KR101246247B1 - 전계발광소자 및 그것을 구비한 발광장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은, 호스트 재료에 대하여 게스트재료를 소량 첨가한 발광층을 갖는 도프형 소자에서, 구동전압을 저감한다. 특히, 본 발명은 전자흡인기를 갖는 적색발광재료를 게스트 재료로서 첨가한 도프형 소자에서, 구동전압을 저감한다. 또한, 도프형 소자에서, 구동전압을 저감함과 아울러, 색순도도 향상시킨다. 특히, 전자흡인기를 갖는 적색발광재료를 게스트 재료로서 첨가한 도프형 소자에서, 구동전압을 저감함과 아울러, 색순도도 향상시킨다. 호스트 재료(521) 및 전자흡인기를 갖는 게스트 재료(522)를 포함하는 발광층(513)을 갖는 전계발광소자에 있어서, 호스트 재료(521)로서 정공 수송성을 갖는 유기화합물을 사용한다.
전계발광소자, 호스트재료, 전자흡인기, 발광층, 게이트재료

Description

전계발광소자 및 그것을 구비한 발광장치{ELECTROLUMINESCENT DEVICE AND LIGHT-EMITTING DEVICE INCLUDING THE SAME}
도 1은 종래의 전계발광소자의 밴드 다이어그램을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 특정 국면에 따른 전계발광소자의 밴드 다이어그램을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 특정 국면에 따른 전계발광소자의 밴드 다이어그램을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 특정 국면에 따른 전계발광소자의 밴드 다이어그램을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 특정 국면에 따른 전계발광소자의 소자구성을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 특정 국면에 따른 전계발광소자의 소자구성을 도시한 도면,
도 7은 종래의 전계발광소자의 소자구성을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 특정 국면에 따른 전계발광소자를 사용한 발광장치에 관해서 설명한 도면,
도 9는 본 발명의 특정 국면에 따른 발광장치를 사용한 전기기기에 관하여 설명한 도면,
도 10은 실시예 1 및 비교예 1의 전류-전압특성을 도시한 도면,
도 11은 실시예 2 및 비교예 2의 전류-전압특성을 도시한 도면,
도 12는 실시예 5 및 비교예 3의 전류-전압특성을 도시한 도면,
도 13은 실시예 6 및 비교예 4의 전류-전압특성을 도시한 도면,
도 14는 실시예 7 및 비교예 5의 전류-전압특성을 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
500 : 기판 501 : 제 1 전극
502 : 전계발광층 503 : 제 2 전극
511 : 정공주입층 512 : 정공수송층
513 : 발광층 514 : 전자수송층
515 : 전자주입층 521 : 호스트 재료
522 : 게스트 재료
본 발명은, 양극과, 음극과, 전계를 가하는 것으로 발광이 얻어지는 유기 화합물을 포함하는 층(이하, 전계발광층이라고 적는다)을 갖는 전계발광소자에 관한 것이다. 특히, 적색발광을 나타내는 전계발광소자에 관한 것이다.
유기 화합물을 발광체라고 하는 전계발광소자는, 전계를 가하여 전류를 흘림 으로써 발광하는 소자다. 그 발광 기구는, 전극간에 전계발광층을 끼워서 전압을 인가함으로써, 음극으로부터 주입된 전자 및 양극으로부터 주입된 정공이 전계발광층에서 재결합해서 여기상태의 분자(이하, 여기분자라고 적는다)를 형성하고, 그 여기분자가 기저상태로 되돌아갈 때에 에너지를 방출하여 발광한다고 말해지고 있다. 여기상태에는 단일항 여기상태와 3중항 여기상태가 알려져 있고, 발광은 어느쪽의 여기상태를 경과해도 가능하다고 여겨지고 있다.
이러한 전계발광소자에 있어서, 보통, 전계발광층은 100∼200㎛정도의 박막으로 형성된다. 또한 전계발광소자는, 전계발광층 그 자체로부터 빛이 방출되는 자발광형 소자이기 때문에, 종래의 액정 디스플레이에 사용되고 있는 백라이트도 필요없다. 따라서, 매우 박형경량으로 제조할 수 있는 것이 큰 이점이다.
또한, 예를 들면 100nm정도의 전계발광층에 있어서, 캐리어를 주입하고나서 재결합에 이르기까지의 시간은, 캐리어 이동도를 생각하면 수 십 나노초정도이고, 캐리어의 재결합으로부터 발광까지의 과정을 포함해서도 마이크로초 이내의 오더로 발광에 이른다. 따라서, 매우 응답 속도가 빠른 것도 이점 중 하나다.
또한, 유기 화합물을 발광체로 하는 전계발광소자는, 캐리어주입형 소자이기 때문에, 무기 EL소자와 같은 고전압의 교류전압을 인가할 필요가 없고, 수 볼트∼십 수 볼트정도의 낮은 직류전압으로 구동이 가능하다.
이와 같이, 유기 화합물을 발광체로 하는 전계발광소자는, 박형경량, 고속응답성, 직류 저전압구동 등의 특성을 갖고 있고, 차세대의 플랫 패널 디스플레이 소자로서 주목받고 있다. 특히, 이러한 전계발광소자를 매트릭스형으로 배치한 발광 장치는, 종래의 액정표시장치와 비교하여, 시야각이 넓고 시인성이 좋다고 하는 점에서도 우위성이 있다.
그런데, 이것들의 전계발광소자를 플랫 패널 디스플레이 등에 응용할 경우, 그 발광색을 원하는 색으로 제어할 필요가 생긴다. 전계발광소자의 발광색을 제어하는 방법으로서는, 최근에는 자주, 호스트 재료에 대하여 게스트 재료(도펀트 재료라고도 한다)를 소량 첨가한 발광층을 적용함으로써, 게스트 재료로부터 얻어진 원하는 발광색을 얻는 방법(이하, 도핑법이라고 적는다)이 많이 사용되고 있다(예를 들면, USP 2,814,435참조).
USP 2,814,435로 대표되는 도핑법에서는, 발광분자의 농도소광을 억제하고, 고휘도 및 고효율을 얻을 수 있으므로, 농도 소광하기 쉬운 적색발광 재료를 발광시킬 때에는 유효한 방법이다. 예를 들면, C.H.Chen 등, Macromolecular Symposia, No.125,49-58(1997)에서는, 적색발광재료인 여러 가지의 4-디시아노메틸렌-4H-피란(pyrane) 유도체를 합성하고, 그것을 게스트 재료로서 사용하고 있다.
그러나, 이러한 도핑법을 적용한 전계발광소자(이하, 도프형 소자라고 적음)가 대부분은, 구동전압이 상승하여 버리는 단점도 존재한다. 특히, 적색발광 재료를 게스트 재료로서 첨가한 도프형 소자에서는, 그 경향이 현저한 것이 알려져 있다(예를 들면, Yoshiharu SATO, "The Japan Society of Applied Physics/Organic Molecular Electronics and Bioelectronics", Vol.11, No.1(2000), 86-99 참조).
또한, 도프형 소자에서는, 종종 게스트 재료뿐만 아니라 호스트 재료도 발광 해 버리기 때문에 발광색을 잘 제어할 수 없고, 결과적으로 발광의 색순도가 나빠질 경우가 있다. 이것은, 호스트 재료의 여기에너지와 게스트 재료의 여기에너지의 사이에 큰 차이가 있을 경우에 보이는 현상이라고 생각되고, 적색발광 재료를 게스트 재료로서 첨가한 도프형 소자에 있어서 자주 보여지는 현상이다. 이 현상은, 호스트 재료와 게스트 재료의 중간에 위치하는 여기에너지를 갖는 어시스트 도펀트 재료를 더욱 첨가함으로써, 해소되고 있다(예를 들면, Yuji HAMADA et al., Applied Physics Letters,Vol.75,No.12,1682-1684(1999)참조).
그러나, 상기 Yuji HAMADA et al.,의 방법에서는, 호스트 재료나 게스트 재료에 더해, 어시스트 도펀트 재료를 더욱 첨가하지 않으면 안된다. 따라서, 진공증착법에 의한 소자의 제조이면, 3개의 증착원을 사용한 3원 공증착이 필요해지고, 소자의 제조 프로세스가 복잡해져 버린다. 그 때문에 소자의 재현성 등에도 문제가 생긴다.
상술한 것처럼, 구동 전압이 상승해버리거나 혹은 발광색의 제어를 할 수 없고 색순도가 나빠지는 등의 문제가 생겨, 그 문제를 해결하는 것이 요구되고 있다.
상술한 내용을 고려하여, 본 발명의 목적은, 도프형 소자의 구동전압을 저감하는데 있다. 특히, 본 발명의 더욱 구체적인 목적은, 적색발광 재료를 게스트 재료로서 포함한 도프형 소자의 구동전압을 저감하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 도프형 소자에 있어서 구동 전압을 저감함과 동시에, 색순도도 향상시키는데 있다. 본 발명의 구체적인 다른 목적은, 적색발광 재료를 게스트 재료로서 첨가한 도프형 소자에 있어서, 구동 전압을 저감함과 동시에, 색순도도 향상시키는데 있다.
본 발명자들은, 상기 USP 2,814,435에서도 사용되고 있는 4-디시아노메틸렌-4H-피란 유도체를 게스트 재료로서 첨가한 전계발광소자에 있어서, 특히 구동 전압의 상승이 크다고 하는 점에 착안하였다. 그리고, 그들은, 그 구동 전압 상승의 원인이, 4-디시아노메틸렌-4H-피란 유도체에 포함되는 전자흡인기에 있다고 생각하였다.
이 고찰을 바탕으로, 본 발명자들은 예의 검토를 중복한 결과, 전자흡인기를 갖는 게스트 재료를 첨가한 전계발광소자에 있어서, 이하와 같은 구성으로 함으로써 구동 전압을 저감할 수 있는 것을 찾아냈다.
즉, 본 발명의 일 국면에 의하면, 호스트 재료 및 전자흡인기를 갖는 게스트 재료를 포함하는 발광층과, 상기 발광층에 접해서 설치된 전자수송층을 갖는 전계발광소자에 있어서, 상기 호스트 재료는, 정공 수송성을 갖는 유기 화합물인 것을 특징으로 한다. 이때, 호스트 재료로서는, 정공 수송성을 갖는 유기화합물이면 무엇이더라도 좋지만, 특히 방향족 아민 골격을 갖는 유기 화합물인 것이 바람직하다.
또한, 상기한 구성은, 여러 가지의 전자흡인기를 갖는 게스트 재료에 대하여 효과적이지만, 특히 시아노기, 할로게노기, 카르보닐기를 도입한 게스트 재료에 대하여 효과적이다. 예를 들면, 4-디시아노메틸렌-4H-피란 골격을 갖는 게스트 재료에 대하여 효과적이다.
또한, 전자흡인기를 갖는 게스트 재료의 대부분은, 그 치환기의 효과에 의해, 황색∼적색의 영역에서 발광하는 것이 많다. 따라서, 본 발명에서는 특히, 상기한 게스트 재료의 발광스펙트럼의 피크 파장이 560nm이상 700nm이하인 것을 특징으로 한다.
그런데, 상기의 구성은 구동 전압의 저감에 극히 효과적이지만, 그것뿐만 아니라, 발광층에 접해서 설치된 전자수송층이 발광해버리는 현상을 억제하고, 보다 색순도를 높이는 구성을 갖는 것도 가능하다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예는, 호스트 재료의 이온화 포텐셜이, 전자수송층을 구성하는 전자수송성 재료의 이온화 포텐셜에 비교해서 0.3eV이상 큰 것을 특징으로 한다. 이때, 호스트 재료의 이온화 포텐셜이 5.1eV이하인 것이 바람직하다. 혹은, 전자수송성 재료의 이온화 포텐셜이 5.6eV이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예는, 발광층과 전자수송층의 사이에, 정공을 트랩할 수 있고, 게다가, 상기 전자수송층을 구성하는 전자수송성 재료보다도 에너지갭의 값이 작은 정공 트랩 재료로 이루어진 정공 트랩 영역이 설치되는 것을 특징으로 한다. 정공 트랩 재료는, 정공을 더 효과적으로 트랩하기 위해서, 호스트 재료 및 전자수송성 재료보다도 작은 이온화 포텐셜을 갖는 것이 바람직하다. 또한 정공 트랩 영역을 두껍게 해버리면 전류가 흐르기 어렵게 되어 버릴 경우도 있기 때문에, 정공 트랩 영역은 5nm이하의 층상이든지, 또는 섬 형상인 것이 바람직하다.
이때, 정공 트랩 재료로서는, 테트라센(tetracene), 페릴렌(perylene), 루브렌(rubrene) 등으로 대표되는 탄소수가 18이상의 방향족 탄화수소화합물이나, 풀러렌(C60)으로 대표되는 탄소 동소체가 바람직하다.
전자흡인기를 갖는 게스트 재료를 호스트 재료에 첨가해서 발광층을 형성했을 경우, 소자의 발광스펙트럼의 피크 파장이, 호스트 재료의 분자의 쌍극자 모멘트에 의해 변화되는 것을 본 발명자들은 찾아냈다. 구체적으로는, 호스트 재료의 분자의 쌍극자 모멘트가 작은만큼, 발광스펙트럼의 피크 파장이 블루시프트하는 현상이다. 따라서, 전자흡인기를 갖고, 게다가 적색발광을 가리키는 게스트 재료를 이용하여 적색발광 소자를 제조할 경우, 쌍극자 모멘트가 작은 호스트 재료를 사용하면 오렌지색이나 황색발광이 되어 버리는 적도 있기 때문에, 그러한 호스트 재료는 적합하지 않은 경우가 있다.
따라서, 본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 게스트 재료의 발광스펙트럼의 피크 파장이 600nm이상 700nm이하의 적색영역에 존재하고, 또한, 호스트 재료의 분자의 쌍극자 모멘트가 4debye이상인 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 것처럼, 상기 전계발광소자는, 구동 전압이 낮고, 또한 구성에 따라서는 색순도도 좋다고 하는 특징을 갖기 때문에, 이것들의 전계발광소자를 사용하면, 소비전력이 낮고, 색순도가 좋은 발광장치를 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명의 전계발광소자를 갖는 발광장치도 본 발명에 포함하는 것으로 한다.
이때, 본 명세서에서의 발광장치란, 발광소자로서 전계발광소자를 사용한 화 상표시 디바이스 혹은 발광 디바이스를 가리킨다. 또한, 전계발광소자에 커넥터, 예를 들면, 이방도전성 필름 혹은 TAB(Tape Automated Bonding) 테이프 혹은 TCP(Tape Carrier Package)을 장착할 수 있었던 모듈, TAB테이프나 TCP의 앞에 프린트 배선판이 설치된 모듈, 또는 전계발광소자에 COG(Chip On Glass)방식에 의해 IC(집적회로)가 직접 설치된 모듈도 모두 발광장치에 포함하는 것으로 한다.
본 발명을 실시함으로써 도프형 소자에 있어서 구동 전압을 저감할 수 있다. 특히, 적색발광 재료를 게스트 재료로서 첨가한 도프형 소자에 있어서, 구동 전압을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명을 실시함으로써 도프형 소자에 있어서, 구동전압을 저감함과 동시에 색순도도 향상시킬 수 있다. 특히, 적색발광 재료를 게스트 재료로서 첨가한 도프형 소자에 있어서, 구동 전압을 저감함과 동시에 색순도도 향상시킬 수 있다.
본 발명의 이들 내용과 다른 목적, 특징 및 이점은, 첨부도면을 참조한 다음의 설명을 읽으면 보다 명백해질 것이다.
우선, 전계발광소자로 자주 이용되고 있는 적층구조, 즉, 정공 수송층과 전자수송층을 적층한 구조의 밴드 다이어그램을 도 1a에 나타낸다. 도 1a와 같이, 정공수송층(101)에서의 정공 수송성 재료의 HOMO준위를 타고 정공이, 전자수송층(102)에서의 전자수송성 재료의 LUMO준위를 타고 전자가, 각각 부드럽게 수송되기 때문에, 그 캐리어들의 재결합영역(103a)은 정공수송층(101)과 전자수송 층(102)의 계면근방이다.
종래에는, 도 1a의 구성을 기초로, 전자흡인기를 갖는 게스트 재료를 전자수송층(102)에 첨가하였다. 그 경우의 밴드 다이어그램을 도 1b에 나타낸다. 전자흡인기를 갖는 게스트 재료는, 그 강한 전자흡인성 영향에 의해 매우 큰 전자 친화력을 갖고 있기 때문에, 도 1b와 같이 LUMO준위(104)가 낮은 위치에 있어, 매우 깊은 전자 트랩 준위를 형성한다.
이 경우, 전자흡인기를 갖는 게스트 재료가 도핑된 영역(105)에서는, 그 깊은 전자 트랩 준위 때문에 전자가 이동하기 어려워, 캐리어의 재결합영역(103b)이 적층구조의 계면근방으로부터 떨어져서 전자수송층(102)측에 퍼져 버리는 것이 예상된다. 그렇게 하면, 전자수송성 재료로 구성되어 있는 전자수송층이 정공을 전송하지 않으면 안되는 상태(도면의 파선 화살표)가 되기 때문에, 결과적으로 전류가 흐르기 어려워져, 캐리어가 재결합에 이르러 발광하기 위한 전압(즉, 구동전압)이 상승하고 있는 것은 아닌가 하고 본 발명자들은 생각하였다.
실제로, 정공 수송층에 정공 수송성 재료인 4, 4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]-비페닐(약칭:α-NPD)을, 전자수송층에 전자수송성 재료인 트리스(tris)(8-퀴노리노라토) 알루미늄(약칭:Alq3)을, 전자흡인기인 시아노기를 갖는 게스트 재료로서 4-디시아노메틸렌-2, 6-비스[p-(N-칼바졸일(carbazolyl))스티릴]-4H-피란(약칭:BisDCCz)을 사용한 경우, 도 1c와 같은 밴드 다이어그램이 되기 때문에, 매우 깊은 전자 트랩 준위(-3.3eV)로 인한 구동 전압의 상승이 예상된다.
이때, 도 1c에서 나타낸 HOMO준위값(마이너스 값이고, 그 절대치가 이온화 포텐셜에 해당한다)은, 광전자 분광장치 AC-2(RIKEN KEIKI Co.,Ltd.)를 사용하여 각 재료의 박막상태에서의 이온화 포텐셜의 값을 측정하고, 그 값을 마이너스 값으로 변환함으로써 산출하였다. 또한, LUMO준위의 값은, 자외(UV)/가시(VIS)분광 광도계(JASCO International Co.,Ltd.)를 이용하여 각 재료의 박막의 흡수스펙트럼을 계측하고, 그 흡수단으로부터 에너지갭의 값을 요구하고, HOMO 준위 값에 더하여서 산출하였다.
한편, 본 발명의 기본적인 개념은, 상기한 현상을 회피하기 위해서, 정공수송층에 전자흡인기를 갖는 게스트 재료를 첨가하고, 발광층을 형성한 구성이다. 그 경우의 밴드 다이어그램을 도 2에 나타낸다. 도면부호 201은 정공수송층, 202는 전자수송층, 205는 정공수송층에 전자흡인기를 갖는 게스트 재료가 첨가된 영역, 즉 발광층이다.
도 2와 같은 구성일 경우, 전자는 전자수송층(202)을 통과하고, 그 후 발광층(205)에서의 전자수송층(202)과의 계면근방(203)에서, 게스트 재료의 LUMO준위(204)로 트랩된다. 그러나, 이 구성일 경우에는, 발광층(205)에서의 호스트 재료가 정공수송층(201)으로 채용되어 있는 정공수송성 재료이기 때문에, 도 1의 경우와 다르고, 정공의 수송은 용이하다. 즉, 전자가 계면근방(203)에서 트랩되어서 움직이지 않아도, 정공이 그 계면근방(203)까지 수송되기 쉽기 때문에, 캐리어의 재결합이 용이해진다고 생각된다. 그 결과, 도 1의 경우와 비교해서 전류는 흐르기 쉬워져, 구동전압을 저감할 수 있다.
이때, 도 2에서는 정공수송층(201)과 발광층(205)의 양쪽에서 같은 정공 수송성 재료를 채용한 구성으로 되어 있지만, 다른 정공 수송성 재료를 이용하여도 된다.
여기에서, 발광층(205)의 호스트 재료로서 사용할 수 있는 정공 수송성 재료로서는, 방향족 아민 골격을 갖는 유기 화합물이 적합하고, 상기한 α-NPD 외에, 4, 4'-비스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐-아미노]-비페닐(약칭:TPD), 4, 4',4"-트리스(N, N-디페닐-아미노)-트리페닐아민(약칭:TDATA), 4, 4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐-아미노]-트리페닐아민(약칭:MTDATA), 4, 4', 4"-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노-트리페닐아민(약칭:1-TNATA)등을 들 수 있다. 또한, 방향족 아민 골격을 갖는 금속착체인 트리스(5-디페닐아미노-8-히드록시퀴노리나토)알루미늄(약칭:Al(daq)3), 비스(5-디페닐아미노-8-히드록시퀴노리나토)아연(약칭:Zn(daq)3)이나, 유기금속착체의 일종인 트리스(1-페닐피라졸)코발트(III)(약칭:Co(PPZ)3), 트리스(1-(4-메틸페닐)피라졸)코발트(III)(약칭:Co(m-PPZ)3) 등도 정공수송성을 나타낸다.
한편, 발광층(205)에서의 전자흡인기를 갖는 게스트 재료로서는, 시아노기, 할로게노(halogeno)기, 카르보닐기 등의 전자흡인기를 갖는 발광재료를 사용할 수 있다. 시아노기를 갖는 발광재료로서는, 예를 들면 쿠마린337 외, 4-(디시아노메틸렌)-2-[p-(디메틸아미노)스티릴]-6-메틸-4H-피란(약칭:DCM1), 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(9-쥬로리딜(julolidyl)에티닐-4H-피란(약칭:DCM2), 4-(디시아노메틸렌)- 2, 6-비스[p-(디메틸아미노)스티릴]-4H-피란(약칭:BisDCM), 앞에 설명한 BisDCCz 등의 4-디시아노메틸렌-4H-피란 골격을 갖는 발광 재료를 들 수 있다. 할로게노기를 갖는 발광재료로서는, 쿠마린152, 쿠마린153 등의 할로알킬기를 갖는 발광재료가 대표적이다. 카르보닐기를 갖는 발광재료로서는, 쿠마린314와 같이 에스테르기를 갖는 발광 재료, 쿠마린334와 같이 아실(acyl)기를 갖는 발광재료, 쿠마린343이나 쿠마린-3-카르본산과 같이 카르복실기를 갖는 발광재료를 들 수 있다.
전자수송층(115)을 형성하는 전자수송성 재료로서는, 상술한 Alq3, 트리스(5-메틸-8-퀴노리노라토)알루미늄(약칭:Almq3), 비스(2-메틸-8-퀴노리노라토)-4-페닐페노라토-알루미늄(약칭:BAlq), 트리스(8-퀴노리노라토)갈륨(약칭:Gaq3), 비스(2-메틸-8-퀴노리노라토)-4-페닐페노라토-갈륨(약칭:BGaq), 비스(10-히드록시벤즈 [h]-퀴노리나토)베릴륨(약칭:BeBq2), 비스[2-(2-히드록시페닐)-벤조옥사조라토]아연(약칭:Zn(BOX)2), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조티아조라토]아연(약칭:Zn(BTZ)2)등의 금속착체를 들 수 있다. 또한, 금속착체 이외에도, 2-(4-비페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1, 3, 4-옥사디아졸(약칭:PBD)이나, 1, 3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1, 3, 4-옥사디아졸-2-일(yl)]벤젠(약칭:OXD-7), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-페닐-5-(4-비페닐일)-1, 2, 4-트리아졸(약칭:TAZ), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페닐일)-1, 2, 4-트리아졸(약칭:p-EtTAZ), 바소페난트롤린(약칭:BPhen), 바소큐프 로인(약칭:BCP) 등을 사용할 수 있다.
그런데, 도 2와 같은 구성의 경우, 재료의 조합에 따라서는 전자수송층(202)이 발광해버릴 가능성이 있다. 이것은, 재결합 영역이 계면근방(203)이기 때문에, 부분적으로는 정공이 전자수송층(202)에 진입해버려, 전자수송층(202)의 재료가 여기되어 버리기 때문이다. 이 현상이 일어나버리면, 원래 발광시키고 싶은 게스트 재료뿐만 아니라, 전자수송층(202)의 재료도 발광해버리기 때문에, 색순도의 저하를 초래한다.
그래서, 본 발명의 보다 바람직한 구성의 하나로서, 도 3과 같은 구성을 생각할 수 있다. 즉, 발광층(205)의 호스트 재료(정공수송성 재료)의 이온화 포텐셜과, 전자수송층(202)의 전자수송성 재료의 이온화 포텐셜과의 차이(장벽(206))을 크게 하면 좋은 것이다. 구체적으로는, 장벽(206)을 0.3eV이상으로 하여도 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 정공이 전자수송층(202)에 진입하는 현상을 막을 수 있기 때문에, 전자수송층(202)의 전자수송성 재료가 여기되어서 발광해버리는 현상을 억제할 수 있다.
장벽(206)을 크게 하기 위해서는, 발광층(205)의 호스트 재료(정공수송성 재료)의 이온화 포텐셜을 작게하거나, 혹은 전자수송층(202)의 전자수송성 재료의 이온화 포텐셜을 크게 하여도 된다.
보통, 많은 전자수송성 재료는 5.4eV정도이거나 그 이상의 이온화 포텐셜을 갖는다(예를 들면, 대표적인 전자수송성 재료인 Alq3이 5.4eV이다). 따라서, 호스트 재료(정공수송성 재료)의 이온화 포텐셜은, 5.1eV이하이면 충분하다. 구체적으로는, 상기한 TDATA, MTDATA, 1-TNATA, Al(daq)3), Zn(daq)3 등이다. 예를 들면, 1-TNATA의 이온화 포텐셜은 5.0eV이다.
또한 반대로, 대부분의 정공수송성 재료는 5.3eV정도이거나 그 이하의 이온화 포텐셜을 갖는다(예를 들면, 대표적인 정공수송성 재료인 α-NPD가 5.3eV이다). 따라서, 전자수송성 재료의 이온화 포텐셜은, 5.6eV이상이면 충분하다. 구체적으로는, 상기한 BAlq, BGaq, PBD, OXD-7, TAZ, p-EtTAZ, BPhen, BCP 등이다. 예를 들면, BAlq의 이온화 포텐셜은 5.6eV이다.
또한, 본 발명의 보다 바람직한 다른 구성으로서, 도 4와 같은 구성도 생각된다. 즉, 발광층(205)과 전자수송층(202)의 사이에, 정공을 트랩할 수 있고, 게다가, 전자수송층(202)을 구성하는 전자수송성 재료보다도 에너지갭의 값이 작은 정공 트랩 재료로 이루어진 정공 트랩영역(207)을 설치한 구성이다. 이러한 구성으로 함으로써 정공이 전자수송층(202)에 진입하는 현상을 막을 수 있고, 더군다나 정공 트랩 재료가 여기되었다고 하여도, 그 여기에너지가 전자수송층(202)의 전자수송성 재료로 이동해버리는 현상을 막을 수 있다. 따라서, 전자수송층(202)의 전자수송성 재료가 여기되어서 발광해버린다고 하는 현상을 억제할 수 있다.
정공 트랩재료로서는, 발광층(205)의 호스트 재료 및 전자수송층(202)의 전자수송성 재료보다도 작은 이온화 포텐셜을 갖는 것을 이용하면, 도 4의 화살표로 나타낸 바와 같이 효과적으로 정공을 트랩할 수 있다. 그러나, 반드시 이러한 구성이 되지 않아도, 정공이 전자수송층(202)에 진입하는 것을 막고, 전자수송층(202)의 전자수송성 재료가 발광하는 것을 억제할 수 있는 재료이면, 정공 트랩재료가 될 수 있다. 정공 트랩 재료의 구체적인 예로서는, 테트라센, 펜타센, 페릴렌, 코로넨, 루부렌 등으로 대표되는 탄소수가 18이상의 방향족 탄화수소화합물이, 이온화 포텐셜이 작게 하는 것이 바람직하다. 또한 풀러렌(C60)이나 카본나노튜브, 다이아몬드 라이크 카본(약칭:DLC)등의 탄소 동소체는, 에너지갭을 작게 하는 것이 바람직하다.
또한, 정공 트랩영역이 너무 두꺼운 경우에는, 정공 트랩재료의 재질에 따라서는 전자의 흐름을 방해하거나, 혹은 정공 트랩재료 자체가 여기되어서 발광해버리는 등의 폐해가 생기기 쉬워진다. 특히, 정공 트랩재료가 발광해버리는 폐해를 피하기 위해서는, 정공 트랩재료로부터 게스트 재료에의 펠스타형의 에너지 이동이 충분히 가능한 거리를 고려하여, 정공 트랩 영역이 5nm이하의 층상인 것이 바람직하다.
또한, 5nm이하라고 하는 관점으로부터, 정공 트랩영역은 층상이 아니고 섬형상으로 형성되어도 된다. 섬 형상의 구조의 형성법으로서는 공지의 방법을 사용하여도 되고, 예를 들면 일본국 공개특허공보 2001-267077에 개시된 것처럼, 막두께 모니터상의 평균 막두께가 단분자막의 막두께보다 얇아지도록 재료를 진공증착 하는 방법을 들 수 있다.
그런데, 상술한 것처럼, 전자흡인기를 갖는 적색발광의 게스트 재료를 호스트 재료에 첨가해서 발광층을 형성하고, 적색발광 소자를 제조할 때에, 쌍극자 모멘트의 작은 호스트 재료를 사용하면, 쌍극자 모멘트가 큰 호스트 재료를 사용할 경우와 비교해서 발광이 블루시프트(blue-shifted)해버려, 경우에 따라서는 색순도 가 좋은 적색이 달성되지 않는 경우도 있다. 이것은 용매효과의 일종이라고 생각된다.
종래 호스트 재료로서 사용되고 있는 Alq3에는 2종류의 구조 이성체가 있고, 보통은 fac형이라고 말해지고 있다.그리고, 그 쌍극자 모멘트를 시판하고 있는 분자궤도계산 소프트웨어 WinMOPAC3.5(후지쯔주식회사 제품)을 이용하여 계산한 경우, 9.398debye이었다(덧붙여서, 또 하나의 구조 이성체인 mer형의 쌍극자 모멘트는, 5.788debye이다). Alq3을 호스트 재료로서 전자흡인기를 갖는 적색발광의 게스트 재료를 첨가한 소자는, 구동 전압은 상승하지만, 쌍극자 모멘트의 보다 작은 재료(구체적으로는 4debye미만)를 호스트 재료로서 사용한 소자와 비교하고, 발광색으로서는 양호한 적색발광을 가리키는 것을 실험적으로 알고 있다.
상술한 것처럼, 색순도가 좋은 적색발광을 달성하기 위해서는, 호스트 재료의 쌍극자 모멘트의 크기가 중요하다는 것을 알 수 있다. 그러나, Alq3는 전자수송성재료이므로, 본 발명에서의 호스트 재료로서는 적합하지 않다.
따라서, 본 발명을 이용하여 적색발광 소자를 제조하는 경우에는, Alq3과 같이 쌍극자 모멘트가 크고, 게다가 정공수송성을 보이는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 일반적인 방향족 아민 골격을 갖는 유기 화합물의 대부분은, 쌍극자 모멘트가 작지만, 상기한 Al(daq)3, Zn(daq)3, Co(PPZ)3, Co(m-PPZ)3과 같은 정공수송성을 보이는 금속착체이면, 쌍극자 모멘트를 크게하는 것이 바람직하다. 예를 들면Al(daq)3의 쌍극자 모멘트를 계산한 경우, fac형에서는 9.221debye이었다(덧붙여서, 또 하나의 구조 이성체인 mer형의 쌍극자 모멘트는, 4.639debye이다).
따라서, 본 발명의 일 국면에 의하면, 상기한 구성의 전계발광소자에 있어서, 게스트 재료의 발광스펙트럼의 피크 파장이 600nm이상 700nm이하의 적색영역에 존재할 때에는, 호스트 재료의 분자의 쌍극자 모멘트가 4debye이상인 것이 바람직하다.
다음에, 이하에서는 본 발명의 전계발광소자의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 본 발명의 전계발광소자의 전계발광층은, 적어도 상기한 발광층과 전자수송층을 포함하여도 된다. 즉, 종래의 전계발광소자에서 알려져 있는 발광 이외의 기능을 가리키는 층(정공주입층, 정공수송층, 전자수송층, 전자주입층)을 적당하게 조합시켜도 된다.
[실시형태 1]
본 실시형태 1에서는, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 갖는 전계발광소자의 소자구성에 대해서, 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는, 기판(500) 위에 제 1 전극(501)이 형성되고, 제 1 전극(501) 위에 전계발광층(502)이 형성되고, 그 위에 제 2 전극(503)이 형성된 전계발광소자이다.
이때, 여기에서 기판(500)에 사용하는 재료로서는, 종래의 전계발광소자에 사용되고 있는 것이면 되고, 예를 들면 유리, 석영, 투명 플라스틱 등으로 이루어진 것을 이용할 수 있다.
또한, 본 실시형태 1에서의 제 1 전극(501)은 양극으로서 기능하고, 제 2 전 극(503)은 음극으로서 기능한다.
제 1 전극(501)은 양극재료로 형성되고, 일함수가 큰(구체적으로는, 4.0eV이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이것들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, ITO(indium tin oxide), 산화인듐에 2∼20%의 산화아연(ZnO)을 혼합한 IZO(indium zinc oxide)의 것 외, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 동(Cu), 바나듐(Pd), 금속 질화물(TiN) 등을 들 수 있다.
한편, 제 2 전극(503)에 사용할 수 있는 음극재료로서는, 일함수가 작은(구체적으로는, 3.8eV이하) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이것들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 원소주기율의 1족 또는 2족에 속하는 금속, 즉 Li나 Cs등의 알칼리 금속, 및 Mg, Ca, Sr등의 알칼리토류금속, 및 이것들을 포함하는 합금(Mg:Ag, Al:Li), Er, Yb등의 희토류금속 및 이것들을 포함하는 합금등을 들 수 있다. 그러나, 후술하는 전자주입층을 적용함으로써 Al, Ag 또는 ITO 등의 금속 또는 도전성 무기화합물로 제 2 전극(503)을 형성할 수도 있다.
이때, 제 1 전극(501) 및 제 2 전극(503)은, 증착법, 스퍼터링법 등으로 형성할 수 있다. 막두께는, 10∼500nm로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 전계발광소자에 있어서, 전계발광층(502)에서의 캐리어의 재결합에 의해 생기는 빛은, 제 1 전극(501) 또는 제 2 전극(503)의 한쪽, 또는 양쪽으로부터 외부에 출사되는 구성이 된다. 즉, 제 1 전극(501)으로부터 빛을 출사시킬 경우에는, 제 1 전극(501)을 투광성 재료로 형성하는 것으로 하고, 제 2 전극(503)측으로부터 빛을 출사시킬 경우에는, 제 2 전극(503)을 투광성 재료로 형성하는 것으로 한다.
전계발광층(502)은 복수의 층을 적층함으로써 형성되지만, 본 실시형태 1에서는, 정공주입층(511), 정공수송층(512), 발광층(513), 전자수송층(514), 전자주입층(515)을 적층함으로써 형성된다. 이들층은, 진공증착법이나 습식도포법으로 형성할 수 있다.
정공주입층(511)에 사용할 수 있는 정공 주입성 재료로서는, 유기 화합물이면 포르필린계의 화합물이 유효하고, 프탈로시아닌(약칭:H2-Pc), 구리 프탈로시아닌(약칭:Cu-Pc)등을 사용할 수 있다. 또한, 도전성 고분자화합물에 화학 도핑을 실시한 재료도 있고, 폴리스티렌술폰산(약칭:PSS)을 도핑한 폴리에티렌디옥시티오펜(약칭:PEDOT)이나, 폴리아닐린(약칭:PAni)등을 사용할 수도 있다. 또한, VOx, MoOx와 같은 무기반도체층이나, Al2O3 등의 무기절연체의 초박막도 효과적이다.
정공수송층(512)에 사용할 수 있는 정공수송성 재료로서는, 상술한 α-NPD, TPD, TDATA), MTDATA, 1-TNATA, Al(daq)3, Zn(daq)3, Co(PPZ)3, Co(m-PPZ) 3 등을 들 수 있다.
발광층(513)은, 정공 수송성을 나타내는 호스트 재료(521)과 전자흡인기를 갖는 게스트 재료(522)로 구성되어 있다. 정공수송성을 나타내는 호스트 재료(521)로서는, 상기의 정공수송성 재료를 적용하면 되고, 정공수송층(512)의 정공수송성 재료와 동일하거나 달라도 된다. 전자흡인기를 갖는 게스트 재료로서는, 상술한 DCM1, DCM2, BisDCM, BisDCCz, 쿠마린337, 쿠마린152, 쿠마린153, 쿠마린314, 쿠마린334, 쿠마린343, 쿠마린-3-카르본산 등을 들 수 있다.
전자수송층(514)에 사용될 수 있는 전자수송성 재료로서는, 상술한 Alq3, Almq3, BAlq, Gaq3, BGaq, BeBq2, Zn(BOX22, Zn(BTZ)2 , PBD, OXD-7, TAZ, p-EtTAZ, BPhen, BCP등을 들 수 있다.
전자주입층(515)에 사용될 수 있는 전자주입성 재료로서는, 상기한 전자수송성 재료를 사용할 수 있다. 그 밖에, LiF, CsF등의 알칼리금속 할로겐화물이나, CaF2과 같은 알칼리토류 할로겐화물, Li2O 등의 알칼리금속 산화물과 같은 절연체의 초박막이 자주 사용된다. 또한, 리튬아세틸아세토네이트(약칭:Li(acac)이나 8-퀴노리노라토-리튬(약칭:Liq) 등의 알칼리금속착체도 유효하다. 또한, 상기한 전자수송성 재료와, Mg, Li, Cs 등의 일함수가 작은 금속을 혼합한 층을 전자주입층(515)으로서 사용할 수도 있다.
따라서, 정공수송성을 갖는 호스트 재료(521) 및 전자흡인기를 갖는 게스트 재료(522)를 함유하는 발광층(513)과, 발광층(513)에 접하게 설치된 전자수송층(514)을 갖는 본 발명의 전계발광소자를 제조할 수 있다.
[실시형태 2]
본 실시형태 2에서는, 실시형태 1에서 개시한 소자구성에 정공 트랩영역을 첨가한 구성에 대해서, 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6에서는, 도 5의 도면부호를 인용한다.
도 6에 나타낸 것처럼, 본 실시형태 2에서는, 발광층(513)과 전자수송층(514)의 사이에 정공 트랩 영역(516)이 설치되어 있다. 도 6에서는 섬 모양으로 형성되어 있지만, 5nm 이하의 층상이어도 된다.
정공 트랩영역(516)을 구성하는 정공 트랩재료(523)로서는, 상술한 것처럼, 테트라센, 펜타센, 페릴렌, 코로넨, 루부렌, 풀러렌(fullerene)(C60), 카본나노튜브, DLC 등을 사용할 수 있다.
이상으로부터, 정공수송성을 갖는 호스트 재료(521) 및 전자흡인기를 갖는 게스트 재료(522)를 함유하는 발광층(513)과, 발광층(513)에 인접하게 설치된 전자수송층(514)을 갖고, 또한, 발광층(513)과 전자수송층(514)의 사이에 정공 트랩영역(516)을 설치한 본 발명의 전계발광소자를 제조할 수 있다. 이 구성에 의해, 전자수송층(514)의 전자수송성 재료가 발광해버리는 현상을 억제할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예 1에서는, 도 5에서 나타낸 본 발명의 전계발광소자의 제조예를, 구체적으로 예시한다.
우선, 절연표면을 갖는 글래스 기판(500) 위에 양극(501)이 형성된다. 재료로서 투명도전막인 ITO를 사용하고, 스퍼터링법에 의해 110nm의 막두께로 형성하였다. 양극(501)의 크기는, 2mm × 2mm로 하였다.
이와 같이 양극(501)이 형성된 기판을 세정, 건조한 후, 양극(501) 위에 전계발광층(502)을 형성한다. 우선, 양극(501)이 형성된 기판을, 진공증착장치의 기 판 홀더에게 양극(501)이 형성된 면을 아래쪽으로 하여 고정하고, 저항가열법을 사용한 진공증착법에 의해 Cu-Pc을 20nm의 막두께로 막형성하였다. 이것이 정공주입층(511)이 된다. 다음에 정공 수송성 재료인 α-NPD를 같은 방법에 의해, 25nm의 막두께로 형성하고, 정공수송층(512)으로 하였다.
또한, 호스트 재료(521)로서 정공 수송성 재료인 α-NPD를, 전자흡인기를 갖는 게스트 재료(522)로서 BisDCM을 사용하고, BisDCM의 농도가 2wt%가 되도록 공증착을 행함으로써 발광층(513)을 형성하였다. 이 발광층(513)의 막두께는 15nm로 하였다.
다음에, 전자수송성 재료인 Alq3을 진공증착법에 의해 75nm로 형성하고, 전자수송층(514)으로 하였다. 또한, 전자주입층(515)으로서, CaF2을 진공증착법에 의해 1nm로 형성하였다. 이상이 전계발광층(502)이고, 전체 막두께는 136nm이 된다.
최후에, 음극(503)을 형성한다. 본 실시예에서는, 알루미늄(Al)을 저항가열에 의한 진공증착법에 의해 200nm 형성하여, 음극(503)으로 하였다.
이상과 같이 해서 제조한 본 발명의 전계발광소자에 10V의 전압을 인가한 경우, 6.83mA/cm2의 전류밀도로 전류가 흘러, 127cd/m2의 휘도에서 발광하였다. 발광스펙트럼의 피크 파장은 642nm이었다.
(비교예 1)
한편, 전자수송성재료에 전자흡인기를 갖는 게스트 재료를 첨가한 발광층을 갖는 종래의 전계발광소자를 제조하여, 실시예 1과 비교하였다. 본 비교예의 소자 구조를 도 7에 나타낸다.
상기 실시예 1과 마찬가지로, 110nm의 ITO가 양극(701)으로서 형성된 유리 기판(700) 위에, 전계발광층(702)을 형성한다. 우선, 기판을 세정, 건조한 후, 진공증착장치의 기판 홀더에게 양극(701)이 형성된 면을 아래쪽으로 해서 고정하고, 저항가열법을 사용한 진공증착법에 의해 Cu-Pc을 20nm의 막두께로 막형성하였다. 이것이 정공주입층(711)이 된다. 다음에, 정공수송성 재료인 α-NPD를 같은 방법에 의해, 40nm의 막두께로 형성하여, 정공수송층(712)으로 하였다.
또한, 호스트 재료(721)로서 전자수송성 재료인 Alq3을, 전자흡인기를 갖는 게스트 재료(722)로서 실시예 1과 동일한 BisDCM을 사용하고, BisDCM의 농도가 2wt%이 되도록 공증착을 행함으로써 발광층(713)을 형성하였다. 막두께는 15nm로 하였다.
다음에, 전자수송성 재료인 Alq3을 진공증착법에 의해 60nm형성하고, 전자수송층(714)으로 한다. 또한, 전자주입층(715)으로서, CaF2을 진공증착법에 의해 1nm형성하였다. 이상이 전계발광층(702)이지만, 전체 막두께는 136nm이고, 실시예 1과 막두께를 같게 한다.
최후에, 음극(703)을 형성한다. 실시예 1과 마찬가지로, 알루미늄(Al)을 저항가열에 의한 진공증착법에 의해 200nm형성하고, 음극(703)으로 하였다.
이상과 같이 해서 제조한 종래의 전계발광소자에 10V의 전압을 인가한 경우, 2.84mA/cm2의 전류(전류밀도)가 흐르고, 27.1cd/m2의 휘도에서 발광하였다. 발광스 펙트럼의 피크 파장은 666nm이었다.
상기의 결과로부터, 본 발명을 적용한 전계발광소자는, 발광스펙트럼의 피크 파장이 약간 블루시프트하였지만, 구동 전압을 내릴 수 있었다. 실시예 1 및 비교예 1의 전류-전압특성을 도 10에 나타낸다. 도 10으로부터 알 수 있듯이, 본 발명을 적용함으로써, 목적대로 전류가 흐르기 쉬워지는 것을 알 수 있다.
(실시예 2)
본 실시예 2에서는, 실시예 1과는 다른 호스트 재료를 사용한 소자를 구체적으로 예시한다.
소자구조는 도 5에 나타낸 구조이고, 기판(500), 양극(501), 음극(503)은 실시예 1과 동일한 구성으로 하였다. 전계발광층(502)은, 정공주입층(511)으로서 CuPc을 20nm, 정공수송층(512)으로서 α-NPD를 30nm, 발광층(513)으로서 2, 3-비스(4-디페닐아미노페닐)퀴녹살린(quinoxaline)(약칭:TPAQn)에 1wt%의 비율로 BisDCM을 첨가한 층을 30nm, 전자수송층으로서 Alq3을 20nm, 전자주입층으로서 CaF2을 2nm 형성하였다. 전체 막두께는 102nm이다. 이때, TPAQn은 양극성 재료이기 때문에, 정공수송성을 갖는다.
이상과 같이 해서 제조한 본 발명의 전계발광소자에 10V의 전압을 인가한 경우, 283mA/cm2의 전류(전류밀도)에서 전류가 흐르고, 1350cd/m2의 휘도에서 발광하였다. 발광스펙트럼의 피크 파장은 616nm이었다.
(비교예 2)
한편, 전자수송성 재료에 전자흡인기를 갖는 게스트 재료를 첨가한 발광층을 갖는 종래의 전계발광소자를 제조하고, 실시예 2와 비교하였다. 본 비교예의 소자구조는 도 7과 마찬가지의 방법으로 하였다.
상기 실시예 2와 마찬가지로, 기판(700), 양극(701), 음극(703)은 상기한 실시예 2와 완전히 동일하였다. 전계발광층(702)은, 정공주입층(711)으로서 CuPc을 20nm, 정공수송층(712)으로서 α-NPD를 30nm, 발광층(713)으로서 전자수송성 재료인 BAl에 1wt%의 비율로 BisDCM을 첨가한 층을 30nm, 전자수송층으로서 Alq3을 20nm, 전자주입층으로서 CaF2을 2nm형성하였다. 전계발광층(702)의 전체 막두께는 102nm이고, 실시예 2와 동일하다.
이상과 같이 해서 제조한 종래의 전계발광소자에 10V의 전압을 인가한 경우, 4.23mA/cm2의 전류(전류밀도)가 흘러, 30.9cd/m2의 휘도에서 발광하였다. 발광스펙트럼의 피크 파장은 619nm이었다.
상기의 결과로부터, 본 발명을 적용한 전계발광소자는, 발광스펙트럼의 피크 파장이 종래와 거의 마찬가지의 방법이고, 게다가 구동 전압을 감소시킬 수 있었다. 실시예 2 및 비교예 2의 전류-전압특성을 도 11에 나타낸다. 도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명을 적용함으로써 목적대로 전류가 흐르기 쉬워지는 것을 알 수 있다.
(실시예 3)
이후, 본 실시예에서는, 화소부에 본 발명의 전계발광소자를 갖는 발광장치 에 대해서 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명한다. 이때, 도 8a는 발광장치를 가리키는 평면도, 도 8b는 도 8a를 A-A'에서 절단한 단면도이다. 점선으로 나타낸 도면부호 801은 구동회로부(소스측 구동회로), 802는 화소부, 803은 구동회로부(게이트측 구동회로)이다. 또한, 도면부호 804는 밀봉기판, 805는 실제(sealing agent)이고, 실제(805)로 둘러싸여진 내측(807)은, 공간으로 되어 있다.
이때, 도면부호 808은 소스측 구동회로(801) 및 게이트측 구동회로(803)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선으로, 외부입력 단자가 되는 FPC(플렉시블 프린회로)(809)로부터 비디오신호, 클록신호, 스타트신호, 리셋 신호 등을 수신한다. 이때, 여기에서는 FPC밖에 도시되어 있지 않지만, 이 FPC에는 프린트배선기판(PWB)이 장착되어도 된다. 본 명세서에서의 발광장치에는, 발광장치 본체뿐만 아니라, 거기에 FPC 혹은 PWB가 장착될 상태도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 단면구조에 대해서 도 8b를 참조하여 설명한다. 기판(810) 위에는 구동회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기에서 구동회로부인 소스측 구동회로(801)와, 화소부(802)가 도시되어 있다.
이때, 소스측 구동회로(801)는, n채널형 TFT(823)와 p채널형 TFT(824)를 조합시킨 CMOS회로가 형성된다. 또한, 구동회로를 형성하는 TFT는, 공지의 CMOS회로, PMOS회로 혹은 NMOS회로로 형성해도 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 상에 구동회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 반드시 그럴 필요는 없고, 기판상이 아니고 외부에 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(802)는 스위칭용 TFT(811)와, 전류제어용 TFT(812)와 그 드레 인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(양극)(813)을 포함하는 복수의 화소로 형성된다. 이때, 제 1 전극(813)의 단부를 덮어서 절연물(814)이 형성되어 있다. 여기에서는, 포지티브형 감광성 아크릴수지막을 사용함으로써 형성한다.
또한, 커버리지를 양호한 것으로 하기 위해서, 절연물(814)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들면, 절연물(814)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴을 사용한 경우, 절연물(814)의 상단부에만 곡률반경(0.2㎛∼3㎛)을 갖는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(814)의 재료로서, 감광성의 빛에 의해 에천트에 불용해성이 되는 네가티브형, 또는 빛에 의해 에천트에 용해성이 되는 포지티브형 모두를 사용할 수 있다.
제 1 전극(813) 위에는, 전계발광층(816) 및 제 2 전극(817)이 각각 형성되어 있다. 여기서, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(813)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, ITO(인듐주석산화물)막, 인듐아연산화물(IZO)막, 질화티탄막, 크롬막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 질화티탄과 알루미늄을 주성분으로 하는 막의 적층, 질화티탄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화티탄막의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 이때, 적층구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹콘택트가 얻어지고, 또한 양극으로서 기능시킬 수 있다.
또한, 전계발광층(816)은, 증착 마스크를 사용한 증착법 또는 잉크젯법에 의하여 형성된다. 전계발광층(816)의 구성은, 예를 들면 실시예 1이나 실시예 2에서 나타낸 전계발광층의 구성으로 하여도 된다.
또한, 전계발광층(816) 위에 형성되는 제 2 전극(음극)(817)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 작은 재료(Al, Ag, Li, Ca 또는 이것들의 합금 MgAg, MgIn, AILi, CaF2 또는 CaN)을 사용하여도 된다. 이때, 전계발광층(816)에서 생긴 빛이 제 2 전극(817)을 투과시킬 경우에는, 제 2 전극(음극)(817)으로서, 예를 들면 막두께를 얇게 한 금속박막과, 투명도전막(ITO, IZO, 산화아연(ZnO)등)의 적층을 사용하는 방법 등이 있다.
또한, 실제(805)로 밀봉기판(804)을 소자기판(810)과 접착시킴으로써, 소자기판(810), 밀봉기판(804) 및 실제(805)로 둘러싸여진 공간(807)에 전계발광소자(818)을 구비한 구조로 되어 있다. 이때, 공간(807)에는, 불활성기체(질소나 아르곤 등)이 충전될 경우 외에, 실제(805)로 충전되는 구성도 포함하는 것으로 한다.
이때, 실제(805)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이것들의 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다.또한 밀봉기판(804)에 쓰는 재료로서 유리기판이나 석영기판 외, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐 플루오라이드), 마일러, 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어진 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
이상과 같이 하여, 본 발명의 전계발광소자를 갖는 발광장치를 얻을 수 있다.
(실시예 4)
본 발명의 전계발광소자를 갖는 발광장치를 표시부로서 갖는 여러 가지 전기 기기를 제공할 수 있다.
본 발명의 전계발광소자를 갖는 발광장치를 이용하여 제조된 전기기기로서, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글형 디스플레이(헤드마운트 디스플레이), 네비게이션시스템, 음향재생장치(카 오디오장비, 오디오 세트 등), 노트형 PC, 게임기기, 휴대 정보단말(모바일 컴퓨터, 휴대전화, 휴대형 게임기 또는 전자서적 등), 기록 매체를 구비한 화상재생장치(구체적으로는, 디지털 다기능 디스크(DVD) 등의 기록매체를 재생하고, 그 화상을 표시할 수 있는 표시장치를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 이것들의 전기기기의 구체적인 예를 도 9a 내지 도 9g에 나타낸다.
도 9a는 표시장치로, 하우징(9101), 지지대(9102), 표시부(9103), 스피커부(9104), 비디오 입력단자(9105) 등을 포함한다. 본 발명의 전계발광소자를 갖는 발광장치를 그 표시부(9103)에 사용함으로써 제조된다. 이때, 표시장치는, PC용, TV방송 수신용, 광고 표시용 등의 모든 정보표시용 장치가 포함된다.
도 9b는 랩탑 컴퓨터로, 본체(9201), 하우징(9202), 표시부(9203), 키보드(9204), 외부접속포트(9205), 포인팅 마우스(9206) 등을 포함한다. 본 발명의 전계발광소자를 갖는 발광장치를 그 표시부(9203)에 사용함으로써 제조된다.
도 9c는 모바일 컴퓨터로, 본체(9301), 표시부(9302), 스위치(9303), 조작 키(9304), 적외선포트(9305) 등을 포함한다. 본 발명의 전계발광소자를 갖는 발광장치를 그 표시부(9302)에 사용함으로써 제조된다.
도 9d는 기록매체를 구비한 휴대형 화상재생장치(구체적으로는, DVD재생장치)로, 본체(9401), 하우징(9402), 표시부A(9403), 표시부B(9404), 기록매체(DVD 등)판독부(9405), 조작 키(9406), 스피커부(9407) 등을 포함한다. 표시부A(9403)는 주로 화상정보를 표시하고, 표시부B(9404)는 주로 문자정보를 표시하지만, 본 발명의 전계발광소자를 갖는 발광장치를 이 표시부A(9403), 표시부B(9404)에 사용함으로써 제조된다. 이때, 기록매체를 구비한 화상재생장치에는 가정용 게임 기기 등도 포함된다.
도 9e는 고글형 디스플레이(헤드마운트 디스플레이)로, 본체(9501), 표시부(9502), 암부(9503)를 포함한다. 본 발명의 전계발광소자를 갖는 발광장치를 그 표시부(9502)에 사용함으로써 제조된다.
도 9f는 비디오 카메라로, 본체(9601), 표시부(9602), 하우징(9603), 외부접속포트(9604), 리모트 콘트롤 수신부(9605), 화상수신부(9606), 배터리(9607), 음성입력부(9608), 조작 키(9609), 접안부(9610) 등을 포함한다. 본 발명의 전계발광소자를 갖는 발광장치를 그 표시부(9602)에 사용함으로써 제조된다.
여기서, 도 9g는 휴대전화로, 본체(9701), 하우징(9702), 표시부(9703), 음성입력부(9704), 음성출력부(9705), 조작 키(9706), 외부접속포트(9707), 안테나(9708) 등을 포함한다. 본 발명의 전계발광소자를 갖는 발광장치를 그 표시부(9703)에 사용함으로써 제조된다. 이때, 표시부(9703)는 흑색의 배경으로 백색의 문자를 표시함으로써 휴대전화의 소비전력을 억제할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 전계발광소자를 갖는 발광장치의 적용 범위는 아주 넓어서, 이 발광장치를 모든 분야의 전기기기에 적용하는 것이 가능하다.
(실시예 5)
본 실시예 5에서는, 상기 실시예 1과 2에서 설명된 것과 다른 전자흡인기를 갖는 게스트 재료로 전계발광소자를 제조하는 방법의 일례를 구체적으로 설명한다. 도 5는 본 발명의 전계발광소자의 장치 구성을 나타낸다.
절연표면을 갖는 유리 기판(500) 위에 양극(501)이 형성된다. 양극(501)의 재료로서 산화실리콘으로 도핑된 인듐주석산화물(ITO)을 사용하고, 스퍼터링법에 의해 110nm의 막두께로 양극(501)을 형성하였다. 양극(501)의 크기는, 2mm × 2mm로 하였다.
이와 같이 양극(501)이 형성된 기판을 세정, 건조한 후, 양극(501) 위에 전계발광층(502)을 형성한다. 우선, 양극(501)이 형성된 기판을, 진공증착장치의 기판 홀더로 양극(501)이 형성된 면을 아래쪽으로 하여 고정한다. 즉, 양극(501)이 형성된 표면은, 아래쪽으로 설치된다. 저항가열법을 사용한 진공증착법에 의해 4,4'-비스[N-[4-{N,N-비스(3-메틸페닐)아미노}페닐]-N-페닐아미노]비페닐](약칭: DNTPD)을 50nm의 막두께로 막형성하였다. 이 증착된 막이 정공주입층(511)이 된다. 다음에, 정공 수송성 재료인 α-NPD를 같은 방법에 의해, 10nm의 막두께로 형성하고, 정공수송층(512)으로 하였다.
또한, 발광층(513)을 위한 호스트재료(521)로서, 정공 수송성 재료인 α-NPD를 사용하였다. 발광층(513)을 위한 전자흡인기를 갖는 게스트 재료(522)로서, 쿠마린 153을 사용하였다. 발광층(513)은, 상기 쿠마린153의 농도가 0.5질량%이도록 호스트재료와 게스트재료의 공증착으로 형성하였다. 쿠마린153은, 트리플루오로메틸기를 갖기 때문에, 전자흡인기인 할로게노기를 갖는 화합물이다.
다음에, 전자수송성 재료인 Alq3을 진공증착법에 의해 30nm로 형성하고, 전자수송층(514)으로 하였다. 또한, 전자주입층(515)으로서, CaF2을 진공증착법에 의해 1nm로 적층하였다. 이와 같이 형성된 정공주입층(511), 정공수송층(512), 발광층(513), 전자수송층(514) 및 전자주입층(515)은, 전계발광층(502)으로서 기능한다. 이 전계발광층(512)의 전체 막두께는 121nm이 된다.
최후에, 음극(503)을 형성한다. 본 실시예 5에서는, 알루미늄(Al)을 저항가열에 의한 진공증착법에 의해 150nm 형성하여, 음극(503)으로 하였다.
이상과 같이 해서 제조한 본 발명의 전계발광소자에 6.0V의 전압을 인가한 경우, 51.3mA/cm2의 전류(전류밀도)가 흘러, 1590cd/m2의 휘도에서 발광하였다. 발광스펙트럼의 피크 파장은 518nm이었다.
(비교예 3)
전자수송성재료에 전자흡인기를 갖는 게스트 재료를 첨가한 발광층을 갖는 종래의 전계발광소자를 제조하여, 실시예 5와 비교하였다. 본 전계발광소자의 소자구성은, 발광층(513) 이외에는 상기 실시예 5에서 설명된 것과 같다.
또한, 발광층(513)의 호스트 재료로서, 정공수송성 재료인 Alq3을 사용하였다. 발광층(513)의 게스트 재료로서, 실시예 5에서도 사용된 전자흡인기를 갖는 쿠마린153을 사용하였다. 발광층(513)은, 상기 쿠마린153의 농도가 0.5질량%이도록 호스트재료와 게스트재료의 공증착으로 형성하였다. 발광층(513)의 두께는 30nm를 갖도록 형성하였다. 전계발광층(502)의 전체 두께는, 실시예 5에서 설명된 것과 동 일한 121nm이다.
이상과 같이 해서 제조한 본 발명의 전계발광소자에 6.0V의 전압을 인가한 경우, 18.8mA/cm2의 전류(전류밀도)가 흐르고, 1250cd/m2의 휘도에서 발광하였다. 발광스펙트럼의 피크 파장은 530nm이었다.
상기의 결과로부터, 본 발명을 적용한 전계발광소자는, 발광스펙트럼의 피크 파장이 약간 블루시프트하였지만, 구동 전압을 감소시킬 수 있다. 실시예 5 및 비교예 3의 전계발광소자의 전류-전압특성을 도 12에 나타낸다. 도 12로부터 알 수 있듯이, 본 발명을 적용함으로써, 목적대로 전류가 흐르기 쉬워지는 것을 알 수 있다.
(실시예 6)
본 실시예 6에서는, 상기 실시예 1과 2에서 설명된 것과 다른 전자흡인기를 갖는 게스트 재료로 전계발광소자를 제조하는 방법의 일례를 구체적으로 설명한다. 도 5는 본 발명의 전계발광소자의 장치 구성을 나타낸다.
절연표면을 갖는 유리 기판(500) 위에 양극(501)이 형성된다. 양극(501)의 재료로서 ITSO를 사용하고, 스퍼터링법에 의해 110nm의 막두께로 양극(501)을 형성하였다. 양극(501)의 크기는, 2mm × 2mm로 하였다.
이와 같이 양극(501)이 형성된 기판을 세정, 건조한 후, 양극(501) 위에 전계발광층(502)을 형성한다. 우선, 양극(501)이 형성된 기판을, 진공증착장치의 기판 홀더로 양극(501)이 형성된 면을 아래쪽으로 하여 고정한다. 즉, 양극(501)이 형성된 표면은, 아래쪽으로 설치된다. 저항가열법을 사용한 진공증착법에 의해 DNTPD를 50nm의 막두께로 막형성하였다. 이 증착된 막이 정공주입층(511)이 된다. 다음에, 정공 수송성 재료인 α-NPD를 같은 방법에 의해, 10nm의 막두께로 형성하고, 정공수송층(512)으로 하였다.
또한, 발광층(513)을 위한 호스트재료(521)로서, 정공 수송성 재료인 α-NPD를 사용하였다. 발광층(513)을 위한 전자흡인기를 갖는 게스트 재료(522)로서, 쿠마린153을 사용하였다. 발광층(513)은, 상기 쿠마린153의 농도가 0.5질량%이도록 호스트재료와 게스트재료의 공증착으로 형성하였다. 발광층(513)의 두께는 30nm이도록 형성한다. 상기 쿠마린153은, 트리플루오로메틸기를 갖기 때문에, 전자흡인기인 할로게노기를 갖는 화합물이다.
다음에, 전자수송성 재료인 BAlq 및 Alq3을 진공증착법에 의해 10nm 및 20nm로 각각 형성하고, 전자수송층(514)으로 하였다. 또한, 전자주입층(515)으로서, CaF2을 진공증착법에 의해 1nm로 적층하였다. 이와 같이 형성된 정공주입층(511), 정공수송층(512), 발광층(513), 전자수송층(514) 및 전자주입층(515)은, 전계발광층(502)으로서 기능한다. 이 전계발광층(512)의 전체 막두께는 121nm이 된다.
최후에, 음극(503)을 형성한다. 본 실시예 6에서는, 알루미늄(Al)을 저항가열에 의한 진공증착법에 의해 150nm 형성하여, 음극(503)으로 하였다.
이상과 같이 해서 제조한 본 발명의 전계발광소자에 6.0V의 전압을 인가한 경우, 30.3mA/cm2의 전류(전류밀도)가 흘러, 659cd/m2의 휘도에서 발광하였다. 발광스펙트럼의 피크 파장은 499nm이었다.
(비교예 4)
전자수송성재료에 전자흡인기를 갖는 게스트 재료를 첨가한 발광층을 갖는 종래의 전계발광소자를 제조하여, 실시예 6과 비교하였다. 본 전계발광소자의 소자구성은, 발광층(513) 및 전자수송층(514) 이외에는 상기 실시예 6에서 설명된 것과 같다.
또한, 발광층(513)의 호스트 재료로서, 정공수송성 재료인 BAlq를 사용하였다. 발광층(513)의 전자흡인기를 갖는 게스트 재료로서, 실시예 6에서도 사용된 전자흡인기를 갖는 쿠마린153을 사용하였다. 발광층(513)은, 상기 쿠마린153의 농도가 0.5질량%이도록 호스트재료와 게스트재료의 공증착으로 형성하였다. 발광층(513)의 두께는 30nm를 갖도록 형성하였다. 또한, 전자수송층(514)은, Alq3에 의해 진공증착으로 두께가 30nm를 갖도록 형성하였다. 전계발광층(502)의 전체 두께는, 실시예 6에서 설명된 것과 동일한 121nm이다.
이상과 같이 해서 제조한 본 발명의 전계발광소자에 6.0V의 전압을 인가한 경우, 0.262mA/cm2의 전류(전류밀도)가 흐르고, 14.4cd/m2의 휘도에서 발광하였다. 발광스펙트럼의 피크 파장은 517nm이었다.
상기의 결과로부터, 본 발명을 적용한 전계발광소자는, 발광스펙트럼의 피크 파장이 약간 블루시프트하였지만, 구동 전압을 감소시킬 수 있다. 실시예 6 및 비교예 4의 전계발광소자의 전류-전압특성을 도 13에 나타낸다. 도 13으로부터 알 수 있듯이, 본 발명을 적용함으로써, 목적대로 전류가 흐르기 쉬워지는 것을 알 수 있 다.
(실시예 7)
본 실시예 7에서는, 상기 실시예 1, 2, 5, 6에서 설명된 것과 다른 전자흡인기를 갖는 게스트 재료로 전계발광소자를 제조하는 방법의 일례를 구체적으로 설명한다. 도 5는 본 발명의 전계발광소자의 장치 구성을 나타낸다.
절연표면을 갖는 유리 기판(500) 위에 양극(501)이 형성된다. 양극(501)의 재료로서 ITSO를 사용하고, 스퍼터링법에 의해 110nm의 막두께로 양극(501)을 형성하였다. 양극(501)의 크기는, 2mm × 2mm로 하였다.
이와 같이 양극(501)이 형성된 기판을 세정, 건조한 후, 양극(501) 위에 전계발광층(502)을 형성한다. 우선, 양극(501)이 형성된 기판을, 진공증착장치의 기판 홀더로 양극(501)이 형성된 면을 아래쪽으로 하여 고정한다. 즉, 양극(501)이 형성된 표면은, 아래쪽으로 설치된다. 저항가열법을 사용한 진공증착법에 의해 DNTPD를 50nm의 막두께로 형성하였다. 이 증착된 막이 정공주입층(511)이 된다. 다음에, 정공 수송성 재료인 α-NPD를 같은 방법에 의해, 10nm의 막두께로 형성하고, 정공수송층(512)으로 하였다.
또한, 발광층(513)을 위한 호스트재료(521)로서, 정공 수송성 재료인 α-NPD를 사용하였다. 발광층(513)을 위한 전자흡인기를 갖는 게스트 재료(522)로서, 쿠마린334를 사용하였다. 발광층(513)은, 상기 쿠마린334의 농도가 0.5질량%이도록 호스트재료와 게스트재료의 공증착으로 형성하였다. 발광층(513)의 두께는 30nm이도록 형성한다. 상기 쿠마린334는, 아세틸기를 갖기 때문에, 전자흡인기인 카르보 닐기를 갖는 화합물이다.
다음에, 전자수송성 재료인 BAlq 및 Alq3을 진공증착법에 의해 10nm 및 20nm로 각각 형성하고, 전자수송층(514)으로 하였다. 또한, 전자주입층(515)으로서, CaF2을 진공증착법에 의해 1nm로 적층하였다. 이와 같이 형성된 정공주입층(511), 정공수송층(512), 발광층(513), 전자수송층(514) 및 전자주입층(515)은, 전계발광층(502)으로서 기능한다. 이 전계발광층(512)의 전체 막두께는 121nm이 된다.
최후에, 음극(503)을 형성한다. 본 실시예 7에서는, 알루미늄(Al)을 저항가열에 의한 진공증착법에 의해 150nm 형성하여, 음극(503)으로 하였다.
이상과 같이 해서 제조한 본 발명의 전계발광소자에 6.0V의 전압을 인가한 경우, 11.0mA/cm2의 전류(전류밀도)가 흘러, 220cd/m2의 휘도에서 발광하였다. 발광스펙트럼의 피크 파장은 477nm이었다.
(비교예 5)
전자수송성재료에 전자흡인기를 갖는 게스트 재료를 첨가한 발광층을 갖는 종래의 전계발광소자를 제조하여, 실시예 7과 비교하였다. 본 전계발광소자의 소자구성은, 발광층(513) 및 전자수송층(514) 이외에는 상기 실시예 7에서 설명된 것과 같다.
또한, 발광층(513)의 호스트 재료로서, 정공수송성 재료인 BAlq를 사용하였다. 발광층(513)의 전자흡인기를 갖는 게스트 재료로서, 실시예 7에서도 사용된 전자흡인기를 갖는 쿠마린334를 사용하였다. 발광층(513)은, 상기 쿠마린334의 농도 가 0.5질량%이도록 호스트재료와 게스트재료의 공증착으로 형성하였다. 발광층(513)의 두께는 30nm를 갖도록 형성하였다. 전계발광층(502)의 전체 두께는, 실시예 7에서 설명된 것과 동일한 121nm이다.
이상과 같이 해서 제조한 본 발명의 전계발광소자에 6.0V의 전압을 인가한 경우, 1.07mA/cm2의 전류(전류밀도)가 흐르고, 42.5cd/m2의 휘도에서 발광하였다. 발광스펙트럼의 피크 파장은 485nm이었다.
상기의 결과로부터, 본 발명을 적용한 전계발광소자는, 발광스펙트럼의 피크 파장이 약간 블루시프트하였지만, 구동 전압을 감소시킬 수 있다. 실시예 7 및 비교예 5의 전계발광소자의 전류-전압특성을 도 14에 나타낸다. 도 14로부터 알 수 있듯이, 본 발명을 적용함으로써, 목적대로 전류가 흐르기 쉬워지는 것을 알 수 있다.
첨부도면을 참조하여 실시예들에 의해 본 발명을 전체적으로 설명하였지만, 당업자에게 있어서 여러 가지 변경 및 변형을 할 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 이후 설명된 본 발명의 범위로부터 상기와 같은 변경 및 변형이 벗어나지 않는 한, 이들은 본 발명에 포함된다고 해석되어야 한다.
본 발명을 실시함으로써 도프형 소자에 있어서 구동 전압을 저감할 수 있다. 특히, 적색발광 재료를 게스트 재료로서 첨가한 도프형 소자에 있어서, 구동 전압을 저감할 수 있다.
또 본 발명을 실시함으로써 도프형 소자에 있어서, 구동전압을 저감함과 동시에 색순도도 향상시킬 수 있다. 특히, 적색발광 재료를 게스트 재료로서 첨가한 도프형 소자에 있어서, 구동 전압을 저감함과 동시에 색순도도 향상시킬 수 있다.

Claims (82)

  1. 양극과,
    상기 양극 위의 정공 수송성 재료를 포함하는 정공 수송층과,
    상기 정공 수송층 위의 호스트 재료로서 2,3-비스(4-디페닐아미노페닐)퀴녹살린 및 게스트 재료로서 4-(디시아노메틸렌)-2,6-비스[p-(디메틸아미노)스티릴]-4H-피란을 를 포함하는 발광층과,
    상기 발광층 위의 전자 수송성 재료를 포함하는 전자 수송층과,
    상기 전자 수송층 위의 음극을 구비하고,
    상기 정공 수송성 재료는 방향족 아민 화합물이며,
    상기 전자 수송성 재료의 이온화 포텐셜은, 상기 호스트 재료의 이온화 포텐셜보다 큰 것을 특징으로 하는 전계 발광소자.
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  73. 제 1 항에 있어서,
    상기 정공 수송성 재료의 이온화 포텐셜과 상기 전자 수송성 재료의 이온화 포텐셜과의 차는 0.3eV이상인 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  74. 제 1 항에 있어서,
    상기 정공 수송성 재료의 이온화 포텐셜이, 5.1eV이하인 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  75. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자수송성 재료의 이온화 포텐셜이, 5.6eV이상인 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  76. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층과 상기 전자 수송층 사이에 방향족 탄화수소화합물을 포함하는 정공 트랩영역이 설치된 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  77. 제 76 항에 있어서,
    상기 방향족 탄화수소화합물은, 상기 정공 수송성 재료 및 상기 전자수송성 재료의 이온화 포텐셜보다도 작은 이온화 포텐셜을 갖는 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  78. 제 76 항에 있어서,
    상기 정공 트랩 영역이, 5nm이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  79. 제 76 항에 있어서,
    상기 정공 트랩 영역이, 섬모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  80. 제 76 항에 있어서,
    상기 방향족 탄화수소화합물은 적어도 18의 탄소수를 갖는 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  81. 청구항 제1항에 기재된 전계발광소자를 갖는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  82. 청구항 81에 기재된 발광장치를 갖는 것을 특징으로 하는 전기기기.
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