WO2021095145A1 - 発光素子、発光デバイス - Google Patents
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Abstract
発光素子（６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ）は、少なくとも、陽極（８）と、陰極（２０）と、前記陽極と前記陰極との間の発光層（１４）と、前記陽極と前記発光層との間の正孔輸送層（１０）とを備える。前記正孔輸送層は、正孔輸送材料と、ポリシロキサン系ポリマーとを含む混合膜である。前記発光素子は、さらに、前記発光層と前記陰極との間の第１電子輸送層（１６）と、該第１電子輸送層と前記陰極との間の第２電子輸送層（１８）を備える。前記第１電子輸送層のＬＵＭＯ準位の値は、前記第２電子輸送層のＬＵＭＯ準位の値以上であり、前記第１電子輸送層のＬＵＭＯ準位の値は、前記第１電子輸送層と接する前記発光層のＬＵＭＯ準位の値よりも大きい。
Description
本発明は、発光素子、および当該発光素子を備えた発光デバイスに関する。
特許文献１は、電極間に有機層を備えた有機発光装置において、各有機層へのドーパントの添加により、発光層の高効率の発光と、発光層の劣化の抑制とを実現する方法について開示している。
特許文献１に記載の発光装置においても、各電極から、電極間の有機層に注入されたキャリアの、有機層における滞留、あるいは、発光層におけるキャリアバランスの偏りにより、当該発光装置の寿命の短縮が生じる。
上記課題を解決するために、本発明の発光素子は、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間の発光層と、前記陽極と前記発光層との間の正孔輸送層とを備えた発光素子であって、前記正孔輸送層が、ポリシロキサン系ポリマーと、正孔輸送材料とを含む混合膜である。
また、上記課題を解決するために、本発明の発光素子は、陽極と、陰極とを備え、前記陽極と前記陰極との間に、前記陽極側から順に、正孔輸送層と、発光層と、第１電子輸送層と、第２電子輸送層とを備えた発光素子であって、前記第１電子輸送層のＬＵＭＯ準位の値が、前記第２電子輸送層のＬＵＭＯ準位の値以上であり、前記第１電子輸送層のＬＵＭＯ準位の値が、前記第１電子輸送層と接する前記発光層のＬＵＭＯ準位の値よりも大きい。
上記構成により、発光層におけるキャリアバランスが改善し、長寿命化した発光素子、ならびに、当該発光素子を備えた発光デバイスを提供できる。
〔実施形態１〕
図２は、本実施形態に係る発光デバイス２の概略上面図である。図１は、図２における、Ａ－Ａ線矢視断面図である。
図２は、本実施形態に係る発光デバイス２の概略上面図である。図１は、図２における、Ａ－Ａ線矢視断面図である。
図２に示すように、本実施形態に係る発光デバイス２は、発光が取り出される発光領域ＤＡと、当該発光領域ＤＡの周囲を囲う額縁領域ＮＡとを備える。額縁領域ＮＡにおいては、後に詳述する発光デバイス２の各発光素子を駆動するための信号が入力される端子Ｔが形成されていてもよい。
平面視において発光領域ＤＡと重畳する位置において、図１に示すように、本実施形態に係る発光デバイス２は、アレイ基板４と、当該アレイ基板４上の発光素子層６とを備える。特に、発光デバイス２は、図示しないＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）が形成されたアレイ基板４上に、発光素子層６の各層が積層された構造を備える。なお、本明細書においては、発光デバイス２の発光素子層６からアレイ基板４への方向を「下方向」、発光デバイス２の発光素子層６から発光デバイス２の発光面への方向を「上方向」として記載する。
発光素子層６は、陽極８上に、正孔輸送層としての第１正孔輸送層１０および第２正孔輸送層１２と、発光層１４と、電子輸送層として第１電子輸送層１６および第２電子輸送層１８と、陰極２０とを、下層から順次積層して備える。アレイ基板４の上層に形成された発光素子層６の陽極８は、アレイ基板４のＴＦＴと電気的に接続されている。なお、発光デバイス２は、陰極２０の上層側に、キャッピングレイヤを備えていてもよく、あるいは、封止材を含む封止層を備えていてもよい。
なお、本実施形態において、第１正孔輸送層１０と、第２正孔輸送層１２と、発光層１４と、第１電子輸送層１６と、第２電子輸送層１８とは、何れも、有機材料を含む有機層である。
本実施形態において、発光素子層６は、発光素子６Ｒと、発光素子６Ｇと、発光素子６Ｂとを備える。発光素子６Ｒと、発光素子６Ｇと、発光素子６Ｂとは、発光層１４に、有機蛍光材料または有機りん光材料を備えた、有機ＥＬ素子、すなわち、ＯＬＥＤ素子であってもよい。また、この他に、発光素子６Ｒと、発光素子６Ｇと、発光素子６Ｂとは、発光層１４に、半導体ナノ粒子材料、すなわち、量子ドット材料を備えた、ＱＬＥＤ素子であってもよい。しかしながら、本実施形態において、発光素子６Ｒと、発光素子６Ｇと、発光素子６Ｂとは、ＯＬＥＤ素子またはＱＬＥＤ素子には限られず、種々の発光素子を採用できる。
ここで、陽極８、第２正孔輸送層１２、および発光層１４のそれぞれは、エッジカバー２２によって分離されている。特に、本実施形態においては、陽極８は、エッジカバー２２によって、発光素子６Ｒ用の陽極８Ｒ、発光素子６Ｇ用の陽極８Ｇ、および発光素子６Ｂ用の陽極８Ｂに分離されている。また、第２正孔輸送層１２は、エッジカバー２２によって、発光素子６Ｒ用の第２正孔輸送層１２Ｒ、発光素子６Ｇ用の第２正孔輸送層１２Ｇ、および発光素子６Ｂ用の第２正孔輸送層１２Ｂに分離されている。さらに、発光層１４は、エッジカバー２２によって、発光層１４Ｒ、発光層１４Ｇ、および発光層１４Ｂに分離されている。
さらに、発光層１４Ｇは、陽極８側から、第１発光層１４ＧＨと、第２発光層１４ＧＥとを積層して備える。第１発光層１４ＧＨは、正孔輸送性タイプの発光層であり、第２発光層１４ＧＥは、電子輸送性タイプの発光層である。
なお、第１正孔輸送層１０と、第１電子輸送層１６と、第２電子輸送層１８と、陰極２０とは、エッジカバー２２によって分離されず、共通して形成されている。
エッジカバー２２は、図１の（ｂ）に示すように、陽極８の側面と上面の周囲端部付近とを覆う位置に形成されていてもよい。
本実施形態において、発光素子６Ｒは、陽極８Ｒ、第１正孔輸送層１０と、第２正孔輸送層１２Ｒと、発光層１４Ｒと、第１電子輸送層１６と、第２電子輸送層１８と、陰極２０とからなる。また、発光素子６Ｇは、陽極８Ｇと、第１正孔輸送層１０と、第２正孔輸送層１２Ｇと、発光層１４Ｇと、第１電子輸送層１６と、第２電子輸送層１８と、陰極２０とからなる。さらに、発光素子６Ｂは、陽極８Ｂと、第１正孔輸送層１０と、第２正孔輸送層１２Ｂと、発光層１４Ｂと、第１電子輸送層１６と、第２電子輸送層１８と、陰極２０とからなる。
本実施形態においては、発光層１４Ｒと、発光層１４Ｇと、発光層１４Ｂとは、それぞれ、赤色光と、緑色光と、青色光とを発する。すなわち、発光素子６Ｒと、発光素子６Ｇと、発光素子６Ｂとは、それぞれ、赤色光と、緑色光と、青色光とを発する発光素子である。
ここで、青色光とは、例えば、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長帯域に発光中心波長を有する光である。また、緑色光とは、例えば、５００ｎｍ超６００ｎｍ以下の波長帯域に発光中心波長を有する光のことである。また、赤色光とは、例えば、６００ｎｍ超７８０ｎｍ以下の波長帯域に発光中心波長を有する光のことである。
本実施形態においては、発光層１４Ｒと、発光層１４Ｂとは、陽極８側において第２正孔輸送層１２と接し、陰極２０側において第１電子輸送層１６と接する。すなわち、単層の発光層１４Ｒおよび発光層１４Ｂは、第２正孔輸送層１２と第１電子輸送層１６との双方と接する。
一方、第１発光層１４ＧＨは、陽極８側において第２正孔輸送層１２と接し、陰極２０側において第２発光層１４ＧＥと接する。また、第２発光層１４ＧＥは、陽極８側において第１発光層１４ＧＨと接し、陰極２０側において第１電子輸送層１６と接する。
なお、本実施形態に係る発光デバイス２は、上記構成に限られず、第２正孔輸送層１２と発光層１４との間、または、発光層１４と第１電子輸送層１６との間の何れか一方に、他の層を備えていてもよい。
陽極８および陰極２０は導電性材料を含み、それぞれ、第１正孔輸送層１０および第２電子輸送層１８と電気的に接続されている。陽極８と陰極２０とのうち、発光デバイス２の発光面に近い電極は半透明電極である。
陽極８は、例えばＡｇ‐Ｐｄ‐Ｃｕ合金上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide，インジウムスズ酸化物）が積層された構成を有する。上記構成を有する陽極８は、発光層１４から発せられた光を反射する反射性電極である。したがって、発光層１４から発せられた光のうち、下方向に向かう光が、陽極８によって反射される。
これに対して、陰極２０は、例えば半透明のＭｇ‐Ａｇ合金によって構成されている。つまり、陰極２０は、発光層１４から発せられた光を透過する透過性電極である。したがって、発光層１４から発せられた光のうち、上方向に向かう光が、陰極２０を透過する。このように、発光デバイス２は、発光層１４から発せられた光を上方向に出射できる。
以上のとおり、発光デバイス２においては、発光層１４から上方向に発せられた光、および下方向に発せられた光の両方を、陰極２０（上方向）へと向かわせることができる。すなわち、発光デバイス２は、トップエミッション型の発光デバイスとして構成されている。
また、本実施形態において、半透明電極である陰極２０は、発光層１４から発せられた光を、一部反射してもよい。加えて、反射電極である陽極８と、半透明電極である陰極２０との間において、発光層１４から発せられた光のキャビティが形成されてもよい。陽極８と陰極２０との間においてキャビティを形成することにより、発光層１４から発せられた光の色度を改善することができる。
なお、上述した陽極８と陰極２０との構成は一例であり、別の構成を有していてもよい。
発光層１４は、陽極８から輸送された正孔と、陰極２０から輸送された電子との再結合が発生することにより、光を発する層である。なお、発光素子６Ｇにおいて、第１発光層１４ＧＨに輸送された正孔と、第２発光層１４ＧＥに輸送された電子とは、第１発光層１４ＧＨと第２発光層１４ＧＥとの界面まで輸送され、当該界面付近において再結合する。
第１正孔輸送層１０および第２正孔輸送層１２は、陽極８からの正孔を発光層１４へと輸送する層である。第２正孔輸送層１２は、陰極２０からの電子の輸送を阻害する機能を有していてもよい。第１電子輸送層１６および第２電子輸送層１８は、陰極２０からの電子を発光層１４へと輸送する層である。第１電子輸送層１６は、陽極８からの正孔の輸送を阻害する機能を有していてもよい。
ここで、本実施形態に係る第１正孔輸送層１０の組成について、図３を参照し、より詳細に説明する。図３は、本実施形態に係る第１正孔輸送層１０の拡大断面図である。
本実施形態において、第１正孔輸送層１０は、図３に示すように、ポリシロキサン系ポリマー２４と、正孔輸送材料２６とを含む混合膜である。
ポリシロキサン系ポリマー２４は、一般的なアクリル系ポリマーと比較して分子剛直性が高く、熱耐性が高いポリマーである。本実施形態において、例えば、ポリシロキサン系ポリマー２４は、以下の一般式（１）、または、以下の一般式（２）によって示される高分子である。
なお、本実施形態において、ポリシロキサン系ポリマー２４は、上述した一般式（１）または一般式（２）の前記βのアルキル基において、少なくとも１つのＨを、ＦまたはＣｌに置き換えた高分子であってもよい。
ポリシロキサン系ポリマー２４は、以下の化学式（３）、または、以下の化学式（４）によって示される高分子であってもよい。
正孔輸送材料２６は、ポリシロキサン系ポリマー２４と比較して、分子柔軟性が高く、正孔伝導性の高い材料である。本実施形態において、正孔輸送材料２６は、フェニルアミン、および、カルバゾール系化合物のうち、少なくとも一種以上を含む。また、正孔輸送材料２６は、フェニルアミン系骨格を有することが好ましい。
フェニルアミン、および、カルバゾール系化合物は、共に正孔輸送機能を有するため、正孔輸送材料２６が、フェニルアミン、および、カルバゾール系化合物を含むことにより、正孔輸送材料２６における正孔輸送の効率が向上する。また、フェニルアミン系骨格を有する材料は、カルバゾール系骨格を有する材料と比較して、柔軟性が高く、ゆえに、正孔輸送が生じやすい傾向にある。一方、カルバゾール系骨格を有する材料は、フェニルアミン系骨格を有する材料と比較して、剛直性が高く、ゆえに、熱安定性および耐熱性が高い傾向にある。
具体的には、正孔輸送材料２６は、以下の化学式（５）に示す、Ｎ，Ｎ‘－ジ－１－ナフチル－Ｎ，Ｎ’－ジフェニルベンジジン（ＮＰＤ）であってもよい。
第１正孔輸送層１０、第２正孔輸送層１２、発光層１４、第１電子輸送層１６、および第２電子輸送層１８は、従来公知の手法によって形成されてもよく、例えば、蒸着マスクを使用した蒸着によって形成してもよい。特に、第１正孔輸送層１０は、上述したように、ポリシロキサン系ポリマー２４と正孔輸送材料２６との共蒸着によって形成されてもよい。
なお、本実施形態に係る発光デバイス２は、陽極８と第１正孔輸送層１０との間に、正孔注入材料を含む、図示しない正孔注入層を備えていてもよい。同様に、本実施形態に係る発光デバイス２は、陰極２０と第２電子輸送層１８との間に、電子注入材料を含む、図示しない電子注入層を備えていてもよい。
本実施形態において、第１正孔輸送層１０は、耐熱性の高いポリシロキサン系ポリマー２４と、正孔輸送性の高い正孔輸送材料２６との混合膜である。このため、第１正孔輸送層１０は、正孔輸送材料のみを備えた従来の正孔輸送層と比較して、正孔輸送性を担保しつつ、耐熱性を向上させることができる。
したがって、第１正孔輸送層１０を備える発光素子６Ｒ、発光素子６Ｇ、および発光素子６Ｂは、駆動時の昇温に対する耐性が高くなる。具体的には、各発光素子の駆動時の昇温による、第１正孔輸送層１０の劣化がより抑制される。このため、各発光素子において、陽極８から発光層１４への正孔の輸送効率が低下することを抑制する。
したがって、本実施形態に係る発光デバイス２は、発光層１４における電子過多を抑制し、キャリアバランスを改善できる。このために、発光層１４において、電子過多に起因する非発光の過程が生じることを抑制し、各発光素子の寿命を改善する。
また、第１正孔輸送層１０は、耐熱性の高いポリシロキサン系ポリマー２４を備えるため、本実施形態において、発光デバイス２は、高温下において各発光素子を駆動した場合における、第１正孔輸送層１０の劣化を抑制することができる。
なお、ポリシロキサン系ポリマー２４の分子剛直性および耐熱性を担保する観点から、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量平均分子量は、５０００以上であることが好ましい。また、ポリシロキサン系ポリマー２４と正孔輸送材料２６との親和性を担保する観点から、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量平均分子量は、６５０００以下であることが好ましい。換言すれば、上述した一般式（１）、一般式（２）、化学式（３）、および化学式（４）において、ｐの値は、５０００以上６５０００以下であることが好ましい。
さらに、第１正孔輸送層１０の耐熱性を担保する観点から、正孔輸送材料２６に対する、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量比は、１／１０００以上であることが好ましい。また、第１正孔輸送層１０の正孔輸送性を担保する観点から、正孔輸送材料２６に対する、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量比は、１／１以下であることが好ましい。
次に、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子層６が備える、各発光素子の各層におけるエネルギーバンドについて、図４から図６を参照して説明する。図４は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｂの各層におけるフェルミ準位、またはバンドギャップの例を示すエネルギーバンド図である。図５は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｇの各層におけるフェルミ準位、またはバンドギャップの例を示すエネルギーバンド図である。図６は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｒの各層におけるフェルミ準位、またはバンドギャップの例を示すエネルギーバンド図である。
なお、本明細書のエネルギーバンド図においては、各層の、真空準位を基準としたエネルギー準位を示している。また、本明細書のエネルギーバンド図においては、付した部材番号と対応する部材のフェルミ準位、またはバンドギャップを示す。陽極８および陰極２０についてはフェルミ準位を、第１正孔輸送層１０、第２正孔輸送層１２、発光層１４、第１電子輸送層１６、および第２電子輸送層１８については、ＬＵＭＯ準位からＨＯＭＯ準位までのバンドギャップをそれぞれ示す。
ここで、本実施形態に係る発光素子層６における、各層間のＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位の差について、図４から図６を参照して説明する。本明細書においては、第１層のＨＯＭＯ準位の値から、第２層のＨＯＭＯ準位の値を引いた値を、第１層のＨＯＭＯ準位と第２層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー準位差とする。一方、本明細書においては、第２層のＬＵＭＯ準位の値から、第１層のＬＵＭＯ準位の値を引いた値を、第１層のＬＵＭＯ準位と第２層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー準位差とする。
図４から図６において、Ｈ１は、各発光素子における、第１正孔輸送層１０のＨＯＭＯ準位と第２正孔輸送層１２のＨＯＭＯ準位とのエネルギー準位差を示す。Ｈ２は、各発光素子における、第２正孔輸送層１２のＨＯＭＯ準位と発光層１４のＨＯＭＯ準位とのエネルギー準位差を示す。Ｈ３は、各発光素子における、発光層１４のＨＯＭＯ準位と第１電子輸送層１６のＨＯＭＯ準位とのエネルギー準位差を示す。Ｈ４は、各発光素子における、第１電子輸送層１６のＨＯＭＯ準位と第２電子輸送層１８のＨＯＭＯ準位とのエネルギー準位差を示す。
また、図４から図６において、Ｅ１は、各発光素子における、第２電子輸送層１８のＬＵＭＯ準位と第１電子輸送層１６のＬＵＭＯ準位とのエネルギー準位差を示す。Ｅ２は、各発光素子における、第１電子輸送層１６のＬＵＭＯ準位と発光層１４のＬＵＭＯ準位とのエネルギー準位差を示す。Ｅ３は、各発光素子における、発光層１４のＬＵＭＯ準位と第２正孔輸送層１２のＬＵＭＯ準位とのエネルギー準位差を示す。Ｅ４は、各発光素子における、第２正孔輸送層１２のＬＵＭＯ準位と第１正孔輸送層１０のＬＵＭＯ準位とのエネルギー準位差を示す。
特に、図５におけるエネルギー準位差Ｈ２は、発光素子６Ｇにおける、第２正孔輸送層１２ＧのＨＯＭＯ準位と第１発光層１４ＧＨのＨＯＭＯ準位とのエネルギー準位差を示す。また、図５におけるエネルギー準位差Ｅ２は、発光素子６Ｇにおける、第１電子輸送層１６のＬＵＭＯ準位と第２発光層１４ＧＥのＬＵＭＯ準位とのエネルギー準位差を示す。
また、図５において、Ｈ５は、発光素子６Ｇにおける、第１発光層１４ＧＨのＨＯＭＯ準位と第２発光層１４ＧＥのＨＯＭＯ準位とのエネルギー準位差を示す。Ｅ５は、発光素子６Ｇにおける、第２発光層１４ＧＥのＬＵＭＯ準位と第１発光層１４ＧＨのＬＵＭＯ準位とのエネルギー準位差を示す。
図４に示すように、発光素子６Ｂにおいて、第１電子輸送層１６のＬＵＭＯ準位の値は、第２電子輸送層１８のＬＵＭＯ準位の値以上である。また、本実施形態において、第１電子輸送層１６および第２電子輸送層１８は、発光素子６Ｒ、発光素子６Ｇ、および発光素子６Ｂに、共通して形成されている。したがって、図５および図６にそれぞれ示すように、発光素子６Ｇおよび発光素子６Ｒのそれぞれにおいても、第１電子輸送層１６のＬＵＭＯ準位の値は、第２電子輸送層１８のＬＵＭＯ準位の値以上である。
さらに、図４に示すように、発光素子６Ｂにおいて、第１電子輸送層１６のＬＵＭＯ準位の値は、発光層１４ＢのＬＵＭＯ準位の値よりも大きい。同様に、図６に示すように、発光素子６Ｒにおいて、第１電子輸送層１６のＬＵＭＯ準位の値は、発光層１４ＲのＬＵＭＯ準位の値よりも大きい。また、図５に示すように、発光素子６Ｇにおいて、第１電子輸送層１６のＬＵＭＯ準位の値は、発光層１４Ｇのうち、第１電子輸送層１６と接する、第２発光層１４ＧＥのＬＵＭＯ準位の値よりも大きい。換言すれば、本実施形態に係る各発光素子において、第１電子輸送層１６のＬＵＭＯ準位の値は、当該第１電子輸送層１６が接する発光層１４のＬＵＭＯ準位の値よりも大きい。
したがって、本実施形態に係る発光デバイス２においては、各発光素子の駆動時における、第２電子輸送層１８から第１電子輸送層１６への電子注入の効率が低い。このため、第１電子輸送層１６における電子濃度が低くなり、さらに、第１電子輸送層１６から発光層１４へ注入される電子の濃度も低くなるため、発光層１４における電子濃度が低くなる。
一般に、従来の積層型の電界発光素子においては、発光層におけるキャリア密度の向上の観点から、正孔輸送層から発光層への正孔注入、および、電子輸送層から発光層への電子注入、それぞれの効率を、可能な限り大きく設計することが要求されている。しかしながら、一般に、正孔の移動度は、電子の移動度と比較すると小さく、陽極から正孔輸送層、および正孔輸送層から発光層への正孔注入の効率は低い。
このため、従来の積層型の電界発光素子を駆動すると、発光層における電子の濃度が高くなり、電子過多の状態となる。したがって、発光層におけるキャリアバランスが崩れ、発光層における非発光過程の発生、および、発光層における電子の、さらなる陽極側への輸送が生じ、発光素子の寿命が悪化する。
本実施形態に係る発光デバイス２においては、従来の発光素子よりも、各発光素子の駆動時における、発光層１４における電子濃度を低くできる。このため、本実施形態に係る発光デバイス２は、発光層１４における電子過多を抑制し、キャリアバランスを改善する。したがって、本実施形態に係る発光デバイス２は、発光層１４における非発光過程の発生、および、発光層１４における電子の、さらなる陽極８側への輸送を抑制し、各発光素子の寿命を改善する。
特に、ＬＵＭＯ準位における、第１電子輸送層１６と第２電子輸送層１８とのエネルギー準位差は、０．３５ｅＶ以上であり、換言すれば、エネルギー準位差Ｅ１は、０．３５ｅＶ以上である。上記構成により、本実施形態に係る各発光素子において、第２電子輸送層１８から第１電子輸送層１６への電子の輸送効率はさらに低くなる。
したがって、上記構成により、本実施形態に係る発光デバイス２は、各発光素子の駆動時における、発光層１４における電子濃度をより低くでき、より効率的に各発光素子の発光層１４における電子過多を抑制できる。
次いで、図４を参照して、本実施形態に係る発光素子６Ｂの各層のエネルギー準位について、より詳細に説明する。
図４に示すように、第１電子輸送層１６のＨＯＭＯ準位の値は、発光層１４ＢのＨＯＭＯ準位の値以下である。また、ＨＯＭＯ準位における、第１電子輸送層１６と発光層１４Ｂとのエネルギー準位差は、０．２５ｅＶ以上であり、換言すれば、エネルギー準位差Ｈ３は、０．２５ｅＶ以上である。本実施形態において、発光素子６Ｂのエネルギー準位差Ｈ３は、０．４５ｅＶ以上であることがより好ましい。
上記構成によれば、発光層１４Ｂから第１電子輸送層１６への正孔注入の効率は低くなる。このために、発光層１４Ｂに輸送された正孔が、さらに陰極２０側に流出することを抑制でき、発光層１４Ｂにおける正孔の濃度が向上する。したがって、上記構成によれば、発光層１４Ｂにおけるキャリアバランスが改善し、発光素子６Ｂの寿命がさらに改善する。
図４に示すように、第２正孔輸送層１２ＢのＬＵＭＯ準位の値は、発光層１４ＢのＬＵＭＯ準位の値以上である。また、ＬＵＭＯ準位における、第２正孔輸送層１２Ｂと発光層１４Ｂとのエネルギー準位差は、０．２５ｅＶ以上であり、換言すれば、エネルギー準位差Ｅ３は、０．２５ｅＶ以上である。本実施形態において、発光素子６Ｂのエネルギー準位差Ｅ３は、０．４５ｅＶ以上であることがより好ましい。
上記構成によれば、発光層１４Ｂから第２正孔輸送層１２Ｂへの電子注入の効率は低くなる。このために、発光層１４Ｂからさらに陽極８側へ電子が注入されることを抑制し、発光層１４Ｂよりも陽極８側の層において、電子と正孔とが再結合することを抑制でき、発光層１４Ｂにおける正孔の濃度が向上する。したがって、上記構成によれば、発光層１４Ｂにおけるキャリアバランスが改善し、発光素子６Ｂの寿命がさらに改善する。
図４に示すように、第２正孔輸送層１２ＢのＨＯＭＯ準位の値は、第１正孔輸送層１０のＨＯＭＯ準位の値と、発光層１４ＢのＨＯＭＯ準位の値との間の値である。また、本実施形態において、ＨＯＭＯ準位における、第１正孔輸送層１０と発光層１４Ｂとのエネルギー準位差は、０．２ｅＶ以下である。換言すれば、エネルギー準位差Ｈ１と、エネルギー準位差Ｈ２との合計値は、０．２ｅＶ以下である。
あるいは、本実施形態において、ＨＯＭＯ準位における、第１正孔輸送層１０と第２正孔輸送層１２Ｂとのエネルギー準位差と、第２正孔輸送層１２Ｂと発光層１４Ｂとのエネルギー準位差とが、共に０．１ｅＶ以下である。換言すれば、エネルギー準位差Ｈ１と、エネルギー準位差Ｈ２とは、共に０．１ｅＶ以下である。
上記構成によれば、第１正孔輸送層１０から第２正孔輸送層１２Ｂへ、および、第２正孔輸送層１２Ｂから発光層１４Ｂへ正孔注入の効率は高くなり、発光層１４Ｂにおける正孔の濃度が向上する。したがって、上記構成によれば、発光層１４Ｂにおけるキャリアバランスが改善し、発光素子６Ｂの寿命がさらに改善する。
なお、本実施形態において、発光層１４ＢのＨＯＭＯ準位の値は、第２正孔輸送層１２ＢのＨＯＭＯ準位の値以下であり、第２正孔輸送層１２ＢのＨＯＭＯ準位の値は、第１正孔輸送層１０のＨＯＭＯ準位の値以下である。
発光素子６Ｂにおいて、正孔と電子との再結合は、発光層１４Ｂにおいて発生する。このため、発光層１４ＢのＬＵＭＯ準位の値と、発光層１４ＢのＨＯＭＯ準位の値との差に相当するエネルギーを有した光が、発光層１４Ｂから発生する。発光層１４ＢのＬＵＭＯ準位の値と、発光層１４ＢのＨＯＭＯ準位の値との差は、２．７ｅＶより大きく、３．１ｅＶ以下であることが好ましい。
次いで、図５を参照して、本実施形態に係る発光素子６Ｇの各層のエネルギー準位について、より詳細に説明する。
図５に示すように、第２発光層１４ＧＥのＨＯＭＯ準位の値は、第１発光層１４ＧＨのＨＯＭＯ準位の値以下である。また、ＨＯＭＯ準位における、第２発光層１４ＧＥと第１発光層１４ＧＨとのエネルギー準位差は、０．２５ｅＶ以上であり、換言すれば、エネルギー準位差Ｈ５は、０．２５ｅＶ以上である。本実施形態において、発光素子６Ｇのエネルギー準位差Ｈ５は、０．４５ｅＶ以上であることがより好ましい。
上記構成によれば、第１発光層１４ＧＨから第２発光層１４ＧＥへの正孔注入の効率は低くなる。このために、発光層１４Ｇに輸送された正孔が、さらに陰極２０側に流出することを抑制でき、発光層１４Ｇにおける正孔の濃度が向上する。したがって、上記構成によれば、発光層１４Ｇにおけるキャリアバランスが改善し、発光素子６Ｇの寿命がさらに改善する。
図５に示すように、第１発光層１４ＧＨのＬＵＭＯ準位の値は、第２発光層１４ＧＥのＬＵＭＯ準位の値以上である。また、ＬＵＭＯ準位における、第１発光層１４ＧＨと第２発光層１４ＧＥとのエネルギー準位差は、０．２５ｅＶ以上であり、換言すれば、エネルギー準位差Ｅ３は、０．２５ｅＶ以上である。本実施形態において、発光素子６Ｇのエネルギー準位差Ｅ３は、０．４５ｅＶ以上であることがより好ましい。
上記構成によれば、第２発光層１４ＧＥから第１発光層１４ＧＨへの電子注入の効率は低くなる。このために、発光層１４Ｇからさらに陽極８側へ電子が注入されることを抑制し、発光層１４Ｇよりも陽極８側の層において、電子と正孔とが再結合することを抑制でき、発光層１４Ｇにおける正孔の濃度が向上する。したがって、上記構成によれば、発光層１４Ｇにおけるキャリアバランスが改善し、発光素子６Ｇの寿命がさらに改善する。
図５に示すように、第２正孔輸送層１２ＧのＨＯＭＯ準位の値は、第１正孔輸送層１０のＨＯＭＯ準位の値と、第１発光層１４ＧＨのＨＯＭＯ準位の値との間の値である。また、本実施形態において、ＨＯＭＯ準位における、第１正孔輸送層１０と第１発光層１４ＧＨとのエネルギー準位差は、０．２ｅＶ以下である。換言すれば、エネルギー準位差Ｈ１と、エネルギー準位差Ｈ２との合計値は、０．２ｅＶ以下である。
あるいは、本実施形態において、ＨＯＭＯ準位における、第１正孔輸送層１０と第２正孔輸送層１２Ｇとのエネルギー準位差と、第２正孔輸送層１２Ｇと第１発光層１４ＧＨとのエネルギー準位差とが、共に０．１ｅＶ以下である。換言すれば、エネルギー準位差Ｈ１と、エネルギー準位差Ｈ２とは、共に０．１ｅＶ以下である。
上記構成によれば、第１正孔輸送層１０から第２正孔輸送層１２Ｇへ、および、第２正孔輸送層１２Ｇから第１発光層１４ＧＨへ正孔注入の効率は高くなり、発光層１４Ｇにおける正孔の濃度が向上する。したがって、上記構成によれば、発光層１４Ｇにおけるキャリアバランスが改善し、発光素子６Ｇの寿命がさらに改善する。
なお、本実施形態において、第１発光層１４ＧＨのＨＯＭＯ準位の値は、第２正孔輸送層１２ＧのＨＯＭＯ準位の値以下であり、第２正孔輸送層１２ＧのＨＯＭＯ準位の値は、第１正孔輸送層１０のＨＯＭＯ準位の値以下である。
発光素子６Ｇにおいて、正孔と電子との再結合は、第１発光層１４ＧＨと第２発光層１４ＧＥとの界面において発生する。このため、第２発光層１４ＧＥのＬＵＭＯ準位の値と、第１発光層１４ＧＨのＨＯＭＯ準位の値との差に相当するエネルギーを有した光が、発光層１４Ｇから発生する。発光層１４ＢのＬＵＭＯ準位の値と、第２発光層１４ＧＥのＬＵＭＯ準位の値と、第１発光層１４ＧＨのＨＯＭＯ準位の値との差は、２．４ｅＶ以上、２．７ｅＶ以下であることが好ましい。
なお、本実施形態に係る発光素子６Ｒは、発光層１４Ｒからの光が赤色光であることを除いて、発光素子６Ｒと同一の構成を備えていてもよい。例えば、図６に示すように、発光素子６Ｒの各層のＬＵＭＯ準位の値およびＨＯＭＯ準位の値の大小関係は、発光素子６Ｂと同一であってもよい。
具体的には、発光素子６Ｒのエネルギー準位差Ｈ３は、０．２５ｅＶ以上であり、０．４５ｅＶ以上であることがより好ましい。また、発光素子＆Ｒのエネルギー準位差Ｅ３は、０．２５ｅＶ以上であり、０．４５ｅＶ以上であることがより好ましい。
さらに、第２正孔輸送層１２ＲのＨＯＭＯ準位の値は、第１正孔輸送層１０のＨＯＭＯ準位の値と、発光層１４ＲのＨＯＭＯ準位の値との間の値であり、発光素子６Ｒのエネルギー準位差Ｈ１と、エネルギー準位差Ｈ２との合計値は、０．２ｅＶ以下である。あるいは、発光素子６Ｒの、エネルギー準位差Ｈ１と、エネルギー準位差Ｈ２とは、共に０．１ｅＶ以下である。このため、上述した理由と同一の理由から、発光素子６Ｒの寿命もより長期化する。
なお、本実施形態において、発光層１４ＲのＨＯＭＯ準位の値は、第２正孔輸送層１２ＲのＨＯＭＯ準位の値以下であり、第２正孔輸送層１２ＲのＨＯＭＯ準位の値は、第１正孔輸送層１０のＨＯＭＯ準位の値以下である。
なお、上述したように、本実施形態において、第１正孔輸送層１０と、第２正孔輸送層１２と、発光層１４と、第１電子輸送層１６と、第２電子輸送層１８とは、何れも、有機材料を含む有機層である。このため、本実施形態に係る発光デバイス２は、各発光素子の各層が電子輸送性の高い無機材料を含む無機層である場合と比較して、各発光素子の各層の電子輸送性を低く構成できる。したがって、本実施形態に係る発光デバイス２は、より発光層１４における電子過多を抑制し、キャリアバランスを改善する。
なお、本実施形態において、発光層１４Ｇが、第１発光層１４ＧＨと、第２発光層１４ＧＥとの二層の積層構造を備えている構成について説明したが、これに限られない。例えば、発光層１４Ｇは、正孔輸送性材料と、電子輸送性材料と、ドーパントとの３材料の共蒸着によって形成された、単一の発光層であってもよい。
本実施形態に係る発光デバイス２の実施例を、以下の比較形態に係る発光デバイスの比較例と対比して説明する。はじめに、比較形態に係る発光デバイスについて、図７から９を参照して説明する。
比較形態に係る発光デバイスは、本実施形態に係る発光デバイス２と比較して、第１正孔輸送層１０の材料、および、発光素子層６の各層のエネルギーバンドのみが異なっている。すなわち、比較形態に係る発光デバイスは、本実施形態に係る発光デバイス２と、同一の構造を備えている。
比較形態に係る発光デバイスの第１正孔輸送層１０は、正孔輸送材料２６のみからなる。換言すれば、比較形態に係る第１正孔輸送層１０は、ポリシロキサン系ポリマー２４を含まない。
このため、比較形態に係る第１正孔輸送層１０の耐熱性は、本実施形態に係る第１正孔輸送層１０と比較して低くなる。このため、比較形態に係る発光素子６Ｒ、発光素子６Ｇ、および発光素子６Ｂは、駆動時の昇温に対する耐性が低くなる。具体的には、比較形態における各発光素子の駆動時の昇温による、第１正孔輸送層１０の劣化がより進行しやすくなり、各発光素子において、陽極８から発光層１４への正孔の輸送効率が低下する。
次に、比較形態に係る発光デバイスの発光素子層６が備える、各発光素子の各層におけるエネルギーバンドについて説明する。図７は、比較形態に係る発光デバイスの発光素子６Ｂの各層におけるフェルミ準位、またはバンドギャップの例を示すエネルギーバンド図である。図８は、比較形態に係る発光デバイスの発光素子６Ｇの各層におけるフェルミ準位、またはバンドギャップの例を示すエネルギーバンド図である。図９は、比較形態に係る発光デバイスの発光素子６Ｒの各層におけるフェルミ準位、またはバンドギャップの例を示すエネルギーバンド図である。
図７から図９のそれぞれに示すように、比較形態において、ＬＵＭＯ準位における、第１電子輸送層１６と第２電子輸送層１８とのエネルギー準位差は、本実施形態における、第１電子輸送層１６と第２電子輸送層１８とのエネルギー準位差よりも小さい。換言すれば、比較形態におけるエネルギー準位差Ｅ１は、本実施形態におけるエネルギー準位差Ｅ１よりも小さい。
特に、比較形態において、ＬＵＭＯ準位における、第１電子輸送層１６と第２電子輸送層１８とのエネルギー準位差は、０．３５ｅＶ未満であり、換言すれば、エネルギー準位差Ｅ１は、０．３５ｅＶ未満である。
したがって、比較形態に係る発光デバイスにおいては、各発光素子の駆動時における、第２電子輸送層１８から第１電子輸送層１６への電子注入の効率が、本実施形態に係る発光デバイス２と比較して高い。このため、比較形態においては、第１電子輸送層１６における電子濃度が高くなり、さらに、第１電子輸送層１６から発光層１４へ注入される電子の濃度も高くなるため、発光層１４における電子濃度が高くなる。
以上より、比較形態に係る発光デバイスにおいては、各発光素子の駆動時における、発光層１４における電子濃度が高くなり、発光層１４における電子過多が生じる。ゆえに、比較形態に係る発光デバイスにおいては、本実施形態に係る発光デバイス２と比較して、発光層１４におけるキャリアバランスが崩れ、各発光素子の寿命の短縮が生じる。
本実施形態に係る発光デバイス２の各発光素子と、比較形態に係る発光デバイスの各発光素子とを比較するべく、以下の実施例１から３４、および比較例１から８のそれぞれに掛かる発光素子を作成し、物性を測定した。
〔実施例１から２５〕
実施例１から１５のそれぞれに係る発光素子は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｂと同一の構造を備える。実施例１６から２０のそれぞれに係る発光素子は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｇと同一の構造を備える。実施例２１から２５のそれぞれに係る発光素子は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｒと同一の構造を備える。
実施例１から１５のそれぞれに係る発光素子は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｂと同一の構造を備える。実施例１６から２０のそれぞれに係る発光素子は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｇと同一の構造を備える。実施例２１から２５のそれぞれに係る発光素子は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｒと同一の構造を備える。
実施例１から２５のそれぞれに係る発光素子の製造において、はじめに、ＩＴＯを形成し、陽極８とした。
次いで、当該陽極８上に、ポリシロキサン系ポリマー２４と、正孔輸送材料２６との共蒸着により、第１正孔輸送層１０を形成した。
ここで、実施例１から５、および実施例１１から２５において、ポリシロキサン系ポリマー２４は、上述した化学式（３）に示す高分子を採用し、重量平均分子量を、約３００００とした。また、実施例６から１０において、ポリシロキサン系ポリマー２４は、上述した化学式（４）に示す高分子を採用し、重量平均分子量を、約２５０００とした。
また、実施例１から１０、および実施例１６から２５において、正孔輸送材料２６は、上述した化学式（５）に示すＮＰＤを採用し、実施例１１から１５において、正孔輸送材料２６は、上述した化学式（６）に示すＢＭＭＤを採用した。
さらに、各実施例において、正孔輸送材料２６に対する、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量比を都度変更した。実施例１、６、１１、１６、および２１においては、当該重量比を１／１０００とした。実施例２、７、１２、１７、および２２においては、当該重量比を１／１００とした。実施例３、８、１３、１８、および２３においては、当該重量比を１／１０とした。実施例４、９、１４、１９、および２４においては、当該重量比を１／２とした。実施例５、１０、１５、２０、および２５においては、当該重量比を１／１とした。
次いで、第１正孔輸送層１０の上層に、第２正孔輸送層１２、発光層１４、第１電子輸送層１６、および第２電子輸送層１８を、各材料の蒸着により形成した。さらに、本実施例においては、さらに、第２電子輸送層１８の上層に、フッ化リチウムを蒸着し、電子注入層とした。次いで、電子注入層の上層に、Ｍｇ－Ａｇの合金を蒸着し、陰極２０を形成した。
ここで、実施例１から１５においては、青色光を発する有機発光材料を、ホスト材料と共蒸着することにより、発光層１４を形成した。また、実施例１６から２０においては、緑色光を発する有機発光材料を、ホスト材料と共蒸着することにより、発光層１４を形成した。さらに、実施例２１から２５においては、赤色光を発する有機発光材料を、ホスト材料と共蒸着することにより、発光層１４を形成した。
本実施例においては、さらに、陰極２０の上層に、芳香族アミン基を含む化合物からなるキャッピングレイヤを蒸着により形成した。キャッピングレイヤの構成材料の一例としては、芳香族アミン基を含む化合物が挙げられる。次いで、無機－有機複合材料を含む封止材による発光素子の封止を行った。以上により、各実施例に係る発光素子を得た。
〔比較例１から５〕
比較例１から３のそれぞれに係る発光素子は、比較形態に係る発光デバイスの発光素子６Ｂと同一の構造を備える。比較例４に係る発光素子は、比較形態に係る発光デバイスの発光素子６Ｇと同一の構造を備える。比較例５に係る発光素子は、比較形態に係る発光デバイスの発光素子６Ｒと同一の構造を備える。
比較例１から３のそれぞれに係る発光素子は、比較形態に係る発光デバイスの発光素子６Ｂと同一の構造を備える。比較例４に係る発光素子は、比較形態に係る発光デバイスの発光素子６Ｇと同一の構造を備える。比較例５に係る発光素子は、比較形態に係る発光デバイスの発光素子６Ｒと同一の構造を備える。
比較例１から３のそれぞれに係る発光素子は、第１正孔輸送層１０の形成工程を除き、実施例１から１５のそれぞれに係る発光素子と同一の手法によって得た。同様に、比較例４に係る発光素子は、第１正孔輸送層１０の形成工程を除き、実施例１６から２０のそれぞれに係る発光素子と同一の手法によって得た。同様に、比較例５に係る発光素子は、第１正孔輸送層１０の形成工程を除き、実施例２１から２５のそれぞれに係る発光素子と同一の手法によって得た。
比較例１から５においては、正孔輸送材料２６のみを、陽極８上に蒸着することにより、第１正孔輸送層１０を形成した。このため、比較例１から５において、正孔輸送材料２６に対する、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量比は０である。なお、比較例１、２、４、５において、正孔輸送材料２６はＮＰＤを採用し、比較例３において、正孔輸送材料２６はＢＭＭＤを採用した。このため、事実上、比較例１に係る発光素子と、比較例２に係る発光素子とは、同一の発光素子である。
〔実施例２６から３０〕
実施例２６から３０のそれぞれに係る発光素子は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｂと同一の構造を備える。実施例２６から３０のそれぞれに係る発光素子は、第１正孔輸送層１０の形成工程における、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量平均分子を除き、実施例１から５のそれぞれに係る発光素子と同一の手法によって得た。
実施例２６から３０のそれぞれに係る発光素子は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｂと同一の構造を備える。実施例２６から３０のそれぞれに係る発光素子は、第１正孔輸送層１０の形成工程における、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量平均分子を除き、実施例１から５のそれぞれに係る発光素子と同一の手法によって得た。
ここで、実施例２６から３０において、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量平均分子量を都度変更した。実施例２６において、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量平均分子量を、約５０００とした。実施例２７において、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量平均分子量を、約１５０００とした。実施例２８において、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量平均分子量を、約３００００とした。実施例２９において、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量平均分子量を、約５００００とした。実施例３０において、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量平均分子量を、約６５０００とした。このため、事実上、実施例３に係る発光素子と、実施例２８に係る発光素子とは、同一の発光素子である。
〔発光素子の物性の測定結果〕
次いで、実施例１から３０および比較例１から５のそれぞれに係る発光素子の物性の測定を行った。具体的には、摂氏２５度の環境温度下、または、摂氏９０度の環境温度下において、各発光素子の電極間に、電流密度が５０ｍＡ／ｃｍ２の電流が発生する電圧を印加し、寿命の測定を行った。また、各発光素子を、摂氏１２０度の環境温度下に１０００時間放置し、放置前後の当該発光素子の外部量子効率を測定した。
次いで、実施例１から３０および比較例１から５のそれぞれに係る発光素子の物性の測定を行った。具体的には、摂氏２５度の環境温度下、または、摂氏９０度の環境温度下において、各発光素子の電極間に、電流密度が５０ｍＡ／ｃｍ２の電流が発生する電圧を印加し、寿命の測定を行った。また、各発光素子を、摂氏１２０度の環境温度下に１０００時間放置し、放置前後の当該発光素子の外部量子効率を測定した。
なお、本明細書において、発光素子の「寿命」とは、当該発光素子の輝度が、製造直後の初期輝度に対し、９０％に到達するまでの時間を示す。
測定された、実施例１から３０、および比較例１から５のそれぞれに係る発光素子の物性を、下記表１から表６に記載した。
また、表１から表５において、「重量比」の欄は、各発光素子の第１正孔輸送層１０における、正孔輸送材料２６に対する、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量比を示す。表６において、「重量平均分子量」の欄は、各発光素子の第１正孔輸送層１０における、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量平均分子量を示す。
さらに、表１から表６において、「常温寿命」の欄は、上記電圧の印加下、および、摂氏２５度の環境温度下における、各発光素子の寿命を、時間（ｈ）を単位に示す。「高温寿命」の欄は、上記電圧の印加下、および、摂氏９０度の環境温度下における、各発光素子の寿命を、時間（ｈ）を単位に示す。「ＥＱＥ」の欄は、上記電圧の印加下における、各発光素子の外部量子効率の百分率を示す。「ＥＱＥ」の欄のうち、「放置前」の欄は、製造直後の各発光素子の外部量子効率の百分率を、「放置後」の欄は、摂氏１２０度の環境温度下に１０００時間放置した後の各発光素子の外部量子効率の百分率を示す。
表１から表５から明らかであるように、同一発光色の発光素子を比較すると、各実施例に係る発光素子の常温寿命と高温寿命とのそれぞれは、各比較例に係る発光素子の常温寿命と高温寿命とのそれぞれよりも長い。このことは、各実施例に係る発光素子の第１正孔輸送層１０が、耐熱性を有するポリシロキサン系ポリマー２４を含有するために、各実施例に係る発光素子の、駆動時の昇温に対する熱耐性が向上したためであると推察できる。特に、各比較例に係る発光素子に対する、各実施例に係る発光素子の、高温寿命の改善は著しい。
また、各実施例に係る発光素子において、正孔輸送材料２６に対する、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量比が高くなるにつれて、常温寿命と高温寿命とのそれぞれは、長期化する傾向にある。このことは、各実施例に係る発光素子の第１正孔輸送層１０における、耐熱性を有するポリシロキサン系ポリマー２４の含有量が高くなるについて、当該発光素子の耐熱性も向上するためであると推察できる。
また、表１から表５から明らかであるように、各実施例に係る発光素子の外部量子効率の高温環境下放置前後における変化は、各比較例に係る発光素子の外部量子効率の高温環境下放置前後における変化と比較して小さい。このことも、各実施例に係る発光素子の、駆動時の昇温に対する熱耐性が向上したためであると推察できる。
なお、各実施例に係る発光素子において、正孔輸送材料２６に対する、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量比が低くなるにつれて、当該発光素子の外部量子効率が向上する傾向にある。このことは、各実施例に係る発光素子の第１正孔輸送層１０における、正孔輸送性が高い正孔輸送材料２６の含有量が高くなるにつれて、当該第１正孔輸送層１０における正孔輸送性も向上するためであると推察できる。
表６から明らかであるように、実施例２６から３０のそれぞれに係る発光素子の常温寿命と高温寿命とのそれぞれは、同構成である比較例１に係る発光素子の常温寿命と高温寿命とのそれぞれよりも長い。また、実施例２６から３０のそれぞれに係る発光素子の外部量子効率の高温環境下放置前後における変化は、比較例１に係る発光素子の外部量子効率の高温環境下放置前後における変化と比較して小さい。
ここで、実施例２６から３０のそれぞれに係る発光素子において、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量平均分子量が小さくなるにつれて、当該発光素子の当該発光素子の外部量子効率が向上する傾向にある。このことは、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量平均分子量が小さくなるにつれて、当該ポリシロキサン系ポリマー２４の分子柔軟性が向上し、ひいては、正孔輸送性が向上したためであると推察できる。
また、実施例２６から３０のそれぞれに係る発光素子において、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量平均分子量が小さくなるにつれて、当該発光素子の常温寿命および高温寿命が長期化する傾向にある。ここで、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量平均分子量が小さくなるにつれて、当該ポリシロキサン系ポリマー２４の分子柔軟性が向上し、ひいては、正孔輸送材料２６との親和性が向上する。このために、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量平均分子量が小さくなるにつれて、第１正孔輸送層１０の均質性が向上し、ひいては、各発光素子の寿命が長期化したと推察できる。
しかしながら、表６より明らかであるように、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量平均分子量が５０００程度となると、当該発光素子の常温寿命および高温寿命が短縮している。このことは、ポリシロキサン系ポリマー２４が耐熱性を有するためには、ポリシロキサン系ポリマー２４の分子剛直性が必要であり、ひいては、ポリシロキサン系ポリマー２４の重量平均分子量がある程度大きい必要があるためであると推察できる。
〔実施例３１〕
本実施例に係る発光素子は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｂと同一の構造を備える。
本実施例に係る発光素子は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｂと同一の構造を備える。
本実施例に係る発光素子の製造において、はじめに、ＩＴＯを形成し、陽極８とした。
次いで、当該陽極８上に、当該陽極８上に、ポリシロキサン系ポリマー２４と、正孔輸送材料２６との共蒸着により、第１正孔輸送層１０（ＨＯＭＯ：－５．５５ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．４５ｅＶ）を形成した。
ここで、実施例３１において、ポリシロキサン系ポリマー２４は、上述した化学式（３）に示す高分子を採用し、重量平均分子量を、約３００００とした。また、実施例３１において、正孔輸送材料２６は、上述した化学式（５）に示すＮＰＤを採用した。
次いで、第１正孔輸送層１０の上層に、電子ブロック材料として、カルバゾール骨格を有する材料を含む第２正孔輸送層１２Ｂ（ＨＯＭＯ：－５．６５ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．４６ｅＶ）を、当該電子ブロック材料の蒸着により形成した。
次いで、第２正孔輸送層１２Ｂの上層に、発光層１４Ｂを形成した。発光層１４Ｂは、ホスト材料と、蛍光発光性のドーパントとの共蒸着により形成した。当該ホスト材料には、アントラセン－アダマンタン系化合物（ＨＯＭＯ：－５．７４ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８０ｅＶ）を採用した。また、当該蛍光発光性のドーパントには、アントラセン－ナフタレン系化合物（ＨＯＭＯ：－５．８５ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．９０ｅＶ）を採用した。
次いで、発光層１４Ｂの上層に、正孔ブロック材料として、トリアゾール系化合物を含む第１電子輸送層１６（ＨＯＭＯ：－６．０１ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．５７ｅＶ）を、当該正孔ブロック材料の蒸着により形成した。
次いで、第１電子輸送層１６の上層に、電子輸送材料として、オキサジアゾール系化合物を含む第２電子輸送層１８（ＨＯＭＯ：－６．４１ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．９８ｅＶ）を、当該電子輸送材料の蒸着により形成した。
本実施例においては、さらに、陰極２０の上層に、芳香族アミン基を含む化合物からなるキャッピングレイヤを蒸着により形成し、次いで、無機－有機複合材料を含む封止材による発光素子の封止を行った。さらに、第２電子輸送層１８の上層に、フッ化リチウムを蒸着し、電子注入層とした。次いで、電子注入層の上層に、Ｍｇ－Ａｇの合金を蒸着し、陰極２０を形成した。
本実施例において、ＣＩＥの色度座標における、（ｘ，ｙ）＝（０．１４０，０．０４５）の光を発する発光素子が得られた。なお、本実施例において、発光層１４ＢのＬＵＭＯ準位の値と、発光層１４ＢのＨＯＭＯ準位の値との差は、２．９４ｅＶであった。
〔実施例３２〕
本実施例に係る発光素子は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｂと同一の構造を備える。
本実施例に係る発光素子は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｂと同一の構造を備える。
本実施例に係る発光素子は、発光層１４Ｂの形成工程において、異なるホスト材料（ＨＯＭＯ：－５．７３ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８１ｅＶ）を採用したことを除き、前実施例に係る発光素子と同一の手法によって得た。
なお、本実施例においては、さらに、第２電子輸送層１８の上層に、イッテルビウム（Ｙｂ）を蒸着し、電子注入層とした。
電子注入層の上層の、陰極２０およびキャッピングレイヤの形成と、封止材による発光素子の封止とは、前実施例と同一の方法により実行した。
本実施例において、ＣＩＥの色度座標における、（ｘ，ｙ）＝（０．１４５，０．０４６）の光を発する発光素子が得られた。なお、本実施例において、発光層１４ＢのＬＵＭＯ準位の値と、発光層１４ＢのＨＯＭＯ準位の値との差は、２．９２ｅＶであった。
〔実施例３３〕
本実施例に係る発光素子は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｇと同一の構造を備える。
本実施例に係る発光素子は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｇと同一の構造を備える。
本実施例に係る発光素子の製造において、はじめに、ＩＴＯを形成し、陽極８とした。
次いで、当該陽極８上に、当該陽極８上に、ポリシロキサン系ポリマー２４と、正孔輸送材料２６との共蒸着により、第１正孔輸送層１０（ＨＯＭＯ：－５．５５ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．４５ｅＶ）を形成した。
ここで、実施例３１において、ポリシロキサン系ポリマー２４は、上述した化学式（３）に示す高分子を採用し、重量平均分子量を、約３００００とした。また、実施例３１において、正孔輸送材料２６は、上述した化学式（５）に示すＮＰＤを採用した。
次いで、第１正孔輸送層１０の上層に、電子ブロック材料として、カルバゾール系化合物を含む第２正孔輸送層１２Ｇ（ＨＯＭＯ：－５．６２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．４６ｅＶ）を、当該電子ブロック材料の蒸着により形成した。
次いで、第２正孔輸送層１２Ｇの上層に、第１発光層１４ＧＨと第２発光層１４ＧＥとを順に形成することにより、発光層１４Ｇを形成した。発光層１４Ｇは、正孔輸送性材料と、電子輸送性材料と、燐光発光性のドーパントとの３材料の共蒸着により形成した。正孔輸送性材料には、ルブレン系化合物（ＨＯＭＯ：－５．６４ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．４０ｅＶ）を採用した。電子輸送性材料には、アルミナム－キノリノレート錯体系材料（ＨＯＭＯ：－５．９８ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．９０ｅＶ）を採用した。燐光発光性のドーパントには、イリジウム錯体（ＨＯＭＯ：－５．６０ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．９０ｅＶ）を採用した。
次いで、発光層１４Ｇの上層に、正孔ブロック材料として、トリアゾール系化合物を含む第１電子輸送層１６（ＨＯＭＯ：－６．０１ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．５７ｅＶ）を、当該正孔ブロック材料の蒸着により形成した。
次いで、第１電子輸送層１６の上層に、電子輸送材料として、オキサジアゾール系化合物を含む第２電子輸送層１８（ＨＯＭＯ：－６．４１ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．９８ｅＶ）を、当該電子輸送材料の蒸着により形成した。
本実施例においては、さらに、第２電子輸送層１８の上層に、フッ化リチウムを蒸着し、電子注入層とした。
電子注入層の上層の、陰極２０およびキャッピングレイヤの形成と、封止材による発光素子の封止とは、前実施例と同一の方法により実行した。
本実施例において、ＣＩＥの色度座標における、（ｘ，ｙ）＝（０．２２０，０．７３３）の光を発する発光素子が得られた。なお、本実施例において、第２発光層１４ＧＥのＬＵＭＯ準位の値と、第１発光層１４ＧＨのＨＯＭＯ準位の値との差は、２．７２ｅＶであった。
〔実施例３４〕
本実施例に係る発光素子は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｇと同一の構造を備える。
本実施例に係る発光素子は、本実施形態に係る発光デバイス２の発光素子６Ｇと同一の構造を備える。
本実施例に係る発光素子の製造において、はじめに、ＩＴＯを形成し、陽極８とした。
次いで、当該陽極８上に、当該陽極８上に、ポリシロキサン系ポリマー２４と、正孔輸送材料２６との共蒸着により、第１正孔輸送層１０を形成した。
ここで、実施例３１において、ポリシロキサン系ポリマー２４は、上述した化学式（３）に示す高分子を採用し、重量平均分子量を、約３００００とした。また、実施例３１において、正孔輸送材料２６は、上述した化学式（５）に示すＮＰＤを採用した。
次いで、第１正孔輸送層１０の上層に、電子ブロック材料として、カルバゾール系化合物を含む第２正孔輸送層１２Ｒ（ＨＯＭＯ：－５．７０ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．４６ｅＶ）を、当該電子ブロック材料の蒸着により形成した。
次いで、第２正孔輸送層１２Ｒの上層に、発光層１４Ｒを形成した。発光層１４Ｒは、ホスト材料と、蛍光発光性のドーパントとの共蒸着により形成した。当該ホスト材料には、アルミナム－キノリノール錯体系材料（ＨＯＭＯ：－５．７０ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．５８ｅＶ）を採用した。また、当該蛍光発光性のドーパントには、イリジウム錯体（ＨＯＭＯ：－５．５０ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．９８ｅＶ）を採用した。
次いで、発光層１４Ｒの上層に、正孔ブロック材料として、トリアゾール系化合物を含む第１電子輸送層１６（ＨＯＭＯ：－６．０１ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．５７ｅＶ）を、当該正孔ブロック材料の蒸着により形成した。
次いで、第１電子輸送層１６の上層に、電子輸送材料として、オキサジアゾール系化合物を含む第２電子輸送層１８（ＨＯＭＯ：－６．４１ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．９８ｅＶ）を、当該電子輸送材料の蒸着により形成した。
本実施例においては、さらに、第２電子輸送層１８の上層に、フッ化リチウムを蒸着し、電子注入層とした。
電子注入層の上層の、陰極２０およびキャッピングレイヤの形成と、封止材による発光素子の封止とは、前実施例と同一の方法により実行した。
本実施例において、ＣＩＥの色度座標における、（ｘ，ｙ）＝（０．６９５，０．３０５）の光を発する発光素子が得られた。なお、本実施例において、発光層１４ＲのＬＵＭＯ準位の値と、発光層１４ＲのＨＯＭＯ準位の値との差は、２．５２ｅＶであった。
〔比較例６〕
本比較例に係る発光素子は、比較形態に係る発光デバイスの発光素子６Ｂと同一の構造を備える。また、本比較例に係る発光素子は、実施例３１に係る発光素子と比較して、第１正孔輸送層１０と第１電子輸送層１６とのそれぞれの材料が異なる点を除いて、同一の構成を備える。このため、本比較例に係る発光素子は、実施例３１に係る発光素子と比較して、第１正孔輸送層１０と第１電子輸送層１６とのそれぞれの形成方法を除いて、同一の方法により形成される。
本比較例に係る発光素子は、比較形態に係る発光デバイスの発光素子６Ｂと同一の構造を備える。また、本比較例に係る発光素子は、実施例３１に係る発光素子と比較して、第１正孔輸送層１０と第１電子輸送層１６とのそれぞれの材料が異なる点を除いて、同一の構成を備える。このため、本比較例に係る発光素子は、実施例３１に係る発光素子と比較して、第１正孔輸送層１０と第１電子輸送層１６とのそれぞれの形成方法を除いて、同一の方法により形成される。
特に、本比較例に係る発光素子の形成工程において、第１正孔輸送層１０は、正孔輸送材料２６（ＨＯＭＯ：－５．５５ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．４５ｅＶ）のみの蒸着により形成する。また、本比較例に係る発光素子の形成工程において、発光層１４Ｂの上層に、正孔ブロック材料として、トリアゾール系化合物を含む第１電子輸送層１６（ＨＯＭＯ：－６．１１ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８９ｅＶ）を、当該正孔ブロック材料の蒸着により形成した。
本比較例において、ＣＩＥの色度座標における、（ｘ，ｙ）＝（０．１３７，０．０５１）の光を発する発光素子が得られた。なお、本比較例において、発光層１４ＢのＬＵＭＯ準位の値と、発光層１４ＢのＨＯＭＯ準位の値との差は、２．９４ｅＶであった。
〔比較例７〕
本比較例に係る発光素子は、比較形態に係る発光デバイスの発光素子６Ｇと同一の構造を備える。また、本比較例に係る発光素子は、実施例３３に係る発光素子と比較して、第１正孔輸送層１０と第１電子輸送層１６とのそれぞれの材料が異なる点を除いて、同一の構成を備える。このため、本比較例に係る発光素子は、実施例３３に係る発光素子と比較して、第１正孔輸送層１０と第１電子輸送層１６とのそれぞれの形成方法を除いて、同一の方法により形成される。
本比較例に係る発光素子は、比較形態に係る発光デバイスの発光素子６Ｇと同一の構造を備える。また、本比較例に係る発光素子は、実施例３３に係る発光素子と比較して、第１正孔輸送層１０と第１電子輸送層１６とのそれぞれの材料が異なる点を除いて、同一の構成を備える。このため、本比較例に係る発光素子は、実施例３３に係る発光素子と比較して、第１正孔輸送層１０と第１電子輸送層１６とのそれぞれの形成方法を除いて、同一の方法により形成される。
特に、本比較例に係る発光素子の形成工程において、第１正孔輸送層１０は、正孔輸送材料２６（ＨＯＭＯ：－５．５５ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．４５ｅＶ）のみの蒸着により形成する。また、本比較例に係る発光素子の形成工程において、発光層１４Ｇの上層に、正孔ブロック材料として、トリアゾール系化合物を含む第１電子輸送層１６（ＨＯＭＯ：－６．１１ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８９ｅＶ）を、当該正孔ブロック材料の蒸着により形成した。
本比較例において、ＣＩＥの色度座標における、（ｘ，ｙ）＝（０．２３２，０．７２５）の光を発する発光素子が得られた。なお、本比較例において、第２発光層１４ＧＥのＬＵＭＯ準位の値と、第１発光層１４ＧＨのＨＯＭＯ準位の値との差は、２．７２ｅＶであった。
〔比較例８〕
本比較例に係る発光素子は、比較形態に係る発光デバイスの発光素子６Ｒと同一の構造を備える。また、本比較例に係る発光素子は、実施例３４に係る発光素子と比較して、第１正孔輸送層１０と第１電子輸送層１６とのそれぞれの材料が異なる点を除いて、同一の構成を備える。このため、本比較例に係る発光素子は、実施例３４に係る発光素子と比較して、第１正孔輸送層１０と第１電子輸送層１６とのそれぞれの形成方法を除いて、同一の方法により形成される。
本比較例に係る発光素子は、比較形態に係る発光デバイスの発光素子６Ｒと同一の構造を備える。また、本比較例に係る発光素子は、実施例３４に係る発光素子と比較して、第１正孔輸送層１０と第１電子輸送層１６とのそれぞれの材料が異なる点を除いて、同一の構成を備える。このため、本比較例に係る発光素子は、実施例３４に係る発光素子と比較して、第１正孔輸送層１０と第１電子輸送層１６とのそれぞれの形成方法を除いて、同一の方法により形成される。
特に、本比較例に係る発光素子の形成工程において、第１正孔輸送層１０は、正孔輸送材料２６（ＨＯＭＯ：－５．５５ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．４５ｅＶ）のみの蒸着により形成する。また、本比較例に係る発光素子の形成工程において、発光層１４Ｒの上層に、正孔ブロック材料として、トリアゾール系化合物を含む第１電子輸送層１６（ＨＯＭＯ：－６．１１ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８９ｅＶ）を、当該正孔ブロック材料の蒸着により形成した。
本比較例において、ＣＩＥの色度座標における、（ｘ，ｙ）＝（０．６９２，０．３１０）の光を発する発光素子が得られた。なお、本比較例において、発光層１４ＲのＬＵＭＯ準位の値と、発光層１４ＢのＨＯＭＯ準位の値との差は、２．５２ｅＶであった。
〔発光素子の物性の測定結果〕
次いで、実施例３１から３４および比較例６から８のそれぞれに係る発光素子の、外部量子効率と寿命との測定を行った。
次いで、実施例３１から３４および比較例６から８のそれぞれに係る発光素子の、外部量子効率と寿命との測定を行った。
はじめに、各発光素子の各層のＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位の値を測定し、各層間のＨＯＭＯ準位差およびＬＵＭＯ準位差を測定した。具体的には、光電子収量分光（ＰＹＳ）装置（ＡＣ－３、理研計機社製）を使用して、各発光素子の各層のＨＯＭＯ準位の値を確定させた。さらに、紫外線スペクトル測定により、各発光素子の各層のバンドギャップを測定することにより、ＬＵＭＯ準位の値を確定させた。
上記測定の結果に基づく、各実施例および各比較例のそれぞれに係る発光素子の、各層のエネルギー図を、図１０から図１６に示す。図１０、図１１、図１２、および図１３のそれぞれは、実施例３１、実施例３２、実施例３３、および実施例３４のそれぞれに係る発光素子の、各層のエネルギー図を示す。また、図１４、図１５、および図１６のそれぞれは、比較例６、比較例７、および比較例８のそれぞれに係る発光素子の、各層のエネルギー図を示す。
次いで、摂氏２５度の環境温度下において、各発光素子の電極間に、電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２の電流が発生する電圧を印加し、外部量子効率、および寿命の測定を行った。
測定された、各実施例および各比較例に係る発光素子の物性を、下記表７に記載した。
表７において、「Ｈ１」から「Ｈ５」、および「Ｅ１」から「Ｅ５」の欄は、それぞれ、エネルギー準位差Ｈ１からＨ５、およびエネルギー準位差Ｅ１からＥ５のエネルギーの値を、ｅＶを単位として示している。なお、各実施例および各比較例において、Ｅ２の欄の数値が負号であることは、第１電子輸送層１６のＬＵＭＯ準位の値が、当該第１電子輸送層１６と接する発光層のＬＵＭＯ準位の値よりも大きいことを示す。なお、各実施例および各比較例において、Ｅ３の欄の数値が負号であることは、第２正孔輸送層１２のＬＵＭＯ準位の値が、当該第２正孔輸送層１２と接する発光層のＬＵＭＯ準位の値よりも小さいことを示す。
表７において、「電圧」の欄は、各発光素子の電極間に、電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２の電流を発生させるために必要な電圧の大きさを、Ｖを単位として示す。「ＥＱＥ」の欄は、上記電圧の印加下における、各発光素子の外部量子効率の百分率を示す。「寿命」の欄は、上記電圧の印加下における、各発光素子の寿命を、時間（ｈ）を単位に示す。
表７、図１０、および図１１から明らかであるように、実施例３１および実施例３２のそれぞれに係る発光素子においては、いずれも、エネルギー準位差Ｅ１が正の値であり、エネルギー準位差Ｅ２が負の値である。また、実施例３１および実施例３２のそれぞれに係る発光素子においては、いずれも、エネルギー準位差Ｅ１が０．３５ｅＶ以上である。このために、当該発光素子において、第２電子輸送層１８から第１電子輸送層１６への、電子の輸送効率が低下するため、発光層１４Ｂにおける電子過多が改善し、ひいては、発光層１４Ｂにおけるキャリアバランスが改善する。このために、実施例３１および実施例３２のそれぞれに係る発光素子は、２０００時間以上の寿命を有する。
一方、表７および図１４から明らかであるように、比較例６に係る発光素子においては、エネルギー準位差Ｅ２が正の値である。また、比較例６に係る発光素子においては、エネルギー準位差Ｅ１が０．３５ｅＶ未満である。このために、当該発光素子において、第２電子輸送層１８から第１電子輸送層１６への、電子の輸送効率が向上するため、発光層１４Ｂにおける電子過多が発生し、ひいては、発光層１４Ｂにおけるキャリアバランスが崩れる。このために、比較例６に係る発光素子は、１０００時間未満の寿命しか得られない。
同様に、表７、および図１２から明らかであるように、実施例３３に係る発光素子においても、エネルギー準位差Ｅ１が正の値であり、エネルギー準位差Ｅ２が負の値である。また、実施例３３に係る発光素子においても、エネルギー準位差Ｅ１が０．３５ｅＶ以上である。このために、当該発光素子において、第２電子輸送層１８から第１電子輸送層１６への、電子の輸送効率が低下するため、発光層１４Ｇにおける電子過多が改善し、ひいては、発光層１４Ｇにおけるキャリアバランスが改善する。このために、実施例３３に係る発光素子は、３０００時間以上の寿命を有する。
一方、表７および図１５から明らかであるように、比較例７に係る発光素子においては、エネルギー準位差Ｅ２が０．００ｅＶである。また、比較例７に係る発光素子においては、エネルギー準位差Ｅ１が０．３５ｅＶ未満である。このために、当該発光素子において、第２電子輸送層１８から第１電子輸送層１６への、電子の輸送効率が向上するため、発光層１４Ｇにおける電子過多が発生し、ひいては、発光層１４Ｇにおけるキャリアバランスが崩れる。このために、比較例７に係る発光素子は、２０００時間未満の寿命しか得られない。
さらに、表７、および図１３から明らかであるように、実施例３４に係る発光素子においても、エネルギー準位差Ｅ１が正の値であり、エネルギー準位差Ｅ２が負の値である。また、実施例３４に係る発光素子においても、エネルギー準位差Ｅ１が０．３５ｅＶ以上である。このために、当該発光素子において、第２電子輸送層１８から第１電子輸送層１６への、電子の輸送効率が低下するため、発光層１４Ｒにおける電子過多が改善し、ひいては、発光層１４Ｒにおけるキャリアバランスが改善する。このために、実施例３４に係る発光素子は、４０００時間以上の寿命を有する。
一方、表７および図１６から明らかであるように、比較例８に係る発光素子においては、エネルギー準位差Ｅ２が正の値である。また、比較例８に係る発光素子においては、エネルギー準位差Ｅ１が０．３５ｅＶ未満である。このために、当該発光素子において、第２電子輸送層１８から第１電子輸送層１６への、電子の輸送効率が向上するため、発光層１４Ｒにおける電子過多が発生し、ひいては、発光層１４Ｒにおけるキャリアバランスが崩れる。このために、比較例８に係る発光素子は、３０００時間程度の寿命しか得られない。
以上より、実施例３１から３４のそれぞれに係る発光素子は、比較例６から８のそれぞれに係る発光素子と比較して、より長い寿命を有する。
〔実施形態２〕
図１７は、本実施形態に係る発光デバイス２の、図１と対応する位置における断面図である。本実施形態に係る発光デバイス２は、図１７に示すように、前実施形態に係る発光デバイス２と比較して、発光層１４Ｒが、陽極８側から、第１発光層１４ＲＨと、第２発光層１４ＲＥとを含む点において、構成が異なっている。以上を除いて、本実施形態に係る発光デバイス２は、前実施形態に係る発光デバイス２と同一の構成を備える。
図１７は、本実施形態に係る発光デバイス２の、図１と対応する位置における断面図である。本実施形態に係る発光デバイス２は、図１７に示すように、前実施形態に係る発光デバイス２と比較して、発光層１４Ｒが、陽極８側から、第１発光層１４ＲＨと、第２発光層１４ＲＥとを含む点において、構成が異なっている。以上を除いて、本実施形態に係る発光デバイス２は、前実施形態に係る発光デバイス２と同一の構成を備える。
本実施形態において、第１発光層１４ＲＨは正孔輸送性タイプの赤色発光層であり、第２発光層１４ＲＥは電子輸送性タイプの赤色発光層である。本実施形態に係る発光素子６Ｒは、第１発光層１４ＲＨおよび第２発光層ＲＥからの光が赤色光であることを除いて、発光素子６Ｂと同一の構成を備えていてもよい。
特に、本実施形態においても、第１正孔輸送層１０は、ポリシロキサン系ポリマー２４と、正孔輸送材料２６とを含む。ゆえに、本実施形態に係る発光デバイス２は、各発光素子の駆動時の昇温に対する、第１正孔輸送層１０の熱耐性が高くなるため、各発光素子の寿命が長期化する。
また、発光素子６Ｒの各層のＬＵＭＯ準位の値およびＨＯＭＯ準位の値の大小関係は、図１８の、本実施形態に係る発光素子６Ｒの各層のエネルギーバンド図に示すように、発光素子６Ｇと同一であってもよい。特に、本実施形態においても、第１電子輸送層１６のＬＵＭＯ準位の値は、第２電子輸送層１８のＬＵＭＯ準位の値以上であり、何れの発光素子においても、エネルギー準位差Ｅ１は、０．３５ｅＶ以上である。このため、本実施形態においても、各発光素子の寿命がより長期化する。
上述した各実施形態に係る発光素子６Ｒ、発光素子６Ｇ、および発光素子６Ｂを、発光デバイス２が備えることにより、より寿命が長期化した発光デバイス２が得られる。なお、発光デバイス２は、複数のサブ画素のそれぞれに、上述した発光素子６Ｒ、発光素子６Ｇ、および発光素子６Ｂを一つずつ備えた表示デバイスであってもよい。
なお、本実施形態において、発光層１４Ｒが、第１発光層１４ＲＨと、第２発光層１４ＲＥとの二層の積層構造を備えている構成について説明したが、これに限られない。例えば、発光層１４Ｒは、正孔輸送性材料と、電子輸送性材料と、ドーパントとの３材料の共蒸着によって形成された、単一の発光層であってもよい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
２ 発光デバイス
６ 発光素子層
６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ 発光素子
８ 陽極
１０ 第１正孔輸送層
１２ 第２正孔輸送層
１４ 発光層
１４ＧＨ、１４ＲＨ 第１発光層
１４ＧＥ、１４ＲＥ 第２発光層
１６ 第１電子輸送層
１８ 第２電子輸送層
２０ 陰極
２４ ポリシロキサン系ポリマー
２６ 正孔輸送材料
６ 発光素子層
６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ 発光素子
８ 陽極
１０ 第１正孔輸送層
１２ 第２正孔輸送層
１４ 発光層
１４ＧＨ、１４ＲＨ 第１発光層
１４ＧＥ、１４ＲＥ 第２発光層
１６ 第１電子輸送層
１８ 第２電子輸送層
２０ 陰極
２４ ポリシロキサン系ポリマー
２６ 正孔輸送材料
Claims (36)
- 陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間の発光層と、前記陽極と前記発光層との間の正孔輸送層とを備えた発光素子であって、
前記正孔輸送層が、ポリシロキサン系ポリマーと、正孔輸送材料とを含む混合膜である発光素子。 - 前記ポリシロキサン系ポリマーは、以下の一般式（１）、または、以下の一般式（２）によって示される高分子であり、
あるいは、前記一般式（１）または前記一般式（２）の前記βのアルキル基において、少なくとも１つのＨを、ＦまたはＣｌに置き換えた高分子である請求項１に記載の発光素子。 - 前記ポリシロキサン系ポリマーは、以下の化学式（３）によって示される高分子であり、
- 前記ポリシロキサン系ポリマーは、以下の化学式（４）によって示される高分子であり、
- 前記ポリシロキサン系ポリマーの重量平均分子量が、５０００以上である請求項１から４の何れか１項に記載の発光素子。
- 前記ポリシロキサン系ポリマーの重量平均分子量が、６５０００以下である請求項１から５の何れか１項に記載の発光素子。
- 前記正孔輸送材料が、フェニルアミン、および、カルバゾール系化合物のうち、少なくとも一種以上を含む請求項１から６の何れか１項に記載の発光素子。
- 前記正孔輸送材料が、フェニルアミン系骨格を有する請求項１から７の何れか１項に記載の発光素子。
- 前記正孔輸送材料が、ＮＰＤである請求項１から８の何れか１項に記載の発光素子。
- 前記正孔輸送材料に対する、前記ポリシロキサン系ポリマーの重量比が、１／１０００以上１／１以下である請求項１から９の何れか１項に記載の発光素子。
- 陽極と、陰極とを備え、前記陽極と前記陰極との間に、前記陽極側から順に、正孔輸送層と、発光層と、第１電子輸送層と、第２電子輸送層とを備えた発光素子であって、
前記第１電子輸送層のＬＵＭＯ準位の値が、前記第２電子輸送層のＬＵＭＯ準位の値以上であり、
前記第１電子輸送層のＬＵＭＯ準位の値が、前記第１電子輸送層と接する前記発光層のＬＵＭＯ準位の値よりも大きい発光素子。 - ＬＵＭＯ準位における、前記第１電子輸送層と前記第２電子輸送層とのエネルギー準位差が、０．３５ｅＶ以上である請求項１１に記載の発光素子。
- 前記発光層が、単層であり、前記陽極側の前記発光層と、前記陰極側の前記発光層とが同一である請求項１１または１２に記載の発光素子。
- 前記第１電子輸送層のＨＯＭＯ準位の値が、前記発光層のＨＯＭＯ準位の値以下であり、
ＨＯＭＯ準位における、前記第１電子輸送層と前記発光層とのエネルギー準位差が、０．２５ｅＶ以上である請求項１３に記載の発光素子。 - ＨＯＭＯ準位における、前記第１電子輸送層と前記発光層とのエネルギー準位差が、０．４５ｅＶ以上である請求項１４に記載の発光素子。
- 前記正孔輸送層が、前記陽極側の第１正孔輸送層と、前記陰極側の第２正孔輸送層とを備えた請求項１３から１５の何れか１項に記載の発光素子。
- 前記第２正孔輸送層のＬＵＭＯ準位の値が、前記発光層のＬＵＭＯ準位の値以上であり、
ＬＵＭＯ準位における、前記第２正孔輸送層と前記発光層とのエネルギー準位差が、０．２５ｅＶ以上である請求項１６に記載の発光素子。 - ＬＵＭＯ準位における、前記第２正孔輸送層と前記発光層とのエネルギー準位差が、０．４５ｅＶ以上である請求項１７に記載の発光素子。
- ＨＯＭＯ準位における、前記第１正孔輸送層と前記第２正孔輸送層とのエネルギー準位差と、前記第２正孔輸送層と前記発光層とのエネルギー準位差とが、共に０．１ｅＶ以下である請求項１６から１８の何れか１項に記載の発光素子。
- 前記第２正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の値が、前記第１正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の値と、前記発光層のＨＯＭＯ準位の値との間の値であり、
ＨＯＭＯ準位における、前記第１正孔輸送層と前記発光層とのエネルギー準位差が、０．２ｅＶ以下である請求項１６から１８の何れか１項に記載の発光素子。 - 前記発光層のＬＵＭＯ準位の値と、当該発光層のＨＯＭＯ準位の値との差が、２．７ｅＶより大きく、３．１ｅＶ以下である請求項１３から２０の何れか１項に記載の発光素子。
- 前記発光層が青色光を発する請求項１３から２１の何れか１項に記載の発光素子。
- 前記発光層が赤色光を発する請求項１３から２１の何れか１項に記載の発光素子。
- 前記発光層が、前記陽極側の、正孔輸送性タイプの第１発光層と、前記陰極側の、電子輸送性タイプの第２発光層とを備え、前記第２発光層が前記第１電子輸送層と接する請求項１１または１２に記載の発光素子。
- 前記第１発光層のＬＵＭＯ準位の値が、前記第２発光層のＬＵＭＯ準位の値以上であり、
ＬＵＭＯ準位における、前記第１発光層と前記第２発光層とのエネルギー準位差が、０．２５ｅＶ以上である請求項２４に記載の発光素子。 - 前記第２発光層のＨＯＭＯ準位の値が、前記第１発光層のＨＯＭＯ準位の値以下であり、
ＨＯＭＯ準位における、前記第１発光層と前記第２発光層とのエネルギー準位差が、０．２５ｅＶ以上である請求項２４または２５に記載の発光素子。 - 前記第１電子輸送層のＨＯＭＯ準位の値が、前記第２発光層のＨＯＭＯ準位の値以下であり、
ＨＯＭＯ準位における、前記第１電子輸送層と前記第２発光層とのエネルギー準位差が、０．２５ｅＶ以上である請求項２４から２６の何れか１項に記載の発光素子。 - ＨＯＭＯ準位における、前記第１電子輸送層と前記第２発光層とのエネルギー準位差が、０．４５ｅＶ以上である請求項２７に記載の発光素子。
- 前記正孔輸送層が、前記陽極側の第１正孔輸送層と、前記陰極側の第２正孔輸送層とを備えた請求項２４から２８の何れか１項に記載の発光素子。
- ＨＯＭＯ準位における、前記第１正孔輸送層と前記第２正孔輸送層とのエネルギー準位差が、０．１ｅＶ以下であり、
ＨＯＭＯ準位における、前記第２正孔輸送層と前記第１発光層とのエネルギー準位差が、０．１ｅＶ以下である請求項２９に記載の発光素子。 - 前記第２正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の値が、前記第１正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の値と、前記第１発光層のＨＯＭＯ準位の値との間の値であり、
ＨＯＭＯ準位における、前記第１正孔輸送層と前記第１発光層とのエネルギー準位差が、０．２ｅＶ以下である請求項２９に記載の発光素子。 - 前記第２発光層のＬＵＭＯ準位の値と、前記第１発光層のＨＯＭＯ準位の値との差が、２．４ｅＶ以上、２．７ｅＶ以下である請求項２４から３１の何れか１項に記載の発光素子。
- 前記第１発光層と前記第２発光層とが緑色光を発する請求項２４から３２の何れか１項に記載の発光素子。
- 前記第１発光層と前記第２発光層とが赤色光を発する請求項２４から３２の何れか１項に記載の発光素子。
- 前記正孔輸送層、前記発光層、前記第１電子輸送層、および前記第２電子輸送層のそれぞれが、有機材料を含む有機層である請求項１１から３４の何れか１項に記載の発光素子。
- 請求項１から３５の何れか１項に記載の発光素子を、少なくとも一つ以上備えた発光デバイス。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19952256 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19952256 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |