KR20220027103A - 발광소자, 발광장치, 및 전자기기 - Google Patents

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Abstract

한 쌍의 전극 간에 ＥＬ층을 갖는 발광소자에 있어서, ＥＬ층은, 양극으로서 기능하는 전극과 발광성을 갖는 제4층(발광층)의 사이에 정공주입성을 갖는 제1층(정공주입층), 정공수송성을 갖는 제2층(제1 정공수송층), 및 정공수송성을 갖는 제3층(제2 정공수송층)을 적어도 가지고, 제2층의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)의 절대값이, 제1층 및 제3층의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)의 절대값보다 커지는 구조를 형성함으로써, 양극으로서 기능하는 전극측에서 주입되는 정공(홀)의 이동 속도를 작게 하여, 발광소자의 발광 효율을 향상시킨다.

Description

발광소자, 발광장치, 및 전자기기{LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, AND ELECTRONIC APPLIANCE}
본 발명은 한 쌍의 전극 간에 발광 물질을 개재하여 이루어진 전류여기형 발광소자, 그러한 발광소자를 갖는 발광장치, 및 전자기기에 관한 것이다.
최근, 일렉트로루미네선스(electroluminescence)를 이용한 발광소자의 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이들 발광소자의 기본적인 구성은, 한 쌍의 전극 간에 발광성 물질을 포함한 층을 끼운 것이다. 이 소자에 전압을 인가함으로써, 발광성 물질로부터의 발광을 얻을 수 있다.
이러한 발광소자는 자발광형이기 때문에, 액정 모니터에 비해 화소의 시인성이 높고, 백라이트를 필요로 하지 않는 등의 이점이 있어, 플랫 패널 디스플레이 소자로서 적합하다고 여겨지고 있다. 또한 이러한 발광소자는, 초경량으로 제작할 수 있는 것도 큰 이점이다. 또 상당히 응답 속도가 빠른 것도 특징의 하나다.
그리고 이러한 발광소자는 막 모양으로 형성하는 것이 가능하기 때문에, 대면적의 소자를 형성함으로써, 면형의 발광을 용이하게 얻을 수 있다. 이것은, 백열전구나 ＬＥＤ로 대표되는 점광원, 혹은 형광등으로 대표되는 선광원에서는 얻기 어려운 특색이기 때문에, 조명 등에 응용할 수 있는 면광원으로서의 이용 가치도 높다.
그 일렉트로루미네선스를 이용한 발광소자는, 발광성 물질이 유기 화합물인지, 무기화합물인지에 따라 대별할 수 있는데, 본 발명은, 발광성 물질에 유기 화합물을 사용하는 것이다. 그 경우, 발광소자에 전압을 인가함으로써, 한 쌍의 전극에 전자 및 정공이 각각 발광성 유기 화합물을 포함한 층에 주입되어, 전류가 흐른다. 그리고, 그들 캐리어(전자 및 정공)가 재결합함으로써, 발광성 유기 화합물이 여기상태를 형성하고, 그 여기상태가 기저상태로 되돌아올 때에 발광한다.
이러한 메커니즘으로부터, 이러한 발광소자는 전류여기형 발광소자라고 불린다. 이 때 유기 화합물이 형성하는 여기상태의 종류로서는, 단일항 여기상태와 삼중항 여기상태가 가능하고, 단일항 여기상태로부터의 발광이 형광, 삼중항 여기상태로부터의 발광이 인광이라고 불리고 있다.
이러한 발광소자에 있어서는, 그 소자특성을 향상시키는 데 있어서, 물질에 의존한 문제가 많고, 이것들을 극복하기 위해서 소자구조의 개량이나 물질개발 등이 이루어지고 있다.
예를 들면 비특허문헌 1에서는, 정공 블록층을 설치함으로써, 인광물질을 사용한 발광소자를 효율적으로 발광시킨다. 그러나, 비특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이 정공 블록층은 내구성이 없고, 발광소자의 수명은 극단적으로 짧은 문제가 있다.
[비특허문헌1]
테쯔오 쯔쯔이 외 8명, 저패니즈 저널 오프 어플라이드 피직스, vol．38, L1502-L1504(1999)
따라서, 본 발명에서는, 종래와는 다른 소자구조를 갖는 발광소자를 형성함으로써, 발광 효율이 높고, 종래보다 수명이 긴 발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 발광 효율이 높은 발광장치 및 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 발광소자는, 한 쌍의 전극 간에 ＥＬ층을 갖는 발광소자이며, ＥＬ층은, 양극으로서 기능하는 전극과 발광성을 갖는 제4층(발광층)의 사이에 정공주입성을 갖는 제1층(정공주입층), 정공수송성을 갖는 제2층(제1 정공수송층), 및 정공수송성을 갖는 제3층(제2 정공수송층)을 적어도 가지고, 제2층의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)의 절대값은, 제1층 및 제3층의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)의 절대값보다 큰 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 구성에 있어서, 제2층의 HOMO 준위의 절대값은, 제1층 및 제3층의 HOMO 준위의 절대값보다 0.1 이상 큰 것을 특징으로 한다.
또 다른 구성으로서, 한 쌍의 전극 간에 ＥＬ층을 갖는 발광소자이며, ＥＬ층은, 양극으로서 기능하는 전극과 제4층(발광층)의 사이에 제1층(정공주입층), 제2층(제1 정공수송층), 및 제3층(제2 정공수송층)을 적어도 가지고, 제2층의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)의 절대값은, 제1층 및 제3층의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)의 절대값보다 작은 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 구성에 있어서, 제2층의 HOMO 준위의 절대값은, 제1층 및 제3층의 HOMO 준위의 절대값보다 0.1 이상 작은 것을 특징으로 한다.
즉, 전술한 2종류의 구성의 발광소자를 형성함으로써, 양극으로서 기능하는 전극측에서 주입되는 정공(홀)의 이동 속도를 작게 할 수 있으므로, 발광소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 상기 각 구성에 더해서, 음극으로서 기능하는 전극과 제4층(발광층)의 사이에 전자의 이동을 제어하는 제5층(캐리어 제어층)을 적어도 가지고, 제5층은, 전자수송성의 제1 유기 화합물과 정공수송성의 제2 유기 화합물을 포함하고, 제2 유기 화합물의 함유량이 질량비로 전체의 50% 미만인 것을 특징으로 한다. 이 때, 제2 유기 화합물의 함유량이 전체의 1∼20중량%가 되도록 농도를 제어하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 구성에 있어서, 제5층(캐리어 제어층)을 속도론적으로 기능시키는 경우에는, 제2 유기 화합물의 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)의 절대값과, 제1 유기 화합물의 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)의 절대값의 차가 0.3eV 이하이며, 제1 유기 화합물의 쌍극자모멘트를 P1, 제2 유기 화합물의 쌍극자모멘트를 P2라고 하면, P1/P2≥3의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 있어서, 제1 유기 화합물로서 금속착체, 제2 유기 화합물로서, 방향족 아민 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상기 구성 이외에, 제5층(캐리어 제어층)을 열역학적으로 기능시키는 경우에는, 제5층은, 전자수송성의 제1 유기 화합물과 전자트랩성의 제2 유기 화합물로 이루어지고, 제2 유기 화합물의 함유량이 질량비로 전체의 50% 미만인 것을 특징으로 한다. 이 때, 제2 유기 화합물의 함유량이 전체의 0.1∼5중량%가 되도록 농도를 제어하는 것이 더욱 바람직하다. 또한 제2 유기 화합물의 LUMO 준위의 절대값은, 제1 유기 화합물의 LUMO 준위의 절대값보다 0.3eV 이상 큰 것이 바람직하다. 또, 제1 유기 화합물로서 금속착체, 제2 유기 화합물로서, 쿠마린 유도체 또는, 퀴나크리돈 유도체를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서, 제5층의 막 두께는, 5nm 이상 20nm 이하인 것이 바람직하다.
이 때, 상기 각 구성에 있어서, 제4층(발광층)은, 전자수송성의 물질을 포함한 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 전술한 발광소자를 갖는 발광장치 및 발광장치를 갖는 전자기기도 범주에 포함하는 것이다. 본 명세서에 있어서의 발광장치란, 화상표시 디바이스, 발광 디바이스, 혹은 광원(조명 장치 포함한다)을 가리킨다. 또한 발광장치에 커넥터, 예를 들면 ＦＰＣ(Flexible printed circuit) 혹은 ＴＡＢ(Tape Automated Bonding) 테이프 혹은 ＴＣＰ(Tape Carrier Package)가 부착된 모듈, ＴＡＢ테이프나 ＴＣＰ의 끝에 프린트 배선판이 설치된 모듈, 또는 발광소자에 ＣＯＧ(Chip On Glass) 방식에 의해 ＩＣ(집적회로)가 직접 설치된 모듈도 모두 발광장치에 포함하는 것으로 한다.
본 발명에 의해, 발광소자의 캐리어인 정공(홀)의 이동 속도를 작게 할 수 있으므로, 발광층 내에서의 재결합 확률을 향상시킬 수 있어, 발광소자의 발광 효율을 높일 수 있다. 또, 전자의 이동 속도를 작게 할 수 있는 구조를 조합함으로써, 고효율이며 장수명의 발광소자를 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 발광소자를, 발광장치 및 전자기기에 적용함으로써, 소비 전력이 저감된 발광장치 및 전자기기를 얻을 수 있다.
도 1은 실시의 형태 1에 있어서의 발광소자의 밴드구조를 도시한 도면.
도 2는 실시의 형태 1에 있어서의 발광소자의 적층구조를 도시한 도면.
도 3은 실시의 형태 1에 있어서의 발광소자의 발광의 형태를 도시한 도면.
도 4는 실시의 형태 2에 있어서의 발광소자의 밴드구조를 도시한 도면.
도 5는 실시의 형태 2에 있어서의 발광소자의 적층구조를 도시한 도면.
도 6은 실시의 형태 2에 있어서의 발광소자의 발광의 형태를 도시한 도면.
도 7은 실시의 형태 2에 있어서의 발광소자의 밴드구조를 도시한 도면.
도 8은 실시의 형태 3에 있어서의 발광소자의 적층구조를 도시한 도면.
도 9는 실시의 형태 4에 있어서의 액티브 매트릭스형 발광장치를 도시한 도면.
도 10은 실시의 형태 4에 있어서의 패시브 매트릭스형 발광장치를 도시한 도면.
도 11은 실시의 형태 5에 있어서의 전자기기를 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 발광장치를 백라이트로 사용한 액정표시장치를 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 발광장치를 사용한 전기 스탠드를 도시한 도면.
도 14는 본 발명의 발광장치를 사용한 실내 조명장치를 도시한 도면.
도 15는 실시예 1에 있어서의 발광소자의 소자구조를 도시한 도면.
도 16은 실시예 2에 있어서의 발광소자의 소자구조를 도시한 도면.
도 17은 발광소자 1∼4의 전류밀도-휘도특성을 도시한 도면.
도 18은 발광소자 1∼4의 전압-휘도특성을 도시한 도면.
도 19는 발광소자 1∼4의 휘도-전류효율특성을 도시한 도면.
도 20은 발광소자 1∼3의 발광스펙트럼을 도시한 도면.
도 21은 발광소자 5∼8의 전류밀도-휘도특성을 도시한 도면.
도 22는 발광소자 5∼8의 전압-휘도특성을 도시한 도면.
도 23은 발광소자 5∼8의 휘도-전류효율특성을 도시한 도면.
도 24는 발광소자 5∼7의 발광스펙트럼을 도시한 도면.
도 25는 발광소자 5∼8의 정전류구동에 의한 연속 점등 시험 결과를 도시한 도면.
도 26은 발광소자 9∼12의 전류밀도-휘도특성을 도시한 도면.
도 27은 발광소자 9∼12의 전압-휘도특성을 도시한 도면.
도 28은 발광소자 9∼12의 휘도-전류효율특성을 도시한 도면.
도 29는 발광소자 9∼11의 발광스펙트럼을 도시한 도면.
도 30은 발광소자 9∼12의 정전류구동에 의한 연속 점등 시험 결과를 도시한 도면.
도 31은 ＹＧＡＳＦ의 ＣＶ특성을 나타내는 그래프.
도 32는 ＹＧＡＢＰ의 ＣＶ특성을 나타내는 그래프.
도 33은 ＴＣＴＡ의 ＣＶ특성을 나타내는 그래프.
도 34는 ＮＰＢ의 ＣＶ특성을 나타내는 그래프.
도 25는 ＤＮＴＰＤ의 ＣＶ특성을 나타내는 그래프.
도 36은 Ａｌｑ의 ＣＶ특성을 나타내는 그래프.
도 37은 ＤＰＱｄ의 ＣＶ특성을 나타내는 그래프.
도 38은 2ＰＣＡＰＡ의 ＣＶ특성을 나타내는 그래프.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 도면을 사용해서 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 일탈하지 않고, 그 형태 및 상세한 내용을 다양하게 변경할 수 있는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명이 이하에 나타내는 실시예의 기재 내용에 한정해서 해석되는 것은 아니다.
(실시의 형태 1)
본 실시의 형태 1에서는, 발광소자의 캐리어인 정공(홀)의 이동 속도를 작게 하는 구조를 갖는 본 발명의 발광소자에 관하여 설명한다.
본 실시의 형태 1에 있어서의 발광소자는, 양극으로서 기능하는 제1 전극, 음극으로서 기능하는 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극의 사이에 설치된 ＥＬ층으로 구성되어 있고, ＥＬ층은, 적어도 제1 전극측으로부터 순차 적층 된 정공주입층, 제1 정공수송층, 제2 정공수송층, 및 발광층을 가지고, 제1 정공수송층의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가, 정공주입층 및 제2 정공수송층의 HOMO 준위보다 깊어(절대값이 커)지도록, 혹은 얕아(절대값이 작아)지도록 설정하면 되고, 그 외의 층에 대해서는, 특별히 한정되지 않는다. 또한 본 실시의 형태 1에 있어서의 발광소자는, 제1 전극(102)이 제2 전극(104)보다 전위가 높아지도록, 각각 전압을 인가했을 때에, 발광이 얻어지는 것으로 한다.
따라서, 도 1에 나타낸 바와 같이, ＥＬ층(103)의 구성이, 제1 전극(102)측으로부터 제1층(정공주입층)(111), 제2층(제1 정공수송층)(112), 제3층(제2 정공수송층)(113), 제4층(발광층)(114), 제5층(전자수송층)(115), 제6층(전자주입층)(116)인 경우에 관하여 설명한다.
도 1a에서는 발광소자의 ＥＬ층(103)에 있어서, 제2층(제1 정공수송층)(112)의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가, 제1층(정공주입층)(111) 및 제3층(제2 정공수송층)(113)의 HOMO 준위보다 깊어(절대값이 커)지도록 설정된다. 이러한 구조로 함으로써 제1 전극(102)으로부터 주입되는 정공(홀)이, 제4층(발광층)(114)에 도달할 때까지의 이동 속도를 작게 할 수 있다. 이 경우, 구체적으로는, 제2층(112)의 HOMO 준위의 절대값은, 제1층(111) 및 제3층(113)의 HOMO 준위의 절대값보다 0.1eV 이상 큰 것이 바람직하다.
한편, 도 1b에서는 발광소자의 ＥＬ층(103)에 있어서, 제2층(제1 정공수송층)(112)의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가, 제1층(정공주입층)(111) 및 제3층(제2 정공수송층)(113)의 HOMO 준위보다 얕아(절대값이 작아)지도록 설정된다. 이러한 구조로 했을 경우에도 도 1a에 나타냈을 경우와 마찬가지로 제1 전극(102)으로부터 주입되는 정공(홀)이, 제4층(발광층)(114)에 도달할 때까지의 이동 속도를 작게 할 수 있다. 이 경우, 구체적으로는, 제2층(112)의 HOMO 준위의 절대값은, 제1층(111) 및 제3층(113)의 HOMO 준위의 절대값보다 0.1eV 이상 작은 것이 바람직하다.
이 때, 도 1a, 및 도 1b의 어느 구조인 경우에도, 제1 전극(102)으로부터 주입되는 정공(홀)의 이동 속도를 작게 할 수 있으므로, 발광소자에 있어서의 캐리어 밸런스가 향상되고, 소자의 고효율화를 꾀하는 것이 가능하게 된다. 또한 도 1a, 및 도 1b 중 어느 소자구조로 할지는, 제1층(정공주입층)(111), 제2층(제1 정공수송층)(112), 및 제3층(제2 정공수송층)(113)에 사용하는 물질의 HOMO 준위에 따라 결정한다.
또한, 특히 제4층(발광층)(114)이 전자수송성의 물질을 포함한 경우에, 도 1과 같은 본 발명의 구성은 효과적이다. 제4층(발광층)(114)이 전자수송성의 물질을 포함한 경우, 발광 영역은, 제4층(발광층)(114)과 제3층(제2 정공수송층)(113)과의 계면 부근이 된다. 그리고, 만약 이 계면 근방에 과잉의 정공에 의해 양이온이 생성해버리면 양이온은 소광제로서 작용하기 때문에, 발광 효율이 현저히 저하해버린다. 그러나 본 발명의 구성은, 정공의 이동 속도를 제어하고 있기 때문에, 제4층(발광층)(114) 주변에 있어서의 양이온의 생성을 억제할 수 있어 발광 효율의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 발광 효율이 높은 발광소자를 형성할 수 있다.
본 실시의 형태 1에 있어서의 발광소자의 구조를 도 2를 사용하여 설명한다. 기판(101)은 발광소자의 지지체로 사용된다. 기판(101)으로서는, 예를 들면 유리, 석영, 플라스틱 등을 사용할 수 있다.
이 때, 상기 기판(101)은, 본 발명의 발광소자를 이용하는 제품인 발광장치 혹은 전자기기 내에 잔존시켜도 좋지만, 최종 제품 내에 잔존하지 않고 발광소자의 제작 공정에 있어서의 지지체로서의 기능만을 갖고 있어도 된다.
기판(101) 위에 형성되는 제1 전극(102)에는, 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이것들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면 산화인듐-산화 주석(ＩＴＯ:Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ), 규소 혹은 산화 규소를 함유한 산화인듐-산화 주석, 산화인듐-산화아연(ＩＺＯ:Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(ＩＷＺＯ) 등을 들 수 있다. 그 밖에, 금(Ａｕ), 백금(Ｐｔ), 니켈(Ｎｉ), 텅스텐(W), 크롬(Ｃｒ), 몰리브덴(Ｍｏ), 철(Ｆｅ), 코발트(Ｃｏ), 구리(Ｃｕ), 팔라듐(Ｐｄ), 티타늄(Ｔｉ), 또는 금속재료의 질화물(예를 들면 질화 티타늄) 등을 들 수 있다.
이들 재료는, 보통 스퍼터링법에 의해 성막된다. 예를 들면 산화인듐-산화아연(ＩＺＯ)은, 산화인듐에 대하여 1∼20wt%의 산화아연을 가한 타겟을, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(ＩＷＺＯ)은, 산화인듐에 대하여 산화텅스텐을 0.5∼5wt%, 산화아연을 0.1∼1wt% 함유한 타겟을 사용함으로써, 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 그 외, 졸-겔법 등을 응용하여, 잉크젯법, 스핀 코트법 등에 의해 제작해도 좋다.
또한 제1 전극(102) 위에 형성되는 ＥＬ층(103) 중, 제1 전극(102)에 접해서 형성되는 제1층(111)에 사용하는 재료로서, 후술하는 복합재료를 포함한 층을 사용했을 경우에는, 제1 전극(102)에 사용하는 물질은, 일함수의 대소에 상관없이, 여러 가지 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이것들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 예를 들면 알루미늄(Ａｌ), 은(Ａｇ), 알루미늄을 포함한 합금(ＡｌＳｉ) 등도 사용할 수 있다.
또한 일함수가 작은 재료인, 원소주기율표의 제1족 또는 제2족에 속하는 원소, 즉 리튬(Ｌｉ)이나 세슘(Ｃｓ) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Ｍｇ), 칼슘(Ｃａ), 스트론튬(Ｓｒ) 등의 알칼리 토금속, 및 이것들을 포함한 합금(ＭｇＡｇ, ＡｌＬｉ), 유로퓸(Ｅｕ), 이테르븀(Ｙｂ) 등의 희토류 금속 및 이것들을 포함한 합금 등을 사용할 수도 있다.
이 때, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 이것들을 포함한 합금을 사용해서 제1 전극(102)을 형성할 경우에는, 진공증착법이나 스퍼터링법을 사용할 수 있다. 또, 은 페이스트 등을 사용할 경우에는, 도포법이나 잉크젯법 등을 사용할 수 있다.
제1 전극(102) 위에 형성되는 ＥＬ층(103)에는, 공지의 물질을 사용할 수 있고, 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중의 것을 사용할 수도 있다. 이 때, ＥＬ층(103)을 형성하는 물질에는, 유기 화합물만으로 이루어지는 것뿐만 아니라, 무기화합물을 일부에 포함한 구성도 포함하는 것으로 한다.
ＥＬ층(103)은, 정공주입성이 높은 물질을 포함해서 이루어지는 정공주입층, 정공수송성이 높은 물질을 포함해서 이루어지는 정공수송층, 발광성 물질로 이루어지는 발광층, 전자수송성이 높은 물질을 포함해서 이루어지는 전자수송층, 전자주입성이 높은 물질을 포함해서 이루어지는 전자주입층 등을 적절히 조합하여 적층함으로써 형성된다.
단, 본 실시의 형태 1에 있어서, ＥＬ층(103)은, 적어도 제1 전극(102)측으로부터 순차 적층 된 정공주입층, 제1 정공수송층, 제2 정공수송층, 및 발광층을 가지고, 제1 정공수송층의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가, 정공주입층 및 제2 정공수송층의 HOMO 준위보다 깊어(절대값이 커)지도록 설치할 필요가 있다.
도 2에서는, 도 1과 마찬가지로 ＥＬ층(103)이, 제1 전극(102)측으로부터 제1층(정공주입층)(111), 제2층(제1 정공수송층)(112), 제3층(제2 정공수송층)(113), 제4층(발광층)(114), 제5층(전자수송층)(115), 및 제6층(전자주입층)(116)의 순으로 적층 되어서 이루어진 경우에 관하여 설명한다.
정공주입층인 제1층(111)은, 정공주입성이 높은 물질을 포함한 정공주입층이다. 정공주입성이 높은 물질로서는, 몰리브덴산화물이나 바나듐산화물, 루테늄산화물, 텅스텐산화물, 망간산화물 등을 사용할 수 있다. 이 외에, 저분자의 유기 화합물로서는, 프탈로시아닌(약칭:Ｈ2Ｐｃ), 구리(II) 프탈로시아닌(약칭:ＣｕＰｃ), 바나딜 프탈로시아닌(약칭:ＶＯＰｃ) 등의 프탈로시아닌계 화합물을 들 수 있다.
또한 저분자의 유기 화합물인 4,4',4"-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭:ＴＤＡＴＡ), 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭:ＭＴＤＡＴＡ), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＤＰＡＢ), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭:ＤＮＴＰＤ), 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭:ＤＰＡ3Ｂ), 3-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭:ＰＣｚＰＣＡ1), 3,6-비스[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭:ＰＣｚＰＣＡ2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]-9-페닐카르바졸(약칭:ＰＣｚＰＣＮ1) 등의 방향족 아민 화합물 등도 들 수 있다.
또, 고분자화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)을 사용할 수도 있다. 예를 들면, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭:ＰＶＫ), 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭:ＰＶＴＰＡ), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](약칭:ＰＴＰＤＭＡ), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭:Ｐｏｌｙ-ＴＰＤ) 등의 고분자화합물을 들 수 있다. 또한 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌 술폰산)(ＰＥＤＯＴ/ＰＳＳ), 폴리아닐린/폴리(스티렌 술폰산)(ＰＡｎｉ/ＰＳＳ) 등의 산을 첨가한 고분자화합물을 사용할 수도 있다.
또한 제1층(111)으로서, 정공수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합재료를 사용할 수 있다. 이 때, 정공수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 것을 사용함으로써, 전극의 일함수에 상관없이 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다. 즉, 제1 전극(102)으로서 일함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일함수가 작은 재료를 사용할 수 있다. 이들 복합재료는, 정공수송성이 높은 물질과 억셉터 물질을 공증착함으로써 형성할 수 있다. 이 때, 본 명세서 중에서, 복합이란, 단순히 2개의 재료를 혼합시킬 뿐만 아니라, 복수의 재료를 혼합함으로써 재료 간에서의 전하의 교환이 이루어질 수 있는 상태가 되는 것을 말한다.
복합재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 여러 가지 화합물을 사용할 수 있다. 이 때, 복합재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 정공수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10-6cm2/Vs 이상의 정공이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 것을 사용해도 된다. 이하에서는, 복합재료에 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
복합재료에 사용할 수 있는 유기 화합물로서는, 예를 들면, ＭＴＤＡＴＡ, ＴＤＡＴＡ, ＤＰＡＢ, ＤＮＴＰＤ, ＤＰＡ3Ｂ, ＰＣｚＰＣＡ1, ＰＣｚＰＣＡ2, ＰＣｚＰＣＮ1, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ 또는 α-ＮＰＤ), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭:ＴＰＤ) 등의 방향족 아민 화합물이나, 4,4'-디(N-카르바졸일)비페닐(약칭:ＣＢＰ), 1,3,5-트리스[4-(N-카르바졸일)페닐]벤젠(약칭:ＴＣＰＢ), 9-[4-(N-카르바졸일)]페닐-10-페닐안트라센(약칭:ＣｚＰＡ), 1,4-비스[4-(N-카르바졸일)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등의 카르바졸 유도체를 들 수 있다.
또한 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭:t-ＢｕＤＮＡ), 2-tert-부틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-디페닐 페닐)안트라센(약칭:ＤＰＰＡ), 2-tert-부틸-9,10-비스(4-페닐 페닐)안트라센(약칭:t-ＢｕＤＢＡ), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭:ＤＮＡ), 9,10-디페닐안트라센(약칭:ＤＰＡｎｔｈ), 2-tert-부틸안트라센(약칭:t-ＢｕＡｎｔｈ), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭:ＤＭＮＡ), 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]-2-tert-부틸-안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센 등의 방향족 탄화수소 화합물을 들 수 있다.
또한, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센, 9,9'-비안트릴, 10,10'-디페닐-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스(2-페닐 페닐)-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타 페닐)페닐]-9,9'-비안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌, 펜타센, 코로넨, 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(약칭:ＤＰＶＢi), 9,10-비스[4-(2,2-디페닐 비닐)페닐]안트라센(약칭:ＤＰＶＰＡ) 등의 방향족 탄화수소 화합물도 들 수 있다.
또한 억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭:Ｆ4-ＴＣＮＱ), 클로라닐 등의 유기 화합물이나, 전이금속 산화물을 들 수 있다. 또한 원소주기율표에 있어서의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히, 산화몰리브덴은 대기중에서도 안정이며, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
이 때, 전술한 ＰＶＫ, ＰＶＴＰＡ, ＰＴＰＤＭＡ, Ｐｏｌｙ-ＴＰＤ 등의 고분자화합물과, 전술한 억셉터성 물질을 사용해서 복합재료를 형성하고, 제1층(111)에 사용해도 된다.
제1 정공수송층인 제2층(112), 및 제2 정공수송층 제3층(113)은, 정공수송성이 높은 물질을 포함한 층이다. 정공수송성이 높은 물질로서는, 예를 들면 저분자 유기 화합물인 ＮＰＢ(또는 α-ＮＰＤ), ＴＰＤ, 4,4'-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＤＦＬＤＰＢｉ), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＢＳＰＢ) 등의 방향족 아민 화합물, 4,4'-디(N-카르바졸일)비페닐(약칭:ＣＢＰ), 2,7-디(N-카르바졸일)-스피로-9,9'-비플루오렌(약칭:ＳＦＤＣｚ), 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭:m-ＭＴＤＡＴＡ), N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐-스피로-9,9'-비플루오렌-2-아민(약칭:ＹＧＡＳＦ), N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐-N,N'-디페닐비페닐-4,4'-디아민(약칭:ＹＧＡＢＰ), 1,3,5-트리(N-카르바졸일)벤젠(약칭:ＴＣｚＢ), 4,4',4"-트리스(N-카르바졸일)트리페닐아민(약칭:ＴＣＴＡ), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭:ＤＮＴＰＤ)이나, 고분자화합물인 ＰＶＫ, ＰＶＴＰＡ, ＰＴＰＤＭＡ, Ｐｏｌｙ-ＴＰＤ를 사용할 수 있다.
이 때, 전술한 물질은, 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공이동도를 갖는 물질이다. 단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면, 상기 이외의 공지의 물질을 사용할 수 있다.
본 실시의 형태 1에 있어서, 제1층(111), 제2층(112), 및 제3층(113)에는 전술한 물질을 사용할 수 있지만, 제2층(112)에 사용하는 물질의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가, 제1층(111) 및 제3층(113)에 사용하는 물질의 HOMO 준위보다 깊어(절대값이 커)지거나, 얕아(절대값이 작아)지도록 각 물질의 HOMO 준위에 따라 사용하는 물질을 선택할 필요가 있다.
이 때, 전술한 재료 중, ＮＰＢ의 HOMO 준위는 -5.27[eV], ＹＧＡＳＦ의 HOMO 준위는 -5.44[eV], ＹＧＡＢＰ의 HOMO 준위는 -5.40[eV], ＴＣＴＡ의 HOMO 준위는 -5.38[eV]이다. 따라서, 도 1a에 나타내는 구조로 할 경우에는, 예를 들면 제1층(111)에 HOMO 준위가 -5.27인 ＮＰＢ와 산화몰리브덴의 복합재료를 사용하고, 제2층(112)에 HOMO 준위가 -5.44인 ＹＧＡＳＦ를 사용하고, 제3층(113)에 HOMO 준위가 -5.27인 ＮＰＢ를 사용하는 조합이 가능하다.
한편, 전술한 재료 중, ＮＰＢ의 HOMO 준위는 -5.27[eV], ＤＮＴＰＤ의 HOMO 준위는 -5.06[eV]이다. 따라서, 도 1b에 나타내는 구조로 할 경우에는, 예를 들면 제1층(111)에 HOMO 준위가 -5.27인 ＮＰＢ와 산화몰리브덴의 복합재료를 사용하고, 제2층(112)에 HOMO 준위가 -5.06인 ＤＮＴＰＤ를 사용하고, 제3층(113)에 HOMO 준위가 -5.27인 ＮＰＢ를 사용하는 조합이 가능하다.
이 때, 전술한 구조로 함으로써, 제1층(111), 제2층(112), 및 제3층(113)에 의해 밴드갭이 형성되기 때문에, 제1 전극(102)으로부터 주입된 정공(홀)의 이동 속도를 억제할 수 있다. 따라서, 제4층(114)에의 정공의 주입량을 제어할 수 있다.
제4층(114)은, 발광성이 높은 물질을 포함한 발광층이다. 제4층(114)에는, 다음에 주어지는 저분자 유기 화합물을 사용할 수 있다.
청색계의 발광 물질로서는, N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐스틸벤-4,4'-디아민(약칭:ＹＧＡ2Ｓ), 4-(9H-카르바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭:ＹＧＡＰＡ) 등을 들 수 있다.
녹색계의 발광 물질로서는, N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭:2ＰＣＡＰＡ), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭:2ＰＣＡＢＰｈＡ), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭:2ＤＰＡＰＡ), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭:2ＤＰＡＢＰｈＡ), 9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭:2ＹＧＡＢＰｈＡ), N,N,9-트리페닐안트라센-9-아민(약칭:ＤＰｈＡＰｈＡ) 등을 들 수 있다.
황색계의 발광 물질로서는, 루브렌, 5,12-비스(1,1'-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센(약칭:ＢＰＴ) 등을 들 수 있다. 또, 적색계의 발광 물질로서, N,N, N', N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-디아민(약칭:p-ｍＰｈＴＤ), 7,13-디페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플로란센-3,10-디아민(약칭:p-ｍＰｈＡＦＤ) 등을 들 수 있다.
또한 제4층(114)은, 전술한 발광성이 높은 물질을 다른 물질에 분산시키는 구성으로 해도 된다. 이 때, 분산시킬 경우에는, 분산시키는 물질의 농도가, 질량비로 전체의 20% 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한 발광성 물질을 분산시키는 물질로서는, 공지의 물질을 사용할 수 있지만, 발광성 물질보다 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)가 깊고(절대값이 크고), 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가 얕은(절대값이 작은) 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(III)(약칭:Ａｌｑ), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄(III)(약칭:Ａｌｍｑ3), 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(II)(약칭:ＢｅＢｑ2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(약칭:ＢＡｌｑ), 비스(8-퀴놀리노라토)아연(II)(약칭:Ｚｎｑ), 비스[2-(2-벤조옥사졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭:ＺｎＰＢＯ), 비스[2-(2-벤조티아졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭:ＺｎＢＴＺ) 등의 금속착체를 사용할 수 있다.
또한 2-(4-비페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭:ＰＢＤ), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭:ＯＸＤ-7), 3-(4-비페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭:ＴＡＺ), 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤조이미다졸)(약칭:ＴＰＢＩ), 바소페난트롤린(약칭:ＢＰｈｅｎ), 바소큐프로인(약칭:ＢＣＰ) 등의 복소환 화합물을 사용할 수 있다.
기타, 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭:ＣｚＰＡ), 3,6-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭:ＤＰＣｚＰＡ), 9,10-비스(3,5-디페닐 페닐)안트라센(약칭:ＤＰＰＡ), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭:ＤＮＡ), 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭:t-ＢｕＤＮＡ), 9,9'-비안트릴(약칭:ＢＡＮＴ), 9,9'-(스틸벤-3,3'-디일)디페난트렌(약칭:ＤＰＮＳ), 9,9'-(스틸벤-4,4'-디일)디페난트렌(약칭:ＤＰＮＳ2), 3,3',3"-(벤젠-1,3,5-트리일)트리피렌(약칭:ＴＰＢ3) 등의 축합 방향족 화합물을 사용할 수도 있다.
또한 발광성 물질을 분산시키기 위한 물질은 복수 종 사용할 수 있다. 예를 들면 결정화를 억제하기 위해서 루브렌 등의 결정화를 억제하는 물질을 더 첨가해도 좋다. 또, 발광성 물질에의 에너지이동을 보다 효율적으로 행하기 위해, ＮＰＢ, 혹은 Ａｌｑ 등을 첨가해도 좋다. 이렇게, 발광성이 높은 물질을 다른 물질에 분산시킨 구성으로 함으로써, 제4층(114)의 결정화를 억제할 수 있다. 또, 발광성이 높은 물질의 농도가 높은 것에 의한 농도 소광을 억제할 수 있다.
또한 전술한 물질 중, 특히 전자수송성의 물질을 사용해서 발광성 물질을 분산시켜서 제4층(114)을 형성하는 것이 보다 바람직하다. 구체적으로는, 전술한 금속착체, 복소환 화합물, 축합 방향족 화합물 중의 ＣｚＰＡ, ＤＮＡ, t-ＢｕＤＮＡ, 또, 후에 나타내는 제5층(115)에 사용할 수 있는 물질로서 열거되는 고분자화합물을 사용할 수도 있다.
또한 제4층(114)에는, 다음에 주어지는 고분자화합물을 사용할 수도 있다.
청색계의 발광 물질로서는, 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)(약칭:ＰＦＯ), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,5-디메톡시벤젠-1,4-디일)](약칭:ＰＦ-ＤＭＯＰ), 폴리 {(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-[N,N'-디-(p-부틸페닐)-1,4-디아미노벤젠]}(약칭:ＴＡＢ-ＰＦＨ) 등을 들 수 있다.
녹색계의 발광 물질로서는, 폴리(p-페닐렌비닐렌)(약칭:ＰＰＶ), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-alt-co-(벤조[2,1,3]티아디아졸-4,7-디일)](약칭:ＰＦＢＴ), 폴리[(9,9-디옥틸-2,7-디비닐렌플루오레닐렌)-alt-co-(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌)] 등을 들 수 있다.
등색∼적색계의 발광 물질로서는, 폴리[2-메톡시-5-(2'-에틸헥소시)-1,4-페닐렌비닐렌](약칭:ＭＥＨ-ＰＰＶ), 폴리(3-부틸티오펜-2,5-디일)(약칭:Ｒ4-ＰＡＴ), 폴리{[9,9-디헥실-2,7-비스(1-시아노비닐렌)플루오레닐렌]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}, 폴리{[2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-비스(1-시아노비닐렌페닐렌)]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}(약칭:ＣＮ-ＰＰＶ-ＤＰＤ) 등을 들 수 있다.
제5층(115)은, 전자수송성이 높은 물질을 포함한 전자수송층이다. 제5층(115)에는, 예를 들면 저분자 유기 화합물로서, Ａｌｑ, Ａｌｍｑ3, ＢｅＢｑ2, ＢＡｌｑ, Ｚｎｑ, ＺｎＰＢＯ, ＺｎＢＴＺ 등의 금속착체 등을 사용할 수 있다. 또한 금속착체 이외에도, ＰＢＤ, ＯＸＤ-7, ＴＡＺ, ＴＰＢＩ, ＢＰｈｅｎ, ＢＣＰ 등의 복소환 화합물을 사용할 수 있다. 여기에 서술한 물질은, 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자이동도를 갖는 물질이다. 이 때, 정공보다 전자의 수송성이 높은 물질이면, 상기 이외의 물질을 전자수송층으로 사용해도 된다. 또한 전자수송층은, 단층의 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어진 층이 2층 이상 적층된 것으로 해도 된다.
제5층(115)에는, 고분자화합물을 사용할 수도 있다. 예를 들면 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-co-(피리딘-3,5-디일)](약칭:ＰＦ-Ｐｙ), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,2'-비피리딘-6,6'-디일)](약칭:ＰＦ-ＢＰｙ) 등을 사용할 수 있다.
또한 제6층(116)은, 전자주입성이 높은 물질을 포함한 전자주입층이다. 제6층(116)에는, 불화리튬(ＬｉＦ), 불화세슘(ＣｓＦ), 불화칼슘(ＣａＦ2) 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 그것들의 화합물을 사용할 수 있다. 그 외, 전자수송성을 갖는 물질에 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 그것들의 화합물을 함유시킨 것, 구체적으로는 Ａｌｑ 중에 마그네슘(Ｍｇ)을 함유시킨 것 등을 사용해도 된다. 이 때, 이 경우에는, 제2 전극(104)으로부터의 전자주입을 보다 효율적으로 행할 수 있다.
제2 전극(104)에는, 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이것들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이러한 음극재료의 구체적인 예로서는, 원소주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 즉 리튬(Ｌｉ)이나 세슘(Ｃｓ) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Ｍｇ), 칼슘(Ｃａ), 스트론튬(Ｓｒ) 등의 알칼리 토금속, 및 이것들을 포함한 합금(ＭｇＡｇ, ＡｌＬｉ), 유로퓸(Ｅｕ), 이테르븀(Ｙｂ) 등의 희토류 금속 및 이것들을 포함한 합금 등을 들 수 있다.
이 때, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 이것들을 포함한 합금을 사용해서 제2 전극(104)을 형성할 경우에는, 진공증착법이나 스퍼터링법을 사용할 수 있다. 또한 은 페이스트 등을 사용할 경우에는, 도포법이나 잉크젯법 등을 사용할 수 있다.
이 때, 제6층(116)을 설치함으로써, 일함수의 대소에 상관없이, Ａｌ, Ａｇ, ＩＴＯ, 규소 혹은 산화 규소를 함유한 산화인듐-산화 주석 등 여러 가지 도전성 재료를 사용해서 제2 전극(104)을 형성할 수 있다. 이들 도전성 재료는, 스퍼터링법이나 잉크젯법, 스핀 코트법 등을 사용해서 성막 할 수 있다.
또한 제1층(111), 제2층(112), 제3층(113), 제4층(114), 제5층(115), 및 제6층(116)이 순차 적층되어 형성되는 ＥＬ층(103)의 제조방법으로서는, 건식법, 습식법을 막론하고, 여러 가지 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면 진공증착법, 잉크젯법 또는 스핀 코트법 등 사용할 수 있다. 또한, 층마다 다른 성막 방법을 사용해서 형성해도 좋다.
제2 전극(104)에 대해서도, 스퍼터링법이나 진공증착법 등의 건식법뿐만 아니라, 금속재료의 페이스트를 사용해서 졸-겔법 등의 습식법에 의해 형성할 수 있다.
전술한 본 발명의 발광소자는, 제1 전극(102)과 제2 전극(104)의 사이에 발생한 전위차에 의해 전류가 흐르고, ＥＬ층(103)에서 정공과 전자가 재결합함으로써 발광한다. 그리고, 이 발광은, 제1 전극(102) 또는 제2 전극(104)의 어느 한쪽이나 모두를 통해 외부로 추출된다. 따라서, 제1 전극(102) 또는 제2 전극(104)의 어느 한쪽이나 모두는 투광성을 갖는 전극이 된다.
이 때, 제1 전극(102)만이 투광성을 갖는 전극일 경우에는, 도 3a에 나타낸 바와 같이, ＥＬ층(103)으로부터 발생한 발광은 제1 전극(102)을 통해서 기판(101)측에서 추출된다. 또한 제2 전극(104)만 투광성을 갖는 전극일 경우에는, 도 3b에 나타낸 바와 같이, ＥＬ층(103)으로부터 발생한 발광은 제2 전극(104)을 통해서 기판(101)과 반대측에서 추출된다. 또, 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)이 모두 투광성을 갖는 전극일 경우에는, 도 3c에 나타낸 바와 같이, ＥＬ층(103)로부터 발생한 발광은 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)을 통해, 기판(101)측 및 기판(101)과 반대측의 양쪽에서 추출된다.
이 때, 제1 전극(102)과 제2 전극(104)의 사이에 설치되는 층의 구성은, 상기의 것에는 한정되지 않는다. 다만, 적어도 정공주입층인 제1층(111), 제1 정공수송층인 제2층(112), 제2 정공수송층인 제3층(113), 및 발광층인 제4층(114)을 가지고, 제2층(112)에 사용하는 물질의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가 제1층(111) 및 제3층(113)에 사용하는 물질의 HOMO 준위보다 깊거나(절대값이 크거나), 얕은(절대값이 작은) 물질이 선택된 구성이면, 상기 이외의 것이라도 좋다.
또한 도 2b에 나타낸 바와 같이, 기판(101) 위에 음극으로서 기능하는 제2 전극(104), ＥＬ층(103), 양극으로서 기능하는 제1 전극(102)이 순차 적층 된 구조로 해도 된다. 이 때, 이 경우의 ＥＬ층(103)은, 제2 전극(104) 위에 제6층(116), 제5층(115), 제4층(114), 제3층(113), 제2층(112), 제1층(111), 제1 전극(102)이 순차 적층 된 구조가 된다.
이 때, 본 발명의 발광소자를 사용함으로써 패시브 매트릭스형 발광장치나, 박막 트랜지스터(ＴＦＴ)에 의해 발광소자의 구동이 제어된 액티브 매트릭스형 발광장치를 제작할 수 있다.
이 때, 액티브 매트릭스형 발광장치를 제작할 경우에 있어서의 ＴＦＴ의 구조는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면 스태거형이나 역 스태거형의 ＴＦＴ를 적절히 사용할 수 있다. 또한 ＴＦＴ기판에 형성되는 구동용 회로에 관해서도, Ｎ형 및 Ｐ형의 ＴＦＴ로 이루어진 것도 좋고, Ｎ형의 ＴＦＴ 또는 Ｐ형의 ＴＦＴ의 어느 하나로 이루어진 것도 좋다. 또, ＴＦＴ에 사용되는 반도체막의 결정성에 관해서도 특별히 한정되지 않는다. 비정질 반도체막을 사용해도 되고, 결정성 반도체막을 사용해도 된다.
본 실시의 형태 1에 나타낸 발광소자는, 제1 전극(102)과 발광층인 제4층(114)의 사이에 설치된 제1층(111), 제2층(112), 및 제3층(113)에 의해 밴드갭을 형성함으로써 제1 전극(102)으로부터 주입된 정공(홀)의 이동 속도를 억제할 수 있다. 따라서, 제4층(114)에의 정공의 주입량을 제어할 수 있다. 이에 따라 발광소자 전체의 캐리어 밸런스를 향상시킬 수 있고, 고효율의 소자를 형성할 수 있다.
(실시의 형태 2)
본 실시의 형태 2에서는, 실시의 형태 1에 나타낸 정공(홀)의 이동 속도를 작게 하는 구조와 함께 전자의 이동 속도를 작게 하는 구조를 갖는 본 발명의 발광소자에 관하여 설명한다.
본 실시의 형태 2에 있어서의 발광소자는, 제1 전극, 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극의 사이에 설치된 ＥＬ층으로 구성되어 있고, ＥＬ층은, 적어도 제1 전극측에서부터 순차 적층 된 정공주입층, 제1 정공수송층, 제2 정공수송층, 발광층, 및 캐리어 제어층을 가지고, 제1 정공수송층의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가, 정공주입층 및 제2 정공수송층의 HOMO 준위보다 깊거나(절대값이 크거나), 얕아(절대값이 작아)지도록 설치되면 되고, 그 외의 층에 대해서는, 특별히 한정되지 않는다.
따라서, 도 4에 나타낸 바와 같이, ＥＬ층(103)의 구성이, 제1 전극(102)측에서부터 제1층(정공주입층)(111), 제2층(제1 정공수송층)(112), 제3층(제2 정공수송층)(113), 제4층(발광층)(114), 제7층(캐리어 제어층)(117), 제5층(전자수송층)(115), 제6층(전자주입층)(116)일 경우에 관하여 설명한다.
도 4a에서는 발광소자의 ＥＬ층(103)에 있어서, 제2층(제1 정공수송층)(112)의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가, 제1층(정공주입층)(111) 및 제3층(제2 정공수송층)(113)의 HOMO 준위보다 깊어(절대값이 커)지도록 설치된다. 이러한 구조로 함으로써 제1 전극(102)으로부터 주입되는 정공(홀)이, 제4층(발광층)(114)에 도달할 때까지의 이동 속도를 작게 할 수 있다. 이 경우, 구체적으로는, 제2층(112)의 HOMO 준위의 절대값은, 제1층(111) 및 제3층(113)의 HOMO 준위의 절대값보다 0.1eV 이상 큰 것이 바람직하다.
한편, 도 4b에서는 발광소자의 ＥＬ층(103)에 있어서, 제2층(제1 정공수송층)(112)의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가, 제1층(정공주입층)(111) 및 제3층(제2 정공수송층)(113)의 HOMO 준위보다 얕아(절대값이 작아)지도록 설치된다. 이러한 구조로 했을 경우에도 도 4a에 나타냈을 경우와 마찬가지로 제1 전극(102)으로부터 주입되는 정공(홀)이, 제4층(발광층)(114)에 도달할 때까지의 이동 속도를 작게 할 수 있다. 이 경우, 구체적으로는, 제2층(112)의 HOMO 준위의 절대값은, 제1층(111) 및 제3층(113)의 HOMO 준위의 절대값보다 0.1eV 이상 작은 것이 바람직하다.
이 때, 도 4a 및 4b 중 어느 구조의 경우에도 제1 전극(102)으로부터 주입되는 정공(홀)의 이동 속도를 작게 할 수 있다.
또한 도 4a 및 4b 중 어느 구조의 경우에도 제2 전극(104)과 제4층(발광층)(114)의 사이에 제7층(캐리어 제어층)(117)을 설치함으로써, 제2 전극(104)으로부터 제4층(발광층)(114)에 도달할 때까지의 전자의 이동 속도를 작게 할 수 있다.
이에 따라 제4층(발광층)(114)에서 재결합하는 캐리어(전자와 정공)의 밸런스가 향상되고, 소자의 고효율화를 꾀하는 것이 가능하게 된다. 이 때, 도 4a 및 4b 중 어느 소자구조가 형성될지는, 제1층(정공주입층)(111), 제2층(제1 정공수송층)(112), 및 제3층(제2 정공수송층)(113)에 사용하는 물질의 HOMO 준위에 따라 결정된다.
또한 특히 제4층(발광층)(114)이 전자수송성의 물질을 포함한 경우에, 도 4와 같은 본 발명의 구성은 효과적이다. 제4층(발광층)(114)이 전자수송성의 물질을 포함한 경우, 발광 영역은, 제4층(발광층)(114)과 제3층(제2 정공수송층)(113)과의 계면 부근이 된다. 그리고, 만약 이 계면 근방에 과잉의 정공에 의해 양이온이 생성해버리면 양이온은 소광제로서 작용하기 때문에, 발광 효율이 현저히 저하해버린다. 그러나, 본 발명의 구성은, 정공의 이동 속도를 작게 하기 때문에, 제4층(발광층)(114) 주변에 있어서의 양이온의 생성을 억제할 수 있어 발광 효율의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 발광 효율이 높은 발광소자를 형성할 수 있다.
본 실시의 형태 2에 있어서, 제1 전극(102)은 양극으로서 기능하고, 제2 전극(104)은 음극으로서 기능하는 것으로 한다. 즉, 제1 전극(102)이 제2 전극(104)보다 전위가 높아지도록, 각각 전압을 인가했을 때에, 발광이 얻어지는 것으로 한다.
다음에 본 실시의 형태 2에 있어서의 발광소자의 구조를 도 5를 사용하여 설명한다. 기판(101)은, 발광소자의 지지체로 사용할 수 있다. 이 때, 기판(101)으로서는, 실시의 형태 1과 같은 것을 사용할 수 있다.
기판(101) 위에 형성되는 제1 전극(102)에는, 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이것들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하고, 실시의 형태 1에 나타낸 것과 같은 것을 사용할 수 있다.
또한 제1 전극(102) 위에 형성되는 ＥＬ층(103) 중, 제1 전극측에서부터 순차 적층 되는 제1층(정공주입층)(111), 제2층(정공수송층)(112), 제3층(정공수송층)(113), 제4층(발광층)(114)까지의 구조, 제조방법 및 각 층에 사용할 수 있는 재료는 실시의 형태 1과 같으므로, 본 실시의 형태 2에 있어서의 설명은 생략하는 것으로 한다.
본 실시의 형태 2에서는, 실시의 형태 1에 설명한 구성과 함께, 제4층(발광층)(114)과 제2 전극(104)의 사이에 캐리어(전자)의 이동을 작게 하는 제7층(이하, 캐리어 제어층이라고 부른다)(117)을 설치하는 것을 특징으로 하는데, 캐리어 제어층의 구성으로서, 2종류의 방법(속도론적으로 캐리어의 이동 속도를 작게 하는 방법, 열역학적으로 캐리어의 이동 속도를 작게 하는 방법)을 사용할 수 있다.
첫 번째로서, 제7층(캐리어 제어층)(117)에 의해 속도론적으로 캐리어(전자)의 이동 속도를 작게 할 경우에 관하여 설명한다. 도 6에 그 개념도를 나타낸다.
제1 전극(102)과 제2 전극(104)의 사이에 ＥＬ층(103)을 가지고, ＥＬ층(103)을 구성하는 복수의 층은, 제1 전극(102)측에서부터 제1층(정공주입층)(111), 제2층(정공수송층)(112), 제3층(정공수송층)(113), 제4층(발광층)(114), 제7층(캐리어 제어층)(117), 제5층(전자수송층)(115), 제6층(전자주입층)(116)의 순으로 형성되어 있다.
제7층(캐리어 제어층)(117)은, 2종류 이상의 유기 화합물로 구성된다. 여기에서는, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 제7층(캐리어 제어층)(117)이, 제1 유기 화합물(201)과 제2 유기 화합물(202)의 2종류로 구성될 경우에 관하여 설명한다. 이 때, 제1 유기 화합물(201)로서 사용하는 것은, 전자수송성이 높은 유기 화합물(전자수송성의 유기 화합물)이며, 제2 유기 화합물(202)로서 사용하는 것은, 정공수송성이 높은 유기 화합물(정공수송성의 유기 화합물)로 한다.
또한 제2 유기 화합물(202)과 제1 유기 화합물(201)에 사용하는 유기 화합물은, 가까운 LUMO 준위를 갖는 것으로 한다. 구체적으로는, 제2 유기 화합물(202)의 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)의 절대값과, 제1 유기 화합물(201)의 LUMO 준위의 절대값의 차가 0.3eV 이하인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.2eV 이하로 한다. 즉, 제1 유기 화합물(201)과 제2 유기 화합물(202)의 사이에서 캐리어인 전자의 이동이 용이한 것이 바람직하다.
이 경우, 제2 유기 화합물(202)은, 제1 유기 화합물(201)과 가까운 LUMO 준위를 가지기 때문에, 전자가 주입될 수 있지만, 전자수송성의 제1 유기 화합물(201)로부터 정공수송성의 제2 유기 화합물(202)에 전자가 주입되는 속도(V1), 또는, 제2 유기 화합물(202)로부터 제1 유기 화합물(201)에 전자가 주입되는 속도(V2)는, 제1 유기 화합물(201) 사이에서 전자가 주입되는 속도(V)보다 작아진다.
따라서, 전자수송성의 제1 유기 화합물(201)과 정공수송성의 제2 유기 화합물(202)에 의해 제7층(117)을 형성함으로써, 제1 유기 화합물(201)만으로 형성할 경우에 비해 제7층(117)에 있어서의 전자수송 속도를 작게 할 수 있다. 즉, 제1 유기 화합물(201)과 제2 유기 화합물(202)에 의해 제7층(117)을 형성함으로써, 제7층(117)에 있어서의 캐리어(전자)의 이동 속도를 작게 할 수 있다.
이 때, 제1 유기 화합물(201)과 제2 유기 화합물(202)에 의해 제7층(117)을 형성할 경우에 있어서, 제2 유기 화합물(202)의 함유량이 질량비로 전체의 50% 미만이 되도록 농도를 제어하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 제2 유기 화합물(202)의 함유량이 전체의 1∼20중량%가 되도록 농도를 제어한다.
이 때, 제7층(117)에 포함되는 제1 유기 화합물(201)로서는, 구체적으로는, Ａｌｑ, Ａｌｍｑ3, ＢｅＢｑ2, ＢＡｌｑ, Ｚｎｑ, ＺｎＰＢＯ, ＺｎＢＴＺ 등의 금속착체, ＰＢＤ, ＯＸＤ-7, ＴＡＺ, ＴＰＢＩ, ＢＰｈｅｎ, ＢＣＰ 등의 복소환 화합물, ＣｚＰＡ, ＤＰＣｚＰＡ, ＤＰＰＡ, ＤＮＡ, t-ＢｕＤＮＡ, ＢＡＮＴ, ＤＰＮＳ, ＤＰＮＳ2, ＴＰＢ3 등의 축합 방향족 화합물을 들 수 있다. 또한 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-co-(피리딘-3,5-디일)](약칭:ＰＦ-Ｐｙ), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,2'-비피리딘-6,6'-디일)](약칭:ＰＦ-ＢＰｙ) 등의 고분자화합물을 사용할 수 있다.
또한 제7층(117)에 포함되는 제2 유기 화합물(202)로서는, 구체적으로는, 9,10-디페닐안트라센(약칭:ＤＰＡｎｔｈ), 6,12-디메톡시-5,11-디페닐크리센과 같은 축합 방향족 탄화수소나, N,N-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭:ＣｚＡ1ＰＡ), 4-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭:ＤＰｈＰＡ), N,9-디페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭:ＰＣＡＰＡ), N,9-디페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카르바졸-3-아민(약칭:ＰＣＡＰＢＡ), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭:2ＰＣＡＰＡ), ＮＰＢ(또는 α-ＮＰＤ), ＴＰＤ, ＤＦＬＤＰＢｉ, ＢＳＰＢ 등의 방향족 아민 화합물, 쿠마린 7, 쿠마린 30 등의 아미노기를 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 또한 ＰＶＫ, ＰＶＴＰＡ, ＰＴＰＤＭＡ, Ｐｏｌｙ-ＴＰＤ 등의 고분자화합물을 사용할 수도 있다.
전술한 재료를 조합해서 제7층(117)을 형성함으로써, 제1 유기 화합물(201)로부터 제2 유기 화합물(202), 또는 제2 유기 화합물(202)로부터 제1 유기 화합물(201)에의 전자이동이 억제되어, 제7층(117)의 전자이동속도를 억제할 수 있다. 또한 제7층(117)에서는, 제1 유기 화합물(201) 내에 제2 유기 화합물(202)이 분산된 구성을 가지기 때문에, 경시적인 결정화나 응집이 생기기 어렵다. 따라서, 먼저 서술한 전자이동의 억제 효과도 경시 변화되기 어려워지고, 그 결과 캐리어 밸런스도 경시 변화되기 어려워진다. 이것이, 발광소자의 수명의 향상, 즉, 신뢰성의 향상으로 이어진다.
이 때, 전술한 조합 중에서도, 제1 유기 화합물(201)로서 금속착체를, 제2 유기 화합물(202)로서 방향족 아민 화합물을 조합하는 것이 바람직하다. 금속착체는 전자수송성이 높고 쌍극자모멘트가 크며, 한편 방향족 아민 화합물은 정공수송성이 높고 비교적 쌍극자모멘트가 작다. 이렇게, 쌍극자모멘트가 크게 다른 물질을 조합함으로써 전술한 전자이동의 억제 효과는 보다 현저해진다. 구체적으로는, 제1 유기 화합물(201)의 쌍극자모멘트를 P1, 제2 유기 화합물(202)의 쌍극자모멘트를 P2라고 하면, P1/P2≥3이 되는 조합이 바람직하다.
예를 들면 금속착체인 Ａｌｑ의 쌍극자모멘트는 9.40debye이며, 방향족 아민 화합물인 2ＰＣＡＰＡ의 쌍극자모멘트는 1.15debye다. 따라서, 제1 유기 화합물(201)로서 금속착체와 같은 전자수송성의 유기 화합물을 사용하고, 제2 유기 화합물(202)로서 방향족 아민 화합물과 같은 정공수송성의 유기 화합물을 사용할 경우에는, P1/P2≥3인 것이 바람직하다.
또한 제7층(117)에 포함되는 제2 유기 화합물(202)의 발광색과, 제4층(발광층)(114)에 포함되는 발광성이 높은 물질의 발광색은, 같은 계열색의 발광색인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제2 유기 화합물(202)의 발광스펙트럼의 피크치와 발광성이 높은 물질의 발광스펙트럼의 피크치와의 차는, 30nm 이내인 것이 바람직하다. 30nm 이내인 것에 의해, 제2 유기 화합물(202)의 발광색의 발광색과 발광성이 높은 물질의 발광색은, 같은 계열색의 발광색이 된다. 따라서, 전압 등의 변화에 의해, 만약 가령 제2 유기 화합물(202)이 발광하더라도, 발광색의 변화를 억제할 수 있다.
두 번째로서, 제7층(캐리어 제어층)(117)에 의해 열역학적으로 캐리어(전자)의 이동 속도를 작게 할 경우에 관하여 설명한다. 도 7에 그 개념도(밴드도)를 나타낸다.
제1 전극(102)과 제2 전극(104)의 사이에 ＥＬ층(103)을 가지고, ＥＬ층(103)을 구성하는 복수의 층은, 제1 전극(102)측에서부터 제1층(정공주입층)(111), 제2층(정공수송층)(112), 제3층(정공수송층)(113), 제4층(발광층)(114), 제7층(캐리어 제어층)(117), 제5층(전자수송층)(115), 제6층(전자주입층)(116)의 순으로 형성되어 있다.
제7층(캐리어 제어층)(117)은, 2종류 이상의 유기 화합물로 구성된다. 여기에서는, 제7층(캐리어 제어층)(117)이, 제1 유기 화합물과 제2 유기 화합물의 2종류로 구성될 경우에 관하여 설명한다. 이 때, 제1 유기 화합물로서 사용하는 것은, 전자수송성이 높은 유기 화합물(전자수송성의 유기 화합물)이며, 제2 유기 화합물로서 사용하는 것은 전자를 트랩하는 기능을 갖는 유기 화합물(전자트랩성의 유기 화합물)로 한다.
또한 제2 유기 화합물과 제1 유기 화합물에 사용하는 유기 화합물은, LUMO 준위를 갖는 것으로 한다. 구체적으로는, 제2 유기 화합물의 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)의 절대값은, 제1 유기 화합물의 LUMO 준위의 절대값보다 0.3eV 이상 큰 것이 바람직하다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 제1 전극(102)으로부터 주입된 정공은, 제1층(111), 제2층(112), 제3층(113)을 지나, 제4층(발광층)(114)에 주입된다. 한편, 제2 전극(104)으로부터 주입된 전자는, 제6층(116), 제5층(115)을 통과하여, 제7층(캐리어 제어층)(117)에 주입된다. 제7층(117)은, 전자수송성의 제1 유기 화합물과 전자트랩성을 갖는 제2 유기 화합물에 의해 형성되기 때문에, 제7층(117)에 주입된 전자는, 제1 유기 화합물이 아닌 제2 유기 화합물의 LUMO 준위에 들어간다. 따라서, 전자의 이동 속도를 작게 할 수 있다.
따라서, 전자수송성의 제1 유기 화합물과 전자트랩성의 제2 유기 화합물에 의해 제7층(117)을 형성함으로써, 제1 유기 화합물만으로 형성할 경우에 비해 제7층(117)에 있어서의 전자수송 속도를 작게 할 수 있다. 즉, 제1 유기 화합물과 제2 유기 화합물에 의해 제7층(117)을 형성함으로써, 제7층(117)에 있어서의 캐리어(전자)의 이동 속도를 작게 할 수 있다.
이 때, 제1 유기 화합물과 제2 유기 화합물에 의해 제7층(117)을 형성할 경우에 있어서, 제2 유기 화합물의 함유량이 질량비로 전체의 50% 미만이 되는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는, 제2 유기 화합물의 함유량이 전체의 0.1∼5중량%가 되도록 농도를 제어한다.
이 때, 제7층(117)에 포함되는 제1 유기 화합물로서는, 구체적으로는, Ａｌｑ, Ａｌｍｑ3, ＢｅＢｑ2, ＢＡｌｑ, Ｚｎｑ, ＢＡｌｑ, ＺｎＰＢＯ, ＺｎＢＴＺ 등의 금속착체, ＰＢＤ, ＯＸＤ-7, ＴＡＺ, ＴＰＢＩ, ＢＰｈｅｎ, ＢＣＰ 등의 복소환 화합물, ＣｚＰＡ, ＤＰＣｚＰＡ, ＤＰＰＡ, ＤＮＡ, t-ＢｕＤＮＡ, ＢＡＮＴ, ＤＰＮＳ, ＤＰＮＳ2, ＴＰＢ3 등의 축합 방향족 화합물을 사용할 수 있다.
또한 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-co-(피리딘-3,5-디일)](약칭:ＰＦ-Ｐｙ), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,2'-비피리딘-6,6'-디일)](약칭:ＰＦ-ＢＰｙ) 등의 고분자화합물을 사용할 수 있다. 그 중에서도 전자에 대하여 안정된 금속착체인 것이 바람직하다.
또한 제7층(117)에 포함되는 제2 유기 화합물로서는, 이하에 나타내는 물질을 사용할 수 있다. 또한, 제2 유기 화합물은, 그것 자체가 발광해도 좋지만, 그 경우에는, 발광소자의 색순도를 유지하기 위해서, 제4층(발광층)(114)의 발광색과 제2 유기 화합물의 발광색이 같은 계열색의 발광색인 것이 바람직하다.
예를 들면 제4층(114)에 포함되는 유기 화합물이 ＹＧＡ2Ｓ나 ＹＧＡＰＡ와 같은 청색계의 발광을 나타내는 유기 화합물일 경우, 제2 유기 화합물은 아크리돈, 쿠마린 102, 쿠마린 6H, 쿠마린 480D, 쿠마린 30 등의 청색∼청록색의 발광을 나타내는 물질인 것이 바람직하다.
또한 제4층(발광층)(114)에 포함되는 유기 화합물이 2ＰＣＡＰＡ, 2ＰＣＡＢＰｈＡ, 2ＤＰＡＰＡ, 2ＤＰＡＢＰｈＡ, 2ＹＧＡＢＰｈＡ, ＤＰｈＡＰｈＡ와 같은 녹색계의 발광색을 나타내는 유기 화합물일 경우, 제2 유기 화합물(204)은 N,N'-디메틸퀴나크리돈(약칭:ＤＭＱｄ), N,N'-디페닐퀴나크리돈(약칭:ＤＰＱｄ), 9,18-디히드로벤조[h]벤조[7,8]퀴노[2,3-b]아크리돈-7,16-디온(약칭:ＤＭＮＱｄ-1), 9,18-디메틸-9,18-디히드로벤조[h]벤조[7,8]퀴노[2,3-b]아크리돈-7,16-디온(약칭:ＤＭＮＱｄ-2), 쿠마린 30, 쿠마린 6, 쿠마린 545T, 쿠마린 153 등의 청록색∼황녹색의 발광을 나타내는 물질인 것이 바람직하다.
또한, 제4층(발광층)(114)에 포함되는 유기 화합물이 루브렌, ＢＰＴ와 같은 황색계의 발광을 나타내는 유기 화합물일 경우, 제2 유기 화합물은 ＤＭＱｄ, (2-{2-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]에테닐}-6-메틸-4H-피란-4-이리덴)프로판디니트릴(약칭:ＤＣＭＣｚ) 등의 황녹색∼황등색의 발광을 나타내는 물질인 것이 바람직하다.
또한 제4층(발광층)(114)에 포함되는 유기 화합물이 p-ｍＰｈＴＤ, p-ｍＰｈＡＦＤ와 같은 적색계의 발광을 나타내는 유기 화합물일 경우, 제2 유기 화합물은 (2-{2-[4-(디메틸아미노)페닐]에테닐}-6-메틸-4H-피란-4-이리덴)프로판디니트릴(약칭:ＤＣＭ1), {2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H-벤조[ｉｊ]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-이리덴}프로판디니트릴(약칭:ＤＣＭ2), {2-(1,1-디메틸에틸)-6-[2-(2,3,6,7-테트라히드로-1,1,7,7-테트라메틸-1H,5H-벤조[ｉｊ]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-이리덴}프로판디니트릴(약칭:ＤＣＪＴＢ), 나일레드 등의 등색∼적색의 발광을 나타내는 물질인 것이 바람직하다.
또한 제4층(발광층)(114)의 발광 재료가 인광재료일 경우, 제2 유기 화합물도 인광재료인 것이 바람직하다. 예를 들면, 발광 재료가 전술한 Ｉｒ(ｂｔｐ)2(ａｃａｃ)일 경우, Ｉｒ(ｂｔｐ)2(ａｃａｃ)은 적색 발광을 나타내기 때문에, 제2 유기 화합물로서 적색의 인광재료인 (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오르페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭:Ｉｒ(Ｆｄｐｑ)2(ａｃａｃ)) 등을 사용하면 좋다. 이 때, 이들 화합물은, 발광소자에 사용할 수 있는 화합물 중에서도 LUMO 준위가 낮은 화합물이며, 전술한 제1 유기 화합물에 첨가함으로써 양호한 전자트랩성을 나타낸다.
제2 유기 화합물로서는, 상기 열거한 물질 중에서도, ＤＭＱｄ, ＤＰＱｄ, ＤＭＮＱｄ-1, ＤＭＮＱｄ-2와 같은 퀴나크리돈 유도체가 화학적으로 안정적이기 때문에 바람직하다. 즉, 퀴나크리돈 유도체를 적용함으로써, 특히 발광소자를 장수명화시킬 수 있다. 또한 퀴나크리돈 유도체는 녹색계의 발광을 나타내기 때문에, 본 발명의 발광소자의 소자구조는, 녹색계의 발광소자에 대하여 특히 효과적이다. 녹색은, 풀컬러 디스플레이를 제작할 때에는 가장 휘도가 필요한 색이기 때문에, 열화가 다른 색에 비해서 커져버릴 경우가 있지만, 본 발명을 적용함으로써 그것을 개선할 수 있다.
이 때, 상기한 바와 같이, 제2 유기 화합물의 LUMO 준위의 절대값은, 제1 유기 화합물의 LUMO 준위의 절대값보다 0.3eV 이상 큰 것이 바람직하다. 따라서, 사용하는 제2 유기 화합물의 종류에 따라, 상기 조건을 만족하도록 제1 유기 화합물을 적절히 선택하면 된다.
또, 제4층(114)에 포함되는 발광성이 높은 물질의 발광색과, 제7층(117)에 포함되는 제2 유기 화합물(204)의 발광색은 같은 계열색의 발광색인 것이 바람직하다. 그 때문에 발광성이 높은 물질의 발광스펙트럼의 피크치와 제2 유기 화합물(204)의 발광스펙트럼의 피크치와의 차는, 30nm 이내인 것이 바람직하다. 30nm 이내인 것에 의해, 발광성이 높은 물질의 발광색과 제2 유기 화합물(204)의 발광색은, 같은 계열색의 발광색이 된다. 따라서, 전압 등의 변화에 의해, 만약 가령 제2 유기 화합물(204)이 발광하더라도, 발광색의 변화를 억제할 수 있다.
단, 반드시 제2 유기 화합물이 발광할 필요는 없다. 예를 들면, 발광성이 높은 물질 쪽이 발광 효율이 높은 경우에는, 발광성이 높은 물질의 발광만이 얻어지도록, 제7층(117)에 있어서의 제2 유기 화합물의 농도를 조절하는(제2 유기 화합물의 발광이 억제되도록, 그 농도를 약간 낮게 하는) 것이 바람직하다. 이 경우, 발광성이 높은 물질의 발광색과 제2 유기 화합물의 발광색은 동일 계통의 발광색이기(즉, 같은 정도의 에너지갭을 가지기) 때문에, 발광성이 높은 물질로부터 제2 유기 화합물에의 에너지 이동은 발생하기 어렵고, 높은 발광 효율을 얻을 수 있다.
이 때, 이 경우에는, 제2 유기 화합물은, 쿠마린 102, 쿠마린 6H, 쿠마린 480D, 쿠마린 30, 쿠마린 6, 쿠마린 545T, 쿠마린 153 등의 쿠마린 유도체인 것이 바람직하다. 쿠마린 유도체는, 전자트랩성이 비교적 약하기 때문에, 제1 유기 화합물에 첨가하는 농도가 비교적 높아도 좋다. 즉, 농도의 조절이 쉽고, 원하는 성질을 갖는 캐리어의 이동을 제어하는 층을 얻을 수 있다. 또한 쿠마린 유도체는 발광 효율이 높기 때문에, 만약 가령 제2 유기 화합물이 발광하더라도, 발광소자 전체의 효율의 저하를 억제할 수 있다.
이 때, 본 발명에 있어서의 제7층(117)은, 전술한 2종류의 방법(속도론적으로 캐리어의 이동을 제어하는 방법, 열역학적으로 캐리어의 이동을 제어하는 방법)에 의해 형성할 수 있는데, 어느 쪽의 구성에 있어서도 제7층(117)의 막 두께는, 5nm 이상 20nm 이하인 것이 바람직하다. 막 두께가 두꺼워지면, 캐리어의 이동 속도가 과도하게 저하됨에 따라 구동전압이 높아지고, 막 두께가 얇아지면, 캐리어의 이동을 제어하는 기능을 손상시킬 가능성이 있기 때문이다.
또한 본 발명에 있어서의 제7층(117)은, 전자의 이동 속도를 제어하는 것이기 때문에, 제2 전극(104)과 제4층(발광층)(114)의 사이에 형성되어 있으면 되지만, 제4층(발광층)(114)과 접해서 형성되는 것이 보다 바람직하다. 제4층(발광층)(114)과 접하도록 설치함으로써, 제4층(발광층)(114)에의 전자주입을 직접 제어할 수 있기 때문에, 제4층(발광층)(114) 내에 있어서의 캐리어 밸런스의 시간에 따른 변화를 보다 억제할 수 있고, 소자수명 향상에 있어서 보다 큰 효과를 얻을 수 있다.
이 때, 제7층(117)을 제4층(발광층)(114)과 접해서 형성할 경우에는, 제7층(117)에 포함되는 제1 유기 화합물과, 제4층(발광층)(114)에 많이 포함되는 유기 화합물은, 다른 유기 화합물인 것이 바람직하다. 특히, 제4층(발광층)(114)의 구성이, 발광성이 높은 물질을 분산시키는 물질(제3 유기 화합물)과, 발광성이 높은 물질(제4 유기 화합물)을 포함한 경우, 제3 유기 화합물과, 제1 유기 화합물은, 다른 유기 화합물인 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 제7층(117)으로부터 제4층(발광층)(114)에의 캐리어(전자)의 이동이, 제1 유기 화합물과 제3 유기 화합물의 사이에서도 억제되어, 제7층(117)을 설치하는 효과를 더욱 높일 수 있다.
또한 제7층(117)은, 2종류 이상의 물질을 포함하기 때문에, 물질의 조합이나 혼합비, 막 두께 등을 제어함으로써, 캐리어 밸런스를 정밀하게 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 종래보다 용이하게 캐리어 밸런스의 제어가 가능해진다. 또, 제7층(117)에 있어서의 혼합비가 적은 유기 화합물을 사용해서 캐리어의 이동을 제어하기 때문에, 단일물질에 의한 제어에 비해, 캐리어 밸런스의 변화가 일어나기 어렵다. 따라서, 시간에 따른 변화에 강하고, 발광소자의 장수명화를 실현할 수 있다.
ＥＬ층(103) 중, 전술한 제7층(캐리어 제어층)(117) 위에는, 제5층(전자수송층)(115), 제6층(전자주입층)(116)이 순차 적층 되지만, 이것들의 구조, 제조방법 및 각 층에 사용할 수 있는 재료는, 실시의 형태 1과 같으므로, 본 실시의 형태 2에 있어서의 설명은 생략하는 것으로 한다.
다음에 제6층(전자주입층)(116) 위에 제2 전극(104)이 형성된다. 이 때, 제2 전극(104)에 있어서도 제조방법 및 사용할 수 있는 재료는, 실시의 형태 1과 같으므로, 본 실시의 형태 2에 있어서의 설명은 생략하는 것으로 한다.
본 실시의 형태 2의 경우에 있어서도, 제1 전극(102)만이 투광성을 갖는 전극일 경우에는, 도 3a에 나타낸 바와 같이, ＥＬ층(103)에서 발생한 발광은 제1 전극(102)을 통해서 기판(101)측으로부터 추출된다. 또한 제2 전극(104)만이 투광성을 갖는 전극일 경우에는, 도 3b에 나타낸 바와 같이, ＥＬ층(103)에서 발생한 발광은 제2 전극(104)을 통해서 기판(101)과 반대측에서 추출된다. 또, 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)이 모두 투광성을 갖는 전극일 경우에는, 도 3c에 나타낸 바와 같이, ＥＬ층(103)에서 발생한 발광은 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)을 통해, 기판(101)측 및 기판(101)과 반대측의 양쪽으로부터 추출된다.
이 때, 제1 전극(102)과 제2 전극(104)의 사이에 설치되는 층의 구성은, 상기의 것에는 한정되지 않는다. 다만, 적어도 정공주입층인 제1층(111), 정공수송층인 제2층(112) 및 제3층(113), 발광층인 제4층(114), 및 캐리어 제어층인 제7층(117)을 가지고, 제2층(112)에 사용하는 물질의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가 제1층(111) 및 제3층(113)에 사용하는 물질의 HOMO 준위보다 깊거나(절대값이 크거나) 얕은(절대값이 작은) 물질이 선택된 구성이면, 상기 이외의 것이라도 좋다.
또한 도 5b에 나타낸 바와 같이, 기판(101) 위에 음극으로서 기능하는 제2 전극(104), ＥＬ층(103), 양극으로서 기능하는 제1 전극(102)이 순차 적층 된 구조로 해도 된다. 이 때, 이 경우의 ＥＬ층(103)은, 제2 전극(104) 위에 제6층(116), 제5층(115), 제7층(117), 제4층(114), 제3층(113), 제2층(112), 제1층(111), 및 제1 전극(102)이 순차 적층 된 구조가 된다.
이 때, 본 발명의 발광소자를 사용함으로써 패시브 매트릭스형 발광장치나, 박막 트랜지스터(ＴＦＴ)에 의해 발광소자의 구동이 제어된 액티브 매트릭스형 발광장치를 제작할 수 있다.
이 때, 액티브 매트릭스형 발광장치를 제작할 경우에 있어서의 ＴＦＴ의 구조는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면 스태거형이나 역 스태거형의 ＴＦＴ를 적절히 사용할 수 있다. 또한 ＴＦＴ기판에 형성되는 구동용 회로에 대해서도, Ｎ형 및 Ｐ형의 ＴＦＴ로 이루어진 것도 좋고, Ｎ형의 ＴＦＴ 또는 Ｐ형의 ＴＦＴ의 어느 한쪽 만으로 이루어지는 것이라도 좋다. 또, ＴＦＴ에 사용할 수 있는 반도체막의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않는다. 비정질 반도체막을 사용해도 되고, 결정성 반도체막을 사용해도 된다.
본 실시의 형태 2에 나타낸 발광소자는, 제1 전극(102)과 발광층인 제4층(114)의 사이에 설치된 제1층(111), 제2층(112), 및 제3층(113)에 의해 밴드갭을 형성함으로써 제1 전극(102)으로부터 주입된 정공(홀)의 이동 속도를 작게 할 수 있고, 이에 따라 제4층(발광층)(114) 주변에 있어서의 양이온의 생성을 억제할 수 있으므로, 발광 효율의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 캐리어 밸런스를 향상시킬 수 있고, 고효율 소자를 형성할 수 있다.
한편, 제2 전극(104)과 제4층(발광층)(114)의 사이에 제7층(117)을 설치하고, 캐리어(전자)의 이동 속도를 작게 함으로써, 지금까지 이동 속도가 빠르기 때문에, 제4층(발광층)(114)과 제3층(정공수송층)(113)과의 계면 근방에 형성되던 발광 영역을 종래보다 제4층(발광층)(114)의 중앙측에 형성시킬 수 있다.
또한 제7층(117)을 설치해서 캐리어(전자)의 이동 속도를 작게 함으로써, 발광에 기여하지 않고 제4층(발광층)(114)으로부터 제3층(정공수송층)(113)에 도달하는 캐리어(전자)에 의한 제3층(정공수송층)(113)의 열화도 방지할 수 있다. 또, 캐리어(전자)의 이동 속도를 작게 함으로써, 제4층(발광층)(114)에의 캐리어(전자) 주입량을 제어할 뿐만 아니라, 그 제어된 캐리어(정공 및 전자) 주입량이 경시적으로 변화되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 경시적인 밸런스 악화에 따르는 재결합 확률의 저하를 막을 수 있기 때문에, 소자수명의 향상(휘도의 경시 열화의 억제)을 꾀할 수도 있다.
본 실시의 형태에 나타내는 구성의 경우에는, 제4층(114)에 주입되는 정공 및 전자의 이동 속도가 작아지도록 제어되기 때문에, 제4층(114)에 있어서의 캐리어 밸런스가 향상되는 것과 함께 재결합 확률이 높아지고, 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
이 때, 본 실시의 형태 2에 있어서는, 실시의 형태 1에 나타낸 구성을 적절히 조합해서 사용할 수 있는 것으로 한다.
(실시의 형태 3)
본 실시의 형태 3에서는, 실시의 형태 1 및 실시의 형태 2에 나타낸 발광소자의 ＥＬ층을 복수 갖는 발광소자(이하, 적층형 소자라고 한다)에 대해서, 도 8을 사용하여 설명한다. 본 발광소자는, 제1 전극(801)과 제2 전극(802)의 사이에, 복수의 ＥＬ층(제1 ＥＬ층(803), 제2 ＥＬ층(804))을 갖는 적층형 발광소자다. 이 때, 본 실시의 형태 3에서는, ＥＬ층이 2층인 경우에 대해서 나타내지만, 3층 이상으로 해도 된다.
본 실시의 형태 3에 있어서, 제1 전극(801)은, 양극으로서 기능하는 전극이며, 제2 전극(802)은 음극으로서 기능하는 전극이다. 이 때, 제1 전극(801) 및 제2 전극(802)은, 실시의 형태 1과 같은 구성을 사용할 수 있다. 또한 복수의 ＥＬ층(제1 ＥＬ층(803), 제2 ＥＬ층(804))으로서는, 실시의 형태 1 및 실시의 형태 2에 나타낸 ＥＬ층과 같은 구성을 사용할 수 있다. 또한, 제1 ＥＬ층(803)과 제2 ＥＬ층(804)은, 같은 구성이어도 되고 다른 구성이어도 되고, 그 구성은 실시의 형태 1 또는 실시의 형태 2과 같은 것을 적용할 수 있다.
또한 복수의 ＥＬ층(제1 ＥＬ층(803), 제2 ＥＬ층(804))의 사이에는, 전하발생층(805)이 설치된다. 전하발생층(805)은, 제1 전극(801)과 제2 전극(802)에 전압을 인가했을 때에, 한쪽의 ＥＬ층에 전자를 주입하고, 다른 쪽의 ＥＬ층에 정공을 주입하는 기능을 가진다. 본 실시의 형태 3의 경우에는, 제1 전극(801)에 제2 전극(802)보다 전위가 높아지도록 전압을 인가하면, 전하발생층(805)으로부터 제1 ＥＬ층(803)에 전자가 주입되고, 제2 ＥＬ층(804)에 정공이 주입된다.
이 때, 전하발생층(805)은, 빛의 추출 효율의 관점에서, 투광성을 갖는 것이 바람직하다. 또한 전하발생층(805)은, 제1 전극(801)이나 제2 전극(802)보다 낮은 도전율이어도 기능한다.
전하발생층(805)은, 정공수송성이 높은 물질에 억셉터 물질이 첨가된 구성이어도, 전자수송성이 높은 물질에 도너성 물질이 첨가된 구성이어도 좋다. 또한 이들 두 구성이 적층 되어 있어도 된다.
정공수송성이 높은 물질에 억셉터 물질이 첨가된 구성으로 할 경우에 있어서, 정공수송성이 높은 물질로서는, 예를 들면 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ 또는 α-ＮＰＤ)이나 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭:ＴＰＤ), 4,4',4"-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭:ＴＤＡＴＡ), 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭:ＭＴＤＡＴＡ), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＢＳＰＢ) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 여기에 서술한 물질은, 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공이동도를 갖는 물질이다. 단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면, 상기 이외의 물질을 사용해도 상관없다.
또한 억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭:Ｆ4-ＴＣＮＱ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한 전이금속산화물을 들 수 있다. 또 원소주기율표에 있어서의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히, 산화몰리브덴은 대기중에서도 안정하며, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
한편, 전자수송성이 높은 물질에 도너성 물질이 첨가된 구성으로 할 경우에 있어서, 전자수송성이 높은 물질로서는, 예를 들면 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(약칭:Ａｌｑ), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄(약칭:Ａｌｍｑ3), 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭:ＢｅＢｑ2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(약칭:ＢＡｌｑ) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조 퀴놀린 골격을 갖는 금속착체 등을 사용할 수 있다. 또한 이 외에 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조옥사졸라토]아연(약칭:Ｚｎ(ＢＯＸ)2), 비스[2-(2-히드록시 페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭:Ｚｎ(ＢＴＺ)2) 등의 옥사졸계, 티아졸계 배위자를 갖는 금속착체 등도 사용할 수 있다. 또, 금속착체 이외에도, 2-(4-비페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭:ＰＢＤ)이나, 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭:ＯＸＤ-7), 3-(4-비페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭:ＴＡＺ), 바소페난트롤린(약칭:ＢＰｈｅｎ), 바소큐프로인(약칭:ＢＣＰ) 등도 사용할 수 있다. 여기에 서술한 물질은, 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자이동도를 갖는 물질이다. 이 때, 정공보다 전자의 수송성이 높은 물질이면, 상기 이외의 물질을 사용해도 상관없다.
또한 도너성 물질로서는, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 희토류 금속 또는 원소주기율표에 있어서의 13족에 속하는 금속 및 그 산화물, 탄산염을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 리튬(Ｌｉ), 세슘(Ｃｓ), 마그네슘(Ｍｇ), 칼슘(Ｃａ), 이테르븀(Ｙｂ), 인듐(Ｉｎ), 산화리튬, 탄산세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 테트라티아나프타센과 같은 유기 화합물을 도너성 물질로 사용해도 된다.
이 때, 전술한 재료를 사용해서 전하발생층(805)을 형성함으로써, ＥＬ층이 적층 되었을 경우에 있어서의 구동전압의 상승을 억제할 수 있다.
본 실시의 형태 3에서는, 2개의 ＥＬ층을 갖는 발광소자에 관하여 설명했지만, 마찬가지로, 3개 이상의 ＥＬ층을 적층 한 발광소자에 관해서도, 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다. 본 실시의 형태 3에 관련되는 발광소자와 같이, 한 쌍의 전극 간에 복수의 ＥＬ층을 전하발생층으로 구분해서 배치함으로써 전류밀도를 낮게 유지한 상태에서, 고휘도영역에서의 장수명소자를 실현할 수 있다. 또한 조명을 응용예로 한 경우에는, 전극재료의 저항에 의한 전압강하를 작게 할 수 있으므로, 대면적에서의 균일발광이 가능해 진다. 또한 저전압구동이 가능해서 소비 전력이 낮은 발광장치를 실현할 수 있다.
또한 각각의 ＥＬ층의 발광색을 다른 것으로 함으로써 발광소자 전체로서, 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들면 2개의 ＥＬ층을 갖는 발광소자에 있어서, 제1 ＥＬ층의 발광색과 제2 ＥＬ층의 발광색을 보색의 관계가 되도록 함으로써 발광소자 전체로서 백색 발광하는 발광소자를 얻는 것도 가능하다. 이 때, 보색이란, 혼합하면 무채색이 되는 색 사이의 관계를 말한다. 즉, 보색의 관계에 있는 색을 발광하는 물질로부터 얻어지는 빛을 혼합하면, 백색 발광을 얻을 수 있다.
또한 3개의 ＥＬ층을 갖는 발광소자의 경우여도 마찬가지로, 예를 들면 제1 ＥＬ층의 발광색이 적색이며, 제2 ＥＬ층의 발광색이 녹색이며, 제3 ＥＬ층의 발광색이 청색일 경우, 발광소자 전체로서는, 백색 발광을 얻을 수 있다.
이 때, 본 실시의 형태 3에 있어서는, 실시의 형태 1이나 실시의 형태 2에 나타낸 구성을 적절히 조합해서 사용할 수 있는 것으로 한다.
(실시의 형태 4)
본 실시의 형태 4에서는, 화소부에 본 발명의 발광소자를 갖는 발광장치에 대해서 도 9를 사용하여 설명한다. 이 때, 도 9a는, 발광장치를 나타내는 평면도, 도 9b는 도 9a를 A-A' 및 B-B'로 절단한 단면도다.
도 9a에 있어서, 점선으로 표시된 901은 구동회로부(소스측 구동회로), 902는 화소부, 903은 구동회로부(게이트측 구동회로)이다. 또한 904는 밀봉기판, 905는 씰재이며, 씰재(905)로 둘러싸인 내측은, 공간(907)으로 되어 있다.
이 때, 인회 배선(908)은 소스측 구동회로(901) 및 게이트측 구동회로(903)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이며, 외부입력 단자가 되는 ＦＰＣ(플랙시블 프린트 서킷)(909)로부터 비디오신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기에서는 ＦＰＣ밖에 도시하지 않았지만, 이 ＦＰＣ에는 프린트배선기판(ＰＷＢ)이 장착되어 있어도 된다. 또한 본 명세서에 있어서의 발광장치에는, 발광장치 본체뿐만 아니라, 거기에 ＦＰＣ 혹은 ＰＷＢ가 부착된 상태도 포함하는 것으로 한다.
다음에 단면구조에 대해서 도 9b를 사용하여 설명한다. 소자기판(910) 위에는 구동회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기에서는, 구동회로부인 소스측 구동회로(901)와, 화소부(902) 중의 하나의 화소가 표시되어 있다. 이 때, 소스측 구동회로(901)는 N채널형 ＴＦＴ(923)와 P채널형 ＴＦＴ(924)를 조합한 ＣＭＯＳ회로가 형성된다. 또한 구동회로는, 여러 가지 ＣＭＯＳ회로, ＰＭＯＳ회로 혹은 ＮＭＯＳ회로로 형성해도 좋다. 본 실시의 형태에서는, 기판 위에 구동회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 반드시 그 필요는 없고, 구동회로를 기판 위가 아닌 외부에 형성할 수도 있다.
또한 화소부(902)는 스위칭용 ＴＦＴ(911)와, 전류제어용 ＴＦＴ(912)와 그 드레인에 전기적으로 접속된 제1 전극(913)을 포함한 복수의 화소에 의해 형성된다. 이 때, 제1 전극(913)의 단부를 덮어서 절연물(914)이 형성된다.
또한 피복성을 양호한 것으로 하기 위해서, 절연물(914)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들면 절연물(914)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴을 사용함으로써 절연물(914)의 상단부에만 곡률반경(0.2μm∼3μm)을 갖는 곡면을 갖게 할 수 있다. 또한 절연물(914)로서, 빛의 조사에 의해 에칭제에 불용해성이 되는 네거티브형, 또는 빛의 조사에 의해 에칭제에 용해성이 되는 포지티브형 감광성 재료를 사용할 수 있다.
제1 전극(913) 위에는, ＥＬ층(916), 및 제2 전극(917)이 각각 형성된다. 여기에서, 제1 전극(913)에 사용하는 재료로서는, 여러 가지 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이것들의 혼합물을 사용할 수 있다. 제1 전극(913)을 양극으로 사용할 경우에는, 그 중에서도, 일함수가 큰(일함수 4.0eV 이상) 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이것들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 규소를 함유한 산화인듐-산화 주석, 산화인듐-산화아연, 질화 티타늄 막, 크롬 막, 텅스텐 막, Ｚｎ막, Ｐｔ막 등의 단층 막의 기타, 질화 티타늄과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과의 적층, 질화 티타늄 막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화 티타늄 막과의 3층 구조의 적층막 등을 사용할 수 있다. 이 때, 적층구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹 콘택이 얻어져, 한층 더 양극으로서 기능시킬 수 있다.
또한 ＥＬ층(916)은, 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 코트법 등의 여러 가지 방법에 의해 형성된다. ＥＬ층(916)은, 실시의 형태 1 또는 실시의 형태 2에 나타낸 구성을 갖는다. 또한 ＥＬ층(916)을 구성하는 다른 재료로서는, 저분자화합물, 또는 고분자화합물(올리고머, 덴드리머을 포함한다)이어도 된다. 또한 ＥＬ층에 사용하는 재료로서는, 유기 화합물뿐만 아니라, 무기화합물을 사용해도 된다.
또한 제2 전극(917)에 사용하는 재료로서는, 여러 가지 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이것들의 혼합물을 사용할 수 있다. 제2 전극(917)을 음극으로 사용할 경우에는, 그 중에서도, 일함수가 작은(일함수 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이것들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 원소주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 즉 리튬(Ｌｉ)이나 세슘(Ｃｓ) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Ｍｇ), 칼슘(Ｃａ), 스트론튬(Ｓｒ) 등의 알칼리 토금속, 및 이것들을 포함한 합금(ＭｇＡｇ, ＡｌＬｉ) 등을 들 수 있다.
이 때, ＥＬ층(916)에서 발생한 빛이 제2 전극(917)을 투과하는 구성으로 할 경우에는, 제2 전극(917)으로서, 막 두께를 얇게 한 금속박막과, 투명도전막(산화인듐-산화 주석(ＩＴＯ), 규소 혹은 산화 규소를 함유한 산화인듐-산화 주석, 산화인듐-산화아연(ＩＺＯ), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(ＩＷＺＯ) 등)과의 적층을 사용하는 것도 가능하다.
또, 씰재(905)로 밀봉기판(904)을 소자기판(910)에 부착함으로써, 소자기판(910), 밀봉기판(904), 및 씰재(905)로 둘러싸인 공간(907)에 발광소자(918)가 구비된 구조로 되어 있다. 이 때, 공간(907)에는, 충전재가 충전되어 있고, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우 외에도, 씰재(905)로 충전되는 경우도 있다.
이 때, 씰재(905)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한 밀봉기판(904)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영기판 외에도, ＦＲＰ(Fiberglass-Reinforced Plastics), ＰＶＦ(폴리비닐 플로라이드), 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어진 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
이상과 같이 해서, 본 발명의 발광소자를 갖는 액티브 매트릭스형 발광장치를 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 발광소자는, 전술한 액티브 매트릭스형 발광장치뿐만 아니라 패시브 매트릭스형 발광장치에 사용할 수도 있다. 도 10에 본 발명의 발광소자를 사용한 패시브 매트릭스형 발광장치의 사시도 및 단면도를 나타낸다. 이 때, 도 10a는, 발광장치를 나타내는 사시도, 도 10b는 도 10a를 X-Y로 절단한 단면도다.
도 10에 있어서, 기판(1001) 위의 제1 전극(1002)과 제2 전극(1003)의 사이에는 ＥＬ층(1004)이 설치된다. 제1 전극(1002)의 단부는 절연층(1005)으로 덮어져 있다. 그리고 절연층(1005) 위에는 분리벽층(1006)이 설치된다. 분리벽층(1006)의 측벽은, 기판면에 가까워짐에 따라, 일방벽과 타방벽과의 간격이 좁아지도록 경사를 가진다. 즉, 분리벽층(1006)의 짧은 변 방향의 단면은, 사다리꼴 형상이며, 밑변(절연층(1005)의 면방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(1005)과 접하는 변)이 윗변(절연층(1005)의 면방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(1005)과 접하지 않는 변)보다 짧다. 이렇게, 분리벽층(1006)을 설치함으로써, 정전기 등에 기인하는 발광소자의 불량을 막을 수 있다.
이상에 의해, 본 발명의 발광소자를 갖는 패시브 매트릭스형 발광장치를 얻을 수 있다.
이 때, 본 실시의 형태에 나타낸 발광장치(액티브 매트릭스형, 패시브 매트릭스형)는, 모두 본 발명의 발광 효율이 높은 발광소자를 사용해서 형성된다는 점에서, 소비 전력이 저감된 발광장치를 얻을 수 있다.
이 때, 본 실시의 형태 4에 있어서는, 실시의 형태 1∼3에 나타낸 구성을 적절히 조합해서 사용할 수 있는 것으로 한다.
(실시의 형태 5)
본 실시의 형태 5에서는, 실시의 형태 4에 나타내는 본 발명의 발광장치를 그 일부에 포함한 전자기기에 관하여 설명한다. 전자기기로서는, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글형 디스플레이, 네비게이션 시스템, 음향재생장치(카 오디오, 오디오 컴포넌트시스템 등), 컴퓨터, 게임 기기, 휴대 정보단말(모바일 컴퓨터, 휴대전화, 휴대형 게임기 또는 전자서적 등), 기록 매체를 구비한 화상재생장치(구체적으로는, ＤＶＤ(Digital Versatile Disc) 등의 기록 매체를 재생하고, 그 화상을 표시할 수 있는 표시장치를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 이들 전자기기의 구체적인 예를 도 11에 나타낸다.
도 11a는 본 발명에 따른 텔레비전 장치이며, 케이싱(9101), 지지대(9102), 표시부(9103), 스피커부(9104), 비디오 입력 단자(9105) 등을 포함한다. 본 텔레비전 장치에 있어서, 표시부(9103)에는, 본 발명의 발광장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 발광장치는, 높은 발광 효율을 얻을 수 있는 특징이 있기 때문에, 본 발명의 발광장치를 적용함으로써 소비 전력이 저감된 텔레비전 장치를 얻을 수 있다.
도 11b는 본 발명에 따른 컴퓨터이며, 본체(9201), 케이싱(9202), 표시부(9203), 키보드(9204), 외부접속 포트(9205), 포인팅 디바이스(9206) 등을 포함한다. 본 컴퓨터에 있어서, 표시부(9203)에는, 본 발명의 발광장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 발광장치는, 높은 발광 효율을 얻을 수 있는 특징이 있기 때문에, 본 발명의 발광장치를 적용함으로써 소비 전력이 저감된 컴퓨터를 얻을 수 있다.
도 11c는 본 발명에 따른 휴대전화이며, 본체(9401), 케이싱(9402), 표시부(9403), 음성입력부(9404), 음성출력부(9405), 조작키(9406), 외부접속 포트(9407), 안테나(9408) 등을 포함한다. 본 휴대전화에 있어서, 표시부(9403)에는, 본 발명의 발광장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 발광장치는, 높은 발광 효율을 얻을 수 있는 특징이 있기 때문에, 본 발명의 발광장치를 적용함으로써 소비 전력이 저감된 휴대전화를 얻을 수 있다.
도 11d는 본 발명에 따른 카메라이며, 본체(9501), 표시부(9502), 케이싱(9503), 외부접속 포트(9504), 리모트 컨트롤 수신부(9505), 수상부(9506), 배터리(9507), 음성입력부(9508), 조작키(95090, 접안부(9510) 등을 포함한다. 본 카메라에 있어서, 표시부(9502)에는, 본 발명의 발광장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 발광장치는, 높은 발광 효율을 얻을 수 있는 특징이 있기 때문에, 본 발명의 발광장치를 적용함으로써 소비 전력이 저감된 카메라를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 발광장치의 적용 범위는 극에 넓고, 본 발광장치를 모든 분야의 전자기기에 적용하는 것이 가능하다. 본 발명의 발광장치를 사용함으로써, 소비 전력이 저감된 전자기기를 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 발광장치는, 조명 장치로 사용할 수도 있다. 도 12는, 본 발명의 발광장치를 백라이트로 사용한 액정표시장치의 일례다. 도 12에 나타낸 액정표시장치는, 케이싱(1201), 액정층(1202), 백라이트(1203), 케이싱(1204)을 가지고, 액정층(1202)은, 드라이버ＩＣ(1205)와 접속되어 있다. 또한 백라이트(1203)에는, 본 발명의 발광장치가 사용되고, 단자(1206)에 의해, 전류가 공급된다.
이렇게 본 발명의 발광장치를 액정표시장치의 백라이트로 사용함으로써, 저소비 전력의 백라이트를 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 발광장치는, 면발광의 조명 장치이며 대면적화도 가능하기 때문에, 백라이트의 대면적화도 가능하다. 따라서, 저소비 전력이며, 대면적화된 액정표시장치를 얻을 수 있다.
도 13은, 본 발명을 적용한 발광장치를, 조명 장치인 전기 스탠드로 사용한 예다. 도 13에 나타내는 전기 스탠드는, 케이싱(1301)과, 광원(1302)을 가지고, 광원(1302)으로서, 본 발명의 발광장치가 이용되고 있다. 본 발명의 발광장치는 발광 효율이 높은 발광소자를 가지기 때문에, 저소비 전력의 전기 스탠드로 사용하는 것이 가능해 진다.
도 14는, 본 발명을 적용한 발광장치를, 실내의 조명 장치(1401)로 사용한 예다. 본 발명의 발광장치는 대면적화도 가능하기 때문에, 대면적의 조명 장치로 사용할 수 있다. 또한 본 발명의 발광장치는, 발광 효율이 높은 발광소자를 가지기 때문에, 저소비 전력의 조명 장치로 사용하는 것이 가능해 진다. 이렇게, 본 발명을 적용한 발광장치를, 실내의 조명 장치(1401)로 사용한 방에, 도 11a에 설명한 바와 같은, 본 발명에 따른 텔레비전 장치(1402)를 설치해서 공영방송이나 영화를 감상할 수 있다.
이 때, 본 실시의 형태 5에 있어서는, 실시의 형태 1∼5에 나타낸 구성을 적절히 조합해서 사용할 수 있는 것으로 한다.
[실시예 1]
본 실시예 1에서는, 본 발명의 발광소자로서, 실시예 1에서 설명한 구조를 갖는 발광소자의 제조방법 및 소자특성의 측정 결과를 나타낸다. 이 때, 본 실시예에서 나타내는 발광소자(발광소자 1∼발광소자 3)의 소자구조를 도 15a에 나타내고, 이것들의 비교가 되는 발광소자 4의 소자구조를 도 15b에 나타낸다. 또한 본 실시예 1에 사용하는 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
Figure pat00001
(발광소자 1의 제작)
발광소자 1은, 실시예 1에 있어서 도 1a를 사용하여 설명한 구조를 갖는 발광소자다. 구체적으로는 도 15에 있어서의 제2층(1512)의 HOMO 준위가, 제1층(1511) 및 제3층(1513)의 HOMO 준위보다 깊은(절대값이 큰) 경우의 발광소자다.
우선, 유리 기판(1501) 위에, 산화 규소를 포함한 산화인듐-산화 주석을 스퍼터링법으로 성막하고, 제1 전극(1502)을 형성했다. 이 때, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극면적은 2mm×2mm로 했다.
다음에 제1 전극(1502) 위에 복수의 층이 적층 된 ＥＬ층(1503)을 형성한다. 본 실시예에 있어서, ＥＬ층(1503)은, 정공주입층인 제1층(1511), 정공수송층인 제2층(1512), 정공수송층인 제3층(1513), 발광층인 제4층(1514), 전자수송층인 제5층(1515), 전자주입층인 제6층(1516)이 순차 적층 된 구조를 가진다.
제1 전극(1502)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극(1502)이 형성된 기판을 진공증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(1502) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 정공주입층인 제1층(1511)을 형성했다. 그 막 두께는 30nm로 하고 ＮＰＢ와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 중량비로 4:1=(ＮＰＢ:산화몰리브덴)이 되도록 증착 레이트를 조절했다. 이 때, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에 저항가열을 사용한 증착법에 의해, 제1층(1511) 위에 N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐-스피로-9,9'-비플루오렌-2-아민(약칭:ＹＧＡＳＦ)을 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공수송층인 제2층(1512)을 형성했다.
다음에 저항가열을 사용한 증착법에 의해, 제2층(1512) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)을 20nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공수송층인 제3층(1513)을 형성했다.
다음에 제3층(1513) 위에, 발광층인 제4층(1514)을 형성했다. 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭:ＣｚＰＡ)과 N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐스틸벤-4,4'-디아민(약칭:ＹＧＡ2Ｓ)을 공증착함으로써, 제4층(1514)을 30nm의 막 두께로 형성했다. 여기에서, ＣｚＰＡ와 ＹＧＡ2Ｓ와의 중량비는, 1:0.04(=ＣｚＰＡ:ＹＧＡ2Ｓ) 가 되도록 증착 레이트를 조절했다.
또, 제4층(1514) 위에 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(III)(약칭:Ａｌｑ)을 20nm, 그 위에 바소페난트롤린(약칭:ＢＰｈｅｎ)을 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자수송층인 제5층(1515)을 형성했다.
제5층(1515) 위에, 불화리튬(ＬｉＦ)을 1nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 전자주입층인 제6층(1516)을 형성했다.
마지막으로, 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(1504)을 형성하고, 발광소자 1을 제작했다.
이상에 의해 얻어진 본 발명의 발광소자 1을, 질소분위기의 글로브 박스 내에서, 발광소자가 대기에 노출하지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이들 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 이 때, 측정은 실온(25도로 유지된 분위기)에서 행했다.
발광소자 1의 전류밀도-휘도특성을 도 17에 나타낸다. 또한 전압-휘도특성을 도 18에 나타낸다. 또한 휘도-전류효율특성을 도 19에 나타낸다. 또한 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광스펙트럼을 도 20에 나타낸다.
발광소자 1은, 휘도 1000cd/m2일 때의 ＣＩＥ색도좌표가 (x=0.16, y=0.18)이며, ＹＧＡ2Ｓ에 유래하는 청색의 발광을 나타냈다. 또한 휘도 1000cd/m2일 때의 전류효율은 5.4cd/A이며, 높은 효율을 나타냈다. 휘도 1000cd/m2일 때의 구동전압은 5.6V이었다.
(발광소자 2의 제작)
발광소자 2는, 발광소자 1과 마찬가지로 실시예 1에 있어서 도 1a를 사용하여 설명한 구조를 갖는 발광소자다. 구체적으로는, 도 15에 있어서의 제2층(1512)의 HOMO 준위가, 제1층(1511) 및 제3층(1513)의 HOMO 준위보다 깊은(절대값이 큰) 경우의 발광소자다.
발광소자 2는, 발광소자 1의 제2층(1512)에 사용한 ＹＧＡＳＦ 대신에 4,4',4"-트리스(N-카르바졸일)트리페닐아민(약칭:ＴＣＴＡ)을 사용한 것 이외에는, 발광소자 1과 마찬가지로 제작했다.
얻어진 본 발명의 발광소자 2를, 질소분위기의 글로브 박스 내에서, 발광소자가 대기에 노출하지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이들 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 이 때, 측정은 실온(25도에 유지된 분위기)에서 행했다.
발광소자 2의 전류밀도-휘도특성을 도 17에 나타낸다. 또한 전압-휘도특성을 도 18에 나타낸다. 또한 휘도-전류효율특성을 도 19에 나타낸다. 또한 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광스펙트럼을 도 20에 나타낸다.
발광소자 2는, 휘도 1000cd/m2일 때의 ＣＩＥ색도좌표가 (x=0.16, y=0.18)이며, ＹＧＡ2Ｓ에 유래하는 청색의 발광을 나타냈다. 또한 휘도 1000cd/m2일 때의 전류효율은 7.7cd/A이며, 높은 효율을 나타냈다. 휘도 1000cd/m2일 때의 구동전압은 6.4V이었다.
(발광소자 3의 제작)
발광소자 3은, 발광소자 1이나 발광소자 2과는 달리, 실시예 1에 있어서 도 1b를 사용하여 설명한 구조를 갖는 발광소자다. 구체적으로는, 도 15에 있어서의 제2층(1512)의 HOMO 준위가, 제1층(1511) 및 제3층(1513)의 HOMO 준위보다 얕은(절대값이 작은) 경우의 발광소자다.
발광소자 3은, 발광소자 1의 제2층(1512)에 사용한 ＹＧＡＳＦ 대신에 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭:ＤＮＴＰＤ)을 사용하고, 발광소자 1과 마찬가지로 제작했다.
얻어진 본 발명의 발광소자 3을, 질소분위기의 글로브 박스 내에서, 발광소자가 대기에 노출하지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이들 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 이 때, 측정은 실온(25도에 유지된 분위기)에서 행했다.
발광소자 3의 전류밀도-휘도특성을 도 17에 나타낸다. 또한 전압-휘도특성을 도 18에 나타낸다. 또한 휘도-전류효율특성을 도 19에 나타낸다. 또한 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광스펙트럼을 도 20에 나타낸다.
발광소자 3은, 휘도 1000cd/m2일 때의 ＣＩＥ색도좌표가 (x=0.16, y=0.17)이며, ＹＧＡ2Ｓ에 유래하는 청색의 발광을 나타냈다. 또한 휘도 1000cd/m2일 때의 전류효율은 5.1cd/A이며, 높은 효율을 나타냈다. 휘도 1000cd/m2일 때의 구동전압은 5.2V이었다.
(발광소자 4의 제작)
다음에 비교를 위한 발광소자로서 도 15b에 나타내는 구조를 갖는 발광소자 4(전술한 발광소자 1∼발광소자 3에 있어서의 제2층(1512)을 설치하지 않는 구조)를 제작했다. 제조방법을 이하에 나타낸다.
우선, 유리 기판(1501) 위에, 산화 규소를 포함한 산화인듐-산화 주석을 스퍼터링법으로 성막하고, 제1 전극(1502)을 형성했다. 이 때, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극면적은 2mm×2mm로 했다.
다음에 제1 전극(1502)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극(1502)이 형성된 기판을 진공증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(1502) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 정공주입층인 제1층(1511)을 형성했다. 그 막 두께는 30nm로 하고 ＮＰＢ와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 중량비로 4:1=(ＮＰＢ:산화몰리브덴)이 되도록 증착 레이트를 조절했다. 이 때, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에 저항가열을 사용한 증착법에 의해, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)을 30nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공수송층인 제3층(1513)을 형성했다.
다음에 제3층(1513) 위에, 발광층인 제4층(1514)을 형성했다. 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭:ＣｚＰＡ)과 N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐스틸벤-4,4'-디아민(약칭:ＹＧＡ2Ｓ)을 공증착함으로써, 제4층(1514)을 30nm의 막 두께로 형성했다. 여기에서, ＣｚＰＡ와 ＹＧＡ2Ｓ와의 중량비는, 1:0.04(=ＣｚＰＡ:ＹＧＡ2Ｓ) 가 되도록 증착 레이트를 조절했다.
그 후 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 제4층(1514) 위에 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(III)(약칭:Ａｌｑ)을 20nm, 그 위에 바소페난트롤린(약칭:ＢＰｈｅｎ)을 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자수송층인 제5층(1515)을 형성했다.
다음에 제5층(1515) 위에, 불화리튬(ＬｉＦ)을 1nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 전자주입층인 제6층(1516)을 형성했다.
마지막으로, 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(1504)을 형성하고, 발광소자 4를 제작했다.
이상에 의해 얻어진 발광소자 4를, 질소분위기의 글로브 박스 내에서, 발광소자가 대기에 노출하지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 발광소자 4의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 이 때, 측정은 실온(25도에 유지된 분위기)에서 행했다.
발광소자 4의 전류밀도-휘도특성을 도 17에 나타낸다. 또한 전압-휘도특성을 도 18에 나타낸다. 또한 휘도-전류효율특성을 도 19에 나타낸다.
발광소자 4는, 휘도 1000cd/m2일 때의 ＣＩＥ색도좌표는 (x=0.16, y=0.17)이며, 발광소자 1∼발광소자 3과 같이 ＹＧＡ2Ｓ에 유래하는 청색의 발광을 나타냈다. 또한 발광소자 4의 전류효율은, 3.6cd/A이며, 발광소자 1∼발광소자 3의 전류효율과 비교하면, 발광소자 1∼발광소자 3보다 전류효율이 낮다는 것을 알았다.
이상에서, 발광소자 1∼발광소자 3은 발광소자 4에 비해 고효율이라는 것을 알았다. 따라서, 본 발명을 적용함으로써, 고효율한 발광소자를 얻을 수 있다는 것을 알았다.
[실시예 2]
본 실시예 2에서는, 본 발명의 발광소자로서, 실시예 2에서 설명한 구조를 갖는 발광소자의 제조방법 및 소자특성의 측정 결과를 나타낸다. 이 때, 본 실시예에서 나타내는 발광소자(발광소자 5∼발광소자 7)의 소자구조를 도 16a에 나타내고, 이것들의 비교가 되는 발광소자 8의 소자구조를 도 16b에 나타낸다. 또한 본 실시예 2에서 사용하는 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다. 이 때, 실시예 1에 나타낸 유기 화합물에 대해서는, 실시예 1을 참조하는 것으로 하고, 여기에서의 설명은 생략한다.
Figure pat00002
(발광소자 5의 제작)
발광소자 5는, 실시예 2에 있어서 도 4a를 사용하여 설명한 구조를 갖는 발광소자다. 구체적으로는, 도 16에 있어서의 제2층(1612)의 HOMO 준위가, 제1층(1611) 및 제3층(1613)의 HOMO 준위보다 깊은(절대값이 큰) 경우의 발광소자다. 또, 발광소자 5는, 도 6의 개념도로 설명한 바와 같이, 제7층이 캐리어(전자)를 속도론적으로 제어할 경우의 발광소자다.
우선, 유리 기판(1601) 위에, 산화 규소를 포함한 산화인듐-산화 주석을 스퍼터링법으로 성막하고, 제1 전극(1602)을 형성했다. 이 때, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극면적은 2mm×2mm로 했다.
다음에 제1 전극(1602) 위에 복수의 층이 적층 된 ＥＬ층(1603)을 형성한다. 본 실시예에 있어서, ＥＬ층(1603)은, 정공주입층인 제1층(1611), 정공수송층인 제2층(1612), 정공수송층인 제3층(1613), 발광층인 제4층(1614), 전자 캐리어의 이동을 제어하기 위한 캐리어 제어층인 제7층(1617), 전자수송층인 제5층(1615), 전자주입층인 제6층(1616)이 순차 적층 된 구조를 가진다.
제1 전극(1602)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극(1602)이 형성된 기판을 진공증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(1602) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 정공주입층인 제1층(1611)을 형성했다. 그 막 두께는 30nm로 하고 ＮＰＢ와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 중량비로 4:1=(ＮＰＢ:산화몰리브덴)이 되도록 증착 레이트를 조절했다. 이 때, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에 저항가열을 사용한 증착법에 의해, 제1층(1611) 위에 N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐-스피로-9,9'-비플루오렌-2-아민(약칭:ＹＧＡＳＦ)을 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공수송층인 제2층(1612)을 형성했다.
다음에 저항가열을 사용한 증착법에 의해, 제2층(1612) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)을 20nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공수송층인 제3층(1613)을 형성했다.
다음에 제3층(1613) 위에, 발광층인 제4층(1614)을 형성했다. 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭:ＣｚＰＡ)과 N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭:2ＰＣＡＰＡ)을 공증착함으로써, 제4층(1614)을 30nm의 막 두께로 형성했다. 여기에서, ＣｚＰＡ와 2ＰＣＡＰＡ와의 중량비는, 1:0.05(=ＣｚＰＡ:2ＰＣＡＰＡ)가 되도록 증착 레이트를 조절했다.
또한, 제4층(1614) 위에, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(III)(약칭:Ａｌｑ)과 N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭:2ＰＣＡＰＡ)을 공증착함으로써, 전자 캐리어의 이동을 제어하기 위한 캐리어 제어층인 제7층(1617)을 10nm의 막 두께로 형성했다. 여기에서, Ａｌｑ와 2ＰＣＡＰＡ와의 중량비는, 1:0.1(=Ａｌｑ:2ＰＣＡＰＡ)이 되도록 증착 레이트를 조절했다.
그 후에 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 제7층(1617) 위에 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(III)(약칭:Ａｌｑ)을 30nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자수송층인 제5층(1615)을 형성했다.
제5층(1615) 위에, 불화리튬(ＬｉＦ)을 1nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 전자주입층인 제6층(1616)을 형성했다.
마지막으로, 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(1604)을 형성하고, 발광소자 5를 제작했다.
이상에 의해 얻어진 본 발명의 발광소자 5를, 질소분위기의 글로브 박스 내에서, 발광소자가 대기에 노출하지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이들 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 이 때, 측정은 실온(25도로 유지된 분위기)에서 행했다.
발광소자 5의 전류밀도-휘도특성을 도 21에 나타낸다. 또한 전압-휘도특성을 도 22에 나타낸다. 또한 휘도-전류효율특성을 도 23에 나타낸다. 또한 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광스펙트럼을 도 24에 나타낸다. 또한 발광소자 5에 관한 것으로서, 초기 휘도를 5000cd/m2로 하여, 정전류구동에 의한 연속 점등 시험을 행한 결과를 도 25에 나타낸다(세로축은, 5000cd/m2를 100%로 했을 때의 상대휘도다).
발광소자 5는, 휘도 5000cd/m2일 때의 ＣＩＥ색도좌표가 (x=0.29, y=0.63)이며, 2ＰＣＡＰＡ에 유래하는 녹색의 발광을 나타냈다. 또한 휘도 5000cd/m2일 때의 전류효율은 19cd/A이며, 높은 효율을 나타냈다. 휘도 5000cd/m2일 때의 구동전압은 8.4V이었다.
또, 발광소자 5에 관한 것으로서, 초기 휘도를 5000cd/m2로 하여, 정전류구동에 의한 연속 점등 시험을 행한 결과, 1000시간 후에도 초기 휘도의 81%의 휘도를 유지하고 있어, 고효율인 것과 함께, 장수명의 발광소자라는 것을 알았다.
(발광소자 6의 제작)
발광소자 6은, 실시예 2에 있어서 도 4a를 사용하여 설명한 구조를 갖는 발광소자다. 구체적으로는, 도 16에 있어서의 제2층(1612)의 HOMO 준위가, 제1층(1611) 및 제3층(1613)의 HOMO 준위보다 깊은(절대값이 큰) 경우의 발광소자다. 또, 발광소자 6은, 도 7의 개념도로 설명한 바와 같이, 제7층이 캐리어(전자)를 열역학적으로 제어할 경우의 발광소자다.
발광소자 6은, 발광소자 5의 제7층(1617)에 사용한 Ａｌｑ와 2ＰＣＡＰＡ와의 공증착막을, Ａｌｑ와 N,N'-디페닐 퀴나크리돈(약칭:ＤＰＱｄ)과의 공증착막으로 한 것 외에는, 발광소자 5와 마찬가지로 제작했다. 여기에서, Ａｌｑ와 ＤＰＱｄ와의 중량비는, 1:0.005(=Ａｌｑ:ＤＰＱｄ)가 되도록 증착 레이트를 조절했다.
얻어진 본 발명의 발광소자 6을, 질소분위기의 글로브 박스 내에서, 발광소자가 대기에 노출하지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이들 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 이 때, 측정은 실온(25도에 유지된 분위기)에서 행했다.
발광소자 6의 전류밀도-휘도특성을 도 21에 나타낸다. 또한 전압-휘도특성을 도 22에 나타낸다. 또한 휘도-전류효율특성을 도 23에 나타낸다. 또한 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광스펙트럼을 도 24에 나타낸다. 또한 발광소자 2에 관한 것으로서, 초기 휘도를 5000cd/m2로 해서, 정전류구동에 의한 연속 점등 시험을 행한 결과를 도 25에 나타낸다(세로축은, 5000cd/m2를 100%로 했을 때의 상대휘도다).
발광소자 6은, 휘도 5000cd/m2일 때의 ＣＩＥ색도좌표가 (x=0.29, y=0.62)이며, 2ＰＣＡＰＡ에 유래하는 녹색의 발광을 나타냈다. 또한 휘도 5000cd/m2일 때의 전류효율은 15cd/A이며, 높은 효율을 나타냈다. 휘도 5000cd/m2일 때의 구동전압은 9V이었다.
또, 발광소자 6에 관한 것으로서, 초기 휘도를 5000cd/m2로 해서, 정전류구동에 의한 연속 점등 시험을 행한 결과, 1000시간 후에도 초기 휘도의 80%의 휘도를 유지하고 있어, 고효율인 것과 함께, 장수명의 발광소자라는 것을 알았다.
(발광소자 7의 제작)
발광소자 7은, 실시예 2에 있어서 도 4a를 사용하여 설명한 구조를 갖는 발광소자다. 구체적으로는, 도 16에 있어서의 제2층(1612)의 HOMO 준위가, 제1층(1611) 및 제3층(1613)의 HOMO 준위보다 깊은(절대값이 큰) 경우의 발광소자다. 또, 발광소자 7은, 도 6의 개념도로 설명한 바와 같이, 제7층이 캐리어(전자)를 속도론적으로 제어할 경우의 발광소자다.
발광소자 7은, 발광소자 5의 제2층(1612)에 사용한 ＹＧＡＳＦ 대신에 N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐-N,N'-디페닐비페닐-4,4'-디아민(약칭:ＹＧＡＢＰ)을 사용하고, 발광소자 5와 마찬가지로 제작했다.
얻어진 본 발명의 발광소자 7을, 질소분위기의 글로브 박스 내에서, 발광소자가 대기에 노출하지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이들 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 이 때, 측정은 실온(25도에 유지된 분위기)에서 행했다.
발광소자 7의 전류밀도-휘도특성을 도 21에 나타낸다. 또한 전압-휘도특성을 도 22에 나타낸다. 또한 휘도-전류효율특성을 도 23에 나타낸다. 또한 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광스펙트럼을 도 24에 나타낸다. 또한 발광소자 7에 관한 것으로서, 초기 휘도를 5000cd/m2로 해서, 정전류구동에 의한 연속 점등 시험을 행한 결과를 도 25에 나타낸다(세로축은, 5000cd/m2를 100%로 했을 때의 상대휘도다).
발광소자 7은, 휘도 5000cd/m2일 때의 ＣＩＥ색도좌표가 (x=0.29, y=0.63)이며, 2ＰＣＡＰＡ에 유래하는 녹색의 발광을 나타냈다. 또한 휘도 5000cd/m2일 때의 전류효율은 17cd/A이며, 높은 효율을 나타냈다. 휘도 5000cd/m2일 때의 구동전압은 8.1V이었다.
또, 발광소자 7에 관한 것으로서, 초기 휘도를 5000cd/m2로 해서, 정전류구동에 의한 연속 점등 시험을 행한 결과, 1000시간 후에도 초기 휘도의 85%의 휘도를 유지하고 있어, 고효율인 것과 함께, 장수명의 발광소자라는 것을 알았다.
(발광소자 8의 제작)
다음에 비교를 위한 발광소자로서 도 16b에 나타내는 구조를 갖는 발광소자 8(전술한 발광소자 5∼발광소자 7에 있어서의 제2층(1612) 및 제7층(1617)을 설치하지 않는 구조)을 제작했다. 제조방법을 이하에 나타낸다.
우선, 유리 기판(1601) 위에, 산화 규소를 포함한 산화인듐-산화 주석을 스퍼터링법으로 성막하고, 제1 전극(1602)을 형성했다. 이 때, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극면적은 2mm×2mm로 했다.
다음에 제1 전극(1602)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극(1602)이 형성된 기판을 진공증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(1602) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 정공주입층인 제1층(1611)을 형성했다. 그 막 두께는 50nm로 하고 ＮＰＢ와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 중량비로 4:1=(ＮＰＢ:산화몰리브덴)이 되도록 증착 레이트를 조절했다. 이 때, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에 저항가열을 사용한 증착법에 의해, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)을 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공수송층인 제3층(1613)을 형성했다.
다음에 제3층(1613) 위에, 발광층인 제4층(1614)을 형성했다. 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭:ＣｚＰＡ)과 N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭:2ＰＣＡＰＡ)을 공증착함으로써, 제4층(1614)을 40nm의 막 두께로 형성했다. 여기에서, ＣｚＰＡ와 2ＰＣＡＰＡ와의 중량비는, 1:0.05(=ＣｚＰＡ:2ＰＣＡＰＡ)가 되도록 증착 레이트를 조절했다.
그 후에 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 제4층(1614) 위에 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(III)(약칭:Ａｌｑ)을 30nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자수송층인 제5층(1615)을 형성했다.
다음에 제5층(1615) 위에, 불화리튬(ＬｉＦ)을 1nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 전자주입층인 제6층(1616)을 형성했다.
마지막으로, 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(1604)을 형성하고, 발광소자 8을 제작했다.
이상에 의해 얻어진 발광소자 8을, 질소분위기의 글로브 박스 내에서, 발광소자가 대기에 노출하지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 발광소자 8의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 이 때, 측정은 실온(25도에 유지된 분위기)에서 행했다.
발광소자 8의 전류밀도-휘도특성을 도 21에 나타낸다. 또한 전압-휘도특성을 도 22에 나타낸다. 또한 휘도-전류효율특성을 도 23에 나타낸다. 또한 발광소자 8에 관한 것으로서, 초기 휘도를 5000cd/m2로 해서, 정전류구동에 의한 연속 점등 시험을 행한 결과를 도 25에 나타낸다(세로축은, 5000cd/m2를 100%로 했을 때의 상대휘도다).
발광소자 8은, 휘도 5000cd/m2일 때의 ＣＩＥ색도좌표는 (x=0.30, y=0.62), 전류효율이 13cd/A이며, 발광소자 5∼발광소자 7과 같이 2ＰＣＡＰＡ에 유래하는 녹색의 발광을 나타냈다. 발광소자 8의 전류효율을 발광소자 5∼발광소자 7의 전류효율과 비교하면, 발광소자 5∼발광소자 7보다 전류효율이 낮다는 것을 알았다. 또한 초기 휘도를 5000cd/m2로 한 연속 점등 시험을 행한 결과, 도 25에 나타내는 바와 같이, 220시간 후에는 초기 휘도의 85%에까지 휘도가 저하되어, 발광소자 5∼발광소자 7보다 낮은 수명을 나타냈다.
이상에서, 발광소자 5∼발광소자 7은 발광소자 8에 비해 고효율이며, 한층 더 장수명이라는 것을 알았다. 따라서, 본 발명을 적용함으로써, 고효율, 장수명의 발광소자를 얻을 수 있다는 것을 알았다.
[실시예 3]
본 실시예 3에서는, 실시예 2에 있어서 도 16a에 나타내는 소자구조와 같은 구조를 갖는 발광소자(발광소자 9∼발광소자 11)의 제조방법 및 소자특성의 측정 결과를 나타낸다. 또한, 본 실시예에 있어서의 설명에 있어서도 도 16을 참조하는 것으로 한다. 또한 본 실시예 3에서 사용하는 유기 화합물에 대해서는, 실시예 1 또는 실시예 2를 참조하는 것으로 하고, 여기에서의 설명은 생략한다.
(발광소자 9의 제작)
발광소자 9는, 실시예 2에 있어서 도 4a를 사용하여 설명한 구조를 갖는 발광소자다. 구체적으로는, 도 16에 있어서의 제2층(1612)의 HOMO 준위가, 제1층(1611) 및 제3층(1613)의 HOMO 준위보다 깊은(절대값이 큰) 경우의 발광소자다. 또, 발광소자 9는, 도 6의 개념도로 설명한 바와 같이, 제7층이 캐리어(전자)를 속도론적으로 제어할 경우의 발광소자다.
우선, 유리 기판(1601) 위에, 산화 규소를 포함한 산화인듐-산화 주석을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(1602)을 형성했다. 이 때, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극면적은 2mm×2mm로 했다.
다음에 제1 전극(1602) 위에 복수의 층이 적층 된 ＥＬ층(1603)을 형성한다. 본 실시예에 있어서, ＥＬ층(1603)은, 정공주입층인 제1층(1611), 정공수송층인 제2층(1612), 정공수송층인 제3층(1613), 발광층인 제4층(1614), 전자 캐리어의 이동을 제어하기 위한 캐리어 제어층인 제7층(1617), 전자수송층인 제5층(1615), 전자주입층인 제6층(1616)이 순차 적층 된 구조를 가진다.
제1 전극(1602)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극(1602)이 형성된 기판을 진공증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(1602) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 정공주입층인 제1층(1611)을 형성했다. 그 막 두께는 30nm로 하고 ＮＰＢ와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 중량비로 4:1=(ＮＰＢ:산화몰리브덴)이 되도록 증착 레이트를 조절했다. 이 때, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에 저항가열을 사용한 증착법에 의해, 제1층(1611) 위에 N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐-스피로-9,9'-비플루오렌-2-아민(약칭:ＹＧＡＳＦ)을 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공수송층인 제2층(1612)을 형성했다.
다음에 저항가열을 사용한 증착법에 의해, 제2층(1612) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)을 20nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공수송층인 제3층(1613)을 형성했다.
다음에 제3층(1613) 위에, 발광층인 제4층(1614)을 형성했다. 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭:ＣｚＰＡ)과 N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭:2ＰＣＡＰＡ)을 공증착함으로써, 제4층(1614)을 30nm의 막 두께로 형성했다. 여기에서, ＣｚＰＡ와 2ＰＣＡＰＡ와의 중량비는, 1:0.05(=ＣｚＰＡ:2ＰＣＡＰＡ)가 되도록 증착 레이트를 조절했다.
또, 제4층(1614) 위에, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(III)(약칭:Ａｌｑ)과 N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭:2ＰＣＡＰＡ)을 공증착함으로써, 전자 캐리어의 이동을 제어하기 위한 캐리어 제어층인 제7층(1617)을 10nm의 막 두께로 형성했다. 여기에서, Ａｌｑ와 2ＰＣＡＰＡ와의 중량비는, 1:0.1(=Ａｌｑ:2ＰＣＡＰＡ)이 되도록 증착 레이트를 조절했다.
그 후에 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 제7층(1617) 위에 바소페난트롤린(약칭:ＢＰｈｅｎ)을 30nm의 막 두께가 되도록 성막하고, 전자수송층인 제5층(1615)을 형성했다.
제5층(1615) 위에, 불화리튬(ＬｉＦ)을 1nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 전자주입층인 제6층(1616)을 형성했다.
마지막으로, 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(1604)을 형성하고, 발광소자 9를 제작했다.
이상에 의해 얻어진 본 발명의 발광소자 9를, 질소분위기의 글로브 박스 내에서, 발광소자가 대기에 노출하지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이들 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 이 때, 측정은 실온(25도에 유지된 분위기)에서 행했다.
발광소자 9의 전류밀도-휘도특성을 도 26에 나타낸다. 또한 전압-휘도특성을 도 27에 나타낸다. 또한 휘도-전류효율특성을 도 28에 나타낸다. 또한 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광스펙트럼을 도 29에 나타낸다. 또한 발광소자 9에 관한 것으로서, 초기 휘도를 5000cd/m2로 해서, 정전류구동에 의한 연속 점등 시험을 행한 결과를 도 30에 나타낸다(세로축은, 5000cd/m2를 100%로 했을 때의 상대휘도다).
발광소자 9는, 휘도 5000cd/m2일 때의 ＣＩＥ색도좌표가 (x=0.29, y=0.63)이며, 2ＰＣＡＰＡ에 유래하는 녹색의 발광을 나타냈다. 또한 휘도 5000cd/m2일 때의 전류효율은 24cd/A이며, 상당히 높은 효율을 나타냈다. 휘도 5000cd/m2일 때의 구동전압은 5.4V이었다.
또, 발광소자 9에 관한 것으로서, 초기 휘도를 5000cd/m2로 해서, 정전류구동에 의한 연속 점등 시험을 행한 결과, 1000시간 후에도 초기 휘도의 71%의 휘도를 유지하고 있어, 고효율인 것과 함께, 장수명의 발광소자라는 것을 알았다.
(발광소자 10의 제작)
발광소자 10은, 실시예 2에 있어서 도 4a를 사용하여 설명한 구조를 갖는 발광소자다. 구체적으로는, 도 16에 있어서의 제2층(1612)의 HOMO 준위가, 제1층(1611) 및 제3층(1613)의 HOMO 준위보다 깊은(절대값이 큰) 경우의 발광소자다. 또, 발광소자 10은, 도 7의 개념도로 설명한 바와 같이, 제7층이 캐리어(전자)를 열역학적으로 제어할 경우의 발광소자다.
발광소자 10은, 발광소자 9의 제7층(1617)에 사용한 Ａｌｑ와 2ＰＣＡＰＡ와의 공증착막을, Ａｌｑ와 N,N'-디페닐 퀴나크리돈(약칭:ＤＰＱｄ)과의 공증착막으로 한 것 외에는, 발광소자 5와 마찬가지로 제작했다. 여기에서, Ａｌｑ와 ＤＰＱｄ와의 중량비는, 1:0.005(=Ａｌｑ:ＤＰＱｄ)가 되도록 증착 레이트를 조절했다.
얻어진 본 발명의 발광소자 10을, 질소분위기의 글로브 박스 내에서, 발광소자가 대기에 노출하지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이들 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 이 때, 측정은 실온(25도에 유지된 분위기)에서 행했다.
발광소자 10의 전류밀도-휘도특성을 도 26에 나타낸다. 또한 전압-휘도특성을 도 27에 나타낸다. 또한 휘도-전류효율특성을 도 28에 나타낸다. 또한 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광스펙트럼을 도 29에 나타낸다. 또한 발광소자 10에 관한 것으로서, 초기 휘도를 5000cd/m2로 해서, 정전류구동에 의한 연속 점등 시험을 행한 결과를 도 30에 나타낸다(세로축은, 5000cd/m2를 100%로 했을 때의 상대휘도다).
발광소자 10은, 휘도 5000cd/m2일 때의 ＣＩＥ색도좌표가 (x=0.28, y=0.62)이며, 2ＰＣＡＰＡ에 유래하는 녹색의 발광을 나타냈다. 또한 휘도 5000cd/m2일 때의 전류효율은 19cd/A이며, 상당히 높은 효율을 나타냈다. 휘도 5000cd/m2일 때의 구동전압은 6.4V이었다.
또, 발광소자 10에 관한 것으로서, 초기 휘도를 5000cd/m2로 해서, 정전류구동에 의한 연속 점등 시험을 행한 결과, 1000시간 후에도 초기 휘도의 80%의 휘도를 유지하고 있어, 고효율인 것과 함께, 장수명의 발광소자라는 것을 알았다.
(발광소자 11의 제작)
발광소자 11은, 실시예 2에 있어서 도 4a를 사용하여 설명한 구조를 갖는 발광소자다. 구체적으로는, 도 16에 있어서의 제2층(1612)의 HOMO 준위가, 제1층(1611) 및 제3층(1613)의 HOMO 준위보다 깊은(절대값이 큰) 경우의 발광소자다. 또, 발광소자 11은, 도 6의 개념도로 설명한 바와 같이, 제7층이 캐리어(전자)를 속도론적으로 제어할 경우의 발광소자다.
발광소자 11은, 발광소자 9의 제2층(1612)에 사용한 ＹＧＡＳＦ를, N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐-N,N'-디페닐비페닐-4,4'-디아민(약칭:ＹＧＡＢＰ)으로 한 것 외에는, 발광소자 9와 마찬가지로 제작했다.
얻어진 본 발명의 발광소자 11을, 질소분위기의 글로브 박스 내에서, 발광소자가 대기에 노출하지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이들 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 이 때, 측정은 실온(25도에 유지된 분위기)에서 행했다.
발광소자 11의 전류밀도-휘도특성을 도 26에 나타낸다. 또한 전압-휘도특성을 도 27에 나타낸다. 또한 휘도-전류효율특성을 도 28에 나타낸다. 또한 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광스펙트럼을 도 29에 나타낸다. 또한 발광소자 11에 관한 것으로서, 초기 휘도를 5000cd/m2로 해서, 정전류구동에 의한 연속 점등 시험을 행한 결과를 도 30에 나타낸다(세로축은, 5000cd/m2를 100%로 했을 때의 상대휘도다).
발광소자 11은, 휘도 5000cd/m2일 때의 ＣＩＥ색도좌표가 (x=0.29, y=0.63)이며, 2ＰＣＡＰＡ에 유래하는 녹색의 발광을 나타냈다. 또한 휘도 5000cd/m2일 때의 전류효율은 22cd/A이며, 상당히 높은 효율을 나타냈다. 휘도 5000cd/m2일 때의 구동전압은 5.2V이었다.
또, 발광소자 11에 관한 것으로서, 초기 휘도를 5000cd/m2로 해서, 정전류구동에 의한 연속 점등 시험을 행한 결과, 1000시간 후에도 초기 휘도의 77%의 휘도를 유지하고 있어, 고효율인 것과 함께, 장수명의 발광소자라는 것을 알았다.
(발광소자 12의 제작)
다음에 비교를 위한 발광소자로서 도 16b에 나타내는 구조를 갖는 발광소자 12(전술한 발광소자 9∼발광소자 11에 있어서의 제2층(1612) 및 제7층(1617)을 설치하지 않는 구조)를 제작했다. 제조방법을 이하에 나타낸다.
우선, 유리 기판(1601) 위에, 산화 규소를 포함한 산화인듐-산화 주석을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(1602)을 형성했다. 이 때, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극면적은 2mm×2mm로 했다.
다음에 제1 전극(1602)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극(1602)이 형성된 기판을 진공증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(1602) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 정공주입층인 제1층(1611)을 형성했다. 그 막 두께는 50nm로 하고 ＮＰＢ와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 중량비로 4:1=(ＮＰＢ:산화몰리브덴)이 되도록 증착 레이트를 조절했다. 이 때, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에 저항가열을 사용한 증착법에 의해, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)을 10nm의 막 두께가 되도록 성막하고, 정공수송층인 제3층(1613)을 형성했다.
다음에 제3층(1613) 위에, 발광층인 제4층(1614)을 형성했다. 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭:ＣｚＰＡ)과 N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭:2ＰＣＡＰＡ)을 공증착함으로써, 제4층(1614)을 40nm의 막 두께로 형성했다. 여기에서, ＣｚＰＡ와 2ＰＣＡＰＡ와의 중량비는, 1:0.05(=ＣｚＰＡ:2ＰＣＡＰＡ)가 되도록 증착 레이트를 조절했다.
그 후 저항가열에 의한 증착법을 사용하고, 제4층(1614) 위에 바소페난트롤린(약칭:ＢＰｈｅｎ)을 30nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자수송층인 제5층(1615)을 형성했다.
다음에 제5층(1615) 위에, 불화리튬(ＬｉＦ)을 1nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 전자주입층인 제6층(1616)을 형성했다.
마지막으로, 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(1604)을 형성하고, 발광소자 12를 제작했다.
이상에 의해 얻어진 발광소자 12를, 질소분위기의 글로브 박스 내에서, 발광소자가 대기에 노출하지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 발광소자 12의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 이 때, 측정은 실온(25도에 유지된 분위기)에서 행했다.
발광소자 12의 전류밀도-휘도특성을 도 26에 나타낸다. 또한 전압-휘도특성을 도 27에 나타낸다. 또한 휘도-전류효율특성을 도 28에 나타낸다. 또한 발광소자 12에 관한 것으로서, 초기 휘도를 5000cd/m2로 해서, 정전류구동에 의한 연속 점등 시험을 행한 결과를 도 30에 나타낸다(세로축은, 5000cd/m2를 100%로 했을 때의 상대휘도다).
발광소자 12는, 휘도 5000cd/m2일 때의 ＣＩＥ색도좌표는 (x=0.30, y=0.62), 전류효율이 17cd/A이며, 발광소자 9∼발광소자 11과 같이 2ＰＣＡＰＡ에 유래하는 녹색의 발광을 나타냈다. 발광소자 12의 전류효율을 발광소자 9∼발광소자 11의 전류효율과 비교하면, 발광소자 9∼발광소자 11보다 전류효율이 낮다는 것을 알았다. 또한 초기 휘도를 5000cd/m2로 한 연속 점등 시험을 행한 결과, 도 30에 나타내는 바와 같이, 180시간 후에는 초기 휘도의 70%에까지 휘도가 저하하여, 발광소자 9∼발광소자 11보다 짧은 수명을 나타냈다.
이상에서, 발광소자 9∼발광소자 11은 발광소자 12에 비해 고효율이며, 한층 더, 장수명을 나타내는 것을 알았다. 따라서, 본 발명을 적용함으로써, 고효율이면서 장수명인 발광소자를 얻을 수 있다는 것을 알았다.
[실시예 4]
본 실시예에서는, 실시예 1, 실시예 2, 및 실시예 3에서 제작한 발광소자(발광소자 1∼발광소자 3, 발광소자 5∼발광소자 7, 발광소자 9∼발광소자 11)에 있어서의 정공수송층인 제2층(도 15의 1512, 도 16의 1612), 및 제3층(도 15의 1513, 도 16의 1613)에 사용한 N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐-스피로-9,9'-비플루오렌-2-아민(약칭:ＹＧＡＳＦ)과, N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐-N,N'-디페닐비페닐-4,4'-디아민(약칭:ＹＧＡＢＰ), 4,4',4"-트리스(N-카르바졸일)트리페닐아민(약칭:ＴＣＴＡ), 및 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)의 산화 반응 특성에 대해서, 사이클릭 볼탐메트리(ＣＶ) 측정에 의해 조사했다.
또한 그 측정으로부터, ＹＧＡＳＦ, ＹＧＡＢＰ, ＴＣＴＡ, ＮＰＢ의 HOMO 준위를 구했다. 이 때, 측정에는, 전기화학 아날라이저(BAS(주) 제조, 형식번호:ＡＬＳ모델 600A 또는 600C)를 사용했다.
ＣＶ측정에 있어서의 용액은, 용매로서 탈수 디메틸포름아미드(ＤＭＦ)((주)알드리치 제품, 99.8%, 카탈로그 번호;22705-6)를 사용하고, 지지전해질인 과염소산 테트라-n-부틸암모늄(n-Ｂｕ4ＮＣｌＯ4)((주)토쿄 화성제, 카탈로그 번호;T0836)을 100mmol/L의 농도가 되도록 용해시키고, 측정 대상을 10mmol/L의 농도가 되도록 더 용해시켜서 조제했다. 다만, 완전하게 용해되지 않은 경우에는, 그 상청액을 ＣＶ측정에 사용했다. 또한 작용 전극으로서는 백금전극(BAS(주) 제조, ＰＴＥ백금전극)을, 보조 전극으로서는 백금전극(BAS(주) 제조, ＶＣ-3용 Ｐｔ카운터 전극(5cm))을, 참조전극으로서는 Ag/Ag+전극(BAS(주) 제조, ＲＥ5 비수 용매계 참조전극)을 각각 사용했다. 이 때, 측정은 실온(20∼25도)에서 행했다.
(참조전극의 진공준위에 대한 포텐셜에너지의 산출)
우선, 본 실시예 4에서 사용하는 참조전극(Ag/Ag+전극)의 진공준위에 대한 포텐셜에너지(eV)를 산출했다. 즉, Ag/Ag+전극의 페르미 준위를 산출했다. 메탄올 중에 있어서의 페로센의 산화환원전위는, 표준수소전극에 대하여 +0.610[V vs. SHE]인 것이 알려져 있다(참고 문헌;Christial R. Goldsmith et al., J. Am. Chem. Soc., Vol. 124， No.1, 83-96, 2002). 한편, 본 실시예 4에서 사용하는 참조전극을 사용하여, 메탄올 중에 있어서의 페로센의 산화환원전위를 요구한 결과, +0.20V[vs．Ag/Ag+]이었다. 따라서, 본 실시예 4에서 사용하는 참조전극의 포텐셜에너지는, 표준수소전극에 대하여 0.41[eV] 낮게 되어 있다는 것을 알았다.
여기에서, 표준수소전극의 진공준위로부터의 포텐셜에너지는 -4.44eV인 것이 알려져 있다(참고 문헌;오니시 토시히로·코야마 타마미 저, 고분자ＥＬ재료(공립 출판), p.64-67). 이상으로부터, 본 실시예 4에서 사용하는 참조전극의 진공준위에 대한 포텐셜에너지는, -4.44-0.41=-4.85[eV]라고 산출할 수 있었다.
(측정예 1;ＹＧＡＳＦ)
본 측정예 1에서는, ＹＧＡＳＦ의 산화 반응 특성에 대해서, 사이클릭 볼탐메트리(ＣＶ) 측정에 의해 조사했다. 스캔 속도는 0.1V/sec로 했다. 측정 결과를 도 31에 나타낸다. 이 때, 산화 반응 특성의 측정은, 참조전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.18V에서 +0.80V까지 주사한 후, +0.80V에서 -0.18V까지 주사하는 것에 의해 행했다.
도 31에 나타낸 바와 같이, 산화 피크 전위 Ｅｐａ는 +0.63V, 환원 피크 전위 Ｅｐｃ는 +0.55V라고 판독할 수 있다. 따라서, 반파전위(Ｅｐｃ과 Ｅｐａ의 중간의 전위)는 +0.59V라고 산출할 수 있다. 이것은, ＹＧＡＳＦ는 +0.59[V vs. Ag/Ag+]의 전기 에너지에 의해 산화되는 것을 나타내고, 이 에너지는 HOMO 준위에 해당한다. 여기에서, 전술한 바와 같이, 본 실시예 4에서 사용하는 참조전극의 진공준위에 대한 포텐셜에너지는, -4.85[eV]이기 때문에, ＹＧＡＳＦ의 HOMO 준위는, -4.85-(+0.59)=-5.44[eV]인 것을 알았다.
(측정예 2;ＹＧＡＢＰ)
본 측정예 2에서는, ＹＧＡＢＰ의 산화 반응 특성에 대해서, 사이클릭 볼탐메트리(ＣＶ) 측정에 의해 조사했다. 스캔 속도는 0.1V/sec로 했다. 측정 결과를 도 32에 나타낸다. 이 때, 산화 반응 특성의 측정은, 참조전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.20V에서 +1.00V까지 주사한 후, +1.00V에서 -0.20V까지 주사하는 것에 의해 행했다.
도 32에 나타낸 바와 같이, 산화 피크 전위 Ｅｐａ는 +0.66V, 환원 피크 전위 Ｅｐｃ는 +0.50V라고 판독할 수 있다. 따라서, 반파전위(Ｅｐｃ과 Ｅｐａ의 중간의 전위)는 +0.58V라고 산출할 수 있다. 이것은, ＹＧＡＢＰ는 +0.58[V vs. Ag/Ag+]의 전기 에너지에 의해 산화되는 것을 나타내고, 이 에너지는 HOMO 준위에 해당한다. 여기에서, 전술한 바와 같이, 본 실시예 4에서 사용하는 참조전극의 진공준위에 대한 포텐셜에너지는, -4.85[eV]이기 때문에, ＹＧＡＢＰ의 HOMO 준위는, -4.85-(+0.58)=-5.43[eV]인 것을 알았다.
(측정예 3;ＴＣＴＡ)
본 측정예 3에서는, ＴＣＴＡ의 산화 반응 특성에 대해서, 사이클릭 볼탐메트리(ＣＶ) 측정에 의해 조사했다. 스캔 속도는 0.1V/sec로 했다. 측정 결과를 도 33에 나타낸다. 이 때, 산화 반응 특성의 측정은, 참조전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.10V에서 +0.80V까지 주사한 후, +0.80V에서 -0.10V까지 주사하는 것에 의해 행했다.
도 33에 나타낸 바와 같이, 산화 피크 전위 Ｅｐａ는 +0.57V, 환원 피크 전위 Ｅｐｃ는 +0.49V라고 판독할 수 있다. 따라서, 반파전위(Ｅｐｃ과 Ｅｐａ의 중간의 전위)는 +0.53V라고 산출할 수 있다. 이것은, ＴＣＴＡ는 +0.53[V vs．Ag/Ag+]의 전기 에너지에 의해 산화되는 것을 나타내고, 이 에너지는 HOMO 준위에 해당한다. 여기에서, 전술한 바와 같이, 본 실시예 4에서 사용하는 참조전극의 진공준위에 대한 포텐셜에너지는, -4.85[eV]이기 때문에, ＴＣＴＡ의 HOMO 준위는, -4.85-(+0.53)=-5.38[eV]인 것을 알았다.
(측정예 4;ＮＰＢ)
본 측정예 4에서는, ＮＰＢ의 산화 반응 특성에 대해서, 사이클릭 볼탐메트리(ＣＶ) 측정에 의해 조사했다. 스캔 속도는 0.1V/sec로 했다. 측정 결과를 도 34에 나타낸다. 이 때, 산화 반응 특성의 측정은, 참조전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.20V에서 +0.80V까지 주사한 후, +0.80V에서 -0.20V까지 주사하는 것에 의해 행했다.
도 34에 나타낸 바와 같이, 산화 피크 전위 Ｅｐａ는 +0.45V, 환원 피크 전위 Ｅｐｃ는 +0.39V라고 판독할 수 있다. 따라서, 반파전위(Ｅｐｃ과 Ｅｐａ의 중간의 전위)는 +0.42V라고 산출할 수 있다. 이것은, ＮＰＢ는 +0.42[V vs. Ag/Ag+]의 전기 에너지에 의해 산화되는 것을 나타내고, 이 에너지는 HOMO 준위에 해당한다. 여기에서, 전술한 바와 같이, 본 실시예 4에서 사용하는 참조전극의 진공준위에 대한 포텐셜에너지는 -4.85[eV]이기 때문에, ＮＰＢ의 HOMO 준위는 -4.85-(+0.42)=-5.27[eV]인 것을 알았다.
(측정예 5;ＤＮＴＰＤ)
본 측정예 5에서는, ＤＮＴＰＤ의 산화 반응 특성에 대해서, 사이클릭 볼탐메트리(ＣＶ) 측정에 의해 조사했다. 스캔 속도는 0.1V/sec로 했다. 측정 결과를 도 35에 나타낸다. 이 때, 산화 반응 특성의 측정은, 참조전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.05V에서 +1.20V까지 주사한 후, +1.20V에서 -0.05V까지 주사하는 것에 의해 행했다.
도 35에 나타낸 바와 같이, 산화 피크 전위 Ｅｐａ는 +0.26V, 환원 피크 전위 Ｅｐｃ는 +0.15V라고 판독할 수 있다. 따라서, 반파전위(Ｅｐｃ과 Ｅｐａ의 중간의 전위)는 +0.21V라고 산출할 수 있다. 이것은, ＤＮＴＰＤ는 +0.21[V vs. Ag/Ag+]의 전기 에너지에 의해 산화되는 것을 나타내고, 이 에너지는 HOMO 준위에 해당한다. 여기에서, 전술한 바와 같이, 본 실시예 4에서 사용하는 참조전극의 진공준위에 대한 포텐셜에너지는, -4.85[eV]이기 때문에, ＤＮＴＰＤ의 HOMO 준위는, -4.85-(+0.21)=-5.06[eV]인 것을 알았다.
이 때, 전술한 바와 같이 해서, 구한 ＹＧＡＳＦ, ＹＧＡＢＰ, ＴＣＴＡ, ＮＰＢ의 HOMO 준위를 비교하면, ＹＧＡＳＦ의 HOMO 준위는 ＮＰＢ보다 0.17[eV] 낮고, ＹＧＡＢＰ의 HOMO 준위는 ＮＰＢ보다 0.16[eV] 낮고, ＴＣＴＡ의 HOMO 준위는 ＮＰＢ보다 0.16[eV] 낮다는 것을 알 수 있다. 또한 ＤＮＴＰＤ와 ＮＰＢ의 HOMO 준위를 비교하면, ＤＮＴＰＤ의 HOMO 준위는 ＮＰＢ보다 0.21[eV] 높다는 것을 알 수 있다.
이는, 제1 정공수송층인 제2층(도 15의 1512, 도 16의 1612)에 ＹＧＡＳＦ, ＹＧＡＢＰ, ＴＣＴＡ, 또는 ＤＮＴＰＤ를 사용해서 형성하고, 제2 정공수송층인 제3층(도 15의 1513, 도 16의 1613)에 ＮＰＢ을 사용해서 형성함으로써, ＹＧＡＳＦ 및 ＹＧＡＢＰ과 ＮＰＢ의 사이에 홀의 이동을 억제하도록 에너지갭이 생기게 된다. 즉, 제2층(도 15의 1512, 도 16의 1612)이 제3층(도 15의 1513, 도 16의 1613)에 주입되는 정공(홀)을 억제하여, 그 이동 속도를 작게 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 발광소자의 제1 정공수송층인 제2층에 있어서, ＹＧＡＳＦ, ＹＧＡＢＰ, ＴＣＴＡ, 또는 ＤＮＴＰＤ를 사용한 실시예 1∼실시예 3의 소자구조는, 본 발명에 알맞은 구조라고 할 수 있다.
[실시예 5]
본 실시예에서는, 실시예 2에서 제작한 발광소자(발광소자 5∼발광소자 7), 및 실시예 3에서 제작한 발광소자(발광소자 9∼발광소자 11)에 있어서, 전자 캐리어의 이동을 제어하기 위한 캐리어 제어층인 제7층(도 16의 1617)에 사용한 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(III)(약칭:Ａｌｑ)과, N,N'-디페닐 퀴나크리돈(약칭:ＤＰＱｄ), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭:2ＰＣＡＰＡ)의 환원 반응 특성에 대해, 사이클릭 볼탐메트리(ＣＶ) 측정에 의해 조사했다. 또한 그 측정으로부터, Ａｌｑ, ＤＰＱｄ, 2ＰＣＡＰＡ의 LUMO 준위를 구했다. 이 때, 측정에는, 전기화학 아날라이저(BAS(주) 제조, 형식번호:ＡＬＳ모델 600A 또는 600C)를 사용했다.
ＣＶ측정에 있어서의 용액은, 용매로서 탈수 디메틸포름아미드(ＤＭＦ)((주)알드리치 제품, 99.8%, 카탈로그 번호;22705-6)를 사용하고, 지지전해질인 과염소산 테트라-n-부틸암모늄(n-Ｂｕ4ＮＣｌＯ4)((주)토쿄 화성제, 카탈로그 번호;T0836)을 100mmol/L의 농도가 되도록 용해시키고, 측정 대상을 10mmol/L의 농도가 되도록 더 용해시켜서 조제했다. 다만, 완전하게 용해하지 않은 경우에는, 그 상청액을 ＣＶ측정에 사용했다. 또한 작용 전극으로서는 백금전극(BAS(주) 제조, ＰＴＥ백금전극)을, 보조 전극으로서는 백금전극(BAS(주) 제조, ＶＣ-3용 Ｐｔ카운터 전극(5cm))을, 참조전극으로서는 Ag/Ag+전극(BAS(주) 제조, ＲＥ5 비수 용매계 참조전극)을 각각 사용했다. 이 때, 측정은 실온(20∼25도)에서 행했다.
(참조전극의 진공준위에 대한 포텐셜에너지의 산출)
우선, 본 실시예 5에서 사용하는 참조전극(Ag/Ag+전극)의 진공준위에 대한 포텐셜에너지(eV)를 산출했다. 즉, Ag/Ag+전극의 페르미 준위를 산출했다 .메탄올 중에 있어서의 페로센의 산화환원전위는, 표준수소전극에 대하여 +0.610[V vs. SHE]인 것이 알려져 있다(참고 문헌;Christial R. Goldsmith et al., J. Am. Chem. Soc., Vol. 124， No.1, 83-96, 2002). 한편, 본 실시예 5에서 사용하는 참조전극을 사용하여, 메탄올 중에 있어서의 페로센의 산화환원전위를 구한 결과, +0.20V[vs．Ag/Ag+]이었다. 따라서, 본 실시예 5에서 사용하는 참조전극의 포텐셜에너지는, 표준수소전극에 대하여 0.41[eV] 낮게 되어 있다는 것을 알았다.
여기에서, 표준수소전극의 진공준위로부터의 포텐셜에너지는 -4.44eV인 것이 알려져 있다(참고 문헌;오니시 토시히로·코야마 타마미 저, 고분자ＥＬ재료(공립 출판), p.64-67). 이상으로부터, 본 실시예 5에서 사용하는 참조전극의 진공준위에 대한 포텐셜에너지는, -4.44-0.41=-4.85[eV]이라고 산출할 수 있었다.
(측정예 6;Ａｌｑ)
본 측정예 6에서는, Ａｌｑ의 환원 반응 특성에 대해서, 사이클릭 볼탐메트리(ＣＶ) 측정에 의해 조사했다. 스캔 속도는 0.1V/sec로 했다. 측정 결과를 도 36에 나타낸다. 또한, 환원 반응 특성의 측정은, 참조전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.69V에서 -2.40V까지 주사한 후, -2.40V에서 -0.69V까지 주사하는 것에 의해 행했다.
도 36에 나타낸 바와 같이, 환원 피크 전위 Ｅｐｃ는 -2.20V, 산화 피크 전위 Ｅｐａ는 -2.12V라고 판독할 수 있다. 따라서, 반파전위(Ｅｐｃ과 Ｅｐａ의 중간의 전위)는 -2.16V라고 산출할 수 있다. 이것은, Ａｌｑ는 -2.16[V vs. Ag/Ag+]의 전기 에너지에 의해 환원되는 것을 나타내고, 이 에너지는 LUMO 준위에 해당한다. 여기에서, 전술한 바와 같이, 본 실시예 5에서 사용하는 참조전극의 진공준위에 대한 포텐셜에너지는, -4.85[eV]이기 때문에, Ａｌｑ의 LUMO 준위는, -4.85-(-2.16)=-2.69[eV]인 것을 알았다.
(측정예 7;ＤＰＱｄ)
본 측정예 7에서는, ＤＰＱｄ의 환원 반응 특성에 대해서, 사이클릭 볼탐메트리(ＣＶ) 측정에 의해 조사했다. 스캔 속도는 0.1V/sec로 했다. 측정 결과를 도 37에 나타낸다. 이 때, 환원 반응 특성의 측정은, 참조전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.40V에서 -2.10V까지 주사한 후, -2.10V에서 -0.40V까지 주사하는 것에 의해 행했다. 또한 ＤＰＱｄ는 용해성이 나빠, 10mmol/L의 농도가 되도록 용액을 조제하려고 해도 잔류물이 생기기 때문에, 잔류물이 침전된 상태에서 상청액을 채취하여, 측정에 사용했다.
도 37에 나타낸 바와 같이, 환원 피크 전위 Ｅｐｃ는 -1.69V, 산화 피크 전위 Ｅｐａ는 -1.63V라고 판독할 수 있다. 따라서, 반파전위(Ｅｐｃ과 Ｅｐａ의 중간의 전위)는 -1.66V라고 산출할 수 있다. 이것은, ＤＰＱｄ는 -1.66[V vs. Ag/Ag+]의 전기 에너지에 의해 환원되는 것을 나타내고, 이 에너지는 LUMO 준위에 해당한다. 여기에서, 전술한 바와 같이, 본 실시예 5에서 사용하는 참조전극의 진공준위에 대한 포텐셜에너지는, -4.85[eV]이기 때문에, ＤＰＱｄ의 LUMO 준위는, -4.85-(-1.66)=-3.19[eV]인 것을 알았다.
(측정예 8;2ＰＣＡＰＡ)
본 측정예 8에서는, 2ＰＣＡＰＡ의 환원 반응 특성에 대해서, 사이클릭 볼탐메트리(ＣＶ) 측정에 의해 조사했다. 스캔 속도는 0.1V/sec로 했다. 측정 결과를 도 38에 나타낸다. 이 때, 환원 반응 특성의 측정은, 참조전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.41V에서 -2.50V까지 주사한 후, -2.50V에서 -0.41V까지 주사하는 것에 의해 행했다.
도 38에 나타낸 바와 같이, 환원 피크 전위 Ｅｐｃ는 -2.21V, 산화 피크 전위 Ｅｐａ는 -2.14V라고 판독할 수 있다. 따라서, 반파전위(Ｅｐｃ과 Ｅｐａ의 중간의 전위)는 -2.18V라고 산출할 수 있다. 이것은, Ａｌｑ는 -2.18[V vs. Ag/Ag+]의 전기 에너지에 의해 환원되는 것을 나타내고, 이 에너지는 LUMO 준위에 해당한다. 여기에서, 전술한 바와 같이, 본 실시예 5에서 사용하는 참조전극의 진공준위에 대한 포텐셜에너지는, -4.85[eV]이기 때문에, 2ＰＣＡＰＡ의 LUMO 준위는, -4.85-(-2.18)=-2.67[eV]인 것을 알았다.
이 때, 전술한 바와 같이 해서 구한 Ａｌｑ와 ＤＰＱｄ의 LUMO 준위를 비교하면, ＤＰＱｄ의 LUMO 준위는 Ａｌｑ보다 0.50[eV]도 낮다는 것을 알 수 있다. 이것은, ＤＰＱｄ를 Ａｌｑ중에 첨가함으로써, ＤＰＱｄ가 전자 트랩으로서 작용한다는 것을 의미한다. 이것은, 실시예 2에 있어서 설명 한 제7층이 열역학적으로 캐리어(전자)의 이동을 제어할 경우이며, 전자수송성의 재료인 금속착체(Ａｌｑ)와 전자트랩성의 퀴나크리돈 유도체(ＤＰＱｄ)에 의해 제7층이 형성될 경우를 나타내는 것이다.
또한 전술한 바와 같이 해서 구한 Ａｌｑ와 2ＰＣＡＰＡ의 LUMO 준위를 비교하면, 2ＰＣＡＰＡ의 LUMO 준위는 Ａｌｑ와 0.02[eV]밖에 차이 나지 않는다는 것을 알 수 있다. 이것은, 2ＰＣＡＰＡ를 Ａｌｑ 중에 첨가함으로써 2ＰＣＡＰＡ에도 전자가 이동하기 쉬워져, 층 전체적으로 전자의 이동 속도가 작아지는 것을 의미한다. 이것은, 실시예 2에서 설명한 제7층이 속도론적으로 캐리어(전자)의 이동을 제어할 경우이며, 전자수송성의 재료인 금속착체(Ａｌｑ)와 정공수송성의 방향족 아민 화합물(2ＰＣＡＰＡ)에 의해 제7층이 형성될 경우를 나타내는 것이다.
따라서 Ａｌｑ와 ＤＰＱｄ나, Ａｌｑ와 2ＰＣＡＰＡ를 조합하여 이루어지는 캐리어 제어층을 포함한 소자구조는, 본 발명에 적합한 구조라는 것을 알 수 있다.
본 출원은 2007년 9월 27일에 일본 특허청에 출원된 특원 2007-250934에 기초하는 것으로, 그 모든 내용은 특원 2007-250934를 참조함으로써 개시되어 있다.

Claims (1)

  1. 발광소자로서:
    양극;
    상기 양극 위의 제1층으로서, 억셉터를 포함하는 상기 제1층;
    상기 제1층 위의 제2층;
    상기 제2층 위의 제3층으로서, 방향족 아민 화합물을 포함하는 상기 제3층;
    상기 제3층 위에 있고 상기 제3층과 접촉하는 제4층으로서, 유기 화합물 및 발광성 물질을 포함하는 상기 제4층; 및
    상기 제4층 위의 음극을 포함하고,
    상기 발광소자는 청색을 발광하고,
    상기 제2층의 물질의 최고 피점유 궤도 준위는 상기 제1층의 물질의 최고 피점유 궤도 준위보다 얕고,
    상기 제2층의 상기 물질의 상기 최고 피점유 궤도 준위는 상기 제3층의 물질의 최고 피점유 궤도 준위보다 얕고,
    상기 제3층의 상기 물질의 상기 최고 피점유 궤도 준위는 상기 제4층에 포함된 상기 유기 화합물의 최고 피점유 궤도 준위보다 얕은, 발광소자.
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Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI638583B (zh) * 2007-09-27 2018-10-11 半導體能源研究所股份有限公司 發光元件，發光裝置，與電子設備
WO2009116547A1 (en) * 2008-03-18 2009-09-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device and electronic device
WO2009116605A1 (en) 2008-03-18 2009-09-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device and electronic device
CN101752514B (zh) * 2008-12-17 2015-11-25 株式会社半导体能源研究所 发光元件、照明装置、发光装置以及电子设备
WO2010137477A1 (en) * 2009-05-29 2010-12-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
DE102009047883A1 (de) * 2009-09-30 2011-03-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches organisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
US8404500B2 (en) 2009-11-02 2013-03-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing light-emitting element, light-emitting element, light-emitting device, lighting device, and electronic appliance
JP2011139044A (ja) * 2009-12-01 2011-07-14 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
JP5833322B2 (ja) * 2010-03-12 2015-12-16 ユー・ディー・シー アイルランド リミテッド 有機電界発光素子及びその製造方法
JP5969216B2 (ja) 2011-02-11 2016-08-17 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子、表示装置、照明装置、及びこれらの作製方法
KR101429924B1 (ko) 2011-12-08 2014-08-14 엘지디스플레이 주식회사 탠덤형 백색 유기 발광 소자
US9431621B2 (en) * 2012-03-13 2016-08-30 The Regents Of The University Of Michigan Metal oxide charge transport material doped with organic molecules
US20150228899A1 (en) * 2012-08-31 2015-08-13 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Organic electroluminescent element
GB2508092B (en) 2012-10-31 2015-09-23 Lg Display Co Ltd Light emitting device and organic light emitting display device including the same
CN107963972B (zh) * 2013-02-22 2021-09-03 保土谷化学工业株式会社 有机电致发光器件
CN104037329A (zh) * 2013-03-06 2014-09-10 海洋王照明科技股份有限公司 叠层有机电致发光器件及其制备方法
CN104183730A (zh) * 2013-05-24 2014-12-03 海洋王照明科技股份有限公司 有机电致发光器件及其制备方法
KR102081248B1 (ko) * 2013-06-05 2020-02-26 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
JP6168372B2 (ja) * 2014-01-09 2017-07-26 株式会社村田製作所 発光デバイス、及び発光デバイスの製造方法
KR102288348B1 (ko) * 2014-09-24 2021-08-11 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
CN104319353B (zh) * 2014-11-07 2016-07-06 京东方科技集团股份有限公司 单色oled、制作方法及oled 显示面板
KR20170141736A (ko) * 2015-04-27 2017-12-26 호도가야 가가쿠 고교 가부시키가이샤 유기 일렉트로루미네선스 소자
CN104966786B (zh) * 2015-07-03 2017-12-22 固安鼎材科技有限公司 一种有机电致发光器件
CN105098086B (zh) * 2015-07-03 2018-03-20 固安鼎材科技有限公司 一种具有双层空穴传输层的有机电致发光器件
WO2017010438A1 (ja) * 2015-07-10 2017-01-19 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子および電子機器
US10270041B2 (en) * 2015-08-28 2019-04-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
US10152209B2 (en) * 2015-10-07 2018-12-11 International Business Machines Corporation User interface design to mitigate device deterioration
KR20170053205A (ko) * 2015-11-05 2017-05-16 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
KR102636244B1 (ko) 2016-03-30 2024-02-15 삼성디스플레이 주식회사 유기 전계 발광 소자
US10388900B2 (en) * 2016-07-28 2019-08-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
CN107039298B (zh) * 2016-11-04 2019-12-24 厦门市三安光电科技有限公司 微元件的转移装置、转移方法、制造方法、装置和电子设备
CN106449721B (zh) 2016-11-21 2019-12-10 上海天马有机发光显示技术有限公司 一种有机发光显示面板和有机发光显示装置
KR101857547B1 (ko) * 2017-01-26 2018-05-24 벽산페인트 주식회사 정공수송 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
US20190363138A1 (en) * 2017-03-29 2019-11-28 Sharp Kabushiki Kaisha Organic el display device
US9917270B1 (en) * 2017-05-08 2018-03-13 Cynora Gmbh Organic electroluminescent device having an exciton quenching layer
CN109427987B (zh) * 2017-09-05 2023-04-07 三星电子株式会社 有机发光器件
KR102637102B1 (ko) * 2017-09-05 2024-02-20 삼성전자주식회사 유기 발광 소자
KR102206852B1 (ko) * 2018-03-29 2021-01-22 주식회사 엘지화학 유기 발광 소자
CN108987599A (zh) * 2018-07-19 2018-12-11 京东方科技集团股份有限公司 一种有机发光二极管显示器件及其制作方法、显示装置
CN113823752B (zh) * 2021-09-18 2023-09-01 京东方科技集团股份有限公司 空穴注入材料、电致发光器件和显示装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004079413A (ja) * 2002-08-21 2004-03-11 Nec Corp 有機エレクトロルミネッセント素子
KR20050000747A (ko) * 2003-06-24 2005-01-06 삼성에스디아이 주식회사 도핑된 정공수송층 및/또는 정공주입층을 갖는유기전계발광소자
KR20060002730A (ko) * 2005-03-09 2006-01-09 후지쯔 가부시끼가이샤 유기 일렉트로루미네센스 소자 및 유기 일렉트로루미네센스디스플레이
JP2006066890A (ja) * 2004-07-29 2006-03-09 Sanyo Electric Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2007012946A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Sanyo Electric Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子およびそれを備える表示装置又は発光装置

Family Cites Families (78)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3588978B2 (ja) 1997-06-12 2004-11-17 凸版印刷株式会社 有機薄膜ｅｌ素子
DE69804747T2 (de) 1997-10-30 2002-11-21 Eastman Kodak Co Mehrschichtige Elektrode zur Verwendung mit elektrolumineszenten Vorrichtungen
JP2000340365A (ja) 1999-05-25 2000-12-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 有機電界発光素子
JP4220669B2 (ja) * 2000-12-26 2009-02-04 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
US6727644B2 (en) 2001-08-06 2004-04-27 Eastman Kodak Company Organic light-emitting device having a color-neutral dopant in an emission layer and in a hole and/or electron transport sublayer
KR100596028B1 (ko) 2001-11-12 2006-07-03 네오뷰코오롱 주식회사 고효율 유기 전계발광 소자
SG176316A1 (en) 2001-12-05 2011-12-29 Semiconductor Energy Lab Organic semiconductor element
US6806491B2 (en) 2002-04-03 2004-10-19 Tsinghua University Organic light-emitting devices
CN1161002C (zh) * 2002-04-03 2004-08-04 清华大学 一种有机电致发光器件
JP3706605B2 (ja) 2002-09-27 2005-10-12 三洋電機株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法
CN1723741B (zh) 2002-12-12 2012-09-05 株式会社半导体能源研究所 发光装置、制造装置、成膜方法及清洁方法
WO2004057926A1 (ja) 2002-12-19 2004-07-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. 有機発光素子、有機発光素子を用いた発光装置、及び前記発光装置を用いた電気器具
US7345417B2 (en) 2002-12-19 2008-03-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device
JP2004265623A (ja) 2003-02-12 2004-09-24 Denso Corp 有機電界発光素子
AU2003220828A1 (en) 2003-04-02 2004-11-01 Fujitsu Limited Organic electroluminescence element and organic electroluminescence display
KR100495594B1 (ko) 2003-05-23 2005-06-14 주식회사 비스톰 3원색광을 이용한 백색 유기 전계 발광 소자
JP2004362914A (ja) 2003-06-04 2004-12-24 Idemitsu Kosan Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた表示装置
JP4574295B2 (ja) 2003-09-19 2010-11-04 株式会社半導体エネルギー研究所 発光装置の作製方法
US7492090B2 (en) 2003-09-19 2009-02-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and method for manufacturing the same
JP2005150084A (ja) 2003-10-24 2005-06-09 Pentax Corp 白色有機エレクトロルミネセンス素子
CN100555703C (zh) 2003-10-29 2009-10-28 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有增加的量子效率的发光器件
TW200614869A (en) 2004-03-25 2006-05-01 Sanyo Electric Co Organic electroluminescence element
JP4947909B2 (ja) 2004-03-25 2012-06-06 三洋電機株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2005310742A (ja) 2004-03-25 2005-11-04 Sanyo Electric Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2005294187A (ja) 2004-04-05 2005-10-20 Sony Corp 表示素子
JP2006073640A (ja) 2004-08-31 2006-03-16 Sanyo Electric Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子およびそれを備える有機エレクトロルミネッセンス装置
KR100719991B1 (ko) 2004-09-30 2007-05-21 산요덴키가부시키가이샤 일렉트로루미네센스 소자
JP2006108190A (ja) * 2004-09-30 2006-04-20 Sanyo Electric Co Ltd エレクトロルミネッセンス素子
JP4999308B2 (ja) 2004-10-01 2012-08-15 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子および発光装置
US7750560B2 (en) 2004-10-01 2010-07-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting-element
JP4653469B2 (ja) 2004-12-01 2011-03-16 出光興産株式会社 有機電界発光素子
US7771844B2 (en) * 2004-12-03 2010-08-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd Organic metal complex and photoelectronic device, light-emitting element and light-emitting device using the same
US20060142520A1 (en) * 2004-12-27 2006-06-29 3M Innovative Properties Company Hole transport layers for organic electroluminescent devices
JP5078267B2 (ja) * 2005-03-22 2012-11-21 株式会社半導体エネルギー研究所 発光装置
JP5089063B2 (ja) 2005-03-23 2012-12-05 株式会社半導体エネルギー研究所 複合材料および複合材料を用いた発光素子並びに発光装置
JP2007039431A (ja) 2005-03-28 2007-02-15 Semiconductor Energy Lab Co Ltd アントラセン誘導体、発光素子用材料、発光素子、発光装置及び電子機器
US8039122B2 (en) 2005-03-28 2011-10-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Anthracene derivative, material for light emitting element, light emitting element, light emitting device, and electronic device
US7629741B2 (en) * 2005-05-06 2009-12-08 Eastman Kodak Company OLED electron-injecting layer
JP4906073B2 (ja) 2005-05-20 2012-03-28 株式会社半導体エネルギー研究所 発光装置及びそれを用いた電子機器
JP5116992B2 (ja) 2005-05-27 2013-01-09 富士フイルム株式会社 有機ｅｌ素子
US7687986B2 (en) 2005-05-27 2010-03-30 Fujifilm Corporation Organic EL device having hole-injection layer doped with metallic oxide
JP4785509B2 (ja) * 2005-11-30 2011-10-05 三洋電機株式会社 有機エレクトロルミネッセント素子及び有機エレクトロルミネッセント表示装置
TW200714131A (en) 2005-07-29 2007-04-01 Sanyo Electric Co Organic electroluminescent element and organic electroluminescent display device
US20070046189A1 (en) 2005-08-31 2007-03-01 Eastman Kodak Company Intermediate connector for a tandem OLED device
JP5019837B2 (ja) 2005-09-30 2012-09-05 株式会社半導体エネルギー研究所 スピロフルオレン誘導体、発光素子用材料、発光素子、発光装置及び電子機器
WO2007043354A1 (en) 2005-09-30 2007-04-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Spirofluorene derivative, material for light-emitting element, light-emitting element, light-emitting device, and electronic device
US8148891B2 (en) 2005-10-04 2012-04-03 Universal Display Corporation Electron impeding layer for high efficiency phosphorescent OLEDs
JP2007134677A (ja) 2005-10-11 2007-05-31 Fujifilm Corp 有機電界発光素子
US7807839B2 (en) 2005-10-18 2010-10-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organometallic complex, and light-emitting element and light-emitting device using the same
JP2007123611A (ja) 2005-10-28 2007-05-17 Sanyo Electric Co Ltd 有機エレクトロルミネッセント素子及び有機エレクトロルミネッセント表示装置
JP4802671B2 (ja) 2005-11-10 2011-10-26 凸版印刷株式会社 低分子有機薄膜を備える有機ｅｌ素子
KR100721952B1 (ko) 2005-11-30 2007-05-25 삼성에스디아이 주식회사 유기 전계 발광 표시 장치 및 그의 제조 방법
JP2007150191A (ja) * 2005-11-30 2007-06-14 Sanyo Electric Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子及び有機エレクトロルミネッセンス表示装置
JP4931827B2 (ja) 2005-12-16 2012-05-16 パイオニア株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
KR100730190B1 (ko) 2005-12-20 2007-06-19 삼성에스디아이 주식회사 유기 발광 표시 소자 및 이의 제조방법
US8454748B2 (en) 2005-12-27 2013-06-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of calculating carrier mobility
JP5110870B2 (ja) 2005-12-27 2012-12-26 株式会社半導体エネルギー研究所 キャリア移動度の計算方法
JP2007180301A (ja) 2005-12-28 2007-07-12 Rohm Co Ltd 有機ｅｌ素子
JP5285851B2 (ja) * 2005-12-28 2013-09-11 株式会社半導体エネルギー研究所 オキサジアゾール誘導体、およびオキサジアゾール誘導体を用いた発光素子
US7968904B2 (en) 2006-02-06 2011-06-28 Fujifilm Corporation Organic electroluminescence device
JP2007208218A (ja) 2006-02-06 2007-08-16 Fujifilm Corp 有機電界発光素子
JP2007250934A (ja) 2006-03-17 2007-09-27 Toko Inc モールド電子部品とその製造方法
US20070215889A1 (en) 2006-03-20 2007-09-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Aromatic amine compound, and light-emitting element, light-emitting device, and electronic appliance using the aromatic amine compound
US7332860B2 (en) * 2006-03-30 2008-02-19 Eastman Kodak Company Efficient white-light OLED display with filters
KR101384785B1 (ko) 2006-06-01 2014-04-14 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광소자, 발광장치 및 전자기기
EP1863105B1 (en) 2006-06-02 2020-02-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, and electronic device
US7902742B2 (en) 2006-07-04 2011-03-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, and electronic device
EP1876658A3 (en) 2006-07-04 2014-06-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, and electronic device
WO2008069153A1 (en) 2006-12-04 2008-06-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, and electronic device
WO2008102713A1 (en) 2007-02-21 2008-08-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device and quinoxaline derivative
JP5333211B2 (ja) 2007-03-29 2013-11-06 大日本印刷株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法
JP4483917B2 (ja) 2007-09-12 2010-06-16 ソニー株式会社 有機電界発光素子および有機電界発光素子の製造方法、ならびに表示装置および表示装置の製造方法
JP5530608B2 (ja) 2007-09-13 2014-06-25 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子および発光装置
US8384283B2 (en) 2007-09-20 2013-02-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, and electronic device
US8115382B2 (en) 2007-09-20 2012-02-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, and electronic device, comprising controlled carrier transport
TWI638583B (zh) 2007-09-27 2018-10-11 半導體能源研究所股份有限公司 發光元件，發光裝置，與電子設備
CN101803058B (zh) 2007-10-19 2012-07-11 株式会社半导体能源研究所 发光元件、发光设备和电子设备
JP2009236193A (ja) 2008-03-26 2009-10-15 Thk Co Ltd 回転駆動装置、ロボットの関節構造及びロボットアーム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004079413A (ja) * 2002-08-21 2004-03-11 Nec Corp 有機エレクトロルミネッセント素子
KR20050000747A (ko) * 2003-06-24 2005-01-06 삼성에스디아이 주식회사 도핑된 정공수송층 및/또는 정공주입층을 갖는유기전계발광소자
JP2006066890A (ja) * 2004-07-29 2006-03-09 Sanyo Electric Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
KR20060002730A (ko) * 2005-03-09 2006-01-09 후지쯔 가부시끼가이샤 유기 일렉트로루미네센스 소자 및 유기 일렉트로루미네센스디스플레이
JP2007012946A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Sanyo Electric Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子およびそれを備える表示装置又は発光装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022169690A (ja) 2022-11-09
US20220006034A1 (en) 2022-01-06
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US9876187B2 (en) 2018-01-23
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JP2016119487A (ja) 2016-06-30
JP5390153B2 (ja) 2014-01-15
JP6581150B2 (ja) 2019-09-25
KR102625295B1 (ko) 2024-01-12
JP5651759B2 (ja) 2015-01-14
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JP2022020783A (ja) 2022-02-01
CN101399319B (zh) 2012-09-05
JP2015065457A (ja) 2015-04-09
TWI481308B (zh) 2015-04-11
EP2045847A3 (en) 2011-08-24
EP2045847A2 (en) 2009-04-08
JP2009099967A (ja) 2009-05-07
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TW201534173A (zh) 2015-09-01
US20090085474A1 (en) 2009-04-02
JP2021010025A (ja) 2021-01-28
KR102164991B1 (ko) 2020-10-13
US20180159062A1 (en) 2018-06-07
CN102779947B (zh) 2016-01-06
TWI638583B (zh) 2018-10-11
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