KR20110084198A - 발광 소자 - Google Patents
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Abstract
(목적)
높은 광출력 효율을 갖는, 투명 전극을 통해 발생된 광을 출력하여 전극층 또는 발광층에 손상을 주지 않고 제조 가능한 발광 소자를 제공하는 것이다.
(구조)
발광 소자(1)는 기판(10)의 표면에 형성된 애노드(21), 투광성 캐소드(22), 및 상기 애노드(21)와 상기 캐소드(22) 사이에 샌드위칭된 발광층(30)을 구비한다. 상기 전극 간에 인가된 전압에 의해 발광층(30)에 의해서 발생된 광을 투광성 전극(22)측을 향하여 표면(1s)으로부터 출력된다. 광산란층(40)은 투광성 전극(22)의 표면(1s)에 형성되어 상기 표면(1s)에서 발생한 에바네슨트광(Le)을 산란시킨다. 광산란층(40)은 이완 구조 및 발광층(30)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 제 1 산란부(41), 및 제 1 산란부의 이완 구조의 적어도 오목부(41a)의 저부에 충전되고 제 1 산란부(41)의 굴절률과는 다른 굴절률을 갖는 제 2 산란부(42)를 갖는다. 오목부(41a)의 저부와 투광성 전극(22)의 표면 사이의 거리(D)는 에바네슨트광(Le)의 침투 깊이(D) 이하이다.
높은 광출력 효율을 갖는, 투명 전극을 통해 발생된 광을 출력하여 전극층 또는 발광층에 손상을 주지 않고 제조 가능한 발광 소자를 제공하는 것이다.
(구조)
발광 소자(1)는 기판(10)의 표면에 형성된 애노드(21), 투광성 캐소드(22), 및 상기 애노드(21)와 상기 캐소드(22) 사이에 샌드위칭된 발광층(30)을 구비한다. 상기 전극 간에 인가된 전압에 의해 발광층(30)에 의해서 발생된 광을 투광성 전극(22)측을 향하여 표면(1s)으로부터 출력된다. 광산란층(40)은 투광성 전극(22)의 표면(1s)에 형성되어 상기 표면(1s)에서 발생한 에바네슨트광(Le)을 산란시킨다. 광산란층(40)은 이완 구조 및 발광층(30)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 제 1 산란부(41), 및 제 1 산란부의 이완 구조의 적어도 오목부(41a)의 저부에 충전되고 제 1 산란부(41)의 굴절률과는 다른 굴절률을 갖는 제 2 산란부(42)를 갖는다. 오목부(41a)의 저부와 투광성 전극(22)의 표면 사이의 거리(D)는 에바네슨트광(Le)의 침투 깊이(D) 이하이다.
Description
본 발명은 유기 또는 무기 EL(일렉트로루미네선스) 소자 및 LED(발광 다이오드) 등의 전계 발광 소자에 관한 것이다.
유기 EL 소자 및 LED 등의 전계 발광 소자는 기판 상에 전극층, 발광층 등이 적층된 구성을 하고 있다. 일반적으로, 발광층 내에서 발생된 광은 투명전극을 통해 출력된다. 이때, 각 층의 굴절률의 영향으로 인해 임계각 이상에서 층간 계면에 입사한 광은 내측으로 전반사되어 소자 내에 갇혀서 출력되지 않는다. 이 때문에, 발생된 광을 고효율로 출력하는 것은 어렵다. 투명전극으로서 일반적으로 사용되는 ITO의 경우에, 그 굴절률에 의해 출력 효율이 대략 20%가 된다. 따라서, 전계 발광 소자의 광출력 효율의 향상은 해결해야 할 주요 과제이다.
상기 과제에 대해서, 내측 전반사광을 효율적으로 출력시키는 기술이 고려되고 있다. 예를 들면, 광을 내측으로 전반사하는 층간 계면에 회절격자를 제공함으로써 광출력 효율을 향상시키는 기술이 제안되어 왔다. 이러한 기술에 있어서, 회절격자는 임계각 이상의 각도에서 계면에 입사한 광의 광로를 변화시킨다. 그렇게 함으로써, 광의 입사각은 임계각 이하로 되어, 광이 출력될 수 있다.
일본 특허 공개 2006-221976호 공보 및 2006-236748호 공보에는 내측 전반사가 발생하는 계면에 회절격자를 제공하는 유기 전계 발광 장치가 개시되어 있다. 이들 유기 전계 발광 장치는 회절 격자의 피치 및 패턴을 변화시킴으로써 광출력에 대해서 회절격자에 의해 해결되는 과제인 시야각 의존성을 저감시켜서 광출력 효율의 향상을 달성한다.
그러나, 회절격자로 전반사광의 광로를 변화시켜서 광을 출력하는 일본 특허 공개 2006-221976호 공보 및 2006-236748호 공보에 개시된 유기 전계 발광 장치에서의 휘도의 향상은 대략 1.2~1.7배이고, 이는 충분하지 않다. 또한, 회절격자는 주로 에칭 등에 의해 형성된다. 그러므로, 기판과 반대측으로부터 광을 출력하는 구조(전면발광형)에 있어서, 회절격자의 형성시에 전극층 및 발광층이 손상될 수 있다.
본 발명은 상술의 상황의 관점에서 이루어졌다. 본 발명은 높은 광출력 효율을 갖는 투명 전극을 통해 발생된 광을 출력하고 전극층이나 발광층에 손상을 주지 않고 제조 가능한 발광 소자를 제공하는 것이 목적이다.
본 발명의 발광 소자는,
기판,
상기 기판의 표면 상에 형성된 한 쌍의 전극, 및
상기 한 쌍의 전극 사이에 샌드위칭된 발광층을 포함하고,
상기 한 쌍의 전극 중 하나 이상은 투광성 전극이며, 상기 한 쌍의 전극 사이에 전압을 인가함으로써 상기 발광층으로부터 광이 발생되고, 상기 발광 소자의 표면으로부터 상기 투광성 전극측을 향하여 광이 출력되는 발광소자로서:
상기 투광성 전극의 표면 상에 형성되어 상기 표면에서 발생된 에바네슨트광을 산란시키는 광산란층을 더 포함하고;
상기 광산란층은 이완 구조 및 상기 발광층의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 제 1 산란부, 및 상기 제 1 산란부의 이완 구조의 적어도 오목부의 저부에 충전되고 상기 제 1 산란부의 굴절률과는 다른 굴절률을 갖는 제 2 산란부를 갖고; 또한
상기 오목부의 저부와 상기 투광성 전극의 표면 거리는 상기 에바네슨트광의 침투 깊이 이하인 것을 특징으로 한다.
본 명세서에서 "투광성 전극"이란 발광층에 의해 발생된 광의 파장을 70% 이상 투과하는 전극이다.
상기 "이완 구조"는 발광층에 의해 발생된 광의 내측 전반사에 의해 생기는 에바네슨트광을 산란하거나 또는 회절시킬 수 있는 크기의 이완 구조이다.
상기 "발광층의 굴절률"이란 발광층이 복수의 층으로 이루어진 경우에 있어서 광산란층에 가장 가까운 층의 굴절률을 의미한다.
상기 "에바네슨트광의 침투 깊이 이하"란 거리 0을 의미한다. 즉, 오목부가 관통 구멍인 경우도 포함한다.
상기 제 2 산란부는 상기 오목부에 충전된 충전부 및 상기 충전부와 상기 이완 구조의 볼록부 상에 형성된 박막층으로 이루어져도 좋다.
본 발명의 발광 소자는 투광성 전극을 향한 측의 반대측의 광산란층 표면 상에 보호층을 더 포함하는 것이 바람직하다.
제 1 산란부의 굴절률과 보호층의 굴절률은 대략 동일한 것이 바람직하다. 제 2 산란부는 금속 또는 제 1 산란부의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는 유전체로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 발광 소자는 투광성 전극과 광산란층 사이에 형성된 반투과/반반사성 금속막을 더 포함해도 좋다.
본 발명의 발광 소자는 발광층이 유기 화합물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자인 경우 및 발광층이 무기 화합물층을 포함하는 무기 전계 발광 소자인 경우에 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 높은 광출력 효율을 갖는 발광 소자를 제공하는 것이 목적이다. 여기에서, "광출력 효율"이란 발광층에 의해 발생된 광의 전체 광량의 비율에 대하여 상기 소자로부터 출력되는 광의 비율을 의미하는 것이다. 출력될 수 있는 광이란 발광 소자 내부로 발광되는 모든 광을 의미하고, 발광층에 의해 발생된 광 및 소자 내부의 물질과 상호작용하는 발광층에 의해 발생된 광에 의해 발생한 광(산란광 및 회절광 등)을 포함한다.
본 발명의 발광 소자는 광이 출력되는 측을 향하여 투광성 전극의 표면 상에 형성된 산란층을 구비한다. 상기 산란층은 상기 투광성 전극층의 표면에 생기는 에바네슨트광을 상기 에바네슨트광의 침투 깊이의 범위 내의 이완 구조 및 굴절률차를 이용해서 산란시킨다. 이러한 구조를 채용함으로써, 투광성 전극의 표면에서 전반사되어 상기 소자 내에 갇히게 되는 광의 에바네슨트광은 광산란층으로 효율적으로 출력될 수 있고, 산란광으로서 출력될 수 있다. 따라서, 상기 광출력 효율은 효과적으로 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 소자는 투광성 전극층을 직접 가공하지 않고 제조가능하다. 따라서, 발광 소자는 전극층 또는 발광층, 상기 기판의 반대측으로부터 광을 출력하는 구조에도 손상을 주지 않고 제조될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 유기 전계 발광 소자의 부분 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 유기 전계 발광 소자의 부분 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 유기 전계 발광 소자의 부분 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 유기 전계 발광 소자의 부분 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 유기 전계 발광 소자의 부분 개략 단면도이다.
[유기 EL 소자(발광 소자)]
이하에, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 발광 소자를 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유기 전계 발광 소자(1)(이하, "유기 EL 소자"라고 함)의 부분 개략 단면도이다. 본 발명의 실시형태에 있어서의 발광 소자는 광의 내측 전반사 계면에서 누출되는 에바네슨트광을 산란시키므로, 상기 에바네슨트광을 도 1에서 강조한다.
본 발명의 유기 EL 소자(1)는 기판(10), 애노드(21), 발광층(30), 및 투광성 캐소드(22)를 구비한다. 애노드(21), 발광층(30), 및 투광성 캐소드(22)는 기판(10) 상에 순차적으로 형성된다. 유기 EL 소자(1)는 전압이 전극 사이에 인가시 발광층(30)이 발광하여 캐소드(22)측을 향하여 표면(1s)으로부터 광을 출력하는 전면발광형 발광 소자이다. 투광성 캐소드(22)의 표면 상에 발생된 에바네슨트광으 산란시키는 광산란층(40)은 투광성 캐소드(22)의 표면 상에 형성된다.
광산란층(40)은 광산란층(40)의 표면을 향하여 개방된 오목부(41a)에 의해 형성된 이완 구조를 갖는 제 1 산란부(41), 및 제 1 산란부(41)의 이완 구조의 오목부(41a)의 적어도 저부에 충전되고 제 1 산란부(41)의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 제 2 산란부(42)로 이루어진다.
유기 EL 소자(1)에 있어서, 캐소드(22)와 광산란층(40) 사이의 계면에 임계각 θc 미만의 입사각 θ로 입사하는 광(도 1의 L2)은 표면(1s)을 향해서 발생됨으로써 출력될 수 있다. 그러나, 임계각 θc 이상의 입사각 θ로 계면에 입사하는 광(L1)은 상기 계면에서 내측으로 전반사되어 전반사광(Lr)으로서 소자 내부에 갇힌다.
광산란층(40)은 발광층(30)에 의해서 발생되어 캐소드(22)와의 계면에 임계각 θc 이상의 각 θ로 입사한 광(L1)의 에바네슨트광(Le)을 오목부(41a) 및 오목부(41a)의 적어도 저부에 충전된 제 2 산란부(42)에 의해 산란되거나 회절된 산란광(Ls) 또는 회절광(Ls)으로서 출력된다. 따라서, 오목부(41a)의 저부와 캐소드(22)의 표면 간의 거리(D)는 에바네슨트광(Le)의 침투 깊이(D) 이하이다.
본 실시형태에 있어서, 오목부(41a)가 1개라도 형성되어 있는 경우에도 에바네슨트광(Le)의 일부는 출력될 수 있고, 따라서 광출력 효율의 효과적인 향상을 얻을 수 있다. 그러나, 복수개의 오목부(41a)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 오목부(41a)의 크기 및 인접한 오목부(41a)들 사이의 거리는 에바네슨트광(Le)을 산란 또는 회절시킬 수 있는 크기와 거리이면 특별히 제한되지 않는다. 산란 및 회절을 일으키는 이완 구조는 발광층(30)에 의해 발생된 광의 파장 λ에 따라 다르다. 그러므로, 상기 이완 구조는 발광층(30)에 의해 발생된 광의 파장을 따라서 적당히 설계될 수 있다.
오목부(41a)가 복수개 형성되어 있고 오목부(41a)가 규칙적으로 배열되어 있을 경우에 회절이 발생한다. 회절을 발생시키기 위해서는, n1이 제 1 산란부(41)의 굴절률인 경우, 오목부(41a)의 피치는 λ/n1를 초과해야만 한다. 회절은 특정 파장의 광을 출력하는 경우에 효과적이다. 그러나, 백색광 소자에 있어서 특정 파장을 갖는 광만이 출력 효율이 향상될 경우, 시야각 의존성이 발광 소자에서 발생한다. 따라서, 특정 파장의 광이 출력되는 경우를 제외하고는 오목부(41a)의 배열은 랜덤인 것이 바람직하다. 백색 광원 또는 브로드한 광원인 경우에, 인접한 오목부(41a)끼리의 거리는 50nm~2000nm의 범위 내로 랜덤하게 설정되는 것이 바람직하다.
제 1 산란부(41)의 재료로서는 발광층(30)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖고, 그 상부 표면을 통해 발광층(30)에 의해 발생된 광을 출력할 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 광출력 효율의 관점에서, 제 1 산란부(41)의 투광성은 높은 것이 바람직하다. 또한, 오목부(41a)의 제조 프로세스를 용이하게 하는 것의 관점에서, 제 1 산란부(41)의 재료는 투광성 레지스트 재료인 것이 바람직하다. 투광성 레지스트 재료로서는 패터닝성이 양호한 것이면 특별히 제한되지 않고, 임의의 공지된 투광성 레지스트 재료를 이용하여도 좋다. 그러나, 고온 성막 프로세스가 제 1 산란부(41)를 형성한 후에 수행되는 경우에는 폴리이미드와 같은 고내열성을 가진 투광성 레지스트 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
오목부(41a)의 형성 방법은 특별히 제한되지 않는다. 제 1 산란부(41)의 재료가 상기와 같은 레지스트인 경우에, 상기 오목부(41a)는 나노임프린팅 등의 전사법이나 포토리소그래피에 의해 용이하게 형성될 수 있다. 또한, 제 1 산란부(41)의 재료가 유리와 같은 무기재료인 경우에, 오목부(41a)는 포토리소그래피를 사용하는 화학적 에칭, 레이저 빔을 사용하는 물리적 에칭, 기계가공 등에 의해 형성될 수 있다.
본 실시형태의 유기 EL 소자(1)는 내측 전반사에 의한 광손실이 발생하는 캐소드(22)의 표면을 직접 가공해서 내측 전반사광(Lr)의 일부가 출력되게 하는 종래의 구조가 아니다. 그 대신에, 유기 EL 소자(1)는 캐소드(22)의 표면 상에 형성된 광산란층(40)이 캐소드(22)의 표면에서 발생하는 에바네슨트광(Le)을 출력하게 하는 구조이다. 따라서, 캐소드 차체를 가공할 필요가 없어서, 가공시에 캐소드 또는 캐소드의 하부의 발광층에 손상을 주지 않고 광 출력 구조를 형성할 수 있다.
에바네슨트광(Le)의 침투 깊이(D)는 일반적으로 하기식(1)으로 나타낼 수 있다.
d=λ/4π(nh 2·sin2θ-nl 2)0.5 (1)
여기서, θ＞θc; θc=sin-1(nl/nh); nh는 고굴절률층의 굴절률; nl은 저굴절률층의 굴절률; θ는 고굴절률층과 저굴절률층 간의 계면에 입사하는 광의 입사각이고; λ는 상기 광의 파장이다.
본 실시형태에서는, 고굴절률층이 캐소드(22)이고, 저굴절률층이 제 1 산란부(41)이다. 그러므로, 이들 층의 굴절률 및 발광층(30)에 의해 발생된 광의 파장을 식(1)에 대입해도 좋다. 입사각 θ가 커질수록 침투 깊이(D)는 작아진다. 그러므로, 캐소드(22)의 표면과 오목부(41a)의 저부 간의 거리(D)가 짧아질수록, 광범위한 입사각을 갖는 광의 에바네슨트광(Le)을 출력하는 것이 가능해진다. 오목부(41a)의 저부는 캐소드(22)의 표면에 접하고 있어도 좋다(D=0). 그러나, 오목부(41a)의 제조 공정시 캐소드(22)가 손상되어 상기 소자특성에 악영향을 끼칠 가능성이 있다. 거리(D)는 제조 공정시 캐소드(22)에 손상을 주지 않는 범위 내에서 가능한 한 작은 것이 바람직하다.
제 2 산란부의 굴절률이 제 1 산란부(41)의 굴절률과 다른 한 제 2 산란부(42)는 유전체 재료 또는 금속 재료로 형성되어도 좋다.
제 2 산란부(42)가 유전체 재료로 형성된 경우, 제 2 산란부(42)의 굴절률 n2는 제 1 산란부(41)의 굴절률 n1보다 큰 것이 바람직하다. 이러한 재료의 예로는 산화 실리콘을 포함하는 것을 들 수 있다.
제 2 산란부(42)가 금속 재료를 포함하는 경우, 바람직한 금속 재료를 사용해도 좋다. 제 2 산란부(42)가 도 1에 나타낸 바와 같이 각각의 오목부(41a)에 있어서 서로 분리되어 형성된 복수의 금속체로 이루어질 경우에, 편재된 플라즈몬이 발생된 광에 의해 상기 금속체에서 유발될 수 있고, 이 편재된 플라즈몬의 전장증강 효과는 상기 출력광의 강도를 증강시킬 수 있다. 따라서, 발생된 광의 파장에 대해서 편재된 플라즈몬이 효과적으로 유발되는 금속 재료를 제 2 산란부(42)의 재료로서 사용하는 것이 바람직하다.
도 1에서, 제 2 산란부(42)는 각각의 오목부(41a)에 있어서 서로 분리되어 형성된 복수의 금속체로 이루어진 구조이다. 또한, 도 2에 나타낸 유기 EL 소자(2)에서와 같이, 제 2 산란부(42)는 오목부(41a)에 충전되는 충전부(420), 및 충전부(420) 및 오목부(41a)가 형성되지 않은 캐소드(41)(볼록부)의 표면 상에 형성된 박막층(421)으로 이루어져도 좋다. 도 2에 나타낸 유기 EL 소자(2)의 구조는 제 2 산란부(42)를 제외하고는 도 1에 나타낸 유기 EL 소자(1)와 동일하다.
유기 EL 소자(2)에 있어서, 유기 EL 소자(1)에 관해 설명한 광출력 효율을 향상시키는 광산란층(40)의 유리한 효과 이외에, 내측 전반사각으로 박막층(421)에 입사한 광에 의해 박막층(421)의 표면에 표면 플라즈몬이 유발되어 증강전장이 발생하는 유리한 효과가 얻어질 수 있다. 이러한 경우, 증강 전장은 박막층(421)의 표면상의 층을 통해 광출력 강도를 증강시킬 수 있다. 그러므로, 출력되는 광의 강도는 더 증가될 수 있다.
또한, 도 2에서 박막층(421)은 스무드한 표면을 가진 층으로서 설명되어 있다. 또한, 상기 박막층(421)은 제 1 산란부의 요철에 상응하는 요철을 가져도 좋다. 이러한 경우, 상기 박막층(421)의 표면 상의 이완 구조는 광을 더 산란시켜서 보다 고강도의 광을 출력할 수 있다.
유기 EL 소자(1)(발광 소자)에는 광이 출력되는 표면(1s)(2s)을 향하여 캐소드(22)의 표면 상에 광산란층(40)이 형성되어 있다. 광산란층(40)은 에바네슨트광(Le)의 침투 깊이(D)의 범위 내에 존재하는 이완 구조 및 굴절률차를 이용해서 표면에서 발생하는 에바네슨트광(Le)을 산란시킨다. 이러한 구조를 채용함으로써, 발광층(30)에 의해서 발생된 광으로부터 캐소드(22)의 표면에서 전반사되어 소자 내부에 가둬지는 광의 에바네슨트광(Le)은 광산란층(40)으로 산란광(Ls)으로서 효과적으로 출력된다. 그러므로, 광출력 효율은 효과적으로 향상될 수 있다.
또한, 유기 EL 소자(1)는 캐소드(22)를 직접 가공하지 않고 제조가능하다. 그러므로, 유기 EL 소자(1)는 기판(10)의 반대측으로부터 광을 출력하는 구조에서도 캐소드(22) 또는 발광층(30)에 손상을 주지 않고 제조될 수 있다.
도 3에 나타낸 유기 EL 소자(3)에 있어서, 반투과/반반사성 금속막(60)은 캐소드(22)와 광산란층(40) 사이에 형성된다. 이 구조에서, 금속막(60)에 의해 반사된 광은 금속막(60)과 애노드(21) 사이에서 다중반사된다. 다중반사된 광은 특정한 파장에서 공진한다.
이 구조에서, 상기 공진은 금속막(60) 상의 전장을 증강시킨다. 상기 증강된 전장은 광산란층(40)에서 발생한 산란광(Ls) 및 투과광(L2) 모두의 강도를 증강시켜서, 보다 고강도광을 출력할 수 있다.
바람직한 금속을 반투과/반반사성 금속막(60)의 재료로서 사용해도 좋다. 금속막(60)은 고체막이어도 좋지만, 출력광의 절대량이 저하하지 않는 것이 바람직하기 때문에 상기 막의 투광성이 높은 것이 바람직하다. 따라서, 금속막(60)은 패터닝 등에 의해 형성된 공극을 갖는 것이 바람직하다. 금속막(60)은 사선 기상 증착법 등에 의해 성막되는 것이 바람직하다.
금속막(60)이 표면 플라즈몬을 유발할 수 있는 두께의 고체막이거나, 또는 금속막(60)의 금속부분이 편재된 플라즈몬을 유발할 수 있도록 형성된 공극을 가진 막일 경우에, 상술한 바와 같이 플라즈몬에 의해 금속막(60) 상의 전장이 증강된다. 유기 EL 소자(3)에 있어서, 공진에 의한 증강 효과와 플라즈몬에 의한 전장증강 효과는 출력광의 강도를 효과적으로 증강시킬 수 있다.
이하에, 광산란층(40) 및 금속막(60) 이외의 유기 EL 소자(1~3)를 구성하는 층에 대해서 설명한다.
(기판)
기판(10)의 재료로는 특별히 제한되지 않지만, 광학 유리 등이 바람직하다. 상술한 실시형태는 기판(10)과 반대측의 표면(1s)으로부터 광을 출력하는 전면발광형의 발광 소자이다. 그러나, 기판(10)측으로부터 광을 출력하는 후면발광형 또는 발광 소자의 양측으로부터 광을 출력하는 양면발광형일 경우에, 상기 기판은 발광층(30)에 의해서 발생된 광을 산란시키거나 감쇄시키지 않는 투광성 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 재료의 구체예로는 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 및 유리 등의 무기재료; 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 및 폴리에틸렌 나프탈레이트 등의 폴리에스테르; 및 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리에테르 술폰, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리시클로올레핀, 노르보르넨 수지, 및 폴리(클로로트리플루오로에틸렌) 등의 유기재료를 들 수 있다. 상기 기판의 재료로는 발생된 광에 대해 뛰어난 투광성을 갖는 것이 바람직하다.
예를 들면, 기판의 재료로서 유리를 사용할 경우에, 유리로부터의 용출된 이온의 양을 감소시키기 위해서 무알칼리 유리를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 기판의 재료로서 소다라임 유리를 사용할 경우에, 실리카로 형성된 배리어 코팅이 실시된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 유기재료가 기판의 재료로서 사용되는 경우, 내열성, 치수안정성, 내용제성, 전기절연성, 및 가공성이 뛰어난 유기 재료가 바람직하다.
기판(10)의 형상, 구조 및 크기는 특별히 제한되지 않고, 발광 소자의 용도, 목적 등에 따라서 적당히 선택되어도 좋다. 일반적으로, 기판(10)은 평판상인 것이 바람직하다. 기판(10)은 단층 구조 또는 다층 구조이어도 좋다. 또한, 기판(10)은 단일 부재 또는 2개 이상의 부재로 형성되어도 좋다.
투습방지층(가스 배리어층)은 기판(10)의 상부 표면 또는 저면에 형성되어도 좋다. 질화규소 및 산화규소 등의 무기재료를 투습방지층(가스 배리어층)의 재료로서 적합하게 사용할 수 있다. 투습방지층(가스 배리어층)은, 예를 들면 고주파 스퍼터링법에 의해 형성될 수 있다. 열가소성 기판을 사용할 경우에, 필요에 따라 하드 코팅층 및 언더 코팅층 등의 기능층을 형성해도 좋다.
(애노드)
애노드(21)는 발광층(30)에 정공을 공급하는 전극으로서의 기능을 하는 한 임의의 형상, 구조, 또는 크기이어도 좋고, 발광 소자의 의도한 용도, 목적 등에 따라서 적절하게 선택할 수 있다.
상기 애노드(21)의 재료로는 높은 일 함수를 갖는 상기 금속, 합금, 금속 산화물, 도전성 화합물, 또는 이들의 혼합물이 바람직하다. 이러한 재료의 구체예로는 안티몬 또는 불소화물이 도프된 산화 주석(ATO, FTO); 산화 주석, 산화 아연, 산화 인듐, 산화 인듐 주석(ITO), 및 산화 아연 인듐(IZO) 등의 도전성 금속 산화물; 금, 은, 크롬, 및 니켈 등의 금속; 상기 금속 및 금속 산화물의 혼합물; 상기 금속 및 금속 산화물의 적층물; 요오드화 구리 및 황화 구리 등의 무기 도전성 재료; 폴리아닐린, 폴리티오펜 및 폴리피롤 등의 유기 도전성 재료, 및 상기 재료와 ITO의 적층물을 들 수 있다.
애노드(21)는 그 재료의 상용성을 고려해서 선택한 방법으로 기판(10) 상에 형성되어도 좋다. 애노드(21)를 형성하는 방법의 예로는 인쇄법 및 도포법 등의 습식 방식; 스퍼터링법 및 이온 플래팅법 등의 물리적 방식; 및 CVD 및 플라즈마 CVD법 등의 화학적 방식을 들 수 있다. 예를 들면, ITO를 애노드(21)의 재료로서 선택한 경우, 애노드(21)는 직류 스퍼터링법, 고주파 스퍼터링법, 진공증착법, 이온 플래팅법 등에 의해 형성되어도 좋다.
애노드(21)가 유기 EL 소자(1~3)에 형성되는 위치는 특별히 제한되지 않고, 발광 소자의 의도한 용도, 목적 등에 따라서 적당히 선택될 수 있다. 그러나, 상기 애노드(21)는 상기 기판(10) 상에 형성되는 것이 바람직하다. 애노드(21)가 기판(10) 상에 형성되는 경우, 애노드(21)는 기판(10)의 표면 전체에 형성되어도 좋고, 또는 기판(10)의 표면 상에 소정 패턴으로 형성되어도 좋다.
애노드가 형성될 때, 애노드(21)의 패터닝은 포토리소그래피를 사용하는 화학적 에칭, 레이저 빔을 사용하는 물리적 에칭, 마스크를 사용하는 진공증착, 마스크를 사용하는 스퍼터링법, 리프트 오프법, 또는 인쇄법으로 실시되어도 좋다.
애노드(21)의 두께는 재료에 따라 적당히 선택해도 좋고, 일정하게 규정할 수는 없다. 그러나, 일반적으로 애노드(21)의 두께는 10nm~50㎛의 범위 내이며, 바람직하게는 50nm~20㎛의 범위 내이다.
애노드(21)의 저항치는 103Ω/sq 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 102Ω/sq 이하이다.
상술한 실시형태에 있어서, 기판(10) 및 애노드(21)가 모두 투광성 재료로 형성되는 경우, 발광 소자의 상면으로부터 광을 효율적으로 출력할 수 있게 하기 위해서 기판(10)과 애노드(21) 사이에 금속막 등의 반사성 막을 형성하는 것이 바람직하다.
(캐소드)
본 발명의 실시형태의 유기 EL 소자(1~3)는 전면발광형이다. 그러므로, 캐소드(22)는 투광성일 필요가 있고, 또한 유기 화합물층에 전자를 주입하는 전극으로서 기능할 필요가 있다. 캐소드(22)의 형상, 구조, 및 크기는 특별히 제한되지 않고, 발광 소자의 의도한 용도, 목적 등을 따라 공지의 전극재료 중에서 적절한 형태로서 선택되어도 좋다.
애노드의 재료는 낮은 일 함수를 갖는 상기 금속, 합금, 금속 산화물, 전도성 화합물, 또는 이들의 혼합물이 바람직하다. 이러한 재료의 구체예로는 알칼리 금속(예를 들면, Li, Na, K, 및 Cs); 알칼리 토류 금속(예를 들면, Mg 및 Ca); 금; 은; 납; 알루미늄; 나트륨-칼륨 합금; 리튬-알루미늄 합금; 마그네슘-은 합금; 인듐; 및 이테르븀 등의 희토류 금속을 들 수 있다. 이들 재료는 안정성 및 전자 주입성 모두를 달성하는 관점에서, 단독으로 사용해도 좋고, 또는 2종 이상의 상기 재료를 적합하게 병용할 수 있다.
전자 주입성의 관점에서는 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속이 바람직하고, 보존 안정성이 뛰어나는 점에서는 알루미늄을 주성분으로 하는 재료가 바람직하다. 알루미늄을 주성분으로 하는 재료로는 알루미늄; 0.01질량%~10질량%의 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속을 함유하는 알루미늄 합금; 및 이들의 혼합물(예를 들면, 리튬-알루미늄 합금, 마그네슘-알루미늄 합금)을 들 수 있다. 캐소드(22)는 일본 특허공개 2-015595호 공보 및 일본 특허공개 5-121172호 공보에 기재된 재료를 사용해도 좋다.
그러나, 낮은 일 함수를 갖는 상기 재료를 사용하는 경우, 투광성 전극으로서 기능 하는 캐소드(22)는 0.1nm~10nm의 범위 내의 두께를 갖는 박막일 필요가 있고, 5nm 이하인 것이 바람직하다. 투광성의 점으로부터 ITO 및 IZO 등의 투광성 재료가 바람직하다. 그러나, 이들 재료는 큰 일 함수를 가져서 애노드의 재료로서 적합하게 사용된다. 따라서, 본 발명의 실시형태에서의 전면발광형 발광 소자에 있어서, 캐소드(22)는 낮은 일 함수를 갖는 재료를 포함하는 층 및 투광성 전극 재료의 층이 적층된 적층 구조인 것이 바람직하다. 낮은 일 함수를 갖는 재료를 포함하는 층 및 투광성 전극 재료의 층이 적층되는 순서는 소망에 따라 설정된다.
캐소드(22)의 형성 방법은 특별히 제한되지 않고, 캐소드(22)는 재료의 상용성을 고려하여 선택된 공지의 방법에 의해 형성되어도 좋다. 캐소드(22)를 형성하는 방법의 예로는 인쇄법 및 도포법 등의 습식 방식; 스퍼터링법 및 이온 플래팅법 등의 물리적 방식; 및 CVD 및 플라즈마 CVD법 등의 화학적 방식을 들 수 있다. 예를 들면, 금속이 캐소드(22)의 재료로서 선택되는 경우, 캐소드(22)는 1종 또는 2종 이상의 금속을 동시에 또는 순차적으로 스퍼터링하여 형성될 수 있다.
상기 애노드가 유기 EL 소자(1~3)에 형성되는 위치는 특별히 제한되지 않는다. 캐소드(22)는 발광층(30)의 표면 전체에 형성되어도 좋고, 또는 발광층(30)의 표면 상에 소정의 패턴으로 형성되어도 좋다.
캐소드(22)의 패터닝을 형성할 경우, 포토리소그래피를 사용하는 화학적 에칭, 레이저 빔을 사용하는 물리적 에칭, 마스크를 사용하는 진공증착, 마스크를 사용하는 스퍼터링법, 리프트 오프법, 또는 인쇄법에 의해 실시되어도 좋다.
캐소드(22)의 두께는 재료에 따라 적당히 선택해도 좋고, 일정하게 규정할 수는 없다. 그러나, 일반적으로 캐소드(22)의 두께는 10nm~5㎛의 범위 내이고, 바람직하게는 50nm~1㎛의 범위 내이다.
(발광층)
발광층(30)은 애노드(21)와 캐소드(22) 사이에 전압를 인가함으로써, 이들에 흘러들어 온 정공 및 전자가 내부의 발광 분자와 재결합해서 광이 발생하는 층이다. 발광층(30)은 복수개의 유기 화합물층이 적층되어 있고 발광층(30)이 유기 EL 소자의 발광층으로서 기능하는 구조인 한 임의의 구조이어도 좋다. 발광층(30)의 층구조는 특별히 제한되지 않는다. 적층 구조의 예로는 애노드측으로부터 정공 수송층, 유기 발광층, 및 전자 수송층이 이 순서로 적층된 것이다.
정공 주입층은 정공 수송층과 애노드 사이에 형성될 수 있다. 또한, 전자 수송성 중간층을 유기 발광층과 전자 수송층 사이에 형성해도 좋다. 또한, 정공 수송성 중간층을 유기 발광층과 정공 수송층 사이에 형성해도 좋다. 마찬가지로, 전자 주입층을 캐소드와 전자 수송층 사이에 형성해도 좋다. 각 층은 복수의 ２차 층으로 나뉘어져도 좋다.
발광층(30)을 구성하는 각 층은 증착법, 스퍼터링법, 및 이온 플래팅법 등의 물리적 방식, 또는 전사법, 잉크젯법, 스프레이법, 인쇄법, 및 도포법 등의 습식 방식으로 형성될 수 있다.
<유기 발광층＞
유기 발광층은 애노드, 포지티브 정공 주입층, 또는 포지티브 정공 수송층으로부터 포지티브 정공을 수용하고, 캐소드, 전자주입층, 또는 전자 수송층으로부터 전자를 수용하고, 또한 정공과 전자가 재결합하는 장소를 제공하고 발광하는 기능을 하는 층이다.
유기 발광층은 1층 또는 2층 이상으로 이루어져도 좋다. 유기 발광층이 복수개의 층으로 이루어진 경우, 복수개의 층의 각각은 다른 발광색으로 발광해도 좋다.
상술한 실시형태에 있어서, 유기 발광층은 발광 재료만으로 이루어져도 좋고, 또는 호스트 재료 및 발광성 도펀트로 이루어진 혼합층이어도 좋다. 발광성 도펀트는 형광발광 재료 또는 인광발광 재료이어도 좋고, 1종을 초과하는 재료를 포함해도 좋다. 호스트 재료는 전하수송성 재료인 것이 바람직하다. 1종의 호스트 재료를 사용해도 좋고, 또는 2종 이상의 호스트 재료를 사용해도 좋다. 예를 들면, 전자 수송성 호스트 재료 및 포지티브 정공 수송성 호스트 재료를 혼합해도 좋다. 또한, 유기 발광층은 전하 수송 특성을 갖지 않거나, 발광하지 않는 재료를 포함해도 좋다.
본 발명의 실시형태의 유기 발광층은 색순도를 향상시키기 위해서 또는 발광 파장영역을 확장하기 위해서 2종류 이상의 발광성 도펀트를 함유할 수 있다. 발광성 도펀트는 호스트 재료와 이온화 포텐셜의 차(ΔIp) 및 전자 친화력의 차(ΔEa)가 1.2eV＞△Ip＞0.2eV 및/또는 1.2eV＞△Ea＞0.2eV의 부등식을 충족시키는 것이 바람직하다.
인광성 발광 재료 또는 형광성 발광 재료를 발광성 도펀트로서 사용할 수 있다.
일반적으로, 전이금속 원자 또는 란타노이드 원자를 포함하는 착체를 인광성의 발광성 도펀트로서 사용한다. 상기 전이금속 원자로는 특별히 한정되지 않고, 그 예로는 루테늄, 로듐, 팔라듐, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 금, 은, 구리, 및 백금을 들 수 있다. 바람직하게는, 전이금속 원자는 레늄, 이리듐, 및 백금이고, 보다 바람직하게는 이리듐, 및 백금이다.
란타노이드 원자의 예로는 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 툴륨, 이테르븀, 및 루테늄을 들 수 있다. 그 중에서도 네오디뮴, 유로퓸, 및 가돌리늄이 바람직하다.
G．Wilkinson, "Comprehensive Coordination Chemistry"， Pergamon Press, 1987년, H．Yersin과 A. Volger, "Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds", Springer-Verlag, 1987년 및 A. Yamamoto, "Organic Metal Chemistry-Basic and Applications", Shokabo, 1982년에 기재된 리간드를 상기 착체의 리간드로서 사용해도 좋다.
상기 리간드의 구체예로는 할로겐 리간드(바람직하게는 염소 리간드), 방향족탄소환 리간드(예를 들면, 탄소수 5~30개, 보다 바람직하게는 탄소수 6~30개, 더욱 바람직하게는 탄소수 6~20개, 및 가장 바람직하게는 탄소수 6~12개를 갖는 시클로펜타디에닐 음이온, 벤젠 음이온, 또는 나프틸 음이온), 질소 함유 헤테로환 리간드(예를 들면, 탄소수 5~30개, 보다 바람직하게는 탄소수 6~30개, 더욱 바람직하게는 탄소수 6~20개, 및 가장 바람직하게는 탄소수 6~12개를 갖는 페닐 피리딘, 벤조 퀴놀린, 퀴놀리놀, 비피리딜, 또는 페난트롤린), 디케톤 리간드(예를 들면, 아세틸아세톤), 카르복실산 리간드(예를 들면, 탄소수 2~30개, 보다 바람직하게는 탄소수 2~20개, 및 더욱 바람직하게는 탄소수 2~16개를 갖는 아세트산 리간드), 알콜레이트 리간드(예를 들면, 탄소수 1~30개, 보다 바람직하게는 탄소수 1~20개, 더욱 바람직하게는 탄소수 6~20개를 갖는 페놀레이트 리간드), 실릴옥시 리간드(예를 들면, 탄소수 3~40개, 보다 바람직하게는 탄소수 3~30개, 더욱 바람직하게는 탄소수 3~20개를 갖는 트리메틸실릴옥시 리간드, 디메틸-tert-부틸실릴옥시 리간드, 트리페닐실릴옥시 리간드 등), 일산화탄소 리간드, 이소니트릴 리간드, 시아노 리간드, 인 리간드(예를 들면, 탄소수 3~40개, 보다 바람직하게는 탄소수 3~30개, 더욱 바람직하게는 탄소수 3~20개, 가장 바람직하게는 탄소수 6~20개를 갖는 트리페닐포스핀 리간드 등), 티올레이트 리간드(예를 들면, 탄소수 1~30개, 보다 바람직하게는 탄소수 1~20개, 및 더욱 바람직하게는 탄소수 6~20개를 갖는 페닐티올레이트 리간드 등), 및 포스핀옥사이드 리간드(예를 들면, 탄소수 3~30개, 보다 바람직하게는 탄소수 8~30개, 및 더욱 바람직하게는 탄소수 18~30개를 갖는 트리페닐포스핀옥사이드 리간드 등)를 들 수 있다. 이들 리간드 중에서, 질소 함유 헤테로환 리간드가 특히 바람직하다.
상기 착체는 이들 화학적 화합물 내에 전이금속 원자를 1개 가져도 좋고, 또는 전이금속 원자를 2개 이상 갖는 복핵 착체이어도 좋다. 이종의 금속원자가 상기 착체에 함유되어 있어도 좋다.
발광성 도펀트의 구체예로는 미국 특허 6,303,238호 및 미국특허 6,097,147호, 국제특허공개 WO 00/57676호, WO 00/70655호, WO 01/08230호, WO 01/39234호, WO 01/41512호, WO 02/02714호, WO 02/15645호, WO 02/44189호 및 WO 05/19373호, 유럽특허 1211257호, 및 일본 특허공개 2001-247859호, 일본 특허공개 2002-302671호, 일본 특허공개 2002-117978호, 일본 특허공개 2003-133074호, 일본 특허공개 2002-235076호, 일본 특허공개 2003-123982호, 일본 특허공개 2002-170684호, 일본 특허공개 2002-226495호, 일본 특허공개 2002-234894호, 일본 특허공개 2001-247859호, 일본 특허공개 2001-298470호, 일본 특허공개 2002-173674호, 일본 특허공개 2002-203678호, 일본 특허공개 2002-203679호, 일본 특허공개 2004-357791호, 일본 특허공개 2006-256999호, 일본 특허공개 2007-019462호, 일본 특허공개 2007-084635호, 및 일본 특허공개 2007-096259호에 개시된 인광발광 화합물을 들 수 있다. 상기 특허문헌에 개시된 인광발광 화합물 중에서, Ir 착체, Pt 착체, Cu 착체, Re 착체, W 착체, Rh 착체, Ru 착체, Pd 착체, Os 착체, Eu 착체, Tb 착체, Gd 착체, Dy 착체, 및 Ce 착체가 바람직하다. Ir 착체, Pt 착체, 및 Re 착체가 특히 바람직하고, 금속-탄소 결합, 금속-질소 결합, 금속-산소 결합, 및 금속-황 결합을 하나 이상 포함하는 Ir 착체, Pt 착체, 및 Re 착체가 보다 바람직하다. 또한, 발광 효율, 구동 내구성, 및 색온도의 관점에서 3개 이상의 배위결합 부분을 갖는 다좌 리간드를 포함하는 Ir 착체, Pt 착체, 및 Re 착체가 특히 바람직하다.
일반적인 형광성의 발광성 도펀트의 예로는 벤조옥사졸, 폴리벤즈이미다졸, 벤조티아졸, 스티릴벤젠, 폴리페닐, 디페닐 부타디엔, 테트라페닐 부타디엔, 나프탈이미드, 쿠말린, 피란, 페리논, 옥사디아졸, 알다진, 피랄리딘, 시클로펜타디엔, 비스스티릴 안트라센, 퀴나크리돈, 피롤로피리딘, 티아디아졸로피리딘, 시클로펜타디엔, 스티릴아민, 방향족 디메틸리딘 화합물, 축합 다환식 방향족 화합물(안트라센, 페난트롤린, 피렌, 페릴렌, 루브렌, 펜타센 등), 8-퀴놀리놀 금속 착체, 피로메탄 착체, 또는 희토류 착체로 대표되는 각종 금속 착체, 폴리티오펜, 폴리페닐렌, 및 폴리페닐렌 비닐렌 등의 폴리머 화합물, 유기 실란, 및 이들의 유도체 등을 들 수 있다.
상기 발광성 도펀트의 구체예를 이하에 설명한다. 그러나, 상기 발광성 도펀트는 이러한 화합물에 한정되지 않는다.
발광 효율 및 내구성의 관점에서, 상술한 발광성 화합물 중에서 D-2, D-3, D-4, D-5, D-6, D-7, D-8, D-9, D-10, D-11, D-12, D-13, D-14, D-15, D-16, D-21, D-22, D-23, D-24, 및 D-25가 바람직하다. 이들 중에서, D-2, D-3, D-4, D-5, D-6, D-7, D-8, D-12, D-14, D-15, D-16, D-21, D-22, D-23, 및 D-24가 보다 바람직하다. 또한, D-21, D-22, D-23, 및 D-24가 더욱 바람직하다.
일반적으로, 발광성 도펀트는 유기 발광층 내에 발광층을 형성하는 화합물의 총량에 대해서 0.1질량%~50질량%의 범위 내에서 함유된다. 내구성, 외부 양자효율의 관점에서 발광성 도펀트는 유기 발광층 내에 1질량%~50질량%의 범위 내, 바람직하게는 2질량%~40질량%의 범위 내에서 함유되는 것이 바람직하다.
포지티브 정공 수송성이 뛰어난 포지티브 정공 수송성 호스트 재료(이하, "포지티브 정공 수송성 호스트"라고도 함) 및 전자 수송성이 뛰어난 전자 수송성 호스트 화합물(이하 "전자 수송성 호스트"라고도 함)을 호스트 재료로서 사용해도 좋다.
포지티브 정공 수송성 호스트의 예로는 피롤, 인돌, 카르바졸, 아자인돌, 아자카르바졸, 트리아졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 피라졸, 이미다졸, 티오펜, 폴리알릴 알칸, 피라졸린, 피라졸론, 페닐렌 디아민, 알릴 아민, 아미노 치환 칼콘, 스티릴 안트라센, 플루오레논, 히드라존, 스틸벤, 실라잔, 방향족 3차 화합물, 스티릴 아민 화합물, 방향족 디메틸리딘계 화합물, 포르피린계 화합물, 폴리실란계 화합물, 폴리(N-비닐카르바졸), 아닐렌계 코폴리머, 티오펜 올리고머, 폴리티오펜, 유기 실란, 카본막, 및 이들의 유도체를 들 수 있다. 이들 중에서도, 인돌 유도체, 카르바졸 유도체, 방향족 3차 화합물, 및 티오펜 유도체가 바람직하다. 또한, 이들 분자 내에 카르바졸기를 갖는 포지티브 정공 수송성 호스트가 보다 바람직하다. t-부틸 치환 카르바졸기를 갖는 포지티브 정공 수송성 호스트가 특히 바람직하다.
내구성 향상 및 구동 전류 저하의 관점에서, 전자 수송성 호스트는2.5eV~3.5eV의 범위 내의 전자 친화력 Ea를 갖는 것이 바람직하다. 상기 전자수송성 호스트의 전자 친화력 Ea는 2.6eV~3.4eV의 범위 내인 것이 바람직하고, 전자 친화력 Ea가 2.8eV~ 3.3eV의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 내구성향상 및 구동 전류 저하의 관점에서, 전자 수송성 호스트의 이온화 포텐셜 Ip는 5.7eV~7.5eV의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 이온화 포텐셜 Ip는 5.8eV~7.0eV의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 상기 이온화 포텐셜 Ip는 5.9eV~6.5eV의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다.
상기 전자 수송성 호스트의 재료의 예로는 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 이미다졸, 피라졸, 트리아졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 플루오레논, 안트라퀴노디메탄,안트론, 디페닐퀴논, 티오피란디옥사이드, 카르보디이미드, 플루오레닐리덴메탄,디스티릴피라진, 불소화물 치환 방향족 화합물, 나프탈렌 페릴렌, 프탈로시아닌, 및 이들의 유도체 등의 복소환식 테트라카르복실산 무수물(다른 환과 축합환을 형성해도 좋음); 및 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착체, 메탈 프탈로시아닌, 및 리간드로서 벤조옥사졸 또는 벤조티아졸을 갖는 금속 착체를 들 수 있다. 이들 중에서, 금속 착체, 아졸 유도체(벤즈이미다졸 유도체, 이미다조피리딘 유도체 등), 아진 유도체(피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 트리아진 유도체 등)가 바람직하다. 내구성의 점에서 금속 착체가 더욱 바람직하다. 금속 착체 화합물(A)은 금속과 배위결합하는 1개 이상의 질소원자, 1개 이상이 산소원자, 또는 1개 이상의 황원자를 갖는 리간드를 갖는 것이 바람직하다.
상기 금속 착체 내의 금속 이온은 특별히 한정되지 않는다. 바람직한 예로는 베릴륨 이온, 마그네슘 이온, 알루미늄 이온, 갈륨 이온, 아연 이온, 인듐 이온, 주석 이온, 백금 이온, 또는 팔라듐 이온을 들 수 있다. 이들 중에서, 베릴륨 이온, 알루미늄 이온, 갈륨 이온, 아연 이온, 백금 이온, 및 팔라듐 이온이 보다 바람직하고, 알루미늄 이온, 아연 이온, 및 팔라듐 이온이 가장 바람직하다.
H．Yersin, A. Volger저의 "Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds", Springer-Verlag, 1987년, A. Yamamoto 저의 "Organic Metal Chemistry-Basic and Applications", Shokabo, 1982년에 기재된 리간드를 금속 착체의 리간드로서 사용해도 좋다.
리간드의 구체예로서는 질소 함유 헤테로환 리간드(바람직하게는 탄소수 1~30개, 보다 바람직하게는 탄소수 2~20개, 및 가장 바람직하게는 탄소수 3~15개를 갖고; 단좌 리간드 또는 2개 이상 6개 이하의 배위결합 부분을 갖는 다좌 리간드, 또는 단좌 리간드와 다좌 리간드의 혼합물), 아진 리간드(예를 들면, 피리딘 리간드, 비피리딜 리간드, 및 터피리딘 리간드), 히드록시페닐아졸 리간드(예를 들면, 히드록시페닐 벤즈이미다졸 리간드, 히드록시페닐 벤조옥사졸 리간드, 히드록시페닐 이미다졸 리간드, 및 히드록시페닐 이미다조피리딘 리간드), 알콕시 리간드(예를 들면, 바람직하게는 탄소수 1~30개, 보다 바람직하게는 탄소수 1~20개, 및 가장 바람직하게는 탄소수 1~10개를 갖는 메톡시, 에톡시, 부톡시, 또는 2-에틸헥실옥시), 아릴옥시 리간드(예를 들면, 탄소수 6~30개, 보다 바람직하게는 탄소수 6~20개, 및 가장 바람직하게는 탄소수 6~12개를 갖는 페닐옥시, 1-나프틸옥시, 2-나프틸옥시, 2,4,6-트리메틸페닐옥시, 및 4-비페닐옥시), 헤테로아릴옥시 리간드(예를 들면, 탄소수 1~30개, 보다 바람직하게는 탄소수 1~20개, 및 가장 바람직하게는 탄소수 1~12개를 갖는 피리딜옥시, 피라딜옥시, 및 퀴놀릴옥시), 알킬티오 리간드(예를 들면, 탄소수 1~30개, 보다 바람직하게는 탄소수 1~20개, 및 가장 바람직하게는 탄소수 1~12개를 갖는 메틸티오 및 에틸티오), 헤테로아릴티오 리간드(예를 들면, 탄소수 1~30개, 보다 바람직하게는 탄소수 1~20개, 가장 바람직하게는 탄소수 1~12개를 갖는 피리딜티오, 2-벤즈이미조릴티오, 2-벤즈옥사조릴티오, 및 2-벤즈티아조릴티오), 실록시 리간드(예를 들면, 탄소수 1~30개, 보다 바람직하게는 탄소수 3~25개, 및 가장 바람직하게는 탄소수 6~20개를 갖는 트리페닐옥시기, 트리에톡시 실옥시기, 및 트리이소프로필 실옥시기), 방향족탄화수소 음이온 리간드(예를 들면, 탄소수 6~30개, 보다 바람직하게는 탄소수 6~25개, 및 가장 바람직하게는 탄소수 6~20개를 갖는 페닐 음이온, 나프틸 음이온, 및 안트라닐 음이온), 방향족 헤테로환 음이온 리간드(예를 들면, 탄소수 1~30개, 보다 바람직하게는 탄소수 2~25개, 및 가장 바람직하게는 탄소수 2~20개를 갖는 피롤 음이온, 피라졸 음이온, 트리아졸 음이온, 옥사졸 음이온, 벤조옥사졸 음이온, 티아졸 음이온, 벤조티아졸 음이온, 티오펜 음이온, 및 벤조티오펜 음이온), 및 인돌레닌 음이온 리간드를 들 수 있다. 이들 리간드 중에서, 질소 함유 헤테로환 리간드, 아릴옥시 리간드, 헤테로아릴옥시기, 및 실록시 리간드가 바람직하고, 질소 함유 헤테로환 리간드, 아릴옥시 리간드, 실록시 리간드, 방향족 탄화수소 음이온 리간드, 및 방향족 헤테로환 음이온 리간드가 가장 바람직하다.
일본 특허공개 2002-235076호, 일본 특허공개 2004-214179호, 일본 특허공개 2004-221062호, 일본 특허공개 2004-221065호, 일본 특허공개 2004-221068호, 및 일본 특허공개 2004-327313호에 기재된 화합물을 금속 착체 전자 수송성 호스트로서 사용해도 좋다.
유기 발광층에 있어서, 색순도, 발광 효율, 및 구동 내구성의 점에서 상기 호스트 재료의 3중항 최저 여기 준위(T1)는 인광발광 재료의 3중항 최저 여기 준위보다 높은 것이 바람직하다.
또한, 유기 발광층 내의 호스트 화합물의 양은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 호스트 재료는 발광 효율 및 구동 전류의 관점에서 유기 발광층을 구성하는 화합물의 총량에 대해서 15질량%~95질량%의 범위 내에서 유기 발광층에 포함되는 것이 바람직하다.
상기 유기 발광층의 두께는 특별히 한정되지 않는다. 바람직하게는, 유기 발광층의 두께는 2nm~500nm의 범위 내이다. 이 범위 중에서, 외부 양자효율의 관점에서 상기 유기 발광층의 두께는 3nm~200nm의 범위 내인 것이 바람직하고, 상기 두께는 5nm~100nm의 범위 내인 것이 가장 바람직하다.
<포지티브 정공 주입층, 포지티브 정공 수송층＞
상기 포지티브 정공 주입층 및 정공 수송층은 애노드로부터 또는 애노드를 향하여 발광 소자측으로부터 포지티브 정공을 수용하고, 캐소드를 향하여 상기 포지티브 정공을 수송한다. 포지티브 정공 주입 재료 및 포지티브 정공 수송 재료는 저분자 화합물 또는 고분자 화합물이어도 좋다.
구체적으로, 상기 포지티브 정공 주입층 및 포지티브 정공 수송층은 피롤 유도체, 카르바졸 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리알릴알칸 유도체, 피라졸린 유도체, 파라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 히드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라잔 유도체, 방향족 3차 아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 방향족 디메틸리딘계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 포르피린계 화합물, 티오펜 유도체, 유기 실란 유도체, 탄소 등을 함유하는 층인 것이 바람직하다.
유기 EL 소자(1~3)의 포지티브 정공 주입층 또는 포지티브 정공 수송층에 전자수용성 도펀트를 함유해도 좋다. 포지티브 정공 주입층 또는 포지티브 정공 수송층에 함유되는 전자수용성 도펀트는 전자수용성을 갖고 유기 화합물을 산화시키는 한 무기 화합물 또는 유기화합물이어도 좋다.
전자수용성 도펀트로서 사용되는 무기 화합물의 예로는 염화 제이철, 염화 알루미늄, 염화 갈륨, 염화 인듐, 및 5염화 안티몬 등의 할로겐화 금속, 및 5산화 바나듐 및 3산화 몰리브덴 등의 금속 산화물을 들 수 있다.
유기 화합물을 전자수용성 도펀트로서 사용하는 경우, 니트로기, 할로겐, 시아노기, 트리플루오로메틸기 등을 갖는 화합물, 퀴논계 화합물, 산무수물계 화합물, 및 풀러렌을 적합하게 사용할 수 있다.
그 외에도, 일본 특허공개 평 6-212153호, 일본 특허공개 평 11-111463호, 일본 특허공개 평 11-251067호, 일본 특허공개 2000-196140호, 일본 특허공개 2000-286054호, 일본 특허공개 2000-315580호, 일본 특허공개 2001-102175호, 일본 특허공개 2001-160493호, 일본 특허공개 2002-252085호, 일본 특허공개 2002-56985호, 일본 특허공개 2003-157981호, 일본 특허공개 2003-217862호, 일본 특허공개 2003-229278호, 일본 특허공개 2004-342614호, 일본 특허공개 2005-072012호, 일본 특허공개 2005-166637호 및 일본 특허공개 2005-209643호에 기재된 화합물을 전자수용성 도펀트로서 사용할 수 있다.
이들 화합물 중에서, 헥사시아노부타디엔, 헥사시아노벤젠, 테트라시아노에틸렌, 테트라시아노퀴노디메탄, 테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄, p-플루오라닐, p-클로라닐, p-브로마닐, p-벤조퀴논, 2,6-디클로로벤조퀴논, 2,5-디클로로벤조퀴논, 1,2,4,5-테트라시아노벤젠, 1,4-디시아노테트라플루오로벤젠, 2,3-디클로로-5,6-디시아노벤조퀴논, p-디니트로벤젠, m-디니트로벤젠, o-디니트로벤젠, 1,4-나프토퀴논, 2,3-디클로로나프토퀴논, 1,3-디니트로나프탈렌, 1,5-디니트로나프탈렌, 9,10-안트라퀴논, 1,3,6,8-테트라니트로카르바졸, 2,4,7-트리니트로-9-플루오레논, 2,3,5,6-테트라시아노피리딘, 및 풀러렌 C60이 바람직하다. 헥사시아노부타디엔, 헥사시아노벤젠, 테트라시아노에틸렌, 테트라시아노퀴노디메탄, 테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄, p-플루오라닐, p-클로라닐, p-브로마닐, 2,6-디클로로벤조퀴논, 2,5-디클로로벤조퀴논, 2,3-디클로로나프토퀴논, 1,2,4,5-테트라시아노벤젠, 2,3-디클로로-5,6-디시아노벤조퀴논, 및 2,3,5,6-테트라시아노피리딘이 더욱 바람직하고, 테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄이 가장 바람직하다.
이들 전자수용성 도펀트의 1종을 사용해도 좋고, 또는 전자수용성 도펀트의 2종 이상을 사용해도 좋다. 전자수용성 도펀트의 함유량은 사용하는 재료의 종류에 따라 다르다. 그러나, 전자수용성 도펀트의 양은 포지티즈 정공 수송층 재료에 대하여 0.01질량%~50질량% 범위 내인 것이 바람직하고, 0.05질량%~20질량%의 범위 내인 것이 더욱 바람직하고, 0.1질량%~10질량%의 범위 내인 것이 가장 바람직하다.
포지티브 정공주입층 및 포지티브 정공 수송층의 각각의 두께는 구동 전류를 저하시킨다고 하는 관점에서 500nm 이하인 것이 바람직하다.
포지티브 정공 수송층의 두께는 1nm~500nm의 범위 내인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 포지티브 정공 수송층의 두께는 5nm~200nm의 범위 내이고, 가장 바람직한 포지티브 정공 수송층의 두께는 10nm~100nm의 범위 내이다. 포지티브 정공주입층의 두께는 0.1nm~200nm의 범위 내인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 포지티브 정공주입층의 두께는 0.5nm~100nm의 범위 내인 것이고, 가장 바람직한 포지티브 정공주입층의 두께는 1nm~100nm의 범위 내이다.
포지티브 정공주입층 및 포지티브 정공 수송층은 상술한 재료의 1종 또는 2종 이상으로 이루어진 단층 구조이어도 좋다. 또는, 포지티브 정공주입층 및 포지티브 정공 수송층은 동일 조성 또는 이종 조성의 복수층으로 이루어진 다층 구조이어도 좋다.
<전자주입층, 전자수송층>
전자주입층 및 전자수송층은 캐소드로부터 또는 캐소드를 향하여 발광 소자측으로부터 전자를 수용하여 애노드를 향하여 전자를 수송한다. 전자주입 재료 및 전자수송 재료는 저분자 화합물 또는 고분자 화합물이어도 좋다.
구체적으로는, 전자주입층 및 전자수송층은 피리딘 유도체, 퀴놀린 유도체, 피리미딘 유도체, 피라진 유도체, 프탈라진 유도체, 페난트롤린 유도체, 트리아진 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 플루오레논 유도체, 안트라퀴노디메탄 유도체, 안트론 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 피오피란디옥사이드 유도체, 카르보디이미드 유도체, 플루오레닐리덴메탄 유도체, 디스티릴피라진 유도체, 나프탈렌, 및 페릴렌 등의 방향환 테트라카르복실산 무수물; 8-퀴놀리놀 유도체와 프탈로시아닌 유도체의 금속 착체, 메탈 프탈로시아닌, 및 벤조옥사졸 또는 벤조티아졸을 리간드로서 갖는 금속 착체 등의 각종 금속 착체; 실롤 등의 유기 실란 유도체 등을 포함하는 층인 것이 바람직하다.
유기 EL 소자(1~3)의 전자주입층 또는 전자수송층에는 전자공여성 도펀트가 함유되어도 좋다. 전자주입층 또는 전자수송층에 함유되는 전자공여성 도펀트는 전자공여성을 갖고, 유기 화합물을 환원시켜야 한다. 이러한 재료의 예로는 Li 등의 알칼리 금속, Mg 등의 알칼리 토류 금속, 희토류 금속을 포함하는 전이 금속, 및 환원성 유기 화합물을 들 수 있다. 일 함수가 4.2eV 이하인 금속이 특히 적합하게 사용될 수 있다. 이러한 금속의 구체예로는 Li, Na, K, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Y, Cs, La, Sm, Gd 및 Yb를 들 수 있다. 환원성 유기 화합물의 예로는 질소 함유 화합물, 황 함유 화합물, 및 인 함유 화합물을 들 수 있다.
그 외에도, 일본 특허공개 평 6-212153호, 일본 특허공개 2000-196140호, 일본 특허공개 2003-068468호, 일본 특허공개 2003-229278호 및 일본 특허공개 2004-342614호에 기재된 화합물을 전자공여성 도펀트로서 사용할 수 있다.
이들 전자공여성 도펀트의 1종을 사용해도 좋고, 또는 전자공여성 도펀트의 2종을 사용해도 좋다. 전자공여성 도펀트의 함유량은 사용되는 재료의 종류에 따라 다르다. 그러나, 전자공여성 도펀트의 양은 전자수송층 재료에 대하여 0.1질량%~99질량%의 범위 내인 것이 바람직하고, 1.0질량%~80질량%의 범위 내인 것이 더욱 바람직하고, 2.0질량%~70질량%의 범위 내인 것이 가장 바람직하다.
전자주입층 및 전자수송층의 각각의 두께는 구동 전류를 저하시킨다고 하는 관점에서 500nm 이하인 것이 바람직하다.
전자수송층의 두께는 1nm~500nm의 범위 내인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 전자수송층의 두께는 5nm~200nm의 범위 내이고, 가장 바람직한 전자수송층의 두께는 10nm~100nm의 범위 내이다. 전자주입층의 두께는 0.1nm~200nm의 범위 내인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 전자주입층의 두께는 0.5nm~100nm의 범위 내이고, 가장 바람직한 전자주입층의 두께는 1nm~100nm의 범위 내이다.
전자주입층 및 전자수송층은 상술한 재료 중 1종 또는 2종 이상으로 이루어진 단층 구조이어도 좋다. 또는, 전자주입층 및 전자수송층은 동일 조성 또는 이종 조성의 복수층으로 이루어진 다층 구조이어도 좋다.
<포지티브 정공 블록킹층>
포지티브 정공 블록킹층은 애노드측으로부터 유기 발광층으로 수송된 포지티브 정공이 캐소드측을 향하여 빠져나가는 것을 방지하는 기능을 갖는 층이다. 포지티브 정공 블록킹층은 캐소드(22)측을 향하여 유기 발광층에 인접하게 형성될 수 있다.
정공 블록킹층을 구성하는 화합물의 예로는 BAlq 등의 알루미늄 착체, 트리아졸 유도체, BCP 등의 페난트롤렌 유도체를 들 수 있다.
포지티브 정공 블록킹층의 두께는 1nm~500nm의 범위 내인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 포지티브 정공 블록킹층의 두께는 5nm~200nm의 범위 내이고, 가장 바람직한 포지티브 정공 블록킹층의 두께는 10nm~100nm의 범위 내이다.
포지티브 정공 블록킹층은 상술한 재료의 1종 또는 2종 이상으로 이루어진 단층 구조이어도 좋다. 또는, 포지티브 정공 블록킹층은 동일 조성 또는 이종 조성의 복수층으로 이루어진 다층 구조이어도 좋다.
<전자 블록킹층>
전자 블록킹층은 캐소드(22)측으로부터 유기 발광층으로 수송된 전자가 애노드(21)를 향하여 빠져나가는 것을 방지하는 기능을 갖는 층이다. 전자 블록킹층은 애노드(21)측을 향하여 유기 발광층에 인접하게 형성될 수 있다.
포지티브 정공 블록킹층을 구성하는 재료로서 상술한 화합물을 전자 블록킹층에 적용할 수 있다.
전자 블록킹층의 두께는 1nm~500nm의 범위 내인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 전자 블록킹층의 두께는 5nm~200nm의 범위 내이고, 가장 바람직한 전자 블록킹층의 두께는 10nm~100nm의 범위 내이다.
전자 블록킹층은 상술한 재료의 1종 또는 2종 이상으로 이루어진 단층 구조이어도 좋다. 또는, 전자 블록킹층은 동일 조성 또는 이종 조성의 복수층으로 이루어진 다층 구조이어도 좋다.
<보호층>
보호층(50)은 유기 EL 소자(1~3)의 광산란층(40) 상에 형성된다. 보호층(50)은 수분 및 산소와 같은 소자를 열화시키는 인자가 소자 내부로 혼입되는 것을 방지한다. 보호층(50)은 수분 및 산소와 같은 소자를 열화시키는 인자가 소자 내부로 들어가는 것을 억제하는 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 물질로는 In, Sn, Pb, Au, Cu, Ag, Al, Ti 및 Ni 등의 금속; MgO, SiO, SiO2, Al2O3, GeO, NiO, CaO, BaO, Fe2O3, Y2O3 및 TiO2 등의 금속 산화물; SiNx 및 SiNxOy 등의 금속 질화물; MgF2, LiF, AlF3 및 CaF2 등의 금속 불화물; 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 폴리메틸메타크릴레이트; 폴리이미드; 폴리우레아; 폴리테트라플루오로에틸렌; 폴리클로로트리플루오로에틸렌; 폴리디클로로디플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌과 디클로로디플루오로에틸렌의 코폴리머; 테트라플루오로에틸렌과 적어도 1종의 코모노머를 포함하는 모노머 혼합물을 공중합시킴으로써 얻어지는 코폴리머; 코폴리머 주쇄에 환상 구조를 갖는 불소화물 함유 코폴리머; 및 흡수율 1% 이상의 흡수성 물질; 흡수율 0.1% 이하의 방습성 물질을 들 수 있다.
보호층(50)의 형성방법은 특별히 한정되지 않는다. 사용될 수 있는 방법의 예로는 진공증착법, 스퍼터링법, 반응성 스퍼터링법, MBE(분자선 에피택시)법, 클러스터 이온빔법, 이온 플래팅법, 플라즈마 중합법(고주파 여기 이온 플래팅법), 플라즈마 CVD법, 레이저 CVD법, 열 CVD법, 가스 소스 CVD법, 코팅법, 인쇄법, 또는 전사법이 있다.
광산란층(40)을 통해서 출력되는 광을 고효율로 출력할 수 있도록 유기 EL 소자(1~3)의 제 1 산란부(41)의 굴절률과 보호층(50)의 굴절률이 대략 동일한 것이 바람직하다.
유기 EL 소자(1~3)는 광산란층(40) 상에 보호층(50)이 형성된 구성을 갖는다. 또한, 광산란층(40) 자체가 보호층으로서의 기능을 해도 좋다. 또한, 보호층(50)은 광산란층(40)의 표면에만 형성되는 것 대신에 기판(10)으로부터 광산란층(40)까지의 소자의 전체 구조를 덮도록 형성되어도 좋다.
<밀봉>
유기 EL 소자(1~3)의 전체를 밀봉용기 또는 밀봉제를 사용해서 밀봉하여 수분 또는 산소와 같은 소자를 열화시키는 인자가 소자 내부로 혼입되는 것을 방지할 수 있다.
밀봉용기를 사용할 경우, 발광 소자와 밀봉용기 사이의 공간 내에 수분 흡수제 또는 불활성 액체가 봉입되어도 좋다. 수분 흡수제는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 산화 바륨, 산화 나트륨, 산화 칼륨, 산화 칼슘, 황산 나트륨, 황산 칼슘, 황산 마그네슘, 5산화 인, 염화 칼슘, 염화 마그네슘, 염화 구리, 불화 세슘, 불화 니오븀, 브롬화 칼슘, 브롬화 바나듐, 분자체, 제올라이트, 및 산화 마그네슘을 들 수 있다. 불활성 액체는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 파라핀; 유동 파라핀; 퍼플루오로알칸, 퍼플루오로아민 및 퍼플루오로에테르 등의 불소계 용제; 염소계 용제;및 실리콘 오일을 들 수 있다.
밀봉제를 사용해서 밀봉층을 형성할 경우에는 밀봉제를 도포법, 증착법, 스퍼터링법 등에 의해 성막하여 소자를 밀봉할 수 있다. 밀봉제는 특별히 한정되지 않지만, 수지 밀봉제가 저가이고 가공성이 우수하기 때문에 적합하게 사용될 수 있다.
수지 밀봉제의 예로는 아크릴 수지, 에폭시 수지, 불소 수지, 실리콘 수지, 고무 수지, 에스테르 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 방습 기능의 점으로부터 에폭시 수지가 바람직하다. 에폭시 수지 중에서도 열경화형 에폭시 수지 및 광경화형 에폭시 수지가 바람직하다.
밀봉층의 두께는 1㎛~1mm의 범위 내인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 밀봉층의 두께는 5㎛~100㎛의 범위 내이다. 가장 바람직한 밀봉층의 두께는 10㎛~50㎛의 범위 내이다. 밀봉층이 이들 범위보다 얇으면 충분한 밀봉효과를 얻는 것이 어렵다. 밀봉층의 두께가 이들 범위의 상한을 초과하면 유기 EL 소자 자체가 두꺼워져서 소형화 및 소자의 박형화의 점에서 바람직하지 않다.
밀봉층에 방습성이 우수한 필러 및 건조제를 첨가해도 좋다. 첨가되는 필러의 바람직한 예는 SiO2, SiO(산화 규소), SiON(산질화 규소) 또는 SiN(질화 규소) 등의 무기 재료이다. 필러를 첨가함으로써 밀봉제의 점도가 상승하고, 가공성이 향상되고, 방습성이 향상된다. 건조제의 바람직한 예는 산화 바륨, 산화 칼슘, 또는 산화 스트론튬이다.
수지 밀봉층은 수지 시트를 압착 또는 열압착에 의해 형성될 수 있다.
밀봉층은 유기 EL 소자 및 유기 EL 소자를 구동하기 위해서 동일 기판 상에 설치된 박막 트랜지스터를 구비한 유기 EL 패널 등의 표시 소자의 적어도 표시 영역 상에 형성되도록 구성되어도 좋다.
유기 EL 소자(1~3)는 애노드(21)와 캐소드(22) 사이에 직류(필요에 따라서 교류 성분을 포함해도 좋음) 전압(보통 2V~15V의 범위 내)을 인가함으로써 발광한다.
유기 EL 소자의 구동 방법에 대해서는, 일본 특허공개 평 2-148687호, 동 평 6-301355호, 동 평 5-029080호, 동 평 7-134558호, 동 평 8-234685호, 및 동 평 8-241047호, 일본 특허 제2784615호, 미국 특허 제5,828,429호 및 동 제6,023,308호에 기재된 구동방법을 적용할 수 있다.
[설계 변경]
상술한 실시형태는 전면발광형의 유기 EL 소자이다. 그러나, 광산란층(40)은 내측 전반사에 의해 소자 내부에 가둬지는 광의 에바네센트광을 산란광으로서 출력한다. 따라서, 광산란층(40)이 후면발광형의 소자에 있어서의 광출력측을 향하여 내측 전반사면에 형성된 경우에는 동일한 유리한 효과를 얻을 수 있다. 마찬가지로, 광산란층(40)이 양면 발광형의 소자에 있어서의 광출력측을 향하여 내측 전반사면에 형성되어도 좋다. 이 경우도 상술한 유리한 효과를 각각의 광출력면에서 얻을 수 있다.
상술한 실시형태는 발광층(30)으로서 유기 화합물층을 갖는 유기 EL 소자이다. 그러나, 본 발명의 발광 소자는 발광층(30)으로서 무기 화합물층을 갖는 무기EL 소자에 적용될 수 있다. 공지의 무기 EL 소자에 사용되는 무기 화합물층을 발광층(30)으로서 사용할 수 있다. 이러한 무기 화합물층의 예로는 ZnS 등의 형광 물질이 분산되어 있는 유전체층을 들 수 있다.
유기 EL 소자와 무기 EL 소자 사이에서는 발광층(30)이 다르지만, 발광의 메카니즘은 같다. 그러므로, 도 1~도 3에 나타내는 소자의 구성은 무기 EL 소자에 적용할 수 있고, 동일한 유리한 효과를 얻을 수 있다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명의 발광 소자는 표시 소자, 디스플레이, 백라이트, 전자 사진, 조명 광원, 기록 광원, 노광 광원, 판독 광원, 라벨, 간판, 인테리어 조명, 광통신 등에 적합하게 이용될 수 있다.
Claims (9)
- 기판,
상기 기판의 표면 상에 형성된 한 쌍의 전극, 및
상기 한 쌍의 전극 사이에 샌드위칭된 발광층을 포함하고,
상기 한 쌍의 전극 중 하나 이상은 투광성 전극이며, 상기 한 쌍의 전극 사이에 전압을 인가함으로써 상기 발광층으로부터 광이 발생되고, 상기 발광층의 표면으로부터 상기 투광성 전극측을 향하여 광을 출력하는 발광 소자로서:
상기 투광성 전극의 표면 상에 형성되어 상기 표면에서 발생된 에바네센트광을 산란시키는 광산란층을 더 포함하고;
상기 광산란층은 이완 구조 및 상기 발광층의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 제 1 산란부, 및 상기 제 1 산란부의 이완 구조의 적어도 오목부의 저부에 충전되고 상기 제 1 산란부의 굴절률과는 다른 굴절률을 갖는 제 2 산란부를 갖고; 또한
상기 오목부의 저부와 상기 투광성 전극의 표면 사이의 거리는 상기 에바네센트광의 침투 깊이 이하인 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 산란부는 상기 오목부에 충전된 충전부, 및 상기 충전부와 상기 이완 구조의 볼록부 상에 형성된 박막층으로 구성된 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 투광성 전극을 향한 측의 반대측의 상기 광산란층 표면 상에 형성된 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 산란부의 굴절률과 상기 보호층의 굴절률은 대략 동일한 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 산란부는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 산란부는 상기 제 1 산란부의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는 유전체로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투광성 전극과 상기 광산란층 사이에 형성된 반투과성/반반사성 금속막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광층은 유기 화합물층인 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광층은 무기 화합물층인 것을 특징으로 하는 발광 소자.
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