説明

発光素子、発光素子の作製方法、及び照明装置

【課題】第1の電極及び第2の電極の短絡を防止しつつ、発光素子の発光特性の低下を抑制する。
【解決手段】第1の電極としての機能を有する導電層と、電界発光層と、第2の電極としての機能を有する導電層と、を含み、該電界発光層に存在する欠陥部を閉塞するように、該欠陥部に充填された絶縁材をさらに含む。このとき、第2の電極としての機能を有する導電層は、電界発光層及び絶縁材を介して第1の電極としての機能を有する導電層に重畳し、且つ電界発光層の上面に接する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の一態様は、発光素子に関する。また、上記発光素子を発光部に用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電気光学素子の一つであり、電圧を印加することにより発光する機能を有する有機化合物又は無機化合物を用いた発光素子(電界発光素子ともいう)の開発が進められている。
【0003】
上記発光素子は、第1の電極、第2の電極、並びに第1の電極及び第2の電極に重畳する電界発光層を少なくとも含み、第1の電極及び第2の電極の間に印加される電圧に応じて発光する。
【0004】
例えば、第1の電極を形成し、該第1の電極の上に電界発光層を形成し、該電界発光層の上に第2の電極を形成することにより上記発光素子を作製することができる。
【0005】
しかしながら、上記発光素子を作製する際に、上記電界発光層に欠陥が発生してしまうといった問題があった。上記欠陥は、例えば第1の電極の上のゴミなどのパーティクルなどが原因で生じる。上記欠陥が存在すると、例えば電界発光層の上に第2の電極を形成する際に、第2の電極が該欠陥を介して第1の電極に接し、第1の電極及び第2の電極が短絡する可能性が高くなる。
【0006】
上記第1の電極及び第2の電極の短絡を防止する技術としては、例えば、絶縁材を形成することにより、該絶縁材を該電界発光層に存在する欠陥に充填し、該欠陥を介して第1の電極及び第2の電極が短絡することを防止する技術が挙げられる(例えば特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2003−017262号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献1に示すような従来の第1の電極及び第2の電極の短絡防止技術では、電界発光層における欠陥部以外の部分の上に絶縁材が形成されないように、該欠陥部に絶縁材を充填することは困難であった。電界発光層における欠陥部以外の部分の上に絶縁材が存在すると、該絶縁材が抵抗となり、発光素子の発光特性が下がってしまう。
【0009】
また、従来の第1の電極及び第2の電極の短絡防止技術では、電界発光層における欠陥部に絶縁材を充填する際に、電界発光層が劣化しやすく、発光素子の発光特性が低下してしまうといった問題もあった。例えば、有機化合物を用いて電界発光層を形成する場合、電界発光層における欠陥部に絶縁材を充填する際に、電界発光層の溶解又は電界発光層における層の剥がれなどが起こることにより、発光素子の発光特性が低下してしまう。
【0010】
本発明の一態様では、発光素子の発光特性の低下を抑制しつつ、発光素子の第1の電極及び第2の電極の短絡を防止することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の一態様は、第1の電極としての機能を有する導電層と、電界発光層と、第2の電極としての機能を有する導電層と、を含み、該電界発光層に存在する欠陥部を閉塞するように、欠陥部に充填された絶縁材をさらに含む構造である。このとき、第2の電極としての機能を有する導電層は、電界発光層及び絶縁材を介して、第1の電極としての機能を有する導電層に重畳し、電界発光層の上面に接する。
【0012】
上記構造にすることにより、電界発光層における欠陥部以外の部分の上に絶縁材が形成されることを抑制し、発光素子の発光特性の低下を抑制しつつ、第1の電極及び第2の電極の短絡の防止を図る。
【0013】
また、本発明の一態様では、発光層及び金属酸化物層を含む積層により電界発光層を構成してもよい。このとき、金属酸化物層は上記積層の最上層とする。
【0014】
上記構造にすることにより、金属酸化物層を保護層として機能させ、電界発光層における欠陥部に絶縁材を充填する際の発光素子の劣化の抑制を図る。
【0015】
また、本発明の一態様は、第1の電極としての機能を有する導電層を形成し、第1の電極としての機能を有する導電層の上に電界発光層を形成し、該電界発光層に存在する欠陥部を閉塞するように、該欠陥部に絶縁材を充填し、電界発光層及び絶縁材を介して第1の電極としての機能を有する導電層に重畳するように、電界発光層の上及び絶縁材の上に第2の電極としての機能を有する導電層を形成することである。このとき、電界発光層の上に絶縁層を形成し、電界発光層の欠陥部に充填された絶縁層の一部のみが残存するように絶縁層を選択的に除去してもよい。上記方法を用いて発光素子を作製することにより、発光素子の発光特性の低下を抑制しつつ、第1の電極及び第2の電極の短絡の防止を図る。
【0016】
また、本発明の一態様は、上記発光素子を発光部に備える照明装置である。
【発明の効果】
【0017】
本発明の一態様により、電界発光層と第2の電極の間に絶縁材が形成されることを極力少なくすることができるため、発光素子の発光特性の低下を抑制しつつ、発光素子の第1の電極及び第2の電極の短絡を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】実施の形態1における発光素子の構造例を示す断面模式図。
【図2】実施の形態2における電界発光層の構造例を示す断面模式図。
【図3】実施の形態3における発光素子の作製方法例を説明するための断面模式図。
【図4】実施の形態4における発光素子の作製方法例を説明するための断面模式図。
【図5】実施の形態5における照明装置の例を説明するための模式図。
【図6】実施の形態5における照明装置の例を説明するための模式図。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明を説明するための実施の形態の一例について、図面を用いて以下に説明する。なお、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなく実施の形態の内容を変更することは、当業者であれば容易である。よって、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定されない。
【0020】
なお、各実施の形態の内容を互いに適宜組み合わせることができる。また、各実施の形態の内容を互いに置き換えることができる。
【0021】
また、第1、第2などの序数は、構成要素の混同を避けるために付しており、各構成要素の数は、序数の数に限定されない。
【0022】
(実施の形態1)
本実施の形態では、発光素子の例について説明する。
【0023】
なお、発光素子は、第1の電極、第2の電極、並びに第1の電極及び第2の電極に重畳する電界発光層を含み、第1の電極及び第2の電極の間に印加される電圧に応じて電界発光層が発光することにより光を射出する。
【0024】
本実施の形態における発光素子の構造例について図1を用いて説明する。図1は、本実施の形態における発光素子の構造例を説明するための断面模式図である。
【0025】
図1(A)及び図1(B)に示す発光素子は、導電層111と、電界発光層112と、絶縁材113と、導電層114と、を含む。
【0026】
導電層111は、例えば被素子形成層100の上に設けられる。
【0027】
被素子形成層100は、上部に素子の形成が可能な層である。
【0028】
導電層111は、発光素子の第1の電極としての機能を有する。
【0029】
導電層111としては、例えばモリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、若しくはスカンジウムなどの金属材料を含む材料の層を用いることができる。また、導電層111としては、導電性の金属酸化物を含む層を用いることもできる。導電性の金属酸化物としては、例えば酸化インジウム(In)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム酸化スズ合金(In―SnO、ITOと略記する場合がある)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In―ZnO)などの金属酸化物、又はシリコン、酸化シリコン、窒素を含む該金属酸化物を用いることができる。また、導電層111に適用可能な材料の層の積層により、導電層111を構成することもできる。例えば、本実施の形態における発光素子が下部方向に光を射出する構造(ボトムエミッション構造ともいう)、又は上部及び下部方向に光を射出する構造(デュアルエミッション構造ともいう)の場合には、導電層111として、上記導電層111に適用可能な材料の層のうち、光を透過する材料の層を用いることができ、本実施の形態における発光素子が上部方向に光を射出する構造(トップエミッション構造ともいう)の場合には、導電層111として、上記導電層111に適用可能な材料の層のうち、光を反射する材料の層を用いることができる。
【0030】
電界発光層112は、特定の色を呈する光を射出する層である。
【0031】
電界発光層112は、少なくとも発光層を含む。発光層としては、例えば蛍光材料又は燐光材料などの電界発光材料を含む層を用いることができる。
【0032】
また、上記発光層と、他の層との積層により電界発光層112を構成することもできる。電界発光層112を積層構造にする場合、電界発光層112の最上層は、金属酸化物層であることが好ましい。このとき、金属酸化物層は、導電性を有することが好ましい。電界発光層112の最上層を金属酸化物層にすることにより、発光素子を作製する際の電界発光層112の劣化を抑制することができ、発光素子の発光特性の低下を抑制することができる。
【0033】
上記金属酸化物層としては、遷移金属酸化物層や元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物層を用いることができる。例えば、上記金属酸化物層としては、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムを含む材料の層を用いることができる。また、上記金属酸化物層に適用可能な材料の層の積層により、金属酸化物層を構成することもできる。例えば、酸化モリブデン層は、吸湿性が低いため、酸化モリブデン層を用いて上記金属酸化物層を構成することにより、発光素子を作製する際の電界発光層112の劣化を抑制することができ、発光素子の発光特性の低下を抑制することができる。
【0034】
さらに、電界発光層112には、欠陥部が存在する。欠陥部における欠陥としては、例えばピンホール欠陥などがある。また、電界発光層112のうち、他の部分より厚さが薄い部分も欠陥部に含まれる。また、電界発光層112の上面から下面にかけて電界発光層112を貫通して上記欠陥部が存在していてもよい。また、電界発光層112に複数の欠陥部が存在していてもよい。図1(A)及び図1(B)では、一例として電界発光層112の上面から下面にかけて電界発光層112を貫通して上記欠陥部が存在する場合を示す。
【0035】
また、図1(A)及び図1(B)において、電界発光層112における欠陥部の形状は、側面が曲面の形状であるが、本実施の形態の発光素子において、電界発光層112における欠陥部の形状は、特に限定されない。
【0036】
絶縁材113は、電界発光層112に存在する欠陥部を閉塞するように充填されている。このとき、導電層114は、欠陥部を介して導電層111に接触しない。また、例えば図1(B)に示すように、必ずしも電界発光層112の欠陥部の全てに絶縁材113が充填されなくてもよいが、欠陥部に絶縁材113を充填させればさせるほど、欠陥部への電界集中を低減することができる。
【0037】
なお、図1(A)及び図1(B)において絶縁材113の厚さは、電界発光層112の厚さより薄くなっているが、これに限定されず、図1(A)及び図1(B)において絶縁材113の厚さを、電界発光層112の厚さ以上にしてもよい。
【0038】
絶縁材113としては、例えば熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、又は感光性樹脂などを用いることができる。また、絶縁材113としては、例えば感光性樹脂としてフォトレジストを用いることができる。また、絶縁材113としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、又はアクリル樹脂などを用いることができる。
【0039】
導電層114は、電界発光層112及び電界発光層112の欠陥部を介して導電層111に重畳し、電界発光層112の上面に接する。導電層114は、発光素子の第2の電極としての機能を有する。
【0040】
導電層114としては、例えばモリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、若しくはスカンジウムなどの金属材料を含む材料の層を用いることができる。また、導電層114としては、導電性の金属酸化物を含む層を用いることもできる。導電性の金属酸化物としては、例えば酸化インジウム(In)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム酸化スズ合金(In―SnO、ITOと略記する場合がある)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In―ZnO)などの金属酸化物、又はシリコン、酸化シリコン、窒素を含む該金属酸化物を用いることができる。また、導電層114に適用可能な材料の層の積層により、導電層114を構成することもできる。例えば、発光素子が上面方向に光を射出する構造の場合には、導電層114として、導電層114に適用可能な材料の層のうち、光を透過する材料の層を用いることができ、下面方向に光を射出する構造の場合には、導電層114として、導電層114に適用可能な材料の層のうち、光を反射する材料の層を用いることができる。
【0041】
以上が図1に示す発光素子の構造例である。
【0042】
なお、例えば導電層111の上にゴミなどのパーティクルが存在することにより電界発光層112の欠陥部が発生する場合、電界発光層112の欠陥部にパーティクルが残存したままになることがある。上記パーティクルが残存したままであると、例えばパーティクルの近傍において、電界発光層112の厚さが薄い部分又は電界発光層112が形成されない部分が発生してしまう場合がある。このとき、発光素子の構造を、導電層111と、導電層111の上に設けられた電界発光層112と、電界発光層112に存在する欠陥部に設けられたパーティクルと、該パーティクル及び電界発光層の間を閉塞するように充填された絶縁材113と、該電界発光層の上面及び絶縁材の上部に接する導電層114と、を含む構造にすることによりパーティクル及び電界発光層112の間を介して導電層111及び導電層114が接触することを防止することができる。
【0043】
図1を用いて説明したように、本実施の形態における発光素子の一例は、第1の電極としての機能を有する導電層と、第1の電極の上に設けられた電界発光層と、電界発光層の上面に接し、第2の電極としての機能を有する導電層と、を含む構造である。
【0044】
さらに、上記電界発光層には、欠陥部が存在し、本実施の形態における発光素子の一例は、上記欠陥部を閉塞するように、該欠陥部に充填された絶縁材を含む構造である。上記第2の電極としての機能を有する導電層は、上記絶縁材の上部に接するため、発光素子の発光特性の低下が少ない。
【0045】
上記構造にすることにより、発光素子の発光特性の低下を抑制しつつ、電界発光層における欠陥部において、第1の電極としての機能を有する導電層及び第2の電極としての機能を有する導電層の接触を防止することができるため、第1の電極及び第2の電極の短絡を防止することができる。
【0046】
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1における発光素子の電界発光層の構造例について説明する。
【0047】
本実施の形態における電界発光層の構造例として、図1(A)に示す電界発光層112の構造例について、図2を用いて説明する。図2は、本実施の形態における電界発光層の構造例を説明するための模式図である。
【0048】
図2(A)に示す電界発光層112は、正孔注入層(HILともいう)121aと、正孔輸送層(HTLともいう)122aと、発光層(EMLともいう)123aと、電子輸送層(ETLともいう)124aと、電子注入層(EILともいう)125と、を含む。
【0049】
正孔注入層121aは、図1(A)に示す導電層111の上に設けられる。なお、必ずしも正孔注入層121aを設けなくてもよい。
【0050】
正孔輸送層122aは、正孔注入層121aの上に設けられる。なお、必ずしも正孔輸送層122aを設けなくてもよい。
【0051】
発光層123aは、正孔輸送層122aの上に設けられる。
【0052】
電子輸送層124aは、発光層123aの上に設けられる。なお、必ずしも電子輸送層124aを設けなくてもよい。
【0053】
電子注入層125は、電子輸送層124aの上に設けられる。なお、必ずしも電子注入層125を設けなくてもよい。
【0054】
また、電子注入層125の上には、図1(A)に示す導電層114が設けられる。導電層114は、電子注入層125の上面に接する。
【0055】
なお、図1(A)に示す電界発光層112の構造が図2(A)に示す構造であり、電界発光層112の上面及び下面を貫通する欠陥部が電界発光層112に存在する場合、電界発光層112には、電界発光層112の上面(電子注入層125の上面)から電界発光層112の下面(正孔注入層121aの下面)にかけて電界発光層112を貫通して欠陥部が存在する。また、上記欠陥部を閉塞するように図1(A)に示す絶縁材113が充填される。
【0056】
また、図2(B)に示す電界発光層112は、正孔注入層121bと、正孔輸送層122bと、発光層123bと、電子輸送層124bと、電子注入バッファ層(EIBともいう)126と、複合材料層(MIXともいう)127と、金属酸化物層(MOLともいう)128と、を含む。
【0057】
正孔注入層121bは、図1(A)に示す導電層111の上に設けられる。なお、必ずしも正孔注入層121bを設けなくてもよい。
【0058】
正孔輸送層122bは、正孔注入層121bの上に設けられる。なお、必ずしも正孔輸送層122bを設けなくてもよい。
【0059】
発光層123bは、正孔輸送層122bの上に設けられる。
【0060】
電子輸送層124bは、発光層123bの上に設けられる。なお、必ずしも電子輸送層124bを設けなくてもよい。
【0061】
電子注入バッファ層126は、電子輸送層124bの上に設けられる。なお、必ずしも電子注入バッファ層126を設けなくてもよい。
【0062】
複合材料層127は、電子注入バッファ層126の上に設けられる。なお、必ずしも複合材料層127を設けなくてもよい。
【0063】
金属酸化物層128は、電界発光層112の最上層として設けられ、図2(B)では、複合材料層127の上に設けられる。
【0064】
また、金属酸化物層128の上には、図1(A)に示す導電層114が接している。
【0065】
なお、図1(A)に示す電界発光層112の構造が図2(B)に示す構造であり、電界発光層112の上面及び下面を貫通する欠陥部が電界発光層112に存在する場合、電界発光層112には、電界発光層112の上面(金属酸化物層128の上面)から電界発光層112の下面(正孔注入層121bの下面)にかけて電界発光層112を貫通して欠陥部が存在する。また、上記欠陥部を閉塞するように図1(A)に示す絶縁材113が充填される。
【0066】
さらに、図2(A)及び図2(B)に示す電界発光層の各構成要素について説明する。
【0067】
正孔注入層121a及び正孔注入層121bは、正孔輸送層122a及び正孔輸送層122bにキャリアを注入するための層である。
【0068】
正孔注入層121a及び正孔注入層121bとしては、正孔注入性を有する物質を含む層を用いることができる。
【0069】
正孔注入性を有する物質としては、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、タングステン酸化物、又はマンガン酸化物などを用いることができる。
【0070】
また、正孔注入性を有する物質としては、フタロシアニン(HPc(略称)ともいう)又は銅フタロシアニン(CuPc(略称)ともいう)などを用いることもできる。
【0071】
また、正孔注入性を有する物質としては、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(TDATA(略称)ともいう)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(MTDATA(略称)ともいう、)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(DPAB(略称)ともいう)、4,4’−ビス(N−{4−[N’−(3−メチルフェニル)−N’−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(DNTPD(略称)ともいう)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ベンゼン(DPA3B(略称)ともいう)、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(PCzPCA1(略称)ともいう)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(PCzPCA2(略称)ともいう)、又は3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(PCzPCN1(略称)ともいう)などを用いることができる。
【0072】
また、正孔注入性を有する物質としては、例えばオリゴマー、デンドリマー、又はポリマーなどを用いることもでき、例えばポリ(N−ビニルカルバゾール)(PVKともいう)、ポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(PVTPAともいう)、ポリ[N−(4−{N’−[4−(4−ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル−N’−フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](PTPDMAともいう)、ポリ[N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン](Poly−TPDともいう)などを用いることができる。
【0073】
また、正孔注入性を有する物質としては、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSSともいう)、又はポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PSSともいう)などを用いることができる。
【0074】
また、正孔注入層121a及び正孔注入層121bとしては、正孔輸送性を有する有機化合物と、アクセプター性物質と、を含有する複合材料の層を用いることもできる。このとき、上記複合材料に含有される有機化合物の正孔移動度は、10−6cm/Vs以上であることが好ましい。正孔注入層121a及び正孔注入層121bとして、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料の層を用いることにより、図1(A)に示す導電層111から正孔が注入しやすくなり、発光素子の駆動電圧を低減することができる。例えば、正孔輸送性の高い物質及びアクセプター物質を共蒸着することにより、上記複合材料の層を形成することができる。
【0075】
上記複合材料に含有される有機化合物としては、例えば芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、又は高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマーなど)などを用いることができる。
【0076】
例えば、上記複合材料に含有される有機化合物としては、TDATA、MTDATA、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(NPB(略称)又はα−NPD(略称)ともいう)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(TPD(略称)ともいう)、4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(BPAFLP(略称)ともいう)、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(CBP(略称)ともいう)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(TCPB(略称)ともいう)、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(CzPA(略称)ともいう)、9−フェニル−3−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(PCzPA(略称)ともいう)、又は1,4−ビス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−2,3,5,6−テトラフェニルベンゼンなどを用いることができる。
【0077】
また、上記複合材料に含有される有機化合物としては、例えば2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(t−BuDNA(略称)ともいう)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(DPPA(略称)ともいう)、2−tert−ブチル−9,10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(t−BuDBA(略称)ともいう)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(DNA(略称)ともいう)、9,10−ジフェニルアントラセン(DPAnth(略称)ともいう)、2−tert−ブチルアントラセン(t−BuAnth(略称)ともいう)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(DMNA(略称)ともいう)、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]−2−tert−ブチルアントラセン、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、又は2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセンなどを用いることができる。
【0078】
さらに、上記複合材料に含有される有機化合物としては、例えば2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、9,9’−ビアントリル、10,10’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス(2−フェニルフェニル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス[(2,3,4,5,6−ペンタフェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン、ペンタセン、コロネン、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi(略称)ともいう)、又は9,10−ビス[4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(DPVPA(略称)ともいう)などを用いることができる。
【0079】
また、電子受容体であるアクセプター性物質としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(F−TCNQ(略称)ともいう)、クロラニルなどの有機化合物や、遷移金属酸化物を用いることができる。
【0080】
また、電子受容体であるアクセプター性物質としては、元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を用いることができる。例えば、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、又は酸化レニウムは、電子受容性が高いため、電子受容体であるアクセプター性物質として好ましい。さらに、酸化モリブデンは、大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため、電子受容体であるアクセプター性物質としてより好ましい。
【0081】
なお、正孔注入層121a及び正孔注入層121bとしては、例えばPVK、PVTPA、PTPDMA、又はPoly−TPDなどの高分子化合物と、上記電子受容体を用いて複合材料の層を用いることができる。
【0082】
正孔輸送層122a及び正孔輸送層122bは、正孔を輸送するための層である。正孔輸送層122aは、発光層123aに正孔を輸送し、正孔輸送層122bは、発光層123bに正孔を輸送する。
【0083】
正孔輸送層122a及び正孔輸送層122bとしては、正孔輸送性を有する物質を含む層を用いることができる。
【0084】
正孔輸送性を有する物質としては、芳香族アミン化合物を用いることができる。
【0085】
例えば、正孔輸送性を有する物質としては、NPBやTPD、4,4’,4’’−トリス(カルバゾール−9−イル)トリフェニルアミン(TCTA(略称)ともいう)、TDATA、MTDATA、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(BSPB(略称)ともいう)、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1などを用いることができる。
【0086】
また、正孔輸送層122a及び正孔輸送層122bとしては、例えばCBP、TCPB、CzPAなどを含む層を用いることができる。
【0087】
また、正孔輸送層122a及び正孔輸送層122bとしては、例えばPVK、PVTPA、PTPDMA、又はPoly−TPDを含む層を用いることもできる。
【0088】
なお、正孔輸送層122a及び正孔輸送層122bに適用可能な材料の層の積層により、正孔輸送層122a及び正孔輸送層122bを構成することもできる。
【0089】
発光層123a及び発光層123bは、発光性を有する物質を含む層である。
【0090】
発光層123a及び発光層123bとしては、例えば蛍光を発する化合物又は燐光を発する化合物、及びホスト材料を含む層を用いることができる。
【0091】
蛍光を発する化合物としては、例えば青色を呈する光を発する蛍光材料(青色蛍光材料ともいう)、緑色を呈する光を発する蛍光材料(緑色蛍光材料ともいう)、黄色を呈する光を発する蛍光材料(黄色蛍光材料ともいう)、又は赤色を呈する光を発する蛍光材料(赤色蛍光材料ともいう)などを用いることができる。
【0092】
青色蛍光材料としては、例えばN,N’−ビス[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニルスチルベン−4,4’−ジアミン(YGA2S(略称)ともいう)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(YGAPA(略称)ともいう)、4−(10−フェニル−9−アントリル)−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(PCBAPA(略称)ともいう)などを用いることができる。
【0093】
緑色蛍光材料としては、例えばN−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(2PCAPA(略称)ともいう)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(2PCABPhA(略称)ともいう)、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(2DPAPA(略称)ともいう)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(2DPABPhA(略称)ともいう)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)]−N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−フェニルアントラセン−2−アミン(2YGABPhA(略称)ともいう)、N,N,9−トリフェニルアントラセン−9−アミン(DPhAPhA(略称)ともいう)などが挙げられる。
【0094】
また、黄色蛍光材料としては、例えばルブレン、又は5,12−ビス(1,1’−ビフェニル−4−イル)−6,11−ジフェニルテトラセン(BPT(略称)ともいう)などを用いることができる。
【0095】
また、赤色蛍光材料としては、例えばN,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)テトラセン−5,11−ジアミン(p−mPhTD(略称)ともいう)、又は7,14−ジフェニル−N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)アセナフト[1,2−a]フルオランテン−3,10−ジアミン(p−mPhAFD(略称)ともいう)などを用いることができる。
【0096】
また、燐光を発する化合物としては、例えば青色を呈する光を発する燐光材料(青色燐光材料ともいう)、緑色を呈する光を発する燐光材料(緑色燐光材料ともいう)、黄色を呈する光を発する燐光材料(黄色燐光材料ともいう)、橙色を呈する光を発する燐光材料(橙色燐光材料ともいう)、又は赤色を呈する光を発する燐光材料(赤色燐光材料ともいう)などを用いることができる。
【0097】
青色燐光材料としては、例えばビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)テトラキス(1−ピラゾリル)ボラート(FIr6(略称)ともいう)、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(FIrpic(略称)ともいう)、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(Ir(CFppy)(pic)(略称)ともいう)、又はビス[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(FIr(acac)(略称)ともいう)などを用いることができる。
【0098】
緑色燐光材料としては、例えばトリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)(Ir(ppy)(略称)ともいう)、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(Ir(ppy)(acac)(略称)ともいう)、ビス(1,2−ジフェニル−1H−ベンゾイミダゾラト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(Ir(pbi)(acac)(略称)ともいう)、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(Ir(bzq)(acac)(略称)ともいう)、又はトリス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)(Ir(bzq)(略称)ともいう)などを用いることができる。
【0099】
黄色燐光材料としては、例えばビス(2,4−ジフェニル−1,3−オキサゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(Ir(dpo)(acac)(略称)ともいう)、ビス[2−(4’−パーフルオロフェニルフェニル)ピリジナト]イリジウム(III)アセチルアセトナート(Ir(p−PF−ph)(acac)(略称)ともいう)、ビス(2−フェニルベンゾチアゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(Ir(bt)(acac)(略称)ともいう)、(アセチルアセトナート)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフェニル)−5−メチルピラジナト]イリジウム(III)(Ir(Fdppr−Me)(acac)(略称)ともいう)、又は(アセチルアセトナート)ビス{2−(4−メトキシフェニル)−3,5−ジメチルピラジナト}イリジウム(III)(Ir(dmmoppr)(acac)(略称)ともいう)などを用いることができる。
【0100】
橙色燐光材料としては、例えばトリス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)(Ir(pq)(略称)ともいう)、ビス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(Ir(pq)(acac)(略称)ともいう)、(アセチルアセトナート)ビス(3,5−ジメチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(Ir(mppr−Me)(acac)(略称)ともいう)、(アセチルアセトナート)ビス(5−イソプロピル−3−メチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(Ir(mppr−iPr)(acac)(略称)ともいう)などを用いることができる。
【0101】
赤色燐光材料としては、例えばビス[2−(2’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジナト−N,C3’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(Ir(btp)(acac))、ビス(1−フェニルイソキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(Ir(piq)(acac)(略称)ともいう)、(アセチルアセトナート)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)(Ir(Fdpq)(acac)(略称)ともいう)、(アセチルアセトナート)ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(III)(Ir(tppr)(acac)(略称)ともいう)、(ジピバロイルメタナト)ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(III)(Ir(tppr)(dpm)(略称)ともいう)、又は2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィリン白金(II)(PtOEP(略称)ともいう)などを用いることができる。
【0102】
また、燐光を発する化合物としては、希土類金属錯体を用いることができる。希土類金属錯体の発光は、希土類金属イオンからの発光(異なる多重度間の電子遷移)であるため、燐光を発する化合物として用いることができる。燐光を発する化合物としては、例えばトリス(アセチルアセトナート)(モノフェナントロリン)テルビウム(III)(Tb(acac)(Phen)(略称)ともいう)、トリス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオナト)(モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(Eu(DBM)(Phen)(略称)ともいう)、トリス[1−(2−テノイル)−3,3,3−トリフルオロアセトナト](モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(Eu(TTA)(Phen)(略称)ともいう)などを用いることができる。
【0103】
なお、上記発光性を有する物質(ゲスト材料)を他の物質(ホスト材料)に分散させた層により発光層123a及び発光層123bを構成としてもよい。ホスト材料としては、例えば上記発光性を有する物質よりも最低空軌道準位(LUMO準位)が高く、最高被占有軌道準位(HOMO準位)が低い物質を用いることが好ましい。
【0104】
ホスト材料としては、例えば金属錯体、複素環化合物、縮合芳香族化合物、又は芳香族アミン化合物などを用いることができる。
【0105】
例えば、ホスト材料としては、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(Alq(略称)ともいう)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(III)(Almq(略称)ともいう)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(II)(BeBq(略称)ともいう)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(BAlq(略称)ともいう)、ビス(8−キノリノラト)亜鉛(II)(Znq(略称)ともいう)、ビス[2−(2−ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(ZnPBO(略称)ともいう)、ビス[2−(2−ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(ZnBTZ(略称)ともいう)、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(PBD(略称)ともいう)、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(OXD−7(略称)ともいう)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(TAZ(略称)ともいう)、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)(TPBI(略称)ともいう)、バソフェナントロリン(BPhen(略称)ともいう)、バソキュプロイン(BCP(略称)ともいう)、CzPA、3,6−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(DPCzPA(略称)ともいう)、DNA、t−BuDNA、9,9’−ビアントリル(BANT(略称)ともいう)、9,9’−(スチルベン−3,3’−ジイル)ジフェナントレン(DPNS(略称)ともいう)、9,9’−(スチルベン−4,4’−ジイル)ジフェナントレン(DPNS2(略称)ともいう)、3,3’,3’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリピレン(TPB3(略称)ともいう)、DPAnth、6,12−ジメトキシ−5,11−ジフェニルクリセン、N,N−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(CzA1PA(略称)ともいう)、4−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(DPhPA(略称)ともいう)、N,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(PCAPA(略称)ともいう)、N,9−ジフェニル−N−{4−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]フェニル}−9H−カルバゾール−3−アミン(PCAPBA(略称)ともいう)、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(2PCAPA(略称)ともいう)、NPB、TPD、DFLDPBi、又はBSPBなどを用いることができる。
【0106】
また、上記ホスト材料に適用可能な材料を複数用いてホスト材料を構成することもできる。
【0107】
ゲスト材料をホスト材料に分散させた層により発光層123a及び発光層123bを構成することにより、発光層123a及び発光層123bの結晶化を抑制することができ、また、ゲスト材料の濃度が高いことによる濃度消光を抑制することができる。
【0108】
また、発光層123a及び発光層123bとしては、高分子化合物の発光物質を含む層を用いることができる。
【0109】
高分子化合物の発光物質としては、例えばポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)(PFO(略称)ともいう)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(2,5−ジメトキシベンゼン−1,4−ジイル)](PF−DMOP(略称)ともいう)、ポリ{(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−[N,N’−ジ−(p−ブチルフェニル)−1,4−ジアミノベンゼン]}(TAB−PFH(略称)ともいう)、ポリ(p−フェニレンビニレン)(PPV(略称)ともいう)、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−alt−co−(ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−4,7−ジイル)](PFBT(略称)ともいう)、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレニレン)−alt−co−(2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシロキシ)−1,4−フェニレン)]、ポリ[2−メトキシ−5−(2’−エチルヘキソキシ)−1,4−フェニレンビニレン](MEH−PPV(略称)ともいう)、ポリ(3−ブチルチオフェン−2,5−ジイル)(R4−PAT(略称)ともいう)、ポリ{[9,9−ジヘキシル−2,7−ビス(1−シアノビニレン)フルオレニレン]−alt−co−[2,5−ビス(N,N’−ジフェニルアミノ)−1,4−フェニレン]}、又はポリ{[2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシロキシ)−1,4−ビス(1−シアノビニレンフェニレン)]−alt−co−[2,5−ビス(N,N’−ジフェニルアミノ)−1,4−フェニレン]}(CN−PPV−DPD(略称)ともいう)などを用いることができる。
【0110】
なお、発光層123a及び発光層123bに適用可能な層の積層により発光層123a及び発光層123bを構成することもできる。例えば、異なる色を呈する光を発する発光層の積層により、様々な発光色を得ることができ、また、発光輝度を向上させることができる。例えば第1の色を呈する光を発する材料の層と、該第1の色と補色の関係の色を呈する光を発する材料の層の積層により白色を呈する光を発する発光層を構成することができる。例えば、青色を呈する光を発する発光層及び黄色を呈する光を発する発光層の積層、青緑色を呈する光を発する発光層及び赤色を呈する光を発する発光層の積層により、白色を呈する光を発する発光層を構成することができる。
【0111】
なお、このとき、発光層と発光層の間に電荷発生層を設けることにより、発光素子の電流密度を低く保ったまま、発光素子の発光輝度を向上させ、発光素子の寿命を長くすることができる。
【0112】
電子輸送層124a及び電子輸送層124bは、電子を輸送するための層である。電子輸送層124aは、発光層123aに電子を輸送し、電子輸送層124bは、発光層123bに電子を輸送する。
【0113】
電子輸送層124a及び電子輸送層124bとしては、電子輸送性を有する物質を含む層を用いることができる。
【0114】
電子輸送性を有する物質としては、例えばAlq、Almq、BeBq、BAlq、Zn(BOX)、Zn(BTZ)、PBD、OXD−7、CO11、TAZ、BPhen、BCP、PF−Py、又はPF−BPyなどを用いることができる。
【0115】
なお、電子輸送層124a及び電子輸送層124bに適用可能な材料の層の積層により電子輸送層124a及び電子輸送層124bを構成することもできる。
【0116】
電子注入層125は、電子を注入するための層である。
【0117】
電子注入層125としては、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はこれらの化合物を含む層を用いることができる。また、電子注入層125としては、例えば電子輸送層に適用可能な材料の層にアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はこれらの化合物を含む層を用いることもできる。
【0118】
例えば、蒸着法(真空蒸着法を含む)、インクジェット法、又は塗布法などの方法を用いることにより、正孔注入層121a及び正孔注入層121b、正孔輸送層122a及び正孔輸送層122b、発光層123a及び発光層123b、電子輸送層124a及び電子輸送層124b、並びに電子注入層125を形成することができる。
【0119】
電子注入バッファ層126は、発光層123bへの電子の注入障壁を緩和する層である。
【0120】
電子注入バッファ層126としては、電子注入性を有する材料、ドナー性を有する材料、及び電子輸送性を有する物質を含む層を用いることができる。
【0121】
電子注入性又はドナー性を有する材料としては、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、及び希土類金属などの金属材料、並びに該金属材料の化合物を用いることができる。
【0122】
電子輸送性を有する物質としては、例えばAlq、Almq、BeBq、BAlq、Zn(BOX)、Zn(BTZ)、PBD、OXD−7、CO11、TAZ、BPhen、BCP、PF−Py、又はPF−BPyなどを用いることができる。
【0123】
複合材料層127は、電子を輸送するための層である。
【0124】
複合材料層127としては、上記正孔輸送性を有する物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料の層を用いることができる。
【0125】
金属酸化物層128は、保護層である。金属酸化物層128を設けることにより、発光素子の作製時における図1(A)に示す電界発光層112の劣化を抑制することができる。
【0126】
金属酸化物層128としては、例えば遷移金属酸化物層や元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物層を用いることができる。例えば、上記金属酸化物層としては、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムを含む材料の層を用いることができる。また、金属酸化物層128に適用可能な材料の層の積層により、金属酸化物層128を構成することもできる。例えば、酸化モリブデン層は、吸湿性が低いため、酸化モリブデン層を用いて金属酸化物層128を構成することにより、発光素子を作製する際の電界発光層の劣化を抑制することができ、発光素子の発光特性の低下を抑制することができる。
【0127】
以上が図2に示す電界発光層の構造例である。
【0128】
なお、図2に示す電界発光層を複数積層させて発光素子の電界発光層を構成してもよい。上記構成を有する発光素子は、エネルギーの移動や消光などの問題が起こりにくく、材料の選択の幅が広がることで高い発光効率と長い寿命とを併せ持つ発光素子とすることが容易である。また、一方の電界発光層で燐光発光、他方の電界発光層で蛍光発光を得ることも容易である。
【0129】
図2を用いて説明したように、本実施の形態における発光素子の電界発光層の一例は、少なくとも発光層を含む構造である。
【0130】
また、本実施の形態における発光素子の電界発光層の一例は、発光層及び金属酸化物層を含む積層であり、該積層の最上層が金属酸化物層である構造にすることができる。上記構造にすることにより、発光素子の作製時における電界発光層の劣化を抑制することができる。
【0131】
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1に示す発光素子の作製方法例について説明する。
【0132】
本実施の形態における発光素子の作製方法例として、図1(A)に示す発光素子の作製方法例について図3を用いて説明する。図3は、図1(A)に示す発光素子の作製方法例を説明するための断面模式図である。
【0133】
まず、図3(A)に示すように、被素子形成層100の上に導電層111を形成する。
【0134】
例えば、スパッタリング法を用いて導電層111に適用可能な材料の膜を被素子形成層100の上に形成することにより、導電層111を形成することができる。また、導電層111に適用可能な材料の膜を積層させることにより、導電層111を形成してもよい。
【0135】
次に、図3(B)に示すように、導電層111の上に電界発光層112を形成する。このとき、電界発光層112に欠陥部102が生じる。
【0136】
例えば、真空蒸着法、インクジェット法、又はスピンコート法などを用いて発光層を形成することにより、電界発光層112を形成することができる。なお、発光層に加え、実施の形態2に示す電界発光層の例のように、他の層を積層することにより、電界発光層112を形成する場合には、例えば真空蒸着法、インクジェット法、又はスピンコート法などを用いて他の層に適用可能な材料の層を形成することができる。
【0137】
なお、このとき、電界発光層112の最上層として金属酸化物層を形成することが好ましい。例えばスパッタリング法、真空蒸着法、インクジェット法、又はスピンコート法などを用いて金属酸化物層を形成することができる。
【0138】
次に、図3(C)に示すように、電界発光層112の上に絶縁層103を形成することにより、電界発光層112に存在する欠陥部102に絶縁層103の一部を充填し、欠陥部102を閉塞する。
【0139】
例えば、塗布法などを用いて図1(A)に示す絶縁材113に適用可能な材料の膜を形成することにより絶縁層103を形成することができる。また、例えば厚さ0.5μm以上5μm以下の絶縁層103を形成することにより、電界発光層112に存在する欠陥部102を閉塞するように、欠陥部102に絶縁層103の一部を充填する。
【0140】
次に、図3(D)に示すように、絶縁層103のうち、欠陥部102に充填された絶縁層103の一部を残存させつつ、残りの絶縁層103の部分を除去することにより、絶縁材113を形成し、且つ電界発光層112の上面を露出させる。
【0141】
例えば、酸素プラズマによるアッシング処理により、絶縁層103のうち、欠陥部102に充填された絶縁層103の一部を残存させつつ、残りの絶縁層103の部分を除去することができる。なお、電界発光層112の最上層として金属酸化物層を設けた場合、金属酸化物層の上面が露出する。電界発光層の最上層として金属酸化物層を設けることにより、欠陥部102に絶縁材113を充填する際の電界発光層112の劣化を抑制しやすくなる。
【0142】
また、ポジ型の感光性樹脂により絶縁層103を形成した場合、例えば、露光時間を調整して絶縁層103側から露光を行うことにより、欠陥部102に充填された絶縁層103の一部を感光せずに残存させつつ、絶縁層103の残りの部分を感光させて除去することもできる。このとき、加熱処理により残存させた絶縁層103の一部を安定化させることが好ましい。
【0143】
次に、図3(E)に示すように、電界発光層112及び絶縁材113を介して導電層111に重畳するように、電界発光層112の上及び絶縁材113の上に導電層114を形成する。このとき、導電層114は、電界発光層112の上面に接する。
【0144】
例えば、スパッタリング法を用いて導電層114に適用可能な材料の膜を電界発光層112及び絶縁材113の上部に接するように形成することにより、導電層114を形成することができる。また、導電層114に適用可能な材料の膜を積層させることにより、導電層114を形成してもよい。
【0145】
以上が図1(A)に示す発光素子の作製方法例である。
【0146】
図3に示すように、本実施の形態における発光素子の作製方法例は、第1の電極としての機能を有する導電層を形成し、第1の電極としての機能を有する導電層の上に電界発光層を形成し、電界発光層の上に絶縁層を形成し、電界発光層に存在する欠陥部を閉塞するように絶縁層の一部を選択的に充填し、絶縁層のうち、欠陥部に充填された絶縁層の部分を残存させ、残りの絶縁層の部分を除去することにより、絶縁材を形成し、且つ電界発光層の上面を露出させ、電界発光層の上面及び絶縁材の上部に接するように第2の電極としての機能を有する導電層を形成する方法である。
【0147】
上記方法にすることにより、第1の電極としての機能を有する導電層及び第2の電極としての機能を有する導電層の接触を防止し、第1の電極及び第2の電極の短絡を防止しつつ、電界発光層に接する絶縁材の面積を少なくすることができるため、発光素子の発光特性の低下を抑制することができる。また、上記方法にすることにより、絶縁層を選択的に除去するだけで絶縁材を形成することができるため、製造工程を簡略にすることができる。
【0148】
(実施の形態4)
本実施の形態では、上記実施の形態1に示す発光素子の作製方法例について説明する。なお、実施の形態3に示す発光素子の作製方法例と同じ部分については、実施の形態3に示す発光素子の作製方法例の説明を適宜援用する。
【0149】
本実施の形態における発光素子の作製方法例として、図1(A)に示す発光素子の作製方法例について図4を用いて説明する。図4は、図1(A)に示す発光素子の作製方法例を説明するための断面模式図である。
【0150】
まず、図4(A)に示すように、被素子形成層100の上に導電層111を形成する。
【0151】
例えば、図3(A)を用いた発光素子の作製方法例の説明と同様に導電層111を形成することができる。
【0152】
次に、図4(B)に示すように、導電層111の上に電界発光層112を形成する。このとき、電界発光層112には、欠陥部102が生じる。
【0153】
例えば、図3(B)を用いた発光素子の作製方法例の説明と同様に電界発光層112を形成することができる。
【0154】
次に、図4(C)に示すように、電界発光層112に存在する欠陥部102を閉塞するように、欠陥部102に絶縁材113を充填する。
【0155】
例えば、欠陥部102に絶縁材113に適用可能な材料の樹脂を充填することにより、絶縁材113を形成することができる。
【0156】
例えば、インクジェット法又はディスペンス法などを用いて絶縁材113に適用可能な樹脂を欠陥部102に充填することにより、絶縁材113を形成することができる。なお、予め電界発光層112の表面の画像の解析又は電界発光層112の上面に射出したレーザ光の反射光の解析により欠陥部102の位置を検出してもよい。欠陥部102に絶縁材113を選択的に充填することにより、絶縁材113の形成に用いられる材料を少なくすることができ、製造コストを低減することができる。
【0157】
次に、図4(D)に示すように、電界発光層112及び絶縁材113を介して導電層111に重畳するように、電界発光層112の上及び絶縁材113の上に導電層114を形成する。このとき、導電層114は、電界発光層112の上面に接する。
【0158】
例えば、図3(E)を用いた発光素子の作製方法例の説明と同様に導電層114を形成することができる。
【0159】
以上が図1(A)に示す発光素子の作製方法例である。
【0160】
図4に示すように、本実施の形態における発光素子の作製方法例は、第1の導電層(例えば第1の電極としての機能を有する導電層)を形成し、第1の導電層の上に電界発光層を形成し、電界発光層に存在する欠陥部に絶縁材を選択的に充填することにより、欠陥部を閉塞し、電界発光層の上面及び絶縁材の上部に接するように第2の導電層(例えば第2の電極としての機能を有する導電層)を形成する方法である。
【0161】
上記方法にすることにより、第1の電極としての機能を有する導電層及び第2の電極としての機能を有する導電層の接触を防止し、第1の電極及び第2の電極の短絡を防止しつつ、電界発光層に接する絶縁材の面積を少なくすることができるため、作製時における電界発光層の劣化を抑制することができ、発光素子の発光特性の低下を抑制することができる。また、上記方法にすることにより、絶縁材の形成に用いられる材料を少なくすることができ、製造コストを低減することができる。
【0162】
(実施の形態5)
本実施の形態では、上記実施の形態における発光素子を用いた電子機器の例について説明する。
【0163】
上記実施の形態における発光素子は、様々な電子機器の発光部に用いることができる。本実施の形態の電子機器の一例として、上記実施の形態の発光素子が適用可能な照明装置について、図5及び図6を用いて説明する。図5及び図6は、本実施の形態における照明装置の例を示す模式図である。
【0164】
図5(A)は、ある室内の天井に設けられた照明装置の例(照明装置201a)を示す模式図である。
【0165】
照明装置201aは、上記実施の形態における発光素子及び発光素子の発光を制御する制御回路を含む。
【0166】
図5(A)に示すように、上記実施の形態の発光素子を用いて照明装置を構成することにより、容易に面積を大きくすることができる。
【0167】
図5(B)は、ある室内の側壁に設けられた照明装置の例(照明装置201b)を示す模式図である。
【0168】
照明装置201bは、上記実施の形態における発光素子及び発光素子の発光を制御する制御回路を含む。
【0169】
図5(B)に示すように、上記実施の形態の発光素子を用いて照明装置を構成することにより、容易に面積を大きくすることができる。また、照明装置201bに用いられる基板として透光性を有するガラス基板を用いることにより、照明装置201bを窓ガラスとして用いることもできる。
【0170】
また、液晶表示装置などにおける表示部に光を射出するライトユニットなどの照明装置の発光部に上記実施の形態の発光素子を用いることができる。表示装置のライトユニットの発光部に上記実施の形態の発光素子を用いる例について以下に説明する。
【0171】
図6(A)に示す電子機器は、携帯型情報端末の例である。図6(A)に示す情報端末は、筐体1001aと、筐体1001aに設けられた表示部1002aと、を具備する。
【0172】
なお、筐体1001aの側面1003aに外部機器に接続させるための接続端子、及び図6(A)に示す携帯型情報端末を操作するためのボタンの一つ又は複数を設けてもよい。
【0173】
図6(A)に示す携帯型情報端末は、筐体1001aの中に、CPUと、メインメモリと、外部機器とCPU及びメインメモリとの信号の送受信を行うインターフェースと、外部機器との信号の送受信を行うアンテナと、表示部1002aに光を射出するライトユニットと、を備える。なお、筐体1001aの中に、特定の機能を有する集積回路を一つ又は複数設けてもよい。
【0174】
図6(A)に示す携帯型情報端末は、例えば電話機、電子書籍、パーソナルコンピュータ、及び遊技機の一つ又は複数としての機能を有する。
【0175】
図6(B)に示す電子機器は、折り畳み式の携帯型情報端末の例である。図6(B)に示す携帯型情報端末は、筐体1001bと、筐体1001bに設けられた表示部1002bと、筐体1004と、筐体1004に設けられた表示部1005と、筐体1001b及び筐体1004を接続する軸部1006と、を具備する。
【0176】
また、図6(B)に示す携帯型情報端末では、軸部1006により筐体1001b又は筐体1004を動かすことにより、筐体1001bを筐体1004に重畳させることができる。
【0177】
なお、筐体1001bの側面1003b又は筐体1004の側面1007に外部機器に接続させるための接続端子、及び図6(B)に示す携帯型情報端末を操作するためのボタンの一つ又は複数を設けてもよい。
【0178】
また、表示部1002b及び表示部1005に、互いに異なる画像又は一続きの画像を表示させてもよい。なお、表示部1005を必ずしも設ける必要はなく、表示部1005の代わりに、入力装置であるキーボードを設けてもよい。
【0179】
図6(B)に示す携帯型情報端末は、筐体1001b又は筐体1004の中に、CPUと、メインメモリと、外部機器とCPU及びメインメモリとの信号の送受信を行うインターフェースと、表示部1002b及び表示部1005に光を射出するライトユニットと、を備える。また、筐体1001b又は筐体1004の中に、特定の機能を有する集積回路を1つ又は複数設けてもよい。また、図6(B)に示す携帯型情報端末に、外部との信号の送受信を行うアンテナを設けてもよい。
【0180】
図6(B)に示す携帯型情報端末は、例えば電話機、電子書籍、パーソナルコンピュータ、及び遊技機の一つ又は複数としての機能を有する。
【0181】
図6(C)に示す電子機器は、設置型情報端末の例である。図6(C)に示す設置型情報端末は、筐体1001cと、筐体1001cに設けられた表示部1002cと、を具備する。
【0182】
なお、表示部1002cを、筐体1001cにおける甲板部1008に設けることもできる。
【0183】
また、図6(C)に示す設置型情報端末は、筐体1001cの中に、CPUと、メインメモリと、外部機器とCPU及びメインメモリとの信号の送受信を行うインターフェースと、表示部1002cに光を射出するライトユニットと、を備える。なお、筐体1001cの中に、特定の機能を有する集積回路を一つ又は複数設けてもよい。また、図6(C)に示す設置型情報端末に、外部との信号の送受信を行うアンテナを設けてもよい。
【0184】
さらに、図6(C)に示す設置型情報端末における筐体1001cの側面1003cに券などを出力する券出力部、硬貨投入部、及び紙幣挿入部の一つ又は複数を設けてもよい。
【0185】
図6(C)に示す設置型情報端末は、例えば現金自動預け払い機、券などの注文をするための情報通信端末(マルチメディアステーションともいう)、又は遊技機としての機能を有する。
【0186】
図6(D)は、設置型情報端末の例である。図6(D)に示す設置型情報端末は、筐体1001dと、筐体1001dに設けられた表示部1002dと、を具備する。なお、筐体1001dを支持する支持台を設けてもよい。
【0187】
なお、筐体1001dの側面1003dに外部機器に接続させるための接続端子、及び図6(D)に示す設置型情報端末を操作するためのボタンの一つ又は複数を設けてもよい。
【0188】
また、図6(D)に示す設置型情報端末は、筐体1001dの中に表示部1002dに光を射出するライトユニットを備える。また、図6(D)に示す設置型情報端末は、筐体1001dの中に、CPUと、メインメモリと、外部機器とCPU及びメインメモリとの信号の送受信を行うインターフェースと、を備えてもよい。また、筐体1001dの中に、特定の機能を有する集積回路を一つ又は複数設けてもよい。また、図6(D)に示す設置型情報端末に、外部との信号の送受信を行うアンテナを設けてもよい。
【0189】
図6(D)に示す設置型情報端末は、例えばデジタルフォトフレーム、入出力モニタ、又はテレビジョン装置としての機能を有する。
【0190】
図6(A)乃至図6(D)に示す電子機器において、上記実施の形態の発光素子は、筐体の中に設けられたライトユニットの発光部として用いることができる。ライトユニットの発光部として用いることにより、電子機器の消費電力を低減することができる。特に携帯型の電子機器では、外部から電力を供給することが難しい場合があるため、消費電力の低い上記実施の形態の発光素子をライトユニットの発光部に用いることが好ましい。
【0191】
なお、図5及び図6に示す照明装置に限定されず、例えば電気スタンド、電光掲示板、室外灯、携帯用光源などの照明装置の発光部に上記実施の形態の発光素子を用いることができる。
【0192】
また、照明装置に用いられる基板として可撓性基板を用いることにより、例えば発光部が筒状の照明装置又は発光部が球状の照明装置などを構成することもできる。
【0193】
なお、照明装置に上記実施の形態に示す発光素子の発光を制御するための制御回路を設けてもよい。
【0194】
また、発光部に上記実施の形態に示す発光素子を複数用いて照明装置に構成してもよい。発光部に上記実施の形態に示す発光素子を複数用いることにより、照明装置の発光輝度を向上させることができ、また、例えば複数の色の光を選択的に発する照明装置を構成することもできる。
【0195】
また、照明装置に限定されず、例えば上記実施の形態の発光素子を、エレクトロルミネッセンス表示装置における画素の発光素子(発光部)に用いることもできる。
【0196】
図5及び図6を用いて説明したように、上記実施の形態の発光素子を発光部に備えることにより、照明装置を構成することができる。上記実施の形態の発光素子を発光部に用いて照明装置を構成することにより、照明装置の消費電力を低減することができる。また、上記実施の形態の発光素子を用いて照明装置を構成することにより、照明装置の発光面積を容易に大きくすることができる。
【符号の説明】
【0197】
100 被素子形成層
102 欠陥部
103 絶縁層
111 導電層
112 電界発光層
113 絶縁材
114 導電層
121a 正孔注入層
121b 正孔注入層
122a 正孔輸送層
122b 正孔輸送層
123a 発光層
123b 発光層
124a 電子輸送層
124b 電子輸送層
125 電子注入層
126 電子注入バッファ層
127 複合材料層
128 金属酸化物層
201a 照明装置
201b 照明装置
1001a 筐体
1001b 筐体
1001c 筐体
1001d 筐体
1002a 表示部
1002b 表示部
1002c 表示部
1002d 表示部
1003a 側面
1003b 側面
1003c 側面
1003d 側面
1004 筐体
1005 表示部
1006 軸部
1007 側面
1008 甲板部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の導電層と、
前記第1の導電層の上に設けられた電界発光層と、
前記電界発光層に存在する欠陥部を閉塞するように、前記欠陥部に充填された絶縁材と、
前記電界発光層及び前記絶縁材を介して前記第1の導電層に重畳し、前記電界発光層の上面に接する第2の導電層と、
を含む発光素子。
【請求項2】
第1の導電層と、
前記第1の導電層の上に設けられ、発光層及び金属酸化物層を少なくとも含む積層であり、前記積層の最上層が前記金属酸化物層である電界発光層と、
前記電界発光層に存在する欠陥部を閉塞するように、前記欠陥部に充填された絶縁材と、
前記電界発光層及び前記絶縁材を介して前記第1の導電層に重畳し、前記電界発光層における前記金属酸化物層の上面に接する第2の導電層と、
を含む発光素子。
【請求項3】
請求項2において、
前記金属酸化物層は、酸化モリブデン層である発光素子。
【請求項4】
請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の発光素子を発光部に備える照明装置。
【請求項5】
第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層の上に電界発光層を形成し、
前記電界発光層に存在する欠陥部を閉塞するように、前記欠陥部に絶縁材を充填し、
前記電界発光層及び前記絶縁材を介して前記第1の導電層に重畳するように、前記電界発光層の上及び前記絶縁材の上に第2の導電層を形成する発光素子の作製方法。
【請求項6】
第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層の上に、発光層、及び最上層に金属酸化物層を含む積層を形成することにより、電界発光層を形成し、
前記金属酸化物層の上に絶縁層を形成し、前記電界発光層に存在する欠陥部を閉塞するように、前記欠陥部に前記絶縁層の一部を充填し、
前記絶縁層のうち、前記欠陥部に充填された前記絶縁層の部分を残存させ、残りの前記絶縁層の部分を除去することにより、絶縁材を形成し、且つ前記金属酸化物層の上面を露出させ、
前記電界発光層及び前記絶縁材を介して前記第1の導電層に重畳するように、前記電界発光層における前記金属酸化物層の上及び前記絶縁材の上に第2の導電層を形成する発光素子の作製方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2012−129198(P2012−129198A)
【公開日】平成24年7月5日(2012.7.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−253557(P2011−253557)
【出願日】平成23年11月21日(2011.11.21)
【出願人】(000153878)株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Fターム(参考)】