WO2023002289A1 - 発光装置 - Google Patents

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WO2023002289A1
WO2023002289A1 PCT/IB2022/056311 IB2022056311W WO2023002289A1 WO 2023002289 A1 WO2023002289 A1 WO 2023002289A1 IB 2022056311 W IB2022056311 W IB 2022056311W WO 2023002289 A1 WO2023002289 A1 WO 2023002289A1
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layer
light
emitting device
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phenyl
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PCT/IB2022/056311
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大澤信晴
佐々木俊毅
鈴木恒徳
橋本直明
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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 aspect of the present invention relates to an organic compound, a light-emitting device, a display module, a lighting module, a display device, a light-emitting device, an electronic 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, compared to liquid crystal, and is particularly suitable for a flat panel display.
  • 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 light-emitting device using such a light-emitting device is suitable for various electronic devices, and research and development are being pursued for a light-emitting device having better characteristics.
  • the pixel area is small, and therefore the structure of the peripheral portion of the pixel electrode tends to have a greater effect. For example, if light emitted unintentionally through a microcavity structure with a different optical path length occurs in the periphery of the pixel electrode due to leakage current, the emission spectrum becomes broad and color purity deteriorates. And it becomes remarkable in a blue light-emitting device with a short optical path length in the original microcavity structure, resulting in a large decrease in the blue index.
  • an object of one embodiment of the present invention is to provide a high-definition light-emitting device that emits blue light with a favorable blue index.
  • a pixel electrode A, a pixel electrode B arranged adjacent to the pixel electrode A, a common electrode, and an EL layer A sandwiched between the pixel electrode A and the common electrode are provided.
  • the EL layer A has an opening A provided to overlap with the electrode A and an opening B provided to overlap with the pixel electrode B
  • the EL layer A has a light-emitting layer A, and the light-emitting layer A , a luminescent material A, the luminescent material A emitting blue light
  • the EL layer A is in contact with the common electrode through the opening A
  • the EL layer B is in contact with the common electrode through the opening B
  • an end portion of the pixel electrode A is covered with the EL layer A, and an end portion of the pixel electrode B is covered with the EL layer B. It is a light emitting device.
  • an end portion of the EL layer A is covered with the insulating layer, and an end portion of the EL layer B is covered with the insulating layer. It is a light emitting device.
  • another embodiment of the present invention includes a pixel electrode A, a pixel electrode B arranged adjacent to the pixel electrode A, a common electrode, and an EL layer interposed between the pixel electrode A and the common electrode.
  • the EL layer A has an opening A provided to overlap with the pixel electrode A and an opening B provided to overlap with the pixel electrode B, and the EL layer A is a first EL layer having a light-emitting layer A.
  • the EL layer B comprising a first EL layer B having a light-emitting layer B; a second EL layer positioned between one EL layer B and the common electrode;
  • the light-emitting layer A includes a light-emitting material A;
  • One EL layer A is in contact with the pixel electrode A, the first EL layer B is in contact with the pixel electrode B, and the second EL layer A is in contact with the first EL layer A.
  • the second EL layer B is in contact with the first EL layer B through the opening B.
  • the second EL layer is in contact with the insulating layer and the common electrode in a region that does not overlap with the pixel electrode A and the pixel electrode B. It is a light emitting device that is sandwiched.
  • an end portion of the pixel electrode A is covered with the first EL layer A
  • an end portion of the pixel electrode B is covered with the first EL layer A.
  • the light-emitting device is covered with an EL layer B.
  • an end portion of the first EL layer A is covered with the insulating layer, and an end portion of the first EL layer B is covered with the insulating layer.
  • another embodiment of the present invention is a light-emitting device having the above structure, in which the insulating layer contains an organic compound.
  • another embodiment of the present invention is a light-emitting device having the above structure, in which side surfaces of the opening A and the opening B are tapered and the taper angle is less than 90°.
  • another embodiment of the present invention is the light-emitting device having the above structure, in which the distance between the facing ends of the pixel electrode A and the pixel electrode B is 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • another embodiment of the present invention is the light-emitting device having the above structure, in which the pixel electrode A, the EL layer A, and the common electrode are in contact with each other and overlap with each other in an area of 5 ⁇ m 2 or more and 15 ⁇ m 2 or less. .
  • another embodiment of the present invention is a light-emitting device having the above structure, in which the EL layer A has a half width of an emission spectrum emitted from the opening A of 20 nm or less.
  • another embodiment of the present invention is a light-emitting device having the above structure, in which the half width of the emission spectrum of the light-emitting substance A is 30 nm or less.
  • another embodiment of the present invention is an electronic device including any of the light-emitting devices described above, a sensor, an operation button, and a speaker or a microphone.
  • the light-emitting device in this specification includes an image display device using a light-emitting device.
  • a module in which a connector such as an anisotropic conductive film or TCP (Tape Carrier Package) is attached to the light emitting device a module in which a printed wiring board is provided at the end of the TCP, or a COG (Chip On Glass) method for the light emitting device
  • the light-emitting device may also include a module in which an IC (integrated circuit) is directly mounted. Additionally, lighting fixtures and the like may have light emitting devices.
  • One embodiment of the present invention can provide a high-definition light-emitting device that emits blue light with a favorable blue index.
  • 1A, 1B, and 1C are schematic diagrams of light emitting devices.
  • 2A and 2B are schematic diagrams of light emitting devices.
  • 3A and 3B are diagrams showing an active matrix light emitting device.
  • 4A and 4B are diagrams showing an active matrix light emitting device.
  • FIG. 5 is a diagram showing an active matrix type light emitting device.
  • 6A and 6B are diagrams showing a passive matrix light emitting device.
  • 7A to 7D are diagrams showing configuration examples of the display device.
  • 8A to 8F are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a display device.
  • 9A to 9F are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a display device.
  • 10A and 10B are diagrams showing an illumination device.
  • 11A, 11B1, 11B2, and 11C are diagrams showing an electronic device.
  • 12A, 12B, and 12C are diagrams showing an electronic device.
  • FIG. 13 is a diagram showing an illumination device.
  • FIG. 14 is a diagram showing an illumination device.
  • FIG. 15 is a diagram showing an in-vehicle display device and a lighting device.
  • 16A and 16B are diagrams showing an electronic device.
  • 17A, 17B and 17C are diagrams showing electronic devices.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration example of a display device.
  • 19 is a diagram showing the current efficiency-luminance characteristics of light-emitting device 1, light-emitting device 2, and comparative light-emitting device 1.
  • FIG. 20 is a diagram showing blue index-current density characteristics of light-emitting device 1, light-emitting device 2, and comparative light-emitting device 1.
  • FIG. FIG. 21 is a diagram showing emission spectra of Light-Emitting Device 1, Light-Emitting Device 2, and Comparative Light-Emitting Device 1.
  • FIG. 22 shows the 2D spectroradiometer measurement results in the example.
  • FIG. 23 shows the 2D spectroradiometer measurement results in the example.
  • 24A and 24B are diagrams of measured EL intensities in 2D spectroradiometer measurements.
  • 25A and 25B are diagrams of measured EL intensity in 2D spectroradiometer measurement.
  • FIG. 26A is a diagram for explaining a light-emitting device in Examples
  • FIG. 26B is a diagram for explaining a cross-sectional STEM image and a 2D spectroradiometer image for explaining a light-emitting mechanism in Examples.
  • 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 MML (metal maskless) structure.
  • FIG. 1A shows a diagram of a light-emitting device in a light-emitting device of one embodiment of the present invention.
  • the light-emitting device has an EL layer 103 between a pair of electrodes (a pixel electrode (anode) 101 and a common electrode (cathode) 102).
  • the EL layer 103 is in contact with the pixel electrode 101 and the common electrode 102, and emits light when a voltage is applied between the pixel electrode 101 and the common electrode 102 and current flows.
  • a light-emitting device of one embodiment of the present invention includes a plurality of such light-emitting devices.
  • the EL layer 103 is positioned between the first EL layer 103(1) including the light emitting layer, the first EL layer 103(1) and the common electrode 102, and the first EL layer 103(1). 103(1) and a second EL layer 103(2) in contact with the common electrode .
  • a layer closer to the cathode than the light-emitting layer a hole blocking layer, an electron transport layer, and an electron injection layer
  • EL layer 103 (EL layer 103(1) if EL layer 103(2) is provided) in each light emitting device separates it from adjacent light emitting devices in at least one direction.
  • the EL layer 103 (EL layer 103(1)) may be provided to cover at least one pair of sides of the pixel electrode 101 as shown in FIGS.
  • the end portion of the EL layer 103 (EL layer 103 ( 1 )) may be provided inside the end portion of 101 .
  • At least a pair of opposing ends of the EL layer 103 (or the EL layer 103(1) when the EL layer 103(2) is provided) is covered with an insulating layer 125 containing an organic compound.
  • An opening 128 is formed in the insulating layer 125 so as to overlap with the pixel electrode 101 .
  • the common electrode 102 is in contact with the EL layer 103 in the opening 128 (in contact with the EL layer 103(2) when the EL layer 103(2) is provided).
  • an insulating layer 126 may be provided between the EL layer 103 (EL layer 103 ( 1 )) and the insulating layer 125 .
  • the insulating layer 126 preferably contains an inorganic compound, more preferably aluminum oxide.
  • the upper portion of the EL layer 103 (EL layer 103(1)) has a two-layer structure and the side surfaces thereof have a single-layer structure, with the upper surface being thicker than the side surfaces.
  • the EL layer 103 preferably has a layered structure as shown in FIG. 2B and has at least a light-emitting layer 113 .
  • a hole-injection layer 111, a hole-transport layer 112, a light-emitting layer 113, an electron-transport layer 114, an electron-injection layer 115, and the like may be included.
  • it may have a hole blocking layer, an electron blocking layer, an exciton blocking layer, an intermediate layer (charge generation layer), and the like. Note that these are examples, and layers other than the light-emitting layer 113 may or may not be provided, and a layer having a plurality of functions may be formed instead of the plurality of functions.
  • the light-emitting layer 113 has a light-emitting substance.
  • the light-emitting substance is preferably a substance that emits blue light (with an emission peak wavelength of 440 nm to 480 nm, preferably 455 nm to 465 nm), because the effect is more remarkable.
  • a blue light-emitting substance it is preferable to use one whose emission spectrum has a half width of 30 nm or less.
  • FIG. 2A shows a light-emitting device structure having a configuration different from that of FIG.
  • the light-emitting device shown in FIG. 2A is not provided with the insulating layer 125 in the light-emitting device shown in FIG.
  • the EL layer 103 and the pixel electrode are in contact with each other through the portion 128 . Further, the EL layer 103 is continuously provided, and the common electrode 102 is in contact with the upper surface of the EL layer 103 in a wider range than the pixel electrode.
  • the common electrode located at the position overlapping the opening of the insulating film In addition to the current flowing between them, current may also unintentionally flow between them and common electrodes located in the periphery.
  • the light excited by the current (leakage current) differs from the assumed light emission position, so the optical path length from the light emitting device to the outside of the device deviates from the expected wavelength range for some light. may be lost.
  • the light-emitting device having the configuration shown in FIG. The peak shifts to the long wavelength side. As a result, the color purity is lowered, and the blue index is particularly lowered.
  • the blue index (BI) is a value obtained by dividing the current efficiency (cd/A) by the y chromaticity, and is one of the indices representing the emission characteristics of blue light emission.
  • Blue light emission tends to have higher color purity as the y chromaticity is smaller.
  • Blue light emission with high color purity can express blue in a wide range even if the luminance component is small, and the use of blue light emission with high color purity reduces the luminance required to express blue.
  • the effect of reducing power consumption can be obtained from Therefore, the BI that takes into account the y chromaticity, which is one of the indicators of blue purity, is preferably used as a means of expressing the efficiency of blue light emission. It can be said that there is
  • the half width of the emission spectrum obtained from the opening 128 can be 20 nm or less.
  • a high-definition light-emitting device corresponds to, for example, a light-emitting device in which adjacent pixel electrodes are arranged at very narrow intervals of about 0.5 ⁇ m to 5 ⁇ m, preferably about 0.5 ⁇ m to 1 ⁇ m.
  • the light-emitting area in one light-emitting device (the area of the portion where the pixel electrode, the EL layer, and the common electrode are in contact and overlapped (overlapping without an insulating layer interposed)) is 5 ⁇ m 2 or more and 15 ⁇ m 2 or less, preferably corresponds to a light-emitting device of 5 ⁇ m 2 or more and 10 ⁇ m 2 or less.
  • the light-emitting device of one embodiment of the present invention can also reduce leakage current (also referred to as lateral leakage current, lateral leakage current, or lateral leakage current) that can occur between adjacent light-emitting devices. becomes. For example, when a hole injection layer is shared between adjacent sub-pixels, lateral leakage current may occur due to the hole injection layer. On the other hand, in the light-emitting device of one embodiment of the present invention, since the adjacent light-emitting device and the EL layer 103 (the EL layer 103(1)) are separated in at least one direction, lateral leakage current is substantially generated. or the lateral leakage current can be made extremely small.
  • leakage current also referred to as lateral leakage current, lateral leakage current, or lateral leakage current
  • the light-emitting device of one embodiment of the present invention can provide a display device with a wider margin for alignment accuracy between different patternings and less variation than the light-emitting device illustrated in FIGS.
  • the light-emitting device of one embodiment of the present invention includes the EL layer 103 including a plurality of layers between a pair of electrodes, the pixel electrode (anode) 101 and the common electrode (cathode) 102, as described above.
  • 103 has a light-emitting material, a light-emitting layer 113 having at least a first organic compound (and a second organic compound), and may have a hole-blocking layer having a third organic compound. preferable.
  • the anode is preferably formed using a metal, an alloy, a conductive compound, a mixture thereof, or the like having a large work function (specifically, 4.0 eV or more).
  • a metal an alloy, a conductive compound, a mixture thereof, or the like having a large work function (specifically, 4.0 eV or more).
  • ITO indium oxide-tin oxide
  • IWZO indium oxide-zinc oxide
  • IWZO indium oxide containing tungsten oxide and zinc oxide
  • These conductive metal oxide films are usually formed by a sputtering method, but may be produced by applying a sol-gel method or the like.
  • indium oxide-zinc oxide is formed by a sputtering method using a target in which 1 to 20 wt % of zinc oxide is added to indium oxide.
  • Indium oxide (IWZO) containing tungsten oxide and zinc oxide is formed by a sputtering method using a target containing 0.5 to 5 wt% of tungsten oxide and 0.1 to 1 wt% of zinc oxide relative to indium oxide.
  • materials used for the anode include, for example, gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt ( Co), copper (Cu), palladium (Pd), or nitrides of metal materials (eg, titanium nitride).
  • metal materials eg, titanium nitride
  • graphene can also be used as the material used for the anode.
  • the laminated structure is not particularly limited, and includes a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a carrier block layer.
  • Various layer structures can be applied, such as (hole blocking layer, electron blocking layer), exciton blocking layer, charge generating layer, and the like. Note that any layer may not be provided.
  • a structure having a hole-injection layer 111, a hole-transport layer 112, a light-emitting layer 113, a hole-blocking layer, an electron-transport layer 114, and an electron-injection layer 115 is described below. Be specific.
  • the hole-injection layer 111 is a layer containing a substance having acceptor properties. Either an organic compound or an inorganic compound can be used as the substance having acceptor properties.
  • a compound having an electron-withdrawing group can be used as the substance having acceptor properties, and 7,7,8,8-tetracyano-2,3,5,6-tetrafluoroquinodimethane (abbreviation: F4-TCNQ), chloranil, 2,3,6,7,10,11 -hexacyano-1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene (abbreviation: HAT-CN), 1, 3,4,5,7,8-hexafluorotetracyano-naphthoquinodimethane (abbreviation: F6-TCNNQ), 2-(7-dicyanomethylene-1,3,4,5,6,8,9,10 -octafluoro-7H-pyrene-2-ylidene)malononitrile and the like.
  • F4-TCNQ 7,7,8,8-tetracyano-2,3,5,6-tetrafluoroquinodimethane
  • HAT-CN 2,3,6,7,10,11 -
  • a compound in which an electron-withdrawing group is bound to a condensed aromatic ring having a plurality of heteroatoms such as HAT-CN
  • a condensed aromatic ring having a plurality of heteroatoms such as HAT-CN
  • [3] radialene derivatives having an electron-withdrawing group are preferable because they have very high electron-accepting properties.
  • molybdenum oxide, vanadium oxide, ruthenium oxide, tungsten oxide, manganese oxide, or the like can be used in addition to the organic compounds described above.
  • phthalocyanine-based complex compounds such as phthalocyanine (abbreviation: H 2 Pc) or copper phthalocyanine (CuPc), 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), or a polymer such as poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(styrenesulfonic acid) (PEDOT/PSS).
  • PEDOT/PSS poly(3,4-ethylene
  • organic compounds having acceptor properties are easy to use because they are easily vapor-deposited and easily formed into a film.
  • a composite material in which a hole-transporting material contains the above acceptor substance can be used. Note that by using a composite material in which an acceptor substance is contained in a material having a hole-transporting property, a material for forming an electrode can be selected regardless of the work function. In other words, not only a material with a large work function but also a material with a small work function can be used as the anode.
  • Various organic compounds such as aromatic amine compounds, carbazole derivatives, aromatic hydrocarbons, and polymer compounds (oligomers, dendrimers, polymers, etc.) can be used as the hole-transporting material used for the composite material.
  • a material having a hole-transport property used for the composite material is preferably a substance having a hole mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 /Vs or more.
  • Organic compounds that can be used as a material having a hole-transport property in the composite material are specifically listed below.
  • DTDPPA 4,4'-bis[ N-(4-diphenylaminophenyl)-N-phenylamino
  • carbazole derivatives include 3-[N-(9-phenylcarbazol-3-yl)-N-phenylamino]-9-phenylcarbazole (abbreviation: PCzPCA1), 3,6-bis[N- (9-phenylcarbazol-3-yl)-N-phenylamino]-9-phenylcarbazole (abbreviation: PCzPCA2), 3-[N-(1-naphthyl)-N-(9-phenylcarbazol-3-yl) amino]-9-phenylcarbazole (abbreviation: PCzPCN1), 4,4′-di(N-carbazolyl)biphenyl (abbreviation: CBP), 1,3,5-tris[4-(N-carbazolyl)phenyl]benzene ( Abbreviation: TCPB), 9-[4-(10-phenyl-9-anthracenyl)phenyl]-9
  • aromatic hydrocarbons examples include 2-tert-butyl-9,10-di(2-naphthyl)anthracene (abbreviation: t-BuDNA), 2-tert-butyl-9,10-di(1-naphthyl) anthracene, 9,10-bis(3,5-diphenylphenyl)anthracene (abbreviation: DPPA), 2-tert-butyl-9,10-bis(4-phenylphenyl)anthracene (abbreviation: t-BuDBA), 9, 10-di(2-naphthyl)anthracene (abbreviation: DNA), 9,10-diphenylanthracene (abbreviation: DPAnth), 2-tert-butylanthracene (abbreviation: t-BuAnth), 9,10-bis(4-methyl) -1-naphthyl)anthracene (abbreviation: DM
  • pentacene, coronene, etc. can also be used. It may also have a vinyl skeleton.
  • aromatic hydrocarbons having a vinyl group include 4,4′-bis(2,2-diphenylvinyl)biphenyl (abbreviation: DPVBi), 9,10-bis[4-(2,2- diphenylvinyl)phenyl]anthracene (abbreviation: DPVPA) and the like.
  • DPVBi 4,4′-bis(2,2-diphenylvinyl)biphenyl
  • DPVPA 9,10-bis[4-(2,2- diphenylvinyl)phenyl]anthracene
  • an organic compound of one embodiment of the present invention can also be used.
  • poly(N-vinylcarbazole) (abbreviation: PVK) or poly(4-vinyltriphenylamine) (abbreviation: PVTPA)
  • PVK poly(4-vinylcarbazole)
  • 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]
  • Polymer compounds such as Poly-TPD
  • a material having a hole-transporting property that is used for the composite material preferably has any one of a carbazole skeleton, a dibenzofuran skeleton, a dibenzothiophene skeleton, and an anthracene skeleton.
  • aromatic amines having a substituent containing a dibenzofuran ring or a dibenzothiophene ring aromatic monoamines having a naphthalene ring, or aromatic monoamines having a 9-fluorenyl group bonded to the amine nitrogen via an arylene group. good.
  • these organic compounds are substances having an N,N-bis(4-biphenyl)amino group because a light-emitting device with a long life can be manufactured.
  • organic compounds include N-(4-biphenyl)-6,N-diphenylbenzo[b]naphtho[1,2-d]furan-8-amine (abbreviation: BnfABP), N,N-bis(4-biphenyl)-6-phenylbenzo[b]naphtho[1,2-d]furan-8-amine (abbreviation: BBABnf), 4,4′-bis(6-phenylbenzo[b ]naphtho[1,2-d]furan-8-yl)-4′′-phenyltriphenylamine (abbreviation: BnfBB1BP), N,N-bis(4-biphenyl)benzo[b]naphtho[1,2- d]furan-6-
  • the material having a hole-transport property used for the composite material is more preferably a substance having a relatively deep HOMO level of ⁇ 5.7 eV to ⁇ 5.4 eV.
  • the material having a hole-transporting property used for the composite material is a substance having a relatively deep HOMO level, the induction of holes can be moderately suppressed, and a light-emitting device having a long life can be obtained. .
  • the refractive index of the layer can be lowered by further mixing an alkali metal or alkaline earth metal fluoride into the composite material (preferably, the atomic ratio of fluorine atoms in the layer is 20% or more). can. Also by this, a layer with a low refractive index can be formed inside the EL layer 103, and the external quantum efficiency of the light-emitting device can be improved.
  • the hole injection layer 111 By forming the hole injection layer 111, the hole injection property is improved, and a light-emitting device with a low driving voltage can be obtained.
  • the hole-transport layer 112 is formed containing a material having hole-transport properties.
  • a material having a hole-transport property preferably has a hole mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 /Vs or more.
  • Examples of the hole-transporting material include 4,4′-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl (abbreviation: NPB) and N,N′-bis(3-methylphenyl).
  • TPD 4,4'-bis[N-(spiro-9,9'-bifluorene-2- yl)-N-phenylamino]biphenyl
  • BSPB 4,4'-bis[N-(spiro-9,9'-bifluorene-2- yl)-N-phenylamino]biphenyl
  • BPAFLP 4-phenyl-4′-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamine
  • mBPAFLP 4-phenyl-3′-(9 -phenylfluoren-9-yl)triphenylamine
  • PCBA1BP 4,4' -diphenyl-4′′-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamine
  • PCBBi1BP 4,4' -diphenyl-4′′-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamine
  • a compound having an aromatic amine skeleton or a compound having a carbazole skeleton is preferable because it has good reliability, high hole-transport properties, and contributes to a reduction in driving voltage.
  • the substances exemplified as the materials having a hole-transport property that are used for the composite material of the hole-injection layer 111 can also be suitably used as the material for the hole-transport layer 112 .
  • the light-emitting layer 113 preferably contains a light-emitting substance and a first organic compound. In addition, it may further contain a second organic compound. Note that the light-emitting layer 113 may contain other materials at the same time. Alternatively, a laminate of two layers having different compositions may be used.
  • the first organic compound is an electron-transporting organic compound
  • the second organic compound is a hole-transporting organic compound.
  • the luminescent substance may be a fluorescent substance, a phosphorescent substance, or a substance exhibiting thermally activated delayed fluorescence (TADF).
  • TADF thermally activated delayed fluorescence
  • fluorescent light-emitting substance examples include the following. Fluorescent substances other than these can also be used.
  • condensed aromatic diamine compounds typified by pyrenediamine compounds such as 1,6FLPAPrn, 1,6mMemFLPAPrn, and 1,6BnfAPrn-03 are preferable because of their high hole-trapping properties and excellent luminous efficiency or reliability.
  • a phosphorescent light-emitting substance is used as the light-emitting substance in the light-emitting layer 113
  • examples of materials that can be used include the following.
  • an organometallic iridium complex having a pyrazine skeleton can provide red light emission with good chromaticity.
  • other known substances that emit red phosphorescence can also be used.
  • tris(4-methyl-6-phenylpyrimidinato)iridium (III) (abbreviation: [Ir(mpm) 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
  • an organometallic iridium complex having a pyrimidine skeleton is particularly preferable because it is remarkably excellent in reliability and luminous efficiency.
  • Fullerene and its derivatives, acridine and its derivatives, eosin derivatives and the like can be used as the TADF material.
  • metal-containing porphyrins containing magnesium (Mg), zinc (Zn), cadmium (Cd), tin (Sn), platinum (Pt), indium (In), palladium (Pd), and the like are included.
  • the metal-containing porphyrin include protoporphyrin-tin fluoride complex (SnF 2 (Proto IX)), mesoporphyrin-tin fluoride complex (SnF 2 (Meso IX)), and hematoporphyrin represented by the following structural formulas.
  • the heterocyclic compound has a ⁇ -electron-rich heteroaromatic ring and a ⁇ -electron-deficient heteroaromatic ring
  • the heterocyclic compound has both high electron-transporting properties and high hole-transporting properties, which is preferable.
  • a pyridine skeleton, a diazine skeleton (pyrimidine skeleton, pyrazine skeleton, pyridazine skeleton), and a triazine skeleton are preferred because they are stable and reliable.
  • a benzofuropyrimidine skeleton, a benzothienopyrimidine skeleton, a benzofuropyrazine skeleton, and a benzothienopyrazine skeleton are preferred because they have high acceptor properties and good reliability.
  • an acridine skeleton, a phenoxazine skeleton, a phenothiazine skeleton, a furan skeleton, a thiophene skeleton, and a pyrrole skeleton are stable and reliable.
  • a dibenzofuran skeleton is preferable as the furan skeleton, and a dibenzothiophene skeleton is preferable as the thiophene skeleton.
  • a dibenzothiophene skeleton is preferable as the thiophene skeleton.
  • the pyrrole skeleton an indole skeleton, a carbazole skeleton, an indolocarbazole skeleton, a bicarbazole skeleton, and a 3-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)-9H-carbazole skeleton are particularly preferred.
  • a substance in which a ⁇ -electron-rich heteroaromatic ring and a ⁇ -electron-deficient heteroaromatic ring are directly bonded has both the electron-donating property of the ⁇ -electron-rich heteroaromatic ring and the electron-accepting property of the ⁇ -electron-deficient heteroaromatic ring. It is particularly preferable because it becomes stronger and the energy difference between the S1 level and the T1 level becomes smaller, so that thermally activated delayed fluorescence can be efficiently obtained.
  • An aromatic ring to which an electron-withdrawing group such as a cyano group is bonded may be used instead of the ⁇ -electron-deficient heteroaromatic ring.
  • an aromatic amine skeleton, a phenazine skeleton, or the like can be used as the ⁇ -electron-rich skeleton.
  • the ⁇ -electron-deficient skeleton includes a xanthene skeleton, a thioxanthene dioxide skeleton, an oxadiazole skeleton, a triazole skeleton, an imidazole skeleton, an anthraquinone skeleton, a boron-containing skeleton such as phenylborane or borantrene, and a nitrile such as benzonitrile or cyanobenzene.
  • An aromatic ring or heteroaromatic ring having a group or a cyano group, a carbonyl skeleton such as benzophenone, a phosphine oxide skeleton, a sulfone skeleton, or the like can be used.
  • a ⁇ -electron-deficient skeleton and a ⁇ -electron-rich skeleton can be used in place of at least one of the ⁇ -electron-deficient heteroaromatic ring and the ⁇ -electron-rich heteroaromatic ring.
  • TADF materials which are capable of very fast and reversible intersystem crossing and emit light according to the thermal equilibrium model between singlet and triplet excited states, may be used.
  • a TADF material has an extremely short emission lifetime (excitation lifetime) as a TADF material, and can suppress a decrease in efficiency in a high luminance region in a light emitting device.
  • excitation lifetime emission lifetime
  • materials such as those having the molecular structures shown below are exemplified.
  • the TADF material is a material having a small difference between the S1 level and the T1 level and having a function of converting energy from triplet excitation energy to singlet excitation energy by reverse intersystem crossing. Therefore, triplet excitation energy can be up-converted (reverse intersystem crossing) to singlet excitation energy with a small amount of thermal energy, and a singlet excited state can be efficiently generated. Also, triplet excitation energy can be converted into luminescence.
  • an exciplex also called exciplex, exciplex, or exciplex
  • exciplex in which two kinds of substances form an excited state has an extremely small difference between the S1 level and the T1 level, and the triplet excitation energy is replaced by the singlet excitation energy. It functions as a TADF material that can be converted into
  • a phosphorescence spectrum observed at a low temperature may be used as an index of the T1 level.
  • a tangent line is drawn at the tail of the fluorescence spectrum on the short wavelength side
  • the energy of the wavelength of the extrapolated line is the S1 level
  • a tangent line is drawn at the tail of the phosphorescence spectrum on the short wavelength side
  • the extrapolation When the energy of the wavelength of the line is the T1 level, the difference between S1 and T1 is preferably 0.3 eV or less, more preferably 0.2 eV or less.
  • the S1 level of the host material is preferably higher than the S1 level of the TADF material.
  • the T1 level of the host material is preferably higher than the T1 level of the TADF material.
  • the light-emitting device of one embodiment of the present invention a significant effect can be obtained when the light-emitting substance is a substance that emits blue light; therefore, one embodiment of the present invention is applied to a light-emitting device that includes a light-emitting substance that emits blue light. is preferred.
  • Examples of electron-transporting materials used for the host material include bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium(II) (abbreviation: BeBq 2 ), bis(2-methyl-8-quinolinolato)(4-phenylpheno) Lato)aluminum (III) (abbreviation: BAlq), bis(8-quinolinolato)zinc (II) (abbreviation: Znq), bis[2-(2-benzoxazolyl)phenolato]zinc (II) (abbreviation: ZnPBO) ), metal complexes such as bis[2-(2-benzothiazolyl)phenolato]zinc(II) (abbreviation: ZnBTZ), and organic compounds having a ⁇ -electron-deficient heteroaromatic ring.
  • BeBq 2 bis(2-methyl-8-quinolinolato)(4-phenylpheno) Lato)aluminum (III)
  • organic compounds having a ⁇ -electron-deficient heteroaromatic ring examples include 2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD), 3-(4-biphenylyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butylphenyl)-1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), 1,3-bis[5-(p-tert-butyl Phenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]benzene (abbreviation: OXD-7), 9-[4-(5-phenyl-1,3,4-oxadiazol-2-yl) Phenyl]-9H-carbazole (abbreviation: CO11), 2,2′,2′′-(1,3,5-benzenetriyl)tris(1-phenyl-1H-benzimidazole) (abbreviation: TP
  • an organic compound containing a heteroaromatic ring having a diazine skeleton, an organic compound containing a heteroaromatic ring having a pyridine skeleton, and an organic compound containing a heteroaromatic ring having a triazine skeleton are preferable because of their high reliability.
  • an organic compound containing a heteroaromatic ring having a diazine (pyrimidine or pyrazine) skeleton and an organic compound containing a heteroaromatic ring having a triazine skeleton have high electron-transport properties and contribute to reduction in driving voltage.
  • An organic compound having an amine skeleton or a ⁇ -electron rich heteroaromatic ring can be used as a hole-transporting material used for the host material.
  • Examples of the organic compound having an amine skeleton or a ⁇ -electron rich heteroaromatic ring include 4,4′-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl (abbreviation: NPB), 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:
  • a compound having an aromatic amine skeleton or a compound having a carbazole skeleton is preferable because it has good reliability, high hole-transport properties, and contributes to a reduction in driving voltage.
  • the organic compound exemplified as the material having a hole-transport property in the hole-transport layer 112 can also be used as the host hole-transport material.
  • TADF materials can also be used as electron-transporting materials or hole-transporting materials.
  • the materials previously mentioned as the TADF material can be similarly used.
  • the triplet excitation energy generated in the TADF material is converted into singlet excitation energy by reverse intersystem crossing, and the energy is transferred to the light-emitting substance, thereby increasing the luminous efficiency of the light-emitting device.
  • the TADF material functions as an energy donor, and the light-emitting substance functions as an energy acceptor.
  • the S1 level of the TADF material is preferably higher than the S1 level of the fluorescent material.
  • the T1 level of the TADF material is preferably higher than the S1 level of the fluorescent material. Therefore, the T1 level of the TADF material is preferably higher than the T1 level of the fluorescent emitter.
  • a TADF material that emits light that overlaps the wavelength of the absorption band on the lowest energy side of the fluorescent light-emitting substance.
  • the fluorescent light-emitting substance has a protective group around the luminophore (skeleton that causes light emission) of the fluorescent light-emitting substance.
  • the protecting group is preferably a substituent having no ⁇ bond, preferably a saturated hydrocarbon.
  • an alkyl group having 3 to 10 carbon atoms, a substituted or unsubstituted cyclo Examples include an alkyl group and a trialkylsilyl group having 3 to 10 carbon atoms, and it is more preferable to have a plurality of protecting groups.
  • Substituents that do not have a ⁇ -bond have poor carrier-transporting functions, and can increase the distance between the TADF material and the luminophore of the fluorescent emitter with little effect on carrier transport or carrier recombination.
  • the luminophore refers to an atomic group (skeleton) that causes luminescence in a fluorescent light-emitting substance.
  • the luminophore preferably has a skeleton having a ⁇ bond, preferably contains an aromatic ring, and preferably has a condensed aromatic ring or a condensed heteroaromatic ring.
  • the condensed aromatic ring or condensed heteroaromatic ring includes a phenanthrene skeleton, a stilbene skeleton, an acridone skeleton, a phenoxazine skeleton, a phenothiazine skeleton, and the like.
  • a naphthalene skeleton, anthracene skeleton, fluorene skeleton, chrysene skeleton, triphenylene skeleton, tetracene skeleton, pyrene skeleton, perylene skeleton, coumarin skeleton, quinacridone skeleton, and naphthobisbenzofuran skeleton are particularly preferred because of their high fluorescence quantum yield.
  • a material having an anthracene skeleton is suitable as the host material.
  • a substance having an anthracene skeleton is used as a host material for a fluorescent light-emitting substance, it is possible to realize a light-emitting layer with good luminous efficiency and durability.
  • a substance having an anthracene skeleton to be used as a host material a substance having a diphenylanthracene skeleton, particularly a 9,10-diphenylanthracene skeleton is preferable because it is chemically stable.
  • the host material has a carbazole skeleton
  • the host material contains a benzocarbazole skeleton in which a benzene ring is further condensed to carbazole
  • the HOMO becomes shallower than that of carbazole by about 0.1 eV.
  • the host material contains a dibenzocarbazole skeleton
  • the HOMO becomes shallower than that of carbazole by about 0.1 eV, making it easier for holes to enter, excellent in hole transportability, and high in heat resistance, which is preferable. .
  • a substance having both a 9,10-diphenylanthracene skeleton and a carbazole skeleton is more preferable as a host material.
  • a benzofluorene skeleton or a dibenzofluorene skeleton may be used instead of the carbazole skeleton.
  • Such substances include 9-phenyl-3-[4-(10-phenyl-9-anthryl)phenyl]-9H-carbazole (abbreviation: PCzPA), 3-[4-(1-naphthyl)- Phenyl]-9-phenyl-9H-carbazole (abbreviation: PCPN), 9-[4-(10-phenyl-9-anthracenyl)phenyl]-9H-carbazole (abbreviation: CzPA), 7-[4-(10- Phenyl-9-anthryl)phenyl]-7H-dibenzo[c,g]carbazole (abbreviation: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-diphenyl-2-anthryl)phenyl]-benzo[b]naphtho[1 ,2-d]furan (abbreviation: 2mBnfPPA), 9-phenyl-10- ⁇ 4-(9-pheny
  • a phosphorescent material can be used as part of the mixed material.
  • a phosphorescent light-emitting substance can be used as an energy donor that provides excitation energy to a fluorescent light-emitting substance when the fluorescent light-emitting substance is used as the light-emitting substance.
  • the mixed materials may form an exciplex.
  • the mixed materials may form an exciplex.
  • At least one of the materials forming the exciplex may be a phosphorescent substance. By doing so, triplet excitation energy can be efficiently converted into singlet excitation energy by reverse intersystem crossing.
  • the HOMO level of the material having a hole-transporting property is higher than or equal to the HOMO level of the material having an electron-transporting property.
  • the LUMO level of the material having a hole-transporting property is preferably higher than or equal to the LUMO level of the material having an electron-transporting property.
  • the LUMO level and HOMO level of the material can be derived from the electrochemical properties (reduction potential and oxidation potential) of the material measured by cyclic voltammetry (CV) measurement.
  • an exciplex is performed by comparing, for example, the emission spectrum of a material having a hole-transporting property, the emission spectrum of a material having an electron-transporting property, and the emission spectrum of a mixed film in which these materials are mixed. can be confirmed by observing the phenomenon that the emission spectrum of each material shifts to a longer wavelength (or has a new peak on the longer wavelength side).
  • the transient photoluminescence (PL) of a material having a hole-transporting property, the transient PL of a material having an electron-transporting property, and the transient PL of a mixed film in which these materials are mixed are compared, and the transient PL lifetime of the mixed film is This can be confirmed by observing the difference in transient response, such as having a component with a longer lifetime than the transient PL lifetime of each material, or having a larger proportion of a delayed component.
  • the transient PL described above may be read as transient electroluminescence (EL).
  • the formation of an exciplex can also be confirmed. can be confirmed.
  • the hole blocking layer is in contact with the light-emitting layer 113 and contains an organic compound that has an electron-transport property and can block holes.
  • the organic compound that constitutes the hole blocking layer it is preferable to use a material that has excellent electron transport properties, low hole transport properties, and a deep HOMO level.
  • the HOMO level is 0.5 eV or more deeper than the HOMO level of the material included in the light-emitting layer 113, and the electron mobility at the square root of the electric field intensity [V/cm] of 600 is 1 ⁇ 10.
  • a material having an electron mobility of ⁇ 6 cm 2 /Vs or more is preferred.
  • 2- ⁇ 3-[3-(N-phenyl-9H-carbazol-3-yl)-9H-carbazol-9-yl]phenyl ⁇ dibenzo[f,h]quinoxaline abbreviation: 2mPCCzPDBq
  • 2- ⁇ 3-[2-(N-phenyl-9H-carbazol-3-yl)-9H-carbazol-9-yl]phenyl ⁇ dibenzo[f,h]quinoxaline abbreviation: 2mPCCzPDBq-02
  • 2- ⁇ 3-[ 3-(N-phenyl-9H-carbazol-2-yl)-9H-carbazol-9-yl]phenyl ⁇ dibenzo[f,h]quinoxaline abbreviation: 2mPCCzPDBq-03
  • an organic material having a HOMO level deeper than the HOMO level of the material contained in the light-emitting layer 113 is selected from materials that can be used for the hole-transporting layer, which will be described later. It is better to use a compound.
  • the electron-transporting layer 114 is an organic compound having an electron-transporting property, and is a substance having an electron mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 /Vs or more at a square root of an electric field strength [V/cm] of 600. is 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 organic compound an organic compound having a ⁇ -electron-deficient heteroaromatic ring is preferable.
  • Examples of the organic compound having a ⁇ -electron-deficient heteroaromatic ring include an organic compound containing a heteroaromatic ring having a polyazole skeleton, an organic compound containing a heteroaromatic ring having a pyridine skeleton, and an organic compound containing a heteroaromatic ring having a diazine skeleton. and an organic compound containing a heteroaromatic ring having a triazine skeleton, or a plurality thereof.
  • organic compounds having a ⁇ -electron-deficient heteroaromatic ring that can be used in the electron-transporting layer include 2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1, 3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD), 3-(4-biphenylyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butylphenyl)-1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), 1 ,3-bis[5-(p-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]benzene (abbreviation: OXD-7), 9-[4-(5-phenyl-1 ,3,4-oxadiazol-2-yl)phenyl]-9H-carbazole (abbreviation: CO11), 2,2′,2′′-(1,3,5-benzenetriyl)tris(1-phenyl -1H-
  • an organic compound containing a heteroaromatic ring having a diazine skeleton, an organic compound containing a heteroaromatic ring having a pyridine skeleton, and an organic compound containing a heteroaromatic ring having a triazine skeleton are preferable because of their high reliability.
  • an organic compound containing a heteroaromatic ring having a diazine (pyrimidine or pyrazine) skeleton and an organic compound containing a heteroaromatic ring having a triazine skeleton have high electron-transport properties and contribute to reduction in driving voltage.
  • the electron-transporting layer 114 having this structure may also serve as the electron-injecting layer 115 .
  • Liq lithium
  • Yb ytterbium
  • lithium is also preferable.
  • a layer made of an electron-transporting substance containing an alkali metal, an alkaline earth metal, or a compound thereof, or an electride may be used. Examples of the electride include a mixed oxide of calcium and aluminum to which electrons are added at a high concentration.
  • the electron-injecting layer 115 contains a substance having an electron-transporting property (preferably an organic compound having a bipyridine skeleton) and the above alkali metal or alkaline-earth metal fluoride at a concentration higher than or equal to a microcrystalline state (50 wt % or higher). It is also possible to use a thin layer. Since the layer has a low refractive index, it is possible to provide a light-emitting device with better external quantum efficiency.
  • a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a small work function (specifically, 3.8 eV or less) can be used as a material for forming the cathode.
  • a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a small work function (specifically, 3.8 eV or less) can be used as a material for forming the cathode materials.
  • alkali metals such as lithium (Li) or cesium (Cs)
  • various conductive materials such as Al, Ag, ITO, silicon or silicon oxide-containing indium oxide-tin oxide can be used regardless of the magnitude of the work function.
  • polar materials can be used as the cathode.
  • Films of these conductive materials can be formed by a dry method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method, an inkjet method, a spin coating method, or the like. Alternatively, it may be formed by a wet method using a sol-gel method, or may be formed by a wet method using a paste of a metal material.
  • a method for forming the EL layer 103 various methods can be used regardless of whether it is a dry method or a wet method.
  • a vacuum deposition method, a gravure printing method, an offset printing method, a screen printing method, an inkjet method, a spin coating method, or the like may be used.
  • each electrode or each layer described above may be formed using a different film formation method.
  • the structure of the layer provided between the anode and the cathode is not limited to the above.
  • a light emitting region in which holes and electrons recombine is provided at a site distant from the anode and the cathode. configuration is preferred.
  • the hole-transporting layer or the electron-transporting layer in contact with the light-emitting layer 113 suppresses energy transfer from excitons generated in the light-emitting layer.
  • FIGS. 3A and 3B are a light-emitting devices manufactured using the light-emitting device described in Embodiments 1 and 2
  • FIG. 3A is a top view showing the light-emitting device
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along dashed-dotted line AB and dashed-dotted line CD shown in FIG. 3A.
  • This light-emitting device includes a drive circuit portion (source line drive circuit) 601, a pixel portion 602, and a drive circuit portion (gate line drive circuit) 603 indicated by dotted lines for controlling light emission of the light-emitting device.
  • 604 is a sealing substrate
  • 605 is a sealing material
  • the inside surrounded by the sealing material 605 is a space 607 .
  • a lead-out wiring 608 is a wiring for transmitting signals input to the source line driving circuit 601 and the gate line driving circuit 603. Video signals, clock signals, Receives start signal, reset signal, etc. Although only the FPC is shown here, a printed wiring board (PWB) may be attached to the FPC.
  • PWB printed wiring board
  • the light emitting device in this specification includes not only the main body of the light emitting device but also the state in which the FPC or PWB is attached thereto.
  • a driver circuit portion and a pixel portion are formed over the element substrate 610.
  • a source line driver circuit 601 which is the driver circuit portion and one pixel in the pixel portion 602 are shown.
  • the element substrate 610 is manufactured using a plastic substrate made of FRP (Fiber Reinforced Plastics), PVF (Polyvinyl Fluoride), polyester or acrylic resin, in addition to a substrate made of glass, quartz, organic resin, metal, alloy, semiconductor, etc. do it.
  • FRP Fiber Reinforced Plastics
  • PVF Polyvinyl Fluoride
  • acrylic resin acrylic resin
  • a transistor used for a pixel or a driver circuit there is no particular limitation on the structure of a transistor used for a pixel or a driver circuit.
  • an inverted staggered transistor or a staggered transistor may be used.
  • a top-gate transistor or a bottom-gate transistor may be used.
  • a semiconductor material used for a transistor is not particularly limited, and silicon, germanium, silicon carbide, gallium nitride, or the like can be used, for example.
  • an oxide semiconductor containing at least one of indium, gallium, and zinc, such as an In-Ga-Zn-based metal oxide, may be used.
  • the crystallinity of a semiconductor material used for a transistor is not particularly limited, either an amorphous semiconductor or a semiconductor having crystallinity (a microcrystalline semiconductor, a polycrystalline semiconductor, a single crystal semiconductor, or a semiconductor having a partially crystalline region). may be used. It is preferable to use a crystalline semiconductor because deterioration of transistor characteristics can be suppressed.
  • an oxide semiconductor for a semiconductor device such as a transistor used in a touch sensor or the like, which is described later, in addition to the transistor provided in the pixel or the driver circuit.
  • an oxide semiconductor with a wider bandgap than silicon is preferably used. With the use of an oxide semiconductor having a wider bandgap than silicon, current in the off state of the transistor can be reduced.
  • the oxide semiconductor preferably contains at least indium (In) or zinc (Zn).
  • it is an oxide semiconductor containing an oxide represented by an In-M-Zn-based oxide (M is a metal such as Al, Ti, Ga, Ge, Y, Zr, Sn, La, Ce, or Hf). is more preferred.
  • the semiconductor layer has a plurality of crystal parts, the c-axes of the crystal parts are oriented perpendicular to the formation surface of the semiconductor layer or the upper surface of the semiconductor layer, and grain boundaries are formed between adjacent crystal parts. It is preferable to use an oxide semiconductor film that does not have
  • the low off-state current of the above transistor having a semiconductor layer allows charge accumulated in a capacitor through the transistor to be held for a long time.
  • By applying such a transistor to a pixel it is possible to stop the driver circuit while maintaining the gradation of an image displayed in each display region. As a result, an electronic device with extremely low power consumption can be realized.
  • a base film is preferably provided in order to stabilize the characteristics of the transistor or the like.
  • an inorganic insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a silicon nitride oxide film can be used, and can be manufactured as a single layer or a stacked layer.
  • the base film is formed using the sputtering method, CVD (Chemical Vapor Deposition) method (plasma CVD method, thermal CVD method, MOCVD (Metal Organic CVD) method, etc.), ALD (Atomic Layer Deposition) method, coating method, printing method, etc. can. Note that the base film may not be provided if it is not necessary.
  • the FET 623 represents one of transistors formed in the drive circuit section 601 .
  • the drive circuit may be formed by various CMOS circuits, PMOS circuits, or NMOS circuits.
  • CMOS circuits complementary metal-oxide-semiconductor
  • PMOS circuits PMOS circuits
  • NMOS circuits CMOS circuits
  • a driver integrated type in which a driver circuit is formed over a substrate is shown, but this is not always necessary, and the driver circuit can be formed outside instead of over the substrate.
  • the pixel portion 602 is formed of a plurality of pixels including a switching FET 611, a current control FET 612, and a first electrode 613 electrically connected to the drain thereof, but is not limited to this.
  • the pixel portion may be a combination of one or more FETs and a capacitive element.
  • an insulator 614 is formed to cover the end of the first electrode 613 .
  • it can be formed by using a positive photosensitive acrylic resin film.
  • a curved surface having a curvature is formed at the upper end or the lower end of the insulator 614 .
  • a positive photosensitive acrylic resin is used as the material of the insulator 614
  • a negative photosensitive resin or a positive photosensitive resin can be used as the insulator 614.
  • An EL layer 616 and a second electrode 617 are formed over the first electrode 613 .
  • the first electrode 613 functions as an anode.
  • a material that can be used for the anode it is desirable to use a material with a large work function.
  • a single layer film such as an ITO film, an indium tin oxide film containing silicon, an indium oxide film containing 2 to 20 wt% zinc oxide, a titanium nitride film, a chromium film, a tungsten film, a Zn film, or a Pt film.
  • a lamination of a film containing silver as a main component a lamination of a titanium nitride film and a film containing aluminum as a main component, a three-layer structure of a titanium nitride film, a film containing aluminum as a main component, and a titanium nitride film are also available. can be used.
  • the wiring resistance is low, good ohmic contact can be obtained, and the wiring can function as an anode.
  • the EL layer 616 is formed by various methods such as an evaporation method using an evaporation mask, an inkjet method, a spin coating method, and the like.
  • the EL layer 616 has the structure described in Embodiments 1 and 2. FIG.
  • the second electrode 617 formed over the EL layer 616 a material with a small work function (Al, Mg, Li, Ca, or an alloy or compound thereof (MgAg, MgIn, AlLi, etc.), or the like) is used. ) is preferably used.
  • the second electrode 617 is a thin metal or alloy thin film and a transparent conductive film (ITO, 2 to 20 wt. % zinc oxide, indium tin oxide containing silicon, zinc oxide (ZnO), etc.).
  • the first electrode 613, the EL layer 616, and the second electrode 617 form a light-emitting device.
  • the light-emitting device is the light-emitting device described in the first and second embodiments. Note that although a plurality of light-emitting devices are formed in the pixel portion, the light-emitting device according to this embodiment includes the light-emitting device described in Embodiments 1 and 2 and a light-emitting device having a structure other than that. Both devices may be mixed. At this time, in the light-emitting device of one embodiment of the present invention, since a common hole-transport layer can be used between light-emitting devices that emit light of different wavelengths, the manufacturing process of the light-emitting device is simple and cost-effective. be able to.
  • the sealing substrate 604 is bonding to the element substrate 610 with the sealing material 605, a structure in which the light emitting device 618 is provided in the space 607 surrounded by the element substrate 610, the sealing substrate 604, and the sealing material 605 is obtained.
  • the space 607 is filled with a filler, which may be filled with an inert gas (nitrogen, argon, or the like) or may be filled with a sealing material. Deterioration due to the influence of moisture can be suppressed by forming a recess in the sealing substrate and providing a desiccant in the recess, which is a preferable configuration.
  • an epoxy resin or glass frit is preferably used for the sealant 605 .
  • these materials be materials that are impermeable to moisture or oxygen as much as possible.
  • a plastic substrate made of FRP (Fiber Reinforced Plastics), PVF (Polyvinyl Fluoride), polyester, acrylic resin, or the like can be used.
  • a protective film may be provided over the cathode.
  • the protective film may be formed of an organic resin film or an inorganic insulating film.
  • a protective film may be formed so as to cover the exposed portion of the sealant 605 .
  • the protective film can be provided to cover the exposed side surfaces of the front and side surfaces of the pair of substrates, the sealing layer, the insulating layer, and the like.
  • a material that does not allow impurities such as water to pass through easily can be used for the protective film. Therefore, it is possible to effectively suppress diffusion of impurities such as water from the outside to the inside.
  • oxides, nitrides, fluorides, sulfides, ternary compounds, metals or polymers can be used.
  • the protective film is preferably formed using a film formation method with good step coverage.
  • One of such methods is an atomic layer deposition (ALD) method.
  • a material that can be formed using an ALD method is preferably used for the protective film.
  • ALD method it is possible to form a dense protective film with reduced defects such as cracks or pinholes, or with a uniform thickness.
  • the protective film using the ALD method, it is possible to form a uniform protective film with few defects on the surface having a complicated uneven shape, the upper surface, the side surface, and the rear surface of the touch panel.
  • the light-emitting device in this embodiment mode uses the light-emitting device described in Embodiment Modes 1 and 2, the light-emitting device can have excellent characteristics. Specifically, since the light-emitting devices described in Embodiments 1 and 2 have high emission efficiency, a light-emitting device with low power consumption can be obtained. In addition, the light-emitting device can have excellent display quality.
  • FIG. 4A and 4B show an example of a light-emitting device in which color purity is improved by providing a colored layer (color filter) or the like.
  • FIG. 4A shows a substrate 1001, a base insulating film 1002, a gate insulating film 1003, gate electrodes 1006, 1007, 1008, a first interlayer insulating film 1020, a second interlayer insulating film 1021, a peripheral portion 1042, a pixel portion 1040, a driving A circuit portion 1041, anodes 1024R, 1024G, and 1024B of the light emitting device, a partition 1025, an EL layer 1028, a common electrode (cathode) 1029 of the light emitting device, a sealing substrate 1031, a sealing material 1032, and the like are illustrated.
  • the colored layers (red colored layer 1034R, green colored layer 1034G, and blue colored layer 1034B) are provided on the transparent substrate 1033.
  • a black matrix 1035 may be further provided.
  • a transparent substrate 1033 provided with colored layers and a black matrix is aligned and fixed to the substrate 1001 . Note that the colored layers and the black matrix 1035 are covered with an overcoat layer 1036 .
  • FIG. 4B shows an example in which colored layers (a red colored layer 1034R, a green colored layer 1034G, and a blue colored layer 1034B) are formed between the gate insulating film 1003 and the first interlayer insulating film 1020.
  • the colored layer may be provided between the substrate 1001 and the sealing substrate 1031 .
  • the light emitting device has a structure (bottom emission type) in which light is extracted from the side of the substrate 1001 on which the FET is formed (bottom emission type). ) as a light emitting device.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of a top emission type light emitting device.
  • a substrate that does not transmit light can be used as the substrate 1001 . It is formed in the same manner as the bottom emission type light emitting device until the connection electrode for connecting the FET and the anode of the light emitting device is fabricated.
  • a third interlayer insulating film 1037 is formed to cover the electrode 1022 . This insulating film may play a role of planarization.
  • the third interlayer insulating film 1037 can be formed using the same material as the second interlayer insulating film, or other known materials.
  • the anodes 1024R, 1024G, and 1024B of the light-emitting device are anodes here, but they may be cathodes. Further, in the case of a top emission type light emitting device as shown in FIG. 5, it is preferable to use the anode as a reflective electrode.
  • the structure of the EL layer 1028 is the same as that described for the EL layer 103 in Embodiment Mode 1. FIG.
  • sealing can be performed with a sealing substrate 1031 provided with colored layers (a red colored layer 1034R, a green colored layer 1034G, and a blue colored layer 1034B).
  • a black matrix 1035 may be provided on the sealing substrate 1031 so as to be positioned between pixels.
  • the colored layers (red colored layer 1034R, green colored layer 1034G, blue colored layer 1034B) or the black matrix may be covered by an overcoat layer (not shown). Note that a light-transmitting substrate is used as the sealing substrate 1031 .
  • a microcavity structure can be preferably applied to a top emission type light emitting device.
  • a light-emitting device having a microcavity structure is obtained by using one electrode as an electrode including a reflective electrode and the other electrode as a semi-transmissive/semi-reflective electrode. At least an EL layer is present between the reflective electrode and the semi-transmissive/semi-reflective electrode, and at least a luminescent layer serving as a luminescent region is present.
  • the reflective electrode is assumed to be a film having a visible light reflectance of 40% to 100%, preferably 70% to 100%, and a resistivity of 1 ⁇ 10 ⁇ 2 ⁇ cm or less.
  • the semi-transmissive/semi-reflective electrode is a film having a visible light reflectance of 20% to 80%, preferably 40% to 70%, and a resistivity of 1 ⁇ 10 ⁇ 2 ⁇ cm or less. .
  • Light emitted from the light-emitting layer included in the EL layer is reflected by the reflective electrode and the semi-transmissive/semi-reflective electrode to resonate.
  • the light-emitting device can change the optical distance between the reflective electrode and the semi-transmissive/semi-reflective electrode by changing the thickness of the transparent conductive film, the composite material, the carrier transport material, or the like.
  • the reflective electrode and the semi-transmissive/semi-reflective electrode it is possible to intensify light with a wavelength that resonates and attenuate light with a wavelength that does not resonate.
  • the light reflected back by the reflective electrode interferes greatly with the light (first incident light) directly incident on the semi-transmissive/semi-reflective electrode from the light-emitting layer. It is preferable to adjust the optical distance between the electrode and the light-emitting layer to (2n-1) ⁇ /4 (where n is a natural number of 1 or more and ⁇ is the wavelength of emitted light to be amplified). By adjusting the optical distance, it is possible to match the phases of the first reflected light and the first incident light and further amplify the light emitted from the light emitting layer.
  • the EL layer may have a structure having a plurality of light-emitting layers or a structure having a single light-emitting layer.
  • a structure in which a plurality of EL layers are provided with a charge-generating layer interposed in one light-emitting device and one or more light-emitting layers are formed in each EL layer may be applied.
  • microcavity structure By having a microcavity structure, it is possible to increase the emission intensity of a specific wavelength in the front direction, so that power consumption can be reduced.
  • a microcavity structure that matches the wavelength of each color can be applied to all sub-pixels. A light-emitting device with excellent characteristics can be obtained.
  • the light-emitting device in this embodiment mode uses the light-emitting device described in Embodiment Modes 1 and 2, the light-emitting device can have excellent characteristics. Specifically, since the light-emitting devices described in Embodiments 1 and 2 have high emission efficiency, a light-emitting device with low power consumption can be obtained. In addition, the light-emitting device can have excellent display quality.
  • FIG. 6A and 6B show a passive matrix light emitting device manufactured by applying the present invention.
  • 6A is a perspective view showing the light emitting device
  • FIG. 6B is a cross-sectional view of FIG. 6A taken along the dashed-dotted line XY.
  • an EL layer 955 is provided between an electrode 952 and an electrode 956 over a substrate 951 .
  • 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. That is, 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).
  • the partition layer 954 in this manner, defects in the light-emitting device due to static electricity or the like can be prevented.
  • the light-emitting device described in Embodiments 1 and 2 is also used in a passive matrix light-emitting device, and the light-emitting device can have high display quality or low power consumption. .
  • the light-emitting device described above can control a large number of minute light-emitting devices arranged in a matrix, so that the light-emitting device can be suitably used as a display device for expressing images.
  • FIG. 7A shows a schematic top view of a light-emitting device 450 of one embodiment of the present invention.
  • the light-emitting device 450 includes a plurality of light-emitting devices 110R that emit red, light-emitting devices 110G that emit green, and light-emitting devices 110B that emit blue.
  • the light emitting region of each light emitting device is labeled with R, G, and B. As shown in FIG.
  • the light emitting devices 110R, 110G, and 110B are arranged in a matrix.
  • FIG. 7A shows a so-called stripe arrangement in which light emitting devices of the same color are arranged in one direction. Note that the arrangement method of the light emitting devices is not limited to this, and an arrangement method such as a delta arrangement or a zigzag arrangement may be applied, or a pentile arrangement may be used.
  • the light emitting device 110R, the light emitting device 110G, and the light emitting device 110B are arranged in the X direction.
  • light emitting devices of the same color are arranged in the Y direction that intersects with the X direction.
  • the light emitting device 110R, the light emitting device 110G, and the light emitting device 110B are light emitting devices having the above configurations.
  • FIG. 7B is a schematic cross-sectional view corresponding to the dashed-dotted line A1-A2 in FIG. 7A
  • FIG. 7C is a schematic cross-sectional view corresponding to the dashed-dotted line B1-B2.
  • FIG. 7B shows cross sections of the light emitting device 110R, the light emitting device 110G, and the light emitting device 110B.
  • the light emitting device 110R has a pixel electrode (anode) 101R, a first EL layer 120R, a second EL layer 121, and a common electrode 102.
  • FIG. The light-emitting device 110G has a pixel electrode (anode) 101G, a first EL layer 120G, a second EL layer (electron injection layer) 121, and a common electrode 102.
  • the light-emitting device 110B has a pixel electrode (anode) 101B, a first EL layer 120B, a second EL layer 121, and a common electrode 102.
  • the second EL layer 121 and the common electrode 102 are commonly provided for the light emitting device 110R, the light emitting device 110G, and the light emitting device 110B.
  • the second EL layer 121 can also
  • the first EL layer 120R of the light-emitting device 110R has a light-emitting organic compound that emits light having an intensity in at least the red wavelength range.
  • the first EL layer 120G included in the light-emitting device 110G includes a light-emitting organic compound that emits light having an intensity in at least the green wavelength range.
  • the first EL layer 120B included in the light-emitting device 110B contains a light-emitting organic compound that emits light having an intensity in at least a blue wavelength range.
  • at least light-emitting device 110R is a light-emitting device of one embodiment of the present invention.
  • Each of the first EL layer 120R, the first EL layer 120G, and the first EL layer 120B has at least a light-emitting layer, and further includes a hole-blocking layer, an electron-injecting layer, an electron-transporting layer, and a hole-transporting layer. It may comprise one or more of a layer, a hole injection layer, an electron blocking layer, an exciton blocking layer, and the like.
  • the second EL layer 121 has a structure without a light-emitting layer.
  • the second EL layer 121 is preferably an electron injection layer. Note that in the case where the surfaces of the first EL layers 120R, 120G, and 120B on the second electrode side also serve as an electron-injection layer, the second EL layer 121 is not provided. It doesn't have to be.
  • a pixel electrode (anode) 101R, a pixel electrode (anode) 101G, and a pixel electrode (anode) 101B are provided for each light emitting device.
  • the common electrode 102 and the second EL layer 121 are preferably provided as a continuous layer common to each light emitting device.
  • the hole-transporting layers in the first EL layer 120 are discontinuous between the light-emitting devices with different emission colors, they preferably have the same structure.
  • a conductive film having a property of transmitting visible light is used for one of the pixel electrode 101 and the common electrode 102, and a conductive film having a reflective property is used for the other.
  • a bottom emission type display device can be obtained.
  • a top emission display device can be obtained. Note that by making both the pixel electrodes and the common electrode 102 transparent, a dual-emission display device can be obtained.
  • a light-emitting device of one embodiment of the present invention is suitable for a top-emission light-emitting device.
  • a first EL layer 120R, a first EL layer 120G, and a first EL layer 120B are provided to cover the ends of the pixel electrode 101R, the pixel electrode 101G, and the pixel electrode 101B, respectively.
  • An insulating layer 125 is provided to cover end portions of the first EL layer 120R, the first EL layer 120G, and the first EL layer 120B.
  • the insulating layer 125 has openings that overlap the pixel electrode 101R, the pixel electrode 101G, the pixel electrode 101B, the first EL layer 120R, the first EL layer 120G, and the first EL layer 120B.
  • the end of the opening of the insulating layer 125 is preferably tapered. Note that end portions of the pixel electrode 101R, the pixel electrode 101G, and the pixel electrode 101B do not have to be covered with the first EL layer 120R, the first EL layer 120G, and the first EL layer 120B, respectively.
  • the first EL layer 120R, the first EL layer 120G, and the first EL layer 120B have regions in contact with the upper surfaces of the pixel electrodes 101R, 101G, and 101B, respectively. Also, the ends of the first EL layer 120R, the first EL layer 120G, and the first EL layer 120B are located under the insulating layer 125. FIG. The upper surfaces of the first EL layer 120R, the first EL layer 120G, and the first EL layer 120B are the region in contact with the insulating layer 125 and the second EL layer 121 (in the case of the structure without the second EL layer). has a region in contact with the common electrode 102).
  • FIG. 18 is a modification of FIG. 7B.
  • the ends of the pixel electrode 101R, the pixel electrode 101G, and the pixel electrode 101B have a tapered shape that widens toward the substrate side, improving the coverage of the film formed thereon.
  • end portions of the pixel electrode 101R, the pixel electrode 101G, and the pixel electrode 101B are covered with the first EL layer 120R, the first EL layer 120G, and the first EL layer 120B, respectively.
  • a mask layer 107 is formed to cover the EL layer. This works to prevent the EL layer from being damaged during etching by photolithography.
  • An insulating layer 108 is provided between the light emitting device 110R, the light emitting device 110G, and the light emitting device 110B.
  • the end portion of the insulating layer 108 has a gently tapered shape, so that the second EL layer 121 and the common electrode 102 which are formed later can be prevented from being disconnected.
  • the first EL layer 120R, the first EL layer 120G, and the first EL layer 120B are preferably provided so as not to be in contact with each other. This can effectively prevent current from flowing through two adjacent EL layers and causing unintended light emission. Therefore, the contrast can be increased, and a display device with high display quality can be realized.
  • the distance between the ends of the EL layers facing each other in adjacent light-emitting devices can be 2 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less by manufacturing using a photolithography method. . Note that this can also be referred to as the interval between the light-emitting layers included in the EL layer. It is difficult to make the thickness less than 10 ⁇ m by a forming method using a metal mask.
  • the aperture ratio is 40% or more, 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, further 90% or more and less than 100%. It can also be realized.
  • the reliability of the display device can be improved by increasing the aperture ratio of the display device. More specifically, when the lifetime of a display device using an organic EL device and having an aperture ratio of 10% is used as a reference, the life of the display device has an aperture ratio of 20% (that is, the aperture ratio is twice the reference). The life is about 3.25 times longer, and the life of a display device with an aperture ratio of 40% (that is, the aperture ratio is four times the reference) is about 10.6 times longer. As described above, the current density flowing through the organic EL device can be reduced as the aperture ratio is improved, so that the life of the display device can be extended. Since the aperture ratio of the display device of one embodiment of the present invention can be improved, the display quality of the display device can be improved. Further, as the aperture ratio of the display device is improved, the reliability (especially life) of the display device is significantly improved, which is an excellent effect.
  • FIG. 7C shows an example in which the EL layer 120R is separated for each light emitting device in the Y direction.
  • FIG. 7C shows the cross section of the light emitting device 110R as an example, but the light emitting device 110G and the light emitting device 110B can also have the same shape.
  • the EL layer may be continuous in the Y direction, and the EL layer 120R may be formed in a belt shape. By forming the EL layer 120R and the like in strips, a space for dividing them is not required, and the area of the non-light-emitting region between the light-emitting devices can be reduced, so that the aperture ratio can be increased.
  • a protective layer 131 is provided on the common electrode 102 to cover the light emitting device 110R, the light emitting device 110G, and the light emitting device 110B.
  • the protective layer 131 has a function of preventing impurities such as water from diffusing into each light-emitting device from above.
  • the protective layer 131 can have, for example, a single layer structure or a laminated structure including at least an inorganic insulating film.
  • inorganic insulating films include oxide films and nitride films such as silicon oxide films, silicon oxynitride films, silicon nitride oxide films, silicon nitride films, aluminum oxide films, aluminum oxynitride films, and hafnium oxide films.
  • a semiconductor material such as indium gallium oxide or indium gallium zinc oxide may be used for the protective layer 131 .
  • the protective layer 131 a laminated film of an inorganic insulating film and an organic insulating film can be used.
  • a structure in which an organic insulating film is sandwiched between a pair of inorganic insulating films is preferable.
  • the organic insulating film functions as a planarizing film. As a result, the upper surface of the organic insulating film can be flattened, so that the coverage of the inorganic insulating film thereon can be improved, and the barrier property can be enhanced.
  • the upper surface of the protective layer 131 is flat, when a structure (for example, a color filter, an electrode of a touch sensor, or a lens array) is provided above the protective layer 131, an uneven shape due to the structure below may be formed. This is preferable because it can reduce the impact.
  • a structure for example, a color filter, an electrode of a touch sensor, or a lens array
  • FIG. 7A also shows a connection electrode 101C electrically connected to the common electrode 102.
  • FIG. 101 C of connection electrodes are given the electric potential (for example, anode electric potential or cathode electric potential) for supplying to the common electrode 102.
  • FIG. The connection electrode 101C is provided outside the display area where the light emitting devices 110R and the like are arranged. Also, in FIG. 7A, the common electrode 102 is indicated by a dashed line.
  • connection electrodes 101C can be provided along the periphery of the display area. For example, it may be provided along one side of the periphery of the display area, or may be provided over two or more sides of the periphery of the display area. That is, when the top surface shape of the display area is rectangular, the top surface shape of the connection electrode 101C can be strip-shaped, L-shaped, U-shaped (square bracket-shaped), square, or the like.
  • FIG. 7D is a schematic cross-sectional view corresponding to the dashed-dotted line C1-C2 in FIG. 7A.
  • FIG. 7D shows a connection portion 130 where the connection electrode 101C and the common electrode 102 are electrically connected.
  • the connection portion 130 the common electrode 102 is provided on the connection electrode 101C in contact therewith, and the protective layer 131 is provided to cover the common electrode 102.
  • An insulating layer 124 is provided to cover the end of the connection electrode 101C.
  • the thin films (insulating film, semiconductor film, conductive film, etc.) constituting the display device can be formed by sputtering, chemical vapor deposition (CVD), 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.
  • PECVD plasma enhanced CVD
  • thermal CVD is the metal organic CVD (MOCVD) method.
  • thin films that make up the display device can be applied by spin coating, dipping, spray coating, inkjet, dispensing, screen printing, offset printing, doctor knife method, slit coating, roll coating, curtain coating, etc. It can be formed by a method such as coating or knife coating.
  • the thin film when processing the thin film that constitutes the display device, a photolithography method or the like can be used.
  • the thin 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.
  • a 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.
  • 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 of these.
  • ultraviolet rays, KrF laser light, ArF laser light, or the like can also be used.
  • extreme ultraviolet (EUV) light, X-rays, or the like 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 to etch the thin film.
  • 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 MML (metal maskless) structure.
  • a substrate having heat resistance enough to withstand at least later heat treatment can be used.
  • a substrate having heat resistance enough to withstand at least later heat treatment can be used as the substrate 100.
  • a glass substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, a ceramic substrate, an organic resin substrate, or the like can be used.
  • a semiconductor substrate such as a single crystal semiconductor substrate made of silicon, silicon carbide, or the like, a polycrystalline semiconductor substrate, a compound semiconductor substrate such as silicon germanium, or an SOI substrate can be used.
  • the substrate 100 it is preferable to use a substrate in which a semiconductor circuit including a semiconductor element such as a transistor is formed over the above semiconductor substrate or insulating substrate.
  • the semiconductor circuit preferably constitutes, for example, a pixel circuit, a gate line driver circuit (gate driver), a source line driver circuit (source driver), and the like.
  • gate driver gate line driver
  • source driver source driver
  • an arithmetic circuit, a memory circuit, and the like may be configured.
  • a pixel electrode 101R, a pixel electrode 101G, a pixel electrode 101B, and a connection electrode 101C are formed on the substrate 100.
  • a conductive film to be a pixel electrode (anode) is formed, a resist mask is formed by photolithography, and unnecessary portions of the conductive film are removed by etching. After that, the pixel electrode 101R, the pixel electrode 101G, and the pixel electrode 101B can be formed by removing the resist mask.
  • a conductive film that reflects visible light it is preferable to use a material (for example, silver or aluminum) that has as high a reflectance as possible over the entire wavelength range of visible light. Thereby, not only can the light extraction efficiency of the light emitting device be improved, but also the color reproducibility can be improved.
  • a conductive film reflecting visible light is used as each pixel electrode, a so-called top-emission light-emitting device that emits light in the direction opposite to the substrate can be obtained.
  • a so-transmitting conductive film is used as each pixel electrode, a so-called bottom-emission light-emitting device in which light is emitted in the direction of the substrate can be obtained.
  • the EL film 120Rb has at least a luminescent layer containing a luminescent material and a hole transport layer. Alternatively, one or more of films functioning as an electron injection layer, an electron transport layer, a charge generation layer, or a hole injection layer may be stacked.
  • the EL film 120Rb can be formed, for example, by a vapor deposition method, a sputtering method, an inkjet method, or the like. Note that the method is not limited to this, and the film forming method described above can be used as appropriate.
  • the EL film 120Rb is preferably a laminated film in which a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer are laminated in this order.
  • a film having an electron-injection layer can be used as the EL layer 121 to be formed later.
  • the EL film 120Rb is preferably formed so as not to be provided on the connection electrode 101C.
  • a shielding mask may be used to prevent the EL film 120Rb from being formed on the connection electrode 101C, or the EL film 120Rb may be removed in a later etching process. preferable.
  • a mask film 144a is formed to cover the EL film 120Rb. Also, the mask film 144a is provided in contact with the upper surface of the connection electrode 101C.
  • the mask film 144a a film having high resistance to the etching process of each EL film such as the EL film 120Rb, that is, a film having a high etching selectivity can be used. Also, the mask film 144a can use a film having a high etching selectivity with respect to a protective film such as a protective film 146a to be described later. Furthermore, as the mask film 144a, a film that can be removed by a wet etching method that causes little damage to each EL film can be used.
  • 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.
  • the mask film 144a can be formed by various film forming methods such as a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method, and an ALD method.
  • 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 (In--Ga--Zn oxide, also referred to as 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.
  • Inorganic insulating materials such as aluminum oxide, hafnium oxide, and silicon oxide can be used as the mask film 144a.
  • aluminum oxide is particularly preferred.
  • the mask film 144a it is preferable to use a material that can be dissolved in a chemically stable solvent at least for the film positioned at the top of the EL film 120Rb.
  • a material that dissolves in water or alcohol can be suitably used for the mask film 144a.
  • wet film formation methods that can be used to form the mask film 144a include spin coating, dipping, spray coating, inkjet, dispensing, screen printing, offset printing, doctor knife method, slit coating, roll coating, curtain coating, and knife coating. There are coats, etc.
  • an organic material such as polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, polyglycerin, pullulan, water-soluble cellulose, or alcohol-soluble polyamide resin can be used.
  • a film produced by the ALD method in particular can be suitably used as a mask film because it is dense and has a high function of protecting the EL layer.
  • An aluminum oxide film is particularly suitable.
  • the protective film 146a is a film used as a hard mask when etching the mask film 144a later. Moreover, the mask film 144a is exposed when the protective film 146a is processed later. Therefore, the mask film 144a and the protective film 146a are selected from a combination of films having a high etching selectivity. Therefore, a film that can be used for the protective film 146a can be selected according to the etching conditions for the mask film 144a and the etching conditions for the protective film 146a.
  • a gas containing fluorine also referred to as a fluorine-based gas
  • An alloy containing molybdenum and niobium, an alloy containing molybdenum and tungsten, or the like can be used for the protective film 146a.
  • 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.
  • the protective film 146a is not limited to this, and can be selected from various materials according to the etching conditions of the mask film 144a and the protective film 146a. For example, it can be selected from films that can be used for the mask film 144a.
  • a nitride film for example, can be used as the protective film 146a.
  • 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 protective film 146a.
  • 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.
  • an organic film that can be used for the EL film 120Rb or the like may be used as the protective film 146a.
  • the same organic film as used for the EL film 120Rb, the EL film 120Gb, or the EL film 120Bb can be used for the protective film 146a.
  • the EL film 120Rb and the like can be used in common with a deposition apparatus, which is preferable.
  • a resist mask 143a is formed on the protective film 146a at a position overlapping with the pixel electrode 101R and at a position overlapping with the connection electrode 101C (FIG. 8C).
  • the resist mask 143a can use a resist material containing a photosensitive resin, such as a positive resist material or a negative resist material.
  • the EL film 120Rb is dissolved by the solvent of the resist material. There is a risk of Such a problem can be prevented by using the protective film 146a.
  • the resist mask 143a may be formed directly on the mask film 144a without using the protective film 146a.
  • etching the protective film 146a it is preferable to use etching conditions with a high selectivity so that the mask film 144a is not removed by the etching.
  • Etching of the protective film 146a can be performed by wet etching or dry etching. By using dry etching, reduction of the pattern of the protective film 146a can be suppressed.
  • the removal of the resist mask 143a can be performed by wet etching or dry etching.
  • the resist mask 143a is preferably removed by dry etching (also referred to as plasma ashing) using an oxygen gas as an etching gas.
  • the resist mask 143a is removed while the EL film 120Rb is covered with the mask film 144a, the influence on the EL film 120Rb is suppressed.
  • the EL film 120Rb is exposed to oxygen, the electrical characteristics may be adversely affected, so it is suitable for etching using oxygen gas such as plasma ashing.
  • the etching of the mask film 144a can be performed by wet etching or dry etching, but it is preferable to use a dry etching method because it can suppress pattern shrinkage.
  • Etching the EL film 120Rb and the protective layer 147a by the same treatment is preferable because the process can be simplified and the manufacturing cost of the display device can be reduced.
  • Etching gases containing no oxygen as a main component include, for example, noble gases such as CF 4 , C 4 F 8 , SF 6 , CHF 3 , Cl 2 , H 2 O, BCl 3 , H 2 and He. Further, a mixed gas of the above gas and a diluent gas that does not contain oxygen can be used as an etching gas.
  • the etching of the EL film 120Rb and the etching of the protective layer 147a may be performed separately. At this time, the EL film 120Rb may be etched first, or the protective layer 147a may be etched first.
  • the EL layer 120R and the connection electrode 101C are covered with the mask layer 145a.
  • an insulating layer 126b is formed over the mask layers 145a, 145b, and 145c.
  • the insulating layer 126b can be formed in a manner similar to that of the mask layers 145a, 145b, and 145c.
  • an insulating layer 125b is formed to cover the insulating layer 126b.
  • the insulating layer 125b may be formed using a photosensitive organic resin.
  • organic materials include acrylic resins, polyimide resins, epoxy resins, imide resins, polyamide resins, polyimideamide resins, silicone resins, siloxane resins, benzocyclobutene resins, phenolic resins, and precursors of these resins. can do.
  • an organic material such as polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, polyglycerin, pullulan, water-soluble cellulose, or alcohol-soluble polyamide resin can be used as the insulating layer 125b.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • polyvinyl butyral polyvinylpyrrolidone
  • polyethylene glycol polyglycerin
  • pullulan polyethylene glycol
  • polyglycerin polyglycerin
  • pullulan polyethylene glycol
  • pullulan polyglycerin
  • pullulan water-soluble cellulose
  • alcohol-soluble polyamide resin water-soluble polyamide resin
  • a photoresist can be used as the photosensitive resin in some cases.
  • a positive material or a negative material can be used as the photosensitive resin in some cases.
  • the insulating layer 125b is preferably subjected to heat treatment after coating.
  • the heat treatment is performed at a temperature lower than the heat-resistant temperature of the EL layer.
  • the substrate temperature in the heat treatment is 50° C. to 200° C., preferably 60° C. to 150° C., more preferably 70° C. to 120° C. Thereby, the solvent contained in the insulating layer 125b can be removed.
  • visible light or ultraviolet light may be irradiated to a region where the insulating layer 125b is removed using a mask.
  • the visible light when visible light is used for exposure, the visible light preferably includes i-line (wavelength: 365 nm). Furthermore, visible light including g-line (wavelength 436 nm) or h-line (wavelength 405 nm) may be used.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide aqueous solution
  • the entire substrate and irradiate the insulating layer 125 with visible light or ultraviolet light.
  • the energy density of the exposure may be greater than 0 mJ/cm 2 and less than or equal to 800 mJ/cm 2 , preferably greater than 0 mJ/cm 2 and less than or equal to 500 mJ/cm 2 .
  • Such exposure after development can improve the transparency of the insulating layer 125 in some cases.
  • the substrate temperature required for heat treatment for deforming the end portion of the insulating layer 125 into a tapered shape in a later step can be lowered.
  • the insulating layer 125b can be transformed into the insulating layer 125 having tapered side surfaces.
  • the heat treatment is performed at a temperature lower than the heat-resistant temperature of the EL layer.
  • the substrate temperature in the heat treatment is 50° C. to 200° C., preferably 60° C. to 150° C., more preferably 70° C. to 130° C.
  • the substrate temperature is preferably higher than that in the heat treatment after the insulating layer 125 is applied. Thereby, the corrosion resistance of the insulating layer 125 can also be improved.
  • Mask layer 145a, mask layer 145b, and mask layer 145c can be removed by wet etching or dry etching. At this time, it is preferable to use a method that damages the EL layer 120R, the EL layer 120G, and the EL layer 120B as little as possible. In particular, it is preferable to use a wet etching method. For example, it is preferable to use wet etching using a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution (TMAH), dilute hydrofluoric acid, oxalic acid, phosphoric acid, acetic acid, nitric acid, or a mixed liquid thereof.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide aqueous solution
  • the mask layers 145a, 145b, and 145c by dissolving them in a solvent such as water or alcohol.
  • a solvent such as water or alcohol.
  • various alcohols such as ethyl alcohol, methyl alcohol, isopropyl alcohol (IPA), and glycerin can be used as the alcohol capable of dissolving the mask layers 145a, 145b, and 145c.
  • drying treatment is performed in order to remove water contained inside the EL layers 120R, 120G, and 120B and water adsorbed to the surface.
  • heat treatment is preferably performed in an inert gas atmosphere or a reduced pressure atmosphere.
  • the heat treatment can be performed at a substrate temperature of 50° C. to 200° C., preferably 60° C. to 150° C., more preferably 70° C. to 120° C.
  • a reduced-pressure atmosphere is preferable because drying can be performed at a lower temperature.
  • the EL layer 120R, the EL layer 120G, and the EL layer 120B can be produced separately.
  • the EL layer 121 is formed to cover the EL layer 120R, the EL layer 120G, the EL layer 120B, and the insulating layer 125. Next, as shown in FIG.
  • the EL layer 121 can be formed by the same method as the EL film 120Rb. When the EL layer 121 is formed by vapor deposition, it is preferable to use a shielding mask so that the EL layer 121 is not formed on the connection electrode 101C.
  • the common electrode 102 can be formed by a film forming method such as vapor deposition or sputtering. Alternatively, a film formed by an evaporation method and a film formed by a sputtering method may be stacked. At this time, it is preferable to form the common electrode 102 so as to include the region where the electron injection layer 115 is formed. That is, the end portion of the electron injection layer 115 can overlap with the common electrode 102 .
  • the common electrode 102 is preferably formed using a shielding mask.
  • the common electrode 102 is electrically connected to the connection electrode 101C outside the display area.
  • a protective layer is formed over the common electrode 102 .
  • a sputtering method, a PECVD method, or an ALD method is preferably used for forming the inorganic insulating film used for the protective layer.
  • the ALD method is preferable because it has excellent step coverage and hardly causes defects such as pinholes.
  • the light-emitting device of one embodiment of the present invention can be manufactured.
  • the common electrode 102 and the second EL layer 121 are formed so as to have different top surface shapes is shown, but they may be formed in the same region.
  • FIGS. 10B is a top view of the lighting device
  • FIG. 10A is a cross-sectional view taken along line ef shown in FIG. 10B.
  • an anode 401 is formed over a light-transmitting substrate 400 which is a support.
  • the anode 401 corresponds to the pixel electrode 101 in the first embodiment.
  • the anode 401 is formed using a translucent material.
  • a pad 412 is formed on the substrate 400 for supplying voltage to the cathode 404 .
  • An EL layer 403 is formed over the anode 401 .
  • the EL layer 403 corresponds to the structure of the EL layer 103 in Embodiments 1 and 2, and the like. In addition, please refer to the said description about these structures.
  • a cathode 404 is formed covering the EL layer 403 .
  • the cathode 404 corresponds to the common electrode 102 in the first embodiment.
  • the cathode 404 is made of a highly reflective material.
  • Cathode 404 is supplied with voltage by connecting to pad 412 .
  • the lighting device described in this embodiment mode includes the light-emitting device including the anode 401 , the EL layer 403 , and the cathode 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. 10B), which can absorb moisture, leading to improved reliability.
  • the pad 412 and the anode 401 can be used as external input terminals.
  • an IC chip 420 or the like having a converter or the like mounted thereon may be provided thereon.
  • the lighting device described in this embodiment uses the light-emitting device described in Embodiments 1 and 2 as an EL element, and has high emission efficiency, so that the lighting device has low power consumption. be able to.
  • Embodiment 6 examples of electronic devices including the light-emitting device described in Embodiments 1 and 2 as part thereof will be described.
  • the light-emitting devices described in Embodiments 1 and 2 are light-emitting devices with high luminous efficiency (especially BI).
  • the electronic devices described in this embodiment can have low power consumption because the light-emitting device has high luminous efficiency.
  • Examples of electronic equipment to which the above light-emitting device is applied include television equipment (also referred to as television or television receiver), computer monitors, digital cameras, digital video cameras, digital photo frames, mobile phones (mobile phones, Also referred to as a mobile phone device), a portable game machine, a personal digital assistant, a sound reproducing device, a large game machine such as a pachinko machine, and the like. Specific examples of these electronic devices are shown below.
  • FIG. 11A shows an example of a television device.
  • a display portion 7103 is incorporated in a housing 7101 of the television device. Further, here, a structure in which the housing 7101 is supported by a stand 7105 is shown. An image can be displayed on the display portion 7103.
  • the display portion 7103 includes the light-emitting devices described in Embodiments 1 and 2 arranged in matrix.
  • the television apparatus can be operated using operation switches provided in the housing 7101 and a separate remote controller 7110 .
  • a channel or volume can be operated with an operation key 7109 included in the remote controller 7110, and an image displayed on the display portion 7103 can be operated.
  • the remote controller 7110 may be provided with a display portion 7107 for displaying information output from the remote controller 7110 .
  • the light-emitting devices described in Embodiments 1 and 2, which are arranged in matrix, can also be applied to the display portion 7107 .
  • the television apparatus is configured to include a receiver, modem, or the like.
  • the receiver can receive general television broadcasts, and by connecting to a wired or wireless communication network via a modem, it can be unidirectional (from the sender to the receiver) or bidirectional (from the sender to the receiver). It is also possible to communicate information between recipients, or between recipients, etc.).
  • FIG. 11B1 shows a computer including a main body 7201, a housing 7202, a display portion 7203, a keyboard 7204, an external connection port 7205, a pointing device 7206, and the like. Note that this computer is manufactured by arranging the light-emitting devices described in Embodiments 1 and 2 in a matrix and using them for the display portion 7203 .
  • the computer of FIG. 11B1 may be in the form of FIG. 11B2.
  • the computer in FIG. 11B2 is provided with a display unit 7210 instead of the keyboard 7204 and pointing device 7206.
  • the display portion 7210 is a touch panel type, and input can be performed by operating an input display displayed on the display portion 7210 with a finger or a dedicated pen. Further, the display portion 7210 can display not only input display but also other images.
  • the display portion 7203 may also be a touch panel. Since the two screens are connected by a hinge, it is possible to prevent the screens from being damaged or damaged during storage or transportation.
  • FIG. 11C shows an example of a mobile terminal.
  • the mobile phone includes a display portion 7402 incorporated in a housing 7401, operation buttons 7403, an external connection port 7404, a speaker 7405, a microphone 7406, and the like. Note that the mobile phone includes a display portion 7402 in which the light-emitting devices described in Embodiments 1 and 2 are arranged in matrix.
  • the mobile terminal illustrated in FIG. 11C can also have a structure in which information can be input by touching the display portion 7402 with a finger or the like.
  • an operation such as making a call or composing an email can be performed by touching the display portion 7402 with a finger or the like.
  • the screen of the display unit 7402 mainly has three modes.
  • the first is a display mode mainly for displaying images, and the second is an input mode mainly for inputting information such as characters.
  • the third is a display+input mode in which the two modes of the display mode and the input mode are mixed.
  • the display portion 7402 is set to a character input mode in which characters are mainly input, and characters displayed on the screen can be input. In this case, it is preferable to display a keyboard or number buttons on most of the screen of the display portion 7402 .
  • the orientation (vertical or horizontal) of the mobile terminal is determined, and the screen display of the display unit 7402 is automatically displayed. can be switched automatically.
  • Switching of the screen mode is performed by touching the display portion 7402 or operating the operation button 7403 of the housing 7401 . Further, switching can be performed according to the type of image displayed on the display portion 7402 . For example, if the image signal to be displayed on the display unit is moving image data, the mode is switched to the display mode, and if the image signal is text data, the mode is switched to the input mode.
  • the input mode a signal detected by the optical sensor of the display portion 7402 is detected, and if there is no input by a touch operation on the display portion 7402 for a certain period of time, the screen mode is switched from the input mode to the display mode. may be controlled.
  • the display portion 7402 can also function as an image sensor.
  • personal authentication can be performed by touching the display portion 7402 with a palm or a finger and taking an image of a palm print, a fingerprint, or the like.
  • a backlight that emits near-infrared light or a sensing light source that emits near-infrared light for the display portion an image of a finger vein, a palm vein, or the like can be captured.
  • the application range of the light-emitting device including the light-emitting device described in Embodiments 1 and 2 is extremely wide, and the light-emitting device can be applied to electronic devices in all fields.
  • an electronic device with low power consumption can be obtained.
  • FIG. 12A is a schematic diagram showing an example of a cleaning robot.
  • the cleaning robot 5100 has a display 5101 arranged on the top surface, a plurality of cameras 5102 arranged on the side surface, a brush 5103 and an operation button 5104 . Although not shown, the cleaning robot 5100 has tires, a suction port, and the like on its underside.
  • the cleaning robot 5100 also includes various sensors such as an infrared sensor, an ultrasonic sensor, an acceleration sensor, a piezo sensor, an optical sensor, and a gyro sensor.
  • the cleaning robot 5100 also has wireless communication means.
  • the cleaning robot 5100 can run by itself, detect dust 5120, and suck the dust from a suction port provided on the bottom surface.
  • the cleaning robot 5100 can analyze the image captured by the camera 5102 and determine the presence or absence of obstacles such as walls, furniture, or steps. Further, when an object such as wiring that is likely to get entangled in the brush 5103 is detected by image analysis, the rotation of the brush 5103 can be stopped.
  • the display 5101 can display the remaining amount of the battery, the amount of sucked dust, and the like.
  • the route traveled by cleaning robot 5100 may be displayed on display 5101 .
  • the display 5101 may be a touch panel and the operation buttons 5104 may be provided on the display 5101 .
  • the cleaning robot 5100 can communicate with a portable electronic device 5140 such as a smart phone. An image captured by the camera 5102 can be displayed on the portable electronic device 5140 . Therefore, the owner of the cleaning robot 5100 can know the state of the room even from outside. In addition, the display on the display 5101 can also be checked with a mobile electronic device such as a smartphone.
  • a light-emitting device of one embodiment of the present invention can be used for the display 5101 .
  • a robot 2100 shown in FIG. 12B includes an arithmetic device 2110, an illumination sensor 2101, a microphone 2102, an upper camera 2103, a speaker 2104, a display 2105, a lower camera 2106 and an obstacle sensor 2107, and a movement mechanism 2108.
  • a microphone 2102 has a function of detecting a user's speech, environmental sounds, and the like. Also, the speaker 2104 has a function of emitting sound. Robot 2100 can communicate with a user using microphone 2102 and speaker 2104 .
  • the display 2105 has a function of displaying various information.
  • Robot 2100 can display information desired by the user on display 2105 .
  • the display 2105 may be equipped with a touch panel.
  • the display 2105 may be a detachable information terminal, and by installing it at a fixed position of the robot 2100, charging and data transfer are possible.
  • Upper camera 2103 and lower camera 2106 have the function of imaging the surroundings of robot 2100 . Further, the obstacle sensor 2107 can sense the presence or absence of an obstacle in the direction in which the robot 2100 moves forward using the movement mechanism 2108 . Robot 2100 uses upper camera 2103, lower camera 2106 and obstacle sensor 2107 to recognize the surrounding environment and can move safely.
  • the light-emitting device of one embodiment of the present invention can be used for the display 2105 .
  • FIG. 12C is a diagram showing an example of a goggle type display.
  • the goggle-type display includes, for example, a housing 5000, a display unit 5001, a speaker 5003, an LED lamp 5004 (including a power switch or an operation switch), a connection terminal 5006, a sensor 5007 (force, displacement, position, speed, acceleration, angular velocity , rpm, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substance, sound, time, hardness, electric field, current, voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, smell, or infrared. ), a microphone 5008, a second display portion 5002, a support portion 5012, an earphone 5013, and the like.
  • the light-emitting device of one embodiment of the present invention can be used for the display portion 5001 and the second display portion 5002 .
  • FIG. 13 shows an example in which the light-emitting device described in Embodiments 1 and 2 is used for a desk lamp which is a lighting device.
  • the desk lamp shown in FIG. 13 has a housing 2001 and a light source 2002 .
  • FIG. 14 shows an example in which the light-emitting device described in Embodiments 1 and 2 is used as an indoor lighting device 3001 . Since the light-emitting devices described in Embodiments 1 and 2 have high emission efficiency, the lighting device can have low power consumption. Further, since the light-emitting device described in Embodiments 1 and 2 is thin, it can be used as a thin lighting device.
  • the light-emitting device described in Embodiments 1 and 2 can also be mounted on the windshield or dashboard of an automobile.
  • FIG. 15 shows one mode in which the light-emitting device described in Embodiments 1 and 2 is used for the windshield or dashboard of an automobile.
  • Display regions 5200 to 5203 are displays provided using the light-emitting device described in Embodiments 1 and 2.
  • FIG. 15 shows one mode in which the light-emitting device described in Embodiments 1 and 2 is used for the windshield or dashboard of an automobile.
  • Display regions 5200 to 5203 are displays provided using the light-emitting device described in Embodiments 1 and 2.
  • a display area 5200 and a display area 5201 are display devices mounted with the light-emitting devices described in Embodiments 1 and 2 provided on the windshield of an automobile.
  • both the anode and the cathode are made of light-transmitting electrodes so that the opposite side can be seen through, so-called see-through display devices. can be done. If the display is in a see-through state, even if it is installed on the windshield of an automobile, it can be installed without obstructing the view.
  • a driving transistor or the like a light-transmitting transistor such as an organic transistor using an organic semiconductor material or a transistor using an oxide semiconductor is preferably used.
  • a display region 5202 is a display device in which the light-emitting device described in Embodiments 1 and 2 provided in a pillar portion is mounted.
  • the display area 5202 by displaying an image from an imaging means provided on the vehicle body, it is possible to complement the field of view blocked by the pillars.
  • the display area 5203 provided on the dashboard part can compensate for the blind spot and improve safety by displaying the image from the imaging means provided on the outside of the vehicle for the field of view blocked by the vehicle body. can be done. By projecting an image so as to complement the invisible part, safety can be confirmed more naturally and without discomfort.
  • Display area 5203 may also provide various other information such as navigation information, speed or rpm, air conditioning settings, and the like.
  • the display items or layout can be appropriately changed according to the user's preference. Note that these pieces of information can also be provided in the display areas 5200 to 5202 . Further, the display regions 5200 to 5203 can also be used as a lighting device.
  • FIG. 16A and 16B show a foldable personal digital assistant 5150.
  • FIG. A foldable personal digital assistant 5150 has a housing 5151 , a display area 5152 and a bending portion 5153 .
  • FIG. 16A shows the mobile information terminal 5150 in an unfolded state.
  • FIG. 16B shows the portable information terminal in a folded state. Although the portable information terminal 5150 has a large display area 5152, it is compact when folded and has excellent portability.
  • the display area 5152 can be folded in half by the bent portion 5153 .
  • the bending portion 5153 is composed of a stretchable member and a plurality of supporting members, and when folded, the stretchable member stretches.
  • the bent portion 5153 is folded with a radius of curvature of 2 mm or more, preferably 3 mm or more.
  • the display area 5152 may be a touch panel (input/output device) equipped with a touch sensor (input device).
  • a light-emitting device of one embodiment of the present invention can be used for the display region 5152 .
  • FIG. 17A to 17C show a foldable personal digital assistant 9310.
  • FIG. 17A shows the mobile information terminal 9310 in an unfolded state.
  • FIG. 17B shows the portable information terminal 9310 in the middle of changing from one of the unfolded state and the folded state to the other.
  • FIG. 17C shows the portable information terminal 9310 in a folded state.
  • the portable information terminal 9310 has excellent portability in the folded state, and has excellent display visibility due to a seamless wide display area in the unfolded state.
  • the display panel 9311 is supported by three housings 9315 connected by hinges 9313 .
  • the display panel 9311 may be a touch panel (input/output device) equipped with a touch sensor (input device).
  • the display panel 9311 can be reversibly transformed from the unfolded state to the folded state by bending between the two housings 9315 via the hinges 9313 .
  • the light-emitting device of one embodiment of the present invention can be used for the display panel 9311 .
  • This embodiment can be implemented by appropriately combining at least part of it with other embodiments described herein.
  • Example 1 In this example, a light-emitting device 1, a light-emitting device 2, and a comparative light-emitting device 1 of one embodiment of the present invention are described. Structural formulas of organic compounds used in this example are shown below.
  • a silicon oxide film of 400 nm was formed as an insulating film by the CVD method, and then heated at 350° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. After that, 50 nm of titanium, 70 nm of aluminum, and 6 nm of titanium were formed by sputtering, and heated at 300° C. for 1 hour to form a reflective electrode. Thereafter, a film of indium tin oxide (ITSO) containing silicon oxide was formed as a transparent electrode to a thickness of 10 nm by a sputtering method.
  • ITSO indium tin oxide
  • ITSO was patterned by wet etching, and a lamination of titanium, aluminum, and titanium was patterned by dry etching to form a pixel electrode 101 with a width of 3 ⁇ m.
  • the transparent electrode functions as an anode and can be regarded as a pixel electrode (anode) 101 together with the reflective electrode.
  • the substrate was introduced into a vacuum deposition apparatus whose interior was evacuated to about 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, and vacuum baked at 170° C. for 60 minutes in a heating chamber in the vacuum deposition apparatus. Allow to cool to some extent.
  • the substrate on which the pixel electrodes 101 are formed is fixed to a substrate holder provided in a vacuum vapor deposition apparatus so that the surface on which the pixel electrodes 101 are formed faces downward, and resistance heating is performed on the pixel electrodes 101 .
  • N-(1,1'-biphenyl-4-yl)-N-[4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl] represented by the above structural formula (i) was formed by the vapor deposition method used.
  • PCBBiF -9,9-dimethyl-9H-fluorene-2-amine
  • a hole injection layer 111 was formed by co-evaporation to a thickness of 10 nm so as to obtain OCHD-003).
  • a hole transport layer 112 was formed by vapor-depositing PCBBiF to a thickness of 96 nm.
  • N,N-bis[4-(dibenzofuran-4-yl)phenyl]-4-amino-p-terphenyl (abbreviation: DBfBB1TP) represented by the above structural formula (ii) was applied to a film thickness of 10 nm.
  • An electron blocking layer was formed as follows.
  • 2- ⁇ 3-[3-(N-phenyl-9H-carbazol-3-yl)-9H-carbazol-9-yl]phenyl ⁇ represented by the above structural formula (v) is formed on the light-emitting layer 113 .
  • Dibenzo[f,h]quinoxaline (abbreviation: 2mPCCzPDBq) was vapor-deposited to a thickness of 20 nm to form a hole blocking layer, and then 2,9-di(2- An electron-transporting layer 114 was formed by vapor-depositing naphthyl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (abbreviation: NBPhen) to a thickness of 15 nm.
  • the light-emitting device 1 formed up to the electron transport layer 114 was subjected to an ALD (Atomic Layer Deposition) method using trimethylaluminum (abbreviation: TMA) as a precursor and water vapor as an oxidizing agent to form an aluminum oxide film at 80°C. was deposited to a thickness of 30 nm.
  • ALD Advanced Layer Deposition
  • TMA trimethylaluminum
  • water vapor as an oxidizing agent
  • a film of tungsten (W) was formed to a thickness of 50 nm under an argon stream at a pressure of 2.1 Pa and a substrate temperature of 50° C. using a sputtering method.
  • a positive photoresist was applied to a film thickness of 700 nm, exposed, and developed to form a photomask slightly larger than the pixel electrode 101 .
  • the tungsten film was removed by a dry etching method.
  • the photomask was removed by performing O 2 ashing (substrate temperature 10° C., pressure 5.00 Pa, O 2 flow rate 80 sccm, ICP power 800 W, substrate bias 10 W, 15 seconds).
  • the aluminum oxide film is removed by dry etching, and using the tungsten film and the aluminum oxide film as masks, the hole injection layer 111 to the electron transport layer 114 (first EL layer) are patterned by dry etching. bottom.
  • the tungsten film was removed by dry etching using SF6 , and the exposed upper and side surfaces of the aluminum oxide and the side surface of the first EL layer were covered, and trimethylaluminum (abbreviation: TMA) was used as a precursor by the ALD method, An aluminum oxide film was formed to a thickness of 10 nm at 80° C. using water vapor as an oxidizing agent.
  • TMA trimethylaluminum
  • a photosensitive organic resin was applied to a thickness of 400 nm, exposed, and developed to form an insulating layer having openings overlapping with the pixel electrodes 101 so that the opening area was 7.32 ⁇ m 2 .
  • O 2 ashing and baking at 100° C. for 1 hour under reduced pressure the aluminum oxide film exposed from the opening was removed by wet etching with a developer for 253 seconds.
  • the substrate was introduced into a vacuum deposition apparatus whose interior was evacuated to about 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, and vacuum baked at 70° C. for 90 minutes in a heating chamber in the vacuum deposition apparatus.
  • LiF) and ytterbium (Yb) are co-deposited so that the volume ratio is 1:1 and the film thickness is 2 nm to form the electron injection layer 115, and finally, silver (Ag) and magnesium (Mg) are co-evaporated.
  • a cathode (common electrode) 102 was formed by co-evaporation of 1:0.1 and a film thickness of 25 nm, and a film of indium oxide-tin oxide (ITO) was formed to a thickness of 70 nm.
  • the common electrode 102 is a semi-transmissive/semi-reflective electrode having a function of reflecting light and a function of transmitting light.
  • the light-emitting device 2 was manufactured by almost the same process and layout as the light-emitting device 1, but a different photosensitive organic resin was used. An insulating layer having a portion was formed. After that, it was irradiated with light from an ultra-high pressure mercury lamp for 86 seconds and baked at 100° C. for 600 seconds, which is the difference from the light-emitting device 1 . As a result, the inner side surface of the opening of the insulating layer becomes tapered, which improves the coverage of the film to be formed later.
  • Method for producing comparative light-emitting device 1 In the comparative light-emitting device 1, after forming up to the pixel electrode 101 in the same manner as in the light-emitting device 1, the substrate was heated at a substrate temperature of 250° C. for 5 minutes under a reduced pressure of about 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, and a silicon oxide film having a thickness of 150 nm was formed by a sputtering method. to form an inorganic insulating layer.
  • the inorganic insulating layer was dry-etched by photolithography to form an opening overlapping with the pixel electrode so that the opening area was 7.32 ⁇ m 2 . After O2 ashing, the resist was removed.
  • the substrate was introduced into a vacuum deposition apparatus whose interior was evacuated to about 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, and vacuum baked at 170° C. for 60 minutes in a heating chamber in the vacuum deposition apparatus. Allow to cool to some extent.
  • the hole injection layer 111 to the electron transport layer 114 are formed in the same manner as in the light-emitting device 1, and after forming the electron transport layer, lithium fluoride (LiF) and ytterbium (Yb) are added at a volume ratio of 1. : 1, an electron injection layer 115 was formed by co-evaporation so as to have a film thickness of 2 nm. Finally, silver (Ag) and magnesium (Mg) were co-deposited at a volume ratio of 1:0.1 to a film thickness of 25 nm, and a film of indium oxide-tin oxide (ITO) was formed to a thickness of 70 nm. A common electrode) 102 was formed, and a comparative light-emitting device 1 was produced.
  • the common electrode 102 is a semi-transmissive/semi-reflective electrode having a function of reflecting light and a function of transmitting light.
  • the laminated structures of the light-emitting device 1, the light-emitting device 2, and the comparative light-emitting device 1 are summarized in the table below.
  • the light-emitting device 1, the light-emitting device 2, and the comparative light-emitting device 1 are sealed with a glass substrate in a nitrogen atmosphere glove box so as not to be exposed to the atmosphere (a sealing material is applied around the element, and when sealing UV treatment and heat treatment at 80° C. for 1 hour) were performed. After that, the initial characteristics of light-emitting device 1, light-emitting device 2, and comparative light-emitting device 1 were measured.
  • FIG. 19 shows current efficiency-luminance characteristics
  • FIG. 20 shows blue index-current density characteristics
  • FIG. 21 shows emission spectra of light-emitting device 1, light-emitting device 2, and comparative light-emitting device 1.
  • the table below shows the main properties near 1000 cd/m 2 .
  • a spectroradiometer (SR-UL1R manufactured by Topcon Corporation) was used to measure luminance, CIE chromaticity, and emission spectrum. Moreover, the measurement of each light-emitting device was performed at room temperature (atmosphere kept at 23° C.).
  • the blue index (BI) is a value obtained by dividing the current efficiency (cd/A) by the y chromaticity, and is one of the indices representing the emission characteristics of blue light emission.
  • Blue light emission tends to have higher color purity as the y chromaticity is smaller.
  • Blue light emission with high color purity can express blue in a wide range even if the luminance component is small, and the use of blue light emission with high color purity reduces the luminance required to express blue.
  • the effect of reducing power consumption can be obtained from Therefore, the BI that takes into account the y chromaticity, which is one of the indicators of blue purity, is preferably used as a means of expressing the efficiency of blue light emission. It can be said that there is
  • the light-emitting device 1 and the light-emitting device 2 exhibit characteristics lower than that of the comparative light-emitting device 1 in terms of current efficiency, they exhibit deep blue light emission, so that they are light-emitting devices having excellent characteristics as blue light-emitting devices. Understand.
  • the emission spectrum of the comparative light-emitting device 1 has a peak wavelength shifted to a longer wavelength, and the half width of the peak in the spectrum is also increased. Further, it can be seen from the table that the chromaticity y of the light-emitting device 1 and the light-emitting device 2 is double or nearly double.
  • Light-Emitting Device 1 and Light-Emitting Device 2 are light-emitting devices having better characteristics than Comparative Light-Emitting Device 1 as blue light-emitting devices.
  • FIG. 2A As shown in FIG. 2A, in the comparative light-emitting device 1, the common electrode (cathode) 102 is in contact with the EL layer over a wider area than the pixel electrode 101 . As a result, current flows not only between the opening of the inorganic insulating film and the common electrode located at a position overlapping therewith, but also between the common electrode located at the periphery thereof. Since the light emitted from the light excited by such a leakage current differs from the assumed position, the optical path length from the inside of the light emitting device to the outside of the device deviates from the expected wavelength range. may be lost.
  • the light emitted in the region without the pixel electrode 101 does not resonate between the pixel electrode 101 and the common electrode (cathode) 102, and is emitted to the outside as light with a broad spectrum shape.
  • the angle of the common electrode changes depending on the position due to the unevenness of the inorganic insulating film, such light is easily emitted to the outside of the light emitting device.
  • the light from the comparative light-emitting device 1 includes light with a longer wavelength than the light with the expected wavelength and light with a broad spectrum half-value width (broad), resulting in a change in the light emission spectrum.
  • the common electrode 102 overlaps the EL layer through the opening of the insulating layer.
  • leakage current is less likely to flow in the peripheral portion of the common electrode 102, and luminescence with different wavelengths is less likely to coexist, so luminescence with good color purity can be obtained, and a light-emitting device with a good blue index can be obtained. can.
  • the electron transport layer 114 is etched from the hole injection layer 111, and the upper part of the EL layer and the part not covered with the common electrode (electron injection layer) is , aluminum oxide is formed with a thickness of 40 nm and on the side surface with a thickness of 10 nm. This also makes it difficult for leakage current to flow through the EL layer. In addition, since it is possible to suppress the emission of light having different optical path lengths to the outside, it is possible to obtain a light-emitting device having better characteristics.
  • the structure of the light-emitting device 2 corresponds to the structure shown in FIG. 1A in Embodiment 1, and the structure of the comparative light-emitting device 1 corresponds to the structure shown in FIG. 26A.
  • the structure shown in FIG. 26A includes an insulating layer 127, a pixel electrode (anode) 101 on the insulating layer 127, an insulating layer 125c covering part of the side surface and top surface of the pixel electrode (anode) 101, and the pixel electrode (anode) 101. 101, an EL layer 103 provided to cover the insulating layer 125c, an electron injection layer 104 on the EL layer 103, and a common electrode (cathode) 102 provided on the electron injection layer 104.
  • the light-emitting device 2 corresponding to the structure shown in FIG. It is significantly different from the comparative light-emitting device 1 shown in FIG. 26A.
  • FIG. 22 and FIG. 23 show the results of measurement with a 2D spectroradiometer for light emitting device 2 and comparative light emitting device 1 that emit light at a current density of 10 mA/cm 2 .
  • the colors of the images in FIGS. 22 and 23 are related to the luminous intensity.
  • FIG. 22 (light-emitting device 2), a bright region with a width of 1.1 ⁇ m in the center of the image and a region with a width of 1.6 ⁇ m extending to the outside of the bright region and having a slightly lower brightness can be seen.
  • the width of the opening provided in the photosensitive organic resin of the light-emitting device 2 is 1.14 ⁇ m, it is assumed that the 1.1 ⁇ m-wide region in the center of the image is the region where the pixel electrode and the EL layer are in contact. Understand.
  • FIG. 23 comparative light-emitting device 1
  • a bright region with a width of 1.1 ⁇ m in the center of the image and a region with a slightly lower luminance with a width of 2.2 ⁇ m on the outer side can be seen. It can be seen that the luminescence spreads.
  • the design value of the width of the opening of the inorganic insulating film of Comparative Light-Emitting Device 1 is 1.14 ⁇ m, so the 1.1 ⁇ m-wide region in the center of the image is the region where the pixel electrode and the EL layer are in contact. I understand. It can be seen that the comparative light-emitting device 1 emits light over a wider range than the light-emitting device 2 does.
  • 24A, 24B, 25A, and 25B show the results of measuring the emission spectrum at each measurement point in each light emitting device.
  • 24 shows the emission spectrum of the light-emitting device 2
  • FIG. 25 shows the emission spectrum of the comparative light-emitting device 1 at each measurement point.
  • Each measurement point corresponds to a position circled as 1 to 5 in FIGS. 22 and 23 .
  • FIGS. 24A and 25B are diagrams of the spectra in FIGS. 24A and 25A normalized by the maximum emission intensity. From FIG. 24B, it was found that the emission spectrum of the light-emitting device 2 hardly changed depending on the measurement position. On the other hand, from FIG. 25B, in the comparative light emitting device 1, although there is no significant change in the shape of the emission spectrum at the measurement points 3, 4, and 5 corresponding to the opening, at the measurement points 2 and 1 outside the opening, A peak appears near 500 nm, and it can be seen that the spectral shape has changed significantly. This is because light emission occurred at a location different from the assumed position due to leakage current through the hole injection layer, and light emission was emitted through cavities with different optical path lengths or not through the cavity. is.
  • FIG. 26B shows the result of the cross-sectional STEM image of Comparative Light-Emitting Device 1 and the result of the 2D spectroradiometer measurement image.
  • area 150 shows a portion of the 2D spectroradiometer measurement image and area 152 shows the result of the cross-sectional STEM image. That is, FIG. 26B is a drawing in which a portion of the 2D spectroradiometric image and the cross-sectional STEM image are combined.
  • a region 150 is an enlarged view of a portion extracted from the 2D spectroradiometric image shown in FIG. 23 so as to match the cross-sectional STEM image. Also, the circled region of measurement point 2 located above region 150 corresponds to measurement point 2 shown in FIG.
  • the EL layer 103 since the current flowing through the EL layer 103 affects the upper surface of the insulating layer 125c as indicated by the dashed arrow in the vicinity of the opening, the EL layer 103, In particular, a lateral leak current may occur through the hole injection layer formed below the EL layer 103 . As a result, light emission from the EL layer 103 is confirmed even above the insulating layer 125c, the optical path length changes, and the resonant wavelength changes. Therefore, it is suggested that the light emission of the EL layer 103 from the region overlapping with the insulating layer 125c is broadened, and the spectral shapes shown in FIGS. 25A and 25B have changed.
  • the light-emitting device of one embodiment of the present invention does not cause such a change in spectrum, and can provide a light-emitting device with favorable BI.
  • an insulating layer also referred to as a structural body or bank
  • the light-emitting device of one embodiment of the present invention has a sharper emission spectrum and a better BI than a structure in which an insulating layer covering part of the side surface and top surface of a pixel electrode (anode) is provided. It has been confirmed that a light-emitting device can be provided.
  • the structure of one embodiment of the present invention is particularly suitable for a high-definition light-emitting device.

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Abstract

高精細な発光装置において、ブルーインデックスの良好な青色発光を呈する発光装置を提供する。 画素電極Aと、前記画素電極Aに隣接して配置された画素電極Bと、共通電極と、前記画素電極Aおよび前記共通電極に挟まれたEL層Aと、前記画素電極Bおよび前記共通電極に挟まれたEL層Bと、前記共通電極および前記EL層A並びに前記EL層Bの間に位置する絶縁層とを有し、前記絶縁層は、前記画素電極Aに重なって設けられた開口部Aと、前記画素電極Bに重なって設けられた開口部Bと、を有し、前記EL層Aは、発光層Aを有し、前記発光層Aは、発光物質Aを有し、前記発光物質Aは、青色発光を呈し、前記EL層Aは、前記画素電極Aに接しており、前記EL層Bは、前記画素電極Bに接しており、前記EL層Aは、前記共通電極と前記開口部Aを介して接しており、前記EL層Bは、前記共通電極と前記開口部Bを介して接している発光装置を提供する。

Description

発光装置
本発明の一態様は、有機化合物、発光デバイス、ディスプレイモジュール、照明モジュール、表示装置、発光装置、電子機器、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。このデバイスに電圧を印加して、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には特に好適である。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、白熱電球または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発光装置はさまざまな電子機器に好適であるが、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。
有機ELデバイスを用いたより高精細な発光装置を得るために、メタルマスクを用いた蒸着法に代わって、フォトレジストなどを用いたフォトリソグラフィ法による有機層のパターニングが研究されている。フォトリソグラフィ法を用いることによって、EL層の間隔が数μmという高精細な発光装置を得ることができる(例えば特許文献1参照)。
特表2018−521459号公報
EL層の間隔が数μmという高精細な発光装置では、画素面積が小さいことから、画素電極の周辺部の構造に起因する影響が大きくなる傾向にある。例えば、リーク電流により、意図せず異なる光路長のマイクロキャビティ構造を経て射出した発光が画素電極の周辺部で発生すると、発光スペクトルがブロードとなり、色純度が悪化してしまう。そしてそれは、もともとのマイクロキャビティ構造における光路長が短い青色発光デバイスにおいて顕著となり、ブルーインデックスが大きく低下してしまう。
そこで、本発明の一態様では、高精細な発光装置において、ブルーインデックスの良好な青色発光を呈する発光装置を提供することを目的とする。
そこで、本発明の一態様では、画素電極Aと、前記画素電極Aに隣接して配置された画素電極Bと、共通電極と、前記画素電極Aおよび前記共通電極に挟まれたEL層Aと、前記画素電極Bおよび前記共通電極に挟まれたEL層Bと、前記共通電極および前記EL層A並びに前記EL層Bの間に位置する絶縁層とを有し、前記絶縁層は、前記画素電極Aに重なって設けられた開口部Aと、前記画素電極Bに重なって設けられた開口部Bと、を有し、前記EL層Aは、発光層Aを有し、前記発光層Aは、発光物質Aを有し、前記発光物質Aは、青色発光を呈し、前記EL層Aは、前記画素電極Aに接しており、前記EL層Bは、前記画素電極Bに接しており、前記EL層Aは、前記共通電極と前記開口部Aを介して接しており、前記EL層Bは、前記共通電極と前記開口部Bを介して接している発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記画素電極Aの端部は、前記EL層Aによって覆われており、前記画素電極Bの端部は、前記EL層Bによって覆われている発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記EL層Aの端部は、前記絶縁層によって覆われており、前記EL層Bの端部は、前記絶縁層によって覆われている発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、画素電極Aと、前記画素電極Aに隣接して配置された画素電極Bと、共通電極と、前記画素電極Aおよび前記共通電極に挟まれたEL層Aと、前記画素電極Bおよび前記共通電極に挟まれたEL層Bと、前記共通電極および前記EL層A並びに前記EL層Bの間に位置する絶縁層とを有し、前記絶縁層は、前記画素電極Aに重なって設けられた開口部Aと、前記画素電極Bに重なって設けられた開口部Bと、を有し、前記EL層Aは、発光層Aを有する第1のEL層Aと、前記第1のEL層Aと前記共通電極との間に位置する第2のEL層を有し、前記EL層Bは、発光層Bを有する第1のEL層Bと、前記第1のEL層Bと前記共通電極との間に位置する第2のEL層を有し、前記発光層Aは、発光物質Aを有し、前記発光物質Aは、青色発光を呈し、前記第1のEL層Aは、前記画素電極Aに接しており、前記第1のEL層Bは、前記画素電極Bに接しており、前記第2のEL層Aは、前記第1のEL層Aと前記開口部Aを介して接しており、前記第2のEL層Bは、前記第1のEL層Bと前記開口部Bを介して接している発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記画素電極Aおよび前記画素電極Bと重ならない領域において、前記第2のEL層が、前記絶縁層と、前記共通電極とに接して挟まれている発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記画素電極Aの端部は、前記第1のEL層Aによって覆われており、前記画素電極Bの端部は、前記第1のEL層Bによって覆われている発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第1のEL層Aの端部は、前記絶縁層によって覆われており、前記第1のEL層Bの端部は、前記絶縁層によって覆われている発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記絶縁層が有機化合物を含む発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記開口部Aおよび前記開口部Bは側面にテーパ形状を有し、当該テーパ角は90°未満である発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記画素電極Aと前記画素電極Bの向かい合う端部の間隔は0.5μm以上5μm以下である発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記画素電極AとEL層Aと共通電極とが接して重なっている部分の面積が、5μm以上15μm以下である発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記EL層Aが、前記開口部Aから呈する発光スペクトルの半値幅が20nm以下である発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記発光物質Aの発光スペクトルの半値幅が30nm以下である発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の発光装置と、センサと、操作ボタンと、スピーカまたはマイクと、を有する電子機器である。
なお、本明細書中における発光装置とは、発光デバイスを用いた画像表示デバイスを含む。また、発光デバイスにコネクター、例えば異方導電性フィルム又はTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、又は発光デバイスに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発光装置に含む場合がある。さらに、照明器具等は、発光装置を有する場合がある。
本発明の一態様では、高精細な発光装置において、ブルーインデックスの良好な青色発光を呈する発光装置を提供することができる。
なお、この効果の記載は、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、図1B、および図1Cは発光デバイスの概略図である。
図2A、図2Bは発光デバイスの概略図である。
図3Aおよび図3Bはアクティブマトリクス型発光装置を表す図である。
図4Aおよび図4Bはアクティブマトリクス型発光装置を表す図である。
図5はアクティブマトリクス型発光装置を表す図である。
図6Aおよび図6Bはパッシブマトリクス型発光装置を表す図である。
図7A乃至図7Dは、表示装置の構成例を示す図である。
図8A乃至図8Fは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図9A乃至図9Fは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図10Aおよび図10Bは照明装置を表す図である。
図11A、図11B1、図11B2および図11Cは電子機器を表す図である。
図12A、図12Bおよび図12Cは電子機器を表す図である。
図13は照明装置を表す図である。
図14は照明装置を表す図である。
図15は車載表示装置及び照明装置を表す図である。
図16Aおよび図16Bは電子機器を表す図である。
図17A、図17Bおよび図17Cは電子機器を表す図である。
図18は、表示装置の構成例を示す図である。
図19は、発光デバイス1、発光デバイス2および比較発光デバイス1の電流効率−輝度特性を表す図である。
図20は、発光デバイス1、発光デバイス2および比較発光デバイス1のブルーインデックス−電流密度特性を表す図である。
図21は、発光デバイス1、発光デバイス2および比較発光デバイス1の発光スペクトルを表す図である。
図22は、実施例における、2D分光放射計測定結果である。
図23は、実施例における、2D分光放射計測定結果である。
図24A、及び図24Bは、2D分光放射計測定におけるEL強度を測定した図である。
図25A、及び図25Bは、2D分光放射計測定におけるEL強度を測定した図である。
図26Aは、実施例における発光デバイスを説明する図であり、図26Bは、実施例における、発光メカニズムを説明する断面STEM像、及び2D分光放射計画像を説明する図である。
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。
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。
(実施の形態1)
図1Aに本発明の一態様の発光装置における発光デバイスの図を示す。当該発光デバイスは、一対の電極(画素電極(陽極)101および共通電極(陰極)102)の間にEL層103を有している。EL層103は、画素電極101および共通電極102に接しており、画素電極101および共通電極102の間に電圧を印加し、電流が流れることで発光する。本発明の一態様の発光装置は、このような発光デバイスが複数設けられている。
なお、図1Bのように、EL層103は、発光層を含む第1のEL層103(1)と、第1のEL層103(1)および共通電極102との間に位置し、第1のEL層103(1)および共通電極102に接する第2のEL層103(2)とで構成されていてもよい。なお、第2のEL層103(2)としては、発光層よりも陰極側の層(正孔ブロック層、電子輸送層および電子注入層)を適用することができるが、電子注入層であることが好ましい。
各発光デバイスにおけるEL層103(EL層103(2)が設けられている場合はEL層103(1))は、少なくとも一の方向において隣り合う発光デバイスと分離している。また、EL層103(EL層103(1))は、図1A、図1Bのように画素電極101の少なくとも一対の辺を覆って設けられていてもよいし、図1Cのように、画素電極101の端部よりも内側にEL層103(EL層103(1))の端部がくるように設けられていてもよい。
また、EL層103(EL層103(2)が設けられている場合はEL層103(1))の少なくとも一対の向かい合う端部は有機化合物を含む絶縁層125に覆われている。絶縁層125には、画素電極101に重なる開口部128が形成されている。
共通電極102は、開口部128においてEL層103と接している(EL層103(2)が設けられている場合はEL層103(2)と接している)。
なお、EL層103(EL層103(1))と、絶縁層125との間に、絶縁層126が設けられていてもよい。絶縁層126は、無機化合物を含むことが好ましく、酸化アルミニウムがより好ましい。また、EL層103(EL層103(1))の上部では2層構造、側面では1層構造となり、上面が側面よりも厚い構造となっていることが好ましい。
EL層103は、図2Bのような積層構造を有することが好ましく、少なくとも発光層113を有する。その他、正孔注入層111、正孔輸送層112、発光層113、電子輸送層114、電子注入層115などを有していてもよい。また、この他、正孔ブロック層、電子ブロック層、励起子ブロック層、中間層(電荷発生層)等を有していてもよい。なお、これらは例示であり、発光層113以外は、設けられていてもいなくても構わないし、複数の機能の代わりに複数の機能を兼ねる層を代わりに形成しても良い。
発光層113は、発光物質を有している。本実施の形態において、当該発光物質は青色発光(発光ピーク波長が440nm以上480nm以下、好ましくは455nm以上465nm以下)を呈する物質であることがより効果が顕著であるため好ましい。当該発光物質として、青色発光物質を用いる場合、その発光スペクトルの半値幅が30nm以下のものを用いることが好ましい。
図2Aに、図1とは異なる構成を有する発光デバイス構造を示した。図2Aに示した発光デバイスは、図1で示した発光デバイスにおける絶縁層125が設けられておらず、画素電極101の端部を覆う絶縁層129が形成され、絶縁層129に設けられた開口部128を介してEL層103と画素電極とが接している。また、EL層103が連続して設けられており、共通電極102がEL層103の上面に画素電極よりも広い範囲において接している。
図2Aに示したような構成を有する発光デバイスは、特に画素電極(陽極)101側に位置する正孔注入層の導電性が高い場合、絶縁膜の開口部と重なる位置にある共通電極との間に電流が流れるだけでなく、その周辺部に位置する共通電極との間にも意図せず電流が流れてしまうことがある。当該電流(リーク電流)により励起された光は、発光位置が想定された位置と異なることから、一部の光は発光デバイス内からデバイス外に射出するまでの光路長が想定の波長域からずれてしまう場合がある。
また、絶縁層129の凹凸に起因して共通電極の角度も位置により変化するため、このような光が発光デバイスの外部に射出しやすい構成ともなっている。
このような理由から、図2Aに示したような構成を有する発光デバイスは、発光中に想定された波長の光より波長の長い光が混在することにより、発光スペクトルがブロードになり、また、発光ピークが長波長側にシフトしてしまう。結果として、色純度が低下し、特にブルーインデックスの低下が著しい。
ここで、ブルーインデックス(BI)とは、電流効率(cd/A)をさらにy色度で割った値であり、青色発光の発光特性を表す指標の一つである。青色発光は、y色度が小さいほど色純度の高い発光となる傾向にある。色純度の高い青色発光は、輝度成分が小さくても広い範囲の青色を表現することが可能であり、色純度の高い青色発光を用いることで、青色を表現するための必要輝度が低下することから消費電力の低減効果が得られる。そのため、青色純度の指標の一つとなるy色度を考慮したBIが青色発光の効率を表す手段として好適に用いられ、BIが高い発光デバイスほどディスプレイに用いられる青色発光デバイスとしての効率が良好であるということができる。
一方、図1A乃至図1Cに示したような、本発明の一態様の発光デバイスは、共通電極102が、絶縁層126の開口部128を介してEL層103(EL層103(1))と重なっている。このため、共通電極102の周辺部にリーク電流が流れにくく、波長の異なる発光が混在しにくいことから、色純度の良好な発光を得ることができ、ブルーインデックスの良好な発光デバイスを得ることができる。このような青色発光デバイスにおいて、開口部128から得られる発光スペクトルの半値幅は20nm以下とすることができる。
また、この現象は、発光デバイスの周辺部(画素電極と、EL層と、共通電極が接して重なっている部分の周囲)で発生することから、高精細な発光装置ほど、顕著に表れる。そのため、本発明の一態様の構成は、特に高精細な発光装置において非常に好適であるということができる。高精細な発光装置とは、例えば、隣り合う画素電極同士の間隔が0.5μm以上5μm以下、好ましくは0.5μm以上1μm以下程度の非常に狭い間隔で並んでいる発光装置が該当する。または、一つの発光デバイスにおける発光面積(画素電極とEL層、共通電極が接して重なっている(絶縁層を間に挟まずに重なっている)部分の面積)が5μm以上15μm以下、好ましくは5μm以上10μm以下である発光装置が該当する。
なお、本発明の一態様の発光デバイスは、隣接する発光デバイスの間に生じうるリーク電流(横方向リーク電流、横リーク電流、またはラテラルリーク電流と呼称する場合がある)を低減することも可能となる。例えば、隣接する副画素間で正孔注入層を共通して用いる場合、当該正孔注入層に起因して、横リーク電流が発生しうる。一方で本発明の一態様の発光デバイスにおいては、少なくとも一方の方向において隣り合う発光デバイスとEL層103(EL層103(1))が分離していることから横リーク電流は、実質的に発生しない、または横リーク電流を極めて小さくすることが出来る。
また、本発明の一態様の発光デバイスは、図3に記載の発光デバイスと比較して、異なるパターニング間での合わせ精度に対してマージンが広く、バラツキが少ない表示装置を提供できる。
本実施の形態の構成は、他の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)
続いて、本発明の一態様の発光デバイスの他の構造および材料の例について説明する。本発明の一態様の発光デバイスは、上述のように画素電極(陽極)101と共通電極(陰極)102の一対の電極間に複数の層からなるEL層103を有しており、当該EL層103は、発光材料と、第1の有機化合物(および第2の有機化合物)を少なくとも有する発光層113を有しており、第3の有機化合物を有する正孔ブロック層を有していることが好ましい。
陽極は、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いて形成することが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム(IWZO)等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリング法により成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。作製方法の例としては、酸化インジウム−酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し1~20wt%の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成する方法などがある。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム(IWZO)は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5~5wt%、酸化亜鉛を0.1~1wt%含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することもできる。この他に、陽極に用いられる材料は、例えば、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。又は、陽極に用いられる材料として、グラフェンも用いることができる。なお、後述する複合材料をEL層103における陽極と接する層に用いることで、仕事関数に関わらず、電極材料を選択することができるようになる。
EL層103は積層構造を有していることが好ましいが、当該積層構造については特に限定はなく、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、キャリアブロック層(正孔ブロック層、電子ブロック層)、励起子ブロック層、電荷発生層など、様々な層構造を適用することができる。なお、いずれかの層が設けられていなくてもよい。本実施の形態では、図2Bに示すように、正孔注入層111、正孔輸送層112、発光層113、正孔ブロック層、電子輸送層114、及び電子注入層115を有する構成について以下に具体的に示す。
正孔注入層111は、アクセプタ性を有する物質を含む層である。アクセプタ性を有する物質としては、有機化合物と無機化合物のいずれも用いることが可能である。
アクセプタ性を有する物質としては、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、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:F−TCNQ)、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挙げることができる。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が、熱的に安定であり好ましい。また、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]などが挙げられる。アクセプタ性を有する物質としては以上で述べた有機化合物以外にも、モリブデン酸化物またはバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン(略称:HPc)または銅フタロシアニン(CuPc)等のフタロシアニン系の錯体化合物、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)等の芳香族アミン化合物、或いはポリ(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)(PEDOT/PSS)等の高分子等によっても正孔注入層111を形成することができる。アクセプタ性を有する物質は、隣接する正孔輸送層(あるいは正孔輸送材料)から、電界の印加により電子を引き抜くことができる。
なお、アクセプタ性を有する物質の中でもアクセプタ性を有する有機化合物は蒸着が容易で成膜がしやすいため、用いやすい材料である。
また、正孔注入層111として、正孔輸送性を有する材料に上記アクセプタ性物質を含有させた複合材料を用いることもできる。なお、正孔輸送性を有する材料にアクセプタ性物質を含有させた複合材料を用いることにより、仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、陽極として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料も用いることができるようになる。
複合材料に用いる正孔輸送性を有する材料としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の有機化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる正孔輸送性を有する材料としては、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。以下では、複合材料における正孔輸送性を有する材料として用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
複合材料に用いることのできる芳香族アミン化合物としては、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)、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)等を挙げることができる。カルバゾール誘導体としては、具体的には、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)、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9−[4−(10−フェニル−9−アントラセニル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、1,4−ビス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−2,3,5,6−テトラフェニルベンゼン等を用いることができる。芳香族炭化水素としては、例えば、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(略称:t−BuDBA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuAnth)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、9,9’−ビアントリル、10,10’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス(2−フェニルフェニル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス[(2,3,4,5,6−ペンタフェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。また、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等が挙げられる。なお、本発明の一態様の有機化合物も用いることができる。
また、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)またはポリ(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)等の高分子化合物を用いることもできる。
複合材料に用いられる正孔輸送性を有する材料としては、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格およびアントラセン骨格のいずれかを有していることがより好ましい。特に、ジベンゾフラン環またはジベンゾチオフェン環を含む置換基を有する芳香族アミン、ナフタレン環を有する芳香族モノアミン、または9−フルオレニル基がアリーレン基を介してアミンの窒素に結合する芳香族モノアミンであっても良い。なお、これら有機化合物が、N,N−ビス(4−ビフェニル)アミノ基を有する物質であると、寿命の良好な発光デバイスを作製することができるため好ましい。以上のような有機化合物としては、具体的には、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(4−ビフェニリル)−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−(ジベンゾフラン−4−イル)−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−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’−(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)、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)、4−フェニル−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBA1BP)、4,4’−ジフェニル−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)、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)、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)、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−アミン等を挙げることができる。
なお、複合材料に用いられる正孔輸送性を有する材料はそのHOMO準位が−5.7eV以上−5.4eV以下の比較的深いHOMO準位を有する物質であることがさらに好ましい。複合材料に用いられる正孔輸送性を有する材料が比較的深いHOMO準位を有することによって、正孔輸送層112への正孔の注入が容易となり、また、寿命の良好な発光デバイスを得ることが容易となる。また、複合材料に用いられる正孔輸送性を有する材料が比較的深いHOMO準位を有する物質であることによって、正孔の誘起が適度に抑制されさらに寿命の良好な発光デバイスとすることができる。
なお、上記複合材料にさらにアルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物を混合(好ましくは当該層中のフッ素原子の原子比率が20%以上)することによって、当該層の屈折率を低下させることができる。これによっても、EL層103内部に屈折率の低い層を形成することができ、発光デバイスの外部量子効率を向上させることができる。
正孔注入層111を形成することによって、正孔の注入性が良好となり、駆動電圧の小さい発光デバイスを得ることができる。
正孔輸送層112は、正孔輸送性を有する材料を含んで形成される。正孔輸送性を有する材料としては、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有していることが好ましい。
上記正孔輸送性を有する材料としては、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)、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)、4−フェニル−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBA1BP)、4,4’−ジフェニル−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)、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)などの芳香族アミン骨格を有する化合物、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)、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)、9−(3−ビフェニル)−9’−(2−ナフチル)−3,3’−ビ−9H−カルバゾール(略称:βNCCmBP)、9−(4−ビフェニル)−9’−(2−ナフチル)−3,3’−ビ−9H−カルバゾール(略称:βNCCBP)、9,9’−ジ−2−ナフチル−3,3’−9H,9’H−ビカルバゾール(略称:BisβNCz)、9−(2−ナフチル)−9’−[1,1’:4’,1”−ターフェニル]−3−イル−3,3’−9H,9’H−ビカルバゾール、9−(2−ナフチル)−9’−[1,1’:3’,1”−ターフェニル]−3−イル−3,3’−9H,9’H−ビカルバゾール、9−(2−ナフチル)−9’−[1,1’:3’,1”−ターフェニル]−5’−イル−3,3’−9H,9’H−ビカルバゾール、9−(2−ナフチル)−9’−[1,1’:4’,1”−ターフェニル]−4−イル−3,3’−9H,9’H−ビカルバゾール、9−(2−ナフチル)−9’−[1,1’:3’,1”−ターフェニル]−4−イル−3,3’−9H,9’H−ビカルバゾール、9−(2−ナフチル)−9’−(トリフェニレン−2−イル)−3,3’−9H,9’H−ビカルバゾール、9−フェニル−9’−(トリフェニレン−2−イル)−3,3’−9H,9’H−ビカルバゾール(略称:PCCzTp)、9,9’−ビス(トリフェニレン−2−イル)−3,3’−9H,9’H−ビカルバゾール、9−(4−ビフェニル)−9’−(トリフェニレン−2−イル)−3,3’−9H,9’H−ビカルバゾール、9−(トリフェニレン−2−イル)−9’−[1,1’:3’,1”−ターフェニル]−4−イル−3,3’−9H,9’H−ビカルバゾール、などのカルバゾール骨格を有する化合物、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)などのチオフェン骨格を有する化合物、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)などのフラン骨格を有する化合物が挙げられる。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物またはカルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。なお、正孔注入層111の複合材料に用いられる正孔輸送性を有する材料として挙げた物質も正孔輸送層112を構成する材料として好適に用いることができる。
発光層113は発光物質と第1の有機化合物を有していることが好ましい。また、さらに第2の有機化合物を含んでいてもよい。なお、発光層113は、その他の材料を同時に含んでいても構わない。また、組成の異なる2層の積層であってもよい。第1の有機化合物は電子輸送性を有する有機化合物であり、第2の有機化合物は正孔輸送性を有する有機化合物であることが好ましい。
また、発光物質は、蛍光物質であってもりん光物質であっても熱活性化遅延蛍光(TADF)を呈する物質であっても構わない。
発光層113において、蛍光発光物質として用いることが可能な材料としては、例えば以下のようなものが挙げられる。また、これ以外の蛍光発光物質も用いることができる。
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’−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(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’−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)、ペリレン、2,5,8,11−テトラ−tert−ブチルペリレン(略称:TBP)、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)、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)、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)、クマリン30、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称: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)、N,N’−ジフェニル−N,N’−(1,6−ピレン−ジイル)ビス[(6−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)、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または1,6mMemFLPAPrn、1,6BnfAPrn−03のようなピレンジアミン化合物に代表される縮合芳香族ジアミン化合物は、ホールトラップ性が高く、発光効率または信頼性に優れているため好ましい。
発光層113において、発光物質としてりん光発光物質を用いる場合、用いることが可能な材料としては、例えば以下のようなものが挙げられる。
(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)])、ビス[4,6−ジ(ナフタレン−1−イル)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(d1npm)(dpm)])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(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)])、(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イリジウム錯体、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)])、(3,7−ジエチル−4,6−ノナンジオナト−κO4,κO6)ビス[2,4−ジメチル−6−[7−(1−メチルエチル)−1−イソキノリニル−κN]フェニル−κC]イリジウム(III)、(3,7−ジエチル−4,6−ノナンジオナト−κO4,κO6)ビス[2,4−ジメチル−6−[5−(1−メチルエチル)−2−キノリニル−κN]フェニル−κC]イリジウム(III)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の他、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。これらは、600nmから700nmまでの波長域において発光のピークを有する。また、ピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、色度の良い赤色発光が得られる。なおその他公知の赤色りん光発光を呈する物質を用いることもできる。
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−κN2]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)])のような4H−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体、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イリジウム錯体、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)])、トリス(2−[1−{2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル}−1H−イミダゾール−2−イル−κN3]−4−シアノフェニル−κC)(略称:CNImIr)のようなイミダゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体、トリス[(6−tert−ブチル−3−フェニル−2H−イミダゾ[4,5−b]ピラジン−1−イル−κC2)フェニル−κC]イリジウム(III)(略称:[Ir(cb)])のようなベンズイミダゾリデン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:FIracac)のような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イリジウム錯体が挙げられる。これらは青色のりん光発光を示す化合物であり、440nmから520nmまでの波長域において発光のピークを有する化合物である。
また、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)])、[2−d3−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−d3−メチル−2−ピリジニル−κN2)フェニル−κC]イリジウム(III)(略称:Ir(5mppy−d3)(mbfpypy−d3))、[2−(メチル−d3)−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−d3)−2−[5−(メチル−d3)−2−ピリジニル−κN]フェニル−κC]イリジウム(III)(略称:Ir(5mtpy−d6)(mbfpypy−iPr−d4))、[2−d3−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−d3))、[2−(4−d3−メチル−5−フェニル−2−ピリジニル−κN2)フェニル−κC]ビス[2−(5−d3−メチル−2−ピリジニル−κN2)フェニル−κC]イリジウム(III)(略称:[Ir(5mppy−d3)2(mdppy−d3)])、[2−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)2(mbfpypy)])、[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。これらは主に緑色のりん光発光を示す化合物であり、500nmから600nmまでの波長域において発光のピークを有する。なお、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性または発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。
TADF材料としてはフラーレン及びその誘導体、アクリジン及びその誘導体、エオシン誘導体等を用いることができる。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。該金属含有ポルフィリンとしては、例えば、以下の構造式に示されるプロトポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(Proto IX))、メソポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(Meso IX))、ヘマトポルフィリン−フッ化スズ錯体(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(SnF(Copro III−4Me))、オクタエチルポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(OEP))、エチオポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(Etio I))、オクタエチルポルフィリン−塩化白金錯体(PtClOEP)等も挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
また、以下の構造式に示される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)、9−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−9’−フェニル−9H,9’H−3,3’−ビカルバゾール(略称:PCCzTzn)、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)、等のπ電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環の一方または両方を有する複素環化合物も用いることができる。該複素環化合物は、π電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有するため、電子輸送性及び正孔輸送性が共に高く、好ましい。中でも、π電子不足型複素芳香環を有する骨格のうち、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)、およびトリアジン骨格は、安定で信頼性が良好なため好ましい。特に、ベンゾフロピリミジン骨格、ベンゾチエノピリミジン骨格、ベンゾフロピラジン骨格、ベンゾチエノピラジン骨格はアクセプタ性が高く、信頼性が良好なため好ましい。また、π電子過剰型複素芳香環を有する骨格の中でも、アクリジン骨格、フェノキサジン骨格、フェノチアジン骨格、フラン骨格、チオフェン骨格、及びピロール骨格は、安定で信頼性が良好なため、当該骨格の少なくとも一を有することが好ましい。なお、フラン骨格としてはジベンゾフラン骨格が、チオフェン骨格としてはジベンゾチオフェン骨格が、それぞれ好ましい。また、ピロール骨格としては、インドール骨格、カルバゾール骨格、インドロカルバゾール骨格、ビカルバゾール骨格、3−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−9H−カルバゾール骨格が特に好ましい。なお、π電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香環の電子供与性とπ電子不足型複素芳香環の電子受容性が共に強くなり、S1準位とT1準位のエネルギー差が小さくなるため、熱活性化遅延蛍光を効率よく得られることから特に好ましい。なお、π電子不足型複素芳香環の代わりに、シアノ基のような電子吸引基が結合した芳香環を用いても良い。また、π電子過剰型骨格として、芳香族アミン骨格、フェナジン骨格等を用いることができる。また、π電子不足型骨格として、キサンテン骨格、チオキサンテンジオキサイド骨格、オキサジアゾール骨格、トリアゾール骨格、イミダゾール骨格、アントラキノン骨格、フェニルボランまたはボラントレン等の含ホウ素骨格、ベンゾニトリルまたはシアノベンゼン等のニトリル基またはシアノ基を有する芳香環または複素芳香環、ベンゾフェノン等のカルボニル骨格、ホスフィンオキシド骨格、スルホン骨格等を用いることができる。このように、π電子不足型複素芳香環およびπ電子過剰型複素芳香環の少なくとも一方の代わりにπ電子不足型骨格およびπ電子過剰型骨格を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
また、非常に高速且つ可逆的な項間交差が可能であり、一重項励起状態と三重項励起状態間が熱平衡モデルに従って発光するTADF材料を用いてもよい。このようなTADF材料は、TADF材料として極めて短い発光寿命(励起寿命)を有し、発光素子における高輝度領域での効率低下を抑制することができる。具体的には、下記に示す分子構造のような材料が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
なお、TADF材料とは、S1準位とT1準位との差が小さく、逆項間交差によって三重項励起エネルギーから一重項励起エネルギーへエネルギーを変換することができる機能を有する材料である。そのため、三重項励起エネルギーをわずかな熱エネルギーによって一重項励起エネルギーにアップコンバート(逆項間交差)が可能で、一重項励起状態を効率よく生成することができる。また、三重項励起エネルギーを発光に変換することができる。
また、2種類の物質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。
なお、T1準位の指標としては、低温(例えば77Kから10K)で観測されるりん光スペクトルを用いればよい。TADF材料としては、その蛍光スペクトルの短波長側の裾において接線を引き、その外挿線の波長のエネルギーをS1準位とし、りん光スペクトルの短波長側の裾において接線を引き、その外挿線の波長のエネルギーをT1準位とした際に、そのS1とT1の差が0.3eV以下であることが好ましく、0.2eV以下であることがさらに好ましい。
また、TADF材料を発光物質として用いる場合、ホスト材料のS1準位はTADF材料のS1準位より高い方が好ましい。また、ホスト材料のT1準位はTADF材料のT1準位より高いことが好ましい。
なお本発明の一態様の発光デバイスでは、発光物質が青色発光を呈する物質である場合に顕著な効果が得られるため、本発明の一態様は青色発光を呈する発光物質を含む発光デバイスに適用することが好ましい。
ホスト材料に用いられる電子輸送材料としては、例えば、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)、ビス[2−(2−ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビス[2−(2−ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)などの金属錯体、π電子不足型複素芳香環を有する有機化合物を用いることができる。π電子不足型複素芳香環を有する有機化合物としては、例えば、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)、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)、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)、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)などのポリアゾール骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、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)、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)、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)、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)、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)、11−[(3’−ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]フェナントロ[9’,10’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:11mDBtBPPnfpr)、11−[(3’−ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−4−イル]フェナントロ[9’,10’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン、11−[(3’−(9H−カルバゾール−9−イル)ビフェニル−3−イル]フェナントロ[9’,10’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン、12−(9’−フェニル−3,3’−ビ−9H−カルバゾール−9−イル)フェナントロ[9’,10’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:12PCCzPnfpr)、9−[(3’−9−フェニル−9H−カルバゾール−3−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:9pmPCBPNfpr)、9−(9’−フェニル−3,3’−ビ−9H−カルバゾール−9−イル)ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:9PCCzNfpr)、10−(9’−フェニル−3,3’−ビ−9H−カルバゾール−9−イル)ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:10PCCzNfpr)、9−[3’−(6−フェニルベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−8−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:9mBnfBPNfpr)、9−{3−[6−(9,9−ジメチルフルオレン−2−イル)ジベンゾチオフェン−4−イル]フェニル}ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:9mFDBtPNfpr)、9−[3’−(6−フェニル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−02)、9−[3−(9’−フェニル−3,3’−ビ−9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:9mPCCzPNfpr)、9−{3’−[2,8−ジフェニル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、11−{3’−[2,8−ジフェニルジベンゾチオフェン−4−イル]ビフェニル−3−イル}フェナントロ[9’,10’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジンなどのジアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、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)などのピリジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、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)、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−{3−[3−(ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−8−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:mBnfBPTzn)、2−{3−[3−(ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−6−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:mBnfBPTzn−02)、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)、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)などのトリアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物が挙げられる。上述した中でも、ジアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物またはピリジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、トリアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物は、信頼性が良好であり好ましい。特に、ジアジン(ピリミジンまたはピラジン)骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、トリアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。
ホスト材料に用いられる正孔輸送材料としては、アミン骨格またはπ電子過剰型複素芳香環を有する有機化合物を用いることができる。当該アミン骨格またはπ電子過剰型複素芳香環を有する有機化合物としては、例えば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、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)、4−フェニル−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBA1BP)、4,4’−ジフェニル−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)、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)などの芳香族アミン骨格を有する化合物、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)、3,3’−ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール)(略称:PCCP)、N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−ビス(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)アミン(略称:PCBFF)、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−4−アミン、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−イル)−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−4−アミン、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−ジフェニル−9H−フルオレン−2−アミン、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−ジフェニル−9H−フルオレン−4−アミン、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’−スピロビ(9H−フルオレン)−2−アミン(略称:PCBBiSF)、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’−スピロビ(9H−フルオレン)−4−アミン、N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−N−(1,1’:3’,1’’−ターフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−アミン、N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−N−(1,1’:4’,1’’−ターフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−アミン、N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−N−(1,1’:3’,1’’−ターフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−4−アミン、N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−N−(1,1’:4’,1’’−ターフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−4−アミンなどのカルバゾール骨格を有する化合物、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)などのチオフェン骨格を有する化合物、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)などのフラン骨格を有する化合物が挙げられる。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物またはカルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。また、正孔輸送層112における、正孔輸送性を有する材料の例として挙げた有機化合物もホストの正孔輸送材料として用いることができる。
なお、電子輸送材料と、正孔輸送材料を混合することによって、発光層113の輸送性を容易に調整することができ、再結合領域の制御を簡便に行うことができる。また、TADF材料についても、電子輸送材料または正孔輸送材料として用いることができる。
ホスト材料として用いることが可能なTADF材料としては、先にTADF材料として挙げたものを同様に用いることができる。TADF材料をホスト材料として用いると、TADF材料で生成した三重項励起エネルギーが、逆項間交差によって一重項励起エネルギーに変換され、さらに発光物質へエネルギー移動することで、発光デバイスの発光効率を高めることもできる。このとき、TADF材料がエネルギードナーとして機能し、発光物質がエネルギーアクセプターとして機能する。
これは、上記発光物質が蛍光発光物質である場合に、非常に有効である。また、このとき、高い発光効率を得るためには、TADF材料のS1準位は、蛍光発光物質のS1準位より高いことが好ましい。また、TADF材料のT1準位は、蛍光発光物質のS1準位より高いことが好ましい。したがって、TADF材料のT1準位は、蛍光発光物質のT1準位より高いことが好ましい。
また、蛍光発光物質の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈するTADF材料を用いることが好ましい。そうすることで、TADF材料から蛍光発光物質への励起エネルギーの移動がスムーズとなり、効率よく発光が得られるため、好ましい。
また、効率良く三重項励起エネルギーから逆項間交差によって一重項励起エネルギーが生成されるためには、TADF材料でキャリア再結合が生じることが好ましい。また、TADF材料で生成した三重項励起エネルギーが蛍光発光物質の三重項励起エネルギーに移動しないことが好ましい。そのためには、蛍光発光物質は、蛍光発光物質が有する発光団(発光の原因となる骨格)の周囲に保護基を有すると好ましい。該保護基としては、π結合を有さない置換基が好ましく、飽和炭化水素が好ましく、具体的には炭素数3以上10以下のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3以上10以下のシクロアルキル基、炭素数3以上10以下のトリアルキルシリル基が挙げられ、保護基が複数あるとさらに好ましい。π結合を有さない置換基は、キャリアを輸送する機能に乏しいため、キャリア輸送またはキャリア再結合に影響をほとんど与えずに、TADF材料と蛍光発光物質の発光団との距離を遠ざけることができる。ここで、発光団とは、蛍光発光物質において発光の原因となる原子団(骨格)を指す。発光団は、π結合を有する骨格が好ましく、芳香環を含むことが好ましく、縮合芳香環または縮合複素芳香環を有すると好ましい。縮合芳香環または縮合複素芳香環としては、フェナントレン骨格、スチルベン骨格、アクリドン骨格、フェノキサジン骨格、フェノチアジン骨格等が挙げられる。特にナフタレン骨格、アントラセン骨格、フルオレン骨格、クリセン骨格、トリフェニレン骨格、テトラセン骨格、ピレン骨格、ペリレン骨格、クマリン骨格、キナクリドン骨格、ナフトビスベンゾフラン骨格を有する蛍光発光物質は蛍光量子収率が高いため好ましい。
蛍光発光物質を発光物質として用いる場合、ホスト材料としては、アントラセン骨格を有する材料が好適である。アントラセン骨格を有する物質を蛍光発光物質のホスト材料として用いると、発光効率、耐久性共に良好な発光層を実現することが可能である。ホスト材料として用いるアントラセン骨格を有する物質としては、ジフェニルアントラセン骨格、特に9,10−ジフェニルアントラセン骨格を有する物質が化学的に安定であるため好ましい。また、ホスト材料がカルバゾール骨格を有する場合、正孔の注入・輸送性が高まるため好ましいが、カルバゾールにベンゼン環がさらに縮合したベンゾカルバゾール骨格を含む場合、カルバゾールよりもHOMOが0.1eV程度浅くなり、正孔が入りやすくなるためより好ましい。特に、ホスト材料がジベンゾカルバゾール骨格を含む場合、カルバゾールよりもHOMOが0.1eV程度浅くなり、正孔が入りやすくなる上に、正孔輸送性にも優れ、耐熱性も高くなるため好適である。したがって、さらにホスト材料として好ましいのは、9,10−ジフェニルアントラセン骨格およびカルバゾール骨格(あるいはベンゾカルバゾール骨格またはジベンゾカルバゾール骨格)を同時に有する物質である。なお、上記の正孔注入・輸送性の観点から、カルバゾール骨格に換えて、ベンゾフルオレン骨格またはジベンゾフルオレン骨格を用いてもよい。このような物質の例としては、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−[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−[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−(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−(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−(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)、2,9−ジ(1−ナフチル)−10−フェニルアントラセン(略称:2αN−αNPhA)、9−(1−ナフチル)−10−[3−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン(略称:αN−mαNPAnth)、9−(2−ナフチル)−10−[3−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン(略称:βN−mαNPAnth)、9−(1−ナフチル)−10−[4−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン(略称:αN−αNPAnth)、9−(2−ナフチル)−10−[4−(2−ナフチル)フェニル]アントラセン(略称:βN−βNPAnth)、2−(1−ナフチル)−9−(2−ナフチル)−10−フェニルアントラセン(略称:2αN−βNPh)等が挙げられる。特に、CzPA、cgDBCzPA、2mBnfPPA、PCzPAは非常に良好な特性を示すため、好ましい選択である。
なお、上記混合された材料の一部として、りん光発光物質を用いることができる。りん光発光物質は、発光物質として蛍光発光物質を用いる際に蛍光発光物質へ励起エネルギーを供与するエネルギードナーとして用いることができる。
また、上記混合された材料同士で励起錯体を形成しても良い。当該励起錯体は発光物質の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光が得られるため好ましい。また、当該構成を用いることで駆動電圧も低下するため好ましい。
なお、励起錯体を形成する材料の少なくとも一方は、りん光発光物質であってもよい。そうすることで、三重項励起エネルギーを逆項間交差によって効率よく一重項励起エネルギーへ変換することができる。
効率よく励起錯体を形成する材料の組み合わせとしては、正孔輸送性を有する材料のHOMO準位が電子輸送性を有する材料のHOMO準位以上であると好ましい。また、正孔輸送性を有する材料のLUMO準位が電子輸送性を有する材料のLUMO準位以上であると好ましい。なお、材料のLUMO準位およびHOMO準位は、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって測定される材料の電気化学特性(還元電位および酸化電位)から導出することができる。
なお、励起錯体の形成は、例えば正孔輸送性を有する材料の発光スペクトル、電子輸送性を有する材料の発光スペクトル、およびこれら材料を混合した混合膜の発光スペクトルを比較し、混合膜の発光スペクトルが、各材料の発光スペクトルよりも長波長シフトする(あるいは長波長側に新たなピークを持つ)現象を観測することにより確認することができる。あるいは、正孔輸送性を有する材料の過渡フォトルミネッセンス(PL)、電子輸送性を有する材料の過渡PL、及びこれら材料を混合した混合膜の過渡PLを比較し、混合膜の過渡PL寿命が、各材料の過渡PL寿命よりも長寿命成分を有する、あるいは遅延成分の割合が大きくなるなどの過渡応答の違いを観測することにより、確認することができる。また、上述の過渡PLは過渡エレクトロルミネッセンス(EL)と読み替えても構わない。すなわち、正孔輸送性を有する材料の過渡EL、電子輸送性を有する材料の過渡EL及びこれらの混合膜の過渡ELを比較し、過渡応答の違いを観測することによっても、励起錯体の形成を確認することができる。
正孔ブロック層を設ける場合、正孔ブロック層は、発光層113に接しており、電子輸送性を有し、且つ正孔をブロック可能な有機化合物を含んで形成される。正孔ブロック層を構成する有機化合物としては、電子輸送性に優れ、正孔輸送性が低く、かつHOMO準位の深い材料を用いることが好適である。具体的には、発光層113に含まれる材料のHOMO準位よりも0.5eV以上深いHOMO準位を有し、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。
特に、2−{3−[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}ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mPCCzPDBq)、2−{3−[2−(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}ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mPCCzPDBq−02)、2−{3−[3−(N−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)−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:2mPCCzPDBq−03)、2−{3−[3−(N−(3,5−ジ−tert−ブチルフェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−9H−カルバゾール−9−イル]フェニル}ジベンゾ[f,h]キノキサリン、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−3,3’−ビ−9H−カルバゾール(略称:mPCCzPTzn)、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)、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−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−9’−フェニル−3,3’−ビ−9H−カルバゾール(略称:PCCzTzn(CzT))、9−[3−(4,6−ジフェニル−ピリミジン−2−イル)フェニル]−9’−フェニル−3,3’−ビ−9H−カルバゾール(略称:2PCCzPPm)、9−(4,6−ジフェニル−ピリミジン−2−イル)−9’−フェニル−3,3’−ビ−9H−カルバゾール(略称:2PCCzPm)、4−[2−(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]ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(略称:4PCCzBfpm−02)、4−{3−[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}ベンゾ[h]キナゾリン、9−[3−(2,6−ジフェニル−ピリジン−4−イル)フェニル]−9’−フェニル−3,3’−ビ−9H−カルバゾールが耐熱性が良好であり好ましい。
正孔ブロック層としてその他の材料を用いる場合は、後述する正孔輸送層に用いることが可能な材料の中から、発光層113に含まれる材料のHOMO準位よりも深いHOMO準位を有する有機化合物を用いれば位よい。
電子輸送層114は、電子輸送性を有する有機化合物であり、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。なお、上記有機化合物としてはπ電子不足型複素芳香環を有する有機化合物が好ましい。π電子不足型複素芳香環を有する有機化合物としては、例えばポリアゾール骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、ピリジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、ジアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物およびトリアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物のいずれかまたは複数であることが好ましい。
上記電子輸送層に用いることが可能なπ電子不足型複素芳香環を有する有機化合物としては、具体的には、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)、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)、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)、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)などのアゾール骨格を有する有機化合物、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)、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)、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(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:NBphen)、などのピリジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、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’−(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)、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)、及び6−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:6mDBTPDBq−II)、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)、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)、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)、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)、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)、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)、2,6−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)、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)、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)、8−(1,1’:4’,1”−テルフェニル−3−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:8mpTP−4mDBtPBfpm)、4,8−ビス[3−(ジベンゾフラン−4−イル)フェニル]ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン、8−(1,1’:4’,1”−テルフェニル−3−イル)−4−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−4−イル]−ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン、4,8−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−[1]ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(略称:4,8mCzP2Bfpm)、8−(1,1’:4’,1”−テルフェニル−3−イル)−4−[3−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン、8−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−4−[3−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ビフェニル−3−イル]−ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン、8−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−4−{3−[2−(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}ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン、8−フェニル−4−{3−[2−(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}ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン、8−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−4−(3,5−ジ−9H−カルバゾール−9−イル−フェニル)ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジンなどのジアジン骨格を有する有機化合物、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)、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−{3−[3−(ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−8−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:mBnfBPTzn)、2−{3−[3−(ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−6−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:mBnfBPTzn−02)、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)、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)、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−[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)、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−[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)、11−(4−[1,1’−ビフェニル]−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)、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)、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)などのトリアジン骨格を有する有機化合物が挙げられる。上述した中でも、ジアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物またはピリジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、トリアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物は、信頼性が良好であり好ましい。特に、ジアジン(ピリミジンまたはピラジン)骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物、トリアジン骨格を有する複素芳香環を含む有機化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。
なお、本構成を有する電子輸送層114は、電子注入層115を兼ねることがある。
電子輸送層114と共通電極(陰極)102との間に、電子注入層115として、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−ヒドロキシキノリナト−リチウム(略称:Liq)のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物もしくは錯体を含む層を設けることが好ましい。またイッテルビウム(Yb)とリチウムの共蒸着膜も好ましい。電子注入層115は、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたもの、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、電子注入層115として、電子輸送性を有する物質(好ましくはビピリジン骨格を有する有機化合物)に上記アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物を微結晶状態となる濃度以上(50wt%以上)含ませた層を用いることも可能である。当該層は、屈折率の低い層であることから、より外部量子効率の良好な発光デバイスを提供することが可能となる。
陰極を形成する物質としては、仕事関数の小さい(具体的には3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、リチウム(Li)またはセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等の元素周期表の第1族または第2族に属する元素、およびこれらを含む合金(MgAg、AlLi)、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。しかしながら、陰極と電子輸送層との間に、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITO、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を陰極として用いることができる。
これら導電性材料は、真空蒸着法またはスパッタリング法などの乾式法、インクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。また、ゾル−ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料のペーストを用いて湿式法で形成してもよい。
また、EL層103の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット法またはスピンコート法など用いても構わない。
また上述した各電極または各層を異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
なお、陽極と陰極との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。しかし、発光領域と電極またはキャリア注入層に用いられる金属とが近接することによって生じる消光が抑制されるように、陽極および陰極から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成が好ましい。
また、発光層113に接する正孔輸送層または電子輸送層、特に発光層113における再結合領域に近いキャリア輸送層は、発光層で生成した励起子からのエネルギー移動を抑制するため、そのバンドギャップが発光層を構成する発光材料もしくは、発光層に含まれる発光材料が有するバンドギャップより大きいバンドギャップを有する物質で構成することが好ましい。
なお、本実施の形態の構成は、他の実施の形態の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3)
本実施の形態では、実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスを用いて作製された発光装置について図3A、及び図3Bを用いて説明する。なお、図3Aは、発光装置を示す上面図、図3Bは図3Aに示す一点鎖線A−Bおよび一点鎖線C−Dで切断した断面図である。この発光装置は、発光デバイスの発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部(ソース線駆動回路)601、画素部602、駆動回路部(ゲート線駆動回路)603を含んでいる。また、604は封止基板、605はシール材であり、シール材605で囲まれた内側は、空間607になっている。
なお、引き回し配線608はソース線駆動回路601及びゲート線駆動回路603に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリントサーキット)609からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとする。
次に、断面構造について図3Bを用いて説明する。素子基板610上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース線駆動回路601と、画素部602中の一つの画素が示されている。
素子基板610はガラス、石英、有機樹脂、金属、合金、半導体などからなる基板の他、FRP(Fiber Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステルまたはアクリル樹脂等からなるプラスチック基板を用いて作製すればよい。
画素または駆動回路に用いられるトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、逆スタガ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型のトランジスタでもボトムゲート型トランジスタでもよい。トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されず、例えば、シリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、窒化ガリウム等を用いることができる。または、In−Ga−Zn系金属酸化物などの、インジウム、ガリウム、亜鉛のうち少なくとも一つを含む酸化物半導体を用いてもよい。
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
ここで、上記画素または駆動回路に設けられるトランジスタの他、後述するタッチセンサ等に用いられるトランジスタなどの半導体装置には、酸化物半導体を適用することが好ましい。特にシリコンよりもバンドギャップの広い酸化物半導体を適用することが好ましい。シリコンよりもバンドギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ状態における電流を低減できる。
上記酸化物半導体は、少なくともインジウム(In)又は亜鉛(Zn)を含むことが好ましい。また、In−M−Zn系酸化物(MはAl、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、CeまたはHf等の金属)で表記される酸化物を含む酸化物半導体であることがより好ましい。
特に、半導体層として、複数の結晶部を有し、当該結晶部はc軸が半導体層の被形成面、または半導体層の上面に対し垂直に配向し、且つ隣接する結晶部間には粒界を有さない酸化物半導体膜を用いることが好ましい。
半導体層としてこのような材料を用いることで、電気特性の変動が抑制され、信頼性の高いトランジスタを実現できる。
また、上述の半導体層を有するトランジスタはその低いオフ電流により、トランジスタを介して容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、各表示領域に表示した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。その結果、極めて消費電力の低減された電子機器を実現できる。
トランジスタの特性安定化等のため、下地膜を設けることが好ましい。下地膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などの無機絶縁膜を用い、単層で又は積層して作製することができる。下地膜はスパッタリング法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法(プラズマCVD法、熱CVD法、MOCVD(Metal Organic CVD)法など)、ALD(Atomic Layer Deposition)法、塗布法、印刷法等を用いて形成できる。なお、下地膜は、必要で無ければ設けなくてもよい。
なお、FET623は駆動回路部601に形成されるトランジスタの一つを示すものである。また、駆動回路は、種々のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成すれば良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
また、画素部602はスイッチング用FET611と、電流制御用FET612とそのドレインに電気的に接続された第1の電極613とを含む複数の画素により形成されているが、これに限定されず、3つ以上のFETと、容量素子とを組み合わせた画素部としてもよい。
なお、第1の電極613の端部を覆って絶縁物614が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成することができる。
また、後に形成するEL層等の被覆性を良好なものとするため、絶縁物614の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物614の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物614の上端部のみに曲率半径(0.2μm~3μm)を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物614として、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂のいずれも使用することができる。
第1の電極613上には、EL層616、および第2の電極617がそれぞれ形成されている。ここでは、第1の電極613は陽極として機能する。陽極に用いることが可能な材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ITO膜、またはケイ素を含有したインジウム錫酸化物膜、2~20wt%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Zn膜、Pt膜などの単層膜の他、銀を主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との3層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
また、EL層616は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。EL層616は、実施の形態1および実施の形態2で説明したような構成を含んでいる。
さらに、EL層616上に形成され、第2の電極617に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料(Al、Mg、Li、Ca、またはこれらの合金または化合物(MgAg、MgIn、AlLi等)等)を用いることが好ましい。なお、EL層616で生じた光が第2の電極617を透過する場合には、第2の電極617として、膜厚を薄くした金属または合金の薄膜と、透明導電膜(ITO、2~20wt%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、ケイ素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛(ZnO)等)との積層を用いるのが好ましい。
なお、第1の電極613、EL層616、第2の電極617でもって、発光デバイスが形成されている。当該発光デバイスは実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスである。なお、画素部は複数の発光デバイスが形成されてなっているが、本実施の形態における発光装置では、実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスと、それ以外の構成を有する発光デバイスの両方が混在していても良い。この際、本発明の一態様の発光装置では、異なる波長の光を発する発光デバイス間で共通の正孔輸送層を用いることができることから、製造工程が簡便でコスト的に有利な発光装置とすることができる。
さらにシール材605で封止基板604を素子基板610と貼り合わせることにより、素子基板610、封止基板604、およびシール材605で囲まれた空間607に発光デバイス618が備えられた構造になっている。なお、空間607には、充填材が充填されており、不活性気体(窒素またはアルゴン等)が充填される場合の他、シール材で充填される場合もある。封止基板には凹部を形成し、そこに乾燥材を設けることで水分の影響による劣化を抑制することができ、好ましい構成である。
なお、シール材605にはエポキシ系樹脂またはガラスフリットを用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分または酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板604に用いる材料としてガラス基板または石英基板の他、FRP(Fiber Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステルまたはアクリル樹脂等からなるプラスチック基板を用いることができる。
図3A及び図3Bには示されていないが、陰極上に保護膜を設けても良い。保護膜は有機樹脂膜または無機絶縁膜で形成すればよい。また、シール材605の露出した部分を覆うように、保護膜が形成されていても良い。また、保護膜は、一対の基板の表面及び側面、封止層、絶縁層等の露出した側面を覆って設けることができる。
保護膜には、水などの不純物を透過しにくい材料を用いることができる。したがって、水などの不純物が外部から内部に拡散することを効果的に抑制することができる。
保護膜を構成する材料としては、酸化物、窒化物、フッ化物、硫化物、三元化合物、金属またはポリマー等を用いることができ、例えば、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート、酸化ランタン、酸化珪素、チタン酸ストロンチウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化スカンジウム、酸化エルビウム、酸化バナジウムまたは酸化インジウム等を含む材料、窒化アルミニウム、窒化ハフニウム、窒化珪素、窒化タンタル、窒化チタン、窒化ニオブ、窒化モリブデン、窒化ジルコニウムまたは窒化ガリウム等を含む材料、チタンおよびアルミニウムを含む窒化物、チタンおよびアルミニウムを含む酸化物、アルミニウムおよび亜鉛を含む酸化物、マンガンおよび亜鉛を含む硫化物、セリウムおよびストロンチウムを含む硫化物、エルビウムおよびアルミニウムを含む酸化物、イットリウムおよびジルコニウムを含む酸化物等を含む材料を用いることができる。
保護膜は、段差被覆性(ステップカバレッジ)の良好な成膜方法を用いて形成することが好ましい。このような手法の一つに、原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法がある。ALD法を用いて形成することができる材料を、保護膜に用いることが好ましい。ALD法を用いることで緻密な、クラックまたはピンホールなどの欠陥が低減された、または均一な厚さを備える保護膜を形成することができる。また、保護膜を形成する際に加工部材に与える損傷を、低減することができる。
例えばALD法を用いて保護膜を形成することで、複雑な凹凸形状を有する表面、タッチパネルの上面、側面及び裏面にまで均一で欠陥の少ない保護膜を形成することができる。
以上のようにして、実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスを用いて作製された発光装置を得ることができる。
本実施の形態における発光装置は、実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスを用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスは発光効率が良好なため、消費電力の小さい発光装置とすることが可能である。また、表示品質の良好な発光装置とすることができる。
図4A、及び図4Bには着色層(カラーフィルタ)等を設けることによって色純度を向上させた発光装置の例を示す。図4Aには基板1001、下地絶縁膜1002、ゲート絶縁膜1003、ゲート電極1006、1007、1008、第1の層間絶縁膜1020、第2の層間絶縁膜1021、周辺部1042、画素部1040、駆動回路部1041、発光デバイスの陽極1024R、1024G、1024B、隔壁1025、EL層1028、発光デバイスの共通電極(陰極)1029、封止基板1031、シール材1032などが図示されている。
また、図4Aでは着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)は透明な基材1033に設けている。また、ブラックマトリクス1035をさらに設けても良い。着色層及びブラックマトリクスが設けられた透明な基材1033は、位置合わせし、基板1001に固定する。なお、着色層、及びブラックマトリクス1035は、オーバーコート層1036で覆われている。
図4Bでは着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)をゲート絶縁膜1003と第1の層間絶縁膜1020との間に形成する例を示した。このように、着色層は基板1001と封止基板1031の間に設けられていても良い。
また、以上に説明した発光装置では、FETが形成されている基板1001側に光を取り出す構造(ボトムエミッション型)の発光装置としたが、封止基板1031側に発光を取り出す構造(トップエミッション型)の発光装置としても良い。トップエミッション型の発光装置の断面図を図5に示す。この場合、基板1001は光を通さない基板を用いることができる。FETと発光デバイスの陽極とを接続する接続電極を作製するまでは、ボトムエミッション型の発光装置と同様に形成する。その後、第3の層間絶縁膜1037を電極1022を覆って形成する。この絶縁膜は平坦化の役割を担っていても良い。第3の層間絶縁膜1037は第2の層間絶縁膜と同様の材料の他、他の公知の材料を用いて形成することができる。
発光デバイスの陽極1024R、1024G、1024Bはここでは陽極とするが、陰極であっても構わない。また、図5のようなトップエミッション型の発光装置である場合、陽極を反射電極とすることが好ましい。EL層1028の構成は、実施の形態1においてEL層103として説明したような構成とする。
図5のようなトップエミッションの構造では着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)を設けた封止基板1031で封止を行うことができる。封止基板1031には画素と画素との間に位置するようにブラックマトリクス1035を設けても良い。着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)またはブラックマトリックスはオーバーコート層(図示せず)によって覆われていても良い。なお封止基板1031は透光性を有する基板を用いることとする。
トップエミッション型の発光装置では、マイクロキャビティ構造の適用が好適に行える。マイクロキャビティ構造を有する発光デバイスは、一方の電極を反射電極を含む電極、他方の電極を半透過・半反射電極とすることにより得られる。反射電極と半透過・半反射電極との間には少なくともEL層が存在し、少なくとも発光領域となる発光層が存在している。
なお、反射電極は、可視光の反射率が40%乃至100%、好ましくは70%乃至100%であり、かつその抵抗率が1×10−2Ωcm以下の膜であるとする。また、半透過・半反射電極は、可視光の反射率が20%乃至80%、好ましくは40%乃至70%であり、かつその抵抗率が1×10−2Ωcm以下の膜であるとする。
EL層に含まれる発光層から射出される発光は、反射電極と半透過・半反射電極とによって反射され、共振する。
当該発光デバイスは、透明導電膜または上述の複合材料、キャリア輸送材料などの厚みを変えることで反射電極と半透過・半反射電極の間の光学的距離を変えることができる。これにより、反射電極と半透過・半反射電極との間において、共振する波長の光を強め、共振しない波長の光を減衰させることができる。
なお、反射電極によって反射されて戻ってきた光(第1の反射光)は、発光層から半透過・半反射電極に直接入射する光(第1の入射光)と大きな干渉を起こすため、反射電極と発光層の光学的距離を(2n−1)λ/4(ただし、nは1以上の自然数、λは増幅したい発光の波長)に調節することが好ましい。当該光学的距離を調節することにより、第1の反射光と第1の入射光との位相を合わせ発光層からの発光をより増幅させることができる。
なお、上記構成においてEL層は、複数の発光層を有する構造であっても、単一の発光層を有する構造であっても良く、例えば、上述のタンデム型発光デバイスの構成と組み合わせて、一つの発光デバイスに電荷発生層を挟んで複数のEL層を設け、それぞれのEL層に単数もしくは複数の発光層を形成する構成に適用してもよい。
マイクロキャビティ構造を有することで、特定波長の正面方向の発光強度を強めることが可能となるため、低消費電力化を図ることができる。なお、赤、黄、緑、青の4色の副画素で映像を表示する発光装置の場合、黄色発光による輝度向上効果のうえ、全副画素において各色の波長に合わせたマイクロキャビティ構造を適用できるため良好な特性の発光装置とすることができる。
本実施の形態における発光装置は、実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスを用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスは発光効率が良好なため、消費電力の小さい発光装置とすることが可能である。また、表示品質の良好な発光装置とすることができる。
ここまでは、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、以下からはパッシブマトリクス型の発光装置について説明する。図6A、及び図6Bには本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図6Aは、発光装置を示す斜視図、図6Bは図6Aを一点鎖線X−Yで切断した断面図である。図6において、基板951上には、電極952と電極956との間にはEL層955が設けられている。電極952の端部は絶縁層953で覆われている。そして、絶縁層953上には隔壁層954が設けられている。隔壁層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。また、パッシブマトリクス型の発光装置においても、実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスを用いており、表示品質の良好な発光装置、又は消費電力の小さい発光装置とすることができる。
以上、説明した発光装置は、マトリクス状に配置された多数の微小な発光デバイスをそれぞれ制御することが可能であるため、画像の表現を行う表示装置として好適に利用できる発光装置である。
また、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
(実施の形態4)
[発光装置]
以下では、上記実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスを用いた本発明の一態様の発光装置の他の一例および作製方法について説明する。
 図7Aに、本発明の一態様の発光装置450の上面概略図を示す。発光装置450は、赤色を呈する発光デバイス110R、緑色を呈する発光デバイス110G、及び青色を呈する発光デバイス110Bをそれぞれ複数有する。図7Aでは、各発光デバイスの区別を簡単にするため、各発光デバイスの発光領域内にR、G、Bの符号を付している。
 発光デバイス110R、発光デバイス110G、及び発光デバイス110Bは、それぞれマトリクス状に配列している。図7Aは、一方向に同一の色の発光デバイスが配列する、いわゆるストライプ配列を示している。なお、発光デバイスの配列方法はこれに限られず、デルタ配列、ジグザグ配列などの配列方法を適用してもよいし、ペンタイル配列を用いることもできる。
 発光デバイス110R、発光デバイス110G、及び発光デバイス110Bは、X方向に配列している。また、X方向と交差するY方向には、同じ色の発光デバイスが配列している。
 発光デバイス110R、発光デバイス110G、及び発光デバイス110Bは上記構成を有する発光デバイスである。
 図7Bは、図7A中の一点鎖線A1−A2に対応する断面概略図であり、図7Cは、一点鎖線B1−B2に対応する断面概略図である。
 図7Bには、発光デバイス110R、発光デバイス110G、及び発光デバイス110Bの断面を示している。発光デバイス110Rは、画素電極(陽極)101R、第1のEL層120R、第2のEL層121、及び共通電極102を有する。発光デバイス110Gは、画素電極(陽極)101G、第1のEL層120G、第2のEL層(電子注入層)121、及び共通電極102を有する。発光デバイス110Bは、画素電極(陽極)101B、第1のEL層120B、第2のEL層121、及び共通電極102を有する。第2のEL層121と共通電極102は、発光デバイス110R、発光デバイス110G、及び発光デバイス110Bに共通に設けられる。第2のEL層121は、共通層ともいうことができる。
 発光デバイス110Rが有する第1のEL層120Rは、少なくとも赤色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。発光デバイス110Gが有する第1のEL層120Gは、少なくとも緑色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。発光デバイス110Bが有する第1のEL層120Bは、少なくとも青色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。発光デバイス110R、発光デバイス110Gおよび発光デバイス110Bは、少なくとも発光デバイス110Rが本発明の一態様の発光デバイスである。
 第1のEL層120R、第1のEL層120G、及び第1のEL層120Bは、それぞれ発光層を少なくとも有し、そのほかに、正孔ブロック層、電子注入層、電子輸送層、正孔輸送層、正孔注入層、電子ブロック層、励起子ブロック層などのうち、一以上を有していてもよい。第2のEL層121は、発光層を有さない構成とする。第2のEL層121は電子注入層であることが好ましい。なお、第1のEL層120R、第1のEL層120G、及び第1のEL層120Bの第2の電極側の表面が電子注入層の役割も担う場合、第2のEL層121は設けられていなくともよい。
 画素電極(陽極)101R、画素電極(陽極)101G、及び画素電極(陽極)101Bは、それぞれ発光デバイス毎に設けられている。また、共通電極102及び第2のEL層121は、各発光デバイスに共通な一続きの層として設けられていることが好ましい。また、第1のEL層120における正孔輸送層は、発光色の異なる発光デバイス間で途切れているが、同じ構成を有していることが好ましい。
画素電極101と共通電極102のいずれか一方に可視光に対して透光性を有する導電膜を用い、他方に反射性を有する導電膜を用いる。画素電極101を透光性、共通電極102を反射性とすることで、下面射出型(ボトムエミッション型)の表示装置とすることができ、反対に各画素電極を反射性、共通電極102を透光性とすることで、上面射出型(トップエミッション型)の表示装置とすることができる。なお、各画素電極と共通電極102の双方を透光性とすることで、両面射出型(デュアルエミッション型)の表示装置とすることもできる。本発明の一態様の発光デバイスは、トップエミッション型の発光デバイスに好適である。
 画素電極101R、画素電極101G、及び画素電極101Bの端部を覆って、第1のEL層120R、第1のEL層120G、及び第1のEL層120Bがそれぞれ設けられている。また、第1のEL層120R、第1のEL層120G、及び第1のEL層120Bの端部を覆って絶縁層125が設けられている。言い換えると、絶縁層125は、画素電極101R、画素電極101G、及び画素電極101Bおよび第1のEL層120R、第1のEL層120G、及び第1のEL層120Bと重なる開口部を有している。絶縁層125の開口部における端部は、テーパ形状であることが好ましい。なお、画素電極101R、画素電極101G、及び画素電極101Bの端部は、第1のEL層120R、第1のEL層120G、及び第1のEL層120Bにそれぞれ覆われていなくてもよい。
 第1のEL層120R、第1のEL層120G、及び第1のEL層120Bは、それぞれ画素電極101R、画素電極101G、及び画素電極101Bの上面に接する領域を有する。また、第1のEL層120R、第1のEL層120G、及び第1のEL層120Bの端部は、絶縁層125の下に位置する。第1のEL層120R、第1のEL層120G、及び第1のEL層120Bの上面は絶縁層125に接する領域と、第2のEL層121(第2のEL層を設けない構成の場合は共通電極102)に接する領域とを有する。
図18は、図7Bの変形例である。図18において、画素電極101R、画素電極101G、及び画素電極101Bの端部は、基板側に向かって広くなるテーパー形状を有しており、上部に形成される膜の被覆性が向上している。また、画素電極101R、画素電極101G、及び画素電極101Bの端部は、第1のEL層120R、第1のEL層120G、及び第1のEL層120Bにそれぞれ覆われている。EL層を覆ってマスク層107が形成されている。これは、フォトリソグラフィ法によってエッチングをする際に、EL層がダメージを受けることを抑制する働きがある。発光デバイス110R、発光デバイス110G、及び発光デバイス110Bの間には絶縁層108が設けられている。絶縁層108の端部はなだらかなテーパー形状を有しており、その後に形成される第2のEL層121および共通電極102の段切れを抑制することができる。
 図7B、図18に示すように、異なる色の発光デバイス間において、2つのEL層の間に隙間が設けられている。このように、第1のEL層120R、第1のEL層120G、及び第1のEL層120Bが、互いに接しないように設けられていることが好ましい。これにより、隣接する2つのEL層を介して電流が流れ、意図しない発光が生じることを有効に防ぐことができる。そのため、コントラストを高めることができ、表示品位の高い表示装置を実現できる。また、隣り合う発光デバイス(例えば発光デバイス110Rと発光デバイス110G)における向かい合うEL層の端部同士の間隔は、フォトリソグラフィ法を用いて作製することにより、2μm以上5μm以下とすることが可能である。なお、これは、EL層に含まれる発光層同士の間隔と言い換えることもできる。メタルマスクを用いた形成方法では10μm未満にすることは困難である。
このように、フォトリソグラフィ法を用いて発光装置を作製することにより、2つの発光デバイス間に存在しうる非発光領域の面積を大幅に縮小することができ、開口率を大きく拡大することができるようになる。例えば、本発明の一態様の表示装置においては、開口率を、40%以上、50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、さらには90%以上であって、100%未満を実現することもできる。
なお、表示装置の開口率を高くすることで、表示装置の信頼性を向上させることができる。より具体的には、有機ELデバイスを用い、開口率が10%の表示装置の寿命を基準にした場合、開口率が20%(すなわち、基準に対して開口率が2倍)の表示装置の寿命は約3.25倍となり、開口率が40%(すなわち、基準に対して開口率が4倍)の表示装置の寿命は約10.6倍となる。このように、開口率の向上に伴い、有機ELデバイスに流れる電流密度を低くすることができるため、表示装置の寿命を向上させることが可能となる。本発明の一態様の表示装置においては、開口率を向上させることが可能であるため表示装置の表示品位を向上させることが可能となる。さらに、表示装置の開口率の向上に伴い、表示装置の信頼性(特に寿命)を格段に向上させるといった、優れた効果を奏する。
 図7Cでは、Y方向において、EL層120Rが発光デバイス毎に分離するように形成されている例を示した。なお、図7Cでは一例として発光デバイス110Rの断面を示しているが、発光デバイス110G及び発光デバイス110Bについても同様の形状とすることができる。なお、EL層はY方向において一続きであり、EL層120Rが帯状に形成されていてもよい。EL層120Rなどを帯状に形成することで、これらを分断するためのスペースが不要となり、発光デバイス間の非発光領域の面積を縮小できるため、開口率を高めることができる。
 共通電極102上には、発光デバイス110R、発光デバイス110G、及び発光デバイス110Bを覆って、保護層131が設けられている。保護層131は、上方から各発光デバイスに水などの不純物が拡散することを防ぐ機能を有する。
 保護層131としては、例えば、少なくとも無機絶縁膜を含む単層構造または積層構造とすることができる。無機絶縁膜としては、例えば、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、酸化窒化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜などの酸化物膜または窒化物膜が挙げられる。または、保護層131としてインジウムガリウム酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物などの半導体材料を用いてもよい。
 また、保護層131として、無機絶縁膜と、有機絶縁膜の積層膜を用いることもできる。例えば、一対の無機絶縁膜の間に、有機絶縁膜を挟んだ構成とすることが好ましい。さらに有機絶縁膜が平坦化膜として機能することが好ましい。これにより、有機絶縁膜の上面を平坦なものとすることができるため、その上の無機絶縁膜の被覆性が向上し、バリア性を高めることができる。また、保護層131の上面が平坦となるため、保護層131の上方に構造物(例えばカラーフィルタ、タッチセンサの電極、またはレンズアレイなど)を設ける場合に、下方の構造に起因する凹凸形状の影響を軽減できるため好ましい。
 また、図7Aには、共通電極102と電気的に接続する接続電極101Cを示している。接続電極101Cは、共通電極102に供給するための電位(例えばアノード電位、またはカソード電位)が与えられる。接続電極101Cは、発光デバイス110Rなどが配列する表示領域の外に設けられる。また図7Aには、共通電極102を破線で示している。
 接続電極101Cは、表示領域の外周に沿って設けることができる。例えば、表示領域の外周の一辺に沿って設けられていてもよいし、表示領域の外周の2辺以上にわたって設けられていてもよい。すなわち、表示領域の上面形状が長方形である場合には、接続電極101Cの上面形状は、帯状、L字状、コの字状(角括弧状)、または四角形などとすることができる。
 図7Dは、図7A中の一点鎖線C1−C2に対応する断面概略図である。図7Dには、接続電極101Cと共通電極102とが電気的に接続する接続部130を示している。接続部130では、接続電極101C上に共通電極102が接して設けられ、共通電極102を覆って保護層131が設けられている。また、接続電極101Cの端部を覆って絶縁層124が設けられている。
[作製方法例1]
 以下では、本発明の一態様の表示装置の作製方法の一例について、図面を参照して説明する。ここでは、上記構成例で示した発光装置450を例に挙げて説明する。図8A乃至図9Fは、以下で例示する表示装置の作製方法の、各工程における断面概略図である。また図8A等では、右側に接続部130及びその近傍における断面概略図を合わせて示している。
 なお、表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、スパッタリング法、化学気相堆積(CVD:Chemical Vapor Deposition)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、表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ法、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成することができる。
 また、表示装置を構成する薄膜を加工する際には、フォトリソグラフィ法等を用いることができる。それ以外に、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。
 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。
 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、X線などを用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、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。
 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。
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。
〔基板100の準備〕
 基板100としては、少なくとも後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する基板を用いることができる。基板100として、絶縁性基板を用いる場合には、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、有機樹脂基板などを用いることができる。また、シリコン、炭化シリコンなどを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板などの半導体基板を用いることができる。
 特に、基板100として、上記半導体基板または絶縁性基板上に、トランジスタなどの半導体素子を含む半導体回路が形成された基板を用いることが好ましい。当該半導体回路は、例えば画素回路、ゲート線駆動回路(ゲートドライバ)、ソース線駆動回路(ソースドライバ)などを構成していることが好ましい。また、上記に加えて演算回路、記憶回路などが構成されていてもよい。
〔画素電極101R、101G、101B、接続電極101Cの形成〕
 続いて、基板100上に画素電極101R、画素電極101G、画素電極101B、及び接続電極101Cを形成する。まず画素電極(陽極)となる導電膜を成膜し、フォトリソグラフィ法によりレジストマスクを形成し、導電膜の不要な部分をエッチングにより除去する。その後、レジストマスクを除去することで、画素電極101R、画素電極101G、及び画素電極101Bを形成することができる。
 各画素電極として可視光に対して反射性を有する導電膜を用いる場合、可視光の波長域全域でできるだけ反射率が高い材料(例えば銀またはアルミニウムなど)を適用することが好ましい。これにより、発光デバイスの光取り出し効率を高められるだけでなく、色再現性を高めることができる。各画素電極として可視光に対して反射性を有する導電膜を用いた場合、基板と反対方向に発光を取りだすいわゆるトップエミッションの発光装置とすることができる。各画素電極として透光性を有する導電膜を用いる場合、基板方向に発光を取り出すいわゆるボトムエミッションの発光装置とすることができる。
〔EL膜120Rbの形成〕
 続いて、画素電極101R、画素電極101G、および画素電極101B上に、後にEL層120RとなるEL膜120Rbを成膜する。
 EL膜120Rbは、少なくとも発光材料を含む発光層と、正孔輸送層を有する。このほかに、電子注入層、電子輸送層、電荷発生層、または正孔注入層として機能する膜のうち、一以上が積層された構成としてもよい。EL膜120Rbは、例えば蒸着法、スパッタリング法、またはインクジェット法等により形成することができる。なおこれに限られず、上述した成膜方法を適宜用いることができる。
 一例としては、EL膜120Rbとして、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層が、この順で積層された積層膜とすることが好ましい。このとき、後に形成するEL層121としては、電子注入層を有する膜を用いることができる。
 EL膜120Rbは、接続電極101C上に設けないように形成することが好ましい。例えば、EL膜120Rbを蒸着法(またはスパッタリング法)により形成する場合、接続電極101CにEL膜120Rbが成膜されないように、遮蔽マスクを用いて形成する、または後のエッチング工程で除去することが好ましい。
〔マスク膜144aの形成〕
 続いて、EL膜120Rbを覆ってマスク膜144aを形成する。また、マスク膜144aは、接続電極101Cの上面に接して設けられる。
 マスク膜144aは、EL膜120Rbなどの各EL膜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、マスク膜144aは、後述する保護膜146aなどの保護膜とのエッチングの選択比の大きい膜を用いることができる。さらに、マスク膜144aは、各EL膜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。
 マスク膜144a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。マスク膜144a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。
 マスク膜144a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、マスク膜144a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)を用いた場合にも適用できる。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、マスク膜144a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。中でも特に酸化アルミニウムが好ましい。
 また、マスク膜144aとして、少なくともEL膜120Rbの最上部に位置する膜に対して、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、マスク膜144aに好適に用いることができる。マスク膜144a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膜120Rbへの熱的なダメージを低減することができ、好ましい。
 マスク膜144aの形成に用いることのできる湿式の成膜方法としては、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ法、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等がある。
 マスク膜144aとしては、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、プルラン、水溶性のセルロース、またはアルコール可溶性のポリアミド樹脂などの有機材料を用いることができる。
ここで、特にALD法により作製された膜は、緻密でEL層を保護する機能が高いためにマスク膜として好適に利用できる。特に酸化アルミニウム膜は好適である。
〔保護膜146aの形成〕
 続いて、マスク膜144a上に、保護膜146aを形成する(図8B)。
 保護膜146aは、後にマスク膜144a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、後の保護膜146aの加工時には、マスク膜144aが露出する。したがって、マスク膜144aと保護膜146a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、マスク膜144aのエッチング条件、及び保護膜146aのエッチング条件に応じて、保護膜146a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、保護膜146a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、保護膜146a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、これをマスク膜144aに用いることができる。
 なお、これに限られず、保護膜146aは、様々な材料の中から、マスク膜144aのエッチング条件、及び保護膜146a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、上記マスク膜144a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、保護膜146a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、保護膜146a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。
 また、保護膜146aとして、EL膜120Rbなどに用いることのできる有機膜を用いてもよい。例えば、EL膜120Rb、EL膜120Gb、またはEL膜120Bbに用いる有機膜と同じ膜を、保護膜146aに用いることができる。このような有機膜を用いることで、EL膜120Rbなどと成膜装置を共通に用いることができるため、好ましい。
〔レジストマスク143aの形成〕
 続いて、保護膜146a上であって、画素電極101Rと重なる位置、及び接続電極101Cと重なる位置に、それぞれレジストマスク143aを形成する(図8C)。
 レジストマスク143aは、ポジ型のレジスト材料、またはネガ型のレジスト材料など、感光性の樹脂を含むレジスト材料を用いることができる。
 ここで、保護膜146aを有さずに、マスク膜144a上にレジストマスク143aを形成する場合、マスク膜144aにピンホールなどの欠陥が存在すると、レジスト材料の溶媒によって、EL膜120Rbが溶解してしまう恐れがある。保護膜146aを用いることで、このような不具合が生じることを防ぐことができる。
 なお、マスク膜144aにピンホールなどの欠陥が生じにくい膜を用いる場合には、保護膜146aを用いずに、マスク膜144a上に直接、レジストマスク143aを形成してもよい。
〔保護膜146aのエッチング〕
 続いて、保護膜146aの、レジストマスク143aに覆われない一部をエッチングにより除去し、帯状の保護層147aを形成する。このとき同時に、接続電極101C上にも保護層147aが形成される。
 保護膜146aのエッチングの際、マスク膜144aが当該エッチングにより除去されないように、選択比の高いエッチング条件を用いることが好ましい。保護膜146aのエッチングは、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより行うことができるが、ドライエッチングを用いることで、保護膜146aのパターンが縮小することを抑制できる。
〔レジストマスク143aの除去〕
 続いて、レジストマスク143aを除去する(図8D)。
 レジストマスク143aの除去は、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより行うことができる。特に、酸素ガスをエッチングガスに用いたドライエッチング(プラズマアッシングともいう)により、レジストマスク143aを除去することが好ましい。
 このとき、レジストマスク143aの除去は、EL膜120Rbがマスク膜144aに覆われた状態で行われるため、EL膜120Rbへの影響が抑制されている。特に、EL膜120Rbが酸素に触れると、電気特性に悪影響を及ぼす場合があるため、プラズマアッシングなどの、酸素ガスを用いたエッチングを行う場合には好適である。
〔マスク膜144aのエッチング〕
 続いて、保護層147aをマスクとして用いて、マスク膜144aの保護層147aに覆われない一部をエッチングにより除去し、帯状のマスク層145aを形成する(図8E)。このとき同時に、接続電極101C上にもマスク層145aが形成される。
 マスク膜144aのエッチングは、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより行うことができるが、ドライエッチング法を用いると、パターンの縮小を抑制できるため好ましい。
〔EL膜120Rb、保護層147aのエッチング〕
 続いて、保護層147aをエッチングすると同時に、マスク層145aに覆われないEL膜120Rbの一部をエッチングにより除去し、帯状のEL層120Rを形成する(図8F)。このとき同時に、接続電極101C上の保護層147aも除去される。
 EL膜120Rbと、保護層147aとを同一処理によりエッチングすることで、工程を簡略化することができ、表示装置の作製コストを削減することができるため好ましい。
 特にEL膜120Rbのエッチングには、酸素を主成分に含まないエッチングガスを用いたドライエッチングを用いることが好ましい。これにより、EL膜120Rbの変質を抑制し、信頼性の高い表示装置を実現できる。酸素を主成分に含まないエッチングガスとしては、例えばCF、C、SF、CHF、Cl、HO、BCl、HまたはHeなどの貴ガスが挙げられる。また、上記ガスと、酸素を含まない希釈ガスとの混合ガスをエッチングガスに用いることができる。
 なお、EL膜120Rbのエッチングと、保護層147aのエッチングを、別々に行ってもよい。このとき、EL膜120Rbを先にエッチングしてもよいし、保護層147aを先にエッチングしてもよい。
 この時点において、EL層120Rと、接続電極101Cが、マスク層145aに覆われた状態となる。
〔EL層120G、EL層120Bの形成〕
 同様の工程を繰り返すことによって、島状のEL層120G、EL層120Bと、島状のマスク層145b、145cとを形成することができる(図9A)。
〔マスク層の除去〕
 続いて、マスク層145a、マスク層145b、及びマスク層145c上に、絶縁層126bを形成する。絶縁層126bはマスク層145a、マスク層145b、及びマスク層145cと同様に作製することができる。
〔絶縁層125bの形成〕
その後、絶縁層126bを覆って、絶縁層125bを形成する。絶縁層125bは感光性を有する有機樹脂を用いて形成すればよい。当該有機材料としては例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、イミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シリコーン樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等を適用することができる。また、絶縁層125bとして、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラル、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、プルラン、水溶性のセルロース、またはアルコール可溶性のポリアミド樹脂等の有機材料を適用することができる場合がある。また、感光性の樹脂としてはフォトレジストを用いることができる場合がある。感光性の樹脂は、ポジ型の材料、またはネガ型の材料を用いることができる場合がある。
絶縁層125bは塗布後に加熱処理を行うことが好ましい。当該加熱処理は、EL層の耐熱温度よりも低い温度で行う。加熱処理の際の基板温度としては、50℃以上200℃以下、好ましくは60℃以上150℃以下、より好ましくは70℃以上120℃以下とすればよい。これにより、絶縁層125b中に含まれる溶媒を除去することができる。
 次に、図7Cに示すように、露光、現像を行って、絶縁層125bの画素電極および第1のEL層と重なる領域に開口部128を形成し、絶縁層125を形成する。絶縁層125bに、ポジ型のアクリル樹脂を用いる場合、絶縁層125bを除去する領域に、マスクを用いて可視光線または紫外線を照射すればよい。
 また、露光に可視光線を用いる場合、当該可視光線は、i線(波長365nm)を含むことが好ましい。さらに、g線(波長436nm)、またはh線(波長405nm)などを含む可視光線を用いてもよい。
現像は、絶縁層125bにアクリル樹脂を用いる場合、現像液として、アルカリ性の溶液を用いることが好ましく、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(TMAH)を用いればよい。
なお、この後、基板全体に露光を行い、可視光線または紫外光線を絶縁層125に照射することが好ましい。当該露光のエネルギー密度は、0mJ/cmより大きく、800mJ/cm以下とすればよく、0mJ/cmより大きく、500mJ/cm以下とすることが好ましい。現像後にこのような露光を行うことで、絶縁層125の透明度を向上させることができる場合がある。また、後の工程における、絶縁層125の端部をテーパ形状に変形させる加熱処理に必要とされる基板温度を低下させることができる場合がある。
 次に、加熱処理を行うことで、絶縁層125bを、側面にテーパ形状を有する絶縁層125に変形させることができる。当該加熱処理は、EL層の耐熱温度よりも低い温度で行う。加熱処理の際の基板温度としては、50℃以上200℃以下、好ましくは60℃以上150℃以下、より好ましくは70℃以上130℃以下とすればよい。本工程の加熱処理は、絶縁層125の塗布後の加熱処理よりも、基板温度を高くすることが好ましい。これにより、絶縁層125の耐食性も向上させることができる。
続いて、露出したマスク層145a、マスク層145b、及びマスク層145cを除去する。マスク層145a、マスク層145b、及びマスク層145cは、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより除去することができる。このとき、EL層120R、EL層120G、及びEL層120Bにできるだけダメージを与えない方法を用いることが好ましい。特に、ウェットエッチング法を用いることが好ましい。例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(TMAH)、希フッ酸、シュウ酸、リン酸、酢酸、硝酸、またはこれらの混合液体を用いたウェットエッチングを用いることが好ましい。
 または、マスク層145a、マスク層145b、及びマスク層145cを、水またはアルコールなどの溶媒に溶解させることで除去することが好ましい。ここで、マスク層145a、マスク層145b、及びマスク層145cを溶解しうるアルコールとしては、エチルアルコール、メチルアルコール、イソプロピルアルコール(IPA)、またはグリセリンなど、様々なアルコールを用いることができる。
 マスク層145a、マスク層145b、及びマスク層145cを除去した後に、EL層120R、EL層120G、及びEL層120Bの内部に含まれる水、及び表面に吸着する水を除去するため、乾燥処理を行うことが好ましい。例えば、不活性ガス雰囲気または減圧雰囲気下における加熱処理を行うことが好ましい。加熱処理は、基板温度として50℃以上200℃以下、好ましくは60℃以上150℃以下、より好ましくは70℃以上120℃以下の温度で行うことができる。減圧雰囲気とすることで、より低温で乾燥が可能であるため好ましい。
 このようにして、EL層120R、EL層120G、及びEL層120Bを作り分けることができる。
〔EL層121の形成〕
 続いて、EL層120R、EL層120G、及びEL層120B、絶縁層125を覆ってEL層121を成膜する。
 EL層121は、EL膜120Rbなどと同様の方法で成膜することができる。蒸着法によりEL層121を成膜する場合には、EL層121が接続電極101C上に成膜されないように、遮蔽マスクを用いて成膜することが好ましい。
〔共通電極102の形成〕
 続いて、EL層121及び接続電極101Cを覆って共通電極102を形成する(図9F)。
 共通電極102は、蒸着法またはスパッタリング法などの成膜方法により形成することができる。または、蒸着法で形成した膜と、スパッタリング法で形成した膜を積層させてもよい。このとき、電子注入層115が成膜される領域を包含するように、共通電極102を形成することが好ましい。すなわち、電子注入層115の端部が、共通電極102と重畳する構成とすることができる。共通電極102は、遮蔽マスクを用いて形成することが好ましい。
 共通電極102は、表示領域外において、接続電極101Cと電気的に接続される。
〔保護層の形成〕
 続いて、共通電極102上に、保護層を形成する。保護層に用いる無機絶縁膜の成膜には、スパッタリング法、PECVD法、またはALD法を用いることが好ましい。特にALD法は、段差被覆性に優れ、ピンホールなどの欠陥が生じにくいため、好ましい。また、有機絶縁膜の成膜には、インクジェット法を用いると、所望のエリアに均一な膜を形成できるため好ましい。
 以上により、本発明の一態様の発光装置を作製することができる。
 なお、上記では、共通電極102と第2のEL層121とを、異なる上面形状となるように形成した場合について示したが、これらを同じ領域に形成してもよい。
(実施の形態5)
本実施の形態では、実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスを照明装置として用いる例を、図10を参照しながら、説明する。図10Bは照明装置の上面図、図10Aは図10Bに示す線分e−fにおける断面図である。
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、陽極401が形成されている。陽極401は実施の形態1における画素電極101に相当する。陽極401側から発光を取り出す場合、陽極401は透光性を有する材料により形成する。
陰極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。
陽極401上にはEL層403が形成されている。EL層403は実施の形態1および実施の形態2におけるEL層103の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を覆って陰極404を形成する。陰極404は実施の形態1における共通電極102に相当する。発光を陽極401側から取り出す場合、陰極404は反射率の高い材料によって形成される。陰極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、陽極401、EL層403、及び陰極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10B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と陽極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。
以上、本実施の形態に記載の照明装置は、EL素子に実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスを用いており、発光効率が良好なため、消費電力の小さい発光装置とすることができる。
また、本実施の形態は他の実施の形態と自由に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1および実施の形態2に記載の発光デバイスをその一部に含む電子機器の例について説明する。実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスは発光効率(特にBI)の高い発光デバイスである。その結果、本実施の形態に記載の電子機器は、発光デバイスの発光効率が良好なため、消費電力の小さい電子機器とすることが可能である。
上記発光デバイスを適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を以下に示す。
図11Aは、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置は、筐体7101に表示部7103が組み込まれている。また、ここでは、スタンド7105により筐体7101を支持した構成を示している。表示部7103により、映像を表示することが可能であり、表示部7103は、実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスをマトリクス状に配列して構成されている。
テレビジョン装置の操作は、筐体7101が備える操作スイッチ、別体のリモコン操作機7110により行うことができる。リモコン操作機7110が備える操作キー7109により、チャンネルまたは音量の操作を行うことができ、表示部7103に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機7110に、当該リモコン操作機7110から出力する情報を表示する表示部7107を設ける構成としてもよい。なお、表示部7107にも、マトリクス状に配列した、実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスを適用することができる。
なお、テレビジョン装置は、受信機またはモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
図11B1はコンピュータであり、本体7201、筐体7202、表示部7203、キーボード7204、外部接続ポート7205、ポインティングデバイス7206等を含む。なお、このコンピュータは、実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスをマトリクス状に配列して表示部7203に用いることにより作製される。図11B1のコンピュータは、図11B2のような形態であってもよい。図11B2のコンピュータは、キーボード7204、ポインティングデバイス7206の代わりに表示部7210が設けられている。表示部7210はタッチパネル式となっており、表示部7210に表示された入力用の表示を指または専用のペンで操作することによって入力を行うことができる。また、表示部7210は入力用表示だけでなく、その他の画像を表示することも可能である。また表示部7203もタッチパネルであっても良い。二つの画面がヒンジで接続されていることによって、収納または運搬をする際に画面を傷つける、破損するなどのトラブルの発生も防止することができる。
図11Cは、携帯端末の一例を示している。携帯電話機は、筐体7401に組み込まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、スピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯電話機は、実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスをマトリクス状に配列して作製された表示部7402を有している。
図11Cに示す携帯端末は、表示部7402を指などで触れることで、情報を入力することができる構成とすることもできる。この場合、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部7402を指などで触れることにより行うことができる。
表示部7402の画面は主として3つのモードがある。第1は、画像の表示を主とする表示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部7402を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部7402の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
また、携帯端末内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯端末の向き(縦か横か)を判断して、表示部7402の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
また、画面モードの切り替えは、表示部7402を触れること、又は筐体7401の操作ボタン7403の操作により行われる。また、表示部7402に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
また、入力モードにおいて、表示部7402の光センサで検出される信号を検知し、表示部7402のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
表示部7402は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部7402に掌または指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
以上の様に実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスを備えた発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスを用いることにより消費電力の小さい電子機器を得ることができる。
図12Aは、掃除ロボットの一例を示す模式図である。
掃除ロボット5100は、上面に配置されたディスプレイ5101、側面に配置された複数のカメラ5102、ブラシ5103、操作ボタン5104を有する。また図示されていないが、掃除ロボット5100の下面には、タイヤ、吸い込み口等が備えられている。掃除ロボット5100は、その他に赤外線センサ、超音波センサ、加速度センサ、ピエゾセンサ、光センサ、ジャイロセンサなどの各種センサを備えている。また、掃除ロボット5100は、無線による通信手段を備えている。
掃除ロボット5100は自走し、ゴミ5120を検知し、下面に設けられた吸い込み口からゴミを吸引することができる。
また、掃除ロボット5100はカメラ5102が撮影した画像を解析し、壁、家具または段差などの障害物の有無を判断することができる。また、画像解析により、配線などブラシ5103に絡まりそうな物体を検知した場合は、ブラシ5103の回転を止めることができる。
ディスプレイ5101には、バッテリーの残量、吸引したゴミの量などを表示することができる。掃除ロボット5100が走行した経路をディスプレイ5101に表示させてもよい。また、ディスプレイ5101をタッチパネルとし、操作ボタン5104をディスプレイ5101に設けてもよい。
掃除ロボット5100は、スマートフォンなどの携帯電子機器5140と通信することができる。カメラ5102が撮影した画像は、携帯電子機器5140に表示させることができる。そのため、掃除ロボット5100の持ち主は、外出先からでも、部屋の様子を知ることができる。また、ディスプレイ5101の表示をスマートフォンなどの携帯電子機器で確認することもできる。
本発明の一態様の発光装置はディスプレイ5101に用いることができる。
図12Bに示すロボット2100は、演算装置2110、照度センサ2101、マイクロフォン2102、上部カメラ2103、スピーカ2104、ディスプレイ2105、下部カメラ2106および障害物センサ2107、移動機構2108を備える。
マイクロフォン2102は、使用者の話し声及び環境音等を検知する機能を有する。また、スピーカ2104は、音声を発する機能を有する。ロボット2100は、マイクロフォン2102およびスピーカ2104を用いて、使用者とコミュニケーションをとることが可能である。
ディスプレイ2105は、種々の情報の表示を行う機能を有する。ロボット2100は、使用者の望みの情報をディスプレイ2105に表示することが可能である。ディスプレイ2105は、タッチパネルを搭載していてもよい。また、ディスプレイ2105は取り外しのできる情報端末であっても良く、ロボット2100の定位置に設置することで、充電およびデータの受け渡しを可能とする。
上部カメラ2103および下部カメラ2106は、ロボット2100の周囲を撮像する機能を有する。また、障害物センサ2107は、移動機構2108を用いてロボット2100が前進する際の進行方向における障害物の有無を察知することができる。ロボット2100は、上部カメラ2103、下部カメラ2106および障害物センサ2107を用いて、周囲の環境を認識し、安全に移動することが可能である。本発明の一態様の発光装置はディスプレイ2105に用いることができる。
図12Cはゴーグル型ディスプレイの一例を表す図である。ゴーグル型ディスプレイは、例えば、筐体5000、表示部5001、スピーカ5003、LEDランプ5004(電源スイッチ、又は操作スイッチを含む)、接続端子5006、センサ5007(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい、又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン5008、第2の表示部5002、支持部5012、イヤホン5013等を有する。
本発明の一態様の発光装置は表示部5001および第2の表示部5002に用いることができる。
図13は、実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスを、照明装置である電気スタンドに用いた例である。図13に示す電気スタンドは、筐体2001と、光源2002を有している。
図14は、実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスを、室内の照明装置3001として用いた例である。実施の形態1および実施の形態2に記載の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、消費電力の小さい照明装置とすることができる。また、実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスは、薄型であるため、薄型化した照明装置として用いることが可能となる。
実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスは、自動車のフロントガラスまたはダッシュボードにも搭載することができる。図15に実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスを自動車のフロントガラスまたはダッシュボードに用いる一態様を示す。表示領域5200乃至表示領域5203は実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスを用いて設けられた表示である。
表示領域5200と表示領域5201は自動車のフロントガラスに設けられた実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスを搭載した表示装置である。実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスは、陽極と陰極の両方を、透光性を有する電極で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置とすることができる。シースルー状態の表示であれば、自動車のフロントガラスに設置したとしても、視界の妨げになることなく設置することができる。なお、駆動のためのトランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料による有機トランジスタ、酸化物半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いると良い。
表示領域5202はピラー部分に設けられた実施の形態1および実施の形態2に記載の発光デバイスを搭載した表示装置である。表示領域5202には、車体に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完することができる。また、同様に、ダッシュボード部分に設けられた表示領域5203は車体によって遮られた視界を、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高めることができる。見えない部分を補完するように映像を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。
表示領域5203はまたナビゲーション情報、速度または回転数、エアコンの設定など、その他様々な情報を提供することができる。表示は使用者の好みに合わせて適宜その表示項目またはレイアウトを変更することができる。なお、これら情報は表示領域5200乃至表示領域5202にも設けることができる。また、表示領域5200乃至表示領域5203は照明装置として用いることも可能である。
また、図16A、及び図16Bに、折りたたみ可能な携帯情報端末5150を示す。折りたたみ可能な携帯情報端末5150は筐体5151、表示領域5152および屈曲部5153を有している。図16Aに展開した状態の携帯情報端末5150を示す。図16Bに折りたたんだ状態の携帯情報端末を示す。携帯情報端末5150は、大きな表示領域5152を有するにも関わらず、折りたためばコンパクトで可搬性に優れる。
表示領域5152は屈曲部5153により半分に折りたたむことができる。屈曲部5153は伸縮可能な部材と複数の支持部材とで構成されており、折りたたむ場合は、伸縮可能な部材が伸びる。屈曲部5153は2mm以上、好ましくは3mm以上の曲率半径を有して折りたたまれる。
なお、表示領域5152は、タッチセンサ(入力装置)を搭載したタッチパネル(入出力装置)であってもよい。本発明の一態様の発光装置を表示領域5152に用いることができる。
また、図17A乃至図17Cに、折りたたみ可能な携帯情報端末9310を示す。図17Aに展開した状態の携帯情報端末9310を示す。図17Bに展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末9310を示す。図17Cに折りたたんだ状態の携帯情報端末9310を示す。携帯情報端末9310は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。
表示パネル9311はヒンジ9313によって連結された3つの筐体9315に支持されている。なお、表示パネル9311は、タッチセンサ(入力装置)を搭載したタッチパネル(入出力装置)であってもよい。また、表示パネル9311は、ヒンジ9313を介して2つの筐体9315間を屈曲させることにより、携帯情報端末9310を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。本発明の一態様の発光装置を表示パネル9311に用いることができる。
 本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせることができる。
 本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
本実施例では、本発明の一態様の発光デバイス1、発光デバイス2および比較発光デバイス1について説明する。本実施例で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(発光デバイス1の作製方法)
まず、シリコン基板上に、絶縁膜としてCVD法により酸化シリコンを400nm成膜した後、窒素雰囲気下350℃で1時間加熱した。この後、スパッタリング法によりチタンを50nm、アルミニウムを70nm、チタンをスパッタリング法により6nm成膜し、300℃で1時間加熱して反射電極を形成した。この後、透明電極として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、10nmの膜厚で成膜した。続いて、フォトリソグラフィ法によりフォトマスクを作製した後、ウェットエッチングでITSOを、ドライエッチングでチタン、アルミニウム、チタンの積層をパターニングして、幅3μmの画素電極101を形成した。なお、透明電極は陽極として機能し、上記反射電極と合わせて画素電極(陽極)101とみなすことができる。
次に、Oアッシング処理(基板温度40℃、圧力0.67Pa、O流量200sccm、ICP電力2000W、基板バイアス50W、30秒)の後、フォトマスクを除去した。
その後、1×10−4Pa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、画素電極101が形成された面が下方となるように、画素電極101が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、画素電極101上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式(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共蒸着して正孔注入層111を形成した。
次に、正孔注入層111上に、PCBBiFを膜厚96nmとなるように蒸着して正孔輸送層112を形成した。
続いて、上記構造式(ii)で表される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)を膜厚10nmとなるように電子ブロック層を形成した。
その後、上記構造式(iii)で表される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)と、上記構造式(ix)で表される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)と、を重量比で1:0.015(=αN−βNPAnth:3,10PCA2Nbf(IV)−02)となるように25nm共蒸着して発光層113を形成した。
その後、発光層113上に、上記構造式(v)で表される2−{3−[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}ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mPCCzPDBq)を膜厚20nmとなるように蒸着して正孔ブロック層を形成した後、上記構造式(vi)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)を膜厚15nmとなるように蒸着し電子輸送層114を形成した。
続いて、電子輸送層114まで形成した発光デバイス1に、ALD(Atomic Layer Deposition)法により、トリメチルアルミニウム(略称:TMA)をプリカーサーとし、水蒸気を酸化剤に用いて、80℃にて酸化アルミニウム膜を30nmとなるように成膜した。次に、スパッタリング法を用いてアルゴン気流下、圧力2.1Pa、基板温度50℃においてタングステン(W)を50nmとなるように成膜した。
この後、ポジ型のフォトレジストを膜厚700nmとなるように塗布し、露光、現像を行い、画素電極101よりも一回り大きくフォトマスクを形成した。
続いて、形成したフォトマスクをマスクとし、エッチングガスとしてSFを用いて、ドライエッチング法によりタングステン膜を除去した。続いてOアッシング(基板温度10℃、圧力5.00Pa、O流量80sccm、ICP電力800W、基板バイアス10W、15秒)を行うことでフォトマスクを除去した。その後、タングステン膜をマスクとして、酸化アルミニウム膜をドライエッチングにより除去し、タングステン膜および酸化アルミニウム膜をマスクとして、正孔注入層111から電子輸送層114(第1のEL層)をドライエッチングによりパターニングした。
その後、タングステン膜をSFを用いてドライエッチングにより除去し、露出した酸化アルミニウムの上面及び側面、第1のEL層の側面を覆って、ALD法によりトリメチルアルミニウム(略称:TMA)をプリカーサーとし、水蒸気を酸化剤に用いて、80℃にて酸化アルミニウム膜を10nmとなるように成膜した。
次に、感光性有機樹脂を膜厚400nmとなるように塗布し、露光、現像を行い、画素電極101と重なる開口部を有する絶縁層を開口面積が7.32μmとなるよう形成した。Oアッシングの後、減圧下、100℃で1時間の焼成の後、開口部から露出した酸化アルミニウム膜を現像液によるウェットエッチングで253秒処理し、除去した。
その後、1×10−4Pa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、70℃で90分間の真空焼成を行った後、フッ化リチウム(LiF)とイッテルビウム(Yb)とを体積比で1:1、膜厚2nmとなるよう共蒸着して電子注入層115を形成し、最後に、銀(Ag)とマグネシウム(Mg)とを体積比1:0.1、膜厚25nmとなるように共蒸着し、酸化インジウム−酸化スズ(ITO)を70nm成膜することで陰極(共通電極)102を形成して発光デバイス1を作製した。なお、共通電極102は光を反射する機能と光を透過する機能とを有する半透過・半反射電極であり、発光デバイス1は共通電極102から光を取り出すトップエミッション型の素子である。
(発光デバイス2の作製方法)
発光デバイス2は発光デバイス1とほぼ同じ工程、レイアウトで作製したが、異なる感光性有機樹脂を用い、塗布成膜した後90℃で90秒焼成し、露光、現像を行い画素電極101と重なる開口部を有する絶縁層を形成した。この後、超高圧水銀ランプにて86秒光を照射し、100℃で600秒焼成を行ったことが発光デバイス1との違いである。これにより、絶縁層開口部の内側側面がテーパ形状となり、その後に形成する膜の被覆性が良好となる。
(比較発光デバイス1の作製方法)
比較発光デバイス1は、発光デバイス1と同様に画素電極101まで形成した後、1×10−4Pa程度の減圧下、基板温度250℃で5分加熱し、スパッタリング法により酸化シリコンを150nm成膜し、無機絶縁層を形成した。
この後、フォトリソグラフィ法により当該無機絶縁層をドライエッチングし、画素電極と重なる開口部を開口面積が7.32μmとなるよう形成した。Oアッシングの後、レジストを除去した。
その後、1×10−4Pa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。
続いて、正孔注入層111から電子輸送層114までは発光デバイス1と同様に形成し、電子輸送層を形成後、続けてフッ化リチウム(LiF)とイッテルビウム(Yb)とを体積比で1:1、膜厚2nmとなるよう共蒸着し、電子注入層115を形成した。最後に、銀(Ag)とマグネシウム(Mg)とを体積比1:0.1、膜厚25nmとなるように共蒸着し、酸化インジウム−酸化スズ(ITO)を70nm成膜することで陰極(共通電極)102を形成して比較発光デバイス1を作製した。なお、共通電極102は光を反射する機能と光を透過する機能とを有する半透過・半反射電極であり、比較発光デバイス1は共通電極102から光を取り出すトップエミッション型の素子である。
上記発光デバイス1、発光デバイス2および比較発光デバイス1の積層構造を以下の表にまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
上記発光デバイス1、発光デバイス2および比較発光デバイス1を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にUV処理、80℃にて1時間熱処理)を行った。この後、発光デバイス1、発光デバイス2および比較発光デバイス1の初期特性について測定を行った。
発光デバイス1、発光デバイス2および比較発光デバイス1の電流効率−輝度特性を図19に、ブルーインデックス−電流密度特性を図20に、発光スペクトルを図21に示す。
また、1000cd/m付近における主要な特性を下表に示した。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)を用いた。また、各発光デバイスの測定は室温(23℃に保たれた雰囲気)で行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
図19より、発光デバイス1および発光デバイス2の電流効率は、比較発光デバイスよりも低い結果を示した。しかし、発光デバイス1および発光デバイス2は、比較発光デバイス1より色度yが小さく、深い青色発光を示している。そのため、図20より、発光デバイス1および発光デバイス2は、比較発光デバイス1よりも良好なブルーインデックスを示している。
ここで、ブルーインデックス(BI)とは、電流効率(cd/A)をさらにy色度で割った値であり、青色発光の発光特性を表す指標の一つである。青色発光は、y色度が小さいほど色純度の高い発光となる傾向にある。色純度の高い青色発光は、輝度成分が小さくても広い範囲の青色を表現することが可能であり、色純度の高い青色発光を用いることで、青色を表現するための必要輝度が低下することから消費電力の低減効果が得られる。そのため、青色純度の指標の一つとなるy色度を考慮したBIが青色発光の効率を表す手段として好適に用いられ、BIが高い発光デバイスほどディスプレイに用いられる青色発光デバイスとしての効率が良好であるということができる。
すなわち、発光デバイス1および発光デバイス2は、電流効率では比較発光デバイス1よりも低い特性を示すものの、深い青色発光を示すため、青色の発光デバイスとしては優れた特性を有する発光デバイスであることがわかる。
ここで、図21の発光スペクトルを参照すると、比較発光デバイス1の発光スペクトルはピーク波長が長波長にシフトし、スペクトルにおけるピークの半値幅も大きくなっていることがわかる。また、表より色度yも発光デバイス1および発光デバイス2の倍または倍近い値となっていることがわかる。
結果として、発光デバイス1および発光デバイス2は、比較発光デバイス1よりも青色発光デバイスとして優れた特性を有する発光デバイスであることが分かった。
なお、この結果は、比較発光デバイス1のリーク電流による発光波長の変化が原因である。図2Aに示したように、比較発光デバイス1では、共通電極(陰極)102が画素電極101よりも広い面積でEL層と接している。そのため、無機絶縁膜の開口部と重なる位置にある共通電極との間に電流が流れるだけでなく、その周辺部に位置する共通電極との間にも電流が流れてしまう。このようなリーク電流により励起された光は、発光位置が想定された位置と異なることから、一部の光は発光デバイス内からデバイス外に射出するまでの光路長が想定の波長域からずれてしまう場合がある。また、画素電極101のない領域で発光した光は、画素電極101と共通電極(陰極)102との間で共振しないため、ブロードなスペクトル形状の光として外部へ射出される。また、無機絶縁膜の凹凸に起因して共通電極の角度も位置により変化するため、このような光が発光デバイスの外部に射出しやすい構成ともなっている。これらの理由から、想定された波長の光より波長の長い光およびスペクトルの半値幅が大きい(ブロードな)光が比較発光デバイス1からの光には混在し、発光スペクトルが変化してしまう。
一方で、発光デバイス1と発光デバイス2では、共通電極102は、絶縁層の開口部を介してEL層と重なっている。これにより、共通電極102の周辺部にリーク電流は流れにくく、波長の異なる発光が混在しにくいことから、色純度の良好な発光を得ることができ、ブルーインデックスの良好な発光デバイスを得ることができる。また、さらに、発光デバイス1及び発光デバイス2のように、正孔注入層111から電子輸送層114がエッチングされ、EL層の上部、且つ共通電極(電子注入層)に覆われていない部分には、酸化アルミニウムが40nm、側面には10nm形成されている。これによってもEL層を介したリーク電流が流れにくくなっている。また、光路長の異なる発光が外部に射出することを抑制することができることから、より良好な特性を有する発光デバイスとすることができる。
続いて、発光デバイス2および比較発光デバイス1の、測定位置と発光強度およびスペクトル形状の関係について2D分光放射計(トプコンテクノハウス社製 SR−5100HM)を用いて調査を行った結果を示す。
なお、発光デバイス2の構造は、実施の形態1における図1Aに示す構造に相当し、比較発光デバイス1の構造は、図26Aに示す構造に相当する。なお、図26Aに示す構造は、絶縁層127と、絶縁層127上の画素電極(陽極)101と、画素電極(陽極)101の側面及び上面の一部を覆う絶縁層125cと、画素電極(陽極)101、及び絶縁層125cを覆うように設けられるEL層103と、EL層103上の電子注入層104と、電子注入層104上に設けられる共通電極(陰極)102と、を有する。
図1Aに示す構造に相当する発光デバイス2は、画素電極(陽極)101の側面及び上面の一部を覆う絶縁層125cが設けられていない点、及びEL層103が分断されている点が、図26Aに示す比較発光デバイス1と大きく異なる。
図22および図23は電流密度10mA/cmで発光させた発光デバイス2および比較発光デバイス1を2D分光放射計で測定した結果である。図22および図23の画像の色は発光強度に関連付けられている。
図22(発光デバイス2)では、画像中央部に1.1μm幅の明るい領域と、その外側1.6μmまでの幅の、少し輝度が低い領域とが見て取れ、その外側の領域はほぼ発光していないことがわかる。発光デバイス2の感光性有機樹脂に設けられた開口部の幅は1.14μmであることから、画像中央部の1.1μmの幅の領域が画素電極とEL層が接している領域であるとわかる。
一方、図23(比較発光デバイス1)では、画像中央部に1.1μm幅の明るい領域と、その外側2.2μmまでの幅の少し輝度が低い領域とが見て取れ、さらにその外側の領域にも発光が広がっていることがわかる。比較発光デバイス1の無機絶縁膜の開口部の幅は、設計値が1.14μmであることから、画像中央部の1.1μmの幅の領域が画素電極とEL層が接している領域であるとわかる。比較発光デバイス1では、発光デバイス2と比較して、広範囲に発光が広がっていることがわかる。
この発光の広がりが何に起因するものか調査をするために、比較発光デバイス1の構造を基に、正孔注入層におけるアクセプタ性物質の濃度が異なる発光デバイスをいくつか作製し、同様に測定を行ったところ、アクセプタ性物質の量が多く、正孔注入層の抵抗が小さい発光デバイス程、開口部の外側に広がる発光部の幅が広く、明るくなることが分かった。すなわち、比較発光デバイス1の開口部外側に発光が広がっているのは、正孔注入層を介したリーク電流による開口部周辺での発光であると示唆される。
次に、各発光デバイスにおいて、測定点毎の発光スペクトルを測定した結果について図24A、図24Bおよび図25A、図25Bに示した。図24は発光デバイス2の、図25は比較発光デバイス1の測定点毎の発光スペクトルである。各測定点は、図22および図23に、1から5として丸印を付けた位置に対応する。
図24A、図25A共に、開口部に対応した測定点3、4、5ではスペクトル強度およびスペクトル形状にあまり差が無く、測定点2、測定点1は、開口部から離れるごとに最大発光強度が低下していることがわかる。
図24Bおよび図25Bは、図24Aおよび図25Aのスペクトルを最大発光強度で規格化した図である。図24Bより、発光デバイス2は、測定位置による発光スペクトルの変化がほとんどないことが分かった。一方、図25Bより、比較発光デバイス1では、開口部に対応した測定点3、4、5における発光スペクトルの形状に大きな変化はないものの、開口部から外れた測定点2および測定点1では、500nm付近にピークが現れており、スペクトル形状が顕著に変化してしまっていることがわかる。これは、正孔注入層を介したリーク電流によって想定された位置と異なる場所で発光が起きることにより、異なる光路長のキャビティを介して、または、キャビティを介さず発光が射出されたことが原因である。
このように、比較発光デバイス1では、開口部の周辺においてスペクトルの形状が異なる発光が混在することから、発光デバイス全体における発光スペクトルの形状が変化し、色度のずれが発生してしまうことがわかった。ディスプレイに用いられる青色発光デバイスの必要輝度は、色度に密接に関係する。以上の結果より、比較発光デバイス1では周辺領域の発光に長波長領域の発光が混在したことにより、色度yが大きくなり、BIが大きく低下したことがわかった。
ここで、上述の比較発光デバイス1の色度が低下し、BIが大きく低下したメカニズムを調査するために、比較発光デバイス1の断面STEM(Scanning Transmission Electron Microscope)観察を行った。比較発光デバイス1の断面STEM像の結果、及び2D分光放射計測定画像の結果を図26Bに示す。
図26Bにおいて、領域150は、2D分光放射計測定画像の一部を示し、領域152は、断面STEM像の結果を示す。すなわち、図26Bは、2D分光放射測定画像の一部と、断面STEM像と、を合成した図面である。なお、領域150は、図23に示す2D分光放射測定画像の一部を抜き出して、断面STEM像の対応と一致するように拡大した図である。また、領域150の上に位置する丸で囲まれた測定点2の領域は、図23に示す測定点2と対応する。
図26Bに示すように、比較発光デバイス1においては、開口部の周辺において、EL層103に流れる電流が破線の矢印に示すように絶縁層125cの上面まで影響を与えるために、EL層103、特にEL層103の下層に形成される正孔注入層を介して横方向にリーク電流が発生しうる。その結果、絶縁層125cの上部においてもEL層103からの発光が確認され、光路長が変化し、共振波長が変化する。そのため、絶縁層125cと重なる領域からのEL層103の発光がブロードとなり、図25A、及び図25Bに示すようなスペクトル形状が変化してしまったことが示唆される。
一方で、本発明の一態様の発光デバイスでは、そのようなスペクトルの変化は発生せず、BIの良好な発光デバイスを提供できることがわかった。なお、本発明一態様の発光デバイスにおいては、図1Aに示すように、画素電極(陽極)の側面及び上面の一部を覆う絶縁層(構造体、または土手ともいう)が設けられていない構造である。したがって、本発明の一態様の発光デバイスは、画素電極(陽極)の側面及び上面の一部を覆う絶縁層が設けられている構造と比較して、発光スペクトルがシャープとなり、且つBIの良好な発光デバイスを提供できることが確認できた。
なお、これらの現象は、発光デバイスの周辺部(画素電極と、EL層と、共通電極が重なっている部分の周囲)で発生することから、高精細な発光装置ほど、顕著に表れる。このことから、本発明の一態様の構成は、特に高精細な発光装置において非常に好適であるということができる。
100:基板、101B:画素電極、101C:接続電極、101G:画素電極、101R:画素電極、101:画素電極、102:共通電極、103:EL層、103(1):第1のEL層、103(2):第2のEL層、104:電子注入層、107:マスク層、108:絶縁層、110B:発光デバイス、110G:発光デバイス、110R:発光デバイス、111:正孔注入層、112:正孔輸送層、113:発光層、114:電子輸送層、115:電子注入層、121:第2のEL層、120B:EL層、120Bb:EL膜、120G:EL層、120Gb:EL膜、120R:EL層、120Rb:EL膜、120: 第1のEL層、121:EL層、124:絶縁層、125:絶縁層、125b:絶縁層、125c:絶縁層、126:絶縁層、126b:絶縁層、127:絶縁層、127a:絶縁層、128:開口部、129:絶縁層、130:接続部、131:保護層、143a:レジストマスク、144a:マスク膜、145a:マスク層、145b:マスク層、145c:マスク層、146a:保護膜、146b:保護膜、146c:保護膜、147a:保護層、150:領域、152:領域、400:基板、401:陽極、403:EL層、404:陰極、405:シール材、406:シール材、407:封止基板、412:パッド、420:ICチップ、450:発光装置、601:ソース線駆動回路、602:画素部、603:ゲート線駆動回路、604:封止基板、605:シール材、607:空間、608:引き回し配線、610:素子基板、611:スイッチング用FET、612:電流制御用FET、613:第1の電極、614:絶縁物、616:EL層、617:第2の電極、618:発光デバイス、623:FET、951:基板、952:電極、953:絶縁層、954:隔壁層、955:EL層、956:電極、1001:基板、1002:下地絶縁膜、1003:ゲート絶縁膜、1006:ゲート電極、1007:ゲート電極、1008:ゲート電極、1020:第1の層間絶縁膜、1021:第2の層間絶縁膜、1022:電極、1024B:陽極、1024G:陽極、1024R:陽極、1025:隔壁、1028:EL層、1029:陰極、1031:封止基板、1032:シール材、1033:基材、1034B:着色層、1034G:着色層、1034R:着色層、1035:ブラックマトリクス、1036:オーバーコート層、1037:第3の層間絶縁膜、1040:画素部、1041:駆動回路部、1042:周辺部、2001:筐体、2002:光源、2100:ロボット、2101:照度センサ、2102:マイクロフォン、2103:上部カメラ、2104:スピーカ、2105:ディスプレイ、2106:下部カメラ、2107:障害物センサ、2108:移動機構、2110:演算装置、3001:照明装置、5000:筐体、5001:表示部、5002:第2の表示部、5003:スピーカ、5004:LEDランプ、5006:接続端子、5007:センサ、5008:マイクロフォン、5012:支持部、5013:イヤホン、5100:掃除ロボット、5101:ディスプレイ、5102:カメラ、5103:ブラシ、5104:操作ボタン、5120:ゴミ、5140:携帯電子機器、5150:携帯情報端末、5151:筐体、5152:表示領域、5153:屈曲部、5200:表示領域、5201:表示領域、5202:表示領域、5203:表示領域、7101:筐体、7103:表示部、7105:スタンド、7107:表示部、7109:操作キー、7110:リモコン操作機、7201:本体、7202:筐体、7203:表示部、7204:キーボード、7205:外部接続ポート、7206:ポインティングデバイス、7210:表示部、7401:筐体、7402:表示部、7403:操作ボタン、7404:外部接続ポート、7405:スピーカ、7406:マイク、9310:携帯情報端末、9311:表示パネル、9313:ヒンジ、9315:筐体

Claims (12)

  1. 第1の画素電極と、
    前記第1の画素電極に隣接して配置された第2の画素電極と、
    共通電極と、
    前記第1の画素電極および前記共通電極に挟まれた第1のEL層と、
    前記第2の画素電極および前記共通電極に挟まれた第2のEL層と、
    前記共通電極および前記第1のEL層並びに前記第2のEL層との間に位置する絶縁層とを有し、
    前記絶縁層は、前記第1の画素電極に重なって設けられた第1の開口部と、前記第2の画素電極に重なって設けられた第2の開口部と、を有し、
    前記第1のEL層は、第1の発光層を有し、
    前記第1の発光層は、第1の発光物質を有し、
    前記第1の発光物質は、青色発光を呈し、
    前記第1のEL層は、前記第1の画素電極に接しており、
    前記第2のEL層は、前記第2の画素電極に接しており、
    前記第1のEL層は、前記共通電極と前記第1の開口部を介して接しており、
    前記第2のEL層は、前記共通電極と前記第2の開口部を介して接している発光装置。
  2. 請求項1において、
    前記第1の画素電極の端部は、前記第1のEL層によって覆われており、
    前記第2の画素電極の端部は、前記第2のEL層によって覆われている発光装置。
  3. 請求項1において、
    前記第1のEL層の端部は、前記絶縁層によって覆われており、
    前記第2のEL層の端部は、前記絶縁層によって覆われている発光装置。
  4. 第1の画素電極と、
    前記第1の画素電極に隣接して配置された第2の画素電極と、
    共通電極と、
    前記第1の画素電極および前記共通電極に挟まれた第1のEL層と、
    前記第2の画素電極および前記共通電極に挟まれた第2のEL層と、
    前記共通電極および前記第1のEL層並びに前記第2のEL層との間に位置する絶縁層とを有し、
    前記絶縁層は、前記第1の画素電極に重なって設けられた第1の開口部と、前記第2の画素電極に重なって設けられた第2の開口部と、を有し、
    前記第1のEL層は、第1の発光層を有する第3のEL層と、前記第3のEL層と前記共通電極との間に位置する第4のEL層を有し、
    前記第2のEL層は、第2の発光層を有する第5のEL層と、前記第5のEL層と前記共通電極との間に位置する前記第4のEL層を有し、
    前記第1の発光層は、第1の発光物質を有し、
    前記第1の発光物質は、青色発光を呈し、
    前記第3のEL層は、前記第1の画素電極に接しており、
    前記第5のEL層は、前記第2の画素電極に接しており、
    前記第4のEL層は、前記第3のEL層と前記第1の開口部を介して接しており、
    前記第4のEL層は、前記第5のEL層と前記第2の開口部を介して接している発光装置。
  5. 請求項4において、
    前記第1の画素電極および前記第2の画素電極と重ならない領域において、
    前記第4のEL層が、前記絶縁層と、前記共通電極とに接して挟まれている発光装置。
  6. 請求項4において、
    前記第1の画素電極の端部は、前記第3のEL層によって覆われており、
    前記第2の画素電極の端部は、前記第5のEL層によって覆われている発光装置。
  7. 請求項4において、
    前記第3のEL層の端部は、前記絶縁層によって覆われており、
    前記第5のEL層の端部は、前記絶縁層によって覆われている発光装置。
  8. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、
    前記絶縁層が有機化合物を含む発光装置。
  9. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、
    前記第1の開口部および前記第2の開口部は側面にテーパ形状を有し、
    当該テーパ角は90°未満である発光装置。
  10. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、
    前記第1の画素電極と前記第2の画素電極の向かい合う端部の間隔は0.5μm以上5μm以下である発光装置。
  11. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、
    前記第1の画素電極と前記第1のEL層と前記共通電極が接して重なっている部分の面積が、5μm以上15μm以下である発光装置。
  12. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、
    前記第1のEL層が、前記第1の開口部から呈する発光スペクトルの半値幅が20nm以下である発光装置。
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