WO2022172116A1 - 発光デバイス、発光装置、電子機器および照明装置 - Google Patents

発光デバイス、発光装置、電子機器および照明装置 Download PDF

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light
electron
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吉安唯
橋本直明
高橋辰義
川上祥子
瀬尾哲史
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株式会社半導体エネルギー研究所
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Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a light-emitting device, a display device, a light-emitting device, an electronic device, a light receiving and emitting device, a lighting device, and an electronic device.
  • a technical field of one embodiment of the invention disclosed in this specification and the like relates to a product, a method, or a manufacturing method.
  • one aspect of the invention relates to a process, machine, manufacture, or composition of matter. Therefore, the technical field of one embodiment of the present invention disclosed in this specification more specifically includes semiconductor devices, display devices, liquid crystal display devices, light-emitting devices, lighting devices, power storage devices, storage devices, imaging devices, and the like.
  • Driving methods or their manufacturing methods can be mentioned as an example.
  • Light-emitting devices (organic EL devices) utilizing electroluminescence (EL) using organic compounds have been put to practical use.
  • the basic structure of these light-emitting devices is to sandwich an organic compound layer (EL layer) containing a light-emitting material between a pair of electrodes.
  • EL layer organic compound layer
  • Such a light-emitting device is self-luminous, when it is used as a pixel of a display, it has advantages such as high visibility and no need for a backlight as compared with a liquid crystal, and is suitable as a flat panel display element.
  • Another great advantage of a display using such a light-emitting device is that it can be made thin and light. Another feature is its extremely fast response speed.
  • a method of forming a light-emitting layer without using a fine metal mask is known.
  • Patent Document 1 There is a method for manufacturing an EL display (Patent Document 1).
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a novel light-emitting device with excellent convenience, usefulness, or reliability. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a novel light-emitting device that is highly convenient, useful, or highly reliable. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a novel electronic device that is highly convenient, useful, or reliable. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a novel lighting device that is highly convenient, useful, or reliable.
  • a second electrode is provided over a first electrode with a first EL layer interposed therebetween; the first EL layer includes at least a first light-emitting layer; a second EL layer over the EL layer, the second EL layer having at least a second light-emitting layer, a first electron-transporting layer, and a second electron-transporting layer; having a first electron-transporting layer on the light-emitting layer of and having an insulating layer in contact with the side surface of the first light-emitting layer, the side surface of the second light-emitting layer, and the side surface of the first electron-transporting layer; a second electron-transporting layer on the first electron-transporting layer, the insulating layer comprising a side surface of the first light-emitting layer, a side surface of the second light-emitting layer, a side surface of the first and an electron-transporting layer of the first electron-transporting layer comprising a heteroaromatic compound having at least one heteroaro
  • a second electrode is provided over the first electrode with the first EL layer interposed therebetween, the first EL layer includes at least the first light-emitting layer, and the a second EL layer on the first EL layer, the second EL layer having at least a second light-emitting layer, a first electron-transporting layer, and a second electron-transporting layer; a first electron-transporting layer over the second light-emitting layer, and an insulating layer in contact with the side surface of the first light-emitting layer, the side surface of the second light-emitting layer, and the side surface of the first electron-transporting layer; and a second electron-transporting layer on the first electron-transporting layer, wherein the insulating layer comprises a side surface of the first light-emitting layer, a side surface of the second light-emitting layer and a side surface of the first electron-transporting layer; a second electron-transporting layer, the first electron-transporting layer comprising a first hetero
  • the organic compound preferably has at least one heteroaromatic ring.
  • the heteroaromatic ring preferably has any one of a pyridine skeleton, a diazine skeleton, a triazine skeleton, and a polyazole skeleton.
  • the heteroaromatic ring preferably has a condensed heteroaromatic ring having a condensed ring structure.
  • the condensed heteroaromatic ring is any one of a quinoline ring, a benzoquinoline ring, a quinoxaline ring, a dibenzoquinoxaline ring, a quinazoline ring, a benzoquinazoline ring, a dibenzoquinoxaline ring, a phenanthroline ring, a furodiazine ring, and a benzimidazole ring. preferably one.
  • Another embodiment of the present invention is a light-emitting device including a light-emitting device having any of the above structures, a transistor, or a substrate.
  • one embodiment of the present invention includes a first light-emitting device and a second light-emitting device that are adjacent to each other, and the first light-emitting device is provided over the first electrode with the first EL layer interposed therebetween.
  • the first light-emitting device has a second electrode
  • the first EL layer has at least a first light-emitting layer
  • the first light-emitting device has a second EL layer on the first EL layer
  • a second EL layer has at least a second light-emitting layer, a first electron-transporting layer, and a second electron-transporting layer, and has the first electron-transporting layer on the second light-emitting layer.
  • a first insulating layer in contact with a side surface of the first light-emitting layer, a side surface of the second light-emitting layer, and a side surface of the first electron-transporting layer, and a second insulating layer on the first electron-transporting layer; an electron-transporting layer, wherein the first insulating layer is formed between the side surface of the first light-emitting layer, the side surface of the second light-emitting layer, the side surface of the first electron-transporting layer, and the second electron-transporting layer;
  • the second light-emitting device has a second electrode above the third electrode with a third EL layer interposed therebetween, the third EL layer having at least a third light-emitting layer.
  • the second light-emitting device has a fourth EL layer over the third EL layer, the fourth EL layer comprising the fourth light-emitting layer, the third electron-transporting layer, and the second EL layer; and an electron-transporting layer, a third electron-transporting layer on a fourth light-emitting layer, a side of the third light-emitting layer, a side of the fourth light-emitting layer, and a third electron-transporting layer a second insulating layer in contact with the side surface of the third electron-transporting layer, and a second electron-transporting layer on the third electron-transporting layer; and between the side of the light-emitting layer and the side of the third electron-transporting layer and the second electron-transporting layer, wherein the first electron-transporting layer and the third electron-transporting layer comprise at least one complex
  • a light-emitting device including a heteroaromatic compound having an aromatic ring and an organic compound different from the heteroaromatic compound.
  • one embodiment of the present invention includes a first light-emitting device and a second light-emitting device that are adjacent to each other, and the first light-emitting device is provided over the first electrode with the first EL layer interposed therebetween.
  • the first light-emitting device has a second electrode
  • the first EL layer has at least a first light-emitting layer
  • the first light-emitting device has a second EL layer on the first EL layer
  • a second EL layer has at least a second light-emitting layer, a first electron-transporting layer, and a second electron-transporting layer, and has the first electron-transporting layer on the second light-emitting layer.
  • a first insulating layer in contact with a side surface of the first light-emitting layer, a side surface of the second light-emitting layer, and a side surface of the first electron-transporting layer, and a second insulating layer on the first electron-transporting layer; an electron-transporting layer, wherein the first insulating layer is formed between the side surface of the first light-emitting layer, the side surface of the second light-emitting layer, the side surface of the first electron-transporting layer, and the second electron-transporting layer;
  • the second light-emitting device has a second electrode above the third electrode with a third EL layer interposed therebetween, the third EL layer having at least a third light-emitting layer.
  • the second light-emitting device has a fourth EL layer over the third EL layer, the fourth EL layer comprising the fourth light-emitting layer, the third electron-transporting layer, and the second EL layer; and an electron-transporting layer, a third electron-transporting layer on a fourth light-emitting layer, a side of the third light-emitting layer, a side of the fourth light-emitting layer, and a third electron-transporting layer a second insulating layer in contact with the side surface of the third electron-transporting layer, and a second electron-transporting layer on the third electron-transporting layer; and between the side of the light-emitting layer and the side of the third electron-transporting layer and the second electron-transporting layer, wherein the first electron-transporting layer and the third electron-transporting layer comprise at least one complex A first heteroaromatic compound having an aromatic ring and an organic compound different from the first heteroaromatic compound, wherein the second electron-transporting layer comprises a second heteroaromatic compound
  • the organic compound preferably has at least one heteroaromatic ring.
  • the heteroaromatic ring is preferably any one of a pyridine skeleton, a diazine skeleton, a triazine skeleton, and a polyazole skeleton.
  • the heteroaromatic ring preferably has a condensed heteroaromatic ring having a condensed ring structure.
  • the condensed heteroaromatic ring is any one of a quinoline ring, a benzoquinoline ring, a quinoxaline ring, a dibenzoquinoxaline ring, a quinazoline ring, a benzoquinazoline ring, a dibenzoquinazoline ring, a phenanthroline ring, a furodiazine ring, and a benzimidazole ring. or one.
  • the second electron-transporting layer includes the side surface of the first electron-transporting layer, the side surface of the third electron-transporting layer, the side surface of the first light-emitting layer, and the side surface of the second light-emitting layer. It is preferably located between the side surface, the side surface of the third light-emitting layer, the side surface of the fourth light-emitting layer, and the second electrode.
  • a light-emitting device having a layer containing an organic compound (for example, a cap layer) in contact with an electrode is also included in the scope of the present invention.
  • light-emitting devices having transistors, substrates, and the like are also included in the scope of the invention.
  • the scope of the invention also includes an electronic device or a lighting device having any of these light-emitting devices and a detection unit, an input unit, a communication unit, or the like.
  • a light-emitting device in this specification refers to an image display device or a light source (including a lighting device).
  • the light-emitting device may be a module in which a connector such as FPC (Flexible Printed Circuit) or TCP (Tape Carrier Package) is attached, a module in which a printed wiring board is provided at the end of the TCP, or a COG (Chip-On) to the light-emitting device. All modules in which an IC (integrated circuit) is directly mounted by the Glass method are included in the light-emitting device.
  • the terms "source” and “drain” of a transistor are interchanged depending on the polarity of the transistor and the level of the potential applied to each terminal.
  • a terminal to which a low potential is applied is called a source
  • a terminal to which a high potential is applied is called a drain
  • a terminal to which a high potential is applied is called a source.
  • the connection relationship of transistors may be described on the assumption that the source and the drain are fixed. .
  • the source of a transistor means a source region which is part of a semiconductor film functioning as an active layer, or a source electrode connected to the semiconductor film.
  • the drain of a transistor means a drain region that is part of the semiconductor film or a drain electrode connected to the semiconductor film.
  • a gate means a gate electrode.
  • a state in which transistors are connected in series means, for example, a state in which only one of the source and drain of the first transistor is connected to only one of the source and drain of the second transistor. do.
  • a state in which transistors are connected in parallel means that one of the source and drain of the first transistor is connected to one of the source and drain of the second transistor, and the other of the source and drain of the first transistor is connected to It means the state of being connected to the other of the source and the drain of the second transistor.
  • connection means electrical connection, and corresponds to a state in which current, voltage or potential can be supplied or transmitted. Therefore, the state of being connected does not necessarily refer to the state of being directly connected, but rather a state of wiring, resistor, diode, transistor, etc., such that current, voltage or potential can be supplied or transmitted.
  • a state of being indirectly connected via a circuit element is also included in this category.
  • connection includes cases where one conductive film has the functions of a plurality of constituent elements.
  • One embodiment of the present invention can provide a novel light-emitting device that is convenient, useful, or highly reliable. Further, one embodiment of the present invention can provide a novel light-emitting device that is highly convenient, useful, or highly reliable. Further, one embodiment of the present invention can provide a novel electronic device that is highly convenient, useful, or reliable. Further, one embodiment of the present invention can provide a novel lighting device with excellent convenience, usefulness, or reliability.
  • One embodiment of the present invention can provide a light-emitting device with high heat resistance. Further, one embodiment of the present invention can provide a light-emitting device with high heat resistance in a manufacturing process. Alternatively, one embodiment of the present invention can provide a highly reliable light-emitting device. Alternatively, one embodiment of the present invention can provide a light-emitting device, a light-emitting device, an electronic device, a display device, and an electronic device with low power consumption. Alternatively, one embodiment of the present invention can provide a light-emitting device, a light-emitting device, an electronic device, a display device, and an electronic device with low power consumption and high reliability.
  • 1A and 1B are diagrams illustrating the configuration of a light emitting device according to an embodiment.
  • 2A to 2E are diagrams for explaining the configuration of the light emitting device according to the embodiment.
  • 3A and 3B are diagrams illustrating the light emitting device according to the embodiment.
  • 4A and 4B are diagrams for explaining the method for manufacturing the light emitting device according to the embodiment.
  • 5A and 5B are diagrams for explaining the method for manufacturing the light emitting device according to the embodiment.
  • 6A to 6C are diagrams for explaining the method for manufacturing the light emitting device according to the embodiment.
  • 7A and 7B are diagrams for explaining the method for manufacturing the light emitting device according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a light emitting device according to an embodiment.
  • 9A and 9B are diagrams illustrating the light emitting device according to the embodiment.
  • 10A and 10B are diagrams for explaining the light emitting device according to the embodiment.
  • 11A and 11B are diagrams illustrating the light emitting device according to the embodiment.
  • 12A and 12B are diagrams illustrating the light emitting device according to the embodiment.
  • 13A to 13E are diagrams illustrating electronic devices according to embodiments.
  • 14A to 14E are diagrams illustrating electronic devices according to embodiments.
  • 15A and 15B are diagrams for explaining the electronic device according to the embodiment.
  • 16A and 16B are diagrams for explaining the electronic device according to the embodiment.
  • 17A and 17B are diagrams illustrating an electronic device according to an embodiment;
  • FIG. 18A to 18E are photographs according to Examples.
  • 19A to 19D are photographs according to Examples.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating the configuration of a light-emitting device according to an example.
  • FIG. 21 shows luminance-current density characteristics of light-emitting device 1 and comparative light-emitting device 1.
  • FIG. FIG. 22 shows current efficiency-luminance characteristics of light-emitting device 1 and comparative light-emitting device 1.
  • FIG. 23 shows luminance-voltage characteristics of light-emitting device 1 and comparative light-emitting device 1.
  • FIG. FIG. 24 shows the current-voltage characteristics of light-emitting device 1 and comparative light-emitting device 1.
  • FIG. 25 shows the external quantum efficiency-luminance characteristics of light-emitting device 1 and comparative light-emitting device 1.
  • FIG. FIG. 26 shows emission spectra of light-emitting device 1 and comparative light-emitting device 1.
  • FIG. FIG. 27 is a diagram showing the reliability of light-emitting device 1 and comparative light-emitting device 1.
  • FIG. 21 shows luminance-current density
  • FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating the structure of a light-emitting device 100 according to one embodiment of the present invention. Also, FIG. 1B is a cross-sectional view for explaining a more specific structure of the light emitting device 100. As shown in FIG.
  • the light emitting device 100 has a first electrode 101 and a second electrode 102, between the first electrode 101 and the second electrode 102 an EL layer 103a, a charge generation layer 106, and an EL layer 103b are stacked in this order.
  • the EL layer 103a has a structure in which a hole injection/transport layer 104a, a light-emitting layer 113a, an electron transport layer 108a, and an electron injection layer 109a are sequentially stacked over the first electrode 101.
  • a hole injection/transport layer 104b In the EL layer 103b, a hole injection/transport layer 104b, a light-emitting layer 113b, a first electron-transport layer 108b-1, a second electron-transport layer 108b-2, and an electron-injection layer 109b are formed on the charge generation layer 106. It has a sequentially laminated structure.
  • the first electron-transporting layer 108b-1 includes a heteroaromatic compound having at least one heteroaromatic ring and an organic compound different from the heteroaromatic compound.
  • both the heteroaromatic compound and the organic compound are contained in an amount of 10% or more, preferably 20% or more, and more preferably 30% or more. It is preferable because it appears conspicuously.
  • the organic compound preferably has at least one heteroaromatic ring.
  • the first electron-transporting layer 108b-1 includes a heteroaromatic compound and an organic compound, which are highly electron-transporting organic compounds, or multiple kinds of heteroaromatic compounds (preferably a mixed film).
  • the heteroaromatic ring of the heteroaromatic compound is a condensed heteroaromatic ring
  • thermophysical properties such as the glass transition temperature (Tg) are improved. Since it becomes difficult to form a perfect glassy state, there is a problem that crystallization tends to occur over time even at temperatures below Tg.
  • Tg glass transition temperature
  • the heteroaromatic ring is a condensed heteroaromatic ring, its crystallization can be suppressed under the influence of the organic compound. That is, it is possible to prevent the film from crystallizing below Tg while improving the glass transition temperature.
  • the heteroaromatic compound is a heteroaromatic compound that is included in organic compounds and has at least one heteroaromatic ring.
  • a heteroaromatic ring has any one of a pyridine skeleton, a diazine skeleton, a triazine skeleton, or a polyazole skeleton.
  • a heteroaromatic ring also includes a fused heteroaromatic ring having a fused ring structure.
  • Condensed heteroaromatic rings include quinoline ring, benzoquinoline ring, quinoxaline ring, dibenzoquinoxaline ring, quinazoline ring, benzoquinazoline ring, dibenzoquinazoline ring, phenanthroline ring, flodiazine ring, and benzimidazole ring.
  • the first electron-transporting layer 108b-1 By configuring the first electron-transporting layer 108b-1 to include a heteroaromatic compound and an organic compound, or a plurality of types of heteroaromatic compounds, compared to the configuration including a single material, It becomes possible to suppress crystallization during heating. Therefore, heat resistance of the first electron-transporting layer 108b-1 can be improved. Therefore, the first electron transport layer 108b-1 has higher heat resistance than the electron transport layer 108a and the second electron transport layer 108b-2.
  • the first electron-transporting layer 108b-1 may be a layer using one type of heteroaromatic compound or a layer using a heteroaromatic compound and an organic compound, or may be a layer using a plurality of types of heteroaromatic compounds. A layer using a heteroaromatic compound may also be used.
  • Electron-transporting materials such as heteroaromatic compounds and organic compounds that can be used for the second electron-transporting layer 108b-2, the electron-transporting layer 108a, and the first electron-transporting layer 108b-1 will be described later in the embodiment. will be described in more detail.
  • the electron-transport layer preferably does not contain a metal complex.
  • metal complexes mention may be made of alkaline earth metal complexes and alkali metal complexes, in particular alkali metal quinolinolates or alkaline earth metal quinolinolates.
  • the second electron-transporting layer 108b-2 and the electron-injecting layer 109b are part of the EL layer 103b, but as shown in FIG. It has a shape different from that of the first electron-transporting layer 108b-1).
  • the temperature is high during the manufacturing process, and problems such as crystallization of the other layers occur. Brightness may decrease.
  • the temperature may rise after the first electron-transporting layer 108b-1 with high heat resistance is formed. Decrease can be suppressed.
  • second electron-transporting layer 108b-2 and electron-injecting layer 109b are combined with other layers of EL layer 103b (hole-injecting/transporting layer 104b, light-emitting layer 113b, and first electron-transporting layer 108b-). 1) can have a different shape.
  • the second electron-transporting layer 108b-2, the electron-injecting layer 109b, and the second electrode 102 can have the same shape. Since the second electron-transporting layer 108b-2, the electron-injecting layer 109b, and the second electrode 102 can be layers common to a plurality of light-emitting devices, the manufacturing process of the light-emitting device 100 is simplified and the throughput is improved. becomes possible.
  • the electron-transporting layer 108b-2 and the electron-injecting layer 109b overlap other layers (the hole-injecting/transporting layer 104b, the light-emitting layer 113b, and the first electron-transporting layer 108b-1) of the EL layer 103b.
  • Different shapes can be formed by processing using a mask different from the mask to be processed. That is, different shapes have different shapes in a plan view (top view).
  • the same shape can be formed in the plan view (top view) by processing using the same mask.
  • the end portions (side surfaces) of the hole injection/transport layer 104b, the light emitting layer 113b, and the first electron transport layer 108b-1 have substantially the same surface (or are positioned substantially on the same plane).
  • the ends (side surfaces) of the electron-transporting layer 108b-2 and the electron-injecting layer 109b are the other layers (the hole-injecting/transporting layer 104b, the light-emitting layer 113b, and the first electron-transporting layer 108b-1) of the EL layer 103b. end (side surface) of is not located substantially on the same plane.
  • the light emitting device 100 also has an insulating layer 107, as shown in FIG. 1B.
  • the insulating layer 107 covers the side surfaces of the EL layer 103a (the hole injection/transport layer 104a, the light emitting layer 113a, the electron transport layer 108a, and the electron injection layer 109a), the side surface of the charge generation layer 106, and the hole injection/transport layer 104b. It is in contact with the side surface, the side surface of the light-emitting layer 113b, and the side surface of the first electron-transporting layer 108b-1.
  • the insulating layer 107 includes the side surfaces of the EL layer 103a (the hole injection/transport layer 104a, the light emitting layer 113a, the electron transport layer 108a, and the electron injection layer 109a), the side surface of the charge generation layer 106, and the hole injection/transport layer. 104b, the side of the light-emitting layer 113b, the side of the first electron-transporting layer 108b-1, and the second electron-transporting layer 108b-2.
  • the side surface of the EL layer 103a (the hole injection/transport layer 104a, the light emitting layer 113a, the electron transport layer 108a, and the electron injection layer 109a), the side surface of the charge generation layer 106, and the hole injection/transport layer
  • the sides of layer 104b, the sides of light-emitting layer 113b, and the sides of first electron-transporting layer 108b-1 can be protected.
  • FIG. 1 the side surface of the EL layer 103a (the hole injection/transport layer 104a, the light emitting layer 113a, the electron transport layer 108a, and the electron injection layer 109a), the side surface of the charge generation layer 106, and the hole injection/transport layer
  • the sides of layer 104b, the sides of light-emitting layer 113b, and the sides of first electron-transporting layer 108b-1 can be protected.
  • the second electrode 102 is the side surface of the EL layer 103a (the hole injection/transport layer 104a, the light emitting layer 113a, the electron transport layer 108a, and the electron injection layer 109a), the side surface of the charge generation layer 106,
  • the second electrode 102 and the hole injection/transport layer 104a or the hole injection/transport layer 104b may be blocked.
  • various structures can be applied to the light emitting device 100 .
  • a structure in which the second electron-transporting layers 108b-2, the electron-injecting layers 109b, and the second electrodes 102 of the adjacent light-emitting devices 100 are connected to each other can be employed. .
  • the light-emitting device 100 may not have the insulating layer 107 depending on the case. For example, if the conduction between the second electrode 102 and the hole injection/transport layer 104a or the hole injection/transport layer 104b is sufficiently small, the light emitting device 100 may not have the insulating layer 107. Also, if the conduction between the second electrode 102 and the first electrode 101 is sufficiently small, the light emitting device 100 may not have the insulating layer 107 .
  • a material that can be used for the layer 107 will be described in a later embodiment.
  • Embodiment 2 In this embodiment mode, a light-emitting device using the organic compound described in Embodiment Mode 1 will be described with reference to FIGS. 2A to 2E.
  • the light emitting devices shown in FIGS. 2A to 2E have a structure (single structure) in which an EL layer is sandwiched between a pair of electrodes, whereas FIGS. and FIG. 2E has a structure (tandem structure) in which two or more EL layers sandwiched between a pair of electrodes are stacked with a charge generation layer sandwiched therebetween. Note that the structure of the EL layer is the same in any structure.
  • the second electrode 102 is formed as a semi-transmissive/semi-reflective electrode. Therefore, a desired electrode material can be used singly or plurally to form a single layer or lamination. Note that the second electrode 102 is formed by selecting a material in the same manner as described above after the EL layer 103b is formed.
  • First electrode and second electrode> As materials for forming the first electrode 101 and the second electrode 102, the following materials can be used in appropriate combination as long as the above-described functions of both electrodes can be satisfied. For example, metals, alloys, electrically conductive compounds, mixtures thereof, and the like can be used as appropriate. Specifically, In--Sn oxide (also referred to as ITO), In--Si--Sn oxide (also referred to as ITSO), In--Zn oxide, and In--W--Zn oxide are given.
  • ITO In--Sn oxide
  • ITSO In--Si--Sn oxide
  • ITSO In--Zn oxide
  • In--W--Zn oxide In--W--Zn oxide
  • elements belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table of elements not exemplified above e.g., lithium (Li), cesium (Cs), calcium (Ca), strontium (Sr)), europium (Eu), ytterbium
  • Yb rare earth element
  • an alloy containing an appropriate combination thereof, graphene, and the like can be used.
  • the EL layer 103 is formed on the first electrode 101 by vacuum deposition.
  • a hole-injection layer 111, a hole-transport layer 112, and a light-emitting layer are provided as the EL layer 103 between the first electrode 101 and the second electrode.
  • an electron transport layer 114, and an electron injection layer 115 are sequentially laminated by a vacuum deposition method.
  • the hole-injecting layer 111a and the hole-transporting layer 112a of the EL layer 103a are placed on the first electrode 101 under vacuum.
  • Layers are sequentially formed by a vapor deposition method. After EL layer 103a and charge generation layer 106 (or charge generation layer 106a) are formed, hole injection layer 111b and hole transport layer of EL layer 103b are formed on charge generation layer 106 (or charge generation layer 106a). 112b are sequentially laminated in the same manner.
  • the hole injection layers (111, 111a, 111b) inject holes from the first electrode 101, which is an anode, or the charge generation layers (106, 106a, 106b) into the EL layers (103, 103a, 103b). It is an injection layer, and is a layer containing an organic acceptor material or a material with high hole injection properties.
  • organic acceptor material Between the organic acceptor material and other organic compounds whose LUMO level (lowest unoccupied molecular orbital) energy value and HOMO level (highest occupied molecular orbital) energy value are close It is a material that can generate holes in the organic compound by causing charge separation. Therefore, as the organic acceptor material, a compound having an electron-withdrawing group (halogen group or cyano group) such as a quinodimethane derivative, a chloranil derivative, or a hexaazatriphenylene derivative can be used.
  • an electron-withdrawing group halogen group or cyano group
  • organic acceptor materials a compound in which an electron-withdrawing group is bound to a condensed aromatic ring having a plurality of heteroatoms, such as HAT-CN, is particularly suitable because it has high acceptor properties and stable film quality against heat. is.
  • the [3] radialene derivative having an electron-withdrawing group (especially a halogen group such as a fluoro group, or a cyano group) is preferable because of its extremely high electron-accepting property, specifically ⁇ , ⁇ ', ⁇ ''-1,2,3-cyclopropane triylidene tris[4-cyano-2,3,5,6-tetrafluorobenzeneacetonitrile], ⁇ , ⁇ ', ⁇ ''-1,2,3-cyclopropane triylidene tris[2,6-dichloro-3,5-difluoro-4-(trifluoromethyl)benzeneacetonitrile], ⁇ , ⁇ ′, ⁇ ′′-1,2,3-cyclopropanetriylidene tris[2, 3,4,5,6-pentafluorobenzeneacetonitrile] and the like can be used.
  • a halogen group such as a fluoro group, or a cyano group
  • Materials with high hole injection properties include oxides of metals belonging to groups 4 to 8 in the periodic table (molybdenum oxide, vanadium oxide, ruthenium oxide, tungsten oxide, manganese oxide, etc.). transition metal oxides, etc.) can be used. Specific examples include molybdenum oxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, chromium oxide, tungsten oxide, manganese oxide, and rhenium oxide. Among the above, molybdenum oxide is preferred because it is stable in the atmosphere, has low hygroscopicity, and is easy to handle. In addition, a phthalocyanine-based compound such as phthalocyanine (abbreviation: H 2 Pc) or copper phthalocyanine (abbreviation: CuPc) can be used.
  • H 2 Pc phthalocyanine
  • CuPc copper phthalocyanine
  • low-molecular-weight compounds such as 4,4′,4′′-tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine (abbreviation: TDATA) and 4,4′,4′′-tris [N-(3-methylphenyl)-N-phenylamino]triphenylamine (abbreviation: MTDATA), 4,4′-bis[N-(4-diphenylaminophenyl)-N-phenylamino]biphenyl (abbreviation: DPAB), N,N'-bis ⁇ 4-[bis(3-methylphenyl)amino]phenyl ⁇ -N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine (abbreviation: DNTPD), 1,3,5-tris[N-(4-diphenylaminophenyl)-N-phenylamino]benzene (abbreviation: DPA3B), 3-
  • poly(N-vinylcarbazole) (abbreviation: PVK)
  • poly(4-vinyltriphenylamine) (abbreviation: PVTPA)
  • PVTPA poly(4-vinyltriphenylamine)
  • PTPDMA poly[N-(4 - ⁇ N'-[4-(4-diphenylamino)phenyl]phenyl-N'-phenylamino ⁇ phenyl)methacrylamide]
  • PTPDMA poly[N,N'-bis(4-butylphenyl)- N,N'-bis(phenyl)benzidine]
  • Poly-TPD poly(N-vinylcarbazole) or the like
  • poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / poly (styrene sulfonic acid) (abbreviation: PEDOT / PSS), polyaniline / poly (styrene sulfonic acid) (abbreviation: PAni / PSS), etc.
  • PEDOT / PSS poly(styrene sulfonic acid)
  • PAni / PSS polyaniline / poly (styrene sulfonic acid)
  • a composite material containing a hole-transporting material and the above-described organic acceptor material can also be used.
  • electrons are extracted from the hole-transporting material by the organic acceptor material, holes are generated in the hole-injection layer 111 , and holes are injected into the light-emitting layer 113 via the hole-transporting layer 112 .
  • the hole injection layer 111 may be formed of a single layer made of a composite material containing a hole-transporting material and an organic acceptor material (electron-accepting material). (electron-accepting material) may be laminated in separate layers.
  • the hole-transporting material a substance having a hole mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 /Vs or more at a square root of an electric field strength [V/cm] of 600 is preferable. Note that any substance other than these can be used as long as it has a higher hole-transport property than electron-transport property.
  • hole-transporting materials include ⁇ -electron-rich heteroaromatic compounds (e.g., carbazole derivatives, furan derivatives, thiophene derivatives), aromatic amines (organic compounds having an aromatic amine skeleton), and other hole-transporting materials. High material is preferred.
  • carbazole derivatives organic compounds having a carbazole skeleton
  • examples of the carbazole derivatives include bicarbazole derivatives (eg, 3,3'-bicarbazole derivatives) and aromatic amines having a carbazolyl group.
  • bicarbazole derivative for example, 3,3′-bicarbazole derivative
  • PCCP 3,3′-bis(9-phenyl-9H-carbazole)
  • BisBPCz 9,9 '-bis(biphenyl-4-yl)-3,3'-bi-9H-carbazole
  • BismBPCz 9,9'-bis(1,1'-biphenyl-3-yl)-3,3' -bi-9H-carbazole
  • BismBPCz 9-(1,1′-biphenyl-3-yl)-9′-(1,1′-biphenyl-4-yl)-9H,9′H-3 ,3′-bicarbazole
  • mBPCCBP 9,2-naphthyl)-9′-phenyl-9H,9′H-3,3′-bicarbazole
  • ⁇ NCCP 9-(2-naphthyl)-9′-phenyl-9H,9′H-3,3′-bicarbazol
  • aromatic amine having a carbazolyl group examples include 4-phenyl-4′-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamine (abbreviation: PCBA1BP), N-( 4-biphenyl)-N-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-9-phenyl-9H-carbazol-3-amine (abbreviation: PCBiF), N-(1,1'-biphenyl- 4-yl)-N-[4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl]-9,9-dimethyl-9H-fluorene-2-amine (abbreviation: PCBBiF), 4,4′- Diphenyl-4′′-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamine (abbreviation: PCBBi1BP), 4-(1-naphthyl)-4′-(9-phenyl-9H
  • PCPPn 3-[4-(9-phenanthryl)-phenyl]-9-phenyl-9H-carbazole
  • PCPN 3-[4-(1-naphthyl)- Phenyl]-9-phenyl-9H-carbazole
  • mCP 1,3-bis(N-carbazolyl)benzene
  • CBP 4,4′-di(N-carbazolyl)biphenyl
  • CzTP 3,6-bis(3,5-diphenylphenyl)-9-phenylcarbazole
  • TCPB 1,3,5-tris[4-(N-carbazolyl)phenyl]benzene
  • TCPB 9 -[4-(10-phenyl-9-anthracenyl)phenyl]-9H-carbazole
  • furan derivative organic compound having a furan skeleton
  • DBF3P- II 4,4′,4′′-(benzene-1,3,5-triyl)tri(dibenzofuran)
  • mmDBFFLBi-II 4- ⁇ 3-[3-(9-phenyl-9H-fluoren-9-yl)phenyl]phenyl ⁇ dibenzofuran
  • thiophene derivative organic compound having a thiophene skeleton
  • DBT3P 4,4′,4′′-(benzene-1,3,5-triyl)tri(dibenzothiophene)
  • DBT3P 4,4′,4′′-(benzene-1,3,5-triyl)tri(dibenzothiophene)
  • DBTFLP-III 2,8-diphenyl-4-[4-(9-phenyl-9H-fluoren-9-yl)phenyl]dibenzothiophene
  • DBTFLP-III 4-[4-(9-phenyl- 9H-fluoren-9-yl)phenyl]-6-phenyldibenzothiophene
  • DBTFLP-IV 4-[4-(9-phenyl- 9H-fluoren-9-yl)phenyl]-6-phenyldibenzothiophene
  • aromatic amine examples include 4,4′-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl (abbreviation: NPB or ⁇ -NPD), N,N′- Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine (abbreviation: TPD), 4,4'-bis[N-(spiro-9, 9′-bifluoren-2-yl)-N-phenylamino]biphenyl (abbreviation: BSPB), 4-phenyl-4′-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamine (abbreviation: BPAFLP), 4- Phenyl-3′-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamine (abbreviation: mBPAFLP), N-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2
  • poly(N-vinylcarbazole) (abbreviation: PVK) and poly(4-vinyltriphenylamine) (abbreviation: PVK), which are high molecular compounds (oligomers, dendrimers, polymers, etc.) PVTPA), poly[N-(4- ⁇ N'-[4-(4-diphenylamino)phenyl]phenyl-N'-phenylamino ⁇ phenyl)methacrylamide] (abbreviation: PTPDMA), poly[N,N' -Bis(4-butylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine] (abbreviation: Poly-TPD) and the like can be used.
  • PVK poly(N-vinylcarbazole)
  • PVK poly(4-vinyltriphenylamine)
  • PVTPA high molecular compounds (oligomers, dendrimers, polymers, etc.) PVTPA)
  • PTPDMA
  • poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / poly (styrene sulfonic acid) (abbreviation: PEDOT / PSS), polyaniline / poly (styrene sulfonic acid) (abbreviation: PAni / PSS), etc.
  • PEDOT / PSS poly(styrene sulfonic acid)
  • PAni / PSS polyaniline / poly (styrene sulfonic acid)
  • the hole-transporting material is not limited to the above, and one or a combination of various known materials may be used as the hole-transporting material.
  • the hole injection layers (111, 111a, 111b) can be formed using various known film forming methods, and for example, can be formed using a vacuum deposition method.
  • the hole transport layers (112, 112a, 112b) transport holes injected from the first electrode 101 by the hole injection layers (111, 111a, 111b) to the light emitting layers (113, 113a, 113b). layer.
  • the hole-transporting layers (112, 112a, 112b) are layers containing a hole-transporting material. Therefore, for the hole transport layers (112, 112a, 112b), a hole transport material that can be used for the hole injection layers (111, 111a, 111b) can be used.
  • the same organic compound as that for the hole-transport layers (112, 112a, and 112b) can be used for the light-emitting layers (113, 113a, and 113b).
  • the hole transport layers (112, 112a, 112b) and the light emitting layers (113, 113a, 113b) the same organic compound is used for the hole transport layers (112, 112a, 112b) and the light emitting layers (113, 113a, 113b)
  • the hole transport layers (112, 112a, 112b) to the light emitting layers (113, 113a, 113b) It is more preferable because holes can be transported efficiently.
  • the light-emitting layers (113, 113a, 113b) are layers containing light-emitting substances.
  • a light-emitting substance that can be used for the light-emitting layers (113, 113a, and 113b) a substance that emits light of blue, purple, blue-violet, green, yellow-green, yellow, orange, red, or the like can be used as appropriate. can.
  • a structure in which different light-emitting substances are used for each light-emitting layer to exhibit different emission colors for example, white light emission obtained by combining complementary emission colors
  • a laminated structure in which one light-emitting layer contains different light-emitting substances may be employed.
  • the light-emitting layers (113, 113a, 113b) may contain one or more organic compounds (host material, etc.) in addition to the light-emitting substance (guest material).
  • the light-emitting layers 113, 113a, 113b
  • a substance having an energy gap larger than that of the existing guest materials and the first host material is used as the newly added second host material.
  • the lowest singlet excitation energy level (S1 level) of the second host material is higher than the S1 level of the first host material
  • the lowest triplet excitation energy level (T1 level) of the second host material is higher than the S1 level of the first host material. level) is preferably higher than the T1 level of the guest material.
  • the lowest triplet excitation energy level (T1 level) of the second host material is preferably higher than the T1 level of the first host material.
  • an exciplex can be formed from two types of host materials. Note that in order to efficiently form an exciplex, it is particularly preferable to combine a compound that easily accepts holes (a hole-transporting material) and a compound that easily accepts electrons (an electron-transporting material). Also, with this configuration, high efficiency, low voltage, and long life can be achieved at the same time.
  • the organic compound used as the above host material may be the hole transport layer (112, 112a, 112b), or an electron-transporting material that can be used in the later-described electron-transporting layers (114, 114a, 114b).
  • An exciplex composed of an organic compound (the first host material and the second host material described above) may be used. Note that an exciplex (also referred to as an exciplex, or an exciplex) in which multiple kinds of organic compounds form an excited state has an extremely small difference between the S1 level and the T1 level, and the triplet excitation energy is reduced to the singlet excitation energy. It has a function as a TADF material that can be converted into energy.
  • an exciplex As a combination of a plurality of types of organic compounds that form an exciplex, for example, it is preferable that one has a ⁇ -electron-deficient heteroaromatic compound and the other has a ⁇ -electron-rich heteroaromatic compound.
  • an organometallic complex based on iridium, rhodium, or platinum, or a phosphorescent substance such as a metal complex may be used as a combination forming an exciplex.
  • the light-emitting substance that can be used for the light-emitting layers (113, 113a, 113b) is not particularly limited, and a light-emitting substance that converts singlet excitation energy into light emission in the visible light region, or a light-emitting substance that converts triplet excitation energy into light emission in the visible light region. Altering luminescent materials can be used.
  • Luminescent substances that convert singlet excitation energy into luminescence As a light-emitting substance that can be used for the light-emitting layer 113 and converts singlet excitation energy into light emission, the following substances that emit fluorescence (fluorescent light-emitting substances) can be given. Examples thereof include pyrene derivatives, anthracene derivatives, triphenylene derivatives, fluorene derivatives, carbazole derivatives, dibenzothiophene derivatives, dibenzofuran derivatives, dibenzoquinoxaline derivatives, quinoxaline derivatives, pyridine derivatives, pyrimidine derivatives, phenanthrene derivatives, naphthalene derivatives and the like.
  • Pyrene derivatives are particularly preferred because they have a high emission quantum yield.
  • Specific examples of pyrene derivatives include N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis[3-(9-phenyl-9H-fluoren-9-yl)phenyl]pyrene-1,6 - diamine (abbreviation: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-diphenyl-N,N'-bis[4-(9-phenyl-9H-fluoren-9-yl)phenyl]pyrene-1,6-diamine (abbreviation: : 1,6FLPAPrn), N,N'-bis(dibenzofuran-2-yl)-N,N'-diphenylpyrene-1,6-diamine (abbreviation: 1,6FrAPrn), N,N'-bis(dibenzothiophene -2-yl)-N,N'-diphenylpyren
  • N-[9,10-bis(1,1′-biphenyl-2-yl)-2-anthryl]-N,9-diphenyl-9H-carbazol-3-amine abbreviation: 2PCABPhA
  • N-( 9,10-diphenyl-2-anthryl)-N,N',N'-triphenyl-1,4-phenylenediamine abbreviation: 2DPAPA
  • N-[9,10-bis(1,1'-biphenyl- 2-yl)-2-anthryl]-N,N',N'-triphenyl-1,4-phenylenediamine abbreviation: 2DPABPhA
  • 9,10-bis(1,1'-biphenyl-2-yl) -N-[4-(9H-carbazol-9-yl)phenyl]-N-phenylanthracen-2-amine abbreviation: 2YGABPhA
  • N,N,9-triphenylanth abbre
  • the light-emitting substance that converts triplet excitation energy into light emission includes, for example, a substance that emits phosphorescence (phosphorescent light-emitting substance), or a thermally activated delayed fluorescence that exhibits thermally activated delayed fluorescence. (Thermally activated delayed fluorescence: TADF) materials.
  • a phosphorescent substance is a compound that exhibits phosphorescence and does not exhibit fluorescence in a temperature range from a low temperature (for example, 77 K) to room temperature (that is, from 77 K to 313 K).
  • the phosphorescent substance preferably contains a metal element having a large spin-orbit interaction, and examples thereof include organometallic complexes, metal complexes (platinum complexes), rare earth metal complexes, and the like.
  • a transition metal element is preferable, and in particular, a platinum group element (ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir), or platinum (Pt)) may be included.
  • iridium is preferable because the transition probability associated with the direct transition between the singlet ground state and the triplet excited state can be increased.
  • phosphorescent substance (450 nm or more and 570 nm or less: blue or green)>>>>>> Examples of phosphorescent substances that exhibit blue or green color and have an emission spectrum with a peak wavelength of 450 nm or more and 570 nm or less include the following substances.
  • Organometallic complexes having a triazole skeleton fac-tris[1-(2,6-diisopropylphenyl)-2-phenyl-1H-imidazole]iridium(III) (abbreviation: [Ir(iPrpmi) 3 ]), tris[3 -(2,6-dimethylphenyl)-7-methylimidazo[1,2-f]phenanthridinato]iridium(III) (abbreviation: [Ir(dmpimpt-Me) 3 ]) having an imidazole skeleton
  • Organometallic complex bis[2-(4′,6′-difluorophenyl)pyridinato-N,C2 ′ ]iridium(III) tetrakis(1-pyrazolyl)borate (abbreviation: FIr6), bis[2-(4′) ,6′-difluorophenyl)pyridinato-N,C
  • phosphorescent substance (495 nm or more and 590 nm or less: green or yellow)>>>>> Examples of phosphorescent substances that exhibit green or yellow color and have an emission spectrum with a peak wavelength of 495 nm or more and 590 nm or less include the following substances.
  • tris(4-methyl-6-phenylpyrimidinato)iridium(III) (abbreviation: [Ir(mppm) 3 ]), tris(4-t-butyl-6-phenylpyrimidinato)iridium(III) (abbreviation: [Ir(tBuppm) 3 ]), (acetylacetonato)bis(6-methyl-4-phenylpyrimidinato)iridium (III) (abbreviation: [Ir(mppm) 2 (acac)]), ( acetylacetonato)bis(6-tert-butyl-4-phenylpyrimidinato)iridium(III) (abbreviation: [Ir(tBuppm) 2 (acac)]), (acetylacetonato)bis[6-(2- norbornyl)-4-phenylpyrimidinato]iridium(III) (abbreviation: [Ir(nbppm
  • phosphorescent substance (570 nm or more and 750 nm or less: yellow or red)>>>>>> Examples of phosphorescent substances that exhibit yellow or red color and have an emission spectrum with a peak wavelength of 570 nm or more and 750 nm or less include the following substances.
  • the TADF material has a small energy difference between the S1 level and the T1 level (preferably 0.2 eV or less), and the triplet excited state is up-converted to the singlet excited state (reverse intersystem crossing) with a small amount of thermal energy. ) and efficiently emit light (fluorescence) from a singlet excited state.
  • the energy difference between the triplet excitation energy level and the singlet excitation energy level is 0 eV or more and 0.2 eV or less, preferably 0 eV or more and 0.1 eV or less. Things are mentioned.
  • delayed fluorescence in the TADF material refers to light emission having a spectrum similar to that of normal fluorescence and having a significantly long lifetime. Its lifetime is 1 ⁇ 10 ⁇ 6 seconds or more, preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 seconds or more.
  • TADF materials include, for example, fullerenes or derivatives thereof, acridine derivatives such as proflavin, and eosin. Also included are metal-containing porphyrins containing magnesium (Mg), zinc (Zn), cadmium (Cd), tin (Sn), platinum (Pt), indium (In), or palladium (Pd). Examples of metal-containing porphyrins include protoporphyrin-tin fluoride complex (abbreviation: SnF2 (Proto IX)), mesoporphyrin-tin fluoride complex (abbreviation: SnF2 (Meso IX)), and hematoporphyrin-tin fluoride.
  • SnF2 Proto IX
  • SnF2 mesoporphyrin-tin fluoride complex
  • SnF2 mesoporphyrin-tin fluoride complex
  • hematoporphyrin-tin fluoride
  • a substance in which a ⁇ -electron-rich heteroaromatic compound and a ⁇ -electron-deficient heteroaromatic compound are directly bonded has the donor property of the ⁇ -electron-rich heteroaromatic compound and the acceptor property of the ⁇ -electron-deficient heteroaromatic compound. becomes strong, and the energy difference between the singlet excited state and the triplet excited state becomes small, which is particularly preferable.
  • examples of materials having a function of converting triplet excitation energy into light emission include nanostructures of transition metal compounds having a perovskite structure. Nanostructures of metal halide perovskites are particularly preferred. Nanoparticles and nanorods are preferred as the nanostructures.
  • the organic compound (host material, etc.) used in combination with the above-described light-emitting substance (guest material) has an energy gap larger than that of the light-emitting substance (guest material).
  • One or a plurality of substances may be selected and used.
  • the light-emitting substance used in the light-emitting layers (113, 113a, 113b, 113c) is a fluorescent light-emitting substance
  • the combined organic compound (host material) has a large singlet excited state energy level and a triplet excited state energy level. It is preferable to use an organic compound with a small order or an organic compound with a high fluorescence quantum yield. Therefore, a hole-transporting material (described above), an electron-transporting material (described later), or the like described in this embodiment can be used as long as the organic compound satisfies such conditions.
  • the organic compounds (host materials) include anthracene derivatives, tetracene derivatives, phenanthrene derivatives, pyrene derivatives, chrysene derivatives, condensed polycyclic aromatic compounds such as dibenzo[g,p]chrysene derivatives;
  • a specific example of an organic compound (host material) that is preferably used in combination with a fluorescent light-emitting substance is 9-phenyl-3-[4-(10-phenyl-9-anthryl)phenyl]-9H-carbazole (abbreviation : PCzPA), 3,6-diphenyl-9-[4-(10-phenyl-9-anthryl)phenyl]-9H-carbazole (abbreviation: DPCzPA), 3-[4-(1-naphthyl)-phenyl]- 9-phenyl-9H-carbazole (abbreviation: PCPN), 9,10-diphenylanthracene (abbreviation: DPAnth), N,N-diphenyl-9-[4-(10-phenyl-9-anthryl)phenyl]-9H- Carbazol-3-amine (abbreviation: CzA1PA), 4-(10-phenyl-9-anthryl)triphenylamine (abbre
  • the organic compound (host material) to be combined with the triplet excitation energy of the light-emitting substance (ground state and triplet excited state) It is sufficient to select an organic compound having a triplet excitation energy larger than the energy difference between ).
  • a plurality of organic compounds for example, a first host material, a second host material (also referred to as an assist material), or the like
  • a light-emitting substance to form an exciplex
  • these plurality of organic compounds It is preferable to use an organic compound mixed with a phosphorescent substance.
  • ExTET Extra Transmitter-Triplet Energy Transfer
  • a compound that easily forms an exciplex is preferable, and a compound that easily accepts holes (hole-transporting material) and a compound that easily accepts electrons (electron-transporting material) are combined. is particularly preferred.
  • a light-emitting substance fluorescent substance
  • an organic compound host material, assist material
  • an aromatic amine having an aromatic amine skeleton
  • carbazole derivatives organic compounds having a carbazole skeleton
  • dibenzothiophene derivatives organic compounds having a dibenzothiophene skeleton
  • dibenzofuran derivatives organic compounds having a dibenzofuran skeleton
  • oxadiazole derivatives having an oxadiazole skeleton organic compounds
  • triazole derivatives organic compounds having a triazole skeleton
  • benzimidazole derivatives organic compounds having a benzimidazole skeleton
  • quinoxaline derivatives organic compounds having a quinoxaline skeleton
  • dibenzoquinoxaline derivatives organic compounds having a dibenzoquinoxaline skeleton
  • aromatic amines and carbazole derivatives which are highly hole-transporting organic compounds, include the same specific examples as the hole-transporting materials described above. All of these are preferable as host materials.
  • dibenzothiophene derivatives and dibenzofuran derivatives which are highly hole-transporting organic compounds, include 4- ⁇ 3-[3-(9-phenyl-9H-fluorene- 9-yl)phenyl]phenyl ⁇ dibenzofuran (abbreviation: mmDBFFLBi-II), 4,4′,4′′-(benzene-1,3,5-triyl)tri(dibenzofuran) (abbreviation: DBF3P-II), DBT3P -II, 2,8-diphenyl-4-[4-(9-phenyl-9H-fluoren-9-yl)phenyl]dibenzothiophene (abbreviation: DBTFLP-III), 4-[4-(9-phenyl-9H) -fluoren-9-yl)phenyl]-6-phenyldibenzothiophene (abbreviation: DBTFLP-IV), 4-[4-(9-phenyl-9
  • organic compounds having high electron transport properties such as oxadiazole derivatives, triazole derivatives, benzimidazole derivatives, quinoxaline derivatives, dibenzoquinoxaline derivatives, quinazoline derivatives, and phenanthroline derivatives
  • PBD 2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole
  • OXD-7 1,3-bis[5-(p-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl]benzene
  • OXD-7 9-[4-(5-phenyl-1,3,4-oxadiazol-2-yl)phenyl] -9H-carbazole
  • CO11 3-(4-biphenylyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butylphenyl)-1,2,4-trione
  • pyridine derivatives examples include 4, 6 -bis[3-(phenanthren-9-yl)phenyl]pyrimidine (abbreviation: 4,6mPnP2Pm), 4,6-bis[3-(4-dibenzothienyl)phenyl]pyrimidine (abbreviation: 4,6mDBTP2Pm-II), 4,6-bis[3-(9H-carbazol-9-yl)phenyl]pyrimidine (abbreviation: 4,6mCzP2Pm), 2- ⁇ 4-[3-(N-phenyl-9H-carbazol-3-yl)- 9H-carbazol-9-yl]phenyl ⁇ -4,6-diphenyl-1,
  • the metal complex which is an organic compound having a high electron transport property
  • a specific example of the metal complex is a zinc- or aluminum-based metal complex, tris(8-quinolinolato)aluminum (III) (abbreviation : Alq 3 ), tris(4-methyl-8-quinolinolato)aluminum(III) (abbreviation: Almq 3 ), bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium(II) (abbreviation: BeBq 2 ), bis( 2-methyl-8-quinolinolato)(4-phenylphenolato)aluminum (III) (abbreviation: BAlq), bis(8-quinolinolato)zinc (II) (abbreviation: Znq), quinoline skeleton or benzoquinoline skeleton and the like, and any of these are preferable as the host material.
  • poly(2,5-pyridinediyl) (abbreviation: PPy), poly[(9,9-dihexylfluorene-2,7-diyl)-co-(pyridine-3,5-diyl)] (abbreviation: PF) -Py), poly[(9,9-dioctylfluorene-2,7-diyl)-co-(2,2′-bipyridine-6,6′-diyl)] (abbreviation: PF-BPy) Molecular compounds and the like are also preferred as host materials.
  • PPy poly[(9,9-dihexylfluorene-2,7-diyl)-co-(pyridine-3,5-diyl)]
  • PF-BPy poly[(9,9-dioctylfluorene-2,7-diyl)-co-(2,2′-bipyridine-6,6′-diy
  • bipolar 9-phenyl-9′-(4-phenyl-2-quinazolinyl)-3,3′-bipolar compound which is an organic compound having a high hole-transporting property and a high electron-transporting property, -9H-carbazole (abbreviation: PCCzQz), 2-[4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)-3,1'-biphenyl-1-yl]dibenzo[f,h]quinoxaline (abbreviation: 2mpPCBPDBq), 5-[3-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2yl)phenyl]-7,7-dimethyl-5H,7H-indeno[2,1-b] Carbazole (abbreviation: mINc(II)PTzn), 11-(4-[1,1′-niphenyl]-4-yl-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl
  • the electron-transporting layers (114, 114a, 114b) receive electrons injected from the second electrode 102 or the charge-generating layers (106, 106a, 106b) by electron-injecting layers (115, 115a, 115b), which will be described later, into the light-emitting layer. It is the layer that transports to (113, 113a, 113b).
  • the electron-transporting layers (114, 114a, 114b) are layers containing an electron-transporting material.
  • the electron-transporting material used for the electron-transporting layers (114, 114a, 114b) has an electron mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 /Vs or more at a square root of the electric field strength [V/cm] of 600. Substances with are preferred. Note that any substance other than these substances can be used as long as it has a higher electron-transport property than hole-transport property.
  • the electron-transporting layers (114, 114a, 114b) can function as a single layer, in one embodiment of the present invention, they preferably have a laminated structure of two or more layers.
  • the electron-transporting layers (114, 114a, 114b) when they have a laminated structure, they contain a heteroaromatic compound and an organic compound, or a plurality of types of heteroaromatic compounds (preferably, a mixed structure) as described in Embodiment 1. Since the electron-transporting layer having a film) has higher heat resistance than the electron-transporting layer having other structures, the electron-transporting layer containing a heteroaromatic compound and an organic compound, or a plurality of kinds of heteroaromatic compounds By performing the photolithography process at , the influence of the heat process on the device characteristics can be suppressed.
  • a heteroaromatic compound which is an organic compound having a high electron-transporting property
  • a heteroaromatic compound is a cyclic compound containing at least two different elements in the ring.
  • the ring structure includes a 3-membered ring, a 4-membered ring, a 5-membered ring, a 6-membered ring, etc., and a 5-membered ring or a 6-membered ring is particularly preferable.
  • Heteroaromatic compounds containing any one or more of nitrogen, oxygen, or sulfur are preferred.
  • nitrogen-containing heteroaromatic compounds nitrogen-containing heteroaromatic compounds
  • materials with high electron transport properties such as nitrogen-containing heteroaromatic compounds or ⁇ -electron deficient heteroaromatic compounds containing these (electron transport properties material) is preferably used.
  • the heteroaromatic compound is a heteroaromatic compound that is included in organic compounds and has at least one heteroaromatic ring.
  • a heteroaromatic ring has any one of a pyridine skeleton, a diazine skeleton, a triazine skeleton, or a polyazole skeleton.
  • the heteroaromatic ring includes a condensed heteroaromatic ring having a condensed ring structure.
  • Condensed heteroaromatic rings include quinoline ring, benzoquinoline ring, quinoxaline ring, dibenzoquinoxaline ring, quinazoline ring, benzoquinazoline ring, dibenzoquinazoline ring, phenanthroline ring, flodiazine ring, and benzimidazole ring.
  • heteroaromatic compounds having a five-membered ring structure include: Examples include organic compounds having an imidazole skeleton, organic compounds having a triazole skeleton, organic compounds having an oxazole skeleton, organic compounds having an oxadiazole skeleton, organic compounds having a thiazole skeleton, and organic compounds having a benzimidazole skeleton.
  • heteroaromatic compounds having a 6-membered ring structure include a pyridine skeleton, a diazine skeleton (pyrimidine skeletons, pyrazine skeletons, pyridazine skeletons, etc.), triazine skeletons, organic compounds having heteroaromatic rings such as polyazole skeletons, and the like.
  • organic compounds having a structure in which pyridine skeletons are linked organic compounds having a bipyridine structure, organic compounds having a terpyridine structure, and the like are included.
  • heteroaromatic compounds having a condensed ring structure partially including the six-membered ring structure include a quinoline ring, a benzoquinoline ring, a quinoxaline ring, a dibenzoquinoxaline ring, a phenanthroline ring, and a (including a skeleton in which aromatic rings are condensed), organic compounds having a condensed heteroaromatic ring such as a benzimidazole ring, and the like.
  • heteroaromatic compound having a five-membered ring structure examples include 2-(4-biphenylyl)-5 -(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD), 1,3-bis[5-(p-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole Azole-2-yl]benzene (abbreviation: OXD-7), 9-[4-(5-phenyl-1,3,4-oxadiazol-2-yl)phenyl]-9H-carbazole (abbreviation: CO11) , 3-(4-biphenylyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butylphenyl)-1,
  • heteroaromatic compound having a six-membered ring structure examples include 4,6-bis [3-(phenanthren-9-yl)phenyl]pyrimidine (abbreviation: 4,6mPnP2Pm), 4,6-bis[3-(4-dibenzothienyl)phenyl]pyrimidine (abbreviation: 4,6mDBTP2Pm-II), 4, 6-bis[3-(9H-carbazol-9-yl)phenyl]pyrimidine (abbreviation: 4,6mCzP2Pm), 2- ⁇ 4-[3-(N-phenyl-9H-carbazol-3-yl)-9H- Carbazol-9-yl]phenyl ⁇ -4,6-diphen
  • 2,2′-(pyridine-2,6-diyl)bis(4-phenylbenzo[h]quinazoline) (abbreviation: 2,6(P-Bqn)2Py)
  • 2,2′-(pyridine -2,6-diyl)bis ⁇ 4-[4-(2-naphthyl)phenyl]-6-phenylpyrimidine ⁇ (abbreviation: 2,6(NP-PPm)2Py), 6-(1,1'-biphenyl -3-yl)-4-[3,5-bis(9H-carbazol-9-yl)phenyl]-2-phenylpyrimidine (abbreviation: 6mBP-4Cz2PPm)
  • 2,4,6-tris(3′-( Pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine (abbreviation: TmPPPyTz), 2,4,6-tris(2-pyridyl)-1,3,
  • heteroaromatic compound having a condensed ring structure (quinoline skeleton, benzoquinoline skeleton, quinoxaline skeleton, dibenzoquinoxaline skeleton, phenanthroline skeleton, etc.) partially containing a six-membered ring structure
  • bathophenanthroline abbreviation: Bphen
  • bathocuproine abbreviation: BCP
  • 2,9-di(2-naphthyl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline abbreviation: NBphen
  • 2-[3-(dibenzothiophen-4-yl ) Phenyl]dibenzo[f,h]quinoxaline (abbreviation: 2mDBTPDBq-II), 2-[3′-(dibenzothiophen-4-yl)biphenyl-3-yl]dibenzo[f,h]quinoxaline (abbreviation: 2mDBTBPDBq-
  • the following metal complexes can be used for the electron transport layer.
  • tris(8-quinolinolato) aluminum ( III ) (abbreviation: Alq3), Almq3 , 8-quinolinolato-lithium (I) (abbreviation: Liq), BeBq2, bis( 2 -methyl-8-quinolinolato)(4- phenylphenolato)aluminum (III) (abbreviation: BAlq), bis(8-quinolinolato)zinc (II) (abbreviation: Znq) and other metal complexes having a quinoline skeleton or benzoquinoline skeleton, bis[2-(2-benzo oxazolyl)phenolato]zinc(II) (abbreviation: ZnPBO), bis[2-(2-benzothiazolyl)phenolato]zinc(II) (abbreviation: ZnBTZ), and the like metal complexes
  • poly(2,5-pyridinediyl) (abbreviation: PPy), poly[(9,9-dihexylfluorene-2,7-diyl)-co-(pyridine-3,5-diyl)] (abbreviation: PF -Py), poly[(9,9-dioctylfluorene-2,7-diyl)-co-(2,2′-bipyridine-6,6′-diyl)] (abbreviation: PF-BPy)
  • PPy poly[(9,9-dihexylfluorene-2,7-diyl)-co-(pyridine-3,5-diyl)]
  • PF -BPy poly[(9,9-dioctylfluorene-2,7-diyl)-co-(2,2′-bipyridine-6,6′-diyl)]
  • the electron injection layers (115, 115a, 115b) are layers containing substances with high electron injection properties. Further, the electron injection layers (115, 115a, 115b) are layers for increasing the injection efficiency of electrons from the second electrode 102. When comparing the energy value of the LUMO level of the material used for the layers (115, 115a, 115b), it is preferable to use a material with a small difference (0.5 eV or less).
  • the electron injection layers (115, 115a, 115b) include lithium, cesium, lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride ( CaF2 ), 8-quinolinolato-lithium (abbreviation: Liq ), 2-(2-pyridyl)phenolatritium (abbreviation: LiPP), 2-(2-pyridyl)-3-pyridinolatritium (abbreviation: LiPPy), 4-phenyl-2-(2-pyridyl)phenol Alkali metals such as tritium (abbreviation: LiPPP), lithium oxide (LiO x ), cesium carbonate, alkaline earth metals, or compounds thereof can be used.
  • Liq 2-(2-pyridyl)phenolatritium
  • LiPPy 2-(2-pyridyl)-3-pyridinolatritium
  • LiPPy 4-phenyl-2-(2-pyridyl)phenol
  • Alkali metals
  • rare earth metal compounds such as erbium fluoride (ErF 3 ) and ytterbium (Yb) can be used.
  • Electride may also be used for the electron injection layers (115, 115a, 115b). Examples of the electride include a mixed oxide of calcium and aluminum to which electrons are added at a high concentration.
  • the substance which comprises the electron transport layer (114, 114a, 114b) mentioned above can also be used.
  • a composite material obtained by mixing an organic compound and an electron donor (donor) may be used for the electron injection layers (115, 115a, 115b).
  • a composite material has excellent electron-injecting and electron-transporting properties because electrons are generated in the organic compound by the electron donor.
  • the organic compound is preferably a material excellent in transporting generated electrons.
  • an electron-transporting material metal complex , or heteroaromatic compounds, etc.
  • the electron donor any substance can be used as long as it exhibits an electron donating property with respect to an organic compound.
  • alkali metals, alkaline earth metals, or rare earth metals are preferred, and examples include lithium, cesium, magnesium, calcium, erbium, ytterbium, and the like.
  • alkali metal oxides or alkaline earth metal oxides are preferred, and examples thereof include lithium oxide, calcium oxide, barium oxide and the like.
  • Lewis bases such as magnesium oxide can also be used.
  • An organic compound such as tetrathiafulvalene (abbreviation: TTF) can also be used. Also, a plurality of these materials may be laminated and used.
  • a composite material obtained by mixing an organic compound and a metal may be used for the electron injection layers (115, 115a, 115b).
  • the organic compound used here preferably has a LUMO level of -3.6 eV to -2.3 eV.
  • a material having a lone pair of electrons is preferred.
  • a composite material obtained by mixing a heteroaromatic compound with a metal which can be used for the electron transport layer
  • heteroaromatic compounds include heteroaromatic compounds having a 5-membered ring structure (imidazole skeleton, triazole skeleton, oxazole skeleton, oxadiazole skeleton, thiazole skeleton, benzimidazole skeleton, etc.), 6-membered ring structures (pyridine skeleton, diazine Heteroaromatic compounds having skeletons (including pyrimidine skeletons, pyrazine skeletons, pyridazine skeletons, etc.), triazine skeletons, bipyridine skeletons, terpyridine skeletons, etc.; A material having a lone pair of electrons, such as a heteroaromatic compound having a skeleton, a quinoxaline
  • the metal used for the composite material it is preferable to use a transition metal belonging to Group 5, 7, 9 or 11 in the periodic table, or a material belonging to Group 13. For example, Ag, Cu, Al, In, or the like. Also, at this time, the organic compound forms a singly occupied molecular orbital (SOMO) with the transition metal.
  • SOMO singly occupied molecular orbital
  • the optical distance between the second electrode 102 and the light emitting layer 113b is less than 1/4 of the wavelength ⁇ of the light emitted by the light emitting layer 113b. It is preferable to form In this case, it can be adjusted by changing the film thickness of the electron transport layer 114b or the electron injection layer 115b.
  • a structure in which a plurality of EL layers are laminated between a pair of electrodes can also be used.
  • the charge generation layer 106 injects electrons into the EL layer 103a and injects holes into the EL layer 103b. It has the function of injecting. Even if the charge generating layer 106 has a structure in which an electron acceptor (acceptor) is added to a hole-transporting material (also referred to as a P-type layer), an electron donor (donor) is added to the electron-transporting material. A structure (also referred to as an electron injection buffer layer) may be used. Also, both of these configurations may be stacked. Furthermore, an electron relay layer may be provided between the P-type layer and the electron injection buffer layer. Note that by forming the charge-generating layer 106 using the above materials, an increase in driving voltage in the case where EL layers are stacked can be suppressed.
  • the hole-transporting material may be any of the materials shown in this embodiment mode.
  • electron acceptors include 7,7,8,8-tetracyano-2,3,5,6-tetrafluoroquinodimethane (abbreviation: F4-TCNQ) and chloranil.
  • oxides of metals belonging to groups 4 to 8 in the periodic table can be mentioned. Specific examples include vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, manganese oxide, and rhenium oxide.
  • the acceptor material described above may be used. Further, it may be used as a mixed film formed by mixing the materials constituting the P-type layer, or may be laminated with single films containing each material.
  • the materials described in this embodiment can be used as the electron-transporting material.
  • the electron donor alkali metals, alkaline earth metals, rare earth metals, metals belonging to Groups 2 and 13 in the periodic table, and oxides and carbonates thereof can be used.
  • lithium (Li), cesium (Cs), magnesium (Mg), calcium (Ca), ytterbium (Yb), indium (In), lithium oxide (Li 2 O), cesium carbonate (Cs 2 CO 3 ) and the like are preferably used.
  • an organic compound such as tetrathianaphthacene may be used as an electron donor.
  • the electron-relay layer contains at least a substance having an electron-transport property, and the electron-injection buffer layer and the P-type layer interact with each other. It has the function of preventing the action and transferring electrons smoothly.
  • the LUMO level of the electron-transporting substance contained in the electron-relay layer is the same as the LUMO level of the acceptor substance in the P-type layer and the LUMO level of the electron-transporting substance contained in the electron-transporting layer in contact with the charge generation layer 106. It is preferably between the LUMO levels.
  • a specific energy level of the LUMO level in the substance having an electron-transporting property used for the electron relay layer is -5.0 eV or more, preferably -5.0 eV or more and -3.0 eV or less. It is preferable to use a phthalocyanine-based material or a metal complex having a metal-oxygen bond and an aromatic ligand as an electron-transporting substance used for the electron-relay layer.
  • FIG. 2D shows a structure in which two EL layers 103 are stacked, but a stacked structure of three or more EL layers may be employed by providing a charge generation layer between different EL layers.
  • FIG. 2E shows a structure in which three EL layers (EL layer 103a, EL layer 103b, and EL layer 103c) are stacked with two charge generation layers (charge generation layer 106a and charge generation layer 106b) interposed therebetween. show.
  • the light-emitting device described in this embodiment can be formed over various substrates.
  • the type of substrate is not limited to a specific one.
  • substrates include semiconductor substrates (e.g. single crystal substrates or silicon substrates), SOI substrates, glass substrates, quartz substrates, plastic substrates, metal substrates, stainless steel substrates, substrates with stainless steel foil, tungsten substrates, Substrates with tungsten foils, flexible substrates, laminated films, papers containing fibrous materials, or substrate films may be mentioned.
  • glass substrates include barium borosilicate glass, aluminoborosilicate glass, soda lime glass, and the like.
  • flexible substrates, laminated films, base films, etc. include plastics such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and polyether sulfone (PES), synthesis of acrylic and the like.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PES polyether sulfone
  • acrylic and the like examples include resin, polypropylene, polyester, polyvinyl fluoride, polyvinyl chloride, polyamide, polyimide, aramid, epoxy, inorganic deposition film, and paper.
  • a vacuum process such as an evaporation method, a spin coating method, or a solution process such as an inkjet method can be used for manufacturing the light-emitting device described in this embodiment.
  • a physical vapor deposition method PVD method
  • a sputtering method such as a sputtering method, an ion plating method, an ion beam vapor deposition method, a molecular beam vapor deposition method, or a vacuum vapor deposition method, or a chemical vapor deposition method (CVD method).
  • PVD method physical vapor deposition method
  • CVD method chemical vapor deposition method
  • layers having various functions include hole injection layers (111, 111a, 111b), hole transport layers (112, 112a, 112b), light emitting layers (113, 113a, 113b, 113c) included in the EL layer of a light emitting device ), electron-transporting layers (114, 114a, 114b), electron-injecting layers (115, 115a, 115b), and charge-generating layers (106, 106a, 106b)), vapor deposition (vacuum vapor deposition, etc.), coating (dip coating method, die coating method, bar coating method, spin coating method, spray coating method, etc.), printing method (inkjet method, screen (stencil printing) method, offset (lithographic printing) method, flexographic (letterpress printing) method, gravure) method, microcontact method, etc.).
  • high molecular compounds oligomers, dendrimers, polymers, etc.
  • middle molecular compounds compounds in the intermediate region between low molecular weight and high molecular weight: molecular weight 400 to 4000
  • inorganic compounds such as quantum dot materials
  • quantum dot material a colloidal quantum dot material, an alloy quantum dot material, a core-shell quantum dot material, a core quantum dot material, or the like can be used.
  • Each layer (hole injection layers (111, 111a, 111b), hole transport layers (112, 112a, 112b), light emitting layers ( 113, 113a, 113b, 113c), electron-transporting layers (114, 114a, 114b), electron-injecting layers (115, 115a, 115b), and charge-generating layers (106, 106a, 106b)) are The materials are not limited to those shown, and other materials can be used in combination as long as they can satisfy the functions of each layer.
  • the light-emitting device 700 shown in FIG. 3A has a light-emitting device 550B, a light-emitting device 550G, and a light-emitting device 550R. Also, the light emitting device 550B, the light emitting device 550G, and the light emitting device 550R are formed on the functional layer 520 provided on the first substrate 510.
  • FIG. The functional layer 520 includes a driving circuit GD, a driving circuit SD, and the like, which are configured by a plurality of transistors, as well as wiring for electrically connecting them.
  • these drive circuits are electrically connected to, for example, the light-emitting device 550B, the light-emitting device 550G, and the light-emitting device 550R, respectively, and can drive them. Further, the drive circuit GD and the drive circuit SD will be described later in a fourth embodiment.
  • Light-emitting device 550B, light-emitting device 550G, and light-emitting device 550R have the device structure shown in the second embodiment.
  • each light emitting device has the structure shown in FIG. 2B, the so-called tandem structure.
  • the configuration of the light-emitting layer of each light-emitting device may be the same or different.
  • the photolithography process described below may be repeated for each light-emitting device. good.
  • the light-emitting device of each color e.g., blue (B), green (G), and red (R)
  • SBS Side-By-By. Side
  • the light emitting device 550B has a layered structure with an electrode 551B, an electrode 552, an EL layer (103Pb, 103Qb), and a charge generating layer 106B.
  • a specific configuration of each layer is as shown in the second embodiment.
  • the electrode 551B and the electrode 552 overlap.
  • the EL layer 103Pb and the EL layer 103Qb are laminated with the charge generation layer 106B interposed therebetween, and the EL layer 103Pb, the EL layer 103Qb and the charge generation layer 106B are provided between the electrode 551B and the electrode 552.
  • the EL layers 103Pb and 103Qb like the EL layers 103, 103a, 103b, and 103c described in Embodiment 2, have a laminated structure including a plurality of layers with different functions including a light-emitting layer.
  • Each of the EL layers 103Pb and 103Qb has an electron-transporting layer.
  • the EL layer 103Qb has an electron-transporting layer having a laminated structure (first electron-transporting layer 108Qb-1, second electron-transporting layer 108Qb-2). ).
  • the first electron-transporting layer 108Qb-1 is a layer (preferably a mixed film) using a heteroaromatic compound and an organic compound, or a plurality of types of heteroaromatic compounds, as described in Embodiment 1. layer).
  • the second electron-transporting layer 108Qb-2 may be formed using an electron-transporting material, and even a layer formed using one type of heteroaromatic compound may be formed using one type of organic compound. It may be a layer formed using an organic compound, a layer formed using an organic compound and a heteroaromatic compound, or a layer containing an organic substance and a plurality of types of heteroaromatic compounds.
  • the EL layer 103Pb may emit blue light, and the EL layer 103Qb may emit yellow light. Further, for example, the EL layer 103Pb can emit blue light, and the EL layer 103Qb can also emit blue light.
  • a region constituting the light emitting device 550B may be referred to as a second electron transport layer 108Qb-2.
  • the region forming the light-emitting device 550G is referred to as the second electron-transporting layer 108Qg-2
  • the region forming the light-emitting device 550R is referred to as the second electron-transporting layer 108Qr-2.
  • FIG. 3A shows only the hole injection/transport layer 104Pb among the layers included in the EL layer 103Pb, and the hole injection/transport layer 104Qb, the electron transport layer (first electron Only the transport layer 108Qb-1, the second electron transport layer 108Qb-2) and the electron injection layer 109 are shown. Therefore, in the following description, the EL layer (the EL layer 103Pb and the EL layer 103Qb) will be used for the sake of convenience when the layers included in each EL layer can be included in the description.
  • the first electron-transporting layer 108Qb-1 formed in contact with the light-emitting layer It may also have a function of blocking holes that move from through the light-emitting layer to the cathode side.
  • the electron injection layer 109 may also have a layered structure partially or wholly formed using different materials.
  • the second electron transport layer 108Qb-2 is formed on the electrode 551B as shown in FIG. 3A. , is formed after removing the sacrificial layer formed on a part of the EL layer 103Qb (in this embodiment, formed up to the first electron transport layer 108Qb-1 on the light emitting layer). Therefore, the second electron-transporting layer 108Qb-2 is formed in contact with a portion of the EL layer 103Qb (described above), the EL layer 103Pb, and the side surfaces (or edges) of the charge generation layer 106B.
  • One or a plurality of electron-transporting materials can be used for the second electron-transporting layer 108Qb-2.
  • a part of the EL layer 103Qb (above), the EL layer 103Pb, and the side surfaces (or edges) of the charge generation layer 106B can be removed. part) may be formed in contact with an insulating layer.
  • the second electron transport layer 108Qb-2 may be formed.
  • a material used for the insulating layer for example, aluminum oxide, magnesium oxide, hafnium oxide, gallium oxide, indium gallium zinc oxide, silicon nitride, or silicon nitride oxide can be used.
  • Sputtering method, CVD method, MBE method, PLD method, ALD method, etc. can be used for forming the insulating layer, but ALD method with good coverage is more preferable.
  • an electron injection layer 109 is formed to cover a portion (above) of the EL layer 103Qb.
  • the electron injection layer 109 preferably has a laminated structure of two or more layers with different electric resistances in the layers.
  • a first layer in contact with the second electron-transporting layer 108Qb-2 is formed of only an electron-transporting material, and a second layer formed of an electron-transporting material containing a metal material is stacked thereon.
  • a third layer formed of an electron-transporting material containing a metal material may be provided between the first layer and the second electron-transporting layer 108Qb-2.
  • an electrode 552 is formed on the electron injection layer 109 .
  • the electrode 551B and the electrode 552 have regions that overlap with each other.
  • an EL layer 103Pb, an EL layer 103Qb, and a charge generation layer 106B are provided between the electrode 551B and the electrode 552.
  • FIG. Therefore, the electron injection layer 109 is connected to the EL layer 103Qb and the EL layer 103Qb via the second electron transport layer 108Qb-2 (the second electron transport layer 108Qb-2 and the insulating layer when the insulating layer is also formed).
  • the electrode 552 connects the EL layer 103Qb, the EL layer 103Pb, and the charge generation layer 103Pb through the electron injection layer 109 and the second electron transport layer 108Qb-2. It has a structure in contact with the side surface (or end) of the generation layer 106B.
  • the EL layer 103Pb and the electrode 552 more specifically, the hole-injection/transport layer 104Pb and the electrode 552, the EL layer 103Qb and the electrode 552, more specifically the EL layer 103Qb, included in the EL layer 103Pb , the hole injection/transport layer 104Qb and the electrode 552, or the charge generation layer 106B and the electrode 552 can be prevented from being electrically short-circuited.
  • the light emitting device 550G has a laminated structure having an electrode 551G, an electrode 552, EL layers (103Pg, 103Qg), and a charge generation layer 106G.
  • a specific configuration of each layer is as shown in the second embodiment.
  • the electrode 551G and the electrode 552 overlap.
  • the EL layer 103Pg and the EL layer 103Qg are laminated with the charge generation layer 106G interposed therebetween, and the EL layer 103Pg, the EL layer 103Qg, and the charge generation layer 106G are provided between the electrode 551G and the electrode 552 .
  • the EL layers 103Pg and 103Qg like the EL layers 103, 103a, 103b, and 103c described in Embodiment 2, have a laminated structure including a plurality of layers with different functions including a light-emitting layer.
  • Each of the EL layers 103Pg and 103Qg has an electron-transporting layer.
  • the EL layer 103Qg has an electron-transporting layer having a laminated structure (first electron-transporting layer 108Qg-1, second electron-transporting layer 108Qg-2). ).
  • the first electron-transporting layer 108Qg-1 is, as described in Embodiment 1, a layer containing a heteroaromatic compound and an organic compound, or a layer containing a plurality of types of heteroaromatic compounds (preferably a layer formed of a mixed film).
  • the second electron-transporting layer 108Qg-2 may be formed using an electron-transporting material, and even if the layer is formed using one type of heteroaromatic compound, one type of organic compound is used. It may be a layer formed using an organic compound, a layer formed using an organic compound and a heteroaromatic compound, or a layer containing an organic substance and a plurality of types of heteroaromatic compounds.
  • the EL layer 103Pg may emit blue light, and the EL layer 103Qg may emit yellow light. Further, for example, the EL layer 103Pg can emit green light, and the EL layer 103Qg can also emit green light.
  • FIG. 3A shows only the hole injection/transport layer 104Pg among the layers included in the EL layer 103Pg, and the hole injection/transport layer 104Qg and the electron transport layer (first electron Only the transport layer 108Qg-1, the second electron transport layer 108Qg-2) and the electron injection layer 109 are shown. Therefore, in the following description, the EL layers (the EL layer 103Pg and the EL layer 103Qg) are used for convenience when the layers included in each EL layer can be included in the description.
  • the first electron-transporting layer 108Qg-1 formed in contact with the light-emitting layer is located on the anode side. It may have a function of blocking holes from moving from the light emitting layer to the cathode side. Further, the electron injection layer 109 may also have a layered structure in which a part or all of it is formed using different materials.
  • the second electron transport layer 108Qg-2 is formed on the electrode 551G as shown in FIG. 3A.
  • the sacrificial layer formed on a part of the EL layer 103Qg (in this embodiment, formed up to the first electron-transporting layer 108Qg-1 on the light-emitting layer). Therefore, the second electron transport layer 108Qg-2 is formed in contact with a portion of the EL layer 103Qg (described above), the EL layer 103Pg, and the side surfaces (or edges) of the charge generation layer 106G.
  • One or a plurality of electron-transporting materials can be used for the second electron-transporting layer 108Qg-2.
  • a part of the EL layer 103Qg (described above), the EL layer 103Pg, and the side surfaces (or edges) of the charge generation layer 106G can be removed. part) may be formed in contact with an insulating layer.
  • the second electron transport layer 108Qg-2 may be formed.
  • a material used for the insulating layer for example, aluminum oxide, magnesium oxide, hafnium oxide, gallium oxide, indium gallium zinc oxide, silicon nitride, or silicon nitride oxide can be used.
  • Sputtering method, CVD method, MBE method, PLD method, ALD method, etc. can be used for forming the insulating layer, but ALD method with good coverage is more preferable.
  • an electron injection layer 109 is formed to cover part of the EL layer 103Qg (described above).
  • the electron injection layer 109 preferably has a laminated structure of two or more layers with different electric resistances in the layers.
  • a first layer in contact with the second electron-transporting layer 108Qg-2 is formed of only an electron-transporting material, and a second layer formed of an electron-transporting material containing a metal material is stacked thereon.
  • a third layer formed of an electron-transporting material containing a metal material may be provided between the first layer and the second electron-transporting layer 108Qg-2.
  • an electrode 552 is formed on the electron injection layer 109 .
  • the electrode 551G and the electrode 552 have regions that overlap each other.
  • an EL layer 103Pg, an EL layer 103Qg, and a charge generation layer 106G are provided between the electrode 551G and the electrode 552.
  • FIG. Therefore, the electron injection layer 109 is provided with the EL layer 103Qg and the EL layer 103Qg via the second electron transport layer 108Qg-2 (when the insulating layer is also formed, the second electron transport layer 108Qg-2 and the insulating layer).
  • the electrode 552 connects the EL layer 103Qg, the EL layer 103Pg, and the charge generation layer 103Pg through the electron injection layer 109 and the second electron transport layer 108Qg-2. It has a structure in contact with the side surface (or end) of the generation layer 106G.
  • the EL layer 103Pg and the electrode 552 more specifically, the hole-injection/transport layer 104Pg and the electrode 552, the EL layer 103Qg and the electrode 552, more specifically the EL layer 103Qg, which the EL layer 103Pg has , the hole injection/transport layer 104Qg and the electrode 552, or the charge generation layer 106G and the electrode 552 can be prevented from being electrically short-circuited.
  • the light-emitting device 550R shown in FIG. 3A has a laminated structure including an electrode 551R, an electrode 552, EL layers (103Pr, 103Qr), and a charge generation layer 106R.
  • a specific configuration of each layer is as shown in the second embodiment.
  • the electrode 551R and the electrode 552 overlap.
  • the EL layer 103Pr and the EL layer 103Qr are laminated with the charge generation layer 106R interposed therebetween, and the EL layer 103Pr, the EL layer 103Qr, and the charge generation layer 106R are provided between the electrode 551R and the electrode 552.
  • the EL layers 103Pr and 103Qr like the EL layers 103, 103a, 103b, and 103c described in Embodiment Mode 2, have a laminated structure including a plurality of layers with different functions including a light-emitting layer.
  • Each of the EL layers 103Pr and 103Qr has an electron-transporting layer.
  • the EL layer 103Qr is an electron-transporting layer having a laminated structure (first electron-transporting layer 108Qr-1, second electron-transporting layer 108Qr-2). ).
  • the first electron-transporting layer 108Qr-1 is a layer containing a heteroaromatic compound and an organic compound or a plurality of types of heteroaromatic compounds (preferably a layer formed of a mixed film), as described in Embodiment 1. is.
  • the second electron-transporting layer 108Qr-2 may be formed using an electron-transporting material, and even if the layer is formed using one type of heteroaromatic compound, one type of organic compound is used. It may be a layer formed using an organic compound, a layer formed using an organic compound and a heteroaromatic compound, or a layer containing an organic substance and a plurality of types of heteroaromatic compounds.
  • the EL layer 103Pr may emit blue light, and the EL layer 103Qr may emit red light. Further, for example, the EL layer 103Pr can emit red light, and the EL layer 103Qr can also emit red light.
  • the hole injection/transport layer 104Pr among the layers included in the EL layer 103Pr is illustrated. Only the transport layer 108Qr-1, the second electron transport layer 108Qr-2) and the electron injection layer 109 are shown. Therefore, in the following description, the EL layer (the EL layer 103Pr and the EL layer 103Qr) will be used for the sake of convenience when the layers included in each EL layer can be included in the description. Further, among the electron-transporting layers (first electron-transporting layer 108Qr-1, second electron-transporting layer 108Qr-2), the first electron-transporting layer 108Qr-1 formed in contact with the light-emitting layer is located on the anode side. It may have a function of blocking holes from moving from the light emitting layer to the cathode side. Further, the electron injection layer 109 may also have a layered structure in which a part or all of it is formed using different materials.
  • the second electron-transporting layer 108Qr-2 is formed on the electrode 551R as shown in FIG. 3A.
  • the sacrificial layer formed on part of the EL layer 103Qr in the present embodiment, formed up to the first electron transport layer 108Qr-1 on the light-emitting layer. Therefore, the second electron transport layer 108Qr-2 is formed in contact with a portion of the EL layer 103Qr (described above), the EL layer 103Pr, and the side surfaces (or edges) of the charge generation layer 106R.
  • the EL layer 103Pr As a result, it is possible to suppress the intrusion of oxygen, moisture, or constituent elements thereof from the side surfaces of the EL layer 103Pr, the EL layer 103Qr, and the charge generation layer 106R.
  • One or a plurality of electron-transporting materials can be used for the second electron-transporting layer 108Qr-2.
  • the side surfaces (or edges) of part of the EL layer 103Qr (described above), the EL layer 103Pr, and the charge generation layer 106R can be removed. part) may be formed in contact with an insulating layer.
  • the second electron transport layer 108Qr-2 may be formed.
  • a material used for the insulating layer for example, aluminum oxide, magnesium oxide, hafnium oxide, gallium oxide, indium gallium zinc oxide, silicon nitride, or silicon nitride oxide can be used.
  • Sputtering method, CVD method, MBE method, PLD method, ALD method, etc. can be used for forming the insulating layer, but ALD method with good coverage is more preferable.
  • an electron injection layer 109 is formed covering part of the EL layer 103Qr (described above).
  • the electron injection layer 109 preferably has a laminated structure of two or more layers with different electric resistances in the layers.
  • a first layer in contact with the second electron-transporting layer 108Qr-2 is formed of only an electron-transporting material, and a second layer formed of an electron-transporting material containing a metal material is stacked thereon.
  • a third layer formed of an electron-transporting material containing a metal material may be provided between the first layer and the second electron-transporting layer 108Qr-2.
  • an electrode 552 is formed on the electron injection layer 109 .
  • the electrode 551R and the electrode 552 have regions that overlap each other.
  • an EL layer 103Pr, an EL layer 103Qr, and a charge generation layer 106R are provided between the electrode 551R and the electrode 552.
  • FIG. Therefore, the electron injection layer 109 has the EL layer 103Qr and the EL layer 103Qr via the second electron transport layer 108Qr-2 (when the insulating layer is also formed, the second electron transport layer 108Qr-2 and the insulating layer).
  • the EL layer 103Pr and the electrode 552 connects the EL layer 103Qr, the EL layer 103Pr, and the charge generation layer 103Qr through the electron injection layer 109 and the second electron transport layer 108Qr-2. It has a structure in contact with the side surface (or end) of the generation layer 106R. Accordingly, the EL layer 103Pr and the electrode 552, more specifically, the hole-injection/transport layer 104Pr and the electrode 552, the EL layer 103Qr and the electrode 552, more specifically, the EL layer 103Qr. , the hole injection/transport layer 104Qr and the electrode 552, or the charge generation layer 106R and the electrode 552 can be prevented from being electrically short-circuited.
  • the EL layers (103Pb, 103Pg, 103Pr, 103Qb, 103Qg, and 103Qr) and the charge generation layer 106R of each light emitting device are separately processed for each light emitting device, pattern formation by photolithography is performed.
  • the edges (side surfaces) of the EL layer thus formed have substantially the same surface (or are positioned substantially on the same plane).
  • the EL layers (103Pb, 103Pg, 103Pr, 103Qb, 103Qg, 103Qr) and the charge generation layer 106R of each light emitting device each have a gap 580 between adjacent light emitting devices.
  • SE the distance between the EL layers of the light-emitting devices adjacent to the gap 580
  • the smaller the distance SE the higher the aperture ratio and the definition can be.
  • the manufacturing yield can be increased because the influence of manufacturing process variations between adjacent light emitting devices can be tolerated.
  • the distance SE between the EL layers of adjacent light-emitting devices is 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, preferably 1 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less, more preferably It can be 1 ⁇ m or more and 2.5 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less. Note that, typically, it is preferable that the distance SE is 1 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less (for example, 1.5 ⁇ m or its vicinity).
  • the hole injection layer included in the hole transport region in the EL layer (103Pb, 103Pg, 103Pr, 103Qb, 103Qg, 103Qr) and the charge generation layer 106R often have high conductivity, may cause crosstalk if formed as a layer common to Therefore, by providing the gap 580 as shown in this configuration example, it is possible to suppress the occurrence of crosstalk between adjacent light emitting devices.
  • a high-definition display panel exceeding 1000 ppi preferably a high-definition display panel exceeding 2000 ppi, and more preferably an ultra-high-definition display panel exceeding 5000 ppi by providing a gap 580 to provide a display panel capable of displaying vivid colors. can provide.
  • the light emitting device 550B emits blue light
  • the light emitting device 550G emits green light
  • the light emitting device 550R emits red light, or both emit white light.
  • a light-emitting device capable of emitting white light is sometimes referred to as a white light-emitting device.
  • a white light emitting device can be combined with a colored layer (for example, a color filter) to realize a full-color display device.
  • the second substrate 770 has a colored layer CFB, a colored layer CFG and a colored layer CFR. These colored layers may be partially overlapped as shown in FIG. 3A.
  • the overlapped portion can function as a light shielding film.
  • a material that preferentially transmits blue light (B) is used for the colored layer CFB, and a material that preferentially transmits green light (G) is used for the colored layer CFG.
  • a material that preferentially transmits red light (R) is used for the colored layer CFR.
  • FIG. 3B shows the configuration of light emitting device 550B when light emitting device 550B, light emitting device 550G, and light emitting device 550R (collectively illustrated as light emitting device 550) are white light emitting devices.
  • the EL layer 103P and the EL layer 103Q are stacked over the electrode 551B with the charge generation layer 106B interposed therebetween.
  • the EL layer 103P has a light-emitting layer 113B that emits blue light EL(1)
  • the EL layer 103Q has a light-emitting layer 113G that emits green light EL(2) and a red light EL(3).
  • a hole injection/transport layer 104Q and an electron transport layer (first electron transport layer 108Q-1, second electron transport layer 108Q-2).
  • a color conversion layer can be used instead of the colored layer.
  • nanoparticles, quantum dots, etc. can be used in the color conversion layer.
  • a color conversion layer that converts blue light into green light can be used instead of the colored layer CFG.
  • the blue light emitted by the light emitting device 550G can be converted into green light.
  • a color conversion layer that converts blue light into red light can be used instead of the colored layer CFR.
  • the blue light emitted by the light emitting device 550R can be converted into red light.
  • a light-emitting device (display panel) 700 shown in FIG. 4 has a light-emitting device 550B, a light-emitting device 550G, and a light-emitting device 550R. Also, the light emitting device 550B, the light emitting device 550G, and the light emitting device 550R are formed on the functional layer 520 provided on the first substrate 510.
  • FIG. The functional layer 520 includes a driving circuit GD, a driving circuit SD, and the like, which are configured by a plurality of transistors, as well as wiring for electrically connecting them.
  • these drive circuits are electrically connected to, for example, the light-emitting device 550B, the light-emitting device 550G, and the light-emitting device 550R, respectively, and can drive them. Further, the drive circuit GD and the drive circuit SD will be described later in a fourth embodiment.
  • each light emitting device has the device structures shown in the second embodiment.
  • each light emitting device has the structure shown in FIG. 2B, the so-called tandem structure.
  • each light-emitting device shown in FIG. 4 is the same as the light-emitting device 550B, the light-emitting device 550G, and the light-emitting device 550R described in FIG. 3B, and all emit white light.
  • the configuration of the light-emitting layer of each light-emitting device may be different.
  • the photolithography process described in the following manufacturing method may be repeated for each light-emitting device.
  • the light-emitting device shown in this configuration example has a colored layer CFB, a colored layer CFG, and a colored layer CFR formed on each light-emitting device formed on the first substrate 510, and is shown in FIG. 3A. It differs from the structure of the light emitting device.
  • the insulating layer 573 is provided over the electrode 552 of each light-emitting device formed over the first substrate 510 , and the insulating layer 573 is provided with the colored layer CFB, the colored layer CFG, and the colored layer CFR.
  • an insulating layer 705 is provided over the colored layer CFB, the colored layer CFG, and the colored layer CFR.
  • the insulating layer 705 covers the colored layers (CFB, CFG, CFR ) side, it has a region sandwiched with the second substrate 770 and has a function of bonding the first substrate 510 and the second substrate 770 together.
  • an inorganic material, an organic material, a composite material of an inorganic material and an organic material, or the like can be used for the insulating layer 573 and the insulating layer 705 .
  • an inorganic oxide film, an inorganic nitride film, an inorganic oxynitride film, or the like, or a laminated material obtained by laminating a plurality of films selected from these can be used.
  • a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxide film, or the like, or a film containing a lamination material in which a plurality of selected from these are laminated can be used.
  • the silicon nitride film is a dense film and has an excellent function of suppressing the diffusion of impurities.
  • an oxide semiconductor eg, an IGZO film or the like
  • a stacked structure of an aluminum oxide film and an IGZO film over the aluminum oxide film, or the like can be used.
  • polyester, polyolefin, polyamide, polyimide, polycarbonate, polysiloxane, acrylic, or the like, or a laminated material or composite material of a plurality of resins selected from these, can be used.
  • organic materials such as a reaction-curable adhesive, a photocurable adhesive, a thermosetting adhesive, or an anaerobic adhesive can be used.
  • electrodes 551B, 551G, and 551R are formed.
  • a conductive film is formed over the functional layer 520 formed over the first substrate 510 and processed into a predetermined shape by photolithography.
  • the formation of the conductive film includes sputtering, chemical vapor deposition (CVD), molecular beam epitaxy (MBE), vacuum deposition, pulsed laser deposition (PLD). ) method, Atomic Layer Deposition (ALD) method, or the like.
  • the CVD method includes a plasma enhanced CVD (PECVD) method, a thermal CVD method, and the like. Also, one of the thermal CVD methods is the metal organic CVD (MOCVD) method.
  • the conductive film may be processed by a nanoimprint method, a sandblast method, a lift-off method, or the like.
  • an island-shaped thin film may be directly formed by a film formation method using a shielding mask such as a metal mask.
  • the island shape refers to a state in which a layer is separated from a layer formed in the same step and using the same material in a plan view.
  • a lithography method As the photolithography method, there are typically the following two methods. One is a method of forming a resist mask on a thin film to be processed, processing the thin film by etching or the like, and removing the resist mask. The other is a method of forming a photosensitive thin film, then performing exposure and development to process the thin film into a desired shape. When the former method is used, there are heat treatment steps such as heating after resist coating (PAB: Pre Applied Bake) and heating after exposure (PEB: Post Exposure Bake).
  • PAB Heating after resist coating
  • PEB Post Exposure Bake
  • a lithography method is used not only for processing a conductive film but also for processing a thin film (a film containing an organic compound or a film partially containing an organic compound) used for forming an EL layer.
  • the light used for exposure can be, for example, i-line (wavelength 365 nm), g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm), or a mixture thereof.
  • ultraviolet rays, KrF laser light, ArF laser light, or the like can also be used.
  • extreme ultraviolet (EUV: Extreme Ultra-Violet) light or X-rays may be used.
  • An electron beam can also be used instead of the light used for exposure.
  • the use of extreme ultraviolet light, X-rays, or electron beams is preferable because extremely fine processing is possible.
  • a photomask is not necessary when exposure is performed by scanning a beam such as an electron beam.
  • a dry etching method, a wet etching method, a sandblasting method, or the like can be used for etching the thin film using the resist mask.
  • the EL layer 103a (including the hole injection/transport layer 104a) is formed on the electrodes (551B, 551G, 551R) formed on the first substrate 510 so as to cover them. , the charge generation layer 106, and the EL layer 103b (including the hole injection/transport layer 104b and the first electron transport layer 108b-1).
  • the first electron-transporting layer 108b-1 is a layer using an organic compound and a heteroaromatic compound (preferably a layer made of a mixed film).
  • the first electron-transporting layer 108Qb-1 may be a layer formed using one type of heteroaromatic compound or an organic compound, or a layer formed using an organic compound and a heteroaromatic compound.
  • the first electron-transporting layer 108b-1 can be By configuring the first electron-transporting layer 108b-1 as described above, the temperature during the formation process of the sacrificial layer 110 formed in the manufacturing process after the formation of the first electron-transporting layer 108b-1, Also, thermal damage due to the curing temperature of the resist material used for pattern formation of the sacrificial layer 110 can be suppressed. Note that the specific configuration of the mixed film used here has been described in Embodiment 1, and thus description thereof will be omitted here.
  • a sacrificial layer 110 is formed over the first electron-transporting layer 108b-1 of the EL layer 103b.
  • the sacrificial layer 110 a film having high resistance to the etching treatment of the EL layer 103b, that is, a film having a high etching selectivity can be used.
  • the sacrificial layer 110 preferably has a laminated structure of a first sacrificial layer and a second sacrificial layer with different etching selectivity.
  • a film that can be removed by a wet etching method that causes little damage to the EL layer 103b can be used.
  • an etching material used for wet etching oxalic acid or the like can be used.
  • the sacrificial layer 110 for example, an inorganic film such as a metal film, an alloy film, a metal oxide film, a semiconductor film, or an inorganic insulating film can be used. Also, the sacrificial layer 110 can be formed by various film forming methods such as sputtering, vapor deposition, CVD, and ALD.
  • the sacrificial layer 110 for example, metal materials such as gold, silver, platinum, magnesium, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, titanium, aluminum, yttrium, zirconium, and tantalum, or the metal materials can be used.
  • metal materials such as gold, silver, platinum, magnesium, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, titanium, aluminum, yttrium, zirconium, and tantalum, or the metal materials can be used.
  • a low melting point material such as aluminum or silver.
  • a metal oxide such as indium gallium zinc oxide (also referred to as In—Ga—Zn oxide, IGZO) can be used.
  • indium oxide, indium zinc oxide (In—Zn oxide), indium tin oxide (In—Sn oxide), indium titanium oxide (In—Ti oxide), indium tin zinc oxide (In—Sn -Zn oxide), indium titanium zinc oxide (In-Ti-Zn oxide), indium gallium tin zinc oxide (In-Ga-Sn-Zn oxide), and the like can be used.
  • indium tin oxide containing silicon or the like can be used.
  • element M is aluminum, silicon, boron, yttrium, copper, vanadium, beryllium, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten , or one or more selected from magnesium
  • M is preferably one or more selected from gallium, aluminum, and yttrium.
  • an inorganic insulating material such as aluminum oxide, hafnium oxide, or silicon oxide can be used.
  • a material that can be dissolved in a chemically stable solvent is preferably used for at least the film (the first electron-transport layer 108b-1) located on the top of the EL layer 103b.
  • a material that dissolves in water or alcohol can be suitably used for the sacrificial layer 110 .
  • the sacrificial layer 110 has a stacked structure
  • a layer formed using any of the above materials can be used as the first sacrificial layer, and the second sacrificial layer can be formed thereunder to form a stacked structure.
  • the second sacrificial layer in this case is a film used as a hard mask when etching the first sacrificial layer. Also, the first sacrificial layer is exposed during the processing of the second sacrificial layer. Therefore, for the first sacrificial layer and the second sacrificial layer, a combination of films having a high etching selectivity is selected. Therefore, a film that can be used for the second sacrificial layer can be selected according to the etching conditions for the first sacrificial layer and the etching conditions for the second sacrificial layer.
  • silicon, silicon nitride, silicon oxide, tungsten, titanium, molybdenum, tantalum, and nitride can be used.
  • Tantalum, an alloy containing molybdenum and niobium, or an alloy containing molybdenum and tungsten, or the like can be used for the second sacrificial layer.
  • a film capable of obtaining a high etching selectivity that is, capable of slowing the etching rate
  • metal oxide films such as IGZO and ITO. can be used for the first sacrificial layer.
  • the second sacrificial layer is not limited to this, and can be selected from various materials according to the etching conditions for the first sacrificial layer and the etching conditions for the second sacrificial layer. For example, it can be selected from films that can be used for the first sacrificial layer.
  • a nitride film for example, can be used as the second sacrificial layer.
  • nitrides such as silicon nitride, aluminum nitride, hafnium nitride, titanium nitride, tantalum nitride, tungsten nitride, gallium nitride, and germanium nitride can also be used.
  • an oxide film can be used as the second sacrificial layer.
  • an oxide film or an oxynitride film such as silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum oxynitride, hafnium oxide, or hafnium oxynitride can be used.
  • a resist is applied on the sacrificial layer 110, and then the resist is removed from regions of the sacrificial layer 110 that do not overlap with the electrodes 551B, 551G, and 551R.
  • a resist mask REG is formed so that the resist remains in regions of the sacrificial layer 110 overlapping with the electrodes 551G and 551R.
  • photolithography is used to form the resist applied on the sacrificial layer 110 into a desired shape.
  • a portion of the sacrificial layer 110 that is not covered with the obtained resist mask REG is removed by etching. (See Figure 6B).
  • the resist mask REG is removed, and the EL layer 103a (including the hole-injection/transport layer 104b), the charge-generation layer 106, and the EL layer 103b (the hole-injection/transport layer 104b, the first EL layer 103b) which are not covered with the sacrificial layer are removed.
  • (including the electron-transporting layer 108b-1) is removed by etching, and processed into a shape having side surfaces (or exposed side surfaces) or a belt-like shape extending in a direction intersecting the plane of the paper. Specifically, dry etching is performed using the sacrificial layer 110 patterned over the EL layer 103b (including the hole injection/transport layer 104b and the first electron transport layer 108b-1).
  • a resist mask is used to form a second sacrificial layer.
  • the resist mask is removed, and using the second sacrificial layer as a mask, part of the first sacrificial layer is etched to form the EL layer 103Q (hole injection/transport layer 104Q, hole injection/transport layer 104Q, (including the first electron transport layer 108b-1), the charge generation layer 106, and the EL layer 103P (including the hole injection/transport layer 104P) may be processed into a predetermined shape.
  • the layer exposed to photolithography is specifically the layer containing the heteroaromatic compound and the organic compound, which is described in Embodiment 1, and has high heat resistance. Therefore, the influence of heat treatment is suppressed, and a highly reliable light-emitting device can be obtained.
  • the second electron-transporting layer (108Qb-2, 108Qg-2, 108Qr-2) may be formed using an electron-transporting material, and is a layer formed using one type of heteroaromatic compound. It may be a layer formed by using a plurality of types of heteroaromatic compounds.
  • the second electron transport layers (108Qb-2, 108Qg-2, 108Qr-2) are formed in contact with the side surfaces of the EL layers (103P, 103Q) as shown in FIG. 7A.
  • the second electron transport layer 108Qb-2 includes an EL layer 103Pb (including a hole injection/transport layer 104Pb and a light-emitting layer), a charge generation layer 106B, an EL layer 103Qb (a hole injection/transport layer 104Qb, It is also formed on the side surfaces exposed when the light emitting layer and the first electron transport layer 108Qb-1) are etched.
  • the second electron transport layer 108Qg-2 includes an EL layer 103Pg (including a hole injection/transport layer 104Pg and a light emitting layer), a charge generation layer 106G, an EL layer 103Qg (a hole injection/transport layer 104Qg, a light emitting layer, and the first electron-transporting layer 108Qg-1) are also formed on the side surfaces exposed when etching is performed.
  • the second electron transport layer 108Qr-2 includes an EL layer 103Pr (including a hole injection/transport layer 104Pr and a light emitting layer), a charge generation layer 106R, an EL layer 103Qr (a hole injection/transport layer 104Qr, a light emitting layer, and the first electron-transporting layer 108Qr-1) are also formed on the side surfaces exposed when etching is performed. As a result, it is possible to suppress the intrusion of oxygen, moisture, or their constituent elements from the side surfaces of the EL layers (103P, 103Q) into the interior.
  • an electron injection layer 109 is formed on the second electron transport layer (108Qb-2, 108Qg-2, 108Qr-2).
  • the electron injection layer 109 is formed using, for example, a vacuum deposition method.
  • the electron injection layer 109 is connected to the EL layers (103P, 103Q) and the charge generation layers (106B, 106G, 106R) via the second electron transport layers (108Qb-2, 108Qg-2, 108Qr-2). It has a tangential structure.
  • an electrode 552 is formed over the electron injection layer 109 .
  • the electrodes 552 are formed using, for example, a vacuum deposition method. Note that the electrode 552 is connected to each EL layer (103P, 103Q) and charge generation layers (106B, 106G, 106B, 106G, 106R) in contact with the side surface (or end). As a result, the respective EL layers (103P, 103Q) and the electrodes 552, more specifically, the hole injection/transport layers (104Pb, 104Pg, 104Pr, 104Qb, 104Qg, 104Qr) of the respective EL layers (103P, 103Q) are formed. and the electrode 552 can be prevented from being electrically short-circuited.
  • the EL layers 103P including the hole injection/transport layers (104Pb, 104Pg, 104Pr)), the charge generation layers (106B, 106G, 106R), and the EL layers of the light-emitting device 550B, the light-emitting device 550G, and the light-emitting device 550R 103Q (including the hole injection/transport layers (104Qb, 104Qg, and 104Qr), the second electron-transport layers (108Qb-2, 108Qg-2, and 108Qr-2)) in a single photolithographic patterning, Each can be formed separately.
  • the insulating layer 573, the colored layer CFB, the colored layer CFG, the colored layer CFR, and the insulating layer 705 are formed (see FIG. 7B).
  • the insulating layer 573 is formed by stacking a flat film and a dense film. Specifically, a flat film is formed using a coating method, and a dense film is laminated on the flat film using a chemical vapor deposition method, an atomic layer deposition (ALD) method, or the like. . Thus, a high-quality insulating layer 573 with few defects can be formed.
  • the colored layer CFB, the colored layer CFG, and the colored layer CFR are formed into predetermined shapes.
  • the colored layer CFR and the colored layer CFB are processed so as to overlap each other on the gap 580 . As a result, it is possible to suppress the phenomenon that the light emitted from the adjacent light-emitting device wraps around.
  • an inorganic material for the insulating layer 705, an inorganic material, an organic material, a composite material of an inorganic material and an organic material, or the like can be used.
  • each light emitting device when the EL layers (103P, 103Q) and the charge generation layers (106B, 106G, 106R) of each light emitting device are separately processed for each light emitting device, a pattern is formed by photolithography, so high-definition is required.
  • a light-emitting device display panel
  • the edges (side surfaces) of the EL layer processed by pattern formation by photolithography have substantially the same surface (or are positioned substantially on the same plane).
  • the hole-injection layers and the charge-generating layers (106B, 106G, 106R) included in the hole-transporting regions in the EL layers (103P, 103Q) are often highly conductive and therefore common to adjacent light-emitting devices. If it is formed as a layer that overlaps, it may cause crosstalk. Therefore, by separating the EL layers by patterning by photolithography as shown in this structural example, it is possible to suppress the occurrence of crosstalk between adjacent light emitting devices.
  • a light-emitting device (display panel) 700 shown in FIG. 8 has a light-emitting device 550B, a light-emitting device 550G, and a light-emitting device 550R. Also, the light emitting device 550B, the light emitting device 550G, and the light emitting device 550R are formed on the functional layer 520 provided on the first substrate 510.
  • FIG. The functional layer 520 includes a driving circuit GD, a driving circuit SD, and the like, which are configured by a plurality of transistors, as well as wiring for electrically connecting them.
  • these drive circuits are electrically connected to, for example, the light-emitting device 550B, the light-emitting device 550G, and the light-emitting device 550R, respectively, and can drive them. Further, the drive circuit GD and the drive circuit SD will be described later in a fourth embodiment.
  • each light emitting device has the device structures shown in the second embodiment.
  • each light emitting device has the structure shown in FIG. 2B, the so-called tandem structure.
  • each light-emitting device shown in FIG. 8 is the same as the light-emitting device 550B, the light-emitting device 550G, and the light-emitting device 550R described in FIG. 3B, and all emit white light.
  • the configuration of the light-emitting layer of each light-emitting device may be different.
  • the photolithography process described in the following manufacturing method may be repeated for each light-emitting device.
  • a partition 528 is provided between each light emitting device, for example, between the electrodes 551B and 551G. Therefore, the partition 528 has a structure in which the second electron-transporting layers (108Qb-2, 108Qg-2, 108Qr-2) are formed.
  • the EL layers (103Pb, 103Pg, 103Pr), the charge generation layers (106B, 106G, 106R), and the first electron transport layer (108Qb) of the EL layers (103Qb, 103Qg, 103Qr) are patterned by photolithography. -1, 108Qg-1, 108Qr-1), these are separately formed, and are insulated in the gap 580 on the partition wall 528 by sputtering, CVD, MBE, PLD, ALD, or the like. Layers may be formed. In addition, among the above, the ALD method, which has good coating properties, is more preferable.
  • a second electron transport layer (108Qb-2, 108Qg-2, 108Qr-2) included in the EL layer (103Qb, 103Qg, 103Qr) and an electron injection layer 109 are formed, and an electrode 552 is formed thereon. be able to.
  • each light emitting device when the EL layers (103P, 103Q) and the charge generation layers (106B, 106G, 106R) of each light emitting device are separately processed for each light emitting device, a pattern is formed by photolithography, so high-definition is required.
  • a light-emitting device display panel
  • the edges (side surfaces) of the EL layer processed by pattern formation by photolithography have substantially the same surface (or are positioned substantially on the same plane).
  • the hole-injection layers and the charge-generating layers (106B, 106G, 106R) included in the hole-transporting regions in the EL layers (103P, 103Q) are often highly conductive and therefore common to adjacent light-emitting devices. If it is formed as a layer that overlaps, it may cause crosstalk. Therefore, by separating the EL layers by patterning by photolithography as shown in this structural example, it is possible to suppress the occurrence of crosstalk between adjacent light emitting devices.
  • the EL layers (103P, 103Q) and the charge generation layers (106R, 106G, 106R) of the adjacent light emitting devices (550B, 550G, 550R) may be formed separately.
  • the EL layers (103P, 103Q) of the light-emitting device 550B are formed with a light-emitting substance that emits blue light
  • the EL layers (103P, 103Q) of the light-emitting device 550G are formed with a light-emitting substance that emits green light.
  • a layer that emits red light may be formed by using a light-emitting substance that emits red light in the EL layers (103P, 103Q) of the light-emitting device 550R.
  • the EL layers 103Pb and 103Qb of the light-emitting device 550B, the EL layers 103Pg and 103Qg of the light-emitting device 550G, and the EL layers 103Pr and 103Qr of the light-emitting device 550R are formed using light-emitting materials that emit light of different colors. Also good.
  • a device manufactured using a metal mask or FMM fine metal mask, high-definition metal mask
  • a device with an MM (metal mask) structure is sometimes referred to as a device with an MM (metal mask) structure.
  • a device manufactured without using a metal mask or FMM may be referred to as a device with an MML (metal maskless) structure. Since the light-emitting device with the MML structure is manufactured without using a metal mask, it has a higher degree of freedom in designing pixel arrangement, pixel shape, etc. than the light-emitting device with the FMM structure or the MM structure.
  • the island-shaped EL layer included in the light-emitting device having the MML structure is not formed by the pattern of the metal mask, but is formed by processing the EL layer after it is formed. Therefore, a light emitting device with higher definition or a higher aperture ratio than ever before can be realized. Furthermore, since the EL layer can be separately formed for each color, a light-emitting device with extremely vivid, high-contrast, and high-quality display can be realized. Further, by providing the sacrificial layer over the EL layer, damage to the EL layer during the manufacturing process can be reduced; thus, the reliability of the light-emitting device can be improved.
  • the light-emitting layer is processed into an island shape
  • a structure in which the EL layer stacked up to the light-emitting layer is processed using a photolithography method is conceivable.
  • the light-emitting layer may be damaged (damage due to processing, etc.) and the reliability may be significantly impaired. Therefore, when a display panel of one embodiment of the present invention is manufactured, a layer located above the light-emitting layer (for example, a carrier-transport layer or a carrier-injection layer, more specifically an electron-transport layer or an electron-injection layer) etc.) to form a sacrificial layer or the like to process the light-emitting layer into an island shape.
  • a highly reliable display panel can be provided.
  • FIGS. 9A to 11B a light-emitting device that is one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9A to 11B.
  • the light-emitting device 700 illustrated in FIGS. 9A to 11B includes the light-emitting device described in Embodiment 2.
  • FIG. since the light-emitting device 700 described in this embodiment can be applied to a display portion of an electronic device or the like, it can also be called a display panel.
  • the light-emitting device 700 described in this embodiment includes a display area 231, and the display area 231 has a set of pixels 703(i,j). It also has a set of pixels 703(i+1,j) adjacent to the set of pixels 703(i,j), as shown in FIG. 9B.
  • a plurality of pixels can be used for the pixel 703(i,j). For example, a plurality of pixels displaying colors with different hues can be used. Note that each of the plurality of pixels can be called a sub-pixel. Alternatively, a set of sub-pixels can be called a pixel.
  • the colors displayed by the plurality of pixels can be subjected to additive color mixture or subtractive color mixture.
  • hues of colors that cannot be displayed by individual pixels can be displayed.
  • a pixel 702B (i, j) displaying blue, a pixel 702G (i, j) displaying green, and a pixel 702R (i, j) displaying red are used as the pixel 703 (i, j). be able to. Also, each of the pixel 702B(i,j), the pixel 702G(i,j), and the pixel 702R(i,j) can be called a sub-pixel.
  • a pixel displaying white or the like may be added to the above set and used for the pixel 703 (i, j).
  • each of a pixel displaying cyan, a pixel displaying magenta, and a pixel displaying yellow may be used as a sub-pixel for the pixel 703(i,j).
  • a pixel emitting infrared rays may be used for the pixel 703(i, j).
  • a pixel that emits light including light having a wavelength of 650 nm to 1000 nm can be used as the pixel 703(i,j).
  • a driving circuit GD and a driving circuit SD are provided around the display area 231 shown in FIG. 9A. It also has a terminal 519 electrically connected to the driver circuit GD, the driver circuit SD, and the like. The terminal 519 can be electrically connected to the flexible printed circuit FPC1, for example, as shown in FIG. 11A.
  • the drive circuit GD has a function of supplying a first selection signal and a second selection signal.
  • the drive circuit GD is electrically connected to a conductive film G1(i), which will be described later, to supply a first selection signal, and is electrically connected to a conductive film G2(i), which will be described later, to supply a second selection signal.
  • the drive circuit SD has a function of supplying an image signal and a control signal, the control signal including a first level and a second level.
  • the drive circuit SD is electrically connected to a conductive film S1g(j) described later to supply an image signal, and is electrically connected to a conductive film S2g(j) described later to supply a control signal.
  • FIG. 11A shows a cross-sectional view of the light-emitting device taken along dashed-dotted line X1-X2 and dashed-dotted line X3-X4 shown in FIG. 9A.
  • light emitting device 700 has functional layer 520 between first substrate 510 and second substrate 770 .
  • the functional layer 520 includes the above-described drive circuit GD, drive circuit SD, and the like, as well as wiring that electrically connects them.
  • the functional layer 520 shows a configuration including pixel circuits 530B(i,j) and pixel circuits 530G(i,j) and drive circuits GD, but is not limited to this.
  • Each pixel circuit included in the functional layer 520 corresponds to each light emitting device (for example, , the light emitting device 550B(i,j) and the light emitting device 550G(i,j)) shown in FIG. 11A.
  • light emitting device 550B(i,j) is electrically connected to pixel circuit 530B(i,j) through opening 591B
  • light emitting device 550G(i,j) is electrically connected through opening 591G. It is electrically connected to the pixel circuit 530G(i,j).
  • An insulating layer 705 is provided on the functional layer 520 and each light emitting device, and the insulating layer 705 has a function of bonding the second substrate 770 and the functional layer 520 together.
  • a substrate provided with touch sensors in a matrix can be used as the second substrate 770 .
  • a substrate with capacitive touch sensors or optical touch sensors can be used for the second substrate 770 .
  • the light-emitting device of one embodiment of the present invention can be used as a touch panel.
  • FIG. 10A A specific configuration of the pixel circuit 530G(i, j) is shown in FIG. 10A.
  • the pixel circuit 530G(i,j) has a switch SW21, a switch SW22, a transistor M21, a capacitor C21 and a node N21. Also, the pixel circuit 530G(i,j) has a node N22, a capacitor C22 and a switch SW23.
  • the transistor M21 has a gate electrode electrically connected to the node N21, a first electrode electrically connected to the light emitting device 550G(i,j), and a second electrode electrically connected to the conductive film ANO. and an electrode of
  • the switch SW21 has a first terminal electrically connected to the node N21 and a second terminal electrically connected to the conductive film S1g(j). Moreover, the switch SW21 has a function of controlling a conducting state or a non-conducting state based on the potential of the conductive film G1(i).
  • the switch SW22 has a first terminal electrically connected to the conductive film S2g(j) and has a function of controlling a conductive state or a non-conductive state based on the potential of the conductive film G2(i).
  • Capacitor C21 has a conductive film electrically connected to node N21 and a conductive film electrically connected to the second terminal of switch SW22.
  • the image signal can be stored in the node N21.
  • the potential of the node N21 can be changed using the switch SW22.
  • the intensity of light emitted by the light emitting device 550G(i,j) can be controlled using the potential of the node N21.
  • FIG. 10B shows an example of a specific structure of the transistor M21 described with reference to FIG. 10A. Note that a bottom-gate transistor, a top-gate transistor, or the like can be used as appropriate as the transistor M21.
  • the transistor illustrated in FIG. 10B has a semiconductor film 508, a conductive film 504, an insulating film 506, a conductive film 512A, and a conductive film 512B.
  • a transistor is formed, for example, on the insulating film 501C.
  • the transistor also includes an insulating film 516 (an insulating film 516A and an insulating film 516B) and an insulating film 518 .
  • the semiconductor film 508 has a region 508A electrically connected to the conductive film 512A and a region 508B electrically connected to the conductive film 512B.
  • Semiconductor film 508 has a region 508C between regions 508A and 508B.
  • the conductive film 504 has a region overlapping with the region 508C, and the conductive film 504 functions as a gate electrode.
  • the insulating film 506 has a region sandwiched between the semiconductor film 508 and the conductive film 504 .
  • the insulating film 506 functions as a first gate insulating film.
  • the conductive film 512A has one of the function of the source electrode and the function of the drain electrode, and the conductive film 512B has the other of the function of the source electrode and the function of the drain electrode.
  • the conductive film 524 can be used for a transistor.
  • the conductive film 524 has a region that sandwiches the semiconductor film 508 with the conductive film 504 .
  • the conductive film 524 functions as a second gate electrode.
  • the insulating film 501D is sandwiched between the semiconductor film 508 and the conductive film 524 and functions as a second gate insulating film.
  • the insulating film 516 functions, for example, as a protective film that covers the semiconductor film 508 .
  • the insulating film 516 include a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a silicon nitride oxide film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film, a hafnium oxide film, an yttrium oxide film, a zirconium oxide film, and a gallium oxide film.
  • a tantalum oxide film, a magnesium oxide film, a lanthanum oxide film, a cerium oxide film, or a neodymium oxide film can be used.
  • a material having a function of suppressing diffusion of oxygen, hydrogen, water, alkali metals, alkaline earth metals, or the like is preferably used.
  • silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum nitride, aluminum oxynitride, or the like can be used, for example.
  • the number of oxygen atoms and the number of nitrogen atoms contained in each of silicon oxynitride and aluminum oxynitride are preferably larger than that of nitrogen atoms.
  • a semiconductor film used for a driver circuit transistor can be formed in the step of forming the semiconductor film used for the pixel circuit transistor.
  • a semiconductor film having the same composition as the semiconductor film used for the transistor of the pixel circuit can be used for the transistor of the driver circuit.
  • a semiconductor containing a Group 14 element can be used.
  • a semiconductor containing silicon can be used for the semiconductor film 508 .
  • Hydrogenated amorphous silicon can be used for the semiconductor film 508 .
  • microcrystalline silicon or the like can be used for the semiconductor film 508 .
  • a light-emitting device (or a display panel) using polysilicon for the semiconductor film 508, for example can provide a light-emitting device with less display unevenness. Alternatively, it is easy to increase the size of the light-emitting device.
  • Polysilicon can be used for the semiconductor film 508 . Accordingly, the field-effect mobility of the transistor can be higher than that of a transistor using amorphous silicon hydride for the semiconductor film 508, for example. Alternatively, driving capability can be higher than that of a transistor using hydrogenated amorphous silicon for the semiconductor film 508, for example. Alternatively, for example, the aperture ratio of a pixel can be improved as compared with a transistor using hydrogenated amorphous silicon for the semiconductor film 508 .
  • the reliability of the transistor can be higher than that of a transistor using hydrogenated amorphous silicon for the semiconductor film 508 .
  • the temperature required for manufacturing a transistor can be lower than, for example, a transistor using single crystal silicon.
  • a semiconductor film used for a transistor in a driver circuit can be formed in the same process as a semiconductor film used for a transistor in a pixel circuit.
  • the driver circuit can be formed over the same substrate as the substrate forming the pixel circuit. Alternatively, the number of parts constituting the electronic device can be reduced.
  • single crystal silicon can be used for the semiconductor film 508 .
  • the definition can be higher than that of a light-emitting device (or a display panel) using hydrogenated amorphous silicon for the semiconductor film 508 .
  • a light-emitting device with less display unevenness than a light-emitting device using polysilicon for the semiconductor film 508 can be provided.
  • smart glasses or head-mounted displays can be provided.
  • a metal oxide can be used for the semiconductor film 508 .
  • the pixel circuit can hold an image signal for a longer time than a pixel circuit using a transistor whose semiconductor film is made of amorphous silicon.
  • the selection signal can be supplied at a frequency of less than 30 Hz, preferably less than 1 Hz, more preferably less than once a minute, while suppressing flicker. As a result, fatigue accumulated in the user of the electronic device can be reduced. In addition, power consumption associated with driving can be reduced.
  • An oxide semiconductor can be used for the semiconductor film 508 .
  • an oxide semiconductor containing indium, an oxide semiconductor containing indium, gallium, and zinc, or an oxide semiconductor containing indium, gallium, zinc, and tin can be used for the semiconductor film 508 .
  • a transistor including an oxide semiconductor for a semiconductor film for a switch or the like it is preferable to use a transistor including an oxide semiconductor for a semiconductor film for a switch or the like. Note that a circuit in which a transistor including an oxide semiconductor as a semiconductor film is used as a switch can hold the potential of a floating node for a longer time than a circuit in which a transistor including an amorphous silicon as a semiconductor film is used as a switch. can.
  • FIG. 11A shows a light-emitting device with a structure (top emission type) for extracting light from the second substrate 770 side, but as shown in FIG. 11B, a structure (bottom emission type) for extracting light from the first substrate 510 side. It is good also as a light-emitting device.
  • the first electrode is formed to function as a semi-transmissive/half-reflective electrode
  • the second electrode is formed to function as a reflective electrode.
  • the active matrix light-emitting device is described, but the structure of the light-emitting device described in Embodiment 2 can also be applied to the passive matrix light-emitting device illustrated in FIGS. 12A and 12B. good.
  • FIG. 12A is a perspective view showing a passive matrix light-emitting device
  • FIG. 12B is a cross-sectional view of FIG. 12A cut along XY. 12A and 12B
  • an electrode 952 and an electrode 956 are provided over a substrate 951
  • an EL layer 955 is provided between the electrode 952 and the electrode 956.
  • FIG. The ends of the electrodes 952 are covered with an insulating layer 953 .
  • a partition layer 954 is provided over the insulating layer 953 .
  • the sidewalls of the partition layer 954 are inclined such that the distance between one sidewall and the other sidewall becomes narrower as the partition wall layer 954 approaches the substrate surface.
  • the cross section of the partition layer 954 in the short side direction is trapezoidal, and the bottom side (the side facing the same direction as the surface direction of the insulating layer 953 and in contact with the insulating layer 953) is the upper side (the surface of the insulating layer 953). direction and is shorter than the side that does not touch the insulating layer 953).
  • FIGS. 13B to 13E are perspective views illustrating the configuration of the electronic device.
  • 14A to 14E are perspective views explaining the configuration of the electronic device.
  • 15A and 15B are perspective views explaining the configuration of the electronic device.
  • An electronic device 5200B described in this embodiment includes an arithmetic device 5210 and an input/output device 5220 (see FIG. 13A).
  • the computing device 5210 has a function of being supplied with operation information, and has a function of supplying image information based on the operation information.
  • the input/output device 5220 has a display portion 5230 , an input portion 5240 , a detection portion 5250 and a communication portion 5290 .
  • the input/output device 5220 has a function of supplying operation information, a function of supplying image information, a function of supplying detection information, a function of supplying communication information, and a function of supplying communication information.
  • the input unit 5240 has a function of supplying operation information.
  • the input unit 5240 supplies operation information based on the user's operation of the electronic device 5200B.
  • a keyboard e.g., a keyboard, hardware buttons, pointing device, touch sensor, illuminance sensor, imaging device, voice input device, line-of-sight input device, posture detection device, or the like can be used for the input unit 5240 .
  • the display portion 5230 has a display panel and a function of displaying image information.
  • the display panel described in Embodiment 2 can be used for the display portion 5230 .
  • the detection unit 5250 has a function of supplying detection information. For example, it has a function of detecting the surrounding environment in which the electronic device is used and supplying it as detection information.
  • an illuminance sensor an imaging device, a posture detection device, a pressure sensor, a motion sensor, or the like can be used for the detection portion 5250 .
  • the communication unit 5290 has a function of receiving and supplying communication information. For example, it has a function of connecting to other electronic devices or communication networks by wireless communication or wired communication. Specifically, it has functions such as wireless local communication, telephone communication, and short-range wireless communication.
  • FIG. 13B shows an electronic device having a contour along a cylindrical post or the like.
  • One example is digital signage.
  • the display panel which is one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 5230 .
  • a function of changing the display method according to the illuminance of the usage environment may be provided. It also has a function of detecting the presence of a person and changing the display content. This allows it to be installed, for example, on a building pillar. Alternatively, advertisements, guidance, or the like can be displayed.
  • FIG. 13C shows an electronic device having a function of generating image information based on the trajectory of the pointer used by the user.
  • Examples include electronic blackboards, electronic bulletin boards, electronic signboards, and the like.
  • a display panel with a diagonal length of 20 inches or more, preferably 40 inches or more, more preferably 55 inches or more can be used.
  • a plurality of display panels can be arranged and used as one display area.
  • a plurality of display panels can be arranged and used for a multi-screen.
  • FIG. 13D shows an electronic device that can receive information from other devices and display it on display 5230 .
  • wearable electronic devices Specifically, several options can be displayed or the user can select some of the options and send them back to the source of the information. Alternatively, for example, it has a function of changing the display method according to the illuminance of the usage environment. Thereby, for example, the power consumption of the wearable electronic device can be reduced. Alternatively, for example, an image can be displayed on a wearable electronic device so that it can be suitably used even in an environment with strong external light, such as outdoors on a sunny day.
  • FIG. 13E shows an electronic device having a display portion 5230 with a gently curved surface along the side of the housing.
  • a display portion 5230 includes a display panel, and the display panel has a function of displaying on the front, side, top, and back, for example. This allows, for example, information to be displayed not only on the front of the mobile phone, but also on the sides, top and back.
  • FIG. 14A shows an electronic device capable of receiving information from the Internet and displaying it on display 5230.
  • FIG. A smart phone etc. are mentioned as an example.
  • the created message can be confirmed on the display portion 5230 .
  • it has a function of changing the display method according to the illuminance of the usage environment. As a result, power consumption of the smartphone can be reduced.
  • the image can be displayed on the smartphone so that it can be suitably used even in an environment with strong external light, such as outdoors on a sunny day.
  • FIG. 14B shows an electronic device whose input unit 5240 can be a remote controller.
  • An example is a television system.
  • information can be received from a broadcast station or the Internet and displayed on the display portion 5230 .
  • the user can be photographed using the detection unit 5250 .
  • the user's image can be transmitted.
  • the user's viewing history can be acquired and provided to the cloud service.
  • recommendation information can be acquired from a cloud service and displayed on the display unit 5230 .
  • a program or video can be displayed based on the recommendation information.
  • it has a function of changing the display method according to the illuminance of the usage environment. As a result, images can be displayed on the television system so that it can be suitably used even when the strong external light that shines indoors on a sunny day strikes.
  • FIG. 14C shows an electronic device capable of receiving teaching materials from the Internet and displaying them on display unit 5230 .
  • One example is a tablet computer.
  • Input section 5240 can be used to input and send reports to the Internet.
  • the report correction results or evaluation can be obtained from the cloud service and displayed on the display unit 5230 .
  • suitable teaching materials can be selected and displayed based on the evaluation.
  • an image signal can be received from another electronic device and displayed on the display portion 5230 .
  • the display portion 5230 can be used as a sub-display by leaning it against a stand or the like.
  • images can be displayed on the tablet computer so that the tablet computer can be suitably used even in an environment with strong external light, such as outdoors on a sunny day.
  • FIG. 14D shows an electronic device with multiple displays 5230 .
  • An example is a digital camera.
  • an image can be displayed on the display portion 5230 while the detection portion 5250 captures an image.
  • the captured image can be displayed on the detection unit.
  • the input unit 5240 can be used to decorate the captured image. Or you can attach a message to the captured video. Or you can send it to the internet. Alternatively, it has a function of changing the shooting conditions according to the illuminance of the usage environment.
  • the subject can be displayed on the digital camera so that it can be conveniently viewed even in an environment with strong external light, such as outdoors on a sunny day.
  • FIG. 14E shows an electronic device that can control other electronic devices by using another electronic device as a slave and using the electronic device of this embodiment as a master.
  • One example is a portable personal computer.
  • part of the image information can be displayed on the display portion 5230 and the other part of the image information can be displayed on the display portion of another electronic device.
  • an image signal can be supplied.
  • information to be written can be obtained from an input portion of another electronic device using the communication portion 5290 .
  • a wide display area can be used, for example, by using a portable personal computer.
  • FIG. 15A shows an electronic device having a sensing unit 5250 that senses acceleration or orientation.
  • An example is a goggle-type electronic device.
  • the sensing unit 5250 can provide information regarding the location of the user or the direction the user is facing.
  • the electronic device can generate image information for the right eye and image information for the left eye based on the position of the user or the direction the user is facing.
  • display unit 5230 has a display area for the right eye and a display area for the left eye.
  • an image of a virtual reality space that provides a sense of immersion can be displayed on a goggle-type electronic device.
  • FIG. 15B shows an electronic device having an imaging device and a sensing unit 5250 that senses acceleration or orientation.
  • An example is a glasses-type electronic device.
  • the sensing unit 5250 can provide information regarding the location of the user or the direction the user is facing.
  • the electronic device can generate image information based on the location of the user or the direction the user is facing. As a result, for example, it is possible to attach information to a real landscape and display it. Alternatively, an image of the augmented reality space can be displayed on a glasses-type electronic device.
  • FIG. 16A is a cross-sectional view taken along line ef in the top view of the lighting device shown in FIG. 16B.
  • a first electrode 401 is formed over a light-transmitting substrate 400 which is a support.
  • a first electrode 401 corresponds to the first electrode 101 in the second embodiment.
  • the first electrode 401 is formed using a light-transmitting material.
  • a pad 412 is formed on the substrate 400 for supplying voltage to the second electrode 404 .
  • the EL layer 403 is formed over the first electrode 401 .
  • the EL layer 403 corresponds to the structure of the EL layer 103 in Embodiment Mode 2, or the structure in which the EL layers 103a, 103b, and 103c and the charge generation layers 106 (106a and 106b) are combined. In addition, please refer to the said description about these structures.
  • a second electrode 404 is formed to cover the EL layer 403 .
  • a second electrode 404 corresponds to the second electrode 102 in the second embodiment.
  • the second electrode 404 is made of a highly reflective material.
  • a voltage is supplied to the second electrode 404 by connecting it to the pad 412 .
  • the lighting device described in this embodiment includes the light-emitting device including the first electrode 401 , the EL layer 403 , and the second electrode 404 . Since the light-emitting device has high emission efficiency, the lighting device in this embodiment can have low power consumption.
  • the substrate 400 on which the light-emitting device having the above structure is formed and the sealing substrate 407 are fixed and sealed using the sealing materials 405 and 406 to complete the lighting device. Either one of the sealing materials 405 and 406 may be used. Also, a desiccant can be mixed in the inner sealing material 406 (not shown in FIG. 16B), which can absorb moisture, leading to improved reliability.
  • an external input terminal can be formed.
  • an IC chip 420 or the like having a converter or the like mounted thereon may be provided thereon.
  • the ceiling light 8001 can be of a ceiling direct attachment type or a ceiling embedded type. Note that such a lighting device is configured by combining a light emitting device with a housing or a cover. In addition, application to a cord pendant type (a cord hanging type from the ceiling) is also possible.
  • the foot light 8002 can illuminate the floor surface to enhance the safety of the foot. For example, it is effective for use in bedrooms, stairs, or corridors. In that case, the size and shape can be appropriately changed according to the size and structure of the room.
  • a stationary lighting device configured by combining a light emitting device and a support base is also possible.
  • the sheet-like lighting 8003 is a thin sheet-like lighting device. Since it is attached to the wall, it does not take up much space and can be used for a wide range of purposes. In addition, it is easy to increase the area. In addition, it can also be used for a wall surface having a curved surface or a housing.
  • a lighting device 8004 in which light from a light source is controlled only in a desired direction can also be used.
  • the desk lamp 8005 includes a light source 8006, and as the light source 8006, a light-emitting device that is one embodiment of the present invention or a light-emitting device that is part thereof can be applied.
  • a lighting device having a function as furniture can be obtained. can do.
  • various lighting devices to which the light-emitting device is applied can be obtained. Note that these lighting devices are included in one embodiment of the present invention.
  • films with different materials or structures were formed on a glass substrate, and the results of a heat resistance test performed on the obtained samples (films) are shown.
  • Nine types of samples were prepared by changing the combination of a plurality of heteroaromatic compounds or changing the film structure. The structure of each sample is shown in Table 1 below together with the results. Chemical formulas of materials used in this example are shown below.
  • a sample layer was formed on a glass substrate using a vacuum deposition apparatus, and cut into strips of 1 cm ⁇ 3 cm.
  • the substrate was introduced into a bell jar type heater (Bell jar type vacuum oven BV-001 manufactured by Shibata Kagaku Co., Ltd.), the pressure was reduced to about 10 hPa, and the substrate was baked at a set temperature in the range of 80°C to 150°C for 1 hour. .
  • Sample 1 is a single-layer film using one type of heteroaromatic compound, and 2,9-di(2-naphthyl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (abbreviation: NBPhen) was deposited on a glass substrate. ) was vapor-deposited to a film thickness of 10 nm.
  • NBPhen 2,9-di(2-naphthyl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • Sample 2 is a single layer film using one kind of heteroaromatic compound, and 2-[4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)-3,1'-biphenyl -1-yl]dibenzo[f,h]quinoxaline (abbreviation: 2mpPCBPDBq) was evaporated to a thickness of 10 nm.
  • Sample 3 is a mixed film using a plurality of heteroaromatic compounds.
  • 9H-carbazol-3-yl)phenyl]-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine abbreviation: PCBBiF
  • PCBBiF 9H-carbazol-3-yl)phenyl]-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine
  • Ir(tBuppm) 3 tris(4-t-butyl-6-phenylpyrimidinato)iridium
  • Sample 4 is a laminated film using a plurality of heteroaromatic compounds, and was formed by vapor-depositing 2mp PCBPDBq to 10 nm on a glass substrate and then vapor-depositing NBPhen to 10 nm.
  • Sample 6 is a single-layer film using one type of heteroaromatic compound, and was formed by vapor-depositing PCBBiF on a glass substrate so as to have a film thickness of 40 nm.
  • Photographs (dark-field observation at 100-fold magnification) of samples manufactured in this example are shown in FIGS. 18A to 18E and FIGS. 19A to 19D.
  • no bake (ref) of each sample is also shown.
  • Table 1 shows the structure of the samples produced in this example and the observation results thereof.
  • circles indicate that crystals were not formed, and crosses indicate that crystals were formed.
  • triangular marks were given to those that could not be determined clearly.
  • Sample 4 and Sample 7 although the same heteroaromatic compound is used, Sample 4, which is a laminated film, crystallized at 100°C, while Sample 7, which is a mixed film, crystallized up to 150°C. did not happen. From this, it was found that a mixed film using a plurality of ⁇ -electron-deficient heteroaromatic compounds is particularly effective in improving heat resistance.
  • the heteroaromatic compound and the organic compound used in the electron-transporting layer of the light-emitting device which is one embodiment of the present invention were formed into a mixed film, and these single-layer films were laminated. Since it was found that the heat resistance is improved compared to the laminated film, the light-emitting device 1 using the mixed film of the heteroaromatic compound and the organic compound as the electron transport layer and the laminated film of the heteroaromatic compound and the organic compound were used. Comparative light-emitting devices 1 used were fabricated, and the characteristics of each device were compared. The element structure and its characteristics are described below. Table 2 shows specific configurations of the light-emitting device 1 and the comparative light-emitting device 1 used in this example. Chemical formulas of materials used in this example are shown below.
  • the light-emitting device 1 shown in this example has an EL layer 902 formed between a first electrode 901 and a second electrode 903, as shown in FIG. Specifically, a hole-injection layer 911, a hole-transport layer 912, a light-emitting layer 913, an electron-transport layer 914, and an electron-injection layer 915 are stacked in this order on a first electrode 901 formed on a substrate 900. It has a structure in which a second electrode 903 is stacked over an injection layer 915 .
  • a first electrode 901 was formed over a substrate 900 .
  • the electrode area was 4 mm 2 (2 mm ⁇ 2 mm).
  • a glass substrate was used as the substrate 900 .
  • the first electrode 901 was formed by sputtering indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO) to a thickness of 70 nm.
  • ITSO indium tin oxide containing silicon oxide
  • the surface of the substrate was washed with water, baked at 200° C. for 1 hour, and then subjected to UV ozone treatment for 370 seconds. After that, the substrate was introduced into a vacuum deposition apparatus whose interior was evacuated to about 10 ⁇ 4 Pa, vacuum baked at 170° C. for 60 minutes in a heating chamber in the vacuum deposition apparatus, and then exposed to heat for about 30 minutes. chilled.
  • a hole-injection layer 911 was formed over the first electrode 901 .
  • PCBBiF N-(1,1′-biphenyl-4-yl)-N-[4 -(9-Phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl]-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2
  • a hole-transport layer 912 was formed over the hole-injection layer 911 .
  • the hole transport layer 912 was formed by vapor deposition of 50 nm using PCBBiF.
  • a light-emitting layer 913 was formed over the hole-transport layer 912 .
  • the electron-transporting layer 914 was formed over the light-emitting layer 913 .
  • the electron injection layer 915 was formed over the electron transport layer 914 .
  • the electron injection layer 915 was formed by vapor deposition using lithium fluoride (LiF) to a thickness of 1 nm.
  • a second electrode 903 was formed over the electron injection layer 915 .
  • the second electrode 903 was formed by vapor deposition of aluminum so as to have a thickness of 200 nm. Note that the second electrode 903 functions as a cathode in this embodiment.
  • the light-emitting device 1 having the EL layer sandwiched between the pair of electrodes was formed on the substrate 900 .
  • the hole-injection layer 911, the hole-transport layer 912, the light-emitting layer 913, the electron-transport layer 914, and the electron-injection layer 915 described in the above steps are functional layers forming the EL layer in one embodiment of the present invention.
  • a vapor deposition method using a resistance heating method was used in all cases.
  • the fabricated light-emitting device 1 was sealed in a glove box in a nitrogen atmosphere so as not to be exposed to the atmosphere (a sealant was applied around the device, and UV treatment and heat treatment at 80° C. for 1 hour were performed at the time of sealing).
  • Comparative light-emitting device 1 is fabricated in the same manner as light-emitting device 1 by vapor-depositing 2mpPCBPDBq to a thickness of 10 nm and then evaporating NBPhen to a thickness of 20 nm instead of co-evaporating 2mpPCBPDBq and NBPhen as the electron transport layer 914 . did.
  • the luminance-current density characteristics of the light-emitting device 1 and the comparative light-emitting device 1 are shown in FIG. 21, the current efficiency-luminance characteristics are shown in FIG. 22, the luminance-voltage characteristics are shown in FIG. 23, and the current-voltage characteristics are shown in FIG. - Luminance characteristics are shown in FIG. 25 and emission spectra are shown in FIG. 26, respectively.
  • Table 3 shows the main characteristics of light-emitting device 1 and comparative light-emitting device 1 near 1000 cd/m 2 .
  • a spectroradiometer (SR-UL1R, manufactured by Topcon Corporation) was used to measure luminance, CIE chromaticity, and emission spectrum at room temperature.
  • FIG. 27 shows the results of the reliability test of Light-Emitting Device 1 and Comparative Light-Emitting Device 1.
  • FIG. 27 the vertical axis indicates the normalized luminance (%) when the initial luminance is 100%, and the horizontal axis indicates the driving time (h) of the device.
  • each light-emitting device was subjected to a driving test at a constant current density of 50 mA/cm 2 .
  • FIG. 27 The results shown in FIG. 27 indicate that light-emitting device 1, which is one embodiment of the present invention, has good reliability equivalent to that of comparative light-emitting device 1.
  • the obtained solid was purified by sublimation by the train sublimation method. Sublimation purification was performed by heating 1.3 g of the obtained solid at 340° C. for 15 hours. The pressure during sublimation purification was 3.9 Pa, and the argon flow rate was 15 sccm. After purification by sublimation, 1.5 g of the desired solid was obtained with a recovery rate of 85%.

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Abstract

製造プロセスにおける熱耐性の高い発光デバイスを提供する。 第1の電極上に第1のEL層を挟んで第2の電極を有し、第1のEL層は、少なくとも、第1の発光層を有し、第1のEL層上に第2のEL層を有し、第2のEL層は、第2の発光層と、第1の電子輸送層と、第2の電子輸送層と、を少なくとも有し、第2の発光層上に第1の電子輸送層を有し、第1の発光層の側面、第2の発光層の側面、および第1の電子輸送層の側面と、接して絶縁層を有し、第1の電子輸送層上に第2の電子輸送層を有し、絶縁層は、第1の発光層の側面、第2の発光層の側面および第1の電子輸送層の側面と、第2の電子輸送層と、の間に位置し、第1の電子輸送層は、少なくとも1つの複素芳香環を有する複素芳香族化合物と、複素芳香族化合物とは異なる有機化合物と、を有する発光デバイスを提供する。

Description

発光デバイス、発光装置、電子機器および照明装置
本発明の一態様は、発光デバイス、表示装置、発光装置、電子機器、受発光装置、照明装置および電子デバイスに関する。なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
有機化合物を用いたエレクトロルミネッセンス(EL:Electroluminescence)を利用する発光デバイス(有機ELデバイス)の実用化が進んでいる。これら発光デバイスの基本的な構成は、一対の電極間に発光材料を含む有機化合物層(EL層)を挟んだものである。この素子に電圧を印加して、キャリアを注入し、当該キャリアの再結合エネルギーを利用することにより、発光材料からの発光を得ることができる。
このような発光デバイスは自発光型であるためディスプレイの画素として用いると、液晶に比べ、視認性が高く、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。また、このような発光デバイスを用いたディスプレイは、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
また、これらの発光デバイスは発光層を二次元に連続して形成することが可能であるため、面状に発光を得ることができる。これは、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。
このように発光デバイスを用いたディスプレイや照明装置はさまざまな電子機器に適用好適であるが、より良好な特性を有する発光デバイスを求めて研究開発が進められている。
発光デバイスの製造方法には、様々な方法が知られているが、高精細な発光デバイスを作製する方法の一つとして、ファインメタルマスクを使用することなく、発光層を形成する方法が知られている。その一例としては、絶縁基板の上方に形成された第1及び第2画素電極を含んだ電極アレイの上方にホスト材料とドーパント材料との混合物を含んだ第1ルミネッセンス性有機材料を堆積させて、電極アレイを含む表示領域に亘って広がった連続膜として第1発光層を形成する工程と、第1発光層のうち第1画素電極の上方に位置した部分に紫外光を照射することなしに、第1発光層のうち第2画素電極の上方に位置した部分に紫外光を照射する工程と、第1発光層上にホスト材料とドーパント材料との混合物を含み且つ第1ルミネッセンス性有機材料とは異なる第2ルミネッセンス性有機材料を堆積させて、第2発光層を表示領域に亘って広がった連続膜として形成する工程と、第2発光層の上方に対向電極を形成する工程とを含む、有機ELディスプレイの製造方法がある(特許文献1)。
特開2012−160473号公報
本発明の一態様は、利便性、有用性または信頼性に優れた新規な発光デバイスを提供することを課題の一とする。また、本発明の一態様は、利便性、有用性または信頼性に優れた新規な発光装置を提供することを課題の一とする。また、本発明の一態様は、利便性、有用性または信頼性に優れた新規な電子機器を提供することを課題の一とする。また、本発明の一態様は、利便性、有用性または信頼性に優れた新規な照明装置を提供することを課題の一とする。
また、本発明の一態様は、耐熱性の高い発光デバイスを提供することを課題の一とする。また、本発明の一態様は、製造プロセスにおける耐熱性の高い発光デバイスを提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、信頼性の高い発光デバイスを提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、消費電力の小さい発光デバイス、発光装置、電子機器、表示装置および電子デバイスを各々提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、消費電力が小さく、信頼性の高い発光デバイス、発光装置、電子機器、表示装置および電子デバイスを各々提供することを課題の一とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、第1の電極上に第1のEL層を挟んで第2の電極を有し、第1のEL層は、少なくとも、第1の発光層を有し、第1のEL層上に第2のEL層を有し、第2のEL層は、第2の発光層と、第1の電子輸送層と、第2の電子輸送層と、を少なくとも有し、第2の発光層上に第1の電子輸送層を有し、第1の発光層の側面、第2の発光層の側面、および第1の電子輸送層の側面と、接して絶縁層を有し、第1の電子輸送層上に第2の電子輸送層を有し、絶縁層は、第1の発光層の側面、第2の発光層の側面および第1の電子輸送層の側面と、第2の電子輸送層と、の間に位置し、第1の電子輸送層は、少なくとも1つの複素芳香環を有する複素芳香族化合物と、複素芳香族化合物とは異なる有機化合物と、を有する発光デバイスである。
また、本発明の一態様は、第1の電極上に第1のEL層を挟んで第2の電極を有し、第1のEL層は、少なくとも、第1の発光層を有し、第1のEL層上に第2のEL層を有し、第2のEL層は、第2の発光層と、第1の電子輸送層と、第2の電子輸送層と、を少なくとも有し、第2の発光層上に第1の電子輸送層を有し、第1の発光層の側面、第2の発光層の側面、および第1の電子輸送層の側面と、接して絶縁層を有し、第1の電子輸送層上に第2の電子輸送層を有し、絶縁層は、第1の発光層の側面、第2の発光層の側面および第1の電子輸送層の側面と、第2の電子輸送層と、の間に位置し、第1の電子輸送層は、少なくとも1つの複素芳香環を有する第1の複素芳香族化合物と、第1の複素芳香族化合物とは異なる有機化合物と、を有し、第2の電子輸送層は、少なくとも1つの複素芳香環を有する第2の複素芳香族化合物を有する、発光デバイスである。
上記各構成の発光デバイスにおいて有機化合物は、少なくとも1つの複素芳香環を有すると好ましい。
また、上記各構成の発光デバイスにおいて、複素芳香環は、ピリジン骨格、ジアジン骨格、トリアジン骨格、またはポリアゾール骨格、のいずれか一を有すると好ましい。
また、上記各構成の発光デバイスにおいて、複素芳香環は、縮環構造を有する縮合複素芳香環を有すると好ましい。
上記構成の発光デバイスにおいて、縮合複素芳香環は、キノリン環、ベンゾキノリン環、キノキサリン環、ジベンゾキノキサリン環、キナゾリン環、ベンゾキナゾリン環、ジベンゾキノキサリン環、フェナントロリン環、フロジアジン環、ベンゾイミダゾール環のいずれか一であると好ましい。
また、本発明の一態様は、上記各構成の発光デバイスと、トランジスタ、または、基板と、を有する発光装置である。
また、本発明の一態様は、隣接する第1の発光デバイスと、第2の発光デバイスと、を有し、第1の発光デバイスは、第1の電極上に第1のEL層を挟んで第2の電極を有し、第1のEL層は、少なくとも第1の発光層を有し、第1の発光デバイスは、第1のEL層上に、第2のEL層を有し、第2のEL層は、第2の発光層と、第1の電子輸送層と、第2の電子輸送層と、を少なくとも有し、第2の発光層上に第1の電子輸送層を有し、第1の発光層の側面、第2の発光層の側面、および第1の電子輸送層の側面、と接して第1の絶縁層を有し、第1の電子輸送層上に第2の電子輸送層を有し、第1の絶縁層は、第1の発光層の側面、第2の発光層の側面、および第1の電子輸送層の側面と、第2の電子輸送層と、の間に位置し、第2の発光デバイスは、第3の電極上に第3のEL層を挟んで第2の電極を有し、第3のEL層は、少なくとも第3の発光層を有し、第2の発光デバイスは、第3のEL層上に、第4のEL層を有し、第4のEL層は、第4の発光層と、第3の電子輸送層と、第2の電子輸送層と、を少なくとも有し、第4の発光層上に第3の電子輸送層を有し、第3の発光層の側面、第4の発光層の側面、および第3の電子輸送層の側面、と接して第2の絶縁層を有し、第3の電子輸送層上に第2の電子輸送層を有し、第2の絶縁層は、第3の発光層の側面、第4の発光層の側面、および第3の電子輸送層の側面と、第2の電子輸送層と、の間に位置し、第1の電子輸送層および第3の電子輸送層は、少なくとも1つの複素芳香環を有する複素芳香族化合物と、複素芳香族化合物とは異なる有機化合物と、を有する発光装置である。
また、本発明の一態様は、隣接する第1の発光デバイスと、第2の発光デバイスと、を有し、第1の発光デバイスは、第1の電極上に第1のEL層を挟んで第2の電極を有し、第1のEL層は、少なくとも第1の発光層を有し、第1の発光デバイスは、第1のEL層上に、第2のEL層を有し、第2のEL層は、第2の発光層と、第1の電子輸送層と、第2の電子輸送層と、を少なくとも有し、第2の発光層上に第1の電子輸送層を有し、第1の発光層の側面、第2の発光層の側面、および第1の電子輸送層の側面、と接して第1の絶縁層を有し、第1の電子輸送層上に第2の電子輸送層を有し、第1の絶縁層は、第1の発光層の側面、第2の発光層の側面、および第1の電子輸送層の側面と、第2の電子輸送層と、の間に位置し、第2の発光デバイスは、第3の電極上に第3のEL層を挟んで第2の電極を有し、第3のEL層は、少なくとも第3の発光層を有し、第2の発光デバイスは、第3のEL層上に、第4のEL層を有し、第4のEL層は、第4の発光層と、第3の電子輸送層と、第2の電子輸送層と、を少なくとも有し、第4の発光層上に第3の電子輸送層を有し、第3の発光層の側面、第4の発光層の側面、および第3の電子輸送層の側面、と接して第2の絶縁層を有し、第3の電子輸送層上に第2の電子輸送層を有し、第2の絶縁層は、第3の発光層の側面、第4の発光層の側面、および第3の電子輸送層の側面と、第2の電子輸送層と、の間に位置し、第1の電子輸送層および第3の電子輸送層は、少なくとも1つの複素芳香環を有する第1の複素芳香族化合物と、第1の複素芳香族化合物とは異なる有機化合物と、を有し、第2の電子輸送層は、少なくとも1つの複素芳香環を有する第2の複素芳香族化合物を有する発光装置である。
上記各構成の発光装置において、有機化合物は、少なくとも1つの複素芳香環を有すると好ましい。
また、上記各構成の発光装置において、複素芳香環は、ピリジン骨格、ジアジン骨格、トリアジン骨格、またはポリアゾール骨格、のいずれか一であると好ましい。
また、上記各構成の発光装置において、複素芳香環は、縮環構造を有する縮合複素芳香環を有すると好ましい。
上記構成の発光装置において、縮合複素芳香環は、キノリン環、ベンゾキノリン環、キノキサリン環、ジベンゾキノキサリン環、キナゾリン環、ベンゾキナゾリン環、ジベンゾキナゾリン環、フェナントロリン環、フロジアジン環、ベンゾイミダゾール環、のいずれか一であると好ましい。
また、上記各構成の発光装置において、第2の電子輸送層は、第1の電子輸送層の側面、第3の電子輸送層の側面、第1の発光層の側面、第2の発光層の側面、第3の発光層の側面、および第4の発光層の側面と、第2の電極と、の間に位置すると好ましい。
また、上記発光デバイスに加え、電極と接して有機化合物を有する層(例えばキャップ層)を有する場合も発光デバイスに含め、本発明に含まれることとする。また、発光デバイスに加えて、トランジスタ、基板などを有する発光装置も発明の範疇に含める。さらに、これらの発光デバイスと、検知部、入力部、または、通信部などのいずれかと、を有する電子機器または照明装置も発明の範疇に含める。
また、本発明の一態様は、発光デバイスを有する発光装置を含み、さらに発光装置を有する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、または光源(照明装置含む)を指す。また、発光装置に、例えばFPC(Flexible Printed Circuit)もしくはTCP(Tape Carrier Package)等のコネクター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、または発光デバイスに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。
本明細書においてトランジスタが有するソースとドレインは、トランジスタの極性及び各端子に与えられる電位の高低によって、その呼び方が入れ替わる。一般的に、nチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子がソースと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がドレインと呼ばれる。また、pチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子がドレインと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がソースと呼ばれる。本明細書では、便宜上、ソースとドレインとが固定されているものと仮定して、トランジスタの接続関係を説明する場合があるが、実際には上記電位の関係に従ってソースとドレインの呼び方が入れ替わる。
本明細書においてトランジスタのソースとは、活性層として機能する半導体膜の一部であるソース領域、或いは上記半導体膜に接続されたソース電極を意味する。同様に、トランジスタのドレインとは、上記半導体膜の一部であるドレイン領域、或いは上記半導体膜に接続されたドレイン電極を意味する。また、ゲートはゲート電極を意味する。
本明細書においてトランジスタが直列に接続されている状態とは、例えば、第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方のみが、第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方のみに接続されている状態を意味する。また、トランジスタが並列に接続されている状態とは、第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方が第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方に接続され、第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方が第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方に接続されている状態を意味する。
本明細書において接続とは、電気的な接続を意味しており、電流、電圧または電位が、供給可能、或いは伝送可能な状態に相当する。従って、接続している状態とは、直接接続している状態を必ずしも指すわけではなく、電流、電圧または電位が、供給可能、或いは伝送可能であるように、配線、抵抗、ダイオード、トランジスタなどの回路素子を介して間接的に接続している状態も、その範疇に含む。
本明細書において回路図上は独立している構成要素どうしが接続されている場合であっても、実際には、例えば配線の一部が電極として機能する場合など、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。本明細書において接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
本発明の一態様は、利便性、有用性または信頼性に優れた新規な発光デバイスを提供することができる。また、本発明の一態様は、利便性、有用性または信頼性に優れた新規な発光装置を提供することができる。また、本発明の一態様は、利便性、有用性または信頼性に優れた新規な電子機器を提供することができる。また、本発明の一態様は、利便性、有用性または信頼性に優れた新規な照明装置を提供することができる。
本発明の一態様は、耐熱性の高い発光デバイスを提供することができる。また、本発明の一態様は、製造プロセスにおける耐熱性の高い発光デバイスを提供することができる。または、本発明の一態様は、信頼性の高い発光デバイスを提供することができる。または、本発明の一態様は、消費電力の小さい発光デバイス、発光装置、電子機器、表示装置および電子デバイスを各々提供することができる。または、本発明の一態様は、消費電力が小さく、信頼性の高い発光デバイス、発光装置、電子機器、表示装置および電子デバイスを各々提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
図1Aおよび図1Bは、実施の形態に係る発光デバイスの構成を説明する図である。
図2A乃至図2Eは、実施の形態に係る発光デバイスの構成を説明する図である。
図3Aおよび図3Bは、実施の形態に係る発光装置を説明する図である。
図4は、実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明する図である。
図5Aおよび図5Bは、実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明する図である。
図6A乃至図6Cは、実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明する図である。
図7Aおよび図7Bは、実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明する図である。
図8は、実施の形態に係る発光装置を説明する図である。
図9Aおよび図9Bは、実施の形態に係る発光装置を説明する図である。
図10Aおよび図10Bは、実施の形態に係る発光装置を説明する図である。
図11Aおよび図11Bは、実施の形態に係る発光装置を説明する図である。
図12Aおよび図12Bは、実施の形態に係る発光装置を説明する図である。
図13A乃至図13Eは、実施の形態に係る電子機器を説明する図である。
図14A乃至図14Eは、実施の形態に係る電子機器を説明する図である。
図15Aおよび図15Bは、実施の形態に係る電子機器を説明する図である。
図16Aおよび図16Bは、実施の形態に係る電子機器を説明する図である。
図17は、実施の形態に係る電子機器を説明する図である。
図18A乃至図18Eは、実施例に係る写真である。
図19A乃至図19Dは、実施例に係る写真である。
図20は、実施例に係る発光デバイスの構成を説明する図である。
図21は発光デバイス1および比較発光デバイス1の輝度−電流密度特性である。
図22は発光デバイス1および比較発光デバイス1の電流効率−輝度特性である。
図23は発光デバイス1および比較発光デバイス1の輝度−電圧特性である。
図24は発光デバイス1および比較発光デバイス1の電流−電圧特性である。
図25は発光デバイス1および比較発光デバイス1の外部量子効率−輝度特性である。
図26は発光デバイス1および比較発光デバイス1の発光スペクトルである。
図27は発光デバイス1および比較発光デバイス1の信頼性を示す図である。
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下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。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光デバイスの構成について、図1を参照しながら説明する。
図1Aは、本発明の一態様の発光デバイス100の構造を説明する断面図である。また、図1Bは、発光デバイス100のより具体的な構造を説明する断面図である。
図1Aおよび図1Bに示すように、発光デバイス100は、第1の電極101と、第2の電極102と、を有し、第1の電極101および第2の電極102の間に、EL層103a、電荷発生層106、およびEL層103bが、順次積層された構造を有する。また、EL層103aは、第1の電極101上に、ホール注入・輸送層104a、発光層113a、電子輸送層108a、および電子注入層109aが順次積層された構造を有する。また、EL層103bは、電荷発生層106上に、ホール注入・輸送層104b、発光層113b、第1の電子輸送層108b−1、第2の電子輸送層108b−2および電子注入層109bが順次積層された構造を有する。
第1の電子輸送層108b−1は、少なくとも1つの複素芳香環を有する複素芳香族化合物と、複素芳香族化合物とは異なる有機化合物と、を有する。複素芳香族化合物と、有機化合物は第1の電子輸送層108b−1において、いずれも10%以上、好ましくは20%以上、さらに好ましくは30%以上含まれていることが耐熱性の向上効果が顕著に表れるために好ましい。また、当該有機化合物は、少なくとも1つの複素芳香環を有すると好ましい。いいかえると、第1の電子輸送層108b−1は、電子輸送性の高い有機化合物である、複素芳香族化合物および有機化合物、または、複数種の複素芳香族化合物を有する(好ましくは混合膜)。複素芳香族化合物が有する複素芳香環が縮合複素芳香環である場合、ガラス転移温度(Tg)のような熱物性は向上するが、複素芳香族化合物の単独膜では分子同士の相互作用が強く、完全なガラス状態を形成することが難しくなるため、Tg以下の温度でも経年的に結晶化が起こりやすくなる問題がある。しかし本発明の一態様では、例え複素芳香環が縮合複素芳香環であっても、有機化合物の影響でその結晶化を抑制できる。つまり、ガラス転移温度を向上させつつ、膜がTg以下で結晶化する現象をも防ぐことができる。
なお、複素芳香族化合物は、有機化合物に含まれ、少なくとも1つの複素芳香環を有する複素芳香族化合物である。
複素芳香環は、ピリジン骨格、ジアジン骨格、トリアジン骨格、またはポリアゾール骨格のいずれか一を有する。
また、複素芳香環は、縮環構造を有する縮合複素芳香環を含む。
縮合複素芳香環としては、キノリン環、ベンゾキノリン環、キノキサリン環、ジベンゾキノキサリン環、キナゾリン環、ベンゾキナゾリン環、ジベンゾキナゾリン環、フェナントロリン環、フロジアジン環、ベンゾイミダゾール環、などが挙げられる。
第1の電子輸送層108b−1が、複素芳香族化合物と有機化合物、または複数種の複素芳香族化合物を有する構成とすることにより、単一の材料を有する構成とする場合と比較して、加熱時の結晶化を抑制することが可能となる。よって、第1の電子輸送層108b−1の耐熱性を向上することができる。従って、第1の電子輸送層108b−1は、電子輸送層108aおよび第2の電子輸送層108b−2に比べて高い耐熱性を有する。
なお、第1の電子輸送層108b−1は、1種類の複素芳香族化合物を用いてなる層であっても、複素芳香族化合物と有機化合物を用いてなる層であっても、複数種の複素芳香族化合物を用いてなる層であっても良い。
第2の電子輸送層108b−2、電子輸送層108aおよび第1の電子輸送層108b−1に用いることのできる複素芳香族化合物および有機化合物などの電子輸送性材料については、後の実施の形態にてより詳細に説明する。なお、本発明の一態様の発光デバイスでは、電子輸送層には金属錯体が含まれないことが好ましい。当該金属錯体としては、アルカリ土類金属錯体およびアルカリ金属錯体、特にアルカリ金属キノリノラートまたはアルカリ土類金属キノリノラートを挙げることができる。
第2の電子輸送層108b−2および電子注入層109bは、EL層103bの一部だが、図1Bに示すように、EL層103bの他の層(ホール注入・輸送層104b、発光層113bおよび第1の電子輸送層108b−1)とは異なる形状を有する。通常、EL層の一部の層を他の層とは別の形状とする場合、製造工程において高温となるため、他の層が結晶化するなどの問題が発生し、発光デバイスの信頼性および輝度が低下する場合がある。しかし、発光デバイス100の製造工程において、高温となる可能性が生じるのは、耐熱性の高い第1の電子輸送層108b−1を形成した後であるため、発光デバイス100の信頼性および輝度の低下を抑制することができる。従って、発光デバイス100において、第2の電子輸送層108b−2および電子注入層109bをEL層103bの他の層(ホール注入・輸送層104b、発光層113b、および第1の電子輸送層108b−1)とは異なる形状とすることができる。
また、図1Bに示すように、第2の電子輸送層108b−2、電子注入層109bと第2の電極102とを同じ形状とすることができる。第2の電子輸送層108b−2、電子注入層109bおよび第2の電極102を複数の発光デバイスに共通する層とすることができるため、発光デバイス100の製造工程を簡略化し、スループットを向上させることが可能となる。
なお、EL層103bにおいて、電子輸送層108b−2および電子注入層109bは、EL層103bの他の層(ホール注入・輸送層104b、発光層113bおよび第1の電子輸送層108b−1)を加工するマスクとは異なるマスクを用いて加工することで、互いに異なる形状を形成することができる。つまり、異なる形状とは、平面図(上面図)において、異なる形状を有する。
また、同じ形状を形成する場合は、同一のマスクを用いて加工することで、平面図(上面図)において、同じ形状を形成することができる。
従って、ホール注入・輸送層104b、発光層113bおよび第1の電子輸送層108b−1の端部(側面)が概略同一表面を有する(または、概略同一平面上に位置する)形状となる。一方、電子輸送層108b−2および電子注入層109bの端部(側面)は、EL層103bの他の層(ホール注入・輸送層104b、発光層113bおよび第1の電子輸送層108b−1)の端部(側面)とは、概略同一平面上に位置しない。
また、図1Bに示すように、発光デバイス100は、絶縁層107を有する。絶縁層107は、EL層103a(ホール注入・輸送層104a、発光層113a、電子輸送層108a、および電子注入層109a)の側面、電荷発生層106の側面、並びに、ホール注入・輸送層104bの側面、発光層113bの側面、および第1の電子輸送層108b−1の側面と接する。また、絶縁層107は、EL層103a(ホール注入・輸送層104a、発光層113a、電子輸送層108a、および電子注入層109a)の側面、電荷発生層106の側面、並びに、ホール注入・輸送層104bの側面、発光層113bの側面、および第1の電子輸送層108b−1の側面と、第2の電子輸送層108b−2と、の間に位置する。
絶縁層107を設けることにより、EL層103a(ホール注入・輸送層104a、発光層113a、電子輸送層108a、および電子注入層109a)の側面、電荷発生層106の側面、並びに、ホール注入・輸送層104bの側面、発光層113bの側面、および第1の電子輸送層108b−1の側面を保護することができる。また、図1Bに示すように第2の電極102がEL層103a(ホール注入・輸送層104a、発光層113a、電子輸送層108a、および電子注入層109a)の側面、電荷発生層106の側面、並びに、ホール注入・輸送層104bの側面、発光層113bの側面、および第1の電子輸送層108b−1の側面と近接する構成であっても、第2の電極102と、ホール注入・輸送層104aまたはホール注入・輸送層104bと、の間の導通を妨げることができる場合がある。また、第2の電極102と第1の電極101との間の導通を妨げることができる場合がある。従って、発光デバイス100には、様々な構造を適用することができる。例えば、発光デバイス100を複数並べる際、隣り合う発光デバイス100それぞれが有する第2の電子輸送層108b−2同士、電子注入層109b同士および第2の電極102同士が連結した構造とすることができる。
なお、場合によって、発光デバイス100は絶縁層107を有していなくてもよい。例えば、第2の電極102と、ホール注入・輸送層104aまたはホール注入・輸送層104bと、の間の導通が十分小さい場合、発光デバイス100は絶縁層107を有していなくてもよい。また、第2の電極102と第1の電極101との間の導通が十分小さい場合、発光デバイス100は絶縁層107を有していなくてもよい。
第1の電極101、第2の電極102、ホール注入・輸送層104a、発光層113a、電子注入層109a、電荷発生層106、ホール注入・輸送層104b、発光層113b、電子注入層109b、絶縁層107として用いることのできる材料については後の実施の形態にて説明する。
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1で示した有機化合物を用いた発光デバイスについて、図2A乃至図2Eを用いて説明する。
≪発光デバイスの具体的な構造≫
図2A乃至図2Eに示す発光デバイスにおいて、図2Aおよび図2Cに示す発光デバイスが、一対の電極間にEL層を挟んでなる構造(シングル構造)であるのに対して、図2B、図2Dおよび図2Eは、一対の電極間に挟まれるEL層が電荷発生層を挟んで二層以上積層された構造(タンデム構造)を有する。なお、いずれの構造の場合もEL層の構成については同様とする。また、図2Dに示す発光デバイスがマイクロキャビティ構造を有する場合は、第1の電極101を反射電極として形成し、第2の電極102を半透過・半反射電極として形成する。従って、所望の電極材料を単数または複数用い、単層または積層して形成することができる。なお、第2の電極102は、EL層103bを形成した後、上記と同様に材料を選択して形成する。
<第1の電極および第2の電極>
第1の電極101および第2の電極102を形成する材料としては、上述した両電極の機能が満たせるのであれば、以下に示す材料を適宜組み合わせて用いることができる。例えば、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適宜用いることができる。具体的には、In−Sn酸化物(ITOともいう)、In−Si−Sn酸化物(ITSOともいう)、In−Zn酸化物、In−W−Zn酸化物が挙げられる。その他、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、スズ(Sn)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、パラジウム(Pd)、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、イットリウム(Y)、ネオジム(Nd)などの金属、およびこれらを適宜組み合わせて含む合金を用いることもできる。その他、上記例示のない元素周期表の第1族または第2族に属する元素(例えば、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr))、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)などの希土類元素およびこれらを適宜組み合わせて含む合金、その他グラフェン等を用いることができる。
図2A、及び図2Cに示す発光デバイスにおいて、第1の電極101が陽極である場合、第1の電極101上にEL層103が真空蒸着法により形成される。また、具体的には、図2Cに示すとおり、第1の電極101と第2の電極との間には、EL層103として、正孔注入層111と、正孔輸送層112と、発光層113と、電子輸送層114と、電子注入層115と、が真空蒸着法により順次積層形成される。図2B、図2D、及び図2Eに示す発光デバイスにおいて、第1の電極101が陽極である場合、第1の電極101上にEL層103aの正孔注入層111aおよび正孔輸送層112aが真空蒸着法により順次積層形成される。EL層103aおよび電荷発生層106(または、電荷発生層106a)が形成された後、電荷発生層106(または、電荷発生層106a)上にEL層103bの正孔注入層111bおよび正孔輸送層112bが同様に順次積層形成される。
<正孔注入層>
正孔注入層(111、111a、111b)は、陽極である第1の電極101、または電荷発生層(106、106a、106b)からEL層(103、103a、103b)に正孔(ホール)を注入する層であり、有機アクセプター材料、または正孔注入性の高い材料を含む層である。
有機アクセプター材料は、そのLUMO準位(最低空軌道:Lowest Unoccupied Molecular Orbital)のエネルギー値とHOMO準位(最高被占軌道:Highest Occupied Molecular Orbital)のエネルギー値が近い他の有機化合物との間で電荷分離させることにより、当該有機化合物に正孔(ホール)を発生させることができる材料である。従って、有機アクセプター材料としては、キノジメタン誘導体、またはクロラニル誘導体、ヘキサアザトリフェニレン誘導体などの電子吸引基(ハロゲン基、またはシアノ基)を有する化合物を用いることができる。例えば、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)、3,6−ジフルオロ−2,5,7,7,8,8−ヘキサシアノキノジメタン、クロラニル、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン(略称:HAT−CN)、1,3,4,5,7,8−ヘキサフルオロテトラシアノ−ナフトキノジメタン(略称:F6−TCNNQ)、2−(7−ジシアノメチレン−1,3,4,5,6,8,9,10−オクタフルオロ−7H−ピレン−2−イリデン)マロノニトリル等を用いることができる。なお、有機アクセプター材料の中でも特にHAT−CNのように複素原子を複数有する縮合芳香環に電子吸引基が結合している化合物は、アクセプター性が高く、熱に対して膜質が安定であるため好適である。その他にも、電子吸引基(特にフルオロ基のようなハロゲン基、またはシアノ基)を有する[3]ラジアレン誘導体は、電子受容性が非常に高いため好ましく、具体的にはα,α’,α’’−1,2,3−シクロプロパントリイリデントリス[4−シアノ−2,3,5,6−テトラフルオロベンゼンアセトニトリル]、α,α’,α’’−1,2,3−シクロプロパントリイリデントリス[2,6−ジクロロ−3,5−ジフルオロ−4−(トリフルオロメチル)ベンゼンアセトニトリル]、α,α’,α’’−1,2,3−シクロプロパントリイリデントリス[2,3,4,5,6−ペンタフルオロベンゼンアセトニトリル]などを用いることができる。
また、正孔注入性の高い材料としては、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(モリブデン酸化物、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、マンガン酸化物等の遷移金属酸化物等)を用いることができる。具体的には、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムが挙げられる。上記の中でも、酸化モリブデンは大気中で安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。この他、フタロシアニン(略称:HPc)、または銅フタロシアニン(略称:CuPc)等のフタロシアニン系の化合物、等を用いることができる。
また、上記材料に加えて低分子化合物である、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)、N,N’−ビス{4−[ビス(3−メチルフェニル)アミノ]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: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、等を用いることができる。
また、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)である、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)等を用いることができる。または、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)(略称:PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(略称:PAni/PSS)等の酸を添加した高分子系化合物、等を用いることもできる。
また、正孔注入性の高い材料としては、正孔輸送性材料と、上述した有機アクセプター材料(電子受容性材料)を含む複合材料を用いることもできる。この場合、有機アクセプター材料により正孔輸送性材料から電子が引き抜かれて正孔注入層111で正孔が発生し、正孔輸送層112を介して発光層113に正孔が注入される。なお、正孔注入層111は、正孔輸送性材料と有機アクセプター材料(電子受容性材料)を含む複合材料からなる単層で形成しても良いが、正孔輸送性材料と有機アクセプター材料(電子受容性材料)とをそれぞれ別の層で積層して形成しても良い。
なお、正孔輸送性材料としては、電界強度[V/cm]の平方根が600における正孔移動度が、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質が好ましい。なお、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ることができる。
正孔輸送性材料としては、π電子過剰型複素芳香族化合物(例えばカルバゾール誘導体、またはフラン誘導体、チオフェン誘導体)、または芳香族アミン(芳香族アミン骨格を有する有機化合物)等の正孔輸送性の高い材料が好ましい。
なお、上記カルバゾール誘導体(カルバゾール骨格を有する有機化合物)としては、ビカルバゾール誘導体(例えば、3,3’−ビカルバゾール誘導体)、カルバゾリル基を有する芳香族アミン等が挙げられる。
また、上記ビカルバゾール誘導体(例えば、3,3’−ビカルバゾール誘導体)としては、具体的には、3,3’−ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール)(略称:PCCP)、9,9’−ビス(ビフェニル−4−イル)−3,3’−ビ−9H−カルバゾール(略称:BisBPCz)、9,9’−ビス(1,1’−ビフェニル−3−イル)−3,3’−ビ−9H−カルバゾール(略称:BismBPCz)、9−(1,1’−ビフェニル−3−イル)−9’−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−9H,9’H−3,3’−ビカルバゾール(略称:mBPCCBP)、9−(2−ナフチル)−9’−フェニル−9H,9’H−3,3’−ビカルバゾール(略称:βNCCP)などが挙げられる。
また、上記カルバゾリル基を有する芳香族アミンとしては、具体的には、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)、N−(4−ビフェニル)−N−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−9−フェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCBiF)、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)、4,4’−ジフェニル−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:PCBBi1BP)、4−(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:PCBANB)、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)、4−フェニルジフェニル−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)アミン(略称:PCA1BP)、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:PCA2B)、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)、9,9−ジメチル−N−フェニル−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]フルオレン−2−アミン(略称:PCBAF)、N−フェニル−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−アミン(略称:PCBASF)、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)、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)、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)、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)、N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−(4−フェニル)フェニルアニリン(略称:YGA1BP)、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:YGA2F)、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)などが挙げられる。
なお、カルバゾール誘導体としては、上記に加えて、3−[4−(9−フェナントリル)−フェニル]−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:PCPPn)、3−[4−(1−ナフチル)−フェニル]−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:PCPN)、1,3−ビス(N−カルバゾリル)ベンゼン(略称:mCP)、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、3,6−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)−9−フェニルカルバゾール(略称:CzTP)、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)等が挙げられる。
また、上記フラン誘導体(フラン骨格を有する有機化合物)としては、具体的には、4,4’,4’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリ(ジベンゾフラン)(略称:DBF3P−II)、4−{3−[3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]フェニル}ジベンゾフラン(略称:mmDBFFLBi−II)等が挙げられる。
また、上記チオフェン誘導体(チオフェン骨格を有する有機化合物)としては、具体的には、4,4’,4’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリ(ジベンゾチオフェン)(略称:DBT3P−II)、2,8−ジフェニル−4−[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]ジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP−III)、4−[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]−6−フェニルジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP−IV)などが挙げられる。
また、上記芳香族アミンとしては、具体的には、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)、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’−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)、4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)、4−フェニル−3’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:mBPAFLP)、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)、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)、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)、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)、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)、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:m−MTDATA)、N,N’−ジ(p−トリル)−N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(略称:DTDPPA)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、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)、N−(4−ビフェニル)−6,N−ジフェニルベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−8−アミン(略称:BnfABP)、N,N−ビス(4−ビフェニル)−6−フェニルベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−8−アミン(略称:BBABnf)、4,4’−ビス(6−フェニルベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−8−イル)−4’’−フェニルトリフェニルアミン(略称:BnfBB1BP)、N,N−ビス(4−ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−6−アミン(略称:BBABnf(6))、N,N−ビス(4−ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−8−アミン(略称:BBABnf(8))、N,N−ビス(4−ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[2,3−d]フラン−4−アミン(略称:BBABnf(II)(4))、N,N−ビス[4−(ジベンゾフラン−4−イル)フェニル]−4−アミノ−p−ターフェニル(略称:DBfBB1TP)、N−[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−N−フェニル−4−ビフェニルアミン(略称:ThBA1BP)、4−(2−ナフチル)−4’,4’’−ジフェニルトリフェニルアミン(略称:BBAβNB)、4−[4−(2−ナフチル)フェニル]−4’,4’’−ジフェニルトリフェニルアミン(略称:BBAβNBi)、4,4’−ジフェニル−4’’−(6;1’−ビナフチル−2−イル)トリフェニルアミン(略称:BBAαNβNB)、4,4’−ジフェニル−4’’−(7;1’−ビナフチル−2−イル)トリフェニルアミン(略称:BBAαNβNB−03)、4,4’−ジフェニル−4’’−(7−フェニル)ナフチル−2−イルトリフェニルアミン(略称:BBAPβNB−03)、4,4’−ジフェニル−4’’−(6;2’−ビナフチル−2−イル)トリフェニルアミン(略称:BBA(βN2)B)、4,4’−ジフェニル−4’’−(7;2’−ビナフチル−2−イル)トリフェニルアミン(略称:BBA(βN2)B−03)、4,4’−ジフェニル−4’’−(4;2’−ビナフチル−1−イル)トリフェニルアミン(略称:BBAβNαNB)、4,4’−ジフェニル−4’’−(5;2’−ビナフチル−1−イル)トリフェニルアミン(略称:BBAβNαNB−02)、4−(4−ビフェニリル)−4’−(2−ナフチル)−4’’−フェニルトリフェニルアミン(略称:TPBiAβNB)、4−(3−ビフェニリル)−4’−[4−(2−ナフチル)フェニル]−4’’−フェニルトリフェニルアミン(略称:mTPBiAβNBi)、4−(4−ビフェニリル)−4’−[4−(2−ナフチル)フェニル]−4’’−フェニルトリフェニルアミン(略称:TPBiAβNBi)、4−フェニル−4’−(1−ナフチル)トリフェニルアミン(略称:αNBA1BP)、4,4’−ビス(1−ナフチル)トリフェニルアミン(略称:αNBB1BP)、4,4’−ジフェニル−4’’−[4’−(カルバゾール−9−イル)ビフェニル−4−イル]トリフェニルアミン(略称:YGTBi1BP)、4’−[4−(3−フェニル−9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]トリス(1,1’−ビフェニル−4−イル)アミン(略称:YGTBi1BP−02)、4−[4’−(カルバゾール−9−イル)ビフェニル−4−イル]−4’−(2−ナフチル)−4’’−フェニルトリフェニルアミン(略称:YGTBiβNB)、N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−N−[4−(1−ナフチル)フェニル]−9,9’−スピロビ[9H−フルオレン]−2−アミン(略称:PCBNBSF)、N,N−ビス([1,1’−ビフェニル]−4−イル)−9,9’−スピロビ[9H−フルオレン]−2−アミン(略称:BBASF)、N,N−ビス([1,1’−ビフェニル]−4−イル)−9,9’−スピロビ[9H−フルオレン]−4−アミン(略称:BBASF(4))、N−(1,1’−ビフェニル−2−イル)−N−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−9,9’−スピロビ[9H−フルオレン]−4−アミン(略称:oFBiSF)、N−(4−ビフェニル)−N−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)ジベンゾフラン−4−アミン(略称:FrBiF)、N−[4−(1−ナフチル)フェニル]−N−[3−(6−フェニルジベンゾフラン−4−イル)フェニル]−1−ナフチルアミン(略称:mPDBfBNBN)、4−フェニル−4’−[4−(9−フェニルフルオレン−9−イル)フェニル]トリフェニルアミン(略称:BPAFLBi)、N,N−ビス(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−9,9’−スピロビ−9H−フルオレン−4−アミン、N,N−ビス(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−9,9’−スピロビ−9H−フルオレン−3−アミン、N,N−ビス(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−9,9’−スピロビ−9H−フルオレン−2−アミン、N,N−ビス(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−9,9’−スピロビ−9H−フルオレン−1−アミン、等が挙げられる。
その他にも、正孔輸送性材料として、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)である、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)等を用いることができる。または、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)(略称:PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(略称:PAni/PSS)等の酸を添加した高分子系化合物、等を用いることもできる。
但し、正孔輸送性材料は、上記に限られることなく公知の様々な材料を1種または複数種組み合わせて正孔輸送性材料として用いてもよい。
なお、正孔注入層(111、111a、111b)は、公知の様々な成膜方法を用いて形成することができるが、例えば、真空蒸着法を用いて形成することができる。
<正孔輸送層>
正孔輸送層(112、112a、112b)は、正孔注入層(111、111a、111b)によって、第1の電極101から注入された正孔を発光層(113、113a、113b)に輸送する層である。なお、正孔輸送層(112、112a、112b)は、正孔輸送性材料を含む層である。従って、正孔輸送層(112、112a、112b)には、正孔注入層(111、111a、111b)に用いることができる正孔輸送性材料を用いることができる。
なお、本発明の一態様である発光デバイスにおいて、正孔輸送層(112、112a、112b)と同じ有機化合物を発光層(113、113a、113b)に用いることができる。正孔輸送層(112、112a、112b)と発光層(113、113a、113b)に同じ有機化合物を用いると、正孔輸送層(112、112a、112b)から発光層(113、113a、113b)へのホールの輸送が効率よく行えるため、より好ましい。
<発光層>
発光層(113、113a、113b)は、発光物質を含む層である。なお、発光層(113、113a、113b)に用いることができる発光物質としては、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色などの発光色を呈する物質を適宜用いることができる。また、発光層を複数有する場合には、各発光層に異なる発光物質を用いることにより異なる発光色を呈する構成(例えば、補色の関係にある発光色を組み合わせて得られる白色発光)とすることができる。さらに、一つの発光層が異なる発光物質を有する積層構造としてもよい。
また、発光層(113、113a、113b)は、発光物質(ゲスト材料)に加えて、1種または複数種の有機化合物(ホスト材料等)を有していても良い。
なお、発光層(113、113a、113b)にホスト材料を複数用いる場合、新たに加える第2のホスト材料として、既存のゲスト材料および第1のホスト材料のエネルギーギャップよりも大きなエネルギーギャップを有する物質を用いるのが好ましい。また、第2のホスト材料の最低一重項励起エネルギー準位(S1準位)は、第1のホスト材料のS1準位よりも高く、第2のホスト材料の最低三重項励起エネルギー準位(T1準位)は、ゲスト材料のT1準位よりも高いことが好ましい。また、第2のホスト材料の最低三重項励起エネルギー準位(T1準位)は、第1のホスト材料のT1準位よりも高いことが好ましい。このような構成とすることにより、2種類のホスト材料による励起錯体を形成することができる。なお、効率よく励起錯体を形成するためには、正孔を受け取りやすい化合物(正孔輸送性材料)と、電子を受け取りやすい化合物(電子輸送性材料)とを組み合わせることが特に好ましい。また、この構成により、高効率、低電圧、長寿命を同時に実現することができる。
なお、上記のホスト材料(第1のホスト材料および第2のホスト材料を含む)として用いる有機化合物としては、発光層に用いるホスト材料としての条件を満たせば、前述の正孔輸送層(112、112a、112b)に用いることができる正孔輸送性材料、または、後述の電子輸送層(114、114a、114b)に用いることができる電子輸送性材料、等の有機化合物が挙げられ、複数種の有機化合物(上記、第1のホスト材料および第2のホスト材料)からなる励起錯体であっても良い。なお、複数種の有機化合物で励起状態を形成する励起錯体(エキサイプレックス、エキシプレックスまたはExciplexともいう)は、S1準位とT1準位との差が極めて小さく、三重項励起エネルギーを一重項励起エネルギーに変換することが可能なTADF材料としての機能を有する。また、励起錯体を形成する複数種の有機化合物の組み合わせとしては、例えば一方がπ電子不足型複素芳香族化合物を有し、他方がπ電子過剰型複素芳香族化合物を有すると好ましい。なお、励起錯体を形成する組み合わせとして、一方にイリジウム、ロジウム、または白金系の有機金属錯体、あるいは金属錯体等の燐光発光物質を用いても良い。
発光層(113、113a、113b)に用いることができる発光物質として、特に限定は無く、一重項励起エネルギーを可視光領域の発光に変える発光物質、または三重項励起エネルギーを可視光領域の発光に変える発光物質を用いることができる。
≪一重項励起エネルギーを発光に変える発光物質≫
発光層113に用いることのできる、一重項励起エネルギーを発光に変える発光物質としては、以下に示す蛍光を発する物質(蛍光発光物質)が挙げられる。例えば、ピレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン誘導体、フルオレン誘導体、カルバゾール誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、フェナントレン誘導体、ナフタレン誘導体などが挙げられる。特にピレン誘導体は発光量子収率が高いので好ましい。ピレン誘導体の具体例としては、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)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス[4−(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:1,6FLPAPrn)、N,N’−ビス(ジベンゾフラン−2−イル)−N,N’−ジフェニルピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6FrAPrn)、N,N’−ビス(ジベンゾチオフェン−2−イル)−N,N’−ジフェニルピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6ThAPrn)、N,N’−(ピレン−1,6−ジイル)ビス[(N−フェニルベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン)−6−アミン](略称:1,6BnfAPrn)、N,N’−(ピレン−1,6−ジイル)ビス[(N−フェニルベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン)−8−アミン](略称:1,6BnfAPrn−02)、N,N’−(ピレン−1,6−ジイル)ビス[(6,N−ジフェニルベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン)−8−アミン](略称:1,6BnfAPrn−03)などが挙げられる。
また、5,6−ビス[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−2,2’−ビピリジン(略称:PAP2BPy)、5,6−ビス[4’−(10−フェニル−9−アントリル)ビフェニル−4−イル]−2,2’−ビピリジン(略称:PAPP2BPy)、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)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)トリフェニルアミン(略称:2YGAPPA)、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)、4−(10−フェニル−9−アントリル)−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBAPA)、4−[4−(10−フェニル−9−アントリル)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:PCBAPBA)、ペリレン、2,5,8,11−テトラ−tert−ブチルペリレン(略称:TBP)、N,N’’−(2−tert−ブチルアントラセン−9,10−ジイルジ−4,1−フェニレン)ビス[N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン](略称:DPABPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPPA)、N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPPA)等を用いることができる。
また、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCABPhA)、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称: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)、クマリン545T、N,N’−ジフェニルキナクリドン、(略称:DPQd)、ルブレン、5,12−ビス(1,1’−ビフェニル−4−イル)−6,11−ジフェニルテトラセン(略称:BPT)、2−(2−{2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}−6−メチル−4H−ピラン−4−イリデン)プロパンジニトリル(略称:DCM1)、2−{2−メチル−6−[2−(2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCM2)、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)テトラセン−5,11−ジアミン(略称:p−mPhTD)、7,14−ジフェニル−N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)アセナフト[1,2−a]フルオランテン−3,10−ジアミン(略称:p−mPhAFD)、2−{2−イソプロピル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTI)、2−{2−tert−ブチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTB)、2−(2,6−ビス{2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}−4H−ピラン−4−イリデン)プロパンジニトリル(略称:BisDCM)、2−{2,6−ビス[2−(8−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:BisDCJTM)、1,6BnfAPrn−03、3,10−ビス[N−(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)−N−フェニルアミノ]ナフト[2,3−b;6,7−b’]ビスベンゾフラン(略称:3,10PCA2Nbf(IV)−02)、3,10−ビス[N−(ジベンゾフラン−3−イル)−N−フェニルアミノ]ナフト[2,3−b;6,7−b’]ビスベンゾフラン(略称:3,10FrA2Nbf(IV)−02)などが挙げられる。特に、1,6FLPAPrn、1,6mMemFLPAPrn、1,6BnfAPrn−03のようなピレンジアミン化合物、等を用いることができる。
≪三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質≫
次に、発光層113に用いることのできる、三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質としては、例えば、燐光を発する物質(燐光発光物質)、または熱活性化遅延蛍光を示す熱活性化遅延蛍光(Thermally activated delayed fluorescence:TADF)材料が挙げられる。
燐光発光物質とは、低温(例えば77K)以上室温以下の温度範囲(すなわち、77K以上313K以下)のいずれかにおいて、燐光を呈し、且つ蛍光を呈さない化合物のことをいう。該燐光発光物質としては、スピン軌道相互作用の大きい金属元素を有すると好ましく、有機金属錯体、金属錯体(白金錯体)、希土類金属錯体等が挙げられる。具体的には遷移金属元素が好ましく、特に白金族元素(ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、または白金(Pt))を有することが好ましく、中でもイリジウムを有することで、一重項基底状態と三重項励起状態との間の直接遷移に係わる遷移確率を高めることができ好ましい。
≪燐光発光物質(450nm以上570nm以下:青色または緑色)≫
青色または緑色を呈し、発光スペクトルのピーク波長が450nm以上570nm以下である燐光発光物質としては、以下のような物質が挙げられる。
例えば、トリス{2−[5−(2−メチルフェニル)−4−(2,6−ジメチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(mpptz−dmp)])、トリス(5−メチル−3,4−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト)イリジウム(III)(略称:[Ir(Mptz)])、トリス[4−(3−ビフェニル)−5−イソプロピル−3−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPrptz−3b)])、トリス[3−(5−ビフェニル)−5−イソプロピル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPr5btz)])、のような4H−トリアゾール骨格を有する有機金属錯体、トリス[3−メチル−1−(2−メチルフェニル)−5−フェニル−1H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(Mptz1−mp)])、トリス(1−メチル−5−フェニル−3−プロピル−1H−1,2,4−トリアゾラト)イリジウム(III)(略称:[Ir(Prptz1−Me)])のような1H−トリアゾール骨格を有する有機金属錯体、fac−トリス[1−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−2−フェニル−1H−イミダゾール]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPrpmi)])、トリス[3−(2,6−ジメチルフェニル)−7−メチルイミダゾ[1,2−f]フェナントリジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(dmpimpt−Me)])のようなイミダゾール骨格を有する有機金属錯体、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(CFppy)(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))のように電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属錯体等が挙げられる。
≪燐光発光物質(495nm以上590nm以下:緑色または黄色)≫
緑色または黄色を呈し、発光スペクトルのピーク波長が495nm以上590nm以下である燐光発光物質としては、以下のような物質が挙げられる。
例えば、トリス(4−メチル−6−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppm)])、トリス(4−t−ブチル−6−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)])、(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)(acac)])、(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)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス[6−(2−ノルボルニル)−4−フェニルピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(nbppm)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス[5−メチル−6−(2−メチルフェニル)−4−フェニルピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(mpmppm)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス{4,6−ジメチル−2−[6−(2,6−ジメチルフェニル)−4−ピリミジニル−κN3]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(dmppm−dmp)(acac)])、(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)(acac)])のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体、(アセチルアセトナト)ビス(3,5−ジメチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppr−Me)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(5−イソプロピル−3−メチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppr−iPr)(acac)])のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体、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)])、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(ppy)(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)(acac)])、トリス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(bzq)])、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)])、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)(acac)])、ビス[2−(2−ピリジニル−κN)フェニル−κC][2−(4−フェニル−2−ピリジニル−κN)フェニル−κC]イリジウム(III)(略称:[Ir(ppy)(4dppy)])、ビス[2−(2−ピリジニル−κN)フェニル−κC][2−(4−メチル−5−フェニル−2−ピリジニル−κN)フェニル−κC]、[2−d−メチル−8−(2−ピリジニル−κN)ベンゾフロ[2,3−b]ピリジン−κC]ビス[2−(5−d−メチル−2−ピリジニル−κN)フェニル−κC]イリジウム(III)(略称:Ir(5mppy−d(mbfpypy−d3))、[2−(メチル−d)−8−[4−(1−メチルエチル−1−d)−2−ピリジニル−κN]ベンゾフロ[2,3−b]ピリジン−7−イル−κC]ビス[5−(メチル−d)−2−[5−(メチル−d)−2−ピリジニル−κN]フェニル−κC]イリジウム(III)(略称:Ir(5mtpy−d(mbfpypy−iPr−d))、[2−d−メチル−(2−ピリジニル−κN)ベンゾフロ[2,3−b]ピリジン−κC]ビス[2−(2−ピリジニル−κN)フェニル−κC]イリジウム(III)(略称:Ir(ppy)(mbfpypy−d))、[2−(4−メチル−5−フェニル−2−ピリジニル−κN)フェニル−κC]ビス[2−(2−ピリジニル−κN)フェニル−κC]イリジウム(III)(略称:Ir(ppy)(mdppy))のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体、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)(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)(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)(acac)])などの有機金属錯体の他、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)(Phen)])のような希土類金属錯体が挙げられる。
≪燐光発光物質(570nm以上750nm以下:黄色または赤色)≫
黄色または赤色を呈し、発光スペクトルのピーク波長が570nm以上750nm以下である燐光発光物質としては、以下のような物質が挙げられる。
例えば、(ジイソブチリルメタナト)ビス[4,6−ビス(3−メチルフェニル)ピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(5mdppm)(dibm)])、ビス[4,6−ビス(3−メチルフェニル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(5mdppm)(dpm)])、(ジピバロイルメタナト)ビス[4,6−ジ(ナフタレン−1−イル)ピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(d1npm)(dpm)])のようなピリミジン骨格を有する有機金属錯体、(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)(acac)])、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)(dpm)])、ビス{4,6−ジメチル−2−[3−(3,5−ジメチルフェニル)−5−フェニル−2−ピラジニル−κN]フェニル−κC}(2,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmdppr−P)(dibm)])、ビス{4,6−ジメチル−2−[5−(4−シアノ−2,6−ジメチルフェニル)−3−(3,5−ジメチルフェニル)−2−ピラジニル−κN]フェニル−κC}(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmdppr−dmCP)(dpm)])、ビス[2−(5−(2,6−ジメチルフェニル)−3−(3,5−ジメチルフェニル)−2−ピラジニル−κN)−4,6−ジメチルフェニル−κC](2,2’,6,6’−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト−κ2O,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmdppr−dmp)(dpm)])、(アセチルアセトナト)ビス[2−メチル−3−フェニルキノキサリナト−N,C2’]イリジウム(III)(略称:[Ir(mpq)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(2,3−ジフェニルキノキサリナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dpq)(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)(acac)])のようなピラジン骨格を有する有機金属錯体、またはトリス(1−フェニルイソキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:[Ir(piq)])、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)(acac)])、ビス[4,6−ジメチル−2−(2−キノリニル−κN)フェニル−κC](2,4−ペンタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmpqn)(acac)])のようなピリジン骨格を有する有機金属錯体、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])のような白金錯体、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)(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)(Phen)])のような希土類金属錯体が挙げられる。
≪TADF材料≫
また、TADF材料としては、以下に示す材料を用いることができる。TADF材料とは、S1準位とT1準位とのエネルギー差が小さく(好ましくは、0.2eV以下)、三重項励起状態をわずかな熱エネルギーによって一重項励起状態にアップコンバート(逆項間交差)が可能で、一重項励起状態からの発光(蛍光)を効率よく呈する材料のことである。また、熱活性化遅延蛍光が効率良く得られる条件としては、三重項励起エネルギー準位と一重項励起エネルギー準位のエネルギー差が0eV以上0.2eV以下、好ましくは0eV以上0.1eV以下であることが挙げられる。また、TADF材料における遅延蛍光とは、通常の蛍光と同様のスペクトルを持ちながら、寿命が著しく長い発光をいう。その寿命は、1×10−6秒以上、好ましくは1×10−3秒以上である。
TADF材料としては、例えば、フラーレン、またはその誘導体、プロフラビン等のアクリジン誘導体、エオシン等が挙げられる。また、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、スズ(Sn)、白金(Pt)、インジウム(In)、もしくはパラジウム(Pd)等を含む金属含有ポルフィリンが挙げられる。金属含有ポルフィリンとしては、例えば、プロトポルフィリン−フッ化スズ錯体(略称:SnF(Proto IX))、メソポルフィリン−フッ化スズ錯体(略称:SnF(Meso IX))、ヘマトポルフィリン−フッ化スズ錯体(略称:SnF(Hemato IX))、コプロポルフィリンテトラメチルエステル−フッ化スズ錯体(略称:SnF(Copro III−4Me))、オクタエチルポルフィリン−フッ化スズ錯体(略称:SnF(OEP))、エチオポルフィリン−フッ化スズ錯体(略称:SnF(Etio I))、オクタエチルポルフィリン−塩化白金錯体(略称:PtClOEP)等が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
その他にも、2−(ビフェニル−4−イル)−4,6−ビス(12−フェニルインドロ[2,3−a]カルバゾール−11−イル)−1,3,5−トリアジン(略称:PIC−TRZ)、2−{4−[3−(N−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−9H−カルバゾール−9−イル]フェニル}−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:PCCzPTzn)、2−[4−(10H−フェノキサジン−10−イル)フェニル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:PXZ−TRZ)、3−[4−(5−フェニル−5,10−ジヒドロフェナジン−10−イル)フェニル]−4,5−ジフェニル−1,2,4−トリアゾール(略称:PPZ−3TPT)、3−(9,9−ジメチル−9H−アクリジン−10−イル)−9H−キサンテン−9−オン(略称:ACRXTN)、ビス[4−(9,9−ジメチル−9,10−ジヒドロアクリジン)フェニル]スルホン(略称:DMAC−DPS)、10−フェニル−10H,10’H−スピロ[アクリジン−9,9’−アントラセン]−10’−オン(略称:ACRSA)、4−(9’−フェニル−3,3’−ビ−9H−カルバゾール−9−イル)ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(略称:4PCCzBfpm)、4−[4−(9’−フェニル−3,3’−ビ−9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(略称:4PCCzPBfpm)、9−[3−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)フェニル]−9’−フェニル−2,3’−ビ−9H−カルバゾール(略称:mPCCzPTzn−02)等のπ電子過剰型複素芳香族化合物及びπ電子不足型複素芳香族化合物を有する複素芳香族化合物を用いてもよい。
なお、π電子過剰型複素芳香族化合物とπ電子不足型複素芳香族化合物とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香族化合物のドナー性とπ電子不足型複素芳香族化合物のアクセプター性が共に強くなり、一重項励起状態と三重項励起状態のエネルギー差が小さくなるため、特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
また、上記の他に、三重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有する材料としては、ペロブスカイト構造を有する遷移金属化合物のナノ構造体が挙げられる。特に金属ハロゲンペロブスカイト類のナノ構造体がこのましい。該ナノ構造体としては、ナノ粒子、ナノロッドが好ましい。
発光層(113、113a、113b、113c)において、上述した発光物質(ゲスト材料)と組み合わせて用いる有機化合物(ホスト材料等)としては、発光物質(ゲスト材料)のエネルギーギャップより大きなエネルギーギャップを有する物質を、一種もしくは複数種選択して用いればよい。
≪蛍光発光用ホスト材料≫
発光層(113、113a、113b、113c)に用いる発光物質が蛍光発光物質である場合、組み合わせる有機化合物(ホスト材料)として、一重項励起状態のエネルギー準位が大きく、三重項励起状態のエネルギー準位が小さい有機化合物、または蛍光量子収率が高い有機化合物を用いるのが好ましい。したがって、このような条件を満たす有機化合物であれば、本実施の形態で示す、正孔輸送性材料(前述)、または電子輸送性材料(後述)等を用いることができる。
一部上述した具体例と重複するが、発光物質(蛍光発光物質)との好ましい組み合わせという観点から、有機化合物(ホスト材料)としては、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ[g,p]クリセン誘導体等の縮合多環芳香族化合物が挙げられる。
なお、蛍光発光物質と組み合わせて用いることが好ましい有機化合物(ホスト材料)の具体例としては、9−フェニル−3−[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:PCzPA)、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)、3−[4−(1−ナフチル)−フェニル]−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:PCPN)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、N,N−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:CzA1PA)、4−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:DPhPA)、YGAPA、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)、6,12−ジメトキシ−5,11−ジフェニルクリセン、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’−オクタフェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2,7,10,15−テトラアミン(略称:DBC1)、9−[4−(10−フェニル−9−アントラセニル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、7−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−7H−ジベンゾ[c,g]カルバゾール(略称:cgDBCzPA)、6−[3−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン(略称:2mBnfPPA)、9−フェニル−10−{4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)ビフェニル−4’−イル}アントラセン(略称:FLPPA)、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−(1−ナフチル)−10−(2−ナフチル)アントラセン(略称:α、βADN)、2−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ジベンゾフラン、2−(10−フェニル−9−アントラセニル)−ベンゾ[b]ナフト[2,3−d]フラン(略称:Bnf(II)PhA)、9−(1−ナフチル)−10−[4−(2−ナフチル)フェニル]アントラセン(略称:αN−βNPAnth)、9−(2−ナフチル)−10−[3−(2−ナフチル)フェニル]アントラセン(略称:βN−mβNPAnth)、1−[4−(10−[1,1’−ビフェニル]−4−イル−9−アントラセニル)フェニル]−2−エチル−1H−ベンゾイミダゾール(略称:EtBImPBPhA)、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)、1,3,5−トリ(1−ピレニル)ベンゼン(略称:TPB3)、5,12−ジフェニルテトラセン、5,12−ビス(ビフェニル−2−イル)テトラセンなどが挙げられる。
≪燐光発光用ホスト材料≫
また、発光層(113、113a、113b、113c)に用いる発光物質が燐光発光物質である場合、組み合わせる有機化合物(ホスト材料)として、発光物質の三重項励起エネルギー(基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差)よりも三重項励起エネルギーの大きい有機化合物を選択すれば良い。なお、励起錯体を形成させるべく複数の有機化合物(例えば、第1のホスト材料、および第2のホスト材料(またはアシスト材料ともいう)等)を発光物質と組み合わせて用いる場合は、これらの複数の有機化合物を燐光発光物質と混合して用いることが好ましい。
このような構成とすることにより、励起錯体から発光物質へのエネルギー移動であるExTET(Exciplex−Triplet Energy Transfer)を用いた発光を効率よく得ることができる。なお、複数の有機化合物の組み合わせとしては、励起錯体が形成しやすいものが良く、正孔を受け取りやすい化合物(正孔輸送性材料)と、電子を受け取りやすい化合物(電子輸送性材料)とを組み合わせることが特に好ましい。
なお、一部上述した具体例と重複するが、発光物質(燐光発光物質)との好ましい組み合わせという観点から、有機化合物(ホスト材料、アシスト材料)としては、芳香族アミン(芳香族アミン骨格を有する有機化合物)、カルバゾール誘導体(カルバゾール骨格を有する有機化合物)、ジベンゾチオフェン誘導体(ジベンゾチオフェン骨格を有する有機化合物)、ジベンゾフラン誘導体(ジベンゾフラン骨格を有する有機化合物)、オキサジアゾール誘導体(オキサジアゾール骨格を有する有機化合物)、トリアゾール誘導体(トリアゾール骨格を有する有機化合物)、ベンゾイミダゾール誘導体(ベンゾイミダゾール骨格を有する有機化合物)、キノキサリン誘導体(キノキサリン骨格を有する有機化合物)、ジベンゾキノキサリン誘導体(ジベンゾキノキサリン骨格を有する有機化合物)、ピリミジン誘導体(ピリミジン骨格を有する有機化合物)、トリアジン誘導体(トリアジン骨格を有する有機化合物)、ピリジン誘導体(ピリジン骨格を有する有機化合物)、ビピリジン誘導体(ビピリジン骨格を有する有機化合物)、フェナントロリン誘導体(フェナントロリン骨格を有する有機化合物)、フロジアジン誘導体(フロジアジン骨格を有する有機化合物)、亜鉛、またはアルミニウム系の金属錯体、等が挙げられる。
なお、上記の有機化合物のうち、正孔輸送性の高い有機化合物である、芳香族アミン、およびカルバゾール誘導体の具体例としては、上述した正孔輸送性材料の具体例と同じものが挙げられ、これらはいずれもホスト材料として好ましい。
また、上記の有機化合物のうち、正孔輸送性の高い有機化合物である、ジベンゾチオフェン誘導体、およびジベンゾフラン誘導体の具体例としては、4−{3−[3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]フェニル}ジベンゾフラン(略称:mmDBFFLBi−II)、4,4’,4’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリ(ジベンゾフラン)(略称:DBF3P−II)、DBT3P−II、2,8−ジフェニル−4−[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]ジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP−III)、4−[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]−6−フェニルジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP−IV)、4−[3−(トリフェニレン−2−イル)フェニル]ジベンゾチオフェン(略称:mDBTPTp−II)等が挙げられ、これらはいずれもホスト材料として好ましい。
その他、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好ましいホスト材料として挙げられる。
また、上記の有機化合物のうち、電子輸送性の高い有機化合物である、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、キナゾリン誘導体、フェナントロリン誘導体等の具体例としては、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)、9−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CO11)、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)、2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール(略称:mDBTBIm−II)、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:BzOS)、バソフェナントロリン(略称:Bphen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、2,9−ジ(2−ナフチル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:NBPhen)、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−[3’−(9H−カルバゾール−9−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mCzBPDBq)、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:2CzPDBq−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)、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:6mDBTPDBq−II)、2−{4−[9,10−ジ(2−ナフチル)−2−アントリル]フェニル}−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール(略称:ZADN)、2−[4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−3,1’−ビフェニル−1−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mpPCBPDBq)、等が挙げられ、これらはいずれもホスト材料として好ましい。
また、上記の有機化合物のうち、電子輸送性の高い有機化合物である、ピリジン誘導体、ジアジン誘導体(ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリダジン誘導体を含む)、トリアジン誘導体、フロジアジン誘導体の具体例として、4,6−ビス[3−(フェナントレン−9−イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mPnP2Pm)、4,6−ビス[3−(4−ジベンゾチエニル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mDBTP2Pm−II)、4,6−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mCzP2Pm)、2−{4−[3−(N−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−9H−カルバゾール−9−イル]フェニル}−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:PCCzPTzn)、9−[3−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)フェニル]−9’−フェニル−2,3’−ビ−9H−カルバゾール(略称:mPCCzPTzn−02)、3,5−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリジン(略称:35DCzPPy)、1,3,5−トリ[3−(3−ピリジル)フェニル]ベンゼン(略称:TmPyPB)、9,9’−[ピリミジン−4,6−ジイルビス(ビフェニル−3,3’−ジイル)]ビス(9H−カルバゾール)(略称:4,6mCzBP2Pm)、2−[3’−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−1,1’−ビフェニル−3−イル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:mFBPTzn)、8−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−4−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−[1]ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(略称:8BP−4mDBtPBfpm)、9−[3’−(ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:9mDBtBPNfpr)、9−[(3’−ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−4−イル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:9pmDBtBPNfpr)、5−[3−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)フェニル]−7,7−ジメチル−5H,7H−インデノ[2,1−b]カルバゾール(略称:mINc(II)PTzn)、2−[3‘−(トリフェニレン−2−イル)−1,1’−ビフェニル−3−イル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:mTpBPTzn)、2−[(1,1‘−ビフェニル)−4−イル]−4−フェニル−6−[9,9’−スピロビ(9H−フルオレン)−2−イル]−1,3,5−トリアジン(略称:BP−SFTzn)、2,6−ビス(4−ナフタレン−1−イルフェニル)−4−[4−(3−ピリジル)フェニル]ピリミジン(略称:2,4NP−6PyPPm)、9−[4−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−2−ジベンゾチオフェニル]−2−フェニル−9H−カルバゾール(略称:PCDBfTzn)、2−[1,1’−ビフェニル]−3−イル−4−フェニル−6−(8−[1,1’:4’,1‘’−タ−フェニル]−4−イル−1−ジベンゾフラニル)−1,3,5−トリアジン(略称:mBP−TPDBfTzn)、6−(1,1‘−ビフェニル−3−イル)−4−[3,5−ビス(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル)−2−フェニルピリミジン(略称:6mBP−4Cz2PPm)、4−[3,5−ビス(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−2−フェニル−6−(1,1’−ビフェニル−4−イル)ピリミジン(略称:6BP−4Cz2PPm)などが挙げられ、これらはいずれもホスト材料として好ましい。
また、上記の有機化合物のうち、電子輸送性の高い有機化合物である、金属錯体の具体例としては、亜鉛、またはアルミニウム系の金属錯体である、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:Almq)、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)、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)の他、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が、挙げられ、これらはいずれもホスト材料として好ましい。
その他、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などもホスト材料として好ましい。
さらに、正孔輸送性の高い有機化合物であり、かつ電子輸送性の高い有機化合物である、バイポーラ性の9−フェニル−9’−(4−フェニル−2−キナゾリニル)−3,3’−ビ−9H−カルバゾ−ル(略称:PCCzQz)、2−[4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−3,1’−ビフェニル−1−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mpPCBPDBq)、5−[3−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2イル)フェニル]−7,7−ジメチル−5H,7H−インデノ[2,1−b]カルバゾール(略称:mINc(II)PTzn)、11−(4−[1,1’−ニフェニル]−4−イル−6−フェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−11,12−ジヒドロ−12−フェニル−インドロ[2,3−a]カルバゾール(略称:BP−Icz(II)Tzn)、7−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)キナゾリン−2−イル]−7H−ジベンゾ[c,g]カルバゾール(略称:PC−cgDBCzQz)等をホスト材料として用いることもできる。
<電子輸送層>
電子輸送層(114、114a、114b)は、後述する電子注入層(115、115a、115b)によって第2の電極102、または電荷発生層(106、106a、106b)から注入された電子を発光層(113、113a、113b)に輸送する層である。なお、電子輸送層(114、114a、114b)は、電子輸送性材料を含む層である。電子輸送層(114、114a、114b)に用いる電子輸送性材料は、電界強度[V/cm]の平方根が600における電子移動度が、1×10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質が好ましい。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いることができる。また、電子輸送層(114、114a、114b)は、単層でも機能するが、本発明の一態様では、2層以上の積層構造とすることが好ましい。なお、電子輸送層(114、114a、114b)を積層構造とした場合、実施の形態1で説明したように複素芳香族化合物と有機化合物、または複数種の複素芳香族化合物を有する(好ましくは混合膜を有する)電子輸送層は、それ以外の構成を有する電子輸送層に比べて高い耐熱性を有するため、複素芳香族化合物と有機化合物、または複数種の複素芳香族化合物を有する電子輸送層上でフォトリソ工程を行うことにより、熱工程によるデバイス特性への影響を抑制することができる。
≪電子輸送性材料≫
電子輸送層(114、114a、114b)に用いることができる電子輸送性材料としては、電子輸送性の高い有機化合物である、複素芳香族化合物を用いることができる。なお、複素芳香族化合物とは、環の中に少なくとも2種類の異なる元素を含む環式化合物である。なお、環構造としては、3員環、4員環、5員環、6員環等が含まれるが、特に5員環、または、6員環が好ましく、含まれる元素としては、炭素の他に窒素、酸素、または硫黄などのいずれか一又は複数を含む複素芳香族化合物が好ましい。特に窒素を含む複素芳香族化合物(含窒素複素芳香族化合物)が好ましく、含窒素複素芳香族化合物、またはこれを含むπ電子不足型複素芳香族化合物等の電子輸送性の高い材料(電子輸送性材料)を用いることが好ましい。
なお、複素芳香族化合物は、有機化合物に含まれ、少なくとも1つの複素芳香環を有する複素芳香族化合物である。
複素芳香環は、ピリジン骨格、ジアジン骨格、トリアジン骨格、またはポリアゾール骨格のいずれか一を有する。
また、複素芳香環には、縮環構造を有する縮合複素芳香環を含む。
縮合複素芳香環としては、キノリン環、ベンゾキノリン環、キノキサリン環、ジベンゾキノキサリン環、キナゾリン環、ベンゾキナゾリン環、ジベンゾキナゾリン環、フェナントロリン環、フロジアジン環、ベンゾイミダゾール環、などが挙げられる。
なお、複素芳香族化合物としては、例えば、炭素の他に窒素、酸素、または硫黄などのいずれか一又は複数を含む複素芳香族化合物のうち、5員環構造を有する複素芳香族化合物としては、イミダゾール骨格を有する有機化合物、トリアゾール骨格を有する有機化合物、オキサゾール骨格を有する有機化合物、オキサジアゾール骨格を有する有機化合物、チアゾール骨格を有する有機化合物、ベンゾイミダゾール骨格を有する有機化合物などが挙げられる。
また、例えば、炭素の他に窒素、酸素、または硫黄などのいずれか一又は複数を含む複素芳香族化合物のうち、6員環構造を有する複素芳香族化合物としては、ピリジン骨格、ジアジン骨格(ピリミジン骨格、ピラジン骨格、ピリダジン骨格などを含む)、トリアジン骨格、ポリアゾール骨格などの複素芳香環を有する有機化合物などが挙げられる。なお、ピリジン骨格が連結した構造である有機化合物に含まれるが、ビピリジン構造を有する有機化合物、ターピリジン構造を有する有機化合物などが挙げられる。
さらに、上記6員環構造を一部に含む縮環構造を有する複素芳香族化合物としては、キノリン環、ベンゾキノリン環、キノキサリン環、ジベンゾキノキサリン環、フェナントロリン環、フロジアジン環(フロジアジン骨格のフラン環に芳香環が縮合した骨格を含む)、ベンゾイミダゾール環などの縮合複素芳香環を有する有機化合物、などが挙げられる。
上記、5員環構造(イミダゾール骨格、トリアゾール骨格、オキサゾール骨格、オキサジアゾール骨格、チアゾール骨格、ベンゾイミダゾール骨格など)を有する複素芳香族化合物の具体例としては、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)、9−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CO11)、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)、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−EtTAZ)、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)、2−[3−(ジベンゾチオフェン−4)−イル)フェニル]−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール(略称:mDBTBIm−II)、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:BzOS)などが挙げられる。
上記、6員環構造(ピリジン骨格、ジアジン骨格(ピリミジン骨格、ピラジン骨格、ピリダジン骨格などを含む)、トリアジン骨格、ポリアゾール骨格など)を有する複素芳香族化合物の具体例としては、4,6−ビス[3−(フェナントレン−9−イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mPnP2Pm)、4,6−ビス[3−(4−ジベンゾチエニル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mDBTP2Pm−II)、4,6−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mCzP2Pm)、2−{4−[3−(N−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−9H−カルバゾール−9−イル]フェニル}−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:PCCzPTzn)、9−[3−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)フェニル]−9’−フェニル−2,3’−ビ−9H−カルバゾール(略称:mPCCzPTzn−02)、3,5−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリジン(略称:35DCzPPy)、1,3,5−トリ[3−(3−ピリジル)フェニル]ベンゼン(略称:TmPyPB)、4,6mCzBP2Pm、mFBPTzn、8BP−4mDBtPBfpm、9mDBtBPNfpr、9pmDBtBPNfpr、5−[3−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)フェニル]−7,7−ジメチル−5H,7H−インデノ[2,1−b]カルバゾール(略称:mINc(II)PTzn)、2−[3‘−(トリフェニレン−2−イル)−1,1’−ビフェニル−3−イル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:mTpBPTzn)、2−[(1,1‘−ビフェニル)−4−イル]−4−フェニル−6−[9,9’−スピロビ(9H−フルオレン)−2−イル]−1,3,5−トリアジン(略称:BP−SFTzn)、2,6−ビス(4−ナフタレン−1−イルフェニル)−4−[4−(3−ピリジル)フェニル]ピリミジン(略称:2,4NP−6PyPPm)、9−[4−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−2−ジベンゾチオフェニル]−2−フェニル−9H−カルバゾ−ル(略称:PCDBfTzn)、2−[1,1’−ビフェニル]−3−イル−4−フェニル−6−(8−[1,1’:4’,1’’−ターフェニル]−4−イル−1−ジベンゾフラニル)−1,3,5−トリアジン(略称:mBP−TPDBfTzn)、6−(1,1‘−ビフェニル−3−イル)−4−[3,5−ビス(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル)−2−フェニルピリミジン(略称:6mBP−4Cz2PPm)、4−[3,5−ビス(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−2−フェニル−6−(1,1’−ビフェニル−4−イル)ピリミジン(略称:6BP−4Cz2PPm)などが挙げられる。
また、2−{3−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]フェニル}−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:mDBtBPTzn)、4−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−8−(ナフタレン−2−イル)−[1]ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(略称:8βN−4mDBtPBfpm)、3,8−ビス[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ベンゾフロ[2,3−b]ピラジン(略称:3,8mDBtP2Bfpr)、4,8−ビス[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−[1]ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(略称:4,8mDBtP2Bfpm)、8−[3’−(ジベンゾチオフェン−4−イル)(1,1’−ビフェニル−3−イル)]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[3,2−d]ピリミジン(略称:8mDBtBPNfpm)、8−[(2,2’−ビナフタレン)−6−イル]−4−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−[1]ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(略称:8(βN2)−4mDBtPBfpm)、などが挙げられる。
その他にも、2,2’−(ピリジン−2,6−ジイル)ビス(4−フェニルベンゾ[h]キナゾリン)(略称:2,6(P−Bqn)2Py)、2,2’−(ピリジン−2,6−ジイル)ビス{4−[4−(2−ナフチル)フェニル]−6−フェニルピリミジン}(略称:2,6(NP−PPm)2Py)、6−(1,1’−ビフェニル−3−イル)−4−[3,5−ビス(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−2−フェニルピリミジン(略称:6mBP−4Cz2PPm)、2,4,6−トリス(3’−(ピリジン−3−イル)ビフェニル−3−イル)−1,3,5−トリアジン(略称:TmPPPyTz)、2,4,6−トリス(2−ピリジル)−1,3,5−トリアジン(略称:2Py3Tz)、2−[3−(2,6−ジメチル−3−ピリジル)−5−(9−フェナントリル)フェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:mPn−mDMePyPTzn)、等が挙げられる。
上記、6員環構造を一部に含む縮環構造(キノリン骨格、ベンゾキノリン骨格、キノキサリン骨格、ジベンゾキノキサリン骨格、フェナントロリン骨格など)を有する複素芳香族化合物の具体例としては、バソフェナントロリン(略称:Bphen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、2,9−ジ(2−ナフチル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:NBphen)、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−[3’−(9H−カルバゾール−9−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mCzBPDBq)、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:2CzPDBq−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)、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:6mDBTPDBq−II)、2mpPCBPDBq、等が挙げられる。
電子輸送層には、上記に示す複素芳香族化合物の他にも下記に示す金属錯体を用いることができる。トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)、Almq、8−キノリノラト−リチウム(I)(略称:Liq)、BeBq、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)等の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、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)等のオキサゾール骨格またはチアゾール骨格を有する金属錯体等が挙げられる。
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電子輸送性材料として用いることもできる。
<電子注入層>
電子注入層(115、115a、115b)は、電子注入性の高い物質を含む層である。また、電子注入層(115、115a、115b)は、第2の電極102からの電子の注入効率を高めるための層であり、第2の電極102に用いる材料の仕事関数の値と、電子注入層(115、115a、115b)に用いる材料のLUMO準位のエネルギー値とを比較した際、その差が小さい(0.5eV以下)材料を用いることが好ましい。従って、電子注入層(115、115a、115b)には、リチウム、セシウム、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)、8−キノリノラト−リチウム(略称:Liq)、2−(2−ピリジル)フェノラトリチウム(略称:LiPP)、2−(2−ピリジル)−3−ピリジノラトリチウム(略称:LiPPy)、4−フェニル−2−(2−ピリジル)フェノラトリチウム(略称:LiPPP)、リチウム酸化物(LiO)、炭酸セシウム等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこ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(ErF)、イッテルビウム(Yb)のような希土類金属化合物を用いることができる。また、電子注入層(115、115a、115b)にエレクトライドを用いてもよい。エレクトライドとしては、例えば、カルシウムとアルミニウムの混合酸化物に電子を高濃度添加した物質等が挙げられる。なお、上述した電子輸送層(114、114a、114b)を構成する物質を用いることもできる。
また、電子注入層(115、115a、115b)に、有機化合物と電子供与体(ドナー)とを混合してな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(114、114a、114b)に用いる電子輸送性材料(金属錯体、または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、アルカリ土類金属、または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、または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。また、これらの材料を複数、積層して用いても良い。
その他にも、電子注入層(115、115a、115b)に、有機化合物と金属とを混合してなる複合材料を用いても良い。なお、ここで用いる有機化合物としては、LUMO準位が−3.6eV以上−2.3eV以下であると好ましい。また、非共有電子対を有する材料が好ましい。
したがって、上記の複合材料に用いる有機化合物としては、電子輸送層に用いることができるとして上述した、複素芳香族化合物を金属と混合してなる複合材料を用いてもよい。複素芳香族化合物としては、5員環構造(イミダゾール骨格、トリアゾール骨格、オキサゾール骨格、オキサジアゾール骨格、チアゾール骨格、ベンゾイミダゾール骨格など)を有する複素芳香族化合物、6員環構造(ピリジン骨格、ジアジン骨格(ピリミジン骨格、ピラジン骨格、ピリダジン骨格などを含む)、トリアジン骨格、ビピリジン骨格、ターピリジン骨格など)を有する複素芳香族化合物、6員環構造を一部に含む縮環構造(キノリン骨格、ベンゾキノリン骨格、キノキサリン骨格、ジベンゾキノキサリン骨格、フェナントロリン骨格など)を有する複素芳香族化合物などの非共有電子対を有する材料が好ましい。具体的な材料については、上述したので、ここでの説明は省略する。
また、上記の複合材料に用いる金属としては、周期表における第5族、第7族、第9族または第11族に属する遷移金属、または第13族に属する材料を用いることが好ましく、例えば、Ag、Cu、Al、またはIn等が挙げられる。また、この時、有機化合物は、遷移金属との間で半占有軌道(SOMO:Singly Occupied Molecular Orbital)を形成する。
なお、例えば、発光層113bから得られる光を増幅させる場合には、第2の電極102と、発光層113bとの光学距離が、発光層113bが呈する光の波長λの1/4未満となるように形成するのが好ましい。この場合、電子輸送層114bまたは電子注入層115bの膜厚を変えることにより、調整することができる。
また、図2Dに示す発光デバイスのように、2つのEL層(103a、103b)の間に電荷発生層106を設けることにより、複数のEL層が一対の電極間に積層された構造(タンデム構造ともいう)とすることもできる。
<電荷発生層>
電荷発生層106は、第1の電極(陽極)101と第2の電極(陰極)102との間に電圧を印加したときに、EL層103aに電子を注入し、EL層103bに正孔を注入する機能を有する。なお、電荷発生層106は、正孔輸送性材料に電子受容体(アクセプター)が添加された構成(P型層ともいう)であっても、電子輸送性材料に電子供与体(ドナー)が添加された構成(電子注入バッファ層ともいう)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。さらに、P型層と電子注入バッファ層との間に電子リレー層が設けられていても良い。なお、上述した材料を用いて電荷発生層106を形成することにより、EL層が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。
電荷発生層106において、有機化合物である正孔輸送性材料に、電子受容体が添加された構成(P型層)とする場合、正孔輸送性材料としては、本実施の形態で示した材料を用いることができる。また、電子受容体としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F4−TCNQ)、クロラニル等を挙げることができる。また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、酸化レニウムなどが挙げられる。なお、上述したアクセプタ材料を用いても良い。また、P型層を構成する材料を混合してなる混合膜として用いても、それぞれの材料を含む単膜を積層しても良い。
また、電荷発生層106において、電子輸送性材料に電子供与体が添加された構成(電子注入バッファ層)とする場合、電子輸送性材料としては、本実施の形態で示した材料を用いることができる。また、電子供与体としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属または元素周期表における第2族、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(LiO)、炭酸セシウム(CsCO)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。
電荷発生層106において、P型層と電子注入バッファ層との間に電子リレー層を設ける場合、電子リレー層は少なくとも電子輸送性を有する物質を含み、電子注入バッファ層とP型層との相互作用を防いで電子をスムーズに受け渡す機能を有する。電子リレー層に含まれる電子輸送性を有する物質のLUMO準位は、P型層におけるアクセプター性物質のLUMO準位と、電荷発生層106に接する電子輸送層に含まれる電子輸送性を有する物質のLUMO準位との間であることが好ましい。電子リレー層に用いられる電子輸送性を有する物質におけるLUMO準位の具体的なエネルギー準位は−5.0eV以上、好ましくは−5.0eV以上−3.0eV以下とするとよい。なお、電子リレー層に用いられる電子輸送性を有する物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
なお、図2Dでは、EL層103が2層積層された構成を示したが、異なるEL層の間に電荷発生層を設けることにより3層以上のEL層の積層構造としてもよい。図2Eでは、3層のEL層(EL層103a、EL層103b、およびEL層103c)が、2層の電荷発生層(電荷発生層106aおよび電荷発生層106b)を介して積層された構成を示す。
<基板>
本実施の形態で示した発光デバイスは、様々な基板上に形成することができる。なお、基板の種類は、特定のものに限定されることはない。基板の一例としては、半導体基板(例えば単結晶基板又はシリコン基板)、SOI基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどが挙げられる。
なお、ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどが挙げられる。また、可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチック、アクリル等の合成樹脂、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、エポキシ、無機蒸着フィルム、又は紙類などが挙げられる。
なお、本実施の形態で示す発光デバイスの作製には、蒸着法などの真空プロセス、スピンコート法、またはインクジェット法などの溶液プロセスを用いることができる。蒸着法を用いる場合には、スパッタ法、イオンプレーティング法、イオンビーム蒸着法、分子線蒸着法、真空蒸着法などの物理蒸着法(PVD法)、または、化学蒸着法(CVD法)等を用いることができる。特に発光デバイスのEL層に含まれる様々な機能を有する層(正孔注入層(111、111a、111b)、正孔輸送層(112、112a、112b)、発光層(113、113a、113b、113c)、電子輸送層(114、114a、114b)、電子注入層(115、115a、115b)、および電荷発生層(106、106a、106b))については、蒸着法(真空蒸着法等)、塗布法(ディップコート法、ダイコート法、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート法等)、印刷法(インクジェット法、スクリーン(孔版印刷)法、オフセット(平版印刷)法、フレキソ(凸版印刷)法、グラビア法、マイクロコンタクト法等)などの方法により形成することができる。
なお、上記塗布法、印刷法などの成膜方法を適用する場合において、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)、中分子化合物(低分子と高分子の中間領域の化合物:分子量400~4000)、無機化合物(量子ドット材料等)等を用いることができる。なお、量子ドット材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料などを用いることができる。
本実施の形態で示す発光デバイスのEL層(103、103a、103b)を構成する各層(正孔注入層(111、111a、111b)、正孔輸送層(112、112a、112b)、発光層(113、113a、113b、113c)、電子輸送層(114、114a、114b)、電子注入層(115、115a、115b)、および電荷発生層(106、106a、106b))は、本実施の形態において示した材料に限られることはなく、それ以外の材料であっても各層の機能を満たせるものであれば組み合わせて用いることができる。
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができるものとする。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置(表示パネルともいう)の具体的な構成例、および製造方法について説明する。
<発光装置700の構成例1>
図3Aに示す発光装置700は、発光デバイス550B、発光デバイス550G、発光デバイス550Rを有する。また、発光デバイス550B、発光デバイス550G、および発光デバイス550Rは、第1の基板510上に設けられた機能層520上に形成される。機能層520には、複数のトランジスタで構成された駆動回路GD、駆動回路SDなどの他、これらを電気的に接続する配線等が含まれる。なお、これらの駆動回路は、一例として、発光デバイス550B、発光デバイス550G、発光デバイス550Rと、それぞれ電気的に接続され、これらを駆動することができる。また、駆動回路GD、駆動回路SDについては、実施の形態4で後述する。
なお、発光デバイス550B、発光デバイス550G、および発光デバイス550Rは、実施の形態2で示したデバイス構造を有する。特に、各発光デバイスが、図2Bに示す構造、いわゆるタンデム構造を有する場合を示す。
なお、各発光デバイスの発光層の構成は、同じであっても異なっていても良い。なお、各色の発光デバイス(例えば青(B)、緑(G)、及び赤(R))で、発光層を作り分ける場合には、以下に説明するフォトリソ工程を発光デバイス毎に繰り返して行えばよい。なお、本明細書等において、各色の発光デバイス(例えば青(B)、緑(G)、及び赤(R))で、発光層を作り分ける、または発光層を塗り分ける構造をSBS(Side By Side)構造と呼ぶ場合がある。
図3Aに示すように、発光デバイス550Bは、電極551B、電極552、EL層(103Pb、103Qb)、および電荷発生層106Bを有する、積層構造を有する。なお、各層の具体的な構成は実施の形態2に示す通りである。また、電極551Bと電極552とは、重なる。また、EL層103PbとEL層103Qbは、電荷発生層106Bを挟んで積層され、かつ電極551Bと電極552との間に、EL層103Pb、EL層103Qb、および電荷発生層106Bを有する。なお、EL層103Pb、103Qbは、実施の形態2で説明したEL層103、103a、103b、103cと同様に、発光層を含む複数の機能の異なる層からなる積層構造を有する。また、EL層103Pb、103Qbは、それぞれ電子輸送層を有し、特にEL層103Qbは、積層構造を有する電子輸送層(第1の電子輸送層108Qb−1、第2の電子輸送層108Qb−2)を有する。なお、第1の電子輸送層108Qb−1は、実施の形態1で示すように、複素芳香族化合物と有機化合物、または複数種の複素芳香族化合物を用いてなる層(好ましくは混合膜からなる層)である。また、第2の電子輸送層108Qb−2は、電子輸送性材料を用いて形成すればよく、1種類の複素芳香族化合物を用いて形成された層であっても、1種類の有機化合物を用いて形成された層であっても、有機化合物と複素芳香族化合物を用いて形成された層であっても、有機物と複数種の複素芳香族化合物を有する層であっても良い。また、例えば、EL層103Pbは、青色の光を射出することができ、EL層103Qbは、黄色の光を射出することができる構成としても良い。また、例えば、EL層103Pbは、青色の光を射出することができ、EL層103Qbも青色の光を射出することができる構成とすることができる。
なお、第2の電子輸送層108において、発光デバイス550Bを構成する領域を第2の電子輸送層108Qb−2と称する場合がある。同様に、第2の電子輸送層108において、発光デバイス550Gを構成する領域を第2の電子輸送層108Qg−2、発光デバイス550Rを構成する領域を第2の電子輸送層108Qr−2と称する場合がある。
図3Aでは、EL層103Pbに含まれる層のうち、ホール注入・輸送層104Pbのみを図示し、EL層103Qbに含まれる層のうち、ホール注入・輸送層104Qb、電子輸送層(第1の電子輸送層108Qb−1、第2の電子輸送層108Qb−2)および電子注入層109のみを図示する。したがって、以降では、各EL層に含まれる層も含めて説明できる場合は、便宜上、EL層(EL層103Pb、EL層103Qb)を用いて説明する。また、電子輸送層(第1の電子輸送層108Qb−1、第2の電子輸送層108Qb−2)のうち、発光層と接して形成される第1の電子輸送層108Qb−1は、陽極側から発光層を通過して陰極側に移動するホールをブロックするための機能を有していても良い。また、電子注入層109についても一部または全部が異なる材料を用いて形成される積層構造を有していても良いこととする。
また、電子輸送層(第1の電子輸送層108Qb−1、第2の電子輸送層108Qb−2)のうち、第2の電子輸送層108Qb−2は、図3Aに示すように電極551B上に、EL層103Qbの一部(本実施の形態では、発光層上の第1の電子輸送層108Qb−1まで形成)の上に形成された犠牲層を除去した後、形成される。したがって、第2の電子輸送層108Qb−2は、EL層103Qbの一部(上記)、EL層103Pb、および電荷発生層106Bの側面(または端部)に接して形成される。これにより、EL層103Pb、EL層103Qb、および電荷発生層106Bのそれぞれの側面から内部への酸素、水分、またはこれらの構成元素の侵入を抑制することができる。なお、第2の電子輸送層108Qb−2には、電子輸送性材料を1種または複数種、用いることができる。また、上記の犠牲層を除去する前に絶縁層を形成し、その後犠牲層を除去することで、EL層103Qbの一部(上記)、EL層103Pb、および電荷発生層106Bの側面(または端部)に接して絶縁層を形成しても良い。すなわち、絶縁層形成後、第2の電子輸送層108Qb−2を形成しても良い。なお、絶縁層に用いる材料としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウム、インジウムガリウム亜鉛酸化物、窒化シリコン、または窒化酸化シリコンなどを用いることができる。絶縁層の形成には、スパッタリング法、CVD法、MBE法、PLD法、ALD法などを用いることができるが、被覆性の良好なALD法がより好ましい。
また、EL層103Qbの一部(上記)を覆って、電子注入層109が形成される。なお、電子注入層109は、層中の電気抵抗が異なる2層以上の積層構造を有することが好ましい。例えば、第2の電子輸送層108Qb−2と接する第1の層を電子輸送性材料のみで形成して、その上に金属材料を含む電子輸送性材料で形成する第2の層との積層を有し、さらに第1の層と第2の電子輸送層108Qb−2との間に金属材料を含む電子輸送性材料で形成する第3の層を有していても良い。
また、電極552は、電子注入層109上に形成される。なお、電極551Bと電極552とは、互いに重なる領域を有する。また、電極551Bと電極552との間に、EL層103Pb、EL層103Qb、および電荷発生層106B、を有する。したがって、電子注入層109が、第2の電子輸送層108Qb−2(上記絶縁層も形成する場合には、第2の電子輸送層108Qb−2および絶縁層)を介してEL層103Qb、EL層103Pb、および電荷発生層106Bの側面(または端部)と接する構造、または電極552が、電子注入層109および第2の電子輸送層108Qb−2を介してEL層103Qb、EL層103Pb、および電荷発生層106Bの側面(または端部)と接する構造を有する。これにより、EL層103Pbと電極552、より具体的には、EL層103Pbが有する、ホール注入・輸送層104Pbと電極552、EL層103Qbと電極552、より具体的には、EL層103Qbが有する、ホール注入・輸送層104Qbと電極552、または電荷発生層106Bと電極552、とが、電気的に短絡することを防ぐことができる。
また、図3Aに示すように、発光デバイス550Gは、電極551G、電極552、EL層(103Pg、103Qg)、および電荷発生層106Gを有する、積層構造を有する。なお、各層の具体的な構成は実施の形態2に示す通りである。また、電極551Gと電極552とは、重なる。また、EL層103PgとEL層103Qgは、電荷発生層106Gを挟んで積層され、かつ電極551Gと電極552との間に、EL層103Pg、EL層103Qg、および電荷発生層106Gを有する。なお、EL層103Pg、103Qgは、実施の形態2で説明したEL層103、103a、103b、103cと同様に、発光層を含む複数の機能の異なる層からなる積層構造を有する。また、EL層103Pg、103Qgは、それぞれ電子輸送層を有し、特にEL層103Qgは、積層構造を有する電子輸送層(第1の電子輸送層108Qg−1、第2の電子輸送層108Qg−2)を有する。なお、第1の電子輸送層108Qg−1は、実施の形態1で示すように、複素芳香族化合物と有機化合物、または複数種の複素芳香族化合物を有する層(好ましくは混合膜からなる層)である。また、第2の電子輸送層108Qg−2は、電子輸送性材料を用いて形成すればよく、1種類の複素芳香族化合物を用いて形成された層であっても、1種類の有機化合物を用いて形成された層であっても、有機化合物と複素芳香族化合物を用いて形成された層であっても、有機物と複数種の複素芳香族化合物を有する層であっても良い。また、例えば、EL層103Pgは、青色の光を射出することができ、EL層103Qgは、黄色の光を射出することができる構成としても良い。また、例えば、EL層103Pgは、緑色の光を射出することができ、EL層103Qgも緑色の光を射出することができる構成とすることができる。
図3Aでは、EL層103Pgに含まれる層のうち、ホール注入・輸送層104Pgのみを図示し、EL層103Qgに含まれる層のうち、ホール注入・輸送層104Qg、電子輸送層(第1の電子輸送層108Qg−1、第2の電子輸送層108Qg−2)および電子注入層109のみを図示する。したがって、以降では、各EL層に含まれる層も含めて説明できる場合は、便宜上、EL層(EL層103Pg、EL層103Qg)を用いて説明する。また、電子輸送層(第1の電子輸送層108Qg−1、第2の電子輸送層108Qg−2)のうち、発光層と接して形成される第1の電子輸送層108Qg−1は、陽極側から発光層を通過して陰極側に移動するホールをブロックするための機能を有していても良い。また、電子注入層109についても一部または全部が異なる材料を用いて形成される積層構造を有していても良いこととする。
また、電子輸送層(第1の電子輸送層108Qg−1、第2の電子輸送層108Qg−2)のうち、第2の電子輸送層108Qg−2は、図3Aに示すように電極551G上に、EL層103Qgの一部(本実施の形態では、発光層上の第1の電子輸送層108Qg−1まで形成)の上に形成された犠牲層を残したまま形成される。したがって、第2の電子輸送層108Qg−2は、EL層103Qgの一部(上記)、EL層103Pg、および電荷発生層106Gの側面(または端部)に接して形成される。これにより、EL層103Pg、EL層103Qg、および電荷発生層106G、それぞれの側面から内部への酸素、水分、またはこれらの構成元素の侵入を抑制することができる。なお、第2の電子輸送層108Qg−2には、電子輸送性材料を1種または複数種、用いることができる。また、上記の犠牲層を除去する前に絶縁層を形成し、その後犠牲層を除去することで、EL層103Qgの一部(上記)、EL層103Pg、および電荷発生層106Gの側面(または端部)に接して絶縁層を形成しても良い。すなわち、絶縁層形成後、第2の電子輸送層108Qg−2を形成しても良い。なお、絶縁層に用いる材料としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウム、インジウムガリウム亜鉛酸化物、窒化シリコン、または窒化酸化シリコンなどを用いることができる。絶縁層の形成には、スパッタリング法、CVD法、MBE法、PLD法、ALD法などを用いることができるが、被覆性の良好なALD法がより好ましい。
また、EL層103Qgの一部(上記)を覆って、電子注入層109が形成される。なお、電子注入層109は、層中の電気抵抗が異なる2層以上の積層構造を有することが好ましい。例えば、第2の電子輸送層108Qg−2と接する第1の層を電子輸送性材料のみで形成して、その上に金属材料を含む電子輸送性材料で形成する第2の層との積層を有し、さらに第1の層と第2の電子輸送層108Qg−2との間に金属材料を含む電子輸送性材料で形成する第3の層を有していても良い。
また、電極552は、電子注入層109上に形成される。なお、電極551Gと電極552とは、互いに重なる領域を有する。また、電極551Gと電極552との間に、EL層103Pg、EL層103Qg、および電荷発生層106G、を有する。したがって、電子注入層109が、第2の電子輸送層108Qg−2(上記絶縁層も形成する場合には、第2の電子輸送層108Qg−2および絶縁層)を介してEL層103Qg、EL層103Pg、および電荷発生層106Gの側面(または端部)と接する構造、または電極552が、電子注入層109および第2の電子輸送層108Qg−2を介してEL層103Qg、EL層103Pg、および電荷発生層106Gの側面(または端部)と接する構造を有する。これにより、EL層103Pgと電極552、より具体的には、EL層103Pgが有する、ホール注入・輸送層104Pgと電極552、EL層103Qgと電極552、より具体的には、EL層103Qgが有する、ホール注入・輸送層104Qgと電極552、または電荷発生層106Gと電極552、とが、電気的に短絡することを防ぐことができる。
また、図3Aに示す発光デバイス550Rは、電極551R、電極552、EL層(103Pr、103Qr)、および電荷発生層106Rを有する、積層構造を有する。なお、各層の具体的な構成は実施の形態2に示す通りである。また、電極551Rと電極552とは、重なる。また、EL層103PrとEL層103Qrは、電荷発生層106Rを挟んで積層され、かつ電極551Rと電極552との間に、EL層103Pr、EL層103Qr、および電荷発生層106Rを有する。なお、EL層103Pr、103Qrは、実施の形態2で説明したEL層103、103a、103b、103cと同様に、発光層を含む複数の機能の異なる層からなる積層構造を有する。また、EL層103Pr、103Qrは、それぞれ電子輸送層を有し、特にEL層103Qrは、積層構造を有する電子輸送層(第1の電子輸送層108Qr−1、第2の電子輸送層108Qr−2)を有する。なお、第1の電子輸送層108Qr−1は、実施の形態1で示すように、複素芳香族化合物と有機化合物、または複数種の複素芳香族化合物を有する層(好ましくは混合膜からなる層)である。また、第2の電子輸送層108Qr−2は、電子輸送性材料を用いて形成すればよく、1種類の複素芳香族化合物を用いて形成された層であっても、1種類の有機化合物を用いて形成された層であっても、有機化合物と複素芳香族化合物を用いて形成された層であっても、有機物と複数種の複素芳香族化合物を有する層であっても良い。また、例えば、EL層103Prは、青色の光を射出することができ、EL層103Qrは、赤色の光を射出することができる構成としても良い。また、例えば、EL層103Prは、赤色の光を射出することができ、EL層103Qrも赤色の光を射出することができる構成とすることができる。
図3Aでは、EL層103Prに含まれる層のうち、ホール注入・輸送層104Prのみを図示し、EL層103Qrに含まれる層のうち、ホール注入・輸送層104Qr、電子輸送層(第1の電子輸送層108Qr−1、第2の電子輸送層108Qr−2)および電子注入層109のみを図示する。したがって、以降では、各EL層に含まれる層も含めて説明できる場合は、便宜上、EL層(EL層103Pr、EL層103Qr)を用いて説明する。また、電子輸送層(第1の電子輸送層108Qr−1、第2の電子輸送層108Qr−2)のうち、発光層と接して形成される第1の電子輸送層108Qr−1は、陽極側から発光層を通過して陰極側に移動するホールをブロックするための機能を有していても良い。また、電子注入層109についても一部または全部が異なる材料を用いて形成される積層構造を有していても良いこととする。
また、電子輸送層(第1の電子輸送層108Qr−1、第2の電子輸送層108Qr−2)のうち、第2の電子輸送層108Qr−2は、図3Aに示すように電極551R上に、EL層103Qrの一部(本実施の形態では、発光層上の第1の電子輸送層108Qr−1まで形成)の上に形成された犠牲層を残したまま形成される。したがって、第2の電子輸送層108Qr−2は、EL層103Qrの一部(上記)、EL層103Pr、および電荷発生層106Rの側面(または端部)に接して形成される。これにより、EL層103Pr、EL層103Qr、および電荷発生層106R、それぞれの側面から内部への酸素、水分、またはこれらの構成元素の侵入を抑制することができる。第2の電子輸送層108Qr−2には、電子輸送性材料を1種または複数種、用いることができる。また、上記の犠牲層を除去する前に絶縁層を形成し、その後犠牲層を除去することで、EL層103Qrの一部(上記)、EL層103Pr、および電荷発生層106Rの側面(または端部)に接して絶縁層を形成しても良い。すなわち、絶縁層形成後、第2の電子輸送層108Qr−2を形成しても良い。なお、絶縁層に用いる材料としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウム、インジウムガリウム亜鉛酸化物、窒化シリコン、または窒化酸化シリコンなどを用いることができる。絶縁層の形成には、スパッタリング法、CVD法、MBE法、PLD法、ALD法などを用いることができるが、被覆性の良好なALD法がより好ましい。
また、EL層103Qrの一部(上記)を覆って、電子注入層109が形成される。なお、電子注入層109は、層中の電気抵抗が異なる2層以上の積層構造を有することが好ましい。例えば、第2の電子輸送層108Qr−2と接する第1の層を電子輸送性材料のみで形成して、その上に金属材料を含む電子輸送性材料で形成する第2の層との積層を有し、さらに第1の層と第2の電子輸送層108Qr−2との間に金属材料を含む電子輸送性材料で形成する第3の層を有していても良い。
また、電極552は、電子注入層109上に形成される。なお、電極551Rと電極552とは、互いに重なる領域を有する。また、電極551Rと電極552との間に、EL層103Pr、EL層103Qr、および電荷発生層106R、を有する。したがって、電子注入層109が、第2の電子輸送層108Qr−2(上記絶縁層も形成する場合には、第2の電子輸送層108Qr−2および絶縁層)を介してEL層103Qr、EL層103Pr、および電荷発生層106Rの側面(または端部)と接する構造、または電極552が、電子注入層109および第2の電子輸送層108Qr−2を介してEL層103Qr、EL層103Pr、および電荷発生層106Rの側面(または端部)と接する構造を有する。これにより、EL層103Prと電極552、より具体的には、EL層103Prが有する、ホール注入・輸送層104Prと電極552、EL層103Qrと電極552、より具体的には、EL層103Qrが有する、ホール注入・輸送層104Qrと電極552、または電荷発生層106Rと電極552、とが、電気的に短絡することを防ぐことができる。
なお、各発光デバイスが有する、EL層(103Pb、103Pg、103Pr、103Qb、103Qg、103Qr)、および電荷発生層106Rを発光デバイスごとに分離加工する際、フォトリソグラフィ法によるパターン形成を行うため、加工されたEL層の端部(側面)が概略同一表面を有する(または、概略同一平面上に位置する)形状となる。
各発光デバイスがそれぞれ有する、EL層(103Pb、103Pg、103Pr、103Qb、103Qg、103Qr)、および電荷発生層106Rは、隣り合う発光デバイスとの間に、それぞれ間隙580を有する。なお、ここで、間隙580を隣り合う発光デバイスのEL層の間の距離をSEで表す場合、距離SEが小さいほど開口率を高めること、及び、精細度を高めることができる。一方、距離SEが大きいほど、隣り合う発光デバイスとの作製工程ばらつきの影響を許容できるため、製造歩留まりを高めることができる。本明細書により作製される発光デバイスは微細化プロセスに好適であるため、隣り合う発光デバイスのEL層の間の距離SEは、0.5μm以上5μm以下、好ましくは1μm以上3μm以下、より好ましくは1μm以上2.5μm以下、さらに好ましくは1μm以上2μm以下とすることができる。なお、代表的には、距離SEは1μm以上2μm以下(例えば1.5μmまたはその近傍)であることが好ましい。
また、EL層(103Pb、103Pg、103Pr、103Qb、103Qg、103Qr)における正孔輸送領域に含まれる正孔注入層、および電荷発生層106Rは、導電率が高いことが多いため、隣り合う発光デバイスに共通する層として形成されると、クロストークの原因となる場合がある。したがって、本構成例で示すように間隙580を設けることにより、隣り合う発光デバイス間で生じるクロストークの発生を抑制することが可能となる。
1000ppiを超える高精細な発光装置(表示パネル)において、EL層(103Pb、103Qb)、EL層(103Pg、103Qg)、およびEL層(103Pr、103Qr)との間に電気的な導通が認められると、クロストーク現象が発生し、発光装置の表示可能な色域が狭くなってしまう。1000ppiを超える高精細な表示パネル、好ましくは2000ppiを超える高精細な表示パネル、より好ましくは5000ppiを超える超高精細な表示パネルに間隙580を設けることで、鮮やかな色彩を表示可能な表示パネルを提供できる。
本構成例において、発光デバイス550Bは、青色の光を射出し、発光デバイス550Gは、緑色の光を射出し、発光デバイス550Rは、赤色の光を射出する構成とする、またはいずれも白色の光を射出する構成とすることができる。なお、本明細書等において、白色の光を発することのできる発光デバイスを白色発光デバイスと呼ぶ場合がある。また、白色発光デバイスは、着色層(たとえば、カラーフィルタ)と組み合わせることで、フルカラー表示の表示装置を実現することができる。したがって、第2の基板770は、着色層CFB、着色層CFG、および着色層CFRを有する。なお、これらの着色層は、図3Aに示すように一部重ねて設けても良い。一部を重ねて設けることで重ねた部分を遮光膜として機能させることもできる。本構成例では、例えば、着色層CFBには、青色の光(B)を優先的に透過する材料を用い、着色層CFGには、緑色の光(G)を優先的に透過する材料を用い、着色層CFRには、赤色の光(R)を優先的に透過する材料を用いる。
図3Bには、発光デバイス550B、発光デバイス550Gおよび発光デバイス550R(まとめて発光デバイス550と図示する)が、白色発光デバイスである場合における、発光デバイス550Bの構成を示す。電極551B上にEL層103PおよびEL層103Qが、電荷発生層106Bを挟んで積層される。また、EL層103Pは、青色の光EL(1)を射出する発光層113Bを有し、EL層103Qは、緑色の光EL(2)を射出する発光層113Gおよび赤色の光EL(3)を射出する発光層113Rと、ホール注入・輸送層104Qおよび電子輸送層(第1の電子輸送層108Q−1、第2の電子輸送層108Q−2)と、を有する。
なお、上記の着色層に換えて色変換層を用いることができる。例えば、ナノ粒子、量子ドットなどを色変換層に用いることができる。
例えば、着色層CFGに換えて、青色の光を緑色の光に変換する色変換層を用いることができる。これにより、発光デバイス550Gが射出する青色の光を緑色の光に変換することができる。また、着色層CFRに換えて青色の光を赤色の光に変換する色変換層を用いることができる。これにより、発光デバイス550Rが射出する青色の光を赤色の光に変換することができる。
<発光装置700の構成例2>
図4に示す発光装置(表示パネル)700は、発光デバイス550B、発光デバイス550G、および発光デバイス550Rを有する。また、発光デバイス550B、発光デバイス550G、および発光デバイス550Rは、第1の基板510上に設けられた機能層520上に形成される。機能層520には、複数のトランジスタで構成された駆動回路GD、駆動回路SDなどの他、これらを電気的に接続する配線等が含まれる。なお、これらの駆動回路は、一例として、発光デバイス550B、発光デバイス550G、発光デバイス550Rと、それぞれ電気的に接続され、これらを駆動することができる。また、駆動回路GD、駆動回路SDについては、実施の形態4で後述する。
なお、発光デバイス550B、発光デバイス550G、発光デバイス550Rは、実施の形態2で示したデバイス構造を有する。特に、各発光デバイスが、図2Bに示す構造、いわゆるタンデム構造を有する場合を示す。
なお、図4に示す各発光デバイスの具体的な構成は、図3Bで説明した、発光デバイス550B、発光デバイス550G、発光デバイス550Rと同じであり、いずれも白色の光を射出する。但し、各発光デバイスの発光層の構成は、異なっていても良く、各色の発光デバイス(例えば青(B)、緑(G)、及び赤(R))で、発光層を作り分ける場合には、以下に示す製造方法で説明するフォトリソ工程を発光デバイス毎に繰り返して行えばよい。
なお、本構成例で示す発光装置は、第1の基板510上に形成される各発光デバイス上に形成される着色層CFB、着色層CFG、および着色層CFRを有する点で、図3Aに示す発光装置の構成と異なる。
すなわち、第1の基板510上に形成される各発光デバイスの電極552上に絶縁層573を有し、絶縁層573上に着色層CFB、着色層CFG、および着色層CFRを有する。
さらに、着色層CFB、着色層CFG、および着色層CFR上に絶縁層705を有する。絶縁層705は、機能層520、各発光デバイス(550B、550G、550R)、および着色層CFB、着色層CFG、および着色層CFRを有する、第1の基板510の着色層(CFB、CFG、CFR)側で、第2の基板770と挟まれる領域を備え、第1の基板510および第2の基板770を貼り合わせる機能を備える。
なお、上記絶縁層573および絶縁層705は、無機材料、有機材料または無機材料と有機材料の複合材料等を用いることができる。
なお、無機材料としては、無機酸化物膜、無機窒化物膜または無機酸化窒化物膜等またはこれらから選ばれた複数を積層した積層材料を用いることができる。例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等またはこれらから選ばれた複数を積層した積層材料を含む膜を用いることができる。なお、窒化シリコン膜は緻密な膜であり、不純物の拡散を抑制する機能に優れる。または、酸化物半導体(例えば、IGZO膜など)として、酸化アルミニウム膜と、当該酸化アルミニウム膜上のIGZO膜との積層構造などを用いることができる。
また、有機材料としては、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン若しくはアクリル等またはこれらから選択された複数の樹脂の積層材料もしくは複合材料などを用いることができる。または、反応硬化型接着剤、光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、または嫌気型接着剤等のいずれか一つまたは複数の有機材料を用いることができる。
<発光装置の製造方法の例1>
図5Aに示すように、電極551B、電極551G、および電極551Rを形成する。例えば、第1の基板510上に形成された機能層520上に導電膜を形成し、フォトリソグラフィ法を用いて、所定の形状に加工する。
なお、導電膜の形成には、スパッタリング法、化学気相堆積(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、分子線エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積(PLD:Pulsed Laser Deposition)法、原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法等を用いて形成することができる。CVD法としては、プラズマ化学気相堆積(PECVD:Plasma Enhanced CVD)法、または熱CVD法などがある。また、熱CVD法のひとつに、有機金属化学気相堆積(MOCVD:Metal Organic CVD)法がある。
また、導電膜の加工には、上述したフォトリソグラフィ法以外に、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。また、メタルマスクなどの遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を直接形成してもよい。なお、ここで島状とは、同一工程で形成された同一材料を用いた層と平面的に見て分離されている状態を指す。
フォトリソグラフィ法としては、代表的には以下の2つの方法がある。一つは、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法である。もう一つは、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法である。なお、前者の方法を行う場合、レジスト塗布後の加熱(PAB:Pre Applied Bake)、および露光後の加熱(PEB:Post Exposure Bake)などの熱処理工程がある。本発明の一態様では、導電膜の加工だけでなく、EL層の形成に用いる薄膜(有機化合物からなる膜、または有機化合物を一部に含む膜)の加工にもリソグラフィー法を用いる。
フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光は、例えばi線(波長365nm)、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線、KrFレーザ光、またはArFレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外(EUV:Extreme Ultra−Violet)光またはX線を用いてもよい。また、露光に用いる光に代えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、X線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。
レジストマスクを用いた薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。
次に、図5Bに示すように、第1の基板510上に形成された、電極(551B、551G、551R)上に、これらを覆うようにEL層103a(ホール注入・輸送層104aを含む)、電荷発生層106、およびEL層103b(ホール注入・輸送層104b、第1の電子輸送層108b−1を含む)を形成する。
ここで、EL層103bに含まれる、積層構造を有する電子輸送層(第1の電子輸送層108b−1、第2の電子輸送層108b−2)のうち、第1の電子輸送層108b−1を有機化合物と複素芳香族化合物とを用いてなる層(好ましくは混合膜からなる層)とする。また、第1の電子輸送層108Qb−1は、1種類の複素芳香族化合物または有機化合物を用いて形成された層であっても、有機化合物と複素芳香族化合物とを用いてなる層であっても良い。なお、第1の電子輸送層108b−1をこのような構成とすることにより、第1の電子輸送層108b−1形成後の製造プロセスで形成される、犠牲層110の形成プロセス時の温度、および犠牲層110のパターン形成時に用いるレジスト材料の硬化温度に対する熱ダメージを抑制することができる。なお、ここで用いる混合膜の具体的な構成については、実施の形態1に示したので、ここでの説明は省略する。
次に、EL層103bの第1の電子輸送層108b−1上に犠牲層110を形成する。
犠牲層110は、EL層103bのエッチング処理に対する耐性の高い膜、すなわちエッチングの選択比の大きい膜を用いることができる。また、犠牲層110は、エッチングの選択比の異なる、第1の犠牲層と第2の犠牲層との積層構造であることが好ましい。また、犠牲層110は、EL層103bへのダメージの少ないウェットエッチング法により除去可能な膜を用いることができる。ウェットエッチングに用いるエッチング材料としては、シュウ酸などを用いることができる。
犠牲層110としては、例えば、金属膜、合金膜、金属酸化物膜、半導体膜、無機絶縁膜などの無機膜を用いることができる。また、犠牲層110は、スパッタリング法、蒸着法、CVD法、ALD法などの各種成膜方法により形成することができる。
犠牲層110としては、例えば金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、チタン、アルミニウム、イットリウム、ジルコニウム、及びタンタルなどの金属材料、または該金属材料を含む合金材料を用いることができる。特に、アルミニウムまたは銀などの低融点材料を用いることが好ましい。
また、犠牲層110としては、インジウムガリウム亜鉛酸化物(In−Ga−Zn酸化物、IGZOとも表記する)などの金属酸化物を用いることができる。さらに、酸化インジウム、インジウム亜鉛酸化物(In−Zn酸化物)、インジウムスズ酸化物(In−Sn酸化物)、インジウムチタン酸化物(In−Ti酸化物)、インジウムスズ亜鉛酸化物(In−Sn−Zn酸化物)、インジウムチタン亜鉛酸化物(In−Ti−Zn酸化物)、インジウムガリウムスズ亜鉛酸化物(In−Ga−Sn−Zn酸化物)などを用いることができる。またはシリコンを含むインジウムスズ酸化物などを用いることもできる。
なお、上記ガリウムに代えて元素M(Mは、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムから選ばれた一種または複数種)を用いた酸化物も適用できる。特に、Mは、ガリウム、アルミニウム、またはイットリウムから選ばれた一種または複数種とすることが好ましい。
また、犠牲層110としては、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化シリコンなどの無機絶縁材料を用いることができる。
また、犠牲層110としては、少なくともEL層103bの最上部に位置する膜(第1の電子輸送層108b−1)に対して、化学的に安定な溶媒に溶解しうる材料を用いることが好ましい。特に、水またはアルコールに溶解する材料を、犠牲層110に好適に用いることができる。犠牲層110を成膜する際には、水またはアルコールなどの溶媒に溶解させた状態で、湿式の成膜方法で塗布した後に、溶媒を蒸発させるための加熱処理を行うことが好ましい。このとき、減圧雰囲気下での加熱処理を行うことで、低温且つ短時間で溶媒を除去できるため、EL層103bへの熱的なダメージを低減することができ、好ましい。
なお、犠牲層110を積層構造にする場合には、上述した材料で形成される層を第1の犠牲層とし、その下に第2の犠牲層を形成して積層構造とすることができる。
この場合の第2の犠牲層は、第1の犠牲層をエッチングする際のハードマスクとして用いる膜である。また、第2の犠牲層の加工時には、第1の犠牲層が露出する。したがって、第1の犠牲層と第2の犠牲層とは、互いにエッチングの選択比の大きい膜の組み合わせを選択する。そのため、第1の犠牲層のエッチング条件、及び第2の犠牲層のエッチング条件に応じて、第2の犠牲層に用いることのできる膜を選択することができる。
例えば、第2の犠牲層のエッチングに、フッ素を含むガス(フッ素系ガスともいう)を用いたドライエッチングを用いる場合には、シリコン、窒化シリコン、酸化シリコン、タングステン、チタン、モリブデン、タンタル、窒化タンタル、モリブデンとニオブを含む合金、またはモリブデンとタングステンを含む合金などを、第2の犠牲層に用いることができる。ここで、上記フッ素系ガスを用いたドライエッチングに対して、エッチングの選択比を大きくとれる(すなわち、エッチング速度を遅くできる)膜としては、IGZO、ITOなどの金属酸化物膜などがあり、これを第1の犠牲層に用いることができる。
なお、これに限られず、第2の犠牲層は、様々な材料の中から、第1の犠牲層のエッチング条件、及び第2の犠牲層のエッチング条件に応じて、選択することができる。例えば、上記第1の犠牲層に用いることのできる膜の中から選択することもできる。
また、第2の犠牲層としては、例えば窒化物膜を用いることができる。具体的には、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化ハフニウム、窒化チタン、窒化タンタル、窒化タングステン、窒化ガリウム、窒化ゲルマニウムなどの窒化物を用いることもできる。
または、第2の犠牲層として、酸化物膜を用いることができる。代表的には、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウムなどの酸化物膜または酸窒化物膜を用いることもできる。
次に、図6Aに示すように、犠牲層110上にレジストを塗布して、その後、電極551B、電極551G、及び電極551Rに重畳しない犠牲層110の領域のレジストを除去して、電極551B、電極551G、及び電極551Rに重畳する犠牲層110の領域にレジストが残るように、レジストマスクREGを形成する。例えば、フォトリソグラフィ法を用いて、犠牲層110上に塗布されたレジストを所望の形状に形成する。そして、得られたレジストマスクREGに覆われない犠牲層110の一部をエッチングにより除去する。(図6B参照)。その後、レジストマスクREGを除去し、犠牲層に覆われない、EL層103a(ホール注入・輸送層104bを含む)、電荷発生層106、およびEL層103b(ホール注入・輸送層104b、第1の電子輸送層108b−1を含む)の一部をエッチングにより除去し、側面を有する(または側面が露出する)形状、または紙面と交差する方向に延びる帯状の形状、に加工する。具体的には、EL層103b(ホール注入・輸送層104b、第1の電子輸送層108b−1を含む)上にパターン形成した犠牲層110を用い、ドライエッチングを行う。なお、図示しないが、犠牲層110が第1の電子輸送層108b−1側から積層された、第1の犠牲層および第2の犠牲層との積層構造を有する場合には、レジストマスクにより第2の犠牲層の一部をエッチングした後、レジストマスクを除去し、第2の犠牲層をマスクとして、第1の犠牲層の一部をエッチングし、EL層103Q(ホール注入・輸送層104Q、第1の電子輸送層108b−1を含む)、電荷発生層106、およびEL層103P(ホール注入・輸送層104Pを含む)を所定の形状に加工しても良い。
なお、図6Aに示すように犠牲層110上にフォトリソグラフィ法を用いてレジストを所望の形状に形成する方法を行う場合、レジスト塗布後の加熱(PAB:Pre Applied Bake)、および露光後の加熱(PEB:Post Exposure Bake)などの熱処理工程がある。例えば、PAB温度は、100℃前後、PEB温度は120℃前後になる。そのため、これらの処理温度に耐えうる発光デバイスであることが必要である。本発明の一態様である発光デバイスは、フォトリソ処理に晒される層が、具体的には、実施の形態1で説明した、複素芳香族化合物と、有機化合物とを有する耐熱性の高い層を用いているため、熱処理時の影響が抑制され、信頼性の高い発光デバイスを備えた発光装置を得ることができる。
次に、犠牲層110を除去して、第1の電子輸送層(108Qb−1、108Qg−1、108Qr−1)上に第2の電子輸送層(108Qb−2、108Qg−2、108Qr−2)を形成する。(図6C参照)。なお、第2の電子輸送層(108Qb−2、108Qg−2、108Qr−2)は、電子輸送性材料を用いて形成すればよく、1種類の複素芳香族化合物を用いて形成された層であっても複数種の複素芳香族化合物を用いてなる層であっても良い。
この場合、第2の電子輸送層(108Qb−2、108Qg−2、108Qr−2)は、図7Aに示すように各EL層(103P、103Q)の側面に接して形成される。具体的には、第2の電子輸送層108Qb−2は、EL層103Pb(ホール注入・輸送層104Pb、および発光層を含む)、電荷発生層106B、EL層103Qb(ホール注入・輸送層104Qb、発光層、および第1の電子輸送層108Qb−1を含む)をエッチング加工した際に露出した側面にも形成される。また、第2の電子輸送層108Qg−2は、EL層103Pg(ホール注入・輸送層104Pg、および発光層を含む)、電荷発生層106G、EL層103Qg(ホール注入・輸送層104Qg、発光層、および第1の電子輸送層108Qg−1を含む)をエッチング加工した際に露出した側面にも形成される。また、第2の電子輸送層108Qr−2は、EL層103Pr(ホール注入・輸送層104Pr、および発光層を含む)、電荷発生層106R、EL層103Qr(ホール注入・輸送層104Qr、発光層、および第1の電子輸送層108Qr−1を含む)をエッチング加工した際に露出した側面にも形成される。これにより、各EL層(103P、103Q)の側面から内部への酸素、水分、またはこれらの構成元素の侵入を抑制することができる。
次に、第2の電子輸送層(108Qb−2、108Qg−2、108Qr−2)上に電子注入層109を形成する。電子注入層109は、例えば、真空蒸着法を用いて形成する。
なお、電子注入層109は、第2の電子輸送層(108Qb−2、108Qg−2、108Qr−2)を介して各EL層(103P、103Q)および電荷発生層(106B、106G、106R)と接する構造を有する。
次に、電子注入層109上に電極552を形成する。電極552は、例えば、真空蒸着法を用いて形成する。なお、電極552は、電子注入層109および第2の電子輸送層(108Qb−2、108Qg−2、108Qr−2)を介して各EL層(103P、103Q)および電荷発生層(106B、106G、106R)の側面(または端部)と接する構造を有する。これにより、各EL層(103P、103Q)と電極552、より具体的には、各EL層(103P、103Q)がそれぞれ有するホール注入・輸送層(104Pb、104Pg、104Pr、104Qb、104Qg、104Qr)と電極552とが、電気的に短絡することを防ぐことができる。
以上により、発光デバイス550B、発光デバイス550G、および発光デバイス550RのEL層103P(ホール注入・輸送層(104Pb、104Pg、104Pr)を含む)、電荷発生層(106B、106G、106R)、およびEL層103Q(ホール注入・輸送層(104Qb、104Qg、および104Qr)、第2の電子輸送層(108Qb−2、108Qg−2、および108Qr−2)を含む)を一度のフォトリソグラフィ法によるパターン形成で、それぞれ分離して形成することができる。
次に、絶縁層573、着色層CFB、着色層CFG並びに着色層CFR、絶縁層705を形成する(図7B参照)。
例えば、平坦な膜と緻密な膜を積層して絶縁層573を形成する。具体的には、塗布法を用いて平坦な膜を形成し、化学気相成長法または原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法などを用いて緻密な膜を平坦な膜の上に積層する。これにより、欠陥の少ない良質な絶縁層573を形成することができる。
例えば、カラーレジストを用いて、着色層CFB、着色層CFGおよび着色層CFRを所定の形状に形成する。なお、間隙580上で、着色層CFRおよび着色層CFBが重なるように加工する。これにより、隣接する発光デバイスが射出する光が回り込んでしまう現象を抑制できる。
絶縁層705は、無機材料、有機材料または無機材料と有機材料の複合材料等を用いることができる。
なお、各発光デバイスが有する、EL層(103P、103Q)、および電荷発生層(106B、106G、106R)を発光デバイスごとに分離加工する際、フォトリソグラフィ法によるパターン形成を行うため、高精細な発光装置(表示パネル)を作製することができる。また、フォトリソグラフィ法によるパターン形成により加工されたEL層の端部(側面)は概略同一表面を有する(または、概略同一平面上に位置する)形状となる。
また、EL層(103P、103Q)における正孔輸送領域に含まれる正孔注入層、および電荷発生層(106B、106G、106R)は、導電率が高いことが多いため、隣り合う発光デバイスに共通する層として形成されると、クロストークの原因となる場合がある。したがって、本構成例で示すようにフォトリソグラフィ法によるパターン形成によりEL層を分離加工することにより、隣り合う発光デバイス間で生じるクロストークの発生を抑制することが可能となる。
<発光装置700の構成例3>
図8に示す発光装置(表示パネル)700は、発光デバイス550B、発光デバイス550G、および発光デバイス550Rを有する。また、発光デバイス550B、発光デバイス550G、および発光デバイス550Rは、第1の基板510上に設けられた機能層520上に形成される。機能層520には、複数のトランジスタで構成された駆動回路GD、駆動回路SDなどの他、これらを電気的に接続する配線等が含まれる。なお、これらの駆動回路は、一例として、発光デバイス550B、発光デバイス550G、発光デバイス550Rと、それぞれ電気的に接続され、これらを駆動することができる。また、駆動回路GD、駆動回路SDについては、実施の形態4で後述する。
なお、発光デバイス550B、発光デバイス550G、発光デバイス550Rは、実施の形態2で示したデバイス構造を有する。特に、各発光デバイスが、図2Bに示す構造、いわゆるタンデム構造を有する場合を示す。
なお、図8に示す各発光デバイスの具体的な構成は、図3Bで説明した、発光デバイス550B、発光デバイス550G、発光デバイス550Rと同じであり、いずれも白色の光を射出する。但し、各発光デバイスの発光層の構成は、異なっていても良く、各色の発光デバイス(例えば青(B)、緑(G)、及び赤(R))で、発光層を作り分ける場合には、以下に示す製造方法で説明するフォトリソ工程を発光デバイス毎に繰り返して行えばよい。
図8に示すように、各発光デバイス間、例えば、電極551Bと、電極551Gとの間には、隔壁528を有する。したがって、この隔壁528に第2の電子輸送層(108Qb−2、108Qg−2、108Qr−2)を形成する構成を有する。
なお、フォトリソグラフィ法によるパターン形成により、EL層(103Pb、103Pg、103Pr)、電荷発生層(106B、106G、106R)、およびEL層(103Qb、103Qg、103Qr)の第1の電子輸送層(108Qb−1、108Qg−1、108Qr−1)まで形成した後、これらをそれぞれ分離形成し、スパッタリング法、CVD法、MBE法、PLD法、ALD法などを用いて、隔壁528上の間隙580に絶縁層を形成しても良い。なお、上記のうち被覆性の良好なALD法がより好ましい。さらに、EL層(103Qb、103Qg、103Qr)に含まれる第2の電子輸送層(108Qb−2、108Qg−2、108Qr−2)および電子注入層109を形成し、その上に電極552を形成することができる。
なお、各発光デバイスが有する、EL層(103P、103Q)、および電荷発生層(106B、106G、106R)を発光デバイスごとに分離加工する際、フォトリソグラフィ法によるパターン形成を行うため、高精細な発光装置(表示パネル)を作製することができる。また、フォトリソグラフィ法によるパターン形成により加工されたEL層の端部(側面)は概略同一表面を有する(または、概略同一平面上に位置する)形状となる。
また、EL層(103P、103Q)における正孔輸送領域に含まれる正孔注入層、および電荷発生層(106B、106G、106R)は、導電率が高いことが多いため、隣り合う発光デバイスに共通する層として形成されると、クロストークの原因となる場合がある。したがって、本構成例で示すようにフォトリソグラフィ法によるパターン形成によりEL層を分離加工することにより、隣り合う発光デバイス間で生じるクロストークの発生を抑制することが可能となる。
また、本構成例において、隣り合う各発光デバイス(550B、550G、550R)のEL層(103P、103Q)、および電荷発生層(106R、106G、106R)をそれぞれ別々に形成してもよい。この場合には、EL層(103P、103Q)の構成をそれぞれ変えることが可能である。例えば、発光デバイス550BのEL層(103P、103Q)に青色発光を呈する発光物質を用いて、青色発光を呈する層とし、発光デバイス550GのEL層(103P、103Q)に緑色発光を呈する発光物質を用いて、緑色発光を呈する層とし、発光デバイス550RのEL層(103P、103Q)に赤色発光を呈する発光物質を用いて、赤色発光を呈する層としてもよい。または、発光デバイス550BのEL層103PbとEL層103Qb、発光デバイス550GのEL層103PgとEL層103Qg、発光デバイス550RのEL層103PrとEL層103Qr、にそれぞれ異なる発光色を呈する発光物質を用いても良い。
なお、本明細書等において、メタルマスク、またはFMM(ファインメタルマスク、高精細なメタルマスク)を用いて作製されるデバイスをMM(メタルマスク)構造のデバイスと呼称する場合がある。また、本明細書等において、メタルマスク、またはFMMを用いることなく作製されるデバイスをMML(メタルマスクレス)構造のデバイスと呼称する場合がある。MML構造の発光装置は、メタルマスクを用いずに作製するため、FMM構造、またはMM構造の発光装置よりも画素配置及び画素形状等の設計自由度が高い。
なお、MML構造の発光装置が有する島状のEL層は、メタルマスクのパターンによって形成されるのではなく、EL層を成膜した後に加工することで形成される。したがって、これまでに比べて高精細な発光装置または高開口率の発光装置を実現することができる。さらに、EL層を各色で作り分けることができるため、極めて鮮やかでコントラストが高く、表示品位の高い発光装置を実現できる。また、EL層上に犠牲層を設けることで、作製工程中にEL層が受けるダメージを低減することができるため、発光デバイスの信頼性を高めることができる。
なお、上記発光層を島状に加工する場合、発光層まで積層したEL層をフォトリソグラフィ法を用いて加工する構造が考えられる。当該構造の場合、発光層にダメージ(加工によるダメージなど)が入り、信頼性が著しく損なわれる場合がある。そこで本発明の一態様の表示パネルを作製する際には、発光層よりも上方に位置する層(例えば、キャリア輸送層、またはキャリア注入層、より具体的には電子輸送層、または電子注入層など)の上にて、犠牲層などを形成し、発光層を島状に加工する方法を用いることが好ましい。当該方法を適用することで、信頼性の高い表示パネルを提供することができる。
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができるものとする。
(実施の形態4)
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図9A乃至図11Bを用いて説明する。なお、図9A乃至図11Bに示す発光装置700は、実施の形態2で示す発光デバイスを有する。また、本実施の形態で説明する発光装置700は、電子機器などの表示部に適用可能であることから表示パネルと呼ぶこともできる。
本実施の形態で説明する発光装置700は、図9Aに示す通り、表示領域231を備え、表示領域231は一組の画素703(i,j)を有する。また、図9Bに示す通り、一組の画素703(i,j)に隣接する一組の画素703(i+1,j)を有する。
なお、画素703(i,j)には、複数の画素を用いることができる。例えば、色相が互いに異なる色を表示する複数の画素を用いることができる。なお、複数の画素のそれぞれを副画素と言い換えることができる。または、複数の副画素を一組にして、画素と言い換えることができる。
これにより、当該複数の画素が表示する色を加法混色または減法混色することができる。または、個々の画素では表示することができない色相の色を、表示することができる。
具体的には、青色を表示する画素702B(i,j)、緑色を表示する画素702G(i,j)および赤色を表示する画素702R(i,j)を画素703(i,j)に用いることができる。また、画素702B(i,j)、画素702G(i,j)および画素702R(i,j)のそれぞれを副画素と言い換えることができる。
また、白色等を表示する画素を上記の一組に加えて、画素703(i,j)に用いてもよい。また、シアンを表示する画素、マゼンタを表示する画素およびイエローを表示する画素のそれぞれを、副画素として画素703(i,j)に用いてもよい。
また、上記の一組に加えて、赤外線を射出する画素を画素703(i,j)に用いてもよい。具体的には、650nm以上1000nm以下の波長を有する光を含む光を射出する画素を、画素703(i,j)に用いることができる。
図9Aに示す表示領域231の周辺には、駆動回路GDと、駆動回路SDと、を有する。また、駆動回路GD、駆動回路SD等と電気的に接続された端子519を有する。端子519は、例えば、図11Aに示すように、フレキシブルプリント回路FPC1と電気的に接続することができる。
なお、駆動回路GDは、第1の選択信号および第2の選択信号を供給する機能を有する。例えば、駆動回路GDは後述する導電膜G1(i)と電気的に接続され、第1の選択信号を供給し、後述する導電膜G2(i)と電気的に接続され、第2の選択信号を供給する。また、駆動回路SDは、画像信号および制御信号を供給する機能を備え、制御信号は第1のレベルおよび第2のレベルを含む。例えば、駆動回路SDは後述する導電膜S1g(j)と電気的に接続され、画像信号を供給し、後述する導電膜S2g(j)と電気的に接続され、制御信号を供給する。
図11Aには、図9Aに示す一点鎖線X1−X2と一点鎖線X3−X4のそれぞれにおける、発光装置の断面図を示している。図11Aに示す通り、発光装置700は、第1の基板510と、第2の基板770と、の間に機能層520を有する。機能層520には、上述した駆動回路GD、駆動回路SDなどの他、これらを電気的に接続する配線等が含まれる。図11Aでは、機能層520は、画素回路530B(i,j)ならびに画素回路530G(i,j)および駆動回路GDを含む構成を示すが、これに限らない。
また、機能層520が有する各画素回路(例えば、図11Aに示す画素回路530B(i,j)、画素回路530G(i,j))は、機能層520上に形成される各発光デバイス(例えば、図11Aに示す発光デバイス550B(i,j)、発光デバイス550G(i,j))と電気的に接続される。具体的には、発光デバイス550B(i,j)は開口部591Bを介して画素回路530B(i,j)に電気的に接続され、発光デバイス550G(i,j)は開口部591Gを介して画素回路530G(i,j)に電気的に接続されている。また、機能層520および各発光デバイス上に絶縁層705が設けられており、絶縁層705は、第2の基板770と機能層520とを貼り合わせる機能を有する。
なお、第2の基板770には、マトリクス状にタッチセンサを備える基板を用いることができる。例えば、静電容量式のタッチセンサまたは光学式のタッチセンサを備えた基板を第2の基板770に用いることができる。これにより、本発明の一態様の発光装置をタッチパネルとして使用することができる。
また、画素回路530G(i,j)の具体的な構成を図10Aに示す。
図10Aに示すように、画素回路530G(i,j)は、スイッチSW21、スイッチSW22、トランジスタM21、容量C21およびノードN21を有する。また、画素回路530G(i,j)はノードN22、容量C22およびスイッチSW23を有する。
トランジスタM21は、ノードN21と電気的に接続されるゲート電極と、発光デバイス550G(i,j)と電気的に接続される第1の電極と、導電膜ANOと電気的に接続される第2の電極と、を有する。
スイッチSW21は、ノードN21と電気的に接続される第1の端子と、導電膜S1g(j)と電気的に接続される第2の端子と、を有する。また、スイッチSW21は、導電膜G1(i)の電位に基づいて、導通状態または非導通状態を制御する機能を有する。
スイッチSW22は、導電膜S2g(j)と電気的に接続される第1の端子を有し、導電膜G2(i)の電位に基づいて、導通状態または非導通状態を制御する機能を有する。
容量C21は、ノードN21と電気的に接続される導電膜と、スイッチSW22の第2の端子と電気的に接続される導電膜を有する。
これにより、画像信号をノードN21に格納することができる。または、ノードN21の電位を、スイッチSW22を用いて、変更することができる。または、発光デバイス550G(i,j)が射出する光の強度を、ノードN21の電位を用いて、制御することができる。
次に、図10Aで説明した、トランジスタM21の具体的な構造の一例を図10Bに示す。なお、トランジスタM21としては、ボトムゲート型のトランジスタまたはトップゲート型のトランジスタなどを適宜用いることができる。
図10Bに示すトランジスタは、半導体膜508、導電膜504、絶縁膜506、導電膜512Aおよび導電膜512Bを有する。トランジスタは、例えば、絶縁膜501C上に形成される。また、当該トランジスタは、絶縁膜516(絶縁膜516A及び絶縁膜516B)、及び絶縁膜518を有する。
半導体膜508は、導電膜512Aと電気的に接続される領域508A、導電膜512Bと電気的に接続される領域508Bを有する。半導体膜508は、領域508Aおよび領域508Bの間に領域508Cを有する。
導電膜504は領域508Cと重なる領域を備え、導電膜504はゲート電極の機能を有する。
絶縁膜506は、半導体膜508および導電膜504の間に挟まれる領域を有する。絶縁膜506は第1のゲート絶縁膜の機能を有する。
導電膜512Aはソース電極の機能またはドレイン電極の機能の一方を備え、導電膜512Bはソース電極の機能またはドレイン電極の機能の他方を有する。
また、導電膜524をトランジスタに用いることができる。導電膜524は、導電膜504との間に半導体膜508を挟む領域を有する。導電膜524は、第2のゲート電極の機能を有する。絶縁膜501Dは半導体膜508および導電膜524の間に挟まれ、第2のゲート絶縁膜の機能を有する。
絶縁膜516は、例えば、半導体膜508を覆う保護膜として機能する。絶縁膜516としては、例えば、具体的には、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜または酸化ネオジム膜を含む膜を用いることができる。
絶縁膜518は、例えば、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の拡散を抑制する機能を備える材料を適用することが好ましい。具体的には、絶縁膜518としては、例えば、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム等を用いることができる。また、酸化窒化シリコン、及び酸化窒化アルミニウムのそれぞれに含まれる酸素の原子数と窒素の原子数は、窒素の原子数のほうが多いことが好ましい。
なお、画素回路のトランジスタに用いる半導体膜を形成する工程において、駆動回路のトランジスタに用いる半導体膜を形成することができる。例えば、画素回路のトランジスタに用いる半導体膜と同じ組成の半導体膜を、駆動回路のトランジスタに用いることができる。
また、半導体膜508には、第14族の元素を含む半導体を用いることができる。具体的には、シリコンを含む半導体を半導体膜508に用いることができる。
また、半導体膜508には、水素化アモルファスシリコンを用いることができる。または、微結晶シリコンなどを半導体膜508に用いることができる。これにより、例えば、ポリシリコンを半導体膜508に用いる発光装置(または表示パネル)より、表示ムラが少ない発光装置を提供することができる。または、発光装置の大型化が容易である。
また、半導体膜508には、ポリシリコンを用いることができる。これにより、例えば、水素化アモルファスシリコンを半導体膜508に用いるトランジスタより、トランジスタの電界効果移動度を高くすることができる。または、例えば、水素化アモルファスシリコンを半導体膜508に用いるトランジスタより、駆動能力を高めることができる。または、例えば、水素化アモルファスシリコンを半導体膜508に用いるトランジスタより、画素の開口率を向上することができる。
または、例えば、水素化アモルファスシリコンを半導体膜508に用いるトランジスタより、トランジスタの信頼性を高めることができる。
または、トランジスタの作製に要する温度を、例えば、単結晶シリコンを用いるトランジスタより、低くすることができる。
または、駆動回路のトランジスタに用いる半導体膜を、画素回路のトランジスタに用いる半導体膜と同一の工程で形成することができる。または、画素回路を形成する基板と同一の基板上に駆動回路を形成することができる。または、電子機器を構成する部品数を低減することができる。
また、半導体膜508には、単結晶シリコンを用いることができる。これにより、例えば、水素化アモルファスシリコンを半導体膜508に用いる発光装置(または表示パネル)より、精細度を高めることができる。または、例えば、ポリシリコンを半導体膜508に用いる発光装置より、表示ムラが少ない発光装置を提供することができる。または、例えば、スマートグラスまたはヘッドマウントディスプレイを提供することができる。
また、半導体膜508には、金属酸化物を用いることができる。これにより、アモルファスシリコンを半導体膜に用いたトランジスタを利用する画素回路と比較して、画素回路が画像信号を保持することができる時間を長くすることができる。具体的には、フリッカーの発生を抑制しながら、選択信号を30Hz未満、好ましくは1Hz未満、より好ましくは一分に一回未満の頻度で供給することができる。その結果、電子機器の使用者に蓄積する疲労を低減することができる。また、駆動に伴う消費電力を低減することができる。
また、半導体膜508には、酸化物半導体を用いることができる。具体的には、インジウムを含む酸化物半導体、インジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物半導体またはインジウムとガリウムと亜鉛と錫とを含む酸化物半導体を半導体膜508に用いることができる。
なお、酸化物半導体を半導体膜に用いることで、半導体膜にアモルファスシリコンを用いたトランジスタよりもオフ状態におけるリーク電流が小さいトランジスタを得ることができる。したがって、酸化物半導体を半導体膜に用いたトランジスタをスイッチ等に利用することが好ましい。なお、酸化物半導体を半導体膜に用いたトランジスタをスイッチに利用する回路は、アモルファスシリコンを半導体膜に用いたトランジスタをスイッチに利用する回路よりも、長い時間、フローティングノードの電位を保持することができる。
図11Aでは、第2の基板770側に発光を取り出す構造(トップエミッション型)の発光装置を示したが、図11Bに示すように第1の基板510側に光を取り出す構造(ボトムエミッション型)の発光装置としても良い。なお、ボトムエミッション型の発光装置の場合には、第1の電極を半透過・半反射電極として機能するように形成し、第2の電極を反射電極として機能するように形成する。
また、図11A及び図11Bでは、アクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、実施の形態2に示す発光デバイスの構成は、図12A及び図12Bに示すパッシブマトリクス型の発光装置に適用しても良い。
なお、図12Aは、パッシブマトリクス型の発光装置を示す斜視図、図12Bは図12AをX−Yで切断した断面図である。図12A、及び図12Bにおいて、基板951上には、電極952及び電極956が設けられ、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954の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層954の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺(絶縁層953の面方向と同様の方向を向き、絶縁層953と接する辺)の方が上辺(絶縁層953の面方向と同様の方向を向き、絶縁層953と接しない辺)よりも短い。このように、隔壁層954を設けることで、静電気等に起因した発光デバイスの不良を防ぐことが出来る。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができるものとする。
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器の構成について、図13A乃至図15Bにより説明する。
図13A乃至図15Bは、本発明の一態様の電子機器の構成を説明する図である。図13Aは電子機器のブロック図であり、図13B乃至図13Eは電子機器の構成を説明する斜視図である。また、図14A乃至図14Eは電子機器の構成を説明する斜視図である。また、図15Aおよび図15Bは電子機器の構成を説明する斜視図である。
本実施の形態で説明する電子機器5200Bは、演算装置5210と、入出力装置5220と、を有する(図13A参照)。
演算装置5210は、操作情報を供給される機能を備え、操作情報に基づいて画像情報を供給する機能を有する。
入出力装置5220は、表示部5230、入力部5240、検知部5250、通信部5290を有する。また、入出力装置5220は、操作情報を供給する機能および画像情報を供給される機能、検知情報を供給する機能、通信情報を供給する機能および通信情報を供給される機能を有する。
入力部5240は操作情報を供給する機能を有する。例えば、入力部5240は、電子機器5200Bの使用者の操作に基づいて操作情報を供給する。
具体的には、キーボード、ハードウェアボタン、ポインティングデバイス、タッチセンサ、照度センサ、撮像装置、音声入力装置、視線入力装置、姿勢検出装置などを、入力部5240に用いることができる。
表示部5230は表示パネルおよび画像情報を表示する機能を有する。例えば、実施の形態2において説明する表示パネルを表示部5230に用いることができる。
検知部5250は検知情報を供給する機能を有する。例えば、電子機器が使用されている周辺の環境を検知して、検知情報として供給する機能を有する。
具体的には、照度センサ、撮像装置、姿勢検出装置、圧力センサ、人感センサなどを検知部5250に用いることができる。
通信部5290は通信情報を供給される機能および供給する機能を有する。例えば、無線通信または有線通信により、他の電子機器または通信網と接続する機能を有する。具体的には、無線構内通信、電話通信、近距離無線通信などの機能を有する。
図13Bは、円筒状の柱などに沿った外形を有する電子機器を示す。一例として、デジタル・サイネージ等が挙げられる。本発明の一態様である表示パネルは、表示部5230に適用することができる。なお、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備えていても良い。また、人の存在を検知して、表示内容を変更する機能を有する。これにより、例えば、建物の柱に設置することができる。または、広告または案内等を表示することができる。
図13Cは、使用者が使用するポインタの軌跡に基づいて画像情報を生成する機能を有する電子機器を示す。一例として、電子黒板、電子掲示板、電子看板等が挙げられる。具体的には、対角線の長さが20インチ以上、好ましくは40インチ以上、より好ましくは55インチ以上の表示パネルを用いることができる。または、複数の表示パネルを並べて1つの表示領域に用いることができる。または、複数の表示パネルを並べてマルチスクリーンに用いることができる。
図13Dは、他の装置から情報を受信して、表示部5230に表示することができる電子機器を示す。一例として、ウェアラブル型電子機器などが挙げられる。具体的には、いくつかの選択肢を表示できる、または、使用者が選択肢からいくつかを選択し、当該情報の送信元に返信することができる。または、例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を有する。これにより、例えば、ウェアラブル型電子機器の消費電力を低減することができる。または、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に使用できるように、画像をウェアラブル型電子機器に表示することができる。
図13Eは、筐体の側面に沿って緩やかに曲がる曲面を備える表示部5230を有する電子機器を示す。一例として、携帯電話などが挙げられる。なお、表示部5230は表示パネルを備え、表示パネルは、例えば、前面、側面、上面および背面に表示する機能を有する。これにより、例えば、携帯電話の前面だけでなく、側面、上面および背面に情報を表示することができる。
図14Aは、インターネットから情報を受信して、表示部5230に表示することができる電子機器を示す。一例として、スマートフォンなどが挙げられる。例えば、作成したメッセージを表示部5230で確認することができる。または、作成したメッセージを他の装置に送信できる。または、例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を有する。これにより、スマートフォンの消費電力を低減することができる。または、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に使用できるように、画像をスマートフォンに表示することができる。
図14Bは、リモートコントローラーを入力部5240とすることができる電子機器を示す。一例として、テレビジョンシステムなどが挙げられる。例えば、放送局またはインターネットから情報を受信して、表示部5230に表示することができる。または、検知部5250を用いて使用者を撮影できる。または、使用者の映像を送信できる。または、使用者の視聴履歴を取得して、クラウド・サービスに提供できる。または、クラウド・サービスから、レコメンド情報を取得して、表示部5230に表示できる。または、レコメンド情報に基づいて、番組または動画を表示できる。または、例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を有する。これにより、晴天の日に屋内に差し込む強い外光が当たっても好適に使用できるように、映像をテレビジョンシステムに表示することができる。
図14Cは、インターネットから教材を受信して、表示部5230に表示することができる電子機器を示す。一例として、タブレットコンピュータなどが挙げられる。入力部5240を用いて、レポートを入力し、インターネットに送信することができる。または、クラウド・サービスから、レポートの添削結果または評価を取得して、表示部5230に表示することができる。または、評価に基づいて、好適な教材を選択し、表示することができる。
例えば、他の電子機器から画像信号を受信して、表示部5230に表示することができる。または、スタンドなどに立てかけて、表示部5230をサブディスプレイに用いることができる。これにより、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に使用できるように、画像をタブレットコンピュータに表示することができる。
図14Dは、複数の表示部5230を有する電子機器を示す。一例として、デジタルカメラなどが挙げられる。例えば、検知部5250で撮影しながら表示部5230に表示することができる。または、撮影した映像を検知部に表示することができる。または、入力部5240を用いて、撮影した映像に装飾を施せる。または、撮影した映像にメッセージを添付できる。または、インターネットに送信できる。または、使用環境の照度に応じて、撮影条件を変更する機能を有する。これにより、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に閲覧できるように、被写体をデジタルカメラに表示することができる。
図14Eは、他の電子機器をスレイブに用い、本実施の形態の電子機器をマスターに用いて、他の電子機器を制御することができる電子機器を示す。一例として、携帯可能なパーソナルコンピュータなどが挙げられる。例えば、画像情報の一部を表示部5230に表示し、画像情報の他の一部を他の電子機器の表示部に表示することができる。または、画像信号を供給することができる。または、通信部5290を用いて、他の電子機器の入力部から書き込む情報を取得できる。これにより、例えば、携帯可能なパーソナルコンピュータを用いて、広い表示領域を利用することができる。
図15Aは、加速度または方位を検知する検知部5250を有する電子機器を示す。一例として、ゴーグル型の電子機器などが挙げられる。検知部5250は、使用者の位置または使用者が向いている方向に係る情報を供給することができる。または、電子機器は、使用者の位置または使用者が向いている方向に基づいて、右目用の画像情報および左目用の画像情報を生成することができる。または、表示部5230は、右目用の表示領域および左目用の表示領域を有する。これにより、例えば、没入感を得られる仮想現実空間の映像を、ゴーグル型の電子機器に表示することができる。
図15Bは、撮像装置、加速度または方位を検知する検知部5250を有する電子機器を示す。一例として、めがね型の電子機器などが挙げられる。検知部5250は、使用者の位置または使用者が向いている方向に係る情報を供給することができる。または、電子機器は、使用者の位置または使用者が向いている方向に基づいて、画像情報を生成することができる。これにより、例えば、現実の風景に情報を添付して表示することができる。または、拡張現実空間の映像を、めがね型の電子機器に表示することができる。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態6)
本実施の形態では、実施の形態2に記載の発光デバイスを照明装置として用いる構成について、図16により説明する。なお、図16Aは、図16Bに示す照明装置の上面図における線分e−fの断面図である。
本実施の形態における照明装置は、支持体である透光性を有する基板400上に、第1の電極401が形成されている。第1の電極401は実施の形態2における第1の電極101に相当する。第1の電極401側から発光を取り出す場合、第1の電極401は透光性を有する材料により形成する。
第2の電極404に電圧を供給するためのパッド412が基板400上に形成される。
第1の電極401上にはEL層403が形成されている。EL層403は実施の形態2におけるEL層103の構成、又はEL層103a、103b、103c及び電荷発生層106(106a、106b)を合わせた構成などに相当する。なお、これらの構成については当該記載を参照されたい。
EL層403を覆って第2の電極404を形成する。第2の電極404は実施の形態2における第2の電極102に相当する。発光を第1の電極401側から取り出す場合、第2の電極404は反射率の高い材料によって形成される。第2の電極404はパッド412と接続することによって、電圧が供給される。
以上、第1の電極401、EL層403、及び第2の電極404を有する発光デバイスを本実施の形態で示す照明装置は有している。当該発光デバイスは発光効率の高い発光デバイスであるため、本実施の形態における照明装置は消費電力の小さい照明装置とすることができる。
以上の構成を有する発光デバイスが形成された基板400と、封止基板407とをシール材405、406を用いて固着し、封止することによって照明装置が完成する。シール材405、406はどちらか一方でもかまわない。また、内側のシール材406(図16Bでは図示せず)には乾燥剤を混ぜることもでき、これにより、水分を吸着することができ、信頼性の向上につながる。
また、パッド412と第1の電極401の一部をシール材405、406の外に伸張して設けることによって、外部入力端子とすることができる。また、その上にコンバーターなどを搭載したICチップ420などを設けても良い。
(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置、またはその一部である発光デバイスを適用して作製される照明装置の応用例について、図17を用いて説明する。
室内の照明装置としては、シーリングライト8001として応用できる。シーリングライト8001には、天井直付型、または天井埋め込み型がある。なお、このような照明装置は、発光装置を筐体、またはカバーと組み合わせることにより構成される。その他にもコードペンダント型(天井からのコード吊り下げ式)への応用も可能である。
また、足元灯8002は、床面に灯りを照射し、足元の安全性を高めることができる。例えば、寝室、階段、または通路などに使用するのが有効である。その場合、部屋の広さ、および構造に応じて適宜サイズ、および形状を変えることができる。また、発光装置と支持台とを組み合わせて構成される据え置き型の照明装置とすることも可能である。
また、シート状照明8003は、薄型のシート状の照明装置である。壁面に張り付けて使用するため、場所を取らず幅広い用途に用いることができる。なお、大面積化も容易である。なお、曲面を有する壁面、または筐体に用いることもできる。
また、光源からの光が所望の方向のみに制御された照明装置8004を用いることもできる。
また、電気スタンド8005は、光源8006を有し、光源8006としては、本発明の一態様である発光装置、またはその一部である発光デバイスを適用することができる。
なお、上記以外にも室内に備えられた家具の一部に本発明の一態様である発光装置、またはその一部である発光デバイスを適用することにより、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。
以上のように、発光装置を適用した様々な照明装置が得られる。なお、これらの照明装置は本発明の一態様に含まれるものとする。
また、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
本実施例では、材料、または構造(積層膜、混合膜等)の異なる膜をガラス基板上に作製し、得られたサンプル(膜)に対して行った耐熱性試験の結果を示す。なお、サンプルは、複数の複素芳香族化合物の組み合わせ、または膜構造を変えて、9種類作製した。なお、各サンプルの構造は、結果と共に以下の表1に示す。また、本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
以下に、各サンプル(サンプル1~サンプル9)の作製方法を示す。
まず、真空蒸着装置を用いて、ガラス基板上に試料層を形成し、1cm×3cmの短冊状に切り出した。次に、ベルジャー型加熱器(柴田化学(株)ベルジャー型バキュームオーブンBV−001)に基板を導入し、10hPa程度まで減圧してから、80℃から150℃の範囲の設定温度で1時間焼成した。
サンプル1は、1種類の複素芳香族化合物を用いた単層膜であり、ガラス基板上に2,9−ジ(2−ナフチル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:NBPhen)を膜厚10nmとなるように蒸着し、形成した。
サンプル2は、1種類の複素芳香族化合物を用いた単層膜であり、ガラス基板上に2−[4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−3,1’−ビフェニル−1−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mpPCBPDBq)を膜厚10nmとなるように蒸着し、形成した。
サンプル3は、複数の複素芳香族化合物を用いた混合膜であり、ガラス基板上に2mpPCBPDBqと、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)と、トリス(4−t−ブチル−6−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(tBuppm))と、を重量比で0.8:0.2:0.06(=2mpPCBPDBq:PCBBiF:Ir(tBuppm))となるように40nm共蒸着し、形成した。
サンプル4は、複数の複素芳香族化合物を用いた積層膜であり、ガラス基板上に、2mpPCBPDBqを10nm蒸着した後、NBPhenを10nm蒸着し、形成した。
サンプル5は、複数の複素芳香族化合物を用いた混合膜であり、ガラス基板上に、2mpPCBPDBqと、PCBBiFと、Ir(tBuppm)と、を重量比で0.8:0.2:0.06(=2mpPCBPDBq:PCBBiF:Ir(tBuppm))となるように40nm共蒸着した後、2mpPCBPDBqを10nm蒸着し、さらにNBPhenを10nm蒸着し、形成した。
サンプル6は、1種類の複素芳香族化合物を用いた単層膜であり、ガラス基板上に、PCBBiFを膜厚40nmとなるように蒸着し、形成した。
サンプル7は、複数の複素芳香族化合物を用いた混合膜の単層膜であり、ガラス基板上に、2mpPCBPDBqと、NBPhenと、を重量比で0.5:0.5(=2mpPCBPDBq:NBPhen)となるように20nm共蒸着し、形成した。
サンプル8は、複数の複素芳香族化合物を用いた混合膜であり、ガラス基板上に、2mpPCBPDBqと、PCBBiFと、Ir(tBuppm)と、を重量比で0.8:0.2:0.06(=2mpPCBPDBq:PCBBiF:Ir(tBuppm))となるように40nm共蒸着した後、NBPhenを20nm蒸着し、形成した。
サンプル9は、複数の複素芳香族化合物を用いた混合膜であり、ガラス基板上に、2mpPCBPDBqと、PCBBiFと、Ir(tBuppm)と、を重量比で0.8:0.2:0.06(=2mpPCBPDBq:PCBBiF:Ir(tBuppm))となるように40nm共蒸着した後、2mpPCBPDBqと、NBPhenと、を重量比で0.5:0.5(=2mpPCBPDBq:NBPhen)となるように20nm共蒸着し、形成した。
このような方法で作製した各サンプルについて、目視および光学顕微鏡(オリンパス(株)半導体/FPD検査顕微鏡 MX61L)にて観察を行った。
本実施例で作製した試料の写真(100倍に拡大して暗視野観察)を図18A乃至図18Eおよび図19A乃至図19Dに示す。また、比較例として、各サンプルのベークなし(ref)も示した。
また、本実施例で作製した試料の構造およびその観察結果を表1に示す。なお、表1中、丸印は結晶が生成されなかったことを示し、バツ印は、結晶が生成したことを示す。また、明確に判定できなかったものを三角印とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
以上の結果から、複数の複素芳香族化合物を用いた混合膜である、サンプル3およびサンプル7は、複数の複素芳香族化合物を用いた積層膜である、サンプル4およびサンプル5と比較して、結晶が生成されにくいことがわかった。したがって、複数の複素芳香族化合物を用いた混合膜は、耐熱性が向上することがわかった。特に、サンプル4とサンプル7を比較すると、同じ複素芳香族化合物を用いていながら、積層膜であるサンプル4は100℃で結晶化したのに対し、混合膜であるサンプル7は150℃まで結晶化が起こらなかった。このことから、π電子不足型複素芳香族化合物を複数用いた混合膜は特に耐熱性向上効果があることがわかった。
また、上記結果より、単膜では耐熱性の比較的良好な材料であっても積層することによって低い温度で結晶化してしまう場合があることがわかる。複数の膜を積層したサンプル5、サンプル8およびサンプル9を比較すると、サンプル5は100℃で結晶化し、サンプル8は80℃で結晶化したのに対し、サンプル9は130℃まで明確な結晶化が起こらなかった。電子輸送層を1つの材料で構成する場合と比較して、電子輸送層を複数の複素芳香族化合物を用いた混合膜で構成することによって耐熱性が30℃以上向上する効果があることがわかった。発光デバイスは、複数の有機化合物を積層して構成する場合が多い。そのため、本発明の一態様の発光デバイスを用いることによって発光デバイスの耐熱性を大幅に向上することが可能である。
実施例1の結果から、本発明の一態様である発光デバイスの電子輸送層に用いる、複素芳香族化合物と有機化合物は、これらを混合膜とすることで、これらの単層膜を積層させた積層膜に比べて耐熱性が向上することがわかったため、電子輸送層に複素芳香族化合物と有機化合物との混合膜を用いた発光デバイス1と、複素芳香族化合物と有機化合物との積層膜を用いた比較発光デバイス1をそれぞれ作製し、各デバイスの特性比較を行った。以下に、素子構造、およびその特性について説明する。なお、本実施例で用いる発光デバイス1および比較発光デバイス1の具体的な構成について表2に示す。また、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
≪発光デバイス1の作製≫
本実施例で示す発光デバイス1は、図20に示すように、第1の電極901および第2の電極903の間に形成されたEL層902を有する。具体的には、基板900上に形成された第1の電極901上に正孔注入層911、正孔輸送層912、発光層913、電子輸送層914および電子注入層915が順次積層され、電子注入層915上に第2の電極903が積層された構造を有する。
まず、基板900上に第1の電極901を形成した。電極面積は、4mm(2mm×2mm)とした。また、基板900には、ガラス基板を用いた。また、第1の電極901は、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、70nmの膜厚で成膜して形成した。
ここで、前処理として、基板の表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で60分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
次に、第1の電極901上に正孔注入層911を形成した。正孔注入層911は、真空蒸着装置内を10−4Paに減圧した後、上記構造式(i)で表される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)と分子量672でフッ素を含む電子アクセプタ材料(OCHD−003)とを、重量比で1:0.03(=PCBBiF:OCHD−003)となるように10nm共蒸着して形成した。
次に、正孔注入層911上に正孔輸送層912を形成した。正孔輸送層912は、PCBBiFを用い、50nm蒸着して形成した。
次に、正孔輸送層912上に発光層913を形成した。
発光層913は、上記構造式(ii)で表される2−[4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−3,1’−ビフェニル−1−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mpPCBPDBq)と、PCBBiFと、上記構造式(iii)で表されるトリス(4−t−ブチル−6−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(tBuppm))とを、重量比で2mpPCBPDBq:PCBBiF:Ir(tBuppm)=0.8:0.2:0.05となるように、50nm共蒸着して形成した。
次に、発光層913上に電子輸送層914を形成した。電子輸送層914は、2mpPCBPDBqと、上記構造式(iv)で表される2,9−ジ(2−ナフチル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:NBPhen)とを、重量比で2mpPCBPDBq:NBPhen=1:1となるように30nm共蒸着して形成した。
次に、電子輸送層914上に電子注入層915を形成した。電子注入層915は、フッ化リチウム(LiF)を用い、膜厚が1nmになるように蒸着して形成した。
次に、電子注入層915上に第2の電極903を形成した。第2の電極903は、アルミニウムを蒸着法により、膜厚が200nmとなるように形成した。なお、本実施例において、第2の電極903は、陰極として機能する。
以上の工程により、基板900上に一対の電極間にEL層を挟んでなる発光デバイス1を形成した。なお、上記工程で説明した正孔注入層911、正孔輸送層912、発光層913、電子輸送層914、電子注入層915は、本発明の一態様におけるEL層を構成する機能層である。また、上述した作製方法における蒸着工程では、全て抵抗加熱法による蒸着法を用いた。
作製した発光デバイス1は、大気に曝されないように窒素雰囲気のグローブボックス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UV処理、及び80℃にて1時間熱処理)。
≪比較発光デバイス1の作製≫
比較発光デバイス1は、電子輸送層914として2mpPCBPDBqと、NBPhenと、を共蒸着して形成する代わりに、2mpPCBPDBqを10nm蒸着した後、NBPhenを20nm蒸着して形成し、発光デバイス1と同様に作製した。
≪発光デバイス1の動作特性≫
発光デバイス1および比較発光デバイス1の輝度−電流密度特性を図21に、電流効率−輝度特性を図22に、輝度−電圧特性を図23に、電流−電圧特性を図24に、外部量子効率−輝度特性を図25に、発光スペクトルを図26にそれぞれ示す。また、発光デバイス1および比較発光デバイス1の1000cd/m付近における主な特性を表3に示す。なお、輝度、CIE色度、及び発光スペクトルの測定には分光放射計(トプコン社製、SR−UL1R)を用い、常温で測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
図21乃至図26及び表3に示す結果より、本発明の一態様である発光デバイス1は、比較発光デバイス1と同等の動作特性を示すことがわかった。
次に、各発光デバイスに対する信頼性試験を行った。発光デバイス1および比較発光デバイス1の信頼性試験の結果を図27に示す。図27において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸はデバイスの駆動時間(h)を示す。なお、信頼性試験として、各発光デバイスに対して、50mA/cmの定電流密度での駆動試験を行った。
図27に示す結果より、本発明の一態様である発光デバイス1は、比較発光デバイス1と同等の良好な信頼性を有することが示された。
本実施例では、実施例1および実施例2で使用した、2−[4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−3,1’−ビフェニル−1−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mpPCBPDBq)の合成法について説明する。2mpPCBPDBqの構造式を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
≪2mpPCBPDBqの合成≫
3−(4−ブロモフェニル)−9−フェニルカルバゾール6.9g(17mmol)と、ビス(ピナコレート)ジボラン4.4g(17mmol)と、2−ジ−tert−ブチルホスフィノ−2’,4’,6’−トリイソプロピルビフェニル(tBuXPhos)0.17g(0.4mmol)と、酢酸カリウム4.0g(40mmol)と、キシレン90mLと、を200mL三口フラスコに入れたのち、減圧脱気してから、系内を窒素気流下とした。この混合物を80℃に加熱した後、[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリド(Pd(dppf)Cl)を0.17mg(0.2mmol)加え、120℃で10時間撹拌した。
得られた混合物に2−(3−クロロフェニル)ジベンゾ[f,h]キノキサリン5.8g(17mmol)、炭酸セシウム13g(40mmol)、tBuXPhos0.18mg(0.4mmol)を加え、減圧脱気してから、系内を窒素気流下とした。この混合物を80℃に加熱した後、Pd(dppf)Clを0.16mg(0.2mmol)加え、この混合物を130℃で3時間、次いで150℃で15時間加熱撹拌した。撹拌後、析出した固体を吸引ろ過で回収し、水とエタノールを用いて洗浄した。得られた固体を1Lのトルエンを用いてセライト(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:537−02305)、アルミナを通して吸引ろ過を行った後、トルエンで再結晶を行い、目的物の白色粉末1.4g(収率:12%)を得た。合成スキームを下記式(a−1)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
得られた固体をトレインサブリメーション法により、昇華精製した。昇華精製は、得られた固体1.3gを340℃で15時間加熱して行った。昇華精製時の圧力は3.9Pa、アルゴン流量は15sccmとした。昇華精製後、目的物の固体を1.5g、回収率85%で得た。
上記で得られた固体の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結果を下記に示す。この結果から、本実施例において、2mpPCBPDBqが得られたことがわかった。
H−NMR(クロロホルム−d、500MHz):δ=7.32−7.35(m,1H),7.446(s,1H),7.454(s、1H),7.49−7.53(m,2H),7.61−7.66(m,4H),7.71−7.92(m,11H),8.24(d,J=8.0Hz、1H),8.33(d,J=8.0Hz,1H),8.46(sd,J=1.0Hz,1H),8.67−8.68(m,3H),9.26(dd,J=7.8Hz、J=1.3Hz、1H),9.47(dd,J=8.0Hz,J=1.5Hz、1H),9.48(s,1H).
100:発光デバイス、101:第1の電極、102:第2の電極、103a:EL層、103b:EL層、103c:EL層、103P:EL層、103Pb:EL層、103Pg:EL層、103Pr:EL層、103Q:EL層、103Qb:EL層、103Qg:EL層、103Qr:EL層、103:EL層、104a:ホール注入・輸送層、104b:ホール注入・輸送層、104P:ホール注入・輸送層、104Pb:ホール注入・輸送層、104Pg:ホール注入・輸送層、104Pr:ホール注入・輸送層、104Q:ホール注入・輸送層、104Qb:ホール注入・輸送層、104Qg:ホール注入・輸送層、104Qr:ホール注入・輸送層、106a:電荷発生層、106B:電荷発生層、106b:電荷発生層、106G:電荷発生層、106R:電荷発生層、106:電荷発生層、107:絶縁層、108a:電子輸送層、108:第2の電子輸送層、109a:電子注入層、109b:電子注入層、109:電子注入層、110:犠牲層、111a:正孔注入層、111b:正孔注入層、111:正孔注入層、112a:正孔輸送層、112b:正孔輸送層、112:正孔輸送層、113a:発光層、113B:発光層、113b:発光層、113G:発光層、113R:発光層、113:発光層、114b:電子輸送層、114:電子輸送層、115b:電子注入層、115:電子注入層、231:表示領域、400:基板、401:第1の電極、403:EL層、404:第2の電極、405:シール材、406:シール材、407:封止基板、412:パッド、420:ICチップ、501C:絶縁膜、501D:絶縁膜、504:導電膜、506:絶縁膜、508A:領域、508B:領域、508C:領域、508:半導体膜、510:第1の基板、512A:導電膜、512B:導電膜、516A:絶縁膜、516B:絶縁膜、516:絶縁膜、518:絶縁膜、519:端子、520:機能層、524:導電膜、528:隔壁、530B:画素回路、530G:画素回路、550B:発光デバイス、550G:発光デバイス、550R:発光デバイス、550:発光デバイス、551B:電極、551G:電極、551R:電極、552:電極、573:絶縁層、580:間隙、591B:開口部、591G:開口部、700:発光装置、702B:画素、702G:画素、702R:画素、703:画素、705:絶縁層、770:第2の基板、900:基板、901:第1の電極、903:第2の電極、911:正孔注入層、912:正孔輸送層、913:発光層、914:電子輸送層、915:電子注入層、951:基板、952:電極、953:絶縁層、954:隔壁層、955:EL層、956:電極、5200B:電子機器、5210:演算装置、5220:入出力装置、5230:表示部、5240:入力部、5250:検知部、5290:通信部、8001:シーリングライト、8002:足元灯、8003:シート状照明、8004:照明装置、8005:電気スタンド、8006:光源

Claims (16)

  1.  第1の電極上に第1のEL層を挟んで第2の電極を有し、
     前記第1のEL層は、少なくとも、第1の発光層を有し、
     前記第1のEL層上に第2のEL層を有し、
     前記第2のEL層は、第2の発光層と、第1の電子輸送層と、第2の電子輸送層と、を少なくとも有し、
     前記第2の発光層上に前記第1の電子輸送層を有し、
     前記第1の発光層の側面、前記第2の発光層の側面、および前記第1の電子輸送層の側面と、接して絶縁層を有し、
     前記第1の電子輸送層上に前記第2の電子輸送層を有し、
     前記絶縁層は、前記第1の発光層の側面、前記第2の発光層の側面および前記第1の電子輸送層の側面と、前記第2の電子輸送層と、の間に位置し、
     前記第1の電子輸送層は、少なくとも1つの複素芳香環を有する複素芳香族化合物と、前記複素芳香族化合物とは異なる有機化合物と、を有する発光デバイス。
  2.  第1の電極上に第1のEL層を挟んで第2の電極を有し、
     前記第1のEL層は、少なくとも、第1の発光層を有し、
     前記第1のEL層上に第2のEL層を有し、
     前記第2のEL層は、第2の発光層と、第1の電子輸送層と、第2の電子輸送層と、を少なくとも有し、
     前記第2の発光層上に前記第1の電子輸送層を有し、
     前記第1の発光層の側面、前記第2の発光層の側面、および前記第1の電子輸送層の側面と、接して絶縁層を有し、
     前記第1の電子輸送層上に前記第2の電子輸送層を有し、
     前記絶縁層は、前記第1の発光層の側面、前記第2の発光層の側面および前記第1の電子輸送層の側面と、前記第2の電子輸送層と、の間に位置し、
     前記第1の電子輸送層は、少なくとも1つの複素芳香環を有する第1の複素芳香族化合物と、前記第1の複素芳香族化合物とは異なる有機化合物と、を有し、
     前記第2の電子輸送層は、少なくとも1つの複素芳香環を有する第2の複素芳香族化合物と、を有する、発光デバイス。
  3.  請求項1または請求項2において、
     前記有機化合物は、少なくとも1つの複素芳香環を有する発光デバイス。
  4.  請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
     前記複素芳香環は、ピリジン骨格、ジアジン骨格、トリアジン骨格、またはポリアゾール骨格のいずれか一を有する発光デバイス。
  5.  請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
     前記複素芳香環は、縮環構造を有する縮合複素芳香環を有する発光デバイス。
  6.  請求項5において、
     前記縮合複素芳香環は、キノリン環、ベンゾキノリン環、キノキサリン環、ジベンゾキノキサリン環、キナゾリン環、ベンゾキナゾリン環、ジベンゾキナゾリン環、フェナントロリン環、フロジアジン環、ベンゾイミダゾール環、のいずれか一である発光デバイス。
  7.  請求項1乃至請求項6のいずれか一に記載の発光デバイスと、トランジスタ、または、基板と、を有する発光装置。
  8.  隣接する第1の発光デバイスと、第2の発光デバイスと、を有し、
     第1の発光デバイスは、第1の電極上に第1のEL層を挟んで第2の電極を有し、
     前記第1のEL層は、少なくとも第1の発光層を有し、
     前記第1の発光デバイスは、第1のEL層上に、第2のEL層を有し、
     前記第2のEL層は、第2の発光層と、第1の電子輸送層と、第2の電子輸送層と、を少なくとも有し、
     前記第2の発光層上に前記第1の電子輸送層を有し、
     前記第1の発光層の側面、前記第2の発光層の側面、および前記第1の電子輸送層の側面、と接して第1の絶縁層を有し、
     前記第1の電子輸送層上に前記第2の電子輸送層を有し、
     前記第1の絶縁層は、前記第1の発光層の側面、前記第2の発光層の側面、および前記第1の電子輸送層の側面と、前記第2の電子輸送層と、の間に位置し、
     前記第2の発光デバイスは、第3の電極上に第3のEL層を挟んで前記第2の電極を有し、
     前記第3のEL層は、少なくとも第3の発光層を有し、
     前記第2の発光デバイスは、第3のEL層上に、第4のEL層を有し、
     前記第4のEL層は、第4の発光層と、第3の電子輸送層と、前記第2の電子輸送層と、を少なくとも有し、
     前記第4の発光層上に前記第3の電子輸送層を有し、
     前記第3の発光層の側面、前記第4の発光層の側面、および前記第3の電子輸送層の側面、と接して第2の絶縁層を有し、
     前記第3の電子輸送層上に前記第2の電子輸送層を有し、
     前記第2の絶縁層は、前記第3の発光層の側面、前記第4の発光層の側面、および前記第3の電子輸送層の側面と、前記第2の電子輸送層と、の間に位置し、
     前記第1の電子輸送層および第3の電子輸送層は、少なくとも1つの複素芳香環を有する複素芳香族化合物と、前記複素芳香族化合物とは異なる有機化合物と、を有する発光装置。
  9.  隣接する第1の発光デバイスと、第2の発光デバイスと、を有し、
     第1の発光デバイスは、第1の電極上に第1のEL層を挟んで第2の電極を有し、
     前記第1のEL層は、少なくとも第1の発光層を有し、
     前記第1の発光デバイスは、第1のEL層上に、第2のEL層を有し、
     前記第2のEL層は、第2の発光層と、第1の電子輸送層と、第2の電子輸送層と、を少なくとも有し、
     前記第2の発光層上に前記第1の電子輸送層を有し、
     前記第1の発光層の側面、前記第2の発光層の側面、および前記第1の電子輸送層の側面、と接して第1の絶縁層を有し、
     前記第1の電子輸送層上に前記第2の電子輸送層を有し、
     前記第1の絶縁層は、前記第1の発光層の側面、前記第2の発光層の側面、および前記第1の電子輸送層の側面と、前記第2の電子輸送層と、の間に位置し、
     前記第2の発光デバイスは、第3の電極上に第3のEL層を挟んで前記第2の電極を有し、
     前記第3のEL層は、少なくとも第3の発光層を有し、
     前記第2の発光デバイスは、第3のEL層上に、第4のEL層を有し、
     前記第4のEL層は、第4の発光層と、第3の電子輸送層と、前記第2の電子輸送層と、を少なくとも有し、
     前記第4の発光層上に前記第3の電子輸送層を有し、
     前記第3の発光層の側面、前記第4の発光層の側面、および前記第3の電子輸送層の側面、と接して第2の絶縁層を有し、
     前記第3の電子輸送層上に前記第2の電子輸送層を有し、
     前記第2の絶縁層は、前記第3の発光層の側面、前記第4の発光層の側面、および前記第3の電子輸送層の側面と、前記第2の電子輸送層と、の間に位置し、
     前記第1の電子輸送層および第3の電子輸送層は、少なくとも1つの複素芳香環を有する第1の複素芳香族化合物と、前記第1の複素芳香族化合物とは異なる有機化合物と、を有し、
     前記第2の電子輸送層は、少なくとも1つの複素芳香環を有する第2の複素芳香族化合物と、を有する発光装置。
  10.  請求項8または請求項9において、
     前記有機化合物は、少なくとも1つの複素芳香環を有する発光装置。
  11.  請求項8乃至請求項10のいずれか一において、
     前記複素芳香環は、ピリジン骨格、ジアジン骨格、トリアジン骨格、またはポリアゾール骨格のいずれか一を有する発光装置。
  12.  請求項8乃至請求項11のいずれか一において、
     前記複素芳香環は、縮環構造を有する縮合複素芳香環を有する発光装置。
  13.  請求項12において、
     前記縮合複素芳香環は、キノリン環、ベンゾキノリン環、キノキサリン環、ジベンゾキノキサリン環、キナゾリン環、ベンゾキナゾリン環、ジベンゾキナゾリン環、フェナントロリン環、フロジアジン環、ベンゾイミダゾール環、のいずれか一である発光装置。
  14.  請求項8乃至請求項13のいずれか一において、
     前記第2の電子輸送層は、第1の電子輸送層の側面および第3の電子輸送層の側面、前記第1の発光層の側面、前記第2の発光層の側面、前記第3の発光層の側面、および前記第4の発光層の側面と、前記第2の電極と、の間に位置する、発光装置。
  15.  請求項8乃至請求項14のいずれか一に記載の発光装置と、検知部、入力部、または、通信部と、を有する電子機器。
  16.  請求項8乃至請求項14のいずれか一に記載の発光装置と、筐体と、を有する照明装置。
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