KR102079401B1

KR102079401B1 - 발광 소자, 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치

Info

Publication number: KR102079401B1
Application number: KR1020130062561A
Authority: KR
Inventors: 사토시 세오; 노부하루 오사와
Original assignee: 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2020-02-19
Also published as: JP6328379B2; KR20130135779A; US20130320368A1; US8994043B2; DE102013208844A1; JP2014007156A

Abstract

본 발명은 청색 인광 물질을 사용한 다색 발광 소자에서 수명이 양호한 발광 소자를 제공한다. 또한, 청색 인광 물질을 사용한 백색 발광 소자에서 수명이 양호한 발광 소자를 제공한다. 또한, 상술한 발광 소자를 사용함으로써 신뢰성이 양호한 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치를 각각 제공한다.
2 종류의 인광 물질을 포함하는 발광층을 갖는 발광 유닛이 전하 발생층을 개재하여 2 유닛 이상 적층된 발광 소자에서 각 유닛에 포함되는 2 종류의 인광 물질 중 어느 하나가 450nm 이상 500nm 이하의 파장 범위에 발광의 최대값을 갖는 인광 물질인 발광 소자를 제공한다. 또한, 상기 2 종류의 인광 물질 중 다른 하나는 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에 발광의 최대값을 갖는 인광 물질이고 또 상기 인광 물질은 발광 유닛마다 상이한 발광 소자다.

Description

발광 소자, 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치{LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, DISPLAY DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, AND LIGHTING DEVICE}

본 발명은 유기 화합물을 발광 물질로서 사용한 발광 소자, 표시 장치, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다.

근년에 들어, 일렉트로루미네선스(EL: Electroluminescence)를 이용한 발광 소자의 연구 개발이 활발히 행해지고 있다. 이들 발광 소자의 기본적인 구성은, 한 쌍의 전극 사이에 발광 물질을 포함한 층(EL층)을 끼운 것이다. 이 소자에 전압을 인가함으로써 발광 물질로부터의 발광을 얻을 수 있다.

이와 같은 발광 소자는 자기 발광형이기 때문에, 액정 디스플레이에 비하여 화소의 시인성(視認性)이 높고, 백 라이트가 불필요한 등의 이점이 있어, 플랫 패널 디스플레이 소자로서 적합하다. 또한, 이와 같은 발광 소자를 사용한 디스플레이는 박형 경량으로 제작할 수 있다는 점도 큰 이점이다. 또한, 응답 속도가 상당히 빠른 것도 특징 중 하나다.

이들 발광 소자는 발광층을 막 형상으로 형성할 수 있기 때문에 평면 형상의 표면으로부터 발광을 얻을 수 있다. 따라서, 대면적의 광원을 쉽게 형성할 수 있다. 이 특성은 백열 전구나 LED로 대표되는 점 광원 또는 형광등으로 대표되는 선 광원에서는 얻기 힘든 것이므로, 조명 등에 응용하기 위한 면 광원으로서의 이용 가치도 높다.

발광 물질에 유기 화합물을 사용하고 한 쌍의 전극 사이에 상기 EL층을 형성한 유기 EL 소자인 경우, 한 쌍의 전극 사이에 전압을 인가함으로써, 음극으로부터 전자가, 양극으로부터 정공(홀)이 각각 EL층에 주입되어 전류가 흐른다. 그리고, 주입된 전자 및 정공이 재결합함으로써 발광성 유기 화합물이 여기 상태에 이르기 때문에, 여기된 발광성 유기 화합물로부터 발광을 얻을 수 있다.

유기 화합물이 형성하는 여기 상태의 종류로서는 일중항 여기 상태와 삼중항 여기 상태가 있고, 일중항 여기 상태(S^*)로부터의 발광이 형광, 삼중항 여기 상태(T^*)로부터의 발광이 인광이라고 불리고 있다. 또한, 상기 발광 소자에서의 그 통계적인 생성 비율은 S^*:T^*＝1:3이라고 생각되고 있다. 그러므로 삼중항 여기 상태를 발광으로 변환할 수 있는 인광성 화합물을 사용한 발광 소자의 개발이 근년 활발히 행해지고 있다.

결과적으로 인광 물질이 많이 개발되고 그 이용이 진행되고 있고, 적색~녹색의 인광 물질은 실용화 단계다. 하지만, 한편으로 청색의 인광 물질은 그 특성, 특히 수명에 과제가 있기 때문에 실용화에는 더욱더 연구, 발전이 필요하다.

특허 문헌 1에는 단파장의 인광을 발하는 인광성 화합물로서 이미다졸 유도체를 배위자로 한 이리듐 착체가 기재되어 있다.

국제 공개 제2007/029461호 공보

상술한 바와 같이, 인광 물질은 적색~녹색의 발광 재료에 비하여 청색 인광 물질의 수명이 대폭으로 짧은 것이 문제가 되고 있다. 이것은 발광 효율이 높은 다색 발광 소자의 실용화에 대해서도 장해가 된다. 즉 청색 인광 물질을 사용함으로써 발광 효율을 대폭으로 향상시키는 것을 도모할 수 있지만 그와 동시에 수명도 크게 잃게 되기 때문이다.

그래서, 본 발명의 일 형태에서는 청색 인광 물질을 사용한 다색 발광 소자에서, 수명이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 다른 일 형태는 청색 인광 물질을 사용한 백색 발광 소자에서, 수명이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 일 형태는 상술한 발광 소자를 사용함으로써 신뢰성이 양호한 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치를 각각 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 과제 중 어느 하나를 해결하면 좋은 것으로 한다.

그래서, 본 발명에서는 2 종류의 인광 물질을 포함하는 발광층을 갖는 발광 유닛이 전하 발생층을 개재(介在)하여, 2 유닛 이상 적층된 발광 소자에서, 각 유닛에 포함되는 인광 물질 중 하나가 400nm 이상 500nm 이하의 파장 범위에 발광의 최대값을 갖는 인광 물질인 발광 소자를 제공한다. 또한, 상기 2 종류의 인광 물질 중 다른 하나는 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에 발광의 최대값을 갖는 인광 물질이고, 또 상기 인광 물질은 발광 유닛마다 상이한 발광 소자다.

즉 본 발명의 일 형태는 한 쌍의 전극과, 한 쌍의 전극 사이에 끼워진 EL층을 갖는 발광 소자이고, 상기 EL층은 n(n은 2 이상의 정수)층의 발광층과, (n-1)층의 전하 발생층을 갖고, m(m은 1 이상 n-1 이하의 정수)층째의 상기 전하 발생층은 m층째의 상기 발광층과 (m+1)층째의 상기 발광층 사이에 위치하고, 상기 발광층에는 각각 2 종류의 인광 물질이 포함되고 상기 2 종류의 인광 물질 중 하나는 400nm 이상 500nm 이하의 파장 범위에 발광의 최대값을 갖는 인광 물질이고 다른 하나는 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에 발광의 최대값을 갖는 인광 물질이고, 상기 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에 발광의 최대값을 갖는 인광 물질은 상기 n층의 발광층에서의 발광층마다 상이한 물질인 발광 소자다.

또한, 본 발명의 다른 구성은 상술한 구성에서 상기 400nm 이상 500nm 이하의 파장 범위에 발광의 최대값을 갖는 인광 물질이 상기 n층의 발광층 모두에서 같은 물질인 발광 소자다.

또한, 본 발명의 다른 구성은 상술한 구성에서 상기 n층의 발광층 각각으로부터 발하는 발광에서의 400nm 이상 500nm 이하의 파장 범위에 존재하는 피크 값은 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에 존재하는 피크 값보다 작은 발광 소자다. 구체적으로는 상기 n층의 발광층 각각에서 400nm 이상 500nm 이하의 파장 범위에 존재하는 발광 피크 강도는 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에 존재하는 발광 피크 값의 강도에 비하여 15% 이상 50% 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 다른 구성은 상술한 구성에서 상기 발광 소자의 400nm 이상 500nm 이하의 파장 범위에서의 최대 발광 피크 강도가 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에서의 최대 발광 피크 강도의 30% 이상 100n% 미만인 발광 소자다.

또한, 본 발명의 다른 구성은 상술한 구성에서 상기 발광 소자의 400nm 이상 500nm 이하의 파장 범위에서의 최대 발광 피크 강도가 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에서의 최대 발광 피크 강도의 30% 이상 200% 미만인 발광 소자다.

또한, 본 발명의 다른 구성은 상술한 구성에서 상기 발광 소자의 400nm 이상 500nm 이하의 파장 범위에서의 최대 발광 피크 강도가 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에서의 최대 발광 피크 강도의 30% 이상 100% 이하인 발광 소자다.

또한, 본 발명의 다른 구성은 상술한 구성에서 상기 발광 소자가 백색 발광을 나타내는 것을 특징으로 하는 발광 소자다.

또한, 본 발명의 다른 구성은 상술한 구성에서 400nm 이상 500nm 이하, 500nm 이상 570nm 이하, 및 570nm 이상 700nm 이하에 각각 하나의 발광 극대를 나타내는 발광 소자다.

또한, 본 발명의 다른 구성은 상술한 구성에서 상기 발광층은 한쪽의 인광성 화합물이 포함되는 제 1 층과 다른 쪽의 인광성 화합물이 포함되는 제 2 층을 각각 갖는 발광 소자다.

또한, 본 발명의 다른 구성은 상술한 구성에서 상기 n이 2 또는 3인 발광 소자다.

또한, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 갖는 발광 소자를 구비한 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치다.

또한, 본 명세서 중에서의 발광 장치란, 발광 소자를 사용한 화상 표시 디바이스를 포함한다. 또한, 발광 소자에 커넥터, 예를 들어 이방 도전성 필름 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TCP의 끝에 프린트 배선 기판이 설치된 모듈, 또는 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방식으로 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 다 발광 장치에 포함되는 것으로 한다. 또한, 조명 기구 등에 사용되는 발광 장치도 포함되는 것으로 한다.

본 발명의 일 형태에서는 청색 인광 물질을 사용한 다색 발광 소자에서, 수명이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 일 형태에서는 청색 인광 물질을 사용한 백색 발광 소자에서, 수명이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에서는 상술한 발광 소자를 사용함으로써 신뢰성이 양호한 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치를 각각 제공할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 발광 소자의 개념도.
도 2는 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 발광 스펙트럼.
도 3a 및 도 3b는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 4a 및 도 4b는 패시브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 5a 및 도 5b는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 6은 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 7a 및 도 7b는 조명 장치의 개념도.
도 8a 내지 도 8d는 전자 기기를 도시한 도면.
도 9는 전자 기기를 도시한 도면.
도 10은 조명 장치를 도시한 도면.
도 11은 조명 장치를 도시한 도면.
도 12는 차재(車載) 표시 장치 및 조명 장치를 도시한 도면.
도 13a 내지 도 13c는 전자 기기를 도시한 도면.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자라면 쉽게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 기재되는 실시형태의 내용에 한정하여 해석되는 것이 아니다.

(실시형태 1)

유기 화합물을 사용한 발광 소자에서 전류가 일정한 조건으로 구동시킨 경우의 구동 시간의 축적에 따른 발광 강도의 저하는 초기 휘도에 따라 상이하게 되는 것이 알려져 있다. 그리고 상기 발광 소자의 수명이란 휘도 저하가 초기 휘도의 일정 비율까지 저하한 시간에 의하여 정의된다. 즉 같은 구성을 갖는 발광 소자에서는 더 높은 휘도로 발광시킨 발광 소자의 수명은 낮은 휘도로 발광시킨 발광 소자의 수명보다 짧다. 이것은 발광 물질에 대한 부하의 가해짐(발광 확률)이 더 큰 편이 열화가 촉진된다고 바꿔 말할 수도 있다.

백색 발광 소자로 대표되는 다색 발광 소자는 일반적으로 복수의 발광 극대를 나타내고, 복수의 발광 물질을 사용하여 형성된다. 그리고 그들 열화 거동은 상기 부하에 대한 내성이 가장 낮은 발광 물질에 의해 크게 좌우된다. 그러므로 상기 부하에 대한 내성이 낮은 청색 인광 물질을 사용한 백색 발광 소자는 청색 인광 물질이 수명을 짧게 하는 요인이 됨으로써 충분한 수명을 갖게 하는 것이 어려웠다.

그래서 본 발명의 일 형태에서는 복수의 발광 유닛이 전하 발생층을 개재하여 적층된 발광 소자에 의하여 상기 다색 발광 소자를 제작함에 관하여, 상기 복수의 발광 유닛 각각이 갖는 발광층에 2 종류의 인광 물질이 각각 포함되는 것으로 한다. 그리고 상기 2 종류의 인광 물질 중 하나는 청색 인광(400nm 이상 500nm 이하의 범위에 발광 피크를 갖는) 물질이고, 다른 하나는 500nm 이상 700nm 이하의 영역에 발광 피크를 갖는 인광 물질로 한다. 또한 상기 500nm 이상 700nm 이하의 영역에 발광 피크를 갖는 인광 물질은 발광 유닛마다 상이한 물질인 것으로 한다.

상술한 구성을 갖는 발광 소자에서는 각 발광 유닛이 청색의 발광을 제공하기 때문에 발광 소자 전체로서 발하는 청색 영역의 광은 각 발광 유닛으로부터의 청색 발광을 적산(積算)한 강도를 갖는다. 즉 단독 발광 유닛에 의해 발광 소자로서 필요한 강도의 청색 발광을 제공하지 않아도 좋기 때문에 청색 인광 물질로의 부담을 경감시킬 수 있고 청색 인광 물질의 열화, 더 나아가서는 발광 소자의 열화를 억제할 수 있다. 또한, 발광 소자의 발광은 상기 적산된 청색 발광과 각 발광 유닛이 갖는 상이한 인광 물질로부터의 광이 합성된 발광이 된다. 또한, 500nm 이상 700nm 이하의 범위의 인광 물질은 실용에 견딜 수 있는 내성을 갖는 물질이 이미 존재하기 때문에 청색 인광과 같이 발광을 중첩시키지 않아도 요구되는 수명을 구현할 수 있다.

도 1a 및 도 1b에 본 발명의 일 형태인 발광 소자의 모식도를 도시하였다. 도 1a에서는 2개의 발광 유닛(발광 유닛(103-1), 발광 유닛(103-2))이 전하 발생층(120-1)을 끼워 적층된 발광 소자를 도시하였다. 발광 유닛(103-1)에는 발광층(113-1)이 적어도 포함되고 발광 유닛(103-2)에는 발광층(113-2)이 적어도 포함되고, 이들이 포함되는 EL층(103)이 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 끼워져 있다.

또한, 도 1a에는 발광 유닛이 2개인 경우를 도시하였지만 발광 유닛의 개수는 2개에 한정되지 않는다. 발광 유닛의 개수가 n(n은 2 이상의 정수)층인 경우는 (n-1)층의 전하 발생층을 갖고, m(m은 1 이상 n-1 이하의 정수)층째의 상기 전하 발생층은 m층째의 발광 유닛과 (m+1)층째의 발광 유닛 사이에 위치한다.

1층째의 발광층인 발광층(113-1) 및 2층째의 발광층인 발광층(113-2)으로 대표되는 x번째의 발광층(113-x)(x는 1 이상 n 이하의 정수)에는 각각 2 종류의 인광 물질이 포함되고 상기 2 종류의 인광 물질 중 하나는 청색 인광(400nm 이상 500nm 이하의 범위에 발광 피크를 갖는) 물질이고, 다른 하나는 500nm 이상 700nm 이하의 영역에 발광 피크를 갖는 인광 물질이다. 또한 500nm 이상 700nm 이하의 영역에 발광 피크를 갖는 인광 물질은 발광 유닛마다 상이한 물질인 것으로 한다. 또한, x층째의 발광 유닛에 포함되는 발광층을 x층째의 발광층으로 하고 발광층(113-x)이라고 기재한다.

도 1b에는 x번째의 발광 유닛(103-x)에 포함되는 발광층(113-x)의 모식도를 도시하였다. 본 실시형태에 따른 발광 소자에서는 발광층(113-x)은 도면과 같이, 상기 2 종류의 인광 물질이 각각 상이한 층으로 나누어 존재하는 것이 바람직하다. 도면 중 150, 160-x는 발광층(113-x)에 포함되는 2 종류의 인광 물질이고 각각 청색 인광 물질(400nm 이상 500nm 이하의 영역에 발광 피크를 갖는 인광 물질)(150), 500nm 이상 700nm 이하의 영역에 발광 피크를 갖는 인광 물질(160-x)을 가리킨다. 청색 인광 물질(150)은 400nm 이상 500nm 이하의 범위에 발광 피크가 존재하면 각 발광 유닛에 존재하는 각 발광층에서 같은 물질이라도 상이한 물질이라도 좋지만 같은 물질인 편이 발광 강도가 적산될 때에 유리하므로 바람직하다. 500nm 이상 700nm 이하의 영역에 발광 피크를 갖는 인광 물질(160-x)은 상이한 발광 유닛에서는 각각 상이한 물질인 것으로 한다. 즉 x층째의 발광 유닛에는 인광 물질(160-x)이 포함되고 (x+1)층째의 발광 유닛에는 인광 물질(160-x)과는 상이한 인광 물질(160-(x+1))이 포함된다.

또한 청색 인광 물질(150) 및 인광 물질(160-x)은 각각 호스트 재료에 분산되는 것이 바람직하다. 또한, 각각 분산되는 호스트 재료를 적절히 선택함으로써 발광층의 캐리어 수송성을 조정하고 캐리어 재결합 영역을 제어할 수 있다. 재결합 영역을 제어함으로써 발광 영역을 제어할 수 있고 청색 인광 물질(150)의 발광 강도를 조정할 수 있다. 그리고 청색 인광 물질(150)의 발광 강도를 조정함으로써 청색 인광 물질(150)로의 부하를 제어할 수 있다. 이로써 구해지는 청색 발광의 강도, 소자의 수명으로부터 발광 유닛의 층수나 각 발광층에서의 청색 발광의 강도를 결정하면 좋다. 또한 각 발광 유닛의 400nm 이상 500nm 이하의 파장 범위에 존재하는 발광 피크 값을 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에 존재하는 발광 피크 값보다 작게 되도록 결정함으로써 청색 인광 물질(150)로의 부담을 효과적으로 분산시킬 수 있고 수명이 긴 발광 소자를 구현할 수 있기 때문에 바람직한 구성이다. 구체적으로는 상기 n층의 발광층 각각에서 400nm 이상 500nm 이하의 파장 범위에 존재하는 발광 피크 강도는 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에 존재하는 발광 피크 값의 강도에 비하여 15% 이상 50% 이하인 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써 발광 유닛을 적층하였을 때에 양호한 백색 발광과 신뢰성의 양쪽을 양립시킬 수 있다.

발광층에서의 캐리어 재결합 영역의 제어는 발광층의 캐리어 수송성을 제어하는 등으로 구현할 수 있다. 예를 들어, 도 1b에서는 청색 인광 물질(150)을 분산하는 호스트 재료(113H₁)를 전자 수송성으로 하고 인광 물질(160-x)을 분산하는 호스트 재료(113H₂)를 바이폴러성으로 함으로써 주요 재결합 영역을 인광 물질(160-x)이 분산된 층 내부로 할 수 있다. 이로써 청색 인광 물질(150)과 주요 재결합 영역과의 거리를 멀게 할 수 있기 때문에 청색 인광 물질(150)의 발광 확률이 저하되고 청색 인광 물질(150)로의 부하를 적게 할 수 있다. 또한, 발광층의 캐리어 수송성은 호스트 재료의 캐리어 수송성뿐만 아니라 인광 물질의 캐리어 트랩성이나 제 3 물질의 첨가에 의하여도 제어할 수 있다.

여기서 청색 인광 물질(150)의 발광 확률의 저하에 따라 각 발광층에서의 청색 발광의 강도는 작게 되지만 본 실시형태에 따른 발광 소자에서는 복수의 발광 유닛 모두에 청색 인광 물질(150)이 포함되는 것으로 발광 소자로서 사출되는 청색 발광의 강도는 각각의 발광 유닛으로부터 발하는 청색 발광의 강도가 적산된 강도가 된다. 그러므로 발광 유닛이 n층 있는 경우에는 원하는 청색 발광 강도를 얻기 위한 청색 인광 물질(150)에 대한 부하를 일반적인 것에 비하여 n분의 1로 할 수 있고 발광 소자의 수명 향상에 크게 공헌한다.

상술한 구성을 갖는 발광 소자는 발광 물질이 모두 인광 물질인 것으로 발광 효율이 굉장히 양호한 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 원하는 청색 영역의 발광 강도를 얻기 위한 청색 인광 물질로 가해지는 부담이 작기 때문에 수명이 긴 발광 소자로 할 수 있다.

상술한 구성은 백색 발광 소자에 바람직하게 적용할 수 있다. n=2인 경우, 제 1 발광 유닛의 발광층(113-1)에 포함되는 인광 물질(160-1)을 녹색 영역의 발광인 500nm 이상 570nm 이하의 파장 범위에 발광 피크(극대)를 갖는 인광 물질에 제 2 발광 유닛의 발광층(113-2)에 포함되는 인광 물질(160-2)을 적색 영역의 발광인 600nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에 발광 피크(극대)를 갖는 인광 물질로 한다. 각각의 유닛에는 청색 인광 물질(150)이 포함되고 청색 발광(400nm 내지 500nm에 발광 피크를 갖는 발광)을 나타내므로 청색, 녹색, 적색 영역에 각각 피크를 갖는 발광 스펙트럼을 갖는 연색성이 높은 광을 얻을 수 있는 백색 발광 소자를 제작할 수 있다. 또한, 상기 백색 발광 소자는 발광 물질이 모두 인광 물질이기 때문에 굉장히 발광 효율이 양호한 백색 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 수명이 긴 백색 발광 소자로 할 수 있다.

또한, 발광 유닛의 개수(n)를 늘림으로써 더 넓은 파장 범위를 커버하는 발광 스펙트럼을 얻을 수 있고 자연광에 가깝고, 더 연색성이 높은 발광을 나타내는 발광 소자를 얻을 수 있다.

또한, 상기 백색 발광 소자에서는 청색 영역(400nm 이상 500nm 이하의 파장 범위)에 존재하는 최대 피크 강도가 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에 존재하는 최대 피크 강도의 30% 이상인 것이 양호한 백색 발광을 얻기 위하여 바람직한 구성이다. 또한, 상기 백색 발광 소자에서 청색 영역에 존재하는 최대 피크 강도가 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에 존재하는 최대 피크 강도의 100n% 미만이라면 청색 인광 물질(150)로의 부담을 효과적으로 분산시킬 수 있고 수명이 긴 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 색 온도가 높고 또 청색 인광 물질(150)로의 부담이 작은 발광 소자를 얻기 위해서는 청색 영역의 최대 피크 강도가 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에 존재하는 최대 피크 강도의 200% 미만이라면 좋다. 또한, 청색 영역의 최대 피크 강도가 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에 존재하는 최대 피크 강도의 100% 이하인 발광 소자는 청색 인광 물질(150)로의 부담이 더 작고 수명이 긴 발광 소자를 얻을 수 있다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 본 실시형태에 따른 발광 소자의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.

발광 소자는 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102)으로 이루어진 한 쌍의 전극 사이에 끼워진 EL층(103)을 갖고 있고, EL층(103)은 인광 물질을 포함한다.

또한, EL층(103)은 n(n은 2 이상의 정수)층의 발광 유닛을 갖고 있고 각각의 발광 유닛은 적어도 발광층을 각각 구비한다. 또한, x(x는 1 이상 n 이하의 정수)번째의 발광 유닛의 부호는 103-x로 기재하고 x번째의 발광 유닛에 포함되는 발광층의 부호는 113-x로 기재하고, x번째의 발광 유닛에 포함되는 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에 피크를 갖는 인광 물질의 부호는 160-x로 기재한다. 도 1a에는 n=2인 경우의 소자를 도시하였다.

또한, 각 발광 유닛은 사이에 전하 발생층을 끼워 적층된다. m번째의 전하 발생층은 m(m은 1 이상 n-1 이하의 정수)번째의 발광 유닛과 m+1번째의 발광 유닛 사이에 위치한다.

각 발광 유닛(103-x)에서의 발광층(113-x) 외의 층에 대해서는 한정되지 않기 때문에 어떤 층을 사용하여도 좋지만 대표적인 적층 구조로서는 양극 측으로부터 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 이 차례로 적층된 구성 등이 있다. 이 외 캐리어 블록 층 등을 형성하여도 좋다. 또한, 양극 측에 전하 발생층이 있는 발광 유닛(103-2)으로부터 발광 유닛(103-n)은 정공 주입층이 형성되지 않아도 좋다.

발광층(113-x)에는 도 1b에 도시된 바와 같이, 적어도 청색 인광 물질(150)과 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에 발광 피크를 갖는 인광 물질(160-x)이 포함된다.

청색 인광 물질(150)로서는 예를 들어, 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트리아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: Ir(mpptz-dmp)₃), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트리아졸라토)이리듐(III)(약칭: Ir(Mptz)₃), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트리아졸라토]이리듐(III)(약칭: Ir(iPrptz-3b)₃)과 같은 4H-트리아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트리아졸라토]이리듐(III)(약칭: Ir(Mptz1-mp)₃), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트리아졸라토]이리듐(III)(약칭: Ir(Prptz1-Me)₃)과 같은 1H-트리아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, fac-트리스[1-(2,6-다이이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: Ir(iPrpmi)₃), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리다이나토]이리듐(III)(약칭: Ir(dmpimpt-Me)₃)과 같은 이미다졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리다이나토-N,C^2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리다이나토-N,C^2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트리플루오로메틸)페닐]피리다이나토-N,C^2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: Ir(CF₃ppy)₂(pic)), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리다이나토-N,C^2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac)와 같은 전자 흡인기를 갖는 페닐피리다인 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 이리듐 착체를 들 수 있다. 또한 4H-트리아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는 신뢰성이나 발광 효율도 뛰어나기 때문에 특히 바람직하다.

500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에 발광 피크를 갖는 인광 물질(160-x)로서는 다양한 인광 물질을 사용할 수 있다. 500nm 내지 600nm에 발광의 피크를 갖는 인광 발광 물질의 예로서는 트리스(4-메틸-6-페닐피리미다이나토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppm)₃), 트리스(4-t-부틸-6-페닐피리미다이나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tBuppm)₃), (아세틸아세토나토)비스(6-메틸-4-페닐피리미다이나토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppm)₂(acac)), (아세틸아세토나토)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미다이나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tBuppm)₂(acac)), (아세틸아세토나토)비스[6-(2-노르보르닐)-4-페닐피리미다이나토]이리듐(III)(약칭: Ir(nbppm)₂(acac)), (아세틸아세토나토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미다이나토]이리듐(III)(약칭: Ir(mpmppm)₂(acac)), (아세틸아세토나토)비스(4,6-다이페닐피리미다이나토)이리듐(III)(약칭: Ir(dppm)₂(acac))과 같은 피리미다인 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토나토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppr-Me)₂(acac), (아세틸아세토나토)비스(5-이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppr-iPr)₂(acac))과 같은 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스(2-페닐피리다이나토-N,C^2')이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)₃)이나, 비스(2-페닐피리다이나토-N,C^2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(ppy)₂(acac)) 등의 피리다인 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체, 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bzq)₂(acac)), 트리스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)(약칭: Ir(bzq)₃), 트리스(2-페닐퀴놀리나토-N,C^2')이리듐(III)(약칭: Ir(pq)₃), 비스(2-페닐퀴놀리나토-N,C^2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pq)₂(acac))와 같은 퀴놀린 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 외, 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)테르븀(III)(약칭: Tb(acac)₃(Phen))과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 피리미다인 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는 신뢰성이나 발광 효율도 뛰어나기 때문에 특히 바람직하다. 600nm 내지 700nm에 발광 피크를 갖는 적색 발광의 인광 발광 물질의 예로서는 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미다이나토](다이이소부티릴메타나토)이리듐(III)(약칭: Ir(5mdppm)₂(dibm)), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미다이나토](다이피바로일메타나토)이리듐(III)(약칭: Ir(5mdppm)₂(dpm)), 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미다이나토](다이피바로일메타나토)이리듐(III)(약칭: Ir(d1npm)₂(dpm))과 같은 피리미다인 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tppr)₂(acac))이나, 비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)(다이피바로일메타나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tppr)₂(dpm))과 같은 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)]퀴녹살리나토)이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)₂(acac))과 같은 퀴녹살린 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C^2')이리듐(III)(약칭: Ir(piq)₃), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C^2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)₂(acac))와 같은 이소퀴놀린 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 외, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(II)(약칭: PtOEP)과 같은 백금 착체나, 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로판다이오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(DBM)₃(Phen)), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트리플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(TTA)₃(Phen))과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 피리미다인 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는 신뢰성이나 발광 효율도 매우 뛰어나기 때문에 특히 바람직하다. 또한, 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는 색도가 좋은 적색 발광을 얻을 수 있기 때문에 백색 발광 소자에 적용함으로써 연색성을 높일 수 있다.

또한, 상술된 인광성 화합물 외 공지의 인광 물질 중에서 선택하여도 좋다.

또한, 상기 청색 인광 물질(150) 및 인광 물질(160-x)을 분산하는 호스트 재료로서 사용할 수 있는 재료로서는 특별히 한정은 없고 각종 캐리어 수송 재료를 선택하면 좋다. 또한, 발광층(113-x)은 청색 인광 물질(150)이 포함되는 층(제 1 층)과 인광 물질(160-x)이 포함되는 층(제 2 층)이 적층되어 있으므로 청색 인광의 발광 강도를 조정할 수 있다. 제 1 층과 제 2 층의 캐리어 수송성을 조절하고 캐리어의 재결합 영역을 제 2 층 내부로 함으로써 청색의 발광 강도를 작게 유지한 채 인광 물질(160-x)의 발광을 충분히 얻을 수 있다. 재결합 영역을 제 2 층으로 하기 위해서는 예를 들어, 제 1 층의 호스트 재료(113H₁)와 제 2 층의 호스트 재료(113H₂) 양쪽 모두를 전자 수송성을 갖는 재료로 하고 제 2 층에 정공 트랩성을 갖는 물질을 첨가하는 방법(정공 트랩성을 갖는 인광 물질(160-x)을 사용하여도 좋다)이나, 반대로 호스트 재료(113H₁)와 호스트 재료(113H₂) 양쪽 모두를 정공 수송성을 갖는 재료로 하고 제 2 층에 전자 트랩성을 갖는 물질을 첨가하는 방법(전자 트랩성을 갖는 인광 물질(160-x)을 사용하여도 좋다), 제 1 층의 호스트 재료(113H₁)에 전자 수송성을 갖는 재료를 사용하고 제 2 층의 호스트 재료(113H₂)에 바이폴러성을 갖는 재료를 사용하는 방법 등이 있지만 이들 방법에 한정되지 않는다. 또한, 상술한 바와 같이 층의 캐리어 수송성은 호스트 재료의 캐리어 수송성에만 좌우되는 것이 아니고 인광 물질이나 그 외의 첨가 물질에 의하여도 변화할 수 있는 것이다.

상술한 호스트 재료나 첨가 물질로서 사용할 수 있는 재료를 이하에 예시한다. 전자 수송성을 갖는 재료로서는 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(II)(약칭: BeBq₂), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀라토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤족사졸릴)페놀라토)아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체나, 2-(4-바이페니릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11) 등의 폴리아졸 골격을 갖는 복소환 화합물이나, 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 등의 벤즈이미다졸 골격을 갖는 복소환 화합물이나, 2-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조티오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq) 등의 퀴녹살린 골격을 갖는 복소환 화합물이나, 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미다인(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조티에닐)페닐]피리미다인(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II) 등의 다이아진 골격을 갖는 복소환 화합물이나, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리다인(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트리[3-(3-피리다일)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리다인 골격을 갖는 복소환 화합물을 들 수 있다. 상술한 재료 중에서도 다이아진 골격을 갖는 복소환 화합물이나 피리다인 골격을 갖는 복소환 화합물은 신뢰성이 양호하여 바람직하다. 특히 다이아진(피리미다인이나, 피라진) 골격을 갖는 복소환 화합물은 전자 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여한다.

또한, 정공 수송성을 갖는 재료로서는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스피로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF) 등의 방향족 아민 골격을 갖는 화합물이나, 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP) 등의 카바졸 골격을 갖는 화합물이나, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트리일)트리(다이벤조티오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조티오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조티오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 티오펜 골격을 갖는 화합물이나, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트리일)트리(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등의 퓨란 골격을 갖는 화합물을 들 수 있다. 상술한 재료 중에서도 방향족 아민 골격을 갖는 화합물이나 카바졸 골격을 갖는 화합물은 신뢰성이 양호하고 정공 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다.

또한 상술된 호스트 재료 외 공지의 물질 중에서 호스트 재료를 사용하여도 좋다. 또한, 호스트 재료로서는 인광 물질의 삼중항 준위(기저 상태와 삼중항 여기 상태 사이의 에너지 차이)보다 큰 삼중항 준위를 갖는 물질을 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 발광층에는 상술한 발광 소자의 요소인 호스트 재료와 인광 물질 외에 제 3 물질이 포함되어도 좋다. 또한 이 기재는 발광층에 호스트 재료, 인광 물질, 및 제 3 물질 외의 성분이 포함되는 것을 제외하는 기재가 아니다.

여기서 더 발광 효율이 높은 발광 소자를 얻기 위하여 호스트 재료와 인광 물질의 에너지 이동에 대하여 생각한다. 캐리어의 재결합은 호스트 재료와 인광 물질의 양쪽에서 수행되기 때문에 발광 효율을 향상시키기 위해서는 호스트 재료로부터 인광 물질로의 에너지 이동을 효율화시킬 필요가 있다.

호스트 재료로부터 인광 물질로의 에너지 이동에는 2개의 기구가 제창되어 있다. 하나는 덱스터 기구(Dexter mechanism), 또 하나는 푀르스터 기구(Forster mechanism)다. 이하에 각 기구에 대하여 설명한다. 여기서 여기 에너지를 주는 측의 분자를 호스트 분자라고 기재하고 여기 에너지를 받는 측의 분자를 게스트 분자라고 기재한다.

<푀르스터 기구(쌍극자-쌍극자 상호 작용)>

푀르스터 기구는 에너지 이동에서 분자간의 직접적 접촉을 필요로 하지 않는다. 호스트 분자 및 게스트 분자간의 쌍극자 진동의 공명 현상에 의하여 에너지 이동이 일어난다. 쌍극자 진동의 공명 현상에 의하여 호스트 분자가 게스트 분자로 에너지를 넘겨주어 호스트 분자가 기저 상태가 되고, 게스트 분자가 여기 상태가 된다. 푀르스터 기구의 속도 상수(k_h ^* _→g)를 수학식 1에 기재한다.

[수학식 1]

수학식 1에서, v는 진동수를 가리키고, f'_h(ν)는 호스트 분자의 규격화된 발광 스펙트럼(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 형광 스펙트럼, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 인광 스펙트럼)을 가리키고, ε_g(ν)는 게스트 분자의 몰 흡광 계수를 가리키고, N은 아보가드로수(Avogadro's number)를 가리키고, n은 매체의 굴절률을 가리키고, R은 호스트 분자와 게스트 분자의 분자간 거리를 가리키고, τ는 실측되는 여기 상태의 수명(형광 수명이나 인광 수명)을 가리키고, c는 광속을 가리키고, φ는 발광 양자 수율(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 형광 양자 수율, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 인광 양자 수율)을 가리키고, Ｋ²는 호스트 분자와 게스트 분자의 전이 쌍극자 모멘트의 배향을 나타내는 계수(0 내지 4)다. 또한, 랜덤 배향의 경우에는 Ｋ²=2/3다.

<덱스터 기구(전자 교환 상호 작용)>

덱스터 기구에서는 호스트 분자와 게스트 분자가, 그들의 궤도가 중첩되는 접촉 유효 거리에 근접하여 여기 상태의 호스트 분자의 전자와 기저 상태의 게스트 분자의 전자의 교환을 통하여 에너지 이동이 일어난다. 덱스터 기구의 속도 상수(k_h ^* _→g)를 수학식 2에 나타낸다.

[수학식 2]

수학식 2에서, h는 프랭크 상수이고, K는 에너지의 차원을 갖는 상수이고, ν는 진동수를 가리키고, f'_h(ν)는 호스트 분자의 규격화된 발광 스펙트럼(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 형광 스펙트럼, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 인광 스펙트럼)을 가리키고, ε'_g(ν)는 게스트 분자의 규격화된 흡수 스펙트럼을 가리키고, L은 실효 분자 반경을 가리키고, R은 호스트 분자와 게스트 분자의 분자간 거리를 가리킨다.

여기서, 호스트 분자로부터 게스트 분자로의 에너지 이동 효율(Φ_ET)은 수학식 3으로 나타내어진다. k_r은 발광 과정(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 형광, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 인광)의 속도 상수를 가리키고, k_n은 비발광 과정(열 실활이나 항간 교차)의 속도 상수를 가리키고, τ는 실측되는 여기 상태의 수명을 가리킨다.

[수학식 3]

우선, 수학식 3으로부터, 에너지 이동 효율(Φ_ET)을 높게 하기 위해서는, 에너지 이동의 속도 상수(k_h ^* _→g)를, 다른 경합하는 속도 상수(k_r+k_n(=1/τ))에 비하여 훨씬 크게 하면 좋다. 그리고, 그 에너지 이동의 속도 상수(k_h ^* _→g)를 크게 하기 위해서는 수학식 1 및 수학식 2로부터, 푀르스터 기구, 덱스터 기구 중 어느 기구에서도, 호스트 분자의 발광 스펙트럼(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 형광 스펙트럼, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 인광 스펙트럼)과 게스트 분자의 흡수 스펙트럼의 중첩이 큰 것이 양호한 것을 알 수 있다.

여기서 호스트 분자의 발광 스펙트럼과 게스트 분자의 흡수 스펙트럼의 중첩을 생각한 결과, 발명자들은 게스트 분자의 흡수 스펙트럼에서 가장 장파장(저에너지) 측의 흡수대가 굉장히 중요하다는 것을 알아냈다.

본 실시형태에서는 게스트 재료로서 인광성 화합물을 사용한다. 인광성 화합물의 흡수 스펙트럼에서 발광에 가장 강하게 기여한다고 생각되는 흡수대는 기저 상태로부터 삼중항 여기 상태로의 직접 전이에 상당하는 흡수 파장 근방에 있으며, 그것은 가장 장파장 측에 나타나는 흡수대다. 따라서 발명자들은 호스트 재료의 발광 스펙트럼(형광 스펙트럼 및 인광 스펙트럼)은 인광성 화합물의 흡수 스펙트럼의 가장 장파장 측의 흡수대와 중첩되도록 제어하는 것이 바람직하다는 것을 알아냈다.

예를 들어, 유기 금속 착체, 특히 발광성의 이리듐 착체에서 가장 장파장 측의 흡수대는 500nm 내지 600nm 부근에 넓은 흡수대가 나타나는 경우가 많다. 이 흡수대는 주로 삼중항 MLCT(Metal to Ligand Charge Transfer) 전이에서 유래한다. 다만 상기 흡수대에는 삼중항 π-π^* 전이나, 일중항 MLCT 전이에서 유래하는 흡수대도 일부 포함되고, 이들이 중첩되어 흡수 스펙트럼의 가장 장파장 측에 넓은 흡수대를 형성한다고 생각된다. 따라서 게스트 재료에 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체)를 사용하는 경우에는 이와 같이, 가장 장파장 측에 존재하는 넓은 흡수대와 호스트 재료의 발광 스펙트럼이 크게 중첩되는 상태가 바람직하다고 말할 수 있다.

여기서 먼저 호스트 재료의 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 생각한다. 상술한 의론을 감안하면, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동에서는 호스트 재료의 인광 스펙트럼과 게스트 재료의 가장 장파장 측의 흡수대가 크게 중첩되면 좋다.

하지만 이 때 문제가 되는 것이 호스트 분자의 일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동이다. 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 더하여 일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동도 효율 좋게 수행하려고 하면 상술한 의론에서 호스트 재료의 인광 스펙트럼뿐만 아니라 형광 스펙트럼도 게스트 재료의 가장 장파장 측의 흡수대와 중첩되도록 설계해야 된다. 바꿔 말하면 호스트 재료의 형광 스펙트럼이 인광 스펙트럼과 같은 위치가 되도록 호스트 재료를 설계하지 않으면 호스트 재료의 일중항 여기 상태 및 삼중항 여기 상태의 쌍방으로부터의 에너지 이동을 효율 좋게 수행할 수 없다는 말이다.

하지만, 일반적으로 S₁준위와 T₁준위는 크게 상이(S₁준위>T₁준위)하기 때문에 형광의 발광 파장과 인광의 발광 파장도 크게 상이하다(형광의 발광 파장<인광의 발광 파장). 예를 들어, 인광성 화합물을 사용한 발광 소자에서 흔히 사용되는 CBP는 500nm 부근에 인광 스펙트럼을 갖지만, 한편으로 형광 스펙트럼은 400nm 부근이며, 100nm나 차이가 있다. 이 예를 봐도 호스트 재료의 형광 스펙트럼이 인광 스펙트럼과 같은 위치가 되도록 호스트 재료를 설계하는 일은 매우 어렵다.

또한 형광 발광은 인광 발광보다 높은 에너지 준위로부터의 발광이기 때문에 형광 스펙트럼이 게스트 재료의 가장 장파장 측의 흡수 스펙트럼에 근접하는 바와 같은 파장인 호스트 재료의 T₁준위는 게스트 재료의 T₁준위를 밑돌다.

그래서, 본 실시형태에 따른 발광 소자는 발광층에 호스트 재료, 인광 물질 외에 제 3 물질을 포함하고, 호스트 재료 및 제 3 물질은 여기 착체(엑시플렉스라고도 함)를 형성하는 조합인 것이 바람직하다. 이 경우, 발광층에서의 캐리어(전자 및 홀)가 재결합할 때 호스트 재료와 제 3 물질은 여기 착체를 형성한다. 여기 착체의 형광 스펙트럼은 호스트 재료 단체, 및 제 3 물질 단체의 형광 스펙트럼보다 장파장 측에 스펙트럼을 갖는 발광이 되기 때문에 호스트 재료 및 제 3 물질의 T₁준위를 게스트 재료의 T₁준위보다 높게 유지한 채 일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 최대한 높일 수 있다. 또한, 여기 착체는 T₁준위와 S₁준위가 근접하는 상태이므로 형광 스펙트럼과 인광 스펙트럼이 대략 같은 위치에 존재한다. 이로써 게스트 분자의 일중항 기저 상태로부터 삼중항 여기 상태로의 전이에 상당하는 흡수(게스트 분자의 가장 장파장 측에 존재하는 넓은 흡수대)에 여기 착체의 형광 스펙트럼 및 인광 스펙트럼의 양쪽을 크게 중첩될 수 있기 때문에 에너지 이동 효율이 높은 발광 소자를 얻을 수 있다.

제 3 물질로서는 상기 호스트 재료나 첨가 물질로서 사용할 수 있는 재료로서 든 재료를 사용할 수 있다. 또한, 호스트 재료 및 제 3 물질은 여기 착체를 형성하는 조합이라면 좋지만 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 트랩성 화합물)과 홀을 받기 쉬운 화합물(정공 트랩성 화합물)을 조합한 것이 바람직하다.

또한, 전자를 받기 쉬운 화합물과 홀을 받기 쉬운 화합물을 사용하여 호스트 재료와 제 3 물질을 구성하는 경우 이 혼합 비율에 의하여 캐리어 밸런스(carrier balance)를 제어할 수 있다. 구체적으로는 호스트 재료:제 3 물질=1:9 내지 9:1의 범위가 바람직하다.

상술한 구성을 갖는 발광층(113-x)은 공증착이나 혼합 용액으로서의 잉크젯법이나 스핀 코트법, 딥 코트법 등을 사용하여 제작할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 발광 소자는 에너지 이동 효율이 높고 발광 효율이 양호한 발광 소자다.

(실시형태 2)

본 실시형태에서는 실시형태 1에서 설명한 발광 소자의 자세한 구조 예에 대하여 도 1a 및 도 1b를 사용하여 이하에 설명한다.

본 실시형태에 따른 발광 소자는 한 쌍의 전극간에 복수 층으로 이루어진 EL층(103)을 갖는다. 본 실시형태에서 발광 소자는 제 1 전극(101), 제 2 전극(102), 및 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 형성된 EL층(103)으로부터 구성되어 있고, EL층(103)은 n(n은 2 이상의 정수)층의 발광 유닛과, (n-1)층의 전하 발생층을 포함한다. 또한, 도 1a 및 도 1b에서는 n=2인 경우를 도시하였으므로 제 1 발광 유닛(103-1), 제 2 발광 유닛(103-2), 및 제 1 전하 발생층(120-1)이 도시되어 있다. 또한, 제 1 전극(101)은 양극으로서 기능하고 제 2 전극(102)은 음극으로서 기능하는 것으로 이하에 설명한다. 즉 제 1 전극(101)이 제 2 전극(102)보다 전위가 높게 되도록 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102)에 전압을 인가하였을 때에 발광을 얻는 구성이 되어 있다.

제 1 전극(101)은 양극으로서 기능하기 때문에 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어, 산화 인듐-산화 주석(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이들의 도전성 금속 산화물막은, 일반적으로는 스퍼터링법에 의하여 형성되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 형성하여도 상관없다. 제작 방법의 예로서는 산화 인듐-산화 아연은, 산화 인듐에 대하여 1 내지 20wt%의 산화 아연을 가한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 형성하는 방법 등이 있다. 또한, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO)은, 산화 인듐에 대하여 산화 텅스텐을 0.5 내지 5wt%, 산화 아연을 0.1 내지 1wt% 함유한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 형성할 수도 있다. 이 외, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 티타늄) 등을 들 수 있다. 그래핀을 사용할 수도 있다. 또한 후술하는 복합 재료를 EL층(103)에서의 제 1 전극과 접하는 층에 사용함으로써 일함수에 상관없이 전극 재료를 선택할 수 있게 된다.

발광 유닛(103-x)의 적층 구조에 대해서는 발광층(113-x)이 실시형태 1에 기재된 바와 같은 구성이 되면 다른 것은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 캐리어 블록 층, 중간층 등을 적절히 조합하여 구성할 수 있다. 각층을 구성하는 재료에 대하여 이하에 구체적으로 기재한다.

정공 주입층은, 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 몰리브데넘 산화물이나 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등을 사용할 수 있다. 이 외, 프탈로사이아닌(약칭: H₂Pc)이나 구리프탈로사이아닌(CuPc) 등의 프탈로사이아닌계의 화합물, 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD) 등의 방향족 아민 화합물, 또는 폴리(에틸렌다이옥시티오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(약칭: PEDOT/PSS) 등의 고분자 등에 의해서도 정공 주입층을 형성할 수 있다.

또한, 정공 주입층으로서, 정공 수송성 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용할 수 있다. 또한, 정공 수송성 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 것을 사용함으로써 전극의 일함수에 의거하지 않고 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다. 즉, 제 1 전극(101)으로서 일함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일함수가 작은 재료도 사용할 수 있게 된다. 억셉터성 물질로서는 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메탄(약칭: F₄-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 천이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한 원소 주기율표에서의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 니오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망간, 산화 레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 이 중에서도 특히, 산화 몰리브데넘은 대기 중에서도 안정적이며, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.

복합 재료에 사용하는 정공 수송성 물질로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화 수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 다양한 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는 10^-6cm²/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 이하에서는, 복합 재료에 있어서의 정공 수송성 물질로서 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.

예를 들어, 방향족 아민 화합물로서는, N,N'-다이(p-톨릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), DPAB, DNTPD, 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 들 수 있다.

복합 재료에 사용할 수 있는 카바졸 유도체로서는, 구체적으로는, 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1) 등을 들 수 있다.

또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 카바졸 유도체로서는 상술한 것 외에, CBP, 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트라세닐)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 사용할 수 있다.

또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화 수소로서는 예를 들어, 2-tert-부틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-부틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-부틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-부틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 2-tert-부틸-9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센, 9,9'-바이안트릴, 10,10'-다이페닐-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-바이안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌 등을 들 수 있다. 또한, 이들 외에, 펜타센, 코로넨 등도 사용할 수 있다. 이와 같이 1×10^-6cm²/Vs 이상의 정공 이동도를 갖고, 탄소수가 14 내지 42인 방향족 탄화 수소를 사용하는 것이 더 바람직하다.

또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화 수소는, 비닐 골격을 가져도 좋다. 비닐기를 갖는 방향족 탄화 수소로서는 예를 들어, 4,4'-비스(2,2-다이페닐비닐)바이페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-다이페닐비닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등을 들 수 있다.

또한, 폴리(N-비닐카바졸)(약칭: PVK)이나 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지다인](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.

정공 주입층을 형성함으로써 정공 주입성이 양호하게 되고 구동 전압이 작은 발광 소자를 얻을 수 있다.

정공 수송층은 정공 수송성 물질을 함유한 층이다. 정공 수송성 물질로서는 예를 들어, NPB나, TPD, 4,4',4''-트리스(N,N-다이페닐아미노)트리페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭: MTDATA), BSPB, BPAFLP 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 여기에 기재된 물질은, 정공 수송성이 높고 주로 10^-6cm²/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 상술한 복합 재료에서의 정공 수송성의 물질로서 든 유기 화합물도 정공 수송층에 사용할 수 있다. 또한, PVK나 PVTPA 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 정공 수송성 물질을 포함하는 층은 단층뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것으로 하여도 좋다.

발광층(113-x)은 실시형태 1에서 설명한 구성을 갖는 층이다. 따라서 본 실시형태에서의 발광 소자는 발광 효율이 굉장히 양호한 발광 소자로 할 수 있다. 발광층(113-x)의 구성에 대해서는 실시형태 1의 기재를 참조하면 좋다.

상술한 구성을 갖는 발광층(113-x)은 진공 증착법이나 잉크젯법이나 스핀 코트법, 딥 코트법 등을 사용하여 형성함으로써 제작할 수 있다.

전자 수송층은 전자 수송성 물질을 함유한 층이다. 예를 들어, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Almq₃), BeBq₂, BAlq 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체 등으로 이루어진 층이다. 또한, 이 외, 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤즈옥사졸라토]아연(약칭: Zn(BOX)₂), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭: Zn(BTZ)₂) 등의 옥사졸계, 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등도 사용할 수 있다. 또한, 금속 착체 외에도, PBD나, OXD-7, TAZ, 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP) 등도 사용할 수 있다. 여기에 기재된 물질은, 전자 수송성이 높고 주로 10^-6cm²/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 상술한 전자 수송성을 갖는 호스트 재료를 전자 수송층에 사용하여도 좋다.

또한, 전자 수송층은 단층뿐만 아니라, 상술한 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것으로 하여도 좋다.

또한, 전자 수송층과 발광층 사이에 전자 캐리어의 이동을 제어하는 층을 형성하여도 좋다. 이것은 상술한 바와 같은 전자 수송성이 높은 재료에 전자 트랩성이 높은 물질을 소량 첨가한 층이며, 전자 캐리어의 이동을 억제함으로써, 캐리어 밸런스를 조절할 수 있다. 이와 같은 구성은 발광층을 전자가 통과함으로써 생기는 문제(예를 들어, 소자 수명의 저하)를 억제하는 데 큰 효과를 발휘한다.

또한, 제 2 전극(102)과 접하여 전자 주입층을 형성하여도 좋다. 전자 주입층으로서, 불화 리튬(LiF), 불화 세슘(CsF), 불화 칼슘(CaF₂) 등의 알칼리 금속 또는 알칼리 토류금속 또는 그들의 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 전자 수송성을 갖는 물질로 이루어진 층 내에 알칼리 금속 또는 알칼리 토류금속 또는 그 화합물을 함유시킨 것을 사용할 수 있다. 또한, 전자 주입층으로서 전자 수송성을 갖는 물질로 이루어진 층 내에 알칼리 금속 또는 알칼리 토류금속을 함유시킨 것을 사용함으로써 제 2 전극(102)으로부터 전자가 효율적으로 주입되기 때문에 더 바람직하다.

전하 발생층은 상술한 정공 수송성을 갖는 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료로 형성할 수 있다. 또한, 전하 발생층은 복합 재료로 이루어진 층과 다른 재료로 이루어진 층의 적층 구조라도 좋다. 이 경우, 다른 재료로 이루어진 층으로서는, 도너성 물질과 전자 수송성이 높은 물질을 포함한 층이나, 투광성을 갖는 도전성의 금속 산화물로 이루어진 층 등을 사용할 수 있다.

제 2 전극(102)을 형성하는 물질로서는 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이와 같은 음극 재료의 구체적인 예로서는, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 원소 주기율표의 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소, 및 이들을 함유하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 함유하는 합금 등을 들 수 있다. 그러나, 제 2 전극(102)과 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 형성함으로써 일함수의 대소에 상관없이 Al, Ag, ITO, 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석 등 다양한 도전성 재료를 제 2 전극(102)으로서 사용할 수 있다. 이들 도전성 재료는 스퍼터링법이나 잉크젯법, 스핀 코트법 등을 사용하여 성막할 수 있다.

또한, EL층(103)의 형성 방법으로서는 건식법, 습식법에 상관없이 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 진공 증착법, 잉크젯법 또는 스핀 코트법 등을 사용하여도 상관없다. 또한, 각 전극 또는 각 층마다 상이한 성막 방법을 사용하여 형성하여도 상관없다.

전극에 대해서도, 졸-겔법을 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋다. 또한, 스퍼터링법이나 진공 증착법 등의 건식법을 사용하여 형성하여도 좋다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 발광 소자는, 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 주어진 전위차에 의하여 전류가 흐르고, 발광 물질을 포함하는 층인 발광층(113-x)에서 정공과 전자가 재결합하여 발광하는 것이다. 즉, 발광층(113-x)에 발광 영역이 형성되는 구성이 된다.

발광은, 제 1 전극(101) 또는 제 2 전극(102) 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 통하여 외부로 추출된다. 따라서, 제 1 전극(101) 또는 제 2 전극(102) 중 어느 한쪽 또는 양쪽은, 투광성을 갖는 전극으로 이루어진다. 제 1 전극(101)만이 투광성을 갖는 전극인 경우, 발광은 제 1 전극(101)을 통하여 추출된다. 또한 제 2 전극(102)만이 투광성을 갖는 전극인 경우, 발광은 제 2 전극(102)을 통하여 추출된다. 또한, 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102)이 둘 다 투광성을 갖는 전극인 경우, 발광은 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102)을 통하여 양쪽으로부터 추출된다.

또한, 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 형성되는 층의 구성은, 상술한 구성에 한정되지 않는다. 하지만, 발광 영역과 전극이나 캐리어 주입층에 사용되는 금속이 근접함으로써 생기는 소광이 억제되도록, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102)으로부터 떨어진 부위에 정공과 전자가 재결합하는 발광 영역을 형성한 구성이 바람직하다.

또한, 발광층(113-x)에 접하는 정공 수송층이나 전자 수송층, 특히 발광층(113-x)에서의 발광 영역에 가까운 쪽에 접하는 캐리어 수송층은, 발광층에서 생성된 여기자로부터의 에너지 이동을 억제하기 위하여, 그 밴드갭이 발광층을 구성하는 발광 물질 또는, 발광층에 함유되는 발광 중심 물질이 갖는 밴드갭보다 큰 밴드갭을 갖는 물질로 구성하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에서의 발광 소자는 유리, 플라스틱, 금속 등으로 이루어진 기판에 형성된다. 발광 소자로부터의 광이 투과하는 기판은 가시광 영역에 높은 투광성을 갖는 것을 사용한다.

기판 위에 제작하는 순서로서는 제 1 전극(101) 측으로부터 순차적으로 적층하여도 좋고, 제 2 전극(102) 측으로부터 순차적으로 적층하여도 좋다. 발광 장치는 한 기판 위에 발광 소자를 하나 형성한 것이어도 좋지만 복수의 발광 소자를 형성하여도 좋다. 한 기판 위에 이와 같은 발광 소자를 복수로 제작함으로써 소자 분할된 조명 장치나 패시브 매트릭스형의 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한, 유리, 플라스틱 등으로 이루어진 기판 위에, 예를 들어, 박막 트랜지스터(TFT)를 형성하고, TFT와 전기적으로 접속된 전극 위에 발광 소자를 제작하여도 좋다. 이로써 TFT에 의하여 발광 소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형의 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한, TFT의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 스태거형 TFT라도 좋고, 역 스태거형 TFT라도 좋다. 또한, TFT에 사용하는 반도체의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체를 사용하여도 좋고, 결정성 반도체를 사용하여도 좋다. 또한, TFT 기판에 형성되는 구동용 회로에 대해서도, N형 및 P형의 TFT로 이루어지는 것이라도 좋고, 또는 N형의 TFT 또는 P형의 TFT 중 어느 하나로만 이루어지는 것이어도 좋다.

또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.

(실시형태 3)

본 실시형태에서는 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용한 발광 장치에 대하여 설명한다.

본 실시형태에서는 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치에 대하여 도 3a 및 도 3b를 사용하여 설명한다. 또한, 도 3a는 발광 장치를 도시한 상면도, 도 3b는 도 3a를 A-B 및 C-D로 절단한 단면도다. 이 발광 장치는, 발광 소자(618)의 발광을 제어하는 것으로서, 점선으로 나타낸 구동 회로부(소스선 구동 회로)(601), 화소부(602), 구동 회로부(게이트선 구동 회로)(603)를 포함한다. 또한, 부호 604는 봉지 기판이고, 부호 625는 건조재이고, 부호 605는 실재(sealing material)이고, 실재(605)로 둘러싸인 내측은 공간(607)을 나타낸다.

또한, 리드 배선(608)은 소스선 구동 회로(601) 및 게이트선 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이며, 외부 입력 단자가 되는 FPC(플렉시블 프린트 서킷)(609)으로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기서는 FPC만이 도시되었지만, 이 FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 제공되어도 좋다. 본 명세서에 따른 발광 장치는 발광 장치 본체뿐만 아니라 FPC 또는 PWB가 이것에 제공된 상태를 포함한 것으로 한다.

소자 기판(610) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 도 3b에서는 구동 회로부인 소스선 구동 회로(601) 및 화소부(602) 중 하나의 화소가 도시되어 있다.

또한, 소스선 구동 회로(601)는 n채널형 TFT(623)와 p채널형 TFT(624)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 구동 회로는, 각종 CMOS 회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로로 형성하여도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형을 기재하였지만, 반드시 그렇게 할 필요는 없고, 구동 회로를 기판 위가 아닌 외부에 형성할 수도 있다.

또한, 화소부(602)는 스위칭용 TFT(611)와, 전류 제어용 TFT(612)와, 그들 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소에 의하여 형성된다. 또한, 제 1 전극(613)의 단부를 덮도록 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기서는 포지티브형 감광성 아크릴 수지를 사용함으로써 형성한다.

또한, 피복성을 양호한 것으로 하기 위하여, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들어, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴을 사용한 경우, 절연물(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2㎛ 내지 3㎛)을 갖는 곡면을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)로서, 네거티브형의 감광성 수지, 또는 포지티브형의 감광성 수지 중 어느 쪽도 사용할 수 있다.

제 1 전극(613) 위에는, EL층(616) 및 제 2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 여기서, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(613)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, ITO막, 또는 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물막, 2wt% 내지 20wt%의 산화 아연을 함유한 산화 인듐막, 질화 티타늄막, 크로뮴막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 질화 티타늄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막의 적층, 질화 티타늄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화 티타늄막과의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 또한, 적층 구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹 접촉(ohmic contact)이 얻어지고, 양극으로서 기능시킬 수 있다.

또한, EL층(616)은, 증착 마스크를 사용하는 증착법, 잉크젯법, 스핀 코트법 등의 각종 방법에 의하여 형성된다. EL층(616)은 실시형태 1 또는 실시형태 2에서 설명한 구성을 포함한다. 또한, EL층(616)을 구성하는 다른 재료로서는, 저분자 화합물 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머를 포함함)이어도 좋다.

또한, EL층(616) 위에 형성되고, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(617)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 작은 재료(Al, Mg, Li, Ca, 또는 이들의 합금이나 화합물, MgAg, MgIn, AlLi 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, EL층(616)에서 발생한 광의 추출을 제 2 전극(617)을 투과시킴으로써 수행하는 경우에는, 제 2 전극(617)으로서, 막 두께를 얇게 한 금속 박막과, 투명 도전막(ITO, 2wt% 내지 20wt%의 산화 아연을 포함하는 산화 인듐, 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물, 산화 아연(ZnO) 등)과의 적층을 사용하는 것이 좋다.

또한, 제 1 전극(613), EL층(616), 제 2 전극(617)에 의하여 발광 소자(618)가 형성된다. 상기 발광 소자는 실시형태 2의 구성을 갖는 발광 소자다. 또한, 화소부(602)는 복수의 발광 소자가 형성되어 이루어져 있지만, 본 실시형태에 따른 발광 장치에서는, 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자와, 그 외의 구성을 갖는 발광 소자의 양쪽이 포함되어도 좋다.

또한, 실재(605)에 의하여 봉지 기판(604)을 소자 기판(610)과 붙임으로써, 소자 기판(610), 봉지 기판(604) 및 실재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광 소자(618)가 구비된 구조가 된다. 또한, 공간(607)에는 충전재가 충전되어 있지만, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우 외에, 실재(605)로 충전되는 경우도 있다. 봉지 기판에는 오목부를 형성하고 그곳에 건조재(625)를 형성하면 수분의 영향으로 인한 열화를 억제할 수 있어 바람직한 구성이다.

또한, 실재(605)에는 에폭시계 수지나 글라스 프릿을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료에는 수분 또는 산소를 가능한 한 투과시키지 않는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 봉지 기판(604)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐플루오라이드), 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.

상술한 공정을 거쳐 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치를 얻을 수 있다.

본 실시형태에서의 발광 장치는, 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용하기 때문에, 양호한 특성을 구비한 발광 장치를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 실시형태 1 또는 실시형태 2에서 나타낸 발광 소자는 발광 효율이 양호한 발광 소자이고 소비 전력이 저감된 발광 장치로 할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 실시형태에서는 액티브 매트릭스형의 발광 장치에 대하여 설명하였지만, 패시브 매트릭스형의 발광 장치라도 좋다. 도 4a 및 도 4b에는 본 발명을 적용하여 제작한 패시브 매트릭스형의 발광 장치를 도시하였다. 또한, 도 4a는 발광 장치의 사시도이고 도 4b는 도 4a를 X-Y로 절단한 단면도다. 도 4a 및 도 4b에서 EL층(955)은 기판(951) 위에 그리고 전극(952)과 전극(956) 사이에 형성된다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 형성되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은, 기판면에 가까워질 수록, 한쪽 측벽과 다른 쪽 측벽의 간격이 좁아지는 바와 같은 경사를 갖는다. 즉, 격벽층(954)의 짧은 변 방향의 단면은 사다리꼴 형이고, 그 저변(절연층(953)과 접하는 변)이 상변(절연층(953)과 접하지 않은 변)보다도 짧다. 이와 같이, 격벽층(954)을 형성함으로써, 크로스토크에 기인한 발광 소자의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 패시브 매트릭스형의 발광 장치에서도 발광 효율이 높은 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 가짐으로써 저소비 전력으로 구동시킬 수 있다.

또한, 풀컬러 표시로 하기 위해서는, 발광 소자로부터의 광을 발광 장치의 외부로 추출하기 위한 광로(光路) 위에 착색층 또는 색 변환층을 제공하면 좋다. 착색층 등을 형성함으로써 풀컬러화한 발광 장치의 예를 도 5a 및 도 5b에 도시하였다. 도 5a에는, 기판(1001), 하지 절연막(1002), 게이트 절연막(1003), 게이트 전극(1006), 게이트 전극(1007), 게이트 전극(1008), 제 1 층간 절연막(1020), 제 2 층간 절연막(1021), 주변부(1042), 화소부(1040), 구동 회로부(1041), 발광 소자의 제 1 전극(1024W), 발광 소자의 제 1 전극(1024R), 발광 소자의 제 1 전극(1024G), 발광 소자의 제 1 전극(1024B), 격벽(1025), EL층(1028), 발광 소자의 제 2 전극(1029), 봉지 기판(1031), 실재(1032) 등이 도시되어 있다. 또한, 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))은 투명 기재(1033)에 형성된다. 또한, 흑색층(블랙 매트릭스)(1035)을 더 형성하여도 좋다. 착색층 및 흑색층이 형성된 상기 투명 기재(1033)는 기판(1001)에 고정된다. 또한, 착색층 및 흑색층은 오버 코트 층(1036)으로 덮인다. 또한, 본 실시형태에서는 광을 착색층을 투과시키지 않고 외부로 추출하는 발광층과, 각 색의 착색층을 투과시켜 외부로 광을 추출하는 발광층이 있고, 착색층을 투과하지 않는 광은 백색, 착색층을 투과하는 광은 적색, 청색, 녹색이 되므로, 4색의 화소를 사용하여 영상을 풀 컬러로 표현할 수 있다.

또한, 이상에 설명한 발광 장치는 TFT가 형성되어 있는 상기 기판(1001) 측으로부터 광을 추출하는 구조(보텀 이미션형)를 갖는 발광 장치로 하였지만, 상기 봉지 기판(1031) 측으로부터 광을 추출하는 구조(톱 이미션형)를 갖는 발광 장치로 하여도 좋다. 톱 이미션형의 발광 장치의 단면도를 도 6에 도시하였다. 이 경우, 기판(1001)은 광을 투과시키지 않는 기판을 사용할 수 있다. 도 5a에 도시된 구조와 달리 제 3 층간 절연막(1037)을 전극(1022)을 덮어 형성한다. 이 절연막은 평탄화의 역할을 하여도 좋다.

발광 소자들의 제 1 전극(1024W), 제 1 전극(1024R), 제 1 전극(1024G) 및 제 1 전극(1024B)은 여기서는 각각 양극으로 하지만, 음극으로 하여도 좋다. 제 1 전극은 반사 전극이다. EL층(1028)을 실시형태 1 또는 실시형태 2에서 설명한 구성으로 함으로써 백색 발광을 얻을 수 있다.

착색층은 상기 발광 소자로부터의 광을 외부로 추출하는 광로 위에 형성한다. 도 5a에 도시된 바와 같은 보텀 이미션형의 발광 장치인 경우, 투명 기재(1033) 위에 착색층(1034R), 착색층(1034G) 및 착색층(1034B)을 형성하여 기판(1001)에 고정함으로써 형성할 수 있다. 또한, 도 5b와 같이 착색층을 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 형성하는 구성으로 하여도 좋다. 도 6에 도시된 바와 같은 톱 이미션형 구조이면, 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))이 형성된 봉지 기판(1031)에 의하여 밀봉할 수도 있다. 봉지 기판(1031)에는 화소와 화소 사이에 위치하도록 흑색층(1035)을 형성하여도 좋다. 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))이나 흑색층(1035)은 오버 코트 층(1036)으로 덮여 있어도 좋다. 또한, 봉지 기판(1031)은 투광성을 갖는 기판을 사용한다.

본 실시형태에 따른 발광 장치에서는 복수의 발광 유닛으로부터 발광되는 청색의 인광이 겹쳐서 청색 발광을 얻을 수 있기 때문에 청색 인광 물질의 열화로 인한 발광 소자 자체의 열화를 저감할 수 있다. 또한 청색 화소에서는 원하는 휘도의 청색 발광을 얻기 위한 전류가 적게 됨으로써 저소비 전력화에도 공헌한다.

상술한 공정을 거쳐 얻어진 유기 발광 소자의 한 쌍의 전극 사이에 전압을 인가하면 백색 발광 영역(1044W)을 얻을 수 있다. 또한, 착색층을 조합함으로써 적색 발광 영역(1044R)과, 청색 발광 영역(1044B)과, 녹색 발광 영역(1044G)을 얻을 수 있다. 본 실시형태에 따른 발광 장치는 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용함으로써 소비 전력이 작은 발광 장치를 구현할 수 있다.

또한, 여기서는 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색을 사용하여 풀컬러 표시를 수행하는 예를 기재하였지만, 특별히 한정되지 않고, 적색, 녹색, 및 청색의 3색으로 풀컬러 표시를 수행하여도 좋다.

또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.

(실시형태 4)

본 실시형태에서는 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 조명 장치로서 사용하는 예를 도 7a, 도 7b, 도 10, 및 도 11을 참조하면서 설명한다. 도 7b는 조명 장치의 상면도이고, 도 7a는 도 7b를 e-f로 절단한 단면도다.

본 실시형태에서의 조명 장치는, 지지체인 투광성을 갖는 기판(400) 위에, 제 1 전극(401)이 형성되어 있다. 제 1 전극(401)은 실시형태 1 또는 실시형태 2에서의 제 1 전극(101)에 상당한다. 제 1 전극(401) 측으로부터 발광을 추출하는 경우, 제 1 전극(401)은 투광성을 갖는 재료에 의하여 형성한다.

제 2 전극(404)에 전압을 공급하기 위한 패드(412)가 기판(400) 위에 형성된다.

제 1 전극(401) 위에는 EL층(403)이 형성되어 있다. EL층(403)은 실시형태 1 또는 실시형태 2에서 설명한 구성을 갖는다. 또한, 이들 구성에 대해서는 상기 기재를 참조하면 좋다.

EL층(403)을 덮고 제 2 전극(404)을 형성한다. 제 2 전극(404)은 실시형태 1 또는 실시형태 2에서의 제 2 전극(102)에 상당한다. 발광을 제 1 전극(401) 측으로부터 추출하는 경우, 제 2 전극(404)은 반사율이 높은 재료에 의하여 형성된다. 제 2 전극(404)은 패드(412)와 접속함으로써 전압이 공급된다.

본 실시형태에 기재된 조명 장치는 상술한 제 1 전극(401), EL층(403), 및 제 2 전극(404)을 갖는 발광 소자를 갖는다. 상기 발광 소자는 발광 효율이 높은 발광 소자이기 때문에, 본 실시형태에서의 조명 장치는 소비 전력이 작은 조명 장치로 할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자는 신뢰성이 높은 발광 소자이기 때문에 본 실시형태에서의 조명 장치는 신뢰성이 높은 조명 장치로 할 수 있다.

상술한 구성을 갖는 발광 소자를, 실재(405) 및 실재(406)를 사용하여 봉지 기판(407)을 고착시켜 밀봉함으로써 조명 장치가 완성된다. 실재(405) 및 실재(406)는 어느 한쪽만을 사용하여도 상관없다. 또한, 내측의 실재(406)(도 7b에서는 도시하지 않았음)에는 건조제를 혼합할 수도 있고, 이것에 의하여, 수분을 흡착할 수 있으므로 신뢰성의 향상을 초래한다.

또한, 패드(412)와 제 1 전극(401)의 일부를 실재(405) 및 실재(406) 밖으로 연장시켜 형성함으로써 외부 입력 단자로 할 수 있다. 또한, 그 위에 컨버터 등을 탑재한 IC칩(420) 등을 형성하여도 좋다.

도 10은 조명 장치의 일례로서 전기 스탠드를 도시한 도면이다. 상기 전기 스탠드는 하우징(2001)과 광원(2002)을 갖고, 광원(2002)으로서 본 실시형태에 기재된 발광 장치가 사용된다.

도 11은 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 실내의 조명 장치(3001)로서 사용한 예다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에 기재된 조명 장치는 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 포함하기 때문에 소비 전력이 작은 조명 장치로 할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자는 신뢰성이 높은 발광 소자이므로 본 실시형태에 따른 조명 장치는 신뢰성이 높은 조명 장치로 할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자는 대면적화가 가능하고 또 박형이기 때문에 대면적의 박형 조명 장치를 제공할 수 있다.

(실시형태 5)

본 실시형태에서는 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 그 일부에 포함한 전자 기기의 예에 대하여 설명한다. 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자는 발광 효율이 양호하고 소비 전력이 저감된 발광 소자다. 결과적으로 본 실시형태에 기재된 전자 기기는 소비 전력이 저감된 발광부를 갖는 전자 기기로 할 수 있다.

상기 발광 소자를 적용한 전자 기기로서, 예를 들어, 텔레비전 장치(텔레비전, 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 포토 프레임, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파칭코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 이하에 기재한다.

도 8a는 텔레비전 장치의 일례를 도시한 것이다. 텔레비전 장치는 하우징(7101)에 표시부(7103)가 내장되어 있다. 또한, 여기에서는 스탠드(7105)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 도시하였다. 표시부(7103)에 의하여 영상을 표시할 수 있고, 표시부(7103)는 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 상기 발광 소자는 발광 효율이 양호한 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 수명이 긴 발광 소자로 할 수 있다. 따라서, 상기 발광 소자로 구성되는 표시부(7103)를 갖는 텔레비전 장치는 소비 전력이 저감된 텔레비전 장치로 할 수 있다. 또한, 신뢰성이 높은 텔레비전 장치로 할 수 있다.

텔레비전 장치는 하우징(7101)이 구비한 조작 스위치나, 별체의 리모트 컨트롤 조작기(7110)에 의하여 조작할 수 있다. 리모트 컨트롤 조작기(7110)가 구비하는 조작 키(7109)에 의하여, 채널이나 음량의 조작을 수행할 수 있고, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모트 컨트롤 조작기(7110)에, 상기 리모트 컨트롤 조작기(7110)로부터 출력하는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 설치하는 구성으로 하여도 좋다.

또한, 텔레비전 장치는 수신기나 모뎀 등을 구비한 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있고 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의한 통신 네트워크에 접속함으로써, 한 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자간, 또는 수신자들간 등)의 정보 통신을 할 수도 있다.

도 8b의 (1)는 컴퓨터이며, 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 실시형태 1 또는 실시형태 2에서 설명한 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열하고 표시부(7203)에 사용함으로써 제작된다. 도 8b의 (1)의 컴퓨터는 도 8b의 (2)와 같은 형태라도 좋다. 도 8b의 (2)의 컴퓨터는 키보드(7204), 포인팅 디바이스(7206) 대신에 제 2 표시부(7210)가 제공되어 있다. 제 2 표시부(7210)는 터치 패널식이고, 제 2 표시부(7210)에 표시된 입력용 표시를 손가락이나 전용 펜으로 조작함으로써 입력할 수 있다. 또한, 제 2 표시부(7210)는 입력용 표시뿐만 아니라 다른 화상을 표시할 수도 있다. 또한, 표시부(7203)도 터치 패널이라도 좋다. 2개의 화면이 힌지로 연결되어 반으로 접을 수 있기 때문에 수납할 때나 운반할 때 화면이 손상되거나 파손되는 등의 사고가 발생하는 것도 방지할 수 있다. 상기 발광 소자는 발광 효율이 양호한 발광 소자로 할 수 있다. 상기 발광 소자로 구성되는 표시부(7203)를 갖는 컴퓨터는 소비 전력이 저감된 컴퓨터로 할 수 있다.

도 8c는 휴대형 게임기이며, 하우징(7301)과 하우징(7302)의 2개의 하우징으로 구성되고, 연결부(7303)에 의하여 개폐할 수 있게 연결된다. 하우징(7301)에는, 실시형태 1 또는 실시형태 2에서 설명한 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 제작된 표시부(7304)가 내장되고, 하우징(7302)에는 표시부(7305)가 내장되어 있다. 또한, 도 8c에 도시된 휴대형 게임기는, 그 외 스피커부(7306), 기록 매체 삽입부(7307), LED 램프(7308), 입력 수단(조작 키(7309), 접속 단자(7310), 센서(7311)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전장(電場), 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경도(傾度), 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정 또는 검지하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(7312)) 등을 구비한다. 물론, 휴대형 게임기의 구성은 상술한 구성에 한정되지 않고, 표시부(7304) 및 표시부(7305) 중 양쪽 또는 한쪽에 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 제작된 표시부를 사용하면 좋고, 기타 부속 설비가 적절히 제공된 구성으로 할 수 있다. 도 8c에 도시된 휴대형 게임기는, 기록 매체에 기록되는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능이나, 다른 휴대형 게임기와 무선 통신을 수행하여 정보를 공유하는 기능을 갖는다. 또한, 도 8c에 도시된 휴대형 게임기가 갖는 기능은 이것에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다. 상술한 바와 같은 표시부(7304)를 갖는 휴대형 게임기는, 표시부(7304)에 사용되는 발광 소자가 양호한 발광 효율을 갖기 때문에, 소비 전력이 저감된 휴대형 게임기로 할 수 있다. 또한 표시부(7304)에 사용되어 있는 발광 소자가 수명이 긴 발광 소자이므로 신뢰성이 높은 휴대형 게임기로 할 수 있다.

도 8d는 휴대 전화기의 일례를 도시한 것이다. 휴대 전화기는 하우징(7401)에 내장된 표시부(7402) 외 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크(7406) 등을 구비한다. 또한, 휴대 전화기는 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 제작된 표시부(7402)를 갖는다. 상기 발광 소자는 발광 효율이 양호한 발광 소자로 할 수 있다. 그러므로 상기 발광 소자로 구성되는 표시부(7402)를 갖는 휴대 전화기는 소비 전력이 저감된 휴대 전화기로 할 수 있다. 또한, 신뢰성이 높은 휴대 전화기로 할 수 있다.

도 8d에 도시된 휴대 전화기는, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써, 정보를 입력할 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우에는, 전화를 걸거나 또는 메일을 작성하는 등의 조작은 표시부(7402)를 손가락 등으로 접촉함으로써 수행할 수 있다.

표시부(7402)의 화면은 주로 3가지 모드가 있다. 제 1 모드는 화상의 표시가 주된 표시 모드이며, 제 2 모드는 문자 등의 정보의 입력이 주된 입력 모드다. 제 3 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2개의 모드가 혼합한 표시+입력 모드다.

예를 들어, 전화를 걸거나 또는 메일을 작성하는 경우에는, 표시부(7402)를 문자 입력 모드로 하고 화면에 문자를 입력하면 좋다. 이 경우에는, 표시부(7402)의 화면에 키보드 또는 번호 버튼을 표시시키는 것이 바람직하다.

또한, 휴대 전화기 내부에 자이로, 가속도 센서 등의 기울기를 검지하는 센서를 갖는 검지 장치를 제공함으로써, 휴대 전화기의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여, 표시방향을 자동적으로 전환하도록 할 수 있다.

또한, 화면 모드는 표시부(7402)를 터치하거나 또는 조작 버튼(7403)을 조작함으로써 전환된다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시하는 화상 신호가 동영상 데이터이면 표시 모드, 텍스트 데이터이면 입력 모드로 전환된다.

또한, 입력 모드에서 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없는 경우에는, 화면의 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환하도록 제어하여도 좋다. 또한, 터치 조작은 표시부(7402)의 광 센서로 검지하여도 좋다.

표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)에 손바닥이나 손가락으로 터치하여 장문(掌紋)이나 지문 등을 촬상(撮像)함으로써 본인 인증을 수행할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광(近赤外光)을 발광하는 백 라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥(靜脈), 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.

도 9는 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 백 라이트에 적용한 액정 표시 장치의 일례다. 도 9에 도시된 액정 표시 장치는 하우징(901), 액정층(902), 백 라이트 유닛(903) 및 하우징(904)을 갖고 액정층(902)은 드라이버 IC(905)와 접속되어 있다. 또한, 백 라이트 유닛(903)에는, 단자(906)에 의하여, 전류가 공급된다.

실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 액정 표시 장치의 백 라이트에 적용함으로써, 소비 전력이 저감된 백 라이트를 얻을 수 있다. 또한, 상기 발광 소자를 사용함으로써 면 발광의 조명 장치를 제작할 수 있고 또한 대면적화도 가능하다. 이로써 백 라이트의 대면적화가 가능하여, 액정 표시 장치의 대면적화도 가능하게 된다. 또한, 상기 발광 장치는 종래에 비하여 두께를 작게 할 수 있기 때문에, 표시 장치의 박형화도 가능하게 된다.

실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자는 자동차의 앞창이나 데쉬보드(dashboard)에도 탑재할 수 있다. 도 12에 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 자동차의 앞창이나 데쉬보드에 사용하는 일 형태를 도시하였다. 표시(5000) 내지 표시(5005)는 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용하여 제공된 표시다.

표시(5000)와 표시(5001)는 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 자동차의 앞창에 탑재한 표시 장치다. 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자는 제 1 전극과 제 2 전극을 투광성을 갖는 전극으로 제작함으로써 반대측이 들여다 보이는 소위 시스루 상태의 표시 장치로 할 수 있다. 시스루 상태의 표시라면 자동차의 앞창에 설치하더라도 시야를 방해하지 않고 설치할 수 있다. 또한, 구동시키기 위하여 트랜지스터 등을 제공하는 경우에는, 유기 반도체 재료에 의한 유기 트랜지스터나, 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터 등 투광성을 갖는 트랜지스터를 사용하면 좋다.

표시(5002)는 필러(pillar) 부분에 설치된 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 탑재한 표시 장치다. 표시(5002)에는 차체에 설치된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시함으로써 필러로 차단된 시계를 보완시킬 수 있다. 또한, 마찬가지로, 데쉬보드 부분에 제공된 표시(5003)는 차체로 인하여 차단된 시계를 자동차의 외측에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시함으로써 사각을 보충하고 안전성을 높일 수 있다. 보이지 않는 부분을 보완하도록 영상을 표시함으로써 더 자연스럽고 위화감이 없이 안전을 확인할 수 있다.

표시(5004)나 표시(5005)는 내비게이션 정보, 스피드나 엔진의 회전수, 주행 거리, 연료 잔량, 기어 상태, 에어컨디셔너의 설정 등, 다양한 정보를 제공할 수 있다. 표시는 사용자의 기호에 맞춰서 적절히 그 표시 항목이나 레이아웃(layout)을 변경할 수 있다. 또한, 이들 정보는 표시(5000) 내지 표시(5003)에도 제공할 수 있다. 또한, 표시(5000) 내지 표시(5005)는 조명 장치로서 사용할 수도 있다.

실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자는 발광 효율이 높은 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 소비 전력이 작은 발광 소자로 할 수 있다. 따라서 표시(5000) 내지 표시(5005)와 같은 큰 화면을 다수 설치하여도 배터리에 부하를 가하는 경우가 적고 쾌적하게 사용할 수 있기 때문에 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용한 발광 장치 또는 조명 장치는, 차재용의 발광 장치 또는 조명 장치로서 적합하게 사용할 수 있다.

도 13a 및 도 13b는 폴더형 태블릿형 단말의 일례다. 도 13a는 펼친 상태이며, 태블릿형 단말은 하우징(9630), 표시부(9631a), 표시부(9631b), 표시 모드 전환 스위치(9034), 전원 스위치(9035), 전력 절약 모드 전환 스위치(9036), 후크(9033), 조작 스위치(9038)를 갖는다. 또한, 상기 태블릿형 단말은, 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 구비한 발광 장치를 표시부(9631a), 표시부(9631b)의 한쪽 또는 양쪽에 사용함으로써 제작된다.

표시부(9631a)는 일부를 터치 패널 영역(9632a)으로 할 수 있고, 표시된 조작 키(9637)에 터치함으로써 데이터를 입력할 수 있다. 또한 일례로서 표시부(9631a)에서는 영역의 반이 표시만 하는 기능을 갖는 구성이고 영역의 나머지 반이 터치 패널 기능을 갖는 구성을 도시하였지만, 상기 구성에 한정되지 않는다. 표시부(9631a)의 모든 영역이 터치 패널 기능을 갖는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, 표시부(9631a)의 전체면에 키보드 버튼을 표시시켜서 터치 패널로 하고, 표시부(9631b)를 표시 화면으로서 사용할 수 있다.

또한, 표시부(9631b)에서도 표시부(9631a)와 마찬가지로, 표시부(9631b)의 일부를 터치 패널 영역(9632b)으로 할 수 있다. 또한 터치 패널의 키보드 표시 전환 버튼(9639)이 표시되어 있는 위치를 손가락이나 스타일러스 등으로 터치함으로써 표시부(9631b)에 키보드 버튼을 표시시킬 수 있다.

또한, 터치 패널 영역(9632a)과 터치 패널 영역(9632b)에 대하여 동시에 터치 입력할 수도 있다.

또한 표시 모드 전환 스위치(9034)는 세로 표시 또는 가로 표시 등의 표시 방향을 전환하고, 흑백 표시나 컬러 표시의 전환 등을 선택할 수 있다. 전력 절약 모드 전환 스위치(9036)는 태블릿형 단말에 내장된 광 센서로 검지되는 사용시의 외광의 광량에 따라 표시의 휘도를 최적인 휘도로 할 수 있다. 태블릿형 단말은 광 센서뿐만 아니라, 자이로, 가속도 센서 등 기울기를 검지하는 센서 등의 다른 검지 장치를 내장시켜도 좋다.

또한, 도 13a에서는 표시부(9631b)와 표시부(9631a)의 표시 면적이 같은 예를 도시하였지만 특별히 한정되지 않고 한쪽 사이즈와 다른 쪽 사이즈가 상이하여도 좋고, 표시 품질도 상이하여도 좋다. 예를 들어, 한쪽이 다른 쪽보다 고정세하게 표시할 수 있는 표시 패널로 하여도 좋다.

도 13b는 닫은 상태이며, 본 실시형태에 있어서의 태블릿형 단말에서는, 하우징(9630), 태양 전지(9633), 충방전 제어 회로(9634), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 구비하는 예를 도시하였다.

또한, 태블릿형 단말은 반으로 접을 수 있기 때문에, 사용하지 않을 때는 하우징(9630)을 닫은 상태로 할 수 있다. 따라서, 표시부(9631a), 표시부(9631b)를 보호할 수 있기 때문에 내구성이 뛰어나고 장기 사용의 관점에서 봐도 신뢰성이 뛰어난 태블릿형 단말을 제공할 수 있다.

또한, 상기 외에도 도 13a 및 도 13b에 도시된 태블릿형 단말은 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시하는 기능, 달력, 날짜 또는 시각 등을 표시부에 표시시키는 기능, 표시부에 표시시킨 정보를 터치 입력 조작 또는 편집하는 터치 입력 기능, 다양한 소프트 웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능 등을 가질 수 있다.

태블릿형 단말의 표면에 장착된 태양 전지(9633)에 의하여, 전력을 터치 패널, 표시부, 또는 영상 신호 처리부 등에 공급할 수 있다. 또한, 태양 전지(9633)는, 하우징(9630)의 한쪽 면 또는 양쪽 면에 제공될 수 있고 배터리(9635)를 효율적으로 충전할 수 있다.

또한, 도 13b에 도시된 충방전 제어 회로(9634)의 구성 및 동작에 대하여 도 13c에 블록도를 도시하여 설명한다. 도 13c에는 태양 전지(9633), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3), 표시부(9631)를 도시한 것이며, 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3)가 도 13b에 도시된 충방전 제어 회로(9634)에 대응하는 개소에 상당한다.

우선, 외광에 의하여 태양 전지(9633)로 발전되는 경우의 동작의 예에 대하여 설명한다. 태양 전지에 의하여 발전된 전력은 배터리(9635)를 충전시키기 위한 전압이 되도록 DCDC 컨버터(9636)로 승압 또는 강압된다. 그리고, 표시부(9631)의 동작에 태양 전지(9633)에 의하여 충전된 전력이 사용될 때에는 스위치(SW 1)를 온으로 하고, 컨버터(9638)로 표시부(9631)에 필요한 전압으로 승압 또는 강압된다. 또한, 표시부(9631)에서 표시를 수행하지 않을 때에는, 스위치(SW 1)를 오프로 하며, 스위치(SW 2)를 온으로 하고 배터리(9635)를 충전하는 구성으로 하면 좋다.

또한, 태양 전지(9633)에 대해서는, 발전 수단의 일례로서 제시하였지만, 발전 수단은 특별히 한정되지 않으며, 압전 소자(피에조 소자(piezoelectric element))나 열전 변환 소자(펠티어 소자(Peltier element)) 등의 다른 발전 수단에 의하여 배터리(9635)를 충전하는 구성이라도 좋다. 무선(비접촉)으로 전력을 송수신하여 충전하는 무접점 전력 전송 모듈이나, 또 다른 충전 수단을 조합하여 충전하는 구성으로 하여도 좋고, 발전 수단을 갖지 않아도 좋다.

또한, 상술한 표시부(9631)를 구비하면 도 13a 내지 도 13c에 도시된 형상의 태블릿형 단말에 한정되지 않는다.

상술한 바와 같이 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 구비한 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓고, 이 발광 장치를 다양한 분야의 전자 기기에 적용할 수 있다. 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용함으로써 소비 전력이 저감된 전자 기기를 얻을 수 있다.

(참고예)

본 참고예에서는 실시형태 1 및 실시형태 2에 기재된 발광 유닛의 특성에 대하여 설명한다. 이하에 본 참고예에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 나타낸다.

[화학식 1]

다음에 본 참고예의 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 제작 방법을 나타낸다.

먼저 유리 기판 위에 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 성막하고 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 110nm로 하고 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 여기서 제 1 전극(101)은 발광 소자의 양극으로서 기능하는 전극이다.

다음에 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃로 1시간 동안 소성한 후 UV 오존 처리를 370 초 수행하였다.

그 후 10^-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃로 30 분 동안 진공 소성을 수행한 후 기판을 30 분 정도 방냉(放冷)하였다.

다음에 제 1 전극(101)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 마련된 기판 홀더에 고정하고, 10^-4Pa 정도까지 감압한 후, 제 1 전극(101) 위에 상기 구조식(i)으로 나타내어지는 CBP와 산화 몰리브데넘(VI)을 공증착함으로써 정공 주입층을 형성하였다. 그 막 두께는 50nm로 하고, CBP와 산화 몰리브데넘의 비율은 4:2(=CBP: 산화 몰리브데넘)의 중량비가 되도록 조절하였다. 또한 공증착법이란 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 수행하는 증착법이다.

다음에 정공 주입층 위에 상기 구조식(ii)으로 나타내어지는 PCCP를 막 두께 20nm가 되도록 형성하여 정공 수송층을 형성하였다.

또한, 정공 수송층 위에 상기 구조식(iii)으로 나타내어지는 2mDBTPDBq-II와 PCCP와 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 Ir(tBuppm)₂(acac)를 1:0.3:0.06(=2mDBTPDBq-II:PCCP:Ir(tBuppm)₂(acac))의 중량비로 20nm가 되도록 공증착한 후 상기 구조식(v)으로 나타내어지는 35DCzPPy와 PCCP와 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 Ir(Mptz)₃을 1:1:0.06(=35DCzPPy:PCCP:Ir(Mptz)₃)의 중량비로 20nm, 35DCzPPy와 Ir(Mptz)₃을 1:0.06(=35DCzPPy:Ir(Mptz)₃)의 중량비로 10nm가 되도록 공증착하여 발광층을 형성하였다. 또한, 호스트 재료인 2mDBTPDBq-II와 제 3 물질인 PCCP, 호스트 재료인 35DCzPPy와 제 3 물질인 PCCP는 각각 여기 착체를 형성한다.

그 후 발광층 위에 35DCzPPy를 막 두께 10nm가 되도록 형성하고 또한 상기 구조식(viii)으로 나타내어지는 BPhen을 15nm가 되도록 형성하여 전자 수송층을 형성하였다.

전자 수송층을 형성하면 그 후 불화 리튬을 막 두께 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층을 형성하였다.

마지막에 음극으로서 기능하는 제 2 전극(102)으로서 알루미늄을 막 두께 200nm가 되도록 증착함으로써 본 참고예의 발광 소자 1을 제작하였다.

발광 소자 2는 발광층을 이하에 기재된 바와 같이 형성하는 외는 발광 소자 1과 마찬가지로 제작하였다.

정공 수송층을 형성한 후 2mDBTPDBq-II와 PCCP와 상기 구조식(vii)으로 나타내어지는 Ir(tppr)₂(dpm)을 0.7:0.3:0.06(=2mDBTPDBq-II:PCCP:Ir(tppr)₂(dpm))의 중량비로 20nm가 되도록 공증착한 후 35DCzPPy와 PCCP와 Ir(Mptz)₃을 0.7:0.3:0.06(＝35DCzPPy:PCCP:Ir(Mptz)₃)의 중량비로 20nm, 35DCzPPy와 Ir(Mptz)₃을 1:0.06(＝35DCzPPy:Ir(Mptz)₃)의 중량비로 10nm가 되도록 공증착하여 발광층을 형성하였다.

또한, 상술한 증착 과정에서 증착은 모두 저항 가열법을 사용하였다.

발광 소자 1, 발광 소자 2의 소자 구조를 표 1 및 표 2에 나타내었다.

[표 1]

발광 소자 1

[표 2]

발광 소자 2

또한 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 1000cd/m² 부근에서의 주된 특성을 표 3에 나타내었다.

[표 3]

이어서 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 발광 스펙트럼을 도 2에 도시하였다. 발광 소자 1 및 발광 소자 2 중 양쪽 모두 청색 영역(400nm 내지 500nm)의 피크 강도는 다른 파장 영역(500nm 내지 700nm)의 피크 강도의 20% 정도가 되고 청색 인광 물질로의 부하가 작은 상태가 된다. 발광 소자 1과 발광 소자 2에서는 전하 발생층을 끼워 발광 유닛이 적층된다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에서는 청색 영역의 발광 강도가 적산되기 때문에 예를 들어, 2개의 발광 유닛을 사용한 경우, 청색 영역의 발광은 전체의 발광 강도의 40% 정도의 강도로 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 형태를 적용함으로써 내성이 낮은 청색 인광 물질로의 부담을 경감하고 수명이 긴 발광 소자를 얻을 수 있게 된다. 또한, 상기 발광 소자는 모든 발광 물질이 인광 물질이기 때문에 발광 효율이 양호한 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 상기 구성은 백색 발광을 얻기 위하여 적합하고 본 발명의 일 형태를 적용함으로써 양호한 발광 효율을 갖고 또 수명이 긴 발광 소자를 쉽게 제공할 수 있다.

101: 제 1 전극
102: 제 2 전극
103: EL층
103-1: 제 1 발광 유닛
103-2: 제 2 발광 유닛
113-1: 제 1 발광층
113-2: 제 2 발광층
113-x: 발광층
113H₁: 호스트 재료
113H₂: 호스트 재료
120-1: 전하 발생층
150: 청색 인광 물질
160-x: 인광 물질
400: 기판
401: 제 1 전극
402: 보조 전극
403: EL층
404: 제 2 전극
405: 실재
406: 실재
407: 봉지 기판
412: 패드
420: IC칩
601: 구동 회로부(소스선 구동 회로)
602: 화소부
603: 구동 회로부(게이트선 구동 회로)
604: 봉지 기판
605: 실재
607: 공간
608: 배선
609: FPC(플렉시블 프린트 서킷)
610: 소자 기판
611: 스위칭용 TFT
612: 전류 제어용 TFT
613: 제 1 전극
614: 절연물
616: EL층
617: 제 2 전극
618: 발광 소자
623: n채널형 TFT
624: p채널형 TFT
625: 건조재
901: 하우징
902: 액정층
903: 백 라이트 유닛
904: 하우징
905: 드라이버 IC
906: 단자
951: 기판
952: 전극
953: 절연층
954: 격벽층
955: EL층
956: 전극
1001: 기판
1002: 하지 절연막
1003: 게이트 절연막
1006: 게이트 전극
1007: 게이트 전극
1008: 게이트 전극
1020: 제 1 층간 절연막
1021: 제 2 층간 절연막
1022: 전극
1024W: 발광 소자의 제 1 전극
1024R: 발광 소자의 제 1 전극
1024G: 발광 소자의 제 1 전극
1024B: 발광 소자의 제 1 전극
1025: 격벽
1028: EL층
1029: 발광 소자의 제 2 전극
1031: 봉지 기판
1032: 실재
1033: 투명 기재
1034R: 적색 착색층
1034G: 녹색 착색층
1034B: 청색 착색층
1035: 흑색층(블랙 매트릭스)
1036: 오버 코트 층
1037: 제 3 층간 절연막
1040: 화소부
1041: 구동 회로부
1042: 주변부
1044W: 백색 발광 영역
1044R: 적색 발광 영역
1044B: 청색 발광 영역
1044G: 녹색 발광 영역
2001: 하우징
2002: 광원
3001: 조명 장치
5000: 표시
5001: 표시
5002: 표시
5003: 표시
5004: 표시
5005: 표시
7101: 하우징
7103: 표시부
7105: 스탠드
7107: 표시부
7109: 조작 키
7110: 리모트 컨트롤 조작기
7201: 본체
7202: 하우징
7203: 표시부
7204: 키보드
7205: 외부 접속 포트
7206: 포인팅 디바이스
7210: 제 2 표시부
7301: 하우징
7302: 하우징
7303: 연결부
7304: 표시부
7305: 표시부
7306: 스피커부
7307: 기록 매체 삽입부
7308: LED 램프
7309: 조작 키
7310: 접속 단자
7311: 센서
7401: 하우징
7402: 표시부
7403: 조작 버튼
7404: 외부 접속 포트
7405: 스피커
7406: 마이크
7400: 휴대 전화기
9033: 후크
9034: 표시 모드 전환 스위치
9035: 전원 스위치
9036: 전력 절약 모드 전환 스위치
9038: 조작 스위치
9630: 하우징
9631: 표시부
9631a: 표시부
9631b: 표시부
9632a: 터치 패널 영역
9632b: 터치 패널 영역
9633: 태양 전지
9634: 충방전 제어 회로
9635: 배터리
9636: DCDC 컨버터
9637: 조작 키
9638: 컨버터
9639: 버튼

Claims

발광 소자에 있어서,
제 1 전극과;
상기 제 1 전극 위의, 제 1 발광층을 포함하는 제 1 발광 유닛과;
상기 제 1 발광 유닛 위의, 제 2 발광층을 포함하는 제 2 발광 유닛과;
상기 제 2 발광 유닛 위의 제 2 전극을 포함하고,
상기 제 1 발광층은,
제 1 호스트 재료와 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에서 최대 발광 피크를 나타내는 제 1 인광 물질을 포함하는 제 1 층과;
상기 제 1 층과 접하고, 제 2 호스트 재료와 400nm 이상 500nm 이하의 파장 범위에서 최대 발광 피크를 나타내는 제 2 인광 물질을 포함하는 제 2 층을 포함하고,
상기 제 2 발광층은,
제 3 호스트 재료와, 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에서 최대 발광 피크를 나타내고 상기 제 1 인광 물질과 상이한 제 3 인광 물질을 포함하는 제 3 층과;
상기 제 3 층과 접하고, 제 4 호스트 재료와 400nm 이상 500nm 이하의 파장 범위에서 최대 발광 피크를 나타내는 제 4 인광 물질을 포함하는 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 내지 제 4 층 중 적어도 하나는 첨가 물질을 더 포함하고,
상기 첨가 물질은 상기 제 1 내지 제 4 층 중 상기 하나에 포함되는 상기 제 1 내지 제 4 호스트 재료 중 적어도 하나와 여기 착체를 형성할 수 있는, 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 발광 유닛과 상기 제 2 발광 유닛 사이에 전하 발생층을 더 포함하는, 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 인광 물질은 상기 제 2 인광 물질과 같은, 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 여기 착체의 발광은 상기 제 1 내지 제 4 호스트 재료 중 상기 하나의 흡수대와 중첩되고,
상기 흡수대는 상기 제 1 내지 제 4 호스트 재료 중 상기 하나의 흡수대 중에서 가장 장파장 측에 위치하는, 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 인광 물질 및 상기 제 3 인광 물질 중 하나는 500nm 이상 600nm 이하의 파장 범위에서 최대 발광 피크를 나타내고,
상기 제 1 인광 물질 및 상기 제 3 인광 물질 중 다른 하나는 600nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에서 최대 발광 피크를 나타내는, 발광 소자.
전자 기기에 있어서,
제 1 항에 따른 발광 소자를 포함하는, 전자 기기.
조명 장치에 있어서,
제 1 항에 따른 발광 소자를 포함하는, 조명 장치.
표시 장치에 있어서,
트랜지스터와, 화소마다 다른 색을 갖는 착색층과, 상기 트랜지스터와 전기적으로 접속되는 제 1 전극을 각각 포함하는 제 1 내지 제 3 화소와;
상기 제 1 내지 제 3 화소 위에서 연장하고 상기 제 1 내지 제 3 화소에 의하여 공유되는, EL층과;
상기 EL층 위의, 상기 제 1 내지 제 3 화소에 의하여 공유되는, 제 2 전극을 포함하고,
상기 EL층은 제 1 발광층을 포함하는 제 1 발광 유닛과 제 2 발광층을 포함하는 제 2 발광 유닛을 포함하고,
상기 제 1 발광층은,
제 1 호스트 재료와 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에서 최대 발광 피크를 나타내는 제 1 인광 물질을 포함하는 제 1 층과;
상기 제 1 층과 접하고, 제 2 호스트 재료와 400nm 이상 500nm 이하의 파장 범위에서 최대 발광 피크를 나타내는 제 2 인광 물질을 포함하는 제 2 층을 포함하고,
상기 제 2 발광층은,
제 3 호스트 재료와, 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에서 최대 발광 피크를 나타내고 상기 제 1 인광 물질과 상이한 제 3 인광 물질을 포함하는 제 3 층과;
상기 제 3 층과 접하고, 제 4 호스트 재료와 400nm 이상 500nm 이하의 파장 범위에서 최대 발광 피크를 나타내는 제 4 인광 물질을 포함하는 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 내지 제 4 층 중 적어도 하나는 첨가 물질을 더 포함하고,
상기 첨가 물질은 상기 제 1 내지 제 4 층 중 상기 하나에 포함되는 상기 제 1 내지 제 4 호스트 재료 중 적어도 하나와 여기 착체를 형성할 수 있는, 표시 장치.
표시 장치에 있어서,
트랜지스터와, 상기 트랜지스터와 전기적으로 접속되는 제 1 전극을 각각 포함하는 제 1 내지 제 4 화소와;
상기 제 1 내지 제 3 화소에 각각 하나씩 포함되는 제 1 내지 제 3 착색층과,
상기 제 1 내지 제 4 화소 위에서 연장하고 상기 제 1 내지 제 4 화소에 의하여 공유되는, EL층과;
상기 EL층 위의, 상기 제 1 내지 제 4 화소에 의하여 공유되는, 제 2 전극을 포함하고,
상기 EL층은 제 1 발광층을 포함하는 제 1 발광 유닛과 제 2 발광층을 포함하는 제 2 발광 유닛을 포함하고,
상기 제 1 발광층은,
제 1 호스트 재료와 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에서 최대 발광 피크를 나타내는 제 1 인광 물질을 포함하는 제 1 층과;
상기 제 1 층과 접하고, 제 2 호스트 재료와 400nm 이상 500nm 이하의 파장 범위에서 최대 발광 피크를 나타내는 제 2 인광 물질을 포함하는 제 2 층을 포함하고,
상기 제 2 발광층은,
제 3 호스트 재료와, 500nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에서 최대 발광 피크를 나타내고 상기 제 1 인광 물질과 상이한 제 3 인광 물질을 포함하는 제 3 층과;
상기 제 3 층과 접하고, 제 4 호스트 재료와 400nm 이상 500nm 이하의 파장 범위에서 최대 발광 피크를 나타내는 제 4 인광 물질을 포함하는 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 내지 제 4 층 중 적어도 하나는 첨가 물질을 더 포함하고,
상기 첨가 물질은 상기 제 1 내지 제 4 층 중 상기 하나에 포함되는 상기 제 1 내지 제 4 호스트 재료 중 적어도 하나와 여기 착체를 형성할 수 있는, 표시 장치.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 발광 유닛과 상기 제 2 발광 유닛 사이에 전하 발생층을 더 포함하는, 표시 장치.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 인광 물질은 상기 제 2 인광 물질과 같은, 표시 장치.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 여기 착체의 발광은 상기 제 1 내지 제 4 호스트 재료 중 상기 하나의 흡수대와 중첩되고,
상기 흡수대는 상기 제 1 내지 제 4 호스트 재료 중 상기 하나의 흡수대 중에서 가장 장파장 측에 위치하는, 표시 장치.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 인광 물질 및 상기 제 3 인광 물질 중 하나는 500nm 이상 600nm 이하의 파장 범위에서 최대 발광 피크를 나타내고,
상기 제 1 인광 물질 및 상기 제 3 인광 물질 중 다른 하나는 600nm 이상 700nm 이하의 파장 범위에서 최대 발광 피크를 나타내는, 표시 장치.
전자 기기에 있어서,
제 8 항 또는 제 9 항에 따른 표시 장치를 포함하는, 전자 기기.
제 9 항에 있어서,
백색 발광으로서 상기 제 4 화소로부터 발광이 추출되는 동안, 상기 제 1 내지 제 3 착색층 각각을 통하여 상기 제 1 내지 제 3 화소로부터 발광이 추출되는, 표시 장치.
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