TW202306210A - 受光器件、受發光裝置 - Google Patents
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Abstract
提供一種驅動電壓的升高得到抑制的受光器件。提供如下受光器件:一種包括一對電極間的受光層的發光器件,其中受光層包括活性層、緩衝層及電子傳輸層,緩衝層位於活性層和電子傳輸層之間並與活性層接觸,緩衝層包含具有拉電子基團的有機化合物;或者一種包括一對電極間的受光層的發光器件,其中受光層包括活性層、緩衝層及電子傳輸層,緩衝層位於活性層和電子傳輸層之間並與活性層接觸,緩衝層包含具有拉電子基團的雜芳族化合物。
Description
本發明的一個實施方式係關於一種受光器件、受發光裝置、電子裝置或半導體裝置。
注意,本發明的一個實施方式不侷限於上述技術領域。本說明書等所公開的發明的一個實施方式的技術領域係關於一種物體、方法或製造方法。此外,本發明的一個實施方式係關於一種製程(process)、機器(machine)、產品(manufacture)或者組合物(composition of matter)。由此,更明確而言,作為本說明書所公開的本發明的一個實施方式的技術領域的例子可以舉出半導體裝置、顯示裝置、發光裝置、蓄電裝置、記憶體裝置、這些裝置的驅動方法或者這些裝置的製造方法。
已知顯示區域中的像素包括發光元件及光電轉換元件的功能面板(專利文獻1)。例如,功能面板包括第一驅動電路、第二驅動電路及區域,第一驅動電路供應第一選擇信號,第二驅動電路供應第二選擇信號及第三選擇信號,區域包括像素。像素包括第一像素電路、發光元件、第二像素電路及光電轉換元件。第一像素電路被供應第一選擇信號,第一像素電路根據第一選擇信號獲取影像信號,發光元件與第一像素電路電連接,發光元件根據影像信號發光。此外,第二像素電路在沒有被供應第一選擇信號的期間被供應第二選擇信號及第三選擇信號,第二像素電路根據第二選擇信號獲取攝像信號,根據第三選擇信號供應攝像信號,光電轉換元件與第二像素電路電連接,光電轉換元件生成攝像信號。
[專利文獻1]WO2020/152556號
本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種驅動電壓的升高得到抑制的受光器件。另外,本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種功耗的增高得到抑制的受發光裝置。另外,本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種功耗的增高得到抑制的電子裝置。另外,本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種新穎受光器件、新穎受發光裝置或新穎電子裝置。
注意,這些目的的記載不妨礙其他目的的存在。本發明的一個實施方式並不需要實現所有上述目的。上述目的以外的目的從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載中看來是顯而易見的,並且可以從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載中抽取上述目的以外的目的。
本發明的一個實施方式是一種受光器件,該受光器件包括一對電極間的受光層,受光層包括活性層、緩衝層及電子傳輸層,緩衝層位於活性層和電子傳輸層之間並與活性層接觸,緩衝層包含具有拉電子基團的有機化合物。
另外,本發明的一個實施方式是一種受光器件,該受光器件包括一對電極間的受光層,受光層包括活性層、緩衝層及電子傳輸層,緩衝層位於活性層和電子傳輸層之間並與活性層接觸,緩衝層包含具有拉電子基團的雜芳族化合物。
另外,本發明的一個實施方式是一種受光器件,該受光器件包括一對電極間的受光層,受光層包括活性層、緩衝層及電子傳輸層,緩衝層位於活性層和電子傳輸層之間並與活性層接觸,緩衝層包含具有多個氰基的雜芳族化合物。
另外,在上述各結構中,本發明的一個實施方式是一種受光器件,其中雜芳族化合物具有稠合雜芳環。
在上述各結構中,較佳的是,電子傳輸層包含第一有機化合物,第一有機化合物為缺π電子型雜芳族化合物。
此外,在上述各結構中,較佳的是,電子傳輸層包含第一有機化合物,第一有機化合物為包含喹啉骨架的金屬錯合物、包含苯并喹啉骨架的金屬錯合物、包含㗁唑骨架的金屬錯合物、包含噻唑骨架的金屬錯合物、㗁二唑衍生物、***衍生物、咪唑衍生物、㗁唑衍生物、噻唑衍生物、啡啉衍生物、包含喹啉配體的喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、喹㗁啉衍生物、二苯并喹㗁啉衍生物、吡啶衍生物、聯吡啶衍生物以及嘧啶衍生物中的任一個。
在上述各結構中,較佳的是,電子傳輸層包含第一有機化合物,第一有機化合物為具有三嗪環的化合物。
在上述各結構中,較佳的是,電子傳輸層包含第一有機化合物,第一有機化合物為由通式(Ge-1)表示的有機化合物。
在上述式(Ge-1)中,Ar
1至Ar
3分別獨立地表示氫、取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基或者取代或未取代的碳原子數為2至30的雜芳基,X
1及X
2分別獨立地表示碳或氮,在X
1及X
2中的一個或兩個為碳的情況下,碳鍵合於氫、取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基、取代或未取代的碳原子數為2至30的雜芳基、取代或未取代的碳原子數為1至20的烷基或者取代或未取代的碳原子數為1至20的環烷基。
在上述各結構中,較佳的是,電子傳輸層包含第一有機化合物,第一有機化合物為由通式(Ge-2)表示的有機化合物。
在上述式(Ge-2)中,Ar
1至Ar
3分別獨立地表示取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基或者取代或未取代的碳原子數為2至30的雜芳基,X
2表示碳或氮,在X
2為碳的情況下,碳鍵合於氫、取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基、取代或未取代的碳原子數為2至30的雜芳基、取代或未取代的碳原子數為1至20的烷基或者取代或未取代的碳原子數為1至20的環烷基。
在上述各結構中,較佳的是,電子傳輸層包含第一有機化合物,第一有機化合物為由通式(Ge-3)表示的有機化合物。
在上述式(Ge-3)中,Ar
1至Ar
3分別獨立地表示取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基或者取代或未取代的碳原子數為2至30的雜芳基。
此外,在上述各結構中,本發明的一個實施方式是一種受光器件,其中較佳的是,電子傳輸層包含第一有機化合物,並且第一有機化合物為由通式(Ge-4)表示的有機化合物。
在上述式(Ge-4)中,Ar
3表示取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基或者取代或未取代的碳原子數為2至30的雜芳基,R
1至R
10分別獨立地表示氫、取代或未取代的碳原子數為1至20的烷基、取代或未取代的碳原子數為3至20的環烷基、取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基或者取代或未取代的碳原子數為2至30的雜芳基。
另外,本發明的一個實施方式是一種受光器件,該受光器件包括一對電極間的受光層,受光層包括活性層、緩衝層及電子傳輸層,緩衝層位於活性層和電子傳輸層之間並與活性層接觸,活性層包含第一有機化合物,緩衝層包含第二有機化合物,電子傳輸層包含第三有機化合物,第二有機化合物的LUMO能階比第一有機化合物的LUMO能階高且比第三有機化合物的LUMO能階低。
另外,在上述結構中,本發明的一個實施方式是一種受光器件,其中第二有機化合物的LUMO能階和第一有機化合物的LUMO能階之差為0.5eV以下。
另外,在上述結構中,本發明的一個實施方式是一種受光器件,其中第二有機化合物的LUMO能階和第三有機化合物的LUMO能階之差為1.0eV以下。
另外,在上述結構中,本發明的一個實施方式是一種受光器件,其中第二有機化合物的LUMO能階為-4.5eV以上且-3.0eV以下。
此外,本發明的一個實施方式是一種包括具有上述各結構的受光器件及發光器件的受發光裝置。
此外,本發明的一個實施方式是一種電子裝置,該電子裝置包括具有上述各結構的受發光裝置、以及檢測部、輸入部或通訊部。
在本說明書的圖式中,根據其功能對組件進行分類而示出為彼此獨立的方塊的方塊圖,但是,實際上的組件難以根據其功能完全劃分,而一個組件會涉及多個功能。
根據本發明的一個實施方式可以提供一種驅動電壓的升高得到抑制的受光器件。另外,根據本發明的一個實施方式可以提供一種功耗的增高得到抑制的受發光裝置。另外,根據本發明的一個實施方式可以提供一種功耗的增高得到抑制的電子裝置。另外,根據本發明的一個實施方式可以提供一種新穎受光器件、新穎受發光裝置或新穎電子裝置。
注意,這些效果的記載不妨礙其他效果的存在。本發明的一個實施方式並不需要具有所有上述效果。上述效果以外的效果從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載中看來是顯而易見的,並且可以從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載中抽取上述效果以外的效果。
使用圖式詳細地說明實施方式。注意,本發明不侷限於以下說明,而所屬技術領域的通常知識者可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細內容在不脫離本發明的精神及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此,本發明不應該被解釋為僅限定在以下所示的實施方式所記載的內容中。在以下說明的發明的結構中,在不同的圖式之間共同使用相同的符號來表示相同的部分或具有相同功能的部分,而省略其重複說明。
實施方式1
在本實施方式中,說明本發明的一個實施方式的受光器件。
本發明的一個實施方式的受光器件具有檢測光的功能(以下也稱為受光功能)。
圖1A至圖1D是本發明的一個實施方式的受光器件200的剖面示意圖。
<<受光器件的基本結構>>
將說明受光器件的基本結構。圖1A示出在一對電極間包括受光層203的受光器件200。明確而言,受光器件200具有在第一電極201與第二電極202之間夾有受光層203的結構。受光層203至少包括活性層、緩衝層及載子傳輸層。緩衝層位於活性層和載子傳輸層之間並與活性層接觸。
此外,圖1B示出作為本發明的一個實施方式的受光器件200的受光層203的疊層結構的一個例子。受光層203具有第一電極201上依次層疊有第一載子傳輸層212、活性層213、緩衝層220以及第二載子傳輸層214的結構。換言之,緩衝層220位於活性層213和第二載子傳輸層214之間,並與活性層213接觸。
此外,圖1C示出作為本發明的一個實施方式的受光器件200的受光層203的疊層結構的另一個例子。受光層203具有第一電極201上依次層疊有第一載子注入層211、第一載子傳輸層212、活性層213、緩衝層220、第二載子傳輸層214以及第二載子注入層215的結構。換言之,緩衝層220位於活性層213和第二載子傳輸層214之間,並與活性層213接觸。
藉由在本發明的一個實施方式的受光器件200中設置緩衝層220,可以抑制受光器件200的驅動電壓升高。
<<受光器件的具體結構>>
接著,說明作為本發明的一個實施方式的受光器件200的具體結構。在此,使用圖1C進行說明。
<第一電極及第二電極>
第一電極201及第二電極202可以使用將在實施方式2中敘述的可以用於發光器件的第一電極101及第二電極102的材料而形成。
例如,在第一電極201為反射電極且第二電極202為半透射-半反射電極的情況下,可以得到光學微腔諧振器(微腔)結構。由此,要檢測的特定波長的光被增強,可以得到靈敏度高的受光器件。
<第一載子注入層>
第一載子注入層211為從受光層203向第一電極201注入電洞的層,並包含電洞注入性高的材料。作為電洞注入性高的材料,可以舉出芳香胺化合物、包含電洞傳輸性材料及受體材料(電子受體材料)的複合材料等。在本說明書等中,有時將第一載子注入層稱為電洞注入層。
此外,第一載子注入層211可以使用將在實施方式2中敘述的可以用於發光器件的電洞注入層111的材料而形成。
<第一載子傳輸層>
第一載子傳輸層212為將根據入射到活性層213的光而產生的電洞傳輸到第一電極201的層,並包含電洞傳輸性材料。電洞傳輸性材料較佳為電洞移動率為10
-6cm
2/Vs以上的物質。此外,只要是電洞傳輸性高於電子傳輸性的物質,就可以使用上述以外的物質。
作為電洞傳輸性材料,可以使用富π電子型雜芳族化合物或芳香胺(包含芳香胺骨架的化合物)。
此外,作為電洞傳輸性材料,可以使用咔唑衍生物、噻吩衍生物或呋喃衍生物。
此外,電洞傳輸性材料為芳香單胺化合物或雜芳香單胺化合物,並包含聯苯胺、咔唑基胺、二苯并呋喃基胺、二苯并噻吩基胺、茀基胺以及螺茀基胺中的至少一個骨架。
此外,電洞傳輸性材料為芳香胺化合物或雜芳香胺化合物,並包含選自聯苯胺、咔唑基胺、二苯并呋喃基胺、二苯并噻吩基胺、茀基胺以及螺茀基胺中的兩個以上的骨架。
此外,在電洞傳輸性材料為芳香胺化合物或雜芳香胺化合物並包含選自聯苯胺、咔唑基胺、二苯并呋喃基胺、二苯并噻吩基胺、茀基胺以及螺茀基胺中的兩個以上的骨架的情況下,一個氮原子有時包含在兩個以上的骨架中。例如,在芳香胺化合物中,當茀基及聯苯基鍵合到一個氮時,該化合物可以說是包含茀基胺骨架及聯苯胺骨架的芳香單胺化合物。
此外,上述作為電洞傳輸性材料所包含的骨架舉出的聯苯胺、咔唑基胺、二苯并呋喃基胺、二苯并噻吩基胺、茀基胺以及螺茀基胺也可以具有取代基。例如,作為取代基,可以舉出碳原子數為6以上且30以下的芳基、取代或未取代的碳原子數為1至20的烷基、取代或未取代的碳原子數為1至20的環烷基或者取代或未取代的碳原子數為4以上且30以下的雜芳基。
此外,電洞傳輸性材料較佳為包含三芳胺骨架的單胺化合物(三芳胺化合物中的芳基包括雜芳基)。例如,電洞傳輸性材料為由下述通式(Gh-1)表示的有機化合物。
在上述通式(Gh-1)中,Ar
11至Ar
13分別獨立地表示氫、取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基或者取代或未取代的碳原子數為4以上且30以下的雜芳基。
或者,電洞傳輸性材料為由下述通式(Gh-2)表示的有機化合物。
在上述通式(Gh-2)中,Ar
12及Ar
13分別獨立地表示氫、取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基或者取代或未取代的碳原子數為4以上且30以下的雜芳基,R
511至R
520分別獨立地表示氫、取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基、取代或未取代的碳原子數為1至20的烷基、取代或未取代的碳原子數為1至20的環烷基或者取代或未取代的碳原子數為4以上且30以下的雜芳基,並且R
519與R
520也可以彼此鍵合來形成環。
或者,電洞傳輸性材料為由下述通式(Gh-3)表示的有機化合物。
在上述通式(Gh-3)中,Ar
12及Ar
13分別獨立地表示取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基或者取代或未取代的碳原子數為4以上且30以下的雜芳基,R
521至R
536分別獨立地表示氫、取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基、取代或未取代的碳原子數為1至20的烷基、取代或未取代的碳原子數為1至20的環烷基或者取代或未取代的碳原子數為4以上且30以下的雜芳基。
或者,電洞傳輸性材料為由下述通式(Gh-4)表示的有機化合物。
在上述通式(Gh-4)中,Ar
13表示取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基或者取代或未取代的碳原子數為4以上且30以下的雜芳基,R
511至R
520及R
540至R
549分別獨立地表示氫、取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基、取代或未取代的碳原子數為1至20的烷基、取代或未取代的碳原子數為1至20的環烷基或者取代或未取代的碳原子數為4以上且30以下的雜芳基,R
519與R
520也可以彼此鍵合來形成環,並且R
548與R
549也可以彼此鍵合來形成環。
此外,電洞傳輸性材料為由下述通式(Gh-5)表示的有機化合物。
在上述通式(Gh-5)中,Ar
13表示取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基或者取代或未取代的碳原子數為4以上且30以下的雜芳基,R
511至R
520及R
550至R
559分別獨立地表示氫、取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基、取代或未取代的碳原子數為1至20的烷基、取代或未取代的碳原子數為1至20的環烷基或者取代或未取代的碳原子數為4以上且30以下的雜芳基,並且R
519與R
520也可以彼此鍵合來形成環。
或者,電洞傳輸性材料為由下述通式(Gh-6)表示的有機化合物。
在上述通式(Gh-6)中,R
560至R
574分別獨立地表示氫、取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基、取代或未取代的碳原子數為1至20的烷基、取代或未取代的碳原子數為1至20的環烷基或者取代或未取代的碳原子數為4以上且30以下的雜芳基。
上述通式(Gh-2)中的R
511至R
520、上述通式(Gh-3)中的R
521至R
536、上述通式(Gh-4)中的R
511至R
520及R
540至R
549、上述通式(Gh-5)中的R
511至R
520及R
550至R
559以及上述通式(Gh-6)中的R
560至R
574不僅表示上述取代基,而且還分別獨立地表示鹵素、取代或未取代的碳原子數為1至13的鹵化烷基、氰基或者取代或未取代的碳原子數為1至13的烷氧基。
明確而言,上述通式(Gh-2)中的R
511至R
520、上述通式(Gh-3)中的R
521至R
536、上述通式(Gh-4)中的R
511至R
520及R
540至R
549、上述通式(Gh-5)中的R
511至R
520及R
550至R
559以及上述通式(Gh-6)中的R
560至R
574較佳為由下述式(R-1)至(R-38)及式(R-41)至(R-117)表示的取代基。在式中,*表示鍵。
此外,明確而言,上述通式(Gh-1)中的Ar
11至Ar
13、上述通式(Gh-2)及(Gh-3)中的Ar
12及Ar
13以及上述通式(Gh-4)及(Gh-5)中的Ar
13較佳為由下述式(R-41)至(R-117)表示的取代基。在式中,*表示鍵。
接著,以下示出由上述通式(Gh-1)至通式(Gh-6)表示的有機化合物(電洞傳輸性材料)的具體例子。
由上述結構式(201)至(302)表示的有機化合物為由上述通式(Gh-1)至(Gh-6)表示的有機化合物(電洞傳輸性材料)的一個例子,具體例子不侷限於此。
此外,第一載子傳輸層212也可以使用將在實施方式2中敘述的可以用於發光器件的電洞傳輸層112的材料而形成。
此外,第一載子傳輸層212既可具有單層結構又可具有層疊兩層以上的由上述物質構成的層而成的疊層結構。
在本實施方式所示的受光器件中,第一載子傳輸層212和活性層213可以使用相同的有機化合物。藉由將相同的有機化合物用於第一載子傳輸層212和活性層213,可以從第一載子傳輸層212向活性層213高效地傳輸載子,所以是較佳的。
<活性層>
活性層213為根據所入射的光而產生載子的層,並包含半導體。作為該半導體,例如可以舉出矽等無機半導體及包含有機化合物的有機半導體。在本實施方式中,示出使用有機半導體作為活性層含有的半導體的例子。藉由使用有機半導體,可以以同一方法(例如真空蒸鍍法)形成發光層和活性層,並可以共同使用製造設備,所以是較佳的。
此外,活性層213至少包含p型半導體材料及n型半導體材料。
作為p型半導體材料,可以舉出酞青銅(II) (Copper(II) phthalocyanine;CuPc)、四苯基二苯并二茚并芘(Tetraphenyldibenzoperiflanthene;DBP)、酞青鋅(Zinc Phthalocyanine;ZnPc)、酞青錫(SnPc)、喹吖啶酮等電子施體性有機半導體材料。
此外,作為p型半導體材料,可以舉出咔唑衍生物、噻吩衍生物、呋喃衍生物、包含芳香胺骨架的化合物等。再者,作為p型半導體材料,可以舉出萘衍生物、蒽衍生物、芘衍生物、聯伸三苯衍生物、茀衍生物、吡咯衍生物、苯并呋喃衍生物、苯并噻吩衍生物、吲哚衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并噻吩衍生物、吲哚咔唑衍生物、紫質衍生物、酞青衍生物、萘酞青衍生物、喹吖啶酮衍生物、聚亞苯亞乙烯衍生物、聚對亞苯衍生物、聚茀衍生物、聚乙烯咔唑衍生物或聚噻吩衍生物等。
此外,p型半導體材料較佳為由下述通式(Ga-1)表示的有機化合物。
在上述通式(Ga-1)中,R
21至R
30分別獨立地表示氫(包括氘)、取代或未取代的碳原子數為1至13的烷基、碳原子數為3至13的環烷基、鹵素、取代或未取代的碳原子數為1至13的鹵化烷基、氰基、取代或未取代的碳原子數為1至13的烷氧基、取代或未取代的碳原子數為6至30的芳基、取代或未取代的碳原子數為2至30的雜芳基或者取代或未取代的乙烯基,並且m表示1至5的整數。當相鄰的R
21至R
24中的兩個或者相鄰的R
25至R
28中的兩個為取代或未取代的乙烯基時,它們也可以彼此鍵合而形成稠環。
在上述通式(Ga-1)中,R
21至R
30較佳為由下述式(Ra-1)至式(Ra-77)表示的取代基。在式中,*表示鍵。
接著,以下示出由上述通式(Ga-1)表示的p型半導體材料的具體例子。
由上述結構式(101)至(116)表示的有機化合物是由上述通式(Ga-1)表示的有機化合物的一個例子,但是p型半導體材料的具體例子不侷限於此。在上述通式(Ga-1)中,作為R
27和R
28都是乙烯基且彼此鍵合而形成稠環的結構的例子,可以舉出上述結構式(110)。
作為n型半導體材料,可以舉出富勒烯(例如C
60、C
70等)、富勒烯衍生物等電子受體性有機半導體材料。富勒烯具有足球形狀,該形狀在能量上穩定。富勒烯的HOMO(最高佔據分子軌域:Highest Occupied Molecular Orbital)能階和LUMO(最低未佔據分子軌域:Lowest Unoccupied Molecular Orbital)能階都深(低)。因為富勒烯的LUMO能階較深,所以電子受體性(受體性)極高。一般地,當如苯那樣π電子共軛(共振)在平面上擴展時,電子施體性(施體型)變高。另一方面,富勒烯具有球形狀,儘管π電子共軛擴展,但是電子受體性變高。在電子受體性較高時,高速且高效地引起電荷分離,所以對受光器件來說是有益的。C
60、C
70都在可見光區域中具有寬吸收帶,尤其是,C
70與C
60相比具有更大的π電子共軛體系,在長波長區域中也具有更寬的吸收帶,所以是較佳的。除此之外,作為富勒烯衍生物可以舉出[6,6]-苯基-C
71-丁酸甲酯(簡稱:PC
71BM)、[6,6]-苯基-C
61-丁酸甲酯(簡稱:PC
61BM)、1’,1’’,4’,4’’-四氫-二[1,4]甲烷萘并(methanonaphthaleno)[1,2:2’,3’,56,60:2’’,3’’][5,6]富勒烯-C
60簡稱:ICBA)等。
作為n型半導體材料,可以舉出具有喹啉骨架的金屬錯合物、具有苯并喹啉骨架的金屬錯合物、具有㗁唑骨架的金屬錯合物、具有噻唑骨架的金屬錯合物、㗁二唑衍生物、***衍生物、咪唑衍生物、㗁唑衍生物、噻唑衍生物、啡啉衍生物、喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、喹㗁啉衍生物、二苯并喹㗁啉衍生物、吡啶衍生物、聯吡啶衍生物、嘧啶衍生物、萘衍生物、蒽衍生物、香豆素衍生物、羅丹明衍生物、三嗪衍生物、醌衍生物等。
此外,n型半導體材料較佳為由下述通式(Gb-1)至通式(Gb-3)中的任一個表示的有機化合物。
在上述通式(Gb-1)至通式(Gb-3)中,X
30至X
45分別獨立地表示氧或硫,n
10及n
11分別獨立地表示0至4的整數,n
20至n
26分別獨立地表示0至3的整數,n
24至n
26中的至少一個表示1至3的整數,R
100至R
117分別獨立地表示氫(包括氘)、氰基、取代或未取代的碳原子數為1至13的烷基、碳原子數為3至13的環烷基、取代或未取代的碳原子數為1至13的烷氧基、取代或未取代的碳原子數為6至30的芳基、取代或未取代的碳原子數為2至30的雜芳基、取代或未取代的碳原子數為1至13的鹵化烷基或鹵素,R
300至R
317分別獨立地表示氫(包括氘)、氰基、氟、氯、取代或未取代的碳原子數為1至13的鹵化烷基或者取代或未取代的碳原子數為1至13的烷氧基。
在上述通式(Gb-1)至通式(Gb-3)中,R
100至R
117較佳為由下述式(Rb-1)至式(Rb-79)及式(R-41)至式(R-117)表示的取代基。在式中,*表示鍵。
此外,在上述通式(Gb-1)至通式(Gb-3)中,R
300至R
317較佳為由下述式(Rb-1)至式(Rb-4)、式(Rb-7)及式(R-33)至式(R-72)表示的取代基。在式中,*表示鍵。
接著,以下示出由上述通式(Gb-1)表示的n型半導體材料的具體例子。
由上述結構式(300)至(312)表示的有機化合物為由上述通式(Gb-1)至式(Gb-3)表示的有機化合物(n型半導體材料)的一個例子,但是具體例子不侷限於此。
在上述通式(Gc-1)中,R
40及R
41分別獨立地表示氫、取代或未取代的碳原子數為1至13的鏈狀烷基、碳原子數為3至13的支鏈烷基、取代或未取代的碳原子數為6至13的芳基或者取代或未取代的碳原子數為6至13的芳香烷基,並且R
42至R
49分別獨立地表示氫、取代或未取代的碳原子數為1至13的烷基、取代或未取代的碳原子數為1至13的鹵化烷基、取代或未取代的碳原子數為3至13的環烷基或鹵素。
在上述通式(Gc-1)中,R
40及R
41較佳為分別獨立地表示碳原子數為2至12的鏈狀烷基。此外,更佳為分別獨立地表示支鏈烷基。由此,可以提高溶解性。
接著,以下示出由上述通式(Gc-1)表示的n型半導體材料的具體例子。
由上述結構式(400)至(403)表示的有機化合物為由上述通式(Gc-1)表示的有機化合物(n型半導體材料)的一個例子,具體例子不侷限於此。
此外,活性層213較佳為包含p型半導體材料的第一層與包含n型半導體材料的第二層的疊層膜。
此外,在上述各結構的受光器件中,活性層213較佳為包含p型半導體材料與n型半導體材料的混合膜。
此外,電子施體性有機半導體材料的HOMO能階較佳為比電子受體性有機半導體材料的HOMO能階淺(高)。電子施體性有機半導體材料的LUMO能階較佳為比電子受體性有機半導體材料的LUMO能階淺(高)。
此外,也可以使用球狀的富勒烯作為電子受體性有機半導體材料,且使用其形狀與平面相似的有機半導體材料作為電子施體性有機半導體材料。形狀相似的分子具有容易聚集的趨勢,當同一種分子凝集時,因分子軌域的能階相近而可以提高載子傳輸性。
<緩衝層>
緩衝層220是從活性層213接收電子並將電子提供給第二載子傳輸層214的層。藉由在受光器件200中設置緩衝層220,可以抑制受光器件200的驅動電壓升高。
可以將具有拉電子基團的有機化合物用於緩衝層220。具有拉電子基團的有機化合物具有受體性。因此,藉由將具有拉電子基團的有機化合物用於緩衝層220,容易從活性層213接收電子,並且容易將電子提供給第二載子傳輸層214,因此可以抑制受光器件200的驅動電壓升高。
作為拉電子基團,可以舉出鹵基(氟基、氯基、碘基等)、氰基、異氰酸酯基、硝基、鹵化烷基、鹵化環烷基、羰基、羧基或醯基。尤其是,當將具有氰基的有機化合物用於緩衝層220時,抑制受光器件200的驅動電壓升高的效果高,所以是較佳的。
作為具有拉電子基團的有機化合物,可以使用具有拉電子基團的雜芳族化合物。作為具有拉電子基團的雜芳族化合物的具體例子,可以舉出2-氰吡啶、3-氰吡啶、4-氰吡啶、吡嗪并[2,3-f][1,10]啡啉-2,3-二甲腈(簡稱:PPDN)、2,3,6,7,10,11-六氰-1,4,5,8,9,12-六氮雜聯伸三苯(簡稱:HAT-CN)、2,3-雙(4-氟苯基)吡啶并[2,3-b]吡嗪(簡稱:F2PYPR)、2,3,8,9,14,15-六氟二喹㗁啉基[2,3-a:2’,3’-c]吩嗪(簡稱:HATNA-F6)等。
注意,在上述具有拉電子基團的雜芳族化合物中,PPDN及HAT-CN等多個氰基鍵合的雜芳族化合物的受體性更高,所以是特別較佳的。
另外,在上述具有拉電子基團的雜芳族化合物中,PPDN、HAT-CN、F2PYPR、HATNA-F6等具有稠合雜芳環的雜芳族化合物的膜品質對熱非常穩定,所以是特別較佳的。
作為具有拉電子基團的有機化合物的其他具體例子,可以使用苯甲腈、7,7,8,8-四氰醌二甲烷(簡稱:TCNQ)、7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(簡稱:F
4-TCNQ)、3,6-二氟-2,5,7,7,8,8-六氰基對醌二甲烷、氯醌、1,3,4,5,7,8-六氟四氰(hexafluorotetracyano)-萘醌二甲烷(naphthoquinodimethane)(簡稱:F6-TCNNQ)、2-(7-二氰基亞甲基-1,3,4,5,6,8,9,10-八氟-7H-芘-2-亞基)丙二腈、全氟稠五苯、十六氟酞青銅(簡稱:F
16CuPc)、N,N’-雙(2,2,3,3, 4,4,5, 5,6,6,7,7,8,8,8-十五氟辛基)-1,4,5,8-萘四羧酸二醯亞胺(簡稱:NTCDI-C8F)、3’,4’-二丁基-5,5’’-雙(二氰基亞甲基)-5,5’’-二氫-2,2’:5’,2’’-三聯噻吩(簡稱:DCMT)、1,4,5,8-萘四甲酸酐(簡稱:NTCDA)等。除此以外,具有拉電子基團的[3]軸烯衍生物的受體性非常高所以是較佳的,具體地可以使用:α,α’,α’’-1,2,3-環丙烷三亞基(ylidene)三[4-氰-2,3,5,6-四氟苯乙腈]、α,α’,α’’-1,2,3-環丙烷三亞基三[2,6-二氯-3,5-二氟-4-(三氟甲基)苯乙腈]、α,α’,α’’-1,2,3-環丙烷三亞基三[2,3,4,5,6-五氟苯乙腈]等。
另外,可以將具有比活性層213中的n型半導體材料的LUMO能階高且比第二載子傳輸層214中的電子傳輸性材料的LUMO能階低的LUMO能階的有機化合物用於緩衝層220。藉由將這種有機化合物用於緩衝層220,可以降低從活性層213至第二載子傳輸層214的載子注入能障,可以抑制受光器件200的驅動電壓升高。
圖1D示出上述有機化合物的LUMO能階的大小關係。如圖1D所示,緩衝層220中的有機化合物220_1的LUMO能階比活性層213中的n型半導體材料213_n的LUMO能階高且比第二載子傳輸層214中的電子傳輸性材料214_1的LUMO能階低。藉由將這種有機化合物220_1用於緩衝層220,可以降低從活性層213至第二載子傳輸層214的載子注入能障,可以抑制受光器件200的驅動電壓升高。
另外,緩衝層220中的有機化合物的LUMO能階和活性層213中的n型半導體材料的LUMO能階之差較佳為0.5eV以下。緩衝層220可以容易從活性層213接收電子,由此可以防止在活性層213中電洞和電子再結合。
另外,緩衝層220中的有機化合物的LUMO能階和第二載子傳輸層214中的電子傳輸性材料的LUMO能階之差較佳為1.0eV以下。緩衝層220可以容易將電子提供給第二載子傳輸層214。
明確而言,緩衝層220中的有機化合物的LUMO能階較佳為-4.5eV以上且-3.0eV以下。
作為可用於緩衝層220的LUMO能階為-4.5eV以上且-3.0eV以下的有機化合物的具體例子,可以使用PPDN、HAT-CN、二喹㗁啉并[2,3-a:2’,3’-c]吩嗪(簡稱:HATNA)、HATNA-F6等。注意,可用於緩衝層220的LUMO能階為-4.5eV以上且-3.0eV以下的有機化合物不侷限於此。
注意,可用於緩衝層220的有機化合物不侷限於LUMO能階為-4.5eV以上且-3.0eV以下的有機化合物。較佳的是,根據用於活性層213的n型半導體材料的LUMO能階及用於第二載子傳輸層214的電子傳輸性材料的LUMO能階,將具有適當的LUMO能階的有機化合物用於緩衝層220。
另外,較佳為將具有拉電子基團且具有比活性層213中的n型半導體材料的LUMO能階高且比第二載子傳輸層214中的電子傳輸性材料的LUMO能階低的LUMO能階的有機化合物用於緩衝層220。另外,較佳為將具有拉電子基團且與活性層213中的n型半導體材料之間的LUMO能階之差為0.5eV以下的有機化合物用於緩衝層220。另外,較佳為將具有拉電子基團且與第二載子傳輸層214中的電子傳輸性材料之間的LUMO能階之差為1.0eV以下的有機化合物用於緩衝層220。另外,較佳為將具有拉電子基團且LUMO能階為-4.5eV以上且-3.0eV以下的有機化合物用於緩衝層220。藉由將這種有機化合物用於緩衝層220,可以進一步提高抑制受光器件200的驅動電壓升高的效果。
作為具有拉電子基團且LUMO能階為-4.5eV以上且-3.0eV以下的有機化合物的具體例子,可以舉出上述PPDN、HAT-CN、HATNA-F6等。注意,可用於緩衝層220的具有拉電子基團且LUMO能階為-4.5eV以上且-3.0eV以下的有機化合物不侷限於此。
<第二載子傳輸層>
第二載子傳輸層214為將由緩衝層220提供的電子傳輸到第二電極202的層,並包含電子傳輸性材料。電子傳輸性材料較佳為電子移動率為1×10
-6cm
2/Vs以上的物質。此外,只要是電子傳輸性高於電洞傳輸性的物質,就可以使用上述以外的物質。在本說明書等中,有時將第二載子傳輸層稱為電子傳輸層。
作為電子傳輸性材料,可以使用缺π電子型雜芳族化合物。
此外,作為電子傳輸性材料,可以使用包含喹啉骨架的金屬錯合物、包含苯并喹啉骨架的金屬錯合物、包含㗁唑骨架的金屬錯合物、包含噻唑骨架的金屬錯合物、包含㗁二唑衍生物、***衍生物、咪唑衍生物、㗁唑衍生物、噻唑衍生物、啡啉衍生物、包含喹啉配體的喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、喹㗁啉衍生物、二苯并喹㗁啉衍生物、吡啶衍生物、聯吡啶衍生物、嘧啶衍生物、其他含氮雜芳族化合物等缺π電子型雜芳族化合物等。
或者,電子傳輸性材料為包含三嗪環的化合物。
或者,電子傳輸性材料為由下述通式(Ge-1)表示的有機化合物。
在上述通式(Ge-1)中,Ar
1至Ar
3分別獨立地表示氫、取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基或者取代或未取代的碳原子數為2至30的雜芳基,X
1及X
2分別獨立地表示碳或氮,在X
1及X
2中的一個或兩個為碳的情況下,碳鍵合於氫、取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基、取代或未取代的碳原子數為2至30的雜芳基、取代或未取代的碳原子數為1至20的烷基或者取代或未取代的碳原子數為1至20的環烷基。
或者,電子傳輸性材料為由下述通式(Ge-2)表示的有機化合物。
在上述通式(Ge-2)中,Ar
1至Ar
3分別獨立地表示氫、取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基或者取代或未取代的碳原子數為2至30的雜芳基,X
2表示碳或氮,在X
2為碳的情況下,碳鍵合於氫、取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基、取代或未取代的碳原子數為2至30的雜芳基、取代或未取代的碳原子數為1至20的烷基或者取代或未取代的碳原子數為1至20的環烷基。
或者,電子傳輸性材料為由下述通式(Ge-3)表示的有機化合物。
在上述通式(Ge-3)中,Ar
1至Ar
3分別獨立地表示氫、取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基或者取代或未取代的碳原子數為2至30的雜芳基。
或者,電子傳輸性材料為由下述通式(Ge-4)表示的有機化合物。
在上述通式(Ge-4)中,Ar
3表示氫、取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基或者取代或未取代的碳原子數為2至30的雜芳基,R
1至R
10分別獨立地表示氫、取代或未取代的碳原子數為1至20的烷基、取代或未取代的碳原子數為3至20的環烷基、取代或未取代的碳原子數為6以上且30以下的芳基或者取代或未取代的碳原子數為2至30的雜芳基。
上述通式(Ge-4)中的R
1至R
10不僅表示上述取代基,而且還表示鹵素、取代或未取代的碳原子數為1至13的鹵化烷基、氰基、取代或未取代的碳原子數為1至13的烷氧基。
上述通式(Ge-4)中的R
1至R
10較佳為由下述式(R-1)至式(R-38)表示的取代基、由下述式(R-41)至式(R-116)表示的取代基及由下述式(R-118)至式(R-131)表示的取代基。
此外,上述通式(Ge-1)至(Ge-3)中的Ar
1至Ar
3及上述通式(Ge-4)中的Ar
3較佳為由下述式(R-41)至式(R-116)表示的取代基及由式(R-118)至式(R-131)表示的取代基。
接著,以下示出具有上述各結構的電子傳輸性材料的具體例子。
由上述結構式(500)至(524)表示的有機化合物為由上述通式(Ge-1)至(Ge-4)表示的有機化合物的一個例子,但是電子傳輸性材料的具體例子不侷限於此。
此外,作為電子傳輸性材料,可以使用由下述結構式(600)至(622)表示的有機化合物。
此外,第二載子傳輸層214也可以使用將在實施方式2中敘述的可以用於發光器件的電子傳輸層114的材料而形成。
此外,第二載子傳輸層214既可具有單層結構又可具有層疊兩層以上的由上述物質構成的層而成的疊層結構。
<第二載子注入層>
第二載子注入層215為用來提高從受光層203向第二電極202注入電子的效率的層,並包含電子注入性高的材料。作為電子注入性高的材料,可以使用鹼金屬、鹼土金屬或者包含上述物質的化合物。作為電子注入性高的材料,也可以使用包含電子傳輸性材料及施體性材料(電子施體性材料)的複合材料。在本說明書等中,有時將第二載子注入層稱為電子注入層。
第二載子注入層215可以使用將在實施方式2中敘述的可以用於發光器件的電子注入層115的材料而形成。
此外,藉由在兩個受光層203之間設置電荷產生層,可以得到一對電極間層疊有多個受光層的結構(也稱為串聯結構)。此外,藉由在不同受光層之間設置電荷產生層,可以得到三層以上的受光層的疊層結構。電荷產生層可以使用將在實施方式2中敘述的可以用於發光器件的電荷產生層106的材料而形成。
構成本實施方式所示的受光器件的受光層203的各層(第一載子注入層211、第一載子傳輸層212、活性層213、第二載子傳輸層214、第二載子注入層215)所使用的材料不侷限於本實施方式所示的材料,只要滿足各層的功能,就可以組合使用除此以外的材料。
在本說明書等中,“層”和“膜”可以相互調換。
本發明的一個實施方式的受光器件具有檢測可見光的功能。此外,本發明的一個實施方式的受光器件對可見光具有靈敏度。此外,本發明的一個實施方式的受光器件較佳為具有檢測可見光及紅外光的功能。此外,本發明的一個實施方式的受光器件較佳為對可見光及紅外光具有靈敏度。
注意,本說明書等中的藍色(B)的波長區域是指400nm以上且小於490nm,藍色(B)的光在該波長區域具有至少一個發射光譜峰。此外,綠色(G)的波長區域是指490nm以上且小於580nm,綠色(G)的光在該波長區域具有至少一個發射光譜峰。此外,紅色(R)的波長區域是指580nm以上且750nm以下,紅色(R)的光在該波長區域具有至少一個發射光譜峰。此外,在本說明書等中,可見光的波長區域是指400nm以上且750nm以下,可見光在該波長區域具有至少一個發射光譜峰。此外,紅外(IR)的波長區域是指700nm以上且小於900nm,紅外(IR)光在該波長區域具有至少一個發射光譜峰。
上述本發明的一個實施方式的受光器件可以應用於使用有機EL器件的顯示裝置。換言之,可以將本發明的一個實施方式的受光器件內置於使用有機EL器件的顯示裝置。再者,換言之,在包括有機EL器件及受光器件的受發光裝置中,可以使用本發明的一個實施方式的受光器件作為受光器件。作為一個例子,圖2A是發光器件805a及受光器件805b形成在同一基板上的受發光裝置810的剖面示意圖。
因為受發光裝置810包括發光器件805a及受光器件805b,所以不僅具有顯示影像的功能,而且還具有拍攝功能及感測功能中的一個或兩個。
發光器件805a具有發射光的功能(以下也稱為發光功能)。發光器件805a包括電極801a、EL層803a及電極802。夾在電極801a與電極802之間的EL層803a至少包括發光層。發光層包含發光物質。藉由在電極801a與電極802之間施加電壓,從EL層803a發射光。除了發光層以外,EL層803a可以還包括電洞注入層、電洞傳輸層、電子傳輸層、電子注入層、載子(電洞或電子)障壁層、電荷產生層等各種層。作為發光器件805a,可以應用作為將在實施方式2中敘述的有機EL器件的發光器件的結構。
受光器件805b具有檢測光的功能(以下也稱為受光功能)。受光器件805b包括電極801b、受光層803b及電極802。夾在電極801b與電極802之間的受光層803b至少包括活性層。受光器件805b被用作光電轉換器件,可以藉由入射到受光層803b的光產生電荷,由此將其作為電流提取。此時,也可以在電極801b與電極802之間施加電壓。所產生的電荷量取決於入射到受光層803b的光量。作為受光器件805b,可以應用上述受光器件200的結構。
受光器件805b容易實現薄型化、輕量化及大面積化且其形狀及設計的彈性高,所以可以應用於各種各樣的顯示裝置。此外,可以利用相同方法(例如,真空蒸鍍法)形成發光器件805a所包括的EL層803a及受光器件805b所包括的受光層803b,可以共同使用製造設備,因此是較佳的。
電極801a及電極801b設置於同一面上。圖2A示出電極801a及電極801b設置於基板800上的結構。注意,電極801a及電極801b例如可以藉由將形成於基板800上的導電膜加工為島狀來形成。也就是說,電極801a及電極801b可以藉由同一製程形成。
基板800可以使用具有能夠承受發光器件805a及受光器件805b的形成的耐熱性的基板。在使用絕緣基板作為基板800的情況下,可以使用玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、陶瓷基板、有機樹脂基板等。此外,還可以使用以矽或碳化矽等為材料的單晶半導體基板或多晶半導體基板、以矽鍺等為材料的化合物半導體基板、SOI基板等半導體基板。
尤其是,基板800較佳為使用在上述絕緣基板或半導體基板上形成包括電晶體等半導體元件的半導體電路的基板。該半導體電路例如較佳為構成像素電路、閘極線驅動電路(閘極驅動器)、源極線驅動電路(源極驅動器)等。此外,除了上述以外也可以構成運算電路、記憶體電路等。
此外,電極802為由在發光器件805a及受光器件805b中共同使用的層構成的電極。電極801a、電極801b以及電極802中的發射光或入射光一側的電極使用透過可見光及紅外光的導電膜。不發射光或不入射光一側的電極較佳為使用反射可見光及紅外光的導電膜。
本發明的一個實施方式的受發光裝置的電極802被用作發光器件805a及受光器件805b各自的一個電極。
圖2B示出發光器件805a的電極801a的電位比電極802高的情況。此時,電極801a被用作發光器件805a的陽極,電極802被用作陰極。此外,受光器件805b的電極801b的電位比電極802低。注意,在圖2B中,為了容易理解電流流過的方向,發光器件805a的左側示出發光二極體的電路符號,受光器件805b的右側示出光電二極體的電路符號。此外,在各器件中以箭頭示意性地示出載子(電子及電洞)流過的方向。
在圖2B所示的結構中,在電極801a藉由第一佈線被供應第一電位,電極802藉由第二佈線被供應第二電位,電極801b藉由第三佈線被供應第三電位時,各電位的大小關係滿足第一電位>第二電位>第三電位。
圖2C示出發光器件805a的電極801a的電位比電極802低的情況。此時,電極801a被用作發光器件805a的陰極,電極802被用作陽極。此外,受光器件805b的電極801b的電位比電極802低且比電極801a高。注意,在圖2C中,為了容易理解電流流過的方向,發光器件805a的左側示出發光二極體的電路符號,受光器件805b的右側示出光電二極體的電路符號。此外,在各器件中以箭頭示意性地示出載子(電子及電洞)流過的方向。
在圖2C所示的結構中,在電極801a藉由第一佈線被供應第一電位,電極802藉由第二佈線被供應第二電位,電極801b藉由第三佈線被供應第三電位時,各電位的大小關係滿足第二電位>第三電位>第一電位。
圖3A示出作為受發光裝置810的變形例子的受發光裝置810A。受發光裝置810A與受發光裝置810的不同之處在於:受發光裝置810A包括共用層806及共用層807。在發光器件805a中,共用層806及共用層807被用作EL層803a的一部分。此外,在受光器件805b中,共用層806及共用層807被用作受光層803b的一部分。此外,共用層806例如包括電洞注入層及電洞傳輸層。此外,共用層807例如包括電子傳輸層及電子注入層。
藉由採用具有共用層806及共用層807的結構,可以內置受光器件而不大幅度增加分別塗層的次數,由此可以以高生產率製造受發光裝置810A。
圖3B示出作為受發光裝置810的變形例子的受發光裝置810B。受發光裝置810B與受發光裝置810的不同之處在於:在受發光裝置810B中,EL層803a包括層806a及層807a,並且受光層803b包括層806b及層807b。層806a及層806b分別由不同材料構成,例如包括電洞注入層及電洞傳輸層。此外,層806a及層806b也可以由共用材料構成。此外,層807a及層807b分別由不同材料構成,例如包括電子傳輸層及電子注入層。層807a及層807b也可以由共用材料構成。
藉由選出用來構成發光器件805a的最合適的材料並將其用於層806a及層807a,並且選出用來構成受光器件805b的最合適的材料並將其用於層806b及層807b,可以在受發光裝置810B中提升發光器件805a及受光器件805b各自的性能。
注意,受光器件805b的清晰度可以為100ppi以上,較佳為200ppi以上,更佳為300ppi以上,進一步較佳為400ppi以上,更進一步較佳為500ppi以上,為2000ppi以下、1000ppi以下或600ppi以下等。尤其是,藉由以200ppi以上且600ppi以下,較佳為300ppi以上且600ppi以下的清晰度配置受光器件805b,可以適當地用於指紋的拍攝。在使用受發光裝置810進行指紋識別時,藉由提高受光器件805b的清晰度,例如可以以高精度提取指紋的特徵點(Minutia),由此可以提高指紋識別的精度。此外,在清晰度為500ppi以上時,可以符合美國國家標準與技術研究院(NIST:National Institute of Standards and Technology)等的規格,因此是較佳的。注意,在受光器件的清晰度為500ppi的情況下,每個像素的尺寸為50.8μm,可知該清晰度足以拍攝指紋紋線的間距(典型的是300μm以上且500μm以下)。
本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而使用。
實施方式2
在本實施方式中,參照圖4A至圖4E說明在實施方式1中示出的發光器件的其他結構。
<<發光器件的基本結構>>
對發光器件的基本結構進行說明。圖4A示出一對電極間包括具有發光層的EL層的發光器件。明確而言,在第一電極101與第二電極102之間包括EL層103。
圖4B示出在一對電極間包括多個(圖4B中兩層)EL層(103a、103b)且在EL層之間包括電荷產生層106的疊層結構(串聯結構)的發光器件。具有串聯結構的發光器件可以實現能夠進行低電壓驅動且功耗低的發光裝置。
電荷產生層106具有如下功能:在第一電極101與第二電極102之間產生電位差時,對一個EL層(103a或103b)注入電子並對另一個EL層(103b或103a)注入電洞。由此,在圖4B中,當以使第一電極101的電位比第二電極102高的方式施加電壓時,電荷產生層106將電子注入到EL層103a中並將電洞注入到EL層103b中。
此外,從光提取效率的觀點來看,電荷產生層106較佳為對可見光具有透光性(明確而言,電荷產生層106的可見光穿透率為40%以上)。此外,即使電荷產生層106的電導率比第一電極101及第二電極102低也發揮功能。
圖4C示出本發明的一個實施方式的發光器件的EL層103的疊層結構。注意,在此情況下,第一電極101被用作陽極,第二電極102被用作陰極。EL層103具有第一電極101上依次層疊有電洞注入層111、電洞傳輸層112、發光層113、電子傳輸層114以及電子注入層115的結構。注意,發光層113也可以層疊發光顏色不同的多個發光層。例如,也可以隔著或不隔著包含載子傳輸性材料的層層疊包含發射紅色光的發光物質的發光層、包含發射綠色光的發光物質的發光層、包含發射藍色光的發光物質的發光層。或者,也可以組合包含發射黃色光的發光物質的發光層和包含發射藍色光的發光物質的發光層。注意,發光層113的疊層結構不侷限於上述結構。例如,發光層113也可以層疊發光顏色相同的多個發光層。例如,也可以隔著或不隔著包含載子傳輸性材料的層層疊包含發射藍色光的發光物質的第一發光層、包含發射藍色光的發光物質的第二發光層。在層疊發光顏色相同的多個發光層時,有時與單層相比可以提高可靠性。此外,在如圖4B所示的串聯結構包括多個EL層時,各EL層從陽極一側如上那樣依次層疊。此外,在第一電極101為陰極且第二電極102為陽極時,EL層103的疊層順序相反。明確而言,陰極的第一電極101上的111為電子注入層,112為電子傳輸層,113為發光層,114為電洞傳輸層,115為電洞注入層。
EL層(103、103a及103b)中的發光層113適當地組合發光物質及多個物質而能夠獲得呈現所希望的發光顏色的螢光或磷光。此外,發光層113也可以具有發光顏色不同的疊層結構。在此情況下,作為用於被層疊的各發光層的發光物質及其他物質中的一個或兩個分別使用不同材料即可。此外,也可以採用從圖4B所示的多個EL層(103a及103b)獲得彼此不同的發光顏色的結構。在此情況下,作為用於各發光層的發光物質及其他物質中的一個或兩個使用不同材料即可。
此外,在本發明的一個實施方式的發光器件中,例如,藉由使圖4C所示的第一電極101為反射電極、使第二電極102為半透射-半反射電極並採用光學微腔諧振器(微腔)結構,可以使從EL層103中的發光層113得到的光在上述電極之間發生諧振,從而可以增強穿過第二電極102得到的光。
在發光器件的第一電極101為由具有反射性的導電材料和具有透光性的導電材料(透明導電膜)的疊層結構構成的反射電極的情況下,可以藉由控制透明導電膜的厚度來進行光學調整。明確而言,較佳為以如下方式進行調整:在從發光層113獲得的光的波長為λ時,第一電極101與第二電極102的電極間的光學距離(厚度與折射率之積)為mλ/2(注意,m為自然數)或其附近值。
此外,為了使從發光層113獲得的所希望的光(波長:λ)放大,較佳為調整為如下:從第一電極101到發光層113中的能夠獲得所希望的光的區域(發光區域)的光學距離及從第二電極102到發光層113中的能夠獲得所希望的光的區域(發光區域)的光學距離都成為(2m’+1)λ/4(注意,m’為自然數)或其附近值。注意,在此說明的“發光區域”是指發光層113中的電洞與電子的再結合區域。
藉由進行上述光學調整,可以使能夠從發光層113獲得的特定的單色光的光譜變窄,由此獲得色純度良好的發光。
此外,在上述情況下,嚴格地說,第一電極101和第二電極102之間的光學距離可以說是從第一電極101中的反射區域到第二電極102中的反射區域的總厚度。但是,因為難以準確地決定第一電極101及第二電極102中的反射區域的位置,所以藉由假定第一電極101及第二電極102中的任意的位置為反射區域可以充分得到上述效果。此外,嚴密地說,第一電極101和可以獲得所希望的光的發光層之間的光學距離可以說是第一電極101中的反射區域和可以獲得所希望的光的發光層中的發光區域之間的光學距離。但是,因為難以準確地決定第一電極101中的反射區域及可以獲得所希望的光的發光層中的發光區域的位置,所以藉由假定第一電極101中的任意的位置為反射區域且可以獲得所希望的光的發光層的任意的位置為發光區域,可以充分得到上述效果。
圖4D所示的發光器件為具有串聯結構的發光器件,並具有微腔結構,所以可以從各EL層(103a、103b)提取不同波長的光(單色光)。由此,為了獲得不同的發光顏色不需要分別塗佈(例如塗佈為R、G、B)。由此,可以容易實現高解析度。此外,可以與彩色層(濾色片)組合。並且,可以增強特定波長的正面方向上的發光強度,從而可以實現低功耗化。
圖4E所示的發光器件是圖4B所示的串聯結構的發光器件的一個例子,如圖式所示,具有三個EL層(103a、103b、103c)夾著電荷產生層(106a、106b)而層疊的結構。三個EL層(103a、103b、103c)分別包括發光層(113a、113b、113c),並且可以自由地組合各發光層的發光顏色。例如,發光層113a及發光層113c可以呈現藍色,發光層113b可以呈現紅色、綠色、黃色中的一種。此外,例如,發光層113a及發光層113c可以呈現紅色,發光層113b可以呈現藍色、綠色、黃色中的一種。
此外,在上述本發明的一個實施方式的發光器件中,第一電極101和第二電極102中的至少一個為具有透光性的電極(透明電極、半透射-半反射電極等)。在具有透光性的電極為透明電極的情況下,透明電極的可見光穿透率為40%以上。此外,在該電極為半透射-半反射電極的情況下,半透射-半反射電極的可見光反射率為20%以上且80%以下,較佳為40%以上且70%以下。此外,這些電極的電阻率較佳為1×10
-2Ωcm以下。
此外,在上述本發明的一個實施方式的發光器件中,在第一電極101和第二電極102中的一個為具有反射性的電極(反射電極)的情況下,具有反射性的電極的可見光反射率為40%以上且100%以下,較佳為70%以上且100%以下。此外,該電極的電阻率較佳為1×10
-2Ωcm以下。
<<發光器件的具體結構>>
接著,說明本發明的一個實施方式的發光器件的具體結構。此外,這裡參照具有串聯結構的圖4D進行說明。注意,圖4A及圖4C所示的具有單結構的發光器件也具有同樣的EL層的結構。此外,在圖4D所示的發光器件具有微腔結構的情況下,作為第一電極101形成反射電極,作為第二電極102形成半透射-半反射電極。由此,可以單獨使用所希望的電極材料或者使用多個電極材料以單層或疊層形成上述電極。此外,第二電極102在形成EL層103b之後,與上述同樣地選擇材料而形成。
<第一電極及第二電極>
作為形成第一電極101及第二電極102的材料,只要可以滿足上述兩個電極的功能就可以適當地組合下述材料。例如,可以適當地使用金屬、合金、導電化合物以及它們的混合物等。明確而言,可以舉出In-Sn氧化物(也稱為ITO)、In-Si-Sn氧化物(也稱為ITSO)、In-Zn氧化物、In-W-Zn氧化物。除了上述以外,還可以舉出鋁(Al)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鎵(Ga)、鋅(Zn)、銦(In)、錫(Sn)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、鎢(W)、鈀(Pd)、金(Au)、鉑(Pt)、銀(Ag)、釔(Y)、釹(Nd)等金屬以及適當地組合它們的合金。除了上述以外,可以使用屬於元素週期表中第1族或第2族的元素(例如,鋰(Li)、銫(Cs)、鈣(Ca)、鍶(Sr))、銪(Eu)、鐿(Yb)等稀土金屬、適當地組合它們的合金以及石墨烯等。
在圖4D所示的發光器件中第一電極101為陽極的情況下,藉由真空蒸鍍法在第一電極101上依次層疊EL層103a的電洞注入層111a及電洞傳輸層112a。在形成EL層103a及電荷產生層106之後,與上述同樣,在電荷產生層106上依次層疊EL層103b的電洞注入層111b及電洞傳輸層112b。
<電洞注入層>
電洞注入層(111、111a、111b)為將電洞從陽極的第一電極101或電荷產生層(106、106a、106b)注入到EL層(103、103a、103b)的層,並包含有機受體材料及電洞注入性高的材料等。
有機受體材料可以藉由與其LUMO能階的值接近於HOMO能階的值的其他有機化合物之間發生電荷分離,來在該有機化合物中產生電洞。因此,作為有機受體材料可以使用醌二甲烷衍生物、四氯苯醌衍生物、六氮雜聯伸三苯衍生物等具有拉電子基團(鹵基或氰基)的化合物。例如,可以使用7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(簡稱:F
4-TCNQ)、3,6-二氟-2,5,7,7,8,8-六氰基對醌二甲烷、氯醌、2,3,6,7,10,11-六氰-1,4,5,8,9,12-六氮雜聯伸三苯(簡稱:HAT-CN)、1,3,4,5,7,8-六氟四氰(hexafluorotetracyano)-萘醌二甲烷(naphthoquinodimethane) (簡稱:F6-TCNNQ)、2-(7-二氰基亞甲基-1,3,4,5,6,8,9,10-八氟-7H-芘-2-亞基)丙二腈等。在有機受體材料中,拉電子基團鍵合於具有多個雜原子的稠合芳香環的化合物諸如HAT-CN等的受體性較高,膜品質具有熱穩定性,所以是尤其較佳的。除此以外,具有拉電子基團(尤其是如氟基等鹵基或氰基)的[3]軸烯衍生物的電子接收性非常高所以是較佳的,明確而言,可以使用:α,α’,α’’-1,2,3-環丙烷三亞基(ylidene)三[4-氰-2,3,5,6-四氟苯乙腈]、α,α’,α’’-1,2,3-環丙烷三亞基三[2,6-二氯-3,5-二氟-4-(三氟甲基)苯乙腈]、α,α’,α’’-1,2,3-環丙烷三亞基三[2,3,4,5,6-五氟苯乙腈]等。
作為電洞注入性高的材料,可以使用屬於元素週期表中第4族至第8族的金屬的氧化物(鉬氧化物、釩氧化物、釕氧化物、鎢氧化物、錳氧化物等過渡金屬氧化物等)。明確而言,可以舉出氧化鉬、氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鎢、氧化錳、氧化錸。其中尤其是氧化鉬在大氣中穩定,吸濕性低,並且容易處理,因此是較佳的。除了上述以外,可以使用酞青類化合物如酞青(簡稱:H
2Pc)、酞青銅(CuPc)等。
此外,除了上述材料以外還可以使用如下低分子化合物的芳香胺化合物等,諸如4,4’,4’’-三(N,N-二苯基胺基)三苯胺(簡稱:TDATA)、4,4’,4’’-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基胺基]三苯胺(簡稱:MTDATA)、4,4’-雙[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱:DPAB)、N-N’-雙{4-[雙(3-甲基苯基)胺基]苯基}-N,N’-二苯基-(1,1’-聯苯)-4,4’-二胺(簡稱:DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]苯(簡稱:DPA3B)、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基胺基]-9-苯基咔唑(簡稱:PCzPCA1)、3,6-雙[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基胺基]-9-苯基咔唑(簡稱:PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)胺基]-9-苯基咔唑(簡稱:PCzPCN1)等。
此外,可以使用高分子化合物(低聚物、枝狀聚合物或聚合物等),諸如聚(N-乙烯基咔唑)(簡稱:PVK)、聚(4-乙烯基三苯胺)(簡稱:PVTPA)、聚[N-(4-{N’-[4-(4-二苯基胺基)苯基]苯基-N’-苯基胺基}苯基)甲基丙烯醯胺](簡稱:PTPDMA)、聚[N,N’-雙(4-丁基苯基)-N,N’-雙(苯基)聯苯胺](簡稱:Poly-TPD)等。或者,還可以使用添加有酸的高分子化合物,諸如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(簡稱:PEDOT/PSS)、聚苯胺/聚(簡稱:苯乙烯磺酸)(PAni/PSS)等。
作為電洞注入性高的材料,也可以使用包含電洞傳輸性材料及上述有機受體材料(電子受體材料)的混合材料。在此情況下,由有機受體材料從電洞傳輸性材料抽出電子而在電洞注入層111中產生電洞,電洞藉由電洞傳輸層112注入到發光層113中。此外,電洞注入層111可以採用由包含電洞傳輸性材料及有機受體材料(電子受體材料)的混合材料構成的單層,也可以採用分別使用電洞傳輸性材料及有機受體材料(電子受體材料)形成的層的疊層。
作為電洞傳輸性材料,較佳為使用電場強度[V/cm]的平方根為600時的電洞移動率為1×10
-6cm
2/Vs以上的物質。此外,只要是電洞傳輸性高於電子傳輸性的物質,可以使用上述以外的物質。
作為電洞傳輸性材料,較佳為使用具有富π電子型雜芳環的化合物(例如,咔唑衍生物、呋喃衍生物、噻吩衍生物等)、芳香胺(包含芳香胺骨架的有機化合物)等電洞傳輸性高的材料。
作為上述咔唑衍生物(具有咔唑環的有機化合物),可以舉出聯咔唑衍生物(例如,3,3’-聯咔唑衍生物)、具有咔唑基的芳香胺等。
作為上述聯咔唑衍生物(例如,3,3’-聯咔唑衍生物),明確而言,可以舉出3,3’-雙(9-苯基-9H-咔唑)(簡稱:PCCP)、9,9’-雙(聯苯-4-基)-3,3’-聯-9H-咔唑(簡稱:BisBPCz)、9,9’-雙(1,1’-聯苯-3-基)-3,3’-聯-9H-咔唑(簡稱:BismBPCz)、9-(1,1’-聯苯-3-基)-9’-(1,1’-聯苯-4-基)-9H,9’H-3,3’-聯咔唑(簡稱:mBPCCBP)、9-(2-萘基)-9’-苯基-9H,9’H-3,3’-聯咔唑(簡稱:βNCCP)等。
此外,作為上述具有咔唑基的芳香胺,明確而言,可以舉出4-苯基-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(簡稱:PCBA1BP)、N-(4-聯苯)-N-(9,9-二甲基-9H-茀-2-基)-9-苯基-9H-咔唑-3-胺(簡稱:PCBiF)、N-(1,1’-聯苯-4-基)-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-茀-2-胺(簡稱:PCBBiF)、4,4’-二苯基-4’’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(簡稱:PCBBi1BP)、4-(1-萘基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(簡稱:PCBANB)、4,4’-二(1-萘基)-4’’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(簡稱:PCBNBB)、4-苯基二苯基-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)胺(簡稱:PCA1BP)、N,N’-雙(9-苯基咔唑-3-基)-N,N’-二苯基苯-1,3-二胺(簡稱:PCA2B)、N,N’,N’’-三苯基-N,N’,N’’-三(9-苯基咔唑-3-基)苯-1,3,5-三胺(簡稱:PCA3B)、9,9-二甲基-N-苯基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]茀-2-胺(簡稱:PCBAF)、N-苯基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]螺-9,9’-二茀-2-胺(簡稱:PCBASF)、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基胺基]-9-苯基咔唑(簡稱:PCzPCA1)、3,6-雙[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基胺基]-9-苯基咔唑(簡稱:PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)胺基]-9-苯基咔唑(簡稱:PCzPCN1)、3-[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]-9-苯基咔唑(簡稱:PCzDPA1)、3,6-雙[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]-9-苯基咔唑(簡稱:PCzDPA2)、3,6-雙[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-(1-萘基)胺基]-9-苯基咔唑(簡稱:PCzTPN2)、2-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基胺基]螺-9,9’-二茀(簡稱:PCASF)、N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-(4-苯基)苯基苯胺(簡稱:YGA1BP)、N,N’-雙[4-(咔唑-9-基)苯基]-N,N’-二苯基-9,9-二甲基茀-2,7-二胺(簡稱:YGA2F)、4,4’,4’’-三(咔唑-9-基)三苯胺(簡稱:TCTA)等。
注意,作為咔唑衍生物,除了上述以外,還可以舉出3-[4-(9-菲基)-苯基]-9-苯基-9H-咔唑(簡稱:PCPPn)、3-[4-(1-萘基)-苯基]-9-苯基-9H-咔唑(簡稱:PCPN)、1,3-雙(N-咔唑基)苯(簡稱:mCP)、4,4’-二(N-咔唑基)聯苯(簡稱:CBP)、3,6-雙(3,5-二苯基苯基)-9-苯基咔唑(簡稱:CzTP)、1,3,5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(簡稱:TCPB)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱:CzPA)等。
作為上述呋喃衍生物(具有呋喃環的有機化合物),明確而言,可以舉出4,4’,4’’-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并呋喃)(簡稱:DBF3P-II)、4-{3-[3-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]苯基}二苯并呋喃(簡稱:mmDBFFLBi-II)等。
作為上述噻吩衍生物(具有噻吩環的有機化合物),明確而言,可以舉出4,4’,4’’-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并噻吩)(簡稱:DBT3P-II)、2,8-二苯基-4-[4-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]二苯并噻吩(簡稱:DBTFLP-III)、4-[4-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]-6-苯基二苯并噻吩(簡稱:DBTFLP-IV)等具有噻吩環的有機化合物。
作為上述芳香胺,明確而言,可以舉出4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱:NPB或α-NPD)、N,N’-雙(3-甲基苯基)-N,N’-二苯基-[1,1’-聯苯]-4,4’-二胺(簡稱:TPD)、4,4’-雙[N-(螺-9,9’-二茀-2-基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱:BSPB)、4-苯基-4’-(9-苯基茀-9-基)三苯胺(簡稱:BPAFLP)、4-苯基-3’-(9-苯基茀-9-基)三苯胺(簡稱:mBPAFLP)、N-(4-聯苯基)-N-{4-[(9-苯基)-9H-茀-9-基]-苯基}-9,9-二甲基-9H-茀-2-胺(簡稱:FBiFLP)、N,N,N’,N’-四(4-聯苯基)-1,1-聯苯基-4,4’-二胺(簡稱:BBA2BP)、N,N-雙(9,9-二甲基-9H-茀-2-基)-9,9’-螺二[9H-茀]-4-胺(簡稱:SF
4FAF)、N-(9,9-二甲基-9H-茀-2-基)-N-{9,9-二甲基-2-[N’-苯基-N’-(9,9-二甲基-9H-茀-2-基)胺基]-9H-茀-7-基}苯基胺(簡稱:DFLADFL)、N-(9,9-二甲基-2-二苯基胺基-9H-茀-7-基)二苯基胺(簡稱:DPNF)、2-[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]螺-9,9’-二茀(簡稱:DPASF)、2,7-雙[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]-螺-9,9’-二茀(簡稱:DPA2SF)、4,4’,4’’-三[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]三苯胺(簡稱:1’-TNATA)、4,4’,4’’-三(N,N-二苯基胺基)三苯胺(簡稱:TDATA)、4,4’,4’’-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基胺基]三苯胺(簡稱:m-MTDATA)、N,N’-二(對甲苯基)-N,N’-二苯基-對苯二胺(簡稱:DTDPPA)、4,4’-雙[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱:DPAB)、DNTPD、1,3,5-三[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]苯(簡稱:DPA3B)、N-(4-聯苯)-6,N-二苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-8-胺(簡稱:BnfABP)、N,N-雙(4-聯苯)-6-苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-8-胺(簡稱:BBABnf)、4,4’-雙(6-苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-8-基)-4’’-苯基三苯基胺(簡稱:BnfBB1BP)、N,N-雙(4-聯苯)苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-6-胺(簡稱:BBABnf(6))、N,N-雙(4-聯苯)苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-8-胺(簡稱:BBABnf(8))、N,N-雙(4-聯苯)苯并[b]萘并[2,3-d]呋喃-4-胺(簡稱:BBABnf(II)(4))、N,N-雙[4-(二苯并呋喃-4-基)苯基]-4-胺基-p-三聯苯(簡稱:DBfBB1TP)、N-[4-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-N-苯基-4-聯苯胺(簡稱:ThBA1BP)、4-(2-萘基)-4’,4’’-二苯基三苯基胺(簡稱:BBAβNB)、4-[4-(2-萘基)苯基]-4’,4’’-二苯基三苯基胺(簡稱:BBAβNBi)、4,4’-二苯基-4’’-(6;1’-聯萘基-2-基)三苯基胺(簡稱:BBAαNβNB)、4,4’-二苯基-4’’-(7;1’-聯萘基-2-基)三苯基胺(簡稱:BBAαNβNB-03)、4,4’-二苯基-4’’-(7-苯基)萘基-2-基三苯基胺(簡稱:BBAPβNB-03)、4,4’-二苯基-4’’-(6;2’-聯萘基-2-基)三苯基胺(簡稱:BBA(βN2)B)、4,4’-二苯基-4’’-(7;2’-聯萘基-2-基)-三苯基胺(簡稱:BBA(βN2)B-03)、4,4’-二苯基-4’’-(4;2’-聯萘基-1-基)三苯基胺(簡稱:BBAβNαNB)、4,4’-二苯基-4’’-(5;2’-聯萘基-1-基)三苯基胺(簡稱:BBAβNαNB-02)、4-(4-聯苯基)-4’-(2-萘基)-4’’-苯基三苯基胺(簡稱:TPBiAβNB)、4-(3-聯苯基)-4’-[4-(2-萘基)苯基]-4’’-苯基三苯基胺(簡稱:mTPBiAβNBi)、4-(4-聯苯基)-4’-[4-(2-萘基)苯基]-4’’-苯基三苯基胺(簡稱:TPBiAβNBi)、4-苯基-4’-(1-萘基)三苯基胺(簡稱:αNBA1BP)、4,4’-雙(1-萘基)三苯基胺(簡稱:αNBB1BP)、4,4’-二苯基-4’’-[4’-(咔唑-9-基)聯苯-4-基]三苯基胺(簡稱:YGTBi1BP)、4’-[4-(3-苯基-9H-咔唑-9-基)苯基]三(1,1’-聯苯-4-基)胺(簡稱:YGTBi1BP-02)、4-[4’-(咔唑-9-基)聯苯基-4-基]-4’-(2-萘基)-4’’-苯基三苯基胺(簡稱:YGTBiβNB)、雙-聯苯基-4’-(咔唑-9-基)聯苯基胺(簡稱:YGBBi1BP)、N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-N-[4-(1-萘基)苯基]-9,9'-螺雙[9H-茀]-2-胺(簡稱:PCBNBSF)、N,N-雙([1,1’-聯苯]-4-基)-9,9’-螺雙[9H-茀]-2-胺(簡稱:BBASF)、N,N-雙([1,1’-聯苯]-4-基)-9,9’-螺雙[9H-茀]-4-胺(簡稱:BBASF(4))、N-(1,1’-聯苯-2-基)-N-(9,9-二甲基-9H-茀-2-基)-9,9’-螺雙[9H-茀]-4-胺(簡稱:oFBiSF)、N-(4-聯苯)-N-(9,9-二甲基-9H-茀-2-基)二苯并呋喃-4-胺(簡稱:FrBiF)、N-[4-(1-萘基)苯基]-N-[3-(6-苯基二苯并呋喃-4-基)苯基]-1-萘基胺(簡稱:mPDBfBNBN)、4-苯基-4’-[4-(9-苯基茀-9-基)苯基]三苯基胺(簡稱:BPAFLBi)、N,N-雙(9,9-二甲基-9H-茀-2-基)-9,9’-螺雙-9H-茀-4-胺、N,N-雙(9,9-二甲基-9H-茀-2-基)-9,9’-螺雙-9H-茀-3-胺、N,N-雙(9,9-二甲基-9H-茀-2-基)-9,9’-螺雙-9H-茀-2-胺、N,N-雙(9,9-二甲基-9H-茀-2-基)-9,9’-螺雙-9H-茀-1-胺等。
除此以外,作為電洞傳輸性材料,可以使用高分子化合物(低聚物、枝狀聚合物、聚合物等),諸如聚(N-乙烯基咔唑)(簡稱:PVK)、聚(4-乙烯基三苯胺)(簡稱:PVTPA)、聚[N-(4-{N’-[4-(4-二苯基胺基)苯基]苯基-N’-苯基胺基}苯基)甲基丙烯醯胺](簡稱:PTPDMA)、聚[N,N’-雙(4-丁基苯基)-N,N’-雙(苯基)聯苯胺](簡稱:Poly-TPD)等。或者,還可以使用添加有酸的高分子化合物,諸如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(簡稱:PEDOT/PSS)、聚苯胺/聚(苯乙烯磺酸)(簡稱:PAni/PSS)等。
注意,電洞傳輸性材料不侷限於上述材料,可以將已知的各種材料中的一種或多種的組合作為電洞傳輸性材料。
注意,電洞注入層(111、111a、111b)可以利用已知的各種成膜方法形成,例如可以利用真空蒸鍍法形成。
<電洞傳輸層>
電洞傳輸層(112、112a、112b)是將從第一電極101由電洞注入層(111、111a、111b)注入的電洞傳輸到發光層(113、113a、113b、113c)中的層。此外,電洞傳輸層(112、112a、112b)是包含電洞傳輸性材料的層。因此,作為電洞傳輸層(112、112a、112b),可以使用能夠用於電洞注入層(111、111a、111b)的電洞傳輸性材料。
注意,在作為本發明的一個實施方式的發光器件中,可以將與電洞傳輸層(112、112a、112b)相同的有機化合物用於發光層(113、113a、113b、113c)。在電洞傳輸層(112、112a、112b)和發光層(113、113a、113b、113c)使用相同的有機化合物時,可以高效地將電洞從電洞傳輸層(112、112a、112b)傳輸到發光層(113、113a、113b、113c),因此是較佳的。
<發光層>
發光層(113、113a、113b、113c)是包含發光物質的層。作為可用於發光層(113、113a、113b、113c)的發光物質,可以適當地使用呈現藍色、紫色、藍紫色、綠色、黃綠色、黃色、橙色、紅色等發光顏色的物質。此外,在包括多個發光層時藉由在各發光層中分別使用不同的發光物質,可以成為呈現不同發光顏色的結構(例如,可以組合處於補色關係的發光顏色獲得白色光)。再者,也可以採用一個發光層包含不同的發光物質的疊層結構。
此外,發光層(113、113a、113b、113c)除了發光物質(客體材料)以外還可以包含一種或多種有機化合物(主體材料等)。
注意,在發光層(113、113a、113b、113c)中使用多個主體材料時,作為新加的第二主體材料,較佳為使用具有比習知的客體材料及第一主體材料的能隙大的能隙的物質。此外,較佳的是,第二主體材料的最低單重激發能階(S1能階)比第一主體材料的S1能階高,第二主體材料的最低三重激發能階(T1能階)比客體材料的T1能階高。此外,較佳的是,第二主體材料的最低三重激發能階(T1能階)比第一主體材料的T1能階高。藉由採用上述結構,可以由兩種主體材料形成激態錯合物。注意,為了高效地形成激態錯合物,特別較佳為組合容易接收電洞的化合物(電洞傳輸性材料)與容易接收電子的化合物(電子傳輸性材料)。此外,藉由採用上述結構,可以同時實現高效率、低電壓以及長壽命。
注意,作為用作上述主體材料(包括第一主體材料及第二主體材料)的有機化合物,只要滿足用於發光層的主體材料的條件,就可以使用如可以用於上述電洞傳輸層(112、112a、112b)的電洞傳輸性材料、可以用於後述電子傳輸層(114、114a、114b)的電子傳輸性材料等有機化合物,也可以使用由多種有機化合物(上述第一主體材料及第二主體材料)形成的激態錯合物。此外,以多種有機化合物形成激發態的激態錯合物(Exciplex)因S1能階和T1能階之差極小而具有可以將三重激發能轉換為單重激發能的TADF材料的功能。作為形成激態錯合物的多種有機化合物的組合,例如,較佳的是,一個具有缺π電子雜芳環,另一個具有富π電子雜芳環。此外,作為形成激態錯合物的組合中的一個,也可以使用銥、銠、鉑類有機金屬錯合物或金屬錯合物等的磷光物質。
對可用於發光層(113、113a、113b、113c)的發光物質沒有特別的限制,可以使用將單重激發能轉換為可見光區域的光的發光物質或將三重激發能轉換為可見光區域的光的發光物質。
<<將單重激發能轉換為發光的發光物質>>
作為能夠用於發光層(113、113a、113b、113c)的將單重激發能轉換為發光的發光物質,可以舉出以下的發射螢光的物質(螢光物質)。例如可以舉出芘衍生物、蒽衍生物、聯伸三苯衍生物、茀衍生物、咔唑衍生物、二苯并噻吩衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并喹㗁啉衍生物、喹㗁啉衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、菲衍生物、萘衍生物等。尤其是芘衍生物的發光量子產率高,所以是較佳的。作為芘衍生物的具體例子,可以舉出N,N’-雙(3-甲基苯基)-N,N’-雙[3-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]芘-1,6-二胺(簡稱:1,6mMemFLPAPrn)、(N,N’-二苯基-N,N’-雙[4-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]芘-1,6-二胺)(簡稱:1,6FLPAPrn)、N,N’-雙(二苯并呋喃-2-基)-N,N’-二苯基芘-1,6-二胺(簡稱:1,6FrAPrn)、N,N’-雙(二苯并噻吩-2-基)-N,N’-二苯基芘-1,6-二胺(簡稱:1,6ThAPrn)、N,N’-(芘-1,6-二基)雙[(N-苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃)-6-胺](簡稱:1,6BnfAPrn)、N,N’-(芘-1,6-二基)雙[(N-苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃)-8-胺](簡稱:1,6BnfAPrn-02)、N,N’-(芘-1,6-二基)雙[(6,N-二苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃)-8-胺](簡稱:1,6BnfAPrn-03)等。
此外,可以使用5,6-雙[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-2,2’-聯吡啶(簡稱:PAP2BPy)、5,6-雙[4’-(10-苯基-9-蒽基)聯苯-4-基]-2,2’-聯吡啶(簡稱:PAPP2BPy)、N,N’-雙[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N,N’-二苯基二苯乙烯-4,4’-二胺(簡稱:YGA2S)、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(簡稱:YGAPA)、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(9,10-二苯基-2-蒽基)三苯胺(簡稱:2YGAPPA)、N,9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(簡稱:PCAPA)、4-(10-苯基-9-蒽基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(簡稱:PCBAPA)、4-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(簡稱:PCBAPBA)、苝、2,5,8,11-四-三級丁基苝(簡稱:TBP)、N,N’’-(2-三級丁基蒽-9,10-二基二-4,1-伸苯基)雙[N,N’,N’-三苯基-1,4-苯二胺](簡稱:DPABPA)、N,9-二苯基-N-[4-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(簡稱:2PCAPPA)、N-[4-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-N,N’,N’-三苯基-1,4-苯二胺(簡稱:2DPAPPA)等。
此外,可以使用N-[9,10-雙(1,1'-聯苯-2-基)-2-蒽基]-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(簡稱:2PCABPhA)、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,N',N'-三苯基-1,4-苯二胺(簡稱:2DPAPA)、N-[9,10-雙(1,1'-聯苯-2-基)-2-蒽基]-N,N',N'-三苯基-1,4-苯二胺(簡稱:2DPABPhA)、9,10-雙(1,1'-聯苯-2-基)-N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基蒽-2-胺(簡稱:2YGABPhA)、N,N,9-三苯基蒽-9-胺(簡稱:DPhAPhA)、香豆素545T、N,N'-二苯基喹吖啶酮(簡稱:DPQd)、紅螢烯、5,12-雙(1,1’-聯苯-4-基)-6,11-二苯基稠四苯(簡稱:BPT)、2-(2-{2-[4-(二甲胺基)苯基]乙烯基}-6-甲基-4H-吡喃-4-亞基)丙二腈(簡稱:DCM1)、2-{2-甲基-6-[2-(2,3,6,7-四氫-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亞基}丙二腈(簡稱:DCM2)、N,N,N’,N’-四(4-甲基苯基)稠四苯-5,11-二胺(簡稱:p-mPhTD)、7,14-二苯基-N,N,N’,N’-四(4-甲基苯基)苊并[1,2-a]丙二烯合茀-3,10-二胺(簡稱:p-mPhAFD)、2-{2-異丙基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氫-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亞基}丙二腈(簡稱:DCJTI)、2-{2-三級丁基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氫-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亞基}丙二腈(簡稱:DCJTB)、2-(2,6-雙{2-[4-(二甲胺基)苯基]乙烯基}-4H-吡喃-4-亞基)丙二腈(簡稱:BisDCM)、2-{2,6-雙[2-(8-甲氧基-1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氫-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亞基}丙二腈(簡稱:BisDCJTM)、1,6BnfAPrn-03、3,10-雙[N-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)-N-苯基胺基]萘并[2,3-b;6,7-b’]雙苯并呋喃(簡稱:3,10PCA2Nbf(IV)-02)、3,10-雙[N-(二苯并呋喃-3-基)-N-苯胺基]萘并[2,3-b;6,7-b’]雙苯并呋喃(簡稱:3,10FrA2Nbf(IV)-02)等。尤其是,可以使用1,6FLPAPrn、1,6mMemFLPAPrn、1,6BnfAPrn-03等芘二胺化合物等。
<<將三重激發能轉換為發光的發光物質>>
接著,作為能夠用於發光層(113、113a、113b、113c)的將三重激發能轉換為發光的發光物質,例如可以舉出發射磷光的物質(磷光物質)及呈現熱活化延遲螢光的熱活化延遲螢光(Thermally activated delayed fluorescence:TADF)材料。
磷光物質是指在低溫(例如77K)以上且室溫以下的溫度範圍(亦即,77K以上且313K以下)的任一溫度下發射磷光而不發射螢光的化合物。該磷光物質較佳為包含自旋軌域相互作用大的金屬元素,可以舉出有機金屬錯合物、金屬錯合物(鉑錯合物)、稀土金屬錯合物等。明確而言,較佳為包含過渡金屬元素,尤其較佳為包含鉑族元素(釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)或鉑(Pt)),特別較佳為包含銥。銥可以提高單重基態與三重激發態之間的直接躍遷的概率,所以是較佳的。
<<磷光物質(450nm以上且570nm以下:藍色或綠色)>>
作為呈現藍色或綠色且其發射光譜的峰波長為450nm以上且570nm以下的磷光物質,可以舉出如下物質。
例如,可以舉出三{2-[5-(2-甲基苯基)-4-(2,6-二甲基苯基)-4H-1,2,4-***-3-基-κN2]苯基-κC}銥(III)(簡稱:[Ir(mpptz-dmp)
3])、三(5-甲基-3,4-二苯基-4H-1,2,4-***)銥(III)(簡稱:[Ir(Mptz)
3])、三[4-(3-聯苯)-5-異丙基-3-苯基-4H-1,2,4-***]銥(III)(簡稱:[Ir(iPrptz-3b)
3])、三[3-(5-聯苯)-5-異丙基-4-苯基-4H-1,2,4-***]銥(III)(簡稱:[Ir(iPr5btz)
3])等具有4H-***環的有機金屬錯合物;三[3-甲基-1-(2-甲基苯基)-5-苯基-1H-1,2,4-***]銥(III)(簡稱:[Ir(Mptz1-mp)
3])、三(1-甲基-5-苯基-3-丙基-1H-1,2,4-***)銥(III)(簡稱:[Ir(Prptz1-Me)
3])等具有1H-***環的有機金屬錯合物;fac-三[1-(2,6-二異丙基苯基)-2-苯基-1H-咪唑]銥(III)(簡稱:[Ir(iPrpmi)
3])、三[3-(2,6-二甲基苯基)-7-甲基咪唑并[1,2-f]菲啶根(phenanthridinato)]銥(III)(簡稱:[Ir(dmpimpt-Me)
3])等具有咪唑環的有機金屬錯合物;以及雙[2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶根-N,C2’]銥(III)四(1-吡唑基)硼酸鹽(簡稱:FIr6)、雙[2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶根-N,C2’]銥(III)吡啶甲酸鹽(簡稱:FIrpic)、雙{2-[3’,5’-雙(三氟甲基)苯基]吡啶根-N,C
2’}銥(III)吡啶甲酸鹽(簡稱:[Ir(CF
3ppy)
2(pic)])、雙[2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶根-N,C
2’]銥(III)乙醯丙酮(簡稱:FIr(acac))等以具有拉電子基團的苯基吡啶衍生物為配體的有機金屬錯合物等。
<<磷光物質(495nm以上且590nm以下:綠色或黃色)>>
作為呈現綠色或黃色且其發射光譜的峰波長為495nm以上且590nm以下的磷光物質,可以舉出如下物質。
例如,可以舉出三(4-甲基-6-苯基嘧啶)銥(III) (簡稱:[Ir(mppm)
3])、三(4-三級丁基-6-苯基嘧啶)銥(III)(簡稱:[Ir(tBuppm)
3])、(乙醯丙酮根)雙(6-甲基-4-苯基嘧啶)銥(III)(簡稱:[Ir(mppm)
2(acac)])、(乙醯丙酮根)雙(6-三級丁基-4-苯基嘧啶)銥(III)(簡稱:[Ir(tBuppm)
2(acac)])、(乙醯丙酮根)雙[6-(2-降莰基)-4-苯基嘧啶]銥(III)(簡稱:[Ir(nbppm)
2(acac)])、(乙醯丙酮根)雙[5-甲基-6-(2-甲基苯基)-4-苯基嘧啶]銥(III)(簡稱:[Ir(mpmppm)
2(acac)])、(乙醯丙酮根)雙{4,6-二甲基-2-[6-(2,6-二甲基苯基)-4-嘧啶基-κN3]苯基-κC}銥(III)(簡稱:[Ir(dmppm-dmp)
2(acac)])、(乙醯丙酮根)雙(4,6-二苯基嘧啶)銥(III)(簡稱:[Ir(dppm)
2(acac)])等具有嘧啶環的有機金屬銥錯合物;(乙醯丙酮根)雙(3,5-二甲基-2-苯基吡嗪)銥(III)(簡稱:[Ir(mppr-Me)
2(acac)])、(乙醯丙酮根)雙(5-異丙基-3-甲基-2-苯基吡嗪)銥(III)(簡稱:[Ir(mppr-iPr)
2(acac)])等具有吡嗪環的有機金屬銥錯合物;三(2-苯基吡啶根-N,C
2’)銥(III)(簡稱:[Ir(ppy)
3])、雙(2-苯基吡啶根-N,C
2’)銥(III)乙醯丙酮(簡稱:[Ir(ppy)
2(acac)])、雙(苯并[h]喹啉)銥(III)乙醯丙酮(簡稱:[Ir(bzq)
2(acac)])、三(苯并[h]喹啉)銥(III) (簡稱:[Ir(bzq)
3])、三(2-苯基喹啉-N,C
2’)銥(III)(簡稱:[Ir(pq)
3])、雙(2-苯基喹啉-N,C
2’)銥(III)乙醯丙酮(簡稱:[Ir(pq)
2(acac)])、雙[2-(2-吡啶基-κN)苯基-κC][2-(4-苯基-2-吡啶基-κN)苯基-κC]銥(III)(簡稱:[Ir(ppy)
2(4dppy)])、雙[2-(2-吡啶基-κN)苯基-κC][2-(4-甲基-5-苯基-2-吡啶基-κN)苯基-κC]、[2-d
3-甲基-8-(2-吡啶基-κN)苯并呋喃[2,3-b]吡啶-κC]雙[2-(5-d
3-甲基-2-吡啶基-κN2)苯基-κC]銥(III)(簡稱:Ir(5mppy-d
3)
2(mbfpypy-d
3))、[2-(甲基-d
3)-8-[4-(1-甲基乙基-1-d)-2-吡啶基-κN]苯并呋喃并[2,3-b]吡啶-7-基-κC]雙[5-(甲基-d
3)-2-[5-(甲基-d
3)-2-吡啶基-κN]苯基-κC]銥(III)(簡稱:Ir(5mtpy-d
6)
2(mbfpypy-iPr-d
4))、[2-d
3-甲基-(2-吡啶基-κN)苯并呋喃并[2,3-b]吡啶-κC]雙[2-(2-吡啶基-κN)苯基-κC]銥(III)(簡稱:Ir(ppy)
2(mbfpypy-d
3))、[2-(4-甲基-5-苯基-2-吡啶基-κN)苯基-κC]雙[2-(2-吡啶基-κN)苯基-κC]銥(III)(簡稱:Ir(ppy)
2(mdppy))等具有吡啶環的有機金屬銥錯合物;雙(2,4-二苯基-1,3-㗁唑-N,C
2’)銥(III)乙醯丙酮(簡稱:[Ir(dpo)
2(acac)])、雙{2-[4’-(全氟苯基)苯基]吡啶-N,C
2’}銥(III)乙醯丙酮(簡稱:[Ir(p-PF-ph)
2(acac)])、雙(2-苯基苯并噻唑-N,C
2’)銥(III)乙醯丙酮(簡稱:[Ir(bt)
2(acac)])等有機金屬錯合物、三(乙醯丙酮根)(單啡啉)鋱(III)(簡稱:[Tb(acac)
3(Phen)])等稀土金屬錯合物。
<<磷光物質(570nm以上且750nm以下:黃色或紅色)>>
作為呈現黃色或紅色且其發射光譜的峰波長為570nm以上且750nm以下的磷光物質,可以舉出如下物質。
例如,可以舉出(二異丁醯甲烷根)雙[4,6-雙(3-甲基苯基)嘧啶根]銥(III)(簡稱:[Ir(5mdppm)
2(dibm)])、雙[4,6-雙(3-甲基苯基)嘧啶根](二新戊醯甲烷)銥(III)(簡稱:[Ir(5mdppm)
2(dpm)])、(二新戊醯甲烷)雙[4,6-二(萘-1-基)嘧啶根]銥(III)(簡稱:[Ir(d1npm)
2(dpm)])等具有嘧啶環的有機金屬錯合物;(乙醯丙酮)雙(2,3,5-三苯基吡嗪)銥(III)(簡稱:[Ir(tppr)
2(acac)])、雙(2,3,5-三苯基吡嗪)(二新戊醯甲烷)銥(III)(簡稱:[Ir(tppr)
2(dpm)])、雙{4,6-二甲基-2-[3-(3,5-二甲基苯基)-5-苯基-2-吡嗪基-κN]苯基-κC}(2,6-二甲基-3,5-庚二酮-κ
2O,O’)銥(III)(簡稱:[Ir(dmdppr-P)
2(dibm)])、雙{4,6-二甲基-2-[5-(4-氰-2,6-二甲基苯基)-3-(3,5-二甲基苯基)-2-吡嗪基-κN]苯基-κC}(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮-κ
2O,O’)銥(III)(簡稱:[Ir(dmdppr-dmCP)
2(dpm)])、雙[2-(5-(2,6-二甲基苯基)-3-(3,5-二甲基苯基)-2-吡嗪基-κN)-4,6-二甲基苯基-κC](2,2’,6,6’-四甲基-3,5-庚二酮根-κ
2O,O’)銥(III)(簡稱:[Ir(dmdppr-dmp)
2(dpm)])、(乙醯丙酮)雙[2-甲基-3-苯基喹㗁啉合(quinoxalinato)]-N,C
2’]銥(III)(簡稱:[Ir(mpq)
2(acac)])、(乙醯丙酮)雙(2,3-二苯基喹㗁啉合(quinoxalinato)-N,C
2’]銥(III)(簡稱:[Ir(dpq)
2(acac)])、(乙醯丙酮)雙[2,3-雙(4-氟苯基)喹㗁啉合(quinoxalinato)]銥(III)(簡稱:[Ir(Fdpq)
2(acac)])等具有吡嗪環的有機金屬錯合物;三(1-苯基異喹啉-N,C
2’)銥(III)(簡稱:[Ir(piq)
3])、雙(1-苯基異喹啉-N,C
2’)銥(III)乙醯丙酮(簡稱:[Ir(piq)
2(acac)])、雙[4,6-二甲基-2-(2-喹啉-κN)苯基-κC] (2,4-戊二酮根-κ
2O,O’)銥(III)(簡稱:[Ir(dmpqn)
2(acac)])等具有吡啶環的有機金屬錯合物;2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-紫質鉑(II)(簡稱:[PtOEP])等鉑錯合物;三(1,3-二苯基-1,3-丙二酮(propanedionato))(單啡啉)銪(III)(簡稱:[Eu(DBM)
3(Phen)])、三[1-(2-噻吩甲醯基)-3,3,3-三氟丙酮](單啡啉)銪(III)(簡稱:[Eu(TTA)
3(Phen)])等稀土金屬錯合物。
<<TADF材料>>
此外,作為TADF材料,可以使用如下材料。TADF材料是指S1能階與T1能階之差小(較佳為0.2eV以下)且能夠利用微小的熱能量將三重激發態上轉換(up-convert)為單重激發態(逆系間竄越)並高效率地發射來自單重激發態的發光(螢光)的材料。可以高效率地獲得熱活化延遲螢光的條件為如下:三重激發能階和單重激發能階之間的能量差為0eV以上且0.2eV以下,較佳為0eV以上且0.1eV以下。TADF材料所發射的延遲螢光是指具有與一般的螢光同樣的光譜但壽命非常長的發光。其壽命為1×10
-6秒以上,較佳為1×10
-3秒以上。
作為TADF材料,例如可以舉出富勒烯及其衍生物、普羅黃素等吖啶衍生物、伊紅等。此外,可以舉出包含鎂(Mg)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、錫(Sn)、鉑(Pt)、銦(In)或鈀(Pd)等的含金屬紫質。作為含金屬紫質,例如,可以舉出原紫質-氟化錫錯合物(簡稱:SnF
2(Proto IX))、中紫質-氟化錫錯合物(簡稱:SnF
2(Meso IX))、血紫質-氟化錫錯合物(簡稱:SnF
2(Hemato IX))、糞紫質四甲酯-氟化錫錯合物(簡稱:SnF
2(Copro III-4Me))、八乙基紫質-氟化錫錯合物(簡稱:SnF
2(OEP))、初紫質-氟化錫錯合物(簡稱:SnF
2(Etio I))以及八乙基紫質-氯化鉑錯合物(簡稱:PtCl
2OEP)等。
除了上述以外,也可以使用2-(聯苯-4-基)-4,6-雙(12-苯基吲哚并[2,3-a]咔唑-11-基)-1,3,5-三嗪(簡稱:PIC-TRZ)、2-{4-[3-(N-苯基-9H-咔唑-3-基)-9H-咔唑-9-基]苯基}-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(簡稱:PCCzPTzn)、2-[4-(10H-啡㗁𠯤-10-基)苯基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(簡稱:PXZ-TRZ)、3-[4-(5-苯基-5,10-二氫啡𠯤-10-基)苯基]-4,5-二苯基-1,2,4-***(簡稱:PPZ-3TPT)、3-(9,9-二甲基-9H-吖啶-10-基)-9H-氧雜蒽-9-酮(簡稱:ACRXTN)、雙[4-(9,9-二甲基-9,10-二氫吖啶)苯基]碸(簡稱:DMAC-DPS)、10-苯基-10H,10’H-螺[吖啶-9,9’-蒽]-10’-酮(簡稱:ACRSA)、4-(9’-苯基-3,3’-聯-9H-咔唑-9-基)苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶(簡稱:4PCCzBfpm)、4-[4-(9’-苯基-3,3’-聯-9H-咔唑-9-基)苯基]苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶(簡稱:4PCCzPBfpm)、9-[3-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基]-9’-苯基-2,3’-聯-9H-咔唑(簡稱:mPCCzPTzn-02)等具有富π電子型雜芳族化合物及缺π電子型雜芳族化合物的雜芳族化合物。
此外,在富π電子型雜芳族化合物和缺π電子型雜芳族化合物直接鍵合的物質中,富π電子型雜芳族化合物的施體性和缺π電子型雜芳族化合物的受體性都強,單重激發態與三重激發態之間的能量差變小,所以是尤其較佳的。此外,作為TADF材料,也可以使用單重激發態和三重激發態間處於熱平衡狀態的TADF材料(TADF100)。這種TADF材料由於發光壽命(激發壽命)短,所以可以抑制發光元件的高亮度區域中的效率降低。
此外,除了上述以外,作為具有將三重激發能轉換為發光的功能的材料,可以舉出具有鈣鈦礦結構的過渡金屬化合物的奈米結構體。金屬鹵素鈣鈦礦類奈米結構體是特別較佳的。作為該奈米結構體,奈米粒子和奈米棒是較佳的。
在發光層(113、113a、113b、113c)中,作為組合上述發光物質(客體材料)的有機化合物(主體材料等),可以使用選擇一種或多種其能隙比發光物質(客體材料)大的物質。
<<螢光主體材料>>
在用於發光層(113、113a、113b、113c)的發光物質是螢光物質的情況下,作為與發光物質組合而使用的有機化合物(主體材料),較佳為使用其單重激發態的能階大且其三重激發態的能階小的有機化合物或螢光量子產率高的有機化合物。因此,只要是滿足上述條件的有機化合物就可以使用在本實施方式中示出的電洞傳輸性材料(上述)或電子傳輸性材料(後述)等。
雖然一部分內容與上述具體例子重複,但是從與發光物質(螢光物質)的較佳為組合的觀點來看,作為有機化合物(主體材料)可以舉出蒽衍生物、稠四苯衍生物、菲衍生物、芘衍生物、䓛(chrysene)衍生物、二苯并[g,p]䓛衍生物等稠合多環芳香化合物。
作為較佳為與螢光物質組合而使用的有機化合物(主體材料)的具體例子,可以舉出9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱:PCzPA)、3,6-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱:DPCzPA)、3-[4-(1-萘基)-苯基]-9-苯基-9H-咔唑(簡稱:PCPN)、9,10-二苯基蒽(簡稱:DPAnth)、N,N-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(簡稱:CzA1PA)、4-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(簡稱:DPhPA)、YGAPA、PCAPA、N,9-二苯基-N-{4-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]苯基}-9H-咔唑-3-胺(簡稱:PCAPBA)、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(簡稱:2PCAPA)、6,12-二甲氧基-5,11-二苯基䓛、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’-八苯基二苯并[g,p]䓛-2,7,10,15-四胺(簡稱:DBC1)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱:CzPA)、7-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-7H-二苯并[c,g]咔唑(簡稱:cgDBCzPA)、6-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃(簡稱:2mBnfPPA)、9-苯基-10-{4-(9-苯基-9H-茀-9-基)聯苯-4’-基}蒽(簡稱:FLPPA)、9,10-雙(3,5-二苯基苯基)蒽(簡稱:DPPA)、9,10-二(2-萘基)蒽(簡稱:DNA)、2-三級丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(簡稱:t-BuDNA)、9-(1-萘基)-10-(2-萘基)蒽(簡稱:α,β-ADN)、2-(10-苯基蒽-9-基)二苯并呋喃、2-(10-苯基-9-蒽基)-苯并[b]萘并[2,3-d]呋喃(簡稱:Bnf(II)PhA)、9-(1-萘基)-10-[4-(2-萘基)苯基]蒽(簡稱:αN-βNPAnth)、9-(2-萘基)-10-[3-(2-萘基)苯基]蒽(簡稱:βN-mβNPAnth)、1-[4-(10-[1,1’-聯苯]-4-基-9-蒽基)苯基]-2-乙基-1H-苯并咪唑(簡稱:EtBImPBPhA)、9,9’-聯蒽(簡稱:BANT)、9,9’-(二苯乙烯-3,3’-二基)二菲(簡稱:DPNS)、9,9’-(二苯乙烯-4,4’-二基)二菲(簡稱:DPNS2)、1,3,5-三(1-芘)苯(簡稱:TPB3)、5,12-二苯基稠四苯、5,12-雙(聯苯-2-基)稠四苯等。
<<磷光主體材料>>
在用於發光層(113、113a、113b、113c)的發光物質是磷光物質的情況下,作為與發光物質組合而使用的有機化合物(主體材料),選擇其三重激發能(基態和三重激發態之間的能量差)大於發光物質的三重激發能的有機化合物即可。注意,當為了形成激態錯合物,組合多個有機化合物(例如,第一主體材料及第二主體材料(或輔助材料)等)與發光物質而使用時,較佳為與磷光物質混合而使用這些多個有機化合物。
藉由採用這樣的結構,可以高效地得到利用從激態錯合物到發光物質的能量轉移的ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer:激態錯合物-三重態能量轉移)的發光。作為多個有機化合物的組合,較佳為使用容易形成激態錯合物的組合,特別較佳為組合容易接收電洞的化合物(電洞傳輸性材料)與容易接收電子的化合物(電子傳輸性材料)。
雖然一部分內容與上述具體例子重複,但是從與發光物質(磷光物質)的較佳為組合的觀點來看,作為有機化合物(主體材料、輔助材料)可以舉出芳香胺(具有芳香胺骨架的有機化合物)、咔唑衍生物(具有咔唑環的有機化合物)、二苯并噻吩衍生物(具有二苯并噻吩環的有機化合物)、二苯并呋喃衍生物(具有二苯并呋喃環的有機化合物)、㗁二唑衍生物(具有㗁二唑環的有機化合物)、***衍生物(具有***環的有機化合物)、苯并咪唑衍生物(具有苯并咪唑環的有機化合物)、喹㗁啉衍生物(具有喹㗁啉環的有機化合物)、二苯并喹㗁啉衍生物(具有二苯并喹㗁啉環的有機化合物)、嘧啶衍生物(具有嘧啶環的有機化合物)、三嗪衍生物(具有三嗪環的有機化合物)、吡啶衍生物(具有吡啶環的有機化合物)、聯吡啶衍生物(具有聯吡啶環的有機化合物)、啡啉衍生物(具有啡啉環的有機化合物)、呋喃二嗪衍生物(具有呋喃二嗪環的有機化合物)、鋅類或鋁類金屬錯合物等。
注意,在上述有機化合物中,作為電洞傳輸性高的有機化合物的芳香胺及咔唑衍生物的具體例子,可以舉出與上述電洞傳輸性材料的具體例子相同的材料,這些材料較佳為用作主體材料。
此外,作為在上述有機化合物中電洞傳輸性高的有機化合物的二苯并噻吩衍生物以及二苯并呋喃衍生物的具體例子,可以舉出4-{3-[3-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]苯基}二苯并呋喃(簡稱:mmDBFFLBi-II)、4,4’,4’’-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并呋喃)(簡稱:DBF3P-II)、DBT3P-II、2,8-二苯基-4-[4-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]二苯并噻吩(簡稱:DBTFLP-III)、4-[4-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]-6-苯基二苯并噻吩(簡稱:DBTFLP-IV)、4-[3-(聯伸三苯-2-基)苯基]二苯并噻吩(簡稱:mDBTPTp-II)等,這些材料較佳為用作主體材料。
除此之外,作為較佳的主體材料還可以舉出雙[2-(2-苯并㗁唑基)苯酚]鋅(II)(簡稱:ZnPBO)、雙[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]鋅(II)(簡稱:ZnBTZ)等具有㗁唑基類配體、噻唑類配體的金屬錯合物等。
此外,在上述有機化合物中,作為電子傳輸性高的有機化合物的㗁二唑衍生物、***衍生物、苯并咪唑衍生物、喹㗁啉衍生物、二苯并喹㗁啉衍生物、喹唑啉衍生物、啡啉衍生物等的具體例子,可以舉出2-(4-聯苯基)-5-(4-三級丁基苯基)-1,3,4-㗁二唑(簡稱:PBD)、1,3-雙[5-(對三級丁基苯基)-1,3,4-㗁二唑-2-基]苯(簡稱:OXD-7)、9-[4-(5-苯基-1,3,4-㗁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(簡稱:CO11)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-三級丁基苯基)-1,2,4-***(簡稱:TAZ)、2,2’,2’’-(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(簡稱:TPBI)、2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯并咪唑(簡稱:mDBTBIm-II)、4,4’-雙(5-甲基苯并㗁唑-2-基)二苯乙烯(簡稱:BzOs)等包含具有多唑環的雜芳環的有機化合物、紅啡啉(簡稱:Bphen)、浴銅靈(簡稱:BCP)、2,9-二(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-啡啉(簡稱:NBphen)、2,2-(1,3-亞苯)雙[9-苯基-1,10-啡啉](簡稱:mPPhen2P)等包含具有吡啶環的雜芳環的有機化合物、2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱:2mDBTPDBq-II)、2-[3’-(二苯并噻吩-4-基)聯苯-3-基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱:2mDBTBPDBq-II)、2-[3’-(9H-咔唑-9-基)聯苯-3-基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱:2mCzBPDBq)、2-[4-(3,6-二苯基-9H-咔唑-9-基)苯基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱:2CzPDBq-III)、7-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱:7mDBTPDBq-II)及6-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱:6mDBTPDBq-II)、2-{4-[9,10-二(2-萘基)-2-蒽基]苯基}-1-苯基-1H-苯并咪唑(簡稱:ZADN)、2-[4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-3,1’-聯苯-1-基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱:2mpPCBPDBq)等,這些材料較佳為用作主體材料。
在上述有機化合物中,作為電子傳輸性高的有機化合物的吡啶衍生物、二嗪衍生物(包含嘧啶衍生物、吡嗪衍生物、嗒𠯤衍生物)、三嗪衍生物、呋喃二嗪衍生物的具體例子,可以舉出4,6-雙[3-(菲-9-基)苯基]嘧啶(簡稱:4,6mPnP2Pm)、4,6-雙[3-(4-二苯并噻吩基)苯基]嘧啶(簡稱:4,6mDBTP2Pm-II)、4,6-雙[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]嘧啶)(簡稱:4,6mCzP2Pm)、2-{4-[3-(N-苯基-9H-咔唑-3-基)-9H-咔唑-9-基]苯基}-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(簡稱:PCCzPTzn)、9-[3-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基]-9’-苯基-2,3’-聯-9H-咔唑(簡稱:mPCCzPTzn-02)、3,5-雙[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]吡啶(簡稱:35DCzPPy)、1,3,5-三[3-(3-吡啶)苯基]苯(簡稱:TmPyPB)、9,9’-[嘧啶-4,6-二基雙(聯苯-3,3’-二基)]雙(9H-咔唑)(簡稱:4,6mCzBP2Pm)、2-[3’-(9,9-二甲基-9H-茀-2-基)-1,1’-聯苯-3-基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(簡稱:mFBPTzn)、8-(1,1’-聯苯-4-基)-4-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-[1]苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶(簡稱:8BP-4mDBtPBfpm)、9-[3’-(二苯并噻吩-4-基)聯苯基-3-基]萘并[1’,2’:4,5]呋喃并[2,3-b]吡嗪(簡稱:9mDBtBPNfpr)、9-[(3’-二苯并噻吩-4-基)聯苯-4-基]萘并[1’,2’:4,5]呋喃并[2,3-b]吡嗪(簡稱:9pmDBtBPNfpr)、5-[3-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基]-7,7-二甲基-5H,7H-茚并[2,1-b]咔唑(簡稱:mINc(II)PTzn)、2-[3’-(聯伸三苯基-2-基)-1,1’-聯苯-3-基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(簡稱:mTpBPTzn)、2-[(1,1’-聯苯)-4-基]-4-苯基-6-[9,9’-螺二(9H-茀)-2-基]-1,3,5-三嗪(簡稱:BP-SFTzn)、2,6-雙(4-萘-1-基苯基)-4-[4-(3-吡啶基)苯基]嘧啶(簡稱:2,4NP-6PyPPm)、9-[4-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-2-二苯并噻吩基]-2-苯基-9H-咔唑(簡稱:PCDBfTzn)、2-[1,1’-聯苯]-3-基-4-苯基-6-(8-[1,1’:4’,1’’-三聯苯基]-4-基-1-二苯并呋喃基)-1,3,5-三嗪(簡稱:mBP-TPDBfTzn)、6-(1,1’-聯苯-3-基)-4-[3,5-雙(9H-咔唑-9-基)苯基]-2-苯基嘧啶(簡稱:6mBP-4Cz2PPm)、4-[3,5-雙(9H-咔唑-9-基)苯基]-2-苯基-6-(1,1’-聯苯-4-基)嘧啶(簡稱:6BP-4Cz2PPm)等包含具有二嗪環的雜芳環的有機化合物等,這些材料較佳為用作主體材料。
在上述有機化合物中,作為電子傳輸性高的有機化合物的金屬錯合物的具體例子,可以舉出:鋅類或鋁類金屬錯合物的三(8-羥基喹啉)鋁(III)(簡稱:Alq)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(III)(簡稱:Almq
3)、雙(10-羥基苯并[h]喹啉)鈹(II)(簡稱:BeBq
2)、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基苯酚)鋁(III)(簡稱:BAlq)、雙(8-羥基喹啉)鋅(II)(簡稱:Znq);具有喹啉環或苯并喹啉環的金屬錯合物等,這些材料較佳為用作主體材料。
除此以外,作為較佳的主體材料還可以使用聚(2,5-吡啶二基)(簡稱:PPy)、聚[(9,9-二己基茀-2,7-二基)-共-(吡啶-3,5-二基)](簡稱:PF-Py)、聚[(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-共-(2,2’-聯吡啶-6,6’-二基)](簡稱:PF-BPy)等高分子化合物等。
再者,電洞傳輸性高的有機化合物且電子傳輸性高的有機化合物的雙極性的9-苯基-9’-(4-苯基-2-喹唑啉基)-3,3’-聯-9H-咔唑(簡稱:PCCzQz)、2-[4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-3,1’-聯苯-1-基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱:2mpPCBPDBq)、5-[3-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2基)苯基]-7,7-二甲基-5H,7H-茚并[2,1-b]咔唑(簡稱:mINc(II)PTzn)、11-(4-[1,1’-聯苯]-4-基-6-苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-11,12-二氫-12-苯基-吲哚[2,3-a]咔唑(簡稱:BP-Icz(II)Tzn)、7-[4-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)喹唑啉-2-基]-7H-二苯并[c,g]咔唑(簡稱:PC-cgDBCzQz)等具有二嗪環的有機化合物等也可以被用作主體材料。
<電子傳輸層>
電子傳輸層(114、114a、114b)是將從第二電極102或電荷產生層(106、106a、106b)由後述的電子注入層(115、115a、115b)注入的電子傳輸到發光層(113、113a、113b、113c)中的層。作為用於電子傳輸層(114、114a、114b)的電子傳輸性材料,較佳為在電場強度[V/cm]的平方根為600時具有1×10
-6cm
2/Vs以上的電子移動率的物質。此外,只要是電子傳輸性高於電洞傳輸性的物質,就可以使用上述以外的物質。此外,電子傳輸層(114、114a、114b)即使是單層也起作用,但是也可以採用兩層以上的疊層結構。注意,由於上述混合材料具有耐熱性,所以藉由在使用該混合材料的電子傳輸層上進行光微影製程,可以抑制熱製程給器件特性帶來負面影響。
<<電子傳輸性材料>>
作為能夠用於電子傳輸層(114、114a、114b)的電子傳輸性材料,可以使用電子傳輸性高的有機化合物,例如可以使用雜芳族化合物。注意,雜芳族化合物是指環中包含至少兩種不同的元素的環式化合物。注意,作為環結構,包括三員環、四員環、五員環、六員環等,尤其較佳為五員環或六員環,作為所包含的元素除了碳以外較佳為氮、氧和硫等中的任一個或多個的雜芳族化合物。尤其較佳為包含氮的雜芳族化合物(含氮雜芳族化合物),較佳為使用含氮雜芳族化合物或包含該含氮雜芳族化合物的缺π電子型雜芳族化合物等的電子傳輸性高的材料(電子傳輸性材料)。
雜芳族化合物為具有至少一個雜芳環的有機化合物。
注意,雜芳環具有吡啶環、二嗪環、三嗪環、多唑環、㗁唑環和噻唑環等中的任一個。此外,具有二嗪環的雜芳環包含具有嘧啶環、吡嗪環或嗒𠯤環等的雜芳環。此外,具有多唑環的雜芳環包含具有咪唑環、***環或㗁二唑環的雜芳環。
雜芳環包含具有稠環結構的稠合雜芳環。注意,作為稠合雜芳環,可以舉出喹啉環、苯并喹啉環、喹㗁啉環、二苯并喹㗁啉環、喹唑啉環、苯并喹唑啉環、二苯并喹唑啉環、啡啉環、呋喃二嗪環、苯并咪唑環等。
注意,作為雜芳族化合物,例如在除了碳以外還包含氮、氧和硫等中的任一個或多個的雜芳族化合物中,作為具有五員環結構的雜芳族化合物,可以舉出具有咪唑環的雜芳族化合物、具有***環的雜芳族化合物、具有㗁唑環的雜芳族化合物、具有㗁二唑環的雜芳族化合物、具有噻唑環的雜芳族化合物、具有苯并咪唑環的雜芳族化合物等。
例如,在除了碳以外還包含氮、氧和硫等中的任一個或多個的雜芳族化合物中,作為具有六員環結構的雜芳族化合物,可以舉出吡啶環、二嗪環(包含嘧啶環、吡嗪環、嗒𠯤環等)、三嗪環、多唑環等具有雜芳環的雜芳族化合物等。注意,可以舉出具有聯吡啶結構的雜芳族化合物、具有三聯吡啶結構的雜芳族化合物等,它們包括在吡啶環連接的雜芳族化合物的例子中。
再者,作為具有其一部分包含上述六員環結構的稠環結構的雜芳族化合物,可以舉出具有喹啉環、苯并喹啉環、喹㗁啉環、二苯并喹㗁啉環、啡啉環、呋喃二嗪環(包括呋喃二嗪環的呋喃環與芳香環稠合的結構)、苯并咪唑環等稠合雜芳環的雜芳族化合物等。
作為具有上述五員環結構(多唑環(包括咪唑環、***環、㗁二唑環)、㗁唑環、噻唑環、苯并咪唑環等)的雜芳族化合物的具體例子,可以舉出2-(4-聯苯基)-5-(4-三級丁基苯基)-1,3,4-㗁二唑(簡稱:PBD)、1,3-雙[5-(對三級丁基苯基)-1,3,4-㗁二唑-2-基]苯(簡稱:OXD-7)、9-[4-(5-苯基-1,3,4-㗁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(簡稱:CO11)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-三級丁基苯基)-1,2,4-***(簡稱:TAZ)、3-(4-三級丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯苯基)-1,2,4-***(簡稱:p-EtTAZ)、2,2’,2’’-(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(簡稱:TPBI)、2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯并咪唑(簡稱:mDBTBIm-II)、4,4’-雙(5-甲基苯㗁唑-2-基)二苯乙烯(簡稱:BzOs)等。
作為具有上述六員環結構(包含具有吡啶環、二嗪環、三嗪環等的雜芳環)的雜芳族化合物的具體例子,可以舉出3,5-雙[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]吡啶(簡稱:35DCzPPy)、1,3,5-三[3-(3-吡啶基)苯基]苯(簡稱:TmPyPB)等包含具有吡啶環的雜芳環的雜芳族化合物;2-{4-[3-(N-苯基-9H-咔唑-3-基)-9H-咔唑-9-基]苯基}-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(簡稱:PCCzPTzn)、9-[3-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基]-9’-苯基-2,3’-聯-9H-咔唑(簡稱:mPCCzPTzn-02)、5-[3-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基]-7,7-二甲基-5H,7H-茚并[2,1-b]咔唑(簡稱:mINc(II)PTzn)、2-[3’-(聯伸三苯-2-基)-1,1’-聯苯-3-基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(簡稱:mTpBPTzn)、2-[(1,1’-聯苯)-4-基]-4-苯基-6-[9,9’-螺二(9H-茀)-2-基]-1,3,5-三嗪(簡稱:BP-SFTzn)、2,6-雙(4-萘-1-基苯基)-4-[4-(3-吡啶基)苯基]嘧啶(簡稱:2,4NP-6PyPPm)、9-[4-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-2-二苯并噻吩基]-2-苯基-9H-咔唑(簡稱:PCDBfTzn)、2-[1,1’-聯苯]-3-基-4-苯基-6-(8-[1,1’:4’,1’’-三聯苯基]-4-基-1-二苯并呋喃基)-1,3,5-三嗪(簡稱:mBP-TPDBfTzn)、2-{3-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]苯基}-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(簡稱:mDBtBPTzn)、mFBPTzn等包含具有三嗪環的雜芳環的雜芳族化合物;4,6-雙[3-(菲-9-基)苯基]嘧啶(簡稱:4,6mPnP2Pm)、4,6-雙[3-(4-二苯并噻吩基)苯基]嘧啶(簡稱:4,6mDBTP2Pm-II)、4,6-雙[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]嘧啶(簡稱:4,6mCzP2Pm)、4,6mCzBP2Pm、6-(1,1’-聯苯-3-基)-4-[3,5-雙(9H-咔唑-9-基)苯基]-2-苯基嘧啶(簡稱:6mBP-4Cz2PPm)、4-[3,5-雙(9H-咔唑-9-基)苯基]-2-苯基-6-(1,1’-聯苯-4-基)嘧啶(簡稱:6BP-4Cz2PPm)、4-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-8-(萘-2-基)-[1]苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶(簡稱:8βN-4mDBtPBfpm)、8BP-4mDBtPBfpm、9mDBtBPNfpr、9pmDBtBPNfpr、3,8-雙[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]苯并呋喃并[2,3-b]吡嗪(簡稱:3,8mDBtP2Bfpr)、4,8-雙[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-[1]苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶(簡稱:4,8mDBtP2Bfpm)、8-[3’-(二苯并噻吩-4-基)(1,1’-聯苯-3-基)]萘并[1’,2’:4,5]呋喃并[3,2-d]嘧啶(簡稱:8mDBtBPNfpm)、8-[(2,2’-聯萘)-6-基]-4-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-[1]苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶(簡稱:8(βN2)-4mDBtPBfpm)等包含具有二嗪(嘧啶)環的雜芳環的雜芳族化合物等。注意,包含上述雜芳環的芳香化合物包含具有稠合雜芳環的雜芳族化合物。
除此以外,可以舉出2,2’-(吡啶-2,6-二基)雙(4-苯基苯并[h]喹唑啉)(簡稱:2,6(P-Bqn)2Py)、2,2’-(2,2’-聯吡啶-6,6’-二基)雙(4-苯基苯并[h]喹唑啉)(簡稱:6,6’(P-Bqn)2BPy)、2,2’-(吡啶-2,6-二基)雙{4-[4-(2-萘基)苯基]-6-苯基嘧啶}(簡稱:2,6(NP-PPm)2Py)、6-(1,1’-聯苯-3-基)-4-[3,5-雙(9H-咔唑-9-基)苯基]-2-苯基嘧啶(簡稱:6mBP-4Cz2PPm)等包含具有二嗪(嘧啶)環的雜芳環的雜芳族化合物;2,4,6-三(3’-(吡啶-3-基)聯苯-3-基)-1,3,5-三嗪(簡稱:TmPPPyTz)、2,4,6-三(2-吡啶基)-1,3,5-三嗪(簡稱:2Py3Tz)、2-[3-(2,6-二甲基-3-吡啶基)-5-(9-菲基)苯基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(簡稱:mPn-mDMePyPTzn)等包含具有三嗪環的雜芳環的雜芳族化合物等。
作為具有其一部分包含上述六員環結構的稠環結構的雜芳族化合物(具有稠環結構的雜芳族化合物)的具體例子,可以舉出紅啡啉(簡稱:Bphen)、浴銅靈(簡稱:BCP)、2,9-二(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-啡啉(簡稱:NBphen)、2,2-(1,3-亞苯)雙[9-苯基-1,10-啡啉](簡稱:mPPhen2P)、2,2’-(吡啶-2,6-二基)雙(4-苯基苯并[h]喹唑啉)(簡稱:2,6(P-Bqn)2Py)、2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱:2mDBTPDBq-II)、2-[3’-(二苯并噻吩-4-基)聯苯-3-基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱:2mDBTBPDBq-II)、2-[3’-(9H-咔唑-9-基)聯苯-3-基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱:2mCzBPDBq)、2-[4-(3,6-二苯基-9H-咔唑-9-基)苯基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱:2CzPDBq-III)、7-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱:7mDBTPDBq-II)及6-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱:6mDBTPDBq-II)、2mpPCBPDBq等具有喹㗁啉環的雜芳族化合物等。
電子傳輸層(114、114a、114b)除了上述雜芳族化合物以外還可以使用下述的金屬錯合物。作為該金屬錯合物可以舉出三(8-羥基喹啉)鋁(III)(簡稱:Alq
3)、Almq
3、8-羥基喹啉鋰(I)(簡稱:Liq)、BeBq
2、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基苯酚)鋁(III)(簡稱:BAlq)、雙(8-羥基喹啉)鋅(II)(簡稱:Znq)等具有喹啉環或苯并喹啉環的金屬錯合物、雙[2-(2-苯并㗁唑基)苯酚]鋅(II)(簡稱:ZnPBO)、雙[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]鋅(II)(簡稱:ZnBTZ)等具有㗁唑環或噻唑環的金屬錯合物等。
此外,作為電子傳輸性材料,還可以使用聚(2,5-吡啶二基)(簡稱:PPy)、聚[(9,9-二己基茀-2,7-二基)-共-(吡啶-3,5-二基)](簡稱:PF-Py)、聚[(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-共-(2,2’-聯吡啶-6,6’-二基)](簡稱:PF-BPy)等高分子化合物。
此外,電子傳輸層(114、114a、114b)可以為單層,也可以為包含上述物質的兩層以上的疊層。
<電子注入層>
電子注入層(115、115a、115b)是包含電子注入性高的物質的層。此外,電子注入層(115、115a、115b)是用來提高從第二電極102注入電子的效率的層,較佳為使用用於第二電極102的材料的功函數的值與用於電子注入層(115、115a、115b)的材料的LUMO能階的值之差小(0.5eV以下)的材料。因此,作為電子注入層115,可以使用鋰、銫、氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)、氟化鈣(CaF
2)、8-(羥基喔啉)鋰(簡稱:Liq)、2-(2-吡啶基)苯酚鋰(簡稱:LiPP)、2-(2-吡啶基)-3-羥基吡啶(pyridinolato)鋰(簡稱:LiPPy)、4-苯基-2-(2-吡啶基)苯酚鋰(簡稱:LiPPP)、鋰氧化物(LiO
x)、碳酸銫等鹼金屬、鹼土金屬或者它們的化合物。此外,可以使用氟化鉺(ErF
3)、鐿(Yb)等的稀土金屬化合物。注意,電子注入層(115、115a、115b)既可以混合上述材料中的多種形成,也可以層疊上述材料中的多種形成。此外,也可以將電子化合物用於電子注入層(115、115a、115b)。作為電子化合物,例如可以舉出對鈣和鋁的混合氧化物以高濃度添加電子的物質等。此外,也可以使用如上所述的構成電子傳輸層(114、114a、114b)的物質。
此外,也可以將混合有機化合物與電子施體(施體)而成的混合材料用於電子注入層(115、115a、115b)。這種混合材料因為藉由電子施體在有機化合物中產生電子而具有優異的電子注入性和電子傳輸性。在此情況下,有機化合物較佳為在傳輸所產生的電子方面性能優異的材料,明確而言,例如,可以使用用於如上所述的電子傳輸層(114、114a、114b)的電子傳輸性材料(金屬錯合物及雜芳族化合物等)。作為電子施體,只要是對有機化合物呈現電子施體性的物質即可。明確而言,較佳為使用鹼金屬、鹼土金屬及稀土金屬,可以舉出鋰、銫、鎂、鈣、鉺、鐿等。此外,較佳為使用鹼金屬氧化物及鹼土金屬氧化物,可以舉出鋰氧化物、鈣氧化物、鋇氧化物等。此外,還可以使用氧化鎂等路易士鹼。此外,也可以使用四硫富瓦烯(簡稱:TTF)等有機化合物。或者,也可以層疊使用多個這些材料。
除此以外,也可以將混合有機化合物和金屬而成的混合材料用於電子注入層(115、115a、115b)。注意,這裡使用的有機化合物較佳為具有-3.6eV以上且-2.3eV以下的LUMO能階。此外,具有非共用電子對的材料是較佳的。
因此,作為用於上述混合材料的有機化合物,也可以使用混合能夠用於電子傳輸層的上述雜芳族化合物與金屬而成的混合材料。雜芳族化合物較佳為具有五員環結構(咪唑環、***環、㗁唑環、㗁二唑環、噻唑環、苯并咪唑環等)的雜芳族化合物、具有六員環結構(吡啶環、二嗪環(包括嘧啶環、吡嗪環、嗒𠯤環等)、三嗪環、聯吡啶環、三聯吡啶環等)的雜芳族化合物、其一部分具有六員環結構的稠環結構(喹啉環、苯并喹啉環、喹㗁啉環、二苯并喹㗁啉環、啡啉環等)的雜芳族化合物等具有非共用電子對的材料。上面已說明了具體材料,所以在此省略其說明。
作為用於上述混合材料的金屬,較佳為使用屬於元素週期表中第5族、第7族、第9族或第11族的過渡金屬或屬於第13族的材料,例如,可以舉出Ag、Cu、Al或In等。此外,此時,有機化合物與過渡金屬之間形成單佔軌域(SOMO:Singly Occupied Molecular Orbital)。
此外,例如,在使從發光層113b得到的光放大的情況下,較佳為以第二電極102與發光層113b之間的光學距離小於發光層113b所呈現的光的波長λ的1/4的方式形成。在此情況下,藉由改變電子傳輸層114b或電子注入層115b的厚度,可以調整光學距離。
此外,如圖4D所示的發光器件那樣,藉由在兩個EL層(103a、103b)之間設置電荷產生層106,可以具有多個EL層層疊在一對電極之間的結構(也稱為串聯結構)。
<電荷產生層>
電荷產生層106具有如下功能:當第一電極101(陽極)和第二電極102(陰極)之間被施加電壓時,對EL層103a注入電子且對EL層103b注入電洞。電荷產生層106既可以具有對電洞傳輸性材料添加電子受體(受體)的結構,又可以具有對電子傳輸性材料添加電子施體(施體)的結構。或者,也可以層疊有這兩種結構。注意,藉由使用上述材料形成電荷產生層106,可以抑制層疊EL層時導致的驅動電壓的上升。
在電荷產生層106具有對有機化合物的電洞傳輸性材料添加電子受體的結構的情況下,作為電洞傳輸性材料可以使用本實施方式所示的材料。此外,作為電子受體,可以舉出7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(簡稱:F
4-TCNQ)、氯醌等。此外,可以舉出屬於元素週期表中第4族至第8族的金屬的氧化物。明確而言,可以舉出氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳、氧化錸等。
在電荷產生層106具有對電子傳輸性材料添加電子施體的結構的情況下,作為電子傳輸性材料可以使用本實施方式所示的材料。此外,作為電子施體,可以使用鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬或屬於元素週期表中第2族、第13族的金屬及它們的氧化物或碳酸鹽。明確而言,較佳為使用鋰(Li)、銫(Cs)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鐿(Yb)、銦(In)、氧化鋰、碳酸銫等。此外,也可以將如四硫稠四苯(tetrathianaphthacene)等有機化合物用作電子施體。
雖然圖4D示出層疊有兩個EL層103的結構,但是藉由在不同的EL層之間設置電荷產生層可以使其成為三個以上的疊層結構。
<基板>
本實施方式所示的發光器件可以形成在各種基板上。注意,對基板的種類沒有特定的限制。作為該基板的例子,可以舉出半導體基板(例如,單晶基板或矽基板)、SOI基板、玻璃基板、石英基板、塑膠基板、金屬基板、不鏽鋼基板、包含不鏽鋼箔的基板、鎢基板、包含鎢箔的基板、撓性基板、貼合薄膜、包含纖維狀材料的紙或基材薄膜等。
作為玻璃基板的例子,有鋇硼矽酸鹽玻璃、鋁硼矽酸鹽玻璃、鈉鈣玻璃等。作為撓性基板、貼合薄膜、基材薄膜等的例子,可以舉出以聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚碸(PES)為代表的塑膠、丙烯酸樹脂等合成樹脂、聚丙烯、聚酯、聚氟化乙烯、聚氯乙烯、聚醯胺、聚醯亞胺、芳香族聚醯胺、環氧樹脂、無機蒸鍍薄膜、紙類等。
此外,當製造本實施方式所示的發光器件時,可以使用蒸鍍法等氣相法或者旋塗法或噴墨法等液相法。當使用蒸鍍法時,可以利用濺射法、離子鍍法、離子束蒸鍍法、分子束蒸鍍法、真空蒸鍍法等物理蒸鍍法(PVD法)或化學氣相沉積法(CVD法)等。尤其是,可以利用蒸鍍法(真空蒸鍍法)、塗佈法(浸塗法、染料塗佈法、棒式塗佈法、旋塗法、噴塗法等)、印刷法(噴墨法、網版印刷(孔版印刷)法、平板印刷(平版印刷)法、柔版印刷(凸版印刷)法、照相凹版印刷法、微接觸印刷法等)等方法形成包括在發光器件的EL層中的具有各種功能的層(電洞注入層111、電洞傳輸層112、發光層113、電子傳輸層114、電子注入層115)。
注意,在使用上述塗佈法、印刷法等的成膜方法時,可以使用高分子化合物(低聚物、樹枝狀聚合物、聚合物等)、中分子化合物(介於低分子與高分子之間的化合物:分子量為400以上且4000以下)、無機化合物(量子點材料等)等。注意,作為量子點材料,可以使用膠狀量子點材料、合金型量子點材料、核殼(Core Shell)型量子點材料、核型量子點材料等。
本實施方式所示的構成發光器件的EL層103的各層(電洞注入層111、電洞傳輸層112、發光層113、電子傳輸層114、電子注入層115)的材料不侷限於本實施方式所示的材料,只要為可以滿足各層的功能的材料就可以組合地使用。
注意,在本說明書等中,“層”和“膜”可以相互調換。
本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而使用。
實施方式3
在本實施方式中,對作為本發明的一個實施方式的受發光裝置的具體結構例子及製造方法的一個例子進行說明。
<受發光裝置700的結構例子>
圖5A所示的受發光裝置700包括發光器件550B、發光器件550G、發光器件550R以及受光器件550PS。此外,發光器件550B、發光器件550G、發光器件550R以及受光器件550PS形成於設置在第一基板510上的功能層520上。功能層520不僅包括由多個電晶體構成的驅動電路GD、驅動電路SD等電路,而且還包括使它們電連接的佈線等。作為一個例子,這些驅動電路與發光器件550B、發光器件550G、發光器件550R以及受光器件550PS分別電連接,並可以驅動這些器件。此外,受發光裝置700在功能層520及各器件(發光器件及受光器件)上包括絕緣層705,該絕緣層705具有使第二基板770和功能層520貼合的功能。
注意,發光器件550B、發光器件550G、發光器件550R以及受光器件550PS具有實施方式1及2所示的器件結構。就是說,各發光器件具有圖4A至圖4E所示的任意結構,並且受光器件具有圖1C所示的結構。此外,在圖3A所示的受發光裝置中,發光器件的EL層的一部分(電洞注入層、電洞傳輸層以及電子傳輸層)與受光器件的受光層的一部分(第一載子傳輸層及第二載子傳輸層)在製造程序中使用相同的材料同時形成,但是在本實施方式中說明除了發光器件及受光器件以外各器件(多個發光器件及受光器件)都能夠分離形成的情況。
在本說明書等中,有時將分別形成或塗佈各顏色的發光器件(例如藍色(B)、綠色(G)及紅色(R))的發光層及受光器件的受光層的結構稱為SBS(Side By Side)結構。此外,雖然在圖5A所示的受發光裝置700中發光器件550B、發光器件550G、發光器件550R以及受光器件550PS依次排列,但本發明的一個實施方式不侷限於該結構。例如,在受發光裝置700中,上述器件也可以按發光器件550R、發光器件550G、發光器件550B以及受光器件550PS的順序排列。
在圖5A中,發光器件550B包括電極551B、電極552以及EL層103B。此外,發光器件550G包括電極551G、電極552以及EL層103G。此外,發光器件550R包括電極551R、電極552以及EL層103R。此外,受光器件550PS包括電極551PS、電極552以及受光層103PS。受光器件的各層的具體結構如實施方式1所示。此外,發光器件的各層的具體結構如實施方式2所示。此外,EL層103B、EL層103G以及EL層103R具有由包括發光層(105B、105G、105R)的不同功能的多個層構成的疊層結構。此外,受光層103PS具有由包括活性層105PS的不同功能的多個層構成的疊層結構。圖5A示出如下情況:EL層103B包括電洞注入/傳輸層104B、發光層105B、電子傳輸層108B以及電子注入層109的情況;EL層103G包括電洞注入/傳輸層104G、發光層105G、電子傳輸層108G以及電子注入層109的情況;EL層103R包括電洞注入/傳輸層104R、發光層105R、電子傳輸層108R以及電子注入層109的情況;以及受光層103PS包括第一傳輸層104PS、活性層105PS、緩衝層220、第二傳輸層108PS以及電子注入層109的情況。但是,本發明不侷限於此。此外,電洞注入/傳輸層(104B、104G、104R)示出具有實施方式2所示的電洞注入層及電洞傳輸層的功能的層,也可以具有疊層結構。
此外,電子傳輸層(108B、108G、108R)及第二傳輸層108PS也可以具有用來抑制電洞從陽極一側藉由EL層(103B、103G、103R)及受光層103PS轉移到陰極一側的功能。此外,電子注入層109也可以具有其一部分或全部由不同材料構成的疊層結構。
此外,如圖5A所示,EL層(103B、103G、103R)所具有的層中的電洞注入/傳輸層(104B、104G、104R)、發光層(105B、105G、105R)以及電子傳輸層(108B、108G、108R)的側面(或端部)及受光層103PS所具有的層中的第一傳輸層104PS、活性層105PS以及第二傳輸層108PS的側面(或端部)形成有絕緣層(107B、107G、107R,107PS)。絕緣層(107B、107G、107R、107PS)與EL層(103B、103G、103R)及受光層103PS的側面(或端部)接觸。由此,可以抑制氧、水分或其構成元素從EL層(103B、103G、103R)及受光層103PS的側面侵入到內部。此外,絕緣層(107B、107G、107R、107PS)例如可以使用氧化鋁、氧化鎂、氧化鉿、氧化鎵、銦鎵鋅氧化物、氮化矽或氮氧化矽等。此外,絕緣層(107B、107G、107R,107PS)也可以使用上述材料層疊而形成。此外,絕緣層(107B、107G、107R,107PS)可以利用濺射法、CVD法、MBE法、PLD法、ALD法等形成,較佳為利用覆蓋性良好的ALD法。此外,絕緣層(107B、107G、107R,107PS)連續地覆蓋相鄰的發光器件的EL層(103B、103G、103R)的一部分或受光器件的受光層103PS的一部分的側面(或端部)。例如,在圖5A中,發光器件550B的EL層103B的一部分及發光器件550G的EL層103G的一部分的側面被絕緣層(107G、107R)覆蓋。此外,較佳為在被絕緣層(107G、107R)覆蓋的區域中形成圖5A所示的由絕緣材料構成的分隔壁528。
此外,在作為EL層(103B、103G、103R)的一部分的電子傳輸層(108B、108G、108R)、作為受光層103PS的一部分的第二傳輸層108PS以及絕緣層(107B、107G、107R,107PS)上形成電子注入層109。此外,電子注入層109也可以具有兩層以上的疊層結構(例如,層疊電阻不同的層等)。
此外,電極552形成在電子注入層109上。此外,電極(551B、551G、551R)與電極552具有彼此重疊的區域。此外,在電極551B與電極552之間有發光層105B,在電極551G與電極552之間有發光層105G,在電極551R與電極552之間有發光層105R,並且在電極551PS與電極552之間有受光層103PS。
此外,圖5A所示的EL層(103B、103G、103R)具有與在實施方式2中說明的EL層103同樣的結構。此外,受光層103PS具有與在實施方式1中說明的受光層203同樣的結構。此外,例如,發光層105B能夠發射藍色光,發光層105G能夠發射綠色光,並且發光層105R能夠發射紅色光。
在由電子注入層109及絕緣層(107B、107G、107R、107PS)圍繞的區域中設置有分隔壁528。如圖5A所示,各發光器件的電極(551B、551G、551R、551PS)、EL層(103B、103G、103R)的一部分以及受光層103PS的一部分與分隔壁528的側面(或端部)隔著絕緣層(107B、107G、107R,107PS)接觸。
在各EL層及受光層中,尤其是位於陽極與發光層之間及陽極與活性層之間的電洞傳輸區域所包括的電洞注入層在很多情況下具有高導電率,由此如果形成為相鄰的器件之間共同使用的層,這有時會導致串擾。因此,像本結構例子那樣,藉由在各EL層及受光層之間設置由絕緣材料形成的分隔壁528,可以抑制在相鄰的器件間發生串擾。
在本實施方式所示的製造方法中,EL層及受光層的側面(或端部)因經圖案製程而在製程途中露出。因此,氧、水分或其構成元素等從EL層及受光層的側面(或端部)進入,使得EL層及受光層的劣化容易發展。因此,藉由設置分隔壁528,可以抑制製造程序中的EL層及受光層的劣化。
藉由設置分隔壁528,也可以使形成在相鄰的器件間的凹部平坦化。此外,藉由使凹部平坦化,可以抑制形成在各EL層及受光層上的電極552的斷開。此外,作為用來形成分隔壁528的絕緣材料,例如,可以使用丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂、亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺醯胺樹脂、矽酮樹脂、矽氧烷樹脂、苯并環丁烯類樹脂、酚醛樹脂及這些樹脂的前驅物等有機材料。此外,也可以使用聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚甘油、普魯蘭多糖、水溶性纖維素或可溶解於醇的聚醯胺樹脂等有機材料。此外,可以使用光阻劑等感光性樹脂。注意,感光性樹脂可以使用正型材料或負型材料。
藉由使用感光性樹脂,可以只藉由曝光及顯影的製程製造分隔壁528。此外,也可以使用負型感光性樹脂(如光阻劑材料等)形成分隔壁528。此外,在使用包含有機材料的絕緣層作為分隔壁528的情況下,較佳為使用吸收可見光的材料。藉由將吸收可見光的材料用於分隔壁528,可以由分隔壁528吸收從EL層發射的光,由此可以抑制可能洩漏到相鄰的EL層及受光層的光(雜散光)。因此,可以提供顯示品質高的顯示面板。
此外,分隔壁528的頂面的高度與EL層103B、EL層103G、EL層103R以及受光層103PS中的任意層的頂面的高度之差例如較佳為分隔壁528的厚度的0.5倍以下,更佳為0.3倍以下。此外,例如,也可以以EL層103B、EL層103G、EL層103R以及受光層103PS中的任意層的頂面比分隔壁528的頂面高的方式設置分隔壁528。此外,例如,也可以以分隔壁528的頂面比EL層103B、EL層103G、EL層103R以及受光層103PS的頂面高的方式設置分隔壁528。
在超過1000ppi的高清晰受發光裝置(顯示面板)中,在EL層103B、EL層103G、EL層103R以及受光層103PS之間產生電導通時,發生串擾,因此受發光裝置能夠顯示的色域變窄。藉由在超過1000ppi的高清晰顯示面板、較佳為超過2000ppi的高清晰顯示面板、更佳為超過5000ppi的超高清晰顯示面板中設置分隔壁528,可以提供能夠顯示鮮豔的色彩的顯示面板。
圖5B及圖5C是對應於圖5A的剖面圖中的點劃線Ya-Yb的受發光裝置700的俯視示意圖。就是說,發光器件550B、發光器件550G及發光器件550R都排列為矩陣狀。注意,圖5B示出在Y方向上排列相同顏色的發光器件的所謂條形排列。此外,圖5C示出在Y方向上排列相同顏色的發光器件且按每個像素形成圖案的結構。注意,發光器件的排列方法不侷限於此,既可以使用Delta排列、鋸齒形(zigzag)排列等排列方法,又可以使用Pentile排列、Diamond排列等。
注意,由於在各EL層(EL層103B、EL層103G以及EL層103R)及受光層103PS的分離加工中利用光微影法進行圖案形成,所以可以製造高清晰受發光裝置(顯示面板)。此外,利用光微影法進行圖案形成來加工的EL層的端部(側面)具有包括大致同一表面(或者,位於大致同一平面上)的形狀。此外,利用光微影法進行圖案形成來加工的受光層的各層的側面(端部)具有包括大致同一表面(或者,位於大致同一平面上)的形狀。此時,設置於各EL層及受光層之間的間隙580的寬度(SE)較佳為5μm以下,更佳為1μm以下。
在EL層中,尤其是位於陽極與發光層之間的電洞傳輸區域所包括的電洞注入層在很多情況下具有高導電率,由此如果形成為相鄰的發光器件之間共同使用的層,這有時會導致串擾。因此,像本結構例子那樣,藉由進行利用光微影法的圖案形成使EL層分離加工,可以抑制在相鄰的發光器件間發生串擾。
圖5D是對應於圖5B及圖5C中的點劃線C1-C2的剖面示意圖。圖5D示出連接電極551C與電極552電連接的連接部130。在連接部130中,在連接電極551C上以與其接觸的方式設置電極552。此外,以覆蓋連接電極551C的端部的方式設置分隔壁528。
<受發光裝置的製造方法例子>
如圖6A所示,形成電極551B、電極551G、電極551R以及電極551PS。例如,在形成在第一基板510上的功能層520上形成導電膜,利用光微影法將該導電膜加工為規定形狀。
注意,導電膜可以利用濺射法、化學氣相沉積(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、分子束磊晶(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法、真空蒸鍍法、脈衝雷射沉積(PLD:Pulsed Laser Deposition)法、原子層沉積(ALD:Atomic Layer Deposition)法等形成。作為CVD法,可以舉出電漿增強化學氣相沉積(PECVD:Plasma Enhanced CVD)法或熱CVD法等。此外,作為熱CVD法之一,可以舉出有機金屬化學氣相沉積(MOCVD:Metal Organic CVD)法。
此外,當加工導電膜時,除了上述光微影法以外,還可以利用奈米壓印法、噴砂法、剝離法等對薄膜進行加工。此外,也可以藉由利用金屬遮罩等陰影遮罩的成膜方法直接形成島狀的薄膜。
作為光微影法典型地有如下兩種方法。一個是在要進行加工的薄膜上形成光阻遮罩,藉由蝕刻等對該薄膜進行加工,並去除光阻遮罩的方法。另一個是在形成感光性薄膜之後,進行曝光及顯影來將該薄膜加工為所希望的形狀的方法。注意,在利用前者的方法時,有光阻劑塗佈後的加熱(PAB:Pre Applied Bake)及曝光後的加熱(PEB:Post Exposure Bake)等熱處理製程。在本發明的一個實施方式中,除了導電膜的加工以外還在用來形成EL層的薄膜(由有機化合物形成的膜或其一部分包含有機化合物的膜)的加工中採用光微影法。
在光微影法中,作為用於曝光的光,例如可以使用i線(波長365nm)、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)或混合了這些射線的光。此外,還可以使用紫外光、KrF雷射或ArF雷射等。此外,也可以利用液浸曝光技術進行曝光。此外,作為用於曝光的光,也可以使用極紫外(EUV:Extreme Ultra-violet)光或X射線。此外,也可以使用電子束代替用於曝光的光。當使用極紫外光、X射線或電子束時,可以進行極其精細的加工,所以是較佳的。注意,在藉由利用電子束等光束進行掃描而進行曝光時,不需要光罩。
作為使用光阻遮罩的薄膜蝕刻,可以利用乾蝕刻法、濕蝕刻法、噴砂法等。
接著,如圖6B所示,在電極551B、電極551G、電極551R以及電極551PS上形成電洞注入/傳輸層104B、發光層105B以及電子傳輸層108B。例如,可以使用真空蒸鍍法形成電洞注入/傳輸層104B、發光層105B以及電子傳輸層108B。再者,在電子傳輸層108B上形成犧牲層110B。當形成電洞注入/傳輸層104B、發光層105B以及電子傳輸層108B時,可以使用實施方式2所示的材料。
犧牲層110B較佳為使用對於電洞注入/傳輸層104B、發光層105B以及電子傳輸層108B的蝕刻處理的耐性高的膜,亦即,蝕刻選擇比較大的膜。此外,犧牲層110B較佳為採用蝕刻選擇比彼此不同的第一犧牲層與第二犧牲層的疊層結構。此外,犧牲層110B可以使用能夠藉由對EL層103B帶來的損傷少的濕蝕刻法去除的膜。作為用於濕蝕刻的蝕刻材料可以使用草酸等。
作為犧牲層110B,例如可以使用金屬膜、合金膜、金屬氧化物膜、半導體膜、無機絕緣膜等的無機膜。此外,犧牲層110B可以藉由濺射法、蒸鍍法、CVD法、ALD法等的各種成膜方法形成。
作為犧牲層110B,例如可以使用金、銀、鉑、鎂、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅、鈀、鈦、鋁、釔、鋯及鉭等金屬材料或者包含該金屬材料的合金材料。尤其是,較佳為使用鋁或銀等低熔點材料。
此外,作為犧牲層110B可以使用銦鎵鋅氧化物(In-Ga-Zn氧化物,也稱為IGZO)等金屬氧化物。此外,可以使用氧化銦、銦鋅氧化物(In-Zn氧化物)、銦錫氧化物(In-Sn氧化物)、銦鈦氧化物(In-Ti氧化物)、銦錫鋅氧化物(In-Sn-Zn氧化物)、銦鈦鋅氧化物(In-Ti-Zn氧化物)、銦鎵錫鋅氧化物(In-Ga-Sn-Zn氧化物)等。或者,也可以使用包含矽的銦錫氧化物等。
注意,也可以使用元素M(M為選自鋁、矽、硼、釔、銅、釩、鈹、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢和鎂中的一種或多種)代替上述鎵。尤其是,M較佳為選自鎵、鋁和釔中的一種或多種。
此外,作為犧牲層110B可以使用氧化鋁、氧化鉿、氧化矽等無機絕緣材料。
作為犧牲層110B,較佳為使用可溶解於如下溶劑中的材料,亦即,至少對位於最上部的電子傳輸層108B呈現化學穩定性的溶劑。尤其是,作為犧牲層110B可以適當使用溶解於水或醇的材料。當沉積犧牲層110B時,較佳的是,在溶解於水或醇等溶劑的狀態下藉由濕式沉積方法塗佈該材料,然後進行用來使溶劑蒸發的加熱處理。此時,藉由在減壓氛圍下進行熱處理,可以以低溫且在短時間內去除溶劑,所以可以減少對電洞注入/傳輸層104B、發光層105B以及電子傳輸層108B帶來的熱損傷,因此是較佳的。
注意,在形成具有疊層結構的犧牲層110B時,可以將由上述材料形成的層作為第一犧牲層,在其上形成第二犧牲層而形成疊層結構。
此時,第二犧牲層為對第一犧牲層進行蝕刻時被用作硬遮罩的膜。此外,在對第二犧牲層進行加工時露出第一犧牲層。因此,作為第一犧牲層和第二犧牲層,選擇蝕刻選擇比較大的膜的組合。因此,可以根據第一犧牲層的蝕刻條件及第二犧牲層的蝕刻條件選擇可以用於第二犧牲層的膜。
例如,在作為第二犧牲層的蝕刻利用使用含有氟的氣體(也稱為氟類氣體)的乾蝕刻時,可以將矽、氮化矽、氧化矽、鎢、鈦、鉬、鉭、氮化鉭、含有鉬及鈮的合金或者含有鉬及鎢的合金等用於第二犧牲層。在此,作為對於上述使用氟類氣體的乾蝕刻的蝕刻選擇比較大(亦即,蝕刻速率較慢)的膜,有IGZO、ITO等金屬氧化物膜等,可以將上述膜用於第一犧牲層。
此外,不侷限於此,第二犧牲層可以根據第一犧牲層的蝕刻條件及第二犧牲層的蝕刻條件從各種材料中選擇。例如,也可以從可用於上述第一犧牲層的膜中選擇。
此外,作為第二犧牲層例如可以使用氮化物膜。明確而言,可以使用氮化矽、氮化鋁、氮化鉿、氮化鈦、氮化鉭、氮化鎢、氮化鎵、氮化鍺等氮化物。
此外,作為第二犧牲層可以使用氧化物膜。典型的是,可以使用氧化矽、氧氮化矽、氧化鋁、氧氮化鋁、氧化鉿、氧氮化鉿等氧化物膜或者氧氮化物膜。
接著,如圖6C所示,在犧牲層110B上塗佈光阻劑,利用光微影法將光阻劑形成為所希望的形狀(光阻遮罩:REG)。此外,在採用這種方法時,有光阻劑塗佈後的加熱(PAB:Pre Applied Bake)及曝光後的加熱(PEB:Post Exposure Bake)等熱處理製程。例如,PAB溫度為100℃左右,PEB溫度為120℃左右。因此,發光器件需要能夠耐受這些處理溫度。
接著,藉由使用所得到的光阻遮罩REG蝕刻去除沒有被光阻遮罩REG覆蓋的犧牲層110B的一部分,去除光阻遮罩REG,然後藉由蝕刻去除沒有被犧牲層110B覆蓋的電洞注入/傳輸層104B、發光層105B以及電子傳輸層108B,將電洞注入/傳輸層104B、發光層105B以及電子傳輸層108B加工為在電極551B上具有側面(或露出側面)的形狀或在與頁面交叉的方向上延伸的帶狀形狀。作為蝕刻方法,較佳為利用乾蝕刻。在犧牲層110B具有上述第一犧牲層和上述第二犧牲層的疊層結構的情況下,也可以在利用光阻遮罩REG對第二犧牲層的一部分進行蝕刻後去除光阻遮罩REG,將第二犧牲層用作遮罩對第一犧牲層的一部分進行蝕刻,來將電洞注入/傳輸層104B、發光層105B以及電子傳輸層108B加工為規定形狀。藉由進行這些蝕刻處理,得到圖7A的形狀。
接著,如圖7B所示,在犧牲層110B、電極551G、電極551R以及電極551PS上形成電洞注入/傳輸層104G、發光層105G以及電子傳輸層108G。當形成電洞注入/傳輸層104G、發光層105G以及電子傳輸層108G時,可以使用實施方式2所示的材料。此外,例如可以使用真空蒸鍍法形成電洞注入/傳輸層104G、發光層105G以及電子傳輸層108G。
接著,如圖7C所示,在電子傳輸層108G上形成犧牲層110G,然後在犧牲層110G上塗佈光阻劑,利用光微影法將光阻劑形成為所希望的形狀(光阻遮罩:REG)。接著,藉由蝕刻去除沒有被所得到的光阻遮罩REG覆蓋的犧牲層110G的一部分,去除光阻遮罩REG,然後藉由蝕刻去除沒有被犧牲層110G覆蓋的電洞注入/傳輸層104G、發光層105G以及電子傳輸層108G的一部分,將電洞注入/傳輸層104G、發光層105G以及電子傳輸層108G加工為在電極551G上具有側面(或露出側面)的形狀或在與頁面交叉的方向上延伸的帶狀形狀。作為蝕刻方法,較佳為利用乾蝕刻。作為犧牲層110G,可以使用與犧牲層110B同樣的材料,在犧牲層110G具有上述第一犧牲層和第二犧牲層的疊層結構的情況下,也可以在利用光阻遮罩REG對第二犧牲層的一部分進行蝕刻後去除光阻遮罩REG,將第二犧牲層用作遮罩對第一犧牲層的一部分進行蝕刻,來將電洞注入/傳輸層104G、發光層105G以及電子傳輸層108G加工為規定形狀。藉由進行這些蝕刻處理,得到圖8A的形狀。
接著,如圖8B所示,在犧牲層110B、犧牲層110G、電極551R以及電極551PS上形成電洞注入/傳輸層104R、發光層105R以及電子傳輸層108R。當形成電洞注入/傳輸層104R、發光層105R以及電子傳輸層108R時,可以使用實施方式2所示的材料。此外,例如可以使用真空蒸鍍法形成電洞注入/傳輸層104R、發光層105R以及電子傳輸層108R。
接著,如圖8C所示,在電子傳輸層108R上形成犧牲層110R,然後在犧牲層110R上塗佈光阻劑,利用光微影法將光阻劑形成為所希望的形狀(光阻遮罩:REG)。接著,藉由蝕刻去除沒有被所得到的光阻遮罩REG覆蓋的犧牲層110R的一部分,去除光阻遮罩REG,然後藉由蝕刻去除沒有被犧牲層110R覆蓋的電洞注入/傳輸層104R、發光層105R以及電子傳輸層108R的一部分,將電洞注入/傳輸層104R、發光層105R以及電子傳輸層108R加工為在電極551R上具有側面(或露出側面)的形狀或在與頁面交叉的方向上延伸的帶狀形狀。作為蝕刻方法,較佳為利用乾蝕刻。作為犧牲層110R,可以使用與犧牲層110B同樣的材料,在犧牲層110R具有上述第一犧牲層和第二犧牲層的疊層結構的情況下,也可以在利用光阻遮罩REG對第二犧牲層的一部分進行蝕刻後去除光阻遮罩REG,將第二犧牲層用作遮罩對第一犧牲層的一部分進行蝕刻,來將電洞注入/傳輸層104R、發光層105R以及電子傳輸層108R加工為規定形狀。藉由進行這些蝕刻處理,得到圖9A的形狀。
接著,如圖9B所示,在犧牲層110B、犧牲層110G、犧牲層110R以及電極551PS上形成第一傳輸層104PS、活性層105PS、緩衝層220以及第二傳輸層108PS。當形成第一傳輸層104PS、活性層105PS、緩衝層220以及第二傳輸層108PS時,可以使用實施方式1及實施方式2所示的材料。例如,可以使用真空蒸鍍法形成第一傳輸層104PS、活性層105PS、緩衝層220以及第二傳輸層108PS。
接著,如圖9C所示,在第二傳輸層108PS上形成犧牲層110PS,然後在犧牲層110PS上塗佈光阻劑,利用光微影法將光阻劑形成為所希望的形狀(光阻遮罩:REG)。接著,藉由蝕刻去除沒有被所得到的光阻遮罩REG覆蓋的犧牲層110PS的一部分,去除光阻遮罩REG,然後藉由蝕刻去除沒有被犧牲層110PS覆蓋的第一傳輸層104PS、活性層105PS以及第二傳輸層108PS的一部分,將第一傳輸層104PS、活性層105PS以及第二傳輸層108PS加工為在電極551PS上具有側面(或露出側面)的形狀或在與頁面交叉的方向上延伸的帶狀形狀。作為蝕刻方法,較佳為利用乾蝕刻。作為犧牲層110PS,可以使用與犧牲層110B同樣的材料,在犧牲層110PS具有上述第一犧牲層和第二犧牲層的疊層結構的情況下,也可以在利用光阻遮罩REG對第二犧牲層的一部分進行蝕刻後去除光阻遮罩REG,將第二犧牲層用作遮罩對第一犧牲層的一部分進行蝕刻,來將第一傳輸層104PS、活性層105PS以及第二傳輸層108PS加工為規定形狀。藉由進行這些蝕刻處理,得到圖9D的形狀。
接著,如圖10A所示,在犧牲層110B、犧牲層110G、犧牲層110R以及犧牲層110PS上形成絕緣層107。
此外,絕緣層107例如可以利用ALD法形成。在此情況下,如圖10A所示,絕緣層107與各發光器件的電洞注入/傳輸層(104B、104G、104R)、發光層(105B、105G、105R)、電子傳輸層(108B、108G、108R)、受光器件的第一傳輸層104PS、活性層105PS、緩衝層220以及第二傳輸層108PS的各側面(各端部)接觸。由此,可以抑制氧、水分或其構成元素從各側面進入到內部。作為用於絕緣層107的材料,例如可以使用氧化鋁、氧化鎂、氧化鉿、氧化鎵、銦鎵鋅氧化物、氮化矽或氮氧化矽等。
接著,如圖10B所示,在去除犧牲層(110B、110G、110R、110PS)之後,去除絕緣層107的一部分,然後在所形成的絕緣層(107B、107G、107R、107PS)、電子傳輸層(108B、108G、108R)以及第二傳輸層108PS上形成電子注入層109。當形成電子注入層109時,可以使用實施方式2所示的材料。例如,使用真空蒸鍍法形成電子注入層109。此外,電子注入層109與各發光器件的電洞注入/傳輸層(104B、104G、104R)、發光層(105B、105G、105R)、電子傳輸層(108B、108G、108R)、受光器件的第一傳輸層104PS、活性層105PS、緩衝層220、第二傳輸層108PS的各側面(各端部)隔著絕緣層(107B、107G、107R、107PS)接觸。
接著,如圖10C所示,形成電極552。例如,使用真空蒸鍍法形成電極552。此外,電極552形成在電子注入層109上。此外,電極552與各發光器件的電洞注入/傳輸層(104B、104G、104R)、發光層(105B、105G、105R)以及電子傳輸層(108B、108G、108R)、受光器件的第一傳輸層104PS、活性層105PS、緩衝層220以及第二傳輸層108PS的各側面(各端部)隔著電子注入層109及絕緣層(107B、107G、107R、107PS)接觸。由此,可以防止各發光器件的電洞注入/傳輸層(104B、104G、104R)、發光層(105B、105G、105R)、電子傳輸層(108B、108G、108R)、受光器件的第一傳輸層104PS、活性層105PS、緩衝層220以及第二傳輸層108PS與電極552之間的短路。
藉由上述製程,可以對發光器件550B、發光器件550G、發光器件550R以及受光器件550PS中的EL層103B、EL層103G、EL層103R以及受光層103PS進行分離加工。
注意,由於在這些EL層(EL層103B、EL層103G、EL層103R)及受光層103PS的分離加工中利用光微影法進行圖案形成,所以可以製造高清晰受發光裝置(顯示面板)。此外,利用光微影法進行圖案形成來加工的EL層的各層的端部(側面)具有包括大致同一表面(或者,位於大致同一平面上)的形狀。此外,利用光微影法進行圖案形成來加工的受光層的各層的側面(端部)具有包括大致同一表面(或者,位於大致同一平面上)的形狀。
此外,這些EL層中的電洞注入/傳輸層(104B、104G、104R)及受光層中的第一傳輸層104PS在很多情況下具有高導電率,由此如果形成為相鄰的器件之間共同使用的層,這有時會導致串擾。因此,像本結構例子那樣,藉由進行利用光微影法的圖案形成使EL層分離加工,可以抑制在相鄰的器件間發生串擾。
此外,因為在對本結構的各發光器件中的各EL層(EL層103B、EL層103G、EL層103R)所包括的電洞注入/傳輸層(104B、104G、104R)、發光層(105B、105G、105R)、電子傳輸層(108B、108G、108R)、受光器件中的受光層103PS所包括的第一傳輸層104PS、活性層105PS、緩衝層220以及第二傳輸層108PS進行分離加工時使用光微影法形成圖案,所以被加工的EL層的端部(側面)具有包括大致同一表面(或者,位於大致同一平面上)的形狀。此外,利用光微影法進行圖案形成來加工的受光層的各層的側面(端部)具有包括大致同一表面(或者,位於大致同一平面上)的形狀。
此外,因為在對各發光器件中的各EL層(EL層103B、EL層103G、EL層103R)所包括的電洞注入/傳輸層(104B、104G、104R)、發光層(105B、105G、105R)、電子傳輸層(108B、108G、108R)、受光器件中的受光層103PS所包括的第一傳輸層104PS、活性層105PS、緩衝層220、第二傳輸層108PS進行分離加工時使用光微影法形成圖案。因此,被加工的各端部(側面)各自在相鄰的器件之間有間隙580。在圖10C中,在將間隙580記為相鄰的器件的EL層或受光層間的距離SE時,距離SE越小越可以提高開口率及清晰度。另一方面,由於距離SE越大,越可以允許相鄰的器件間的製程不均勻的影響,所以可以提高製造良率。由於藉由本說明書製造的發光器件及受光器件適合於微型化製程,所以相鄰的器件的EL層或受光層之間的距離SE可以為0.5μm以上且5μm以下,較佳為1μm以上且3μm以下,更佳為1μm以上且2.5μm以下,進一步較佳為1μm以上且2μm以下。注意,距離SE典型地較佳為1μm以上且2μm以下(例如1.5μm或其附近)。
在本說明書等中,有時將使用金屬遮罩或FMM(Fine Metal Mask,高精細金屬遮罩)製造的器件稱為MM(Metal Mask)結構的器件。此外,在本說明書等中,有時將不使用金屬遮罩或FMM製造的器件稱為MML(Metal Mask Less)結構的器件。MML結構的受發光裝置由於不使用金屬遮罩製造,因此其像素配置及像素形狀等的設計彈性比FMM結構或MM結構的受發光裝置高。
MML結構的受發光裝置所具有的島狀EL層不使用金屬遮罩的圖案來形成,而在形成EL層之後對該EL層進行加工來形成。因此,與習知的受發光裝置相比,可以實現高清晰或高開口率的受發光裝置。再者,因為可以分別形成各顏色的EL層,所以可以實現極為鮮明、對比度極高且顯示品質極高的受發光裝置。此外,藉由在EL層上設置犧牲層,可以降低在製程中EL層受到的損壞,而可以提高發光器件的可靠性。
當將EL層加工為島狀時,可以考慮在發光層的正上利用光微影法進行加工的結構。在是該結構的情況下,有可能發光層受到損傷(加工所造成的損傷等)而可靠性顯著降低。於是,在製造本發明的一個實施方式的受發光裝置時,較佳為使用如下方法,其中在位於發光層的上方的第二載子傳輸層或第二載子注入層上形成犧牲層等,將發光層加工為島狀。藉由採用該方法,可以提供一種可靠性高的顯示面板。
此外,在圖5A及圖10C所示的發光器件550B、發光器件550G、發光器件550R中EL層(103B、103G、103R)的寬度與電極(551B、551G、551R)的寬度大致相等,在受光器件550PS中受光層103PS的寬度與電極551PS的寬度大致相等,但是本發明的一個實施方式不侷限於此。
在發光器件550B、發光器件550G、發光器件550R中,EL層(103B、103G、103R)的寬度也可以小於電極(551B、551G、551R)的寬度。此外,在受光器件550PS中,受光層103PS的寬度也可以小於電極551PS的寬度。圖10D示出發光器件550B、發光器件550G中的EL層(103B、103G)的寬度小於電極(551B、551G)的寬度的例子。
在發光器件550B、發光器件550G、發光器件550R中,EL層(103B、103G、103R)的寬度也可以大於電極(551B、551G、551R)的寬度。此外,在受光器件550PS中,受光層103PS的寬度也可以大於電極551PS的寬度。圖10E示出發光器件550R中的EL層103R的寬度大於電極551R的寬度的例子。
本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而使用。
實施方式4
在本實施方式中,參照圖11A至圖13說明受發光裝置720。注意,圖11A至圖13所示的受發光裝置720是包括實施方式1及實施方式2所示的受光器件及發光器件的受發光裝置,但是在本實施方式中說明的受發光裝置720可以應用於電子裝置等的顯示部,由此也可以說是顯示面板或顯示裝置。此外,上述受發光裝置720將發光器件用作光源,並使用受光器件接收來自發光器件的光。
此外,本實施方式的受發光裝置可以為高解析度或大型的受發光裝置。因此,例如可以將本實施方式的受發光裝置用作如下裝置的顯示部:具有較大的螢幕的電子裝置諸如電視機、桌上型或膝上型個人電腦、用於電腦等的顯示器、數位看板、如彈珠機等大型遊戲機等;數位相機;數位攝影機;數位相框;行動電話機;可攜式遊戲機;智慧手機;手錶型終端;平板終端;可攜式資訊終端;音頻再生裝置等。
圖11A是受發光裝置720的俯視圖。
在圖11A中,受發光裝置720具有貼合基板710與基板711的結構。此外,受發光裝置720包括顯示區域701、電路704以及佈線706等。此外,顯示區域701包括多個像素,圖11A所示的像素703(i,j)包括圖11B所示的與像素703(i,j)相鄰的像素703(i+1,j)。
此外,如圖11A所示,受發光裝置720將IC(積體電路)712藉由COG(Chip On Glass)方式或COF(Chip on Film)方式等設置在基板710上。作為IC712,例如可以應用包括掃描線驅動電路或信號線驅動電路等的IC。圖11A示出將包括信號線驅動電路的IC用作IC712且使用掃描線驅動電路作為電路704的結構。
佈線706具有對顯示區域701及電路704供應信號及電力的功能。該信號及電力從外部藉由FPC (Flexible Printed Circuit)713輸入到佈線706或者從IC712輸入到佈線706。此外,也可以在受發光裝置720中不設置IC。此外,IC也可以藉由COF方式等安裝在FPC上。
圖11B示出顯示區域701的像素703(i,j)及像素703(i+1,j)。也就是說,像素703(i,j)可以包括多種子像素,其中分別包括發射不同顏色的光的發光器件。此外,除此之外,像素703(i,j)也可以包括多個子像素,其中都包括發射相同顏色的光的發光器件。例如,像素可以包括三種子像素。作為該三種子像素,可以舉出紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)這三種顏色的子像素、黃色(Y)、青色(C)及洋紅色(M)這三種顏色的子像素等。或者,像素可以包括四種子像素。作為該四種子像素,可以舉出R、G、B、白色(W)這四種顏色的子像素、R、G、B、Y這四種顏色的子像素等。明確而言,可以使用顯示藍色的像素702B(i,j)、顯示綠色的像素702G(i,j)及顯示紅色的像素702R(i,j)構成像素703(i,j)。
此外,除了包括發光器件的子像素之外,受發光裝置720還具有包括受光器件的子像素。
圖11C至圖11E示出像素703(i,j)包括具有受光器件的子像素702PS(i,j)時的各種佈局的一個例子。圖11C所示的像素的排列為條紋排列,圖11D所示的像素的排列為矩陣排列。此外,圖11E所示的像素具有以與一個子像素(子像素B)相鄰的方式縱向排列三個子像素(子像素R、子像素G、子像素PS)的結構。
此外,如圖11F所示,也可以對上述一組追加發射紅外線的子像素702IR(i,j)來構成像素703(i,j)。在圖11F所示的像素中,縱向較長的三個子像素G、子像素B以及子像素R橫向排列,且在其下側子像素PS及橫向較長的子像素IR橫向排列。明確而言,也可以將發射包括波長為650nm以上且1000nm以下的光的光的子像素702IR(i,j)用於像素703(i,j)。此外,對子像素702PS(i,j)所檢測的光的波長沒有特別的限制,但是子像素702PS(i,j)所具有的受光器件較佳為對子像素702R(i,j)、子像素702G(i,j)、子像素702B(i,j)或子像素702IR(i,j)所具有的發光器件所發射的光具有靈敏度。例如,較佳為檢測藍色、紫色、藍紫色、綠色、黃綠色、黃色、橙色、紅色等波長區域的光及處於紅外波長區域的光中的一個或多個。
子像素的排列不侷限於圖11B至圖11F所示的結構,而可以採用各種排列方法。作為子像素的排列,例如可以舉出條紋排列、S條紋排列、矩陣排列、Delta排列、拜耳排列、Pentile排列等。
此外,作為子像素的頂面形狀,例如可以舉出三角形、四角形(包括矩形、正方形)、五角形等多角形、角部圓的上述多角形形狀、橢圓形或圓形等。在此,子像素的頂面形狀相當於發光器件的發光區域的頂面形狀。
在像素包括發光器件及受光器件的結構中,像素具有受光功能,所以可以在顯示影像的同時檢測出物件的接觸或接近。例如,不僅使發光裝置所包括的所有子像素顯示影像,而且可以使部分子像素呈現用作光源的光並使其他子像素顯示影像。
此外,子像素702PS(i,j)的受光面積較佳為比其他子像素的發光面積為小。受光面積越小攝像範圍越窄,可以實現攝像結果變模糊的抑制以及解析度的提高。因此,藉由使用子像素702PS(i,j),可以以高清晰度或高解析度進行攝像。例如,可以使用子像素702PS(i,j)進行用來利用指紋、掌紋、虹膜、脈形狀(包括靜脈形狀、動脈形狀)或臉等的個人識別的攝像。
此外,子像素702PS(i,j)可以用於觸控感測器(也稱為直接觸控感測器)或者空中觸控感測器(也稱為懸浮感測器、懸浮觸控感測器、非接觸式感測器、無接觸式感測器)等。例如,子像素702PS(i,j)較佳為檢測出紅外光。由此,在黑暗處也可以檢測出觸摸。
在此,觸控感測器或空中觸控感測器可以檢測出物件(指頭、手或筆等)的接近或接觸。觸控感測器藉由受發光裝置與物件直接接觸可以檢測出物件。此外,空中觸控感測器即使物件沒有接觸受發光裝置也可以檢測出該物件。例如,較佳的是,在受發光裝置與物件之間的距離為0.1mm以上且300mm以下、較佳為3mm以上且50mm以下的範圍內受發光裝置可以檢測出該物件。藉由採用該結構,可以在物件沒有直接接觸受發光裝置的狀態下進行操作,換言之可以以非接觸(無接觸)方式操作受發光裝置。藉由採用上述結構,可以減少受發光裝置被弄髒或受損傷的風險或者物件不直接接觸附著於受發光裝置的污漬(例如,垃圾、細菌或病毒等)而操作受發光裝置。
為了進行高清晰攝像,子像素702PS(i,j)較佳為設置在受發光裝置所包括的所有像素中。另一方面,用於觸控感測器或空中觸控感測器等的子像素702PS(i,j)與用於拍攝指紋等的情況相比不需高檢測精度,因此子像素702PS(i,j)設置在受發光裝置所包括的部分像素中,即可。藉由使受發光裝置所包括的子像素702PS(i,j)個數少於子像素702R(i,j)等個數,可以提高檢測速度。
接著,參照圖12A說明包括發光器件的子像素的像素電路的一個例子。圖12A所示的像素電路530包括發光器件(EL)550、電晶體M15、電晶體M16、電晶體M17以及電容器C3。作為發光器件550,可以使用發光二極體。尤其是,作為發光器件550,較佳為使用在實施方式1及實施方式2中說明的發光器件。
在圖12A中,電晶體M15的閘極與佈線VG電連接,源極和汲極中的一個與佈線VS電連接,源極和汲極中的另一個與電容器C3的一個電極及電晶體M16的閘極電連接。電晶體M16的源極和汲極中的一個與佈線V4電連接,源極和汲極中的另一個與發光器件550的陽極及電晶體M17的源極和汲極中的一個電連接。電晶體M17的閘極與佈線MS電連接,源極和汲極中的另一個與佈線OUT2電連接。發光器件550的陰極與佈線V5電連接。
佈線V4及佈線V5各自被供應恆定電位。可以將發光器件550的陽極一側和陰極一側分別設定為高電位和低於陽極一側的電位。電晶體M15被供應到佈線VG的信號控制,被用作用來控制像素電路530的選擇狀態的選擇電晶體。此外,電晶體M16被用作根據供應到閘極的電位控制流過發光器件550的電流的驅動電晶體。當電晶體M15處於導通狀態時,供應到佈線VS的電位被供應到電晶體M16的閘極,可以根據該電位控制發光器件550的發光亮度。電晶體M17被供應到佈線MS的信號控制,具有將電晶體M16與發光器件550之間的電位藉由佈線OUT2輸出到外部的功能。
圖12A的像素電路530所包括的電晶體M15、電晶體M16及電晶體M17、圖12B的像素電路531所包括的電晶體M11、電晶體M12、電晶體M13及電晶體M14較佳為使用形成其通道的半導體層包含金屬氧化物(氧化物半導體)的電晶體。
使用其能帶間隙比矽寬且載子密度比矽低的金屬氧化物的電晶體可以實現極小的關態電流。由此,因為其關態電流小,所以能夠長期間保持儲存於與電晶體串聯連接的電容器中的電荷。因此,尤其是,與電容器C2或電容器C3串聯連接的電晶體M11、電晶體M12、電晶體M15較佳為使用包含氧化物半導體的電晶體。此外,藉由將同樣地應用氧化物半導體的電晶體用於其他電晶體,可以減少製造成本。
此外,電晶體M11至電晶體M17也可以使用形成其通道的半導體包含矽的電晶體。特別是,在使用單晶矽或多晶矽等結晶性高的矽時可以實現高場效移動率及更高速的工作,所以是較佳的。
此外,電晶體M11至電晶體M17中的一個以上可以使用包含氧化物半導體的電晶體,除此以外的電晶體可以使用包含矽的電晶體。
接著,參照圖12B說明具有受光器件的子像素的一個例子。圖12B所示的像素電路531包括受光器件(PD)560、電晶體M11、電晶體M12、電晶體M13、電晶體M14及電容器C2。這裡,示出使用光電二極體作為受光器件(PD)560的例子。
在圖12B中,受光器件(PD)560的陽極與佈線V1電連接,陰極與電晶體M11的源極和汲極中的一個電連接。電晶體M11的閘極與佈線TX電連接,源極和汲極中的另一個與電容器C2的一個電極、電晶體M12的源極和汲極中的一個及電晶體M13的閘極電連接。電晶體M12的閘極與佈線RES電連接,源極和汲極中的另一個與佈線V2電連接。電晶體M13的源極和汲極中的一個與佈線V3電連接,源極和汲極中的另一個與電晶體M14的源極和汲極中的一個電連接。電晶體M14的閘極與佈線SE電連接,源極和汲極中的另一個與佈線OUT1電連接。
佈線V1、佈線V2及佈線V3各自被供應恆定電位。當以反向偏壓驅動受光器件(PD)560時,將高於佈線V1的電位供應到佈線V2。電晶體M12被供應到佈線RES的信號控制,具有將連接於電晶體M13的閘極的節點的電位重設至供應到佈線V2的電位的功能。電晶體M11被供應到佈線TX的信號控制,具有根據流過受光器件(PD)560的電流控制上述節點的電位變化的時序的功能。將電晶體M13用作根據上述節點的電位輸出的放大電晶體。電晶體M14被供應到佈線SE的信號控制,被用作選擇電晶體,該選擇電晶體用來使用連接於佈線OUT1的外部電路讀出根據上述節點的電位的輸出。
在圖12A和圖12B中,作為電晶體使用n通道型電晶體,但是也可以使用p通道型電晶體。
像素電路530所包括的電晶體與像素電路531所包括的電晶體較佳為排列在同一基板上。尤其較佳為像素電路530所包括的電晶體和像素電路531所包括的電晶體較佳為混合形成在一個區域內並週期性地排列。
此外,較佳為在與受光器件(PD)560或發光器件(EL)550重疊的位置設置一個或多個包括電晶體和電容器中的一個或兩個的層。由此,可以減少各像素電路的有效佔有面積,從而可以實現高清晰的受光部或顯示部。
接著,圖12C示出可以應用於參照圖12A及圖12B說明的像素電路的電晶體的具體結構的一個例子。注意,作為電晶體,可以適當地使用底閘極型電晶體或頂閘極型電晶體等。
圖12C所示的電晶體包括半導體膜508、導電膜504、絕緣膜506、導電膜512A以及導電膜512B。電晶體例如形成在絕緣膜501C上。此外,該電晶體包括絕緣膜516(絕緣膜516A及絕緣膜516B)以及絕緣膜518。
半導體膜508包括與導電膜512A電連接的區域508A及與導電膜512B電連接的區域508B。半導體膜508包括區域508A和區域508B之間的區域508C。
導電膜504包括與區域508C重疊的區域,導電膜504具有閘極電極的功能。
絕緣膜506包括夾在半導體膜508與導電膜504之間的區域。絕緣膜506具有第一閘極絕緣膜的功能。
導電膜512A具有源極電極的功能和汲極電極的功能中的一個,導電膜512B具有源極電極的功能和汲極電極的功能中的另一個。
此外,可以將導電膜524用於電晶體。導電膜524包括在其與導電膜504之間夾著半導體膜508的區域。導電膜524具有第二閘極電極的功能。絕緣膜501D夾在半導體膜508與導電膜524之間,並具有第二閘極絕緣膜的功能。
絕緣膜516例如被用作覆蓋半導體膜508的保護膜。明確而言,例如可以將含有氧化矽膜、氧氮化矽膜、氮氧化矽膜、氮化矽膜、氧化鋁膜、氧化鉿膜、氧化釔膜、氧化鋯膜、氧化鎵膜、氧化鉭膜、氧化鎂膜、氧化鑭膜、氧化鈰膜或氧化釹膜的膜用於絕緣膜516。
例如,較佳為將能夠抑制氧、氫、水、鹼金屬、鹼土金屬等的擴散的材料用於絕緣膜518。明確而言,作為絕緣膜518,例如可以使用氮化矽、氧氮化矽、氮化鋁、氧氮化鋁等。此外,作為氧氮化矽及氧氮化鋁各自包含的氧的原子數和氮的原子數,較佳的是氮的原子數較多。
在形成用於像素電路的電晶體的半導體膜的製程中,可以形成用於驅動電路的電晶體的半導體膜。例如,可以將半導體膜用於驅動電路,該半導體膜具有與像素電路的電晶體中的半導體膜相同的組成。
此外,可以將包含第14族元素的半導體用於半導體膜508。明確而言,可以將包含矽的半導體用於半導體膜508。
此外,可以將氫化非晶矽用於半導體膜508。或者,可以將微晶矽等用於半導體膜508。由此,例如,可以提供與將多晶矽用於半導體膜508的裝置(包括發光裝置、顯示面板、顯示裝置及受發光裝置)相比顯示不均勻較少的發光裝置。或者,容易實現裝置的大型化。
此外,可以將多晶矽用於半導體膜508。由此,例如,可以實現比將氫化非晶矽用於半導體膜508的電晶體高的場效移動率。或者,例如,可以實現比將氫化非晶矽用於半導體膜508的電晶體高的驅動能力。或者,例如,可以實現比將氫化非晶矽用於半導體膜508的電晶體高的像素開口率。
或者,例如,可以實現比將氫化非晶矽用於半導體膜508的電晶體高的可靠性。
或者,例如,可以使製造電晶體時需要的溫度比使用單晶矽的電晶體低。
或者,可以藉由同一製程形成用於驅動電路的電晶體的半導體膜及用於像素電路的電晶體的半導體膜。或者,可以在與形成有像素電路的基板同一基板上形成驅動電路。或者,可以減少構成電子裝置的構件數量。
此外,可以將單晶矽用於半導體膜508。由此,例如,可以實現比將氫化非晶矽用於半導體膜508的發光裝置(或顯示面板)高的清晰度。或者,例如,可以提供與將多晶矽用於半導體膜508的發光裝置相比顯示不均勻較少的發光裝置。或者,例如,可以提供智慧眼鏡或頭戴顯示器。
此外,可以將金屬氧化物用於半導體膜508。由此,與利用將非晶矽用於半導體膜的電晶體的像素電路相比,可以延長像素電路能夠保持影像信號的時間。明確而言,可以抑制閃爍的發生,並以低於30Hz、較佳為低於1Hz、更佳為低於1次/分的頻率供應選擇信號。其結果是,可以降低電子裝置的使用者的疲勞。此外,可以降低用於驅動的功耗。
此外,可以將氧化物半導體用於半導體膜508。明確而言,可以將包含銦的氧化物半導體、包含銦、鎵及鋅的氧化物半導體或包含銦、鎵、鋅及錫的氧化物半導體用於半導體膜508。
藉由將氧化物半導體用於半導體膜,可以得到與將非晶矽用於半導體膜的電晶體相比關閉狀態下的洩漏電流小的電晶體。因此,較佳的是,將氧化物半導體用於半導體膜的電晶體被用作開關等。注意,將氧化物半導體用於半導體膜的電晶體被用作開關的電路與將非晶矽用於半導體膜的電晶體被用作開關的電路相比,可以長時間保持浮動節點的電位。
在將氧化物半導體用於半導體膜的情況下,受發光裝置720具有將氧化物半導體用於半導體膜且包括具有MML(不用精細金屬遮罩)結構的發光器件的結構。藉由採用該結構,可以使可流過電晶體的洩漏電流以及可在相鄰的發光器件間流過的洩漏電流(也稱為橫向洩漏電流、側洩漏電流等)極低。此外,藉由採用上述結構,在影像顯示在顯示裝置上時觀看者可以觀測到影像的鮮銳度、影像的銳度、高色飽和度和高對比中的任一個或多個。此外,藉由採用可流過電晶體的洩漏電流及發光器件間的橫向洩漏電流極低的結構,可以進行在顯示黑色時可發生的光洩露(所謂的泛白)等極少的顯示(也稱為純黑顯示)。
尤其是,在從MML結構的發光器件中採用上述SBS結構時,設置在發光器件間的層(例如是在發光器件間共同使用的有機層,也稱為共用層)被分割,由此可以進行沒有側洩漏或側洩漏極少的顯示。
接著,示出受發光裝置的剖面圖。圖13是圖11A所示的受發光裝置的剖面圖。
圖13是分別截斷了包括FPC713及佈線706的區域的一部分、包括像素703(i,j)的顯示區域701的一部分時的剖面圖。
在圖13中,受發光裝置700在第一基板510與第二基板770之間包括功能層520。功能層520除了在圖12A至圖12C中說明的電晶體(M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17)及電容器(C2、C3)等以外還包括使它們電連接的佈線(VS、VG、V1、V2、V3、V4、V5)等。圖13示出功能層520包括像素電路530X(i,j)、像素電路530S(i,j)以及驅動電路GD的結構,但是不侷限於該結構。
形成在功能層520中的像素電路(例如,圖13所示的像素電路530X(i,j)及像素電路530S(i,j))與形成在功能層520上的發光器件及受光器件(例如,圖13所示的發光器件550X(i,j)及受光器件550S(i,j))電連接。明確而言,發光器件550X(i,j)藉由佈線591X與像素電路530X(i,j)電連接,受光器件550S(i,j)藉由佈線591S與像素電路530S(i,j)電連接。此外,功能層520、發光器件以及受光器件上設置有絕緣層705,絕緣層705具有使第二基板770與功能層520貼合的功能。
注意,作為第二基板770可以使用以矩陣狀具備觸控感測器的基板。例如,可以將包括靜電電容式觸控感測器或者光學式觸控感測器的基板用於第二基板770。由此,可以將本發明的一個實施方式的受發光裝置用作觸控面板。
本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而使用。
實施方式5
在本實施方式中,參照圖14A至圖16B對本發明的一個實施方式的電子裝置的結構進行說明。此外,本實施方式所示的電子裝置的一部分可以包括作為本發明的一個實施方式的受發光裝置。
圖14A至圖16B是說明本發明的一個實施方式的電子裝置的結構的圖。圖14A是電子裝置的方塊圖,圖14B至圖14E是說明電子裝置的結構的立體圖。圖15A至圖15E是說明電子裝置的結構的立體圖。圖16A及圖16B是說明電子裝置的結構的立體圖。
在本實施方式中說明的電子裝置5200B包括運算裝置5210及輸入/輸出裝置5220(參照圖14A)。
運算裝置5210具有被供應操作資料的功能,並具有根據操作資料供應影像資料的功能。
輸入/輸出裝置5220包括顯示部5230、輸入部5240、檢測部5250及通訊部5290,並具有供應操作資料的功能及被供應影像資料的功能。此外,輸入/輸出裝置5220具有供應檢測資料的功能、供應通訊資料的功能及被供應通訊資料的功能。
輸入部5240具有供應操作資料的功能。例如,輸入部5240根據電子裝置5200B的使用者的操作供應操作資料。
明確而言,可以將鍵盤、硬體按鈕、指向裝置、觸控感測器、照度感測器、攝像裝置、音訊輸入裝置、視線輸入裝置、姿態檢測裝置等用於輸入部5240。
顯示部5230包括顯示面板並具有顯示影像資料的功能。例如,可以將實施方式3所說明的顯示面板用於顯示部5230。
檢測部5250具有供應檢測資料的功能。例如,具有檢測使用電子裝置的周圍的環境而供應檢測資料的功能。
明確地說,可以將照度感測器、攝像裝置、姿態檢測裝置、壓力感測器、人體感應感測器等用於檢測部5250。
通訊部5290具有被供應通訊資料的功能及供應通訊資料的功能。例如,具有以無線通訊或有線通訊與其他電子裝置或通訊網連接的功能。明確而言,具有無線區域網路通訊、電話通訊、近距離無線通訊等的功能。
圖14B示出具有沿著圓筒狀的柱子等的外形的電子裝置。作為一個例子,可以舉出數位看板等。本發明的一個實施方式的顯示面板可以用於顯示部5230。注意,也可以具有根據使用環境的照度改變顯示方法的功能。此外,具有感應人體存在改變顯示內容的功能。因此,例如可以設置於建築物的柱子上。或者,能夠顯示廣告或指南等。或者,可以用於數位看板等。
圖14C示出具有根據使用者所使用的指示器的軌跡生成影像資料的功能的電子裝置。作為一個例子可以舉出電子黑板、電子留言板、數位看板等。明確而言,可以使用對角線的長度為20英寸以上、較佳為40英寸以上,更佳為55英寸以上的顯示面板。或者,可以將多個顯示面板排列而用作一個顯示區域。或者,可以將多個顯示面板排列而用作多螢幕顯示面板。
圖14D示出可以從其他裝置接收資料並將其顯示在顯示部5230上的電子裝置。作為一個例子,可以舉出可穿戴電子裝置等。明確而言,可以顯示幾個選擇項或使用者可以從選擇項選擇幾個項且將其回復至該資料的發信者。或者,例如,具有根據使用環境的照度改變顯示方法的功能。由此,例如可以降低可穿戴電子裝置的功耗。或者,例如以即使在晴天的戶外等外光強的環境下也能夠適宜地使用可穿戴電子裝置的方式將影像顯示在可穿戴電子裝置上。
圖14E示出包括具有沿著外殼的側面平緩彎曲的曲面的顯示部5230的電子裝置。作為一個例子,可以舉出手機等。此外,顯示部5230包括顯示面板,顯示面板例如具有在其前面、側面、頂面以及背面進行顯示的功能。由此,例如可以將資料不僅顯示於手機的前面,而且顯示於手機的側面、頂面及背面。
圖15A示出可以從網際網路接收資料並將其顯示在顯示部5230上的電子裝置。作為一個例子可以舉出智慧手機等。例如,可以在顯示部5230上確認所製作的通知。或者,可以將所製作的通知發送到其他裝置。或者,例如,具有根據使用環境的照度改變顯示方法的功能。由此,可以降低智慧手機的功耗。或者,例如以即使在晴天的戶外等外光強的環境下也能夠適宜地使用智慧手機的方式將影像顯示在智慧手機上。
圖15B示出能夠將遙控器用作輸入部5240的電子裝置。作為一個例子,可以舉出電視系統等。或者,例如,可以從廣播電臺或網際網路接收資料且將其顯示在顯示部5230上。此外,可以使用檢測部5250拍攝使用者。此外,可以發送使用者的影像。此外,可以取得使用者的收看履歷且將其提供給雲服務。此外,可以從雲服務取得推薦資料且將其顯示在顯示部5230上。此外,可以根據推薦資料顯示節目或動態影像。此外,例如,具有根據使用環境的照度改變顯示方法的功能。由此,以即使在晴天射入戶內的外光強的環境下也能夠適宜地使用電視系統的方式將影像顯示在電視系統上。
圖15C示出可以從網際網路接收教材且將其顯示在顯示部5230上的電子裝置。作為一個例子可以舉出平板電腦等。或者,可以使用輸入部5240輸入報告且將其發送到網際網路。此外,可以從雲服務取得報告的批改結果或評價且將其顯示在顯示部5230上。此外,可以根據評價選擇適當的教材且將其顯示在顯示部5230上。
例如,可以從其他電子裝置接收影像信號且將其顯示在顯示部5230上。此外,可以將顯示部5230靠在支架等上且將顯示部5230用作副顯示器。由此,例如以在晴天的戶外等外光強的環境下也能夠適宜地使用平板電腦的方式將影像顯示在平板電腦上。
圖15D示出包括多個顯示部5230的電子裝置。作為一個例子,可以舉出數位相機等。例如,可以在顯示部5230上顯示使用檢測部5250進行拍攝的影像。此外,可以在檢測部上顯示所拍攝的影像。此外,可以使用輸入部5240進行所拍攝的影像的修飾。此外,可以對所拍攝的影像添加文字。此外,可以將其發送到網際網路。此外,具有根據使用環境的照度改變拍攝條件的功能。由此,例如可以以在晴天的戶外等外光強的環境下也能夠適宜地看到影像的方式將被攝體顯示在數位相機上。
圖15E示出可以藉由使用其他電子裝置作為從(slave)且使用本實施方式的電子裝置作為主(master)控制其他電子裝置的電子裝置。作為一個例子,可以舉出能夠攜帶的個人電腦等。例如,可以將影像資料的一部分顯示在顯示部5230上且將影像資料的其他一部分顯示在其他電子裝置的顯示部上。此外,可以供應影像信號。此外,可以使用通訊部5290取得從其他電子裝置的輸入部寫入的資料。由此,例如,可以使用可攜帶的個人電腦利用較大的顯示區域。
圖16A示出包括檢測加速度或方位的檢測部5250的電子裝置。作為一個例子可以舉出護目鏡型電子裝置等。或者,檢測部5250可以供應使用者的位置或使用者朝向的方向的資料。此外,電子裝置可以根據使用者的位置或使用者朝向的方向生成右眼用影像資料及左眼用影像資料。此外,顯示部5230包括右眼用顯示區域及左眼用顯示區域。由此,例如,可以將能夠得到逼真感的虛擬實境空間影像顯示在護目鏡型電子裝置。
圖16B示出包括攝像裝置、檢測加速度或方位的檢測部5250的電子裝置。作為一個例子可以舉出眼鏡型電子裝置等。或者,檢測部5250可以供應使用者的位置或使用者朝向的方向的資料。此外,電子裝置可以根據使用者的位置或使用者朝向的方向生成影像資料。由此,例如,可以對現實風景添加資料而顯示。此外,可以將擴增實境空間的影像顯示在眼鏡型電子裝置。
本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
實施例
在本實施例中,製造在實施方式中說明的本發明的一個實施方式的受光器件(器件1至器件8)並說明評價其特性的結果。
以下示出用於器件1至器件8的有機化合物的結構式。
(器件1的製造方法)
如圖17所示,器件1具有如下結構:形成在玻璃基板900上的第一電極901上依次層疊有電洞注入層911、電洞傳輸層912、活性層913、緩衝層920、電子傳輸層914以及電子注入層915,並且電子注入層915上層疊有第二電極903。
首先,在玻璃基板900上形成反射膜。明確而言,使用包含銀(Ag)、鈀(Pd)以及銅(Cu)的合金(簡稱:APC)作為靶材,藉由濺射法形成厚度為100nm的反射膜。然後,使用濺射法沉積包含矽或氧化矽的氧化銦-氧化錫(簡稱:ITSO),由此形成第一電極901。該第一電極901的厚度為100nm,電極面積為4mm
2(2mm×2mm)。
接著,作為用來在基板上形成受光器件的預處理,用水洗滌基板表面,以200℃烘烤1小時。然後,將基板放入其內部被減壓到10
-4Pa左右的真空蒸鍍設備中,並在真空蒸鍍設備內的加熱室中在180℃的溫度下進行60分鐘的真空烘烤。然後,自冷卻至30℃以下。
接著,以使形成有第一電極901的面位於下方的方式將形成有第一電極901的基板固定在設置於真空蒸鍍設備內的基板支架上,並且在第一電極901上藉由利用電阻加熱的蒸鍍法以BBABnf:OCHD-003=1:0.1(重量比)且厚度為11nm的方式共蒸鍍N,N-雙(4-聯苯)-6-苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-8-胺(簡稱:BBABnf)與以672的分子量包含氟的電子受體材料(OCHD-003),由此形成電洞注入層911。
接著,在電洞注入層911上以厚度為40nm的方式蒸鍍BBABnf,由此形成電洞傳輸層912。
接著,在電洞傳輸層912上以厚度為42nm的方式蒸鍍Rubrene,然後以厚度為18nm的方式蒸鍍N,N’-雙(2-乙基己基)-3,4,9,10-苝四羧酸二醯亞胺(簡稱:EtHex-PTCDI),由此形成活性層913。
接著,在活性層913上以厚度為15nm的方式蒸鍍吡嗪并[2,3-f][1,10]啡啉-2,3-二甲腈(簡稱:PPDN),由此形成緩衝層920。
接著,在緩衝層920上以厚度為10nm的方式蒸鍍2-[3’-(二苯并噻吩-4-基)聯苯-3-基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱:2mDBTBPDBq-II),然後以厚度為10nm的方式蒸鍍2,9-二(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-啡啉(簡稱:NBPhen),由此形成電子傳輸層914。
接著,在電子傳輸層914上以厚度為1nm的方式蒸鍍氟化鋰(LiF),由此形成電子注入層915。
接著,藉由在電子注入層915上以Ag:Mg=1:0.1(體積比)及厚度10nm的方式共蒸鍍Ag與Mg,形成第二電極903,由此製造器件1。注意,第二電極903是具有反射光的功能及透射光的功能的半透射-半反射電極。
接著,說明器件2至器件8的製造方法。
(器件2的製造方法)
器件2與器件1的不同之處在於電子傳輸層914的厚度。就是說,在器件2的製造中,如下點以外與器件1同樣:在緩衝層920上以厚度為10nm的方式蒸鍍2mDBTBPDBq-II,然後以厚度為20nm的方式蒸鍍NBPhen,由此形成電子傳輸層914。
(器件3的製造方法)
器件3與器件1的不同之處在於構成活性層913的各層的厚度。就是說,在器件3的製造中,如下點以外與器件1同樣:在電洞傳輸層912上以厚度為30nm的方式蒸鍍Rubrene,然後以厚度為30nm的方式蒸鍍EtHex-PTCDI,由此形成活性層913。
(器件4的製造方法)
器件4與器件3的不同之處在於電子傳輸層914的厚度。就是說,在器件4的製造中,如下點以外與器件3同樣:在緩衝層920上以厚度為10nm的方式蒸鍍2mDBTBPDBq-II,然後以厚度為20nm的方式蒸鍍NBPhen,由此形成電子傳輸層914。
(器件5的製造方法)
器件5與器件1的不同之處在於活性層913為混合層。就是說,在器件5的製造中,如下點以外與器件1同樣:在電洞傳輸層912上以Rubrene:EtHex-PTCDI=0.7:0.3(重量比)且厚度為60nm的方式共蒸鍍Rubrene及EtHex-PTCDI,由此形成活性層913。
(器件6的製造方法)
器件6與器件5的不同之處在於電子傳輸層914的厚度。就是說,在器件6的製造中,如下點以外與器件5同樣:在緩衝層920上以厚度為10nm的方式蒸鍍2mDBTBPDBq-II,然後以厚度為20nm的方式蒸鍍NBPhen,由此形成電子傳輸層914。
(器件7的製造方法)
器件7與器件5的不同之處在於活性層913的混合比。就是說,在器件7的製造中,如下點以外與器件5同樣:在電洞傳輸層912上以Rubrene:EtHex-PTCDI=0.5:0.5(重量比)且厚度為60nm的方式共蒸鍍Rubrene及EtHex-PTCDI,由此形成活性層913。
(器件8的製造方法)
器件8與器件7的不同之處在於電子傳輸層914的厚度。就是說,在器件8的製造中,如下點以外與器件7同樣:在緩衝層920上以厚度為10nm的方式蒸鍍2mDBTBPDBq-II,然後以厚度為20nm的方式蒸鍍NBPhen,由此形成電子傳輸層914。
以下表示出上述器件1至器件8的元件結構。
另外,以下表示出用於上述器件1至器件8的活性層、緩衝層、電子傳輸層的材料的LUMO能階。LUMO能階藉由循環伏安(CV)測量調查。在測量中,使用電化學分析儀(BAS株式會社(BAS Inc.)製造,型號:ALS型600A或600C)。
接著,對藉由以上的製造方法製造的器件1至器件8進行各種測量。
<分光靈敏度>
圖18示出器件1及器件2的外部量子效率(EQE:External Quantum Efficiency)的波長依賴性,圖21示出器件3及器件4的EQE的波長依賴性,圖24示出器件5及器件6的EQE的波長依賴性,圖27示出器件7及器件8的EQE的波長依賴性。在輻射照度為12.5μW/cm
2且改變電壓及波長的條件下進行EQE的測量。在圖18、圖21、圖24及圖27中,橫軸表示波長λ,縱軸表示EQE。如圖18、圖21、圖24及圖27所示,可確認器件1至器件8對於可見光具有高受光靈敏度。
<電流密度-電壓特性>
圖19及圖20示出器件1及器件2的電流密度-電壓特性,圖22及圖23示出器件3及器件4的電流密度-電壓特性,圖25及圖26示出器件5及器件6的電流密度-電壓特性,圖28及圖29示出器件7及器件8的電流密度-電壓特性。在以12.5μW/cm
2的輻射照度照射波長λ為550nm的單色光(記載為Photo)和黑暗狀態(記載為Dark)的條件下分別進行測量。在圖19、圖20、圖22、圖23、圖25、圖26、圖28及圖29中,橫軸表示電壓V,縱軸表示電流密度。
如圖19、圖20、圖22、圖23、圖25、圖26、圖28及圖29所示,可確認在器件1至器件8中因光照射而電流放大。並且,可確認光照射時的電流放大是低電壓所引起的,電流的飽和特性很高。另外,可確認器件1至器件8中的暗電流少。
101:第一電極
102:第二電極
200:受光器件
201:第一電極
202:第二電極
203:受光層
211:第一載子注入層
212:第一載子傳輸層
213:活性層
214:第二載子傳輸層
215:第二載子注入層
220:緩衝層
103:EL層
103a:EL層
103b:EL層
103B:EL層
103G:EL層
103R:EL層
103PS:受光層
104B:電洞注入/傳輸層
104G:電洞注入/傳輸層
104R:電洞注入/傳輸層
104PS:第一傳輸層
105B:發光層
105G:發光層
105R:發光層
105PS:活性層
106a:電荷產生層
106b:電荷產生層
106:電荷產生層
107:絕緣層
107B:絕緣層
107G:絕緣層
107R:絕緣層
107PS:絕緣層
108B:電子傳輸層
108G:電子傳輸層
108R:電子傳輸層
108PS:第二傳輸層
109:電子注入層
110B:犧牲層
110G:犧牲層
110R:犧牲層
110PS:犧牲層
111:電洞注入層
111a:電洞注入層
111b:電洞注入層
112:電洞傳輸層
112a:電洞傳輸層
112b:電洞傳輸層
113:發光層
113a:發光層
113b:發光層
113c:發光層
114:電子傳輸層
114a:電子傳輸層
114b:電子傳輸層
115:電子注入層
115a:電子注入層
115b:電子注入層
501C:絕緣膜
501D:絕緣膜
504:導電膜
506:絕緣膜
508:半導體膜
508A:區域
508B:區域
508C:區域
510:第一基板
512A:導電膜
512B:導電膜
516:絕緣膜
516A:絕緣膜
516B:絕緣膜
518:絕緣膜
520:功能層
524:導電膜
528:分隔壁
530:像素電路
530S:像素電路
530X:像素電路
531:像素電路
550:發光器件
550B:發光器件
550G:發光器件
550R:發光器件
550X:發光器件
550PS:受光器件
550S:受光器件
551B:電極
551C:連接電極
551G:電極
551R:電極
551PS:電極
552:電極
580:間隙
700:受發光裝置
701:顯示區域
702B:子像素
702G:子像素
702R:子像素
702IR:子像素
702PS:子像素
703:像素
704:電路
705:絕緣層
706:佈線
710:基板
711:基板
712:IC
713:FPC
720:受發光裝置
800:基板
801a:電極
801b:電極
802:電極
803a:EL層
803b:受光層
805a:發光器件
805b:受光器件
810:受發光裝置
810A:受發光裝置
810B:受發光裝置
900:玻璃基板
901:第一電極
903:第二電極
911:電洞注入層
912:電洞傳輸層
913:活性層
914:電子傳輸層
915:電子注入層
920:緩衝層
5200B:電子裝置
5210:運算裝置
5220:輸入/輸出裝置
5230:顯示部
5240:輸入部
5250:檢測部
5290:通訊部
[圖1A]至[圖1D]是說明本發明的一個實施方式的受光器件的圖;
[圖2A]至[圖2C]是說明本發明的一個實施方式的受發光裝置的圖;
[圖3A]及[圖3B]是說明本發明的一個實施方式的受發光裝置的圖;
[圖4A]至[圖4E]是說明根據實施方式的發光器件的結構的圖;
[圖5A]至[圖5D]是說明根據實施方式的受發光裝置的圖;
[圖6A]至[圖6C]是說明根據實施方式的受發光裝置的製造方法的圖;
[圖7A]至[圖7C]是說明根據實施方式的受發光裝置的製造方法的圖;
[圖8A]至[圖8C]是說明根據實施方式的受發光裝置的製造方法的圖;
[圖9A]至[圖9D]是說明根據實施方式的受發光裝置的製造方法的圖;
[圖10A]至[圖10E]是說明根據實施方式的受發光裝置的製造方法的圖;
[圖11A]至[圖11F]是說明根據實施方式的裝置及像素佈局的圖;
[圖12A]至[圖12C]是說明根據實施方式的像素電路的圖;
[圖13]是說明根據實施方式的受發光裝置的圖;
[圖14A]至[圖14E]是說明根據實施方式的電子裝置的圖;
[圖15A]至[圖15E]是說明根據實施方式的電子裝置的圖;
[圖16A]及[圖16B]是說明根據實施方式的電子裝置的圖;
[圖17]是說明器件1至器件8的結構的圖;
[圖18]是說明器件1及器件2的分光靈敏度的圖;
[圖19]是說明對器件1及器件2照射光的狀態下的電壓-電流密度特性的圖;
[圖20]是說明器件1及器件2的黑暗狀態下的電壓-電流密度特性的圖;
[圖21]是說明器件3及器件4的分光靈敏度的圖;
[圖22]是說明對器件3及器件4照射光的狀態下的電壓-電流密度特性的圖;
[圖23]是說明器件3及器件4的黑暗狀態下的電壓-電流密度特性的圖;
[圖24]是說明器件5及器件6的分光靈敏度的圖;
[圖25]是說明對器件5及器件6照射光的狀態下的電壓-電流密度特性的圖;
[圖26]是說明器件5及器件6的黑暗狀態下的電壓-電流密度特性的圖;
[圖27]是說明器件7及器件8的分光靈敏度的圖;
[圖28]是說明對器件7及器件8照射光的狀態下的電壓-電流密度特性的圖;
[圖29]是說明器件7及器件8的黑暗狀態下的電壓-電流密度特性的圖。
200:受光器件
201:第一電極
202:第二電極
203:受光層
212:第一載子傳輸層
213:活性層
214:第二載子傳輸層
220:緩衝層
Claims (13)
- 一種受光器件,包括: 一對電極間的受光層, 其中,該受光層包括活性層、緩衝層及電子傳輸層, 該緩衝層位於該活性層和該電子傳輸層之間並與該活性層接觸, 並且,該緩衝層包含具有拉電子基團的有機化合物。
- 一種受光器件,包括: 一對電極間的受光層, 其中,該受光層包括活性層、緩衝層及電子傳輸層, 該緩衝層位於該活性層和該電子傳輸層之間並與該活性層接觸, 並且,該緩衝層包含具有拉電子基團的雜芳族化合物。
- 一種受光器件,包括: 一對電極間的受光層, 其中,該受光層包括活性層、緩衝層及電子傳輸層, 該緩衝層位於該活性層和該電子傳輸層之間並與該活性層接觸, 並且,該緩衝層包含具有多個氰基的雜芳族化合物。
- 如請求項2或3之受光器件, 其中該雜芳族化合物具有稠合雜芳環。
- 如請求項1至3中任一項之受光器件, 其中該電子傳輸層包含第一有機化合物, 並且該第一有機化合物為缺π電子型雜芳族化合物。
- 如請求項1至3中任一項之受光器件, 其中該電子傳輸層包含第一有機化合物, 並且該第一有機化合物為包含喹啉骨架的金屬錯合物、包含苯并喹啉骨架的金屬錯合物、包含㗁唑骨架的金屬錯合物、包含噻唑骨架的金屬錯合物、㗁二唑衍生物、***衍生物、咪唑衍生物、㗁唑衍生物、噻唑衍生物、啡啉衍生物、包含喹啉配體的喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、喹㗁啉衍生物、二苯并喹㗁啉衍生物、吡啶衍生物、聯吡啶衍生物以及嘧啶衍生物中的一個。
- 如請求項1至3中任一項之受光器件, 其中該電子傳輸層包含第一有機化合物, 並且該第一有機化合物為具有三嗪環的化合物。
- 一種受光器件,包括: 一對電極間的受光層, 其中,該受光層包括活性層、緩衝層及電子傳輸層, 該緩衝層位於該活性層和該電子傳輸層之間並與該活性層接觸, 該活性層包含第一有機化合物, 該緩衝層包含第二有機化合物, 該電子傳輸層包含第三有機化合物, 並且,該第二有機化合物的LUMO能階比該第一有機化合物的LUMO能階高且比該第三有機化合物的LUMO能階低。
- 如請求項9之受光器件, 其中該第二有機化合物的該LUMO能階和該第一有機化合物的LUMO能階之差為0.5eV以下。
- 如請求項9之受光器件, 其中該第二有機化合物的該LUMO能階和該第三有機化合物的該LUMO能階之差為1.0eV以下。
- 如請求項9之受光器件, 其中該第二有機化合物的該LUMO能階為-4.5eV以上且-3.0eV以下。
- 一種受發光裝置,包括: 如請求項1至3、9中任一項之受光器件;以及 發光器件。
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