説明

発光装置、電子機器及び照明装置

【課題】消費電力が低く、かつ鮮やかな色の発光ができ、輝度ムラの少ない高品質な発光装置を提供する。
【解決手段】複数の発光ユニットが、第1の電極及び第2の電極の間に有機化合物を含む層(EL層)を有する発光素子をそれぞれ備え、該第1の電極は、該発光素子ごとに分断されており、該EL層が、発光物質を含む層(発光層)と、該第1の電極及び該発光層の間に設けられたドナー性物質及びアクセプター性物質を含む層とを含み、隣接し異なる色を呈する発光ユニット間にのみ、逆テーパー形状の隔壁を有する発光装置を提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
有機エレクトロルミネッセンス(Electroluminescence、以下ELとも記す)を用いた発光装置、電子機器及び照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
薄型軽量化が容易であること、入力信号に対し高速に応答可能であること、直流低電圧電源を用いて駆動可能であること等の特徴を有する、有機化合物を発光体として用いた発光素子は、次世代のフラットパネルディスプレイや照明への応用が検討されている。特に、発光素子をマトリクス状に配置した表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野角が広く視認性が優れる点に優位性があると考えられている。
【0003】
有機化合物を発光体として用いた発光素子(有機EL素子)の発光機構は以下の通りである。まず、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層(EL層)を挟んで電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔がEL層に輸送され、電流が流れる。そして、注入された電子及び正孔がEL層中の発光性の有機化合物を励起状態に至らしめ、励起された発光性の有機化合物から発光を得る。励起状態には一重項励起と三重項励起が知られ、発光はどちらの励起状態を経ても可能であると考えられている。
【0004】
発光素子を構成するEL層は、少なくとも発光層を有する。また、EL層は、発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などを有する積層構造とすることもできる。
【0005】
フルカラーの画像を表示する装置を作製する場合には、少なくとも赤、緑、青の3色の光を発する発光素子をマトリクス状に配置することが必要となる。その方法としては、色ごとにEL層の必要な部分を塗り分けて発光色が異なる発光素子を設ける方法(以下、塗り分け方式と記す)、すべての発光素子を白色発光とし、それぞれにカラーフィルタを重ねて白色光を透過させることによって各々の色を得る方法(以下、カラーフィルタ方式と記す)や、すべての発光素子を青又は青より短波長の発光とし、それぞれに色変換層を重ねて青色光又は青より短波長の光を透過させることによって各々の色を得る方法(以下、色変換方式と記す)などがある。例えば、特許文献1には、カラーフィルタ方式を用いた有機EL表示装置の記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2004−227854号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
有機EL素子を用いたディスプレイや照明の実用化に向け、有機EL素子を用いた発光装置の低消費電力化が求められている。また、鮮やかな色の発光ができ、輝度ムラの少ない高品質な発光装置が求められている。
【0008】
発光装置を構成する有機EL素子は、素子ごとに分離して設けられた第1の電極と、該第1の電極に重なる第2の電極との間に、発光物質を含む層(発光層)を含むEL層を備える。消費電力の低い発光装置を作製するためには、発光素子の駆動電圧が低いことが求められる。例えば、EL層に導電性の高い層を備えることで、発光素子の駆動電圧を低くすることができる。
【0009】
しかし、複数の有機EL素子を備えた発光装置の場合、EL層が、第1の電極と発光層との間に導電性の高い層を有すると、隣接する発光素子に、導電性の高い層を介して電流が回り込む現象が生じやすい。このような発光状態の発光素子からの電流の回り込みによって、隣接する非発光状態の発光素子が発光してしまう恐れがある。特に、隣接し異なる色を呈する発光ユニットにおいて発光素子が意図せず発光すると、発光装置における所望の色の表示や、鮮やかな色の表示が困難になる。
【0010】
したがって、本発明の一態様は、消費電力が低く、かつ鮮やかな色の発光ができ、輝度ムラの少ない高品質な発光装置を提供することを課題とする。
【0011】
また、該発光装置を用いた電子機器又は照明装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
異なる色を呈する2つの発光ユニット間において、導電性の高い層を介して、発光状態の発光素子から、非発光状態の発光素子へ電流が回り込むことを抑制するためには、これらの間に電流経路が存在しない、電流経路の最短距離が長い、又は最短距離の電流経路の幅が狭ければ良い。本発明の一態様は、第1の電極と発光層との間に導電性の高い層を設けると共に、隣接し異なる色を呈する発光ユニット間にのみ逆テーパー形状の隔壁を設け、該発光ユニット間において、EL層(少なくとも導電性の高い層)を該隔壁によって分断する構成である。
【0013】
このような構成とすることで、隣接し異なる色を呈する発光ユニット間において、発光状態の一方の発光素子から、非発光状態の他方の発光素子への電流の回り込みを抑制することができる。よって、非発光状態の発光素子の意図しない発光を抑制することができる。
【0014】
かつ、隣接し同じ色を呈する発光ユニット間では、逆テーパー形状の隔壁が設けられていない。よって、該第2の電極の抵抗が高くなることを抑制することができる。また、第2の電極の抵抗に起因した電位降下による発光不良から、発光装置の輝度ムラが生じることを抑制することができる。
【0015】
具体的には、本発明の一態様は、複数の発光ユニットが、第1の電極及び第2の電極の間に有機化合物を含む層(EL層)を有する発光素子をそれぞれ備え、第1の電極は、発光素子ごとに分断されており、EL層が、発光物質を含む層(発光層)と、第1の電極及び発光層の間に設けられたドナー性物質及びアクセプター性物質を含む層とを含み、隣接し異なる色を呈する発光ユニット間にのみ、逆テーパー形状の隔壁を有する発光装置である。
【0016】
上記発光装置は、隔壁を介して隣接し異なる色を呈する第1の発光ユニットと第2の発光ユニットを有し、隔壁の上面形状における長辺の長さは、第1の発光ユニットにおける、第2の発光ユニットに対向する辺の長さの90%以上であることが好ましい。
【0017】
上記構成とすることで、第1の発光ユニットの発光素子から第2の発光ユニットの発光素子までの最短距離の電流経路の幅を十分に狭くすることができる。
【0018】
上記発光装置では、隔壁を介して隣接し異なる色を呈する発光ユニット間における、EL層(少なくとも、ドナー性物質及びアクセプター性物質を含む層)は分断されていることが好ましい。
【0019】
上記構成では、隔壁を介して隣接し異なる色を呈する発光ユニット間において、一方の発光ユニットのEL層から他方の発光ユニットのEL層までの電流経路が存在しないため、特に好ましい。
【0020】
上記発光装置では、一方向に連続して設けられた同じ色を呈する発光ユニットは、同一の層からなる第2の電極を有し、複数の発光ユニットを備える発光部の外側で、第2の電極と共通配線とが電気的に接続することが好ましい。
【0021】
上記構成とすることで、第2の電極の抵抗に起因した電位降下による発光不良から、発光装置の輝度ムラが生じることを抑制することができる。
【0022】
上記発光装置では、共通配線が、発光部の外側に周設されていることが好ましい。
【0023】
上記構成とすることで、発光装置の作製工程中や、発光装置を使用する際に発生する静電気等による高電圧が発光部を構成する発光素子やトランジスタ等の素子への静電破壊(ESD;Electro Static Discharge)を引き起こすことを抑制できる。
【0024】
上記発光装置では、ドナー性物質は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、又は希土類金属化合物であることが好ましい。
【0025】
上記発光装置では、有機化合物を含む層は、発光性の有機化合物を含む層を備えた第1の層と、発光性の有機化合物を含む層を備えた第2の層と、第1の層と第2の層の間に形成された中間層と、を有することが好ましい。
【0026】
また、本発明の一態様は、上記発光装置を表示部に有する電子機器である。また、本発明の一態様は、上記発光装置を照明部に有する照明装置である。
【0027】
上記発光装置はEL層に導電性の高い層を含むため、消費電力の低い電子機器又は照明装置を実現することができる。
【0028】
また、隣接し異なる色を呈する発光ユニット間にのみ逆テーパー形状の隔壁を有するため、これら発光ユニット間において、発光状態の一方の発光素子から、非発光状態の他方の発光素子への電流の回り込みを抑制することができる。よって、非発光状態の発光素子の意図しない発光を抑制することができる。
【0029】
かつ、隣接し同じ色を呈する発光ユニット間では、逆テーパー形状の隔壁が設けられていない。よって、該第2の電極の抵抗が高くなることを抑制することができる。また、第2の電極の抵抗に起因した電位降下による発光不良から、発光装置の輝度ムラが生じることを抑制することができる。
【0030】
よって、鮮やかな色の発光ができ、輝度ムラの少ない高品質な電子機器又は照明装置を実現することができる。
【発明の効果】
【0031】
本発明の一態様は、消費電力が低く、かつ鮮やかな色の発光ができ、輝度ムラの少ない高品質な発光装置を提供することができる。
【0032】
また、該発光装置を用いた電子機器又は照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明の一態様の発光装置の一例を示す図。
【図2】本発明の一態様の発光装置の一例を示す図。
【図3】本発明の一態様の発光装置の一例を示す図。
【図4】本発明の一態様の発光装置の一例を示す図。
【図5】本発明の一態様の発光装置の一例を示す図。
【図6】本発明の一態様のEL層の一例を示す図。
【図7】本発明の一態様の電子機器の一例を示す図。
【図8】本発明の一態様の照明装置の一例を示す図。
【図9】本発明の一態様の発光装置の一例を示す図。
【図10】実施例1に係る断面図。
【図11】実施例1に係る断面写真及び発光写真。
【図12】実施例のEL層を示す図。
【図13】実施例2に係る上面図。
【図14】実施例2に係る断面写真。
【図15】実施例2の構成例の発光写真。
【図16】実施例2の比較例の発光写真。
【発明を実施するための形態】
【0034】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【0035】
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置について、図1乃至図3を用いて説明する。
【0036】
本発明の一態様の発光装置は、複数の発光ユニットを有する。各発光ユニットは、第1の電極及び第2の電極の間に有機化合物を含む層(EL層)を有する発光素子を備える。該第1の電極は、発光素子ごとに分断されている。該EL層が、発光物質を含む層と、該第1の電極及び該発光物質を含む層の間に設けられた導電性の高い層とを含むことから、本発明の一態様では、駆動電圧の低い発光素子、又は消費電力の低い発光装置を実現することができる。
【0037】
また、本発明の一態様の発光装置は、隣接し異なる色を呈する発光ユニット間にのみ、逆テーパー形状の隔壁を有する。よって、本発明の一態様では、上述のようにEL層が導電性の高い層を含む構成であっても、隣接し異なる色を呈する発光ユニット間において、発光状態の一方の発光素子から、非発光状態の他方の発光素子へ電流が回り込むことを抑制することができる。よって、非発光状態の発光ユニットが意図せず発光することを抑制することができ、鮮やかな色の発光ができる発光装置を実現することができる。
【0038】
かつ、隣接し同じ色を呈する発光ユニット間では、該逆テーパー形状の隔壁が設けられていない。よって、第2の電極の抵抗が高くなることを抑制することができる。そして、第2の電極の抵抗に起因した電位降下による発光不良から、発光装置の輝度ムラが生じることを抑制することができる。
【0039】
図1(A)に、本発明の一態様の発光装置における、逆テーパー形状の隔壁150(の上面形状)と発光ユニットの位置関係の一例を示す。また、図1(B)(C)は、それぞれ図1(A)のA−B間、C−D間の断面図である。
【0040】
なお、本実施の形態では、発光装置は、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色の発光ユニットで1つの色を表現する構成とするが、色要素としてはRGB以外の色を用いてもよく、例えば、イエロー、シアン、マゼンタなどで構成されてもよい。本実施の形態において、各発光ユニットが備えるEL層の構成は同一である(例えば、白色の光を発する構成とする)。各発光ユニットは、カラーフィルタや色変換層(図示しない)を備え、例えば、赤色の発光ユニットは、赤色のカラーフィルタを有し、赤色の光を発する。
【0041】
図1(B)に示すように、赤色の発光ユニット160Rは、絶縁表面100上に、発光素子130(第1の電極118、EL層120及び第2の電極122)を有する。また、第1の電極118の端部は、テーパー形状を有した絶縁層124で覆われている。同様に、緑色の発光ユニット160G及び青色の発光ユニット160Bも、絶縁表面100上にそれぞれ発光素子を有する。各発光素子が有するEL層は、発光物質を含む層と、該第1の電極及び該発光物質を含む層の間に設けられた導電性の高い層とを含む。よって、本発明の一態様では、駆動電圧の低い発光素子、又は消費電力の低い発光装置を実現することができる。
【0042】
導電性の高い層としては、可視光に対する透光性を有し、導電性の高い物質(例えば、インジウム錫酸化物(In−SnO、ITO))を含む層や、ドナー性物質及びアクセプター性物質を含む層をその例に挙げることができる。ドナー性物質及びアクセプター性物質を含む層としては、具体的には、有機化合物に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、又は希土類金属化合物を添加した層や、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)等の導電性高分子を含む層を用いることができる。また、ドナー性物質及びアクセプター性物質を含む層は、同一膜中にドナー性物質及びアクセプター性物質を含有する場合だけでなく、ドナー性物質を含む層とアクセプター性物質を含む層とが積層されていても良い。その他、発光素子の具体的な構成及び発光素子に用いることができる材料については、実施の形態3、4で詳述する。
【0043】
図1(A)(B)に示す発光装置では、赤色の発光ユニット160R及び緑色の発光ユニット160Gの間、緑色の発光ユニット160G及び青色の発光ユニット160Bの間など、隣接し異なる色を呈する発光ユニット間には、逆テーパー形状の隔壁150が絶縁層124の上に設けられている。
【0044】
本明細書中において、逆テーパー形状とは、底部よりも絶縁表面に平行な方向にせり出した側部、または上部を有した形状である。
【0045】
隔壁150は、無機絶縁材料、有機絶縁材料、金属材料を用いて形成することができる。例えば、有機絶縁材料としては、ネガ型やポジ型の感光性を有する樹脂材料、非感光性の樹脂材料などを用いることができる。また、金属材料としては、チタン、アルミニウムなどを用いることができる。
【0046】
図1(B)に示す隔壁150は、例えば、ネガ型の感光性を有する有機膜を形成し、露光、現像処理を行うことにより形成することができる。ここで、有機膜の下部に向かって露光強度が低下するよう露光強度を調整することにより、隔壁150を逆テーパー形状とすることができる。または、無機材料からなる膜を形成し、所望の領域にパターニングを行い、無機材料からなる膜を加工することで形成することができる。無機材料からなる膜は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンなどの無機絶縁材料、または、チタン、アルミニウムなどの導電材料などを用いて形成することができる。
【0047】
このような逆テーパー形状の隔壁は、その上方から成膜された膜を、該隔壁を境に物理的に分断することができる。例えば、図1(B)に示すように、隔壁150上に成膜されたEL層120は、隔壁150を境に電気的に分断される。よって、隔壁150を介して、発光素子から隣接する発光素子に電流が流れることを抑制することができる。
【0048】
なお、隔壁150として導電性の材料を用いる場合には、少なくともEL層120の導電性の高い層と隔壁150とが接しないことが好ましい。また、第2の電極122は、隔壁150と接して設けられるとより好ましい。このような構成を適用することで、隔壁150を介して発光素子から隣接する発光素子に電流が流れ、意図しない発光が起こることを抑制しつつ、第2の電極122は、隔壁150を介して導通し電流経路が確保されるため、第2の電極122の抵抗に起因した電位降下を抑制できる。
【0049】
なお、隔壁150の形状はEL層(少なくとも導電性の高い層)を分断することができる形状であれば良い。
【0050】
図1(D)に、本発明の一態様に適用することができる隔壁の断面形状の他の例を示す。図1(D)に示すT字形状の隔壁150は、脚部150aと台部150bとからなる。
【0051】
脚部150aと台部150bからなる隔壁150の形成方法としては、例えば、まず、有機絶縁材料からなる膜を形成し、その上に無機絶縁材料からなる膜を形成する。その後、所望の領域にパターニングを行い、無機絶縁材料からなる膜を加工したのち、該無機絶縁材料からなる膜をマスク(所謂ハードマスク)として、有機絶縁材料からなる膜の加工を行う。有機絶縁材料からなる膜の加工は、ウェットエッチング、ドライエッチングなどを用いることで形成することができる。なお、有機絶縁材料からなる膜により形成した部分は、脚部150aとなり、無機絶縁材料からなる膜により形成した部分は、台部150bとなる。
【0052】
脚部150aに使用できる材料としては、例えば、ネガ型やポジ型の感光性を有する樹脂材料、非感光性の樹脂材料などを用いることができる。また、台部150bに遮光性の材料を用いた場合には、台部150bを遮光膜として用いて、脚部150aを露光などにより形成してもよい。
【0053】
台部150bに使用できる材料としては、たとえば、酸化シリコン、窒化シリコンなどの無機絶縁材料、または、チタン、アルミニウムなどの導電性の金属材料などを用いることができる。
【0054】
なお、脚部150aに無機絶縁材料、かつ台部150bに感光性の有機材料を用いて作製しても良い。また、脚部150a及び台部150bにエッチング速度の異なる無機材料を組み合わせて用いても良い。また、脚部150a及び台部150bにそれぞれ反対の感光性を有する有機樹脂膜を用いても良い。また、図1(D)では隔壁150が2層構造である場合を示したが、単層でも良いし、3層以上の多層構造であっても良い。
【0055】
また、隔壁150が遮光性の材料で設けられると、発光素子からの発光が、隣接する発光ユニットへ漏れることを特に抑制することができ、好ましい。
【0056】
<隣接し異なる色を呈する発光ユニット間について>
以下では、赤色の発光ユニット160R及び緑色の発光ユニット160Gの間の隔壁150を例に用いて、説明する。また、図3に、赤色の発光ユニット160Rの発光素子が発光状態、かつ緑色の発光ユニット160Gの発光素子が非発光状態であるときのEL層の電流経路を矢印で示す。
【0057】
図1(A)(B)に示す発光装置は、赤色の発光ユニット160R及び緑色の発光ユニット160Gの間に隔壁150を有する。該隔壁150の上面形状における長辺の長さは、赤色の発光ユニット160Rにおける、緑色の発光ユニット160Gに対向する辺の長さと概略等しい(又は、緑色の発光ユニット160Gにおける、赤色の発光ユニット160Rに対向する辺の長さと概略等しい)。
【0058】
図1(C)に示すように、隔壁150が設けられていない領域では、EL層は分断されていないが、図1(B)に示すように、隔壁150が設けられている領域では、EL層が分断されている。
【0059】
このような構成を適用することで、隔壁150を設けない構成(図3(A))に比べて、赤色の発光ユニット160RのEL層から隣接する緑色の発光ユニット160GのEL層までの電流経路の最短距離を長くすることができる(図3(B))。よって、発光状態の赤色の発光ユニット160Rの発光素子から、非発光状態の緑色の発光ユニット160Gの発光素子へ電流が回り込むことを抑制することができ、非発光状態の発光ユニットが意図せず発光することを抑制することができる。
【0060】
隔壁150の上面形状は、上記に限られない。図2(A)乃至(D)に、本発明の一態様の発光装置における、逆テーパー形状の隔壁150と発光ユニットの位置関係の他の例を示す。
【0061】
図2(A)に示す発光装置は、赤色の発光ユニット160R及び緑色の発光ユニット160Gの間に隔壁150を有する。該隔壁150の上面形状における長辺の長さは、赤色の発光ユニット160Rにおける、緑色の発光ユニット160Gに対向する辺の長さの50%である(又は、緑色の発光ユニット160Gにおける、赤色の発光ユニット160Rに対向する辺の長さの50%である)。
【0062】
このような構成を適用することで、隔壁150を設けない構成(図3(A))に比べて、赤色の発光ユニット160RのEL層から隣接する緑色の発光ユニット160GのEL層までの最短距離の電流経路の幅Lを狭くすることができる(図3(C))。よって、発光状態の赤色の発光ユニット160Rの発光素子から、非発光状態の緑色の発光ユニット160Gの発光素子へ、導電性の高い層を通って電流が回り込むことを抑制することができ、非発光状態の発光ユニットが意図せず発光することを抑制することができる。
【0063】
図2(B)に示すように、該隔壁150の上面形状における長辺の長さは、赤色の発光ユニット160Rにおける、緑色の発光ユニット160Gに対向する辺の長さの90%以上である(又は、緑色の発光ユニット160Gにおける、赤色の発光ユニット160Rに対向する辺の長さの90%以上である)ことが好ましい。隔壁150の上面形状における長辺が長いことで、赤色の発光ユニット160RのEL層から隣接する緑色の発光ユニット160GのEL層までの最短距離の電流経路の幅を特に狭くすることができるからである。
【0064】
また、図2(C)に示すように、隣接し異なる色を呈する発光ユニット間に、複数の隔壁150が設けられていても良い。
【0065】
また、図1及び図2(A)乃至(C)の構成では、赤色の発光ユニット160Rの第2の電極と隣接する緑色の発光ユニット160Gの第2の電極が導通している。このような構成とすることで、第2の電極の抵抗に起因した電位降下による発光不良から、発光装置の輝度ムラが生じることを抑制することができる。
【0066】
また、図2(D)は、隔壁150を介して、赤色の発光ユニット160RのEL層と隣接する緑色の発光ユニット160GのEL層とが分断されており、赤色の発光ユニット160RのEL層から隣接する緑色の発光ユニット160GのEL層までの電流経路が存在しない構成である(図3(D))。よって、発光状態の赤色の発光ユニット160Rの発光素子から、非発光状態の緑色の発光ユニット160Gの発光素子へ電流が回り込むことを特に抑制することができるため、さらに好ましい構成と言える。
【0067】
<一方向に連続して設けられた同じ色を呈する発光ユニット間について>
図1(A)(B)に示す発光装置では、赤色の発光ユニット160R及び赤色の発光ユニット161Rの間、緑色の発光ユニット160G及び緑色の発光ユニット161Gの間、青色の発光ユニット160B及び青色の発光ユニット161Bの間など、一方向に連続して設けられた同じ色を呈する発光ユニット間には、絶縁層124のみが形成され、絶縁層124上に逆テーパー形状の隔壁150が設けられていない。
【0068】
よって、第2の電極の抵抗に起因した電位降下による発光不良から、発光装置の輝度ムラが生じることを抑制することができる。
【0069】
以上のように、本発明の一態様の発光装置は、第1の電極と発光層との間に導電性の高い層を設けると共に、隣接し異なる色を呈する発光ユニット間にのみ逆テーパー形状の隔壁を設ける構成である。該構成を適用することで、消費電力が低く、かつ鮮やかな色の発光ができ、輝度ムラの少ない高品質な発光装置を提供することができる。
【0070】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0071】
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置について、図4を用いて説明する。本実施の形態では、実施の形態1で説明した発光ユニットを含む発光部の外側に、共通配線を有する本発明の一態様の発光装置について詳述する。
【0072】
本発明の一態様の発光装置において、一方向に連続して設けられた同じ色を呈する発光ユニットは、同一の層からなる第2の電極を有する。共通配線は、該第2の電極と電気的に接続し、該第2の電極に共通電位を与える。該構成を適用することで、第2の電極の電位降下を抑制し、輝度ムラの少ない高品質な発光装置を提供することができる。
【0073】
図4(A)乃至(C)に、本発明の一態様の発光装置における、逆テーパー形状の隔壁150、第2の電極122及び共通配線170の位置関係の一例について示す。なお、図4(A)乃至(C)では、隔壁150上に設けられた導電膜(第2の電極122を形成する際に設けられた膜)を省略して示している。
【0074】
図4(A)乃至(C)に示すように、共通配線170は発光部802の外側に設けられている。なお、発光素子のEL層は、少なくとも発光部802に形成されているものとする。
【0075】
また、図4(A)(B)に示すように、上面形状において、共通配線170は、その長軸が、隔壁150の長軸と概略垂直となるように設けられていれば良い。
【0076】
特に、図4(B)に示すように、上面形状において、一対の共通配線170を、その長軸が隔壁の長軸と概略垂直になるように設けると、一方向に連続して設けられた同じ色を呈する発光ユニットについて、第2の電極の電位の面内分布を改善することができる。よって、発光装置の輝度ムラを抑制することができ、好ましい。
【0077】
また、図4(A)(B)のように、隣接し異なる色を呈する発光ユニット間に隔壁150を有し、かつこれらの発光ユニット間で第2の電極が導通しない構成である場合でも、共通配線170を備えることで、隣接し異なる色を呈する発光ユニット間の第2の電極に共通電位を印加することができる。
【0078】
または、図4(C)に示すように、発光部802を取り囲むように共通配線170を設けても良い。このような構成とすることで、発光装置の作製工程中や、発光装置を使用する際に発生する静電気等による高電圧が発光部を構成する発光素子やトランジスタ等の素子への静電破壊(ESD;Electro Static Discharge)を引き起こすことを抑制することができる。
【0079】
また、図4(C)に示すように、隣接し異なる色を呈する発光ユニット間に隔壁150を有し、かつこれらの発光ユニット間で第2の電極が導通する構成である場合は、発光部802を取り囲むように、共通配線170と第2の電極122とが電気的に接続する構成とすることで、発光部802全体において、第2の電極の電位の面内分布を改善することができる。よって、発光装置の輝度ムラを抑制することができ、好ましい。
【0080】
共通配線170は、発光ユニットを構成する配線や電極等と同一の層を含んで構成することで、工程を増やすことなく、共通配線を設けることができる。例えば、発光素子の第1の電極と同一の層で構成することができる。また、発光ユニットがトランジスタを含む場合は、該トランジスタの電極等と同一の層で構成することができる。
【0081】
以上のように、本発明の一態様の発光装置は、第2の電極と電気的に接続する共通配線を設ける構成である。該構成を適用することで、第2の電極の電位降下を抑制し、輝度ムラの少ない高品質な発光装置を提供することができる。
【0082】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0083】
(実施の形態3)
本発明の一態様の発光装置について、図5、9を用いて説明する。図9は、発光装置を示す平面図であり、図5(A)(B)は、それぞれ、図9を鎖線E−Fで切断した断面図である。なお、図9では、絶縁層104等、一部の構成を省略して示している。また、図5(A)(B)では、隔壁の構成以外は同一である。
【0084】
本実施の形態の発光装置は、発光部に複数の発光ユニットを有する。各発光ユニットは、第1の電極及び第2の電極の間にEL層を有する発光素子を備える。該第1の電極は、発光素子ごとに分断されている。該EL層が、発光物質を含む層と、該第1の電極及び該発光物質を含む層の間に設けられた導電性の高い層とを含むことから、発光素子の駆動電圧が低く、消費電力の低い発光装置を実現することができる。
【0085】
また、本実施の形態の発光装置は、隣接し異なる色を呈する発光ユニット間にのみ逆テーパー形状の隔壁を有する。よって、EL層が導電性の高い層を含む構成であっても、隣接し異なる色を呈する発光ユニット間において、発光状態の一方の発光素子から、非発光状態の他方の発光素子へ電流が回り込むことを抑制することができる。よって、非発光状態の発光ユニットが意図せず発光することを抑制することができ、鮮やかな色の発光ができる発光装置を実現することができる。
【0086】
かつ、隣接し同じ色を呈する発光ユニット間では、該逆テーパー形状の隔壁が設けられていない。さらに、第2の電極と電気的に接続する共通配線を有する。よって、第2の電極の抵抗が高くなることを抑制することができる。したがって、第2の電極の電位降下を抑制し、輝度ムラの少ない高品質な発光装置を実現することができる。
【0087】
本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、基板801上に、発光部802、駆動回路部803(ゲート側駆動回路部)、駆動回路部804(ソース側駆動回路部)、コンタクト部807及び固定部805を有する。発光部802、駆動回路部803、804及びコンタクト部807は、基板801、806及び固定部805で形成された空間に封止されている。
【0088】
なお、本実施の形態の発光装置における、発光部802及びコンタクト部807は、図4(C)に示す構成からなるものとする。
【0089】
基板801上には、駆動回路部803、804に外部からの信号(ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、またはリセット信号等)や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線が設けられる。ここでは、外部入力端子としてFPC808(Flexible Printed Circuit)を設ける例を示している。なお、FPC808にはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていてもよい。本明細書における発光装置は、発光装置本体だけでなく、発光装置本体にFPCまたはPWBが取り付けられた状態のものも範疇に含むものとする。
【0090】
駆動回路部803、804は、トランジスタを複数有する。図5では、駆動回路部803が、nチャネル型のトランジスタ152及びpチャネル型のトランジスタ153を組み合わせたCMOS回路を有する例を示している。駆動回路部の回路は、種々のCMOS回路、PMOS回路又はNMOS回路で形成することができる。また、本実施の形態では、発光部が形成された基板上に駆動回路が形成されたドライバー一体型を示すが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、発光部が形成された基板とは別の基板に駆動回路を形成することもできる。
【0091】
発光部802は、スイッチング用のトランジスタと、電流制御用のトランジスタ140と、電流制御用のトランジスタ140の配線(ソース電極またはドレイン電極)に電気的に接続された第1の電極118とを含む複数の発光ユニットにより形成されている。また、第1の電極118の端部を覆って絶縁層124が形成されている。また、実施の形態1に示した隔壁150を絶縁層124上に有する。
【0092】
発光素子130は、第1の電極118、有機化合物を含む層(EL層)120、及び第2の電極122によって構成されている。
【0093】
コンタクト部807では、第2の電極122と、共通配線170とが電気的に接続されている。本実施の形態では、共通配線170を、第1の電極118と同一工程で作製する例(第1の電極118と同一の材料で形成する例)を示したが、共通配線170の材料はこれに限定されない。例えば、トランジスタ140、152、153に含まれる導電層と同一の材料で形成しても良い。
【0094】
≪材料≫
以下に本発明の一態様の発光装置に用いることができる材料の一例を記す。
【0095】
[基板801、806]
基板としては、ガラス、石英、有機樹脂などの材料を用いることができる。発光素子130からの光を取り出す側の基板は、該光に対する透光性を有する材料を用いる。
【0096】
基板として有機樹脂を用いる場合、有機樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、ポリアクリルニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルフォン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、又はポリ塩化ビニル樹脂などを用いることができる。また、ガラス繊維に有機樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜた基板を使用することもできる。
【0097】
なお、基板801に含まれる不純物が基板801上に設けられる各素子に拡散することを抑制するため、基板801の表面には絶縁層104が設けられている。
【0098】
[トランジスタ]
本発明の一態様の発光装置に用いるトランジスタ(トランジスタ140、152、153等)の構造は特に限定されない。トップゲート型のトランジスタを用いても良いし、逆スタガ型などのボトムゲート型のトランジスタを用いても良い。また、トランジスタに用いる材料についても特に限定されない。
【0099】
ゲート電極106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、スカンジウム等の金属材料又はこれらの元素を含む合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。
【0100】
ゲート絶縁層108は、例えば、プラズマCVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン又は酸化アルミニウムを単層で又は積層して形成することができる。
【0101】
半導体層110は、シリコンや酸化物半導体を用いて形成することができる。シリコンとしては、単結晶シリコンや多結晶シリコンなどがあり、酸化物半導体としては、In−Ga−Zn−O系金属酸化物などを、適宜用いることができる。ただし、半導体層110としては、In−Ga−Zn−O系金属酸化物である酸化物半導体を用いて、オフ電流の低い半導体層とすることで、後に形成される発光素子130のオフ時のリーク電流が抑制できるため、好ましい。
【0102】
ソース電極層112a及びドレイン電極層112bとしては、例えば、Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、Wから選ばれた元素を含む金属膜、又は該元素を含む金属窒化物膜(窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜)等を用いることができる。また、Al、Cuなどの金属膜の下側又は上側の一方又は双方にTi、Mo、Wなどの高融点金属膜又はそれらの金属窒化物膜(窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜)を積層させた構成としても良い。また、ソース電極層112a及びドレイン電極層112bは、導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸化物としては酸化インジウム(In等)、酸化スズ(SnO等)、酸化亜鉛(ZnO)、ITO、酸化インジウム酸化亜鉛(In−ZnO等)又はこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。
【0103】
第1の絶縁層114は、トランジスタを構成する半導体への不純物の拡散を抑制する効果を奏する。第1の絶縁層114としては、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
【0104】
第2の絶縁層116としては、トランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化機能を有する絶縁膜を選択するのが好適である。例えば、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン等の有機材料を用いることができる。また、上記有機材料の他に、低誘電率材料(low−k材料)等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、第2の絶縁層116を形成してもよい。
【0105】
[絶縁層124]
絶縁層124は、第1の電極118の端部を覆って設けられている。絶縁層124の上層に形成される第2の電極122の被覆性を良好なものとするため、絶縁層124の上端部又は下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにするのが好ましい。例えば、絶縁層124の上端部又は下端部に曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせるのが好ましい。また、絶縁層124の材料としては、ネガ型の感光性樹脂、あるいはポジ型の感光性樹脂などの有機化合物や、酸化シリコン、酸窒化シリコン等の無機化合物を用いることができる。また、絶縁層124を遮光性の材料で設けると、発光素子からの発光が、隣接する発光ユニットへ漏れることを抑制することができ、好ましい。
【0106】
[発光素子]
第1の電極118は、光を取り出す側と反対側に設けられ、反射性を有する材料を用いて形成される。反射性を有する材料としては、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、又はパラジウム等の金属材料を用いることができる。そのほか、アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金などのアルミニウムを含む合金(アルミニウム合金)や銀と銅の合金などの銀を含む合金を用いることもできる。銀と銅の合金は、耐熱性が高いため好ましい。
【0107】
EL層120は、発光物質を含む層(発光層)と、第1の電極及び発光層の間に設けられた導電性の高い層と、を少なくとも有する。そのほか、電子輸送性の高い物質を含む層、正孔輸送性の高い物質を含む層、電子注入性の高い物質を含む層、正孔注入性の高い物質を含む層、バイポーラ性の物質(電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質)を含む層等を適宜組み合わせた積層構造を構成することができる。EL層の構成例は実施の形態4で詳細に説明する。
【0108】
第2の電極122に用いることができる透光性を有する材料としては、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを用いることができる。
【0109】
また、第2の電極122として、金、白金、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、又はチタン等の金属材料を用いることができる。又は、それら金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等を用いてもよい。又は、グラフェン等を用いても良い。なお、金属材料(又はその窒化物)を用いる場合、透光性を有する程度に薄くすればよい。
【0110】
なお、本実施の形態においては、トップエミッション構造の発光装置について例示したが、ボトムエミッション構造(下面射出構造)又はデュアルエミッション構造(両面射出構造)の発光装置としても良い。
【0111】
[カラーフィルタ・ブラックマトリクス]
基板806には、発光素子130と重なる位置にカラーフィルタ166が設けられている。カラーフィルタ166は、発光素子130からの発光色を調色する目的で設けられる。例えば、白色発光の発光素子を用いてフルカラーの表示装置とする場合には、異なる色のカラーフィルタを設けた複数の発光ユニットを用いる。その場合、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色を用いても良いし、これに黄色(Y)を加えた4色とすることもできる。
【0112】
また、隣接するカラーフィルタ166の間にはブラックマトリクス164が設けられている。ブラックマトリクス164は隣接する発光ユニットの発光素子130からの光を遮光し、隣接する発光ユニット間における混色を抑制する。ここで、カラーフィルタ166の端部を、ブラックマトリクス164と重なるように設けることにより、光漏れを抑制することができる。ブラックマトリクス164は、発光素子130からの発光を遮光する材料を用いることができ、金属や、有機樹脂などの材料を用いて形成することができる。なお、ブラックマトリクス164は、駆動回路部803などの発光部802以外の領域に設けても良い。
【0113】
また、カラーフィルタ166及びブラックマトリクス164を覆うオーバーコート168が形成されている。オーバーコート168は、発光素子130からの発光を透過する材料から構成され、例えば無機絶縁膜や有機絶縁膜を用いることができる。なお、オーバーコート168は不要なら設けなくても良い。
【0114】
[固定部805]
基板801、806は固定部805においてシール材等によって接着されている。シール材としては、熱硬化樹脂、又は光硬化樹脂などの有機樹脂や、低融点ガラスを含むガラスフリットなどを用いることができる。また、シール材に乾燥剤が含まれていても良い。例えば、アルカリ土類金属の酸化物(酸化カルシウムや酸化バリウム等)のように、化学吸着によって水分を吸収する物質を用いることができる。その他の乾燥剤として、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、封止領域内の水分などの不純物を低減し、発光素子130の信頼性が向上するため好ましい。
【0115】
また、発光素子130は、基板801、806及びシール材で囲まれた封止領域169内に設けられている。当該封止領域169は、希ガス又は窒素ガスなどの不活性ガス、又は有機樹脂などの固体で充填されていてもよく、減圧雰囲気となっていてもよい。封止領域169をガスや固体で充填する場合や、減圧雰囲気とする場合でも、封止領域内を水や酸素などの不純物が低減されている状態とすると発光素子の信頼性が向上するため好ましい。
【0116】
また、隔壁にスペーサとしての機能をもたせることができる。例えば、図5(B)に示すように、オーバーコート168やブラックマトリクス164等を介して、基板806と隔壁151とが接する構成を適用することができる。
【0117】
なお、本実施の形態では、カラーフィルタ方式を用いた発光装置を例に説明したが、本発明の構成はこれに限られない。例えば、塗り分け方式や、色変換方式を適用しても良い。
【0118】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0119】
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置に適用することができるEL層の構成例について、図6を用いて説明する。
【0120】
本発明の一態様では、EL層が、発光物質を含む層(発光層)と、導電性の高い層とを含む。よって、本発明の一態様では、駆動電圧の低い発光素子、又は消費電力の低い発光装置を実現することができる。
【0121】
EL層には公知の物質を用いることができ、低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもできる。なお、EL層を形成する物質には、有機化合物のみから成るものだけでなく、無機化合物を一部に含む構成も含めるものとする。
【0122】
図6(A)では、第1の電極118及び第2の電極122の間にEL層120を有する。そして、EL層120が、発光層703と、第1の電極118及び発光層703の間に設けられた導電性の高い層とを含む。
【0123】
図6(A)に示すEL層120は、第1の電極118側から、正孔注入層701、正孔輸送層702、発光層703、電子輸送層704、及び電子注入層705の順で積層されている。
【0124】
例えば、正孔注入層701に、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)等の導電性高分子を用いることで、正孔注入層701を導電性の高い層とすることができる。
【0125】
EL層は、図6(B)に示すように、第1の電極118と第2の電極122との間に複数積層されていても良い。この場合、積層された第1のEL層120aと第2のEL層120bとの間には、電荷発生層709を設けることが好ましい。このような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難く、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EL層で燐光発光、他方で蛍光発光を得ることも容易である。この構造は上述のEL層の構造と組み合わせて用いることができる。
【0126】
また、それぞれのEL層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、2つのEL層を有する発光素子において、第1のEL層の発光色と第2のEL層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また、3つ以上のEL層を有する発光素子の場合でも同様である。
【0127】
EL層120は、図6(C)に示すように、第1の電極118と第2の電極122との間に、正孔注入層701、正孔輸送層702、発光層703、電子輸送層704、電子注入バッファー層706、電子リレー層707、及び第2の電極122と接する複合材料層708を有していても良い。
【0128】
第2の電極122と接する複合材料層708を設けることで、特にスパッタリング法を用いて第2の電極122を形成する際に、EL層120が受けるダメージを低減することができるため、好ましい。
【0129】
電子注入バッファー層706を設けることで、複合材料層708と電子輸送層704との間の注入障壁を緩和することができるため、複合材料層708で生じた電子を電子輸送層704に容易に注入することができる。
【0130】
電子注入バッファー層706と複合材料層708との間に、電子リレー層707を形成することが好ましい。電子リレー層707は、必ずしも設ける必要は無いが、電子輸送性の高い電子リレー層707を設けることで、電子注入バッファー層706へ電子を速やかに送ることが可能となる。
【0131】
複合材料層708と電子注入バッファー層706との間に電子リレー層707が挟まれた構造は、複合材料層708に含まれるアクセプター性物質と、電子注入バッファー層706に含まれるドナー性物質とが相互作用を受けにくく、互いの機能を阻害しにくい構造である。したがって、駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【0132】
例えば、電子注入バッファー層706に、ドナー性物質及びアクセプター性物質を含む層(具体的には、有機化合物に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、又は希土類金属化合物を添加した層)を用いることで、電子注入バッファー層706を導電性の高い層とすることができる。
【0133】
以下に、それぞれの層に用いることができる材料を例示する。
【0134】
正孔注入層701は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物を用いることができる。また、フタロシアニン(略称:HPc)、銅(II)フタロシアニン(略称:CuPc)等のフタロシアニン系の化合物を用いることができる。
【0135】
また、低分子の有機化合物である4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、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(略称:MTDATA)、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(略称:DPAB)、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(略称:DNTPD)、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(略称:DPA3B)、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(略称:PCzPCA1)、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(略称:PCzPCA2)、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(略称:PCzPCN1)等の芳香族アミン化合物等を用いることができる。
【0136】
さらに、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用いることもできる。例えば、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、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](略称:PTPDMA)、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](略称:Poly−TPD)などの高分子化合物が挙げられる。また、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)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PSS)等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
【0137】
特に、正孔注入層701として、正孔輸送性の高い有機化合物にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることが好ましい。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を用いることにより、第1の電極118からの正孔注入性を良好にし、発光素子の駆動電圧を低減することができる。これらの複合材料は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター物質とを共蒸着することにより形成することができる。該複合材料を用いて正孔注入層701を形成することにより、第1の電極118からEL層120への正孔注入が容易となる。
【0138】
複合材料に用いる有機化合物としては、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、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
【0139】
複合材料に用いることのできる有機化合物としては、例えば、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(略称:NPB又はα−NPD)、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(略称:TPD)、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(略称:BPAFLP)等の芳香族アミン化合物や、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、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(略称:PCzPA)、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等のカルバゾール誘導体を用いることができる。
【0140】
また、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、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(略称:DPPA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(略称:t−BuDBA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuAnth)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)、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、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
【0141】
さらに、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(略称:DPVBi)、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(略称:DPVPA)等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
【0142】
また、電子受容体としては、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(略称:F−TCNQ)、クロラニル等の有機化合物や、遷移金属酸化物を挙げることができる。また、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挙げることができる。具体的には、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、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【0143】
なお、上述したPVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPD等の高分子化合物と、上述した電子受容体を用いて複合材料を形成し、正孔注入層701に用いてもよい。
【0144】
正孔輸送層702は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、例えば、NPB、TPD、BPAFLP、4,4’−ビス[N−(9,9−ジメチルフルオレン−2−イル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、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(略称:BSPB)等の芳香族アミン化合物を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【0145】
また、正孔輸送層702には、CBP、CzPA、PCzPAのようなカルバゾール誘導体や、t−BuDNA、DNA、DPAnthのようなアントラセン誘導体を用いても良い。
【0146】
また、正孔輸送層702には、PVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPDなどの高分子化合物を用いることもできる。
【0147】
発光層703は、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。
【0148】
発光層703に用いることができる蛍光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、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(略称:YGA2S)、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(略称:YGAPA)、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(略称:PCBAPA)などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、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(略称:2PCAPA)、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(略称:2PCABPhA)、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(略称:2DPAPA)、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(略称:2DPABPhA)、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(略称:2YGABPhA)、N,N,9−トリフェニルアントラセン−9−アミン(略称:DPhAPhA)などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ルブレン、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(略称:BPT)などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、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(略称:p−mPhTD)、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(略称:p−mPhAFD)などが挙げられる。
【0149】
また、発光層703に用いることができる燐光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、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(略称:FIr6)、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(略称:FIrpic)、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(略称:Ir(CFppy)(pic))、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(略称:FIr(acac))などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy))、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(略称:Ir(ppy)(acac))、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(略称:Ir(pbi)(acac))、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(略称:Ir(bzq)(acac))、トリス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)(略称:Ir(bzq))などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、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(略称:Ir(dpo)(acac))、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(略称:Ir(p−PF−ph)(acac))、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(略称:Ir(bt)(acac))、(アセチルアセトナト)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)(略称:Ir(Fdppr−Me)(acac))、(アセチルアセトナト)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)(略称:Ir(dmmoppr)(acac))などが挙げられる。また、橙色系の発光材料として、トリス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(pq))、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(略称:Ir(pq)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス(3,5−ジメチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(mppr−Me)(acac))、(アセチルアセトナト)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)(略称:Ir(mppr−iPr)(acac))などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、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(略称: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(略称:Ir(piq)(acac))、(アセチルアセトナト)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)(略称:Ir(Fdpq)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(tppr)(acac))、(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)(略称:Ir(tppr)(dpm))、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)(略称:PtOEP)等の有機金属錯体が挙げられる。また、トリス(アセチルアセトナト)(モノフェナントロリン)テルビウム(III)(略称:Tb(acac)(Phen))、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)(略称:Eu(DBM)(Phen))、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)(略称:Eu(TTA)(Phen))等の希土類金属錯体は、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、燐光性化合物として用いることができる。
【0150】
なお、発光層703としては、上述した発光性の有機化合物(ゲスト材料)を他の物質(ホスト材料)に分散させた構成としてもよい。ホスト材料としては、各種のものを用いることができ、発光性の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。
【0151】
ホスト材料としては、具体的には、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(II)(略称:BeBq)、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)(略称:BAlq)、ビス(8−キノリノラト)亜鉛(II)(略称:Znq)、ビス[2−(2−ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビス[2−(2−ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)などの金属錯体、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(略称:PBD)、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(略称:OXD−7)、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(略称:TAZ)、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)(略称:TPBI)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)などの複素環化合物や、CzPA、DNA、DPPA、t−BuDNA、DPAnth、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(略称:DPCzPA)、9,9’−ビアントリル(略称:BANT)、9,9’−(スチルベン−3,3’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS)、9,9’−(スチルベン−4,4’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS2)、3,3’,3’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリピレン(略称:TPB3)、6,12−ジメトキシ−5,11−ジフェニルクリセンなどの縮合芳香族化合物、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(略称:CzA1PA)、4−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:DPhPA)、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(略称:PCAPA)、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(略称:PCAPBA)、2PCAPA、NPB(またはα−NPD)、TPD、DFLDPBi、BSPBなどの芳香族アミン化合物などを用いることができる。
【0152】
また、ホスト材料は複数種用いることができる。例えば、結晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。また、ゲスト材料へのエネルギー移動をより効率良く行うためにNPB、あるいはAlq等をさらに添加してもよい。
【0153】
ゲスト材料をホスト材料に分散させた構成とすることにより、発光層703の結晶化を抑制することができる。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。
【0154】
また、発光層703として高分子化合物を用いることができる。具体的には、青色系の発光材料として、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)(略称:PFO)、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)](略称:PF−DMOP)、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]}(略称:TAB−PFH)などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、ポリ(p−フェニレンビニレン)(略称:PPV)、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)](略称:PFBT)、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)]などが挙げられる。また、橙色〜赤色系の発光材料として、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](略称:MEH−PPV)、ポリ(3−ブチルチオフェン−2,5−ジイル)(略称:R4−PAT)、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]}、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]}(略称:CN−PPV−DPD)などが挙げられる。
【0155】
また、発光層を複数設け、それぞれの層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、発光層を2つ有する発光素子において、第1の発光層の発光色と第2の発光層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。また、発光層を3つ以上有する発光素子の場合でも同様である。
【0156】
電子輸送層704は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送性の高い物質としては、例えば、Alq、Almq、BeBq、BAlqなど、キノリン骨格又はベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。また、この他ZnPBO、ZnBTZなどのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、PBD、OXD−7、TAZ、BPhen、BCPなども用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質である。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【0157】
電子注入層705は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層705には、リチウム、セシウム、カルシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、リチウム酸化物等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウムのような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層704を構成する物質を用いることもできる。
【0158】
なお、上述した正孔注入層701、正孔輸送層702、発光層703、電子輸送層704、電子注入層705は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
【0159】
図6(B)に示す電荷発生層709は上述の複合材料で形成することができる。また、電荷発生層709は複合材料からなる層と他の材料からなる層との積層構造でもよい。この場合、他の材料からなる層としては、電子供与性物質と電子輸送性の高い物質とを含む層や、透明導電膜からなる層などを用いることができる。
【0160】
図6(C)に示す複合材料層708は、前述の、正孔輸送性の高い有機化合物にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。
【0161】
電子注入バッファー層706には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物(アルカリ金属化合物(酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む)、アルカリ土類金属化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む)、または希土類金属の化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む))等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
【0162】
また、電子注入バッファー層706が、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、0.001以上0.1以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。なお、ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物(アルカリ金属化合物(酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む)、アルカリ土類金属化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む)、または希土類金属の化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む))の他、テトラチアナフタセン(略称:TTN)、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性の高い物質としては、先に説明した電子輸送層704の材料と同様の材料を用いて形成することができる。
【0163】
電子リレー層707は、電子輸送性の高い物質を含み、該電子輸送性の高い物質のLUMO準位は、複合材料層708に含まれるアクセプター性物質のLUMO準位と、電子輸送層704に含まれる電子輸送性の高い物質のLUMO準位との間となるように形成する。また、電子リレー層707がドナー性物質を含む場合には、当該ドナー性物質のドナー準位も複合材料層708に含まれるアクセプター性物質のLUMO準位と、電子輸送層704に含まれる電子輸送性の高い物質のLUMO準位との間となるようにする。具体的なエネルギー準位の数値としては、電子リレー層707に含まれる電子輸送性の高い物質のLUMO準位は−5.0eV以上、好ましくは−5.0eV以上−3.0eV以下とするとよい。
【0164】
電子リレー層707に含まれる電子輸送性の高い物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
【0165】
電子リレー層707に含まれるフタロシアニン系材料としては、具体的にはCuPc、SnPc(Phthalocyanine tin(II) complex)、ZnPc(Phthalocyanine zinc complex)、CoPc(Cobalt(II)phthalocyanine, β−form)、FePc(Phthalocyanine Iron)及びPhO−VOPc(Vanadyl 2,9,16,23−tetraphenoxy−29H,31H−phthalocyanine)のいずれかを用いることが好ましい。
【0166】
電子リレー層707に含まれる金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としては、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることが好ましい。金属−酸素の二重結合はアクセプター性(電子を受容しやすい性質)を有するため、電子の移動(授受)がより容易になる。また、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体は安定であると考えられる。したがって、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることにより発光素子を低電圧でより安定に駆動することが可能になる。
【0167】
金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としてはフタロシアニン系材料が好ましい。具体的には、VOPc(Vanadyl phthalocyanine)、SnOPc(Phthalocyanine tin(IV) oxide complex)及びTiOPc(Phthalocyanine titanium oxide complex)のいずれかは、分子構造的に金属−酸素の二重結合が他の分子に対して作用しやすく、アクセプター性が高いため好ましい。
【0168】
なお、上述したフタロシアニン系材料としては、フェノキシ基を有するものが好ましい。具体的にはPhO−VOPcのような、フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体が好ましい。フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体は、溶媒に可溶である。そのため、発光素子を形成する上で扱いやすいという利点を有する。また、溶媒に可溶であるため、成膜に用いる装置のメンテナンスが容易になるという利点を有する。
【0169】
電子リレー層707はさらにドナー性物質を含んでいても良い。ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属及びこれらの化合物(アルカリ金属化合物(酸化リチウムなどの酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウムなどの炭酸塩を含む)、アルカリ土類金属化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む)、又は希土類金属の化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む))の他、テトラチアナフタセン(略称:TTN)、ニッケロセン、デカメチルニッケロセンなどの有機化合物を用いることができる。電子リレー層707にこれらドナー性物質を含ませることによって、電子の移動が容易となり、発光素子をより低電圧で駆動することが可能になる。
【0170】
電子リレー層707にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質としては上記した材料の他、複合材料層708に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位より高いLUMO準位を有する物質を用いることができる。具体的なエネルギー準位としては、−5.0eV以上、好ましくは−5.0eV以上−3.0eV以下の範囲にLUMO準位を有する物質を用いることが好ましい。このような物質としては例えば、ペリレン誘導体や、含窒素縮合芳香族化合物などが挙げられる。なお、含窒素縮合芳香族化合物は、安定であるため、電子リレー層707を形成する為に用いる材料として、好ましい材料である。
【0171】
ペリレン誘導体の具体例としては、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物(略称:PTCDA)、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール(略称:PTCBI)、N,N’−ジオクチル−3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド(略称:PTCDI−C8H)、N,N’−ジヘキシル−3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド(略称:Hex PTC)等が挙げられる。
【0172】
また、含窒素縮合芳香族化合物の具体例としては、ピラジノ[2,3−f][1,10]フェナントロリン−2,3−ジカルボニトリル(略称:PPDN)、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン(略称:HAT(CN))、2,3−ジフェニルピリド[2,3−b]ピラジン(略称:2PYPR)、2,3−ビス(4−フルオロフェニル)ピリド[2,3−b]ピラジン(略称:F2PYPR)等が挙げられる。
【0173】
その他にも、7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン(略称:TCNQ)、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物(略称:NTCDA)、パーフルオロペンタセン、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン(略称:F16CuPc)、N,N’−ビス(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ペンタデカフルオロオクチル)−1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド(略称:NTCDI−C8F)、3’,4’−ジブチル−5,5’’−ビス(ジシアノメチレン)−5,5’’−ジヒドロ−2,2’:5’,2’’−テルチオフェン(略称:DCMT)、メタノフラーレン(例えば、[6,6]−フェニルC61酪酸メチルエステル)等を用いることができる。
【0174】
なお、電子リレー層707にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質とドナー性物質との共蒸着などの方法によって電子リレー層707を形成すれば良い。
【0175】
以上により、本実施の形態のEL層を作製することができる。
【0176】
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【0177】
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置を用いて完成させた様々な電子機器および照明器具の一例について、図7、図8を用いて説明する。
【0178】
発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置(テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器および照明器具の具体例を図7に示す。
【0179】
図7(A)は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置7100は、筐体7101に表示部7103が組み込まれている。表示部7103により、映像を表示することが可能であり、発光装置を表示部7103に用いることができる。また、ここでは、スタンド7105により筐体7101を支持した構成を示している。
【0180】
テレビジョン装置7100の操作は、筐体7101が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機7110により行うことができる。リモコン操作機7110が備える操作キー7109により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部7103に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機7110に、当該リモコン操作機7110から出力する情報を表示する表示部7107を設ける構成としてもよい。
【0181】
なお、テレビジョン装置7100は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)又は双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
【0182】
図7(B)はコンピュータであり、本体7201、筐体7202、表示部7203、キーボード7204、外部接続ポート7205、ポインティングデバイス7206等を含む。なお、コンピュータは、発光装置をその表示部7203に用いることにより作製される。
【0183】
図7(C)は携帯型遊技機であり、筐体7301と筐体7302の2つの筐体で構成されており、連結部7303により、開閉可能に連結されている。筐体7301には表示部7304が組み込まれ、筐体7302には表示部7305が組み込まれている。また、図7(C)に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部7306、記録媒体挿入部7307、LEDランプ7308、入力手段(操作キー7309、接続端子7310、センサ7311(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン7312)等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部7304および表示部7305の両方、又は一方に発光装置を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図7(C)に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図7(C)に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【0184】
図7(D)は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機7400は、筐体7401に組み込まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、スピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯電話機7400は、発光装置を表示部7402に用いることにより作製される。
【0185】
図7(D)に示す携帯電話機7400は、表示部7402を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部7402を指などで触れることにより行うことができる。
【0186】
表示部7402の画面は主として3つのモードがある。第1は、画像の表示を主とする表示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。
【0187】
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部7402を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部7402の画面のほとんどにキーボード又は番号ボタンを表示させることが好ましい。
【0188】
また、携帯電話機7400内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機7400の向き(縦か横か)を判断して、表示部7402の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
【0189】
また、画面モードの切り替えは、表示部7402を触れること、又は筐体7401の操作ボタン7403の操作により行われる。また、表示部7402に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
【0190】
また、入力モードにおいて、表示部7402の光センサで検出される信号を検知し、表示部7402のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
【0191】
表示部7402は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部7402に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
【0192】
図7(E)は卓上照明器具であり、照明部7501、傘7502、可変アーム7503、支柱7504、台7505、電源7506を含む。なお、卓上照明器具は、発光装置を照明部7501に用いることにより作製される。なお、照明器具には天井固定型の照明器具又は壁掛け型の照明器具なども含まれる。
【0193】
図8は、発光装置を、室内の照明装置811として用いた例である。発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。その他、ロール型の照明装置812として用いることもできる。なお、図8に示すように、室内の照明装置811を備えた部屋で、図7(E)で説明した卓上照明器具813を併用してもよい。
【0194】
以上のようにして、発光装置を適用して電子機器や照明器具を得ることができる。発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
【0195】
なお、本実施の形態に示す構成は、先の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例1】
【0196】
本実施例では、本発明の一態様を適用した画像表示装置について図10乃至図12を用いて説明する。なお、本実施例の画像表示装置における、隔壁の上面形状と発光ユニットの位置関係は、図1(A)の構成に相当する。
【0197】
<本実施例の画像表示装置の作製方法>
まず、基板加熱処理として、650℃でガラス基板200(旭硝子社製 商品名AN100)を加熱した。
【0198】
次に、ガラス基板200上に下地層204を形成した。下地層204は、CVD法を用いて成膜された厚さ100nmの窒化シリコン膜と、厚さ150nmの酸化窒化シリコン膜とを積層した多層膜からなる。
【0199】
次に、下地層204上にゲート電極206を形成した。ゲート電極206は、スパッタリング法を用いて成膜された、厚さ30nmの窒化タンタル膜と、厚さ200nmの銅膜と、厚さ30nmのタングステン膜とを積層した多層膜からなる。
【0200】
次に、ゲート電極206上にゲート絶縁層208を形成した。ゲート絶縁層208は、CVD法を用いて成膜された、厚さ50nmの窒化シリコン膜と、厚さ270nmの酸化窒化シリコン膜とを積層した多層膜からなる。
【0201】
そして、ゲート絶縁層208上に半導体層210を形成した。半導体層210としては、スパッタリング法を用いて成膜された厚さ35nmのIn−Ga−Zn系酸化物膜を用いた。In−Ga−Zn系酸化物膜は、In:Ga:Zn=1:1:1の原子比のIn−Ga−Zn系酸化物ターゲットを用いて形成した。成膜条件は、酸素及びアルゴン雰囲気下(酸素流量比率50%)、圧力0.6Pa、電源電力5kW、基板温度200℃とした。
【0202】
半導体層210の形成後、窒素雰囲気下、450℃で1時間の加熱処理を行い、その後、窒素及び酸素雰囲気下(酸素流量比率50%)、450℃で1時間の加熱処理を行った。
【0203】
次に、ソース電極212a及びドレイン電極212bを形成した。ソース電極212a及びドレイン電極212bは、スパッタリング法を用いて成膜された、厚さ50nmのタングステン膜と、厚さ400nmのアルミニウム膜と、厚さ100nmのチタン膜とを積層した多層膜からなる。
【0204】
ソース電極212a及びドレイン電極212bの形成後、酸素雰囲気下、300℃で1時間の加熱処理を行った。
【0205】
次に、スパッタリング法を用いて成膜された厚さ400nmの酸化シリコン膜と、CVD法を用いて成膜された厚さ200nmの窒化酸化シリコン膜と、を積層した多層膜からなる、第1の層間絶縁層213を設け、酸素雰囲気下、300℃で1時間の加熱処理を行った。
【0206】
そして、スピンコータを用いて形成された厚さ1.5μmのポリイミド膜からなる、第2の層間絶縁層214を形成し、酸素雰囲気下、300℃で1時間の加熱処理を行った。
【0207】
次に、第2の層間絶縁層214上に、導電層215を形成した。導電層215は、スパッタリング法を用いて成膜された、厚さ100nmのチタン膜と、厚さ400nmのアルミニウム膜と、厚さ100nmのチタン膜とを積層した多層膜からなる。
【0208】
その後、スピンコータを用いて形成された厚さ1.5μmのポリイミド膜からなる、第3の層間絶縁膜216を形成し、酸素雰囲気下、270℃で1時間の加熱処理を行った。
【0209】
そして、第3の層間絶縁膜216上に発光素子の第1の電極218を形成した。第1の電極218は、厚さ50nmのチタン膜と、厚さ200nmのアルミニウム膜と、厚さ8nmのチタン膜とを積層した多層膜からなる。
【0210】
発光素子は、第1の電極218上に、珪素を含むインジウムスズ酸化物(ITSO)からなるマイクロキャビティ構造(図示しない)を備える。本実施例の画像表示装置は、赤色の画素(R)、緑色の画素(G)、及び青色の画素(B)の3色の画素を備える。ここで、赤色の画素(R)には、厚さ80nmのITSO膜、緑色の画素(G)には、厚さ40nmのITSO膜を形成した。なお、青色の画素(B)には、ITSO膜を形成しなかった(つまり、青色の画素におけるITSO膜は、厚さ0nm)。
【0211】
次に、第1の電極218の端部を覆う絶縁層224を形成した。絶縁層224としては、スピンコータを用いて、厚さ1.5μmのポリイミド膜を形成した。その後、酸素雰囲気下、250℃で1時間の加熱処理を行った。絶縁層224の幅は、12μmとした(図11(A)の幅L1参照)。
【0212】
次に、絶縁層224上に、感光性ポリイミド樹脂からなる隔壁250を形成した。隔壁250の幅は、5μm(図11(A)の幅L2参照)、長さは、70μm、高さ(厚さ)は、1.5μmとした。
【0213】
この時点での本実施例の画像表示装置の断面図の一例を図10に示す。
【0214】
また、この時点での本実施例の画像表示装置の、走査型透過電子顕微鏡(STEM:Scanning Transmission Electron Microscopy)による断面写真を図11(A)に示す。
【0215】
そして、蒸着法によりEL層220を形成した。EL層220の構成を図12に示す。また、本実施例で用いた材料の構造式を以下に示す。
【0216】
【化1】

【0217】
EL層220を形成するための前処理としては、基板表面を洗浄後、減圧下、150℃で1時間の乾燥処理を行った。
【0218】
まず、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(略称:PCzPA)と酸化モリブデン(VI)とを共蒸着することで、第1の正孔注入層301aを形成した。その膜厚は、10nmとし、PCzPAと酸化モリブデンの比率は、質量比で2:1(=PCzPA:酸化モリブデン)となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【0219】
次に、第1の正孔注入層301a上に、PCzPAを膜厚20nmとなるように成膜し、第1の正孔輸送層302aを形成した。
【0220】
次に、第1の正孔輸送層302a上に、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)と、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス〔3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル〕−ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)とを共蒸着することで、青色発光層303aを形成した。その膜厚は、30nmとし、CzPAと1,6mMemFLPAPrnの比率は、質量比で9:1(CzPA:1,6mMemFLPAPrn)となるように調節した。
【0221】
次に、青色発光層303a上に、CzPAを膜厚10nmとなるように成膜し、さらに、バソフェナントロリン(略称:BPhen)を膜厚10nmとなるように成膜することで、第1の電子輸送層304aを形成した。
【0222】
次に、第1の電子輸送層304a上に、リチウム(Li)を膜厚0.2nmとなるように蒸着し、さらに、銅フタロシアニン(略称:CuPc)を膜厚2nmとなるように蒸着することで、中間層305を形成した。
【0223】
次に、中間層305上に、PCzPAと酸化モリブデン(VI)とを共蒸着することで、第2の正孔注入層301bを形成した。その膜厚は、10nmとし、PCzPAと酸化モリブデンの比率は、質量比で2:1(=PCzPA:酸化モリブデン)となるように調節した。
【0224】
次に、第2の正孔注入層301b上に、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(略称:BPAFLP)を20nmの膜厚となるように成膜し、第2の正孔輸送層302bを形成した。
【0225】
次に、2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTPDBq−II)、4−フェニル−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(略称:PCBA1BP)、及び(アセチルアセトナト)ビス(6−tert−ブチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)(acac)])を共蒸着し、第2の正孔輸送層302b上に緑色発光層303bを形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、PCBA1BP、及び[Ir(tBuppm)(acac)]の質量比は、0.74:0.18:0.08(=2mDBTPDBq−II:PCBA1BP:[Ir(tBuppm)(acac)])となるように調節した。また、緑色発光層303bの膜厚は20nmとした。
【0226】
さらに、2mDBTPDBq−IIと、(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)(略称:[Ir(tppr)(dpm)])とを共蒸着し、緑色発光層303b上に赤色発光層303cを形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、及び[Ir(tppr)(dpm)]の質量比は、0.94:0.06(=2mDBTPDBq−II:[Ir(tppr)(dpm)])となるように調節した。また、赤色発光層303cの膜厚は20nmとした。
【0227】
次に、赤色発光層303c上に、2mDBTPDBq−IIを膜厚15nmとなるように成膜し、さらに、BPhenを膜厚20nmとなるように成膜することで、第2の電子輸送層304bを形成した。
【0228】
次に、第2の電子輸送層304b上に、フッ化リチウム(LiF)を厚さ1nmとなるように蒸着することで、電子注入層306を形成した。
【0229】
そして、マグネシウム(Mg)と銀(Ag)とを共蒸着し、15nmの膜厚となるように成膜し、さらに、ITOを70nmの膜厚となるように成膜することで、第2の電極222を形成した。MgとAgの比率は、質量比で1:10(=Mg:Ag)となるように調節した。
【0230】
以上により、発光素子を形成した。なお、上記の通り、各画素が備えるEL層220は同一の構成であるが、マイクロキャビティ構造により、赤色の画素の発光素子は赤色の光を発し、緑色の画素の発光素子は、緑色の光を発し、青色の画素の発光素子は青色の光を発する。
【0231】
また、対向基板である、カラーフィルタが設けられたガラス基板(旭硝子社製 商品名AN100)に、シール材として、紫外光硬化樹脂(ナガセケムテックス社製 XNR5516Z)を塗布した。
【0232】
そして、ガラス基板200と、カラーフィルタが設けられたガラス基板とを貼り合わせた。張り合わせは、100〜20000Paの圧力を加えて行った。
【0233】
そして、高圧水銀ランプを1分間照射することで、シール材を硬化した。
【0234】
その後、クリーンオーブン内にて、80℃で、1時間の加熱処理を行った。
【0235】
最後に、スクライブマシーンで分断することで、本実施例の画像表示装置を得た。具体的には、4分割し、上記作製方法で作製した画像表示装置を4つ得た。
【0236】
以上により、本発明の一態様を適用した画像表示装置を作製することができた。
【0237】
図11(B)に、本実施例の画像表示装置に含まれる1つの発光ユニットの発光時の写真を示す。図11(B)に示すように、発光ユニットの発光が確認できた。
【実施例2】
【0238】
本実施例では、本発明の一態様を適用した画像表示装置について、図12乃至図16を用いて説明する。
【0239】
(画像表示装置の構成及び作製方法)
本発明の一態様を適用した画像表示装置(構成例)と、本発明の一態様を適用していない画像表示装置(比較例)の構成及び作製方法について説明する。
【0240】
まず、トランジスタが設けられた支持基板上に発光素子の下部電極を形成した。下部電極は、厚さ200nmのランタンを含むアルミニウム−ニッケル合金膜と、厚さ6nmのチタン膜とを積層した多層膜からなる。
【0241】
なお、構成例及び比較例が備えるトランジスタの構成は等しい。具体的には、単結晶シリコン膜を半導体層に用いたトランジスタを備える。
【0242】
発光素子は、下部電極上に、珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)からなるマイクロキャビティ構造を備える。構成例及び比較例は、赤色の画素(R)、緑色の画素(G)、及び青色の画素(B)の3色の画素を備える。構成例では、赤色の画素(R)に、厚さ80nmのITSO膜、緑色の画素(G)に、厚さ40nmのITSO膜を有する。比較例では、赤色の画素(R)に、厚さ90nmのITSO膜、緑色の画素(G)に、厚さ45nmのITSO膜を備える。なお、構成例及び比較例において、青色の画素(B)には、ITSO膜を形成しなかった(つまり、青色の画素におけるITSO膜は、厚さ0nm)。
【0243】
次に、下部電極の端部を覆う絶縁層を形成した。構成例では、絶縁層として、膜厚1.8μmのポリイミド層を形成した。比較例では、絶縁層として、膜厚1.5μmのポリイミド層を形成した。
【0244】
次に、構成例のみ、絶縁層上に膜厚1.5μmの隔壁を形成した。隔壁には、ネガ型のレジスト(日本ゼオン株式会社製ZNP2464)を用いた。
【0245】
ここで、構成例及び比較例における複数の発光ユニット401の上面図を図13(A)(B)に示す。図13(A)は構成例であり、絶縁層403上に隔壁405を備えている。図13(B)は比較例であり、絶縁層403上に隔壁405を備えていない。
【0246】
図13(A)(B)において、発光ユニット401の短辺の長さL3は13.5μmであり、長辺の長さL4は50.5μmである。また、図13(A)(B)において、隣接する発光ユニット401間の幅L5、L6はそれぞれ5μmである。図13(A)において、隔壁405の長辺の長さは発光ユニット401の長辺の長さL4と等しく、50.5μmであり、短辺の長さL7は3μmである。
【0247】
そして、EL層220を形成した。EL層220の構成を図12に示す。なお、第1の電極218は、前述の下部電極に相当し、第2の電極222は、後述する上部電極に相当する。EL層220に用いた材料は、先の実施例で用いた材料であるため、構造式は省略する。以下に、EL層220の作製方法について、詳述する。
【0248】
まず、PCzPAと酸化モリブデン(VI)とを共蒸着することで、第1の正孔注入層301aを形成した。その膜厚は、20nmとし、PCzPAと酸化モリブデンの比率は、質量比で2:1(=PCzPA:酸化モリブデン)となるように調節した。
【0249】
次に、第1の正孔注入層301a上に、PCzPAを膜厚20nmとなるように成膜し、第1の正孔輸送層302aを形成した。
【0250】
次に、第1の正孔輸送層302a上に、CzPAと、1,6mMemFLPAPrnとを共蒸着することで、青色発光層303aを形成した。その膜厚は、30nmとし、CzPAと1,6mMemFLPAPrnの比率は、質量比で1:0.05(CzPA:1,6mMemFLPAPrn)となるように調節した。
【0251】
次に、青色発光層303a上に、CzPAを膜厚5nmとなるように成膜し、さらに、BPhenを膜厚15nmとなるように成膜することで、第1の電子輸送層304aを形成した。
【0252】
次に、第1の電子輸送層304a上に、酸化リチウムを膜厚0.1nmとなるように蒸着し、さらに、CuPcを膜厚2nmとなるように蒸着することで、中間層305を形成した。
【0253】
次に、中間層305上に、PCzPAと酸化モリブデン(VI)とを共蒸着することで、第2の正孔注入層301bを形成した。その膜厚は、20nmとし、PCzPAと酸化モリブデンの比率は、質量比で2:1(=PCzPA:酸化モリブデン)となるように調節した。
【0254】
次に、第2の正孔注入層301b上に、BPAFLPを20nmの膜厚となるように成膜し、第2の正孔輸送層302bを形成した。
【0255】
次に、2mDBTPDBq−II、PCBA1BP、及び[Ir(tBuppm)(acac)]を共蒸着し、第2の正孔輸送層302b上に緑色発光層303bを形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、PCBA1BP、及び[Ir(tBuppm)(acac)]の質量比は、0.8:0.2:0.06(=2mDBTPDBq−II:PCBA1BP:[Ir(tBuppm)(acac)])となるように調節した。また、緑色発光層303bの膜厚は20nmとした。
【0256】
さらに、2mDBTPDBq−IIと、[Ir(tppr)(dpm)]とを共蒸着し、緑色発光層303b上に赤色発光層303cを形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、及び[Ir(tppr)(dpm)]の質量比は、1:0.06(=2mDBTPDBq−II:[Ir(tppr)(dpm)])となるように調節した。また、赤色発光層303cの膜厚は20nmとした。
【0257】
次に、赤色発光層303c上に、2mDBTPDBq−IIを膜厚15nmとなるように成膜し、さらに、BPhenを膜厚15nmとなるように成膜することで、第2の電子輸送層304bを形成した。
【0258】
次に、第2の電子輸送層304b上に、LiFを厚さ1nmとなるように蒸着することで、電子注入層306を形成した。
【0259】
そして、EL層上に上部電極である第2の電極222を形成した。上部電極は、厚さ15nmのマグネシウム−銀合金膜と、厚さ70nmのITO膜とを積層した多層膜からなる。
【0260】
以上により、発光素子を形成した。
【0261】
次に、支持基板と、カラーフィルタが設けられた対向基板とを、シール材を用いて貼り合わせた。
【0262】
以上のように、構成例及び比較例を作製した。
【0263】
図14(A)に、構成例が備える絶縁層及び隔壁の断面写真を示す。図14(A)の点線で示す箇所において、EL層が分断されている。また、図14(B)に、比較例が備える絶縁層の断面写真を示す。図14(B)では、EL層が分断されている箇所は無い。
【0264】
また、図15に、構成例の青色の画素を発光させた時の写真を示す。図15(A)は、輝度が5cd/mの場合の写真であり、図15(B)は、輝度が150cd/mの場合の写真である。図16に、比較例の青色の画素を発光させた時の写真を示す。図16(A)は、輝度が5cd/mの場合の写真であり、図16(B)は、輝度が150cd/mの場合の写真である。
【0265】
図16に示す通り、比較例では、青色の画素だけでなく、赤色の画素及び緑色の画素も発光していることがわかる。一方、図15に示す通り、構成例では、青色の画素のみが発光している。かつ、図15では、青色の画素の発光不良は見られなかった。
【0266】
本実施例の結果から、隣接し異なる色を呈する発光ユニット間に逆テーパー形状の隔壁を設け、該発光ユニット間において、EL層(少なくとも導電性の高い層)を該隔壁によって分断することで、非発光状態の発光素子の意図しない発光を抑制できることが示された。かつ、隣接し同じ色を呈する発光ユニット間では、上部電極の抵抗に起因した電位降下による発光不良を抑制できることが示された。
【0267】
(参考例)
上記実施例で用いた(アセチルアセトナト)ビス(6−tert−ブチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)(acac)])の合成方法について説明する。
【0268】
【化2】

【0269】
[ステップ1;4−tert−ブチル−6−フェニルピリミジン(略称:HtBuppm)の合成]
ステップ1の合成スキームを(a−1)に示す。
【0270】
【化3】

【0271】
まず、4,4−ジメチル−1−フェニルペンタン−1,3−ジオン22.5gとホルムアミド50gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部を窒素置換した。この反応容器を加熱することで反応溶液を5時間還流させた。その後、この溶液を水酸化ナトリウム水溶液に注ぎ、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた有機層を水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ヘキサン:酢酸エチル=10:1(体積比)を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、ピリミジン誘導体HtBuppmを得た(無色油状物、収率14%)。
【0272】
[ステップ2;ジ−μ−クロロ−ビス[ビス(6−tert−ブチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)](略称:[Ir(tBuppm)Cl])の合成]
ステップ2の合成スキームを(a−2)に示す。
【0273】
【化4】

【0274】
次に、2−エトキシエタノール15mLと水5mL、上記ステップ1で得たHtBuppm1.49g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)1.04gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引濾過、洗浄し、複核錯体[Ir(tBuppm)Cl]を得た(黄緑色粉末、収率73%)。
【0275】
[ステップ3;[Ir(tBuppm)(acac)]の合成]
ステップ3の合成スキームを(a−3)に示す。
【0276】
【化5】

【0277】
さらに、2−エトキシエタノール40mL、上記ステップ2で得た複核錯体[Ir(tBuppm)Cl] 1.61g、アセチルアセトン0.36g、炭酸ナトリウム1.27gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射し、反応させた。溶媒を留去し、得られた残渣をエタノールで吸引濾過し、水、エタノールで洗浄した。この固体をジクロロメタンに溶解させ、セライト(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:531−16855)、アルミナ、セライトの順で積層した濾過補助剤を通して濾過した。溶媒を留去して得られた固体をジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、目的物を黄色粉末として得た(収率68%)。
【0278】
上記ステップ3で得られた黄色粉末の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結果を下記に示す。この結果から、本合成例において、[Ir(tBuppm)(acac)]が得られたことがわかった。
【0279】
H−NMR.δ(CDCl):1.50(s,18H),1.79(s,6H),5.26(s,1H),6.33(d,2H),6.77(t,2H),6.85(t,2H),7.70(d,2H),7.76(s,2H),9.02(s,2H)。
【符号の説明】
【0280】
100 絶縁表面
104 絶縁層
106 ゲート電極
108 ゲート絶縁層
110 半導体層
112a ソース電極層
112b ドレイン電極層
114 絶縁層
116 絶縁層
118 第1の電極
120 EL層
120a EL層
120b EL層
122 第2の電極
124 絶縁層
130 発光素子
140 トランジスタ
150 隔壁
150a 脚部
150b 台部
151 隔壁
152 トランジスタ
153 トランジスタ
160B 発光ユニット
160G 発光ユニット
160R 発光ユニット
161B 発光ユニット
161G 発光ユニット
161R 発光ユニット
164 ブラックマトリクス
166 カラーフィルタ
168 オーバーコート
169 封止領域
170 共通配線
200 ガラス基板
204 下地層
206 ゲート電極
208 ゲート絶縁層
210 半導体層
212a ソース電極
212b ドレイン電極
213 第1の層間絶縁層
214 第2の層間絶縁層
215 導電層
216 第3の層間絶縁膜
218 第1の電極
220 EL層
222 第2の電極
224 絶縁層
250 隔壁
301a 第1の正孔注入層
301b 第2の正孔注入層
302a 第1の正孔輸送層
302b 第2の正孔輸送層
303a 青色発光層
303b 緑色発光層
303c 赤色発光層
304a 第1の電子輸送層
304b 第2の電子輸送層
305 中間層
401 発光ユニット
403 絶縁層
405 隔壁
306 電子注入層
701 正孔注入層
702 正孔輸送層
703 発光層
704 電子輸送層
705 電子注入層
706 電子注入バッファー層
707 電子リレー層
708 複合材料層
709 電荷発生層
801 基板
802 発光部
803 駆動回路部
804 駆動回路部
805 固定部
806 基板
807 コンタクト部
811 照明装置
812 照明装置
813 卓上照明器具
7100 テレビジョン装置
7101 筐体
7103 表示部
7105 スタンド
7107 表示部
7109 操作キー
7110 リモコン操作機
7201 本体
7202 筐体
7203 表示部
7204 キーボード
7205 外部接続ポート
7206 ポインティングデバイス
7301 筐体
7302 筐体
7303 連結部
7304 表示部
7305 表示部
7306 スピーカ部
7307 記録媒体挿入部
7308 LEDランプ
7309 操作キー
7310 接続端子
7311 センサ
7312 マイクロフォン
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
7501 照明部
7502 傘
7503 可変アーム
7504 支柱
7505 台
7506 電源

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の発光ユニットが、第1の電極及び第2の電極の間に有機化合物を含む層を有する発光素子をそれぞれ備え、
前記第1の電極は、前記発光素子ごとに分断されており、
前記有機化合物を含む層が、発光物質を含む層と、前記第1の電極及び前記発光物質を含む層の間に設けられたドナー性物質及びアクセプター性物質を含む層とを含み、
隣接し異なる色を呈する発光ユニット間にのみ、逆テーパー形状の隔壁を有する発光装置。
【請求項2】
請求項1において、
前記隔壁を介して隣接し、異なる色を呈する第1の発光ユニットと第2の発光ユニットを有し、
前記隔壁の上面形状における長辺の長さは、前記第1の発光ユニットにおける、前記第2の発光ユニットに対向する辺の長さの90%以上である発光装置。
【請求項3】
請求項1又は請求項2において、
前記隔壁を介して隣接し異なる色を呈する発光ユニット間における、前記有機化合物を含む層が分断されている発光装置。
【請求項4】
請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
一方向に連続して設けられた同じ色を呈する発光ユニットは、同一の層からなる前記第2の電極を有し、
前記複数の発光ユニットを備える発光部の外側で、前記第2の電極と共通配線とが電気的に接続する発光装置。
【請求項5】
請求項4において、
前記共通配線が、前記発光部の外側に周設されている発光装置。
【請求項6】
請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、
前記ドナー性物質は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、又は希土類金属化合物である発光装置。
【請求項7】
請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
前記有機化合物を含む層は、
発光物質を含む層を備えた第1の層と、
発光物質を含む層を備えた第2の層と、
前記第1の層と前記第2の層の間に形成された中間層と、を有する発光装置。
【請求項8】
請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の発光装置を表示部に有する電子機器。
【請求項9】
請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の発光装置を照明部に有する照明装置。

【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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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図12】
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【図13】
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【図11】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【公開番号】特開2013−33728(P2013−33728A)
【公開日】平成25年2月14日(2013.2.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−143983(P2012−143983)
【出願日】平成24年6月27日(2012.6.27)
【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)】