JP7254876B2 - 発光素子、発光装置、電子機器および照明装置 - Google Patents
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Description
に挟んでなる発光素子、また、このような発光素子を有する発光装置、電子機器、及び照
明装置に関する。
用いた発光素子は、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。特
に、発光素子をマトリクス状に配置した表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視
野角が広く視認性が優れる点に優位性があると考えられている。
とにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔がEL層の発光中心で
再結合して分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に緩和する際にエネルギーを
放出して発光するといわれている。励起状態には一重項励起と三重項励起が知られ、発光
はどちらの励起状態を経ても可能であると考えられている。
開発等が盛んに行われている(例えば、特許文献1参照。)。
ており、反射電極や透明電極による光の吸収を考慮しても、燐光性化合物を用いた発光素
子の外部量子効率の限界は、25%程度と考えられている。
の一態様は、寿命の長い発光素子を提供する。
性を有する第1の有機化合物(ホスト材料)、および正孔輸送性を有する第2の有機化合
物(アシスト材料)を少なくとも有し、また、発光層は、第1の発光層と第2の発光層の
積層構造であり、第1の発光層には、第2の発光層よりも第2の有機化合物が多く含まれ
ることを特徴とする発光素子である。また、発光層(第1の発光層および第2の発光層)
において、第1の有機化合物および第2の有機化合物は、励起錯体を形成する組み合わせ
であることを特徴とする。
に正孔輸送層を有し、陰極と発光層との間に電子輸送層を有し、発光層は、燐光性化合物
、電子輸送性を有する第1の有機化合物、および正孔輸送性を有する第2の有機化合物を
少なくとも含み、かつ正孔輸送層と接して形成された第1の発光層と、燐光性化合物、電
子輸送性を有する第1の有機化合物、および正孔輸送性を有する第2の有機化合物を少な
くとも含み、かつ電子輸送層と接して形成された第2の発光層との積層であり、第1の有
機化合物と第2の有機化合物は励起錯体を形成し、第1の発光層には、第2の発光層より
も第2の有機化合物が多く含まれることを特徴とする発光素子である。
シスト材料)により形成された励起錯体の発光波長は、第1の有機化合物(ホスト材料)
と第2の有機化合物(アシスト材料)のそれぞれの発光波長(蛍光波長)に比べて、長波
長側に存在することから、励起錯体を形成することにより、第1の有機化合物(ホスト材
料)の蛍光スペクトルや第2の有機化合物(アシスト材料)の蛍光スペクトルを、より長
波長側に位置する発光スペクトルに変換することができる。
より、第1の有機化合物と第2の有機化合物それぞれの発光波長(蛍光波長)よりも長波
長側に存在する励起錯体の発光スペクトルと、燐光性化合物(ゲスト材料)の吸収スペク
トルとの重なりを利用したエネルギー移動を行うことができ、エネルギー移動効率が高く
、外部量子効率の高い発光素子を実現することができる。
物質と第2の発光層に含まれる物質とで同じであっても、異なっていても良い。但し、異
なっている場合には、第1の発光層から得られる発光は、第2の発光層から得られる発光
よりも短波長な光であることを特徴とする。
オンから励起錯体が形成されることを特徴とする。
、主として10-6cm2/Vs以上の電子移動度を有する電子輸送性材料、具体的には
π電子不足型複素芳香族化合物であり、第2の有機化合物は、主として10-6cm2/
Vs以上の正孔移動度を有する正孔輸送性材料、具体的にはπ電子過剰型複素芳香族化合
物または芳香族アミン化合物であることを特徴とする。
子機器および照明装置も範疇に含めるものである。従って、本明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(照明装置含む)を指す。また、
発光装置にコネクター、例えばFPC(Flexible printed circu
it)もしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられた
モジュール、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C
OG(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。
り、第1の有機化合物と第2の有機化合物それぞれの発光波長(蛍光波長)よりも長波長
側に存在する励起錯体の発光スペクトルと、燐光性化合物(ゲスト材料)の吸収スペクト
ルとの重なりを利用したエネルギー移動を行うことができるため、エネルギー移動効率が
高く、外部量子効率の高い発光素子を実現することができる。
であり、第1の発光層と第2の発光層は、いずれも電子輸送性を有する第1の有機化合物
(ホスト材料)と、正孔輸送性を有する第2の有機化合物(アシスト材料)とを含み、第
1の発光層は、第2の発光層よりも第2の有機化合物(アシスト材料)が多く含まれる構
成とすることにより、発光層内におけるキャリア(正孔、電子の双方)バランスを向上さ
せ、発光層で形成される励起子を第1の発光層と第2の発光層の界面に分布させることが
できる。これにより、局所的に励起子の密度が高くなることによる発光層の劣化を防止す
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が可能である。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。
まず、燐光性化合物をゲスト材料として用いる発光素子における発光の一般的な素過程
について説明する。なお、ここでは、励起エネルギーを与える側の分子をホスト分子、励
起エネルギーを受け取る側の分子をゲスト分子と記す。
となる場合(直接再結合過程)。
ゲスト分子は燐光を発する。
一重項励起状態のゲスト分子は三重項励起状態に項間交差し、燐光を発する。
光量子収率さえ高ければ、高い発光効率が得られることになる。なお、ホスト分子のT1
準位はゲスト分子のT1準位よりも高いことが好ましい。
となる場合(エネルギー移動過程)。
ホスト分子のT1準位がゲスト分子のT1準位よりも高い場合、ホスト分子からゲスト
分子に励起エネルギーが移動し、ゲスト分子が三重項励起状態となる。三重項励起状態と
なったゲスト分子は燐光を発する。なお、ホスト分子のT1準位からゲスト分子の一重項
励起エネルギーの準位(S1準位)へのエネルギー移動は、ホスト分子が燐光発光しない
限り禁制であり、主たるエネルギー移動過程になりにくいため、ここでは省略する。つま
り、下記式(2-1)の通り、ホスト分子の三重項励起状態(3H*)からゲスト分子の
三重項励起状態(3G*)へのエネルギー移動が重要である(式中、1Gはゲスト分子の
一重項基底状態、1Hはホスト分子の一重項基底状態を表す)。
ホスト分子のS1準位がゲスト分子のS1準位およびT1準位よりも高い場合、ホスト
分子からゲスト分子に励起エネルギーが移動し、ゲスト分子が一重項励起状態又は三重項
励起状態となる。三重項励起状態となったゲスト分子は燐光を発する。また、一重項励起
状態となったゲスト分子は、三重項励起状態に項間交差し、燐光を発する。
ト分子の一重項励起状態(1G*)へエネルギー移動し、その後項間交差によってゲスト
分子の三重項励起状態(3G*)が生成する過程と、下記式(2-2B)の通り、ホスト
分子の一重項励起状態(1H*)からゲスト分子の三重項励起状態(3G*)へ直接エネ
ルギー移動する過程が考えられる。
)
1H*+1G → 1H+3G* (2-2B)
項励起エネルギー及び一重項励起エネルギーの双方が効率よくゲスト分子の三重項励起状
態(3G*)に変換されるため、高効率な発光が可能となる。逆に、ホスト分子からゲス
ト分子に励起エネルギーが移動する前に、ホスト分子自体がその励起エネルギーを光又は
熱として放出して失活してしまうと、発光効率が低下することになる。
ついて説明する。分子間のエネルギー移動の機構としては、以下の2つの機構が提唱され
ている。
ー移動に、分子間の直接的接触を必要とせず、ホスト分子及びゲスト分子間の双極子振動
の共鳴現象を通じてエネルギー移動が起こる機構である。双極子振動の共鳴現象によって
ホスト分子がゲスト分子にエネルギーを受け渡し、ホスト分子が基底状態になり、ゲスト
分子が励起状態になる。なお、フェルスター機構の速度定数kh*→gを数式(1)に示
す。
た発光スペクトル(一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル
、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル)を表し、εg(
ν)は、ゲスト分子のモル吸光係数を表し、Nは、アボガドロ数を表し、nは、媒体の屈
折率を表し、Rは、ホスト分子とゲスト分子の分子間距離を表し、τは、実測される励起
状態の寿命(蛍光寿命や燐光寿命)を表し、cは、光速を表し、φは、発光量子収率(一
重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光量子収率、三重項励起状態からの
エネルギー移動を論じる場合は燐光量子収率)を表し、K2は、ホスト分子とゲスト分子
の遷移双極子モーメントの配向を表す係数(0~4)である。なお、ランダム配向の場合
はK2=2/3である。
スト分子が軌道の重なりを生じる接触有効距離に近づき、励起状態のホスト分子の電子と
基底状態のゲスト分子の電子の交換を通じてエネルギー移動が起こる。なお、デクスター
機構の速度定数kh*→gを数式(2)に示す。
数であり、νは、振動数を表し、f’h(ν)は、ホスト分子の規格化された発光スペク
トル(一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起
状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル)を表し、ε’g(ν)は、ゲ
スト分子の規格化された吸収スペクトルを表し、Lは、実効分子半径を表し、Rは、ホス
ト分子とゲスト分子の分子間距離を表す。
されると考えられる。krは、ホスト分子の発光過程(一重項励起状態からのエネルギー
移動を論じる場合は蛍光、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光)の
速度定数を表し、knは、ホスト分子の非発光過程(熱失活や項間交差)の速度定数を表
し、τは、実測されるホスト分子の励起状態の寿命を表す。
度定数kh*→gを大きくし、他の競合する速度定数kr+kn(=1/τ)が相対的に
小さくなれば良いことがわかる。
ここでまず、(2-1)のエネルギー移動過程を考えてみる。この場合、フェルスター
型(式(1))は禁制となるため、デクスター型(式(2))のみを考えれば良い。式(
2)によれば、速度定数kh*→gを大きくするにはホスト分子の発光スペクトル(三重
項励起状態からのエネルギー移動を論じているので燐光スペクトル)とゲスト分子の吸収
スペクトル(一重項基底状態から三重項励起状態への直接遷移に相当する吸収)との重な
りが大きい方が良いことがわかる。
スペクトルにおいては、一重項基底状態から三重項励起状態への直接遷移に相当する吸収
が観測される場合があり、それは最も長波長側に現れる吸収帯である。特に発光性のイリ
ジウム錯体では、最も長波長側の吸収帯は、500~600nm付近にブロードな吸収帯
として現れる場合が多い(無論、発光波長によっては、より短波長側やより長波長側に現
れる場合もある)。この吸収帯は、主として、三重項MLCT(Metal to Li
gand Charge Transfer)遷移に由来する。ただし、該吸収帯には三
重項π-π*遷移や一重項MLCT遷移に由来する吸収も一部含まれ、これらが重なって
、吸収スペクトルの最も長波長側にブロードな吸収帯を形成していると考えられる。換言
すれば、最低一重項励起状態と最低三重項励起状態の差は小さく、これらに由来する吸収
が重なって、吸収スペクトルの最も長波長側にブロードな吸収帯を形成していると考えら
れる。したがって、ゲスト材料に、有機金属錯体(特にイリジウム錯体)を用いるときは
、このように最も長波長側に存在するブロードな吸収帯と、ホスト材料の燐光スペクトル
が大きく重なることによって、速度定数kh*→gを大きくし、エネルギー移動効率を高
めることができる。
上と非常に長い(kr+knが小さい)。これは、三重項励起状態から基底状態(一重項
)への遷移が禁制遷移のためである。数式(3)から、このことはエネルギー移動効率Φ
ETに対して有利に働く。
態へのエネルギー移動、すなわち式(2-1)の過程は、ホスト材料の燐光スペクトルと
、ゲスト材料の一重項基底状態から三重項励起状態への直接遷移に相当する吸収スペクト
ルとを重ねさえすれば、総じて起こりやすい傾向にある。
次に、(2-2)のエネルギー移動過程を考えてみる。式(2-2A)の過程は、ゲス
ト材料の項間交差効率が影響してしまう。したがって、極限まで発光効率を高めるために
は、式(2-2B)の過程が重要であると考えられる。この場合、デクスター型(式(2
))は禁制となるため、フェルスター型(式(1))のみを考えれば良い。
一重項励起状態からのエネルギー移動を論じているので、蛍光量子収率)が高い方が良い
と言える。しかし実際は、さらに重要なファクターとして、ホスト分子の発光スペクトル
(一重項励起状態からのエネルギー移動を論じているので蛍光スペクトル)とゲスト分子
の吸収スペクトル(一重項基底状態から三重項励起状態への直接遷移に相当する吸収)と
の重なりが大きいことも必要である(なお、ゲスト分子のモル吸光係数も高い方が好まし
い)。このことは、ホスト材料の蛍光スペクトルと、ゲスト材料である燐光性化合物の最
も長波長側に現れる吸収帯とが重なることを意味する。
上述した(2-1)の過程と(2-2)の過程の双方を効率よく行おうとすると、上述の
議論から、ホスト材料の燐光スペクトルだけでなく、蛍光スペクトルをもゲスト材料の最
も長波長側の吸収帯と重ねるように設計しなければならないためである。換言すれば、ホ
スト材料の蛍光スペクトルが、燐光スペクトルと同じような位置に来るようにホスト材料
を設計しなければならないということになる。
蛍光の発光波長と燐光の発光波長も大きく異なる(蛍光の発光波長<燐光の発光波長)。
例えば、燐光性化合物を用いた発光素子において、ホスト材料として良く用いられる4,
4’-ジ(N-カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)は、500nm付近に燐光ス
ペクトルを有するが、一方で蛍光スペクトルは400nm付近であり、100nmもの隔
たりがある。この例から考えてみても、ホスト材料の蛍光スペクトルが燐光スペクトルと
同じような位置に来るようにホスト材料を設計することは、極めて困難である。したがっ
て、ホスト材料の一重項励起状態からのゲスト材料へのエネルギー移動効率の向上は、と
ても重要である。
へのエネルギー移動効率に関する問題点を克服できる、有用な手法を提供するものである
。以下に、その具体的な態様を説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を構成する上での概念および具体的
な発光素子の構成について説明する。なお、本発明の一態様である発光素子は、一対の電
極間に発光層を含むEL層を挟んで形成されており、発光層は、燐光性化合物であるゲス
ト材料と、第1の有機化合物と、第2の有機化合物とを含んで形成される。
6を含むEL層103が挟まれており、EL層103は、陽極101側から正孔(ホール
)注入層104、正孔(ホール)輸送層105、発光層106(106a、106b)、
電子輸送層107、電子注入層108等が順次積層された構造を有する。
ある燐光性化合物109と、第1の有機化合物110と、第2の有機化合物111とを含
む層であり、第1の有機化合物110としては、主として10-6cm2/Vs以上の電
子移動度を有する電子輸送性材料を用い、第2の有機化合物111としては、主として1
0-6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する正孔(ホール)輸送性材料を用いることと
する。また、本明細書中では、第1の有機化合物110をホスト材料と呼び、第2の有機
化合物111をアシスト材料と呼ぶこととする。
物(アシスト材料)111のそれぞれの三重項励起エネルギーの準位(T1準位)は、燐
光性化合物(ゲスト材料)109のT1準位よりも高いことが好ましい。第1の有機化合
物110(又は第2の有機化合物111)のT1準位が燐光性化合物109のT1準位よ
りも低いと、発光に寄与する燐光性化合物109の三重項励起エネルギーを第1の有機化
合物110(又は第2の有機化合物111)が消光(クエンチ)してしまい、発光効率の
低下を招くためである。
化合物(アシスト材料)111の割合が異なる発光層が積層された構造であることを特徴
とする。具体的には、図1(A)に示すように、発光層106が第1の発光層106aと
第2の発光層106bとの積層構造であり、第1の発光層106aにおいて第2の有機化
合物(アシスト材料)111が含まれる割合は、第2の発光層106bにおいて第2の有
機化合物(アシスト材料)111が含まれる割合よりも多いことを特徴とする。
それぞれについて、第1の有機化合物(ホスト材料)110および第2の有機化合物(ア
シスト材料)111が含まれる割合については、どちらが多くても良く、本発明では、ど
ちらの場合も含めることとする。
2の有機化合物(アシスト材料)111の比率が少ないと、発光領域が第1の発光層10
6aの陽極側(正孔輸送層105側)に偏ることになる。一方、第1の発光層106a、
第2の発光層106b双方における第2の有機化合物(アシスト材料)111が多くなり
すぎると、キャリア(正孔、電子の双方)が発光層106を突き抜けやすくなってしまい
、再結合効率が低下してしまう。しかし、図1(A)にて述べた本発明の一態様の構成と
することにより、第1の発光層106aの正孔輸送性は第2の発光層106bの正孔輸送
性に比べて相対的に高まり、電子輸送性はその逆になるため、励起子は第1の発光層10
6aと第2の発光層106bの界面を中心に、偏ることなく、かつ発光層106内から逸
脱することなく分布させることができる。その結果、発光層106内部での励起子の偏り
を防ぐことができ、励起子の密度が高くなることによる発光層106の劣化を防止するこ
とができる。また、発光層106からキャリアが突き抜けることを防げるため、発光効率
を高く保つことができる。
1の有機化合物(ホスト材料)110と第2の有機化合物(アシスト材料)111とは、
励起錯体(exciplex:エキサイプレックスとも言う)を形成する組み合わせであ
ることを特徴とする。また、形成された励起錯体の発光波長は、第1の有機化合物(ホス
ト材料)110と第2の有機化合物(アシスト材料)111のそれぞれの発光波長(蛍光
波長)に比べて、長波長側に存在することから、第1の有機化合物(ホスト材料)110
の蛍光スペクトルや第2の有機化合物(アシスト材料)111の蛍光スペクトルを、より
長波長側に位置する発光スペクトルに変換することができる。
111)の蛍光スペクトルが、たとえ燐光性化合物(ゲスト材料)109の最も長波長側
に位置する吸収帯に比べて短波長側に位置し、燐光性化合物(ゲスト材料)109の最も
長波長側に位置する吸収帯との重なりがなかったとしても、励起錯体を形成することで、
その重なりを大きくできることを意味する。このことにより、上述した式(2-2B)の
エネルギー移動効率を高めることができる。
と考えられる。換言すれば、励起錯体の一重項状態からの発光スペクトルと三重項状態か
らの発光スペクトルは、極めて近接することになる。したがって、上述したように励起錯
体の発光スペクトル(一般には、励起錯体の一重項状態からの発光スペクトル)を燐光性
化合物の最も長波長側に位置する吸収帯に重ねるよう設計した場合、励起錯体の三重項状
態からの発光スペクトル(常温では観測されず、低温でも観測されない場合が多い)も、
燐光性化合物の最も長波長側に位置する吸収帯に重なることになる。つまり、一重項励起
状態からのエネルギー移動((2-2))だけでなく、三重項励起状態からのエネルギー
移動((2-1))の効率も高まり、結果的に、一重項・三重項の双方を効率よく発光に
変換することができる。
子軌道計算を用いて検証した。一般に、複素芳香族化合物と芳香族アミンとの組み合わせ
は、芳香族アミンの最低空分子軌道(LUMO:Lowest Unoccupied
Molecular Orbital)準位に比べて深い複素芳香族化合物のLUMO準
位(電子が入りやすい性質)と複素芳香族化合物の最高被占有軌道(HOMO:High
est Occupied Molecular Orbital)準位に比べて浅い芳
香族アミンのHOMO準位(ホールが入りやすい性質)の影響で、励起錯体を形成するこ
とが多い。そこで、本発明の一態様における第1の有機化合物110のモデルとして複素
芳香族化合物のLUMOを構成する代表的な骨格のジベンゾ[f,h]キノキサリン(略
称:DBq)を用い、本発明の一態様における第2の有機化合物111のモデルとして芳
香族アミンのHOMOを構成する代表的な骨格のトリフェニルアミン(略称:TPA)を
用い、これらを組み合わせて計算を行った。
最低励起三重項状態(T1)における最適分子構造及び励起エネルギーを、時間依存密度
汎関数法(TD-DFT)を用いて計算した。さらに、DBq(略称)とTPA(略称)
の二量体についても励起エネルギーを計算した。
ギー、電子の運動エネルギー、及び、複雑な電子間の相互作用を全て含む交換相関エネル
ギーの和で表される。DFTでは、交換相関相互作用を電子密度で表現された一電子ポテ
ンシャルの汎関数(関数の関数の意)で近似しているため、計算は高速かつ高精度である
。ここでは、混合汎関数であるB3LYPを用いて、交換と相関エネルギーに係る各パラ
メータの重みを規定した。
triple split valence基底系の基底関数)を全ての原子に適用した
。
た、炭素原子であれば、1s~4s、2p~4pの軌道が考慮されることになる。さらに
、計算精度向上のため、分極基底系として、水素原子にはp関数を、水素原子以外にはd
関数を加えた。
、ハイパフォーマンスコンピュータ(SGI社製、Altix4700)を用いて行った
。
略称)の二量体に関し、HOMO準位及びLUMO準位を算出した。HOMO準位及びL
UMO準位を図2に、HOMO及びLUMOの分布を図3に、それぞれ示す。
Bq(略称)一分子のHOMOの分布を示し、図3(B1)に、TPA(略称)一分子の
LUMOの分布を示し、図3(B2)に、TPA(略称)一分子のHOMOの分布を示し
、図3(C1)に、DBq(略称)とTPA(略称)の二量体のLUMOの分布を示し、
図3(C2)に、DBq(略称)とTPA(略称)の二量体のHOMOの分布を示す。
UMO準位に比べて深い(低い)DBq(略称)のLUMO準位(-1.99eV)と、
DBqのHOMO準位に比べて浅い(高い)TPA(略称)のHOMO準位(-5.21
eV)との影響で、DBq(略称)とTPA(略称)の励起錯体を形成することが示唆さ
れる。実際に図3からわかるように、DBq(略称)とTPA(略称)の二量体のLUM
OはDBq(略称)側に、HOMOはTPA(略称)側に分布している。
励起エネルギーを示す。ここで、S1準位とT1準位の励起エネルギーは、DBq(略称
)一分子が発する蛍光と燐光の波長にそれぞれ相当する。DBq(略称)一分子のS1準
位の励起エネルギーは、3.294eVであり、蛍光波長は、376.4nmであった。
また、DBq(略称)一分子のT1準位の励起エネルギーは、2.460eVであり、燐
光波長は、504.1nmであった。
励起エネルギーを示す。ここで、S1準位とT1準位の励起エネルギーは、TPA(略称
)一分子が発する蛍光と燐光の波長にそれぞれ相当する。TPA(略称)一分子のS1準
位の励起エネルギーは、3.508eVであり、蛍光波長は、353.4nmであった。
また、TPA(略称)一分子のT1準位の励起エネルギーは、2.610eVであり、燐
光波長は、474.7nmであった。
分子構造から得られた励起エネルギーを示す。S1準位とT1準位の励起エネルギーは、
DBq(略称)とTPA(略称)の二量体が発する蛍光と燐光の波長にそれぞれ相当する
。DBq(略称)とTPA(略称)の二量体のS1準位の励起エネルギーは、2.036
eVであり、蛍光波長は、609.1nmであった。また、DBq(略称)とTPA(略
称)の二量体のT1準位の励起エネルギーは、2.030eVであり、燐光波長は、61
0.0nmであった。
燐光波長が100nm近く長波長シフトしていることがわかる。これは、上述したCBP
(略称)(実測値)と同様の傾向であり、計算の妥当性を支持する結果である。
やTPA(略称)一分子の蛍光波長に比べ、より長波長側に存在することがわかる。DB
q(略称)とTPA(略称)の二量体の蛍光波長と燐光波長の差はわずか0.9nmであ
り、ほぼ同じ波長であることがわかる。
ネルギーに集約することができると言える。したがって、上述したように、励起錯体はそ
の一重項状態、及び三重項状態の双方から、燐光性化合物に対して効率よくエネルギー移
動できることが示唆された。
発光スペクトルと燐光性化合物(ゲスト材料)の吸収スペクトルとの重なりを利用して、
エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高い。したがって、外部量子効率の高
い発光素子を実現することができる。
在しない。したがって、燐光性化合物(ゲスト材料)の一重項励起状態及び三重項励起状
態から励起錯体へのエネルギー移動により燐光性化合物(ゲスト材料)109が発光する
前に失活する(すなわち発光効率を損なう)という現象は、原理的に生じないと考えられ
る。このことも、外部量子効率を高くできる一因である。
る。また、励起錯体は、比較的深いLUMO準位をもつ材料と、浅いHOMO準位をもつ
材料との間で形成しやすいことが一般に知られている。
まかな傾向として、エネルギー差が大きいと発光波長は短くなり、エネルギー差が小さい
と発光波長は長くなる。
合物(アシスト材料)111のHOMO準位及びLUMO準位は、それぞれ異なる。具体
的には、第1の有機化合物110のHOMO準位<第2の有機化合物111のHOMO準
位<第1の有機化合物110のLUMO準位<第2の有機化合物111のLUMO準位と
いう順でエネルギー準位が異なる(図4参照)。
準位は、第1の有機化合物(ホスト材料)110に由来し、HOMO準位は、第2の有機
化合物(アシスト材料)111に由来する(図4参照)。したがって、励起錯体のエネル
ギー差は、第1の有機化合物(ホスト材料)110のエネルギー差、及び第2の有機化合
物(アシスト材料)111のエネルギー差よりも小さくなる。つまり、第1の有機化合物
(ホスト材料)110と第2の有機化合物(アシスト材料)111のそれぞれの発光波長
に比べて、励起錯体の発光波長は長波長となる。
る。
ト材料)がキャリアを持った状態(カチオン又はアニオン)から、励起錯体を形成する形
成過程である。
ト材料からゲスト材料に励起エネルギーが移動し、ゲスト材料が励起状態に至り、発光す
るが、ホスト材料からゲスト材料に励起エネルギーが移動する前に、ホスト材料自体が発
光する、又は励起エネルギーが熱エネルギーとなることで、励起エネルギーの一部を失活
してしまう。特に、ホスト材料が一重項励起状態である場合は、(2-2)で述べたよう
にエネルギー移動が生じにくい。このような励起エネルギーの失活は、発光素子の寿命の
低下につながる要因の一つである。
化合物(アシスト材料)がキャリアを持った状態(カチオン又はアニオン)から、励起錯
体を形成するため、第1の有機化合物(ホスト材料)の一重項励起子の形成を抑制するこ
とができる。つまり、一重項励起子を形成することなく、直接励起錯体を形成する過程が
存在しうる。これにより、上記一重項励起エネルギーの失活も抑制することができる。し
たがって、寿命が長い発光素子を実現することができる。
しやすい性質を有する(LUMO準位の深い)電子トラップ性の化合物であり、第2の有
機化合物111が、正孔輸送性の材料の中でもホール(キャリア)を捕獲しやすい性質を
有する(HOMO準位の浅い)ホールトラップ性の化合物である場合には、第1の有機化
合物のアニオンと第2の有機化合物のカチオンから、直接励起錯体が形成されることにな
る。このような過程で形成される励起錯体のことを特にエレクトロプレックス(elec
troplex)と呼ぶこととする。このようにして第1の有機化合物(ホスト材料)の
一重項励起状態の発生を抑制し、エレクトロプレックスから燐光性化合物(ゲスト材料)
にエネルギー移動を行うことにより、発光効率が高い発光素子が得られる。なお、この場
合、第1の有機化合物(ホスト材料)の三重項励起状態の発生も同様に抑制され、直接励
起錯体が形成されるため、励起錯体から燐光性化合物(ゲスト材料)にエネルギー移動す
ると考えられる。
ト材料)の一方が一重項励起子を形成した後、基底状態の他方と相互作用して励起錯体を
形成する素過程である。エレクトロプレックスとは異なり、この場合は一旦、第1の有機
化合物(ホスト材料)又は第2の有機化合物(アシスト材料)の一重項励起状態が生成し
てしまうが、これは速やかに励起錯体に変換されるため、やはり一重項励起エネルギーの
失活を抑制することができる。したがって、第1の有機化合物(ホスト材料)又は第2の
有機化合物(アシスト材料)が励起エネルギーを失活することを抑制することができる。
なお、この場合、ホスト材料の三重項励起状態も同様に、速やかに励起錯体に変換され、
励起錯体から燐光性化合物(ゲスト材料)にエネルギー移動すると考えられる。
の有機化合物(アシスト材料)がホールトラップ性の化合物であり、これら化合物のHO
MO準位の差、及びLUMO準位の差が大きい場合(具体的には差が0.3eV以上)、
電子は選択的に第1の有機化合物(ホスト材料)に入り、ホールは選択的に第2の有機化
合物(アシスト材料)に入る。この場合、一重項励起子を経て励起錯体が形成される過程
よりも、エレクトロプレックスが形成される過程の方が優先されると考えられる。
分に重ねるためには、発光スペクトルのピークのエネルギー値と、吸収スペクトルの最も
低エネルギー側の吸収帯のピークのエネルギー値との差が0.3eV以内であることが好
ましい。より好ましくは0.2eV以内であり、最も好ましいのは0.1eV以内である
。
合物(ゲスト材料)に十分にエネルギー移動し、励起錯体からの発光は実質的に観察され
ないことが好ましい。したがって、励起錯体を介して燐光性化合物(ゲスト材料)にエネ
ルギーを移動して、燐光性化合物(ゲスト材料)が、燐光を発することが好ましい。なお
、燐光性化合物(ゲスト材料)としては、有機金属錯体であることが好ましい。
光性化合物を用いると、第1の有機化合物(ホスト材料)自体が発光しやすくなり、燐光
性化合物(ゲスト材料)にエネルギー移動されにくくなる。この場合、該第1の有機化合
物が効率よく発光すればよいが、ホスト材料は濃度消光の問題が発生するため、高い発光
効率を達成するのは困難である。従って、第1の有機化合物(ホスト材料)および第2の
有機化合物(アシスト材料)の少なくとも一方が蛍光性化合物(すなわち、一重項励起状
態から発光や熱失活が起こりやすい化合物)である場合が有効となる。したがって、第1
の有機化合物(ホスト材料)および第2の有機化合物(アシスト材料)の少なくとも一方
が蛍光性化合物であることが好ましい。
体をエネルギー移動の媒体に用いる構成であることが好ましい。
ることができるものとする。
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子の一例について図5を用いて説明す
る。
01と第2の電極(陰極)202)間に発光層206を含むEL層203が挟まれており
、EL層203は、第1の発光層206aと第2の発光層206bとの積層構造を有する
発光層206の他に、正孔(または、ホール)注入層204、正孔(または、ホール)輸
送層205、電子輸送層207、電子注入層208などを含んで形成される。
06b)には、ゲスト材料である燐光性化合物209、ホスト材料である第1の有機化合
物210、およびアシスト材料である第2の有機化合物211がそれぞれ含まれている。
なお、本実施の形態において、第1の有機化合物210は、第2の有機化合物211より
も発光層206(206a、206bのいずれにおいても)中に含まれる割合が多い。
6bとの積層構造を有するが、第1の発光層206aにおいて第2の有機化合物(アシス
ト材料)211が含まれる割合は、第2の発光層206bにおいて第2の有機化合物(ア
シスト材料)211が含まれる割合よりも多いことを特徴とする。
燐光性化合物209を第1の有機化合物(ホスト材料)210及び第2の有機化合物(ア
シスト材料)211に分散させた構成とすることにより、発光層206の結晶化を抑制す
ることができる。また、燐光性化合物209の濃度が高いことによる濃度消光を抑制し、
発光素子の発光効率を高くすることができる。
ネルギーの準位(T1準位)は、燐光性化合物209のT1準位よりも高いことが好まし
い。第1の有機化合物210(又は第2の有機化合物211)のT1準位が燐光性化合物
(ゲスト材料)209のT1準位よりも低いと、発光に寄与する燐光性化合物(ゲスト材
料)209の三重項励起エネルギーを第1の有機化合物210(又は第2の有機化合物2
11)が消光(クエンチ)してしまい、発光効率の低下を招くためである。
子及びホール)の再結合の際に、第1の有機化合物210と第2の有機化合物211から
励起錯体(エキサイプレックス)が形成される。これにより、発光層206における第1
の有機化合物210の蛍光スペクトル、および第2の有機化合物211の蛍光スペクトル
は、より長波長側に位置する励起錯体の発光スペクトルに変換することができる。従って
、一重項励起状態からのエネルギー移動を最大限に高めるために励起錯体の発光スペクト
ルと燐光性化合物(ゲスト材料)209の吸収スペクトルとの重なりが大きくなるように
、第1の有機化合物210と第2の有機化合物211とをそれぞれ選択することとする。
なお、ここでは三重項励起状態に関しても、ホスト材料ではなく励起錯体からのエネルギ
ー移動が生じるものと考える。
物(ホスト材料)210としては、電子輸送性材料を用いることが好ましい。また、第2
の有機化合物(アシスト材料)211としては、正孔(ホール)輸送性材料を用いること
が好ましい。
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(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)、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))、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-N,C2’}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(III)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(aca
c))、(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(III)(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(
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(a
cac)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(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))など
が挙げられる。
香族化合物が好ましく、例えば、2-[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル
]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTPDBq-II)、2-[3’-
(ジベンゾチオフェン-4-イル)ビフェニル-3-イル]ジベンゾ[f,h]キノキサ
リン(略称:2mDBTBPDBq-II)、2-[4-(3,6-ジフェニル-9H-
カルバゾール-9-イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2CzP
DBq-III)、7-[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]ジベンゾ[
f,h]キノキサリン(略称:7mDBTPDBq-II)、及び、6-[3-(ジベン
ゾチオフェン-4-イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:6mDB
TPDBq-II)等のキノキサリンないしはジベンゾキノキサリン誘導体が挙げられる
。
ルバゾール誘導体やインドール誘導体)や芳香族アミン化合物が好ましく、例えば、4-
フェニル-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:PCBA1BP)、4,4’-ジ(1-ナフチル)-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:PCBNBB)、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)、4,4’,4’’-トリス[N-(1-ナ
フチル)-N-フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:1’-TNATA)、2,
7-ビス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]-スピロ-9
,9’-ビフルオレン(略称:DPA2SF)、N,N’-ビス(9-フェニルカルバゾ
ール-3-イル)-N,N’-ジフェニルベンゼン-1,3-ジアミン(略称:PCA2
B)、N-(9,9-ジメチル-2-ジフェニルアミノ-9H-フルオレン-7-イル)
ジフェニルアミン(略称:DPNF)、N,N’,N’’-トリフェニル-N,N’,N
’’-トリス(9-フェニルカルバゾール-3-イル)ベンゼン-1,3,5-トリアミ
ン(略称:PCA3B)、2-[N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)-N-フ
ェニルアミノ]スピロ-9,9’-ビフルオレン(略称:PCASF)、2-[N-(4
-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]スピロ-9,9’-ビフルオレン
(略称:DPASF)、N,N’-ビス[4-(カルバゾール-9-イル)フェニル]-
N,N’-ジフェニル-9,9-ジメチルフルオレン-2,7-ジアミン(略称:YGA
2F)、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’-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)、N-(9,9-ジメチル-9H-フルオ
レン-2-イル)-N-{9,9-ジメチル-2-[N’-フェニル-N’-(9,9-
ジメチル-9H-フルオレン-2-イル)アミノ]-9H-フルオレン-7-イル}フェ
ニルアミン(略称:DFLADFL)、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
-[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]-9-フェニルカル
バゾール(略称:PCzDPA1)、3,6-ビス[N-(4-ジフェニルアミノフェニ
ル)-N-フェニルアミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzDPA2)、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)、3,6-ビス[N-
(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-(1-ナフチル)アミノ]-9-フェニルカル
バゾール(略称:PCzTPN2)、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
)が挙げられる。
第2の有機化合物(アシスト材料)211にそれぞれ用いることができる材料は、これら
に限定されることなく、励起錯体を形成できる組み合わせであり、励起錯体の発光スペク
トルが、燐光性化合物209の吸収スペクトルと重なり、励起錯体の発光スペクトルのピ
ークが、燐光性化合物209の吸収スペクトルのピークよりも長波長なものであればよい
。
孔(ホール)輸送性材料を用いる場合、その混合比によってキャリアバランスを制御する
ことができる。具体的には、第1の有機化合物210:第2の有機化合物211=1:9
~9:1の範囲とするのが好ましい。
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。具体的には、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(Indium Zi
nc 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、金(A
u)、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)の他、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(L
i)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(Mg
Ag、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、その他グラフェン等を用いることができる。なお、第1の電極(陽
極)201および第2の電極(陰極)202は、例えばスパッタリング法や蒸着法(真空
蒸着法を含む)等により形成することができる。
えば、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)や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)、4,4’,
4’’-トリス(カルバゾール-9-イル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)、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:TD
ATA)、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-(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、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:PCzPC
N1)等が挙げられる。その他、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-(10-フェニル-9-アントラセニル)フェニル]-9H-カ
ルバゾール(略称:CzPA)等のカルバゾール誘導体、等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。
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を用いるこ
ともできる。
酸化物や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、酸化モリブデンが特に好ましい。
第1の有機化合物(ホスト材料)210、および第2の有機化合物(アシスト材料)21
1を含んで形成される。
Alq3、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)、
BAlq、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)などの金属錯体を用いることができる。また、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-te
rt-ブチルフェニル)-4-フェニル-5-(4-ビフェニリル)-1,2,4-トリ
アゾール(略称:TAZ)、3-(4-tert-ブチルフェニル)-4-(4-エチル
フェニル)-5-(4-ビフェニリル)-1,2,4-トリアゾール(略称:p-EtT
AZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP
)、4,4’-ビス(5-メチルベンゾオキサゾール-2-イル)スチルベン(略称:B
zOs)などの複素芳香族化合物も用いることができる。また、ポリ(2,5-ピリジン
-ジイル)(略称:PPy)、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)のような高分子化合物を用いることもできる。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207として用
いてもよい。
層したものとしてもよい。
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)
、リチウム酸化物(LiOx)等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれ
らの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム(ErF3)のような希土類
金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層207を構成する物質を用
いることもできる。
複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子
が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物とし
ては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述
した電子輸送層207を構成する物質(金属錯体や複素芳香族化合物等)を用いることが
できる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具
体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウ
ム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、ア
ルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸
化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用
いることもできる。また、テトラチアフルバレン(略称:TTF)等の有機化合物を用い
ることもできる。
6b)、電子輸送層207、電子注入層208は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む
)、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
極202のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、本実施の形態
における第1の電極201および第2の電極202のいずれか一方、または両方が透光性
を有する電極となる。
ペクトルとの重なりを利用したエネルギー移動により、エネルギー移動効率を高めること
ができるため、外部量子効率の高い発光素子を実現することができる。
特徴を有する。従って、本実施の形態で示した構成を適用することで、パッシブマトリク
ス型の発光装置やアクティブマトリクス型の発光装置などを作製することができ、これら
は、いずれも本発明に含まれるものとする。
されない。例えば、スタガ型や逆スタガ型のTFTを適宜用いることができる。また、T
FT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、N型のTFTまたはP型のTFTのいずれか一方のみからなるものであってもよ
い。さらに、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。例えば
、非晶質半導体膜、結晶性半導体膜、その他、酸化物半導体膜等を用いることができる。
ることができるものとする。
本実施の形態では、本発明の一態様として、電荷発生層を挟んでEL層を複数有する構
造の発光素子(以下、タンデム型発光素子という)について説明する。
1および第2の電極304)間に、複数のEL層(第1のEL層302(1)、第2のE
L層302(2))を有するタンデム型発光素子である。
電極304は陰極として機能する電極である。なお、第1の電極301および第2の電極
304は、実施の形態1と同様な構成を用いることができる。また、複数のEL層(第1
のEL層302(1)、第2のEL層302(2))は、実施の形態1または実施の形態
2で示したEL層と同様な構成であっても良いが、いずれかが同様の構成であっても良い
。すなわち、第1のEL層302(1)と第2のEL層302(2)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。
は、電荷発生層(I)305が設けられている。電荷発生層(I)305は、第1の電極
301と第2の電極304に電圧を印加したときに、一方のEL層に電子を注入し、他方
のEL層に正孔を注入する機能を有する。本実施の形態の場合には、第1の電極301に
第2の電極304よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層(I)30
5から第1のEL層302(1)に電子が注入され、第2のEL層302(2)に正孔が
注入される。
を有する(具体的には、電荷発生層(I)305に対する可視光の透過率が、40%以上
)ことが好ましい。また、電荷発生層(I)305は、第1の電極301や第2の電極3
04よりも低い導電率であっても機能する。
)が添加された構成であっても、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体(ドナー)が
添加された構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。
輸送性の高い有機化合物としては、例えば、NPBやTPD、TDATA、MTDATA
、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等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有機化合物であれば、上記以外の物質を用いて
も構わない。
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。
、電子輸送性の高い有機化合物としては、例えば、Alq、Almq3、BeBq2、B
Alq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等を用いることが
できる。また、この他、Zn(BOX)2、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、PBDやOXD-7、TAZ、BPhen、BCPなど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有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わな
い。
たは元素周期表における第13族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いることが
できる。具体的には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、マグネシウム(Mg)、カ
ルシウム(Ca)、イッテルビウム(Yb)、インジウム(In)、酸化リチウム、炭酸
セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物
を電子供与体として用いてもよい。
積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。
すように、n層(ただし、nは、3以上)のEL層(302(1)、302(2)~30
2(n-1)、302(n))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EL層を有する
場合、EL層とEL層との間に電荷発生層(I)(305(1)、305(2)~305
(n-2)、305(n-1))を配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度
領域での発光が可能である。電流密度を低く保てるため、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。
望の色の発光を得ることができる。例えば、2つのEL層を有する発光素子において、第
1のEL層の発光色と第2のEL層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
得られた光と混合すると、白色発光を得ることができる。
発光色が赤色であり、第2のEL層の発光色が緑色であり、第3のEL層の発光色が青色
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。
いることができる。
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置について説明する。
器(マイクロキャビティー)構造を有しており、図7に示す様に一対の電極(反射電極4
01及び半透過・半反射電極402)間に少なくともEL層405を有する構造である発
光素子を複数、有している。また、EL層405は、少なくとも発光領域となる発光層4
04(404R、404G、404B)を有し、その他、正孔注入層、正孔輸送層、電子
輸送層、電子注入層、電荷発生層(E)などが含まれていても良い。
10R、第2の発光素子(G)410G、第3の発光素子(B)410B)を有して構成
される発光装置について説明する。
第1の発光層(B)404B、第2の発光層(G)404G、第3の発光層(R)404
Rを一部に含むEL層405と、半透過・半反射電極402とが順次積層された構造を有
する。また、第2の発光素子(G)410Gは、反射電極401上に第2の透明導電層4
03bと、EL層405と、半透過・半反射電極402とが順次積層された構造を有する
。また、第3の発光素子(B)410Bは、反射電極401上にEL層405と、半透過
・半反射電極402とが順次積層された構造を有する。
、第3の発光素子(B)410B)において、反射電極401、EL層405、半透過・
半反射電極402は共通である。また、第1の発光層(B)404Bでは、420nm以
上480nm以下の波長領域にピークをもつ光(λB)を発光させ、第2の発光層(G)
404Gでは、500nm以上550nm以下の波長領域にピークを持つ光(λG)を発
光させ、第3の発光層(R)404Rでは、600nm以上760nm以下の波長領域に
ピークを持つ光(λR)を発光させる。これにより、いずれの発光素子(第1の発光素子
(R)410R、第2の発光素子(G)410G、第3の発光素子(B)410B)でも
、第1の発光層(B)404B、第2の発光層(G)404G、および第3の発光層(R
)404Rからの発光が重ね合わされた、すなわち可視光領域に渡るブロードな光を発光
させることができる。なお、上記より、波長の長さは、λB<λG<λRなる関係である
とする。
2との間にEL層405を挟んでなる構造を有しており、EL層405に含まれる各発光
層から全方向に射出される発光は、微小光共振器(マイクロキャビティー)としての機能
を有する反射電極401と半透過・半反射電極402とによって共振される。なお、反射
電極401は、反射性を有する導電性材料により形成され、その膜に対する可視光の反射
率が40%~100%、好ましくは70%~100%であり、かつその抵抗率が1×10
-2Ωcm以下の膜であるとする。また、半透過・半反射電極402は、反射性を有する
導電性材料と光透過性を有する導電性材料とにより形成され、その膜に対する可視光の反
射率が20%~80%、好ましくは40%~70%であり、かつその抵抗率が1×10-
2Ωcm以下の膜であるとする。
素子(G)410Gにそれぞれ設けられた透明導電層(第1の透明導電層403a、第2
の透明導電層403b)の厚みを変えることにより、発光素子毎に反射電極401と半透
過・半反射電極402の間の光学距離を変えている。つまり、各発光素子の各発光層から
発光するブロードな光は、反射電極401と半透過・半反射電極402との間において、
共振する波長の光を強め、共振しない波長の光を減衰させることができるため、素子毎に
反射電極401と半透過・半反射電極402の間の光学距離を変えることにより、異なる
波長の光を取り出すことができる。
実施の形態においては、実膜厚にn(屈折率)をかけたものを表している。すなわち、「
光学距離=実膜厚×n」である。
02までの総厚をmλR/2(ただし、mは自然数)、第2の発光素子(G)410Gで
は、反射電極401から半透過・半反射電極402までの総厚をmλG/2(ただし、m
は自然数)、第3の発光素子(B)410Bでは、反射電極401から半透過・半反射電
極402までの総厚をmλB/2(ただし、mは自然数)としている。
3の発光層(R)404Rで発光した光(λR)が取り出され、第2の発光素子(G)4
10Gからは、主としてEL層405に含まれる第2の発光層(G)404Gで発光した
光(λG)が取り出され、第3の発光素子(B)410Bからは、主としてEL層405
に含まれる第1の発光層(B)404Bで発光した光(λB)が取り出される。なお、各
発光素子から取り出される光は、半透過・半反射電極402側からそれぞれ射出される。
、厳密には反射電極401における反射領域から半透過・半反射電極402における反射
領域までの総厚ということができる。しかし、反射電極401や半透過・半反射電極40
2における反射領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、反射電極401と半
透過・半反射電極402の任意の位置を反射領域と仮定することで充分に上述の効果を得
ることができるものとする。
)404Rへの光学距離を所望の膜厚((2m’+1)λR/4(ただし、m’は自然数
))に調節することにより、第3の発光層(R)404Rからの発光を増幅させることが
できる。第3の発光層(R)404Rからの発光のうち、反射電極401によって反射さ
れて戻ってきた光(第1の反射光)は、第3の発光層(R)404Rから半透過・半反射
電極402に直接入射する光(第1の入射光)と干渉を起こすため、反射電極401から
第3の発光層(R)404Rへの光学距離を所望の値((2m’+1)λR/4(ただし
、m’は自然数))に調節して設けることにより、第1の反射光と第1の入射光との位相
を合わせ、第3の発光層(R)404Rからの発光を増幅させることができる。
電極401における反射領域と第3の発光層(R)404Rにおける発光領域との光学距
離ということができる。しかし、反射電極401における反射領域や第3の発光層(R)
404Rにおける発光領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、反射電極40
1の任意の位置を反射領域、第3の発光層(R)404Rの任意の位置を発光領域と仮定
することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。
)404Gへの光学距離を所望の膜厚((2m’’+1)λG/4(ただし、m’’は自
然数))に調節することにより、第2の発光層(G)404Gからの発光を増幅させるこ
とができる。第2の発光層(G)404Gからの発光のうち、反射電極401によって反
射されて戻ってきた光(第2の反射光)は、第2の発光層(G)404Gから半透過・半
反射電極402に直接入射する光(第2の入射光)と干渉を起こすため、反射電極401
から第2の発光層(G)404Gへの光学距離を所望の値((2m’’+1)λG/4(
ただし、m’’は自然数))に調節して設けることにより、第2の反射光と第2の入射光
との位相を合わせ、第2の発光層(G)404Gからの発光を増幅させることができる。
電極401における反射領域と第2の発光層(G)404Gにおける発光領域との光学距
離ということができる。しかし、反射電極401における反射領域や第2の発光層(G)
404Gにおける発光領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、反射電極40
1の任意の位置を反射領域、第2の発光層(G)404Gの任意の位置を発光領域と仮定
することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。
)404Bへの光学距離を所望の膜厚((2m’’’+1)λB/4(ただし、m’’’
は自然数))に調節することにより、第1の発光層(B)404Bからの発光を増幅させ
ることができる。第1の発光層(B)404Bからの発光のうち、反射電極401によっ
て反射されて戻ってきた光(第3の反射光)は、第1の発光層(B)404Bから半透過
・半反射電極402に直接入射する光(第3の入射光)と干渉を起こすため、反射電極4
01から第1の発光層(B)404Bへの光学距離を所望の値((2m’’’+1)λB
/4(ただし、m’’’は自然数))に調節して設けることにより、第3の反射光と第3
の入射光との位相を合わせ、第1の発光層(B)404Bからの発光を増幅させることが
できる。
学距離とは、厳密には反射電極401における反射領域と第1の発光層(B)404Bに
おける発光領域との光学距離ということができる。しかし、反射電極401における反射
領域や第1の発光層(B)404Bにおける発光領域の位置を厳密に決定することは困難
であるため、反射電極401の任意の位置を反射領域、第1の発光層(B)404Bの任
意の位置を発光領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。
しているが、本発明はこれに限られることはなく、例えば、実施の形態3で説明したタン
デム型発光素子の構成と組み合わせて、一つの発光素子に電荷発生層を挟んで複数のEL
層を設け、それぞれのEL層に単数もしくは複数の発光層を形成する構成としてもよい。
層を有していても発光素子ごとに異なる波長の光を取り出すことができるためRGBの塗
り分けが不要となる。従って、高精細化を実現することが容易であるなどの理由からフル
カラー化を実現する上で有利である。また、特定波長の正面方向の発光強度を強めること
が可能となるため、低消費電力化を図ることができる。この構成は、3色以上の画素を用
いたカラーディスプレイ(画像表示装置)に適用する場合に、特に有用であるが、照明な
どの用途に用いても良い。
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を有する発光装置について説明する
。
の発光装置でもよい。なお、本実施の形態に示す発光装置には、他の実施形態で説明した
発光素子を適用することが可能である。
。
A’で切断した断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は
、素子基板501上に設けられた画素部502と、駆動回路部(ソース線駆動回路)50
3と、駆動回路部(ゲート線駆動回路)504(504a及び504b)と、を有する。
画素部502、駆動回路部503、及び駆動回路部504は、シール材505によって、
素子基板501と封止基板506との間に封止されている。
信号(例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等)や電位
を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線507が設けられる。ここでは、
外部入力端子としてFPC(フレキシブルプリントサーキット)508を設ける例を示し
ている。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、ソース線駆動回路である駆動回路部503
と、画素部502が示されている。
わせたCMOS回路が形成される例を示している。なお、駆動回路部を形成する回路は、
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ー一体型を示すが、必ずしもその必
要はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。
制御用TFT512の配線(ソース電極又はドレイン電極)に電気的に接続された第1の
電極(陽極)513とを含む複数の画素により形成される。なお、第1の電極(陽極)5
13の端部を覆って絶縁物514が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル
樹脂を用いることにより形成する。
部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにするのが好ましい。例えば、絶縁
物514の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物514の上端部
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514として、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂のいずれも使用するこ
とができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸窒化シリコン等、
の両者を使用することができる。
形成されている。EL層515は、少なくとも発光層が設けられており、発光層は、実施
の形態1で示したような積層構造を有している。また、EL層515には、発光層の他に
正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層等を適宜設けることがで
きる。
層構造で、発光素子517が形成されている。第1の電極(陽極)513、EL層515
及び第2の電極(陰極)516に用いる材料としては、実施の形態1に示す材料を用いる
ことができる。また、ここでは図示しないが、第2の電極(陰極)516は外部入力端子
であるFPC508に電気的に接続されている。
502において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。画素部5
02には、3種類(R、G、B)の発光が得られる発光素子をそれぞれ選択的に形成し、
フルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。また、カラーフィルタと組み合
わせることによってフルカラー表示可能な発光装置としてもよい。
、素子基板501、封止基板506、およびシール材505で囲まれた空間518に発光
素子517が備えられた構造になっている。なお、空間518には、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505で充填される構成も含むものとする
。
、これらの材料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506に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fibergl
ass-Reinforced 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。
いることができる。
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を適用して作製された発光装置を用
いて完成させた様々な電子機器の一例について、図9、図10を用いて説明する。
ジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデ
オカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、
携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙
げられる。これらの電子機器の具体例を図9に示す。
筐体7101に表示部7103が組み込まれている。表示部7103により、映像を表示
することが可能であり、発光装置を表示部7103に用いることができる。また、ここで
は、スタンド7105により筐体7101を支持した構成を示している。
モコン操作機7110により行うことができる。リモコン操作機7110が備える操作キ
ー7109により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部7103に表示さ
れる映像を操作することができる。また、リモコン操作機7110に、当該リモコン操作
機7110から出力する情報を表示する表示部7107を設ける構成としてもよい。
により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線又は無線に
よる通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)又は双方向(
送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
ーボード7204、外部接続ポート7205、ポインティングデバイス7206等を含む
。なお、コンピュータは、発光装置をその表示部7203に用いることにより作製される
。
れており、連結部7303により、開閉可能に連結されている。筐体7301には表示部
7304が組み込まれ、筐体7302には表示部7305が組み込まれている。また、図
9(C)に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部7306、記録媒体挿入部7307
、LEDランプ7308、入力手段(操作キー7309、接続端子7310、センサ73
11(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化
学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動
、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン7312)等を備えて
いる。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部73
04および表示部7305の両方、又は一方に発光装置を用いていればよく、その他付属
設備が適宜設けられた構成とすることができる。図9(C)に示す携帯型遊技機は、記録
媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の
携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図9(C)に示す
携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
に組み込まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、ス
ピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯電話機7400は、発光
装置を表示部7402に用いることにより作製される。
報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は
、表示部7402を指などで触れることにより行うことができる。
表示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表
示モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。
を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場
合、表示部7402の画面のほとんどにキーボード又は番号ボタンを表示させることが好
ましい。
を有する検出装置を設けることで、携帯電話機7400の向き(縦か横か)を判断して、
表示部7402の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
作ボタン7403の操作により行われる。また、表示部7402に表示される画像の種類
によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画
のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
示部7402のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モー
ドから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
402に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。
また、表示部に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光
源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
)は、開いた状態であり、タブレット型端末は、筐体9630、表示部9631a、表示
部9631b、表示モード切り替えスイッチ9034、電源スイッチ9035、省電力モ
ード切り替えスイッチ9036、留め具9033、操作スイッチ9038、を有する。な
お、当該タブレット端末は、発光装置を表示部9631a、表示部9631bの一方又は
両方に用いることにより作製される。
れた操作キー9637にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部96
31aにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領
域がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部96
31aの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部9
631aの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部9631bを表
示画面として用いることができる。
部をタッチパネルの領域9632bとすることができる。また、タッチパネルのキーボー
ド表示切り替えボタン9639が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれること
で表示部9631bにキーボードボタン表示することができる。
タッチ入力することもできる。
を切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替え
スイッチ9036は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外
光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光セ
ンサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置
を内蔵させてもよい。
しているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表
示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネ
ルとしてもよい。
633、充放電制御回路9634、バッテリー9635、DCDCコンバータ9636を
有する。なお、図10(B)では充放電制御回路9634の一例としてバッテリー963
5、DCDCコンバータ9636を有する構成について示している。
にすることができる。従って、表示部9631a、表示部9631bを保護できるため、
耐久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻な
どを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ
入力機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、等を有する
ことができる。
、表示部、または映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池9633は
、筐体9630の片面又は両面に設けることができ、バッテリー9635の充電を効率的
に行う構成とすることができる。なおバッテリー9635としては、リチウムイオン電池
を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
C)にブロック図を示し説明する。図10(C)には、太陽電池9633、バッテリー9
635、DCDCコンバータ9636、コンバータ9638、スイッチSW1乃至SW3
、表示部9631について示しており、バッテリー9635、DCDCコンバータ963
6、コンバータ9638、スイッチSW1乃至SW3が、図10(B)に示す充放電制御
回路9634に対応する箇所となる。
。太陽電池9633で発電した電力は、バッテリー9635を充電するための電圧となる
ようDCDCコンバータ9636で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部9631
の動作に太陽電池9633からの電力が用いられる際にはスイッチSW1をオンにし、コ
ンバータ9638で表示部9631に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。ま
た、表示部9631での表示を行わない際には、スイッチSW1をオフにし、スイッチS
W2をオンにしてバッテリー9635の充電を行う構成とすればよい。
圧電素子(ピエゾ素子)や熱電変換素子(ペルティエ素子)などの他の発電手段によるバ
ッテリー9635の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線(非接触)で電力を送
受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構
成としてもよい。
特に限定されないことは言うまでもない。
きる。発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能
である。
いることができる。
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を含む発光装置を適用した照明装置
の一例について、図11を用いて説明する。
は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置を形成することもできる。その他、曲面
を有する筐体を用いることで、発光領域が曲面を有する照明装置8002を形成すること
もできる。本実施の形態で示す発光装置に含まれる発光素子は薄膜状であり、筐体のデザ
インの自由度が高い。したがって、様々な意匠を凝らした照明装置を形成することができ
る。さらに、室内の壁面に大型の照明装置8003を備えても良い。
明装置8004とすることができる。なお、その他の家具の一部に発光装置を用いること
により、家具としての機能を備えた照明装置とすることができる。
置は本発明の一態様に含まれるものとする。
いることができる。
お、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
まず、ガラス製の基板1100上に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)を
スパッタリング法により成膜し、陽極として機能する第1の電極1101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。
浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を
30分程度放冷した。
着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、EL層1
002を構成する正孔注入層1111、正孔輸送層1112、発光層1113、電子輸送
層1114、電子注入層1115が順次形成される場合について説明する。
-イル)-ベンゼン(略称:DBT3P-II)と酸化モリブデン(VI)とを、DBT
3P-II(略称):酸化モリブデン=4:2(質量比)となるように共蒸着することに
より、第1の電極1101上に正孔注入層1111を形成した。膜厚は40nmとした。
なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着
法である。
ン(略称:BPAFLP)を20nm蒸着することにより、正孔輸送層1112を形成し
た。
オフェン-4-イル)ビフェニル-3-イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:
2mDBTBPDBq-II)、4,4’-ジ(1-ナフチル)-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:PCBNBB)、(ア
セチルアセトナト)ビス(6-tert-ブチル-4-フェニルピリミジナト)イリジウ
ム(III)(略称:[Ir(tBuppm)2(acac)])を、2mDBTBPD
Bq-II(略称):PCBNBB(略称):[Ir(tBuppm)2(acac)]
(略称)=0.7:0.3:0.05(質量比)となるよう共蒸着し、第1の発光層11
13aを15nmの膜厚で形成した後、2mDBTBPDBq-II(略称):PCBN
BB(略称):[Ir(tBuppm)2(acac)](略称)=0.8:0.2:0
.05(質量比)となるように共蒸着し、第2の発光層1113bを25nmの膜厚で形
成することで積層構造を有する発光層1113を形成した。
、バソフェナントロリン(略称:Bphen)を20nm蒸着することにより、電子輸送
層1114を形成した。さらに電子輸送層1114上に、フッ化リチウムを1nm蒸着す
ることにより、電子注入層1115を形成した。
、陰極となる第2の電極1103を形成し、発光素子1を得た。なお、上述した蒸着過程
において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
内において封止した(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に80℃にて1時間熱処理
)。
作製した発光素子1の動作特性について測定した。なお、測定は室温(25℃に保たれ
た雰囲気)で行った。
は、輝度(cd/m2)、横軸は電流密度(mA/cm2)を示す。また、発光素子1の
電圧-輝度特性を図14に示す。なお、図14において、縦軸は、輝度(cd/m2)、
横軸は、電圧(V)を示す。また、発光素子1の輝度-電流効率特性を図15に示す。な
お、図15において、縦軸は、電流効率(cd/A)、横軸は、輝度(cd/m2)を示
す。また、発光素子1の電圧-電流特性を図16に示す。なお、図16において、縦軸は
、電流(mA)、横軸は、電圧(V)を示す。
。また、1000cd/m2付近における発光素子1の主な初期特性値を以下の表2に示
す。
、高い発光効率を示すことが分かる。さらに、色純度に関しては、純度の良い黄緑色発光
を示すことが分かる。
、図17に示す。図17に示す通り、発光素子1の発光スペクトルは550nm付近にピ
ークを有しており、燐光性有機金属イリジウム錯体[Ir(tBuppm)2(acac
)]の発光に由来していることが示唆される。
は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)
を示す。また、比較のために発光層を2mDBTBPDBq-II(略称):PCBNB
B(略称):[Ir(tBuppm)2(acac)](略称)=0.8:0.2:0.
05(質量比)となるよう共蒸着し、40nmの膜厚で形成し、その他の構造は発光素子
1と同様にして比較発光素子を作製し、同様に信頼性試験を行った。なお、信頼性試験は
、初期輝度を5000cd/m2に設定し、電流密度一定の条件で発光素子1および比較
発光素子を駆動させた。その結果、比較発光素子の500時間後の輝度は、初期輝度のお
よそ85%を保っていたのに対して、発光素子1の500時間後の輝度は、初期輝度のお
よそ90%を保っていた。
た。
BPDBq-II(略称)およびPCBNBB(略称)の混合膜を作製し、それぞれのフ
ォトルミネッセンス(PL)を測定した。その結果、2mDBTBPDBq-II(略称
)の蒸着膜のフォトルミネッセンス(PL)ピーク波長は428nmであり、PCBNB
B(略称)の蒸着膜のPLピーク波長は428nmであるのに対し、これらを共蒸着した
混合膜のPLピーク波長は501nmであり、大きく長波長シフトしていた。したがって
、2mDBTBPDBq-II(略称)とPCBNBB(略称)は励起錯体を形成する組
み合わせであることがわかった。
おける発光素子2の説明には、実施例1で発光素子1の説明に用いた図12を用いること
とする。なお、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
まず、ガラス製の基板1100上に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)を
スパッタリング法により成膜し、陽極として機能する第1の電極1101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。
浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を
30分程度放冷した。
着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、EL層1
002を構成する正孔注入層1111、正孔輸送層1112、発光層1113、電子輸送
層1114、電子注入層1115が順次形成される場合について説明する。
レン-9-イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)と酸化モリブデン(VI)
とを、BPAFLP(略称):酸化モリブデン=1:0.5(質量比)となるように共蒸
着することにより、第1の電極1101上に正孔注入層1111を形成した。膜厚は50
nmとした。なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸
発させる蒸着法である。
成した。
フェン-4-イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTPD
Bq-II)、4-フェニル-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:PCBA1BP)、(アセチルアセトナト)ビス(6-メチ
ル-4-フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppm)2(
acac)])を、2mDBTPDBq-II(略称):PCBA1BP(略称):[I
r(mppm)2(acac)](略称)=0.7:0.3:0.06(質量比)となる
よう共蒸着し、第1の発光層1113aを20nmの膜厚で形成した後、2mDBTPD
Bq-II(略称)、PCBA1BP(略称)、ビス(2,3,5-トリフェニルピラジ
ナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppr)2(
dpm)])を、2mDBTPDBq-II(略称):PCBA1BP(略称):[Ir
(tppr)2(dpm)](略称)=0.8:0.2:0.03(質量比)となるよう
に共蒸着し、第2の発光層1113bを20nmの膜厚で形成することで積層構造を有す
る発光層1113を形成した。
バソフェナントロリン(略称:Bphen)を15nm蒸着することにより、電子輸送層
1114を形成した。さらに電子輸送層1114上に、フッ化リチウムを1nm蒸着する
ことにより、電子注入層1115を形成した。
、陰極となる第2の電極1103形成し、発光素子2を得た。なお、上述した蒸着過程に
おいて、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
内において封止した(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に80℃にて1時間熱処理
)。
作製した発光素子2の動作特性について測定した。なお、測定は室温(25℃に保たれ
た雰囲気)で行った。
は、輝度(cd/m2)、横軸は電流密度(mA/cm2)を示す。また、発光素子2の
電圧-輝度特性を図20に示す。なお、図20において、縦軸は、輝度(cd/m2)、
横軸は、電圧(V)を示す。また、発光素子2の輝度-電流効率特性を図21に示す。な
お、図21において、縦軸は、電流効率(cd/A)、横軸は、輝度(cd/m2)を示
す。また、発光素子2の電圧-電流特性を図22に示す。なお、図22において、縦軸は
、電流(mA)、横軸は、電圧(V)を示す。
。また、1000cd/m2付近における発光素子2の主な初期特性値を以下の表4に示
す。
、高い発光効率を示すことが分かる。
、図23に示す。図23に示す通り、発光素子2の発光スペクトルは550nm、620
nm付近にそれぞれピークを有しており、燐光性有機金属イリジウム錯体[Ir(mpp
m)2(acac)](略称)、[Ir(tppr)2(dpm)](略称)の発光に由
来していることが示唆される。
PDBq-II(略称)およびPCBA1BP(略称)の混合膜を作製し、それぞれのフ
ォトルミネッセンス(PL)を測定した。その結果、2mDBTPDBq-II(略称)
の蒸着膜のフォトルミネッセンス(PL)ピーク波長は426nmであり、PCBA1B
P(略称)の蒸着膜のPLピーク波長は416nmであるのに対し、これらを共蒸着した
混合膜のPLピーク波長は519nmであり、大きく長波長シフトしていた。したがって
、2mDBTPDBq-II(略称)とPCBA1BP(略称)は励起錯体を形成する組
み合わせであることがわかった。
した。なお、本実施例で作製した発光素子3は、実施の形態3で説明した、電荷発生層を
挟んでEL層を複数有する構造の発光素子(以下、タンデム型発光素子という)である。
なお、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
まず、ガラス製の基板3000上に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)を
スパッタリング法により成膜し、陽極として機能する第1の電極3001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。
浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板3000
を30分程度放冷した。
着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、第1のE
L層3002aを構成する第1の正孔注入層3011a、第1の正孔輸送層3012a、
発光層(A)3013a、第1の電子輸送層3014a、第1の電子注入層3015aが
順次形成した後、電荷発生層3004を形成し、次に第2のEL層3002bを構成する
第2の正孔注入層3011b、第2の正孔輸送層3012b、発光層(B)3013b、
第2の電子輸送層3014b、第2の電子注入層3015bを形成する場合について説明
する。
-イル)]フェニル-10-フェニルアントラセン(略称:PCzPA)と酸化モリブデ
ン(VI)とを、PCzPA(略称):酸化モリブデン=1:0.5(質量比)となるよ
うに共蒸着することにより、第1の電極3001上に第1の正孔注入層3011aを形成
した。膜厚は90nmとした。なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸
発源から同時に蒸発させる蒸着法である。
aを形成した。
-(10-フェニル-9-アントラセニル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:C
zPA)、N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ビス〔3-(9-フェニ
ル-9H-フルオレン-9-イル)フェニル〕-ピレン-1,6-ジアミン(略称:1,
6mMemFLPAPrn)を、CzPA(略称):1,6mMemFLPAPrn(略
称)=1:0.05(質量比)となるように共蒸着し、発光層(A)3013aを形成し
た。膜厚は、30nmとした。
ソフェナントロリン(略称:Bphen)を15nm蒸着することにより、第1の電子輸
送層3014aを形成した。さらに第1の電子輸送層3014a上に、酸化リチウム(L
i2O)を0.1nm蒸着することにより、第1の電子注入層3015aを形成した。
2nmで蒸着することにより、電荷発生層3004を形成した。
-イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)と酸化モリブデン(VI)とを、B
PAFLP(略称):酸化モリブデン=1:0.5(質量比)となるように共蒸着するこ
とにより、第2の正孔注入層3011bを形成した。膜厚は60nmとした。
2bを形成した。
-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称
:2mDBTPDBq-II)、4-フェニル-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:PCBA1BP)、(アセチルアセトナト
)ビス(6-メチル-4-フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir
(mppm)2(acac)])を、2mDBTPDBq-II(略称):PCBA1B
P(略称):[Ir(mppm)2(acac)](略称)=0.6:0.4:0.06
(質量比)となるよう共蒸着し、1層目の発光層(第1の発光層)3013(b1)を1
0nmの膜厚で形成した後、2mDBTPDBq-II(略称)、PCBA1BP(略称
)、(アセチルアセトナト)ビス(4,6-ジフェニルピリミジナト)イリジウム(II
I)(略称:[Ir(dppm)2(acac)])を、2mDBTPDBq-II(略
称):PCBA1BP(略称):[Ir(dppm)2(acac)](略称)=0.8
:0.2:0.06(質量比)となるように共蒸着し、2層目の発光層(第2の発光層)
3013(b2)を30nmの膜厚で形成することで積層構造を有する発光層(B)30
13bを形成した。
した後、Bphen(略称)を15nm蒸着することにより、第2の電子輸送層3014
bを形成した。さらに第2の電子輸送層3014b上に、フッ化リチウム(LiF)を1
nm蒸着することにより、第2の電子注入層3015bを形成した。
に蒸着し、陰極となる第2の電極3003形成し、発光素子3を得た。なお、上述した蒸
着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
内において封止した(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に80℃にて1時間熱処理
)。
作製した発光素子3の動作特性について測定した。なお、測定は室温(25℃に保たれ
た雰囲気)で行った。
は、輝度(cd/m2)、横軸は電流密度(mA/cm2)を示す。また、発光素子3の
電圧-輝度特性を図26に示す。なお、図26において、縦軸は、輝度(cd/m2)、
横軸は、電圧(V)を示す。また、発光素子3の輝度-電流効率特性を図27に示す。な
お、図27において、縦軸は、電流効率(cd/A)、横軸は、輝度(cd/m2)を示
す。また、発光素子3の電圧-電流特性を図28に示す。なお、図28において、縦軸は
、電流(mA)、横軸は、電圧(V)を示す。
。また、1000cd/m2付近における発光素子3の主な初期特性値を以下の表6に示
す。
、高い発光効率を示すことが分かる。
、図29に示す。図29に示す通り、発光素子3の発光スペクトルは467nm、587
nmにそれぞれピークを有しており、各発光層に含まれる燐光性有機金属イリジウム錯体
の発光に由来していることが示唆される。
BP(略称)は励起錯体を形成する組み合わせである。
お、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
まず、ガラス製の基板1100上に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)を
スパッタリング法により成膜し、陽極として機能する第1の電極1101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。
浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を
30分程度放冷した。
着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、EL層1
102を構成する正孔注入層1111、正孔輸送層1112、発光層1113、電子輸送
層1114、電子注入層1115が順次形成される場合について説明する。
-イル)-ベンゼン(略称:DBT3P-II)と酸化モリブデン(VI)とを、DBT
3P-II(略称):酸化モリブデン=4:2(質量比)となるように共蒸着することに
より、第1の電極1101上に正孔注入層1111を形成した。膜厚は20nmとした。
なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着
法である。
ン(略称:BPAFLP)を20nm蒸着することにより、正孔輸送層1112を形成し
た。
オフェン-4-イル)ビフェニル-3-イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:
2mDBTBPDBq-II)、4、4’-ジ(1-ナフチル)-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:PCBNBB)、(ア
セチルアセトナト)ビス(4,6-ジフェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略
称:[Ir(dppm)2(acac)])を、2mDBTBPDBq-II(略称):
PCBNBB(略称):[Ir(dppm)2(acac)](略称)=0.7:0.3
:0.05(質量比)となるよう共蒸着し、第1の発光層1113aを20nmの膜厚で
形成した後、2mDBTBPDBq-II(略称):PCBNBB(略称):[Ir(d
ppm)2(acac)](略称)=0.8:0.2:0.05(質量比)となるように
共蒸着し、第2の発光層1113bを20nmの膜厚で形成することで積層構造を有する
発光層1113を形成した。
、バソフェナントロリン(略称:Bphen)を20nm蒸着することにより、電子輸送
層1114を形成した。さらに電子輸送層1114上に、フッ化リチウムを1nm蒸着す
ることにより、電子注入層1115を形成した。
、陰極となる第2の電極1103形成し、発光素子4を得た。なお、上述した蒸着過程に
おいて、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
内において封止した(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に80℃にて1時間熱処理
)。
作製した発光素子4の動作特性について測定した。なお、測定は室温(25℃に保たれ
た雰囲気)で行った。
は、輝度(cd/m2)、横軸は電流密度(mA/cm2)を示す。また、発光素子4の
電圧-輝度特性を図31に示す。なお、図31において、縦軸は、輝度(cd/m2)、
横軸は、電圧(V)を示す。また、発光素子4の輝度-電流効率特性を図32に示す。な
お、図32において、縦軸は、電流効率(cd/A)、横軸は、輝度(cd/m2)を示
す。また、発光素子4の電圧-電流特性を図33に示す。なお、図33において、縦軸は
、電流(mA)、横軸は、電圧(V)を示す。
。また、1000cd/m2付近における発光素子4の主な初期特性値を以下の表8に示
す。
、高い発光効率を示すことが分かる。さらに、色純度に関しては、純度の良い橙色発光を
示すことが分かる。
、図34に示す。図34に示す通り、発光素子4の発光スペクトルは586nm付近にピ
ークを有しており、燐光性有機金属イリジウム錯体[Ir(dppm)2(acac)]
の発光に由来していることが示唆される。
は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)
を示す。なお、信頼性試験は、初期輝度を5000cd/m2に設定し、電流密度一定の
条件で発光素子4を駆動させた。その結果、発光素子4の1610時間後の輝度は、初期
輝度のおよそ94%を保っていた。
た。
BB(略称)は励起錯体を形成する組み合わせである。
お、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
まず、ガラス製の基板1100上に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)を
スパッタリング法により成膜し、陽極として機能する第1の電極1101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。
浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を
30分程度放冷した。
着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、EL層1
102を構成する正孔注入層1111、正孔輸送層1112、発光層1113、電子輸送
層1114、電子注入層1115が順次形成される場合について説明する。
-イル)-ベンゼン(略称:DBT3P-II)と酸化モリブデン(VI)とを、DBT
3P-II(略称):酸化モリブデン=4:2(質量比)となるように共蒸着することに
より、第1の電極1101上に正孔注入層1111を形成した。膜厚は20nmとした。
なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着
法である。
ン(略称:BPAFLP)を20nm蒸着することにより、正孔輸送層1112を形成し
た。
オフェン-4-イル)ビフェニル-3-イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:
2mDBTBPDBq-II)、N-(1,1’-ビフェニル-4-イル)-N-[4-
(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)フェニル]-9,9-ジメチル-9H
-フルオレン-2-アミン(略称:PCBBiF)、(アセチルアセトナト)ビス(4,
6-ジフェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(dppm)2(a
cac)])を、2mDBTBPDBq-II(略称):PCBBiF(略称):[Ir
(dppm)2(acac)](略称)=0.7:0.3:0.05(質量比)となるよ
う共蒸着し、第1の発光層1113aを20nmの膜厚で形成した後、2mDBTBPD
Bq-II(略称):PCBBiF(略称):[Ir(dppm)2(acac)](略
称)=0.8:0.2:0.05(質量比)となるように共蒸着し、第2の発光層111
3bを20nmの膜厚で形成することで積層構造を有する発光層1113を形成した。
、バソフェナントロリン(略称:Bphen)を20nm蒸着することにより、電子輸送
層1114を形成した。さらに電子輸送層1114上に、フッ化リチウムを1nm蒸着す
ることにより、電子注入層1115を形成した。
、陰極となる第2の電極1103形成し、発光素子5を得た。なお、上述した蒸着過程に
おいて、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
内において封止した(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に80℃にて1時間熱処理
)。
作製した発光素子5の動作特性について測定した。なお、測定は室温(25℃に保たれ
た雰囲気)で行った。
は、輝度(cd/m2)、横軸は電流密度(mA/cm2)を示す。また、発光素子5の
電圧-輝度特性を図37に示す。なお、図37において、縦軸は、輝度(cd/m2)、
横軸は、電圧(V)を示す。また、発光素子5の輝度-電流効率特性を図38に示す。な
お、図38において、縦軸は、電流効率(cd/A)、横軸は、輝度(cd/m2)を示
す。また、発光素子5の電圧-電流特性を図39に示す。なお、図39において、縦軸は
、電流(mA)、横軸は、電圧(V)を示す。
。また、1000cd/m2付近における発光素子5の主な初期特性値を以下の表10に
示す。
、高い発光効率を示すことが分かる。さらに、色純度に関しては、純度の良い橙色発光を
示すことが分かる。
、図40に示す。図40に示す通り、発光素子5の発光スペクトルは583nm付近にピ
ークを有しており、燐光性有機金属イリジウム錯体[Ir(dppm)2(acac)]
の発光に由来していることが示唆される。
は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)
を示す。なお、信頼性試験は、初期輝度を5000cd/m2に設定し、電流密度一定の
条件で発光素子5を駆動させた。その結果、発光素子5の1980時間後の輝度は、初期
輝度のおよそ92%を保っていた。
た。
BPDBq-II(略称)およびPCBBiF(略称)の混合膜を作製し、それぞれのフ
ォトルミネッセンス(PL)を測定した。その結果、2mDBTBPDBq-II(略称
)の蒸着膜のフォトルミネッセンス(PL)ピーク波長は428nmであり、PCBBi
F(略称)の蒸着膜のPLピーク波長は415nmおよび436nmであるのに対し、こ
れらを共蒸着した混合膜のPLピーク波長は512nmであり、大きく長波長シフトした
。したがって、2mDBTBPDBq-II(略称)とPCBBiF(略称)は励起錯体
を形成する組み合わせであることがわかった。
お、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
まず、ガラス製の基板1100上に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)を
スパッタリング法により成膜し、陽極として機能する第1の電極1101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。
浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を
30分程度放冷した。
着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、EL層1
102を構成する正孔注入層1111、正孔輸送層1112、発光層1113、電子輸送
層1114、電子注入層1115が順次形成される場合について説明する。
-イル)-ベンゼン(略称:DBT3P-II)と酸化モリブデン(VI)とを、DBT
3P-II(略称):酸化モリブデン=4:2(質量比)となるように共蒸着することに
より、第1の電極1101上に正孔注入層1111を形成した。膜厚は20nmとした。
なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着
法である。
ン(略称:BPAFLP)を20nm蒸着することにより、正孔輸送層1112を形成し
た。
ェニルジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]フェニル}ジベンゾ[f,h]キノキ
サリン(略称:2mDBTBPDBq-IV)、N-(1,1’-ビフェニル-4-イル
)-N-[4-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)フェニル]-9,9-
ジメチル-9H-フルオレン-2-アミン(略称:PCBBiF)、(アセチルアセトナ
ト)ビス(4,6-ジフェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(d
ppm)2(acac)])を、2mDBTBPDBq-IV(略称):PCBBiF(
略称):[Ir(dppm)2(acac)](略称)=0.7:0.3:0.05(質
量比)となるよう共蒸着し、第1の発光層1113aを20nmの膜厚で形成した後、2
mDBTBPDBq-IV(略称):PCBBiF(略称):[Ir(dppm)2(a
cac)](略称)=0.8:0.2:0.05(質量比)となるように共蒸着し、第2
の発光層1113bを20nmの膜厚で形成することで積層構造を有する発光層1113
を形成した。
、バソフェナントロリン(略称:Bphen)を20nm蒸着することにより、電子輸送
層1114を形成した。さらに電子輸送層1114上に、フッ化リチウムを1nm蒸着す
ることにより、電子注入層1115を形成した。
、陰極となる第2の電極1103形成し、発光素子6を得た。なお、上述した蒸着過程に
おいて、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
内において封止した(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に80℃にて1時間熱処理
)。
作製した発光素子1の動作特性について測定した。なお、測定は室温(25℃に保たれ
た雰囲気)で行った。
は、輝度(cd/m2)、横軸は電流密度(mA/cm2)を示す。また、発光素子6の
電圧-輝度特性を図43に示す。なお、図43において、縦軸は、輝度(cd/m2)、
横軸は、電圧(V)を示す。また、発光素子6の輝度-電流効率特性を図44に示す。な
お、図44において、縦軸は、電流効率(cd/A)、横軸は、輝度(cd/m2)を示
す。また、発光素子6の電圧-電流特性を図45に示す。なお、図45において、縦軸は
、電流(mA)、横軸は、電圧(V)を示す。
。また、1000cd/m2付近における発光素子6の主な初期特性値を以下の表12に
示す。
、高い発光効率を示すことが分かる。さらに、色純度に関しては、純度の良い橙色発光を
示すことが分かる。
、図46に示す。図46に示す通り、発光素子6の発光スペクトルは587nm付近にピ
ークを有しており、燐光性有機金属イリジウム錯体[Ir(dppm)2(acac)]
の発光に由来していることが示唆される。
は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)
を示す。なお、信頼性試験は、初期輝度を5000cd/m2に設定し、電流密度一定の
条件で発光素子6を駆動させた。その結果、発光素子6の833時間後の輝度は、初期輝
度のおよそ91%を保っていた。
た。
102 陰極
103 EL層
104 正孔注入層
105 正孔輸送層
106 発光層
106a 第1の発光層
106b 第2の発光層
107 電子輸送層
108 電子注入層
109 燐光性化合物
110 第1の有機化合物
111 第2の有機化合物
201 第1の電極(陽極)
202 第2の電極(陰極)
203 EL層
204 正孔注入層
205 正孔輸送層
206 発光層
206a 第1の発光層
206b 第2の発光層
207 電子輸送層
208 電子注入層
301 第1の電極
302(1) 第1のEL層
302(2) 第2のEL層
304 第2の電極
305 電荷発生層(I)
305(1) 第1の電荷発生層(I)
305(2) 第2の電荷発生層(I)
401 反射電極
402 半透過・半反射電極
403a 第1の透明導電層
403b 第2の透明導電層
404B 第1の発光層(B)
404G 第2の発光層(G)
404R 第3の発光層(R)
405 EL層
410R 第1の発光素子(R)
410G 第2の発光素子(G)
410B 第3の発光素子(B)
501 素子基板
502 画素部
503 駆動回路部(ソース線駆動回路)
504a、504b 駆動回路部(ゲート線駆動回路)
505 シール材
506 封止基板
507 引き回し配線
508 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
509 nチャネル型TFT
510 pチャネル型TFT
511 スイッチング用TFT
512 電流制御用TFT
513 第1の電極(陽極)
514 絶縁物
515 EL層
516 第2の電極(陰極)
517 発光素子
518 空間
1100 基板
1101 第1の電極
1102 EL層
1103 第2の電極
1111 正孔注入層
1112 正孔輸送層
1113 発光層
1114 電子輸送層
1115 電子注入層
3000 基板
3001 第1の電極
3002a 第1のEL層、3002b 第2のEL層、
3011a 第1の正孔注入層、3011b 第2の正孔注入層
3012a 第1の正孔輸送層、3012b 第2の正孔輸送層
3013a 発光層(A)、3013b 発光層(B)
3014a 第1の電子輸送層、3014b 第2の電子輸送層
3015a 第1の電子注入層、3015b 第2の電子注入層
3003 第2の電極
3004 電荷発生層
7100 テレビジョン装置
7101 筐体
7103 表示部
7105 スタンド
7107 表示部
7109 操作キー
7110 リモコン操作機
7201 本体
7202 筐体
7203 表示部
7204 キーボード
7205 外部接続ポート
7206 ポインティングデバイス
7301 筐体
7302 筐体
7303 連結部
7304 表示部
7305 表示部
7306 スピーカ部
7307 記録媒体挿入部
7308 LEDランプ
7309 操作キー
7310 接続端子
7311 センサ
7312 マイクロフォン
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
8001 照明装置
8002 照明装置
8003 照明装置
8004 照明装置
9033 留め具
9034 表示モード切り替えスイッチ
9035 電源スイッチ
9036 省電力モード切り替えスイッチ
9038 操作スイッチ
9630 筐体
9631 表示部
9631a 表示部
9631b 表示部
9632a タッチパネルの領域
9632b タッチパネルの領域
9633 太陽電池
9634 充放電制御回路
9635 バッテリー
9636 DCDCコンバータ
9637 操作キー
9638 コンバータ
9639 ボタン
Claims (10)
- 一対の電極間に、第1の発光層と、前記第1の発光層に接する第2の発光層とを有し、
前記第1の発光層は、第1の燐光性化合物と、第1の有機化合物と、第2の有機化合物と、を含み(ただし、前記第1の有機化合物が2mDBTPDBq-IIであり、前記第2の有機化合物がPCBNBBであり、前記第1の燐光性化合物がIr(mppr-Me) 2 (dpm)である組み合わせを除く)、
前記第2の発光層は、第2の燐光性化合物と、前記第1の有機化合物と、前記第2の有機化合物と、を含み、
前記第1の有機化合物と前記第2の有機化合物は励起錯体を形成する組み合わせであり、
前記第1の燐光性化合物の発光スペクトルのピークは、前記第2の燐光性化合物の発光スペクトルのピークよりも短波長であり、
前記励起錯体の発光スペクトルのピークのエネルギー値と、前記第1の燐光性化合物の吸収スペクトルの最も長波長側に位置する吸収帯のピークのエネルギー値との差が、0.2eV以内である、発光素子。
- 一対の電極間に、第1の発光層と、前記第1の発光層に接する第2の発光層とを有し、
前記第1の発光層は、第1の燐光性化合物と、第1の有機化合物と、第2の有機化合物と、を含み(ただし、前記第1の有機化合物が2mDBTPDBq-IIであり、前記第2の有機化合物がPCBNBBであり、前記第1の燐光性化合物がIr(mppr-Me) 2 (dpm)である組み合わせを除く)、
前記第2の発光層は、第2の燐光性化合物と、前記第1の有機化合物と、前記第2の有機化合物と、を含み、
前記第1の有機化合物と前記第2の有機化合物の混合膜の発光スペクトルのピークは、前記第1の有機化合物の膜の発光スペクトルのピークよりも長波長であり、
前記混合膜の発光スペクトルのピークは、前記第2の有機化合物の膜の発光スペクトルのピークよりも長波長であり、
前記第1の燐光性化合物の発光スペクトルのピークは、前記第2の燐光性化合物の発光スペクトルのピークよりも短波長であり、
前記混合膜の発光スペクトルのピークのエネルギー値と、前記第1の燐光性化合物の吸収スペクトルの最も長波長側に位置する吸収帯のピークのエネルギー値との差が、0.2eV以内である、発光素子。
- 請求項1または請求項2において、
前記第1の有機化合物のT1準位は、前記第1の燐光性化合物のT1準位よりも高く、
前記第2の有機化合物のT1準位は、前記第1の燐光性化合物のT1準位よりも高い、発光素子。 - 一対の電極間に、第1の発光層と、前記第1の発光層に接する第2の発光層とを有し、
前記第1の発光層は、第1のイリジウム錯体と、第1の有機化合物と、第2の有機化合物と、を含み(ただし、前記第1の有機化合物が2mDBTPDBq-IIであり、前記第2の有機化合物がPCBNBBであり、前記第1のイリジウム錯体がIr(mppr-Me) 2 (dpm)である組み合わせを除く)、
前記第2の発光層は、第2のイリジウム錯体と、前記第1の有機化合物と、前記第2の有機化合物と、を含み(、
前記第1の有機化合物と前記第2の有機化合物は励起錯体を形成する組み合わせであり、
前記第1のイリジウム錯体の発光スペクトルのピークは、前記第2のイリジウム錯体の発光スペクトルのピークよりも短波長であり、
前記励起錯体の発光スペクトルのピークのエネルギー値と、前記第1のイリジウム錯体の吸収スペクトルの最も長波長側に位置する吸収帯のピークのエネルギー値との差が、0.2eV以内である、発光素子。
- 一対の電極間に、第1の発光層と、前記第1の発光層に接する第2の発光層とを有し、
前記第1の発光層は、第1のイリジウム錯体と、第1の有機化合物と、第2の有機化合物と、を含み(ただし、前記第1の有機化合物が2mDBTPDBq-IIであり、前記第2の有機化合物がPCBNBBであり、前記第1のイリジウム錯体がIr(mppr-Me) 2 (dpm)である組み合わせを除く)、
前記第2の発光層は、第2のイリジウム錯体と、前記第1の有機化合物と、前記第2の有機化合物と、を含み、
前記第1の有機化合物と前記第2の有機化合物の混合膜の発光スペクトルのピークは、前記第1の有機化合物の膜の発光スペクトルのピークよりも長波長であり、
前記混合膜の発光スペクトルのピークは、前記第2の有機化合物の膜の発光スペクトルのピークよりも長波長であり、
前記第1のイリジウム錯体の発光スペクトルのピークは、前記第2のイリジウム錯体の発光スペクトルのピークよりも短波長であり、
前記混合膜の発光スペクトルのピークのエネルギー値と、前記第1のイリジウム錯体の吸収スペクトルの最も長波長側に位置する吸収帯のピークのエネルギー値との差が、0.2eV以内である、発光素子。
- 請求項4または請求項5において、
前記第1の有機化合物のT1準位は、前記第1のイリジウム錯体のT1準位よりも高く、
前記第2の有機化合物のT1準位は、前記第1のイリジウム錯体のT1準位よりも高い、発光素子。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一において、
前記一対の電極間に、さらに第3の発光層を有し、
前記第3の発光層は、青色発光を示す発光材料を有する、発光素子。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか一に記載の発光素子を有する発光装置。
- 請求項8に記載の発光装置を有する電子機器。
- 請求項8に記載の発光装置を有する照明装置。
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