JP2012059789A - 発光素子、発光装置、表示装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光素子1は、陽極3と、陰極9と、陽極3と陰極9との間に設けられ、陽極3と陰極9との間に通電することにより発光する発光層6と、陽極3と発光層6との間にこれらに接して設けられ、正孔を輸送する機能を有する有機層(正孔注入層4および正孔輸送層5)とを有し、正孔注入層4および正孔輸送層5は、それぞれ、電子輸送性を有する電子輸送性材料を含んで構成されている。
【選択図】図1
Description
また、このような発光素子では、正孔輸送層のHOMO(最高被占軌道)およびLUMO(最低空軌道)の大きさを調整することにより、正孔輸送層で陰極側(発光層側)からの電子をブロックし、発光層内に電子および正孔を閉じ込め、発光効率の向上を図ることが行われている。
また、電子ブロック効果を高めるには、HOMOとLUMOとのエネルギーギャップが大きい材料を正孔輸送層に用いることが考えられるが、そのようなことは現実には難しい。
本発明の発光素子は、陽極と、
陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に設けられ、前記陽極と前記陰極との間に通電することにより発光する発光層と、
前記陽極と前記発光層との間にこれらに接して設けられ、正孔を輸送する機能を有する有機層とを有し、
前記有機層は、電子輸送性を有する電子輸送性材料を含んで構成されていることを特徴とする。
特に、本発明の発光素子では、有機層が電子輸送性材料を含むとともに陽極および発光層にそれぞれ接しているので、発光層から有機層内へ電子が侵入しても(注入されても)、その電子を有機層が陽極側へ速やかに輸送して通過させることができる。これにより、有機層中に電子が留まるのを防止し、その結果、有機層が電子により劣化するのを防止することができる。そのため、高電流密度での電流で駆動する場合においても、発光素子の長寿命化を図ることができる。
これにより、有機層が陽極から発光層へ正孔を輸送しつつ発光層からの電子をブロックすることができる。そのため、発光層に効率的に電子および正孔を閉じ込め、発光効率を向上させることができる。
このように有機層が電子をブロックする機能を有していても、高電流密度での駆動においては、有機層が電子をブロックしきれず、その結果、有機層に電子が侵入する(注入される)場合がある。このような場合においても、本発明の発光素子では、有機層が電子輸送性材料を含んでいるので、有機層でブロックしきれずに有機層内へ侵入した電子を有機層が陽極側へ速やかに輸送して通過させることができる。
アセン系材料は、電子輸送性に優れる。そのため、アセン系材料を含む有機層は、発光層からの電子を陽極へ速やかに輸送することができる。また、アセン系材料は、電子に対する耐性に優れる。そのため、電子による有機層の劣化を防止または抑制することができる。
アミン系材料は、正孔輸送性に優れる。そのため、アミン系材料を含む有機層は、陽極からの電子を発光層へ速やかに輸送することができる。
本発明の発光素子では、前記有機層は、アセン系材料およびアミン系材料を混合した混合材料で構成されていることが好ましい。
これにより、有機層の正孔輸送性および電子輸送性のバランスを好適な範囲に比較的簡単に調整することができる。
本発明の発光素子では、前記アセン系材料は、アントラセン系材料およびナフタセン系材料のうちの少なくとも一方で構成されていることが好ましい。
このようなアセン系材料は、優れた電子輸送性を有するとともに、比較的簡単に高品位な膜質で成膜することができる。
これにより、有機層の電子輸送性と正孔輸送性とのバランスを好適なものとすることができる。また、有機層が電子ブロック性を有する場合、有機層の電子ブロック性と電子輸送性とのバランスを好適なものとすることができる。
前記正孔注入層および前記正孔輸送層は、それぞれ、前記電子輸送性材料を含むことが好ましい。
これにより、陽極からの正孔注入性および正孔輸送性を良好なものとしつつ、電子による正孔注入層および正孔輸送層の劣化を防止することができる。
前記正孔注入層は、前記電子輸送性材料を含むことが好ましい。
これにより、陽極からの正孔注入性を良好なものとしつつ、電子による正孔注入層の劣化を防止することができる。
前記正孔輸送層は、前記電子輸送性材料を含むことが好ましい。
これにより、陽極からの正孔輸送性を良好なものとしつつ、電子による正孔輸送層の劣化を防止することができる。
本発明の発光素子では、前記有機層の平均厚さは、20nm以上100nm以下であることが好ましい。
これにより、駆動電圧を抑えつつ、電子による有機層の劣化を防止することができる。
このような発光装置は、長寿命な発光素子を備えるので、信頼性に優れる。
本発明の表示装置は、本発明の発光装置を備えることを特徴とする。
このような表示装置は、長期に亘り高品位な画像を表示し得るとともに、信頼性に優れる。
本発明の電子機器は、本発明の表示装置を備えることを特徴とする。
このような電子機器は、信頼性に優れる。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る発光素子を模式的に示す断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図1中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
そして、発光素子1は、その全体が基板2上に設けられるとともに、封止部材10で封止されている。
その際、発光素子1では、正孔注入層4および正孔輸送層5からなる積層体(有機層)が陽極3から発光層6へ効率的に正孔を輸送することができる。そのため、発光素子1の発光効率を向上させることができる。
基板2の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料や、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような基板2の平均厚さは、特に限定されないが、0.1〜30mm程度であるのが好ましく、0.1〜10mm程度であるのがより好ましい。
なお、発光素子1が基板2と反対側から光を取り出す構成(トップエミッション型)の場合、基板2には、透明基板および不透明基板のいずれも用いることができる。
また、このような発光素子1では、陽極3と陰極9との間の距離(すなわち積層体14の平均厚さ)は、150〜300nmであるのが好ましく、150〜250nmであるのがより好ましく、160〜200nmであるのがさらに好ましい。これにより、簡単かつ確実に、発光素子1の低駆動電圧化を図ることができる。
[陽極]
陽極3は、後述する正孔注入層4を介して発光層6に正孔を注入する電極である。この陽極3の構成材料としては、仕事関数が大きく、導電性に優れる材料を用いるのが好ましい。
特に、陽極3は、ITOで構成されているのが好ましい。ITOは、透明性を有するとともに、仕事関数が大きく、導電性に優れる材料である。これにより、陽極3から正孔注入層4へ効率的に正孔を注入することができる。
このような陽極3の平均厚さは、特に限定されないが、10〜200nm程度であるのが好ましく、50〜150nm程度であるのがより好ましい。
一方、陰極9は、後述する電子注入層8を介して電子輸送層7に電子を注入する電極である。この陰極9の構成材料としては、仕事関数の小さい材料を用いるのが好ましい。
陰極9の構成材料としては、例えば、Li、Mg、Ca、Sr、La、Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb、Ag、Cu、Al、Cs、Rbまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(例えば、複数層の積層体、複数種の混合層等として)用いることができる。
このような陰極9の平均厚さは、特に限定されないが、100〜10000nm程度であるのが好ましく、100〜500nm程度であるのがより好ましい。
なお、本実施形態の発光素子1は、ボトムエミッション型であるため、陰極9に、光透過性は、特に要求されない。
正孔注入層4は、陽極3からの正孔注入効率を向上させる機能を有する(すなわち正孔注入性を有する)ものである。また、後に詳述するように、正孔注入層4は、電子を輸送する機能をも有する。
この正孔注入層4は、正孔注入性を有する材料(すなわち正孔注入性材料)と、電子輸送性を有する材料(すなわち電子輸送性材料)とを含んでいる。なお、正孔注入層4に含まれる電子輸送性材料については、正孔輸送層5に含まれる電子輸送性材料の説明とともに、後に詳述する。
このような正孔注入層4の平均厚さは、特に限定されないが、5〜90nm程度であるのが好ましく、10〜70nm程度であるのがより好ましい。
正孔輸送層5は、陽極3から正孔注入層4を介して注入された正孔を赤色発光層6まで輸送する機能を有する(すなわち正孔輸送性を有する)ものである。また、後に詳述するように、正孔輸送層5は、電子を輸送する機能をも有する。
この正孔輸送層5は、正孔輸送性を有する材料(すなわち正孔輸送性材料)と、電子輸送性を有する材料(すなわち電子輸送性材料)とを含んで構成されている。なお、正孔輸送層5に含まれる電子輸送性材料については、正孔注入層4に含まれる電子輸送層性材料の説明とともに、後に詳述する。
また、正孔輸送層5に含まれる正孔輸送性材料としては、発光層6からの電子をブロックし得るバンドギャップ(HOMO準位とLUMO準位とのエネルギー差)を有するものを用いるのが好ましい。すなわち、正孔注入層4および正孔輸送層5からなる積層体は、電子をブロックする機能を有するのが好ましい。
これにより、正孔注入層4および正孔輸送層5が陽極3から発光層6へ正孔を輸送しつつ発光層6からの電子をブロックすることができる。そのため、発光層6に効率的に電子および正孔を閉じ込め、発光効率を向上させることができる。
このような正孔輸送層5の平均厚さは、特に限定されないが、10〜90nm程度であるのが好ましく、30〜70nm程度であるのがより好ましい。
ここで、正孔注入層4および正孔輸送層5に含まれる電子輸送性材料について詳述する。
本実施形態の発光素子1では、正孔注入層4および正孔輸送層5からなる積層体が、陽極3と発光層6との間にこれらに接して設けられ、正孔を輸送する機能を有する有機層である。
これにより、陽極3からの正孔注入性および正孔輸送性を良好なものとしつつ、電子による正孔注入層4および正孔輸送層5の劣化を防止することができる。
特に、発光素子1では、正孔注入層4および正孔輸送層5からなる積層体が電子輸送性材料を含むとともに陽極3および発光層6にそれぞれ接しているので、発光層6から正孔輸送層5内へ電子が侵入しても(注入されても)、その電子を正孔注入層4および正孔輸送層5が陽極3側へ速やかに輸送して通過させることができる。これにより、正孔注入層4および正孔輸送層5に電子が留まるのを防止し、その結果、正孔注入層4および正孔輸送層5が電子により劣化するのを防止することができる。そのため、高電流密度での電流で駆動する場合においても、発光素子1の長寿命化を図ることができる。
アセン系材料は、電子輸送性に優れ、更に正孔輸送性も有している。そのため、アセン系材料を含む正孔注入層4や正孔輸送層5は、発光層6からの電子を陽極3へ速やかに輸送することができる。また、アセン系材料は、電子および正孔に対する耐性に優れる。そのため、電子および正孔による正孔注入層4や正孔輸送層5の劣化を防止または抑制することができる。
アントラセン誘導体は、優れた電子輸送性を有しながらも、気相成膜法により簡単に成膜することができる。したがって、アセン系材料としてアントラセン誘導体を用いることにより、正孔注入層4や正孔輸送層5の電子輸送性を優れたものとしつつ、均質な正孔注入層4や正孔輸送層5の形成を容易なものとすることができる。
この場合正孔注入層4および正孔輸送層5は、それぞれ、アセン系材料およびアミン系材料を混合した混合材料で構成されているのが好ましい。これにより、正孔注入層4および正孔輸送層5からなる積層体(有機層)の正孔輸送性および電子輸送性のバランスを好適な範囲に比較的簡単に調整することができる。
また、正孔注入層4および正孔輸送層5に含まれる電子輸送性材料のガラス転移温度(Tg)は、できる限り高いのが好ましく、具体的には、120℃以上であるのが好ましく、150℃以上であるのがより好ましい。これにより、高電流密度での電流で駆動した場合において、発光素子1が高温になっても、発光素子1の熱による性能低下を防止することができる。
なお、正孔注入層4中における電子輸送性材料の含有量と、正孔輸送層5中における電子輸送性材料の含有量とは、同じであっても異なっていてもよい。
これに対し、かかる平均厚さが前記下限値未満であると、正孔注入層4や正孔輸送層5の厚さや構成材料等によっては、正孔注入層4の正孔注入性や正孔輸送層の正孔輸送性が低下する傾向を示す。一方、かかる平均厚さが前記上限値を超えると、上記光学的なギャップの形成が難しくなり、また、発光素子1の駆動電圧が上昇する傾向を示す。
この発光層6は、前述した陽極3と陰極9との間に通電することにより、発光するものである。
このような発光層6は、発光材料を含んで構成されている。
このような発光材料としては、特に限定されず、各種蛍光材料、各種燐光材料を1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
このような発光材料(蛍光材料や燐光材料)は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。2種以上の発光材料を組み合わせて用いる場合、発光層6は、含まれる発光材料が互い異なる複数の層(発光層)を積層した積層体の形態としてもよいし、複数種の発光材料を混合した混合材料で構成された層の形態としてもよい。なお、発光層6が複数の発光層で構成されている場合、発光層同士の間に発光に寄与しない層(中間層)が介在していてもよい。
発光層6がホスト材料を含む場合、発光層6中における発光材料の含有量(ドープ量)は、0.01〜20wt%であるのが好ましく、0.1〜10wt%であるのがより好ましい。発光材料の含有量をこのような範囲内とすることで、発光効率を最適化することができる。
また、発光層6の平均厚さは、特に限定されないが、1〜60nm程度であるのが好ましく、3〜50nm程度であるのがより好ましい。
電子輸送層7は、陰極9から電子注入層8を介して注入された電子を発光層6に輸送する機能を有するものである。
電子輸送層7の構成材料(電子輸送材料)としては、例えば、下記式(8)で表わされるトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)等の8−キノリノールなしいその誘導体を配位子とする有機金属錯体などのキノリン誘導体、下記式(9)で表わされる化合物等のアザインドリジン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
電子輸送層7を異なる電子輸送性材料で構成された複数の層を積層して構成する場合、陽極側の層(第1の電子輸送層)の構成材料としては、発光層6に電子を注入することができるものであればよいが、例えば、アントラセン誘導体、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)等の8−キノリノールなしいその誘導体を配位子とする有機金属錯体などのキノリン誘導体等を用いるのが好ましく、また、陰極側の層(第2の電子輸送層)の構成材料としては、電子注入層8が電子を受け取るとともに第1の電子輸送層へ電子を注入することができるものであればよいが、例えば、上記式(9)で表わされる化合物等のアザインドリジン誘導体、ピリジン誘導体、フェナントリン誘導体等を用いるのが好ましい。
電子輸送層7の平均厚さは、特に限定されないが、0.5〜100nm程度であるのが好ましく、1〜50nm程度であるのがより好ましい。
電子注入層8は、陰極9からの電子注入効率を向上させる機能を有するものである。
この電子注入層8の構成材料(電子注入材料)としては、例えば、各種の無機絶縁材料、各種の無機半導体材料が挙げられる。
このような無機絶縁材料としては、例えば、アルカリ金属カルコゲナイド(酸化物、硫化物、セレン化物、テルル化物)、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物およびアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらを主材料として電子注入層8を構成することにより、電子注入性をより向上させることができる。特にアルカリ金属化合物(アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物等)は仕事関数が非常に小さく、これを用いて電子注入層8を構成することにより、発光素子1は、高い輝度が得られるものとなる。
アルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、CaO、BaO、SrO、BeO、BaS、MgO、CaSe等が挙げられる。
アルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、CsF、LiF、NaF、KF、LiCl、KCl、NaCl等が挙げられる。
アルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、CaF2、BaF2、SrF2、MgF2、BeF2等が挙げられる。
電子注入層8の平均厚さは、特に限定されないが、0.1〜500nm程度であるのが好ましく、0.2〜100nm程度であるのがより好ましく、0.2〜10nm程度であるのがさらに好ましい。
封止部材10は、陽極3、積層体14、および陰極9を覆うように設けられ、これらを気密的に封止し、酸素や水分を遮断する機能を有する。封止部材10を設けることにより、発光素子1の信頼性の向上や、変質・劣化の防止(耐久性向上)等の効果が得られる。
封止部材10の構成材料としては、例えば、Al、Au、Cr、Nb、Ta、Tiまたはこれらを含む合金、酸化シリコン、各種樹脂材料等を挙げることができる。なお、封止部材10の構成材料として導電性を有する材料を用いる場合には、短絡を防止するために、封止部材10と陽極3、積層体14および陰極9との間には、必要に応じて、絶縁膜を設けるのが好ましい。
また、封止部材10は、平板状として、基板2と対向させ、これらの間を、例えば熱硬化性樹脂等のシール材で封止するようにしてもよい。
特に、発光素子1では、正孔注入層4および正孔輸送層5からなる積層体が電子輸送性材料を含むとともに陽極3および発光層6にそれぞれ接しているので、発光層6から正孔輸送層5内へ電子が侵入しても(注入されても)、その電子を正孔注入層4および正孔輸送層5が陽極3側へ速やかに輸送して通過させることができる。これにより、正孔注入層4および正孔輸送層5に電子が留まるのを防止し、その結果、正孔注入層4および正孔輸送層5が電子により劣化するのを防止することができる。そのため、高電流密度での電流で駆動する場合においても、発光素子1の長寿命化を図ることができる。
[1] まず、基板2を用意し、この基板2上に陽極3を形成する。
陽極3は、例えば、プラズマCVD、熱CVDのような化学蒸着法(CVD)、真空蒸着等の乾式メッキ法、電解メッキ等の湿式メッキ法、スパッタリング法、溶射法、ゾル・ゲル法、MOD法、金属箔の接合等を用いて形成することができる。
正孔注入層4は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
また、正孔注入層4は、例えば、正孔注入材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる正孔注入層形成用材料を、陽極3上に供給した後、乾燥(脱溶媒または脱分散媒)することによっても形成することができる。
正孔注入層形成用材料の調製に用いる溶媒または分散媒としては、例えば、各種無機溶媒や、各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。
なお、乾燥は、例えば、大気圧または減圧雰囲気中での放置、加熱処理、不活性ガスの吹付け等により行うことができる。
ここで、酸素プラズマ処理の条件としては、例えば、プラズマパワー100〜800W程度、酸素ガス流量50〜100mL/min程度、被処理部材(陽極3)の搬送速度0.5〜10mm/sec程度、基板2の温度70〜90℃程度とするのが好ましい。
正孔輸送層5は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
また、正孔輸送材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる正孔輸送層形成用材料を、正孔注入層4上に供給した後、乾燥(脱溶媒または脱分散媒)することによっても形成することができる。
[4] 次に、正孔輸送層5上に、発光層6を形成する。
発光層6は、例えば、真空蒸着等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
電子輸送層7は、例えば、真空蒸着等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
また、電子輸送層7は、例えば、電子輸送材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる電子輸送層形成用材料を、発光層6上に供給した後、乾燥(脱溶媒または脱分散媒)することによっても形成することができる。
[6] 次に、電子輸送層7上に、電子注入層8を形成する。
電子注入層8の構成材料として無機材料を用いる場合、電子注入層8は、例えば、CVD法や、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセス、無機微粒子インクの塗布および焼成等を用いて形成することができる。
陰極9は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、金属箔の接合、金属微粒子インクの塗布および焼成等を用いて形成することができる。
以上のような工程を経て、発光素子1が得られる。
最後に、得られた発光素子1を覆うように封止部材10を被せ、基板2に接合する。
図2は、本発明の発光素子の第2実施形態を模式的に示す断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図2中の上側、すなわち陰極9側を「上」、下側、すなわち陽極3側を「下」として説明を行う。
本実施形態にかかる発光素子1Aは、正孔輸送層を省略した以外は、前述した第1実施形態の発光素子1と同様である。
正孔注入層4Aは、陽極3と発光層6との間にこれらの両層に接するように設けられている。
これにより、陽極3からの正孔注入性を良好なものとしつつ、電子による正孔注入層4Aの劣化を防止することができる。
また、陽極3と発光層6との間に正孔注入層4Aしか存在しないため、発光素子1Aを構成する層の数を少なくすることができる。その結果、発光素子1Aの低電圧駆動化を図ることができる。
特に、正孔注入層4Aに含まれる正孔注入性材料としては、アミン系材料を用いるのが好ましく、ベンジジン誘導体を用いるのがより好ましい。
ベンジジン誘導体は、正孔注入性および正孔輸送性に優れる。そのため、ベンジジン誘導体を主材料として構成された正孔注入層4Aは、陽極3から正孔が効率的に注入されるとともに、その注入された正孔を発光層6へ効率的に輸送することができる。そのため、発光素子1Aの高発光効率化を図ることができる。
また、第2実施形態の発光素子1Aによれば、前述した第1実施形態の発光素子1と同様の効果を奏することができる。
図3は、本発明の発光素子の第3実施形態を模式的に示す断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図3中の上側、すなわち陰極9側を「上」、下側、すなわち陽極3側を「下」として説明を行う。
本実施形態にかかる発光素子1Bは、正孔注入層を省略した以外は、前述した第1実施形態の発光素子1と同様である。また、本実施形態の発光素子1Bは、正孔注入層に代えて正孔輸送層を設けた以外は、前述した第2実施形態の発光素子1Aと同様である。
この発光素子1Bは、陽極3と陰極9との間に、積層体14Bが介挿されている。この積層体14Bは、陽極3側から陰極9側に、正孔輸送層5B、発光層6、電子輸送層7および電子注入層8がこの順で積層されたものである。
このような正孔輸送層5Bは、前述した第1実施形態の発光素子1における正孔輸送層5と同様に、正孔輸送性材料および電子輸送性材料を含んで構成されている。
これにより、陽極3からの正孔輸送性を良好なものとしつつ、電子による正孔輸送層5Bの劣化を防止することができる。
また、陽極3と発光層6との間に正孔輸送層5Bしか存在しないため、発光素子1Bを構成する層の数を少なくすることができる。その結果、発光素子1Bの低電圧駆動化を図ることができる。
特に、正孔輸送層5Bに含まれる正孔輸送性材料としては、アミン系材料を用いるのが好ましく、ベンジジン誘導体を用いるのがより好ましい。
ベンジジン誘導体は、正孔注入性および正孔輸送性に優れる。そのため、ベンジジン誘導体を主材料として構成された正孔輸送層5Bは、陽極3から正孔が効率的に注入されるとともに、その注入された正孔を発光層6へ効率的に輸送することができる。そのため、発光素子1Bの高発光効率化を図ることができる。
また、第3実施形態の発光素子1Bによれば、前述した第1実施形態の発光素子1と同様の効果を奏することができる。
なお、ディスプレイ装置の駆動方式としては、特に限定されず、アクティブマトリックス方式、パッシブマトリックス方式のいずれであってもよい。
また、本発明の発光素子、発光装置または表示装置を備える電子機器は、信頼性に優れる。
図4は、本発明の表示装置を適用したディスプレイ装置の実施形態を示す縦断面図である。
図4に示すディスプレイ装置100は、基板21と、サブ画素100R、100G、100Bに対応して設けられた複数の発光素子1R、1G、1Bおよびカラーフィルタ19R、19G、19Bと、各発光素子1R、1G、1Bをそれぞれ駆動するための複数の駆動用トランジスタ24とを有している。ここで、ディスプレイ装置100は、トップエミッション構造のディスプレイパネルである。
各駆動用トランジスタ24は、シリコンからなる半導体層241と、半導体層241上に形成されたゲート絶縁層242と、ゲート絶縁層242上に形成されたゲート電極243と、ソース電極244と、ドレイン電極245とを有している。
発光素子1Rは、平坦化層22上に、反射膜32、腐食防止膜33、陽極3、積層体(有機EL発光部)14、陰極13、陰極カバー34がこの順に積層されている。本実施形態では、各発光素子1R、1G、1Bの陽極3は、画素電極を構成し、各駆動用トランジスタ24のドレイン電極245に導電部(配線)27により電気的に接続されている。また、各発光素子1R、1G、1Bの陰極13は、共通電極とされている。
なお、発光素子1G、1Bの構成は、発光素子1Rの構成と同様である。また、図4では、図1と同様の構成に関しては、同一符号を付してある。また、反射膜32の構成(特性)は、光の波長に応じて、発光素子1R、1G、1B間で異なっていてもよい。
隣接する発光素子1R、1G、1B同士の間には、隔壁31が設けられている。また、これらの発光素子1R、1G、1B上には、これらを覆うように、エポキシ樹脂で構成されたエポキシ層35が形成されている。
カラーフィルタ19Rは、発光素子1Rからの白色光Wを赤色に変換するものである。また、カラーフィルタ19Gは、発光素子1Gからの白色光Wを緑色に変換するものである。また、カラーフィルタ19Bは、発光素子1Bからの白色光Wを青色に変換するものである。このようなカラーフィルタ19R、19G、19Bを発光素子1R、1G、1Bと組み合わせて用いることで、フルカラー画像を表示することができる。
そして、カラーフィルタ19R、19G、19Bおよび遮光層36上には、これらを覆うように封止基板20が設けられている。
以上説明したようなディスプレイ装置100は、単色表示であってもよく、各発光素子1R、1G、1Bに用いる発光材料を選択することにより、カラー表示も可能である。
このようなディスプレイ装置100(本発明の表示装置)は、各種の電子機器に組み込むことができる。
この図において、パーソナルコンピュータ1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部を備える表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このパーソナルコンピュータ1100において、表示ユニット1106が備える表示部が前述のディスプレイ装置100で構成されている。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206とともに、表示部を備えている。
携帯電話機1200において、この表示部が前述のディスプレイ装置100で構成されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
ディジタルスチルカメラ1300において、この表示部が前述のディスプレイ装置100で構成されている。
また、ケース1302の正面側(図示の構成では裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、回路基板1308のメモリに転送・格納される。
以上、本発明の発光素子、発光装置、表示装置および電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。
1.発光素子の製造
(実施例1)
<1> まず、平均厚さ0.5mmの透明なガラス基板を用意した。次に、この基板上に、スパッタ法により、平均厚さ150nmのITO電極(陽極)を形成した。
そして、基板をアセトン、2−プロパノールの順に浸漬し、超音波洗浄した後、酸素プラズマ処理およびアルゴンプラズマ処理を施した。これらのプラズマ処理は、それぞれ、基板を70〜90℃に加温した状態で、プラズマパワー100W、ガス流量20sccm、処理時間5secで行った。
ここで、正孔注入層は、前記式(1)で表わされるベンジジン誘導体(正孔輸送性材料)と、前記式(10)で表わされるアントラセン誘導体(電子輸送性材料)との混合材料で構成されていた。その混合比(重量比)は、(ベンジジン誘導体):(アントラセン誘導体)=90:10であった。
ここで、正孔輸送層は、前記式(2)で表わされるベンジジン誘導体(正孔輸送性材料)と、前記式(10)で表わされるアントラセン誘導体(電子輸送性材料)との混合材料で構成されていた。その混合比(重量比)は、(ベンジジン誘導体):(アントラセン誘導体)=90:10であった。
<6> 次に、第1の電子輸送層上に、前記式(9)で表わされるアザインドリジン誘導体を真空蒸着法により成膜し、平均厚さ25nmの第2の電子輸送層を形成した。
これにより、第1の電子輸送層および第2の電子輸送層が積層されてなる電子輸送層を得た。
<8> 次に、電子注入層上に、Alを真空蒸着法により成膜した。これにより、Alで構成される平均厚さ150nmの陰極を形成した。
<9> 次に、形成した各層を覆うように、ガラス製の保護カバー(封止部材)を被せ、エポキシ樹脂により固定、封止した。
以上の工程により、発光素子を製造した。
正孔注入層および正孔輸送層におけるベンジジン誘導体およびアントラセン誘導体の混合比(重量比)を、それぞれ、(ベンジジン誘導体):(アントラセン誘導体)=80:20とした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
(実施例3)
正孔注入層および正孔輸送層におけるベンジジン誘導体およびアントラセン誘導体の混合比(重量比)を、それぞれ、(ベンジジン誘導体):(アントラセン誘導体)=60:40とした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
正孔注入層および正孔輸送層におけるベンジジン誘導体およびアントラセン誘導体の混合比(重量比)を、それぞれ、(ベンジジン誘導体):(アントラセン誘導体)=50:50とした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
(実施例5)
正孔注入層および正孔輸送層におけるベンジジン誘導体およびアントラセン誘導体の混合比(重量比)を、それぞれ、(ベンジジン誘導体):(アントラセン誘導体)=40:60とした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
正孔注入層および正孔輸送層におけるベンジジン誘導体およびアントラセン誘導体の混合比(重量比)を、それぞれ、(ベンジジン誘導体):(アントラセン誘導体)=30:70とした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
(実施例7)
正孔注入層および正孔輸送層におけるベンジジン誘導体およびアントラセン誘導体の混合比(重量比)を、それぞれ、(ベンジジン誘導体):(アントラセン誘導体)=20:80とした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
正孔輸送層を省略し、正孔注入層の平均厚さを70nmとするとともに、正孔注入層におけるベンジジン誘導体およびアントラセン誘導体の混合比(重量比)を、それぞれ、(ベンジジン誘導体):(アントラセン誘導体)=40:60とした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
正孔注入層を省略し、正孔輸送層の平均厚さを70nmとするとともに、正孔輸送層におけるベンジジン誘導体およびアントラセン誘導体の混合比(重量比)を、それぞれ、(ベンジジン誘導体):(アントラセン誘導体)=40:60とした以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
(比較例)
正孔注入層および正孔輸送層へのアントラセン誘導体(電子輸送性材料)の配合を省略した以外は、前述した実施例1と同様にして発光素子を製造した。
2−1.発光寿命の評価
各実施例および各比較例について、輝度計を用いて輝度を測定しながら、初期の輝度が60000cd/m2となるような電流密度で直流電源を用いて発光素子に定電流を流しつづけ、その間、輝度計を用いて輝度を測定し、その輝度が初期の輝度の90%となる時間(LT90)を測定した。そして、比較例におけるLT90の時間を1.00として規格化し、各比較例および各実施例のLT90の時間を相対的に評価した。
各実施例および各比較例について、輝度計を用いて輝度を測定しながら、輝度が60000cd/m2となるように、直流電源を用いて発光素子に電流を流し、そのときの電流を測定した。また、このときの発光素子に印加された駆動電圧も同様にして測定した。
2−3.発光バランスの評価
各実施例および各比較例について、輝度計を用いて輝度を測定しながら、輝度が60000cd/m2となるように、直流電源を用いて発光素子に電流を流し、そのときの色度を色度計を用いて測定した。
上記の評価結果を表1に示す。
Claims (14)
- 陽極と、
陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に設けられ、前記陽極と前記陰極との間に通電することにより発光する発光層と、
前記陽極と前記発光層との間にこれらに接して設けられ、正孔を輸送する機能を有する有機層とを有し、
前記有機層は、電子輸送性を有する電子輸送性材料を含んで構成されていることを特徴とする発光素子。 - 前記有機層は、電子をブロックする機能を有する請求項1に記載の発光素子。
- 前記電子輸送性材料は、アセン系材料である請求項1または2に記載の発光素子。
- 前記有機層は、アミン系材料を含む請求項3に記載の発光素子。
- 前記有機層は、アセン系材料およびアミン系材料を混合した混合材料で構成されている請求項4に記載の発光素子。
- 前記アセン系材料は、アントラセン系材料およびナフタセン系材料のうちの少なくとも一方で構成されている請求項3ないし5のいずれかに記載の発光素子。
- 前記有機層中における前記電子輸送性材料の含有量は、30wt%以上70wt%以下である請求項1ないし6のいずれかに記載の発光素子。
- 前記有機層は、前記陽極と前記発光層との間に前記陽極に接して設けられ、正孔注入性材料を含んで構成された正孔注入層と、前記正孔注入層と前記発光層との間にこれらの両層に接して設けられ、正孔輸送性材料を含んで構成された正孔輸送層とを有し、
前記正孔注入層および前記正孔輸送層は、それぞれ、前記電子輸送性材料を含む請求項1ないし7のいずれかに記載の発光素子。 - 前記有機層は、前記陽極と前記発光層との間にこれらの両層に接して設けられ、正孔注入性材料を含んで構成された正孔注入層を有し、
前記正孔注入層は、前記電子輸送性材料を含む請求項1ないし7のいずれかに記載の発光素子。 - 前記有機層は、前記陽極と前記発光層との間にこれらの両層に接して設けられ、正孔輸送性材料を含んで構成された正孔輸送層を有し、
前記正孔輸送層は、前記電子輸送性材料を含む請求項1ないし7のいずれかに記載の発光素子。 - 前記有機層の平均厚さは、20nm以上100nm以下である請求項1ないし10のいずれかに記載の発光素子。
- 請求項1ないし11のいずれかに記載の発光素子を備えることを特徴とする発光装置。
- 請求項12に記載の発光装置を備えることを特徴とする表示装置。
- 請求項13に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
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