KR100713049B1

KR100713049B1 - 일렉트로루미네센스 소자

Info

Publication number: KR100713049B1
Application number: KR1020060137464A
Authority: KR
Inventors: 류지 니시까와; 노부오 사이또
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2007-05-02
Also published as: KR20070021094A

Abstract

EL 소자는 양극과 음극과의 사이에, 복수의 발광층을 구비하는 발광 소자층을 구비한다. 이 발광 소자층은, 정공 수송성 화합물을 함유하는 유기층을 2층 이상 구비하고, 복수의 발광층 중 1층 이상이 정공 수송성 화합물을 함유하고, 상기 정공 수송성 화합물을 함유하는 유기층 중에서, 전자 주입 전극의 가장 가까이에 형성되는 층의 정공 수송성 화합물의 함유 농도가, 정공 주입 전극의 가장 가까이에 형성되는 층보다도 작다. 정공 수송성 화합물을 함유하는 유기층이 3층 이상 존재하는 경우에는, 각 층에서의 정공 수송성 화합물의 함유 농도는, 정공 주입 전극으로부터 떨어진 층일수록 농도를 낮게 할 수 있다. 이에 따라 복수의 발광층의 각각에 대하여, 정공 및 전자의 공급량이나 공급 타이밍의 최적화를 도모하는 것이 용이해지고, 어느 발광층이라도 균일하게 발광시키는 것을 용이하게 한다.

투명 절연 기판, 층간 절연층, 발광 소자층, 유기 EL 소자

Description

일렉트로루미네센스 소자{ELECTROLUMINESCENCE ELEMENT}

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 EL 소자의 개략 단면 구조를 도시하는 도면.

도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 EL 소자를 이용한 컬러 표시 장치의 일부 개략 단면 구조를 도시하는 도면.

도 3은 실시예 1에 따른 EL 소자의 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.

도 4는 비교예 1-2에 따른 EL 소자의 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.

도 5는 비교예 2-2에 따른 EL 소자의 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 투명 절연 기판

160 : 층간 절연층

180 : 평탄화 절연층

300 : 발광 소자층

220 : 양극

240 : 음극

242 : 전자 주입층

244 : 금속층

310 : 정공 주입층

320 : 정공 수송층

330 : 제1 발광층

340 : 제2 발광층

350 : 전자 수송층

500 : 유기 EL 소자

본 발명은 일렉트로루미네센스(이하 EL) 소자의 구성에 관한 것이다.

최근, 평면 표시 장치나 광원 등의 표시 소자로서, 자발광형의 EL 소자가 주목받고 있고, 특히 채용하는 유기 화합물 재료에 의해서 다양한 발광색으로 고휘도 발광이 가능한 유기 EL 소자에 대해서는, 그 연구 개발이 활발하게 행해지고 있다.

유기 EL 소자는, 정공 주입 전극(양극)과 전자 주입 전극(음극)과의 사이에 발광층을 포함하는 발광 소자층이 형성되어 있고, 양극으로부터 주입되는 정공과, 음극으로부터 주입되는 전자가 발광 소자층에서 재결합하고, 재결합 에너지에 의해 여기된 발광 분자가 기저 상태로 되돌아갈 때에 일어나는 발광을 이용하고 있다.

전술된 바와 같이, 유기 EL 소자에서는, 이용하는 유기 발광 분자에 의해 여러 가지의 색의 광을 얻을 수 있게 된다. 그러나, 예를 들면 백색 등, 현재 시점에서 단일의 유기 발광 재료에 의해서 실현되지 않은 색도 존재하고 있다. 이러한 색의 광에 대하여는, 복수의 색의 광을 조합하여 실현한다. 상기 백색에 대해서는, 보색의 관계에 있는 황색의 발광층과 청색의 발광층을 1 소자 중에 적층 형성하고, 각 층에서 얻어진 황색광과 청색광의 가색(加色)에 의해 백색광을 실현하는 제안도 있다. 그러나, 복수의 발광층의 각각을 효율적으로 발광시키는 것이 어려워, 발광색의 기준 백색으로부터의 어긋남도 적지 않다.

또한, 유기 EL 소자는, 일반적으로 고휘도 발광이 가능하지만, 발광 분자 등의 유기 재료의 내구성 등에 여전히 과제가 많아, 소자로서의 수명이 불충분하다. 복수의 발광층을 적층하여 가색광을 얻는 경우, 예를 들면 발광 효율이 가장 낮은 발광층이나, 주입 전류가 큰 발광층이, 다른 발광층보다 빠르게 열화하는 것으로 예상되어, 소자 수명은, 가장 수명이 짧은 발광층으로 결정되게 된다. 따라서, 모든 발광색에 대하여, 각각보다 긴 수명으로 고발광 효율의 유기 발광 재료의 개발을 기대할 뿐만 아니라, 소자 구조 등의 최적화가 요구된다.

본 발명은 복수의 발광층을 구비하도록 한 일렉트로루미네센스 소자라도, 고효율로 발광층을 발광시키고, 또한 긴 수명의 소자를 실현하는 기술에 관한 것이다.

본 발명은, 정공 주입 전극과, 전자 주입 전극과의 사이에, 복수의 발광층을 갖는 발광 소자층을 구비하는 일렉트로루미네센스 소자로서, 상기 발광 소자층은, 정공 수송성 화합물을 함유하는 유기층을 2층 이상 구비하고, 상기 복수의 발광층 중 1층 이상이 상기 정공 수송성 화합물을 함유하는 상기 유기층을 구성하고, 상기 유기층 중에서, 상기 전자 주입 전극의 가장 가까이에 형성되는 층의 상기 정공 수송성 화합물의 함유 농도는, 상기 정공 주입 전극의 가장 가까이에 형성되는 층보다도 작다.

본 발명의 다른 양태에서는, 상기 일렉트로루미네센스 소자에서, 상기 정공 수송성 화합물을 함유하는 유기층은, 3층 이상 존재하고, 상기 유기층에서의 상기 정공 수송성 화합물의 함유 농도는, 상기 정공 주입 전극으로부터 떨어진 층일수록 농도가 낮다.

또한, 상기 정공 수송성 화합물은, 예를 들면 아민 유도체 화합물이다.

본 발명의 다른 양태에서는, 상기 일렉트로루미네센스 소자에서, 해당 복수의 발광층은, 정공 주입 전극의 가장 가까이에 배치되는 제1 발광층과, 그 제1 발광층과 상기 전자 주입 전극과의 사이에 배치된 제2 발광층을 구비하고, 상기 제1 발광층과 상기 정공 주입 전극과의 사이에는, 적어도 정공 수송층을 구비하고, 상기 정공 수송층의 상기 정공 수송성 화합물의 함유 농도를 ChI, 상기 제1 발광층의 상기 정공 수송성 화합물의 함유 농도를 Cem1, 상기 제2 발광층의 상기 정공 수송성 화합물의 함유 농도를 Cem2로 하였을 때, Cem1-Cem2>ChI-Cem1을 만족한다.

본 발명의 다른 양태에서는, 상기 일렉트로루미네센스 소자에서, 상기 복수의 발광층 중에서, 적어도 정공 주입 전극의 가장 가까이에 배치되는 제1 발광층과, 그 제1 발광층의 가장 가까이에 형성되는 발광층이, 각각, 동일한 정공 수송성 화합물을 함유한다.

이와 같이, 복수의 유기층이 각각 정공 수송성 화합물을 함유하는 경우에, 정공 주입 전극측에 가까운 유기층일수록 그 정공 수송성 화합물의 함유 농도가 높고, 먼 유기층에서 함유 농도를 낮게 함으로써, 정공 주입 전극과 전자 주입 전극의 사이에 형성되는 복수의 발광층에 대하여 각각 필요하고 또한 충분한 양의 정공을 수송시키는 것이 용이해진다.

본 발명의 다른 양태에서는, 상기 일렉트로루미네센스 소자에서, 상기 복수의 발광층 중, 정공 주입 전극의 가장 가까이에 제1 발광층을 구비하고, 그 제1 발광층과 상기 전자 주입 전극과의 사이에는 제2 발광층을 구비하고, 상기 제1 발광층과 상기 정공 주입 전극과의 사이에는 적어도 정공 수송층을 구비하고, 상기 제2 발광층과 상기 전자 주입 전극과의 사이에는, 적어도 전자 수송층을 구비하고, 상기 전자 수송층, 상기 제2 발광층 및 상기 제1 발광층에서의 전자 수송성 화합물의 함유 농도는, 상기 전자 수송층으로부터 떨어질수록 농도가 낮다.

이상과 같은 관계를 만족함으로써, 복수의 발광층이 형성된 소자에서, 정공뿐만 아니라, 각 발광층에의 전자에의 주입을 균등하게 행하게 하는 것이 용이해진다.

본 발명의 다른 양태에서는, 상기 일렉트로루미네센스 소자에서, 상기 복수의 발광층 중, 정공 주입 전극의 가장 가까이에 배치되는 제1 발광층과 그 정공 주입 전극과의 사이에는, 적어도 정공 수송층과, 정공 주입층을 구비하고, 상기 복수의 발광층 중, 전자 주입 전극의 가장 가까이에 배치되는 제2 발광층과 상기 전자 주입 전극과의 사이에는 적어도 전자 수송층을 구비하고, 상기 정공 주입층의 막 두께를 Lhi, 정공 이동도를 μhi, 상기 정공 수송층의 막 두께를 Lht, 정공 이동도 를 μht, 상기 제1 발광층의 막 두께를 Lem1, 정공 이동도 μhem1, 상기 제2 발광층의 막 두께를 Lem2, 전자 이동도를 μhem2, 상기 전자 수송층의 막 두께를 Let, 전자 이동도를 μet로 하면,

(Lhi/μhi)+(Lht/μht)+(Lem1/μhem1)

=α{(Lem2/μhem2)+(Let/μet)}를 만족하고,

α는, 0.5<α<2.5를 만족한다.

α를 0.5∼2.5의 범위를 충족하도록 설정함으로써, 제1 발광층에 대하여 전자를, 제2 발광층에 대하여 정공을, 동등한 타이밍에서 도달시키는 것이 용이해진다. 이 때문에, 한 쪽의 발광층에서만 집중적으로 전자와 정공이 재결합하여 발광이 일어나고, 다른 쪽의 발광층에서는 발광이 일어나지 않는다고 하는 언밸런스가 방지된다.

본 발명에 따르면, 복수의 유기층이 공통되는 전하 수송성 화합물을 함유하는 경우에, 그 전하 수송성 화합물의 함유량(농도)에 구배를 갖추고, 수송 능력이 가장 요구되는 전극 가까이의 유기층에서는 함유량을 높게 하고, 전극으로부터 떨어짐에 따라 낮게 한다. 적어도 전극에 대한 거리가 상이한 2개의 유기층에서는, 전극에 가까운 쪽의 전하 수송성 화합물의 농도를 높게 한다. 이에 의해, 전극의 가까이에 형성되어 있는 발광층과 이것보다 멀리 형성되어 있는 발광층이 존재하는 경우에도, 양방의 발광층에 각각 확실하게 정공과 전자를 수송하여 여기서 재결합시키는 것이 용이해진다. 따라서, 각 발광층에서의 발광 밸런스를 향상시킬 수 있어, 목적으로 하는 색의 가색광을 실현할 수 있음과 함께, 또한 고효율로 긴 수명 의 소자의 실현이 용이해진다.

본 발명은 다른 양태에서는, 정공 주입 전극과, 전자 주입 전극과의 사이에, 유기 화합물을 포함하는 발광 소자층을 구비하는 일렉트로루미네센스 소자로서, 상기 발광 소자층은, 복수의 발광층을 구비하고, 그 복수의 발광층 중, 정공 주입 전극의 가장 가까이에 배치되는 제1 발광층과 사익 정공 주입 전극과의 사이에는, 적어도 정공 수송층을 구비하고, 상기 복수의 발광층 중, 전자 주입 전극의 가장 가까이에 배치되는 제2 발광층과 상기 전자 주입 전극과의 사이에는 적어도 전자 수송층을 구비하고, 상기 정공 주입 전극으로부터 주입된 정공이 상기 정공 수송층 및 상기 제1 발광층을 통과하여, 상기 제2 발광층에 도달할 때까지의 상기 정공의 소요 시간 Th와, 상기 전자 주입 전극으로부터 주입된 전자가 상기 전자 수송층 및 상기 제2 발광층을 통과하여, 상기 제1 발광층에 도달하기까지의 상기 전자의 소요 시간 Te와의 비 Th/Te는, 0.5<(Th/Te)<2.5를 만족한다.

본 발명의 다른 양태에서는, 상기 비 Th/Te는, 1≤(Th/Te)<2를 만족한다.

이와 같이 정공 또는 전자의 각 발광층에 도달하기까지의 소요 시간의 비가, 상기한 바와 같이 예를 들면 0.5∼2.5의 범위를 만족함으로써, 제1 발광층에 대하여 전자를, 제2 발광층에 대하여 정공을, 동등한 타이밍으로 도달시키는 것이 용이해진다. 이 때문에, 한 쪽의 발광층에서만 집중적으로 전자와 정공이 재결합하여 발광이 일어나고, 다른 쪽의 발광층에서는 발광이 일어나지 않는다고 하는 언밸런스를 방지하고, 복수의 발광층을 각각 밸런스 좋게 발광시키는 것이 용이해진다. 또한, 소요 시간의 비를 1 이상, 2 미만으로 함으로써, 적층 구조의 복수의 발광층 중 어느 하나에 대해서도 보다 확실하게 효율적으로 발광시키는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 다른 양태에서는, 상기 제1 발광층은, 정공 수송 기능을 갖고, 상기 제2 발광층은 전자 수송 기능을 갖는다.

이상과 같은 관계를 만족함으로써, 복수의 발광층이 형성된 소자에서, 각 발광층에 정공과 전자를 주입하여 균등하게 발광시키는 것이 용이해진다.

이하, 본 발명의 실시 형태(이하 실시 형태)에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 제1 전극과 제2 전극의 사이에 복수의 발광층을 구비하는 본 실시 형태에 따른 EL 소자(500)의 개략 단면 구조를 나타낸다.

제1 및 제2 전극은, 한 쪽이 정공 주입 전극(양극)(220), 다른 쪽이 전자 주입 전극(음극)(240)이고, 도 1의 예에서는, 기판측에 양극(220)이 형성되고, 음극(240)이, 사이에 유기 화합물을 포함하는 발광 소자층(300)을 사이에 끼우고 양극(220)과 대향하도록 형성되어 있다.

발광 소자층(300)은, 정공 수송성 화합물을 함유하는 복수의 유기층을 구비한다. 또한, 이 발광 소자층(300)은, 복수의 발광층을 구비하고, 그 복수의 발광층 중, 양극(220)의 가장 가까이에 배치되는 제1 발광층(330)과 그 양극(220)과의 사이에는, 적어도 정공 수송층(320)을 구비한다. 복수의 발광층 중, 음극(240)의 가장 가까이에 배치되는 제2 발광층(340)과 그 음극(240)과의 사이에는, 적어도 전자 수송층(350)을 구비한다. 발광 소자층(300)의 구성은, 채용되는 유기 재료 등 에 따라서 다양하지만, 도 1의 예에서는, 양극(220) 측으로부터, 정공 주입층(310), 정공 수송층(320), 제1 발광층(330), 제2 발광층(340), 전자 수송층(350)이 순서대로 적층되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 가색에 의한 백색 발광을 실현하기 때문에, 발광층으로서, 오렌지색 발광층과 청색 발광층을 채용하고, 각각 제1 발광층(330), 제2 발광층(340)으로 하고 있다. 오렌지색 발광층과 청색 발광층을 정공 수송층측으로부터 이 순서대로 적층하는 구성에는 한정하지 않지만, 복수의 발광층 중, 정공 수송 기능이 높은 발광층을 양극(220)측에 형성하여 제1 발광층(330)으로서 이용하고, 전자 수송 기능이 높은 발광층을 음극(240) 측에 형성하여 제2 발광층(340)으로서 채용하는 것이 적합하다.

발광층은 2층에 한정되지 않고, 3층 이상으로 하여도 되고, 이 경우, 복수의 발광층 중, 양극(220)에 가장 가까운(음극(240)으로부터 먼) 제1 발광층(330)과, 음극(240)에 가장 가까운(양극(220)으로부터 먼) 제2 발광층(340)과의 층 사이에, 제3, 제4, 제n 발광층을 형성한다. 또한, 제1 및 제2 발광층의 중간에 형성되는 발광층끼리의 사이에, 또는 제1 또는 제2 발광층과의 층 사이에는, 발광 이외의 다른 기능층이 형성되어 있어도 된다.

정공 수송층(320) 및 전자 수송층(350)은 단층 구조에는 한정되지 않고, 어느 하나의 층도 다층 구조를 채용할 수도 있다. 또한, 각각은 생략하는 것도 가능하고, 정공 수송층(320)을 생략하는 경우, 제1 발광층(330)이 정공 수송층을 겸용하고, 전자 수송층(350)을 생략하는 경우, 제2 발광층(340)이 전자 수송층을 겸용 하는 것도 가능하다. 정공 주입층(310)에 대해서도 단층 구조에 한정되지 않고, 다층 구조를 채용하여도 되고, 또한 양극(220)으로부터 정공 수송층(320)에의 정공 주입 장벽이 작은 경우에 생략하여도 된다.

양극(220)으로서는, 예를 들면 도전성 금속 산화물 재료가 이용되고, 구체적으로는 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZ0(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 도전성 재료를 채용할 수 있다. 음극(240)은, 일 함수가 큰 금속 재료가 주체인 금속층(244)과, 전자 수송층(350)에의 전자 주입 장벽을 작게 하기 위한 전자 주입층(242)의 적층 구조로 구성되어 있다. 금속층(244)으로서는, 예를 들면 Al, Ag, MgAl 합금, MgAg 합금, LiAl 합금, LiAg 합금 등을 채용할 수 있다. 전자 주입층(242)은, 음극(240)으로부터 전자 수송층(350)에의 전자 주입 장벽이 작은 경우에는 생략할 수 있지만, 예를 들면 불화 리튬(LiF), 리튬(Li) 등을 이용할 수 있다.

정공 주입층(310)은, CuPc(구리프타로시아닌착체)나, CFx(x는 임의의 수) 등이 채용 가능하다.

정공 수송층(320)은, 정공 수송성 화합물을 매우 높은 농도로 함유한다(예를 들면, 100질량%). 정공 수송성 화합물로서는, 예를 들면 정공 이동도가 높은 아민 유도체 화합물, 보다 구체적으로는 방향족 아민 유도체 화합물을 채용할 수 있다. 이 방향족 아민 유도체 화합물로서는, 주로 트리페닐 아민 또는 그 유도체의 2량체, 혹은 그 이상의 다량체 등이다. 구체적으로는, 예를 들면 TPD(N, N'-bis(3-methylphenyl)-N, N'-diphenyl-(1, 1'-biphenyl)-4, 4'-diamine), NPB(N, N'-bis(1-naphthyl)-N, N'-diphenyl-(1, 1'-biphenyl)-4, 4'-diamine), 1-TNATA(4, 4', 4"-tris[1-naphthyl(phenyl)amino]-triphenylamine) 등을 채용할 수 있다.

전자 수송층(350)은, 전자 수송성 화합물을 매우 높은 농도로 함유한다(예를 들면, 100질량%). 전자 수송성 화합물로서는, 예를 들면 퀴놀리놀 알루미늄 착체(Alq) 등, 전자 이동도가 높은 유기 금속 착체 화합물이나 페난드로인(phenanthroline) 등 함질소 복소환 화합물을 채용할 수 있다.

복수의 발광층 중 양극에 가장 가까운 제1 발광층(330)은, 도 1의 예에서는, 단층 구조의 정공 수송층(320) 위에 연속하여 형성되어 있고, 이 제1 발광층(330)은 정공 수송성 화합물을 비교적 높은 농도로 함유한다. 구체적으로는, 제1 발광층(330)은. 정공 수송성 화합물을 호스트 재료로서 이용하고, 도우펀트 재료로서 오렌지색의 발광 재료를 이용하고, 정공 수송성 호스트 재료에 그 도우펀트 재료가 10질량% 정도 또는 그 이하의 농도로 도핑되어 형성되어 있다. 즉, 제1 발광층(330)에서는, 정공 수송성 화합물을 100질량%∼80질량% 정도 이상의 농도(예를 들면 90질량% 정도)로 정공 수송성 화합물을 함유한다. 정공 수송성 화합물로서는, 상기 정공 수송층(320)에 채용되는 방향족 아민 유도체 화합물을 채용할 수 있다. 오렌지색의 발광 재료(도우펀트 재료)로서는 특히 한정되지 않지만, 예를 들면,

루브렌: rubrene(5, 6, 11, 12-tetraphenyl naphthacene),

DBzR(5, 12-bis(4-(6-methylBenzohiazole-2-yl)phenyl)-6, 11-diphenylnaphtacene)가 채용 가능하다. 또한, 도우펀트 재료가 발광 기능뿐만 아니라 높은 정공 수송성을 구비하는 경우에는, 제1 발광층(330)에서의 정공 수송성 화합물의 농도는 거의 100질량%라고 생각하는 것도 가능하다.

복수의 발광층 중 음극(240)에 가장 가까운 제2 발광층(340)은, 도 1의 예에서는, 상기 제1 발광층(330)의 바로 위로 형성되어, 제1 발광층(330)과 전자 수송층(350)의 양방에 접하고 있다. 제2 발광층(340)에는, 적어도 전자 수송성 화합물을 고농도로 포함하고, 본 실시 형태에서는, 상기 정공 수송성 화합물과 전자 수송성 화합물의 양방을 호스트 재료로서 이용하고, 청색의 발광 재료를 도우펀트 재료로서 이용한다. 이 도우펀트 재료는, 호스트 재료에 대하여, 예를 들면 10% 정도 또는 그 이하의 농도로 도핑한다.

제2 발광층(340)의 정공 수송성의 호스트 재료로서는, 상기 제1 발광층(330)과 동일하게, 방향족 아민 유도체 화합물을 채용 가능하고, 전자 수송성의 호스트 재료로서는 상기 전자 수송층(350)에 채용되는 유기 금속착체 화합물 외, 다환 방향족 화합물을 채용할 수 있다. 금속 착체 화합물은, 전술한 바와 같이 예를 들면 알루미늄퀴놀리놀 착체 및 그 유도체를 채용할 수 있다. 다환 방향족 화합물은, 예를 들면 안트라센계 화합물이 채용 가능하다.

이 안트라센계 화합물의 일례로서는, ADN(9, 10-di(2-naphthyl) anthracene) 등을 예로 들 수 있다. 상기 다환 방향족 화합물은, 전자 수송성을 가짐과 함께 정공 수송성을 갖고, 제1 발광층(330)의 어시스트 도우펀트 등으로서도 이용된다. 이 경우의 어시스트 도우펀트는, 예를 들면 DPN(5, 12-diphenylnaphtacene) 등을 채용할 수 있다. 청색의 발광 재료(도우펀트 재료)로서는 특히 한정되지 않지만, 예를 들면 페릴렌계 화합물, 피렌계 화합물이 채용 가능하다.

제2 발광층(340)에서의 정공 수송성 화합물의 농도는, 0질량%∼50질량%로 할 수 있다. 또한 전자 수송성 화합물의 농도는, 100질량%∼50질량%로 할 수 있다. 또한, 예를 들면 Alq₃과 같이 전자 수송 기능을 가짐과 함께 발광 기능을 구비하는 화합물을 제2 발광층(340)에 채용하는 경우에는, 단독의 전자 수송성 발광 화합물을 100질량% 채용하여도 된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 2층의 발광층(330, 340)을 구비하고, 적어도 정공 수송층(320)과 제1 발광층(330)에 정공 수송성 화합물을 함유하는 경우, 제1 발광층(330)의 정공 수송성 화합물의 함유 농도는, 정공 수송층(320)에서의 정공 수송성 화합물의 함유 농도보다 낮거나 동등하게 한다. 제1 발광층(330)에 이용하는 발광 재료가 발광 기능과 정공 수송 기능의 양방을 구비하는 경우에는, 제1 발광층(330)의 정공 수송성 화합물의 함유 농도는, 거의 100질량%로 된다. 제2 발광층(340)에도 정공 수송성 화합물을 일부 이용할 수도 있지만, 채용한 경우에도 제1 발광층(330)에서의 함유 농도보다 낮다. 즉, 정공 수송성 화합물을 함유하는 복수의 유기층 중에, 양극(220)으로부터 떨어진 층일수록 그 함유 농도를 낮게 설정하는 것이 적합하다. 또한, 전자 수송성 화합물을 함유하는 복수의 유기층을 구비하는 경우에는, 음극(240)에 가까운 유기층일수록 그 전자 수송성 화합물의 함유 농도를 높게 설정할 수 있다.

유기 EL 소자(500)는 이상과 같은 적층 구조에 의해 구성되고, 각 층은, 글래스나 플라스틱 필름 등의 투명 절연 기판(100)의 상방에 양극(220)으로부터 순서 대로 적층되어 있다. 양극(220)은 예를 들면 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있고, 발광 소자층(300) 및 음극(240)은 예를 들면 진공 증착법에 의해 연속적으로 형성할 수 있다. 이 유기 EL 소자(500)를 표시 장치의 각 화소의 표시 소자(발광 소자)로서 이용하고, 또한 각 화소에 트랜지스터를 형성하여 화소마다 표시 내용을 유지하여 제어하는 소위 액티브 매트릭스형 표시 장치에 적용하는 경우, 상기 기판(100)과 양극(220)과의 층 사이에, 트랜지스터 등의 각 화소 회로를 구성하는 층을 형성한다.

이러한 구성에서, 양극(220)으로부터 주입되는 정공은, 정공 주입층(310)에 주입되며, 고농도로 정공 수송성 화합물을 함유하는 정공 수송층(320)을 통과하고, 제1 발광층(330)에 도달한다. 또한, 호스트 재료로서 정공 수송성 화합물을 고농도로 함유하기 때문에, 제1 발광층도 정공 수송성을 구비하고 있고, 정공은 제1 발광층(330)을 통과하여 제2 발광층(340)에 도달한다.

한편, 음극(240)으로부터(금속층(244)으로부터 전자 주입층(242)을 통하여) 주입되는 전자는, 고농도로 전자 수송성 화합물을 함유하는 전자 수송층(350)을 통과하여, 제2 발광층(340)에 도달한다. 전술된 바와 같이 제2 발광층(340)도 전자 수송성 화합물을 고농도로 함유하여 전자 수송성을 구비하기 때문에, 전자는 제2 발광층(340)을 통과하여, 제1 발광층(330)에 도달한다.

따라서, 제1 발광층(330)에서는, 양극(220)로부터의 정공과, 음극(240)으로부터 제2 발광층(340)을 통하여 도달한 전자가 재결합하고, 재결합 에너지에 의해서 도우펀트인 발광 분자가 여기되어, 기저 상태로 되돌아갈 때에 오렌지 황색의 발광이 얻어진다. 제2 발광층(340)에서는, 양극(220)으로부터 제1 발광층(330)을 통하여 도달한 정공과, 음극(240)로부터의 전자가 재결합하여, 도우펀트인 발광 분자가 여기되어 기저 상태로 되돌아갈 때에 청색의 발광이 얻어진다. 제2 발광층(340)에서 얻어진 청색의 광과 제1 발광층(330)에서 얻어진 오렌지 황색의 광은, 도 1의 예에서는, 모두, 투명한 양극(220)측으로부터 글래스 등의 투명 절연 재료로 형성된 기판(100)을 통하여 외부로 사출된다. 따라서, 외부에서는 청색광과 오렌지 황색광에 의한 가색에 의해 백색광이 관찰되는 것으로 된다.

본 실시 형태에서는, 전술한 바와 같이, 발광 소자층(300)으로서, 정공 수송성 화합물을 함유하는 복수의 유기층이 적층되어 있는 경우에, 양극(220)에 가까운 유기층일수록 그 정공 수송성 화합물의 함유 농도를 높게 설정한다. 그리고, 특히 정공 수송층(320)의 정공 수송성 화합물의 함유 농도를 ChI, 제1 발광층(330)의 정공 수송성 화합물의 함유 농도를 Cem1, 제2 발광층(340)의 정공 수송성 화합물의 함유 농도를 Cem2로 나타낸 경우,

Cem1-Cem2>ChI-Cem1

을 만족하는 관계로 하는 것이 바람직하다.

제1 발광층(330)과 제2 발광층(340)과의 사이의 농도차를 크게 하고, 특히 Cem2를 낮게 함으로써, 제2 발광층(340)의 정공 수송성을 제1 발광층(330)보다 낮게 할 수 있다. 정공이, 제2 발광층(340)을 통과하여 음극(240)에 도달하게 되면, 이 정공은 무효 전류로 되어, 발광에 기여하지 않는다. 또한, 제2 발광층(340)과 음극(240)과의 층 사이에서 전자와 재결합하였다고 하여도, 발광층 이외에는, 발광 분자가 존재하지 않는 것이 통상이기 때문에 발광에 기여할 수 없다. 전자 수송층(350)으로서, 전자 수송성임과 함께 발광 기능도 구비한 재료를 이용하고 있는 경우에는, 목적으로 하지 않는 전자 수송층(350)에서의 발광이 일어나게 되어, 색 순도의 저하를 초래한다. 따라서, 상기한 바와 같은 농도 구배로 하는 것이 바람직하다.

발광층을 3층 이상으로 한 경우에는, 전술된 바와 같이, 제1 발광층(330)과, 제2 발광층(340)과의 층 사이에 또한 발광층을 형성한다. 이 경우에, 제1 발광층(330)에서는, 높은 정공 수송 능력이 요구되어, 정공 수송성 화합물의 농도는, 예를 들면 100∼90질량% 정도로 높은 쪽으로 하는 것이 바람직하다. 반대로 제2 발광층(340)에서는, 높은 쪽의 전자 수송 능력이 요구되고, 전자 수송성 화합물은 100∼50질량% 정도로 높은 쪽의 농도로 한다. 제1 발광층(330)과 제2 발광층(340)과의 사이의 발광층으로서, 제1 발광층(330)의 가장 가까이에 형성되는 발광층에 대해서는, 제2 발광층(340)측에 정공을 전달시킬 필요가 있기 때문에, 정공 수송성 화합물을 함유한다. 이 중간의 발광층에서의 정공 수송성 화합물의 함유 농도는, 제1 발광층(330)보다 낮고, 상기 제2 발광층(340)에서의 함유 농도 보다는 높게 설정한다. 또. 제1 발광층(330)에 가장 가까운 발광층(발광층이 2층 구조인 경우에는 제2 발광층(340))과, 상기 제1 발광층(330)은, 모두 동일한 정공 수송성 화합물을 이용할 수 있다. 동일한 재료를 이용함으로써, 예를 들면 진공 증착법 등에 의해 발광 소자층(300)의 각 층을 적층할 때에, 동일한 증착원을 이용하여 효율적으로 발광층을 형성하는 것이 용이해진다.

이하에, 전술한 바와 같은 농도 관계로 형성된 본 실시 형태에 따른 일렉트로루미네센스 소자의 특성을 설명한다. 우선, 양극(220)으로부터 주입되어, 정공 주입층(310), 정공 수송층(320) 및 제1 발광층(330)을 통과하여, 제2 발광층(340)에 도달하기까지의 정공의 단위 거리당 소요 시간을 Th로 나타낸다. 또한, 음극(240)으로부터 주입되고, 전자가 전자 수송층(350) 및 제2 발광층(340)를 통과하여, 제1 발광층(330)에 도달하기까지의 단위 거리당 전자의 소요 시간을 Te로 나타내면, 상기한 바와 같이 농도의 최적화된 본 실시 형태에 따른 유기 EL 소자(500)에서는, 비(Th/Te)가, 0.5<(Th/Te)<2.5를 만족한다. 보다 적합하게는 1≤(Th/Te)<2, 더욱 바람직하게는 1.3<(Th/Te)<1.7을 만족한다.

정공 및 전자의 제1 및 제2 발광층에의 소요 시간의 비가 이러한 관계를 충족시킴으로써, 제1 발광층(330)에 정공과 전자가 도달하는 타이밍과 제2 발광층(340)에 정공과 전자가 도달하는 타이밍을 가까이 할 수 있다.

상기 Th와 Te의 차가 지나치게 크고, 예를 들면 Th가 Te의 2.5배 이상으로 되면, 양극에 가장 가까운 제1 발광층(330)에서는, 전자와 정공이 거의 동일한 타이밍에서 도달하여 발광이 일어나더라도, 음극(240)에 가장 가까운 제2 발광층(340)에 정공이 도달할 때에, 전자는 이미 전자 수송성의 제2 발광층(340)을 통과하고 있고, 전자와 정공과의 재결합 확률이 낮아, 발광이 그다지 일어나지 않는 것으로 된다. 물론 역의 타이밍에 있으면, 제2 발광층에서만 발광이 일어나 제1 발광층에서는 발광하지 않는 것으로 된다. 이와 같이 소요 시간의 비가 최적화되어 있지 않으면, 복수의 발광층을 형성하여도, 그 중 일부의 발광층만이 발광하고, 밸런스가 좋은 목적으로 하는 가색광(여기서는 백색)이 얻어지지 않는다. 그러나, 상기와 같은 소요 시간의 비의 관계를 만족하여, 예를 들면 1.3∼1.7의 범위로 함으로써, 도달 타이밍을 갖추고, 복수의 발광층 각각을 밸런스 좋게 발광시키는 것이 가능하게 된다. 여기서, 소요 시간의 비 Th/Te를 1 이상으로 하는 것이, 보다 적합한 이유의 하나로서, 정공의 제2 발광층(340)에의 도달 타이밍의 제어뿐만 아니라, 발광 소자층(300) 중에, 하층의 영향으로 요철이 많은 양극측의 층을 가능한 한 두껍게 함으로써, 발광 소자층(300)의 단선을 방지하고 단차의 피복성을 향상하는 것을 들 수 있다.

본 실시 형태에서, 상기 소요 시간 Th, Te는, 전하 수송 재료의 전하 이동도(㎠/Vs)와, 발광 소자층(300)의 각 층의 농도(보다 바람직하게는 두께에 대해서도)를 고려함으로써 조정할 수 있다. 여기서, 발광 소자층(300)에 채용되는 전하 수송 재료(정공 수송 재료, 전자 수송 재료)는, 일반적으로 10^-3∼10^-6의 범위의 전하 이동도(정공 이동도, 전자 이동도)를 나타내는 것이 알려지고 있고, 그 이동도는 통상, 일정한 고농도일 때에 얻어지는 값이다. 또한, 농도가 증대하면 이동도도 증대한다. 따라서, 각 층에 이용하는 전하 전송 재료의 함유 농도를 최적화함과 함께, 각 층의 두께를 조정함으로써 상기 특성을 실현할 수 있게 된다.

이하, 각 층의 전하 이동도 두께 및 농도를 설명한다.

우선, 정공 수송층(320)의 재료 및 제1 발광층(330)의 호스트 재료에 채용되는 방향족 아민 유도체 화합물의 정공 이동도는, 10^-3㎠/Vs∼10^-4 _㎠/Vs이다(약 100질 량% 농도인 경우).

전자 수송층(350)의 재료 및 제2 발광층(340)의 호스트 재료에 이용되는 유기 금속 착체 화합물의 전자 이동도는, 10^-4㎠/Vs∼10^-6㎠/Vs이다(약 100질량% 농도인 경우). 이 제2 발광층(340)의 전자 수송성의 호스트 재료로서 다환 방향족 화합물을 이용한 경우, 이 화합물은 전자 정공의 양방에 대한 수송성을 갖고, 전자 이동도는, 10^-3㎠/Vs∼10^-5㎠/Vs, 정공 이동도도 10^-3㎠/Vs∼10-^-5㎠/Vs이다.

상기 정공 이동도 및 전자 이동도는, Time-of-Flight(TOF)법에 의해서 측정하여 얻을 수 있게 된다. 이 TOF법은, 구체적으로는, 측정하는 재료막(본 실시 형태에서는, 각층의 유기 화합물 재료막)을 서로 대향하는 전극 간에, 약 100질량%의 농도로 적층하여 사이에 끼우고, 광 여기에 의해서 전하 캐리어를 재료막의 한 쪽의 전극과의 계면에 발생시켜, 이 전하 캐리어가 대향하는 다른 쪽의 전극에 도달하는 시간을 측정함으로써 구해진다.

이상으로 도시한 바와 같이, 정공 수송성을 갖는 것으로 알려져 있는 유기 화합물의 정공 이동도는, 약 100질량%의 농도로 성막한 경우, 10^-3㎠/Vs∼10^-5㎠/Vs의 범위, 전자 수송성을 갖는 것으로 알려져 있는 유기 화합물의 전자 이동도는, 약 100질량%의 농도로 성막한 경우, 10^-3㎠/Vs∼10^-8㎠/Vs의 범위이다.

다음으로, 각 층의 두께를 설명하면, 정공 주입층(310)은, 0.5㎚∼5.0㎚(CFx의 경우)이거나, 10㎚∼20㎚(CuPc의 경우)이다. 정공 수송층(320)은, 30㎚∼300 ㎚, 제1 발광층(330)은, 10㎚∼150㎚, 제2 발광층(340)은 20㎚∼50㎚, 전자 수송층(350)은 10∼30㎚의 두께이다.

발광 소자층(300)의 전하 이동도와 각 층의 두께와의 관계는, 하기 수학식 1

으로 나타내고, 또한 α는, 0.5<α<2.5를 만족한다. 또한, 상기 수학식 1에서, 정공 주입층(310)의 막 두께를 Lhi, 정공 이동도를 μhi, 정공 수송층(320)의 막 두께를 Lht, 정공 이동도를 μht, 제1 발광층(330)의 막 두께를 Lem1, 정공 이동도 μhem1, 제2 발광층(340)의 막 두께를 Lem2, 전자 이동도를 μhem2, 전자 수송층(350)의 막 두께를 Let, 전자 이동도를 μet로 한다. α는, 보다 적합하게는 1≤α<2를 만족하고, 1.3<α<1.7의 범위 내인 것이 보다 바람직하지만, 0.5보다 크고, 2.5 미만으로 함으로써, 제1 및 제2 발광층(330, 340) 모두가 밸런스 좋게 발광시키고, 또한 단선 등이 없는 장기 수명화가 용이한 소자 구조를 얻을 수 있다.

다음으로, 각 층의 두께를 일정하게 하여, 전하 수송성 화합물의 농도를 바꾼 6종류의 유기 EL 소자(500)에 대하여 설명한다. 실시예 1(실 1)에 대하여, 비교예 1-1(비 1-1), 비교예 1-2(비 1-2)에 따른 EL 소자(500)는, 제1 발광층(EML1)에서의 정공 수송성 재료 농도 및 전자 수송성 재료 농도가 상이하다. 실시예 2(=실 1)에 대하여, 비교예 2-1(비 2-1), 비교예 2-2(비 2-2)에 따른 EL 소자(500)는, 제2 발광층(EML2)에서의 정공 수송성 재료 농도 및 전자 수송성 재료 농도가 상이 하다.

또, EL 소자(500)도 정공 주입층(HIL)(310)에는 CuPc를 이용하고(두께 10㎚), 정공 수송층(HTL)(320)은 100㎚의 두께로 하고, 방향족 아민 화합물의 일종인 NPB를 이용했다. 제1 발광층(EML1)(330)은, 합계 30.9㎚의 두께로 하고, 호스트 재료로서는 정공 수송성의 NPB, 도우펀트로서 DBzR을 이용하고, 어시스트 도우펀트로서 DPN(5, 12-diphenylnaphtacene)을 이용하였다(오렌지 발광층). 제2 발광층(EML2)(340)은, 41.0㎚의 두께로 하고, 호스트 재료로서 다환 방향족 화합물, 구체적으로는 안트라센계 화합물인 ADN(9, 10-di(2-naphthyl)antbracen1e)을 이용하고, 도우펀트로서 페릴렌계 화합물(BD: peryrene)을 이용하여, 정공 수송성 화합물로서 NPB를 더한다(청색 발광층). 또한, 전자 수송층(ETL)(350)은, 10㎚의 두께로 하고, Alq₃(tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum(III))를 이용하였다. 또한, 어시스트 도우펀트인 상기 DPN은, 정공 수송성과 전자 수송성의 양극성을 구비하고, 이 DPN 농도를 제1 발광층에서의 전자 수송성 화합물 농도로서 평가하고 있다.

상기 표 1은, 실시예 1(실 1), 비교예 1-1(비 1-1), 비교예 1-2(비 1-2), 실시예 2(실 2), 비교예 2-1(비 2-1), 비교예 2-2(비 2-2)의 각 EL 소자에 대하여, 각 층의 농도(중량%)와, 막 두께 환산값(㎚) 및 소자의 발광 효율(cd/A)을 나타낸다.

실시예 1의 EL 소자(500)의 HTL/EML1/EML2/ETL에서의 정공 수송성 화합물(NPB)의 농도는, 100%/93.9%/7.3%/0%이다.

이것에 대하여, 비교예 1-1, 비교예 1-2의 소자는, HTL 및 EML2의 NPB 농도는 100%와, 7.3%로 동일하지만, EML1의 NPB 농도가 87.4%, 77.7%로 낮아지고 있다.

또한, 실시예 1의 EL 소자(500)의 전자 수송성 화합물의 농도는, HTL/EML1(DPN 농도)/EML2(ADN 농도)/ETL(Alq 농도)의 순서대로 0%/3.2%/9 0.2%/100%이다. 이것에 대하여, 비교예 1-1, 비교예 1-2의 소자는, EHL 및 EML2의 전자 수송성 화합물 농도는 동일하여, 그 사이에 형성되어 있는 EML1의 전자 수송성 화합물(DPN) 농도가 9.7%, 19.4%로 높아지고 있다. 이러한 실시예 1, 비교예 1-1, 1-2의 발광 효율은, 각각 14, 12, 10과, 제1 발광층에서의 정공 수송성 화합물 농도가 감소함에 따라서(전자 수송성 화합물 농도가 증대함에 따라서) 효율이 저하하고 있다.

여기서, 상기 각 예에서의 각 EL 소자의 α값은, 복수의 재료를 포함하는 제1 및 제2 발광층에 대하여, 각각 고유의 이동도를 나타내는 재료를 100% 농도로 적층한 경우의 두께로 환산하여 구할 수 있고, 실시예 1에서는 α=1이고, 비교예 1-2에서는 2.5이다.

두께에 의한 환산의 기준으로 되는 수치는, 상기 표 1에서 농도로 병기하였지만, 실시예 1에서는, 정공 수송층으로부터 순서대로, NPB(100㎚)/NPB(2.9㎚)+DPN(1.0㎚)+DBzR(0.9㎚)/ADN(37.0㎚)+NPB(3.0㎚)+BD(1.0㎚)/Alq(10㎚)이다.

도 3은, 이 실시예 1의 EL 소자(500)(α=1)의 발광 스펙트럼 강도를 나타내고 있고, 제1 발광층(330)와 제2 발광층(340)의 양방이 밸런스 좋게 발광하여, 목적으로 하는 백색광이 얻어지고 있고, 발광 효율도 상기한 바와 같이 14cd/A(전력 효율이 6.1㏐/W)로 우수하다.

도 4는, 3개의 예 중에서 제1 발광층 중에서의 NPB 농도가 가장 낮은 비교예 1-2의 EL 소자(500)(α=2.5)의 발광 스펙트럼 강도를 나타내고 있다. 도 4에서 이해할 수 있듯이, 제1 발광층(330)은 발광하고 있지만, 제2 발광층(340)의 발광 휘도가 낮고, 2층의 발광 밸런스가 나빠, 황색에 가까운 백색광으로 되었다. 또한, 발광 효율도 10cd/A(전력 효율 4.6㏐/W)로, 실시예 1보다도 낮은 값이었다.

도 4에서 알 수 있듯이, 비교예 1-2의 소자에서는, 제2 발광층에서의 충분한 발광이 얻어지지 않고, 여기에서 제1 발광층에서의 정공 수송 재료의 농도가 낮으면, 양극으로부터 제2 발광층(340)에의 정공의 수송량이 불충분하게 되고, 복수의 발광층을 밸런스 좋게 발광시키는 것이 어려워진다고 추측할 수 있다.

다음으로, 비교예 2-1, 비교예 2-2의 EL 소자(500)는, HTL 및 EML1의 NPB 농도는, 각각 100%와, 93.9%로, 실시예 2(실시예 1)와 동일하지만, EML2의 NPB 농도가 실시예 1이 7.3%인 데 대하여, 14.6%, 19.5%로 높아지고 있다. 발광 효율은, 실시예 1이 전술한 바와 같이 14cd/A인 데 대하여, 비교예 2-1, 비교예 2-2의 EL 소자(500)에서는, 11cd/A, 7cd/A(전력 효율 3.2㏐/W)로, 제2 발광층(EML2)에서의 전자 수송성 화합물인 ADN의 농도가 낮게 될수록(NPB 농도가 높아질수록) 저하하고 있다.

도 5는, 비교예 2-2에 따른 EL 소자(α=0.5)의 발광 스펙트럼을 나타내고 있고, 상기 비교예 1-2와는 반대로, 제2 발광층(340)은 발광하고 있지만 제1 발광층(330)의 발광 휘도가 낮고, 2층의 발광 밸런스가 나빠, 청색에 가까운 백색광으로 되어 있다. 그 결과로, 전자 수송층으로부터의 전자를 제1 발광층에 수송하는 기능도 갖는 제2 발광층의 전자 수송성 화합물 농도가 낮으면, 제1 발광층에의 전자의 공급이 충분히 행해지지 않고, 제1 발광층에서의 충분한 발광이 얻어지지 않는다고 추측된다.

여기서, α의 값을 1로 한 상기 유기 EL 소자에서, 정공 주입층(310)의 두께는 10㎚에서 이동도 μhi는, 10^-3㎠/Vs, 정공 수송층(320)의 두께는 100㎚에서 이동도 μht는, 10^-3㎠/Vs, 제1 발광층(330)의 두께는 30.9㎚에서 이동도 μhem1은, 10^-3㎠/Vs, 제2 발광층(340)의 두께는 41.0㎚에서 이동도 μhem2는, 10^-3㎠/Vs, 전자 수송층(350)의 두께는 10㎚에서 이동도 μet는, 10^-4㎠/Vs로 하였다. 물론 막 두께 및 이동도는 이들의 조합에 한정되는 것은 아니고, 상기 α의 값이 1정도보다 크고, 2.5보다 작아지도록 소자를 작성함으로써, 복수의 발광층을 밸런스 좋게, 또한 효율적으로 발광시킬 수 있다.

또한, 이상의 비교로부터, 양극으로부터 제1 발광층보다도 멀게 위치하는 제2 발광층(여기서는 청색 발광층)에서의 정공 수송 재료의 농도가 높아질수록 발광 효율이 저하하고, 또한 발광 밸런스도 나빠지는 것을 알 수 있다. 다른 관점에서 설명하면, 양극에 보다 가까운 위치에 있는 제1 발광층에서의 정공 수송 재료의 농도가 낮을수록 제2 발광층에의 정공 수송 능력이 저하하고, 효율의 저하와 발광 밸런스의 악화가 일어난다.

또한, 음극으로부터 제2 발광층보다도 멀리에 위치하는 제1 발광층(여기서는 오렌지색 발광층)에서의 전자 수송 재료의 농도가 높아질수록 발광 효율이 저하하고, 또한 발광 밸런스도 나빠진다. 다른 관점에서 설명하면, 음극으로부터 가까운 위치에 있는 제2 발광층에서의 전자 수송 재료의 농도가 낮을수록 제1 발광층에의 전자 수송 능력이 저하하고, 효율의 저하와 발광 밸런스의 악화가 일어난다.

하기, 표 2는, 제1 및 제2 발광층의 정공 수송 재료의 농도의 차와, 정공 수송층과 제1 발광층의 정공 수송 재료의 농도의 차의 관계를 상기 실시예 1, 비교예 1-1, 1-2에 대하여 나타내고 있다.

전술된 바와 같이, 정공 수송 재료의 농도는, Cem1-Cem2>Chi-Cem1을 나타내는 것이 바람직하지만, 상기 실시예 1, 비교예 1-1 및 1-2의 결과로부터, (Cem1-Cem2)는, (Chi-Cem1)보다도 충분히 크고, 6배 이상, 보다 바람직하게는 14배 정도(실시예 1의 소자에서는, 14.2배) 큰 것이 보다 적합한 것을 알 수 있었다.

또한, 본 실시 형태에 따른 유기 EL 소자(500)는, 가색에 의해 백색광을 외부로 사출하는 백색의 디스플레이나 평면 광원으로서 이용될 뿐만 아니라, 다른 가색에 의해 임의의 색의 광을 사출하는 디스플레이 등에 채용할 수 있다.

또한, 도 2와 같이, 백색 유기 EL 소자(500)와, 기판(100)과의 사이, 예를 들면 트랜지스터를 절연하는 층간 절연층(160)과, 소자 형성면을 평탄하게 하기 위한 평탄화 절연층(180)과의 사이에, 대응하는 R, G, B의 3색의 컬러 필터 CF 중 어느 하나를 형성하고, 유기 EL 소자(500)로부터 사출되는 백색광 성분으로부터, 원하는 R, G, B 광 성분만을 투과시킴으로써, 풀컬러 표시를 실현할 수 있다. 또한, 일부 화소에 대해서는 컬러 필터를 형성하지 않고, R, G, B 및 W(백색)의 4색에 의해 컬러 표시를 행할 수도 있다. 컬러 필터는 R, G, B의 3색에 한정하지 않고, Y(옐로우), M(마젠더) 등을 더 형성하여도 된다.

본 발명에 따르면, 적층된 복수의 발광층의 발광 밸런스를 향상시킬 수 있어, 목적으로 하는 색의 가색광을 실현할 수 있음과 함께, 또한 고효율로 긴 수명의 소자의 실현이 용이해진다.

Claims

정공 주입 전극과, 전자 주입 전극과의 사이에, 유기 화합물을 포함하는 발광 소자층을 구비하는 일렉트로루미네센스 소자로서,

상기 발광 소자층은, 복수의 발광층을 구비하고, 상기 복수의 발광층 중, 정공 주입 전극의 가장 가까이에 배치되는 제1 발광층과 상기 정공 주입 전극과의 사이에는, 적어도 정공 수송층을 구비하고, 상기 복수의 발광층 중 전자 주입 전극의 가장 가까이에 배치되는 제2 발광층과 상기 전자 주입 전극과의 사이에는 적어도 전자 수송층을 구비하고,

상기 정공 주입 전극으로부터 주입된 정공이 상기 정공 수송층 및 상기 제1 발광층을 통과하여, 상기 제2 발광층에 도달하기까지의 상기 정공의 소요 시간 Th와,

상기 전자 주입 전극으로부터 주입된 전자가 상기 전자 수송층 및 상기 제2 발광층을 통과하여, 상기 제1 발광층에 도달하기까지의 해당 전자의 소요 시간 Te와의 비 Th/Te가,

0.5<(Th/Te)<2.5를 만족하는 일렉트로루미네센스 소자.
제1항에 있어서,

상기 제1 발광층은 정공 수송 기능을 갖고, 상기 제2 발광층은 전자 수송 기능을 갖는 일렉트로루미네센스 소자.
정공 주입 전극과, 전자 주입 전극과의 사이에, 유기 화합물을 포함하는 발광 소자층을 구비하는 일렉트로루미네센스 소자로서,

상기 발광 소자층은 복수의 발광층을 구비하고, 상기 복수의 발광층 중, 정공 주입 전극의 가장 가까이에 배치되는 제1 발광층과 상기 정공 주입 전극과의 사이에는, 적어도 정공 수송층을 구비하고, 상기 복수의 발광층 중 전자 주입 전극의 가장 가까이에 배치되는 제2 발광층과 전자 주입 전극과의 사이에는 적어도 전자 수송층을 구비하고,

상기 정공 주입 전극으로부터 주입된 정공이 상기 정공 수송층 및 상기 제1 발광층을 통과하여, 상기 제2 발광층에 도달하기까지의 상기 정공의 소요 시간 Th와,

상기 전자 주입 전극으로부터 주입된 전자가 상기 전자 수송층 및 상기 제2 발광층을 통과하여, 상기 제1 발광층에 도달하기까지의 해당 전자의 소요 시간 Te와의 비 Th/Te는,

1≤(Th/Te)<2를 만족하는 일렉트로루미네센스 소자.
제3항에 있어서,

상기 제1 발광층은, 정공 수송 기능을 갖고, 상기 제2 발광층은 전자 수송 기능을 갖는 일렉트로루미네센스 소자.