JP2010186758A - 発光装置の作製方法 - Google Patents
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Abstract
和する構造を有する発光装置を提供する。
【解決手段】有機化合物層(1)102と有機化合物層(2)103との界面に有機化合
物層(1)102を構成する材料及び有機化合物層(2)103を構成する材料からなる
混合層105を形成することにより、有機化合物層(1)102と有機化合物層(2)1
03との間に生じるエネルギー障壁を緩和することができる。
【選択図】図1
Description
物層」と記す)と、陽極と、陰極と、を有する有機発光素子を用いた発光装置に関する。
本発明では特に、従来よりも駆動電圧が低く、なおかつ素子の寿命が長い有機発光素子を
用いた発光装置に関する。なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子として有機
発光素子を用いた画像表示デバイスもしくは発光デバイスを指す。また、有機発光素子に
コネクター、例えば異方導電性フィルム((FPC:flexible printed circuit)もしくはTAB(
Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられ
たモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または有
機発光素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュー
ルも全て発光装置に含むものとする。
間に有機化合物層を挟んで電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽
極から注入された正孔が有機化合物層中の発光中心で再結合して分子励起子を形成し、そ
の分子励起子が基底状態に戻る際にエネルギーを放出して発光すると言われている。
状態が可能であるが、本明細書中ではどちらの励起状態が発光に寄与する場合も含むこと
とする。
成される。また、有機発光素子は、有機化合物層そのものが光を放出する自発光型の素子
であるため、従来の液晶ディスプレイに用いられているようなバックライトも必要ない。
したがって、有機発光素子は極めて薄型軽量に作製できることが大きな利点である。
に至るまでの時間は、有機化合物層のキャリア移動度を考えると数十ナノ秒程度であり、
キャリアの再結合から発光までの過程を含めてもマイクロ秒以内のオーダーで発光に至る
。したがって、非常に応答速度が速いことも特長の一つである。
が可能であり、ノイズが生じにくい。駆動電圧に関しては、まず有機化合物層の厚みを10
0nm程度の均一な超薄膜とし、また、有機化合物層に対するキャリア注入障壁を小さくす
るような電極材料を選択し、さらにはヘテロ構造(積層構造)を導入することによって、
5.5Vで100cd/m2の十分な輝度が達成されたという報告がある(文献1:C. W. Tang and S
. A. VanSlyke, "Organic electroluminescent diodes", Applied Physics Letters, vol
. 51, No.12, 913-915 (1987))。
世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、自発光型であり視
野角が広いことから、視認性も比較的良好であり、電気器具の表示画面に用いる素子とし
て有効と考えられている。
障壁を小さくする方法として、仕事関数が低い上に比較的安定なMg:Ag合金を陰極に用い
、電子の注入性を高めている。このことにより、有機化合物層に大量のキャリアを注入す
ることを可能としている。
ノラト)アルミニウム錯体(以下、「Alq3」と記す)からなる電子輸送性発光層とを積層
するという、シングルヘテロ構造を適用することにより、キャリアの再結合効率を飛躍的
に向上させている。このことは、以下のように説明される。
、陰極から注入された電子のほとんどは正孔と再結合せずに陽極に達してしまい、発光の
効率は極めて悪い。すなわち、単層の有機発光素子を効率よく発光させる(低電圧で駆動
する)ためには、電子および正孔の両方をバランスよく輸送できる材料(以下、「バイポ
ーラー材料」と記す)を用いる必要があり、Alq3はその条件を満たしていない。
された電子は正孔輸送層と電子輸送性発光層との界面でブロックされ、電子輸送性発光層
中へ閉じこめられる。したがって、キャリアの再結合が効率よく電子輸送性発光層で行わ
れ、効率のよい発光に至るのである。
を制御することも可能となる。その例として、正孔をブロックできる層(正孔阻止層)を
正孔輸送層と電子輸送層との間に挿入することにより、正孔を正孔輸送層内に閉じこめ、
正孔輸送層の方を発光させることに成功した報告がある。(文献2:Yasunori KIJIMA, N
obutoshi ASAI and Shin-ichiro TAMURA, "A Blue Organic Light Emitting Diode", Jap
anese Journal of Applied Physics, Vol. 38, 5274-5277(1999))。なお、文献2で示さ
れたような材料からなる正孔阻止層は、発光層よりも高い励起エネルギーを有するため、
分子励起子の拡散を防止する役割も果たしている。
よび発光は電子輸送性発光層が行うという、機能分離が特徴であるとも言える。この機能
分離の概念はさらに発展し、正孔輸送、電子輸送、および発光の三種類の機能を、それぞ
れ異なる材料が担う手法が提案されるようになった。
この手法により、キャリア輸送性は乏しくとも発光効率は高い材料を発光材料として使用
することができ、それに伴って有機発光素子の発光効率も向上するためである。
, and C. H. Chen, "Electroluminescence of doped organic thin films", Journal of
Applied Physics, vol. 65, No.9, 3610-3616 (1989))。すなわち、図13(a)に示すよ
うに、正孔輸送層1101および電子輸送層1102(発光層でもある)を設けたシング
ルへテロ構造において、電子輸送層1102に色素1103をドープすることにより、色
素1103の発光色を得るものである。色素1103は、正孔輸送層1101側にドープ
する場合も考えられる。
いうダブルへテロ構造(三層構造)の手法もある(文献4:Chihaya ADACHI, Shizuo TOK
ITO, Tetsuo TSUTSUI and Shogo SAITO, "Electroluminescence in Organic Films with
Three-Layered Structure", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 27, No. 2, L
269-L271(1988))。この手法の場合、正孔輸送層1101から発光層1104に正孔が、
電子輸送層1102から発光層1104に電子が、それぞれ注入されるため、発光層11
04においてキャリアの再結合が起こり、発光層1104として用いた材料の発光色にて
発光に至るのである。
々な機能(発光性、キャリア輸送性、電極からのキャリア注入性など)
を同時に持たせる必要がなくなり、分子設計等に幅広い自由度を持たせることができる点
にある(例えば、無理にバイポーラー材料を探索する必要がなくなる)
。つまり、発光特性のいい材料、キャリア輸送性が優れる材料などを、各々組み合わせる
ことで、容易に高発光効率が達成できるということである。
能あるいは機能分離)自体は、現在にいたるまで広く利用されている。
には必ずエネルギー障壁が生じることになる。エネルギー障壁が存在すれば、その界面に
おいてキャリアの移動は妨げられるため、以下に述べるような二つの問題点が提起される
。
実際、現在の有機発光素子において、駆動電圧に関しては積層構造の素子に比べて、共役
ポリマーを用いた単層構造の素子の方が優れており、パワー効率(単位:[lm/W])でのト
ップデータ(ただし、一重項励起状態からの発光を比較しており、三重項励起状態からの
発光は除いている)を保持していると報告されている(文献5:筒井哲夫、「応用物理学
会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会会誌」、Vol. 11、No. 1、P.8(2000))。
結合効率に関しては積層構造と同等なレベルが達成できる。したがって、バイポーラー材
料を用いるなどの方法で、積層構造を用いることなくキャリアの再結合効率さえ同等にで
きるのであれば、界面の少ない単層構造の方が実際は駆動電圧が低くなることを示してい
る。
リアの注入性を高めて駆動電圧を低減する方法がある(文献6:Takeo Wakimoto, Yoshin
ori Fukuda, Kenichi Nagayama, Akira Yokoi, Hitoshi Nakada, and Masami Tsuchida,
"Organic EL Cells Using Alkaline Metal Compounds as Electron Injection Materials
", IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL. 44, NO. 8, 1245-1248(1997))。文
献6では、電子注入層としてLi2Oを用いることにより、駆動電圧の低減に成功している。
有機層間」と記す)のキャリア移動性に関してはいまだ未解決の分野であり、単層構造の
低駆動電圧に追いつくための重要なポイントであると考えられる。
に対する影響が考えられる。すなわち、キャリアの注入が妨げられ、チャージが蓄積する
ことによる輝度の低下である。
の間に正孔注入層を挿入し、さらにdc駆動ではなく矩形波のac駆動にすることによって、
輝度の低下を抑えることができるという報告がある(文献7:S. A. VanSlyke, C. H. Ch
en, and C. W. Tang, "Organic electroluminescent devices with improved stability"
, Applied Physics Letters, Vol. 69, No. 15, 2160-2162(1996))。これは、正孔注入
層を挿入し、ac駆動することによってチャージの蓄積を排除し、輝度の低下を抑えること
ができるという実験的な裏付けと言える。
つ機能分離の観点から材料の選択幅を広くできるというメリットを持つ一方で、有機層間
を多数作り出すことによってキャリアの移動を妨げ、駆動電圧や輝度の低下に影響を及ぼ
していると言える。
るいは機能分離)を活かしつつ、なおかつ有機層間のエネルギー障壁を緩和することによ
って、従来よりも駆動電圧が低い上に素子の寿命が長い有機発光素子を提供することを課
題とする。
かつ寿命の長い発光装置を提供することを課題とする。さらに、前記発光装置を用いて電
気器具を作製することにより、従来よりも低消費電力で、なおかつ長保ちする電気器具を
提供することを課題とする。
は発光を示さず、溶液中に低濃度で分散した場合にのみ発光が観測されるような材料(例
;キナクリドン)であっても、有機発光素子に適用できるというメリットがある。すなわ
ち、濃度消光を起こしやすい発光材料に対して有効な手法と言える。
、一般に広く用いられている真空蒸着法にて有機発光素子を作製する場合、蒸着量の制御
が困難であるというデメリットがある。特に発光効率は、添加する色素の量に対して敏感
であり、作製した素子ごとのばらつきが生じてしまうことが考えられる。
料の最高被占分子軌道(HOMO)と最低空分子軌道(LUMO)とのエネルギー差(以下、「励
起エネルギーレベル」と記す)が、ゲストのそれよりも大きい必要がある。加えて、ホス
トはキャリア輸送性も併せ持つ必要もある。さらに、より好ましくは、ホストの極大発光
波長とゲストの極大吸収波長がマッチしていることが発光効率を高める。
さらに大きな励起エネルギーレベルを必要とするため、ホスト材料の選択は大きく限定さ
れてくる。赤色のゲストに対するホストに至っては、上記要求を全て満たした材料は報告
されていない。したがって、ドープする色素に対する最適なホスト材料を選択しなければ
ならないことも、色素のドーピングという手法のデメリットの一つである。
電子輸送層)の方が好ましいと考えられる。発光層に用いる材料としては、固体状態でも
発光するものを選ばなければならない(すなわち、濃度消光する材料は使用できない)と
いう制約はあるものの、必ずしも大きなキャリア輸送性は必要ないため、比較的材料の選
択幅は広い。
あるため、各層間(正孔輸送層1101と発光層1104との間、および電子輸送層11
02と発光層1104との間)に界面(以下、「有機界面」と記す)を生じることになる
。したがって、有機界面を形成することに起因する問題点として、上で述べた二つの問題
点が提起される。
いることなく機能分離が可能になるという大きなメリットを持つ一方で、発光層の両端に
有機界面を作り出しているため、発光層へのキャリアの移動が妨げられ、駆動電圧や素子
寿命に大きな影響を及ぼしていると考えられる。
してキャリアの移動性を高めると同時に、ダブルへテロ構造の機能分離の思想は活かし、
各機能は発現させる(以下、「機能発現」と記す)ことを課題とする。それにより、従来
よりも駆動電圧が低い上に素子の寿命が長い有機発光素子を提供することを課題とする。
かつ寿命の長い発光装置を提供することを課題とする。さらに、前記発光装置を用いて電
気器具を作製することにより、従来よりも低消費電力で、なおかつ長保ちする電気器具を
提供することを課題とする。
べるような二つの機構を考えた。
発光素子における有機化合物膜は通常、アモルファス状態の膜であり、これは有機化合物
の分子同士が、双極子相互作用を主とした分子間力で凝集することにより形成されている
。ところが、このような分子の凝集体を用いてヘテロ構造を形成すると、分子のサイズや
形状の違いが積層構造の界面(すなわち有機界面)に大きな影響を及ぼす可能性がある。
面における接合の整合性が悪くなると考えられる。その概念図を図14に示す。図14で
は、小さい分子1401からなる第一の層1411と、大きい分子1402からなる第二
の層1412を積層している。この場合、形成される有機界面1413において、整合性
の悪い領域1414が発生してしまう。
はエネルギー障壁)となる可能性があるため、駆動電圧のさらなる低減へ向けての障害に
なることが示唆される。また、エネルギー障壁を越えられないキャリアはチャージとして
蓄積してしまい、先に述べたような輝度の低下を誘起してしまう可能性がある。
工程から生じるものが考えられる。積層構造の有機発光素子は、各層を形成する際のコン
タミネーションを避けるため、通常、図15に示すようなマルチチャンバー方式(インラ
イン方式)の蒸着装置を用いて作製する。
ための蒸着装置の概念図である。まず、搬入室に陽極(インジウム錫酸化物(以下、「IT
O」と記す)など)を有する基板を搬入し、まず紫外線照射室において真空雰囲気中で紫
外線を照射することにより、陽極表面をクリーニングする。特に陽極がITOのような酸化
物である場合、前処理室にて酸化処理を行う。さらに、積層構造の各層を形成するため、
蒸着室1501で正孔輸送層を、蒸着室1502〜1504で発光層(図15では、赤、
緑、青の三色とした)を、蒸着室1505で電子輸送層を成膜し、蒸着室1506で陰極
を蒸着する。最後に、封止室にて封止を行い、搬出室から取り出して有機発光素子を得る
。1511〜1516は各蒸着源である。
蒸着室1501〜1505において蒸着していることである。つまり、各層の材料がほと
んど互いに混入しないような装置構成となっている。
、極微量の気体成分(酸素や水など)は存在している。そして、この程度の真空度の場合
、それら極微量の気体成分でも、数秒もあれば容易に単分子レイヤー程度の吸着層を形成
してしまうと言われている。
層を形成する間に大きなインターバルが生じてしまうことが問題なのである。つまり、各
層を形成する間のインターバル、特に第二搬送室を経由して搬送する際などに、極微量の
気体成分による吸着層(以下、「不純物層」と記す)
を形成してしまう懸念がある。
611と、第二の有機化合物1602からなる第二の層1612とを積層する際に、その
層間に微量の不純物1603(水や酸素など)からなる不純物層1613が形成されてい
る様子である。
素子の完成後、キャリアをトラップする不純物領域となってキャリアの移動を妨げるため
、やはり駆動電圧を上昇させてしまう。さらに、キャリアをトラップする不純物領域が存
在すると、そこにはチャージが蓄積することになるため、先に述べたような輝度の低下を
誘起してしまう可能性がある。
な手法を考案した。すなわち、図1のように有機発光素子の陽極101と陰極104の間
に有機化合物層(1)102および有機化合物層(2)103が積層される場合、従来の
明確な界面が存在する積層構造(図1(A))ではなく、有機化合物層(1)102と有機
化合物層(2)103との間に、有機化合物層(1)102を構成する材料および有機化
合物層(2)103を構成する材料の両方からなる混合層105を形成する構造(図1(
B))である。なお、ここでいう混合層には、有機化合物層(1)102や有機化合物層
(2)103との界面が明確でなくとも、有機化合物層(1)102を構成する材料およ
び有機化合物層(2)103を構成する材料の両方が含まれている領域を含むものとする
。
しない。したがって、上述の有機界面で生じる問題点(有機界面のモルフォロジー悪化お
よび不純物層の形成)を解決することができる。
0は、小さい分子1801からなる領域1811と、大きい分子1802からなる領域1
812と、小さい分子1801および大きい分子1802の両方を含む混合領域1813
と、からなる有機化合物膜の断面である。図20から明らかなように、図14で存在して
いたような有機界面1413は存在せず、整合性の悪い領域1414も存在しない。
光素子を作製する場合、陽極上に正孔輸送材料を蒸着し、途中からそれに加えて発光材料
を共蒸着の形で蒸着することで第一の混合領域を形成し、第一の混合領域を形成後は正孔
輸送材料の蒸着を止めることで発光材料のみを蒸着する。以下同様にして、電子輸送領域
を形成し終わるまで、有機界面を形成することなく常に材料を蒸着している状態になる。
したがって、図15のような蒸着装置を用いて有機発光素子を作製する際に生じる、イン
ターバルが存在しない。つまり、不純物層を形成する隙を与えることがないのである。
ネルギー障壁は図1(A)に示される従来の構造に比較して低減され、キャリアの注入性が
向上すると考えられる。具体的には、図1(A)の構造におけるエネルギーバンド図は図
1(C)に示すとおりであるが、図1(B)に示すような有機層間に混合層を設ける構造
を形成した場合には、エネルギーバンド図は、図1(D)のようになる。すなわち有機層
間におけるエネルギー障壁は、連続接合構造を形成することにより緩和され、連続的なエ
ネルギー変化が形成される。したがって、駆動電圧の低減、および輝度低下の防止が可能
となる。
る物質とは異なる有機化合物からなる第二の層と、を少なくとも含む有機発光素子を有す
る発光装置において、前記第一の層と前記第二の層との間に、前記第一の層を構成する有
機化合物、および前記第二の層を構成する有機化合物、の両方を含む混合層を設けたこと
を特徴とする。
単独で導入してもよい(例えばAのみ)し、複合して導入してもよい(例えばAとBの両方
)。
導入する場合)、発光層で形成された分子励起子の拡散を防ぐことで、さらに発光効率を
高めることができる。したがって、発光層の励起エネルギーは、正孔輸送層の励起エネル
ギーおよび電子輸送層の励起エネルギーよりも低いことが好ましい。この場合、キャリア
輸送性に乏しい発光材料も発光層として利用できるため、材料の選択幅が広がる利点があ
る。なお、本明細書中でいう励起エネルギーとは、分子における最高被占分子軌道(HO
MO:hight occupied molecular orbital)と最低空分子軌道(LUMO:lowest unocc
upied molecular orbital)とのエネルギー差のことをいう。
発光材料(ドーパント)とで構成し、ドーパントの励起エネルギーが、正孔輸送層の励起
エネルギーおよび電子輸送層の励起エネルギーよりも低くなるように設計することである
。このことにより、ドーパントの分子励起子の拡散を防ぎ、効果的にドーパントを発光さ
せることができる。また、ドーパントがキャリアトラップ型の材料であれば、キャリアの
再結合効率も高めることができる。
動性をさらに高める手段として極めて有効であると考えられる。なお、混合層の形成にお
いては、混合層に濃度勾配をもたせる手法が好ましい。したがって本発明では、混合層に
濃度勾配が形成されていることを特徴とする。
つ機能発現が可能な有機発光素子を実現する手法を考案した。その概念図を図17に示す
。なお、ここでは基板1701上に陽極1702を設けてあるが、陰極1704の方を基
板上に設ける逆の構造をとってもよい。
1703において、正孔輸送材料からなる正孔輸送領域1705、発光材料からなる発光
領域1706、電子輸送材料からなる電子輸送領域1707が設けられている。さらに、
本発明の特徴として、正孔輸送材料および発光材料が混合された第一の混合領域1708
と、電子輸送材料および発光材料が混合された第二の混合領域1709と、を設けている
。
。第一の混合領域1708における正孔輸送材料と発光材料との組成比がx:z1で一定で
あり、第二の混合領域1709における電子輸送材料と発光材料との組成比がy:z2で一
定である場合は、図18のようになる。また、第一の混合領域1708や第二の混合領域
1709に濃度勾配が形成されている場合は、図19のようになる。
潤滑であり、駆動電圧および素子の寿命に悪影響を及ぼすことがなくなる。さらに、従来
のダブルへテロ構造と同様に機能分離されているため、発光効率の点でも問題はない。
であるのに対し、本発明の構造はいわば混合接合(mixed-junction)であり、新しい概念
に基づく有機発光素子であると言える。
光材料を含む有機化合物膜を設けた有機発光素子、を有する発光装置において、前記有機
化合物膜は、前記陽極から前記陰極への方向に関して順次、前記正孔輸送材料からなる正
孔輸送領域と、前記正孔輸送材料および前記発光材料の両方を含む第一の混合領域と、前
記発光材料からなる発光領域と、前記電子輸送材料および前記発光材料の両方を含む第二
の混合領域と、前記電子輸送材料からなる電子輸送領域と、が接続された構造であること
を特徴とする。
入性を高める材料(以下、「正孔注入材料」と記す)からなる正孔注入領域1710を挿
入してもよい。あるいは図21(b)のように、陰極1704と有機化合物膜1703との
間に、電子の注入性を高める材料(以下、「電子注入材料」と記す)からなる電子注入領
域1711を挿入してもよい。さらに、正孔注入領域と電子注入領域の両方を組み込んで
もよい。
入障壁を小さくするための材料であるため、電極から有機化合物膜へのキャリアの移動を
潤滑にし、チャージの蓄積を排除できる効果がある。ただし、先に述べたような不純物層
の形成を避ける観点から、各注入材料と有機化合物膜との間は、インターバルをおかずに
成膜することが好ましい。
光材料をドープした素子を用いてもよい。すなわち、図22に示すように、正孔輸送材料
、電子輸送材料、発光材料、および前記発光材料に対するホスト材料を含む有機化合物膜
11003において、正孔輸送材料からなる正孔輸送領域11005、ホスト材料に発光
材料11012が添加された発光領域11006、電子輸送材料からなる電子輸送領域1
1007が設けられ、さらに、本発明の特徴として、正孔輸送材料およびホスト材料が混
合された第一の混合領域11008と、電子輸送材料およびホスト材料が混合された第二
の混合領域11009と、を設けている。
量の制御が困難であるというデメリットはある。しかしながら、ホスト材料に関しては、
図13(a)の構造に比べて大きなキャリア輸送性が必要ないため、ホスト材料の選択幅が
広いというメリットは存在する。また、駆動電圧を下げるために発光領域11006の厚
さを減らすと、通常はキャリアが発光領域を素通りしてしまう可能性があるが、発光材料
11012をドープすることである程度防ぐことができるため有効である。
孔注入材料からなる正孔注入領域11010を挿入してもよい。あるいは、陰極1100
4と有機化合物膜11003との間に、電子注入材料からなる電子注入領域11011を
挿入してもよい。さらに、正孔注入領域と電子注入領域の両方を組み込んでもよい。なお
、図22では、正孔注入領域11010と電子注入領域11011の両方を形成した例を
示した。
性材料を用いることが好ましい。その例として、π電子共役系の有機化合物に対し、ルイ
ス酸を添加し、導電性を向上させる手法が考えられる。また、成膜法の観点から、湿式塗
布にて成膜可能な高分子化合物を用いることが好ましい。さらに、ルイス酸としては、ヨ
ウ素などのハロゲン元素を含む化合物が好ましい。
の導電性材料を用いることが好ましい。その例として、π電子共役系の有機化合物に対し
、ルイス塩基を添加し、導電性を向上させる手法が考えられる。ルイス塩基としては、セ
シウムなどのアルカリ金属元素を含む化合物が好ましい。
るエネルギー(以下、「三重項励起エネルギー」と記す)を発光に変換できる有機発光素
子が、その高い発光効率ゆえに注目されている(文献8:D. F. O'Brien, M. A. Baldo,
M. E. Thompson and S. R. Forrest, "Improved energy transfer in electrophosphores
cent devices", Applied Physics Letters, vol. 74, No. 3, 442-444 (1999))(文献9
:Tetsuo TSUTSUI, Moon-Jae YANG, Masayuki YAHIRO, Kenji NAKAMURA, Teruichi WATAN
ABE, Taishi TSUJI, Yoshinori FUKUDA, Takeo WAKIMOTO and Satoshi MIYAGUCHI, "High
Quantum Efficiency in Organic Light-Emitting Devices with Iridium-Complex as a
Triplet Emissive Center", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 38, L1502-L1
504 (1999))。
金属錯体を用いている。これらの三重項励起エネルギーを発光に変換できる有機発光素子
(以下、「三重項発光素子」と記す)は、従来よりも高輝度発光・高発光効率を達成する
ことができる。
半減期は170時間程度であり、素子寿命に問題がある。三重項発光素子は、発光材料に対
する適切なホスト材料、および分子励起子の拡散を防ぐブロッキング材料が必要であるた
め、多層構造になっており、有機界面が多数生じてしまうことが素子寿命の短い原因と考
えられる。
ことにより、三重項励起状態からの発光による高輝度発光・高発光効率に加え、素子の寿
命も長いという非常に高機能な発光素子が可能となる。
ッキング材料(一般には、発光種の分子励起子よりも大きな励起エネルギーレベルを有し
ていればよい)と同様の役割を果たす材料が必要となる。素子構成から考えると、電子輸
送材料にその役割を担わせることが好ましい。
び第二の混合領域のいずれかは、図19に示すような濃度勾配が形成されていてもよい。
このような場合、発光領域の両端において、キャリアに対するエネルギー障壁をほぼ解消
できると予想されるため、さらに好ましい。
の有機化合物層を形成する有機化合物からなる混合層を形成することにより、界面におけ
る有機層間のエネルギー障壁を緩和することができる。これにより有機層間におけるキャ
リアの注入性を向上させることができるので、駆動電圧の低減や素子寿命の長い有機発光
素子を形成することが可能となる。
さらに本発明を実施することで、消費電力が少ない上に、寿命も優れた発光装置を得る
ことができる。さらに、そのような発光装置を光源もしくは表示部に用いることで、明る
く消費電力が少ない上に、長保ちする電気器具を得ることができる。
陽極201上に有機化合物層(1)202を形成する。なお、有機化合物層(1)202
には、有機化合物1を材料として用い、真空蒸着法により形成する。
を形成する材料(有機化合物1)と後で形成する有機化合物層(2)203を形成する材
料(有機化合物2)とを材料として用い、真空下で共蒸着法により形成する。なお、共蒸
着法とは、同時に蒸着セルを加熱し、成膜段階で異なる物質を混合する蒸着法をいう。
に含まれる有機化合物濃度を制御することもできる。図2(B)には、混合層205に含
まれる有機化合物1と有機化合物2の濃度に勾配を付けた場合の一例を示す。
(濃度:%)と、混合層とそれに接して形成される有機化合物層との距離の関係を示す。
なお、図2(B)では、混合層205に含まれる有機化合物の濃度(%)を横軸に示し、
混合層205とこれに接して形成される有機化合物層(1)202、有機化合物層(2)
203との距離を示す。
る有機化合物1は、混合層205と有機化合物層(1)202との界面付近において、ほ
ぼ100%の濃度を占めているが、有機化合物層(1)202との距離が離れるにつれて
、その濃度は減少し、有機化合物層(2)203との界面付近において、ほぼ0%となる
。これに対して、有機化合物層(2)203を形成する有機化合物2は、その逆であり、
有機化合物層(1)202との距離が離れるにつれて、その濃度は増加し、有機化合物層
(2)203との界面付近においては、ほぼ100%の濃度を占める。
、有機層間におけるエネルギー障壁を混合層205で低減させることが可能になるので、
キャリアの移動性の向上に効果的である。
03を形成する材料としては、有機化合物2を用い、真空下で蒸着法により形成する。
グ法を用いて形成することにより、有機発光素子を完成させる。
び混合層が形成される方法について、図3を用いて詳細に説明する。なお、図3において
は、図2と同じものに関しては共通の番号を用いて説明する。
機化合物1を用いて有機化合物層(1)202が形成されている。なお、有機化合物層(
1)202は、図3(D)に示すような成膜室において、蒸着法により形成される。なお
、成膜室310において、成膜される基板を固定台311上に載せ、固定または回転させ
て、蒸着を行う。
、有機化合物層を形成する有機化合物が備えられている。なお、図3(D)においては、
試料室が2つ設けられている場合について示しているが、3つ以上であっても良い。
いる。つまり、試料室(a)312に設けられているシャッター(a)
314を開くことにより、有機化合物1(316)を蒸着源として、有機化合物層(1)
202を形成することができる。
a)312に備えられている有機化合物1(316)と試料室(b)313に備えられて
いる有機化合物2(317)を蒸着源として用いるため、試料室(a)312に設けられ
ているシャッター(a)314と試料室(b)313に設けられているシャッター(b)
315を開き、有機化合物1(316)と有機化合物2(317)を蒸着源として共蒸着
法により形成される。
ー(a)314およびシャッター(b)315の開き具合を調節することにより、図2(
B)で示した混合層のような濃度勾配をつけることが可能になる。
ャッター(b)315を開くことにより、有機化合物2を蒸着源として、有機化合物層(
2)203を形成することができる(図3(C))。
送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層および電子注入層といった複数の有機化合物層を
積層することにより形成されている。なお、有機発光素子の設計において、その積層構成
が異なることから、有機化合物層の界面に混合層を形成する場合、混合層を形成する位置
は素子構成上重要となる。そこで、特定の素子構成を有する有機発光素子について以下に
詳細に説明する。
本実施の形態1においては、図4に示すように陽極401と陰極40
2の間に有機化合物層403を有する有機発光素子において、混合層を発光層と有機化合
物層との界面に形成する場合について説明する。
有する。具体的には、陽極401上に陽極からの正孔の注入性を高めるための正孔注入層
404が形成され、正孔注入層404の上には注入された正孔の輸送性を高めるために正
孔輸送層405が形成される。
着法により混合層(1)407が形成される。なお、共蒸着法については、上記に述べた
方法で行えばよい。なお、この時、混合層(1)407に濃度勾配を持たせても良い。
エネルギー障壁を緩和することができるので、正孔輸送層405から発光層406への正
孔の注入性を高めることができる。
態1に示す有機化合物層の積層構成の場合には、発光層を形成する有機化合物は、正孔輸
送層405及び電子輸送層408を形成する材料よりも励起エネルギーの低い材料を用い
て形成することが好ましい。これは、発光層と有機化合物層との界面に混合層を設けて発
光層への注入性を高めているために、逆に注入されたキャリアが発光層を通過しやすくな
っている点を考慮してのことである。なお、発光層を形成する有機化合物に励起エネルギ
ーの低い物を用いるだけでなく、励起エネルギーの低いドーパントを用いてもよい。
する材料を用いて共蒸着法により、混合層(2)409を形成する。混合層(2)409
においても、混合層(1)407と同様に濃度勾配を持たせるのが好ましい。
法またはスパッタ法により陰極402を形成し、有機発光素子を完成させることができる
。
正孔輸送層の界面、及び発光層と電子輸送層の界面)において、混合層が設けられる構造
を有している。このような構造の有機発光素子を形成することにより、正孔輸送層403
から発光層への正孔の注入性および電子輸送層から発光層への電子の注入性を良くするこ
とができるため、発光層におけるキャリアの再結合性を高めることができる。
次に実施の形態2では、実施の形態1で示したのとは異なる素子構造
を有する有機発光素子を作製する場合について説明する。
有する有機化合物層の界面に混合層を形成する場合について説明する。
化合物層が積層される有機化合物層503が形成されている。具体的には、陽極501上
に陽極501からの正孔の注入性を高めるための正孔注入層504が形成され、正孔注入
層504の上には注入された正孔の輸送性を高めるために正孔輸送層505が形成される
。
着法により混合層(1)507が形成される。なお、共蒸着法については、上記に述べた
方法で行えばよい。なお、この時、混合層(1)507に濃度勾配を持たせても良い。
の間のエネルギー障壁を緩和することができるので、正孔輸送層505から発光層506
への正孔の注入性を高めることができる。
態2に示す有機化合物層の積層構成の場合には、発光層を形成する有機化合物は、三重項
励起状態から基底状態に戻る際に放出されるエネルギーを発光に利用できる材料を用いて
形成されるため、ホスト材料とホスト材料よりも励起エネルギーが低い三重項発光材料(
ドーパント)を共蒸着法により形成する。
は、正孔輸送層505から発光層506に注入された正孔が発光層を通過するのを防ぎ、
さらに発光層506において正孔と電子が再結合して生じた分子励起子が、発光層506
から拡散するのを防ぐ機能を有する。
9を形成する材料を用いて共蒸着法により、混合層(2)510を形成する。混合層(2
)510においても、混合層(1)507と同様に濃度勾配を持たせるのが好ましい。
着法またはスパッタ法により陰極502を形成し、有機発光素子を完成することができる
。
と正孔輸送層505の界面、及び正孔阻止層508と電子輸送層509の界面)において
、混合層が設けられる構造を有している。このような構造の有機発光素子を形成すること
により、正孔輸送層505から発光層への正孔の注入性および電子輸送層から正孔阻止層
への電子の注入性を良くすることができるため、発光層におけるキャリアの再結合性を高
めることができる。
三重項発光材料を用いる場合に適しているが、これに限られることはなく、一重項励起エ
ネルギーを発光に利用する有機化合物を用いる場合にも用いることができる。なお、三重
項発光材料としては、文献7で紹介される白金を中心金属とする金属錯体や文献8で紹介
されるイリジウムを中心金属とする金属錯体などを用いるとよい。
本実施の形態3では、実施の形態1または実施の形態2で示したもの
と異なる構造を有する有機発光素子について図6を用いて説明する。
る有機発光素子において、混合層を有機化合物層中の注入層と輸送層との界面に形成する
場合について説明する。
を有する。具体的には、陽極601上に陽極601からの正孔の注入性を高めるための正
孔注入層604が形成される。
を形成する材料を共蒸着法により、混合層(1)606を形成する。さらに、混合層(1
)606の上には正孔輸送層605が形成される。
とのエネルギー障壁を緩和することができるので、正孔輸送層605から発光層607へ
の正孔の注入性を高めることができる。この時、混合層(1)
606には、濃度勾配を持たせても良い。
が形成される。
法により、混合層(2)610を形成する。なお、混合層(2)610においても、混合
層(1)606と同様に濃度勾配を持たせるのが好ましい。さらに、混合層(2)610
の上には電子注入層609が形成される。
極602を形成し、有機発光素子を完成させることができる。
輸送層の界面、及び電子輸送層と電子注入層の界面)において、混合層を設ける構造を有
している。このような構造の有機発光素子を形成することにより、注入されたキャリアの
有機化合物層における移動性を向上させる一方で、混合層によるエネルギー障壁の緩和に
より界面を実質的に減らすことができるために、キャリアの再結合性を高めるという利点
を有している。
素子は、発光を取り出すために少なくとも陽極または陰極の一方が透明であればよいが、
本実施の形態では、基板上に透明な陽極を形成し、陽極から光を取り出す素子構造で記述
する。実際は、陰極から光を取り出す構造や、基板とは逆側から光を取り出す構造も本発
明に適用可能である。
工程が重要になる。そこでまず、本発明で開示する有機発光素子の製造方法について述べ
る。
置し、その真空槽内に複数の蒸着源を設けてある、シングルチャンバー方式である。そし
て、正孔注入材料、正孔輸送材料、電子輸送材料、電子注入材料、ブロッキング材料、発
光材料、陰極の構成材料など、各種機能の異なる材料が、それぞれ前記複数の蒸着源に別
々に収納されている。
する基板を搬入し、陽極がITOのような酸化物である場合、前処理室にて酸化処理を行う
(なお、図23(a)では図示していないが、陽極表面をクリーニングするために紫外線照
射室を設置することも可能である)。さらに、有機発光素子を形成する全ての材料は、真
空槽11110内において蒸着される。ただし陰極は、この真空槽11110内で形成し
てもよいし、別に蒸着室を設けてそこで陰極を形成してもよい。要は、陰極を形成するま
での間を、一つの真空槽11110内で蒸着すればよい。最後に、封止室にて封止を行い
、搬出室から取り出して有機発光素子を得る。
る手順を、図23(b)(真空槽11110の断面図)を用いて説明する。図23(b)では、
最も簡単な例として、三つの蒸着源(有機化合物蒸着源a11116、有機化合物蒸着源b
11117および有機化合物蒸着源c11118)を有する真空槽11110を用い、正
孔輸送材料11121、電子輸送材料11122および発光材料11123を含む有機化
合物膜を形成する過程を示す。
台11111にて固定する(蒸着時には通常、基板は回転させる)。次に、真空槽111
10内を減圧(10-4パスカル以下が好ましい)した後、容器a11112を加熱し、正
孔輸送材料11121を蒸発させ、所定の蒸着レート(単位:[Å/s])に達してからシャ
ッターa11114を開け、蒸着を開始する。
せたまま発光材料11123の蒸着も開始し、第一の混合領域11105を形成する(図
23(b)で示した状態)。第一の混合領域11105に濃度勾配を形成する場合は、シャ
ッターa11114を徐々に閉じて正孔輸送材料の蒸着レートを減らしていけばよい。
、発光材料11123からなる発光領域を形成する。この時、シャッターb11115を
閉じたまま、容器b11113も加熱しておく。
1122の蒸着を開始し、第二の混合領域を形成する。第二の混合領域に濃度勾配を形成
する場合は、発光材料11123の蒸着レートを徐々に減らしていけばよい。
送領域を形成する。以上の操作は、全てインターバルをおかずに行っているため、いずれ
の領域においても不純物層が形成されない。
可能である。例えば、発光材料をゲストとし、その発光材料に対するホスト材料を用いる
図22のような素子の場合は、図23(b)に加え、ホスト材料を蒸着するための蒸着源を
設置すればよい。そして、ホスト材料は混合領域および発光領域の形成に用い、発光材料
はホスト材料の蒸着中(発光領域の形成中)
に、微量蒸発させて添加させればよいのである。
一の真空槽11110内に設置すればよい。例えば図23(b)において、陽極11102
と正孔輸送領域11103との間に、正孔注入領域を蒸着にて設ける場合は、陽極111
02上に正孔注入材料を蒸着した後、インターバルをおかずにすぐ正孔輸送材料1112
1を蒸発させることで、不純物層の形成を避けることができる。
適な材料を以下に列挙する。ただし、本発明の有機発光素子に用いる材料は、これらに限
定されない。
タロシアニン(以下、「H2Pc」と記す)、銅フタロシアニン(以下、「CuPc」と記す)が
よく用いられる。高分子化合物では、ポリビニルカルバゾール(以下、「PVK」と記す)
などがあるが、先に述べたように、共役系の導電性高分子化合物に化学ドーピングを施し
た材料もあり、ポリスチレンスルホン酸(以下、「PSS」と記す)をドープしたポリエチ
レンジオキシチオフェン(以下、「PEDOT」と記す)や、ヨウ素などのルイス酸をドープ
したポリアニリン、ポリピロールなどが挙げられる。また、絶縁体の高分子化合物も陽極
の平坦化の点で有効であり、ポリイミド(以下、「PI」と記す)がよく用いられる。さら
に、無機化合物も用いられ、金や白金などの金属薄膜の他、酸化アルミニウム(以下、「
アルミナ」と記す)の超薄膜などがある。
ン環−窒素の結合を有するもの)の化合物である。広く用いられている材料として、4,
4'−ビス(ジフェニルアミノ)−ビフェニル(以下、「TAD」と記す)や、その誘導体で
ある4,4'−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニ
ル(以下、「TPD」と記す)、4,4'−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−ア
ミノ]−ビフェニル(以下、「α−NPD」と記す)がある。4,4',4''−トリス(N,
N−ジフェニル−アミノ)
−トリフェニルアミン(以下、「TDATA」と記す)、4,4',4''−トリス[N−(3−
メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−トリフェニルアミン(以下、「MTDATA」と
記す)などのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。
ル−8−キノリノラト)アルミニウム(以下、「Almq」と記す)、ビス(10−ヒドロキ
シベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(以下、「Bebq」と記す)などのキノリン骨格
またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体や、混合配位子錯体であるビス(2−メチル
−8−キノリノラト)−(4−ヒドロキシ−ビフェニリル)−アルミニウム(以下、「BA
lq」と記す)などがある。また、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−ベンゾオキサ
ゾラト]亜鉛(以下、「Zn(BOX)2」と記す)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−
ベンゾチアゾラト]亜鉛(以下、「Zn(BTZ)2」と記す)などのオキサゾール系、チアゾー
ル系配位子を有する金属錯体もある。さらに、金属錯体以外にも、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(以下、「PB
D」と記す)、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(以下、「OXD−7」と記す)などのオキサジアゾール誘導
体、5−(4−ビフェニリル)−3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−1
,2,4−トリアゾール(以下、「TAZ」と記す)、5−(4−ビフェニリル)−3−(
4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール
(以下、「p-EtTAZ」と記す)などのトリアゾール誘導体、バソフェナントロリン(以下
、「BPhen」と記す)、バソキュプロイン(以下、「BCP」と記す)などのフェナントロリ
ン誘導体が電子輸送性を有する。
ッ化リチウムなどのアルカリ金属ハロゲン化物や、酸化リチウムなどのアルカリ金属酸化
物のような絶縁体の、超薄膜がよく用いられる。また、リチウムアセチルアセトネート(
以下、「Li(acac)」と記す)や8−キノリノラト−リチウム(以下、「Liq」と記す)な
どのアルカリ金属錯体も有効である。
属錯体の他、各種蛍光色素が有効である。蛍光色素としては、青色の4,4'−ビス(2
,2−ジフェニル−ビニル)−ビフェニル(以下、「DPVBi」と記す)や、赤橙色の4−
(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラ
ン(以下、「DCM」と記す)などがある。また、三重項発光材料も可能であり、白金ない
しはイリジウムを中心金属とする錯体が主体である。三重項発光材料として、トリス(2
−フェニルピリジン)イリジウム(以下、「Ir(ppy)3」と記す)、2,3,7,8,12
,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィリン−白金(以下、「Pt
OEP」と記す)などが知られている。
適用することにより、従来よりも駆動電圧が低い上に素子の寿命が長い有機発光素子を作
製することができる。
て説明する。なお、本実施例では、図4を用いて説明する。
ンジウムに2〜20[%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合した透明導電膜を用いる。なお、本
実施例においては、陽極401の膜厚を80〜200nmとするのが好ましい。
ては、銅フタロシアニン(CuPc)や無金属フタロシアニン(H2Pc)等のフタロシ
アニン系の材料を用いる。なお、本実施例に於いては、銅フタロシアニンを用いて正孔注
入層404を形成する。正孔注入層404の膜厚としては、10〜30nmとするのが好
ましい。
る正孔輸送層405には芳香族アミン系の4,4'-ヒ゛ス[N-(1-ナフチル)-N-フェニル-ア
ミノ]ヒ゛フェニル(α−NPD)、1,1-ヒ゛ス[4-ヒ゛ス(4-メチルフェニル)-アミノ-
フェニル]シクロヘキサン(TPAC)、4,4',4''-トリス[N-(3-メチルフェニル)-N-フ
ェニル-アミノ)トリフェニルアミン(MTDATA)といった材料を用いることができる。
なお、本実施例に於いては、α−NPDを用いて30〜60nmの膜厚で正孔輸送層40
5を形成する。
5を形成するα−NPDと発光層406を形成するAlq3を共蒸着法により形成する。
なお、この時の混合層(1)407の膜厚は、1〜10nmとするのが好ましい。
する。なお、この時の発光層406の膜厚は、30〜60nmとするのが好ましい。
層408を形成する材料よりも励起エネルギーの低い材料で形成するか、励起エネルギー
の低いドーパントをドーピングして形成する必要がある。
導入された構造のAlpq3が適している。発光層にドーピングを行う際に用いるドーパ
ントとしては、ペリレン、ルブレン、クマリン、4-(シ゛シアノメチレン)-2-メチル-6-(p
-シ゛メチルアミノスチリル)-4H-ヒ゜ラン(DCM)およびキナクリドンといった公知の
材料を用いることができる。
形成するAlq3もしくはAlpq3と電子輸送層408を形成する材料を共蒸着法により
形成する。なお、この時の混合層(2)409の膜厚は、1〜10nmとするのが好まし
い。
4-トリアゾール誘導体といった材料を用いることができる。具体的には、2-(4-ヒ゛フェ
ニリル)-5-(4-tert-フ゛チルフェニル)-1,3,4-オキサシ゛アソ゛ール(PBD)、2,5-(1
,1'-シ゛ナフチル)-1,3,4-オキサシ゛アソ゛ール(BND)、1,3-ヒ゛ス[5-(p-tert-フ
゛チルフェニル)-1,3,4-オキサシ゛アソ゛ール-2-イル]ヘ゛ンセ゛ン(OXD−7)、3
-(4-tert-フ゛チルフェニル)-4-フェニル-5-(4-ヒ゛フェニリル)-1,2,4-トリアソ゛ール
(TAZ)といった材料を用いることができる。なお、電子輸送層408としては、30
〜60nmの膜厚で形成されるのが好ましい。
機発光素子の陰極となる導電膜としてMgAgを用いているが、AlやYbの他、Al−
Li合金膜(アルミニウムとリチウムとの合金膜)や、周期表の1族もしくは2族に属す
る元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成された膜を用いることも可能である。
て説明する。なお、本実施例では、図5を用いて説明する。
ンジウムに2〜20[%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合した透明導電膜を用いる。なお、本
実施例に於いては、陽極501の膜厚を80〜200nmとする。
ては、銅フタロシアニン(CuPc)や無金属フタロシアニン(H2Pc)等のフタロシ
アニン系の材料を用いる。なお、本実施例に於いては、銅フタロシアニンを用いて正孔注
入層504を形成する。正孔注入層504の膜厚としては、10〜30nmとする。
る正孔輸送層505には芳香族アミン系のα−NPD、TPAC、MTDATAといった
材料を用いることができる。なお、本実施例に於いては、MTDATAとα−NPDを積
層させて30〜60nmの膜厚で正孔輸送層505を形成する。なお、本実施例に於いて
は、正孔輸送層505の上にMTDATA(下層)を10〜20nmの膜厚で形成した後
、α−NPD(上層)を5〜20nmの膜厚で形成する。
5の上層を形成するα−NPDと発光層506を形成する4,4'-N,N'-シ゛カルハ゛ソ゛ー
ル-ヒ゛フェニル(CBP)及びトリス(2-フェニルヒ゜リシ゛ン)イリシ゛ウム(Ir(
ppy)3)
を共蒸着法により形成する。なお、この時の混合層(1)507の膜厚は、1〜10nm
とするのが好ましい。
スト材料であるイリジウム錯体(Ir(ppy)3)を共蒸着法により形成する。ホスト
材料としては、イリジウム錯体の他に白金錯体を用いても良い。なお、この時の発光層5
06の膜厚は、10〜30nmとする。
孔阻止層508にBCPを用い、10〜30nmの膜厚で形成する。
8を形成するBCPと電子輸送層509を形成するAlq3を共蒸着法により形成する。
なお、この時の混合層(2)510の膜厚は、1〜10nmとするのが好ましい。
料を用いることができる。なお、本実施例では電子注入層609の材料としてAlq3を
用い、30〜60nmの膜厚で形成する。
本実施例では有機発光素子の陰極502となる導電膜としてMgAgを用いているが、A
lやYbの他、Al−Li合金膜(アルミニウムとリチウムとの合金膜)や、周期表の1
族もしくは2族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成された膜を用いるこ
とも可能である。なお、本実施例における陰極502は100〜500nmの膜厚で形成
する。
が好ましい。
て説明する。なお、本実施例では、図6を用いて説明する。
ンジウムに2〜20[%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合した透明導電膜を用いる。なお、本
実施例に於いては、陽極601の膜厚を80〜200nmとする。
ては、銅フタロシアニン(CuPc)や無金属フタロシアニン(H2Pc)等のフタロシ
アニン系の材料を用いる。なお、本実施例に於いては、銅フタロシアニンを用いて正孔注
入層604を形成する。本実施例においては、正孔注入層604の膜厚を10〜30nm
とする。
4を形成する銅フタロシアニン(CuPc)と正孔輸送層605を形成するα−NPDと
を共蒸着法により形成する。なお、この時の混合層(1)606の膜厚は、1〜10nm
とするのが好ましい。
ける正孔輸送層605には芳香族アミン系のα−NPD、TPAC、MTDATAといっ
た材料を用いることができる。なお、本実施例に於いては、α−NPDを用いて30〜6
0nmの膜厚で正孔輸送層605を形成する。
する。なお、ここでは発光層607の膜厚を30〜60nmとする。
4-トリアゾール誘導体といった材料を用いることができる。具体的には、PBD、BND
、OXD−7、TAZといった材料を用いることができる。なお、電子輸送層608とし
ては、30〜60nmの膜厚で形成する。
8を形成するTAZと電子注入層609を形成する材料を共蒸着法により形成する。なお
、この時の混合層(2)610の膜厚は、1〜10nmとするのが好ましい。
くはAlpq3といった材料を用いることができる。なお、電子輸送層509としては、
30〜60nmの膜厚で形成する。
機発光素子の陰極となる導電膜としてMgAgを用いているが、AlやYbの他、Al−
Li合金膜(アルミニウムとリチウムとの合金膜)や、周期表の1族もしくは2族に属す
る元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成された膜を用いることも可能である。
動回路のTFT(nチャネル型TFT及びpチャネル型TFT)を同時に作製する方法の
一例について図7〜図9を用いて説明する。
れるバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる
基板900を用いる。なお、基板900としては、透光性を有する基板であれば限定され
ず、石英基板を用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラ
スチック基板を用いてもよい。
窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地膜901を形成する。本実施例では下地膜901と
して2層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または2層以上積層させた構造を用いても
良い。下地膜901の一層目としては、プラズマCVD法を用い、SiH4、NH3、及び
N2Oを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜901aを10〜200nm(好まし
くは50〜100nm)形成する。
本実施例では、膜厚50nmの酸化窒化珪素膜901a(組成比Si=32%、O=27
%、N=24%、H=17%)を形成した。次いで、下地膜901のニ層目としては、プ
ラズマCVD法を用い、SiH4、及びN2Oを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜
901bを50〜200nm(好ましくは100〜150nm)の厚さに積層形成する。
本実施例では、膜厚100nmの酸化窒化珪素膜901b(組成比Si=32%、O=5
9%、N=7%、H=2%)を形成した。
5は、非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプ
ラズマCVD法等)により成膜した後、公知の結晶化処理(レーザー結晶化法、熱結晶化
法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等)を行って得られた結晶質半導体膜
を所望の形状にパターニングして形成する。
この半導体層902〜905の厚さは25〜80nm(好ましくは30〜60nm)の厚
さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素(シリコン)また
はシリコンゲルマニウム(SiXGe1-X(X=0.0001〜0.02))合金などで形
成すると良い。本実施例では、プラズマCVD法を用い、55nmの非晶質珪素膜を成膜
した後、ニッケルを含む溶液を非晶質珪素膜上に保持させた。この非晶質珪素膜に脱水素
化(500℃、1時間)を行った後、熱結晶化(550℃、4時間)を行い、さらに結晶
化を改善するためのレーザーアニ―ル処理を行って結晶質珪素膜を形成した。そして、こ
の結晶質珪素膜をフォトリソグラフィー法を用いたパターニング処理によって、半導体層
902〜905を形成した。
導体層902〜905に微量な不純物元素(ボロンまたはリン)をドーピングしてもよい
。
続発光型のエキシマレーザーやYAGレーザー、YVO4レーザーを用いることができる
。これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発振器から放射されたレーザー光を光学
系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣
選択するものであるが、エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数300Hzと
し、レーザーエネルギー密度を100〜400mJ/cm2(代表的には200〜300m
J/cm2)とする。また、YAGレーザーを用いる場合にはその第2高調波を用いパルス
発振周波数30〜300kHzとし、レーザーエネルギー密度を300〜600mJ/c
m2(代表的には350〜500mJ/cm2)とすると良い。そして幅100〜1000μ
m、例えば400μmで線状に集光したレーザー光を基板全面に渡って照射し、この時の
線状レーザー光の重ね合わせ率(オーバーラップ率)を50〜90%として行えばよい。
906はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを40〜150nmとして珪素
を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマCVD法により110nmの厚さで酸
化窒化珪素膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)で形成した。勿
論、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単
層または積層構造として用いても良い。
silicate)とO2とを混合し、反応圧力40Pa、基板温度300〜400℃とし、高周
波(13.56MHz)電力密度0.5〜0.8W/cm2で放電させて形成することが
できる。このようにして作製される酸化珪素膜は、その後400〜500℃の熱アニール
によりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。
00〜400nm(好ましくは250〜350nm)の厚さで形成する。耐熱性導電層9
07は単層で形成しても良いし、必要に応じて二層あるいは三層といった複数の層から成
る積層構造としても良い。耐熱性導電層にはTa、Ti、Wから選ばれた元素、または前
記元素を成分とする合金か、前記元素を組み合わせた合金膜が含まれる。これらの耐熱性
導電層はスパッタ法やCVD法で形成されるものであり、低抵抗化を図るために含有する
不純物濃度を低減させることが好ましく、特に酸素濃度に関しては30ppm以下とする
と良い。本実施例ではW膜を300nmの厚さで形成する。W膜はWをターゲットとして
スパッタ法で形成しても良いし、6フッ化タングステン(WF6)を用いて熱CVD法で
形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図
る必要があり、W膜の抵抗率は20μΩcm以下にすることが好ましい。W膜は結晶粒を
大きくすることで低抵抗率化を図ることができるが、W中に酸素などの不純物元素が多い
場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。このことより、スパッタ法による場合、純度9
9.9999%のWターゲットを用い、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がない
ように十分配慮してW膜を形成することにより、抵抗率9〜20μΩcmを実現すること
ができる。
とが可能である。Ta膜はスパッタガスにArを用いる。また、スパッタ時のガス中に適
量のXeやKrを加えておくと、形成する膜の内部応力を緩和して膜の剥離を防止するこ
とができる。α相のTa膜の抵抗率は20μΩcm程度でありゲート電極に使用すること
ができるが、β相のTa膜の抵抗率は180μΩcm程度でありゲート電極とするには不
向きであった。TaN膜はα相に近い結晶構造を持つので、Ta膜の下地にTaN膜を形
成すればα相のTa膜が容易に得られる。また、図示しないが、耐熱性導電層907の下
に2〜20nm程度の厚さでリン(P)をドープしたシリコン膜を形成しておくことは有
効である。これにより、その上に形成される導電膜の密着性向上と酸化防止を図ると同時
に、耐熱性導電層907が微量に含有するアルカリ金属元素が第1の形状のゲート絶縁膜
906に拡散するのを防ぐことができる。いずれにしても、耐熱性導電層907は抵抗率
を10〜50μΩcmの範囲ですることが好ましい。
。そして、第1のエッチング処理を行う。本実施例ではICPエッチング装置を用い、エ
ッチング用ガスにCl2とCF4を用い、1Paの圧力で3.2W/cm2のRF(13.5
6MHz)電力を投入してプラズマを形成して行う。
基板側(試料ステージ)にも224mW/cm2のRF(13.56MHz)電力を投入し
、これにより実質的に負の自己バイアス電圧が印加される。この条件でW膜のエッチング
速度は約100nm/minである。第1のエッチング処理はこのエッチング速度を基に
W膜がちょうどエッチングされる時間を推定し、それよりもエッチング時間を20%増加
させた時間をエッチング時間とした。
される。導電層909〜912のテーパー部の角度は15〜30°となるように形成され
る。残渣を残すことなくエッチングするためには、10〜20%程度の割合でエッチング
時間を増加させるオーバーエッチングを施すものとする。W膜に対する酸化窒化シリコン
膜(ゲート絶縁膜906)の選択比は2〜4(代表的には3)であるので、オーバーエッ
チング処理により、酸化窒化シリコン膜が露出した面は20〜50nm程度エッチングさ
れる(図7(B))。
こでは、n型を付与する不純物元素添加の工程を行う。第1の形状の導電層を形成したマ
スク908をそのまま残し、第1のテーパー形状を有する導電層909〜912をマスク
として自己整合的にn型を付与する不純物元素をイオンドープ法で添加する。n型を付与
する不純物元素をゲート電極の端部におけるテーパー部とゲート絶縁膜906とを通して
、その下に位置する半導体層に達するように添加するためにドーズ量を1×1013〜5×
1014atoms/cm2とし、加速電圧を80〜160keVとして行う。n型を付与
する不純物元素として15族に属する元素、典型的にはリン(P)または砒素(As)を
用いるが、ここではリン(P)を用いた。このようなイオンドープ法により第1の不純物
領域914〜917には1×1020〜1×1021atoms/cm3の濃度範囲でn型を付与
する不純物元素が添加される(図7(C))。
〜912の下に回りこみ、第1の不純物領域914〜917が第1の形状の導電層909
〜912と重なることも起こりうる。
ICPエッチング装置により行い、エッチングガスにCF4とCl2の混合ガスを用い、R
F電力3.2W/cm2(13.56MHz)、バイアス電力45mW/cm2(13.56M
Hz)、圧力1.0Paでエッチングを行う。この条件で形成される第2の形状を有する
導電層918〜921が形成される。その端部にはテーパー部が形成され、該端部から内
側にむかって徐々に厚さが増加するテーパー形状となる。第1のエッチング処理と比較し
て基板側に印加するバイアス電力を低くした分等方性エッチングの割合が多くなり、テー
パー部の角度は30〜60°となる。マスク908はエッチングされて端部が削れ、マス
ク922となる。また、図7(D)の工程において、ゲート絶縁膜906の表面が40n
m程度エッチングされる。
る不純物元素をドーピングする。例えば、加速電圧を70〜120keVとし、1×10
13/cm2のドーズ量で行い、不純物濃度が大きくなった第1の不純物領域924〜92
7と、前記第1の不純物領域924〜927に接する第2の不純物領域928〜931と
を形成する。この工程において、ドーピングの条件によっては、不純物が第2の形状の導
電層918〜921の下に回りこみ、第2の不純物領域928〜931が第2の形状の導
電層918〜921と重なることも起こりうる。第2の不純物領域における不純物濃度は
、1×1016〜1×1018atoms/cm3となるようにする(図8(A))。
、905に一導電型とは逆の導電型の不純物領域933(933a、933b)及び93
4(934a、934b)を形成する。この場合も第2の形状の導電層918、921を
マスクとしてp型を付与する不純物元素を添加し、自己整合的に不純物領域を形成する。
このとき、nチャネル型TFTを形成する半導体層903、904は、レジストのマスク
932を形成し全面を被覆しておく。ここで形成される不純物領域933、934はジボ
ラン(B2H6)を用いたイオンドープ法で形成する。不純物領域933、934のp型を
付与する不純物元素の濃度は、2×1020〜2×1021atoms/cm3となるように
する。
含有する2つの領域に分けて見ることができる。第3の不純物領域933a、934aは
1×1020〜1×1021atoms/cm3の濃度でn型を付与する不純物元素を含み、
第4の不純物領域933b、934bは1×1017〜1×1020atoms/cm3の濃
度でn型を付与する不純物元素を含んでいる。しかし、これらの不純物領域933b、9
34bのp型を付与する不純物元素の濃度を1×1019atoms/cm3以上となるよ
うにし、第3の不純物領域933a、934aにおいては、p型を付与する不純物元素の
濃度をn型を付与する不純物元素の濃度の1.5から3倍となるようにすることにより、
第3の不純物領域でpチャネル型TFTのソース領域およびドレイン領域として機能する
ために何ら問題は生じない。
ート絶縁膜906上に第1の層間絶縁膜937を形成する。第1の層間絶縁膜937は酸
化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた積層
膜で形成すれば良い。いずれにしても第1の層間絶縁膜937は無機絶縁物材料から形成
する。第1の層間絶縁膜937の膜厚は100〜200nmとする。第1の層間絶縁膜9
37として酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマCVD法でTEOSとO2とを混
合し、反応圧力40Pa、基板温度300〜400℃とし、高周波(13.56MHz)電
力密度0.5〜0.8W/cm2で放電させて形成することができる。また、第1の層間絶縁
膜937として酸化窒化シリコン膜を用いる場合には、プラズマCVD法でSiH4、N2
O、NH3から作製される酸化窒化シリコン膜、またはSiH4、N2Oから作製される酸
化窒化シリコン膜で形成すれば良い。この場合の作製条件は反応圧力20〜200Pa、
基板温度300〜400℃とし、高周波(60MHz)電力密度0.1〜1.0W/cm2で形成
することができる。また、第1の層間絶縁膜937としてSiH4、N2O、H2から作製
される酸化窒化水素化シリコン膜を適用しても良い。窒化シリコン膜も同様にプラズマC
VD法でSiH4、NH3から作製することが可能である。
る工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。その他に
、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法(RTA法)を適用すること
ができる。熱アニール法では酸素濃度が1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下の窒
素雰囲気中で400〜700℃、代表的には500〜600℃で行うものであり、本実施
例では550℃で4時間の熱処理を行った。また、基板900に耐熱温度が低いプラスチ
ック基板を用いる場合にはレーザーアニール法を適用することが好ましい。
、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行い、半導体層を水素化する工程を行う。
この工程は熱的に励起された水素により半導体層にある1016〜1018/cm3のダングリン
グボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化(プラズマに
より励起された水素を用いる)を行っても良い。いずれにしても、半導体層902〜90
5中の欠陥密度を1016/cm3以下とすることが望ましく、そのために水素を0.01〜0
.1atomic%程度付与すれば良い。
膜厚で形成する。有機樹脂材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミ
ドアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)等を使用することができる。例えば、基板に塗
布後、熱重合するタイプのポリイミドを用いる場合には、クリーンオーブンで300℃で
焼成して形成する。また、アクリルを用いる場合には、2液性のものを用い、主材と硬化
剤を混合した後、スピナーを用いて基板全面に塗布した後、ホットプレートで80℃で6
0秒の予備加熱を行い、さらにクリーンオーブンで250℃で60分焼成して形成するこ
とができる。
良好に平坦化させることができる。また、有機樹脂材料は一般に誘電率が低いので、寄生
容量を低減できる。しかし、吸湿性があり保護膜としては適さないので、本実施例のよう
に、第1の層間絶縁膜937として形成した酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化
シリコン膜などと組み合わせて用いると良い。
ース領域またはドレイン領域とする不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。コ
ンタクトホールはドライエッチング法で形成する。この場合、エッチングガスにCF4、
O2、Heの混合ガスを用い有機樹脂材料から成る第2の層間絶縁膜939をまずエッチ
ングし、その後、続いてエッチングガスをCF4、O2として第1の層間絶縁膜937をエ
ッチングする。さらに、半導体層との選択比を高めるために、エッチングガスをCHF3
に切り替えてゲート絶縁膜906をエッチングすることによりコンタクトホールを形成す
ることができる。
れる。さらに、配線層940の上にはエッチングの際に配線層とエッチング液に対する選
択比が大きくなる材料からなる分離層941が形成される。なお、分離層941は、窒化
膜や酸化膜といった無機材料で形成されていても良いし、ボリイミド、ポリアミドまたは
BCB(ベンゾシクロブテン)といった有機樹脂等で形成されていても良い。さらに金属
材料で形成されていても良い。
ス配線942〜945とドレイン配線946〜948及び分離部942b〜948bを形
成する。なお、本明細書中では、分離層と配線とで形成される構造を隔壁と呼ぶ。また、
図示していないが、本実施例ではこの配線を、そして、膜厚50nmのTi膜と、膜厚5
00nmの合金膜(AlとTiとの合金膜)
との積層膜で形成した。
とによって画素電極949を形成する(図9(B))。なお、本実施例では、透明電極と
して酸化インジウム・スズ(ITO)膜や酸化インジウムに2〜20[%]の酸化亜鉛(Z
nO)を混合した透明導電膜を用いる。
923と接して重ねて形成することによって電流制御用TFT963のドレイン領域と電
気的な接続が形成される。
ョン膜952が蒸着法により形成される。このとき有機化合物層950を形成する前に画
素電極947に対して熱処理を施し、水分を完全に除去しておくことが好ましい。なお、
本実施例では有機発光素子の陰極としてMgAg電極を用いるが、公知の他の材料であっ
ても良い。
子注入層及びバッファー層といった複数の層を組み合わせて積層することにより形成され
ている。本実施例において用いた有機化合物層の構造について以下に詳細に説明する。
−NPDを用いてそれぞれ蒸着法により形成する。なお、正孔注入層と正孔輸送層の界面
には、銅フタロシアニンとα−NPDを用いて共蒸着法により混合層を形成する。なお、
ここで形成される混合層には濃度勾配が形成されていることが望ましい。
発光を示す有機化合物層の形成を行う。なお、本実施例では、赤、緑、青色の発光を示す
有機化合物層を形成する。
その他にもN,N'-シ゛サリチリテ゛ン-1,6-ヘキサンシ゛アミナト)シ゛ンク(II)(Zn
(salhn))にEu錯体である(1,10-フェナントロリン)-トリス(1,3-シ゛フェニル-
フ゜ロハ゜ン-1,3-シ゛オナト)ユーロヒ゜ウム(III)(Eu(DBM)3(Phen)を
ドーピングしたもの等を用いることができるが、その他公知の材料を用いることもできる
。
ることができる。なお、この時には、BCPを用いて正孔阻止層を積層しておくことが好
ましい。また、この他にもアルミキノリラト錯体(Alq3)
、ベンゾキノリノラトベリリウム錯体(BeBq)を用いることができる。さらには、キ
ノリラトアルミニウム錯体(Alq3)にクマリン6やキナクリドンといった材料をドー
パントとして用いたものも可能であるが、その他公知の材料を用いることもできる。
化合物を配位子に持つ亜鉛錯体であるN,N'-シ゛サリチリテ゛ン-1,6-ヘキサンシ゛アミナ
ト)シ゛ンク(II)(Zn(salhn))及び4,4'-ヒ゛ス(2,2-シ゛フェニル-ヒ゛ニ
ル)-ヒ゛フェニル(DPVBi)にペリレンをドーピングしたものを用いることもできる
が、その他の公知の材料を用いても良い。
した発光層を形成する材料とを用いて共蒸着法により正孔輸送層と発光層の界面に混合層
を形成する。なお、ここで形成される混合層には濃度勾配が形成されていることが望まし
い。
ジアゾール誘導体や1,2,4−トリアゾール誘導体(TAZ)といった材料を用いること
ができるが、本実施例では、1,2,4−トリアゾール誘導体(TAZ)を用いて蒸着法に
より30〜60nmの膜厚で形成する。
アゾール誘導体(TAZ)を用いて共蒸着法により混合層を形成する。
なお、ここで形成される混合層には濃度勾配が形成されていることが望ましい。
、本実施例における有機化合物層950(積層された有機化合物層と混合層を含む)の膜
厚は10〜400[nm](典型的には60〜150[nm])、陰極951の厚さは80〜
200[nm](典型的には100〜150[nm])とすれば良い。
例では有機発光素子の陰極となる導電膜としてMgAgを用いているが、Al−Li合金
膜(アルミニウムとリチウムとの合金膜)や、周期表の1族もしくは2族に属する元素と
アルミニウムとを共蒸着法により形成された膜を用いることも可能である。
ション膜952を設けることで有機化合物層950や陰極951を水分や酸素から保護す
ることは可能である。なお、本実施例ではパッシベーション膜952として300nm厚
の窒化珪素膜を設ける。このパッシベーション膜952は陰極951を形成した後に大気
解放しないで連続的に形成しても構わない。
有機化合物層950、陰極951の重なっている部分954が有機発光素子に相当する。
あり、CMOSを形成している。スイッチング用TFT962及び電流制御用TFT96
3は画素部が有するTFTであり、駆動回路のTFTと画素部のTFTとは同一基板上に
形成することができる。
最大でも10V程度で十分なので、TFTにおいてホットエレクトロンによる劣化があま
り問題にならない。また駆動回路を高速で動作させる必要があるので、TFTのゲート容
量は小さいほうが好ましい。よって、本実施例のように、有機発光素子を用いた発光装置
の駆動回路では、TFTの半導体層が有する第2の不純物領域929と、第4の不純物領
域933bとが、それぞれゲート電極918、919と重ならない構成にするのが好まし
い。
ることができる。
することにより本発明の発光装置を完成させることができる。
由に組み合わせて実施することが可能である。
完成させる方法について図10を用いて詳細に説明する。
図10(A)をA−A’で切断した断面図である。点線で示された1001はソース側駆
動回路、1002は画素部、1003はゲート側駆動回路である。また、1004はカバ
ー材、1005はシール剤であり、シール剤1005で囲まれた内側には空間1007が
設けられる。
る信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリント
サーキット)1010からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではFPC
しか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基盤(PWB)が取り付けられて
いても良い。本明細書における発光装置には、発光パネルにFPCもしくはPWBが取り
付けられた状態の発光モジュールだけではなく、ICを実装した発光モジュールをも含む
ものとする。
部1002、ゲート側駆動回路1003が形成されており、画素部1002は電流制御用
TFT1011とそのドレインに電気的に接続された透明電極1012を含む複数の画素
により形成される。また、ゲート側駆動回路1003はnチャネル型TFT1013とp
チャネル型TFT1014とを組み合わせたCMOS回路(図9参照)を用いて形成され
る。
端には層間絶縁膜1006が形成され、透明電極1012上には有機化合物層1016お
よび有機発光素子の陰極1017が形成される。
FPC1010に電気的に接続されている。さらに、画素部1002及びゲート側駆動回
路1003に含まれる素子は全てパッシベーション膜1018で覆われている。
材1004と有機発光素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても
良い。そして、シール剤1005の内側は密閉された空間になっており、窒素やアルゴン
などの不活性ガスが充填されている。なおこの密閉空間の中に酸化バリウムに代表される
吸湿材を設けることも有効である。
ことができるが、カバー材側に光を放射させる場合は透光性でなければならない。なお、
プラスチックとしては、FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニ
ルフロライド)、マイラー、ポリエステルまたはアクリルを用いることができる。
機発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等の有機化合物層
の酸化による劣化を促す物質が侵入するのを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発
光装置を得ることができる。
組み合わせて実施することが可能である。
第二の混合領域1709に濃度勾配を形成した素子を、具体的に例示する。
基板1701を用意する。この陽極1702を有するガラス基板1701を、図23にお
いて示したような真空槽内に搬入する。本実施例では、4種類の材料(3種類は有機化合
物であり、1種類は陰極となる金属)を蒸着するため、4つの蒸着源が必要となる。
05を、3Å/sの蒸着レートにて 30nm形成したあと、発光材料であるDPVBiのスピロ2量
体(以下、「S−DPVBi」と記す)の蒸着を開始し、徐々に蒸着レートを上げていく。
り、濃度勾配を有する第一の混合領域1708を形成する。第一の混合領域1708は10
nm形成するので、その形成終了時には、S−TADの蒸着は終了し、S−DPVBiの蒸着レートが
3Å/sになっているように、それぞれ蒸着レートの変化量を調節する。
qの蒸着を開始し、徐々に蒸着レートを上げていく。この時、Alq の蒸着開始直後から、S
−DPVBiの蒸着レートを徐々に減少させていくことにより、濃度勾配を有する第二の混合
領域1709を形成する。第二の混合領域1709は10nm形成するので、その形成終了時
には、S−DPVBiの蒸着は終了し、Alqの蒸着レートが3Å/sになっているように、それぞ
れ蒸着レートの変化量を調節する。
さは30nmとする。最後に、陰極としてAl:Li合金を150nm程度蒸着することにより、S−DPV
Biに由来する青色発光の有機発光素子を得る。
基板1701を用意する。この陽極1702を有するガラス基板1701を、図23にお
いて示したような真空槽内に搬入する。本実施例では、5種類の材料(3種類は有機化合
物であり、2種類は金属)を蒸着するため、5つの蒸着源が必要となる。
成したあと、その蒸着レートは固定したまま、発光材料であるAlqの蒸着も3Å/sにて開
始する。すなわち、α−NPDと Alqの比率が1:1となるような第一の混合領域1708
を、共蒸着にて形成することになる。厚さは10nmとする。
ることによって発光領域1706を形成する。厚さは20nmとする。さらに、引き続きAlq
の蒸着を続けたまま、電子輸送材料であるBPhenの蒸着を3Å/sの蒸着レートで開始する
。すなわち、AlqとBPhenの比率が1:1となるような第二の混合領域1709を、共蒸着
にて形成することになる。厚さは10nmとする。
ことによって、30nmの電子輸送領域1707を形成する。さらに、BPhenの蒸着を続けた
まま、Liを1wt%程度添加することにより、電子注入領域1711とする。厚さは10nmと
する。
光の有機発光素子を得る。
ス基板11001を用意する。この陽極11002を有するガラス基板11001を、図
23において示したような真空槽内に搬入する。本実施例では、7種類の材料(5種類は
有機化合物であり、2種類は金属)を蒸着するため、7つの蒸着源が必要となる。
20nmに達してCuPcの蒸着を終えると同時に、インターバルをおかずに、正孔輸送材料であ
るα−NPDの蒸着を3Å/sの蒸着レートで開始する。インターバルをおかない理由は、先
に述べたように、不純物層の形成を防ぐためである。
レートは3Å/sに固定したまま、発光材料に対するホスト材料として、Alqの蒸着も3Å/
sにて開始する。すなわち、α−NPDと Alqの比率が1:1となるような第一の混合領域1
1008を、共蒸着にて形成することになる。厚さは10nmとする。
けることによって発光領域11006を形成する。厚さは20nmとする。
この時、発光領域11006に対し、発光材料11012として蛍光色素であるDCMを1wt
%添加しておく。
ま、電子輸送材料であるBPhenの蒸着を3Å/sの蒸着レートで開始する。すなわち、Alqと
BPhenの比率が1:1となるような第二の混合領域11009を、共蒸着にて形成するこ
とになる。厚さは10nmとする。
ることによって、30nmの電子輸送領域11007を形成する。さらに、BPhenの蒸着を続
けたまま、Liを1wt%程度添加することにより、電子注入領域11011とする。厚さは1
0nmとする。
光の有機発光素子を得る。
項発光材料を適用した有機発光素子の例を、具体的に例示する。
基板を用意する。このガラス基板上に、正孔注入領域11010として、ヨウ素をドープ
したポリ(3−ヘキシル)チオフェンを、スピンコーティングにより20nm成膜する。溶媒
としてはベンゼンを用い、ヨウ素は同一の溶媒に溶解することによりドープしたものを用
いればよい。なお、成膜後は、加熱により溶媒であるベンゼンを除去する。
示したような真空槽内に搬入する。本実施例では、6種類の材料(5種類は有機化合物で
あり、1種類は陰極となる金属)を蒸着するため、6つの蒸着源が必要となる。
形成した後、その蒸着レートは固定したまま、発光材料に対するホスト材料として、BAlq
の蒸着も3Å/sにて開始する。すなわち、α−NPDと BAlqの比率が1:1となるような第
一の混合領域11008を、共蒸着にて形成することになる。厚さは10nmとする。
続けることによって発光領域11006を形成する。厚さは20nmとする。この時、発光領
域11006に対し、発光材料11012として三重項発光材料であるIr(ppy)3を5wt%添
加しておく。
けたまま、電子輸送材料であるAlqの蒸着を3Å/sの蒸着レートで開始する。すなわち、B
AlqとAlqの比率が1:1となるような第二の混合領域11009を、共蒸着にて形成する
ことになる。厚さは10nmとする。
ることによって、30nmの電子輸送領域11007を形成する。さらに、電子注入領域とし
て、Li(acac)を2nm蒸着する。
の三重項発光素子を得る。
4は、本発明の有機発光素子を用いたアクティブマトリクス型発光装置の断面図である。
るが、MOSトランジスタを用いてもよい。また、TFTとしてトップゲート型TFT(具体的に
はプレーナ型TFT)を例示するが、ボトムゲート型TFT(典型的には逆スタガ型TFT)を用
いることもできる。
、可視光を透過する基板を用いる。具体的には、ガラス基板、石英基板、結晶化ガラス基
板もしくはプラスチック基板(プラスチックフィルムを含む)
を用いればよい。なお、基板11201とは、表面に設けた絶縁膜も含めるものとする。
。まず、画素部11211について説明する。
素には有機発光素子に流れる電流を制御するためのTFT(以下、「電流制御TFT」と記す)
11202、画素電極(陽極)11203、有機化合物膜11204および陰極1120
5が設けられている。なお、図24(a)では電流制御TFTしか図示していないが、電流制御
TFTのゲートに加わる電圧を制御するためのTFT(以下、「スイッチングTFT」と記す)を
設けている。
ル型TFTとすることも可能であるが、図24のように有機発光素子の陽極に電流制御TFTを
接続する場合は、pチャネル型TFTの方が消費電力を押さえることができる。ただし、スイ
ッチングTFTはnチャネル型TFTでもpチャネル型TFTでもよい。
ている。本実施例では、画素電極11203の材料として仕事関数が4.5〜5.5eVの導電性
材料を用いるため、画素電極11203は有機発光素子の陽極として機能する。画素電極
11203として代表的には、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛もしくはこれらの化合
物(ITOなど)のような、光透過性の材料を用いればよい。画素電極11203の上には
有機化合物膜11204が設けられている。
陰極11205の材料としては、仕事関数が2.5〜3.5eVの導電性材料を用いることが望ま
しい。陰極11205として代表的には、アルカリ金属元素もしくはアルカリ度類金属元
素を含む導電膜、アルミニウムを含む導電膜、あるいはその導電膜にアルミニウムや銀な
どを積層したもの、を用いればよい。
層は、保護膜11206で覆われている。保護膜11206は、有機発光素子を酸素およ
び水から保護するために設けられている。保護膜11206の材料としては、窒化珪素、
窒化酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、もしくは炭素(具体的にはダイヤモン
ドライクカーボン)を用いる。
に伝送される信号(ゲート信号およびデータ信号)のタイミングを制御する領域であり、
シフトレジスタ、バッファ、ラッチ、アナログスイッチ(トランスファゲート)もしくは
レベルシフタが設けられている。図24(a)では、これらの回路の基本単位としてnチャネ
ル型TFT11207およびpチャネル型TFT11208からなるCMOS回路を示している。
もしくはレベルシフタの回路構成は、公知のものでよい。また図24では、同一の基板上
に画素部11211および駆動回路11212を設けているが、駆動回路11212を設
けずにICやLSIを電気的に接続することもできる。
続されているが、陰極が電流制御TFTに接続された構造をとることもできる。その場合、
画素電極を陰極11205と同様の材料で形成し、陰極を画素電極(陽極)11203と
同様の材料で形成すればよい。その場合、電流制御TFTはnチャネル型TFTとすることが好
ましい。
1209を形成する工程で作製されたものを示してあるが、この場合、画素電極1120
3が表面荒れを起こす可能性がある。有機発光素子は電流駆動型の素子であるため、画素
電極11203の表面荒れにより、特性が悪くなることも考えられる。
する発光装置も考えられる。この場合、図24(a)の構造に比べて、画素電極11203
からの電流の注入性が向上すると考えられる。
211に設置されている各画素を分離している。この土手状構造を、例えば逆テーパー型
のような構造にすることにより、土手状構造が画素電極に接しない構造をとることもでき
る。その一例を図25に示す。
図25で示されるような配線および分離部11310の形状(ひさしのある構造)は、配
線を構成する金属と、前記金属よりもエッチレートの低い材料(例えば金属窒化物)とを
積層し、エッチングすることにより形成することができる。この形状により、画素電極1
1303や配線と、陰極11305とが、ショートすることを防ぐことができる。なお、
図25においては、通常のアクティブマトリクス型の発光装置と異なり、画素上の陰極1
1305をストライプ状(パッシブマトリクスの陰極と同様)にする構造になる。
構造を、アクティブマトリクス型の発光装置に導入した例である。断面図を図26(a)に
、各画素の電極構造の上面図を図26(b)にそれぞれ示す。すなわち、各画素11413
において、陽極が全面に成膜されているのではなく、ストライプ状になっており、そのス
トライプ状電極11403の間にスリットが形成されている構造である。
部分は発光しない。しかしながら、導電性高分子11414を図26(a)のようにコーテ
ィングすることにより、画素の全面が発光する。つまり、導電性高分子11414は、正
孔注入領域であると同時に、電極の役割も果たしているとも言える。
用する必要がないことである。スリットの開口率が8〜9割程度あれば、十分な発光が取
り出せる。また、平らな面を形成する導電性高分子11414によって、有機化合物膜に
対する電界の加わり方は均一となり、絶縁破壊等も起こりにくくなる。
お、図27(a)には上面図を示し、図27(b)には図27(a)をP−P'で切断した時の断面図
を示す。また、図24の符号を引用する。
503はデータ信号側駆動回路である。また、ゲート信号側駆動回路11502およびデ
ータ信号側駆動回路11503に伝送される信号は、入力配線11504を介してTAB(T
ape Automated Bonding)テープ11505から入力される。なお、図示しないが、TABテ
ープ11505の代わりに、TABテープにIC(集積回路)を設けたTCP(Tape Carrier Pac
kage)を接続してもよい。
り、樹脂からなるシール剤11507により接着されている。カバー材11506は酸素
および水を透過しない材質であれば、いかなるものを用いてもよい。本実施例では、カバ
ー材11506は図27(b)に示すように、プラスチック材11506aと、前記プラス
チック材11506aの表面および裏面に設けられた炭素膜(具体的にはダイヤモンドラ
イクカーボン膜)11506b、11506cからなる。
8で覆われ、有機発光素子を完全に密閉空間11509に封入するようになっている。密
閉空間11509は不活性ガス(代表的には窒素ガスや希ガス)、樹脂または不活性液体
(例えばパーフルオロアルカンに代表される液状のフッ素化炭素)を充填しておけばよい
。さらに、吸湿剤や脱酸素剤を設けることも有効である。
よい。この偏光板は、外部から入射した光の反射を押さえ、観測者が表示面に映り込むこ
とを防ぐ効果がある。一般的には、円偏光板が用いられている。ただし、有機化合物膜か
ら発した光が偏光板により反射されて内部に戻ることを防ぐため、屈折率を調節して内部
反射の少ない構造とすることが好ましい。
子のいずれを用いてもよい。
マトリクス型発光装置を例示するが、実施例5とは異なり、能動素子が形成されている基
板とは反対側から光を取り出す構造(以下、「上方出射」と記す)の発光装置を示す。図
28にその断面図を示す。
るが、MOSトランジスタを用いてもよい。また、TFTとしてトップゲート型TFT(具体的に
はプレーナ型TFT)を例示するが、ボトムゲート型TFT(典型的には逆スタガ型TFT)を用
いることもできる。
よび駆動回路11612に関しては、実施例5と同様の構成でよい。
実施例では陽極として用いるため、仕事関数がより大きい導電性材料を用いることが好ま
しい。その代表例として、ニッケル、パラジウム、タングステン、金、銀などの金属が挙
げられる。本実施例では、第一電極11603は光を透過しないことが好ましいが、それ
に加えて、光の反射性の高い材料を用いることがさらに好ましい。
化合物膜11604の上には第二電極11605が設けられており、本実施例では陰極と
する。その場合、第二電極11605の材料としては、仕事関数が2.5〜3.5eVの導電性材
料を用いることが望ましい。代表的には、アルカリ金属元素もしくはアルカリ度類金属元
素を含む導電膜、アルミニウムを含む導電膜、あるいはその導電膜にアルミニウムや銀な
どを積層したもの、を用いればよい。ただし、本実施例は上方出射であるため、第二電極
11605が光透過性であることが大前提である。したがって、これらの金属を用いる場
合は、20nm程度の超薄膜であることが好ましい。
は、保護膜11606で覆われている。保護膜11606は、有機発光素子を酸素および
水から保護するために設けられている。本実施例では、光を透過するものであればいかな
るものを用いてもよい。
続されているが、陰極が電流制御TFTに接続された構造をとることもできる。その場合、
第一電極を陰極の材料で形成し、第二電極を陽極の材料で形成すればよい。このとき、電
流制御TFTはnチャネル型TFTとすることが好ましい。
れている。カバー材11607は酸素および水を透過しない材質で、かつ、光を透過する
材質であればいかなるものを用いてもよい。本実施例ではガラスを用いる。密閉空間11
609は不活性ガス(代表的には窒素ガスや希ガス)
、樹脂または不活性液体(例えばパーフルオロアルカンに代表される液状のフッ素化炭素
)を充填しておけばよい。さらに、吸湿剤や脱酸素剤を設けることも有効である。
線11613を介してTAB(Tape Automated Bonding)テープ11614から入力される
。なお、図示しないが、TABテープ11614の代わりに、TABテープにIC(集積回路)を
設けたTCP(Tape Carrier Package)を接続してもよい。
よい。この偏光板は、外部から入射した光の反射を押さえ、観測者が表示面に映り込むこ
とを防ぐ効果がある。一般的には、円偏光板が用いられている。ただし、有機化合物膜か
ら発した光が偏光板により反射されて内部に戻ることを防ぐため、屈折率を調節して内部
反射の少ない構造とすることが好ましい。
子のいずれを用いてもよい。
て説明する。説明には図11を用いる。図11において、1301はガラス基板、130
2は透明導電膜からなる陽極である。本実施例では、透明導電膜として酸化インジウムと
酸化亜鉛との化合物を蒸着法により形成する。なお、図11では図示されていないが、複
数本の陽極が紙面に垂直な方向へストライプ状に配列されている。
、1303b)が形成される。バンク(1303a、1303b)は陽極1302に沿っ
て紙面に垂直な方向に形成されている。
の有機化合物層1304として、銅フタロシアニンが蒸着法により、30〜50nmの膜
厚で形成される。
膜厚で形成される。
る画素1306aと、緑色に発光する画素1306bと、青色に発光する画素1306c
とを別々に形成する。
aは、メタルマスクを用いてAlq3とDCMを共蒸着法により、30〜60nmの膜厚
で形成する。
、メタルマスクを用いてAlq3のみを蒸着法により30〜60nmの膜厚で形成する。
、メタルマスクを用いてBCPのみを蒸着法により30〜60nmの膜厚で形成する。な
お、この時、BCPにAlq3を積層させてもよい。
化合物層と第2の有機化合物層の界面において、第1の混合層を形成し、第2の有機化合
物層と第3の有機化合物層との界面に第2の混合層を設ける。
なお、混合層の作製については、実施の形態において示した方法を用いればよい。
はバンク(1303a、1303b)によって形成された溝に沿って形成されるため、紙
面に垂直な方向にストライプ状に配列される。
長手方向となり、且つ、陽極1302と直交するようにストライプ状に配列されている。
なお、本実施例では、陰極1307は、MgAgからなり、それぞれ蒸着法により形成さ
れる。また、図示されないが陰極1307は所定の電圧が加えられるように、後にFPC
が取り付けられる部分まで配線が引き出されている。
て窒化珪素膜を設けても良い。
の電極が透光性の陽極となっているため、有機化合物層で発生した光は下面(基板130
1)に放射される。しかしながら、有機発光素子の構造を反対にし、下側の電極を遮光性
の陰極とすることもできる。その場合、有機化合物層で発生した光は上面(基板1301
とは反対側)に放射されることになる。
性で良いのでセラミックス基板を用いたが、勿論、前述のように有機発光素子の構造を反
対にした場合、カバー材は透光性のほうが良いので、プラスチックやガラスからなる基板
を用いるとよい。
貼り合わされる。なお、シール剤1310の内側1309は密閉された空間になっており
、窒素やアルゴンなどの不活性ガスが充填されている。また、この密閉された空間130
9の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を設けることも有効である。最後に異方導電性
フィルム(FPC)1311を取り付けてパッシブ型の発光装置が完成する。
なお、本実施例は、本発明で開示した有機発光素子のいずれの素子構成とも自由に組み合
わせて実施することが可能である。
トリクス型発光装置を例示する。図29(a)にはその上面図を示し、図29(b)には図29
(a)をP−P'で切断した時の断面図を示す。
ラスチック材としては、ポリイミド、ポリアミド、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、PES(
ポリエチレンサルファイル)、PC(ポリカーボネート)、PET(ポリエチレンテレフタレ
ート)もしくはPEN(ポリエチレンナフタレート)を板状、もしくはフィルム上にしたも
のが使用できる。
ガリウムを添加した酸化物導電膜を用いる。また、11703は金属膜からなるデータ線
(陰極)であり、本実施例ではビスマス膜を用いる。また、11704はアクリル樹脂か
らなるバンクであり、データ線11703を分断するための隔壁として機能する。走査線
11702とデータ線11703は両方とも、ストライプ状に複数形成されており、互い
に直交するように設けられている。
なお、図29(a)では図示していないが、走査線11702とデータ線11703の間に
は有機化合物膜が挟まれており、交差部11705が画素となる。
外部の駆動回路に接続される。なお、11708は走査線11702が集合してなる配線
群を表しており、11709はデータ線11703に接続された接続配線11706の集
合からなる配線群を表す。また、図示していないが、TABテープ11707の代わりに、T
ABテープにICを設けたTCPを接続してもよい。
によりプラスチック材11701に貼り合わされたカバー材である。シール剤11710
としては光硬化樹脂を用いていればよく、脱ガスが少なく、吸湿性の低い材料が望ましい
。カバー材としては基板11701と同一の材料が好ましく、ガラス(石英ガラスを含む
)もしくはプラスチックを用いることができる。ここではプラスチック材を用いる。
物膜である。なお、図29(c)に示すように、バンク11704は下層の幅が上層の幅よ
りも狭い形状になっており、データ線11703を物理的に分断できる。また、シール剤
11710で囲まれた画素部11714は、樹脂からなる封止材11715により外気か
ら遮断され、有機化合物膜の劣化を防ぐ構造となっている。
、データ線11703、バンク11704および有機化合物膜11713で形成されるた
め、非常に簡単なプロセスで作製することができる。
よい。この偏光板は、外部から入射した光の反射を押さえ、観測者が表示面に映り込むこ
とを防ぐ効果がある。一般的には、円偏光板が用いられている。ただし、有機化合物膜か
ら発した光が偏光板により反射されて内部に戻ることを防ぐため、屈折率を調節して内部
反射の少ない構造とすることが好ましい。
子のいずれを用いてもよい。
の発光装置とは、赤、緑、青の光の三原色を用いて、様々な色を表現できる装置のことを
指す。
シャドウマスクの技術を用いて、それぞれ塗り分ける手法である。すなわち、実施例6〜
実施例8で述べたような、赤、緑、および青色の有機発光素子を、実施例10、実施例1
1、および実施例13で述べたような発光装置の基板上に設ければよい。
30(a)に示すように、白色発光の有機発光素子を、カラーフィルターを有する基板上に
設ける手法である。基板としては、カラーフィルターがパターニングされた基板に、実施
例10、実施例11、および実施例13で示したような回路が描かれているものを用いれ
ばよい。本発明による白色発光素子の例は、図30(b)に示した。
うに、青色発光の有機発光素子を、色変換層を有する基板上に設ける手法である。色変換
層とは、可視光を吸収し、吸収した可視光の波長よりも長い波長の光を放出する、蛍光塗
料類などである。基板としては、色変換層がパターニングされた基板に、実施例10、実
施例11、および実施例13で示したような回路が描かれているものを用いればよい。本
発明による青色発光素子の例は、図31(b)に示した。
によっては本発明に適用可能である。
た例を示す。
12003a、12003bを含む)にTABテープ12004が取り付けられ、前記TABテ
ープ12004を介してプリント配線板12005が取り付けられている。
線板12005の内部には少なくともI/Oポート(入力もしくは出力部)12006、1
2009、データ信号側駆動回路12007およびゲート信号側回路12008として機
能するICが設けられている。
ープを介して駆動回路としての機能を有するプリント配線版が取り付けられた構成のモジ
ュールを、本明細書では特に駆動回路外付け型モジュールと呼ぶことにする。
子のいずれを用いてもよい。
ント配線板を設けてモジュール化した例を示す。
タ信号側駆動回路12103、ゲート信号側駆動回路12104、配線12103a、1
2104aを含む)にTABテープ12105が取り付けられ、そのTABテープ12105を
介してプリント配線板12106が取り付けられている。プリント配線板12106の機
能ブロック図を図33(b)に示す。
2107、12110、コントロール部12108として機能するICが設けられている。
なお、ここではメモリ部12109を設けてあるが、必ずしも必要ではない。またコント
ロール部12108は、駆動回路の制御、映像データの補正などをコントロールするため
の機能を有した部位である。
リント配線板が取り付けられた構成のモジュールを、本明細書では特にコントローラー外
付け型モジュールと呼ぶことにする。
子のいずれを用いてもよい。
示す。本実施例の発光装置は、デジタル時間階調表示により均一な像を得ることができ、
非常に有用である。
ストレージキャパシタを表す。この回路においては、ゲート線が選択されると、電流がソ
ース線からTr1に流れ、その信号に対応する電圧がCsに蓄積される。そして、Tr2のゲート
およびソース間の電圧(Vgs)により制御される電流が、Tr2および有機発光素子に流れる
ことになる。
がって、Vgsに依存するだけの電流を流し続けることができる。
。すなわち、1フレームを複数のサブフレームに分割するわけだが、図34(b)では、1
フレームを6つのサブフレームに分割する6ビット階調とした。この場合、それぞれのサ
ブフレーム発光期間の割合は、32:16:8:4:2:1となる。
ソースドライバは同じ基板上に設けられている。本実施例では、画素回路およびドライバ
は、デジタル駆動するように設計されているため、TFT特性のばらつきの影響を受けるこ
となく、均一な像を得ることができる。
所での視認性に優れ、視野角が広い。従って、様々な電気器具の表示部に用いることがで
きる。
ラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム
、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、ノート型パーソナルコンピュ
ータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機ま
たは電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはデジタルビデオディスク
(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置)などが
挙げられる。特に、斜め方向から画面を見る機会が多い携帯情報端末は、視野角の広さが
重要視されるため、有機発光素子を有する発光装置を用いることが好ましい。それら電気
器具の具体例を図12に示す。
ピーカー部2004、ビデオ入力端子2005等を含む。本発明により作製した発光装置
は、表示部2003に用いることができる。有機発光素子を有する発光装置は自発光型で
あるためバックライトが必要なく、液晶表示装置よりも薄い表示部とすることができる。
なお、表示装置は、パソコン用、TV放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表
示装置が含まれる。
2103、操作キー2104、外部接続ポート2105、シャッター2106等を含む。
本発明により作製した発光装置は表示部2102に用いることができる。
、表示部2203、キーボード2204、外部接続ポート2205、ポインティングマウ
ス2206等を含む。本発明により作製した発光装置は表示部2203に用いることがで
きる。
チ2303、操作キー2304、赤外線ポート2305等を含む。本発明により作製した
発光装置は表示部2302に用いることができる。
であり、本体2401、筐体2402、表示部A2403、表示部B2404、記録媒体
(DVD等)読み込み部2405、操作キー2406、スピーカー部2407等を含む。
表示部A2403は主として画像情報を表示し、表示部B2404は主として文字情報を
表示するが、本発明により作製した発光装置はこれら表示部A、B2403、2404に
用いることができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども
含まれる。
2501、表示部2502、アーム部2503を含む。本発明により作製した発光装置は
表示部2502に用いることができる。
外部接続ポート2604、リモコン受信部2605、受像部2606、バッテリー260
7、音声入力部2608、操作キー2609等を含む。本発明により作製した発光装置は
表示部2602に用いることができる。
、音声入力部2704、音声出力部2705、操作キー2706、外部接続ポート270
7、アンテナ2708等を含む。本発明により作製した発光装置は、表示部2703に用
いることができる。なお、表示部2703は黒色の背景に白色の文字を表示することで携
帯電話の消費電力を抑えることができる。
等で拡大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能となる
。
線を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増
してきている。有機材料の応答速度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好ましい。
ように情報を表示することが好ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話や音響再生
装置のような文字情報を主とする表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景
として文字情報を発光部分で形成するように駆動することが好ましい。
野の電気器具に用いることが可能である。また、本実施例の電気器具は本発明で開示した
有機発光素子を有する発光装置のいずれをその表示部に用いることができる。
。したがって、前記発光装置が表示部等として含まれる電気器具は、従来よりも低い消費
電力で動作可能であり、なおかつ長保ちする電気器具となる。
特に電源としてバッテリーを使用する携帯機器のような電気器具に関しては、低消費電力
化が便利さに直結する(電池切れが起こりにくい)ため、極めて有用である。
必要なく、有機化合物膜の厚みも1μmに満たないため、薄型軽量化が可能である。した
がって、前記発光装置が表示部等として含まれる電気器具は、従来よりも薄型軽量な電気
器具となる。このことも、特に携帯機器のような電気器具に関して、便利さ(持ち運びの
際の軽さやコンパクトさ)に直結するため、極めて有用である。さらに、電気器具全般に
おいても、薄型である(かさばらない)ことは運送面(大量輸送が可能)、設置面(部屋
などのスペース確保)からみても有用であることは疑いない。
認性に優れ、しかも視野角が広いという特徴を持つ。したがって、前記発光装置を表示部
として有する電気器具は、表示の見やすさの点でも大きなメリットがある。
有機発光素子の長所に加え、低消費電力・長寿命という特長も保有しており、極めて有用
である。
を図35および図36に示す。なお、本実施例の電気器具に含まれる有機発光素子には、
本発明で開示した素子のいずれを用いてもよい。また、本実施例の電気器具に含まれる発
光装置の形態は、図24〜図34のいずれの形態を用いても良い。
2302a、表示部12303aを含む。本発明の発光装置を表示部12303aとして
用いたディスプレイを作製することにより、薄く軽量で、長保ちするディスプレイを実現
できる。よって、輸送が簡便になり、設置の際の省スペースが可能となる上に、寿命も長
い。
部12303b、操作スイッチ12304b、バッテリー12305b、受像部1230
6bを含む。本発明の発光装置を表示部2302bとして用いたビデオカメラを作製すること
により、消費電力が少なく、軽量なビデオカメラを実現できる。よって、電池の消費量が
少なくなり、持ち運びも簡便になる。
12303c、操作スイッチ12304cを含む。本発明の発光装置を表示部12302
cとして用いたデジタルカメラを作製することにより、消費電力が少なく、軽量なデジタ
ルカメラを実現できる。よって、電池の消費量が少なくなり、持ち運びも簡便になる。
、LD、またはDVDなど)12302d、操作スイッチ12303d、表示部(A)12304
d、表示部(B)12305dを含む。表示部(A)12304dは主として画像情報を表示し
、表示部(B)12305dは主として文字情報を表示する。本発明の発光装置をこれら表
示部(A)12304dや表示部(B)12305dとして用いた前記画像再生装置を作製する
ことにより、消費電力が少なく軽量な上に、長保ちする前記画像再生装置を実現できる。
なお、この記録媒体を備えた画像再生装置には、CD再生装置、ゲーム機器なども含む。
302e、受像部12303e、操作スイッチ12304e、メモリスロット12305
eを含む。本発明の発光装置を表示部12302eとして用いた携帯型コンピュータを作
製することにより、消費電力が少なく、薄型軽量な携帯型コンピュータを実現できる。よ
って、電池の消費量が少なくなり、持ち運びも簡便になる。なお、この携帯型コンピュー
タはフラッシュメモリや不揮発性メモリを集積化した記録媒体に情報を記録したり、それ
を再生したりすることができる。
表示部12303f、キーボード12304fを含む。本発明の発光装置を表示部123
03fとして用いたパーソナルコンピュータを作製することにより、消費電力が少なく、
薄型軽量なパーソナルコンピュータを実現できる。特に、ノートパソコンのように持ち歩
く用途が必要な場合、電池の消費量や軽さの点で大きなメリットとなる。
て配信される情報を表示することが多くなってきており、特に動画情報を表示する機会が
増えている。有機発光素子の応答速度は非常に速く、そのような動画表示に好適である。
声入力部12403a、表示部12404a、操作スイッチ12405a、アンテナ12
406aを含む。本発明の発光装置を表示部12404aとして用いた携帯電話を作製す
ることにより、消費電力が少なく、薄型軽量な携帯電話を実現できる。よって、電池の消
費量が少なくなり、持ち運びも楽になる上にコンパクトな本体にできる。
示部12402b、操作スイッチ12403b、12404bを含む。
本発明の発光装置を表示部12402bとして用いた音響機器を作製することにより、消
費電力が少なく、軽量な音響機器を実現できる。また、本実施例では車載用オーディオを
例として示すが、家庭用オーディオに用いても良い。
使用環境の明るさを検知する手段を設けることで、使用環境の明るさに応じて発光輝度を
変調させるような機能を持たせることは有効である。使用者は、使用環境の明るさに比べ
てコントラスト比で100〜150の明るさを確保できれば、問題なく画像もしくは文字情報を
認識できる。すなわち、使用環境が明るい場合は画像の輝度を上げて見やすくし、使用環
境が暗い場合は画像の輝度を抑えて消費電力を抑えるといったことが可能となる。
薄型軽量化が可能であるため、非常に有用と言える。代表的には、液晶表示装置のバック
ライトもしくはフロントライトといった光源、または照明機器の光源として本発明の発光
装置を含む電気器具は、低消費電力の実現や薄型軽量化が可能である。
プレイにする場合においても、その液晶ディスプレイのバックライトもしくはフロントラ
イトとして本発明の発光装置を用いた電気器具を作製することにより、消費電力が少なく
、薄くて軽量な電気器具が達成できる。
、アクティブマトリクス型の定電流駆動回路の例を示す。その回路構成を図37に示す。
源線Viを有している。また画素12810は、Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、混合
接合型の有機発光素子12811及び保持容量12812を有している。
ドレインは、一方は信号線Siに、もう一方はTr2のソースに接続されている。またT
r4のソースとドレインは、一方はTr2のソースに、もう一方はTr1のゲートに接続
されている。つまり、Tr3のソースとドレインのいずれか一方と、Tr4のソースとド
レインのいずれか一方とは、接続されている。
のゲートは第2走査線Pjに接続されている。そしてTr2のドレインは有機発光素子1
2811が有する画素電極に接続されている。有機発光素子12811は、画素電極と、
対向電極と、画素電極と対向電極の間に設けられた有機発光層とを有している。有機発光
素子12811の対向電極は発光パネルの外部に設けられた電源によって一定の電圧が与
えられている。
。ただし、Tr3とTr4の極性は同じである。また、Tr1はnチャネル型TFTとp
チャネル型TFTのどちらでも良い。Tr2は、nチャネル型TFTとpチャネル型TF
Tのどちらでも良い。発光素子の画素電極と対向電極は、一方が陽極であり、他方が陰極
である。Tr2がpチャネル型TFTの場合、陽極を画素電極として用い、陰極を対向電
極として用いるのが望ましい。逆に、Tr2がnチャネル型TFTの場合、陰極を画素電
極として用い、陽極を対向電極として用いるのが望ましい。
812はTr1のゲートとソースの間の電圧(VGS)をより確実に維持するために設けら
れているが、必ずしも設ける必要はない。
源において制御されている。
を一定に保とうとする定電流駆動が可能となる。本発明で開示した混合領域を有する有機
発光素子は従来の有機発光素子に比べて寿命が長いが、上記のような定電流駆動を実施す
ることでさらに長寿命化を図ることができるため、有効である。
Claims (1)
- 一対の電極と、前記一対の電極の間に配置された正孔輸送層及び電子輸送層と、前記正孔輸送層と前記電子輸送層との間に配置された発光層と、を有し、
前記発光層と前記正孔輸送層との間に接して第1の混合層が配置されており、
前記発光層と前記電子輸送層との間に接して第2の混合層が配置されており、
前記発光層は、ホスト材料及び発光材料から構成されており、
前記第1の混合層は、前記正孔輸送層及び前記ホスト材料から構成されており、
前記第2の混合層は、前記電子輸送層及び前記ホスト材料から構成されていることを特徴とする発光素子。
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