KR20160103932A - 발광 소자, 표시 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수의 발광층을 갖고, 다색 발광을 나타내며, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공한다.
제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 제공된 EL층을 갖는 발광 소자이고, EL층은 제 1 영역과 제 2 영역을 갖고, 제 1 영역은 제 1 주입층과, 제 1 발광층과, 제 2 발광층을 갖고, 제 2 영역은 제 2 주입층과, 제 1 발광층과, 제 2 발광층을 갖고, 제 1 주입층은 제 1 전극에 접촉하는 영역을 갖고, 제 2 주입층은 제 1 전극에 접촉하는 영역을 갖고, 제 1 발광층은 제 1 발광 재료와 제 1 호스트 재료를 갖고, 제 2 발광층은 제 2 발광 재료와 제 2 호스트 재료를 갖고, 제 1 발광 재료는 제 2 발광 재료와 다른 발광 스펙트럼을 갖는 발광을 나타내는 기능을 갖고, 제 1 영역이 나타낼 수 있는 광의 색은 제 2 영역이 나타낼 수 있는 광의 색과 다르다.
제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 제공된 EL층을 갖는 발광 소자이고, EL층은 제 1 영역과 제 2 영역을 갖고, 제 1 영역은 제 1 주입층과, 제 1 발광층과, 제 2 발광층을 갖고, 제 2 영역은 제 2 주입층과, 제 1 발광층과, 제 2 발광층을 갖고, 제 1 주입층은 제 1 전극에 접촉하는 영역을 갖고, 제 2 주입층은 제 1 전극에 접촉하는 영역을 갖고, 제 1 발광층은 제 1 발광 재료와 제 1 호스트 재료를 갖고, 제 2 발광층은 제 2 발광 재료와 제 2 호스트 재료를 갖고, 제 1 발광 재료는 제 2 발광 재료와 다른 발광 스펙트럼을 갖는 발광을 나타내는 기능을 갖고, 제 1 영역이 나타낼 수 있는 광의 색은 제 2 영역이 나타낼 수 있는 광의 색과 다르다.
Description
본 발명의 일 형태는 발광 소자, 또는 이 발광 소자를 갖는 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 일 형태는 상기 기술 분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시(開示)하는 발명의 일 형태의 기술 분야는 물건, 방법, 또는 제작 방법에 관한 것이다. 또는, 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 그러므로, 본 명세서에서 더 구체적으로 개시하는 본 발명의 일 형태의 기술 분야의 일례로서는, 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제작 방법을 들 수 있다.
근년에 들어, 일렉트로루미네선스(EL: Electroluminescence)를 이용한 발광 소자의 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 이들 발광 소자의 기본적인 구성은 한 쌍의 전극 사이에 발광성 물질을 포함한 층(EL층)을 끼우는 것이다. 이 소자의 전극 사이에 전압을 인가함으로써 발광성 물질로부터 발광이 얻어진다.
상술한 발광 소자는 자기 발광형이므로, 이것이 사용된 표시 장치는 시인성(視認性)이 우수하고, 백 라이트가 불필요하며, 소비 전력이 적은 등의 장점을 갖는다. 또한 얇고 가볍게 제작할 수 있고 응답 속도가 빠른 등의 장점도 갖는다.
또한, 상술한 발광 소자를 표시 장치에 사용하는 경우, 화소 내의 각 부화소에 각각 다른 색의 광을 발하는 기능을 갖는 EL층을 제공하는 방법(아래에서 EL층 구분 형성 방식이라고 함), 및 화소 내의 부화소에 예를 들어 백색의 광을 발하는 기능을 갖는 공통의 EL층을 제공하고 각 부화소에 각각 다른 색의 광을 투과시키는 기능을 갖는 컬러 필터를 제공하는 방법(아래에서 컬러 필터 방식이라고 함)이 있다.
컬러 필터 방식의 장점으로서는, 모든 부화소에서 공통의 EL층을 사용할 수 기 때문에, EL층 구분 형성 방식에 비해 EL층의 재료의 손실이 적으며 EL층 형성 시의 패턴 형성 비용을 적게 할 수 있으므로, 비용이 적으며 높은 생산성을 갖는 표시 장치를 제작할 수 있다는 것을 들 수 있다. 다음에, EL층 구분 형성 방식으로는, 각 부화소의 EL층의 재료가 서로 혼입되는 것을 방지하기 위하여 각 부화소 사이에 여백이 필요하지만, 컬러 필터 방식으로는 이 여백이 필요 없으므로 화소 밀도가 더 높고 고정세(高精細)한 표시 장치를 구현하는 것을 들 수 있다.
상기 발광 소자는 EL층에 포함되는 발광성 물질의 종류에 따라 다양한 발광색을 제공할 수 있다. 특히, 조명 장치 및 컬러 필터 방식의 표시 장치로의 응용을 생각한 경우에, 백색 발광 또는 이에 가까운 색의 발광이 높은 효율로 얻어지는 발광 소자가 요구되고 있다. 또한, 소비 전력이 적은 발광 소자가 요구되고 있다.
발광 소자의 발광 효율을 향상시키기 위해서는, 발광 소자로부터의 광 추출 효율을 향상시키는 것이 중요하다. 발광 소자로부터의 광 추출 효율을 향상시키기 위하여, 한 쌍의 전극 사이에서 광의 공진 효과를 이용한 미소 광 공진기(마이크로 캐비티) 구조를 채용하며, 특정한 파장에서의 광 강도를 증가시키는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
또한, 백색 발광의 발광 소자로서, 복수의 EL층 사이에 전하 발생층을 제공하는 소자(탠덤 소자라고도 함)가 제안되어 있다.
탠덤 소자에서는 다른 발광색을 갖는 발광 재료를 각각 다른 EL층에 사용할 수 있으므로, 백색 발광 소자를 제작하기에 바람직하다. 그러나, 탠덤 소자는 성막되는 층 수가 많으므로, 제작 공정이 많고 제작 비용이 높다는 과제가 있다.
또한, 풀컬러 표시가 가능한 표시 장치를 제작하는 방법으로서, EL층 구분 형성 방식으로는, 미세한 개구를 갖는 섀도우 마스크를 사용하여 필요한 부화소에만 상기 발광층을 증착하는 공정이 필요하기 때문에, 섀도우 마스크의 개구부를 원하는 위치에 배치(얼라인먼트라고도 함)하는 정밀도에 대한 요구가 높다. 또한, 발광층을 적절한 부화소에 구분하여 형성할 때, 인접되는 부화소에 발광성 물질이 혼입되는 경우가 있으므로, 표시 장치의 제작 수율이 저하된다는 과제가 있다. 또한, 고정세한 표시가 가능한 표시 장치에서는, 더 높은 얼라인먼트 정밀도가 요구되므로, 표시 장치의 제작 수율이 저하되며 제작 비용이 증가된다는 과제가 있다.
이에 비하여, 컬러 필터 방식으로는, 상술한 바와 같은 미세한 개구를 갖는 섀도우 마스크가 불필요하므로, 표시 장치를 높은 생산성으로 제작할 수 있다. 그러나, 컬러 필터 방식으로는, 백색의 광을 발하는 발광층을 각 부화소에 공통적으로 성막하기 때문에, 각 부화소에 필요하지 않은 색의 발광도 포함하게 한다. 그러므로, 컬러 필터 방식은, EL층 구분 형성 방식에 비하여, 광의 이용 효율이 나쁘다는 과제가 있다.
또한, 광 추출 효율을 향상시키는 수단인 마이크로 캐비티 구조에서는, 각 부화소에 필요한 발광색에 적합하도록 전극 사이의 광학 거리를 조정하기 위하여, EL층 및 전극의 막 두께를 조정할 필요가 있고, 부화소를 각각 제작하기 위한 포토마스크 또는 섀도우 마스크가 필요하다. 따라서, 표시 장치의 제작 수율이 저하되며 제작 비용이 증가된다는 과제가 있다.
그러므로, 생산성이 우수한 발광 소자가 요구되고 있다. 백색을 나타내는 발광 소자의 발광 효율을 향상시키는 것이 요구되고 있다. 또한, 광의 이용 효율이 높은 발광 소자가 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 일 형태에서는 신규 발광 소자를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 복수의 발광층을 갖는 EL층을 포함하는 신규 발광 소자를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는, 성막 공정 수가 비교적으로 적으며 제작하기 쉬운 발광 소자를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 소비 전력이 저감된 발광 소자를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 신규 발광 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 신규 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한, 상기 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하지 않는다. 또한, 본 발명의 일 형태는 이들 과제의 전부를 반드시 해결할 필요는 없다. 상기 이외의 과제는 명세서 등의 기재로부터 저절로 명확해지는 것이며, 명세서 등의 기재로부터 상기 이외의 과제를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는, EL층이 갖는 주입층을 다르게 함으로써, 캐리어 재결합 영역을 제어하고, 복수의 발광층을 갖는 EL층으로 나타내어지는 발광색을 제어하는 것이 가능한 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 복수의 발광층을 갖는 EL층을 포함하는 발광 소자에서 비교적으로 적은 성막 층 수로 제작 가능한 발광 소자이다.
따라서, 본 발명의 일 형태는, 제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 제공된 EL층을 갖는 발광 소자이고, EL층은 제 1 영역과 제 2 영역을 갖고, 제 1 영역은 제 1 주입층과, 제 1 발광층과, 제 2 발광층을 갖고, 제 2 영역은 제 2 주입층과, 제 1 발광층과, 제 2 발광층을 갖고, 제 1 주입층은 제 1 전극에 접촉하는 영역을 갖고, 제 2 주입층은 제 1 전극에 접촉하는 영역을 갖고, 제 1 발광층은 제 1 발광 재료와 제 1 호스트 재료를 갖고, 제 2 발광층은 제 2 발광 재료와 제 2 호스트 재료를 갖고, 제 1 발광 재료는 제 2 발광 재료와 다른 발광 스펙트럼을 갖는 발광을 나타내는 기능을 갖고, 제 1 영역으로부터 나타내어지는 광의 색은 제 2 영역으로부터 나타내어지는 광의 색과 다른 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 3 전극과, EL층을 갖는 발광 소자이고, EL층은 제 1 영역과 제 2 영역을 갖고, 제 1 영역은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 제공되고, 제 2 영역은 제 2 전극과 제 3 전극 사이에 제공되고, 제 1 영역은 제 1 주입층과, 제 1 발광층과, 제 2 발광층을 갖고, 제 2 영역은 제 2 주입층과, 제 1 발광층과, 제 2 발광층을 갖고, 제 1 주입층은 제 1 전극에 접촉하는 영역을 갖고, 제 2 주입층은 제 3 전극에 접촉하는 영역을 갖고, 제 1 발광층은 제 1 발광 재료와 제 1 호스트 재료를 갖고, 제 2 발광층은 제 2 발광 재료와 제 2 호스트 재료를 갖고, 제 1 발광 재료는 제 2 발광 재료와 다른 발광 스펙트럼을 갖는 발광을 나타내는 기능을 갖고, 제 1 영역으로부터 나타내어지는 광의 색은 제 2 영역으로부터 나타내어지는 광의 색과 다른 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 3 전극과, EL층을 갖는 발광 소자이고, EL층은 제 1 영역과 제 2 영역을 갖고, 제 1 영역은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 제공되고, 제 2 영역은 제 2 전극과 제 3 전극 사이에 제공되고, 제 1 영역은 제 1 주입층과, 제 1 발광층과, 제 2 발광층을 갖고, 제 2 영역은 제 2 주입층과, 제 1 발광층과, 제 2 발광층을 갖고, 제 1 주입층은 제 2 전극에 접촉하는 영역을 갖고, 제 2 주입층은 제 2 전극에 접촉하는 영역을 갖고, 제 1 발광층은 제 1 발광 재료와 제 1 호스트 재료를 갖고, 제 2 발광층은 제 2 발광 재료와 제 2 호스트 재료를 갖고, 제 1 발광 재료는 제 2 발광 재료와 다른 발광 스펙트럼을 갖는 발광을 나타내는 기능을 갖고, 제 1 영역으로부터 나타내어지는 광의 색은 제 2 영역으로부터 나타내어지는 광의 색과 다른 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 3 전극과, EL층을 갖는 발광 소자이고, EL층은 제 1 영역과, 제 2 영역과, 제 3 영역을 갖고, 제 1 영역 및 제 2 영역은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 제공되고, 제 3 영역은 제 2 전극과 제 3 전극 사이에 제공되고, 제 1 전극은 가시광을 투과시키는 기능을 갖는 제 1 도전막을 갖고, 제 3 전극은 가시광을 투과시키는 기능을 갖는 제 2 도전막을 갖고, 제 1 영역은 제 1 주입층과, 제 1 발광층과, 제 2 발광층을 갖고, 제 2 영역은 제 2 주입층과, 제 1 발광층과, 제 2 발광층을 갖고, 제 3 영역은 제 2 주입층과, 제 1 발광층과, 제 2 발광층을 갖고, 제 1 영역에서 제 1 주입층은 제 1 전극에 접촉하는 영역을 갖고, 제 2 영역에서 제 2 주입층은 제 1 전극에 접촉하는 영역을 갖고, 제 3 영역에서 제 2 주입층은 제 3 전극에 접촉하는 영역을 갖고, 제 1 발광층은 제 1 발광 재료와 제 1 호스트 재료를 갖고, 제 2 발광층은 제 2 발광 재료와 제 2 호스트 재료를 갖고, 제 1 발광 재료는 제 2 발광 재료와 다른 발광 스펙트럼을 갖는 발광을 나타내는 기능을 갖고, 제 2 도전막은 제 1 도전막보다 막 두께가 두꺼운 영역을 갖고, 제 2 주입층은 제 1 주입층보다 막 두께가 두꺼운 영역을 갖고, 제 3 영역이 나타내는 광은 제 2 영역이 나타내는 광보다 발광 스펙트럼의 피크 파장이 장파장이고, 제 2 영역이 나타내는 광은 제 1 영역이 나타내는 광보다 발광 스펙트럼의 피크 파장이 장파장인 발광 소자이다.
또한, 상기 구성에서, 제 1 영역이 나타내는 발광은 400nm 이상 480nm 미만의 파장 영역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼 피크를 갖고, 제 2 영역이 나타내는 발광은 480nm 이상 580nm 미만의 파장 영역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼 피크를 갖고, 제 3 영역이 나타내는 발광은 580nm 이상 740nm 이하의 파장 영역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼 피크를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에서, 제 1 전극과 제 3 전극이 같은 재료를 갖는 영역을 갖는 발광 소자가 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에서, 제 1 주입층은 제 1 억셉터 재료와 제 1 도너 재료를 갖고, 제 2 주입층은 제 2 억셉터 재료와 제 2 도너 재료를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에서, 제 1 주입층은 제 1 억셉터 재료와 제 1 도너 재료를 갖고, 제 2 주입층은 제 1 억셉터 재료와 제 2 도너 재료를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에서, 제 1 주입층은 제 1 억셉터 재료와 제 1 도너 재료를 갖고, 제 2 주입층은 제 2 억셉터 재료와 제 1 도너 재료를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에서, 제 1 주입층은 제 1 억셉터 재료와 제 1 도너 재료를 갖고, 제 2 주입층은 제 1 억셉터 재료와 제 1 도너 재료를 갖고, 제 1 주입층이 갖는 제 1 억셉터 재료와 제 1 도너 재료의 혼합비는 제 2 주입층이 갖는 제 1 억셉터 재료와 제 1 도너 재료의 혼합비와 다르면 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에서, 제 1 도너 재료의 HOMO 준위는, 제 2 도너 재료의 HOMO 준위와 다르면 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에서, EL층은 캐리어 수송층을 갖고, 캐리어 수송층은 제 1 주입층에 접촉하는 영역을 갖고, 캐리어 수송층은 제 2 주입층에 접촉하는 영역을 갖고, 캐리어 수송층은 캐리어 수송성 재료를 갖고, 캐리어 수송성 재료의 HOMO 준위는 제 1 도너 재료의 HOMO 준위와 제 2 도너 재료의 HOMO 준위 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에서, EL층은 캐리어 수송층을 갖고, 캐리어 수송층은 제 1 주입층에 접촉하는 영역을 갖고, 캐리어 수송층은 제 2 주입층에 접촉하는 영역을 갖고, 캐리어 수송층은 캐리어 수송성 재료를 갖고, 캐리어 수송성 재료의 HOMO 준위는 제 1 도너 재료의 HOMO 준위 및 제 2 도너 재료의 HOMO 준위 중 한쪽과 같고 제 1 도너 재료의 HOMO 준위 및 제 2 도너 재료의 HOMO 준위 중 다른 쪽과 다르면 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에서, 제 1 주입층의 도전율은 제 2 주입층의 도전율과 다른 것이 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에서, 제 1 발광 재료는, 보라색, 청색, 또는 청록색 중에서 선택되는 적어도 하나의 파장 영역에 발광 스펙트럼 피크를 나타내는 기능을 갖고, 제 2 발광 재료는 녹색, 황록색, 황색, 등색, 및 적색 중에서 선택되는 적어도 하나의 파장 영역에 발광 스펙트럼 피크를 나타내는 기능을 가지면 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에서, 제 1 호스트 재료의 단일항 들뜬 에너지 준위는 제 1 발광 재료의 단일항 들뜬 에너지 준위보다 높고, 제 1 호스트 재료의 삼중항 들뜬 에너지 준위는 제 1 발광 재료의 삼중항 들뜬 에너지 준위보다 낮으면 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에서, 제 2 호스트 재료는 제 1 화합물과 제 2 화합물을 갖고, 제 1 화합물과 제 2 화합물이 들뜬 착물을 형성하면 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에서, 제 1 호스트 재료의 삼중항 들뜬 에너지 준위는 제 1 화합물의 삼중항 들뜬 에너지 준위보다 낮고, 제 1 호스트 재료의 삼중항 들뜬 에너지 준위는 제 2 화합물의 삼중항 들뜬 에너지 준위보다 낮으면 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에서, 제 1 발광층과 제 2 발광층이 접촉하는 영역을 갖는 발광 소자가 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에서, 제 1 발광 재료는 단일항 들뜬 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 기능을 갖고, 제 2 발광 재료는 삼중항 들뜬 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 기능을 가지면 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 각 구성의 발광 소자와, 컬러 필터 및 트랜지스터 중 적어도 하나를 갖는 표시 장치이다. 또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 표시 장치와, 하우징 및 터치 센서 중 적어도 하나를 갖는 전자 기기이다. 또한, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 각 구성의 발광 소자와, 하우징 및 터치 센서 중 적어도 하나를 갖는 조명 장치이다. 또한, 본 발명의 일 형태는 발광 소자를 갖는 발광 장치뿐만 아니라, 발광 장치를 갖는 전자 기기도 그 범주에 포함한다. 따라서, 본 명세서에서의 발광 장치란, 화상 표시 디바이스, 또는 광원(조명 장치를 포함함)을 가리킨다. 또한, 발광 장치에 커넥터, 예를 들어 FPC(flexible printed circuit) 또는 TCP(tape carrier package)가 제공된 표시 모듈, TCP 끝에 프린트 배선판이 제공된 표시 모듈, 또는 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방식에 의하여 IC(집적 회로)가 직접 실장된 표시 모듈도 발광 장치의 범주에 포함되는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태에 의하여 신규 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 복수의 발광층을 갖는 EL층을 포함하는 신규 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는, 성막 공정 수가 비교적으로 적으며 제작하기 쉬운 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 소비 전력이 저감된 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 신규 발광 장치를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 신규 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하지 않는다. 또한, 본 발명의 일 형태는 상술한 모든 효과를 반드시 가질 필요는 없다. 또한, 이들 이외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명확해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 외의 효과가 추출될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 단면 모식도.
도 2는 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 단면 모식도.
도 3은 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 단면 모식도.
도 4는 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 단면 모식도.
도 5는 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 단면 모식도.
도 6은 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 제작 방법을 설명하기 위한 단면 모식도.
도 7은 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 제작 방법을 설명하기 위한 단면 모식도.
도 8은 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 단면 모식도.
도 9는 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 에너지 준위의 상관을 설명하기 위한 모식도.
도 10은 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 단면 모식도.
도 11은 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 단면 모식도.
도 12는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하기 위한 상면도 및 단면 모식도.
도 13은 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하기 위한 단면 모식도.
도 14는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하기 위한 단면 모식도.
도 15는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하기 위한 단면 모식도.
도 16은 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하기 위한 단면 모식도.
도 17은 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하기 위한 단면 모식도.
도 18은 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하기 위한 단면 모식도.
도 19는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하기 위한 블록도 및 회로도.
도 20은 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 화소 회로를 설명하기 위한 회로도.
도 21은 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 화소 회로를 설명하기 위한 회로도.
도 22는 본 발명의 일 형태의 터치 패널의 일례를 도시한 사시도.
도 23은 본 발명의 일 형태의 표시 장치 및 터치 센서의 일례를 도시한 단면도.
도 24는 본 발명의 일 형태의 터치 패널의 일례를 도시한 단면도.
도 25는 본 발명의 일 형태에 따른 터치 센서의 블록도 및 타이밍 차트.
도 26은 본 발명의 일 형태에 따른 터치 센서의 회로도.
도 27은 본 발명의 일 형태의 표시 모듈을 설명하기 위한 사시도.
도 28은 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 29는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하기 위한 사시도 및 단면도.
도 30은 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하기 위한 단면도.
도 31은 본 발명의 일 형태의 조명 장치 및 전자 기기를 설명하기 위한 도면.
도 32는 본 발명의 일 형태의 조명 장치에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 33은 실시예에 따른, 시료의 전류 밀도-전압 특성을 설명하기 위한 도면.
도 34는 실시예에 따른, 시료의 전류 밀도-전압 특성을 설명하기 위한 도면.
도 35는 실시예에 따른, 시료의 전류 밀도-전압 특성을 설명하기 위한 도면.
도 36은 실시예에 따른, 발광 소자를 설명하기 위한 단면 모식도.
도 37은 실시예에 따른, 발광 소자의 전류 효율-휘도 특성을 설명하기 위한 도면.
도 38은 실시예에 따른, 발광 소자의 휘도-전압 특성을 설명하기 위한 도면.
도 39는 실시예에 따른, 발광 소자의 전계 발광 스펙트럼을 설명하기 위한 도면.
도 40은 실시예에 따른, 발광 소자의 전류 효율-휘도 특성을 설명하기 위한 도면.
도 41은 실시예에 따른, 발광 소자의 휘도-전압 특성을 설명하기 위한 도면.
도 42는 실시예에 따른, 발광 소자의 전계 발광 스펙트럼을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 단면 모식도.
도 3은 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 단면 모식도.
도 4는 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 단면 모식도.
도 5는 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 단면 모식도.
도 6은 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 제작 방법을 설명하기 위한 단면 모식도.
도 7은 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 제작 방법을 설명하기 위한 단면 모식도.
도 8은 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 단면 모식도.
도 9는 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 에너지 준위의 상관을 설명하기 위한 모식도.
도 10은 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 단면 모식도.
도 11은 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 단면 모식도.
도 12는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하기 위한 상면도 및 단면 모식도.
도 13은 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하기 위한 단면 모식도.
도 14는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하기 위한 단면 모식도.
도 15는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하기 위한 단면 모식도.
도 16은 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하기 위한 단면 모식도.
도 17은 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하기 위한 단면 모식도.
도 18은 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하기 위한 단면 모식도.
도 19는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하기 위한 블록도 및 회로도.
도 20은 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 화소 회로를 설명하기 위한 회로도.
도 21은 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 화소 회로를 설명하기 위한 회로도.
도 22는 본 발명의 일 형태의 터치 패널의 일례를 도시한 사시도.
도 23은 본 발명의 일 형태의 표시 장치 및 터치 센서의 일례를 도시한 단면도.
도 24는 본 발명의 일 형태의 터치 패널의 일례를 도시한 단면도.
도 25는 본 발명의 일 형태에 따른 터치 센서의 블록도 및 타이밍 차트.
도 26은 본 발명의 일 형태에 따른 터치 센서의 회로도.
도 27은 본 발명의 일 형태의 표시 모듈을 설명하기 위한 사시도.
도 28은 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 29는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하기 위한 사시도 및 단면도.
도 30은 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하기 위한 단면도.
도 31은 본 발명의 일 형태의 조명 장치 및 전자 기기를 설명하기 위한 도면.
도 32는 본 발명의 일 형태의 조명 장치에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 33은 실시예에 따른, 시료의 전류 밀도-전압 특성을 설명하기 위한 도면.
도 34는 실시예에 따른, 시료의 전류 밀도-전압 특성을 설명하기 위한 도면.
도 35는 실시예에 따른, 시료의 전류 밀도-전압 특성을 설명하기 위한 도면.
도 36은 실시예에 따른, 발광 소자를 설명하기 위한 단면 모식도.
도 37은 실시예에 따른, 발광 소자의 전류 효율-휘도 특성을 설명하기 위한 도면.
도 38은 실시예에 따른, 발광 소자의 휘도-전압 특성을 설명하기 위한 도면.
도 39는 실시예에 따른, 발광 소자의 전계 발광 스펙트럼을 설명하기 위한 도면.
도 40은 실시예에 따른, 발광 소자의 전류 효율-휘도 특성을 설명하기 위한 도면.
도 41은 실시예에 따른, 발광 소자의 휘도-전압 특성을 설명하기 위한 도면.
도 42는 실시예에 따른, 발광 소자의 전계 발광 스펙트럼을 설명하기 위한 도면.
본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 이하에서 자세하게 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 일탈하지 않고 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명은 이하에서 기재하는 실시형태의 내용에 한정하여 해석되지 않는다.
또한, 도면 등에 나타낸 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은, 이해하기 쉽게 하기 위하여 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내지 않는 경우가 있다. 그러므로, 개시된 발명은 도면 등에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 반드시 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 명세서 등에서 부여되는 "제 1", "제 2" 등의 서수사는 편의성을 위하여 사용되고, 공정 순서 또는 적층 순서를 제시하지 않은 경우가 있다. 그러므로 예를 들어, "제 1"을 "제 2" 또는 "제 3" 등으로 적절히 바꿔 설명할 수 있다. 또한, 본 명세서 등에 기재되는 서수사와 본 발명의 일 형태를 특정하기 위하여 사용되는 서수사는 일치되지 않는 경우가 있다.
또한, 본 명세서 등에서, 도면을 사용하여 발명의 구성을 설명함에 있어서, 같은 것을 가리키는 부호는 다른 도면간에서도 공통적으로 사용되는 경우가 있다.
또한, 본 명세서 등에 있어서, "막"이라는 용어와 "층"이라는 용어는 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어, "도전층"이라는 용어를 "도전막"이라는 용어로 바꿀 수 있는 경우가 있다. 또는, 예를 들어 "절연막"이라는 용어를 "절연층"이라는 용어로 바꿀 수 있는 경우가 있다.
또한, 본 명세서 등에 있어서, 단일항 들뜬 상태는, 들뜬 에너지를 갖는 단일항 상태를 말한다. 또한, 단일항 들뜬 에너지 준위의 가장 낮은 준위(S1 준위)는 가장 낮은 단일항 들뜬 상태의 들뜬 에너지 준위를 말한다. 또한, 삼중항 들뜬 상태는 들뜬 에너지를 갖는 삼중항 상태를 말한다. 또한, 삼중항 들뜬 에너지 준위의 가장 낮은 준위(T1 준위)는 가장 낮은 삼중항 들뜬 상태의 들뜬 에너지 준위를 말한다.
또한, 본 명세서 등에 있어서 형광 재료란, 단일항 들뜬 상태로부터 기저 상태로 완화될 때 가시광 영역에 발광을 주는 재료이다. 인광 재료란, 삼중항 들뜬 상태로부터 기저 상태로 완화될 때, 실온에서 가시광 영역에 발광을 주는 재료이다. 바꿔 말하면 인광 재료란, 삼중항 들뜬 에너지를 가시광으로 변환할 수 있는 재료 중 하나이다.
또한, 본 명세서 등에서 실온이란, 0℃ 이상 40℃ 이하의 범위 중 어느 온도를 말한다.
또한, 색이란, 일반적으로 세 요소인, 색상(色相)(단색광의 파장에 상당함), 채도(선명한 정도, 즉 백색을 띠지 않는 정도), 및 명도(밝기, 즉 광 강도)로 규정된다. 또한, 본 명세서 등에서 색이란, 상기 세 요소 중 어느 하나의 요소만, 또는 임의로 선택된 2개의 요소만 가리켜도 좋다. 또한, 본 명세서에서 2개의 광의 색이 다르다는 것은, 상기 세 요소 중 적어도 어느 하나가 다른 것을 말하고, 또한 2개의 광의 스펙트럼의 형상 또는 각 피크의 상대 강도의 분포가 다른 것도 포함한다.
또한, 본 명세서 등에서, 청색의 파장 영역이란, 400nm 이상 480nm 미만의 파장 영역이고, 청색 발광은 상기 파장 영역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼 피크를 갖는다. 또한, 녹색의 파장 영역이란, 480nm 이상 580nm 미만의 파장 영역이고, 녹색 발광은 상기 파장 영역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼 피크를 갖는다. 또한, 적색의 파장 영역이란, 580nm 이상 740nm 이하의 파장 영역이고, 적색 발광은 상기 파장 영역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼 피크를 갖는다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 대하여 도 1~도 7을 사용하여 이하에서 설명한다.
<발광 소자의 구성예 1>
우선, 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 구성에 대하여 도 1을 사용하여 이하에서 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 형태의 발광 소자(250)의 단면 모식도이다.
발광 소자(250)는, 한 쌍의 전극(전극(101) 및 전극(102))을 갖고, 이 한 쌍의 전극 사이에 제공된 EL층(100)을 갖는다. EL층(100)은 적어도 발광층(150)을 갖는다.
또한, 발광 소자(250)는, 영역(210a) 및 영역(210b)을 갖는다. 영역(210a)에서 EL층(100)은 전극(101)에 접촉하는 캐리어 주입층(111a)을 갖고, 영역(210b)에서 EL층(100)은 전극(101)에 접촉하는 캐리어 주입층(111b)을 갖는다.
또한, 도 1에 도시된 EL층(100)은 발광층(150), 캐리어 주입층(111a), 캐리어 주입층(111b) 외에, 캐리어 수송층(112), 캐리어 수송층(118), 및 캐리어 주입층(119) 등의 기능층을 갖는다. 또한, 발광층(150)은 적어도 발광층(120) 및 발광층(130)을 갖는다.
또한, 본 실시형태에서는, 한 쌍의 전극 중 전극(101)을 양극으로 하고 전극(102)을 음극으로 하여 설명하지만, 발광 소자(250)의 구성은 이에 한정되지 않는다. 즉, 전극(101)을 음극으로 하고 전극(102)을 양극으로 하고, 이 전극 사이의 각 층을 적층하는 순서를 반대로 하여도 좋다. 즉, 양극 측에서 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 적층되는 순서로 하면 좋다. 따라서, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)이 정공 주입층이라도 좋고 전자 주입층이라도 좋다. 또한, 캐리어 수송층(112), 캐리어 수송층(118), 및 캐리어 주입층(119)은 각각 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층이라도 좋고, 또는 전자 수송층, 정공 수송층, 및 정공 주입층이라도 좋다.
또한, EL층(100)의 구성은 도 1에 도시된 구성에 한정되지 않고, 캐리어 수송층(112), 캐리어 수송층(118), 및 캐리어 주입층(119) 중에서 선택된 적어도 하나를 갖는 구성이 되면 좋다. 또는, EL층(100)을, 캐리어(정공 또는 전자)의 주입 장벽을 저감하거나, 캐리어(정공 또는 전자)의 수송성을 향상시키거나, 캐리어(정공 또는 전자)의 수송성을 저해하거나, 또는 전극에 의한 소광(消光) 현상을 억제할 수 있는 등의 기능을 갖는 기능층을 갖는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 기능층은 각각 단층이라도 좋고, 복수의 층이 적층된 구성이라도 좋다.
본 발명의 일 형태의 발광 소자(250)에서는, 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 캐리어(전자 및 정공)가 재결합함으로써 여기자가 형성된다. 발광 재료를 갖는 발광층(150)에서, 캐리어(전자 및 정공)가 재결합하여 여기자가 형성되면, 발광층(150)이 갖는 발광 재료가 들뜬 상태가 되어, 발광 재료로부터 발광이 얻어진다.
따라서, 캐리어(전자 및 정공)가 재결합하는 영역(캐리어 재결합 영역이라고도 함)이 발광층(150) 내에 분포하도록 제어하는 것이 발광 효율을 높이는 데 중요하다. 또한, 발광층(150) 내에서 캐리어가 재결합함으로써, 발광층(150) 내에 발광 재료가 발광하는 영역(발광 영역이라고도 함)이 형성된다.
발광 소자(250)와 같이 발광층(150)이 적어도 2개의 발광층(120) 및 발광층(130)을 갖는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 발광 영역(180)은 발광층(120) 및 발광층(130) 내의 영역에 분포한다. 이 경우, 발광층(120) 및 발광층(130) 중 한쪽 발광층에서 더 많은 캐리어가 재결합하는 경우, 발광 영역(180)은 상기 한쪽 발광층에서 많이 분포하기 때문에 상기 한쪽 발광층으로부터 많이 발광되고, 다른 쪽 발광층으로부터의 발광은 적어진다. 또는, 양쪽 발광층에서 캐리어가 밸런스 좋게 재결합하는 경우, 발광 영역(180)은 양쪽 발광층에 밸런스 좋게 분포하기 때문에 양쪽 발광층이 나타내는 광을 밸런스 좋게 얻을 수 있다.
발광 소자의 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역은, 정공 주입층과, 정공 수송층과, 발광층과, 전자 수송층과, 전자 주입층에서의 캐리어(전자와 정공) 주입성 및 캐리어 수송성의 영향을 받는다. 그러므로, 상기 캐리어 주입성 및 캐리어 수송성을 제어함으로써, 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 제어할 수 있다. 이 중에서도 한 쌍의 전극 중 한쪽에 접촉하는 캐리어 주입층의 캐리어 주입성 및 캐리어 수송성은, 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역에 미치는 영향이 크다. 따라서, 캐리어 주입층의 캐리어 주입성 및 캐리어 수송성 중 적어도 한쪽을 변화시킴으로써, 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 변화시킬 수 있다.
예를 들어, 발광 소자(250)에서 캐리어 주입층(111a)의 캐리어 주입성을 높게 함으로써, 영역(210a)에서의 발광 영역(180)을, 발광층(150) 중 캐리어 수송층(112)으로부터 멀고 캐리어 수송층(118)에 가까운 영역, 즉 발광층(130)으로부터 더 많은 발광이 얻어지도록, 제어할 수 있다. 또한, 캐리어 주입층(111b)의 캐리어 주입성을 낮게 함으로써, 영역(210b)에서의 발광 영역(180)을, 발광층(150) 중 캐리어 수송층(112)에 가깝고 캐리어 수송층(118)으로부터 먼 영역, 즉 발광층(120)으로부터 더 많은 발광이 얻어지도록, 제어할 수 있다.
발광층(150)이 갖는 발광층(120)과 발광층(130)에서 발광색이 다른 경우, 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 제어함으로써, 한쪽 발광층이 나타내는 광의 색을 강하게 할 수 있다. 즉, 영역(210a)과 영역(210b)의 발광을, 서로 다른 발광색 또는 발광 스펙트럼을 갖는 발광으로 할 수 있다. 또한, 영역(210a) 및 영역(210b)에서 다른 색의 발광을 추출할 필요가 있는 경우, 상기 구성에 의하여 영역(210a) 및 영역(210b)에서 각각 원하는 발광색이 되도록 발광 영역(180)을 제어함으로써, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)이 정공 주입층인 경우, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)에 예를 들어 전극(101)의 일함수와 같은 정도 또는 작은 이온화 퍼텐셜을 갖는 재료를 사용함으로써, 전극(101)으로부터 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)에 대한 정공 주입성을 향상시킬 수 있다. 또한, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)에 예를 들어 전극(101)의 일함수보다 큰 이온화 퍼텐셜을 갖는 재료를 사용함으로써, 전극(101)과 캐리어 주입층(111a)의 계면 및 전극(101)과 캐리어 주입층(111b)의 계면에 정공 주입 장벽이 생기므로, 전극(101)으로부터 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)에 대한 정공 주입성을 저하시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 일 형태는, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)이 서로 다른 이온화 퍼텐셜을 갖는 재료를 가짐으로써, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)의 캐리어 주입성을 서로 다른 주입성으로 할 수 있는 발광 소자이다. 또는, 본 발명의 일 형태는, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)이 서로 다른 최고 점유 분자궤도(Highest Occupied Molecular Orbital, HOMO라고도 함) 준위를 갖는 재료를 가짐으로써, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)의 정공 주입성을 서로 다른 주입성으로 할 수 있는 발광 소자이다. 또는, 본 발명의 일 형태는, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)이 서로 다른 최저 비점유 분자궤도(Lowest Unoccupied Molecular Orbital, LUMO라고도 함) 준위를 갖는 재료를 가짐으로써, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)의 전자 주입성을 서로 다른 주입성으로 할 수 있는 발광 소자이다. 이로써, 발광 소자(250)의 영역(210a)과 영역(210b)에서 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 변화시킬 수 있어 바람직하다.
또한, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)이 정공 주입층인 경우, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)에 예를 들어 캐리어 수송층(112)에 사용되는 재료보다 HOMO 준위가 낮은 재료를 사용함으로써, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)으로부터 캐리어 수송층(112)에 대한 정공 수송성을 향상시킬 수 있다. 또는, 캐리어 수송층(112)에 사용되는 재료보다 HOMO 준위가 높은 재료를 사용함으로써, 캐리어 주입층(111a)과 캐리어 수송층(112)의 계면 및 캐리어 주입층(111b)과 캐리어 수송층(112)의 계면에 정공 주입 장벽이 생기므로, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)으로부터 캐리어 수송층(112)에 대한 정공 수송성을 저하시킬 수 있다.
또한, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)이 전자 주입층인 경우, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)에 예를 들어 캐리어 수송층(112)에 사용되는 재료보다 LUMO 준위가 높은 재료를 사용함으로써, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)으로부터 캐리어 수송층(112)에 대한 전자 수송성을 향상시킬 수 있다. 또는, 캐리어 수송층(112)에 사용되는 재료보다 LUMO 준위가 낮은 재료를 사용함으로써, 캐리어 주입층(111a)과 캐리어 수송층(112)의 계면 및 캐리어 주입층(111b)과 캐리어 수송층(112)의 계면에 전자 주입 장벽이 생기므로, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)으로부터 캐리어 수송층(112)에 대한 전자 수송성을 저하시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 일 형태는, 캐리어 수송층(112)이 갖는 재료의 HOMO 준위가 캐리어 주입층(111a)이 갖는 재료의 HOMO 준위와 캐리어 주입층(111b)이 갖는 재료의 HOMO 준위 사이에 위치하는 발광 소자이다. 또는, 캐리어 수송층(112)이 갖는 재료의 HOMO 준위가 캐리어 주입층(111a)이 갖는 재료의 HOMO 준위 및 캐리어 주입층(111b)이 갖는 재료의 HOMO 준위 중 한쪽과 같고, 다른 쪽과 다른 발광 소자이다. 이로써, 영역(210a)과 영역(210b)에서 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 변화시킬 수 있어, 바람직하다.
또는, 본 발명의 일 형태는, 캐리어 수송층(112)이 갖는 재료의 LUMO 준위가 캐리어 주입층(111a)이 갖는 재료의 LUMO 준위와 캐리어 주입층(111b)이 갖는 재료의 LUMO 준위 사이에 위치하는 발광 소자이다. 또는, 캐리어 수송층(112)이 갖는 재료의 LUMO 준위가 캐리어 주입층(111a)이 갖는 재료의 LUMO 준위 및 캐리어 주입층(111b)이 갖는 재료의 LUMO 준위 중 한쪽과 같고, 다른 쪽과 다른 발광 소자이다. 이로써, 영역(210a)과 영역(210b)에서 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 변화시킬 수 있어, 바람직하다.
또한, 캐리어 주입층(111a)의 도전율은 캐리어 주입층(111b)의 도전율과 다른 것이 바람직하다. 이로써, 캐리어 주입층(111a)과 캐리어 주입층(111b)의 캐리어 수송성을 서로 다른 것으로 할 수 있어, 영역(210a)과 영역(210b)에서 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 변화시킬 수 있다.
캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)이 전자 주입층인 경우, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)에는 전극(101)으로부터의 전자 주입성이 높은 재료를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제 1 족 금속, 제 2 족 금속, 또는 이들의 산화물, 할로젠화물, 탄산염 등을 사용할 수 있다.
또한, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)에 유기 재료(억셉터 재료)와 전자 공여체(도너 재료)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 사용하여도 좋다. 이런 복합 재료는, 전자 공여체에 의하여 상기 유기 재료에 전자가 발생되므로, 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 이 경우, 상기 유기 재료로서는, 발생된 전자의 수송이 우수한 재료(전자 수송성 재료)인 것이 바람직하고, 구체적으로는 금속 착물 및 헤테로 방향족 화합물 등을 사용할 수 있다. 전자 공여체로서는, 유기 재료에 대하여 전자 공여성을 나타내는 재료라면 좋다. 구체적으로는, 제 1 족 금속, 제 2 족 금속, 또는 이들의 산화물 등을 들 수 있다.
또한, 전자 주입층으로서 기능하는 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)이 상기 복합 재료로 구성되는 경우, 전자 수송성 재료(억셉터 재료)를 바꿈으로써 전자 주입층의 전자 주입성을 변화시킬 수 있다. 또는, 전자 공여체(도너 재료)를 바꿈으로써, 전자 주입층의 전자 주입성을 변화시킬 수 있다. 또는, 전자 수송성 재료(억셉터 재료)와 전자 공여체(도너 재료)의 혼합비를 변화시킴으로써, 전자 주입층의 전자 주입성을 변화시킬 수 있다.
또한, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)이 정공 주입층인 경우, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)에는 전극(101)으로부터의 정공 주입성이 높은 재료를 사용하면 좋다. 예를 들어, 전이 금속 산화물, 프탈로사이아닌 유도체, 또는 방향족 아민 등에 의하여 형성되면 바람직하다.
또한, 정공 주입층으로서 기능하는 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)에, 도너 재료로서의 기능을 갖는 정공 수송성 재료와, 전자 수용체(억셉터 재료)를 포함하는 복합 재료를 사용할 수 있다. 상기 복합 재료는, 억셉터 재료에 의하여 정공 수송성 재료(도너 재료)로부터 전자가 추출되어 정공(홀)이 발생되므로 정공 주입성 및 정공 수송성이 우수하다.
또한, 정공 주입층으로서 기능하는 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)이 정공 수송성 재료(도너 재료)와 억셉터 재료를 포함하는 복합 재료로 구성되는 경우, 정공 수송성 재료(도너 재료)를 바꿈으로써, 정공 주입층의 정공 주입성을 변화시킬 수 있다. 또는, 억셉터 재료를 바꿈으로써, 정공 주입층의 정공 주입성을 변화시킬 수 있다. 또는, 정공 수송성 재료(도너 재료)와 억셉터 재료의 혼합비를 변화시킴으로써 정공 주입층의 정공 주입성을 변화시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태는, EL층이 적어도 2개 있는 발광층을 갖고, 제 1 영역에서 EL층이 제 1 억셉터 재료와 제 1 도너 재료를 갖는 제 1 주입층을 갖고, 제 2 영역에서 EL층이 제 2 억셉터 재료와 제 2 도너 재료를 갖는 제 2 주입층을 갖는 발광 소자이다. 또는, 본 발명의 일 형태는, EL층이 적어도 2개 있는 발광층을 갖고, 제 1 영역에서 EL층이 제 1 억셉터 재료와 제 1 도너 재료를 갖는 제 1 주입층을 갖고, 제 2 영역에서 EL층이 제 1 억셉터 재료와 제 2 도너 재료를 갖는 제 2 주입층을 갖는 발광 소자이다. 또는, 본 발명의 일 형태는, EL층이 적어도 2개 있는 발광층을 갖고, 제 1 영역에서 EL층이 제 1 억셉터 재료와 제 1 도너 재료를 갖는 제 1 주입층을 갖고, 제 2 영역에서 EL층이 제 2 억셉터 재료와 제 1 도너 재료를 갖는 제 2 주입층을 갖는 발광 소자이다. 또는, 본 발명의 일 형태는, EL층이 적어도 2개 있는 발광층을 갖고, 제 1 영역에서 EL층이 제 1 억셉터 재료와 제 1 도너 재료를 갖는 제 1 주입층을 갖고, 제 2 영역에서 EL층이 제 1 억셉터 재료와 제 1 도너 재료를 갖는 제 2 주입층을 갖고, 제 1 주입층이 갖는 제 1 억셉터 재료와 제 1 도너 재료의 혼합비는 제 2 주입층이 갖는 제 1 억셉터 재료와 제 1 도너 재료의 혼합비와 다른 발광 소자이다. 이로써, 제 1 영역과 제 2 영역에서, 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 서로 다른 영역으로 할 수 있다. 이 결과, 제 1 영역의 EL층이 나타내는 광의 색과 제 2 영역의 EL층이 나타내는 광의 색을 서로 다르게 할 수 있다.
또한, 제 1 영역에서 EL층이 제 1 도너 재료를 갖는 제 1 주입층을 갖고 제 2 영역에서 EL층이 제 2 도너 재료를 갖는 제 2 주입층을 갖는 경우, 제 1 도너 재료의 HOMO 준위는 제 2 도너 재료의 HOMO 준위와 다른 것이 바람직하다. 또는, EL층이 제 1 영역 및 제 2 영역에서 각각, 제 1 주입층 및 제 2 주입층에 접촉하는 캐리어 수송층을 갖는 경우, 상기 캐리어 수송층이 갖는 캐리어 수송성 재료의 HOMO 준위는 제 1 도너 재료의 HOMO 준위와 제 2 도너 재료의 HOMO 준위 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 또는, EL층이 제 1 영역 및 제 2 영역에서 각각, 제 1 주입층 및 제 2 주입층에 접촉하는 캐리어 수송층을 갖는 경우, 상기 캐리어 수송층이 갖는 캐리어 수송성 재료의 HOMO 준위는 제 1 도너 재료의 HOMO 준위 및 제 2 도너 재료의 HOMO 준위 중 한쪽과 같고, 다른 쪽과 다른 것이 바람직하다. 이 경우, 이들 주입층 및 캐리어 수송층은 각각 정공 주입층 및 정공 수송층으로서 기능하기 때문에, HOMO 준위의 차이에 따라, 양극으로부터 정공 주입층으로의 정공 주입성, 또는 정공 주입층으로부터 정공 수송층으로의 정공 주입성을 다른 정공 주입성으로 할 수 있고, 제 1 영역과 제 2 영역에서 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 서로 다른 영역으로 할 수 있다. 이 결과, 제 1 영역의 EL층이 나타내는 광의 색과 제 2 영역의 EL층이 나타내는 광의 색을 서로 다르게 할 수 있다.
또한, 제 1 영역에서 EL층이 제 1 억셉터 재료를 갖는 제 1 주입층을 갖고 제 2 영역에서 EL층이 제 2 억셉터 재료를 갖는 제 2 주입층을 갖는 경우, 제 1 억셉터 재료의 LUMO 준위는 제 2 억셉터 재료의 LUMO 준위와 다른 것이 바람직하다. 또는, EL층이 제 1 영역 및 제 2 영역에서 각각, 제 1 주입층 및 제 2 주입층에 접촉하는 캐리어 수송층을 갖는 경우, 상기 캐리어 수송층이 갖는 캐리어 수송성 재료의 LUMO 준위는 제 1 억셉터 재료의 LUMO 준위와 제 2 억셉터 재료의 LUMO 준위 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 또는, EL층이 제 1 영역 및 제 2 영역에서 각각, 제 1 주입층 및 제 2 주입층에 접촉하는 캐리어 수송층을 갖는 경우, 상기 캐리어 수송층이 갖는 캐리어 수송성 재료의 LUMO 준위는 제 1 억셉터 재료의 LUMO 준위 및 제 2 억셉터 재료의 LUMO 준위 중 한쪽과 같고, 다른 쪽과 다른 것이 바람직하다. 이 경우, 이들 주입층 및 캐리어 수송층은 각각 전자 주입층 및 전자 수송층으로서 기능하기 때문에, LUMO 준위의 차이에 따라, 음극으로부터 전자 주입층으로의 전자 주입성, 또는 전자 주입층으로부터 전자 수송층으로의 전자 주입성을 다른 전자 주입성으로 할 수 있고, 제 1 영역과 제 2 영역에서 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 서로 다른 영역으로 할 수 있다. 이 결과, 제 1 영역의 EL층이 나타내는 발광색과 제 2 영역의 EL층이 나타내는 발광색을 서로 다르게 할 수 있다.
<발광 소자의 구성예 2>
다음에, 도 1에 도시된 발광 소자(250)와 다른 구성예에 대하여 도 2의 (A)를 사용하여 이하에서 설명한다.
도 2의 (A)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 도시한 단면 모식도이다. 또한, 도 2의 (A)에서, 도 1에 도시된 부호와 같은 기능을 갖는 부분은 같은 해치 패턴으로 하고 부호는 생략되는 경우가 있다. 또한, 같은 기능을 갖는 부분에는 같은 부호를 붙이고, 그 자세한 설명은 생략되는 경우가 있다.
도 2의 (A)에 도시된 발광 소자(252)는, 전극(101), 전극(102), 전극(103), 및 EL층(100)을 갖는다. EL층(100)은, 적어도 발광층(150)을 갖고, 발광층(150)은 발광층(120) 및 발광층(130)을 갖는다. 또한, EL층(100)은, 전극(101)과 전극(102)에 의하여 EL층(100)이 끼워지는 영역(210a), 및 전극(103)과 전극(102)에 의하여 EL층(100)이 끼워지는 영역(210b)을 갖는다. 또한, EL층(100)은, 영역(210a)에서 전극(101)에 접촉하는 캐리어 주입층(111a)을 갖고, 영역(210b)에서 전극(103)에 접촉하는 캐리어 주입층(111b)을 갖는다.
즉, 발광 소자(252)에서는, 영역(210a)에서의 전극(101)과 전극(101)에 접촉하는 캐리어 주입층(111a)의 구성이 영역(210b)에서의 전극(103)과 전극(103)에 접촉하는 캐리어 주입층(111b)의 구성과 다르다.
전극(101)과 전극(103)이 서로 다른 일함수를 갖는 도전성 재료를 갖는 경우, 캐리어 주입층(111a)이 갖는 재료의 이온화 퍼텐셜과 전극(101)의 일함수의 차이가, 캐리어 주입층(111b)이 갖는 재료의 이온화 퍼텐셜과 전극(103)의 일함수의 차이와 다르게 되도록, 캐리어 주입층(111a), 캐리어 주입층(111b), 전극(101), 및 전극(103)을 선택하면 좋다. 이로써, 영역(210a)과 영역(210b)에서 서로 다른 캐리어 주입성을 갖는 발광 소자를 제작할 수 있다. 이 결과, 발광 소자(252)의 영역(210a)과 영역(210b)에서 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 변화시킬 수 있어 바람직하다.
발광층(150)이 갖는 발광층(120)과 발광층(130)에서 발광색이 다른 경우, 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 제어함으로써, 한쪽 발광층이 나타내는 발광색을 강하게 할 수 있다. 즉, 영역(210a)과 영역(210b)이 나타내는 광을 다른 것으로 할 수 있다. 또한, 영역(210a) 및 영역(210b)에서 다른 색의 발광을 추출할 필요가 있는 경우, 상기 구성에 의하여 영역(210a) 및 영역(210b)에서 각각 원하는 발광색이 되도록 발광 영역을 제어함으로써 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 전극(101)의 막 두께는 전극(103)의 막 두께와 달라도 좋다. 이 경우, 전극(101)과 전극(102)의 광학 거리를 영역(210a)이 나타내는 발광의 색에 적합한 광학 거리가 되도록, 또한 전극(102)과 전극(103)의 광학 거리를 영역(210b)이 나타내는 발광색에 적합한 광학 거리가 되도록 각각 조정함으로써, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있어 바람직하다. 구체적으로는, 전극(101), 전극(102), 및 전극(103)이 갖는 도전성 재료의 굴절률이 발광층(150)이 갖는 재료의 굴절률보다 작은 경우, 전극(101)과 전극(102)의 광학 거리가 m1λ1/2(m1은 자연수, λ1은 EL층(100) 내의 영역(210a)이 나타내는 광의 파장을 각각 나타냄)가 되도록 전극(101), 전극(102), 또는/및 EL층(100)의 막 두께를 조정하면 좋다. 또는, 전극(102)과 전극(103)의 광학 거리가 m2λ2/2(m2는 자연수, λ2는 EL층(100) 내의 영역(210b)이 나타내는 광의 파장을 각각 나타냄)가 되도록 전극(102), 전극(103), 또는/및 EL층(100)의 막 두께를 조정하면 좋다.
또한, 발광 소자(252)의 다른 구성에 대해서는 발광 소자(250)의 구성을 참작하면 좋다.
<발광 소자의 구성예 3>
다음에, 도 1에 도시된 발광 소자(250)와 다른 구성예에 대하여 도 2의 (Ｂ)를 사용하여 이하에서 설명한다.
도 2의 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 도시한 단면 모식도이다. 또한, 도 2의 (B)에서, 도 1에 도시된 부호와 같은 기능을 갖는 부분은 같은 해치 패턴으로 하고 부호는 생략되는 경우가 있다. 또한, 같은 기능을 갖는 부분에는 같은 부호를 붙이고, 그 자세한 설명은 생략되는 경우가 있다.
도 2의 (B)에 도시된 발광 소자(254)는, 전극(101), 전극(102), 전극(103), 및 EL층(100)을 갖는다. EL층(100)은 캐리어 주입층(111)과 발광층(150)을 갖고, 발광층(150)은 발광층(120) 및 발광층(130)을 갖는다. 또한, EL층(100)은, 전극(101)과 전극(102)에 의하여 EL층(100)이 끼워지는 영역(210a), 및 전극(103)과 전극(102)에 의하여 EL층(100)이 끼워지는 영역(210b)을 갖는다. 또한, EL층(100)은, 영역(210a)에서 전극(102)에 접촉하는 캐리어 주입층(119a)을 갖고, 영역(210b)에서 전극(102)에 접촉하는 캐리어 주입층(119b)을 갖는다.
즉, 발광 소자(254)에서는, 영역(210a)에서의 전극(101)과, 전극(102)에 접촉하는 캐리어 주입층(119a)의 구성이 영역(210b)에서의 전극(103)과, 전극(102)에 접촉하는 캐리어 주입층(119b)의 구성과 다르다. 또한, 발광 소자(254)에서는 적어도 영역(210a)에서 EL층(100)이 캐리어 주입층(119a)을 갖고, 영역(210b)에서 EL층(100)이 캐리어 주입층(119b)을 갖는 구성으로 하면 좋고, 전극(101)과 전극(103)은 같아도 좋다.
예를 들어, 발광 소자(254)에서, 캐리어 주입층(119a)의 캐리어 주입성을 낮게 함으로써, 영역(210a)에서의 발광 영역을, 발광층(150) 내의 캐리어 수송층(112)으로부터 멀고 캐리어 수송층(118)에 가까운 영역, 즉 발광층(130)으로부터 더 많은 발광이 얻어지도록, 제어할 수 있다. 또한, 캐리어 주입층(119b)의 캐리어 주입성을 높게 함으로써, 영역(210b)에서의 발광 영역을, 발광층(150) 내의 캐리어 수송층(112)에 가깝고 캐리어 수송층(118)으로부터 먼 영역, 즉 발광층(120)으로부터 더 많은 발광이 얻어지도록, 제어할 수 있다.
발광층(150)이 갖는 발광층(120)과 발광층(130)에서의 발광색이 다른 경우, 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 제어함으로써, 한쪽 발광층이 나타내는 광의 색을 강하게 할 수 있다. 즉, 영역(210a)과 영역(210b)이 나타내는 광을 다른 것으로 할 수 있다. 또한, 영역(210a) 및 영역(210b)에서 다른 색의 발광을 추출할 필요가 있는 경우, 상기 구성에 의하여 영역(210a) 및 영역(210b)에서 각각 원하는 발광색이 되도록 발광 영역을 제어함으로써 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 형태는 캐리어 주입층(119a) 및 캐리어 주입층(119b)이 서로 HOMO 준위가 다른 재료를 가지면, 캐리어 주입층(119a) 및 캐리어 주입층(119b)의 정공 주입성을 서로 다른 주입성으로 할 수 있는 발광 소자이다. 또는, 본 발명의 일 형태는 캐리어 주입층(119a) 및 캐리어 주입층(119b)이 서로 LUMO 준위가 다른 재료를 가짐으로써, 캐리어 주입층(119a) 및 캐리어 주입층(119b)의 전자 주입성을 서로 다른 주입성으로 할 수 있는 발광 소자이다. 이로써, 발광 소자(254)의 영역(210a)과 영역(210b)에서, 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 변화시킬 수 있어 바람직하다.
또한, 캐리어 주입층(119a) 및 캐리어 주입층(119b)이 정공 주입층인 경우, 캐리어 주입층(119a) 및 캐리어 주입층(119b)에는 예를 들어 캐리어 수송층(118)에 사용되는 재료보다 HOMO 준위가 낮은 재료를 사용함으로써, 캐리어 주입층(119a) 및 캐리어 주입층(119b)으로부터 캐리어 수송층(118)에 대한 정공 수송성을 향상시킬 수 있다. 또는, 캐리어 수송층(118)에 사용되는 재료보다 HOMO 준위가 높은 재료를 사용함으로써, 캐리어 주입층(119a)과 캐리어 수송층(118)의 계면 및 캐리어 주입층(119b)과 캐리어 수송층(118)의 계면에 정공 주입 장벽이 생기므로, 캐리어 주입층(119a) 및 캐리어 주입층(119b)으로부터 캐리어 수송층(118)에 대한 정공 수송성을 저하시킬 수 있다.
또한, 캐리어 주입층(119a) 및 캐리어 주입층(119b)이 전자 주입층인 경우, 캐리어 주입층(119a) 및 캐리어 주입층(119b)에 예를 들어 캐리어 수송층(118)에 사용되는 재료보다 LUMO 준위가 높은 재료를 사용함으로써, 캐리어 주입층(119a) 및 캐리어 주입층(119b)으로부터 캐리어 수송층(118)에 대한 전자 수송성을 향상시킬 수 있다. 또는, 캐리어 수송층(118)에 사용되는 재료보다 LUMO 준위가 낮은 재료를 사용함으로써, 캐리어 주입층(119a)과 캐리어 수송층(118)의 계면 및 캐리어 주입층(119b)과 캐리어 수송층(118)의 계면에 전자 주입 장벽이 생기므로, 캐리어 주입층(119a) 및 캐리어 주입층(119b)으로부터 캐리어 수송층(118)에 대한 전자 수송성을 저하시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 일 형태는, 캐리어 수송층(118)이 갖는 재료의 HOMO 준위가 캐리어 주입층(119a)이 갖는 재료의 HOMO 준위와 캐리어 주입층(119b)이 갖는 재료의 HOMO 준위 사이에 위치하는 발광 소자이다. 또는, 캐리어 수송층(118)이 갖는 재료의 HOMO 준위가 캐리어 주입층(119a)이 갖는 재료의 HOMO 준위 및 캐리어 주입층(119b)이 갖는 재료의 HOMO 준위 중 한쪽과 같고, 다른 쪽과 다른 발광 소자이다. 이로써, 영역(210a)과 영역(210b)에서 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 변화시킬 수 있어, 바람직하다.
또는, 본 발명의 일 형태는, 캐리어 수송층(118)이 갖는 재료의 LUMO 준위가 캐리어 주입층(119a)이 갖는 재료의 LUMO 준위와 캐리어 주입층(119b)이 갖는 재료의 LUMO 준위 사이에 위치하는 발광 소자이다. 또는, 캐리어 수송층(118)이 갖는 재료의 LUMO 준위가 캐리어 주입층(119a)이 갖는 재료의 LUMO 준위 및 캐리어 주입층(119b)이 갖는 재료의 LUMO 준위 중 한쪽과 같고, 다른 쪽과 다른 발광 소자이다. 이로써, 영역(210a)과 영역(210b)에서 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 변화시킬 수 있어, 바람직하다.
또한, 캐리어 주입층(119a)의 도전율은 캐리어 주입층(119b)의 도전율과 다른 것이 바람직하다. 이로써, 캐리어 주입층(119a)과 캐리어 주입층(119b)의 캐리어 수송성을 서로 다른 것으로 할 수 있고, 영역(210a)과 영역(210b)에서 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 변화시킬 수 있다.
캐리어 주입층(119a) 및 캐리어 주입층(119b)이 전자 주입층인 경우, 발광 소자(250)의 경우에 예시된 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)이 전자 주입층인 경우에 사용 가능한 재료 및 구성을 사용할 수 있다. 또한, 캐리어 주입층(119a) 및 캐리어 주입층(119b)이 정공 주입층인 경우, 발광 소자(250)의 경우에 예시된 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)이 정공 주입층인 경우에 사용 가능한 재료 및 구성을 사용할 수 있다.
또한, 전극(101)의 막 두께는 전극(103)의 막 두께와 달라도 좋다. 이 경우, 전극(101)과 전극(102)의 광학 거리를 영역(210a)이 나타내는 발광의 색에 적합한 광학 거리가 되도록, 또한 전극(102)과 전극(103)의 광학 거리를 영역(210b)이 나타내는 발광의 색에 적합한 광학 거리가 되도록 각각 조정함으로써, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있어 바람직하다. 구체적으로는, 전극(101), 전극(102), 및 전극(103)이 갖는 도전성 재료의 굴절률이 발광층(150)이 갖는 재료의 굴절률보다 작은 경우, 전극(101)과 전극(102)의 광학 거리가 m1λ1/2(m1은 자연수, λ1은 EL층(100) 내의 영역(210a)이 나타내는 광의 파장을 각각 나타냄)가 되도록 전극(101), 전극(102), 또는/및 EL층(100)의 막 두께를 조정하면 좋다. 또는, 전극(102)과 전극(103)의 광학 거리가 m2λ2/2(m2는 자연수, λ2는 EL층(100) 내의 영역(210b)이 나타내는 광의 파장을 각각 나타냄)가 되도록 전극(102), 전극(103), 또는/및 EL층(100)의 막 두께를 조정하면 좋다.
또한, 발광 소자(254)의 다른 구성에 대해서는 발광 소자(250) 또는 발광 소자(252)의 구성을 참작하면 좋다.
<발광 소자의 구성예 4>
다음에, 도 1에 도시된 발광 소자(250)와 다른 구성예에 대하여 도 3을 사용하여 이하에서 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 도시한 단면 모식도이다. 또한, 도 3에서, 도 1에 도시된 부호와 같은 기능을 갖는 부분은 같은 해치 패턴으로 하고 부호는 생략되는 경우가 있다. 또한, 같은 기능을 갖는 부분에는 같은 부호를 붙이고, 그 자세한 설명은 생략되는 경우가 있다.
도 3에 도시된 발광 소자(256)는, 전극(101), 전극(102), 전극(103), 및 EL층(100)을 갖는다. EL층(100)은 적어도 발광층(150)을 갖고, 발광층(150)은 발광층(120) 및 발광층(130)을 갖는다. 또한, EL층(100)은, 전극(101)과 전극(102)에 의하여 EL층(100)이 끼워지는 영역(210a), 및 전극(103)과 전극(102)에 의하여 EL층(100)이 끼워지는 영역(210b)을 갖는다. 또한, EL층(100)은, 영역(210a)에서 전극(101)에 접촉하는 캐리어 주입층(111a) 및 전극(102)에 접촉하는 캐리어 주입층(119a)을 갖고, 영역(210b)에서 전극(103)에 접촉하는 캐리어 주입층(111b) 및 전극(102)에 접촉하는 캐리어 주입층(119b)을 갖는다.
즉, 발광 소자(256)에서는, 영역(210a)에서의 전극(101)과, 전극(101)에 접촉하는 캐리어 주입층(111a)과, 전극(102)에 접촉하는 캐리어 주입층(119a)의 구성이, 영역(210b)에서의 전극(103)과, 전극(103)에 접촉하는 캐리어 주입층(111b)과, 전극(102)에 접촉하는 캐리어 주입층(119b)의 구성이 다르다. 또한, 발광 소자(256)에서는 적어도 영역(210a)에서 EL층(100)이 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(119a)을 갖고, 영역(210b)에서 EL층(100)이 캐리어 주입층(111b) 및 캐리어 주입층(119b)을 갖는 구성으로 하면 좋고, 전극(101)과 전극(103)은 같아도 좋다.
예를 들어, 발광 소자(256)에서, 캐리어 주입층(111a)의 캐리어 주입성을 높게 하고 캐리어 주입층(119a)의 캐리어 주입성을 낮게 함으로써, 영역(210a)에서의 발광 영역이 발광층(150) 내의 캐리어 수송층(112)으로부터 멀고 캐리어 수송층(118)에 가까운 영역, 즉, 발광층(130)으로부터 더 많은 발광이 얻어지도록, 제어할 수 있다. 캐리어 주입층(111a)과 캐리어 주입층(119a)의 캐리어 주입성을 제어함으로써, 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 효과적으로 제어할 수 있다. 또한, 캐리어 주입층(111b)의 캐리어 주입성을 낮게 하고 캐리어 주입층(119b)의 캐리어 주입성을 높게 함으로써, 영역(210b)에서의 발광 영역이, 발광층(150) 내의 캐리어 수송층(112)에 가깝고 캐리어 수송층(118)으로부터 먼 영역, 즉 발광층(120)으로부터 더 많은 발광이 얻어지도록, 제어할 수 있다. 캐리어 주입층(111b)과 캐리어 주입층(119b)의 캐리어 주입성을 제어함으로써, 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 효과적으로 제어할 수 있다.
발광층(150)이 갖는 발광층(120)과 발광층(130)에서의 발광색이 다른 경우, 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 제어함으로써, 한쪽 발광층이 나타내는 발광의 색을 강하게 할 수 있다. 즉, 영역(210a)과 영역(210b)이 나타내는 발광을 다른 것으로 할 수 있다. 또한, 영역(210a) 및 영역(210b)에서 다른 색의 광을 추출할 필요가 있는 경우, 상기 구성에 의하여 영역(210a) 및 영역(210b)에서 각각 원하는 발광색이 되도록 발광 영역을 제어함으로써 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 발광 소자(256)에서의 다른 구성에 대해서는 발광 소자(250), 발광 소자(252), 또는 발광 소자(254)의 구성을 참작하면 좋다.
<발광 소자의 구성예 5>
다음에, 도 1에 도시된 발광 소자(250)와 다른 구성예에 대하여 도 4의 (A) 및 (B)를 사용하여 이하에서 설명한다.
도 4의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 도시한 단면 모식도이다. 또한, 도 4의 (A) 및 (B)에서, 도 1에 도시된 부호와 같은 기능을 갖는 부분은 같은 해치 패턴으로 하고 부호는 생략되는 경우가 있다. 또한, 같은 기능을 갖는 부분에는 같은 부호를 붙이고, 그 자세한 설명은 생략되는 경우가 있다.
도 4의 (A) 및 (B)는 한 쌍의 전극 사이에 발광층(150)을 갖는 발광 소자의 구성예이다. 도 4의 (A)에 도시된 발광 소자(258)는, 기판(200)과 반대 방향으로 광을 추출하는 톱 이미션 발광 소자, 도 4의 (B)에 도시된 발광 소자(260)는 기판(200) 측으로 광을 추출하는 보텀 이미션 발광 소자이다. 다만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않고 발광 소자가 나타내는 광을 발광 소자가 형성되는 기판(200) 위 및 아래의 양쪽으로 추출하는 듀얼 이미션 발광 소자라도 좋다.
발광 소자(258) 및 발광 소자(260)는, 기판(200) 위에 전극(101)과, 전극(102)과, 전극(103)과, 전극(104)을 갖는다. 또한, 전극(101)과 전극(102) 사이, 전극(102)과 전극(103) 사이, 및 전극(102)과 전극(104) 사이에 발광층(150)을 갖는다. 또한, 전극(101)에 접촉하는 캐리어 주입층(111a)과, 전극(103) 및 전극(104)에 접촉하는 캐리어 주입층(111b)을 갖는다. 또한, 캐리어 수송층(112)과, 캐리어 수송층(118)과, 캐리어 주입층(119)을 갖는다. 또한, 발광층(150)은 발광층(120)과 발광층(130)을 갖는다.
발광층(120)과 발광층(130)은 서로 다른 색을 나타내는 기능을 갖는 발광 재료를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 발광층(120) 및 발광층(130)은 한쪽 또는 양쪽 모두 2층이 적층된 구성이라도 좋다. 2층의 발광층에 서로 다른 색을 나타내는 기능을 갖는 2종류의 발광 재료를 사용함으로써, 복수의 발광을 동시에 얻을 수 있다. 특히, 발광층(120)과 발광층(130)이 나타내는 발광에 의하여 백색이 되도록 각 발광층에 사용하는 발광 재료를 선택하면 바람직하다. 또한, 발광층(120) 또는 발광층(130)은 한쪽 또는 양쪽 모두 3층 이상이 적층된 구성이라도 좋고, 발광 재료를 갖지 않는 층이 포함되어도 좋다.
또한, 전극(101)은 도전막(101a)과, 도전막(101a) 위에 접촉하는 도전막(101b)을 갖는다. 또한, 전극(103)은 도전막(103a)과, 도전막(103a) 위에 접촉하는 도전막(103b)을 갖는다. 전극(104)은 도전막(104a)과, 도전막(104a) 위에 접촉하는 도전막(104b)을 갖는다.
발광 소자(258)는 톱 이미션 발광 소자이기 때문에, 전극(101), 전극(103), 및 전극(104)은 광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하고, 전극(102)은 광을 투과시키는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 발광 소자(260)는 보텀 이미션 발광 소자이기 때문에, 전극(101), 전극(103), 및 전극(104)은 광을 투과시키는 기능을 갖는 것이 바람직하고, 전극(102)은 광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
도 4의 (A)에 도시된 발광 소자(258) 및 도 4의 (B)에 도시된 발광 소자(260)는, 전극(101)과 전극(102)에 의하여 EL층이 끼워지는 영역(222B), 전극(102)과 전극(103)에 의하여 EL층이 끼워지는 영역(222G), 전극(102)과 전극(104)에 의하여 EL층이 끼워지는 영역(222R)을 갖는다. 또한, 영역(222B)과, 영역(222G)과, 영역(222R) 각각의 사이에는 격벽(145)을 갖는다. 격벽(145)은 절연성을 갖는다. 격벽(145)은 전극(101), 전극(103), 및 전극(104)의 단부를 덮고, 상기 전극과 중첩되는 개구부를 갖는다. 격벽(145)을 제공함으로써, 기판(200) 위의 전극을 전극(101), 전극(103), 및 전극(104)과 같이 각각 섬 형상으로 분리할 수 있다.
격벽(145)은 절연성을 가지면 좋고, 무기 재료 또는 유기 재료를 사용하여 형성된다. 이 무기 재료로서는, 산화실리콘, 산화질화실리콘, 질화산화실리콘, 질화실리콘, 산화알루미늄, 질화알루미늄 등을 들 수 있다. 상기 유기 재료로서는, 예를 들어, 아크릴 수지, 또는 폴리이미드 수지 등 감광성 수지 재료를 들 수 있다.
또한, 캐리어 주입층(111a)과 캐리어 주입층(111b)은, 격벽(145)과 중첩되는 영역에서 서로 중첩되는 영역을 가져도 좋다.
또한, 캐리어 주입층(111a)과 캐리어 주입층(111b)이 각각 다른 재료를 갖는 경우, 전극(101), 전극(103), 및 전극(104)에서, 각각 EL층에 대한 캐리어 주입성이 다른 구성인 것이 바람직하다.
예를 들어, 양극의 일함수보다 큰 이온화 퍼텐셜을 갖는 재료를 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)에 사용한 경우, 양극으로부터 EL층에 주입되는 정공과, 음극으로부터 EL층에 주입되는 전자가 재결합하는 영역(재결합 영역)이 비교적 양극 측에 긴밀히 분포한다. 한편, 양극의 일함수와 같은 정도 또는 작은 이온화 퍼텐셜을 갖는 재료를 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)에 사용한 경우, 정공과 전자가 재결합하는 영역(재결합 영역)은 비교적으로 음극 측에 긴밀히 분포한다.
또한, 도 4의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 발광층(150)이 복수 층(발광층(120) 및 발광층(130))으로 구성되는 경우, 정공 또는 전자의 주입성이 변화되고, 발광층(150)에서의 정공과 전자가 재결합하는 영역이 변화되면, 발광층(120)과 발광층(130)이 나타내는 광의 강도비가 변화된다. 따라서, 발광층(120)과 발광층(130)에서 나타내는 광의 색이 다른 경우, 발광 소자 전체로서 추출되는 광의 스펙트럼의 형상(각 파장 성분의 상대 강도 비율)이 변화된다. 즉, 영역(222B), 영역(222G), 및 영역(222R)이 나타내는 광의 색을 제어할 수 있다. 또한, 영역(222B), 영역(222G), 및 영역(222R)이 나타내는 발광을 각각 다르게 할 수 있다. 또한, 영역(222B), 영역(222G), 및 영역(222R)에서 다른 색의 광을 추출할 필요가 있는 경우, 상기 구성에 의하여 영역(222B), 영역(222G), 및 영역(222R)에서 각각 원하는 발광색이 되도록 발광 영역을 제어함으로써, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 발광 소자(258) 및 발광 소자(260)에서, 캐리어 주입층(111a)의 캐리어 주입성을 낮게 함으로써, 영역(222B)에서의 발광 영역이, 발광층(150) 내의 캐리어 수송층(112)에 가깝고 캐리어 수송층(118)으로부터 먼 영역, 즉 발광층(120)으로부터 더 많은 발광이 얻어지도록, 제어할 수 있다. 또한, 캐리어 주입층(111b)의 캐리어 주입성을 높게 함으로써, 영역(222G) 및 영역(222R)에서의 발광 영역이, 발광층(150) 내의 캐리어 수송층(112)으로부터 멀고 캐리어 수송층(118)에 가까운 영역, 즉 발광층(130)으로부터 더 많은 발광이 얻어지도록, 제어할 수 있다.
이 경우, 발광층(120)이 보라색, 청색, 및 청록색 중에서 선택되는 적어도 하나의 파장 영역에 발광 스펙트럼 피크를 나타내는 기능을 갖는 발광 재료를 가짐으로써 영역(222B)을 청색의 발광을 나타내는 구성으로 할 수 있다. 또한, 발광층(130)이 녹색, 황록색, 황색, 등색, 및 적색 중에서 선택되는 적어도 하나의 파장 영역에 발광 스펙트럼 피크를 나타내는 기능을 갖는 발광 재료를 가짐으로써, 영역(222G)을 녹색의 발광을 나타내는 구성, 영역(222R)을 적색의 발광을 나타내는 구성으로 할 수 있다. 이런 구성을 갖는 발광 소자(258) 또는 발광 소자(260)를 표시 장치의 화소에 사용함으로써, 풀컬러 표시가 가능한 표시 장치를 제작할 수 있다. 또한, 각 발광층의 막 두께는 같아도 좋고 달라도 좋다.
또한, 발광 소자(258) 및 발광 소자(260)는, 영역(222B), 영역(222G), 및 영역(222R)으로부터 나타내어지는 광이 추출되는 방향으로 각각 광학 소자(224B), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224R)를 갖는 기판(220)을 갖는다. 각 영역에서 나타내어지는 광은, 각 광학 소자를 통하여 발광 소자 외부에 사출된다. 즉, 영역(222B)으로부터 나타내어지는 광은 광학 소자(224B)를 통하여 사출되고, 영역(222G)으로부터 나타내어지는 광은 광학 소자(224G)를 통하여 사출되고, 영역(222R)으로부터 나타내어지는 광은 광학 소자(224R)를 통하여 사출된다.
또한, 광학 소자(224B), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224R)는, 입사되는 광으로부터 특정한 색을 나타내는 광을 선택적으로 투과시키는 기능을 갖는다. 예를 들어, 영역(222B)으로부터 나타내어지며 광학 소자(224B)를 통하여 사출되는 광은 청색을 나타내는 광이 되고, 영역(222G)으로부터 나타내어지며 광학 소자(224G)를 통하여 사출되는 광은 녹색을 나타내는 광이 되고, 영역(222R)으로부터 나타내어지며 광학 소자(224R)를 통하여 사출되는 광은 적색을 나타내는 광이 된다.
광학 소자(224R), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224B)에는 예를 들어 착색층(컬러 필터라고도 함), 밴드 패스 필터, 다층막 필터 등을 적용할 수 있다. 또한, 광학 소자에 색 변환 소자를 적용할 수 있다. 색 변환 소자는, 입사되는 광을, 그 광의 파장보다 긴 파장의 광으로 변환하는 광학 소자이다. 색 변환 소자로서, 퀀텀닷을 사용하는 소자이면 바람직하다. 퀀텀닷을 사용함으로써, 표시 장치의 색 재현성을 높일 수 있다.
또한, 광학 소자(224R), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224B) 위에 복수의 광학 소자를 중첩시켜 제공하여도 좋다. 다른 광학 소자로서는, 예를 들어 원 편광판이나 반사 방지막 등을 제공할 수 있다. 원 편광판을 표시 장치 중 발광 소자가 발하는 광이 추출되는 측에 제공하면, 표시 장치의 외부로부터 입사된 광이, 표시 장치의 내부에서 반사되어, 외부로 사출되는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 반사 방지막을 제공하면, 표시 장치의 표면에서 반사되는 외광을 약화시킬 수 있다. 이에 의하여, 표시 장치가 발하는 광을 선명하게 관찰할 수 있다.
또한, 도 4의 (A) 및 (B)에서, 각 광학 소자를 통하여 각 영역으로부터 사출되는 광을 청색(B)을 나타내는 광, 녹색(G)을 나타내는 광, 및 적색(R)을 나타내는 광으로서 각각 파선의 화살표로 모식적으로 나타내었다.
또한, 각 광학 소자들 사이에는 차광층(223)을 갖는다. 차광층(223)은 인접되는 영역으로부터 발하게 되는 광을 차광하는 기능을 갖는다. 또한, 차광층(223)을 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다.
차광층(223)으로서는, 외광의 반사를 억제하는 기능을 갖는다. 또는, 차광층(223)으로서는, 인접되는 발광 소자로부터 발하게 되는 광의 혼색을 방지하는 기능을 갖는다. 차광층(223)으로서는, 금속, 흑색 안료를 포함한 수지, 카본 블랙, 금속 산화물, 복수의 금속 산화물의 고용체를 포함하는 복합 산화물 등을 사용할 수 있다.
또한 발광 소자(258) 및 발광 소자(260)는 마이크로 캐비티 구조를 갖는 것이 바람직하다.
발광층(120) 및 발광층(130)으로부터 사출되는 광은 한 쌍의 전극(예를 들어 전극(101)과 전극(102)) 사이에서 공진된다. 또한, 발광층(120) 및 발광층(130)은 사출되는 광 중 원하는 파장의 광 강도가 강하게 되는 위치에 형성된다. 예를 들어, 전극(101)의 반사 영역으로부터 발광층(120)의 발광 영역까지의 광학 거리와, 전극(102)의 반사 영역으로부터 발광층(120)의 발광 영역까지의 광학 거리를 조정함으로써, 발광층(120)으로부터 사출되는 광 강도를 강하게 할 수 있다. 또한, 전극(103) 및 전극(104)의 반사 영역으로부터 발광층(130)의 발광 영역까지의 광학 거리와, 전극(102)의 반사 영역으로부터 발광층(130)의 발광 영역까지의 광학 거리를 조정함으로써, 발광층(130)으로부터 사출되는 광 강도를 강하게 할 수 있다. 즉, 복수의 발광층(여기서는 발광층(120) 및 발광층(130))을 적층하는 발광 소자의 경우, 발광층(120) 및 발광층(130) 각각의 경우의 광학 거리를 최적으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 전극(101), 전극(102), 전극(103), 및 전극(104)의 반사 영역을 엄밀히 결정하기는 어렵기 때문에, 전극(101), 전극(102), 전극(103), 및 전극(104)의 임의 영역을 반사 영역으로 가정함으로써, 발광층(120) 또는 발광층(130)으로부터 사출되는 광 강도를 강하게 하는 광학 거리를 도출하여도 좋다. 또한, 발광층(120) 및 발광층(130)의 발광 영역을 엄밀히 결정하기는 어렵기 때문에 발광층(120) 및 발광층(130)의 임의 영역을 발광 영역으로 가정함으로써, 발광층(120) 및 발광층(130)으로부터 사출되는 광 강도를 강하게 하는 광학 거리를 도출하여도 좋다.
또한, 발광 소자(258) 및 발광 소자(260)에서는, 각 영역에서 도전막(도전막(101b), 도전막(103b), 및 도전막(104b))의 두께를 조정함으로써 발광층(120) 및 발광층(130)으로부터 나타내어지는 광 중 원하는 파장의 광 강도를 강하게 할 수 있다. 또한, 각 영역에서 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)의 두께를 다르게 함으로써 발광층(120) 및 발광층(130)으로부터 나타내어지는 광 중 원하는 파장의 광 강도를 강하게 하여도 좋다.
예를 들어, 전극(101), 전극(102), 전극(103), 및 전극(104)에서 광을 반사하는 기능을 갖는 도전성 재료의 굴절률이 발광층(120) 또는 발광층(130)의 굴절률보다 작은 경우에는, 전극(101)이 갖는 도전막(101b)의 막 두께를 전극(101)과 전극(102) 사이의 광학 거리가 mBλB/2(mB는 자연수, λB는 영역(222B)에서 강하게 되는 광의 파장을 각각 나타냄)가 되도록 조정한다. 이와 마찬가지로, 전극(103)이 갖는 도전막(103b)의 막 두께를 전극(103)과 전극(102) 사이의 광학 거리가 mGλG/2(mG는 자연수, λG는 영역(222G)에서 강하게 되는 광의 파장을 각각 나타냄)가 되도록 조정한다. 또한 전극(104)이 갖는 도전막(104b)의 막 두께를 전극(104)과 전극(102) 사이의 광학 거리가 mRλR/2(mR은 자연수, λR은 영역(222R)에서 강하게 되는 광의 파장을 각각 나타냄)가 되도록 조정한다.
상술한 바와 같이, 마이크로 캐비티 구조를 제공하고 각 영역의 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리를 조정함으로써, 각 전극 근방의 광의 산란 및 광의 흡수를 억제하여, 높은 광 추출 효율을 구현할 수 있다. 또한, 상기 구성에서는, 도전막(101b), 도전막(103b), 및 도전막(104b)은 광을 투과시키는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 도전막(101b), 도전막(103b), 및 도전막(104b)을 구성하는 재료는 서로 같아도 좋고 달라도 좋다. 또한, 도전막(101b), 도전막(103b), 및 도전막(104b)은 각각 2층 이상의 층이 적층된 구성이라도 좋다.
또한, 도 4의 (A)에 도시된 발광 소자(258)는 톱 이미션 발광 소자이기 때문에, 도전막(101a), 도전막(103a), 및 도전막(104a)은 광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 전극(102)은 광을 투과시키는 기능과 광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 도 4의 (B)에 도시된 발광 소자(260)는 보텀 이미션 발광 소자이기 때문에, 도전막(101a), 도전막(103a), 및 도전막(104a)은 광을 투과시키는 기능과 광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 전극(102)은 광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 발광 소자(258) 및 발광 소자(260)에서, 도전막(101a), 도전막(103a), 및 도전막(104a)에 같은 재료를 사용하여도 좋고, 다른 재료를 사용하여도 좋다. 도전막(101a), 도전막(103a), 및 도전막(104a)에 같은 재료를 사용하는 경우, 발광 소자(258) 및 발광 소자(260)의 제작 비용을 저감할 수 있다. 또한, 도전막(101a), 도전막(103a), 및 도전막(104a)은 각각 2층 이상의 층이 적층된 구성이라도 좋다.
상술한 바와 같이, 발광 소자(250)에서 예시한 캐리어 주입층을 갖는 발광 소자(258) 또는 발광 소자(260)를 표시 장치의 화소에 사용함으로써, 발광 효율이 높은 표시 장치를 제작할 수 있다. 즉, 발광 소자(258) 또는 발광 소자(260)를 갖는 표시 장치는 소비 전력의 저감이 가능하다.
또한, 발광 소자(258) 및 발광 소자(260)의 다른 구성에 대해서는 발광 소자(250), 발광 소자(252), 발광 소자(254), 및 발광 소자(256)의 구성을 참작하면 좋다.
<발광 소자의 구성예 6>
다음에, 도 4에 도시된 발광 소자(258) 및 발광 소자(260)와 다른 구성예에 대하여 도 5의 (A) 및 (B)를 사용하여 이하에서 설명한다.
도 5의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 도시한 단면 모식도이다. 또한, 도 5의 (A) 및 (B)에서, 도 4의 (A) 및 (B)에 도시된 부호와 같은 기능을 갖는 부분은 같은 해치 패턴으로 하고 부호는 생략되는 경우가 있다. 또한, 같은 기능을 갖는 부분에는 같은 부호를 붙이고, 그 자세한 설명은 생략되는 경우가 있다.
도 5의 (A) 및 (B)는 한 쌍의 전극 사이에 발광층(150)을 갖는 발광 소자의 구성예이다. 도 5의 (A)에 도시된 발광 소자(262)는, 기판(200)과 반대 방향으로 광을 추출하는 톱 이미션 발광 소자, 도 5의 (B)에 도시된 발광 소자(264)는 기판(200) 측으로 광을 추출하는 보텀 이미션 발광 소자이다. 다만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않고 발광 소자가 나타내는 광을 발광 소자가 형성되는 기판(200) 위 및 아래의 양쪽으로 추출하는 듀얼 이미션 발광 소자라도 좋다.
발광 소자(262) 및 발광 소자(264)는, 기판(200) 위에 전극(101)과, 전극(102)과, 전극(103)을 갖는다. 또한, 전극(101)과 전극(102) 사이, 및 전극(102)과 전극(103) 사이에 발광층(150)을 갖는다. 또한 캐리어 수송층(112)과, 캐리어 수송층(118)과, 캐리어 주입층(119)을 갖는다. 또한, 발광층(150)은 발광층(120)과 발광층(130)을 갖는다.
발광층(120)과 발광층(130)은 서로 다른 색을 나타내는 기능을 갖는 발광 재료를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 발광층(120) 및 발광층(130)은 한쪽 또는 양쪽 모두 2층이 적층된 구성이라도 좋다. 2층의 발광층에 서로 다른 색을 나타내는 기능을 갖는 2종류의 발광 재료를 사용함으로써, 복수의 발광을 동시에 얻을 수 있다. 특히, 발광층(120)과 발광층(130)이 나타내는 발광에 의하여 백색이 되도록, 각 발광층에 사용하는 발광 재료를 선택하면 바람직하다. 또한, 발광층(120) 또는 발광층(130)은 한쪽 또는 양쪽 모두 3층 이상이 적층된 구성이라도 좋고, 발광 재료를 갖지 않는 층이 포함되어도 좋다.
또한, 발광 소자(262) 및 발광 소자(264)는, 전극(101)과 전극(102)에 의하여 EL층이 끼워지는 영역(222B) 및 영역(222G), 전극(102)과 전극(103)에 의하여 EL층이 끼워지는 영역(222R)을 갖는다. 영역(222B)에서는 전극(101)에 접촉하는 캐리어 주입층(111a)을 갖고, 영역(222G)에서는 전극(101)에 접촉하는 캐리어 주입층(111b)을 갖고, 영역(222R)에서는 전극(103)에 접촉하는 캐리어 주입층(111b)을 갖는다.
또한, 도 5의 (A)에 도시된 발광 소자(262)에서, 전극(101)은 도전막(101a)과, 도전막(101a) 위의 도전막(101b)과, 도전막(101a) 아래의 도전막(101c)을 갖는다. 또한, 전극(103)은 도전막(103a)과, 도전막(103a) 위의 도전막(103b)과, 도전막(103a) 아래의 도전막(103c)을 갖는다. 즉, 발광 소자(262)는, 도전막(101a)이 도전막(101b)과 도전막(101c)에 의하여 끼워진 전극(101)의 구성을 갖고, 또한 도전막(103a)이 도전막(103b)과 도전막(103c)에 의하여 끼워진 전극(103)의 구성을 갖는다.
발광 소자(262)에서, 도전막(101b)과 도전막(101c)은 다른 재료로 형성되어도 좋고, 같은 재료로 형성되어도 좋다. 또한, 도전막(103b)과 도전막(103c)은 다른 재료로 형성되어도 좋고, 같은 재료로 형성되어도 좋다. 전극(101) 및/또는 전극(103)이, 도전막(101a), 도전막(103a)을 같은 도전성 재료로 끼우는 구성을 갖는 경우, 에칭 공정에 의한 패턴 형성이 용이해지기 때문에 바람직하다.
또한, 발광 소자(262)를, 도전막(101b) 및 도전막(101c) 중 어느 한쪽, 또는 도전막(103b) 및 도전막(103c) 중 어느 한쪽만 갖는 구성으로 하여도 좋다.
발광 소자(262)는 톱 이미션 발광 소자이기 때문에, 전극(101) 및 전극(103)은 광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하고, 전극(102)은 광을 투과시키는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 발광 소자(264)는 보텀 이미션 발광 소자이기 때문에, 전극(101) 및 전극(103)은 광을 투과시키는 기능을 갖는 것이 바람직하고, 전극(102)은 광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 캐리어 주입층(111a)과 캐리어 주입층(111b)이 각각 다른 재료를 갖는 경우, 전극(101)과 전극(103)에서 각각 EL층에 대한 캐리어 주입성이 다른 구성인 것이 바람직하다.
예를 들어, 발광 소자(262) 및 발광 소자(264)에서, 캐리어 주입층(111a)의 캐리어 주입성을 낮게 함으로써, 영역(222B)에서의 발광 영역이, 발광층(150) 내의 캐리어 수송층(112)에 가깝고 캐리어 수송층(118)으로부터 먼 영역, 즉 발광층(120)으로부터 더 많은 발광이 얻어지도록, 제어할 수 있다. 또한, 캐리어 주입층(111b)의 캐리어 주입성을 높게 함으로써, 영역(222G) 및 영역(222R)에서의 발광 영역이, 발광층(150) 내의 캐리어 수송층(112)으로부터 멀고 캐리어 수송층(118)에 가까운 영역, 즉 발광층(130)으로부터 더 많은 발광이 얻어도록, 제어할 수 있다.
이 경우, 발광층(120)이 보라색, 청색, 및 청록색 중에서 선택되는 적어도 하나의 파장 영역에 발광 스펙트럼 피크를 나타내는 기능을 갖는 발광 재료를 가짐으로써, 영역(222B)을 청색의 발광을 나타내는 구성으로 할 수 있다. 또한, 발광층(130)이 녹색, 황록색, 황색, 등색, 및 적색 중에서 선택되는 적어도 하나의 파장 영역에 발광 스펙트럼 피크를 나타내는 기능을 갖는 발광 재료를 가짐으로써, 영역(222G)을 녹색의 발광을 나타내는 구성, 영역(222R)을 적색의 발광을 나타내는 구성으로 할 수 있다. 이런 구성을 갖는 발광 소자(262) 또는 발광 소자(264)를 표시 장치의 화소에 사용함으로써, 풀컬러 표시가 가능한 표시 장치를 제작할 수 있다. 또한, 각 발광층의 막 두께는 같아도 좋고 달라도 좋다.
또한, 영역(222B)에서 전극(101)과 캐리어 주입층(111a)의 막 두께를 조정함으로써, 전극(101)의 반사 영역으로부터 발광층(120)의 발광 영역까지의 광학 거리와, 전극(102)의 반사 영역으로부터 발광층(120)의 발광 영역까지의 광학 거리를 발광층(120)으로부터 사출되는 광 강도를 강하게 하도록 조정할 수 있고, 영역(222B)에서 원하는 파장의 광 강도를 강하게 할 수 있다. 또한, 영역(222G)에서 전극(101)과 캐리어 주입층(111b)의 막 두께를 조정함으로써, 전극(101)의 반사 영역으로부터 발광층(130)의 발광 영역까지의 광학 거리와, 전극(102)의 반사 영역으로부터 발광층(130)의 발광 영역까지의 광학 거리를, 발광층(130)으로부터 사출되는 광 강도를 강하게 하도록 조정할 수 있고, 영역(222G)에서 원하는 파장의 광 강도를 강하게 할 수 있다. 또한, 영역(222R)에서 전극(103)과 캐리어 주입층(111b)의 막 두께를 조정함으로써, 전극(103)의 반사 영역으로부터 발광층(130)의 발광 영역까지의 광학 거리와, 전극(102)의 반사 영역으로부터 발광층(130)의 발광 영역까지의 광학 거리를, 발광층(130)으로부터 사출되는 광 강도가 강하게 되도록 조정할 수 있고, 영역(222R)에서 원하는 파장의 광 강도를 강하게 할 수 있다.
또한 발광 소자(262) 및 발광 소자(264)는 마이크로 캐비티 구조를 갖는 것이 바람직하다.
발광 소자(262)가 마이크로 캐비티 구조를 갖는 경우, 도전막(101b) 및 도전막(103b)은 광을 투과시키는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 도전막(101b) 및 도전막(103b)의 막 두께를 조정함으로써, 영역(222B), 영역(222G), 및 영역(222R)의 각 영역이 나타내는 광 강도를 강하게 할 수 있다.
상기 구성에서, 영역(222B), 영역(222G), 및 영역(222R)에서 강하게 하는 광의 파장이 다르기 때문에, 각 영역의 광학 거리는 서로 다른 광학 거리가 된다. 본 발명의 일 형태의 발광 소자(262) 및 발광 소자(264)에서는 영역(222B)과 영역(222G)에서 전극 구조가 동일하기 때문에, 패턴 형성에 필요한 포토마스크 수를 줄일 수 있고, 제작 비용을 저감할 수 있다. 또한, 영역(222G)과 영역(222R)에서 캐리어 주입층(111b)의 구조가 동일하기 때문에, 패턴 형성에 필요한 섀도우 마스크 수를 줄일 수 있고, 제작 비용을 저감할 수 있다. 또한, 발광 소자의 제작 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 발광 소자(262) 및 발광 소자(264)에서, 전극(101)과 전극(103)에 같은 재료를 사용하여도 좋고, 다른 재료를 사용하여도 좋다. 전극(101)과 전극(103)에 같은 재료를 사용하는 경우, 상기 발광 소자의 제작 비용을 저감할 수 있다. 또한, 전극(101)과 전극(103), 또는 도전막(101a), 도전막(101b), 도전막(101c), 도전막(103a), 도전막(103b), 및 도전막(103c)은 각각 2층 이상의 층이 적층된 구성이라도 좋다.
상술한 바와 같이, 발광 소자(250)의 경우에 예시한 캐리어 주입층을 갖는 발광 소자(262) 또는 발광 소자(264)를 표시 장치의 화소에 사용함으로써, 발광 효율이 높은 표시 장치를 제작할 수 있다. 또한, 제작 과정에서의 성막 공정 수가 비교적으로 적은 표시 장치를 제작할 수 있다. 즉, 발광 소자(262) 또는 발광 소자(264)를 갖는 표시 장치는, 소비 전력이 저감될 수 있다. 또한, 상기 표시 장치는, 제작되기 쉬운 표시 장치이다.
또한, 발광 소자(262) 및 발광 소자(264)의 다른 구성에 대해서는 발광 소자(258) 또는 발광 소자(260)의 구성을 참작하면 좋다.
<발광 소자의 구성 요소>
다음에 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자의 구성 요소의 자세한 사항에 대하여 이하에서 설명한다.
≪정공 주입층≫
캐리어 주입층(111), 캐리어 주입층(111a), 및 캐리어 주입층(111b), 또는 캐리어 주입층(119), 캐리어 주입층(119a), 및 캐리어 주입층(119b)이 정공 주입층인 경우, 정공 주입층으로서는 한 쌍의 전극 중 한쪽(전극(101) 또는 전극(102))으로부터의 정공 주입 장벽을 저감함으로써 정공 주입을 촉진하는 기능을 갖고, 예를 들어 전이 금속 산화물, 프탈로사이아닌 유도체, 또는 방향족 아민 등에 의하여 형성된다. 전이 금속 산화물로서는, 예를 들어 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물 등을 들 수 있다. 프탈로사이아닌 유도체로서는, 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc)이나 구리 프탈로사이아닌(약칭: CuPC) 등의 금속 프탈로사이아닌 등을 들 수 있다. 방향족 아민으로서는 벤지딘 유도체나 페닐렌다이아민 유도체 등을 들 수 있다. 폴리싸이오펜이나 폴리아닐린 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있고, 예를 들어 자기 도핑된 폴리싸이오펜인 폴리(에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(약칭: PEDOT/PSS) 등이 대표적인 예이다.
정공 주입층으로서, 정공 수송성 재료(도너 재료)와 이에 대하여 전자 수용성을 나타내는 재료(억셉터 재료)의 복합 재료를 갖는 층을 사용할 수도 있다. 또는, 전자 수용성을 나타내는 재료를 포함하는 층과 정공 수송성 재료를 포함하는 층의 적층을 사용하여도 좋다. 이들 재료 사이에서는, 정상(定常) 상태, 또는 전계 존재하에서 전하의 수수(授受)가 가능하다. 전자 수용성을 나타내는 재료로서는 퀴노다이메테인 유도체, 클로라닐 유도체, 헥사아자트라이페닐렌 유도체 등의 유기 억셉터를 들 수 있다. 구체적으로는, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐, 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(약칭: HAT-CN) 등의 전자 흡인기(할로젠기 또는 사이아노기)를 갖는 화합물이다. 또한, 전이 금속 산화물, 예를 들어 제 4 족~제 8 족 금속의 산화물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화나이오븀, 산화탄탈럼, 산화크로뮴, 산화몰리브데넘, 산화텅스텐, 산화망가니즈, 산화레늄 등이 있다. 이들 중에서도 산화몰리브데넘은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮으며 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
정공 수송성 재료로서는, 전자보다 정공의 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있으며, 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 재료인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어 방향족 아민, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 스틸벤 유도체 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 정공 수송성 재료는 고분자 화합물이라도 좋다.
이들 정공 수송성이 높은 재료로서, 예를 들어 방향족 아민 화합물로서는 N,N'-다이(p-톨릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 들 수 있다.
또한, 카바졸 유도체로서는, 구체적으로는 예를 들어 3-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA1), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA2), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-(1-나프틸)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzTPN2), 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1) 등을 들 수 있다.
또한, 카바졸 유도체로서는 이 외에, 예를 들어 4,4'-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸일)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸일)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 사용할 수 있다.
또한, 방향족 탄화수소로서는, 예를 들어 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-뷰틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센, 9,9'-바이안트릴, 10,10'-다이페닐-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-바이안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌 등을 들 수 있다. 또한, 이 외에 펜타센, 코로넨 등도 사용할 수 있다. 이와 같이, 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지며 탄소수 14~42의 방향족 탄화수소를 사용하는 것이 더 바람직하다.
또한, 방향족 탄화수소는 바이닐 골격을 가져도 좋다. 바이닐기를 갖는 방향족 탄화수소의 예로서는 4,4'-비스(2,2-다이페닐바이닐)바이페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-다이페닐바이닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등을 들 수 있다.
또한, 예를 들어 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
또한, 정공 수송성이 높은 재료로서는, 예를 들어, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4',4"-트리스(카바졸-9-일)트라이페닐아민(약칭: TCTA), 4,4',4"-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: 1'-TNATA), 4,4',4"-트리스(N,N-다이페닐아미노)트라이페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-N-{9,9-다이메틸-2-[N'-페닐-N'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노]-9H-플루오렌-7-일}페닐아민(약칭: DFLADFL), N-(9,9-다이메틸-2-다이페닐아미노-9H-플루오렌-7-일)다이페닐아민(약칭: DPNF), 2-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPASF), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4"-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4"-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 4-페닐다이페닐-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)아민(약칭: PCA1BP), N,N'-비스(9-페닐카바졸-3-일)-N,N'-다이페닐벤젠-1,3-다이아민(약칭: PCA2B), N,N',N"-트라이페닐-N,N',N"-트리스(9-페닐카바졸-3-일)벤젠-1,3,5-트라이아민(약칭: PCA3B), N-(4-바이페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCBiF) , N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF), 2-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: PCASF), 2,7-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPA2SF), N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-(4-페닐)페닐아닐린(약칭: YGA1BP), N,N'-비스[4-(카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐-9,9-다이메틸플루오렌-2,7-다이아민(약칭: YGA2F) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 또한, 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP), 1,3-비스(N-카바졸일)벤젠(약칭: mCP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II), 4,4',4"-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 1,3,5－트라이(다이벤조싸이오펜－4－일)-벤젠(약칭: DBT3P－II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV), 4-[3-(트라이페닐렌-2-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: mDBTPTp-II) 등의 아민 화합물, 카바졸 화합물, 싸이오펜 화합물, 퓨란 화합물, 플루오렌 화합물, 트라이페닐렌 화합물, 페난트렌 화합물 등을 사용할 수 있다. 여기서 설명한 물질은, 주로 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 다만, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 이들 이외의 물질을 사용하여도 좋다.
≪전자 주입층≫
캐리어 주입층(111), 캐리어 주입층(111a), 및 캐리어 주입층(111b), 또는 캐리어 주입층(119), 캐리어 주입층(119a), 및 캐리어 주입층(119b)이 전자 주입층인 경우, 전자 주입층은, 한 쌍의 전극 중 한쪽(전극(101) 또는 전극(102))으로부터의 전자 주입 장벽을 저감함으로써 전자 주입을 촉진하는 기능을 갖고, 예를 들어 제 1 족 금속, 제 2 족 금속, 또는 이들의 산화물, 할로젠화물, 탄산염 등이 사용될 수 있다. 또한, 전자 수송성 재료와, 이에 대하여 전자 공여성(도너성)을 나타내는 재료의 복합 재료를 사용할 수도 있다. 전자 공여성을 나타내는 재료로서는 제 1 족 금속, 제 2 족 금속, 또는 이들의 산화물 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 불화 리튬(LiF), 불화 세슘(CsF), 불화 칼슘(CaF2), 및 리튬 산화물(LiOx) 등의 알칼리 금속, 및 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 불화 어븀(ErF3) 등과 같은 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 전자 주입층에 전자화물(electride)을 사용하여도 좋다. 상기 전자화물로서는, 예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등을 들 수 있다.
또한, 전자 주입층에 유기 재료(억셉터 재료)와 전자 공여체(도너 재료)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 사용하여도 좋다. 이런 복합 재료는 전자 공여체에 의하여 유기 재료에 전자가 발생되므로, 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 이 경우, 유기 재료로서는, 발생된 전자의 수송이 우수한 재료(전자 수송성 재료)인 것이 바람직하고, 구체적으로는 예를 들어 금속 착물 및 헤테로 방향족 화합물 등의 전자 수송성 재료를 사용할 수 있다. 전자 공여체로서는, 유기 재료에 대하여 전자 공여성을 나타내는 물질이면 좋다. 구체적으로는, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 희토류 금속이 바람직하고, 예를 들어 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 어븀, 이터븀 등을 들 수 있다. 또한, 알칼리 금속 산화물 및 알칼리 토금속 산화물이 바람직하고, 예를 들어 리튬산화물, 칼슘산화물, 바륨산화물 등을 들 수 있다. 또한, 산화마그네슘과 같은 루이스 염기를 사용할 수도 있다. 또한, 테트라싸이아풀발렌(약칭: TTF) 등의 유기 재료를 사용할 수도 있다.
전자 수송성 재료로서는, 정공보다 전자의 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있고, 1×10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 재료인 것이 바람직하고, 함질소 헤테로 방향족 화합물과 같은 π전자 부족형 헤테로 방향족, 및 금속 착물 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 퀴놀린 배위자, 벤조퀴놀린 배위자, 옥사졸 배위자, 또는 싸이아졸 배위자를 갖는 금속 착물을 들 수 있다. 또한, 예를 들어 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 및 피리미딘 유도체 등을 들 수 있다.
구체적으로는, 예를 들어, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀라토)아연(II)(약칭: Znq) 등 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착물 등을 들 수 있다. 또한, 이 외에 비스[2-(2-벤즈옥사졸일)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸일)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등 옥사졸계, 싸이아졸계 배위자를 갖는 금속 착물 등도 사용할 수 있다. 또한 금속 착물 외에도 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II), 바소페난트롤린(약칭: Bphen), 바소큐프로인(약칭: BCP) 등의 헤테로 고리 화합물, 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 2-[4-(3,6-다이페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2CzPDBq-III), 7-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 7mDBTPDBq-II), 및 6-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-II), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm) 등의 다이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물, 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn) 등의 트라이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리딘 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물, 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 헤테로 방향족 화합물도 사용할 수 있다. 또한, 폴리(2,5-피리딘다이일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-다이일)](약칭: PF-Py), 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-바이피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy)과 같은 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 여기서 설명한 물질은, 주로 1×10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 정공보다 전자의 수송성이 높은 물질이면 상기 이외의 물질을 사용하여도 좋다.
≪정공 수송층≫
정공 수송층은 정공 수송성 재료를 포함하는 층이다. 캐리어 수송층(112) 또는 캐리어 수송층(118)이 정공 수송층인 경우, 정공 수송성 재료에는 정공 주입층의 재료로서 예시한 재료를 사용할 수 있다. 정공 수송층은 정공 주입층에 주입된 정공을 발광층(150)으로 수송하는 기능을 갖기 때문에, 정공 주입층의 HOMO 준위와 같거나, 또는 가까운 HOMO 준위를 갖는 것이 바람직하다. 또는, 정공 주입층의 HOMO 준위보다 낮은 HOMO 준위를 갖는 정공 수송층을 사용함으로써, 발광층(150)에 대한 정공 주입을 억제할 수 있기 때문에, 발광층(150)에서의 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 제어할 수 있다.
상기 정공 수송성 재료는 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 다만, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 이들 이외의 물질을 사용하여도 좋다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층은, 단층뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것이라도 좋다.
≪전자 수송층≫
전자 수송층은 전자 주입층을 통하여 한 쌍의 전극 중 다른 쪽(전극(101) 또는 전극(102))으로부터 주입된 전자를 발광층(150)으로 수송하는 기능을 갖는다. 캐리어 수송층(112) 또는 캐리어 수송층(118)이 전자 수송층인 경우, 전자 수송성 재료는, 정공보다 전자의 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있고, 1×10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 재료인 것이 바람직하다. 전자 수송성 재료로서는, 예를 들어 함질소 헤테로 방향족 화합물과 같은 π전자 부족형 헤테로 방향족 및 금속 착물 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 전자 주입층에 사용할 수 있는 전자 수송성 재료로서 든 퀴놀린 배위자, 벤조퀴놀린 배위자, 옥사졸 배위자, 또는 싸이아졸 배위자를 갖는 금속 착물, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 비리미딘 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 정공보다 전자의 수송성이 높은 물질이면, 상기 이외의 물질을 전자 수송층으로서 사용하여도 좋다. 또한, 캐리어 수송층(118)은 단층뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것이라도 좋다.
또한, 전자 수송층과 발광층(150) 사이에 전자 캐리어의 이동을 제어하는 층을 제공하여도 좋다. 이것은, 상술한 바와 같은 전자 수송성이 높은 재료에 전자 트랩성이 높은 물질을 소량 첨가한 층이고, 전자 캐리어의 이동을 억제함으로써 캐리어 밸런스를 조절할 수 있다. 이러한 구성은, 전자가 발광층을 관통함으로 인하여 발생되는 문제(예를 들어 소자 수명의 저하)의 억제에 큰 효과를 발휘한다.
≪발광층≫
발광층(150)이 갖는 발광층(120) 및 발광층(130) 중 한쪽은 보라색, 청색, 및 청록색 중에서 선택되는 적어도 하나의 파장 영역에 발광 스펙트럼 피크를 나타내는 기능을 갖는 제 1 발광 재료를 갖는다. 또한, 다른 쪽은 녹색, 황록색, 황색, 등색, 및 적색 중에서 선택되는 적어도 하나의 파장 영역에 발광 스펙트럼 피크를 나타내는 기능을 갖는 제 2 발광 재료를 갖는다. 또한, 각 발광층은 발광 재료에 더하여 호스트 재료를 포함하여 구성된다. 호스트 재료로서는, 전자 수송성 재료 및 정공 수송성 재료 중 한쪽 또는 양쪽을 갖는 구성이 바람직하다.
또한, 제 1 발광 재료 및 제 2 발광 재료로서는, 단일항 들뜬 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 기능을 갖는 발광 재료, 또는 삼중항 들뜬 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 기능을 갖는 발광 재료를 사용할 수 있다. 또한, 상기 발광 재료의 예를 이하에 들 수 있다.
단일항 들뜬 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 기능을 갖는 발광 재료로서는, 형광을 발하는 물질을 들 수 있고, 예를 들어, 5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), 4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPBA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌(약칭: TBP), N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-비스(다이벤조퓨란-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FrAPrn), N,N'-비스(다이벤조싸이오펜-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6ThAPrn), N,N"-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N",N",N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린30, N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPA), N,N,9-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린6, 쿠마린545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 5,12-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT), 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-아이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM), 5,10,15,20-테트라페닐비스벤조[5,6]인데노[1,2,3-cd:1',2',3'-lm]페릴렌 등의 안트라센 골격, 테트라센 골격, 크리센 골격, 페난트렌 골격, 피렌 골격, 페릴렌 골격, 스틸벤 골격, 아크리돈 골격, 쿠마린 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격 등을 갖는 물질을 사용할 수 있다.
또한, 삼중항 들뜬 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 기능을 갖는 발광 재료로서는, 예를 들어 인광을 발하는 물질을 들 수 있다.
청색 또는 녹색에 발광 피크를 갖는 물질로서는, 예를 들어 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: Ir(mpptz-dmp)3), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸라토)이리듐(III)(약칭: Ir(Mptz)3), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸라토]이리듐(III)(약칭: Ir(iPrptz-3b)3), 트리스[3-(5-바이페닐)-5-아이소프로필-4-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸라토]이리듐(III)(약칭: Ir(iPr5btz)3)과 같은 4H-트라이아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착물, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트라이아졸라토]이리듐(III)(약칭: Ir(Mptz1-mp)3), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸라토)이리듐(III)(약칭: Ir(Prptz1-Me)3)과 같은 1H-트라이아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착물, fac-트리스[1-(2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: Ir(iPrpmi)3), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디나토]이리듐(III)(약칭: Ir(dmpimpt-Me)3)과 같은 이미다졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착물, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2 ']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸일)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디나토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: Ir(CF3ppy)2(pic)), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2 ']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIr(acac))와 같은 전자 흡인기를 갖는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 이리듐 착물을 들 수 있다. 상기 중에서도, 4H-트라이아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착물은 신뢰성 및 발광 효율이 우수하기 때문에 특히 바람직하다.
또한, 녹색 또는 황색에 발광 피크를 갖는 물질로서는, 예를 들어 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppm)3), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tBuppm)3), (아세틸아세토나토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppm)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tBuppm)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[4-(2-노보닐)-6-페닐피리미디나토]이리듐(III)(약칭: Ir(nbppm)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디나토]이리듐(III)(약칭: Ir(mpmppm)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스{4,6-다이메틸-2-[6-(2,6-다이메틸페닐)-4-피리미디닐-κN3]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: Ir(dmppm-dmp)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(4,6-다이페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: Ir(dppm)2(acac))과 같은 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착물, (아세틸아세토나토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppr-Me)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppr-iPr)2(acac))과 같은 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착물, 트리스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(ppy)2(acac)), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bzq)2(acac)), 트리스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)(약칭: Ir(bzq)3), 트리스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)(약칭: Ir(pq)3), 비스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pq)2(acac))와 같은 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착물, 비스(2,4-다이페닐-1,3-옥사졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(dpo)2(acac)), 비스{2-[4'-(퍼플루오로페닐)페닐]피리디나토-N,C2'}이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(p-PF-ph)2(acac)), 비스(2-페닐벤조싸이아졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bt)2(acac)) 등의 유기 금속 이리듐 착물 외에, 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: Tb(acac)3(Phen))과 같은 희토류 금속 착물을 들 수 있다. 상기 중에서도, 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착물은, 신뢰성 및 발광 효율이 매우 우수하기 때문에 특히 바람직하다.
또한, 황색 또는 적색에 발광 피크를 갖는 물질로서는, 예를 들어 (다이아이소뷰티릴메타나토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디나토]이리듐(III)(약칭: Ir(5mdppm)2(dibm)), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디나토](다이피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭: Ir(5mdppm)2(dpm)), 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디나토](다이피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭: Ir(d1npm)2(dpm))과 같은 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착물, (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tppr)2(acac)), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지나토)(다이피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tppr)2(dpm)), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착물이나, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)(약칭: Ir(piq)3), 비스(1-페닐아이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2(acac))와 같은 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착물 외에, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(II)(약칭: PtOEP)와 같은 백금 착물, 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(DBM)3(Phen)), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(TTA)3(Phen))과 같은 희토류 금속 착물을 들 수 있다. 상기 중에서도 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착물은 신뢰성 및 발광 효율이 매우 우수하기 때문에 특히 바람직하다. 또한, 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착물은, 색도가 좋은 적색 발광이 얻어진다.
발광층의 호스트 재료로서 사용할 수 있는 재료로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀라토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤즈옥사졸일)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸일)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착물, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 바소페난트롤린(약칭: Bphen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11) 등의 헤테로 고리 화합물, NPB, TPD, BSPB 등의 방향족 아민 화합물을 들 수 있다. 또한, 안트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 크리센 유도체, 다이벤조[g,p]크리센 유도체 등의 축합 다환 방향족 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), N,N-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: CzA1PA), 4-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: DPhPA), YGAPA, PCAPA, N,9-다이페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPBA), 2PCAPA, 6,12-다이메톡시-5,11-다이페닐크리센, DBC1, 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 3,6-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: DPCzPA), 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)바이페닐-4'-일}안트라센(약칭: FLPPA), 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,9'-바이안트릴(약칭: BANT), 9,9'-(스틸벤-3,3'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS), 9,9'-(스틸벤-4,4'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS2), 1,3,5-트라이(1-피렌일-벤젠(약칭: TPB3), 5,12-다이페닐테트라센, 5,12-비스(바이페닐-2-일)테트라센 등을 들 수 있다. 이들 및 다양한 물질 중에서, 상기 발광 재료의 에너지 갭보다 큰 에너지 갭을 갖는 물질을 1종류 또는 복수 종류 선택하여 사용하면 좋다. 또한, 발광 재료가 인광을 발하는 물질인 경우, 호스트 재료로서는, 발광 재료의 삼중항 들뜬 에너지(기저 상태와 삼중항 들뜬 상태 사이의 에너지 차이)보다 삼중항 들뜬 에너지가 큰 물질을 선택하면 좋다.
또한, 발광층의 호스트 재료로서 복수 재료를 사용하는 경우, 들뜬 착물(엑시플렉스, 엑시플렉스, 또는 Exciplex라고도 함)을 형성하는 2종류의 화합물을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 다양한 캐리어 수송성 재료를 적절히 사용할 수 있지만, 들뜬 착물을 효율적으로 형성하기 위해서는, 전자 수송성 재료와 정공 수송성 재료를 조합하는 것이 특히 바람직하다.
왜냐하면, 전자 수송성 재료와 정공 수송성 재료를 조합하여 들뜬 착물을 형성하는 호스트 재료로 하는 경우, 전자 수송성 재료 및 정공 수송성 재료의 혼합 비율을 조절함으로써, 발광층에서의 정공과 전자의 캐리어 밸런스를 최적화하는 것이 용이해진다. 발광층에서의 정공과 전자의 캐리어 밸런스를 최적화함으로써, 발광층 내에서 전자와 정공의 재결합이 일어나는 영역이 치우치는 것을 억제할 수 있다. 재결합이 일어나는 영역이 치우치는 것을 억제함으로써, 발광 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
전자 수송성 재료로서는, 함질소 헤테로 방향족 화합물 등의 π전자 부족형 헤테로 방향족 및 금속 착물 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 전자 주입층 또는 전자 수송층에 사용할 수 있는 전자 수송성 재료를 사용할 수 있다. 이 중에서도, 피리딘 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물, 다이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물, 및 트라이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물은, 신뢰성이 양호하여 바람직하다. 특히, 다이아진(피리미딘 및 피라진) 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물 및 트라이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물은 전자 수송성이 높고 구동 전압 저감에도 기여한다.
정공 수송성 재료로서는, π전자 과잉형 헤테로 방향족(예를 들어 카바졸 유도체 및 인돌 유도체) 또는 방향족 아민 등을 적합하게 사용할 수 있다. 구체적으로는, 정공 주입층 또는 정공 수송층에 사용할 수 있는 정공 수송성 재료를 사용할 수 있다. 이 중에서도, 방향족 아민 골격을 갖는 화합물 및 카바졸 골격을 갖는 화합물은 신뢰성이 양호하고, 또한 정공 수송성이 높으며 구동 전압 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다.
또한, 들뜬 착물을 형성하는 호스트 재료의 조합으로서는, 상술한 화합물에 한정되지 않고 캐리어를 수송할 수 있으며 들뜬 착물을 형성할 수 있는 조합이고, 상기 들뜬 착물의 발광이, 발광 물질의 흡수 스펙트럼에서의 가장 장파장 측의 흡수대(발광 물질의 단일항 기저 상태로부터 단일항 들뜬 상태로의 전이에 상당하는 흡수)와 중첩되면 좋고, 다른 재료를 사용하여도 좋다.
또한, 상기 정공 수송성 재료와 전자 수송성 재료가 들뜬 착물을 효율적으로 형성하기 위해서는, 정공 수송성 재료의 HOMO 준위가 전자 수송성 재료의 HOMO 준위보다 높고 정공 수송성 재료의 LUMO 준위가 전자 수송성 재료의 LUMO 준위보다 높은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 정공 수송성 재료의 HOMO 준위와 전자 수송성 재료의 HOMO 준위의 에너지 차이가 바람직하게는 0.05eV 이상이고, 더 바람직하게는 0.1eV 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.2eV 이상이다. 또한, 정공 수송성 재료의 LUMO 준위와 전자 수송성 재료의 LUMO 준위의 에너지 차이는 바람직하게는 0.05eV 이상이고, 더 바람직하게는 0.1eV 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.2eV 이상이다.
또한, 발광층의 발광 재료 또는 호스트 재료로서, 열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF)체를 사용하여도 좋다. 열 활성화 지연 형광체는 삼중항 들뜬 에너지 준위와 단일항 들뜬 에너지 준위의 차이가 작고, 역 항간 교차에 의하여 삼중항 들뜬 상태로부터 단일항 들뜬 상태로 에너지를 변환하는 기능을 갖는 재료이다.
열 활성화 지연 형광체로서는, 1종류의 재료로 구성되어도 좋고, 복수의 재료로 구성되어도 좋다. 예를 들어, 열 활성화 지연 형광체가 1종류의 재료로 구성되는 경우, 이하에 든 재료를 사용할 수 있다.
먼저, 풀러렌 및 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. 이 금속 함유 포르피린으로서는, 예를 들어 프로토포르피린-불화 주석 착물(SnF2(Proto Ⅸ)), 메소포르피린-불화 주석 착물(SnF2(Meso Ⅸ)), 헤마토포르피린-불화 주석 착물(SnF2(Hemato Ⅸ)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-불화 주석 착물(SnF2(Copro Ⅲ-4Me)), 옥타에틸포르피린-불화 주석 착물(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-불화 주석 착물(SnF2(Etio Ⅰ)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 착물(PtCl2OEP) 등을 들 수 있다.
또한, 1종류의 재료로 구성되는 열 활성화 지연 형광체로서는, 예를 들어 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ), 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn), 2-[4-(10H-페녹사진-10-일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PXZ-TRZ), 3-[4-(5-페닐-5,10-다이하이드로페나진-10-일)페닐]-4,5-다이페닐-1,2,4-트라이아졸(약칭: PPZ-3TPT), 3-(9,9-다이메틸-9H-아크리딘-10-일)-9H-크산텐-9-온(약칭: ACRXTN), 비스[4-(9,9-다이메틸-9,10-다이하이드로아크리딘)페닐]설폰(약칭: DMAC-DPS), 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA) 등의 π전자 과잉형 헤테로 방향 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 갖는 헤테로 고리 화합물을 사용할 수도 있다. 상기 헤테로 고리 화합물은, π 전자 과잉형 헤테로 방향 고리 및 π 전자 부족형 헤테로 방향 고리를 갖기 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 높아, 바람직하다. 또한, π전자 과잉형 헤테로 방향 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향 고리가 직접 결합된 물질은 π전자 과잉형 헤테로 방향 고리의 도너성과 π전자 부족형 헤테로 방향 고리의 억셉터성이 둘 다 강하고, 단일항 들뜬 상태의 준위와 삼중항 들뜬 상태의 준위의 차이가 작아지기 때문에, 특히 바람직하다.
또한, 열 활성화 지연 형광체를 호스트 재료로서 사용하는 경우, 들뜬 착물을 형성하는 2종류의 재료를 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상술한 들뜬 착물을 형성하는 조합인 전자 수송성 재료와 정공 수송성 재료를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 발광층(120) 또는 발광층(130)은, 호스트 재료 및 발광 재료 외의 재료를 가져도 좋다.
또한, 상술한 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 도포법, 그라비어 인쇄 등의 방법으로 형성될 수 있다. 또한, 상술한 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층에는 상술한 재료 외에 퀀텀닷 등의 무기 화합물 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)을 사용하여도 좋다.
또한, 퀀텀닷으로서는, 콜로이드성의(colloidal) 퀀텀닷, 합금형 퀀텀닷, 코어셸(core-shell) 퀀텀닷, 코어 형태의 퀀텀닷 등을 사용하여도 좋다. 또한, 제 2 족과 제 16 족, 제 13 족과 제 15 족, 제 13 족과 제 17 족, 제 11 족과 제 17 족, 또는 제 14 족과 제 15 족의 원소군을 포함하는 재료를 사용하여도 좋다. 또는, 카드뮴(Cd), 셀레늄(Se), 아연(Zn), 황(S), 인(P), 인듐(In), 텔루륨(Te), 납(Pb), 갈륨(Ga), 비소(As), 알루미늄(Al) 등의 원소를 갖는 퀀텀닷을 사용하여도 좋다.
≪한 쌍의 전극≫
전극(101) 및 전극(102)은 발광층(150)에 정공과 전자를 주입하는 기능을 갖는다. 전극(101) 및 전극(102)은 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물이나 적층체 등을 사용하여 형성될 수 있다. 금속으로서는 알루미늄(Al)이 전형적인 예이고, 그 외에 은(Ag), 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 구리, 타이타늄 등의 전이 금속, 리튬(Li) 및 세슘 등의 알칼리 금속, 칼슘, 및 마그네슘(Mg) 등의 제 2 족 금속을 사용할 수 있다. 전이 금속으로서 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속을 사용하여도 좋다. 합금으로서는, 상기 금속을 포함하는 합금을 사용할 수 있고, 예를 들어, MgAg, AlLi 등을 들 수 있다. 도전성 화합물로서 예를 들어, 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide, 이하 ITO), 실리콘 또는 산화실리콘을 포함하는 인듐주석산화물(약칭: ITSO), 산화인듐-산화아연(Indium Zinc Oxide), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐 등의 금속 산화물을 들 수 있다. 도전성 화합물로서 그래핀(graphene) 등의 무기 탄소계 재료를 사용하여도 좋다. 상술한 바와 같이, 이들 재료를 복수로 적층함으로써 전극(101) 및 전극(102) 중 한쪽 또는 양쪽을 형성하여도 좋다.
또한, 발광층(150)으로부터 얻어지는 발광은, 전극(101) 및 전극(102) 중 한쪽 또는 양쪽을 통하여 추출된다. 따라서, 전극(101) 및 전극(102) 중 적어도 하나는 가시광을 투과시키는 기능을 갖는다. 광을 투과시키는 기능을 갖는 도전성 재료로서는, 가시광의 투과율이 40％ 이상 100％ 이하, 바람직하게는 60％ 이상 100％ 이하이고, 또한 그 저항률이 1×10- 2Ω·cm 이하인 도전성 재료를 들 수 있다. 또한, 광을 추출하는 쪽의 전극은, 광을 투과시키는 기능과 광을 반사하는 기능을 갖는 도전성 재료로 형성되어도 좋다. 상기 도전성 재료로서는, 가시광의 반사율이 20% 이상 80% 이하, 바람직하게는 40% 이상 70% 이하이고, 또한 그 저항률이 1×10-2Ω·cm 이하인 도전성 재료를 들 수 있다. 광을 추출하는 쪽의 전극에 금속 및 합금 등의 광 투과성이 낮은 재료를 사용하는 경우에는, 가시광을 투과시킬 수 있을 정도의 두께(예를 들어, 1nm 이상 30nm 이하의 두께)로 전극(101) 및 전극(102) 중 한쪽 또는 양쪽을 형성하면 좋다.
또한, 본 명세서 등에서, 광을 투과시키는 기능을 갖는 전극에는, 가시광을 투과시키는 기능을 가지며 도전성을 갖는 재료를 사용하면 좋고, 예를 들어 상술한 바와 같은 ITO로 대표되는 산화물 도전체층에 더하여, 산화물 반도체층, 또는 유기물을 포함하는 유기 도전체층을 포함한다. 유기물을 포함하는 유기 도전체층으로서는, 예를 들어 유기 재료(억셉터 재료)와 전자 공여체(도너 재료)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 포함하는 층, 유기 재료(도너 재료)와 전자 수용체(억셉터 재료)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 포함하는 층 등을 들 수 있다. 또한, 투명 도전막의 저항률로서는, 바람직하게는 1×105Ω·cm 이하, 더욱 바람직하게는 1×104Ω·cm 이하이다.
또한, 전극(101) 및 전극(102)의 성막 방법은, 스퍼터링법, 증착법, 인쇄법, 도포법, MBE(Molecular Beam Epitaxy)법, CVD법, 펄스레이저 퇴적법, ALD(Atomic Layer Deposition)법 등을 적절히 이용할 수 있다.
또한, 전극(103) 및 전극(104), 또는 도전막(101a), 도전막(101b), 도전막(101c), 도전막(103a), 도전막(103b), 도전막(103c), 도전막(104a), 및 도전막(104b)에도 상술한 재료를 사용할 수 있다.
≪기판≫
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자는, 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 기판 위에 제작되면 좋다. 기판 위에 제작하는 순서는, 전극(101) 측으로부터 순차적으로 적층하여도 좋고, 전극(102) 측으로부터 순차적으로 적층하여도 좋다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 형성할 수 있는 기판으로서는, 예를 들어 유리, 석영, 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또한, 가요성 기판을 사용하여도 좋다. 가요성 기판이란, 휠 수 있는(플렉시블) 기판을 말하고, 예를 들어, 폴리카보네이트나 폴리아릴레이트로 이루어지는 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 것을 사용하여도 좋다. 또는, 발광 소자 및 광학 소자를 보호하는 기능을 갖는 것이라면 좋다.
예를 들어, 본 발명 등에서, 다양한 기판을 사용하여 발광 소자를 형성할 수 있다. 기판의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 그 기판의 일례로서는 반도체 기판(예를 들어, 단결정 기판 또는 실리콘 기판), SOI 기판, 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판, 스테인리스스틸 기판, 스테인리스스틸포일을 갖는 기판, 텅스텐 기판, 텅스텐포일을 갖는 기판, 가요성 기판, 접합 필름, 섬유형의 재료를 포함하는 종이, 또는 기재 필름 등이 있다. 유리 기판의 일례로서는 바륨보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리, 또는 소다 석회 유리 등이 있다. 가요성 기판, 접합 필름, 기재 필름 등의 일례로서는 이하에 들 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에터설폰(PES), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 대표되는 플라스틱이 있다. 또는, 일례로서는, 아크릴 등의 수지 등이 있다. 또는, 일례로서는, 폴리프로필렌, 폴리에스터, 폴리불화바이닐, 또는 폴리염화바이닐 등이 있다. 또는, 일례로서는, 폴리아마이드, 폴리이미드, 아라미드, 에폭시, 무기 증착 필름, 또는 종이류 등이 있다. 특히, 반도체 기판, 단결정 기판, 또는 SOI 기판 등을 사용하여 트랜지스터를 제작함으로써, 특성, 크기, 또는 형상 등의 변동이 적고, 전류 능력이 높으며, 크기가 작은 트랜지스터를 제작할 수 있다. 이와 같은 트랜지스터에 의하여 회로를 구성하면, 회로의 저소비 전력화, 또는 회로의 고집적화를 도모할 수 있다.
또한, 기판으로서 가요성 기판을 사용하고, 가요성 기판 위에 발광 소자를 직접 형성하여도 좋다. 또는, 기판과 발광 소자 사이에 박리층을 제공하여도 좋다. 박리층은, 그 위에 발광 소자를 일부 또는 전부 완성시킨 후에 기판으로부터 분리하여 다른 기판으로 전재(轉載)하기 위하여 사용될 수 있다. 이 때, 내열성이 떨어진 기판 또는 가요성 기판에도 발광 소자를 전재할 수 있다. 또한, 상술한 박리층에는, 예를 들어 무기막인 텅스텐막과 산화실리콘막의 적층 구조의 구성, 또는 기판 위에 폴리이미드 등의 수지막이 형성된 구성 등을 사용할 수 있다.
즉, 어떤 기판을 사용하여 발광 소자를 형성하고 나서, 다른 기판에 발광 소자를 전치하고, 다른 기판 위에 발광 소자를 배치하여도 좋다. 발광 소자가 전치되는 기판의 일례로서는, 상술한 기판에 더하여, 셀로판 기판, 석재 기판, 목재 기판, 직물 기판(천연 섬유(견(silk), 솜(cotton), 삼(hemp)), 합성 섬유(나일론, 폴리우레탄, 폴리에스터), 또는 재생 섬유(아세테이트, 큐프라, 레이온, 재생 폴리에스터) 등을 포함함), 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 소자를 제작하여도 좋다. 이로써, FET에 의하여 발광 소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형 표시 장치를 제작할 수 있다.
<발광 소자의 제작 방법>
다음에, 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 제작 방법에 대하여, 도 6 및 도 7을 사용하여 이하에서 설명한다. 또한, 여기서는 도 4의 (A)에 도시된 발광 소자(258)의 제작 방법에 대하여 설명한다.
도 6 및 도 7은, 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
이하에서 설명하는 발광 소자(258)의 제작 방법은, 제 1~제 7의 7스텝을 갖는다.
≪제 1 스텝≫
제 1 스텝은, 발광 소자의 전극의 일부(구체적으로는, 전극(101)을 구성하는 도전막(101a), 전극(103)을 구성하는 도전막(103a), 및 전극(104)을 구성하는 도전막(104a))을 기판(200) 위에 형성하는 공정이다(도 6의 (A) 참조).
본 실시형태에서, 기판(200) 위에, 반사성 도전막을 형성하고, 이 도전막을 원하는 형상으로 가공함으로써, 도전막(101a), 도전막(103a), 및 도전막(104a)을 형성한다. 상기 반사성 도전막으로서는, 예를 들어 알루미늄과 니켈과 란타넘의 합금막(Al-Ni-La막)을 사용한다. 이와 같이, 도전막(101a), 도전막(103a), 및 도전막(104a)을 동일한 도전막을 가공하는 공정을 거쳐 형성함으로써, 제작 비용을 저렴하게 할 수 있어 바람직하다.
또한, 제 1 스텝 전에, 기판(200) 위에 복수의 트랜지스터를 형성하여도 좋다. 또한, 상기 복수의 트랜지스터와, 도전막(101a), 도전막(103a), 및 도전막(104a)을 각각 전기적으로 접속시켜도 좋다.
≪제 2 스텝≫
제 2 스텝은, 전극(101)을 구성하는 도전막(101a) 위에 도전막(101b)을, 전극(103)을 구성하는 도전막(103a) 위에 도전막(103b)을, 전극(104)을 구성하는 도전막(104a) 위에 도전막(104b)을 형성하는 공정이다. 도전막(101b), 도전막(103b), 및 도전막(104b)과, 제 1 스텝에서 형성한 도전막(101a), 도전막(103a), 및 도전막(104a)을 형성함으로써, 전극(101), 전극(103), 및 전극(104)을 형성한다. 본 실시형태에서는, 도전막(101b), 도전막(103b), 및 도전막(104b)으로서 ITSO막을 사용한다(도 6의 (B) 참조).
또한, 도전막(101b), 도전막(103b), 및 도전막(104b)의 형성 방법으로서, 복수회로 나누어 형성하여도 좋다. 복수회로 나누어 형성함으로써, 도전막(101b), 도전막(103b), 및 도전막(104b)을, 각 영역에서 적합한 마이크로 캐비티 구조가 되는 막 두께로 형성할 수 있다.
≪제 3 스텝≫
제 3 스텝은, 발광 소자의 각 전극의 단부를 덮는 격벽(145)을 형성하는 공정이다(도 6의 (C) 참조).
격벽(145)은, 전극과 중첩되도록 개구부를 갖는다. 상기 개구부에 의하여 노출되는 도전막이 발광 소자의 양극으로서 기능한다. 본 실시형태에서는, 격벽(145)으로서 폴리이미드 수지를 사용한다.
또한, 제 1 스텝~제 3 스텝에서 EL층(유기 화합물을 포함하는 층)을 손상시킬 우려가 없기 때문에, 다양한 성막 방법 및 미세한 가공 기술을 적용할 수 있다. 본 실시형태에서는 스퍼터링법을 이용하여 반사성 도전막을 성막한 후, 스퍼터링법을 이용하여 투명성 도전막을 성막하고, 리소그래피법을 이용하여 상기 도전막의 패턴을 형성하고, 그 후 웨트 에칭법을 이용하여 상기 도전막을 섬 형상으로 가공하여 전극(101), 전극(103), 및 전극(104)을 형성한다.
≪제 4 스텝≫
제 4 스텝은, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)을 형성하는 공정이다(도 7의 (A) 참조).
캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)은, 정공 수송성 재료와 억셉터성 물질을 포함하는 재료를 공증착함으로써 형성될 수 있다. 또한, 공증착이란, 복수의 다른 물질을 각각 다른 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법이다.
또한, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)의 형성 방법으로서, 복수회로 나누어 형성하여도 좋다. 복수회로 나누어 형성함으로써, 캐리어 주입층(111a) 및 캐리어 주입층(111b)을, 각 영역에서 적합한 마이크로 캐비티 구조가 되는 막 두께로 형성할 수 있다.
≪제 5 스텝≫
제 5 스텝은, 캐리어 수송층(112), 발광층(120), 발광층(130), 캐리어 수송층(118), 캐리어 주입층(119), 및 전극(102)을 형성하는 공정이다(도 7의 (B) 참조).
캐리어 수송층(112)은, 정공 수송성 재료를 증착함으로써 형성될 수 있다.
발광층(120)은, 보라색, 청색, 및 청록색 중에서 선택되는 적어도 하나의 파장 영역에 발광을 나타내는 제 1 발광 재료를 증착함으로써 형성될 수 있다. 제 1 발광 재료로서는, 형광성 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 이 형광성 유기 화합물을, 단독으로 증착하여도 좋지만, 다른 재료와 혼합하여 증착하여도 좋다. 예를 들어, 형광성 유기 화합물을 게스트 재료로 하고, 게스트 재료보다 들뜬 에너지가 큰 호스트 재료에 상기 게스트 재료를 분산하여 증착하여도 좋다.
발광층(130)은, 녹색, 황녹색, 황색, 등색, 및 적색 중에서 선택되는 적어도 하나의 파장 영역에 발광을 나타내는 제 2 발광 재료를 증착함으로써 형성될 수 있다. 제 2 발광 재료로서는, 인광성 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 이 인광성 유기 화합물을, 단독으로 증착하여도 좋지만, 다른 재료와 혼합하여 증착하여도 좋다. 예를 들어, 인광성 유기 화합물을 게스트 재료로 하고, 게스트 재료보다 들뜬 에너지가 큰 호스트 재료에 상기 게스트 재료를 분산하여 증착하여도 좋다. 또한, 발광층(130)을 2층의 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, 2층의 발광층은, 각각 다른 발광색을 나타내는 발광 재료를 갖는 것이 바람직하다.
캐리어 수송층(118)은 전자 수송성이 높은 물질을 증착함으로써 형성될 수 있다. 또한, 캐리어 주입층(119)은 전자 주입성이 높은 물질을 증착함으로써 형성될 수 있다.
전극(102)은, 반사성을 갖는 도전막과 투광성을 갖는 도전막을 적층함으로써 형성될 수 있다. 또한, 전극(102)으로서는, 단층 구조 또는 적층 구조로 하여도 좋다.
상기 공정을 거쳐, 전극(101), 전극(103), 및 전극(104) 위에 각각 영역(222R), 영역(222G), 및 영역(222B)을 갖는 발광 소자가, 기판(200) 위에 형성된다.
≪제 6 스텝≫
제 6 스텝에서는, 기판(220) 위에 차광층(223), 광학 소자(224R), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224B)를 형성하는 공정이다(도 7의 (C) 참조).
차광층(223)으로서는, 흑색 안료를 포함한 수지막을 원하는 영역에 형성한다. 그 후, 기판(220) 및 차광층(223) 위에, 광학 소자(224R), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224B)를 형성한다. 광학 소자(224R)로서는, 적색 안료를 포함한 수지막을 원하는 영역에 형성한다. 또한, 광학 소자(224G)로서는, 녹색 안료를 포함한 수지막을 원하는 영역에 형성한다. 또한, 광학 소자(224B)로서는, 청색 안료를 포함한 수지막을 원하는 영역에 형성한다.
≪제 7 스텝≫
제 7 스텝은, 기판(200) 위에 형성된 발광 소자와, 기판(220) 위에 형성된 차광층(223), 광학 소자(224R), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224B)를 접합시키고 밀봉재를 사용하여 밀봉하는 공정이다(미도시).
상술한 공정을 거쳐, 도 4의 (A)에 도시된 발광 소자(258)를 형성할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서, 본 발명의 일 형태에 대하여 설명하였다. 또는, 다른 실시형태에서, 본 발명의 일 형태에 대하여 설명한다. 다만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 일 형태에서는, 제 1 영역과 제 2 영역을 갖고, 제 1 영역은 제 1 주입층과 제 1 발광층과 제 2 발광층을 갖고, 제 2 영역은 제 2 주입층과 제 1 발광층과 제 2 발광층을 갖고, 제 1 주입층은 제 1 전극에 접촉하고, 제 2 주입층은 제 1 전극에 접촉하고, 제 1 발광층과 제 2 발광층은 서로 다른 발광 스펙트럼을 갖는 발광을 나타내는 기능을 갖는 발광 재료를 갖고, 제 1 영역이 나타내는 광의 색이 제 2 영역이 나타내는 광의 색과 다른 경우의 예를 제시하였지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 경우에 따라 또는 상황에 따라, 본 발명의 일 형태에서는 예를 들어 EL층은 2개의 발광층을 갖지 않아도 된다. 또는, 제 1 영역 또는 제 2 영역을 갖지 않아도 된다. 또는, 제 1 영역은 제 1 주입층을 갖지 않아도 된다. 또는, 제 2 영역은 제 2 주입층을 갖지 않아도 된다. 또는, 제 1 주입층은 제 1 전극에 접촉하지 않아도 된다. 또는, 제 2 주입층은 제 1 전극에 접촉하지 않아도 된다. 또는, 제 1 영역이 나타내는 광의 색은 제 2 영역이 나타내는 광의 색과 다르지 않아도 된다. 또는, 발광층을 EL층 구분 형성 방식으로 형성하여도 좋다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 기재되는 구성은 다른 실시형태와 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 발광 기구에 대하여 도 8~도 11을 사용하여 이하에서 설명한다. 도 8~도 11에서, 도 1에 도시된 부호와 같은 기능을 갖는 부분은 같은 해치 패턴으로 하고 부호는 생략되는 경우가 있다. 또한, 같은 기능을 갖는 부분에는 같은 부호를 붙이고, 그 자세한 설명은 생략되는 경우가 있다.
<발광 소자의 구성예 7>
도 8은 발광 소자(450)의 단면 모식도이다.
도 8에 도시된 발광 소자(450)는 한 쌍의 전극(전극(401)과 전극(402)) 사이에 EL층(400)이 끼워진 구조이다. 또한, 발광 소자(450)에서 전극(401)이 양극으로서 기능하고 전극(402)이 음극으로서 기능하는 것으로 이하에서 설명하지만, 그 구조가 반대라도 좋다.
또한, EL층(400)은 발광층(150)을 갖고, 발광층(150)은 발광층(120)과 발광층(130)을 갖는다. 또한, 발광 소자(450)에 있어서, EL층(400)으로서는 발광층(120)과 발광층(130) 외에도 정공 주입층(411), 정공 수송층(412), 전자 수송층(418), 및 전자 주입층(419)이 도시되어 있지만, 이들 적층 구조는 일례이고, 발광 소자(450)에서의 EL층(400)의 구성은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, EL층(400)에서 상기 각 층의 적층 순서를 바꿔도 좋다. 또는, EL층(400)에서 상기 각 층 이외의 기능층을 제공하여도 좋다. 상기 기능층은 예를 들어 캐리어(전자 또는 정공)를 주입하는 기능, 캐리어를 수송하는 기능, 캐리어를 억지하는 기능, 캐리어를 발생하는 기능을 갖는 구성으로 하면 좋다.
또한, 발광 소자(450)가 갖는 전극(401)과, 전극(402)과, 정공 주입층(411)과, 정공 수송층(412)과, 전자 수송층(418)과, 전자 주입층(419)은, 실시형태 1에 기재된 전극(101)과, 전극(102)과, 캐리어 주입층(111), 캐리어 주입층(111a), 및 캐리어 주입층(111b)과, 캐리어 수송층(112)과, 캐리어 수송층(118)과, 캐리어 주입층(119), 캐리어 주입층(119a), 및 캐리어 주입층(119b)과 각각 같은 기능을 갖는다. 따라서, 본 실시형태에서는 이 자세한 설명은 생략한다.
또한, 발광층(120)은 호스트 재료(121)와 게스트 재료(122)를 갖는다. 또한, 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. 또한, 게스트 재료(122)는 형광성 발광 재료(형광 재료), 게스트 재료(132)는 인광성 발광 재료(인광 재료)로서 이하에서 설명한다.
≪제 1 발광층의 발광 기구≫
우선, 발광층(120)의 발광 기구에 대하여 이하에서 설명한다.
발광층(120)에서는, 캐리어의 재결합에 의하여 여기자가 생성되고, 생성된 여기자를 포함하는 화합물은 들뜬 상태가 된다. 게스트 재료(122)에 비하여 호스트 재료(121)는 대량으로 존재하므로 들뜬 상태는 거의 호스트 재료(121)의 들뜬 상태로서 존재한다. 캐리어의 재결합에 의하여 발생되는 단일항 여기자와 삼중항 여기자의 비율(이하, 여기자 생성 확률)은 약 1:3이 된다.
우선, 호스트 재료(121)의 삼중항 들뜬 에너지 준위가 가장 낮은 준위(T1 준위)가 게스트 재료(122)의 T1 준위보다 높은 경우에 대하여 이하에서 설명한다.
호스트 재료(121)의 삼중항 들뜬 상태로부터 게스트 재료(122)로 에너지 이동(삼중항 에너지 이동)이 일어난다. 그러나, 게스트 재료(122)가 형광 재료이기 때문에, 삼중항 들뜬 상태는 가시광 영역에 발광을 주지 않는다. 따라서, 호스트 재료(121)의 삼중항 들뜬 상태를 발광으로서 이용하기가 어렵다. 따라서, 호스트 재료(121)의 T1 준위가 게스트 재료(122)의 T1 준위보다 높은 경우에는, 주입한 캐리어 중 25% 정도를 넘은 캐리어를 발광으로 이용하는 것이 어렵다.
다음에, 발광층(120)에서의 호스트 재료(121)와 게스트 재료(122)의 에너지 준위의 상관을 도 9의 (A)에 나타내었다. 또한, 도 9의 (A)에서의 표기 및 부호는 다음과 같다.
·Host(121): 호스트 재료(121)
·Guest(122): 게스트 재료(122)(형광 재료)
·SFH: 호스트 재료(121)의 S1 준위
·TFH: 호스트 재료(121)의 T1 준위
·SFG: 게스트 재료(122)(형광 재료)의 S1 준위
·TFG: 게스트 재료(122)(형광 재료)의 T1 준위
도 9의 (A)에 나타낸 바와 같이 게스트 재료의 T1 준위(도 9의 (A)에서 TFG)가 호스트 재료의 T1 준위(도 9의 (A)에서 TFH)보다 높은 구성이다.
또한, 도 9의 (A)에 나타낸 바와 같이, 삼중항-삼중항 소멸(TTA: Triplet-Triplet Annihilation)에 의하여, 삼중항 여기자끼리가 근접함으로써, 삼중항 들뜬 에너지의 일부가 단일항 들뜬 에너지로 변환되어, 호스트 재료(121)의 S1 준위(SFH)로 이동한다. 호스트 재료의 S1 준위(SFH)로부터는, 그것보다 에너지가 낮은 게스트 재료(122)(형광 재료)의 S1 준위(SFG)로의 에너지 이동이 일어나(도 9의 (A)의 Route A 참조), 게스트 재료(형광 재료)가 발광한다.
또한, 호스트 재료의 T1 준위(TFH)가 게스트 재료의 T1 준위(TFG)보다 낮기 때문에, TFG는 실활되지 않고 TFH로 에너지 이동(도 9의 (A)의 Route B 참조)하여 TTA에 이용된다.
발광층(120)을 상술한 구성으로 하면, 발광층(120)의 게스트 재료(122)로부터의 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 따라서, 호스트 재료(121)의 S1 준위(SFH)는 게스트 재료(122)의 S1 준위(SFG)보다 높은 것이 바람직하다. 또한, 호스트 재료(121)의 T1 준위(TFH)는 게스트 재료(122)의 T1 준위(TFG)보다 낮은 것이 바람직하다.
≪제 2 발광층의 발광 기구≫
다음에, 발광층(130)의 발광 기구에 대하여 이하에서 설명한다.
발광층(130)에서 호스트 재료(131)가 갖는 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)은 들뜬 착물을 형성하는 조합인 것이 바람직하다.
발광층(130)에서의 들뜬 착물을 형성하는 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)의 조합은, 들뜬 착물을 형성하는 것이 가능한 조합이라면 좋지만, 한쪽이 정공 수송성을 갖는 재료(정공 수송성 재료)이고, 다른 쪽이 전자 수송성을 갖는 재료(전자 수송성 재료)인 것이 더 바람직하다. 이 경우, 도너-억셉터(donor-acceptor)형 들뜬 상태가 형성되기 쉬워져, 들뜬 착물을 효율적으로 형성할 수 있게 된다. 또한, 정공 수송성 재료와 전자 수송성 재료의 조합에 의하여, 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)의 조합을 구성하는 경우, 그 혼합비에 의하여 캐리어 밸런스를 용이하게 제어할 수 있다. 구체적으로는, 정공 수송성 재료:전자 수송성 재료=1:9~9:1(중량비)의 범위가 바람직하다. 또한, 이 구성을 가지므로 캐리어 밸런스를 용이하게 제어할 수 있기 때문에, 재결합 영역도 쉽게 제어할 수 있다.
발광층(130)에서의 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)과 게스트 재료(132)의 에너지 준위의 상관을 도 9의 (B)에 나타내었다. 또한, 도 9의 (B)에서의 표기 및 부호는 다음과 같다.
·Host(131_1): 유기 화합물(131_1)
·Host(131_2): 유기 화합물(131_2)
·Guest(132): 게스트 재료(132)(인광 재료)
·SPH: 유기 화합물(131_1)(호스트 재료)의 S1 준위
·TPH: 유기 화합물(131_1)(호스트 재료)의 T1 준위
·TPG: 게스트 재료(132)(인광 재료)의 T1 준위
·SE: 들뜬 착물의 S1 준위
·TE: 들뜬 착물의 T1 준위
본 발명의 일 형태의 발광 소자에서, 발광층(130)에서 호스트 재료(131)가 갖는 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)이 들뜬 착물을 형성한다. 들뜬 착물의 S1 준위(SE)와 들뜬 착물의 T1 준위(TE)는 서로 인접된다(도 9의 (B)의 Route C 참조).
들뜬 착물은 2종류의 물질로 이루어진 들뜬 상태이고, 광 여기의 경우에는 들뜬 상태가 된 한쪽의 물질이 다른 쪽의 기저 상태의 물질과 상호작용됨으로써 형성된다. 그리고 광을 발하여 기저 상태가 되면, 들뜬 착물을 형성하였던 2종류의 물질은 다시 각각 원래의 물질로서 기능하게 된다. 전기 여기의 경우에는, 한쪽의 양이온 분자(정공을 가짐)와 다른 쪽의 음이온 분자(전자를 가짐)가 근접함으로써 들뜬 착물을 형성할 수 있다. 즉, 전기 여기의 경우, 어느 분자에서도 들뜬 상태를 형성하지 않고 들뜬 착물을 형성할 수 있으므로, 구동 전압의 저감에 기여한다. 그리고, 들뜬 착물의 SE와 TE의 양쪽 에너지를 게스트 재료(132)(인광 재료)의 T1 준위로 이동시켜 발광이 얻어진다(도 9의 (B)의 Route D 참조).
또한, 상술한 Route C 및 Route D의 과정을 본 명세서 등에서 ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)라고 하는 경우가 있다. 바꿔 말하면, 발광 소자(450)에서는, 들뜬 착물로부터 게스트 재료(132)(인광 재료)로의 에너지 공여가 있다.
또한, 유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2)은 한쪽이 정공, 다른 쪽이 전자를 받음으로써 들뜬 착물을 형성한다. 또는, 한쪽이 들뜬 상태가 되면, 다른 쪽과 상호작용됨으로써 들뜬 착물을 형성한다. 따라서, 발광층(130)에서의 여기자의 거의 대부분이 들뜬 착물로서 존재한다. 들뜬 착물의 밴드 갭이 유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2) 양쪽보다 작기 때문에, 들뜬 착물이 형성됨으로써 구동 전압을 낮출 수 있다.
발광층(130)을 상술한 구성으로 함으로써, 발광층(130)의 게스트 재료(132)(인광 재료)로부터의 발광을 효율적으로 얻을 수 있다.
≪제 1 발광층과 제 2 발광층의 발광 기구≫
발광층(120) 및 발광층(130) 각각의 발광 기구에 대하여 상기에서 설명하였지만, 발광 소자(450)와 같이 발광층(120)과 발광층(130)이 서로 접촉하는 구성을 갖는 경우, 발광층(120)과 발광층(130)의 계면에서 들뜬 착물로부터 발광층(120)의 호스트 재료(121)로의 에너지 이동(특히 삼중항 들뜬 준위의 에너지 이동)이 일어나더라도 발광층(120)에서 상기 삼중항 들뜬 에너지를 발광으로 변환할 수 있다.
또한, 발광층(120)의 호스트 재료(121)의 T1 준위가 발광층(130)이 갖는 유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2)의 T1 준위보다 낮은 것이 바람직하다. 또한, 발광층(120)에서 호스트 재료(121)의 S1 준위가 게스트 재료(122)(형광 재료)의 S1 준위보다 높으며 호스트 재료(121)의 T1 준위가 게스트 재료(122)(형광 재료)의 T1 준위보다 낮은 것이 바람직하다.
구체적으로는, 발광층(120)에 TTA를 사용하고 발광층(130)에 ExTET를 이용하는 경우의 에너지 준위의 상관을 도 9의 (C)에 나타내었다. 또한, 도 9의 (C)에서의 표기 및 부호는 다음과 같다.
·Fluorescence EML(120): 발광층(120)(형광 발광층)
·Phosphorescence EML(130): 발광층(130)(인광 발광층)
·SFH: 호스트 재료(121)의 S1 준위
·TFH: 호스트 재료(121)의 T1 준위
·SFG: 게스트 재료(122)(형광 재료)의 S1 준위
·TFG: 게스트 재료(122)(형광 재료)의 T1 준위
·SPH: 유기 화합물(131_1)(호스트 재료)의 S1 준위
·TPH: 유기 화합물(131_1)(호스트 재료)의 T1 준위
·TPG: 게스트 재료(132)(인광 재료)의 T1 준위
·SE: 들뜬 착물의 S1 준위
·TE: 들뜬 착물의 T1 준위
도 9의 (C)에 나타낸 바와 같이 들뜬 착물은 들뜬 상태에서만 존재하기 때문에, 들뜬 착물과 들뜬 착물 사이의 여기자 확산은 일어나기 어렵다. 또한, 들뜬 착물의 들뜬 준위(SE 및 TE)는 발광층(130)의 유기 화합물(131_1)(즉, 인광 재료의 호스트 재료)의 들뜬 준위(SPH 및 TPH)보다 낮기 때문에 들뜬 착물로부터 유기 화합물(131_1)로의 에너지 확산도 일어나지 않는다. 즉, 인광 발광층(발광층(130)) 내에서 들뜬 착물의 여기자 확산 거리는 짧기 때문에 인광 발광층(발광층(130))의 효율을 유지할 수 있다. 또한, 형광 발광층(발광층(120))과 인광 발광층(발광층(130))의 계면에서 인광 발광층(발광층(130))의 들뜬 착물의 삼중항 들뜬 에너지의 일부가 형광 발광층(발광층(120))으로 확산되더라도 그 확산에 의하여 일어난 형광 발광층(발광층(120))의 삼중항 들뜬 에너지는 TTA를 이용하여 발광되기 때문에 에너지 손실을 저감할 수 있다.
이와 같이 발광 소자(450)는 발광층(130)에 ExTET를 이용하며 발광층(120)에 TTA를 이용함으로써 에너지 손실이 저감되기 때문에 발광 효율이 높은 발광 소자가 될 수 있다. 또한, 발광 소자(450)와 같이 발광층(120)과 발광층(130)이 서로 접촉하는 구성으로 하는 경우, 상기 에너지 손실이 저감됨과 함께 EL층(400)의 층 수를 줄일 수 있다. 따라서, 제작 비용이 적은 발광 소자로 할 수 있다.
또한, 발광층(120)과 발광층(130)은 서로 접촉하지 않는 구성이라도 좋다. 이 경우, 발광층(130) 내에서 생성되는 호스트 재료(131) 또는 게스트 재료(132)(인광 재료)의 들뜬 상태로부터 발광층(120) 내의 호스트 재료(121) 또는 게스트 재료(122)(형광 재료)로의 덱스터 기구에 의한 에너지 이동(특히 삼중항 에너지 이동)을 방지할 수 있다. 따라서, 발광층(120)과 발광층(130) 사이에 제공하는 층의 두께는 수nm 정도이면 좋다. 구체적으로는 1nm 이상 5nm 이하가 바람직하다.
발광층(120)과 발광층(130) 사이에 제공되는 층은 단일 재료로 구성되어도 좋지만, 정공 수송성 재료와 전자 수송성 재료의 양쪽이 포함되어도 좋다. 단일 재료로 구성하는 경우, 바이폴러성 재료를 사용하여도 좋다. 여기서 바이폴러성 재료란, 전자와 정공의 이동도의 비율이 100 이하인 재료를 가리킨다. 또한, 정공 수송성 재료 또는 전자 수송성 재료 등을 사용하여도 좋다. 또는, 그 중에서 적어도 하나는 발광층(130)의 호스트 재료(유기 화합물(131_1) 또는 유기 화합물(131_2))와 동일한 재료로 형성되어도 좋다. 이로써, 발광 소자의 제작이 용이해지고 구동 전압이 저감된다. 또한 정공 수송성 재료와 전자 수송성 재료로 들뜬 착물을 형성하여도 좋고, 이에 의하여 여기자의 확산을 효과적으로 방지할 수 있다. 구체적으로는, 발광층(130)의 호스트 재료(유기 화합물(131_1) 또는 유기 화합물(131_2)) 또는 게스트 재료(132)(인광 재료)의 들뜬 상태로부터 발광층(120)의 호스트 재료(121) 또는 게스트 재료(122)(형광 재료)로의 에너지 이동을 방지할 수 있다.
또한, 발광 소자(450)에서는, 발광층(120)을 정공 수송층(412) 측, 발광층(130)을 전자 수송층(418) 측으로 하여 설명하였으나, 본 발명의 일 형태의 발광 소자로서는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 10의 (A)에 도시된 발광 소자(450a)와 같이, 발광층(120)이 전자 수송층(418) 측, 발광층(130)이 정공 수송층(412) 측에 있어도 좋다.
또한, 발광 소자(450)에서, 캐리어의 재결합 영역은 어느 정도의 분포를 갖고 형성되는 것이 바람직하다. 이로써, 발광층(120) 또는 발광층(130)에서 적절한 캐리어 트랩성을 갖는 것이 바람직하고, 특히 발광층(130)이 갖는 게스트 재료(132)(인광 재료)가 전자 트랩성을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 발광층(120)으로부터의 발광이 발광층(130)으로부터의 발광보다 단파장 측에서 발광 피크를 갖는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 단파장의 발광을 나타내는 인광 재료를 사용한 발광 소자는 휘도 열화가 빠른 경향이 있다. 그래서, 단파장의 발광을 형광 발광으로 함으로써, 휘도 열화가 작은 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 발광층(120)과 발광층(130)에서 다른 발광 파장의 광을 얻음으로써 다색(多色) 발광의 소자로 할 수 있다. 이 경우, 발광 스펙트럼은 다른 발광 피크를 갖는 발광이 합성된 광이 되기 때문에, 적어도 2개의 극대값을 갖는 발광 스펙트럼이 된다.
또한, 상기 구성은 백색 발광을 얻기에도 적합하다. 발광층(120)과 발광층(130)의 광을 서로 보색의 관계로 함으로써, 백색 발광을 얻을 수 있다.
또한, 발광층(120) 및 발광층(130) 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 발광 파장이 다른 복수의 발광 물질을 사용함으로써 3원색이나 4색 이상의 발광색으로 이루어지는 연색성이 높은 백색 발광을 얻을 수도 있다. 이 경우, 발광층(120)을 층상으로 더 분할하고, 이 분할한 층마다 다른 발광 재료를 함유시키도록 하여도 좋다.
예를 들어, 도 10의 (B)에 도시된 바와 같이, 발광층(130)이 복수의 발광층(130_1 및 130_2)을 갖는 경우, 발광층(130_1)은 호스트 재료(131) 및 게스트 재료(132)를 갖고 발광층(130_2)은 호스트 재료(136) 및 게스트 재료(137)를 갖는 구성인 것이 바람직하다. 이 경우, 호스트 재료(131)가 갖는 유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2)은 들뜬 착물을 형성하는 조합인 것이 바람직하고, 호스트 재료(136)가 갖는 유기 화합물(136_1) 및 유기 화합물(136_2)은 들뜬 착물을 형성하는 조합인 것이 바람직하다. 이로써, 발광층(130_1) 및 발광층(130_2) 양쪽에서 높은 발광 효율을 갖는 발광을 얻을 수 있다.
또한, 상기 구성에서, 발광층(130)이 2종류의 다른 게스트 재료(게스트 재료(132) 및 게스트 재료(137))를 갖는 경우, 발광층(120)에서의 게스트 재료(122)는 청색 발광을 나타내고, 발광층(130)에서의 게스트 재료의 한쪽은 녹색 발광을 나타내고, 다른 쪽은 적색 발광을 나타내는 것이 바람직하다. 또는, 발광층(120)에서의 게스트 재료(122)는, 400nm 이상 480nm 미만에 발광 스펙트럼 피크를 갖는 발광을 나타내고, 발광층(130)에서의 게스트 재료의 한쪽은 480nm 이상 580nm 미만에 발광 스펙트럼 피크를 갖는 발광을 나타내고, 다른 쪽은 580nm 이상 740nm 이하에 발광 스펙트럼 피크를 갖는 발광을 나타내는 것이 바람직하다. 이로써, 청색, 녹색, 및 적색의 3원색을 갖는 발광 소자를 제작할 수 있으므로, 상기 발광 소자는 연색성이 높은 발광 소자가 된다. 또는, 표시 장치에 바람직하게 사용할 수 있는 발광 소자이다.
또한, 도 10의 (B)에서, 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(136_1)에는, 같은 화합물을 사용하여도 좋고 다른 화합물을 사용하여도 좋다. 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(136_1)에서 같은 화합물을 사용하는 경우, 발광 소자를 제작하기 용이해지기 때문에 바람직하다. 유기 화합물(131_2)과 유기 화합물(136_2)에서도 마찬가지이다.
또한, 발광층(130_1)과 발광층(130_2)에서, 유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2) 중 한쪽, 또는 유기 화합물(136_1) 및 유기 화합물(136_2) 중 한쪽만 갖는 구성이라도 좋다. 발광층(130_1)과 발광층(130_2)에 사용되는 유기 화합물(131_1), 유기 화합물(131_2), 및 유기 화합물(136_1), 유기 화합물(136_2)은 발광 소자에 적합한 캐리어 밸런스 또는 발광색이 되도록 적절히 선택되면 좋다.
또한, 상기 구성과, 실시형태 1에 기재된 캐리어 주입층(정공 주입층 또는 전자 주입층)의 구조를 조합함으로써, 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역을 제어하고, 높은 발광 효율을 갖는 발광 소자를 제작할 수 있다. 즉, 정공 주입층(411) 및 전자 주입층(419)으로서, 캐리어 주입층(111a), 캐리어 주입층(111b), 또는 캐리어 주입층(119a), 캐리어 주입층(119b)을 사용함으로써, 캐리어 재결합 영역이 분포하는 영역이 제어된 영역을 갖는 발광 소자를 제작할 수 있다.
또한, 실시형태 1에 기재된, 복수의 다른 전극 구조 및 캐리어 주입층을 부화소에 갖는 발광 소자에, 상기 구성을 사용함으로써, 한 쌍의 전극 사이에 끼워진 발광 소자에 있어서, 제 1 주입층을 갖는 제 1 영역에서는 발광층(120) 및 발광층(130) 중 한쪽의 발광 강도를 높게 하고, 제 2 주입층을 갖는 제 2 영역에서는 발광층(120) 및 발광층(130) 중 다른 쪽의 발광 강도를 높게 할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 형태의 캐리어 주입층을 가짐으로써, 발광층을 각각 구분하여 형성하지 않고, 각 부화소로부터 다른 발광색을 추출할 수 있다. 그러므로, 광의 이용 효율이 좋은 표시 장치를, 수율을 저하시키지 않으면서 제작할 수 있다. 즉, 소비 전력이 낮은 표시 장치를 제작할 수 있다. 또한, 표시 장치의 제작 비용을 저감할 수 있다.
<발광 소자의 구성 요소>
다음에, 발광층(120) 및 발광층(130)에 사용할 수 있는 재료에 대하여 이하에서 설명한다.
≪제 1 발광층에 사용할 수 있는 재료≫
발광층(120) 내에서는, 호스트 재료(121)가 중량비로 가장 많이 존재하고, 게스트 재료(122)(형광 재료)는 호스트 재료(121) 내에 분산된다. 호스트 재료(121)의 S1 준위는 게스트 재료(122)(형광 재료)의 S1 준위보다 높고, 호스트 재료(121)의 T1 준위는 게스트 재료(122)(형광 재료)의 T1 준위보다 낮은 것이 바람직하다.
호스트 재료(121)로서는, 특히 안트라센 유도체 또는 테트라센 유도체가 바람직하다. 이들 유도체는 S1 준위가 높고, T1 준위가 낮기 때문이다. 또한, 실시형태 1에서 예시한 호스트 재료를 이용할 수 있다.
게스트 재료(122)(형광 재료)로서는, 예를 들어 피렌 유도체, 안트라센 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 페난트렌 유도체, 나프탈렌 유도체 등을 들 수 있다. 특히 피렌 유도체는 발광 양자 수율이 높기 때문에 바람직하다. 또한, 실시형태 1에서 예시한 단일항 들뜬 에너지를 발광으로 변환하는 발광성 물질을 이용할 수 있다.
≪제 2 발광층에 사용할 수 있는 재료≫
발광층(130) 내에서는, 호스트 재료(131)(유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2))가 중량비로 가장 많이 존재하고, 게스트 재료(132)(인광 재료)는 호스트 재료(131)(유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2)) 내에 분산된다. 발광층(130)의 호스트 재료(131)(유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2))의 T1 준위는 발광층(120)의 게스트 재료(122)(형광 재료)의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다.
호스트 재료(131)(유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2))로서는, 함질소 헤테로 방향족 화합물과 같은 π전자 부족형 헤테로 방향족 및 금속 착물 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 아연 및 알루미늄계 금속 착물 외에, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 피리미딘 유도체, 트라이아진 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 페난트롤린 유도체 등을 들 수 있다. 다른 예로서는, π전자 과잉형 헤테로 방향족(예를 들어 카바졸 유도체 및 인돌 유도체) 또는 방향족 아민 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 실시형태 1에 기재된 전자 수송성 재료 및 정공 수송성 재료를 사용할 수 있다.
또한, 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)은, 들뜬 착물을 형성할 수 있는 조합이면 바람직하다. 구체적으로는, 실시형태 1에 기재된 전자 수송성 재료 및 정공 수송성 재료를 사용할 수 있다. 이 경우, 들뜬 착물의 발광 피크가 인광 재료의 삼중항MLCT(Metal to Ligand Charge Transfer) 전이의 흡수대, 더 구체적으로는 가장 장파장 측의 흡수대와 중첩되도록 유기 화합물(131_1), 유기 화합물(131_2), 및 게스트 재료(132)(인광 재료)를 선택하는 것이 바람직하다. 이로써, 발광 효율이 비약적으로 향상된 발광 소자로 할 수 있다. 다만, 인광 재료 대신에 열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF) 재료를 사용하는 경우에는 가장 장파장 측의 흡수대는 단일항의 흡수대인 것이 바람직하다.
게스트 재료(132)(인광 재료)로서는, 이리듐, 로듐, 또는 백금계의 유기 금속 착물, 또는 금속 착물을 들 수 있고, 그 중에서도 유기 이리듐 착물, 예를 들어 이리듐계 오르토메탈 착물이 바람직하다. 오르토메탈화되는 배위자로서는 4H-트라이아졸 배위자, 1H-트라이아졸 배위자, 이미다졸 배위자, 피리딘 배위자, 피리미딘 배위자, 피라진 배위자, 또는 아이소퀴놀린 배위자 등을 들 수 있다. 금속 착물로서는, 포르피린 배위자를 갖는 백금 착물 등을 들 수 있다. 또한, 실시형태 1에 예시된 삼중항 들뜬 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 발광 재료를 이용할 수 있다.
또한, 발광층(130)에 포함되는 발광 재료로서는 삼중항 들뜬 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 재료이면 좋다. 상기 삼중항 들뜬 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 재료로서는 인광 재료 외에 TADF 재료를 들 수 있다. 따라서, 인광 재료라고 기재된 부분에 관해서는, TADF 재료로 바꿔 읽어도 상관없다. 또한, TADF 재료란, 삼중항 들뜬 상태를 미량의 열 에너지에 의하여 단일항 들뜬 상태로 업 컨버트(역 항간 교차)할 수 있고 단일항 들뜬 상태로부터의 발광(형광)을 효율적으로 나타내는 재료를 말한다. 또한, 열 활성화 지연 형광이 효율적으로 얻어지는 조건으로서는 삼중항 들뜬 준위와 단일항 들뜬 준위의 에너지 차이가 바람직하게는 0eV 이상 0.2eV 이하, 더 바람직하게는 0eV 이상 0.1eV 이하인 것을 들 수 있다.
또한, 열 활성화 지연 형광을 나타내는 재료는, 단독으로 삼중항 들뜬 상태로부터 역 항간 교차에 의하여 단일항 들뜬 상태를 생성할 수 있는 재료라도 좋고, 들뜬 착물을 형성하는 복수의 재료로 구성되어도 좋다.
열 활성화 지연 형광 재료가 1종류의 재료로 구성되는 경우, 구체적으로는 실시형태 1에 기재된 열 활성화 지연 형광체를 사용할 수 있다.
또한, 발광층(120)에 포함되는 발광 재료와 발광층(130)에 포함되는 발광 재료의 발광색에 한정은 없고, 같아도 좋고 달라도 좋다. 각각으로부터 얻어지는 발광이 혼합되어 소자 밖으로 추출되기 때문에, 예를 들어 양쪽의 발광색이 서로 보색의 관계에 있는 경우, 발광 소자는 백색의 광을 제공할 수 있다. 발광 소자의 신뢰성을 고려하면, 발광층(120)에 포함되는 발광 재료의 발광 피크 파장은 발광층(130)에 포함되는 발광 재료의 그것보다 짧은 것이 바람직하다.
또한, 발광층(120) 및 발광층(130)은 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 도포법, 그라비어 인쇄 등의 방법으로 형성될 수 있다.
<발광 소자의 구성예 8>
다음에, 도 8에 도시된 구성과 다른 구성의 발광 소자에 대하여 도 11을 사용하여 설명한다. 도 11은 발광 소자(452)의 단면 모식도이다.
도 11에 도시된 발광 소자(452)는 한 쌍의 전극(전극(401) 및 전극(402)) 사이에 복수의 발광 유닛(도 11에서는, 발광 유닛(406) 및 발광 유닛(408))을 갖는다. 하나의 발광 유닛은 도 1에 도시된 EL층(100) 또는 도 8에 도시된 EL층(400)과 마찬가지의 구성을 갖는다. 즉, 도 1에 도시된 발광 소자(250) 및 도 8에 도시된 발광 소자(450)는 하나의 발광 유닛을 갖고, 발광 소자(452)는 복수의 발광 유닛을 갖는다. 또한, 발광 소자(452)에서 전극(401)이 양극으로서 기능하고 전극(402)이 음극으로서 기능하는 것으로 이하에서 설명하지만, 발광 소자(452)의 구성이 그 반대라도 좋다.
또한, 도 11에 도시된 발광 소자(452)에서, 발광 유닛(406)과 발광 유닛(408)이 적층되어 있고, 발광 유닛(406)과 발광 유닛(408) 사이에는 전하 발생층(415)이 제공된다. 또한, 발광 유닛(406)과 발광 유닛(408)은 같은 구성이라도 좋고, 다른 구성이라도 좋다. 예를 들어, 발광 유닛(406)에, 도 1에 도시된 EL층(100) 또는 도 8에 도시된 EL층(400)을 사용하면 바람직하다.
즉, 발광 소자(452)는 발광층(150)과 발광층(140)을 갖는다. 또한, 발광 유닛(406)은 발광층(150) 이외에, 정공 주입층(411), 정공 수송층(412), 전자 수송층(413), 및 전자 주입층(414)을 갖는다. 또한, 발광층(150)은 발광층(120) 및 발광층(130)을 갖는다. 또한, 발광 유닛(408)은 발광층(140) 이외에, 정공 주입층(416), 정공 수송층(417), 전자 수송층(418), 및 전자 주입층(419)을 갖는다.
또한, 발광 소자(452)가 갖는 전극(401)과, 전극(402)과, 정공 주입층(411), 정공 주입층(416)과, 정공 수송층(412), 정공 수송층(417)과, 전자 수송층(413)과, 전자 수송층(418)과, 전자 주입층(414)과, 전자 주입층(419)은, 실시형태 1에 기재된 전극(101)과, 전극(102)과, 캐리어 주입층(111), 캐리어 주입층(111a), 및 캐리어 주입층(111b)과, 캐리어 수송층(112)과, 캐리어 수송층(118)과, 캐리어 주입층(119), 캐리어 주입층(119a), 및 캐리어 주입층(119b)과 각각 마찬가지의 기능을 갖는다. 따라서, 본 실시형태에서는 이 자세한 설명은 생략된다.
전하 발생층(415)은 정공 수송성 재료에 전자 수용체인 억셉터성 물질이 첨가된 구성이어도 좋고, 전자 수송성 재료에 전자 공여체인 도너성 물질이 첨가된 구성이어도 좋다. 또한, 이들 양쪽 구성이 적층되어 있어도 좋다.
전하 발생층(415)에 유기 화합물과 억셉터성 물질의 복합 재료가 포함되는 경우, 이 복합 재료에는 실시형태 1에 기재된 정공 주입층에 사용할 수 있는 복합 재료를 사용하면 좋다. 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 화합물, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등 다양한 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 유기 화합물로서는, 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 유기 화합물을 적용하는 것이 바람직하다. 다만, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 이들 이외의 물질을 사용하여도 좋다. 유기 화합물과 억셉터성 물질의 복합 재료는 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 우수하므로, 저전압 구동, 저전류 구동을 구현할 수 있다. 또한, 발광 유닛(408)과 같이, 발광 유닛의 양극 측의 면이 전하 발생층(415)에 접촉하는 경우에는, 전하 발생층(415)이 발광 유닛의 정공 주입층 또는 정공 수송층의 역할도 가질 수 있기 때문에, 상기 발광 유닛에는 정공 주입층 또는 정공 수송층을 제공하지 않아도 된다.
또한, 전하 발생층(415)을, 유기 화합물과 억셉터성 물질의 복합 재료를 포함하는 층과 다른 재료에 의하여 구성되는 층을 조합한 적층 구조로서 형성하여도 좋다. 예를 들어, 유기 화합물과 억셉터성 물질의 복합 재료를 포함하는 층과, 도너성 물질 중에서 선택된 하나의 화합물과 전자 수송성이 높은 화합물을 포함하는 층을 조합하여 형성하여도 좋다. 또한, 유기 화합물과 억셉터성 물질의 복합 재료를 포함하는 층과, 투명 도전막을 포함하는 층을 조합하여 형성하여도 좋다.
또한, 발광 유닛(406)과 발광 유닛(408) 사이에 끼워지는 전하 발생층(415)은, 전극(401)과 전극(402)에 전압을 인가하였을 때 한쪽의 발광 유닛에 전자를 주입하고 다른 쪽의 발광 유닛에 정공을 주입하는 것이면 좋다. 예를 들어, 도 11에서, 전극(401)의 전위가 전극(402)의 전위보다 높게 되도록 전압을 인가하였을 때, 전하 발생층(415)은 발광 유닛(406)에 전자를 주입하고 발광 유닛(408)에 정공을 주입한다.
또한, 전하 발생층(415)은, 광 추출 효율의 관점에서, 가시광에 대하여 투광성을 갖는(구체적으로는, 전하 발생층(415)에 대한 가시광의 투과율이 40% 이상인) 것이 바람직하다. 또한, 전하 발생층(415)은, 한 쌍의 전극(전극(401) 및 전극(402))보다 낮은 도전율이어도 기능한다.
상술한 재료를 사용하여 전하 발생층(415)을 형성함으로써, 발광층이 적층된 경우의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 도 11에서는, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 대하여 설명하였지만, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자에 대해서도, 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다. 발광 소자(452)와 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 구현할 수 있다. 또한, 소비 전력이 낮은 발광 소자를 구현할 수 있다.
또한, 복수의 유닛 중 적어도 하나의 유닛에, 도 1에 도시된 EL층(100) 또는 도 8에 도시된 EL층(400)의 구성을 적용함으로써, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 발광 유닛(408)이 갖는 발광층(140)에, 도 8에 도시된 발광층(120) 또는 발광층(130)을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 발광 유닛(406) 및 발광 유닛(408)의 양쪽이 발광층(120) 및 발광층(130) 중 한쪽 또는 양쪽을 갖는 구성이 되고, 발광 유닛(406) 및 발광 유닛(408) 양쪽으로부터 발광층(120) 및 발광층(130) 중 한쪽 또는 양쪽이 나타내는 광을 얻을 수 있다.
또한, 상기 각 구성에서, 발광 유닛(406) 및 발광 유닛(408)에 사용되는 게스트 재료(형광 재료 또는 인광 재료)로서는 같아도 좋고, 달라도 좋다. 발광 유닛(406)과 발광 유닛(408)에서 같은 게스트 재료를 갖는 경우, 발광 소자(452)는 적은 전류값으로 높은 발광 휘도를 나타내는 발광 소자가 되어 바람직하다. 또한, 발광 유닛(406)과 발광 유닛(408)에서 다른 게스트 재료를 갖는 경우, 발광 소자(452)는 다색 발광을 나타내는 발광 소자가 되어 바람직하다. 특히, 연색성이 높은 백색 발광, 또는 적어도 적색과 녹색과 청색을 갖는 발광이 되도록 게스트 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
또한, 발광 유닛(406), 발광 유닛(408), 및 전하 발생층(115)은 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 도포법, 그라비어 인쇄 등의 방법으로 형성될 수 있다.
또한, 본 실시형태에 기재되는 구성은, 다른 실시형태에 기재되는 구성과 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 12~도 18을 사용하여 설명한다.
<표시 장치의 구성예 1>
도 12의 (A)는 표시 장치(600)를 도시한 상면도이고, 도 12의 (B)는 도 12의 (A)의 일점 쇄선 A-B 및 일점 쇄선 C-D 부분의 단면도이다. 표시 장치(600)는 구동 회로부(신호선 구동 회로부(601) 및 주사선 구동 회로부(603)), 및 화소부(602)를 갖는다. 또한, 신호선 구동 회로부(601), 주사선 구동 회로부(603), 및 화소부(602)는 발광 소자의 발광을 제어하는 기능을 갖는다.
또한, 표시 장치(600)는, 소자 기판(610)과, 밀봉 기판(604)과, 밀봉재(605)와, 밀봉재(605)로 둘러싸인 영역(607)과, 리드 배선(608)과, FPC(609)를 갖는다.
또한, 리드 배선(608)은 신호선 구동 회로부(601) 및 주사선 구동 회로부(603)에 입력되는 신호를 전송(傳送)하기 위한 배선이며, 외부 입력 단자가 되는 FPC(609)로부터 비디오 신호, 클럭 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 공급받는다. 또한, 여기서는 FPC(609)만 도시되어 있지만, FPC(609)에는 프린트 배선 기판(PWB: Printed Wiring Board)이 제공되어도 좋다.
또한, 신호선 구동 회로부(601)에서는, N채널형 트랜지스터(623)와 P채널형 트랜지스터(624)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 신호선 구동 회로부(601) 또는 주사선 구동 회로부(603)에는, 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로, 또는 NMOS 회로를 사용할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 위에 구동 회로부를 형성한 드라이버와 화소를 동일한 표면 위에 제공한 표시 장치를 제시하지만, 반드시 이렇게 할 필요는 없고, 구동 회로부를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용 트랜지스터(611)와, 전류 제어용 트랜지스터(612)와, 전류 제어용 트랜지스터(612)의 드레인에 전기적으로 접속된 하부 전극(613)을 갖는다. 또한, 하부 전극(613)의 단부를 덮어 격벽(614)이 형성되어 있다. 격벽(614)으로서는, 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용할 수 있다.
또한, 피복성을 양호하게 하기 위하여 격벽(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들어, 격벽(614)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴을 사용한 경우, 격벽(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2μm 이상 3μm 이하)을 갖는 곡면을 가지게 하는 것이 바람직하다. 또한, 격벽(614)에는, 네거티브형 감광성 수지 또는 포지티브형 감광성 수지를 사용할 수 있다.
또한, 트랜지스터(611, 612, 623, 및 624)의 구조에 특별히 한정은 없다. 예를 들어, 스태거형 트랜지스터를 사용하여도 좋다. 또한, 트랜지스터의 극성에 대해서도 특별히 한정은 없고, N채널형 및 P채널형 트랜지스터를 갖는 구조, 및 N채널형 트랜지스터 및 P채널형 트랜지스터 중 어느 한쪽만으로 이루어지는 구조를 사용하여도 좋다. 또한, 트랜지스터에 사용되는 반도체막의 결정성에 대해서도 특별히 한정은 없다. 예를 들어, 비정질 반도체막, 결정성 반도체막을 사용할 수 있다. 또한, 반도체 재료로서는 제 14 족(실리콘 등) 반도체, 화합물 반도체(산화물 반도체를 포함함), 유기 반도체 등을 사용할 수 있다. 트랜지스터로서는, 예를 들어 에너지 갭이 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 더 바람직하게는 3eV 이상의 산화물 반도체를 사용함으로써, 트랜지스터의 오프 전류를 저감할 수 있기 때문에 바람직하다. 상기 산화물 반도체로서는, In-Ga 산화물, In-M-Zn 산화물(M은, 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 란타넘(La), 세륨(Ce), 주석(Sn), 하프늄(Hf), 또는 네오디뮴(Nd)을 나타냄) 등을 들 수 있다.
하부 전극(613) 위에는 EL층(616) 및 상부 전극(617)이 각각 형성된다. 또한, 하부 전극(613)은 양극으로서 기능하고 상부 전극(617)은 음극으로서 기능한다.
또한, EL층(616)은 증착 마스크를 사용하는 증착법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등 다양한 방법으로 형성된다. 또한, EL층(616)을 구성하는 다른 재료로서는, 저분자 화합물 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머를 포함함)이라도 좋다.
또한, 하부 전극(613), EL층(616), 및 상부 전극(617)에 의하여 발광 소자(618)가 형성된다. 발광 소자(618)는 실시형태 1 및 실시형태 2의 구성을 갖는 발광 소자이다. 또한, 화소부에 복수의 발광 소자가 형성되는 경우, 실시형태 1 및 실시형태 2에 기재된 발광 소자와 이 외의 구성을 갖는 발광 소자의 양쪽 모두가 포함되어도 좋다.
또한, 밀봉재(605)로 밀봉 기판(604)과 소자 기판(610)을 접합함으로써, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 밀봉재(605)로 둘러싸인 영역(607)에 발광 소자(618)가 제공된 구조가 된다. 또한, 영역(607)에는, 충전재가 충전되고, 불활성 가스(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우 외에, 밀봉재(605)에 사용할 수 있는 자외선 경화성 수지 또는 열 경화성 수지로 충전되는 경우도 있고, 예를 들어 PVC(폴리바이닐클로라이드)계 수지, 아크릴계 수지, 폴리이미드계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘(silicone)계 수지, PVB(폴리바이닐뷰티랄)계 수지, 또는 EVA(에틸렌바이닐아세테이트)계 수지를 사용할 수 있다. 밀봉 기판에는 오목부를 형성하고 거기에 건조제를 제공하면 수분의 영향으로 인한 열화를 억제할 수 있어 바람직한 구성이다.
또한, 광학 소자(621)는 발광 소자(618)와 서로 중첩되도록 밀봉 기판(604) 아래에 제공된다. 또한, 밀봉 기판(604) 아래에는 차광층(622)이 제공된다. 광학 소자(621) 및 차광층(622)을, 각각 실시형태 1에 기재된 광학 소자, 및 차광층과 같은 구성으로 하면 좋다.
또한, 밀봉재(605)에는 에폭시계 수지 또는 유리 프릿을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 수분 및 산소를 가능한 한 투과시키기 어려운 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉 기판(604)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(폴리바이닐플루오라이드), 폴리에스터, 또는 아크릴 등으로 이루어진 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 하여, 실시형태 1 및 실시형태 2에 기재된 발광 소자 및 광학 소자를 갖는 표시 장치를 얻을 수 있다.
<표시 장치의 구성예 2>
다음에, 표시 장치의 다른 일례에 대하여 도 13의 (A) 및 (B), 및 도 14를 사용하여 설명한다. 또한, 도 13의 (A) 및 (B), 및 도 14는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 단면도이다.
도 13의 (A)에는 기판(1001), 하지 절연막(1002), 게이트 절연막(1003), 게이트 전극(1006), 게이트 전극(1007), 게이트 전극(1008), 제 1 층간 절연막(1020), 제 2 층간 절연막(1021), 주변부(1042), 화소부(1040), 구동 회로부(1041), 발광 소자의 하부 전극(1024R, 1024G, 1024B), 격벽(1025), EL층(1028), 발광 소자의 상부 전극(1026), 밀봉층(1029), 밀봉 기판(1031), 밀봉재(1032) 등이 도시되어 있다.
또한, 도 13의 (A)에서 광학 소자의 일례로서, 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))은 투명한 기재(1033)에 제공되어 있다. 또한, 차광층(1035)을 더 제공하여도 좋다. 착색층 및 차광층이 제공된 투명한 기재(1033)는 위치 조절되어 기판(1001)에 고정된다. 또한, 착색층 및 차광층은 오버 코트층(1036)으로 덮인다. 또한, 도 13의 (A)에서는 착색층을 투과하는 광은 적색, 녹색, 및 청색이 되므로, 3색의 화소로 영상을 표현할 수 있다.
도 13의 (B)에서는, 광학 소자의 일례로서 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))을 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 형성하는 예를 도시하였다. 이와 같이, 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어도 좋다.
도 14에서는, 광학 소자의 일례로서 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))을 제 1 층간 절연막(1020)과 제 2 층간 절연막(1021) 사이에 형성하는 예를 도시하였다. 이와 같이, 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어도 좋다.
또한, 상술한 표시 장치에서는, 트랜지스터가 형성되어 있는 기판(1001) 측에 광을 추출하는 구조(보텀 이미션)의 표시 장치로 하였지만, 밀봉 기판(1031) 측에 광을 추출하는 구조(톱 이미션)의 표시 장치로 하여도 좋다.
<표시 장치의 구성예 3>
톱 이미션 표시 장치의 단면도의 일례를 도 15의 (A) 및 (B)에 도시하였다. 도 15의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명한 단면도이고, 도 13의 (A) 및 (B), 및 도 14에 도시된 구동 회로부(1041), 주변부(1042) 등이 생략되어 예시되었다.
이 경우, 기판(1001)으로서는, 광을 투과시키지 않는 기판을 사용할 수 있다. 트랜지스터와 발광 소자의 양극을 접속하는 접속 전극의 제작까지는, 보텀 이미션 표시 장치와 마찬가지로 형성한다. 그 후, 전극(1022)을 덮도록, 제 3 층간 절연막(1037)을 형성한다. 이 절연막은 평탄화의 역할을 가져도 좋다. 제 3 층간 절연막(1037)은 제 2 층간 절연막과 같은 재료, 또한 다른 여러 재료를 사용하여 형성될 수 있다.
발광 소자의 하부 전극(1024R, 1024G, 및 1024B)은 여기서는 양극으로 하지만, 음극이어도 상관없다. 또한, 도 15의 (A) 및 (B)와 같은 톱 이미션 표시 장치인 경우, 하부 전극(1024R, 1024G, 및 1024B)은 광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 또한, EL층(1028) 위에 상부 전극(1026)이 제공된다. 상부 전극(1026)은 광을 반사하는 기능과 광을 투과시키는 기능을 갖고, 하부 전극(1024R, 1024G, 및 1024B)과 상부 전극(1026) 사이에서 마이크로 캐비티 구조가 채용되고, 특정한 파장에서의 광 강도를 증가시키면 바람직하다.
도 15의 (A)와 같은 톱 이미션 구조에서는 착색층(적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 및 청색의 착색층(1034B))을 제공한 밀봉 기판(1031)으로 밀봉을 수행할 수 있다. 밀봉 기판(1031)에는, 차광층(1035)을 화소와 화소 사이에 위치하도록 제공하여도 좋다. 또한, 밀봉 기판(1031)에는 투광성을 갖는 기판을 사용하면 바람직하다.
또한, 도 15의 (A)에서는 복수의 발광 소자와, 이 복수의 발광 소자에 각각 착색층을 제공하는 구성을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 15의 (B)에 도시된 바와 같이, 녹색의 착색층을 제공하지 않고 적색의 착색층(1034R) 및 청색의 착색층(1034B)을 제공하여, 적색, 녹색, 및 청색의 3색으로 풀컬러 표시하는 구성으로 하여도 좋다. 도 15의 (A)에 도시된 바와 같이, 발광 소자와, 이 발광 소자 각각에 착색층을 제공하는 구성으로 한 경우, 외광 반사를 억제할 수 있는 효과를 갖는다. 한편, 도 15의 (B)에 도시된 바와 같이, 발광 소자를 제공하고, 녹색의 착색층을 제공하지 않고 적색의 착색층 및 청색의 착색층을 제공하는 구성으로 하는 경우, 녹색 발광 소자로부터 사출된 광의 에너지 손실이 적기 때문에 소비 전력을 저감할 수 있는 효과를 갖는다.
<표시 장치의 구성예 4>
상기에서는 3색(적색, 녹색, 및 청색)의 부화소를 갖는 표시 장치의 구성을 제시하였으나, 4색(적색, 녹색, 청색, 및 황색, 또는 적색, 녹색, 청색, 및 백색)의 부화소를 갖는 구성으로 하여도 좋다. 도 16~18은 하부 전극(1024R, 1024G, 1024B, 및 1024Y)을 갖는 표시 장치의 구성이다. 도 16의 (A) 및 (B), 및 도 17은 트랜지스터가 형성된 기판(1001) 측에 광을 추출하는 구조(보텀 이미션) 표시 장치이고, 도 18의 (A) 및 (B)는 밀봉 기판(1031) 측에 발광을 추출하는 구조(톱 이미션)의 표시 장치이다.
도 16의 (A)는 광학 소자(착색층(1034R), 착색층(1034G), 착색층(1034B), 및 착색층(1034Y))를 투명한 기재(1033)에 제공하는 표시 장치의 예이다. 또한, 도 16의 (B)는 광학 소자(착색층(1034R), 착색층(1034G), 착색층(1034B), 및 착색층(1034Y))를 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 형성하는 표시 장치의 예이다. 또한, 도 17은 광학 소자(착색층(1034R), 착색층(1034G), 착색층(1034B), 및 착색층(1034Y))를 제 1 층간 절연막(1020)과 제 2 층간 절연막(1021) 사이에 형성하는 표시 장치의 예이다.
착색층(1034R)은 적색의 광을 투과시키고, 착색층(1034G)은 녹색의 광을 투과시키고, 착색층(1034B)은 청색의 광을 투과시키는 기능을 갖는다. 또한, 착색층(1034Y)은 황색의 광을 투과시키는 기능, 또는 청색, 녹색, 황색, 및 적색 중에서 선택되는 복수의 광을 투과시키는 기능을 갖는다. 착색층(1034Y)이 청색, 녹색, 황색, 및 적색 중에서 선택된 복수의 광을 투과시키는 기능을 가질 때, 착색층(1034Y)을 투과한 광은 백색이라도 좋다. 황색 또는 백색의 발광을 나타내는 발광 소자는 발광 효율이 높기 때문에, 착색층(1034Y)을 갖는 표시 장치는 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한, 도 18에 도시된 톱 이미션 표시 장치에서는, 하부 전극(1024Y)을 갖는 발광 소자에서도 도 15의 (A)의 표시 장치와 마찬가지로 상부 전극(1026)과의 사이에서 마이크로 캐비티 구조를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 도 18의 (A)의 표시 장치에서는, 착색층(적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 청색의 착색층(1034B), 및 황색의 착색층(1034Y))을 제공한 밀봉 기판(1031)으로 밀봉을 수행할 수 있다.
마이크로 캐비티 및 황색의 착색층(1034Y)을 통하여 나타내어지는 발광은, 황색의 영역에 발광 스펙트럼을 갖는 발광이 된다. 황색은 시감도가 높은 색이므로, 황색의 발광을 나타내는 발광 소자는 발광 효율이 높다. 즉, 도 18의 (A)의 구성을 갖는 표시 장치는 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한, 도 18의 (A)에서는, 복수의 발광 소자와, 이 복수의 발광 소자에 각각 착색층을 제공하는 구성을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 18의 (B)에 도시된 바와 같이, 황색의 착색층을 제공하지 않고, 적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 및 청색의 착색층(1034B)을 제공하고, 적색, 녹색, 청색, 및 황색의 4색, 또는 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색으로 풀컬러 표시하는 구성으로 하여도 좋다. 도 18의 (A)에 도시된 바와 같이, 발광 소자와, 이 발광 소자 각각에 착색층을 제공하는 구성으로 한 경우, 외광 반사를 억제할 수 있는 효과를 갖는다. 한편, 도 18의 (B)에 도시된 바와 같이, 발광 소자와, 황색의 착색층을 제공하지 않고 적색의 착색층, 녹색의 착색층, 및 청색의 착색층을 제공하는 구성으로 하는 경우, 황색 또는 백색 발광 소자로부터 사출된 광의 에너지 손실이 적기 때문에 소비 전력을 저감할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 실시형태에 기재되는 구성은 다른 실시형태 및 본 실시형태 중 다른 구성과 적절히 조합될 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 갖는 표시 장치에 대하여 도 19~도 21을 사용하여 설명한다.
또한, 도 19의 (A)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하는 블록도이고, 도 19의 (B)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 갖는 화소 회로를 설명하는 회로도이다.
<표시 장치에 관한 설명>
도 19의 (A)에 도시된 표시 장치는, 표시 소자의 화소를 갖는 영역(이하, 화소부(802)라고 함)과, 화소부(802) 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)를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다.
구동 회로부(804)의 일부 또는 전부는, 화소부(802)와 동일 기판 위에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 부품 수나 단자 수를 줄일 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 COG나 TAB(Tape Automated Bonding)에 의하여 실장될 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 공급되는 배선(이하, 주사선(GL_1)~(GL_X)이라고 함)의 전위를 제어하는 기능을 갖는다. 또한, 복수의 주사선 구동 회로(804a)를 제공하고, 복수의 주사선 구동 회로(804a)에 의하여 주사선(GL_1)~(GL_X)을 분할하여 제어하여도 좋다. 또는, 주사선 구동 회로(804a)는 초기화 신호를 공급할 수 있는 기능을 갖는다. 다만, 이에 한정되지 않고, 주사선 구동 회로(804a)는 다른 신호를 공급할 수도 있다.
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 기초가 되는 신호(화상 신호)가 입력된다. 신호선 구동 회로(804b)는, 화상 신호를 바탕으로 화소 회로(801)에 기록하는 데이터 신호를 생성하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 구동 회로(804b)는, 스타트 펄스 신호, 클럭 신호 등이 입력되어 얻어지는 펄스 신호에 따라, 데이터 신호의 출력을 제어하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 구동 회로(804b)는, 데이터 신호가 공급되는 배선(이하, 데이터선(DL_1)~(DL_Y)이라고 함)의 전위를 제어하는 기능을 갖는다. 또는, 신호선 구동 회로(804b)는 초기화 신호를 공급할 수 있는 기능을 갖는다. 다만, 이에 한정되지 않고, 신호선 구동 회로(804b)는 다른 신호를 공급할 수도 있다.
신호선 구동 회로(804b)는, 예를 들어 복수의 아날로그 스위치 등을 사용하여 구성된다. 신호선 구동 회로(804b)는, 복수의 아날로그 스위치를 순차적으로 온 상태로 함으로써, 화상 신호를 시분할한 신호를 데이터 신호로서 출력할 수 있다.
복수의 화소 회로(801) 각각은, 주사 신호가 공급되는 복수의 주사선(GL) 중 하나를 통하여 펄스 신호가 입력되고, 데이터 신호가 공급되는 복수의 데이터선(DL) 중 하나를 통하여 데이터 신호가 입력된다. 또한, 복수의 화소 회로(801) 각각은, 주사선 구동 회로(804a)에 의하여 데이터 신호의 데이터 기록 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_m)의 전위에 따라 데이터선(DL_n(n은 Y 이하의 자연수))을 통하여 신호선 구동 회로(804b)로부터 데이터 신호가 입력된다.
도 19의 (A)에 도시된 보호 회로(806)는, 예를 들어 주사선 구동 회로(804a)와 화소 회로(801) 사이의 배선인 주사선(GL)에 접속된다. 또는, 보호 회로(806)는, 신호선 구동 회로(804b)와 화소 회로(801) 사이의 배선인 데이터선(DL)에 접속된다. 또는, 보호 회로(806)는 주사선 구동 회로(804a)와 단자부(807) 사이의 배선에 접속될 수 있다. 또는, 보호 회로(806)는, 신호선 구동 회로(804b)와 단자부(807) 사이의 배선에 접속될 수 있다. 또한, 단자부(807)란, 외부의 회로로부터 표시 장치에 전원, 제어 신호, 및 화상 신호를 입력하기 위한 단자가 제공된 부분을 말한다.
보호 회로(806)는, 이 자체가 접속되는 배선에 일정한 범위 외의 전위가 공급되었을 때, 상기 배선과 다른 배선을 도통 상태로 하는 회로이다.
도 19의 (A)에 도시된 바와 같이, 화소부(802)와 구동 회로부(804) 각각에 보호 회로(806)를 제공함으로써, ESD(Electro Static Discharge: 정전기 방전) 등에 의하여 발생되는 과전류에 대한 표시 장치의 내성을 높일 수 있다. 다만, 보호 회로(806)의 구성은 이에 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 19의 (A)에서는 주사선 구동 회로(804a)와 신호선 구동 회로(804b)에 의하여 구동 회로부(804)를 형성하는 예를 도시하였지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 주사선 구동 회로(804a)만 형성하고, 별도 준비된 신호선 구동 회로가 형성된 기판(예를 들어, 단결정 반도체막, 다결정 반도체막으로 형성된 구동 회로 기판)을 실장하는 구성으로 하여도 좋다.
<화소 회로의 구성예>
도 19의 (A)에 도시된 복수의 화소 회로(801)는, 예를 들어 도 19의 (B)에 도시된 구성으로 할 수 있다.
도 19의 (B)에 도시된 화소 회로(801)는 트랜지스터(852), 트랜지스터(854), 용량 소자(862), 및 발광 소자(872)를 갖는다.
트랜지스터(852)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽은, 데이터 신호가 공급되는 배선(데이터선(DL_n))에 전기적으로 접속된다. 또한 트랜지스터(852)의 게이트 전극은, 게이트 신호가 공급되는 배선(주사선(GL_m))에 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(852)는 데이터 신호의 데이터의 기록을 제어하는 기능을 갖는다.
용량 소자(862)의 한 쌍의 전극 중 한쪽은 전위가 공급되는 배선(이하, 전위 공급선(VL_a)이라고 함)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 트랜지스터(852)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽에 전기적으로 접속된다.
용량 소자(862)는 기록된 데이터를 유지하는 유지 용량으로서의 기능을 갖는다.
트랜지스터(854)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽은, 전위 공급선(VL_a)에 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_b)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 트랜지스터(854)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽에 전기적으로 접속된다.
발광 소자(872)로서는, 실시형태 1 및 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용할 수 있다.
또한, 전위 공급선(VL_a) 및 전위 공급선(VL_b) 중 한쪽에는 고전원 전위(VDD)가 공급되고, 다른 쪽에는 저전원 전위(VSS)가 공급된다.
도 19의 (B)의 화소 회로(801)를 갖는 표시 장치에서는, 예를 들어 도 19의 (A)에 도시된 주사선 구동 회로(804a)에 의하여 각 행의 화소 회로(801)를 순차적으로 선택하고, 트랜지스터(852)를 온 상태로 하여 데이터 신호의 데이터를 기록한다.
데이터가 기록된 화소 회로(801)는, 트랜지스터(852)가 오프 상태가 됨으로써 유지 상태가 된다. 또한 기록된 데이터 신호의 전위에 따라 트랜지스터(854)의 소스 전극과 드레인 전극 사이에 흐르는 전류량이 제어되고, 발광 소자(872)는 흐르는 전류량에 따른 휘도로 발광한다. 이 동작을 행마다 순차적으로 수행함으로써 화상을 표시할 수 있다.
또한, 화소 회로에, 트랜지스터의 문턱 전압 등의 변동의 영향을 보정하는 기능을 가지게 하여도 좋다. 도 20의 (A) 및 (B), 및 도 21의 (A) 및 (B)에 화소 회로의 일례를 도시하였다.
도 20의 (A)에 도시된 화소 회로는 6개의 트랜지스터(303_1~303_6)와, 용량 소자(304)와, 발광 소자(305)를 갖는다. 또한, 도 20의 (A)에 도시된 화소 회로에는 배선(301_1~301_5) 및 배선(302_1 및 302_2)이 전기적으로 접속된다. 또한, 트랜지스터(303_1~303_6)에는, 예를 들어 P채널형 트랜지스터를 사용할 수 있다.
도 20의 (B)에 도시된 화소 회로는, 도 20의 (A)에 도시된 화소 회로에 트랜지스터(303_7)를 추가한 구성이다. 또한, 도 20의 (B)에 도시된 화소 회로에는 배선(301_6) 및 배선(301_7)이 전기적으로 접속된다. 여기서 배선(301_5)과 배선(301_6)은 각각 전기적으로 접속되어도 좋다. 또한, 트랜지스터(303_7)에는, 예를 들어 P채널형 트랜지스터를 사용할 수 있다.
도 21의 (A)에 도시된 화소 회로는 6개의 트랜지스터(308_1~308_6)와, 용량 소자(304)와, 발광 소자(305)를 갖는다. 또한, 도 21의 (A)에 도시된 화소 회로에는 배선(306_1~306_3) 및 배선(307_1~307_3)이 전기적으로 접속된다. 여기서 배선(306_1)과 배선(306_3)은 각각 전기적으로 접속되어도 좋다. 또한, 트랜지스터(308_1~308_6)에는, 예를 들어 P채널형 트랜지스터를 사용할 수 있다.
도 21의 (B)에 도시된 화소 회로는 2개의 트랜지스터(309_1 및 309_2)와, 2개의 용량 소자(304_1 및 304_2)와, 발광 소자(305)를 갖는다. 또한, 도 21의 (B)에 도시된 화소 회로에는 배선(311_1~311_3), 배선(312_1 및 312_2)이 전기적으로 접속된다. 또한, 도 21의 (B)에 도시된 화소 회로의 구성으로 함으로써, 예를 들어 전압 입력-전류 구동 방식(CVCC 방식이라고도 함)으로 할 수 있다. 또한, 트랜지스터(309_1 및 309_2)에 대해서는, 예를 들어 P채널형 트랜지스터를 사용할 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 각 방식에 적용될 수 있다.
액티브 매트릭스 방식에서는, 능동 소자(액티브 소자, 비선형 소자)로서, 트랜지스터뿐만 아니라, 여러 능동 소자(액티브 소자, 비선형 소자)를 사용할 수 있다. 예를 들어, MIM(Metal Insulator Metal), 또는 TFD(Thin Film Diode) 등을 사용할 수도 있다. 이들 소자는 제작 공정이 적기 때문에, 제작 비용의 저감, 또는 수율 향상을 도모할 수 있다. 또는, 이들 소자는 크기가 작기 때문에, 개구율을 향상시킬 수 있어, 저소비 전력화 및 고휘도화를 도모할 수 있다.
액티브 매트릭스 방식 외에는, 능동 소자(액티브 소자, 비선형 소자)를 사용하지 않는 패시브 매트릭스 방식을 이용할 수도 있다. 능동 소자(액티브 소자, 비선형 소자)를 사용하지 않기 때문에, 제작 공정이 적어, 제작 비용의 저감 또는 수율 향상을 도모할 수 있다. 또는, 능동 소자(액티브 소자, 비선형 소자)를 사용하지 않기 때문에, 개구율을 향상시킬 수 있어, 저소비 전력화나 고휘도화 등을 도모할 수 있다.
본 실시형태에 기재되는 구성은, 다른 실시형태에 기재되는 구성과 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 갖는 표시 장치, 및 이 표시 장치에 입력 장치를 제공한 전자 기기에 대하여 도 22~도 26을 사용하여 설명한다.
<터치 패널에 관한 설명 1>
또한, 본 실시형태에서 전자 기기의 일례로서 표시 장치와 입력 장치가 결합된 터치 패널(2000)에 대하여 설명한다. 또한, 입력 장치의 일례로서 터치 센서를 갖는 경우에 대하여 설명한다.
도 22의 (A) 및 (B)는 터치 패널(2000)의 사시도이다. 또한, 도 22의 (A) 및 (B)에는 명료화를 위하여 터치 패널(2000)의 대표적인 구성 요소를 도시하였다.
터치 패널(2000)은 표시 장치(2501)와 터치 센서(2595)를 갖는다(도 22의 (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. 다만, 기판(2510), 기판(2570), 및 기판(2590) 중 어느 하나 또는 모두가 가요성을 갖지 않는 구성으로 하여도 좋다.
표시 장치(2501)는 기판(2510) 위에 복수의 화소, 및 이 화소에 신호를 공급할 수 있는 복수의 배선(2511)을 갖는다. 복수의 배선(2511)은 기판(2510)의 외주부까지 리드되고, 그 일부가 단자(2519)를 구성한다. 단자(2519)는 FPC(2509(1))에 전기적으로 접속된다. 또한, 복수의 배선(2511)은 신호선 구동 회로(2503s(1))로부터의 신호를 복수의 화소에 공급할 수 있다.
기판(2590)은 터치 센서(2595)와, 터치 센서(2595)와 전기적으로 접속된 복수의 배선(2598)을 갖는다. 복수의 배선(2598)은 기판(2590)의 외주부까지 리드되고, 그 일부는 단자를 구성한다. 그리고, 상기 단자는 FPC(2509(2))와 전기적으로 접속된다. 또한, 도 22의 (B)에서는 명료화를 위하여 기판(2590)의 이면 측(기판(2510)과 대향하는 면 측)에 제공되는 터치 센서(2595)의 전극 및 배선 등을 실선으로 나타내었다.
터치 센서(2595)로서 예를 들어 정전 용량 방식의 터치 센서를 적용할 수 있다. 정전 용량 방식에는 표면형 정전 용량 방식, 투영형 정전 용량 방식 등이 있다.
투영형 정전 용량 방식에는 주로 구동 방식에 따라 자기 용량 방식이나 상호 용량 방식 등이 있다. 상호 용량 방식을 이용하면 다점 동시 검출이 가능하므로 바람직하다.
또한, 도 22의 (B)에 도시된 터치 센서(2595)는 투영형 정전 용량 방식의 터치 센서를 적용한 구성이다.
또한, 터치 센서(2595)로서는, 손가락 등 검지 대상이 근접 또는 접촉하는 것을 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 하나와 전기적으로 접속된다.
전극(2592)은 도 22의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이 한 방향으로 반복적으로 배치된 복수의 사각형이 모서리부에서 접속되는 형상을 갖는다.
전극(2591)은 사각형이고, 전극(2592)이 연장되는 방향과 교차되는 방향으로 반복적으로 배치되어 있다.
배선(2594)은, 전극(2592)을 끼우는 2개의 전극(2591)과 전기적으로 접속된다. 이 때, 전극(2592)과 배선(2594)이 교차되는 부분의 면적이 가능한 한 작은 형상이 바람직하다. 이로써 전극이 제공되지 않은 영역의 면적을 줄일 수 있으며, 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 이에 한정되지 않고 다양한 형상이 될 수 있다. 예를 들어 복수의 전극(2591)을 가능한 한 틈이 생기지 않도록 배치하고, 절연층을 개재(介在)하여 전극(2592)을 전극(2591)과 중첩되지 않는 영역이 생기도록 이격(離隔)하여 복수로 제공하는 구성으로 하여도 좋다. 이 때 인접한 2개의 전극(2592) 사이에 이들과는 전기적으로 절연된 더미 전극을 제공하면 투과율이 다른 영역의 면적을 줄일 수 있으므로 바람직하다.
<표시 장치에 관한 설명>
다음에, 도 23의 (A)를 사용하여, 표시 장치(2501)의 자세한 사항에 대하여 설명한다. 도 23의 (A)는 도 22의 (B)에 도시된 일점 쇄선 X1-X2 부분의 단면도에 상당한다.
표시 장치(2501)는 매트릭스 형태로 배치된 복수의 화소를 갖는다. 상기 화소는 표시 소자와, 이 표시 소자를 구동하는 화소 회로를 갖는다.
이하에서는, 백색의 광을 사출하는 발광 소자를 표시 소자에 적용하는 경우에 대하여 설명하지만, 표시 소자는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 인접한 화소마다 사출하는 광의 색이 다르게 되도록, 발광색이 다른 발광 소자를 적용하여도 좋다.
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 적합하게 사용할 수 있다. 또는, 기판(2510)과 기판(2570)에 각각 열팽창률이 거의 같은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 선팽창률이 1×10-3/K 이하, 바람직하게는 5×10-5/K 이하, 더 바람직하게는 1×10-5/K 이하인 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 기판(2510)은, 발광 소자로의 불순물 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 불순물 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 폴리에스터, 폴리올레핀, 폴리아마이드(나일론, 아라미드 등), 폴리이미드, 폴리카보네이트, 또는 아크릴, 우레탄, 에폭시를 사용할 수 있다. 또한, 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 갖는 것이 바람직하다. 또한, 도 23의 (A)에 도시된 바와 같이, 밀봉층(2560) 측에 광을 추출하는 경우, 밀봉층(2560)은 광학적인 접합층을 겸할 수 있다.
또한, 밀봉층(2560)의 외주부에 밀봉재를 형성하여도 좋다. 이 밀봉재를 사용함으로써 기판(2510), 기판(2570), 밀봉층(2560), 및 밀봉재로 둘러싸인 영역에 발광 소자(2550R)를 갖는 구성으로 할 수 있다. 또한, 밀봉층(2560)으로서, 불활성 가스(질소나 아르곤 등)를 충전하여도 좋다. 또한, 상기 불활성 가스 내에, 건조제를 제공하여, 수분 등을 흡착시키는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 자외선 경화성 수지 또는 열 경화성 수지를 충전하여도 좋다. 또한, 상술한 밀봉재로서는, 예를 들어 에폭시계 수지나 유리 프릿을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 밀봉재에 사용하는 재료로서는 수분 및 산소를 투과시키지 않는 재료를 사용하면 바람직하다.
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 전극, 상부 전극, 및 하부 전극과 상부 전극 사이의 EL층을 갖는다. 발광 소자(2550R)로서, 예를 들어 실시형태 1 및 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 적용할 수 있다.
또한, 하부 전극과 상부 전극 사이에서 마이크로 캐비티 구조를 채용하고, 특정한 파장에서의 광 강도를 증가시켜도 좋다.
또한, 광을 추출하는 측에 밀봉층(2560)이 제공되는 경우, 밀봉층(2560)은 발광 소자(2550R)와 착색층(2567R)에 접촉된다.
착색층(2567R)은 발광 소자(2550R)와 중첩되는 위치에 있다. 따라서, 발광 소자(2550R)가 발하는 광의 일부는 착색층(2567R)을 투과하여, 도면에 도시된 화살표 방향의 발광 모듈(2580R) 외부로 사출된다.
또한, 표시 장치(2501)에서, 광을 사출하는 방향에 차광층(2567BM)이 제공된다. 차광층(2567BM)은 착색층(2567R)을 둘러싸도록 제공된다.
착색층(2567R)으로서는, 특정한 파장 영역의 광을 투과시키는 기능을 가지면 좋고, 예를 들어, 적색의 파장 영역의 광을 투과시키는 컬러 필터, 녹색의 파장 영역의 광을 투과시키는 컬러 필터, 청색의 파장 영역의 광을 투과시키는 컬러 필터, 황색의 파장 영역의 광을 투과시키는 컬러 필터 등을 사용할 수 있다. 각 컬러 필터는 다양한 재료를 사용하여, 인쇄법, 잉크젯법, 포토리소그래피 기술을 이용한 에칭 방법 등으로 형성될 수 있다.
또한, 표시 장치(2501)에는 절연층(2521)이 제공된다. 절연층(2521)은 트랜지스터(2502t)를 덮는다. 또한, 절연층(2521)은 화소 회로에 기인하는 요철을 평탄화하기 위한 기능을 갖는다. 또한, 절연층(2521)에 불순물이 확산되는 것을 억제할 수 있는 기능을 부여하여도 좋다. 이로써 불순물의 확산으로 인한 트랜지스터(2502t) 등의 신뢰성 저하를 억제할 수 있다.
또한, 발광 소자(2550R)는 절연층(2521) 위에 형성된다. 또한, 발광 소자(2550R)가 갖는 하부 전극에는, 이 하부 전극의 단부와 중첩되는 격벽(2528)이 제공된다. 또한, 기판(2510)과 기판(2570) 사이의 간격을 제어하는 스페이서를 격벽(2528) 위에 형성하여도 좋다.
주사선 구동 회로(2503g(1))는 트랜지스터(2503t) 및 용량 소자(2503c)를 갖는다. 또한, 구동 회로를, 화소 회로와 동일한 공정을 거쳐, 동일한 기판 위에 형성할 수 있다.
또한, 기판(2510) 위에는 신호를 공급할 수 있는 배선(2511)이 제공된다. 또한, 배선(2511) 위에는 단자(2519)가 제공된다. 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))에 프린트 배선 기판(PWB)이 제공되어 있어도 좋다.
또한, 표시 장치(2501)에는 다양한 구조를 갖는 트랜지스터를 적용할 수 있다. 도 23의 (A)에서는 보텀 게이트형 트랜지스터를 적용하는 경우에 대하여 도시하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 도 23의 (B)에 도시된 톱 게이트형 트랜지스터를 표시 장치(2501)에 적용하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 트랜지스터(2502t) 및 트랜지스터(2503t)의 극성에 대하여 특별히 한정은 없고, N채널형 트랜지스터 및 P채널형 트랜지스터를 갖는 구조, N채널형 트랜지스터 및 P채널형 트랜지스터 중 어느 한쪽으로 이루어지는 구조를 사용하여도 좋다. 또한, 트랜지스터(2502t) 및 트랜지스터(2503t)에 사용되는 반도체막의 결정성에 대해서도 특별히 한정은 없다. 예를 들어, 비정질 반도체막, 결정성 반도체막을 사용할 수 있다. 또한, 반도체 재료로서는 제 14 족의 반도체(예를 들어, 실리콘을 갖는 반도체), 화합물 반도체(산화물 반도체를 포함함), 유기 반도체 등을 사용할 수 있다. 트랜지스터(2502t) 및 트랜지스터(2503t) 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 에너지 갭이 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 더 바람직하게는 3eV 이상의 산화물 반도체를 사용함으로써, 트랜지스터의 오프 전류를 저감할 수 있어 바람직하다. 상기 산화물 반도체로서는, In-Ga 산화물, In-M-Zn 산화물(M은, Al, Ga, Y, Zr, La, Ce, Sn, Hf, 또는 Nd을 나타냄) 등을 들 수 있다.
<터치 센서에 관한 설명>
다음에 도 23의 (C)를 사용하여 터치 센서(2595)의 자세한 사항에 대하여 설명한다. 도 23의 (C)는, 도 22의 (B)에 도시된 일점 쇄선 X3-X4 부분의 단면도에 상당한다.
터치 센서(2595)는 기판(2590) 위에 스태거 패턴(지그재그 형태)으로 배치된 전극(2591) 및 전극(2592), 전극(2591) 및 전극(2592)을 덮는 절연층(2593), 인접된 전극(2591)을 전기적으로 접속하는 배선(2594)을 갖는다.
전극(2591) 및 전극(2592)은 투광성을 갖는 도전성 재료로 형성된다. 투광성을 갖는 도전성 재료로서는 산화인듐, 인듐주석산화물, 인듐아연산화물, 산화아연, 갈륨이 첨가된 산화아연 등 도전성 산화물을 사용할 수 있다. 또한, 그래핀을 포함한 막을 사용할 수도 있다. 그래핀을 포함한 막은, 예를 들어 막 형태로 형성된 산화 그래핀을 포함한 막을 환원하여 형성될 수 있다. 환원 방법으로서는, 열을 가하는 방법 등을 들 수 있다.
예를 들어, 투광성을 갖는 도전성 재료를 기판(2590) 위에 스퍼터링법에 의하여 성막한 후, 포토리소그래피법 등의 다양한 패턴 형성 기술에 의하여 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, 산화실리콘, 산화질화실리콘, 산화알루미늄 등의 무기 절연 재료를 사용할 수도 있다.
또한, 전극(2591)에 도달하는 개구가 절연층(2593)에 제공되고, 배선(2594)이, 인접되는 전극(2591)과 전기적으로 접속된다. 투광성의 도전성 재료는 터치 패널의 개구율을 높일 수 있기 때문에 배선(2594)에 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, 전극(2591) 및 전극(2592)보다 도전성이 높은 재료는 전기 저항을 저감할 수 있기 때문에 배선(2594)에 바람직하게 사용될 수 있다.
전극(2592)은 한 방향으로 연장되고, 복수의 전극(2592)이 스트라이프 형상으로 제공된다. 또한, 배선(2594)은 전극(2592)과 교차하여 제공된다.
한 쌍의 전극(2591)이 하나의 전극(2592)을 끼워 제공된다. 또한, 배선(2594)은 한 쌍의 전극(2591)을 전기적으로 접속시킨다.
또한, 복수의 전극(2591)은 하나의 전극(2592)과 반드시 직교하는 방향으로 배치될 필요는 없고, 0도보다 크며 90도 미만의 각도를 이루도록 배치되어도 좋다.
또한, 배선(2598)은 전극(2591) 또는 전극(2592)에 전기적으로 접속된다. 또한, 배선(2598)의 일부는 단자로서 기능한다. 배선(2598)으로서는, 예를 들어, 알루미늄, 금, 백금, 은, 니켈, 타이타늄, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 또는 팔라듐 등의 금속 재료, 및 이 금속 재료를 포함하는 합금 재료를 사용할 수 있다.
또한, 절연층(2593) 및 배선(2594)을 덮는 절연층을 제공하여 터치 센서(2595)를 보호하여도 좋다.
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 24의 (A)를 사용하여, 터치 패널(2000)의 자세한 사항에 대하여 설명한다. 도 24의 (A)는 도 22의 (A)에 도시된 일점 쇄선 X5-X6 부분의 단면도에 상당한다.
도 24의 (A)에 도시된 터치 패널(2000)은, 도 23의 (A)에서 설명한 표시 장치(2501)와, 도 23의 (C)에서 설명한 터치 센서(2595)를 접합한 구성이다.
또한, 도 24의 (A)에 도시된 터치 패널(2000)은 도 23의 (A) 및 (C)에서 설명한 구성에 더하여 접착층(2597)과 반사 방지층(2567p)을 갖는다.
접착층(2597)은 배선(2594)에 접촉하도록 제공된다. 또한, 터치 센서(2595)가 표시 장치(2501)에 중첩되도록, 접착층(2597)에 의하여 기판(2590)과 기판(2570)이 접합된다. 또한, 접착층(2597)은 투광성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 접착층(2597)으로서는 열 경화성 수지, 또는 자외선 경화성 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 또는 실록산계 수지를 사용할 수 있다.
반사 방지층(2567p)은 화소에 중첩되는 위치에 제공된다. 반사 방지층(2567p)으로서 예를 들어 원편광판을 사용할 수 있다.
다음에, 도 24의 (A)에 도시된 구성과 다른 구성을 갖는 터치 패널에 대하여 도 24의 (B)를 사용하여 설명한다.
도 24의 (B)는 터치 패널(2001)의 단면도이다. 도 24의 (B)에 도시된 터치 패널(2001)은, 도 24의 (A)에 도시된 터치 패널(2000)과 표시 장치(2501)에 대한 터치 센서(2595)의 위치가 다르다. 여기서는 다른 구성에 대하여 자세히 설명하고, 같은 구성을 사용할 수 있는 부분에 대해서는 터치 패널(2000)의 설명을 원용한다.
착색층(2567R)은 발광 소자(2550R)와 중첩되는 위치에 있다. 또한, 도 24의 (B)에 도시된 발광 소자(2550R)는 트랜지스터(2502t)가 제공되어 있는 측에 광을 사출한다. 따라서, 발광 소자(2550R)가 발하는 광의 일부는 착색층(2567R)을 투과하여, 도면에 도시된 화살표 방향의 발광 모듈(2580R) 외부로 사출된다.
또한, 터치 센서(2595)는 표시 장치(2501)의 기판(2510) 측에 제공된다.
접착층(2597)은 기판(2510)과 기판(2590) 사이에 있고, 표시 장치(2501)와 터치 센서(2595)를 접합한다.
도 24의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 발광 소자로부터 사출되는 광은 기판(2510) 및 기판(2570) 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 통하여 사출되면 좋다.
<터치 패널의 구동 방법에 관한 설명>
다음에, 터치 패널의 구동 방법의 일례에 대하여 도 25의 (A) 및 (B)를 사용하여 설명한다.
도 25의 (A)는 상호 용량 방식의 터치 센서의 구성을 도시한 블록도이다. 도 25의 (A)에서는 펄스 전압 출력 회로(2601), 전류 검출 회로(2602)를 도시하였다. 또한, 도 25의 (A)에서는 펄스 전압이 인가되는 전극(2621)을 X1-X6으로 하고, 전류의 변화를 검지하는 전극(2622)을 Y1-Y6으로 하고, 각각 6개의 배선으로 예시하였다. 또한, 도 25의 (A)에는, 전극(2621)과 전극(2622)이 중첩됨으로써 형성되는 용량 소자(2603)를 도시하였다. 또한, 전극(2621)과 전극(2622)의 기능이 서로 바꿔도 좋다.
펄스 전압 출력 회로(2601)는 X1-X6의 배선에 순차적으로 펄스를 인가하기 위한 회로이다. X1-X6의 배선에 펄스 전압이 인가됨으로써, 용량 소자(2603)를 형성하는 전극(2621)과 전극(2622) 사이에 전계가 발생된다. 이 전극 사이에 발생되는 전계가 차폐 등으로 인하여 용량 소자(2603)의 상호 용량이 변화되는 것을 이용하여, 피검지체의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다.
전류 검출 회로(2602)는, 용량 소자(2603)에서의 상호 용량의 변화에 따른 Y1-Y6의 배선의 전류 변화를 검출하기 위한 회로이다. Y1-Y6의 배선에서는 피검지체의 근접 또는 접촉이 없으면 검출되는 전류값에 변화는 없지만, 검출하는 피검지체의 근접 또는 접촉에 의하여 상호 용량이 감소되는 경우에는 전류값이 감소되는 변화를 검출한다. 또한, 전류는 적분 회로 등을 사용하여 검출되면 좋다.
이어서, 도 25의 (B)에는, 도 25의 (A)에 도시된 상호 용량 방식의 터치 센서에서의 입출력 파형의 타이밍 차트를 나타내었다. 도 25의 (B)에서는, 1프레임 기간에 각 행렬에서의 피검지체의 검출을 행하는 것으로 한다. 또한, 도 25의 (B)에는 피검지체를 검출하지 않는 경우(비(非)터치)와 피검지체를 검출하는 경우(터치)의 2가지 경우를 나타내었다. 또한, Y1-Y6의 배선에 대해서는, 검출되는 전류값에 대응하는 전압값으로 한 파형을 나타내었다.
X1-X6의 배선에는 순차적으로 펄스 전압이 인가되어, 이 펄스 전압에 따라 Y1-Y6의 배선에서의 파형이 변화된다. 피검지체의 근접 또는 접촉이 없는 경우에는 X1-X6의 배선의 전압의 변화에 따라 Y1-Y6의 파형이 한결같이 변화된다. 한편, 피검지체가 근접 또는 접촉된 부분에서는 전류값이 감소하기 때문에 이에 대응하는 전압값의 파형도 변화된다.
이와 같이, 상호 용량의 변화를 검출함으로써 피검지체의 근접 또는 접촉을 검지할 수 있다.
<센서 회로에 관한 설명>
또한, 도 25의 (A)에는 터치 센서로서 배선의 교차부에 용량 소자(2603)만 제공하는 패시브 매트릭스형 터치 센서의 구성을 도시하였지만, 트랜지스터와 용량 소자를 갖는 액티브 매트릭스형 터치 센서로 하여도 좋다. 액티브 매트릭스형 터치 센서에 포함되는 센서 회로의 일례를 도 26에 도시하였다.
도 26에 도시된 센서 회로는 용량 소자(2603), 트랜지스터(2611), 트랜지스터(2612), 및 트랜지스터(2613)를 갖는다.
트랜지스터(2613)의 게이트에는 신호(G2)가 공급되고, 소스 및 드레인 중 한쪽에는 전압(VRES)이 인가되고, 다른 쪽은 용량 소자(2603)의 한쪽 전극 및 트랜지스터(2611)의 게이트에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(2611)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(2612)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽에는 전압(VSS)이 인가된다. 트랜지스터(2612)의 게이트에는 신호(G1)가 공급되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(ML)에 전기적으로 접속된다. 용량 소자(2603)의 다른 쪽 전극에는 전압(VSS)이 인가된다.
다음에, 도 26에 도시된 센서 회로의 동작에 대하여 설명한다. 먼저, 신호(G2)로서 트랜지스터(2613)를 온 상태로 하는 전위가 공급됨으로써, 트랜지스터(2611)의 게이트가 접속되는 노드(n)에 전압(VRES)에 대응하는 전위가 공급된다. 그 다음에, 신호(G2)로서 트랜지스터(2613)를 오프 상태로 하는 전위가 공급되어, 노드(n)의 전위가 유지된다.
이어서, 손가락 등 피검지체의 근접 또는 접촉에 의하여 용량 소자(2603)의 상호 용량이 변화됨에 따라 노드(n)의 전위가 VRES로부터 변화된다.
판독 동작에 의하여, 신호(G1)에 트랜지스터(2612)를 온 상태로 하는 전위를 공급한다. 노드(n)의 전위에 따라 트랜지스터(2611)에 흐르는 전류, 즉 배선(ML)을 흐르는 전류가 변화된다. 이 전류를 검출함으로써, 피검지체의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다.
트랜지스터(2611), 트랜지스터(2612), 및 트랜지스터(2613)로서, 채널 영역이 형성되는 반도체층으로서 산화물 반도체층을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 트랜지스터(2613)에 이와 같은 트랜지스터를 적용함으로써, 노드(n)의 전위가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있게 되어, 노드(n)에 VRES를 다시 인가하는 동작(리프레시 동작)의 빈도를 줄일 수 있다.
본 실시형태에 기재되는 구성은, 다른 실시형태에 기재되는 구성과 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 갖는 표시 모듈 및 전자 기기에 대하여 도 27 및 도 28을 사용하여 설명한다.
<표시 모듈에 관한 설명>
도 27에 도시된 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 사용될 수 있다.
상부 커버(8001) 및 하부 커버(8002)의 형상 및 치수는, 터치 센서(8004) 및 표시 장치(8006)의 크기에 맞추어 적절히 변경될 수 있다.
터치 센서(8004)는, 저항막 방식 또는 정전 용량 방식의 터치 센서를 표시 장치(8006)에 중첩시켜 사용될 수 있다. 또한, 표시 장치(8006)의 대향 기판(밀봉 기판)에 터치 센서 기능을 가지게 할 수도 있다. 또한, 표시 장치(8006)의 각 화소 내에 광 센서를 제공하여 광학식 터치 센서로 할 수도 있다.
프레임(8009)은, 표시 장치(8006)의 보호 기능에 더하여, 프린트 기판(8010)의 동작에 의하여 발생되는 전자파를 차단하기 위한 전자 실드로서의 기능을 갖는다. 또한, 프레임(8009)은 방열판으로서의 기능을 가져도 좋다.
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 좋고, 별도 제공한 배터리(8011)에 의한 전원이어도 좋다. 상용 전원을 사용하는 경우, 배터리(8011)는 생략될 수 있다.
또한, 표시 모듈(8000)에는, 편광판, 위상차판, 프리즘 시트 등의 부재를 추가하여 제공하여도 좋다.
<전자 기기에 관한 설명>
도 28의 (A)~(G)는 전자 기기를 도시한 도면이다. 이들 전자 기기는 하우징(9000), 표시부(9001), 스피커(9003), 조작 키(9005)(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 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, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 가질 수 있다.
도 28의 (A)~(G)에 도시된 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 여러 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 센서 기능, 달력, 날짜 또는 시각 등을 표시하는 기능, 여러 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 무선 통신 기능을 사용하여 여러 컴퓨터 네트워크에 접속하는 기능, 무선 통신 기능을 사용하여 여러 데이터의 송신 또는 수신을 행하는 기능, 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한, 도 28의 (A)~(G)에 도시된 전자 기기가 가질 수 있는 기능은 이들에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다. 또한, 도 28의 (A)~(G)에는 도시되지 않았지만, 전자 기기는 복수의 표시부를 갖는 구성이 되어도 좋다. 또한, 이 전자 기기에 카메라 등을 제공하여 정지 화상을 촬영하는 기능, 동영상을 촬영하는 기능, 촬영한 화상을 기록 매체(외부 또는 카메라에 내장)에 보존하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.
도 28의 (A)~(G)에 도시된 전자 기기의 자세한 사항에 대하여 이하에서 설명한다.
도 28의 (A)는 휴대 정보 단말(9100)을 도시한 사시도이다. 휴대 정보 단말(9100)이 갖는 표시부(9001)는 가요성을 갖는다. 따라서, 만곡된 하우징(9000)의 만곡면을 따라 표시부(9001)를 조합하는 것이 가능하다. 또한, 표시부(9001)는 터치 센서를 구비하고, 손가락이나 스타일러스 등으로 화면을 터치함으로써 조작할 수 있다. 예를 들어, 표시부(9001)에 표시된 아이콘을 터치함으로써, 애플리케이션을 기동할 수 있다.
도 28의 (B)는 휴대 정보 단말(9101)을 도시한 사시도이다. 휴대 정보 단말(9101)은 예를 들어, 전화기, 수첩, 또는 정보 열람 장치 등으로부터 선택된 하나 또는 복수의 기능을 갖는다. 구체적으로는, 스마트폰으로서 사용될 수 있다. 또한, 휴대 정보 단말(9101)의 경우에는 스피커(9003), 접속 단자(9006), 센서(9007) 등이 생략되어 도시되었지만, 도 28의 (A)에 도시된 휴대 정보 단말(9100)과 같은 위치에 제공될 수 있다. 또한, 휴대 정보 단말(9101)은 문자나 화상 정보를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 예를 들어, 3개의 조작 버튼(9050)(조작 아이콘 또는 단순히 아이콘이라고도 함)을 표시부(9001) 중 한 면에 표시할 수 있다. 또한, 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수 있다. 또한, 정보(9051)의 일례로서는, 전자 메일이나 SNS(Social Networking Service)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 표시되는 위치에, 정보(9051) 대신에, 조작 버튼(9050) 등을 표시하여도 좋다.
도 28의 (C)는 휴대 정보 단말(9102)을 도시한 사시도이다. 휴대 정보 단말(9102)은 표시부(9001)의 3면 이상에 정보를 표시하는 기능을 갖는다. 여기서는 정보(9052), 정보(9053), 및 정보(9054)가 각각 다른 면에 표시되어 있는 예를 나타낸다. 예를 들어, 휴대 정보 단말(9102)의 사용자는 양복의 가슴 주머니에 휴대 정보 단말(9102)을 수납한 상태에서 그 표시(여기서는 정보(9053))를 확인할 수 있다. 구체적으로는, 착신한 전화의 발신자의 전화 번호 또는 이름 등을 휴대 정보 단말(9102)의 위로부터 관찰할 수 있는 위치에 표시한다. 사용자는 휴대 정보 단말(9102)을 주머니로부터 꺼내지 않고 표시를 확인하여, 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 28의 (D)는 손목 시계형의 휴대 정보 단말(9200)을 도시한 사시도이다. 휴대 정보 단말(9200)은 이동 전화, 전자 메일, 문장 열람 및 작성, 음악 재생, 인터넷 통신, 컴퓨터 게임 등의 여러 애플리케이션을 실행할 수 있다. 또한, 표시부(9001)는 그 표시면이 만곡되어 제공되고, 만곡된 표시면을 따라 표시를 행할 수 있다. 또한, 휴대 정보 단말(9200)은 통신 정규화된 근거리 무선 통신을 실행하는 것이 가능하다. 예를 들어, 무선 통신 가능한 헤드 세트와 상호 통신하는 것에 의하여, 핸즈 프리로 통화할 수도 있다. 또한, 휴대 정보 단말(9200)은 접속 단자(9006)를 갖고, 다른 정보 단말과 커넥터를 통하여 직접 데이터의 교환을 수행할 수 있다. 또한, 접속 단자(9006)를 통하여 충전을 수행할 수도 있다. 또한, 충전 동작은 접속 단자(9006)를 통하지 않고 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 28의 (E), (F), (G)는, 접을 수 있는 휴대 정보 단말(9201)을 도시한 사시도이다. 또한, 도 28의 (E)가 휴대 정보 단말(9201)을 전개한 상태의 사시도이고, 도 28의 (F)가 휴대 정보 단말(9201)을 전개한 상태 및 접은 상태 중 한쪽에서 다른 쪽으로 변화하는 도중의 상태의 사시도이고, 도 28의 (G)가 휴대 정보 단말(9201)을 접은 상태의 사시도이다. 휴대 정보 단말(9201)은 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 전개한 상태에서는 이음매가 없는 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성이 우수하다. 휴대 정보 단말(9201)이 갖는 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)에 지탱되고 있다. 힌지(9055)를 개재하여 2개의 하우징(9000) 사이를 굴곡시킴으로써, 휴대 정보 단말(9201)을 전개한 상태로부터 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 휴대 정보 단말(9201)은 곡률 반경 1mm 이상 150mm 이하로 접힐 수 있다.
본 실시형태에서 설명한 전자 기기는 어떠한 정보를 표시하기 위한 표시부를 갖는 것을 특징으로 한다. 다만, 본 발명의 일 형태의 발광 소자는, 표시부를 갖지 않는 전자 기기에도 적용될 수 있다. 또한, 본 실시형태에서 설명한 전자 기기의 표시부에서는 가요성을 갖고, 만곡한 표시면을 따라 표시를 수행할 수 있는 구성, 또는 접을 수 있는 표시부의 구성에 대하여 예시하였지만, 이것에 한정되지 않고, 가요성을 갖지 않고 평면부에 표시를 수행하는 구성으로 하여도 좋다.
본 실시형태에 기재되는 구성은, 다른 실시형태에 기재되는 구성과 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 갖는 발광 장치에 대하여 도 29 및 도 30을 사용하여 설명한다.
본 실시형태에 기재되는 발광 장치(3000)의 사시도를 도 29의 (A)에, 도 29의 (A)에 나타낸 일점 쇄선 E-F에 상당하는 단면도를 도 29의 (B)에 각각 도시하였다. 또한, 도 29의 (A)에서 도면의 복잡화를 피하기 위하여, 구성 요소의 일부를 파선으로 나타내었다.
도 29의 (A) 및 (B)에 도시된 발광 장치(3000)는 기판(3001)과, 기판(3001) 위의 발광 소자(3005)와, 발광 소자(3005)의 외주에 제공된 제 1 밀봉 영역(3007)과, 제 1 밀봉 영역(3007)의 외주에 제공된 제 2 밀봉 영역(3009)을 갖는다.
또한, 발광 소자(3005)로부터의 발광은 기판(3001) 및 기판(3003) 중 어느 한쪽 또는 양쪽으로부터 사출된다. 도 29의 (A) 및 (B)에서는, 발광 소자(3005)로부터의 발광이 아래쪽(기판(3001) 측)으로 사출되는 구성에 대하여 설명한다.
또한, 도 29의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 발광 장치(3000)는 발광 소자(3005)가 제 1 밀봉 영역(3007)과 제 2 밀봉 영역(3009)에 둘러싸여 배치되는 이중 밀봉 구조이다. 이중 밀봉 구조로 함으로써, 발광 소자(3005) 측에 들어가는 외부의 불순물(예를 들어, 물, 산소 등)을 적합하게 억제할 수 있다. 다만, 제 1 밀봉 영역(3007) 및 제 2 밀봉 영역(3009)을 반드시 제공할 필요는 없다. 예를 들어, 제 1 밀봉 영역(3007)만 제공되는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 도 29의 (B)에서, 제 1 밀봉 영역(3007) 및 제 2 밀봉 영역(3009)은 기판(3001) 및 기판(3003)과 접촉하여 제공된다. 다만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 제 1 밀봉 영역(3007) 및 제 2 밀봉 영역(3009) 중 한쪽 또는 양쪽은 기판(3001) 위에 형성되는 절연막, 또는 도전막과 접촉하여 제공되는 구성으로 하여도 좋다. 또는, 제 1 밀봉 영역(3007) 및 제 2 밀봉 영역(3009) 중 한쪽 또는 양쪽은 기판(3003) 아래에 형성되는 절연막, 또는 도전막과 접촉하여 제공되는 구성으로 하여도 좋다.
기판(3001) 및 기판(3003)으로서는, 각각 앞의 실시형태 1에 기재된 기판(200)과 기판(220)과 같은 구성으로 하면 좋다. 발광 소자(3005)로서는, 앞의 실시형태 1 및 실시형태 2에 기재된 발광 소자와 같은 구성으로 하면 좋다.
제 1 밀봉 영역(3007)으로서는, 유리를 포함하는 재료(예를 들어, 유리 프릿, 유리 리본 등)를 사용하면 좋다. 또한, 제 2 밀봉 영역(3009)으로서는, 수지를 포함하는 재료를 사용하면 좋다. 제 1 밀봉 영역(3007)으로서 유리를 포함하는 재료를 사용함으로써, 생산성이나 밀봉성을 높일 수 있다. 또한, 제 2 밀봉 영역(3009)으로서 수지를 포함하는 재료를 사용함으로써, 내충격성이나 내열성을 높일 수 있다. 다만, 제 1 밀봉 영역(3007)과 제 2 밀봉 영역(3009)은 이것에 한정되지 않고, 제 1 밀봉 영역(3007)이 수지를 포함하는 재료로 형성되고, 제 2 밀봉 영역(3009)이 유리를 포함하는 재료로 형성되어도 좋다.
또한, 상술한 유리 프릿으로서는, 예를 들어, 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화스트론튬, 산화바륨, 산화세슘, 산화소듐, 산화포타슘, 산화붕소, 산화바나듐, 산화아연, 산화텔루륨, 산화알루미늄, 이산화실리콘, 산화납, 산화주석, 산화인, 산화루테늄, 산화로듐, 산화철, 산화구리, 이산화망가니즈, 산화몰리브덴, 산화나이오븀, 산화타이타늄, 산화텅스텐, 산화비스무트, 산화지르코늄, 산화리튬, 산화안티몬, 납붕산염유리, 인산주석유리, 바나듐산염유리 또는 보로실리케이트 유리등을 포함한다. 적외광을 흡수시키기 위하여 적어도 1종류의 전이 금속을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 유리 프릿으로서는, 예를 들어, 기판 위에 프릿 페이스트를 도포하고, 이것에 열 처리, 또는 레이저 조사 등을 실시한다. 프릿 페이스트에는 상기 유리 프릿과, 유기 용매로 희석한 수지(바인더라고도 부름)가 포함된다. 또한, 유리 프릿에 레이저광의 파장의 광을 흡수하는 흡수제를 첨가한 것을 사용하여도 좋다. 또한, 레이저로서, 예를 들어, Nd:YAG 레이저나 반도체 레이저 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 레이저 조사 시의 레이저 조사 형상은 원형이나 사각형이라도 좋다.
또한, 상술한 수지를 포함하는 재료로서는, 예를 들어, 폴리에스터, 폴리올레핀, 폴리아마이드(나일론, 아라미드 등), 폴리이미드, 폴리카보네이트, 아크릴, 우레탄, 에폭시를 사용할 수 있다. 또한, 실록산 결합을 갖는 수지를 포함하는 재료를 사용할 수 있다.
또한, 제 1 밀봉 영역(3007) 및 제 2 밀봉 영역(3009) 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 유리를 포함하는 재료를 사용하는 경우, 상기 유리를 포함하는 재료와 기판(3001)과의 열 팽창률이 가까운 것이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 열 응력에 의하여 유리를 포함하는 재료 또는 기판(3001)에 크랙이 생기는 것을 억제할 수 있다.
예를 들어, 제 1 밀봉 영역(3007)에 유리를 포함하는 재료를 사용하고, 제 2 밀봉 영역(3009)에 수지를 포함하는 재료를 사용하는 경우, 이하의 우수한 효과를 갖는다.
제 2 밀봉 영역(3009)은 제 1 밀봉 영역(3007)보다 발광 장치(3000)의 외주부에 가까운 측에 제공된다. 발광 장치(3000)는 외주부로 향함에 따라, 외력 등에 의한 변형이 커진다. 따라서, 변형이 커지는 발광 장치(3000)의 외주부 측, 즉 제 2 밀봉 영역(3009)은 수지를 포함하는 재료를 사용하여 밀봉되고, 제 2 밀봉 영역(3009)보다 내측에 제공되는 제 1 밀봉 영역(3007)은 유리를 포함하는 재료를 사용하여 밀봉됨으로써, 외력 등의 변형이 생겨도 발광 장치(3000)가 깨지기 어려워진다.
또한, 도 29의 (B)에 도시된 바와 같이, 기판(3001), 기판(3003), 제 1 밀봉 영역(3007), 및 제 2 밀봉 영역(3009)에 둘러싸인 영역에는 제 1 영역(3011)이 형성된다. 또한, 기판(3001), 기판(3003), 발광 소자(3005), 및 제 1 밀봉 영역(3007)에 둘러싸인 영역에는 제 2 영역(3013)이 형성된다.
제 1 영역(3011) 및 제 2 영역(3013)으로서는, 예를 들어, 희가스 또는 질소 가스 등의 불활성 가스가 충전되어 있으면 바람직하다. 또한, 제 1 영역(3011) 및 제 2 영역(3013)으로서는, 대기압 상태보다 감압 상태이면 바람직하다.
또한, 도 29의 (B)에 도시된 구성의 변형예를 도 29의 (C)에 도시하였다. 도 29의 (C)는 발광 장치(3000)의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 29의 (C)는 기판(3003)의 일부에 오목부를 제공하고, 이 오목부에 건조제(3018)를 제공하는 구성이다. 그 이외의 구성에 대해서는, 도 29의 (B)에 도시한 구성과 같다.
건조제(3018)로서는, 화학 흡착에 의하여 수분 등을 흡착하는 물질, 또는 물리 흡착에 의하여 수분 등을 흡착하는 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 건조제(3018)로서 사용할 수 있는 물질로서는, 알칼리 금속의 산화물, 알칼리 토금속의 산화물(산화 칼슘이나 산화 바륨 등), 황산염, 금속 할로젠화물, 과염소산염, 제올라이트, 실리카 겔 등을 들 수 있다.
다음에, 도 29의 (B)에 도시된 발광 장치(3000)의 변형예에 대하여, 도 30의 (A)~(D)를 사용하여 설명한다. 또한, 도 30의 (A)~(D)는, 도 29의 (B)에 도시된 발광 장치(3000)의 변형예를 설명하는 단면도이다.
도 30의 (A)~(D)에 도시된 발광 장치는 제 2 밀봉 영역(3009)을 제공하지 않고, 제 1 밀봉 영역(3007)으로 한 구성이다. 또한, 도 30의 (A)~(D)에 도시된 발광 장치는 도 29의 (B)에 도시된 제 2 영역(3013) 대신에 영역(3014)을 갖는다.
영역(3014)으로서는, 예를 들어 폴리에스터, 폴리올레핀, 폴리아마이드(나일론, 아라미드 등), 폴리이미드, 폴리카보네이트, 또는 아크릴, 우레탄, 에폭시를 사용할 수 있다. 또한, 실록산 결합을 갖는 수지를 포함하는 재료를 사용할 수 있다.
영역(3014)으로서 상술한 재료를 사용함으로써, 소위 고체 밀봉의 발광 장치로 할 수 있다.
또한, 도 30의 (B)에 도시된 발광 장치는 도 30의 (A)에 도시된 발광 장치의 기판(3001) 측에 기판(3015)을 제공하는 구성이다.
기판(3015)은 도 30의 (B)에 도시된 바와 같이 요철을 갖는다. 요철을 갖는 기판(3015)을 발광 소자(3005)의 광을 추출하는 측에 제공하는 구성으로 함으로써, 발광 소자(3005)로부터의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 도 30의 (B)에 도시된 것과 같은 요철을 갖는 구조 대신에, 확산판으로서 기능하는 기판을 제공하여도 좋다.
또한, 도 30의 (C)에 도시된 발광 장치는 도 30의 (A)에 도시된 발광 장치가 기판(3001) 측으로부터 광을 추출하는 구조인 것에 대하여, 기판(3003) 측으로부터 광을 추출하는 구조이다.
도 30의 (C)에 도시된 발광 장치는 기판(3003) 측에 기판(3015)을 갖는다. 그 이외의 구성은 도 30의 (B)에 도시된 발광 장치와 같다.
또한, 도 30의 (D)에 도시된 발광 장치는 도 30의 (C)에 도시된 발광 장치의 기판(3003), 기판(3015)을 제공하지 않고, 기판(3016)을 제공하는 구성이다.
기판(3016)은 발광 소자(3005)에 가까운 측에 위치하는 제 1 요철과, 발광 소자(3005)로부터 먼 측에 위치하는 제 2 요철을 갖는다. 도 30의 (D)에 도시된 구성으로 함으로써, 발광 소자(3005)로부터의 광 추출 효율을 더 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 실시형태에 기재되는 구성을 실시함으로써, 수분이나 산소 등의 불순물에 의한 발광 소자의 열화가 억제된 발광 장치를 구현할 수 있다. 또는, 본 실시형태에 기재되는 구성을 실시함으로써, 광 추출 효율이 높은 발광 장치를 구현할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 기재된 구성은 다른 실시형태에 기재된 구성과 적절히 조합될 수 있다.
(실시형태 8)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 다양한 조명 장치 및 전자 기기에 적용하는 일례에 대하여, 도 31 및 도 32를 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 발광 소자를, 가요성을 갖는 기판 위에 제작함으로써, 곡면을 갖는 발광 영역을 갖는 전자 기기, 조명 장치를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태를 적용한 발광 장치는 자동차의 조명에도 적용될 수 있고, 예를 들어 대시보드나 프런트 유리, 천장 등에 조명을 설치할 수도 있다.
도 31의 (A)는 다기능 단말(3500)의 한쪽 면의 사시도를 도시한 것이고, 도 31의 (B)는 다기능 단말(3500)의 다른 쪽 면의 사시도를 도시한 것이다. 다기능 단말(3500)은 하우징(3502)에 표시부(3504), 카메라(3506), 조명(3508) 등이 제공되어 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 조명(3508)에 사용할 수 있다.
조명(3508)은 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용함으로써, 면 광원으로서 기능한다. 따라서, LED로 대표되는 점 광원과 달리, 지향성이 적은 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 조명(3508)과 카메라(3506)를 조합하여 사용하는 경우, 조명(3508)을 점등 또는 점멸시켜, 카메라(3506)에 의하여 촬상할 수 있다. 조명(3508)은 면 광원으로서의 기능을 갖기 때문에, 자연광하에서 촬영한 것과 같은 사진을 촬영할 수 있다.
또한, 도 31의 (A) 및 (B)에 도시된 다기능 단말(3500)은 도 28의 (A)~(G)에 도시된 전자 기기와 마찬가지로, 다양한 기능을 가질 수 있다.
또한, 하우징(3502)의 내부에, 스피커, 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰 등을 가질 수 있다. 또한, 다기능 단말(3500)의 내부에, 자이로스코프, 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서를 갖는 검출 장치를 제공함으로써, 다기능 단말(3500)의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여, 표시부(3504)의 화면 표시를 자동적으로 전환하도록 할 수 있다.
표시부(3504)는 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들어, 표시부(3504)에 손바닥이나 손가락으로 터치하여, 장문(掌紋), 지문(指紋) 등을 촬상함으로써, 본인 인증을 실시할 수 있다. 또한, 표시부(3504)에 근적외광을 발광하는 백라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다. 또한, 표시부(3504)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용하여도 좋다.
도 31의 (C)는 방범용의 라이트(3600)의 사시도를 도시한 것이다. 라이트(3600)는 하우징(3602)의 외측에 조명(3608)을 갖고, 하우징(3602)에는 스피커(3610) 등이 제공되어 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 조명(3608)에 사용할 수 있다.
라이트(3600)는, 예를 들어, 조명(3608)을 쥐거나 잡거나 보유함으로써 발광할 수 있다. 또한, 하우징(3602) 내부에는, 라이트(3600)로부터의 발광 방법을 제어할 수 있는 전자 회로를 구비하여도 좋다. 이 전자 회로로서는, 예를 들어, 1회 또는 간헐적으로 복수회 발광이 가능한 회로로 하여도 좋고, 발광의 전류값을 제어함으로써 발광의 광량을 조정할 수 있는 회로로 하여도 좋다. 또한, 조명(3608)의 발광과 동시에, 스피커(3610)로부터 대음량의 경보음이 출력되는 회로를 제공하여도 좋다.
라이트(3600)로서는, 모든 방향으로 발광하는 것이 가능하기 때문에, 예를 들어, 폭한(暴漢) 등에 대하여 광, 또는 광과 소리로 위협할 수 있다. 또한, 라이트(3600)에 디지털 스틸 카메라 등의 카메라, 촬영 기능를 갖는 기능을 구비시켜도 좋다.
도 32는, 발광 소자를 실내의 조명 장치(8501)로서 사용한 예이다. 또한, 발광 소자는 대면적화도 가능하므로 대면적의 조명 장치를 형성할 수도 있다. 이 외에도, 곡면을 갖는 하우징을 사용함으로써, 발광 영역이 곡면을 갖는 조명 장치(8502)를 형성할 수도 있다. 본 실시형태에 제시되는 발광 소자는 박막 형상이며, 하우징의 디자인 자유도가 높다. 따라서, 조명 장치는 다양한 방법으로 정교하게 디자인될 수 있다. 또한, 실내의 벽면에 대형 조명 장치(8503)를 구비하여도 좋다. 또한, 조명 장치(8501, 8502, 8503)에 터치 센서를 제공하여, 전원를 온 또는 오프하여도 좋다.
또한, 발광 소자를 테이블의 표면 측에 사용함으로써 테이블로서의 기능을 갖는 조명 장치(8504)로 할 수 있다. 또한, 그 외의 가구의 일부에 발광 소자를 사용함으로써 가구로서의 기능을 갖는 조명 장치로 할 수 있다.
이상과 같이 하여, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용하여 조명 장치 및 전자 기기를 얻을 수 있다. 또한, 적용할 수 있는 조명 장치 및 전자 기기는, 본 실시형태에 기재된 것에 한정되지 않고, 모든 분야의 전자 기기에 적용되는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에 기재되는 구성은, 다른 실시형태에 기재된 구성과 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 적용 가능한 캐리어 주입층의 캐리어 주입성 및 캐리어 수송성에 대하여 측정한 예를 기재한다.
본 실시예에서는, 정공 주입층으로서, 도너 재료로서 기능하는 정공 수송성 재료와 억셉터 재료로서 기능하는 전이 금속 산화물, 구체적으로는 산화 몰리브데넘(약칭: MoO3)과의 복합 재료를 갖는 시료를 제작하고, 그 전류 밀도-전압 특성을 측정한 결과에 대하여 기재한다. 제작한 시료는, 시료 A1~A3, 시료 B1~B10, 및 시료 C1~C8이다. 또한, 복합 재료에 사용한 정공 수송성 재료의 구조와 약칭을 이하에 나타낸다.
[화학식 1]
<시료의 제작>
전극(101)으로서, 산화실리콘을 포함하는 인듐주석산화물(약칭: ITSO)막을 두께 110nm가 되도록 형성하였다. 또한, 전극(101)의 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다.
또한, 시료 A1~A3에서는, 전극(101) 위의 정공 주입층으로서, 정공 수송성 재료와 MoO3의 복합 재료를 두께 200nm가 되도록 형성하였다. 시료 A1에서는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB)과 MoO3을 중량비(NPB: MoO3)가 1:0.25가 되도록 공증착하였다. 또한, 시료 A2에서는, 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)바이페닐(약칭: DNTPD)과 MoO3을 중량비(DNTPD:MoO3)가 1:0.5가 되도록 공증착하였다. 또한, 시료 A3에서는, 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA)과 MoO3을 중량비(t-BuDNA:MoO3)가 1:0.5가 되도록 공증착하였다. 또한, 공증착이란, 다른 복수의 물질을 각각 다른 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법이다.
또한, 시료 B2~B9, 및 시료 C2~C7에서는, 전극(101) 위의 정공 주입층으로서, 정공 수송성 재료와 MoO3의 복합 재료를 두께 50nm가 되도록 형성하였다. 시료 B2~B9에서는, NPB와 MoO3을 몰비(NPB:MoO3)가 각각 1:0.02, 1:0.04, 1:0.1, 1:0.2, 1:0.4, 1:1, 1:2, 1:4가 되도록 공증착하였다. 또한, 시료 C2~C7에서는, DNTPD와 MoO3을 몰비(DNTPD:MoO3)가 각각 1:0.1, 1:0.5, 1:1, 1:2, 1:5, 1:10이 되도록 공증착하였다. 또한, 비교하기 위하여, 시료 B1에서는 NPB를, 시료 C1에서는 DNTPD를, 시료 B10 및 시료 C8에서는 MoO3을 각각 두께가 50nm가 되도록 증착하였다.
정공 주입층 위에 전극(102)으로서 알루미늄(Al)을 두께 200nm가 되도록 증착하였다. 상술한 공정을 거쳐, 시료 A1~A3, 시료 B1~B10, 및 시료 C1~C8을 제작하였다. 상기 제작된 시료는 한 쌍의 전극(전극(101) 및 전극(102)) 사이에 정공 주입층만 끼워진 시료이기 때문에, 전극으로부터 정공 주입층으로의 정공 주입성, 및 정공 주입층의 정공 수송성을 평가할 수 있다.
제작된 시료 A1~A3의 전류 밀도-전압 특성을 도 33에, 시료 B1~B10의 전류 밀도-전압 특성을 도 34에, 시료 C1~C8의 전류 밀도-전압 특성을 도 35에 각각 나타내었다. 또한, 도 33~도 35에서는, 전극(101)(ITSO막)을 양극으로 하고, 전극(102)(Al막)을 음극으로 하여 측정하였다.
도 33에 나타낸 바와 같이, 정공 주입층에 사용한 복합 재료에서 도너 재료로서 기능하는 정공 수송성 재료가 다르면, 시료 A1~A3의 전류 밀도-전압 특성에 차이가 생기는 결과가 나왔다.
또한, 복합 재료에 사용한 정공 수송성 재료의 HOMO 준위의 측정 결과를 표 1에 나타내었다. 또한, 표 1에 나타낸 정공 수송성 재료의 박막 상태의 HOMO 준위는, 각 화합물의 이온화 퍼텐셜의 값을 대기 중에서 광전자 분광법(AC-2, Riken Keiki, Co., Ltd.제)으로 측정하고 얻어진 이온화 퍼텐셜의 값을 음의 값으로 환산한 결과로부터 얻어졌다.
[표 1]
표 1과 같이, 시료 A1, A2, 및 A3이 갖는 정공 수송성 재료의 HOMO 준위는, 서로 다른 값을 갖는다. 그러므로, 시료 A1, A2, 및 A3의 정공 주입성 및 정공 수송성이 다른 결과가 나왔다고 할 수 있다.
또한, 도 34 및 도 35와 같이, 정공 주입층에 사용한 복합 재료에서, 정공 수송성 재료(도너 재료)와 MoO3(억셉터 재료)의 혼합비가 다르면, 정공 주입층의 정공 주입성 및 정공 수송성이 크게 다른 결과가 나왔다.
정공 주입층에 사용되는 복합 재료에서는, 억셉터 재료에 의하여 도너 재료로부터 전자가 추출되어 정공이 발생된다. 그러므로, 억셉터 재료와 도너 재료의 혼합비(몰비)가 동등하거나, 또는 억셉터 재료의 혼합비가 높은 경우, 억셉터 재료에 의하여 도너 재료로부터 추출되는 전자가 많아져, 정공 주입층 내에서 정공이 발생되기 쉬워지므로, 정공 주입층의 정공 주입성 또는 정공 수송성을 향상시킬 수 있다. 또한, 억셉터 재료와 도너 재료의 혼합비(몰비)에서 도너 재료의 혼합비가 높은 경우, 억셉터 재료에 의하여 도너 재료로부터 추출되는 전자가 적어져, 정공 주입층 내에서 발생되는 정공이 적어지기 때문에, 정공 주입층의 정공 주입성 또는 정공 수송성을 저감할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 기재되는 구성은 다른 실시형태와 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시예 2)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자인 발광 소자 1~발광 소자 4의 제작예에 대하여 기재한다. 본 실시예에서 제작한 발광 소자의 단면 모식도를 도 36의 (A)에 도시하였다. 또한, 소자 구조를 표 2에 나타낸다. 또한, 본 실시예에서 사용한 화합물의 구조와 약칭을 이하에 나타낸다.
[화학식 2]
[화학식 3]
[표 2]
<발광 소자 1의 제작>
기판(510) 위에 전극(501)으로서, ITSO막을 두께 110nm가 되도록 형성하였다. 또한, 전극(501)의 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다.
다음에, 전극(501) 위에 EL층을 형성하였다. 정공 주입층(511)으로서는, 1,3,5－트라이(다이벤조싸이오펜－4－일)-벤젠(약칭: DBT3P－II) 및 산화 몰리브데넘(MoO3)을 중량비(DBT3P－II:MoO3)가 1:0.1이 되도록, 및 두께 35nm가 되도록 공증착하였다. 즉, 정공 주입층(511)을 도너 재료와 억셉터 재료의 복합 재료에 의하여 형성하였다. 정공 주입층(511)에서, DBT3P－II가 도너 재료이고, MoO3이 억셉터 재료이다.
다음에, 정공 수송층(512)으로서, 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn)을 두께 10nm가 되도록 증착하였다.
다음에, 발광층(520)으로서는, 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 및 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn)을 중량비(cgDBCzPA:1,6mMemFLPAPrn)가 1:0.02가 되도록, 및 두께 10nm가 되도록 공증착하였다. 또한, 발광층(520)에서, cgDBCzPA가 호스트 재료이고, 1,6mMemFLPAPrn이 게스트 재료(형광 재료)이다.
다음에, 발광층(530)의 제 1 층으로서, 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II) 및 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)을 중량비(2mDBTBPDBq-II:PCBBiF)가 0.8:0.2가 되도록, 및 두께 2nm가 되도록 공증착하였다. 다음에, 발광층(530)의 제 2 층으로서, 2mDBTBPDBq-II, PCBBiF, 및 (아세틸아세토나토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디나토]이리듐(III)(약칭: Ir(mpmppm)2(acac))을 중량비(2mDBTBPDBq-II:PCBBiF:Ir(mpmppm)2(acac))가 0.8:0.2:0.06이 되도록, 및 두께 20nm가 되도록 공증착하였다. 발광층(530)에서, 2mDBTBPDBq-II 및 PCBBiF가 호스트 재료이고, Ir(mpmppm)2(acac)가 게스트 재료(인광 재료)이다.
또한, 발광층(530) 위에 전자 수송층(518)으로서, 2mDBTBPDBq-II와 바소페난트롤린(Bphen)을 각각 두께 20nm, 15nm가 되도록 순차적으로 증착하였다. 다음에, 전자 주입층(519)으로서, 불화 리튬(LiF)을 두께 1nm가 되도록 증착하였다.
또한, 전극(502)으로서는, 알루미늄(Al)을 두께 130nm가 되도록 형성하였다.
다음에, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 유기 EL용 밀봉재를 사용하여, EL층을 형성한 기판(510)에 밀봉 기판(550)을 고정함으로써 발광 소자 1을 밀봉하였다. 구체적으로는, 기판(510)에 형성된 EL층 주위에 밀봉재를 도포하고, 이 기판(510)과 밀봉 기판(550)을 접합시키고, 파장이 365nm인 자외광을 6J/cm2 조사하고, 80℃에서 1시간 동안 열 처리하였다. 상술한 공정을 거쳐 발광 소자 1을 얻었다.
<발광 소자 2~발광 소자 4의 제작>
발광 소자 2~발광 소자 4는, 앞에 기재된 발광 소자 1의 제작과 정공 주입층(511)의 구성만 다르고, 그 외의 공정은 발광 소자 1과 같은 제작 방법이 이용된다.
발광 소자 2의 정공 주입층(511)으로서는, NPB 및 MoO3을 중량비(NPB:MoO3)가 1:0.1이 되도록, 및 두께 35nm가 되도록 공증착하였다. 즉, 정공 주입층(511)을, 도너 재료와 억셉터 재료의 복합 재료로 형성하였다. 정공 주입층(511)에서, NPB가 도너 재료이고 MoO3이 억셉터 재료이다.
발광 소자 3의 정공 주입층(511)으로서는, DBT3P-II 및 MoO3을 중량비(DBT3P-II:MoO3)가 1:0.5가 되도록, 및 두께 35nm가 되도록 공증착하였다. 즉, 정공 주입층(511)을 도너 재료와 억셉터 재료의 복합 재료로 형성하였다. 정공 주입층(511)에서, DBT3P-II가 도너 재료이고 MoO3이 억셉터 재료이다.
발광 소자 4의 정공 주입층(511)으로서는, PCPPn 및 MoO3을 중량비(PCPPn:MoO3)가 1:0.5가 되도록, 및 두께 35nm가 되도록 공증착하였다. 즉, 정공 주입층(511)을 도너 재료와 억셉터 재료의 복합 재료로 형성하였다. 정공 주입층(511)에서, PCPPn이 도너 재료이고 MoO3이 억셉터 재료이다.
<발광 소자의 동작 특성>
다음에, 제작한 발광 소자 1~발광 소자 4의 발광 특성에 대하여 측정하였다. 또한, 측정은 실온(23℃로 유지된 분위기)에서 실행하였다.
여기서, 1000cd/m2 부근의 발광 소자의 발광 특성을 이하 표 3에 나타낸다. 또한, 발광 소자의 전류 효율-휘도 특성을 도 37에, 휘도-전압 특성을 도 38에 나타내었다. 또한, 발광 소자에 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 전계 발광 스펙트럼을 도 39에 나타내었다.
[표 3]
도 39에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 1, 발광 소자 3, 및 발광 소자 4의 전계 발광 스펙트럼 피크로부터, 형광 재료인 1,6mMemFLPAPrn이 나타내는 청색 발광, 및 인광 재료인 Ir(mpmppm)2(acac)가 나타내는 황색 발광이 관측되었다. 즉, 발광 소자 1, 발광 소자 3, 및 발광 소자 4에서는, 발광색이 다른 형광 재료와 인광 재료의 양쪽을 발광시킬 수 있었다. 또한, 표 3에 나타낸 바와 같이, 형광 재료와 인광 재료의 양쪽에서 발광이 얻어지면서, 외부 양자 효율은 10% 이상으로 높은 값이 얻어졌다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 발광층을 사용함으로써, 형광 재료와 인광 재료의 양쪽이 효율적으로 발광하는 발광 소자를 제작할 수 있었다.
한편, 발광 소자 2의 전계 발광 스펙트럼으로부터는, 형광 재료인 1,6mMemFLPAPrn이 나타내는 청색 발광만 관측되었다. 발광층(520) 및 발광층(530)에 사용된 화합물 및 발광층의 구성은, 발광 소자 1과 발광 소자 2에서도 같다. 따라서, 발광 소자 1과 발광 소자 2에서 정공 주입층(511)을 바꿈으로써, 발광 영역이 변화되어, 발광색이 변화되었다고 할 수 있다. 즉, 정공 주입층(511)에 사용하는 도너 재료를 바꿈으로써, 발광 소자의 발광 영역이 분포하는 영역을 제어할 수 있다. 또한, 발광 소자 2의 외부 양자 효율은 5% 이상이고, 형광 재료로부터의 발광을 나타내는 발광 소자로서는 충분히 높은 발광 효율을 나타내었다. 따라서, 발광 소자 2는, 한 쌍의 전극으로부터 주입된 캐리어의 거의 대부분이 발광층(520)에서 재결합하여, 발광에 이용될 수 있다.
또한, 도 38 및 표 3에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 1~발광 소자 4는 모두 저전압으로 구동한다. 그러므로, 본 발명의 일 형태에 의하여, 소비 전력이 저감된 발광 소자를 제작할 수 있는 것을 알았다.
또한, 발광 소자 1~발광 소자 4에서, 정공 주입층(511)에 사용한 도너 재료의 HOMO 준위를 측정한 결과, DBT3P-II, PCPPn, 및 NPB의 HOMO 준위가 각각 -6.20eV, -5.91eV, 및 -5.38eV이었다. 또한, HOMO 준위의 측정 방법에 대해서는, 실시예 1을 참작하면 좋다.
즉, 발광 소자 1에서는, 정공 수송층(512)이 갖는 재료의 HOMO 준위가 정공 주입층(511)이 갖는 도너 재료의 HOMO 준위보다 높고, 발광 소자 2에서는 정공 수송층(512)이 갖는 재료의 HOMO 준위가 정공 주입층(511)이 갖는 도너 재료의 HOMO 준위보다 낮다. 따라서, 발광 소자 1에서는, 정공 주입층(511)으로부터 정공 수송층(512)으로의 정공 주입성이 양호하기 때문에, 발광층(520) 및 발광층(530)의 양쪽에서 한 쌍의 전극으로부터 주입된 캐리어가 재결합하며, 발광층(520) 및 발광층(530)의 양쪽으로부터 발광이 관측된다. 한편, 발광 소자 2에서는, 정공 주입층(511)과 정공 수송층(512)의 계면에서 정공 주입 장벽이 존재하기 때문에, 발광층으로 정공이 수송되기 어렵다. 따라서, 정공 수송층(512)에 가까운 발광층(520)에서, 더 많은 캐리어가 재결합한다. 그러므로, 발광 소자 2에서는, 발광층(520)으로부터의 청색 발광만 관측된다.
또한, 발광 소자 3에서는, 정공 수송층(512)이 갖는 재료의 HOMO 준위가 정공 주입층(511)이 갖는 도너 재료의 HOMO 준위보다 높고, 발광 소자 4에서는 정공 수송층(512)이 갖는 재료의 HOMO 준위와 정공 주입층(511)이 갖는 도너 재료의 HOMO 준위가 같다. 따라서, 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 양쪽에서는, 정공 주입층(511)으로부터 정공 수송층(512)으로의 정공 주입성이 양호하기 때문에, 발광층(520) 및 발광층(530)의 양쪽에서 한 쌍의 전극으로부터 주입된 캐리어가 재결합하며, 발광층(520) 및 발광층(530)의 양쪽으로부터 발광이 관측된다. 다만, 발광 소자 3이 발광 소자 4보다 정공 주입층(511)으로부터 정공 수송층(512)으로의 정공 주입성이 양호하므로, 발광 소자 3에서는 전자 수송층(518)에 가까운 발광층(530)에서 더 많은 캐리어가 재결합하여 발광한다. 그러므로, 발광 소자 3 및 발광 소자 4에서 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역이 다르기 때문에, 전계 발광 스펙트럼 및 발광색에 차이가 난다.
또한, 발광 소자 1과 발광 소자 3은, 정공 주입층(511)에 사용된 화합물이 같지만, 도너 재료와 억셉터 재료의 혼합비가 서로 다른 발광 소자이다. 이 결과, 발광 소자 1과 발광 소자 3에서, 전계 발광 스펙트럼이 변화되는 결과가 나왔다. 앞의 실시예 1에서 예시한 바와 같이, 도너 재료와 억셉터 재료의 혼합비를 바꿈으로써 정공 주입층(511)의 정공 주입성이 변화되므로, 한 쌍의 전극으로부터 주입된 캐리어의 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역이 변화된다. 결과적으로, 발광층(520)과 발광층(530)이 나타내는 발광의 비율이 변화되었기 때문에, 발광 소자 1과 발광 소자 3에서 전계 발광 스펙트럼의 형상이 다르게 되었다고 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태에 의하여, 발광 스펙트럼 또는 발광색이 다른 영역을 갖는 발광 소자를 제작할 수 있다. 또한, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제작할 수 있다. 또한, 성막 공정이 비교적으로 적고 제작하기 쉬우며 다색 발광을 나타내는 발광 소자를 제작할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 기재되는 구성은 다른 실시형태와 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시예 3)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 제작예에 대하여 기재한다. 본 실시예에서 제작한 발광 소자의 단면 모식도를 도 36의 (B)에 도시하였다. 또한, 소자 구조의 자세한 사항을 표 4에 나타낸다. 또한, 본 실시예에서 사용한 화합물의 구조와 약칭을 이하에 나타낸다. 또한, 기타 화합물에 대해서는 앞의 실시예 2에 기재된 화합물을 사용하였다.
[화학식 4]
[표 4]
<발광 소자 5의 제작>
기판(510) 위에 전극(501)으로서, ITSO막을 두께 110nm가 되도록 형성하였다. 또한, 전극(501)의 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다.
다음에, 전극(501) 위에 EL층을 형성하였다. 전자 주입층(519)으로서는, 구리프탈로사이아닌(약칭: CuPc)과, Bphen과, 산화리튬(Li2O)를 각각 두께 2nm, 5nm, 0.15nm가 되도록 순차적으로 증착하였다.
다음에, 전자 수송층(518)으로서, Bphen과 2mDBTBPDBq-II를 각각 두께 10nm, 15nm가 되도록 순차적으로 증착하였다.
다음에, 발광층(530)의 제 1 층으로서, 2mDBTBPDBq-II, PCBBiF, 및 Ir(mpmppm)2(acac)를 중량비(2mDBTBPDBq-II:PCBBiF:Ir(mpmppm)2(acac))가 0.9:0.1:0.06이 되도록, 및 두께 20nm가 되도록 공증착하였다. 다음에, 발광층(530)의 제 2 층으로서는, 2mDBTBPDBq-II를 두께 2nm가 되도록 증착하였다. 발광층(530)에서, 2mDBTBPDBq-II 및 PCBBiF가 호스트 재료이고, Ir(mpmppm)2(acac)가 게스트 재료(인광 재료)이다.
다음에, 발광층(520)으로서는, cgDBCzPA 및 1,6mMemFLPAPrn을 중량비(cgDBCzPA:1,6mMemFLPAPrn)가 1:0.02가 되도록, 및 두께 10nm가 되도록 공증착하였다. 또한, 발광층(520)에서, cgDBCzPA가 호스트 재료이고, 1,6mMemFLPAPrn이 게스트 재료(형광 재료)이다.
다음에, 정공 수송층(512)으로서 PCPPn을 두께 20nm가 되도록 증착하였다. 다음에, 정공 주입층(511)으로서 DBT3P-II 및 MoO3을 중량비(DBT3P-II:MoO3)가 1:0.5가 되도록, 및 두께 20nm가 되도록 공증착하였다. 즉, 정공 주입층(511)을 도너 재료와 억셉터 재료의 복합 재료에 의하여 형성하였다. 정공 주입층(511)에서, DBT3P-II가 도너 재료이고, MoO3이 억셉터 재료이다.
또한, 전극(502)으로서는, 알루미늄(Al)을 두께 150nm가 되도록 형성하였다.
다음에, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 유기 EL용 밀봉재를 사용하여, EL층을 형성한 기판(510)에 밀봉 기판(550)을 고정함으로써 발광 소자 5를 밀봉하였다. 구체적으로는, 기판(510)에 형성된 EL층 주위에 밀봉재를 도포하고, 이 기판(510)과 밀봉 기판(550)을 접합시키고, 파장이 365nm인 자외광을 6J/cm2 조사하고, 80℃에서 1시간 동안 열 처리하였다. 상술한 공정을 거쳐 발광 소자 5를 얻었다.
<발광 소자 6의 제작>
발광 소자 6은, 앞에 기재된 발광 소자 5의 제작과, 전극(101), 전자 주입층(519), 및 정공 주입층(511)의 구성만 다르고, 그 외의 공정은 발광 소자 5와 같은 제작 방법이 이용된다.
발광 소자 6에서는, 기판(510) 위의 전극(501)으로서, ITSO막을 두께 70nm가 되도록 형성하였다. 또한, 전극(501)의 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다.
다음에, 전극(501) 위의 전자 주입층(519)의 제 1 층으로서, PCPPn 및 MoO3을 중량비(PCPPn:MoO3)가 1:0.5가 되도록, 및 두께 70nm가 되도록 공증착하였다. 즉, 전자 주입층(519)은 전하 발생층으로서 기능하는 복합 재료를 갖는 구성이고, 이 복합 재료를 도너 재료와 억셉터 재료로 형성하였다. 전자 주입층(519)에서, PCPPn이 도너 재료이고 MoO3이 억셉터 재료이다. 다음에, 전자 주입층(519)의 제 2 층~제 4 층으로서, CuPc와, Bphen과, Li2O를 각각 두께 2nm, 5nm, 0.15nm가 되도록 순차적으로 증착하였다.
또한, 발광 소자 6의 정공 주입층(511)으로서, PCPPn 및 MoO3을 중량비(PCPPn:MoO3)가 1:0.5가 되도록, 및 두께 20nm가 되도록 공증착하였다. 즉, 정공 주입층(511)을 도너 재료와 억셉터 재료의 복합 재료에 의하여 형성하였다. 정공 주입층(511)에서, PCPPn이 도너 재료이고, MoO3이 억셉터 재료이다.
<발광 소자의 동작 특성>
다음에, 제작한 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 발광 특성에 대하여 측정하였다. 또한, 측정은 실온(23℃로 유지된 분위기)에서 실행하였다.
여기서, 1000cd/m2 부근의 발광 소자의 발광 특성을 이하 표 5에 나타낸다. 또한, 발광 소자의 전류 효율-휘도 특성을 도 40에, 휘도-전압 특성을 도 41에 나타내었다. 또한, 발광 소자에 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 전계 발광 스펙트럼을 도 42에 나타내었다.
[표 5]
도 42에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 전계 발광 스펙트럼 피크로부터는, 형광 재료인 1,6mMemFLPAPrn이 나타내는 청색 발광, 및 인광 재료인 Ir(mpmppm)2(acac)가 나타내는 황색 발광이 관측되었다. 즉, 발광 소자 5 및 발광 소자 6에서는, 발광색이 다른 형광 재료와 인광 재료의 양쪽을 발광시킬 수 있었다. 또한, 표 5에 나타낸 바와 같이, 형광 재료와 인광 재료의 양쪽에서 발광이 얻어지면서, 외부 양자 효율은 10% 이상으로 높은 값이 얻어졌다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 발광층을 사용함으로써, 형광 재료와 인광 재료의 양쪽이 효율적으로 발광하는 발광 소자를 제작할 수 있었다.
또한, 도 41 및 표 5에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 5 및 발광 소자 6은 모두 저전압으로 구동한다. 그러므로, 본 발명의 일 형태에 의하여, 소비 전력이 저감된 발광 소자를 제작할 수 있는 것을 알았다.
또한, 앞의 실시예 2에 기재된 바와 같이, 발광 소자 5에서는, 정공 수송층(512)이 갖는 재료의 HOMO 준위가 정공 주입층(511)이 갖는 도너 재료의 HOMO 준위보다 높고, 발광 소자 6에서는 정공 수송층(512)이 갖는 재료의 HOMO 준위와 정공 주입층(511)이 갖는 도너 재료의 HOMO 준위가 같다. 그러므로, 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 양쪽에서, 정공 주입층(511)으로부터 정공 수송층(512)으로의 정공 주입성이 양호하지만, 발광 소자 5가 발광 소자 6보다 정공 주입성이 양호하다.
또한, 발광 소자 6에서는, 전자 주입층(519)이 도너 재료와 억셉터 재료로 형성되는 복합 재료로 형성된다. 한편, 발광 소자 5에서는, 전자 주입층(519)이 복합 재료를 갖지 않는 구성이다. 그러므로, 발광 소자 6이 발광 소자 5보다 전자 주입성이 양호하다.
즉, 발광 소자 5 및 발광 소자 6은, 정공 주입층(511) 및 전자 주입층(519)의 양쪽의 구성이 서로 다른 발광 소자이다. 발광 소자 5에서는, 발광 소자 6보다 정공 주입성이 양호하고, 발광 소자 6에서는, 발광 소자 5보다 전자 주입성이 양호하기 때문에, 발광 소자 5에서는 한 쌍의 전극으로부터 주입된 캐리어 중 더 많은 캐리어가 전자 수송층(518)에 가까운 발광층(530)에서 재결합하고, 발광 소자 6에서는 더 많은 캐리어가 정공 수송층(512)에 가까운 발광층(520)에서 재결합한다.
따라서, 발광 소자 5와 발광 소자 6에서, 캐리어 재결합 영역 및 발광 영역이 분포하는 영역에 차이가 난다. 이 결과, 전계 발광 스펙트럼 및 발광색이 다른 결과가 나왔다고 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태에 의하여, 발광 스펙트럼 또는 발광색이 다른 영역을 갖는 발광 소자를 제작할 수 있다. 또한, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제작할 수 있다. 또한, 성막 공정이 비교적으로 적고, 제작하기 쉬우며, 다색 발광을 나타내는 발광 소자를 제작할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 기재되는 구성은 다른 실시형태와 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
100: EL층
101: 전극
101a: 도전막
101b: 도전막
101c: 도전막
102: 전극
103: 전극
103a: 도전막
103b: 도전막
103c: 도전막
104: 전극
104a: 도전막
104b: 도전막
111: 캐리어 주입층
111a: 캐리어 주입층
111b: 캐리어 주입층
112: 캐리어 수송층
115: 전하 발생층
118: 캐리어 수송층
119: 캐리어 주입층
119a: 캐리어 주입층
119b: 캐리어 주입층
120: 발광층
121: 호스트 재료
122: 게스트 재료
130: 발광층
130_1: 발광층
130_2: 발광층
131: 호스트 재료
131_1: 유기 화합물
131_2: 유기 화합물
132: 게스트 재료
136: 호스트 재료
136_1: 유기 화합물
136_2: 유기 화합물
137: 게스트 재료
140: 발광층
145: 격벽
150: 발광층
180: 발광 영역
200: 기판
210a: 영역
210b: 영역
220: 기판
222B: 영역
222G: 영역
222R: 영역
223: 차광층
224B: 광학 소자
224G: 광학 소자
224R: 광학 소자
250: 발광 소자
252: 발광 소자
254: 발광 소자
256: 발광 소자
258: 발광 소자
260: 발광 소자
262: 발광 소자
264: 발광 소자
301_1: 배선
301_5: 배선
301_6: 배선
301_7: 배선
302_1: 배선
302_2: 배선
303_1: 트랜지스터
303_6: 트랜지스터
303_7: 트랜지스터
304: 용량 소자
304_1: 용량 소자
304_2: 용량 소자
305: 발광 소자
306_1: 배선
306_3: 배선
307_1: 배선
307_3: 배선
308_1: 트랜지스터
308_6: 트랜지스터
309_1: 트랜지스터
309_2: 트랜지스터
311_1: 배선
311_3: 배선
312_1: 배선
312_2: 배선
400: EL층
401: 전극
402: 전극
406: 발광 유닛
408: 발광 유닛
411: 정공 주입층
412: 정공 수송층
413: 전자 수송층
414: 전자 주입층
415: 전하 발생층
416: 정공 주입층
417: 정공 수송층
418: 전자 수송층
419: 전자 주입층
450: 발광 소자
450a: 발광 소자
452: 발광 소자
501: 전극
502: 전극
510: 기판
511: 정공 주입층
512: 정공 수송층
518: 전자 수송층
519: 전자 주입층
520: 발광층
530: 발광층
550: 밀봉 기판
600: 표시 장치
601: 신호선 구동 회로부
602: 화소부
603: 주사선 구동 회로부
604: 밀봉 기판
605: 밀봉재
607: 영역
608: 배선
609: FPC
610: 소자 기판
611: 트랜지스터
612: 트랜지스터
613: 하부 전극
614: 격벽
616: EL층
617: 상부 전극
618: 발광 소자
621: 광학 소자
622: 차광층
623: 트랜지스터
624: 트랜지스터
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
1001: 기판
1002: 하지 절연막
1003: 게이트 절연막
1006: 게이트 전극
1007: 게이트 전극
1008: 게이트 전극
1020: 층간 절연막
1021: 층간 절연막
1022: 전극
1024B: 하부 전극
1024G: 하부 전극
1024R: 하부 전극
1024Y: 하부 전극
1025: 격벽
1026: 상부 전극
1028: EL층
1029: 밀봉층
1031: 밀봉 기판
1032: 밀봉재
1033: 기재
1034B: 착색층
1034G: 착색층
1034R: 착색층
1034Y: 착색층
1035: 차광층
1036: 오버 코트층
1037: 층간 절연막
1040: 화소부
1041: 구동 회로부
1042: 주변부
2000: 터치 패널
2001: 터치 패널
2501: 표시 장치
2502R: 화소
2502t: 트랜지스터
2503c: 용량 소자
2503g: 주사선 구동 회로
2503s: 신호선 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 소자
2611: 트랜지스터
2612: 트랜지스터
2613: 트랜지스터
2621: 전극
2622: 전극
3000: 발광 장치
3001: 기판
3003: 기판
3005: 발광 소자
3007: 밀봉 영역
3009: 밀봉 영역
3011: 영역
3013: 영역
3014: 영역
3015: 기판
3016: 기판
3018: 건조제
3054: 표시부
3500: 다기능 단말
3502: 하우징
3504: 표시부
3506: 카메라
3508: 조명
3600: 라이트
3602: 하우징
3608: 조명
3610: 스피커
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 단말
9101: 휴대 정보 단말
9102: 휴대 정보 단말
9200: 휴대 정보 단말
9201: 휴대 정보 단말
101: 전극
101a: 도전막
101b: 도전막
101c: 도전막
102: 전극
103: 전극
103a: 도전막
103b: 도전막
103c: 도전막
104: 전극
104a: 도전막
104b: 도전막
111: 캐리어 주입층
111a: 캐리어 주입층
111b: 캐리어 주입층
112: 캐리어 수송층
115: 전하 발생층
118: 캐리어 수송층
119: 캐리어 주입층
119a: 캐리어 주입층
119b: 캐리어 주입층
120: 발광층
121: 호스트 재료
122: 게스트 재료
130: 발광층
130_1: 발광층
130_2: 발광층
131: 호스트 재료
131_1: 유기 화합물
131_2: 유기 화합물
132: 게스트 재료
136: 호스트 재료
136_1: 유기 화합물
136_2: 유기 화합물
137: 게스트 재료
140: 발광층
145: 격벽
150: 발광층
180: 발광 영역
200: 기판
210a: 영역
210b: 영역
220: 기판
222B: 영역
222G: 영역
222R: 영역
223: 차광층
224B: 광학 소자
224G: 광학 소자
224R: 광학 소자
250: 발광 소자
252: 발광 소자
254: 발광 소자
256: 발광 소자
258: 발광 소자
260: 발광 소자
262: 발광 소자
264: 발광 소자
301_1: 배선
301_5: 배선
301_6: 배선
301_7: 배선
302_1: 배선
302_2: 배선
303_1: 트랜지스터
303_6: 트랜지스터
303_7: 트랜지스터
304: 용량 소자
304_1: 용량 소자
304_2: 용량 소자
305: 발광 소자
306_1: 배선
306_3: 배선
307_1: 배선
307_3: 배선
308_1: 트랜지스터
308_6: 트랜지스터
309_1: 트랜지스터
309_2: 트랜지스터
311_1: 배선
311_3: 배선
312_1: 배선
312_2: 배선
400: EL층
401: 전극
402: 전극
406: 발광 유닛
408: 발광 유닛
411: 정공 주입층
412: 정공 수송층
413: 전자 수송층
414: 전자 주입층
415: 전하 발생층
416: 정공 주입층
417: 정공 수송층
418: 전자 수송층
419: 전자 주입층
450: 발광 소자
450a: 발광 소자
452: 발광 소자
501: 전극
502: 전극
510: 기판
511: 정공 주입층
512: 정공 수송층
518: 전자 수송층
519: 전자 주입층
520: 발광층
530: 발광층
550: 밀봉 기판
600: 표시 장치
601: 신호선 구동 회로부
602: 화소부
603: 주사선 구동 회로부
604: 밀봉 기판
605: 밀봉재
607: 영역
608: 배선
609: FPC
610: 소자 기판
611: 트랜지스터
612: 트랜지스터
613: 하부 전극
614: 격벽
616: EL층
617: 상부 전극
618: 발광 소자
621: 광학 소자
622: 차광층
623: 트랜지스터
624: 트랜지스터
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
1001: 기판
1002: 하지 절연막
1003: 게이트 절연막
1006: 게이트 전극
1007: 게이트 전극
1008: 게이트 전극
1020: 층간 절연막
1021: 층간 절연막
1022: 전극
1024B: 하부 전극
1024G: 하부 전극
1024R: 하부 전극
1024Y: 하부 전극
1025: 격벽
1026: 상부 전극
1028: EL층
1029: 밀봉층
1031: 밀봉 기판
1032: 밀봉재
1033: 기재
1034B: 착색층
1034G: 착색층
1034R: 착색층
1034Y: 착색층
1035: 차광층
1036: 오버 코트층
1037: 층간 절연막
1040: 화소부
1041: 구동 회로부
1042: 주변부
2000: 터치 패널
2001: 터치 패널
2501: 표시 장치
2502R: 화소
2502t: 트랜지스터
2503c: 용량 소자
2503g: 주사선 구동 회로
2503s: 신호선 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 소자
2611: 트랜지스터
2612: 트랜지스터
2613: 트랜지스터
2621: 전극
2622: 전극
3000: 발광 장치
3001: 기판
3003: 기판
3005: 발광 소자
3007: 밀봉 영역
3009: 밀봉 영역
3011: 영역
3013: 영역
3014: 영역
3015: 기판
3016: 기판
3018: 건조제
3054: 표시부
3500: 다기능 단말
3502: 하우징
3504: 표시부
3506: 카메라
3508: 조명
3600: 라이트
3602: 하우징
3608: 조명
3610: 스피커
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 단말
9101: 휴대 정보 단말
9102: 휴대 정보 단말
9200: 휴대 정보 단말
9201: 휴대 정보 단말
Claims (23)
- 발광 소자에 있어서,
제 1 전극;
제 2 전극; 및
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 EL층을 포함하고,
상기 EL층은 제 1 영역과 제 2 영역을 포함하고,
상기 제 1 영역은 제 1 주입층, 제 1 발광층, 및 제 2 발광층을 포함하고,
상기 제 2 영역은 제 2 주입층, 상기 제 1 발광층, 및 상기 제 2 발광층을 포함하고,
상기 제 1 주입층은 상기 제 1 전극에 접촉하는 영역을 포함하고,
상기 제 2 주입층은 상기 제 1 전극에 접촉하는 영역을 포함하고,
상기 제 1 발광층은 제 1 발광 재료와 제 1 호스트 재료를 포함하고,
상기 제 2 발광층은 제 2 발광 재료와 제 2 호스트 재료를 포함하고,
상기 제 1 발광 재료는 상기 제 2 발광 재료의 발광 스펙트럼과 다른 발광 스펙트럼을 갖고,
상기 제 1 영역으로부터 나타내어지는 광의 색은 상기 제 2 영역으로부터 나타내어지는 광의 색과 다른, 발광 소자. - 발광 소자에 있어서,
제 1 전극;
제 2 전극;
제 3 전극; 및
EL층을 포함하고,
상기 EL층은 제 1 영역과 제 2 영역을 포함하고,
상기 제 1 영역은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고,
상기 제 2 영역은 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극 사이에 위치하고,
상기 제 1 영역은 제 1 주입층, 제 1 발광층, 및 제 2 발광층을 포함하고,
상기 제 2 영역은 제 2 주입층, 상기 제 1 발광층, 및 상기 제 2 발광층을 포함하고,
상기 제 1 주입층은 상기 제 1 전극에 접촉하는 영역을 포함하고,
상기 제 2 주입층은 상기 제 3 전극에 접촉하는 영역을 포함하고,
상기 제 1 발광층은 제 1 발광 재료와 제 1 호스트 재료를 포함하고,
상기 제 2 발광층은 제 2 발광 재료와 제 2 호스트 재료를 포함하고,
상기 제 1 발광 재료는 상기 제 2 발광 재료의 발광 스펙트럼과 다른 발광 스펙트럼을 갖고,
상기 제 1 영역으로부터 나타내어지는 광의 색은 상기 제 2 영역으로부터 나타내어지는 광의 색과 다른, 발광 소자. - 발광 소자에 있어서,
제 1 전극;
제 2 전극;
제 3 전극; 및
EL층을 포함하고,
상기 EL층은 제 1 영역과 제 2 영역을 포함하고,
상기 제 1 영역은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고,
상기 제 2 영역은 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극 사이에 위치하고,
상기 제 1 영역은 제 1 주입층, 제 1 발광층, 및 제 2 발광층을 포함하고,
상기 제 2 영역은 제 2 주입층, 상기 제 1 발광층, 및 상기 제 2 발광층을 포함하고,
상기 제 1 주입층은 상기 제 2 전극에 접촉하는 영역을 포함하고,
상기 제 2 주입층은 상기 제 2 전극에 접촉하는 영역을 포함하고,
상기 제 1 발광층은 제 1 발광 재료와 제 1 호스트 재료를 포함하고,
상기 제 2 발광층은 제 2 발광 재료와 제 2 호스트 재료를 포함하고,
상기 제 1 발광 재료는 상기 제 2 발광 재료의 발광 스펙트럼과 다른 발광 스펙트럼을 갖고,
상기 제 1 영역으로부터 나타내어지는 광의 색은 상기 제 2 영역으로부터 나타내어지는 광의 색과 다른, 발광 소자. - 발광 소자에 있어서,
제 1 전극;
제 2 전극;
제 3 전극; 및
EL층을 포함하고,
상기 EL층은 제 1 영역, 제 2 영역, 및 제 3 영역을 포함하고,
상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고,
상기 제 3 영역은 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극 사이에 위치하고,
상기 제 1 전극은 가시광을 투과시킬 수 있는 제 1 도전막을 포함하고,
상기 제 3 전극은 가시광을 투과시킬 수 있는 갖는 제 2 도전막을 포함하고,
상기 제 1 영역은 제 1 주입층, 제 1 발광층, 및 제 2 발광층을 포함하고,
상기 제 2 영역은 제 2 주입층, 상기 제 1 발광층, 및 상기 제 2 발광층을 포함하고,
상기 제 3 영역은 상기 제 2 주입층, 상기 제 1 발광층, 및 상기 제 2 발광층을 포함하고,
상기 제 1 영역에서 상기 제 1 주입층은 상기 제 1 전극에 접촉하는 영역을 포함하고,
상기 제 2 영역에서 상기 제 2 주입층은 상기 제 1 전극에 접촉하는 영역을 포함하고,
상기 제 3 영역에서 상기 제 2 주입층은 상기 제 3 전극에 접촉하는 영역을 포함하고,
상기 제 1 발광층은 제 1 발광 재료와 제 1 호스트 재료를 포함하고,
상기 제 2 발광층은 제 2 발광 재료와 제 2 호스트 재료를 포함하고,
상기 제 1 발광 재료는 상기 제 2 발광 재료의 발광 스펙트럼과 다른 발광 스펙트럼을 갖고,
상기 제 2 도전막은 상기 제 1 도전막보다 막 두께가 두꺼운 영역을 포함하고,
상기 제 2 주입층은 상기 제 1 주입층보다 막 두께가 두꺼운 영역을 포함하고,
상기 제 3 영역으로부터 나타내어지는 광의 발광 스펙트럼에서, 피크 파장이 상기 제 2 영역으로부터 나타내어지는 광의 발광 스펙트럼의 피크 파장보다 길고,
상기 제 2 영역으로부터 나타내어지는 광의 상기 발광 스펙트럼에서, 상기 피크 파장은 상기 제 1 영역으로부터 나타내어지는 광의 발광 스펙트럼의 피크 파장보다 긴, 발광 소자. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 영역으로부터 나타내어지는 광은 상기 발광 스펙트럼에서 400nm 이상 480nm 미만의 파장 영역에 적어도 하나의 피크를 갖고,
상기 제 2 영역으로부터 나타내어지는 광은 상기 발광 스펙트럼에서 480nm 이상 580nm 미만의 파장 영역에 적어도 하나의 피크를 갖고,
상기 제 3 영역으로부터 나타내어지는 광은 상기 발광 스펙트럼에서 580nm 이상 740nm 이하의 파장 영역에 적어도 하나의 피크를 갖는, 발광 소자. - 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 전극의 영역과 상기 제 3 전극의 영역은 같은 재료를 포함하는, 발광 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 주입층은 제 1 억셉터 재료와 제 1 도너 재료를 포함하고,
상기 제 2 주입층은 제 2 억셉터 재료와 제 2 도너 재료를 포함하는, 발광 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 주입층은 제 1 억셉터 재료와 제 1 도너 재료를 포함하고,
상기 제 2 주입층은 상기 제 1 억셉터 재료와 제 2 도너 재료를 포함하는, 발광 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 주입층은 제 1 억셉터 재료와 제 1 도너 재료를 포함하고,
상기 제 2 주입층은 제 2 억셉터 재료와 상기 제 1 도너 재료를 포함하는, 발광 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 주입층은 제 1 억셉터 재료와 제 1 도너 재료를 포함하고,
상기 제 2 주입층은 상기 제 1 억셉터 재료와 상기 제 1 도너 재료를 포함하고,
상기 제 1 주입층이 갖는 상기 제 1 억셉터 재료와 상기 제 1 도너 재료의 혼합비는 상기 제 2 주입층이 갖는 상기 제 1 억셉터 재료와 상기 제 1 도너 재료의 혼합비와 다른, 발광 소자. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 도너 재료의 HOMO 준위는 상기 제 2 도너 재료의 HOMO 준위와 다른, 발광 소자. - 제 7 항에 있어서,
상기 EL층은 캐리어 수송층을 포함하고,
상기 캐리어 수송층은 상기 제 1 주입층에 접촉하는 영역을 포함하고,
상기 캐리어 수송층은 상기 제 2 주입층에 접촉하는 영역을 포함하고,
상기 캐리어 수송층은 캐리어 수송성 재료를 포함하고,
상기 캐리어 수송성 재료의 HOMO 준위는 상기 제 1 도너 재료의 HOMO 준위와 상기 제 2 도너 재료의 HOMO 준위 사이에 위치하는, 발광 소자. - 제 7 항에 있어서,
상기 EL층은 캐리어 수송층을 포함하고,
상기 캐리어 수송층은 상기 제 1 주입층에 접촉하는 영역을 포함하고,
상기 캐리어 수송층은 상기 제 2 주입층에 접촉하는 영역을 포함하고,
상기 캐리어 수송층은 캐리어 수송성 재료를 포함하고,
상기 캐리어 수송성 재료의 HOMO 준위는 상기 제 1 도너 재료의 HOMO 준위 및 상기 제 2 도너 재료의 HOMO 준위 중 한쪽과 같고 상기 제 1 도너 재료의 상기 HOMO 준위 및 상기 제 2 도너 재료의 상기 HOMO 준위 중 다른 쪽과 다른, 발광 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 주입층의 도전율은 상기 제 2 주입층의 도전율과 다른, 발광 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 발광 재료는, 보라색, 청색, 및 청록색 중에서 선택되는 적어도 하나의 파장 영역에 발광 스펙트럼 피크를 갖고,
상기 제 2 발광 재료는 녹색, 황록색, 황색, 등색, 및 적색 중에서 선택되는 적어도 하나의 파장 영역에 발광 스펙트럼 피크를 갖는, 발광 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 호스트 재료의 단일항 들뜬 에너지 준위는 상기 제 1 발광 재료의 단일항 들뜬 에너지 준위보다 높고,
상기 제 1 호스트 재료의 삼중항 들뜬 에너지 준위는 상기 제 1 발광 재료의 삼중항 들뜬 에너지 준위보다 낮은, 발광 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 호스트 재료는 제 1 화합물과 제 2 화합물을 포함하고,
상기 제 1 화합물과 상기 제 2 화합물은 들뜬 착물을 형성할 수 있는, 발광 소자. - 제 17 항에 있어서,
상기 제 1 호스트 재료의 삼중항 들뜬 에너지 준위는 상기 제 1 화합물의 삼중항 들뜬 에너지 준위보다 낮고,
상기 제 1 호스트 재료의 상기 삼중항 들뜬 에너지 준위는 상기 제 2 화합물의 삼중항 들뜬 에너지 준위보다 낮은, 발광 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 발광층과 상기 제 2 발광층이 서로 접촉하는 영역을 더 포함하는, 발광 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 발광 재료는 단일항 들뜬 에너지를 발광으로 변환할 수 있고,
상기 제 2 발광 재료는 삼중항 들뜬 에너지를 발광으로 변환할 수 있는, 발광 소자. - 표시 장치에 있어서,
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 발광 소자; 및
컬러 필터 및 트랜지스터 중 적어도 하나를 포함하는, 표시 장치. - 전자 기기에 있어서,
제 21 항에 따른 표시 장치; 및
하우징 및 터치 센서 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 기기. - 조명 장치에 있어서,
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 발광 소자; 및
하우징 및 터치 센서 중 적어도 하나를 포함하는, 조명 장치.
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