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図面 (20)

課題

信頼性の高い新規有機金属錯体を提供する。

解決手段

一対の電極間EL層を有し、EL層は、発光層を少なくとも有し、発光層は、有機金属錯体を有し、有機金属錯体は、中心金属配位する第1の配位子および第2の配位子を有し、第1の配位子にはHOMOが分布し、第2の配位子にはLUMOが分布し、第1の配位子及び第2の配位子は、シクロメタル化配位子であることを特徴とする発光素子である。

概要

背景

一対の電極間発光物質である有機化合物を有する発光素子有機EL素子ともいう)は、薄型軽量・高速応答低電圧駆動などの特性を有することから、これらを適用したディスプレイは、次世代のフラットパネルディスプレイとして注目されている。この発光素子は、電圧印加されると電極から注入された電子およびホール再結合し、それによって発光物質が励起状態となり、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。なお、励起状態の種類としては、一重項励起状態(S*)と三重項励起状態(T*)とがあり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。また、発光素子におけるそれらの統計的な生成比率は、S*:T*=1:3であると考えられている。

また、上記発光物質のうち、一重項励起状態におけるエネルギーを発光に変換することが可能な化合物蛍光性化合物蛍光材料)と呼ばれ、三重項励起状態におけるエネルギーを発光に変換することが可能な化合物は燐光性化合物燐光材料)と呼ばれる。

従って、上記の生成比率を根拠にした時、上記各発光物質を用いた発光素子における内部量子効率(注入したキャリアに対して発生するフォトンの割合)の理論的限界は、蛍光材料を用いた場合は25%、燐光材料を用いた場合は75%となる。

つまり、蛍光材料を用いた発光素子に比べて、燐光材料を用いた発光素子では、より高い効率を得ることが可能となる。そのため、近年では様々な種類の燐光材料の開発が盛んに行われている。特に、その燐光量子収率の高さゆえに、イリジウム等を中心金属とする有機金属錯体が注目されている(例えば、特許文献1。)。

概要

信頼性の高い新規な有機金属錯体を提供する。一対の電極間にEL層を有し、EL層は、発光層を少なくとも有し、発光層は、有機金属錯体を有し、有機金属錯体は、中心金属に配位する第1の配位子および第2の配位子を有し、第1の配位子にはHOMOが分布し、第2の配位子にはLUMOが分布し、第1の配位子及び第2の配位子は、シクロメタル化配位子であることを特徴とする発光素子である。なし

目的

特開2009−23938号公報






上述した特許文献1において報告されているように優れた特性を示す燐光材料の開発が進んでいるが、さらに良好な特性を示す新規材料の開発が望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
1件

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請求項1

一対の電極間EL層を有し、前記EL層は、発光層を少なくとも有し、前記発光層は、有機金属錯体を有し、前記有機金属錯体は、中心金属配位する第1の配位子および第2の配位子を有し、前記第1の配位子はHOMOを有し、前記第2の配位子はLUMOを有し、前記第1の配位子及び前記第2の配位子は、シクロメタル化配位子であることを特徴とする発光素子

請求項2

一対の電極間にEL層を有し、前記EL層は、発光層を少なくとも有し、前記発光層は、有機金属錯体を有し、前記有機金属錯体は、中心金属に配位する第1の配位子および第2の配位子を有し、前記第1の配位子にはHOMOが分布し、前記第2の配位子にはLUMOが分布し、前記第1の配位子及び前記第2の配位子は、シクロメタル化配位子であることを特徴とする発光素子。

請求項3

請求項1または請求項2において、前記中心金属に配位し、かつ前記第1の配位子に含まれる第1の複素芳香族環と、前記中心金属に配位し、かつ前記第2の配位子に含まれる第2の複素芳香族環と、は異なることを特徴とする発光素子。

請求項4

請求項3において、前記第1の複素芳香族環は前記中心金属に配位する窒素原子を有する第1の単環を含み、前記第2の複素芳香族環は前記中心金属に配位する窒素原子を有する第2の単環を含み、前記第1の単環と、前記第2の単環は異なることを特徴とする発光素子。

請求項5

請求項4において、前記第1の単環および前記第2の単環の環員数が5または6であることを特徴とする発光素子。

請求項6

請求項4または請求項5において、前記第1の単環の窒素数は1であり、前記第2の単環の窒素数は2または3であることを特徴とする発光素子。

請求項7

請求項4乃至請求項6のいずれか一において、前記第1の単環はピリジン環であり、前記第2の単環はピリミジン環またはトリアジン環であることを特徴とする発光素子。

請求項8

請求項3において、前記第1の複素芳香族環はピリジン環であり、前記第2の複素芳香族環はピリミジン環またはトリアジン環であることを特徴とする発光素子。

請求項9

請求項1乃至請求項8のいずれか一において、前記中心金属は、イリジウムであることを特徴とする発光素子。

請求項10

一般式(G1)で表される構造を有する有機金属錯体。(一般式(G1)中、R1〜R15は、それぞれ独立に、水素ハロゲン基置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3〜12のヘテロアリール基のいずれかを表す。)

請求項11

一般式(G2)で表される構造を有する有機金属錯体。(一般式(G1)中、nは、1または2である。R1〜R15は、それぞれ独立に、水素、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3〜12のヘテロアリール基のいずれかを表す。)

請求項12

請求項1乃至請求項9のいずれか一に記載の発光素子と、トランジスタまたは基板と、を有する発光装置

請求項13

請求項12に記載の発光装置と、マイク、カメラ操作用ボタン外部接続部、または、スピーカのいずれかと、を有する電子機器

請求項14

請求項12に記載の発光装置と、筐体またはタッチセンサのいずれかと、を有する電子機器。

請求項15

請求項1乃至請求項9のいずれか一に記載の発光素子と、トランジスタまたは基板のいずれかと、を有する照明装置

技術分野

0001

本発明の一態様は、有機金属錯体を用いた発光素子発光装置電子機器、および照明装置に関する。なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ物質(有機金属錯体)、または、組成物コンポジションオブマター)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、上記以外にも半導体装置表示装置液晶表示装置記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。

背景技術

0002

一対の電極間発光物質である有機化合物を有する発光素子(有機EL素子ともいう)は、薄型軽量・高速応答低電圧駆動などの特性を有することから、これらを適用したディスプレイは、次世代のフラットパネルディスプレイとして注目されている。この発光素子は、電圧印加されると電極から注入された電子およびホール再結合し、それによって発光物質が励起状態となり、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。なお、励起状態の種類としては、一重項励起状態(S*)と三重項励起状態(T*)とがあり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。また、発光素子におけるそれらの統計的な生成比率は、S*:T*=1:3であると考えられている。

0003

また、上記発光物質のうち、一重項励起状態におけるエネルギーを発光に変換することが可能な化合物蛍光性化合物蛍光材料)と呼ばれ、三重項励起状態におけるエネルギーを発光に変換することが可能な化合物は燐光性化合物燐光材料)と呼ばれる。

0004

従って、上記の生成比率を根拠にした時、上記各発光物質を用いた発光素子における内部量子効率(注入したキャリアに対して発生するフォトンの割合)の理論的限界は、蛍光材料を用いた場合は25%、燐光材料を用いた場合は75%となる。

0005

つまり、蛍光材料を用いた発光素子に比べて、燐光材料を用いた発光素子では、より高い効率を得ることが可能となる。そのため、近年では様々な種類の燐光材料の開発が盛んに行われている。特に、その燐光量子収率の高さゆえに、イリジウム等を中心金属とする有機金属錯体が注目されている(例えば、特許文献1。)。

先行技術

0006

特開2009−23938号公報

発明が解決しようとする課題

0007

上述した特許文献1において報告されているように優れた特性を示す燐光材料の開発が進んでいるが、さらに良好な特性を示す新規材料の開発が望まれている。

0008

そこで、本発明の一態様では、信頼性の高い新規な発光素子を提供する。また、本発明の一態様では、発光素子に用いることができる新規な有機金属錯体を提供する。また、本発明の一態様では、発光素子のEL層に用いることができる、新規な有機金属錯体を提供する。また、新規な発光装置、新規な電子機器、または新規な照明装置を提供する。なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

課題を解決するための手段

0009

本発明の一態様は、一対の電極間にEL層を有し、EL層は、発光層を少なくとも有し、発光層は、有機金属錯体を有し、有機金属錯体は、中心金属に配位する第1の配位子および第2の配位子を有し、第1の配位子はHOMOを有し、第2の配位子はLUMOを有し、第1の配位子及び第2の配位子は、シクロメタル化配位子であることを特徴とする発光素子である。

0010

本発明の一態様は、一対の電極間にEL層を有し、EL層は、発光層を少なくとも有し、発光層は、有機金属錯体を有し、有機金属錯体は、中心金属に配位する第1の配位子および第2の配位子を有し、第1の配位子にはHOMOが分布し、第2の配位子にはLUMOが分布し、第1の配位子及び第2の配位子は、シクロメタル化配位子であることを特徴とする発光素子である。

0011

また、上記構成において、中心金属に配位し、かつ第1の配位子に含まれる第1の複素芳香族環と、中心金属に配位し、かつ第2の配位子に含まれる第2の複素芳香族環と、は異なることを特徴とする。

0012

なお、上記各構成において、第1の複素芳香族環は中心金属に配位する窒素原子を有する第1の単環を含み、第2の複素芳香族環は中心金属に配位する窒素原子を有する第2の単環を含み、第1の単環と、第2の単環は異なることを特徴とする。

0013

また、上記構成において、第1の単環および前記第2の単環の環員数が5または6であることを特徴とする。

0014

さらに、上記構成において、第1の単環の窒素数は1であり、第2の単環の窒素数は2または3であることを特徴とする。

0015

また、上記構成において、第1の単環はピリジン環であり、第2の単環はピリミジン環またはトリアジン環であることを特徴とする。

0016

また、上記構成において、第1の複素芳香族環はピリジン環であり、第2の複素芳香族環はピリミジン環またはトリアジン環であることを特徴とする。

0017

また、上記各構成において、中心金属は、イリジウムであることが好ましい。またこの場合、イリジウムが3価であるため、有機金属錯体においては、第1の配位子と第2の配位子が計3つ存在することが好ましい。この時、HOMOが分布する第1の配位子が2つ、LUMOが分布する第2の配位子が1つであることが好ましい。

0018

本発明の別の一態様は、下記一般式(G1)で表される構造を有する有機金属錯体である。

0019

(一般式(G1)中、R1〜R15は、それぞれ独立に、水素ハロゲン基置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3〜12のヘテロアリール基のいずれかを表す。)

0020

本発明の別の一態様は、下記一般式(G2)で表される構造を有する有機金属錯体である。

0021

(一般式(G2)中、nは、1または2である。R1〜R15は、それぞれ独立に、水素、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3〜12のヘテロアリール基のいずれかを表す。)

0022

本発明の一態様である発光素子に用いる有機金属錯体は、HOMOとLUMOとがそれぞれ異なる配位子に分布することにより空間的に分離され、全体としてHOMOが浅く、LUMOが深い有機金属錯体を実現している。従って、このような有機金属錯体を用いることで、電子およびホール両方のキャリアに対する注入性輸送性が高くなるため、素子発光材料として用いた際に、駆動電圧が低減され、高効率が得られる。また、本発明の一態様である発光素子に用いる有機金属錯体は、キャリア輸送時および励起状態の双方において、ホールに対する耐性が高い配位子(HOMOが分布しやすい第1の配位子)にホールが、電子に対する耐性が高い配位子(LUMOが分布しやすい第2の配位子)に電子が、それぞれ分布する。そのため、キャリア輸送時および励起状態時の安定性が増大し、長寿命な発光素子を作製することができる。また、このようなHOMOとLUMOとの分離により、有機金属錯体自体が両キャリアを輸送することができるため、キャリアバランスを整えることができる。このことも長寿命化に繋がる。

0023

なお、本発明の一態様は、発光素子を有する発光装置だけでなく、発光装置を有する照明装置も範疇に含めるものである。従って、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、または光源(照明装置含む)を指す。また、発光装置にコネクター、例えばFPC(Flexible printed circuit)もしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、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。

発明の効果

0024

本発明の一態様では、信頼性の高い新規な発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様では、発光素子に用いることができる新規な有機金属錯体を提供することができる。また、本発明の一態様では、新規な発光装置、新規な電子機器、または新規な照明装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0025

発光素子の構造について説明する図。
発光素子の構造について説明する図。
発光装置について説明する図。
発光装置について説明する図。
電子機器について説明する図。
電子機器について説明する図。
自動車について説明する図。
照明装置について説明する図。
照明装置について説明する図。
タッチパネルの一例を示す図。
タッチパネルの一例を示す図。
タッチパネルの一例を示す図。
タッチセンサブロック図及びタイミングチャート
タッチセンサの回路図。
表示装置のブロック図。
表示装置の回路構成
表示装置の断面構造
発光素子について説明する図。
構造式(100)に示す有機金属錯体の1H−NMRチャート
構造式(100)に示す有機金属錯体の紫外可視吸収スペクトル及び発光スペクトル
構造式(100)に示す有機金属錯体のLC−MS測定結果を示す図。
構造式(102)に示す有機金属錯体の1H−NMRチャート。
構造式(102)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。
構造式(102)に示す有機金属錯体のLC−MS測定結果を示す図。
構造式(114)に示す有機金属錯体の1H−NMRチャート。
構造式(114)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。
構造式(114)に示す有機金属錯体のLC−MS測定結果を示す図。
構造式(120)に示す有機金属錯体の1H−NMRチャート。
構造式(120)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。
構造式(120)に示す有機金属錯体のLC−MS測定結果を示す図。
発光素子について説明する図。
発光素子の電流密度輝度特性を示す図。
発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
発光素子の輝度電流効率特性を示す図。
発光素子の電圧−電流特性を示す図。
発光素子の発光スペクトルを示す図。
発光素子の信頼性を示す図。
発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
発光素子の電圧−電流特性を示す図。
発光素子の発光スペクトルを示す図。
構造式(117)に示す有機金属錯体の1H−NMRチャート。
構造式(117)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。
構造式(117)に示す有機金属錯体のLC−MS測定結果を示す図。
構造式(200)に示す有機金属錯体の1H−NMRチャート。
構造式(200)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。
構造式(200)に示す有機金属錯体のLC−MS測定結果を示す図。
構造式(300)に示す有機金属錯体の1H−NMRチャート。
構造式(300)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。
構造式(300)に示す有機金属錯体のLC−MS測定結果を示す図。
構造式(118)に示す有機金属錯体の1H−NMRチャート。
構造式(118)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。
構造式(119)に示す有機金属錯体の1H−NMRチャート。
構造式(119)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。
構造式(119)に示す有機金属錯体のLC−MS測定結果を示す図。
発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
発光素子の電圧−電流特性を示す図。
発光素子の発光スペクトルを示す図。
発光素子の信頼性を示す図。
発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
発光素子の電圧−電流特性を示す図。
発光素子の発光スペクトルを示す図。
発光素子の信頼性を示す図。

0026

以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることが可能である。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

0027

なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。

0028

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子について図1を用いて説明する。

0029

本実施の形態に示す発光素子は、一対の電極(第1の電極(陽極)101と第2の電極(陰極)103)間に発光層113を含むEL層102が挟まれており、EL層102は、発光層113の他に、正孔(または、ホール)注入層111、正孔輸送層112、電子輸送層114、電子注入層115などを含んで形成される。なお、発光層113は、発光物質を有する。

0030

このような発光素子に対して電圧を印加すると、第1の電極101側から注入された正孔と第2の電極103側から注入された電子とが、発光層113において再結合し、それにより生じたエネルギーに起因して、発光層113に含まれる有機金属錯体などの発光物質が発光する。

0031

また、発光層113は、ホスト材料と、発光物質であるゲスト材料とを有するのが好ましい。この場合、ホスト材料は、発光層113中に重量比で最も多く存在し、ゲスト材料は、ホスト材料中に分散して存在する。なお、ホスト材料としては、ゲスト材料よりも三重項励起エネルギー準位の大きい物質を用いるのが好ましい。

0032

本発明の一態様である発光素子において、EL層の有する発光層には、発光物質として有機金属錯体を用いることが好ましく、本発明の一態様である有機金属錯体を用いることがより好ましい。本発明の一態様である有機金属錯体は、中心金属に配位する第1の配位子および第2の配位子を有し、第1の配位子にはHOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)が分布し、第2の配位子にはLUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)が分布し、第1の配位子及び第2の配位子は、シクロメタル化配位子であることを特徴とする有機金属錯体である。なお、中心金属としては、イリジウム、白金等が好ましい。

0033

第1の配位子にHOMOを、第2の配位子にLUMOを分布させる方法としては、中心金属に配位し、かつ第1の配位子に含まれる第1の複素芳香族環と、中心金属に配位し、かつ第2の配位子に含まれる第2の複素芳香族環とを、異なる環とすることが好ましい。ただし、必ずしもこの方法に限定されず、本発明の一態様では、第1の配位子にHOMOが、第2の配位子にLUMOが分布すればよい。なお、HOMOが分布しやすい第1の配位子に含まれる第1の複素芳香族環としては、ピリジン環、キノリン環イソキノリン環イミダゾール環ベンズイミダゾール環等が挙げられ、LUMOが分布しやすい第2の配位子に含まれる第2の複素芳香族環としては、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、シンノリン環、フタラジン環、キナゾリン環、キノキサリン環等が挙げられる。

0034

このようにHOMOとLUMOを分離させるに当たり、第1の複素芳香族環および第2の複素芳香族環において、中心金属に配位している部分の環構造が異なることが重要である。つまり、窒素原子が中心金属に配位している場合、該窒素原子が含まれる単環構造が、第1の複素芳香族環と第2の複素芳香族環とで異なることが重要となる。したがって本発明の一態様では、第1の複素芳香族環は中心金属に配位する窒素原子を有する第1の単環を含み、第2の複素芳香族環は中心金属に配位する窒素原子を有する第2の単環を含み、第1の単環と、第2の単環は異なることを特徴とする。例えば第1の配位子に含まれる第1の複素芳香族環がキノリンであり、キノリンの窒素原子が中心金属に配位している場合、第1の単環とはピリジン環のことを指す。また、第2の配位子に含まれる第2の複素芳香族環がキノキサリンであり、キノキサリンの窒素原子が中心金属に配位している場合、第2の単環とはピラジン環のことを指す。第1の複素芳香族環が単環である場合は、第1の複素芳香族環と第1の単環は実質的に同じものとなる。同様に、第2の複素芳香族環が単環である場合は、第2の複素芳香族環と第2の単環は実質的に同じものとなる。このような構成とすることで、HOMOとLUMOを分離させる構成が実現しやすくなる。なお、該第1の単環と、該第2の単環は、五員環または六員環であることが好ましい。

0035

さらに、上記構成において、第1の単環の窒素数は1であり、第2の単環の窒素数は2または3であることを特徴とする。窒素を含む複素芳香族環においては、窒素原子が増えるほど電子欠乏型となり、HOMOおよびLUMOが低下する。したがって、ピリジンや第1の単環の窒素数を1とし、第2の単環の窒素数は2または3とすることで、第1の配位子にHOMOを、第2の配位子にLUMOを分布させやすくなる。このような観点から、第1の単環はピリジン環であり、第2の単環はピリミジン環またはトリアジン環であることが好ましい。第1の単環がピリジン環である場合、第1の複素芳香族環としては、ピリジン環、キノリン環、イソキノリン環が好ましく、第2の単環がピリミジン環またはトリアジン環である場合、第2の複素芳香族環としてはピリミジン環、トリアジン環、キナゾリン環が好ましい。

0036

また、上記構成において、第1の複素芳香族環および第2の複素芳香族環は、単環であることが昇華性の観点から好ましい。すなわち、第1の複素芳香族環はピリジン環であり、第2の複素芳香族環はピリミジン環またはトリアジン環であることが好ましい。

0037

また上記構成において、中心金属がイリジウムである場合、イリジウムが3価であるため、有機金属錯体においては、第1の配位子と第2の配位子が計3つ存在することが好ましい。このような構成とすることで、有機金属錯体の配位子を第1の配位子と第2の配位子のみから構成することができるためである。これにより、第1の配位子にHOMOを、第2の配位子にLUMOを分布させやすくなる。この時、HOMOが分布する第1の配位子が2つ、LUMOが分布する第2の配位子が1つであることが好ましい。このような構成とすることで、長寿命化の効果が特に顕著であることを本発明者らは見出した。

0038

なお、上述の有機金属錯体は、下記一般式(G1)または下記一般式(G2)で表される。なお、一般式(G1)および下記一般式(G2)で表される有機金属錯体は、本発明の一態様に含まれる。

0039

0040

一般式(G1)中、R1〜R15は、それぞれ独立に、水素、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3〜12のヘテロアリール基のいずれかを表す。

0041

0042

一般式(G2)中、nは、1または2である。R1〜R15は、それぞれ独立に、水素、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3〜12のヘテロアリール基のいずれかを表す。

0043

また、上記一般式(G1)および上記一般式(G2)中のR1〜R15における炭素数1〜6のアルキル基の具体例としては、メチル基エチル基プロピル基イソプロピル基ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基イソペンチル基、sec−ペンチル基、tert−ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、tert−ヘキシル基、ネオヘキシル基、3−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、2−エチルブチル基、1,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、トリフルオロメチル基等が挙げられる。

0044

また、上記一般式(G1)および上記一般式(G2)中のR1〜R15における炭素数6〜13のアリール基の具体例としては、フェニル基トリル基(o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基)、ナフチル基(1−ナフチル基、2−ナフチル基)、ビフェニル基ビフェニル−2−イル基、ビフェニル−3−イル基、ビフェニル−4−イル基)、キシリル基ペンタニル基インデニル基フルオレニル基フェナントリル基等が挙げられる。なお、上述の置換基同士が結合して環を形成していても良く、このような例としては、例えば、フルオレニル基の9位の炭素置換基としてフェニル基を2つ有し、当該フェニル基同士が結合することによって、スピロフルオレン骨格が形成される場合等が挙げられる。

0045

また、上記一般式(G1)および上記一般式(G2)中のR1〜R15における炭素数3〜12のヘテロアリール基の具体例としては、イミダゾリル基ピラゾリル基ピリジル基ピリダジル基、トリアジル基、ベンゾイミダゾリル基、キノリル基カルバゾリル基ジベンゾフラニル基ジベンゾチオフェニル基等が挙げられる。

0046

なお、上記一般式(G1)および上記一般式(G2)において、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3〜12のヘテロアリール基が置換基を有する場合、該置換基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基のような炭素数1〜6のアルキル基や、シクロペンチル基、シクロヘキシル基シクロヘプチル基、1−ノルボルニル基、2−ノルボルニル基のような炭素数5〜7のシクロアルキル基や、フェニル基、ビフェニル基のような炭素数6〜12のアリール基が挙げられる。また、上述の置換基同士が結合して環を形成していても良い。このような例としては、例えば、R1〜R15のいずれかが炭素数13のアリール基であるフルオレニル基であり、該フルオレニル基の9位の炭素が置換基としてフェニル基を2つ有し、当該フェニル基同士が結合することによって、スピロフルオレン骨格が形成される場合等が挙げられる。

0047

また、下記構造式(100)〜構造式(116)、構造式(200)、構造式(201)、構造式(300)、または構造式(301)で表される有機金属錯体を本発明の一態様である発光素子に用いることもできる。

0048

0049

0050

0051

なお、上述の有機金属錯体を発光素子の発光層113に用いることにより、駆動電圧が低く、発光効率が高く、長寿命で信頼性の高い発光素子を得ることができる。

0052

上述の有機金属錯体は、HOMOとLUMOとがそれぞれ異なる配位子に分布することにより空間的に分離され、全体としてHOMOが浅く、LUMOが深い有機金属錯体を実現している。このような有機金属錯体を用いることで、電子およびホール両方のキャリアに対する注入性、輸送性が高くなるため、素子の発光材料として用いた際に、駆動電圧が低減され、高効率が得られる。また、本発明の一態様である発光素子に用いる有機金属錯体は、キャリア輸送時および励起状態の双方において、ホールに対する耐性が高い配位子(HOMOが分布しやすい第1の配位子)にホールが、電子に対する耐性が高い配位子(LUMOが分布しやすい第2の配位子)に電子が、それぞれ分布する。そのため、キャリア輸送時および励起状態での安定性が増大し、長寿命な発光素子を作製することができる。また、このようなHOMOとLUMOとの分離により、有機金属錯体自体が両キャリアを輸送することができるため、キャリアバランスを整えることができる。このことも長寿命化に繋がる。

0053

通常、第1の配位子のみで構成される有機金属錯体が第1の駆動寿命を有し、第2の配位子のみで構成される有機金属錯体が第2の駆動寿命を有する場合、これら第1の配位子と第2の配位子を混在させてなる混合配位子の有機金属錯体の寿命は、第1の駆動寿命と第2の駆動寿命の悪い方に律速されるか、もしくは、第1の駆動寿命と第2の駆動寿命の間となるのが通常の予想である。しかしながら、本発明の一態様で示すように、第1の配位子と第2の配位子を用いた混合配位子において、HOMOとLUMOとを分離させることにより、第1の駆動寿命および第2の駆動寿命よりもさらに長寿命化する。このような現象は、本発明者らによって新たに得られた驚くべき知見である。

0054

なお、上記構造式で表される有機金属錯体は、燐光を発光することが可能な新規物質である。これらの物質は、配位子の種類によっては幾何異性体立体異性体が存在しうるが、本発明の一態様である有機金属錯体にはこれらの異性体も全て含まれる。

0055

次に、下記一般式(G1)で表される有機金属錯体の合成方法の一例について説明する。

0056

0057

≪一般式(G1)で表される有機金属錯体の合成方法≫
本発明の一態様であり、上記一般式(G1)で表される有機金属錯体は、以下の合成スキーム(A)に示すように、ハロゲン架橋された構造を有する複核錯体(P1)と、一般式(G0−a)で表されるピリジン化合物とを、不活性ガス雰囲気にて反応させることにより得ることができる。

0058

0059

なお、合成スキーム(A)において、Xはハロゲン原子を表し、R1〜R15は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3〜12のヘテロアリール基のいずれかを表す。

0060

また、合成スキーム(A)で得られた有機金属錯体に光や熱を照射して反応させることにより幾何異性体、光学異性体等の異性体を得ても良く、これらも上記一般式(G1)で表される有機金属錯体である。また、ハロゲンで架橋された構造を有する複核錯体(P1)とトリフルオロメタンスルホン酸銀などの脱塩素剤とを反応させて塩化銀析出させた後、上澄み液と一般式(G0−a)で表されるピリジン化合物とを、不活性ガス雰囲気にて反応させても良い。

0061

次に、下記一般式(G2−a)で表される有機金属錯体の合成方法の一例について説明する。

0062

0063

≪一般式(G2−a)で表される有機金属錯体の合成方法≫
本発明の一態様であり、上記一般式(G2−a)で表される有機金属錯体は、下記合成スキーム(B)に示すように、ハロゲンで架橋された構造を有する複核錯体(P2)と、一般式(G0−a)で表されるピリジン化合物とを、不活性ガス雰囲気にて反応させることにより、得ることができる。

0064

0065

なお、合成スキーム(B)において、Xはハロゲン原子を表し、R1〜R15は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3〜12のヘテロアリール基のいずれかを表す。

0066

また、合成スキーム(B)で得られた有機金属錯体に光や熱を照射して反応させることにより幾何異性体、光学異性体等の異性体を得ても良く、これらも上記一般式(G2−a)で表される有機金属錯体である。また、ハロゲンで架橋された構造を有する複核錯体(P2)とトリフルオロメタンスルホン酸銀などの脱塩素剤とを反応させて塩化銀を析出させた後、上澄み液と一般式(G0−a)で表されるピリジン化合物とを、不活性ガス雰囲気にて反応させても良い。

0067

次に、下記一般式(G2−b)で表される有機金属錯体の合成方法の一例について説明する。

0068

0069

≪一般式(G2−b)で表される有機金属錯体の合成方法≫
本発明の一態様であり、上記一般式(G2−a)で表される有機金属錯体は、下記合成スキーム(C)に示すように、ハロゲンで架橋された構造を有する複核錯体(P3)と、一般式(G0−b)で表されるトリアジン化合物とを、不活性ガス雰囲気にて反応させることにより、得ることができる。

0070

0071

なお、合成スキーム(C)において、Xはハロゲン原子を表し、R1〜R15は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3〜12のヘテロアリール基のいずれかを表す。

0072

また、合成スキーム(C)で得られた有機金属錯体に光や熱を照射して反応させることにより幾何異性体、光学異性体等の異性体を得ても良く、これらも上記一般式(G2−b)で表される有機金属錯体である。また、ハロゲンで架橋された構造を有する複核錯体(P3)とトリフルオロメタンスルホン酸銀などの脱塩素剤とを反応させて塩化銀を析出させた後、上澄み液と一般式(G0−b)で表されるトリアジン化合物とを、不活性ガス雰囲気にて反応させても良い。

0073

上述した本発明の一態様である有機金属錯体において、ピリミジンまたはトリアジン化合物を配位子とするオルトメタル錯体を得るために、ピリミジンまたはトリアジン化合物のR6に置換基を導入するほうが好ましい。特にR6として、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3〜12のヘテロアリール基のいずれかを用いているのが好ましい。これにより、R6として水素を用いた場合と比較して、ハロゲンで架橋された複核金属錯体が合成スキーム(A)、(B)、(C)で表される反応中に分解してしまうことを抑制し、飛躍的に高い収率を得ることができる。

0074

以上、本発明の一態様である発光素子に用いる有機金属錯体の合成方法の一例について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、他のどのような合成方法によって合成されても良い。

0075

なお、上述した有機金属錯体は、燐光を発光することが可能であるため、発光材料や発光素子の発光物質として利用できる。

0076

また、本発明の一態様である発光素子を適用することにより、長寿命な発光装置、電子機器、または照明装置を実現することができる。

0077

なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。また、他の実施の形態において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。つまり、本実施の形態および他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載されているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例えば、本発明の一態様として、発光素子に適用した場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。また、状況に応じて、本発明の一態様は、発光素子以外のものに適用してもよい。

0078

本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。

0079

(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1で説明した本発明の一態様である発光素子について、より詳細に説明する。なお、実施の形態1と同様に図1を用いて説明する。

0080

本実施の形態に示す発光素子は、一対の電極(第1の電極(陽極)101と第2の電極(陰極)103)間に発光層113を含むEL層102が挟まれており、EL層102は、発光層113の他に、正孔(または、ホール)注入層111、正孔輸送層112、電子輸送層114、電子注入層115などを含んで形成される。

0081

EL層102における正孔注入層111は、正孔輸送層112または発光層113に対して正孔を注入することができる層であり、例えば、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質により形成することができる。この場合、アクセプター性物質によって正孔輸送性の高い物質から電子が引き抜かれることにより正孔が発生する。従って、正孔注入層111から正孔輸送層112を介して発光層113に正孔が注入される。なお、正孔注入層111には、正孔注入性の高い物質を用いることもできる。例えば、モリブデン酸化物バナジウム酸化物ルテニウム酸化物タングステン酸化物マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン略称:H2Pc)や銅フタロシアニン(CuPC)等のフタロシアニン系の化合物、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、N,N’−ビス{4−[ビス(3−メチルフェニルアミノフェニル}−N,N’−ジフェニル−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(略称:DNTPD)等の芳香族アミン化合物、或いはポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)等の高分子等によっても正孔注入層111を形成することができる。

0082

以下に本実施の形態に示す発光素子を作製する上での好ましい具体例について説明する。

0083

第1の電極(陽極)101および第2の電極(陰極)103には、金属、合金電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、酸化インジウム酸化スズ(Indium Tin Oxide)、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛(Indium Zinc Oxide)、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、チタン(Ti)の他、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびカルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属マグネシウム(Mg)、およびこれらを含む合金(MgAg、AlLi)、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金、その他グラフェン等を用いることができる。なお、第1の電極(陽極)101および第2の電極(陰極)103は、例えばスパッタリング法蒸着法(真空蒸着法を含む)等により形成することができる。

0084

正孔注入層111、および正孔輸送層112に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体芳香族炭化水素高分子化合物オリゴマーデンドリマーポリマー等)など、種々の有機化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。また、正孔輸送性の高い物質を用いてなる層は、単層だけでなく、二層以上の積層であってもよい。以下に、正孔輸送性の物質として用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。

0085

例えば、芳香族アミン化合物としては、N,N’−ジ(p−トリル)−N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(略称:DTDPPA)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、DNTPD、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPBまたはα−NPD)やN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’,4’’−トリス(カルバゾール−9−イルトリフェニルアミン(略称:TCTA)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N—フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)等を挙げることができる。

0086

また、カルバゾール誘導体としては、具体的には、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等を挙げることができる。その他にも、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、1,4−ビス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−2,3,5,6−テトラフェニルベンゼン等を用いることができる。

0087

また、芳香族炭化水素としては、例えば、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(略称:t−BuDBA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuAnth)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、9,9’−ビアントリル、10,10’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス(2−フェニルフェニル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス[(2,3,4,5,6−ペンタフェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、アントラセン、テトラセンルブレンペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセンコロネン等も用いることができる。このように、1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有し、炭素数14から42である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。また、芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等が挙げられる。

0088

さらに、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N−(4−{N’−[4−(4−ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル−N’−フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)、ポリ[N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly−TPD)等の高分子化合物を用いることもできる。

0089

また、正孔注入層111、および正孔輸送層112に用いるアクセプター性物質としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F4−TCNQ)、クロラニル、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレンHAT−CN)等の電子吸引基(ハロゲン基やシアノ基)を有する化合物を挙げることができる。特に、HAT−CNのように複素原子を複数有する縮合芳香環に電子吸引基が結合している化合物が、熱的に安定であり好ましい。また、元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム酸化ニオブ酸化タンタル酸化クロム酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン酸化レニウム電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。

0090

発光層113は、発光物質を含む層である。なお、発光物質としては、蛍光性の発光物質と燐光性の発光物質とが挙げられるが、本発明の一態様である発光素子においては、実施の形態1で示した有機金属錯体を発光物質として発光層113に用いることが好ましい。また、発光層113は、この有機金属錯体(ゲスト材料)よりも三重項励起エネルギーの大きい物質をホスト材料として含むことが好ましい。また、発光層113は、発光物質に加えて、発光層113におけるキャリア(電子及びホール)の再結合の際に励起錯体エキサイプレックスとも言う)を形成することができる組み合わせとなる2種類の有機化合物(上記ホスト材料のいずれかであってもよい)を含む構成としてもよい。なお、効率よく励起錯体を形成するためには、電子を受け取りやすい化合物(電子輸送性を有する材料)と、正孔を受け取りやすい化合物(正孔輸送性を有する材料)とを組み合わせることが特に好ましい。このように電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料とを組み合わせて励起錯体を形成するホスト材料とする場合、電子輸送性を有する材料及び正孔輸送性を有する材料の混合比率を調節することで、発光層における正孔と電子のキャリアバランスを最適化することが容易となる。発光層における正孔と電子のキャリアバランスを最適化することにより、発光層中で電子と正孔の再結合が起こる領域が偏ることを抑制できる。再結合が起こる領域の偏りを抑制することで、発光素子の信頼性を向上させることができる。

0091

なお、上記励起錯体を形成する上で用いることが好ましい電子を受け取りやすい化合物(電子輸送性を有する材料)としては、含窒素複素芳香族化合物のようなπ電子不足型複素芳香族金属錯体などを用いることができる。具体的には、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(II)(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラトアルミニウム(III)(略称:BAlq)、ビス(8−キノリノラト)亜鉛(II)(略称:Znq)、ビス[2−(2−ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビス[2−(2−ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)などの金属錯体や、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、9−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CO11)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)トリス(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)、2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール(略称:mDBTBIm−II)などのポリアゾール骨格を有する複素環化合物や、2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTPDBq−II)、2−[3’−(ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTBPDBq−II)、2−[3’−(9H−カルバゾール−9−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mCzBPDBq)、2−[4−(3,6−ジフェニル−9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2CzPDBq−III)、7−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:7mDBTPDBq−II)、及び、6−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:6mDBTPDBq−II)、4,6−ビス[3−(フェナントレン−9−イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mPnP2Pm)、4,6−ビス〔3−(4−ジベンゾチエニル)フェニル〕ピリミジン(略称:4,6mDBTP2Pm−II)、4,6−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mCzP2Pm)などのジアジン骨格を有する複素環化合物や、2−{4−[3−(N−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−9H−カルバゾール−9−イル]フェニル}−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:PCCzPTzn)などのトリアジン骨格を有する複素環化合物や、3,5−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリジン(略称:35DCzPPy)、1,3,5−トリ[3−(3−ピリジル)フェニル]ベンゼン(略称:TmPyPB)などのピリジン骨格を有する複素環化合物が挙げられる。上述した中でも、ジアジン骨格及びトリアジン骨格を有する複素環化合物やピリジン骨格を有する複素環化合物は、信頼性が良好であり好ましい。特に、ジアジン(ピリミジンやピラジン)骨格及びトリアジン骨格を有する複素環化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。

0092

また、上記励起錯体を形成するために用いる上で好ましい正孔を受け取りやすい化合物(正孔輸送性を有する材料)としては、π電子過剰型複素芳香族(例えばカルバゾール誘導体やインドール誘導体)又は芳香族アミンなどを好適に用いることができる。具体的には、2−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:PCASF)、4,4’,4’’−トリス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:1’−TNATA)、2,7−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:DPA2SF)、N,N’−ビス(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N,N’−ジフェニルベンゼン−1,3−ジアミン(略称:PCA2B)、N−(9,9−ジメチル−2−ジフェニルアミノ−9H−フルオレン−7−イル)ジフェニルアミン(略称:DPNF)、N,N’,N’’−トリフェニル−N,N’,N’’−トリス(9−フェニルカルバゾール−3−イル)ベンゼン−1,3,5−トリアミン(略称:PCA3B)、2−[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:DPASF)、N,N’−ビス[4−(カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニル−9,9−ジメチルフルオレン−2,7−ジアミン(略称:YGA2F)、NPB、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、BSPB、4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)、4−フェニル−3’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:mBPAFLP)、N−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−N−{9,9−ジメチル−2−[N’−フェニル−N’−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)アミノ]−9H−フルオレン−7−イル}フェニルアミン(略称:DFLADFL)、PCzPCA1、3−[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzDPA1)、3,6−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzDPA2)、DNTPD、3,6−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−(1−ナフチル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzTPN2)、PCzPCA2、4−フェニル−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBA1BP)、4,4’−ジフェニル−4’’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBBi1BP)、4−(1−ナフチル)−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBANB)、4,4’−ジ(1−ナフチル)−4’’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBNBB)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)、9,9−ジメチル−N−フェニル−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−フルオレン−2−アミン(略称:PCBAF)、N−フェニル−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−アミン(略称:PCBASF)、N−(4−ビフェニル)−N−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−9−フェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCBiF)、N−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−アミン(略称:PCBBiF)などの芳香族アミン骨格を有する化合物や、1,3−ビス(N−カルバゾリル)ベンゼン(略称:mCP)、CBP、3,6−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)−9−フェニルカルバゾール(略称:CzTP)、9−フェニル−9H−3−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)カルバゾール(略称:PCCP)などのカルバゾール骨格を有する化合物や、4,4’,4’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリ(ジベンゾチオフェン)(略称:DBT3P−II)、2,8−ジフェニル−4−[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]ジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP−III)、4−[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]−6−フェニルジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP−IV)などのチオフェン骨格を有する化合物や、4,4’,4’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリ(ジベンゾフラン)(略称:DBF3P−II)、4−{3−[3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]フェニル}ジベンゾフラン(略称:mmDBFFLBi−II)などのフラン骨格を有する化合物が挙げられる。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物やカルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。

0093

なお、発光層113において、上述した有機金属錯体(ゲスト材料)とホスト材料とを含んで形成することにより、発光層113からは、発光効率の高い燐光発光を得ることができる。

0094

また、発光層113は、発光素子において図1(A)に示す単層構造だけに限らず、図1(B)に示すような2層以上の積層構造であってもよい。但し、この場合には、積層された各層からそれぞれの発光が得られる構成とする。例えば、1層目の発光層113(a1)からは、蛍光発光が得られる構成とし、1層目の発光層113(a1)に積層される2層目の発光層113(a2)からは燐光発光が得られる構成とすればよい。なお、積層順については、この逆であってもよい。また、燐光発光が得られる層においては、励起錯体からドーパントへのエネルギー移動による発光が得られる構成とするのが好ましい。また、発光色については、一方の層から得られる発光色と、他方の層から得られる発光色とが同一であっても異なっていてもよいが、異なっている場合には、例えば、一方の層から青色発光が得られる構成とし、他方の層からは橙色発光または黄色発光などが得られる構成とすることができる。また、各層において、複数種のドーパントが含まれる構成としてもよい。

0095

なお、発光層113が積層構造を有する場合には、実施の形態1で示した有機金属錯体の他、一重項励起エネルギーを発光に変える発光物質、または三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質等を各々単独または組み合わせて用いることができる。この場合には、例えば、以下のようなものが挙げられる。

0096

一重項励起エネルギーを発光に変える発光物質としては、例えば、蛍光を発する物質(蛍光性化合物)が挙げられる。

0097

蛍光を発する物質としては、N,N’−ビス[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニルスチルベン−4,4’−ジアミン(略称:YGA2S)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)トリフェニルアミン(略称:2YGAPPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)、ペリレン、2,5,8,11−テトラ−(tert−ブチル)ペリレン(略称:TBP)、4−(10−フェニル−9−アントリル)−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBAPA)、N,N’’−(2−tert−ブチルアントラセン−9,10−ジイルジ−4,1−フェニレン)ビス[N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン](略称:DPABPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPPA)、N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPPA)、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’−オクタフェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2,7,10,15−テトラアミン(略称:DBC1)、クマリン30、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCABPhA)、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPABPhA)、9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−フェニルアントラセン−2−アミン(略称:2YGABPhA)、N,N,9−トリフェニルアントラセン−9−アミン(略称:DPhAPhA)、クマリン545T、N,N’−ジフェニルキナクリドン、(略称:DPQd)、ルブレン、5,12−ビス(1,1’−ビフェニル−4−イル)−6,11−ジフェニルテトラセン(略称:BPT)、2−(2−{2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}−6−メチル−4H−ピラン−4−イリデンプロパンジニトリル(略称:DCM1)、2−{2−メチル−6−[2−(2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCM2)、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)テトラセン−5,11−ジアミン(略称:p−mPhTD)、7,14−ジフェニル−N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)アセナフト[1,2−a]フルオランテン−3,10−ジアミン(略称:p−mPhAFD)、{2−イソプロピル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTI)、{2−tert−ブチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTB)、2−(2,6−ビス{2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}−4H−ピラン−4−イリデン)プロパンジニトリル(略称:BisDCM)、2−{2,6−ビス[2−(8−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:BisDCJTM)などが挙げられる。

0098

三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質としては、例えば、燐光を発する物質(燐光性化合物)や熱活性化遅延蛍光(TADF)を示すTADF材料(熱活性化遅延蛍光性化合物)が挙げられる。なお、TADF材料における遅延蛍光とは、通常の蛍光と同様のスペクトルを持ちながら、寿命が著しく長い発光をいう。その寿命は、1×10−6秒以上、好ましくは1×10−3秒以上である。

0099

燐光を発する物質としては、ビス{2−[3’,5’−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ピリジナト−N,C2’}イリジウム(III)ピコリナート(略称:[Ir(CF3ppy)2(pic)])、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:FIracac)、トリス(2−フェニルピリジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(ppy)3])、ビス(2−フェニルピリジナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(ppy)2(acac)])、トリス(アセチルアセトナト)(モノフェナントロリンテルビウム(III)(略称:[Tb(acac)3(Phen)])、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(bzq)2(acac)])、ビス(2,4−ジフェニル−1,3−オキサゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(dpo)2(acac)])、ビス{2−[4’−(パーフルオロフェニル)フェニル]ピリジナト−N,C2’}イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(p−PF−ph)2(acac)])、ビス(2−フェニルベンゾチアゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(bt)2(acac)])、ビス[2−(2’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジナト−N,C3’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(btp)2(acac)])、ビス(1−フェニルイソキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(piq)2(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(Fdpq)2(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(3,5−ジメチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppr−Me)2(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(5−イソプロピル−3−メチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppr−iPr)2(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppr)2(acac)])、ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppr)2(dpm)])、(アセチルアセトナト)ビス(6−tert−ブチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)2(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(4,6−ジフェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(dppm)2(acac)])、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィリン白金(II)(略称:PtOEP)、トリス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオナト)(モノフェナントロリン)ユウロピウム(III)(略称:[Eu(DBM)3(Phen)])、トリス[1−(2−テノイル)−3,3,3−トリフルオロアセトナト](モノフェナントロリン)ユウロピウム(III)(略称:[Eu(TTA)3(Phen)])などが挙げられる。

0100

また、TADF材料としては、例えば、フラーレンやその誘導体プロフラビン等のアクリジン誘導体エオシン等が挙げられる。また、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、スズ(Sn)、白金(Pt)、インジウム(In)、もしくはパラジウム(Pd)等を含む金属含有ポルフィリンが挙げられる。該金属含有ポルフィリンとしては、例えば、プロトポルフィリンフッ化スズ錯体(SnF2(Proto IX))、メソポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF2(Meso IX))、ヘマトポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF2(Hemato IX))、コプロポルフィリンテトラメチルエステル−フッ化スズ錯体(SnF2(Copro III−4Me))、オクタエチルポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF2(OEP))、エチオポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF2(Etio I))、オクタエチルポルフィリン−塩化白金錯体(PtCl2OEP)等が挙げられる。さらに、2−(ビフェニル−4−イル)−4,6−ビス(12−フェニルインドロ[2,3−a]カルバゾール−11−イル)−1,3,5−トリアジン(PIC−TRZ)等のπ電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有する複素環化合物を用いることもできる。なお、π電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香環のドナー性とπ電子不足型複素芳香環のアクセプター性が共に強くなり、S1とT1のエネルギー差が小さくなるため、特に好ましい。

0101

さらに、発光層113には、独特光学特性を有する量子ドット(QD:Quantum Dot)を用いることもできる。なお、QDは、ナノスケール半導体結晶のことを指し、具体的にはおよそ数nm〜数十nmの直径を有する。また、結晶の大きさを変えることで光学的特性や電子的特性を変えることができるので、発光色などの調整が容易である。また、量子ドットは、発光スペクトルのピーク幅が狭いため、色純度のよい発光を得ることができる。

0102

量子ドットを構成する材料としては、元素周期表第14族元素、第15族元素、第16族元素、複数の第14族元素からなる化合物、第4族から第14族に属する元素と第16族元素との化合物、第2族元素と第16族元素との化合物、第13族元素と第15族元素との化合物、第13族元素と第17族元素との化合物、第14族元素と第15族元素との化合物、第11族元素と第17族元素との化合物、酸化鉄類酸化チタン類カルコゲナイドスピネル類、各種半導体クラスターなどを挙げることができる。

0103

具体的には、セレン化カドミウム硫化カドミウムテルル化カドミウムセレン化亜鉛、酸化亜鉛、硫化亜鉛テルル化亜鉛硫化水銀セレン化水銀テルル化水銀砒化インジウムリン化インジウム砒化ガリウムリンガリウム窒化インジウム窒化ガリウムアンチモン化インジウムアンチモン化ガリウム、リン化アルミニウム、砒化アルミニウム、アンチモン化アルミニウムセレン化鉛テルル化鉛硫化鉛セレン化インジウム、テルル化インジウム、硫化インジウム、セレン化ガリウム、硫化砒素、セレン化砒素、テルル化砒素、硫化アンチモン、セレン化アンチモン、テルル化アンチモン、硫化ビスマス、セレン化ビスマステルル化ビスマスケイ素炭化ケイ素ゲルマニウム、錫、セレン、テルル、ホウ素、炭素、リン、窒化ホウ素、リン化ホウ素、砒化ホウ素窒化アルミニウム硫化アルミニウム硫化バリウム、セレン化バリウム、テルル化バリウム、硫化カルシウム、セレン化カルシウム、テルル化カルシウム、硫化ベリリウム、セレン化ベリリウム、テルル化ベリリウム、硫化マグネシウム、セレン化マグネシウム、硫化ゲルマニウム、セレン化ゲルマニウムテルル化ゲルマニウム硫化錫、セレン化錫、テルル化錫、酸化鉛、フッ化銅、塩化銅臭化銅ヨウ化銅酸化銅セレン化銅酸化ニッケル酸化コバルト硫化コバルト酸化鉄硫化鉄、酸化マンガン、硫化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化チタン酸化ジルコニウム窒化ケイ素、窒化ゲルマニウム、酸化アルミニウムチタン酸バリウム、セレンと亜鉛とカドミウムの化合物、インジウムと砒素とリンの化合物、カドミウムとセレンと硫黄の化合物、カドミウムとセレンとテルルの化合物、インジウムとガリウムと砒素の化合物、インジウムとガリウムとセレンの化合物、インジウムとセレンと硫黄の化合物、銅とインジウムと硫黄の化合物およびこれらの組合せなどを挙げることができる。但し、これらに限定されるものではない。また、組成が任意の比率で表される、いわゆる合金型量子ドットを用いても良い。例えば、カドミウムとセレンと硫黄の合金型量子ドットは、元素の含有比率を変化させることで発光波長を変えることができるため、青色発光を得るには有効な手段の一つである。

0104

また、量子ドットの構造としては、コア型コアシェル型、コア−マルチシェル型などがあり、そのいずれを用いても良い。なお、コアを覆ってシェルが形成されるコア−シェル型やコア−マルチシェル型の量子ドットの場合には、コアに用いる無機材料よりも広いバンドギャップを持つ別の無機材料を用いてシェルを形成することによって、ナノ結晶表面に存在する欠陥ダングリングボンドの影響を低減させることができ、発光の量子効率を大きく改善させることができるため好ましい。

0105

また、QDは、溶液に分散させることができるため、塗布法インクジェット法印刷法などにより発光層113を形成することができる。なお、QDは、発色が明るく鮮やかなだけでなく、広範囲波長の光を発光可能で、高効率、長寿命であることから、発光層113に用いることで素子特性を向上させることができる。

0106

電子輸送層114は、電子輸送性の高い物質(電子輸送性化合物ともいう)を含む層である。電子輸送層114には、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、BeBq2、BAlq、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニルベンズオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX)2)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ)2)などの金属錯体を用いることができる。また、PBD、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、TAZ、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(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、4,4’−ビス(5−メチルベンゾオキサゾール−2−イル)スチルベン(略称:BzOs)などの複素芳香族化合物も用いることができる。また、ポリ(2,5−ピリジンジイル)(略称:PPy)、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(ピリジン−3,5−ジイル)](略称:PF−Py)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(2,2’−ビピリジン−6,6’−ジイル)](略称:PF−BPy)のような高分子化合物を用いることもできる。ここに述べた物質は、主に1×10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層114として用いてもよい。

0107

また、電子輸送層114は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が2層以上積層された構造としてもよい。

0108

電子注入層115は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層115には、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF2)、リチウム酸化物(LiOx)等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム(ErF3)のような希土類金属化合物を用いることができる。また、電子注入層115にエレクトライドを用いてもよい。該エレクトライドとしては、例えば、カルシウムとアルミニウムの混合酸化物に電子を高濃度添加した物質等が挙げられる。なお、上述した電子輸送層114を構成する物質を用いることもできる。

0109

また、電子注入層115に、有機化合物と電子供与体ドナー)とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層114を構成する物質(金属錯体や複素芳香族化合物等)を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物アルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン(略称:TTF)等の有機化合物を用いることもできる。

0110

なお、上述した正孔注入層111、正孔輸送層112、発光層113、電子輸送層114、電子注入層115は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、印刷法(例えば、凸版印刷法凹版印刷法グラビア印刷法平版印刷法孔版印刷法等)、インクジェット法、塗布法等の方法を単独または組み合わせて用いて形成することができる。また、上述した、正孔注入層111、正孔輸送層112、発光層113、電子輸送層114、及び電子注入層115には、上述した材料の他、量子ドットなどの無機化合物または高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用いてもよい。

0111

上述した発光素子は、第1の電極101および第2の電極103との間に与えられる電位差により電流が流れ、EL層102において正孔と電子とが再結合することにより発光する。そして、この発光は、第1の電極101および第2の電極103のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第1の電極101および第2の電極103のいずれか一方、または両方が透光性を有する電極となる。

0112

以上により説明した発光素子は、有機金属錯体に基づく燐光発光が得られることから、蛍光性化合物のみを用いた発光素子に比べて、高効率な発光素子を実現することができる。

0113

なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができるものとする。

0114

(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様であり、EL層を複数有する構造の発光素子(以下、タンデム型発光素子という)について説明する。

0115

本実施の形態に示す発光素子は、図2(A)に示すように一対の電極(第1の電極201および第2の電極204)間に、電荷発生層205を介して複数のEL層(第1のEL層202(1)、第2のEL層202(2))を有するタンデム型発光素子である。

0116

本実施の形態において、第1の電極201は、陽極として機能する電極であり、第2の電極204は陰極として機能する電極である。なお、第1の電極201および第2の電極204は、実施の形態2と同様な構成を用いることができる。また、複数のEL層(第1のEL層202(1)、第2のEL層202(2))は、実施の形態2で示したEL層と両方とも同様な構成であっても良いが、いずれか一方が同様の構成であっても良い。すなわち、第1のEL層202(1)と第2のEL層202(2)は、同じ構成であっても異なる構成であってもよく、同じ構成である場合は、実施の形態2を適用することができる。

0117

また、複数のEL層(第1のEL層202(1)、第2のEL層202(2))の間に設けられている電荷発生層205は、第1の電極201と第2の電極204に電圧を印加したときに、一方のEL層に電子を注入し、他方のEL層に正孔を注入する機能を有する。本実施の形態の場合には、第1の電極201に第2の電極204よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層205から第1のEL層202(1)に電子が注入され、第2のEL層202(2)に正孔が注入される。

0118

なお、電荷発生層205は、光の取り出し効率の点から、可視光に対して透光性を有する(具体的には、電荷発生層205の可視光の透過率が、40%以上)ことが好ましい。また、電荷発生層205は、第1の電極201や第2の電極204よりも低い導電率であっても機能する。

0119

電荷発生層205は、正孔輸送性の高い有機化合物に電子受容体アクセプター)が添加された構成であっても、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体(ドナー)が添加された構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。

0120

正孔輸送性の高い有機化合物に電子受容体が添加された構成とする場合において、正孔輸送性の高い有機化合物としては、実施の形態2で正孔注入層111、および正孔輸送層112に用いる正孔輸送性の高い物質として示した物質を用いることができる。例えば、NPBやTPD、TDATA、MTDATA、BSPBなどの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わない。

0121

また、電子受容体としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F4−TCNQ)、クロラニル等を挙げることができる。また元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。

0122

一方、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体が添加された構成とする場合において、電子輸送性の高い有機化合物としては、実施の形態2で電子輸送層114に用いる電子輸送性の高い物質として示した物質を用いることができる。例えば、Alq、Almq3、BeBq2、BAlqなど、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、この他、Zn(BOX)2、Zn(BTZ)2などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、PBDやOXD−7、TAZ、BPhen、BCPなども用いることができる。ここに述べた物質は、主に1×10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わない。

0123

また、電子供与体としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属または元素周期表における第2、第13族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、イッテルビウム(Yb)、インジウム(In)、酸化リチウム炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物を電子供与体として用いてもよい。

0124

なお、上述した材料を用いて電荷発生層205を形成することにより、EL層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。また、電荷発生層205の形成方法としては、蒸着法(真空蒸着法を含む)、印刷法(例えば、凸版印刷法、凹版印刷法、グラビア印刷法、平版印刷法、孔版印刷法等)、インクジェット法、塗布法等の方法を単独または組み合わせて用いて形成することができる。

0125

本実施の形態では、EL層を2層有する発光素子について説明したが、図2(B)に示すように、n層(ただし、nは、3以上)のEL層(202(1)〜202(n))を積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数のEL層を有する場合、EL層とEL層との間にそれぞれ電荷発生層(205(1)〜205(n−1))を配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での発光が可能である。電流密度を低く保てるため、長寿命素子を実現できる。

0126

また、それぞれのEL層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、2つのEL層を有する発光素子において、第1のEL層の発光色と第2のEL層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色の光を互いに混合すると、白色発光を得ることができる。具体的には、第1のEL層から青色発光が得られ、第2のEL層から黄色発光または橙色発光が得られる組み合わせが挙げられる。この場合、青色発光と黄色発光(または橙色発光)が両方とも同じ蛍光発光、または燐光発光である必要はなく、青色発光が蛍光発光であり、黄色発光(または橙色発光)が燐光発光である組み合わせや、その逆の組み合わせとしてもよい。

0127

また、3つのEL層を有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第1のEL層の発光色が赤色であり、第2のEL層の発光色が緑色であり、第3のEL層の発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。

0128

なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。

0129

(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置について説明する。

0130

なお、上記発光装置は、パッシブマトリクス型の発光装置でもアクティブマトリクス型の発光装置でもよい。また、本実施の形態に示す発光装置には、他の実施形態で説明した発光素子を適用することが可能である。

0131

本実施の形態では、まずアクティブマトリクス型の発光装置について図3を用いて説明する。

0132

なお、図3(A)は発光装置を示す上面図であり、図3(B)は図3(A)を鎖線A−A’で切断した断面図である。本実施の形態に係る発光装置は、素子基板301上に設けられた画素部302と、駆動回路部(ソース線駆動回路)303と、駆動回路部(ゲート線駆動回路)(304a、304b)と、を有する。画素部302、駆動回路部303、及び駆動回路部(304a、304b)は、シール材305によって、素子基板301と封止基板306との間に封止されている。

0133

また、素子基板301上には、駆動回路部303、及び駆動回路部(304a、304b)に外部からの信号(例えば、ビデオ信号クロック信号スタート信号、又はリセット信号等)や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線307が設けられる。ここでは、外部入力端子としてFPC(フレキシブルプリントサーキット)308を設ける例を示している。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとする。

0134

次に、断面構造について図3(B)を用いて説明する。素子基板301上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、ソース線駆動回路である駆動回路部303と、画素部302が示されている。

0135

駆動回路部303はFET309とFET310とを組み合わせた構成について例示している。なお、駆動回路部303は、単極性(nチャネル型またはpチャネル型のいずれか一方のみ)のトランジスタを含む回路で形成されても良いし、nチャネル型のトランジスタとpチャネル型のトランジスタを含むCMOS回路で形成されても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。

0136

また、画素部302はスイッチング用FET(図示せず)と、電流制御用FET312とを有し、電流制御用FET312の配線ソース電極又はドレイン電極)は、発光素子317aおよび発光素子317bの第1の電極(陽極)(313a、313b)と電気的に接続されている。また、本実施の形態においては、画素部302に2つのFET(スイッチング用FET、電流制御用FET312)を用いて構成する例について示したが、これに限定されない。例えば、3つ以上のFETと、容量素子とを組み合わせる構成としてもよい。

0137

FET309、310、312としては、例えば、スタガ型逆スタガ型のトランジスタを適用することができる。FET309、310、312に用いることのできる半導体材料としては、例えば、第13族半導体、第14族(シリコン等)半導体、化合物半導体酸化物半導体有機半導体を用いることができる。また、該半導体材料の結晶性については、特に限定されず、例えば、非晶質半導体、または結晶性半導体を用いることができる。特に、FET309、310、312としては、酸化物半導体を用いると好ましい。なお、酸化物半導体としては、例えば、In−Ga酸化物、In−M−Zn酸化物(Mは、Al、Ga、Y、Zr、La、Ce、HfまたはNd)等が挙げられる。FET309、310、312として、例えば、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上、さらに好ましくは3eV以上の酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。

0138

また、第1の電極(313a、313b)には、光学調整のための導電膜(320a、320b)を積層した構造を含む。例えば、図3(B)に示すように発光素子317aと発光素子317bとで取り出す光の波長が異なる場合には、導電膜320aと導電膜320bとの膜厚は異なる。また、第1の電極(313a、313b)の端部を覆って絶縁物314が形成されている。ここでは、絶縁物314として、ポジ型感光性アクリル樹脂を用いることにより形成する。また、本実施の形態においては、第1の電極(313a、313b)を陽極として用いる。

0139

また、絶縁物314の上端部または下端部に曲率を有する面を形成するのが好ましい。絶縁物314の形状を上記のように形成することで、絶縁物314の上層に形成される膜の被覆性を良好なものとすることができる。例えば、絶縁物314の材料として、ネガ型感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂のいずれかを使用することができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン酸化窒化シリコン窒化シリコン等を使用することができる。

0140

第1の電極(313a、313b)上には、EL層315及び第2の電極316が積層形成される。EL層315は、少なくとも発光層が設けられており、第1の電極(313a、313b)、EL層315及び第2の電極316からなる発光素子(317a、317b)は、EL層315の端部が、第2の電極316で覆われた構造を有する。また、EL層315の構成については、実施の形態2や実施の形態3に示す単層構造または積層構造と同様であっても異なっていてもよい。さらに、発光素子ごとに異なっていてもよい。

0141

なお、第1の電極(313a、313b)、EL層315及び第2の電極316に用いる材料としては、実施の形態2に示す材料を用いることができる。また、発光素子(317a、317b)の第1の電極(313a、313b)は、領域321において、引き回し配線307と電気的に接続されFPC308を介して外部信号が入力される。さらに、発光素子(317a、317b)の第2の電極316は、領域322において、引き回し配線323と電気的に接続され、ここでは図示しないが、FPC308を介して外部信号が入力される。

0142

また、図3(B)に示す断面図では発光素子(317a、317b)を2つのみ図示しているが、画素部302において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。すなわち、画素部302には、2種類(例えば(B、Y))の発光が得られる発光素子だけでなく、3種類(例えば(R、G、B))の発光が得られる発光素子や、4種類(例えば(R、G、B、Y)または(R、G、B、W)等)の発光が得られる発光素子等をそれぞれ形成し、フルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。なお、この時の発光層の形成には、発光素子の発光色などに応じて異なる材料を用いた発光層を形成(いわゆる塗り分け形成)してもよいし、複数の発光素子が同じ材料を用いて形成された共通の発光層を有し、カラーフィルタと組み合わせることによってフルカラー化を実現させてもよい。このように数種類の発光が得られる発光素子を組み合わせることにより、色純度の向上、消費電力の低減等の効果が得ることができる。さらに、量子ドットとの組み合わせにより発光効率を向上させ、消費電力を低減させた発光装置としてもよい。

0143

さらに、シール材305で封止基板306を素子基板301と貼り合わせることにより、素子基板301、封止基板306、およびシール材305で囲まれた空間318に発光素子(317a、317b)が備えられた構造になっている。

0144

また、封止基板306には、有色層(カラーフィルタ)324が設けられており、隣り合う有色層の間には、黒色層ブラックマトリクス)325が設けられている。なお、黒色層(ブラックマトリクス)325と一部重なるように隣り合う有色層(カラーフィルタ)324の一方または両方が設けられていてもよい。なお、発光素子317a、317bで得られた発光は、有色層(カラーフィルタ)324を介して外部に取り出される。

0145

なお、空間318には、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、シール材305で充填される構成も含むものとする。また、シール材を塗布して貼り合わせる場合には、UV処理熱処理等のいずれか、またはこれらを組み合わせて行うのが好ましい。

0146

また、シール材305にはエポキシ系樹脂ガラスフリットを用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板306に用いる材料としてガラス基板石英基板の他、FRP(Fiber−Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステルまたはアクリル樹脂等からなるプラスチック基板を用いることができる。シール材としてガラスフリットを用いる場合には、接着性の観点から素子基板301及び封止基板306はガラス基板であることが好ましい。

0147

なお、発光素子と電気的に接続されるFETの構造は、図3(B)とはゲート電極の位置が異なる構造、すなわち図3(C)に示すFET326、FET327、FET328に示す構造としてもよい。また、封止基板306に設けられる有色層(カラーフィルタ)324は、図3(C)に示すように黒色層(ブラックマトリクス)325と重なる位置でさらに隣り合う有色層(カラーフィルタ)324とも重なるように設けられていてもよい。

0148

以上のようにして、アクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。

0149

また、本発明の一態様である発光装置としては、上述したアクティブマトリクス型の発光装置のみならずパッシブマトリクス型の発光装置とすることもできる。

0150

図4(A)(B)にパッシブマトリクス型の発光装置を示す。図4(A)には、パッシブマトリクス型の発光装置の上面図、図4(B)には、断面図をそれぞれ示す。

0151

図4に示すように、基板401上には、第1の電極402と、EL層(403a、403b、403c)と、第2の電極404とを有する発光素子405が形成される。なお、第1の電極402は、島状であり、一方向(図4(A)では、横方向)にストライプ状に複数形成されている。また、第1の電極402上の一部には、絶縁膜406が形成されている。絶縁膜406上には絶縁材料を用いてなる隔壁407が設けられる。隔壁407の側壁は、図4(B)に示すように基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなるような傾斜を有する。

0152

なお、絶縁膜406は、第1の電極402上の一部に開口部を有するため、EL層(403a、403b、403c)および第2の電極404を第1の電極402上に所望の形状に分離形成することができる。図4(A)および図4(B)には、メタルマスク等のマスクと絶縁膜406上の隔壁407とを組み合わせてEL層(403a、403b、403c)および第2の電極404を形成する例を示す。また、EL層403a、EL層403b、EL層403cは、それぞれ異なる発光色(例えば、赤、緑、青、黄、橙、白等)を呈する場合の例を示す。

0153

また、EL層(403a、403b、403c)を形成した後、第2の電極404が形成される。従って、第2の電極404は、EL層(403a、403b、403c)上に第1の電極402と接することなく形成される。

0154

なお、封止の方法については、アクティブマトリクス型の発光装置の場合と同様に行うことができるので、説明は省略する。

0155

以上のようにして、パッシブマトリクス型の発光装置を得ることができる。

0156

例えば、本明細書等において、様々な基板を用いて、トランジスタまたは発光素子を形成することが出来る。基板の種類は、特定のものに限定されることはない。その基板の一例としては、半導体基板(例えば単結晶基板又はシリコン基板)、SOI基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板ステンレススチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラスアルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては、以下のものがあげられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリテトラフルオロエチレンPTFE)に代表されるプラスチックがある。または、一例としては、アクリル等の合成樹脂などがある。または、一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニルなどがある。または、一例としては、ポリアミドポリイミドアラミドエポキシ無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。特に、半導体基板、単結晶基板、又はSOI基板などを用いてトランジスタを製造することによって、特性、サイズ、又は形状などのばらつきが少なく、電流供給能力が高く、サイズの小さいトランジスタを製造することができる。このようなトランジスタによって回路を構成すると、回路の低消費電力化、又は回路の高集積化を図ることができる。

0157

また、基板として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタまたは発光素子を形成してもよい。または、基板とトランジスタまたは発光素子との間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に半導体装置を一部あるいは全部完成させた後、基板より分離し、他の基板に転載するために用いることができる。その際、トランジスタまたは発光素子は耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。なお、上述の剥離層には、例えば、タングステン膜酸化シリコン膜との無機膜の積層構造の構成や、基板上にポリイミド等の有機樹脂膜が形成された構成等を用いることができる。

0158

つまり、ある基板を用いてトランジスタまたは発光素子を形成し、その後、別の基板にトランジスタまたは発光素子を転置し、別の基板上にトランジスタまたは発光素子を配置してもよい。トランジスタまたは発光素子が転置される基板の一例としては、上述したトランジスタまたは発光素子を形成することが可能な基板に加え、紙基板セロファン基板、アラミドフィルム基板、ポリイミドフィルム基板石材基板、木材基板、布基板(天然繊維、綿、)、合成繊維ナイロンポリウレタン、ポリエステル)若しくは再生繊維アセテートキュプラレーヨン再生ポリエステル)などを含む)、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの基板を用いることにより、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジスタの形成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量化、又は薄型化を図ることができる。

0159

なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。

0160

(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置を適用して完成させた様々な電子機器や自動車の一例について、説明する。

0161

発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタデジタルカメラデジタルビデオカメラデジタルフォトフレーム携帯電話機携帯電話携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機携帯情報端末音響再生装置パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図5図6に示す。

0162

図5(A)は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置7100は、筐体7101に表示部7103が組み込まれている。表示部7103により、映像を表示することが可能であり、タッチセンサ(入力装置)を搭載したタッチパネル(入出力装置)であってもよい。なお、本発明の一態様である発光装置を表示部7103に用いることができる。また、ここでは、スタンド7105により筐体7101を支持した構成を示している。

0163

テレビジョン装置7100の操作は、筐体7101が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機7110により行うことができる。リモコン操作機7110が備える操作キー7109により、チャンネル音量の操作を行うことができ、表示部7103に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機7110に、当該リモコン操作機7110から出力する情報を表示する表示部7107を設ける構成としてもよい。

0164

なお、テレビジョン装置7100は、受信機モデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)又は双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。

0165

図5(B)はコンピュータであり、本体7201、筐体7202、表示部7203、キーボード7204、外部接続ポート7205、ポインティングデバイス7206等を含む。なお、コンピュータは、本発明の一態様である発光装置をその表示部7203に用いることにより作製することができる。また、表示部7203は、タッチセンサ(入力装置)を搭載したタッチパネル(入出力装置)であってもよい。

0166

図5(C)は、スマートウオッチであり、筐体7302、表示部7304、操作ボタン7311、7312、接続端子7313、バンド7321、留め金7322、等を有する。

0167

ベゼル部分を兼ねる筐体7302に搭載された表示部7304は、非矩形状の表示領域を有している。表示部7304は、時刻を表すアイコン7305、その他のアイコン7306等を表示することができる。また、表示部7304は、タッチセンサ(入力装置)を搭載したタッチパネル(入出力装置)であってもよい。

0168

なお、図5(C)に示すスマートウオッチは、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報(静止画動画テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェアプログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。

0169

また、筐体7302の内部に、スピーカセンサ(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質音声、時間、硬度電場、電流、電圧、電力放射線、流量、湿度傾度振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン等を有することができる。なお、スマートウオッチは、発光装置をその表示部7304に用いることにより作製することができる。

0170

図5(D)は、携帯電話機(スマートフォンを含む)の一例を示している。携帯電話機7400は、筐体7401に、表示部7402、マイク7406、スピーカ7405、カメラ7407、外部接続部7404、操作用ボタン7403などを備えている。また、本発明の一態様に係る発光素子を、可撓性を有する基板に形成して発光装置を作製した場合、図5(D)に示すような曲面を有する表示部7402に適用することが可能である。

0171

図5(D)に示す携帯電話機7400は、表示部7402を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部7402を指などで触れることにより行うことができる。

0172

表示部7402の画面は主として3つのモードがある。第1は、画像の表示を主とする表示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。

0173

例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部7402を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部7402の画面のほとんどにキーボード又は番号ボタンを表示させることが好ましい。

0174

また、携帯電話機7400内部に、ジャイロセンサ加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯電話機7400の向き(縦か横か)を判断して、表示部7402の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。

0175

また、画面モードの切り替えは、表示部7402を触れること、又は筐体7401の操作用ボタン7403の操作により行われる。また、表示部7402に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。

0176

また、入力モードにおいて、表示部7402の光センサで検出される信号を検知し、表示部7402のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。

0177

表示部7402は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部7402にや指で触れ、掌紋指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。

0178

さらに、携帯電話機(スマートフォンを含む)の別の構成として、図5(D’−1)や図5(D’−2)のような構造を有する携帯電話機に適用することもできる。

0179

なお、図5(D’−1)や図5(D’−2)のような構造を有する場合には、文字情報画像情報などを筐体7500(1)、7500(2)の第1面7501(1)、7501(2)だけでなく、第2面7502(1)、7502(2)に表示させることができる。このような構造を有することにより、携帯電話機を胸ポケット収納したままの状態で、第2面7502(1)、7502(2)などに表示された文字情報や画像情報などを使用者が容易に確認することができる。

0180

また、発光装置を適用した電子機器として、図6(A)〜(C)に示すような折りたたみ可能な携帯情報端末が挙げられる。図6(A)には、展開した状態の携帯情報端末9310を示す。また、図6(B)には、展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末9310を示す。さらに、図6(C)には、折りたたんだ状態の携帯情報端末9310を示す。携帯情報端末9310は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。

0181

表示部9311はヒンジ9313によって連結された3つの筐体9315に支持されている。なお、表示部9311は、タッチセンサ(入力装置)を搭載したタッチパネル(入出力装置)であってもよい。また、表示部9311は、ヒンジ9313を介して2つの筐体9315間を屈曲させることにより、携帯情報端末9310を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。本発明の一態様の発光装置を表示部9311に用いることができる。表示部9311における表示領域9312は折りたたんだ状態の携帯情報端末9310の側面に位置する表示領域である。表示領域9312には、情報アイコン使用頻度の高いアプリやプログラムのショートカットなどを表示させることができ、情報の確認やアプリなどの起動をスムーズに行うことができる。

0182

また、発光装置を適用した自動車を図7(A)(B)に示す。すなわち、発光装置を、自動車と一体にして設けることができる。具体的には、図7(A)に示す自動車の外側のライト5101(車体後部も含む)、タイヤホイール5102、ドア5103の一部または全体などに適用することができる。また、図7(B)に示す自動車の内側の表示部5104、ハンドル5105、シフトレバー5106、座席シート5107、インナーリアビューミラー5108等に適用することができる。その他、ガラス窓の一部に適用してもよい。

0183

以上のようにして、本発明の一態様である発光装置を適用して電子機器や自動車を得ることができる。なお、適用できる電子機器や自動車は、本実施の形態に示したものに限らず、あらゆる分野において適用することが可能である。

0184

なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。

0185

(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を適用して作製される照明装置の構成について図8を用いて説明する。

0186

図8(A)、(B)、(C)、(D)には、照明装置の断面図の一例を示す。なお、図8(A)、(B)は基板側に光を取り出すボトムエミッション型の照明装置であり、図8(C)、(D)は、封止基板側に光を取り出すトップエミッション型の照明装置である。

0187

図8(A)に示す照明装置4000は、基板4001上に発光素子4002を有する。また、基板4001の外側に凹凸を有する基板4003を有する。発光素子4002は、第1の電極4004と、EL層4005と、第2の電極4006を有する。

0188

第1の電極4004は、電極4007と電気的に接続され、第2の電極4006は電極4008と電気的に接続される。また、第1の電極4004と電気的に接続される補助配線4009を設けてもよい。なお、補助配線4009上には、絶縁層4010が形成されている。

0189

また、基板4001と封止基板4011は、シール材4012で接着されている。また、封止基板4011と発光素子4002の間には、乾燥剤4013が設けられていることが好ましい。なお、基板4003は、図8(A)のような凹凸を有するため、発光素子4002で生じた光の取り出し効率を向上させることができる。

0190

また、基板4003に代えて、図8(B)の照明装置4100のように、基板4001の外側に拡散板4015を設けてもよい。

0191

図8(C)の照明装置4200は、基板4201上に発光素子4202を有する。発光素子4202は第1の電極4204と、EL層4205と、第2の電極4206とを有する。

0192

第1の電極4204は、電極4207と電気的に接続され、第2の電極4206は電極4208と電気的に接続される。また第2の電極4206と電気的に接続される補助配線4209を設けてもよい。また、補助配線4209の下部に、絶縁層4210を設けてもよい。

0193

基板4201と凹凸のある封止基板4211は、シール材4212で接着されている。また、封止基板4211と発光素子4202の間にバリア膜4213および平坦化膜4214を設けてもよい。なお、封止基板4211は、図8(C)のような凹凸を有するため、発光素子4202で生じた光の取り出し効率を向上させることができる。

0194

また、封止基板4211に代えて、図8(D)の照明装置4300のように、発光素子4202の上に拡散板4215を設けてもよい。

0195

なお、本実施の形態で示すEL層4005、4205に、本発明の一態様である有機金属錯体を適用することができる。この場合、消費電力の低い照明装置を提供することができる。

0196

なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。

0197

(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置を適用した応用品である照明装置の一例について、図9を用いて説明する。

0198

図9は、発光装置を室内の照明装置8001として用いた例である。なお、発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置を形成することもできる。その他、曲面を有する筐体を用いることで、発光領域が曲面を有する照明装置8002を形成することもできる。本実施の形態で示す発光装置に含まれる発光素子は薄膜状であり、筐体のデザインの自由度が高い。したがって、様々な意匠を凝らした照明装置を形成することができる。さらに、室内の壁面に照明装置8003を備えても良い。

0199

なお、上記以外にも室内に備えられた家具の一部に発光装置を適用することにより、家具としての機能を備えた照明装置とすることができる。

0200

以上のように、発光装置を適用した様々な照明装置が得られる。なお、これらの照明装置は本発明の一態様に含まれるものとする。

0201

また、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。

0202

(実施の形態8)
本実施の形態においては、本発明の一態様の発光素子または本発明の一態様の発光装置を有するタッチパネルについて、図10図14を用いて説明を行う。

0203

図10(A)(B)は、タッチパネル2000の斜視図である。なお、図10(A)(B)において、明瞭化のため、タッチパネル2000の代表的な構成要素を示す。

0204

タッチパネル2000は、表示パネル2501とタッチセンサ2595とを有する(図10(B)参照)。また、タッチパネル2000は、基板2510、基板2570、及び基板2590を有する。

0205

表示パネル2501は、基板2510上に複数の画素及び該画素に信号を供給することができる複数の配線2511を有する。複数の配線2511は、基板2510の外周部にまで引き回され、その一部が端子2519を構成している。端子2519はFPC2509(1)と電気的に接続する。

0206

基板2590には、タッチセンサ2595と、タッチセンサ2595と電気的に接続する複数の配線2598とを有する。複数の配線2598は、基板2590の外周部に引き回され、その一部は端子2599を構成する。そして、端子2599はFPC2509(2)と電気的に接続される。なお、図10(B)では明瞭化のため、基板2590の裏面側(基板2510と対向する面側)に設けられるタッチセンサ2595の電極や配線等を実線で示している。

0207

タッチセンサ2595として、例えば静電容量方式のタッチセンサを適用できる。静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。

0208

投影型静電容量方式としては、主に駆動方式の違いから自己容量方式、相互容量方式などがある。相互容量方式を用いると同時多点検出が可能となるため好ましい。

0209

まず、投影型静電容量方式のタッチセンサを適用する場合について、図10(B)を用いて説明する。なお、投影型静電容量方式の場合には、指等の検知対象近接または接触を検知することができる、様々なセンサを適用することができる。

0210

投影型静電容量方式のタッチセンサ2595は、電極2591と電極2592とを有する。電極2591と電極2592は、複数の配線2598のうちのそれぞれ異なる配線と電気的に接続する。また、電極2592は、図10(A)(B)に示すように、一方向に繰り返し配置された複数の四辺形が角部で配線2594により、一方向に接続される形状を有する。電極2591も同様に複数の四辺形が角部で接続される形状を有するが、接続される方向は、電極2592が接続される方向と交差する方向となる。なお、電極2591が接続される方向と、電極2592が接続される方向とは、必ずしも直交する関係にある必要はなく、0度を超えて90度未満の角度をなすように配置されてもよい。

0211

なお、配線2594の電極2592との交差部の面積は、できるだけ小さくなる形状が好ましい。これにより、電極が設けられていない領域の面積を低減でき、透過率のバラツキを低減できる。その結果、タッチセンサ2595を透過する光の輝度のバラツキを低減することができる。

0212

なお、電極2591及び電極2592の形状はこれに限定されず、様々な形状を取りうる。例えば、複数の電極2591をできるだけ隙間が生じないように配置し、絶縁層を介して電極2592を複数設ける構成としてもよい。このとき、隣接する2つの電極2592の間に、これらとは電気的に絶縁されたダミー電極を設けると、透過率の異なる領域の面積を低減できるため好ましい。

0213

次に、図11を用いて、タッチパネル2000の詳細について説明する。図11は、図10(A)に示す一点鎖線X1−X2間の断面図に相当する。

0214

タッチパネル2000は、タッチセンサ2595と表示パネル2501とを有する。

0215

タッチセンサ2595は、基板2590に接して千鳥格子状に配置された電極2591及び電極2592と、電極2591及び電極2592を覆う絶縁層2593と、隣り合う電極2591を電気的に接続する配線2594とを有する。なお、隣り合う電極2591の間には、電極2592が設けられている。

0216

電極2591及び電極2592は、透光性を有する導電材料を用いて形成することができる。透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を用いることができる。また、グラフェン化合物を用いることもできる。なお、グラフェン化合物を用いる場合は、例えば膜状に形成された酸化グラフェン還元して形成することができる。還元する方法としては、熱を加える方法やレーザを照射する方法等を挙げることができる。

0217

電極2591及び電極2592の形成方法としては、例えば、透光性を有する導電性材料を基板2590上にスパッタリング法により成膜した後、フォトリソグラフィ法等の様々なパターニング技術により、不要な部分を除去することで形成することができる。

0218

絶縁層2593に用いる材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂シロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用いることができる。

0219

また、絶縁層2593の一部に形成された配線2594により、隣接する電極2591が電気的に接続される。なお、配線2594に用いる材料は、電極2591及び電極2592に用いる材料よりも導電性の高い材料を用いることにより電気抵抗を低減することができるため好ましい。

0220

また、配線2598は、電極2591または電極2592と電気的に接続される。なお、配線2598の一部は、端子として機能する。配線2598には、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、チタン、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、またはパラジウム等の金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。

0221

また、端子2599により、配線2598とFPC2509(2)とが電気的に接続される。なお、端子2599には、様々な異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)や、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)などを用いることができる。

0222

また、配線2594に接して接着層2597が設けられる。すなわち、タッチセンサ2595は、接着層2597を介して、表示パネル2501に重なるように張り合わされる。なお、接着層2597と接する表示パネル2501の表面は、図11(A)に示すように基板2570を有していてもよいが、必ずしも必要ではない。

0223

接着層2597は、透光性を有する。例えば、熱硬化性樹脂紫外線硬化樹脂を用いることができ、具体的には、アクリル系樹脂ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、またはシロキサン系樹脂を用いることができる。

0224

図11(A)に示す表示パネル2501は、基板2510と基板2570との間にマトリクス状に配置された複数の画素と駆動回路とを有する。また、各画素は発光素子と、発光素子を駆動する画素回路とを有する。

0225

図11(A)には、表示パネル2501の画素の一例として、画素2502Rを示し、駆動回路の一例として走査線駆動回路2503gを示す。

0226

画素2502Rは、発光素子2550Rと、発光素子2550Rに電力を供給することができるトランジスタ2502tとを有する。

0227

トランジスタ2502tは、絶縁層2521で覆われている。なお、絶縁層2521は、先に形成されたトランジスタ等に起因する凹凸を平坦化するための機能を有する。また、絶縁層2521に不純物拡散を抑制できる機能を付与してもよい。この場合、不純物の拡散によるトランジスタ等の信頼性の低下を抑制できるので好ましい。

0228

発光素子2550Rは、トランジスタ2502tと配線を介して電気的に接続される。なお、配線と直接接続されるのは、発光素子2550Rの一方の電極である。なお、発光素子2550Rの一方の電極の端部は、絶縁体2528で覆われている。

0229

発光素子2550Rは、一対の電極間にEL層を有してなる。また、発光素子2550Rと重なる位置に着色層2567Rが設けられており、発光素子2550Rが発する光の一部は、着色層2567Rを透過して、図中に示す矢印の方向に射出される。また、着色層の端部に遮光層2567BMが設けられており、発光素子2550Rと着色層2567Rとの間には、封止層2560を有する。

0230

なお、発光素子2550Rからの光を取り出す方向に封止層2560が設けられている場合には、封止層2560は、透光性を有するのが好ましい。また、封止層2560は、空気より大きい屈折率を有すると好ましい。

0231

走査線駆動回路2503gは、トランジスタ2503tと、容量素子2503cとを有する。なお、駆動回路を画素回路と同一の工程で同一基板上に形成することができる。従って、画素回路のトランジスタ2502tと同様に、駆動回路(走査線駆動回路2503g)のトランジスタ2503tも絶縁層2521で覆われている。

0232

また、トランジスタ2503tに信号を供給することができる配線2511が設けられている。なお、配線2511と接して端子2519が設けられる。また、端子2519は、FPC2509(1)と電気的に接続されており、FPC2509(1)は、画像信号及び同期信号等の信号を供給する機能を有する。なお、FPC2509(1)にはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。

0233

図11(A)において示す表示パネル2501には、ボトムゲート型のトランジスタを適用する場合について示したが、トランジスタの構造はこれに限られることはなく様々な構造のトランジスタを適用することができる。また、図11(A)に示す、トランジスタ2502t及びトランジスタ2503tには、酸化物半導体を含む半導体層チャネル領域として用いることができる。その他、アモルファスシリコンを含む半導体層や、レーザーアニールなどの処理により結晶化させた多結晶シリコンを含む半導体層をチャネル領域として用いることができる。

0234

また、図11(A)に示すボトムゲート型のトランジスタとは異なるトップゲート型のトランジスタを表示パネル2501に適用する場合の構成について、図11(B)に示す。なお、トランジスタの構造が変わった場合でも、チャネル領域に用いることができるバリエーションについては同様とする。

0235

図11(A)で示したタッチパネル2000は、図11(A)に示すように画素からの光が外部に射出される側の表面に、少なくとも画素と重なるように反射防止層2567pを有するのが好ましい。なお、反射防止層2567pとして、円偏光板等を用いることができる。

0236

図11(A)で示した基板2510、基板2570、基板2590としては、例えば、水蒸気の透過率が1×10−5g/(m2・day)以下、好ましくは1×10−6g/(m2・day)以下である可撓性を有する材料を好適に用いることができる。または、これらの基板の熱膨張率が、およそ等しい材料を用いることが好ましい。例えば、線膨張率が1×10−3/K以下、好ましくは5×10−5/K以下、より好ましくは1×10−5/K以下である材料が挙げられる。

0237

次に、図11に示すタッチパネル2000と構成の異なるタッチパネル2000’について、図12を用いて説明する。但し、タッチパネル2000と同様にタッチパネルとして適用することができる。

0238

図12には、タッチパネル2000’の断面図を示す。図12に示すタッチパネル2000’は、図11に示すタッチパネル2000と、表示パネル2501に対するタッチセンサ2595の位置が異なる。ここでは異なる構成についてのみ説明し、同様の構成を用いることができる部分は、タッチパネル2000の説明を援用することとする。

0239

着色層2567Rは、発光素子2550Rと重なる位置にある。また、図12(A)に示す発光素子2550Rからの光は、トランジスタ2502tが設けられている方向に射出される。すなわち、発光素子2550Rからの光(一部)は、着色層2567Rを透過して、図中に示す矢印の方向に射出される。なお、着色層2567Rの端部には遮光層2567BMが設けられている。

0240

また、タッチセンサ2595は、表示パネル2501の発光素子2550Rから見てトランジスタ2502tが設けられている側に設けられている(図12(A)参照)。

0241

また、接着層2597は、表示パネル2501が有する基板2510と接しており、図12(A)に示す構造の場合には、表示パネル2501とタッチセンサ2595とを貼り合わせている。但し、接着層2597により貼り合わされる表示パネル2501とタッチセンサ2595との間に基板2510を設けない構成としてもよい。

0242

また、タッチパネル2000の場合と同様にタッチパネル2000’の場合も表示パネル2501には、様々な構造のトランジスタを適用することができる。なお、図12(A)においては、ボトムゲート型のトランジスタを適用する場合について示したが、図12(B)に示すようにトップゲート型のトランジスタを適用してもよい。

0243

次に、タッチパネルの駆動方法の一例について、図13を用いて説明を行う。

0244

図13(A)は、相互容量方式のタッチセンサの構成を示すブロック図である。図13(A)では、パルス電圧出力回路2601、電流検出回路2602を示している。なお、図13(A)では、パルス電圧が与えられる電極2621をX1−X6として、電流の変化を検知する電極2622をY1−Y6として、それぞれ6本の配線で例示している。また、図13(A)は、電極2621と、電極2622とが重畳することで形成される容量2603を示している。なお、電極2621と電極2622とはその機能を互いに置き換えてもよい。

0245

パルス電圧出力回路2601は、X1−X6の配線に順にパルス電圧を印加するための回路である。X1−X6の配線にパルス電圧が印加されることで、容量2603を形成する電極2621と電極2622との間に電界が生じる。この電極間に生じる電界が遮蔽等により容量2603の相互容量に変化を生じさせることを利用して、被検知体の近接、または接触を検出することができる。

0246

電流検出回路2602は、容量2603での相互容量の変化による、Y1〜Y6の配線での電流の変化を検出するための回路である。Y1−Y6の配線では、被検知体の近接、または接触がないと検出される電流値に変化はないが、検出する被検知体の近接、または接触により相互容量が減少する場合には電流値が減少する変化を検出する。なお電流の検出は、積分回路等を用いて行えばよい。

0247

次に、図13(B)には、図13(A)で示す相互容量方式のタッチセンサにおける入出力波形のタイミングチャートを示す。図13(B)では、1フレーム期間で各行列での被検知体の検出を行うものとする。また図13(B)では、被検知体を検出しない場合(非タッチ)と被検知体を検出する場合(タッチ)との2つの場合について示している。なおY1−Y6の配線については、検出される電流値に対応する電圧値とした波形を示している。

0248

X1−X6の配線には、順にパルス電圧が与えられ、該パルス電圧にしたがってY1−Y6の配線での波形が変化する。被検知体の近接または接触がない場合には、X1−X6の配線の電圧の変化に応じてY1−Y6の波形が一様に変化する。一方、被検知体が近接または接触する箇所では、電流値が減少するため、これに対応する電圧値の波形も変化する。このように、相互容量の変化を検出することにより、被検知体の近接または接触を検知することができる。

0249

また、図13(A)ではタッチセンサとして配線の交差部に容量2603のみを設けるパッシブ型のタッチセンサの構成を示したが、トランジスタと容量とを備えたアクティブ型のタッチセンサとしてもよい。図14にアクティブ型のタッチセンサに含まれる一つのセンサ回路の例を示している。

0250

図14に示すセンサ回路は、容量2603と、トランジスタ2611と、トランジスタ2612と、トランジスタ2613とを有する。

0251

トランジスタ2613はゲートに信号G2が与えられ、ソースまたはドレインの一方に電圧VRESが与えられ、他方が容量2603の一方の電極およびトランジスタ2611のゲートと電気的に接続する。トランジスタ2611は、ソースまたはドレインの一方がトランジスタ2612のソースまたはドレインの一方と電気的に接続し、他方に電圧VSSが与えられる。トランジスタ2612は、ゲートに信号G1が与えられ、ソースまたはドレインの他方が配線MLと電気的に接続する。容量2603の他方の電極には電圧VSSが与えられる。

0252

次に、図14に示すセンサ回路の動作について説明する。まず信号G2としてトランジスタ2613をオン状態とする電位が与えられることで、トランジスタ2611のゲートが接続されるノードnに電圧VRESに対応した電位が与えられる。次に、信号G2としてトランジスタ2613をオフ状態とする電位が与えられることで、ノードnの電位が保持される。続いて、指等の被検知体の近接または接触により、容量2603の相互容量が変化することに伴い、ノードnの電位がVRESから変化する。

0253

読み出し動作は、信号G1にトランジスタ2612をオン状態とする電位を与える。ノードnの電位に応じてトランジスタ2611に流れる電流、すなわち配線MLに流れる電流が変化する。この電流を検出することにより、被検知体の近接または接触を検出することができる。

0254

トランジスタ2611、トランジスタ2612、及びトランジスタ2613としては、酸化物半導体層をチャネル領域が形成される半導体層に用いることが好ましい。とくにトランジスタ2613にこのようなトランジスタを適用することにより、ノードnの電位を長期間に亘って保持することが可能となり、ノードnにVRESを供給しなおす動作(リフレッシュ動作)の頻度を減らすことができる。

0255

なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。

0256

(実施の形態9)
本実施の形態においては、本発明の一態様の発光素子を有する表示装置として、反射型液晶素子と、発光素子と、を有し、透過モード反射モードの両方の表示を行うことのできる表示装置について、図15図17を用いて説明する。なお、このような表示装置は、ER−hybrid display(Emissive OLED and Reflective LC Hybrid display)とも呼ぶことができる。

0257

なお、本実施の形態で示す表示装置は、屋外など外光明るい場所において、反射モードを用いた表示により、極めて電力消費が低い駆動を行うことができる。一方、夜間や室内など外光が暗い場所では、透過モードを用いた表示により、最適な輝度で画像を表示することができるという特徴を有する。従って、これらを組み合わせて表示させることにより、従来の表示パネルに比べて、低い消費電力で、且つコントラストの高い表示を行うことができる。

0258

本実施の形態で示す表示装置の一例としては、反射電極を備えた液晶素子と、発光素子とが積層され、発光素子と重なる位置に反射電極の開口部が設けられ、反射モードの際には可視光を反射電極によって反射させ、透過モードの場合には、反射電極の開口部から発光素子の光が射出される構成を有する表示装置について示す。なお、これらの素子(液晶素子および発光素子)の駆動に用いるトランジスタは、同一平面上に配置されていることが好ましい。また、積層される液晶素子と、発光素子とは、絶縁層を介して形成されることが好ましい。

0259

図15(A)には、本実施の形態で説明する表示装置のブロック図を示す。表示装置500は、回路(G)501、回路(S)502、および表示部503を有する。なお、表示部503には、画素504が、方向R及び方向Cにマトリクス状に複数配置されている。また、回路(G)501は、配線G1、配線G2、配線ANO、及び配線CSCOMが、それぞれ複数電気的に接続されており、さらにこれらの配線は、方向Rに複数配列された画素504とも電気的に接続されている。回路(S)502は、配線S1及び配線S2が、それぞれ複数電気的に接続されており、さらにこれらの配線は、方向Cに複数配列された画素504とも電気的に接続されている。

0260

また、画素504は、液晶素子と発光素子を有し、これらは、互いに重なる部分を有する。

0261

図15(B1)には、画素504が有する液晶素子の反射電極として機能する導電膜505の形状について示す。なお、導電膜505の一部で発光素子と重なる位置506に開口部507が設けられている。すなわち、発光素子からの光は、この開口部507を介して射出される。

0262

図15(B1)に示す画素504は、方向Rに隣接する画素504が異なる色を呈するように配列されている。さらに、開口部507は、方向Rに一列に配列されることのないように設けられている。このような配列にすることは、隣接する画素504が有する発光素子間におけるクロストークを抑制する効果を有する。

0263

開口部507の形状としては、例えば多角形四角形楕円形円形または十字等の形状とすることができる。また、細長い筋状、スリット状等の形状としてもよい。

0264

なお、導電膜505の配列のバリエーションとしては、図15(B2)に示す配列としてもよい。

0265

導電膜505の総面積(開口部507を除く)に対する開口部507の割合は、表示装置の表示に影響を与える。すなわち、開口部507の面積が大きいと液晶素子による表示が暗くなり、開口部507の面積が小さいと発光素子による表示が暗くなるという問題が生じる。また、上記の比率だけでなく、開口部507の面積そのものが小さい場合にも、発光素子から射出される光の取り出し効率が低下するという問題が生じる。なお、上記導電膜505の総面積(開口部507を除く)に対する開口部507の面積の割合としては、5%以上60%以下とするのが液晶素子および発光素子を組み合わせた際の表示品位を保つ上で好ましい。

0266

次に、画素504の回路構成の一例について図16を用いて説明する。図16では、隣接する2つの画素504を示す。

0267

画素504は、トランジスタSW1、容量素子C1、液晶素子510、トランジスタSW2、トランジスタM、容量素子C2、及び発光素子511等を有する。なお、これらは、配線G1、配線G2、配線ANO、配線CSCOM、配線S1、及び配線S2のいずれかと画素504において、電気的に接続されている。また、液晶素子510は配線VCOM1と、発光素子511は配線VCOM2と、それぞれ電気的に接続されている。

0268

また、トランジスタSW1のゲートは、配線G1と接続され、トランジスタSW1のソース又はドレインの一方は、配線S1と接続され、ソース又はドレインの他方は、容量素子C1の一方の電極、及び液晶素子510の一方の電極と接続されている。なお、容量素子C1の他方の電極は、配線CSCOMと接続されている。また、液晶素子510の他方の電極は、配線VCOM1と接続されている。

0269

また、トランジスタSW2のゲートは、配線G2と接続され、トランジスタSW2のソース又はドレインの一方は、配線S2と接続され、ソース又はドレインの他方は、容量素子C2の一方の電極、及びトランジスタMのゲートと接続されている。なお、容量素子C2の他方の電極は、トランジスタMのソース又はドレインの一方、及び配線ANOと接続されている。また、トランジスタMのソース又はドレインの他方は、発光素子511の一方の電極と接続されている。また、発光素子511の他方の電極は、配線VCOM2と接続されている。

0270

なお、トランジスタMは、半導体を挟む2つのゲートを有し、これら2つのゲートは、電気的に接続されている。このような構造とすることにより、トランジスタMが流す電流量を増大させることができる。

0271

配線G1から与えられる信号によって、トランジスタSW1の導通状態または非導通状態が制御される。また、配線VCOM1からは、所定の電位が与えられる。また、配線S1から与えられる信号によって、液晶素子510の液晶配向状態を制御することができる。また、配線CSCOMからは、所定の電位が与えられる。

0272

配線G2から与えられる信号によって、トランジスタSW2の導通状態または非導通状態が制御される。また、配線VCOM2及び配線ANOからそれぞれ与えられる電位の電位差によって、発光素子511を発光させることができる。また、配線S2から与えられる信号によって、トランジスタMの導通状態を制御することができる。

0273

したがって、本実施の形態で示す構成において、例えば反射モードの場合には、配線G1及び配線S1から与えられる信号により液晶素子510を制御し、光学変調を利用して表示させることができる。また、透過モードの場合には、配線G2及び配線S2から与えられる信号により発光素子511を発光させることができる。さらに両方のモードを同時に用いる場合には、配線G1、配線G2、配線S1及び配線S2のそれぞれから与えられる信号に基づき所望の駆動を行うことができる。

0274

次に、本実施の形態で説明する表示装置500の断面概略図を図17に示し、詳細を説明する。

0275

表示装置500は、基板521と基板522との間に、発光素子523および液晶素子524を有する。なお、発光素子523および液晶素子524は、絶縁層525を介してそれぞれ形成される。すなわち、基板521と絶縁層525との間に発光素子523を有し、基板522と絶縁層525との間に液晶素子524を有する。

0276

絶縁層525と発光素子523との間には、トランジスタ515、トランジスタ516、トランジスタ517、および着色層528等を有する。

0277

基板521と発光素子523との間には、接着層529を有する。また、発光素子523は、絶縁層525側から一方の電極となる導電層530、EL層531、他方の電極となる導電層532の順に積層された積層構造を有する。なお、発光素子523は、ボトムエミッション型の発光素子であるため、導電層532は可視光を反射する材料を含み、導電層530は可視光を透過する材料を含む。発光素子523が発する光は、着色層528、絶縁層525を透過し、さらに開口部533を通って液晶素子524を透過した後、基板522から外部に射出される。

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