WO2024052786A1 - 発光デバイスおよび表示装置 - Google Patents

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WO2024052786A1
WO2024052786A1 PCT/IB2023/058716 IB2023058716W WO2024052786A1 WO 2024052786 A1 WO2024052786 A1 WO 2024052786A1 IB 2023058716 W IB2023058716 W IB 2023058716W WO 2024052786 A1 WO2024052786 A1 WO 2024052786A1
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WO
WIPO (PCT)
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layer
electrode
light emitting
light
emitting device
Prior art date
Application number
PCT/IB2023/058716
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
渡部剛吉
山脇隼人
大澤信晴
瀬尾哲史
Original Assignee
株式会社半導体エネルギー研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社半導体エネルギー研究所 filed Critical 株式会社半導体エネルギー研究所
Publication of WO2024052786A1 publication Critical patent/WO2024052786A1/ja

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10OLED displays
    • H10K59/12Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/121Active-matrix OLED [AMOLED] displays characterised by the geometry or disposition of pixel elements
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a light emitting device.
  • one embodiment of the present invention is not limited to the above technical field.
  • the technical fields of one embodiment of the present invention include semiconductor devices, display devices, light-emitting devices, power storage devices, storage devices, electronic devices, lighting devices, input devices (for example, touch sensors), input/output devices (for example, touch panels), An example of such a driving method or a manufacturing method thereof can be mentioned.
  • display devices are expected to be applied to various uses.
  • applications of large display devices include home television devices (also referred to as televisions or television receivers), digital signage, and PID (Public Information Display).
  • PID Public Information Display
  • smartphones and tablet terminals equipped with touch panels are being developed.
  • VR virtual reality
  • AR augmented reality
  • SR substitute reality
  • MR mixed reality
  • light-emitting devices having light-emitting devices also referred to as light-emitting elements
  • organic compounds Light emitting devices (also referred to as organic EL devices or organic EL elements) that utilize the electroluminescence (hereinafter referred to as EL) phenomenon are easy to make thin and light, can respond quickly to input signals, and are direct current constant. It has characteristics such as being able to be driven using a voltage power source, and is applied to display devices.
  • one object of one embodiment of the present invention is to provide a light-emitting device that can be arranged at high density and has good reliability.
  • one object of one embodiment of the present invention is to provide a highly reliable light-emitting device that can provide a high-definition display device.
  • one object of one embodiment of the present invention is to provide a display device with high display performance.
  • one object of one embodiment of the present invention is to provide a display device with high resolution and good display performance.
  • one object of one embodiment of the present invention is to provide a display device with good display quality and good display performance.
  • one of the purposes is to provide a new display device, a new display module, or a new electronic device.
  • a film containing a host material and a luminescent center substance has an intensity of 10% or more of the maximum peak intensity at a wavelength of 475 nm or less in an atmospheric environment.
  • a light emitting device in which oxygen adducts are not produced when irradiated with intense light.
  • a thin film sample in which a film containing a host material and a luminescent center substance is irradiated with daylight LED light at an illuminance of 300 lux for 60 minutes in an atmospheric atmosphere
  • a light emitting device in which the concentration of an oxygen adduct in a host material is 15 ppm or more.
  • one aspect of the present invention provides a first electrode group formed over the same insulating surface, a second electrode facing the first electrode group, and a first electrode group and the second electrode group formed on the same insulating surface.
  • a first layer group located between a first layer group and an electrode of the first layer group; a first electrode, a second electrode, and a first layer that is one of the first layer groups, and the first electrode group is The first layer group is composed of a plurality of independent first electrodes in each of the plurality of light emitting devices, and the second electrode is composed of a plurality of independent first layers in each of the plurality of light emitting devices.
  • the first layer is a continuous conductive layer that includes a luminescent center substance and a first substance.
  • the first substance emits light having an intensity of 10% or more of the maximum peak intensity at a wavelength of 475 nm or less to a film having a composition similar to that of the light emitting layer in an atmospheric atmosphere.
  • a first electrode group formed on the same insulating surface, a second electrode facing the first electrode group, and a first electrode group and the second electrode group formed on the same insulating surface.
  • a first layer group located between a second electrode and a second electrode group; a first electrode that is one of the plurality of light emitting devices, a second electrode that is one of the first electrodes, and a first layer that is one of the first layer groups;
  • the first layer group is composed of a plurality of independent first electrodes in each of the plurality of light emitting devices, and the second electrode is composed of a plurality of independent first layers in each of the plurality of light emitting devices.
  • the first substance has a light-emitting layer that includes a substance, and the first substance has a luminescent layer when a film having a composition similar to that of the light-emitting layer is irradiated with daylight LED light at an illuminance of 300 lux for 60 minutes in an atmospheric atmosphere.
  • the first layer of the light-emitting device and the first layer of the other light-emitting device adjacent to the light-emitting device are This is a light emitting device in which the distance between the layers is 2 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • a first electrode group formed on the same insulating surface, a second electrode facing the first electrode group, and a first electrode group and the second electrode group formed on the same insulating surface.
  • a light-emitting device that is one of a plurality of light-emitting devices included in a light-emitting device group consisting of a first layer group and a common layer located between the first layer group and the second electrode, the first layer group being located between the first layer group and the common layer.
  • the electrode group consists of a plurality of first electrodes that are independent in each of the plurality of light emitting devices, and the first layer group consists of a plurality of first layers that are independent in each of the plurality of light emitting devices.
  • the second electrode is a continuous conductive layer shared by the plurality of light emitting devices, the common layer is a continuous layer shared by the plurality of light emitting devices, and the second electrode is a continuous conductive layer shared by the plurality of light emitting devices.
  • the concentration of the oxygen adduct of the first substance in the film is 15 ppm or more.
  • another embodiment of the present invention is a light-emitting device in which the first substance is an organic compound having an acene skeleton in the above structure.
  • another embodiment of the present invention is a light-emitting device in which the first substance is an organic compound having an anthracene skeleton in the above structure.
  • another embodiment of the present invention is a light-emitting device having the above structure, in which the luminescent center substance is an organic compound that emits blue fluorescence.
  • another embodiment of the present invention is a light-emitting device in which, in the above structure, the first layer of the adjacent light-emitting device has a light-emitting layer containing a phosphorescent substance.
  • another embodiment of the present invention is a light-emitting device having the above structure, in which the phosphorescent substance emits green or red phosphorescence.
  • another embodiment of the present invention is a light-emitting device in which the first substance is an organic compound having an anthracene skeleton in the above structure.
  • another embodiment of the present invention is a light-emitting device in which the luminescent center substance is an organic compound that emits blue fluorescence in the above structure.
  • another embodiment of the present invention includes a first light-emitting device and a second light-emitting device, and the first light-emitting device includes a first electrode, a second electrode, and a second light-emitting device.
  • the second light emitting device has a first layer located between a first electrode and the second electrode, and the second light emitting device has a third electrode, a fourth electrode, and It has a second layer located between the fourth electrode, the first layer has a luminescent layer including a luminescent center substance, and a first substance, and the first substance is , when a film having a composition similar to that of the light-emitting layer is irradiated with daylight LED light at an illuminance of 300 lux for 60 minutes in an atmospheric atmosphere, the concentration of the oxygen adduct of the first substance in the film is 15 ppm.
  • the present invention is a display device in which the above substance is used, and the distance between the first layer and the second layer is 2 ⁇ m or more and 5 ⁇
  • another embodiment of the present invention includes a first light-emitting device and a second light-emitting device
  • the first light-emitting device includes a first electrode, a second electrode, and a second light-emitting device.
  • the second light emitting device includes a third electrode, a fourth electrode, a second layer located between the third electrode and the fourth electrode, and a third electrode and a second layer located between the third electrode and the fourth electrode.
  • a second common layer located between the fourth electrode, the first common layer and the second common layer are made of the same material, and the first layer has a It has a luminescent layer including a luminescent center substance and a first substance, and the first substance applies daylight LED light at an illuminance of 300 lux to a film having a composition similar to that of the luminescent layer in an atmospheric atmosphere.
  • the substance is such that the concentration of oxygen adducts of the first substance in the film is 15 ppm or more when irradiated for 60 minutes at
  • the display device has a thickness of 5 ⁇ m or less.
  • another embodiment of the present invention is a display device in which the first substance is an organic compound having an acene skeleton in the above structure.
  • another embodiment of the present invention is a display device in which the first substance is an organic compound having an anthracene skeleton in the above structure.
  • another embodiment of the present invention is a display device having the above structure, in which the luminescent center substance is an organic compound that emits blue fluorescence.
  • a first electrode group formed on the same insulating surface, a second electrode facing the first electrode group, and a first electrode group and the second electrode group formed on the same insulating surface.
  • the first layer group is composed of a plurality of independent first electrodes in each of the plurality of light emitting devices
  • the first layer group is composed of a plurality of independent first layers in each of the plurality of light emitting devices
  • the second electrode is , is a continuous conductive layer shared by the plurality of light emitting devices, and includes a first electrode that is one of the first electrode group, a second electrode, and one of the first layer groups.
  • the second electrode and the first layer overlap with the first electrode, and the first layer includes a luminescent center substance and a first substance.
  • the first substance has a light-emitting layer comprising: a thin film of the first substance is irradiated with light having an intensity of 10% or more of the maximum peak intensity at a wavelength of 475 nm or less in an atmospheric atmosphere.
  • the oxygen adduct of the first substance is a substance generated, and the distance between the first layer of the light-emitting device and the first layer of another light-emitting device adjacent to the light-emitting device is , 2 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • a first electrode group formed on the same insulating surface, a second electrode facing the first electrode group, and a first electrode group and the second electrode group formed on the same insulating surface.
  • the first layer group is composed of a plurality of independent first electrodes in each of the plurality of light emitting devices
  • the first layer group is composed of a plurality of independent first layers in each of the plurality of light emitting devices
  • the second electrode is , is a continuous conductive layer shared by the plurality of light emitting devices, and includes a first electrode that is one of the first electrode group, a second electrode, and one of the first layer groups.
  • the second electrode and the first layer overlap with the first electrode, and the first layer includes a luminescent center substance and a first substance.
  • the concentration of the oxygen adduct of the first substance in a sample in which the thin film of the first substance was irradiated with a daylight LED at an illuminance of 300 lux for 60 minutes in an atmospheric atmosphere was 12 ppm.
  • the above is a light emitting device in which the distance between the first layer of the light emitting device and the first layer of another light emitting device adjacent to the light emitting device is 2 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • a first electrode group formed on the same insulating surface, a second electrode facing the first electrode group, and a first electrode group and the second electrode group formed on the same insulating surface.
  • the second electrode is a continuous conductive layer shared by the plurality of light emitting devices, and the second electrode is a continuous layer shared by the plurality of light emitting devices, and the second electrode is a continuous conductive layer shared by the plurality of light emitting devices.
  • the first electrode that is one of the first electrodes, a first layer that is one of the first layer groups, and a second layer;
  • the electrode, the first layer, and the second layer overlap the first electrode, the first layer has a luminescent layer containing a luminescent center substance, and a first substance,
  • the concentration of oxygen adducts of the first substance was 12 ppm or more, and the light emitting device was
  • the light-emitting device is a light-emitting device in which the distance between the first layer of the light-emitting device and the first layer of another light-emitting device adjacent to the light-emitting device is 2 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • another embodiment of the present invention is a light-emitting device in which the first substance is an organic compound having an acene skeleton in the above structure.
  • another embodiment of the present invention is a light-emitting device in which the first substance is an organic compound having an anthracene skeleton in the above structure.
  • another embodiment of the present invention is a light-emitting device having the above structure, in which the luminescent center substance is an organic compound that emits blue fluorescence.
  • another embodiment of the present invention is a light-emitting device in which, in the above structure, the first layer of the adjacent other light-emitting device has a light-emitting layer containing a phosphorescent substance.
  • another embodiment of the present invention is a light-emitting device having the above structure, in which the phosphorescent substance emits green or red phosphorescence.
  • another embodiment of the present invention is a light-emitting device in which the first substance is an organic compound having an anthracene skeleton in the above structure.
  • another embodiment of the present invention is a light-emitting device having the above structure, in which the luminescent center substance is an organic compound that emits blue fluorescence.
  • another embodiment of the present invention has the above structure, and includes a first light-emitting device and a second light-emitting device, and the first light-emitting device has a first electrode and a second light-emitting device.
  • the second light emitting device has an electrode, a first layer located between the first electrode and the second electrode; a second layer located between the third electrode and the fourth electrode; the first layer has a luminescent layer containing a luminescent center substance and a first substance;
  • the concentration of oxygen adducts of the first substance in a sample obtained by irradiating a thin film of the first substance with daylight LED light at an illuminance of 300 lux for 60 minutes in an atmospheric atmosphere is 12 ppm or more, and the first layer
  • the distance between the first layer and the second layer is 2 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • another embodiment of the present invention has the above structure, including a first light-emitting device and a second light-emitting device, and the first light-emitting device has a first electrode and a second light-emitting device.
  • an electrode a first layer located between the first electrode and the second electrode, a first common layer located between the first layer and the second electrode;
  • the second light emitting device includes a third electrode, a fourth electrode, a second layer located between the third electrode and the fourth electrode, and a second layer located between the third electrode and the fourth electrode.
  • the first common layer located between the fourth electrode and the first common layer, the first common layer and the second common layer are made of the same material, and the first The layer has a luminescent layer containing a luminescent center substance and a first substance, and the thin film of the first substance was irradiated with daylight LED light at an illuminance of 300 lux for 60 minutes in an atmospheric atmosphere.
  • the display device is such that the concentration of the oxygen adduct of the first substance in the sample is 12 ppm or more, and the distance between the first layer and the second layer is 2 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • another embodiment of the present invention is a display device in which the first substance is an organic compound having an acene skeleton in the above structure.
  • another embodiment of the present invention is a display device in which the first substance is an organic compound having an anthracene skeleton in the above structure.
  • another embodiment of the present invention is a display device having the above structure, in which the luminescent center substance is an organic compound that emits blue fluorescence.
  • another embodiment of the present invention is a display module including the above-described display device and at least one of a connector and an integrated circuit.
  • another embodiment of the present invention is an electronic device including the above-described display module and at least one of a housing, a battery, a camera, a speaker, and a microphone.
  • a highly reliable light-emitting device that is formed using an organic compound through a photolithography method can be provided. Further, in another embodiment of the present invention, a light-emitting device that can provide a high-definition and highly reliable light-emitting device can be provided.
  • a light-emitting device that can be arranged at high density and has good reliability can be provided. Further, in one embodiment of the present invention, a high-definition display device and a highly reliable light-emitting device can be provided.
  • a highly reliable display device can be provided. Further, in one embodiment of the present invention, a display device with high resolution and good display performance can be provided. Further, in one embodiment of the present invention, a display device with good display quality and good display performance can be provided.
  • a new display device a new display module, and a new electronic device can be provided.
  • FIG. 1A to 1C are diagrams representing light emitting devices.
  • FIG. 2 is a diagram representing a light emitting device.
  • 3A and 3B are a top view and a cross-sectional view of the light emitting device.
  • 4A to 4E are cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a display device.
  • 5A to 5D are cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a display device.
  • 6A to 6D are cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a display device.
  • 7A to 7C are cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a display device.
  • 8A to 8C are cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a display device.
  • FIGS. 9A to 9C are cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a display device.
  • 10A and 10B are perspective views showing a configuration example of a display module.
  • FIG. 11A and FIG. 11B are cross-sectional views showing a configuration example of a display device.
  • FIG. 12 is a perspective view showing a configuration example of a display device.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration example of a display device.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration example of a display device.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a configuration example of a display device.
  • 16A to 16D are diagrams illustrating an example of an electronic device.
  • 17A to 17F are diagrams illustrating an example of an electronic device.
  • FIG. 18A to 18G are diagrams illustrating an example of an electronic device.
  • FIG. 19 is a diagram showing the emission spectrum of a daylight color LED and the emission spectrum of a daylight color LED using a wavelength cut filter.
  • FIG. 20 is a diagram showing the brightness-current density characteristics of light-emitting devices with different irradiation times of daylight LEDs.
  • FIG. 21 is a diagram showing current efficiency-luminance characteristics of light-emitting devices with different irradiation times of daylight LEDs.
  • FIG. 22 is a diagram showing the brightness-voltage characteristics of light-emitting devices with different irradiation times of daylight color LEDs.
  • FIG. 23 is a diagram showing current density-voltage characteristics of light emitting devices with different irradiation times of daylight LEDs.
  • FIG. 19 is a diagram showing the emission spectrum of a daylight color LED and the emission spectrum of a daylight color LED using a wavelength cut filter.
  • FIG. 20 is a diagram showing the brightness-current density characteristics of light-e
  • FIG. 24 is a diagram showing the blue index-luminance characteristics of light emitting devices with different irradiation times of daylight LEDs.
  • FIG. 25 is a diagram showing emission spectra of light emitting devices with different irradiation times of daylight color LEDs.
  • FIG. 26 is a diagram showing normalized luminance-time change characteristics of light emitting devices with different irradiation times of daylight color LEDs.
  • FIG. 27 is a diagram showing the brightness-current density characteristics of a light-emitting device irradiated with daylight LED light using different wavelength cut filters.
  • FIG. 28 is a diagram showing current efficiency-luminance characteristics of a light emitting device irradiated with daylight LED light using different wavelength cut filters.
  • FIG. 29 is a diagram showing the brightness-voltage characteristics of a light emitting device irradiated with daylight LED light using different wavelength cut filters.
  • FIG. 30 is a diagram showing current density-voltage characteristics of a light emitting device irradiated with daylight LED light using different wavelength cut filters.
  • FIG. 31 is a diagram showing the blue index-luminance characteristics of a light emitting device irradiated with daylight LED light using different wavelength cut filters.
  • FIG. 32 is a diagram showing the emission spectrum of a light-emitting device irradiated with daylight LED light using different wavelength cut filters.
  • FIG. 33 is a diagram showing normalized luminance-time variation characteristics of a light emitting device irradiated with daylight LED light using different wavelength cut filters.
  • FIG. 30 is a diagram showing current density-voltage characteristics of a light emitting device irradiated with daylight LED light using different wavelength cut filters.
  • FIG. 31 is a diagram showing the blue index-luminance characteristics of a light emitting device i
  • FIG. 34 is a diagram showing the emission spectrum of daylight LED light using a wavelength cut filter and the absorption spectra of 2 ⁇ N- ⁇ NPhA and 3,10PCA2Nbf(IV)-02.
  • FIG. 35 is a diagram showing the emission spectrum of orange light.
  • FIGS. 36A and 36B are chromatograms on a PDA detector of co-deposited films of 2 ⁇ N- ⁇ NPhA and 3,10PCA2Nbf(IV)-02 under different light irradiation conditions.
  • FIGS. 37A and 37B are chromatograms of 2 ⁇ N- ⁇ NPhA films on a PDA detector under different light irradiation conditions.
  • a device manufactured using a metal mask or an FMM may be referred to as a device with an MM (metal mask) structure.
  • a device manufactured without using a metal mask or FMM may be referred to as a device with an MML (metal maskless) structure.
  • Embodiment 1 As one method for manufacturing an organic semiconductor film into a predetermined shape, a vacuum evaporation method using a metal mask (mask evaporation) is widely used. However, as the density and definition of mask deposition continues to increase, mask deposition is approaching its limit due to various reasons such as alignment accuracy and spacing between substrates. .
  • the impurities include decomposition products of materials or oxygen adducts, and can actually be detected.
  • the generation and presence of such impurities in light emitting devices can have a significant impact on initial characteristics and reliability. Therefore, it has been difficult to process light emitting devices using materials that generate such impurities using a photolithography process.
  • Figures 36A and 36B show a sample in which a co-deposited film of an anthracene derivative as a host material and a luminescent center substance exhibiting blue fluorescence was irradiated with orange light at an illuminance of 195 lux for 1 hour in an atmospheric environment, and a daylight color LED. These are chromatograms using a PDA detector in high performance liquid chromatography of a sample irradiated with light for 0.5 hours at an illuminance of 300 lux, a sample irradiated for 1 hour, and a sample not irradiated with light. Note that FIG. 36B is an enlarged graph of FIG. 36A.
  • FIG. 36A a peak of the anthracene derivative was observed at a retention time in the latter half of the 7 minute range. Additionally, in FIG. 36B, two peaks were seen between 3 and 4 minutes. Among these, the peak around 3.7 minutes is considered to be produced as an impurity by a substance in which two oxygen atoms are added to an anthracene derivative (hereinafter simply referred to as an oxygen adduct).
  • an oxygen adduct a substance in which two oxygen atoms are added to an anthracene derivative
  • the peak of oxygen adducts around the retention time of 3.7 minutes was not detected in samples irradiated with orange light at an illuminance of 195 lux for 1 hour and in samples shielded from light, and was not detected in samples exposed to orange light at an illuminance of 300 lux. It was detected in the sample irradiated for .5 hours and the sample irradiated for 1 hour. Furthermore, when the detected peaks were converted into concentrations of oxygen adducts, they were 206 ppm and 384 ppm, respectively. Thus, it can be seen that the concentration of impurities in the sample increases as the irradiation time of the daylight LED light increases.
  • Such materials have a wider band gap than the original material, so there is a low possibility of quenching light emission, and the HOMO level is deep and the LUMO level is shallow, so it is difficult to participate in carrier transport. , it is generally considered that it does not have a large effect on the characteristics of light emitting devices.
  • the single bond between oxygen and oxygen is a very fragile bond.
  • the energy of a single bond between oxygen and oxygen is about 142 kJ/mol, which is very small compared to the energy of a single bond between carbon and carbon, which is 346 kJ/mol, and the energy of a single bond between carbon and oxygen, which is 358 kJ/mol. Therefore, when a light-emitting device is operated in the presence of such oxygen adducts, the single bond between oxygen is broken, and the accompanying side reactions may deteriorate device characteristics, especially reliability. .
  • FIG. 26 is a graph showing the normalized brightness-time change characteristics of a light-emitting device that was irradiated with daylight LED light at an illuminance of 300 lux for a predetermined period of time in an atmospheric atmosphere after forming an electron transport layer.
  • the light emitting device whose characteristics are shown in FIG. 26 has, as a light emitting layer, a co-deposited film of a host material which is an anthracene derivative and a luminescent center substance which emits blue fluorescence. Note that the legend indicates the irradiation time of daylight LED light irradiated onto the light emitting device. Also, refer to the legend.
  • the light-emitting device represented by is a light-emitting device manufactured entirely in vacuum.
  • a film in which 0.5 ppm or more of oxygen adducts are produced by irradiation with daylight LED light at 300 lux for 60 seconds is produced through a photolithography process. It is usually difficult to use it in light-emitting devices.
  • the concentration of the oxygen adduct contained in the light emitting layer (co-deposited film of host material and luminescent center substance) used in a light emitting device produced through a photolithography process is 0.25 ppm. Below, it is preferably 0.05 ppm or less.
  • FIG. 37 shows a sample in which a vapor-deposited film of an anthracene derivative alone as a host material was irradiated with orange light light at an illuminance of 195 lux for 1 hour in the atmospheric atmosphere in the same manner as the co-deposited film described above, and a sample was irradiated with daylight-colored LED light.
  • the chromatograms of a sample irradiated with an illumination intensity of 300 lux for 0.5 hours, a sample irradiated for 1 hour, and a sample not irradiated with light on a PDA detector of high performance liquid chromatography are shown.
  • FIG. 37B is a graph showing an enlarged version of FIG. 37A. From FIG.
  • the concentration of the oxygen adduct contained in the material used for the light emitting device produced through the photolithography process is preferably 0.2 ppm or less, preferably 0.04 ppm or less.
  • any method can be used to quantify impurities, but when using high-performance liquid chromatography, it is difficult to detect such minute amounts of impurities, so the method is proportional to the light irradiation time.
  • measurements may be performed on a sample in which the light irradiation time is extended until a detectable amount of impurities is produced. According to this, for example, when irradiated with daylight LED light at an illuminance of 300 lux for 1 hour in an atmospheric environment, a light-emitting layer (co-deposited film of host material and luminescent center substance) containing 30 ppm or more of oxygen adducts is guaranteed.
  • a light-emitting layer having an oxygen adduct of 15 ppm or more, or even 3 ppm or more is difficult to use in a light-emitting device that has undergone a photolithography process.
  • oxygen adducts of 3 ppm or more, 15 ppm or more, or even 30 ppm or more when irradiated with daylight LED light at an illuminance of 300 lux for 1 hour in an atmospheric atmosphere. Even by using a light-emitting layer having the above, it is possible to obtain a light-emitting device with good characteristics through a photolithography process.
  • a film having the same composition as the light-emitting layer is, for example, a film that is produced by analyzing a layer considered to be a light-emitting layer in a light-emitting device, estimating the composition from the results, and having the estimated composition. do.
  • an organic compound having an oxygen adduct of 2.4 ppm or more or 12 ppm or more when irradiated with daylight LED light for 1 hour in an atmospheric atmosphere and Even if an organic compound having an oxygen adduct of 24 ppm or more is used, a light emitting device with good characteristics can be obtained through a photolithography process.
  • FIG. 33 shows the normalized luminance of a multiple light emitting device that has the same structure as the light emitting device whose characteristics are shown in FIG. -Shows time-varying characteristics. Irradiation of light with different light emitting ends on the short wavelength side allows daylight color LED light to be irradiated with wavelengths that have different transmission limit wavelengths (wavelengths located midway between the wavelengths when the transmittance is 5% and the wavelength when the transmittance is 72%). This was done by irradiating through a cut filter.
  • the wavelength cut filters used have transmission limit wavelengths of 420 nm, 440 nm, 455 nm, 475 nm, 480 nm, 500 nm, and 850 nm, and the light source was a daylight LED having a spectrum as shown in FIG. 19 without a filter. It is light.
  • daylight color LED light without a filter is irradiated with an illuminance of 300 lux on the irradiation surface. The illuminance irradiated to the area is low.
  • the light-emitting device represented by is a light-emitting device manufactured entirely in vacuum.
  • FIG. 34 shows a diagram in which the spectrum of light from a daylight LED through a wavelength cut filter, the absorption spectrum of an anthracene derivative as a host material, and the emission center substance are superimposed. From the figure, the absorption edge of the anthracene derivative that is the host material overlaps with the spectrum of light using a filter with a transmission limit wavelength of 420 nm and the spectrum of light not passed through a filter, and it is excited by light with a wavelength of approximately 420 nm or less. It can be seen that it cannot be excited by more light than that.
  • the absorption spectrum of the emission center substance has a large overlap with the spectrum of light using a filter whose transmission limit wavelength is shorter than 455 nm and the spectrum of light not passing through the filter.
  • the adverse effect is caused by light that has a certain intensity in the wavelength range of 475 nm or less (specifically, light that has an intensity of 10% or more of the maximum peak intensity in the wavelength range of 475 nm or less, typically a neutral white LED). It can be seen that this phenomenon occurs when irradiated with light (light), but does not occur when irradiated with orange light, which has almost no intensity at wavelengths of 475 nm or less.
  • the concentration of host-derived impurities generated when irradiated with daylight LED light in an atmospheric environment is lower than that of the host material (anthracene derivative) used as the light-emitting layer, compared to the vapor-deposited film of the host material anthracene derivative alone.
  • the reason why the co-deposited film of and the luminescent center substance is higher is that the luminescent center substance, which is the luminescent center substance, effectively absorbs visible light around 450 nm, which is the strongest in the daylight color LED. This result also shows that the deterioration of the host material is accelerated by the excitation of the luminescent center substance in the atmospheric environment.
  • Deterioration occurs even at the absorption wavelength of the luminescent center substance, which is longer than the absorption wavelength of the host material, so when producing a light emitting device, it is necessary to consider not only the absorption wavelength of the material to be degraded but also the absorption wavelength of the luminescent center substance. It is necessary to block the absorption wavelength. Furthermore, since the light-emitting materials employed in light-emitting devices for displays have absorption in the visible region, it is effective to block visible light.
  • one embodiment of the present invention is a light emitting device processed through a photolithography method, which emits light having a certain degree of intensity in a wavelength range of 475 nm or less (specifically, a maximum peak intensity in a wavelength of 475 nm or less).
  • This is a light-emitting device that includes a film as a light-emitting layer that does not generate impurities (oxygen adducts) when irradiated with light having an intensity of 10% or more (typically daylight white LED light).
  • one embodiment of the present invention provides a film (a co-deposited film of a host material and a luminescent center substance) having an oxygen adduct concentration of 15 ppm or more when irradiated with daylight LED light at an illuminance of 300 lux for 60 minutes. ) as a light emitting layer.
  • the host material is an organic compound having an acene skeleton, particularly an organic compound having an anthracene skeleton, to provide a light-emitting layer with good luminous efficiency and durability. This is preferable because it can be realized.
  • organic compounds having an acene skeleton, especially organic compounds having an anthracene skeleton tend to form oxygen adducts.
  • the daylight LED light This is a material in which the concentration of oxygen adducts in a sample irradiated with 300 lux for 60 minutes is 15 ppm or more. For this reason, it has been difficult to obtain good characteristics in light-emitting devices fabricated using photolithography using an organic compound having an anthracene skeleton as a host material.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a light-emitting device according to one embodiment of the present invention.
  • the light emitting device includes a first electrode 101 provided on an insulator 100, and an organic compound layer 103 between the first electrode 101 and the second electrode 102.
  • the organic compound layer 103 has at least a light-emitting layer 113, and the light-emitting layer 113 includes a luminescent center substance and a first substance. Further, the luminescent center substance emits light by applying a voltage between the first electrode 101 and the second electrode 102.
  • the organic compound layer 103 may be an independent first layer for each light emitting element, or may have a laminated structure including an independent first layer for each light emitting device and a common layer shared by a plurality of light emitting devices. Both patterns exist.
  • the first material is a light source having a certain degree of intensity in a wavelength range of 475 nm or less (specifically, a light source of 475 nm or less). It is an organic compound that produces degraded products (oxygen adducts) when it is irradiated with light having an intensity of 10% or more of the maximum peak intensity at a wavelength of , typically daylight color light. Specifically, it is an organic compound that has the property that the concentration of oxygen adducts in the co-deposited film is 15 ppm or more when irradiated with 10 W daylight LED light at an illuminance of 300 lux for 60 minutes.
  • the first substance is an organic compound having an acene skeleton, especially an anthracene skeleton, since it has good luminous efficiency and durability. This is preferable because it is possible to realize a light-emitting layer.
  • organic compounds having an acene skeleton, especially organic compounds having an anthracene skeleton tend to form oxygen adducts. This is a material in which the concentration of oxygen adducts in a sample irradiated with 300 lux for 60 minutes is 15 ppm or more.
  • the first substance is preferably contained in the light emitting layer 113 in an amount of 50% or more, more preferably 80% or more.
  • the content can be estimated by the absorption intensity ratio, refractive index intensity ratio, etc. in high performance liquid chromatography (HPLC) as a solution.
  • the organic compound layer 103 has functional layers such as a hole injection layer 111, a hole transport layer 112, an electron transport layer 114, and an electron injection layer 115, as shown in FIG. 1A. It is preferable. Note that the organic compound layer 103 may include functional layers other than the above-mentioned functional layers, such as a hole blocking layer, an electron blocking layer, an exciton blocking layer, and a charge generation layer. Moreover, conversely, any of the layers described above may not be provided.
  • the first electrode 101 is described as an electrode containing an anode
  • the second electrode 102 is described as an electrode containing a cathode; however, this may be reversed.
  • the first electrode 101 and the second electrode 102 are formed as a single layer structure or a laminated structure, and when they have a laminated structure, the layer in contact with the organic compound layer 103 functions as an anode or a cathode.
  • the electrode has a laminated structure, there are no restrictions regarding the work function of the layers other than the layers that come into contact with the organic compound layer 103, and the work function of the layers is determined according to required characteristics such as resistance value, processing convenience, reflectance, translucency, and stability. All you have to do is choose the material.
  • 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
  • ITSO indium oxide-tin oxide
  • IWZO indium oxide
  • These conductive metal oxide films are usually formed by a sputtering method, but they may also be formed 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. You can also.
  • 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), titanium (Ti), aluminum (Al), or a nitride of a metal material (eg, titanium nitride).
  • a layer obtained by laminating these may be used as an anode.
  • a film in which Al, Ti, and ITSO are laminated in this order on Ti is preferable because it has good reflectance, is highly efficient, and can achieve high definition of several thousand ppi.
  • graphene can also be used as a material for the anode.
  • the electrode material can be selected regardless of the work function. You will be able to do this.
  • the hole injection layer 111 is provided in contact with the anode and has a function of facilitating injection of holes into the organic compound layer 103.
  • the hole injection layer 111 is made of a phthalocyanine compound such as phthalocyanine (abbreviation: H 2 Pc) or copper phthalocyanine (abbreviation: CuPc) or a phthalocyanine-based complex compound, 4,4'-bis[N-(4-diphenylaminophenyl) -N-phenylamino]biphenyl (abbreviation: DPAB), 4,4'-bis(N- ⁇ 4-[N'-(3-methylphenyl)-N'-phenylamino]phenyl ⁇ -N-phenylamino) It can be formed from an aromatic amine compound such as biphenyl (abbreviation: DNTPD), or a polymer such as poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/(polystyrene sulfonic
  • the hole injection layer 111 may be formed of a substance that has electron acceptor properties.
  • organic compounds having an electron-withdrawing group halogen group, cyano group, etc.
  • Dimethane abbreviation: F4-TCNQ
  • chloranil 2,3,6,7,10,11-hexacyano-1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene (abbreviation: HAT-CN)
  • HAT-CN 2,3,6,7,10,11-hexacyano-1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene
  • HAT-CN 2,3,6,7,10,11-hexacyano-1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene
  • HAT-CN 2,3,6,7,10,11-hexacyano-1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene
  • F6-TCNNQ 2,3,4,5,7,8-hexafluorotetracyano-naphthoquinodime
  • a compound such as HAT-CN in which an electron-withdrawing group is bonded to a condensed aromatic ring having a plurality of heteroatoms is thermally stable and is therefore preferable.
  • [3] radialene derivatives having electron-withdrawing groups are preferable because they have very high electron-accepting properties, and specifically, ⁇ , ⁇ ', ⁇ '' -1,2,3-cyclopropane triylidene triylidene [4-cyano-2,3,5,6-tetrafluorobenzeneacetonitrile], ⁇ , ⁇ ', ⁇ ''-1,2,3-cyclopropane triylidene Tris [2,6-dichloro-3,5-difluoro-4-(trifluoromethyl)benzeneacetonitrile], ⁇ , ⁇ ', ⁇ ''-1,2,3-cyclopropane triyliden
  • the hole injection layer 111 is preferably formed of a composite material containing the above-mentioned material having acceptor properties and an organic compound having hole transport properties.
  • organic compounds can be used as organic compounds with hole transport properties for use in composite materials, such as aromatic amine compounds, heteroaromatic compounds, aromatic hydrocarbons, and polymer compounds (oligomers, dendrimers, polymers, etc.). Can be done.
  • the organic compound having hole transport properties used in the composite material is preferably an organic compound having a hole mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 /Vs or more.
  • the organic compound having hole transport properties used in the composite material is preferably a compound having a condensed aromatic hydrocarbon ring or a ⁇ -electron-excessive heteroaromatic ring.
  • Preferred examples of the fused aromatic hydrocarbon ring include an anthracene ring and a naphthalene ring.
  • a fused aromatic ring containing at least one of a pyrrole skeleton, a furan skeleton, and a thiophene skeleton is preferable, and specifically, a carbazole ring, a dibenzothiophene ring, or an aromatic A ring or a ring fused with a heteroaromatic ring is preferred.
  • the organic compound having such hole-transporting properties preferably has one of a carbazole skeleton, a dibenzofuran skeleton, a dibenzothiophene skeleton, and an anthracene skeleton.
  • a carbazole skeleton a dibenzofuran skeleton, a dibenzothiophene skeleton, and an anthracene skeleton.
  • an aromatic amine having a substituent containing a dibenzofuran ring or a dibenzothiophene ring an aromatic monoamine having a naphthalene ring, or an aromatic monoamine in which a 9-fluorenyl group is bonded to the nitrogen of the amine via an arylene group.
  • the organic compound having hole-transporting properties is a substance having an N,N-bis(4-biphenyl)amino group because a light-emitting device with a good lifetime can be produced.
  • the organic compound having hole transport properties as described above includes N-(4-biphenyl)-6,N-diphenylbenzo[b]naphtho[1,2-d]furan-8-amine.
  • BnfABP N,N-bis(4-biphenyl)-6-phenylbenzo[b]naphtho[1,2-d]furan-8-amine
  • BBABnf 4,4'-bis( 6-phenylbenzo[b]naphtho[1,2-d]furan-8-yl)-4''-phenyltriphenylamine
  • BnfBB1BP N,N-bis(4-biphenyl)benzo[b] Naphtho[1,2-d]furan-6-amine
  • BBABnf(6) N,N-bis(4-biphenyl)benzo[b]naphtho[1,2-d]furan-6-amine
  • aromatic amine compounds include N,N'-di(p-tolyl)-N,N'-diphenyl-p-phenylenediamine (abbreviation: DTDPPA), 4, 4'-bis[N-(4-diphenylaminophenyl)-N-phenylamino]biphenyl (abbreviation: DPAB), 4,4'-bis(N- ⁇ 4-[N'-(3-methylphenyl)- N'-phenylamino]phenyl ⁇ -N-phenylamino)biphenyl (abbreviation: DNTPD), 1,3,5-tris[N-(4-diphenylaminophenyl)-N-phenylamino]benzene (abbreviation: DPA3B) etc. can also be used.
  • DTDPPA 4, 4'-bis[N-(4-diphenylaminophenyl)-N-phenylamino]biphenyl
  • DPAB 4,
  • hole injection layer 111 By forming the hole injection layer 111, hole injection properties are improved, and a light emitting device with low driving voltage can be obtained.
  • organic compounds that have acceptor properties are easy to vapor deposit and form a film, so they are materials that are easy to use.
  • the material used for the hole injection layer 111 may be the first compound.
  • the hole transport layer 112 is formed containing an organic compound having hole transport properties.
  • the organic compound having hole transport properties preferably has a hole mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 /Vs or more.
  • the above-mentioned materials having hole transport properties include 4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl (abbreviation: NPB), N,N'-diphenyl-N,N'- Bis(3-methylphenyl)-4,4'-diaminobiphenyl (abbreviation: TPD), N,N'-bis(9,9'-spirobi[9H-fluoren]-2-yl)-N,N'- Diphenyl-4,4'-diaminobiphenyl (abbreviation: BSPB), 4-phenyl-4'-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamine (abbreviation: BPAFLP), 4-phenyl-3'-(9 -Phenylfluoren-9-yl)triphenylamine (abbreviation: mBPAFLP), 4-phenyl-4'-(9-phenyl-9H
  • compounds having an aromatic amine skeleton and compounds having a carbazole skeleton are preferable because they have good reliability, high hole transportability, and contribute to reduction in driving voltage.
  • the substances listed as materials having hole transport properties used in the composite material of the hole injection layer 111 can also be suitably used as materials constituting the hole transport layer 112.
  • the luminescent center substance may be a fluorescent substance, a phosphorescent substance, a substance exhibiting thermally activated delayed fluorescence (TADF), or any other luminescent substance.
  • TADF thermally activated delayed fluorescence
  • Examples of materials that can be used as fluorescent substances in the light emitting layer include the following. Further, fluorescent substances other than these can also be used.
  • fused aromatic diamine compounds typified by pyrene diamine compounds such as 1,6FLPAPrn, 1,6mMemFLPAPrn, and 1,6BnfAPrn-03 are preferred because they have high hole-trapping properties and are excellent in luminous efficiency or reliability.
  • examples of the phosphorescent substance include the following materials.
  • tris(4-methyl-6-phenylpyrimidinato)iridium(III) (abbreviation: [Ir(mppm) 3 ]), tris(4-t-butyl-6-phenylpyrimidinato)iridium(III) (Abbreviation: [Ir(tBuppm) 3 ]), (acetylacetonato)bis(6-methyl-4-phenylpyrimidinato)iridium(III) (abbreviation: [Ir(mppm) 2 (acac)]), ( acetylacetonato)bis(6-tert-butyl-4-phenylpyrimidinato)iridium(III) (abbreviation: [Ir(tBuppm) 2 (acac)]), (acetylacetonato)bis[6-(2- norbornyl)-4-phenylpyrimidinato]iridium(III) (abbreviation: [Ir(nbppm)
  • organometallic iridium complex having a pyrimidine skeleton is particularly preferable because it has outstanding reliability and luminous efficiency.
  • an organometallic iridium complex having a pyrazine skeleton can emit red light with good chromaticity.
  • known phosphorescent compounds may be selected and used.
  • TADF material fullerene and its derivatives, acridine and its derivatives, eosin derivatives, etc. can be used.
  • Other metal-containing porphyrins include magnesium (Mg), zinc (Zn), cadmium (Cd), tin (Sn), platinum (Pt), indium (In), palladium (Pd), and the like.
  • the metal-containing porphyrin include protoporphyrin-tin fluoride complex (SnF 2 (Proto IX)), mesoporphyrin-tin fluoride complex (SnF 2 (Meso IX)), and hematoporphyrin shown in the following structural formula.
  • Tin fluoride complex SnF 2 (Hemato IX)
  • coproporphyrin tetramethyl ester-tin fluoride complex SnF 2 (Copro III-4Me)
  • octaethylporphyrin-tin fluoride complex SnF 2 (OEP)
  • ethioporphyrin-tin fluoride complex SnF2 (Etio I)
  • octaethylporphyrin-platinum chloride complex PtCl2OEP
  • Heterocyclic compounds having one or both of these can also be used. Since the heterocyclic compound has a ⁇ -electron-rich heteroaromatic ring and a ⁇ -electron-deficient heteroaromatic ring, it has high electron-transporting properties and hole-transporting properties, and is therefore preferable.
  • the skeletons having a ⁇ -electron-deficient heteroaromatic ring pyridine skeletons, diazine skeletons (pyrimidine skeletons, pyrazine skeletons, pyridazine skeletons), and triazine skeletons are preferred because they are stable and have good reliability.
  • a benzofuropyrimidine skeleton, a benzothienopyrimidine skeleton, a benzofuropyrazine skeleton, and a benzothienopyrazine skeleton are preferred because they have high acceptability and good reliability.
  • the skeletons having a ⁇ -electron-rich heteroaromatic ring at least one of the acridine skeleton, phenoxazine skeleton, phenothiazine skeleton, furan skeleton, thiophene skeleton, and pyrrole skeleton is stable and reliable. It is preferable to have.
  • the furan skeleton is preferably a dibenzofuran skeleton
  • the thiophene skeleton is preferably a dibenzothiophene 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 preferable.
  • 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. This is particularly preferable because thermally activated delayed fluorescence can be efficiently obtained because the energy difference between the S 1 level and the T 1 level becomes small.
  • 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, etc. can be used as the ⁇ -electron-excessive skeleton.
  • a ⁇ -electron deficient skeleton 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 and boranethrene, and a nitrile such as benzonitrile or cyanobenzene.
  • An aromatic ring having a group or a cyano group, a heteroaromatic ring, a carbonyl skeleton such as benzophenone, a phosphine oxide skeleton, a sulfone skeleton, etc. can be used.
  • a ⁇ -electron-deficient skeleton and a ⁇ -electron-excessive skeleton can be used in place of at least one of the ⁇ -electron-deficient heteroaromatic ring and the ⁇ -electron-rich heteroaromatic ring.
  • the TADF material is a material that has a small difference between the S 1 level and the T 1 level and has the function of converting energy from triplet excitation energy to singlet excitation energy by reverse intersystem crossing. . Therefore, triplet excitation energy can be up-converted to singlet excitation energy (reverse intersystem crossing) with a small amount of thermal energy, and a singlet excited state can be efficiently generated. Additionally, triplet excitation energy can be converted into luminescence.
  • exciplexes also called exciplexes, exciplexes, or exciplexes
  • the difference between the S 1 level and the T 1 level is extremely small, and the triplet excitation energy is compared to the singlet excitation energy. It functions as a TADF material that can be converted into excitation energy.
  • a phosphorescence spectrum observed at a low temperature may be used as an index of the T 1 level.
  • draw a tangent at the short wavelength side of the fluorescence spectrum set the energy of the wavelength of the extrapolated line as the S1 level, draw a tangent at the short wavelength side of the phosphorescence spectrum, and use the extrapolation.
  • the difference between S 1 and T 1 is preferably 0.3 eV or less, and more preferably 0.2 eV or less.
  • the S 1 level of the host material is higher than the S 1 level of the TADF material. Further, it is preferable that the T 1 level of the host material is higher than the T 1 level of the TADF material.
  • various carrier transport materials such as a material having an electron transporting property and/or a material having a hole transporting property, the above-mentioned TADF material, etc. can be used.
  • the ⁇ -electron-rich heteroaromatic ring is preferably a fused aromatic ring containing at least one of an acridine skeleton, a phenoxazine skeleton, a phenothiazine skeleton, a furan skeleton, a thiophene skeleton, and a pyrrole skeleton, and specifically a carbazole ring. , a dibenzothiophene ring, or a ring in which an aromatic ring or a heteroaromatic ring is further fused thereto.
  • the organic compound having such hole-transporting properties preferably has one of a carbazole skeleton, a dibenzofuran skeleton, a dibenzothiophene skeleton, and an anthracene skeleton.
  • a carbazole skeleton a dibenzofuran skeleton, a dibenzothiophene skeleton, and an anthracene skeleton.
  • an aromatic amine having a substituent containing a dibenzofuran ring or a dibenzothiophene ring an aromatic monoamine having a naphthalene ring, or an aromatic monoamine in which a 9-fluorenyl group is bonded to the nitrogen of the amine via an arylene group.
  • the organic compound having hole-transporting properties is a substance having an N,N-bis(4-biphenyl)amino group because a light-emitting device with a good lifetime can be produced.
  • organic compounds examples include 4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl (abbreviation: NPB), N,N'-diphenyl-N,N'-bis (3-methylphenyl)-4,4'-diaminobiphenyl (abbreviation: TPD), N,N'-bis(9,9'-spirobi[9H-fluoren]-2-yl)-N,N'-diphenyl -4,4'-diaminobiphenyl (abbreviation: BSPB), 4-phenyl-4'-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamine (abbreviation: BPAFLP), 4-phenyl-3'-(9- Phenylfluoren-9-yl)triphenylamine (abbreviation: mBPAFLP), 4-phenyl-4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)
  • compounds having an aromatic amine skeleton or compounds having a carbazole skeleton are preferable because they have good reliability, high hole transportability, and contribute to reduction in driving voltage.
  • organic compounds listed as examples of materials having hole transport properties in the hole transport layer can also be used.
  • the electron mobility at the square root of the electric field strength [V/cm] of 600 is 1 x 10 -7 cm 2 /Vs or more, preferably 1 x 10 -6 cm 2 /Vs or more.
  • a substance with mobility is preferred. Note that materials other than these can be used as long as they have a higher transportability for electrons than for holes.
  • Examples of materials having electron transport properties include bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato) beryllium (II) (abbreviation: BeBq 2 ), bis(2-methyl-8-quinolinolato)(4-phenylphenolato) aluminum (III) (abbreviation: BAlq), bis(8-quinolinolato)zinc(II) (abbreviation: Znq), bis[2-(2-benzooxazolyl)phenolato]zinc(II) (abbreviation: ZnPBO), bis Metal complexes such as [2-(2-benzothiazolyl)phenolato]zinc (II) (abbreviation: ZnBTZ) and organic compounds having a ⁇ electron-deficient heteroaromatic ring are preferred.
  • organic compounds having a ⁇ -electron-deficient heteroaromatic ring skeleton include organic compounds containing a heteroaromatic ring having a polyazole skeleton, organic compounds containing a heteroaromatic ring having a pyridine skeleton, and organic compounds containing a heteroaromatic ring having a diazine skeleton.
  • organic compounds and organic compounds containing a heteroaromatic ring having a triazine skeleton can be mentioned.
  • organic compounds containing a heteroaromatic ring having a diazine skeleton (pyrimidine skeleton, pyrazine skeleton, pyridazine skeleton), organic compounds containing a heteroaromatic ring having a pyridine skeleton, and organic compounds containing a heteroaromatic ring having a triazine skeleton are highly reliable. It has good properties and is preferable.
  • organic compounds containing a heteroaromatic ring having a diazine (pyrimidine or pyrazine) skeleton and organic compounds containing a heteroaromatic ring having a triazine skeleton have high electron transport properties and contribute to reduction of driving voltage.
  • a benzofuropyrimidine skeleton, a benzothienopyrimidine skeleton, a benzofuropyrazine skeleton, and a benzothienopyrazine skeleton are preferable because they have high acceptor properties and good reliability.
  • organic compounds having a ⁇ -electron-deficient heteroaromatic ring skeleton 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-benzentriyl)tris(1-phenyl-1H-benzimidazole) (abbre
  • organic compounds containing a heteroaromatic ring having a diazine skeleton, organic compounds containing a heteroaromatic ring having a pyridine skeleton, and organic compounds containing a heteroaromatic ring having a triazine skeleton are preferable because of their good reliability.
  • organic compounds containing a heteroaromatic ring having a diazine (pyrimidine or pyrazine) skeleton and organic compounds containing a heteroaromatic ring having a triazine skeleton have high electron transport properties and contribute to reduction of driving voltage.
  • the TADF material that can be used as the host material
  • those listed above as the TADF material can be similarly used.
  • the triplet excitation energy generated in the TADF material is converted to singlet excitation energy by reverse intersystem crossing, and the energy is further transferred to the luminescent substance, thereby increasing the luminous efficiency of the light-emitting device. be able to.
  • the TADF material functions as an energy donor, and the luminescent material functions as an energy acceptor.
  • the S 1 level of the TADF material is higher than the S 1 level of the fluorescent material.
  • the T 1 level of the TADF material is preferably higher than the S 1 level of the fluorescent material. Therefore, the T 1 level of the TADF material is preferably higher than the T 1 level of the fluorescent material.
  • a TADF material that emits light that overlaps the wavelength of the lowest energy absorption band of the fluorescent material. This is preferable because excitation energy can be smoothly transferred from the TADF material to the fluorescent substance, and luminescence can be efficiently obtained.
  • the fluorescent substance has a protecting group around the luminophore (skeleton that causes luminescence) of the fluorescent substance.
  • the protecting group is preferably a substituent having no ⁇ bond, preferably a saturated hydrocarbon, specifically an alkyl group having 3 or more and 10 or less carbon atoms, a substituted or unsubstituted cyclo group having 3 or more and 10 or less carbon atoms.
  • 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. Since substituents that do not have a ⁇ bond have poor carrier transport function, the distance between the TADF material and the luminophore of the fluorescent substance can be increased with little effect on carrier transport or carrier recombination. .
  • the term "luminophore” refers to an atomic group (skeleton) that causes light emission in a fluorescent substance.
  • the luminophore preferably has a skeleton having a ⁇ bond, preferably contains an aromatic ring, and preferably has a fused aromatic ring or a fused heteroaromatic ring.
  • fused aromatic ring or fused heteroaromatic ring examples include a phenanthrene skeleton, a stilbene skeleton, an acridone skeleton, a phenoxazine skeleton, a phenothiazine skeleton, and the like.
  • fluorescent substances having a naphthalene skeleton, anthracene skeleton, fluorene skeleton, chrysene skeleton, triphenylene skeleton, tetracene skeleton, pyrene skeleton, perylene skeleton, coumarin skeleton, quinacridone skeleton, or naphthobisbenzofuran skeleton are preferred because they have a high fluorescence quantum yield.
  • a material having an acene skeleton, particularly an anthracene skeleton is suitable as the host material.
  • a substance having an anthracene skeleton is used as a host material for a fluorescent substance, it is possible to realize a light-emitting layer with good luminous efficiency and durability.
  • 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 hole injection/transport properties are enhanced, but when the host material contains a benzocarbazole skeleton in which a benzene ring is further condensed to the carbazole, the HOMO becomes about 0.1 eV shallower than that of carbazole. , is more preferable because holes can easily enter.
  • the host material contains a dibenzocarbazole skeleton
  • the HOMO becomes about 0.1 eV shallower than that of carbazole, which makes it easier for holes to enter, and it is also preferable because it has excellent hole transportability and high heat resistance. .
  • more preferable host materials are substances having both a 9,10-diphenylanthracene skeleton and a carbazole skeleton (or a benzocarbazole skeleton or a dibenzocarbazole skeleton).
  • 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-phenyl
  • organic compounds having an acene skeleton tend to form oxygen adducts.
  • the daylight LED light This is a material in which the concentration of oxygen adducts in a sample irradiated with 300 lux for 60 minutes is 15 ppm or more. For this reason, it has been difficult to obtain good characteristics in light-emitting devices fabricated using photolithography using an organic compound having an anthracene skeleton as a host material.
  • the host material may be a material that is a mixture of multiple types of substances, and when using a mixed host material, it is preferable to mix a material that has an electron transport property and a material that has a hole transport property. .
  • a material having an electron transporting property and a material having a hole transporting property By mixing a material having an electron transporting property and a material having a hole transporting property, the transporting property of the light emitting layer 113 can be easily adjusted, and the recombination region can also be easily controlled.
  • the weight ratio of the material having a hole transporting property and the material having an electron transporting property may be 1:19 to 19:1 (material having a hole transporting property: material having an electron transporting property).
  • a phosphorescent substance can be used as a part of the above-mentioned mixed material.
  • the phosphorescent substance can be used as an energy donor that provides excitation energy to the fluorescent substance when the fluorescent substance is used as the luminescent substance.
  • an exciplex may be formed by these mixed materials.
  • energy transfer becomes smoother and luminescence can be efficiently obtained.
  • the driving voltage is also reduced, which is preferable.
  • At least one of the materials forming the exciplex may be a phosphorescent substance. By doing so, triplet excitation energy can be efficiently converted to singlet excitation energy by reverse intersystem crossing.
  • the HOMO level of the material having hole transporting properties is higher than the HOMO level of the material having electron transporting properties.
  • the LUMO level of the material having hole transporting properties is higher than the LUMO level of the material having electron transporting properties.
  • 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.
  • the formation of an exciplex is determined by comparing, for example, the emission spectrum of a material with hole-transporting properties, the emission spectrum of a material with electron-transporting properties, and the emission spectrum of a mixed film made by mixing these materials. This can be confirmed by observing the phenomenon that the emission spectrum of each material shifts to longer wavelengths (or has a new peak on the longer wavelength side).
  • the transient PL life of the mixed film is calculated as follows: This can be confirmed by observing differences in transient response, such as having a longer-life component than the transient PL life of each material, or having a larger proportion of delayed components.
  • the above-mentioned transient PL may be read as transient electroluminescence (EL).
  • the electron transport layer 114 is a layer containing a substance having electron transport properties.
  • the electron mobility at the square root of the electric field strength [V/cm] of 600 is 1 x 10 -7 cm 2 /Vs or more, preferably 1 x 10 -6 cm 2 /Vs or more.
  • a substance with mobility is preferred. Note that materials other than these can be used as long as they have a higher transportability for electrons than for holes.
  • an organic compound having a ⁇ electron deficient heteroaromatic ring is preferable.
  • organic compounds having a ⁇ -electron-deficient heteroaromatic ring include organic compounds containing a heteroaromatic ring having a polyazole skeleton, organic compounds containing a heteroaromatic ring having a pyridine skeleton, and organic compounds containing a heteroaromatic ring having a diazine skeleton. and an organic compound containing a heteroaromatic ring having a triazine skeleton.
  • organic compound having an electron transporting property that can be used in the electron transporting layer 114 an organic compound that can be used as an organic compound having an electron transporting property in the light emitting layer 113 can be similarly used.
  • organic compounds containing a heteroaromatic ring having a diazine skeleton, organic compounds containing a heteroaromatic ring having a pyridine skeleton, and organic compounds containing a heteroaromatic ring having a triazine skeleton are preferred because of their good reliability.
  • organic compounds containing a heteroaromatic ring having a diazine (pyrimidine or pyrazine) skeleton and organic compounds containing a heteroaromatic ring having a triazine skeleton have high electron transport properties and contribute to reduction of driving voltage.
  • organic compounds having a phenanthroline skeleton such as mTpPPhen, PnNPhen and mPPhen2P are preferred, and organic compounds having a phenanthroline dimer structure such as mPPhen2P are more preferred due to their excellent stability.
  • the electron transport layer 114 may have a laminated structure. Further, a layer in the electron transport layer 114 having a stacked structure that is in contact with the light emitting layer 113 may function as a hole blocking layer. When the electron transport layer in contact with the light emitting layer functions as a hole blocking layer, it is preferable to use a material whose HOMO level is deeper than the HOMO level of the material included in the light emitting layer 113 by 0.5 eV or more.
  • an alkali metal or alkaline earth metal compound or complex such as 8-hydroxyquinolinate-lithium (abbreviation: Liq), or 1,1'-pyridine-2,6-diyl-bis( A layer containing 1,3,4,6,7,8-hexahydro-2H-pyrimido[1,2-a]pyrimidine) (abbreviation: hpp2Py) or the like may be provided.
  • the electron injection layer 115 may be formed by containing an alkali metal, an alkaline earth metal, or a compound thereof in a layer made of a substance having electron transport properties.
  • a charge generation layer 116 may be provided instead of the electron injection layer 115 (FIG. 1B).
  • the charge generation layer 116 is a layer that can inject holes into the layer in contact with the cathode side and electrons into the layer in contact with the anode side by applying a potential.
  • the charge generation layer 116 includes at least a P-type layer 117. It is preferable that the P-type layer 117 be formed using the composite material listed as a material that can constitute the hole injection layer 111 described above. Further, the P-type layer 117 may be formed by laminating a film containing the acceptor material and a film containing the hole transport material described above as the materials constituting the composite material.
  • the organic compound of one embodiment of the present invention has a low refractive index, by using it for the P-type layer 117, an organic EL element with good external quantum efficiency can be obtained.
  • the charge generation layer 116 preferably includes one or both of an electron relay layer 118 and an electron injection buffer layer 119.
  • the electron relay layer 118 contains at least a substance having an electron transport property, and has a function of preventing interaction between the electron injection buffer layer 119 and the P-type layer 117 and smoothly transferring electrons.
  • the LUMO level of the substance with electron transport properties included in the electron relay layer 118 is the LUMO level of the acceptor substance in the P-type layer 117 and the LUMO level of the substance included in the layer in contact with the charge generation layer 116 in the electron transport layer 114. It is preferably between the LUMO level.
  • the specific energy level of the LUMO level in the material having electron transport properties used in the electron relay layer 118 is preferably ⁇ 5.0 eV or more, preferably ⁇ 5.0 eV or more and ⁇ 3.0 eV or less. Note that as the substance having electron transport properties used in the electron relay layer 118, it is preferable to use a phthalocyanine-based material or a metal complex having a metal-oxygen bond and an aromatic ligand.
  • the electron injection buffer layer 119 contains alkali metals, alkaline earth metals, rare earth metals, and compounds thereof (alkali metal compounds (including oxides such as lithium oxide, halides, carbonates such as lithium carbonate and cesium carbonate). , alkaline earth metal compounds (including oxides, halides, and carbonates), or rare earth metal compounds (including oxides, halides, and carbonates) can be used. It is.
  • the donor substance may include alkali metals, alkaline earth metals, rare earth metals, and compounds thereof ( Alkali metal compounds (including oxides such as lithium oxide, halides, carbonates such as lithium carbonate and cesium carbonate), alkaline earth metal compounds (including oxides, halides and carbonates), or rare earth metal compounds (including oxides, halides, and carbonates)), organic compounds such as tetrathianaphthacene (abbreviation: TTN), nickelocene, and decamethylnickelocene can also be used.
  • TTN tetrathianaphthacene
  • nickelocene nickelocene
  • decamethylnickelocene decamethylnickelocene
  • the second electrode 102 is an electrode including a cathode.
  • the second electrode 102 may have a laminated structure, in which case the layer in contact with the organic compound layer 103 functions as a cathode.
  • the material forming the cathode metals, alloys, electrically conductive compounds, and mixtures thereof having a small work function (specifically, 3.8 eV or less) can be used.
  • specific examples of such cathode materials include alkali metals such as lithium (Li) or cesium (Cs), and metals from Group 1 of the periodic table of elements such as magnesium (Mg), calcium (Ca), and strontium (Sr).
  • Elements belonging to Group 2 alloys containing these (MgAg, AlLi), compounds (lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF 2 ), etc.), europium (Eu), ytterbium Examples include rare earth metals such as (Yb) and alloys containing these metals.
  • alloys containing these MgAg, AlLi
  • compounds lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF 2 ), etc.
  • Eu europium
  • ytterbium Examples include rare earth metals such as (Yb) and alloys containing these metals.
  • Al, Ag, ITO, silicon, or Various conductive materials such as indium oxide-tin oxide containing silicon oxide can be used as the cathode.
  • the second electrode 102 is formed of a material that is transparent to visible light, a light-emitting device that emits light from the second electrode 102 side can be obtained.
  • These conductive materials can be formed into a film using a dry method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method, an inkjet method, a spin coating method, or the like. Further, 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.
  • various methods can be used to form the organic compound layer 103, 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, or a spin coating method may be used.
  • each electrode or each layer described above may be formed using different film forming methods.
  • FIG. 1C An embodiment of a light emitting device (also referred to as a stacked element or tandem element) having a structure in which a plurality of light emitting units are stacked will be described with reference to FIG. 1C.
  • This organic EL element has a plurality of light emitting units between an anode and a cathode.
  • One light emitting unit has almost the same configuration as the organic compound layer 103 shown in FIG. 1A.
  • the organic EL device shown in FIG. 1C is an organic EL device that has a plurality of light emitting units
  • the organic EL device shown in FIG. 1A or 1B is an organic EL device that has one light emitting unit. .
  • a first light emitting unit 511 and a second light emitting unit 512 are stacked between a first electrode 501 and a second electrode 502, and a first light emitting unit 511 and a second light emitting unit 512 are stacked.
  • a charge generation layer 513 is provided between the light emitting unit 512 and the light emitting unit 512 .
  • the first electrode 501 and the second electrode 502 correspond to the first electrode 101 and the second electrode 102 in FIG. 1A, respectively, and the same electrodes as described in the description of FIG. 1A can be applied. Further, the first light emitting unit 511 and the second light emitting unit 512 may have the same configuration or different configurations.
  • the charge generation layer 513 has a function of injecting electrons into one light emitting unit and injecting holes into the other light emitting unit when a voltage is applied to the first electrode 501 and the second electrode 502. That is, in FIG. 1C, when a voltage is applied such that the potential of the anode is higher than the potential of the cathode, the charge generation layer 513 injects electrons into the first light emitting unit 511 and injects electrons into the second light emitting unit. Any material that injects holes into 512 may be used.
  • the charge generation layer 513 is preferably formed with the same structure as the charge generation layer 116 described with reference to FIG. 1B.
  • a composite material of an organic compound and a metal oxide has excellent carrier injection properties and carrier transport properties, and thus can realize low voltage drive and low current drive. Note that when the anode side surface of the light emitting unit is in contact with the charge generation layer 513, the charge generation layer 513 can also play the role of the hole injection layer of the light emitting unit. It is not necessary to set it up.
  • the electron injection buffer layer 119 plays the role of an electron injection layer in the light emitting unit on the anode side, so the electron injection layer is not necessarily provided in the light emitting unit on the anode side. No need to form.
  • FIG. 1C describes an organic EL element having two light emitting units
  • the invention can be similarly applied to an organic EL element having three or more light emitting units stacked.
  • the organic EL element according to this embodiment by arranging a plurality of light emitting units between a pair of electrodes and partitioning them with a charge generation layer 513, high brightness light emission is possible while keeping the current density low. It is possible to realize an element with an even longer life. Furthermore, a light emitting device that can be driven at low voltage and consumes low power can be realized.
  • the organic EL element as a whole can emit light of a desired color.
  • the first light emitting unit emits red and green light and the second light emitting unit emits blue light, so that the organic EL device as a whole emits white light. It is also possible to obtain an EL element.
  • each layer such as the organic compound layer 103, the first light emitting unit 511, the second light emitting unit 512, and the charge generation layer described above and the electrodes can be formed by, for example, a vapor deposition method (including a vacuum vapor deposition method), a droplet discharge method ( It can be formed using a method such as an inkjet method), a coating method, or a gravure printing method. They may also include low-molecular materials, medium-molecular materials (including oligomers and dendrimers), or polymeric materials.
  • FIG. 2 shows a diagram of two adjacent light-emitting devices (a light-emitting device 130a and a light-emitting device 130b) among a light-emitting device group including a plurality of light-emitting devices 130 included in a display device of one embodiment of the present invention. .
  • the light emitting device 130a has an organic compound layer 103a between the first electrode 101a on the insulating layer 175 and the opposing second electrode 102.
  • the organic compound layer 103a has a structure including the hole injection layer 111a, the hole transport layer 112a, the light emitting layer 113a, the electron transport layer 114a, and the electron injection layer 115, it may have a different layered structure.
  • the organic compound layer 103a has an independent first layer 135a for each light emitting device, and may further have a common layer 136 shared by a plurality of light emitting devices. In FIG.
  • the hole injection layer 111a, the hole transport layer 112a, the light emitting layer 113a, and the electron transport layer 114a correspond to a first layer
  • the electron injection layer 115 corresponds to a common layer.
  • the electron injection layer 115 may be configured to be independent for each light emitting device, and all of the organic compound layers 103a may be the first layer 135a.
  • the light emitting device 130b has an organic compound layer 103b between the first electrode 101b on the insulating layer 175 and the opposing second electrode 102.
  • the organic compound layer 103b has a structure including a hole injection layer 111b, a hole transport layer 112b, a light emitting layer 113b, an electron transport layer 114b, and an electron injection layer 115, but may have a different layered structure.
  • the hole injection layer 111b, the hole transport layer 112b, the light emitting layer 113b, and the electron transport layer 114b correspond to the first layer 135b
  • the electron injection layer 115 corresponds to the common layer 136.
  • the electron injection layer 115 may be configured to be independent for each light emitting device, and all of the organic compound layers 103b may be the first layer 135b.
  • the electron injection layer 115 and the second electrode 102 are preferably a continuous layer (common layer) shared by the light emitting device 130a and the light emitting device 130b.
  • the organic compound layer 103a and the organic compound layer 103b other than the electron injection layer 115 are formed by photolithography after the electron transport layer 114a is formed and after the electron transport layer 114b is formed. Because they are processed, they are independent from each other.
  • the edges (contours) of the organic compound layer 103a other than the electron injection layer 115 are processed by the photolithography method, so that they approximately coincide with the direction perpendicular to the substrate.
  • edges (contours) of the organic compound layer 103b other than the electron injection layer 115 are processed by the photolithography method, so that they approximately coincide with the direction perpendicular to the substrate.
  • the heating process accompanying the photolithography process is performed after the electron transport layer 114a and the electron transport layer 114b are formed.
  • the distance d between the first electrode 101a and the first electrode 101b can be made smaller than when performing mask vapor deposition, and is 2 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less. It can be done.
  • a plurality of light emitting devices 130 are formed on the insulating layer 175 to constitute a display device.
  • the display device has a pixel section 177 in which a plurality of pixels 178 are arranged in a matrix.
  • Pixel 178 has subpixel 110R, subpixel 110G, and subpixel 110B.
  • the sub-pixel 110 when describing matters common to the sub-pixel 110R, the sub-pixel 110G, and the sub-pixel 110B, the sub-pixel 110 may be referred to as the sub-pixel 110.
  • the sub-pixel 110 when explaining matters common to these components, symbols omitting the alphabets may be used in the explanation.
  • Subpixel 110R emits red light
  • subpixel 110G emits green light
  • subpixel 110B emits blue light.
  • an image can be displayed on the pixel section 177.
  • subpixels of three colors red (R), green (G), and blue (B) will be used as an example, but combinations of subpixels of other colors may be used.
  • the number of sub-pixels is not limited to three, and may be four or more. Examples of the four subpixels include subpixels of four colors R, G, B, and white (W), subpixels of four colors R, G, B, and Y, and subpixels of R, G, B, and infrared. four sub-pixels for light (IR), and so on.
  • the row direction is sometimes referred to as the X direction
  • the column direction is sometimes referred to as the Y direction.
  • the X direction and the Y direction intersect, for example, perpendicularly.
  • FIG. 3A shows an example in which subpixels of different colors are arranged side by side in the X direction, and subpixels of the same color are arranged side by side in the Y direction. Note that subpixels of different colors may be arranged side by side in the Y direction, and subpixels of the same color may be arranged side by side in the X direction.
  • a connecting portion 140 may be provided outside the pixel portion 177, and a region 141 may be provided.
  • the region 141 is provided between the pixel section 177 and the connection section 140.
  • the organic compound layer 103 is provided in the region 141 .
  • the connection portion 140 is provided with a conductive layer 151C.
  • FIG. 3 shows an example in which the region 141 and the connecting portion 140 are located on the right side of the pixel portion 177, the positions of the region 141 and the connecting portion 140 are not particularly limited. Further, the region 141 and the connecting portion 140 may be singular or plural.
  • FIG. 3B is an example of a cross-sectional view taken along the dashed-dotted line A1-A2 in FIG. 3A.
  • the display device includes an insulating layer 171, a conductive layer 172 on the insulating layer 171, an insulating layer 173 on the insulating layer 171 and the conductive layer 172, and an insulating layer 174 on the insulating layer 173. and an insulating layer 175 on the insulating layer 174.
  • Insulating layer 171 is provided on a substrate (not shown). Openings reaching the conductive layer 172 are provided in the insulating layer 175, the insulating layer 174, and the insulating layer 173, and a plug 176 is provided so as to fill the opening.
  • the light emitting device 130 is provided on the insulating layer 175 and the plug 176. Further, a protective layer 131 is provided to cover the light emitting device 130. A substrate 120 is bonded onto the protective layer 131 with a resin layer 122 . Moreover, it is preferable that an inorganic insulating layer 125 and an insulating layer 127 on the inorganic insulating layer 125 are provided between adjacent light emitting devices 130.
  • the inorganic insulating layer 125 and the insulating layer 127 are each connected to one piece.
  • the insulating layer 127 is preferably an insulating layer having an opening above the first electrode.
  • the light emitting devices 130 include a light emitting device 130R, a light emitting device 130G, and a light emitting device 130B. It is assumed that the light emitting device 130R, the light emitting device 130G, and the light emitting device 130B emit light of different colors. For example, light emitting device 130R may emit red light, light emitting device 130G may emit green light, and light emitting device 130B may emit blue light. Further, the light emitting device 130R, the light emitting device 130G, or the light emitting device 130B may emit other visible light or infrared light. Note that in FIG. 3B, the light emitting device 130R and the light emitting device 130G, and the light emitting device G and the light emitting device B can be said to be adjacent light emitting devices.
  • the display device of one embodiment of the present invention can be of a top emission type that emits light in the opposite direction to a substrate on which a light emitting device is formed, for example. Note that the display device of one embodiment of the present invention may be of a bottom emission type.
  • the light-emitting device 130R is a light-emitting device that emits red light (preferably phosphorescence), and preferably has the structure shown in Embodiment 1 or 2.
  • a first electrode 101R pixel electrode
  • a first electrode 101R consisting of a conductive layer 151R and a conductive layer 152R, a first layer 135R on the first electrode, a common layer 136 on the first layer 135R, and a layer on the common layer 136.
  • Common layer 136 is preferably an electron injection layer.
  • the light-emitting device 130G is a light-emitting device that emits green light (phosphorescence is preferable), and may have the structure shown in Embodiment 1 or 2.
  • a first electrode 101G pixel electrode
  • a first electrode 101G consisting of a conductive layer 151G and a conductive layer 152G, a first layer 135G on the first electrode, a common layer 136 on the first layer 135G, and a layer on the common layer 136.
  • Common layer 136 is preferably an electron injection layer.
  • Light-emitting device 130B is a light-emitting device that emits blue light (preferably fluorescence), and preferably has the structure shown in Embodiment 1 or 2.
  • a first electrode 101B pixel electrode
  • a first electrode 101B consisting of a conductive layer 151B and a conductive layer 152B, a first layer 135B on the first electrode, a common layer 136 on the first layer 135B, and a layer on the common layer 136.
  • Common layer 136 is preferably an electron injection layer.
  • a pixel electrode (first electrode) and a common electrode (second electrode) that a light emitting device has one functions as an anode and the other functions as a cathode.
  • the pixel electrode functions as an anode and the common electrode functions as a cathode.
  • the first layer 135R, the first layer 135G, and the first layer 135B are independent in the form of islands for each emission color. Further, it is preferable that the first layer 135R, the first layer 135G, and the first layer 135B do not overlap with each other.
  • the first layers included in the plurality of light emitting devices 130 formed in the light emitting device such as the first layer 135R, the first layer 135G, and the first layer 135B, are collectively referred to as a first layer group 135A.
  • the first layer group 135A By providing the first layer group 135A in an island shape for each light emitting device 130, leakage current between adjacent light emitting devices 130 can be suppressed even in a high-definition display device. Thereby, crosstalk can be prevented and a display device with extremely high contrast can be realized. In particular, a display device with high current efficiency at low brightness can be realized.
  • the island-shaped first layer group 135A is formed by forming an EL film for each emission color and processing the EL film using a photolithography method.
  • the first layer 135 is preferably provided so as to cover the top and side surfaces of the first electrode 101 (pixel electrode) of the light emitting device 130. This makes it easier to increase the aperture ratio of the display device, compared to a configuration in which the end of the first layer 135 is located inside the end of the pixel electrode. Further, by covering the side surfaces of the pixel electrodes of the light emitting device 130 with the first layer 135, it is possible to prevent the first electrode 101 and the second electrode 102 from coming into contact with each other, thereby suppressing short circuits in the light emitting device 130.
  • the first electrode 101 (pixel electrode) of the light-emitting device preferably has a stacked structure.
  • the first electrode 101 of the light emitting device 130 has a laminated structure of a conductive layer 151 provided on the substrate 171 side and a conductive layer 152 provided on the organic compound layer side. .
  • a metal material can be used as the conductive layer 151.
  • zinc (Zn), indium (In), tin (Sn), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), tungsten (W), palladium (Pd), gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag) , yttrium (Y), neodymium (Nd), and alloys containing appropriate combinations of these metals can also be used.
  • an oxide containing one or more selected from indium, tin, zinc, gallium, titanium, aluminum, and silicon can be used.
  • a conductive oxide containing one or more of , indium zinc oxide containing silicon, and the like indium tin oxide containing silicon has a large work function, for example, a work function of 4.0 eV or more, and therefore can be suitably used as the conductive layer 152.
  • the conductive layer 151 may have a laminated structure of a plurality of layers having different materials, and the conductive layer 152 may have a laminated structure of a plurality of layers having different materials.
  • the conductive layer 151 may include a layer made of a material that can be used for the conductive layer 152, such as a conductive oxide, and the conductive layer 152 may be made of a material that can be used for the conductive layer 151, such as a metal material. It may have a layer made of a material that can be used.
  • a layer in contact with the conductive layer 152 can be made of a material that can be used for the conductive layer 152.
  • the end portion of the conductive layer 151 preferably has a tapered shape. Specifically, the end portion of the conductive layer 151 preferably has a tapered shape with a taper angle of less than 90°. In this case, the conductive layer 152 provided along the side surface of the conductive layer 151 also has a tapered shape. By tapering the side surface of the conductive layer 152, coverage of the first layer 135 provided along the side surface of the conductive layer 152 can be improved.
  • Thin films (insulating films, semiconductor films, conductive films, etc.) constituting display devices can be formed using sputtering, chemical vapor deposition (CVD), vacuum evaporation, or pulsed laser deposition (PLD). ) method, ALD method, or the like.
  • the thin films (insulating films, semiconductor films, conductive films, etc.) that make up the display device can be manufactured using spin coating, dip coating, spray coating, inkjet, dispensing, screen printing, offset printing, doctor knife method, slit coating, and roll coating. It can be formed by a wet film forming method such as , curtain coating, or knife coating.
  • the thin film that constitutes the display device when processing the thin film that constitutes the display device, it can be processed using, for example, a photolithography method.
  • 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, etc. can also be used.
  • exposure may be performed using immersion exposure technology.
  • extreme ultraviolet (EUV) light or X-rays may be used.
  • an electron beam can be used instead of the light used for exposure.
  • a dry etching method, a wet etching method, a sandblasting method, or the like can be used for etching the thin film.
  • an insulating layer 171 is formed on a substrate (not shown). Subsequently, a conductive layer 172 and a conductive layer 179 are formed over the insulating layer 171, and an insulating layer 173 is formed over the insulating layer 171 so as to cover the conductive layer 172 and the conductive layer 179. Subsequently, an insulating layer 174 is formed on the insulating layer 173, and an insulating layer 175 is formed on the insulating layer 174.
  • a substrate having at least enough heat resistance to withstand subsequent heat treatment can be used.
  • semiconductors such as glass substrates, quartz substrates, sapphire substrates, ceramic substrates, organic resin substrates, single crystal semiconductor substrates made of silicon or silicon carbide, polycrystalline semiconductor substrates, compound semiconductor substrates such as silicon germanium, SOI substrates, etc.
  • a substrate can be used.
  • openings reaching the conductive layer 172 are formed in the insulating layer 175, the insulating layer 174, and the insulating layer 173. Subsequently, a plug 176 is formed so as to fill the opening.
  • a conductive film 151f which will later become a conductive layer 151R, a conductive layer 151G, a conductive layer 151B, and a conductive layer 151C, is formed on the plug 176 and the insulating layer 175.
  • a metal material can be used as the conductive film 151f.
  • a resist mask 191 is formed on the conductive film 151f.
  • the resist mask 191 can be formed by applying a photosensitive material (photoresist), exposing it to light, and developing it.
  • the resist mask 191 is removed.
  • the resist mask 191 can be removed, for example, by ashing using oxygen plasma.
  • an inorganic insulating film such as an oxide insulating film, a nitride insulating film, an oxynitride insulating film, or a nitride oxide insulating film, for example, silicon oxynitride can be used.
  • the insulating film 156f is processed to form an insulating layer 156R, an insulating layer 156G, an insulating layer 156B, and an insulating layer 156C.
  • a conductive oxide can be used as the conductive film 152f.
  • the conductive film 152f may be laminated.
  • the conductive film 152f is processed to form a conductive layer 152R, a conductive layer 152G, a conductive layer 152B, and a conductive layer 152C.
  • an organic compound film 103Rf is formed on the conductive layer 152R, the conductive layer 152G, the conductive layer 152B, and the insulating layer 175. Note that, as shown in FIG. 5C, the organic compound film 103Rf is not formed on the conductive layer 152C.
  • a sacrificial film 158Rf and a mask film 159Rf are formed.
  • sacrificial film 158Rf a film having high resistance to the processing conditions of the organic compound film 103Rf, specifically, a film having a high etching selectivity with respect to the organic compound film 103Rf is used.
  • a film having a high etching selectivity with respect to the sacrificial film 158Rf is used.
  • the sacrificial film 158Rf and the mask film 159Rf are formed at a temperature lower than the allowable temperature limit of the organic compound film 103Rf.
  • the substrate temperature when forming the sacrificial film 158Rf and the mask film 159Rf is typically 100°C or more and 200°C or less, preferably 100°C or more and 150°C or less, and more preferably 100°C or more and 120°C or less. be. Since the light-emitting device of one embodiment of the present invention includes the first compound, a display device with good display quality can be provided even after a heating step at a higher temperature.
  • the sacrificial film 158Rf formed in contact with the organic compound film 103Rf is preferably formed using a formation method that causes less damage to the organic compound film 103Rf than the mask film 159Rf.
  • a formation method that causes less damage to the organic compound film 103Rf than the mask film 159Rf.
  • an ALD method Atomic Layer Deposition method
  • a vacuum evaporation method is preferable to a sputtering method.
  • the sacrificial film 158Rf and the mask film 159Rf for example, one or more of a metal film, an alloy film, a metal oxide film, a semiconductor film, an organic insulating film, an inorganic insulating film, etc. can be used.
  • the sacrificial film 158Rf and the mask film 159Rf each contain, for example, gold, silver, platinum, magnesium, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, titanium, aluminum, yttrium, zirconium, tantalum, or the like.
  • a metal material or an alloy material containing the metal material can be used.
  • it is preferable to use a low melting point material such as aluminum or silver.
  • the sacrificial film 158Rf and the mask film 159Rf contain In-Ga-Zn oxide, indium oxide, In-Zn oxide, In-Sn oxide, indium titanium oxide (In-Ti oxide), and indium titanium oxide, respectively.
  • element M is aluminum, silicon, boron, yttrium, copper, vanadium, beryllium, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium) , tantalum, tungsten, or magnesium).
  • the sacrificial film 158Rf and the mask film 159Rf it is preferable to use a semiconductor material such as silicon or germanium because it has high affinity with the semiconductor manufacturing process.
  • a compound containing the above semiconductor material can be used.
  • various inorganic insulating films can be used as the sacrificial film 158Rf and the mask film 159Rf, respectively.
  • an oxide insulating film is preferable because it has higher adhesion to the organic compound film 103Rf than a nitride insulating film.
  • a resist mask 190R is formed.
  • the resist mask 190R can be formed by applying a photosensitive material (photoresist), exposing it to light, and developing it.
  • the resist mask 190R is provided at a position overlapping the conductive layer 152R. It is preferable that the resist mask 190R is also provided at a position overlapping the conductive layer 152C. This can prevent the conductive layer 152C from being damaged during the manufacturing process of the display device.
  • a portion of the mask film 159Rf is removed using a resist mask 190R to form a mask layer 159R.
  • the mask layer 159R remains on the conductive layer 152R and the conductive layer 152C.
  • the resist mask 190R is removed.
  • using the mask layer 159R as a mask also referred to as a hard mask, a portion of the sacrificial film 158Rf is removed to form a sacrificial layer 158R.
  • the wet etching method By using the wet etching method, damage to the organic compound film 103Rf can be reduced when processing the sacrificial film 158Rf and the mask film 159Rf, compared to the case where the dry etching method is used.
  • a developer an alkaline aqueous solution such as tetramethylammonium hydroxide aqueous solution (TMAH), a chemical solution using dilute hydrofluoric acid, oxalic acid, phosphoric acid, acetic acid, nitric acid, or a mixed liquid thereof, etc. It is preferable to use an aqueous acid solution of .
  • the resist mask 190R can be removed in the same manner as the resist mask 191.
  • the organic compound film 103Rf is processed to form a first layer 135R.
  • the organic compound film 103Rf is removed to form the first layer 135R.
  • the stacked structure of the first layer 135R, sacrificial layer 158R, and mask layer 159R remains on the conductive layer 152R. Further, the conductive layer 152G and the conductive layer 152B are exposed.
  • the processing of the organic compound film 103Rf is preferably performed by anisotropic etching.
  • anisotropic dry etching is preferred.
  • wet etching may be used.
  • a gas containing oxygen may be used as the etching gas.
  • the etching gas contains oxygen, the etching speed can be increased. Therefore, etching can be performed under low power conditions while maintaining a sufficient etching rate. Therefore, damage to the organic compound film 103Rf can be suppressed. Furthermore, problems such as adhesion of reaction products that occur during etching can be suppressed.
  • H2 , CF4 , C4F8 , SF6 , CHF3 , Cl2 , H2O , BCl3 , or Group 18 elements such as He, Ar , etc.
  • a gas containing the above as an etching gas.
  • a gas containing one or more of these and oxygen as the etching gas.
  • oxygen gas may be used as the etching gas.
  • an organic compound film 103Gf that will later become the first layer 135G is formed.
  • the organic compound film 103Gf can be formed by a method similar to the method that can be used to form the organic compound film 103Rf. Furthermore, the organic compound film 103Gf can have the same configuration as the organic compound film 103Rf.
  • a sacrificial film 158Gf and a mask film 159Gf are sequentially formed.
  • a resist mask 190G is formed.
  • the materials and formation method of the sacrificial film 158Gf and the mask film 159Gf are the same as the conditions applicable to the sacrificial film 158Rf and the mask film 159Rf.
  • the material and formation method of the resist mask 190G are similar to the conditions applicable to the resist mask 190R.
  • the resist mask 190G is provided at a position overlapping the conductive layer 152G.
  • a portion of the mask film 159Gf is removed using a resist mask 190G to form a mask layer 159G.
  • Mask layer 159G remains on conductive layer 152G.
  • the resist mask 190G is removed.
  • a portion of the sacrificial film 158Gf is removed to form a sacrificial layer 158G.
  • the organic compound film 103Gf is processed to form a first layer 135G.
  • an organic compound film 103Bf is formed.
  • the organic compound film 103Bf can be formed by a method similar to the method that can be used to form the organic compound film 103Rf. Furthermore, the organic compound film 103Bf can have the same configuration as the organic compound film 103Rf.
  • a sacrificial film 158Bf and a mask film 159Bf are sequentially formed.
  • a resist mask 190B is formed.
  • the materials and formation method of the sacrificial film 158Bf and the mask film 159Bf are the same as the conditions applicable to the sacrificial film 158Rf and the mask film 159Rf.
  • the material and formation method of resist mask 190B are similar to the conditions applicable to resist mask 190R.
  • the resist mask 190B is provided at a position overlapping the conductive layer 152B.
  • a portion of the mask film 159Bf is removed using a resist mask 190B to form a mask layer 159B.
  • Mask layer 159B remains on conductive layer 152B.
  • resist mask 190B is removed.
  • a portion of the sacrificial film 158Bf is removed to form a sacrificial layer 158B.
  • the organic compound film 103Bf is processed to form a first layer 135B. For example, using the mask layer 159B and the sacrificial layer 158B as hard masks, part of the organic compound film 103Bf is removed to form the first layer 135B.
  • the stacked structure of the first layer 135B, sacrificial layer 158B, and mask layer 159B remains on the conductive layer 152B. Further, the mask layer 159R and the mask layer 159G are exposed.
  • the side surfaces of the first layer 135R, the first layer 135G, and the first layer 135B are each preferably perpendicular or approximately perpendicular to the surface on which they are formed.
  • the angle between the surface to be formed and these side surfaces be 60 degrees or more and 90 degrees or less.
  • the distance between two adjacent first layers 135R, 135G, and 135B formed using the photolithography method is 8 ⁇ m or less, 5 ⁇ m or less, or 3 ⁇ m or less. , 2 ⁇ m or less, or even 1 ⁇ m or less.
  • the distance can be defined as, for example, the distance between two adjacent opposing ends of the first layer 135R, the first layer 135G, and the first layer 135B. In this way, by narrowing the distance between the island-shaped organic compound layers, a display device with high definition and a large aperture ratio can be provided.
  • the distance between the first electrodes between adjacent light emitting devices can also be narrowed, for example, to 10 ⁇ m or less, 8 ⁇ m or less, 5 ⁇ m or less, 3 ⁇ m or less, or 2 ⁇ m or less. Note that the distance between the first electrodes between adjacent light emitting devices is preferably 2 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • a method similar to the mask layer processing step can be used.
  • damage to the first layer 135 when removing the mask layer can be reduced compared to when using the dry etching method.
  • the mask layer may be removed by dissolving it in a polar solvent such as water or alcohol.
  • a polar solvent such as water or alcohol.
  • the alcohol include ethyl alcohol, methyl alcohol, isopropyl alcohol (IPA), and glycerin.
  • a drying process may be performed to remove water adsorbed on the surface.
  • heat treatment can be performed under an inert gas atmosphere or a reduced pressure atmosphere.
  • the heat treatment can be performed at a substrate temperature of 50°C or higher and 200°C or lower, preferably 60°C or higher and 150°C or lower, and more preferably 70°C or higher and 120°C or lower.
  • a reduced pressure atmosphere is preferable because drying can be performed at a lower temperature.
  • an inorganic insulating film 125f is formed.
  • an insulating film 127f that will later become the insulating layer 127 is formed on the inorganic insulating film 125f.
  • the substrate temperature when forming the inorganic insulating film 125f and the insulating film 127f is 60°C or higher, 80°C or higher, 100°C or higher, or 120°C or higher and 200°C or lower, 180°C or lower, or 160°C, respectively.
  • the temperature is preferably 150°C or lower, or 140°C or lower.
  • an insulating film having a thickness of 3 nm or more, 5 nm or more, or 10 nm or more and 200 nm or less, 150 nm or less, 100 nm or less, or 50 nm or less is formed within the above substrate temperature range. It is preferable.
  • the inorganic insulating film 125f is preferably formed using, for example, an ALD method. It is preferable to use the ALD method because damage to the film can be reduced and a film with high coverage can be formed. As the inorganic insulating film 125f, it is preferable to form an aluminum oxide film using, for example, an ALD method.
  • the insulating film 127f is preferably formed using the wet film forming method described above.
  • the insulating film 127f is preferably formed using a photosensitive material by spin coating, for example, and more specifically, it is preferably formed using a photosensitive resin composition containing an acrylic resin.
  • the insulating layer 127 is formed in a region sandwiched between any two of the conductive layer 152R, the conductive layer 152G, and the conductive layer 152B, and around the conductive layer 152C.
  • the width of the insulating layer 127 to be formed later can be controlled by the exposed area of the insulating film 127f.
  • the insulating layer 127 is processed so as to have a portion overlapping the upper surface of the conductive layer 151.
  • the light used for exposure preferably includes i-line (wavelength: 365 nm). Further, the light used for exposure may include at least one of the g-line (wavelength: 436 nm) and the h-line (wavelength: 405 nm).
  • an etching process is performed using the insulating layer 127a as a mask to remove a portion of the inorganic insulating film 125f, and partially remove the sacrificial layer 158R, the sacrificial layer 158G, and the sacrificial layer 158B. Reduce the film thickness.
  • an inorganic insulating layer 125 is formed under the insulating layer 127a.
  • the surfaces of the thinner portions of the sacrificial layer 158R, the sacrificial layer 158G, and the sacrificial layer 158B are exposed.
  • the etching process using the insulating layer 127a as a mask may be referred to as a first etching process.
  • the first etching process can be performed by dry etching or wet etching. Note that it is preferable that the inorganic insulating film 125f is formed using the same material as the sacrificial layer 158R, the sacrificial layer 158G, and the sacrificial layer 158B because the first etching process can be performed all at once.
  • a chlorine-based gas When performing dry etching, it is preferable to use a chlorine-based gas.
  • the chlorine-based gas Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4 , CCl 4 , etc. can be used alone or in a mixture of two or more gases.
  • oxygen gas, hydrogen gas, helium gas, argon gas, and the like can be appropriately added to the chlorine-based gas alone or in a mixture of two or more gases.
  • a dry etching apparatus having a high-density plasma source can be used.
  • a dry etching device having a high-density plasma source for example, an inductively coupled plasma (ICP) etching device can be used.
  • ICP inductively coupled plasma
  • CCP capacitively coupled plasma
  • the first etching process is performed by wet etching.
  • wet etching can be performed using an alkaline solution.
  • TMAH which is an alkaline solution
  • an acid solution containing fluoride can also be used. In this case, wet etching can be performed using a paddle method.
  • the inorganic insulating film 125f is formed using the same material as the sacrificial layer 158R, the sacrificial layer 158G, and the sacrificial layer 158B because the above etching process can be performed at once.
  • the sacrificial layer 158R, the sacrificial layer 158G, and the sacrificial layer 158B are not completely removed, and the etching process is stopped when the film thickness becomes thin.
  • This treatment can prevent the first layer 135R, the first layer 135G, and the first layer 135B from being damaged.
  • the entire substrate is exposed to light and the insulating layer 127a is irradiated with visible light or ultraviolet light.
  • the energy density of the exposure is preferably greater than 0 mJ/cm 2 and less than 800 mJ/cm 2 , more preferably greater than 0 mJ/cm 2 and less than 500 mJ/cm 2 .
  • the transparency of the insulating layer 127a may be improved.
  • an oxygen barrier insulating layer for example, an aluminum oxide film, etc.
  • an oxygen barrier insulating layer for example, an aluminum oxide film, etc.
  • heat treatment also referred to as post-bake
  • the insulating layer 127a can be transformed into the insulating layer 127 having a tapered side surface (FIG. 8C).
  • the heat treatment is performed at a temperature lower than the allowable temperature limit of the organic compound layer.
  • the heat treatment can be performed at a substrate temperature of 50°C or more and 200°C or less, preferably 60°C or more and 150°C or less, and more preferably 70°C or more and 130°C or less.
  • the heating atmosphere may be an air atmosphere or an inert gas atmosphere. Further, the heating atmosphere may be an atmospheric pressure atmosphere or a reduced pressure atmosphere.
  • the sacrificial layer 158R, the sacrificial layer 158G, and the sacrificial layer 158B are not completely removed, but the sacrificial layer 158R, the sacrificial layer 158G, and the sacrificial layer 158B remain in a state where the film thickness is reduced. By doing so, it is possible to prevent the first layer 135R, the first layer 135G, and the first layer 135B from being damaged and deteriorating during the heat treatment. Therefore, the reliability of the light emitting device can be improved.
  • etching is performed using the insulating layer 127 as a mask to remove parts of the sacrificial layer 158R, the sacrificial layer 158G, and the sacrificial layer 158B.
  • openings are formed in each of the sacrificial layer 158R, the sacrificial layer 158G, and the sacrificial layer 158B, and the upper surfaces of the first layer 135R, the first layer 135G, the first layer 135B, and the conductive layer 152C are exposed.
  • this etching process may be referred to as a second etching process.
  • the ends of the inorganic insulating layer 125 are covered with an insulating layer 127.
  • the insulating layer 127 covers a part of the end of the sacrificial layer 158G (specifically, the tapered part formed by the first etching process), and the insulating layer 127 covers the end part of the sacrificial layer 158G (specifically, the tapered part formed by the first etching process).
  • An example is shown in which the tapered portion is exposed.
  • the second etching process is performed by wet etching.
  • wet etching can be performed using, for example, an alkaline solution or an acidic solution. An aqueous solution is preferable so that the first layer 135 does not dissolve.
  • the second electrode 102 is formed on the first layer 135R, the first layer 135G, the first layer 135B, the conductive layer 152C, and the insulating layer 127.
  • the second electrode 102 can be formed by a method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method.
  • the first layer 135 may be formed as a stacked structure of the first layer 135 and the common layer 136, and the second electrode 102 may be formed thereon.
  • a protective layer 131 is formed on the second electrode 102.
  • the protective layer 131 can be formed by a method such as a vacuum evaporation method, a sputtering method, a CVD method, or an ALD method.
  • a display device can be manufactured by bonding the substrate 120 onto the protective layer 131 using the resin layer 122.
  • the insulating layer 156 is provided so as to have a region overlapping with the side surface of the conductive layer 151, and the conductive layer 156 is provided so as to cover the conductive layer 151 and the insulating layer 156. 152 is formed. This can increase the yield of display devices and suppress the occurrence of defects.
  • the island-shaped first layer 135R, the island-shaped first layer 135G, and the island-shaped first layer 135B are formed using a fine metal mask.
  • the layer is not formed by using a method, but is formed by forming a film over one surface and then processing it, so that an island-shaped layer can be formed with a uniform thickness. Then, a high-definition display device or a display device with a high aperture ratio can be realized.
  • the first layer 135R, the first layer 135G, and the first layer 135B are in contact with each other in adjacent subpixels.
  • the display device includes tandem light-emitting devices manufactured using a photolithography method, a display device with good characteristics can be provided.
  • the display device of this embodiment can be a high-definition display device. Therefore, the display device of this embodiment can be used, for example, in the display section of information terminals (wearable devices) such as wristwatch-type and bracelet-type devices, VR devices such as head-mounted displays (HMD), and glasses. It can be used in the display section of wearable devices that can be worn on the head, such as AR devices.
  • wearable devices such as wristwatch-type and bracelet-type devices
  • VR devices such as head-mounted displays (HMD)
  • glasses can be used in the display section of wearable devices that can be worn on the head, such as AR devices.
  • the display device of this embodiment can be a high-resolution display device or a large-sized display device. Therefore, the display device of this embodiment can be used for, for example, relatively large screens such as television devices, desktop or notebook personal computers, computer monitors, digital signage, and large game machines such as pachinko machines.
  • the present invention can be used in display units of digital cameras, digital video cameras, digital photo frames, mobile phones, portable game machines, personal digital assistants, and sound reproduction devices.
  • FIG. 10A shows a perspective view of display module 280.
  • the display module 280 includes a display device 100A and an FPC 290. Note that the display device included in the display module 280 is not limited to the display device 100A, and may be either a display device 100B or a display device 100E, which will be described later.
  • Display module 280 has a substrate 291 and a substrate 292.
  • the display module 280 has a display section 281.
  • the display section 281 is an area in the display module 280 that displays images, and is an area where light from each pixel provided in a pixel section 284, which will be described later, can be visually recognized.
  • FIG. 10B shows a perspective view schematically showing the configuration of the substrate 291 side.
  • a circuit section 282 On the substrate 291, a circuit section 282, a pixel circuit section 283 on the circuit section 282, and a pixel section 284 on the pixel circuit section 283 are stacked. Further, a terminal portion 285 for connecting to the FPC 290 is provided in a portion of the substrate 291 that does not overlap with the pixel portion 284.
  • the terminal section 285 and the circuit section 282 are electrically connected by a wiring section 286 made up of a plurality of wires.
  • the pixel section 284 includes a plurality of pixels 284a arranged periodically. An enlarged view of one pixel 284a is shown on the right side of FIG. 10B.
  • FIG. 10B shows an example in which the pixel 284a has the same configuration as the pixel 178 shown in FIG. 3.
  • the pixel circuit section 283 includes a plurality of pixel circuits 283a arranged periodically.
  • One pixel circuit 283a is a circuit that controls driving of a plurality of elements included in one pixel 284a.
  • the circuit section 282 has a circuit that drives each pixel circuit 283a of the pixel circuit section 283.
  • a gate line drive circuit and a source line drive circuit.
  • it may include at least one of an arithmetic circuit, a memory circuit, a power supply circuit, and the like.
  • the FPC 290 functions as a wiring for supplying a video signal, a power supply potential, etc. to the circuit section 282 from the outside. Further, an IC may be mounted on the FPC 290.
  • the display module 280 can have a structure in which one or both of the pixel circuit section 283 and the circuit section 282 are stacked on the lower side of the pixel section 284, the aperture ratio (effective display area ratio) of the display section 281 can be extremely high. It can be made higher.
  • a display module 280 Since such a display module 280 has extremely high definition, it can be suitably used for VR equipment such as an HMD or glasses-type AR equipment. For example, even if the display section of the display module 280 is configured to be visible through a lens, the display module 280 has an extremely high-definition display section 281, so even if the display section is enlarged with a lens, the pixels will not be visible. , it is possible to perform a highly immersive display. Furthermore, the display module 280 is not limited to this, and can be suitably used in electronic equipment having a relatively small display section.
  • the display device 100A shown in FIG. 11A includes a substrate 301, a light emitting device 130R, a light emitting device 130G, a light emitting device 130B, a capacitor 240, and a transistor 310.
  • Substrate 301 corresponds to substrate 291 in FIGS. 10A and 10B.
  • the transistor 310 is a transistor that has a channel formation region in the substrate 301.
  • As the substrate 301 for example, a semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate can be used.
  • the transistor 310 includes a portion of a substrate 301, a conductive layer 311, a low resistance region 312, an insulating layer 313, and an insulating layer 314.
  • the conductive layer 311 functions as a gate electrode.
  • the insulating layer 313 is located between the substrate 301 and the conductive layer 311 and functions as a gate insulating layer.
  • the low resistance region 312 is a region in which the substrate 301 is doped with impurities, and functions as a source or a drain.
  • the insulating layer 314 is provided to cover the side surface of the conductive layer 311.
  • an element isolation layer 315 is provided between two adjacent transistors 310 so as to be embedded in the substrate 301 .
  • an insulating layer 261 is provided to cover the transistor 310, and a capacitor 240 is provided on the insulating layer 261.
  • Capacitor 240 includes a conductive layer 241, a conductive layer 245, and an insulating layer 243 located between them.
  • the conductive layer 241 functions as one electrode of the capacitor 240
  • the conductive layer 245 functions as the other electrode of the capacitor 240
  • the insulating layer 243 functions as a dielectric of the capacitor 240.
  • the conductive layer 241 is provided on the insulating layer 261 and embedded in the insulating layer 254.
  • the conductive layer 241 is electrically connected to one of the source and drain of the transistor 310 by a plug 271 embedded in the insulating layer 261.
  • An insulating layer 243 is provided to cover the conductive layer 241.
  • the conductive layer 245 is provided in a region overlapping with the conductive layer 241 with the insulating layer 243 interposed therebetween.
  • An insulating layer 255 is provided to cover the capacitor 240 , an insulating layer 174 is provided on the insulating layer 255 , and an insulating layer 175 is provided on the insulating layer 174 .
  • a light emitting device 130R, a light emitting device 130G, and a light emitting device 130B are provided on the insulating layer 175.
  • An insulator is provided in the region between adjacent light emitting devices.
  • An insulating layer 156R is provided to have a region that overlaps with the side surface of the conductive layer 151R, an insulating layer 156G is provided to have a region that overlaps with the side surface of the conductive layer 151G, and a region that overlaps with the side surface of the conductive layer 151B.
  • An insulating layer 156B is provided.
  • a conductive layer 152R is provided to cover the conductive layer 151R and the insulating layer 156R
  • a conductive layer 152G is provided to cover the conductive layer 151G and the insulating layer 156G
  • a conductive layer 152G is provided to cover the conductive layer 151B and the insulating layer 156B.
  • a layer 152B is provided.
  • a sacrificial layer 158R is located on the first layer 135R
  • a sacrificial layer 158G is located on the first layer 135G
  • a sacrificial layer 158B is located
  • the conductive layer 151R, the conductive layer 151G, and the conductive layer 151B include an insulating layer 243, an insulating layer 255, an insulating layer 174, a plug 256 embedded in the insulating layer 175, a conductive layer 241 embedded in the insulating layer 254, and It is electrically connected to one of the source and drain of the transistor 310 by a plug 271 embedded in the insulating layer 261.
  • Various conductive materials can be used for the plug.
  • a protective layer 131 is provided on the light emitting device 130R, the light emitting device 130G, and the light emitting device 130B.
  • a substrate 120 is bonded onto the protective layer 131 with a resin layer 122 .
  • Embodiment 3 can be referred to.
  • Substrate 120 corresponds to substrate 292 in FIG. 10A.
  • FIG. 11B is a modification of the display device 100A shown in FIG. 11A.
  • the display device shown in FIG. 11B includes a colored layer 132R, a colored layer 132G, and a colored layer 132B, and has a region where the light emitting device 130 overlaps with one of the colored layer 132R, the colored layer 132G, and the colored layer 132B.
  • the light emitting device 130 can emit white light, for example.
  • the colored layer 132R can transmit red light
  • the colored layer 132G can transmit green light
  • the colored layer 132B can transmit blue light.
  • FIG. 12 shows a perspective view of the display device 100B
  • FIG. 13 shows a cross-sectional view of the display device 100B.
  • the display device 100B has a configuration in which a substrate 352 and a substrate 351 are bonded together.
  • the substrate 352 is indicated by a broken line.
  • the display device 100B includes a pixel portion 177, a connection portion 140, a circuit 356, wiring 355, and the like.
  • FIG. 12 shows an example in which an IC 354 and an FPC 353 are mounted on the display device 100B. Therefore, the configuration shown in FIG. 12 can also be called a display module that includes the display device 100B, an IC (integrated circuit), and an FPC.
  • a display module a device in which a connector such as an FPC is attached to a substrate of a display device, or a device in which an IC is mounted on the substrate is referred to as a display module.
  • connection section 140 is provided outside the pixel section 177.
  • the connecting portion 140 may be singular or plural.
  • the common electrode of the light emitting device and the conductive layer are electrically connected to the connection part 140, and a potential can be supplied to the common electrode.
  • a scanning line driver circuit can be used.
  • the wiring 355 has a function of supplying signals and power to the pixel portion 177 and the circuit 356.
  • the signal and power are input from the outside via the FPC 353 or from the IC 354 to the wiring 355.
  • FIG. 12 shows an example in which an IC 354 is provided on a substrate 351 using a COG (Chip On Glass) method, a COF (Chip On Film) method, or the like.
  • a COG Chip On Glass
  • COF Chip On Film
  • the IC 354 an IC having, for example, a scanning line driver circuit or a signal line driver circuit can be applied.
  • the display device 100B and the display module may have a configuration in which no IC is provided. Further, the IC may be mounted on an FPC using, for example, a COF method.
  • FIG. 13 a part of the area including the FPC 353, a part of the circuit 356, a part of the pixel part 177, a part of the connection part 140, and a part of the area including the end of the display device 100B are cut out.
  • An example of the cross section is shown below.
  • the display device 100C shown in FIG. 13 includes, between a substrate 351 and a substrate 352, a transistor 201, a transistor 205, a light emitting device 130R that emits red light, a light emitting device 130G that emits green light, a light emitting device 130B, etc. .
  • Embodiment 1 can be referred to for details of the light emitting device 130R, the light emitting device 130G, and the light emitting device 130B.
  • the light emitting device 130R includes a conductive layer 224R, a conductive layer 151R on the conductive layer 224R, and a conductive layer 152R on the conductive layer 151R.
  • the light emitting device 130G includes a conductive layer 224G, a conductive layer 151G on the conductive layer 224G, and a conductive layer 152G on the conductive layer 151G.
  • Light emitting device 130B includes conductive layer 224B, conductive layer 151B on conductive layer 224B, and conductive layer 152B on conductive layer 151B.
  • the conductive layer 224R is connected to the conductive layer 222b of the transistor 205 through an opening provided in the insulating layer 214.
  • the end of the conductive layer 151R is located outside the end of the conductive layer 224R.
  • An insulating layer 156R is provided to have a region in contact with the side surface of the conductive layer 151R, and a conductive layer 152R is provided to cover the conductive layer 151R and the insulating layer 156R.
  • the conductive layer 224G conductive layer 151G, conductive layer 152G, and insulating layer 156G in the light emitting device 130G
  • Recesses are formed in the conductive layer 224R, the conductive layer 224G, and the conductive layer 224B so as to cover the opening provided in the insulating layer 214.
  • a layer 128 is embedded in the recess.
  • the layer 128 has a function of flattening the recessed portions of the conductive layer 224R, the conductive layer 224G, and the conductive layer 224B.
  • the conductive layer 151R, the conductive layer 151G, and the conductive layer 151B are electrically connected to the conductive layer 224R, the conductive layer 224G, and the conductive layer 224B. is provided. Therefore, the regions of the conductive layer 224R, the conductive layer 224G, and the conductive layer 224B that overlap with the recesses can also be used as light emitting regions, and the aperture ratio of the pixel can be increased.
  • Layer 128 may be an insulating layer or a conductive layer.
  • various inorganic insulating materials, organic insulating materials, and conductive materials can be used as appropriate.
  • layer 128 is preferably formed using an insulating material, and particularly preferably formed using an organic insulating material.
  • an organic insulating material that can be used for the above-described insulating layer 127 can be applied to the layer 128.
  • a protective layer 131 is provided on the light emitting device 130R, the light emitting device 130G, and the light emitting device 130B.
  • the protective layer 131 and the substrate 352 are bonded together via an adhesive layer 142.
  • a light shielding layer 157 is provided on the substrate 352.
  • a solid sealing structure, a hollow sealing structure, or the like can be applied.
  • the space between substrate 352 and substrate 351 is filled with adhesive layer 142, and a solid sealing structure is applied.
  • the space may be filled with an inert gas (nitrogen, argon, etc.) and a hollow sealing structure may be applied.
  • the adhesive layer 142 may be provided so as not to overlap the light emitting device.
  • the space may be filled with a resin different from that of the adhesive layer 142 provided in a frame shape.
  • the connection portion 140 includes a conductive layer 224C obtained by processing the same conductive film as the conductive layer 224R, the conductive layer 224G, and the conductive layer 224B, the conductive layer 151R, the conductive layer 151G, and the conductive layer 151B.
  • FIG. 13 shows an example in which the insulating layer 156C is provided so as to have a region overlapping with the side surface of the conductive layer 151C.
  • the display device 100B is a top emission type. Light emitted by the light emitting device is emitted to the substrate 352 side.
  • the substrate 352 is preferably made of a material that is highly transparent to visible light. When the light-emitting element emits infrared or near-infrared light, it is preferable to use a material that is highly transparent to infrared or near-infrared light.
  • the first electrode (pixel electrode) includes a material that reflects visible light
  • the counter electrode (second electrode 102) includes a material that transmits visible light.
  • an insulating layer 211, an insulating layer 213, an insulating layer 215, and an insulating layer 214 are provided in this order.
  • a part of the insulating layer 211 functions as a gate insulating layer of each transistor.
  • a portion of the insulating layer 213 functions as a gate insulating layer of each transistor.
  • An insulating layer 215 is provided to cover the transistor.
  • the insulating layer 214 is provided to cover the transistor and functions as a planarization layer. Note that the number of gate insulating layers and the number of insulating layers covering the transistor are not limited, and each may be a single layer or two or more layers.
  • an inorganic insulating film as each of the insulating layer 211, the insulating layer 213, and the insulating layer 215.
  • An organic insulating layer is suitable for the insulating layer 214 that functions as a planarization layer.
  • the transistors 201 and 205 include a conductive layer 221 functioning as a gate, an insulating layer 211 functioning as a gate insulating layer, a conductive layer 222a and a conductive layer 222b functioning as a source and a drain, a semiconductor layer 231, and an insulating layer 221 functioning as a gate insulating layer. It has a layer 213 and a conductive layer 223 that functions as a gate.
  • a connecting portion 204 is provided in a region of the substrate 351 where the substrate 352 does not overlap.
  • the wiring 355 is electrically connected to the FPC 353 via the conductive layer 166 and the connection layer 242.
  • the conductive layer 166 is a conductive film obtained by processing the same conductive film as the conductive layer 224R, the conductive layer 224G, and the conductive layer 224B, and the same conductive film as the conductive layer 151R, the conductive layer 151G, and the conductive layer 151B.
  • connection portion 204 An example of a stacked structure of a conductive film obtained by processing a conductive film and a conductive film obtained by processing the same conductive film as the conductive layer 152R, conductive layer 152G, and conductive layer 152B will be shown.
  • the conductive layer 166 is exposed on the upper surface of the connection portion 204. Thereby, the connecting portion 204 and the FPC 353 can be electrically connected via the connecting layer 242.
  • the light shielding layer 157 can be provided between adjacent light emitting devices, at the connection portion 140, the circuit 356, and the like. Further, various optical members can be arranged outside the substrate 352.
  • Materials that can be used for the substrate 120 can be used as the substrate 351 and the substrate 352, respectively.
  • the adhesive layer 142 a material that can be used for the resin layer 122 can be used.
  • connection layer 242 an anisotropic conductive film (ACF), anisotropic conductive paste (ACP), or the like can be used.
  • ACF anisotropic conductive film
  • ACP anisotropic conductive paste
  • Display device 100D The display device 100D shown in FIG. 14 is mainly different from the display device 100A shown in FIG. 13 in that it is a bottom emission type display device.
  • the substrate 351 is preferably made of a material that is highly transparent to visible light. On the other hand, the light transmittance of the material used for the substrate 352 does not matter.
  • a light blocking layer 117 is preferably formed between the substrate 351 and the transistor 201 and between the substrate 351 and the transistor 205.
  • FIG. 14 shows an example in which a light shielding layer 117 is provided over a substrate 351, an insulating layer 153 is provided over the light shielding layer 117, and transistors 201, 205, etc. are provided over the insulating layer 153.
  • the light emitting device 130R includes a conductive layer 112R, a conductive layer 126R on the conductive layer 112R, and a conductive layer 129R on the conductive layer 126R.
  • Light emitting device 130B includes conductive layer 112B, conductive layer 126B on conductive layer 112B, and conductive layer 129B on conductive layer 126B.
  • the conductive layers 112R, 112B, 126R, 126B, 129R, and 129B are each made of a material that is highly transparent to visible light. It is preferable to use a material that reflects visible light for the second electrode 102.
  • the light emitting device 130G is not illustrated in FIG. 14, the light emitting device 130G is also provided.
  • FIG. 14 and the like show an example in which the upper surface of the layer 128 has a flat portion
  • the shape of the layer 128 is not particularly limited.
  • the display device 100E shown in FIG. 15 is a modification of the display device 100B shown in FIG. 13, and is mainly different from the display device 100B in that it includes a colored layer 132R, a colored layer 132G, and a colored layer 132B.
  • the light emitting device 130 has a region overlapping with one of the colored layer 132R, the colored layer 132G, and the colored layer 132B.
  • the colored layer 132R, the colored layer 132G, and the colored layer 132B can be provided on the surface of the substrate 352 on the substrate 351 side.
  • the end of the colored layer 132R, the end of the colored layer 132G, and the end of the colored layer 132B can be overlapped with the light shielding layer 157.
  • the light emitting device 130 can emit white light, for example.
  • the colored layer 132R can transmit red light
  • the colored layer 132G can transmit green light
  • the colored layer 132B can transmit blue light.
  • the display device 100E may have a configuration in which a colored layer 132R, a colored layer 132G, and a colored layer 132B are provided between the protective layer 131 and the adhesive layer 142.
  • FIGS. 13, 15, and the like show examples in which the upper surface of the layer 128 has a flat portion, the shape of the layer 128 is not particularly limited.
  • This embodiment mode can be combined with other embodiment modes or examples as appropriate. Further, in this specification, when a plurality of configuration examples are shown in one embodiment, the configuration examples can be combined as appropriate.
  • the electronic device of this embodiment includes the display device of one embodiment of the present invention in the display portion.
  • a display device according to one embodiment of the present invention has high display performance, and can easily achieve high definition and high resolution. Therefore, it can be used in display units of various electronic devices.
  • Examples of electronic devices include television devices, desktop or notebook personal computers, computer monitors, digital signage, large game machines such as pachinko machines, and other electronic devices with relatively large screens, as well as digital devices. Examples include cameras, digital video cameras, digital photo frames, mobile phones, portable game machines, personal digital assistants, sound reproduction devices, and the like.
  • the display device of one embodiment of the present invention can improve definition, so it can be suitably used for electronic devices having a relatively small display portion.
  • electronic devices include wristwatch- and bracelet-type information terminals (wearable devices), VR devices such as head-mounted displays, glasses-type AR devices, MR devices, etc.
  • wearable devices that can be attached to the body.
  • the electronic device of this embodiment includes sensors (force, displacement, position, speed, acceleration, angular velocity, rotation speed, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substance, sound, time, hardness, electric field, current, voltage). , power, radiation, flow rate, humidity, tilt, vibration, odor, or infrared radiation).
  • FIGS. 16A to 16D An example of a wearable device that can be worn on the head will be described with reference to FIGS. 16A to 16D.
  • the electronic device 700A shown in FIG. 16A and the electronic device 700B shown in FIG. 16B each include a pair of display panels 751, a pair of casings 721, a communication section (not shown), and a pair of mounting sections 723. It has a control section (not shown), an imaging section (not shown), a pair of optical members 753, a frame 757, and a pair of nose pads 758.
  • a display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display panel 751. Therefore, it is possible to provide a highly reliable electronic device.
  • the electronic device 700A and the electronic device 700B can each project an image displayed on the display panel 751 onto the display area 756 of the optical member 753. Since the optical member 753 has translucency, the user can see the image displayed in the display area superimposed on the transmitted image visually recognized through the optical member 753.
  • the electronic device 700A and the electronic device 700B may be provided with a camera capable of capturing an image of the front as an imaging unit. Furthermore, each of the electronic devices 700A and 700B is equipped with an acceleration sensor such as a gyro sensor to detect the direction of the user's head and display an image corresponding to the direction in the display area 756. You can also.
  • an acceleration sensor such as a gyro sensor to detect the direction of the user's head and display an image corresponding to the direction in the display area 756. You can also.
  • the communication unit has a wireless communication device, and can supply, for example, a video signal by the wireless communication device.
  • a connector to which a cable to which a video signal and a power supply potential are supplied may be connected may be provided.
  • the electronic device 700A and the electronic device 700B are provided with batteries, and can be charged wirelessly and/or by wire.
  • the housing 721 may be provided with a touch sensor module.
  • touch sensors can be used as the touch sensor module.
  • various methods can be adopted, such as a capacitance method, a resistive film method, an infrared method, an electromagnetic induction method, a surface acoustic wave method, or an optical method.
  • a capacitive type or optical type sensor it is preferable to apply to the touch sensor module.
  • the electronic device 800A shown in FIG. 16C and the electronic device 800B shown in FIG. 16D each include a pair of display sections 820, a housing 821, a communication section 822, a pair of mounting sections 823, and a control section 824. It has a pair of imaging units 825 and a pair of lenses 832.
  • a display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 820. Therefore, it is possible to provide a highly reliable electronic device.
  • the display unit 820 is provided inside the housing 821 at a position where it can be viewed through the lens 832. Furthermore, by displaying different images on the pair of display units 820, three-dimensional display using parallax can be performed.
  • the electronic device 800A and the electronic device 800B each have a mechanism that can adjust the left and right positions of the lens 832 and the display unit 820 so that they are in optimal positions according to the position of the user's eyes. It is preferable that you do so.
  • the mounting portion 823 allows the user to wear the electronic device 800A or the electronic device 800B on the head.
  • the imaging unit 825 has a function of acquiring external information.
  • the data acquired by the imaging unit 825 can be output to the display unit 820.
  • An image sensor can be used for the imaging unit 825.
  • a plurality of cameras may be provided so as to be able to handle a plurality of angles of view such as telephoto and wide angle.
  • the electronic device 800A may have a vibration mechanism that functions as a bone conduction earphone.
  • the electronic device 800A and the electronic device 800B may each have an input terminal.
  • a cable for supplying a video signal from a video output device or the like and power for charging a battery provided in the electronic device can be connected to the input terminal.
  • An electronic device may have a function of wirelessly communicating with the earphone 750.
  • the electronic device may include an earphone section.
  • Electronic device 700B shown in FIG. 16B includes earphone section 727.
  • a portion of the wiring connecting the earphone section 727 and the control section may be arranged inside the housing 721 or the mounting section 723.
  • electronic device 800B shown in FIG. 16D includes an earphone section 827.
  • the earphone section 827 and the control section 824 can be configured to be connected to each other by wire.
  • the electronic devices of one embodiment of the present invention include both glasses type (electronic device 700A and electronic device 700B, etc.) and goggle type (electronic device 800A and electronic device 800B, etc.). suitable.
  • Electronic device 6500 shown in FIG. 17A is a portable information terminal that can be used as a smartphone.
  • the electronic device 6500 includes a housing 6501, a display portion 6502, a power button 6503, a button 6504, a speaker 6505, a microphone 6506, a camera 6507, a light source 6508, and the like.
  • the display section 6502 has a touch panel function.
  • a display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 6502. Therefore, it is possible to provide a highly reliable electronic device.
  • FIG. 17B is a schematic cross-sectional view including the end of the housing 6501 on the microphone 6506 side.
  • a light-transmitting protective member 6510 is provided on the display surface side of the housing 6501, and a display panel 6511, an optical member 6512, a touch sensor panel 6513, and a print are placed in a space surrounded by the housing 6501 and the protective member 6510.
  • a board 6517, a battery 6518, and the like are arranged.
  • a display panel 6511, an optical member 6512, and a touch sensor panel 6513 are fixed to the protective member 6510 with an adhesive layer (not shown).
  • a portion of the display panel 6511 is folded back, and an FPC 6515 is connected to the folded portion.
  • An IC6516 is mounted on the FPC6515.
  • the FPC 6515 is connected to a terminal provided on a printed circuit board 6517.
  • a flexible display of one embodiment of the present invention can be applied to the display panel 6511. Therefore, extremely lightweight electronic equipment can be realized. Furthermore, since the display panel 6511 is extremely thin, a large-capacity battery 6518 can be mounted while suppressing the thickness of the electronic device. Moreover, by folding back a part of the display panel 6511 and arranging the connection part with the FPC 6515 on the back side of the pixel part, an electronic device with a narrow frame can be realized.
  • FIG. 17C shows an example of a television device.
  • a television device 7100 has a display section 7000 built into a housing 7171. Here, a configuration in which a casing 7171 is supported by a stand 7173 is shown.
  • a display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 7000. Therefore, it is possible to provide a highly reliable electronic device.
  • the television device 7100 shown in FIG. 17C can be operated using an operation switch included in the housing 7171 and a separate remote control device 7151.
  • FIG. 17D shows an example of a notebook personal computer.
  • the notebook personal computer 7200 includes a housing 7211, a keyboard 7212, a pointing device 7213, an external connection port 7214, and the like.
  • a display unit 7000 is incorporated into the housing 7211.
  • a display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 7000. Therefore, it is possible to provide a highly reliable electronic device.
  • FIGS. 17E and 17F An example of digital signage is shown in FIGS. 17E and 17F.
  • the digital signage 7300 shown in FIG. 17E includes a housing 7301, a display portion 7000, a speaker 7303, and the like. Furthermore, it can have an LED lamp, an operation key (including a power switch or an operation switch), a connection terminal, various sensors, a microphone, and the like.
  • FIG. 17F shows a digital signage 7400 attached to a cylindrical pillar 7401.
  • Digital signage 7400 has a display section 7000 provided along the curved surface of pillar 7401.
  • the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 7000. Therefore, it is possible to provide a highly reliable electronic device.
  • the wider the display section 7000 is, the more information that can be provided at once can be increased. Furthermore, the wider the display section 7000 is, the easier it is to attract people's attention, and for example, the effectiveness of advertising can be increased.
  • the digital signage 7300 or the digital signage 7400 can cooperate with an information terminal 7311 or an information terminal 7411 such as a smartphone owned by the user by wireless communication.
  • the electronic device shown in FIGS. 18A to 18G includes a housing 9000, a display section 9001, a speaker 9003, an operation key 9005 (including a power switch or an operation switch), a connection terminal 9006, and a sensor 9007 (force, displacement, position, speed). , acceleration, angular velocity, rotational speed, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substances, sound, time, hardness, electric field, current, voltage, power, radiation, flow rate, humidity, tilt, vibration, odor, or infrared rays. ), a microphone 9008, and the like.
  • the electronic devices shown in FIGS. 18A to 18G have various functions. For example, functions that display various information (still images, videos, text images, etc.) on the display unit, touch panel functions, functions that display calendars, dates or times, etc., functions that control processing using various software (programs), It can have a wireless communication function, a function of reading and processing programs or data recorded on a recording medium, and the like.
  • FIGS. 18A to 18G Details of the electronic device shown in FIGS. 18A to 18G will be described below.
  • FIG. 18A is a perspective view showing a portable information terminal 9171.
  • the mobile information terminal 9171 can be used as a smartphone, for example.
  • the mobile information terminal 9171 may be provided with a speaker 9003, a connection terminal 9006, a sensor 9007, or the like.
  • the mobile information terminal 9171 can display text and image information on multiple surfaces thereof.
  • FIG. 18A shows an example in which three icons 9050 are displayed.
  • information 9051 indicated by a dashed rectangle can also be displayed on another surface of the display section 9001. Examples of the information 9051 include notification of incoming e-mail, SNS, telephone, etc., title of e-mail or SNS, sender's name, date and time, remaining battery level, radio field strength, and the like.
  • an icon 9050 or the like may be displayed at the position where the information 9051 is displayed.
  • FIG. 18B is a perspective view showing the mobile information terminal 9172.
  • the mobile information terminal 9172 has a function of displaying information on three or more sides of the display section 9001.
  • information 9052, information 9053, and information 9054 are displayed on different surfaces.
  • the user can check the information 9053 displayed at a position visible from above the mobile information terminal 9172 while storing the mobile information terminal 9172 in the chest pocket of clothes.
  • FIG. 18C is a perspective view showing the tablet terminal 9173.
  • the tablet terminal 9173 is capable of executing various applications such as mobile telephone, e-mail, text viewing and creation, music playback, Internet communication, and computer games, for example.
  • the tablet terminal 9173 has a display section 9001, a camera 9002, a microphone 9008, and a speaker 9003 on the front of the housing 9000, an operation key 9005 as an operation button on the left side of the housing 9000, and a connection terminal on the bottom. 9006.
  • FIG. 18D is a perspective view showing a wristwatch-type mobile information terminal 9200.
  • the mobile information terminal 9200 can be used, for example, as a smart watch (registered trademark).
  • the display portion 9001 is provided with a curved display surface, and can perform display along the curved display surface.
  • the mobile information terminal 9200 can also make a hands-free call by mutually communicating with a headset capable of wireless communication, for example.
  • the mobile information terminal 9200 can also perform data transmission and charging with other information terminals through the connection terminal 9006. Note that the charging operation may be performed by wireless power supply.
  • FIGS. 18E and 18G are perspective views showing a foldable portable information terminal 9201. Further, FIG. 18E is a perspective view of the portable information terminal 9201 in an unfolded state, FIG. 18G is a folded state, and FIG. 18F is a perspective view of a state in the middle of changing from one of FIGS. 18E and 18G to the other.
  • the portable information terminal 9201 has excellent portability in the folded state, and has excellent display visibility due to its wide seamless display area in the unfolded state.
  • a display portion 9001 included in a mobile information terminal 9201 is supported by three casings 9000 connected by hinges 9055. For example, the display portion 9001 can be bent with a radius of curvature of 0.1 mm or more and 150 mm or less.
  • This embodiment mode can be combined with other embodiment modes or examples as appropriate. Further, in this specification, when a plurality of configuration examples are shown in one embodiment, the configuration examples can be combined as appropriate.
  • This example shows the results of investigating the influence of light irradiated onto a light emitting device in the air after forming the electron transport layer 114 on the characteristics of the light emitting device.
  • the structural formulas of the main compounds used in this example are shown below.
  • the surface of the substrate was washed with water.
  • the substrate was introduced into a vacuum evaporation device whose internal pressure was reduced to about 10 ⁇ 4 Pa, and vacuum baking was performed at 170° C. for 60 minutes in the heating chamber of the vacuum evaporation device, and then the substrate was left to stand for about 30 minutes. It got cold.
  • N-(biphenyl-4-yl)-N-[4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl]-9,9-dimethyl-9H-fluorene represented by the above structural formula (i) -2-Amine (abbreviation: PCBBiF) and an electron acceptor material containing fluorine (OCHD-003) with a molecular weight of 672 are co-deposited to a thickness of 10 nm at a weight ratio of 1:0.03 ( PCBBiF:OCHD-003).
  • PCBBiF -2-Amine
  • OCHD-003 electron acceptor material containing fluorine
  • 2,9-di(1-naphthyl)-10-phenylanthracene (abbreviation: 2 ⁇ N- ⁇ NPhA) represented by the above structural formula (iii) and the above structural formula (iv ) 3,10-bis[N-(9-phenyl-9H-carbazol-2-yl)-N-phenylamino]naphtho[2,3-b;6,7-b']bisbenzofuran
  • LiF lithium fluoride
  • Yb ytterbium
  • the second electrode 102 was formed by co-evaporating silver (Ag) and magnesium (Mg) at a volume ratio of 1:0.1 and a film thickness of 15 nm.
  • DBT3P- II 4,4',4''-(benzene-1,3,5-triyl)tri(dibenzothiophene)
  • the light-emitting device is sealed with a glass substrate so that it is not exposed to the atmosphere (a UV-curable sealant is applied around the element, and the light-emitting device is sealed so that it is not irradiated).
  • a process of irradiating only the material with UV rays and heat treatment at 80° C. for 1 hour under atmospheric pressure) was performed to create a plurality of light emitting devices having device configurations as shown in the table below.
  • the light emitting devices among the plurality of light emitting devices having the above structure were fabricated as light emitting devices with different light irradiation times, and measurements were performed.
  • the irradiation times were 0 sec (open to atmosphere only), 5 sec, 30 sec, 1 min, 5 min, 30 min, and 60 min, respectively.
  • one piece was fabricated as a reference in a vacuum without irradiation with light or exposure to the atmosphere.
  • the luminance-current density characteristics of these light emitting devices are shown in Figure 20, the current efficiency-luminance characteristics in Figure 21, the luminance-voltage characteristics in Figure 22, the current density-voltage characteristics in Figure 23, and the blue index-luminance characteristics in Figure 24.
  • FIG. 25 shows the emission spectrum. Further, the main values of voltage, current, current density, CIE chromaticity, and current efficiency near 1000 cd/cm 2 are shown below. Note that the brightness, CIE chromaticity, and emission spectrum were measured using a spectroradiometer (SR-UL1R, manufactured by Topcon Corporation) at room temperature. Note that the legend indicates the irradiation time of daylight LED light irradiated onto the light emitting device. Also, refer to the legend.
  • the light-emitting device represented by is a light-emitting device manufactured entirely in vacuum.
  • the blue index (BI) is a value obtained by dividing the current efficiency (cd/A) by the y chromaticity calculated using the CIE1931 color system, and is one of the indicators representing the luminescence 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 the desired color even if the luminance component is small, and by using blue light emission with high color purity, the required brightness of blue light is reduced, which reduces power consumption. The effect of reducing this can be obtained.
  • BI which takes into account y-chromaticity, which is one of the indicators of blue purity, is sometimes used as a means of expressing the efficiency of blue light emission, and it is said that the higher the BI, the better the efficiency of blue light emission in the display. can.
  • FIG. 26 shows the results of measuring changes in brightness with respect to driving time during constant current driving at a current density of 50 mA/cm 2 . From FIG. 26, it was found that the longer the irradiation time of daylight LED light, the greater the decrease in brightness. In particular, the brightness of the light-emitting device that was irradiated with daylight LED light for 5 minutes or more was significantly reduced.
  • LED irradiation is performed using wavelength cut filters with different transmission limit wavelengths (the wavelength located at the midpoint between the wavelength when the transmittance is 5% and the wavelength when the transmittance is 72%). Seven light-emitting devices that underwent this process and a light-emitting device that irradiated with light without using a wavelength cut filter were fabricated, and their characteristics were evaluated.
  • the wavelength cut filters used had transmission limit wavelengths of 420 nm, 440 nm, 455 nm, 475 nm, 480 nm, 500 nm, and 850 nm.
  • the light actually irradiated onto the light emitting device has a spectrum as shown in FIG. 19. Moreover, the light irradiation time was 60 min. In addition, the illuminance at the irradiation surface is such that daylight color LED light without a filter is 300 lux at the irradiation surface under all conditions. The actual illumination intensity is lower.
  • Figure 27 shows the brightness-current density characteristics of the light-emitting devices with different irradiation wavelengths of light and the light-emitting devices fabricated using a vacuum system
  • Figure 28 shows the current efficiency-brightness characteristics
  • Figure 29 shows the brightness-voltage characteristics
  • Figure 29 shows the brightness-voltage characteristics.
  • the density-voltage characteristics are shown in FIG. 30, the blue index-luminance characteristics are shown in FIG. 31, and the emission spectrum is shown in FIG. 32.
  • the main values of voltage, current, current density, CIE chromaticity, and current efficiency near 1000 cd/cm 2 are shown below.
  • the brightness, CIE chromaticity, and emission spectrum were measured using a spectroradiometer (SR-UL1R, manufactured by Topcon Corporation) at room temperature.
  • SR-UL1R spectroradiometer
  • FIG. 33 shows the results of measuring changes in brightness with respect to driving time during constant current driving at a current density of 50 mA/cm 2 . From FIG. 33, it was found that the characteristics of the light-emitting devices irradiated with light having a transmission limit wavelength of 455 nm or less caused a significant decrease in reliability as well.
  • FIG. 34 shows a diagram in which the spectrum of daylight LED light passed through a wavelength cut filter and the absorption spectra of 2 ⁇ N- ⁇ NPhA, which is the host material, and 3,10PCA2Nbf(IV)-02, which is the luminescent material, are superimposed. .
  • the absorption edge of the absorption spectrum of 2 ⁇ N- ⁇ NPhA is about 440 nm
  • the absorption edge of the absorption spectrum of 3,10PCA2Nbf(IV)-02 is about 480nm
  • the absorption edge of 3,10PCA2Nbf(IV)-02 is It was found that there was sufficient overlap with the spectrum of filtered daylight LED light having a critical wavelength of 420 nm to 455 nm and the spectrum of daylight LED light without filter. This result is consistent with the results shown in FIGS. 27 to 33.
  • Waters Acquity UPLC (registered trademark) System manufactured by Waters was used.
  • a detector a photodiode array (PDA) detector was used, and the wavelength of the detector was 254 nm for analysis.
  • the column used was ACQUITY UPLC CSH C18 Column (particle size 1.7 ⁇ m, 2.1 ⁇ 100 mm) manufactured by Waters.
  • the sample was a 100 nm film deposited on a glass substrate, cut into a size of 2.0 cm x 2.0 cm, and eluted with 1 ml of acetonitrile:chloroform (8:2) by applying ultrasound for 10 minutes to obtain the eluted solution. It was used for measurement after being filtered with a 0.2 ⁇ m filter.
  • the mobile phase was A: acetonitrile, B: formic acid aqueous solution (0.1%), A was maintained at 85% for 10 minutes at a flow rate of 0.5 mL/min, and then A was reduced to 95% by 6 seconds.
  • a gradient analysis was performed in which the concentration of A was increased at a constant rate up to 95%, and then an analysis was performed with A maintained at 95% for up to 40 minutes.
  • the injection volume of the sample solution was 5 ⁇ L.
  • 36A and 36B show that a co-deposited film of 2 ⁇ N- ⁇ NPhA and 3,10PCA2Nbf(IV)-02 was coated with an orange light (manufactured by MGMT Co., Ltd., LS1200D-U2 (40 type straight tube LED) in an oxygen-containing atmosphere.
  • orange type light compatible with glow, rapid, inverter, and AC direct connection systems
  • light at an illuminance of 195 lux for 1 hour, 10W daylight color (color temperature 6850) with a spectrum as shown in Figure 19 without a filter.
  • Kelvin LED manufactured by Hataya Limited, Rechargeable LED Jaw Hand Lamp LW-10N
  • FIG. 36B is a graph showing an enlarged view of FIG. 36A.
  • This value is a value obtained by adding 1, which is the mass number of protons, and 32, which is the amount of two oxygen atoms, to 2 ⁇ N- ⁇ NPhA of the host material.
  • the difference in mass number between 2 ⁇ N- ⁇ NPhA and the substance near 3.7 minutes in the chromatogram is 32, which corresponds to two oxygen atoms. Therefore, in the sample irradiated with white light, it is considered that a substance in which two oxygen atoms are added to 2 ⁇ N- ⁇ NPhA (hereinafter simply referred to as an oxygen adduct) is produced as an impurity.
  • the impurity is a deterioration product that occurs in the atmosphere, it is thought that it is generated when oxygen molecules in the atmosphere combine with 2 ⁇ N- ⁇ NPhA. Note that since oxygen is the cause, the same applies in an atmosphere containing oxygen (20% or more).
  • the peak around 3.7 minutes was not detected in the sample irradiated with orange light at an illuminance of 195 lux for 1 hour and the sample that was shielded from light, but in the sample irradiated with white light for 0.5 hour and the sample irradiated for 1 hour.
  • the concentrations of the oxygen adducts were 206 ppm and 384 ppm, respectively.
  • a light-emitting layer (a co-deposited film of a host material and a luminescent center substance) in which 0.5 ppm or more of oxygen adducts are generated by 60 seconds of daylight LED light irradiation is suitable for light-emitting devices fabricated through a photolithography process. It is usually difficult to use.
  • the concentration of the oxygen adduct contained in the light emitting layer (co-deposited film of host material and luminescent center substance) used in a light emitting device produced through a photolithography process is 0.25 ppm. Below, it is preferably 0.05 ppm or less.
  • FIG. 37 shows a sample in which a vapor-deposited film of 2 ⁇ N- ⁇ NPhA alone as a host material was irradiated with orange light at an illuminance of 195 lux for 1 hour in an oxygen-containing atmosphere like the co-deposited film.
  • the chromatograms of a sample irradiated with daylight LED light at an illuminance of 300 lux for 0.5 hours, a sample irradiated for 1 hour, and a sample not irradiated with light on a high-performance liquid chromatography PDA detector are shown.
  • FIG. 37B is an enlarged graph of FIG. 37A. From FIG.
  • the impact on reliability is that 0.4 ppm or more of oxygen at 300 lux and 60 seconds of daylight LED light irradiation. It can be said that it appears when using an organic compound that produces an adduct. Conversely, it is usually difficult to use organic compounds that produce 0.4 ppm or more of oxygen adducts upon irradiation with daylight LED light at 300 lux for 60 seconds in light-emitting devices produced through a photolithography process.
  • the concentration of the oxygen adduct contained in the material used for the light emitting device produced through the photolithography process is preferably 0.2 ppm or less, preferably 0.04 ppm or less.
  • the oxygen adduct may be measured by any method.
  • high performance liquid chromatography for example, it is often difficult to detect such minute amounts of impurities.
  • measurements should be performed on a sample in which the light irradiation time on the film is extended until a detectable amount of impurities is generated. , the result may be converted into an impurity concentration at a predetermined time.
  • a film a co-deposited film of a host material and a luminescent center substance
  • 30 ppm or more of oxygen adducts are detected when irradiated with daylight LED light at 300 lux for 1 hour in the light emitting layer. It can be said that even a film in which the influence clearly appears and oxygen adducts of 15 ppm or more, or even 3 ppm or more, are detected is difficult to use in a light emitting device that has undergone a photolithography process.
  • a film in which oxygen adducts of 3 ppm or more, 15 ppm or more, or even 30 ppm or more can be detected in a film irradiated with daylight LED light for 1 hour in the atmosphere can be obtained. Even when used in a light emitting layer, a light emitting device with good characteristics can be obtained through a photolithography process.
  • oxygen adducts of 24 ppm or more are detected when irradiated with daylight LED light at 300 lux for 1 hour. It can be said that even organic compounds that can be detected are difficult to use in light-emitting devices that have undergone a photolithography process.
  • oxygen adducts of 2.4 ppm or more, 12 ppm or more, or even 24 ppm or more are detected in a film irradiated with daylight LED light for 1 hour in the atmosphere. Even when a film is used as a light-emitting layer, a light-emitting device with good characteristics can be obtained through a photolithography process.

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Abstract

高精細且つ信頼性が良好な有機半導体デバイスを提供する。 絶縁層上に形成された複数の発光デバイスのうちの一つであって、第1の物質と発光物質とを含む発光層と同様の組成の膜に、大気雰囲気下で昼光色のLEDの光を300ルクスの照度で60分照射した場合に、第1の物質の酸素付加体の濃度が15ppm以上であり、隣接する発光デバイス各々が有する第1の電極の間隔が、2μm以上5μm以下である発光デバイスを提供する。

Description

発光デバイスおよび表示装置
本発明の一態様は、発光デバイスに関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置(例えば、タッチセンサ)、入出力装置(例えば、タッチパネル)、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。
近年、表示装置は様々な用途への応用が期待されている。例えば、大型の表示装置の用途としては、家庭用のテレビジョン装置(テレビまたはテレビジョン受信機ともいう)、デジタルサイネージ(Digital Signage:電子看板)、及び、PID(Public Information Display)等が挙げられる。また、携帯情報端末として、タッチパネルを備えるスマートフォン及びタブレット端末などの開発が進められている。
また、同時に、表示装置の高精細化も求められている。高精細な表示装置が要求される機器として、例えば、仮想現実(VR:Virtual Reality)、拡張現実(AR:Augmented Reality)、代替現実(SR:Substitutional Reality)、及び、複合現実(MR:Mixed Reality)向けの機器が、盛んに開発されている。
表示装置としては、有機化合物を用いた発光デバイス(発光素子ともいう)を有する発光装置が開発されている。エレクトロルミネッセンス(Electroluminescence、以下ELと記す)現象を利用した発光デバイス(有機ELデバイス、有機EL素子ともいう)は、薄型軽量化が容易である、入力信号に対し高速に応答可能である、直流定電圧電源を用いて駆動可能である等の特徴を有し、表示装置に応用されている。
発光デバイスを用い、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という高精細な表示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
発光デバイスは、信頼性を確保するため、異なる層の蒸着の間にも大気解放せず高真空状態を保ったまま(真空一貫で)形成されることが多い。しかし、上述のようにフォトリソグラフィ法により加工を行う工程においては、高真空状態を保つことは困難である。そのため、フォトリソグラフィ法を経て作製された発光デバイスの信頼性は、真空一貫形成の発光デバイスよりも低くなってしまうことが多かった。
そこで本発明の一態様は、有機化合物を用い、フォトリソグラフィ法を経て形成された発光デバイスにおいて、信頼性の良好な発光デバイスを提供することを目的と一つとする。または、本発明の他の一態様は、高精細且つ信頼性の良好な発光装置を提供可能な発光デバイスを提供することを目的の一つとする。
または、本発明の一態様は、高密度に配置することが可能であり且つ信頼性の良好な発光デバイスを提供することを目的の一つとする。または、本発明の一態様は、高精細な表示装置を提供することが可能であり且つ信頼性の良好な発光デバイスを提供することを目的の一つとする。
または、本発明の一態様は、表示性能の高い表示装置を提供することを目的の一つとする。または、本発明の一態様は、高解像度であり且つ表示性能が良好な表示装置を提供することを目的の一つとする。または、本発明の一態様は、表示品質が良好であり且つ表示性能の良好な表示装置を提供することを目的の一つとする。
または、新規な表示装置、新規な表示モジュール、新規な電子機器を提供することを目的の一つとする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
そこで本発明の一態様では、フォトリソグラフィ法による加工を経て作製された発光デバイスにおいて、大気雰囲気下でホスト材料と発光中心物質を含む膜に475nm以下の波長に最大ピークの強度の10%以上の強度を有する光を照射した際に、酸素付加体が生成されない発光デバイスを提供する。
または、フォトリソグラフィ法による加工を経て作製された発光デバイスにおいて、大気雰囲気下でホスト材料と発光中心物質を含む膜に昼光色のLEDの光を300ルクスの照度で60分照射された薄膜状態の試料におけるホスト材料の酸素付加体の濃度が15ppm以上である発光デバイスを提供する。
すなわち、本発明の一態様は、同一の絶縁表面上に形成された第1の電極群と、当該第1の電極群に対向する第2の電極と、当該第1の電極群と当該第2の電極との間に位置する第1の層群と、からなる発光デバイス群に含まれる複数の発光デバイスのうちの一つの発光デバイスであって、当該第1の電極群のうちの一つである第1の電極と、当該第2の電極と、当該第1の層群のうちの一つである第1の層を有し、当該第1の電極群は、当該複数の発光デバイス各々において独立している複数の第1の電極からなり、当該第1の層群は、当該複数の発光デバイス各々において独立している複数の第1の層からなり、当該第2の電極は、当該複数の発光デバイスが共有する連続した導電層であり、当該第2の電極及び当該第1の層は、当該第1の電極と重なり、当該第1の層は、発光中心物質と、第1の物質とを含む発光層を有し、当該第1の物質は、大気雰囲気下で当該発光層と同様の組成を有する膜へ、475nm以下の波長に最大ピークの強度の10%以上の強度を有する光を照射した際、当該膜における当該第1の物質の酸素付加体が生成する物質であり、当該発光デバイスが有する当該第1の層と、当該発光デバイスに隣接する他の発光デバイスが有する第1の層との間隔が、2μm以上5μm以下である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、同一の絶縁表面上に形成された第1の電極群と、当該第1の電極群に対向する第2の電極と、当該第1の電極群と当該第2の電極との間に位置する第1の層群と、からなる発光デバイス群に含まれる複数の発光デバイスのうちの一つの発光デバイスであって、当該第1の電極群のうちの一つである第1の電極と、当該第2の電極と、当該第1の層群のうちの一つである第1の層を有し、当該第1の電極群は、当該複数の発光デバイス各々において独立している複数の第1の電極からなり、当該第1の層群は、当該複数の発光デバイス各々において独立している複数の第1の層からなり、当該第2の電極は、当該複数の発光デバイスが共有する連続した導電層であり、当該第2の電極及び当該第1の層は、当該第1の電極と重なり、当該第1の層は、発光中心物質と、第1の物質とを含む発光層を有し、当該第1の物質は、大気雰囲気下で当該発光層と同様の組成を有する膜に昼光色のLEDの光を300ルクスの照度で60分照射した際に、当該膜における当該第1の物質の酸素付加体の濃度が15ppm以上となる物質であり、当該発光デバイスが有する当該第1の層と、当該発光デバイスに隣接する他の発光デバイスが有する第1の層との間隔が、2μm以上5μm以下である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、同一の絶縁表面上に形成された第1の電極群と、当該第1の電極群に対向する第2の電極と、当該第1の電極群と当該第2の電極との間に位置する第1の層群および共通層と、からなる発光デバイス群に含まれる複数の発光デバイスのうちの一つの発光デバイスであって、当該第1の電極群のうちの一つである第1の電極と、当該第2の電極と、当該第1の層群のうちの一つである第1の層と、共通層と、を有し、当該第1の電極群は、当該複数の発光デバイス各々において独立している複数の第1の電極からなり、当該第1の層群は、当該複数の発光デバイス各々において独立している複数の第1の層からなり、当該第2の電極は、当該複数の発光デバイスが共有する連続した導電層であり、当該共通層は、当該複数の発光デバイスが共有する連続した層であり、当該第2の電極、当該第1の層および当該共通層は、当該第1の電極と重なり、当該第1の層は、発光中心物質と、第1の物質とを含む発光層を有し、当該第1の物質は、大気雰囲気下で当該発光層と同様の組成を有する膜に昼光色のLEDの光を300ルクスの照度で60分照射した際に、当該膜における当該第1の物質の酸素付加体の濃度が15ppm以上となる物質であり、当該発光デバイスが有する当該第1の層と、当該発光デバイスに隣接する他の発光デバイスが有する第1の層との間隔が、2μm以上5μm以下である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該第1の物質がアセン骨格を有する有機化合物である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該第1の物質がアントラセン骨格を有する有機化合物である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該発光中心物質が青色蛍光を発する有機化合物である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該隣接する他の発光デバイスが有する第1の層が、燐光発光物質を有する発光層を有する発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該燐光発光物質が緑色または赤色の燐光を発する発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該第1の物質がアントラセン骨格を有する有機化合物である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において当該発光中心物質が青色蛍光を発する有機化合物である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、第1の発光デバイスと、第2の発光デバイスと、を有し、当該第1の発光デバイスは、第1の電極と、第2の電極と、当該第1の電極と当該第2の電極との間に位置する第1の層を有し、当該第2の発光デバイスは、第3の電極と、第4の電極と、当該第3の電極と当該第4の電極との間に位置する第2の層を有し、当該第1の層は、発光中心物質と、第1の物質とを含む発光層を有し、当該第1の物質は、大気雰囲気下で当該発光層と同様の組成を有する膜に昼光色のLEDの光を300ルクスの照度で60分照射した際に、当該膜における当該第1の物質の酸素付加体の濃度が15ppm以上となる物質であり、当該第1の層と、当該第2の層との間隔が、2μm以上5μm以下である表示装置である。
または、本発明の他の一態様は、第1の発光デバイスと、第2の発光デバイスと、を有し、当該第1の発光デバイスは、第1の電極と、第2の電極と、当該第1の電極と当該第2の電極との間に位置する第1の層と、当該第1の層と当該第2の電極との間に位置する第1の共通層と、を有し、当該第2の発光デバイスは、第3の電極と、第4の電極と、当該第3の電極と当該第4の電極との間に位置する第2の層と、当該第2の層と当該第4の電極との間に位置する第2の共通層と、を有し、当該第1の共通層と当該第2の共通層とは、同じ材料から構成され、当該第1の層は、発光中心物質と、第1の物質とを含む発光層を有し、当該第1の物質は、大気雰囲気下で当該発光層と同様の組成を有する膜に昼光色のLEDの光を300ルクスの照度で60分照射した際に、当該膜における当該第1の物質の酸素付加体の濃度が15ppm以上となる物質であり、当該第1の層と、当該第2の層との間隔が、2μm以上5μm以下である表示装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該第1の物質がアセン骨格を有する有機化合物である表示装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該第1の物質がアントラセン骨格を有する有機化合物である表示装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該発光中心物質が青色蛍光を発する有機化合物である表示装置である。
または、本発明の他の一態様は、同一の絶縁表面上に形成された第1の電極群と、当該第1の電極群に対向する第2の電極と、当該第1の電極群と当該第2の電極との間に位置する第1の層群と、からなる発光デバイス群に含まれる複数の発光デバイスのうちの一つであって、当該第1の電極群は、当該複数の発光デバイス各々において独立している複数の第1の電極からなり、当該第1の層群は、当該複数の発光デバイス各々において独立している複数の第1の層からなり、当該第2の電極は、当該複数の発光デバイスが共有する連続した導電層であり、当該第1の電極群のうちの一つである第1の電極と、当該第2の電極と、当該第1の層群のうちの一つである第1の層を有し、当該第2の電極及び当該第1の層は、当該第1の電極と重なり、当該第1の層は、発光中心物質と、第1の物質とを含む発光層を有し、当該第1の物質は、当該第1の物質の薄膜に、大気雰囲気下で475nm以下の波長に最大ピークの強度の10%以上の強度を有する光を照射した際、当該第1の物質の酸素付加体が生成する物質であり、当該発光デバイスが有する当該第1の層と、当該発光デバイスに隣接する他の発光デバイスが有する第1の層との間隔が、2μm以上5μm以下である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、同一の絶縁表面上に形成された第1の電極群と、当該第1の電極群に対向する第2の電極と、当該第1の電極群と当該第2の電極との間に位置する第1の層群と、からなる発光デバイス群に含まれる複数の発光デバイスのうちの一つであって、当該第1の電極群は、当該複数の発光デバイス各々において独立している複数の第1の電極からなり、当該第1の層群は、当該複数の発光デバイス各々において独立している複数の第1の層からなり、当該第2の電極は、当該複数の発光デバイスが共有する連続した導電層であり、当該第1の電極群のうちの一つである第1の電極と、当該第2の電極と、当該第1の層群のうちの一つである第1の層を有し、当該第2の電極及び当該第1の層は、当該第1の電極と重なり、当該第1の層は、発光中心物質と、第1の物質とを含む発光層を有し、当該第1の物質の薄膜に、大気雰囲気下で昼光色のLEDを300ルクスの照度で60分照射した試料における当該第1の物質の酸素付加体の濃度は12ppm以上であり、当該発光デバイスが有する当該第1の層と、当該発光デバイスに隣接する他の発光デバイスが有する第1の層との間隔が、2μm以上5μm以下である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、同一の絶縁表面上に形成された第1の電極群と、当該第1の電極群に対向する第2の電極と、当該第1の電極群と当該第2の電極との間に位置する第1の層群および第2の層と、からなる発光デバイス群に含まれる複数の発光デバイスのうちの一つであって、当該第1の電極群は、当該複数の発光デバイス各々において独立している複数の第1の電極からなり、当該第1の層群は、当該複数の発光デバイス各々において独立している複数の第1の層からなり、当該第2の電極は、当該複数の発光デバイスが共有する連続した導電層であり、当該第2の層は、当該複数の発光デバイスが共有する連続した層であり、当該第1の電極群のうちの一つである第1の電極と、当該第2の電極と、当該第1の層群のうちの一つである第1の層と、第2の層と、を有し、当該第2の電極、当該第1の層および当該第2の層は、当該第1の電極と重なり、当該第1の層は、発光中心物質と、第1の物質とを含む発光層を有し、当該第1の物質の薄膜に、大気雰囲気下で昼光色のLEDの光を300ルクスの照度で60分照射した試料における当該第1の物質の酸素付加体の濃度は12ppm以上であり、当該発光デバイスが有する当該第1の層と、当該発光デバイスに隣接する他の発光デバイスが有する第1の層との間隔が、2μm以上5μm以下である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該第1の物質がアセン骨格を有する有機化合物である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該第1の物質がアントラセン骨格を有する有機化合物である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該発光中心物質が青色蛍光を発する有機化合物である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該隣接する他の発光デバイスが有する第1の層が、燐光発光物質を有する発光層を有する発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該燐光発光物質が緑色または赤色の燐光を発する発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該第1の物質がアントラセン骨格を有する有機化合物である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該発光中心物質が青色蛍光を発する有機化合物である発光デバイスである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、第1の発光デバイスと、第2の発光デバイスと、を有し、当該第1の発光デバイスは、第1の電極と、第2の電極と、当該第1の電極と当該第2の電極との間に位置する第1の層を有し、当該第2の発光デバイスは、第3の電極と、第4の電極と、当該第3の電極と当該第4の電極との間に位置する第2の層を有し、当該第1の層は、発光中心物質と、第1の物質とを含む発光層を有し、当該第1の物質の薄膜に、大気雰囲気下で昼光色のLEDの光を300ルクスの照度で60分照射した試料における当該第1の物質の酸素付加体の濃度は12ppm以上であり、当該第1の層と、当該第2の層との間隔が、2μm以上5μm以下である表示装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、第1の発光デバイスと、第2の発光デバイスと、を有し、当該第1の発光デバイスは、第1の電極と、第2の電極と、当該第1の電極と当該第2の電極との間に位置する第1の層と、当該第1の層と当該第2の電極との間に位置する第1の共通層と、を有し、当該第2の発光デバイスは、第3の電極と、第4の電極と、当該第3の電極と当該第4の電極との間に位置する第2の層と、当該第2の層と当該第4の電極との間に位置する第2の共通層と、を有し、当該第1の共通層と当該第2の共通層とは、同じ材料から構成され、当該第1の層は、発光中心物質と、第1の物質とを含む発光層を有し、当該第1の物質の薄膜に、大気雰囲気下で昼光色のLEDの光を300ルクスの照度で60分照射した試料における当該第1の物質の酸素付加体の濃度は12ppm以上であり、当該第1の層と、当該第2の層との間隔が、2μm以上5μm以下である表示装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該第1の物質がアセン骨格を有する有機化合物である表示装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該第1の物質がアントラセン骨格を有する有機化合物である表示装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、当該発光中心物質が青色蛍光を発する有機化合物である表示装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記の表示装置と、コネクタ及び集積回路のうち少なくとも一方と、を有する、表示モジュールである。
または、本発明の他の一態様は、上記の表示モジュールと、筐体、バッテリ、カメラ、スピーカ、及びマイクのうち少なくとも一つと、を有する、電子機器である。
本発明の一態様では、有機化合物を用い、フォトリソグラフィ法を経て形成された発光デバイスにおいて、信頼性の良好な発光デバイスを提供することができる。また、本発明の他の一態様では、高精細且つ信頼性の良好な発光装置を提供可能な発光デバイスを提供することができる。
また、本発明の一態様では、高密度に配置することが可能であり且つ信頼性の良好な発光デバイスを提供することができる。また、本発明の一態様では、高精細な表示装置を提供することが可能であり且つ信頼性の良好な発光デバイスを提供することができる。
また、本発明の一態様では、信頼性の高い表示装置を提供することができる。また、本発明の一態様では、高解像度であり且つ表示性能の良好な表示装置を提供することができる。また、本発明の一態様では、表示品質が良好であり且つ表示性能の良好な表示装置を提供することができる。
また、本発明の一態様では、新規な表示装置、新規な表示モジュール、新規な電子機器を提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。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。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
図1A乃至図1Cは、発光デバイスについて表す図である。
図2は、発光デバイスについて表す図である。
図3Aおよび図3Bは、発光装置の上面図および断面図である。
図4A乃至図4Eは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図5A乃至図5Dは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図6A乃至図6Dは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図7A乃至図7Cは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図8A乃至図8Cは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図9A乃至図9Cは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図10A、及び図10Bは、表示モジュールの構成例を示す斜視図である。
図11A、及び図11Bは、表示装置の構成例を示す断面図である。
図12は、表示装置の構成例を示す斜視図である。
図13は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図14は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図15は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図16A乃至図16Dは、電子機器の一例を示す図である。
図17A乃至図17Fは、電子機器の一例を示す図である。
図18A乃至図18Gは、電子機器の一例を示す図である。
図19は昼光色LEDの発光スペクトルおよび波長カットフィルターを用いた昼光色LEDの発光スペクトルを表す図である。
図20は昼光色LEDの照射時間が異なる発光デバイスの輝度−電流密度特性を表す図である。
図21は昼光色LEDの照射時間が異なる発光デバイスの電流効率−輝度特性を表す図である。
図22は昼光色LEDの照射時間が異なる発光デバイスの輝度−電圧特性を表す図である。
図23は昼光色LEDの照射時間が異なる発光デバイスの電流密度−電圧特性を表す図である。
図24は昼光色LEDの照射時間が異なる発光デバイスのブルーインデックス−輝度特性を表す図である。
図25は昼光色LEDの照射時間が異なる発光デバイスの発光スペクトルを表す図である。
図26は昼光色LEDの照射時間が異なる発光デバイスの規格化輝度−時間変化特性を表す図である。
図27は異なる波長カットフィルターを用いて昼光色LEDの光を照射した発光デバイスの輝度−電流密度特性を表す図である。
図28は異なる波長カットフィルターを用いて昼光色LEDの光を照射した発光デバイスの電流効率−輝度特性を表す図である。
図29は異なる波長カットフィルターを用いて昼光色LEDの光を照射した発光デバイスの輝度−電圧特性を表す図である。
図30は異なる波長カットフィルターを用いて昼光色LEDの光を照射した発光デバイスの電流密度−電圧特性を表す図である。
図31は異なる波長カットフィルターを用いて昼光色LEDの光を照射した発光デバイスのブルーインデックス−輝度特性を表す図である。
図32は異なる波長カットフィルターを用いて昼光色LEDの光を照射した発光デバイスの発光スペクトルを表す図である。
図33は異なる波長カットフィルターを用いて昼光色LEDの光を照射した発光デバイスの規格化輝度−時間変化特性を表す図である。
図34は波長カットフィルターを用いた昼光色LEDの光の発光スペクトルと、2αN−αNPhAと3,10PCA2Nbf(IV)−02の吸収スペクトルを表す図である。
図35はオレンジライトの発光スペクトルを表す図である。
図36Aおよび図36Bは、光の照射条件が異なる2αN−αNPhAと3,10PCA2Nbf(IV)−02との共蒸着膜のPDA検出器におけるクロマトグラムである。
図37Aおよび図37Bは、光の照射条件が異なる2αN−αNPhAの膜のPDA検出器におけるクロマトグラムである。
実施の形態について、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)
有機半導体膜を所定の形状に作製する方法の一つとして、メタルマスクを用いた真空蒸着法(マスク蒸着)が広く用いられている。しかし、高密度化、高精細化が進む昨今、マスク蒸着は、合わせ精度の問題、基板との配置間隔の問題に代表される種々の理由により、これ以上の高精細化は限界に近付いている。
一方、フォトリソグラフィ法を用いて有機半導体膜の形状を加工することで、より緻密なパターンを有する有機半導体デバイスの実現が期待されている。さらに、マスク蒸着に比べて大面積化も容易であることから、フォトリソグラフィ法を用いた有機半導体膜の加工に関する研究が進められている。
しかし、フォトリソグラフィ法を用いて有機半導体膜の形状を加工するためには、多くの問題を乗り越える必要がある。これらの問題としては、例えば、有機半導体膜の大気暴露の影響、感光性樹脂を露光する際の光照射の影響、露光した感光性樹脂を現像する際に曝される現像液および水などの影響を挙げることができる。これらの影響により、フォトリソグラフィ法を経て作製された発光デバイスの特性は、真空一貫形成の発光デバイスよりも低くなってしまうことが多かった。
これらの不具合が起こる原因の一つに、大気雰囲気下において光照射がされることを原因とした、発光デバイスを構成する材料の劣化による不純物(劣化物)の生成がある。
当該不純物は、材料の分解物または酸素付加体などが該当し、実際に検出も可能である。このような不純物が生成し、発光デバイス内に存在することで、初期特性および信頼性に大きな影響が引き起こされてしまうのである。そのため、このような不純物が生成するような材料を用いた発光デバイスは、フォトリソグラフィ工程を用いて加工を行うことが困難であった。
図36Aおよび図36Bは、ホスト材料のアントラセン誘導体と青色蛍光を呈する発光中心物質との共蒸着膜に、大気雰囲気下で、オレンジライトの光を照度195ルクスで1時間照射した試料、昼光色LEDの光を照度300ルクスで0.5時間照射した試料、1時間照射した試料、および、光を照射していない試料の高速液体クロマトグラフィにおけるPDA検出器を用いたクロマトグラムである。なお、図36Bは図36Aを拡大して示したグラフである。
図36Aより、リテンションタイム7分台後半にアントラセン誘導体のピークが見られた。また、図36Bでは、3分から4分の間に2つのピークが見られた。このうち3.7分付近のピークは、アントラセン誘導体へ二つの酸素原子が付加した物質(以下単に酸素付加体と言う場合がある)が不純物として生成していると考えられる。
リテンションタイム3.7分付近の酸素付加体のピークは、オレンジライトの光を照度195ルクスで1時間照射した試料、および遮光された試料では検出されず、昼光色LEDの光を照度300ルクスで0.5時間照射した試料および1時間照射した試料で検出された。また検出されたピークを、それぞれ酸素付加体の濃度に換算すると206ppm、384ppmであった。このように、昼光色LED光の照射時間が長くなるに伴って、試料中の不純物の濃度が増加していることがわかる。
ここで、アントラセン誘導体への酸素の付加は、芳香環の対角に位置する炭素をつなぐように、二つの酸素原子が結合すると想定される。この際、結合は全て単結合であり、C−O−O−Cの様な結合を有すると想定される。これに伴い、芳香環の二重結合が一つ減り、芳香性は失われる。芳香性が失われることから、必然的に、材料のバンドギャップは広がり、正孔輸送に関わるHOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)準位は深くなり、電子輸送に関わるLUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)準位は浅くなると想定される。このような物質は、元となる物質よりバンドギャップが広いため、発光をクエンチする可能性が低い、HOMO準位が深くLUMO準位が浅いためにキャリアの輸送には関わり辛い、などの理由から、通常、発光デバイス特性へは大きな影響を与えないと考えられる。
しかしながら、酸素と酸素の単結合は非常に壊れやすい結合である。酸素と酸素の単結合のエネルギーは142kJ/mol程度であり、炭素と炭素の単結合のエネルギー346kJ/molおよび炭素と酸素の単結合のエネルギー358kJ/mol等と比べても非常に小さい。そのため、このような酸素付加体が存在する状況で、発光デバイスを駆動すると、酸素と酸素の単結合が切断され、それに伴う副反応で、デバイス特性、特に信頼性が悪化してしまう場合がある。
したがって、酸素付加体が生じやすい材料を、大気雰囲気下でプロセスを実施する必要があるデバイスに用いた場合、当該デバイスにおいて優れた信頼性を得る事は困難である。
図26は、電子輸送層形成後に大気雰囲気下、昼光色のLED光を照度300ルクスで既定の時間照射した発光デバイスの規格化輝度−時間変化特性を表すグラフである。図26に特性を示した発光デバイスでは、発光層としてアントラセン誘導体であるホスト材料と青色蛍光発光を呈する発光中心物質との共蒸着膜を有している。なお、凡例には、その発光デバイスに照射した昼光色LEDの光の照射時間を示している。また、凡例にてRef.で表される発光デバイスは、真空一貫で作製した発光デバイスである。
図26より、アントラセン誘導体であるホスト材料と青色蛍光発光を呈する発光中心物質との共蒸着膜を発光層に用いた発光デバイスでは、5秒以上の昼光色LEDの光の照射で影響が現れ、1分以上光の照射を行うことで影響が顕著であり、5分以上の照射を行うことで発光デバイスの寿命が著しく低下することがわかった。
ホスト材料に対して不純物が十分少ない場合、酸素付加体の生成は要因となる光の照射時間に比例すると仮定すると、図36の結果より、昼光色のLED光を300ルクスの照度で5秒照射した際の酸素付加体の濃度は約0.5ppmである。このことから信頼性への影響は0.5ppm程度の酸素付加体が生成されると現れると言うことができる。また、フォトリソグラフィ工程における大気雰囲気中の光照射は少なくとも60秒程度はあると考えると、300ルクスにおいて60秒の昼光色LED光の照射で0.5ppm以上の酸素付加体が生成する膜を発光層に用いた場合に信頼性への影響が現れるということができる。逆に言うと、300ルクスにおいて60秒の昼光色LED光の照射で0.5ppm以上の酸素付加体が生成する発光層(ホスト材料と発光中心物質の共蒸着膜)はフォトリソグラフィ工程を経て作製される発光デバイスに用いることは通常困難である。なお、0.5ppmで影響が現れることから、フォトリソグラフィ工程を経て作製される発光デバイスに用いる発光層(ホスト材料と発光中心物質の共蒸着膜)に含まれる酸素付加体の濃度は0.25ppm以下、好ましくは0.05ppm以下であることが好ましい。
また、図37に、ホスト材料であるアントラセン誘導体単独の蒸着膜に、上記共蒸着膜と同様に大気雰囲気下で、オレンジライトの光を195ルクスの照度で1時間照射した試料、昼光色LED光を300ルクスの照度で0.5時間照射した試料、1時間照射した試料、および、光を照射していない試料の高速液体クロマトグラフィのPDA検出器におけるクロマトグラムを示した。図37Bは図37Aを拡大して示したグラフである。図37より、アントラセン誘導体の単独の膜であっても、大気雰囲気下で昼光色LED光を照射した場合に不純物(酸素付加体)が生成することがわかった。本アントラセン誘導体の単膜では、昼光色LED光を300ルクスの照度で0.5時間照射した試料で149ppm、1時間照射した試料で258ppmの酸素付加体の生成が確認された。
共蒸着膜と同様に、ホストに対して不純物が十分少ない場合、酸素付加体の生成は生成要因となる光の照射時間に比例すると仮定すると、信頼性への影響は照度300ルクスにおける60秒の昼光色LED光照射で0.4ppm以上の酸素付加体が生成する有機化合物を用いた場合に現れるということができる。逆に言うと、照度300ルクスにおける60秒の昼光色LED光照射で0.4ppm以上の酸素付加体が生成する有機化合物を、フォトリソグラフィ工程を経て作製される発光デバイスに用いることは通常困難である。なお、0.4ppmで影響が現れることから、フォトリソグラフィ工程を経て作製される発光デバイスに用いる材料に含まれる酸素付加体の濃度は0.2ppm以下、好ましくは0.04ppm以下であることが好ましい。
なお、不純物の定量に関しては、どのような方法を用いても構わないが、高速液体クロマトグラフィなどを用いる場合においては、このような微量の不純物の検出は困難であるため、光の照射時間に比例して酸素付加体が形成するとした上記仮定から、光の照射時間を検出可能な量の不純物が生成するまで伸ばした試料で測定をおこなえばよい。これによると、例えば、大気雰囲気下において昼光色のLED光を300ルクスの照度で1時間照射した際に30ppm以上の酸素付加体を有する発光層(ホスト材料と発光中心物質の共蒸着膜)で確実に影響が現れ、15ppm以上さらには3ppm以上の酸素付加体を有する発光層でもフォトリソグラフィ工程を経た発光デバイスには使用しづらいと言える。すなわち、逆に言うと本発明の一態様を適用することで、大気雰囲気下において昼光色のLED光を300ルクスの照度で1時間照射した際に3ppm以上または15ppm以上さらには30ppm以上の酸素付加体を有する発光層を用いても、フォトリソグラフィ工程を経た特性の良好な発光デバイスを得ることができる。なお、発光層がこのような膜であるかどうかは、発光層と同様の組成を有する膜を用いて検証すればよい。発光層と同様の組成を有する膜とは、例えば、発光デバイスにおける発光層とみなされる層を分析し、その結果から組成を推定し、その推定の組成となるように作製した膜であるものとする。
また、同様に大気雰囲気下において昼光色のLED光を300ルクスの照度で1時間照射した際に24ppm以上の酸素付加体が生成する有機化合物を用いると明確に悪影響が現れ、12ppm以上または2.4ppm以上の酸素付加体を有する有機化合物でもフォトリソグラフィ工程を経た発光デバイスには使用しづらいと言える。すなわち、逆に言うと本発明の一態様を適用することで、大気雰囲気下において昼光色LEDの光を1時間照射した際に2.4ppm以上または12ppm以上の酸素付加体を有する有機化合物、さらには24ppm以上の酸素付加体を有する有機化合物を用いても、フォトリソグラフィ工程を経た特性の良好な発光デバイスを得ることができる。
続いて、図33に、図26に特性を示した発光デバイスと同じ構造を有し、且つ電子輸送層形成後に各々短波長側の発光端が異なる光を照射した複数発光デバイスの、規格化輝度−時間変化特性を示した。短波長側の発光端が異なる光の照射は、昼光色のLED光を透過限界波長(透過率が5%のときの波長と、72%のときの波長の中点に位置する波長)の異なる波長カットフィルターを介して照射することで行った。
なお、各波長カットフィルターは、透過限界波長が420nm、440nm、455nm、475nm、480nm、500nm、および850nmのものを用い、光源は、図19にフィルター無しとして示したようなスペクトルを有する昼光色のLED光である。また、照度は、どの条件においてもフィルター無しの昼光色のLED光が、照射面において照度が300ルクスとなる条件で照射しており、カットする光の波長帯が多いフィルターを通した条件程、実際に照射される照度は低くなっている。
なお、図および表における凡例に記載の波長は、光照射の際に用いた波長カットフィルターの透過限界波長を示している。また、凡例にてRef.で表される発光デバイスは、真空一貫で作製した発光デバイスである。
図33より、透過限界波長が455nm以下のフィルターを用いたことで、または、フィルターを介さないことで波長の短い光が照射された発光デバイスが、有意に発光効率の低下を起こしていることがわかった。
図26および図33の結果より、波長の短い光が一定量照射されることで、不純物が生成し、発光デバイスの特性に悪影響を及ぼしていることがわかる。
また、図34に、波長カットフィルターを介した昼光色LEDの光のスペクトルと、ホスト材料であるアントラセン誘導体と、発光中心物質の吸収スペクトルを重ねた図を示した。図より、ホスト材料であるアントラセン誘導体の吸収端は透過限界波長420nmのフィルターを用いた光のスペクトルおよびフィルターが介さない光のスペクトルと重なりを有しており、おおよそ420nm以下の波長の光によって励起され、それ以上の光では励起されないことがわかる。
一方、発光中心物質の吸収スペクトルは透過限界波長が455nmよりも短い波長のフィルターを用いた光のスペクトルおよびフィルターを介さない光のスペクトルと大きな重なりを有している。
この結果を図33の結果と併せて考えると、特性への悪影響、すなわち酸素付加体の生成は、ホスト材料が励起されることだけではなく、発光中心物質が励起されることも原因であることが示唆される。なお、発光中心物質の吸収スペクトルは、透過限界波長が475nmのフィルターを用いた光と重なってはいるが、その重なりはわずかであるため、透過限界波長が475nmのフィルターを用いた光は特性に大きな影響は及ぼされていないと考えられる。また、当該悪影響は、475nm以下の波長範囲にある程度の強度を有する光(具体的には475nm以下の波長に最大ピークの強度の10%以上の強度を有する光、代表的には昼白色のLED光)が照射された場合に起こり、475nm以下の波長に強度をほとんど有さないオレンジライトの照射では起こらないことがわかる。
なお、図37で示したクロマトグラムにおいて、30.7分に発光中心物質を検出したが、発光中心物質の劣化物は検出されなかった。このことから、大気雰囲気下における光の吸収によって発光中心物質自体が劣化するのではなく、大気雰囲気下において発光中心物質が励起することによってホスト材料であるアントラセン誘導体の劣化が促進されていることが示唆される。また、大気雰囲気下における光の吸収によって、劣化物が生成する材料と、生成しない材料があることもわかる。
また、大気雰囲気下において、昼光色LED光を照射した際に生じるホスト由来の不純物の濃度が、ホスト材料であるアントラセン誘導体単独の蒸着膜よりも、発光層として採用しているホスト材料(アントラセン誘導体)と発光中心物質との共蒸着膜の方が高いのは、昼光色LEDの最も強度の強い450nm付近の可視光を、発光中心物質である発光中心物質が効果的に吸収するためである。この結果からも、大気雰囲気下において発光中心物質が励起することによってホスト材料の劣化が促進されていることがわかる。劣化が生じるホスト材料の吸収波長よりも波長の長い、発光中心物質の吸収波長でも劣化が生じることから、発光デバイスを作製する際には、劣化する材料の吸収波長だけでなく、発光中心物質の吸収波長を遮断する必要がある。また、ディスプレイ向け発光デバイスに採用する発光材料は、可視領域に吸収を有する事から、可視光を遮断することが有効である。
以上の結果より、475nm以下の波長範囲にある程度の強度を有する光の大気雰囲気下での照射で不純物が生成することから、フォトリソグラフィ工程を経た発光デバイスでは、特性の低い発光デバイスしか作製できなかった膜(具体的には昼光色のLEDの光を300ルクスの照度で60分照射した薄膜状態の試料における酸素付加体の濃度が15ppm以上の膜)を発光層として有する発光デバイスであっても、波長の短い光の照射が遮断された環境を整えることで特性の良好な発光デバイスを得ることができることがわかる。
これにより、大気雰囲気下での光照射によって不純物が生成し、真空一貫工程において作製された発光デバイスで良好な特性を示していても、フォトリソグラフィ工程を経た作製工程にて作製された発光デバイスでは良好な特性が得られなかった材料を、フォトリソグラフィ工程を経る発光デバイスにも特性が劣化することなく用いることが容易となり、高精細且つ発光効率または信頼性の高い特性の良好な発光デバイスを提供することができるようになる。
すなわち、本発明の一態様は、フォトリソグラフィ法を経て加工された発光デバイスであって、475nm以下の波長範囲にある程度の強度を有する光(具体的には475nm以下の波長に最大ピークの強度の10%以上の強度を有する光、代表的には昼白色のLED光)を照射した際に、不純物(酸素付加体)が生成しない膜を発光層として含む発光デバイスである。
または、本発明の一態様は、昼光色LEDの光を300ルクスの照度で60分照射された際に、酸素付加体の濃度が15ppm以上である膜(ホスト材料と発光中心物質との共蒸着膜)を発光層として含む発光デバイスである。
なお、青色蛍光発光物質を発光中心物質として有する発光デバイスは、ホスト材料が、アセン骨格を有する有機化合物、特にアントラセン骨格を有する有機化合物であることが、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ため好ましい。しかし、アセン骨格を有する有機化合物、特にアントラセン骨格を有する有機化合物は、酸素付加体を形成しやすく、すなわちアントラセン骨格を有する有機化合物(ホスト材料)と発光中心物質の共蒸着膜に昼光色LEDの光を300ルクスの照度で60分照射した試料における酸素付加体の濃度が15ppm以上となる材料である。このため、アントラセン骨格を有する有機化合物をホスト材料として用い、フォトリソグラフィ法を用いて加工を行った発光デバイスでは良好な特性が得にくかった。しかし、大気解放時(酸素を含む雰囲気の際)に、発光中心物質が吸収する波長以下の光を照射しない、例えば、光を照射しない(暗状態を保つ)、波長475nm以下の波長成分を有する光を照射しない、または視界確保の光源としてオレンジライトを用いる、ことによって酸素付加体の生成を抑制できることから、これらの材料を用いた特性の良好な発光デバイスを得ることができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の有機半導体デバイス、特に発光デバイスについて詳しく説明する。
図1は、本発明の一態様の発光デバイスの模式図である。発光デバイスは絶縁体100上に、第1の電極101が設けられており、第1の電極101と、第2の電極102との間に有機化合物層103を有している。有機化合物層103は少なくとも発光層113を有しており、発光層113は、発光中心物質と第1の物質とを含んでいる。また、発光中心物質は、第1の電極101と第2の電極102との間に電圧をかけることによって発光する。また、有機化合物層103は、発光素子毎に独立した第1の層である場合と、発光デバイス毎に独立した第1の層と複数の発光デバイスで共有された共有層との積層構造である場合との両方のパターンが存在する。
第1の物質は、実施の形態1に示したような、第1の物質と発光中心物質との共蒸着膜に、475nm以下の波長範囲にある程度の強度を有する光源(具体的には475nm以下の波長に最大ピークの強度の10%以上の強度を有する光、代表的には昼光色の光)を照射した際に、劣化物(酸素付加体)が生成する有機化合物である。具体的には10Wの昼光色LEDの光を300ルクスの照度で60分照射した際に、共蒸着膜における酸素付加体の濃度が15ppm以上となる性質を有する有機化合物である。
なお、発光中心物質が青色蛍光材料である場合、第1の物質(ホスト材料)は、アセン骨格を有する有機化合物、特にアントラセン骨格を有する有機化合物であることが、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ため好ましい。しかし、アセン骨格を有する有機化合物、特にアントラセン骨格を有する有機化合物は、酸素付加体を形成しやすく、すなわちアントラセン骨格を有する有機化合物(ホスト材料)と発光中心物質の共蒸着膜に昼光色LEDの光を300ルクスの照度で60分照射した試料における酸素付加体の濃度が15ppm以上となる材料である。このため、アントラセン骨格を有する有機化合物をホスト材料として用い、フォトリソグラフィ法を用いて加工を行った発光デバイスでは良好な特性が得にくかった。しかし、大気解放時(酸素を含む雰囲気において)に、発光中心物質が吸収する波長の光を照射しない、例えば、光を照射しない(暗状態を保つ)、波長475nm以下の波長成分を有する光を照射しない、または視界確保の光源としてオレンジライトを用いる、ことによって酸素付加体の生成を抑制できることから、これらの材料を用いた特性の良好な発光デバイスを得ることができる。
第1の物質は、発光層113において50%以上、さらに好ましくは80%以上含まれると好ましい。この場合、含有量は溶液として高速液体クロマトグラフ(HPLC)での吸収強度比、屈折率強度比などで見積もることができる。
有機化合物層103は発光層113の他に、図1Aに示したように、正孔注入層111、正孔輸送層112、電子輸送層114および電子注入層115などの機能層を有していることが好ましい。なお、有機化合物層103には、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、上述した機能層以外の機能層が含まれていてもよい。また、逆に、上述した層のいずれかの層が設けられていなくてもよい。
なお、本実施の形態においては、第1の電極101は陽極を含む電極、第2の電極102は陰極を含む電極であるものとして記載しているが、これは逆でも構わない。また、第1の電極101および第2の電極102は、単層構造または積層構造として形成され、積層構造を有する場合、有機化合物層103に触れる層が陽極または陰極として機能する。電極が積層構造である場合、有機化合物層103に触れる層以外の層に仕事関数に関する制約はなく、抵抗値、加工利便性、反射率、透光性および安定性など要求される特性に応じて材料を選択すればよい。
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(ITSO:Indium Tin Silicon Oxide)、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)、チタン(Ti)、アルミ(Al)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。またこれらを積層した層を陽極としても良い。例えば、Ti上にAl、Ti、ITSOの順に積層した膜は、反射率が良好なため高効率で、数千ppiの高精細化が可能なため、好ましい。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、後述する正孔注入層111を構成することが可能な複合材料を陽極と接する層(代表的には正孔注入層)として用いることで、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。
正孔注入層111は、陽極に接して設けられ、正孔を有機化合物層103に注入しやすくする機能を有する。正孔注入層111は、フタロシアニン(略称:HPc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)等のフタロシアニン化合物または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)、4,4’−ビス(N−{4−[N’−(3−メチルフェニル)−N’−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)等の芳香族アミン化合物、またはポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/(ポリスチレンスルホン酸)(略称:PEDOT/PSS)等の高分子等によって形成することができる。
また、正孔注入層111は電子のアクセプタ性を有する物質により形成してもよい。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、シアノ基など)を有する有機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:F4−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、シアノ基など)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、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の遷移金属酸化物を用いることができる。
また、正孔注入層111は、上記アクセプタ性を有する材料と、正孔輸送性を有する有機化合物とを含む複合材料により形成することが好ましい。
複合材料に用いる正孔輸送性を有する有機化合物としては、芳香族アミン化合物、複素芳香族化合物、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有機化合物としては、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する有機化合物であることが好ましい。複合材料に用いられる正孔輸送性を有する有機化合物は、縮合芳香族炭化水素環、または、π電子過剰型複素芳香環を有する化合物であることが好ましい。縮合芳香族炭化水素環としては、アントラセン環、ナフタレン環等が好ましい。また、π電子過剰型複素芳香環としては、ピロール骨格、フラン骨格、チオフェン骨格の少なくともいずれか1を環に含む縮合芳香環が好ましく、具体的にはカルバゾール環、ジベンゾチオフェン環あるいはそれらにさらに芳香環または複素芳香環が縮合した環が好ましい。
このような正孔輸送性を有する有機化合物としては、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、これら正孔輸送性を有する有機化合物が、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。
以上のような正孔輸送性を有する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(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(ビフェニル−4−イル)−9,9’−スピロビ[9H−フルオレン]−2−アミン(略称:BBASF)、N,N−ビス(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−(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−(ビフェニル−4−イル)−N−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)ジベンゾフラン−4−アミン(略称:FrBiF)、N−[4−(1−ナフチル)フェニル]−N−[3−(6−フェニルジベンゾフラン−4−イル)フェニル]−1−ナフチルアミン(略称:mPDBfBNBN)、4−フェニル−4’−(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]−9,9’−スピロビ[9H−フルオレン]−2−アミン(略称:PCBASF)、N−(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。
また、正孔輸送性を有する材料としては、その他芳香族アミン化合物として、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)、4,4’−ビス(N−{4−[N’−(3−メチルフェニル)−N’−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)等を用いることもができる。
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。
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。
なお、正孔注入層111に用いられる材料が第1の化合物であってもよい。
正孔輸送層112は、正孔輸送性を有する有機化合物を含んで形成される。正孔輸送性を有する有機化合物としては、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’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−4,4’−ジアミノビフェニル(略称:TPD)、N,N’−ビス(9,9’−スピロビ[9H−フルオレン]−2−イル)−N,N’−ジフェニル−4,4’−ジアミノビフェニル(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]−9,9’−スピロビ[9H−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(ビフェニル−3−イル)−3,3’−ビ−9H−カルバゾール(略称:BismBPCz)、9−(ビフェニル−3−イル)−9’−(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、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。
発光中心物質は蛍光発光物質であっても、燐光発光物質であっても、熱活性化遅延蛍光(TADF)を示す物質であっても、その他の発光物質であっても構わない。
発光層において、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(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(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(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(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および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。
発光層において、発光物質として燐光発光物質を用いる場合、燐光発光物質としては例えば以下のような材料が挙げられる。
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(iPrpim)])、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)イリジウム(III)(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。これらは青色の燐光発光を示す化合物であり、450nm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−d−メチル−8−(2−ピリジニル−κN)ベンゾフロ[2,3−b]ピリジン−κC]ビス[2−(5−d−メチル−2−ピリジニル−κN2)フェニル−κC]イリジウム(III)(略称:Ir(5mppy−d(mbfpypy−d))、[2−(メチル−d)−8−[4−(1−メチルエチル−1−d)−2−ピリジニル−κN]ベンゾフロ[2,3−b]ピリジン−7−イル−κC]ビス{5−(メチル−d)−2−[5−(メチル−d)−2−ピリジニル−κN]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:Ir(5mtpy−d(mbfpypy−iPr−d))、[2−d−メチル−(2−ピリジニル−κN)ベンゾフロ[2,3−b]ピリジン−κC]ビス[2−(2−ピリジニル−κN)フェニル−κC]イリジウム(III)(略称:Ir(ppy)(mbfpypy−d))、[2−(4−メチル−5−フェニル−2−ピリジニル−κN)フェニル−κC]ビス[2−(2−ピリジニル−κN)フェニル−κC]イリジウム(III)(略称:Ir(ppy)(mdppy))、[2−(4−d−メチル−5−フェニル−2−ピリジニル−κN2)フェニル−κC]ビス[2−(5−d−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−d)2(mdppy−d)])、[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(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燐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。
また、(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、赤色の燐光発光を示す化合物であり、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。
また、以上で述べた燐光性化合物の他、公知の燐光性化合物を選択し、用いてもよい。
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、S準位とT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、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、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
なお、TADF材料とは、S準位とT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、S準位とT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、T準位の指標としては、低温(例えば77Kから10K)で観測される燐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S準位とし、燐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T準位とした際に、そのSとT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S準位はTADF材料のS準位より高い方が好ましい。また、ホスト材料のT準位はTADF材料のT準位より高いことが好ましい。
発光層のホスト材料としては、電子輸送性を有する材料および/または正孔輸送性を有する材料、上記TADF材料など様々なキャリア輸送材料を用いることができる。
正孔輸送性を有する材料としては、アミン骨格、π電子過剰型複素芳香環骨格を有する有機化合物などが好ましい。π電子過剰型複素芳香環としては、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、及びピロール骨格の少なくともいずれか1を環に含む縮合芳香環が好ましく、具体的にはカルバゾール環、ジベンゾチオフェン環あるいはそれらにさらに芳香環または複素芳香環が縮合した環が好ましい。
このような正孔輸送性を有する有機化合物としては、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、これら正孔輸送性を有する有機化合物が、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。
このような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’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−4,4’−ジアミノビフェニル(略称:TPD)、N,N’−ビス(9,9’−スピロビ[9H−フルオレン]−2−イル)−N,N’−ジフェニル−4,4’−ジアミノビフェニル(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]−9,9’−スピロビ[9H−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)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用いることができる。
電子輸送性を有する材料としては、電界強度[V/cm]の平方根が600における電子移動度が、1×10−7cm/Vs以上好ましくは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が高い物質であれば、これら以外のものを用いることができる。
電子輸送性を有する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が好ましい。π電子不足型複素芳香環骨格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を挙げることができる。
中でも、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)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。また、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ー性が高く、信頼性が良好なため好ましい。
π電子不足型複素芳香環骨格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)、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)、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)、2,2’−(1,3−フェニレン)ビス(9−フェニル−1,10−フェナントロリン)(略称:mPPhen2P)、2−[3−(2−トリフェニレニル)フェニル]−1,10−フェナントロリン(略称:mTpPPhen)、2−フェニル−9−(2−トリフェニレニル)−1,10−フェナントロリン(略称:Ph−TpPhen)、2−[4−(9−フェナントレニル)−1−ナフタレニル]−1,10−フェナントロリン(略称:PnNPhen)、2−[4−(2−トリフェニレニル)フェニル]−1,10−フェナントロリン(略称:pTpPPhen)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−(3’−ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル]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−[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−(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)(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−(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−(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)などのジアジン骨格を有する有機化合物、2−(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)−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−ピリジニル)−5−(9−フェナントレニル)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−(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)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)、3−[9−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−2−ジベンゾフラニル]−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:PCDBfTzn)、2−(ビフェニル−3−イル)−4−フェニル−6−(8−[1,1’:4’,1’’−ターフェニル]−4−イル−1−ジベンゾフラニル)−1,3,5−トリアジン(略称:mBP−TPDBfTzn)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。また、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ができる。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S準位は、蛍光発光物質のS準位より高いことが好ましい。また、TADF材料のT準位は、蛍光発光物質のS準位より高いことが好ましい。したがって、TADF材料のT準位は、蛍光発光物質のT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、アセン骨格、特に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−(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)、等が挙げられる。特に、CzPA、cgDBCzPA2mBnfPPA、PCzPAは非常に良好な特性を示すため、好ましい選択である。
しかし、アセン骨格を有する有機化合物、特にアントラセン骨格を有する有機化合物は、酸素付加体を形成しやすく、すなわちアントラセン骨格を有する有機化合物(ホスト材料)と発光中心物質の共蒸着膜に昼光色LEDの光を300ルクスの照度で60分照射した試料における酸素付加体の濃度が15ppm以上となる材料である。このため、アントラセン骨格を有する有機化合物をホスト材料として用い、フォトリソグラフィ法を用いて加工を行った発光デバイスでは良好な特性が得にくかった。しかし、大気解放時(酸素を含む雰囲気の際)に、発光中心物質が吸収する波長の光を照射しない、例えば、光を照射しない(暗状態を保つ)、波長475nm以下の波長成分を有する光を照射しない、または視界確保の光源としてオレンジライトを用いる、ことによって酸素付加体の生成を抑制できることから、これらの材料を用いた特性の良好な発光デバイスを得ることができる。
なお、ホスト材料は複数種の物質を混合した材料であっても良く、混合したホスト材料を用いる場合は、電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料とを混合することが好ましい。電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する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、再結合領域の制御も簡便に行うことができる。正孔輸送性を有する材料と電子輸送性を有する材料の含有量の重量比は、正孔輸送性を有する材料:電子輸送性を有する材料=1:19~19:1とすればよい。
なお、上記混合された材料の一部として、燐光発光物質を用いることができる。燐光発光物質は、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、これら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、燐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。
電子輸送層114は、電子輸送性を有する物質を含む層である。電子輸送性を有する材料としては、電界強度[V/cm]の平方根が600における電子移動度が、1×10−7cm/Vs以上好ましくは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が高い物質であれば、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114に用いることが可能な電子輸送性を有する有機化合物としては、上記発光層113における電子輸送性を有する有機化合物として用いることが可能な有機化合物を同様に用いることができる。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。特に、mTpPPhen、PnNPhenおよびmPPhen2Pなどのフェナントロリン骨格を有する有機化合物が好ましく、mPPhen2Pなどのフェナントロリン二量体構造を有する有機化合物が安定性に優れより好ましい。
なお、電子輸送層114は積層構造を有していてもよい。また、積層構造を有する電子輸送層114における発光層113に接する層は、正孔ブロック層として機能してもよい。発光層に接する電子輸送層を正孔ブロック層として機能させる場合には、そのHOMO準位が、発光層113に含まれる材料のHOMO準位よりも0.5eV以上深い材料を用いることが好ましい。
電子注入層115としては、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の化合物もしくは錯体、または1,1’−ピリジン−2,6−ジイル−ビス(1,3,4,6,7,8−ヘキサヒドロ−2H−ピリミド[1,2−a]ピリミジン)(略称:hpp2Py)などを含む層を設けても良い。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を用いてもよい。
また、電子注入層115の代わりに電荷発生層116を設けても良い(図1B)。電荷発生層116は、電位をかけることによって当該層の陰極側に接する層に正孔を、陽極側に接する層に電子を注入することができる層のことである。電荷発生層116には、少なくともP型層117が含まれる。P型層117は、上述の正孔注入層111を構成することができる材料として挙げた複合材料を用いて形成することが好ましい。またP型層117は、複合材料を構成する材料として上述したアクセプタ材料を含む膜と正孔輸送材料を含む膜とを積層して構成しても良い。P型層117に電位をかけることによって、電子輸送層114に電子が、陰極に正孔が注入され、有機EL素子が動作する。また、本発明の一態様の有機化合物は屈折率が低い有機化合物であることから、P型層117に用いることによって、外部量子効率の良好な有機EL素子を得ることができる。
なお、電荷発生層116はP型層117の他に電子リレー層118及び電子注入バッファ層119のいずれか一又は両方がもうけられていることが好ましい。
電子リレー層118は少なくとも電子輸送性を有する物質を含み、電子注入バッファ層119とP型層117との相互作用を防いで電子をスムーズに受け渡す機能を有する。電子リレー層118に含まれる電子輸送性を有する物質のLUMO準位は、P型層117におけるアクセプタ性物質のLUMO準位と、電子輸送層114における電荷発生層116に接する層に含まれる物質のLUMO準位との間であることが好ましい。電子リレー層118に用いられる電子輸送性を有する物質におけるLUMO準位の具体的なエネルギー準位は−5.0eV以上、好ましくは−5.0eV以上−3.0eV以下とするとよい。なお、電子リレー層118に用いられる電子輸送性を有する物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
電子注入バッファ層119には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物(アルカリ金属化合物(酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウム、炭酸セシウム等の炭酸塩を含む)、アルカリ土類金属化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む)、または希土類金属の化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む))等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
また、電子注入バッファ層119が、電子輸送性を有する物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、ドナー性物質として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物(アルカリ金属化合物(酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウム、炭酸セシウム等の炭酸塩を含む)、アルカリ土類金属化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む)、または希土類金属の化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む))の他、テトラチアナフタセン(略称:TTN)、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性を有する物質としては、先に説明した電子輸送層114を構成する材料と同様の材料を用いて形成することができる。
第2の電極102は、陰極を含む電極である。第2の電極102は、積層構造を有していてもよく、その場合、有機化合物層103と接する層が陰極として機能する。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)、化合物(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)など)、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、第2の電極102と電子輸送層との間に、電子注入層115または上述仕事関数の小さい材料の薄膜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。
なお、第2の電極102を可視光に対し透過性を有する材料で形成した場合、第2の電極102側から光を発する発光デバイスとすることができる。
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、有機化合物層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。
続いて、複数の発光ユニットを積層した構成の発光デバイス(積層型素子、タンデム型素子ともいう)の態様について、図1Cを参照して説明する。この有機EL素子は、陽極と陰極との間に、複数の発光ユニットを有する有機EL素子である。一つの発光ユニットは、図1Aで示した有機化合物層103とほぼ同様な構成を有する。つまり、図1Cで示す有機EL素子は複数の発光ユニットを有する有機EL素子であり、図1A又は図1Bで示した有機EL素子は、1つの発光ユニットを有する有機EL素子であるということができる。
図1Cにおいて、第1の電極501と第2の電極502との間には、第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512が積層されており、第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512との間には電荷発生層513が設けられている。第1の電極501と第2の電極502はそれぞれ図1Aにおける第1の電極101と第2の電極102に相当し、図1Aの説明で述べたものと同じものを適用することができる。また、第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512は同じ構成であっても異なる構成であってもよい。
電荷発生層513は、第1の電極501と第2の電極502に電圧を印加したときに、一方の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入する機能を有する。すなわち、図1Cにおいて、陽極の電位の方が陰極の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層513は、第1の発光ユニット511に電子を注入し、第2の発光ユニット512に正孔を注入するものであればよい。
電荷発生層513は、図1Bにて説明した電荷発生層116と同様の構成で形成することが好ましい。有機化合物と金属酸化物の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。なお、発光ユニットの陽極側の面が電荷発生層513に接している場合は、電荷発生層513が発光ユニットの正孔注入層の役割も担うことができるため、発光ユニットは正孔注入層を設けなくとも良い。
また、電荷発生層513に電子注入バッファ層119を設ける場合、当該電子注入バッファ層119が陽極側の発光ユニットにおける電子注入層の役割を担うため、陽極側の発光ユニットには必ずしも電子注入層を形成する必要はない。
図1Cでは、2つの発光ユニットを有する有機EL素子について説明したが、3つ以上の発光ユニットを積層した有機EL素子についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態に係る有機EL素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層513で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度発光を可能とし、さらに長寿命な素子を実現できる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。
また、それぞれの発光ユニットの発光色を異なるものにすることで、有機EL素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、2つの発光ユニットを有する有機EL素子において、第1の発光ユニットで赤と緑の発光色、第2の発光ユニットで青の発光色を得ることで、有機EL素子全体として白色発光する有機EL素子を得ることも可能である。
また、上述の有機化合物層103、第1の発光ユニット511、第2の発光ユニット512及び電荷発生層などの各層および電極は、例えば、蒸着法(真空蒸着法を含む)、液滴吐出法(インクジェット法ともいう)、塗布法、グラビア印刷法等の方法を用いて形成することができる。また、それらは低分子材料、中分子材料(オリゴマー、デンドリマーを含む)、または高分子材料を含んでも良い。
図2には、本発明の一態様の表示装置に含まれる、複数の発光デバイス130からなる発光デバイス群のうち、隣り合う二つの発光デバイス(発光デバイス130a、発光デバイス130b)の図を示した。
発光デバイス130aは、絶縁層175上の第1の電極101aと、対向する第2の電極102との間に有機化合物層103aを有している。有機化合物層103aは、正孔注入層111a、正孔輸送層112a、発光層113a、電子輸送層114a、電子注入層115を有する構成を示したが、異なる積層構造を有する層であってもよい。有機化合物層103aは、発光デバイス毎に独立した第1の層135aを有しており、さらに複数の発光デバイスで共有された共通層136を有していてもよい。図2においては、正孔注入層111a、正孔輸送層112a、発光層113a、電子輸送層114aが第1の層に相当し、電子注入層115が共通層に相当する。なお、電子注入層115を発光デバイス毎に独立した構成とし、有機化合物層103aすべてを第1の層135aとしてもよい。
発光デバイス130bは、絶縁層175上の第1の電極101bと、対向する第2の電極102との間に有機化合物層103bを有している。有機化合物層103bは、正孔注入層111b、正孔輸送層112b、発光層113b、電子輸送層114b、電子注入層115を有する構成を示したが、異なる積層構造を有する層であってもよい。図2においては、正孔注入層111b、正孔輸送層112b、発光層113b、電子輸送層114bが第1の層135bに相当し、電子注入層115が共通層136に相当する。なお、電子注入層115を発光デバイス毎に独立した構成とし、有機化合物層103bすべてを第1の層135bとしてもよい。
なお、電子注入層115および第2の電極102は発光デバイス130aおよび発光デバイス130bで一続きの共有された層(共通層)であることが好ましい。また、電子注入層115以外の有機化合物層103a有機化合物層103bは、すなわち第1の層は、電子輸送層114aが形成された後と、電子輸送層114bが形成された後に各々フォトリソグラフィ法により加工されているため互いに独立している。また、電子注入層115以外の有機化合物層103aの端部(輪郭)は、フォトリソグラフィ法により加工されているため基板に対して垂直方向に概略一致している。また、電子注入層115以外の有機化合物層103bの端部(輪郭)は、フォトリソグラフィ法により加工されているため基板に対して垂直方向に概略一致している。この際、フォトリソグラフィ工程に伴う加熱工程は、電子輸送層114aおよび電子輸送層114bが形成された後に行われる。
また、第1の電極101aと第1の電極101bとの間の距離dは、有機化合物層をフォトリソグラフィ法により加工することからマスク蒸着を行う際よりも小さくすることができ、2μm以上5μm以下とすることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様の有機半導体デバイスが、表示装置の表示素子として用いることが可能な発光デバイスである形態について説明する。
発光デバイス130は図3Aおよび図3Bに例示したように、絶縁層175上に複数形成され表示装置を構成する。
表示装置は、複数の画素178がマトリクス状に配列された画素部177を有する。画素178は、副画素110R、副画素110G、及び副画素110Bを有する。
本明細書等において、例えば副画素110R、副画素110G、及び副画素110Bに共通する事項を説明する場合には、副画素110と呼称して説明する場合がある。アルファベットで区別する他の構成要素についても、これらに共通する事項を説明する場合には、アルファベットを省略した符号を用いて説明する場合がある。
副画素110Rは赤色の光を呈し、副画素110Gは緑色の光を呈し、副画素110Bは青色の光を呈する。これにより、画素部177に画像を表示することができる。なお、本実施の形態では、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色の副画素を例に挙げて説明するが、その他の色の副画素の組み合わせを用いてもよい。また、副画素は3つに限られず、4つ以上としてもよい。4つの副画素としては、例えば、R、G、B、白色(W)の4色の副画素、R、G、B、Yの4色の副画素、及び、R、G、B、赤外光(IR)の4つの副画素、等が挙げられる。
本明細書等において、行方向をX方向、列方向をY方向という場合がある。X方向とY方向は交差し、例えば垂直に交差する。
図3Aでは、異なる色の副画素がX方向に並べて配置されており、同じ色の副画素が、Y方向に並べて配置されている例を示す。なお、異なる色の副画素がY方向に並べて配置され、同じ色の副画素が、X方向に並べて配置されていてもよい。
画素部177の外側には、接続部140が設けられ、領域141が設けられていてもよい。領域141は画素部177と接続部140の間に設けられる。領域141には、有機化合物層103が設けられる。また、接続部140には、導電層151Cが設けられる。
図3では、領域141、及び接続部140が画素部177の右側に位置する例を示すが、領域141、及び接続部140の位置は特に限定されない。また、領域141、及び接続部140は、単数であっても複数であってもよい。
図3Bは、図3Aにおける一点鎖線A1−A2間の断面図の例である。図3Aに示すように、表示装置は、絶縁層171と、絶縁層171上の導電層172と、絶縁層171上、及び導電層172上の絶縁層173と、絶縁層173上の絶縁層174と、絶縁層174上の絶縁層175と、を有する。絶縁層171は、基板(図示せず)上に設けられる。絶縁層175、絶縁層174、及び絶縁層173には、導電層172に達する開口が設けられ、当該開口を埋め込むようにプラグ176が設けられている。
画素部177において、絶縁層175及びプラグ176上に、発光デバイス130が設けられる。また、発光デバイス130を覆うように、保護層131が設けられている。保護層131上には、樹脂層122によって基板120が貼り合わされている。また、隣り合う発光デバイス130の間には、無機絶縁層125と、無機絶縁層125上の絶縁層127と、が設けられていることが好ましい。
図3Bでは、無機絶縁層125及び絶縁層127の断面が複数示されているが、表示装置を上面から見た場合、無機絶縁層125及び絶縁層127は、それぞれ1つに繋がっていることが好ましい。つまり、絶縁層127は、第1の電極上に開口部を有する絶縁層であることが好ましい。
図3Bでは、発光デバイス130として、発光デバイス130R、発光デバイス130G、及び発光デバイス130Bを示している。発光デバイス130R、発光デバイス130G、及び発光デバイス130Bは、互いに異なる色の光を発するものとする。例えば、発光デバイス130Rは赤色の光を発することができ、発光デバイス130Gは緑色の光を発することができ、発光デバイス130Bは青色の光を発することができる。また、発光デバイス130R、発光デバイス130G、又は発光デバイス130Bは、他の可視光又は赤外光を発してもよい。なお、図3Bにおいて、発光デバイス130Rと発光デバイス130G、発光デバイスGと発光デバイスBは各々隣り合う発光デバイスということができる。
本発明の一態様の表示装置は、例えば発光デバイスが形成されている基板とは反対方向に光を射出する上面射出型(トップエミッション型)とすることができる。なお、本発明の一態様の表示装置は、下面射出型(ボトムエミッション型)であってもよい。
発光デバイス130Rは、赤色発光(燐光が好ましい)を呈する発光デバイスであり、実施の形態1または実施の形態2に示したような構成を有することが好ましい。導電層151Rと導電層152Rとからなる第1の電極101R(画素電極)と、第1の電極上の第1の層135Rと、第1の層135R上の共通層136と、共通層136上の第2の電極(共通電極)102と、を有する。共通層136は、電子注入層であることが好ましい。
発光デバイス130Gは、緑色発光(燐光が好ましい)を呈する発光デバイスであり、実施の形態1または実施の形態2に示したような構成を有していてもよい。導電層151Gと導電層152Gとからなる第1の電極101G(画素電極)と、第1の電極上の第1の層135Gと、第1の層135G上の共通層136と、共通層136上の第2の電極(共通電極)102と、を有する。共通層136は、電子注入層であることが好ましい。
発光デバイス130Bは、青色発光(蛍光が好ましい)を呈する発光デバイスであり、実施の形態1または実施の形態2に示したような構成を有することが好ましい。導電層151Bと導電層152Bとからなる第1の電極101B(画素電極)と、第1の電極上の第1の層135Bと、第1の層135B上の共通層136と、共通層136上の第2の電極(共通電極)102と、を有する。共通層136は、電子注入層であることが好ましい。
発光デバイスが有する画素電極(第1の電極)と共通電極(第2の電極)のうち、一方は陽極として機能し、他方は陰極として機能する。本実施の形態では、特に断りが無い場合は、画素電極が陽極として機能し、共通電極が陰極として機能するものとして説明する。
第1の層135R、第1の層135G、及び第1の層135Bは、各々または、発光色毎に島状に独立している。また、第1の層135R、第1の層135G、及び第1の層135Bは、互いに重なりを有さないことが好ましい。なお、第1の層135R、第1の層135G、及び第1の層135Bなど、発光装置に形成される複数の発光デバイス130が有する第1の層を合わせて第1の層群135Aと称する場合がある。第1の層群135Aを発光デバイス130ごとに島状に設けることで、高精細な表示装置においても隣接する発光デバイス130間のリーク電流を抑制できる。これにより、クロストークを防ぐことができ、コントラストの極めて高い表示装置を実現できる。特に、低輝度における電流効率の高い表示装置を実現できる。
島状の第1の層群135Aは、発光色毎にEL膜を成膜し、当該EL膜をフォトリソグラフィ法を用いて加工することにより形成する。
第1の層135は、発光デバイス130の第1の電極101(画素電極)の上面及び側面を覆うように設けられることが好ましい。これにより、第1の層135の端部が画素電極の端部よりも内側に位置する構成に比べて、表示装置の開口率を高めることが容易となる。また、発光デバイス130の画素電極の側面を第1の層135で覆うことで、第1の電極101と第2の電極102とが接することを抑制できるため、発光デバイス130のショートを抑制できる。
また、本発明の一態様の表示装置では、発光デバイスの第1の電極101(画素電極)を、積層構成とすることが好ましい。例えば、図3Bに示す例では、発光デバイス130の第1の電極101を、基板171側に設けられた導電層151と、有機化合物層側に設けられた導電層152と、の積層構成としている。
導電層151として、例えば金属材料を用いることができる。具体的には、例えばアルミニウム(Al)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、スズ(Sn)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、パラジウム(Pd)、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、イットリウム(Y)、ネオジム(Nd)等の金属、及びこれらを適宜組み合わせて含む合金を用いることもできる。
導電層152として、インジウム、錫、亜鉛、ガリウム、チタン、アルミニウム、及びシリコンの中から選ばれるいずれか一又は複数を有する酸化物を用いることができる。例えば、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛、酸化チタン、ガリウムを含むインジウム亜鉛酸化物、アルミニウムを含むインジウム亜鉛酸化物、シリコンを含むインジウム錫酸化物、及びシリコンを含むインジウム亜鉛酸化物等のいずれか一又は複数を含む導電性酸化物を用いることが好ましい。特に、シリコンを含むインジウム錫酸化物は仕事関数が大きい、例えば仕事関数が4.0eV以上であるため、導電層152として好適に用いることができる。
導電層151は、異なる材料を有する複数の層の積層構成であってもよく、導電層152は、異なる材料を有する複数の層の積層構成であってもよい。この場合、導電層151が、導電性酸化物等の導電層152に用いることができる材料を用いた層を有してもよく、また、導電層152が、金属材料等の導電層151に用いることができる材料を用いた層を有してもよい。例えば、導電層151が2層以上の積層構成である場合は、導電層152と接する層は、導電層152に用いることができる材料を用いた層とすることができる。
なお、導電層151の端部は、テーパ形状を有することが好ましい。具体的には、導電層151の端部は、テーパ角90°未満のテーパ形状を有することが好ましい。この場合、導電層151の側面に沿って設けられる導電層152もテーパ形状を有する。導電層152の側面をテーパ形状とすることで、導電層152の側面に沿って設けられる第1の層135の被覆性を高めることができる。
続いて図3Aに示す構成を有する表示装置の作製方法例を図4乃至図9を用いて説明する。
[作製方法例1]
表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、及び、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、又はALD法等を用いて形成できる。
また、表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、及び、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、又はナイフコート等の湿式の成膜方法により形成できる。
また、表示装置を構成する薄膜を加工する際には、例えばフォトリソグラフィ法を用いて加工できる。
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)、又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、又は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、又はX線を用いてもよい。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。
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、又はサンドブラスト法等を用いることができる。
まず、図4Aに示すように、基板(図示せず)上に絶縁層171を形成する。続いて、絶縁層171上に導電層172、及び導電層179を形成し、導電層172、及び導電層179を覆うように絶縁層171上に絶縁層173を形成する。続いて、絶縁層173上に絶縁層174を形成し、絶縁層174上に絶縁層175を形成する。
基板としては、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。例えばガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、又は有機樹脂基板、シリコン又は炭化シリコン等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基板等の半導体基板を用いることができる。
続いて、図4Aに示すように、絶縁層175、絶縁層174、及び絶縁層173に、導電層172に達する開口を形成する。続いて、当該開口を埋め込むように、プラグ176を形成する。
続いて、図4Aに示すように、プラグ176上、及び絶縁層175上に、後に導電層151R、導電層151G、導電層151B、及び導電層151Cとなる導電膜151fを形成する。導電膜151fとして、例えば金属材料を用いることができる。
続いて、図4Aに示すように、導電膜151f上にレジストマスク191を形成する。レジストマスク191は、感光性材料(フォトレジスト)を塗布し、露光及び現像を行うことで形成できる。
続いて、図4Bに示すように、例えばレジストマスク191と重ならない領域の導電膜151fを除去する。これにより、導電層151が形成される。
続いて、図4Cに示すように、レジストマスク191を除去する。レジストマスク191は、例えば、酸素プラズマを用いたアッシングにより除去できる。
続いて、図4Dに示すように、導電層151R上、導電層151G上、導電層151B上、導電層151C上、及び絶縁層175上に、後に絶縁層156R、絶縁層156G、絶縁層156B、及び絶縁層156Cとなる絶縁膜156fを形成する。
絶縁膜156fには、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、又は窒化酸化絶縁膜等の無機絶縁膜、例えば、酸化窒化シリコンを用いることができる。
続いて、図4Eに示すように、絶縁膜156fを加工することにより、絶縁層156R、絶縁層156G、絶縁層156B、及び絶縁層156Cを形成する。
続いて、図5Aに示すように、導電層151R上、導電層151G上、導電層151B上、導電層151C上、絶縁層156R上、絶縁層156G上、絶縁層156B上、絶縁層156C上、及び絶縁層175上に、導電膜152fを形成する。
導電膜152fとして、例えば導電性酸化物を用いることができる。導電膜152fは積層であってもよい。
続いて、図5Bに示すように、導電膜152fを加工し、導電層152R、導電層152G、導電層152B、及び導電層152Cを形成する。
続いて、図5Cに示すように、有機化合物膜103Rfを、導電層152R上、導電層152G上、導電層152B上、及び絶縁層175上に形成する。なお、図5Cに示すように、導電層152C上には、有機化合物膜103Rfを形成していない。
続いて、図5Cに示すように、犠牲膜158Rf、マスク膜159Rfを形成する。
有機化合物膜103Rf上に犠牲膜158Rfを設けることで、表示装置の作製工程中に有機化合物膜103Rfが受けるダメージを低減し、発光デバイスの信頼性を高めることができる。
犠牲膜158Rfには、有機化合物膜103Rfの加工条件に対する耐性の高い膜、具体的には、有機化合物膜103Rfとのエッチングの選択比が大きい膜を用いる。マスク膜159Rfには、犠牲膜158Rfとのエッチングの選択比が大きい膜を用いる。
また、犠牲膜158Rf及びマスク膜159Rfは、有機化合物膜103Rfの耐熱温度よりも低い温度で形成する。犠牲膜158Rf及びマスク膜159Rfを形成する際の基板温度としては、それぞれ、代表的には、100℃以上200℃以下、好ましくは100℃以上150℃以下、より好ましくは100℃以上120℃以下である。本発明の一態様の発光デバイスは、第1の化合物を含むことから、より高い温度での加熱工程を経ても表示品質の良好な表示装置を提供することができる。
犠牲膜158Rf及びマスク膜159Rfには、ウェットエッチング法またはドライエッチング法により除去できる膜を用いることが好ましい。
なお、有機化合物膜103Rf上に接して形成される犠牲膜158Rfは、マスク膜159Rfよりも、有機化合物膜103Rfへのダメージが少ない形成方法を用いて形成されることが好ましい。例えば、スパッタリング法よりも、ALD法(Atomic Layer Deposition法)又は真空蒸着法が好ましい。
犠牲膜158Rf及びマスク膜159Rfとしては、それぞれ、例えば、金属膜、合金膜、金属酸化物膜、半導体膜、有機絶縁膜、及び、無機絶縁膜等のうち一種又は複数種を用いることができる。
犠牲膜158Rf及びマスク膜159Rfには、それぞれ、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、及びタンタル等の金属材料、又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、アルミニウム又は銀等の低融点材料を用いることが好ましい。犠牲膜158Rf及びマスク膜159Rfの一方又は双方に紫外線を遮蔽することが可能な金属材料を用いることで、有機化合物膜103Rfにパターン露光時の紫外線が照射されることを抑制でき、有機化合物膜103Rfの劣化を抑制できるため、好ましい。
また、犠牲膜158Rf及びマスク膜159Rfには、それぞれ、In−Ga−Zn酸化物、酸化インジウム、In−Zn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)、シリコンを含むインジウムスズ酸化物等の金属酸化物を用いることができる。
なお、上記金属酸化物において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、又はマグネシウムから選ばれた一種又は複数種)を用いてもよい。
犠牲膜158Rf及びマスク膜159Rfとしては、例えば、シリコン又はゲルマニウム等の半導体材料を用いることが、半導体の製造プロセスと親和性が高いため好ましい。又は、上記半導体材料を含む化合物を用いることができる。
また、犠牲膜158Rf及びマスク膜159Rfとしては、それぞれ、各種無機絶縁膜を用いることができる。特に、酸化絶縁膜は、窒化絶縁膜に比べて有機化合物膜103Rfとの密着性が高く好ましい。
続いて、図5Cに示すように、レジストマスク190Rを形成する。レジストマスク190Rは、感光性材料(フォトレジスト)を塗布し、露光及び現像を行うことで形成できる。
レジストマスク190Rは、導電層152Rと重なる位置に設ける。レジストマスク190Rは、導電層152Cと重なる位置にも設けることが好ましい。これにより、導電層152Cが表示装置の作製工程中にダメージを受けることを抑制できる。
続いて、図5Dに示すように、レジストマスク190Rを用いて、マスク膜159Rfの一部を除去し、マスク層159Rを形成する。マスク層159Rは、導電層152R上と、導電層152C上と、に残存する。その後、レジストマスク190Rを除去する。続いて、マスク層159Rをマスク(ハードマスクともいう)に用いて、犠牲膜158Rfの一部を除去し、犠牲層158Rを形成する。
ウェットエッチング法を用いることで、ドライエッチング法を用いる場合に比べて、犠牲膜158Rf及びマスク膜159Rfの加工時に、有機化合物膜103Rfに加わるダメージを低減できる。ウェットエッチング法を用いる場合、例えば、現像液、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(TMAH)などのアルカリ水溶液、希フッ酸、シュウ酸、リン酸、酢酸、硝酸、又はこれらの混合液体を用いた薬液等の酸水溶液を用いることが好ましい。
また、犠牲膜158Rfの加工においてドライエッチング法を用いる場合は、エッチングガスに酸素を含むガスを用いないことで、有機化合物膜103Rfの劣化を抑制できる。
レジストマスク190Rは、レジストマスク191と同様の方法で除去できる。
続いて、図5Dに示すように、有機化合物膜103Rfを加工して、第1の層135Rを形成する。例えば、マスク層159R及び犠牲層158Rをハードマスクに用いて、有機化合物膜103Rfの一部を除去し、第1の層135Rを形成する。
これにより、図5Dに示すように、導電層152R上に、第1の層135R、犠牲層158R、及び、マスク層159Rの積層構造が残存する。また、導電層152G及び導電層152Bは露出する。
有機化合物膜103Rfの加工は、異方性エッチングにより行うことが好ましい。特に、異方性のドライエッチングが好ましい。又は、ウェットエッチングを用いてもよい。
ドライエッチング法を用いる場合は、エッチングガスに酸素を含むガスを用いないことで、有機化合物膜103Rfの劣化を抑制できる。
また、エッチングガスに酸素を含むガスを用いてもよい。エッチングガスが酸素を含むことで、エッチングの速度を速めることができる。したがって、エッチング速度を十分な速さに維持しつつ、低パワーの条件でエッチングを行うことができる。このため、有機化合物膜103Rfに与えるダメージを抑制できる。さらに、エッチング時に生じる反応生成物の付着等の不具合を抑制できる。
ドライエッチング法を用いる場合、例えば、H、CF、C、SF、CHF、Cl、HO、BCl、又はHe、Ar等の第18族元素のうち、一種以上を含むガスをエッチングガスに用いることが好ましい。又は、これらの一種以上と、酸素を含むガスをエッチングガスに用いることが好ましい。又は、酸素ガスをエッチングガスに用いてもよい。
続いて、図6Aに示すように、後に第1の層135Gとなる有機化合物膜103Gfを形成する。
有機化合物膜103Gfは、有機化合物膜103Rfの形成に用いることができる方法と同様の方法で形成できる。また、有機化合物膜103Gfは、有機化合物膜103Rfと同様の構成とすることができる。
続いて、図6Aに示すように犠牲膜158Gfとマスク膜159Gfとを順に形成する。その後、レジストマスク190Gを形成する。犠牲膜158Gf及びマスク膜159Gfの材料及び形成方法は、犠牲膜158Rf及びマスク膜159Rfに適用できる条件と同様である。レジストマスク190Gの材料及び形成方法は、レジストマスク190Rに適用できる条件と同様である。
レジストマスク190Gは、導電層152Gと重なる位置に設ける。
続いて、図6Bに示すように、レジストマスク190Gを用いて、マスク膜159Gfの一部を除去し、マスク層159Gを形成する。マスク層159Gは、導電層152G上に残存する。その後、レジストマスク190Gを除去する。続いて、マスク層159Gをマスクに用いて、犠牲膜158Gfの一部を除去し、犠牲層158Gを形成する。続いて、有機化合物膜103Gfを加工して、第1の層135Gを形成する。
続いて、図6Cに示すように、有機化合物膜103Bfを形成する。
有機化合物膜103Bfは、有機化合物膜103Rfの形成に用いることができる方法と同様の方法で形成できる。また、有機化合物膜103Bfは、有機化合物膜103Rfと同様の構成とすることができる。
続いて、図6Cに示すように、犠牲膜158Bfとマスク膜159Bfとを順に形成する。その後、レジストマスク190Bを形成する。犠牲膜158Bf及びマスク膜159Bfの材料及び形成方法は、犠牲膜158Rf及びマスク膜159Rfに適用できる条件と同様である。レジストマスク190Bの材料及び形成方法は、レジストマスク190Rに適用できる条件と同様である。
レジストマスク190Bは、導電層152Bと重なる位置に設ける。
続いて、図6Dに示すように、レジストマスク190Bを用いて、マスク膜159Bfの一部を除去し、マスク層159Bを形成する。マスク層159Bは、導電層152B上に残存する。その後、レジストマスク190Bを除去する。続いて、マスク層159Bをマスクに用いて、犠牲膜158Bfの一部を除去し、犠牲層158Bを形成する。続いて、有機化合物膜103Bfを加工して、第1の層135Bを形成する。例えば、マスク層159B及び犠牲層158Bをハードマスクに用いて、有機化合物膜103Bfの一部を除去し、第1の層135Bを形成する。
これにより、図6Dに示すように、導電層152B上に、第1の層135B、犠牲層158B、及び、マスク層159Bの積層構造が残存する。また、マスク層159R、及びマスク層159Gは露出する。
なお、第1の層135R、第1の層135G、第1の層135Bの側面は、それぞれ、被形成面に対して垂直又は概略垂直であることが好ましい。例えば、被形成面と、これらの側面との成す角度を、60度以上90度以下とすることが好ましい。
上記のように、フォトリソグラフィ法を用いて形成した第1の層135R、第1の層135G、及び第1の層135Bのうち隣接する2つの間の距離は、8μm以下、5μm以下、3μm以下、2μm以下、又は、1μm以下にまで狭めることができる。ここで、当該距離とは、例えば、第1の層135R、第1の層135G、及び第1の層135Bのうち、隣接する2つの対向する端部の間の距離で規定できる。このように、島状の有機化合物層の間の距離を狭めることで、高い精細度と、大きな開口率を有する表示装置を提供できる。また、隣り合う発光デバイス間における第1の電極同士の距離も、狭めることができ、例えば10μm以下、8μm以下、5μm以下、3μm以下、2μm以下とすることができる。なお、隣り合う発光デバイス間における第1の電極同士の距離は2μm以上5μm以下であることが好ましい。
続いて、図7Aに示すように、マスク層159R、マスク層159G、及びマスク層159Bを除去することが好ましい。
マスク層の除去工程には、マスク層の加工工程と同様の方法を用いることができる。特に、ウェットエッチング法を用いることで、ドライエッチング法を用いる場合に比べて、マスク層を除去する際に、第1の層135に加わるダメージを低減できる。
また、マスク層を、水又はアルコール等の極性溶媒に溶解させることで除去してもよい。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)、又はグリセリン等が挙げられる。
マスク層を除去した後に、表面に吸着する水を除去するため、乾燥処理を行ってもよい。例えば、不活性ガス雰囲気又は減圧雰囲気下における加熱処理を行うことができる。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。
続いて、図7Bに示すように、無機絶縁膜125fを形成する。
続いて、図7Cに示すように、無機絶縁膜125f上に、後に絶縁層127となる絶縁膜127fを形成する。
無機絶縁膜125f及び絶縁膜127fを形成する際の基板温度としては、それぞれ、60℃以上、80℃以上、100℃以上、又は、120℃以上、かつ、200℃以下、180℃以下、160℃以下、150℃以下、又は140℃以下であることが好ましい。
無機絶縁膜125fとしては、上記の基板温度の範囲で、3nm以上、5nm以上、又は、10nm以上、かつ、200nm以下、150nm以下、100nm以下、又は、50nm以下の厚さの絶縁膜を形成することが好ましい。
無機絶縁膜125fは、例えば、ALD法を用いて形成することが好ましい。ALD法を用いることで、成膜ダメージを小さくすることができ、また、被覆性の高い膜を成膜可能なため好ましい。無機絶縁膜125fとしては、例えば、ALD法を用いて、酸化アルミニウム膜を形成することが好ましい。
絶縁膜127fは、前述の湿式の成膜方法を用いて形成することが好ましい。絶縁膜127fは、例えば、スピンコートにより、感光性材料を用いて形成することが好ましく、より具体的には、アクリル樹脂を含む感光性の樹脂組成物を用いて形成することが好ましい。
続いて、露光を行って、絶縁膜127fの一部に、可視光線又は紫外線を感光させる。絶縁層127は、導電層152R、導電層152G、及び導電層152Bのいずれか2つに挟まれる領域、及び、導電層152Cの周囲に形成される。
絶縁膜127fへの露光領域によって、後に形成する絶縁層127の幅を制御できる。本実施の形態では、絶縁層127が導電層151の上面と重なる部分を有するように加工する。
露光に用いる光は、i線(波長365nm)を含むことが好ましい。また、露光用いる光は、g線(波長436nm)、及びh線(波長405nm)の少なくとも一方を含んでいてもよい。
続いて、図8Aに示すように、現像を行って、絶縁膜127fの露光させた領域を除去し、絶縁層127aを形成する。
続いて、図8Bに示すように、絶縁層127aをマスクとして、エッチング処理を行って、無機絶縁膜125fの一部を除去し、犠牲層158R、犠牲層158G、及び犠牲層158Bの一部の膜厚を薄くする。これにより、絶縁層127aの下に、無機絶縁層125が形成される。また、犠牲層158R、犠牲層158G、及び犠牲層158Bの膜厚が薄い部分の表面が露出する。なお、以下では、絶縁層127aをマスクに用いたエッチング処理を、第1のエッチング処理ということがある。
第1のエッチング処理は、ドライエッチング又はウェットエッチングによって行うことができる。なお、無機絶縁膜125fを、犠牲層158R、犠牲層158G、及び犠牲層158Bと同様の材料を用いて成膜していた場合、第1のエッチング処理を一括で行うことができるため、好ましい。
ドライエッチングを行う場合、塩素系のガスを用いることが好ましい。塩素系ガスとしては、Cl、BCl、SiCl、及びCCl等を、単独又は2以上のガスを混合して用いることができる。また、上記塩素系ガスに、酸素ガス、水素ガス、ヘリウムガス、及びアルゴンガス等を、単独又は2以上のガスを混合して、適宜添加できる。ドライエッチングを用いることにより、犠牲層158R、犠牲層158G、及び犠牲層158Bの膜厚が薄い領域を、良好な面内均一性で形成できる。
ドライエッチング装置としては、高密度プラズマ源を有するドライエッチング装置を用いることができる。高密度プラズマ源を有するドライエッチング装置は、例えば、誘導結合型プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)エッチング装置を用いることができる。又は、平行平板型電極を有する容量結合型プラズマ(CCP:Capacitively Coupled Plasma)エッチング装置を用いることができる。
また、第1のエッチング処理をウェットエッチングで行うことが好ましい。ウェットエッチング法を用いることで、ドライエッチング法を用いる場合に比べて、第1の層135R、第1の層135G、及び第1の層135Bに加わるダメージを低減できる。例えば、ウェットエッチングは、アルカリ溶液を用いて行うことができる。例えば、酸化アルミニウム膜のウェットエッチングには、アルカリ溶液であるTMAHを用いることができる。また、フッ化物を含む酸溶液を用いることもできる。この場合、パドル方式でウェットエッチングを行うことができる。なお、無機絶縁膜125fを、犠牲層158R、犠牲層158G、及び犠牲層158Bと同様の材料を用いて成膜していた場合、上記エッチング処理を一括で行うことができるため、好ましい。
第1のエッチング処理では、犠牲層158R、犠牲層158G、及び犠牲層158Bを完全に除去せず、膜厚が薄くなった状態でエッチング処理を停止する。このように、第1の層135R、第1の層135G、及び第1の層135B上に、対応する犠牲層158R、犠牲層158G、及び犠牲層158Bを残存させておくことで、後の工程の処理で、第1の層135R、第1の層135G、及び第1の層135Bが損傷することを防ぐことができる。
続いて、基板全体に露光を行い、可視光線又は紫外線を絶縁層127a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以下とすることが好ましく、0mJ/cmより大きく、500mJ/cm以下とすることがより好ましい。現像後にこのような露光を行うことで、絶縁層127a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127a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。
ここで、犠牲層158R、犠牲層158G、及び犠牲層158Bとして、酸素に対するバリア絶縁層(例えば、酸化アルミニウム膜等)が存在することで、第1の層135R、第1の層135G、及び第1の層135Bに酸素が拡散することを低減できる。
続いて、加熱処理(ポストベークともいう)を行う。加熱処理を行うことで、絶縁層127aを、側面にテーパ形状を有する絶縁層127に変形させることができる(図8C)。当該加熱処理は、有機化合物層の耐熱温度よりも低い温度で行う。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130℃以下の温度で行うことができる。加熱雰囲気は、大気雰囲気であってもよく、不活性ガス雰囲気であってもよい。また、加熱雰囲気は、大気圧雰囲気であってもよく、減圧雰囲気であってもよい。これにより、絶縁層127と無機絶縁層125との密着性を向上させ、絶縁層127の耐食性も向上させることができる。
第1のエッチング処理にて、犠牲層158R、犠牲層158G、及び犠牲層158Bを完全に除去せず、膜厚が薄くなった状態の犠牲層158R、犠牲層158G、及び犠牲層158Bを残存させておくことで、当該加熱処理において、第1の層135R、第1の層135G、及び第1の層135Bがダメージを受けて劣化することを防ぐことができる。したがって、発光デバイスの信頼性を高めることができる。
続いて、図9Aに示すように、絶縁層127をマスクとして、エッチング処理を行って、犠牲層158R、犠牲層158G、及び犠牲層158Bの一部を除去する。これにより、犠牲層158R、犠牲層158G、及び犠牲層158Bそれぞれに開口が形成され、第1の層135R、第1の層135G、第1の層135B、及び導電層152Cの上面が露出する。なお、以下では、このエッチング処理を、第2のエッチング処理ということがある。
無機絶縁層125の端部は絶縁層127で覆われている。また、図9Aでは、犠牲層158Gの端部の一部(具体的には、第1のエッチング処理により形成されたテーパ形状の部分)を絶縁層127が覆い、第2のエッチング処理により形成されたテーパ形状の部分は露出している例を示す。
第2のエッチング処理はウェットエッチングで行う。ウェットエッチング法を用いることで、ドライエッチング法を用いる場合に比べて、第1の層135R、第1の層135G、及び第1の層135Bに加わるダメージを低減できる。ウェットエッチングは、例えばアルカリ溶液または酸性溶液を用いて行うことができる。第1の層135が溶けないように、水溶液であることが好ましい。
続いて、図9Bに示すように、第1の層135R上、第1の層135G上、第1の層135B上、導電層152C上、及び絶縁層127上に第2の電極102を形成する。第2の電極102は、スパッタリング法、又は真空蒸着法等の方法で形成できる。このとき、図3で示した様に、第1の層135を第1の層135と共通層136の積層構造として形成し、その上に第2の電極102を形成しても良い。
続いて、図9Cに示すように、第2の電極102上に保護層131を形成する。保護層131は、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法、又はALD法等の方法で形成できる。
続いて、樹脂層122を用いて、保護層131上に、基板120を貼り合わせることで、表示装置を作製できる。前述のように、本発明の一態様の表示装置の作製方法では、導電層151の側面と重なる領域を有するように絶縁層156を設け、且つ導電層151及び絶縁層156を覆うように導電層152を形成する。これにより、表示装置の歩留まりを高め、また不良の発生を抑制できる。
以上のように、本発明の一態様の表示装置の作製方法では、島状の第1の層135R、島状の第1の層135G、及び島状の第1の層135Bは、ファインメタルマスクを用いて形成されるのではなく、膜を一面に成膜した後に加工することで形成されるため、島状の層を均一の厚さで形成できる。そして、高精細な表示装置又は高開口率の表示装置を実現できる。また、精細度又は開口率が高く、副画素間の距離が極めて短くても、隣接する副画素において、第1の層135R、第1の層135G、及び、第1の層135Bが互いに接することを抑制できる。したがって、副画素間にリーク電流が発生することを抑制できる。これにより、クロストークを防ぐことができ、コントラストの極めて高い表示装置を実現できる。また、フォトリソグラフィ法を用いて作製されたタンデム型の発光デバイスを有する表示装置であっても、良好な特性の表示装置を提供することができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について説明する。
本実施の形態の表示装置は、高精細な表示装置とすることができる。したがって、本実施の形態の表示装置は、例えば、腕時計型、及び、ブレスレット型等の情報端末機(ウェアラブル機器)の表示部、並びに、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)等のVR向け機器、及び、メガネ型のAR向け機器等の頭部に装着可能なウェアラブル機器の表示部に用いることができる。
また、本実施の形態の表示装置は、高解像度な表示装置又は大型な表示装置とすることができる。したがって、本実施の形態の表示装置は、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用等のモニタ、デジタルサイネージ、及び、パチンコ機等の大型ゲーム機等の比較的大きな画面を備える電子機器の他、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、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、及び、音響再生装置の表示部に用いることができる。
[表示モジュール]
図10Aに、表示モジュール280の斜視図を示す。表示モジュール280は、表示装置100Aと、FPC290と、を有する。なお、表示モジュール280が有する表示装置は表示装置100Aに限られず、後述する表示装置100Bおよび表示装置100Eのいずれかであってもよい。
表示モジュール280は、基板291及び基板292を有する。表示モジュール280は、表示部281を有する。表示部281は、表示モジュール280における画像を表示する領域であり、後述する画素部284に設けられる各画素からの光を視認できる領域である。
図10Bに、基板291側の構成を模式的に示した斜視図を示している。基板291上には、回路部282と、回路部282上の画素回路部283と、画素回路部283上の画素部284と、が積層されている。また、基板291上の画素部284と重ならない部分に、FPC290と接続するための端子部285が設けられている。端子部285と回路部282とは、複数の配線により構成される配線部286により電気的に接続されている。
画素部284は、周期的に配列した複数の画素284aを有する。図10Bの右側に、1つの画素284aの拡大図を示している。画素284aには、先の実施の形態で説明した各種構成を適用できる。図10Bでは、画素284aが図3に示す画素178と同様の構成を有する場合を例に示す。
画素回路部283は、周期的に配列した複数の画素回路283aを有する。
1つの画素回路283aは、1つの画素284aが有する複数の素子の駆動を制御する回路である。
回路部282は、画素回路部283の各画素回路283aを駆動する回路を有する。例えば、ゲート線駆動回路、及び、ソース線駆動回路の一方又は双方を有することが好ましい。このほか、演算回路、メモリ回路、及び電源回路等の少なくとも一つを有していてもよい。
FPC290は、外部から回路部282にビデオ信号又は電源電位等を供給するための配線として機能する。また、FPC290上にICが実装されていてもよい。
表示モジュール280は、画素部284の下側に画素回路部283及び回路部282の一方又は双方が積層された構成とすることができるため、表示部281の開口率(有効表示面積比)を極めて高くすることができる。
このような表示モジュール280は、極めて高精細であることから、HMD等のVR向け機器又はメガネ型のAR向け機器に好適に用いることができる。例えば、レンズを通して表示モジュール280の表示部を視認する構成の場合であっても、表示モジュール280は極めて高精細な表示部281を有するためにレンズで表示部を拡大しても画素が視認されず、没入感の高い表示を行うことができる。また、表示モジュール280はこれに限られず、比較的小型の表示部を有する電子機器に好適に用いることができる。
[表示装置100A]
図11Aに示す表示装置100Aは、基板301、発光デバイス130R、発光デバイス130G、発光デバイス130B、容量240、及び、トランジスタ310を有する。
基板301は、図10A及び図10Bにおける基板291に相当する。トランジスタ310は、基板301にチャネル形成領域を有するトランジスタである。基板301としては、例えば単結晶シリコン基板等の半導体基板を用いることができる。トランジスタ310は、基板301の一部、導電層311、低抵抗領域312、絶縁層313、及び、絶縁層314を有する。導電層311は、ゲート電極として機能する。絶縁層313は、基板301と導電層311の間に位置し、ゲート絶縁層として機能する。低抵抗領域312は、基板301に不純物がドープされた領域であり、ソース又はドレインとして機能する。絶縁層314は、導電層311の側面を覆って設けられる。
また、基板301に埋め込まれるように、隣接する2つのトランジスタ310の間に素子分離層315が設けられている。
また、トランジスタ310を覆って絶縁層261が設けられ、絶縁層261上に容量240が設けられている。
容量240は、導電層241と、導電層245と、これらの間に位置する絶縁層243を有する。導電層241は、容量240の一方の電極として機能し、導電層245は、容量240の他方の電極として機能し、絶縁層243は、容量240の誘電体として機能する。
導電層241は絶縁層261上に設けられ、絶縁層254に埋め込まれている。導電層241は、絶縁層261に埋め込まれたプラグ271によってトランジスタ310のソース又はドレインの一方と電気的に接続されている。絶縁層243は導電層241を覆って設けられる。導電層245は、絶縁層243を介して導電層241と重なる領域に設けられている。
容量240を覆って、絶縁層255が設けられ、絶縁層255上に絶縁層174が設けられ、絶縁層174上に絶縁層175が設けられている。絶縁層175上に発光デバイス130R、発光デバイス130G、及び、発光デバイス130Bが設けられている。隣り合う発光デバイスの間の領域には、絶縁物が設けられる。
導電層151Rの側面と重なる領域を有するように絶縁層156Rが設けられ、導電層151Gの側面と重なる領域を有するように絶縁層156Gが設けられ、導電層151Bの側面と重なる領域を有するように絶縁層156Bが設けられる。また、導電層151R及び絶縁層156Rを覆うように導電層152Rが設けられ、導電層151G及び絶縁層156Gを覆うように導電層152Gが設けられ、導電層151B及び絶縁層156Bを覆うように導電層152Bが設けられる。第1の層135R上には、犠牲層158Rが位置し、第1の層135G上には、犠牲層158Gが位置し、第1の層135B上には、犠牲層158Bが位置する。
導電層151R、導電層151G、及び導電層151Bは、絶縁層243、絶縁層255、絶縁層174、及び絶縁層175に埋め込まれたプラグ256、絶縁層254に埋め込まれた導電層241、及び、絶縁層261に埋め込まれたプラグ271によってトランジスタ310のソース又はドレインの一方と電気的に接続されている。プラグには各種導電材料を用いることができる。
また、発光デバイス130R、発光デバイス130G、及び、発光デバイス130B上には保護層131が設けられている。保護層131上には、樹脂層122によって基板120が貼り合わされている。発光デバイス130から基板120までの構成要素についての詳細は、実施の形態3を参照できる。基板120は、図10Aにおける基板292に相当する。
図11Bは、図11Aに示す表示装置100Aの変形例である。図11Bに示す表示装置は、着色層132R、着色層132G、及び着色層132Bを有し、発光デバイス130が着色層132R、着色層132G、及び着色層132Bのうち一つと重なる領域を有する。図11Bに示す表示装置において、発光デバイス130は、例えば白色光を発することができる。また、例えば着色層132Rは赤色の光を透過し、着色層132Gは緑色の光を透過し、着色層132Bは青色の光を透過できる。
[表示装置100B]
図12に、表示装置100Bの斜視図を示し、図13に、表示装置100Bの断面図を示す。
表示装置100Bは、基板352と基板351とが貼り合わされた構成を有する。図12では、基板352を破線で示している。
表示装置100Bは、画素部177、接続部140、回路356、及び配線355等を有する。図12では表示装置100BにIC354及びFPC353が実装されている例を示している。このため、図12に示す構成は、表示装置100Bと、IC(集積回路)と、FPCと、を有する表示モジュールということもできる。ここで、表示装置の基板に、FPC等のコネクタが取り付けられたもの、又は当該基板にICが実装されたものを、表示モジュールと呼ぶ。
接続部140は、画素部177の外側に設けられる。接続部140は、単数であっても複数であってもよい。接続部140は、発光デバイスの共通電極と、導電層とが電気的に接続されており、共通電極に電位を供給できる。
回路356としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。
配線355は、画素部177及び回路356に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、FPC353を介して外部から、又はIC354から配線355に入力される。
図12では、COG(Chip On Glass)方式又はCOF(Chip on Film)方式等により、基板351にIC354が設けられている例を示す。IC354は、例えば走査線駆動回路又は信号線駆動回路等を有するICを適用できる。なお、表示装置100B及び表示モジュールは、ICを設けない構成としてもよい。また、ICを、例えばCOF方式により、FPCに実装してもよい。
図13に、表示装置100Bの、FPC353を含む領域の一部、回路356の一部、画素部177の一部、接続部140の一部、及び、端部を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
[表示装置100C]
図13に示す表示装置100Cは、基板351と基板352の間に、トランジスタ201、トランジスタ205、赤色の光を発する発光デバイス130R、緑色の光を発する発光デバイス130G、及び、発光デバイス130B等を有する。
発光デバイス130R、発光デバイス130G、及び発光デバイス130Bの詳細は実施の形態1を参照できる。
発光デバイス130Rは、導電層224Rと、導電層224R上の導電層151Rと、導電層151R上の導電層152Rと、を有する。発光デバイス130Gは、導電層224Gと、導電層224G上の導電層151Gと、導電層151G上の導電層152Gと、を有する。発光デバイス130Bは、導電層224Bと、導電層224B上の導電層151Bと、導電層151B上の導電層152Bと、を有する。
導電層224Rは、絶縁層214に設けられた開口を介して、トランジスタ205が有する導電層222bと接続されている。導電層224Rの端部よりも外側に導電層151Rの端部が位置している。導電層151Rの側面と接する領域を有するように絶縁層156Rが設けられ、導電層151R及び絶縁層156Rを覆うように導電層152Rが設けられる。
発光デバイス130Gにおける導電層224G、導電層151G、導電層152G、絶縁層156G、及び発光デバイス130Bにおける導電層224B、導電層151B、導電層152B、絶縁層156Bについては、発光デバイス130Rにおける導電層224R、導電層151R、導電層152R、絶縁層156Rと同様であるため詳細な説明は省略する。
導電層224R、導電層224G、及び導電層224Bには、絶縁層214に設けられた開口を覆うように凹部が形成される。当該凹部には、層128が埋め込まれている。
層128は、導電層224R、導電層224G、及び導電層224Bの凹部を平坦化する機能を有する。導電層224R、導電層224G、及び導電層224B及び層128上には、導電層224R、導電層224G、及び導電層224Bと電気的に接続される導電層151R、導電層151G、及び導電層151Bが設けられている。したがって、導電層224R、導電層224G、及び導電層224Bの凹部と重なる領域も発光領域として使用でき、画素の開口率を高めることができる。
層128は、絶縁層であってもよく、導電層であってもよい。層128には、各種無機絶縁材料、有機絶縁材料、及び導電材料を適宜用いることができる。特に、層128は、絶縁材料を用いて形成されることが好ましく、有機絶縁材料を用いて形成されることが特に好ましい。層128には、例えば前述の絶縁層127に用いることができる有機絶縁材料を適用できる。
発光デバイス130R、発光デバイス130G、及び発光デバイス130B上には保護層131が設けられている。保護層131と基板352は接着層142を介して接着されている。基板352には、遮光層157が設けられている。発光デバイス130の封止には、固体封止構造又は中空封止構造等が適用できる。図13では、基板352と基板351との間の空間が、接着層142で充填されており、固体封止構造が適用されている。又は、当該空間を不活性ガス(窒素又はアルゴン等)で充填し、中空封止構造を適用してもよい。このとき、接着層142は、発光デバイスと重ならないように設けられていてもよい。また、当該空間を、枠状に設けられた接着層142とは異なる樹脂で充填してもよい。
図13では、接続部140が、導電層224R、導電層224G、及び導電層224Bと同一の導電膜を加工して得られた導電層224Cと、導電層151R、導電層151G、及び導電層151Bと同一の導電膜を加工して得られた導電層151Cと、導電層152R、導電層152G、及び導電層152Bと同一の導電膜を加工して得られた導電層152Cと、を有する例を示している。また、図13では、導電層151Cの側面と重なる領域を有するように絶縁層156Cが設けられる例を示している。
表示装置100Bは、トップエミッション型である。発光デバイスが発する光は、基板352側に射出される。基板352には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。発光素子が赤外または近赤外の発光する場合は、それらに対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。第1の電極(画素電極)は可視光を反射する材料を含み、対向電極(第2の電極102)は可視光を透過する材料を含む。
基板351上には、絶縁層211、絶縁層213、絶縁層215、及び絶縁層214がこの順で設けられている。絶縁層211は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層213は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層215は、トランジスタを覆って設けられる。絶縁層214は、トランジスタを覆って設けられ、平坦化層としての機能を有する。なお、ゲート絶縁層の数及びトランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、それぞれ単層であっても2層以上であってもよい。
絶縁層211、絶縁層213、及び絶縁層215としては、それぞれ、無機絶縁膜を用いることが好ましい。
平坦化層として機能する絶縁層214には、有機絶縁層が好適である。
トランジスタ201及びトランジスタ205は、ゲートとして機能する導電層221、ゲート絶縁層として機能する絶縁層211、ソース及びドレインとして機能する導電層222a及び導電層222b、半導体層231、ゲート絶縁層として機能する絶縁層213、並びに、ゲートとして機能する導電層223を有する。
基板351の、基板352が重ならない領域には、接続部204が設けられている。接続部204では、配線355が導電層166及び接続層242を介してFPC353と電気的に接続されている。導電層166は、導電層224R、導電層224G、及び導電層224Bと同一の導電膜を加工して得られた導電膜と、導電層151R、導電層151G、及び導電層151Bと同一の導電膜を加工して得られた導電膜と、導電層152R、導電層152G、及び導電層152Bと同一の導電膜を加工して得られた導電膜と、の積層構造である例を示す。接続部204の上面では、導電層166が露出している。これにより、接続部204とFPC353とを接続層242を介して電気的に接続できる。
基板352の基板351側の面には、遮光層157を設けることが好ましい。遮光層157は、隣り合う発光デバイスの間、接続部140、及び、回路356等に設けることができる。また、基板352の外側には各種光学部材を配置できる。
基板351及び基板352としては、それぞれ、基板120に用いることができる材料を適用できる。
接着層142としては、樹脂層122に用いることができる材料を適用できる。
接続層242としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)、又は異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)等を用いることができる。
[表示装置100D]
図14に示す表示装置100Dは、ボトムエミッション型の表示装置である点で、図13に示す表示装置100Aと主に相違する。
発光デバイスが発する光は、基板351側に射出される。基板351には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。一方、基板352に用いる材料の透光性は問わない。
基板351とトランジスタ201との間、基板351とトランジスタ205との間には、遮光層117を形成することが好ましい。図14では、基板351上に遮光層117が設けられ、遮光層117上に絶縁層153が設けられ、絶縁層153上にトランジスタ201、205などが設けられている例を示す。
発光デバイス130Rは、導電層112Rと、導電層112R上の導電層126Rと、導電層126R上の導電層129Rと、を有する。
発光デバイス130Bは、導電層112Bと、導電層112B上の導電層126Bと、導電層126B上の導電層129Bと、を有する。
導電層112R、112B、126R、126B、129R、129Bには、それぞれ、可視光に対する透過性が高い材料を用いる。第2の電極102には可視光を反射する材料を用いることが好ましい。
なお、図14では、発光デバイス130Gを図示していないが、発光デバイス130Gも設けられている。
また、図14などでは、層128の上面が平坦部を有する例を示すが、層128の形状は、特に限定されない。
[表示装置100E]
図15に示す表示装置100Eは、図13に示す表示装置100Bの変形例であり、着色層132R、着色層132G、及び着色層132Bを有する点で、表示装置100Bと主に相違する。
表示装置100Eにおいて、発光デバイス130は、着色層132R、着色層132G、及び着色層132Bのうち一つと重なる領域を有する。着色層132R、着色層132G、及び着色層132Bは、基板352の基板351側の面に設けることができる。着色層132Rの端部、着色層132Gの端部、及び着色層132Bの端部は、遮光層157と重ねることができる。
表示装置100Eにおいて、発光デバイス130は、例えば白色光を発することができる。また、例えば着色層132Rは赤色の光を透過し、着色層132Gは緑色の光を透過し、着色層132Bは青色の光を透過できる。なお、表示装置100Eは、保護層131と接着層142の間に着色層132R、着色層132G、及び着色層132Bを設ける構成としてもよい。
図13及び図15等では、層128の上面が平坦部を有する例を示すが、層128の形状は、特に限定されない。
本実施の形態は、他の実施の形態、又は実施例と適宜組み合わせることができる。また、本明細書において、1つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、構成例を適宜組み合わせることが可能である。
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について説明する。
本実施の形態の電子機器は、表示部に本発明の一態様の表示装置を有する。本発明の一態様の表示装置は表示性能が高く、また高精細化及び高解像度化が容易である。したがって、様々な電子機器の表示部に用いることができる。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用等のモニタ、デジタルサイネージ、パチンコ機等の大型ゲーム機等の比較的大きな画面を備える電子機器の他、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、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、等が挙げられる。
特に、本発明の一態様の表示装置は、精細度を高めることが可能なため、比較的小さな表示部を有する電子機器に好適に用いることができる。このような電子機器としては、例えば、腕時計型及びブレスレット型の情報端末機(ウェアラブル機器)、並びに、ヘッドマウントディスプレイ等のVR向け機器、メガネ型のAR向け機器、及び、MR向け機器等、頭部に装着可能なウェアラブル機器等が挙げられる。
本実施の形態の電子機器は、センサ(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)を有していてもよい。
図16A乃至図16Dを用いて、頭部に装着可能なウェアラブル機器の一例を説明する。
図16Aに示す電子機器700A、及び、図16Bに示す電子機器700Bは、それぞれ、一対の表示パネル751と、一対の筐体721と、通信部(図示しない)と、一対の装着部723と、制御部(図示しない)と、撮像部(図示しない)と、一対の光学部材753と、フレーム757と、一対の鼻パッド758と、を有する。
表示パネル751には、本発明の一態様の表示装置を適用できる。したがって信頼性が高い電子機器とすることができる。
電子機器700A、及び、電子機器700Bは、それぞれ、光学部材753の表示領域756に、表示パネル751で表示した画像を投影できる。光学部材753は透光性を有するため、使用者は光学部材753を通して視認される透過像に重ねて、表示領域に表示された画像を見ることができる。
電子機器700A、及び、電子機器700Bには、撮像部として、前方を撮像することのできるカメラが設けられていてもよい。また、電子機器700A、及び、電子機器700Bは、それぞれ、ジャイロセンサ等の加速度センサを備えることで、使用者の頭部の向きを検知して、その向きに応じた画像を表示領域756に表示することもできる。
通信部は無線通信機を有し、当該無線通信機により例えば映像信号を供給できる。なお、無線通信機に代えて、又は無線通信機に加えて、映像信号及び電源電位が供給されるケーブルを接続可能なコネクタを備えていてもよい。
また、電子機器700A、及び、電子機器700Bには、バッテリが設けられており、無線及び有線の一方又は双方によって充電できる。
筐体721には、タッチセンサモジュールが設けられていてもよい。
タッチセンサモジュールとしては、様々なタッチセンサを適用できる。例えば、静電容量方式、抵抗膜方式、赤外線方式、電磁誘導方式、表面弾性波方式、又は光学方式等、種々の方式を採用できる。特に、静電容量方式又は光学方式のセンサを、タッチセンサモジュールに適用することが好ましい。
図16Cに示す電子機器800A、及び、図16Dに示す電子機器800Bは、それぞれ、一対の表示部820と、筐体821と、通信部822と、一対の装着部823と、制御部824と、一対の撮像部825と、一対のレンズ832と、を有する。
表示部820には、本発明の一態様の表示装置を適用できる。したがって信頼性が高い電子機器とすることができる。
表示部820は、筐体821の内部の、レンズ832を通して視認できる位置に設けられる。また、一対の表示部820に異なる画像を表示させることで、視差を用いた3次元表示を行うこともできる。
電子機器800A、及び、電子機器800Bは、それぞれ、レンズ832及び表示部820が、使用者の目の位置に応じて最適な位置となるように、これらの左右の位置を調整可能な機構を有していることが好ましい。
装着部823により、使用者は電子機器800A又は電子機器800Bを頭部に装着できる。
撮像部825は、外部の情報を取得する機能を有する。撮像部825が取得したデータは、表示部820に出力できる。撮像部825には、イメージセンサを用いることができる。また、望遠、及び広角等の複数の画角に対応可能なように複数のカメラを設けてもよい。
電子機器800Aは、骨伝導イヤフォンとして機能する振動機構を有していてもよい。
電子機器800A、及び、電子機器800Bは、それぞれ、入力端子を有していてもよい。入力端子には映像出力機器等からの映像信号、及び、電子機器内に設けられるバッテリを充電するための電力等を供給するケーブルを接続できる。
本発明の一態様の電子機器は、イヤフォン750と無線通信を行う機能を有していてもよい。
また、電子機器がイヤフォン部を有していてもよい。図16Bに示す電子機器700Bは、イヤフォン部727を有する。イヤフォン部727と制御部とをつなぐ配線の一部は、筐体721又は装着部723の内部に配置されていてもよい。
同様に、図16Dに示す電子機器800Bは、イヤフォン部827を有する。例えば、イヤフォン部827と制御部824とは、互いに有線接続されている構成とすることができる。
このように、本発明の一態様の電子機器としては、メガネ型(電子機器700A、及び、電子機器700B等)と、ゴーグル型(電子機器800A、及び、電子機器800B等)と、のどちらも好適である。
図17Aに示す電子機器6500は、スマートフォンとして用いることのできる携帯情報端末機である。
電子機器6500は、筐体6501、表示部6502、電源ボタン6503、ボタン6504、スピーカ6505、マイク6506、カメラ6507、及び光源6508等を有する。表示部6502はタッチパネル機能を備える。
表示部6502に、本発明の一態様の表示装置を適用できる。したがって信頼性が高い電子機器とすることができる。
図17Bは、筐体6501のマイク6506側の端部を含む断面概略図である。
筐体6501の表示面側には透光性を有する保護部材6510が設けられ、筐体6501と保護部材6510に囲まれた空間内に、表示パネル6511、光学部材6512、タッチセンサパネル6513、プリント基板6517、及びバッテリ6518等が配置されている。
保護部材6510には、表示パネル6511、光学部材6512、及びタッチセンサパネル6513が接着層(図示しない)により固定されている。
表示部6502よりも外側の領域において、表示パネル6511の一部が折り返されており、当該折り返された部分にFPC6515が接続されている。FPC6515には、IC6516が実装されている。FPC6515は、プリント基板6517に設けられた端子に接続されている。
表示パネル6511には本発明の一態様のフレキシブルディスプレイを適用できる。このため、極めて軽量な電子機器を実現できる。また、表示パネル6511が極めて薄いため、電子機器の厚さを抑えつつ、大容量のバッテリ6518を搭載することもできる。また、表示パネル6511の一部を折り返して、画素部の裏側にFPC6515との接続部を配置することにより、狭額縁の電子機器を実現できる。
図17Cにテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置7100は、筐体7171に表示部7000が組み込まれている。ここでは、スタンド7173により筐体7171を支持した構成を示している。
表示部7000に、本発明の一態様の表示装置を適用できる。したがって信頼性が高い電子機器とすることができる。
図17Cに示すテレビジョン装置7100の操作は、筐体7171が備える操作スイッチ、及び、別体のリモコン操作機7151により行うことができる。
図17Dに、ノート型パーソナルコンピュータの一例を示す。ノート型パーソナルコンピュータ7200は、筐体7211、キーボード7212、ポインティングデバイス7213、及び外部接続ポート7214等を有する。筐体7211に、表示部7000が組み込まれている。
表示部7000に、本発明の一態様の表示装置を適用できる。したがって信頼性が高い電子機器とすることができる。
図17E及び図17Fに、デジタルサイネージの一例を示す。
図17Eに示すデジタルサイネージ7300は、筐体7301、表示部7000、及びスピーカ7303等を有する。さらに、LEDランプ、操作キー(電源スイッチ、又は操作スイッチを含む)、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。
図17Fは円柱状の柱7401に取り付けられたデジタルサイネージ7400である。デジタルサイネージ7400は、柱7401の曲面に沿って設けられた表示部7000を有する。
図17E及び図17Fにおいて、表示部7000に、本発明の一態様の表示装置を適用できる。したがって信頼性が高い電子機器とすることができる。
表示部7000が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部7000が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。
また、図17E及び図17Fに示すように、デジタルサイネージ7300又はデジタルサイネージ7400は、使用者が所持するスマートフォン等の情報端末機7311又は情報端末機7411と無線通信により連携可能であることが好ましい。
図18A乃至図18Gに示す電子機器は、筐体9000、表示部9001、スピーカ9003、操作キー9005(電源スイッチ、又は操作スイッチを含む)、接続端子9006、センサ9007(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9008、等を有する。
図18A乃至図18Gに示す電子機器は、様々な機能を有する。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像等)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻等を表示する機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して処理する機能、等を有することができる。
図18A乃至図18Gに示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。
図18Aは、携帯情報端末9171を示す斜視図である。携帯情報端末9171は、例えばスマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末9171は、スピーカ9003、接続端子9006、又はセンサ9007等を設けてもよい。また、携帯情報端末9171は、文字及び画像情報をその複数の面に表示できる。図18Aでは3つのアイコン9050を表示した例を示している。また、破線の矩形で示す情報9051を表示部9001の他の面に表示することもできる。情報9051の一例としては、電子メール、SNS、電話等の着信の通知、電子メール又はSNS等の題名、送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、電波強度等がある。又は、情報9051が表示されている位置にはアイコン9050等を表示してもよい。
図18Bは、携帯情報端末9172を示す斜視図である。携帯情報端末9172は、表示部9001の3面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報9052、情報9053、情報9054がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末9172を収納した状態で、携帯情報端末9172の上方から観察できる位置に表示された情報9053を確認することもできる。
図18Cは、タブレット端末9173を示す斜視図である。タブレット端末9173は、一例として、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲーム等の種々のアプリケーションの実行が可能である。タブレット端末9173は、筐体9000の正面に表示部9001、カメラ9002、マイクロフォン9008、スピーカ9003を有し、筐体9000の左側面には操作用のボタンとしての操作キー9005、底面には接続端子9006を有する。
図18Dは、腕時計型の携帯情報端末9200を示す斜視図である。携帯情報端末9200は、例えばスマートウォッチ(登録商標)として用いることができる。また、表示部9001はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末9200は、例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末9200は、接続端子9006により、他の情報端末と相互にデータ伝送を行うこと、及び、充電を行うこともできる。なお、充電動作は無線給電により行ってもよい。
図18E乃至図18Gは、折り畳み可能な携帯情報端末9201を示す斜視図である。また、図18Eは携帯情報端末9201を展開した状態、図18Gは折り畳んだ状態、図18Fは図18Eと図18Gの一方から他方に変化する途中の状態の斜視図である。携帯情報端末9201は、折り畳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。携帯情報端末9201が有する表示部9001は、ヒンジ9055によって連結された3つの筐体9000に支持されている。例えば、表示部9001は、曲率半径0.1mm以上150mm以下で曲げることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態、又は実施例と適宜組み合わせることができる。また、本明細書において、1つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、構成例を適宜組み合わせることが可能である。
本実施例では、電子輸送層114を形成した後に大気雰囲気下で発光デバイスに照射した光が、発光デバイスの特性に与える影響を調査した結果を示す。本実施例において用いた主な化合物の構造式を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(発光デバイスの作製方法)
まず、ガラス基板上に、基板側から反射電極として銀(Ag)を100nm、続いて透明電極として酸化ケイ素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)を85nm、スパッタリング法により順次積層し、2mm×2mmの大きさで第1の電極101を形成した。なお、ITSOは陽極として機能し、Agの積層構造と共に第1の電極101とみなされる。
次に、基板上に発光デバイスを形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄した。
その後、約10−4Pa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、基板を約30分放冷した。
次に、第1の電極101が形成された面が下方となるように、基板を真空蒸着装置内に設けられたホルダーに固定し、無機絶縁膜および第1の電極101上に、蒸着法により上記構造式(i)で表されるN−(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。
正孔注入層111上に、PCBBiFを25nm、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10nm蒸着し正孔輸送層112を形成した。
続いて、正孔輸送層112上に、上記構造式(iii)で表される2,9−ジ(1−ナフチル)−10−フェニルアントラセン(略称:2αN−αNPhA)と、上記構造式(iv)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(=2αN−αNPhA:3,10PCA2Nbf(IV)−02)となるように20nm共蒸着して発光層113を形成した。
こののち、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20nmとなるように蒸着して第1の電子輸送層を形成し、上記構造式(vi)で表される2,2’−(1,3−フェニレン)ビス(9−フェニル−1,10−フェナントロリン)(略称:mPPhen2P)を15nmとなるように蒸着して第2の電子輸送層を形成し、電子輸送層114を形成した。なお、第1の電子輸送層は正孔ブロック層としても機能する。
この後、大気雰囲気下、図19にフィルター無しとして示したようなスペクトルを有する光(10Wの昼光色LED(ハタヤリミテッド製、充電式LEDジョーハンドランプ LW−10N)の光)を300ルクスの照度で照射し、続いて約10−4Pa以下の雰囲気において110℃で1時間加熱処理を行った。
加熱処理後、フッ化リチウム(LiF)とイッテルビウム(Yb)と体積比で1:0.5(=LiF:Yb)となるように1.5nm共蒸着して電子注入層115を形成し、その後、銀(Ag)マグネシウム(Mg)とを体積比1:0.1、膜厚15nmとなるように共蒸着して、第2の電極102を形成した。また、第2の電極102上には上記構造式(vii)で表される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)をキャップ層として70nm成膜して、光の取り出し効率を向上させている。
続いて窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光デバイスが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(UV硬化性のシール材を素子の周囲への塗布、発光デバイスには照射しないようにシール材のみにUVを照射する処理、および大気圧下で80℃にて1時間熱処理)を行い、下記表に示したようなデバイス構成を有する発光デバイスを複数作成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
ここで、昼光色LEDの光の照射時間が与える影響を調査するため、上記構造を有する複数の発光デバイスのうち、8個の発光デバイスを光の照射時間が異なる発光デバイスとして作製し、測定を行った。照射時間はそれぞれ0sec(大気解放のみ)、5sec、30sec、1min、5min、30min、60minとした。また、1個を、リファレンスとして光照射および大気解放も行わない真空一貫で作製した。
これら発光デバイスの輝度−電流密度特性を図20に、電流効率−輝度特性を図21に、輝度−電圧特性を図22に、電流密度−電圧特性を図23、ブルーインデックス−輝度特性を図24に、発光スペクトルを図25に示した。また、1000cd/cm付近における主要な電圧、電流、電流密度、CIE色度、電流効率の値を以下に示した。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、常温で測定した。なお、凡例には、その発光デバイスに照射した昼光色LEDの光の照射時間を示している。また、凡例にてRef.で表される発光デバイスは、真空一貫で作製した発光デバイスである。
なお、ブルーインデックス(BI)とは、電流効率(cd/A)をさらにCIE1931表色系で算出した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所望の色を表現することが可能であり、また、色純度の高い青色発光を用いることで、青色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用いられる場合があり、BIが高いほどディスプレイにおける青色発光としての効率が良好であるということができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
図20乃至図25より、昼光色LEDの光を大気雰囲気下にて5分以上照射した発光デバイスは、電流効率およびブルーインデックスの発光効率が大きく低下していることがわかる。
また、電流密度50mA/cmにおける定電流駆動時の駆動時間に対する輝度の変化を測定した結果を図26に示す。図26より、昼光色LEDの光の照射時間が長いほど輝度の低下が大きいことがわかった。また、特に、5分以上昼光色LEDの光を照射した発光デバイスの輝度低下が著しかった。
続いて、照射光の波長が発光デバイスの特性に及ぼす影響を調査した。具体的には、電子輸送層形成後に、透過限界波長(透過率が5%のときの波長と、72%のときの波長の中点に位置する波長)の異なる波長カットフィルターを用いてLED照射を行った7つの発光デバイスと、波長カットフィルターを用いずに光の照射を行った発光デバイスとを作製し、特性の評価を行った。なお、各波長カットフィルターは、透過限界波長が420nm、440nm、455nm、475nm、480nm、500nm、および850nmのものを用いた。実際に発光デバイスへ照射された光は、図19に示したようなスペクトルを有する光となる。また、光の照射時間は60minとした。また、照射面における照度は、どの条件においてもフィルター無しの昼光色のLED光が、照射面において300ルクスとなる条件で照射しており、カットする光の波長帯が多いフィルターを通した条件程、実際に照射される照度は低くなっている。
これら光の照射波長を変えた発光デバイスと、真空一貫で作製した発光デバイスの輝度−電流密度特性を図27に、電流効率−輝度特性を図28に、輝度−電圧特性を図29に、電流密度−電圧特性を図30、ブルーインデックス−輝度特性を図31に、発光スペクトルを図32に示した。また、1000cd/cm付近における主要な電圧、電流、電流密度、CIE色度、電流効率の値を以下に示した。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、常温で測定した。なお、図および表における凡例に記載の波長は、用いた波長カットフィルターの透過限界波長を示している。また、凡例にてRef.で表される発光デバイスは、真空一貫で作製した発光デバイスである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
図27乃至図32より、透過限界波長が455nm以下のフィルターを介した光を照射した発光デバイスが有意に発光効率の低下を起こしていることがわかった。
続いて、電流密度50mA/cmにおける定電流駆動時の駆動時間に対する輝度の変化を測定した結果を図33に示す。図33より、信頼性においても透過限界波長が455nm以下の波長の光を照射した発光デバイスが有意に特性の低下を起こしていることがわかった。
ここで、図34に、波長カットフィルターを介した昼光色LED光のスペクトルと、ホスト材料である2αN−αNPhAと発光材料である3,10PCA2Nbf(IV)−02の吸収スペクトルを重ねた図を示した。
この図より、2αN−αNPhAの吸収スペクトルの吸収端は約440nm、3,10PCA2Nbf(IV)−02の吸収スペクトルの吸収端は約480nmであり、3,10PCA2Nbf(IV)−02の吸収は、透過限界波長が420nmから455nmのフィルターを介した昼光色LED光のスペクトルおよびフィルターを用いない昼光色のLED光のスペクトルと十分な重なりを備えていることがわかった。これは、図27乃至図33の結果と一致する結果である。すなわち、ドーパント材料である3,10PCA2Nbf(IV)−02の吸収と照射光が重なっていること、つまり、ドーパント材料が大気中で励起されることが特性劣化を引き起こす原因となっている蓋然性が高い。
続いて、2αN−αNPhAと3,10PCA2Nbf(IV)−02の共蒸着膜(2αN−αNPhA:3,10PCA2Nbf(IV)−02=1:0.015)、および2αN−αNPhAの蒸着膜に、オレンジライトの光を195ルクスの照度で1時間照射した試料、白色光を0.5時間照射した試料、および白色光を1時間照射した試料と、光を照射していない試料とをそれぞれ高速液体クロマトグラフィにより測定し、照射した光の種類および照射時間の影響を調査した。
測定には、Waters製、Waters Acquity UPLC(登録商標) Systemを用いた。検出器としては、フォトダイオードアレイ(PDA)検出器を用い、検出器の波長は254nmを用いて分析を行った。カラムにはWaters社製ACQUITY UPLC CSH C18 Column(粒子径1.7μm、2.1×100mm)を用いた。
試料は、ガラス基板上に100nm蒸着した膜を、2.0cm×2.0cmの大きさに切り出し、アセトニトリル:クロロホルム(8:2)1mlと共に10分超音波をかけて溶出させ、溶出させた溶液を0.2μmのフィルターでろ過してから測定に用いた。
測定は、移動層をA:アセトニトリル、B:ぎ酸水溶液(0.1%)とし、流速0.5mL/minで、Aを85%で10分間保持し、その後6秒後までにAを95%まで一定の割合で増やすグラジエント分析を行い、その後40分までAを95%で保持をして分析を行った。サンプル溶液の注入量は5μLとした。
図36Aおよび図36Bに、2αN−αNPhAと3,10PCA2Nbf(IV)−02の共蒸着膜に、酸素を含む大気雰囲気下で、オレンジライト(株式会社MGMT製、LS1200D−U2(40形直管LEDライト オレンジタイプ(グロー、ラピッド、インバータ、AC直結方式対応))の光を195ルクスの照度で1時間照射した試料、図19にフィルター無しとして示したようなスペクトルを有する10Wの昼光色(色温度6850ケルビン)LED(ハタヤリミテッド製、充電式LEDジョーハンドランプ LW−10N)の光を300ルクスの照度で0.5時間照射した試料、および1時間照射した試料と、光を照射していない試料のPDA検出器におけるクロマトグラムを示した。図36Bは図36Aを拡大して示したグラフである。
図36Aより、リテンションタイム7分台後半に2αN−αNPhAのピークが見られた。2αN−αNPhAは質量分析を実施するとm/z=507.20のピークが得られ、この値は、2αN−αNPhAの質量数にプロトンの質量数である1を加えた値である。また、図36Bより、3分から4分の間に2つのピークが見られた。このうち3.7分付近のピークの物質に関して質量分析を実施するとm/z=539.20のピークが得られた。この値は、ホスト材料の2αN−αNPhAに、プロトンの質量数である1と、二つの酸素原子の物質量である32が加わった値である。つまり、2αN−αNPhAとクロマトグラムの3.7分付近の物質の質量数の差は32であり、これは酸素原子二個分に相当する。したがって、白色光を照射したサンプルでは、2αN−αNPhAへ二つの酸素原子が付加した物質(以下単に酸素付加体と言う場合がある)が不純物として生成していると考えられる。当該不純物は、大気雰囲気下で生じる劣化物である事から、大気中の酸素分子が2αN−αNPhAと結合する事で、生成していると考えられる。なお、酸素が原因となることから酸素を含む雰囲気下(20%以上)でも同様である。
3.7分付近のピークは、オレンジライトの光を195ルクスの照度で1時間照射した試料および遮光された試料では検出されず、白色光を0.5時間照射した試料および1時間照射した試料で検出され、それぞれ酸素付加体の濃度に換算すると206ppm、384ppmであった。このように、白色光の照射時間が長くなるに伴って、試料中の不純物の濃度が増加していることがわかる。
ここで、図20から図25より、初期特性への影響は、昼光色LED光の照射が1分あたりから影響が出始め、5分以上で顕著であることがわかっており、また、図26より信頼性への影響は、5秒から影響が出始め、1分以上で顕著であることがわかっている。
酸素付加体の生成が、光の照射時間に比例すると仮定すると、図36の結果より信頼性への影響は0.5ppm程度の酸素付加体が生成されると現れ始めると言うことができる。また、フォトリソグラフィ工程における大気曝露および光照射は少なくとも60秒程度はあると考えると、60秒の昼光色LED光照射で0.5ppm以上の酸素付加体が生成する膜を発光層に用いた場合に信頼性への影響が現れるということができる。逆に言うと、60秒の昼光色LED光照射で0.5ppm以上の酸素付加体が生成する発光層(ホスト材料と発光中心物質の共蒸着膜)はフォトリソグラフィ工程を経て作製される発光デバイスに用いることは通常困難である。
しかし、本発明の一態様では図27から図34で示したように、大気解放中に短波長領域の光を含む光を照射しないことによって、酸素付加体が形成されず、フォトリソグラフィ工程を経て作製された発光デバイスであっても特性の良好な発光デバイスを得ることができる。なお、短波長領域の光を含まない光を発するライトとしては、オレンジライトなどがあり、図35に示すようなスペクトルを有している。
なお、0.5ppmで影響が現れることから、フォトリソグラフィ工程を経て作製される発光デバイスに用いる発光層(ホスト材料と発光中心物質の共蒸着膜)に含まれる酸素付加体の濃度は0.25ppm以下、好ましくは0.05ppm以下であることが好ましい。
また、図37に、ホスト材料である2αN−αNPhA単独の蒸着膜に、上記共蒸着膜と同様に酸素を含む大気雰囲気下で、オレンジライトの光を195ルクスの照度で1時間照射した試料、昼光色のLED光を300ルクスの照度で0.5時間照射した試料、1時間照射した試料、および、光を照射していない試料の高速液体クロマトグラフィのPDA検出器におけるクロマトグラムを示した。なお、図37Bは図37Aを拡大して示したグラフである。図37より、2αN−αNPhAの単独の膜であっても、大気中で昼光色のLED光を照射した場合に不純物(酸素付加体)が生成することがわかった。2αN−αNPhAの単膜では、昼光色のLED光を300ルクスで0.5時間照射した試料で149ppm、1時間照射した試料で258ppmの酸素付加体の生成が確認された。
共蒸着膜と同様に酸素付加体の生成が、光の照射時間に比例することを仮定すると、信頼性への影響は、300ルクスにおいて60秒の昼光色のLED光照射で0.4ppm以上の酸素付加体が生成する有機化合物を用いた場合に現れるということができる。逆に言うと、300ルクスにおける60秒の昼光色LED光照射で0.4ppm以上の酸素付加体が生成する有機化合物を、フォトリソグラフィ工程を経て作製される発光デバイスに用いることは通常困難である。なお、0.4ppmで影響が現れることから、フォトリソグラフィ工程を経て作製される発光デバイスに用いる材料に含まれる酸素付加体の濃度は0.2ppm以下、好ましくは0.04ppm以下であることが好ましい。
以上において、酸素付加体の測定は、どのような方法により行ってもよい。しかし、例えば、高速液体クロマトグラフィにおいては、このような微量の不純物の検出は困難である場合が多い。そのような場合は、光の照射時間に比例して酸素付加体が形成するとする上記仮定から、膜への光の照射時間を検出可能な量の不純物が生成するまで伸ばした試料で測定を行い、その結果から所定の時間における不純物濃度への換算を行えばよい。または、光の照度に比例して酸素付加体が形成すると仮定し、光の照度を検出可能な量の不純物が生成するまで強めた試料で測定を行い、その結果から所定の照度における不純物濃度への換算を行えばよい。
これによると、例えば、昼光色のLED光を300ルクスで1時間照射した際に30ppm以上の酸素付加体が検出される膜(ホスト材料と発光中心物質の共蒸着膜)を発光層に用いることで明確に影響が現れ、15ppm以上さらには3ppm以上の酸素付加体が検出される膜でもフォトリソグラフィ工程を経た発光デバイスには使用しづらいと言える。すなわち、逆に言うと本発明の一態様を適用することで、大気中において昼光色のLED光を1時間照射した膜において3ppm以上または15ppm以上さらには30ppm以上の酸素付加体が検出される膜を発光層に用いても、フォトリソグラフィ工程を経た特性の良好な発光デバイスを得ることができる。
また、同様に昼光色のLED光を300ルクスで1時間照射した際に24ppm以上の酸素付加体が検出される有機化合物を用いると明確に悪影響が現れ、12ppm以上または2.4ppm以上の酸素付加体が検出される有機化合物でもフォトリソグラフィ工程を経た発光デバイスには使用しづらいと言える。すなわち、逆に言うと本発明の一態様を適用することで、大気中において昼光色のLED光を1時間照射した膜において2.4ppm以上または12ppm以上さらには24ppm以上の酸素付加体が検出される膜を発光層に用いても、フォトリソグラフィ工程を経た特性の良好な発光デバイスを得ることができる。
100A:表示装置、100B:表示装置、100C:表示装置、100E:表示装置、100D:表示装置、100:絶縁体、101A:第1の電極群、101a:第1の電極、101b:第1の電極、101:第1の電極、102:第2の電極、103a:有機化合物層、103b:有機化合物層、103Bf:有機化合物膜、103Gf:有機化合物膜、103Rf:有機化合物膜、103:有機化合物層、105:共通層、110B:副画素、110G:副画素、110R:副画素、110:副画素、111a:正孔注入層、111b:正孔注入層、111:正孔注入層、112:正孔輸送層、112a:正孔輸送層、112b:正孔輸送層、112B:導電層、112R:導電層、113:発光層、113a:発光層、113b:発光層、114:電子輸送層、114a:電子輸送層、114b:電子輸送層、115:電子注入層、116:電荷発生層、117:P型層、118:電子リレー層、119:電子注入バッファ層、120:基板、122:樹脂層、125f:無機絶縁膜、125:無機絶縁層、126R:導電層、126B:導電層、127a:絶縁層、127f:絶縁膜、127:絶縁層、128:層、129R:導電層、129B:導電層、130a:発光デバイス、130B:発光デバイス、130b:発光デバイス、130G:発光デバイス、130R:発光デバイス、130:発光デバイス、131:保護層、132B:着色層、132G:着色層、132R:着色層、135:第1の層、135A:第1の層群、135a:第1の層、135b:第1の層、135R:第1の層、135G:第1の層、135B:第1の層、136:共通層、140:接続部、141:領域、142:接着層、151B:導電層、151C:導電層、151f:導電膜、151f:導電膜、151G:導電層、151R:導電層、151:導電層、152B:導電層、152C:導電層、152f:導電膜、152G:導電層、152R:導電層、152:導電層、153:絶縁層、156B:絶縁層、156C:絶縁層、156f:絶縁膜、156G:絶縁層、156R:絶縁層、156:絶縁層、157:遮光層、158B:犠牲層、158Bf:犠牲膜、158G:犠牲層、158Gf:犠牲膜、158R:犠牲層、158Rf:犠牲膜、159B:マスク層、159Bf:マスク膜、159G:マスク層、159Gf:マスク膜、159R:マスク層、159Rf:マスク膜、166:導電層、171:絶縁層、172:導電層、173:絶縁層、174:絶縁層、175:絶縁層、176:プラグ、177:画素部、178:画素、179:導電層、190B:レジストマスク、190G:レジストマスク、190R:レジストマスク、191:レジストマスク、201:トランジスタ、204:接続部、205:トランジスタ、211:絶縁層、213:絶縁層、214:絶縁層、215:絶縁層、221:導電層、222a:導電層、222b:導電層、223:導電層、224B:導電層、224C:導電層、224G:導電層、224R:導電層、231:半導体層、240:容量、241:導電層、242:接続層、243:絶縁層、245:導電層、254:絶縁層、255:絶縁層、256:プラグ、261:絶縁層、271:プラグ、280:表示モジュール、281:表示部、282:回路部、283a:画素回路、283:画素回路部、284a:画素、284:画素部、285:端子部、286:配線部、290:FPC、291:基板、292:基板、301:基板、310:トランジスタ、311:導電層、312:低抵抗領域、313:絶縁層、314:絶縁層、315:素子分離層、351:基板、352:基板、353:FPC、354:IC、355:配線、356:回路、501:第1の電極、502:第2の電極、513:電荷発生層、700A:電子機器、700B:電子機器、721:筐体、723:装着部、727:イヤフォン部、750:イヤフォン、751:表示パネル、753:光学部材、756:表示領域、757:フレーム、758:鼻パッド、800A:電子機器、800B:電子機器、820:表示部、821:筐体、822:通信部、823:装着部、824:制御部、825:撮像部、827:イヤフォン部、832:レンズ、117:遮光層、6500:電子機器、6501:筐体、6502:表示部、6503:電源ボタン、6504:ボタン、6505:スピーカ、6506:マイク、6507:カメラ、6508:光源、6510:保護部材、6511:表示パネル、6512:光学部材、6513:タッチセンサパネル、6515:FPC、6516:IC、6517:プリント基板、6518:バッテリ、7000:表示部、7100:テレビジョン装置、7151:リモコン操作機、7171:筐体、7173:スタンド、7200:ノート型パーソナルコンピュータ、7211:筐体、7212:キーボード、7213:ポインティングデバイス、7214:外部接続ポート、7300:デジタルサイネージ、7301:筐体、7303:スピーカ、7311:情報端末機、7400:デジタルサイネージ、7401:柱、7411:情報端末機、9000:筐体、9001:表示部、9002:カメラ、9003:スピーカ、9005:操作キー、9006:接続端子、9007:センサ、9008:マイクロフォン、9050:アイコン、9051:情報、9052:情報、9053:情報、9054:情報、9055:ヒンジ、9171:携帯情報端末、9172:携帯情報端末、9173:タブレット端末、9200:携帯情報端末、9201:携帯情報端末

Claims (13)

  1.  同一の絶縁表面上に形成された第1の電極群と、前記第1の電極群に対向する第2の電極と、前記第1の電極群と前記第2の電極との間に位置する第1の層群と、からなる発光デバイス群に含まれる複数の発光デバイスのうちの一つの発光デバイスであって、
     前記第1の電極群のうちの一つである第1の電極と、前記第2の電極と、前記第1の層群のうちの一つである第1の層を有し、
     前記第1の電極群は、前記複数の発光デバイス各々において独立している複数の第1の電極からなり、
     前記第1の層群は、前記複数の発光デバイス各々において独立している複数の第1の層からなり、
     前記第2の電極は、前記複数の発光デバイスが共有する連続した導電層であり、
     前記第2の電極及び前記第1の層は、前記第1の電極と重なり、
     前記第1の層は、発光中心物質と、第1の物質とを含む発光層を有し、
     前記第1の物質は、大気雰囲気下で前記発光層と同様の組成を有する膜へ、475nm以下の波長に最大ピークの強度の10%以上の強度を有する光を照射した際、前記膜における前記第1の物質の酸素付加体が生成する物質であり、
     前記発光デバイスが有する前記第1の層と、前記発光デバイスに隣接する他の発光デバイスが有する第1の層との間隔が、2μm以上5μm以下である発光デバイス。
  2.  同一の絶縁表面上に形成された第1の電極群と、前記第1の電極群に対向する第2の電極と、前記第1の電極群と前記第2の電極との間に位置する第1の層群と、からなる発光デバイス群に含まれる複数の発光デバイスのうちの一つの発光デバイスであって、
     前記第1の電極群のうちの一つである第1の電極と、前記第2の電極と、前記第1の層群のうちの一つである第1の層を有し、
     前記第1の電極群は、前記複数の発光デバイス各々において独立している複数の第1の電極からなり、
     前記第1の層群は、前記複数の発光デバイス各々において独立している複数の第1の層からなり、
     前記第2の電極は、前記複数の発光デバイスが共有する連続した導電層であり、
     前記第2の電極及び前記第1の層は、前記第1の電極と重なり、
     前記第1の層は、発光中心物質と、第1の物質とを含む発光層を有し、
     前記第1の物質は、大気雰囲気下で前記発光層と同様の組成を有する膜に昼光色のLEDの光を300ルクスの照度で60分照射した際に、前記膜における前記第1の物質の酸素付加体の濃度が15ppm以上となる物質であり、
     前記発光デバイスが有する前記第1の層と、前記発光デバイスに隣接する他の発光デバイスが有する第1の層との間隔が、2μm以上5μm以下である発光デバイス。
  3.  同一の絶縁表面上に形成された第1の電極群と、前記第1の電極群に対向する第2の電極と、前記第1の電極群と前記第2の電極との間に位置する第1の層群および共通層と、からなる発光デバイス群に含まれる複数の発光デバイスのうちの一つの発光デバイスであって、
     前記第1の電極群のうちの一つである第1の電極と、前記第2の電極と、前記第1の層群のうちの一つである第1の層と、共通層と、を有し、
     前記第1の電極群は、前記複数の発光デバイス各々において独立している複数の第1の電極からなり、
     前記第1の層群は、前記複数の発光デバイス各々において独立している複数の第1の層からなり、
     前記第2の電極は、前記複数の発光デバイスが共有する連続した導電層であり、
     前記共通層は、前記複数の発光デバイスが共有する連続した層であり、
     前記第2の電極、前記第1の層および前記共通層は、前記第1の電極と重なり、
     前記第1の層は、発光中心物質と、第1の物質とを含む発光層を有し、
     前記第1の物質は、大気雰囲気下で前記発光層と同様の組成を有する膜に昼光色のLEDの光を300ルクスの照度で60分照射した際に、前記膜における前記第1の物質の酸素付加体の濃度が15ppm以上となる物質であり、
     前記発光デバイスが有する前記第1の層と、
     前記発光デバイスに隣接する他の発光デバイスが有する第1の層との間隔が、2μm以上5μm以下である発光デバイス。
  4.  請求項2または請求項3において、
     前記第1の物質がアセン骨格を有する有機化合物である発光デバイス。
  5.  請求項2または請求項3において、
     前記第1の物質がアントラセン骨格を有する有機化合物である発光デバイス。
  6.  請求項5において、
     前記発光中心物質が青色蛍光を発する有機化合物である発光デバイス。
  7.  請求項5において、
     前記隣接する他の発光デバイスが有する第1の層が、燐光発光物質を有する発光層を有する発光デバイス。
  8.  請求項7において、
     前記燐光発光物質が緑色または赤色の燐光を発する発光デバイス。
  9.  第1の発光デバイスと、第2の発光デバイスと、を有し、
     前記第1の発光デバイスは、第1の電極と、第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置する第1の層を有し、
     前記第2の発光デバイスは、第3の電極と、第4の電極と、前記第3の電極と前記第4の電極との間に位置する第2の層を有し、
     前記第1の層は、発光中心物質と、第1の物質とを含む発光層を有し、
     前記第1の物質は、大気雰囲気下で前記発光層と同様の組成を有する膜に昼光色のLEDの光を300ルクスの照度で60分照射した際に、前記膜における前記第1の物質の酸素付加体の濃度が15ppm以上となる物質であり、
     前記第1の層と、前記第2の層との間隔が、2μm以上5μm以下である表示装置。
  10.  第1の発光デバイスと、第2の発光デバイスと、を有し、
     前記第1の発光デバイスは、第1の電極と、第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置する第1の層と、前記第1の層と前記第2の電極との間に位置する第1の共通層と、を有し、
     前記第2の発光デバイスは、第3の電極と、第4の電極と、前記第3の電極と前記第4の電極との間に位置する第2の層と、前記第2の層と前記第4の電極との間に位置する第2の共通層と、を有し、
     前記第1の共通層と前記第2の共通層とは、同じ材料から構成され、
     前記第1の層は、発光中心物質と、第1の物質とを含む発光層を有し、
     前記第1の物質は、大気雰囲気下で前記発光層と同様の組成を有する膜に昼光色のLEDの光を300ルクスの照度で60分照射した際に、前記膜における前記第1の物質の酸素付加体の濃度が15ppm以上となる物質であり、
     前記第1の層と、前記第2の層との間隔が、2μm以上5μm以下である表示装置。
  11.  請求項9または請求項10において、
     前記第1の物質がアセン骨格を有する有機化合物である表示装置。
  12.  請求項9または請求項10において、
     前記第1の物質がアントラセン骨格を有する有機化合物である表示装置。
  13.  請求項12において、
     前記発光中心物質が青色蛍光を発する有機化合物である表示装置。
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