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発光装置及びその作製方法、並びに照明装置及び表示装置
説明

発光装置及びその作製方法、並びに照明装置及び表示装置

【課題】上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制され、且つ信頼性の高い発光装置を提供すること。また、メタルマスクを用いずにEL層及び上部電極を形成可能で、且つ信頼性の高い発光装置を提供すること。また、このような発光装置が適用された照明装置、及び表示装置を提供すること。
【解決手段】上部電極の導電性を補助するための補助配線を基板側に設ける構成に着眼した。発光装置が有する導電性の補助配線は基板上に設けられ、側面の一部が基板に水平方向にせり出した形状とする。さらに下部電極層および補助配線を含む領域に形成されたEL層は当該補助配線で物理的に分断され、また同様に形成された上部電極層は少なくとも補助配線の側面の一部に電気的に接続する構成とすればよい。またこのような補助配線を照明装置、及び表示装置に適用すればよい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光装置とその作製方法に関する。また照明装置に関する。また表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
有機EL素子の研究開発が盛んに行われている。有機EL素子の基本的な構成は、一対の電極の間に発光性の有機化合物を含む層を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の有機化合物から発光を得ることができる。
【0003】
有機EL素子は膜状に形成することが可能であるため大面積の素子を容易に形成することができ、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【0004】
例えば、特許文献1には、有機EL素子を用いた照明器具が開示されている。
【0005】
また、有機EL素子と薄膜トランジスタとを組み合わせた、表示装置の開発も盛んに行われている。有機EL素子を用いた表示装置は、液晶表示装置で必要であったバックライトを無くすことができ、薄型、高輝度、高コントラストの表示装置とすることができる。
【0006】
有機EL素子には、下部電極層側に光を取り出す下面発光型と、上部電極層側に光を取り出す上面発光型、または下部電極層側と上部電極層側の両面から光を取り出す両面発光型とがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2009−130132号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、照明装置や、大画面の表示装置において発光部の面積が広くなると、EL素子の上部電極や下部電極の抵抗に起因する電位降下が著しくなる傾向にある。当該電極における電位降下が著しい場合、輝度の不均一が視認されてしまう問題がある。このような問題を回避するため、当該電極に抵抗率の低い材料で形成された補助としての配線を接続する必要がある。
【0009】
特に透明電極に用いられる光透過性を有する材料は、比較的抵抗が高く、補助配線を設ける必要性が高い。当該補助配線は、EL素子からの発光をなるべく遮らないようにレイアウトする必要がある。しかしながら、特に上部電極層側から発光を得る上面発光型(両面発光型も含む)の場合、EL素子を形成した後に、補助配線を形成する必要があるため、EL素子にダメージが加わる場合がある。例えばスパッタリング法で導電膜を形成した後にフォトリソグラフィ法を用いて加工する場合、スパッタリングによる熱、及び物理的なダメージや、フォトリソグラフィ法での加工における光や熱によるダメージ、レジストの除去時の有機溶媒などによるEL素子の溶解の問題などが挙げられる。
【0010】
また、EL素子を形成する際、絶縁表面を有する基板上に形成した下部電極上に有機化合物を含む層と、上部電極とを順次積層する方法としては、例えば真空蒸着法がある。真空蒸着法を用いて島状の層を形成する方法としては、金属板に開口部を設けたメタルマスク(シャドーマスクともいう)を用いる方法が知られている。基板に接して蒸着源との間に当該メタルマスクを設け、当該メタルマスクの開口部を介して基板に蒸着を行うと、開口部の形状に応じた形状の層を形成できる。なお、メタルマスクと基板との距離が短いほど、開口部に応じた明瞭な形状で、言い換えると周辺部のボケが少ない形状で、島状の層が形成できる。
【0011】
逆に言えば、メタルマスクで形成できる層の形状は、マスクの開口部に沿って形成されるものであるから、島状の形状とならざるを得ない。すなわち、配線パターンのように、長く繋がった形状、あるいはループ部を含む形状を形成することは困難である。
【0012】
また、メタルマスクを基板に接して使用すると不具合が生じる確率が高まる。例えば、メタルマスクの開口部にある開口端が基板表面を傷つけてしまう場合がある。具体的には、メタルマスクを基板に接触する際に、メタルマスクが基板表面を擦り、基板上に形成済みの他の層を破壊してしまう場合がある。また、メタルマスクに付着したゴミ(パーティクルと呼ばれる小さな異物を含む)をメタルマスクから基板に転写してしまう場合もある。
【0013】
本発明はこのような技術的背景のもとでなされたものである。したがって本発明の一態様は、上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制され、且つ信頼性の高い発光装置を提供することを課題の一とする。また、メタルマスクを用いずにEL層及び上部電極を形成可能で、且つ信頼性の高い発光装置を提供することを課題の一とする。また、このような発光装置が適用された照明装置、及び表示装置を提供することを課題の一とする。
【0014】
本発明は、上記課題の少なくとも一を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【0015】
上記目的を達成するために、本発明は、上部電極の導電性を上げるための補助配線を基板側に設ける構成に着眼した。発光装置が有する導電性の補助配線は基板上に設けられ、その上部が基板に水平方向にせり出した形状とする。さらに下部電極層および補助配線を含む領域に形成されたEL層は当該補助配線で物理的に分断され、また同様に形成された上部電極層は少なくとも補助配線の側面の一部に電気的に接続する構成とすればよい。またこのような補助配線を照明装置、及び表示装置に適用すればよい。
【0016】
すなわち、本発明の一態様の発光装置は、基板上に下部電極層と、下部電極層と電気的に分離された補助配線と、下部電極層上にEL層と、EL層上に上部電極層と、を有する。また、当該補助配線は、導電性を有し、その上部が基板に水平な方向にせり出した形状を有する。上部電極層は、補助配線と電気的に接続する。
【0017】
本発明の一態様の発光装置は、上部電極の導電性を補助する補助配線を基板側に形成する。当該補助配線は、その上部が基板に水平な方向にせり出した形状を有するように、言い換えると、基板面に対する投影面よりも、底部の接触面が内側になるように形成される。このような形状の補助配線を基板側に形成することにより、メタルマスクを用いずにEL層を形成した場合に、当該補助配線によって分断させることができる。また、上部電極を補助配線の少なくとも側面の一部に接触するように形成することで、補助配線を隔てて形成される上部電極同士は補助配線を介して電気的に接続される。
【0018】
このような補助配線を用いることにより、上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制され、且つ信頼性の高い発光装置とすることができ、また、メタルマスクを用いなくともEL層及び上部電極層を形成可能となる。
【0019】
また、本発明の一態様の発光装置の有する補助配線は、その側面と、当該補助配線の底部の最も外側の点と、当該補助配線の側部の最もせり出した点とを結んだ線との間に、空間を有する。
【0020】
上記の補助配線を、その側面と、当該補助配線の底部の最も外側の点と、当該補助配線の側部の最もせり出した点とを結んだ線との間に、空間を有する形状とすることにより、EL層が側部に形成されることを抑制し、効果的にEL層を分断させることができる。
【0021】
また、本発明の一態様の発光装置の上部電極層は、EL層が発する光を透過し、下部電極層は、当該光を反射する。
【0022】
特に、上部電極に透光性を有する材料を用いた上面発光型の発光装置においては、上記補助配線を適用することにより、効果的に上部電極の導電性を補助することができる。
【0023】
また、本発明の一態様は、上記発光装置を具備する、照明装置である。
【0024】
上記の発光装置を照明装置に適用することにより、上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制され、また、メタルマスクを用いずにEL層及び上部電極を形成可能であるため、信頼性の高い照明装置とすることができる。
【0025】
また、本発明の一態様は、上記発光装置を具備する、表示装置である。
【0026】
例えば画素部が複数配置された構成を有する表示装置に、上記の補助配線を適用することができる。したがって、上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制され、また、メタルマスクを用いずにEL層及び上部電極を形成可能であるため、信頼性の高い表示装置とすることができる。
【0027】
また、本発明の一態様の発光装置の作製方法は、基板上に下部電極層を形成する工程と、導電性を有し、基板に水平な方向にせり出した側部を有する補助配線を形成する工程と、上記下部電極層上にEL層を形成する工程と、当該EL層上に、補助配線の少なくとも側面の一部と電気的に接続するように、上部電極層を形成する工程と、を有する。
【0028】
上記作製方法により、メタルマスクを用いずにEL層及び上部電極層が形成された、信頼性の高い発光装置を作製することができる。また上部電極上ではなく基板側に補助配線を設けるため、補助配線形成工程におけるEL層へのダメージを無くすことができ、信頼性が高く、また上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制された発光装置を作製することができる。
【0029】
なお、本明細書において、EL層とは発光素子の一対の電極間に設けられた層を示すものとする。従って、電極間に挟まれた発光物質である有機化合物を含む発光層はEL層の一態様である。
【発明の効果】
【0030】
本発明の実施の形態によれば、上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制され、且つ信頼性の高い発光装置を提供できる。また、メタルマスクを用いずにEL層及び上部電極を形成可能で、且つ信頼性の高い発光装置を提供できる。また、このような発光装置が適用された照明装置、及び表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の一態様の、発光装置を説明する図。
【図2】本発明の一態様の、発光装置を説明する図。
【図3】本発明の一態様の、発光装置を説明する図。
【図4】本発明の一態様の、発光装置を説明する図。
【図5】本発明の一態様の、発光装置の作製方法を説明する図。
【図6】本発明の一態様の、発光装置の作製方法を説明する図。
【図7】本発明の一態様の、表示装置を説明する図。
【図8】本発明の一態様の、照明装置を説明する図。
【図9】本発明の一態様の、EL層を説明する図。
【図10】本発明の一態様の、照明装置を説明する図。
【図11】本発明の一態様の、半導体装置を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【0032】
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。
【0033】
なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
【0034】
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置の一例について、図1乃至図4を用いて説明する。
【0035】
<構成例>
図1(A)は発光装置100の上面概略図である。また、図1(B)は図1(A)内の切断線A−A’における断面概略図であり、図1(C)は切断線B−B’における断面概略図である。なお、明瞭化のため、図1(A)にはEL層及び上部電極層は明示していない。
【0036】
発光装置100は、基板101上に下部電極層103、隔壁109、補助配線111、EL層105、及び上部電極層107を有する。また、補助配線111と接続する、配線113、及び発光装置100の外周を囲う、分離層115を備える。
【0037】
また図示しないが、発光装置100は、基板101に接する下地膜、及び上部電極層107を覆う封止膜を有していてもよい。下地膜や封止膜を設けることにより、EL層の劣化を抑制することができ、発光装置100の信頼性を高めることができる。
【0038】
発光装置100は、下部電極層103と上部電極層107と、これらに挟持されたEL層105とからなる発光素子に電圧を印加することにより発光を得ることができる。
【0039】
隔壁109は、下部電極層103の端部、及び補助配線111の下部に形成される。下部電極層103の端部に形成された隔壁109は、EL層105及び上部電極層107が、下部電極層103の端部において断線することのないように設けられる。そのため、隔壁109は、その上面に形成される膜が途切れないよう、順テーパ形状を有していることが好ましい。順テーパ形状とは、断面において、ある層がその端部からなだらかに厚さを増して下地となる層と接する構成を言う。
【0040】
補助配線111は少なくとも上部電極層107よりも十分に低抵抗な導電性材料からなり、下部電極層103上に設けられた隔壁109上に形成される。補助配線111は、その上部が基板と平行な方向にせり出した形状を有している。言い換えると、補助配線111を基板表面に投影した場合において、その最も大きい投影面積よりも、隔壁109と接触する領域の面積が小さく、且つ内側に設けられる形状を有する。
【0041】
このような形状の補助配線111を設け、後に説明する方法でEL層105及び上部電極層107を形成することにより、図1(B)に示すように、EL層105は補助配線111によって分断され、また上部電極層107は補助配線111の少なくとも側面の一部と接し、電気的に接続された構成とすることができる。
【0042】
したがって上部電極層107は、電気的に分断されること無く、補助配線111を介して発光装置100の発光領域全域に渡って電気的接続が保証される。さらに、上部電極層107の抵抗に起因する電位降下は当該上部電極層107と電気的に接続された補助配線111によって抑制される。
【0043】
また、図1(C)に示すように、補助配線111は、発光装置100に隣接して設けられた配線113と電気的に接続する。配線113は上部電極層107に印加する電位を与えることができる。なお、本実施の形態では、配線113を下部電極層103と同じ材料、工程で形成する構成としたが、上部電極層107よりも十分に低抵抗な材料を用いて別途作製してもよい。また、補助配線111を発光装置100よりも外側に引き回し、直接電位を与える構成としてもよい。
【0044】
図2は図1(A)の切断線C−C’における断面概略図である。発光装置100を囲うようにして設けられた分離層115は、EL層105及び上部電極層107を分断する。分離層115を設けることにより、発光装置100同士を隣接して配置する場合にこれらを電気的に分離することができる。
【0045】
分離層115は、絶縁性の材料で構成され、EL層105、及び上部電極層107を共に分断する。分離層115は、補助配線111と同様に、その上部が基板に平行な方向にせり出した形状を有している。EL層105及び上部電極層107を分断させるために、分離層115が、分離層115の側部に上部電極層107が形成されないような形状を有する。例えば、分離層115の最もせり出した点と、分離層115の側面が隔壁109と接する点とを結んだ線と基板面との角度が補助配線111と比較して小さくなるように形成すればよい。また、上記の線と分離層115の側面との間に空間を設けるように、くびれた形状としてもよい。
【0046】
なお、発光装置100を単体で用いる場合や、隣接する発光装置100間を電気的に分離する必要のない場合は、分離層115は設けなくてもよい。
【0047】
なお、本構成例では配線113と発光装置100を基板101上に併設する構成としたが、例えば基板101上に形成された配線113上に開口部を有する平坦化膜を設け、その上に発光装置100を設ける構成としてもよい。配線113を発光装置100の下側に引き回すことにより、基板101の面積に対する発光面積を大きくすることができる。
【0048】
上記のような補助配線111を発光装置100に適用することにより、EL層105、及び上部電極層107を、メタルマスクを用いずに形成することができる。また、低抵抗な材料からなる補助配線111により、上部電極層107の抵抗に起因する電位降下の影響を極めて抑制し、信頼性の高い発光装置とすることができる。特に、上部電極層107として抵抗の高い透明導電膜を用いた上面発光型の発光装置の場合において大きな効果を奏する。また、メタルマスクを用いずにEL層及び上部電極層を形成することが可能なため、メタルマスクと基板との接触による不具合が排除され、信頼性の高い発光装置とすることができる。
【0049】
また、発光装置100を隣接して複数配置する場合においても、上記のように各発光装置100を囲うように分離層115を設けることにより、メタルマスクを用いずにEL層105及び上部電極層107を形成した際にこれらを電気的に分離することができる。
【0050】
<変形例>
上記で例示した補助配線は、EL層105を分断し、且つ上部電極層107と接続し電気的に分断させない形状であれば、様々な形態をとることができる。以下、図3を用いて補助配線として用いることのできる形状の例について説明する。
【0051】
図3(A)に示す補助配線121は、その側面がくびれた形状を有している。特に、多量のEL層105の材料が補助配線の側部に成膜される場合には、このようにくびれた形状とすることにより、効果的にEL層105を分断することができる。
【0052】
図3(B)に示す補助配線131は、導電性材料からなる脚部131aと、台部131bの積層構造をなしている。台部131bの最もせり出した領域に対し、脚部131aの隔壁109と接する領域が内側になるよう形成される。上部電極層107は、少なくとも脚部131aと接触することにより、電気的に分断されない。台部131bは、絶縁性を有していてもよいが、導電性材料を用いて形成すると補助配線131の抵抗を小さくすることができるため好ましい。また、脚部131aの形状を順テーパ形状とすることにより、比較的少量の上部電極層107の材料が台部131bの側部に成膜される場合にも上部電極層107と脚部131aとの接触面積を大きくすることができるため好ましい。
【0053】
図3(C)に示す補助配線141は、上記補助配線131と同様に脚部141a及び台部141bから構成される。ここで台部141bを、底部の基板101と対向した面が部分的に露出するように形成することにより、より効果的にEL層105を分断することができる。また、脚部141aは、順テーパ形状としてもよく、上部電極層107は、少なくとも脚部141aと接するように形成する。ここで台部141bは、上記と同様に絶縁性の材料を用いて形成してもよいが、導電性材料を用いることが好ましい。
【0054】
また、上述の各々の補助配線は、必ずしも隔壁109上に設けなくともよい。例えば図3(D)に示す補助配線151は、下部電極層103と同様の材料、工程で形成された配線153上に接して形成される。このような構成とすることにより、補助配線151の抵抗をさらに小さくできるため、上部電極層107の抵抗に起因する電位降下の影響を極めて抑制することができる。なお、ここで示した配線153は下部電極層103とは異なる材料、工程で形成してもよく、低抵抗な材料で形成することが好ましい。
【0055】
図3(E)に示す構成では、補助配線171は配線153上に形成されている。また、脚部171aと台部171bとの間に接続層175が形成されている。接続層175は、配線153の上面に接し、且つ脚部171aの少なくとも側面を覆うように形成されている。このような構成とすることにより、脚部171a及び台部171bを有機樹脂などの絶縁性材料で形成しても接続層175により実質的に補助配線171の側面の一部に導電性を持たせることができる。ここで、脚部171aを有機樹脂で形成すると、脚部171aの高さを大きくすることが容易であり、脚部171aの側部に上部電極層107を容易に形成できるため、上部電極層107と接続層175の接触面積の増大に伴い接触抵抗が低減されるため好ましい。また、上部電極層107を構成する導電膜と、配線153を構成する導電膜とが接触することにより、配線153を構成する導電膜が腐食してしまう場合(例えばITO(酸化インジウム酸化スズ)とアルミニウムを用いた場合)においては、上部電極層107と配線153の間に、これらを構成する導電膜と親和性の高い導電膜で構成される接続層175を用いると、上記腐食の影響をなくすことができる。
【0056】
また、補助配線を下部電極層と同じ材料を用いて形成することもできる。図3(F)に示す構成では、下部電極層183は3層の導電膜が積層されて構成されている。例えば、低抵抗な導電膜を化学的に安定な(反応や腐食が起こりにくい)導電膜で挟持した積層膜を用いると、導電性と信頼性が高まるため好ましい。補助配線181は下部電極層183を構成する上層の2層と同一の導電膜で構成され、脚部181a、台部181bを有する。また、補助配線181は下部電極層183を構成する最下層と同一の導電膜で構成された配線185上に形成されている。脚部181aの側面は、台部181bの端部よりも内側に設けられるように形成されている。このような形状は、例えば脚部181aを構成する導電膜と、台部181b及び配線185を構成する導電膜のエッチング速度の違いを利用して、脚部181aの側面をエッチングにより後退させることにより、配線185上に補助配線181を形成することができる。このような構成の補助配線181を用いることにより、作製工程を簡略化することができる。
【0057】
発光装置100は、その下部電極層103にも補助配線を設けた構成としてもよい。特に下面発光型(両面発光型を含む)の発光装置の場合、下部電極層103として比較的抵抗の高い光透過性の導電材料を用いるため、下部電極層103に当該補助配線を設けることは有効である。また、上面発光型の発光装置においても、発光面積を大きくすると下部電極層103の抵抗値が無視できなくなる場合があるため、当該補助配線が必要な場合がある。以下、下部電極層103に設ける補助配線の一例について図4を用いて説明する。
【0058】
図4(A)は、下部電極層103の下側に接する補助配線117を設けた構成である。このような構成は、下面発光型の場合その光を遮蔽する領域が補助配線117のみとなるため、開口率を大きくすることができる。また上面発光型の場合は、補助配線117の直上も発光領域とすることができるため、開口率の低下がなく好ましい。
【0059】
補助配線117の端部での段差によって、EL層105及び上部電極層107の断線が懸念される場合は、補助配線117の端部を覆う隔壁119を備える構成としてもよい。図4(B)は、補助配線117の端部を覆う隔壁119を下部電極層103に接して設ける構成である。EL層105及び上部電極層107の積層は、補助配線117の端部上において隔壁119に接して形成されるため、断線が抑制される。また、図4(C)のように当該隔壁119を補助配線117と下部電極層103との間に設ける構成としてもよい。特に上面発光型の場合はこのような構成とすることにより、隔壁119の真上も発光領域とすることができるため好ましい。
【0060】
なお、本実施の形態では補助配線117を下部電極層103の下側に設ける構成のみを例示したが、上側に設ける構成としてもよい。また、その場合、補助配線117の端部に起因する段差の影響を緩和するため、適宜隔壁119を設ければよい。
【0061】
<材料>
以下にそれぞれの層に用いることができる材料の一例を記す。
【0062】
[基板]
発光装置100が下面発光型、両面発光型の場合、基板101の材料としては、ガラス、石英、有機樹脂などの透光性を有する材料を用いることができる。また上面発光型の場合は、透光性を有していなくともよく、上記の材料に加え金属、半導体、セラミック、有色の有機樹脂などの材料を用いることができる。導電性の基板を用いる場合、その表面を酸化させる、若しくは表面に絶縁膜を形成することにより絶縁を持たせることが好ましい。
【0063】
基板101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、また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。
【0064】
特に、上面発光型の発光装置100の場合、基板には金属基板などの熱伝導性の高い基板を用いることが好ましい。EL素子を用いた大型の照明装置の場合、EL素子からの発熱が問題となる場合があるため、このような熱伝導性の高い基板を用いると放熱性が高まる。例えば、ステンレス基板のほかに、アルミニウム酸化物、ジュラルミンなどを用いると、軽量且つ放熱性を高めることができる。また、アルミニウムとアルミニウム酸化物との積層、ジュラルミンとアルミニウム酸化物との積層、ジュラルミンとマグネシウム酸化物との積層などを用いると、基板表面を絶縁性とすることができるため好ましい。
【0065】
[封止膜・下地膜]
下面発光型、両面発光型の発光装置の場合、封止膜・下地膜は、透光性且つバリア性を有する材料を用いて形成することができる。上面発光型の発光装置では、必ずしも透光性を有していなくともよい。
【0066】
封止膜・下地膜としては、例えば、無機絶縁膜をスパッタリング法で形成することができる。例えば、窒化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜、酸化ケイ素膜などを形成すればよい。また、光射出方向と反対側に設けられる封止膜、または下地膜は、金属膜と上記無機絶縁膜を積層したものを用いてもよい。
【0067】
封止膜は、例えば水分の透過率が10−6g/m・day以下程度のガスバリア性を備えるものが好ましい。また、封止膜の構成としては、例えば無機物を含む層を少なくとも一層、有機物を含む層の間に挟んで積層したものを用いることができる。有機物を含む層としては、例えばエポキシ系などの接着材層を一例として挙げることができ、無機物を含む層としては酸化珪素、窒化珪素などバリア性を有する膜を一例として挙げることができる。
【0068】
また、基板として有機樹脂を用いる場合には、下地膜として、25μm以上100μm以下の厚さのガラス層を用いてもよい。ガラス層の厚さは、代表的には、45μm以上80μm以下である。有機樹脂基板とガラス層とを組み合わせることで水分又は不純物等が発光装置の外部から発光素子に含まれる有機化合物や金属材料に侵入することを抑制することができ、かつ発光装置の軽量化を実現することができる。
【0069】
[分離層]
分離層は無機絶縁材料、有機絶縁材料を用いて形成することができる。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。
【0070】
[発光素子]
光射出側の電極層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、酸化インジウム酸化スズ(ITO)、酸化インジウム酸化亜鉛、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛、グラフェンなどを用いることができる。
【0071】
また、上記電極層として、金、銀、白金、マグネシウム、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や、これらの合金を用いることができる。または、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。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。また、グラフェンを用いることもできる。
【0072】
また、上記材料の積層膜を電極層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とITOとの積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。
【0073】
光射出側の電極層の膜厚は、例えば50nm以上300nm以下であり、好ましくは80nm以上130nm以下、さらに好ましくは100nm以上110nm以下である。
【0074】
EL層は、少なくとも発光性の有機化合物を含む層を有する。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。
【0075】
なお、本発明の一態様では、上部電極層と下部電極層との間に、複数のEL層が設けられた発光素子(タンデム型発光素子)を適用することができる。好ましくは、2〜4層(特に3層)構造とする。EL層の構成例は実施の形態5で詳細に説明する。
【0076】
光射出とは反対側に設けられる電極層は、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、銀とマグネシウム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。さらに、アルミニウム合金膜に接する金属膜、又は金属酸化物膜を積層することでアルミニウム合金膜の酸化を抑制することができる。該金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタン、酸化チタンなどが挙げられる。
【0077】
[補助配線・配線]
補助配線・配線の材料としては、銅(Cu)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、ネオジム(Nd)、スカンジウム(Sc)、ニッケル(Ni)、から選ばれた材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成する。また、配線の材料としてアルミニウムを用いることもできるが、その場合にはITOなどと直接接して設けると腐食する恐れがある。よって、配線を積層構造とし、ITOなどと接しない層にアルミニウムを用いればよい。また銅は抵抗が低いため、好適に用いることができる。配線の膜厚は、100nm以上35μm以下とすることが好ましい。
【0078】
[隔壁]
隔壁の材料としては、例えば、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、エポキシ等の有機樹脂、無機絶縁材料を用いることができる。
【0079】
下地となる層に順テーパ状の端部を接する他の層の側壁面の角度としては、例えば10度以上85度以下、好ましくは60度以上80度以下を有する。
【0080】
特に感光性の樹脂材料を用いて開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。具体的には、絶縁膜の断面が描いている曲線の曲率半径が、0.2〜2μm程度であることが望ましい。
【0081】
隔壁の形成方法は、特に限定されないが、スパッタ法、蒸着法、液滴吐出法(インクジェット法等)、印刷法(スクリーン印刷、オフセット印刷等)などを用いればよい。
【0082】
隔壁の膜厚としては、例えば、20nm以上20μm以下とすればよい。好ましくは、50nm以上3μm以下である。
【0083】
[平坦化膜]
平坦化膜は、無機絶縁材料又は有機絶縁材料を用いて形成することができる。なお、アクリル樹脂、ポリイミド、ベンゾシクロブテン系樹脂、ポリアミド、エポキシ樹脂等の、耐熱性を有する有機絶縁材料を用いると、平坦化絶縁膜として好適である。また上記有機絶縁材料の他に、低誘電率材料(low−k材料)、シロキサン系樹脂、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)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、平坦化膜を形成してもよい。
【0084】
平坦化膜の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スパッタリング法、スピンコート法、ディッピング法、印刷法、インクジェット法等を用いることができる。
【0085】
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【0086】
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1で例示した発光装置100の作製方法の一例について、図5及び図6を用いて説明する。
【0087】
なお、本実施の形態では発光装置100として上面射出型の発光装置を例に挙げて説明するが、下面射出型とする場合は下部電極層に透光性の材料を用い、上部電極層に反射性を有する材料を用いればよい。また両面射出型とする場合はその両方の電極層に透光性の材料を用いればよい。
【0088】
まず、基板101上に下部電極層103となる導電膜を形成する。当該導電膜は、実施の形態1で例示した材料を用い、スパッタリング法、蒸着法等の成膜方法を適用することができる。その後、当該導電膜に対し、フォトリソグラフィ法などの加工方法を用いて不要な部分を除去することにより、下部電極層103が形成される。
【0089】
ここで、下部電極層103を形成する前に、下地膜を形成してもよい。下地膜はバリア膜として機能する絶縁膜を用いることができ、CVD法、スパッタリング法等の成膜方法により形成できる。
【0090】
また、基板101上に配線113などの配線を形成し、当該配線113を覆う平坦化膜を形成した後、下部電極層103を形成してもよい。その場合、配線113は下部電極層103の形成と同様、導電膜を形成した後に不要な部分を除去することにより形成できる。また、平坦化膜は実施の形態1で例示した材料、方法で形成することができる。
【0091】
また、下部電極層103に接する補助配線117を下部電極層103よりも基板側に設ける場合は、下部電極層103の形成工程よりも前に補助配線117を形成する。補助配線117も下部電極層103と同様に、導電膜を形成した後に不要な部分を除去することにより形成できる。また必要であれば隔壁119もこの時点で形成する。
【0092】
また、配線113を、下部電極層103とは異なる材料で形成する場合は、下部電極層103の形成前又は後の段階で形成する。
【0093】
続いて隔壁109を形成する。隔壁109は、実施の形態1で例示した材料、方法により適宜形成することができる。
【0094】
この段階における発光装置100の断面概略図が図5(A)に相当する。
【0095】
次に、補助配線111を形成する。ここでは単層の金属からなる補助配線111を形成する場合について説明する。
【0096】
まず、補助配線111を構成する導電膜161を形成する。導電膜161は、実施の形態1で例示した材料を用いることができ、スパッタリング法、蒸着法などを用いて成膜することができる。
【0097】
その後、導電膜161上にエッチングマスクとなるレジスト163を形成する。レジスト163の形成は公知のフォトリソグラフィ工程を適用可能で、感光性を有する樹脂材料を塗布し、露光、現像処理を行うことにより形成できる。この時点での断面概略図を図5(B)に示す。
【0098】
続いて、レジスト163をエッチングマスクとして、導電膜161をエッチングして補助配線111を形成する。この際、エッチング後の補助配線111の形状が、基板101に平行な面に対する投影面よりも、底部と隔壁109との接触面が小さく、且つ当該投影面の内側になるように形成する。
【0099】
導電膜161をエッチングして上記のような形状を有する補助配線111を形成する方法としては、例えば、ドライエッチング法を用いてレジスト163がエッチングされない、若しくは極めてエッチング速度の遅い条件で導電膜161をエッチングした後、さらに下部がエッチングされるようにエッチング時間を延長することにより形成することができる。
【0100】
補助配線111を形成した後、レジスト163を除去する。この時点での断面概略図が図5(C)に相当する。
【0101】
ここで、上記とは異なる補助配線111の作製方法について図6を用いて説明する。
【0102】
隔壁109を形成した後、後の補助配線111にあたる部分を開口するように、犠牲層165を形成する(図6(A))。このとき、犠牲層165の開口部が、基板101に近いほど狭くなるような形状とすることが望ましい。犠牲層165は、感光性の有機材料などを用いて形成すればよい。
【0103】
その後、当該犠牲層165の開口部を埋めるように、導電膜167を形成する(図6(B))。導電膜167は、例えばスパッタリング法や蒸着法などを用いて厚い導電膜を成膜した後、化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)処理によって上層を除去して形成することができる。または、犠牲層165の開口部の底部にシード層を形成した後、電気めっきや化学めっき法を用いて形成することができる。シード層は液滴吐出法などを用いることができる。
【0104】
続いて、犠牲層165を除去することにより、犠牲層165の開口部の形状を有する補助配線111が形成される(図6(C))。犠牲層165の除去は、これと接する隔壁109や下部電極層103などの各層をエッチングしないような条件で行うことが好ましい。
【0105】
なお、実施の形態1で例示した、図3(B)に示す補助配線131や、図3(C)に示す補助配線141のような、2層からなる補助配線を形成する場合は、例えば台部を加工した後に、台部をマスクとして脚部を加工してもよいし、台部と脚部をまず異方性エッチングにより同時に加工した後に脚部の側面を後退させるように追加でエッチングしてもよい。また、先に脚部を加工してから台部を形成することもできる。2層以上からなる補助配線は、用いる材料に応じて作製方法を選択することができる。
【0106】
また、図3(D)に示すように、配線153上に補助配線151を形成する場合は、下部電極層103及び配線153のそれぞれの端部を覆い、且つ配線153上に開口部を有する隔壁109を形成し、当該隔壁109の開口部に補助配線151を形成すればよい。ここで、補助配線151となる導電膜のエッチングの際、配線153が完全には除去されない方法を適宜選択する。
【0107】
以上の工程により、補助配線111を形成することができる。
【0108】
続いて、メタルマスクを用いることなく、EL層105、上部電極層107を形成する(図5(D))。
【0109】
EL層105は、蒸着法を用いて形成することができる。ここで、成膜されるEL層105は補助配線111によって物理的に分断される。EL層105の端部は隔壁109に接して形成されるとともに、一部が補助配線111上にも形成される。
【0110】
上部電極層107は、蒸着法、スパッタリング法を用いて形成することができる。上部電極層107の形成において、上部電極層107が補助配線111の少なくとも側面の一部に接触することが重要である。上部電極層107が補助配線111の少なくとも側面の一部に接触するために、例えば蒸着源やスパッタリング用ターゲットと基板101との距離を短くして成膜することなどが挙げられる。例えばマグネトロンスパッタリング法を用いた場合、基板101と対向する位置にスパッタリング用ターゲットを配置したときのスパッタリング用ターゲットと基板101との距離を5mm以上200mm以下、好ましくは30mm以上150mm以下に設定すればよい。また、他の方法としては、スパッタリング用ターゲットを基板101と対向した位置から、基板101の表面に平行な方向にずらして成膜を行う、または基板101の表面に対してスパッタリング用ターゲットの表面を傾けて成膜してもよい。また、ミラートロンスパッタリング法を用いると、補助配線111の側面の一部に接して成膜できる。
【0111】
このようにして形成された上部電極層107は、補助配線111の少なくとも側面の一部に接触するため、補助配線111と電気的に接続される。したがって発光装置100の発光時における、上部電極層107の抵抗に起因する電位降下を抑制することが可能となる。
【0112】
ここで、発光装置100を隣接して複数設ける場合に、これらを電気的に分断するための分離層115を設ける場合は、EL層105を形成する前、または上部電極層107を形成する前に分離層115を形成すればよい。
【0113】
分離層115は、例えばネガ型の感光性を有する有機樹脂を形成した後、露光、現像を行うことにより形成することができる。このとき、露光に用いる光の強度が膜厚方向に基板に近い領域ほど弱くなるように露光することにより、図2に示したように逆テーパ形状とすることができる。
【0114】
分離層115は、上部電極層107の成膜時に、これを物理的に分断させるような形状であることが重要である。例えば、補助配線111の形状にくらべて、より上部が基板に平行な方向に突き出るか、くびれの大きな形状とすることにより、上部電極層107の成膜時の回りこみを抑制することができる。
【0115】
分離層115は、上記のように単層で形成してもよいし、2層以上の多層としてもよく、絶縁性の有機材料、無機材料を組み合わせて形成してもよい。
【0116】
その後、上部電極層107を覆う封止膜を形成する。封止膜を形成することにより、外部からの水などの不純物の浸入を抑制できるため、信頼性の高い発光装置100とすることができる。
【0117】
以上の作製工程により、発光装置100を作製することができる。このような作製方法を適用することにより、メタルマスクを用いることなく発光装置100を形成することができるため、メタルマスクと基板との接触による不具合が排除され、信頼性の高い発光装置とすることができる。
【0118】
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【0119】
(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態で例示した補助配線を複数の画素部を有する表示装置に適用した例について、図7を用いて説明する。
【0120】
図7(A)は本発明の一態様である表示装置200の上面概略図である。
【0121】
表示装置200は、周期的に複数配置された画素部201と、画素部201を囲む補助配線211を有する。明瞭化のため、図7(A)には、画素部には下部電極層203と、下部電極層203上に破線で囲って示した発光領域と、円形の破線で示したコンタクト領域のみを図示している。
【0122】
図7(B)は、図7(A)中に示す切断線D−D’、及び切断線E−E’における断面概略図である。断面D−D’は、上記コンタクト領域と、画素部201に設けられるトランジスタ220とを含む領域の断面概略図であり、断面E−E’は、隣接する2つの画素部201と、その間の補助配線211とを含む領域の断面概略図である。
【0123】
画素部201は、少なくとも一つのトランジスタ(トランジスタ220)を有し、当該トランジスタ220にコンタクト領域を介して接続された下部電極層203と、EL層205と、上部電極層207とを有する。また、下部電極層203の端部、及びコンタクト領域を覆う隔壁209を有する。
【0124】
なお、少なくとも画素部201を覆う封止膜を形成することが好ましい。
【0125】
トランジスタ220は、基板101上に下地膜221を介して形成され、半導体層223、ゲート電極225を有する。また、トランジスタ220を覆う第1絶縁層231に形成されたコンタクトホールを介して、半導体層223に設けられるソース又はドレインの一方に第1電極227が、ソース又はドレインの他方に第2電極229がそれぞれ接続される。
【0126】
またトランジスタ220、第1電極227、第2電極229及び第1絶縁層231を覆う第2絶縁層233に設けられたコンタクト領域を介して、第1電極227と下部電極層203とが接続される。したがって、トランジスタ220と下部電極層203とが接続される。
【0127】
トランジスタ220のスイッチング動作により、下部電極層203へ供給される電圧あるいは電流が制御され、画素部201からの発光が制御される。
【0128】
補助配線211は、隣接する2つの画素部201の下部電極層203の端部を覆う隔壁209上に形成され、その少なくとも側面の一部が上部電極層207と接触する。したがって、複数の画素部201が有する上部電極層207は、補助配線211を介して電気的に接続されている。
【0129】
補助配線211は、上記実施の形態で例示した様々な形態の補助配線を適用することができる。また、補助配線211は、配線上に形成されていてもよい。
【0130】
なお、画素部201は、少なくとも一つのトランジスタを有していれば良く、表示装置200の駆動方法、回路構成などにより、複数のトランジスタや、容量素子などの回路素子を有していてもよい。
【0131】
また画素部201は上面発光型、下面発光型、両面発光型のいずれであってもよいが、上面発光型とすることで発光領域の開口率を大きくすることができるため好ましい。また、下面発光型、両面発光型とする場合は、トランジスタ220を構成する材料(半導体層223、ゲート電極225、第1電極227、第2電極229等)に透光性を有する材料を適用すると、効率的に発光を得られるため好ましい。
【0132】
また、画素部201からの発光を単色、好ましくは白色とし、画素部201に重なるカラーフィルターを設けて光を取り出すことが好ましい。当該カラーフィルターは、基板101上に形成してもよいし、対向基板上に形成してもよい。画素部201からの発光色を同一とすると、画素部201ごとにEL層205を塗り分ける必要が無く、メタルマスクを用いずに一度の工程でEL層205を形成することができる。
【0133】
また上面発光型の場合、EL層205からの上面発光と、下部電極層203で反射した下面発光とが干渉して特定の波長の光が強めあうように、下部電極層203上に光路長調整膜を形成してもよい。当該光路長調整膜は透光性を有し、EL層205へのキャリアの注入に影響しない膜を用いることが好ましい。
【0134】
なおここで、本発明の一態様の補助配線211は、表示装置200を囲うようにして設ける共通配線としても用いることができる。当該共通配線には、上部電極層207に印加される電位が与えられる。補助配線211をこのような共通配線として用いる場合は、例えば補助配線211を表示装置200に接続された、複数の画素部201の発光を制御する駆動回路部の直上に設けることができる。当該駆動回路部の直上に共通配線として用いる補助配線211を設けることにより、駆動回路部と表示装置200との接合部の面積を小さくすることができ、好適である。
【0135】
以上のように、本発明の一態様の補助配線を表示装置に適用することにより、上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制され、且つ信頼性の高い表示装置とすることができる。また、メタルマスクを用いずにEL層及び上部電極を形成することが可能なため、メタルマスクと基板との接触による不具合が排除され、信頼性の高い表示装置とすることができる。
【0136】
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【0137】
(実施の形態4)
本実施の形態では、実施の形態1で例示した発光装置が適用された、上面発光型の照明装置の例について図8を用いて説明する。
【0138】
図8(A)に示す照明装置300は、第1の基板301a上に複数の発光装置303が形成されている。また第1の基板301aと、これと対向する透光性を有する第2の基板301bとは、発光装置303を覆うシール材305aと、端部に設けられるシール材305bによって貼り合わされた構成となっている。
【0139】
発光装置303は、実施の形態1で例示した発光装置を適宜用いることができる。
【0140】
第1の基板301aには、金属基板などの熱伝導性の高い基板を用いることが好ましい。EL素子を用いた大型の照明装置の場合、EL素子からの発熱が問題となる場合があるため、このような熱伝導性の高い基板を用いると放熱性が高まる。例えば、ステンレス基板のほかに、アルミニウム酸化物、ジュラルミンなどを用いると、軽量且つ放熱性を高めることができる。また、アルミニウムとアルミニウム酸化物との積層、ジュラルミンとアルミニウム酸化物との積層、ジュラルミンとマグネシウム酸化物との積層などを用いると、基板表面を絶縁性とすることができるため好ましい。
【0141】
第2の基板301bには透光性の基板を用いる。また、発光装置303の表面や、第2の基板301bの表裏面など、発光装置303からの発光と交差する面に凹凸形状を設け、全反射を抑制する構成としてもよい。例えば、半球レンズ、マイクロレンズアレイ、凹凸構造が施されたフィルム、光拡散フィルムなどを貼り付けてもよいし、直接凹凸形状を形成してもよい。
【0142】
シール材305a、305bとしては、対向する面同士を接着することができる材料を用いることができる。例えば熱硬化型の材料、紫外線硬化型の材料などからなる公知のシール材を用いることができる。特に、シール材305aには透光性を有する材料を用いることが好ましい。これらの材料は、できるだけ水分や酸素などの不純物を透過しない材料であることが望ましい。また、乾燥剤入りのシール材を用いることもできる。
【0143】
図8(B)に示す照明装置320は、第1のガラス層307a上に形成された複数の発光装置303が、第2のガラス層307bで封止されたものを、第1の基板301a及び第2の基板301bで囲う構成となっている。
【0144】
第1のガラス層307aと第2のガラス層307bとはシール材305aを用いて貼り合わされており、第1の基板301aと、第2の基板301bとはシール材305bで貼り合わされている。
【0145】
また、第1のガラス層307aと第2のガラス層307bとの間の空間は、充填材として不活性気体(窒素、アルゴン等)を充填してもよいし、透光性を有するシール材で充填していてもよい。
【0146】
照明装置320は、発光装置303が2枚の薄いガラス層で封止された構成となっているため、外部からの水分、酸素などの不純物の浸入を抑制でき、信頼性の高い発光装置とすることができる。
【0147】
また、照明装置300及び320には、第1の基板301a上に発光装置303と接続するコンバータ309が設けられている。コンバータ309は例えば家庭用電源の電源電圧から、照明駆動用の電源電圧に変換する。なお、コンバータ309はシール材305bよりも内側に形成されていてもよい。
【0148】
また、照明装置300及び320に用いる基板の材料として、有機樹脂や薄いガラス基板、金属薄膜などの可撓性を有する材料を用いることにより、軽量で可撓性を有する照明装置とすることができる。
【0149】
なお、本実施の形態では上面発光型の照明装置について説明したが、例えば下面発光型とする場合には、発光装置が設けられる側の基板に透光性の基板を用いればよい。
【0150】
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【0151】
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様に適用できるEL層の一例について、図9を用いて説明する。
【0152】
図9(A)に示すEL層105は、第1の電極103と第2の電極107の間に設けられている。第1の電極103及び第2の電極107は、上記実施の形態と同様の構成を適用することができる。
【0153】
EL層105は、少なくとも発光性の有機化合物を含む発光層が含まれていればよい。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。本実施の形態において、EL層105は、第1の電極103側から、正孔注入層701、正孔輸送層702、発光性の有機化合物を含む層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。なお、これらを反転させた積層構造としてもよい。
【0154】
図9(A)に示す発光素子の作製方法について説明する。
【0155】
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。
【0156】
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。
【0157】
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。
【0158】
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103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103からEL層105への正孔注入が容易となる。
【0159】
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。
【0160】
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。
【0161】
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。
【0162】
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。
【0163】
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。
【0164】
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。
【0165】
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。
【0166】
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よい。
【0167】
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。
【0168】
発光性の有機化合物を含む層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。
【0169】
発光性の有機化合物を含む層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。
【0170】
また、発光性の有機化合物を含む層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−N,C2’}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。
【0171】
なお、発光性の有機化合物を含む層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。
【0172】
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、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)、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)、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、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)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、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)、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)、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。
【0173】
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。
【0174】
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、発光性の有機化合物を含む層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。
【0175】
また、発光性の有機化合物を含む層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。
【0176】
また、発光性の有機化合物を含む層を複数設け、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、発光性の有機化合物を含む層を2つ有する発光素子において、第1の発光性の有機化合物を含む層の発光色と第2の発光性の有機化合物を含む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、発光性の有機化合物を含む層を3つ以上有する発光素子の場合でも同様である。
【0177】
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、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(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(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(略称: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、この他ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX))、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ))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、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)や、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)、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。
【0178】
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。
【0179】
なお、上述した正孔注入層701、正孔輸送層702、発光性の有機化合物を含む層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。
【0180】
EL層は、図9(B)に示すように、第1の電極103と第2の電極107との間に複数積層されていてもよい。この場合、積層された第1のEL層800と第2のEL層801との間には、電荷発生層803を設けることが好ましい。電荷発生層803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803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。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。
【0181】
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。
【0182】
EL層105は、図9(C)に示すように、第1の電極103と第2の電極107との間に、正孔注入層701、正孔輸送層702、発光性の有機化合物を含む層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107と接する複合材料層708を有していてもよい。
【0183】
第2の電極107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107を形成する際に、EL層105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。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。
【0184】
さらに、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。
【0185】
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。
【0186】
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。
【0187】
さらに、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。
【0188】
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、駆動電圧の上昇を防ぐことができる。
【0189】
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におけ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。
【0190】
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。
【0191】
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。
【0192】
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。
【0193】
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。
【0194】
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。
【0195】
電子リレー層707はさらにドナー性物質を含んでいてもよい。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。
【0196】
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。
【0197】
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。
【0198】
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。
【0199】
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。
【0200】
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を形成すればよい。
【0201】
正孔注入層701、正孔輸送層702、発光性の有機化合物を含む層703、及び電子輸送層704は前述の材料を用いてそれぞれ形成すればよい。
【0202】
以上により、本実施の形態のEL層105を作製することができる。
【0203】
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【0204】
(実施の形態6)
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照明装置の一例について、図10を用いて説明する。
【0205】
本発明の一態様では、発光部が曲面を有する照明装置を実現することができる。
【0206】
本発明の一態様は、自動車の照明にも適用することができ、例えば、ダッシュボードや、天井等に照明を設置することもできる。
【0207】
図10(A)では、本発明の一態様を適用した、室内の照明装置901、卓上照明器具903、及び面状照明装置904を示す。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。また、厚みが薄いため、壁に取り付けて使用することができる。その他、ロール型の照明装置902として用いることもできる。
【0208】
図10(B)に別の照明装置の例を示す。図10(B)に示す卓上照明装置は、照明部9501、支柱9503、支持台9505等を含む。照明部9501は、本発明の一態様の発光装置を含む。このように、本発明の一態様では、曲面を有する照明装置、又はフレキシブルに曲がる照明部を有する照明装置を実現することができる。このように、フレキシブルな発光装置を照明装置として用いることで、照明装置のデザインの自由度が向上するのみでなく、例えば、自動車の天井、ダッシュボード等の曲面を有する場所にも照明装置を設置することが可能となる。
【0209】
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【0210】
(実施の形態7)
本実施の形態では、上記実施の形態で作製した発光装置を適用した半導体装置について、図11を用いて説明する。
【0211】
また、上記実施の形態にて作製した発光装置を適用した半導体装置としてさまざまな電子機器(遊技機も含む)が挙げられる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置(テレビ、また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。
【0212】
図11(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500は、筐体501に表示部503が組み込まれている。表示部503により、映像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド505により筐体501を支持した構成を示している。
【0213】
テレビジョン装置500の操作は、筐体501が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機510により行うことができる。リモコン操作機510が備える操作キー509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503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510に、当該リモコン操作機510から出力する情報を表示する表示部507を設ける構成としてもよい。
【0214】
なお、テレビジョン装置500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また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)または双方向(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。
【0215】
図11(B)は、デジタルフォトフレームの一例を示している。例えば、デジタルフォトフレーム520は、筐体521に表示部523が組み込まれている。表示部523は、各種画像を表示することが可能であり、例えばデジタルカメラなどで撮影した画像データを表示させることで、通常の写真立てと同様に機能させることができる。
【0216】
なお、デジタルフォトフレーム520は、操作部、外部接続用端子(USB端子、USBケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など)、記録媒体挿入部などを備える構成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏面に備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記録媒体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像データを取り込み、取り込んだ画像データを表示部523に表示させることができる。
【0217】
また、デジタルフォトフレーム520は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、所望の画像データを取り込み、表示させる構成とすることもできる。
【0218】
図11(C)は携帯型のコンピュータの一例を示す斜視図である。
【0219】
図11(C)の携帯型のコンピュータ540は、上部筐体541と下部筐体542とを接続するヒンジユニットを閉状態として表示部543を有する上部筐体541と、キーボード544を有する下部筐体542とを重ねた状態とすることができ、持ち運ぶことが便利であるとともに、使用者がキーボード入力する場合には、ヒンジユニットを開状態として、表示部543を見て入力操作を行うことができる。
【0220】
また、下部筐体542はキーボード544の他に入力操作を行うポインティングデバイス546を有する。また、表示部543をタッチ入力パネルとすれば、表示部の一部に触れることで入力操作を行うこともできる。また、下部筐体542はCPUやハードディスク等の演算機能部を有している。また、下部筐体542は他の機器、例えばUSBの通信規格に準拠した通信ケーブルが差し込まれる外部接続ポート545を有している。
【0221】
上部筐体541には更に上部筐体541内部にスライドさせて収納可能な表示部547を有しており、広い表示画面を実現することができる。また、収納可能な表示部547の画面の向きを使用者は調節できる。また、収納可能な表示部547をタッチ入力パネルとすれば、収納可能な表示部の一部に触れることで入力操作を行うこともできる。
【0222】
また、図11(C)の携帯型のコンピュータ540は、受信機などを備えた構成として、テレビ放送を受信して映像を表示部に表示することができる。また、上部筐体541と下部筐体542とを接続するヒンジユニットを閉状態としたまま、表示部547をスライドさせて画面全面を露出させ、画面角度を調節して使用者がテレビ放送を見ることもできる。この場合には、ヒンジユニットを閉状態として表示部543を表示させず、さらにテレビ放送を表示するだけの回路の起動のみを行うため、最小限の消費電力とすることができ、バッテリー容量の限られている携帯型のコンピュータにおいて有用である。
【0223】
上記実施の形態で例示した表示装置をこのような電子機器等の半導体装置に各表示部に適用することにより、信頼性の高い半導体装置を実現することができる。
【0224】
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【0225】
100 発光装置
101 基板
103 下部電極層
105 EL層
107 上部電極層
109 隔壁
111 補助配線
113 配線
115 分離層
117 補助配線
119 隔壁
121 補助配線
131 補助配線
131a 脚部
131b 台部
141 補助配線
141a 脚部
141b 台部
151 補助配線
153 配線
161 導電膜
163 レジスト
165 犠牲層
167 導電膜
171 補助配線
171a 脚部
171b 台部
175 接続層
181 補助配線
181a 脚部
181b 台部
183 下部電極層
185 配線
200 表示装置
201 画素部
203 下部電極層
205 EL層
207 上部電極層
209 隔壁
211 補助配線
220 トランジスタ
221 下地膜
223 半導体層
225 ゲート電極
227 第1電極
229 第2電極
231 第1絶縁層
233 第2絶縁層
300 照明装置
301a 第1の基板
301b 第2の基板
303 発光装置
305a シール材
305b シール材
307a 第1のガラス層
307b 第2のガラス層
309 コンバータ
320 照明装置
500 テレビジョン装置
501 筐体
503 表示部
505 スタンド
507 表示部
509 操作キー
510 リモコン操作機
520 デジタルフォトフレーム
521 筐体
523 表示部
540 コンピュータ
541 上部筐体
542 下部筐体
543 表示部
544 キーボード
545 外部接続ポート
546 ポインティングデバイス
547 表示部
701 正孔注入層
702 正孔輸送層
703 発光性の有機化合物を含む層
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
800 第1のEL層
801 第2のEL層
803 電荷発生層
901 照明装置
902 照明装置
903 卓上照明器具
904 面状照明装置
9501 照明部
9503 支柱
9505 支持台

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に下部電極層と、
前記下部電極層と電気的に分離された補助配線と、
前記下部電極層上にEL層と、
前記EL層上に上部電極層と、を有し、
前記補助配線は、導電性を有し、且つその上部が前記基板に水平な方向にせり出した形状を有し、
前記上部電極層は、前記補助配線と電気的に接続する、発光装置。
【請求項2】
前記補助配線は、その側面と、前記補助配線の底部の最も外側の点と前記補助配線の側部の最もせり出した点とを結んだ線との間に、空間を有する、請求項1に記載の発光装置。
【請求項3】
前記上部電極層は、前記EL層が発する光に対して透光性を有し、
前記下部電極層は、前記光に対して反射性を有する、請求項1または請求項2に記載の発光装置。
【請求項4】
請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載の発光装置を具備する、照明装置。
【請求項5】
請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載の発光装置を具備する、表示装置。
【請求項6】
基板上に下部電極層を形成する工程と、
導電性を有し、前記基板に水平な方向にせり出した側部を有する補助配線を形成する工程と、
前記下部電極層上にEL層を形成する工程と、
前記EL層上に、前記補助配線と電気的に接続するように、上部電極層を形成する工程と、を有する、発光装置の作製方法。

【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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【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11】
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【公開番号】特開2012−182121(P2012−182121A)
【公開日】平成24年9月20日(2012.9.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−23726(P2012−23726)
【出願日】平成24年2月7日(2012.2.7)
【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)】