KR20110073327A - 발광 소자, 표시 장치 및 전자 기기 - Google Patents

발광 소자, 표시 장치 및 전자 기기 Download PDF

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히데토시 야마모토
테츠지 후지타
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 각 발광층을 균형있게 발광시켜, 백색 발광시킬 수 있는 발광 소자, 이 발광 소자를 구비한 신뢰성이 높은 표시 장치 및 전자 기기를 제공하는 것.
(해결 수단) 발광 소자(1)는, 음극(12)과, 양극(3)과, 이들 음극(12)과 양극(3)과의 사이에 형성된, 적색으로 발광하는 적색 발광층(6)과, 청색으로 발광하는 청색 발광층(8)과, 녹색으로 발광하는 녹색 발광층(9)을 갖고, 적색 발광층(6)과 청색 발광층(8)과의 사이에 형성되고, 적색 발광층(6)과 청색 발광층(8)과의 사이에서의 정공 및 전자의 이동을 조정하는 제1 중간층(7A)과, 청색 발광층(8)과 녹색 발광층(9)과의 사이에 형성되고, 청색 발광층(8)과 녹색 발광층(9)과의 사이에서의 정공 및 전자의 이동을 조정하는 제2 중간층(7B)을 갖는다.

Description

발광 소자, 표시 장치 및 전자 기기 {LIGHT-EMITTING ELEMENT, DISPLAY DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은, 발광 소자, 표시 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
유기 일렉트로루미네센스 소자(소위 유기 EL 소자)는, 양극과 음극과의 사이에 적어도 1층의 발광성 유기층을 개재(interpose)한 구조를 갖는 발광 소자이다. 이러한 발광 소자에서는, 음극과 양극과의 사이에 전계를 인가함으로써, 발광층에 음극측으로부터 전자가 주입됨과 함께 양극측으로부터 정공이 주입되어, 발광층 중에서 전자와 정공이 재결합함으로써 여기자(exciton)가 생성되고, 이 여기자가 기저 상태로 되돌아갈 때에, 그 에너지분이 빛으로서 방출된다.
이러한 발광 소자로서는, 예를 들면, 음극과 양극과의 사이에, R(적색), G(녹색), B(청색)의 3색에 대응하는 3층의 발광층을 적층하여, 백색 발광시키는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이러한 백색 발광하는 발광 소자는, R(적색), G(녹색), B(청색)의 3색이 화소마다 구분되어 칠해진 컬러 필터와 조합하여 이용함으로써, 풀 컬러 화상을 표시할 수 있다.
또한, 특허문헌 1에 따른 발광 소자에서는, 발광층끼리의 사이에 중간층을 형성함으로써, 발광층 간에서의 여기자의 에너지의 이동을 방지할 수 있다. 이때, 중간층을 전자 및 정공이 함께 이동 가능한 바이폴러성(bipolar property)을 갖게 함으로써, 전자 및 정공에 대한 중간층의 내성을 우수하게 하면서 각 발광층에 전자 및 정공을 주입할 수 있으므로, 백색 발광시키는 것이 가능하다.
그러나, 특허문헌 1에 따른 발광 소자에서는, 각 색으로 발광하는 발광층 간에 형성하는 중간층이 동일한 구성으로 되어있기 때문에, 각 발광층에 주입되는 전자 및 정공의 수가 발광층마다 균일하지 않아, 그 결과, 각 발광층을 균형있게 발광시킬 수 없다는 문제가 있다.
일본공개특허공보 2006-172762호
본 발명의 목적은, 각 발광층을 균형있게 발광시켜, 백색 발광시킬 수 있는 발광 소자, 이 발광 소자를 구비한 신뢰성이 높은 표시 장치 및 전자 기기를 제공하는 것에 있다.
이러한 목적은, 하기의 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명의 발광 소자는, 음극과,
양극과,
상기 음극과 상기 양극과의 사이에 형성되고, 호스트 재료와, 당해 호스트 재료에 첨가되어, 제1 색으로서 적색으로 발광하는 적색 발광 재료인 게스트 재료를 포함하여 구성된 제1 발광층과,
상기 제1 발광층과 상기 음극과의 사이에 형성되고, 호스트 재료와, 당해 호스트 재료에 첨가되어, 제2 색으로 발광하는 제2 색 발광 재료인 게스트 재료를 포함하여 구성된 제2 발광층과,
상기 제2 발광층과 상기 음극과의 사이에 형성되고, 호스트 재료와, 당해 호스트 재료에 첨가되어, 제3 색으로 발광하는 제3 색 발광 재료인 게스트 재료를 포함하여 구성된 제3 발광층과,
상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층과의 사이에 이들에 접하도록 형성되고, 상기 제1 발광층의 상기 호스트 재료와 동일 또는 동종의 재료를 포함하고, 그리고, 발광성을 갖는 재료를 실질적으로 포함하지 않고 구성되며, 상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층과의 사이에서의 정공 및 전자의 이동을 조정하는 제1 중간층과,
상기 제2 발광층과 상기 제3 발광층과의 사이에 이들에 접하도록 형성되고, 상기 제2 발광층의 상기 호스트 재료 및 상기 제3 발광층의 상기 호스트 재료 중 적어도 한쪽의 호스트 재료와 동일 또는 동종의 재료를 포함하고, 그리고, 발광성을 갖는 재료를 실질적으로 포함하지 않고 구성되며, 상기 제2 발광층과 상기 제3 발광층과의 사이에서의 정공 및 전자의 이동을 조정하는 제2 중간층을 갖는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 발광 소자는, 각 발광층을 균형있게 발광시켜, 백색 발광시킬 수 있는 것이 된다.
본 발명의 발광 소자에서는, 상기 제2 발광층의 상기 호스트 재료와, 상기 제3 발광층의 상기 호스트 재료는, 동일한 것이 바람직하다.
이에 따라, 쌍방의 발광층에 있어서, 각각, 제2 색의 빛과 제3 색의 빛을 균형있게 발광시킬 수 있게 된다.
본 발명의 발광 소자에서는, 상기 제2 중간층의 상기 호스트 재료는, 상기 제2 발광층의 상기 호스트 재료와 동일한 것이 바람직하다.
이에 따라, 호스트 재료가 동일한 제2 발광층과 제2 중간층과의 사이에서의 캐리어(전자 또는 정공)의 수송(transfer)이 원활히 행해지게 되어, 발광 소자의 구동 전압의 상승을 정확하게 억제 또는 방지할 수 있음과 함께, 여기자의 확산을 정확하게 억제 또는 방지할 수 있다.
본 발명의 발광 소자에서는, 상기 제2 중간층은, 그 두께가 2㎚ 이상 10㎚ 이하인 것이 바람직하다.
제2 중간층의 두께를 이러한 범위 내로 설정함으로써, 여기자의 확산을 억제 또는 방지하여, 캐리어(정공 및 전자)의 이동을 확실히 조정할 수 있다.
본 발명의 발광 소자에서는, 상기 제2 중간층은, 상기 호스트 재료로서 아센계 재료를 함유하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 제2 발광층 및 제3 발광층의 쌍방을 높은 발광 효율로 발광시킬 수 있기 때문에, 이들을 균형있게 발광시킬 수 있음과 함께, 쌍방의 발광층의 장(長)수명화를 도모할 수 있다.
본 발명의 발광 소자에서는, 상기 제1 중간층은, 상기 호스트 재료 외에, 아민계 재료를 함유하는 것이 바람직하다.
아민계 재료는, 정공 수송성이 우수하고, 또한, 호스트 재료는 전자 수송성이 우수하다. 이에 따라, 제1 중간층은, 전자 수송성 및 정공 수송성의 쌍방을 갖는 것이 된다. 즉, 제1 중간층은, 바이폴러성을 갖는 것이 된다.
본 발명의 표시 장치는, 본 발명의 발광 소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 신뢰성이 높은 표시 장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 전자 기기는, 본 발명의 표시 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 신뢰성이 높은 전자 기기를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 발광 소자의 종단면을 모식적으로(schematically) 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 표시 장치를 적용한 디스플레이 장치의 실시 형태를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 전자 기기를 적용한 모바일형(또는 노트형)의 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 전자 기기를 적용한 휴대 전화기(PHS도 포함함)의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 전자 기기를 적용한 디지털 스틸 카메라의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 6은 각 실시예 및 비교예의 발광 소자로부터 방출된 파장 400∼800㎚에 있어서의 빛의 강도를 나타내는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 발광 소자, 표시 장치 및 전자 기기를 첨부 도면에 나타내는 매우 적합한 실시 형태에 대해서 설명한다.
(발광 소자)
도 1은, 본 발명의 발광 소자의 종단면을 모식적으로 나타내는 도면이다. 또한, 이하에서는, 설명의 편의상, 도 1 중의 상측을 「상」, 하측을 「하」로 하여 설명한다.
도 1에 나타내는 발광 소자(일렉트로루미네센스 소자)(1)는, R(적색), G(녹색), B(청색)를 발광시켜, 백색 발광하는 것이다.
이러한 발광 소자(1)는, 양극(3)과 음극(12)과의 사이에, 정공 주입층(4)과 정공 수송층(5)과 적색 발광층(제1 발광층)(6)과 제1 중간층(7A)과 청색 발광층(제2 발광층)(8)과 제2 중간층(7B)과 녹색 발광층(제3 발광층)(9)과 전자 수송층(10)과 전자 주입층(11)이 이 순서로 적층되어 이루어지는 것이다.
다시 말해, 발광 소자(1)는, 정공 주입층(4)과 정공 수송층(5)과 적색 발광층(6)과 제1 중간층(7A)과 청색 발광층(8)과 제2 중간층(7B)과 녹색 발광층(9)과 전자 수송층(10)과 전자 주입층(11)이 이 순서로 적층된 적층체(15)가 2개의 전극 간(양극(3)과 음극(12)과의 사이)에 개재되어 구성되어 있다.
그리고 발광 소자(1)는, 그 전체가 기판(2) 상에 형성됨과 함께, 봉지 부재(sealing member; 13)로 봉지되어 있다.
이러한 발광 소자(1)에 있어서는, 적색 발광층(6), 청색 발광층(8) 및, 녹색 발광층(9)의 각 발광층에 대하여, 음극(12)측으로부터 전자가 공급(주입)됨과 함께, 양극(3)측으로부터 정공이 공급(주입)된다. 그리고 각 발광층에서는, 정공과 전자가 재결합하고, 이 재결합에 있어서 방출된 에너지에 의해 엑시톤(여기자)이 생성되고, 엑시톤이 기저 상태로 되돌아갈 때에 에너지(형광이나 인광)를 방출하기 때문에, 적색 발광층(6), 청색 발광층(8) 및, 녹색 발광층(9)이 각각 적색, 청색및, 녹색으로 발광한다. 이에 따라, 발광 소자(1)는 백색 발광한다.
특히, 본 발명에서는, 발광 소자(1)는, 적색 발광층(6)과 청색 발광층(8)과의 사이 및 청색 발광층(8)과 녹색 발광층(9)과의 사이에 각각 제1 중간층(7A) 및 제2 중간층(7B)을 갖고 있기 때문에, 적색 발광층(6)과 청색 발광층(8)과의 사이에서의 정공 및 전자의 이동을 조정하고, 또한, 청색 발광층(8)과 녹색 발광층(9)과의 사이에서의 정공 및 전자의 이동을 조정할 수 있기 때문에, 적색 발광층(6)과 청색 발광층(8)과의 사이에서의 여기자의 에너지 이동을 저지하고, 또한, 청색 발광층(8)과 녹색 발광층(9)과의 사이에서의 여기자의 에너지 이동을 저지할 수 있다. 그 결과, 적색 발광층(6), 청색 발광층(8) 및 녹색 발광층(9)이 각각 균형있게 발광하게 되어, 발광 소자(1)는 보다 확실히 백색 발광하게 된다.
기판(2)은 양극(3)을 지지하는 것이다. 본 실시 형태의 발광 소자(1)는, 기판(2)측으로부터 빛을 취출하는 구성(보텀 에미션(bottom emission)형)이기 때문에, 기판(2) 및 양극(3)은, 각각, 실질적으로 투명(무색 투명, 착색 투명 또는 반투명)으로 되어 있다.
기판(2)의 구성 재료로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리프로필렌, 사이클로올레핀폴리머, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트와 같은 수지 재료나, 석영 유리, 소다 유리와 같은 유리 재료 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
이러한 기판(2)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 0.1∼30㎜ 정도인 것이 바람직하고, 0.1∼10㎜ 정도인 것이 보다 바람직하다.
또한, 발광 소자(1)가 기판(2)과 반대측으로부터 빛을 취출하는 구성(톱 에미션(top emission)형)의 경우, 기판(2)에는, 투명 기판 및 불투명 기판 모두 이용할 수 있다.
불투명 기판으로서는, 예를 들면, 알루미나와 같은 세라믹스 재료로 구성된 기판, 스테인리스강과 같은 금속 기판의 표면에 산화막(절연막)을 형성한 것, 수지 재료로 구성된 기판 등을 들 수 있다.
이 기판(2) 상에, 발광 소자(1)가 형성되어 있다. 이하, 발광 소자(1)를 구성하는 각부를 순차 설명한다.
(양극)
양극(3)은, 후술하는 정공 주입층(4)을 개재하여 정공 수송층(5)에 정공을 주입하는 전극이다. 이 양극(3)의 구성 재료로서는, 워크함수(work function)가 크고, 도전성이 우수한 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
양극(3)의 구성 재료로서는, 예를 들면, ITO(Indium　Tin　Oxide), IZO(Indium　Zinc　Oxide), In3O3, SnO2, Sb 함유 SnO2, Al 함유 ZnO 등의 산화물, Au, Pt, Ag, Cu 또는 이들을 포함하는 합금 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
이러한 양극(3)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 10∼200㎚ 정도인 것이 바람직하고, 50∼150㎚ 정도인 것이 보다 바람직하다.
(음극)
한편, 음극(12)은, 후술하는 전자 주입층(11)을 개재하여 전자 수송층(10)에 전자를 주입하는 전극이다. 이 음극(12)의 구성 재료로서는, 워크함수가 작은 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
음극(12)의 구성 재료로서는, 예를 들면, Li, Mg, Ca, Sr, La, Ce, Er, Eu, Sc, Y, Yb, Ag, Cu, Al, Cs, Rb 또는 이들을 포함하는 합금 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여(예를 들면, 복수층의 적층체 등) 이용할 수 있다.
특히, 음극(12)의 구성 재료로서 합금을 이용하는 경우에는, Ag, Al, Cu 등의 안정된 금속 원소를 포함하는 합금, 구체적으로는, MgAg, AlLi, CuLi 등의 합금을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 합금을 음극(12)의 구성 재료로서 이용함으로써, 음극(12)의 전자 주입 효율 및 안정성의 향상을 도모할 수 있다.
이러한 음극(12)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 100∼10000㎚ 정도인 것이 바람직하고, 200∼500㎚ 정도인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 실시 형태의 발광 소자(1)는, 보텀 에미션형이기 때문에, 음극(12)에, 광투과성은 특별히 요구되지 않는다.
(정공 주입층)
정공 주입층(4)은, 양극(3)으로부터의 정공 주입 효율을 향상시키는 기능을 갖는다.
이 정공 주입층(4)의 구성 재료(정공 주입 재료)로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 하기 화학식 (1)로 나타나는 화합물(N,N,N',N＇-테트라페닐-p-디아미노벤젠) 및 그 유도체 등의 아민계 화합물을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
Figure pat00001
또한, 상기 화학식 (1)로 나타나는 화합물의 유도체로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 하기 화학식 (2)∼(10)으로 나타나는 것을 들 수 있다.
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
이러한 정공 주입층(4)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 5∼150㎚ 정도인 것이 바람직하고, 10∼100㎚ 정도인 것이 보다 바람직하다.
또한, 이 정공 주입층(4)은 생략할 수 있다.　
(정공 수송층)
정공 수송층(5)은, 양극(3)으로부터 정공 주입층(4)을 개재하여 주입된 정공을 적색 발광층(6)까지 수송하는 기능을 갖는다.
이 정공 수송층(5)의 구성 재료로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 하기 화학식 (11)로 나타나는 화합물(N,N,N＇,N＇-테트라페닐벤지딘) 및 그 유도체 등의 아민계 화합물을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
Figure pat00011
또한, 상기 화학식 (11)로 나타나는 화합물의 유도체로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 하기 화학식 (12)∼(16)으로 나타나는 화합물 등을 들 수 있다.
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
　　
이러한 정공 수송층(5)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 10∼150㎚ 정도인 것이 바람직하고, 10∼100㎚ 정도인 것이 보다 바람직하다.
또한, 이 정공 수송층(5)은 생략할 수 있다.
(적색 발광층)
이 적색 발광층(제1 발광층)(6)은, 적색(제1 색)으로 발광하는 적색 발광 재료를 포함하여 구성되어 있다.
이러한 적색 발광 재료로서는, 특별히 한정되지 않고, 각종 적색 형광 재료, 적색 인광 재료를 1종 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수 있다.
적색 형광 재료로서는, 적색의 형광을 발하는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 하기 화학식 (17)로 나타나는 화합물(디인데노페릴렌(diindenoperylene) 유도체) 등의 페릴렌 유도체, 유로퓸 착체, 벤조피란 유도체, 로다민 유도체, 벤조티옥산텐 유도체, 포르피린 유도체, 나일레드(nile red), 2-(1,1-디메틸에틸)-6-(2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1,1,7,7-테트라메틸-1H,5H-벤조(ij)퀴놀리진-9-일)에테닐)-4H-피란-4H-이리덴)프로판디니트릴(DCJTB), 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스티릴)-4H-피란(DCM) 등을 들 수 있다.
Figure pat00017
　
그 중에서도, 적색 발광 재료로서는, 디인데노페릴렌 유도체를 이용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 적색 발광층(6)을 보다 고휘도로 적색 발광시킬 수 있다.
적색 인광 재료로서는, 적색의 인광을 발하는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 이리듐, 루테늄, 백금, 오스뮴, 레늄, 팔라듐 등의 금속 착체를 들 수 있고, 이들 금속 착체의 배위자 내의 적어도 1개가 페닐피리딘 골격, 비피리딜(bipyridyl) 골격, 포르피린 골격 등을 갖는 것도 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 트리스(1-페닐이소퀴놀린)이리듐, 비스[2-(2＇-벤조[4,5-α]티에닐)피리디네이트-N,C3＇]이리듐(아세틸아세트네이트)(btp2Ir(acac)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-12H,23H-포르피린-백금(II), 비스[2-(2＇-벤조[4,5-α]티에닐)피리디네이트-N,C3＇]이리듐, 비스(2-페닐피리딘)이리듐(아세틸아세트네이트)을 들 수 있다.
또한, 적색 발광층(6) 중에는, 전술한 적색 발광 재료 외에, 적색 발광 재료를 게스트 재료로 하는 호스트 재료가 포함되어 있다.
호스트 재료는, 정공과 전자를 재결합하여 여기자를 생성함과 함께, 그 여기자의 에너지를 적색 발광 재료로 이동(포스터(forster) 이동 또는 덱스터(dexter) 이동)시켜, 적색 발광 재료를 여기하는 기능을 갖는다. 이러한 호스트 재료를 이용하는 경우, 예를 들면, 게스트 재료인 적색 발광 재료를 도펀트로서 호스트 재료에 도프하여 이용할 수 있다.
이러한 호스트 재료로서는, 이용하는 적색 발광 재료에 대하여 전술한 바와 같은 기능을 발휘하는 것이면, 특별히 한정되지 않지만, 적색 발광 재료가 적색 형광 재료를 포함하는 경우, 예를 들면, 하기 화학식 (18)∼(21)로 나타나는 화합물 등의 나프타센 유도체, 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체와 같은 아센 유도체(아센계 재료), 디스티릴아릴렌 유도체, 페릴렌 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 디스티릴아민 유도체, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄 착체(Alq3) 등의 퀴놀리노라토계 금속 착체, 트리페닐아민의 4량체 등의 트리아릴아민 유도체, 옥사디아졸 유도체, 시롤 유도체, 디카르바졸 유도체, 올리고티오펜 유도체, 벤조피란 유도체, 트리아졸 유도체, 벤조옥사졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 퀴놀린 유도체, 4,4＇-비스(2,2＇-디페닐비닐)비페닐(DPVBi) 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다.
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
그 중에서도, 적색 발광층(6)의 호스트 재료로서는, 아센 유도체(특히, 나프타센 유도체)를 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 적색 발광 재료로서 디인데노페리렌 유도체를 이용하는 경우, 적색 발광층(6)이 나프타센 유도체를 포함하여 구성되어 있으면, 적색 발광층(6)을 보다 고휘도이고 그리고 고효율로 적색 발광시킬 수 있다.
또한, 적색 발광 재료가 적색 인광 재료를 포함하는 경우, 호스트 재료로서는, 예를 들면, 3-페닐-4-(1＇-나프틸)-5-페닐카르바졸, 4,4＇-N,N＇-디카르바졸비페닐(CBP) 등의 카르바졸 유도체 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다.
전술한 바와 같은 적색 발광 재료(게스트 재료) 및 호스트 재료를 이용하는 경우, 적색 발광층(6) 중에 있어서의 적색 발광 재료의 함유량(도프량)은, 0.01∼10wt％인 것이 바람직하고, 0.1∼5wt％인 것이 보다 바람직하다. 적색 발광 재료의 함유량을 이러한 범위 내로 함으로써, 발광 효율을 최적화할 수 있다.
이러한 적색 발광층(6)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 10∼150㎚ 정도인 것이 바람직하고, 10∼100㎚ 정도인 것이 보다 바람직하다.
또한, 전술한 바와 같은 적색의 발광 재료는, 밴드갭이 비교적 작고, 정공이나 전자를 포획하기 쉬워 발광되기 쉽다. 따라서, 양극(3)측에 적색 발광층(6)을 형성함으로써, 밴드갭이 커 발광되기 어려운 청색 발광층(8)이나 녹색 발광층(9)을 음극(12)측으로 하여, 각 발광층을 균형있게 발광시킬 수 있다.
(제1 중간층)
이 제1 중간층(7A)은, 전술한 적색 발광층(6)과 후술하는 청색 발광층(8)과의 층간에 이들에 접하도록 형성되어 있다. 그리고 제1 중간층(7A)은, 적색 발광층(6)의 호스트 재료와 동종 또는 동일한 재료를 포함하고, 그리고, 발광성을 갖는 재료를 실질적으로 포함하지 않고 구성되며, 적색 발광층(제1 발광층)(6)과 청색 발광층(제2 발광층)(8)과의 사이에서 캐리어(정공 및 전자)의 이동을 조정하는 기능을 갖는다. 이 기능에 의해, 적색 발광층(6) 및 청색 발광층(8)을 각각 효율 좋게 발광시킬 수 있다.
이러한 제1 중간층(7A)의 구성 재료로서는, 제1 중간층(7A)이, 적색 발광층(6)의 호스트 재료와 동종 또는 동일한 재료를 포함하고, 그리고, 발광성을 갖는 재료를 실질적으로 포함하지 않고 구성되며, 전술한 바와 같은 캐리어 조정 기능을 발휘할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않지만, 적색 발광층(6)의 호스트 재료와 동종 또는 동일한 재료로서, 아센계 재료를 포함하는 것이 매우 적합하게 이용된다.　
이러한 재료를 이용하면, 제1 중간층(7A)의 최고 점유 분자궤도(high occupied molecular orbital; HOMO)의 에너지 순위를, 적색 발광층(6) 및 청색 발광층(8)의 쌍방의 최고 점유 분자궤도(HOMO)의 에너지 순위보다도 낮게 설정할 수 있고, 또한, 제1 중간층(7A)의 최저 비점유 분자궤도(low unoccupied molecular orbital; LUMO)의 에너지 순위를, 적색 발광층(6) 및 청색 발광층(8)의 쌍방의 최저 비점유 분자궤도(LUMO)의 에너지 순위보다도 높게 설정할 수 있다. 그 결과, 적색 발광층(6)과 청색 발광층(8)과의 사이에서의 여기자의 에너지 이동이 보다 확실히 저지되게 된다.
아센계 재료로서는, 아센 골격을 갖고, 그리고, 전술한 바와 같은 효과를 발휘하는 것이면, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 테트라센(나프타센) 유도체, 펜타센 유도체, 헥사센 유도체, 헵타센 유도체 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있지만, 테트라센(나프타센) 유도체를 이용하는 것이 바람직하다.
테트라센(나프타센) 유도체로서는, 특별히 한정되지 않지만, 전술한 적색 발광층(6)의 호스트 재료에서 설명한 나프타센 유도체와 동일한 것을 이용할 수 있다.
이러한 나프타센 유도체는 바이폴러성을 갖는다. 따라서, 제1 중간층(7A)은, 적색 발광층(6)으로부터 청색 발광층(8)으로 정공을 원활히 수송함과 동시에, 청색 발광층(8)으로부터 적색 발광층(6)으로 전자를 원활히 수송할 수 있다. 또한, 제1 중간층(7A)은, 전자 및 정공에 대하여 우수한 내성을 갖는다. 그 때문에, 제1 중간층(7A)의 열화를 방지하여, 그 결과, 발광 소자(1)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
이러한 제1 중간층(7A) 중에 있어서의 아센계 재료의 함유량은, 특별히 한정되지 않지만, 10∼90wt％인 것이 바람직하고, 30∼70wt％인 것이 보다 바람직하며, 40∼60wt％인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 제1 중간층(7A)의 구성 재료로서는, 전술한 아센계 재료 외에, 아민계 재료(아민 유도체)를 포함하는 것이 특히 바람직하다.
아민계 재료(즉 아민 골격을 갖는 재료)는 정공 수송성이 우수하고, 또한, 전술한 아센계 재료(즉 아센 골격을 갖는 재료)는 전자 수송성이 우수하다. 이에 따라, 제1 중간층(7A)은, 전자 수송성 및 정공 수송성의 쌍방을 갖는 것이 된다. 즉, 제1 중간층(7A)은, 바이폴러성을 갖는 것이 된다. 이와 같이 제1 중간층(7A)이 바이폴러성을 가지면, 적색 발광층(6)으로부터 제1 중간층(7A)을 개재하여 청색 발광층(8)으로 정공을 원활히 수송함과 동시에, 청색 발광층(8)으로부터 제1 중간층(7A)을 개재하여 적색 발광층(6)으로 전자를 원활히 주고 받을 수 있다. 그 결과, 적색 발광층(6) 및 청색 발광층(8)에 각각 전자 및 정공을 효율적으로 주입하여 발광시킬 수 있다.
또한, 이러한 제1 중간층(7A)은, 바이폴러성을 갖기 때문에, 캐리어(전자, 정공)에 대한 내성이 우수하다. 게다가, 아센계 재료가 여기자에 대한 내성이 우수한 점에서, 제1 중간층(7A) 중에서 전자와 정공이 재결합하여 여기자가 생성되어도, 제1 중간층(7A)의 열화를 방지 또는 억제할 수 있다. 이에 따라, 제1 중간층(7A)의 여기자에 의한 열화를 방지 또는 억제하여, 그 결과, 발광 소자(1)의 내구성을 우수하게 할 수 있다.
이러한 제1 중간층(7A)에 이용되는 아민계 재료로서는, 아민 골격을 갖고, 그리고, 전술한 바와 같은 효과를 발휘하는 것이면, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 전술한 정공 수송 재료 중 아민 골격을 갖는 재료를 이용할 수 있지만, 벤지딘계 아민 유도체를 이용하는 것이 바람직하다.
특히, 벤지딘계 아민 유도체 중에서도, 제1 중간층(7A)에 이용되는 아민계 재료로서는, 2개 이상의 나프틸기를 도입한 것이 바람직하다. 이러한 벤지딘계 아민 유도체로서는, 예를 들면, 하기 화학식 (22)로 나타나는 바와 같은 N,N＇-비스(1-나프틸)-N,N＇-디페닐〔1,1＇-비페닐〕-4,4＇-디아민(α-NPD)이나, 하기 화학식 (23)으로 나타나는 바와 같은 N,N, N＇, N＇-테트라나프틸-벤지딘(TNB) 등을 들 수 있다.
Figure pat00022
Figure pat00023
이러한 아민계 재료는, 일반적으로, 정공 수송성이 우수하고, 아민계 재료의 정공 이동도는, 후술하는 아센계 재료의 정공 이동도보다도 높다. 따라서, 적색 발광층(6)으로부터 제1 중간층(7A)을 개재하여 청색 발광층(8)으로 정공을 원활히 주고 받을 수 있다.
이러한 제1 중간층(7A) 중에 있어서의 아민계 재료의 함유량은, 특별히 한정되지 않지만, 10∼90wt％인 것이 바람직하고, 30∼70wt％인 것이 보다 바람직하며, 40∼60wt％인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 제1 중간층(7A)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 1∼100㎚인 것이 바람직하고, 3∼50㎚인 것이 보다 바람직하며, 5∼30㎚인 것이 더욱 바람직하다. 이에 따라, 구동 전압을 억제하면서, 제1 중간층(7A)이 적색 발광층(6)과 청색 발광층(8)과의 사이에서의 정공 및 전자의 이동을 확실히 조정할 수 있다.
이에 대하여, 제1 중간층(7A)의 평균 두께가 상기 상한치를 초과하면, 제1 중간층(7A)의 구성 재료 등에 따라서는, 구동 전압이 현저하게 높아지거나, 발광 소자(1)의 발광(특히 백색 발광)이 어려워지거나 하는 경우가 있다. 한편, 제1 중간층(7A)의 평균 두께가 상기 하한치 미만이면, 제1 중간층(7A)의 구성 재료나 구동 전압 등에 따라서는, 제1 중간층(7A)이 적색 발광층(6)과 청색 발광층(8)과의 사이에서의 정공 및 전자의 이동을 확실히 조정하는 것이 어려워질 우려가 있다.
(청색 발광층)
청색 발광층(제2 발광층)(8)은, 청색(제2 색)으로 발광하는 청색 발광 재료를 포함하여 구성되어 있다.
이러한 청색 발광 재료로서는, 예를 들면, 각종 청색 형광 재료 및 청색 인광 재료를 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수 있다.
청색 형광 재료로서는, 청색의 형광을 발하는 것이면, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 하기 화학식 (24)으로 나타나는 디스티릴디아민계 화합물 등의 디스티릴아민 유도체, 플루오란텐 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 및 페릴렌 유도체, 안트라센 유도체, 벤조옥사졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 크리센 유도체, 페난트렌 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 테트라페닐부타디엔, 4,4＇-비스(9-에틸-3-카르바조비닐렌)-1,1＇-비페닐(BCzVBi), 폴리[(9.9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-코-(2,5-디메톡시벤젠-1,4-디일)], 폴리[(9,9-디헥실옥시플루오렌-2,7-디일)-오르토-코-(2-메톡시-5-｛2-에톡시헥실옥시｝페닐렌-1,4-디일)], 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-코-(에틸닐벤젠)] 등을 들 수 있다.
Figure pat00024
청색 인광 재료로서는, 청색의 인광을 발하는 것이면, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 이리듐, 루테늄, 백금, 오스뮴, 레늄, 팔라듐 등의 금속 착체를 들 수 있고, 구체적으로는, 비스[4,6-디플루오로페닐피리디네이트-N,C2＇]-피콜리네이트-이리듐, 트리스[2-(2,4-디플루오로페닐)피리디네이트-N,C2＇]이리듐, 비스[2-(3,5-트리플루오로메틸)피리디네이트-N,C2＇]-피콜리네이트-이리듐, 비스(4,6-디플루오로페닐피리디네이트-N,C2＇)이리듐(아세틸아세트네이트) 등을 들 수 있다.
또한, 청색 발광층(8) 중에는, 전술한 청색 발광 재료 외에, 청색 발광 재료를 게스트 재료로 하는 호스트 재료가 포함되어 있다.
이러한 호스트 재료로서는, 전술한 적색 발광층(제1 발광층)(6)에서 설명한 호스트 재료와 동일한 것을 이용할 수 있다.
또한, 이러한 청색 발광층(8)의 호스트 재료는, 적색 발광층(6)의 호스트 재료와 동일하게, 아센 유도체(아센계 재료)를 이용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 청색 발광층(8)을 보다 고휘도이고 그리고 고효율로 청색 발광시킬 수 있다.
(제2 중간층)
이 제2 중간층(7B)은, 전술한 청색 발광층(8)과 후술하는 녹색 발광층(9)과의 층간에 이들에 접하도록 형성되어 있다. 그리고, 제2 중간층(7B)은, 청색 발광층(8)의 호스트 재료 및 녹색 발광층(9)의 호스트 재료 중 적어도 한쪽의 호스트 재료와 동일 또는 동종의 재료를 포함하고, 그리고, 발광성을 갖는 재료를 실질적으로 포함하지 않고 구성되며, 청색 발광층(제2 발광층)(8)과 녹색 발광층(제3 발광층)(9)과의 사이에서의 캐리어(정공 및 전자)의 이동을 조정하는 기능을 갖는다. 이 기능에 의해, 청색 발광층(8)과 녹색 발광층(9)과의 사이에서의 여기자의 에너지 이동을 저지할 수 있는 점에서, 청색 발광층(8)으로부터 녹색 발광층(9)으로의 에너지 이동을 억제하여, 청색 발광층(8) 및 녹색 발광층(9)을 각각 효율 좋게 발광시킬 수 있다. 즉, 청색 발광층(8) 및 녹색 발광층(9)을 균형있게 발광시킬 수 있기 때문에, 발광 소자(1)를 백색 발광시킬 수 있다.
또한, 이 제2 중간층(7B)의 형성을 생략한 경우, 전술한 청색 발광층(8)으로부터 녹색 발광층(9)으로의 에너지 이동은, 발광 소자(1)를 저(低)휘도 영역에서 발광시켰을 때에, 현저하게 인정되지만, 본 발명에서는, 이들 발광층 간에 제2 중간층(7B)을 형성하고 있는 점에서, 발광 소자(1)를 저휘도 영역에서 발광시켰을 때에도, 청색 발광층(8)으로부터 녹색 발광층(9)으로의 에너지 이동을 억제하여, 청색 발광층(8) 및 녹색 발광층(9)을 각각 확실히 발광시킬 수 있다.
이러한 제2 중간층(7B)의 구성 재료로서는, 제2 중간층(7B)이, 청색 발광층(8)의 호스트 재료 및 녹색 발광층(9)의 호스트 재료 중 적어도 한쪽의 호스트 재료와 동일 또는 동종의 재료를 포함하고, 그리고, 발광성을 갖는 재료를 실질적으로 포함하지 않고 구성되며, 전술한 바와 같은 캐리어 조정 기능을 발휘할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않지만, 상기 호스트 재료와 동종 또는 동일한 재료로서, 아센계 재료를 포함하는 것이 매우 적합하게 이용된다.
이러한 재료를 이용하면, 제2 중간층(7B)의 최고 점유 분자궤도(HOMO)의 에너지 순위를, 청색 발광층(8) 및 녹색 발광층(9)의 쌍방의 최고 점유 분자궤도(HOMO)의 에너지 순위보다도 낮게 설정할 수 있고, 또한, 제2 중간층(7B)의 최저 비점유 분자궤도(LUMO)의 에너지 순위를, 청색 발광층(8) 및 녹색 발광층(9)의 쌍방의 최저 비점유 분자궤도(LUMO)의 에너지 순위보다도 높게 설정할 수 있다. 그 결과, 청색 발광층(8)과 녹색 발광층(9)과의 사이에서의 여기자의 에너지 이동이 보다 확실히 저지되게 된다. 그 결과, 청색 발광층(8) 및 녹색 발광층(9)의 쌍방을 높은 발광 효율로 발광시킬 수 있기 때문에 이들을 균형있게 발광시킬 수 있음과 함께, 쌍방의 발광층(8, 9)의 장수명화를 도모할 수 있다.
아센계 재료로서는, 전술한 제1 중간층(7A)에서 설명한 것과 동일한 것을 이용할 수 있다.
또한, 이러한 제2 중간층(7B)에 포함되는 호스트 재료는, 청색 발광층(8)의 호스트 재료와 동일한 것이 바람직하다. 이에 따라, 호스트 재료가 동일한 발광층과 제2 중간층(7B)과의 사이에서의 캐리어(전자 또는 정공)의 수송이 원활히 행해지게 되어, 발광 소자(1)의 구동 전압의 상승을 정확하게 억제 또는 방지할 수 있음과 함께, 여기자의 확산을 정확하게 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 이러한 구성의 제2 중간층(7B)에 있어서, 제2 중간층(7B)이 형성되어 있는 제1 부위는, 섬 형상(흩어진 형상(scattered form))을 이루고 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제2 중간층(7B)이 형성되어 있는 제1 부위와, 형성되어 있지 않은 제2 부위를 확실히 형성할 수 있음과 함께, 제2 중간층(7B)이 형성되어 있지 않은 제2 부위에 있어서, 청색 발광층(8)과 녹색 발광층(9)을 확실히 접촉시킬 수 있게 된다.
또한, 제2 중간층(7B)이 형성되어 있는 제1 부위 또는 제2 부위는, 흩어진 형상을 이루고 있지만, 제1 부위는, 그 면방향에 있어서, 거의 균일하게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제2 중간층(7B)의 각부에 있어서, 그 특성에 불균일이 발생하는 것을 확실히 방지할 수 있기 때문에, 제2 중간층(7B)이 국소적으로 변질·열화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 제2 중간층(7B)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 2㎚ 이상, 10㎚ 이하 정도인 것이 바람직하고, 3㎚ 이상, 7㎚ 이하 정도인 것이 보다 바람직하다. 제2 중간층(7B)의 두께를 이러한 범위 내로 설정함으로써, 여기자(정공 및 전자)의 확산을 억제 또는 방지하여, 여기자의 이동을 확실히 조정할 수 있다.
(녹색 발광층)
녹색 발광층(제3 발광층)(9)은, 녹색(제3 색)으로 발광하는 녹색 발광 재료를 포함하여 구성되어 있다.
이러한 녹색 발광 재료로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 각종 녹색 형광 재료 및 녹색 인광 재료를 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
녹색 형광 재료로서는, 녹색의 형광을 발하는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 쿠마린 유도체, 하기 화학식 (25)에 나타내는 퀴나크리돈 유도체 등의 퀴나크리돈 및 그 유도체, 9,10-비스[(9-에틸-3-카르바졸)-비닐레닐]-안트라센, 폴리(9,9-디헥실-2,7-비닐렌플루오레닐렌), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-코-(1,4-디페닐렌-비닐렌-2-메톡시-5-｛2-에틸헥실옥시｝벤젠)], 폴리[(9,9-디옥틸-2,7-디비닐렌플루오레닐렌)-오르토-코-(2-메톡시-5-(2-에톡실헥실옥시)-1,4-페닐렌)] 등을 들 수 있다.
Figure pat00025
녹색 인광 재료로서는, 녹색의 인광을 발하는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 이리듐, 루테늄, 백금, 오스뮴, 레늄, 팔라듐 등의 금속 착체를 들 수 있고, 구체적으로는, 팩(fac)-트리스(2-페닐피리딘)이리듐(Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디네이트-N,C2＇)이리듐(아세틸아세트네이트), 팩-트리스[5-플루오로-2-(5-트리플루오로메틸-2-피리딘)페닐-C,N]이리듐 등을 들 수 있다.
또한, 녹색 발광층(9) 중에는, 전술한 녹색 발광 재료 외에, 녹색 발광 재료를 게스트 재료로 하는 호스트 재료가 포함되어 있다.
이러한 호스트 재료로서는, 전술한 적색 발광층(제1 발광층)(6)에서 설명한 호스트 재료와 동일한 것을 이용할 수 있다.
또한, 이러한 녹색 발광층(9)의 호스트 재료는, 적색 발광층(6)의 호스트 재료와 동일하게, 아센 유도체(아센계 재료)를 이용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 녹색 발광층(9)을 보다 고휘도이고 그리고 고효율로 녹색 발광시킬 수 있다.
또한,　이 녹색 발광층(9)의 호스트 재료는, 전술한 청색 발광층(8)의 호스트 재료와 동일한 것이 바람직하다. 이에 따라, 쌍방의 발광층(8, 9)에 있어서, 녹색의 빛과 청색의 빛을 균형있게 발광시킬 수 있게 된다.
(전자 수송층)
전자 수송층(10)은, 음극(12)으로부터 전자 주입층(11)을 개재하여 주입된 전자를 녹색 발광층(9)에 수송하는 기능을 갖는다.
전자 수송층(10)의 구성 재료(전자 수송 재료)로서는, 예를 들면, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(Alq3) 등의 8-퀴놀리놀 또는 그 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 착체 등의 퀴놀린 유도체, 옥사디아졸 유도체, 페릴렌 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 퀴녹사린 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 니트로 치환 플루오렌 유도체 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.　
전자 수송층(10)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 0.5∼100㎚ 정도인 것이 바람직하고, 1∼50㎚ 정도인 것이 보다 바람직하다.
(전자 주입층)
전자 주입층(11)은, 음극(12)으로부터의 전자 주입 효율을 향상시키는 기능을 갖는다.
이 전자 주입층(11)의 구성 재료(전자 주입 재료)로서는, 예를 들면, 각종의 무기 절연 재료, 각종의 무기 반도체 재료를 들 수 있다.
이러한 무기 절연 재료로서는, 예를 들면, 알칼리 금속 칼코게나이드(산화물, 황화물, 셀렌화물(selenide), 텔루르화물(telluride)), 알칼리 토금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로겐화물 및 알칼리 토금속의 할로겐화물 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 이들을 주재료로서 전자 주입층을 구성함으로써, 전자 주입성을 보다 향상시킬 수 있다. 특히 알칼리 금속 화합물(알칼리 금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로겐화물 등)은 워크함수가 매우 작아, 이를 이용하여 전자 주입층(11)을 구성함으로써, 발광 소자(1)는, 높은 휘도를 얻을 수 있다.
알칼리 금속 칼코게나이드로서는, 예를 들면, Li2O, LiO, Na2S, Na2Se, NaO 등을 들 수 있다.
알칼리 토금속 칼코게나이드로서는, 예를 들면, CaO, BaO, SrO, BeO, BaS, MgO, CaSe 등을 들 수 있다.
알칼리 금속의 할로겐화물로서는, 예를 들면, CsF, LiF, NaF, KF, LiCl, KCl, NaCl 등을 들 수 있다.
알칼리 토금속의 할로겐화물로서는, 예를 들면, CaF2, BaF2, SrF2, MgF2, BeF2 등을 들 수 있다.
또한, 무기 반도체 재료로서는, 예를 들면, Li, Na, Ba, Ca, Sr, Yb, Al, Ga, In, Cd, Mg, Si, Ta, Sb 및 Zn 중 적어도 1개의 원소를 포함하는 산화물, 질화물 또는 산화 질화물 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
전자 주입층(11)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 0.1∼1000㎚ 정도인 것이 바람직하고, 0.2∼100㎚ 정도인 것이 보다 바람직하며, 0.2∼50㎚ 정도인 것이 더욱 바람직하다.
(봉지 부재)
봉지 부재(13)는, 양극(3), 적층체(15) 및, 음극(12)을 덮도록 형성되고, 이들을 기밀적으로 봉지하여, 산소나 수분을 차단하는 기능을 갖는다. 봉지 부재(13)를 형성함으로써, 발광 소자(1)의 신뢰성의 향상이나, 변질·열화의 방지(내구성 향상) 등의 효과가 얻어진다.
봉지 부재(13)의 구성 재료로서는, 예를 들면, Al, Au, Cr, Nb, Ta, Ti 또는 이들을 포함하는 합금, 산화 실리콘, 각종 수지 재료 등을 들 수 있다. 또한, 봉지 부재(13)의 구성 재료로서 도전성을 갖는 재료를 이용하는 경우에는, 단락(short circuit)을 방지하기 위해, 봉지 부재(13)와 양극(3), 적층체(15) 및, 음극(12)과의 사이에는, 필요에 따라서, 절연막을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 봉지 부재(13)는, 평판 형상으로서, 기판(2)과 대향시켜, 이들 사이를, 예를 들면 열강화성 수지 등의 시일재로 봉지하도록 해도 좋다.
이상과 같이 구성된 발광 소자(1)에 의하면, 적색 발광층(6)과 청색 발광층(8)과의 사이 및 청색 발광층(8)과 녹색 발광층(9)과의 사이에 각각 전술한 바와 같은 제1 중간층(7A) 및 제2 중간층(7B)을 갖는 점에서, 적색 발광층(6)과 청색 발광층(8)과의 사이에서의 정공 및 전자의 이동을 조정하고, 또한, 청색 발광층(8)과 녹색 발광층(9)과의 사이에서의 정공 및 전자의 이동을 조정할 수 있기 때문에, 적색 발광층(6)과 청색 발광층(8)과의 사이에서의 여기자의 에너지 이동을 저지하고, 또한, 청색 발광층(8)과 녹색 발광층(9)과의 사이에서의 여기자의 에너지 이동을 저지할 수 있다. 그 결과, 적색 발광층(6), 청색 발광층(8) 및 녹색 발광층(9)을 각각 효율 좋게 발광시킬 수 있기 때문에, 발광 소자(1)는, 보다 확실히 백색 발광하게 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 청색 발광층(8)과 제2 중간층(7B)과 녹색 발광층(9)은, 양극(3)측과 음극(12)과의 사이에서, 이 순서로 적층되는 경우에 대해서 설명했지만, 이러한 순서에 한정되지 않고, 양극(3)측과 음극(12)과의 사이에서, 녹색 발광층(9), 제2 중간층(7B) 및 청색 발광층(8)의 순서로 적층되어 있어도 좋다.
즉, 본 실시 형태에서는, 제2 발광층이 청색 발광층(8)으로 구성되고, 제3 발광층이 녹색 발광층(9)으로 구성되는 경우에 대해서 설명했지만, 제2 발광층이 녹색 발광층으로 구성되고, 제3 발광층이 청색 발광층으로 구성되어 있어도 좋다.
(발광 소자의 제조 방법)
이상과 같은 발광 소자(1)는, 예를 들면, 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.
[1] 우선, 기판(2)을 준비하고, 이 기판(2) 상에 양극(3)을 형성한다.
양극(3)은, 예를 들면, 플라즈마 CVD, 열 CVD와 같은 화학 증착법(CVD), 진공 증착 등의 건식 도금법, 전해 도금 등의 습식 도금법, 용사법, 졸·겔법, MOD법, 금속박의 접합 등을 이용하여 형성할 수 있다.
[2] 다음으로, 양극(3) 상에 정공 주입층(4)을 형성한다.
정공 주입층(4)은, 예를 들면, CVD법이나, 진공 증착, 스퍼터링 등의 건식 도금법 등을 이용한 기상 프로세스에 의해 형성할 수 있다.
또한, 정공 주입층(4)은, 예를 들면, 정공 주입 재료를 용매에 용해 또는 분산매에 분산시켜 이루어지는 정공 주입층 형성용 재료를, 양극(3) 상에 공급한 후, 건조(탈용매 또는 탈분산매)함으로써도 형성할 수 있다.
정공 주입층 형성용 재료의 공급 방법으로서는, 예를 들면, 스핀 코팅법, 롤 코팅법, 잉크젯 인쇄법 등의 각종 도포법을 이용할 수도 있다. 이러한 도포법을 이용함으로써, 정공 주입층(4)을 비교적 용이하게 형성할 수 있다.
정공 주입층 형성용 재료의 조제에 이용하는 용매 또는 분산매로서는, 예를 들면, 각종 무기 용매나, 각종 유기 용매, 또는, 이들을 포함하는 혼합 용매 등을 들 수 있다.
또한, 건조는, 예를 들면, 대기압 또는 감압 분위기 중에서의 방치, 가열 처리, 불활성 가스의 분사 등에 의해 행할 수 있다.
또한, 본 공정도에 앞서, 양극(3)의 상면에는, 산소 플라즈마 처리를 행하도록 해도 좋다. 이에 따라, 양극(3)의 상면에 친액성을 부여하는 것, 양극(3)의 상면에 부착되는 유기물을 제거(세정)하는 것, 양극(3)의 상면 부근의 워크함수를 조정하는 것 등을 행할 수 있다.
여기에서, 산소 플라즈마 처리의 조건으로서는, 예를 들면, 플라즈마 파워 100∼800W 정도, 산소 가스 유량 50∼100mL/분 정도, 피처리 부재(양극(3))의 반송 속도 0.5∼10㎜/초 정도, 피처리 부재를 지지하는 지지체의 온도 70∼90℃ 정도로 하는 것이 바람직하다.
[3] 다음으로, 정공 주입층(4) 상에 정공 수송층(5)을 형성한다.
정공 수송층(5)은, 예를 들면, CVD법이나, 진공 증착, 스퍼터링 등의 건식 도금법 등을 이용한 기상 프로세스에 의해 형성할 수 있다.
또한, 정공 수송 재료를 용매에 용해 또는 분산매에 분산시켜 이루어지는 정공 수송층 형성용 재료를, 정공 주입층(4) 상에 공급한 후, 건조(탈용매 또는 탈분산매)함으로써도 형성할 수 있다.
[4] 다음으로, 정공 수송층(5) 상에, 적색 발광층(6)을 형성한다.
적색 발광층(6)은, 예를 들면, CVD법이나, 진공 증착, 스퍼터링 등의 건식 도금법 등을 이용한 기상 프로세스에 의해 형성할 수 있다.
[5] 다음으로, 적색 발광층(6) 상에, 제1 중간층(7A)을 형성한다.
제1 중간층(7A)은, 예를 들면, CVD법이나, 진공 증착, 스퍼터링 등의 건식 도금법 등을 이용한 기상 프로세스에 의해 형성할 수 있다.
또한, 제1 중간층(7A)은, 예를 들면, 그 구성 재료를 용매에 용해 또는 분산매에 분산시켜 이루어지는 제1 중간층 형성용 재료를, 적색 발광층(6) 상에 공급한 후, 건조(탈용매 또는 탈분산매)함으로써도 형성할 수 있다.
[6] 다음으로, 제1 중간층(7A) 상에, 청색 발광층(8)을 형성한다.
청색 발광층(8)은, 예를 들면, CVD법이나, 진공 증착, 스퍼터링 등의 건식 도금법 등을 이용한 기상 프로세스에 의해 형성할 수 있다.
[7] 다음으로, 청색 발광층(8) 상에, 제2 중간층(7B)을 형성한다.
제2 중간층(7B)은, 상기 공정［5] 에서 설명한, 제1 중간층(7A)의 형성 방법과 동일한 방법을 이용하여 형성된다.
[8] 다음으로, 제2 중간층(7B) 상에, 녹색 발광층(9)을 형성한다.
녹색 발광층(9)은, 예를 들면, CVD법이나, 진공 증착, 스퍼터링 등의 건식 도금법 등을 이용한 기상 프로세스에 의해 형성할 수 있다.
[9] 다음으로, 녹색 발광층(9) 상에, 전자 수송층(10)을 형성한다.
전자 수송층(10)은, 예를 들면, CVD법이나, 진공 증착, 스퍼터링 등의 건식 도금법 등을 이용한 기상 프로세스에 의해 형성할 수 있다.
또한, 전자 수송층(10)은, 예를 들면, 전자 수송 재료를 용매에 용해 또는 분산매에 분산시켜 이루어지는 전자 수송층 형성용 재료를, 녹색 발광층(9) 상에 공급한 후, 건조(탈용매 또는 탈분산매)함으로써도 형성할 수 있다.
[10] 다음으로, 전자 수송층(10) 상에, 전자 주입층(11)을 형성한다.
전자 주입층(11)의 구성 재료로서 무기 재료를 이용하는 경우, 전자 주입층(11)은, 예를 들면, CVD법이나, 진공 증착, 스퍼터링 등의 건식 도금법 등을 이용한 기상 프로세스, 무기 미립자 잉크의 도포 및 소성 등을 이용하여 형성할 수 있다.
[11] 다음으로, 전자 주입층(11) 상에, 음극(12)을 형성한다.
음극(12)은, 예를 들면, 진공 증착법, 스퍼터링법, 금속박의 접합, 금속 미립자 잉크의 도포 및 소성 등을 이용하여 형성할 수 있다.
이상과 같은 공정을 거쳐, 발광 소자(1)가 얻어진다.
마지막으로, 얻어진 발광 소자(1)를 덮도록 봉지 부재(13)를 씌워 기판(2)에 접합한다.
이상 설명한 바와 같은 발광 소자(1)는, 예를 들면 광원 등으로서 사용할 수 있다. 또한, 복수의 발광 소자(1)를 매트릭스 형상으로 배치함으로써, 디스플레이 장치(본 발명의 표시 장치)를 구성할 수 있다.
또한, 디스플레이 장치의 구동 방식으로서는, 특별히 한정되지 않고, 액티브 매트릭스 방식, 패시브 매트릭스 방식 중 어느 것이라도 좋다.
(표시 장치)
다음으로, 본 발명의 표시 장치를 적용한 디스플레이 장치의 일 예에 대해서 설명한다.
도 2는, 본 발명의 표시 장치를 적용한 디스플레이 장치의 실시 형태를 나타내는 종단면도이다.
도 2에 나타내는 디스플레이 장치(100)는, 기판(21)과, 서브 화소(100R, 100G, 100B)에 대응하여 형성된 복수의 발광 소자(1R, 1G, 1B) 및 컬러 필터(19R, 19G, 19B)와, 각 발광 소자(1R, 1G, 1B)를 각각 구동하기 위한 복수의 구동용 트랜지스터(24)를 갖고 있다. 여기에서, 디스플레이 장치(100)는, 톱 에미션 구조의 디스플레이 패널이다.
기판(21) 상에는, 복수의 구동용 트랜지스터(24)가 형성되고, 이들 구동용 트랜지스터(24)를 덮도록, 절연 재료로 구성된 평탄화층(22)이 형성되어 있다.
각 구동용 트랜지스터(24)는, 실리콘으로 이루어지는 반도체층(241)과, 반도체층(241) 상에 형성된 게이트 절연층(242)과, 게이트 절연층(242) 상에 형성된 게이트 전극(243)과, 소스 전극(244)과, 드레인 전극(245)을 갖고 있다.
평탄화층 상에는, 각 구동용 트랜지스터(24)에 대응하여 발광 소자(1R, 1G, 1B)가 형성되어 있다.
발광 소자(1R)는, 평탄화층(22) 상에, 반사막(32), 부식 방지막(33), 양극(3), 적층체(유기 EL 발광부)(15), 음극(12), 음극 커버(34)가 이 순서로 적층되어 있다. 본 실시 형태에서는, 각 발광 소자(1R, 1G, 1B)의 양극(3)은, 화소 전극을 구성하고, 각 구동용 트랜지스터(24)의 드레인 전극(245)에 도전부(배선)(27)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 각 발광 소자(1R, 1G, 1B)의 음극(12)은, 공통 전극으로 되어 있다.
또한, 발광 소자(1G, 1B)의 구성은, 발광 소자(1R)의 구성과 동일하다. 또, 도 2에서는, 도 1과 동일한 구성에 관해서는, 동일 부호를 붙였다. 또한, 반사막(32)의 구성(특성)은, 빛의 파장에 따라서, 발광 소자(1R, 1G, 1B) 간에서 상이해도 좋다.
인접하는 발광 소자(1R, 1G, 1B)끼리의 사이에는, 격벽(31)이 형성되어 있다. 또한, 이들 발광 소자(1R, 1G, 1B) 상에는, 이들을 덮도록, 에폭시 수지로 구성된 에폭시층(35)이 형성되어 있다.
컬러 필터(19R, 19G, 19B)는, 전술한 에폭시층(35) 상에, 발광 소자(1R, 1G, 1B)에 대응하여 형성되어 있다.
컬러 필터(19R)는, 발광 소자(1R)로부터의 백색광(W)을 적색으로 변환시키는 것이다. 또한, 컬러 필터(19G)는, 발광 소자(1G)로부터의 백색광(W)을 녹색으로 변환시키는 것이다. 또한, 컬러 필터(19B)는, 발광 소자(1B)로부터의 백색광(W)을 청색으로 변환시키는 것이다. 이러한 컬러 필터(19R, 19G, 19B)를 발광 소자(1R, 1G, 1B)와 조합하여 이용함으로써, 풀 컬러 화상을 표시할 수 있다.
또한, 인접하는 컬러 필터(19R, 19G, 19B)끼리의 사이에는, 차광층(36)이 형성되어 있다. 이에 따라, 의도하지 않는 서브 화소(100R, 100G, 100B)가 발광되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 컬러 필터(19R, 19G, 19B) 및 차광층(36) 상에는, 이들을 덮도록 봉지 기판(20)이 형성되어 있다.
이상 설명한 바와 같은 디스플레이 장치(100)는, 단색 표시라도 좋고, 각 발광 소자(1R, 1G, 1B)에 이용하는 발광 재료를 선택함으로써, 컬러 표시도 가능하다.
이러한 디스플레이 장치(100)(본 발명의 표시 장치)는, 각종의 전자 기기에 장착될 수 있다.
도 3은, 본 발명의 전자 기기를 적용한 모바일형(또는 노트형)의 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타내는 사시도이다.
이 도면에 있어서, 퍼스널 컴퓨터(1100)는, 키보드(1102)를 구비한 본체부(1104)와, 표시부를 구비하는 표시 유닛(1106)에 의해 구성되고, 표시 유닛(1106)은, 본체부(1104)에 대하여 힌지(hinge) 구조부를 개재하여 회전운동 가능하게 지지되어 있다.
이 퍼스널 컴퓨터(1100)에 있어서, 표시 유닛(1106)이 구비하는 표시부가 전술의 디스플레이 장치(100)로 구성되어 있다.
도 4는, 본 발명의 전자 기기를 적용한 휴대 전화기(PHS도 포함함)의 구성을 나타내는 사시도이다.
이 도면에 있어서, 휴대 전화기(1200)는, 복수의 조작 버튼(1202), 수화구(1204) 및 송화구(1206)와 함께, 표시부를 구비하고 있다.
휴대 전화기(1200)에 있어서, 이 표시부가 전술의 디스플레이 장치(100)로 구성되어 있다.
도 5는, 본 발명의 전자 기기를 적용한 디지털 스틸(still) 카메라의 구성을 나타내는 사시도이다. 또한 이 도면에는, 외부 기기와의 접속에 대해서도 간이적으로 나타나고 있다.
여기에서, 통상의 카메라는, 피사체의 광상에 의해 은염 사진 필름을 감광하는 데에 대하여, 디지털 스틸 카메라(1300)는, 피사체의 광상을 CCD(Charge Coupled Device) 등의 촬상 소자에 의해 광전 변환하여 촬상 신호(화상 신호)를 생성한다.
디지털 스틸 카메라(1300)에 있어서의 케이스(보디)(1302)의 배면(背面)에는, 표시부가 형성되고, CCD에 의한 촬상 신호에 기초하여 표시를 행하는 구성으로 되어 있어, 피사체를 전자 화상으로서 표시하는 파인더로서 기능한다.
디지털 스틸 카메라(1300)에 있어서, 이 표시부가 전술의 디스플레이 장치(100)로 구성되어 있다.
케이스의 내부에는, 회로 기판(1308)이 설치되어 있다. 이 회로 기판(1308)은, 촬상 신호를 격납(기억)할 수 있는 메모리가 설치되어 있다.
또한, 케이스(1302)의 정면측(도시의 구성에서는 이면측)에는, 광학 렌즈(촬상 광학계)나 CCD 등을 포함하는 수광 유닛(1304)이 형성되어 있다.
촬영자가 표시부에 표시된 피사체상을 확인하고, 셔터 버튼(1306)을 압하하면, 그 시점에 있어서의 CCD의 촬상 신호가, 회로 기판(1308)의 메모리에 전송·격납된다.
또한, 이 디지털 스틸 카메라(1300)에 있어서는, 케이스(1302)의 측면에, 비디오 신호 출력 단자(1312)와, 데이터 통신용의 입출력 단자(1314)가 형성되어 있다. 그리고, 도시한 바와 같이, 비디오 신호 출력 단자(1312)에는 텔레비전 모니터(1430)가, 데이터 통신용의 입출력 단자(1314)에는 퍼스널 컴퓨터(1440)가, 각각 필요에 따라서 접속된다. 또한, 소정의 조작에 의해, 회로 기판(1308)의 메모리에 격납된 촬상 신호가, 텔레비전 모니터(1430)나, 퍼스널 컴퓨터(1440)에 출력되는 구성으로 되어 있다.
또한, 본 발명의 전자 기기는, 도 3의 퍼스널 컴퓨터(모바일형 퍼스널 컴퓨터), 도 4의 휴대 전화기, 도 5의 디지털 스틸 카메라 외에도, 예를 들면, 텔레비전이나, 비디오 카메라, 뷰파인더형, 모니터 직시형의 비디오 테이프 리코더, 랩톱(laptop)형 퍼스널 컴퓨터, 카 내비게이션 장치, 휴대용 소형 무선호출기(pager), 전자 수첩(통신 기능 부착도 포함함), 전자 사전, 전자 계산기, 전자 게임 기기, 워드 프로세서, 워크스테이션, 화상 전화, 방범용 텔레비전 모니터, 전자 쌍안경, POS 단말, 터치 패널을 구비한 기기(예를 들면 금융 기관의 현금 자동 지급기, 자동 매표기), 의료 기기(예를 들면 전자 체온계, 혈압계, 혈당계, 심전 표시 장치, 초음파 진단 장치, 내시경용 표시 장치), 어군 탐지기(fishfinder), 각종 측정 기기, 계기류(예를 들면, 차량, 항공기, 선박의 계기류), 플라이트 시뮬레이터 (flight simulator), 그 외 각종 모니터류, 프로젝터 등의 투사형 표시 장치 등에 적용할 수 있다.
이상, 본 발명의 발광 소자, 표시 장치 및 전자 기기를, 도시의 실시 형태에 기초하여 설명했지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 전술한 실시 형태에서는, 발광 소자가 3층의 발광층을 갖는 것에 대해서 설명했지만, 발광층이 2층 또는 4층 이상이라도 좋다. 또한, 발광층의 발광색으로서는, 전술한 실시 형태의 R, G, B에 한정되지 않는다. 발광층이 2층 또는 4층 이상인 경우라도, 각 발광층의 발광 스펙트럼을 적절히 설정함으로써, 백색 발광시킬 수 있다.
또한, 중간층은, 발광층끼리의 적어도 1개의 층 사이에 형성되어 있으면 좋고, 2층 이상의 중간층을 갖고 있어도 좋다.
(실시예)
다음으로, 본 발명의 구체적 실시예에 대해서 설명한다.
1. 발광 소자의 제조
(실시예 1)
＜1＞　우선, 평균 두께 0.5㎜의 투명한 유리 기판을 준비했다. 다음으로, 이 기판 상에, 스퍼터법에 의해, 평균 두께 100㎚의 ITO 전극(양극)을 형성했다.
그리고, 기판을 아세톤, 2-프로판올의 순서로 침지하고, 초음파 세정한 후, 산소 플라즈마 처리를 시행했다.
＜2＞　다음으로, ITO 전극 상에, 진공 증착법을 이용하여 전술한 화학식 (7)로 나타나는 화합물로 구성되는 평균 두께 40㎚의 정공 주입층을 형성했다.
＜3＞　다음으로, 정공 주입층 상에, 진공 증착법을 이용하여 전술한 화학식 (13)으로 나타나는 화합물로 구성되는 평균 두께 10㎚의 정공 수송층을 형성했다.
＜4＞　다음으로, 정공 수송층 상에, 진공 증착법을 이용하여 이하에 나타내는 적색 발광층의 구성 재료로 구성되는 평균 두께 10㎚의 적색 발광층(제1 발광층)을 형성했다.
여기에서, 적색 발광층의 구성 재료로서는, 적색 발광 재료(게스트 재료)로서 전술한 화학식 (17)로 나타나는 화합물(디인데노페릴렌 유도체)을 이용하고, 호스트 재료로서 전술한 화학식 (18)로 나타나는 화합물(나프타센 유도체)을 이용했다. 또한, 발광층 중의 적색 발광 재료(도펀트)의 함유량(도프 농도)은, 1.0wt％로 했다.
＜5＞　다음으로, 적색 발광층 상에, 진공 증착법을 이용하여 이하에 나타내는 제1 중간층의 구성 재료로 구성되는 평균 두께 7㎚의 제1 중간층을 형성했다.
여기에서, 제1 중간층의 구성 재료로서는, 호스트 재료로서 전술한 화학식 (18)로 나타나는 화합물(아센계 재료)을 이용하고, 아민계 재료로서 전술한 화학식 (13)으로 나타나는 화합물을 이용했다. 또한, 제1 중간층 중의 호스트 재료의 함유량은, 50wt％로 했다.
＜6＞　다음으로, 제1 중간층 상에, 진공 증착법을 이용하여 이하에 나타내는 청색 발광층의 구성 재료로 구성되는 평균 두께 10㎚의 청색 발광층(제2 발광층)을 형성했다.
여기에서, 청색 발광층의 구성 재료로서는, 청색 발광 재료(게스트 재료)로서 전술한 화학식 (24)로 나타나는 화합물을 이용하고, 호스트 재료로서 하기에 나타내는 화학식 (26)으로 나타나는 화합물(아센계 재료)을 이용했다. 또한, 청색 발광층 중의 청색 발광 재료(도펀트)의 함유량(도프 농도)은, 6.0wt％로 했다.
Figure pat00026
＜7＞　다음으로, 청색 발광층 상에, 진공 증착법을 이용하여 이하에 나타내는 제2 중간층의 구성 재료로 구성되는 평균 두께 2㎚의 제2 중간층을 형성했다.
여기에서, 제2 중간층의 구성 재료로서는, 호스트 재료로서 전술한 화학식 (26)으로 나타나는 화합물(아센계 재료)을 이용했다.
＜8＞　다음으로, 제2 중간층 상에, 진공 증착법을 이용하여 이하에 나타내는 녹색 발광층의 구성 재료로 구성되는 평균 두께 30㎚의 녹색 발광층(제3 발광층)을 형성했다.
여기에서, 녹색 발광층의 구성 재료로서는, 녹색 발광 재료(게스트 재료)로서 전술한 화학식 (25)로 나타나는 화합물을 이용하고, 호스트 재료로서 하기에 나타내는 화학식 (27)로 나타나는 화합물(아센계 재료)을 이용했다. 또한, 녹색 발광층 중의 녹색 발광 재료(도펀트)의 함유량(도프 농도)은, 1.0wt％로 했다.
＜9＞　다음으로, 발광층 상에, 진공 증착법을 이용하여 이하에 나타내는 전자 수송층의 구성 재료로 구성되는 평균 두께 10㎚의 전자 수송층을 형성했다.
여기에서, 전자 수송 재료로서는, 전술한 Alq3를 이용했다.
＜10＞　다음으로, 전자 수송층 상에, 진공 증착법을 이용하여 불화 리튬(LiF)으로 구성되는, 평균 두께 1㎚의 전자 주입층을 형성했다.
＜11＞　다음으로, 전자 주입층 상에, 진공 증착법을 이용하여 Al로 구성되는, 평균 두께 150㎚의 음극을 형성했다.
＜12＞　다음으로, 형성한 각층을 덮도록, 유리제의 보호 커버(봉지 부재)를 씌우고, 에폭시 수지에 의해 고정, 봉지했다.
이상의 공정에 의해, 도 1에 나타내는 바와 같은 발광 소자를 제조했다.
(실시예 2)
상기 공정 ＜7＞에 있어서, 형성하는 제2 중간층의 평균 두께를 5㎚로 한 것 이외는, 상기 실시예 1과 동일하게 하여, 도 1에 나타내는 발광 소자를 제조했다.
(실시예 3)
상기 공정 ＜7＞에 있어서, 형성하는 제2 중간층의 평균 두께를 10㎚로 한 것 이외는, 상기 실시예 1과 동일하게 하여, 도 1에 나타내는 발광 소자를 제조했다.
(실시예 4)
상기 공정 ＜7＞에 있어서, 제2 중간층의 구성 재료로서, 호스트 재료로서 하기에 나타내는 화학식 (27)로 나타나는 화합물(아센계 재료)을 이용하고, 평균 두께 5㎚의 제2 중간층을 형성한 것 이외는, 상기 실시예 1과 동일하게 하여, 도 1에 나타내는 발광 소자를 제조했다.
Figure pat00027
　　
(비교예)
상기 공정 ＜7＞에 있어서, 제2 중간층의 형성을 생략한 것 이외는, 상기 실시예 1과 동일하게 하여, 도 1에 나타내는 발광 소자를 제조했다.
2. 평가
각 실시예 및 비교예의 발광 소자에 대하여, 각각, 양극과 음극과의 사이에 직류 전원에 의해 전류 밀도 10mA/㎠의 전류를 흘려, 발광 소자에게 걸리는 전압, 발광 소자로부터 방출된 빛의 전류 효율을 측정했다.
　각 실시예 및 비교예의 발광 소자에 대해서, 각각, 양극과 음극과의 사이에 직류 전원에 의해 전류 밀도 0.0003mA/㎠의 전류를 흘려, 발광 소자로부터 방출된 파장 400∼800㎚에 있어서의 빛의 강도를 측정했다.
이들 결과를 표 1 및 도 6에 나타낸다.
Figure pat00028
표 1로부터 분명한 바와 같이, 전류 밀도가 10mA/㎠와 같이 고휘도역일 때에는, 각 실시예 및 비교예의 발광 소자에 있어서의 전압 및 전류 효율에 큰 차는 인정되지 않고, 어느 발광 소자도 백색 발광하는 것이었다.
그러나, 전류 밀도를 0.0003mA/㎠와 같이 저휘도 영역으로 하면, 비교예의 발광 소자에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 청색 발광층(8)으로부터 녹색 발광층(9)으로 에너지가 이동하는 것에 기인하여, 청색이 발광하지 않고 녹색이 우선적으로 발광하는 결과가 얻어졌다.
이에 대하여, 각 실시예의 발광 소자에서는, 이들끼리의 사이에, 중간층을 형성함으로써, 청색 발광층(8)으로부터 녹색 발광층(9)으로 에너지의 이동을 정확하게 억제할 수 있어, 그 결과, 청색 및 녹색의 쌍방을 매우 적합하게 발광시킬 수 있는 것을 알았다.
또한, 이러한 경향은, 제2 중간층의 호스트 재료로서 청색 발광층(제2 발광층) 및 녹색 발광층(제3 발광층)의 호스트 재료와 동일한 것을 이용하고, 또한, 제2 중간층의 막두께를 적절한 범위로 설정한 실시예 2, 3 에 있어서 보다 현저하게 인정되었다.
1, 1B, 1G, 1R : 발광 소자　
2 : 기판　
3 : 양극　
4 : 정공 주입층　
5 : 정공 수송층　
6 : 적색 발광층　
7A : 제1 중간층　
7B : 제2 중간층　
8 : 청색 발광층　
9 : 녹색 발광층　
10 : 전자 수송층　
11 : 전자 주입층　
12 : 음극　
13 : 봉지 부재　
15 : 적층체　
19B, 19G, 19R : 컬러 필터
100 : 디스플레이 장치　
20 : 봉지 기판　
21 : 기판　
22 : 평탄화층　
24 : 구동용 트랜지스터　
241 : 반도체층　
242 : 게이트 절연층　
243 : 게이트 전극　
244 : 소스 전극　
245 : 드레인 전극　
27 : 도전부(배선)
31 : 격벽　
32 : 반사막　
33 : 부식 방지막　
34 : 음극 커버　
35 : 에폭시층　
36 : 차광층　
1100 : 퍼스널 컴퓨터　
1102 : 키보드　
1104 : 본체부　
1106 : 표시 유닛　
1200 : 휴대 전화기　
1202 : 조작 버튼　
1204 : 수화구　
1206 : 송화구　
1300 : 디지털 스틸 카메라　
1302 : 케이스(보디)　
1304 : 수광 유닛　
1306 : 셔터 버튼　
1308 : 회로 기판　
1312 : 비디오 신호 출력 단자　
1314 : 데이터 통신용의 입출력 단자　
1430 : 텔레비전 모니터　
1440 : 퍼스널 컴퓨터

Claims (8)

  1. 음극과,
    양극과,
    상기 음극과 상기 양극과의 사이에 형성되고, 호스트 재료와, 당해 호스트 재료에 첨가되어, 제1 색으로서 적색으로 발광하는 적색 발광 재료인 게스트 재료를 포함하여 구성된 제1 발광층과,
    상기 제1 발광층과 상기 음극과의 사이에 형성되고, 호스트 재료와 당해 호스트 재료에 첨가되어, 제2 색으로 발광하는 제2 색 발광 재료인 게스트 재료를 포함하여 구성된 제2 발광층과,
    상기 제2 발광층과 상기 음극과의 사이에 형성되고, 호스트 재료와 당해 호스트 재료에 첨가되어, 제3 색으로 발광하는 제3 색 발광 재료인 게스트 재료를 포함하여 구성된 제3 발광층과,
    상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층과의 사이에 이들에 접하도록 형성되고, 상기 제1 발광층의 상기 호스트 재료와 동일 또는 동종의 재료를 포함하고, 그리고, 발광성을 갖는 재료를 포함하지 않고 구성되며, 상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층과의 사이에서의 정공 및 전자의 이동을 조정하는 제1 중간층과,
    상기 제2 발광층과 상기 제3 발광층과의 사이에 이들에 접하도록 형성되고, 상기 제2 발광층의 상기 호스트 재료 및 상기 제3 발광층의 상기 호스트 재료 중 적어도 한쪽의 호스트 재료와 동일 또는 동종의 재료를 포함하고, 그리고 발광성을 갖는 재료를 실질적으로 포함하지 않고 구성되며, 상기 제2 발광층과 상기 제3 발광층과의 사이에서의 정공 및 전자의 이동을 조정하는 제2 중간층을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 발광층의 상기 호스트 재료와 상기 제3 발광층의 상기 호스트 재료가 동일한 발광 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 중간층의 상기 호스트 재료는, 상기 제2 발광층의 상기 호스트 재료와 동일한 발광 소자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 중간층은, 그 두께가 2㎚ 이상 10㎚ 이하인 발광 소자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 중간층은, 상기 호스트 재료로서 아센계 재료를 함유하는 발광 소자.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 중간층은, 상기 호스트 재료 외에, 아민계 재료를 함유하는 발광 소자.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 발광 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제7항에 기재된 표시 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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