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公開番号2025077030
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-16
出願番号2024192628
出願日2024-11-01
発明の名称発光デバイス
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H10K 50/17 20230101AFI20250509BHJP()
要約【課題】信頼性が良好な発光デバイスを提供する。
【解決手段】第1の電極と、第2の電極と、EL層と、を有し、EL層は、第1の電極および第2の電極の間に位置し、EL層は、発光層と、電子注入層と、を有し、電子注入層は、金属または金属の酸化物と、第1の有機化合物と、第2の有機化合物を含み、第1の有機化合物は、電子供与基を有する第1のπ電子不足型複素芳香環を含む有機化合物であり、第2の有機化合物は、第2のπ電子不足型複素芳香環を有する有機化合物であり、第2の有機化合物のLUMO準位は、第1の有機化合物のLUMO準位よりも0.20eV以上小さい発光デバイスを提供する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の電極と、第２の電極と、ＥＬ層と、を有し、
前記ＥＬ層は、前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置し、
前記ＥＬ層は、発光層と、電子注入層と、を有し、
前記電子注入層は、金属または前記金属の酸化物と、第１の有機化合物と、第２の有機化合物を含む混合層であり、
前記第１の有機化合物は、電子供与基を有する第１のπ電子不足型複素芳香環を含む有機化合物であり、
前記第２の有機化合物は、第２のπ電子不足型複素芳香環を有する有機化合物であり、
前記第２の有機化合物のＬＵＭＯ準位は、前記第１の有機化合物のＬＵＭＯ準位よりも０．２０ｅＶ以上小さい発光デバイス。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
同一の絶縁表面上に形成された第１の電極群と、
前記第１の電極群に対向する第２の電極群と、
前記第１の電極群と前記第２の電極群との間に位置するＥＬ層群と、を有する発光デバイス群に含まれる複数の発光デバイスのうちの一つの発光デバイスであって、
前記発光デバイスは、
第１の電極と、第２の電極と、ＥＬ層を有し、
前記第１の電極は、前記第１の電極群のうちの一つであって、
前記第１の電極は、前記複数の発光デバイス毎に独立し、
前記ＥＬ層は、前記ＥＬ層群のうちの一つであって、
前記ＥＬ層は、前記複数の発光デバイス毎に独立し、
前記第２の電極は、前記複数の発光デバイスが共有する連続した導電層であり、
前記第２の電極及び前記ＥＬ層は、前記第１の電極と重なり、
前記ＥＬ層は、発光層と、電子注入層と、を有し、
前記電子注入層は、金属または前記金属の酸化物と、第１の有機化合物と、第２の有機化合物を含む混合層であり、
前記第１の有機化合物は、電子供与基を有する第１のπ電子不足型複素芳香環を含む有機化合物であり、
前記第２の有機化合物は、第２のπ電子不足型複素芳香環を有する有機化合物であり、
前記第２の有機化合物のＬＵＭＯ準位は、前記第１の有機化合物のＬＵＭＯ準位よりも０．２０ｅＶ以上小さく、
前記発光デバイスが有する前記ＥＬ層と、前記発光デバイスに隣接する他の発光デバイスが有するＥＬ層との間隔が、０．５μｍ以上５μｍ以下である発光デバイス。
【請求項３】
第１の電極と、第２の電極と、ＥＬ層と、を有し、
前記ＥＬ層は、前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置し、
前記ＥＬ層は、発光層と、電子注入層と、を有し、
前記電子注入層は、金属を含む第１の層と、第１の有機化合物および第２の有機化合物を含む第２の層との積層構造を有し、
前記第１の層は、前記第２の層よりも陰極側に位置し、
前記第１の有機化合物は、電子供与基を有する第１のπ電子不足型複素芳香環を含む有機化合物であり、
前記第２の有機化合物は、第２のπ電子不足型複素芳香環を有する有機化合物であり、
前記第２の有機化合物のＬＵＭＯ準位は、前記第１の有機化合物のＬＵＭＯ準位よりも０．２０ｅＶ以上小さい発光デバイス。
【請求項４】
同一の絶縁表面上に形成された第１の電極群と、
前記第１の電極群に対向する第２の電極群と、
前記第１の電極群と前記第２の電極群との間に位置するＥＬ層群と、を有する発光デバイス群に含まれる複数の発光デバイスのうちの一つの発光デバイスであって、
前記発光デバイスは、
第１の電極と、第２の電極と、ＥＬ層を有し、
前記第１の電極は、前記第１の電極群のうちの一つであって、
前記第１の電極は、前記複数の発光デバイス毎に独立し、
前記ＥＬ層は、前記ＥＬ層群のうちの一つであって、
前記ＥＬ層は、前記複数の発光デバイス毎に独立し、
前記第２の電極は、前記複数の発光デバイスが共有する連続した導電層であり、
前記第２の電極及び前記ＥＬ層は、前記第１の電極と重なり、
前記ＥＬ層は、発光層と、電子注入層と、を有し、
前記電子注入層は、金属を含む第１の層と、第１の有機化合物および第２の有機化合物を含む第２の層との積層構造を有し、
前記第１の層は、前記第２の層よりも陰極側に位置し、
前記第１の有機化合物は、電子供与基を有する第１のπ電子不足型複素芳香環を含む有機化合物であり、
前記第２の有機化合物は、第２のπ電子不足型複素芳香環を有する有機化合物であり、
前記第２の有機化合物のＬＵＭＯ準位は、前記第１の有機化合物のＬＵＭＯ準位よりも０．２０ｅＶ以上小さく、
前記発光デバイスが有する前記ＥＬ層と、前記発光デバイスに隣接する他の発光デバイスが有するＥＬ層との間隔が、０．５μｍ以上５μｍ以下である発光デバイス。
【請求項５】
請求項１または請求項２において、
前記第１の有機化合物のＬＵＭＯ準位をＬＵＭＯ１（ｅＶ）とすると、前記第２の有機化合物のＬＵＭＯ準位（ＬＵＭＯ２（ｅＶ））が、
ＬＵＭＯ１－０．８０≦ＬＵＭＯ２≦ＬＵＭＯ１－０．２０
を満たす発光デバイス。
【請求項６】
請求項１または請求項２において、
第１のπ電子不足型複素芳香環が、２以上のピリジン環を含む複素芳香環である発光デバイス。
【請求項７】
請求項１または請求項２において、
前記第１の有機化合物が、酸解離定数ｐＫａが８以上の有機化合物である発光デバイス。
【請求項８】
請求項１または請求項２において、
第１のπ電子不足型複素芳香環と第２のπ電子不足型複素芳香環が異なる発光デバイス。
【請求項９】
請求項１または請求項２において、
前記第２の有機化合物は、アゾール環（イミダゾール環、ピラゾール環、オキサゾール環、チアゾール環）、トリアゾール環、ジアジン環（ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環）、またはトリアジン環を有する発光デバイス。
【請求項１０】
請求項１または請求項２において、
前記第２の有機化合物は、酸解離定数ｐＫａが４より小さい発光デバイス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、発光デバイスに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置（例えば、タッチセンサ）、入出力装置（例えば、タッチパネル）、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】
【０００３】
表示装置は、近年様々な用途への展開がなされている。例えば、大型の表示装置の用途として、家庭用のテレビジョン装置（テレビまたはテレビジョン受信機ともいう）、デジタルサイネージ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｇｅ：電子看板）、及び、ＰＩＤ（ＰｕｂｌｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）等が、小型の表示装置の用途として、タッチパネルを備えるスマートフォンまたはタブレット端末などの開発が進められている。
【０００４】
また同時に、表示装置はその高精細化も求められている。高精細な表示装置が要求される機器としては、例えば、仮想現実（ＶＲ：ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ）、拡張現実（ＡＲ：ＡｕｇｍｅｎｔｅｄＲｅａｌｉｔｙ）、代替現実（ＳＲ：ＳｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌＲｅａｌｉｔｙ）、及び、複合現実（ＭＲ：ＭｉｘｅｄＲｅａｌｉｔｙ）向けの機器が、盛んに開発されている。
【０００５】
表示装置に用いられる表示素子としては、発光デバイス（発光素子ともいう）の開発が盛んに進められている。エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、以下ＥＬと記す）現象を利用した発光デバイス（ＥＬデバイス、ＥＬ素子ともいう）、特に有機化合物を主として用いた有機ＥＬデバイスは、薄型軽量化が容易である、入力信号に対し高速に応答可能である、直流定電圧電源を用いて駆動可能である等の特徴を有することから、表示装置に好適である。
【０００６】
有機ＥＬデバイスを用い、より高精細な発光装置を得るために、メタルマスクを用いた蒸着法に代わって、フォトレジストなどを用いたフォトリソグラフィ法による有機層のパターニングが研究されている。フォトリソグラフィ法を用いることによって、ＥＬ層の間隔が数μｍという高精細な表示装置を得ることができる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特表２０１８－５２１４５９号公報
国際公開第２０２１／０４５１７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以前より有機ＥＬデバイス（本明細書においては発光デバイスともいう）のＥＬ層は、水、酸素などの大気成分に曝されると初期特性や信頼性に影響が出ることが知られており、その取扱いは真空に近い雰囲気で行われることが常識であった。特に、電子注入層は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属、もしくはこれらの化合物が用いられるが、これらの金属および化合物は水または酸素との非常に反応性が高く、ＥＬ層の表面が大気中に曝されると瞬く間に劣化してしまい、電子注入層として機能しなくなってしまう。
【０００９】
しかし、上述のようにフォトリソグラフィ法により加工を行う過程においては、どうしてもＥＬ層の表面を大気中に曝す必要がある。
【００１０】
本発明の一態様では、新規な発光デバイスを提供することを目的とする。または、本発明の他の一態様では、良好な効率を有する発光デバイスを提供することを目的とする。または、本発明の一態様では、信頼性が良好な発光デバイスを提供することを目的とする。または、本発明の他の一態様では、良好な効率および信頼性を有する発光デバイスを提供することを目的とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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