KR101895823B1 - 발광 소자, 발광 장치, 표시 장치 및 전자 기기 - Google Patents

발광 소자, 발광 장치, 표시 장치 및 전자 기기 Download PDF

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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 인광을 발광하는 인광 발광층과, 형광을 발광하는 형광 발광층을, 저전압의 구동이라도 효율 좋게 발광시킬 수 있는 발광 소자, 이 발광 소자를 구비하는 발광 장치, 표시 장치 및 전자 기기를 제공하는 것이다.
(해결 수단) 발광 소자(1)는, 양극(3)과, 음극(7)과, 양극(3)과 음극(7)과의 사이에 형성되고, 양극(3)과 음극(7)과의 사이에 통전함으로써 인광을 발광하는 제1 인광 발광층(43) 및, 형광을 발광하는 형광 발광층(61)과, 제1 인광 발광층(43)과 형광 발광층(61)과의 사이에 형성된 중간층(5)을 갖고, 중간층(5)은, 서로 접촉하는 정공 수송층(52) 및 전자 수송층(51)을 구비하고, 이 전자 수송층(51)이 양극(3) 측에, 정공 수송층(52)이 음극(7) 측에 위치하는 것을 특징으로 한다.

Description

발광 소자, 발광 장치, 표시 장치 및 전자 기기{LIGHT-EMITTING DEVICE, LIGHT-EMITTING APPARATUS, DISPLAY DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은, 발광 소자, 발광 장치, 표시 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
유기 일렉트로루미네선스 소자(소위 유기 EL 소자)는, 양극과 음극과의 사이에 적어도 1층의 발광성 유기층을 삽입한 구조를 갖는 발광 소자이다. 이러한 발광 소자에서는, 음극과 양극과의 사이에 전계가 인가됨으로써, 발광층에 대하여 음극 측으로부터 전자가 주입됨과 함께 양극 측으로부터 정공이 주입되어, 발광층 중에서 전자와 정공이 재결합함으로써 여기자가 생성되고, 이 여기자가 기저 상태로 되돌아갈 때에, 그 에너지분이 빛으로서 방출된다.
이러한 발광 소자로서는, 예를 들면, 음극과 양극과의 사이에, 인광(phosphorescence)을 발광하는 인광 발광층과, 형광(fluorescence)을 발광하는 형광 발광층을 포함하는 2층 이상의 발광층을 갖는 것이 알려져 있다.
그런데, 이러한 구성의 발광 소자에 있어서, 이들 인광 발광층과 형광 발광층을 서로 접촉하도록 적층하면, 인광 발광층의 삼중항(triplet) 에너지가 형광 발광층 측으로 이동하고, 그 후에, 발광을 위한 에너지로서 기여하는 일 없이 활동이 소실되어 버리기 때문에, 충분한 발광 효율을 얻을 수 없었다.
그래서, 상기와 같은 삼중항 에너지의 이동을 방지 또는 억제하는 것을 목적으로, 이들 인광 발광층과 형광 발광층과의 사이에, 전자 수송성 재료와 정공 수송성 재료와의 쌍방을 함유하는 1층의 중간층이나, 인광 발광층 및 형광 발광층과의 삼중항 에너지의 관계를 고려한 중간층을 형성하는 것이 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조).
그러나, 이들 중간층을 형성하면, 발광 소자의 구동 전압이 상승하거나, 인광 발광층 및 형광 발광층의 어느 한쪽을 효율 좋게 발광시킬 수 없다는 문제가 있었다.
일본공개특허공보 2006－172762호 WO2008/123178호 공보
본 발명의 목적은, 인광을 발광하는 인광 발광층과, 형광을 발광하는 형광 발광층을, 저전압의 구동이라도 효율 좋게 발광시킬 수 있는 발광 소자, 이 발광 소자를 구비하는 발광 장치, 표시 장치 및 전자 기기를 제공하는 것에 있다.
이러한 목적은, 하기의 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명의 발광 소자는, 양극과,
음극과,
상기 양극과 상기 음극과의 사이에 형성되고, 이들 전극에 통전함으로써 인광을 발광하는 인광 발광층 및, 형광을 발광하는 형광 발광층과,
상기 인광 발광층과 상기 형광 발광층과의 사이에 형성된 중간층을 갖고,
상기 중간층은, 서로 접촉하는 정공 수송층 및 전자 수송층을 구비하고, 상기 전자 수송층이 상기 양극 측에, 상기 정공 수송층이 상기 음극 측에 위치하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 발광 소자에 의하면, 인광을 발광하는 인광 발광층과, 형광을 발광하는 형광 발광층을, 저전압의 구동이라도 효율 좋게 발광시킬 수 있다.
본 발명의 발광 소자에서는, 상기 인광 발광층은, 상기 양극과 상기 중간층과의 사이에 위치하고, 상기 형광 발광층은, 상기 음극과 상기 중간층과의 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
여기에서, 각 발광층에서 발광한 빛을 효율 좋게 취출하려면 광로 길이를 조정할 필요가 있고, 그 경우, 음극에 단파장의 것을, 양극 측에 장파장의 것을 배치함으로써, 빛의 취출 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 단파장(특히, 청색)의 빛을 발광하는 발광 재료로서는, 일반적으로, 형광을 발광하는 쪽이, 발광색, 발광 효율 및 수명 모두, 인광을 발광하는 것보다도 우수하기 때문에, 형광 발광층 및 인광 발광층의 위치 관계를 상기와 같이 함으로써, 각 발광층을 보다 확실히 발광시킬 수 있음과 함께, 발광한 빛의 취출 효율의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명의 발광 소자에서는, 상기 정공 수송층의 삼중항 에너지 및 상기 전자 수송층의 삼중항 에너지가, 모두 상기 인광 발광층의 삼중항 에너지보다도 큰 것이 바람직하다.
이에 따라, 인광 발광층의 삼중항 에너지가 형광 발광층 측으로 이동하고, 그 결과, 이러한 삼중항 에너지가 발광을 위한 에너지로서 기여하는 일 없이 활동이 소실되어 버리는 것을 적절하게 억제 또는 방지할 수 있다. 그 때문에, 발광 소자는, 특히 우수한 발광 효율을 발휘하게 된다.
본 발명의 발광 소자에서는, 상기 정공 수송층은, 그 평균 막두께가 2㎚ 이상, 10㎚ 이하인 것이 바람직하다.
이에 따라, 전자 수송층 측으로부터 주입된 정공의 형광 발광층 측으로의 수송 효율이 저하되어 버리는 것을 확실히 방지하면서, 터널 효과에 의한 정공 수송층을 통한 형광 발광층으로부터 전자 수송층으로의 전자의 주입 효율의 저하를 확실히 방지할 수 있다.
본 발명의 발광 소자에서는, 상기 전자 수송층은, 그 평균 막두께가 2㎚ 이상, 10㎚ 이하인 것이 바람직하다.
이에 따라, 정공 수송층 측으로부터 주입된 전자의, 인광 발광층 측으로의 수송 효율이 저하되어 버리는 것을 확실히 방지하면서, 터널 효과에 의한 전자 수송층을 통한 인광 발광층으로부터 전자 수송층으로의 정공의 주입 효율의 저하를 확실히 방지할 수 있다.
본 발명의 발광 소자에서는, 상기 정공 수송층과 상기 전자 수송층과의 막두께의 합은, 15㎚ 이하인 것인 것이 바람직하다.
이에 따라, 발광 소자의 구동 전압이 높아지는 것을 보다 확실히 방지하면서, 인광 발광층과 형광 발광층을 효율 좋게 발광시킬 수 있다.
본 발명의 발광 소자에서는, 상기 양극과 상기 인광 발광층과의 사이에 형성되고, 상기 양극과 상기 음극과의 사이에 통전함으로써 인광을 발광하는 제2 인광 발광층을 갖는 것이 바람직하다.
이에 따라, 제1 인광 발광층, 제2 인광 발광층 및 형광 발광층을 균형 있게 발광시킬 수 있다. 또한, 예를 들면, 이들 발광층의 발광색을 적색, 녹색 및 청색으로 함에 따라, 백색 발광의 발광 소자를 실현할 수 있다.
본 발명의 발광 장치는, 본 발명의 발광 소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 일정 전류에서의 장시간 구동에 있어서도, 구동 전압의 상승을 억제할 수 있는 발광 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 표시 장치는, 본 발명의 발광 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 안정된 구동이 가능하고, 신뢰성이 우수한 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 전자 기기는, 본 발명의 표시 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 신뢰성이 우수한 전자 기기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 적합한 실시 형태에 따른 발광 소자의 종단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 표시 장치를 적용한 디스플레이 장치의 실시 형태를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 전자 기기를 적용한 모바일형(또는 노트형)의 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 전자 기기를 적용한 휴대 전화기(PHS도 포함함)의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 전자 기기를 적용한 디지털 스틸 카메라의 구성을 나타내는 사시도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 발광 소자, 발광 장치, 표시 장치 및 전자 기기를 첨부 도면에 나타내는 적합한 실시 형태에 대해서 설명한다.
(발광 소자)
도 1은, 본 발명의 적합한 실시 형태에 따른 발광 소자의 종단면을 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 이하에서는, 설명의 편의상, 도 1 중의 상측을 「상」, 하측을 「하」로 하여 설명을 행한다.
발광 소자(일렉트로루미네선스 소자)(1)는, 양극(3)과, 제1 발광부(제1 발광 유닛)(4)와, 중간층(5)과, 제2 발광부(제2 발광 유닛)(6)와, 음극(7)이 이 순서로 적층되어 이루어지는 것이다.
바꾸어 말하면, 발광 소자(1)는, 제1 발광부(4)와 중간층(5)과 제2 발광부(6)가 이 순서로 적층으로 적층된 적층체(15)가 2개의 전극간(양극(3)과 음극(7)과의 사이)에 삽입되어 구성되어 있다.
또한, 제1 발광부(4)는, 양극(3) 측으로부터 음극(7) 측으로, 정공 수송층(41)과 제2 인광 발광층(인광 발광층)(42)과 제1 인광 발광층(43)이 이 순서로 적층된 적층체이고, 제2 발광부(6)는, 양극(3) 측으로부터 음극(7) 측으로, 형광 발광층(61)과 전자 수송층(62)이 이 순서로 적층된 적층체이다.
그리고, 발광 소자(1)는, 그 전체가 기판(2) 상에 형성됨과 함께, 봉지 부재(sealing member; 8)로 봉지되어 있다.
이러한 발광 소자(1)에 있어서는, 양극(3)과 음극(7)과의 사이에 구동 전압이 인가됨으로써, 양극(3)으로부터 정공이 공급(주입)됨과 함께, 음극(7)으로부터 전자가 공급(주입)된다. 이에 따라, 제1 인광 발광층(43) 및 제2 인광 발광층(42)에 대하여, 정공 수송층(41)을 통하여 정공이, 중간층(5)을 통하여 전자가 각각 공급되고, 형광 발광층(61)에 대하여, 중간층(5)을 통하여 정공이, 전자 수송층(62)을 통하여 전자가 공급된다. 그 결과, 각 발광층에서는, 정공과 전자가 재결합하고, 이 재결합시에 있어서 방출된 에너지에 의해 엑시톤(여기자)이 생성되고, 엑시톤이 기저 상태로 되돌아갈 때에 에너지(형광이나 인광)를 방출(발광)한다.
이와 같이 하여, 제1 인광 발광층(43), 제2 인광 발광층(42) 및 형광 발광층(61)을 각각 발광시킬 수 있다. 그 때문에, 이러한 발광 소자(1)는, 발광층이 1층만인 발광 소자와 비교하여, 발광 효율을 향상시킴과 함께, 구동 전압을 저감할 수 있다.
특히, 발광 소자(1)에서는, 또한, 제1 인광 발광층(43)과 형광 발광층(61)과의 사이에 후술하는 중간층(5)이 위치하고, 이 중간층(5)에 의해 제1 인광 발광층(43)으로부터 형광 발광층(61)으로의 에너지의 누출을 적절하게 억제 또는 방지할 수 있기 때문에 발광 효율이 우수한 발광 소자(1)로 할 수 있다.
또한, 이러한 발광 소자(1)에서는, 예를 들면, 이들 발광층(42, 43, 61)의 발광색을, 각각, 적색, 녹색 및 청색으로 함으로써, 백색 발광의 발광 소자(1)를 실현할 수 있다.
기판(2)은 양극(3)을 지지하는 것이다. 본 실시 형태의 발광 소자(1)는, 기판(2) 측으로부터 빛을 취출하는 구성(보텀 이미션형)이기 때문에, 기판(2) 및 양극(3)은, 각각, 실질적으로 투명(무색 투명, 착색 투명 또는 반투명)으로 되어 있다.
기판(2)의 구성 재료로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트,　폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리프로필렌, 사이클로올레핀 폴리머, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트와 같은 수지 재료나, 석영 유리, 소다 유리와 같은 유리 재료 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
이러한 기판(2)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 0.1㎜ 이상, 30㎜ 이하인 것이 바람직하고, 0.1㎜ 이상, 10㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 발광 소자(1)가 기판(2)과 반대 측으로부터 빛을 취출하는 구성(톱 이미션형)의 경우, 기판(2)에는, 투명 기판 및 불투명 기판 모두 이용할 수 있다.
불투명 기판으로서는, 예를 들면, 알루미나와 같은 세라믹스 재료로 구성된 기판, 스테인리스강과 같은 금속 기판의 표면에 산화막(절연막)을 형성한 것, 수지 재료로 구성된 기판 등을 들 수 있다.
이 기판(2) 상에 발광 소자(1)가 형성되어 있다. 이하, 발광 소자(1)를 구성하는 각부를 순서대로 설명한다.
[양극(3)]
양극(3)은, 후술하는 제1 발광부(4)에 정공을 주입하는 전극이다. 이 양극(3)의 구성 재료로서는, 워크 함수가 크고, 도전성이 우수한 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
양극(3)의 구성 재료로서는, 예를 들면, ITO(Indium　Tin　Oxide), IZO(Indium　Zinc　Oxide), In3O3, SnO2, Sb 함유 SnO2, Al 함유 ZnO 등의 산화물, Au, Pt, Ag, Cu 또는 이들을 포함하는 합금 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
이러한 양극(3)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 10㎚ 이상, 200㎚ 이하인 것이 바람직하고, 50㎚ 이상, 150㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다.
[제1 발광부]
제1 발광부(4)는, 전술한 바와 같이, 정공 수송층(41), 제1 인광 발광층(43) 및 제2 인광 발광층(42)을 갖고 있다.
이러한 구성의 제1 발광부(4)에 있어서, 제2 인광 발광층(42) 및 제1 인광 발광층(43)에 대하여, 정공 수송층(41) 측으로부터 정공이, 중간층(5) 측으로부터 전자가, 각각 공급(주입)되면, 제2 인광 발광층(42) 및 제1 인광 발광층(43)에서는, 정공과 전자가 재결합하고, 이 재결합시에 있어서 방출된 에너지에 의해 엑시톤(여기자)이 생성되고, 엑시톤이 기저 상태로 되돌아갈 때에 에너지(인광)를 방출하기 때문에, 제2 인광 발광층(42) 및 제1 인광 발광층(43)이 각각 인광을 발광한다.
이하, 이러한 제1 발광부(4)를 구성하는 각층에 대하여 순서대로 설명한다.
(정공 수송층)
정공 수송층(41)은, 양극(3)으로부터 주입된 정공을 제2 인광 발광층(42)까지 수송하는 기능을 갖는 것이다.
이 정공 수송층(41)의 구성 재료에는, 각종 p형의 고분자 재료나, 각종 p형의 저분자 재료를 단독 또는 조합하여 이용할 수 있으며, 예를 들면, N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐-1,1'-디페닐-4,4'-디아민(NPD), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-디페닐-4,4'-디아민(TPD) 등의 테트라아릴벤지딘 유도체, 4,4',4"-트리스(N-카르바졸릴)-트리페닐아민(TCTA), 4,4',4"-트리스(N-페닐-N-m-톨릴아미노)트리페닐아민(m-MTDATA)과 같은 트리페닐아민 화합물, 테트라아릴디아미노플루오렌 화합물 또는 그들의 유도체(아민계 화합물) 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
전술한 가운데에서도, 정공 수송성 재료는, 트리페닐아민 화합물 또는 그 유도체인 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 양극으로부터 정공 수송층(41)으로 효율 좋게 정공이 주입됨과 함께, 정공을 제2 인광 발광층(42)에 효율 좋게 수송할 수 있다.
이러한 정공 수송층(41)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 10㎚ 이상, 150㎚ 이하인 것이 바람직하고, 10㎚ 이상, 100㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다.
(제2 인광 발광층)
이 제2 인광 발광층(42)은, 인광 재료를 포함하여 구성되어 있다.
인광 재료는, 음극(7) 측으로부터 전자가 공급(주입)됨과 함께, 양극(3) 측으로부터 정공이 공급(주입)됨으로써, 정공과 전자가 재결합하고, 이 재결합시에 있어서 방출된 에너지에 의해 엑시톤(여기자)이 생성되고, 삼중항 여기 상태로 되어 있는 엑시톤이 기저 상태로 되돌아갈 때에 삼중항 에너지를 인광으로서 방출하는 것이다.
이러한 인광 재료로서는, 특별히 한정되지 않고, 제2 인광 발광층(42)에 발광시켜야 하는 발광색에 따라 적절히 선택되고, 각종 인광 재료를 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
구체적으로는, 적색의 인광 재료로서는, 예를 들면, 이리듐, 루테늄, 백금, 오스뮴, 레늄, 팔라듐 등의 금속 착체를 들 수 있고, 이들 금속 착체의 배위자 중의 적어도 1개가 페닐피리딘 골격, 비피리딜 골격, 포르피린 골격 등을 갖는 것도 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 트리스(1-페닐이소퀴놀린)이리듐(Ir(piq)3), 하기식 (1)로 나타나는 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디나토-N,C3']이리듐(아세틸아세토네이트)(btp2Ir(acac)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-12H,23H-포르피린-백금(II), 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디나토-N,C3']이리듐, 비스(2-페닐피리딘)이리듐(아세틸아세토네이트)를 들 수 있다.
Figure 112012017624513-pat00001
청색의 인광 재료로서는, 예를 들면, 이리듐, 루테늄, 백금, 오스뮴, 레늄, 팔라듐 등의 금속 착체를 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 비스[4,6-디플루오로페닐피리디나토-N,C2']-피콜리나토-이리듐, 트리스[2-(2,4-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐, 비스[2-(3,5-트리플루오로메틸)피리디나토-N,C2']-피콜리나토-이리듐, 비스(4,6-디플루오로페닐피리디나토-N,C2')이리듐(아세틸아세토네이트)를 들 수 있다.
녹색의 인광 재료로서는, 예를 들면, 이리듐, 루테늄, 백금, 오스뮴, 레늄, 팔라듐 등의 금속 착체를 들 수 있다. 그 중에서도, 이들 금속 착체의 배위자 중의 적어도 1개가, 페닐피리딘 골격, 비피리딜 골격, 포르피린 골격 등을 갖는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 하기식 (2)로 나타나는 팩-트리스(2-페닐피리딘)이리듐(Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(아세틸아세토네이트), 팩-트리스[5-플루오로-2-(5-트리플루오로메틸-2-피리딘)페닐-C,N]이리듐을 들 수 있다.
Figure 112012017624513-pat00002
또한, 제2 인광 발광층(42)은, 전술한 인광 재료에 더하여, 이 인광 재료가 게스트 재료로서 첨가되는 호스트 재료를 포함하여 구성되어 있어도 좋다. 이러한 제2 인광 발광층(42)은, 예를 들면, 게스트 재료인 인광 재료를 도펀트로 하여 호스트 재료에 도프함으로써 형성할 수 있다.
이 호스트 재료는, 정공과 전자를 재결합하여 여기자를 생성함과 함께, 그 여기자의 에너지를 인광 재료에 이동(포스터 이동 또는 덱스터 이동)시켜서, 인광재료를 여기하는 기능을 갖는다.
이러한 호스트 재료로서는, 예를 들면, 3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐카르바졸, 하기식 (3)으로 나타나는 4,4'-N,N'-디카르바졸비페닐(CBP) 등의 카르바졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 트리아졸 유도체, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq), 비스-(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)-4-(페닐페놀라토)알루미늄 등의 퀴놀리놀라토계 금속 착체, N-디카르바졸릴-3,5-벤젠, 폴리(9-비닐카르바졸), 4,4',4"-트리스(9-카르바졸릴)트리페닐아민, 4,4'-비스(9-카르바졸릴)-2,2'-디메틸비페닐 등의 카르바리졸기 함유 화합물, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP) 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다.
Figure 112012017624513-pat00003
전술한 바와 같은 인광 재료(게스트 재료) 및 호스트 재료를 이용하는 경우, 제2 인광 발광층(42) 중에 있어서의 인광 재료의 함유량(도프량)은, 0.1∼30wt%인 것이 바람직하며, 0.5∼20wt%인 것이 보다 바람직하다. 인광 재료의 함유량을 이러한 범위 내로 함으로써, 발광 효율을 최적화할 수 있다.
또한, 제2 인광 발광층(42)의 평균 두께는, 30㎚ 이상 100㎚ 이하인 것이 바람직하고, 30㎚ 이상 70㎚ 이하인 것이 보다 바람직하며, 30㎚ 이상 50㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이에 따라, 제2 인광 발광층(42)의 두께가 너무 두꺼워지는 것을 방지하고, 그 결과, 발광 소자(1)의 초기의 구동 전압이 커지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 발광 소자(1)의 저구동 전압화를 도모할 수 있다.
(제1 인광 발광층)
이 제1 인광 발광층(인광 발광층)(43)은, 인광 재료를 포함하여 구성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 제1 인광 발광층(43)은, 전술한 제2 인광 발광층(42)에 접해 있다. 이에 따라, 제1 발광부(4)에 있어서의 정공 및 전자의 재결합 영역 내에 제1 인광 발광층(43) 및 제2 인광 발광층(42)의 쌍방을 간단하게 존재시킬 수 있다. 그 때문에, 제1 인광 발광층(43) 및 제2 인광 발광층(42)의 쌍방을 간단하게 발광시킬 수 있다.
이러한 인광 재료로서는, 특별히 한정되지 않고, 전술한 제2 인광 발광층(42)과 동일한 인광 재료를 이용할 수 있다. 또한, 제1 인광 발광층(43)에 이용하는 발광 재료는, 제2 인광 발광층(42)의 발광 재료와 동일해도 좋고, 상이한 것이라도 좋다. 또한, 제1 인광 발광층(43)의 발광색은, 전술한 제2 인광 발광층(42)의 발광색과 동일해도 상이해도 좋다.
또한, 제1 인광 발광층(43)은, 인광 재료에 더하여, 이 인광 재료가 게스트 재료로서 첨가되는 호스트 재료를 포함하여 구성되어 있어도 좋다.
전술한 바와 같은 인광 재료(게스트 재료) 및 호스트 재료를 이용하는 경우, 제1 인광 발광층(43) 중에 있어서의 인광 재료의 함유량(도프량)은, 0.1wt% 이상, 30wt% 이하인 것이 바람직하고, 0.5wt% 이상, 20wt% 이하인 것이 보다 바람직하다. 인광 재료의 함유량을 이러한 범위 내로 함으로써, 발광 효율을 최적화할 수 있다.
또한, 제1 인광 발광층(43)의 발광의 피크 파장은, 전술한 제2 인광 발광층(42)의 발광의 피크 파장보다도 짧은 것이 바람직하다. 이에 따라, 제1 인광 발광층(43) 및 제2 인광 발광층(42)을 균형 있게 발광시킬 수 있다.
또한, 제1 인광 발광층(43)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 5㎚ 이상, 50㎚ 이하인 것이 바람직하고, 5㎚ 이상, 40㎚ 이하인 것이 보다 바람직하며, 5㎚ 이상, 30㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이에 따라, 발광 소자(1)의 구동 전압을 억제함과 함께, 제1 인광 발광층(43)을 효율적으로 발광시킬 수 있다. 특히, 본 실시 형태와 같이 제2 인광 발광층(42)과 제1 인광 발광층(43)이 적층되어 있는 경우에 있어서, 제1 인광 발광층(43)의 두께를 비교적 얇게 함으로써, 정공 및 전자의 재결합을 일으키는 재결합 영역 내에, 제2 인광 발광층(42) 및 제1 인광 발광층(43)의 쌍방을 존재시켜, 이들을 균형 있게 발광시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 발광부(4)가 2층의 발광층(즉 제2 인광 발광층(42) 및 제1 인광 발광층(43))을 구비하는 경우를 예로 설명하고 있지만, 제1 발광부(4)는, 1층의 발광층을 갖는 것이라도 좋다. 즉, 제1 발광부(4)에 있어서, 제2 인광 발광층(42) 및 제1 인광 발광층(43) 중의 어느 한쪽의 인광 발광층을 생략해도 좋다. 또한, 제1 발광부(4)는, 3층 이상의 발광층을 갖는 것이라도 좋다. 즉, 제1 발광부(4)에 있어서, 전술한 제2 인광 발광층(42) 및 제1 인광 발광층(43)에 더하여, 다른 1층 이상의 발광층을 갖고 있어도 좋다. 또한, 제1 발광부(4)가 복수의 인광 발광층을 갖는 경우, 복수의 인광 발광층의 발광색이 서로 동일해도 상이해도 좋다. 또한, 제1 발광부(4)가 복수의 인광 발광층을 갖는 경우, 이들 인광 발광층끼리의 사이에는, 중간층이 형성되어 있어도 좋다.
[중간층]
중간층(5)은, 제1 발광부(4)와 제2 발광부(6)와의 사이에서의 캐리어(정공 및 전자)의 주고 받음과, 제1 인광 발광층(43)으로부터 형광 발광층(61)으로의 삼중항 에너지의 누출을 억제 또는 방지하는 기능을 갖는 것이다.
이러한 기능을 구비하는 중간층(5)은, 본 발명에서는, 양극(3) 측에 위치하는 전자 수송층(51)과, 음극(7) 측에 위치하는 정공 수송층이 서로 접촉하도록 적층되어서 이루어지는 것이다.
이하, 중간층(5)을 구성하는 각층을 순서대로 상세하게 설명한다.
(전자 수송층)
전자 수송층(51)은, 전술한 제1 인광 발광층(43)과 정공 수송층(52)과의 사이에 형성되고, 정공 수송층(52) 측으로부터 제1 인광 발광층(43) 측으로 전자를 수송하는 기능을 갖는다.
전자 수송층(51)의 구성 재료(전자 수송성 재료)로서는, 예를 들면, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq3)과 같은 8-퀴놀리놀 내지 그 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 착체 등의 퀴놀린 유도체, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP)과 같은 페난트롤린 유도체, 옥사디아졸 유도체, 페릴렌 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 퀴녹살린 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 니트로 치환 플루오렌 유도체 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
또한, 전자 수송층(51)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 2㎚ 이상, 10㎚ 이하인 것이 바람직하고, 3㎚ 이상, 7㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다. 전자 수송층(51)이 이 하한치보다 작으면, 전자 수송층(51)을 구성하는 전자 수송성 재료의 종류에 따라서는, 정공 수송층(52) 측으로부터 주입된 전자의 제1 인광 발광층(43) 측으로의 수송 효율이 저하될 우려가 있다. 또한, 상기 상한치를 초과하면, 터널 효과에 따른 전자 수송층(51)을 통한 제1 인광 발광층(43)으로부터 정공 수송층(52)으로의 정공의 주입 효율이 저하될 우려가 있다.
(정공 수송층)
정공 수송층(52)은, 전술한 형광 발광층(61)과 전자 수송층(51)과의 사이에 형성되고, 전자 수송층(51) 측으로부터 형광 발광층(61) 측으로 정공을 수송하는 기능을 갖는다.
이 정공 수송층(52)의 구성 재료에는, 각종 p형의 고분자 재료나, 각종 p형의 저분자 재료를 단독 또는 조합하여 이용할 수 있고, 예를 들면, N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐-1,1'-디페닐-4,4'-디아민(NPD), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-디페닐-4,4'-디아민(TPD) 등의 테트라아릴벤지딘 유도체, 4,4',4"-트리스(N-카르바졸릴)-트리페닐아민(TCTA), 4,4',4"-트리스(N-페닐-N-m-톨릴아민)트리페닐아민(m-MTDATA)과 같은 트리페닐아민 화합물, 테트라아릴디아미노플루오렌 화화합물 또는 그들의 유도체(아민계 화합물) 등을 들 수 있고, 이들 중의 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
전술한 가운데에서도, 정공 수송성 재료는, 트리페닐아민 화합물 또는 그 유도체인 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 전자 수송층(51) 측으로부터 형광 발광층(61) 측으로 효율 좋게 정공을 수송할 수 있다.
또한, 정공 수송층(52)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 2㎚ 이상, 10㎚ 이하인 것이 바람직하고, 3㎚ 이상, 7㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다. 정공 수송층(52)이 이 하한치보다 작으면, 정공 수송층(52)을 구성하는 정공 수송성 재료의 종류에 따라서는, 전자 수송층(51) 측으로부터 주입된 정공의 형광 발광층(61) 측으로의 수송 효율이 저하될 우려가 있다. 또한, 상기 상한치를 초과하면, 터널 효과에 따른 정공 수송층(52)을 통한 형광 발광층(61)으로부터 전자 수송층(51)으로의 전자의 주입 효율이 저하될 우려가 있다.
그런데, 이러한 구성의 중간층(5)은, 본 발명에서는, 전술한 바와 같이, 서로 접촉하는 정공 수송층(52) 및 전자 수송층(51)을 구비하고, 전자 수송층(51)이 양극(3) 측에, 정공 수송층(52)이 음극(7) 측에 각각 위치하고 있다.
본 발명자의 검토에 따라, 제1 인광 발광층(인광 발광층)(43)과 형광 발광층(61)과의 사이에 위치하는 중간층(5)을 이러한 구성의 것으로 함으로써, 상기의 문제점을 해결할 수 있는 것, 즉, 발광 소자(1)의 구동 전압이 상승되어 버리는 것을 적절하게 억제 또는 방지하면서, 제1 인광 발광층(43)의 삼중항 에너지의 형광 발광층(61) 측으로의 이동을 억제하고, 제1 인광 발광층(43) 및 형광 발광층(61)의 쌍방을 효율 좋게 발광시킬 수 있음을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
특히, 본 발명과 같이, 전자 수송층(51)을 양극(3) 측에, 정공 수송층(52)을 음극(7) 측에 위치시킴으로써, 전자 수송층(51) 및 정공 수송층(52)에 터널 효과를 발휘시키고, 중간층(5)에 의한 캐리어(전자 및 정공)의 수송을 원활히 행하면서, 제1 인광 발광층(43)의 삼중항 에너지의 형광 발광층(61) 측으로의 이동을 적절하게 억제할 수 있게 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 인광 발광층(43) 및 제2 인광 발광층(42)은, 양극(3)과 중간층(5)과의 사이에 위치하고, 형광 발광층(61)은, 음극(7)과 중간층(5)과의 사이에 위치하고 있다. 즉, 중간층(5)을 사이에 두고, 제1 인광 발광층(43) 및 제2 인광 발광층(42)이 양극(3) 측에, 형광 발광층(61)이 음극(7) 측에 위치하고 있다.
여기에서, 각 발광층에서 발광한 빛을 효율 좋게 취출하려면, 광로 길이를 조정할 필요가 있고, 그 경우, 음극에 단파장의 것을, 양극 측에 장파장의 것을 배치함으로써, 빛의 취출 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 단파장(특히, 청색)의 빛을 발광하는 발광 재료로서는, 일반적으로, 형광을 발광하는 쪽이, 발광색, 발광 효율 및 수명 모두, 인광을 발광하는 것보다도 우수하기 때문에, 형광 발광층(61), 제1 인광 발광층(43) 및 제2 인광 발광층(42)의 위치 관계를 상기와 같이 함으로써, 각 발광층을 보다 확실히 발광시킬 수 있음과 함께, 발광한 빛의 취출 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 정공 수송층(52)의 삼중항 에너지 및 전자 수송층(51)의 삼중항 에너지는, 그 어느 한쪽이 제1 인광 발광층(43)의 삼중항 에너지보다도 큰 것이 바람직하고, 모두 제1 인광 발광층(43)의 삼중항 에너지보다도 큰 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 제1 인광 발광층(43)의 삼중항 에너지가 형광 발광층(61) 측으로 이동하고, 그 결과, 이러한 삼중항 에너지가 발광을 위한 에너지로서 기여하는 일 없이 활동이 소실되어 버리는 것을 적절하게 억제 또는 방지할 수 있다. 그 때문에, 발광 소자(1)는, 특히 우수한 발광 효율을 발휘하는 것이 된다.
또한, 중간층(5)의 평균 두께, 전자 수송층(51)과 정공 수송층(52)과의 합계의 평균 두께는, 15㎚ 이하인 것이 바람직하고, 5㎚ 이상, 12㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 발광 소자(1)의 구동 전압이 높아지는 것을 보다 확실히 방지하면서, 중간층(5)의 기능을 충분히 발휘시킬 수 있다.
[제2 발광부]
제2 발광부(6)는, 전술한 바와 같이, 형광 발광층(61)과 전자 수송층(62)을 갖고 있다.
이러한 구성의 제2 발광부(6)에 있어서, 형광 발광층(61)에 대하여, 중간층(5) 측으로부터 정공이 음극(7) 측으로부터 전자가, 각각 공급(주입)되면, 형광 발광층(61)에서는, 정공과 전자가 재결합하고, 이 재결합 시에 있어서 방출된 에너지에 의해 엑시톤(여기자)이 생성되며, 엑시톤이 기저 상태로 되돌아갈 때에 에너지(형광)를 방출하기 때문에, 형광 발광층(61)이 형광을 발광한다.
이하, 이러한 제2 발광부(6)를 구성하는 각층에 대해서, 순서대로 설명한다.
(형광 발광층)
이 형광 발광층(61)은, 형광 재료를 포함하여 구성되어 있다.
형광 재료는, 음극(7) 측으로부터 전자가 공급(주입)됨과 함께, 양극(3) 측으로부터 정공이 공급(주입)됨으로써, 정공과 전자가 재결합하고, 이 재결합 시에 있어서 방출된 에너지에 의해 엑시톤(여기자)이 생성되며, 일중항(singlet) 여기 상태로 되어 있는 엑시톤이 기저 상태로 되돌아갈 때에 일중항 에너지를 형광으로서 방출하는 것이다.
이러한 형광 재료로서는, 특별히 한정되지 않고, 형광 발광층(61)에 발광시켜야 하는 발광색에 따라 적절히 선택되고, 각종 형광 재료를 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
구체적으로는, 적색의 형광 재료로서는, 예를 들면, 테트라아릴디인데노페릴렌 유도체 등의 페릴렌 유도체, 유로퓸 착체, 벤조피란 유도체, 로다민 유도체, 벤조티옥산텐 유도체, 포르피린 유도체, 나일 레드, 2-(1,1-디메틸에틸)-6-(2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1,1,7,7-테트라메틸-1H,5H-벤조(ij)퀴놀리진-9-일)에테닐)-4H-피란-4H-이리덴)프로판디니트릴(DCJTB), 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스티릴)-4H-피란(DCM) 등을 들 수 있다.
청색의 형광 재료로서는, 예를 들면, 디스티릴디아민 유도체, 디스티릴 유도체, 플루오란텐 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 및 페릴렌 유도체, 안트라센 유도체, 벤조옥사졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 크리센 유도체, 페난트렌 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 테트라페닐부타디엔, 4,4'-비스(9-에틸-3-카르바조비닐렌)-1,1'-비페닐(BCzVBi), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-코-(2,5-디메톡시벤젠-1,4-디일)], 폴리[(9,9-디헥실옥시플루오렌-2,7-디일)-오르토-코-(2-메톡시-5-{2-에톡시헥실옥시}페닐렌-1,4-디일)] , 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-코-(에틸닐벤젠)], BD102(제품명, 이데미쓰코산 가부시키가이샤 제조) 등을 들 수 있다.
녹색의 형광 재료로서는, 예를 들면, 쿠마린 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 9,10-비스[(9-에틸-3-카르바졸)-비닐레닐]-안트라센, 폴리(9,9-디헥실-2,7-비닐렌플루오레닐렌), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-코-(1,4-디페닐렌-비닐렌-2-메톡시-5-{2-에틸헥실옥시}벤젠)], 폴리[(9,9-디옥틸-2,7-디비닐렌플루오레닐렌)-오르토-코-(2-메톡시-5-(2-에톡시헥실옥시)-1,4-페닐렌)] 등을 들 수 있다.
황색의 형광 재료로서는, 예를 들면, 루브렌계 재료 등의 나프타센 골격을 갖는 화합물로서, 나프타센에 아릴기(바람직하게는 페닐기)가 임의의 위치에서 임의의 수(바람직하게는 2∼6) 치환된 화합물, 모노인데노페릴렌 유도체 등을 이용할 수 있다.
또한, 형광 발광층(61)은, 전술한 형광 재료에 더하여, 전술한 인광 재료와 동일하게, 이 형광 재료가 게스트 재료로서 첨가되는 호스트 재료를 포함하여 구성되어 있어도 좋다. 이러한 형광 발광층(61)은, 예를 들면, 게스트 재료인 형광 재료를 도펀트로 하여 호스트 재료에 도프함으로써 형성할 수 있다.
이 호스트 재료는, 정공과 전자를 재결합하여 여기자를 생성하는 것과 함께, 그 여기자의 에너지를 형광 재료에 이동(포스터 이동 또는 덱스터 이동)시켜, 형광 재료를 여기하는 기능을 가진다.
이러한 호스트 재료로서는, 예를 들면, 루브렌 및 그 유도체, 디스티릴아릴렌 유도체, 비스p-비페닐나프타센 등의 나프다센계 재료, 안트라센계 재료, 비스-오르토비페닐릴페릴렌 등의 페릴렌 유도체, 테트라페닐피렌 등의 피렌 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 스틸벤 유도체, 디스티릴아민 유도체, 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(p-페닐페놀라토)알루미늄(BAlq), 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄 착체(Alq3) 등의 퀴놀리놀라토계 금속 착체, 트리페닐아민의 4량체 등의 트리아릴아민 유도체, 아릴아민 유도체, 옥사디아졸 유도체, 실롤 유도체, 카르바졸 유도체, 올리고티오펜 유도체, 벤조피란 유도체, 트리아졸 유도체, 벤조옥사졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 퀴놀린 유도체, 코로넨 유도체, 아민 화합물, 4,4＇-비스(2,2＇-디페닐비닐)비페닐(DPVBi), IDE120(제품명, 이데미쓰코산 가부시키가이샤 제조) 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다. 바람직하게는, 형광 재료가 청색 또는 녹색의 경우에는 IDE120(이데미쓰코산 가부시키가이샤 제조), 안트라센계 재료, 디안트라센계 재료가 바람직하고, 형광 재료가 적색의 경우에는, 루브렌 또는 루브렌 유도체, 나프타센계 재료, 페릴렌 유도체가 바람직하다.
전술한 바와 같은 형광 재료(게스트 재료) 및 호스트 재료를 이용하는 경우, 형광 발광층(61) 중에 있어서의 형광 재료의 함유량(도프량)은, 0.1∼30wt%인 것이 바람직하고, 0.5∼20wt%인 것이 보다 바람직하다. 형광 재료의 함유량을 이러한 범위 내로 함으로써, 발광 효율을 최적화할 수 있다.
또한, 형광 발광층(61)의 발광의 피크 파장은, 전술한 제1 인광 발광층(43) 및 제2 인광 발광층(42)의 발광의 피크 파장보다도 짧은 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 제1 인광 발광층(43) 및 제2 인광 발광층(42)의 발광의 피크 파장은, 형광 발광층(61)의 발광의 피크 파장보다도 긴 것이 바람직하다. 이에 따라, 형광 발광층(61)과, 제1 인광 발광층(43) 및 제2 인광 발광층(42)을 균형 있게 발광시킬 수 있다.
구체적으로는, 형광 발광층(61)의 발광의 피크 파장은, 500㎚ 이하인 것이 바람직하고, 400㎚ 이상 490㎚ 이하인 것이 보다 바람직하며, 430㎚ 이상 480㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 바꾸어 말하면, 형광 발광층(61)의 발광색은, 청색인 것이 바람직하다.
또한, 전술한 바와 같이 제2 인광 발광층(42)의 발광의 피크 파장은, 제1 인광 발광층(43)의 발광의 피크 파장보다도 긴 것이 바람직하고, 이에 따라, 제2 인광 발광층(42) 및 제1 인광 발광층(43)과, 형광 발광층(61)을 균형 있게 발광시킬 수 있는 점에서, 형광 발광층(61)의 발광색을 청색으로 한 경우, 제2 인광 발광층(42)의 발광색 및 제1 인광 발광층(43)의 발광색은, 각각, 적색 및 녹색인 것이 바람직하다.
또한, 발광의 피크 파장이 짧은 형광 재료는, 발광의 피크 파장이 긴 형광 재료에 비해 발광하기 어렵지만, 다른 발광층과 인접하지 않은 형광 발광층(61)에서는, 발광의 피크 파장이 짧은 형광재료를 이용해도, 다른 발광층으로 에너지가 달아나기 어려워, 효율적으로 발광시킬 수 있다.
또한, 형광 발광층(61)의 평균 두께는, 30㎚ 이상 100㎚ 이하인 것이 바람직하고, 30㎚ 이상 70㎚ 이하인 것이 보다 바람직하며, 30㎚ 이상 50㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이에 따라, 형광 발광층(61)의 두께가 너무 두꺼워지는 것을 방지하고, 그 결과, 발광 소자(1)의 초기의 구동 전압이 커지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 발광 소자(1)의 저구동 전압화를 도모할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 형광 발광층(61)이 1층의 발광층을 구비하는 것을 예로 설명하고 있지만, 형광 발광층(61)은, 복수의 발광층이 적층되어 이루어지는 적층체라도 좋다. 이 경우, 복수의 발광층의 발광색이 서로 동일해도 상이해도 좋다. 또한, 형광 발광층(61)이 복수의 발광층을 갖는 경우, 발광층끼리의 사이에 중간층이 형성되어 있어도 좋다.
(전자 수송층)
전자 수송층(62)은, 음극(7)으로부터 주입된 전자를 형광 발광층(61)으로 수송하는 기능을 갖는 것이다.
전자 수송층(62)의 구성 재료(전자 수송성 재료)로서는, 예를 들면, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq3)과 같은 8-퀴놀리놀 내지 그 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 착체 등의 퀴놀린 유도체, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP)과 같은 페난트롤린 유도체, 옥사디아졸 유도체, 페릴렌 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 퀴녹살린 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 니트로 치환 플루오렌 유도체 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
전자 수송층(62)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 10㎚ 이상, 100㎚ 이하의 것이 바람직하고, 10㎚ 이상, 50㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 제2 발광부(6)는, 형광 발광층(61) 및 전자 수송층(62) 이외에, 다른 층을 갖고 있어도 좋고, 예를 들면, 형광 발광층(61)과 전자 수송층(62)과의 사이에 위치하는 정공 블록층이나, 전자 수송층(62)과 음극(7)과의 사이에 위치하는 전자 주입층을 갖고 있어도 좋다.
(정공 블록층)
정공 블록층은, 정공을 블록하는 기능을 갖는 것이다. 이 정공 블록층을 구비하는 구성으로 함으로써, 형광 발광층(61)으로부터 전자 수송층(62)으로 정공이 수송되는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 전자 수송층(62)이 정공에 의해 열화 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 정공 블록층은, 전자를 수송하는 기능을 갖는다. 이에 따라, 전자 수송층(62)으로부터 수취한 전자를 형광 발광층(61)으로 수송할 수 있다.
이러한 정공 블록층의 구성 재료로서는, 예를 들면, 3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐카르바졸, 4,4'-N,N'-디카르바졸비페닐(CBP) 등의 카르바졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 트리아졸 유도체, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq), 비스-(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)-4-(페닐페놀라토)알루미늄 등의 퀴놀리놀라토계 금속 착체, N-디카르바졸릴-3,5-벤젠, 폴리(9-비닐카르바졸), 4,4',4"-트리스(9-카르바졸릴)트리페닐아민, 4,4'-비스(9-카르바졸릴)-2,2'-디메틸비페닐 등의 카르바리졸기 함유 화합물, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP) 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다.
또한, 정공 블록층의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 1㎚ 이상, 50㎚ 이하인 것이 바람직하고, 3㎚ 이상, 30㎚ 이하인 것이 보다 바람직하며, 5㎚ 이상, 20㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
(전자 주입층)
전자 주입층은, 음극(7)으로부터 전자 수송층(62)으로의 전자 주입 효율을 향상시키기 위한 것이다.
이 전자 주입층의 구성 재료(전자 주입성 재료)로서는, 예를 들면, 각종의 무기 절연 재료, 각종의 무기 반도체 재료를 들 수 있다.
이러한 무기 절연 재료로서는, 예를 들면, 알칼리 금속 칼코게나이드(산화물, 황화물, 셀렌화물, 텔루르화물), 알칼리 토류 금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로겐화물 및 알칼리 토류 금속의 할로겐화물 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 이들을 주재료로 하여 전자 주입층을 구성함으로써, 전자 주입성을 보다 향상시킬 수 있다. 특히 알칼리 금속 화합물(알칼리 금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로겐화물 등)은 워크 함수가 매우 작고, 이것을 이용하여 전자 주입층을 구성함으로써, 발광 소자(1)는 높은 휘도를 얻을 수 있는 것이 된다.
알칼리 금속 칼코게나이드로서는, 예를 들면, Li2O, LiO, Na2S, Na2Se, NaO 등을 들 수 있다.
알칼리 토류 금속 칼코게나이드로서는, 예를 들면, CaO, BaO, SrO, BeO, BaS, MgO, CaSe 등을 들 수 있다.
알칼리 금속의 할로겐화물로서는, 예를 들면, CsF, LiF, NaF, KF, LiCl, KCl, NaCl 등을 들 수 있다.
알칼리 토류 금속의 할로겐화물로서는, 예를 들면, CaF2, BaF2, SrF2, MgF2, BeF2 등을 들 수 있다.
또한, 무기 반도체 재료로서는, 예를 들면, Li, Na, Ba, Ca, Sr, Yb, Al, Ga, In, Cd, Mg, Si, Ta, Sb 및 Zn 중 적어도 1개의 원소를 포함하는 산화물, 질화물 또는 산화 질화물 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
전자 주입층의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 0.1㎚ 이상, 1000㎚ 이하인 것이 바람직하고, 0.2㎚ 이상, 100㎚ 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.2㎚ 이상, 50㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
[음극]
음극(7)은, 전술한 제2 발광부(6)에 전자를 주입하는 전극이다. 이 음극(7)의 구성 재료로서는, 워크 함수가 작은 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
음극(7)의 구성 재료로서는, 예를 들면, Li, Mg, Ca, Sr, La, Ce, Er, Eu, Sc, Y, Yb, Ag, Cu, Al, Cs, Rb 또는 이들을 포함하는 합금 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여(예를 들면, 복수층의 적층체 등) 이용할 수 있다.
특히, 음극(7)의 구성 재료로서 합금을 이용하는 경우에는, Ag, Al, Cu 등의 안정된 금속 원소를 포함하는 합금, 구체적으로는, MgAg, AlLi, CuLi 등의 합금을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 합금을 음극(7)의 구성 재료로서 이용함으로써, 음극(7)의 전자 주입 효율 및 안정성의 향상을 도모할 수 있다.
이러한 음극(7)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 100㎚ 이상, 400㎚ 이하인 것이 바람직하고, 100㎚ 이상, 200㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 실시 형태의 발광 소자(1)는, 보텀 이미션형이기 때문에, 음극(7)에 광투과성은 특별히 요구되지 않는다.
[봉지 부재]
봉지 부재(8)는, 양극(3), 적층체(15) 및, 음극(7)을 덮도록 형성되고, 이들을 기밀적으로 봉지하여, 산소나 수분을 차단하는 기능을 갖는다. 봉지 부재(8)를 설치함으로써, 발광 소자(1)의 신뢰성의 향상이나, 변질ㆍ열화의 방지(내구성 향상) 등의 효과가 얻어진다.
봉지 부재(8)의 구성 재료로서는, 예를 들면, Al, Au, Cr, Nb, Ta, Ti 또는 이들을 포함하는 합금, 산화 실리콘, 각종 수지 재료 등을 들 수 있다. 또한, 봉지 부재(8)의 구성 재료로서 도전성을 갖는 재료를 이용하는 경우에는, 단락을 방지하기 위해, 봉지 부재(8)와 양극(3), 적층체(15) 및, 음극(7)과의 사이에는, 필요에 따라서, 절연막을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 봉지 부재(8)는, 평판 형상으로서, 기판(2)과 대향시켜, 이들의 사이를, 예를 들면 열경화성 수지 등의 시일재로 봉지하도록 해도 좋다.
이상과 같은 발광 소자(1)에 의하면, 중간층(5)이, 서로 접촉하는 정공 수송층(52) 및 전자 수송층(51)을 구비하고, 전자 수송층(51)이 양극(3) 측에, 정공 수송층(52)이 음극(7) 측에 각각 위치하는 구성으로 되어 있기 때문에, 발광 소자(1)의 구동 전압이 상승되어 버리는 것을 적절하게 억제 또는 방지하면서, 제1 인광 발광층(43)의 삼중항 에너지의 형광 발광층(61) 측으로의 이동을 억제하고, 제1 인광 발광층(43) 및 형광 발광층(61)의 쌍방을 효율 좋게 발광시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 인광 발광층(43) 및 제2 인광 발광층(42)이 양극(3)과 중간층(5)과의 사이에 위치하고, 형광 발광층(61)이 음극(7)과 중간층(5)과의 사이에 위치해 있는 경우에 대해서 설명했지만, 이러한 경우에 한정되지 않고, 제1 인광 발광층(43) 및 제2 인광 발광층(42)이 음극(7)과 중간층(5)과의 사이에 위치하고, 형광 발광층(61)이 양극(3)과 중간층(5)과의 사이에 위치해 있어도 좋다.
(발광 소자의 제조 방법)
이상과 같이 구성된 발광 소자(1)는, 예를 들면, 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.
[1] 우선, 기판(2)을 준비하고, 이 기판(2) 상에 양극(3)을 형성한다.
양극(3)은, 예를 들면, 플라즈마 CVD, 열 CVD와 같은 화학 증착법(CVD), 진공 증착 등의 건식 도금법, 전해 도금 등의 습식 도금법, 용사법, 졸·겔법, MOD법, 금속박의 접합 등을 이용하여 형성할 수 있다.
[2] 다음으로, 양극(3) 상에 제1 발광부(4)를 형성한다.
제1 발광부(4)는, 정공 수송층(41), 제2 인광 발광층(42) 및 제1 인광 발광층(43)을 순서대로 양극(3) 상에 형성함으로써 형성할 수 있다.
전술한 바와 같은 각층은, 예를 들면, CVD법이나, 진공 증착, 스퍼터링 등의 건식 도금법 등을 이용한 기상 프로세스에 의해 형성할 수 있다.
또한, 각층의 구성 재료를 용매에 용해 또는 분산매에 분산하여 이루어지는 액체 재료를, 양극(3)(또는 그 위의 층) 상에 공급한 후, 건조(탈용매 또는 탈분산매)하는 것에 의해서도 형성할 수 있다.
액상 재료의 공급 방법으로서는, 예를 들면, 스핀 코팅법, 롤 코팅법, 잉크젯 인쇄법 등의 각종 도포법을 이용할 수도 있다. 이러한 도포법을 이용함으로써, 제1 발광부(4)를 구성하는 각층을 비교적 용이하게 형성할 수 있다.
액상 재료의 조제에 이용하는 용매 또는 분산매로서는, 예를 들면, 각종 무기 용매나, 각종 유기 용매, 또는, 이들을 포함하는 혼합 용매 등을 들 수 있다.
또한, 건조는, 예를 들면, 대기압 또는 감압 분위기 중에서의 방치, 가열 처리, 불활성 가스의 분사 등에 의해 행할 수 있다.
또한, 본 공정에 앞서, 양극(3)의 상면에는, 산소 플라즈마 처리를 시행하도록 해도 좋다. 이에 따라, 양극(3)의 상면에 친액성을 부여하는 것, 양극(3)의 상면에 부착하는 유기물을 제거(세정)하는 것, 양극(3)의 상면 부근의 워크 함수를 조정하는 것 등을 행할 수 있다.
여기에서, 산소 플라즈마 처리의 조건으로서는, 예를 들면, 플라즈마 파워 100∼800W 정도, 산소 가스 유량 50∼100mL/min 정도, 피처리 부재(양극(3))의 반송 속도 0.5∼10㎜/sec 정도, 기판(2)의 온도 70∼90℃ 정도로 하는 것이 바람직하다.
[3] 다음으로, 제1 발광부(4) 상에 중간층(5)을 형성한다.
중간층(5)은, 제1 발광부(4) 상에 전자 수송층(51) 및 정공 수송층(52)을 순차 적층함으로써 형성할 수 있다.
중간층(5)을 구성하는 각층은, 예를 들면, CVD법이나, 진공 증착, 스퍼터링등의 건식 도금법 등을 이용한 기상 프로세스에 의해 형성할 수 있다.
또한, 중간층(5)을 구성하는 층의 재료를 용매에 용해 또는 분산매에 분산하여 이루어지는 재료를, 제1 발광부(4) 상에 공급한 후, 건조(탈용매 또는 탈분산매)하는 것에 의해서도 형성할 수 있다.
[4] 다음으로 중간층(5) 상에 제2 발광부(6)를 형성한다.
제2 발광부(6)는, 전술한 제1 발광부(4)와 동일하게 하여 형성할 수 있다.
[5] 다음으로, 제2 발광부(6) 상에, 음극(7)을 형성한다.
음극(7)은, 예를 들면, 진공 증착법, 스퍼터링법, 금속박의 접합, 금속 미립자 잉크의 도포 및 소성 등을 이용하여 형성할 수 있다.
이상과 같은 공정을 거쳐, 발광 소자(1)가 얻어진다.
마지막으로, 얻어진 발광 소자(1)를 덮도록 봉지 부재(8)를 씌워, 기판(2)에 접합한다.
이상 설명한 바와 같은 발광 소자(1)는, 예를 들면 광원 등으로서 사용할 수 있다. 또한, 복수의 발광 소자(1)를 매트릭스 형상으로 배치함으로써, 디스플레이 장치(본 발명의 표시 장치)를 구성할 수 있다.
또한, 디스플레이 장치의 구동 방식으로서는, 특별히 한정되지 않고, 액티브 매트릭스 방식, 패시브 매트릭스 방식의 어느 것이라도 좋다.
(표시 장치)
다음으로, 본 발명의 표시 장치를 적용한 디스플레이 장치의 일 예에 대해서 설명한다.
도 2는, 본 발명의 표시 장치를 적용한 디스플레이 장치의 실시 형태를 나타내는 종단면도이다.
도 2에 나타내는 디스플레이 장치(100)는, 기판(21)과, 서브 화소(100R, 100G, 100B)에 대응하여 형성된 복수의 발광 소자(1R, 1G, 1B) 및 컬러 필터(19R, 19G, 19B)와, 각 발광 소자(1R, 1G, 1B)를 각각 구동하기 위한 복수의 구동용 트랜지스터(24)를 갖고 있다. 여기에서, 디스플레이 장치(100)는, 톱 이미션 구조의 디스플레이 패널이다.
기판(21) 상에는, 복수의 구동용 트랜지스터(24)가 형성되고, 이들 구동용 트랜지스터(24)를 덮도록, 절연 재료로 구성된 평탄화층(22)이 형성되어 있다.
각 구동용 트랜지스터(24)는, 실리콘으로 이루어지는 반도체층(241)과, 반도체층(241) 상에 형성된 게이트 절연층(242)과, 게이트 절연층(242) 상에 형성된 게이트 전극(243)과, 소스 전극(244)과, 드레인 전극(245)을 갖고 있다.
평탄화층 상에는, 각 구동용 트랜지스터(24)에 대응하여 발광 소자(1R, 1G, 1B)가 형성되어 있다.
발광 소자(1R)는, 평탄화층(22) 상에, 반사막(32), 부식 방지막(33), 양극(3), 적층체(유기 EL 발광부)(15), 음극(7), 음극 커버(34)가 이 순서로 적층되어 있다. 본 실시 형태에서는, 각 발광 소자(1R, 1G, 1B)의 양극(3)은, 화소 전극을 구성하고, 각 구동용 트랜지스터(24)의 드레인 전극(245)에 도전부(배선)(27)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 각 발광 소자(1R, 1G, 1B)의 음극(7)은, 공통 전극으로 되어 있다.
　또한, 발광 소자(1G, 1B)의 구성은, 발광 소자(1R)의 구성과 동일하다. 또한, 도 2에서는, 도 1과 동일한 구성에 관해서는, 동일 부호를 붙였다. 또한, 반사막(32)의 구성(특성)은, 빛의 파장에 따라서, 발광 소자(1R, 1G, 1B) 간에서 상이해도 좋다.
인접하는 발광 소자(1R, 1G, 1B)끼리의 사이에는, 격벽(31)이 형성되어 있다. 또한, 이들 발광 소자(1R, 1G, 1B) 상에는, 이들을 덮도록, 에폭시 수지로 구성된 에폭시층(35)이 형성되어 있다.
컬러 필터(19R, 19G, 19B)는, 전술한 에폭시층(35) 상에, 발광 소자(1R, 1G, 1B)에 대응하여 형성되어 있다.
컬러 필터(19R)는, 발광 소자(1R)로부터의 백색광(W)을 적색으로 변환하는 것이다. 또한, 컬러 필터(19G)는, 발광 소자(1G)로부터의 백색광(W)을 녹색으로 변환하는 것이다. 또한, 컬러 필터(19B)는, 발광 소자(1B)로부터의 백색광(W)을 청색으로 변환하는 것이다. 이러한 컬러 필터(19R, 19G, 19B)를 발광 소자(1R, 1G, 1B)와 조합하여 이용함으로써, 풀 컬러 화상을 표시할 수 있다.
또한, 인접하는 컬러 필터(19R, 19G, 19B)끼리의 사이에는, 차광층(36)이 형성되어 있다. 이에 따라, 의도하지 않는 서브 화소(100R, 100G, 100B)가 발광하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 컬러 필터 (19R, 19G, 19B) 및 차광층(36) 상에는, 이들을 덮도록 봉지 기판(20)이 설치되어 있다.
이상 설명한 바와 같은 디스플레이 장치(100)는, 단색 표시라도 좋고, 각 발광 소자(1R, 1G, 1B)에 이용하는 발광 재료를 선택함으로써, 컬러 표시도 가능하다.
이러한 디스플레이 장치(100)(본 발명의 표시 장치)는, 각종의 전자 기기에 편입될 수 있다.
도 3은, 본 발명의 전자 기기를 적용한 모바일형(또는 노트형)의 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타내는 사시도이다.
이 도면에 있어서, 퍼스널 컴퓨터(1100)는, 키보드(1102)를 구비한 본체부(1104)와, 표시부를 구비하는 표시 유닛(1106)에 의해 구성되고, 표시 유닛(1106)은, 본체부(1104)에 대하여 힌지 구조부를 개재하여 회전 운동 가능하게 지지되어 있다.
이 퍼스널 컴퓨터(1100)에 있어서, 표시 유닛(1106)이 구비하는 표시부가 전술의 디스플레이 장치(100)로 구성되어 있다.
도 4는, 본 발명의 전자 기기를 적용한 휴대 전화기(PHS도 포함함)의 구성을 나타내는 사시도이다.
이 도면에 있어서, 휴대 전화기(1200)는, 복수의 조작 버튼(1202), 수화구(1204) 및 송화구(1206)와 함께, 표시부를 구비하고 있다.
휴대 전화기(1200)에 있어서, 이 표시부가 전술의 디스플레이 장치(100)로 구성되어 있다.
도 5는, 본 발명의 전자 기기를 적용한 디지털 스틸 카메라의 구성을 나타내는 사시도이다. 또한, 이 도면에는, 외부 기기와의 접속에 대해서도 간이적으로 나타나 있다.
여기에서, 통상의 카메라는, 피사체의 광상(optical image)에 의해 은염 사진 필름을 감광하는 데에 대하여, 디지털 스틸 카메라(1300)는, 피사체의 광상을 CCD(Charge Coupled Device) 등의 촬상 소자에 의해 광전 변환하여 촬상 신호(화상 신호)를 생성한다.
디지털 스틸 카메라(1300)에 있어서의 케이스(보디)(1302)의 배면에는, 표시부가 형성되고, CCD에 의한 촬상 신호에 기초하여 표시를 행하는 구성으로 되어 있어, 피사체를 전자 화상으로서 표시하는 파인더로서 기능한다.
디지털 스틸 카메라(1300)에 있어서, 이 표시부가 전술의 디스플레이 장치(100)로 구성되어 있다.
케이스의 내부에는, 회로 기판(1308)이 설치되어 있다. 이 회로 기판(1308)은, 촬상 신호를 격납(기억)할 수 있는 메모리가 설치되어 있다.
또한, 케이스(1302)의 정면측(도시의 구성에서는 이면측)에는, 광학 렌즈(촬상 광학계)나 CCD 등을 포함하는 수광 유닛(1304)이 형성되어 있다.
촬영자가 표시부에 표시된 피사체상을 확인하고, 셔터 버튼(1306)을 누르면, 그 시점에 있어서의 CCD의 촬상 신호가, 회로 기판(1308)의 메모리에 전송ㆍ격납된다.
또한, 이 디지털 스틸 카메라(1300)에 있어서는, 케이스(1302)의 측면에, 비디오 신호 출력 단자(1312)와, 데이터 통신용의 입출력 단자(1314)가 형성되어 있다. 그리고, 도시와 같이, 비디오 신호 출력 단자(1312)에는 텔레비전 모니터(1430)가, 데이터 통신용의 입출력 단자(1314)에는 퍼스널 컴퓨터(1440)가, 각각 필요에 따라서 접속된다. 또한, 소정의 조작에 의해, 회로 기판(1308)의 메모리에 격납된 촬상 신호가, 텔레비전 모니터(1430)나, 퍼스널 컴퓨터(1440)에 출력되는 구성으로 되어 있다.
또한, 본 발명의 전자 기기는, 도 3의 퍼스널 컴퓨터(모바일형 퍼스널 컴퓨터), 도 4의 휴대 전화기, 도 5의 디지털 스틸 카메라 외에도, 예를 들면, 텔레비전이나, 비디오 카메라, 뷰파인더형, 모니터 직시형의 비디오 테이프 리코더, 랩톱형 퍼스널 컴퓨터, 카 내비게이션 장치, 페이저, 전자 수첩(통신 기능 딸린 것도 포함함), 전자 사전, 전자식 탁상 계산기, 전자 게임 기기, 워드 프로세서, 워크스테이션, 화상 전화, 방범용 텔레비전 모니터, 전자 쌍안경, POS 단말, 터치 패널을 구비한 기기(예를 들면 금융 기관의 현금 자동 지급기, 자동 매표기), 의료 기기(예를 들면 전자 체온계, 혈압계, 혈당계, 심전 표시 장치, 초음파 진단 장치, 내시경용 표시 장치), 어군 탐지기, 각종 측정 기기, 계기류(예를 들면, 차량, 항공기, 선박의 계기류), 플라이트 시뮬레이터, 그 외 각종 모니터류, 프로젝터 등의 투사형 표시 장치 등에 적용할 수 있다.
이상, 본 발명의 발광 소자, 발광 장치, 표시 장치 및 전자 기기를, 도시의 실시 형태에 기초하여 설명했지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 전술한 발광 소자는, 3층의 발광층을 갖는 것으로서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 발광 소자는, 2층의 발광층을 갖는 것이라도 좋고 4층 이상의 발광층을 갖는 것이라도 좋다. 이 경우, 중간층의 양극측과 음극측에 적어도 1층의 인광 발광층 및 형광 발광층 각각 형성되어 있으면 좋다.
또한, 전술한 발광 소자에서는, 발광부(발광 유닛)는, 발광층 이외의 층(예를 들면, 정공 수송층, 전자 수송층 등)을 갖는 것으로서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 적어도 1층의 발광층을 갖고 있으면 좋고, 예를 들면, 발광층만으로 구성되어 있어도 좋다.
[실시예]
다음으로, 본 발명의 구체적 실시예에 대해서 설명한다.
1. 발광 소자의 제조
(실시예 1)
＜1＞ 우선, 평균 두께 0.5㎜의 투명한 유리 기판을 준비했다. 다음으로, 이 기판 상에, 스퍼터법에 의해, 평균 두께 50㎚의 ITO 전극(양극)을 형성했다.
그리고, 기판을 아세톤, 2-프로판올의 순서로 침지하고, 초음파 세정한 후, 산소 플라즈마 처리를 시행했다.
＜2＞ 다음으로, ITO 전극 상에, 4,4',4"-트리스(N-카르바졸릴)-트리페닐아민(TCTA)을 진공 증착법에 의해 증착시켜, 평균 두께 50㎚의 정공 수송층(제1 발광부의 정공 수송층)을 형성했다.
＜3＞ 다음으로, 정공 수송층 상에, 진공 증착법을 이용하여, 평균 두께 5㎚의 제2 인광 발광층(적색 인광 발광층)을 형성했다.
여기에서, 제2 인광 발광층을 구성하는 구성 재료로서는, 적색 인광 재료(게스트 재료)인 btp2Ir(acac)과, 호스트 재료인 CBP와의 혼합 재료를 이용했다. 또한, 제2 인광 발광층 중에 있어서의 적색 인광 재료의 함유량(도프 농도)은, 5.0wt%로 했다.
＜4＞ 다음으로, 제2 인광 발광층 상에, 진공 증착법을 이용하여, 평균 두께 10㎚의 제1 인광 발광층(녹색 인광 발광층)을 형성했다.
여기에서, 제1 인광 발광층을 구성하는 구성 재료로서는, 녹색 인광 재료(게스트 재료)인 Ir(ppy)3과 호스트 재료인 CBP와의 혼합 재료를 이용했다. 또한, 제1 인광 발광층 중에 있어서의 녹색 인광 재료의 함유량(도프 농도)은, 10.0wt%로 했다.
＜5＞ 다음으로, 제1 인광 발광층 상에, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP)을 진공 증착법에 의해 증착시켜, 평균 두께 5㎚의 전자 수송층을 형성했다.
＜6＞ 다음으로, 전자 수송층 상에, 4,4',4"-트리스(N-카르바졸릴)-트리페닐아민(TCTA)을 진공 증착법에 의해 증착시켜, 평균 두께 5㎚의 정공 수송층을 형성했다.
이들 공정＜5＞, ＜6＞에 의해, 전자 수송층 및 정공 수송층으로 이루어지는 중간층을 얻었다.
＜7＞ 다음으로, 정공 수송층 상에, 진공 증착법을 이용하여, 평균 두께 20㎚의 형광 발광층(청색 형광 발광층)을 형성했다.
여기에서, 형광 발광층을 구성하는 구성 재료로서는, 청색 형광 재료(게스트 재료)인 4,4'-비스(9-에틸-3-카르바조비닐렌)-1,1'-비페닐(BCzVBi)과, 호스트 재료인 4,4'-비스(2,2'-디페닐비닐)비페닐(DPVBi)과의 혼합 재료를 이용했다. 또한, 형광 발광층 중에 있어서의 청색 형광 재료의 함유량(도프 농도)은, 3.0wt%로 했다.
＜8＞ 다음으로, 형광 발광층 상에, 1,3-비스(N,N-t-부틸-페닐)-1,3,4-옥사디아졸(OXD-7)을 진공 증착법에 의해 증착시켜, 평균 두께 40㎚의 전자 수송층(제2 발광부의 전자 수송층)을 형성했다.
＜9＞ 다음으로, 전자 수송층 상에, 불화 리튬(LiF)을 진공 증착법에 의해 성막하여, 평균 두께 1.0㎚의 전자 주입층을 형성했다.
＜10＞ 다음으로, 전자 주입층 상에, Al을 진공 증착법에 의해 성막했다. 이에 따라, Al로 구성되는 평균 두께 100㎚의 음극을 형성했다.
＜11＞ 다음으로, 형성한 각층을 덮도록, 유리제의 보호 커버(봉지 부재)를 씌워, 에폭시 수지에 의해 고정, 봉지했다.
이상의 공정에 의해, 기판 상에, 양극, 정공 수송층, 제2 인광 발광층, 제1 인광 발광층, 중간층(전자 수송층, 정공 수송층), 형광 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 음극이 이 순서로 적층된 발광 소자를 제조했다.
(실시예 2)
상기 공정＜5＞에 있어서, 평균 두께 3㎚의 전자 수송층을 형성하고, 상기 공정＜6＞에 있어서, 평균 두께 7㎚의 정공 수송층을 형성한 것 이외에는, 전술한 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제조했다.
(실시예 3)
상기 공정＜5＞에 있어서, 평균 두께 7㎚의 전자 수송층을 형성하고, 상기 공정＜6＞에 있어서, 평균 두께 3㎚의 정공 수송층을 형성한 것 이외에는, 전술한 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제조했다.
(실시예 4)
상기 공정＜5＞에 있어서, 평균 두께 1㎚의 전자 수송층을 형성하고, 상기 공정＜6＞에 있어서, 평균 두께 11㎚의 정공 수송층을 형성한 것 이외에는, 전술한 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제조했다.
(실시예 5)
상기 공정＜5＞에 있어서, 평균 두께 11㎚의 전자 수송층을 형성하고, 상기 공정＜6＞에 있어서, 평균 두께 1㎚의 정공 수송층을 형성한 것 이외에는, 전술한 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제조했다.
(비교예 1)
상기 공정＜5＞에 있어서 전자 수송층의 형성을 생략하고, 상기 공정＜6＞에 있어서의 정공 수송층의 막두께 10㎚로 한 것 이외에는, 전술한 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제조했다.
(비교예 2)
상기 공정＜6＞에 있어서의 정공 수송층의 형성을 생략하고, 상기 공정＜5＞에 있어서의 전자 수송층의 막두께 10㎚로 한 것 이외에는, 전술한 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제조했다.
(비교예 3)
상기 공정＜5＞와 상기 공정＜6＞과의 순서를 역전하여, 음극 측에 전자 수송층이, 양극 측에 정공 수송층이 각각 위치하는 중간층을 형성한 것 이외에는, 전술한 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제조했다.
(비교예 4)
상기 공정＜5＞, ＜6＞을 변경하여, 하기 공정＜5'＞로 함으로써, 정공 수송성 재료와 전자 수송성 재료의 쌍방을 함유하는 중간층을 형성한 것 이외에는, 전술한 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제조했다.
＜5'＞ 제1 인광 발광층 상에, BCP와 TCTA를 진공 증착법에 의해 증착시켜, 정공 수송성 재료와 전자 수송 재료의 쌍방을 함유하는 평균 두께 10㎚의 중간층을 형성했다.
2. 평가
각 실시예 및 각 비교예에 대해서, 직류 전원을 이용하여 발광 소자에 100mA/㎠의 정전류를 흘려, 색도계를 이용하여 빛의 색도(x, y)를 구했다.
또한, 각 실시예 및 각 비교예의 발광 소자에 대하여, 각각, 양극과 음극과의 사이에 직류 전원에 의해 전류 밀도 10mA/㎠의 전류를 흘려, 발광 소자에 걸리는 구동 전압, 발광 소자로부터 방출된 빛의 전류 효율을 측정하고, 비교예 1에서 측정된 구동 전압 및 전류 효율을 기준으로 하여 규격한 값을 구했다.
이들 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112012017624513-pat00004
표 1로부터 분명한 바와 같이, 각 실시예의 발광 소자에서는, 각 비교예의 발광 소자와 비교하여, 구동 전압의 상승을 억제하면서, 우수한 전류 효율을 얻을 수 있는 것을 알았다.
또한, 각 실시예의 발광 소자는, 각 비교예의 발광 소자와 비교하여, 보다 백색에 가까운 색을 발광하고 있는 점에서, 적색 및 녹색의 인광을 발광하는 인광 발광층과, 청색의 형광을 발광하는 형광 발광층의 쌍방을 효율 좋게 발광시킬 수 있었다.
1, 1G, 1R, 1B : 발광 소자　
2 : 기판　
3 : 양극　
4 : 제1 발광부
41 : 정공 수송층　
42 : 제2 인광 발광층
43 : 제1 인광 발광층　
5 : 중간층　
51 : 전자 수송층
52 : 정공 수송층　
6 : 제2 발광부
61 : 형광 발광층　
62 : 전자 수송층　
7 : 음극　
8 : 봉지 부재　
15 : 적층체　
19B, 19G, 19R : 컬러 필터　
100 : 디스플레이 장치　
100R, 100G, 100B : 서브 화소　
20 : 봉지 기판
21 : 기판
22 : 평탄화층　
24 : 구동용 트랜지스터　
241 : 반도체층　
242 : 게이트 절연층　
243 : 게이트 전극　
244 : 소스 전극　
245 : 드레인 전극　
27 : 배선　
31 : 격벽　
32 : 반사막　
33 : 부식 방지막　
34 : 음극 커버　
35 : 에폭시층　
36 : 차광층　
1100 : 퍼스널 컴퓨터　
1102 : 키보드　
1104 : 본체부　
1106 : 표시 유닛　
1200 : 휴대 전화기　
1202 : 조작 버튼　
1204 : 수화구　
1206 : 송화구　
1300 : 디지털 스틸 카메라　
1302 : 케이스(보디)　
1304 : 수광 유닛　
1306 : 셔터 버튼　
1308 : 회로 기판　
1312 : 비디오 신호 출력 단자　
1314 : 데이터 통신용의 입출력 단자　
1430 : 텔레비전 모니터　
1440 : 퍼스널 컴퓨터　
W : 백색광

Claims (10)

  1. 양극과,
    음극과,
    상기 양극과 상기 음극과의 사이에 형성되고, 이들 전극에 통전함으로써 인광을 발광하는 인광 발광층 및, 상기 인광 발광층의 인광보다도 단파장의 형광을 발광하는 형광 발광층과,
    상기 인광 발광층과 상기 형광 발광층과의 사이에 형성된 중간층을 갖고,
    상기 인광 발광층은, 상기 양극과 상기 중간층의 사이에 위치하여 상기 중간층과 접촉하고,
    상기 형광 발광층은, 상기 음극과 상기 중간층의 사이에 위치하여 상기 중간층과 접촉하고,
    상기 중간층은, 서로 접촉하는 평균 막두께가 3nm 이상, 7nm 이하인 정공 수송층 및 평균 막두께가 3nm 이상, 7nm 이하인 전자 수송층을 구비하고, 상기 전자 수송층이 상기 양극 측에, 상기 정공 수송층이 상기 음극 측에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정공 수송층의 삼중항 에너지 및 상기 전자 수송층의 삼중항 에너지는, 모두 상기 인광 발광층의 삼중항 에너지보다도 큰 발광 소자.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 양극과 상기 인광 발광층과의 사이에 형성되고, 상기 양극과 상기 음극과의 사이에 통전함으로써 인광을 발광하는 제2 인광 발광층을 갖는 발광 소자.
  8. 제1항 또는 제3항에 기재된 발광 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  9. 제8항에 기재된 발광 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제9항에 기재된 표시 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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