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公開番号2025067884
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2024178748
出願日2024-10-11
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 50/19 20230101AFI20250417BHJP()
要約【課題】良好な特性の発光デバイスを提供する。
【解決手段】同一の絶縁表面上に形成された複数の有機化合物層を有する発光デバイスにおいて、有機化合物層は、第1の発光層と、第2の発光層と、中間層と、を有し、中間層は、第1の層を有し、第1の層は、金属または金属化合物、第1の有機化合物及び第2の有機化合物を有し、第1の有機化合物は、π電子不足型複素芳香環を有し、第2の有機化合物は、2以上の複素芳香環を有し、2以上の複素芳香環は、互いに結合または縮合し、合計で3以上のヘテロ原子を有し、第2の有機化合物は、3以上のヘテロ原子のうち2以上により多座で金属または金属化合物に相互作用する機能を有する、発光デバイスである。
【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、有機化合物層と、を有し、
前記有機化合物層は、第１の発光層と、第２の発光層と、中間層と、を有し、
前記中間層は、前記第１の発光層と、前記第２の発光層と、の間に位置し、
前記中間層は、金属または金属化合物、第１の有機化合物、及び前記第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有し、
前記第１の有機化合物は、π電子不足型複素芳香環を有し、
前記第２の有機化合物は、２以上の複素芳香環を有し、
２以上の前記複素芳香環は、互いに結合または縮合し、合計で３以上のヘテロ原子を有し、
前記第２の有機化合物は、前記３以上のヘテロ原子のうち２以上により多座で前記金属または前記金属化合物に相互作用する機能を有する、発光デバイス。
続きを表示（約 3,500 文字）【請求項２】
第１の電極と、第２の電極と、有機化合物層と、を有し、
前記有機化合物層は、第１の発光層と、第２の発光層と、中間層と、を有し、
前記中間層は、前記第１の発光層と、前記第２の発光層と、の間に位置し、
前記中間層は、金属または金属化合物、第１の有機化合物、及び前記第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有し、
前記第１の有機化合物は、π電子不足型複素芳香環を有し、
前記第２の有機化合物は、２以上の複素芳香環を有し、
２以上の前記複素芳香環は、互いに結合または縮合し、合計で３以上のヘテロ原子を有し、
前記第２の有機化合物は、前記３以上のヘテロ原子のうち２以上により多座で前記金属または前記金属化合物に相互作用する機能を有し、
前記第１の有機化合物および前記金属または前記金属化合物は、相互作用によりドナー準位を形成し、前記第２の有機化合物に対して電子ドナーとして機能する、発光デバイス。
【請求項３】
第１の電極と、第２の電極と、有機化合物層と、を有し、
前記有機化合物層は、第１の発光層と、第２の発光層と、中間層と、を有し、
前記中間層は、前記第１の発光層と、前記第２の発光層と、の間に位置し、
前記中間層は、金属または金属化合物、第１の有機化合物、及び前記第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有し、
前記第１の有機化合物は、π電子不足型複素芳香環を有し、
前記第２の有機化合物は、２以上の複素芳香環を有し、
２以上の前記複素芳香環は、互いに結合または縮合し、合計で３以上のヘテロ原子を有し、
前記中間層は、ＴｏＦ－ＳＩＭＳ測定より、前記第１の有機化合物の質量数、前記第２の有機化合物の質量数、および前記金属または前記金属化合物の質量数の和に相当する質量電荷比が検出される、発光デバイス。
【請求項４】
第１の電極と、第２の電極と、有機化合物層と、を有し、
前記有機化合物層は、前記第１の電極と、前記第２の電極と、の間に位置し、
前記有機化合物層は、第１の発光層と、第２の発光層と、中間層と、を有し、
前記中間層は、前記第１の発光層と、前記第２の発光層と、の間に位置し、
前記中間層は、金属または金属化合物、第１の有機化合物及び前記第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有し、
前記第１の有機化合物は、π電子不足型複素芳香環を有し、
前記第２の有機化合物は、一般式（Ｇ１－１）で表される有機化合物であり、
前記中間層は、ＴｏＦ－ＳＩＭＳ測定より、前記第１の有機化合物の質量数、前記第２の有機化合物の質量数、および前記金属または前記金属化合物の質量数の和に相当する質量電荷比が検出される、発光デバイス。
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2025067884000086.jpg
37
167
（一般式（Ｇ１－１）において、Ａ
１
、Ａ
２
及びＡ
３
はそれぞれ独立に、置換または無置換の炭素数１以上３０以下の複素芳香環を表し、Ａ
１
、Ａ
２
及びＡ
３
は互いに縮合環を形成していてもよい。）
【請求項５】
第１の電極と、第２の電極と、有機化合物層と、を有し、
前記有機化合物層は、前記第１の電極と、前記第２の電極と、の間に位置し、
前記有機化合物層は、第１の発光層と、第２の発光層と、中間層と、を有し、
前記中間層は、前記第１の発光層と、前記第２の発光層と、の間に位置し、
前記中間層は、金属または金属化合物、第１の有機化合物及び前記第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有し、
前記第１の有機化合物は、π電子不足型複素芳香環を有し、
前記第２の有機化合物は、一般式（Ｇ１－２）で表される有機化合物であり、
前記中間層は、ＴｏＦ－ＳＩＭＳ測定より、前記第１の有機化合物の質量数、前記第２の有機化合物の質量数、および前記金属または前記金属化合物の質量数の和に相当する質量電荷比が検出される、発光デバイス。
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2025067884000087.jpg
26
167
（一般式（Ｇ１－２）中において、Ａ
１
、及びＡ
２
はそれぞれ独立に、置換または無置換の炭素数１以上３０以下の複素芳香環を表し、Ａ
１
、及びＡ
２
は互いに縮合環を形成していてもよく、Ａ
１
は２以上の窒素原子を有する。）
【請求項６】
同一の絶縁表面上に形成された複数の発光デバイスのうちの一つであって、
第１の電極と、第２の電極と、有機化合物層と、を有し、
前記第１の電極は、隣り合う発光デバイスに対して独立し、
前記第２の電極は、前記隣り合う発光デバイスと共有され、
前記有機化合物層は、前記第１の電極と、前記第２の電極と、の間に位置し、
前記有機化合物層は、第１の発光層と、第２の発光層と、中間層と、を有し、
前記中間層は、前記第１の発光層と、前記第２の発光層と、の間に位置し、
前記第１の発光層、前記中間層及び前記第２の発光層は、前記隣り合う発光デバイスに対して独立し、かつ、その輪郭が一致または概略一致しており、
前記中間層は、第１の層を有し、
前記第１の層は、金属または金属化合物、第１の有機化合物、及び第２の有機化合物を有し、
前記第１の有機化合物は、π電子不足型複素芳香環を有し、
前記第２の有機化合物は、２以上の複素芳香環を有し、
２以上の前記複素芳香環は、互いに結合または縮合し、合計で３以上のヘテロ原子を有し、
前記第２の有機化合物は、前記３以上のヘテロ原子のうち２以上により多座で前記金属または前記金属化合物に相互作用する機能を有する、発光デバイス。
【請求項７】
請求項６において、前記第２の有機化合物は、前記３以上のヘテロ原子のうち２以上により２座または３座で前記金属または前記金属化合物に相互作用する機能を有する、発光デバイス。
【請求項８】
請求項７において、前記ヘテロ原子は窒素原子である、発光デバイス。
【請求項９】
同一の絶縁表面上に形成された複数の発光デバイスのうちの一つであって、
第１の電極と、第２の電極と、有機化合物層と、を有し、
前記第１の電極は、隣り合う発光デバイスに対して独立し、
前記第２の電極は、前記隣り合う発光デバイスと共有され、
前記有機化合物層は、前記第１の電極と、前記第２の電極と、の間に位置し、
前記有機化合物層は、第１の発光層と、第２の発光層と、中間層と、を有し、
前記中間層は、前記第１の発光層と、前記第２の発光層と、の間に位置し、
前記第１の発光層、前記中間層及び前記第２の発光層は、前記隣り合う発光デバイスに対して独立し、かつ、その輪郭が一致または概略一致しており、
前記中間層は、第１の層を有し、
前記第１の層は、金属または金属化合物、第１の有機化合物及び第２の有機化合物を有し、
前記第１の有機化合物は、π電子不足型複素芳香環を有し、
前記第２の有機化合物は、一般式（Ｇ１－１）で表される有機化合物である、発光デバイス。
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167
（一般式（Ｇ１－１）において、Ａ
１
、Ａ
２
及びＡ
３
はそれぞれ独立に、置換または無置換の炭素数１以上３０以下の複素芳香環を表し、Ａ
１
、Ａ
２
及びＡ
３
は互いに縮合環を形成していてもよい。）
【請求項１０】
請求項９において、
前記第２の有機化合物は、窒素原子により３座で前記金属または前記金属化合物に相互作用する機能を有する、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。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、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、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、電子機器、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。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、表示装置は様々な用途への応用が期待されている。例えば、大型の表示装置の用途としては、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）等が挙げられる。また、携帯情報端末として、タッチパネルを備えるスマートフォン及びタブレット端末などの開発が進められている。
【０００３】
また、表示装置の高精細化が求められている。高精細な表示装置が要求される機器として、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。
【０００４】
表示装置としては、例えば、発光デバイス（発光素子ともいう）を有する発光装置が開発されている。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）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し、表示装置に応用されている。
【０００５】
特許文献１には、有機ＥＬデバイス（有機ＥＬ素子ともいう）を用いた、ＶＲ向けの表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２０１８／０８７６２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
有機半導体膜を所定の形状に作製する方法の一つとして、メタルマスクを用いた真空蒸着法（マスク蒸着）が広く用いられている。しかし、高密度化、高精細化が進む昨今、マスク蒸着は、合わせ精度の問題、基板との配置間隔の問題に代表される種々の理由により、これ以上の高精細化は限界に近付いている。一方、リソグラフィ法を用いて有機半導体膜の形状を加工することで、より緻密なパターンを形成することができる。この方法はさらに、大面積化も容易であることから、リソグラフィ法を用いた有機半導体膜の加工に関する研究も進められている。
【０００８】
ただし、リソグラフィ法を用いて有機半導体膜を加工する際、大気中の酸素または水、工程中の薬液または水の影響により、発光デバイスの駆動電圧の大幅な上昇または、電流効率の著しい低下を引き起こしてしまう場合があった。
【０００９】
本発明の一態様は、良好な特性の発光デバイスを提供することを課題とする。または、本発明の一態様は、信頼性の高い発光デバイスを提供することを課題とする。または、本発明の一態様は、新規な発光デバイスを提供することを課題とする。
【００１０】
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、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。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】
（【００１１】以降は省略されています）

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