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JP2015191978A - 発光装置および電子機器 - Google Patents

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JP2015191978A JP2014067184A JP2014067184A JP2015191978A JP 2015191978 A JP2015191978 A JP 2015191978A JP 2014067184 A JP2014067184 A JP 2014067184A JP 2014067184 A JP2014067184 A JP 2014067184A JP 2015191978 A JP2015191978 A JP 2015191978A
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Masahiro Uchida
昌宏 内田
大樹 伊藤
Daiki Ito
大樹 伊藤
加藤 直樹
Naoki Kato
直樹 加藤
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Seiko Epson Corp
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Merck Patent GmbH
Seiko Epson Corp
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Abstract

【課題】互い発光色の異なる複数の発光素子を備える発光装置において、各発光素子の発光効率を高めるとともに、発光装置を効率的に製造することができる発光装置および電子機器を提供すること。【解決手段】本発明の発光装置100は、陽極3R、3G、3Bと、陰極10と、陽極3R、3G、3Bと陰極10との間に設けられている正孔輸送層5R、5G、5Bと、正孔輸送層5R、5Gと陰極10との間に正孔輸送層5R、5Gに接して設けられている発光機能層6R、6Gと、正孔輸送層5Bと陰極10との間で正孔輸送層5Bに接しているとともに陰極10と発光機能層6R、6Gとの間で発光機能層6R、6Gに接して設けられている正孔輸送層7と、正孔輸送層7と陰極10との間に正孔輸送層7に接して設けられている発光機能層6Bと、正孔輸送層7の厚さが2nm以下である。【選択図】図1

Description

本発明は、発光装置および電子機器に関する。
有機エレクトロルミネセンス素子(いわゆる有機EL素子)は、陽極と陰極との間に少なくとも1層の発光性有機層(発光層)を介挿した構造を有する発光素子である。このような発光素子では、陰極と陽極との間に電界を印加することにより、発光層に陰極側から電子が注入されるとともに陽極側から正孔が注入され、発光層中で電子と正孔が再結合することにより励起子が生成し、この励起子が基底状態に戻る際に、そのエネルギー分が光として放出される。
例えば、このような発光素子を用いてディスプレイ装置を構成する場合、赤色発光、緑色発光および青色発光の各発光素子を組み合わせて用いる(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の発光装置は、赤色発光層を有する発光素子と、緑色発光層を有する発光素子と、青色発光層を有する発光素子と、を備え、青色発光層が共通層として赤色発光層および緑色発光層上にも形成されている。このような発光装置では、赤色発光層および緑色発光層をインクジェット法のような液相プロセスで形成し、青色発光層およびそれよりも陰極側の層を共通層として蒸着法等の気相プロセスにより形成することで、効率的な生産が可能となる。
しかし、特許文献1に記載の発光装置では、青色発光素子において、液相プロセスで形成された正孔輸送層上に、気相プロセスで形成された青色発光層が直接設けられているため、これらの層の界面でのキャリアの輸送性が悪く、発光効率が低くなるという問題があった。
特開2011−29666号公報
本発明の目的は、互い発光色の異なる複数の発光素子(第1発光素子および第2発光素子)を備える発光装置において、各発光素子の発光効率を高めるとともに、発光装置を効率的に製造することができる発光装置を提供すること、また、かかる発光装置を備える電子機器を提供することにある。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
本発明の発光装置は、第1陽極と、共通陰極と、前記第1陽極と前記共通陰極との間に設けられている第1正孔輸送層と、前記第1正孔輸送層と前記共通陰極との間に前記第1正孔輸送層に接して設けられている第1発光機能層と、を有する第1発光素子と、
第2陽極と、前記共通陰極と、前記第2陽極と前記共通陰極との間に設けられている第2正孔輸送層と、前記第2正孔輸送層と前記共通陰極との間に前記第2正孔輸送層に接して設けられている共通正孔輸送層と、前記共通正孔輸送層と前記共通陰極との間に前記共通正孔輸送層に接して設けられている第2発光機能層と、を有する第2発光素子と、を備え、
前記共通正孔輸送層は、前記共通陰極と前記第1発光機能層との間において前記第1発光機能層にも接して設けられており、
前記共通正孔輸送層の厚さは、2nm以下であることを特徴とする。
このような発光装置によれば、液相プロセスを用いて第1正孔輸送層、第1発光機能層および第2正孔輸送層をそれぞれ素子ごとに個別に形成するとともに、気相プロセスを用いて共通正孔輸送層および第2発光機能層をそれぞれ2つの素子に共通に形成することができる。そのため、第1発光素子および第2発光素子を効率的に製造することができる。
このように第1発光素子および第2発光素子を形成すると、第2発光素子において、第2正孔輸送層と第2発光機能層との間に第2発光機能層と同じ気相プロセスで形成された共通正孔輸送層を設けることができ、それにより、製法が異なる第2正孔輸送層と第2発光機能層とを直接に積層する場合に比べて、第2正孔輸送層と第2発光機能層との間のキャリアの移動に関する電気的な障壁を低減することができる。したがって、第2発光機能層へのキャリア(正孔)の輸送がスムーズに行われ、発光効率を向上させることができる。
一方、第1発光素子において、第1発光機能層と第2発光機能層との間に設けられている共通正孔輸送層の厚さが極めて薄いため、第2発光機能層から第1発光機能層へキャリア(電子)を受け渡すことができる。したがって、第1発光素子において第2発光機能層を発光させずに第1発光機能層を選択的に発光させることができる。
また、共通正孔輸送層の厚さが極めて薄いため、共通正孔輸送層を設けることによる第1発光素子および第2発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。
以上のようなことから、互い発光色の異なる複数の発光素子(第1発光素子および第2発光素子)を備える発光装置において、各発光素子の発光効率を高めるとともに、発光装置を効率的に製造することができる。
[適用例2]
本発明の発光装置では、前記第1正孔輸送層、前記第1発光機能層および前記第2正孔輸送層は、それぞれ、液相プロセスを用いて形成されたものであり、
前記共通正孔輸送層および前記第2発光機能層は、それぞれ、気相プロセスを用いて形成されたものであることが好ましい。
これにより、第1発光素子および第2発光素子を効率的に製造することができる。
[適用例3]
本発明の発光装置では、前記第1正孔輸送層は、高分子の正孔輸送材料を用いて構成され、
前記第2正孔輸送層および前記共通正孔輸送層は、それぞれ、低分子の正孔輸送材料を用いて構成されていることが好ましい。
これにより、液相プロセスを用いて高い寸法精度を有する第1正孔輸送層を効率的に形成することができる。また、第1発光機能層および第1正孔輸送層をともに液相プロセスを用いて形成することにより、第1正孔輸送層から第1発光機能層へキャリア(正孔)をスムーズに輸送させることができる。
また、気相プロセスを用いて高い寸法精度を有する第2正孔輸送層および共通正孔輸送層を効率的に形成することができる。特に、気相プロセスを用いて共通正孔輸送層を形成することにより、極めて薄い共通正孔輸送層を高精度に(制御性よく)形成することができる。また、第2正孔輸送層と共通正孔輸送層とが異なる製法で形成されたとしても、これらを構成する正孔輸送性材料がともに低分子であるため、第2正孔輸送層から共通正孔輸送層へキャリア(正孔)をスムーズに輸送させることができる。
[適用例4]
本発明の発光装置では、前記第2正孔輸送層は、前記共通正孔輸送層の構成材料と同一または近似した特性の材料を含んで構成されていることが好ましい。
これにより、第2正孔輸送層から共通正孔輸送層を介して第2発光機能層へキャリア(正孔)をスムーズに輸送させることができる。
[適用例5]
本発明の発光装置では、前記共通正孔輸送層の構成材料は、電子ブロック性を有することが好ましい。
これにより、第2発光素子において共通正孔輸送層の電子ブロック性を利用して第2発光機能層を効率的に発光させることができる。一方、第1発光素子において、共通正孔輸送層の電子ブロック性が高すぎると、第1発光機能層による発光が生じなかったり、発光効率が著しく低下したりする。したがって、この場合、共通正孔輸送層の厚さを極めて薄くして第1発光素子における共通正孔輸送層の電子ブロック性を低くすることは極めて有用である。
[適用例6]
本発明の発光装置では、前記第1発光機能層の構成材料は、低分子材料を主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、第1発光機能層の発光効率を高めて、共通正孔輸送層を設けることによる第1発光素子の発光効率の低下分を補うことができる。その結果、第1発光素子と第2発光素子の発光バランスを優れたものとすることができる。
[適用例7]
本発明の発光装置では、前記共通正孔輸送層の厚さは、1nm以下であることが好ましい。
これにより、第1発光素子において、共通正孔輸送層の電子ブロック性をより低くして、第2発光機能層から第1発光機能層へキャリア(電子)をより効率的に受け渡すことができる。
[適用例8]
本発明の発光装置では、第3陽極と、前記共通陰極と、前記第3陽極と、前記共通陰極との間に設けられている第3正孔輸送層と、前記第3正孔輸送層と前記共通陰極との間に前記第3正孔輸送層に接して設けられている第3発光機能層と、を有する第3発光素子を備え、
前記共通正孔輸送層は、前記第3発光機能層にも接しており、
前記第1発光素子、前記第2発光素子および前記第3発光素子は、互いに発光色が異なることが好ましい。
これにより、互い発光色の異なる第1発光素子、第2発光素子および第3発光素子を備える発光装置において、各発光素子の発光効率を高めるとともに、発光装置を効率的に製造することができる。
[適用例9]
本発明の発光装置では、前記第1発光素子の発光色は、赤色であり、
前記第2発光素子の発光色は、青色であり、
前記第3発光素子の発光色は、緑色であることが好ましい。
これにより、赤色発光素子、緑色発光素子および青色発光素子を備える発光装置において、各発光素子の発光効率を高めるとともに、発光装置を効率的に製造することができる。すなわち、高効率および低コストでフルカラー表示可能な発光装置を提供することができる。
[適用例10]
本発明の電子機器は、本発明の発光装置を備えることを特徴とする。
このような電子機器によれば、低コストで高効率な発光装置を備えるため、低コスト化および低消費電力化を図ることができる。
本発明の実施形態に係る発光装置(表示装置)を示す断面図である。 図1に示す発光装置の製造方法を説明するための図である。 図1に示す発光装置の製造方法を説明するための図である。 図1に示す発光装置の製造方法を説明するための図である。 本発明の電子機器の一例であるモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器の一例である携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器の一例であるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。 (a)は、実施例1、9、10および比較例1、2におけるG画素の発光素子の寿命を示すグラフ、(b)は、実施例1、10および比較例1、2におけるB画素の発光素子の寿命を示すグラフである。
以下、本発明の発光装置および電子機器について、図面に示す好適な実施形態に基づいて説明する。なお、各図では、説明の便宜上、各部の縮尺が適宜変更されており、図示の構成は実際の縮尺と必ずしも一致するわけではない。
(発光装置)
まず、本発明の発光装置の一例である表示装置について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る発光装置(表示装置)を示す断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図1中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
図1に示す発光装置100は、複数の発光素子1R、1G、1Bがサブ画素100R(R画素)、100G(G画素)、100B(B画素)に対応して設けられ、ボトムエミッション構造のディスプレイパネルを構成している。なお、本実施形態では表示装置の駆動方式としてアクティブマトリックス方式を採用した例に説明するが、パッシブマトリックス方式を採用したものであってもよい。
発光装置100は、回路基板20と、回路基板20上に設けられた複数の発光素子1R、1G、1Bと、封止基板40と、を有している。
回路基板20は、基板21と、基板21上に設けられた層間絶縁膜22、複数のスイッチング素子23および配線24と、を有している。
基板21は、実質的に透明(無色透明、着色透明または半透明)とされる。これにより、各発光素子1R、1G、1Bからの光を基板21側から光を取り出すことができる。基板21の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料や、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、発光素子1R、1G、1Bからの光を基板21とは反対側から取り出すトップエミッション構造とする場合は、基板21は、不透明基板であってもよく、かかる不透明基板としては、例えば、アルミナのようなセラミックス材料で構成された基板、ステンレス鋼のような金属基板の表面に酸化膜(絶縁膜)を形成したもの、樹脂材料で構成された基板等が挙げられる。
このような基板21上には、複数のスイッチング素子23がマトリクス状に配列されている。各スイッチング素子23は、各発光素子1R、1G、1Bに対応して設けられ、各発光素子1R、1G、1Bを駆動するための駆動用トランジスタである。
このような各スイッチング素子23は、シリコンからなる半導体層231と、半導体層231上に形成されたゲート絶縁層232と、ゲート絶縁層232上に形成されたゲート電極233と、ソース電極234と、ドレイン電極235と、を有している。
このような複数のスイッチング素子23を覆うように、絶縁材料で構成された層間絶縁膜22が形成されている。この層間絶縁膜22には、配線24が設けられている。
層間絶縁膜22上には、各スイッチング素子23に対応して発光素子1R、1G、1Bが設けられている。本実施形態では、発光素子1Rは、赤色(R)の光を出射するよう構成され、発光素子1Gは、緑色(G)の光を出射するよう構成され、発光素子1Bは、青色(B)の光を出射するように構成されている。
具体的には、発光素子1R(第1発光素子)は、層間絶縁膜22上に、陽極3R(第1電極)、正孔注入層4R、正孔輸送層5R(第1正孔輸送層)、発光機能層6R(第1発光機能層)、正孔輸送層7(共通正孔輸送層)、発光機能層6B(第2発光機能層)、電子輸送層8、電子注入層9および陰極10(共通陰極)がこの順で積層されて構成されている。
同様に、発光素子1G(第3発光素子)は、層間絶縁膜22上に、陽極3G(第3電極)、正孔注入層4G、正孔輸送層5G(第3正孔輸送層)、発光機能層6G(第3発光機能層)、正孔輸送層7(共通正孔輸送層)、発光機能層6B(第2発光機能層)、電子輸送層8、電子注入層9および陰極10(共通陰極)がこの順で積層されて構成されている。
一方、発光素子1B(第2発光素子)は、層間絶縁膜22上に、陽極3B(第2電極)、正孔注入層4B、正孔輸送層5B(第2正孔輸送層)、正孔輸送層7(共通正孔輸送層(中間層))、発光機能層6B(第2発光機能層)、電子輸送層8、電子注入層9および陰極10(共通陰極)がこの順で積層されている。
ここで、陽極3R、3G、3Bは、対応する発光素子1R、1G、1Bごとに個別に設けられた画素電極を構成し、スイッチング素子23のドレイン電極に配線24を介して電気的に接続されている。また、正孔注入層4R、4G、4B、正孔輸送層5R、5G、5B、発光機能層6Rおよび発光機能層6Gも、対応する発光素子1R、1G、1Bごとに個別に設けられている。なお、以下では、発光素子1R、1G、1Bを総括して「発光素子1」、陽極3R、3G、3Bを総括して「陽極3」、正孔注入層4R、4G、4Bを総括して「正孔注入層4」、正孔輸送層5R、5G、5Bを総括して「正孔輸送層5」ともいう。
一方、陰極10は、発光素子1R、1G、1Bに共通して設けられた共通電極を構成している。また、正孔輸送層7(共通正孔輸送層)、発光機能層6B、電子輸送層8および電子注入層9も、発光素子1R、1G、1Bに共通して設けられている。
このような発光装置100によれば、液相プロセスを用いて正孔輸送層5R、5G、5Bおよび発光機能層6R、6G等をそれぞれ素子ごとに個別に形成するとともに、気相プロセスを用いて正孔輸送層7および発光機能層6B等をそれぞれ3つの素子に共通に形成することができる。そのため、発光素子1R、1G、1Bを効率的に製造することができる。
また、このように発光素子1R、1G、1Bを形成すると、発光素子1Bにおいて、正孔輸送層5Bと発光機能層6Bとの間に発光機能層6Bと同じ気相プロセスで形成された正孔輸送層7を設けることができ、それにより、製法が異なる正孔輸送層5Bと発光機能層6Bとを直接に積層する場合に比べて、正孔輸送層5Bと発光機能層6Bとの間のキャリアの移動に関する電気的な障壁を低減することができる。したがって、発光機能層6Bへのキャリア(正孔)の輸送がスムーズに行われ、発光効率を向上させることができる。
隣接する発光素子1R、1G、1B同士の間には、樹脂材料で構成された隔壁31(バンク)が設けられている。また、このような発光素子1R、1G、1Bは、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で構成された樹脂層32を介して、封止基板40が接合されている。
前述したように本実施形態の各発光素子1R、1G、1Bはボトムエミッション型であるため、封止基板40は、透明基板であっても、不透明基板であってもよく、封止基板40の構成材料としては、前述した基板21と同様の材料を用いることができる。
以下、発光素子1R、1G、1Bについて詳述する。
発光素子1R、1G、1Bでは、発光機能層6R、6G、6Bに対し、陰極10側から電子が供給(注入)されるとともに、陽極3R、3G、3B側から正孔が供給(注入)される。そして、発光機能層6R、6G、6Bでは、それぞれ、正孔と電子とが再結合し、この再結合に際して放出されたエネルギーによりエキシトン(励起子)が生成し、エキシトンが基底状態に戻る際にエネルギー(蛍光やりん光)を放出(発光)する。
ここで、発光素子1R、1Gでは、発光機能層6Bが設けられているが、発光機能層6Bを発光させずに、発光機能層6R、6Gを選択的に発光させる。これにより、発光素子1R、1G、1Bがそれぞれ赤色、緑色、青色に発光する。
以下、発光素子1R、1G、1Bの各部の構成を簡単に説明する。
(陽極)
陽極3(3R、3G、3B)は、正孔注入層4(4R、4G、4B)に正孔を注入する電極である。この陽極3R、3G、3Bの構成材料としては、それぞれ、仕事関数が大きく、導電性に優れる材料を用いるのが好ましい。
具体的には、陽極3R、3G、3Bの構成材料としては、それぞれ、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、In、SnO、Sb含有SnO、Al含有ZnO等の酸化物、Au、Pt、Ag、Cuまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、陽極3R、3G、3Bの構成材料は、互いに同じであっても異なっていてもよいが、互いに同じ材料を用いることにより、一括して陽極3R、3G、3Bを形成することができ、生産性を高めることができる。
(正孔注入層)
正孔注入層4(4R、4G、4B)は、陽極3(3R、3G、3B)からの正孔注入効率を向上させる機能を有するものである。
この正孔注入層4R、4G、4Bの構成材料(正孔注入材料)としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)等のポリチオフェン誘導体にドーパントとしてのポリスチレンスルホン酸(PSS)を加えた混合物(PEDOT:PSS)や、ポリスチレン、ポリピロール、ポリアニリン、オリゴアニリン、ポリアセチレンやその誘導体等の高分子の正孔注入材料が挙げられ、これらのうちの1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、正孔注入層4R、4G、4Bの構成材料は、互いに同じであっても異なっていてもよいが、正孔注入層4R、4G、4Bの構成材料が互いに同じであることにより、低コストでかつ生産性よく、安定した特性を有する正孔注入層4R、4G、4Bを形成することができる。
このような正孔注入層4R、4G、4Bの厚さは、それぞれ、特に限定されないが、10nm以上150nm以下の範囲内にあることが好ましく、20nm以上100nm以下の範囲内にあることがより好ましい。
(正孔輸送層)
正孔輸送層5R(第1正孔輸送層)は、陽極3Rから正孔注入層4Rを介して注入された正孔を発光機能層6Rまで輸送する機能を有する。同様に、正孔輸送層5G(第3正孔輸送層)は、陽極3Gから正孔注入層4Gを介して注入された正孔を発光機能層6Gまで輸送する機能を有する。
また、正孔輸送層5Rは、電子ブロック性を有し、電子が正孔注入層4Rに侵入することによる正孔注入層4Rの機能低下を防止する機能をも有する。同様に、正孔輸送層5Gは、電子ブロック性を有し、電子が正孔注入層4Gに侵入することによる正孔注入層4Gの機能低下を防止する機能をも有する。
正孔輸送層5B(第2正孔輸送層)および正孔輸送層7(正孔輸送層7)は、陽極3Bから正孔注入層4Bを介して注入された正孔を発光機能層6Bまで輸送する機能を有する。
また、正孔輸送層5B、7は、電子ブロック性を有し、電子が正孔注入層4Bに侵入することによる正孔注入層4Bの機能低下を防止する機能をも有する。なお、正孔輸送層7は、後述するように極めて薄いため、正孔輸送層7単独の電子ブロック性は極めて低く、発光素子1R、1Gにおいて、電子の移動を阻害しないようになっている。
正孔輸送層5R、5G、5Bの構成材料としては、例えば、TFB(poly(9,9-dioctyl-fluorene-co-N-(4- butylphenyl)-diphenylamine))等のトリフェニルアミン系ポリマー等のアミン系化合物、ポリフルオレン誘導体(PF)やポリパラフェニレンビニレン誘導体(PPV)、ポリパラフェニレン誘導体(PPP)、ポリビニカルバゾール(PVK)、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン(PMPS)を含むポリシラン系等の高分子の正孔輸送材料、また、m−MTDATA(4,4’,4”−トリス(N−3−メチルフェニルアミノ)−トリフェニルアミン)、TCTA(4,4’,4”−トリ(N−カルバゾル基)トリフェニルアミン)、α−NPD(ビス(N−(1−ナフチル)−N−フェニル)ベンジジン)等の低分子の正孔輸送材料が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、正孔輸送層5R、5G、5B(第1正孔輸送層、第2正孔輸送層、第3正孔輸送層)の構成材料は、互いに同じであっても異なっていてもよいが、正孔輸送層5R、5G(第1正孔輸送層、第3正孔輸送層)の構成材料が互いに同じで、かつ、正孔輸送層5B(第2正孔輸送層)の構成材料が正孔輸送層5R、5Gと異なることにより、発光素子1R、1Gと発光素子1Bとの発光バランスを容易に調整することができる。
また、正孔輸送層5R、5Gがそれぞれ高分子の正孔輸送材料を用いて構成され、正孔輸送層5B、7がそれぞれ低分子の正孔輸送材料を用いて構成されていることが好ましい。これにより、液相プロセスを用いて高い寸法精度を有する正孔輸送層5R、5Gを効率的に形成することができる。また、発光機能層6R、6Gおよび正孔輸送層5R、5Gをともに液相プロセスを用いて形成することにより、正孔輸送層5R、5Gから発光機能層6R、6Gへキャリア(正孔)をスムーズに輸送させることができる。
また、気相プロセスを用いて高い寸法精度を有する正孔輸送層5B、7を効率的に形成することができる。特に、気相プロセスを用いて正孔輸送層7を形成することにより、極めて薄い正孔輸送層7を高精度に(制御性よく)形成することができる。また、正孔輸送層5Bと正孔輸送層7とが異なる製法で形成されたとしても、これらを構成する正孔輸送性材料がともに低分子であるため、正孔輸送層5Bから正孔輸送層7へキャリア(正孔)をスムーズに輸送させることができる。
ここで、低分子の正孔輸送材料を用いて正孔輸送層5Bを構成する場合、正孔輸送層5B中には、低分子の正孔輸送材料の他に、高分子の正孔輸送材料が含まれていてもよく、正孔輸送層5B中の低分子の正孔輸送材料の含有量は、50wt%以上100wt%以下であることが好ましく、70wt%以上100wt%以下であることがより好ましく、90wt%以上100wt%以下であることがさらに好ましい。
また、正孔輸送層7の構成材料としては、例えば、m−MTDATA(4,4’,4”−トリス(N−3−メチルフェニルアミノ)−トリフェニルアミン)、TCTA(4,4’,4”−トリ(N−カルバゾル基)トリフェニルアミン)、α−NPD(ビス(N−(1−ナフチル)−N−フェニル)ベンジジン)等の低分子の正孔輸送材料が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、正孔輸送層7(共通正孔輸送層)の構成材料は、正孔輸送層5R、5G、5Bと同じであっても異なっていてもよいが、正孔輸送層5B(第2正孔輸送層)の構成材料と同一または近似した材料を含んでいることにより、正孔輸送層5Bから正孔輸送層7を介して発光機能層6Bへキャリア(正孔)をスムーズに輸送させることができる。
このような正孔輸送層5R、5G、5Bの厚さは、それぞれ、特に限定されないが、15nm以上25nm以下の範囲内にあることが好ましい。
また、正孔輸送層7の厚さtは、2nm以下であり、好ましくは、0.1nm以上1.5nm以下であり、より好ましくは、0.1nm以上1nm以下であり、さらに好ましくは、0.1nm以上0.9nm以下である。これにより、発光素子1R、1Gにおいて、発光機能層6R、6Gと発光機能層6Bとの間に設けられている正孔輸送層7の厚さが極めて薄いため、発光機能層6Bから発光機能層6R、6Gへキャリア(電子)を受け渡すことができる。したがって、発光素子1R、1Gにおいて発光機能層6Bを発光させずに発光機能層6R、6Gを選択的に発光させることができる。正孔輸送層7の厚さが極めて薄いため、正孔輸送層7を設けることによる発光素子1R、1G、1Bの駆動電圧の上昇を抑えることができる。
ここで、正孔輸送層7の構成材料が前述したように電子ブロック性を有するため、発光素子1Bにおいて正孔輸送層7の電子ブロック性を利用して発光機能層6Bを効率的に発光させることができる。一方、発光素子1R、1Gにおいて、正孔輸送層7の電子ブロック性が高すぎると、発光機能層6R、6Gによる発光が生じなかったり、発光効率が著しく低下したりする。したがって、正孔輸送層7の厚さを極めて薄くして発光素子1R、1Gにおける正孔輸送層7の電子ブロック性を低くすることは極めて有用である。
これに対し、正孔輸送層7の厚さtが薄すぎると、正孔輸送層7を設けることによる前述した効果が極端に小さくなる傾向を示す。一方、正孔輸送層7の厚さtが厚すぎると、発光素子1R、1Gの駆動電圧が急激に大きく(発光効率が急激に低く)なるか、または、発光素子1R、1Gにおいて発光機能層6Bが発光してしまい、所望の色の発光が得られなくなってしまう。
(発光機能層)
発光機能層6Rは、正孔輸送層5Rに接して設けられている。また、発光機能層6Gは、正孔輸送層5Gに接して設けられている。また、発光機能層6Bは、正孔輸送層7に接して設けられている。
発光機能層6R、6G、6Bは、それぞれ、発光材料を含んで構成されている。この発光材料としては、特に限定されず、各種蛍光材料、燐光材料を1種または2種以上組み合わせて用いることができ、発光機能層6Rは、発光材料として赤色蛍光材料または赤色燐光材料が用いられ、発光機能層6Gは、発光材料として緑色蛍光材料または緑色燐光材料が用いられ、発光機能層6Bは、発光材料として青色蛍光材料または青色燐光材料が用いられる。
赤色蛍光材料としては、赤色の蛍光を発するものであれば特に限定されず、例えば、ジインデノペリレン誘導体等のペリレン誘導体、ユーロピウム錯体、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、ポルフィリン誘導体、ナイルレッド、2−(1,1−ジメチルエチル)−6−(2−(2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7−テトラメチル−1H,5H−ベンゾ(ij)キノリジン−9−イル)エテニル)−4H−ピラン−4H−イリデン)プロパンジニトリル(DCJTB)、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン(DCM)、ADS111RE(アメリカンダイソース社製)等を挙げられる。
赤色燐光材料としては、赤色の燐光を発するものであれば特に限定されず、例えば、Bt2Ir(acac)(Bis(2−phenylbenxothiozolato−N,C2’)Iridium(III)(acetylacetonate))、Btp2Ir(acac)(Bis(2,2’−benzothienyl)−pyridinato−N,C3)Iridium(acetylacetonate))などのイリジウム錯体、PtOEP(2,3,7,8,12,13,17,18−Octaethyl−21H,23H−porphine,platinum(II))などの白金錯体等が挙げられる。
緑色蛍光材料としては、緑色の蛍光を発するものであれば特に限定されず、例えば、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体等のキナクリドンおよびその誘導体、9,10−ビス[(9−エチル−3−カルバゾール)−ビニレニル]−アントラセン、ポリ(9,9−ジヘキシル−2,7−ビニレンフルオレニレン)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−コ−(1,4−ジフェニレン−ビニレン−2−メトキシ−5−{2−エチルヘキシルオキシ}ベンゼン)]、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレニレン)−オルト−コ−(2−メトキシ−5−(2−エトキシルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレン)]、ADS109GE(アメリカンダイソース社製)等が挙げられる。
緑色燐光材料としては、緑色の燐光を発するものであれば特に限定されず、例えば、Ir(ppy)3(Fac−tris(2−phenypyridine)iridium)、Ppy2Ir(acac)(Bis(2−phenyl−pyridinato−N,C2)Iridium(acetylacetone))などのイリジウム錯体等が挙げられる。
青色蛍光材料としては、青色の蛍光を発するものであれば、特に限定されず、例えば、ジスチリルジアミン系化合物等のジスチリルアミン誘導体、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、ペリレンおよびペリレン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン、4,4’−ビス(9−エチル−3−カルバゾビニレン)−1,1’−ビフェニル(BCzVBi)、ポリ[(9.9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−コ−(2,5−ジメトキシベンゼン−1,4−ジイル)]、ポリ[(9,9−ジヘキシルオキシフルオレン−2,7−ジイル)−オルト−コ−(2−メトキシ−5−{2−エトキシヘキシルオキシ}フェニレン−1,4−ジイル)]、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−コ−(エチルニルベンゼン)]、ADS136BE(アメリカンダイソース社製)等が挙げられる。
青色燐光材料としては、青色の燐光を発するものであれば、特に限定されず、例えば、FIrpic(Iridium−bis(4,6−difluorophenyl−pyridinato−N,C2)−picolinate)、Ir(pmb)3(Iridium−tris(1−phenyl−3−methylbenzimidazolin−2−ylidene−C,C(2)’)、FIrN4(Iridium (III)bis(4,6−difluorophenylpyridinato)(5−(pyridin−2−yl)−tetrazolate))、FIrtaz(Iridium(III)bis(4,6−difluorophenylpyridinato)(5−(pyridine−2−yl)−1,2,4−triazolate))などのイリジウム錯体等が挙げられる。
また、発光機能層6R、6G、6B中には、前述した発光材料の他に、発光材料がゲスト材料として添加されるホスト材料が含まれていてもよい。このホスト材料は、正孔と電子とを再結合して励起子を生成するとともに、その励起子のエネルギーを発光材料に移動(フェルスター移動またはデクスター移動)させて、発光材料を励起する機能を有する。このようなホスト材料を用いる場合、例えば、ゲスト材料である発光材料をドーパントとしてホスト材料にドープして用いることができる。
このようなホスト材料としては、用いる発光材料に対して前述したような機能を発揮するものであれば、特に限定されないが、例えば、TDAPB(1,3,5−トリス−(N,N−ビス−(4−メトキシ−フェニル)−アミノフェニル)−ベンゼン)、CBP(4,4’−bis(9−dicarbazolyl)−2,2’−biphenyl)、BAlq(Bis−(2−methyl−8−quinolinolate)−4−(phenylphenolate)aluminium)、mCP(N,N−dicarbazolyl−3,5−benzene:CBP誘導体)、CDBP(4,4’−bis(9−carbazolyl)−2,2’−dimethyl−biphenyl)、DCB(N,N’−Dicarbazolyl−1,4−dimethene−benzene)、P06(2,7−bis(diphenylphosphineoxide)9,9−dimethylfluorene)、SimCP(3,5−bis(9−carbazolyl)tetraphenylsilane)、UGH3(W−bis(triphenylsilyl)benzene)等の低分子のホスト材料が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることもできる。
発光機能層6R、6Gの構成材料は、前述した正孔輸送層5R、5Gの構成材料を溶解可能な溶媒に可溶であることが好ましい。これにより、同じ溶媒を用いて発光機能層6R、6Gおよび正孔輸送層5R、5Gを液相プロセスにより形成することができる。すなわち、発光機能層6R、6Gを液相プロセスにより形成する際、正孔輸送層5R、5Gを液相プロセスにより形成した際に用いた溶媒と同じ溶媒を用いることができる。その結果、発光機能層6R、6Gと正孔輸送層5R、5Gとの間の界面の密着性または親和性を高め、正孔輸送層5R、5Gから発光機能層6R、6Gへのキャリア(正孔)の輸送性を高めることができる。
また、発光機能層6R、6Gの構成材料は、低分子材料を主材料として構成されていることが好ましく、低分子のゲスト材料および低分子のホスト材料を主材料として構成されていることがより好ましい。これにより、発光機能層6R、6Gの発光効率を高めて、正孔輸送層7を設けることによる発光素子1R、1Gの発光効率の低下分を補うことができる。その結果、発光素子1R、1Gと発光素子1Bの発光バランスを優れたものとすることができる。このような観点から、発光機能層6R、6G中の低分子材料の含有量は、60wt%以上であることが好ましく、80wt%以上であることがより好ましく、90wt%以上であることがさらに好ましい。
このような発光機能層6R、6G、6Bの厚さは、それぞれ、特に限定されないが、5nm以上100nm以下の範囲内にあることが好ましく、10nm以上50nm以下の範囲内にあることがより好ましい。
(電子輸送層)
電子輸送層8は、陰極10から電子注入層9を介して注入された電子を発光機能層6Bに輸送する機能を有するものである。
電子輸送層8の構成材料(電子輸送材料)としては、例えば、BALq、OXD−1(1,3,5−トリ(5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール))、BCP(Bathocuproine)、PBD(2−(4−ビフェニル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−オキサジアゾール)、TAZ(3−(4−ビフェニル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール)、DPVBi(4,4’−ビス(1,1−ビスージフェニルエテニル)ビフェニル)、BND(2,5−ビス(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール)、DTVBi(4,4’−ビス(1,1−ビス(4−メチルフェニル)エテニル)ビフェニル)、BBD(2,5−ビス(4−ビフェニリル)−1,3,4−オキサジアゾール)、また、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、フェナンソロリン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン誘導体、フルオレン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン誘導体、ジフェノキノン誘導体、ヒドロキシキノリン誘導体等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
電子輸送層8の厚さは、特に限定されないが、1nm以上100nm以下の範囲内にあることが好ましく、5nm以上50nm以下の範囲内にあることがより好ましい。
なお、この電子輸送層8は、他の層の構成材料や厚さ等によっては、省略することができる。
(電子注入層)
電子注入層9は、陰極10からの電子注入効率を向上させる機能を有するものである。
この電子注入層9の構成材料(電子注入材料)としては、例えば、各種の無機絶縁材料、各種の無機半導体材料が挙げられる。
このような無機絶縁材料としては、例えば、アルカリ金属カルコゲナイド(酸化物、硫化物、セレン化物、テルル化物)、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物およびアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらを主材料として電子注入層を構成することにより、電子注入性をより向上させることができる。特にアルカリ金属化合物(アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物等)は仕事関数が非常に小さく、これを用いて電子注入層9を構成することにより、発光素子1は、高い輝度が得られるものとなる。
アルカリ金属カルコゲナイドとしては、例えば、LiO、LiO、NaS、NaSe、NaO等が挙げられる。アルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、CaO、BaO、SrO、BeO、BaS、MgO、CaSe等が挙げられる。アルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、CsF、LiF、NaF、KF、LiCl、KCl、NaCl等が挙げられる。アルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、CaF、BaF、SrF、MgF、BeF等が挙げられる。
また、無機半導体材料としては、例えば、Li、Na、Ba、Ca、Sr、Yb、Al、Ga、In、Cd、Mg、Si、Ta、SbおよびZnのうちの少なくとも1つの元素を含む酸化物、窒化物または酸化窒化物等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
電子注入層9の厚さは、特に限定されないが、0.01nm以上10nm以下の範囲内にあることが好ましく、0.1nm以上10nm以下の範囲内にあることがより好ましい。
なお、この電子注入層9は、他の層の構成材料や厚さ等によっては、省略することができる。
(陰極)
陰極10は、電子注入層9を介して電子輸送層8に電子を注入する電極である。この陰極10の構成材料としては、仕事関数の小さい材料を用いるのが好ましい。
陰極10の構成材料としては、例えば、Li、Mg、Ca、Sr、La、Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb、Ag、Cu、Al、Cs、Rbまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(例えば、複数層の積層体等)用いることができる。
特に、陰極10の構成材料として合金を用いる場合には、Ag、Al、Cu等の安定な金属元素を含む合金、具体的には、MgAg、AlLi、CuLi等の合金を用いるのが好ましい。かかる合金を陰極10の構成材料として用いることにより、陰極10の電子注入効率および安定性の向上を図ることができる。
また、本実施形態の発光素子1は、ボトムエミッション型であるため、陰極10は、光透過性を有していなくてもよい。ボトムエミッション型である場合、陰極10の構成材料としては、例えば、Al、Ag、AlAg、AlNd等の金属または合金が好ましく用いられる。このような金属または合金を陰極10の構成材料として用いることにより、陰極10の電子注入効率および安定性の向上を図ることができる。
ボトムエミッション型である場合の陰極10の厚さは、特に限定されないが、50nm以上1000nm以下の範囲内にあることが好ましく、100nm以上500nm以下の範囲内にあることがより好ましい。
なお、発光素子1がトップエミッション型である場合、陰極10の構成材料としては、MgAg、MgAl、MgAu、AlAg等の金属または合金を用いるのが好ましい。このような金属または合金を陰極10の構成材料として用いることにより、陰極10の光透過性を確保しつつ、陰極10の電子注入効率および安定性の向上を図ることができる。
トップエミッション型である場合における陰極10の厚さは、特に限定されないが、1nm以上50nm以下の範囲内にあることが好ましく、5nm以上20nm以下の範囲内にあることがより好ましい。
以上説明したように構成された発光装置100によれば、後に詳述するように、液相プロセスを用いて正孔輸送層5R、5G、5Bおよび発光機能層6R、6Gをそれぞれ素子ごとに個別に形成するとともに、気相プロセスを用いて正孔輸送層7および発光機能層6Bをそれぞれ発光素子1R、1G、1Bに共通に形成することができる。そのため、発光素子1R、1G、1Bを効率的に製造することができる。
このように発光素子1R、1G、1Bを形成すると、発光素子1Bにおいて、正孔輸送層5Bと発光機能層6Bとの間に発光機能層6Bと同じ気相プロセスで形成された正孔輸送層7を設けることができ、それにより、製法が異なる正孔輸送層7と発光機能層6Bとを直接に積層する場合に比べて、正孔輸送層5Bと発光機能層6Bとの間のキャリアの移動に関する電気的な障壁を低減することができる。したがって、発光機能層6Bへのキャリア(正孔)の輸送がスムーズに行われ、発光効率を向上させることができる。
一方、発光素子1R、1Gにおいて、発光機能層6R、6Gと発光機能層6Bとの間に設けられている正孔輸送層7の厚さが極めて薄いため、発光機能層6Bから発光機能層6R、6Gへキャリア(電子)を受け渡すことができる。したがって、発光素子1R、1Gにおいて発光機能層6Bを発光させずに発光機能層6R、6Gを選択的に発光させることができる。
また、正孔輸送層7の厚さが極めて薄いため、正孔輸送層7を設けることによる発光素子1R、1G、1Bの駆動電圧の上昇を抑えることができる。
以上のようなことから、互い発光色の異なる複数の発光素子1R、1G、1Bを備える発光装置100において、各発光素子1R、1G、1Bの発光効率を高めるとともに、発光装置100を効率的に製造することができる。
(発光装置の製造方法)
以下、前述した発光装置100の製造方法の一例を説明する。
図2〜図4は、図1に示す発光装置の製造方法を説明するための図である。以下、各工程を順次説明する。
[1]
まず、回路基板20を用意し、図2(a)に示すように、この回路基板20上に陽極3R、3G、3Bを形成した後、隔壁31を形成する。
陽極3R、3G、3Bは、例えば、回路基板20上に、蒸着法、CVD法等の気相成膜法を用いて電極材料を成膜した後、これをエッチング等を用いてパターニングすることにより得られる。
また、隔壁31は、陽極3R、3G、3Bが露出するようにフォトリソグラフィー法等を用いてパターニングすること等により形成することができる。
ここで、隔壁31の構成材料は、耐熱性、撥液性、インク溶剤耐性、回路基板20等との密着性等を考慮して選択される。具体的には、隔壁31の構成材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂のような有機材料や、SiOのような無機材料が挙げられる。
また、陽極3R、3G、3Bおよび隔壁31の形成後、必要に応じて、陽極3R、3G、3Bおよび隔壁31の表面に酸素プラズマ処理を施してもよい。これにより、陽極3R、3G、3Bの表面に親液性を付与すること、陽極3R、3G、3Bおよび隔壁31の表面に付着する有機物を除去(洗浄)すること、陽極3R、3G、3Bの表面付近の仕事関数を調整すること等を行うことができる。
ここで、酸素プラズマ処理の条件としては、例えば、プラズマパワー100〜800W程度、酸素ガス流量50〜100mL/min程度、被処理部材(陽極3R、3G、3B)の搬送速度0.5〜10mm/sec程度、回路基板20の温度70〜90℃程度とするのが好ましい。
また、この酸素プラズマ処理の後、CF等のフッ素系ガスを処理ガスとしてプラズマ処理するのが好ましい。これにより、有機材料である感光性樹脂からなる隔壁31の表面のみにフッ素系ガスが反応して撥液化される。これによって、隔壁31内に付与される液体が不本意に濡れ拡がるのを低減することができる。
[2]
次に、図2(b)に示すように、インクジェットヘッド200から正孔注入層形成用のインク4aを隔壁31内の陽極3R、3G、3B上にそれぞれ付与する。
インク4aは、正孔注入層4R、4G、4Bの構成材料またはその前駆体を溶媒に溶解または分散媒に分散させてなるものである。溶媒または分散媒としては、例えば、各種無機溶媒や、各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。
その後、陽極3上のインク4aを乾燥(脱溶媒または脱分散媒)し、必要に応じて加熱処理することにより、図2(c)に示すように、正孔注入層4R、4G、4Bを形成する。
乾燥は、例えば、大気圧または減圧雰囲気中での放置、加熱処理、不活性ガスの吹付け等により行うことができるが、5Pa以下の真空状態で10分間〜1時間程度減圧乾燥を行った後に、大気圧のオーブン内にて150℃〜250℃で5分間〜30分間程度加熱乾燥することが好ましい。これにより、平坦で優れた特性を有する正孔注入層4R、4G、4Bを形成することができる。
以上のように、インク4aを用いた液相プロセスにより、正孔注入層4R、4G、4B
が形成される。
[3]
次に、図2(d)に示すように、インクジェットヘッド200から正孔輸送層形成用のインク5aを隔壁31内の正孔注入層4R、4G上にそれぞれ付与する。
インク5aは、正孔輸送層5R、5Gの構成材料またはその前駆体を溶媒に溶解または分散媒に分散させてなるものである。溶媒または分散媒としては、例えば、各種無機溶媒や、各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。
その後、正孔注入層4R、4G上のインク5aを乾燥(脱溶媒または脱分散媒)し、必要に応じて加熱処理することにより、図3(a)に示すように、正孔輸送層5R、5Gを形成する。
乾燥は、例えば、大気圧または減圧雰囲気中での放置、加熱処理、不活性ガスの吹付け等により行うことができるが、5Pa以下の真空状態で10分間〜1時間程度減圧乾燥を行った後に、窒素雰囲気のオーブン内にて150℃〜250℃で5分間〜30分間程度加熱乾燥することが好ましい。これにより、平坦で優れた特性を有する正孔輸送層5R、5Gを形成することができる。
以上のように、インク5aを用いた液相プロセスにより、正孔輸送層5R、5Gが形成される。
[4]
次に、図3(b)に示すように、インクジェットヘッド200から発光機能層形成用のインク6a、6bを隔壁31内の正孔輸送層5R、5G上にそれぞれ付与する。
インク6aは、発光機能層6Rの構成材料またはその前駆体を溶媒に溶解または分散媒に分散させてなるものである。また、インク6bは、発光機能層6Gの構成材料またはその前駆体を溶媒に溶解または分散媒に分散させてなるものである。溶媒または分散媒としては、例えば、各種無機溶媒や、各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。
その後、正孔輸送層5R、5G上のインク6a、6bを乾燥(脱溶媒または脱分散媒)し、必要に応じて加熱処理することにより、図3(c)に示すように、発光機能層6R、6Gを形成する。
乾燥は、例えば、大気圧または減圧雰囲気中での放置、加熱処理、不活性ガスの吹付け等により行うことができるが、5Pa以下の真空状態で10分間〜1時間程度減圧乾燥を行った後に、窒素雰囲気のオーブン内にて150℃〜250℃で5分間〜30分間程度加熱乾燥することが好ましい。これにより、平坦で優れた特性を有する発光機能層6R、6Gを形成することができる。
以上のように、インク6a、6bを用いた液相プロセスにより、発光機能層6R、6Gが形成される。
[5]
次に、図3(d)に示すように、インクジェットヘッド200から正孔輸送層形成用のインク5bを隔壁31内の正孔注入層4B上に付与する。
インク5bは、正孔輸送層5Bの構成材料またはその前駆体を溶媒に溶解または分散媒に分散させてなるものである。溶媒または分散媒としては、例えば、各種無機溶媒や、各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。
その後、正孔注入層4B上のインク5bを乾燥(脱溶媒または脱分散媒)し、必要に応じて加熱処理することにより、図4(a)に示すように、正孔輸送層5Bを形成する。
乾燥は、例えば、大気圧または減圧雰囲気中での放置、加熱処理、不活性ガスの吹付け等により行うことができるが、5Pa以下の真空状態で10分間〜1時間程度減圧乾燥を行った後に、窒素雰囲気のオーブン内にて150℃〜250℃で5分間〜30分間程度加熱乾燥することが好ましい。これにより、平坦で優れた特性を有する正孔輸送層5Bを形成することができる。
以上のように、インク5bを用いた液相プロセスにより、正孔輸送層5Bが形成される。
[6]
次に、発光機能層6R、6Gおよび正孔注入層5B上に、隔壁31を跨ってこれらを覆うようにして、正孔輸送層7、発光機能層6B、電子輸送層8、電子注入層9および陰極10をこの順で形成する。
正孔輸送層7、発光機能層6B、電子輸送層8、電子注入層9および陰極10は、それぞれ、例えば、真空蒸着等の乾式メッキ法等を用いた気相プロセスにより形成することができる。
[7]
最後に、図4(c)に示すように、陰極10を樹脂層32(封止層)を介して封止基板40を接着する。これにより、発光装置100が得られる。
以上説明したように、液相プロセスを用いて正孔輸送層5R、5G、5Bおよび発光機能層6R、6Gをそれぞれ素子ごとに個別に形成するとともに、気相プロセスを用いて正孔輸送層7および発光機能層6Bをそれぞれ発光素子1R、1G、1Bに共通に形成し、発光素子1R、1G、1Bを効率的に製造することができる。
(電子機器)
図5は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピュータ1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部を備える表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このパーソナルコンピュータ1100において、表示ユニット1106が備える表示部が前述の発光装置100で構成されている。
図6は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206とともに、表示部を備えている。
携帯電話機1200において、この表示部が前述の発光装置100で構成されている。
図7は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
ディジタルスチルカメラ1300において、この表示部が前述の発光装置100で構成されている。
ケースの内部には、回路基板1308が設置されている。この回路基板1308は、撮像信号を格納(記憶)し得るメモリが設置されている。
また、ケース1302の正面側(図示の構成では裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、回路基板1308のメモリに転送・格納される。
また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示のように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニタ1430が、デ−タ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピュータ1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、回路基板1308のメモリに格納された撮像信号が、テレビモニタ1430や、パーソナルコンピュータ1440に出力される構成になっている。
このような本発明の電子機器は、優れた信頼性を有する。
なお、本発明の電子機器は、図5のパーソナルコンピュータ(モバイル型パーソナルコンピュータ)、図6の携帯電話機、図7のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、テレビや、ビデオカメラ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、POS端末、タッチパネルを備えた機器(例えば金融機関のキャッシュディスペンサー、自動券売機)、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電表示装置、超音波診断装置、内視鏡用表示装置)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレータ、その他各種モニタ類、プロジェクター等の投射型表示装置等に適用することができる。
以上、本発明の発光装置および電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
1.発光素子の製造
(実施例1)
<1> まず、厚さ0.5mmの透明なガラス基板を用意した。次に、この基板上に、スパッタ法により、RGB画素のそれぞれの画素電極として厚さ100nmのITO電極(第1陽極、第2陽極および第3陽極)を形成した。その後、アクリル系樹脂で構成される絶縁層を形成した後、この絶縁層をフォトリソグラフィー法を用いて各ITO電極を露出するようにパターニングすることで隔壁(バンク)を形成した。
そして、基板をアセトン、2−プロパノールの順に浸漬し、超音波洗浄した後、酸素プラズマ処理およびアルゴンプラズマ処理を施した。これらのプラズマ処理は、それぞれ、基板を70〜90℃に加温した状態で、プラズマパワー100W、ガス流量20sccm、処理時間5secで行った。
<2> 次に、正孔注入層形成用インクを、RGB画素のそれぞれの隔壁内にインクジェット法により充填してITO電極上付与した後に、これを減圧乾燥した後に加熱処理(焼成)することにより、厚さ50nmの正孔注入層を形成した。
ここで、正孔注入層形成用インクとして、PEDOT:PSSの0.5wt%水分散液を用いた。また、焼成は、大気圧下で行い、焼成温度を200℃とし、焼成時間を10分間とした。
<3> 次に、正孔輸送層形成用インクを、RG画素のそれぞれの隔壁内にインクジェット法により充填して正孔注入層上に付与した後に、これを減圧乾燥した後に加熱処理(焼成)することにより、厚さ20nmの正孔輸送層(第1、3正孔輸送層)を形成した。
ここで、正孔輸送層形成用インクとして、TFB(poly(9,9-dioctyl-fluorene-co-N-(4- butylphenyl)-diphenylamine))を1.5wt%含んだテトラメチルベンゼン溶液を用いた。また、焼成は、窒素で満たされたグローブボックス内で行い、焼成温度を200℃とし、焼成時間を30分間とした。
<4> 次に、発光機能層形成用インクを、RG画素のそれぞれの隔壁内にインクジェット法により充填して正孔輸送層上に付与した後に、これを減圧乾燥した後に加熱処理(焼成)することにより、厚さ20nmの発光機能層(第1、第3発光機能層)を形成した。
ここで、発光機能層形成用インクとして、CBP(4,4’−ビス(9−ジカルバゾイル)−2,2’−ビフェニル)、Ir(ppy)3(Fac−トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム)を重量比90:10で混合したテトラメチルベンゼン溶液(濃度1.2wt%)を用いた。また、乾燥は、5Pa以下の真空度で10分間減圧乾燥することにより行った。また、焼成は、窒素で満たされたグローブボックス内で行い、焼成温度を220℃とし、焼成時間を10分間とした。
<5> 次に、正孔輸送層形成用インクを、B画素の隔壁内にインクジェット法により充填して正孔注入層上に付与した後に、これを減圧乾燥した後に加熱処理(焼成)することにより、厚さ20nmの正孔輸送層(第2正孔輸送層)を形成した。
ここで、正孔輸送層形成用インクとして、低分子の正孔輸送材料であるα−NPDを0.3wt%の濃度で含有するCHB(シクロヘキシルベンゼン)溶液を用いた。また、焼成は、窒素で満たされたグローブボックス内で行い、焼成温度を160℃とし、焼成時間を10分間とした。
<6> 次に、蒸着により正孔輸送層形成用材料(中間層形成用材料)を、RGB画素に跨って成膜することにより、厚さ1nmの正孔輸送層(共通正孔輸送層(中間層))を形成した。
ここで、正孔輸送層形成用材料(中間層形成用材料)として、低分子の正孔輸送材料であるα−NPDを用いた。
<7> 次に、蒸着により発光機能層形成用材料を、RGBの画素に跨って成膜することにより、厚さ20nmの発光機能層(第2発光機能層)を形成した。
ここで、発光機能層形成用材料は、CBP(4,4’−ビス(9−ジカルバゾイル)−2,2’−ビフェニル)90質量部に、FIrpicを10質量部ドープしたものである。また、乾燥は、5Pa以下の真空度で10分間減圧乾燥することにより行った。
<8> 次に、第2発光機能層上に、Alqを真空蒸着法により成膜し、厚さ20nmの電子輸送層を形成した。
<9> 次に、電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を真空蒸着法により成膜し、厚さ1nmの電子注入層を形成した。
<10> 次に、電子注入層上に、Alを真空蒸着法により成膜した。これにより、Alで構成される厚さ200nmの陰極を形成した。
以上の工程により、RGB画素(第1〜3発光素子)を有する発光装置を製造した。
(実施例2)
B画素の正孔輸送層(第2正孔輸送層)の形成用材料として、低分子の正孔輸送材料であるα−NPDと、高分子の正孔輸送材料であるTFB(poly(9,9-dioctyl-fluorene-co-N-(4- butylphenyl)-diphenylamine))との混合材料(混合比は質量比で50:50)を用いた以外は、前述した実施例1と同様にして発光装置を製造した。
(実施例3)
RG画素における発光機能層形成用インクの塗布と、B画素における正孔輸送層形成用インクの塗布とを行った後に、これらの乾燥および焼成を一括して行った以外は、前述した実施例1と同様にして発光装置を製造した。
(実施例4)
RG画素における発光機能層形成用インクの塗布と、B画素における正孔輸送層形成用インクの塗布とを行った後に、これらの乾燥および焼成を一括して行った以外は、前述した実施例2と同様にして発光装置を製造した。
(実施例5)
RG画素に用いる発光機能層形成用インク、および、B画素に用いる正孔輸送層形成用インクのそれぞれの溶媒として3−フェノキシトルエンを用いた以外は、前述した実施例1と同様にして発光装置を製造した。
(実施例6)
RG画素に用いる発光機能層形成用インク、および、B画素に用いる正孔輸送層形成用インクのそれぞれの溶媒として3−フェノキシトルエンを用いた以外は、前述した実施例2と同様にして発光装置を製造した。
(実施例7)
RG画素に用いる発光機能層形成用インク、および、B画素に用いる正孔輸送層形成用インクのそれぞれの溶媒として3−フェノキシトルエンを用いた以外は、前述した実施例3と同様にして発光装置を製造した。
(実施例8)
RG画素に用いる発光機能層形成用インク、および、B画素に用いる正孔輸送層形成用インクのそれぞれの溶媒として3−フェノキシトルエンを用いた以外は、前述した実施例4と同様にして発光装置を製造した。
(実施例9)
共通正孔輸送層(中間層)の膜厚を1.5nmした以外は、前述した実施例1と同様にして発光装置を製造した。
(実施例10)
共通正孔輸送層(中間層)の膜厚を2nmした以外は、前述した実施例1と同様にして発光装置を製造した。
(比較例1)
共通正孔輸送層(中間層)の膜厚を3nmした以外は、前述した実施例1と同様にして発光装置を製造した。
(比較例2)
共通正孔輸送層(中間層)の形成を省略した以外は、前述した実施例1と同様にして発光装置を製造した。
2.評価
前述したように製造した各実施例および各比較例の発光装置について、RGBの各画素の発光素子の寿命(LT50)を測定したところ、各比較例の発光装置に比べて、各実施例の発光装置は、R画素およびG画素の発光素子の寿命とB画素の発光素子の寿命とのバランスに優れ、かつ、各画素の発光素子の寿命が良好であった。
実施例1、9、10および比較例1、2の発光装置について、G画素の発光素子の寿命を測定した結果を図7(a)に示す。また、実施例1、10および比較例1、2の発光装置について、B画素の発光素子の寿命を測定した結果を図7(a)に示す。
また、実施例2の発光装置は、実施例1の発光装置に比べて、G画素の発光素子の発光効率が高かった。
1‥‥発光素子
1B‥‥発光素子
1G‥‥発光素子
1R‥‥発光素子
3‥‥陽極
3B‥‥陽極
3G‥‥陽極
3R‥‥陽極
4B‥‥正孔注入層
4G‥‥正孔注入層
4R‥‥正孔注入層
4a‥‥インク
5B‥‥正孔輸送層
5G‥‥正孔輸送層
5R‥‥正孔輸送層
5a‥‥インク
5b‥‥インク
6B‥‥発光機能層
6G‥‥発光機能層
6R‥‥発光機能層
6a‥‥インク
6b‥‥インク
7‥‥正孔輸送層
8‥‥電子輸送層
9‥‥電子注入層
10‥‥陰極
20‥‥回路基板
21‥‥基板
22‥‥層間絶縁膜
23‥‥スイッチング素子
24‥‥配線
31‥‥隔壁
32‥‥樹脂層
40‥‥封止基板
100‥‥発光装置
100R‥‥サブ画素
100G‥‥サブ画素
100B‥‥サブ画素
200‥‥インクジェットヘッド
231‥‥半導体層
232‥‥ゲート絶縁層
233‥‥ゲート電極
234‥‥ソース電極
235‥‥ドレイン電極
1100‥‥パーソナルコンピュータ
1102‥‥キーボード
1104‥‥本体部
1106‥‥表示ユニット
1200‥‥携帯電話機
1202‥‥操作ボタン
1204‥‥受話口
1206‥‥送話口
1300‥‥ディジタルスチルカメラ
1302‥‥ケース
1304‥‥受光ユニット
1306‥‥シャッタボタン
1308‥‥回路基板
1312‥‥ビデオ信号出力端子
1314‥‥入出力端子
1430‥‥テレビモニタ
1440‥‥パーソナルコンピュータ

Claims (10)

  1. 第1陽極と、共通陰極と、前記第1陽極と前記共通陰極との間に設けられている第1正孔輸送層と、前記第1正孔輸送層と前記共通陰極との間に前記第1正孔輸送層に接して設けられている第1発光機能層と、を有する第1発光素子と、
    第2陽極と、前記共通陰極と、前記第2陽極と前記共通陰極との間に設けられている第2正孔輸送層と、前記第2正孔輸送層と前記共通陰極との間に前記第2正孔輸送層に接して設けられている共通正孔輸送層と、前記共通正孔輸送層と前記共通陰極との間に前記共通正孔輸送層に接して設けられている第2発光機能層と、を有する第2発光素子と、を備え、
    前記共通正孔輸送層は、前記共通陰極と前記第1発光機能層との間において前記第1発光機能層にも接して設けられており、
    前記共通正孔輸送層の厚さは、2nm以下であることを特徴とする発光装置。
  2. 前記第1正孔輸送層、前記第1発光機能層および前記第2正孔輸送層は、それぞれ、液相プロセスを用いて形成されたものであり、
    前記共通正孔輸送層および前記第2発光機能層は、それぞれ、気相プロセスを用いて形成されたものである請求項1に記載の発光装置。
  3. 前記第1正孔輸送層は、高分子の正孔輸送材料を用いて構成され、
    前記第2正孔輸送層および前記共通正孔輸送層は、それぞれ、低分子の正孔輸送材料を用いて構成されている請求項1または2に記載の発光装置。
  4. 前記第2正孔輸送層は、前記共通正孔輸送層の構成材料と同一または近似した特性の材料を含んで構成されている請求項1ないし3のいずれか1項に記載の発光装置。
  5. 前記共通正孔輸送層の構成材料は、電子ブロック性を有する請求項1ないし4のいずれか1項に記載の発光装置。
  6. 前記第1発光機能層の構成材料は、低分子材料を主材料として構成されている請求項1ないし5のいずれか1項に記載の発光装置。
  7. 前記共通正孔輸送層の厚さは、1nm以下である請求項1ないし6のいずれか1項に記載の発光装置。
  8. 第3陽極と、前記共通陰極と、前記第3陽極と、前記共通陰極との間に設けられている第3正孔輸送層と、前記第3正孔輸送層と前記共通陰極との間に前記第3正孔輸送層に接して設けられている第3発光機能層と、を有する第3発光素子を備え、
    前記共通正孔輸送層は、前記第3発光機能層にも接しており、
    前記第1発光素子、前記第2発光素子および前記第3発光素子は、互いに発光色が異なる請求項1ないし7のいずれか1項に記載の発光装置。
  9. 前記第1発光素子の発光色は、赤色であり、
    前記第2発光素子の発光色は、青色であり、
    前記第3発光素子の発光色は、緑色である請求項8に記載の発光装置。
  10. 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の発光装置を備えることを特徴とする電子機器。
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