KR20180098543A - 발광 소자 및 표시 장치 - Google Patents

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KR20180098543A
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쇼지 수도
마사히로 카와무라
마사카즈 후나하시
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소니 주식회사
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Abstract

전류밀도에 의존한 색 변화가 생기기 어려운 구성을 갖는 발광 소자를 제공한다.
발광 소자는, 양극(51), 유기 재료로 이루어지고, 발광층을 구비한 유기층(70) 및 음극(52)이 적층된 구조를 가지며, 발광층은, 양극측부터 음극측에 걸쳐서, 다른 색을 발광하는 2 이상의 발광영역으로 구성되어 있고, 각 발광영역은, 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함하고, 음극에 가까운 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치는, 양극에 가까운 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치보다도 크다.

Description

발광 소자 및 표시 장치
본 개시는, 발광 소자 및 표시 장치에 관한 것이다.
근래, 액정 표시 장치에 대신하는 표시 장치로서, 유기 일렉트로루미네선스 소자(이하, 단지, 『유기 EL 소자』라고 약칭하는 경우가 있다)를 이용한 유기 일렉트로루미네선스 표시 장치(이하, 단지, 『유기 EL 표시 장치』라고 약칭하는 경우가 있다)가 주목되고 있다. 유기 EL 표시 장치는, 자발광형이고 소비 전력이 낮다는 특성을 갖고 있고, 또한, 고정밀도의 고속 비디오 신호에 대해서도 충분한 응답성을 갖는 것이라고 생각되고 있고, 실용화를 향한 개발, 상품화가 예의 진행되고 있다.
유기 EL 표시 장치에서는, 예를 들면, 하나의 화소를, 적색 발광층을 가지며, 적색을 발광하는 발광 소자로 구성된 부화소, 녹색 발광층을 가지며, 녹색을 발광하는 발광 소자로 구성된 부화소 및 청색 발광층을 가지며, 청색을 발광하는 발광 소자로 구성된 부화소의 3개의 부화소(발광 소자)로 구성함으로써, 고(高)콘트라스트, 또한, 높은 색 재현성을 실현하는 것이 가능하다. 한편, 고해상도화를 위해서는 화소 피치의 축소가 요구되는데, 화소 피치가 미세화함에 따라 하나의 화소를 이와 같은 3개의 부화소로 구성하는 것이 곤란해진다.
그래서, 전 화소에 걸쳐서 백색 발광층을 형성하고, 컬러 필터층을 이용하여 백색광을 착색하는 방법, 즉, 백색 발광층을 갖는 발광 소자(『백색 발광 소자』라고 부른다)와 적색 컬러 필터층과의 조합에 의한 적색 부화소(『적색 발광 소자』라고 부른다), 백색 발광 소자와 녹색 컬러 필터층과의 조합에 의한 녹색 부화소(『녹색 발광 소자』라고 부른다), 백색 발광 소자와 청색 컬러 필터층과의 조합에 의한 청색 부화소(『청색 발광 소자』라고 부른다)의 3개의 부화소(발광 소자)로부터 하나의 화소를 구성하는 기술의 개발이 진행되고 있다. 백색 발광층은, 전 백색 발광 소자에 걸쳐서, 연속한 층으로서 형성되어 있다. 적색 발광층, 녹색 발광층, 청색 발광층을 부화소마다 형성할 필요가 없기 때문에, 화소 피치의 미세화가 가능해진다. 각 백색 발광 소자에서, 백색 발광층은, 양극과 음극의 사이에 형성되어 있고, 양극측부터 음극측에 걸쳐서, 다른 색을 발광하는 2 이상의 발광영역으로 구성되어 있다(예를 들면, 일본 특개2013-258022 참조).
특허 문헌 1 : 일본 특개2013-258022호 공보
그런데, 양극과 음극의 사이에 흘리는 전류량(전류밀도)에 의해, 백색 발광 소자가 발광한 백색광의 색도 좌표의 값(u', v')에 큰 변화가 생기는 것이 판명되었다. 이와 같은 현상은, 양극측부터 음극측에 걸쳐서 형성된 다른 색을 발광하는 2 이상의 발광영역의 각각에의 캐리어 이동도의 상위, 발광영역에서의 재결합 영역의 상위에 기인한다고 생각된다. 그리고, 이와 같은 현상이 발생하면, 예를 들면, 하나의 화상을 표시할 때, 전류밀도가 높은 영역에서의 화상과, 전류밀도가 낮은 영역에서의 화상의 사이에, 색 변화가 생겨 버려, 화질의 저하를 초래한다는 문제가 생긴다.
따라서 본 개시의 목적은, 전류밀도에 의존한 색 변화가 생기기 어려운 구성을 갖는 발광 소자, 이들의 발광 소자를 이용한 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 제1의 양태∼제3의 양태에 관한 발광 소자는, 양극, 유기 재료로 이루어지고, 발광층을 구비한 유기층 및 음극이 적층된 구조를 가지며, 발광층은, 양극측부터 음극측에 걸쳐서, 다른 색을 발광하는 2 이상의 발광영역으로 구성되어 있고, 각 발광영역은, 호스트 재료 및 도펀트 재료(게스트 재료)를 포함한다.
그리고, 본 개시의 제1의 양태에 관한 발광 소자에서, 음극에 가까운 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치는, 양극에 가까운 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치보다도 크다.
또한, 본 개시의 제2의 양태에 관한 발광 소자에서, 양극과 음극의 사이에 0.1밀리암페어/㎠의 전류를 흘린 때에 발광층이 발광하는 백색광의 색도 좌표의 값과, 양극과 음극의 사이에 50밀리암페어/㎠의 전류를 흘린 때에 발광층이 발광하는 백색광의 색도 좌표의 값과의 차(Δu'v')의 값은, 0.02 이하이다.
나아가서는, 본 개시의 제3의 양태에 관한 발광 소자에서, 음극에 인접하는 발광영역에 포함되는 호스트 재료는, 음극에 인접하는 발광영역에 인접하는 발광영역부터의 정공의 이동을 억제한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 표시 장치는, 본 개시의 제1의 양태∼제3의 양태에 관한 발광 소자가, 복수, 2차원 매트릭스형상으로 배열되어 이루어진다.
본 개시의 제1의 양태에 관한 발광 소자에서는, 발광영역 상호의 이온화 포텐셜의 값의 관계가 규정되어 있고, 본 개시의 제2의 양태에 관한 발광 소자에서는, 전류밀도에 의거한 백색광의 색도 좌표의 값의 변화량(Δu'v')이 규정되어 있고, 본 개시의 제3의 양태에 관한 발광 소자에서는, 음극에 인접하는 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 특성이 규정되어 있기 때문에, 양극과 음극의 사이에 흘리는 전류량(전류밀도)에 의해, 백색 발광 소자가 발광하는 백색광의 색도 좌표의 값에 큰 변화가 생기기 어렵다. 또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이고 한정되는 것이 아니고, 또한, 부가적인 효과가 있어도 좋다.
도 1은 실시례 1의 발광 소자의 모식적인 일부 단면도.
도 2는 실시례 2의 표시 장치의 모식적인 일부 단면도.
도 3a는 각각, 실시례 1의 발광 소자에서의 발광층의 모식적인 일부 단면도 및 발광층의 에너지 준위도.
도 3b는 각각, 실시례 1의 발광 소자에서의 발광층의 모식적인 일부 단면도 및 발광층의 에너지 준위도.
도 4는 실시례 1의 발광 소자에서, 양극과 음극의 사이에 50밀리암페어/㎠의 전류를 흘린 때의 전류밀도에 의존한 Δu'v'의 변화를 도시하는 도면.
이하, 도면을 참조하여, 실시례에 의거하여 본 개시를 설명하지만, 본 개시는 실시례로 한정되는 것이 아니고, 실시례에서의 여러가지의 수치나 재료는 예시이다. 또한, 설명은, 이하의 순서로 행한다.
1.본 개시의 제1의 양태∼제3의 양태에 관한 발광 소자 및 본 개시의 표시 장치, 전반에 관한 설명
2. 실시례 1(본 개시의 제1의 양태∼제3의 양태에 관한 발광 소자 및 본 개시의 표시 장치)
3.실시례 2(실시례 1의 변형)
4. 기타
〈본 개시의 제1의 양태∼제3의 양태에 관한 발광 소자 및 본 개시의 표시 장치, 전반에 관한 설명〉
본 개시의 제1의 양태에 관한 발광 소자, 또는, 본 개시의 표시 장치를 구성하는 본 개시의 제1의 양태에 관한 발광 소자(이하, 이들의 발광 소자를 총칭하여, 『본 개시의 제1의 양태에 관한 발광 소자 등』이라고 부른다)에서, 음극에 인접하는 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치는 6.1eV 이상인 형태로 할 수 있고, 이에 의해, 한층 확실하게, 양극과 음극의 사이에 흘리는 전류량(전류밀도)에 의해, 백색 발광 소자가 발광하는 백색광의 색도 좌표의 값에 큰 변화가 생기기 어려워진다. 그리고, 이 경우, 음극에 인접하는 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치를 |Ip1|, 음극에 인접하는 발광영역에 인접하는 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치를 |Ip2|로 하였을 때, |Ip1|-|Ip2|≥0.1을 만족하는 것이 바람직하다. 나아가서는, 이들의 경우, 음극에 인접하는 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 밴드 갭의 값은 3.1eV 이상인 것이 바람직하다.
이상에 설명한 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 제1의 양태에 관한 발광 소자 등, 본 개시의 제2의 양태∼제3의 양태에 관한 발광 소자, 또는, 본 개시의 표시 장치를 구성한 본 개시의 제2의 양태∼제3의 양태에 관한 발광 소자(이하, 이들의 발광 소자를 총칭하여, 『본 개시의 발광 소자 등』이라고 부른다)에서, 음극에 인접하는 발광영역에서의 호스트 재료는 아진계 화합물로 이루어지는 형태로 할 수 있다. 아진계 화합물에 관해서는 후술한다.
나아가서는, 이상에 설명한 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 발광 소자 등에서 발광층은 백색광을 발광하는 형태로 할 수 있다.
발광영역은, 양극 및 음극에의 전압의 인가시, 양극측부터 주입된 정공과, 음극측부터 주입된 전자가 재결합하는 영역이다. 발광층에서의 각 색을 발광하는 발광영역의 배치 순서는, 각 발광영역의 캐리어 수송성, 광 취출의 발광 파장에 응한 광로 길이 조정 등에 의거하여, 적절히, 결정하면 좋다. 그리고, 이상에 설명한 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 발광 소자 등에서, 발광층은, 양극측부터 음극측에 걸쳐서, 제1 발광영역, 제2 발광영역 및 제3 발광영역으로 구성되어 있는 형태로 할 수 있다. 이 경우, 예를 들면, 제1 발광영역은 적색(파장 : 620㎚ 내지 750㎚)을 발광하고, 제2 발광영역은 녹색(파장 : 495㎚ 내지 570㎚)을 발광하고, 제3 발광영역은 청색(파장 : 450㎚ 내지 495㎚)을 발광하고, 전체로서 백색을 발광하는 형태로 할 수 있다. 또한, 제1 발광영역은 적색을 발광하고, 제2 발광영역은 청색을 발광하고, 제3 발광영역은 녹색을 발광하고, 전체로서 백색을 발광하는 형태로 할 수 있다. 또한, 발광층은, 양극측부터 음극측에 걸쳐서, 제1 발광영역 및 제2 발광영역으로 구성되어 있는 형태로 할 수 있다. 그리고, 이 경우, 제1 발광영역이 청색을 발광하고, 제2 발광영역이 황색을 발광하고, 전체로서 백색을 발광하는 형태로 할 수 있다. 또한, 제1 발광영역이 황색을 발광하고, 제2 발광영역이 청색을 발광하고, 전체로서 백색을 발광하는 형태로 할 수 있다. 또한, 제1 발광영역이 청색을 발광하고, 제2 발광영역이 등색을 발광하고, 전체로서 백색을 발광하는 형태로 할 수 있다. 또한, 제1 발광영역이 등색을 발광하고, 제2 발광영역이 청색을 발광하고, 전체로서 백색을 발광하는 형태로 할 수 있다. 또한, 이상의 발광색의 조합은 한 예이고, 발광 소자 또는 표시 장치로서 설정된 색역에 응하여, 적절히, 결정하면 좋다. 또한, 실제로는, 다른 색을 발광하는 발광영역이 혼합하고, 명확하게 각 발광영역으로 분리되지 않는 경우가 있다. 발광층을, 양극측부터 음극측에 걸쳐서, 제1 발광영역, 제2 발광영역 및 제3 발광영역으로 구성하는 경우, 경우에 따라서는, 제1 발광영역과 제2 발광영역의 사이에 중간영역(완충 영역)을 마련하여도 좋다. 중간영역(완충 영역)에 관해서는, 후술한다.
그리고, 이와 같은 백색을 발광하는 발광 소자(백색 발광 소자)가 적색 컬러 필터층을 구비함으로써 적색 발광 소자가 구성되고, 백색 발광 소자가 녹색 컬러 필터층을 구비함으로써 녹색 발광 소자가 구성되고, 백색 발광 소자가 청색 컬러 필터층을 구비함으로써 청색 발광 소자가 구성된다. 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자 및 청색 발광 소자에 의해 1화소가 구성된다. 경우에 따라서는, 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자, 청색 발광 소자 및 백색을 출사하는 발광 소자(또는 보색광을 출사하는 발광 소자)에 의해 1화소를 구성하여도 좋다.
본 개시의 표시 장치에서, 하나의 발광 소자(표시 소자)에 의해 하나의 화소(또는 부화소)가 구성되어 있는 형태에서는, 한정하는 것은 아니지만, 화소(또는 부화소)의 배열로서, 스트라이프 배열, 다이아고날 배열, 델타 배열, 또는, 렉탱글 배열을 들 수 있다. 또한, 복수의 발광 소자(표시 소자)가 집합하여 하나의 화소(또는 부화소)가 구성되어 있는 형태에서는, 한정하는 것은 아니지만, 화소(또는 부화소)의 배열로서, 스트라이프 배열을 들 수 있다.
컬러 필터층은, 소망하는 안료나 염료로 이루어지는 착색제를 첨가한 수지에 의해 구성되어 있고, 안료나 염료를 선택함에 의해, 목적으로 하는 적색, 녹색, 청색 등의 파장역에서의 광투과율이 높고, 다른 파장역에서의 광투과율이 낮아지도록 조정되어 있다. 백색을 발광하는 발광 소자에서는 투명한 필터를 배설하면 좋다. 컬러 필터층과 컬러 필터층의 사이에는 블랙 매트릭스층(차광층)을 형성하여도 좋다. 블랙 매트릭스층은, 예를 들면, 흑색의 착색제를 혼입한 광학 농도가 1 이상의 흑색의 수지막(구체적으로는, 예를 들면, 흑색의 폴리이미드 수지로 이루어진다), 또는, 박막의 간섭을 이용한 박막 필터로 구성되어 있다. 박막 필터는, 예를 들면, 금속, 금속 질화물 또는 금속 산화물로 이루어지는 박막을 2층 이상 적층하여 이루어지고, 박막의 간섭을 이용하여 광을 감쇠시킨다. 박막 필터로서, 구체적으로는, Cr와 산화크롬(Ⅲ)(Cr2O3)을 교대로 적층한 것을 들 수 있다.
나아가서는, 이상에 설명한 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 발광 소자 등에서, 발광 소자는 유기 일렉트로루미네선스 소자(유기 EL 소자)로 이루어지는 형태로 할 수 있다. 또한, 이상에 설명한 각종의 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 표시 장치는, 유기 일렉트로루미네선스 표시 장치(유기 EL 표시 장치)로 이루어지는 구성으로 할 수 있다.
본 개시의 표시 장치는, 다른 표현을 하면, 제1 기판, 제2 기판 및 제1 기판과 제2 기판에 의해 끼여진 화상 표시부를 구비하고 있고, 화상 표시부에는, 이상에 설명한 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 제1의 양태∼제3의 양태에 관한 발광 소자가, 복수, 2차원 매트릭스형상으로 배열되어 있다. 여기서, 제1 기판측에 발광 소자가 형성되어 있다. 제1 기판측에는 제1 전극이 형성되어 있고, 제2 기판측에는 제2 전극이 형성되어 있다. 양극이 제1 전극에 해당하고, 음극이 제2 전극에 해당하는 경우도 있고, 그 역으로, 양극이 제2 전극에 해당하고, 음극이 제1 전극에 해당하는 경우도 있다.
이상에 설명한 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 발광 소자 등에서, 유기층 전체의 두께로서 1.2×10-7m 내지 2××10-7m를 예시할 수 있다. 또한, 발광영역의 두께로서, 10-8m의 오더의 두께, 예를 들면, 1×10-8m라는 두께를 예시할 수 있다. 보다 구체적으로는, 적색 발광영역의 막두께로서 5㎚∼15㎚를 예시할 수 있고, 녹색 발광영역의 막두께로서 5㎚∼15㎚를 예시할 수 있고, 청색 발광영역의 막두께로서 5㎚∼15㎚를 예시할 수 있지만, 이들로 한정하는 것은 아니다.
나아가서는, 이상에 설명한 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 제1의 양태∼제3의 양태에 관한 발광 소자를 구비한 본 개시의 표시 장치에서, 유기층 및 제2 전극은, 복수의 발광 소자에서 공통화되어 있는 형태로 할 수 있다.
양극과, 양극에 인접하는 발광영역 사이의 영역(정공 수송 영역)에, 정공 공급층(정공 주입층 또는 정공 수송층이라고도 불린다) 등을, 1층 이상, 형성하여도 좋다. 또한, 음극과, 음극에 인접하는 발광영역 사이의 영역(전자 수송 영역)에, 전자 수송층(전자 주입층 또는 전자 공급층이라고도 불린다) 등을, 1층 이상, 형성하여도 좋다. 유기층은 일부에 무기화합물을 함유하고 있어도 좋다. 정공 수송 영역, 전자 수송층에 관해서는, 후술한다. 또한, 「양극에 인접하는 발광영역」이란, 양극에 가장 가까이에 위치하는 발광영역을 의미하고, 발광영역이 양극과 직접 접촉하고 있는 것을 의미하는 것은 아니다. 마찬가지로, 「음극에 인접하는 발광영역」이란, 음극에 가장 가까이에 위치하는 발광영역을 의미하고, 발광영역이 음극과 직접 접촉하고 있는 것을 의미하는 것은 아니다. 나아가서는, 음극에 인접하는 발광영역을 『발광영역(-A)』, 음극에 인접하는 발광영역에 인접하는 발광영역을 『발광영역(-B)』로 하였을 때, 음극측부터 양극측을 향하여, 발광영역(-A), 발광영역(-B)이 이 순서로 마련되어 있다.
유기 재료로 이루어지는 유기층은, 발광층을 구비하고 있는데, 구체적으로는, 예를 들면, 정공 수송층과 발광층과 전자 수송층과의 적층 구조, 정공 주입층과 정공 수송층과 발광층과 전자 수송층과 전자 주입층과의 적층 구조 등으로 구성할 수 있다. 발광층을 포함하는 유기층의 형성 방법으로서, 진공 증착법 등의 물리적 기상 성장법(PVD법) ; 스크린 인쇄법이나 잉크젯 인쇄법이라는 인쇄법 ; 전사용 기판상에 형성된 레이저 흡수층과 유기층의 적층 구조에 대해 레이저를 조사함으로써 레이저 흡수 층상의 유기층을 분리하여, 유기층을 전사한다는 레이저 전사법, 각종의 도포법을 예시할 수 있다. 유기층을 진공 증착법에 의거하여 형성하는 경우, 예를 들면, 이른바 메탈 마스크를 이용하여, 이러한 메탈 마스크에 마련된 개구를 통과한 재료를 퇴적시킴으로써 유기층을 얻을 수 있는데, 유기층을, 패터닝하는 일 없이, 전체면에 형성하는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는, 유기층의 일부(구체적으로는, 예를 들면, 정공 수송층)의 적어도 일부분이 불연속한 상태로 되어 있어도 좋고, 이 경우, 전하 주입·수송층의 형성 방법으로서, 진공 증착법 등의 PVD법을 예시할 수 있다.
정공 수송층(정공 공급층)의 두께와 전자 수송층(전자 공급층)의 두께는, 대강 동등한 것이 바람직하다. 또한, 정공 수송층(정공 공급층)보다도 전자 수송층(전자 공급층)을 두껍게 하여도 좋고, 이에 의해, 낮은 구동 전압으로 고효율화에 필요하고, 또한, 발광층에의 충분한 전자 공급이 가능해진다. 즉, 양극과 발광층의 사이에 정공 수송층을 배치하고, 게다가, 전자 수송층보다도 얇은 막두께로 형성함으로써, 정공의 공급을 증대시키는 것이 가능해진다. 그리고, 이에 의해, 정공과 전자의 과부족이 없고, 또한, 캐리어 공급량도 충분히 많은 캐리어 밸런스를 얻을 수 있기 때문에, 높은 발광 효율을 얻을 수 있다. 또한, 정공과 전자의 과부족이 없음으로써, 캐리어 밸런스가 깨지기 어렵고, 구동 열화가 억제되고, 발광 수명을 길게 할 수 있다.
나아가서는, 이상에 설명한 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 발광 소자 등에서, 한정하는 것은 아니지만,
기체는, 트랜지스터(구체적으로는, 예를 들면, MOSFET)가 형성된 실리콘 반도체 기판 및 그 위에 형성된 층간 절연층으로 이루어지고, 또한, 기체는, 트랜지스터(구체적으로는, 예를 들면, 박막 트랜지스터, TFT)가 형성된 기판 및 그 위에 형성된 층간 절연층으로 이루어지고,
제1 전극 및 제1 절연층은 층간 절연층상에 형성되어 있고,
제1 전극과 실리콘 반도체 기판(또는 기판)에 형성된 트랜지스터는, 층간 절연층에 형성된 콘택트 홀을 통하여 접속되어 있는 형태로 할 수 있다.
본 개시의 발광 소자 등에서, 발광층부터의 발광은, 제1 전극측부터 외부에 출사되고, 또는, 제2 전극측부터 외부에 출사되고, 또는, 제1 전극측 및 제2 전극측부터 외부에 출사된다. 광이 출사되는 측에 위치하는 기판 및 전극은 발광 소자가 출사하는 광에 대해 투명할 것이 요구된다. 즉, 본 개시의 표시 장치는, 제2 기판부터 광을 출사하는 톱 이미션 방식(상면 발광 방식)의 표시 장치(상면 발광형 표시 장치)로 할 수 있고, 또한, 제1 기판부터 광을 출사하는 보텀 이미션 방식(하면 발광 방식)의 표시 장치(하면 발광형 표시 장치)로 할 수도 있다. 상면 발광형 표시 장치에서는, 제1 기판과 대향하는 제2 기판의 면측에 컬러 필터층 및 블랙 매트릭스층을 형성하면 좋다. 한편, 하면 발광형 표시 장치에서는, 제2 기판과 대향하는 제1 기판의 면측에 컬러 필터층 및 블랙 매트릭스층을 형성하면 좋다. 전술함 바와 같이 트랜지스터가 형성된 실리콘 반도체 기판(또는 기판) 및 그 위에 형성된 층간 절연층으로 기체를 구성하는 경우, 실리콘 반도체 기판(또는 기판)이 제1 기판에 상당한다. 이하에서는, 오로지, 표시 장치가 상면 발광형 표시 장치로 구성되어 있는 예에 의거하여 설명을 행하지만, 표시 장치가 하면 발광형 표시 장치로 구성되어 있는 경우, 이하의 설명을, 적절히, 바꾸어 읽으면 좋다.
제1 기판 또는 제2 기판을, 고왜점 유리 기판, 소다 유리(Na2O·CaO·SiO2) 기판, 붕규산 유리(Na2O·B2O3 ·SiO2) 기판, 포르스테라이트(2MgO·SiO2) 기판, 납유리(Na2O·PbO·SiO2) 기판, 표면에 절연막이 형성된 각종 유리 기판, 석영 기판, 표면에 절연막이 형성된 석영 기판, 실리콘 반도체 기판, 표면에 절연막이 형성된 실리콘 반도체 기판, 폴리메틸메타크릴레이트(폴리메타크릴산메틸, PMMA)나 폴리비닐알코올(PVA), 폴리비닐페놀(PVP), 폴리에테르술폰(PES), 폴리이미드, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌나프탈레이트(PBN)로 예시되는 유기 폴리머(고분자 재료로 구성된 가요성을 갖는 플라스틱·필름이나 플라스틱·시트, 플라스틱 기판이라는 고분자 재료의 형태를 갖는), 금속박으로 구성할 수 있다. 제1 기판과 제2 기판을 구성하는 재료는, 같아도, 달라도 좋다. 단, 상면 발광형 표시 장치에서는, 제2 기판은 발광 소자로부터의 광에 대해 투명할 것이 요구되고, 하면 발광형 표시 장치에서는, 제1 기판은 발광 소자로부터의 광에 대해 투명할 것이 요구된다. 기판을 유기 폴리머로 구성하는 경우, 투수성이나 투(透)가스 성을 억제하기 위해, 적층 구조로 하든지, 또한, 표면 처리를 행하는 것이 바람직하다.
제1 전극을 구성하는 재료로서, 제1 전극을 양극(양극 전극)으로서 기능시키는 경우, 효율 좋게 정공을 주입하기 위해, 진공 준위로부터의 일함수가 큰 전극 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면, 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 은(Ag) 합금, 크롬(Cr), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 구리(Cu), 철(Fe), 코발트(Co), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti)이라는 일함수가 높은 금속 또는 합금(예를 들면, 은을 주성분으로 하여, 0.3질량% 내지 1질량%의 팔라듐(Pd)과, 0.3질량% 내지 1질량%의 구리(Cu)를 포함하는 Ag-Pd-Cu 합금이나, Al-Nd 합금, Al-Ni 합금)을 들 수 있다. 제1 전극의 두께로서, 0.1㎛ 내지 1㎛를 예시할 수 있다. 또한, 인듐과 주석의 산화물(ITO)이나, 인듐과 아연의 산화물(IZO), 주석과 안티몬의 산화물, 아연과 알루미늄의 산화물 등의 정공 주입 특성에 우수한 투명 도전 재료를 들 수도 있고, 유전체 다층막이나 알루미늄(Al)이라는 광반사성이 높은 반사막상에, 인듐과 주석의 산화물(ITO)이나, 인듐과 아연의 산화물(IZO) 등의 정공 주입 특성에 우수한 투명 도전 재료를 적층한 구조로 할 수도 있다.
또한, 광반사성에 우수한 제1층과, 광투과성을 가짐과 함께 일함수가 큰 제2층과의 적층 구조로 할 수도 있다. 제2층이 유기층측에 위치한다. 제1층은, 주로 알루미늄(Al)을 주성분으로 하는 알루미늄 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 부성분으로서, 주성분인 알루미늄보다도 상대적으로 일함수가 작은 원소를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 부성분으로서, 란타노이드계열의 원소를 들 수 있다. 란타노이드계열 원소의 일함수는 크지 않지만, 이들의 원소를 포함함으로써 제1 전극의 안정성이 향상하고, 또한, 제1 전극의 정공 주입성도 향상한다. 또한, 부성분으로서, 란타노이드계열의 원소 외에, 실리콘(Si), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티탄(Ti) 등의 원소를 사용하여도 좋다.
제1 전극의 제1층을 구성하는 알루미늄 합금에서의 부성분의 함유량은, 예를 들면, 알루미늄을 안정화시키는 네오디뮴(Nd)이나 니켈(Ni), 티탄(Ti) 등인 경우, 합계로 약 10질량% 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 알루미늄 합금으로 이루어지는 제1층의 반사율을 유지하면서, 발광 소자의 제조 프로세스에서, 제1층을 안정적으로 유지할 수 있다. 또한, 높은 가공 정밀도 및 화학적 안정성을 얻을 수 있다. 또한, 제1 전극의 도전성도 개선되다. 또한, 네오디뮴(Nd) 등의 금속은 일함수가 작기 때문에, 정공 공급층에 일반적으로 사용되는 아민계 재료를 사용하면, 정공 주입 장벽이 커져 버린다. 이와 같은 경우에는, 아민계 재료에 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(F4-TCNQ) 등의 억셉터 재료를 혼합하거나, 폴리에틸렌디옥시티오펜-폴리스티렌술폰산(PEDOT-PSS) 등의 p도프층을 제1 전극의 계면에 형성함으로써, 정공 주입 장벽이 저감되고, 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다. 기타, 아자트리페닐렌 유도체를 사용함으로써, 구동 전압의 상승을 억제하면서, 발광 소자를 안정화하는 것이 가능해진다.
제1 전극의 제2층을, 기타, Al 합금의 산화물, 몰리브덴(Mo)의 산화물, 지르코늄(Zr)의 산화물, 크롬(Cr)의 산화물, 탄탈(Ta)의 산화물로 구성할 수 있다. 예를 들면, 제2층을, 부성분으로서 란타노이드계열의 원소를 포함하는 알루미늄 합금의 산화물층(자연 산화막을 포함한다)으로 구성하는 경우, 란타노이드계열 원소의 산화물은 광의 투과율이 높기 때문에, 이것을 포함하는 제2층의 광의 투과율이 양호해진다. 그리고, 이에 의해, 제1층의 표면에서의 반사률이 높게 유지된다. 또한, 제2층을 ITO나 IZO 등의 투명 도전층으로 구성함에 의해, 제1 전극의 전자 주입 특성을 개선할 수 있다. 또한, ITO 및 IZO는 일함수가 크기 때문에, 제1층에 사용함에 의해 캐리어의 주입 효율을 높일 수 있다.
한편, 제1 전극을 음극(캐소드 전극)으로서 기능시키는 경우, 일함수의 값이 작고, 또한, 광반사율이 높은 도전 재료로 구성하는 것이 바람직하지만, 제2 전극으로서 사용되는 광반사율이 높은 도전 재료에 적절한 전자 주입층을 마련하는 등으로 전자 주입성을 향상시킴으로써, 음극으로서 사용할 수도 있다.
제2 전극을 구성하는 재료(반광투과 재료 또는 광투과 재료)로서, 제2 전극을 음극(캐소드 전극)으로서 기능시키는 경우, 발광광을 투과하고, 게다가, 유기층에 대해 전자를 효율적으로 주입할 수 있도록 일함수의 값의 작은 도전 재료로 구성하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 스트론튬(Sr), 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속과 은(Ag)[예를 들면, 마그네슘(Mg)과 은(Ag)과의 합금(Mg-Ag 합금)], 마그네슘-칼슘과의 합금(Mg-Ca 합금), 알루미늄(Al)과 리튬(Li)의 합금(Al-Li 합금) 등의 일함수가 작은 금속 또는 합금을 들 수 있고, 그 중에서도, Mg-Ag 합금이 바람직하고, 마그네슘과 은과의 체적비로서, Mg:Ag=5:1∼30:1을 예시할 수 있다. 또한, 마그네슘과 칼슘과의 체적비로서, Mg:Ca=2:1∼10:1을 예시할 수 있다. 제2 전극의 두께로서, 4㎚ 내지 50㎚, 바람직하게는, 4㎚ 내지 20㎚, 보다 바람직하게는 6㎚ 내지 12㎚를 예시할 수 있다. 또한, 제2 전극을, 유기층측부터, 상술한 재료층과, 예를 들면 ITO나 IZO로 이루어지는 이른바 투명 전극(예를 들면, 두께 3×10-8m 내지 1×10-6m)과의 적층 구조로 할 수도 있다. 또한, 제2 전극은, 알루미늄퀴놀린 착체, 스티릴아민 유도체, 프탈로시아닌 유도체 등의 유기 발광 재료를 함유한 혼합층으로 구성할 수도 있다. 이 경우, 또한, Mg-Ag와 같은 광투과성을 갖는 층을 마련하여도 좋다. 제2 전극을 통하여 광을 출사하는 경우, 제2 전극의 평균 광투과율은 50% 내지 90%, 바람직하게는 60% 내지 90%인 것이 바람직하다.
제2 전극을 2층 구조로 하여도 좋고, 이 경우, 제2층이 유기층측에 위치한다고 한 경우, 제1층은, 일함수가 작고, 또한, 광투과성의 양호한 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제1층을 구성하는 재료로서, 예를 들면, Li2O, Cs2Co3, Cs2SO4, MgF, LiF나 CaF2 등의 알칼리 금속 산화물, 알칼리 금속 불화물, 알칼리토류 금속 산화물, 알칼리토류 불화물을 들 수 있다. 또한, 제2층을 구성하는 재료로서, Mg-Ag(체적비로, 예를 들면, Mg:Ag=5:1∼30:1)나 Mg-Ca(체적비로, 예를 들면, Mg:Ca=2:1∼10:1), Ca 등의 광투과성을 가지며, 또한, 도전성이 양호한 재료를 들 수 있다.
한편, 제2 전극을 양극(양극 전극)으로서 기능시키는 경우, 발광광을 투과하고, 게다가, 일함수의 값의 큰 도전 재료로 구성하는 것이 바람직하다.
제2 전극에 대해, 알루미늄, 알루미늄 합금,은, 은 합금, 구리, 구리 합금, 금, 금 합금 등의 저저항 재료로 이루어지는 버스 전극(보조 전극)을 마련하고, 제2 전극 전체로서 저저항화를 도모하여도 좋다.
양극이나 음극(제1 전극이나 제2 전극)의 형성 방법으로서, 예를 들면, 전자 빔 증착법이나 열 필라멘트 증착법, 진공 증착법을 포함하는 증착법, 스퍼터링법, 화학적 기상 성장법(CVD법)이나 MOCVD법, 이온 플레이팅법과 에칭법과의 조합 ; 스크린 인쇄법이나 잉크젯 인쇄법, 메탈 마스크 인쇄법이라는 각종 인쇄법 ; 도금법(전기 도금법이나 무전해 도금법) ; 리프트 오프법 ; 레이저 어브레이전법 ; 솔·겔법 등을 들 수 있다. 각종 인쇄법이나 도금법에 의하면, 직접, 소망하는 형상(패턴)을 갖는 양극이나 음극(제1 전극이나 제2 전극)을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 유기층을 형성한 후, 제2 전극을 형성하는 경우, 특히 진공 증착법과 같은 성막 입자의 에너지가 작은 성막 방법, 또한, MOCVD법이라는 성막 방법에 의거하여 형성하는 것이, 유기층의 데미지 발생을 방지한다는 관점에서 바람직하다. 유기층에 데미지가 발생하면, 리크 전류의 발생에 의한 「멸점」이라고 불리는 비발광 화소(또는 비발광 부화소)가 생길 우려가 있다. 또한, 유기층의 형성으로부터 이들의 전극의 형성까지를 대기에 폭로하는 일 없이 실행하는 것이, 대기 중의 수분에 의한 유기층의 열화를 방지한다는 관점에서 바람직하다. 전술한 바와 같이, 제2 전극은 패터닝하지 않아도 좋고, 이른바 공통 전극으로 할 수 있다.
제1 전극은, 전술한 바와 같이, 층간 절연층상에 마련되어 있다. 그리고, 이 층간 절연층은, 제1 기판(또는, 제1 기판상)에 형성된 발광 소자 구동부를 덮고 있다. 발광 소자 구동부는, 1 또는 복수의 트랜지스터(예를 들면, MOSFET나 TFT)로 구성되어 있고, 트랜지스터와 제1 전극은, 층간 절연층에 마련된 콘택트 홀(콘택트 플러그)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 발광 소자 구동부는, 주지의 회로 구성으로 할 수 있다. 층간 절연층의 구성 재료로서, SiO2, BPSG, PSG, BSG, AsSG, PbSG, SOG(스핀 온 글라스), 저융점 유리, 유리 페이스트라는 SiO2계 재료 ; SiON계 재료를 포함하는 SiN계 재료 ; 아크릴 수지나 폴리이미드 수지 등의 절연성 수지를, 단독 또는 적절히 조합시켜서 사용할 수 있다. 층간 절연층의 형성에는, CVD법, 도포법, 스퍼터링법, 각종 인쇄법 등의 공지의 프로세스가 이용될 수 있다.
제2 전극의 상방에는, 유기층에의 수분의 도달 방지를 목적으로 하여, 절연성 또는 도전성의 보호막을 마련하는 것이 바람직하다. 보호막은, 특히 진공 증착법과 같은 성막 입자의 에너지가 작은 성막 방법, 또한, CVD법이나 MOCVD법이라는 성막 방법에 의거하여 형성하는 것이, 하지에 대해 미치는 영향을 작게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 유기층의 열화에 의한 휘도의 저하를 방지하기 위해, 성막 온도를 상온으로 설정하고, 나아가서는, 보호막의 벗겨짐을 방지하기 위해 보호막의 스트레스가 최소가 되는 조건으로 보호막을 성막하는 것이 바람직하다. 또한, 보호막의 형성은, 이미 형성되어 있는 전극을 대기에 폭로하는 일 없이 형성하는 것이 바람직하고, 이에 의해, 대기 중의 수분이나 산소에 의한 유기층의 열화를 방지할 수 있다. 나아가서는, 보호막은, 발광층에서 발생한 광을 예를 들면 80% 이상, 투과하는 재료로 구성하는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 무기 어모퍼스성의 절연성 재료, 예를 들면, 이하에 나타내는 재료를 예시할 수 있다. 이와 같은 무기 어모퍼스성의 절연성 재료는, 그레인을 생성하지 않기 때문에, 투수성이 낮고, 양호한 보호막을 구성한다. 구체적으로는, 보호막을 구성하는 재료로서, 발광층에서 발광한 광에 대해 투명하고, 치밀하고, 수분을 투과시키지 않는 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 보다 구체적으로는, 예를 들면, 어모퍼스 실리콘(α-Si), 어모퍼스 탄화실리콘(α-SiC), 어모퍼스 질화실리콘(α-Si1 - xNx), 어모퍼스 산화실리콘(α-Si1-yOy), 어모퍼스 카본(α-C), 어모퍼스 산화·질화실리콘(α-SiON), Al2O3를 들 수 있다. 보호막을 도전 재료로 구성하는 경우, 보호막을, ITO나 IZO와 같은 투명 도전 재료로 구성하면 좋다.
보호막과 제2 기판은, 예를 들면, 수지층(밀봉(封止) 수지층)을 사용하여 접합되어 있다. 수지층(밀봉 수지층)을 구성하는 재료로서, 아크릴계 접착제, 에폭시계 접착제, 우레탄계 접착제, 실리콘계 접착제, 시아노아크릴레이트계 접착제라는 열 경화형 접착제나, 자외선 경화형 접착제를 들 수 있다.
표시 장치의 최외면(제2 기판의 외면)에는, 자외선 흡수층, 오염 방지층, 하드 코트층, 대전 방지층을 형성하여도 좋고, 보호 부재를 배치하여도 좋다.
표시 장치는, 더한층의 광 추출 효율의 향상을 도모하기 위해, 공진기 구조를 구비하고 있어도 좋다. 구체적으로는, 제1 전극과 유기층과의 계면(또는, 제1 전극의 하방에 층간 절연층을 통하여 마련된 광반사층과 이 층간 절연층과의 계면)에 의해 구성된 제1 계면과, 제2 전극과 유기층과의 계면에 의해 구성된 제2 계면의 사이에서, 발광층에서 발광한 광을 공진시켜서, 그 일부를 제2 전극으로부터 출사시킨다. 그리고, 발광층의 최대 발광 위치부터 제1 계면까지의 거리를 L1, 광학 거리를 OL1, 발광층의 최대 발광 위치에서 제2 계면까지의 거리를 L2, 광학 거리를 OL2로 하고, m1 및 m2를 정수로 하였을 때, 이하의 식(A-1), 식(A-2), 식(A-3) 및 식(A-4)을 충족시키고 있다.
0.7{-Φ1/(2π)+m1}≤2×OL1/λ≤1.2{-Φ1/(2π)+m1} (A-1)
0.7{-Φ2/(2π)+m2}≤2×OL2/λ≤1.2{-Φ2/(2π)+m2} (A-2)
L1<L2 (A-3)
m1<m2 (A-4)
여기서,
λ : 발광층에서 발생한 광의 스펙트럼의 최대 피크 파장(또한, 발광층에서 발생한 광 중의 소망하는 파장)
Φ1 : 제1 계면에서 반사된 광의 위상 시프트량(단위 : 라디안)
단, -2π<Φ1≤0
Φ2 : 제2 계면에서 반사된 광의 위상 시프트량(단위 : 라디안)
단, -2π<Φ2≤0이다.
여기서, 가장 광추출 효율을 높게 할 수 있는 m1=0, m2=1인 형태로 할 수 있다.
또한, 발광층의 최대 발광 위치부터 제1 계면까지의 거리(L1)란, 발광층의 최대 발광 위치부터 제1 계면까지의 실제의 거리(물리적 거리)를 가리키고, 발광층의 최대 발광 위치부터 제2 계면까지의 거리(L2)란, 발광층의 최대 발광 위치부터 제2 계면까지의 실제의 거리(물리적 거리)를 가리킨다. 또한, 광학 거리란, 광로 길이라고도 불리고, 일반적으로, 굴절율 n의 매질중을 거리(L)만큼 광선이 통과한 때의 n×L을 가리킨다. 이하에서도, 마찬가지이다. 따라서, 유기층(또는, 유기층과 층간 절연층)의 평균 굴절율을 nave로 하였을 때, OL1=L1×naveOL2=L2×nave의 관계가 있다. 여기서, 평균 굴절율(nave)이란, 유기층(또는, 유기층과 층간 절연층)을 구성하는 각 층의 굴절율과 두께의 곱을 합계하고, 유기층(또는, 유기층과 층간 절연층)의 두께로 나눈 것이다.
제1 전극, 제2 전극, 광반사층은 입사한 광의 일부를 흡수하고, 나머지를 반사하다. 따라서, 반사되는 광에 위상 시프트가 생긴다. 이 위상 시프트량(Φ1, Φ2)은, 제1 전극, 제2 전극, 광반사층을 구성하는 재료의 복소 굴절율의 실수 부분과 허수 부분의 값을, 예를 들면 엘립소미터를 이용하여 측정하고, 이들의 값에 의거한 계산을 행함으로써 구할 수 있다(예를 들면, "Principles of Optic ", Max Born and Emil Wolf, 1974 (PERGAMON PRESS) 참조). 또한, 유기층이나 각종 층간 절연층 등의 굴절율도 엘립소미터를 이용하여 측정함으로써 구할 수 있다.
이와 같이, 공진기 구조를 갖는 유기 EL 표시 장치에서는, 실제로는, 백색 발광 소자가 적색 컬러 필터층을 구비함으로써 구성된 적색 발광 소자는, 발광층에서 발광한 적색광을 공진시켜서, 적미(赤味)를 띈 광(적색의 영역에 광스펙트럼의 피크를 갖는 광)을 제2 전극으로부터 출사한다. 또한, 백색 발광 소자가 녹색 컬러 필터층을 구비함으로써 구성된 녹색 발광 소자는, 발광층에서 발광한 녹색광을 공진시켜서, 녹미를 띈 광(녹색의 영역에 광스펙트럼의 피크를 갖는 광)을 제2 전극으로부터 출사한다. 나아가서는, 백색 발광 소자가 청색 컬러 필터층을 구비함으로써 구성된 청색 발광 소자는, 발광층에서 발광한 청색광을 공진시켜서, 청미를 띈 광(청색의 영역에 광스펙트럼의 피크를 갖는 광)을 제2 전극으로부터 출사한다. 즉, 발광층에서 발생한 광중의 소망하는 파장(λ)(구체적으로는, 적색의 파장, 녹색의 파장, 청색의 파장)을 결정하고, 식(A-1), 식(A-2), 식(A-3), 식(A-4)에 의거하여, 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자, 청색 발광 소자의 각각에서의 OL1, OL2 등의 각종 패러미터를 구하여, 각 발광 소자를 설계하면 좋다.
광반사층을 구성하는 재료로서, 알루미늄, 알루미늄 합금(예를 들면, Al-Nd), Ti/Al 적층 구조, 크롬(Cr), 은(Ag), 은 합금(예를 들면, Ag-Pd-Cu, Ag-Sm-Cu)을 들 수 있고, 예를 들면, 전자 빔 증착법이나 열 필라멘트 증착법, 진공 증착법을 포함하는 증착법, 스퍼터링법, CVD법이나 이온 플레이팅법 ; 도금법(전기 도금법이나 무전해 도금법) ; 리프트 오프법 ; 레이저 어브레이전법 ; 솔·겔법 등에 의해 형성할 수 있다.
중간영역(중간층)은, 예를 들면, 이하의 식(1)으로 표시되는 화합물을 함유한다.
[화학식 1]
Figure pct00001
식(1)에서, Ar1∼Ar3은, 각각, 치환 또는 무치환의 환(環)형성 탄소수 6∼50의 방향족 탄화수소기, 또는, 치환 또는 무치환의 환형성 원자수 5∼30의 복소환기이다. 단, Ar1과 Ar2, Ar1과 Ar3 및 Ar2과 Ar3의 어느 1조(組)가 결합하여, 식(1) 중의 질소 원자를 포함하는, 치환 또는 무치환의 함(含)질소 복소환을 형성하는 경우가 있다. 함질소 복소환의 예로서 카르바졸환(環) 등을 들 수 있다. 또한, 「환형성 탄소」란 포화환, 불포화환 또는 방향환을 구성하는 탄소 원자를 의미하고, 「환형성 원자」란 헤테로환(포화환, 불포화환, 및 방향환을 포함한다)을 구성하는 탄소 원자 및 헤테로원자를 의미한다.
식(1)의 Ar1, Ar2, Ar3의 적어도 하나는, 하기한 식(2)으로 표시되는 복소환기이다. 즉, 식(1)의 화합물은, 디벤조푸란환 또는 디벤조티오펜환을 하나 이상 가진다.
[화학식 2]
Figure pct00002
식(2) 중, X는 산소 원자 또는 유황 원자이다. Y1∼Y8은 탄소 원자이고, Y1∼Y8 중의 하나는, L1과 결합하는 탄소 원자이다. L1은, 식(1) 중의 질소 원자에 결합하는 연결기이고, 단결합, 또는, 치환 또는 무치환의 환형성 탄소수 6∼50의 방향족 탄화수소기이다. L1과 결합하는 탄소 원자 이외의 Y1∼Y8의 7개는, 각각, 아래하는 R과 결합하는 탄소 원자이든지, 또는, 이웃하는 탄소 원자를 포함하는 치환 또는 무치환이 환을 형성한다. R은, 수소 원자, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼10의 알킬기, 치환 또는 무치환의 환형성 탄소수 3∼10의 시클로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 3∼10의 트리알킬실릴기, 치환 또는 무치환의 환형성 탄소수 18∼30의 트리아릴실릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 8∼15의 알킬아릴실릴기(단, 아릴 부분의 환형성 탄소수는 6∼14), 치환 또는 무치환의 환형성 탄소수 6∼16의 아릴기, 치환 아미노기, 치환 아미노기를 갖는 기, 할로겐 원자, 또는, 시아노기이다. 이웃하는 탄소 원자를 포함하는 환으로서, 벤젠환 등을 들 수 있다.
중간영역(중간층)에는, 중간영역에 대해 음극측에 위치하는 발광영역(편의상, 「음극측 발광영역」라고 부른다)과 중간영역과의 계면에서 전자를 블록하고, 음극측 발광영역에서의 발광 효율의 향상을 도모함과 함께, 중간영역에 대해 양극측에 위치하는 발광영역(편의상, 「양극측 발광영역」라고 부른다)에의 전자의 이동을 충분히 행함에 의해, 양극측 발광영역에서의 발광 효율의 향상을 도모하고, 게다가, 음극측 발광영역과 중간영역과의 계면에서의 음극측 발광영역의 열화를 막는 것이 바람직하다. 이와 같은 중간영역을 구성하는 재료에 요구되는 특성으로서, 정공 수송성을 가지며, 또한, 충분한 에너지 갭을 가지며, 음극측 발광영역에 대해 전자를 블록할 수 있는데 충분한 LUMO 준위를 가지며, 또한, 발광영역의 발광 에너지를 가두는데 충분한 에너지 갭을 가지며, 더하여, 정공 수송성을 가지면서도 적절한 전자의 수송 능력도 겸비한다는 특성을 들 수 있다.
식(1)의 화합물은, 디벤조푸란 구조 또는 디벤조티오펜 구조를 갖는 아민 화합물이다. 이 화합물은, 디벤조푸란 또는 디벤조티오펜을 갖기 때문에, 에너지 갭이 크고, 여기자 에너지를 가두는데 적합하다. 즉, 식(1)과 같은 디벤조푸란 또는 디벤조티오펜을 갖는 아민 화합물을 중간영역으로서 사용하면, 여기자 에너지를 가둠으로써, 높은 발광 효율을 얻을 수 있고, 정공의 수송과 전자의 수송을 밸런스 좋게 행할 수 있고, 2개 이상의 발광영역의 발광을 밸런스 좋게 얻을 수 있다. 또한, 전자 밀도가 높기 때문에, 전자의 수송을 촉진하는 효과가 있다. 한편으로, 식(1)의 화합물은 아민 화합물이기 때문에, 정공 수송성을 갖고 있다. 즉, 식(1)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 중간영역은, 전자의 블록과 이동의 양쪽의 기능을 밸런스 좋게 구비하고 있기 때문에, 음극측 발광영역과 중간영역과의 계면에서 전자를 블록하면서, 양극측 발광영역으로의 전자의 이동도 충분히 행하여진다. 그때문에, 중간영역과 음극측 발광영역과의 계면에서 전자가 쌓이는(溜まる) 일이 없고, 발광영역의 열화가 생기기 어렵고, 장수명의 발광 소자를 실현할 수 있다. 또한, 양극측 발광영역에의 전자의 분배도 충분히 행하여지기 때문에, 중간영역의 막두께를 두껍게 설정할 수 있고, 나아가서는, 중간영역의 막두께 변동에 대한 각 색의 발광 밸런스의 변화도 작기 때문에, 중간영역의 막두께 마진을 크게 추할 수 있고, 양산성이 높은 발광 소자를 실현할 수 있다. 또한, 최적의 발광영역의 캐리어 수송성과의 조합에 의해, 모든 발광영역이 밸런스 좋게 발광하는 발광 소자를 실현할 수 있다.
이하, 상술한 식(1)의 화합물의 각기의 예에 관해 설명한다.
환형성 탄소수 6∼50의 방향족 탄화수소기는, 바람직하게는 환형성 탄소수 6∼20이고, 보다 바람직하게는 환형성 탄소수 6∼16이고, 특히 바람직하게는 환형성 탄소수 6∼12이다. 1가의 방향족 탄화수소기(아릴기)로서, 페닐기, 나프틸기, 페난트릴기, 피레닐기, 크리세닐기, 벤조안트릴기, 벤조[c]페난트릴기, 벤조[g]크리세닐기, 트리페닐레닐기, 플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 비페닐기, 터페닐기, 플루오란테닐기 등을 들 수 있고, 바람직하게는, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기이다. 치환기를 갖는 방향족 탄화수소기로서, 톨릴기, 크시릴기, 9,9-디메틸플루오레닐기 등을 들 수 있다.
L1이 나타내는 방향족 탄화수소기로서, 상기한 1가의 방향족 탄화수소기의 수소 원자의 하나를 단결합으로 한 2가의 기를 들 수 있다. R이 나타내는 방향족 탄화수소기는, 상기한 방향족 탄화수소기 중 환형성 탄소수가 6∼16의 것이다.
환형성 원자수 5∼30의 복소환기는, 바람직하게는 환형성 원자수 5∼20이고, 보다 바람직하게는 환형성 원자수 5∼14이다. 1가의 방향족 복소환기(헤테로아릴기)의 구체례로서, 피롤릴기, 피라졸릴기, 피라디닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 피리딜기, 트리아지닐기, 인돌릴기, 이소인돌릴기, 이미다졸릴기, 벤즈 이미다졸릴기, 인다졸릴기, 이미다조[1, 2-a]피리디닐기, 푸릴기, 벤조푸라닐기, 이소벤조푸라닐기, 디벤조푸라닐기, 아자디벤조푸라닐기, 티오 페닐기, 벤조티오 페닐기, 디벤조티오페닐기, 아자디벤조티오페닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 나프티리디닐기, 카르바졸릴기, 아자카르바졸릴기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 페노티아지닐기, 페녹사지닐기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 푸라자닐기, 벤즈옥사졸릴기, 티에닐기, 티아졸릴기, 치아지아조릴기, 벤즈티아졸릴기, 트리아졸릴기, 테트라졸릴기 등을 들 수 있고, 바람직하게는, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 카르바졸릴기이다.
탄소수 1∼10의 알킬기로서, 직쇄상 및 분기상(分岐狀)의 알킬기를 들 수 있다. 직쇄상 및 분기상의 알킬기로서, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기 등을 들 수 있고, 바람직하게는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기를 들 수 있고, 더욱 바람직하게는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, t-부틸기를 들 수 있다.
환형성 탄소수 3∼10의 시클로알킬기로서, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 1-아다만틸기, 2-아다만틸기, 1-노르보르닐기, 2-노르보르닐기 등을 들 수 있고, 바람직하게는, 시클로펜틸기, 시클로헥실기를 들 수 있다.
탄소수 3∼10의 트리알킬실릴기는, -Si(Ra)(Rb)(Rc)로 표시되고, (Ra), (Rb) 및 (Rc)의 예로서, 상술한 알킬기를 들 수 있다. 구체적으로는, 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기 등을 들 수 있다.
환형성 탄소수 18∼30의 트리아릴실릴기는, -Si(Ara)(Arb)(Arc)로 표시되고, (Ara), (Arb) 및 (Arc)의 예로서, 상술한 아릴기를 들 수 있다. 구체적으로는, 트리페닐실릴기 등을 들 수 있다.
탄소수 8∼15의 알킬아릴실릴기(단, 아릴 부분의 환형성 탄소수는 6∼14)로서, 디알킬아릴실릴기나 알킬디아릴실릴기를 들 수 있다. 디알킬아릴실릴기는, -Si(Ra)(Rb)(Arc)로 표시되고, (Ra) 및 (Rb)의 예로서 상술한 알킬기를 들 수 있고, (Arc)의 예로서, 상술한 방향족 탄화수소기를 들 수 있다. 구체적으로는, 페닐디메틸실릴기 등을 들 수 있다.
알킬디아릴실릴기는, -Si(Ra)(Arb)(Arc)로 표시되고, (Ra)의 예로서 상술한 알킬기를 들 수 있고, (Arb) 및 (Arc)의 예로서, 상술한 아릴기를 들 수 있다. 구체적으로는, 메틸디페닐실릴기 등을 들 수 있다.
치환 아미노기는, -N(Ara)(Arb)로 표시되고, (Ara) 및 (Arb)의 예로서, 상술한 아릴기 또는 헤테로아릴기를 들 수 있다. 구체적으로는, 디페닐아미노기, 디비페닐아미노기, 디벤조푸라닐비페닐아미노기 등을 들 수 있다. 치환 아미노기를 갖는 기로서, 상기 치환 아미노기가 치환한 아릴기를 들 수 있다.
할로겐 원자로서, F, Cl, Br, I 등을 들 수 있다.
식(1)으로 표시되는 화합물의 각 기의 치환기로서, 상기한 알킬기, 시클로알킬기, 치환 실릴기, 방향족 탄화수소기, 복소환기, 할로겐 원자나, 기타 알콕시기, 아랄킬기, 실릴기, 하이드록실기, 니트로기, 시아노기, 카르복시기, 아릴옥시기, 치환 아미노기 등을 들 수 있다. 또한, 「무치환」이란, 수소 원자가 결합하고 있는 것을 의미한다.
식(1)의 화합물에서, Ar1, Ar2, Ar3의 하나 이상이, 치환 아미노기를 갖는 기, 또는, 치환 또는 무치환의 카르바졸기와 결합함으로써, 디아민 화합물 또는 트리아민 화합물 등을 형성한 화합물이라도 좋다. 치환 아미노기를 갖는 기로서, 상술한 치환 또는 무치환의 방향족 탄화수소기, 또는, 치환 또는 무치환의 환형성 원자수 5∼30의 복소환기를 갖는 아미노기를 갖는 기를 들 수 있다. 구체적으로는, 디페닐아미노기, 디비페닐아미노기, 디벤조푸라닐비페닐아미노기, 또는, 이들의 치환 아미노기가 방향족 탄화수소기(벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 9,9-디메틸플루오레닐기 등)에 결합한 기를 들 수 있다.
식(1)으로 표시되는 화합물의 구체례를 이하에 나타낸다.
[화학식 3]
Figure pct00003
[화학식 4]
Figure pct00004
[화학식 5]
Figure pct00005
[화학식 6]
Figure pct00006
[화학식 7]
Figure pct00007
[화학식 8]
Figure pct00008
식(1)의 화합물에 관해서는, 예를 들면, 일본 특개2006-151844, 일본 특개2008-021687, WO2007/125714 및 WO2010-061824, 일본 특개2005-112765를 참조할 수 있다.
중간영역의 두께는, 0.1㎚∼20㎚, 바람직하게는 5㎚∼10㎚인 것이 바람직하다. 식(1)으로 표시되는 화합물을 중간영역으로서 사용함으로써, 음극측 발광영역과 중간영역과의 계면에서의 전자를 블록하면서, 양극측 발광영역에의 전자 공급을 밸런스 좋게 행할 수 있기 때문에, 중간영역의 두께를 종래보다 두껍게 할 수 있다. 중간영역에서의 식(1)으로 표시되는 화합물의 함유율은 특히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 1질량%∼100질량%, 보다 바람직하게는 80질량%∼100질량%, 특히 바람직하게는, 100질량%이다. 중간영역에 사용할 수 있는 다른 화합물로서, 발광영역의 호스트 재료나, 정공 수송 영역 또는 전자 수송 영역에서 사용된 화합물을 들 수 있다.
전술한 아진계 화합물로서, 하기 식(3)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
[화학식 9]
Figure pct00009
여기서, X1는 -CH 또는 질소 원자이고, X2는 -CH 또는 질소 원자이고, X3는 -CH 또는 질소 원자이고, 단, X1, X2, X3가 동시에 -CH가 되는 일은 없고, l의 값은 0 또는 1이고, m의 값은 0, 1 또는 2이고, n의 값은 0, 1 또는 2이고, 단, m=0일 때, l=0이고, A는, 카르바졸릴기, 디벤조푸라닐기 또는 디벤조티오펜기이고, B는, 치환 또는 무치환의 환형성 탄소수 6 이상 30 이하의 방향족 탄화수소기, 또는, 치환 또는 무치환의 환형성 원자수 5 이상 30 이하의 복소환기이고, C는, 치환 또는 무치환의 환형성 탄소수 6 이상 30 이하의 방향족 탄화수소기, 또는, 치환 또는 무치환의 환형성 원자수 5 이상 30 이하의 복소환기이고, D는, 치환 또는 무치환의 환형성 탄소수 6 이상 30 이하의 방향족 탄화수소기, 또는, 치환 또는 무치환의 환형성 원자수 5 이상 30 이하의 복소환기이고, LA은, 치환 또는 무치환의 환형성 탄소수 6 이상 30 이하의 방향족 탄화수소기, 또는, 치환 또는 무치환의 환형성 원자수 5 이상 30 이하의 복소환기이고, LC은, 치환 또는 무치환의 환형성 탄소수 6 이상 30 이하의 방향족 탄화수소기, 또는, 치환 또는 무치환의 환형성 원자수 5 이상 30 이하의 복소환기이고, 상기한 치환이란, 각각 개별적으로 독립하여, 메틸, 에틸, 이소프로필, 터셔리부틸, 페닐, 나프틸, 비페닐, 터페닐, 페난트릴, 안트라세닐, 피레닐, 크리세닐, 플루오레닐, 9,9디메틸플루오레닐, 9,9디페닐플루오레닐, 스피로플루오레닐, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 인돌, 이미다졸, 푸린, 이소퀴놀린, 퀴놀린, 퀴나졸린, 카르바졸, 페난트리딘, 아크리딘, 페난트롤린, 불소, 염소, 시아노기, 실릴기 또는 중수소의 어느 하나로부터 선택된다.
또한, 알맞게는, X1는 질소 원자이고, X2는 질소 원자이고, X3는 -CH이다. 또한, 알맞게는, A는, 3-카르바졸릴기, 9-카르바졸릴기, 2-디벤조푸라닐기, 4-디벤조푸라닐기, 2-디벤조티오페닐기, 또는, 4-디벤조티오페닐기의 어느 하나이다. 나아가서는, 알맞게는, B의 방향족 탄화수소란, 페닐, 나프틸, 비페닐, 터페닐, 페난스릴, 안트라세닐, 피레닐, 크리세닐, 플루오레닐, 9,9디페닐플루오레닐, 또는, 스피로플루오레닐의 어느 하나이다. 또한, 알맞게는, B의 복소환기란, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 인돌, 이미다졸, 푸린, 이소퀴놀린, 퀴놀린, 퀴나졸린, 카르바졸, 페난트리딘, 아크리딘, 또는, 페난트롤린의 어느 하나이다. 나아가서는, 알맞게는, C, D, LA 및 LC의 방향족 탄화수소는, 각각 독립하여, 상술한 B의 방향족 탄화수소의 규정에서 선택된다. 또한, 알맞게는, C, D, LA 및 LC의 복소환기는, 각각 독립하여, 상술한 B의 복소환기의 규정에서 선택된다. 또한, m=0일 때, A가 X1를 포함하는 아진환과 직접 결합한다. l=0일 때, B는 존재하지 않는다. n=일 때, C가 X1를 포함하는 아진환과 직접 결합한다.
식(3)의 화합물의 구체례를 이하에 나타낸다.
[화학식 10]
Figure pct00010
[화학식 11]
Figure pct00011
[화학식 12]
Figure pct00012
[화학식 13]
Figure pct00013
[화학식 14]
Figure pct00014
[화학식 15]
Figure pct00015
[화학식 16]
Figure pct00016
발광영역을 구성하는 재료는, 전하의 주입 기능(전계 인가시에 양극 또는 정공 공급층으로부터 정공을 주입할 수 있고, 음극 또는 전자 공급층으로부터 전자를 주입할 수 있는 기능), 수송 기능(주입된 정공 및 전자를 전계의 힘으로 이동시키는 기능), 발광 기능(전자와 정공의 재결합의 장소를 제공하고, 이들을 발광에 연결하는 기능)을 갖는 것이 바람직하다.
발광영역은, 형광 발광영역이라도 좋고, 인광 발광영역이라도 좋다.
아진계 화합물 이외의 형광 발광영역을 구성하는 호스트 재료로서, 예를 들면, 스티릴 유도체, 나프타센 유도체, 또는, 방향족 아민을 들 수 있다. 스티릴 유도체로서, 디스티릴 유도체, 트리스티릴 유도체, 테트라스티릴 유도체 및 스티릴아민 유도체를 들 수 있다. 방향족 아민으로서, 방향족환기로 치환된 질소 원자를 2개∼4개 갖는 화합물을 들 수 있다.
복수의 발광영역 중, 상술한 호스트 재료로서 아진계 화합물을 포함하는 발광영역 이외의 발광영역의 적어도 하나의 발광영역은, 호스트 재료로서, 이온화 포텐셜이 5.6eV 미만의 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 이 발광영역은, 복수의 발광영역 중, 가장 양극측의 발광영역으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 양극으로부터의 정공 주입이 안정된다. 이온화 포텐셜이 5.6eV 미만인 화합물(정공 수송성 재료)로서는, 모골격이 환원수 4∼7의 다환식 방향족 탄화수소 화합물을 들 수 있다. 모골격은, 피렌, 벤조피렌, 크리센, 나프타센, 벤조나프타센, 디벤조나프타센, 페릴렌, 또는, 코로넨이 바람직하다.
보다 구체적으로는, 이하의 식(4)으로 표시되는 화합물이 예시될 수 있다. 이 화합물을 사용함에 의해, 양극으로부터의 정공 주입이 안정된다.
[화학식 17]
Figure pct00017
여기서, 식(4) 중, R21∼R28은, 각각, 수소 원자, 불소 원자, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼10의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 3∼10의 시클로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 3∼30의 알킬실릴기, 치환 또는 무치환의 환형성 탄소수 8∼30의 아릴실릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 환형성 탄소수 6∼20의 아릴옥시기, 치환 또는 무치환의 환형성 탄소수 6∼30의 방향족 탄화수소기, 또는, 치환 또는 무치환의 환형성 원자수 5∼30의 복소환기이다. 또한, 이들 기의 구체례로서, 상술한 식(1) 및 (3)의 화합물의 예로서 나타낸 것과 같은 기를 들 수 있다.
구체적으로는, 이하의 식(6-1) 내지 식(6-5) 등의 화합물을 들 수 있다.
[화학식 18]
Figure pct00018
형광 발광영역의 도펀트 재료로서, 예를 들면, 스티릴벤젠계 색소, 옥사졸계 색소, 페릴렌계 색소, 쿠마린계 색소, 아크리딘계 색소 등의 레이저용 색소, 안트라센 유도체, 나프타센 유도체, 펜타센 유도체, 크리센 유도체, 디케토피롤로피롤 유도체, 피란 유도체 또는 스티릴 유도체 등의 다환 방향족 탄화수소계 재료, 피로메텐 골격 화합물, 또는, 금속 착체, 퀴나크리돈 유도체, 시아노메틸렌피란계 유도체(DCM, DCJTB), 벤조티아졸계 화합물, 벤조이미다졸계 화합물, 금속 키레이트화 옥시노이드 화합물 등의 형광 재료를 들 수 있다. 이들 형광 재료의 각각의 도프 농도는, 막두께비로 0.5% 이상, 15% 이하인 것이 바람직하다.
정공 수송성 재료를 포함하는 발광영역은, 도펀트 재료로서, 페릴렌 유도체, 디케토피롤로피롤 유도체, 피로메텐 착체, 피란 유도체, 또는, 스티릴 유도체를 포함하는 것이 바람직하다.
인광 발광영역에 알맞은 호스트는, 그 여기 상태로부터 인광 발광성 화합물에 에너지 이동이 일어나는 결과, 인광 발광성 화합물을 발광시키는 기능을 갖는 화합물이다. 호스트 화합물로서, 삼중항(三重項) 에너지 갭이 크고, 여기자 에너지를 인광 발광성 화합물에 에너지 이동할 수 있는 화합물이라면, 특히 제한은 없고, 목적에 응하여, 적절히, 선택할 수 있다. 이와 같은 호스트 화합물의 구체례로서, 벤젠환이나 나프탈렌환, 복소환의 조합으로 구성되는 축합환 화합물, 카르바졸 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 피라졸린 유도체, 피라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 히드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라잔 유도체, 방향족 제3아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 방향족 디메틸리덴계 화합물, 포르피린계 화합물, 안토라퀴노디메탄 유도체, 안트론 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 티오피란디옥시드 유도체, 카르보디이미드 유도체, 플루오레닐리덴메탄 유도체, 디스티릴피라진 유도체, 나프탈렌페릴렌 등의 복소환 테트라카르본산 무수물, 프탈로시아닌 유도체, 8-퀴놀리놀 유체의 금속 착체나 메탈프탈로시아닌, 벤조옥사졸이나 벤조티아졸을 배위자로 하는 금속 착체로 대표되는 각종 금속 착체 폴리실란계 화합물, 폴리(N-비닐카르바졸) 유도체, 아닐린계 공중합체, 티오펜 올리고머, 폴리티오펜 등의 도전성 고분자 올리고머, 폴리티오펜 유도체, 폴리페닐렌 유도체, 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등의 고분자 화합물 등을 들 수 있다. 호스트 화합물은, 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다. 구체례로서, 이하와 같은 화합물을 들 수 있다.
[화학식 19]
Figure pct00019
인광 발광성 화합물(인광 발광성의 도펀트)은, 삼중항 여기자로부터 발광할 수 있는 화합물이다. 삼중항 여기자로부터 발광한 한, 특히 한정되지 않지만, Ir, Ru, Pd, Pt, Os 및 Re로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 금속을 포함하는 금속 착체인 것이 바람직하고, 포르피린 금속 착체 또는 오르토메탈화 금속 착체가 보다 바람직하다. 포르피린 금속 착체로서, 포르피린 백금 착체를 들 수 있다. 인광 발광성 화합물은, 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다.
오르토메탈화 금속 착체를 형성하는 배위자로서, 여러가지의 것이 있지만, 바람직한 배위자로서, 2-페닐피리딘 유도체, 7,8-벤조퀴놀린 유도체, 2-(2-티에닐)피리딘 유도체, 2-(1-나프틸)피리딘 유도체, 2-페닐퀴놀린 유도체 등을 들 수 있다. 이들의 유도체는, 필요에 응하여 치환기를 가져도 좋다. 특히, 불소화물, 트리플루오르메틸기를 도입한 것이, 청색계 도펀트로서 바람직하다. 또한, 보조 배위자로서, 아세틸아세토네이트, 피크린산 등의 상기 배위자 이외의 배위자를 갖고 있어도 좋다. 기타, 소망하는 발광색을 갖는 이미 알려진 인광 도펀트도 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 스틸벤 구조를 갖는 아민, 방향족 아민, 페릴렌 유도체, 쿠마린 유도체, 보란 유도체, 피란 유도체를 들 수 있다. 그 중에서도, 이리듐 착체, 백금 착체 또는 레늄 착체의 인광 도펀트 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
인광 발광성 화합물(인광 발광성의 도펀트)의 발광영역에서의 함유량은, 특히 제한은 없고, 목적에 응하여 적절히 선택할 수 있는데 예를 들면, 0.1질량%∼70질량%이고, 1질량%∼30질량%가 바람직하다. 인광 발광성 화합물의 함유량이 0.1질량% 이상임으로써, 발광이 미약하게 되는 것을 막고, 그 함유 효과를 충분히 발휘시킬 수 있다. 한편, 70질량% 이하로 함으로써, 농도 소광(消光)이라고 말하여지는 현상을 억제하고, 발광 소자의 성능이 저하되는 것을 막을 수 있다.
적색 발광영역은, 상기한 정공 수송성 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 녹색 발광영역은, 형광 발광 재료 또는 인광 발광 재료로 구성할 수 있다. 청색 발광영역에서는, 예를 들면, 상술한 아진 화합물을 호스트 재료로 하고, 이것에 청색의 형광성 도펀트 재료를 도핑함에 의해, 청색의 발광을 발생시킬 수 있다. 또한, 청색 발광영역 및 녹색 발광영역을 구성하는 호스트 재료로서, 상기한 식(3)에 표시한 아진 유도체를 사용하는 것이 바람직하다.
청색의 도펀트 재료로서, 약 400㎚∼490㎚의 범위에 발광 피크를 갖는 화합물을 들 수 있다. 이와 화합물로서, 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 나프타센 유도체, 스티릴아민 유도체, 비스(아지닐)메텐붕소 착체 등의 유기물질을 들 수 있다. 그 중에서도, 아미노 나프탈렌 유도체, 아미노 안트라센 유도체, 아미노크리센 유도체, 아미노피렌 유도체, 스티릴아민 유도체, 비스(아지닐)메텐붕소 착체를 사용하는 것이 바람직하다.
유기층이 양극측부터, 제1 발광영역, 중간영역, 제2 발광영역 및 제3 발광영역을 이 순서로 적층한 구성을 가지며, 제1 발광영역은, 호스트 재료로서 적어도 상술한 정공 수송성 재료를 포함하고, 제2 발광영역 및 제3 발광영역은, 호스트 재료로서 상술한 아진 유도체를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 호스트 재료로서 상술한 아진 유도체를 포함하는 발광영역 이외의 발광영역의 적어도 하나의 발광영역이, 호스트 재료로서, 적어도 인광 발광 재료를 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 인광 발광 재료는, 카르바졸 유도체 또는 퀴놀린 착체 유도체인 것이 바람직하다. 특히, 유기층이 양극측부터, 제1 발광영역, 중간영역 및 제2 발광영역이 적층되어 있고, 제1 발광영역은 호스트 재료로서 적어도 인광 발광 재료를 포함하고, 제2 발광영역은 호스트 재료로서 아진 유도체를 포함하는 것이 바람직하다.
정공 수송 영역을 형성한 층(정공 공급층 등)은, 발광영역에의 정공 주입 효율을 높임과 함께, 리크를 방지하기 위한 버퍼층으로서 기능한다. 정공 공급층의 막두께는, 발광 소자 전체의 구성, 특히, 전자 공급층과의 관계에 의하지만, 예를 들면 5㎚∼300㎚, 바람직하게는 10㎚∼200㎚인 것이 바람직하다.
정공 공급층을 구성하는 재료는, 전극이나 인접하는 층을 구성하는 재료와의 관계에서 적절히 선택하면 좋고, 예를 들면, 벤진, 스티릴아민, 트리페닐아민, 포르피린, 트리페닐렌, 아자트리페닐렌, 테트라시아노퀴노디메탄, 트리아졸, 이미다졸, 옥사디아졸, 폴리아릴알칸, 페닐렌디아민, 아릴아민, 옥사졸, 안트라센, 플루오레논, 히드라존, 스틸벤, 또는, 이들의 유도체나, 폴리실란계 화합물, 비닐카르바졸계 화합물, 티오펜계 화합물 또는 아닐린계 화합물 등의 복소환식 공역계의 모노머, 올리고머 또는 폴리머를 들 수 있다.
정공 공급층을 2층 구성으로 하는 경우, 제1층(양극측) 및 제2층(발광영역측)을 구성하는 재료로서, α-나프틸페닐페닐렌디아민, 포르피린, 금속테트라페닐포르피린, 금속나프탈로시아닌, 헥사시아노아자트리페닐렌, 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(TCNQ), F4-TCNQ, 테트라시아노4,4,4-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민, N,N,N',N'-테트라키스(p-트릴)p-페닐렌디아민, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노비페닐, N-페닐카르바졸, 4-디-p-트릴아미노스틸벤, 폴리(파라페닐렌비닐렌), 폴리(티오펜비닐렌), 폴리(2,2'-티에닐피롤) 등을 들 수 있다.
또한, 하기 식(21), 식(22), 식(23), 식(24)에 표시한 화합물을 사용함에 의해, 전자 공급층부터 발광영역에의 전자 공급에 대해, 정공 공급층부터 발광영역에의 정공 공급을 최적화할 수 있다.
[화학식 20]
Figure pct00020
[화학식 21]
Figure pct00021
[화학식 22]
Figure pct00022
[화학식 23]
Figure pct00023
식(21) 중, R1∼R6은, 각각, 독립하여, 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록실기, 아미노기, 아릴아미노기, 탄소수 20 이하의 카르보닐기, 탄소수 20 이하의 카르보닐에스테르기, 탄소수 20 이하의 알킬기, 탄소수 20 이하의 알케닐기, 탄소수 20 이하의 알콕실기, 탄소수 30 이하의 아릴기, 탄소수 30 이하의 복소환기, 니트릴기, 시아노기, 니트로기 및 실릴기로부터 선택되는 치환기로 이루어지는 군에서 선택된 1종류의 치환기 또는 그 유도체이고, 인접하는 R1∼R6은, 서로 결합하여 환상 구조를 형성하여도 좋다. 또한, X1∼X6는, 각각, 독립하여, 탄소 원자 또는 질소 원자이다. 또한, 상기한 식(21)에 표시한 아자트리페닐렌 유도체는, X가 질소 원자로 치환됨에 의해, 화합물 중의 질소 함유율이 높아지기 때문에, 정공 공급층에 알맞게 사용된다. 식(21)에 표시한 아자트리페닐렌 유도체의 구체례로서, 이하의 식(21-1) 등의 화합물을 들 수 있다.
[화학식 24]
Figure pct00024
식(22) 중, A0∼A2는, 각각, 독립하여, 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록실기, 알데히드기, 카르보닐기, 카르보닐에스테르기, 알킬기, 알케닐기, 환상 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 아미노기, 복소환기, 시아노기, 니트릴기, 니트로기, 또는, 실릴기에 의해 치환된 탄소수 6∼30의 방향족 탄화수소기이다. 식(22)에 표시한 아민 유도체의 구체례로서, 이하의 식(22-1) 내지 식(22-9) 등의 화합물을 들 수 있다.
[화학식 25]
Figure pct00025
식(23) 중, A3∼A6는, 각각, 독립하여, 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록실기, 알데히드기, 카르보닐기, 카르보닐에스테르기, 알킬기, 알케닐기, 환상 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 아미노기, 복소환기, 시아노기, 니트릴기, 니트로기, 또는, 실릴기에 의해 치환된 탄소수 6∼20의 방향족 탄화수소기이다. A3 및 A4 및 A5 및 A6는, 각각, 연결기를 통하여 결합하고 있어도 좋다. Y는, 질소(N)와의 결합 부위 이외의 환 탄소가, 각각, 독립하여, 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록실기, 알데히드기, 카르보닐기, 카르보닐에스테르기, 알킬기, 알케닐기, 환상 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 아미노기, 복소환기, 시아노기, 니트릴기, 니트로기, 또는, 실릴기에 의해 치환된 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 나프타센, 플루오란텐, 또는, 페릴렌으로 이루어지는 2가의 방향족 탄화수소기이다. m은 1 이상의 정수이다. 식(23)에 표시한 디아민 유도체의 구체례로서, 이하의 식(23-1) 내지 식(23-84) 등의 화합물을 들 수 있다.
[화학식 26]
Figure pct00026
[화학식 27]
Figure pct00027
[화학식 28]
Figure pct00028
[화학식 29]
Figure pct00029
식(24) 중, A7∼A12는, 각각, 독립하여, 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록실기, 알데히드기, 카르보닐기, 카르보닐에스테르기, 알킬기, 알케닐기, 환상 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 아미노기, 복소환기, 시아노기, 니트릴기, 니트로기, 또는, 실릴기에 의해 치환된 탄소수 6∼20의 방향족 탄화수소기이다. 인접하는 A7 및 A9, A9 및 A10 및 A11 및 A12는, 각각, 연결기를 통하여 결합하고 있어도 좋다. Z1∼Z3는, 질소(N)와의 결합 부위 이외의 환 탄소가, 각각, 독립하여, 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록실기, 알데히드기, 카르보닐기, 카르보닐에스테르기, 알킬기, 알케닐기, 환상 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 아미노기, 복소환기, 시아노기, 니트릴기, 니트로기 또는 실릴기에 의해 치환된 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 나프타센, 플루오란텐 또는 페릴렌으로 이루어지는 2가의 방향족 탄화수소기이다. p, q 및 r는, 1 이상의 정수이다. 식(24)에 표시한 트리아릴아민 다량체의 구체례로서, 이하의 식(24-1) 내지 식(24-15) 등의 화합물을 들 수 있다.
[화학식 30]
Figure pct00030
이상에 설명한 각종의 화합물은, 정공 공급층의 제1층 및 제2층의 어느쪽에 사용하여도 좋지만, 질소 함유율이 높은 조성의 화합물을 제1층에 사용하는 것이 바람직하다.
전자 수송 영역을 구성하는 층으로서, 전자 주입층이나 전자 수송층(이하, 전자 주입층·수송층이라고 부르는 경우가 있다)을 들 수 있다. 전자 주입층·수송층은, 발광영역에의 전자의 주입을 돕고, 발광영역까지 전자를 수송하는 층으로서, 전자 이동도가 크다. 전자 주입층·수송층의 두께로서, 수㎚ 내지 수㎛를 들 수 있지만, 특히 막두께가 두꺼운 때, 전압 상승을 피하기 위해, 104V/cm 내지 106V/cm의 전계 인가시에 전자 이동도가 적어도 10-5㎠/V·s 이상인 것이 바람직하다.
전자 주입층·수송층에 사용되는 재료로서, 8-히드록시퀴놀린 또는 그 유도체의 금속 착체나 함질소 복소환 유도체가 알맞다. 8-히드록시퀴놀린 또는 그 유도체의 금속 착체의 구체례로서, 옥신(일반적으로, 8-퀴놀리놀 또는 8-히드록시퀴놀린)의 키레이트를 포함하는 금속 키레이트옥시노이드 화합물, 예를 들면, 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄을 들 수 있다. 함질소 복소환 유도체로서, 예를 들면, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 티아디아졸, 트리아졸, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 페난트롤린, 벤즈이미다졸, 이미다조피리딘 등을 들 수 있지만, 그 중에서도, 벤즈이미다졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 이미다조피리딘 유도체가 바람직하다.
전자 공급층은, 음극으로부터 주입되는 전자를 발광영역에 수송하기 위한 것이고, 전자 공급층의 막두께는, 발광 소자의 전체 구성에 의하지만, 예를 들면, 10㎚∼200㎚, 바람직하게는 20㎚∼180㎚인 것이 바람직하다. 전자 수송층의 재료로서, 우수한 전자 수송능을 갖는 유기 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 발광영역, 특히 적색 발광영역 및 녹색 발광영역에의 전자의 수송 효율을 높임에 의해, 전계 강도에 의한 적색 발광영역 및 녹색 발광영역에서의 발광색의 변화가 억제된다. 이와 같은 유기 재료로서, 구체적으로는, 전자 이동도가 10-6㎠/V·s 이상, 1.0×10-1㎠/V·s 이하의 함질소 복소환 유도체를 들 수 있다.
구체적인 재료로서, 하기한 식(9)으로 표시되는 벤조이미다졸 유도체를 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
[화학식 31]
Figure pct00031
식(9) 중, A14는, 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1∼20의 알킬기 및 그 유도체, 또는, 3∼40개의 방향족환이 축합한 다환 방향족 탄화수소기를 갖는 탄소수 6∼60의 탄화수소기 또는 함질소 복소환기 및 그 유도체이다. B는, 단결합, 2가의 방향족환기 또는 그 유도체이다. R31, R32은, 각각, 독립하여, 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1∼20의 알킬기 및 그 유도체, 탄소수 6∼60의 방향족 탄화수소기 및 그 유도체, 함질소 복소환기 및 그 유도체, 또는, 탄소수 1∼20의 알콕시기 및 그 유도체이다.
식(9)에 표시한 화합물의 구체례로서, 이하의 식(9-1) 내지 식(9-49) 등의 화합물을 들 수 있다. 또한, 「Ar(α)」는, 식(9) 중의 R31, R32를 포함하는 벤조이미다졸 골격에 대응하고, 「B」는 식(9) 중의 B에 대응한다. 또한, 「Ar(1)」 및 「Ar(2)」는 식(9) 중의 A14에 대응하고, Ar(1), Ar(2)의 순서로 B에 결합한다.
[표 2]
Figure pct00032
[표 3]
Figure pct00033
[표 4]
Figure pct00034
[표 5]
Figure pct00035
[표 6]
Figure pct00036
[화학식 32]
Figure pct00037
또한, 전자 수송층에 사용하는 유기 재료는, 상기한 화합물과 같이 안트라센 골격을 갖는 화합물이 바람직하지만, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 안트라센 골격에 대신하여, 피렌 골격 또는 크리센 골격을 구비한 벤조이미다졸 유도체를 사용하여도 좋다. 또한, 전자 수송층에 사용하는 유기 재료는, 1종류뿐만 아니라, 복수종류를 혼합 또는 적층하여 사용하여도 좋다. 또한, 상기 화합물을 전자 주입층에 사용하여도 좋다.
본 개시의 표시 장치는, 예를 들면, 퍼스널 컴퓨터를 구성하는 모니터 장치로서 사용할 수 있고, 텔레비전 수상기나 휴대 전화, PDA(휴대 정보 단말, Personal Digital Assistant), 게임기기에 조립된 모니터 장치로서 사용할 수 있다. 또한, 전자 뷰 파인더(Electronic View Finder, EVF)나 두부 장착형 디스플레이(Head Mounted Display, HMD)에 적용할 수 있다.
실시례 1
실시례 1은, 본 개시의 제1의 양태∼제3의 양태에 관한 발광 소자 및 본 개시의 표시 장치에 관한 것이다. 여기서, 발광 소자는, 구체적으로는, 유기 일렉트로루미네선스 소자(유기 EL 소자)로 이루어지고, 실시례 1의 표시 장치는, 구체적으로는, 유기 일렉트로루미네선스 표시 장치(유기 EL 표시 장치)로 이루어진다. 실시례 1의 표시 장치 또는 후술하는 실시례 2의 표시 장치는, 액티브 매트릭스형의 컬러 표시의 표시 장치이고, 상면 발광형 표시 장치이다. 즉, 음극(제2 전극)을 통하여 광이 출사된다.
실시례 1의 발광 소자는, 모식적인 일부 단면도를 도 1에 도시하는 바와 같이, 양극(실시례에서는, 제1 전극에 상당한다)(51), 유기 재료로 이루어지고, 발광층(80)을 구비한 유기층(70) 및 음극(실시례에서는 제2 전극에 상당한다)(52)이 적층된 구조를 갖는다. 그리고, 모식적인 일부 단면도를 도 3a에 도시하는 바와 같이, 발광층(80)은, 양극(51)의 측부터 음극(52)의 측에 걸쳐서, 다른 색을 발광하는 2 이상의 발광영역으로 구성되어 있고, 각 발광영역(82, 83)은, 호스트 재료 및 도펀트 재료(게스트 재료)를 포함한다. 또한, 실시례 1의 표시 장치는, 실시례 1의 발광 소자가, 복수, 2차원 매트릭스형상으로 배열되어 이루어진다.
발광영역(81, 82, 83)은, 양극(51) 및 음극(52)에의 전압의 인가시, 양극(51)의 측부터 주입된 정공과, 음극(52)의 측부터 주입된 전자가 재결합하는 영역이다. 그리고, 보다 구체적으로는, 발광층(80)은, 양극(51)의 측부터 음극(52)의 측에 걸쳐서, 제1 발광영역(81), 중간영역(완충 영역)(84), 제2 발광영역(82) 및 제3 발광영역(83)으로 구성되어 있다. 실시례 1의 발광 소자에서는, 구체적으로는, 제1 발광영역(81)은 적색(파장 : 620㎚ 내지 750㎚)을 발광하고, 제2 발광영역(82)은 청색(파장 : 450㎚ 내지 495㎚)을 발광하고, 제3 발광영역(83)은 녹색(파장 : 495㎚ 내지 570㎚)을 발광하고, 전체로서 백색을 발광한다. 즉, 발광층(80)은 백색광을 발광한다. 단, 이와 같은 구성으로 한정하는 것은 아니다. 중간영역(완충 영역)(84)은, 제1 발광영역(81)과 제2 발광영역(82), 제3 발광영역(83) 사이의 과잉의 캐리어의 이동을 억제하기 위해 마련되어 있다.
실시례 1의 발광 소자에서는, 보다 구체적으로는, 적색을 발광하는 제1 발광영역(81)을 구성하는 호스트 재료로서 이하의 구조식(41)(Ip=5.57eV)으로 표시되는 재료를 사용하고, 도펀트 재료로서 이하의 구조식(42)으로 표시되는 재료를 사용하였다. 또한, 청색을 발광하는 제2 발광영역(82)을 구성하는 호스트 재료로서 이하의 구조식(43)(Ip=6.0eV)으로 표시되는 재료를 사용하고, 도펀트 재료로서 이하의 구조식(44)으로 표시되는 재료를 사용하였다. 나아가서는, 녹색을 발광하는 제3 발광영역(83)을 구성하는 호스트 재료로서, 이하의 표 1에 표시하는 각종의 재료(구체적으로는, 아진계 화합물)을 사용하고, 도펀트 재료로서 이하의 구조식(45)으로 표시되는 재료를 사용하였다.
표 1에, 나아가서는, 제3 발광영역(83)을 구성하는 호스트 재료의 이온화 포텐셜(Ip)의 절대치(Ip3)(단위 : eV), 제3 발광영역(83)을 구성하는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치로부터 제2 발광영역(82)을 구성하는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치를 뺀 값(ΔIp)(단위 : eV), 밴드 갭(Eg)의 값(단위 : eV), LUMO 에너지(Ea)의 값(단위 : eV), 삼중항 여기 상태의 에너지(T1)(단위 : eV), Δu'v' 및 색도도에서의 (x, y)의 값(표 1 중, CIE_x 및 CIE_y로 표시한다)을 게재하였다. 또한, 발광층(80)의 에너지 준위도를 도 3b에 도시한다.
여기서, Δu'v'의 값은, CIE 1976의 u'v'계 UCS색도도에 기초하고 있다. 그리고, 구체적으로는, 양극(51)과 음극(52)의 사이에 0.1밀리암페어/㎠의 전류를 흘린 때에 발광층(80)이 발광하는 백색광의 색도 좌표의 값(u'1, v'1)을 측정에 의해 구하고, 양극(51)과 음극(52)의 사이에 50밀리암페어/㎠의 전류를 흘린 때에 발광층(80)이 발광하는 백색광의 색도 좌표의 값(u'2, v'2)을 측정에 의해 구한다. 그리고, 이하의 식에 의거하여, 차(Δu'v')의 값을 구한다. 또한, 양극(51)과 음극(52)의 사이에 50밀리암페어/㎠의 전류를 흘린 때의 전류밀도에 의존한 Δu'v'의 변화를 도 4에 도시한다. 도 4 중, 파선은 실시례 1A의 데이터를 나타내고, 실선은 비교례 1B의 데이터를 나타낸다. 도 4로부터, 전류밀도에 의존한 Δu'v'의 변화는, 비교례 1A는 크고, 실시례 1A는 작음을 알 수 있다. 여기서, 도 4에 도시한 예에서는, 양극(51)과 음극(52)의 사이에 0.1밀리암페어/㎠의 전류를 흘린 때에 발광층(80)이 발광하는 백색광의 색도 좌표의 값과, 양극(51)과 음극(52)의 사이에 50밀리암페어/㎠의 전류를 흘린 때에 발광층(80)이 발광하는 백색광의 색도 좌표의 값과의 차(Δu'v')의 값은, 0.01 이하이다.
Δu'v'={(u'1-u'2)2+(v'1-v'2)2)}1/2
[표 1]
Figure pct00038
[화학식 33]
Figure pct00039
[화학식 34]
Figure pct00040
[화학식 35]
Figure pct00041
[화학식 36]
Figure pct00042
[화학식 37]
Figure pct00043
[화학식 38]
Figure pct00044
[화학식 39]
Figure pct00045
[화학식 40]
Figure pct00046
[화학식 41]
Figure pct00047
[화학식 42]
Figure pct00048
[화학식 43]
Figure pct00049
[화학식 44]
Figure pct00050
양극(제1 전극)(51)과 음극(제2 전극)(52)의 사이에 0.1밀리암페어/㎠의 전류를 흘리는 표시 장치의 영역(편의상, 『영역(A)』이라고 부른다)과, 양극(51)과 음극(52)의 사이에 50밀리암페어/㎠의 전류를 흘리는 표시 장치의 영역(편의상, 『영역(B)』이라고 부른다)에서, 표시된 여러가지의 색의 관찰을 행하였다. 그 결과, 차(Δu'v')의 값이 0.02 이하인 경우, 영역(A) 및 영역(B)에서 표시된 색에 큰 상위는 인정되지 않았다.
또한, 음극(52)에 가까운 발광영역(실시례 1에서는, 제3 발광영역(83))에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치가, 양극(51)에 가까운 발광영역(실시례 1에서는, 제2 발광영역(82))에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치보다도 크고, 또한, 음극(52)에 인접하는 발광영역(실시례 1에서는, 제3 발광영역(83))에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치가, 음극(52)에 인접하는 발광영역(실시례 1에서는, 제3 발광영역(83))에 인접하는 발광영역(실시례 1에서는, 제2 발광영역(82))에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치보다도 큼에 의해, 영역(A) 및 영역(B)에서 표시된 색에 큰 상위는 인정되지 않았다.
또한, 음극(52)에 인접하는 발광영역(실시례 1에서는, 제3 발광영역(83))에 포함되는 호스트 재료는, 음극(52)에 인접하는 발광영역(실시례 1에서는, 제3 발광영역(83))에 인접하는 발광영역(실시례 1에서는, 제2 발광영역(82))으로부터의 정공의 이동을 억제함에 의해, 즉, 음극(52)에 인접하는 발광영역(실시례 1에서는, 제3 발광영역(83))에 인접하는 발광영역(실시례 1에서는, 제2 발광영역(82))으로부터의 정공의 이동을 억제하는 기능을, 음극(52)에 인접하는 발광영역(실시례 1에서는, 제3 발광영역(83))에 부여함에 의해, 이들의 영역(A), 영역(B)에서 표시된 색에 큰 상위는 인정되지 않았다.
또한, 음극(52)에 인접하는 발광영역(실시례 1에서는, 제3 발광영역(83))에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치는 6.1eV 이상이고, 음극(52)에 인접하는 발광영역(실시례 1에서는, 제3 발광영역(83))에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치를 |Ip1|, 음극(52)에 인접하는 발광영역에 인접하는 발광영역(실시례 1에서는, 제2 발광영역(82))에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치를 |Ip2|로 하였을 때, |Ip1|-|Ip2|≥0.1을 만족한다. 나아가서는, 음극(52)에 인접하는 발광영역(실시례 1에서는, 제3 발광영역(83))에 포함되는 호스트 재료의 밴드 갭의 값은 3.1eV 이상인 것이 바람직하다. 그리고, 이들을 만족함에 의해서, 이들의 영역(A), 영역(B)에서 표시된 색에 큰 상위는 인정되지 않았다.
이상과 같이, 발광영역 상호의 이온화 포텐셜의 값의 관계를 규정함으로써, 또한, 전류밀도에 의거한 백색광의 색도 좌표의 값의 변화량(Δu'v')를 규정함으로써, 또한, 음극에 인접하는 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 특성을 규정함으로써, 양극과 음극의 사이에 흘리는 전류량(전류밀도)이 변화하여도, 제2 발광영역부터 제3 발광영역으로의 정공의 이동이 크게 변동하는 것을 억제할 수 있고, 발광영역에서의 재결합 영역의 위치에 변화가 생기기 어렵고, 그 결과, 백색 발광 소자가 발광하는 백색광의 색도 좌표의 값에 큰 변화가 생기기 어려운 구조의 발광 소자를 얻을 수 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 실시례 1의 표시 장치 또는 후술하는 실시례 2의 표시 장치는, 제1 기판(11) 및 제2 기판(12) 및 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 사이에 위치하고, 2차원 매트릭스형상으로 배열된 복수의 발광 소자(표시 소자(10)),를 구비하고 있고, 제2 기판(12)을 통하여 광이 출사되고, 각 발광 소자(10)는, 제1 기판측부터, 양극(제1 전극)(51), 발광층(80)을 갖는 유기층(70), 음극(제2 전극)(52) 및 밀봉층(15)이 적층되어 이루어진다. 발광 소자인 유기 EL 소자가, 제1의 방향 및 제1의 방향과 직교하는 방향으로 늘어나는 제2의 방향으로 2차원 매트릭스형상으로 배열되어 있다.
또한, 실시례 1의 표시 장치 또는 후술하는 실시례 2의 표시 장치는, 다른 표현을 하면, 제1 기판(11), 제2 기판(12) 및 제1 기판(11)과 제2 기판(12)에 의해 끼여진 화상 표시부(13)를 구비하고 있고, 화상 표시부(13)에는, 발광 소자(10)가, 복수, 2차원 매트릭스형상으로 배열되어 있다.
실시례 1의 표시 장치 또는 후술하는 실시례 2의 표시 장치에서, 밀봉층(15)과 제2 기판(12)의 사이에는 컬러 필터층(CF)이 형성되어 있고, 컬러 필터층(CF)(CFR, CFG, CFB)과 컬러 필터층(CF)의 사이에는 차광층(블랙 매트릭스층)(BM)이 형성되어 있다. 컬러 필터층(CF) 및 차광층(BM)은 제2 기판(12)에 접하여 형성되어 있다.
하나의 화소는, 적색 표시 부화소(SPR)(적색 발광 소자(10R)), 녹색 표시 부화소(SPG)(녹색 발광 소자(10G)) 및 청색 표시 부화소(SPB)(청색 발광 소자(10B))의 3개의 부화소(3개의 발광 소자)로 구성되어 있다. 각 색 발광 부화소는, 컬러 필터층(CFR, CFG, CFB)을 구비한 백색광을 발광하는 발광 소자(유기 EL 소자)로 구성되어 있다. 즉, 발광층, 그 자체는, 전체로서 백색을 발광한다. 적색 발광 소자(적색 표시 소자(10R)), 녹색 발광 소자(녹색 표시 소자(10G)) 및 청색 발광 소자(청색 표시 소자(10B))는, 컬러 필터층(CF)을 제외하고, 같은 구성, 구조를 갖는다. 화소수는, 예를 들면 1920×1080이고, 하나의 발광 소자(10)는 하나의 부화소를 구성하고, 발광 소자(구체적으로는 유기 EL 소자(10))는 화소수의 3배이다.
실시례 1의 표시 장치 또는 후술하는 실시례 2의 표시 장치에서, 제1 기판(11)은 유리 기판으로 이루어지고, 양극(제1 전극)(51)은, 광반사 재료, 구체적으로는, Al-Nd 합금 또는 Al-Ni 합금으로 이루어진다. 또한, 실시례 1의 표시 장치 또는 후술하는 실시례 2의 표시 장치에서, 제2 기판(12)은 유리 기판으로 이루어지고, 음극(제2 전극)(52)은, ITO 등의 투명 도전 재료로 이루어진다. 양극(51)은, 진공 증착법과 에칭법의 조합에 의거하여 형성되어 있다. 음극(52)은, 특히 진공 증착법과 같은 성막 입자의 에너지가 작은 성막 방법에 의해 성막되어 있고, 패터닝되어 있지 않다. 유기층(70)도 패터닝되어 있지 않다.
양극(제1 전극)(51)은, CVD법에 의거하여 형성된 SiON으로 이루어지는 층간 절연층(40)상에 마련되어 있다. 그리고, 이 층간 절연층(40)은, 제1 기판(11)상에 형성된 유기 EL 소자 구동부를 덮고 있다. 유기 EL 소자 구동부는, 복수의 TFT(박막 트랜지스터(20))로 구성되어 있고, TFT(20)와 양극(51)은, 층간 절연층(40)에 마련된 콘택트 플러그(26)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 유기층(70)의 실제로 발광하는 부분은, SiO2로 이루어지는 절연층(60)에 의해 둘러싸이고 있다. 또한, 도면에서는, 하나의 유기 EL 소자 구동부에 관해, 하나의 TFT(20)를 도시하였다.
발광 소자(10)는, 유기층(70)을 공진부로 한 공진기 구조를 갖고 있어도 좋다. 이 경우, 발광면부터 반사면(구체적으로는, 예를 들면 양극(51) 및 음극(52))까지의 거리를 적절하게 조정하기 위해, 유기층(70)의 두께는, 8×10-8m 이상, 5××10-7m 이하인 것이 바람직하고, 1.5××10-7m 이상, 3.5××10-7m 이하인 것이 보다 바람직하다.
음극(제2 전극)(52)의 상방에는, 즉, 음극(52)과 밀봉층(밀봉 수지층)(15)의 사이에는, 유기층(70)에의 수분의 도달 방지를 목적으로 하여, 절연성 또는 도전성의 보호막(14)(구체적으로는, 예를 들면 SiO2계 재료나 SiN계 재료로 이루어진다)가 마련되어 있다. 보호막(14)과 제2 기판(12)은, 예를 들면 아크릴계 접착제나 에폭시계 접착제로 이루어지는 밀봉층(밀봉 수지층)(15)을 통하여 접합되어 있다.
TFT(20)는, 제1 기판(11)상에 형성된 게이트 전극(21), 제1 기판(11) 및 게이트 전극(21)상에 형성된 게이트 절연층(22), 게이트 절연층(22)상에 형성된 소스/드레인 영역(24), 게이트 전극(21)과 대향하여 소스/드레인 영역(24)의 사이에 형성된 채널 형성 영역(23)으로 구성되어 있다.
이하, 실시례 1의 표시 장치(유기 EL 표시 장치)의 제조 방법의 개요를 설명한다.
제2 기판(12)을 준비한다. 구체적으로는, 제2 기판(12)의 위에, 주지의 방법에 의거하여, 컬러 필터층(CF) 및 차광층(BM)을 형성한다.
[공정-100]
한편, 제1 기판(11)에 발광 소자 구동부를 공지의 TFT 제조 프로세스에 의거하여 형성한 후, 전체면에, 층간 절연층(40)을 CVD법에 의거하여 형성한다. 그리고, TFT(20)의 일방의 소스/드레인 영역(24)의 상방에 위치하는 층간 절연층(40)의 부분에, 포토 리소그래피 기술 및 에칭 기술에 의거하여 접속구멍을 형성한다. 그 후, 접속구멍을 포함하는 층간 절연층(40)의 위에 금속층을, 예를 들면, 스퍼터링법에 의거하여 형성하고, 뒤이어, 포토 리소그래피 기술 및 에칭 기술에 의거하여 금속층을 패터닝함으로써, 층간 절연층(40)상에 양극(51)을 형성할 수 있다. 또한, 층간 절연층(40)에 콘택트 플러그(26)를 형성할 수 있다. 양극(51)은, 각 발광 소자마다 분리되어 있다.
[공정-110]
그 후, 전체면에, CVD법에 의거하여, SiO2로 이루어지는 절연층(60)을 형성한 후, 포토 리소그래피 기술 및 에칭 기술에 의거하여, 양극(51)의 상방에 위치하는 절연층(60)의 부분에 개구부(61)를 형성하고, 개구부(61)의 저부에 양극(51)을 노출시킨다. 개구부(61)의 평면 형상으로서, 정방형, 네귀퉁이가 둥글게 된정방형, 장방형, 네귀퉁이가 둥글게 된 장방형, 원형, 타원형을 예시할 수 있다.
[공정-120]
그 후, 개구부(61)의 저부에 노출한 양극(51)의 부분 및 절연층(60)상에, 유기층(70)을, 예를 들면, 진공 증착법이나 스퍼터링법이라는 PVD법, 스핀 코트법이나 다이 코트법 등의 코팅법 등에 의해 성막한다. 뒤이어, 예를 들면 진공 증착법 등에 의거하여, 유기층(70)의 전체면에 음극(52)을 형성한다. 이와 같이 하여, 양극(51)상에, 유기층(70) 및 음극(52)을, 예를 들면, 진공 분위기에서 연속하여 성막할 수 있다. 그 후, 예를 들면 CVD법 또는 PVD법에 의해, 전체면에 보호막(14)을 형성한다.
[공정-130]
최후에, 밀봉층(밀봉 수지층)(15)을 통하여, 보호막(14)과 제2 기판(12)을 접합한다. 이렇게 하여, 도 1에 도시한 표시 장치를 얻을 수 있다.
실시례 2
실시례 2는, 실시례 1의 변형이다. 실시례 2에서, 양극(제1 전극)의 하방에 층간 절연층을 통하여 광반사층이 형성되고, 광반사층과 음극(제2 전극)과의 사이에서 공진기 구조가 구성된다. 실시례 1의 표시 장치를 변형한 실시례 2의 표시 장치의 모식적인 일부 단면도를 도 2에 도시한다.
실시례 2의 발광 소자(10)는, 하층·층간 절연층(31), 하층·층간 절연층(31)상에 형성된 광반사층(37), 하층·층간 절연층(31) 및 광반사층(37)을 덮는 상층·층간 절연층(32), 상층·층간 절연층(32)상에 형성된 양극(51), 적어도 양극(51)이 형성되지 않은 상층·층간 절연층(32)의 영역의 위에 형성된 절연층(60), 양극(51)상에서 절연층(60)상에 걸쳐서 형성되고, 유기 발광 재료로 이루어지는 발광층을 갖는 유기층(70) 및 유기층(70)상에 형성된 음극(52)을 구비하고 있다.
또한, 실시례 2의 표시 장치는, 제1 발광 소자(10R), 제2 발광 소자(10G) 및 제3 발광 소자(10B)로 구성된 화소가, 복수, 2차원 매트릭스형상으로 배열되어 이루어지는 표시 장치로서, 화소는, 최하층·층간 절연층(33), 제1 층간 절연층(34), 제2 층간 절연층(35) 및 최상층·층간 절연층(36)이, 순차적으로, 적층된 적층 구조를 갖고 있다. 그리고, 각 발광 소자(10R, 10G, 10B)는, 최상층·층간 절연층(36)상에 형성된 양극(51), 적어도 양극(51)이 형성되지 않은 최상층·층간 절연층(36)의 영역의 위에 형성된 절연층(60), 양극(51)상부터 절연층(60)상에 걸쳐서 형성되고, 유기 발광 재료로 이루어지는 발광층을 갖는 유기층(70) 및 유기층(70)상에 형성된 음극(52)을 구비하고 있고, 제1 발광 소자(10R)는, 최하층·층간 절연층(33)과 제1 층간 절연층(34)의 사이에 형성된 제1 광반사층(38R)을 구비하고 있고, 제2 발광 소자(10G)는, 제1 층간 절연층(34)과 제2 층간 절연층(35)의 사이에 형성된 제2 광반사층(38G)을 구비하고 있고, 제3 발광 소자(10B)는, 제2 층간 절연층(35)과 최상층·층간 절연층(36)의 사이에 형성된 제3 광반사층(38B)을 구비하고 있다.
또한, 제1 층간 절연층(34), 제2 층간 절연층(35) 및 최상층·층간 절연층(36)을 총칭하여, 층간 절연층·적층 구조체(30)라고 부른다.
또한, 실시례 2의 표시 장치는, 다른 표현을 하면, 제1 기판(11), 제2 기판(12) 및 제1 기판(11)과 제2 기판(12)에 의해 끼여진 화상 표시부(13)를 구비하고 있고, 화상 표시부(13)에는, 실시례 2의 발광 소자(10)(10R, 10G, 10B)가, 복수, 2차원 매트릭스형상으로 배열되어 있다. 여기서, 제1 기판측에 발광 소자가 형성되어 있다.
양극(51)은 ITO로 이루어진다. 광반사층(37)(제1 광반사층(38R), 제2 광반사층(38G), 제3 광반사층(38B))은, 티탄(Ti)/알루미늄(Al)의 적층 구조로 이루어진다. 나아가서는, 제1 기판(11)은 실리콘 반도체 기판으로 이루어지고, 제2 기판(12)은 유리 기판으로 이루어진다. 또한, TFT 대신에, 실리콘 반도체 기판에 MOSFET가 형성되어 있다.
유기층(70)으로부터 출사되는 광은 백색이다. 구체적으로는, 발광층은, 적색을 발광하는 적색 발광영역, 녹색을 발광하는 녹색 발광영역 및 청색을 발광하는 청색 발광영역의 3개의 영역을 갖는다. 적색 발광 소자(10R), 녹색 발광 소자(10G) 및 청색 발광 소자(10B)는, 컬러 필터층의 구성, 광반사층의 위치를 제외하고, 같은 구성, 구조를 갖는다.
최하층·층간 절연층(33), 층간 절연층·적층 구조체(30), 유기층(70) 및 음극(52)은, 복수의 발광 소자에서 공통화되어 있다. 즉, 최하층·층간 절연층(33), 층간 절연층·적층 구조체(30), 유기층(70) 및 음극(52)은, 패터닝되어 있지 않고, 이른바 베타막의 상태에 있다. 이와 같이, 발광 소자마다 발광층을 나누어 칠하여 형성하는(패터닝 형성하는) 것이 아니고, 전 발광 소자에서 공통의 발광층을 베타 성막함으로써, 예를 들면 화각이 수 인치 이하이고, 화소 피치가 수십마이크로미터 이하인, 소형, 또한, 고해상도의 표시 장치에도 대응 가능해진다.
발광 소자(10)는, 유기층(70)을 공진부로 한 공진기 구조를 갖고 있다. 또한, 발광면부터 반사면까지의 거리(구체적으로는, 발광면부터 광반사층(37) 및 음극(52)까지의 거리)를 적절하게 조정하기 위해, 유기층(70)의 두께는, 8×10-8m 이상, 5××10-7m 이하인 것이 바람직하고, 1.5××10-7m 이상, 3.5××10-7m 이하인 것이 보다 바람직하다. 공진기 구조를 갖는 유기 EL 표시 장치에서는, 실제로는, 적색 발광 소자(10R)는, 발광층에서 발광한 적색광을 공진시켜서, 적미를 띈 광(적색의 영역에 광스펙트럼의 피크를 갖는 광)을 음극(52)으로부터 출사한다. 또한, 녹색 발광 소자(10G)는, 발광층에서 발광한 녹색광을 공진시켜서, 녹미를 띈 광(녹색의 영역에 광스펙트럼의 피크를 갖는 광)을 음극(52)으로부터 출사한다. 나아가서는, 청색 발광 소자(10B)는, 발광층에서 발광한 청색광을 공진시켜서, 청미를 띈 광(청색의 영역에 광스펙트럼의 피크를 갖는 광)을 음극(52)으로부터 출사한다.
실시례 2에서, 하층·층간 절연층(31)(최하층·층간 절연층(33))의 아래에는, 실리콘 반도체 기판(제1 기판(11))에 형성된 트랜지스터(구체적으로는, 예를 들면, MOSFET120))가 구비되어 있다. 그리고, 양극(51)과 실리콘 반도체 기판(제1 기판(11))에 형성된 트랜지스터(120)는, 최하층·층간 절연층(33) 및 층간 절연층·적층 구조체(30)에 형성된 콘택트 홀(콘택트 플러그(26))을 통하여 접속되어 있다. 여기서, MOSFET로 이루어지는 트랜지스터(120)는, 게이트 전극(121), 게이트 절연층(122), 채널 형성 영역(123), 소스/드레인 영역(124)으로 구성되어 있고, 각 트랜지스터(120)의 사이에는 소자 분리 영역(125)이 형성되고, 이에 의해, 트랜지스터(120)는 서로 분리되어 있다.
이상에 설명한 점을 제외하고, 실시례 2의 표시 장치의 구성, 구조는, 실시례 1의 표시 장치의 구성, 구조와 마찬가지로 할 수 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
이상, 본 개시의 발광 소자, 표시 장치를 바람직한 실시례에 의거하여 설명하였지만, 본 개시의 발광 소자, 표시 장치는, 이들의 실시례로 한정되는 것은 아니다. 실시례에서 설명한 표시 장치나 발광 소자의 구성, 구조, 표시 장치나 발광 소자를 구성하는 각종 재료, 표시 장치나 발광 소자의 제조 방법 등은 예시이고, 적절히, 변경할 수 있다. 실시례에서는, 오로지, 백색 발광 소자와 컬러 필터층의 조합으로부터 3개의 부화소로부터 하나의 화소를 구성하였지만, 예를 들면, 백색을 출사하는 발광 소자를 가한 4개의 부화소로부터 하나의 화소를 구성하여도 좋다. 실시례에서는, 오로지, 제2 기판부터 광을 출사하는 톱 이미션 방식(상면 발광 방식)의 표시 장치(상면 발광형 표시 장치)의 표시 장치에 의거하여, 설명을 행하였지만, 제1 기판부터 광을 출사하는 보텀 이미션 방식(하면 발광 방식)의 표시 장치(하면 발광형 표시 장치)의 표시 장치로 할 수도 있다. 또한, 컬러 필터층을 제2 기판에 마련하였지만, 대체적으로, 컬러 필터층을 제1 기판에 마련하는 OCCF(온·칩·컬러 필터) 구조의 표시 장치로 할 수도 있다.
또한, 본 개시는, 이하와 같은 구성을 취할 수도 있다.
[A01] ≪발광 소자 : 제1의 양태≫
양극, 유기 재료로 이루어지고, 발광층을 구비한 유기층 및 음극이 적층된 구조를 가지며, 발광층은, 양극측부터 음극측에 걸쳐서, 다른 색을 발광하는 2 이상의 발광영역으로 구성되어 있고, 각 발광영역은, 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함하고, 음극에 가까운 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치는, 양극에 가까운 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치보다도 큰 발광 소자.
[A02] 음극에 인접하는 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치는 6.1eV 이상인 [A01]에 기재된 발광 소자.
[A03] 음극에 인접하는 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치를 |Ip1|, 음극에 인접하는 발광영역에 인접하는 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치를 |Ip2|로 하였을 때, |Ip1|-|Ip2|≥0.1을 만족하는 [A02]에 기재된 발광 소자.
[A04] 음극에 인접하는 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 밴드 갭의 값은 3.1eV 이상인 [A02] 또는 [A03]에 기재된 발광 소자.
[A05] ≪발광 소자 : 제2의 양태≫
양극, 유기 재료로 이루어지고, 발광층을 구비한 유기층 및 음극이 적층된 구조를 가지며, 발광층은, 양극측부터 음극측에 걸쳐서, 다른 색을 발광하는 2 이상의 발광영역으로 구성되어 있고, 각 발광영역은, 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함하고, 양극과 음극의 사이에 0.1밀리암페어/㎠의 전류를 흘린 때에 발광층이 발광하는 백색광의 색도 좌표의 값(u'1, v'1)과, 양극과 음극의 사이에 50밀리암페어/㎠의 전류를 흘린 때에 발광층이 발광하는 백색광의 색도 좌표의 값(u'2, v'2)의 차(Δu'v')의 값이, 0.02 이하인 발광 소자.
[A06] ≪발광 소자 : 제3의 양태≫
양극, 유기 재료로 이루어지고, 발광층을 구비한 유기층 및 음극이 적층된 구조를 가지며, 발광층은, 양극측부터 음극측에 걸쳐서, 다른 색을 발광하는 2 이상의 발광영역으로 구성되어 있고, 각 발광영역은, 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함하고, 음극에 인접하는 발광영역에 포함되는 호스트 재료는, 음극에 인접하는 발광영역에 인접하는 발광영역부터의 정공의 이동을 억제하는 발광 소자.
[A07] 음극에 인접하는 발광영역에서의 호스트 재료는 아진계 화합물로 이루어지는 [A01] 내지 [A06]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[A08] 발광층은 백색광을 발광하는 [A01] 내지 [A07]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[A09] 발광층은, 양극측부터 음극측에 걸쳐서, 제1 발광영역, 중간영역, 제2 발광영역 및 제3 발광영역으로 구성되어 있는 [A01] 내지 [A08]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[A10] 유기 일렉트로루미네선스 소자로 이루어지는 [A01] 내지 [A09]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[B01] ≪표시 장치≫
[A01] 내지 [A10]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자가, 복수, 2차원 매트릭스형상으로 배열되어 이루어지는 표시 장치.
10 : 발광 소자(표시 소자) 10R : 적색 발광 소자(제1 발광 소자)
10G : 녹색 발광 소자(제2 발광 소자) 10B : 청색 발광 소자(제3 발광 소자)
SPR : 적색 표시 부화소 SPG : 녹색 표시 부화*
SPB : 청색 표시 부화소 11 : 제1 기판
12 : 제2 기판 13 : 화상 표시부
14 : 보호막 15 : 밀봉층(밀봉 수지층)
20 : TFT(박막 트랜지스터) 120 : MOSFET
21, 121 : 게이트 전극 22, 122 : 게이트 절연층
23, 123 : 채널 형성 영역 24, 124 : 소스/드레인 영역
125 : 소자 분리 영역 26 : 콘택트 홀(콘택트 플러그)
30 : 층간 절연층·적층 구조체 31 : 하층·층간 절연층
32 : 상층·층간 절연층 33 : 최하층·층간 절연층
34 : 제1 층간 절연층 35 : 제2 층간 절연층
36 : 최상층·층간 절연층 37 : 광반사층
38R : 제1 광반사층 38G : 제2 광반사층
38B : 제3 광반사층 40 : 층간 절연층
51 : 양극(제1 전극) 52 : 음극(제2 전극)
60 : 절연층 61 : 개구부
70 : 유기층 80 : 발광층
81 : 제1 발광영역 82 : 제2 발광영역
83 : 제3 발광영역 84 : 중간영역(완충 영역)
CF, CFR, CFG, CFB : 컬러 필터층 BM : 차광층(블랙 매트릭스층)

Claims (11)

  1. 양극, 유기 재료로 이루어지고, 발광층을 구비한 유기층 및 음극이 적층된 구조를 가지며,
    발광층은, 양극측부터 음극측에 걸쳐서, 다른 색을 발광하는 2 이상의 발광영역으로 구성되어 있고,
    각 발광영역은, 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함하고,
    음극에 가까운 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치는, 양극에 가까운 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치보다도 큰 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    음극에 인접하는 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치는 6.1eV 이상인 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    음극에 인접하는 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치를 |Ip1|, 음극에 인접하는 발광영역에 인접하는 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치를 |Ip2|로 하였을 때, |Ip1|-|Ip2|≥0.1을 만족하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  4. 제2항에 있어서,
    음극에 인접하는 발광영역에 포함되는 호스트 재료의 밴드 갭의 값은 3.1eV 이상인 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  5. 양극, 유기 재료로 이루어지고, 발광층을 구비한 유기층 및 음극이 적층된 구조를 가지며,
    발광층은, 양극측부터 음극측에 걸쳐서, 다른 색을 발광하는 2 이상의 발광영역으로 구성되어 있고,
    각 발광영역은, 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함하고,
    양극과 음극의 사이에 0.1밀리암페어/㎠의 전류를 흘린 때에 발광층이 발광하는 백색광의 색도 좌표의 값과, 양극과 음극의 사이에 50밀리암페어/㎠의 전류를 흘린 때에 발광층이 발광하는 백색광의 색도 좌표의 값과의 차(Δu'v')의 값이, 0.02 이하인 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  6. 양극, 유기 재료로 이루어지고, 발광층을 구비한 유기층 및 음극이 적층된 구조를 가지며,
    발광층은, 양극측부터 음극측에 걸쳐서, 다른 색을 발광하는 2 이상의 발광영역으로 구성되어 있고,
    각 발광영역은, 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함하고,
    음극에 인접하는 발광영역에 포함되는 호스트 재료는, 음극에 인접하는 발광영역에 인접하는 발광영역부터의 정공의 이동을 억제하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  7. 제1항, 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    음극에 인접하는 발광영역에서의 호스트 재료는 아진계 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  8. 제1항, 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    발광층은 백색광을 발광하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  9. 제1항, 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    발광층은, 양극측부터 음극측에 걸쳐서, 제1 발광영역, 중간영역, 제2 발광영역 및 제3 발광영역으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  10. 제1항, 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    유기 일렉트로루미네선스 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  11. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 발광 소자가, 복수, 2차원 매트릭스형상으로 배열되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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