0.3eV以上低いことが好ましい。したがって、用いる第4の有機化合
物の種類に応じて、そのような条件を満たすように適宜第3の有機化合物を選択すればよ
い。例えば、第4の有機化合物としてDPQdやクマリン6を用いる場合、第3の有機化
合物としてAlqを用いることで、上述の条件を満たすようになる。
214に含まれる発光性の高い物質の発光色とは、同系色の発光色であることが好ましい
。具体的には、第4の有機化合物の発光スペクトルのピーク値と発光性の高い物質の発光
スペクトルのピーク値との差は、30nm以内であることが好ましい。30nm以内であ
ることにより、第4の有機化合物の発光色と発光性の高い物質の発光色は、同系色の発光
色となる。よって、電圧等の変化により、第4の有機化合物が発光した場合にも、発光色
の変化を抑制することができる。
の方が発光効率が高い場合は、実質的に発光性の高い物質の発光のみが得られるように、
電子の移動を制御する層215における第4の有機化合物の濃度を調節する(第4の有機
化合物の発光が抑制されるように、その濃度を若干低くする)ことが好ましい。この場合
、発光性の高い物質の発光色と第4の有機化合物の発光色は同系統の発光色である(すな
わち、同程度のエネルギーギャップを持つ)ため、発光性の高い物質から第4の有機化合
物へのエネルギー移動は生じにくく、高い発光効率が得られる。
好ましい。厚すぎる膜厚だと、キャリアの移動速度を低下させすぎてしまい、駆動電圧が
高くなってしまう。また、薄すぎる膜厚だと、キャリアの移動を制御する機能を実現しな
くなってしまう。よって、5nm以上20nm以下の膜厚であることが好ましい。
移動を制御する層と同様に、発光層と接するように設けることがより好ましい。電子の移
動を制御する層を発光層と接するように設けることにより、発光層への電子注入を直接制
御できるため、発光層内におけるキャリアバランスの経時変化をより抑制することができ
、素子寿命向上に関してより大きな効果が得られる。また、プロセス的にも簡便となる。
には、電子の移動を制御する層に含まれる第3の有機化合物と、発光層に多く含まれてい
る有機化合物とは、異なる種類の有機化合物であることが好ましい。特に、発光層の構成
が、発光性の高い物質を分散させる物質(第5の有機化合物)と、発光性の高い物質(第
6の有機化合物)とを含む場合、第5の有機化合物と、第3の有機化合物とは、異なる種
類の有機化合物であることが好ましい。このような構成により、電子の移動を制御する層
から発光層への電子の移動が、第3の有機化合物と第5の有機化合物との間においても抑
制され、電子の移動を制御する層を設ける効果がより高くなる。
および電子の移動を制御する層215の両方を有している点が特徴である。
けない従来の発光素子であれば、第1の電極202から注入された正孔は、正孔注入層2
11、正孔輸送層213を通り、移動が遅くならないまま発光層214に注入されるため
、その一部は電子輸送層216の界面付近まで達する。そして、正孔が電子輸送層216
にまで達してしまうと、電子輸送層216を劣化させる恐れがある。またその劣化によっ
て、経時的に電子輸送層216にまで達してしまう正孔の量が増えていくと、経時的に発
光層214における再結合確率が低下していくことになるため、素子寿命の低下(輝度の
経時劣化)に繋がってしまう。同様に、第2の電極204から注入された電子は、電子注
入層217および電子輸送層216を通り、移動が遅くならないまま発光層214に注入
されるため、その一部は正孔輸送層213と発光層214との界面付近まで達する。そし
て、電子が正孔輸送層213にまで達してしまうと、正孔輸送層213を劣化させる恐れ
がある。またその劣化によって、経時的に正孔輸送層213にまで達してしまう電子の量
が増えていくと、経時的に発光層内での再結合確率が低下していくことになるため、素子
寿命の低下(輝度の経時劣化)に繋がってしまう。
り、第1の電極202から注入された正孔は、正孔注入層211を通り、正孔の移動を制
御する層212に注入される。正孔の移動を制御する層212に注入された正孔は、その
移動が遅くなり、正孔輸送層213への正孔注入が制御される。そのため、発光層214
への正孔注入も制御される。その結果、正孔が電子輸送層216にまで達してしまい、電
子輸送層216を劣化させる可能性が低くなる。なお、本発明においては、正孔の移動を
制御する層212において、単に正孔移動度の遅い物質を適用するのではなく、正孔輸送
性を有する有機化合物に正孔輸送性を下げる有機化合物を添加している点が重要である。
このような構成とすることで、単に発光層への正孔注入を制御するだけではなく、その制
御された正孔注入量が経時的に変化するのを抑制することができる。
れにより、第2の電極204から注入された電子は、電子注入層217、電子輸送層21
6を通り、電子の移動を制御する層215に注入される。ここで、電子の移動を制御する
層215は、電子輸送性を有する第3の有機化合物に、電子をトラップする機能を有する
第4の有機化合物が添加した構成となっている。したがって、電子の移動を制御する層2
15に注入された電子は、その移動が遅くなり、発光層214への電子注入が制御される
。その結果、電子が正孔輸送層213にまで達してしまい、正孔輸送層213を劣化させ
る可能性が低くなる。また正孔に関しても、電子の移動を制御する層215が電子輸送性
を有する第3の有機化合物を有しているため、正孔が電子輸送層216にまで達して電子
輸送層216を劣化させる可能性はさらに低い。なお、本発明においては、電子の移動を
制御する層215において、単に電子移動度の遅い物質を適用するのではなく、電子輸送
性を有する有機化合物に電子トラップ性を有する有機化合物を添加している点が重要であ
る。このような構成とすることで、単に発光層214への電子注入を制御するだけではな
く、その制御された電子注入量が経時的に変化するのを抑制することができる。
御することにより、経時的にキャリアバランスが悪化して再結合確率が低下していく現象
を防ぐことができるため、素子寿命の向上(輝度の経時劣化の抑制)に繋がる。
正孔の移動を制御する層212を設けない従来の素子構成の場合、第1の電極202から
注入された多くの正孔は、そのまま発光層214へ注入される。発光層214が電子輸送
性の場合、つまり、発光層214に含まれる最も多い材料が電子輸送性の場合には、発光
領域は発光層214と正孔輸送層213との界面付近になる。一方、発光層214と正孔
輸送層213との界面付近には、過剰の正孔によってカチオンが生成している可能性があ
る。カチオンは消光剤として働くため、発光領域の周辺に生成していたカチオンの影響に
より発光効率が低下してしまう。
剰の正孔によって、発光層214や正孔輸送層213周辺にできていたカチオンの生成を
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。従って、発光効率の高い
発光素子を得ることができる。
有している。キャリアの移動を制御する層は、2種類以上の物質を含むため、物質の組み
合わせや混合比、膜厚などを制御することにより、キャリアバランスを精密に制御するこ
とが可能である。
が可能であるので、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。つまり、用
いる物質そのものの物性を変化させなくても、混合比や膜厚等により、キャリアの移動を
制御することができる。
ている有機化合物を用いてキャリアの移動を制御している。つまり、キャリアの移動を制
御する層に含まれている成分のうち少ない成分でキャリアの移動を制御することが可能で
あるので、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。つまり、単一
物質によりキャリアバランスを制御する場合に比べ、キャリアバランスの変化が起きにく
い。例えば、単一物質により形成された層でキャリアの移動を制御する場合には、部分的
にモルフォロジーが変化することや、部分的に結晶化が起こることなどが生じると、層全
体のバランスが変化してしまう。そのため、経時変化に弱い。しかし、本実施の形態で示
すように、キャリアの移動を制御する層に含まれている成分のうち少ない成分でキャリア
の移動を制御することにより、モルフォロジーの変化や結晶化、凝集等の影響が小さくな
り、経時変化が起きにくい。よって、経時的な発光効率の低下が起こりにくい長寿命の発
光素子を得ることができる。
の移動を制御する層を設け、発光層と陰極として機能する第2の電極との間に、電子の移
動を制御する層を設ける構成とすることにより、発光層の両側において、電極から離れた
部位でキャリアの再結合が行われるようになり、好ましい。
ォロジーの変化や結晶化、凝集等の影響が小さくなり、経時劣化が起きにくく、経時的な
発光効率の低下が起こりにくい長寿命の発光素子を得ることができる。
ア輸送性に依存せず、長寿命の発光素子を実現することができる。よって、発光層を構成
する材料の選択肢および設計の自由度が広がる。
本実施の形態は、本発明に係る複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子(以下、
積層型素子という)の態様について、図7を参照して説明する。この発光素子は、第1の
電極と第2の電極との間に、複数の発光ユニットを有する積層型発光素子である。各発光
ユニットの構成としては、実施の形態1および実施の形態2で示した構成と同様な構成を
用いることができる。つまり、実施の形態2で示した発光素子は、1つの発光ユニットを
有する発光素子である。本実施の形態では、複数の発光ユニットを有する発光素子につい
て説明する。
511と第2の発光ユニット512が積層されている。第1の電極501と第2の電極5
02は実施の形態1と同様なものを適用することができる。また、第1の発光ユニット5
11と第2の発光ユニット512は同じ構成であっても異なる構成であってもよく、その
構成は実施の形態1または実施の形態2と同様なものを適用することができる。
れている。この有機化合物とアクセプター性物質を含有する複合材料は、実施の形態1で
示した複合材料であり、アクセプター物質として、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)や、酸化バナジウム
や酸化モリブデンや酸化タングステン等の金属酸化物を含む。有機化合物としては、芳香
族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物、オリゴマー、デ
ンドリマー、ポリマーなど、種々の化合物を用いることができる。なお、有機化合物とし
ては、正孔移動度が10−6cm2/Vs以上であるものを適用することが好ましい。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。有
機化合物と金属酸化物の複合体は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、
低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。
を組み合わせて形成してもよい。例えば、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と
、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを
組み合わせて形成してもよい。また、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、透
明導電膜とを組み合わせて形成してもよい。また、電荷発生層として、実施の形態1で示
した電極材料を用いることもできる。なお、光取り出し効率の点から、電荷発生層は透光
性の高い層とすることが好ましい。
荷発生層513は、第1の電極501と第2の電極502に電圧を印加したときに、一方
の側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側の発光ユニットに正孔を注入するものであ
れば良い。例えば、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電圧
を印加した場合、電荷発生層513は、第1の発光ユニット511に電子を注入し、第2
の発光ユニット512に正孔を注入するものであればいかなる構成でもよい。
、3つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能で
ある。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷
発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での長寿命素
子を実現できる。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小
さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。また、低電圧駆動が可能で消費電力
が低い発光装置を実現することができる。
て、所望の色の発光を得ることができる。例えば、2つの発光ユニットを有する発光素子
において、第1の発光ユニットの発光色と第2の発光ユニットの発光色を補色の関係にな
るようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である
。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係に
ある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また
、3つの発光ユニットを有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第1の発光ユニ
ットの発光色が赤色であり、第2の発光ユニットの発光色が緑色であり、第3の発光ユニ
ットの発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。
説明する。なお、図8(A)は、発光装置を示す上面図、図8(B)は図8(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。
ドレインに電気的に接続された第1の電極613とを含む複数の画素により形成される。
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。
ている。ここで、第1の電極613に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気
伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第1の電極を陽極として用
いる場合には、その中でも、仕事関数の大きい(仕事関数4.0eV以上)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好ましい。例えば、珪素を
含有した酸化インジウム−酸化スズ膜、酸化インジウム−酸化亜鉛膜、窒化チタン膜、ク
ロム膜、タングステン膜、Zn膜、Pt膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウム
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層構造等の積層膜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、さらに陽極として機能させることが
できる。
法等の種々の方法によって形成される。EL層616は、実施の形態〜実施の形態2で示
したキャリアの移動を制御する層を有している。また、EL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、デンドリマーのいずれを用いて
もよい。また、EL層に用いる材料としては、有機化合物だけでなく、無機化合物を用い
てもよい。
合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第2の電極を陰極として用いる場合
には、その中でも、仕事関数の小さい(仕事関数3.8eV以下)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好ましい。例えば、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)等が挙げられる
。なお、EL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(酸化インジウム−酸化スズ(I
TO)、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、酸化インジウム−
酸化亜鉛(IZO)、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(IWZ
O)等)との積層膜を用いることも可能である。
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に発光素
子618が備えられた構造になっている。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が充填され
る場合もある。
はできるだけ水分や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−Rei
nforced 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。
め、発光効率が高い発光装置を得ることができる。
できる。
ることができる。
クティブマトリクス型の発光装置について説明したが、パッシブマトリクス型の発光装置
であってもよい。図9(A)には本発明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9(A)は、発光装置を示す斜視図、図9(B)は図9(
A)をX−Yで切断した断面図である。図9において、基板951上には、電極952と
電極956との間にはEL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9
54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、陰極をパターニングすることができる。また
、パッシブマトリクス型の発光装置においても、発光効率が高い本発明の発光素子を含む
ことによって、発光効率が高い発光装置を得ることができる。
め、発光効率が高い発光装置を得ることができる。
できる。
ることができる。
本実施の形態では、実施の形態4に示す発光装置をその一部に含む本発明の電子機器に
ついて説明する。本発明の電子機器は、実施の形態1〜実施の形態3で示した発光素子を
有し、発光効率が高く、低消費電力の表示部を有する。また、寿命の長い表示部を有する
。
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10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
ビ装置において、表示部9103は、実施の形態1〜2で説明したものと同様の発光素子
をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力
が低いという特徴を有している。また、長寿命であるという特徴を有している。その発光
素子で構成される表示部9103も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は画質の劣
化が少なく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、テレビ装置において
、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体91
01や支持台9102の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るテレビ
装置は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、それにより住環境に適
合した製品を提供することができる。
、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。このコンピュータにおいて、表示部9203は、実施の形態1〜
2で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光
素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、長寿命である
という特徴を有している。その発光素子で構成される表示部9203も同様の特徴を有す
るため、このコンピュータは画質の劣化が少なく、低消費電力化が図られている。このよ
うな特徴により、コンピュータにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しく
は縮小することができるので、本体9201や筐体9202の小型軽量化を図ることが可
能である。本実施の形態に係るコンピュータは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図
られているので、環境に適合した製品を提供することができる。また、持ち運ぶことも可
能となり、持ち運ぶときの外部からの衝撃にも強い表示部を有しているコンピュータを提
供することができる。
示部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。この携帯電話において、表示部9403は
、実施の形態1〜2で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成され
ている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。ま
た、長寿命であるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部9403も
同様の特徴を有するため、この携帯電話は画質の劣化が少なく、低消費電力化が図られて
いる。このような特徴により、携帯電話において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減
、若しくは縮小することができるので、本体9401や筐体9402の小型軽量化を図る
ことが可能である。本実施の形態に係る携帯電話は、低消費電力、高画質及び小型軽量化
が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯したときの
衝撃にも強い表示部を有している製品を提供することができる。
体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
のカメラにおいて、表示部9502は、実施の形態1〜2で説明したものと同様の発光素
子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電
力が低いという特徴を有している。また、長寿命であるという特徴を有している。その発
光素子で構成される表示部9502も同様の特徴を有するため、このカメラは画質の劣化
が少なく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、カメラにおいて、劣化
補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体9501の
小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るカメラは、低消費電力、高画質
及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、
携帯したときの衝撃にも強い表示部を有している製品を提供することができる。
、操作スイッチ703、704を含む。表示部702は実施の形態3の発光装置(パッシ
ブマトリクス型またはアクティブマトリクス型)で実現することができる。また、この表
示部702はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係
る発光素子を用いることにより、車両用電源(12〜42V)を使って、低消費電力化を
図りつつ、寿命が長く明るい表示部を構成することができる。また、本実施例では車載用
オーディオを示すが、携帯型や家庭用のオーディオ装置に用いても良い。
ーヤーは、本体710、表示部711、メモリ部712、操作部713、イヤホン714
等を含んでいる。なお、イヤホン714の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いる
ことができる。表示部711として、実施の形態3の発光装置(パッシブマトリクス型ま
たはアクティブマトリクス型)で実現することができる。また、この表示部702はセグ
メント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光素子を用い
ることにより、二次電池(ニッケル−水素電池など)を使っても表示が可能であり、低消
費電力化を図りつつ、寿命が長く明るい表示部を構成することができる。メモリ部712
は、ハードディスクや不揮発性メモリを用いている。例えば、記録容量が20〜200ギ
ガバイト(GB)のNAND型不揮発性メモリを用い、操作部713を操作することによ
り、映像や音声(音楽)を記録、再生することができる。なお、表示部702及び表示部
711は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。これは携帯型
のオーディオ装置において特に有効である。
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。本発明を適用することにより
、低消費電力で、信頼性の高い表示部を有する電子機器を作製することが可能となる。
として用いることもできる。本発明を適用した発光素子を照明装置として用いる一態様を
、図13を用いて説明する。
図13に示した液晶表示装置は、筐体901、液晶層902、バックライト903、筐体
904を有し、液晶層902は、ドライバIC905と接続されている。また、バックラ
イト903は、本発明の発光装置が用いられおり、端子906により、電流が供給されて
いる。
高いバックライトが得られる。また、寿命の長いバックライトが得られる。また、本発明
の発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面
積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、本発明の発光装置は
薄型で低消費電力であるため、表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる。
である。図14に示す電気スタンドは、筐体2001と、光源2002を有し、光源20
02として、本発明の発光装置が用いられている。本発明の発光装置は長寿命であるため
、電気スタンドも長寿命である。
る。本発明の発光装置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、本発明の発光装置は、長寿命であるため、長寿命の照明装置として用い
ることが可能となる。このように、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置300
1として用いた部屋に、図10(A)で説明したような、本発明に係るテレビ装置300
2を設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。このような場合、両装置は長寿命
であるので、照明装置やテレビ装置の買い換え回数を減らすことができ、環境への負荷を
低減することができる。
で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。
まず、ガラス基板1201上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタ
リング法にて成膜し、第1の電極1202を形成した。なお、その膜厚は110nmとし
、電極面積は2mm×2mmとした。
形成された基板を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、第1の電極1202上に、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、複合材料を含む層1211を形成した。その膜厚は30nmとし、NPB
と酸化モリブデン(VI)の比率は、重量比で4:1=(NPB:酸化モリブデン)とな
るように蒸着レートを調節した。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。
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)とを共蒸着することにより、正孔の移動を制御する層1212を10nmの膜厚で
形成した。ここで、NPBとOXD−7との重量比は、1:0.05(=NPB:OXD
−7)となるように蒸着レートを調整した。
’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)を
20nmの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層1213を形成した。
ニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)と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)とを共蒸着することにより、発光層1214を30nm
の膜厚で形成した。ここで、CzPAと2PCAPAとの重量比は、1:0.05(=C
zPA:2PCAPA)となるように蒸着レートを調節した。
略称:Alq)と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)とを共蒸着することにより、
電子の移動を制御する層1215を10nmの膜厚で形成した。ここで、Alqと2PC
APAとの重量比は、1:0.1(=Alq:2PCAPA)となるように蒸着レートを
調節した。
ナントロリン(略称:BPhen)を30nmの膜厚となるように成膜し、電子輸送層1
216を形成した。
することにより、電子注入層1217を形成した。
成膜することにより、第2の電極1204を形成し、発光素子1を作製した。
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。
発光素子2は、電子の移動を制御する層1215であるAlqと2PCAPAとの共蒸
着膜を、AlqとN,N’−ジフェニルキナクリドン(略称:DPQd)との共蒸着膜と
した以外は、発光素子1と同様に作製した。ここで、AlqとDPQdとの重量比は、1
:0.005(=Alq:DPQd)となるように蒸着レートを調節した。
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。
次に、比較のため、上述した発光素子1,2の正孔の移動を制御する層1212及び電
子の移動を制御する層1215を設けないような構成の比較発光素子3を作製した。作製
方法を以下に示す。まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズを
スパッタリング法にて成膜し、第1の電極を形成した。なお、その膜厚は110nmとし
、電極面積は2mm×2mmとした。
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、
第1の電極上に、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、複合材料を
含む層を形成した。その膜厚は50nmとし、NPBと酸化モリブデン(VI)の比率は
、重量比で4:1=(NPB:酸化モリブデン)となるように蒸着レートを調節した。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。
フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)を10nmの膜厚となるように成膜し、正
孔輸送層を形成した。
リル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)と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)とを共蒸着することにより、発光層を40nmの膜厚で形成した。ここで
、CzPAと2PCAPAとの重量比は、1:0.05(=CzPA:2PCAPA)と
なるように蒸着レートを調節した。
hen)を30nmの膜厚となるように成膜し、電子輸送層を形成した。
ることにより、電子注入層を形成した。
成膜することにより、第2の電極を形成し、比較発光素子3を作製した。
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、比較発光素子3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。
また、電圧−輝度特性を図18に示す。また、輝度−電流効率特性を図19に示す。また
、1mAの電流を流したときの発光スペクトルを図20に示す。また、発光素子1、発光
素子2および比較発光素子3に関し、初期輝度を5000cd/m2として、定電流駆動
による連続点灯試験を行った結果を図21に示す(縦軸は、5000cd/m2を100
%とした時の相対輝度である)。
=0.60)であり、2PCAPAに由来する緑色の発光を示した。また、輝度5000
cd/m2のときの電流効率は16.2cd/Aであった。輝度5000cd/m2のと
きの駆動電圧は5.1Vであった。
連続点灯試験を行った結果、100時間後でも初期輝度の87%の輝度を保っており、長
寿命な発光素子であることがわかった。
=0.61)であり、2PCAPAに由来する緑色の発光を示した。また、輝度5000
cd/m2のときの電流効率は13cd/Aであった。輝度5000cd/m2のときの
駆動電圧は6.8Vであった。
連続点灯試験を行った結果、100時間後でも初期輝度の92%の輝度を保っており、長
寿命な発光素子であることがわかった。
、y=0.62)、電流効率が16.5cd/Aであり、発光素子1および発光素子2と
同様に2PCAPAに由来する緑色の発光を示した。比較発光素子3の電流効率を発光素
子1、発光素子2の電流効率と比較すると、発光素子1と同等の電流効率であることがわ
かった。また、初期輝度を5000cd/m2とした連続点灯試験を行った結果、図21
に示す通り、100時間後には初期輝度の76%にまで輝度が低下しており、発光素子1
および発光素子2よりも短い寿命を示した。
わかった。よって、本発明を適用することにより、長寿命な発光素子が得られることがわ
かった。
を制御する層に用いた、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)と、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)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。また、その測
定から、OXD−7、NPBのHOMO準位を求めた。なお測定には、電気化学アナライ
ザー(ビー・エー・エス(株)製、型番:ALSモデル600Aまたは600C)を用い
た。
ルドリッチ製、99.8%、カタログ番号;22705−6)を用い、支持電解質である
過塩素酸テトラ−n−ブチルアンモニウム(n−Bu4NClO4)((株)東京化成製
、カタログ番号;T0836)を100mmol/Lの濃度となるように溶解させ、さら
に測定対象を1mmol/Lの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極と
しては白金電極(ビー・エー・エス(株)製、PTE白金電極)を、補助電極としては白
金電極(ビー・エー・エス(株)製、VC−3用Ptカウンター電極(5cm))を、参
照電極としてはAg/Ag+電極(ビー・エー・エス(株)製、RE5非水溶媒系参照電
極)をそれぞれ用いた。なお、測定は室温(20〜25℃)で行った。
まず、本実施例で用いる参照電極(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+0.61
0[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、+0.20[V
vs.Ag/Ag+]であった。したがって、本実施例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。
ることが知られている(参考文献;大西敏博・小山珠美著、高分子EL材料(共立出版)
、p.64−67)。以上のことから、本実施例2で用いる参照電極の真空準位に対する
ポテンシャルエネルギーは、−4.44−0.41=−4.85[eV]であると算出で
きた。
本測定例1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22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。
+0.45Vと読み取ることができる。したがって、半波電位(EpcとEpaの中間の
電位)は+0.42Vと算出できる。このことは、NPBは+0.42[V vs.Ag
/Ag+]の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはHO
MO準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例2で用いる参照電極の真空準位に
対するポテンシャルエネルギーは、−4.85[eV]であるため、NPBのHOMO準
位は、−4.85−(+0.42)=−5.27[eV]であることがわかった。
本測定例では、OXD−7の酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ(C
V)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23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−0.47Vか
ら+1.60Vまで走査した後、+1.60Vから−0.47Vまで走査することにより
行った。
ークは現れていないことがわかる。また、1.0V以上では大電流が流れている影響で、
酸化を示すピークがあったとしても、それは観測できない。つまり、このデータからは、
OXD−7の酸化を示すピークは1.0[V]以上ということがわかる。また、本測定例
で用いた参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは−4.85[eV]であ
ることから、CV測定における1.0[V]の酸化電位は、イオン化ポテンシャルに換算
すると−(−4.85−1.0)=5.85[eV]である。したがって、OXD−7の
イオン化ポテンシャルは少なくとも5.8[eV]以上であることがわかった。
5[V]以上である。したがって、NPBの酸化ピーク電位とOXD−7の酸化ピーク電
位の差は、0.5[V]以上である。よって、NPBのイオン化ポテンシャルとOXD−
7のイオン化ポテンシャルとの差は、少なくとも0.5[eV]以上であることがわかる
。
。まず、B3LYP/6−311(d,p)レベルの密度汎関数法(DFT)により、O
XD−7の基底状態における構造最適化を行った。構造最適化されたOXD−7の双極子
モーメントを計算したところ、3.78デバイ(Debye)と算出された。DFTは、
電子相関を考慮しないハートリー・フォック(HF)法に比較して計算精度が良く、同レ
ベルの計算精度である摂動(MP)法よりも計算コストが小さいため、本計算で採用した
。計算は、ハイパフォーマンスコンピュータ(HPC)(SGI社製、Altix370
0 DX)を用いて行った。
0デバイ以上であり、イオン化ポテンシャルは5.8eV以上であるため、正孔の移動を
制御する層に好適に用いることができることがわかる。つまり、正孔輸送性の有機化合物
であるNPBとOXD−7とを含む層は正孔の移動を制御する層として機能することがわ
かる。したがって、本発明の発光素子のホールの移動を制御する層において、OXD−7
とNPBを用いた実施例1の素子構造は、本発明に好適な構造である。
制御する層に用いた、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Al
q)と、N,N’−ジフェニルキナクリドン(略称:DPQd)、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)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。また、その測定から、Alq、DPQd、2PCAPAのLUMO準位
を求めた。なお測定には、電気化学アナライザー(ビー・エー・エス(株)製、型番:A
LSモデル600Aまたは600C)を用いた。
ルドリッチ製、99.8%、カタログ番号;22705−6)を用い、支持電解質である
過塩素酸テトラ−n−ブチルアンモニウム(n−Bu4NClO4)((株)東京化成製
、カタログ番号;T0836)を100mmol/Lの濃度となるように溶解させ、さら
に測定対象を1mmol/Lの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極と
しては白金電極(ビー・エー・エス(株)製、PTE白金電極)を、補助電極としては白
金電極(ビー・エー・エス(株)製、VC−3用Ptカウンター電極(5cm))を、参
照電極としてはAg/Ag+電極(ビー・エー・エス(株)製、RE5非水溶媒系参照電
極)をそれぞれ用いた。なお、測定は室温(20〜25℃)で行った。
本実施例では、実施例2と同じ参照電極を用いた。よって、本実施例で用いる参照電極
の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−4.44−0.41=−4.85[e
V]である。
本測定例3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24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。
−2.12Vと読み取ることができる。したがって、半波電位(EpcとEpaの中間の
電位)は−2.16Vと算出できる。このことは、Alqは−2.16[V vs.Ag
/Ag+]の電気エネルギーにより還元されることを示しており、このエネルギーはLU
MO準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例3で用いる参照電極の真空準位に
対するポテンシャルエネルギーは、−4.85[eV]であるため、AlqのLUMO準
位は、−4.85−(−2.16)=−2.69[eV]であることがわかった。
本測定例4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(C
V)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25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。
−1.63Vと読み取ることができる。したがって、半波電位(EpcとEpaの中間の
電位)は−1.66Vと算出できる。このことは、DPQdは−1.66[V vs.A
g/Ag+]の電気エネルギーにより還元されることを示しており、このエネルギーはL
UMO準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例3で用いる参照電極の真空準位
に対するポテンシャルエネルギーは、−4.85[eV]であるため、DPQdのLUM
O準位は、−4.85−(−1.66)=−3.19[eV]であることがわかった。
dのLUMO準位はAlqよりも0.50[eV]も低いことがわかる。このことは、D
PQdをAlq中に添加することにより、DPQdが電子トラップとして作用することを
意味する。したがって、本発明の発光素子の電子の移動を制御する層において、Alqと
DPQdを用いた実施例1の素子構造は、本発明に好適な構造である。
本測定例5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2
6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−0.41
V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。
−2.14Vと読み取ることができる。したがって、半波電位(EpcとEpaの中間の
電位)は−2.18Vと算出できる。このことは、Alqは−2.18[V vs.Ag
/Ag+]の電気エネルギーにより還元されることを示しており、このエネルギーはLU
MO準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例3で用いる参照電極の真空準位に
対するポテンシャルエネルギーは、−4.85[eV]であるため、2PCAPAのLU
MO準位は、−4.85−(−2.18)=−2.67[eV]であることがわかった。
PCAPAのLUMO準位はAlqと0.02[eV]しか違わないことがわかる。また
、Alqは電子輸送性の高い物質であり、2PCAPAはアミン骨格を有しているためホ
ール輸送性を有すると考えられる。したがって、本発明の発光素子の電子の移動を制御す
る層において、Alqと2PCAPAを用いた実施例1の素子構造は、本発明に好適な構
造である。
202 第1の電極
203 EL層
204 第2の電極
211 正孔注入層
212 正孔の移動を制御する層
213 正孔輸送層
214 発光層
215 電子の移動を制御する層
216 電子輸送層
217 電子注入層
221 第1の有機化合物
222 第2の有機化合物
241 第3の有機化合物
242 第4の有機化合物
501 第1の電極
502 第2の電極
511 第1の発光ユニット
512 第2の発光ユニット
513 電荷発生層
601 ソース側駆動回路
602 画素部
603 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 EL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
701 本体
702 表示部
703 操作スイッチ
704 表示部
710 本体
711 表示部
712 メモリ部
713 操作部
714 イヤホン
901 筐体
902 液晶層
903 バックライト
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 EL層
956 電極
1201 ガラス基板
1202 第1の電極
1204 第2の電極
1211 複合材料を含む層
1212 正孔の移動を制御する層
1213 正孔輸送層
1214 発光層
1215 電子の移動を制御する層
1216 電子輸送層
1217 電子注入層
2001 筐体
2002 光源
3001 照明装置
3002 テレビ装置
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 (5)
- 陽極と陰極との間に、発光層と、第1の層と、第2の層と、を有し、
前記第1の層は、前記発光層と前記陽極との間に設けられており、
前記第2の層は、前記発光層と前記陰極との間に設けられており、
前記第1の層は、第1の有機化合物と、第2の有機化合物と、を有し、
前記第1の有機化合物は、正孔輸送性を有し、
前記第2の有機化合物のイオン化ポテンシャルは、前記第1の有機化合物のイオン化ポテンシャルより0.5eV以上大きく、
前記第2の有機化合物は、前記第1の有機化合物中に分散されており、
前記第2の層は、第3の有機化合物と、第4の有機化合物と、を有し、
前記第4の有機化合物は、前記第3の有機化合物中に分散されており、
前記第3の有機化合物は、電子輸送性を有し、
前記第4の有機化合物は、正孔輸送性であり、
前記第4の有機化合物は、燐光性化合物であることを特徴とする発光素子。 - 請求項1において、
前記第1の層における前記第2の有機化合物の濃度は、1重量%以上20重量%以下であることを特徴とする発光素子。 - 請求項1又は請求項2において、
前記第2の有機化合物の双極子モーメントは2.0デバイ以上であることを特徴とする発光素子。 - 請求項1乃至3のいずれか一において、
前記第2の有機化合物は、複素環を有する分子構造を有することを特徴とする発光素子。 - 請求項1乃至4のいずれか一に記載の発光素子を有する発光装置。
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