[go: up one dir, main page]

JP4047015B2 - Light emitting element, light emitting device, electric appliance - Google Patents

Light emitting element, light emitting device, electric appliance Download PDF

Info

Publication number
JP4047015B2
JP4047015B2 JP2002010748A JP2002010748A JP4047015B2 JP 4047015 B2 JP4047015 B2 JP 4047015B2 JP 2002010748 A JP2002010748 A JP 2002010748A JP 2002010748 A JP2002010748 A JP 2002010748A JP 4047015 B2 JP4047015 B2 JP 4047015B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
organic compound
light
region
light emitting
organic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002010748A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002319492A (en
JP2002319492A5 (en
Inventor
哲史 瀬尾
舜平 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2002010748A priority Critical patent/JP4047015B2/en
Publication of JP2002319492A publication Critical patent/JP2002319492A/en
Publication of JP2002319492A5 publication Critical patent/JP2002319492A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4047015B2 publication Critical patent/JP4047015B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80Constructional details
    • H10K30/865Intermediate layers comprising a mixture of materials of the adjoining active layers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する分野】
本発明は、陽極と、陰極と、電界を加えることで発光が得られる有機化合物を含む膜(以下、「有機化合物膜」と記す)と、を有する有機発光素子を用いた発光装置に関する。本発明では特に、有機化合物膜が真空蒸着可能な低分子化合物を含み、従来よりも駆動電圧が低く、なおかつ素子の寿命が長い有機発光素子を用いた発光装置、およびその製造方法に関する。なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子として有機発光素子を用いた画像表示デバイスもしくは発光デバイスを指す。また、有機発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム(FPC:Flexible printed circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または有機発光素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【0002】
【従来の技術】
有機発光素子は、電界を加えることにより発光する素子である。その発光機構は、電極間に有機化合物膜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有機化合物膜中の発光中心で再結合して分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に戻る際にエネルギーを放出して発光すると言われている。
【0003】
なお、有機化合物が形成する分子励起子の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であるが、本明細書中ではどちらの励起状態が発光に寄与する場合も含むこととする。
【0004】
このような有機発光素子において、通常、有機化合物膜は1μmを下回るほどの薄膜で形成される。また、有機発光素子は、有機化合物膜そのものが光を放出する自発光型の素子であるため、従来の液晶ディスプレイに用いられているようなバックライトも必要ない。したがって、有機発光素子は極めて薄型軽量に作製できることが大きな利点である。
【0005】
また、例えば100〜200nm程度の有機化合物膜において、キャリアを注入してから再結合に至るまでの時間は、有機化合物膜のキャリア移動度を考えると数十ナノ秒程度であり、キャリアの再結合から発光までの過程を含めてもマイクロ秒以内のオーダーで発光に至る。したがって、非常に応答速度が速いことも特長の一つである。
【0006】
さらに、有機発光素子はキャリア注入型の発光素子であるため、直流電圧での駆動が可能であり、ノイズが生じにくい。駆動電圧に関しては、まず有機化合物膜の厚みを100nm程度の均一な超薄膜とし、また、有機化合物膜に対するキャリア注入障壁を小さくするような電極材料を選択し、さらにはヘテロ構造(二層構造)を導入することによって、5.5Vで100cd/m2の十分な輝度が達成された(文献1:C. W. Tang and S. A. VanSlyke, "Organic electroluminescent diodes", Applied Physics Letters, vol. 51, No.12, 913-915 (1987))。
【0007】
こういった薄型軽量・高速応答性・直流低電圧駆動などの特性から、有機発光素子は次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、自発光型であり視野角が広いことから、視認性も比較的良好であり、携帯機器の表示画面に用いる素子として有効と考えられている。
【0008】
ところで、文献1において示された有機発光素子の構成であるが、まず、キャリア注入障壁を小さくする方法として、仕事関数が低い上に比較的安定なMg:Ag合金を陰極に用い、電子の注入性を高めている。このことにより、有機化合物膜に大量のキャリアを注入することを可能としている。
【0009】
さらに有機化合物膜として、ジアミン化合物からなる正孔輸送層とトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(以下、「Alq3」と記す)からなる電子輸送性発光層とを積層するという、シングルヘテロ構造を適用することにより、キャリアの再結合効率を飛躍的に向上させている。このことは、以下のように説明される。
【0010】
例えば、Alq3単層のみを有する有機発光素子の場合では、Alq3が電子輸送性であるため、陰極から注入された電子のほとんどは正孔と再結合せずに陽極に達してしまい、発光の効率は極めて悪い。すなわち、単層の有機発光素子を効率よく発光させる(あるいは低電圧で駆動する)ためには、電子および正孔の両方をバランスよく輸送できる材料(以下、「バイポーラー材料」と記す)を用いる必要があり、Alq3はその条件を満たしていない。
【0011】
しかし、文献1のようなシングルへテロ構造を適用すれば、陰極から注入された電子は正孔輸送層と電子輸送性発光層との界面でブロックされ、電子輸送性発光層中へ閉じこめられる。したがって、キャリアの再結合が効率よく電子輸送性発光層で行われ、効率のよい発光に至るのである。
【0012】
このようなキャリアのブロッキング機能の概念を発展させると、キャリアの再結合領域を制御することも可能となる。その例として、正孔をブロックできる層(正孔ブロッキング層)を正孔輸送層と電子輸送層との間に挿入することにより、正孔を正孔輸送層内に閉じこめ、正孔輸送層の方を発光させることに成功した報告がある。(文献2:Yasunori KIJIMA, Nobutoshi ASAI and Shin-ichiro TAMURA, "A Blue Organic Light Emitting Diode", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 38, 5274-5277(1999))。
【0013】
また、文献1における有機発光素子は、いわば正孔の輸送は正孔輸送層が行い、電子の輸送および発光は電子輸送性発光層が行うという、機能分離の発想であるとも言える。この機能分離の概念はさらに、正孔輸送層と電子輸送層の間に発光層を挟むというダブルへテロ構造(三層構造)の構想へと発展した(文献3:Chihaya ADACHI, Shizuo TOKITO, Tetsuo TSUTSUI and Shogo SAITO, "Electroluminescence in Organic Films with Three-Layered Structure", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 27, No. 2, L269-L271(1988))。
【0014】
こういった機能分離の利点としては、機能分離することによって一種類の有機材料に様々な機能(発光性、キャリア輸送性、電極からのキャリア注入性など)を同時に持たせる必要がなくなり、分子設計等に幅広い自由度を持たせることができる点にある(例えば、無理にバイポーラー材料を探索する必要がなくなる)。つまり、発光特性のいい材料、キャリア輸送性が優れる材料などを、各々組み合わせることで、容易に高発光効率が達成できるということである。
【0015】
これらの利点から、文献1で述べられた積層構造の概念(キャリアブロッキング機能あるいは機能分離)自体は、現在に至るまで広く利用されている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上で述べたような積層構造は異種物質間の接合であるため、その界面には必ずエネルギー障壁が生じることになる。エネルギー障壁が存在すれば、その界面においてキャリアの移動は妨げられるため、以下に述べるような二つの問題点が提起される。
【0017】
まず一つは、駆動電圧のさらなる低減へ向けての障害になるという点である。実際、現在の有機発光素子において、駆動電圧に関しては共役ポリマーを用いた単層構造の素子の方が優れており、パワー効率(単位:[lm/W])でのトップデータ(ただし、一重項励起状態からの発光を比較)を保持していると報告されている(文献4:筒井哲夫、「応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会会誌」、Vol. 11、No. 1、P.8(2000))。
【0018】
なお、文献4で述べられている共役ポリマーはバイポーラー材料であり、キャリアの再結合効率に関しては積層構造と同等なレベルが達成できる。したがって、バイポーラー材料を用いるなどの方法で、積層構造を用いることなくキャリアの再結合効率さえ同等にできるのであれば、界面の少ない単層構造の方が実際は駆動電圧が低くなることを示している。
【0019】
例えば電極との界面においては、エネルギー障壁を緩和するような材料を挿入し、キャリアの注入性を高めて駆動電圧を低減する方法がある(文献5:Takeo Wakimoto, Yoshinori Fukuda, Kenichi Nagayama, Akira Yokoi, Hitoshi Nakada, and Masami Tsuchida, "Organic EL Cells Using Alkaline Metal Compounds as Electron Injection Materials", IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL. 44, NO. 8, 1245-1248(1997))。文献5では、電子注入層としてLi2Oを用いることにより、駆動電圧の低減に成功している。
【0020】
しかしながら、有機材料間(例えば正孔輸送層と発光層との間のことであり、以下、「有機界面」と記す)のキャリア移動性に関してはいまだ未解決の分野であり、単層構造の低駆動電圧に追いつくための重要なポイントであると考えられる。
【0021】
さらに、エネルギー障壁に起因するもう一つの問題点として、有機発光素子の素子寿命に対する影響が考えられる。すなわち、キャリアの移動が妨げられ、チャージが蓄積することによる輝度の低下である。
【0022】
この劣化機構に関してははっきりした理論は確立されていないが、陽極と正孔輸送層との間に正孔注入層を挿入し、さらにdc駆動ではなく矩形波のac駆動にすることによって、輝度の低下を抑えることができるという報告がある(文献6:S. A. VanSlyke, C. H. Chen, and C. W. Tang, "Organic electroluminescent devices with improved stability", Applied Physics Letters, Vol. 69, No. 15, 2160-2162(1996))。このことは、正孔注入層の挿入およびac駆動によって、チャージの蓄積を排除することにより、輝度の低下を抑えることができたという実験的な裏付けと言える。
【0023】
以上のことから、積層構造は容易にキャリアの再結合効率を高めることができ、なおかつ機能分離の観点から材料の選択幅を広くできるというメリットを持つ一方で、有機界面を多数作り出すことによってキャリアの移動を妨げ、駆動電圧や輝度の低下に影響を及ぼしていると言える。
【0024】
そこで本発明では、従来用いられている積層構造とは異なる概念の素子を作製することにより、有機化合物膜中に存在するエネルギー障壁を緩和してキャリアの移動性を高めると同時に、なおかつ積層構造の機能分離と同様に各種複数の材料の機能を発現させる(以下、「機能発現」と記す)ことを課題とする。それにより、従来よりも駆動電圧が低い上に素子の寿命が長い有機発光素子を提供することを課題とする。
【0025】
また、このような有機発光素子を用いることにより、従来よりも駆動電圧が低く、なおかつ寿命の長い発光装置を提供することを課題とする。さらに、前記発光装置を用いて電気器具を作製することにより、従来よりも低消費電力で、なおかつ長保ちする電気器具を提供することを課題とする。
【0026】
【課題を解決するための手段】
積層構造におけるエネルギー障壁の緩和に関しては、文献5に見られるようなキャリア注入層の挿入という技術に顕著に見られる。正孔注入層を例として、エネルギーバンドダイアグラムを用いた説明を図1に示す。
【0027】
図1(a)では陽極101と正孔輸送層102を直接接合しているが、この場合、陽極101と正孔輸送層102のエネルギー障壁104は大きい。しかしながら、陽極のイオン化ポテンシャルと正孔輸送層の最高被占分子軌道(以下、「HOMO」と記す)準位との中間に位置するHOMO準位を有する材料を、正孔注入層103として挿入することにより、エネルギー障壁を階段状に設計することができる(図1(b))。
【0028】
図1(b)のような階段状のエネルギー障壁を設計することにより、電極からのキャリア注入性を高め、確かに駆動電圧をある程度までは下げることができる。しかしながら問題点は、層の数を増やすことによって、有機界面の数は逆に増加することである。このことが、文献4で示されているように、単層構造の方が駆動電圧・パワー効率のトップデータを保持している原因であると考えられる。
【0029】
逆に言えば、この点を克服することにより、積層構造のメリット(様々な材料を組み合わせることができ、複雑な分子設計が必要ない)を活かしつつ、なおかつ単層構造の駆動電圧・パワー効率に追いつくことができる。
【0030】
そこで本発明者は、2種類以上の真空蒸着可能な有機化合物を含む有機化合物膜において、実質上有機化合物膜中の界面をなくし、有機化合物膜中のエネルギー障壁を緩和する手法を考案した。
【0031】
すなわち、有機化合物膜が、陽極から正孔を受け取る正孔注入性化合物、正孔輸送性化合物、電子輸送性化合物、陰極から電子を受け取る電子注入性化合物、正孔または電子の移動を阻止しうるブロッキング性化合物、の一群から選ばれる、真空蒸着可能な少なくとも二つの化合物を含有する場合、その少なくとも二つの化合物が混合している領域(以下、「混合領域」と記す)を設けることにより、実質上有機化合物膜中の界面をなくす手法である。以下ではこの手法を、混合接合と記す。
【0032】
この場合、正孔注入性化合物、電子注入性化合物、正孔輸送性化合物、電子輸送性化合物は、発光を呈する機能を兼ね備えていてもよい。
【0033】
また、混合領域は陽極および陰極から離れた位置に形成することが好ましい。一つの理由として、キャリア注入、キャリア輸送、発光などの各機能を発現できる領域は保持したまま、有機化合物膜中の界面を混合領域とすることで、障壁を緩和させるためである。
【0034】
特に、混合領域が発光の機能を有する場合、混合領域を電極から遠ざけ、電極による消光(以下、「クエンチ」と記す)を防止するため、電極から離す必要がある。その場合、分子励起子の拡散を考慮し、混合領域を電極から20nm以上は離すことが好ましい。離す距離の程度は、キャリアバランスを考慮して最も効率の良い距離を選択すればよい。
【0035】
ところで、このような混合接合を形成する場合において、混合領域に対してゲストをドープする手法も考えられる。混合領域においては、キャリアの移動が潤滑であると考えられるため、ゲストとして発光を呈する発光性化合物を用いることが好ましい。
【0036】
以上で述べたような混合接合を実施することにより、明瞭な積層構造を示すことなく(すなわち、明確な有機界面がなく)、かつ、機能発現が可能な有機発光素子を作製できる。
【0037】
また、第一の有機化合物と、前記第一の有機化合物とは異なる第二の有機化合物と、を含有している有機化合物膜中において、前記第一の有機化合物および前記第二の有機化合物が混合しており、かつ、前記第一の有機化合物の濃度および前記第二の有機化合物の濃度が変化している領域(以下、「濃度変化領域」と記す)を設ける手法も、本発明に好適である。すなわち、混合領域に濃度変化を付与する概念であるとも言える。さらに、濃度変化領域における濃度変化は、連続的であればなお好ましい。以下ではこれらの手法を、「連続接合」と記すことにする。
【0038】
従来の積層構造および本発明の連続接合の概念図を図2に示す。図2(a)は従来の積層構造(シングルへテロ構造)である。すなわち、第一の有機化合物201および第二の有機化合物202からなる有機化合物膜203aを有し、かつ、第一の有機化合物層201aおよび第二の有機化合物層202aから形成される積層構造(あるいは、明確な有機界面と言ってもよい)が存在している。この場合、第一の有機化合物201の濃度および第二の有機化合物202の濃度が徐々に変化する領域は存在せず、不連続になっていることがわかる(すなわち、有機界面において、濃度が0%から100%に変化、あるいは100%から0%に変化している)。
【0039】
しかしながら本発明(図2(b))の場合、有機化合物膜203b内に、第一の有機化合物201の濃度および第二の有機化合物202の濃度が徐々に変化している領域(すなわち濃度変化領域204b)が存在するため、明確な有機界面は存在しない。しかしながら、第一の有機化合物が機能を発現できる領域(第一機能領域201b)および第二の有機化合物が機能を発現できる領域(第二機能領域202b)は存在するため、各材料の機能は発現できる。なお、図2(b)では特に、その濃度変化が連続的である連続接合を図示してある。
【0040】
以上で述べたような連続接合を実施することにより、明瞭な積層構造を示すことなく(すなわち、明確な有機界面がなく)、かつ、機能発現が可能な有機発光素子を作製できる。
【0041】
ところで、濃度変化領域に含まれる第一の有機化合物および第二の有機化合物は、本発明の概念(すなわち、積層構造を用いずに、各種複数の材料の機能を発現する)の観点から、異なる機能を有することが好ましい。
【0042】
したがって、第一の有機化合物および第二の有機化合物が、陽極から正孔を受け取る正孔注入性、電子移動度よりも正孔移動度の方が大きい正孔輸送性、正孔移動度よりも電子移動度の方が大きい電子輸送性、陰極から電子を受け取る電子注入性、正孔または電子の移動を阻止しうるブロッキング性、発光を呈する発光性、の一群から選ばれる性質を有し、かつ、それぞれ異なる前記性質を有する場合を、本発明に含めるものとする。
【0043】
特に、第一の有機化合物を正孔輸送性とし、第二の有機化合物を電子輸送性として、陽極から陰極への方向に対し、第一の有機化合物の濃度は減少するとともに第二の有機化合物の濃度は増加するように連続接合を形成したものは、キャリアバランスの観点から好ましい手法である。
【0044】
また、濃度変化領域に含まれる第二の有機化合物が発光性であり、かつ、第一の有機化合物が正孔輸送性であれば、陽極から陰極への方向に対し、第一の有機化合物の濃度は減少するとともに第二の有機化合物の濃度は増加する濃度変化領域の形成が好ましい(濃度変化領域において、陽極側で正孔輸送性の材料が高濃度になるようにする)。
【0045】
逆に、濃度変化領域に含まれる第一の有機化合物が発光性であり、かつ、第二の有機化合物が電子輸送性であれば、陽極から陰極への方向に対し、第一の有機化合物の濃度は減少するとともに第二の有機化合物の濃度は増加する濃度変化領域の形成が好ましい(濃度変化領域において、陰極側で電子輸送性の材料が高濃度になるようにする)。
【0046】
なお、第一の有機化合物としては、正孔輸送性の高い芳香族ジアミン化合物が好ましく、4,4‘−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]−ビフェニル(以下、「TPD」と記す)、4,4‘−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]−ビフェニル(以下、「α-NPD」と記す)、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(以下、「MTDATA」と記す)、などが主に用いられる。また、第二の有機化合物としては、電子輸送性の高いベンゾキノリン骨格を含む金属錯体、またはオキサジアゾール誘導体、またはトリアゾール誘導体、またはフェナントロリン誘導体が好ましく、Alq3の他、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(以下、「BeBq2」と記す)、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(以下、「PBD」と記す)、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(以下、「OXD−7」と記す)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(以下、「TAZ」と記す)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(以下、「Et-TAZ」と記す)などが主に用いられる。
【0047】
また、以上で述べたような連続接合を実施する際、濃度変化領域において、第三の有機化合物をゲストとして添加することで、前記ゲストの機能を付与する手法が考えられる。機能発現の観点からは、発光を呈する発光性化合物をゲストとすることが好ましい。なぜならば、濃度変化領域を形成する第一の有機化合物および第二の有機化合物にはキャリアの輸送性ないしはブロッキング性を持たせ、その濃度変化領域に発光性化合物を添加することで、キャリアの再結合率を高め、発光効率が高くなると考えられるためである。
【0048】
その概念図を図3(a)に示す。図3(a)では、基板301上において、陽極302と陰極304との間に、第一の有機化合物および第二の有機化合物を含む有機化合物膜303を設け、その濃度変化領域305に発光を呈する発光性化合物306を添加して、発光領域とした。
【0049】
発光性化合物としては、安定に発光するキノリン骨格を含む金属錯体、またはベンゾオキサゾール骨格を含む金属錯体、またはベンゾチアゾール骨格を含む金属錯体が好ましく、Alq3、BeBq2の他、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(以下、「Almq3」と記す)などが主に用いられる。
【0050】
ところで近年、発光効率の観点で言えば、三重項励起状態から基底状態に戻る際に放出されるエネルギー(以下、「三重項励起エネルギー」と記す)を発光に変換できる有機発光素子が、その高い発光効率ゆえに注目されている(文献7:D. F. O'Brien, M. A. Baldo, M. E. Thompson and S. R. Forrest, "Improved energy transfer in electrophosphorescent devices", Applied Physics Letters, vol. 74, No. 3, 442-444 (1999))(文献8:Tetsuo TSUTSUI, Moon-Jae YANG, Masayuki YAHIRO, Kenji NAKAMURA, Teruichi WATANABE, Taishi TSUJI, Yoshinori FUKUDA, Takeo WAKIMOTO and Satoshi MIYAGUCHI, "High Quantum Efficiency in Organic Light-Emitting Devices with Iridium-Complex as a Triplet Emissive Center", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 38, L1502-L1504 (1999))。
【0051】
文献7では白金を中心金属とする金属錯体を、文献8ではイリジウムを中心金属とする金属錯体を用いている。これらの三重項励起エネルギーを発光に変換できる有機発光素子(以下、「三重項発光素子」と記す)は、従来よりも高輝度発光・高発光効率を達成することができる。
【0052】
しかしながら、文献8の報告例によると、初期輝度を500cd/m2に設定した場合の輝度の半減期は170時間程度であり、素子寿命に問題がある。そこで、本発明を三重項発光素子に適用することにより、三重項励起状態からの発光による高輝度発光・高発光効率に加え、素子の寿命も長いという非常に高機能な発光素子が可能となる。
【0053】
したがって、ゲストである第三の有機化合物として、三重項励起エネルギーを発光に変換できる材料を選択し、濃度変化領域に添加した場合も本発明に含めることとする。
【0054】
第三の有機化合物として考えられるものは、発光を呈する発光性化合物に限る必要はない。特に、第一の有機化合物ないしは第二の有機化合物が発光を呈する場合には、第三の有機化合物として、前記第一の有機化合物および前記第二の有機化合物に比べて、最高被占分子軌道と最低空分子軌道とのエネルギー差(以下、「励起エネルギーレベル」と記す)が大きい化合物(すなわち、キャリアおよび分子励起子をブロッキングできる化合物)を用いることが好ましい。この手法により、第一の有機化合物および第二の有機化合物により形成された濃度変化領域において、キャリアの再結合率を高め、発光効率を高めることが可能となる。
【0055】
その概念図を図3(b)に示す。図3(b)では、基板301上において、陽極302と陰極304との間に、第一の有機化合物および第二の有機化合物を含む有機化合物膜303を設け、その濃度変化領域305にキャリアおよび分子励起子をブロッキングできる化合物307を添加した。
【0056】
なお、図3(b)では、濃度変化領域305に対し、さらに発光を呈する発光性化合物306を添加した発光領域も設けてある。すなわち、第三の有機化合物として発光を呈する発光性化合物を用いる手法(図3(a))と、併合した形態である。ここでは、キャリアおよび分子励起子をブロッキングできる化合物307の方が発光を呈する発光性化合物306よりも陰極側にあるため、キャリアおよび分子励起子をブロッキングできる化合物307は正孔ブロッキング性のものを用いればよい。
【0057】
キャリアおよび分子励起子をブロッキングできる化合物としては、励起エネルギーレベルの大きなフェナントロリン誘導体、またはオキサジアゾール誘導体、またはトリアゾール誘導体が好ましく、PBD、OXD−7、TAZ、Et-TAZの他、バソフェナントロリン、バソキュプロインなどが主として用いられる。
【0058】
ところで、以上で述べたような濃度変化領域を特定する場合に、SIMSによる元素分析が重要な技術になると考えられる。特に、濃度変化が連続的である場合は、図2で示した概念図からもわかるように、従来の積層構造と比べて顕著な差が現れると考えられる。
【0059】
したがって、第一の有機化合物または第二の有機化合物を構成する元素のうち、SIMSにより検知できる前記元素の検出量が、前記陽極から前記陰極への方向に対して、連続的に変化する領域を有する発光装置を、本発明に含めるものとする。
【0060】
また、第一の有機化合物または第二の有機化合物として金属錯体を用いた場合、金属元素を検出することで連続的な濃度変化を検知できる。有機発光素子としてよく用いられる金属錯体に含まれる金属元素としては、アルミニウム、亜鉛、ベリリウムなどが主流である。
【0061】
さらに、濃度変化領域に対して第三の有機化合物をゲストとして添加する場合、SIMSにより検知できる第三の有機化合物の検出領域は、第一の有機化合物および第二の有機化合物の両方を含む領域(すなわち濃度変化領域)である発光装置も、本発明に含めるものとする。
【0062】
また、そのゲストとなる化合物、特に発光を呈する発光性化合物として、金属錯体が用いられることがある。したがって、第三の有機化合物は金属元素を有する金属錯体であり、SIMSにより検知できる前記金属元素の検出領域は、前記第一の有機化合物および前記第二の有機化合物の両方を含む領域(すなわち濃度変化領域)である発光装置も、本発明に含めるものとする。
【0063】
発光性化合物として用いられる金属錯体に含まれる金属元素としては、アルミニウム、または亜鉛、またはベリリウムなどが主流である。また、第三の有機化合物が三重項励起状態からの発光を呈する発光性化合物である場合、イリジウムや白金を中心金属とする金属錯体が主流であるため、イリジウムや白金を検出できる。
【0064】
以上のような本発明を実施することにより、従来よりも駆動電圧が低く、なおかつ寿命の長い発光装置を提供することができる。さらに、前記発光装置を用いて電気器具を作製することにより、従来よりも低消費電力で、なおかつ長保ちする電気器具を提供することができる。
【0065】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明を実施する際の形態について述べる。なお、有機発光素子は、発光を取り出すために少なくとも陽極または陰極の一方が透明であればよいが、本実施の形態では、基板上に透明な陽極を形成し、陽極から光を取り出す素子構造で記述する。実際は、陰極から光を取り出す構造や、基板とは逆側から光を取り出す構造も本発明に適用可能である。
【0066】
本発明を実施するに当たり、混合領域ないしは濃度変化領域を形成する製造工程が重要になる。本発明者は、真空蒸着可能な低分子化合物を含む有機化合物膜において、真空蒸着プロセスを利用して混合領域ないしは濃度変化領域を形成する工程を考案した。そこで、ここでは本発明で開示する有機発光素子を用いた発光装置の製造方法について述べる。
【0067】
従来の工程、特に量産プロセスでは、正孔輸送材料、発光層材料、電子輸送材料等を真空蒸着により積層する際に、それぞれの材料がコンタミネーションしないようにするため、マルチチャンバー方式(インライン方式)の蒸着装置を用いる。その上面図を図4に示す。
【0068】
図4に示した例は、正孔輸送層・発光層・電子輸送層の三層構造(ダブルへテロ構造)を形成するための蒸着装置の概念図である。まず、搬入室に陽極(ITOなど)を有する基板を搬入し、まず紫外線照射室において真空雰囲気中で紫外線を照射することにより、陽極表面をクリーニングする。特に陽極がITOのような酸化物である場合、前処理室にて酸化処理を行う。さらに、積層構造の各層を形成するため、蒸着室401で正孔輸送層を、蒸着室402〜404で発光層(図4では、赤、緑、青の三色)を、蒸着室405で電子輸送層を成膜し、蒸着室406で陰極を蒸着する。最後に、封止室にて封止を行い、搬出室から取り出して有機発光素子を得る。
【0069】
このようなインライン方式の蒸着装置の特色としては、各層の蒸着を、それぞれことなる蒸着室401〜406において蒸着していることである。したがって、それぞれの蒸着室401〜406には、通常一つの蒸着源411〜416を設ければよい(ただし、蒸着室402〜404において、色素をドープすることにより発光層を形成する場合、共蒸着層を形成するために二つの蒸着源が必要になることもある)。つまり、各層の材料がほとんど互いに混入しないような装置構成となっている。
【0070】
一方、本発明の有機発光素子を作製する蒸着装置の概念図を、図5に示す。図5(a)はその上面図であるが、蒸着室として一つの真空槽510を設置し、その真空槽内に複数の蒸着源を設けてある、シングルチャンバー方式である。そして、正孔注入性化合物、正孔輸送性化合物、電子輸送性化合物、電子注入性化合物、ブロッキング性化合物、発光性化合物、陰極の構成材料など、各種機能の異なる材料が、それぞれ前記複数の蒸着源に別々に収納されている。
【0071】
このような蒸着室を有する蒸着装置においては、まず、搬入室に陽極(ITOなど)を有する基板を搬入し、陽極がITOのような酸化物である場合、前処理室にて酸化処理を行う(なお、図5(a)では図示していないが、陽極表面をクリーニングするために紫外線照射室を設置することも可能である)。さらに、有機化合物膜を形成する全ての材料は、真空槽510内において蒸着される。陰極は、この真空槽510内で形成してもよいし、別に蒸着室を設けてそこで陰極を形成してもよい。要は、有機化合物膜を一つの真空槽510内で形成すればよい。最後に、封止室にて封止を行い、搬出室から取り出して有機発光素子を得る。
【0072】
このようなシングルチャンバー方式の蒸着装置を用いて本発明の有機発光素子を作製する手順を、図5(b)(真空槽510の断面図)を用いて説明する。図5(b)では、図面簡略化のため、二つの蒸着源(有機化合物蒸着源a518および有機化合物蒸着源b519)を有する真空槽510を用い、第一の有機化合物516および第二の有機化合物517からなる混合領域ないしは濃度変化領域を形成する過程を示す。
【0073】
まず、真空槽510内に、陽極502を有する基板501を搬入し、固定台511にて固定する(蒸着時には通常、基板は回転させる)。次に、真空槽510内を減圧(10-4パスカル程度)した後、容器a512を加熱し、第一の有機化合物516を蒸発させ、所定の蒸着レート(単位:nm/s)に達してからシャッターa514を開け、蒸着を開始する。
【0074】
その後、シャッターa514を閉じ、容器a512の加熱を終了することによって、第一の有機化合物516が蒸発しないようにするが、この時、真空槽510内には、第一の有機化合物が存在する雰囲気503が生じている。さらに、この状態を維持しつつ、容器b513を加熱してシャッターb515を開けることによって、第二の有機化合物517を蒸発させる(図5(b)で示した状態)。この手順によって、混合領域ないしは濃度変化領域を有する有機化合物膜504を形成することが可能となる。
【0075】
有機化合物蒸着源a518および有機化合物蒸着源b519の具体的な形状を図24に示す。蒸着源の形状としては、セルを用いるタイプや導電性の発熱体を用いるタイプなどがあるが、図24では導電性の発熱体を用いるタイプを示す。すなわち、容器a512および容器b513を導電性の発熱体とし、第一の有機化合物516が入った容器a512を電極a2401に、第二の有機化合物516が入った容器b513を電極b2402にそれぞれ挟み込み、通電することにより容器a512および容器b513を加熱して蒸着する。
【0076】
ところで、先に蒸着した有機化合物が存在する雰囲気を利用するための具体的な方法として、図6(a)に概念図として示したように、真空槽内の圧力に着目する手法がある。すなわち、ある有機化合物を蒸発させると、蒸着を開始する前の初期減圧状態に比べて真空槽内の圧力は上昇するが、真空ポンプを作動させつつも初期減圧状態に戻りきらないうちに、次の有機化合物を蒸発させることによって、混合領域ないしは濃度変化領域を形成するものである。
【0077】
図6(a)から、一つの真空槽内で有機化合物膜を形成する際に、インターバル等を短く設定することによって、先に蒸着した有機化合物が存在する雰囲気を利用できることがわかる。
【0078】
この手法を用いると、どうしても途中で明瞭な積層構造を形成したい場合でも、真空槽内の圧力が初期減圧状態以下に戻るまで待ち、その後次の有機化合物を蒸着することで実現できるため、応用範囲は広い。
【0079】
図6(b)は、銅フタロシアニン(以下、「CuPc」と記す)、MTDATA、α−NPD、Alq3を、一つの真空槽内で順に蒸着していったときの、真空槽内の圧力変化を示したものである。
【0080】
図6(b)において、加熱開始(図中のクローズド・サークル)とは、導電性の発熱体に電流を流し始めてから有機化合物が蒸発し始めるまでの期間を表し、蒸着レート制御期間(図中のオープン・トライアングル)とは、有機化合物が蒸発し始めてからシャッターを開けるまでの期間を表し、蒸着期間(図中のオープン・スクウェア)とは、シャッターを開けて蒸着している期間を表し、インターバル(図中のクロス)とは、次の有機化合物を加熱し始めるまでの期間を表している。プロットは10秒おきに記録したものである。
【0081】
ところで、上で述べた混合領域ないしは濃度変化領域の形成手順に加えて、有機化合物膜および陰極の形成後、10-4パスカル以下の減圧下において加熱処理することが望ましい。このプロセスを加えることにより、有機分子同士の拡散を誘起し、濃度変化領域、特に連続的な濃度変化領域を形成することが容易となる。加熱処理の温度は、ガラス転移や体積変化などが生じない温度であればよいが、60℃〜100℃程度が好ましい。
【0082】
以上で述べたような製造方法により、本発明で開示した混合領域または濃度変化領域を形成することができる。
【0083】
【実施例】
[実施例1]
本実施例では、一つの真空槽内に二つの有機化合物の蒸着源が設置されている蒸着室において、本発明で開示した有機発光素子を作製した例を示す。
【0084】
まず、インジウム錫酸化物(以下、「ITO」と記す)をスパッタリングによって100nm程度成膜し、陽極を形成したガラス基板を用意する。この陽極を有するガラス基板を、真空槽内に搬入する。
【0085】
次に、本発明で開示したように、一つの真空槽内においてTPDを蒸着し、次いでAlq3を蒸着し、トータル膜厚が100nm程度の有機化合物膜を形成した。最後に、陰極としてMg:Ag合金を150nm程度蒸着した。
【0086】
このようにして作製された有機発光素子の、断面TEM写真を図7に示す。図7のように、有機化合物膜中にTPDおよびAlq3より形成される明確な有機界面は存在しておらず、図2(a)のような従来の積層構造とは異なり、混合領域ないしは濃度変化領域が形成されていることが示唆される。
【0087】
本実施例にて作製した有機発光素子の、素子特性を図8に示す。I-V特性は、有機発光素子などの整流性を示す素子に特有の形状を呈している。また、発光スペクトルはAlq3の発光スペクトルに一致しており、TPDの正孔輸送性、Alq3の発光性(および電子輸送性)という各機能は、それぞれ発現していることがわかる。
【0088】
[実施例2]
本実施例では、一つの真空槽内に複数の有機化合物の蒸着源が設置されている蒸着室において、本発明で開示した有機発光素子を作製した例を示す。ここでは、イリジウム錯体を発光性化合物として用いた三重項発光素子を作製した。
【0089】
イリジウム錯体を用いた三重項発光素子は、多くの場合、多層構造を形成して作製される。これは、一つにはイリジウム錯体を励起できるだけの大きな励起エネルギーを有するホスト材料が限られており、機能分離する必要があることが要因である。また、三重項分子励起子の拡散長は一重項分子励起子の拡散長に比べて非常に長いため、分子励起子の拡散を防ぐためのブロッキング層が必要であることも要因の一つである。
【0090】
三重項発光素子の基本的構成を図9に示す(文献9:M. A. Baldo, S. Lamansky, P. E. Burrows, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence", Applied Physics Letters, vol. 75, No. 1, 4-6 (1999))。文献9では、三重項励起状態からの発光を呈するトリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(以下、「Ir(ppy)3」と記す)に対するホストとして、4, 4'−N, N'−ジカルバゾール−ビフェニル(以下、「CBP」と記す)を用いており、さらにブロッキング層としてバソキュプロイン(以下、「BCP」と記す)を用いており、多層構造(文献9では四層構造)を形成している。
【0091】
ここでまず予備実験として、本発明で開示したように、一つの真空槽内において順次、α−NPDを蒸着、10wt%のIr(ppy)3とCBPを共蒸着、BCPを蒸着して作製した素子の断面を、TEMにて観察した。素子の構造、および膜厚モニター(水晶振動子)から算出した膜厚を、図10(a)に示す。また、その断面TEM写真を図11に示す。
【0092】
図11から、有機化合物膜中に明確な有機界面は存在しておらず、図9のような従来の多層構造とは異なり、混合領域ないしは濃度変化領域が形成されていることが示唆される。このことから、実際は図10(b)に示すとおり、α−NPDが機能を発現できる領域1001、Ir(ppy)3およびCBPが機能を発現できる領域1002、およびBCPが機能を発現できる領域1003は存在するものの、図10(a)の破線部分において、明確な有機界面は存在しないと考えた。
【0093】
明確な有機界面が存在しないことは示唆されたが、実際に各材料が機能を発現し、発光に至るかどうかを確認するため、図12(a)に示すような素子を作製した。その作製方法を以下に示す。
【0094】
まず、インジウム錫酸化物(以下、「ITO」と記す)をスパッタリングによって100nm程度成膜し、陽極を形成したガラス基板を用意する。この陽極を有するガラス基板を、真空槽内に搬入する。
【0095】
次に、本発明で開示したように、一つの真空槽内において順次、α−NPDを蒸着し、次いで7wt%のIr(ppy)3とCBPを共蒸着し、BCPを蒸着し、さらに電子輸送性を陰極側に付与するためAlq3を蒸着することによって、トータル膜厚が110nm程度の有機化合物膜を形成した。最後に、陰極としてYbを400nm程度蒸着した。
【0096】
本実施例にて作製した有機発光素子の、素子特性を図13に示す。I-V特性は、有機発光素子などの整流性を示す素子に特有の形状を呈している。また、発光スペクトルはIr(ppy)3の発光スペクトルに一致しており、α−NPDの正孔輸送性、Alq3の電子輸送性、BCPのブロッキング性、CBPのホスト材料としての性能、およびIr(ppy)3の三重項発光性という各機能は、それぞれ発現していることがわかる。
【0097】
このことから、実際は図12(b)に示すとおり、α−NPDが機能を発現できる領域1201、Ir(ppy)3およびCBPが機能を発現できる領域1202、BCPが機能を発現できる領域1203、Alq3が機能を発現できる領域1204は存在するものの、図12(a)の破線部分において、明確な有機界面は存在しないことが示唆される。
【0098】
[実施例3]
本実施例では、本発明で開示した有機発光素子を含む発光装置について説明する。図14は本発明の有機発光素子を用いたアクティブマトリクス型発光装置の断面図である。なお、能動素子としてここでは薄膜トランジスタ(以下、「TFT」と記す)を用いているが、MOSトランジスタを用いてもよい。
【0099】
また、TFTとしてトップゲート型TFT(具体的にはプレーナ型TFT)を例示するが、ボトムゲート型TFT(典型的には逆スタガ型TFT)を用いることもできる。
【0100】
図14において、1401は基板であり、ここでは可視光を透過する基板を用いる。具体的には、ガラス基板、石英基板、結晶化ガラス基板もしくはプラスチック基板(プラスチックフィルムを含む)を用いればよい。なお、基板1401とは、表面に設けた絶縁膜も含めるものとする。
【0101】
基板1401の上には画素部1411および駆動回路1412が設けられている。まず、画素部1411について説明する。
【0102】
画素部1411は画像表示を行う領域である。基板上には複数の画素が存在し、各画素には有機発光素子に流れる電流を制御するためのTFT(以下、「電流制御TFT」と記す)1402、画素電極(陽極)1403、有機化合物膜1404および陰極1405が設けられている。なお、図14では電流制御TFTしか図示していないが、電流制御TFTのゲートに加わる電圧を制御するためのTFT(以下、「スイッチングTFT」と記す)を設けている。
【0103】
電流制御TFT1402は、ここではpチャネル型TFTを用いることが好ましい。nチャネル型TFTとすることも可能であるが、図14のように有機発光素子の陽極に電流制御TFTを接続する場合は、pチャネル型TFTの方が消費電力を押さえることができる。ただし、スイッチングTFTはnチャネル型TFTでもpチャネル型TFTでもよい。
【0104】
また、電流制御TFT1402のドレインには画素電極1403が電気的に接続されている。本実施例では、画素電極1403の材料として仕事関数が4.5〜5.5eVの導電性材料を用いるため、画素電極1403は有機発光素子の陽極として機能する。画素電極1403として代表的には、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛もしくはこれらの化合物(ITOなど)を用いればよい。画素電極1403の上には有機化合物膜1404が設けられている。
【0105】
さらに、有機化合物膜1404の上には陰極1405が設けられている。陰極1405の材料としては、仕事関数が2.5〜3.5eVの導電性材料を用いることが望ましい。陰極1405として代表的には、アルカリ金属元素もしくはアルカリ度類金属元素を含む導電膜、アルミニウムを含む導電膜、あるいはその導電膜にアルミニウムや銀などを積層したもの、を用いればよい。
【0106】
また、画素電極1403、有機化合物膜1404、および陰極1405からなる層は、保護膜1406で覆われている。保護膜1406は、有機発光素子を酸素および水から保護するために設けられている。保護膜1406の材料としては、窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、もしくは炭素(具体的にはダイヤモンドライクカーボン)を用いる。
【0107】
次に、駆動回路1412について説明する。駆動回路1412は画素部1411に伝送される信号(ゲート信号およびデータ信号)のタイミングを制御する領域であり、シフトレジスタ、バッファ、ラッチ、アナログスイッチ(トランスファゲート)もしくはレベルシフタが設けられている。図14では、これらの回路の基本単位としてnチャネル型TFT1407およびpチャネル型TFT1408からなるCMOS回路を示している。
【0108】
なお、シフトレジスタ、バッファ、ラッチ、アナログスイッチ(トランスファゲート)もしくはレベルシフタの回路構成は、公知のものでよい。また図14では、同一の基板上に画素部1411および駆動回路1412を設けているが、駆動回路1412を設けずにICやLSIを電気的に接続することもできる。
【0109】
また、図14では電流制御TFT1402に画素電極(陽極)1403が電気的に接続されているが、陰極が電流制御TFTに接続された構造をとることもできる。その場合、画素電極を陰極1405と同様の材料で形成し、陰極を画素電極(陽極)1403と同様の材料で形成すればよい。その場合、電流制御TFTはnチャネル型TFTとすることが好ましい。
【0110】
ところで、図14に示した発光装置は、画素電極1403を形成した後に配線1409を形成する工程で作製されたものを示してあるが、この場合、画素電極1403が表面荒れを起こす可能性がある。有機発光素子は電流駆動型の素子であるため、画素電極1403の表面荒れにより、特性が悪くなることも考えられる。
【0111】
そこで、図15に示すように、配線1509を形成した後に画素電極1503を形成する発光装置も考えられる。この場合、図14の構造に比べて、画素電極1503からの電流の注入性が向上すると考えられる。
【0112】
また、図14および図15においては、正テーパー型の土手状構造1410または1510によって、画素部1411または1511に設置されている各画素を分離している。この土手状構造を、例えば逆テーパー型のような構造にすることにより、土手状構造が画素電極に接しない構造をとることもできる。その一例を図16に示す。
【0113】
図16では、配線を利用して分離部を兼ねた、配線および分離部1610を設けた。図16で示されるような配線および分離部1610の形状(ひさしのある構造)は、配線を構成する金属と、前記金属よりもエッチレートの低い材料(例えば金属窒化物)とを積層し、エッチングすることにより形成することができる。この形状により、画素電極1603や配線と、陰極1605とが、ショートすることを防ぐことができる。なお、図16においては、通常のアクティブマトリクス型の発光装置と異なり、画素上の陰極1605をストライプ状(パッシブマトリクスの陰極と同様)にする構造になる。
【0114】
ここで、図15に示したアクティブマトリクス型発光装置の外観を図17に示す。なお、図17(a)には上面図を示し、図17(b)には図17(a)をP−P'で切断した時の断面図を示す。また、図15の符号を引用する。
【0115】
図17(a)において、1701は画素部、1702はゲート信号側駆動回路、1703はデータ信号側駆動回路である。また、ゲート信号側駆動回路1702およびデータ信号側駆動回路1703に伝送される信号は、入力配線1704を介してTAB(Tape Automated Bonding)テープ1705から入力される。なお、図示しないが、TABテープ1705の代わりに、TABテープにIC(集積回路)を設けたTCP(Tape Carrier Package)を接続してもよい。
【0116】
このとき、1706は図15に示した有機発光素子の上方に設けられるカバー材であり、樹脂からなるシール材1707により接着されている。カバー材1706は酸素および水を透過しない材質であれば、いかなるものを用いてもよい。本実施例では、カバー材1706は図17(b)に示すように、プラスチック材1706aと、前記プラスチック材1706aの表面および裏面に設けられた炭素膜(具体的にはダイヤモンドライクカーボン膜)1706b、1706cからなる。
【0117】
さらに、図17(b)に示すように、シール材1707は樹脂からなる封止材1708で覆われ、有機発光素子を完全に密閉空間1709に封入するようになっている。密閉空間1709は不活性ガス(代表的には窒素ガスや希ガス)、樹脂または不活性液体(例えばパーフルオロアルカンに代表される液状のフッ素化炭素)を充填しておけばよい。さらに、吸湿剤や脱酸素剤を設けることも有効である。
【0118】
また、本実施例に示した発光装置の表示面(画像を観測する面)に偏光板をもうけてもよい。この偏光板は、外部から入射した光の反射を押さえ、観測者が表示面に映り込むことを防ぐ効果がある。一般的には、円偏光板が用いられている。ただし、有機化合物層から発した光が偏光板により反射されて内部に戻ることを防ぐため、屈折率を調節して内部反射の少ない構造とすることが好ましい。
【0119】
なお、本実施例の発光装置に含まれる有機発光素子には、本発明で開示した有機発光素子のいずれを用いてもよい。
【0120】
[実施例4]
本実施例では、本発明で開示した有機発光素子を含む発光装置の例として、パッシブマトリクス型発光装置を例示する。図18(a)にはその上面図を示し、図18(b)には図18(a)をP−P'で切断した時の断面図を示す。
【0121】
図18(a)において、1801は基板であり、ここではプラスチック材を用いる。プラスチック材としては、ポリイミド、ポリアミド、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、PES(ポリエーテルスルホン)、PC(ポリカーボネート)、PET(ポリエチレンテレフタレート)もしくはPEN(ポリエーテルニトリル)を板状、もしくはフィルム上にしたものが使用できる。
【0122】
1802は酸化導電膜からなる走査線(陽極)であり、本実施例では酸化亜鉛に酸化ガリウムを添加した酸化物導電膜を用いる。また、1803は金属膜からなるデータ線(陰極)であり、本実施例ではビスマス膜を用いる。また、1804はアクリル樹脂からなるバンクであり、データ線1803を分断するための隔壁として機能する。走査線1802とデータ線1803は両方とも、ストライプ状に複数形成されており、互いに直交するように設けられている。なお、図18(a)では図示していないが、走査線1802とデータ線1803の間には有機化合物層が挟まれており、交差部1805が画素となる。
【0123】
そして、走査線1802およびデータ線1803はTABテープ1807を介して外部の駆動回路に接続される。なお、1808は走査線1802が集合してなる配線群を表しており、1809はデータ線1803に接続された接続配線1806の集合からなる配線群を表す。また、図示していないが、TABテープ1807の代わりに、TABテープにICを設けたTCPを接続してもよい。
【0124】
また、図18(b)において、1810はシール材、1811はシール材1810によりプラスチック材1801に貼り合わされたカバー材である。シール材1810としては光硬化樹脂を用いていればよく、脱ガスが少なく、吸湿性の低い材料が望ましい。カバー材としては基板1801と同一の材料が好ましく、ガラス(石英ガラスを含む)もしくはプラスチックを用いることができる。ここではプラスチック材を用いる。
【0125】
次に、画素領域の構造の拡大図を図18(c)に示す。1813は有機化合物層である。なお、図18(c)に示すように、バンク1804は下層の幅が上層の幅よりも狭い形状になっており、データ線1803を物理的に分断できる。また、シール材1810で囲まれた画素部1814は、樹脂からなる封止材1815により外気から遮断され、有機化合物層の劣化を防ぐ構造となっている。
【0126】
以上のような構成からなる本発明の発光装置は、画素部1814が走査線1802、データ線1803、バンク1804および有機化合物層1813で形成されるため、非常に簡単なプロセスで作製することができる。
【0127】
また、本実施例に示した発光装置の表示面(画像を観測する面)に偏光板をもうけてもよい。この偏光板は、外部から入射した光の反射を押さえ、観測者が表示面に映り込むことを防ぐ効果がある。一般的には、円偏光板が用いられている。ただし、有機化合物層から発した光が偏光板により反射されて内部に戻ることを防ぐため、屈折率を調節して内部反射の少ない構造とすることが好ましい。
【0128】
なお、本実施例の発光装置に含まれる有機発光素子には、本発明で開示した有機発光素子のいずれを用いてもよい。
【0129】
[実施例5]
本実施例では、実施例4で示した発光装置にプリント配線板を設けてモジュール化した例を示す。
【0130】
図19(a)に示すモジュールは、基板1901(ここでは、画素部1902、配線1903a、 1903bを含む)にTABテープ1904が取り付けられ、前記TABテープ1904を介してプリント配線板1905が取り付けられている。
【0131】
ここで、プリント配線板1905の機能ブロック図を図19(b)に示す。プリント配線板1905の内部には少なくともI/Oポート(入力もしくは出力部)1906、 1909、データ信号側駆動回路1907およびゲート信号側回路1908として機能するICが設けられている。
【0132】
このように、基板面に画素部が形成された基板にTABテープが取り付けられ、そのTABテープを介して駆動回路としての機能を有するプリント配線版が取り付けられた構成のモジュールを、本明細書では特に駆動回路外付け型モジュールと呼ぶことにする。
【0133】
なお、本実施例の発光装置に含まれる有機発光素子には、本発明で開示した有機発光素子のいずれを用いてもよい。
【0134】
[実施例6]
本実施例では、実施例3もしくは実施例4に示した発光装置にプリント配線板を設けてモジュール化した例を示す。
【0135】
図20(a)に示すモジュールは、基板2001(ここでは、画素部2002、データ信号側駆動回路2003、ゲート信号側駆動回路2004、配線2003a、 2004aを含む)にTABテープ2005が取り付けられ、そのTABテープ2005を介してプリント配線板2006が取り付けられている。プリント配線板2006の機能ブロック図を図20(b)に示す。
【0136】
図20(b)に示すように、プリント配線板2006の内部には少なくともI/Oポート2007、 2010、コントロール部2008として機能するICが設けられている。なお、ここではメモリ部2009を設けてあるが、必ずしも必要ではない。またコントロール部2008は、駆動回路の制御、映像データの補正などをコントロールするための機能を有した部位である。
【0137】
このように、有機発光素子の形成された基板にコントローラーとしての機能を有するプリント配線板が取り付けられた構成のモジュールを、本明細書では特にコントローラー外付け型モジュールと呼ぶことにする。
【0138】
なお、本実施例の発光装置に含まれる有機発光素子には、本発明で開示した有機発光素子のいずれを用いてもよい。
【0139】
[実施例7]
本実施例では、実施例2で示したような三重項発光素子を、デジタル時間階調表示により駆動する発光装置の例を示す。本実施例の発光装置は、三重項励起状態からの発光を利用することによって高い発光効率を達成できると同時に、デジタル時間階調表示により均一な像を得ることができ、非常に有用である。
【0140】
有機発光素子の構成としては、実施例2で述べた有機化合物膜の構成材料の他、正孔注入性化合物であるCuPcを、α−NPD以降を本発明で開示したように順次蒸着する前に、陽極上に蒸着した。その後は、実施例2に示した方法で有機化合物膜を成膜した。
【0141】
有機発光素子を用いた画素の、回路構成を図21(a)に示す。Trはトランジスタ、Csはストレージキャパシタを表す。図21(a)中の回路構成では、ソース線はトランジスタTr1のソース側に、ゲート線はトランジスタTr1のゲートに接続されている。また、電源供給線はストレージキャパシタCs、およびトランジスタTr2のソース側に接続されている。トランジスタTr2のドレイン側には本発明の有機発光素子の陽極が接続されているため、有機発光素子を挟んでトランジスタTr2の反対側は、陰極となっている。
【0142】
この回路においては、ゲート線が選択されると、電流がソース線からTr1に流れ、その信号に対応する電圧がCsに蓄積される。そして、Tr2のゲートおよびソース間の電圧(Vgs)により制御される電流が、Tr2および有機発光素子に流れることになる。
【0143】
Tr1が選択されたあとは、Tr1はオフ状態となり、Csの電圧(Vgs)が保持される。したがって、Vgsに依存するだけの電流を流し続けることができる。
【0144】
このような回路を、デジタル時間階調表示により駆動するチャートを図21(b)に示す。すなわち、1フレームを複数のサブフレームに分割するわけだが、図21(b)では、1フレームを6つのサブフレーム(SF1〜SF6)に分割する6ビット階調とした。TAは書き込み時間である。この場合、それぞれのサブフレーム発光期間の割合は、図に示したように32:16:8:4:2:1となる。
【0145】
本実施例におけるTFT基板の駆動回路の概要を図21(c)に示す。図21(c)中の基板構成では、本発明の有機発光素子を各画素とした画素部に対し、図21(a)で示したような電源供給線および陰極が接続されている。また、シフトレジスタは、シフトレジスタ→ラッチ1→ラッチ2→画素部の順で、画素部に接続されている。ラッチ1にはデジタル信号が入力され、ラッチ2に入力されるラッチパルスによって画像データを画素部に送り込むことができる。
【0146】
ゲートドライバおよびソースドライバは同じ基板上に設けられている。本実施例では、画素回路およびドライバは、デジタル駆動するように設計されているため、TFT特性のばらつきの影響を受けることなく、均一な像を得ることができる。
【0147】
[実施例8]
上記実施例で述べた本発明の発光装置は、低消費電力で寿命が長いという利点を有する。したがって、前記発光装置が表示部等として含まれる電気器具は、従来よりも低い消費電力で動作可能であり、なおかつ長保ちする電気器具となる。特に電源としてバッテリーを使用する携帯機器のような電気器具に関しては、低消費電力化が便利さに直結する(電池切れが起こりにくい)ため、極めて有用である。
【0148】
また、前記発光装置は、自発光型であることから液晶表示装置のようなバックライトは必要なく、有機化合物層の厚みも1μmに満たないため、薄型軽量化が可能である。したがって、前記発光装置が表示部等として含まれる電気器具は、従来よりも薄型軽量な電気器具となる。このことも、特に携帯機器のような電気器具に関して、便利さ(持ち運びの際の軽さやコンパクトさ)に直結するため、極めて有用である。さらに、電気器具全般においても、薄型である(かさばらない)ことは運送面(大量輸送が可能)、設置面(部屋などのスペース確保)からみても有用であることは疑いない。
【0149】
なお、前記発光装置は自発光型であるために、液晶表示装置に比べて明るい場所での視認性に優れ、しかも視野角が広いという特徴を持つ。したがって、前記発光装置を表示部として有する電気器具は、表示の見やすさの点でも大きなメリットがある。
【0150】
すなわち、本発明の発光装置を用いた電気器具は、薄型軽量・高視認性といった従来の有機発光素子の長所に加え、低消費電力・長寿命という特長も保有しており、極めて有用である。
【0151】
本実施例では、本発明の発光装置を表示部として含む電気器具を例示する。その具体例を図22および図23に示す。なお、本実施例の電気器具に含まれる有機発光素子には、本発明で開示した素子のいずれを用いてもよい。また、本実施例の電気器具に含まれる発光装置の形態は、図14〜図21のいずれの形態を用いても良い。
【0152】
図22(a)は有機発光素子を用いたディスプレイであり、筐体2201a、支持台2202a、表示部2203aを含む。本発明の発光装置を表示部2203aとして用いたディスプレイを作製することにより、薄く軽量で、長保ちするディスプレイを実現できる。よって、輸送が簡便になり、設置の際の省スペースが可能となる上に、寿命も長い。
【0153】
図22(b)はビデオカメラであり、本体2201b、表示部2202b、音声入力部2203b、操作スイッチ2204b、バッテリー2205b、受像部2206bを含む。本発明の発光装置を表示部2202bとして用いたビデオカメラを作製することにより、消費電力が少なく、軽量なビデオカメラを実現できる。よって、電池の消費量が少なくなり、持ち運びも簡便になる。
【0154】
図22(c)はデジタルカメラであり、本体2201c、表示部2202c、接眼部2203c、操作スイッチ2204cを含む。本発明の発光装置を表示部2202cとして用いたデジタルカメラを作製することにより、消費電力が少なく、軽量なデジタルカメラを実現できる。よって、電池の消費量が少なくなり、持ち運びも簡便になる。
【0155】
図22(d)は記録媒体を備えた画像再生装置であり、本体2201d、記録媒体(CD、LD、またはDVDなど)2202d、操作スイッチ2203d、表示部(A)2204d、表示部(B)2205dを含む。表示部(A)2204dは主として画像情報を表示し、表示部(B)2205dは主として文字情報を表示する。本発明の発光装置をこれら表示部(A)2204dや表示部(B)2205dとして用いた前記画像再生装置を作製することにより、消費電力が少なく軽量な上に、長保ちする前記画像再生装置を実現できる。なお、この記録媒体を備えた画像再生装置には、CD再生装置、ゲーム機器なども含む。
【0156】
図22(e)は携帯型(モバイル)コンピュータであり、本体2201e、表示部2202e、受像部2203e、操作スイッチ2204e、メモリスロット2205eを含む。本発明の発光装置を表示部2202eとして用いた携帯型コンピュータを作製することにより、消費電力が少なく、薄型軽量な携帯型コンピュータを実現できる。よって、電池の消費量が少なくなり、持ち運びも簡便になる。なお、この携帯型コンピュータはフラッシュメモリや不揮発性メモリを集積化した記録媒体に情報を記録したり、それを再生したりすることができる。
【0157】
図22(f)はパーソナルコンピュータであり、本体2201f、筐体2202f、表示部2203f、キーボード2204fを含む。本発明の発光装置を表示部2203fとして用いたパーソナルコンピュータを作製することにより、消費電力が少なく、薄型軽量なパーソナルコンピュータを実現できる。特に、ノートパソコンのように持ち歩く用途が必要な場合、電池の消費量や軽さの点で大きなメリットとなる。
【0158】
なお、上記電気器具はインターネットなどの電子通信回線や電波などの無線通信を通じて配信される情報を表示することが多くなってきており、特に動画情報を表示する機会が増えている。有機発光素子の応答速度は非常に速く、そのような動画表示に好適である。
【0159】
次に、図23(a)は携帯電話であり、本体2301a、音声出力部2302a、音声入力部2303a、表示部2304a、操作スイッチ2305a、アンテナ2306aを含む。本発明の発光装置を表示部2304aとして用いた携帯電話を作製することにより、消費電力が少なく、薄型軽量な携帯電話を実現できる。よって、電池の消費量が少なくなり、持ち運びも楽になる上にコンパクトな本体にできる。
【0160】
図23(b)は音響機器(具体的には車載用オーディオ)であり、本体2301b、表示部2302b、操作スイッチ2303b、2304bを含む。本発明の発光装置を表示部2302bとして用いた音響機器を作製することにより、消費電力が少なく、軽量な音響機器を実現できる。また、本実施例では車載用オーディオを例として示すが、家庭用オーディオに用いても良い。
【0161】
なお、図22〜図23で示したような電気器具において、さらに光センサを内蔵させ、使用環境の明るさを検知する手段を設けることで、使用環境の明るさに応じて発光輝度を変調させるような機能を持たせることは有効である。使用者は、使用環境の明るさに比べてコントラスト比で100〜150の明るさを確保できれば、問題なく画像もしくは文字情報を認識できる。すなわち、使用環境が明るい場合は画像の輝度を上げて見やすくし、使用環境が暗い場合は画像の輝度を抑えて消費電力を抑えるといったことが可能となる。
【0162】
また、本発明の発光装置を光源として用いた様々な電気器具も、低消費電力での動作や薄型軽量化が可能であるため、非常に有用と言える。代表的には、液晶表示装置のバックライトもしくはフロントライトといった光源、または照明機器の光源として本発明の発光装置を含む電気器具は、低消費電力の実現や薄型軽量化が可能である。
【0163】
したがって、本実施例に示した図22〜図23の電気器具の表示部を、全て液晶ディスプレイにする場合においても、その液晶ディスプレイのバックライトもしくはフロントライトとして本発明の発光装置を用いた電気器具を作製することにより、消費電力が少なく、薄くて軽量な電気器具が達成できる。
【0164】
【発明の効果】
本発明を実施することで、消費電力が少ない上に、寿命も優れた発光装置を得ることができる。さらに、そのような発光装置を光源もしくは表示部に用いることで、明るく消費電力が少ない上に、長保ちする電気器具を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】正孔注入層の役割を示す図。
【図2】有機発光素子の構成を示す図。
【図3】有機発光素子の構成を示す図。
【図4】蒸着装置を示す図。
【図5】蒸着装置を示す図。
【図6】蒸着時の真空度を示す図。
【図7】有機化合物膜の断面TEM写真を示す図。
【図8】有機発光素子の特性を示す図。
【図9】従来の有機発光素子の構造を示す図。
【図10】図11における有機化合物膜の構成を示す図。
【図11】有機化合物膜の断面TEM写真を示す図。
【図12】有機発光素子の構造を示す図。
【図13】有機発光素子の特性を示す図。
【図14】発光装置の断面構造を示す図。
【図15】発光装置の断面構造を示す図。
【図16】発光装置の断面構造を示す図。
【図17】発光装置の上面構造および断面構造を示す図。
【図18】発光装置の上面構造および断面構造を示す図。
【図19】発光装置の構成を示す図。
【図20】発光装置の構成を示す図。
【図21】発光装置の構成を示す図。
【図22】電気器具の具体例を示す図。
【図23】電気器具の具体例を示す図。
【図24】蒸着源の具体例を示す図。
[0001]
[Field of the Invention]
The present invention relates to a light emitting device using an organic light emitting element having an anode, a cathode, and a film containing an organic compound that emits light by applying an electric field (hereinafter referred to as “organic compound film”). In particular, the present invention relates to a light-emitting device using an organic light-emitting element in which an organic compound film contains a low-molecular compound that can be vacuum-deposited, has a lower driving voltage than the conventional one, and has a long element lifetime, and a method for manufacturing the same. Note that the light emitting device in this specification refers to an image display device or a light emitting device using an organic light emitting element as a light emitting element. In addition, connectors with organic light-emitting elements such as anisotropic conductive film (FPC: Flexible Printed Circuit) or TAB (Tape Automated Bonding) tape or TCP (Tape Carrier Package) attached, printed on the end of TAB tape or TCP It is assumed that the light emitting device includes all modules provided with a wiring board or modules in which an IC (integrated circuit) is directly mounted on an organic light emitting element by a COG (Chip On Glass) method.
[0002]
[Prior art]
An organic light emitting element is an element that emits light when an electric field is applied. The light emission mechanism is based on molecular excitation by applying a voltage across the organic compound film between the electrodes, recombining electrons injected from the cathode and holes injected from the anode at the emission center in the organic compound film. It is said that when a molecular exciton returns to the ground state, it emits energy and emits light.
[0003]
Note that the type of molecular exciton formed by the organic compound can be a singlet excited state or a triplet excited state. However, in this specification, both excited states contribute to light emission. .
[0004]
In such an organic light emitting device, the organic compound film is usually formed as a thin film having a thickness of less than 1 μm. In addition, since the organic light emitting element is a self-luminous element in which the organic compound film itself emits light, a backlight as used in a conventional liquid crystal display is not necessary. Therefore, it is a great advantage that the organic light emitting device can be manufactured to be extremely thin and light.
[0005]
For example, in an organic compound film of about 100 to 200 nm, the time from carrier injection to recombination is about several tens of nanoseconds considering the carrier mobility of the organic compound film. Even if the process from light emission to light emission is included, light emission occurs in the order of microseconds or less. Therefore, one of the features is that the response speed is very fast.
[0006]
Furthermore, since the organic light emitting element is a carrier injection type light emitting element, it can be driven with a direct current voltage, and noise hardly occurs. Regarding the driving voltage, the thickness of the organic compound film is first made to be a uniform ultra-thin film of about 100 nm, and electrode materials that reduce the carrier injection barrier for the organic compound film are selected, and further a heterostructure (two-layer structure) 100cd / m at 5.5V by introducing 2 (Reference 1: CW Tang and SA Van Slyke, “Organic electroluminescent diodes”, Applied Physics Letters, vol. 51, No. 12, 913-915 (1987)).
[0007]
Due to these thin, lightweight, high-speed response, and direct current low voltage driving characteristics, organic light-emitting devices are attracting attention as next-generation flat panel display devices. Further, since it is a self-luminous type and has a wide viewing angle, the visibility is relatively good, and it is considered effective as an element used for a display screen of a portable device.
[0008]
By the way, in the configuration of the organic light-emitting device shown in Document 1, first, as a method for reducing the carrier injection barrier, a low-work function and relatively stable Mg: Ag alloy is used for the cathode, and electron injection is performed. Increases sex. This makes it possible to inject a large amount of carriers into the organic compound film.
[0009]
Furthermore, as an organic compound film, a hole transport layer made of a diamine compound and tris (8-quinolinolato) aluminum (hereinafter referred to as “Alq”). Three The recombination efficiency of carriers is drastically improved by applying a single heterostructure in which an electron transporting light emitting layer composed of “)” is stacked. This is explained as follows.
[0010]
For example, Alq Three In the case of organic light-emitting devices with only a single layer, Alq Three Therefore, most of the electrons injected from the cathode reach the anode without recombining with holes, and the efficiency of light emission is extremely poor. That is, a material that can transport both electrons and holes in a balanced manner (hereinafter referred to as “bipolar material”) is used in order to efficiently emit light (or drive at a low voltage) in a single layer organic light emitting device. Need, Alq Three Does not meet that requirement.
[0011]
However, if a single heterostructure as in Document 1 is applied, electrons injected from the cathode are blocked at the interface between the hole transport layer and the electron transporting light emitting layer and confined in the electron transporting light emitting layer. Therefore, carrier recombination is efficiently performed in the electron-transporting light-emitting layer, leading to efficient light emission.
[0012]
If the concept of such a carrier blocking function is developed, it becomes possible to control the carrier recombination region. As an example, by inserting a layer capable of blocking holes (hole blocking layer) between the hole transport layer and the electron transport layer, the holes are confined in the hole transport layer, and There is a report that succeeded in making one emit light. (Reference 2: Yasunori KIJIMA, Nobutoshi ASAI and Shin-ichiro TAMURA, “A Blue Organic Light Emitting Diode”, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 38, 5274-5277 (1999)).
[0013]
In addition, the organic light-emitting device in Document 1 can be said to be an idea of functional separation in which hole transport is performed by a hole transport layer, and electron transport and light emission are performed by an electron transport light-emitting layer. This concept of functional separation has further evolved into a double heterostructure (three-layer structure) in which a light emitting layer is sandwiched between a hole transport layer and an electron transport layer (Reference 3: Chihaya ADACHI, Shizuo TOKITO, Tetsuo). TSUTSUI and Shogo SAITO, "Electroluminescence in Organic Films with Three-Layered Structure", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 27, No. 2, L269-L271 (1988)).
[0014]
The advantage of such functional separation is that it is no longer necessary to have various functions (such as light-emitting properties, carrier transportability, and carrier injection properties from electrodes) at the same time due to the functional separation. Etc. (for example, it becomes unnecessary to search for a bipolar material forcibly). That is, a high light emission efficiency can be easily achieved by combining materials having good light emission characteristics and materials having excellent carrier transportability.
[0015]
Because of these advantages, the concept of the laminated structure (carrier blocking function or function separation) itself described in Document 1 has been widely used up to now.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the laminated structure as described above is a junction between different kinds of materials, an energy barrier always occurs at the interface. If an energy barrier exists, the movement of carriers at the interface is hindered, which raises the following two problems.
[0017]
The first is that it becomes an obstacle to further reducing the drive voltage. In fact, in the current organic light-emitting device, the driving voltage is superior to the device with a single layer structure using a conjugated polymer, and the top data in power efficiency (unit: [lm / W]) (however, singlet) (Reference 4: Tetsuo Tsutsui, Journal of the Japan Society of Applied Physics, Organic Molecules and Bioelectronics, Vol. 11, No. 1, P. 8) (2000)).
[0018]
Note that the conjugated polymer described in Document 4 is a bipolar material, and the carrier recombination efficiency can achieve a level equivalent to that of the laminated structure. Therefore, if the recombination efficiency of carriers can be made equal without using a laminated structure, such as by using a bipolar material, a single layer structure with fewer interfaces actually shows a lower drive voltage. Yes.
[0019]
For example, at the interface with the electrode, there is a method of inserting a material that relaxes the energy barrier and increasing the carrier injection property to reduce the driving voltage (Reference 5: Takeo Wakimoto, Yoshinori Fukuda, Kenichi Nagayama, Akira Yokoi). , Hitoshi Nakada, and Masami Tsuchida, "Organic EL Cells Using Alkaline Metal Compounds as Electron Injection Materials", IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL. 44, NO. 8, 1245-1248 (1997)). In Reference 5, Li as an electron injection layer 2 By using O, the drive voltage has been successfully reduced.
[0020]
However, the carrier mobility between organic materials (for example, between the hole transport layer and the light-emitting layer, hereinafter referred to as “organic interface”) is still an unsolved field, and has a low monolayer structure. This is an important point for catching up with the driving voltage.
[0021]
Furthermore, as another problem caused by the energy barrier, the influence on the device lifetime of the organic light emitting device can be considered. That is, the movement of carriers is hindered and the brightness is reduced due to the accumulation of charges.
[0022]
Although no clear theory has been established regarding this degradation mechanism, the luminance can be reduced by inserting a hole injection layer between the anode and the hole transport layer, and using rectangular wave ac drive instead of dc drive. (Ref. 6: SA VanSlyke, CH Chen, and CW Tang, "Organic electroluminescent devices with improved stability", Applied Physics Letters, Vol. 69, No. 15, 2160-2162 (1996) )). This can be said to be experimental support that the reduction in luminance could be suppressed by eliminating charge accumulation by inserting the hole injection layer and ac driving.
[0023]
From the above, the laminated structure has the advantage that the carrier recombination efficiency can be easily increased, and the material selection range can be widened from the viewpoint of functional separation, while the carrier structure can be increased by creating many organic interfaces. It can be said that the movement is hindered and the driving voltage and the luminance are lowered.
[0024]
Therefore, in the present invention, by fabricating an element having a concept different from that of a conventionally used stacked structure, the energy barrier existing in the organic compound film is relaxed to improve carrier mobility, and at the same time, Similar to the functional separation, it is an object to develop the functions of various materials (hereinafter referred to as “functional expression”). Accordingly, an object of the present invention is to provide an organic light emitting device having a lower driving voltage and a longer device life than the conventional one.
[0025]
It is another object of the present invention to provide a light-emitting device that has a lower driving voltage and a longer lifetime by using such an organic light-emitting element. Furthermore, it is an object of the present invention to provide an electric appliance that uses the light-emitting device to produce an electric appliance that has lower power consumption than the conventional one and that can be maintained for a long time.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
Regarding the relaxation of the energy barrier in the laminated structure, it is noticeable in the technique of inserting the carrier injection layer as shown in Document 5. An explanation using an energy band diagram is shown in FIG. 1 by taking the hole injection layer as an example.
[0027]
In FIG. 1A, the anode 101 and the hole transport layer 102 are directly joined, but in this case, the energy barrier 104 between the anode 101 and the hole transport layer 102 is large. However, a material having a HOMO level located between the ionization potential of the anode and the highest occupied molecular orbital (hereinafter referred to as “HOMO”) level of the hole transport layer is inserted as the hole injection layer 103. As a result, the energy barrier can be designed stepwise (FIG. 1 (b)).
[0028]
By designing a step-like energy barrier as shown in FIG. 1B, the carrier injection property from the electrode can be improved, and the drive voltage can be lowered to some extent. However, the problem is that by increasing the number of layers, the number of organic interfaces increases conversely. This is considered to be the reason why the single layer structure holds the top data of the driving voltage and power efficiency as shown in Document 4.
[0029]
In other words, by overcoming this point, while taking advantage of the laminated structure (a variety of materials can be combined and no complicated molecular design is required), the driving voltage and power efficiency of the single layer structure can be achieved. I can catch up.
[0030]
Therefore, the present inventors have devised a method for reducing the energy barrier in the organic compound film by substantially eliminating the interface in the organic compound film in the organic compound film containing two or more kinds of vacuum-depositable organic compounds.
[0031]
That is, the organic compound film can block the hole injecting compound that receives holes from the anode, the hole transporting compound, the electron transporting compound, the electron injecting compound that receives electrons from the cathode, the movement of holes or electrons. In the case of containing at least two compounds that can be vacuum-deposited, selected from the group of blocking compounds, by providing a region where the at least two compounds are mixed (hereinafter referred to as “mixed region”), This is a technique for eliminating the interface in the upper organic compound film. Hereinafter, this method is referred to as mixed bonding.
[0032]
In this case, the hole injecting compound, the electron injecting compound, the hole transporting compound, and the electron transporting compound may have a function of exhibiting light emission.
[0033]
The mixed region is preferably formed at a position away from the anode and the cathode. One reason is to relax the barrier by setting the interface in the organic compound film as a mixed region while retaining the regions capable of expressing each function such as carrier injection, carrier transport, and light emission.
[0034]
In particular, when the mixed region has a light emitting function, it is necessary to keep the mixed region away from the electrode and away from the electrode in order to prevent quenching by the electrode (hereinafter referred to as “quenching”). In that case, it is preferable to separate the mixed region from the electrode by 20 nm or more in consideration of diffusion of molecular excitons. As for the degree of the separation distance, the most efficient distance may be selected in consideration of the carrier balance.
[0035]
By the way, when such a mixed junction is formed, a method of doping a guest into the mixed region is also conceivable. In the mixed region, since the carrier movement is considered to be lubrication, it is preferable to use a light-emitting compound that emits light as a guest.
[0036]
By performing the mixed bonding as described above, an organic light-emitting element capable of exhibiting a function without showing a clear laminated structure (that is, without a clear organic interface) can be manufactured.
[0037]
In the organic compound film containing the first organic compound and the second organic compound different from the first organic compound, the first organic compound and the second organic compound are A method of providing a region where the concentration of the first organic compound and the concentration of the second organic compound are changed (hereinafter referred to as “concentration change region”) is also suitable for the present invention. It is. In other words, it can be said that this is a concept of giving a density change to the mixed region. Further, it is more preferable that the density change in the density change region is continuous. Hereinafter, these methods are referred to as “continuous bonding”.
[0038]
A conceptual diagram of a conventional laminated structure and continuous bonding according to the present invention is shown in FIG. FIG. 2A shows a conventional laminated structure (single heterostructure). That is, it has an organic compound film 203a composed of the first organic compound 201 and the second organic compound 202, and is formed of a laminated structure (or a layer formed from the first organic compound layer 201a and the second organic compound layer 202a). A clear organic interface). In this case, it can be seen that there is no region where the concentration of the first organic compound 201 and the concentration of the second organic compound 202 gradually change, and the regions are discontinuous (that is, the concentration is 0 at the organic interface). % To 100%, or 100% to 0%).
[0039]
However, in the case of the present invention (FIG. 2B), the concentration of the first organic compound 201 and the concentration of the second organic compound 202 are gradually changed in the organic compound film 203b (that is, the concentration change region). 204b) exists, so there is no clear organic interface. However, since there is a region where the first organic compound can express the function (first functional region 201b) and a region where the second organic compound can express the function (second functional region 202b), the function of each material is expressed. it can. FIG. 2 (b) particularly shows a continuous junction in which the concentration change is continuous.
[0040]
By performing the continuous bonding as described above, an organic light-emitting element capable of exhibiting a function without showing a clear laminated structure (that is, without a clear organic interface) can be manufactured.
[0041]
By the way, the first organic compound and the second organic compound included in the concentration change region are different from the viewpoint of the concept of the present invention (that is, the functions of various materials are expressed without using a laminated structure). It preferably has a function.
[0042]
Therefore, the first organic compound and the second organic compound have a hole injecting property that receives holes from the anode, a hole mobility that is higher than an electron mobility, and a hole mobility that is higher than the hole mobility. The electron mobility has a higher electron mobility, the electron injection property for receiving electrons from the cathode, the blocking property that can block the movement of holes or electrons, the light emission property that emits light, and the property selected from the group Cases having different properties are included in the present invention.
[0043]
In particular, the first organic compound has a hole transporting property, the second organic compound has an electron transporting property, and the concentration of the first organic compound decreases with respect to the direction from the anode to the cathode, and the second organic compound. A technique in which a continuous junction is formed so that the concentration of s is increased is a preferable technique from the viewpoint of carrier balance.
[0044]
In addition, if the second organic compound contained in the concentration change region is light-emitting and the first organic compound is hole-transporting, the first organic compound has a function of the direction from the anode to the cathode. It is preferable to form a concentration change region in which the concentration decreases and the concentration of the second organic compound increases (in the concentration change region, the hole transporting material has a high concentration on the anode side).
[0045]
Conversely, if the first organic compound contained in the concentration change region is light-emitting and the second organic compound is electron-transporting, the first organic compound is in the direction from the anode to the cathode. It is preferable to form a concentration change region in which the concentration decreases and the concentration of the second organic compound increases (in the concentration change region, the electron transporting material is concentrated at the cathode side).
[0046]
As the first organic compound, an aromatic diamine compound having a high hole transporting property is preferable, and 4,4′-bis [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] -biphenyl (hereinafter, “ TPD ”), 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] -biphenyl (hereinafter referred to as“ α-NPD ”), 4,4 ′, 4 ″ -Tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine (hereinafter referred to as “MTDATA”) and the like are mainly used. The second organic compound is preferably a metal complex containing a benzoquinoline skeleton having a high electron transporting property, an oxadiazole derivative, a triazole derivative, or a phenanthroline derivative, and Alq Three In addition, bis (10-hydroxybenzo [h] -quinolinato) beryllium (hereinafter referred to as “BeBq 2 ), 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (hereinafter referred to as “PBD”), 1,3-bis [5 -(P-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (hereinafter referred to as “OXD-7”), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- Phenyl-5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (hereinafter referred to as “TAZ”), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- ( 4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (hereinafter referred to as “Et-TAZ”) and the like are mainly used.
[0047]
Further, when performing the continuous bonding as described above, a method of adding the function of the guest by adding a third organic compound as a guest in the concentration change region is conceivable. From the viewpoint of function expression, it is preferable to use a light-emitting compound exhibiting light emission as a guest. This is because the first organic compound and the second organic compound that form the concentration change region have carrier transporting property or blocking property, and a luminescent compound is added to the concentration change region, thereby regenerating the carrier. This is because it is considered that the coupling rate is increased and the luminous efficiency is increased.
[0048]
The conceptual diagram is shown in FIG. In FIG. 3A, an organic compound film 303 containing a first organic compound and a second organic compound is provided on the substrate 301 between the anode 302 and the cathode 304, and the concentration changing region 305 emits light. A light emitting compound 306 was added to form a light emitting region.
[0049]
As the light-emitting compound, a metal complex including a quinoline skeleton that stably emits light, a metal complex including a benzoxazole skeleton, or a metal complex including a benzothiazole skeleton is preferable. Three , BeBq 2 In addition, tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (hereinafter “Almq”) Three Etc.) are mainly used.
[0050]
In recent years, from the viewpoint of luminous efficiency, organic light-emitting elements that can convert energy emitted when returning from a triplet excited state to a ground state (hereinafter referred to as “triplet excited energy”) into light emission are high in that. It attracts attention because of its luminous efficiency (Reference 7: DF O'Brien, MA Baldo, ME Thompson and SR Forrest, "Improved energy transfer in electrophosphorescent devices", Applied Physics Letters, vol. 74, No. 3, 442-444 ( 1999)) (Reference 8: Tetsuo TSUTSUI, Moon-Jae YANG, Masayuki YAHIRO, Kenji NAKAMURA, Teruichi WATANABE, Taishi TSUJI, Yoshinori FUKUDA, Takeo WAKIMOTO and Satoshi MIYAGUCHI, "High Quantum Efficiency in Organic Light-Emitting Devices with Iridium-Complex as a Triplet Emissive Center ", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 38, L1502-L1504 (1999)).
[0051]
Document 7 uses a metal complex having platinum as the central metal, and Document 8 uses a metal complex having iridium as the central metal. Organic light-emitting elements that can convert these triplet excitation energy into light emission (hereinafter referred to as “triplet light-emitting elements”) can achieve higher luminance emission and higher emission efficiency than conventional ones.
[0052]
However, according to the report example of Reference 8, the initial luminance is 500 cd / m. 2 When set to, the luminance half-life is about 170 hours, which causes a problem in the element lifetime. Therefore, by applying the present invention to a triplet light-emitting element, it is possible to realize a very high-performance light-emitting element in which the lifetime of the element is long in addition to high luminance light emission and high light emission efficiency by light emission from a triplet excited state. .
[0053]
Therefore, a case where a material capable of converting triplet excitation energy into light emission is selected as the third organic compound that is a guest and added to the concentration change region is also included in the present invention.
[0054]
What is considered as the third organic compound is not necessarily limited to the light-emitting compound that emits light. In particular, when the first organic compound or the second organic compound emits light, as the third organic compound, the highest occupied molecular orbital compared to the first organic compound and the second organic compound. It is preferable to use a compound (that is, a compound capable of blocking carriers and molecular excitons) having a large energy difference (hereinafter referred to as “excitation energy level”) between the vacant molecular orbitals and the lowest unoccupied molecular orbitals. By this method, it is possible to increase the recombination rate of carriers and increase the light emission efficiency in the concentration changing region formed by the first organic compound and the second organic compound.
[0055]
The conceptual diagram is shown in FIG. In FIG. 3 (b), an organic compound film 303 containing a first organic compound and a second organic compound is provided on the substrate 301 between the anode 302 and the cathode 304, and carriers and Compound 307 capable of blocking molecular excitons was added.
[0056]
Note that in FIG. 3B, a light emitting region in which a light emitting compound 306 that emits light is further added to the concentration changing region 305 is also provided. That is, it is a form combined with a method using a light-emitting compound that emits light as the third organic compound (FIG. 3A). Here, since the compound 307 capable of blocking carriers and molecular excitons is on the cathode side of the luminescent compound 306 exhibiting light emission, the compound 307 capable of blocking carriers and molecular excitons should be of a hole blocking property. That's fine.
[0057]
The compound capable of blocking carriers and molecular excitons is preferably a phenanthroline derivative, oxadiazole derivative, or triazole derivative having a large excitation energy level. In addition to PBD, OXD-7, TAZ, Et-TAZ, bathophenanthroline, bathocuproin Etc. are mainly used.
[0058]
By the way, it is considered that elemental analysis by SIMS is an important technique when the concentration change region as described above is specified. In particular, when the concentration change is continuous, it is considered that a significant difference appears as compared with the conventional laminated structure, as can be seen from the conceptual diagram shown in FIG.
[0059]
Therefore, among the elements constituting the first organic compound or the second organic compound, a region in which the detected amount of the element that can be detected by SIMS continuously changes in the direction from the anode to the cathode. The light emitting device having the above is included in the present invention.
[0060]
Moreover, when a metal complex is used as the first organic compound or the second organic compound, a continuous concentration change can be detected by detecting a metal element. As a metal element contained in a metal complex often used as an organic light-emitting device, aluminum, zinc, beryllium and the like are mainly used.
[0061]
Furthermore, when the third organic compound is added as a guest to the concentration change region, the detection region of the third organic compound that can be detected by SIMS is a region that includes both the first organic compound and the second organic compound. A light-emitting device that is (that is, a density change region) is also included in the present invention.
[0062]
In addition, a metal complex may be used as a compound serving as a guest, particularly a light-emitting compound that emits light. Therefore, the third organic compound is a metal complex having a metal element, and the detection region of the metal element that can be detected by SIMS is a region including both the first organic compound and the second organic compound (that is, the concentration). The light emitting device which is the change region is also included in the present invention.
[0063]
As the metal element contained in the metal complex used as the light emitting compound, aluminum, zinc, beryllium, or the like is mainly used. Further, when the third organic compound is a light-emitting compound that emits light from a triplet excited state, iridium and platinum can be detected because iridium and platinum are mainly used as metal complexes.
[0064]
By implementing the present invention as described above, it is possible to provide a light emitting device having a driving voltage lower than that of a conventional device and having a long lifetime. Furthermore, by producing an electric appliance using the light emitting device, it is possible to provide an electric appliance that consumes less power than the conventional one and is kept long.
[0065]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Below, the form at the time of implementing this invention is described. Note that an organic light-emitting element only needs to have at least one of an anode and a cathode transparent in order to extract light emission, but in this embodiment, the element structure is such that a transparent anode is formed on a substrate and light is extracted from the anode. Describe. Actually, a structure for extracting light from the cathode and a structure for extracting light from the side opposite to the substrate are also applicable to the present invention.
[0066]
In carrying out the present invention, a manufacturing process for forming a mixed region or a concentration changing region is important. The inventor of the present invention has devised a process of forming a mixed region or a concentration changing region using a vacuum deposition process in an organic compound film containing a low molecular compound that can be vacuum deposited. Therefore, here, a method for manufacturing a light-emitting device using the organic light-emitting element disclosed in the present invention will be described.
[0067]
Multi-chamber method (in-line method) to prevent contamination of each material when stacking hole transport materials, light-emitting layer materials, electron transport materials, etc. by vacuum deposition in conventional processes, especially mass production processes The vapor deposition apparatus is used. The top view is shown in FIG.
[0068]
The example shown in FIG. 4 is a conceptual diagram of a vapor deposition apparatus for forming a three-layer structure (double heterostructure) of a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer. First, a substrate having an anode (ITO or the like) is carried into the carry-in chamber, and the anode surface is first cleaned by irradiating ultraviolet rays in a vacuum atmosphere in the ultraviolet irradiation chamber. In particular, when the anode is an oxide such as ITO, an oxidation treatment is performed in the pretreatment chamber. Furthermore, in order to form each layer of the laminated structure, the hole transport layer is formed in the vapor deposition chamber 401, the light emitting layer (three colors of red, green, and blue in FIG. 4) is formed in the vapor deposition chambers 402 to 404, and the electrons are formed in the vapor deposition chamber 405. A transport layer is formed, and a cathode is deposited in the deposition chamber 406. Finally, sealing is performed in the sealing chamber, and the organic light emitting device is obtained by taking out from the carry-out chamber.
[0069]
A feature of such an in-line type vapor deposition apparatus is that vapor deposition of each layer is performed in different vapor deposition chambers 401 to 406. Therefore, each of the vapor deposition chambers 401 to 406 is usually provided with one vapor deposition source 411 to 416 (however, in the vapor deposition chambers 402 to 404, when a light emitting layer is formed by doping a dye, co-vapor deposition is performed. Two deposition sources may be required to form a layer). That is, the device configuration is such that the material of each layer hardly mixes with each other.
[0070]
On the other hand, the conceptual diagram of the vapor deposition apparatus which produces the organic light emitting element of this invention is shown in FIG. FIG. 5A is a top view of the single chamber system in which one vacuum chamber 510 is provided as a deposition chamber and a plurality of deposition sources are provided in the vacuum chamber. A material having various functions such as a hole injecting compound, a hole transporting compound, an electron transporting compound, an electron injecting compound, a blocking compound, a light emitting compound, and a constituent material of a cathode, respectively Stored separately in the source.
[0071]
In a vapor deposition apparatus having such a vapor deposition chamber, first, a substrate having an anode (ITO or the like) is carried into a carry-in chamber, and when the anode is an oxide such as ITO, an oxidation treatment is performed in the pretreatment chamber. (Although not shown in FIG. 5 (a), an ultraviolet irradiation chamber can be installed to clean the anode surface). Further, all materials for forming the organic compound film are deposited in the vacuum chamber 510. The cathode may be formed in the vacuum chamber 510, or a vapor deposition chamber may be provided separately to form the cathode there. In short, the organic compound film may be formed in one vacuum chamber 510. Finally, sealing is performed in the sealing chamber, and the organic light emitting device is obtained by taking out from the carry-out chamber.
[0072]
A procedure for manufacturing the organic light-emitting element of the present invention using such a single chamber deposition apparatus will be described with reference to FIG. 5B (a cross-sectional view of the vacuum chamber 510). In FIG. 5B, for simplification of the drawing, a vacuum chamber 510 having two vapor deposition sources (an organic compound vapor deposition source a518 and an organic compound vapor deposition source b519) is used, and a first organic compound 516 and a second organic compound are used. A process of forming a mixed region or a density change region composed of 517 will be described.
[0073]
First, the substrate 501 having the anode 502 is carried into the vacuum chamber 510 and fixed by the fixing table 511 (usually, the substrate is rotated during vapor deposition). Next, the vacuum chamber 510 is depressurized (10 -Four Then, the container a512 is heated to evaporate the first organic compound 516, and after reaching a predetermined deposition rate (unit: nm / s), the shutter a514 is opened and deposition is started.
[0074]
Thereafter, the shutter a514 is closed, and the heating of the container a512 is finished to prevent the first organic compound 516 from evaporating. At this time, the atmosphere in which the first organic compound exists is present in the vacuum chamber 510. 503 has occurred. Further, the second organic compound 517 is evaporated by heating the container b513 and opening the shutter b515 while maintaining this state (the state shown in FIG. 5B). By this procedure, it is possible to form the organic compound film 504 having a mixed region or a concentration change region.
[0075]
Specific shapes of the organic compound deposition source a518 and the organic compound deposition source b519 are shown in FIG. As the shape of the vapor deposition source, there are a type using a cell and a type using a conductive heating element. FIG. 24 shows a type using a conductive heating element. That is, the container a512 and the container b513 are electrically conductive heating elements, the container a512 containing the first organic compound 516 is sandwiched between the electrode a2401 and the container b513 containing the second organic compound 516 is sandwiched between the electrode b2402 and energized. By doing so, the container a512 and the container b513 are heated and deposited.
[0076]
By the way, as a specific method for utilizing the atmosphere in which the previously deposited organic compound exists, there is a method of paying attention to the pressure in the vacuum chamber as shown in the conceptual diagram in FIG. That is, when a certain organic compound is evaporated, the pressure in the vacuum chamber rises compared to the initial reduced pressure state before starting the vapor deposition, but the next time before the initial reduced pressure state can be recovered while operating the vacuum pump. By evaporating the organic compound, a mixed region or a concentration changing region is formed.
[0077]
From FIG. 6 (a), it can be seen that when the organic compound film is formed in one vacuum chamber, the atmosphere in which the previously deposited organic compound exists can be used by setting the interval or the like short.
[0078]
Using this method, even if you want to form a clear laminated structure on the way, you can wait until the pressure in the vacuum chamber returns below the initial reduced pressure state, and then deposit the next organic compound, so the application range Is wide.
[0079]
FIG. 6 (b) shows copper phthalocyanine (hereinafter referred to as “CuPc”), MTDATA, α-NPD, Alq. Three Is a pressure change in the vacuum chamber when the vapor deposition is sequentially performed in one vacuum chamber.
[0080]
In FIG. 6 (b), the heating start (closed circle in the figure) represents the period from the start of current flow to the conductive heating element until the organic compound starts to evaporate, and the deposition rate control period (in the figure) (Open Triangle) indicates the period from when the organic compound starts to evaporate until the shutter is opened, and the deposition period (open square in the figure) indicates the period during which the shutter is opened to deposit the vapor. (Cross in the figure) represents a period until the next organic compound starts to be heated. The plot is recorded every 10 seconds.
[0081]
Incidentally, in addition to the procedure for forming the mixed region or concentration changing region described above, after the formation of the organic compound film and the cathode, 10 -Four It is desirable to perform heat treatment under reduced pressure below Pascal. By adding this process, it is easy to induce diffusion between organic molecules and form a concentration change region, particularly a continuous concentration change region. The temperature of the heat treatment may be any temperature that does not cause glass transition or volume change, but is preferably about 60 ° C to 100 ° C.
[0082]
By the manufacturing method as described above, the mixed region or the concentration changing region disclosed in the present invention can be formed.
[0083]
【Example】
[Example 1]
In this example, an example in which the organic light-emitting device disclosed in the present invention is manufactured in a vapor deposition chamber in which two organic compound vapor deposition sources are installed in one vacuum chamber is shown.
[0084]
First, indium tin oxide (hereinafter referred to as “ITO”) is formed to a thickness of about 100 nm by sputtering to prepare a glass substrate on which an anode is formed. The glass substrate having the anode is carried into a vacuum chamber.
[0085]
Next, as disclosed in the present invention, TPD is deposited in one vacuum chamber, and then Alq. Three Was evaporated to form an organic compound film having a total film thickness of about 100 nm. Finally, an Mg: Ag alloy was deposited as a cathode to about 150 nm.
[0086]
FIG. 7 shows a cross-sectional TEM photograph of the organic light-emitting device fabricated as described above. As shown in FIG. 7, TPD and Alq are included in the organic compound film. Three There is no clear organic interface formed, which suggests that a mixed region or a concentration changing region is formed unlike the conventional laminated structure as shown in FIG.
[0087]
FIG. 8 shows element characteristics of the organic light-emitting element manufactured in this example. The IV characteristic has a shape peculiar to a rectifying element such as an organic light emitting element. The emission spectrum is Alq Three Is consistent with the emission spectrum of TPD. Three It can be seen that each function of luminescence (and electron transport property) is expressed.
[0088]
[Example 2]
In this example, an example in which the organic light-emitting element disclosed in the present invention is manufactured in a deposition chamber in which a plurality of organic compound deposition sources are installed in one vacuum chamber is shown. Here, a triplet light-emitting element using an iridium complex as a light-emitting compound was manufactured.
[0089]
In many cases, a triplet light emitting element using an iridium complex is formed by forming a multilayer structure. This is due in part to the fact that host materials having a large excitation energy that can excite the iridium complex are limited and that functional separation is necessary. Another factor is the need for a blocking layer to prevent diffusion of molecular excitons because the diffusion length of triplet molecular excitons is much longer than that of singlet molecular excitons. .
[0090]
The basic structure of the triplet light emitting device is shown in FIG. 9 (Reference 9: MA Baldo, S. Lamansky, PE Burrows, ME Thompson, and SR Forrest, "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence", Applied Physics Letters, vol. 75, No. 1, 4-6 (1999)). In Reference 9, tris (2-phenylpyridine) iridium (hereinafter referred to as “Ir (ppy)”) that emits light from a triplet excited state. Three 4,4'-N, N'-dicarbazole-biphenyl (hereinafter referred to as "CBP") is used as a host against the above, and bathocuproin (hereinafter referred to as "BCP") as a blocking layer. And a multi-layer structure (four-layer structure in Reference 9) is formed.
[0091]
Here, as a preliminary experiment, as disclosed in the present invention, α-NPD is sequentially deposited in one vacuum chamber, and 10 wt% Ir (ppy) Three The cross section of the device fabricated by co-evaporation of CBP and BCP was observed by TEM. The element structure and the film thickness calculated from the film thickness monitor (quartz crystal resonator) are shown in FIG. Moreover, the cross-sectional TEM photograph is shown in FIG.
[0092]
FIG. 11 suggests that there is no clear organic interface in the organic compound film, and that a mixed region or a concentration change region is formed unlike the conventional multilayer structure as shown in FIG. From this fact, as shown in FIG. 10 (b), the region 1001, in which α-NPD can express the function, Ir (ppy) Three Although there is a region 1002 where CBP can express a function and a region 1003 where BCP can express a function, it is considered that there is no clear organic interface in the broken line part of FIG.
[0093]
Although it was suggested that there was no clear organic interface, an element as shown in FIG. 12 (a) was fabricated in order to confirm whether each material actually exhibited a function and led to light emission. The manufacturing method is shown below.
[0094]
First, indium tin oxide (hereinafter referred to as “ITO”) is formed by sputtering to a thickness of about 100 nm to prepare a glass substrate on which an anode is formed. The glass substrate having the anode is carried into a vacuum chamber.
[0095]
Next, as disclosed in the present invention, α-NPD was sequentially deposited in one vacuum chamber, and then 7 wt% Ir (ppy) Three And CBP are co-evaporated, BCP is evaporated, and electron transportability is further imparted to the cathode side by Alq. Three Was evaporated to form an organic compound film having a total film thickness of about 110 nm. Finally, about 400 nm of Yb was deposited as a cathode.
[0096]
FIG. 13 shows element characteristics of the organic light-emitting element manufactured in this example. The IV characteristic has a shape peculiar to a rectifying element such as an organic light emitting element. The emission spectrum is Ir (ppy) Three Α-NPD hole transport property, Alq Three Electron transport properties, BCP blocking properties, CBP host material performance, and Ir (ppy) Three It can be seen that each function of triplet light emission is expressed.
[0097]
From this fact, as shown in FIG. 12 (b), the region 1201 in which α-NPD can express the function, Ir (ppy) Three And region 1202 where CBP can express function, region 1203 where BCP can express function, Alq Three It is suggested that there is no clear organic interface in the broken line part of FIG.
[0098]
[Example 3]
In this example, a light-emitting device including the organic light-emitting element disclosed in the present invention will be described. FIG. 14 is a cross-sectional view of an active matrix light emitting device using the organic light emitting element of the present invention. Note that although a thin film transistor (hereinafter referred to as “TFT”) is used here as an active element, a MOS transistor may be used.
[0099]
Further, although a top gate TFT (specifically, a planar TFT) is exemplified as the TFT, a bottom gate TFT (typically an inverted staggered TFT) can also be used.
[0100]
In FIG. 14, reference numeral 1401 denotes a substrate. Here, a substrate that transmits visible light is used. Specifically, a glass substrate, a quartz substrate, a crystallized glass substrate, or a plastic substrate (including a plastic film) may be used. Note that the substrate 1401 includes an insulating film provided on a surface thereof.
[0101]
A pixel portion 1411 and a driver circuit 1412 are provided over the substrate 1401. First, the pixel portion 1411 will be described.
[0102]
The pixel portion 1411 is an area for displaying an image. There are multiple pixels on the substrate, and each pixel has a TFT (hereinafter referred to as “current control TFT”) 1402 for controlling the current flowing in the organic light emitting element, a pixel electrode (anode) 1403, and an organic compound film 1404 and cathode 1405 are provided. Although only the current control TFT is shown in FIG. 14, a TFT (hereinafter referred to as “switching TFT”) for controlling the voltage applied to the gate of the current control TFT is provided.
[0103]
As the current control TFT 1402, a p-channel TFT is preferably used here. Although an n-channel TFT can be used, when a current control TFT is connected to the anode of the organic light emitting element as shown in FIG. 14, the p-channel TFT can reduce power consumption. However, the switching TFT may be an n-channel TFT or a p-channel TFT.
[0104]
In addition, a pixel electrode 1403 is electrically connected to the drain of the current control TFT 1402. In this embodiment, since a conductive material having a work function of 4.5 to 5.5 eV is used as the material of the pixel electrode 1403, the pixel electrode 1403 functions as an anode of the organic light emitting element. As the pixel electrode 1403, typically, indium oxide, tin oxide, zinc oxide, or a compound thereof (ITO or the like) may be used. An organic compound film 1404 is provided on the pixel electrode 1403.
[0105]
Further, a cathode 1405 is provided on the organic compound film 1404. As a material for the cathode 1405, it is desirable to use a conductive material having a work function of 2.5 to 3.5 eV. As the cathode 1405, a conductive film containing an alkali metal element or alkalinity metal element, a conductive film containing aluminum, or a stack of aluminum or silver over the conductive film may be used.
[0106]
A layer including the pixel electrode 1403, the organic compound film 1404, and the cathode 1405 is covered with a protective film 1406. The protective film 1406 is provided to protect the organic light emitting element from oxygen and water. As a material for the protective film 1406, silicon nitride, silicon nitride oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, or carbon (specifically, diamond-like carbon) is used.
[0107]
Next, the drive circuit 1412 will be described. The driver circuit 1412 is an area for controlling the timing of signals (gate signals and data signals) transmitted to the pixel portion 1411, and is provided with a shift register, a buffer, a latch, an analog switch (transfer gate), or a level shifter. FIG. 14 shows a CMOS circuit composed of an n-channel TFT 1407 and a p-channel TFT 1408 as a basic unit of these circuits.
[0108]
The circuit configuration of the shift register, buffer, latch, analog switch (transfer gate) or level shifter may be a known one. In FIG. 14, the pixel portion 1411 and the driver circuit 1412 are provided over the same substrate, but an IC or LSI can be electrically connected without providing the driver circuit 1412.
[0109]
In FIG. 14, the pixel electrode (anode) 1403 is electrically connected to the current control TFT 1402, but a structure in which the cathode is connected to the current control TFT can also be adopted. In that case, the pixel electrode may be formed using a material similar to that of the cathode 1405 and the cathode may be formed using a material similar to that of the pixel electrode (anode) 1403. In that case, the current control TFT is preferably an n-channel TFT.
[0110]
Incidentally, although the light emitting device shown in FIG. 14 is manufactured in the process of forming the wiring 1409 after the pixel electrode 1403 is formed, in this case, the pixel electrode 1403 may cause surface roughness. . Since the organic light-emitting element is a current-driven element, the characteristics may be deteriorated due to the surface roughness of the pixel electrode 1403.
[0111]
Therefore, as shown in FIG. 15, a light emitting device in which the pixel electrode 1503 is formed after the wiring 1509 is formed is also conceivable. In this case, it is considered that the current injection property from the pixel electrode 1503 is improved as compared with the structure of FIG.
[0112]
14 and 15, each pixel provided in the pixel portion 1411 or 1511 is separated by a positive taper bank-like structure 1410 or 1510. By making this bank-like structure into, for example, a reverse taper type structure, it is possible to adopt a structure in which the bank-like structure does not contact the pixel electrode. An example is shown in FIG.
[0113]
In FIG. 16, a wiring and separation unit 1610 that also serves as a separation unit using wiring is provided. As shown in FIG. 16, the shape of the wiring and isolation portion 1610 (structure with eaves) is formed by laminating a metal constituting the wiring and a material (for example, a metal nitride) having a lower etch rate than the metal. Can be formed. With this shape, a short circuit between the pixel electrode 1603 and the wiring and the cathode 1605 can be prevented. In FIG. 16, unlike a normal active matrix light-emitting device, the cathode 1605 on the pixel has a stripe shape (similar to a passive matrix cathode).
[0114]
Here, an appearance of the active matrix light-emitting device shown in FIG. 15 is shown in FIG. 17A shows a top view, and FIG. 17B shows a cross-sectional view of FIG. 17A taken along PP ′. Also, the reference numerals in FIG.
[0115]
In FIG. 17A, reference numeral 1701 denotes a pixel portion, 1702 denotes a gate signal side driving circuit, and 1703 denotes a data signal side driving circuit. A signal transmitted to the gate signal side drive circuit 1702 and the data signal side drive circuit 1703 is input from a TAB (Tape Automated Bonding) tape 1705 through the input wiring 1704. Although not shown, instead of the TAB tape 1705, a TCP (Tape Carrier Package) in which an IC (integrated circuit) is provided on the TAB tape may be connected.
[0116]
At this time, reference numeral 1706 denotes a cover material provided above the organic light-emitting element shown in FIG. 15, and is bonded by a sealing material 1707 made of resin. Any material may be used for the cover material 1706 as long as it does not transmit oxygen and water. In the present embodiment, as shown in FIG. 17B, the cover material 1706 includes a plastic material 1706a, and carbon films (specifically diamond-like carbon films) 1706b provided on the front and back surfaces of the plastic material 1706a. It consists of 1706c.
[0117]
Further, as shown in FIG. 17B, the sealing material 1707 is covered with a sealing material 1708 made of a resin so that the organic light emitting element is completely enclosed in the sealed space 1709. The sealed space 1709 may be filled with an inert gas (typically nitrogen gas or a rare gas), a resin, or an inert liquid (for example, liquid fluorinated carbon typified by perfluoroalkane). It is also effective to provide a hygroscopic agent or oxygen scavenger.
[0118]
Further, a polarizing plate may be provided on the display surface (the surface on which an image is observed) of the light emitting device shown in this embodiment. This polarizing plate has an effect of suppressing reflection of light incident from the outside and preventing an observer from being reflected on the display surface. Generally, a circularly polarizing plate is used. However, in order to prevent light emitted from the organic compound layer from being reflected by the polarizing plate and returning to the inside, it is preferable to adjust the refractive index so that the structure has less internal reflection.
[0119]
Note that any of the organic light-emitting elements disclosed in the present invention may be used as the organic light-emitting element included in the light-emitting device of this example.
[0120]
[Example 4]
In this example, a passive matrix light-emitting device is illustrated as an example of a light-emitting device including the organic light-emitting element disclosed in the present invention. FIG. 18A shows a top view, and FIG. 18B shows a cross-sectional view of FIG. 18A taken along PP ′.
[0121]
In FIG. 18A, reference numeral 1801 denotes a substrate, and here a plastic material is used. Plastic materials include polyimide, polyamide, acrylic resin, epoxy resin, PES (polyether sulfone), PC (polycarbonate), PET (polyethylene terephthalate) or PEN (polyether nitrile) in the form of a plate or film Can be used.
[0122]
Reference numeral 1802 denotes a scanning line (anode) made of an oxide conductive film. In this embodiment, an oxide conductive film obtained by adding gallium oxide to zinc oxide is used. Reference numeral 1803 denotes a data line (cathode) made of a metal film. In this embodiment, a bismuth film is used. Reference numeral 1804 denotes a bank made of acrylic resin, which functions as a partition for dividing the data line 1803. Both the scanning lines 1802 and the data lines 1803 are formed in a plurality of stripes, and are provided so as to be orthogonal to each other. Although not shown in FIG. 18A, an organic compound layer is sandwiched between the scanning line 1802 and the data line 1803, and the intersection 1805 is a pixel.
[0123]
The scanning line 1802 and the data line 1803 are connected to an external drive circuit via the TAB tape 1807. Reference numeral 1808 represents a wiring group formed by aggregating the scanning lines 1802, and 1809 represents a wiring group formed by a set of connection wirings 1806 connected to the data line 1803. Further, although not shown, instead of the TAB tape 1807, a TCP having an IC provided on the TAB tape may be connected.
[0124]
In FIG. 18B, reference numeral 1810 denotes a sealing material, and 1811 denotes a cover material bonded to the plastic material 1801 by the sealing material 1810. As the sealing material 1810, a photo-curing resin may be used, and a material with low degassing and low hygroscopicity is desirable. The cover material is preferably the same material as the substrate 1801, and glass (including quartz glass) or plastic can be used. Here, a plastic material is used.
[0125]
Next, an enlarged view of the structure of the pixel region is shown in FIG. Reference numeral 1813 denotes an organic compound layer. As shown in FIG. 18C, the bank 1804 has a shape in which the lower layer is narrower than the upper layer, and the data line 1803 can be physically divided. Further, the pixel portion 1814 surrounded by the sealing material 1810 has a structure in which the organic compound layer is prevented from being deteriorated by being blocked from the outside air by a sealing material 1815 made of resin.
[0126]
The light-emitting device of the present invention having the above structure can be manufactured by a very simple process because the pixel portion 1814 is formed of the scanning line 1802, the data line 1803, the bank 1804, and the organic compound layer 1813. .
[0127]
Further, a polarizing plate may be provided on the display surface (the surface on which an image is observed) of the light emitting device shown in this embodiment. This polarizing plate has an effect of suppressing reflection of light incident from the outside and preventing an observer from being reflected on the display surface. Generally, a circularly polarizing plate is used. However, in order to prevent light emitted from the organic compound layer from being reflected by the polarizing plate and returning to the inside, it is preferable to adjust the refractive index so that the structure has less internal reflection.
[0128]
Note that any of the organic light-emitting elements disclosed in the present invention may be used as the organic light-emitting element included in the light-emitting device of this example.
[0129]
[Example 5]
In this embodiment, an example in which a light-emitting device shown in Embodiment 4 is modularized by providing a printed wiring board will be described.
[0130]
In the module shown in FIG. 19A, a TAB tape 1904 is attached to a substrate 1901 (here, including a pixel portion 1902, wirings 1903a and 1903b), and a printed wiring board 1905 is attached via the TAB tape 1904. Yes.
[0131]
Here, a functional block diagram of the printed wiring board 1905 is shown in FIG. Inside the printed wiring board 1905, at least ICs functioning as I / O ports (input or output units) 1906, 1909, a data signal side drive circuit 1907, and a gate signal side circuit 1908 are provided.
[0132]
In this specification, a module having a configuration in which a TAB tape is attached to a substrate having a pixel portion formed on the substrate surface and a printed wiring plate having a function as a drive circuit is attached via the TAB tape is described in this specification. In particular, it will be called a drive circuit external module.
[0133]
Note that any of the organic light-emitting elements disclosed in the present invention may be used as the organic light-emitting element included in the light-emitting device of this example.
[0134]
[Example 6]
In this embodiment, an example in which a printed wiring board is provided in the light emitting device shown in Embodiment 3 or Embodiment 4 to form a module is shown.
[0135]
The module shown in FIG. 20 (a) has a TAB tape 2005 attached to a substrate 2001 (including a pixel portion 2002, a data signal side drive circuit 2003, a gate signal side drive circuit 2004, and wirings 2003a and 2004a). A printed wiring board 2006 is attached via a TAB tape 2005. A functional block diagram of the printed wiring board 2006 is shown in FIG.
[0136]
As shown in FIG. 20 (b), at least an I / O port 2007, 2010 and an IC functioning as a control unit 2008 are provided inside the printed wiring board 2006. Although the memory unit 2009 is provided here, it is not always necessary. The control unit 2008 is a part having functions for controlling drive circuit control, video data correction, and the like.
[0137]
A module having a configuration in which a printed wiring board having a function as a controller is attached to a substrate on which an organic light emitting element is formed is specifically referred to as a controller external module in this specification.
[0138]
Note that any of the organic light-emitting elements disclosed in the present invention may be used as the organic light-emitting element included in the light-emitting device of this example.
[0139]
[Example 7]
In this embodiment, an example of a light-emitting device in which a triplet light-emitting element as shown in Embodiment 2 is driven by digital time gray scale display is shown. The light emitting device of this embodiment is very useful because it can achieve high luminous efficiency by utilizing light emission from a triplet excited state and at the same time can obtain a uniform image by digital time gradation display.
[0140]
As a structure of the organic light emitting element, in addition to the constituent material of the organic compound film described in Example 2, CuPc which is a hole injecting compound is sequentially deposited after α-NPD as disclosed in the present invention. Vapor deposited on the anode. Thereafter, an organic compound film was formed by the method shown in Example 2.
[0141]
FIG. 21A shows a circuit configuration of a pixel using an organic light emitting element. Tr represents a transistor, and Cs represents a storage capacitor. In the circuit configuration in FIG. 21A, the source line is connected to the source side of the transistor Tr1, and the gate line is connected to the gate of the transistor Tr1. The power supply line is connected to the storage capacitor Cs and the source side of the transistor Tr2. Since the anode of the organic light emitting element of the present invention is connected to the drain side of the transistor Tr2, the opposite side of the transistor Tr2 across the organic light emitting element is a cathode.
[0142]
In this circuit, when a gate line is selected, a current flows from the source line to Tr1, and a voltage corresponding to the signal is accumulated in Cs. And the voltage between the gate and source of Tr2 (V gs The current controlled by) flows in Tr2 and the organic light emitting element.
[0143]
After Tr1 is selected, Tr1 is turned off and the Cs voltage (V gs ) Is held. Therefore, V gs It is possible to continue the current as much as depending on the current.
[0144]
FIG. 21B shows a chart for driving such a circuit by digital time gray scale display. That is, one frame is divided into a plurality of subframes. In FIG. 21B, a 6-bit gradation is used to divide one frame into six subframes (SF1 to SF6). TA is the write time. In this case, the ratio of each sub-frame light emission period is 32: 16: 8: 4: 2: 1 as shown in the figure.
[0145]
FIG. 21 (c) shows an outline of the TFT substrate drive circuit in this embodiment. In the substrate configuration in FIG. 21 (c), a power supply line and a cathode as shown in FIG. 21 (a) are connected to a pixel portion in which the organic light emitting device of the present invention is used as each pixel. The shift register is connected to the pixel portion in the order of shift register → latch 1 → latch 2 → pixel portion. A digital signal is input to the latch 1, and image data can be sent to the pixel portion by a latch pulse input to the latch 2.
[0146]
The gate driver and the source driver are provided on the same substrate. In this embodiment, since the pixel circuit and the driver are designed to be digitally driven, a uniform image can be obtained without being affected by variations in TFT characteristics.
[0147]
[Example 8]
The light-emitting device of the present invention described in the above embodiment has an advantage of low power consumption and long life. Therefore, an electric appliance in which the light-emitting device is included as a display unit or the like is an electric appliance that can operate with lower power consumption than the conventional one and that can be maintained for a long time. In particular, an electric appliance such as a portable device that uses a battery as a power source is extremely useful because low power consumption is directly linked to convenience (battery is unlikely to run out).
[0148]
Further, since the light-emitting device is a self-luminous type, a backlight like a liquid crystal display device is not necessary, and the thickness of the organic compound layer is less than 1 μm, so that it can be thin and light. Therefore, an electric appliance in which the light emitting device is included as a display unit or the like is an electric appliance that is thinner and lighter than conventional ones. This is also extremely useful because it is directly connected to convenience (lightness and compactness when carrying), especially with respect to electric appliances such as portable devices. Furthermore, in general electrical appliances, there is no doubt that being thin (not bulky) is also useful from the viewpoint of transportation (capable of mass transportation) and installation (securement of space such as rooms).
[0149]
Note that since the light-emitting device is a self-luminous type, the light-emitting device is superior in visibility in a bright place as compared with a liquid crystal display device and has a wide viewing angle. Therefore, an electric appliance having the light-emitting device as a display portion has a great merit in terms of easy viewing.
[0150]
That is, the electric appliance using the light emitting device of the present invention is extremely useful because it has the advantages of low power consumption and long life in addition to the advantages of the conventional organic light emitting device such as thin and light weight and high visibility.
[0151]
In this embodiment, an electric appliance including the light emitting device of the present invention as a display portion is illustrated. Specific examples thereof are shown in FIGS. In addition, any of the elements disclosed in the present invention may be used as the organic light-emitting element included in the electric appliance of this example. Moreover, any form of FIGS. 14-21 may be used for the form of the light-emitting device contained in the electric appliance of a present Example.
[0152]
FIG. 22A shows a display using an organic light emitting element, which includes a housing 2201a, a support base 2202a, and a display portion 2203a. By manufacturing a display using the light-emitting device of the present invention as the display portion 2203a, a display that is thin, lightweight, and long can be realized. Therefore, transportation becomes simple, space saving during installation is possible, and the service life is also long.
[0153]
FIG. 22B shows a video camera, which includes a main body 2201b, a display unit 2202b, an audio input unit 2203b, operation switches 2204b, a battery 2205b, and an image receiving unit 2206b. By manufacturing a video camera using the light-emitting device of the present invention as the display portion 2202b, a lightweight video camera with low power consumption can be realized. Therefore, the consumption of the battery is reduced and the carrying becomes easy.
[0154]
FIG. 22C shows a digital camera, which includes a main body 2201c, a display portion 2202c, an eyepiece portion 2203c, and an operation switch 2204c. By manufacturing a digital camera using the light-emitting device of the present invention as the display portion 2202c, a lightweight digital camera with low power consumption can be realized. Therefore, the consumption of the battery is reduced and the carrying becomes easy.
[0155]
FIG. 22D shows an image reproducing device provided with a recording medium, which includes a main body 2201d, a recording medium (CD, LD, DVD, etc.) 2202d, operation switches 2203d, a display unit (A) 2204d, and a display unit (B) 2205d. including. The display portion (A) 2204d mainly displays image information, and the display portion (B) 2205d mainly displays character information. By producing the image reproducing device using the light emitting device of the present invention as the display unit (A) 2204d and the display unit (B) 2205d, the image reproducing device that is low in power consumption and lightweight and is kept long. realizable. Note that the image reproducing device provided with the recording medium includes a CD reproducing device, a game machine, and the like.
[0156]
FIG. 22E shows a portable (mobile) computer, which includes a main body 2201e, a display portion 2202e, an image receiving portion 2203e, an operation switch 2204e, and a memory slot 2205e. By manufacturing a portable computer using the light-emitting device of the present invention as the display portion 2202e, a thin and light portable computer with low power consumption can be realized. Therefore, the consumption of the battery is reduced and the carrying becomes easy. The portable computer can record information on a recording medium in which flash memory or nonvolatile memory is integrated, and can reproduce the information.
[0157]
FIG. 22F shows a personal computer, which includes a main body 2201f, a housing 2202f, a display portion 2203f, and a keyboard 2204f. By manufacturing a personal computer using the light-emitting device of the present invention as the display portion 2203f, a thin and lightweight personal computer with low power consumption can be realized. In particular, when a portable application such as a notebook computer is required, it is a great advantage in terms of battery consumption and lightness.
[0158]
In addition, the electric appliances often display information distributed through an electronic communication line such as the Internet or wireless communication such as radio waves, and in particular, opportunities for displaying moving image information are increasing. The response speed of the organic light emitting device is very fast, and it is suitable for such moving image display.
[0159]
Next, FIG. 23A shows a mobile phone, which includes a main body 2301a, an audio output unit 2302a, an audio input unit 2303a, a display unit 2304a, an operation switch 2305a, and an antenna 2306a. By manufacturing a mobile phone using the light-emitting device of the present invention as the display portion 2304a, a thin and lightweight mobile phone with low power consumption can be realized. Therefore, the battery consumption is reduced, the carrying becomes easier and the body can be made compact.
[0160]
FIG. 23B shows an acoustic device (specifically, an on-vehicle audio), which includes a main body 2301b, a display portion 2302b, and operation switches 2303b and 2304b. By manufacturing an acoustic device using the light-emitting device of the present invention as the display portion 2302b, a lightweight acoustic device with low power consumption can be realized. In the present embodiment, in-vehicle audio is shown as an example, but it may be used for home audio.
[0161]
In addition, in the electric appliances as shown in FIGS. 22 to 23, the light emission luminance is modulated according to the brightness of the use environment by further incorporating a light sensor and providing means for detecting the brightness of the use environment. It is effective to have such a function. The user can recognize the image or the character information without any problem if the brightness of 100 to 150 can be secured in the contrast ratio as compared with the brightness of the usage environment. That is, when the usage environment is bright, it is possible to increase the brightness of the image for easy viewing, and when the usage environment is dark, the brightness of the image can be suppressed to reduce power consumption.
[0162]
Various electric appliances using the light-emitting device of the present invention as a light source can be said to be very useful because they can operate with low power consumption and can be thin and light. Typically, an electrical appliance including the light-emitting device of the present invention as a light source such as a backlight or a front light of a liquid crystal display device or a light source of a lighting device can achieve low power consumption and be thin and lightweight.
[0163]
Therefore, even when the display units of the electric appliances shown in FIGS. 22 to 23 shown in this embodiment are all liquid crystal displays, the electric appliances using the light emitting device of the present invention as a backlight or a front light of the liquid crystal display. By producing a thin, lightweight electric appliance with low power consumption can be achieved.
[0164]
【The invention's effect】
By implementing the present invention, a light-emitting device with low power consumption and excellent lifetime can be obtained. Furthermore, by using such a light-emitting device for a light source or a display portion, it is possible to obtain an electric appliance that is bright and consumes little power and is kept long.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the role of a hole injection layer.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an organic light emitting element.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an organic light emitting element.
FIG. 4 shows a vapor deposition apparatus.
FIG. 5 shows a vapor deposition apparatus.
FIG. 6 is a diagram showing a degree of vacuum during vapor deposition.
FIG. 7 is a cross-sectional TEM photograph of an organic compound film.
FIG. 8 is a graph showing characteristics of an organic light emitting element.
FIG. 9 is a view showing a structure of a conventional organic light emitting element.
10 is a diagram showing a configuration of an organic compound film in FIG. 11. FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional TEM photograph of an organic compound film.
FIG. 12 shows a structure of an organic light emitting element.
FIG. 13 is a graph showing characteristics of an organic light emitting element.
FIG 14 illustrates a cross-sectional structure of a light-emitting device.
FIG 15 illustrates a cross-sectional structure of a light-emitting device.
FIG 16 illustrates a cross-sectional structure of a light-emitting device.
FIGS. 17A and 17B illustrate a top structure and a cross-sectional structure of a light-emitting device. FIGS.
18A and 18B are a top view and a cross-sectional structure of a light-emitting device.
FIG 19 illustrates a structure of a light-emitting device.
FIG 20 illustrates a structure of a light-emitting device.
FIG 21 illustrates a structure of a light-emitting device.
FIG. 22 is a diagram showing a specific example of an electric appliance.
FIG. 23 is a diagram showing a specific example of an electric appliance.
FIG. 24 is a diagram showing a specific example of a vapor deposition source.

Claims (4)

電極間に、
正孔輸送性である第1の有機化合物を含む第1の領域と、
電子輸送性である第2の有機化合物を含む第2の領域と、
を有し、
前記第1の領域と前記第2の領域との間に、
前記第1の領域から前記第2の領域に向かって前記第1の有機化合物の濃度が減少すると共に、前記第2の領域から前記第1の領域に向かって前記第2の有機化合物の濃度が減少するように、前記第1の有機化合物と前記第2の有機化合物とが混合された第3の領域を有し、
前記第1の有機化合物または前記第2の有機化合物は発光を呈する有機化合物であり、
前記第3の領域に、前記第1の有機化合物および前記第2の有機化合物よりも、最高被占分子軌道と最低空分子軌道との間のエネルギー差が大きく、キャリアおよび分子励起子をブロッキングする第3の有機化合物を含ことを特徴とする発光素子。
Between the electrodes,
A first region comprising a first organic compound that is hole transporting;
A second region comprising a second organic compound that is electron-transporting;
Have
Between the first region and the second region,
The concentration of the first organic compound decreases from the first region toward the second region, and the concentration of the second organic compound decreases from the second region toward the first region. A third region in which the first organic compound and the second organic compound are mixed so as to decrease;
The first organic compound or the second organic compound Ri organic compound der emit light,
The third region, the first organic compound and the than the second organic compound, blocking the best energy difference between the occupied molecular orbital and the lowest unoccupied molecular orbital large active, the carrier and molecular excitons emitting element characterized in including that the third organic compound.
前記第1の有機化合物は芳香族ジアミン化合物であり、
前記第2の有機化合物はベンゾキノリン骨格を含む金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム、およびフェナントロリン誘導体から選ばれる一の化合物である
ことを特徴とする請求項に記載の発光素子。
The first organic compound is an aromatic diamine compound;
The second organic compound is a metal complex containing a benzoquinoline skeleton, an oxadiazole derivative, according to claim 1, characterized in that a triazole derivative, tris (8-quinolinolato) aluminum, and one compound selected from a phenanthroline derivative The light emitting element as described in.
請求項1または2に記載の発光素子を画素部に含む発光装置。A light emitting device comprising the light emitting element according to claim 1 in a pixel portion. 請求項に記載の発光装置を表示部として含む電気器具。An electric appliance comprising the light emitting device according to claim 3 as a display unit.
JP2002010748A 2001-01-18 2002-01-18 Light emitting element, light emitting device, electric appliance Expired - Fee Related JP4047015B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002010748A JP4047015B2 (en) 2001-01-18 2002-01-18 Light emitting element, light emitting device, electric appliance

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001-10887 2001-01-18
JP2001010887 2001-01-18
JP2002010748A JP4047015B2 (en) 2001-01-18 2002-01-18 Light emitting element, light emitting device, electric appliance

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2002319492A JP2002319492A (en) 2002-10-31
JP2002319492A5 JP2002319492A5 (en) 2005-07-28
JP4047015B2 true JP4047015B2 (en) 2008-02-13

Family

ID=26607933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002010748A Expired - Fee Related JP4047015B2 (en) 2001-01-18 2002-01-18 Light emitting element, light emitting device, electric appliance

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4047015B2 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4519651B2 (en) * 2002-12-19 2010-08-04 株式会社半導体エネルギー研究所 Light emitting device and manufacturing method thereof
JP2004296185A (en) * 2003-03-26 2004-10-21 Toyama Univ Organic electroluminescence device
JP4650265B2 (en) * 2003-07-23 2011-03-16 コニカミノルタホールディングス株式会社 Organic electroluminescence element, lighting device and display device
EP1665897B1 (en) 2003-09-24 2011-11-23 FUJIFILM Corporation Electroluminescent device
WO2006015567A1 (en) * 2004-08-13 2006-02-16 Novaled Ag Layer arrangement for a light-emitting component
CN105702873B (en) * 2011-03-30 2017-11-24 株式会社半导体能源研究所 Light-emitting component
US9273079B2 (en) 2011-06-29 2016-03-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organometallic complex, light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
JP5722291B2 (en) * 2012-09-26 2015-05-20 ユー・ディー・シー アイルランド リミテッド Organic electroluminescence device
US9741946B2 (en) 2012-12-20 2017-08-22 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element containing organic iridium exhibits blue-green to blue light emission
JP5946929B2 (en) * 2015-01-29 2016-07-06 ユー・ディー・シー アイルランド リミテッド Organic electroluminescence device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002319492A (en) 2002-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7332857B2 (en) Light emitting device and manufacturing method thereof
JP5613816B2 (en) Light emitting device
JP3977095B2 (en) Light emitting device and electric appliance
JP4076769B2 (en) Light emitting device and electric appliance
US7173370B2 (en) Organic light emitting element and display device using the element
US7550173B2 (en) Luminescent device and method of manufacturing same
EP1220339A2 (en) Light emitting device and method of manufacturing the same
JP3986829B2 (en) Light emitting device and manufacturing method thereof
JP4047015B2 (en) Light emitting element, light emitting device, electric appliance
JP4076773B2 (en) LIGHT EMITTING ELEMENT, DISPLAY DEVICE USING SAME, ELECTRIC APPARATUS
JP4722884B2 (en) Light emitting device
JP4198695B2 (en) Light emitting device and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041221

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041221

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070620

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070807

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20070815

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070912

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20071120

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20071121

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101130

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101130

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101130

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111130

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111130

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121130

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121130

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131130

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees