KR20170110499A - 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전류 효율이 높은 발광 소자를 제공한다. 또한, 저소비 전력 발광 장치를 제공한다. 저소비 전력의 전자 기기 및 조명 장치를 제공한다. 발광 소자는 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 포함한다. EL층은 발광층을 포함한다. 발광층은 제 1 발광층 및 제 2 발광층을 포함한다. 제 2 발광층의 발광 피크는 제 1 발광층의 발광 피크보다 짧은 파장에 있다. 제 1 발광층은 호스트 재료 및 게스트 재료를 포함한다. 게스트 재료의 LUMO 준위는 호스트 재료의 LUMO 준위의 ±0.1eV 범위 내에 있다.
Description
본 발명의 일 형태는 전계의 인가에 의하여 발광할 수 있는 유기 화합물이 한 쌍의 전극 사이에 제공된 발광 소자에 관한 것이고, 또한 이러한 발광 소자를 포함하는 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다.
다만, 본 발명의 일 형태는 상술한 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에 개시(開示)된 발명의 일 형태의 기술분야는 물건, 방법, 또는 제작 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 명세서에 개시된 본 발명의 일 형태의 기술분야의 예에는, 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 이들 중 어느 것의 구동 방법, 및 이들 중 어느 것의 제작 방법이 포함된다.
박형, 경량, 고속 응답, 및 낮은 전압에서의 직류 구동 등의 특징을 갖는 유기 화합물을 발광체로서 사용한 발광 소자는 차세대 평판 디스플레이에 사용되는 것이 기대된다. 특히, 발광 소자들이 매트릭스로 배열된 표시 장치는 종래의 액정 표시 장치보다 넓은 시야각 및 우수한 시인성(visibility)에서 장점을 갖는 것으로 생각된다.
발광 메커니즘은 아래와 같이 알려져 있다: 발광체를 포함하는 EL층을 개재(介在)한 한 쌍의 전극에 전압이 인가될 때, 음극으로부터 주입된 전자와 양극으로부터 주입된 정공이 EL층의 발광 중심에서 재결합하여 분자 여기자를 형성하고, 이 분자 여기자가 기저 상태(ground state)로 되돌아갈 때 에너지가 방출되어 광이 사출된다. 들뜬 상태로서는 단일항 들뜸 및 삼중항 들뜸이 알려져 있고, 이들 들뜬 상태 중 어느 쪽을 통하여도 발광이 실현될 수 있다고 생각된다.
이러한 발광 소자의 소자 특성을 향상시키기 위하여, 소자 구조의 향상 및 재료의 전개 등이 활발히 진행되고 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
발광 소자의 전류 효율은 개발에서 중요한 평가 항목 중 하나이다. 높은 전류 효율은 소비 전력을 저감시키고, 양산을 가능하게 한다. 따라서, 전류 효율이 높은 발광 소자가 개발될 필요가 있다.
본 발명의 일 형태는 전류 효율이 높은 발광 소자를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 일 형태는 발광 소자를 포함하는 저소비 전력 발광 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 일 형태는 저소비 전력의 전자 기기 및 조명 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 일 형태는 신규 발광 소자, 신규 발광 장치, 및 신규 조명 장치 등을 제공하는 것이다. 다만 이들 목적의 기재는 다른 목적의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태에서는 이들 목적 모두를 달성할 필요는 없다. 또한 다른 목적들이 명세서, 도면, 및 청구항 등의 기재로부터 명백해질 것이며, 명세서, 도면, 및 청구항 등의 기재로부터 추출될 수 있다.
본 발명의 일 형태는 한 쌍의 전극(양극 및 음극) 사이에 EL층을 포함하는 발광 소자이다. EL층은 발광층을 포함한다. 발광층은 제 1 발광층 및 제 2 발광층을 포함한다. 제 1 발광층은 음극과 제 2 발광층 사이에 제공된다. 제 2 발광층은 제 1 발광층과 양극 사이에 제공된다. 제 1 발광층은 제 2 발광층과 접하는 영역을 포함한다. 제 2 발광층의 발광 피크는 제 1 발광층의 발광 피크보다 짧은 파장에 있다. 제 1 발광층은 호스트 재료 및 게스트 재료를 포함한다. 게스트 재료의 LUMO(최저 비점유 분자 궤도) 준위는 호스트 재료의 LUMO 준위의 ±0.1eV 범위 내에 있다.
본 발명의 다른 일 형태는 제 1 EL층, 제 2 EL층, 및 전하 발생층을 포함하는 발광 소자이다. 제 1 EL층, 제 2 EL층, 및 전하 발생층은 음극과 양극 사이에 제공된다. 전하 발생층은 제 1 EL층과 제 2 EL층 사이에 제공된다. 제 1 EL층은 제 3 발광층을 포함하고, 제 2 EL층은 제 4 발광층을 포함한다. 제 3 발광층 및 제 4 발광층 중 적어도 하나는 제 1 발광층 및 제 2 발광층을 포함한다. 제 1 발광층은 음극과 제 2 발광층 사이에 제공된다. 제 2 발광층은 제 1 발광층과 양극 사이에 제공된다. 제 2 발광층의 발광 피크는 제 1 발광층의 발광 피크보다 짧은 파장에 있다. 제 1 발광층은 호스트 재료 및 게스트 재료를 포함한다. 게스트 재료의 LUMO 준위는 호스트 재료의 LUMO 준위의 ±0.1eV 범위 내에 있다.
본 발명의 또 다른 일 형태는 한 쌍의 전극(양극 및 음극) 사이에 EL층을 포함하는 발광 소자이다. EL층은 발광층을 포함한다. 발광층은 제 1 발광층 및 제 2 발광층을 포함한다. 제 1 발광층은 음극과 제 2 발광층 사이에 제공된다. 제 2 발광층은 제 1 발광층과 양극 사이에 제공된다. 제 1 발광층은 제 2 발광층과 접하는 영역을 포함한다. 제 2 발광층의 발광 피크는 제 1 발광층의 발광 피크보다 짧은 파장에 있다. 제 1 발광층 및 제 2 발광층은 같은 호스트 재료를 포함한다. 제 1 발광층에 포함되는 게스트 재료의 LUMO 준위는 호스트 재료의 LUMO 준위의 ±0.1eV 범위 내에 있다.
본 발명의 또 다른 일 형태는 제 1 EL층, 제 2 EL층, 및 전하 발생층을 포함하는 발광 소자이다. 제 1 EL층, 제 2 EL층, 및 전하 발생층은 음극과 양극 사이에 제공된다. 전하 발생층은 제 1 EL층과 제 2 EL층 사이에 제공된다. 제 1 EL층은 제 3 발광층을 포함하고, 제 2 EL층은 제 4 발광층을 포함한다. 제 3 발광층 및 제 4 발광층 중 적어도 하나는 제 1 발광층 및 제 2 발광층을 포함한다. 제 1 발광층은 음극과 제 2 발광층 사이에 제공된다. 제 2 발광층은 제 1 발광층과 양극 사이에 제공된다. 제 2 발광층의 발광 피크는 제 1 발광층의 발광 피크보다 짧은 파장에 있다. 제 1 발광층 및 제 2 발광층은 같은 호스트 재료를 포함한다. 제 1 발광층에 포함되는 게스트 재료의 LUMO 준위는 호스트 재료의 LUMO 준위의 ±0.1eV 범위 내에 있다.
상술한 구조 각각에서, 발광 소자는 제 5 발광층을 더 포함한다. 제 5 발광층은 제 1 발광층과 음극 사이에 제공된다. 제 5 발광층은 제 1 발광층과 접하는 영역을 포함한다. 제 5 발광층 및 제 2 발광층은 같은 재료를 포함한다.
상술한 구조 각각에서, 제 1 발광층의 발광은 560nm~700nm의 파장에 피크를 갖고, 제 2 발광층의 발광은 500nm~560nm의 파장에 피크를 갖는다.
상술한 구조 각각에서, 제 1 발광층에 포함되는 게스트 재료는 인광성 유기 금속 이리듐 복합체이다.
본 발명의 또 다른 일 형태는 상술한 구조 중 어느 것을 갖는 발광 소자를 포함하는 발광 장치이다.
본 발명의 일 형태의 범위에는, 발광 소자를 포함하는 발광 장치뿐만 아니라, 발광 장치를 각각 포함하는 전자 기기 및 조명 장치도 포함된다. 따라서, 본 명세서에서 발광 장치는 화상 표시 장치 또는 광원(예를 들어 조명 장치)를 말한다. 또한, 발광 장치는, FPC(flexible printed circuit) 또는 TCP(tape carrier package) 등의 커넥터가 발광 장치에 접착된 모듈; 그 끝에 프린트 배선판이 제공된 TCP를 갖는 모듈; 및 COG(chip on glass)법에 의하여 발광 소자에 직접 탑재된 IC(집적 회로)를 갖는 모듈 중 어느 것을, 그 범주에 포함할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 전류 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 일 형태에 따르면, 발광 소자를 포함하는 저소비 전력 발광 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 또 다른 일 형태에 따르면, 저소비 전력의 전자 기기 및 조명 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 또 다른 일 형태에 따르면, 신규 발광 소자, 신규 발광 장치, 및 신규 조명 장치 등을 제공할 수 있다. 또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 본 발명의 일 형태는 상술한 효과 모두를 달성할 필요는 없다. 다른 효과가 명세서, 도면, 및 청구항 등의 기재로부터 명백할 수 있으며, 이 기재로부터 도출될 수 있다.
첨부 도면에서,
도 1은 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자의 구조를 도시한 도면.
도 2의 (A) 및 (B) 각각은 발광 소자의 구조를 도시한 도면.
도 3은 발광 소자의 구조를 도시한 도면.
도 4의 (A) 및 (B)는 발광 장치의 구조를 도시한 도면.
도 5의 (A)~(D) 각각은 전자 기기를 도시한 도면.
도 6은 조명 장치를 도시한 도면.
도 7은 발광 소자 1, 발광 소자 2, 비교 발광 소자 3, 및 비교 발광 소자 4의 구조를 도시한 도면.
도 8은 발광 소자 1, 발광 소자 2, 비교 발광 소자 3, 및 비교 발광 소자 4의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 9는 발광 소자 1, 발광 소자 2, 비교 발광 소자 3, 및 비교 발광 소자 4의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 1은 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자의 구조를 도시한 도면.
도 2의 (A) 및 (B) 각각은 발광 소자의 구조를 도시한 도면.
도 3은 발광 소자의 구조를 도시한 도면.
도 4의 (A) 및 (B)는 발광 장치의 구조를 도시한 도면.
도 5의 (A)~(D) 각각은 전자 기기를 도시한 도면.
도 6은 조명 장치를 도시한 도면.
도 7은 발광 소자 1, 발광 소자 2, 비교 발광 소자 3, 및 비교 발광 소자 4의 구조를 도시한 도면.
도 8은 발광 소자 1, 발광 소자 2, 비교 발광 소자 3, 및 비교 발광 소자 4의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 9는 발광 소자 1, 발광 소자 2, 비교 발광 소자 3, 및 비교 발광 소자 4의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 아래에서 자세히 설명한다. 또한 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어남이 없이 다양한 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하의 실시형태의 기재에 한정되어 해석되지 말아야 한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에서, 발광층을 포함하는 EL층이 한 쌍의 전극 사이에 제공된다. 발광층은 적어도 게스트 재료(발광 재료) 및 호스트 재료(전자 수송 재료 또는 정공 수송 재료)를 포함하는 제 1 발광층과, 적어도 게스트 재료(발광 재료) 및 호스트 재료(전자 수송 재료 또는 정공 수송 재료)를 포함하는 제 2 발광층의 적층 구조를 갖는다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자의 구조에 대하여 도 1을 참조하여 아래에서 설명한다.
도 1에 도시된 발광 소자에서는, 발광층(106)을 포함하는 EL층(103)이 한 쌍의 전극(양극(101)과 음극(102)) 사이에 제공된다. EL층(103)은 정공 주입층(104), 정공 수송층(105), 발광층(106), 전자 수송층(107), 및 전자 주입층(108) 등이 이 순서대로 양극(101) 위에 적층된 구조를 갖는다.
또한 발광층(106)은 적층된 복수의 발광층을 포함하고, 도 1에서는 2개의 발광층(제 1 발광층(106a) 및 제 2 발광층(106b))이 적층된다. 제 1 발광층(106a)은 적어도 게스트 재료(제 1 발광 재료)(109a) 및 호스트 재료(110)를 포함한다. 제 2 발광층(106b)은 적어도 게스트 재료(제 2 발광 재료)(109b) 및 호스트 재료(110)를 포함한다.
발광층(106)(제 1 발광층(106a) 및 제 2 발광층(106b))에 포함되는 게스트 재료(제 1 발광 재료(109a) 및 제 2 발광 재료(109b))에 관하여, 제 2 발광 재료(109b)의 발광 피크는 제 1 발광 재료(109a)의 발광 피크보다 짧은 파장에 있다. 또한, 제 1 발광층(106a)에 포함되는 제 1 발광 재료(109a)의 LUMO 준위는 제 1 발광층(106a)에 포함되는 호스트 재료(110)의 LUMO 준위의 ±0.1eV 범위 내에 있다.
발광층(106)에 포함되는 호스트 재료(110)로서는, 전자 이동도가 10-6/cm2Vs 이상인 전자 수송 재료 또는 정공 이동도가 10-6/cm2Vs 이상인 정공 수송 재료가 주로 사용된다.
발광층(106)이 호스트 재료(110)에 게스트 재료가 분산된 구조를 가지면, 발광층(106)의 결정화를 억제할 수 있다. 또한, 발광 재료의 농도가 높음으로 인한 농도 소광을 억제하여 발광 소자의 발광 효율을 높일 수 있다.
또한, 적층된 발광층(106a 및 106b)은 같은 호스트 재료(110)를 포함하는 것이 바람직하지만, 발광층들이 제대로 기능하기만 하면 상이한 재료를 사용할 수도 있다.
또한, 호스트 재료(110)의 삼중항 들뜸 에너지의 준위(T1 준위)는 게스트 재료(109a 및 109b)의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 이것은 호스트 재료(110)의 T1 준위가 게스트 재료(109a 및 109b)의 T1 준위보다 낮으면, 발광에 기여하는 발광 재료(109a 및 109b)의 삼중항 들뜸 에너지가 호스트 재료(110)에 의하여 소광되어 발광 효율이 저감되기 때문이다.
또한 도 1에 도시된 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에서, EL층의 발광층은 제 1 발광층(106a) 및 제 2 발광층(106b)의 2층이 음극 상에 적층된 구조를 갖는다. 또한, 제 1 발광층(106a)은 호스트 재료(110), 및 LUMO 준위가 호스트 재료(110)의 LUMO 준위의 ±0.1eV 범위 내에 있는 게스트 재료(제 1 발광 재료(109a))를 포함한다. 따라서, 제 1 발광층(106a)에서 캐리어(전자) 트랩성을 저감시킬 수 있어, 발광 영역의 과팽창(over-expansion)을 방지하고 전류 효율을 증가시킨다. 또한, 상술한 특성에 의하여 제 1 발광층(106a)으로부터 전송된 캐리어(전자)는 제 1 발광층(106a)과 접하는 제 2 발광층(106b)으로 효율적으로 이동하므로, 제 2 발광층(106b)의 전류 효율이 향상된다.
또한 도 1에 도시된 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에서, 제 2 발광층(106b)과 같은 재료를 포함하는 제 3 발광층이 제 1 발광층(106a)과 음극 사이에 제공되며 제 1 발광층(106a)과 접하는 것이 바람직하다. 이러한 구조는 시간에 따른 캐리어 밸런스의 변화에 의하여 영향을 받기 어려운 발광 소자, 즉 장수명의 발광 소자를 제공한다.
다음에, 상술한 발광 소자를 제작하는 구체적인 예에 대하여 설명한다.
제 1 전극(양극)(101) 및 제 2 전극(음극)(102)으로서, 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 그 혼합물 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산화 인듐-산화 주석(인듐 주석 산화물), 실리콘 또는 산화 실리콘을 포함하는 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연(인듐 아연 산화물), 산화 텅스텐 및 산화 아연을 포함하는 산화 인듐, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 및 타이타늄(Ti)을 사용할 수 있다. 또한, 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li) 또는 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 칼슘(Ca) 또는 스트론튬(Sr) 등의 알칼리 토금속, 마그네슘(Mg), 이러한 원소를 포함하는 합금(예를 들어, MgAg 또는 AlLi), 유로퓸(Eu) 또는 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속, 이러한 원소를 포함하는 합금, 및 그래핀 등을 사용할 수 있다. 제 1 전극(양극)(101) 및 제 2 전극(음극)(102)은, 예를 들어 스퍼터링법 또는 증착법(진공 증착법을 포함함)에 의하여 형성할 수 있다.
정공 주입층(104)은 정공 수송성이 높은 정공 수송층(105)을 통하여 발광층(106)에 정공을 주입한다. 정공 주입층(104)은 정공 수송 재료 및 억셉터 물질을 포함하기 때문에, 억셉터 물질에 의하여 정공 수송 재료로부터 전자가 추출되어 정공이 생성되고, 정공 수송층(105)을 통하여 발광층(106)에 정공이 주입된다. 또한 정공 수송층(105)은 정공 수송 재료를 사용하여 형성된다.
정공 주입층(104) 및 정공 수송층(105)에 사용하는 정공 수송 재료의 구체적인 예에는, 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,N-다이페닐아미노)트라이페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: MTDATA), 및 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물; 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); 및 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1)이 포함된다. 다른 예에는, 4,4'-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸일)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 및 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA) 등의 카바졸 유도체가 포함된다. 여기서 열거한 물질은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 다만, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높기만 하면, 여기서 열거한 물질 이외의 어느 물질을 사용하여도 좋다.
다른 예에는, 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), 및 폴리[N,N '-비스(4-뷰틸페닐)-N,N '-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물이 포함된다.
정공 주입층(104)에 사용하는 억셉터 물질의 예에는, 주기율표의 4족~8족에 속하는 금속의 산화물이 포함된다. 구체적으로는, 산화 몰리브데넘이 특히 바람직하다.
발광층(106)(제 1 발광층(106a) 및 제 2 발광층(106b))은 게스트 재료(109)(109a 및 109b) 및 호스트 재료(110)를 포함하고, 각각 상술한 구조를 갖는다.
발광층(106)(제 1 발광층(106a) 및 제 2 발광층(106b))에서의 게스트 재료(발광 재료 또는 발광 중심 물질)(109a 및 109b)로서 사용할 수 있는 재료에 대하여 특별한 제한은 없다. 단일항 들뜸 에너지를 발광으로 변환하는 발광 재료 또는 삼중항 들뜸 에너지를 발광으로 변환하는 발광 재료를 사용할 수 있다. 또한 발광 재료(109a)의 발광색은 발광 재료(109b)의 발광색보다 짧은 파장에 있다. 발광 재료 및 발광 중심 물질의 예를 아래에 든다.
단일항 들뜸 에너지를 발광으로 변환하는 발광 재료의 예에는, 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), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), 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), 쿠마린 30, N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린 545T, 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-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-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), 및 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) 등의 형광을 발하는 물질이 포함된다.
또한, 삼중항 들뜸 에너지를 발광으로 변환하는 발광 재료의 예에는 인광을 발하는 물질, 및 열 활성화 지연 형광을 나타내는 TADF(thermally activated delayed fluorescence) 재료가 포함된다. 또한, TADF 재료에 의하여 나타내어지는 "지연 형광"이란, 일반적인 형광과 같은 스펙트럼 및 현저히 긴 수명(즉 10-6초 이상, 바람직하게는 10-3초 이상)을 갖는 발광을 말한다.
인광을 발하는 물질의 예에는, 비스[2-(3',5'-비스트라이플루오로메틸페닐)피리디네이토-N,C 2' ]이리듐(III)피콜리네이트(약칭: Ir(CF3ppy)2(pic)), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C 2' ]이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac), 트리스(2-페닐피리디네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디네이토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(ppy)2(acac)), 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: Tb(acac)3(Phen)), 비스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bzq)2(acac)), 비스(2,4-다이페닐-1,3-옥사졸레이토-N,C 2' )이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(dpo)2(acac)), 비스{2-[4'-(퍼플루오로페닐)페닐]피리디네이토-N,C 2 ' }이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(p-PF-ph)2(acac)), 비스(2-페닐벤조싸이아졸레이토-N,C 2' )이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bt)2(acac)), 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]싸이엔일)피리디네이토-N,C 3' ]이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(btp)2(acac)), 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C 2' )이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2(acac)), (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac)), (아세틸아세토네이토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(tppr)2(acac)), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)(다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]), (아세틸아세토네이토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)]), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭: PtOEP), 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오네이토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(DBM)3(Phen)), 및 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토네이토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(TTA)3(Phen))이 포함된다.
TADF 재료의 구체적인 예에는, 풀러렌, 그 유도체, 프로플라빈 등의 아크리딘 유도체, 및 에오신이 포함된다. 다른 예에는, 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd)을 포함하는 포르피린 등의 금속 함유 포르피린이 포함된다. 이 금속 함유 포르피린의 예에는, 프로토포르피린-플루오르화 주석 복합체(SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오르화 주석 복합체(SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오르화 주석 복합체(SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-플루오르화 주석 복합체(SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오르화 주석 복합체(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오르화 주석 복합체(SnF2(Etio I)), 및 옥타에틸포르피린-염화 백금 복합체(PtCl2OEP)가 포함된다. 또는, 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(PIC-TRZ) 등, π전자 과잉 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족 헤테로 방향족 고리를 포함하는 헤테로 고리 화합물을 사용할 수 있다. 또한, π전자 과잉 헤테로 방향족 고리가 π전자 부족 헤테로 방향족 고리에 직접 결합된 재료는, π전자 과잉 헤테로 방향족 고리의 도너성 및 π전자 부족 헤테로 방향족 고리의 억셉터성의 양쪽이 높아져, S1 준위와 T1 준위 사이의 에너지 차이가 작아지기 때문에, 특히 바람직하게 사용된다.
발광층(106)(106a 및 106b)에서의 호스트 재료(110)에 사용할 수 있는 전자 수송 재료로서는, 질소 함유 헤테로 방향족 화합물 등의 π전자 부족 헤테로 방향족 화합물이 바람직하고, 그 예에는 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-[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) 등의 퀴녹살린 유도체 및 다이벤조퀴녹살린 유도체가 포함된다. 또한 퀴녹살린 유도체가 전자 수송 호스트 재료로서 사용되는 경우에, 게스트 재료는 배위자가 알킬기를 갖는 페닐피라진 유도체인 유기 금속 복합체이면 전자 트랩성이 저감되어 바람직하다.
발광층(106)(106a 및 106b)에서의 호스트 재료(110)로서 사용할 수 있는 정공 수송 재료로서는 π전자 과잉 헤테로 방향족 화합물(예를 들어, 카바졸 유도체 또는 인돌 유도체) 또는 방향족 아민 화합물이 바람직하며, 그 예에는 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1), 4,4',4''-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: 1'-TNATA), 2,7-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPA2SF), N,N '-비스(9-페닐카바졸-3-일)-N,N'-다이페닐벤젠-1,3-다이아민(약칭: PCA2B), N-(9,9-다이메틸-2-다이페닐아미노-9H-플루오렌-7-일)다이페닐아민(약칭: DPNF), N,N ',N''-트라이페닐-N,N',N''-트리스(9-페닐카바졸-3-일)벤젠-1,3,5-트라이아민(약칭: PCA3B), 2-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: PCASF), 2-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPASF), N,N '-비스[4-(카바졸-9-일)페닐]-N,N '-다이페닐-9,9-다이메틸플루오렌-2,7-다이아민(약칭: YGA2F), 4,4'-비스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), 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), 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA1), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA2), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)바이페닐(약칭: DNTPD), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-(1-나프틸)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzTPN2), 및 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2)이 포함된다.
또한 발광층(106)(106a 및 (106b))은 호스트 재료 및 게스트 재료 이외의 재료를 더 포함하여도 좋다. 예를 들어, 발광층(106)(106a 및 106b)은 호스트 재료로서 상술한 전자 수송 재료를 포함하고, 또한 상술한 정공 수송 재료를 더 포함하는 것이 바람직하다.
전자 수송층(107)은 높은 전자 수송성을 갖는 물질을 포함하는 층이다. 전자 수송층(107)에는 Alq3, 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(약칭: BeBq2), BAlq, Zn(BOX)2, 또는 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조싸이아졸레이토]아연(약칭: Zn(BTZ)2) 등의 금속 복합체를 사용할 수 있다. 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-tert-뷰틸페닐)-4-페닐-5-(4-바이페닐릴)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 3-(4-tert-뷰틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-바이페닐릴)-1,2,4-트라이아졸(약칭: p-EtTAZ), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 또는 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 헤테로 방향족 화합물을 사용할 수도 있다. 폴리(2,5-피리딘다이일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-다이일)](약칭: PF-Py) 또는 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-바이피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 여기서 열거한 물질은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 다만, 정공 수송성보다 전자 수송성이 높기만 하면, 여기서 열거한 물질 이외의 어느 물질을 전자 수송층(107)에 사용하여도 좋다.
전자 수송층(107)은 단층에 한정되지 않고, 각각 상술한 물질 중 어느 것을 포함하는 2개 이상의 층의 적층이어도 좋다.
전자 주입층(108)은 높은 전자 주입성을 갖는 물질을 포함하는 층이다. 전자 주입층(108)에는 플루오르화 리튬(LiF), 플루오르화 세슘(CsF), 플루오르화 칼슘(CaF2), 또는 산화 리튬(LiOx) 등의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 그 화합물을 사용할 수 있다. 플루오르화 어븀(ErF3)과 같은 희토류 금속 화합물을 사용할 수도 있다. 전자 주입층(108)에 전자화물(electride)을 사용할 수도 있다. 상기 전자화물의 예에는, 산화 칼슘-산화 알루미늄에 전자가 고농도로 첨가된 물질이 포함된다. 또한 상술한 전자 수송층(107)을 형성하기 위한 물질 중 어느 것을 사용할 수 있다.
유기 화합물과 전자 도너(도너)가 혼합된 복합 재료를 전자 주입층(108)에 사용하여도 좋다. 상기 복합 재료는 전자 도너에 의하여 유기 화합물에 전자가 발생되기 때문에, 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 이 경우, 유기 화합물은 발생된 전자의 수송에 우수한 재료인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어 상술한 전자 수송층(107)을 형성하기 위한 물질(예를 들어, 금속 복합체 또는 헤테로 방향족 화합물)을 사용할 수 있다. 전자 도너로서는, 유기 화합물에 대하여 전자 도너성을 나타내는 물질을 사용하여도 좋다. 구체적으로는, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 희토류 금속이 바람직하고, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 어븀, 및 이터븀 등을 들 수 있다. 또한, 알칼리 금속 산화물 또는 알칼리 토금속 산화물이 바람직하고, 산화 리튬, 산화 칼슘, 및 산화 바륨을 들 수 있다. 산화 마그네슘 등의 루이스 염기를 사용할 수도 있다. 테트라싸이아풀발렌(약칭: TTF) 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
정공 주입층(104), 정공 수송층(105), 발광층(106)(106a 및 106b)), 전자 수송층(107), 및 전자 주입층(108)의 각각은 증착법(예를 들어, 진공 증착법), 잉크젯법, 또는 코팅법 등의 방법에 의하여 형성할 수 있다.
상술한 발광 소자에서는, 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 발생된 전위차에 의하여 캐리어가 주입되고, EL층(103)에서 정공과 전자가 재결합됨으로써 광이 사출된다. 그리고, 이 사출된 광은 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102) 중 한쪽 또는 양쪽을 통하여 외부로 추출된다. 그러므로, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102) 중 한쪽 또는 양쪽은 투광성을 갖는 전극이다.
본 실시형태에서 설명한 구조를 갖는 발광 소자는 복수종의 색의 광을 발할 수 있고, 특히 1종의 색의 광을 높은 효율로 발할 수 있어, 다른 발광색의 전류 효율을 높이고 발광 소자 전체의 발광 효율도 높인다.
본 실시형태에서 설명한 구조는 다른 실시형태에서 설명하는 구조 중 어느 것과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태로서, 전하 발생층을 개재한 복수의 EL층을 포함하는 발광 소자(이하에서는 탠덤 발광 소자라고 함)에 대하여 도 2의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다.
본 실시형태에서 설명하는 발광 소자는 도 2의 (A)에 도시된 바와 같이 한 쌍의 전극(제 1 전극(201)과 제 2 전극(204)) 사이에 복수의 EL층(제 1 EL층(202(1)) 및 제 2 EL층(202(2)))을 포함하는 탠덤 발광 소자이다.
본 실시형태에 있어서, 제 1 전극(201)은 양극으로서 기능하고, 제 2 전극(204)은 음극으로서 기능한다. 또한, 제 1 전극(201) 및 제 2 전극(204)은 실시형태 1에서 설명한 구조와 같은 구조를 가질 수 있다. 또한, 복수의 EL층(제 1 EL층(202(1)) 및 제 2 EL층(202(2)))의 모두 또는 어느 것은 실시형태 1에서 설명한 것과 같은 구조를 가져도 좋다. 바꿔 말하면, 제 1 EL층(202(1)) 및 제 2 EL층(202(2))의 구조는 서로 같아도 좋고 달라도 좋고, 실시형태 1에서 설명한 EL층의 구조와 같을 수 있다.
또한, 복수의 EL층(제 1 EL층(202(1))과 제 2 EL층(202(2))) 사이에 전하 발생층(205)이 제공된다. 전하 발생층(205)은 제 1 전극(201)과 제 2 전극(204) 사이에 전압을 인가하였을 때, 한쪽 EL층에 전자를 주입하고 다른 쪽 EL층에 정공을 주입하는 기능을 갖는다. 본 실시형태에서는, 제 1 전극(201)의 전위가 제 2 전극(204)보다 높게 되도록 전압을 인가하면, 전하 발생층(205)은 제 1 EL층(202(1))에 전자를 주입하고 제 2 EL층(202(2))에 정공을 주입한다.
또한 광 추출 효율의 관점에서, 전하 발생층(205)은 가시광을 투과시키는 특성을 갖는(구체적으로는, 전하 발생층(205)은 40% 이상의 가시광 투과율을 갖는) 것이 바람직하다. 전하 발생층(205)은 제 1 전극(201) 또는 제 2 전극(204)보다 도전율이 낮아도 제대로 기능한다.
전하 발생층(205)은 전자 억셉터(억셉터)가 정공 수송 재료에 첨가된 구조나 전자 도너(도너)가 전자 수송 재료에 첨가된 구조 중 어느 쪽을 가져도 좋다. 또는, 이들 구조 양쪽이 적층되어도 좋다.
정공 수송 재료에 전자 억셉터가 첨가된 구조의 경우, 정공 수송 재료로서는, 예를 들어, NPB, TPD, TDATA, MTDATA, 또는 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물을 사용할 수 있다. 여기에 열거한 물질은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 다만, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높기만 하면, 여기에 열거한 재료 이외의 어느 물질을 사용하여도 좋다.
전자 억셉터의 예에는, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 및 클로라닐이 포함된다. 전이 금속 산화물을 들 수도 있다. 또한, 주기율표의 4족~8족에 속하는 금속의 산화물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 및 산화 레늄은 그 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 이들 중에서도, 산화 몰리브데넘은 대기 중에서 안정적이고, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 특히 바람직하다.
한편, 전자 수송 재료에 전자 도너가 첨가된 구조의 경우에는, 전자 수송 재료로서는, 예를 들어, Alq, Almq3, BeBq2, 또는 BAlq 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 복합체를 사용할 수 있다. 또는, Zn(BOX)2 또는 Zn(BTZ)2 등 옥사졸계 리간드 또는 싸이아졸계 리간드를 갖는 금속 복합체를 사용할 수 있다. 또는, 이러한 금속 복합체에 더하여 PBD, OXD-7, TAZ, BPhen, 또는 BCP 등을 사용할 수 있다. 여기에 열거한 재료는 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 다만, 정공 수송성보다 전자 수송성이 높기만 하면, 여기에 열거한 재료 이외의 어느 물질을 사용하여도 좋다.
전자 도너로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 주기율표의 2족 및 13족에 속하는 금속, 또는 그 산화물이나 탄산염을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 리튬(Li), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 이터븀(Yb), 인듐(In), 산화 리튬, 또는 탄산 세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또는, 테트라싸이아나프타센 등의 유기 화합물을 전자 도너로서 사용하여도 좋다.
또한, 상술한 재료 중 어느 것을 사용하여 전하 발생층(205)을 형성하면, EL층의 적층에 의하여 일어나는 구동 전압 상승을 억제할 수 있다.
본 실시형태에서는 2개의 EL층을 포함하는 발광 소자에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이 n개의 EL층(202(1)∼202(n))(n은 3 이상)이 적층된 발광 소자에 마찬가지로 적용할 수 있다. 본 실시형태에 따른 발광 소자와 같이 한 쌍의 전극 사이에 복수의 EL층을 포함하는 경우, EL층들 사이에 전하 발생층(205(1)~205(n-1))을 제공함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지하면서 고휘도 영역에서의 발광을 얻을 수 있다. 전류 밀도를 낮게 유지할 수 있기 때문에, 소자는 긴 수명을 가질 수 있다. 상기 발광 소자를 조명에 적용하면, 전극 재료의 저항으로 인한 전압 강하를 억제할 수 있어, 대면적에서의 균일한 발광을 초래한다. 또한, 낮은 전압으로 구동할 수 있는 저소비 전력 발광 장치를 실현할 수 있다.
EL층들의 상이한 발광색을 갖는 경우, 발광 소자 전체로부터 원하는 발광색을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 EL층을 갖는 발광 소자에 있어서, 제 1 EL층의 발광색과 제 2 EL층의 발광색을 보색으로 함으로써, 발광 소자 전체로서 백색 광을 발하는 발광 소자를 얻을 수도 있다. 또한, '보색'이란, 혼합하면 무채색을 생성하는 색들을 말한다. 즉, 발광 물질로부터 얻어진 광과, 보색의 광을 혼합하면, 백색 발광을 얻을 수 있다.
3개의 EL층을 갖는 발광 소자에 대해서도 마찬가지이다. 예를 들어, 제 1 EL층의 발광이 적색(예를 들어 발광 스펙트럼이 580nm~680nm에 피크를 가짐)이고 제 2 EL층의 발광이 녹색(예를 들어 발광 스펙트럼이 500nm~560nm에 피크를 가짐)이고 제 3 EL층의 발광이 청색(예를 들어 발광 스펙트럼이 400nm~480nm에 피크를 가짐)일 때, 발광 소자 전체로서 백색 발광을 제공할 수 있다.
상술한 발광 소자를 포함하는 발광 장치로서, 패시브 매트릭스 발광 장치 및 액티브 매트릭스 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한, 마이크로캐비티 구조의 발광 장치를 제작할 수 있다. 이들 발광 장치 각각은 본 발명의 일 형태이다.
또한 액티브 매트릭스 발광 장치를 제작하는 경우에 트랜지스터(FET)의 구조에 특별한 한정은 없다. 예를 들어, 스태거 FET 또는 역스태거 FET를 적절히 사용할 수 있다. FET 기판 위에 형성되는 구동 회로는 n형 FET 및 p형 FET의 양쪽, 또는 n형 FET 및 p형 FET 중 한쪽만을 사용하여 형성되어도 좋다. 또한, FET에 사용되는 반도체막의 결정성에 특별한 한정은 없다. 예를 들어, 비정질 반도체막 및 결정성 반도체막 중 어느 것이나 사용할 수 있다. 반도체 재료의 예에는 13족 반도체(예를 들어 갈륨), 14족 반도체(예를 들어 실리콘), 화합물 반도체(산화물 반도체를 포함함), 및 유기 반도체가 포함된다.
본 실시형태에서 설명한 구조는 다른 실시형태에서 설명하는 구조 중 어느 것과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서 설명하는 발광 장치는, 한 쌍의 전극 사이에서의 광 공진 효과를 이용한 미소광 공진기(마이크로캐비티) 구조를 갖는다. 발광 장치는, 도 3에 도시된 바와 같이 한 쌍의 전극(반사 전극(301) 및 반투과·반반사(transflective) 전극(302)) 사이에 적어도 EL층(305)을 각각 갖는 복수의 발광 소자를 포함한다. EL층(305)은 발광 영역으로서 기능하는 발광층(304)을 적어도 포함하고, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 및 전하 발생층 등을 더 포함하여도 좋다.
본 실시형태에서 설명하는 발광 장치는, 도 3에 도시된 바와 같이 2종류의 발광 소자(제 1 발광 소자(310P) 및 제 2 발광 소자(310Q))를 포함한다.
제 1 발광 소자(310P)는 제 1 투명 도전층(303a), 발광층(304)을 부분적으로 포함하는 EL층(305), 및 반투과·반반사 전극(302)이 반사 전극(301) 위에 이 순서대로 적층된 구조를 갖는다. 제 2 발광 소자(310Q)는 제 2 투명 도전층(303b), 발광층(304)을 부분적으로 포함하는 EL층(305), 및 반투과·반반사 전극(302)이 반사 전극(301) 위에 이 순서대로 적층된 구조를 갖는다.
반사 전극(301), EL층(305), 및 반투과·반반사 전극(302)은 본 실시형태에서의 2종류의 발광 소자에 공통된다. 발광층(304)은 제 1 파장 영역에 피크를 갖는 광(λP)을 발하는 층과, 제 2 파장 영역에 피크를 갖는 광(λQ)을 발하는 층의 적층 구조를 갖는다. 이 경우, 상술한 파장은 λQ<λP의 관계를 만족시킨다.
각 발광 소자는 반사 전극(301)과 반투과·반반사 전극(302) 사이에 EL층(305)이 제공된 구조를 갖는다. EL층(305)에 포함되는 발광층들로부터 모든 방향으로 사출되는 광이, 미소광 공진기(마이크로캐비티)로서 기능하는 반사 전극(301) 및 반투과·반반사 전극(302)에 의하여 공진된다.
또한 반사 전극(301)은 반사성을 갖는 도전 재료를 사용하여, 가시광 반사율이 40%~100%, 바람직하게는 70%~100%이며 저항률이 1×10- 2Ωcm 이하인 막으로 형성된다. 또한, 반투과·반반사 전극(302)은 반사성을 갖는 도전 재료 및 투광성을 갖는 도전 재료를 사용하여, 가시광 반사율이 20%~80%, 바람직하게는 40%~70%이며 저항률이 1×10-2Ωcm 이하인 막으로 형성된다.
제 1 투명 도전층(303a) 및 제 2 투명 도전층(303b)이 상이한 두께로 형성됨으로써, 2종류의 발광 소자는 반사 전극(301)과 반투과·반반사 전극(302) 사이의 광학 거리가 서로 상이하게 된다. 이로써, 반사 전극(301)과 반투과·반반사 전극(302)에서 공진되지 않는 파장의 광을 약화시키면서, 이들 사이에서 공진되는 파장의 광을 강화시킬 수 있어, 발광 소자에 따라 상이한 파장의 광을 추출할 수 있다.
또한, 제 1 발광 소자(310P)에서 반사 전극(301)으로부터 반투과·반반사 전극(302)까지의 총 두께(총 광학 두께)를 mλP/2(m은 자연수)로 하고, 제 2 발광 소자(310Q)에서 반사 전극(301)으로부터 반투과·반반사 전극(302)까지의 총 두께를 mλQ/2(m은 자연수)로 한다.
이런 식으로, EL층(305)에 포함되는 제 1 발광층(304P)으로부터 사출되는 광(λP)이 제 1 발광 소자(310P)로부터 주로 추출되고, EL층(305)에 포함되는 제 2 발광층(304Q)으로부터 사출되는 광(λQ)이 제 2 발광 소자(310Q)로부터 주로 추출된다. 또한 각 발광 소자로부터 추출되는 광은 반투과·반반사 전극(302) 측으로부터 사출된다.
또한 엄밀하게 말하면, 반사 전극(301)으로부터 반투과·반반사 전극(302)까지의 총 두께는 반사 전극(301)의 반사 영역으로부터 반투과·반반사 전극(302)의 반사 영역까지의 총 두께로 할 수 있다. 그러나, 반사 전극(301) 및 반투과·반반사 전극(302)의 반사 영역의 위치를 정확히 결정하는 것은 어렵기 때문에, 반사 영역이 반사 전극(301) 및 반투과·반반사 전극(302)의 어디에 설치되어도 상술한 효과를 충분히 얻을 수 있다고 추정한다.
또한, 제 1 발광 소자(310P)에서, 반사 전극(301)과 제 1 발광층(304P) 사이의 광학 거리를 원하는 두께((2m'+1)λP/4, m'은 자연수)로 조절함으로써, 제 1 발광층(304P)으로부터 사출되는 광을 증폭시킬 수 있다.
또한 엄밀하게 말하면, 반사 전극(301)과 제 1 발광층(304P) 사이의 광학 거리를 반사 전극(301)의 반사 영역과 제 1 발광층(304P)의 발광 영역 사이의 광학 거리로 할 수 있다. 그러나, 반사 전극(301)의 반사 영역 및 제 1 발광층(304P)의 발광 영역의 위치를 정확히 결정하기 어렵기 때문에, 발광 영역이 제 1 발광층(304P)의 어디에 설치되어도 상술한 효과를 충분히 얻을 수 있다고 추정한다.
또한, 제 2 발광 소자(310Q)에서, 반사 전극(301)과 제 2 발광층(304Q) 사이의 광학 거리를 원하는 두께((2m''+1)λQ/4, m''은 자연수)로 조절함으로써, 제 2 발광층(304Q)으로부터 사출되는 광을 증폭시킬 수 있다.
또한 엄밀하게 말하면, 반사 전극(301)과 제 2 발광층(304Q) 사이의 광학 거리를 반사 전극(301)의 반사 영역과 제 2 발광층(304Q)의 발광 영역 사이의 광학 거리로 할 수 있다. 그러나, 반사 전극(301)의 반사 영역 및 제 2 발광층(304Q)의 발광 영역의 위치를 정확히 결정하기 어렵기 때문에, 발광 영역이 제 2 발광층(304Q)의 어디에 설치되어도 상술한 효과를 충분히 얻을 수 있다고 추정한다.
상술한 구조의 발광 소자는 EL층에 복수의 발광층을 포함하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들어, 실시형태 2에서 설명한 탠덤 발광 소자의 구조와 조합시킬 수 있고, 이 경우에는 하나의 발광 소자가 전하 발생층을 개재한 복수의 EL층을 포함하고, 각 EL층에 하나 이상의 발광층이 형성된다.
본 실시형태에서 설명한 발광 장치는 마이크로캐비티 구조를 갖는다. 발광 소자들이 같은 EL층을 갖더라도 발광 소자에 따라 상이한 파장의 광을 추출할 수 있어, 복수의 색을 위한 발광 소자들을 형성할 필요는 없다. 따라서, 상술한 구조는, 높은 해상도의 표시 등을 실현하기가 쉽기 때문에 풀 컬러 표시에 유리하다. 또한 착색층(컬러 필터)과의 조합도 가능하다. 또한, 소정의 파장의 앞 방향으로의 발광 강도를 높일 수 있어, 소비 전력을 저감시킬 수 있다. 상술한 구조는, 3색 이상의 화소를 포함하는 컬러 디스플레이(화상 표시 장치)에 적용되는 경우에 특히 유용하지만, 조명 등에 적용될 수도 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 포함하는 발광 장치에 대하여 설명한다.
발광 장치는 패시브 매트릭스 발광 장치 또는 액티브 매트릭스 발광 장치일 수 있다. 또한, 본 실시형태에서 설명하는 발광 장치에, 다른 실시형태에 설명한 발광 소자들 중 어느 것을 사용할 수 있다.
본 실시형태에서는 액티브 매트릭스 발광 장치에 대하여 도 4의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다.
또한, 도 4의 (A)는 발광 장치를 도시한 상면도이고, 도 4의 (B)는 도 4의 (A)의 쇄선 A-A'를 따른 단면도이다. 본 실시형태에 따른 액티브 매트릭스 발광 장치에서는, 화소부(402), 구동 회로부(소스선 구동 회로)(403), 및 구동 회로부(게이트선 구동 회로)(404)(404a 및 404b)가 소자 기판(401) 위에 제공된다. 화소부(402), 구동 회로부(404), 및 구동 회로부(404)는 실란트(405)로 소자 기판(401)과 밀봉 기판(406) 사이에 밀봉된다.
또한, 외부 입력 단자를 접속시키기 위한 리드 배선(407)이 소자 기판(401) 위에 제공된다. 외부 입력 단자를 통하여, 신호(예를 들어, 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 또는 리셋 신호) 또는 전위가 외부로부터 구동 회로부(403) 및 구동 회로부(404)로 전송된다. 여기서, 외부 입력 단자의 예로서 FPC(flexible printed circuit)(408)가 제공된다. 여기서는 FPC만을 도시하였지만, FPC에 프린트 배선판(PWB)이 제공되어도 좋다. 본 명세서에서 발광 장치는, 발광 장치 본체뿐만 아니라, FPC 또는 PWB가 제공된 발광 장치도 그 범주에 포함한다.
다음에, 단면 구조에 대하여 도 4의 (B)를 참조하여 설명한다. 소자 기판(401) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되는데, 여기서는 소스선 구동 회로인 구동 회로부(403) 및 화소부(402)를 도시하였다.
구동 회로부(403)의 일례로서, FET(409) 및 FET(410)가 조합된다. 또한 구동 회로부(403)는 같은 도전형을 갖는 트랜지스터들(n채널 트랜지스터 또는 p채널 트랜지스터)을 포함하는 회로 또는 n채널 트랜지스터 및 p채널 트랜지스터를 포함하는 CMOS 회로로 형성되어도 좋다. 본 실시형태에서는, 구동 회로가 기판과 통합되지만, 구동 회로는 반드시 기판 위에 형성될 필요는 없고, 기판 외부에 형성되어도 좋다.
화소부(402)는 스위칭 FET(411), 전류 제어 FET(412), 및 전류 제어 FET(412)의 배선(소스 전극 또는 드레인 전극)에 전기적으로 접속된 제 1 전극(양극)(413)을 각각 포함하는 복수의 화소를 포함한다. 본 실시형태에서, 화소부(402)는 2개의 FET, 스위칭 FET(411), 및 전류 제어 FET(412)를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 화소부(402)는 예를 들어 3개 이상의 FET 및 용량 소자를 조합하여 포함하여도 좋다.
FET(409, 410, 411 및 412)로서는, 예를 들어 스태거 트랜지스터 또는 역 스태거 트랜지스터를 사용할 수 있다. FET(409, 410, 411 및 412)에 사용할 수 있는 반도체 재료의 예에는 13족 반도체(예를 들어 갈륨), 14족 반도체(예를 들어 실리콘), 화합물 반도체, 산화물 반도체, 유기 반도체가 포함된다. 또한, 반도체 재료의 결정성에 특별한 한정은 없지만, 비정질 반도체 또는 결정성 반도체를 사용할 수 있다. 특히, FET(409, 410, 411 및 412)에 산화물 반도체를 사용하는 것이 바람직하다. 산화물 반도체의 예에는 In-Ga 산화물 및 In-M-Zn 산화물(M은 Al, Ga, Y, Zr, La, Ce, 또는 Nd)이 포함된다. 에너지 갭이 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 더 바람직하게는 3eV 이상인 산화물 반도체를 FET(409, 410, 411 및 412)에 사용함으로써, 트랜지스터의 오프 전류를 저감시킬 수 있다.
제 1 전극(413)의 단부를 덮도록 절연체(414)가 형성된다. 본 실시형태에서, 절연체(414)는 포지티브 감광성 아크릴 수지를 사용하여 형성된다. 본 실시형태에서는 제 1 전극(413)이 양극으로서 사용된다.
절연체(414)는 곡률을 갖는 곡면을 그 상단부 또는 하단부에 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 절연체(414) 위에 형성되는 막과의 양호한 피복성이 제공된다. 절연체(414)는, 예를 들어 네거티브 감광성 수지나 포지티브 감광성 수지의 어느 쪽을 사용하여 형성될 수 있다. 절연체(414)의 재료는 유기 화합물에 한정되지 않고, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 또는 질화 실리콘 등의 무기 화합물을 사용할 수도 있다.
제 1 전극(양극)(413) 위에는 EL층(415) 및 제 2 전극(음극)(416)이 형성된다. EL층(415)은 실시형태 1에서 나타낸 적층 구조를 갖는 발광층을 적어도 포함한다. EL층(415)에서 발광층에 더하여, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 및 전하 발생층 등이 적절히 제공될 수 있다.
발광 소자(417)는, 제 1 전극(양극)(413), EL층(415), 및 제 2 전극(음극)(416)의 적층으로 형성된다. 제 1 전극(양극)(413), EL층(415), 및 제 2 전극(음극)(416)에는, 실시형태 1에서 설명한 재료를 사용할 수 있다. 도시되지 않았지만, 제 2 전극(음극)(416)은 외부 입력 단자인 FPC(408)에 전기적으로 접속된다.
도 4의 (B)의 단면도에는 하나의 발광 소자(417)만을 도시하였지만, 화소부(402)에는 복수의 발광 소자가 매트릭스로 배열된다. 화소부(402)에 3종류의 발광(R, G, 및 B)을 제공하는 발광 소자를 선택적으로 형성함으로써, 풀 컬러 표시가 가능한 발광 장치를 제작할 수 있다. 3종류의 발광(R, G, 및 B)을 제공하는 발광 소자 외에, 예를 들어 백색(W), 황색(Y), 마젠타(M), 및 시안(C)의 광을 발하는 발광 소자가 형성되어도 좋다. 3종류의 발광(R, G, 및 B)을 제공하는 발광 소자에 더하여 여러 가지 발광을 제공하는 상술한 발광 소자가 제공되면, 예를 들어 색 순도를 더 높게 하고, 소비 전력을 더 낮게 하는 등을 달성할 수 있다. 또는 풀 컬러 표시가 가능한 발광 장치를 컬러 필터와 조합함으로써 제공하여도 좋다.
또한, 밀봉 기판(406)은 실란트(405)로 소자 기판(401)에 접합됨으로써, 소자 기판(401), 밀봉 기판(406), 및 실란트(405)로 둘러싸인 공간(418)에 발광 소자(417)가 제공된다. 또한 공간(418)은 불활성 가스(질소 및 아르곤 등) 또는 실란트(405)로 채워져도 좋다.
실란트(405)에는 에폭시계 수지 또는 글라스 프릿이 사용되는 것이 바람직하다. 이런 재료는 가능한 한 수분 및 산소를 투과시키지 않는 것이 바람직하다. 밀봉 기판(406)으로서 유리 기판, 석영 기판, 또는 FRP(fiber-reinforced plastic), PVF(poly(vinyl fluoride)), 폴리에스터, 또는 아크릴 등으로 형성된 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 실란트로서 글라스 프릿이 사용되는 경우에는, 높은 접착성을 위하여 소자 기판(401) 및 밀봉 기판(406)은 유리 기판인 것이 바람직하다.
상술한 식으로 액티브 매트릭스 발광 장치를 얻을 수 있다.
본 실시형태에서 설명한 구조는 다른 실시형태에서 설명하는 구조 중 어느 것과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 발광 장치를 사용하여 완성된 다양한 전자 기기의 예에 대하여 도면 5의 (A)~(D)를 참조하여 설명한다. 이 발광 장치는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 사용하여 제작된다.
상기 발광 장치를 포함하는 전자 기기의 예에는 텔레비전 장치(TV 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라 및 디지털 비디오 카메라 등의 카메라, 디지털 포토 프레임, 휴대 전화(이동 전화 또는 이동 전화기라고도 함), 휴대용 게임기, 휴대용 정보 단말, 음향 재생 장치, 및 파친코 기기 등의 대형 게임기가 포함된다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 도 5의 (A)~(D)에 도시하였다.
도 5의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 도시한 것이다. 텔레비전 장치(7100)에서, 하우징(7101)에 표시부(7103)가 제공된다. 표시부(7103)에 화상을 표시할 수 있고, 발광 장치를 표시부(7103)에 사용할 수 있다. 또한, 여기서는 스탠드(7105)에 의하여 하우징(7101)이 지탱된다.
텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)의 조작 스위치 또는 독립된 리모트 컨트롤러(7110)에 의하여 조작할 수 있다. 리모트 컨트롤러(7110)의 조작 키(7109)에 의하여, 채널 및 음량을 제어할 수 있고, 표시부(7103)에 표시되는 화상을 제어할 수 있다. 또한, 리모트 컨트롤러(7110)에는, 상기 리모트 컨트롤러(7110)로부터 출력된 데이터를 표시하기 위한 표시부(7107)가 제공되어도 좋다.
또한 텔레비전 장치(7100)에는 수신기 및 모뎀 등이 제공된다. 수신기를 사용하여, 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한, 텔레비전 장치는 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속됨으로써 한 방향(송신기로부터 수신기로) 또는 두 방향(송신기와 수신기 사이 또는 수신기들 사이)의 정보 통신을 수행할 수 있다.
도 5의 (B)는 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 및 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함하는 컴퓨터를 도시한 것이다. 또한, 이 컴퓨터는 발광 장치를 표시부(7203)에 사용하여 제작될 수 있다.
도 5의 (C)는 하우징(7302), 표시 패널(7304), 조작 버튼(7311 및 7312), 접속 단자(7313), 밴드(7321), 및 클래스프(clasp)(7322) 등을 포함하는 스마트 워치를 도시한 것이다.
베젤로서 기능하는 하우징(7302)에 탑재된 표시 패널(7304)은 비직사각형 표시 영역을 포함한다. 표시 패널(7304)은 시간을 나타내는 아이콘(7305) 및 다른 아이콘(7306) 등을 표시할 수 있다.
도 5의 (C)에 도시된 스마트 워치는 다양한 기능, 예를 들어 다양한 정보(예를 들어 정지 화상, 동영상, 및 텍스트 화상)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 및 시간 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 무선 통신 기능으로 다양한 컴퓨터 네트워크에 접속되는 기능, 무선 통신 기능으로 다양한 데이터를 송신 및 수신하는 기능, 및 기록 매체에 저장된 프로그램 또는 데이터를 판독하고 그 프로그램 또는 데이터를 표시부에 표시하는 기능을 가질 수 있다.
하우징(7302)은 스피커, 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기(magnetism), 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 갖는 센서), 및 마이크로폰 등을 포함할 수 있다. 또한, 스마트 워치는 발광 장치를 표시 패널(7304)에 사용하여 제작될 수 있다.
도 5의 (D)는 휴대 전화(예를 들어, 스마트폰)의 일례를 도시한 것이다. 휴대 전화(7400)는 표시부(7402)가 제공된 하우징(7401), 마이크로폰(7406), 스피커(7405), 카메라(7407), 외부 접속부(7404), 및 조작 버튼(7403) 등을 포함한다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자가 플렉시블 기판 위에 형성되는 경우, 도 5의 (D)에 도시된 바와 같은 곡면을 갖는 표시부(7402)에 상기 발광 소자를 사용할 수 있다.
도 5의 (D)에 도시된 휴대 전화(7400)의 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치하면, 휴대 전화(7400)에 데이터를 입력할 수 있다. 또한, 전화를 걸거나 이메일을 작성하는 등의 조작은, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치하여 수행할 수 있다.
표시부(7402)의 모드는 주로 3가지 화면 모드가 있다. 제 1 모드는 주로 화상을 표시하기 위한 표시 모드이다. 제 2 모드는 주로 텍스트 등의 데이터를 입력하기 위한 입력 모드이다. 제 3 모드는 표시 모드 및 입력 모드의 2개의 모드가 조합된 표시 및 입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나 또는 이메일을 작성하는 경우에는 표시부(7402)에 대하여, 주로 글자를 입력하기 위한 글자 입력 모드를 선택하여, 화면에 표시된 글자를 입력할 수 있다. 이 경우, 표시부(7402)의 화면의 대부분에 키보드 또는 번호 버튼을 표시하는 것이 바람직하다.
휴대 전화(7400) 내부에 자이로 센서 또는 가속도 센서 등의 검출 장치를 제공하면, 휴대 전화(7400)의 방향(휴대 전화가 수평으로 놓여 있는지 또는 수직으로 놓여 있는지)을 알아냄으로써 표시부(7402)의 화면 상의 표시를 자동적으로 바꿀 수 있다.
화면 모드는 표시부(7402)를 터치하거나 또는 하우징(7401)의 버튼(7403)을 조작하여 바뀐다. 화면 모드는 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환될 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시되는 화상의 신호가 동영상 데이터의 신호이면 화면 모드는 표시 모드로 전환된다. 신호가 텍스트 데이터의 신호이면 화면 모드는 입력 모드로 전환된다.
또한, 입력 모드에 있어서, 표시부(7402)에서의 광 센서에 의하여 검출되는 신호가 검출되면서 표시부(7402)의 터치에 의한 입력이 일정 기간 동안 수행되지 않으면, 입력 모드로부터 표시 모드로 전환되도록 화면 모드를 제어하여도 좋다.
표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능하여도 좋다. 예를 들어, 표시부(7402)를 손바닥 또는 손가락으로 터치하여, 장문 또는 지문 등의 화상을 촬영함으로써, 개인 인증을 수행할 수 있다. 또한, 근적외광을 발하는 백라이트 또는 센싱 광원을 표시부에 제공하면, 손가락 정맥 또는 손바닥 정맥 등의 화상을 촬영할 수 있다.
또한, 휴대 전화(예를 들어, 스마트폰)의 또 다른 구조인 도 5의 (D'-1) 또는 (D'-2)에 도시된 구조를 갖는 휴대 전화에 상기 발광 장치를 사용할 수 있다.
또한, 도 5의 (D'-1) 또는 (D'-2)에 도시된 구조의 경우, 텍스트 데이터 또는 화상 데이터 등을 하우징(7500(1) 및 7500(2))의 제 1 화면(7501(1) 및 7501(2))과 아울러 제 2 화면(7502(1) 및 7502(2))에도 표시할 수 있다. 이러한 구조에 의하여, 휴대 전화가 사용자의 가슴 포켓에 놓아진 상태로, 제 2 화면(7502(1) 및 7502(2))에 표시된 텍스트 데이터 또는 화상 데이터 등을 사용자가 쉽게 볼 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 하여, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 포함하는 발광 장치를 사용하여 전자 기기를 얻을 수 있다. 또한, 상기 발광 장치는 본 실시형태에서 설명한 전자 기기에 한정되지 않으며 다양한 분야의 전자 기기에 사용할 수 있다.
본 실시형태에서 설명한 구조는 다른 실시형태에서 설명하는 구조 중 어느 것과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 조명 장치의 예에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다. 각 조명 장치는, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 포함하는 발광 장치를 사용한다.
도 6은 상기 발광 장치를 실내 조명 장치(8001)로서 사용한 일례를 도시한 것이다. 상기 발광 장치는 대면적으로 할 수 있기 때문에, 대면적의 조명 장치에 사용할 수 있다. 또한, 곡면을 갖는 하우징을 사용함으로써 발광 영역이 곡면을 갖는 조명 장치(8002)를 얻을 수도 있다. 본 실시형태에서 설명하는 발광 장치에 포함되는 발광 소자는 박막 형태이며, 이로써 하우징을 더 자유롭게 설계할 수 있다. 그러므로, 조명 장치는 다양한 방법으로 정교하게 설계할 수 있다. 또한, 방의 벽에 대형 조명 장치(8003)를 제공하여도 좋다.
발광 장치를 테이블의 표면에 사용하면, 테이블로서의 기능을 갖는 조명 장치(8004)를 얻을 수 있다. 다른 가구의 일부로서 발광 장치를 사용하면, 가구로서 기능하는 조명 장치를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 발광 장치를 포함하는 다양한 조명 장치를 얻을 수 있다. 또한, 이들 조명 장치도 본 발명의 형태이다.
본 실시형태에서 설명한 구조는 다른 실시형태에서 설명하는 구조 중 어느 것과 적절히 조합할 수 있다.
(실시예)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자 1 및 발광 소자 2, 및 비교를 위한 비교 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4를 제작하였다. 소자 구조에 대하여 도 7을 참조하여 자세히 설명한다. 본 실시예에서의 발광 소자는 실시형태 2에서 설명한 탠덤 구조와 실시형태 3에서 설명한 마이크로캐비티 구조를 조합한 구조를 갖는다. 본 실시예에 사용되는 재료의 화학식을 아래에 나타낸다.
≪발광 소자 1 및 2, 및 비교 발광 소자 3 및 4의 제작≫
본 실시예에서는, 적색의 광을 발하는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 3을 도 7의 왼쪽에 나타내고, 녹색의 광을 발하는 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 4를 도 7의 오른쪽에 나타낸다. 또한 이들 발광 소자 모두가 제 2 전극(4003) 측으로부터 광이 사출되는 구조를 갖는다.
발광 소자 1 및 2에서, 제 2 EL층(4002b)의 발광층(4013(b2))에는 같은 재료가 사용된다. 또한, 비교 발광 소자 3 및 4에서 제 2 EL층(4002b)의 발광층(4013(b2))의 재료는 같지만, 발광 소자 1 및 2에 사용되는 재료와는 상이하다. 도 7의 왼쪽에 나타낸 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 3은 적색 발광이 얻어지도록 광학적으로 조정된다. 도 7의 오른쪽에 나타낸 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 4는 녹색 발광이 얻어지도록 광학적으로 조정된다. 따라서, 도 7의 왼쪽의 제 1 전극(4001)은 도 7의 오른쪽의 제 1 전극(4101)과는 상이한 구조를 갖는다. 또한 그 외의 공통의 구조는 도 7에서 같은 부호에 의하여 나타낸다.
발광 소자 1 및 2에 관해서는, 우선 유리 기판(4000) 위에 스퍼터링법에 의하여 알루미늄(Al)과 니켈(Ni)과 란타넘(La)의 합금막(Al-Ni-La 합금막)을 두께 200nm로 성막하고, 스퍼터링법에 의하여 Ti의 막을 두께 6nm로 성막하고 나서, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)의 막을 스퍼터링법에 의하여 성막하였다. 비교 발광 소자 3 및 4에 관해서는, 유리 기판(4000) 위에 스퍼터링법에 의하여 알루미늄(Al)과 타이타늄(Ti)의 합금막(Al-Ti 합금막)을 두께 200nm로 성막하고, 스퍼터링법에 의하여 Ti의 막을 두께 6nm로 성막하고 나서, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)의 막을 스퍼터링법에 의하여 성막하였다. 이 경우, ITSO막의 두께는 발광 소자 1에서는 75nm로 하고, 발광 소자 2에서는 40nm로 하고, 비교 발광 소자 3에서는 80nm로 하고, 비교 발광 소자 4에서는 40nm로 하였다. 이로써, 발광 소자 1 및 2 및 비교 발광 소자 3 및 4의 양극으로서 기능하는 제 1 전극(4001 및 4101)을 형성하였다. 이때, Ti의 막은 부분적으로 또는 전체적으로 산화되어 산화 타이타늄을 포함한다. 또한, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다.
그리고, 기판(4000) 위에 발광 소자 1 및 2 및 비교 발광 소자 3 및 4를 형성하기 위한 전처리(pretreatment)로서, 기판의 표면을 물로 세정하고 200℃로 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 압력이 약 10-4Pa까지 감소된 진공 증착 장치 내로 기판을 이동하고, 진공 증착 장치의 가열실에서 170℃로 60분 동안의 진공 소성을 수행하고 나서, 기판(4000)을 약 30분 동안 냉각시켰다.
다음에, 제 1 전극(4001 및 4101)이 제공된 기판(4000)의 표면이 아래를 향하도록 진공 증착 장치에 제공된 홀더에 기판(4000)을 고정하였다. 본 실시예에서는, 진공 증착법에 의하여, 제 1 EL층(4002a)에 포함되는 제 1 정공 주입층(4011a), 제 1 정공 수송층(4012a), 발광층(A)(4013a), 제 1 전자 수송층(4014a), 및 제 1 전자 주입층(4015a)을 순차적으로 형성하고 나서, 전하 발생층(4004)을 형성하였다. 그 후, 제 2 EL층(4002b)에 포함되는 제 2 정공 주입층(4011b), 제 2 정공 수송층(4012b), 발광층(B)(4013(b1) 및 4013(b2)), 제 2 전자 수송층(4014b), 및 제 2 전자 주입층(4015b)을 순차적으로 형성하였다.
진공 증착 장치의 압력을 10-4Pa까지 감소시켰다. 그리고 발광 소자 1 및 2에 관해서는, 9-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]페난트렌(약칭: PcPPn) 및 산화 몰리브데넘을 질량비 1:0.5(PcPPn:산화 몰리브데넘)로 공증착함으로써, 제 1 전극(4001 및 4101) 위에 제 1 정공 주입층(4011a)을 형성하였다. 또한 발광 소자 1 및 2 각각에서 제 1 정공 주입층(4011a)의 두께는 10nm로 하였다. 비교 발광 소자 3 및 4에 관해서는, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA) 및 산화 몰리브데넘의 공증착(중량비 1:0.5)에 의하여 제 1 정공 주입층(4011a)을 형성하였다. 또한 제 1 정공 주입층(4011a)의 두께는 비교 발광 소자 3에서는 10nm로 하고, 비교 발광 소자 4에서는 13nm로 하였다.
그리고, PcPPn(약칭)의 증착에 의하여 제 1 정공 수송층(4012a)을 형성하였다. 제 1 정공 수송층(4012a)의 두께는 발광 소자 1 및 2 각각에서 15nm로 하고, 비교 발광 소자 3 및 4 각각에서 20nm로 하였다.
다음에, 제 1 정공 수송층(4012a) 위에 발광층(A)(4013a)을 형성하였다. 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA) 및 N,N '-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn)의 공증착(중량비 1:0.05(CzPA:1,6mMemFLPAPrn))에 의하여 발광층(A)(4013a)을 형성하였다. 발광층(A)(4013a)의 두께는 발광 소자 1 및 2 각각에서 25nm로 하고, 비교 발광 소자 3 및 4 각각에서 30nm로 하였다.
그 후, CzPA(약칭)를 막 두께 5nm로 증착하고 나서, 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 막 두께 15nm로 증착하여 발광층(A)(4013a) 위에 제 1 전자 수송층(4014a)을 형성하였다. 또한, 산화 리튬(Li2O)을 막 두께 0.1nm로 증착하여 제 1 전자 수송층(4014a) 위에 제 1 전자 주입층(4015a)을 형성하였다.
그리고, 구리 프탈로사이아닌(약칭: CuPc)을 막 두께 2nm로 증착하여 제 1 전자 주입층(4015a) 위에 전하 발생층(4004)을 형성하였다.
다음에, 발광 소자 1 및 2에 관해서는, 1,3,5-트라이(다이벤조싸이오펜-4-일)벤젠(약칭: DBT3P-II) 및 산화 몰리브데넘을 중량비 1:0.5(DBT3P-II:산화 몰리브데넘)로 공증착함으로써, 전하 발생층(4004) 위에 두께 12.5nm의 제 2 정공 주입층(4011b)을 형성하였다. 비교 발광 소자 3 및 4에 관해서는, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA) 및 산화 몰리브데넘을 중량비 1:0.5(PCzPA:산화 몰리브데넘)로 공증착함으로써, 두께 13nm의 제 2 정공 주입층(4011b)을 형성하였다.
그리고, 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP)을 막 두께 20nm로 증착하여 제 2 정공 수송층(4012b)을 형성하였다.
그 후, 제 2 정공 수송층(4012b) 위에 발광층(B)(제 1 발광층(4013(b1)) 및 제 2 발광층(4013(b2)))을 형성하였다.
발광 소자 1 및 2에 관해서는, 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), 및 (아세틸아세토네이토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)])의 공증착(중량비 0.8:0.2:0.06(2mDBTBPDBq-II:PCBBiF:[Ir(tBuppm)2(acac)]))에 의하여 제 1 발광층(4013(b1))을 두께 20nm로 형성하였다. 비교 발광 소자 3 및 4에 관해서는, 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 4,4'-다이(1-나프틸)-4"-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 및 (아세틸아세토네이토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)])의 공증착(중량비 0.8:0.2:0.06(2mDBTBPDBq-II:PCBNBB:[Ir(tBuppm)2(acac)]))에 의하여 제 1 발광층(4013(b1))을 두께 20nm로 형성하였다.
발광 소자 1 및 2에 관해서는, 2mDBTBPDBq-II(약칭) 및 비스{4,6-다이메틸-2-[5-(2,6-다이메틸페닐)-3-(3,5-다이메틸페닐)-2-피라지닐-κN]페닐-κC}(2,4-펜탄다이오네이토-κ2 O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-dmp)2(acac)])의 공증착(중량비 1:0.06(2mDBTBPDBq-II:[Ir(dmdppr-dmp)2(acac)]))에 의하여 제 2 발광층(4013(b2))을 두께 20nm로 형성하였다. 비교 소자 3 및 4에 관해서는, 2mDBTBPDBq-II 및 비스(2,3,5-트라이페닐피라지나네이토)(다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)])의 공증착(중량비 1:0.06(2mDBTBPDBq-II:[Ir(tppr)2(dpm)]))에 의하여 제 2 발광층(4013(b2))을 두께 20nm로 형성하였다.
다음에, 발광층(B)(4013b) 위에 제 2 전자 수송층(4014b)을 형성하였다.
발광 소자 1 및 2에 관해서는, 2mDBTBPDBq-II(약칭)를 막 두께 35nm로 증착하고 나서, BPhen(약칭)을 막 두께 15nm로 증착하여 제 2 전자 수송층(4014b)을 형성하였다. 비교 발광 소자 3 및 4에 관해서는, 2mDBTBPDBq-II(약칭)를 막 두께 15nm로 증착하고 나서, BPhen(약칭)을 막 두께 15nm로 증착하여 제 2 전자 수송층(4014b)을 형성하였다.
또한, 불화 리튬(LiF)을 막 두께 1nm로 증착하여 제 2 전자 수송층(4014b) 위에 제 2 전자 주입층(4015b)을 형성하였다.
마지막에, 제 2 전자 주입층(4015b) 위에 음극으로서 기능하는 제 2 전극(4003)을 형성하였다. 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)을 막 두께 15nm로 공증착(중량비 1:0.1)하고 나서, 인듐 주석 산화물(ITO)을 막 두께 70nm로 스퍼터링법에 의하여 형성함으로써, 제 2 전극(4003)을 얻었다. 또한 상술한 모든 증착 단계에서, 증착은 저항 가열법에 의하여 수행하였다.
표 1은 상술한 단계를 거쳐 얻어진 발광 소자 1 및 2 및 비교 발광 소자 3 및 4의 구조를 나타낸 것이다.
[표 1]
표 1에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 3 각각의 대향 기판에는 적색의 착색층(R)이 형성되고, 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 4의 대향 기판에는 녹색의 착색층(G)이 형성된다. 제작된 발광 소자 1 및 2 및 비교 발광 소자 3 및 4는, 공기에 노출되지 않도록, 질소 분위기를 포함하는 글로브 박스 내에서 이들 대향 기판에 접합됨으로써 밀봉되었다(구체적으로는, 소자의 외주(outer edge)에 실란트를 도포하고, 밀봉을 위하여 365nm의 파장을 갖는 자외광을 6J/cm2에서 조사하고 80℃로 1시간 동안 가열 처리하였다).
≪발광 소자 1 및 2 및 비교 발광 소자 3 및 4의 동작 특성≫
제작된 발광 소자 1 및 2 및 비교 발광 소자 3 및 4의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한 측정은 실온(온도가 25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
우선, 발광 소자 1 및 2 및 비교 발광 소자 3 및 4의 휘도-전류 효율 특성을 도 8에 나타내었다. 도 8에서, 세로축은 전류 효율(cd/A)를 나타내고, 가로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다.
표 2는 휘도 1000cd/m2 부근에서의 발광 소자 1 및 2 및 비교 발광 소자 3 및 4의 주요 특성의 초기값을 나타낸 것이다.
[표 2]
상술한 결과를 요약하면 다음과 같다. 본 실시예에서 제작된 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 3은, 양쪽 적색(R)의 광을 발하지만, 발광층(B)(4013b)의 제 2 발광층(4013)(b2)에 상이한 재료를 사용한다. 구체적으로는, 발광 소자 1에서 호스트 재료는 2mDBTBPDBq-II이고 게스트 재료는 [Ir(dmdppr-dmp)2(acac)]이다. 한편, 비교 발광 소자 3에서 호스트 재료는 발광 소자 1과 같지만, 게스트 재료는 [Ir(tppr)2(dpm)]이다. 또한 CV(cyclic voltammetry) 측정의 결과, 호스트 재료(2mDBTBPDBq-II)의 LUMO는 -2.94eV이고, 발광 소자 1의 게스트 재료([Ir(dmdppr-dmp)2(acac)])의 LUMO는 -2.91eV이고, 비교 발광 소자 3의 게스트 재료([Ir(tppr)2(dpm)])의 LUMO는 -3.05eV이었다. 따라서, 발광 소자 1의 경우에는 게스트 재료의 LUMO 준위가 호스트 재료의 LUMO 준위의 ±0.1eV 범위 내에 있지만, 비교 발광 소자 3의 경우에는 ±0.1eV 범위 내에 있지 않다. 이러한 LUMO 준위의 차이가 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 3의 전류 효율 특성의 차이에 영향을 미치는 것으로 생각된다.
양쪽이 녹색(G) 광을 발하는 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 4의 비교에서는, 표 2에 나타낸 바와 같이 발광 소자 2가 더 높은 전류 효율을 나타낸다. 또한, 발광 소자 1 및 2는 발광층(B)(4013b)의 제 2 발광층(4013(b2))에 같은 적색 발광을 나타내는 게스트 재료를 포함하고, 제 1 발광층(4013(b1))에 같은 녹색 발광을 나타내는 게스트 재료를 포함한다. 발광 소자 2의 전류 효율이 비교 발광 소자 4보다 높은 이유는 다음과 같다고 생각된다. 제 2 발광층(4013(b2))에 사용되는 호스트 재료 및 게스트 재료가 상술한 LUMO 준위의 관계를 갖기 때문에 적색 발광 소자의 전류 효율이 증가한다. 이것이, 제 2 발광층(4013(b2)) 위에 적층된 제 1 발광층(4013(b1))에서의 캐리어의 재결합 효율을 증가시킨다. 따라서, 녹색 발광 소자의 전류 효율도 증가한다.
상술한 바와 같이, 적색 발광 소자 및 녹색 발광 소자를, 착색층(컬러 필터)과 백색 발광 소자를 조합함으로써 얻을 때에, 녹색 발광에 기여할 수 없었던 적색 발광 재료만을 변경함으로써 적색 발광 소자뿐만 아니라 녹색 발광 소자의 전류 효율도 증가한다. 이런 현상은 일반적으로 예상할 수 없다. 즉, 이 현상은 본 발명의 구조의 현저한 효과이다.
따라서, 이들 발광 소자의 적절한 조합은 전류 효율이 높은 풀 컬러 또는 백색의 발광 장치를 제공할 것이다.
도 9는, 전류 밀도 2.5mA/cm2에서 전류가 흐르는 발광 소자 1 및 2 및 비교 발광 소자 3 및 4의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 1(R) 및 비교 발광 소자 3(R)의 발광 스펙트럼은 611nm 부근에 피크를 갖고, 발광 소자 2(G) 및 비교 발광 소자 4(G)의 발광 스펙트럼은 534nm 부근에 피크를 갖는다. 각 발광 소자의 발광은 발광층에 포함되는 인광성 유기 금속 이리듐 복합체에서 유래한다.
또한 양쪽이 적색의 광을 발하는 발광 소자 1 비교 발광 소자 3의 비교에서는 발광 소자 1의 스펙트럼이 비교 발광 소자 3의 스펙트럼보다 좁고, 양쪽이 녹색의 광을 발하는 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 4의 비교에서는 발광 소자 2의 스펙트럼이 비교 발광 소자 4의 스펙트럼보다 좁다. 이런 좁은 스펙트럼은 발광 소자 1 및 2의 전류 효율이 비교 발광 소자 3 및 4보다 높게 된다는 것도 가리킨다.
101: 양극, 102: 음극, 103: EL층, 104: 정공 주입층, 105: 정공 수송층, 106: 발광층, 106a: 제 1 발광층, 106b: 제 2 발광층, 107: 전자 수송층, 108: 전자 주입층, 109: 게스트 재료, 109a: 제 1 발광 재료, 109b: 제 2 발광 재료, 110: 호스트 재료, 201: 제 1 전극, 202(1): 제 1 EL층, 202(2): 제 2 EL층, 202(n-1): 제 (n-1)의 EL층, 202(n): 제 n의 EL층, 204: 제 2 전극, 205: 전하 발생층, 205(1): 제 1 전하 발생층, 205(2): 제 2 전하 발생층, 205(n-2): 제 (n-2)의 전하 발생층, 205(n-1): 제 (n-1)의 전하 발생층, 301: 반사 전극, 302: 반투과·반반사 전극, 303a: 제 1 투명 도전층, 303b: 제 2 투명 도전층, 304P: 제 1 발광층, 304Q: 제 2 발광층, 305: EL층, 310P: 제 1 발광 소자, 310Q: 제 2 발광 소자, 401: 소자 기판, 402: 화소부, 403: 구동 회로부(소스선 구동 회로), 404a, 404b: 구동 회로부(게이트선 구동 회로), 405: 실란트, 406: 밀봉 기판, 407: 배선, 408: FPC, 409: FET, 410: FET, 411: 스위칭 FET, 412: 전류 제어 FET, 413: 제 1 전극(양극), 414: 절연체, 415: EL층, 416: 제 2 전극(음극), 417: 발광 소자, 418: 공간, 4000: 기판, 4001: 전극, 4101: 전극, 4002a: EL층, 4002b: EL층, 4003: 전극, 4004: 전하 발생층, 4011a: 정공 주입층, 4011b: 정공 주입층, 4012a: 정공 수송층, 4012b: 정공 수송층, 4013a: 발광층(A), 4013b: 발광층(B), 4013(b1): 발광층(B); 제 1 발광층, 4013(b2): 발광층(B); 제 2 발광층, 4014a: 전자 수송층, 4014b: 전자 수송층, 4015a: 전자 주입층, 4015b: 전자 주입층, 7100: 텔레비전 장치, 7101: 하우징, 7103: 표시부, 7105: 스탠드, 7107: 표시부, 7109: 조작 키, 7110: 리모트 컨트롤러. 7201: 본체, 7202: 하우징, 7203: 표시부, 7204: 키보드, 7205: 외부 접속 포트, 7206: 포인팅 디바이스, 7302: 하우징, 7304: 표시 패널, 7305: 시각을 나타내는 아이콘, 7306: 다른 아이콘, 7311: 조작 버튼, 7312: 조작 버튼, 7313: 접속 단자, 7321: 밴드, 7322: 클래스프, 7400: 휴대 전화, 7401: 하우징, 7402: 표시부, 7403: 버튼, 7404: 외부 접속부, 7405: 스피커, 7406: 마이크로폰, 7407: 카메라, 7500(1), 7500(2): 하우징, 7501(1), 7501(2): 제 1 화면, 7502(1), 7502(2): 제 2 화면, 8001: 조명 장치, 8002: 조명 장치, 8003: 조명 장치, 8004: 조명 장치.
본 출원은 2014년 2월 21일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2014-031792의 일본 특허 출원에 기초하고, 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합된다.
본 출원은 2014년 2월 21일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2014-031792의 일본 특허 출원에 기초하고, 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합된다.
Claims (20)
- 발광 소자에 있어서,
양극과 음극 사이의 제 1 EL층을 포함하고,
상기 제 1 EL층은 제 1 발광층 및 제 2 발광층을 포함하고,
상기 제 1 발광층은 상기 음극과 상기 제 2 발광층 사이에 위치하고,
상기 제 1 발광층은 상기 제 2 발광층과 접하고,
상기 제 2 발광층의 발광 피크는 상기 제 1 발광층의 발광 피크보다 짧은 파장에 있고,
상기 제 1 발광층은 호스트 재료 및 게스트 재료를 포함하고,
상기 게스트 재료의 최저 비점유 분자 궤도 준위는 상기 호스트 재료의 최저 비점유 분자 궤도 준위의 ±0.1eV 범위 내에 있는, 발광 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 양극과 상기 음극 사이의 제 2 EL층; 및
상기 제 1 EL층과 상기 제 2 EL층 사이의 전하 발생층을 더 포함하는, 발광 소자. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 EL층은 상기 전하 발생층과 상기 음극 사이에 위치하는, 발광 소자. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 EL층은 상기 전하 발생층과 상기 양극 사이에 위치하는, 발광 소자. - 제 1 항에 있어서,
제 3 발광층을 더 포함하고,
상기 제 3 발광층은 상기 제 1 발광층과 상기 음극 사이에 위치하고,
상기 제 3 발광층은 상기 제 1 발광층과 접하고,
상기 제 2 발광층 및 상기 제 3 발광층은 같은 재료를 포함하는, 발광 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 발광층의 발광은 560nm~700nm의 파장에 피크를 갖고,
상기 제 2 발광층의 발광은 500nm~560nm의 파장에 피크를 갖는, 발광 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 게스트 재료는 인광성 유기 금속 이리듐 복합체인, 발광 소자. - 발광 장치에 있어서,
제 1 항에 따른 발광 소자; 및
FPC를 포함하는, 발광 장치. - 전자 기기에 있어서,
제 8 항에 따른 발광 장치; 및
조작 키, 스피커, 마이크로폰, 또는 외부 접속부를 포함하는, 전자 기기. - 조명 장치에 있어서,
제 8 항에 따른 발광 장치; 및
하우징을 포함하는, 조명 장치. - 발광 소자에 있어서,
양극과 음극 사이의 제 1 EL층을 포함하고,
상기 제 1 EL층은 제 1 발광층 및 제 2 발광층을 포함하고,
상기 제 1 발광층은 상기 음극과 상기 제 2 발광층 사이에 위치하고,
상기 제 1 발광층은 상기 제 2 발광층과 접하고,
상기 제 2 발광층의 발광 피크는 상기 제 1 발광층의 발광 피크보다 짧은 파장에 있고,
상기 제 1 발광층 및 상기 제 2 발광층은 같은 호스트 재료를 포함하고,
상기 제 1 발광층은 게스트 재료를 포함하고,
상기 게스트 재료의 최저 비점유 분자 궤도 준위는 상기 호스트 재료의 최저 비점유 분자 궤도 준위의 ±0.1eV 범위 내에 있는, 발광 소자. - 제 11 항에 있어서,
상기 양극과 상기 음극 사이의 제 2 EL층; 및
상기 제 1 EL층과 상기 제 2 EL층 사이의 전하 발생층을 더 포함하는, 발광 소자. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 EL층은 상기 전하 발생층과 상기 음극 사이에 위치하는, 발광 소자. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 EL층은 상기 전하 발생층과 상기 양극 사이에 위치하는, 발광 소자. - 제 11 항에 있어서,
제 3 발광층을 더 포함하고,
상기 제 3 발광층은 상기 제 1 발광층과 상기 음극 사이에 위치하고,
상기 제 3 발광층은 상기 제 1 발광층과 접하고,
상기 제 2 발광층 및 상기 제 3 발광층은 같은 재료를 포함하는, 발광 소자. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 발광층의 발광은 560nm~700nm의 파장에 피크를 갖고,
상기 제 2 발광층의 발광은 500nm~560nm의 파장에 피크를 갖는, 발광 소자. - 제 11 항에 있어서,
상기 게스트 재료는 인광성 유기 금속 이리듐 복합체인, 발광 소자. - 발광 장치에 있어서,
제 11 항에 따른 발광 소자; 및
FPC를 포함하는, 발광 장치. - 전자 기기에 있어서,
제 18 항에 따른 발광 장치; 및
조작 키, 스피커, 마이크로폰, 또는 외부 접속부를 포함하는, 전자 기기. - 조명 장치에 있어서,
제 18 항에 따른 발광 장치; 및
하우징을 포함하는, 조명 장치.
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