KR102409803B1

KR102409803B1 - 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치

Info

Publication number: KR102409803B1
Application number: KR1020150141487A
Authority: KR
Inventors: 노부하루 오사와; 사토시 세오
Original assignee: 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2022-06-17
Also published as: US20230094551A1; JP6700017B2; JP2016082236A; JP6997827B2; JP7337902B2; KR20230158448A; US20190376550A1; US11508926B2; KR20160042788A; KR20220088390A; US20160104855A1; JP2022027965A; KR102601676B1; JP2020115590A

Abstract

본 발명은, 형광을 발하는 재료를 발광 물질로서 갖는 발광 소자에 있어서, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공한다. 한 쌍의 전극과, 한 쌍의 전극 사이에 형성된 EL층을 갖는 발광 소자이다. EL층은, 호스트 재료와, 게스트 재료를 갖는다. 호스트 재료는, 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타낼 수 있는 기능을 갖고, 게스트 재료는, 형광을 나타낼 수 있는 기능을 갖는다. 게스트 재료의 제2 여기 삼중항 에너지 준위는, 게스트 재료의 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상이다.

Description

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

본 발명의 일 형태는, 전계를 가함으로써 발광이 얻어지는 발광층을 한 쌍의 전극 사이에 끼워서 이루어지는 발광 소자, 또는 상기 발광 소자를 갖는 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 일 형태는, 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시하는 발명의 일 형태의 기술분야는, 물건, 방법, 또는 제조 방법에 관한 것이다. 또는, 본 발명의 일 형태는, 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 그로 인해, 보다 구체적으로 본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 그것들의 구동 방법, 또는, 그것들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다.

최근, 일렉트로루미네센스(Electroluminescence: EL)를 이용한 발광 소자의 연구 개발이 활발히 행해지고 있다. 이들 발광 소자의 기본적인 구성은, 한 쌍의 전극 사이에 발광성의 물질을 포함하는 층(EL층)을 끼운 것이다. 이 소자의 전극 사이에 전압을 인가함으로써, 발광성 물질로부터의 발광이 얻어진다.

상술한 발광 소자는 자발광형이기 때문에, 이것을 사용한 표시 장치는, 시인성이 우수하고, 백라이트가 불필요하며, 소비 전력이 적다는 등의 이점을 갖는다. 또한, 박형 경량으로 제작할 수 있고, 응답 속도가 빠르다는 등의 이점도 갖는다.

발광 재료에 유기 재료를 사용하여, 한 쌍의 전극 사이에 당해 발광 재료를 포함하는 EL 층을 형성한 발광 소자(예를 들어, 유기 EL 소자)의 경우, 한 쌍의 전극 사이에 전압을 인가함으로써, 음극으로부터 전자가, 양극으로부터 정공(홀)이 각각 발광성의 EL층에 주입되어, 전류가 흐른다. 그리고, 주입된 전자 및 정공이 재결합함으로써 발광성 유기 재료가 여기 상태로 되고, 여기된 발광성 유기 재료로부터 발광을 얻을 수 있다.

유기 재료가 형성하는 여기 상태의 종류로서는, 일중항 여기 상태(S^*)와 삼중항 여기 상태(T^*)가 있고, 일중항 여기 상태로부터의 발광이 형광, 삼중항 여기 상태로부터의 발광이 인광이라고 불린다. 또한, 발광 소자에 있어서의 그것들의 통계적인 생성 비율은, S^*:T^*=1:3이다. 그로 인해, 형광을 발하는 재료를 사용한 발광 소자보다, 인광을 발하는 재료를 사용한 발광 소자 쪽이, 높은 발광 효율을 얻는 것이 가능하게 된다. 따라서, 삼중항 여기 상태를 발광으로 변환하는 것이 가능한 인광을 발하는 재료를 사용한 발광 소자의 개발이 최근에 활발히 행해지고 있다.

또한, 삼중항 여기 상태의 일부를 발광으로 변환하는 것이 가능한 재료로서, 열 활성화 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence: TADF)체가 알려져 있다. 열 활성화 지연 형광체에서는, 삼중항 여기 상태로부터 역항간 교차에 의해 일중항 여기 상태가 생성되고, 일중항 여기 상태로부터 발광으로 변환된다. 특허문헌 1 및 특허문헌 2에서는, 열 활성화 지연 형광을 발하는 재료에 대하여 개시되어 있다.

열 활성화 지연 형광체를 사용한 발광 소자에 있어서, 발광 효율을 높이기 위해서는, 열 활성화 지연 형광체에 있어서, 삼중항 여기 상태로부터 일중항 여기 상태가 효율적으로 생성될뿐만 아니라, 일중항 여기 상태로부터 효율적으로 발광이 얻어지는 것, 즉 형광 양자 수율이 높은 것이 중요해진다. 그러나, 이 두 가지를 동시에 만족하는 발광 재료를 설계하는 것은 곤란하다.

따라서, 열 활성화 지연 형광체와, 형광을 발하는 재료를 갖는 발광 소자에 있어서, 열 활성화 지연 형광체의 일중항 여기 에너지를, 형광을 발하는 재료로 이동시키고, 형광을 발하는 재료로부터 발광을 얻는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 3 참조).

일본 특허 공개 제2004-241374호 공보 일본 특허 공개 제2006-24830호 공보 일본 특허 공개 제2014-45179호 공보

열 활성화 지연 형광체와, 형광을 발하는 재료를 갖는 발광 소자에 있어서, 발광 효율을 높이기 위해서는, 열 활성화 지연 형광체에 있어서, 일중항 여기 상태가 삼중항 여기 상태로부터 효율적으로 생성되는 것이 중요하다. 또한, 열 활성화 지연 형광체의 일중항 여기 상태로부터, 형광을 발하는 재료의 일중항 여기 상태로, 효율적으로 여기 에너지가 이동하는 것이 중요하다. 또한, 형광을 발하는 재료의 일중항 여기 상태로부터 효율적으로 발광이 얻어지는 것, 즉 형광을 발하는 재료의 형광 양자 수율이 높은 것이 중요하다.

열 활성화 지연 형광체의 일중항 여기 상태로부터, 형광을 발하는 재료의 일중항 여기 상태로, 여기 에너지가 효율적으로 이동할 때, 열 활성화 지연 형광체의 삼중항 여기 상태로부터, 형광을 발하는 재료의 삼중항 여기 상태로도, 여기 에너지가 이동하는 경우가 있다. 열 활성화 지연 형광체의 삼중항 여기 상태로부터, 형광을 발하는 재료의 삼중항 여기 상태로 여기 에너지가 이동하면, 열 활성화 지연 형광체에 있어서, 삼중항 여기 상태로부터 일중항 여기 상태가 생성될 확률이 저하된다. 따라서, 발광 소자의 발광 효율을 높이기 위해서는, 열 활성화 지연 형광체의 삼중항 여기 상태로부터, 형광을 발하는 재료의 삼중항 여기 상태로 여기 에너지가 이동하는 것을 방지하는 것이 중요하다.

본 발명의 일 형태에서는, 형광을 발하는 재료를 발광 재료로서 갖는 발광 소자에 있어서, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는, 신뢰성이 높은 발광 소자를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는, 발광 효율이 높고, 신뢰성이 높은 발광 소자를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는, 신규의 발광 소자를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는, 발광 효율이 높고, 소비 전력이 저감된 신규의 발광 소자를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.

또한, 상기 과제의 기재는, 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는, 반드시 이들 과제를 모두 해결할 필요는 없다. 상기 이외의 과제는, 명세서 등의 기재로부터 저절로 명확해지는 것이며, 명세서 등의 기재로부터 상기 이외의 과제를 추출하는 것이 가능하다.

본 발명의 일 형태는, 한 쌍의 전극과, 한 쌍의 전극 사이에 형성된 EL층을 갖는 발광 소자로서, EL층은, 호스트 재료와, 게스트 재료를 갖고, 호스트 재료는, 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타낼 수 있는 기능을 갖고, 게스트 재료는, 형광을 나타낼 수 있는 기능을 갖고, 게스트 재료의 제2 여기 삼중항 에너지 준위는, 게스트 재료의 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상인 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.

또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 한 쌍의 전극과, 한 쌍의 전극 사이에 형성된 EL층을 갖는 발광 소자로서, EL층은, 호스트 재료와, 게스트 재료를 갖고, 호스트 재료는, 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타낼 수 있는 기능을 갖고, 게스트 재료는, 형광을 나타낼 수 있는 기능을 갖고, 게스트 재료의 제2 여기 삼중항 에너지 준위는, 호스트 재료의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 이상이고, 호스트 재료의 최저 여기 삼중항 에너지 준위는, 게스트 재료의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 이상인 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.

또한, 상기 구성에 있어서, 게스트 재료의 제2 여기 삼중항 에너지 준위는, 호스트 재료의 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상이면 바람직하다.

또한, 상기 각 구성에 있어서, 호스트 재료의 최저 여기 삼중항 에너지 준위와, 게스트 재료의 최저 여기 삼중항 에너지 준위의 차가 0.5eV 이상이면 바람직하다.

또한, 상기 각 구성에 있어서, 호스트 재료의 열 활성화 지연 형광의 발광 에너지는, 게스트 재료의 인광 발광 에너지 이상이면 바람직하다.

또한, 상기 구성에 있어서, 호스트 재료의 열 활성화 지연 형광의 발광 에너지와, 게스트 재료의 인광 발광 에너지의 차가 0.5eV 이상이면 바람직하다.

또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 한 쌍의 전극과, 한 쌍의 전극 사이에 형성된 EL층을 갖는 발광 소자로서, EL층은, 호스트 재료와, 게스트 재료를 갖고, 호스트 재료는, 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타낼 수 있는 기능을 갖고, 게스트 재료는, 형광을 나타낼 수 있는 기능을 갖고, 게스트 재료의 제2 여기 삼중항 에너지 준위는, 호스트 재료의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 이상이며, 호스트 재료의 최저 여기 삼중항 에너지 준위는, 게스트 재료의 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상인 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.

또한, 상기 각 구성에 있어서, 호스트 재료의 열 활성화 지연 형광의 발광 에너지는, 게스트 재료의 형광 발광 에너지 이상이면 바람직하다.

또한, 상기 각 구성에 있어서, 호스트 재료의 최저 여기 일중항 에너지 준위와, 호스트 재료의 최저 여기 삼중항 에너지 준위의 차가 0eV를 초과하고, 0.2eV 이하이면 바람직하다.

또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 한 쌍의 전극과, 한 쌍의 전극 사이에 형성된 EL층을 갖는 발광 소자로서, EL층은, 호스트 재료와, 게스트 재료를 갖고, 호스트 재료는, 제1 유기 화합물과, 제2 유기 화합물을 갖고, 제1 유기 화합물과, 제2 유기 화합물로 형성되는 여기 착체는, 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타낼 수 있는 기능을 갖고, 게스트 재료는, 형광을 나타낼 수 있는 기능을 갖고, 게스트 재료의 제2 여기 삼중항 에너지 준위는, 게스트 재료의 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상인 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.

또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 한 쌍의 전극과, 한 쌍의 전극 사이에 형성된 EL층을 갖는 발광 소자로서, EL층은, 호스트 재료와, 게스트 재료를 갖고, 호스트 재료는, 제1 유기 화합물과, 제2 유기 화합물을 갖고, 제1 유기 화합물과, 제2 유기 화합물로 형성되는 여기 착체는, 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타낼 수 있는 기능을 갖고, 게스트 재료는, 형광을 나타낼 수 있는 기능을 갖고, 게스트 재료의 제2 여기 삼중항 에너지 준위는, 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 이상이고, 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위는, 게스트 재료의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 이상인 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.

상기 구성에 있어서, 게스트 재료의 제2 여기 삼중항 에너지 준위는, 여기 착체의 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상이면 바람직하다.

또한, 상기 각 구성에 있어서, 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위와, 게스트 재료의 최저 여기 삼중항 에너지 준위의 차가 0.5eV 이상이면 바람직하다.

또한, 상기 각 구성에 있어서, 여기 착체의 열 활성화 지연 형광체의 발광 에너지는, 게스트 재료의 인광 발광 에너지 이상이면 바람직하다.

또한, 상기 구성에 있어서, 여기 착체의 열 활성화 지연 형광체의 발광 에너지와, 게스트 재료의 인광 발광 에너지의 차가 0.5eV 이상이면 바람직하다.

또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 한 쌍의 전극과, 한 쌍의 전극 사이에 형성된 EL층을 갖는 발광 소자로서, EL층은, 호스트 재료와, 게스트 재료를 갖고, 호스트 재료는, 제1 유기 화합물과, 제2 유기 화합물을 갖고, 제1 유기 화합물과, 제2 유기 화합물로 형성되는 여기 착체는, 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타낼 수 있는 기능을 갖고, 게스트 재료는, 형광을 나타낼 수 있는 기능을 갖고, 게스트 재료의 제2 여기 삼중항 에너지 준위는, 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 이상이며, 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위는, 게스트 재료의 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상인 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.

또한, 상기 구성에 있어서, 게스트 재료의 제2 여기 삼중항 에너지 준위는, 여기 착체의 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상이면 바람직하다.

또한, 상기 각 구성에 있어서, 여기 착체의 열 활성화 지연 형광의 발광 에너지는, 게스트 재료의 형광 발광 에너지 이상이면 바람직하다.

또한, 상기 각 구성에 있어서, 여기 착체의 최저 여기 일중항 에너지 준위와, 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위의 차가 0eV를 초과하고 0.2eV 이하이면 바람직하다.

또한, 상기 각 구성에 있어서, 게스트 재료가 발광을 나타내면 바람직하다.

또한, 상기 각 구성에 있어서, 게스트 재료는, 안트라센, 테트라센, 크리센, 피렌, 페릴렌, 아크리돈 중에서 선택되는 하나 이상의 골격과, 방향족 아민, 알킬기, 아릴기 중에서 선택되는 하나 이상의 치환기를 가지면 바람직하다.

또한, 상기 구성에 있어서, 상기 골격은, 상기 치환기와 결합하고 있으면 바람직하다.

또한, 상기 구성에 있어서, 상기 골격은, 2개의 상기 치환기와 결합하고, 또한 상기 치환기가 동일 구조이면 바람직하다.

또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 각 구성의 발광 소자와, 컬러 필터, 시일, 또는 트랜지스터를 갖는 표시 장치이다. 또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 당해 표시 장치와, 하우징 또는 터치 센서를 갖는 전자 기기이다. 또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 각 구성의 발광 소자와, 하우징 또는 터치 센서를 갖는 조명 장치이다.

본 발명의 일 형태에 의해, 형광을 발하는 재료를 발광 재료로서 갖는 발광 소자에 있어서, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 신뢰성이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 발광 효율이 높고, 신뢰성이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 신규의 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 발광 효율이 높고, 소비 전력이 저감된 신규의 발광 소자를 제공할 수 있다.

또한, 이들 효과의 기재는, 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는, 반드시 이들 효과를 모두 가질 필요는 없다. 또한, 이들 이외의 효과는, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명확해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터, 이들 이외의 효과를 추출하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 단면 모식도, 및 에너지 준위의 상관을 설명하는 모식도.
도 2는 본 발명의 일 형태에 따른, 호스트 재료의 과도 형광 특성을 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 발광층에 있어서의 단면 모식도, 및 에너지 준위의 상관을 설명하는 모식도.
도 4는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 설명하는 단면 모식도, 및 발광층에 있어서의 에너지 준위의 상관을 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 설명하는 단면 모식도, 및 발광층에 있어서의 에너지 준위의 상관을 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하는 블록도 및 회로도.
도 7은 본 발명의 일 형태의 터치 패널의 일례를 도시하는 사시도.
도 8은 본 발명의 일 형태의 표시 장치, 및 터치 센서의 일례를 도시하는 단면도.
도 9는 본 발명의 일 형태의 터치 패널의 일례를 도시하는 단면도.
도 10은 본 발명의 일 형태의 터치 센서의 블록도 및 타이밍 차트도.
도 11은 본 발명의 일 형태의 터치 센서의 회로도.
도 12는 본 발명의 일 형태의 표시 모듈을 설명하는 사시도.
도 13은 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 설명하는 도면.
도 14는 본 발명의 일 형태의 조명 장치에 대하여 설명하는 도면.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 일탈하지 않고 그 형태 및 상세를 다양하게 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시 형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.

또한, 도면 등에 있어서 나타내는 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은, 이해를 간단히 하기 위하여, 실제의 위치, 크기, 범위 등을 표시하지 않는 경우가 있다. 이로 인해, 개시하는 발명은, 도면 등에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 반드시 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 명세서 등에 있어서, 제1, 제2 등으로 부여되는 서수사는 편의상 사용하는 것이며, 공정순 또는 적층순을 나타내지 않는 경우가 있다. 그로 인해, 예를 들어, 「제1」을 「제2」 또는 「제3」 등과 적절히 치환하여 설명할 수 있다. 또한, 본 명세서 등에 기재되어 있는 서수사와, 본 발명의 일 형태를 특정하기 위하여 사용되는 서수사는 일치하지 않는 경우가 있다.

또한, 본 명세서 등에 있어서, 도면을 사용하여 발명의 구성을 설명하는 데 있어서, 동일한 것을 가리키는 부호는 상이한 도면 사이에서도 공통되게 사용하는 경우가 있다.

또한, 본 명세서 등에 있어서, 「막」이라는 용어와, 「층」이라는 용어는, 서로 교체하는 것이 가능하다. 예를 들어, 「도전층」이라는 용어를, 「도전막」이라는 용어로 변경하는 것이 가능한 경우가 있다. 또는, 예를 들어, 「절연막」이라는 용어를, 「절연층」이라는 용어로 변경하는 것이 가능한 경우가 있다.

또한, 본 명세서 등에 있어서, 일중항 여기 상태는, 여기 에너지를 갖는 일중항 상태를 말한다. 일중항 여기 상태 중, 가장 낮은 에너지를 갖는 여기 상태를, 최저 여기 일중항 상태라고 한다.

또한, 본 명세서 등에 있어서, 일중항 여기 에너지 준위는, 일중항 여기 상태의 에너지 준위를 말한다. 일중항 여기 에너지 준위 중, 가장 낮은 여기 에너지 준위를, 최저 여기 일중항 에너지 준위라고 한다.

또한, 본 명세서 등에 있어서, 삼중항 여기 상태는, 여기 에너지를 갖는 삼중항 상태를 말한다. 삼중항 여기 상태 중, 가장 낮은 에너지를 갖는 여기 상태를, 최저 여기 삼중항 상태라고 한다. 또한, 삼중항 여기 상태 중, 최저 여기 삼중항 상태보다 높은 에너지를 갖는 여기 상태를, 고여기 삼중항 상태라고 한다. 또한, 고여기 삼중항 상태 중, 가장 낮은 에너지를 갖는 여기 상태를, 제2 여기 삼중항 상태라고 한다.

또한, 본 명세서 등에 있어서, 삼중항 여기 에너지 준위는, 삼중항 여기 상태의 에너지 준위이다. 삼중항 여기 에너지 준위 중, 가장 낮은 여기 에너지 준위를, 최저 여기 삼중항 에너지 준위라고 한다. 또한, 삼중항 여기 에너지 준위 중, 최저 여기 삼중항 에너지 준위보다 높은 에너지 준위를, 고여기 삼중항 에너지 준위라고 한다. 또한, 고여기 삼중항 에너지 준위 중, 가장 낮은 에너지 준위를, 제2 여기 삼중항 에너지 준위라고 한다.

또한, 본 명세서 등에 있어서 형광 재료란, 일중항 여기 상태로부터 기저 상태로 완화할 때 가시광 영역에 발광을 부여하는 재료이다. 인광 재료란, 삼중항 여기 상태로부터 기저 상태로 완화할 때, 실온에서 가시광 영역에 발광을 부여하는 재료이다. 환언하면, 인광 재료란, 삼중항 여기 에너지를 가시광으로 변환 가능한 재료 중 하나이다.

또한, 본 명세서 등에 있어서, 열 활성화 지연 형광체란, 열 활성화에 의해 삼중항 여기 상태로부터 역항간 교차에 의해 일중항 여기 상태를 생성할 수 있는 재료를 말한다. 열 활성화 지연 형광체는, 예를 들어, TADF를 발하는 재료와 같이, 단독으로 삼중항 여기 상태로부터 역항간 교차에 의해 일중항 여기 상태를 생성할 수 있는 재료를 포함해도 된다. 또한, 여기 착체(엑사이플렉스, 또는 Exciplex라고도 함)를 형성하는 2종류의 재료의 조합을 포함해도 된다.

열 활성화 지연 형광체란, 삼중항 여기 상태와 일중항 여기 상태가 가까운 재료라고 할 수도 있다. 보다 구체적으로는, 삼중항 여기 상태와 일중항 여기 상태의 에너지 준위의 차가 0eV를 초과하고 0.2eV 이하인 재료가 바람직하다. 즉, TADF를 발하는 재료와 같이 단독으로 삼중항 여기 상태로부터 역항간 교차에 의해 일중항 여기 상태를 생성할 수 있는 재료에 있어서의, 삼중항 여기 상태와 일중항 여기 상태의 에너지 준위의 차가 0eV를 초과하고 0.2eV 이하이거나, 여기 착체에 있어서의 삼중항 여기 상태와 일중항 여기 상태의 에너지 준위의 차가 0eV를 초과하고 0.2eV 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 명세서 등에 있어서, 열 활성화 지연 형광의 발광 에너지는, 열 활성화 지연 형광의 가장 단파장측의 발광 피크(숄더를 포함)로 한다. 또한, 본 명세서 등에 있어서, 인광 발광 에너지 또는 삼중항 여기 에너지는, 인광 발광의 가장 단파장측의 인광 발광 피크(숄더를 포함)로 한다. 또한, 상기 인광 발광은, 저온(예를 들어, 10K) 환경 하에서, 시간 분해 포토루미네센스법을 행함으로써 관측할 수 있다.

또한, 본 명세서 등에 있어서, 실온이란, 0℃ 내지 40℃ 중 어느 온도를 말한다.

(실시 형태 1)

본 실시 형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 대해서, 도 1 내지 도 3을 사용하여 이하에 설명한다.

<1. 발광 소자의 구성예 1>

먼저, 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 구성에 대해서, 도 1의 (A), 도 1의 (B), 도 1의 (C)를 사용하여, 이하 설명한다.

도 1의 (A)는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자(150)의 단면 모식도이다.

발광 소자(150)는, 한 쌍의 전극(전극(101) 및 전극(102)) 사이에 형성된 EL층(100)을 갖는다. EL층(100)은 적어도 발광층(130)을 갖는다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 전극(101)을 양극으로 하고, 전극(102)을 음극으로 하여 설명한다.

또한, 도 1의 (A)에 도시하는 EL층(100)은, 발광층(130) 이외에, 각 기능층을 갖고, 각 기능층은, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(117), 및 전자 주입층(118)을 갖는다. 또한, EL층(100)의 구성은, 도 1의 (A)에 도시하는 구성에 한정되지 않고, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(117), 및 전자 주입층(118) 중에서 선택된 적어도 하나를 갖는 구성으로 하면 된다. 또는, EL층(100)은 정공 또는 전자 주입 장벽을 저감하고, 정공 또는 전자 수송성을 향상하고, 정공 또는 전자 수송성을 저해하거나, 또는 전극에 의한 소광 현상을 억제할 수 있는 등의 기능을 갖는 기능층을 갖는 구성으로 해도 된다.

또한, 도 1의 (B)는 도 1의 (A)에 도시하는 발광층(130)의 일례를 도시하는 단면 모식도이다.

도 1의 (B)에 도시하는 발광층(130)은 호스트 재료(131)와, 게스트 재료(132)를 갖는다.

호스트 재료(131)는 삼중항 여기 에너지를 역항간 교차에 의해 일중항 여기 에너지로 변환하는 기능을 가지면 바람직하다. 그렇게 함으로써, 발광층(130)에서 생성된 삼중항 여기 에너지의 일부를, 호스트 재료(131)에 의해 일중항 여기 에너지로 변환하고, 게스트 재료(132)로 이동함으로써, 형광 발광으로서 취출하는 것이 가능하게 된다. 그러기 위해서는, 호스트 재료(131)의 최저 여기 일중항 에너지 준위와 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위와의 차가 0eV를 초과하고 0.2eV 이하이면 바람직하다. 특히, 호스트 재료(131)로서는, 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질, 즉 열 활성화 지연 형광체이면 적합하다.

또한, 호스트 재료(131)는 단일의 재료로 구성되어 있어도 되고, 복수의 재료로 구성되어 있어도 된다. 또한, 게스트 재료(132)로서는, 발광성 유기 재료를 사용하면 되고, 상기 발광성 유기 재료로서는, 형광을 발할 수 있는 재료(이하, 형광 재료라고도 함)이면 적합하다. 이하의 설명에 있어서는, 게스트 재료(132)로서, 형광 재료를 사용하는 구성에 대하여 설명한다. 또한, 게스트 재료(132)를 형광 재료로 바꿔 읽어도 된다.

≪1-1. 발광 소자의 발광 기구≫

먼저, 발광 소자(150)의 발광 기구에 대해서, 이하 설명한다.

본 발명의 일 형태의 발광 소자(150)에 있어서는, 한 쌍의 전극(전극(101) 및 전극(102)) 사이에 전압을 인가함으로써, 음극으로부터 전자가, 양극으로부터 정공(홀)이 각각 EL층(100)에 주입되어, 전류가 흐른다. 그리고, 주입된 전자 및 정공이 재결합함으로써, EL층(100)이 갖는 발광층(130) 내의 게스트 재료(132)가 여기 상태가 되고, 여기된 게스트 재료(132)로부터 발광을 얻을 수 있다.

또한, 이하의 2개의 과정에 의해, 게스트 재료(132)로부터의 발광이 얻어진다.

(α) 직접 재결합 과정

(β) 에너지 이동 과정

≪1-2. (α) 직접 재결합 과정≫

먼저, 게스트 재료(132)에 있어서의 직접 재결합 과정을 설명한다. 캐리어(전자 또는 정공)가 게스트 재료(132)에 있어서 재결합하여, 게스트 재료(132)의 여기 상태가 형성된다. 이때, 게스트 재료(132)의 여기 상태가 일중항 여기 상태일 때, 형광 발광이 얻어진다. 한편, 게스트 재료(132)의 여기 상태가 삼중항 여기 상태일 때, 열실활(熱失活)된다.

상술한 (α) 직접 재결합 과정에 있어서는, 게스트 재료(132)의 형광 양자 수율이 높으면, 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태로부터 효율적으로 발광한다. 그러나, 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태는, 열실활되기 때문에 발광에 기여하지 않는다.

≪1-3. (β) 에너지 이동 과정≫

이어서, 호스트 재료(131) 및 게스트 재료(132)의 에너지 이동 과정을 설명하기 위해서, 도 1의 (C)에 에너지 준위의 상관을 설명하는 모식도를 도시한다. 또한, 도 1의 (C)에 있어서의 표기 및 부호는, 이하와 같다.

·Host(131): 호스트 재료(131)

·Guest(132): 게스트 재료(132)(형광 재료)

·S_H: 호스트 재료(131)의 최저 여기 일중항 에너지 준위

·T_H: 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위

·S_1G: 게스트 재료(132)(형광 재료)의 최저 여기 일중항 에너지 준위

·T_1G: 게스트 재료(132)(형광 재료)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위

·T_2G: 게스트 재료(132)(형광 재료)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위

캐리어가, 호스트 재료(131)에 있어서 재결합하여, 호스트 재료(131)의 여기 상태가 형성된다. 이때, 호스트 재료(131)의 여기 상태가 일중항 여기 상태이고, 또한, 호스트 재료(131)의 S_H가, 게스트 재료(132)의 S_1G 이상인 경우, 도 1의 (C)의 루트 E₁에 나타내는 바와 같이, 호스트 재료(131)의 일중항 여기 에너지는, 호스트 재료(131)로부터 게스트 재료(132)로 이동하여, 게스트 재료(132)가 일중항 여기 상태가 된다. 일중항 여기 상태가 된 게스트 재료(132)로부터는, 형광 발광이 나타난다.

또한, 호스트 재료(131)의 일중항 여기 상태로부터, 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태로의 에너지 이동은, 게스트 재료(132)에 있어서의 일중항 기저 상태로부터 삼중항 여기 상태로의 직접 천이가 금지·규제되어 있는 점에서, 주된 에너지 이동 과정이 되기 어렵기 때문에, 여기에서는 생략한다. 즉, 하기 일반식 (G1)과 같이, 호스트 재료(131)의 일중항 여기 상태로부터, 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태로의 에너지 이동이 중요하다.

¹H^*+¹G → ¹H+¹G^* (G1)

또한, 일반식 (G1) 중, ¹H^*은 호스트 재료(131)의 최저 여기 일중항 상태를 나타내고, ¹G는 게스트 재료(132)의 일중항 기저 상태를 나타내고, ¹H는 호스트 재료(131)의 일중항 기저 상태를 나타내며, ¹G^*은 게스트 재료(132)의 최저 여기 일중항 상태를 나타낸다.

따라서, 호스트 재료(131)의 여기 상태가 일중항 여기 상태일 경우, 호스트 재료(131)의 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_H)는 게스트 재료(132)의 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_1G) 이상이면 바람직하다.

이어서, 호스트 재료(131)의 여기 상태가 생성되고, 그것이 삼중항 여기 상태일 경우, 하기 2개의 과정을 따라가서 형광 발광이 얻어진다.

호스트 재료(131)가, 역항간 교차에 의해 삼중항 여기 에너지의 일부를 일중항 여기 에너지로 변환하는 기능을 갖고 있기 때문에, 먼저 첫번째 과정으로서, 도 1의 (C)의 루트 A₁에 나타내는 바와 같이, 호스트 재료(131) T_H로부터 역항간 교차(업컨버젼)에 의해, S_H로 여기 에너지가 이동한다.

그것에 이어지는 두번째 과정으로서, 호스트 재료(131)의 S_H가, 게스트 재료(132)의 S_1G 이상인 경우, 도 1의 (C)의 루트 E₁에 나타내는 바와 같이, 호스트 재료(131)의 S_H로부터 게스트 재료(132)의 S_1G로 여기 에너지가 이동하고, 게스트 재료(132)가 일중항 여기 상태가 된다. 일중항 여기 상태가 된 게스트 재료(132)로부터는 형광 발광이 얻어진다.

상술한 첫번째 과정 및 두번째 과정은, 하기 일반식 (G2)로 표시된다.

³H^*+¹G → (역항간 교차) → ¹H^*+¹G→¹H+¹G^* (G2)

또한, 일반식 (G2) 중, ³H^*은 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 상태를 나타내고, ¹G는 게스트 재료(132)의 일중항 기저 상태를 나타내고, ¹H^*은 호스트 재료(131)의 최저 여기 일중항 상태를 나타내고, ¹H는 호스트 재료(131)의 일중항 기저 상태를 나타내고, ¹G^*은 게스트 재료(132)의 최저 여기 일중항 상태를 나타낸다.

일반식 (G2)에 나타내는 바와 같이, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 상태(³H^*)로부터 역항간 교차에 의해 호스트 재료(131)의 최저 여기 일중항 상태(¹H^*)가 생성되고, 그 후, 게스트 재료(132)의 최저 여기 일중항 상태(¹G^*)로 여기 에너지가 이동한다.

상술한 (β) 에너지 이동 과정에서 설명한 모든 에너지 이동 과정이 효율적으로 발생하면, 호스트 재료(131)의 삼중항 여기 에너지 및 일중항 여기 에너지 양쪽이 효율적으로 게스트 재료(132)의 최저 여기 일중항 상태(¹G^*)로 변환되기 때문에, 고효율 발광이 가능하게 된다.

단, 호스트 재료(131)의 일중항 여기 상태로부터 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태로 여기 에너지가 이동하기 전에, 호스트 재료(131)가 당해 여기 에너지를 광 또는 열로서 방출하여 실활되어 버리면, 발광 효율이 저하되게 된다. 또한, 그 이전의 과정으로서, 호스트 재료(131)에 있어서 삼중항 여기 상태로부터 일중항 여기 상태로 역항간 교차하는 A₁의 과정의 효율이 떨어져 버리면, 역시 발광 효율이 저하되게 된다. 특히, 호스트 재료(131)의 T_H가, 게스트 재료(132)의 T_1G보다도 낮은 경우에는, S_H≥S_1G>T_1G>T_H가 되므로, T_H와 S_H의 에너지 차가 커져 버린다. 그 결과, 도 1의 (C)의 루트 A₁의 역항간 교차가 발생하기 어려워지기 때문에, 그것에 이어지는 루트 E₁에 나타내는 에너지 이동 과정도 감소하고, 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태의 생성 효율이 저하된다. 따라서, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_H)는 게스트 재료(132)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_1G) 이상이면 바람직하다.

또한, 도 1의 (C)의 루트 E₂에 나타내는 바와 같이, 호스트 재료(131)의 T_H로부터 게스트 재료(132)의 T_1G로 여기 에너지가 이동하는 경우에도 열실활된다. 따라서, 도 1의 (C)의 루트 E₂에 나타내는 에너지 이동 과정이 적은 쪽이, 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태의 생성 효율을 저감할 수 있고, 열실활을 감소시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 그러기 위해서는, 호스트 재료(131)에 대한 게스트 재료(132)의 농도는 낮은 편이 바람직하다.

또한, 게스트 재료(132)에서의 직접 재결합 과정이 지배적으로 되면, 발광층 내에서 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태가 다수 생성되게 되고, 열실활에 의해 발광 효율이 손상되어 버린다. 즉, 상술한 (α) 직접 재결합 과정보다도 (β) 에너지 이동 과정의 비율이 많은 쪽이, 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태의 생성 효율을 저감할 수 있고, 열실활을 감소시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 그러기 위해서는, 호스트 재료(131)에 대한 게스트 재료(132)의 농도는 낮은 편이 바람직하다.

이어서, 상술한 호스트 재료(131)와, 게스트 재료(132)의 분자 사이의 에너지 이동 과정의 지배 인자에 대하여 설명한다. 분자 사이의 에너지 이동의 기구로서는, 펠스타 기구(쌍극자-쌍극자 상호 작용)와, 덱스터 기구(전자 교환 상호 작용)의 2개의 기구가 제창되고 있다.

≪1-4. 펠스타 기구≫

펠스타 기구에서는, 에너지 이동에, 분자 사이의 직접적 접촉을 필요로 하지 않고, 호스트 재료(131) 및 게스트 재료(132) 사이의 쌍극자 진동의 공명 현상을 통해서 에너지 이동이 일어난다. 쌍극자 진동의 공명 현상에 의해 호스트 재료(131)가 게스트 재료(132)에 에너지를 전달하여, 여기 상태의 호스트 재료(131)가 기저 상태가 되고, 기저 상태의 게스트 재료(132)가 여기 상태가 된다. 또한, 펠스타 기구의 속도 상수 k_h _*→g를 수학식 1에 나타낸다.

수학식 1에 있어서, ν는 진동수를 나타내고, f'_h(ν)는 호스트 재료(131)의 규격화된 발광 스펙트럼(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 형광 스펙트럼, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 인광 스펙트럼)을 나타내고, ε_g(ν)는 게스트 재료(132)의 몰 흡광 계수를 나타내고, N은 아보가드로 수를 나타내고, n은 매체의 굴절률을 나타내고, R은 호스트 재료(131)와 게스트 재료(132)의 분자 사이 거리를 나타내고, τ는 실측되는 여기 상태의 수명(형광 수명이나 인광 수명)을 나타내고, c는 광속을 나타내고, 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 나타내고, K²는 호스트 재료(131)와 게스트 재료(132)의 천이 쌍극자 모멘트의 배향을 나타내는 계수(0부터 4)이다. 또한, 랜덤 배향의 경우에는 K²=2/3이다.

≪1-5. 덱스터 기구≫

덱스터 기구에서는, 호스트 재료(131)와 게스트 재료(132)가 궤도의 겹침을 발생시키는 접촉 유효 거리에 근접하고, 여기 상태의 호스트 재료(131)의 전자와, 기저 상태의 게스트 재료(132)와의 전자의 교환을 통해서 에너지 이동이 일어난다. 또한, 덱스터 기구의 속도 상수 k_h*→g를 수학식 2에 나타낸다.

수학식 2에 있어서, h는 플랭크 상수이고, K는 에너지의 차원을 갖는 상수이며, ν는 진동수를 나타내고, f'_h(ν)는 호스트 재료(131)의 규격화된 발광 스펙트럼(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 형광 스펙트럼, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 인광 스펙트럼)을 나타내고, ε'_g(ν)는 게스트 재료(132)의 규격화된 흡수 스펙트럼을 나타내고, L은 실효 분자 반경을 나타내고, R은 호스트 재료(131)와 게스트 재료(132)의 분자 사이 거리를 나타낸다.

여기서, 호스트 재료(131)로부터 게스트 재료(132)로의 에너지 이동 효율 φ_ET는, 수학식 3으로 표시된다. k_r은, 호스트 재료(131)의 발광 과정(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 형광, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 인광)의 속도 상수를 나타내고, k_n은 호스트 재료(131)의 비발광 과정(열실활이나 항간 교차)의 속도 상수를 나타내고, τ는 실측되는 호스트 재료(131)의 여기 상태의 수명을 나타낸다.

수학식 3으로부터, 에너지 이동 효율 φ_ET를 높이기 위해서는, 에너지 이동의 속도 상수 k_h _*→g를 크게 하고, 다른 경합하는 속도 상수 k_r+k_n(=1/τ)이 상대적으로 작아지면 되는 것을 알 수 있다.

≪1-6. 에너지 이동을 높이기 위한 개념≫

상술한 일반식 (G1) 및 일반식 (G2)의 에너지 이동 과정의 어느 경우에 있어서도, 호스트 재료(131)의 일중항 여기 상태(¹H^*)로부터 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태(¹G^*)로의 에너지 이동이기 때문에, 펠스타 기구(수학식 1) 및 덱스터 기구(수학식 2)의 양쪽 기구에 의한 에너지 이동이 발생한다.

먼저, 펠스타 기구에 의한 에너지 이동에 대해 고찰한다. 수학식 1과 수학식 3으로부터 τ를 소거하면, 에너지 이동 효율 φ_ET는, 양자 수율 φ(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하고 있으므로, 형광 양자 수율)가 높은 편이 좋다고 할 수 있다. 그러나 실제로는, 더 중요한 팩터로서, 호스트 재료(131)의 발광 스펙트럼(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하고 있으므로 형광 스펙트럼)과 게스트 재료(132)의 흡수 스펙트럼(일중항 기저 상태로부터 일중항 여기 상태로의 천이에 상당하는 흡수)과의 겹침이 큰 것이 바람직하다. 또한, 게스트 재료(132)의 몰 흡광 계수도 높은 편이 바람직하다. 이것은, 호스트 재료(131)의 발광 스펙트럼과, 게스트 재료(132)의 가장 장파장측에 나타나는 흡수대가 겹치는 것을 의미한다.

이어서, 덱스터 기구에 의한 에너지 이동에 대해 고찰한다. 수학식 2에 따르면, 속도 상수 k_h _*→g를 크게 하기 위해서는 호스트 재료(131)의 발광 스펙트럼(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하고 있으므로 형광 스펙트럼)과 게스트 재료(132)의 흡수 스펙트럼(일중항 기저 상태로부터 일중항 여기 상태로의 천이에 상당하는 흡수)과의 겹침이 큰 편이 좋은 것을 알 수 있다.

이상으로부터, 에너지 이동 효율의 최적화는, 호스트 재료(131)의 발광 스펙트럼과, 게스트 재료(132)의 가장 장파장측에 나타나는 흡수대가 겹치는 것에 의해 실현된다.

따라서, 본 발명의 일 형태는, 게스트 재료(132)로 효율적으로 에너지 이동이 가능한 에너지 도너로서의 기능을 갖는 호스트 재료(131)를 사용한 발광 소자를 제공한다. 호스트 재료(131)는 일중항 여기 에너지 준위와, 삼중항 여기 에너지 준위가 근접하고 있다는 특징을 갖는다. 구체적으로는, 호스트 재료(131)의 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_H)와 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_H)의 차가 0eV를 초과하고 0.2eV 이하이면 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 상태로부터 최저 여기 일중항 여기 상태로의 천이(역항간 교차)가 일어나기 쉽다. 따라서, 호스트 재료(131)의 일중항 여기 상태의 생성 효율을 높일 수 있다. 또한, 호스트 재료(131)의 일중항 여기 상태로부터 에너지 억셉터가 되는 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태로의 에너지 이동을 발생하기 쉽게 하기 위해서는, 호스트 재료(131)의 발광 스펙트럼(여기서는, 열 활성화 지연 형광을 나타내는 기능을 갖는 물질의 발광 스펙트럼)과, 게스트 재료(132)의 가장 장파장측에 드러나는 흡수대가 겹치면 바람직하다. 그렇게 함으로써, 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태의 생성 효율을 높일 수 있다.

≪1-7. 에너지 이동을 억제하기 위한 개념≫

한편, 호스트 재료(131)의 삼중항 여기 에너지가, 역항간 교차에 의해 효율적으로 일중항 여기 에너지로 변환되기 위해서는, 호스트 재료(131)의 삼중항 여기 에너지가 역항간 교차를 거치지 않고 게스트 재료(132)로 이동함을 억제하는 것이 중요해진다. 즉, 호스트 재료(131)의 삼중항 여기 에너지 준위로부터, 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 에너지 준위로의 에너지 이동 과정을 억제하는 것이 중요해진다.

호스트 재료(131)의 삼중항 여기 상태로부터 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태로의 에너지 이동 과정은, 덱스터 기구(수학식 2)에 의한 에너지 이동이다. 덱스터 기구에 의한 에너지 이동 과정을 억제하기 위해서는, 호스트 재료(131)의 규격화된 삼중항 여기 상태로부터의 발광 스펙트럼(규격화된 인광 스펙트럼)과, 규격화된 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태로의 흡수 스펙트럼의 겹침이 작은 편이 바람직하다. 그러기 위해서는, 호스트 재료(131)의 삼중항 여기 에너지 준위와 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 에너지 준위의 에너지 차는, 큰 편이 바람직하다.

또한, 호스트 재료(131)가 열 활성화 지연 형광체일 경우, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_H)는 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_H)와 에너지가 가깝고, 삼중항 여기 에너지는 일중항 여기 에너지로 변환되기 때문에, 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_H)로부터의 발광, 즉 인광 스펙트럼을 관측하는 것이 곤란한 경우가 있다. 그 경우, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_H)는 열 활성화 지연 형광의 발광 에너지로부터 추정해도 된다.

또한, 게스트 재료(132)가 일중항 기저 상태로부터 최저 여기 삼중항 상태로 천이할 때의 흡수 스펙트럼은, 그 천이가 금지·규제되어 있는 점에서, 관측하는 것이 곤란하다. 그로 인해, 게스트 재료(132)의 인광 스펙트럼의 발광 에너지로부터, 게스트 재료(132)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_1G)를 추정해도 된다.

또한, 규격화된 호스트 재료(131)의 삼중항 여기 에너지 준위로부터의 발광 스펙트럼(인광 스펙트럼 또는 열 활성화 지연 형광)과, 규격화된 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 에너지로의 흡수 스펙트럼(또는 게스트 재료(132)의 인광 스펙트럼)의 겹침을 작게 하기 위해서는, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_H)는, 게스트 재료(132)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_1G) 이상이고, 서로의 에너지 준위의 에너지 차가 큰 편이 바람직하다. 또한, 이때, 호스트 재료(131)의 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_H)는 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_H) 이상의 에너지이기 때문에, 게스트 재료(132)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_1G) 이상이 된다. 따라서, 호스트 재료(131)의 열 활성화 지연 형광의 발광 에너지는, 게스트 재료(132)의 인광 발광 에너지 이상이며, 서로의 발광 에너지의 에너지 차는 큰 편이 바람직하다. 구체적으로는, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_H)와 게스트 재료(132)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_1G)의 에너지 차는, 바람직하게는 0.5eV 이상이며, 보다 바람직하게는 1.0eV 이상이다. 또한, 호스트 재료(131)의 열 활성화 지연 형광의 발광 에너지와 게스트 재료(132)의 인광 발광 에너지의 에너지 차는, 0.5eV 이상인 것이 적합하고, 보다 바람직하게는 1.0eV 이상인 것이 적합하다.

또한, 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 에너지 준위 중, 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_1G)보다 높은 에너지를 갖는 제2 여기 삼중항 에너지 준위(T_2G)가, 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_1G)보다 낮은 경우, 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위(T_2G)와, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_H)의 에너지 차가 작아진다. 또한, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_H)가 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위(T_2G)보다 높은 에너지를 갖는 경우, 호스트 재료(131)의 삼중항 여기 에너지는, 도 1의 (C)의 루트 E₃에 나타내는 바와 같이, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_H)로부터 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위(T_2G)로 에너지 이동하기 쉬워진다. 즉, 게스트 재료(132)에 있어서의 삼중항 여기 상태의 생성 확률이 향상되어, 열실활되는 여기 상태가 많아진다. 그로 인해, 루트 A₁의 역항간 교차 및 그것에 이어지는 루트 E₁에 나타내는 에너지 이동 과정이 발생하기 어려워져, 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태의 생성 효율이 저하된다. 즉, 도 1의 (C)의 루트 E₃에 나타내는 에너지 이동 과정이 적은 쪽이, 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태의 생성 효율을 저감할 수 있어, 열실활을 감소할 수 있으므로 바람직하다.

상기 에너지 이동 과정을 억제하기 위해서는, 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위(T_2G)는 게스트 재료(132)의 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상이면 바람직하다.

또한, 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위(T_2G)는, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_H) 이상이고, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_H)는, 게스트 재료(132)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_1G) 이상이면 바람직하다.

또한, 도 1의 (C)의 루트 E₃에 나타내는 에너지 이동 과정을 억제하고, 루트 A₁의 역항간 교차 및 그것에 이어지는 루트 E₁에 나타내는 에너지 이동 과정이 효율적으로 발생하기 위해서는, 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위(T_2G)는, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_H) 이상이며, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_H)는, 게스트 재료(132)의 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_1G) 이상이면 더욱 바람직하다. 또한, 호스트 재료(131)가 열활성화 지연 형광체일 때, 호스트 재료(131)의 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_H)는 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_H) 이상의 에너지이기 때문에, 게스트 재료(132)의 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_1G) 이상이 된다. 즉, 호스트 재료(131)의 열 활성화 지연 형광의 발광 에너지는, 게스트 재료(132)의 형광 발광 에너지 이상이면 바람직하다.

또한, 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위(T_2G)는 호스트 재료(131)의 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_H) 이상이면 더욱 바람직하다. 이때, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_H)는 호스트 재료(131)의 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_H)보다 낮은 에너지이기 때문에, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_H)로부터 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위(T_2G)로의 에너지 이동을 효과적으로 억제할 수 있다. 그 결과, 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태의 생성 효율을 향상시킬 수 있고, 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

≪1-8. 재료≫

발광층(130)에 있어서, 상기 에너지 준위를 갖는 게스트 재료(132)로서는, 안트라센, 테트라센, 크리센, 피렌, 페릴렌, 아크리돈 중에서 선택되는 하나 이상의 골격과, 방향족 아민, 알킬기, 아릴기 중에서 선택되는 하나 이상의 치환기를 갖는 재료가 바람직하다. 또한, 당해 골격과, 당해 치환기가 결합함으로써, 최저 여기 일중항 에너지 준위가 안정화되고, 제2 여기 삼중항 에너지 준위가 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상이 되기 쉽기 때문에 적합하다. 또한, 동일 구조를 갖는 당해 2개의 치환기와, 당해 골격이 결합함으로써 최저 여기 일중항 에너지 준위가 안정화되고, 제2 여기 삼중항 에너지 준위가 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상이 되기 쉽기 때문에 적합하다. 또한, 당해 골격을 갖는 유기 재료는, 형광 양자 수율이 높기 때문에 발광 재료에 적합하다. 또한, 당해 골격을 갖는 유기 재료는 신뢰성이 양호하기 때문에 발광 재료에 적합하다.

상기, 게스트 재료(132)가 갖는 치환기의 일례인, 방향족 아민으로서는, NH기를 갖지 않는, 소위 3급 아민이 바람직하고, 특히 아릴아민 골격이 바람직하다. 아릴 골격의 아릴기로서는, 탄소수가 6 내지 13의 치환 또는 비치환된 아릴기가 바람직하고, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기 등을 들 수 있다. 또한 당해 아릴기는 치환기를 갖고 있어도 되고, 상기 치환기는 서로 결합하여 환을 형성해도 된다. 당해 치환기로서는, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기도 치환기로서 선택할 수 있다. 탄소수 1 내지 6의 알킬기로서는 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, n-헥실기 등을 들 수 있다. 또한, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기로서는 구체적으로는, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 들 수 있다. 또한, 탄소수 6 내지 13의 아릴기로서는, 페닐기, 나프틸기, 비페닐기, 플루오레닐기 등을 구체예로서 들 수 있다. 또한, 치환기가 서로 결합하여 환을 형성하는 예로서는, 예를 들어, 플루오렌 골격에 있어서의 9위의 탄소가 치환기로서 페닐기를 2개 갖는 경우, 당해 페닐기끼리가 결합함으로써, 스피로플루오렌 골격을 형성하는 경우를 들 수 있다. 또한, 비치환된 경우, 합성의 용이함이나 원료의 가격 면에서 유리하다.

또한, 상기 게스트 재료(132)가 갖는 치환기의 일례인, 알킬기 및 아릴기로서는, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 치환 또는 비치환된 아릴기도 치환기로서 선택할 수 있다. 탄소수 1 내지 6의 알킬기로서는 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, n-헥실기 등을 들 수 있다. 또한, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기로서는 구체적으로는, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 들 수 있다. 또한, 탄소수 6 내지 13의 아릴기로서는, 페닐기, 나프틸기, 비페닐기, 플루오레닐기 등을 들 수 있다. 또한 당해 아릴기는 치환기를 갖고 있어도 되고, 상기 치환기는 서로 결합하여 환을 형성해도 된다. 당해 치환기로서는, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 방향족 아민, 또는 π 전자 과잉형 복소 방향족도 치환기로서 선택할 수 있다. 탄소수 1 내지 6의 알킬기로서는 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, n-헥실기 등을 들 수 있다. 또한, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기로서는 구체적으로는, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 들 수 있다. 또한, 탄소수 6 내지 13의 아릴기로서는, 페닐기, 나프틸기, 비페닐기, 플루오레닐기 등을 구체예로서 들 수 있다. 또한, 방향족 아민으로서는, NH 결합을 갖지 않는, 소위 3급 아민이 바람직하고, 특히 아릴아민 골격이 바람직하다. 아릴아민 골격의 아릴기로서는, 탄소수 6 내지 13의 치환 또는 비치환된 아릴기가 바람직하고, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기 등을 들 수 있다. 또한, π 전자 과잉형 복소 방향족으로서는, 푸란 골격, 티오펜 골격 또는 피롤 골격이 안정되고 신뢰성이 양호하기 때문에 바람직하고, 푸란 골격으로서는 디벤조푸란 골격이, 티오펜 골격으로서는 디벤조티오펜 골격이, 피롤 골격으로서는 인돌 골격 및 카르바졸 골격이 각각 바람직하다. 또한, 이들 π 전자 과잉형 복소 방향족이 치환기를 더 가져도 된다. 또한, 치환기가 서로 결합하여 환을 형성하는 예로서는, 예를 들어, 플루오렌 골격에 있어서의 9위의 탄소가 치환기로서 페닐기를 2개 갖는 경우, 당해 페닐기끼리가 결합함으로써, 스피로플루오렌 골격을 형성하는 경우를 들 수 있다. 또한, 비치환된 경우, 합성의 용이함이나 원료의 가격 면에서 유리하다.

상기, 알킬기 및 아릴기의 일례로서는, 하기 화학식 (R-1) 내지 (R-30)으로 표시되는 기이다. 또한, 알킬기 및 아릴기로서 사용할 수 있는 기는 이들에 한정되지 않는다.

상기 에너지 준위, 또는 상기 구조를 갖는 게스트 재료의 구체예로서는, 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPAnth), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA), N,N,9-트리페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 9,10-비스(디페닐아미노)안트라센(약칭: DPhA2A), N,N'-디페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스 [3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌(약칭: TBP), N,N'-디페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 5,6,11,12-테트라페닐나프타센(관용명: 루브렌), 6,12-비스(디페닐아미노)크리센(약칭: DPhA2C), 등을 들 수 있다.

상기 게스트 재료(132)에 사용할 수 있는 유기 화합물의 일례에 대해서, 각각의 최저 여기 일중항 에너지 준위, 최저 여기 삼중항 에너지 준위, 및 제2 여기 삼중항 에너지 준위를 표 1에 나타낸다. 또한, 그것들의 유기 화합물의 구조 및 약칭을 이하에 나타낸다.

표 1에 나타내는 에너지 준위를 구하기 위해서, 상기 유기 화합물의 일중항 기저 상태에 있어서의 최안정 구조를, 밀도 범함수법(DFT)을 사용하여 계산하였다. 또한, 양자화학 계산 프로그램으로서는, Gaussian09를 사용하였다. 기저 함수로서는, 6-311G(d, p)를 사용하고, 범함수는 B3LYP를 사용하였다. 계산은, 하이퍼포먼스 컴퓨터(SGI사 제조, ICE X)를 사용하여 행했다. 또한, 시간 의존 밀도 범함수법(TD-DFT)을 사용하여, 일중항 여기 에너지 준위 및 삼중항 여기 에너지 준위를 산출하였다. 또한, DFT의 전체 에너지는, 퍼텐셜 에너지, 전자 사이 정전 에너지, 전자의 운동 에너지와 복잡한 전자 사이의 상호 작용을 모두 포함하는 교환 상관 에너지의 합으로 표시된다. DFT에서는, 전자 밀도로 표현된 일 전자 포텐셜의 범함수(함수의 함수의 의미)로 교환 상관 상호 작용을 근사하고 있기 때문에, 계산은 고정밀도이다.

표 1에 나타내는 유기 화합물은, 제2 여기 삼중항 에너지 준위가, 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상이다. 따라서, 표 1에 나타내는 유기 화합물을 게스트 재료(132)로서 사용함으로써, 도 1의 (C)에 있어서의 루트 E₃에 나타내는 삼중항 여기 에너지의 에너지 이동 과정을 억제할 수 있고, 루트 A₁의 역항간 교차 및 그것에 이어지는 루트 E₁에 나타내는 일중항 여기 에너지의 에너지 이동 과정이 발생하기 쉬워진다. 따라서, 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태의 생성 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 발광층(130)에 있어서, 호스트 재료(131)는 1종의 화합물로 구성되어 있어도 되고, 복수의 화합물로 구성되어 있어도 되지만, 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위가, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 이상이고, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위가, 게스트 재료(132)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 이상이 되는 화합물을, 호스트 재료(131)로서 사용하면 바람직하다. 예를 들어, 호스트 재료(131)가 1종의 화합물로 구성되는 경우, 이하의 화합물을 사용할 수 있다.

먼저, 풀러렌이나 그 유도체, 프로플라빈 등의 아크리딘 유도체, 에오신 등을 들 수 있다. 또한 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린을 들 수 있다. 상기 금속 함유 포르피린으로서는, 예를 들어, 이하의 구조식으로 표시되는 프로토포르피린-불화주석 착체(SnF₂(Proto IX)), 메소포르피린-불화주석 착체(SnF₂(Meso IX)), 헤마토포르피린-불화주석 착체(SnF₂(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸에스테르-불화주석 착체(SnF₂(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-불화주석 착체(SnF₂(OEP)), 에티오포르피린-불화주석 착체(SnF₂(Etio I)), 옥타에틸포르피린-염화백금 착체(PtCl₂OEP) 등을 들 수 있다. 상기에서 기재한 유기 화합물에 대해서, 구조 및 약칭을 이하에 나타낸다.

또한, 1종의 화합물로 구성되는 호스트 재료(131)로서는, 이하의 구조식에 표시되는 2-(비페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인드로[2,3-a]카르바졸-11-일)-1,3,5-트리아진(약칭: PIC-TRZ), 2,-{4-[3-(N-페닐-9H-카르바졸-3-일)-9H-카르바졸-9-일]페닐}-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(약칭: PCCzPTzn), 2-[4-(10H-페녹사진-10-일)페닐]-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(약칭: PXZ-TRZ), 3-[4-(5-페닐-5,10-디히드로페나진-10-일)페닐]-4,5-디페닐-1,2,4-트리아졸(약칭: PPZ-3TPT), 3-(9,9-디메틸-9H-아크리딘-10-일)-9H-크산텐-9-온(약칭: ACRXTN), 비스[4-(9,9-디메틸-9,10-디히드로 아크리딘)페닐]술폰(약칭: DMAC-DPS), 10-페닐-10H,10'H-스피로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA) 등의 π 전자 과잉형 복소 방향환 및 π 전자 부족형 복소 방향환을 갖는 복소환 화합물도 사용할 수 있다. 상기 복소환 화합물은, π 전자 과잉형 복소 방향환 및 π 전자 부족형 복소 방향환을 갖기 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 높아서 바람직하다. 또한, π 전자 과잉형 복소 방향환과 π 전자 부족형 복소 방향환이 직접 결합한 물질은, π 전자 과잉형 복소 방향환의 도너성과 π 전자 부족형 복소 방향환의 억셉터성이 모두 강하고, 일중항 여기 상태의 에너지 준위와 삼중항 여기 상태의 에너지 준위의 차가 작아지기 때문에, 특히 바람직하다.

상기 호스트 재료(131)에 사용할 수 있는 유기 화합물의 일례에 대해서, 각각의 최저 여기 일중항 에너지 준위, 및 최저 여기 삼중항 에너지 준위를 표 2에 나타낸다. 또한, 그것들의 유기 화합물의 구조 및 약칭을 이하에 나타낸다.

표 2에 나타내는 에너지 준위는, 표 1과 마찬가지의 계산 방법을 사용하여 산출하였다. 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 있어서, 일례로서, 표 2에 나타내는 바와 같은 유기 화합물과, 표 1에 나타낸 바와 같은 유기 화합물 중에서 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위가, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 이상이고, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위가, 게스트 재료(132)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 이상이 되도록, 각각, 호스트 재료(131)와, 게스트 재료(132)로 사용하면 바람직하다. 그렇게 함으로써, 도 1의 (C)에 있어서의 루트 E₃에 나타내는 삼중항 여기 에너지의 에너지 이동 과정을 억제할 수 있고, 루트 A₁의 역항간 교차 및 그것에 이어지는 루트 E₁에 나타내는 일중항 여기 에너지의 에너지 이동 과정이 발생하기 쉬워진다. 따라서, 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태의 생성 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 표 2에 나타내는 유기 화합물은, 모두 최저 여기 일중항 에너지 준위와 최저 여기 삼중항 여기 에너지 준위의 에너지 차가 0eV를 초과하고 0.2eV 이하이다. 따라서, 이들 유기 화합물은, 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타낼 수 있는 화합물이다.

여기서, 일례로서, PCCzPTzn에 대해서, 시간 분해 발광 측정에 의한 과도 형광 특성의 측정을 행하였다.

시간 분해 발광 측정은, 석영 기판 위에 PCCzPTzn을 두께가 50㎚가 되도록 증착한 박막 샘플을 사용하여 측정을 행하였다.

측정에는 피코초 형광 수명 측정 시스템(하마마츠포토닉스사 제조)을 사용하였다. 본 측정에서는, 박막이 나타내는 형광 발광의 수명을 측정하기 위해서, 박막에 펄스 레이저를 조사하고, 레이저 조사 후로부터 감쇠해 가는 발광을 스트리크 카메라에 의해 시간 분해 측정하였다. 펄스 레이저에는 파장이 337㎚인 질소 가스 레이저를 사용하여, 500ps의 펄스 레이저를 10㎐의 주기로 박막에 조사하고, 반복 측정한 데이터를 적산함으로써, S/N비가 높은 데이터를 얻었다. 또한, 측정은 실온(23℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.

측정에 의해 얻어진 PCCzPTzn의 과도 형광 특성을 도 2에 도시한다.

또한, 도 2에 도시하는 감쇠 곡선에 대해서, 이하의 수학식 4를 사용하여 피팅을 행하였다.

수학식 4에 있어서, L은 규격화된 발광 강도를 나타내고, t는 경과 시간을 나타낸다. 감쇠 곡선의 피팅을 행한 결과, n이 1 내지 3에서 피팅을 행할 수 있었다. 감쇠 곡선의 피팅 결과로부터, PCCzPTzn의 박막 샘플의 발광 성분에는, 형광 수명이 0.015μs인 형광 성분과, 1.5μs인 지연 형광 성분이 포함되어 있는 것을 알았다. 즉, PCCzPTzn은, 실온에서 지연 형광을 나타내는, 열활성화 지연 형광체라고 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 있어서, 발광층(130)에 있어서의 게스트 재료(132) 및 호스트 재료(131)의 일중항 여기 에너지 준위 및 삼중항 에너지 준위를, 상술한 구성으로 함으로써, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다.

또한, 발광층(130)은, 증착법(진공 증착법을 포함), 잉크젯법, 도포법, 그라비아 인쇄 등의 방법으로 형성할 수 있다.

<2. 발광 소자의 구성예 2>

이어서, 도 1의 (B), 도 1의 (C)에 도시하는 구성과 상이한 구성에 대해서, 도 3의 (A), 도 3의 (B)를 사용하여, 이하에 설명한다.

도 3의 (A)는 도 1의 (A)에 도시하는 발광층(130)의 일례를 도시하는 단면 모식도이다. 도 3의 (A)에 도시하는 발광층(130)은 호스트 재료(131)와, 게스트 재료(132)를 갖고, 호스트 재료(131)는 유기 화합물(131_1)과, 유기 화합물(131_2)을 갖는다.

유기 화합물(131_1)과, 유기 화합물(131_2)은, 여기 착체를 형성하는 조합이면 바람직하다. 여기 착체는, 일중항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차가 매우 작아지기 쉬운 성질을 갖고 있기 때문에, 삼중항 여기 상태로부터 일중항 여기 상태로의 천이(역항간 교차)가 발생하기 쉽다.

또한, 유기 화합물(131_1)과, 유기 화합물(131_2)이, 여기 착체를 형성하는 조합이 되도록, 호스트 재료(131)를 사용한 경우에 있어서도, 이하의 2개의 과정에 의해, 게스트 재료(132)로부터의 발광이 얻어진다.

(α) 직접 재결합 과정

(β) 에너지 이동 과정

또한, (α) 직접 재결합 과정에 대해서는, 상기 1-2.에서 설명한 과정과 마찬가지이기 때문에, 여기에서의 설명은 생략한다.

≪2-1. (β) 에너지 이동 과정을 거치는 발광 기구≫

발광층(130)에 있어서의 여기 착체를 형성하는 유기 화합물(131_1)과, 유기 화합물(131_2)의 조합은, 여기 착체를 형성하는 것이 가능한 조합이라면 특별히 한정은 없지만, 한쪽이 정공 수송성을 갖는 재료이며, 다른 쪽이 전자 수송성을 갖는 재료인 것이 더 바람직하다. 이 경우, 도너-억셉터형 여기 상태를 형성하기 쉬워져, 효율적으로 여기 착체를 형성할 수 있게 된다. 또한, 정공 수송성을 갖는 재료와 전자 수송성을 갖는 재료의 조합에 의해, 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)의 조합을 구성하는 경우, 그 혼합비에 의해 캐리어 밸런스를 용이하게 제어할 수 있다. 구체적으로는 정공 수송성을 갖는 재료:전자 수송성을 갖는 재료=1:9 내지 9:1(중량비)의 범위가 바람직하다. 또한, 상기 구성을 가짐으로써, 용이하게 캐리어 밸런스를 제어할 수 있는 점에서, 재결합 영역의 제어도 간편하게 행할 수 있다.

또한, 유기 화합물(131_1)과, 유기 화합물(131_2)에 의해 형성되는 여기 착체의 최저 여기 일중항 에너지 준위와 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위와의 차가 0eV를 초과하고 0.2eV 이하이면 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 여기 착체의 삼중항 여기 에너지 준위로부터 일중항 여기 에너지 준위로의 천이(역항간 교차)가 일어나기 쉽다. 따라서, 여기 착체, 즉 호스트 재료(131)의 일중항 여기 상태의 생성 효율을 높일 수 있다. 또한, 역항간 교차를 효율적으로 발생시키기 위해서는, 여기 착체의 삼중항 여기 에너지 준위가, 여기 착체를 형성하는 각 유기 화합물(유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2))의 삼중항 여기 에너지 준위보다도 낮은 것이 바람직하다. 이에 의해, 유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2)에 의한 여기 착체의 삼중항 여기 에너지의 퀀치(quench)가 발생하기 어려워져, 효율적으로 역항간 교차가 발생한다.

또한, 호스트 재료(131)의 발광 스펙트럼(여기서는, 유기 화합물(131_1)과, 유기 화합물(131_2)에 의해 형성되는 여기 착체의 발광 스펙트럼)과, 게스트 재료(132)의 가장 장파장측에 나타나는 흡수대가 겹치면 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 호스트 재료(131)의 일중항 여기 상태로부터 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태로의 에너지 이동이 발생하기 쉬워진다. 따라서, 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태의 생성 효율을 높일 수 있고, 발광 효율을 높일 수 있다.

여기서, 여기 착체의 에너지 이동 과정을 설명하기 위해서, 도 3의 (B)에 에너지 준위의 상관을 설명하는 모식도를 도시한다. 또한, 도 3의 (B)에 있어서의 표기 및 부호는 이하와 같다.

·Host1(131_1): 유기 화합물(131_1)

·Host2(131_2): 유기 화합물(131_2)

·Guest(132): 게스트 재료(132)(형광 재료)

·S_H1: 유기 화합물(131_1)의 최저 여기 일중항 에너지 준위

·T_H1: 유기 화합물(131_1)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위

·S_E: 여기 착체의 최저 여기 일중항 에너지 준위

·T_E: 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위

캐리어가 발광층(130)에 수송되면, 유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2)은, 한쪽이 홀을, 다른 쪽이 전자를 수취하고, 양이온과 음이온이 근접함으로써 빠르게 여기 착체를 형성한다. 또는, 한쪽이 여기 상태가 되면, 빠르게 다른 쪽 물질과 상호 작용함으로써 여기 착체를 형성한다. 따라서, 발광층(130)에 있어서의 여기자의 대부분이 여기 착체로서 존재한다. 여기 착체는, 유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2)의 어느 쪽보다도 밴드 갭은 작아지기 때문에, 한쪽 홀과 다른 쪽 전자 재결합으로부터 여기 착체가 형성됨으로써, 구동 전압을 낮출 수 있다.

도 3의 (B)에 도시하는 바와 같이, 호스트 재료(131)가 갖는 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)이 여기 착체를 형성한다. 이때, 도너-억셉터형 여기 상태를 형성할 수 있게 되므로, 여기 착체의 S_E와 여기 착체의 T_E는 서로 근접한다.

여기 착체의 여기 상태가 일중항 여기 상태이고, 또한, 여기 착체의 S_E가, 게스트 재료의 S_1G 이상인 경우, 도 3의 (B)의 루트 E₄에 나타내는 바와 같이, 여기 착체의 S_E로부터 게스트 재료(132)의 S_1G로 여기 에너지가 이동하여, 게스트 재료(132)가 일중항 여기 상태가 된다. 일중항 여기 상태가 된 게스트 재료(132)로부터는 형광 발광이 얻어진다. 즉, 하기 일반식 (G3)과 같이, 여기 착체의 일중항 여기 상태로부터, 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태로의 에너지 이동이 발생한다.

¹[H-A]^*+¹G → ¹H+¹A+¹G^* (G3)

또한, 일반식 (G3) 중, ¹[H-A]^*은 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)로 형성되는 여기 착체의 최저 여기 일중항 상태를 나타내고, ¹G는 게스트 재료(132)의 일중항 기저 상태를 나타내고, ¹H는 유기 화합물(131_1)의 일중항 기저 상태를 나타내고, ¹A는 유기 화합물(131_2)의 일중항 기저 상태를 나타내고, ¹G^*은 게스트 재료(132)의 최저 여기 일중항 상태를 나타낸다.

따라서, 호스트 재료(131)로서 기능하는 여기 착체의 여기 상태가 일중항 여기 상태일 경우, 여기 착체의 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_E)는 게스트 재료(132)의 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_1G) 이상이면 바람직하다.

이어서, 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)이 여기 착체를 형성하고, 그것이 삼중항 여기 상태일 경우, 하기 2개의 과정을 따라가서 형광 발광이 얻어진다.

여기 착체는, 역항간 교차에 의해 삼중항 여기 에너지의 일부를 일중항 여기 에너지로 변환하는 기능을 갖고 있기 때문에, 먼저 첫번째 과정으로서, 도 3의 (B)의 루트 A₂에 나타내는 바와 같이, 여기 착체의 T_E로부터 역항간 교차(업컨버젼)에 의해, S_E로 여기 에너지가 이동한다.

그것에 이어지는 두번째 과정으로서, 여기 착체의 S_E가, 게스트 재료(132)의 S_1G 이상인 경우, 도 3의 (B)의 루트 E₄에 나타내는 바와 같이, 여기 착체의 S_E로부터 게스트 재료(132)의 S_1G로 여기 에너지가 이동하고, 게스트 재료(132)가 일중항 여기 상태가 된다. 일중항 여기 상태가 된 게스트 재료(132)로부터는 형광 발광이 얻어진다.

또한, 상기에 나타내는 루트 A₂ 및 루트 E₄의 과정을, 본 명세서 등에 있어서 ExSET(Exciplex-Singlet Energy Transfer) 또는 ExEF(Exciplex-Enhanced Fluorescence)라고 호칭하는 경우가 있다.

상기 첫번째 과정 및 두번째 과정은, 하기 일반식 (G4)로 표시된다.

³[H-A]^*+¹G→(역항간 교차) → ¹[H-A]^*+¹G → ¹H+¹A+¹G^* (G4)

또한, 일반식 (G4) 중, ³[H-A]^*은 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)로 형성되는 여기 착체의 최저 여기 삼중항 상태를 나타내고, ¹G는 게스트 재료(132)의 일중항 기저 상태를 나타내고, ¹[H-A]^*은 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)로 형성되는 여기 착체의 최저 여기 일중항 상태를 나타내고, ¹H는 유기 화합물(131_1)의 일중항 기저 상태를 나타내고, ¹A는 유기 화합물(131_2)의 일중항 기저 상태를 나타내며, ¹G^*은 게스트 재료(132)의 최저 여기 일중항 상태를 나타낸다.

일반식 (G4)에 나타내는 바와 같이, 여기 착체의 최저 여기 삼중항 상태(³[H-A]^*)로부터 역항간 교차에 의해, 여기 착체의 최저 여기 일중항 상태(¹[H-A]^*)가 생성되고, 그 후, 게스트 재료(132)의 최저 여기 일중항 상태(¹G^*)로 여기 에너지가 이동한다.

호스트 재료(131)를 상술한 구성으로 함으로써, 상기 (β) 에너지 이동 과정이 효율적으로 발생하고, 여기 착체의 일중항 여기 에너지 및 삼중항 여기 에너지의 양쪽이 효율적으로 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태로 변환되기 때문에, 발광층(130)의 게스트 재료(132)(형광 재료)로부터의 발광을, 효율적으로 얻는 것이 가능하게 된다.

단, 여기 착체로부터 게스트 재료(132)로 여기 에너지가 이동하기 전에, 여기 착체가 당해 여기 에너지를 광 또는 열로서 방출하여 실활되어 버리면, 발광 효율이 저하되게 된다. 또한, 그 이전의 과정으로서, 여기 착체에 있어서 삼중항 여기 상태로부터 일중항 여기 상태로 역항간 교차하는 A₂의 과정의 효율이 떨어져 버리면, 역시 발광 효율이 저하되게 된다. 특히, 여기 착체의 T_E가, 게스트 재료(132)의 T_1G보다도 낮은 경우에는, S_E≥S_1G>T_1G>T_E가 되기 때문에, T_E와 S_E의 에너지 차가 커져 버린다. 그 결과, 도 3의 (B)의 루트 A₂의 역항간 교차 및 그것에 이어지는 루트 E₄에 나타내는 에너지 이동 과정이 발생하기 어려워져, 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태의 생성 효율이 저하된다. 따라서, 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_E)는, 게스트 재료(132)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_1G) 이상이면 바람직하다. 또한, 이들 에너지 준위의 에너지 차는 큰 편이 더욱 바람직하다. 구체적으로는, 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_E)와 게스트 재료(132)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_1G)의 에너지 차는, 바람직하게는 0.5eV 이상이고, 보다 바람직하게는 1.0eV 이상이다.

또한, 이때, 여기 착체가 열 활성화 지연 형광을 나타내는 경우, 여기 착체의 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_E)는, 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_E) 이상의 에너지이기 때문에, 게스트 재료(132)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_1G) 이상이 된다. 즉, 여기 착체의 열 활성화 지연 형광의 발광 에너지는, 게스트 재료(132)의 인광 발광 에너지 이상이면 바람직하다. 또한, 이들 에너지 준위의 에너지 차는 큰 편이 더욱 바람직하다. 구체적으로는, 여기 착체의 열 활성화 지연 형광의 발광 에너지와 게스트 재료(132)의 인광 발광 에너지의 에너지 차는, 바람직하게는 0.5eV 이상이고, 보다 바람직하게는 1.0eV 이상이다.

이때, 도 3의 (B)의 루트 E₅에 나타내는 바와 같이, 여기 착체의 T_E로부터 게스트 재료(132)의 T_1G로 여기 에너지가 이동하는 경우에도 열실활된다. 따라서, 도 3의 (B)의 루트 E₅에 나타내는 에너지 이동이 적은 쪽이, 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태의 생성 효율을 저감할 수 있고, 열실활을 감소시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 그러기 위해서는, 호스트 재료(131)에 대한 게스트 재료(132)의 농도는 낮은 편이 바람직하다.

또한, 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 에너지 준위 중 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_1G)보다 높은 에너지를 갖는 제2 여기 삼중항 에너지 준위(T_2G)가 S_1G보다도 낮은 경우, 도 3의 (B)의 루트 E₆에 나타내는 바와 같이, 여기 착체의 T_E로부터 게스트 재료(132)의 T_2G로 여기 에너지의 일부가 이동하기 쉬워진다. 게스트 재료(132)는 제2 여기 삼중항 상태인 경우에도 열실활되기 때문에, 발광에 기여하지 않는다.

또한, 여기 착체로부터 게스트 재료(132)로 여기 에너지가 이동하는 경우, 서로의 에너지 준위의 에너지 차가 작은 편이 에너지 이동하기 쉽다. 즉, 게스트 재료(132)의 T_2G가 T_1G보다 높고, S_1G보다도 낮은 경우, 루트 E₆에 나타내는 바와 같이, 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_E)로부터 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위(T_2G)로의 에너지 이동이 발생하기 쉬워져, 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태의 생성 확률이 향상된다. 그로 인해, 루트 A₂의 역항간 교차 및 그것에 이어지는 루트 E₄에 나타내는 에너지 이동 과정이 발생하기 어려워져, 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태의 생성 효율이 저하된다. 즉, 도 3의 (B)의 루트 E₆에 나타내는 에너지 이동 과정이 적은 편이, 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태의 생성 효율을 저감할 수 있고, 열실활을 감소할 수 있으므로 바람직하다.

따라서, 도 3의 (B)의 루트 E₆에 나타내는 에너지 이동 과정을 억제하기 위해서는, 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위(T_2G)가 게스트 재료(132)의 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_1G) 이상이면 바람직하다.

또한, 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위(T_2G)는, 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_E) 이상이고, 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_E)는, 게스트 재료(132)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_1G) 이상이면 바람직하다.

또한, 도 3의 (B)의 루트 E₆에 나타내는 에너지 이동 과정을 억제하고, 루트 A₂의 역항간 교차 및 그것에 이어지는 루트 E₄에 나타내는 에너지 이동 과정이 효율적으로 발생되기 위해서는, 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위(T_2G)는 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_E) 이상이고, 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_E)는, 게스트 재료(132)의 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_1G) 이상이면 더욱 바람직하다. 또한, 이때, 여기 착체의 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_E)는 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_E) 이상의 에너지이기 때문에, 게스트 재료(132)의 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_1G) 이상이 된다. 즉, 여기 착체가 열 활성화 지연 형광을 나타내는 경우, 여기 착체의 열 활성화 지연 형광의 발광 에너지는, 게스트 재료(132)의 형광 발광 에너지 이상이면 바람직하다.

또한, 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위(T_2G)는 여기 착체의 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_E) 이상이면 더욱 바람직하다. 이때, 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_E)는, 여기 착체의 최저 여기 일중항 에너지 준위(S_E)보다 낮은 에너지이기 때문에, 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T_E)로부터 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위(T_2G)로의 에너지 이동을 효과적으로 억제할 수 있다. 그 결과, 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태의 생성 효율을 향상시킬 수 있고, 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 게스트 재료(132)에서의 직접 재결합 과정이 지배적이게 되면, 발광층 내에서 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태가 다수 생성되게 되고, 열실활에 의해 발광 효율을 손상시켜 버린다. 즉, 상술한 (α) 직접 재결합 과정보다도 (β) 에너지 이동 과정의 비율이 많은 편이, 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태의 생성 효율을 저감할 수 있어, 열실활을 감소시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 그러기 위해서는, 유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2)에 대한 게스트 재료(132)의 농도는 낮은 편이 바람직하다.

≪2-2. 재료≫

발광층(130)에 있어서, 호스트 재료(131)가 유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2)에 의해 형성되는, 즉 호스트 재료가 2종류의 재료로 구성되는 경우, 예를 들어 이하의 재료를 사용할 수 있다.

또한, 유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2)은, 여기 착체를 형성하는 2종류가 조합된 유기 화합물을 사용하면 바람직하다. 이 경우, 여러 가지 유기 화합물을 적절히 사용할 수 있지만, 효율적으로 여기 착체를 형성하기 위해서, 전자를 수취하기 쉬운 화합물(전자 수송성을 갖는 재료)과, 정공을 수취하기 쉬운 화합물(정공 수송성을 갖는 재료)을 조합하는 것이 특히 바람직하다.

왜냐하면, 전자 수송성을 갖는 재료와, 정공 수송성을 갖는 재료를 조합하여 여기 착체를 형성하는 호스트 재료로 하는 경우, 전자 수송성을 갖는 재료 및 정공 수송성을 갖는 재료의 혼합 비율을 조절함으로써, 발광층에 있어서의 정공과 전자의 캐리어 밸런스를 최적화하는 것이 용이하게 된다. 발광층에 있어서의 정공과 전자의 캐리어 밸런스를 최적화함으로써, 발광층 중에서 전자와 정공의 재결합이 일어나는 영역이 편중되는 것을 억제할 수 있다. 재결합이 일어나는 영역의 편중을 억제함으로써, 발광 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

전자를 수취하기 쉬운 화합물(전자 수송성을 갖는 재료)로서는, π 전자 부족형 복소 방향족이나 금속 착체 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 비스(10-히드록시벤조[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-벤조옥사졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체나, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭: PBD), 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 9-[4-(4,5-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸-3-일)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzTAZ1), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CO11), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤조이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 등의 아졸 골격을 갖는 복소환 화합물이나, 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(디벤조티오펜-4-일)비페닐-3-일]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카르바졸-9-일)비페닐-3-일]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 2-[3-{3-(9H-카르바졸-9-일)-9H-카르바졸-9-일}-페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzCzPDBq), 4,6-비스[3-(9H-카르바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-디벤조티에닐)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II) 등의 디아진 골격을 갖는 복소환 화합물이나, PCCzPTzn 등의 트리아진 골격을 갖는 복소환 화합물이나, 3,5-비스[3-(9H-카르바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트리[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리딘 골격을 갖는 복소환 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 디아진 골격 및 트리아진 골격을 갖는 복소환 화합물이나 피리딘 골격을 갖는 복소환 화합물은, 신뢰성이 양호하여 바람직하다. 특히, 디아진(피리미딘이나 피라진) 골격 및 트리아진 골격을 갖는 복소환 화합물은, 전자 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여한다.

정공을 수취하기 쉬운 화합물(정공 수송성을 갖는 재료)로서는, π 전자 과잉형 복소 방향족 또는 방향족 아민 등을 적절하게 사용할 수 있다. 구체적으로는, 2-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]스피로-9,9'-비플루오렌(약칭: PCASF), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(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-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-디페닐-4''-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-디(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-디메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-스피로-9,9'-비플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF), N-(1,1'-비페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF) 등의 방향족 아민 골격을 갖는 화합물이나, 1,3-비스(N-카르바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-디페닐페닐)-9-페닐카르바졸(약칭: CzTP), 3,6-디(9H-카르바졸-9-일)-9-페닐-9H-카르바졸(약칭: PhCzGI), 2,8-디(9H-카르바졸-9-일)-디벤조티오펜(약칭: Cz2DBT), 9-페닐-9H-3-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)카르바졸(약칭: PCCP) 등의 카르바졸 골격을 갖는 화합물이나, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트리일)트리(디벤조티오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-디페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]디벤조티오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐디벤조티오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 티오펜 골격을 갖는 화합물이나, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트리일)트리(디벤조푸란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}디벤조푸란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등의 푸란 골격을 갖는 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 방향족 아민 골격을 갖는 화합물이나 카르바졸 골격을 갖는 화합물은, 신뢰성이 양호하고, 또한, 정공 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다.

유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2)은, 상술한 화합물에 한정되지 않고 캐리어를 수송할 수 있으며, 또한 여기 착체를 형성할 수 있는 조합이고, 당해 여기 착체의 발광이, 발광 물질의 흡수 스펙트럼에 있어서의 가장 장파장측의 흡수대(발광 물질의 일중항 기저 상태로부터 일중항 여기 상태로의 천이에 상당하는 흡수)와 겹쳐 있으면 되고, 다른 재료를 사용해도 된다.

또한, 도 3의 (A)에 도시하는 발광층(130)에 있어서, 게스트 재료(132)로서 사용할 수 있는 재료로서는, 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위가, 게스트 재료(132)의 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상인 재료를 사용하면 바람직하다.

또한, 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위가, 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 이상이며, 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위가, 게스트 재료(132)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 이상이면 바람직하다.

상기 에너지 준위를 갖는 게스트 재료(132)로서는, 안트라센, 테트라센, 크리센, 피렌, 페릴렌, 아크리돈 중에서 선택되는 하나 이상의 골격과, 방향족 아민, 알킬기, 아릴기 중에서 선택되는 하나 이상의 치환기를 갖는 재료가 바람직하다. 또한, 당해 골격과, 당해 치환기가 결합함으로써 최저 여기 일중항 에너지 준위가 저하되고, 제2 여기 삼중항 에너지 준위가 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상이 되기 쉬우므로 적합하다. 또한, 동일 구조를 갖는 당해 2개의 치환기와, 당해 골격이 결합함으로써 최저 여기 일중항 에너지 준위가 저하되고, 제2 여기 삼중항 에너지 준위가 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상이 되기 쉬우므로, 적합하다. 또한, 당해 골격을 갖는 유기 화합물은, 형광 양자 수율이 높기 때문에, 발광 재료에 적합하다. 또한, 당해 골격을 갖는 유기 화합물은, 신뢰성이 양호하기 때문에 발광 재료에 적합하다.

또한, 상기 에너지 준위, 또는 상기 구조를 갖는 게스트 재료(132)의 구체예로서는, 1-8.에 나타내는 게스트 재료(132)와 마찬가지이기 때문에, 여기에서의 설명은 생략한다.

상기 에너지 준위, 또는 상기 구조를 갖는 유기 화합물을 게스트 재료(132)로서 사용함으로써 도 3의 (B)에 있어서의 루트 E₆에 나타내는 삼중항 여기 에너지의 에너지 이동 과정을 억제할 수 있고, 루트 A₂의 역항간 교차 및 그것에 이어지는 루트 E₄에 나타내는 일중항 여기 에너지의 에너지 이동 과정이 발생하기 쉬워진다. 따라서, 게스트 재료(132)의 일중항 여기 상태의 생성 효율을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 있어서는, 발광층(130)에 있어서의 게스트 재료(132) 및 호스트 재료(131)의 일중항 여기 에너지 준위 및 삼중항 여기 에너지 준위를, 상술한 구성으로 함으로써, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다.

또한, 발광층(130)은 증착법(진공 증착법을 포함), 잉크젯법, 도포법, 그라비아 인쇄 등의 방법으로 형성할 수 있다.

<3. 발광 소자의 구성 요소>

이어서, 도 1의 (A)에 도시하는 발광 소자(150)의 기타 구성의 상세에 대해서, 이하 설명한다.

≪3-1. 1쌍의 전극≫

전극(101) 및 전극(102)은 발광층(130)에 정공과 전자를 주입하는 기능을 갖는다. 전극(101) 및 전극(102)은 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물이나 적층체 등을 사용하여 형성할 수 있다. 금속으로서는 알루미늄이 전형예이며, 그 밖에 은, 텅스텐, 크롬, 몰리브덴, 구리, 티타늄 등의 전이 금속, 리튬이나 세슘 등의 알칼리 금속, 칼슘, 마그네슘 등의 제2족 금속을 사용할 수 있다. 전이 금속으로서 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속을 사용해도 된다. 합금으로서는, 상기 금속을 포함하는 합금을 사용할 수 있고, 예를 들어 MgAg, AlLi 등을 들 수 있다. 도전성 화합물로서는, 산화인듐-산화주석(Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물을 들 수 있다. 도전성 화합물로서 그래핀 등의 무기 탄소계 재료를 사용해도 된다. 상술한 바와 같이, 이들 재료의 복수를 적층함으로써 전극(101) 및 전극(102) 중 한쪽 또는 양쪽을 형성해도 된다.

또한, 발광층(130)으로부터 얻어지는 발광은, 전극(101) 및 전극(102) 중 한쪽 또는 양쪽을 통하여 취출된다. 따라서, 전극(101) 및 전극(102) 중 적어도 하나는 가시광을 투과한다. 광을 취출하는 쪽의 전극에 금속이나 합금 등의 광투과성이 낮은 재료를 사용하는 경우에는, 가시광을 투과할 수 있는 정도의 두께(예를 들어, 1㎚ 내지 10㎚의 두께)로 전극(101) 및 전극(102) 중 한쪽 또는 양쪽을 형성하면 된다.

≪3-2. 정공 주입층≫

정공 주입층(111)은 전극(101)으로부터의 홀 주입 장벽을 저감함으로써 홀 주입을 촉진하는 기능을 갖고, 예를 들어 전이 금속 산화물, 프탈로시아닌 유도체, 또는 방향족 아민 등에 의해 형성된다. 전이 금속 산화물로서는, 몰리브덴 산화물이나 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등을 들 수 있다. 프탈로시아닌 유도체로서는, 프탈로시아닌이나 금속 프탈로시아닌 등을 들 수 있다. 방향족 아민으로서는 벤지딘 유도체나 페닐렌디아민 유도체 등을 들 수 있다. 폴리티오펜이나 폴리아닐린 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있고, 예를 들어 자기 도핑된 폴리티오펜인 폴리(에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술폰산) 등이 그 대표예이다.

정공 주입층(111)으로서, 정공 수송성 재료와, 이에 대해 전자 수용성을 나타내는 재료의 복합 재료를 갖는 층을 사용할 수도 있다. 또는, 전자 수용성을 나타내는 재료를 포함하는 층과 정공 수송성 재료를 포함하는 층의 적층을 사용해도 된다. 이들 재료 사이에서는 정상 상태, 또는 전계 존재하에서 전하의 수수가 가능하다. 전자 수용성을 나타내는 재료로서는, 퀴노디메탄 유도체나 클로라닐 유도체, 헥사아자트리페닐렌 유도체 등의 유기 억셉터를 들 수 있다. 구체적으로는 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭: F₄-TCNQ), 클로라닐, 2,3,6,7,10,11-헥사시아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트리페닐렌(약칭: HAT-CN) 등의 전자 흡인기(할로겐기나 시아노기)를 갖는 화합물이다. 또한, 전이 금속 산화물, 예를 들어 제4족 내지 제8족 금속의 산화물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 니오븀, 산화 탄탈, 산화 크롬, 산화 몰리브덴, 산화 텅스텐, 산화 망간, 산화 레니움 등이다. 그 중에서도 산화 몰리브덴은 대기 중에서도 안정되며, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.

정공 수송성 재료로서는, 전자보다도 정공의 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있고, 1×10^-6㎠/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 재료인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 방향족 아민, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 스틸벤 유도체 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 정공 수송성 재료는 고분자 화합물이어도 된다. 또한, 발광층(130)으로 예시한 정공 수송성 재료를 사용할 수 있다.

≪3-3. 정공 수송층≫

정공 수송층(112)은 정공 수송성 재료를 포함하는 층이며, 정공 주입층(111)의 재료로서 예시한 재료를 사용할 수 있다. 정공 수송층(112)은 정공 주입층(111)에 주입된 정공을 발광층(130)으로 수송하는 기능을 갖기 때문에, 정공 주입층(111)의 최고 피점 궤도(Highest Occupied Molecular Orbital, HOMO라고도 함)와 같거나, 또는 가까운 HOMO를 갖는 것이 바람직하다.

≪3-4. 전자 수송층≫

전자 수송층(117)은 전자 주입층(118)을 거쳐서 전극(102)으로부터 주입된 전자를 발광층(130)으로 수송하는 기능을 갖는다. 전자 수송성 재료로서는, 정공보다도 전자의 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있고, 1×10^-6㎠/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 재료인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 퀴놀린 배위자, 벤조퀴놀린 배위자, 옥사졸 배위자, 또는 티아졸 배위자를 갖는 금속 착체, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 피리딘 유도체, 비피리딘 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 발광층(130)으로 예시한 전자 수송성 재료를 사용할 수 있다.

≪3-5. 전자 주입층≫

전자 주입층(118)은 전극(102)으로부터의 전자 주입 장벽을 저감함으로써 전자 주입을 촉진하는 기능을 갖고, 예를 들어 제1족 금속, 제2족 금속, 또는 이들의 산화물, 할로겐화물, 탄산염 등을 사용할 수 있다. 또한, 먼저 나타내는 전자 수송성 재료와, 이에 대해 전자 공여성을 나타내는 재료의 복합 재료를 사용할 수도 있다. 전자 공여성을 나타내는 재료로서는, 제1족 금속, 제2족 금속, 또는 이들의 산화물 등을 들 수 있다.

또한, 상술한 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(117), 및 전자 주입층(118)은 각각, 증착법(진공 증착법을 포함), 잉크젯법, 도포법, 그라비아 인쇄법 등의 방법으로 형성할 수 있다.

또한, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(130), 전자 수송층(117), 및 전자 주입층(118)에는, 상술한 재료 외에, 무기 화합물 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 중합체 등)을 사용해도 된다.

≪3-6. 기판≫

또한, 발광 소자(150)는 유리, 플라스틱 등을 포함하는 기판 위에 제작하면 된다.

기판 위에 제작하는 순서로서는, 전극(101)측부터 순서대로 적층해도 되고, 전극(102)측부터 순서대로 적층해도 된다.

또한, 발광 소자(150)를 형성할 수 있는 기판으로서는, 예를 들어 유리, 석영, 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또한 가요성 기판을 사용해도 된다. 가요성 기판이란, 구부릴 수 있는(플렉시블) 기판이며, 예를 들어, 폴리카르보네이트, 폴리아릴레이트를 포함하는 플라스틱 기판 등을 들 수 있다. 또한, 필름, 무기 증착 필름 등을 사용할 수도 있다. 또한, 발광 소자, 및 광학 소자의 제작 공정에 있어서 지지체로서 기능하는 것이라면, 이들 이외의 것이어도 된다. 또는, 발광 소자, 및 광학 소자를 보호하는 기능을 갖는 것이면 된다.

예를 들어, 여러 가지 기판을 사용하여 발광 소자(150)를 형성할 수 있다. 기판의 종류는 특정한 것에 한정되는 일은 없다. 그 기판의 일례로서는, 반도체 기판(예를 들어 단결정 기판 또는 실리콘 기판), SOI 기판, 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판, 스테인리스·스틸 기판, 스테인리스·스틸·호일을 갖는 기판, 텅스텐 기판, 텅스텐·호일을 갖는 기판, 가요성 기판, 접합 필름, 섬유형상의 재료를 포함하는 종이, 또는 기재 필름 등이 있다. 유리 기판의 일례로서는, 바륨 붕규산 유리, 알루미노 붕규산 유리, 또는 소다 석회 유리 등이 있다. 가요성 기판, 접합 필름, 기재 필름 등의 일례로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 대표되는 플라스틱이 있다. 또는, 일례로서는, 아크릴 등의 수지 등이 있다. 또는, 일례로서는, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리 불화 비닐, 또는 폴리 염화 비닐 등이 있다. 또는, 일례로서는, 폴리아미드, 폴리이미드, 아라미드, 에폭시, 무기 증착 필름, 또는 종이류 등이 있다.

또한, 기판으로서, 가요성 기판을 사용하고, 가요성 기판 위에 직접, 발광 소자를 형성해도 된다. 또는, 기판과 발광 소자 사이에 박리층을 형성해도 된다. 박리층은, 그 위에 발광 소자를 일부 또는 전부 완성시킨 후, 기판으로부터 분리하고, 다른 기판에 옮겨 싣기 위하여 사용할 수 있다. 그 때, 내열성이 떨어진 기판이나 가요성의 기판에도 발광 소자를 옮겨 실을 수 있다. 또한, 상술한 박리층에는, 예를 들어, 텅스텐막과 산화 실리콘막의 무기막의 적층 구조의 구성이나, 기판 위에 폴리이미드 등의 수지막이 형성된 구성 등을 사용할 수 있다.

즉, 어떤 기판을 사용하여 발광 소자를 형성하고, 그 후, 별도의 기판에 발광 소자를 전치하여, 다른 기판 위에 발광 소자를 배치해도 된다. 발광 소자가 전치되는 기판의 일례로서는, 상술한 기판 외에, 셀로판 기판, 석재 기판, 목재 기판, 천 기판(천연 섬유(견, 면, 마), 합성 섬유(나일론, 폴리우레탄, 폴리에스테르) 또는 재생 섬유(아세테이트, 큐프라, 레이온, 재생 폴리에스테르) 등을 포함), 피혁 기판, 또는 고무 기판 등이 있다. 이들 기판을 사용함으로써, 깨지기 어려운 발광 소자, 내열성이 높은 발광 소자, 경량화된 발광 소자, 또는 박형화된 발광 소자로 할 수 있다.

또한, 상술한 기판 위에, 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(FET)를 형성하고, FET와 전기적으로 접속된 전극 위에 발광 소자(150)를 제작해도 된다. 이에 의해, FET에 의해 발광 소자(150)의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형 표시 장치를 제작할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 본 발명의 일 형태에 대하여 설명하였다. 또는, 다른 실시 형태에 있어서, 본 발명의 일 형태에 대하여 설명한다. 단, 본 발명의 일 형태는, 이들에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 일 형태에서는, 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위는, 게스트 재료(132)의 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상인 경우의 예를 나타냈지만, 본 발명의 일 형태는, 이것에 한정되지 않는다. 경우에 따라서는, 또는 상황에 따라, 본 발명의 일 형태에서는, 예를 들어, 게스트 재료(132)에 있어서, 제2 여기 삼중항 에너지 준위는, 게스트 재료(132)의 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상이 아니어도 된다. 또는, 예를 들어, 본 발명의 일 형태에서는, 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위는, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 이상인 경우의 예를 나타냈지만, 본 발명의 일 형태는 이것에 한정되지 않는다. 경우에 따라서는, 또는 상황에 따라, 본 발명의 일 형태에서는, 예를 들어, 게스트 재료(132)의 제2 여기 삼중항 에너지 준위는, 호스트 재료(131)의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 이상이 아니어도 된다. 또는, 예를 들어, 본 발명의 일 형태에서는, 호스트 재료(131)는 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질의 예를 나타냈지만, 본 발명의 일 형태에서는, 예를 들어, 호스트 재료(131)는 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질 이외의 물질을 가져도 된다. 또는, 경우에 따라서는, 또는 상황에 따라, 본 발명의 일 형태에서는, 예를 들어, 호스트 재료(131)는 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질을 갖고 있지 않아도 된다. 또는, 예를 들어, 본 발명의 일 형태에서는, 게스트 재료(132)는 안트라센, 테트라센, 크리센, 피렌, 페릴렌, 아크리돈 중에서 선택되는 하나 이상의 골격과, 방향족 아민, 알킬기, 아릴기 중에서 선택되는 하나 이상의 치환기를 갖는 예를 나타냈지만, 본 발명의 일 형태는, 이것에 한정되지 않는다. 경우에 따라서는, 당해 골격 또는 당해 치환기를 갖지 않아도 된다.

이상, 본 실시 형태에 나타내는 구성은, 다른 실시 형태와 적절히 조합하여 사용할 수 있다.

(실시 형태 2)

본 실시 형태에 있어서는, 실시 형태 1에 나타내는 구성과 상이한 구성의 발광 소자, 및 당해 발광 소자의 발광 기구에 대해서, 도 4의 (A), 도 4의 (B)를 사용하여, 이하 설명한다.

<발광 소자의 구성예>

도 4의 (A)는 발광 소자(450)의 단면 모식도이다.

도 4의 (A)에 도시하는 발광 소자(450)는 한 쌍의 전극(전극(401) 및 전극(402)) 사이에, 복수의 발광 유닛(도 4의 (A)에 있어서는, 발광 유닛(441) 및 발광 유닛(442))을 갖는다. 하나의 발광 유닛은, 도 1의 (A)에서 도시하는 EL층(100)과 마찬가지의 구성을 갖는다. 즉, 도 1에서 도시한 발광 소자(150)는 하나의 발광 유닛을 갖고, 발광 소자(450)는 복수의 발광 유닛을 갖는다. 또한, 발광 소자(450)에 있어서, 전극(401)이 양극으로서 기능하고, 전극(402)이 음극으로서 기능하는 것으로 이하에 설명하지만, 발광 소자(450)의 구성으로서는 반대여도 상관없다.

또한, 도 4의 (A)에 도시하는 발광 소자(450)에 있어서, 발광 유닛(441)과 발광 유닛(442)이 적층되어 있고, 발광 유닛(441)과 발광 유닛(442) 사이에는 전하 발생층(445)이 형성된다. 또한, 발광 유닛(441)과 발광 유닛(442)은 동일한 구성이어도 상이한 구성이어도 된다. 예를 들어, 발광 유닛(441)에, 도 1의 (A)에 도시하는 EL층(100)을 사용하고, 발광 유닛(442)에 발광 재료로서 인광 재료를 갖는 발광층을 사용하면 적합하다.

즉, 발광 소자(450)는 발광층(420)과, 발광층(430)을 갖는다. 또한, 발광 유닛(441)은 발광층(420) 이외에, 정공 주입층(411), 정공 수송층(412), 전자 수송층(413), 및 전자 주입층(414)을 갖는다. 또한, 발광 유닛(442)은 발광층(430) 이외에, 정공 주입층(415), 정공 수송층(416), 전자 수송층(417), 및 전자 주입층(418)을 갖는다.

전하 발생층(445)에는, 유기 재료와 전자 수용성을 나타내는 재료와의 복합재료가 포함되어 있다. 상기 복합 재료에는, 실시 형태 1에 나타내는 정공 주입층(111)에 사용할 수 있는 복합 재료를 사용하면 된다. 유기 재료로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 화합물, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 중합체 등) 등, 여러 가지 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 유기 재료로서는, 정공 이동도가 1×10^-6㎠/Vs 이상인 것을 적용하는 것이 바람직하다. 단, 전자보다도 정공의 수송성이 높은 재료라면, 이들 이외의 것을 사용해도 된다. 유기 재료와 전자 수용성을 나타내는 재료와의 복합 재료는, 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 우수하기 때문에, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다. 또한, 발광 유닛(442)과 같이, 발광 유닛의 양극측의 면이 전하 발생층(445)에 접하고 있는 경우에는, 전하 발생층(445)이 발광 유닛의 정공 주입층 또는 정공 수송층의 역할도 담당할 수 있기 때문에, 상기 발광 유닛에는 정공 주입층 또는 정공 수송층을 형성하지 않아도 된다.

또한, 전하 발생층(445)은 유기 재료와 전자 수용성을 나타내는 재료의 복합재료를 포함하는 층과, 다른 재료에 의해 구성되는 층을 조합한 적층 구조로서 형성해도 된다. 예를 들어, 유기 재료와 전자 수용성을 나타내는 재료의 복합 재료를 포함하는 층과, 전자 공여성을 나타내는 재료 중에서 선택된 하나의 재료와 전자 수송성이 높은 재료를 포함하는 층을 조합하여 형성해도 된다. 또한, 유기 재료와 전자 수용성을 나타내는 재료와의 복합 재료를 포함하는 층과, 투명 도전막을 포함하는 층을 조합하여 형성해도 된다.

또한, 발광 유닛(441)과 발광 유닛(442) 사이에 놓이는 전하 발생층(445)은 전극(401)과 전극(402)에 전압을 인가했을 때, 한쪽 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른 쪽 발광 유닛에 정공을 주입하는 것이면 된다. 예를 들어, 도 4의 (A)에 있어서, 전극(401)의 전위 쪽이 전극(402)의 전위보다도 높아지도록 전압을 인가한 경우, 전하 발생층(445)은 발광 유닛(441)에 전자를 주입하고, 발광 유닛(442)에 정공을 주입한다.

또한, 도 4의 (A)에 있어서는, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 대하여 설명했지만, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자에 대해서도, 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다. 발광 소자(450)에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층으로 구획하여 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지한 채, 고휘도 발광을 가능하게 하고, 또한 장수명의 발광 소자를 실현할 수 있다. 또한, 소비 전력이 낮은 발광 소자를 실현할 수 있다.

또한, 복수의 유닛 중, 적어도 하나의 유닛에, 도 1의 (A)에서 도시하는 EL층(100)의 구성을 적용함으로써, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다.

또한, 발광층(420)은 호스트 재료(421)와, 게스트 재료(422)를 갖는다. 또한, 발광층(430)은 호스트 재료(431)와, 게스트 재료(432)를 갖는다. 또한, 호스트 재료(421)는 유기 화합물(421_1)과, 유기 화합물(421_2)을 갖는다. 또한, 호스트 재료(431)는 유기 화합물(431_1)과, 유기 화합물(431_2)을 갖는다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 발광층(420)은 도 3의 (A)에 도시하는 발광층(130)과 마찬가지의 구성으로 한다. 즉, 발광층(420)이 갖는 호스트 재료(421), 유기 화합물(421_1), 유기 화합물(421_2), 및 게스트 재료(422)는, 발광층(130)이 갖는 호스트 재료(131), 유기 화합물(131_1), 유기 화합물(131_2), 및 게스트 재료(132)에 각각 상당한다. 또한, 발광층(430)이 갖는 게스트 재료(432)가 인광 재료인 것으로서, 이하 설명한다.

또한, 전극(401)과, 전극(402)과, 정공 주입층(411, 415)과, 정공 수송층(412, 416)과, 전자 수송층(413, 417)과, 전자 주입층(414, 418)은, 실시 형태 1에 나타내는, 전극(101)과, 전극(102)과, 정공 주입층(111)과, 정공 수송층(112)과, 전자 수송층(117)과, 전자 주입층(118)과, 각각 마찬가지의 기능을 갖는다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서는, 그 상세한 설명은 생략한다.

<발광층(420)의 발광 기구>

발광층(420)의 발광 기구로서는, 도 3의 (A)에 도시하는 발광층(130)과 마찬가지인 발광 기구이다.

<발광층(430)의 발광 기구>

이어서, 발광층(430)의 발광 기구에 대해서, 이하 설명한다.

발광층(430)이 갖는 유기 화합물(431_1)과, 유기 화합물(431_2)은 여기 착체를 형성한다. 여기에서는, 유기 화합물(431_1)을 호스트 재료라고 하고, 유기 화합물(431_2)을 어시스트 재료라고 호칭하여 설명한다.

발광층(430)에 있어서의 여기 착체를 형성하는 유기 화합물(431_1)과 유기 화합물(431_2)의 조합은, 여기 착체를 형성하는 것이 가능한 조합이면 되지만, 한쪽이 정공 수송성을 갖는 재료이며, 다른 쪽이 전자 수송성을 갖는 재료인 것이, 더 바람직하다. 또한, 유기 화합물(431_1)과 유기 화합물(431_2)의 조합은, 발광층(420)에 있어서의, 여기 착체를 형성하는 유기 화합물(421_1)과 유기 화합물(421_2)의 조합과 마찬가지의 구성으로 해도 된다.

발광층(430)에 있어서의 유기 화합물(431_1)과, 유기 화합물(431_2)과, 게스트 재료(432)와의 에너지 준위의 상관을 도 4의 (B)에 도시한다. 또한, 도 4의 (B)에 있어서의 표기 및 부호는 이하와 같다.

·Host(431_1): 호스트 재료(유기 화합물(431_1))

·Assist(431_2): 어시스트 재료(유기 화합물(431_2))

·Guest(432): 게스트 재료(432)(인광 재료)

·S_PH: 호스트 재료(유기 화합물(431_1))의 일중항 여기 상태의 가장 낮은 준위

·T_PH: 호스트 재료(유기 화합물(431_1))의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위

·T_PG: 게스트 재료(432)(인광 재료)의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위

·S_PE: 여기 착체의 일중항 여기 상태의 가장 낮은 준위

·T_PE: 여기 착체의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위

유기 화합물(431_1)과 유기 화합물(431_2)에 의해 형성되는, 여기 착체의 일중항 여기 상태의 가장 낮은 준위(S_PE)와 여기 착체의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위(T_PE)는 서로 인접하게 된다(도 4의 (B)의 E₇ 참조).

그리고, 여기 착체의 (S_PE)와 (T_PE)의 양쪽 에너지를, 게스트 재료(432)(인광 재료)의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위로 이동시켜서 발광이 얻어진다(도 4의 (B)의 E₈ 참조).

또한, 상기에 나타내는 E₇ 및 E₈의 과정을, 본 명세서 등에 있어서 ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)라고 호칭하는 경우가 있다.

또한, 유기 화합물(431_1) 및 유기 화합물(431_2)은, 한쪽이 홀을, 다른 쪽이 전자를 수취하고, 그것들이 근접함으로써 빠르게 여기 착체를 형성한다. 또는, 한쪽이 여기 상태가 되면, 빠르게 다른 쪽 물질과 상호 작용함으로써 여기 착체를 형성한다. 따라서, 발광층(430)에 있어서의 여기자의 대부분이 여기 착체로서 존재한다. 여기 착체는, 유기 화합물(431_1) 및 유기 화합물(431_2)의 양쪽보다도 밴드 갭이 작아지기 때문에, 한쪽 홀과 다른 쪽 전자의 재결합으로부터 여기 착체가 형성됨으로써, 구동 전압을 낮출 수 있다.

발광층(430)을 상술한 구성으로 함으로써, 발광층(430)의 게스트 재료(432)(인광 재료)로부터의 발광을, 효율적으로 얻는 것이 가능하게 된다.

또한, 발광층(420)으로부터의 발광이, 발광층(430)으로부터의 발광보다도 단파장측에 발광의 피크를 갖는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 단파장의 발광을 나타내는 인광 재료를 사용한 발광 소자는 휘도 열화가 빠른 경향이 있다. 따라서, 단파장의 발광을 형광 재료로부터의 발광으로 함으로써, 휘도 열화가 작은 발광 소자를 제공할 수 있다.

또한, 발광층(420)과 발광층(430)에 있어서 상이한 발광 파장의 광을 얻음으로써, 다색발광의 소자로 할 수 있다. 이 경우, 발광 스펙트럼은 다른 발광 피크를 갖는 발광이 합성된 광이 되기 때문에, 적어도 두개의 극대값을 갖는 발광 스펙트럼이 된다.

또한, 상기 구성은 백색 발광을 얻기 위해서도 적합하다. 발광층(420)과 발광층(430)의 광을 서로 보색의 관계로 함으로써, 백색 발광을 얻을 수 있다.

또한, 발광층(420) 및 발광층(430) 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 발광 파장이 상이한 복수의 발광 재료를 사용함으로써, 3원색이나, 4색 이상의 발광색을 포함하는 연색성이 높은 백색 발광을 얻을 수도 있다. 이 경우, 발광층(420) 및 발광층(430) 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 층상으로 더 분할하고, 당해 분할한 층마다 상이한 발광 재료를 함유시키도록 해도 된다.

이어서, 발광층(420) 및 발광층(430)에 사용할 수 있는 재료에 대해서, 이하 설명한다.

<발광층(420)에 사용할 수 있는 재료>

발광층(420)에 사용할 수 있는 재료로서는, 상술한 실시 형태 1에 나타내는 발광층(130)에 사용할 수 있는 재료를 원용하면 된다.

<발광층(430)에 사용할 수 있는 재료>

발광층(430) 중에서는, 유기 화합물(431_1)(호스트 재료)이 중량비로 가장 많이 존재하고, 게스트 재료(432)(인광 재료)는 유기 화합물(431_1)(호스트 재료) 중에 분산된다.

유기 화합물(431_1)(호스트 재료)로서는, 아연이나 알루미늄계 금속 착체 외에, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 디벤조퀴녹살린 유도체, 디벤조티오펜 유도체, 디벤조푸란 유도체, 피리미딘 유도체, 트리아진 유도체, 피리딘 유도체, 비피리딘 유도체, 페난트롤린 유도체 등을 들 수 있다. 다른 예로서는, 방향족 아민이나 카르바졸 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 실시 형태 1에서 나타내는 발광층(130)에 사용할 수 있는 재료(정공 수송성을 갖는 재료, 및 전자 수송성을 갖는 재료)를 사용할 수 있다.

게스트 재료(432)(인광 재료)로서는, 이리듐, 로듐, 또는 백금계의 유기 금속 착체, 또는 금속 착체를 들 수 있고, 그 중에서도 유기 이리듐 착체, 예를 들어 이리듐계 오르토메탈 착체가 바람직하다. 오르토메탈화하는 배위자로서는 4H-트리아졸 배위자, 1H-트리아졸 배위자, 이미다졸 배위자, 피리딘 배위자, 피리미딘 배위자, 피라진 배위자, 또는 이소퀴놀린 배위자 등을 들 수 있다. 금속 착체로서는, 포르피린 배위자를 갖는 백금 착체 등을 들 수 있다.

유기 화합물(431_2)(어시스트 재료)로서는, 유기 화합물(431_1)과 여기 착체를 형성할 수 있는 조합으로 한다. 이 경우, 여기 착체의 발광 피크가 인광 재료의 삼중항 MLCT(Metal to Ligand Charge Transfer) 천이의 흡수대, 보다 구체적으로는, 가장 장파장측의 흡수대와 겹치도록 유기 화합물(431_1), 유기 화합물(431_2), 및 게스트 재료(432)(인광 재료)를 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 발광 효율이 비약적으로 향상된 발광 소자로 할 수 있다. 단, 인광 재료 대신에 열 활성화 지연 형광 재료를 사용하는 경우에 있어서는, 가장 장파장측의 흡수대는 일중항의 흡수대인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 실시 형태 1에서 나타내는 발광층(130)에 사용할 수 있는 재료(정공 수송성을 갖는 재료, 및 전자 수송성을 갖는 재료)를 사용할 수 있다.

발광층(430)에 포함되는 발광 재료로서는, 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 재료이면 된다. 상기 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 재료로서는, 인광 재료 이외에, 열 활성화 지연 형광 재료를 들 수 있다. 따라서, 인광 재료라고 기재한 부분에 대해서는, 열 활성화 지연 형광 재료로 바꿔 읽어도 상관없다. 또한, 열 활성화 지연 형광 재료란, 삼중항 여기 상태를 약간의 열 에너지에 의해 일중항 여기 상태로 업컨버트(역항간 교차)가 가능하고, 일중항 여기 상태로부터의 발광(형광)을 효율적으로 나타내는 재료를 말한다. 또한, 열 활성화 지연 형광이 효율적으로 얻어지는 조건으로서는, 삼중항 여기 에너지 준위와 일중항 여기 에너지 준위의 에너지 차가 바람직하게는 0eV를 초과하고 0.2eV 이하, 더욱 바람직하게는 0eV를 초과하고 0.1eV 이하인 것을 들 수 있다.

또한, 발광층(420)에 포함되는 발광 재료와 발광층(430)에 포함되는 발광 재료의 발광색에 한정은 없고, 동일해도 되고 상이해도 된다. 각각으로부터 얻어지는 발광이 혼합되어 소자 외부로 취출되므로, 예를 들어 양자의 발광색이 서로 보색 관계에 있을 경우, 발광 소자는 백색의 광을 부여할 수 있다. 발광 소자의 신뢰성을 고려하면, 발광층(420)에 포함되는 발광 재료의 발광 피크 파장은 발광층(430)에 포함되는 발광 재료의 그것보다도 짧은 것이 바람직하다.

또한, 발광층(420) 및 발광층(430)은 증착법(진공 증착법을 포함), 잉크젯법, 도포법, 그라비아 인쇄 등의 방법으로 형성할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 나타내는 구성은, 다른 실시 형태에 나타낸 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.

(실시 형태 3)

본 실시 형태에 있어서는, 실시 형태 1, 및 실시 형태 2에 나타내는 구성과 상이한 구성의 발광 소자에 대해서, 도 5의 (A), 도 5의 (B)를 사용하여, 이하 설명한다.

<발광 소자의 구성예>

도 5의 (A)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자(452)를 설명하는 단면 모식도이다.

발광 소자(452)는 전극(401)과 전극(402) 사이에, 복수의 발광 유닛(도 5의 (A)에 있어서는, 발광 유닛(446) 및 발광 유닛(447))을 갖는다. 하나의 발광 유닛은, 도 1의 (A)에서 도시하는 EL층(100)과 마찬가지의 구성을 갖는다. 즉, 도 1의 (A)에서 도시한 발광 소자(150)는 하나의 발광 유닛을 갖고, 발광 소자(452)는 복수의 발광 유닛을 갖는다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 전극(401)이 양극, 전극(402)이 음극인 것으로 이하 설명하지만, 발광 소자(452)의 구성으로서는, 반대여도 상관없다.

또한, 도 5의 (A)에 도시하는 발광 소자(452)에 있어서, 발광 유닛(446)과 발광 유닛(447)이 적층되어 있고, 발광 유닛(446)과 발광 유닛(447) 사이에는 전하 발생층(445)이 형성된다. 또한, 발광 유닛(446)과 발광 유닛(447)은 동일한 구성이어도 상이한 구성이어도 된다. 예를 들어, 발광 유닛(446)에 발광 재료로서 형광 재료를 갖는 발광층을 사용하고, 발광 유닛(447)에 도 1의 (A)에 도시하는 EL층(100)을 사용하면 적합하다.

즉, 발광 소자(452)는 발광층(460)과, 발광층(470)을 갖는다. 또한, 발광 유닛(446)은 발광층(460) 이외에, 정공 주입층(411), 정공 수송층(412), 전자 수송층(413), 및 전자 주입층(414)을 갖는다. 또한, 발광 유닛(447)은 발광층(470) 이외에, 정공 주입층(415), 정공 수송층(416), 전자 수송층(417), 및 전자 주입층(418)을 갖는다.

또한, 도 5의 (A)에 있어서는, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 대하여 설명했지만, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자에 대해서도 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다. 발광 소자(452)에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층으로 구획하여 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지한 채, 고휘도 발광을 가능하게 하고, 또한 장수명의 발광 소자를 실현할 수 있다. 또한, 소비 전력이 낮은 발광 소자를 실현할 수 있다.

또한, 복수의 유닛 중, 적어도 하나의 유닛에 도 1의 (A)에서 도시하는 EL층(100)의 구성을 적용함으로써, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다.

또한, 발광층(460)은 호스트 재료(461)와, 게스트 재료(462)를 갖는다. 또한, 발광층(470)은 호스트 재료(471)와, 게스트 재료(472)를 갖는다. 또한, 호스트 재료(471)는 유기 화합물(471_1)과, 유기 화합물(471_2)을 갖는다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 발광층(470)은 도 1의 (A)에 도시하는 발광층(130)과 마찬가지의 구성으로 한다. 즉, 발광층(470)이 갖는 호스트 재료(471), 유기 화합물(471_1), 유기 화합물(471_2), 및 게스트 재료(472)는, 발광층(130)이 갖는 호스트 재료(131), 유기 화합물(131_1), 유기 화합물(131_2), 및 게스트 재료(132)에 각각 상당한다. 또한, 발광층(460)이 갖는 게스트 재료(462)가 형광 재료인 것으로서, 이하 설명한다.

<발광층(460)의 발광 기구>

먼저, 발광층(460)의 발광 기구에 대해서, 이하 설명한다.

발광층(460)에서는, 캐리어의 재결합에 의해, 여기 상태가 형성된다. 게스트 재료(462)와 비교하여 호스트 재료(461)는 대량으로 존재하므로, 여기 상태는, 거의 호스트 재료(461)의 여기 상태로서 존재한다. 캐리어의 재결합에 의해 발생하는 일중항 여기 상태와 삼중항 여기 상태의 비(이하, 여기자 생성 확률)는 약 1:3이 된다.

먼저, 호스트 재료(461)의 삼중항 여기 에너지 준위가 게스트 재료(462)의 삼중항 여기 에너지 준위보다도 높은 경우에 대해서, 이하 설명한다.

호스트 재료(461)의 삼중항 여기 상태로부터 게스트 재료(462)로 에너지 이동(삼중항 에너지 이동)이 발생한다. 그러나, 게스트 재료(462)가 형광 재료이기 때문에, 삼중항 여기 상태는 가시광 영역에 발광을 부여하지 않는다. 따라서, 호스트 재료(461)의 삼중항 여기 상태를 발광으로서 이용하는 것이 어렵다. 따라서, 호스트 재료(461)의 삼중항 여기 에너지 준위가 게스트 재료(462)의 삼중항 여기 에너지 준위보다도 높은 경우에 있어서는, 주입한 캐리어 중, 약 25％를 초과하여 발광에 이용하는 것이 어렵다.

이어서, 발광층(460)에 있어서의 호스트 재료(461)와, 게스트 재료(462)의 에너지 준위의 상관을 도 5의 (B)에 도시한다. 또한, 도 5의 (B)에 있어서의 표기 및 부호는 이하와 같다.

·Host(461): 호스트 재료(461)

·Guest(462): 게스트 재료(462)(형광 재료)

·S_FH: 호스트 재료(461)의 일중항 여기 상태의 가장 낮은 준위

·T_FH: 호스트 재료(461)의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위

·S_FG: 게스트 재료(462)(형광 재료)의 일중항 여기 상태의 가장 낮은 준위

·T_FG: 게스트 재료(462)(형광 재료)의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위

도 5의 (B)에 도시하는 바와 같이, 게스트 재료(462)의 삼중항 여기 에너지 준위(도 5의 (B)에 있어서, T_FG)가 호스트 재료(461)의 삼중항 여기 에너지 준위(도 5의 (B)에 있어서, T_FH)보다도 높은 구성이다.

또한, 도 5의 (B)에 도시하는 바와 같이, 삼중항-삼중항 소멸(TTA: Triplet-Triplet Annihilation)에 의해(도 5의 (B)의 E₉ 참조), 삼중항 여기자끼리 충돌함으로써, 그 일부가 호스트 재료(461)의 일중항 여기 상태의 가장 낮은 준위(S_FH)로 변환된다. 호스트 재료(461)의 일중항 여기 상태의 가장 낮은 준위(S_FH)로부터는, 그것보다도 준위가 낮은 게스트 재료(462)(형광 재료)의 일중항 여기 상태의 가장 낮은 준위(SFG)로 에너지 이동이 일어나고(도 5의 (B)의 E₁₀ 참조), 게스트 재료(462)(형광 재료)가 발광한다.

또한, 호스트 재료(461)의 삼중항 여기 에너지 준위가 게스트 재료의 삼중항 여기 에너지 준위보다도 낮기 때문에, T_FG는 실활되지 않고 T_FH로 에너지 이동(도 5의 (B)의 E₁₁ 참조)하여, TTA에 이용된다.

발광층(460)을 상술한 구성으로 함으로써, 발광층(460)의 게스트 재료(462)로부터의 발광을, 효율적으로 얻는 것이 가능하게 된다.

또한, 발광층(460)과 발광층(470)에 있어서 상이한 발광 파장의 광을 얻음으로써, 다색 발광의 소자로 할 수 있다. 이 경우, 발광 스펙트럼은 상이한 발광 피크를 갖는 발광이 합성된 광이 되므로, 적어도 두개의 극대값을 갖는 발광 스펙트럼이 된다.

또한, 상기 구성은 백색 발광을 얻기 위해서도 적합하다. 발광층(460)과 발광층(470)의 광을 서로 보색의 관계로 함으로써, 백색 발광을 얻을 수 있다.

또한, 발광층(460) 및 발광층(470) 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 발광 파장이 상이한 복수의 발광 재료를 사용함으로써, 3원색이나, 4색 이상의 발광색을 포함하는 연색성이 높은 백색 발광을 얻을 수도 있다. 이 경우, 발광층(460) 및 발광층(470) 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 층상으로 더 분할하고, 당해 분할한 층마다 상이한 발광 재료를 함유시키도록 해도 된다.

<발광층(470)의 발광 기구>

발광층(470)의 발광 기구로서는, 도 3의 (A)에 도시하는 발광층(130)과 마찬가지의 발광 기구이다.

이어서, 발광층(460) 및 발광층(470)에 사용할 수 있는 재료에 대해서, 이하 설명한다.

<발광층(460)에 사용할 수 있는 재료>

발광층(460) 중에서는, 호스트 재료(461)가 중량비로 가장 많이 존재하고, 게스트 재료(462)(형광 재료)는 호스트 재료(461) 내에 분산된다. 호스트 재료(461)의 일중항 여기 에너지 준위는, 게스트 재료(462)(형광 재료)의 일중항 여기 에너지 준위보다도 높고, 호스트 재료(461)의 삼중항 여기 에너지 준위는, 게스트 재료(462)(형광 재료)의 삼중항 여기 에너지 준위보다도 낮은 것이 바람직하다.

호스트 재료(461)로서, 안트라센 유도체, 또는 테트라센 유도체가 바람직하다. 이들 유도체는 일중항 여기 에너지 준위가 높고, 삼중항 여기 에너지 준위가 낮기 때문이다. 구체적으로는, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: PCzPA), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카르바졸(약칭: PCPN), 9-[4-(10-페닐-9-안트라세닐)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-디벤조[c,g]카르바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-디페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]푸란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)-비페닐-4'-일}안트라센(약칭: FLPPA) 등을 들 수 있다. 또는, 5,12-디페닐테트라센, 5,12-비스(비페닐-2-일)테트라센 등을 들 수 있다.

게스트 재료(462)(형광 재료)로서는, 피렌 유도체, 안트라센 유도체, 트리페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 카르바졸 유도체, 디벤조티오펜 유도체, 디벤조푸란 유도체, 디벤조퀴녹살린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 페난트렌 유도체, 나프탈렌 유도체 등을 들 수 있다. 특히 피렌 유도체는 발광 양자 수율이 높으므로 바람직하다. 피렌 유도체의 구체예로서는, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-디페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(디벤조푸란-2-일)-N,N'-디페닐피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6FrAPrn), N,N'-비스(디벤조티오펜-2-일)-N,N'-디페닐피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6ThAPrn) 등을 들 수 있다. 또한, 실시 형태 1에 나타내는 게스트 재료(132)로서 예시한 재료를 사용해도 된다.

<발광층(470)에 사용할 수 있는 재료>

발광층(470)에 사용할 수 있는 재료로서는, 실시 형태 1에 나타내는 발광층(130)에 사용할 수 있는 재료를 원용하면 된다.

또한, 발광층(460)에 포함되는 발광 재료와 발광층(470)에 포함되는 발광 재료의 발광색에 한정은 없고, 동일해도 되고 상이해도 된다. 각각으로부터 얻어지는 발광이 혼합되어 소자 외부로 취출되므로, 예를 들어 양자의 발광색이 서로 보색 관계에 있을 경우, 발광 소자는 백색의 광을 부여할 수 있다. 발광 소자의 신뢰성을 고려하면, 발광층(460)에 포함되는 발광 재료의 발광 피크 파장은 발광층(470)에 포함되는 발광 재료의 그것보다도 짧은 것이 바람직하다.

또한, 발광층(460) 및 발광층(470)은 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 도포법, 그라비아 인쇄 등의 방법으로 형성할 수 있다.

또한, 상기 구성은, 다른 실시 형태나 본 실시 형태 중의 다른 구성과 적절히 조합하는 것이 가능하다.

(실시 형태 4)

본 실시 형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 갖는 표시 장치에 대해서, 도 6의 (A), 도 6의 (B)를 사용하여 설명한다.

또한, 도 6의 (A)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하는 블록도이고, 도 6의 (B)는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 갖는 화소 회로를 설명하는 회로도이다.

<표시 장치에 관한 설명>

도 6의 (A)에 도시하는 표시 장치는, 표시 소자의 화소를 갖는 영역(이하, 화소부(802)라고 함)과, 화소부(802)의 외측에 배치되며, 화소를 구동하기 위한 회로를 갖는 회로부(이하, 구동 회로부(804)라고 함)와, 소자의 보호 기능을 갖는 회로(이하, 보호 회로(806)라고 함)와, 단자부(807)를 갖는다. 또한, 보호 회로(806)는 설치하지 않는 구성으로 해도 된다.

구동 회로부(804)의 일부, 또는 전부는, 화소부(802)와 동일 기판 위에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 부품수나 단자수를 저감시킬 수 있다. 구동 회로부(804)의 일부, 또는 전부가, 화소부(802)와 동일 기판 위에 형성되어 있지 않은 경우에는, 구동 회로부(804)의 일부, 또는 전부는, COG(Chip On Glass)나 TAB(Tape Automated Bonding)에 의해 실장할 수 있다.

화소부(802)는 X행(X는 2 이상의 자연수) Y열(Y는 2 이상의 자연수)로 배치된 복수의 표시 소자를 구동하기 위한 회로(이하, 화소 회로(801)라고 함)를 갖고, 구동 회로부(804)는 화소를 선택하는 신호(주사 신호)를 출력하는 회로(이하, 주사선 구동 회로(804a)라고 함), 화소의 표시 소자를 구동하기 위한 신호(데이터 신호)를 공급하기 위한 회로(이하, 신호선 구동 회로(804b)) 등의 구동 회로를 갖는다.

주사선 구동 회로(804a)는 시프트 레지스터 등을 갖는다. 주사선 구동 회로(804a)는 단자부(807)를 통하여, 시프트 레지스터를 구동하기 위한 신호가 입력되고, 신호를 출력한다. 예를 들어, 주사선 구동 회로(804a)는 스타트 펄스 신호, 클럭 신호 등이 입력되고, 펄스 신호를 출력한다. 주사선 구동 회로(804a)는 주사 신호가 부여되는 배선(이하, 주사선 GL_1 내지 GL_X라고 함)의 전위를 제어하는 기능을 갖는다. 또한, 주사선 구동 회로(804a)를 복수 설치하고, 복수의 주사선 구동 회로(804a)에 의해, 주사선 GL_1 내지 GL_X를 분할하여 제어해도 된다. 또는, 주사선 구동 회로(804a)는 초기화 신호를 공급할 수 있는 기능을 갖는다. 단, 이것에 한정되지 않고, 주사선 구동 회로(804a)는 별도의 신호를 공급하는 것도 가능하다.

신호선 구동 회로(804b)는 시프트 레지스터 등을 갖는다. 신호선 구동 회로(804b)는 단자부(807)를 통하여, 시프트 레지스터를 구동하기 위한 신호 외에, 데이터 신호의 근원이 되는 신호(화상 신호)가 입력된다. 신호선 구동 회로(804b)는 화상 신호를 바탕으로 화소 회로(801)에 기입하는 데이터 신호를 생성하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 구동 회로(804b)는 스타트 펄스, 클럭 신호 등이 입력되어 얻어지는 펄스 신호에 따라, 데이터 신호의 출력을 제어하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 구동 회로(804b)는 데이터 신호가 부여되는 배선(이하, 데이터선 DL_1 내지 DL_Y라고 함)의 전위를 제어하는 기능을 갖는다. 또는, 신호선 구동 회로(804b)는 초기화 신호를 공급할 수 있는 기능을 갖는다. 단, 이것에 한정되지 않고, 신호선 구동 회로(804b)는 별도의 신호를 공급하는 것도 가능하다.

신호선 구동 회로(804b)는 예를 들어 복수의 아날로그 스위치 등을 사용하여 구성된다. 신호선 구동 회로(804b)는 복수의 아날로그 스위치를 순차 온 상태로 함으로써, 화상 신호를 시분할한 신호를 데이터 신호로서 출력할 수 있다. 또한, 시프트 레지스터 등을 사용하여 신호선 구동 회로(804b)를 구성해도 된다.

복수의 화소 회로(801) 각각은, 주사 신호가 부여되는 복수의 주사선 GL 중 하나를 통하여 펄스 신호가 입력되고, 데이터 신호가 부여되는 복수의 데이터선 DL 중 하나를 통하여 데이터 신호가 입력된다. 또한, 복수의 화소 회로(801) 각각은, 주사선 구동 회로(804a)에 의해 데이터 신호의 데이터 기입 및 유지가 제어된다. 예를 들어, m행 n열째의 화소 회로(801)는, 주사선 GL_m(m은 X 이하의 자연수)을 통하여 주사선 구동 회로(804a)로부터 펄스 신호가 입력되고, 주사선 GL_m의 전위에 따라서 데이터선 DL_n(n은 Y 이하의 자연수)을 통하여 신호선 구동 회로(804b)로부터 데이터 신호가 입력된다.

도 6의 (A)에 도시하는 보호 회로(806)는, 예를 들어 주사선 구동 회로(804a)와 화소 회로(801) 사이의 배선인 주사선 GL에 접속된다. 또는, 보호 회로(806)는 신호선 구동 회로(804b)와 화소 회로(801) 사이의 배선인 데이터선 DL에 접속된다. 또는, 보호 회로(806)는 주사선 구동 회로(804a)와 단자부(807) 사이의 배선에 접속할 수 있다. 또는, 보호 회로(806)는 신호선 구동 회로(804b)와 단자부(807) 사이의 배선에 접속할 수 있다. 또한, 단자부(807)는 외부의 회로로부터 표시 장치에 전원 및 제어 신호, 및 화상 신호를 입력하기 위한 단자가 설치된 부분을 말한다.

보호 회로(806)는 자신이 접속되는 배선에 일정한 범위 밖의 전위가 부여되었을 때, 상기 배선과 다른 배선을 도통 상태로 하는 회로이다.

도 6의 (A)에 도시하는 바와 같이, 화소부(802)와 구동 회로부(804)에 각각 보호 회로(806)를 설치함으로써, ESD(Electro Static Discharge: 정전기 방전) 등에 의해 발생하는 과전류에 대한 표시 장치의 내성을 높일 수 있다. 단, 보호 회로(806)의 구성은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 주사선 구동 회로(804a)에 보호 회로(806)를 접속한 구성, 또는 신호선 구동 회로(804b)에 보호 회로(806)를 접속한 구성으로 할 수도 있다. 또는, 단자부(807)에 보호 회로(806)를 접속한 구성으로 할 수도 있다.

또한, 도 6의 (A)에 있어서는, 주사선 구동 회로(804a)와 신호선 구동 회로(804b)에 의해 구동 회로부(804)를 형성하고 있는 예를 도시하고 있지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 주사선 구동 회로(804a)만을 형성하고, 별도로 준비된 신호선 구동 회로가 형성된 기판(예를 들어, 단결정 반도체막, 다결정 반도체막으로 형성된 구동 회로 기판)을 실장하는 구성으로 해도 된다.

<화소 회로의 구성예>

도 6의 (A)에 도시하는 복수의 화소 회로(801)는, 예를 들어 도 6의 (B)에 도시하는 구성으로 할 수 있다.

도 6의 (B)에 도시하는 화소 회로(801)는 트랜지스터(852, 854)와, 용량 소자(862)와, 발광 소자(872)를 갖는다.

트랜지스터(852)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽은, 데이터 신호가 부여되는 배선(이하, 신호선 DL_n이라고 함)에 전기적으로 접속된다. 또한, 트랜지스터(852)의 게이트 전극은, 게이트 신호가 부여되는 배선(이하, 주사선 GL_m이라고 함)에 전기적으로 접속된다.

트랜지스터(852)는 데이터 신호의 데이터의 기입을 제어하는 기능을 갖는다.

용량 소자(862)의 한 쌍의 전극 중 한쪽은, 전위가 부여되는 배선(이하, 전위 공급선 VL_a라고 함)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 트랜지스터(852)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽에 전기적으로 접속된다.

용량 소자(862)는 기입된 데이터를 유지하는 유지 용량으로서의 기능을 갖는다.

트랜지스터(854)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽은, 전위 공급선 VL_a에 전기적으로 접속된다. 또한, 트랜지스터(854)의 게이트 전극은, 트랜지스터(852)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽에 전기적으로 접속된다.

발광 소자(872)의 애노드 및 캐소드 중 한쪽은, 전위 공급선 VL_b에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 트랜지스터(854)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽에 전기적으로 접속된다.

발광 소자(872)로서는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3에 나타내는 발광 소자를 사용할 수 있다.

또한, 전위 공급선 VL_a 및 전위 공급선 VL_b 중 한쪽에는, 고전원 전위 VDD가 부여되고, 다른 쪽에는, 저전원 전위 VSS가 부여된다.

도 6의 (B)의 화소 회로(801)를 갖는 표시 장치에서는, 예를 들어, 도 6의 (A)에 도시하는 주사선 구동 회로(804a)에 의해 각 행의 화소 회로(801)를 순차 선택하고, 트랜지스터(852)를 온 상태로 하여 데이터 신호의 데이터를 기입한다.

데이터가 기입된 화소 회로(801)는 트랜지스터(852)가 오프 상태가 됨으로써 유지 상태가 된다. 또한, 기입된 데이터 신호의 전위에 따라서 트랜지스터(854)의 소스 전극과 드레인 전극 사이에 흐르는 전류량이 제어되고, 발광 소자(872)는 흐르는 전류량에 따른 휘도로 발광한다. 이것을 행마다 순차 행함으로써, 화상을 표시할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 형태의 발광 소자는, 표시 장치의 화소에 능동 소자를 갖는 액티브 매트릭스 방식, 또는, 표시 장치의 화소에 능동 소자를 갖지 않는 패시브 매트릭스 방식의 각각의 방식에 적용할 수 있다.

액티브 매트릭스 방식에서는, 능동 소자(능동 소자, 비선형 소자)로서, 트랜지스터뿐만 아니라, 다양한 능동 소자(능동 소자, 비선형 소자)를 사용할 수 있다. 예를 들어, MIM(Metal Insulator Metal), 또는 TFD(Thin Film Diode) 등을 사용하는 것도 가능하다. 이들 소자는 제조 공정이 적기 때문에, 제조 비용의 저감, 또는 수율의 향상을 도모할 수 있다. 또는, 이들 소자는 소자의 사이즈가 작기 때문에, 개구율을 향상시킬 수 있고, 저소비 전력화나 고휘도화를 도모할 수 있다.

액티브 매트릭스 방식 이외의 것으로서, 능동 소자(능동 소자, 비선형 소자)를 사용하지 않는 패시브 매트릭스형을 사용하는 것도 가능하다. 능동 소자(능동 소자, 비선형 소자)를 사용하지 않기 때문에, 제조 공정이 적으므로, 제조 비용의 저감, 또는 수율의 향상을 도모할 수 있다. 또는, 능동 소자(능동 소자, 비선형 소자)를 사용하지 않기 때문에, 개구율을 향상시킬 수 있고, 저소비 전력화, 또는 고휘도화 등을 도모할 수 있다.

본 실시 형태에 나타내는 구성은, 다른 실시 형태에 나타내는 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.

(실시 형태 5)

본 실시 형태에 있어서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 갖는 표시 장치, 및 상기 표시 장치에 입력 장치를 설치한 전자 기기에 대해서, 도 7 내지 도 11을 사용하여 설명한다.

<터치 패널에 관한 설명 1>

또한, 본 실시 형태에 있어서, 전자 기기의 일례로서, 표시 장치와, 입력 장치를 합한 터치 패널(2000)에 대하여 설명한다. 또한, 입력 장치의 일례로서, 터치 센서를 사용하는 경우에 대하여 설명한다.

도 7의 (A), 도 7의 (B)는 터치 패널(2000)의 사시도이다. 또한, 도 7의 (A), 도 7의 (B)에 있어서, 명료화를 위해, 터치 패널(2000)의 대표적인 구성 요소를 나타낸다.

터치 패널(2000)은 표시 장치(2501)와 터치 센서(2595)를 갖는다(도 7의 (B) 참조). 또한, 터치 패널(2000)은 기판(2510), 기판(2570), 및 기판(2590)을 갖는다. 또한, 기판(2510), 기판(2570), 및 기판(2590)은 모두 가요성을 갖는다. 단, 기판(2510), 기판(2570), 및 기판(2590) 중 어느 하나 또는 전부가 가요성을 갖지 않는 구성으로 해도 된다.

표시 장치(2501)는 기판(2510) 위에 복수의 화소 및 상기 화소에 신호를 공급할 수 있는 복수의 배선(2511)을 갖는다. 복수의 배선(2511)은 기판(2510)의 외주부에까지 배선되어, 그 일부가 단자(2519)를 구성하고 있다. 단자(2519)는 FPC(2509(1))와 전기적으로 접속된다.

기판(2590)은 터치 센서(2595)와, 터치 센서(2595)와 전기적으로 접속되는 복수의 배선(2598)을 갖는다. 복수의 배선(2598)은 기판(2590)의 외주부에 배선되고, 그 일부는 단자를 구성한다. 그리고, 상기 단자는 FPC(2509(2))와 전기적으로 접속된다. 또한, 도 7의 (B)에서는 명료화를 위해, 기판(2590)의 이면측(기판(2510)과 대향하는 면측)에 설치되는 터치 센서(2595)의 전극이나 배선 등을 실선으로 표시하고 있다.

터치 센서(2595)로서, 예를 들어 정전 용량 방식의 터치 센서를 적용할 수 있다. 정전 용량 방식으로서는, 표면형 정전 용량 방식, 투영형 정전 용량 방식 등이 있다.

투영형 정전 용량 방식으로서는, 주로 구동 방식의 차이에 따라 자기 용량 방식, 상호 용량 방식 등이 있다. 상호 용량 방식을 사용하면 동시 다점 검출이 가능하게 되므로 바람직하다.

또한, 도 7의 (B)에 도시하는 터치 센서(2595)는 투영형 정전 용량 방식의 터치 센서를 적용한 구성이다.

또한, 터치 센서(2595)에는, 손가락 등의 검지 대상의 근접 또는 접촉을 검지할 수 있는, 다양한 센서를 적용할 수 있다.

투영형 정전 용량 방식의 터치 센서(2595)는, 전극(2591)과 전극(2592)을 갖는다. 전극(2591)은 복수의 배선(2598) 중 어느 하나와 전기적으로 접속되고, 전극(2592)은 복수의 배선(2598) 중 다른 어느 하나와 전기적으로 접속된다.

전극(2592)은, 도 7의 (A), 도 7의 (B)에 도시하는 바와 같이, 일 방향으로 반복해서 배치된 복수의 사변형이 코너부에서 접속되는 형상을 갖는다.

전극(2591)은 사변형이며, 전극(2592)이 연장되는 방향과 교차되는 방향으로 반복해서 배치되어 있다.

배선(2594)은, 전극(2592)을 사이에 개재한 두개의 전극(2591)과 전기적으로 접속된다. 이때, 전극(2592)과 배선(2594)의 교차부의 면적이 가능한 한 작아지는 형상이 바람직하다. 이에 의해, 전극이 형성되어 있지 않은 영역의 면적을 저감할 수 있어, 투과율의 편차를 저감할 수 있다. 그 결과, 터치 센서(2595)를 투과하는 광의 휘도의 편차를 저감할 수 있다.

또한, 전극(2591) 및 전극(2592)의 형상은 이것에 한정되지 않고, 다양한 형상을 취할 수 있다. 예를 들어, 복수의 전극(2591)을 가능한 한 간극이 발생하지 않도록 배치하고, 절연층을 개재하여 전극(2592)을, 전극(2591)과 겹치지 않는 영역이 생기도록 이격하여 복수 설치하는 구성으로 해도 된다. 이때, 인접하는 2개의 전극(2592) 사이에, 이것들과는 전기적으로 절연된 더미 전극을 설치하면, 투과율이 상이한 영역 면적을 저감할 수 있으므로 바람직하다.

<표시 장치에 관한 설명>

이어서, 도 8의 (A)를 사용하여, 표시 장치(2501)의 상세에 대하여 설명한다. 도 8의 (A)는 도 7의 (B)에 도시하는 일점쇄선 X1-X2 사이의 단면도에 상당한다.

표시 장치(2501)는 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소를 갖는다. 상기 화소는 표시 소자와, 상기 표시 소자를 구동하는 화소 회로를 갖는다.

이하의 설명에 있어서는, 백색의 광을 사출하는 발광 소자를 표시 소자에 적용하는 경우에 대하여 설명하지만, 표시 소자는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 인접하는 화소마다 사출하는 광의 색이 상이하도록, 발광색이 상이한 발광 소자를 적용해도 된다.

기판(2510) 및 기판(2570)으로서는, 예를 들어, 수증기의 투과율이 1×10^-5g·m^-2·day^-1 이하, 바람직하게는 1×10^-6g·m^-2·day^-1 이하인 가요성을 갖는 재료를 적절하게 사용할 수 있다. 또는, 기판(2510)의 열팽창률과, 기판(2570)의 열팽창률이, 대략 동등한 재료를 사용하면 적합하다. 예를 들어, 선팽창률이 1×10^-3/K 이하, 바람직하게는 5×10^-5/K 이하, 보다 바람직하게는 1×10^-5/K 이하인 재료를 적절하게 사용할 수 있다.

또한, 기판(2510)은 발광 소자로의 불순물의 확산을 방지하는 절연층(2510a)과, 가요성 기판(2510b)과, 절연층(2510a) 및 가요성 기판(2510b)을 접합하는 접착층(2510c)을 갖는 적층체이다. 또한, 기판(2570)은 발광 소자로의 불순물의 확산을 방지하는 절연층(2570a)과, 가요성 기판(2570b)과, 절연층(2570a) 및 가요성 기판(2570b)을 접합하는 접착층(2570c)을 갖는 적층체이다.

접착층(2510c) 및 접착층(2570c)으로서는, 예를 들어, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리아미드(나일론, 아라미드 등), 폴리이미드, 폴리카르보네이트 또는 아크릴 수지, 폴리우레탄, 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 또는, 실리콘 등의 실록산 결합을 갖는 수지를 포함하는 재료를 사용할 수 있다.

또한, 기판(2510)과 기판(2570) 사이에 밀봉층(2560)을 갖는다. 밀봉층(2560)은 공기보다 큰 굴절률을 가지면 바람직하다. 또한, 도 8의 (A)에 도시하는 바와 같이, 밀봉층(2560)측에 광을 취출하는 경우에는, 밀봉층(2560)은 광학적인 접합층을 겸할 수 있다.

또한, 밀봉층(2560)의 외주부에 시일재를 형성해도 된다. 당해 시일재를 사용함으로써, 기판(2510), 기판(2570), 밀봉층(2560), 및 시일재로 둘러싸인 영역에 발광 소자(2550R)를 갖는 구성으로 할 수 있다. 또한, 밀봉층(2560)으로서, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)를 충전해도 된다. 또한, 당해 불활성 기체 내에, 건조 재를 마련하여, 수분 등을 흡착시키는 구성으로 해도 된다. 또한, 자외선 경화 수지 또는 열경화 수지를 충전해도 되고, 예를 들어, PVC(폴리비닐클로라이드)계 수지, 아크릴계 수지, 폴리이미드계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, PVB(폴리비닐부티랄)계 수지, 또는 EVA(에틸렌비닐아세테이트)계 수지를 사용할 수 있다. 또한, 상술한 시일재로서는, 예를 들어, 에폭시계 수지나 유리 프릿을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 시일재에 사용하는 재료로서는, 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료를 사용하면 적합하다.

또한, 표시 장치(2501)는 화소(2502R)를 갖는다. 또한, 화소(2502R)는 발광 모듈(2580R)을 갖는다.

화소(2502R)는, 발광 소자(2550R)와, 발광 소자(2550R)에 전력을 공급할 수 있는 트랜지스터(2502t)를 갖는다. 또한, 트랜지스터(2502t)는 화소 회로의 일부로서 기능한다. 또한, 발광 모듈(2580R)은, 발광 소자(2550R)와, 착색층(2567R)을 갖는다.

발광 소자(2550R)는, 하부 전극과, 상부 전극과, 하부 전극과 상부 전극 사이에 EL층을 갖는다. 발광 소자(2550R)로서, 예를 들어, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3에 나타내는 발광 소자를 적용할 수 있다.

또한, 하부 전극과 상부 전극 사이에서, 마이크로 캐비티 구조를 채용하여, 특정 파장에 있어서의 광 강도를 증가시켜도 된다.

또한, 밀봉층(2560)이 광을 취출하는 측에 형성되어 있는 경우, 밀봉층(2560)은 발광 소자(2550R)와 착색층(2567R)에 접한다.

착색층(2567R)은, 발광 소자(2550R)와 겹치는 위치에 있다. 이에 의해, 발광 소자(2550R)가 발하는 광의 일부는 착색층(2567R)을 투과하여, 도면 중에 표시하는 화살표 방향의 발광 모듈(2580R)의 외부로 사출된다.

또한, 표시 장치(2501)에는, 광을 사출하는 방향으로 차광층(2567BM)이 형성된다. 차광층(2567BM)은, 착색층(2567R)을 둘러싸도록 형성되어 있다.

착색층(2567R)으로서는, 특정한 파장 대역의 광을 투과하는 기능을 갖고 있으면 되고, 예를 들어, 적색의 파장 대역의 광을 투과하는 컬러 필터, 녹색의 파장 대역의 광을 투과하는 컬러 필터, 청색의 파장 대역의 광을 투과하는 컬러 필터, 황색의 파장 대역의 광을 투과하는 컬러 필터 등을 사용할 수 있다. 각 컬러 필터는, 다양한 재료를 사용하여, 인쇄법, 잉크젯법, 포토리소그래피 기술을 사용한 에칭 방법 등으로 형성할 수 있다.

또한, 표시 장치(2501)에는 절연층(2521)이 형성된다. 절연층(2521)은 트랜지스터(2502t)를 덮는다. 또한, 절연층(2521)은 화소 회로에 기인하는 요철을 평탄화하기 위한 기능을 갖는다. 또한, 절연층(2521)에 불순물의 확산을 억제할 수 있는 기능을 부여해도 된다. 이에 의해, 불순물의 확산에 의한 트랜지스터(2502t) 등의 신뢰성의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 발광 소자(2550R)는, 절연층(2521)의 상방에 형성된다. 또한, 발광 소자(2550R)가 갖는 하부 전극에는, 상기 하부 전극의 단부에 겹치는 격벽(2528)이 설치된다. 또한, 기판(2510)과, 기판(2570)의 간격을 제어하는 스페이서를, 격벽(2528) 위에 형성해도 된다.

주사선 구동 회로(2503g(1))는 트랜지스터(2503t)와, 용량 소자(2503c)를 갖는다. 또한, 구동 회로를 화소 회로와 동일한 공정으로 동일 기판 위에 형성할 수 있다.

또한, 기판(2510) 위에는, 신호를 공급할 수 있는 배선(2511)이 설치된다. 또한, 배선(2511) 위에는 단자(2519)가 설치된다. 또한, 단자(2519)에는, FPC(2509(1))가 전기적으로 접속된다. 또한, FPC(2509(1))는 비디오 신호, 클럭 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 공급하는 기능을 갖는다. 또한, FPC(2509(1))에는 프린트 배선 기판(PWB: Printed Wiring Board)이 설치되어 있어도 된다.

또한, 표시 장치(2501)에는, 다양한 구조의 트랜지스터를 적용할 수 있다. 도 8의 (A)에 있어서는, 보텀 게이트형 트랜지스터를 적용하는 경우에 대해서 예시하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 도 8의 (B)에 도시하는, 톱 게이트형 트랜지스터를 표시 장치(2501)에 적용하는 구성으로 해도 된다.

또한, 트랜지스터(2502t) 및 트랜지스터(2503t)의 극성에 대해서는, 특별히 한정은 없고, N형 및 P형의 트랜지스터를 갖는 구조, N형의 트랜지스터 또는 P형의 트랜지스터 중 어느 한쪽만을 포함하는 구조를 사용해도 된다. 또한, 트랜지스터(2502t 및 2503t)에 사용되는 반도체막의 결정성에 대해서도 특별히 한정은 없다. 예를 들어, 비정질 반도체막, 결정성 반도체막을 사용할 수 있다. 또한, 반도체 재료로서는, 13족의 반도체(예를 들어, 갈륨을 갖는 반도체), 14족의 반도체(예를 들어, 규소를 갖는 반도체), 화합물 반도체(산화물 반도체를 포함), 유기 반도체 등을 사용할 수 있다. 트랜지스터(2502t) 및 트랜지스터(2503t) 중 어느 한쪽 또는 양쪽에, 에너지 갭이 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 더욱 바람직하게는 3eV 이상의 산화물 반도체를 사용함으로써 트랜지스터의 오프 전류를 저감할 수 있으므로 바람직하다. 당해 산화물 반도체로서는, In-Ga 산화물, In-M-Zn 산화물(M은, 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 란탄(La), 세륨(Ce), 주석(Sn), 하프늄(Hf), 또는 네오디뮴(Nd)을 나타냄) 등을 들 수 있다.

<터치 센서에 관한 설명>

이어서, 도 8의 (C)를 사용하여, 터치 센서(2595)의 상세에 대하여 설명한다. 도 8의 (C)는, 도 7의 (B)에 표시하는 일점쇄선 X3-X4 사이의 단면도에 상당한다.

터치 센서(2595)는 기판(2590) 위에 지그재그 형상으로 배치된 전극(2591) 및 전극(2592)과, 전극(2591) 및 전극(2592)을 덮는 절연층(2593)과, 인접하는 전극(2591)을 전기적으로 접속하는 배선(2594)을 갖는다.

전극(2591) 및 전극(2592)은 투광성을 갖는 도전 재료를 사용하여 형성한다. 투광성을 갖는 도전성 재료로서는, 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화아연, 갈륨을 첨가한 산화아연 등의 도전성 산화물을 사용할 수 있다. 또한, 그래핀을 포함하는 막을 사용할 수도 있다. 그래핀을 포함하는 막은, 예를 들어 막 형상으로 형성된 산화 그래핀을 포함하는 막을 환원하여 형성할 수 있다. 환원하는 방법으로서는, 열을 가하는 방법 등을 들 수 있다.

예를 들어, 투광성을 갖는 도전성 재료를 기판(2590) 위에 스퍼터링법에 의해 성막한 후, 포토리소그래피법 등의 다양한 패턴 형성 기술에 의해, 불필요한 부분을 제거하여, 전극(2591) 및 전극(2592)을 형성할 수 있다.

또한, 절연층(2593)에 사용하는 재료로서는, 예를 들어, 아크릴, 에폭시 등의 수지, 실록산 결합을 갖는 수지 외에, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료를 사용할 수도 있다.

또한, 전극(2591)에 도달하는 개구가 절연층(2593)에 형성되고, 배선(2594)이 인접하는 전극(2591)과 전기적으로 접속된다. 투광성의 도전성 재료는, 터치 패널의 개구율을 높일 수 있으므로, 배선(2594)에 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 전극(2591) 및 전극(2592)보다 도전성이 높은 재료는, 전기 저항을 저감할 수 있으므로 배선(2594)에 적절하게 사용할 수 있다.

전극(2592)은 일 방향으로 연장되고, 복수의 전극(2592)이 스트라이프 형상으로 설치되어 있다. 또한, 배선(2594)은 전극(2592)과 교차하여 설치되어 있다.

한 쌍의 전극(2591)이 하나의 전극(2592)을 사이에 두고 설치된다. 또한, 배선(2594)은 한 쌍의 전극(2591)을 전기적으로 접속하고 있다.

또한, 복수의 전극(2591)은 하나의 전극(2592)과 반드시 직교하는 방향으로 배치될 필요는 없고, 0도를 초과하고 90도 미만의 각도를 이루도록 배치되어도 된다.

또한, 배선(2598)은 전극(2591) 또는 전극(2592)과 전기적으로 접속된다. 또한, 배선(2598)의 일부는 단자로서 기능한다. 배선(2598)으로서는, 예를 들어, 알루미늄, 금, 백금, 은, 니켈, 티타늄, 텅스텐, 크롬, 몰리브덴, 철, 코발트, 구리, 또는 팔라듐 등의 금속 재료나, 상기 금속 재료를 포함하는 합금 재료를 사용할 수 있다.

또한, 절연층(2593) 및 배선(2594)을 덮는 절연층을 형성하여, 터치 센서(2595)를 보호해도 된다.

또한, 접속층(2599)은 배선(2598)과 FPC(2509(2))를 전기적으로 접속시킨다.

접속층(2599)으로서는, 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film)이나, 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.

<터치 패널에 관한 설명 2>

이어서, 도 9의 (A)를 사용하여, 터치 패널(2000)의 상세에 대하여 설명한다. 도 9의 (A)는, 도 7의 (A)에 도시하는 일점쇄선 X5-X6 사이의 단면도에 상당한다.

도 9의 (A)에 도시하는 터치 패널(2000)은, 도 8의 (A)에서 설명한 표시 장치(2501)와, 도 8의 (C)에서 설명한 터치 센서(2595)를 접합한 구성이다.

또한, 도 9의 (A)에 도시하는 터치 패널(2000)은, 도 8의 (A) 및 도 8의 (C)에서 설명한 구성 외에, 접착층(2597)과, 반사 방지층(2567p)을 갖는다.

접착층(2597)은 배선(2594)과 접하여 형성된다. 또한, 접착층(2597)은 터치 센서(2595)가 표시 장치(2501)에 겹치도록, 기판(2590)을 기판(2570)에 접합하고 있다. 또한, 접착층(2597)은 투광성을 가지면 바람직하다. 또한, 접착층(2597)으로서는, 열경화성 수지, 또는 자외선 경화 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 또는 실록산계 수지를 사용할 수 있다.

반사 방지층(2567p)은 화소에 겹치는 위치에 형성된다. 반사 방지층(2567p)으로서, 예를 들어 원편광판을 사용할 수 있다.

이어서, 도 9의 (A)에 도시하는 구성과 상이한 구성의 터치 패널에 대해서, 도 9의 (B)를 사용하여 설명한다.

도 9의 (B)는 터치 패널(2001)의 단면도이다. 도 9의 (B)에 도시하는 터치 패널(2001)은 도 9의 (A)에 도시하는 터치 패널(2000)과, 표시 장치(2501)에 대한 터치 센서(2595)의 위치가 상이하다. 여기에서는 상이한 구성에 대하여 상세하게 설명하고, 마찬가지의 구성을 사용할 수 있는 부분은, 터치 패널(2000)의 설명을 원용한다.

착색층(2567R)은, 발광 소자(2550R)와 겹치는 위치에 있다. 또한, 도 9의 (B)에 도시하는 발광 소자(2550R)는, 트랜지스터(2502t)가 설치되어 있는 측에 광을 사출한다. 이에 의해, 발광 소자(2550R)가 발하는 광의 일부는, 착색층(2567R)을 투과하여, 도면 중에 표시하는 화살표 방향의 발광 모듈(2580R)의 외부에 사출된다.

또한, 터치 센서(2595)는 표시 장치(2501)의 기판(2510)측에 설치되어 있다.

접착층(2597)은 기판(2510)과 기판(2590) 사이에 있고, 표시 장치(2501)와 터치 센서(2595)를 접합한다.

도 9의 (A), 도 9의 (B)에 도시하는 바와 같이, 발광 소자로부터 사출되는 광은, 기판의 상면 및 하면 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 사출되면 된다.

<터치 패널의 구동 방법에 관한 설명>

이어서, 터치 패널의 구동 방법의 일례에 대해서, 도 10을 사용하여 설명한다.

도 10의 (A)는 상호 용량 방식의 터치 센서의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 10의 (A)에서는, 펄스 전압 출력 회로(2601), 전류 검출 회로(2602)를 도시하고 있다. 또한, 도 10의 (A)에서는, 펄스 전압이 부여되는 전극(2621)을 X1-X6으로, 전류의 변화를 검지하는 전극(2622)을 Y1-Y6으로, 각각 6개의 배선으로 예시하고 있다. 또한, 도 10의 (A)는 전극(2621)과, 전극(2622)이 중첩함으로써 형성되는 용량(2603)을 나타내고 있다. 또한, 전극(2621)과 전극(2622)은, 그 기능을 서로 치환해도 된다.

펄스 전압 출력 회로(2601)는 X1-X6의 배선에 순서대로 펄스를 인가하기 위한 회로이다. X1-X6의 배선에 펄스 전압이 인가됨으로써, 용량(2603)을 형성하는 전극(2621)과 전극(2622) 사이에 전계가 발생한다. 이 전극 사이에 발생하는 전계가 차폐 등에 의해 용량(2603)의 상호 용량에 변화를 발생시키는 것을 이용하여, 피검지체의 근접, 또는 접촉을 검출할 수 있다.

전류 검출 회로(2602)는, 용량(2603)에서의 상호 용량의 변화에 의한, Y1-Y6의 배선에서의 전류의 변화를 검출하기 위한 회로이다. Y1-Y6의 배선에서는, 피검지체의 근접, 또는 접촉이 없으면 검출되는 전류값에 변화는 없지만, 검출하는 피검지체의 근접, 또는 접촉에 의해 상호 용량이 감소할 경우에는 전류값이 감소하는 변화를 검출한다. 또한 전류의 검출은, 적분 회로 등을 사용하여 행하면 된다.

이어서, 도 10의 (B)에는, 도 10의 (A)에서 도시하는 상호 용량 방식의 터치 센서에 있어서의 입출력 파형의 타이밍 차트를 도시한다. 도 10의 (B)에서는, 1 프레임 기간에 각 행렬에서의 피검지체의 검출을 행하는 것으로 한다. 또한 도 10의 (B)에서는, 피검지체를 검출하지 않을 경우(비터치)와 피검지체를 검출할 경우(터치)의 두 경우에 대하여 도시하고 있다. 또한 Y1-Y6의 배선에 대해서는, 검출되는 전류값에 대응하는 전압 값으로 한 파형을 도시하고 있다.

X1-X6의 배선에는, 순서대로 펄스 전압이 부여되고, 상기 펄스 전압에 따라서 Y1-Y6의 배선에서의 파형이 변화한다. 피검지체의 근접 또는 접촉이 없을 경우에는, X1-X6의 배선의 전압 변화에 따라서 Y1-Y6의 파형이 균일하게 변화한다. 한편, 피검지체가 근접 또는 접촉하는 지점에서는, 전류값이 감소하기 때문에, 이것에 대응하는 전압값의 파형도 변화한다.

이와 같이, 상호 용량의 변화를 검출함으로써, 피검지체의 근접 또는 접촉을 검지할 수 있다.

<센서 회로에 관한 설명>

또한, 도 10의 (A)에서는 터치 센서로서 배선의 교차부에 용량(2603)만을 설치하는 패시브 매트릭스형 터치 센서의 구성을 도시했지만, 트랜지스터와 용량을 갖는 액티브 매트릭스형 터치 센서로 해도 된다. 액티브 매트릭스형 터치 센서에 포함되는 센서 회로의 일례를 도 11에 도시한다.

도 11에 도시하는 센서 회로는, 용량(2603)과, 트랜지스터(2611)와, 트랜지스터(2612)와, 트랜지스터(2613)를 갖는다.

트랜지스터(2613)는 게이트에 신호 G2가 부여되고, 소스 또는 드레인 중 한쪽에 전압 VRES가 부여되고, 다른 쪽이 용량(2603)의 한쪽 전극 및 트랜지스터(2611)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(2611)는 소스 또는 드레인 중 한쪽이 트랜지스터(2612)의 소스 또는 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속되고, 다른 쪽에 전압 VSS가 부여된다. 트랜지스터(2612)는 게이트에 신호 G1이 부여되고, 소스 또는 드레인 중 다른 쪽이 배선 ML과 전기적으로 접속된다. 용량(2603)의 다른 쪽 전극에는 전압 VSS가 부여된다.

이어서, 도 11에 도시하는 센서 회로의 동작에 대하여 설명한다. 먼저, 신호 G2로서 트랜지스터(2613)를 온 상태로 하는 전위가 부여됨으로써, 트랜지스터(2611)의 게이트가 접속되는 노드 n에 전압 VRES에 대응한 전위가 부여된다. 이어서, 신호 G2로서 트랜지스터(2613)를 오프 상태로 하는 전위가 부여됨으로써, 노드 n의 전위가 유지된다.

계속해서, 손가락 등의 피검지체의 근접 또는 접촉에 의해, 용량(2603)의 상호 용량이 변화함에 수반하여, 노드 n의 전위가 VRES로부터 변화한다.

판독 동작은, 신호 G1에 트랜지스터(2612)를 온 상태로 하는 전위를 부여한다. 노드 n의 전위에 따라서 트랜지스터(2611)에 흐르는 전류, 즉 배선 ML에 흐르는 전류가 변화한다. 이 전류를 검출함으로써, 피검지체의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다.

트랜지스터(2611), 트랜지스터(2612), 및 트랜지스터(2613)로서는, 산화물 반도체층을 채널 영역이 형성되는 반도체층에 사용하는 것이 바람직하다. 특히 트랜지스터(2613)에 이러한 트랜지스터를 적용함으로써, 노드 n의 전위를 장기간에 걸쳐서 유지하는 것이 가능하게 되고, 노드 n에 VRES를 다시 공급하는 동작(리프레시 동작)의 빈도를 저감시킬 수 있다.

(실시 형태 6)

본 실시 형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 갖는 표시 모듈 및 전자 기기에 대해서, 도 12 및 도 13을 사용하여 설명한다.

<표시 모듈에 관한 설명>

도 12에 도시하는 표시 모듈(8000)은, 상부 커버(8001)와 하부 커버(8002) 사이에, FPC(8003)에 접속된 터치 센서(8004), FPC(8005)에 접속된 표시 장치(8006), 프레임(8009), 프린트 기판(8010), 배터리(8011)를 갖는다.

본 발명의 일 형태의 발광 소자는, 예를 들어, 표시 장치(8006)에 사용할 수 있다.

상부 커버(8001) 및 하부 커버(8002)는, 터치 센서(8004) 및 표시 장치(8006)의 사이즈에 맞추어, 형상이나 치수를 적절히 변경할 수 있다.

터치 센서(8004)는 저항막 방식 또는 정전 용량 방식의 터치 센서를 표시 장치(8006)에 중첩하여 사용할 수 있다. 또한, 표시 장치(8006)의 대향 기판(밀봉 기판)에, 터치 센서 기능을 갖도록 하는 것도 가능하다. 또한, 표시 장치(8006)의 각 화소 내에 광 센서를 설치하여, 광학식 터치 센서로 하는 것도 가능하다.

프레임(8009)은 표시 장치(8006)의 보호 기능 외에, 프린트 기판(8010)의 동작에 의해 발생하는 전자파를 차단하기 위한 전자 실드로서의 기능을 갖는다. 또한 프레임(8009)은 방열판으로서의 기능을 갖고 있어도 된다.

프린트 기판(8010)은 전원 회로, 비디오 신호 및 클럭 신호를 출력하기 위한 신호 처리 회로를 갖는다. 전원 회로에 전력을 공급하는 전원으로서는, 외부의 상용 전원이어도 되고, 별도 설치한 배터리(8011)에 의한 전원이어도 된다. 배터리(8011)는 상용 전원을 사용하는 경우에는, 생략 가능하다.

또한, 표시 모듈(8000)은 편광판, 위상차판, 프리즘 시트 등의 부재를 추가하여 설치해도 된다.

<전자 기기에 관한 설명>

도 13의 (A) 내지 도 13의 (G)는 전자 기기를 도시하는 도면이다. 이들 전자 기기는, 하우징(9000), 표시부(9001), 스피커(9003), 조작 키(9005)(전원 스위치, 또는 조작 스위치를 포함), 접속 단자(9006), 센서(9007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경도, 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 가질 수 있다.

도 13의 (A) 내지 도 13의 (G)에 도시하는 전자 기기는, 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 다양한 정보(정지 화상, 동화상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 센서 기능, 캘린더, 일자 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의해 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 무선 통신 기능을 사용하여 다양한 컴퓨터 네트워크에 접속하는 기능, 무선 통신 기능을 사용하여 다양한 데이터의 송신 또는 수신을 행하는 기능, 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한, 도 13의 (A) 내지 도 13의 (G)에 도시하는 전자 기기가 가질 수 있는 기능은 이들에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다. 또한, 도 13의 (A) 내지 도 13의 (G)에는 도시하고 있지 않지만, 전자 기기에는, 복수의 표시부를 갖는 구성으로 해도 된다. 또한, 상기 전자 기기에 카메라 등을 설치하여, 정지 화상을 촬영하는 기능, 동화상을 촬영하는 기능, 촬영한 화상을 기록 매체(외부 또는 카메라에 내장)에 보존하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 갖고 있어도 된다.

도 13의 (A) 내지 도 13의 (G)에 도시하는 전자 기기의 상세에 대해서, 이하 설명한다.

도 13의 (A)는 휴대 정보 단말기(9100)를 도시하는 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9100)가 갖는 표시부(9001)는 가요성을 갖는다. 그로 인해, 만곡된 하우징(9000)의 만곡면을 따라 표시부(9001)를 내장하는 것이 가능하다. 또한, 표시부(9001)는 터치 센서를 구비하고, 손가락이나 스타일러스 등으로 화면에 접촉함으로써 조작할 수 있다. 예를 들어, 표시부(9001)에 표시된 아이콘에 접촉함으로써, 애플리케이션을 기동할 수 있다.

도 13의 (B)는 휴대 정보 단말기(9101)를 도시하는 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9101)는, 예를 들어 전화기, 수첩 또는 정보 열람 장치 등으로부터 선택된하나 또는 복수의 기능을 갖는다. 구체적으로는, 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 또한, 휴대 정보 단말기(9101)는 스피커(9003), 접속 단자(9006), 센서(9007) 등을 생략하여 도시하고 있지만, 도 13의 (A)에 도시하는 휴대 정보 단말기(9100)와 마찬가지의 위치에 설치할 수 있다. 또한, 휴대 정보 단말기(9101)는 문자나 화상 정보를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 예를 들어, 3개의 조작 버튼(9050)(조작 아이콘 또는 간단히 아이콘이라고도 함)을 표시부(9001)의 하나의 면에 표시할 수 있다. 또한, 파선의 직사각형으로 나타내는 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수 있다. 또한, 정보(9051)의 일례로서는, 전자 메일이나 SNS(소셜·네트워킹·서비스)나 전화 등의 착신을 알리는 표시, 전자 메일이나 SNS 등의 제목, 전자 메일이나 SNS 등의 송신자명, 일시, 시각, 배터리의 잔량, 안테나 수신의 강도 등이 있다. 또는, 정보(9051)가 표시되어 있는 위치에, 정보(9051) 대신에 조작 버튼(9050) 등을 표시해도 된다.

도 13의 (C)는 휴대 정보 단말기(9102)를 도시하는 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9102)는 표시부(9001)의 3면 이상에 정보를 표시하는 기능을 갖는다. 여기에서는, 정보(9052), 정보(9053), 정보(9054)가 각각 상이한 면에 표시되어 있는 예를 도시한다. 예를 들어, 휴대 정보 단말기(9102)의 사용자는, 양복의 안주머니에 휴대 정보 단말기(9102)를 수납한 상태에서, 그 표시(여기서는 정보(9053))를 확인할 수 있다. 구체적으로는, 착신한 전화의 발신자의 전화 번호 또는 성명 등을, 휴대 정보 단말기(9102)의 상방으로부터 관찰할 수 있는 위치에 표시한다. 사용자는, 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓으로부터 꺼내는 일 없이, 표시를 확인하고, 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.

도 13의 (D)는 손목시계형 휴대 정보 단말기(9200)를 도시하는 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9200)는 이동 전화, 전자 메일, 문장 열람 및 작성, 음악 재생, 인터넷 통신, 컴퓨터 게임 등의 다양한 애플리케이션을 실행할 수 있다. 또한, 표시부(9001)는 그 표시면이 만곡되어 설치되고, 만곡된 표시면을 따라 표시를 행할 수 있다. 또한, 휴대 정보 단말기(9200)는, 통신 규격된 근거리 무선 통신을 실행하는 것이 가능하다. 예를 들어 무선 통신이 가능한 헤드셋과 상호 통신함으로써, 핸즈 프리로 통화할 수도 있다. 또한, 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)를 갖고, 다른 정보 단말기와 커넥터를 통하여 직접 데이터의 주고받기를 행할 수 있다. 또한 접속 단자(9006)를 통하여 충전을 행할 수도 있다. 또한, 충전 동작은 접속 단자(9006)를 통하지 않고 무선 급전에 의해 행해도 된다.

도 13의 (E), 도 13의 (F), 도 13의 (G)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 도시하는 사시도이다. 또한, 도 13의 (E)가 휴대 정보 단말기(9201)를 전개한 상태의 사시도이고, 도 13의 (F)가 휴대 정보 단말기(9201)를 전개한 상태 또는 접은 상태 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화하는 도중의 상태의 사시도이며, 도 13의 (G)가 휴대 정보 단말기(9201)를 접은 상태의 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 전개한 상태에서는, 이음매가 없는 넓은 표시 영역에 의해 표시의 일람성이 우수하다. 휴대 정보 단말기(9201)가 갖는 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의해 연결된 3개의 하우징(9000)에 지지되어 있다. 힌지(9055)를 개재해서 2개의 하우징(9000) 사이를 굴곡시킴으로써, 휴대 정보 단말기(9201)를 전개한 상태로부터 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 휴대 정보 단말기(9201)는 곡률 반경 1㎜ 이상 150㎜ 이하로 구부릴 수 있다.

본 실시 형태에 있어서 설명한 전자 기기는, 어떠한 정보를 표시하기 위한 표시부를 갖는 것을 특징으로 한다. 단, 본 발명의 일 형태의 발광 소자는, 표시부를 갖지 않은 전자 기기에도 적용할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 설명한 전자 기기의 표시부에 있어서는, 가요성을 갖고, 만곡된 표시면을 따라 표시를 행할 수 있는 구성, 또는 접을 수 있는 표시부의 구성에 대하여 예시했지만, 이것에 한정되지 않고, 가요성을 갖지 않고, 평면부에 표시를 행하는 구성으로 해도 된다.

(실시 형태 7)

본 실시 형태에서는, 본 발명의 일 형태인 발광 소자를 적용한 조명 장치의 일례에 대해서, 도 14를 사용하여 설명한다.

도 14는, 발광 소자를 실내의 조명 장치(8501)로서 사용한 예이다. 또한, 발광 소자는 대면적화도 가능하기 때문에, 대면적의 조명 장치를 형성할 수도 있다. 그 밖에, 곡면을 갖는 하우징을 사용함으로써 발광 영역이 곡면을 갖는 조명 장치(8502)를 형성할 수도 있다. 본 실시 형태에서 나타내는 발광 소자는 박막 형상이며, 하우징의 디자인 자유도가 높다. 따라서, 다양한 의장을 집중시킨 조명 장치를 형성할 수 있다. 또한, 실내의 벽면에 대형의 조명 장치(8503)를 구비해도 된다. 또한, 조명 장치(8501, 8502, 8503)에 터치 센서를 설치하고, 전원의 온 또는 오프를 행해도 된다.

또한, 발광 소자를 테이블의 표면측에 사용함으로써 테이블로서의 기능을 구비한 조명 장치(8504)로 할 수 있다. 또한, 기타 가구의 일부에 발광 소자를 사용함으로써, 가구로서의 기능을 구비한 조명 장치로 할 수 있다.

이상과 같이, 발광 소자를 적용한 다양한 조명 장치가 얻어진다. 또한, 이 조명 장치는 본 발명의 일 형태에 포함되는 것으로 한다.

100: EL층
101: 전극
102: 전극
111: 정공 주입층
112: 정공 수송층
117: 전자 수송층
118: 전자 주입층
130: 발광층
131: 호스트 재료
131_1: 유기 화합물
131_2: 유기 화합물
132: 게스트 재료
150: 발광 소자
401: 전극
402: 전극
411: 정공 주입층
412: 정공 수송층
413: 전자 수송층
414: 전자 주입층
415: 정공 주입층
416: 정공 수송층
417: 전자 수송층
418: 전자 주입층
420: 발광층
421: 호스트 재료
421_1: 유기 화합물
421_2: 유기 화합물
422: 게스트 재료
430: 발광층
431: 호스트 재료
431_1: 유기 화합물
431_2: 유기 화합물
432: 게스트 재료
441: 발광 유닛
442: 발광 유닛
445: 전하 발생층
446: 발광 유닛
447: 발광 유닛
450: 발광 소자
452: 발광 소자
460: 발광층
461: 호스트 재료
462: 게스트 재료
470: 발광층
471: 호스트 재료
471_1: 유기 화합물
471_2: 유기 화합물
472: 게스트 재료
801: 화소 회로
802: 화소부
804: 구동 회로부
804a: 주사선 구동 회로
804b: 신호선 구동 회로
806: 보호 회로
807: 단자부
852: 트랜지스터
854: 트랜지스터
862: 용량 소자
872: 발광 소자
2000: 터치 패널
2001: 터치 패널
2501: 표시 장치
2502R: 화소
2502t: 트랜지스터
2503c: 용량 소자
2503g: 주사선 구동 회로
2503t: 트랜지스터
2509: FPC
2510: 기판
2510a: 절연층
2510b: 가요성 기판
2510c: 접착층
2511: 배선
2519: 단자
2521: 절연층
2528: 격벽
2550R: 발광 소자
2560: 밀봉층
2567BM: 차광층
2567p: 반사 방지층
2567R: 착색층
2570: 기판
2570a: 절연층
2570b: 가요성 기판
2570c: 접착층
2580R: 발광 모듈
2590: 기판
2591: 전극
2592: 전극
2593: 절연층
2594: 배선
2595: 터치 센서
2597: 접착층
2598: 배선
2599: 접속층
2601: 펄스 전압 출력 회로
2602: 전류 검출 회로
2603: 용량
2611: 트랜지스터
2612: 트랜지스터
2613: 트랜지스터
2621: 전극
2622: 전극
8000: 표시 모듈
8001: 상부 커버
8002: 하부 커버
8003: FPC
8004: 터치 센서
8005: FPC
8006: 표시 장치
8009: 프레임
8010: 프린트 기판
8011: 배터리
8501: 조명 장치
8502: 조명 장치
8503: 조명 장치
8504: 조명 장치
9000: 하우징
9001: 표시부
9003: 스피커
9005: 조작 키
9006: 접속 단자
9007: 센서
9008: 마이크로폰
9050: 조작 버튼
9051: 정보
9052: 정보
9053: 정보
9054: 정보
9055: 힌지
9100: 휴대 정보 단말기
9101: 휴대 정보 단말기
9102: 휴대 정보 단말기
9200: 휴대 정보 단말기
9201: 휴대 정보 단말기

Claims

발광 소자로서,
한 쌍의 전극, 및
상기 한 쌍의 전극 사이에 제공된 EL층을 포함하고,
상기 EL층은 호스트 재료 및 게스트 재료를 포함하고,
상기 호스트 재료는 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타낼 수 있고,
상기 게스트 재료는 형광을 나타낼 수 있고,
상기 게스트 재료의 제2 여기 삼중항 에너지 준위는 상기 호스트 재료의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 이상이고,
상기 게스트 재료의 상기 제2 여기 삼중항 에너지 준위는 상기 호스트 재료의 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상이고,
상기 호스트 재료의 상기 최저 여기 삼중항 에너지 준위는 상기 게스트 재료의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 이상이며,
상기 호스트 재료의 상기 최저 여기 삼중항 에너지 준위는 상기 게스트 재료의 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상인, 발광 소자.
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제1항에 있어서,
상기 호스트 재료의 상기 최저 여기 삼중항 에너지 준위와 상기 게스트 재료의 상기 최저 여기 삼중항 에너지 준위의 차가 0.5eV 이상인, 발광 소자.
제1항에 있어서,
상기 호스트 재료의 열 활성화 지연 형광 발광 에너지는 상기 게스트 재료의 인광 발광 에너지 이상인, 발광 소자.
제1항에 있어서,
상기 호스트 재료의 열 활성화 지연 형광 발광 에너지와 상기 게스트 재료의 인광 발광 에너지의 차가 0.5eV 이상인, 발광 소자.
제1항에 있어서,
상기 호스트 재료는 최저 여기 일중항 에너지 준위와 상기 최저 여기 삼중항 에너지 준위의 차가 0eV 초과 0.2eV 이하인, 발광 소자.
발광 소자로서,
한 쌍의 전극, 및
상기 한 쌍의 전극 사이에 제공된 EL층을 포함하고,
상기 EL층은 호스트 재료 및 게스트 재료를 포함하고,
상기 호스트 재료는 제1 유기 화합물 및 제2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제1 유기 화합물 및 상기 제2 유기 화합물로 형성되는 여기 착체는 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타낼 수 있고,
상기 게스트 재료는 형광을 나타낼 수 있고,
상기 게스트 재료의 제2 여기 삼중항 에너지 준위는 상기 여기 착체의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 이상이고,
상기 게스트 재료의 상기 제2 여기 삼중항 에너지 준위는 상기 여기 착체의 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상이고,
상기 여기 착체의 상기 최저 여기 삼중항 에너지 준위는 상기 게스트 재료의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 이상이고,
상기 여기 착체의 상기 최저 여기 삼중항 에너지 준위는 상기 게스트 재료의 최저 여기 일중항 에너지 준위 이상인, 발광 소자.
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제8항에 있어서,
상기 여기 착체의 상기 최저 여기 삼중항 에너지 준위와 상기 게스트 재료의 상기 최저 여기 삼중항 에너지 준위의 차가 0.5eV 이상인, 발광 소자.
제8항에 있어서,
상기 여기 착체의 열 활성화 지연 형광 발광 에너지는 상기 게스트 재료의 인광 발광 에너지 이상인, 발광 소자.
제8항에 있어서,
상기 여기 착체의 열 활성화 지연 형광 발광 에너지와 상기 게스트 재료의 인광 발광 에너지의 차가 0.5eV 이상인, 발광 소자.
제8항에 있어서,
상기 여기 착체는 최저 여기 일중항 에너지 준위와 상기 최저 여기 삼중항 에너지 준위의 차가 0eV 초과 0.2eV 이하인, 발광 소자.
제1항 또는 제8항에 있어서,
상기 게스트 재료는 안트라센, 테트라센, 크리센, 피렌, 페릴렌 및 아크리딘으로부터 선택된 적어도 하나의 골격과, 상기 골격에 결합된 적어도 하나의 치환기를 포함하는, 발광 소자.
제1항 또는 제8항에 있어서,
상기 게스트 재료는 골격, 제1 치환기 및 제2 치환기를 포함하고,
상기 골격은 안트라센, 테트라센, 크리센, 피렌, 페릴렌 및 아크리딘으로부터 선택되고,
상기 제1 치환기의 구조는 상기 제2 치환기의 구조와 동일한, 발광 소자.
표시 장치로서,
제1항 또는 제8항에 따른 발광 소자, 및
컬러 필터, 시일 및 트랜지스터 중 어느 하나를 포함하는, 표시 장치.
전자 기기로서,
제17항에 따른 표시 장치, 및
하우징 또는 터치 센서를 포함하는, 전자 기기.
조명 장치로서,
제1항 또는 제8항에 따른 발광 소자, 및
하우징 또는 터치 센서를 포함하는, 조명 장치.
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