JP5137330B2 - LIGHT EMITTING ELEMENT, LIGHT EMITTING DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE - Google Patents
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Description
本発明は、一対の電極間に発光物質を挟んでなる電流励起型の発光素子、そのような発光素子を有する発光装置、および電子機器に関する。 The present invention relates to a current-excitation light-emitting element in which a light-emitting substance is sandwiched between a pair of electrodes, a light-emitting device having such a light-emitting element, and an electronic device.
薄型軽量、高速応答性などの特徴を有する発光素子は、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。また、発光素子をマトリクス状に配置した発光装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野角が広く視認性が優れる点に優位性があると言われている。 Light-emitting elements having features such as thin and light weight and high-speed response are expected to be applied to next-generation flat panel displays. Further, it is said that a light-emitting device in which light-emitting elements are arranged in a matrix has an advantage in that it has a wide viewing angle and excellent visibility as compared with a conventional liquid crystal display device.
発光素子は、一対の電極（陽極と陰極）間に発光物質を含む層を挟んでなり、その発光機構は、両電極間に電圧を印加した際に陽極から注入される正孔（ホール）と、陰極から注入される電子が、発光物質を含む層の発光層において再結合することにより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いわれている。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。なお、発光物質が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。 A light-emitting element includes a layer containing a light-emitting substance between a pair of electrodes (an anode and a cathode), and the light-emitting mechanism includes holes injected from the anode when a voltage is applied between the electrodes. Electrons injected from the cathode recombine in the light-emitting layer of the layer containing the luminescent material to recombine at the emission center to form molecular excitons, and energy is generated when the molecular excitons return to the ground state. It is said to emit light. Due to such a mechanism, such a light-emitting element is referred to as a current-excitation light-emitting element. Note that the excited states formed by the light-emitting substance can be a singlet excited state or a triplet excited state, and light emission from the singlet excited state is called fluorescence, and light emission from the triplet excited state is called phosphorescence. ing.
なお、これらの発光物質は、熱、水分、酸素等の物理的または化学的な影響による劣化を受けやすく、また、一般に単層の場合に５０ｎｍ以下の薄膜で形成されることから、発光素子の作製時や駆動時に劣化しやすいという問題を有している。このような発光素子の劣化を防止することは、発光素子の歩留まり向上や信頼性向上につながる。 Note that these light-emitting substances are easily deteriorated by physical or chemical influences such as heat, moisture, oxygen, and are generally formed of a thin film having a thickness of 50 nm or less in the case of a single layer. There is a problem that it is likely to deteriorate during manufacturing and driving. Preventing such deterioration of the light emitting element leads to improvement in yield and reliability of the light emitting element.
また、このような発光素子を発光装置や電子機器等に応用する場合において、消費電力の低減も課題の一つとして挙げられる。なお、消費電力を低減させるためには、発光素子の駆動電圧を低減することが重要である。 In addition, when such a light-emitting element is applied to a light-emitting device, an electronic device, or the like, reduction of power consumption is also an issue. In order to reduce power consumption, it is important to reduce the driving voltage of the light emitting element.
そして、電流励起型の発光素子は流れる電流量によって発光強度が決まるため、駆動電圧を低減するためには、低い電圧で多くの電流を流すことが必要となる。 In the current excitation type light emitting element, since the light emission intensity is determined by the amount of current flowing, it is necessary to flow a large amount of current at a low voltage in order to reduce the driving voltage.
これまで、駆動電圧を低減させるための手法として、バッファー層を電極と発光性の有機化合物を含む層との間に設けるという試みがなされている。例えば、カンファースルホン酸をドープしたポリアニリン（ＰＡＮＩ）からなるバッファー層をインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）と発光層との間に設けることにより、駆動電圧を低減できることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。これは、ＰＡＮＩの発光層へのキャリア注入性が優れているためと説明されている。なお、非特許文献１では、バッファー層であるＰＡＮＩも電極の一部と見なしている。 Until now, as a method for reducing the driving voltage, an attempt has been made to provide a buffer layer between an electrode and a layer containing a light-emitting organic compound. For example, it is known that a driving voltage can be reduced by providing a buffer layer made of polyaniline (PANI) doped with camphorsulfonic acid between indium tin oxide (ITO) and a light emitting layer (for example, non-patent Reference 1). This is explained because the carrier injection property to the light emitting layer of PANI is excellent. In Non-Patent Document 1, PANI, which is a buffer layer, is also regarded as a part of the electrode.
しかしながら、非特許文献１に記載してある通り、ＰＡＮＩは膜厚を厚くすると透過率が悪くなるという問題点がある。具体的には、２５０ｎｍ程度の膜厚で、透過率が７０％を切ると報告されている。すなわち、バッファー層に用いている材料自体の透明性に問題があるため、素子内部で発生した光を効率良く取り出すことができない。
そこで、本発明では、発光素子が作製時や駆動時において、物理的または化学的な影響を受けることにより劣化するのを保護するための機能層を設けると共に、このような機能層を設けることで駆動電圧の上昇や、透過率および色純度を悪化させることなく、素子の長寿命化および素子特性の向上を図ることを目的とする。さらに、そのような発光素子を備えた発光装置、および発光装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, a functional layer is provided for protecting the light emitting element from being deteriorated due to physical or chemical influence during manufacturing or driving, and such a functional layer is provided. It is an object of the present invention to extend the life of the device and improve device characteristics without increasing the drive voltage, and deteriorating the transmittance and color purity. Furthermore, it aims at providing the light-emitting device provided with such a light emitting element, and the electronic device provided with the light-emitting device.
本発明では、一対の電極間に発光物質を含む層が挟持されてなる発光素子において、発光物質を含む層の一部に、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素および金属酸化物とを含む発光素子用複合材料で形成されたバッファー層を設けることを特徴とする。なお、本発明のバッファー層を形成する発光素子用複合材料は、導電性が高く、かつ透明性にも優れている。 In the present invention, in a light-emitting element in which a layer containing a light-emitting substance is sandwiched between a pair of electrodes, an aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton and a metal oxide are partly included in the layer containing the light-emitting substance. A buffer layer made of a composite material for a light-emitting element is provided. Note that the composite material for a light-emitting element forming the buffer layer of the present invention has high conductivity and excellent transparency.
本発明の構成は、一対の電極間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、発光物質を含む層の一部にビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有することを特徴とする発光素子である。 The structure of the present invention is a light-emitting element in which a layer containing a light-emitting substance is sandwiched between a pair of electrodes, an aromatic hydrocarbon having at least one vinyl skeleton and a metal oxide in a part of the layer containing a light-emitting substance. It is a light emitting element characterized by having a layer containing.
また、本発明の別の構成においては、一対の電極間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、発光物質を含む層の一部であって、かつ一対の電極のいずれか一方または両方に接してビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有することを特徴とする発光素子である。 In another configuration of the present invention, in a light-emitting element in which a layer containing a light-emitting substance is sandwiched between a pair of electrodes, the light-emitting element is part of the layer containing a light-emitting substance and one of the pair of electrodes Alternatively, the light-emitting element includes a layer containing an aromatic hydrocarbon having at least one vinyl skeleton in contact with both and a metal oxide.
さらに、本発明の別の構成においては、陽極と陰極との間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、発光物質を含む層の一部にバッファー層と電子発生層とを有し、前記バッファー層は、ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と、金属酸化物と、を含み、電子発生層は、電子輸送性物質またはバイポーラ性物質のいずれかと、アルカリ金属およびアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、を含み、バッファー層は、陰極と電子発生層との間にそれぞれと接して形成されることを特徴とする発光素子である。 Furthermore, in another configuration of the present invention, in a light-emitting element in which a layer containing a light-emitting substance is sandwiched between an anode and a cathode, a buffer layer and an electron generation layer are provided in part of the layer containing the light-emitting substance. The buffer layer includes an aromatic hydrocarbon having at least one vinyl skeleton and a metal oxide, and the electron generation layer includes either an electron transporting material or a bipolar material, an alkali metal, and an alkaline earth. A metal selected from the group consisting of alkali metals, alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, alkali metal fluorides, and alkaline earth metal fluorides, and the buffer layer is between the cathode and the electron generating layer. The light emitting element is formed in contact with each of the light emitting elements.
さらに、本発明の別の構成においては、陽極と陰極との間に発光物質を含む層を挟持してなる発光素子において、発光物質を含む層の一部に陽極と陰極と接することなく形成されたバッファー層および電子発生層とを少なくとも有し、バッファー層は、ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と、金属酸化物と、を含み、電子発生層は、電子輸送性物質またはバイポーラ性物質のいずれかと、アルカリ金属およびアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、を含み、電子発生層は、バッファー層よりも陰極側であって、かつバッファー層と接して形成されることを特徴とする発光素子である。 Further, in another configuration of the present invention, in a light emitting element in which a layer containing a luminescent material is sandwiched between an anode and a cathode, the layer containing the luminescent material is formed without being in contact with the anode and the cathode. The buffer layer includes at least one aromatic hydrocarbon having at least one vinyl skeleton, and a metal oxide, and the electron generation layer is an electron transporting substance or bipolar. Electron generation comprising any of the substances and a substance selected from alkali metals and alkaline earth metals, alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, alkali metal fluorides, alkaline earth metal fluorides The layer is a light-emitting element that is formed on the cathode side of the buffer layer and in contact with the buffer layer.
なお、上記各構成において、金属酸化物は、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、またはレニウム酸化物のいずれかであることを特徴とする。 Note that in each of the above structures, the metal oxide is any one of molybdenum oxide, vanadium oxide, ruthenium oxide, and rhenium oxide.
また、上記各構成において、ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素は、例えば、（１）〜（５）で示される下記構造式のいずれかである。 Moreover, in each said structure, the aromatic hydrocarbon which has at least one vinyl frame | skeleton is either of the following structural formula shown by (1)-(5), for example.
また、上記各構成において、ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素は、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有することを特徴とする。 In each of the above structures, the aromatic hydrocarbon having at least one vinyl skeleton has a hole mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or more.
また、本発明は、上述した発光素子を有する発光装置および発光装置を有する電子機器も範疇に含めるものである。本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、発光装置にコネクター、例えば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。 The present invention also includes a light emitting device having the above-described light emitting element and an electronic device having the light emitting device. The light-emitting device in this specification refers to an image display device, a light-emitting device, or a light source (including a lighting device). In addition, a module in which a connector such as an FPC (Flexible Printed Circuit) or TAB (Tape Automated Bonding) tape or TCP (Tape Carrier Package) is attached to the light emitting device, or a printed wiring board provided on the end of the TAB tape or TCP In addition, a module in which an IC (integrated circuit) is directly mounted on a light emitting element by a COG (Chip On Glass) method is also included in the light emitting device.
本発明において、発光素子の発光物質を含む層の一部にバッファー層を設けることにより、発光物質を含む層における正孔（ホール）密度を高めることができるので、導電率が向上し、発光素子の駆動電圧を低減させることが可能である。 In the present invention, by providing a buffer layer in part of the layer containing the light emitting substance of the light emitting element, the hole density in the layer containing the light emitting substance can be increased. The driving voltage can be reduced.
また、本発明のバッファー層を形成する発光素子用複合材料は、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とが混合されていることから結晶化しやすい傾向にあるビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素の結晶化を抑えることができる。 Further, the composite material for a light-emitting element forming the buffer layer of the present invention has at least a vinyl skeleton that tends to be crystallized because an aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton and a metal oxide are mixed. Crystallization of one aromatic hydrocarbon can be suppressed.
さらに、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素は、その構造から立体障害を有するためアモルファス状態の安定した膜を形成することができる。さらに、上記材料は、可視領域よりも短波長側に吸収ピークを有していることから、発光素子からの発光色純度にほとんど影響を与えることなく用いることができる。 Furthermore, an aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton has a steric hindrance because of its structure, and thus can form a stable film in an amorphous state. Furthermore, since the above material has an absorption peak on the shorter wavelength side than the visible region, it can be used with little influence on the color purity of light emitted from the light emitting element.
従って、発光素子の発光層を保護すべくバッファー層の膜厚を厚く形成した場合でも透明性を損なうことなく、かつ駆動電圧の上昇を抑制することができるため、発光素子の劣化や短絡を防止したり、光学設計による色純度の向上させることができる。 Therefore, even when the buffer layer is formed thick to protect the light-emitting layer of the light-emitting element, it is possible to prevent the deterioration of the light-emitting element and short-circuit without impairing transparency and suppressing an increase in driving voltage. Or the color purity can be improved by optical design.
以下に、本発明の一態様について図面等を用いながら詳細に説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of this embodiment mode.
（実施の形態１）
本実施の形態で説明する発光素子の素子構成は、図１に示す通りであり、基本的には、図１（Ａ）に示すように一対の電極（第１の電極１０１及び第２の電極１０３）間に発光物質を含む層１０２を挟持した構成であり、発光物質を含む層１０２は、発光層１０５、および本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層１０４を少なくとも有し、かつバッファー層１０４が第１の電極１０１と接して設けられている。なお、本実施の形態１では、第１の電極１０１が陽極として機能し、第２の電極１０３が陰極として機能する場合について説明する。また、本実施の形態において、上記構造に加えて正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）等を適宜組み合わせた構造とすることもできる。
(Embodiment 1)
The element structure of the light-emitting element described in this embodiment is as illustrated in FIG. 1, and is basically a pair of electrodes (a first electrode 101 and a second electrode as illustrated in FIG. 1A). 103) the light-emitting substance-containing layer 102 is interposed between the light-emitting substance layer 102 and the light-emitting substance layer 102, which has at least the light-emitting layer 105 and the buffer layer 104 made of the composite material for a light-emitting element of the present invention. A layer 104 is provided in contact with the first electrode 101. Note that in Embodiment 1, the case where the first electrode 101 functions as an anode and the second electrode 103 functions as a cathode will be described. In this embodiment, a structure in which a hole transport layer, an electron transport layer, an electron injection layer, a hole blocking layer (hole blocking layer), and the like are combined as appropriate in addition to the above structure can be employed.
本発明において、発光素子用複合材料は、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と、金属酸化物とで構成される。 In the present invention, the composite material for a light-emitting element includes an aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton and a metal oxide.
ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素としては、例えば、（１）〜（５）で示される下記構造式のいずれかである。 The aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton is, for example, any one of the following structural formulas represented by (1) to (5).
また、上述したビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素は、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有するものがより好ましい。なお、ここでの正孔移動度の測定には、過渡光電流を利用した飛行時間法（ＴＯＦ法：ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ ｍｅｔｈｏｄ）を用いることができる。 The aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton described above is more preferably one having a hole mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or higher. Note that the time-of-flight method (TOF method: time-of-flight method) using transient photocurrent can be used for the measurement of hole mobility here.
また、上記金属酸化物としては、上述したビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。この他、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、銀酸化物等の金属酸化物を用いることもできる。 Moreover, as said metal oxide, what shows an electron-accepting property with respect to the aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton mentioned above is preferable. Examples of such metal oxides include molybdenum oxide, vanadium oxide, ruthenium oxide, and rhenium oxide. In addition, metal oxides such as titanium oxide, chromium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, tantalum oxide, tungsten oxide, and silver oxide can also be used.
なお、バッファー層１０４において、金属酸化物は、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素に対して質量比が０．５〜２、若しくはモル比が１〜４（＝金属酸化物／芳香族炭化水素）となるように含まれていることが好ましい。このようにバッファー層１０４において、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とを混合することにより結晶化しやすい傾向にあるビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素の結晶化を抑えることができる。また、金属酸化物とビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素とを含むバッファー層１０４は、可視光領域（４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの領域）における吸収が小さい。さらに、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有さない芳香族炭化水素に比べ、共役長が延びず、吸収が短波長シフトする。したがって、発光層１０５により発光された可視光をバッファー層１０４により吸収されてしまうことを防ぐことができる。 Note that in the buffer layer 104, the metal oxide has a mass ratio of 0.5 to 2 or a molar ratio of 1 to 4 (= metal oxide / aromatic with respect to an aromatic hydrocarbon including at least one vinyl skeleton. (Hydrocarbon) is preferably included. In this way, in the buffer layer 104, the aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton tends to be crystallized by mixing the aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton and the metal oxide. Can be suppressed. Further, the buffer layer 104 including a metal oxide and an aromatic hydrocarbon including at least one vinyl skeleton has low absorption in the visible light region (a region of 450 nm to 650 nm). Furthermore, the aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton does not have a long conjugated length and has a short wavelength shift in absorption compared to an aromatic hydrocarbon not having a vinyl skeleton. Accordingly, visible light emitted from the light emitting layer 105 can be prevented from being absorbed by the buffer layer 104.
また、上述した金属酸化物の中でも特にモリブデン酸化物は、単体で層にしたときに結晶化し易いが、芳香族炭化水素と混合することによって、同様に結晶化を抑えることができる。このように、芳香族炭化水素と金属酸化物とを混合することによって、芳香族炭化水素と金属酸化物とが互いに結晶化を阻害し、結晶化し難い層を形成することができる。 In addition, among the above-described metal oxides, molybdenum oxide, in particular, is easily crystallized when formed into a single layer, but crystallization can be similarly suppressed by mixing with aromatic hydrocarbons. Thus, by mixing the aromatic hydrocarbon and the metal oxide, the aromatic hydrocarbon and the metal oxide inhibit each other from crystallization, and a layer that is difficult to crystallize can be formed.
なお、バッファー層１０４は、導電率が高いことから５０ｎｍ以上の膜厚とすることができる。 Note that the buffer layer 104 can have a thickness of 50 nm or more because of its high conductivity.
また、第１の電極１０１に用いる陽極材料としては、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）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好ましい。なお、陽極材料の具体例としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（例えばＴｉＮ）等を用いることができる。なお、本実施の形態の場合には、第１の電極に接してバッファー層１０４が設けられていることから、一般に仕事関数の小さい材料として知られるアルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）を用いることもできる。これは、バッファー層１０４を設けることにより幅広い範囲の仕事関数を有する電極材料に対してのオーム接触が可能となるためである。 Further, as the anode material used for the first electrode 101, it is preferable to use a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a high work function (work function of 4.0 eV or more). Specific examples of the anode material include indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO) in which 2 to 20% zinc oxide (ZnO) is mixed with indium oxide. ), Gold (Au), platinum (Pt), titanium (Ti), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), palladium (Pd), a nitride of a metal material (eg, TiN), or the like can be used. In this embodiment, since the buffer layer 104 is provided in contact with the first electrode, aluminum (Al) or magnesium (Mg), which is generally known as a material having a low work function, is used. You can also. This is because the provision of the buffer layer 104 enables ohmic contact with electrode materials having a wide range of work functions.
一方、第２の電極１０３に用いる陰極材料としては、仕事関数の小さい（仕事関数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好ましい。陰極材料の具体例としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわちＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ）や化合物（ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ２）の他、希土類金属を含む遷移金属を用いることができるが、電子注入性を高める材料からなる層を発光物質を含む層１０２の一部に第２の電極１０３と接して設けたり、第２の電極１０３の一部として設ける場合には、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い材料も用いることができる。 On the other hand, as the cathode material used for the second electrode 103, it is preferable to use a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a low work function (work function of 3.8 eV or less). Specific examples of the cathode material include elements belonging to Group 1 or Group 2 of the element periodic rule, that is, alkali metals such as Li and Cs, and alkaline earth metals such as Mg, Ca, and Sr, and alloys containing these (Mg : Ag, Al: Li) and compounds (LiF, CsF, CaF 2 ) and transition metals containing rare earth metals can be used. In the case where a part of the electrode is provided in contact with the second electrode 103 or a part of the second electrode 103, indium tin oxide, indium tin oxide containing silicon oxide, and 2 to 20% zinc oxide are used. Indium oxide containing, gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), Radium (Pd), a material having a high work function of tantalum nitride or the like can also be used.
上述した陽極材料及び陰極材料は、蒸着法、スパッタリング法等により薄膜を形成することにより、それぞれ陽極及び陰極を形成する。膜厚は、５〜５００ｎｍとするのが好ましい。 The anode material and cathode material described above form an anode and a cathode, respectively, by forming a thin film by vapor deposition, sputtering, or the like. The film thickness is preferably 5 to 500 nm.
本発明の発光素子において、発光層１０５におけるキャリアの再結合により生じる光は、第１の電極（陽極）１０１または第２の電極（陰極）１０３の一方、または両方から外部に射出される構成となる。すなわち、第１の電極１０１から光を射出させる場合には、第１の電極１０１を透光性の材料で形成し、第２の電極１０３側から光を射出させる場合には、第２の電極１０３を透光性の材料で形成し、両電極側から光を射出させる場合には、両電極を透光性の材料で形成する。 In the light-emitting element of the present invention, light generated by recombination of carriers in the light-emitting layer 105 is emitted from one or both of the first electrode (anode) 101 and the second electrode (cathode) 103 to the outside. Become. That is, when light is emitted from the first electrode 101, the first electrode 101 is formed of a light-transmitting material, and when light is emitted from the second electrode 103 side, the second electrode When 103 is formed of a light-transmitting material and light is emitted from both electrode sides, both electrodes are formed of a light-transmitting material.
本実施の形態１において、一対の電極間に形成される発光物質を含む層１０２は、図１（Ｂ）に示すように発光層１０５およびバッファー層１０４以外に正孔輸送層１０６、電子輸送層１０７、電子注入層１０８を組み合わせて形成することができる。そこで、これらの層について以下に詳細に説明することとする。 In Embodiment Mode 1, a layer 102 containing a light-emitting substance formed between a pair of electrodes includes a hole transport layer 106, an electron transport layer, in addition to the light-emitting layer 105 and the buffer layer 104, as shown in FIG. 107 and the electron injection layer 108 can be formed in combination. Therefore, these layers will be described in detail below.
正孔輸送層１０６は、正孔の輸送性に優れた層であり、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を示す正孔輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、正孔輸送性物質とは、電子よりも正孔の移動度が高い物質であり、好ましくは電子の移動度に対する正孔の移動度の比の値（＝正孔移動度／電子移動度）が１００よりも大きい物質をいう。 The hole transport layer 106 is a layer having an excellent hole transport property, and is particularly formed using a hole transport material or a bipolar material exhibiting a hole mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or more. It is preferable to do. Note that the hole transporting substance is a substance having a hole mobility higher than that of electrons, and is preferably a value of a ratio of hole mobility to electron mobility (= hole mobility / electron mobility). ) Refers to a substance greater than 100.
正孔輸送性物質としては、例えば芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物が好適である。広く用いられている物質として、例えば、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と示す）の他、その誘導体である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、ＮＰＢと示す）や、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）−トリフェニルアミン（以下、ＴＣＴＡと示す）、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と示す）、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と示す）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。 As the hole transporting substance, for example, an aromatic amine-based compound (that is, a compound having a benzene ring-nitrogen bond) is suitable. Examples of widely used substances include 4,4′-bis [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] biphenyl (hereinafter referred to as TPD), and derivatives thereof such as 4,4 ′. -Bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (hereinafter referred to as NPB) or 4,4 ′, 4 ″ -tris (N-carbazolyl) -triphenylamine (hereinafter referred to as NPB) TCTA), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine (hereinafter referred to as TDATA), 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- ( And starburst aromatic amine compounds such as 3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -triphenylamine (hereinafter referred to as MTDATA).
また、バイポーラ性物質とは、電子の移動度と正孔の移動度とを比較したときに、一方のキャリアの移動度に対する他方のキャリアの移動度の比の値が１００以下、好ましくは１０以下である物質をいう。バイポーラ性の物質として、例えば、２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリン（略称：ＴＰＡＱｎ）、２，３−ビス｛４−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：ＮＰＡＤｉＢｚＱｎ）等が挙げられる。バイポーラ性の物質の中でも特に、正孔及び電子の移動度が１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の物質を用いることが好ましい。 In addition, the bipolar substance means that the ratio of the mobility of one carrier to the mobility of the other carrier is 100 or less, preferably 10 or less when the mobility of electrons and the mobility of holes are compared. Is a substance. As a bipolar substance, for example, 2,3-bis (4-diphenylaminophenyl) quinoxaline (abbreviation: TPAQn), 2,3-bis {4- [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] phenyl } -Dibenzo [f, h] quinoxaline (abbreviation: NPDiBzQn) and the like. Among bipolar substances, it is particularly preferable to use a substance having a hole and electron mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or more.
発光層１０５は、少なくとも一種の発光物質を含んでおり、ここでいう発光物質とは、発光効率が良好で、所望の波長の発光をし得る物質である。発光層は、発光物質のみから形成された層であってもよいが、発光物質の有するエネルギーギャップ（ＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップをいう）よりも大きいエネルギーギャップを有する物質からなる層中に、発光物質が分散するように混合された層（いわゆる、ホストとゲストの関係にある物質をそれぞれ含む層）であっても良い。なお、発光層において、ホストとして機能する発光物質（ホスト物質ともいう）にゲストとして機能する発光物質（ゲスト物質ともいう）を分散して存在させることにより、発光が濃度に起因して消光してしまうことを防ぐこともできる。 The light-emitting layer 105 includes at least one kind of light-emitting substance. The light-emitting substance referred to here is a substance that has favorable emission efficiency and can emit light with a desired wavelength. The light-emitting layer may be a layer formed only of a light-emitting substance, but has a larger energy gap than the energy gap of the light-emitting substance (referred to as an energy gap between the LUMO level and the HOMO level). A layer in which a light-emitting substance is mixed so as to be dispersed (a layer containing a substance having a relationship between a host and a guest) may be used. Note that in the light-emitting layer, when a light-emitting substance functioning as a guest (also referred to as a guest substance) is dispersed in a light-emitting substance functioning as a host (also referred to as a host material), light emission is quenched due to concentration. Can also be prevented.
具体的な発光物質としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と示す）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｍｑ３と示す）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（以下、ＢｅＢｑ２と示す）、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、ＢＡｌｑと示す）、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と示す）、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と示す）、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（以下、ＤＣＪＴＩと示す）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（以下、ＤＣＪＴと示す）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（以下、ＤＣＪＴＢと示す）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（以下、ＤＭＱｄと示す）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（以下、ｔ−ＢｕＤＮＡと示す）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（以下、ＤＰＡと示す）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（以下、ＤＮＡと示す）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（以下、ＢＧａｑと示す）、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（以下、ＢＡｌｑと示す）、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（以下、Ｉｒ（ｐｐｙ）３と示す）、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、ＰｔＯＥＰと示す）、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（以下、Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）と示す）、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（以下、ＦＩｒ（ａｃａｃ）と示す）、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（以下、ＦＩｒ（ｐｉｃ）と示す）、などの各種蛍光色素が有効である。 Specific examples of the light-emitting substance include tris (8-quinolinolato) aluminum (hereinafter referred to as Alq 3 ), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (hereinafter referred to as Almq 3 ), and bis (10-hydroxybenzo). [H] -quinolinato) beryllium (hereinafter referred to as BeBq 2 ), bis (2-methyl-8-quinolinolato)-(4-hydroxy-biphenylyl) -aluminum (hereinafter referred to as BAlq), bis [2- (2 -Hydroxyphenyl) -benzoxazolate] zinc (hereinafter referred to as Zn (BOX) 2 ), bis [2- (2-hydroxyphenyl) -benzothiazolate] zinc (hereinafter referred to as Zn (BTZ) 2 ), 4 -Dicyanomethylene-2-isopropyl-6- [2- (1,1,7,7-tetramethyl-9-julolidyl) ethenyl -4H-pyran (hereinafter referred to as DCJTI), 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- [2- (1,1,7,7-tetramethyl-9-julolidyl) ethenyl] -4H-pyran (hereinafter referred to as DCJTI) DCJT), 4-dicyanomethylene-2-tert-butyl-6- [2- (1,1,7,7-tetramethyl-9-julolidyl) ethenyl] -4H-pyran (hereinafter referred to as DCJTB) ), Perifuranthene, 2,5-dicyano-1,4-bis [2- (10-methoxy-1,1,7,7-tetramethyl-9-julolidyl) ethenyl] benzene, N, N′-dimethylquinacridone ( Hereinafter referred to as DMQd), coumarin 6, coumarin 545T, 9,10-bis (2-naphthyl) -tert-butylanthracene (hereinafter referred to as t-BuDNA), 9,9′- Anthryl, 9,10-diphenylanthracene (hereinafter referred to as DPA), 9,10-bis (2-naphthyl) anthracene (hereinafter referred to as DNA), bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenol Lato-gallium (hereinafter referred to as BGaq), bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-aluminum (hereinafter referred to as BAlq), tris (2-phenylpyridine) iridium (hereinafter referred to as Ir ( ppy) 3 ), 2,3,7,8,12,13,17,18-octaethyl-21H, 23H-porphyrin-platinum (hereinafter referred to as PtOEP), bis [2- (3,5-bis (Trifluoromethyl) phenyl) pyridinato-N, C 2 ′] iridium (III) picolinate (hereinafter Ir (CF 3 ppy) 2 Shown as (pic)), bis [2- (4,6-difluorophenyl) pyridinato -N, C 2 '] iridium (III) acetylacetonate (hereinafter, FIr (acac) shows a), bis [2- ( Various fluorescent dyes such as 4,6-difluorophenyl) pyridinato-N, C 2 ′)] iridium (III) picolinate (hereinafter referred to as FIr (pic)) are effective.
なお、ホスト物質とゲスト物質とを組み合わせて発光層を形成する場合には、上述した発光物質と以下に示すようなホスト物質とを組み合わせて形成すればよい。 Note that in the case where a light-emitting layer is formed by combining a host material and a guest material, the light-emitting material described above and a host material as described below may be combined.
具体的なホスト物質としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と示す）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｍｑ３と示す）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（以下、ＢｅＢｑ２と示す）、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、ＢＡｌｑと示す）、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と示す）、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と示す）、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（以下、ｔ−ＢｕＤＮＡと示す）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（以下、ＤＮＡと示す）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（以下、ＢＧａｑと示す）、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（以下、ＣＢＰと示す）、４，４’，４’’−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（以下、ＴＣＴＡと示す）、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）（以下、ＴＰＢＩと示す）、ＴＰＡＱｎ等を用いることができる。 Specific host materials include tris (8-quinolinolato) aluminum (hereinafter referred to as Alq 3 ), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (hereinafter referred to as Almq 3 ), bis (10-hydroxybenzo). [H] -quinolinato) beryllium (hereinafter referred to as BeBq 2 ), bis (2-methyl-8-quinolinolato)-(4-hydroxy-biphenylyl) -aluminum (hereinafter referred to as BAlq), bis [2- (2 -Hydroxyphenyl) -benzoxazolate] zinc (hereinafter referred to as Zn (BOX) 2 ), bis [2- (2-hydroxyphenyl) -benzothiazolate] zinc (hereinafter referred to as Zn (BTZ) 2 ), 9 , 10-bis (2-naphthyl) -tert-butylanthracene (hereinafter referred to as t-BuDNA), 9,10-bis 2-naphthyl) anthracene (hereinafter referred to as DNA), bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-gallium (hereinafter referred to as BGaq), 4,4′-di (N-carbazolyl) Biphenyl (hereinafter referred to as CBP), 4,4 ′, 4 ″ -tri (N-carbazolyl) triphenylamine (hereinafter referred to as TCTA), 2,2 ′, 2 ″-(1,3,5) -Benzenetriyl) -tris (1-phenyl-1H-benzimidazole) (hereinafter referred to as TPBI), TPAQn, or the like can be used.
電子輸送層１０７は、電子の輸送性に優れた層であり、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を示す電子輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、電子輸送性物質とは、正孔よりも電子の移動度が高い物質であり、好ましくは正孔の移動度に対する電子の移動度の比の値（＝電子移動度／正孔移動度）が１００よりも大きい物質をいう。 The electron transport layer 107 is a layer having excellent electron transport properties, and is particularly preferably formed using an electron transport material or a bipolar material that exhibits an electron mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or higher. . The electron transporting substance is a substance having a higher electron mobility than holes, and preferably a value of a ratio of electron mobility to hole mobility (= electron mobility / hole mobility). Refers to substances with a value greater than 100.
具体的な電子輸送性物質としては、先に述べたＡｌｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２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ＢＡｌｑなどが好適である。また、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２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、ＰＢＤと示す）、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と示す）などのオキサジアゾール誘導体、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（以下、ＴＡＺと示す）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（以下、ｐ−ＥｔＴＡＺと示す）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と示す）、バソキュプロイン（以下、ＢＣＰと示す）等のフェナントロリン誘導体、その他、４，４−ビス（５−メチルベンズオキサゾリル−２−イル）スチルベン（以下、ＢｚＯｓと示す）等を用いることができる。なお、バイポーラ性物質としては、上述した材料を用いることができる。 Specific examples of the electron transporting material include metal complexes having a quinoline skeleton or a benzoquinoline skeleton such as Alq 3 , Almq 3 , and BeBq 2 described above, and BAlq that is a mixed ligand complex. In addition, there are metal complexes having oxazole-based and thiazole-based ligands such as Zn (BOX) 2 and Zn (BTZ) 2 . In addition to metal complexes, 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (hereinafter referred to as PBD), 1,3-bis [ Oxadiazole derivatives such as 5- (p-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (hereinafter referred to as OXD-7), 3- (4-tert-butyl Phenyl) -4-phenyl-5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (hereinafter referred to as TAZ), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl)- Triazole derivatives such as 5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (hereinafter referred to as p-EtTAZ), bathophenanthroline (hereinafter referred to as BPhen), bathocuproin (hereinafter referred to as “p-EtTAZ”) Phenanthroline derivatives such as indicated as BCP), other 4,4-bis (5-methyl-benzoxazolyl-2-yl) stilbene (hereinafter, referred to as BzOs), or the like can be used. Note that the above-described materials can be used as the bipolar substance.
電子注入層１０８は、第２の電極１０３から電子が注入されるのを補助する機能を有する層である。図１（Ｂ）に示す構造の場合には、第２の電極１０３から電子輸送層１０７へ電子が注入されるのを補助する機能を有する。電子注入層１０８を設けることによって、第２の電極１０３の仕事関数と電子輸送層１０７の電子親和力との差が緩和され、電子が注入され易くなる。電子注入層１０８は、電子輸送層１０７を形成している物質よりも電子親和力が大きく、第２の電極１０３を形成している物質の仕事関数よりも電子親和力の小さい物質、または電子輸送層１０７と第２の電極１０３との間に約１〜２ｎｍの薄膜として設けることによりエネルギーバンドを曲げる効果を有する物質を用いて形成することが好ましい。 The electron injection layer 108 is a layer having a function of assisting injection of electrons from the second electrode 103. In the case of the structure illustrated in FIG. 1B, the semiconductor device has a function of assisting injection of electrons from the second electrode 103 to the electron transporting layer 107. By providing the electron injection layer 108, the difference between the work function of the second electrode 103 and the electron affinity of the electron transport layer 107 is reduced, and electrons are easily injected. The electron injection layer 108 has a higher electron affinity than the material forming the electron transport layer 107 and has a lower electron affinity than the work function of the material forming the second electrode 103, or the electron transport layer 107. It is preferable to use a substance having an effect of bending an energy band by providing a thin film having a thickness of about 1 to 2 nm between the first electrode 103 and the second electrode 103.
電子注入層１０８を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、リチウム（Ｌｉ）等のアルカリ金属、またはマグネシウム（Ｍｇ）等のアルカリ土類金属、フッ化セシウム（ＣｓＦ）等のアルカリ金属のフッ化物、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のアルカリ土類金属のフッ化物、リチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）、のアルカリ金属の酸化物、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）等のアルカリ土類金属の酸化物等の無機物が挙げられる。これらの物質は薄膜として設けたときにエネルギーバンドを曲げる効果を有するため好ましい。 Specific examples of a substance that can be used to form the electron injection layer 108 include alkali metals such as lithium (Li), alkaline earth metals such as magnesium (Mg), and alkali metals such as cesium fluoride (CsF). Fluorides of alkaline earth metals such as calcium fluoride (CaF 2 ), alkalis of lithium oxide (Li 2 O), sodium oxide (Na 2 O), potassium oxide (K 2 O) Examples thereof include inorganic substances such as metal oxides, oxides of alkaline earth metals such as calcium oxide (CaO) and magnesium oxide (MgO). These materials are preferable because they have an effect of bending an energy band when provided as a thin film.
また、無機物の他、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）等の電子輸送層１０７を形成するのに用いることのできる有機物も、これらの物質の中から、電子輸送層１０７の形成に用いる物質よりも電子親和力が大きい物質を選択することによって、電子注入層１０８を形成する物質として用いることができる。つまり、電子注入層１０８における電子親和力が電子輸送層１０７における電子親和力よりも相対的に大きくなるように物質を選択し、電子注入層１０８を形成すればよい。なお、電子注入層１０８を設ける場合、第２の電極１０３は、アルミニウム等の仕事関数の低い物質を用いて形成することが好ましい。 In addition to inorganic substances, bathophenanthroline (abbreviation: BPhen), bathocuproin (abbreviation: BCP), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1 2,4-triazole (abbreviation: p-EtTAZ), 3- (4-tert-butylphenyl) -4-phenyl-5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), etc. The organic material that can be used to form the electron transport layer 107 is selected from those materials having a higher electron affinity than the material used to form the electron transport layer 107. It can be used as a substance that forms That is, the electron injection layer 108 may be formed by selecting a material so that the electron affinity in the electron injection layer 108 is relatively larger than the electron affinity in the electron transport layer 107. Note that in the case where the electron injecting layer 108 is provided, the second electrode 103 is preferably formed using a substance having a low work function such as aluminum.
なお、上記電子注入層１０８に変えて電子発生層を設けることもできる。電子発生層は、電子を発生する層であり、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質（ドナー）とを混合して形成することができる。なお、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質としては、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質が好ましい。 Note that an electron generating layer may be provided instead of the electron injecting layer 108. The electron generating layer is a layer that generates electrons, and is formed by mixing at least one substance selected from an electron transporting substance and a bipolar substance and a substance (donor) that exhibits an electron donating property to these substances. can do. Note that as the electron transporting substance and the bipolar substance, a substance having an electron mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or more is preferable.
なお、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質については、それぞれ、上述したものを用いることができる。また、電子供与性を示す物質としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の中から選ばれた物質、具体的にはリチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、マグネシウム（Ｍｇ）等を用いることができる。さらに、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物等、具体的にはリチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等の物質も電子供与性を示す物質として用いることができる。 As the electron transporting substance and the bipolar substance, those described above can be used. Moreover, as the substance exhibiting electron donating property, a substance selected from alkali metals and alkaline earth metals, specifically, lithium (Li), calcium (Ca), sodium (Na), potassium (K), Magnesium (Mg) or the like can be used. Further, alkali metal oxides and alkaline earth metal oxides, alkali metal nitrides, alkaline earth metal nitrides, etc., specifically lithium oxide (Li 2 O), calcium oxide (CaO), sodium oxide Substances such as (Na 2 O), potassium oxide (K 2 O), magnesium oxide (MgO), lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF 2 ) are also electron-donating. It can be used as a substance showing
また、図１（Ｂ）には図示していないが、発光層１０５と電子輸送層１０７との間には、正孔阻止層（ホールブロッキング層）を設けることもできる。正孔阻止層を設けることによって、正孔が発光層１０５において電子と再結合することなく第２の電極１０３の方向に流れていくのを防ぐことができ、キャリアの再結合効率を高めることができる。また、発光層１０５で生成された励起エネルギーが電子輸送層１０７等、他の層へ移動してしまうことを防ぐことができる。 Although not illustrated in FIG. 1B, a hole blocking layer (hole blocking layer) may be provided between the light-emitting layer 105 and the electron transporting layer 107. By providing the hole blocking layer, holes can be prevented from flowing in the direction of the second electrode 103 without recombining with electrons in the light emitting layer 105, and the carrier recombination efficiency can be increased. it can. In addition, the excitation energy generated in the light-emitting layer 105 can be prevented from moving to another layer such as the electron transport layer 107.
正孔阻止層には、ＢＡｌｑ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ等の電子輸送層１０７を形成するのに用いることのできる物質の中から、特に、発光層１０５を形成するのに用いる物質よりもイオン化ポテンシャル及び励起エネルギーが大きい物質が選択される。つまり、正孔阻止層は、正孔阻止層におけるイオン化ポテンシャルが電子輸送層１０７におけるイオン化ポテンシャルよりも相対的に大きくなるように物質を選択して形成されていればよい。同様に、発光層１０５と正孔輸送層１０６との間にも、発光層１０５で正孔と再結合することなく第２の電極１０３の方に電子が流れていくのを阻止するための層を設けても構わない。 Among the materials that can be used to form the electron transport layer 107 such as BAlq, OXD-7, TAZ, and BPhen, the hole blocking layer is more particularly than the material that is used to form the light emitting layer 105. A substance with a high ionization potential and excitation energy is selected. That is, the hole blocking layer may be formed by selecting a material such that the ionization potential in the hole blocking layer is relatively higher than the ionization potential in the electron transport layer 107. Similarly, a layer for preventing electrons from flowing toward the second electrode 103 without recombining with holes in the light emitting layer 105 between the light emitting layer 105 and the hole transport layer 106. May be provided.
以上により、発光素子の発光物質を含む層１０２の一部に本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層１０４を有し、かつバッファー層１０４が、陽極である第１の電極１０１に接して形成された発光素子が得られる。 As described above, the buffer layer 104 including the composite material for a light-emitting element of the present invention is included in part of the layer 102 containing a light-emitting substance of the light-emitting element, and the buffer layer 104 is in contact with the first electrode 101 which is an anode. The formed light emitting element is obtained.
なお、本実施の形態１において、バッファー層１０４を形成する発光素子用複合材料は正孔輸送性を有し、また、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とが混合されていることから結晶化しやすい傾向にあるビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素の結晶化を抑えることができる。また、透明性が高く、さらには導電性が高いという性質を有している。 Note that in Embodiment 1, the composite material for a light-emitting element forming the buffer layer 104 has a hole-transport property, and an aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton and a metal oxide are mixed. Therefore, crystallization of an aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton that tends to be crystallized can be suppressed. Moreover, it has the property that transparency is high and also electrical conductivity is high.
従って、バッファー層１０４の膜厚を厚く形成した場合でも透明性を損なうことなく、かつ駆動電圧の上昇を抑制することができるため、発光素子の短絡を防止したり、光学設計による色純度の向上のために膜厚を自由に設定することも可能である。なお、短絡を防止するためにはバッファー層１０４の膜厚を６０ｎｍ以上とすると効果的である。 Therefore, even when the buffer layer 104 is formed thick, it is possible to prevent an increase in driving voltage without impairing transparency, thereby preventing a short circuit of the light emitting element and improving color purity by optical design. Therefore, it is possible to freely set the film thickness. In order to prevent a short circuit, it is effective to set the thickness of the buffer layer 104 to 60 nm or more.
（実施の形態２）
本実施の形態２では、実施の形態１で説明した発光素子とは構造が異なるもの、具体的にはバッファー層が、第２の電極（陰極）と接して設けられる場合の構造について説明する。
(Embodiment 2)
In Embodiment Mode 2, a structure having a structure different from that of the light-emitting element described in Embodiment Mode 1, specifically, a structure in which a buffer layer is provided in contact with a second electrode (cathode) will be described.
本実施の形態２で説明する発光素子の素子構成は、図２に示す通りであり、基本的には、図２（Ａ）に示すように一対の電極（第１の電極２０１及び第２の電極２０３）間に発光物質を含む層２０２を挟持した構成であり、発光物質を含む層２０２は、発光層２０４、電子発生層２０５および本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層２０６を少なくとも有し、かつバッファー層２０６が第２の電極２０３と電子発生層２０５との間に接して設けられている。なお、本実施の形態２では、第１の電極２０１が陽極として機能し、第２の電極２０３が陰極として機能する場合について説明する。また、本実施の形態２において、上記構造に加えて正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）等を適宜組み合わせた構造とすることもできる。 The element structure of the light-emitting element described in Embodiment 2 is as shown in FIG. 2, and basically a pair of electrodes (first electrode 201 and second electrode as shown in FIG. 2A). A layer 202 containing a light emitting substance is sandwiched between electrodes 203). The layer 202 containing a light emitting substance includes at least a light emitting layer 204, an electron generating layer 205, and a buffer layer 206 made of the composite material for a light emitting element of the present invention. And a buffer layer 206 is provided between and in contact with the second electrode 203 and the electron generation layer 205. Note that in Embodiment 2, the case where the first electrode 201 functions as an anode and the second electrode 203 functions as a cathode is described. In the second embodiment, in addition to the above structure, a structure in which a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, a hole blocking layer (hole blocking layer), or the like is appropriately combined can be employed.
バッファー層２０６を形成する発光素子用複合材料は、実施の形態１で示すビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と、実施の形態１で示す金属酸化物とで構成される。 The light-emitting element composite material for forming the buffer layer 206 includes the aromatic hydrocarbon including at least one vinyl skeleton described in Embodiment 1 and the metal oxide described in Embodiment 1.
なお、本実施の形態２の場合においてもバッファー層２０６において、金属酸化物は、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素に対して質量比が０．５〜２、若しくはモル比が１〜４（＝金属酸化物／芳香族炭化水素）となるように含まれていることが好ましい。また、バッファー層２０６は、導電率が高いことから５０ｎｍ以上の膜厚とすることができる。 Even in the case of the second embodiment, in the buffer layer 206, the metal oxide has a mass ratio of 0.5 to 2 or a molar ratio of 1 to 1 with respect to the aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton. 4 (= metal oxide / aromatic hydrocarbon) is preferably included. Further, the buffer layer 206 can have a thickness of 50 nm or more because of its high conductivity.
また、電子発生層２０５は、電子を発生する層であり、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質（ドナー）とを混合して形成することができる。なお、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質としては、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質が好ましい。 The electron generating layer 205 is a layer that generates electrons, and is a mixture of at least one substance selected from an electron transporting substance and a bipolar substance and a substance (donor) that exhibits an electron donating property to these substances. Can be formed. Note that as the electron transporting substance and the bipolar substance, a substance having an electron mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or more is preferable.
なお、電子発生層２０５の形成に用いる電子輸送性物質、バイポーラ性物質、および電子供与性を示す物質（ドナー）としては、実施の形態１で挙げた物質をそれぞれ用いることができる。 Note that as the electron-transporting substance, the bipolar substance, and the substance exhibiting electron donating properties (donor) used for forming the electron generating layer 205, the substances described in Embodiment 1 can be used.
また、第１の電極２０１に用いる陽極材料としては、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）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好ましい。なお、陽極材料の具体例としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（例えばＴｉＮ）等を用いることができる。 As the anode material used for the first electrode 201, a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like with a high work function (work function of 4.0 eV or more) is preferably used. Specific examples of the anode material include indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO) in which 2 to 20% zinc oxide (ZnO) is mixed with indium oxide. ), Gold (Au), platinum (Pt), titanium (Ti), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), palladium (Pd), a nitride of a metal material (eg, TiN), or the like can be used.
一方、第２の電極２０３に用いる陰極材料としては、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好ましい。陰極材料の具体例としては、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、窒化タンタル等の仕事関数の高い材料等も用いることができる。 On the other hand, as a cathode material used for the second electrode 203, it is preferable to use a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like. Specific examples of the cathode material include indium tin oxide, indium tin oxide containing silicon oxide, indium oxide containing 2 to 20% zinc oxide, gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), and tungsten. Work functions of (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), palladium (Pd), aluminum (Al), silver (Ag), tantalum nitride, etc. High material etc. can also be used.
上述した陽極材料及び陰極材料は、蒸着法、スパッタリング法等により薄膜を形成することにより、それぞれ陽極及び陰極を形成する。膜厚は、５〜５００ｎｍとするのが好ましい。 The anode material and cathode material described above form an anode and a cathode, respectively, by forming a thin film by vapor deposition, sputtering, or the like. The film thickness is preferably 5 to 500 nm.
本発明の発光素子において、発光物質を含む層２０２におけるキャリアの再結合により生じる光は、第１の電極（陽極）２０１または第２の電極（陰極）２０３の一方、または両方から外部に射出される構成となる。すなわち、第１の電極２０１から光を射出させる場合には、第１の電極２０１を透光性の材料で形成し、第２の電極２０３側から光を射出させる場合には、第２の電極２０３を透光性の材料で形成し、両電極側から光を射出させる場合には、両電極を透光性の材料で形成する。 In the light-emitting element of the present invention, light generated by recombination of carriers in the layer 202 containing a light-emitting substance is emitted to the outside from one or both of the first electrode (anode) 201 and the second electrode (cathode) 203. It becomes the composition which becomes. That is, when light is emitted from the first electrode 201, the first electrode 201 is formed of a light-transmitting material, and when light is emitted from the second electrode 203 side, the second electrode In the case where 203 is formed of a light-transmitting material and light is emitted from both electrode sides, both electrodes are formed of a light-transmitting material.
なお、本実施の形態２において、一対の電極間に形成される発光物質を含む層２０２は、図２（Ｂ）に示すように発光層２０４、電子発生層２０５、およびバッファー層２０６以外に正孔注入層２０７、正孔輸送層２０８、電子輸送層２０９を組み合わせて形成することができる。そこで、これらの層について以下に詳細に説明することとする。 Note that in this embodiment mode 2, the layer 202 containing a light-emitting substance formed between a pair of electrodes is a positive layer other than the light-emitting layer 204, the electron-generating layer 205, and the buffer layer 206 as shown in FIG. The hole injection layer 207, the hole transport layer 208, and the electron transport layer 209 can be formed in combination. Therefore, these layers will be described in detail below.
正孔注入層２０７は、本実施の形態２においては、第１の電極２０１から正孔輸送層２０８へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。正孔注入層２０７を設けることによって、第１の電極２０１の仕事関数と正孔輸送層２０８のイオン化ポテンシャルとの差が緩和され、正孔が注入され易くなる。正孔注入層２０７は、正孔輸送層２０８を形成する物質よりもイオン化ポテンシャルが小さく、第１の電極２０１を形成する物質の仕事関数よりもイオン化ポテンシャルの大きい物質を用いて形成することが好ましい。 In the second embodiment, the hole injection layer 207 is a layer having a function of assisting injection of holes from the first electrode 201 to the hole transport layer 208. By providing the hole injecting layer 207, the difference between the work function of the first electrode 201 and the ionization potential of the hole transporting layer 208 is reduced, and holes are easily injected. The hole-injecting layer 207 is preferably formed using a substance having an ionization potential smaller than that of the substance forming the hole-transporting layer 208 and having a larger ionization potential than the work function of the substance forming the first electrode 201. .
正孔注入層２０７を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等の低分子、或いはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（略称：ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等が挙げられる。 Specific examples of a substance that can be used to form the hole-injection layer 207 include small molecules such as phthalocyanine (abbreviation: H 2 Pc) and copper phthalocyanine (abbreviation: CuPc), or poly (ethylenedioxythiophene) / And a polymer such as a poly (styrenesulfonic acid) aqueous solution (abbreviation: PEDOT / PSS).
正孔輸送層２０８は、正孔の輸送性に優れた層であり、本実施の形態２においては、正孔注入層２０７から注入された正孔を発光層２０４へ輸送する機能を有する。なお、正孔輸送層２０８を形成する物質としては、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を示す正孔輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、ここでいう正孔輸送性物質およびバイポーラ性物質としては、実施の形態１に挙げた物質をそれぞれ用いることができる。 The hole transport layer 208 is a layer having excellent hole transport properties, and has a function of transporting holes injected from the hole injection layer 207 to the light emitting layer 204 in the second embodiment. Note that the hole transporting layer 208 is preferably formed using a hole transporting substance or a bipolar substance that exhibits a hole mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or more. Note that as the hole-transporting substance and the bipolar substance here, the substances described in Embodiment 1 can be used.
発光層２０４は、少なくとも一種の発光物質を含んでおり、ここでいう発光物質とは、発光効率が良好で、所望の波長の発光をし得る物質である。発光層２０４は、発光物質のみから形成された層であってもよいが、発光物質の有するエネルギーギャップ（ＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップをいう）よりも大きいエネルギーギャップを有する物質からなる層中に、発光物質が分散するように混合された層（いわゆる、ホストとゲストの関係にある物質をそれぞれ含む層）であっても良い。なお、発光層において、ホストとして機能する発光物質（ホスト物質ともいう）にゲストとして機能する発光物質（ゲスト物質ともいう）を分散して存在させることにより、発光が濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことができる。発光層２０４に用いることができる具体的な発光物質としては、実施の形態１に挙げた物質（ゲスト物質を含む）を用いることができる。 The light-emitting layer 204 contains at least one kind of light-emitting substance, and the light-emitting substance here is a substance that has high emission efficiency and can emit light of a desired wavelength. The light-emitting layer 204 may be a layer formed only of a light-emitting substance, but has an energy gap larger than an energy gap (referred to as an energy gap between the LUMO level and the HOMO level) of the light-emitting substance. A layer in which a light-emitting substance is mixed so as to be dispersed in a layer made of a substance (a so-called layer containing a substance having a host-guest relationship) may be used. Note that in the light-emitting layer, when a light-emitting substance functioning as a guest (also referred to as a guest substance) is dispersed in a light-emitting substance functioning as a host (also referred to as a host material), light emission is quenched due to concentration. Can be prevented. As specific light-emitting substances that can be used for the light-emitting layer 204, the substances described in Embodiment 1 (including a guest substance) can be used.
電子輸送層２０９は、電子の輸送性に優れた層であり、本実施の形態２においては、電子発生層２０５から注入された電子を発光層２０４へ輸送する機能を有する。なお、電子輸送層２０９を形成する物質としては、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を示す電子輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、ここでいう電子輸送性物質およびバイポーラ性物質としては、実施の形態１に挙げた物質をそれぞれ用いることができる。 The electron transport layer 209 is a layer having excellent electron transport properties, and in Embodiment 2, has a function of transporting electrons injected from the electron generation layer 205 to the light emitting layer 204. Note that the electron transporting layer 209 is preferably formed using an electron transporting material or a bipolar material that exhibits an electron mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or more. Note that as the electron-transporting substance and the bipolar substance here, the substances described in Embodiment 1 can be used, respectively.
また、図２（Ｂ）には図示していないが、発光層２０４と電子輸送層２０９との間には、正孔阻止層（ホールブロッキング層）を設けることもできる。正孔阻止層を設けることによって、正孔が発光層２０４において電子と再結合することなく第２の電極２０３の方向に流れていくのを防ぐことができ、キャリアの再結合効率を高めることができる。なお、正孔阻止層を形成する物質としては、実施の形態１に挙げた物質を用いることができる。 Although not illustrated in FIG. 2B, a hole blocking layer (hole blocking layer) can be provided between the light-emitting layer 204 and the electron transport layer 209. By providing the hole blocking layer, holes can be prevented from flowing in the direction of the second electrode 203 without being recombined with electrons in the light emitting layer 204, and the carrier recombination efficiency can be increased. it can. Note that as the substance for forming the hole blocking layer, the substances described in Embodiment Mode 1 can be used.
以上により、発光素子の発光物質を含む層２０２の一部に本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層２０６を有し、かつバッファー層２０６が陰極である第２の電極２０３と電子発生層２０５との間に接して形成された発光素子が得られる。 As described above, the second electrode 203 and the electron generation layer each including the buffer layer 206 formed using the composite material for a light-emitting element of the present invention in part of the layer 202 containing the light-emitting substance of the light-emitting element and the buffer layer 206 serving as a cathode. A light emitting element formed in contact with 205 is obtained.
本実施の形態２の発光素子において、バッファー層２０６を形成する発光素子用複合材料は正孔輸送性を有し、また、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とが混合されていることからビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素の結晶化を抑えることができる。また、透明性が高く、さらには導電性が高いという性質を有している。 In the light-emitting element of Embodiment 2, the light-emitting element composite material forming the buffer layer 206 has a hole transporting property, and a mixture of an aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton and a metal oxide is mixed. Therefore, crystallization of an aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton can be suppressed. Moreover, it has the property that transparency is high and also electrical conductivity is high.
従って、バッファー層２０６の膜厚を厚く形成した場合でも透明性を損なうことなく、かつ駆動電圧の上昇を抑制することができるため、発光素子の短絡を防止したり、光学設計による色純度の向上のために膜厚を自由に設定することが可能である。なお、短絡を防止するためにはバッファー層２０６の膜厚を６０ｎｍ以上とすると効果的である。 Therefore, even when the buffer layer 206 is formed thick, it is possible to prevent the light emitting element from being short-circuited or to improve the color purity by optical design because the increase in driving voltage can be suppressed without impairing transparency. Therefore, the film thickness can be set freely. In order to prevent a short circuit, it is effective that the thickness of the buffer layer 206 is 60 nm or more.
また、発光物質を含む層２０２を形成した後に、第２の電極２０３をスパッタリング法により成膜する場合などは、バッファー層２０６がバリア膜として機能し、発光層２０４等へのダメージを低減させることもできる。 In the case where the second electrode 203 is formed by a sputtering method after the formation of the layer 202 containing a light-emitting substance, the buffer layer 206 functions as a barrier film, so that damage to the light-emitting layer 204 and the like is reduced. You can also.
また、本発明においては、本実施の形態２で示した構造と実施の形態１で示した構造とを組み合わせ、発光素子の両方の電極（陽極および陰極）に接して本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層が設けられた図３に示すような構造を形成することもできる。 In the present invention, the structure shown in Embodiment Mode 2 is combined with the structure shown in Embodiment Mode 1 so that both the electrodes (anode and cathode) of the light emitting element are in contact with each other. It is also possible to form a structure as shown in FIG. 3 provided with a buffer layer made of a material.
図３においては、一対の電極（第１の電極３０１及び第２の電極３０３）間に発光物質を含む層３０２を挟持し、発光物質を含む層３０２は、発光層３０５、および本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層（第１のバッファー層３０４、第２のバッファー層３０７）、電子発生層３０６とを少なくとも有している。 In FIG. 3, a layer 302 containing a light-emitting substance is sandwiched between a pair of electrodes (a first electrode 301 and a second electrode 303), and the layer 302 containing a light-emitting substance includes the light-emitting layer 305 and the light emission of the present invention. It has at least a buffer layer (first buffer layer 304 and second buffer layer 307) made of a composite material for elements and an electron generation layer 306.
また、第１のバッファー層３０４は、第１の電極３０１と接して設けられ、第２のバッファー層３０７が第２の電極３０３と電子発生層３０６との間に接して設けられている。この場合も第１の電極３０１が陽極として機能し、第２の電極３０３が陰極として機能する。なお、この構造の場合も、図３に示す構造に加えて正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）等を適宜組み合わせた構造とすることができる。また、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）を形成する物質としては、実施の形態１に挙げた物質を用いることができる。 In addition, the first buffer layer 304 is provided in contact with the first electrode 301, and the second buffer layer 307 is provided in contact with the second electrode 303 and the electron generation layer 306. Also in this case, the first electrode 301 functions as an anode, and the second electrode 303 functions as a cathode. In this case, in addition to the structure shown in FIG. 3, a structure in which a hole transport layer, an electron transport layer, a hole blocking layer (hole blocking layer), and the like are appropriately combined can be used. In addition, as a material for forming the hole transport layer, the electron transport layer, and the hole blocking layer (hole blocking layer), the materials described in Embodiment Mode 1 can be used.
図３に示す発光素子においても、バッファー層（第１のバッファー層３０４、第２のバッファー層３０７）を形成する発光素子用複合材料は、正孔輸送性を有し、結晶化しにくく、透明性が高く、かつ導電性が高いという性質を有していることから、第１のバッファー層３０４および第２のバッファー層３０７の膜厚を厚くしても透明性を損なうことなく、かつ駆動電圧の上昇を抑制することができるため、発光素子の短絡を防止したり、光学設計による色純度の向上のため、第１のバッファー層３０４および第２のバッファー層３０７の膜厚を自由に設定することも可能である。 In the light-emitting element shown in FIG. 3 as well, the light-emitting element composite material forming the buffer layers (the first buffer layer 304 and the second buffer layer 307) has a hole transporting property, is hardly crystallized, and is transparent. Therefore, even if the thickness of the first buffer layer 304 and the second buffer layer 307 is increased, the transparency is not impaired and the driving voltage is reduced. Since the increase can be suppressed, the thickness of the first buffer layer 304 and the second buffer layer 307 can be freely set in order to prevent a short circuit of the light emitting element or to improve color purity by optical design. Is also possible.
また、発光物質を含む層３０２を形成した後に、第２の電極３０３をスパッタリング法により成膜する場合などは、第２のバッファー層３０７がバリア膜として機能し、発光層３０５等へのダメージを低減させることもできる。さらに、第１のバッファー層３０４および第２のバッファー層３０７を同じ物質で構成する場合には、発光物質を含む層３０２の両側が同じ物質で構成されることになるため、応力歪みを抑制する効果も期待できる。 In the case where the second electrode 303 is formed by a sputtering method after the formation of the layer 302 containing a light-emitting substance, the second buffer layer 307 functions as a barrier film and damages the light-emitting layer 305 and the like. It can also be reduced. Further, in the case where the first buffer layer 304 and the second buffer layer 307 are made of the same material, both sides of the layer 302 containing a light-emitting material are made of the same material, so that stress strain is suppressed. The effect can also be expected.
（実施の形態３）
本実施の形態３では、実施の形態１および２で説明した発光素子とは構造が異なるもの、具体的には陽極および陰極と接することなく形成されたバッファー層が少なくとも一つ設けられる場合の構造であって、いわゆるマルチフォトン型の発光素子について説明する。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, the structure is different from that of the light-emitting element described in the first and second embodiments, specifically, a structure in which at least one buffer layer formed without being in contact with the anode and the cathode is provided. A so-called multi-photon light-emitting element will be described.
本実施の形態３で説明する発光素子の素子構成は、図４に示す通りであり、基本的には、図４（Ａ）に示すように一対の電極（第１の電極４０１及び第２の電極４０３）間に発光物質を含む層４０２を挟持した構成であり、発光物質を含む層４０２は、第１の発光層４０６、第２の発光層４０７、電子発生層４０４および本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層４０５を少なくとも有し、かつ少なくとも一つのバッファー層４０５およびそれに接して形成される電子発生層４０４が第１の電極４０１及び第２の電極４０３と接することなく設けられている。なお、本実施の形態３では、第１の電極４０１が陽極として機能し、第２の電極４０３が陰極として機能する場合について説明する。また、本実施の形態３において、上記構造に加えて正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、電子注入層等を適宜組み合わせた構造とすることもできる。 The element structure of the light-emitting element described in Embodiment 3 is as shown in FIG. 4, and basically a pair of electrodes (a first electrode 401 and a second electrode as shown in FIG. 4A). A layer 402 containing a light emitting substance is sandwiched between electrodes 403). The layer 402 containing a light emitting substance includes a first light emitting layer 406, a second light emitting layer 407, an electron generating layer 404, and a light emitting element of the present invention. And at least one buffer layer 405 and an electron generating layer 404 formed in contact therewith without being in contact with the first electrode 401 and the second electrode 403. Yes. Note that in Embodiment 3, the case where the first electrode 401 functions as an anode and the second electrode 403 functions as a cathode is described. In Embodiment 3, a structure in which a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, a hole blocking layer (hole blocking layer), an electron injection layer, and the like are combined as appropriate in addition to the above structure is used. You can also.
バッファー層４０５を形成する発光素子用複合材料は、実施の形態１で示すビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と、実施の形態１で示す金属酸化物とで構成される。 A composite material for a light-emitting element which forms the buffer layer 405 includes the aromatic hydrocarbon including at least one vinyl skeleton described in Embodiment 1 and the metal oxide described in Embodiment 1.
なお、本実施の形態３の場合においてもバッファー層４０５において、金属酸化物は、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素に対して質量比が０．５〜２、若しくはモル比が１〜４（＝金属酸化物／芳香族炭化水素）となるように含まれていることが好ましい。また、バッファー層４０５は、導電率が高いことから５０ｎｍ以上の膜厚とすることができる。 Even in the case of Embodiment 3, in the buffer layer 405, the metal oxide has a mass ratio of 0.5 to 2, or a molar ratio of 1 to 1 with respect to the aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton. 4 (= metal oxide / aromatic hydrocarbon) is preferably included. Further, the buffer layer 405 can have a thickness of 50 nm or more because of high conductivity.
また、本実施の形態３において、電子発生層４０４はバッファー層４０５と接して形成され、かつ電子発生層４０４はバッファー層４０５よりも陽極である第１の電極４０１側に形成される。また、電子発生層４０４は、電子を発生する層であり、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質とを混合して形成することができる。ここで、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質の中でも特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質であることが好ましい。 Further, in Embodiment 3, the electron generation layer 404 is formed in contact with the buffer layer 405, and the electron generation layer 404 is formed on the first electrode 401 side which is an anode with respect to the buffer layer 405. The electron generating layer 404 is a layer that generates electrons, and is formed by mixing at least one substance selected from an electron transporting substance and a bipolar substance and a substance that exhibits an electron donating property with respect to these substances. can do. Here, among electron transporting substances and bipolar substances, a substance having an electron mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or more is particularly preferable.
なお、電子発生層４０４の形成に用いる電子輸送性物質、バイポーラ性物質、および電子供与性を示す物質としては、実施の形態１で挙げた物質をそれぞれ用いることができる。 Note that as the electron-transporting substance, the bipolar substance, and the substance exhibiting electron-donating properties used for forming the electron-generating layer 404, the substances described in Embodiment 1 can be used.
また、第１の電極４０１に用いる陽極材料としては、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）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好ましい。なお、陽極材料の具体例としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（例えばＴｉＮ）等を用いることができる。なお、上記構造に加え、実施の形態１で示すように第１の電極４０１と接してバッファー層を設ける場合には、一般に仕事関数の小さい材料として知られるアルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）を用いることもできる。これは、バッファー層４０５を設けることにより幅広い範囲の仕事関数を有する電極材料に対してのオーム接触が可能となるためである。 As the anode material used for the first electrode 401, a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like with a high work function (work function of 4.0 eV or more) is preferably used. Specific examples of the anode material include indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO) in which 2 to 20% zinc oxide (ZnO) is mixed with indium oxide. ), Gold (Au), platinum (Pt), titanium (Ti), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), palladium (Pd), a nitride of a metal material (eg, TiN), or the like can be used. In addition to the above structure, in the case where a buffer layer is provided in contact with the first electrode 401 as shown in Embodiment Mode 1, aluminum (Al) or magnesium (Mg), which is generally known as a material having a low work function, is used. It can also be used. This is because the provision of the buffer layer 405 enables ohmic contact with electrode materials having a wide range of work functions.
一方、第２の電極４０３に用いる陰極材料としては、仕事関数の小さい（仕事関数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好ましい。陰極材料の具体例としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわちＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ）や化合物（ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ２）の他、希土類金属を含む遷移金属を用いることができるが、上記構造に加え、実施の形態２で示すように第２の電極４０３と接してバッファー層を、バッファー層と接して電子発生層を設ける場合には、第２の電極４０３に用いる陰極材料として、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い材料等も用いることができる。 On the other hand, as the cathode material used for the second electrode 403, it is preferable to use a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like with a low work function (work function of 3.8 eV or less). Specific examples of the cathode material include elements belonging to Group 1 or Group 2 of the element periodic rule, that is, alkali metals such as Li and Cs, and alkaline earth metals such as Mg, Ca, and Sr, and alloys containing these (Mg : Ag, Al: Li) and compounds (LiF, CsF, CaF 2 ) and transition metals including rare earth metals can be used. In addition to the above structure, the second electrode as shown in Embodiment Mode 2 can be used. In the case where a buffer layer is provided in contact with 403 and an electron generating layer is provided in contact with the buffer layer, indium tin oxide, indium tin oxide containing silicon oxide, 2 to 20 are used as a cathode material used for the second electrode 403. % Indium oxide containing zinc oxide, gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), edge Preparative (Co), copper (Cu), palladium (Pd), it may also be used a high work function of tantalum nitride materials.
上述した陽極材料及び陰極材料は、蒸着法、スパッタリング法等により薄膜を形成することにより、それぞれ陽極及び陰極を形成する。膜厚は、５〜５００ｎｍとするのが好ましい。 The anode material and cathode material described above form an anode and a cathode, respectively, by forming a thin film by vapor deposition, sputtering, or the like. The film thickness is preferably 5 to 500 nm.
本発明の発光素子において、発光物質を含む層４０２におけるキャリアの再結合により生じる光は、第１の電極（陽極）４０１または第２の電極（陰極）４０３の一方、または両方から外部に射出される構成となる。すなわち、第１の電極４０１から光を射出させる場合には、第１の電極４０１を透光性の材料で形成し、第２の電極４０３側から光を射出させる場合には、第２の電極４０３を透光性の材料で形成し、両電極側から光を射出させる場合には、両電極を透光性の材料で形成する。 In the light-emitting element of the present invention, light generated by recombination of carriers in the layer 402 containing a light-emitting substance is emitted to the outside from one or both of the first electrode (anode) 401 and the second electrode (cathode) 403. It becomes the composition which becomes. That is, when light is emitted from the first electrode 401, the first electrode 401 is formed of a light-transmitting material, and when light is emitted from the second electrode 403 side, the second electrode In the case where 403 is formed of a light-transmitting material and light is emitted from both electrode sides, both electrodes are formed of a light-transmitting material.
本実施の形態３において、電子発生層４０４とバッファー層４０５は、第１の電極４０１および第２の電極４０３と接することなく形成されており、第１の電極４０１と電子発生層４０４との間には少なくとも第１の発光層４０６が設けられている。また、バッファー層４０５と第２の電極４０３との間には、少なくとも第２の発光層４０７が設けられている。なお、第１の発光層４０６および第２の発光層４０７の形成に用いる物質は、実施の形態１において発光層を形成する物質として記載された物質を用いることができる。 In Embodiment Mode 3, the electron generation layer 404 and the buffer layer 405 are formed without being in contact with the first electrode 401 and the second electrode 403, and between the first electrode 401 and the electron generation layer 404. At least a first light emitting layer 406 is provided. In addition, at least a second light-emitting layer 407 is provided between the buffer layer 405 and the second electrode 403. Note that as the substance used for forming the first light-emitting layer 406 and the second light-emitting layer 407, any of the substances described as substances for forming the light-emitting layer in Embodiment 1 can be used.
また、本実施の形態３において、上記構成に加えて第１の電極４０１および第２の電極４０３に接してそれぞれバッファー層を設けることもできる。なお、この場合には、図４（Ｂ）に示すように第１の電極４０１と接して第１のバッファー層４０８を設け、第２の電極４０３と接して第３のバッファー層４１２を設ける。さらに第３のバッファー層４１２に接して第２の電子発生層４１１が設けられており、図４（Ｂ）に示す第１の電子発生層４０９および第２のバッファー層４１０は、図４（Ａ）に示す電子発生層４０４およびバッファー層４０５と同じ機能を示すものである。 In Embodiment 3, in addition to the above structure, a buffer layer can be provided in contact with the first electrode 401 and the second electrode 403, respectively. In this case, as shown in FIG. 4B, the first buffer layer 408 is provided in contact with the first electrode 401, and the third buffer layer 412 is provided in contact with the second electrode 403. Further, a second electron generation layer 411 is provided in contact with the third buffer layer 412, and the first electron generation layer 409 and the second buffer layer 410 illustrated in FIG. The electron generating layer 404 and the buffer layer 405 shown in FIG.
図４（Ｂ）に示す第１のバッファー層４０８、第２のバッファー層４１０、第３のバッファー層４１２は、いずれも実施の形態１で示すビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と、金属酸化物とで構成される発光素子用複合材料を用いて形成することができる。また、図４（Ｂ）に示す第１の電子発生層４０９および第２の電子発生層４１１は、実施の形態１で示す電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質とを混合して形成することができる。 Each of the first buffer layer 408, the second buffer layer 410, and the third buffer layer 412 illustrated in FIG. 4B includes an aromatic hydrocarbon including at least one vinyl skeleton described in Embodiment 1, and It can be formed using a composite material for a light-emitting element formed using a metal oxide. In addition, the first electron generation layer 409 and the second electron generation layer 411 illustrated in FIG. 4B each include at least one substance selected from the electron-transport material and the bipolar substance described in Embodiment 1, and It can be formed by mixing a substance exhibiting an electron donating property with respect to this substance.
また、図４（Ｂ）において（ここでは図示しないが）、第１のバッファー層４０８と第１の電子発生層４０９との間であって、第１の発光層４０６を少なくとも含む領域、および第２のバッファー層４１０と第２の電子発生層４１１との間であって、第２の発光層４０７を少なくとも含む領域には、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）等を適宜組み合わせて形成することもできる。なお、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）は、それぞれ実施の形態１に記載した物質を用いて形成することができる。 4B (not shown here), a region between the first buffer layer 408 and the first electron generation layer 409 and including at least the first light-emitting layer 406, and In the region between the second buffer layer 410 and the second electron generation layer 411 and including at least the second light emitting layer 407, a hole transport layer, an electron transport layer, a hole blocking layer (a hole blocking layer) ) And the like may be combined as appropriate. Note that the hole-transporting layer, the electron-transporting layer, and the hole-blocking layer (hole-blocking layer) can be formed using the substances described in Embodiment Mode 1, respectively.
以上により、発光素子の発光物質を含む層４０２の一部に本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層４０５を有し、少なくともバッファー層４０５およびそれに接して形成される電子発生層４０４が第１の電極４０１および第２の電極４０３と接することなく形成された発光素子が得られる。 As described above, the buffer layer 405 made of the composite material for a light-emitting element of the present invention is included in part of the layer 402 containing a light-emitting substance of the light-emitting element, and at least the buffer layer 405 and the electron generation layer 404 formed in contact therewith A light-emitting element formed without being in contact with the first electrode 401 and the second electrode 403 is obtained.
本実施の形態３の発光素子において、バッファー層４０５（図４（Ｂ）に示す場合には、第１のバッファー層４０８、第２のバッファー層４１０、第３のバッファー層４１２）を形成する発光素子用複合材料は、正孔輸送性を有し、また、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とが混合されていることからビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素の結晶化を抑えることができる。また、透明性が高く、さらには導電性が高いという性質を有している。 In the light-emitting element of Embodiment 3, light emission for forming the buffer layer 405 (in the case shown in FIG. 4B, the first buffer layer 408, the second buffer layer 410, and the third buffer layer 412) The composite material for devices has a hole transport property, and an aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton because an aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton and a metal oxide are mixed. Crystallization can be suppressed. Moreover, it has the property that transparency is high and also electrical conductivity is high.
従って、バッファー層４０５（図４（Ｂ）に示す場合には、第１のバッファー層４０８、第２のバッファー層４１０、第３のバッファー層４１２）の膜厚を厚く形成した場合でも透明性を損なうことなく、かつ駆動電圧の上昇を抑制することができるため、発光素子の短絡を防止したり、光学設計による色純度の向上のために膜厚を自由に設定することが可能である。なお、短絡を防止するためにはバッファー層４０５（図４（Ｂ）に示す場合には、第１のバッファー層４０８、第２のバッファー層４１０、第３のバッファー層４１２）の膜厚を６０ｎｍ以上とすると効果的である。 Accordingly, even when the buffer layer 405 (in the case shown in FIG. 4B), the first buffer layer 408, the second buffer layer 410, and the third buffer layer 412) are formed thick, transparency is maintained. Since the increase in driving voltage can be suppressed without loss, the light-emitting element can be prevented from being short-circuited, and the film thickness can be freely set to improve color purity by optical design. In order to prevent a short circuit, the film thickness of the buffer layer 405 (in the case shown in FIG. 4B, the first buffer layer 408, the second buffer layer 410, and the third buffer layer 412) is 60 nm. The above is effective.
また、図４（Ｂ）に示すように発光物質を含む層４０２を形成した後に、第２の電極４０３をスパッタリング法により成膜する場合などは、第３のバッファー層４１２がバリア膜として機能し、第２の発光層４０７等へのダメージを低減させることもできる。さらに、第１のバッファー層４０８および第３のバッファー層４１２を同じ物質で構成する場合には、発光物質を含む層４０２の両側が同じ物質で構成されることになるため、応力歪みを抑制する効果も期待できる。 In the case where the second electrode 403 is formed by a sputtering method after the formation of the layer 402 containing a light-emitting substance as shown in FIG. 4B, the third buffer layer 412 functions as a barrier film. Further, damage to the second light emitting layer 407 and the like can be reduced. Further, in the case where the first buffer layer 408 and the third buffer layer 412 are formed using the same material, both sides of the layer 402 containing a light-emitting material are formed using the same material, so that stress strain is suppressed. The effect can also be expected.
（実施の形態４）
本実施の形態４では、画素部に本発明により形成される発光素子を有する発光装置について図５を用いて説明する。図５では、本発明により形成されるアクティブマトリックス発光素子を有する発光装置を示したが、パッシブマトリックス発光素子を有する発光装置にも本発明を適用することはできる。なお、本発明における発光装置は、本発明の発光素子に加えて発光素子を駆動する制御手段等を構成に含むものとする。なお、図５（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された５０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、５０２は画素部、５０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、５０４は封止基板、５０５はシール材であり、シール材５０５で囲まれた内側は、空間５０７になっている。
(Embodiment 4)
In Embodiment Mode 4, a light-emitting device having a light-emitting element formed according to the present invention in a pixel portion will be described with reference to FIG. Although FIG. 5 shows a light emitting device having an active matrix light emitting element formed according to the present invention, the present invention can also be applied to a light emitting device having a passive matrix light emitting element. Note that the light-emitting device of the present invention includes control means for driving the light-emitting element in addition to the light-emitting element of the present invention. 5A is a top view illustrating the light-emitting device, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 5A. Reference numeral 501 indicated by a dotted line denotes a driving circuit portion (source side driving circuit), 502 denotes a pixel portion, and 503 denotes a driving circuit portion (gate side driving circuit). Further, reference numeral 504 denotes a sealing substrate, 505 denotes a sealing material, and the inside surrounded by the sealing material 505 is a space 507.
なお、５０８はソース側駆動回路５０１及びゲート側駆動回路５０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）５０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（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、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。 Reference numeral 508 denotes a wiring for transmitting signals input to the source side driver circuit 501 and the gate side driver circuit 503, and a video signal, a clock signal, and a start signal from an FPC (flexible printed circuit) 509 serving as an external input terminal. Receive a reset signal, etc. Although only the FPC is shown here, a printed wiring board (PWB) may be attached to the FPC. The light-emitting device in this specification includes not only a light-emitting device body but also a state in which an FPC or a PWB is attached thereto.
次に、断面構造について図５（Ｂ）を用いて説明する。素子基板５１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路５０１と、画素部５０２が示されている。 Next, a cross-sectional structure is described with reference to FIG. A driver circuit portion and a pixel portion are formed over the element substrate 510. Here, a source side driver circuit 501 which is a driver circuit portion and a pixel portion 502 are shown.
なお、ソース側駆動回路５０１はｎチャネル型ＴＦＴ５２３とｐチャネル型ＴＦＴ５２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、ＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。 Note that the source side driver circuit 501 is a CMOS circuit in which an n-channel TFT 523 and a p-channel TFT 524 are combined. The TFT forming the driver circuit may be formed of a CMOS circuit, a PMOS circuit, or an NMOS circuit. In this embodiment mode, a driver integrated type in which a driver circuit is formed over a substrate is shown; however, this is not always necessary, and the driver circuit may be formed outside the substrate.
また、画素部５０２はスイッチング用ＴＦＴ５１１と、電流制御用ＴＦＴ５１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極５１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極５１３の端部を覆って絶縁物５１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。 The pixel portion 502 is formed by a plurality of pixels including a switching TFT 511, a current control TFT 512, and a first electrode 513 electrically connected to the drain thereof. Note that an insulator 514 is formed so as to cover an end portion of the first electrode 513. Here, a positive photosensitive acrylic resin film is used.
第１の電極５１３上には、発光物質を含む層５１６、および第２の電極５１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極５１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）膜、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との２層構造、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等の積層膜を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。 Over the first electrode 513, a layer 516 containing a light-emitting substance and a second electrode 517 are formed. Here, as a material used for the first electrode 513 functioning as an anode, a material having a high work function is preferably used. For example, in addition to single layer films such as ITO (indium tin oxide) film, indium zinc oxide (IZO) film, titanium nitride film, chromium film, tungsten film, Zn film, and Pt film, titanium nitride film and aluminum are mainly used. A laminated film such as a two-layer structure with a film as a component or a three-layer structure with a titanium nitride film, a film containing aluminum as a main component, and a titanium nitride film can be used. Note that with a stacked structure, resistance as a wiring is low, good ohmic contact can be obtained, and a function as an anode can be obtained.
また、発光物質を含む層５１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法によって形成される。発光物質を含む層５１６には、本発明の発光素子用複合材料からなるバッファー層が含まれる。その他にも、発光層、電子発生層、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、正孔注入層、電子注入層等が含まれる。なお、これらの層を形成する際には、低分子系材料、中分子材料（オリゴマー、デンドリマーを含む）、または高分子系材料を用いることができる。また、発光物質を含む層を形成する場合には、通常、有機化合物を単層もしくは積層で用いる場合が多いが、本発明においては、有機化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含めることとする。 The layer 516 containing a light-emitting substance is formed by an evaporation method using an evaporation mask or an inkjet method. The layer 516 containing a light emitting substance includes a buffer layer made of the composite material for a light emitting element of the present invention. In addition, a light emitting layer, an electron generation layer, a hole transport layer, an electron transport layer, a hole blocking layer (hole blocking layer), a hole injection layer, an electron injection layer, and the like are included. Note that when these layers are formed, a low molecular weight material, a medium molecular weight material (including an oligomer and a dendrimer), or a high molecular weight material can be used. In the case of forming a layer containing a light-emitting substance, an organic compound is usually used in a single layer or a stacked layer. However, in the present invention, a structure in which an inorganic compound is used for part of a film made of an organic compound is also used. Include.
また、本発明において、バッファー層は、発光素子の両電極の一方の電極（陽極または陰極の一方）、または両方の電極に接して設けたり、両方の電極に接することなく設けられる。但し、バッファー層が陰極と接して形成される場合には、陰極と接するバッファー層の反対側の面と接して、電子発生層を設ける必要がある。また、バッファー層が両電極と接することなく形成される場合には、バッファー層と接して電子発生層を陽極側に設ける必要がある。 In the present invention, the buffer layer is provided in contact with one electrode (either the anode or the cathode) of both electrodes of the light-emitting element, or both electrodes, or without being in contact with both electrodes. However, when the buffer layer is formed in contact with the cathode, it is necessary to provide an electron generating layer in contact with the opposite surface of the buffer layer in contact with the cathode. When the buffer layer is formed without being in contact with both electrodes, it is necessary to provide the electron generation layer on the anode side in contact with the buffer layer.
また、発光物質を含む層５１６上には、第２の電極（陰極）５１７が形成されている。 In addition, a second electrode (cathode) 517 is formed over the layer 516 containing a light-emitting substance.
さらに、シール材５０５で封止基板５０４を素子基板５１０と貼り合わせることにより、素子基板５１０、封止基板５０４、およびシール材５０５で囲まれた空間５０７に発光素子５１８が備えられた構造になっている。なお、空間５０７には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材５０５で充填される構成も含むものとする。 Further, the sealing substrate 504 is attached to the element substrate 510 with the sealant 505, whereby the light-emitting element 518 is provided in the space 507 surrounded by the element substrate 510, the sealing substrate 504, and the sealant 505. ing. Note that the space 507 includes a structure filled with a sealant 505 in addition to a case where the space is filled with an inert gas (such as nitrogen or argon).
なお、シール材５０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板５０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、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等からなるプラスチック基板を用いることができる。 Note that an epoxy-based resin is preferably used for the sealant 505. Moreover, it is desirable that these materials are materials that do not transmit moisture and oxygen as much as possible. In addition to a glass substrate or a quartz substrate, a plastic substrate made of FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF (polyvinyl fluoride), Mylar, polyester, acrylic, or the like can be used as a material for the sealing substrate 504.
以上のようにして、本発明により形成される発光素子を有する発光装置を得ることができる。 As described above, a light-emitting device having a light-emitting element formed according to the present invention can be obtained.
なお、本実施の形態に示す発光装置は、実施の形態１〜３に示した発光素子の構成を自由に組み合わせて実施することが可能である。 Note that the light-emitting device described in this embodiment can be implemented by freely combining the structures of the light-emitting elements described in Embodiments 1 to 3.
（実施の形態５）
本発明の発光装置を備えた電子機器として、テレビジョン装置（単にテレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ、携帯電話装置（単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ）、ＰＤＡ等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュータ用のモニター、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。その具体例について、図６を参照して説明する。
(Embodiment 5)
As an electronic device including the light-emitting device of the present invention, a television device (also simply referred to as a television or a television receiver), a camera such as a digital camera or a digital video camera, or a mobile phone device (also simply referred to as a mobile phone or a mobile phone). ), Portable information terminals such as PDAs, portable game machines, computer monitors, computers, sound reproduction apparatuses such as car audio, and image reproduction apparatuses equipped with recording media such as home game machines. A specific example will be described with reference to FIG.
図６（Ａ）に示すテレビジョン装置は、本体８００１、表示部８００２等を含んでいる。表示部８００２は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、低電圧でも充分な電流を流すことができるだけでなく、十分な発光特性を得ることができる。また膜厚を自由に設計することによって光学特性を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられたテレビジョン装置を提供することができる。 A television device illustrated in FIG. 6A includes a main body 8001, a display portion 8002, and the like. The light emitting device of the present invention can be applied to the display portion 8002. As a result, not only can a sufficient current flow even at a low voltage, but a sufficient light emission characteristic can be obtained. Further, the optical characteristics can be improved by designing the film thickness freely. Accordingly, it is possible to provide a television device in which the driving voltage is suppressed.
図６（Ｂ）に示す携帯情報端末機器は、本体８１０１、表示部８１０２等を含んでいる。表示部８１０２は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、低電圧でも充分な電流を流すことができるだけでなく、十分な発光特性を得ることができる。また膜厚を自由に設計することによって光学特性を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられた携帯情報端末機器を提供することができる。 A portable information terminal device illustrated in FIG. 6B includes a main body 8101, a display portion 8102, and the like. The light emitting device of the present invention can be applied to the display portion 8102. As a result, not only can a sufficient current flow even at a low voltage, but a sufficient light emission characteristic can be obtained. Further, the optical characteristics can be improved by designing the film thickness freely. Accordingly, it is possible to provide a portable information terminal device in which the drive voltage is suppressed.
図６（Ｃ）に示すデジタルビデオカメラは、本体８２０１、表示部８２０２等を含んでいる。表示部８２０２は本発明の発光装置を適用することができる。その結果、低電圧でも充分な電流を流すことができるだけでなく、十分な発光特性を得ることができる。また膜厚を自由に設計することによって光学特性を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられたデジタルビデオカメラを提供することができる。 A digital video camera shown in FIG. 6C includes a main body 8201, a display portion 8202, and the like. The light emitting device of the present invention can be applied to the display portion 8202. As a result, not only can a sufficient current flow even at a low voltage, but a sufficient light emission characteristic can be obtained. Further, the optical characteristics can be improved by designing the film thickness freely. Thus, a digital video camera with a reduced driving voltage can be provided.
図６（Ｄ）に示す携帯電話機は、本体８３０１、表示部８３０２等を含んでいる。表示部８３０２は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、低電圧でも充分な電流を流すことができるだけでなく、十分な発光特性を得ることができる。また膜厚を自由に設計することによって光学特性を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられた携帯電話機を提供することができる。 A cellular phone shown in FIG. 6D includes a main body 8301, a display portion 8302, and the like. The light emitting device of the present invention can be applied to the display portion 8302. As a result, not only can a sufficient current flow even at a low voltage, but a sufficient light emission characteristic can be obtained. Further, the optical characteristics can be improved by designing the film thickness freely. Accordingly, it is possible to provide a mobile phone with a reduced driving voltage.
図６（Ｅ）に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体８４０１、表示部８４０２等を含んでいる。表示部８４０２は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、低電圧でも充分な電流を流すことができるだけでなく、十分な発光特性を得ることができる。また膜厚を自由に設計することによって光学特性を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられた携帯型のテレビジョン装置を提供することができる。またテレビジョン装置としては、携帯電話機などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの（例えば４０インチ以上）まで、幅広いものに、本発明の発光装置を適用することができる。 A portable television device illustrated in FIG. 6E includes a main body 8401, a display portion 8402, and the like. The light emitting device of the present invention can be applied to the display portion 8402. As a result, not only can a sufficient current flow even at a low voltage, but a sufficient light emission characteristic can be obtained. Further, the optical characteristics can be improved by designing the film thickness freely. Thus, a portable television device with a reduced driving voltage can be provided. In addition, the present invention can be applied to a wide variety of television devices, from a small one mounted on a portable terminal such as a cellular phone to a medium-sized one that can be carried and a large one (for example, 40 inches or more). The light emitting device can be applied.
このように、低電圧でも充分な電流を流すことができるだけでなく、十分な発光特性を得ることができ、また膜厚を自由に設計することによって光学特性を向上させることができる本発明の発光装置により、駆動電圧がおさえられた電子機器を提供することができる。 As described above, the light emission of the present invention can not only allow a sufficient current to flow even at a low voltage, but also obtain sufficient light emission characteristics, and can improve optical characteristics by freely designing the film thickness. With the device, an electronic device with a reduced driving voltage can be provided.
本実施例では、実施の形態１で示した素子構造を有する発光素子（第１の電極（陽極）と接してバッファー層が設けられる構造）であって、第１の電極側から順次、バッファー層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、および第２の電極が積層された発光素子の作製方法および素子特性について測定した結果を図７〜１１に示す。 In this example, the light-emitting element having the element structure described in Embodiment Mode 1 (a structure in which a buffer layer is provided in contact with the first electrode (anode)), and the buffer layer is sequentially formed from the first electrode side. FIGS. 7 to 11 show measurement results of a method for manufacturing a light-emitting element in which a hole transport layer, a light-emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a second electrode are stacked, and element characteristics.
まず、図７に示すように基板７００上に発光素子の第１の電極７０１が形成される。なお、本実施例では、第１の電極７０１は陽極として機能する。材料として透明導電膜であるＩＴＯを用い、スパッタリング法により１１０ｎｍの膜厚で形成する。なお、ここで用いるスパッタリング法としては、２極スパッタ法、イオンビームスパッタ法、または対向ターゲットスパッタ法等がある。電極の大きさは２ｍｍ×２ｍｍとした。 First, as illustrated in FIG. 7, a first electrode 701 of a light emitting element is formed over a substrate 700. Note that in this embodiment, the first electrode 701 functions as an anode. The material is ITO, which is a transparent conductive film, and is formed with a film thickness of 110 nm by a sputtering method. Note that the sputtering method used here includes a bipolar sputtering method, an ion beam sputtering method, a counter target sputtering method, and the like. The size of the electrode was 2 mm × 2 mm.
次に、第１の電極（陽極）７０１上に発光物質を含む層７０２が形成される。なお、本実施例では、発光物質を含む層７０２が第１の電極側からバッファー層７０４、正孔輸送層７０６、発光層７０５、電子輸送層７０７、電子注入層７０８の積層構造を有し、特にバッファー層７０４にビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とで構成される発光素子用複合材料を用いることを特徴とする。 Next, a layer 702 containing a light-emitting substance is formed over the first electrode (anode) 701. Note that in this example, the layer 702 containing a light-emitting substance has a stacked structure of a buffer layer 704, a hole transport layer 706, a light-emitting layer 705, an electron transport layer 707, and an electron injection layer 708 from the first electrode side. In particular, the buffer layer 704 is formed using a composite material for a light-emitting element including an aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton and a metal oxide.
第１の電極７０１が形成された基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに第１の電極７０１が形成された面を下方にして固定し、真空蒸着装置の内部に備えられた蒸発源の一方にビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素として実施の形態１において、構造式（１）で表される化合物（ＤＰＶＢｉ）を入れ、他方に金属酸化物としてモリブデン酸化物を入れ、抵抗加熱法を用いた共蒸着法により１２０ｎｍの膜厚でバッファー層７０４を形成する。なお、ここで形成されるバッファー層７０４におけるＤＰＶＢｉとモリブデン酸化物との重量比は１：０．５（モル比は、１：１．８）（＝ＤＰＶＢｉ：モリブデン酸化物）となるようにした。 The substrate on which the first electrode 701 is formed is fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus with the surface on which the first electrode 701 is formed facing downward, and one of the evaporation sources provided inside the vacuum deposition apparatus. In Embodiment 1, the compound represented by the structural formula (1) (DPVBi) is added as an aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton, and the molybdenum oxide is added as a metal oxide to the other. A buffer layer 704 is formed with a film thickness of 120 nm by a co-evaporation method using The weight ratio of DPVBi and molybdenum oxide in the buffer layer 704 formed here was 1: 0.5 (molar ratio was 1: 1.8) (= DPVBi: molybdenum oxide). .
次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層７０６を形成する。ここでは、正孔輸送性に優れた材料としてＮＰＢを抵抗加熱法を用いた蒸着法により、１０ｎｍの膜厚で形成する。 Next, the hole transport layer 706 is formed using a material having excellent hole transport properties. Here, NPB is formed to a thickness of 10 nm as a material having excellent hole transportability by a vapor deposition method using a resistance heating method.
次に発光層７０５が形成される。なお、発光層７０５において正孔と電子が再結合し、発光を生じる。ここでは、Ａｌｑ３とクマリン６とをバッファー層と同様の共蒸着法により３７．５ｎｍの膜厚で形成する。なお、Ａｌｑ３とクマリン６との重量比は、１：０．０１（モル比は、１：０．０１３）（＝Ａｌｑ３：クマリン６）となるようにした。これによって、クマリン６はＡｌｑ３からなる層の中に分散して含まれた状態となる。 Next, the light emitting layer 705 is formed. Note that holes and electrons recombine in the light-emitting layer 705 to emit light. Here, Alq 3 and coumarin 6 are formed with a film thickness of 37.5 nm by a co-evaporation method similar to that for the buffer layer. The weight ratio between Alq 3 and coumarin 6 was 1: 0.01 (molar ratio was 1: 0.013) (= Alq 3 : coumarin 6). As a result, the coumarin 6 is dispersed and contained in the Alq 3 layer.
次に、電子輸送層７０７が形成される。なお、電子輸送層７０７は、Ａｌｑ３を正孔輸送層７０６と同様の蒸着法により３７．５ｎｍの膜厚で形成する。 Next, the electron transport layer 707 is formed. Note that the electron-transporting layer 707 is formed by depositing Alq 3 with a thickness of 37.5 nm by a vapor deposition method similar to that for the hole-transporting layer 706.
次に、電子注入層７０８が形成される。なお、電子注入層７０８は、ＬｉＦを正孔輸送層７０６と同様の蒸着法により１ｎｍの膜厚で形成する。 Next, an electron injection layer 708 is formed. Note that the electron-injecting layer 708 is formed by depositing LiF with a thickness of 1 nm by the same evaporation method as the hole-transporting layer 706.
上述したように積層構造を有する発光物質を含む層７０２を形成した後、陰極として機能する第２の電極７０３をスパッタリング法または蒸着法により形成する。なお、本実施例では、発光物質を含む層７０２上にアルミニウムをスパッタリング法により２００ｎｍの膜厚で形成することにより第２の電極７０３を得る。 After the formation of the layer 702 containing a light-emitting substance having a stacked structure as described above, the second electrode 703 functioning as a cathode is formed by a sputtering method or an evaporation method. Note that in this embodiment, the second electrode 703 is obtained by forming aluminum with a thickness of 200 nm over the layer 702 containing a light-emitting substance by a sputtering method.
以上により、本発明の発光素子が形成される。なお、本実施例では、基板上に形成される第１の電極が陽極材料で形成され、陽極として機能する場合について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、第１の電極を陰極材料で形成し、陰極として機能させることもできる。ただし、この場合（陽極と陰極とを入れ替えた場合）には、発光物質を含む層の積層順が本実施例で示した場合と逆になる。さらに、本実施例では、第１の電極７０１は透明電極であり、第１の電極７０１側から発光層７０５で生じた光を射出させる構成としているが、本発明はこれに限定されることはなく、透過率を確保するために適した材料を選択することにより第２の電極７０３側から光を射出させる構成とすることもできる。 Thus, the light emitting element of the present invention is formed. In this embodiment, the case where the first electrode formed on the substrate is formed of an anode material and functions as an anode has been described. However, the present invention is not limited to this, and the first electrode Can be made of a cathode material to function as a cathode. However, in this case (when the anode and the cathode are interchanged), the stacking order of the layers containing the light-emitting substance is reversed from the case shown in this embodiment. Further, in this embodiment, the first electrode 701 is a transparent electrode, and the light generated in the light emitting layer 705 is emitted from the first electrode 701 side. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, light can be emitted from the second electrode 703 side by selecting a material suitable for securing the transmittance.
次に、図７に示す発光素子の素子特性について測定した結果を図８〜１１の白丸印（発光素子（２））で表されるプロットで示す。 Next, the measurement results of the element characteristics of the light-emitting element shown in FIG. 7 are shown by plots represented by white circles (light-emitting element (2)) in FIGS.
図８に示す電流−電圧特性においては、６Ｖの電圧を印加したところ１．０ｍＡ程度の電流が流れた。この結果から、本発明のバッファー層７０４を設けることにより、低電圧の場合においても発光素子の発光物質を含む層７０２に電流が十分に注入されている様子が確認される。 In the current-voltage characteristics shown in FIG. 8, when a voltage of 6 V was applied, a current of about 1.0 mA flowed. From this result, it is confirmed that by providing the buffer layer 704 of the present invention, a current is sufficiently injected into the layer 702 containing a light-emitting substance of the light-emitting element even at a low voltage.
また、図９に示す輝度−電圧特性においては、６Ｖの電圧を印加したところ１０００ｃｄ／ｍ２程度の輝度が得られた。このことから本発明のバッファー層７０４を設けることにより電圧に対する輝度特性に対しても良好な効果が得られることが分かる。 Further, in the luminance-voltage characteristics shown in FIG. 9, when a voltage of 6 V was applied, a luminance of about 1000 cd / m 2 was obtained. From this, it can be seen that by providing the buffer layer 704 of the present invention, a good effect can be obtained with respect to the luminance characteristics with respect to voltage.
また、図１０に示す電流効率−輝度特性においては、１００ｃｄ／ｍ２の輝度が得られた場合における電流効率は１１．５ｃｄ／Ａ程度であり、図１１に示す輝度−電流密度特性においては、電流密度が１００ｍＡ／ｃｍ２の場合において、１００００ｃｄ／ｍ２程度の輝度が得られた。これらの結果からは、発光素子の発光物質を含む層７０２において、正孔（ホール）と電子とがバランス良く存在しており、効率よく再結合できる環境にあるといえる。 Further, in the current efficiency-luminance characteristic shown in FIG. 10, the current efficiency when a luminance of 100 cd / m 2 is obtained is about 11.5 cd / A, and in the luminance-current density characteristic shown in FIG. When the current density was 100 mA / cm 2 , a luminance of about 10,000 cd / m 2 was obtained. From these results, it can be said that in the layer 702 containing the light-emitting substance of the light-emitting element, holes and electrons are present in a well-balanced state, and the environment can be efficiently recombined.
（比較例１）
これに対して、実施例１で測定した素子構造において、バッファー層７０４にビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素としてＤＰＶＢｉを用いて作製した発光素子（発光素子（１）と示す）の素子特性について測定した。なお、ここで測定する発光素子（１）は、実施例１の図７に示す発光素子とバッファー層７０４以外の構成が同じになるように作製したものである。具体的には、第１の電極：ＩＴＯ（１１０ｎｍ）／バッファー層：ＤＰＶＢｉ（１２０ｎｍ）／正孔輸送層：ＮＰＢ（１０ｎｍ）／発光層：Ａｌｑ３＋クマリン６（３７．５ｎｍ）／電子輸送層：Ａｌｑ３（３７．５ｎｍ）／電子注入層：ＬｉＦ（１ｎｍ）／第２の電極：Ａｌ（２００ｎｍ）が順次積層された構造である。その結果を図８〜１１の黒丸印（発光素子（１））で表されるプロットで示す。
(Comparative Example 1)
In contrast, in the element structure measured in Example 1, an element of a light-emitting element (referred to as a light-emitting element (1)) manufactured using DPVBi as an aromatic hydrocarbon including at least one vinyl skeleton in the buffer layer 704 The characteristics were measured. Note that the light-emitting element (1) measured here was manufactured so that the structure other than the light-emitting element shown in FIG. 7 of Example 1 and the buffer layer 704 was the same. Specifically, first electrode: ITO (110 nm) / buffer layer: DPVBi (120 nm) / hole transport layer: NPB (10 nm) / light emitting layer: Alq 3 + coumarin 6 (37.5 nm) / electron transport layer : Alq 3 (37.5 nm) / electron injection layer: LiF (1 nm) / second electrode: Al (200 nm) are sequentially stacked. The result is shown by the plot represented by the black circle mark (light emitting element (1)) of FIGS.
図８に示す電流−電圧特性において、１．０ｍＡ程度の電流を流すためには２４Ｖ程度の電圧を印加する必要があった。これは、６Ｖ程度の電圧を印加することで同じ電流を流すことができた発光素子（２）に比べると発光素子の発光物質を含む層へ電流が注入されにくい状態であるといえる。 In the current-voltage characteristics shown in FIG. 8, it is necessary to apply a voltage of about 24 V in order to pass a current of about 1.0 mA. This can be said to be a state in which current is less likely to be injected into the layer containing the light-emitting substance of the light-emitting element than the light-emitting element (2) in which the same current can be passed by applying a voltage of about 6 V.
また、図９に示す輝度−電圧特性においては、１０００ｃｄ／ｍ２程度の輝度を得るために２５Ｖ程度の電圧を印加する必要があった。これは、６Ｖ程度の電圧を印加することで同じ輝度を得ることができた発光素子（２）に比べると発光素子の発光物質を含む層７０２へ電流が注入されにくい状態にあることが、素子の輝度特性にも影響していることが分かる。 In the luminance-voltage characteristics shown in FIG. 9, it is necessary to apply a voltage of about 25 V in order to obtain a luminance of about 1000 cd / m 2 . This is because the current is less likely to be injected into the layer 702 containing the light-emitting substance of the light-emitting element than the light-emitting element (2) in which the same luminance can be obtained by applying a voltage of about 6 V. It can be seen that this also affects the luminance characteristics.
また、図１０に示す電流効率−輝度特性においては、１００ｃｄ／ｍ２の輝度が得られた場合における電流効率は３．０ｃｄ／Ａ程度であり、図１１に示す輝度−電流密度特性においては、電流密度が１００ｍＡ／ｃｍ２の場合において、５０００ｃｄ／ｍ２程度の輝度しか得られなかった。なお、これらの結果は、発光素子（１）における発光物質を含む層において、正孔（ホール）と電子とのバランスが悪く、再結合に必要な正孔（ホール）が十分に注入されていないことに起因した結果であるといえる。 Further, in the current efficiency-luminance characteristic shown in FIG. 10, the current efficiency when a luminance of 100 cd / m 2 is obtained is about 3.0 cd / A, and in the luminance-current density characteristic shown in FIG. When the current density was 100 mA / cm 2 , only a luminance of about 5000 cd / m 2 was obtained. Note that these results indicate that in the layer containing the light-emitting substance in the light-emitting element (1), the balance between holes and electrons is poor, and holes necessary for recombination are not sufficiently injected. It can be said that this is the result.
以上の結果から、本発明の発光素子は、ビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素と金属酸化物とで構成される発光素子用複合材料からなるバッファー層を設けることにより、発光物質を含む層における正孔（ホール）の注入性を高めることができるため、発光素子の駆動電圧を低下させることができると共に、輝度特性などの素子特性を向上させることができる。 From the above results, the light-emitting element of the present invention includes a light-emitting substance by providing a buffer layer made of a composite material for a light-emitting element composed of an aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton and a metal oxide. Since the hole injectability in the layer can be improved, the driving voltage of the light-emitting element can be reduced and the element characteristics such as luminance characteristics can be improved.
１０１ 第１の電極（陽極）
１０２ 発光物質を含む層
１０３ 第２の電極（陰極）
１０４ バッファー層
１０５ 発光層
１０６ 正孔輸送層
１０７ 電子輸送層
１０８ 電子注入層
２０１ 第１の電極（陽極）
２０２ 発光物質を含む層
２０３ 第２の電極（陰極）
２０４ 発光層
２０５ 電子発生層
２０６ バッファー層
２０７ 正孔注入層
２０８ 正孔輸送層
２０９ 電子輸送層
３０１ 第１の電極（陽極）
３０２ 発光物質を含む層
３０３ 第２の電極（陰極）
３０４ 第１のバッファー層
３０５ 発光層
３０６ 電子発生層
３０７ 第２のバッファー層
４０１ 第１の電極（陽極）
４０２ 発光物質を含む層
４０３ 第２の電極（陰極）
４０４ 電子発生層
４０５ バッファー層
４０６ 第１の発光層
４０７ 第２の発光層
４０８ 第１のバッファー層
４０９ 第１の電子発生層
４１０ 第２のバッファー層
４１１ 第２の電子発生層
４１２ 第３のバッファー層
５０１ 駆動回路部（ソース側駆動回路）
５０２ 画素部
５０３ 駆動回路部（ゲート側駆動回路）
５０４ 封止基板
５０５ シール材
５０７ 空間
５０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
５１０ 素子基板
５１１ スイッチング用ＴＦＴ
５１２ 電流制御用ＴＦＴ
５１３ 第１の電極
５１４ 絶縁物
５１６ 発光物質を含む層
５１７ 第２の電極
５１８ 発光素子
５２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
５２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
７００ 基板
７０１ 第１の電極
７０２ 発光物質を含む層
７０３ 第２の電極
７０４ バッファー層
７０５ 発光層
７０６ 正孔輸送層
７０７ 電子輸送層
７０８ 電子注入層
８００１ 本体
８００２ 表示部
８１０１ 本体
８１０２ 表示部
８２０１ 本体
８２０２ 表示部
８３０１ 本体
８３０２ 表示部
８４０１ 本体
８４０２ 表示部
101 First electrode (anode)
102 Layer 103 containing luminescent material Second electrode (cathode)
104 Buffer layer 105 Light emitting layer 106 Hole transport layer 107 Electron transport layer 108 Electron injection layer 201 First electrode (anode)
202 Layer 203 containing luminescent material Second electrode (cathode)
204 Light-emitting layer 205 Electron generation layer 206 Buffer layer 207 Hole injection layer 208 Hole transport layer 209 Electron transport layer 301 First electrode (anode)
302 Layer containing luminescent material 303 Second electrode (cathode)
304 First buffer layer 305 Light emitting layer 306 Electron generation layer 307 Second buffer layer 401 First electrode (anode)
402 Layer containing luminescent material 403 Second electrode (cathode)
404 Electron generation layer 405 Buffer layer 406 First light emitting layer 407 Second light emitting layer 408 First buffer layer 409 First electron generating layer 410 Second buffer layer 411 Second electron generating layer 412 Third buffer Layer 501 Drive circuit section (source side drive circuit)
502 pixel portion 503 drive circuit portion (gate side drive circuit)
504 Sealing substrate 505 Sealing material 507 Space 509 FPC (flexible printed circuit)
510 Element substrate 511 TFT for switching
512 Current control TFT
513 First electrode 514 Insulator 516 Layer containing light emitting substance 517 Second electrode 518 Light emitting element 523 n-channel TFT
524 p-channel TFT
700 Substrate 701 First electrode 702 Layer 703 containing luminescent substance Second electrode 704 Buffer layer 705 Light emitting layer 706 Hole transport layer 707 Electron transport layer 708 Electron injection layer 8001 Main body 8002 Display portion 8101 Main body 8102 Display portion 8201 Main body 8202 Display unit 8301 Main unit 8302 Display unit 8401 Main unit 8402 Display unit
Claims (8)
前記発光物質を含む層の一部に第１のバッファー層、第２のバッファー層及び電子発生層を有し、
前記第１のバッファー層は、ビニル骨格を少なくとも一つ有する第１の芳香族炭化水素と、第１の金属酸化物と、を含み、
前記第２のバッファー層は、ビニル骨格を少なくとも一つ有する第２の芳香族炭化水素と、第２の金属酸化物と、を含み、
前記電子発生層は、電子輸送性物質またはバイポーラ性物質と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、を含み、
前記第１のバッファー層は、前記陽極に接して設けられ、
前記第２のバッファー層は、前記陰極と前記電子発生層との間にそれぞれと接して設けられていることを特徴とする発光素子。 In a light emitting device in which a layer containing a luminescent material is sandwiched between an anode and a cathode,
A first buffer layer, a second buffer layer, and an electron generation layer in a part of the layer containing the luminescent material;
The first buffer layer includes a first aromatic hydrocarbon having at least one vinyl skeleton, and a first metal oxide,
The second buffer layer includes a second aromatic hydrocarbon having at least one vinyl skeleton, and a second metal oxide,
The electron generating layer includes an electron transporting material or a bipolar material, and an alkali metal, an alkaline earth metal, an alkali metal oxide, an alkaline earth metal oxide, an alkali metal fluoride, and an alkaline earth metal fluoride. Selected substances, and
The first buffer layer is provided in contact with the anode;
The light emitting element, wherein the second buffer layer is provided between and in contact with the cathode and the electron generating layer.
前記発光物質を含む層の一部にバッファー層と電子発生層とを有し、
前記バッファー層は、ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と、金属酸化物と、を含み、
前記電子発生層は、電子輸送性物質またはバイポーラ性物質と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、を含み、
前記バッファー層は、前記陰極と前記電子発生層との間にそれぞれと接して設けられていることを特徴とする発光素子。 In a light emitting device in which a layer containing a luminescent material is sandwiched between an anode and a cathode,
A buffer layer and an electron generating layer in a part of the layer containing the light emitting substance
The buffer layer includes an aromatic hydrocarbon having at least one vinyl skeleton, and a metal oxide,
The electron generating layer includes an electron transporting material or a bipolar material, and an alkali metal, an alkaline earth metal, an alkali metal oxide, an alkaline earth metal oxide, an alkali metal fluoride, and an alkaline earth metal fluoride. Selected substances, and
The light emitting element, wherein the buffer layer is provided between and in contact with the cathode and the electron generation layer.
前記発光物質を含む層の一部に前記陽極及び前記陰極と接することなく形成されたバッファー層および電子発生層とを少なくとも有し、
前記バッファー層は、ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素と、金属酸化物と、を含み、
前記電子発生層は、電子輸送性物質またはバイポーラ性物質と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、を含み、
前記電子発生層は、前記バッファー層よりも前記陽極側であって、かつ前記バッファー層と接して形成され、
前記陽極と前記電子発生層との間には、第１の発光層を有し、
前記バッファー層と前記陰極との間には、第２の発光層を有することを特徴とする発光素子。 In a light emitting device in which a layer containing a luminescent material is sandwiched between an anode and a cathode,
Having at least a buffer layer and an electron generating layer formed on a part of the layer containing the luminescent material without being in contact with the anode and the cathode;
The buffer layer includes an aromatic hydrocarbon having at least one vinyl skeleton, and a metal oxide,
The electron generating layer includes an electron transporting material or a bipolar material, and an alkali metal, an alkaline earth metal, an alkali metal oxide, an alkaline earth metal oxide, an alkali metal fluoride, and an alkaline earth metal fluoride. Selected substances, and
The electron generation layer is formed on the anode side of the buffer layer and in contact with the buffer layer,
Between the anode and the electron generating layer, has a first light emitting layer,
A light-emitting element having a second light-emitting layer between the buffer layer and the cathode.
前記金属酸化物は、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、またはレニウム酸化物のいずれかであることを特徴とする発光素子。 In any one of Claim 1 thru | or 3 ,
The light-emitting element, wherein the metal oxide is any one of molybdenum oxide, vanadium oxide, ruthenium oxide, and rhenium oxide.
前記ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素は、構造式（１）〜（５）で示されるいずれかであることを特徴とする発光素子。
The light-emitting element, wherein the aromatic hydrocarbon having at least one vinyl skeleton is any one of structural formulas (1) to (5).
前記ビニル骨格を少なくとも一つ有する芳香族炭化水素は、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有することを特徴とする発光素子。 In any one of Claims 1 thru | or 5 ,
The light-emitting element, wherein the aromatic hydrocarbon having at least one vinyl skeleton has a hole mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or more.
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