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KR20080086825A - 발광장치 및 전자기기 - Google Patents

발광장치 및 전자기기 Download PDF

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KR20080086825A
KR20080086825A KR1020080025841A KR20080025841A KR20080086825A KR 20080086825 A KR20080086825 A KR 20080086825A KR 1020080025841 A KR1020080025841 A KR 1020080025841A KR 20080025841 A KR20080025841 A KR 20080025841A KR 20080086825 A KR20080086825 A KR 20080086825A
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료지 노무라
사토시 세오
노부하루 오사와
츠네노리 스즈키
사치코 카와카미
하루에 오사카
히데코 이노우에
Original Assignee
가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

특성이 우수한 발광장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한 특성이 우수한 발광장치를 가지는 전자기기를 제공하는 것을 과제로 한다. 서로 발광색이 다른 제1 발광소자, 제2 발광소자 및 제3 발광소자를 적어도 가지고, 제1 발광소자는, 제1 양극과 제1 음극의 사이에, 제1 발광층과 제2 발광층을 가지고, 제1 발광층은, 제1 발광성이 높은 물질과, 제1 유기 화합물을 가지고, 제2 발광층은, 제1 발광성이 높은 물질과, 제2 유기 화합물을 가지고, 제1 발광층은 제2 발광층의 제1 양극측에 접해서 설치되는 발광소자이며, 제1 유기 화합물은 정공수송성 유기 화합물이며, 제2 유기 화합물은 전자수송성 유기 화합물이며, 제2 발광소자는, 제2 양극과 제2 음극 사이에, 제3 발광층과 캐리어의 이동을 제어하는 층을 가지고, 제3 발광층은, 제2 발광성이 높은 물질을 가지고, 캐리어의 이동을 제어하는 층은, 제3 유기 화합물과, 제4 유기 화합물을 가지고, 캐리어의 이동을 제어하는 층은, 발광층과 제2 음극 사이에 설치되어 있고, 제3 유기 화합물은, 전자수송성 유기 화합물이며, 제4 유기 화합물은, 전자 트랩성 유기 화합물이며, 캐리어의 이동을 제어하는 층에 있어서, 제4 유기 화합물보다도 제3 유기 화합물이 많이 포함되어 있고, 제3 발광소자는, 제3 양극과 제3 음극의 사이에, 제4 발광층을 가지고, 제4 발광층은, 제5 유기 화합물과, 제6 유기 화합물과, 제3 발광성이 높은 물질을 포함하고, 제5 유기 화합물은 정공수송성 유기 화합물이며, 제6 유기 화합물은 전자수송성 유기 화합물이며, 제3 발광성이 높은 물질은, 인광을 발광하는 물질인 발광장치를 제공한다.
Figure P1020080025841
발광장치, 전자기기, 유기 화합물, 전자, 정공

Description

발광장치 및 전자기기{LIGHT-EMITTING DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 일렉트로루미네선스를 이용한 발광소자를 가지는 발광장치 및 전자기기에 관한 것이다.
최근, 일렉트로루미네선스(electroluminescence)를 이용한 발광소자의 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이러한 발광소자의 기본적인 구성은, 한 쌍의 전극 간에 발광성 물질(이하, 발광물질이라고도 한다)을 개재한 것이다. 이 소자에 전압을 인가함으로써, 발광성 물질로부터의 발광을 얻을 수 있다.
이러한 발광소자는 자발광형이기 때문에, 액정 디스플레이에 비해 화소의 시인성이 높고, 백라이트를 필요로 하지 않는 등의 이점이 있어, 플랫 패널 디스플레이 소자로서 적합하다고 여겨지고 있다. 또한 이러한 발광소자는, 초경량으로 제조할 수 있는 것도 큰 이점이다. 또한 상당히 응답 속도가 빠른 것도 특징의 하나다.
또한 이러한 발광소자는 막형으로 형성할 수 있기 때문에, 대면적의 소자를 형성함으로써, 면형의 발광을 용이하게 얻을 수 있다. 이는 백열전구나 ＬＥＤ로 대표되는 점광원, 혹은 형광등으로 대표되는 선광원으로는 얻기 어려운 특색이기 때문에, 조명 등에 응용할 수 있는 면광원으로서의 이용 가치도 높다.
일렉트로루미네선스를 이용한 발광소자는, 발광성 물질이 유기 화합물인지, 무기 화합물인지에 따라 크게 나누어진다.
발광성 물질이 유기 화합물인 경우, 발광소자에 전압을 인가함으로써, 한 쌍의 전극으로부터 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, 전류 여기형 발광소자라고 불린다.
이때, 유기 화합물이 형성하는 여기상태의 종류로는, 단일항 여기상태와 삼중항 여기상태가 가능한데, 단일항 여기상태로부터의 발광이 형광, 삼중항 여기상태로부터의 발광이 인광이라고 불리고 있다.
이러한 발광소자에 있어서는, 그 소자특성을 향상시키는 데에, 재료에 의존한 문제가 많고, 이것들을 극복하기 위해서 소자구조의 개량이나 재료개발 등이 이루어지고 있다.
예를 들면 발광소자를 디스플레이 소자로 사용할 경우, 각 색의 발광소자의 특성이 다른 것에 의해, 디스플레이로서의 성능이 손상된다는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 특허문헌 1에서는, 적색으로 발광하는 ＥＬ소자의 발광층으로서 트리플릿(삼중항) 화합물을 사용하고, 녹색으로 발광하는 ＥＬ소자의 발광층 및 청색으로 발광하는 ＥＬ소자의 발광층에 싱글릿(단일항) 화합 물을 사용한 발광장치를 개시하고 있다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개 2002-62824호
그러나 발광장치로서의 특성은 아직 개선의 여지가 있어, 보다 좋은 특성을 지니는 발광장치의 개발이 기대되고 있다.
이에 따라, 본 발명은, 특성이 우수한 발광장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한 특성이 우수한 발광장치를 가지는 전자기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 발광색이 다른 복수의 발광소자를 가지고 다색 표시를 행하는 발광장치로서, 그 발광소자의 발광층을 포함한 구성이 발광색마다 다른 것을 요지로 한다.
구체적으로는, 컬러 표시를 행하는 발광장치에 있어서, 청색 발광소자에 대해서는, 이하의 구성인 것이 바람직하다.
본 발명자들은, 청색 발광소자에 있어서의 발광층의 실질적인 발광 영역을, 상기 발광층의 중앙 부근으로 제어하는 것, 즉, 발광 영역을, 발광층과 정공수송층의 계면이나 발광층과 전자수송층의 계면이 아닌, 발광층의 중앙 부근이 되도록, 캐리어 수송 특성이 다른 층을 조합해서 발광층을 구성함으로써, 긴 수명의 청색 발광소자를 실현한다는 것을 알아냈다.
따라서, 양극과 음극 사이에, 제1 발광층과 제2 발광층을 가지고, 제1 발광 층은, 제1 유기 화합물과, 정공수송성 유기 화합물을 가지고, 제2 발광층은, 제1 유기 화합물과, 전자수송성 유기 화합물을 가지고, 제1 발광층은, 제2 발광층의 양극측에 접해서 설치되는 구성인 것이 바람직하다.
또한 양극과 음극 사이에, 제1 발광층과 제2 발광층을 가지고, 제1 발광층은, 제1 유기 화합물과, 정공수송성 유기 화합물을 가지고, 정공수송성 유기 화합물의 최고피점궤도준위(HOMO 준위)는 -6.0eV 이상 -5.0eV 이하이며, 최저공궤도준위(LUMO 준위)는, -3.0eV 이상 -2.0eV 이하이며, 제2 발광층은, 제1 유기 화합물과, 전자수송성 유기 화합물을 가지고, 전자수송성 유기 화합물의 최고피점궤도준위(HOMO 준위)는 -6.0eV 이상 -5.0eV 이하이며, 최저공궤도준위(LUMO 준위)는, -3.0eV 이상 -2.0eV 이하이며, 제1 발광층은, 제2 발광층의 양극측에 접해서 설치되는 구성인 것이 바람직하다.
또한 양극과 음극 사이에, 제1 발광층과 제2 발광층을 가지고, 제1 발광층은, 제1 유기 화합물과, 정공수송성 유기 화합물을 가지고, 제2 발광층은, 제1 유기 화합물과, 전자수송성 유기 화합물을 가지고, 제1 발광층은, 제2 발광층의 양극측에 접해서 설치되어 있고, 정공수송성 유기 화합물 및 전자수송성 유기 화합물은, 3환 이상 6환 이하의 축합 방향족 화합물인 구성인 것이 바람직하다.
또한 양극과 음극 사이에, 제1 발광층과 제2 발광층을 가지고, 제1 발광층은, 제1 유기 화합물과, 정공수송성 유기 화합물을 가지고, 제2 발광층은, 제1 유기 화합물과, 전자수송성 유기 화합물을 가지고, 제1 발광층은, 제2 발광층의 양극측에 접해서 설치되어 있고, 정공수송성 유기 화합물의 최고피점궤도준위와 전자수 송성 유기 화합물의 최고피점궤도준위와의 차이가 0.3eV 이하이며, 정공수송성 유기 화합물의 최저공궤도준위와 전자수송성 유기 화합물의 최저공궤도준위와의 차이가 0.3eV 이하인 구성인 것이 바람직하다.
또한 양극과 음극 사이에, 제1 발광층과 제2 발광층을 가지고, 제1 발광층은, 제1 유기 화합물과, 정공수송성 유기 화합물을 가지고, 제2 발광층은, 제1 유기 화합물과, 전자수송성 유기 화합물을 가지고, 제1 발광층은, 제2 발광층의 양극측에 접해서 설치되어 있고, 정공수송성 유기 화합물 및 전자수송성 유기 화합물은, 산화 반응 및 환원 반응에 대하여 가역적인 것이 바람직하다.
또한 양극과 음극 사이에, 제1 발광층과 제2 발광층을 가지고, 제1 발광층은, 제1 유기 화합물과, 정공수송성 유기 화합물을 가지고, 제2 발광층은, 제1 유기 화합물과, 전자수송성 유기 화합물을 가지고, 제1 발광층은, 제2 발광층의 양극측에 접해서 설치되어 있고, 정공수송성 유기 화합물 및 전자수송성 유기 화합물은, 안트라센 유도체인 구성인 것이 바람직하다.
상기 구성에 있어서, 정공수송성 유기 화합물의 최고피점궤도준위와 전자수송성 유기 화합물의 최고피점궤도준위와의 차이가 0.1eV 이하이며, 정공수송성 유기 화합물의 최저공궤도준위와 전자수송성 유기 화합물의 최저공궤도준위와의 차이가 0.1eV 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한 녹색 발광소자에 대해서는, 이하의 구성인 것이 바람직하다.
본 발명자들은, 예의 검토를 거듭한 결과, 녹색 발광소자에 있어서, 캐리어의 트랩에 의해 캐리어의 이동을 제어하는 층을 설치함으로써, 캐리어 밸런스의 시 간에 따른 변화를 억제할 수 있다는 것을 알아냈다. 또한 그것에 의해, 수명이 긴 발광소자가 얻어진다는 것을 알아냈다.
따라서, 양극과 음극 사이에, 발광층과 캐리어의 이동을 제어하는 층을 가지고, 캐리어의 이동을 제어하는 층은, 제3 유기 화합물과, 제4 유기 화합물을 가지고, 캐리어의 이동을 제어하는 층은, 발광층과 음극 사이에 설치되어 있고, 제3 유기 화합물은, 전자수송성 유기 화합물이며, 제4 유기 화합물은, 전자 트랩성 유기 화합물이며, 캐리어의 이동을 제어하는 층에 있어서, 제4 유기 화합물보다도 제3 유기 화합물이 많이 포함되어 있는 것이 바람직하다.
또한 전자 트랩성을 나타내는 구체적인 수치로서는, 0.3eV 이상의 트랩 깊이인 것이 바람직하다. 즉, 양극과 음극 사이에, 발광층과 캐리어의 이동을 제어하는 층을 가지고, 캐리어의 이동을 제어하는 층은, 제3 유기 화합물과, 제4 유기 화합물을 가지고, 캐리어의 이동을 제어하는 층은, 발광층과 음극 사이에 설치되어 있고, 제3 유기 화합물은 전자수송성을 가지고, 제4 유기 화합물은 제3 유기 화합물의 최저공궤도준위보다 0.3eV 이상 낮은 최저공궤도준위를 가지고, 캐리어의 이동을 제어하는 층에 있어서, 제4 유기 화합물보다도 제3 유기 화합물이 많이 포함되어 있는 구성인 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서, 발광층은, 전자수송성인 것이 바람직하다. 예를 들면 발광층은, 발광성이 높은 물질과 제7 유기 화합물을 가지고, 제7 유기 화합물은, 발광성이 높은 물질보다도 많이 포함되어 있고, 제7 유기 화합물은 전자수송성인 것이 바람직하다. 또한 발광성이 높은 물질과 제3 유기 화합물은 다른 유기 화 합물인 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서, 제3 유기 화합물은, 금속착체인 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서, 제4 유기 화합물은, 쿠마린 유도체인 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서, 캐리어의 이동을 제어하는 층의 막 두께는, 5nm 이상 20nm 이하인 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서, 캐리어의 이동을 제어하는 층과 발광층은 접하도록 설치되는 것이 바람직하다.
더욱이, 본 발명자들은, 전자 트랩성 물질의 에너지갭을 발광물질의 에너지갭보다도 크게 함으로써, 전자 트랩성 물질로의 발광을 방지할 수 있어, 색순도가 좋은 발광소자를 얻을 수 있다는 것도 알아냈다.
따라서, 양극과 음극 사이에, 발광층과 캐리어의 이동을 제어하는 층을 가지고, 발광층은 발광성이 높은 물질을 포함하고, 캐리어의 이동을 제어하는 층은, 제3 유기 화합물과, 제4 유기 화합물을 가지고, 캐리어의 이동을 제어하는 층은, 발광층과 음극 사이에 설치되어 있고, 제3 유기 화합물은, 전자수송성 유기 화합물이며, 제4 유기 화합물은, 전자 트랩성 유기 화합물이며, 캐리어의 이동을 제어하는 층에 있어서, 제4 유기 화합물보다도 제3 유기 화합물이 많이 포함되어 있고, 제4 유기 화합물의 에너지갭은, 발광성이 높은 물질의 에너지갭보다도 큰 구성인 것이 바람직하다.
또한 전자 트랩성을 나타내는 구체적인 수치로서는, 0.3eV 이상의 트랩 깊이 인 것이 바람직하다. 따라서 양극과 음극 사이에, 발광층과 캐리어의 이동을 제어하는 층을 가지고, 발광층은 발광성이 높은 물질을 포함하고, 캐리어의 이동을 제어하는 층은, 제3 유기 화합물과, 제4 유기 화합물을 가지고, 캐리어의 이동을 제어하는 층은, 발광층과 음극 사이에 설치되어 있고, 제3 유기 화합물은 전자수송성을 가지고, 제4 유기 화합물은 제3 유기 화합물의 최저공궤도준위보다 0.3eV 이상 낮은 최저공궤도준위를 가지고, 캐리어의 이동을 제어하는 층에 있어서, 제4 유기 화합물보다도 제3 유기 화합물이 많이 포함되어 있고, 제4 유기 화합물의 에너지갭은, 발광성이 높은 물질의 에너지갭보다도 큰 구성인 것이 바람직하다.
그런데, 청색∼적색의 가시광을 발광하는 발광소자는, 디스플레이 등에의 응용 분야가 넓고, 유용하다. 그리고, 제4 유기 화합물이 그 가시광보다도 큰 에너지갭을 가짐으로써, 제4 유기 화합물로부터의 발광을 방지할 수 있기 때문에, 색순도가 좋은 발광소자를 얻을 수 있다. 따라서, 전술한 발광소자에 있어서, 제4 유기 화합물의 에너지갭이 3.0eV 이상인 것이 바람직하다. 또한 제4 유기 화합물의 발광이 자외∼자색의 영역이면, 제4 유기 화합물이 여기되었을 경우에도 발광물질로 에너지 이동이 가능하기 때문에, 역시 색순도 좋은 발광소자를 얻을 수 있다. 따라서, 전술한 발광소자에 있어서, 제4 유기 화합물의 발광 피크 파장이 350nm 이상 450nm 이하인 것이 바람직하다. 이상으로부터, 더 바람직하게는, 제4 유기 화합물의 에너지갭이 3.0eV 이상이며, 또한, 발광 피크 파장이 350nm 이상 450nm 이하인 경우다.
이때, 전술한 발광소자는, 발광층이 전자수송성인 경우에, 특히 장기 수명화 의 효과가 현저해진다. 따라서, 전술한 발광소자에 있어서, 발광층이 전자수송성인 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는, 발광층이 발광성이 높은 물질과 제7 유기 화합물을 가지고, 제7 유기 화합물은 발광성이 높은 물질보다도 많이 포함되어 있고, 제7 유기 화합물은 전자수송성인 것이다. 또 이때, 구동전압의 상승을 방지하기 위해서, 제7 유기 화합물은, 전자수송성인 한편 정공을 받아들이는 능력도 가지는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 제7 유기 화합물은 안트라센 유도체인 것이 바람직하다.
또한 색순도가 좋은 발광이 얻어지는 효과는, 캐리어의 이동을 제어하는 층과 발광층이 접하는 경우에 현저하다. 따라서, 전술한 발광소자에 있어서, 캐리어의 이동을 제어하는 층과 발광층이 접하도록 설치되는 것이 바람직하다.
또한 제3 유기 화합물은 전자수송성이지만, 전기적 안정성과 적절한 전자수송성의 관점에서, 제3 유기 화합물은 금속착체인 것이 바람직하다.
또한 전술한 제4 유기 화합물의 조건을 충족시키는 물질로서, 특히, 퀴녹살린 유도체가 바람직하다는 것을 본 발명자들은 알아냈다. 따라서 전술한 발광소자에 있어서, 제4 유기 화합물이 퀴녹살린 유도체인 것이 바람직하다. 퀴녹살린 유도체로서는, 화학적 안정성을 고려하면, 2,3-디페닐 퀴녹살린 유도체가 바람직하다. 또한, 2,3-디페닐 퀴녹살린 유도체 중에서도, 분자량이 비교적 높고 내열성이 높은, 2,3,2'3'-테트라페닐-6,6'-비퀴녹살린 유도체가 특히 바람직하다.
여기에서, 2,3,2'3'-테트라페닐-6,6'-비퀴녹살린 유도체로서는, 페닐기가 전자 흡인기(플루오르기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 니트로기, 아실기, 혹은 아 실옥시기 등)로 치환되어 있는 2,3,2'3'-테트라페닐-6,6'-비퀴녹살린 유도체가, 비교적 높은 전자 트랩성 및 분자량을 가지고 있다는 것을 본 발명자들은 알아냈다. 따라서, 전술한 발광소자에 있어서, 제4 유기 화합물이, 하기 일반식 (G101)로 나타내는 퀴녹살린 유도체인 것이 바람직하다.
[화 1]
Figure 112008020238669-PAT00001
(식에서, R1∼R20 중, 적어도 1개는, 플루오르기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 니트로기, 아실기, 혹은 아실옥시기 중 어느 하나이며, 나머지는, 수소다.)
일반식 (G101)로 나타내는 퀴녹살린 유도체 중에서도 특히, 하기 일반식 (G102)로 나타내는 퀴녹살린 유도체가 바람직하다. 따라서, 전술한 발광소자에 있어서, 제4 유기 화합물이, 하기 일반식 (G102)로 나타내는 퀴녹살린 유도체인 것이 바람직하다.
[화 2]
Figure 112008020238669-PAT00002
(식에서, R21∼R24 중, 적어도 1개는, 플루오르기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 니트로기, 아실기, 혹은 아실옥시기 중 어느 하나이며, 나머지는, 수소다.)
또한 상기 일반식 (G102)에 있어서, R21∼R24가 모두 치환되어 있을 경우가, 전자 트랩성이 높아 바람직하다. 즉, R21∼R24가 플루오르기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 니트로기, 아실기, 혹은 아실옥시기 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 또한, 합성상 바람직하게는, R21∼R24가 플루오르기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 니트로기, 아실기, 혹은 아실옥시기 중 어느 하나이며, R21∼R24가 동일한 치환기인 경우다.
또한 캐리어의 이동을 제어하는 층은 전자 트랩성을 가지고 있기 때문에, 막 두께가 지나치게 두꺼우면 구동전압이 상승해버리고, 지나치게 얇으면 장수명의 효과가 미약해진다. 따라서, 전술한 발광소자에 있어서, 캐리어의 이동을 제어하는 층의 막 두께는, 5nm 이상 20nm 이하인 것이 바람직하다.
또한 적색 발광소자에 대해서는, 이하의 구성인 것이 바람직하다.
본 발명자들은 예의 검토를 거듭한 결과, 적색 발광소자에 있어서, 정공수송성 화합물과 전자수송성 화합물을 모두 발광층에 함유시킴으로써, 긴 수명의 적색 발광소자를 실현한다는 것을 알아냈다.
따라서, 양극과 음극 사이에 발광층을 가지고, 발광층은, 제5 유기 화합물과, 제6 유기 화합물과, 발광성이 높은 물질을 포함하고, 제5 유기 화합물은 정공수송성 유기 화합물이며, 제6 유기 화합물은 전자수송성 유기 화합물이며, 제3 발광성이 높은 물질은, 인광을 발광하는 물질인 구성으로 하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로는, 양극과 음극 사이에 발광층을 가지고, 발광층은, 제5 유기 화합물과, 제6 유기 화합물과, 유기 금속착체를 포함하고, 제5 유기 화합물은 정공수송성 유기 화합물이며, 제6 유기 화합물은 전자수송성 유기 화합물이며, 유기 금속착체의 배위자는 피라진 골격을 가지는 배위자이며, 유기 금속착체의 중심금속은 제9족 또는 제10족 원소인 구성으로 하는 것이 바람직하다.
또한 양극과 음극 사이에 발광층을 가지고, 발광층은, 제5 유기 화합물과, 제6 유기 화합물과, 유기 금속착체를 포함하고, 제5 유기 화합물은 정공수송성 유기 화합물이며, 제6 유기 화합물은 전자수송성 유기 화합물이며, 유기 금속착체의 배위자는 2-아릴피라진 유도체이며, 유기 금속착체의 중심금속은 제9족 또는 제10족 원소인 구성으로 하는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 2-아릴피라진 유도체로서는, 2-페닐피라진 유도체가 바람직하다. 따라서, 양극과 음극 사이에 발광층을 가지고, 발광층은, 제5 유기 화합물 과, 제6 유기 화합물과, 유기 금속착체를 포함하고, 제5 유기 화합물은 정공수송성 유기 화합물이며, 제6 유기 화합물은 전자수송성 유기 화합물이며, 유기 금속착체의 배위자는 2-페닐피라진 유도체이며, 유기 금속착체의 중심금속은 제9족 또는 제10족 원소인 구성이 바람직하다.
또한 2-아릴피라진 유도체로서는, 특히, 2,5-디페닐피라진 유도체가 바람직하다. 따라서, 양극과 음극 사이에 발광층을 가지고, 발광층은, 제5 유기 화합물과, 제6 유기 화합물과, 유기 금속착체를 포함하고, 제5 유기 화합물은 정공수송성 유기 화합물이며, 제6 유기 화합물은 전자수송성 유기 화합물이며, 유기 금속착체의 배위자는 2,5-디페닐피라진 유도체이며, 유기 금속착체의 중심금속은 제9족 또는 제10족 원소인 구성이 바람직하다.
이때, 상기 구성에 있어서, 중심금속으로서는, 이리듐 또는 백금인 것이 발광 효율의 관점에서 바람직하다. 특히, 이리듐의 경우에는 극히 고효율을 얻을 수 있기 때문에, 이리듐이 바람직하다.
또한 2,5-디페닐피라진 유도체를 배위자로 하는 유기 금속착체로서는, 하기 일반식 (G1)로 나타내는 구조를 가지는 유기 금속착체가 바람직하다. 따라서 양극과 음극 사이에 발광층을 가지고, 발광층은, 제5 유기 화합물과, 제6 유기 화합물과, 유기 금속착체를 포함하고, 제5 유기 화합물은 정공수송성 유기 화합물이며, 제6 유기 화합물은 전자수송성 유기 화합물이며, 유기 금속착체는 하기 일반식 (G1)로 나타내는 구조를 가지는 것이 바람직하다.
[화 3]
Figure 112008020238669-PAT00003
(식에서, R1은 알킬기, 또는 페닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 R3은 수소, 또는 알킬기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 R4∼R12는 수소, 또는 알킬기, 또는 할로겐기, 또는 할로 알킬기, 또는 알콕시기, 또는 알콕시 카르보닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 M은 중심금속이며, 제9족 원소, 또는 제10족 원소 중 어느 하나를 나타낸다.)
또한 상기 일반식 (G1)로 나타내는 구조를 가지는 유기 금속착체는, 더 구체적으로는, 하기 일반식 (G2)로 나타내는 유기 금속착체다. 따라서 양극과 음극 사이에 발광층을 가지고, 발광층은, 제5 유기 화합물과, 제6 유기 화합물과, 유기 금속착체를 포함하고, 제5 유기 화합물은 정공수송성 유기 화합물이며, 제6 유기 화합물은 전자수송성 유기 화합물이며, 유기 금속착체는 하기 일반식 (G2)로 나타내는 유기 금속착체인 것이 바람직하다.
[화 4]
Figure 112008020238669-PAT00004
(식에서, R1은 알킬기, 또는 페닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 R3은 수소, 또는 알킬기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 R4∼R12는 수소, 또는 알킬기, 또는 할로겐기, 또는 할로 알킬기, 또는 알콕시기, 또는 알콕시 카르보닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 M은 중심금속이며, 제9족 원소, 또는 제10족 원소 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 L은 모노 음이온성 배위자다. 또한 M이 제9족 원소인 경우 n=2이며, M이 제10족 원소인 경우 n=1이다.)
또한 상기 일반식 (G1)∼(G2)에 있어서, M이 이리듐 또는 백금인 것이 발광 효율의 관점에서 바람직하다. 특히, 이리듐의 경우에는 극히 고효율을 얻을 수 있기 때문에, 이리듐이 바람직하다.
이때, 전술한 발광소자에 있어서, 제5 유기 화합물은 방향족 아민 화합물 또는 카르바졸 유도체인 것이 바람직하다. 또한 제6 유기 화합물은 복소 방향족 화합 물 또는 금속착체인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 제5 유기 화합물은 방향족 아민 화합물 또는 카르바졸 유도체이며, 또한, 제6 유기 화합물은 복소 방향족 화합물 또는 금속착체인 구성이다.
여기에서, 전술한 발광소자에 있어서, 제5 유기 화합물의 양 및/또는 제6 유기 화합물의 양은, 유기 금속착체보다도 많은 것이 바람직하다. 즉, 제5 유기 화합물 및/또는 제6 유기 화합물이, 유기 금속착체의 호스트로서 기능하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 발광층에 있어서의 유기 금속착체의 양이, 1질량％ 이상 10질량％ 이하가 되는 구성이다.
또한, 전술한 발광소자에 있어서는, 제5 유기 화합물과 제6 유기 화합물과의 비율도 중요하다. 따라서, 제5 유기 화합물에 대한 제6 유기 화합물의 질량비는, 1/20 이상 20 이하인 것이 바람직하다. 특히, 제5 유기 화합물에 대한 제6 유기 화합물의 질량비는, 1 이상 20 이하인 것이 바람직하다.
이때, 전술한 구성은, 유기 금속착체의 강한 전자 트랩성을 감안해서 이루어진 구성이다. 따라서, 전술한 발광소자에 있어서, 제5 유기 화합물의 LUMO 준위 및 제6 유기 화합물의 LUMO 준위에 비해, 유기 금속착체의 LUMO 준위는 0.2eV 이상 깊은 것을 특징으로 한다.
이때, 본 명세서에 있어서의 발광장치란, 화상표시 디바이스, 발광 디바이스, 혹은 광원(조명 장치를 포함한다) 등을 포함한다. 또한 발광소자가 형성된 패널에 코넥터, 예를 들면 ＦＰＣ(Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ) 혹은 ＴＡＢ(Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ) 테이프 혹은 ＴＣＰ(Ｔ ａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ)가 부착된 모듈, ＴＡＢ 테이프나 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.
또한 본 발명의 발광장치를 가지는 전자기기도 본 발명의 범주에 포함하는 것으로 한다.
본 발명의 발광장치는, 각 색을 발광하는 발광소자마다 각각 최적의 구성이기 때문에, 뛰어난 특성을 지니는 발광장치를 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 발광장치를 사용함으로써, 뛰어난 특성을 지니는 전자기기를 얻을 수 있다.
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 있다. 따라서, 본 발명이 이하에 나타내는 실시의 형태의 기재 내용에 한정해서 해석되는 것은 아니다.
이때, 본 명세서에 있어서, 복합이란, 단순히 2개의 재료를 혼합시킬 뿐만 아니라, 복수의 재료를 혼합함으로써 재료 사이에서의 전하의 교환이 이루어질 수 있는 상태가 되는 것을 말한다.
(실시의 형태 1)
본 발명의 발광장치의 일 형태에 대해서 도 1을 사용해서 이하에 설명한다.
본 발명의 발광장치는, 발광색이 다른 복수의 발광소자를 가진다. 각 발광소자는, 한 쌍의 전극 간에 복수의 층을 가진다. 본 명세서에 있어서, 한 쌍의 전극 간에 설치된 복수의 층을 통틀어 이하 ＥＬ층이라고 한다.
도 1에 있어서, 기판(100)은 발광소자의 지지체로 사용된다. 기판(100)으로는, 예를 들면 유리, 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 이때, 발광소자의 지지체로서 기능하는 것이면, 이것들 이외의 것이라도 좋다.
또한 본 실시의 형태에 있어서, 발광소자는, 제1 전극과, 제2 전극과, 제1 전극과 제2 전극의 사이에 설치된 ＥＬ층으로 구성되어 있다. 이때, 본 실시의 형태에서는, 제1 전극은 양극으로서 기능하고, 제2 전극은 음극으로서 기능하는 것으로 해서, 이하 설명을 한다. 즉, 제1 전극의 전위가, 제2 전극의 전자보다도 높아지도록, 제1 전극과 제2 전극에 전압을 인가했을 때에 발광을 얻어지는 것으로 해서, 이하 설명을 한다.
이하에서는, 각 색의 발광소자의 구성에 관하여 설명한다.
<청색 발광소자>
양극(101B)으로는, 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이것들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면 산화인듐-산화주석(ＩＴＯ:Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ), 규소 혹은 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연(ＩＺＯ:Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(ＩＷＺＯ) 등을 들 수 있다. 이러한 도전성 금속 산화물막은, 보통 스퍼터에 의해 성막되지만, 졸-겔법 등을 응용해서 제조해도 상관없다. 예를 들면, 산화인듐-산화아연(ＩＺＯ)은, 산화인듐에 대하여 1∼20ｗｔ％의 산화아연을 가한 타겟을 사용해서 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 또한 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(ＩＷＺＯ)은, 산화인듐에 대하여 산화텅스텐을 0.5∼5ｗｔ％、산화아연을 0.1∼1ｗｔ％ 함유한 타겟을 사용해서 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 이 밖에, 금(Ａｕ), 백금(Ｐｔ), 니켈(Ｎｉ), 텅스텐(W), 크롬(Ｃｒ), 몰리브덴(Ｍｏ), 철(Ｆｅ), 코발트(Ｃｏ), 구리(Ｃｕ), 팔라듐(Ｐｄ), 또는 금속재료의 질화물(예를 들면 질화 티탄) 등을 들 수 있다.
또한 양극(101B)에 접하는 층으로서, 후술하는 복합재료를 포함한 층을 사용했을 경우에는, 양극(101B)으로서, 일함수의 대소에 상관없이, 여러 가지 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이것들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 예를 들면 알루미늄(Ａｌ), 은(Ａｇ), 알루미늄을 포함한 합금(ＡｌＳｉ) 등을 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. 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 이것들을 포함한 합금의 막은, 진공 증착법을 사용해서 형성할 수 있다. 또한 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함한 합금은 스퍼터링법에 의해 형성하는 것도 가능하다. 또한 은 페이스트 등을 잉크젯법 등에 의해 성막하는 것도 가능하다.
ＥＬ층(103B)에서는, 층의 적층 구조에 관해서는 특별히 한정되지 않고, 전자수송성이 높은 물질 또는 정공수송성이 높은 물질, 전자주입성이 높은 물질, 정공주입성이 높은 물질, 바이폴라성(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질) 물질 등을 포함한 층과, 본 실시의 형태에서 나타내는 발광층을 적절히 조합하여 구성하면 좋다. 예를 들면 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 적절히 조합하여 ＥＬ층(103B)을 구성할 수 있다. 각 층을 구성하는 재료에 대해서 이하에 구체적으로 나타낸다.
정공주입층(111B)은, 정공주입성이 높은 물질을 포함한 층이다. 정공주입성이 높은 물질로서는, 몰리브덴산화물이나 바나듐산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐산화물, 망간산화물 등을 사용할 수 있다. 이 밖에, 프탈로시아닌(약칭:Ｈ2Ｐｃ)이나 구리 프탈로시아닌(약칭:ＣｕＰｃ) 등의 프탈로시아닌계 화합물, 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술폰산)(ＰＥＤＯＴ/ＰＳＳ) 등의 고분자 등으로도 정공주입층을 형성할 수 있다.
또한 정공주입층으로서, 정공수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합재료를 사용할 수 있다. 이때, 정공수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 것을 사용함으로써, 전극의 일함수에 의존하지 않고 전극을 형성하는 재 료를 선택할 수 있다. 즉, 양극(101)으로서 일함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일함수가 작은 재료를 사용할 수 있다. 억셉터성 물질로는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭:Ｆ4-ＴＣＮＱ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한 전이금속 산화물을 들 수 있다. 또 원소주기율표에 있어서의 제4족 내지 제8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히, 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이며, 흡습성이 낮아, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
복합재료에 사용하는 정공수송성이 높은 물질로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 여러 가지 화합물을 사용할 수 있다. 이때, 복합재료에 사용하는 정공수송성이 높은 물질로서는, 10-6cm2/Vs 이상의 정공이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다. 단, 전자보다도 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 것을 사용해도 된다. 이하에서는, 복합재료에 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
예를 들면 복합재료에 사용할 수 있는 방향족 아민 화합물로서는, N,N'-비스(4-메틸페닐)-N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민(약칭:ＤＴＤＰＰＡ), 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-트 리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭:ＤＰＡ3Ｂ) 등을 들 수 있다.
복합재료에 사용할 수 있는 카르바졸 유도체로서는, 구체적으로는, 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) 등을 들 수 있다.
또한 복합재료에 사용할 수 있는 카르바졸 유도체로서는, 4,4'-디(N-카르바졸일)비페닐(약칭:ＣＢＰ), 1,3,5-트리스[4-(N-카르바졸일)페닐]벤젠(약칭:ＴＣＰＢ), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭:ＣｚＰＡ), 1,4-비스[4-(N-카르바졸일)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 사용할 수 있다.
또한, 복합재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들면 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-디페닐페닐)안트라센(약칭:ＤＰＰＡ), 2-tert-부틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭:t-ＢｕＤＢＡ), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭:ＤＮＡ), 9,10-디페닐 안트라센(약칭:ＤＰＡｎｔｈ), 2-tert-부틸 안트라센(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, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센, 9,9'-비안트릴, 10,10'-디페닐-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-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 등을 들 수 있다. 또한 이 밖에, 펜타센, 코로넨 등도 사용할 수 있다. 이렇게, 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공이동도를 가지고, 탄소수 14∼42인 방향족 탄화수소를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
이때, 복합재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소는, 비닐 골격을 가져도 된다. 비닐기를 가지고 있는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들면 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(약칭:ＤＰＶＢｉ), 9,10-비스[4-(2,2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약칭:ＤＰＶＰＡ) 등을 들 수 있다.
또한 정공주입층(111B)으로서는, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)을 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭:ＰＶＫ), 폴리(4-비닐 트리페닐아민)(약칭:ＰＶＴＰＡ), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴 아미드](약칭:ＰＴＰＤＭＡ)폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭:Ｐｏｌｙ-ＴＰＤ) 등의 고분자 화합물을 들 수 있다. 또한, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌 술폰산)(ＰＥＤＯＴ/ＰＳＳ), 폴리아닐린/폴리(스티렌 술폰산)(ＰＡｎｉ/ＰＳＳ) 등의 산을 첨가한 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
또한 전술한 ＰＶＫ, ＰＶＴＰＡ, ＰＴＰＤＭＡ, Ｐｏｌｙ-ＴＰＤ 등의 고분자 화합물과, 전술한 억셉터성 물질을 사용해서 복합재료를 형성하고, 정공주입 층(111B)으로 사용해도 된다.
정공수송층(112B)은, 정공수송성이 높은 물질을 포함한 층이다. 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), N,N'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N,N'-디페닐벤지딘(약칭:ＢＳＰＢ) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 여기에 서술한 물질은, 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공이동도를 가지는 물질이다. 단, 전자보다도 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 것을 사용해도 된다. 이때, 정공수송성이 높은 물질을 포함한 층은, 단층인 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것으로 해도 된다.
또한 정공수송층(112B)으로서, ＰＶＫ, ＰＶＴＰＡ, ＰＴＰＤＭＡ, Ｐｏｌｙ-ＴＰＤ 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
발광층(113B)은, 발광성이 높은 물질을 포함한 층이다. 본 실시의 형태에서 나타내는 발광소자에 있어서, 발광층은, 제1 발광층(121)과 제2 발광층(122)을 가진다. 제1 발광층(121)은, 발광성이 높은 물질인 제1 유기 화합물과 정공수송성 유기 화합물을 가지고, 제2 발광층(122)은, 발광성이 높은 물질인 제1 유기 화합물과 전자수송성 유기 화합물을 가진다. 제1 발광층은, 제2 발광층의 양극측, 즉, 양극 측에 접해서 설치된다.
제1 유기 화합물은, 발광성이 높은 물질이며, 여러 가지 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 4-(9H-카르바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭:ＹＧＡＰＡ), 4,4'-(2-tert-부틸 안트라센-9,10-디일)비스{N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐 아닐린}(약칭:ＹＧＡＢＰＡ), N,9-디페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭:ＰＣＡＰＡ), N,N"-(2-tert-부틸 안트라센-9,10-디일디-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌 디아민](약칭:ＤＰＡＢＰＡ), N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐스틸벤-4,4'-디아민(약칭:ＹＧＡ2Ｓ), N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐스틸벤-4-아민(약칭:ＹＧＡＳ), N,N'-디페닐-N,N'-비스(9-페닐카르바졸-3-일)스틸벤-4,4'-디아민(약칭:ＰＣＡ2Ｓ), 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(약칭:ＤＰＶＢｉ), 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌(약칭:ＴＢＰ), 페릴렌, 루브렌, 1,3,6,8-테트라페닐피렌 등을 사용할 수 있다.
제1 발광층(121)에 포함되는 정공수송성 유기 화합물은, 전자수송성보다도 정공수송성이 높은 물질이다. 제2 발광층(122)에 포함되는 전자수송성 유기 화합물은, 정공수송성보다도 전자수송성이 높은 물질이다.
여기에서, 도 2에 도 1에 나타낸 청색 발광소자의 밴드 도의 일례를 게시한다. 도 2에 있어서, 양극(101B)으로부터 주입된 정공은, 정공주입층(111B) 및 정공수송층(112B)을 통해 수송되어, 제1 발광층(121)에 주입된다. 제1 발광층(121)에 주입된 정공은, 제1 발광층(121)을 통해 수송되지만, 제2 발광층(122)에도 더 주입 된다. 여기에서, 제2 발광층(122)에 포함되는 전자수송성 유기 화합물은 정공수송성보다도 전자수송성이 높은 물질이기 때문에, 제2 발광층(122)에 주입된 정공은 이동하기 어려워진다. 그 결과, 정공은 제1 발광층(121)과 제2 발광층(122)의 계면 부근에 많이 존재하게 된다. 또한 정공이 전자와 재결합하지 않고 전자수송층(114B)에까지 도달해버리는 현상이 억제된다.
한편, 음극(102B)으로부터 주입된 전자는 전자주입층(115B) 및 전자수송층(114B)을 통해 수송되어, 제2 발광층(122)에 주입된다. 제2 발광층(122)에 주입된 전자는, 제2 발광층(122)을 통해 수송되지만, 제1 발광층(121)에도 더 주입된다. 여기에서, 제1 발광층(121)에 포함되는 정공수송성 유기 화합물은, 전자수송성보다도 정공수송성이 높은 물질이기 때문에, 제1 발광층(121)에 주입된 전자는 이동하기 어려워진다. 그 결과, 전자는 제1 발광층(121)과 제2 발광층(122)의 계면 부근에 많이 존재하게 된다. 또한 전자가 정공과 재결합하지 않고 정공수송층(112B)에까지 도달해버리는 현상이 억제된다.
이상으로부터, 제1 발광층(121)과 제2 발광층(122)의 계면 부근의 영역에 정공과 전자가 많이 존재하게 되고, 그 계면 부근의 영역에서의 재결합 확률이 높아진다. 즉, 발광층(113B)의 중앙 부근에 발광 영역(131B)이 형성된다. 또한 그 결과, 정공이 재결합하지 않고 전자수송층(114B)에 도달해버리는 것이나, 혹은 전자가 재결합하지 않고 정공수송층(112B)에 도달해버리는 것이 억제되기 때문에, 재결합 확률의 저하를 막을 수 있다. 이에 따라 시간에 따른 캐리어 밸런스의 저하를 막을 수 있기 때문에, 신뢰성의 향상으로 이어진다.
제1 발광층(121)에 정공 및 전자가 주입되도록 하기 위해서는, 정공수송성 유기 화합물은 산화 반응 및 환원 반응이 가능한 유기 화합물일 필요가 있다. 따라서, 정공수송성 유기 화합물의 최고피점궤도준위(HOMO 준위)는 -6.0eV 이상 -5.0eV 이하인 것이 바람직하다. 또한 정공수송성 유기 화합물의 최저공궤도준위(LUMO 준위)는, -3.0eV 이상 -2.0eV 이하인 것이 바람직하다.
마찬가지로, 제2 발광층(122)에 정공 및 전자가 주입되도록 하기 위해서는, 전자수송성 유기 화합물은 산화 반응 및 환원 반응이 가능한 유기 화합물일 필요가 있다. 따라서, 양전자수송성 유기 화합물의 최고피점궤도준위(HOMO 준위)는 -6.0eV 이상 -5.0eV 이하인 것이 바람직하다. 또한 전자수송성 유기 화합물의 최저공궤도준위(LUMO 준위)는, -3.0eV 이상 -2.0eV 이하인 것이 바람직하다.
최고피점궤도준위(HOMO 준위) 및 최저공궤도준위(LUMO 준위)의 측정 방법으로서는, 사이클릭 볼탐메트리(ＣＶ) 측정으로부터 산출하는 방법이 있다. 또한 박막상태에 있어서의 이온화퍼텐셜을 광전자 분광장치에 의해 측정하고, HOMO 준위를 산출할 수 있다. 또한 그 결과와, 박막상태에 있어서의 흡수 스펙트럼으로부터 구해지는 에너지갭으로부터 LUMO 준위를 산출할 수 있다.
이렇게 산화 반응 및 환원 반응이 가능한 유기 화합물로서는, 3환 이상 6환 이하의 축합 방향족 화합물을 들 수 있다. 구체적으로는, 안트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 크리센 유도체, 디벤조[g, p] 크리센 유도체 등을 들 수 있다. 예를 들면, 제1 발광층에 사용할 수 있는 정공수송성 화합물로서는, 9,10-디페닐 안트라센(약칭:ＤＰＡｎｔｈ), 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), 6,12-디메톡시-5,11-디페닐 크리센, N,N,N',N',N",N",N"',N"'-옥타페닐디벤조[g, p]크리센-2,7,10,15-테트라 아민 등을 들 수 있다. 또한, 제2 발광층에 사용할 수 있는 전자수송성 화합물로서는, 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-디페닐페닐)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) 등을 들 수 있다.
또한 도 2를 사용해서 앞서 설명한 대로, 본 실시의 형태에서 나타내는 발광소자에 있어서는, 제1 발광층(121)에서 제2 발광층(122)으로 정공이 주입되도록 소자를 구성하기 위해서, 정공수송성 유기 화합물의 최고피점궤도준위(HOMO 준위)와 전자수송성 유기 화합물의 최고피점궤도준위(HOMO 준위)와의 차이는 작은 편이 바람직하다. 또한 제2 발광층(122)에서 제1 발광층(121)으로 전자가 주입되도록 소자를 구성하기 위해서, 정공수송성 유기 화합물의 최저공궤도준위(LUMO 준위)와 전자수송성 유기 화합물의 최저공궤도준위(LUMO 준위)와의 차이는 작은 편이 바람직하 다. 정공수송성 유기 화합물의 HOMO 준위와 전자수송성 유기 화합물의 HOMO 준위와의 차이가 크면, 발광 영역이 제1층이나 제2층에 치우쳐버린다. 마찬가지로, 정공수송성 유기 화합물의 LUMO 준위와 전자수송성 유기 화합물의 LUMO 준위와의 차이가 큰 경우도, 발광 영역이 제1 발광층이나 제2 발광층에 치우쳐버린다. 따라서, 정공수송성 유기 화합물의 최고피점궤도준위(HOMO 준위)와 전자수송성 유기 화합물의 최고피점궤도준위(HOMO 준위)와의 차이는, 0.3eV 이하인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 0.1eV인 것이 바람직하다. 또한 정공수송성 유기 화합물의 최저공궤도준위(LUMO 준위)와 전자수송성 유기 화합물의 최저공궤도준위(LUMO 준위)와의 차이는, 0.3eV 이하인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 0.1eV 이하인 것이 바람직하다.
또한 발광소자는 전자와 정공이 재결합함으로써 발광이 얻어지기 위해서, 발광층(113B)에 사용되는 유기 화합물은, 산화 반응 및 환원 반응을 반복해도 안정적인 것이 바람직하다. 즉, 산화 반응 및 환원 반응에 대하여 가역적인 것이 바람직하다. 특히, 정공수송성 유기 화합물 및 전자수송성 유기 화합물은, 산화 반응 및 환원 반응을 반복해도 안정적인 것이 바람직하다. 산화 반응 및 환원 반응을 반복해도 안정적인지 여부는, 사이클릭 볼탐메트리(ＣＶ) 측정에 의해, 확인할 수 있다.
구체적으로는, ＣＶ측정에 의한 산화 반응 및 환원 반응을 반복했을 때, 유기 화합물의 산화 반응의 산화 피크 전위(Ｅｐａ)의 값이나 환원 반응의 환원 피크 전위(Ｅｐｃ)의 값의 변화, 피크의 형상의 변화 등을 관측함으로써, 산화 반응 및 환원 반응을 반복해도 안정적인지 여부 확인할 수 있다. 산화 반응 및 환원 반응의 반복 수는 많은 편이 바람직하지만, 50회∼200회의 반복으로, 대체로 안정성을 어림잡을 수 있다. 이러한 측정에 있어서, 발광층(113B)에 사용하는 정공수송성 유기 화합물 및 전자수송성 유기 화합물은, 산화 피크 전위의 강도 및 환원 피크 전위의 강도의 변화가 50%보다도 작은 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 30%보다도 작은 것이 바람직하다. 즉, 예를 들면, 산화 피크가 감소해도 50% 이상의 피크 강도를 유지하고 있는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 70% 이상의 피크 강도를 유지하고 있는 것이 바람직하다. 또한 산화 피크 전위 및 환원 피크 전위의 값의 변화는, 0.05V 이하인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 0.02V 이하인 것이 바람직하다.
산화 반응 및 환원 반응을 반복해도 안정, 즉, 산화 반응 및 환원 반응에 대하여 가역적인 유기 화합물로서는, 전술한 3환 이상 6환 이하의 축합 방향족 화합물 중, 특히, 안트라센 유도체가 적합하다. 제1 발광층(121)에 포함되는 정공수송성 유기 화합물로서는, 구체적으로는, 9,10-디페닐 안트라센(약칭:ＤＰＡｎｔｈ), 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) 등을 들 수 있다. 제2 발광층(122)에 포함되는 전자수송성 유기 화합물로서는, 구체적으로는, 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-디페닐페닐)안트 라센(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) 등을 들 수 있다. 이들 안트라센 유도체는, 산화 반응 및 환원 반응을 반복해도 안정적이며 바람직하다.
제1 발광층에 포함되는 발광성이 높은 물질과 제2 발광층에 포함되는 발광성이 높은 물질을 같은 물질로 함으로써, 발광층의 중앙 부근에서 발광시킬 수 있다. 한편, 제1 발광층과 제2 발광층이 서로 다른 발광성이 높은 물질을 포함한 구성으로 하면, 어느 한 층에서만 발광하게 될 가능성이 있다. 어느 한쪽의 층에서만 발광하게 되면, 발광층의 중앙 부근에서 발광시키는 것이 곤란해진다. 또한 제1 발광층과 제2 발광층이 서로 다른 발광성이 높은 물질을 포함한 구성으로 하면, 두 발광성이 높은 물질이 발광하게 되어, 색순도가 좋은 발광을 얻을 수 없게 된다. 또한 발광색이 변하게 될 가능성이 있다. 따라서, 제1 발광층에 포함되는 발광성이 높은 물질과 제2 발광층에 포함되는 발광성이 높은 물질을 같은 물질로 하는 것이 바람직하다.
발광층인 제1 발광층 및 제2 발광층의 재료는, 전술한 관점에서, 적절히 선택하여, 조합할 수 있다.
전자수송층(114B)은, 전자수송성이 높은 물질을 포함한 층이다. 예를 들면 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(약칭:Ａｌｑ), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄(약칭:Ａｌｍｑ3), 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭:ＢｅＢｑ 2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(약칭:ＢＡｌｑ) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조 퀴놀린 골격을 가지는 금속착체 등으로 이루어진 층이다. 또한, 이 밖에 비스[2-(2-히드록시페닐)벤즈옥사졸라토]아연(약칭:Ｚｎ(ＢＯＸ)2), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭:Ｚｎ(ＢＴＺ)2) 등의 옥사졸계, 티아졸계 배위자를 가지는 금속착체 등도 사용할 수 있다. 또한, 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 가지는 물질이다. 이때, 정공보다도 전자의 수송성이 높은 물질이면, 상기 이외의 물질을 전자수송층으로 사용해도 상관없다. 또한 전자수송층은, 단층인 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것으로 해도 된다.
또한, 전자수송층(114B)으로서, 고분자 화합물을 사용할 수 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 전자주입층(115B)을 형성해도 된다. 전자주입층(115B)으로서는, 불화 리튬(ＬｉＦ), 불화 세슘(ＣｓＦ), 불화 칼슘(ＣａＦ2) 등과 같은 알칼리 금속 화합물, 또는 알칼리 토금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 전자수송성을 가지는 물질과 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 조합된 층도 사용할 수 있다. 예를 들면 Ａｌｑ중에 마그네슘(Ｍｇ)을 함유시킨 것을 사용할 수 있다. 이때, 전자주입층으로서, 전자수송성을 가지는 물질과 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 조합한 층을 사용하는 것은, 음극(102B)으로부터의 전자주입이 효율적으로 발생하기 때문에 보다 바람직하다.
음극(102B)을 형성하는 물질로서는, 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이것들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이러한 음극재료의 구체적인 예로는, 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 들 수 있다. 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 이것들을 포함한 합금의 막은, 진공증착법을 사용해서 형성할 수 있다. 또한 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함한 합금은 스퍼터링법에 의해 형성하는 것도 가능하다. 또한 은 페이스트 등을 잉크젯법 등에 의해 성막할 수 있다.
또한 음극(102B)과 전자수송층(114B)의 사이에, 전자주입층(115B)을 설치함으로써, 일함수의 대소에 상관없이, Ａｌ, Ａｇ, ＩＴＯ, 규소 혹은 산화규소를 함 유한 산화인듐-산화주석 등 여러 가지 도전성 재료를 음극(102B)으로 사용할 수 있다. 이들 도전성 재료는, 스퍼터링법이나 잉크젯법, 스핀 코트법 등을 사용해서 성막할 수 있다.
이상에 서술한 것과 같은 발광소자는, 발광층과 정공수송층의 계면 또는 발광층과 전자수송층의 계면에 발광 영역이 형성되어 있는 것이 아니고, 발광층의 중앙 부근에 발광 영역이 형성되어 있다. 따라서, 정공수송층이나 전자수송층에 발광 영역이 근접하는 것에 의한 열화의 영향을 받지 않는다. 따라서, 열화가 적고, 수명이 긴 발광소자를 얻을 수 있다. 또한 이상에 서술한 발광소자의 발광층은, 산화 반응 및 환원 반응을 반복해도 안정된 화합물로 형성되어 있기 때문에, 전자와 정공의 재결합에 의한 발광을 반복해도 열화되기 어렵다. 따라서, 보다 긴 수명의 발광소자를 얻을 수 있다.
<녹색 발광소자>
양극(101G)으로서는, 양극(101B)과 같은 구성을 사용할 수 있다. 양극(101B)과 같은 재료를 사용해서 양극(101G)을 형성해도 좋고, 다른 재료를 사용해서 양극(101G)을 형성해도 좋다. 양극(101B)과 같은 재료를 사용해서 양극(101G)을 형성했을 경우, 공정 수를 늘리지 않고 발광장치를 제조할 수 있기 때문에, 바람직하다.
ＥＬ층(103G)은, 층의 적층 구조에 관해서는 특별히 한정되지 않고, 전자수송성이 높은 물질 또는 정공수송성이 높은 물질, 전자주입성이 높은 물질, 정공주입성이 높은 물질, 바이폴라성(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질) 물질 등을 포 함한 층과, 본 실시의 형태에서 나타내는 캐리어의 이동을 제어하는 층 및 발광층을 적절히 조합하여 구성하면 된다. 예를 들면 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 적절히 조합하여 구성할 수 있다. 각 층을 구성하는 재료에 대해서 이하에 구체적으로 나타낸다.
정공주입층(111G)으로서는, 정공주입층(111B)과 같은 구성을 사용할 수 있다. 정공주입층(111B)과 같은 재료를 사용해서 정공주입층(111G)을 형성해도 좋고, 다른 재료를 사용해서 정공주입층(111G)을 형성해도 좋다. 정공주입층(111B)과 같은 재료를 사용해서 정공주입층(111G)을 형성했을 경우, 공정 수를 늘리지 않고 발광장치를 제조할 수 있으므로, 바람직하다.
정공수송층(112G)으로서는, 정공수송층(112B)과 같은 구성을 사용할 수 있다. 정공수송층(112B)과 같은 재료를 사용해서 정공수송층(112G)을 형성해도 좋고, 다른 재료를 사용해서 정공수송층(112G)을 형성해도 좋다. 정공수송층(112B)과 같은 재료를 사용해서 정공수송층(112G)을 형성했을 경우, 공정 수를 늘리지 않고 발광장치를 제조할 수 있으므로, 바람직하다.
발광층(113G)은, 발광성이 높은 물질을 포함한 층이며, 여러 가지 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 녹색계의 발광 재료로서, 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-페닐렌 디아민(약칭:2ＤＰＡＰＡ), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌 디아민(약칭:2Ｄ ＰＡＢＰｈＡ), 9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐 안트라센-2-아민(약칭:2ＹＧＡＢＰｈＡ), N,N,9-트리페닐 안트라센-9-아민(약칭:ＤＰｈＡＰｈＡ) 등을 들 수 있다.
이때, 본 실시의 형태에서는, 캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)을, 발광층(113G)과, 음극으로서 기능하는 음극(102G)의 사이에 설치하기 때문에, 발광층(113G)은, 전자수송성인 것이 바람직하다. 발광층이 전자수송성인 경우, 종래에는 발광층 내에서부터 전자가 뚫고 나가는 것을 방지하기 위해서, 전자 블록층을 발광층의 양극측에 설치하였다. 그러나 그 전자 블록 기능이 시간에 따라 열화하면, 재결합 영역이 전자 블록층 내(혹은 정공수송층 내)에까지 미쳐버려, 전류 효율의 저하(즉 휘도 열화)가 현저해진다. 한편 본 발명의 경우에는, 반대로, 발광층의 앞(음극측)에서 전자의 이동을 제어하기 때문에, 다소 전자측의 밸런스가 무너지더라도, 발광층 내에서의 재결합 비율은 변화하기 어렵고, 휘도가 저하되기 어려운 장점이 있다.
이때, 발광층(113G)으로서는, 전술한 발광성이 높은 물질을 다른 물질에 분산시킨 구성으로 해도 된다. 발광성 물질을 분산시키기 위한 재료로서는, 각종의 것을 사용할 수 있고, 발광성 물질보다도 최저공궤도준위(LUMO 준위)가 높고, 최고피점유궤도준위(HOMO 준위)가 낮은 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 본 실시의 형태에서는, 캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)을, 발광층(113G)과, 음극으로서 기능하는 음극(102G)의 사이에 설치하기 때문에, 발광층(113G)은, 전자수송성인 것이 바람직하다. 즉, 정공수송성보다도 전자수송성이 높은 것이 바람직하다. 따라서, 전술한 발광성이 높은 물질을 분산시키기 위한 재료로서는, 전자수송성 유기 화합물인 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-벤조옥사졸일)페놀라토]아연(ＩＩ)(약칭:ＺｎＰＢＯ), 비스[2-(2-벤조티아졸일)페놀라토]아연(ＩＩ)(약칭:Ｚｎ(ＢＴＺ)2) 등의 금속착체, 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-벤즈이미다졸)(약칭:ＴＰＢＩ), 바소페난트롤린(약칭:ＢＰｈｅｎ), 바소큐프로인(약칭:ＢＣＰ) 등의 복소환 화합물이나, 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-디페닐페닐)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 수 있다.
또한 발광성 물질을 분산시키기 위한 재료는 복수 종 사용할 수 있다. 예를 들면 결정화를 억제하기 위해서 루브렌 등의 결정화를 억제하는 물질을 더 첨가해도 좋다. 또한 발광성 물질로의 에너지 이동을 보다 효율적으로 행하기 위해 ＮＰＢ, 혹은 Ａｌｑ 등을 더 첨가해도 좋다.
발광성이 높은 물질을 다른 물질에 분산시킨 구성으로 함으로써, 발광층(113G)의 결정화를 억제할 수 있다. 또한 발광성이 높은 물질의 농도가 높은 것에 의한 농도 소광을 억제할 수 있다.
또한 발광층(113G)으로서 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 녹색계의 발광 재료로서, 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-에틸헥실록시)-1,4-페닐렌)] 등을 들 수 있다.
캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)은, 2종류 이상의 물질을 포함한다. 본 실시의 형태에서는, 제3 유기 화합물과 제4 유기 화합물을 포함한 것으로 해서 설명한다. 캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)에 있어서, 제3 유기 화합물은, 제4 유기 화합물보다도 많이 포함되어 있다.
캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)을, 발광층(113G)보다도 음극으로서 기능하는 음극(102G)측에 설치할 경우, 제3 유기 화합물은, 전자수송성을 가지는 유기 화합물인 것이 바람직하다. 즉, 제3 유기 화합물은, 정공수송성보다도 전자수송성 이 높은 물질인 것이 바람직하다. 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 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 그 중에서도 전자에 대하여 안정한 금속착체인 것이 바람직하다. 또한 제4 유기 화합물의 LUMO 준위는, 제3 유기 화합물의 LUMO 준위보다 0.3eV 이상 낮은 것이 바람직하다. 따라서, 사용하는 제4 유기 화합물의 종류에 따라, 그러한 조건을 만족시키도록 적절히 제3 유기 화합물을 선택하면 된다. 예를 들면 제4 유기 화합물로서 ＤＰＱｄ나 쿠마린 6을 사용할 경우, 제3 유기 화합물로서 Ａｌｑ를 사용함으로써, 상기 조건을 만족하게 된다.
또한 제4 유기 화합물은, 전자를 트랩하는 기능을 가지는 유기 화합물인 것이 바람직하다. 즉, 제4 유기 화합물은, 제3 유기 화합물의 최저공궤도준위(LUMO 준위)보다 0.3eV 이상 낮은 최저공궤도준위(LUMO 준위)를 가지는 유기 화합물인 것이 바람직하다. 제4 유기 화합물이 포함되는 것에 의해, 층 전체로서는, 제3 유기 화합물만으로 이루어지는 층보다도 전자수송 속도가 작아진다. 즉, 제4 유기 화합물을 첨가함으로써, 캐리어의 이동을 제어할 수 있게 된다. 또한 제4 유기 화합물 의 농도를 제어함으로써, 캐리어의 이동 속도를 제어할 수 있게 된다.
또한 발광소자의 색순도를 유지하기 위해서, 발광층(113G)의 발광색과 제4 유기 화합물의 발광색은 같은 계열색의 발광색인 것이 바람직하다. 즉, 발광성이 높은 물질의 발광 스펙트럼의 피크치와 제4 유기 화합물의 발광 스펙트럼의 피크치와의 차이는, 30nm 이내인 것이 바람직하다. 30nm 이내인 것에 의해, 발광성이 높은 물질의 발광색과 제4 유기 화합물의 발광색은, 같은 계열색의 발광색이 된다. 따라서, 전압 등의 변화에 의해, 제4 유기 화합물이 발광했을 경우에도, 발광색의 변화를 억제할 수 있다. 다만, 반드시 제4 유기 화합물이 발광할 필요는 없다. 예를 들면 발광성이 높은 물질이 발광 효율이 높은 경우에는, 실질적으로 발광성이 높은 물질의 발광만이 얻어지도록, 캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)에 있어서의 제4 유기 화합물의 농도를 조절하는(제4 유기 화합물의 발광이 억제되도록, 그 농도를 약간 낮추는) 것이 바람직하다. 이 경우, 발광성이 높은 물질의 발광색과 제4 유기 화합물의 발광색은 같은 계통의 발광색이기(즉, 같은 정도의 에너지갭을 가지기) 때문에, 발광성이 높은 물질에서 제4 유기 화합물로의 에너지 이동은 발생하기 어려워, 높은 발광 효율이 얻어진다.
예를 들면, 발광층(113G)에 포함되는 유기 화합물이 2ＰＣＡＰＡ, 2ＰＣＡＢＰｈＡ, 2ＤＰＡＰＡ, 2ＤＰＡＢＰｈＡ, 2ＹＧＡＢＰｈＡ, ＤＰｈＡＰｈＡ와 같은 녹색계의 발광색을 나타내는 유기 화합물인 경우, 제4 유기 화합물은 N,N'-디메틸 퀴나크리돈(약칭:ＤＭＱｄ), N,N'-디페닐 퀴나크리돈(약칭:ＤＰＱｄ), 9,18-디히드로 벤조[h]벤조[7,8]퀴노[2,3-b]아크리딘-7,16-디온(약칭:ＤＭＮＱｄ-1), 9,18-디 메틸-9,18-디히드로 벤조[h]벤조[7,8]퀴노[2,3-b]아크리딘-7,16-디온(약칭:ＤＭＮＱｄ-2), 쿠마린 30, 쿠마린 6, 쿠마린 545T, 쿠마린 153 등의 청록색∼황녹색의 발광을 나타내는 물질인 것이 바람직하다. 이때, 전술한 화합물은 발광소자에 사용되는 화합물 중에서도 LUMO 준위가 낮은 화합물이며, 후술하는 제3 유기 화합물에 첨가함으로써 뛰어난 전자 트랩성을 나타낸다.
이때, 제4 유기 화합물로서는, 상기 열거한 물질 중에서도, ＤＭＱｄ, ＤＰＱｄ, ＤＭＮＱｄ-1, ＤＭＮＱｄ2와 같은 퀴나크리돈 유도체가 화학적으로 안정적이기 때문에 바람직하다. 즉, 퀴나크리돈 유도체를 적용함으로써, 특히 발광소자를 장수명화할 수 있다. 또한 퀴나크리돈 유도체는 녹색계의 발광을 나타내기 때문에, 전술한 발광소자의 소자구조는, 녹색계의 발광소자에 대하여 특히 효과적이다. 녹색은 풀 컬러 디스플레이를 제조할 때에는 가장 휘도가 필요한 색이기 때문에, 열화가 다른 색에 비해서 커져버릴 경우가 있지만, 본 발명을 적용함으로써 그것을 개선할 수 있다.
또한 제4 유기 화합물로서는, 쿠마린 102, 쿠마린 6H, 쿠마린 480D, 쿠마린 30, 쿠마린 6, 쿠마린 545T, 쿠마린 153 등의 쿠마린 유도체인 것이 바람직하다. 쿠마린 유도체는, 전자 트랩성이 약하기 때문에, 제3 유기 화합물에 첨가하는 농도가 비교적 높아도 된다. 즉, 농도의 조절이 쉬워, 원하는 성질을 가지는 캐리어의 이동을 제어하는 층을 얻을 수 있다. 또한 쿠마린 유도체는 발광 효율이 높기 때문에, 제4 유기 화합물이 발광했을 경우, 발광소자 전체의 효율의 저하를 억제할 수 있다.
또한 발광소자의 색순도를 유지하기 위해서, 캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)에 포함되는 제4 유기 화합물의 에너지갭이, 발광층(113G)에 포함되는 발광성이 높은 물질의 에너지갭보다도 큰 구성으로 하는 것도 가능하다. 제4 유기 화합물의 에너지갭이, 발광층(113G)에 포함되는 발광성이 높은 물질의 에너지갭보다도 큰 것에 의해, 제4 유기 화합물의 발광색이 혼색 되지 않고, 발광성이 높은 물질로부터의 발광을 얻을 수 있기 때문에, 색순도가 좋은 발광소자가 얻어진다.
이 경우, 제4 유기 화합물의 에너지갭으로서는, 가시광보다도 큰 에너지갭인 것이 바람직하다. 따라서, 제4 유기 화합물의 에너지갭은, 3.0eV 이상인 것이 바람직하다. 특히, 녹색보다도 큰 에너지갭인 것이 바람직하다. 또한 제4 유기 화합물의 발광이 자외∼자색의 영역이면, 제4 유기 화합물이 여기되었을 경우에도 발광층(113G)에 포함되는 발광성이 높은 물질로 에너지 이동이 가능하기 때문에, 색순도가 좋은 발광소자가 얻어진다. 따라서, 제4 유기 화합물의 발광 피크 파장이 350nm 이상 450nm 이하인 것이 바람직하다.
이러한 에너지갭의 조건을 가지는 제4 유기 화합물로서는, 특히, 퀴녹살린 유도체가 바람직하다. 퀴녹살린 유도체로서는, 화학적 안정성을 고려하면 2,3-디페닐 퀴녹살린 유도체가 바람직하고, 예를 들면 2,3-디페닐 퀴녹살린(약칭:ＤＰＱ), 2,3-비스(4-플루오르페닐)퀴녹살린(약칭:ＦＤＰＱ), 2,3-비스(4-트리플루오로메틸페닐)퀴녹살린(약칭:ＣＦ3-ＤＰＱ) 등을 들 수 있다.
또한, 2,3-디페닐 퀴녹살린 유도체 중에서도, 분자량이 비교적 높고 내열성 이 높은, 2,3,2'3'-테트라페닐-6,6'-비퀴녹살린 유도체가 특히 바람직하다. 그 구체적인 예로서는, 예를 들면 2,3,2'3'-테트라페닐-6,6'-비퀴녹살린(약칭:ＤＰＱ2) 외에도, 하기 일반식 (G101)로 나타내는 퀴녹살린 유도체를 들 수 있다.
[화 5]
Figure 112008020238669-PAT00005
(식에서, R1∼R20 중, 적어도 1개는, 플루오르기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 니트로기, 아실기, 혹은 아실옥시기 중 어느 하나이며, 나머지는, 수소다.)
일반식 (G101)로 나타내는 퀴녹살린 유도체는, 2,3,2'3'-테트라페닐-6,6'-비퀴녹살린의 페닐기가 전자 흡인기(플루오르기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 니트로기, 아실기, 혹은 아실옥시기 등)로 치환되어 있어, 비교적 높은 전자 트랩성 및 분자량을 가지고 있다.
또한 일반식 (G101)로 나타내는 퀴녹살린 유도체 중에서도 특히, 하기 일반식 (G102)로 나타내는 퀴녹살린 유도체가 바람직하다.
[화 6]
Figure 112008020238669-PAT00006
(식에서, R21∼R24 중, 적어도 1개는, 플루오르기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 니트로기, 아실기, 혹은 아실옥시기 중 어느 하나이며, 나머지는, 수소다.)
또한, 상기 일반식 (G102)에 있어서, R21∼R24가 모두 치환되어 있을 경우가, 전자 트랩성이 높아 바람직하다. 즉, R21∼R24가 플루오르기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 니트로기, 아실기, 혹은 아실옥시기 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 또한, 합성상 바람직하게는, R21∼R24가 플루오르기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 니트로기, 아실기, 혹은 아실옥시기 중 어느 하나로서, Ｒ21∼R24가 동일한 치환기인 경우다.
이때, 아실기로서는, 아세틸기 등의 탄소수가 1∼4의 아실기가 바람직하다. 다만, 습식법으로 제조하는 발광소자에 적용하는 경우에는, 이것만은 아니다. 또한 아실옥시기로서는, 아세톡시기 등의 탄소수가 1∼4의 아세톡시기가 바람직하다. 다만, 습식법으로 제조하는 발광소자에 적용하는 경우에는, 이것만은 아니다.
상기 일반식 (G101)이나 일반식 (G102)로 나타내는 퀴녹살린 유도체의 구체적인 구조로서는, 하기 구조식 (101)∼(211) 등을 들 수 있다. 다만, 본 발명에서 사용하는 퀴녹살린 유도체는 이것에 한정되지 않는다.
[화 7]
Figure 112008020238669-PAT00007
[화 8]
Figure 112008020238669-PAT00008
[화 9]
Figure 112008020238669-PAT00009
[화 10]
Figure 112008020238669-PAT00010
[화 11]
Figure 112008020238669-PAT00011
[화 12]
Figure 112008020238669-PAT00012
[화 13]
Figure 112008020238669-PAT00013
[화 14]
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[화 15]
Figure 112008020238669-PAT00015
[화 16]
Figure 112008020238669-PAT00016
[화 17]
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[화 18]
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[화 19]
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[화 20]
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[화 21]
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[화 22]
Figure 112008020238669-PAT00022
[화 23]
Figure 112008020238669-PAT00023
또한 전술한 것처럼, 제4 유기 화합물의 LUMO 준위는, 제5 유기 화합물의 LUMO 준위보다 0.3eV 이상 낮은 것이 바람직하다. 따라서, 사용하는 제4 유기 화합물의 종류에 따라, 그러한 조건을 만족시키도록 적절히 제5 유기 화합물을 선택하면 좋다. 예를 들면, 제4 유기 화합물로서 상기 구조식 (101)으로 나타내는 2,3,2'3'-테트라키스(4-플루오르페닐)-6,6'-비퀴녹살린(약칭:ＦＤＰＱ2)이나 2,3-비스(4-플루오르페닐)퀴녹살린(약칭:ＦＤＰＱ)을 사용할 경우, 제3 유기 화합물로서 Ａｌｑ를 사용함으로써 상기의 조건을 만족하게 된다.
도 3은, 도 1에 나타낸 녹색 발광소자의 밴드 도의 일례다. 도 3에 있어서, 양극(101G)으로부터 주입된 정공은, 정공주입층(111G), 정공수송층(112G)을 통해, 발광층(113G)에 주입된다. 한편, 음극(102G)으로부터 주입된 전자는, 전자주입층(115G), 전자수송층(114G)을 통해, 캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)에 주입된다. 캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)에 주입된 전자는, 전자 트랩성을 가지는 제4 유기 화합물에 의해, 전자의 이동이 느려진다. 느려진 전자는, 발광층(113G)에 주입되고, 정공과 재결합하여, 발광한다.
예를 들면, 발광층(113G)이 전자수송성을 가질 경우, 정공수송층(112G)에서 발광층(113G)으로 주입된 정공은 이동이 느려진다. 또한 캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)에서 발광층(113G)으로 주입된 전자는, 캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)에서 이동이 느려졌기 때문에, 발광층(113G)에서도 이동이 느리다. 따라서, 이동이 느린 정공과 이동이 느린 전자가 발광층(113G)에서 재결합하기 때문에, 재결합 확률이 높아져, 발광 효율이 향상된다.
만약, 캐리어의 이동을 제어하는 층(116)을 설치하지 않은 종래의 발광소자라면, 전자의 이동이 느려지지 않은 상태로 발광층(113G)에 주입되어, 정공수송층(112G)의 계면 부근까지 도달한다. 그 때문에 발광 영역은 정공수송층(112G)과 발광층(113G)의 계면 근방에 형성된다. 그 경우, 전자가 정공수송층(112G)에까지 도달해버려, 정공수송층(112G)을 열화시킬 우려가 있다. 또한 시간이 지남에 따라 정공수송층(112G)에까지 도달해버리는 전자의 양이 늘어나면, 시간이 지남에 따라 발광층 내에서의 재결합 확률이 저하되어 가기 때문에, 소자 수명의 저하(휘도의 시간에 따른 열화)로 이어지게 된다.
본 실시의 형태에 나타내는 녹색 발광소자에 있어서, 음극(102G)으로부터 주 입된 전자는, 전자주입층(115G), 전자수송층(114G)을 통해, 캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)에 주입된다. 여기에서, 캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)은, 전자수송성을 가지는 제3 유기 화합물에, 전자를 트랩하는 기능을 가지는 제4 유기 화합물을 첨가한 구성으로 되어 있다. 따라서, 캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)에 주입된 전자는, 그 이동이 느려지고, 발광층(113G)에의 전자주입이 제어된다. 그 결과, 종래에는 정공수송성이 높은 물질이 포함되는 정공수송층(112G)과 발광층(113G)과의 계면 근방에서 형성되었을 발광 영역이, 본 실시의 형태에서 나타내는 발광소자에서는, 발광층(113)으로부터, 발광층(113)과 캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)의 계면 부근에 걸쳐서 발광 영역(131G)이 형성되게 된다. 따라서, 전자가 정공수송층(112G)에까지 도달해버려, 정공수송성이 높은 물질이 포함되는 정공수송층(112G)을 열화시킬 가능성이 낮아진다. 또 정공에 대해서도, 캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)이 전자수송성을 가지는 제3 유기 화합물을 가지기 때문에, 정공이 전자수송층(114G)에까지 도달해서 전자수송성이 높은 물질이 포함되는 전자수송층(114G)을 열화시킬 가능성은 작다.
또한, 캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)에 있어서, 단순히 전자이동도가 느린 물질을 적용하는 것이 아니고, 전자수송성을 가지는 유기 화합물에 전자를 트랩하는 기능을 가지는 유기 화합물을 첨가하는 점이 중요하다. 즉, 단일 물질에 의해 캐리어 밸런스를 제어하는 경우에 비해, 캐리어 밸런스의 변화가 일어나기 어렵다. 예를 들면, 단일 물질로 형성된 층에서 전자의 이동을 제어하는 경우에는, 부분적으로 몰폴로지가 변화하는 것이나, 부분적으로 결정화하는 것에 의해, 층 전체 의 밸런스가 변화해버린다. 그 때문에 시간에 따른 변화에 약하다. 그러나 본 실시의 형태에서 나타낸 바와 같이, 캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)에 포함되어 있는 성분 중 적은 성분으로 전자의 이동을 제어함으로써, 몰폴로지의 변화나 결정화, 응집 등의 영향이 작아져, 시간에 따른 변화가 일어나기 어렵다. 따라서, 시간에 따른 발광 효율의 저하가 발생하기 어려운 장수명의 발광소자를 얻을 수 있다.
본 실시의 형태에 나타내는 녹색 발광소자는, 발광층과 정공수송층의 계면 또는 발광층과 전자수송층의 계면에 발광 영역이 형성되어 있지 않기 때문에, 정공수송층이나 전자수송층에 발광 영역이 근접하는 것에 의한 열화의 영향을 받지 않는다. 또한 캐리어 밸런스의 시간에 따른 변화(특히 전자주입량의 시간에 따른 변화)를 억제할 수 있다. 따라서, 열화가 적고, 수명이 긴 발광소자를 얻을 수 있다.
또한, 캐리어의 이동을 제어하는 층(116G)의 막 두께는, 5nm 이상 20nm 이하인 것이 바람직하다. 막 두께가 지나치게 두꺼우면, 캐리어의 이동 속도를 지나치게 저하하게 되어, 구동전압이 높아진다. 또한 막 두께가 지나치게 얇으면, 캐리어의 이동을 제어하는 기능이 실현되지 않는다. 따라서, 5nm 이상 20nm 이하의 막 두께인 것이 바람직하다.
전자수송층(114G)으로서는, 전자수송층(114B)과 같은 구성을 사용할 수 있다. 전자수송층(114B)과 같은 재료를 사용해서 전자수송층(114G)을 형성해도 좋고, 다른 재료를 사용해서 전자수송층(114G)을 형성해도 좋다. 전자수송층(114B)과 같은 재료를 사용해서 전자수송층(114G)을 형성한 경우, 공정 수를 늘리지 않고 발광장치를 제조할 수 있으므로, 바람직하다.
전자주입층(115G)으로서는, 전자주입층(115B)과 같은 구성을 사용할 수 있다. 전자주입층(115B)과 같은 재료를 사용해서 전자주입층(115G)을 형성해도 좋고, 다른 재료를 사용해서 전자주입층(115G)을 형성해도 좋다. 전자주입층(115B)과 같은 재료를 사용해서 전자주입층(115G)을 형성한 경우, 공정 수를 늘리지 않고 발광장치를 제조할 수 있으므로, 바람직하다.
음극(102G)으로서는, 음극(102B)과 같은 구성을 사용할 수 있다. 음극(102B)과 같은 재료를 사용해서 음극(102G)을 형성해도 좋고, 다른 재료를 사용해서 음극(102G)을 형성해도 좋다. 음극(102B)과 같은 재료를 사용해서 음극(102G)을 형성했을 경우, 공정 수를 늘리지 않고 발광장치를 제조할 수 있으므로, 바람직하다.
이상에 서술한 것과 같은 발광소자는, 캐리어의 이동을 제어하는 층을 가진다. 캐리어의 이동을 제어하는 층은, 2종류 이상의 물질을 포함하기 때문에, 물질의 조합이나 혼합비, 막 두께 등을 제어함으로써, 캐리어 밸런스를 정밀하게 제어할 수 있다.
또한 물질의 조합이나 혼합비, 막 두께 등의 제어로 캐리어 밸런스를 제어할 수 있기 때문에, 종래보다 용이하게 캐리어 밸런스의 제어가 가능해 진다. 즉, 사용하는 재료 자체의 물성을 변화시키지 않아도, 혼합비나 막 두께 등에 따라, 캐리어의 이동을 제어할 수 있다.
이에 따라 과잉의 전자가 주입되는 것이나, 발광층을 뚫고 나가서 정공수송층이나 정공주입층에 전자가 도달하는 것을 억제하여, 시간에 따른 발광 효율의 저하를 억제할 수 있다. 즉, 장수명의 발광소자를 얻을 수 있다.
또한 캐리어의 이동을 제어하는 층에 포함되는 2종류 이상의 물질 중, 제3 유기 화합물보다도 적게 포함되어 있는 제4 유기 화합물을 사용해서 전자의 이동을 제어하고 있다. 따라서, 캐리어의 이동을 제어하는 층에 포함되어 있는 성분 중 적은 성분으로 전자의 이동을 제어할 수 있기 때문에, 시간에 따른 변화에 강하여, 발광소자의 장기 수명화를 실현할 수 있다. 즉, 단일 물질에 의해 캐리어 밸런스를 제어하는 경우에 비해, 캐리어 밸런스의 변화가 일어나기 어렵다. 예를 들면 단일 물질로 형성된 층에서 전자의 이동을 제어할 경우에는, 부분적으로 몰폴로지가 변화되는 것이나, 부분적으로 결정화되는 것에 의해, 층 전체의 밸런스가 변화되어버린다. 그 때문에 시간에 따른 변화에 약하다. 그러나, 본 실시의 형태에 나타낸 바와 같이 캐리어의 이동을 제어하는 층에 포함되어 있는 성분 중 적은 성분으로 전자의 이동을 제어함으로써, 몰폴로지의 변화나 결정화, 응집 등의 영향이 작아져, 시간에 따른 변화가 일어나기 어렵다. 따라서, 시간에 따른 발광 효율의 저하가 발생하기 어려운 장수명의 발광소자를 얻을 수 있다.
<적색 발광소자>
양극(101R)으로서는, 양극(101B)과 같은 구성을 사용할 수 있다. 양극(101B)과 같은 재료를 사용해서 양극(101R)을 형성해도 좋고, 다른 재료를 사용해서 양극(101R)을 형성해도 좋다. 양극(101B)과 같은 재료를 사용해서 양극(101R)을 형성한 경우, 공정 수를 늘리지 않고 발광장치를 제조할 수 있으므로, 바람직하다.
ＥＬ층(103R)은, 층의 적층 구조에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 전자수송성이 높은 물질 또는 정공수송성이 높은 물질, 전자주입성이 높은 물질, 정공주 입성이 높은 물질, 바이폴라성(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질) 물질 등을 포함한 층과, 본 실시의 형태에서 나타내는 발광층을 적절히 조합하여 구성하면 좋다. 예를 들면 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 적절히 조합하여 구성할 수 있다. 각 층을 구성하는 재료에 대해서 이하에 구체적으로 나타낸다.
발광층(113R)은, 발광성이 높은 물질과, 제5 유기 화합물과, 제6 유기 화합물을 포함한다.
발광층(113R)에 있어서, 제5 유기 화합물은, 정공수송성을 가지는 화합물이다. 구체적으로는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ), 4,4'-비스[N-(9-페난트릴)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＰＰＢ), 4,4'-비스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＴＰＤ), 4,4'-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＤＦＬＤＰＢｉ), 4,4',4"-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭:ＴＤＡＴＡ), 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭:m-ＭＴＤＡＴＡ), 4,4',4"-트리(N-카르바졸일)트리페닐아민(약칭:ＴＣＴＡ), 1,1-비스[4-(디페닐아미노)페닐]시클로헥산(약칭:ＴＰＡＣ), 9,9-비스[4-(디페닐아미노)페닐]플루오렌(약칭:ＴＰＡＦ), 4-(9-카르바졸일)-4'-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)트리페닐아민(약칭:ＹＧＡＯ11), N-[4-(9-카르바졸일)페닐]-N-페닐-9,9-디메틸플루오렌-2-아민(약칭:ＹＧＡＦ) 등의 방향족 아민 화합물이나, 4,4'-디(N-카르바졸일)비페닐(약칭:ＣＢＰ), 1,3-비스(N-카르바졸일)벤젠(약칭:ｍＣＰ), 1,3,5-트리스(N-카르바졸일)벤젠(약칭:ＴＣｚＢ) 등의 카르바졸 유도 체를 사용할 수 있다. 방향족 아민 화합물로서는, 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭:ＰＶＴＰＡ) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 또한 카르바졸 유도체로서는, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭:ＰＶＫ) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 이때, 전술한 제5 유기 화합물의 삼중항 여기 에너지는, 발광층(113R)에 포함되는 발광성이 높은 물질의 삼중항 여기 에너지보다도 큰 것이 바람직하다.
한편, 제6 유기 화합물은, 전자수송성을 가지는 화합물이다. 구체적으로는, 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)페닐]카르바졸(약칭:ＣＯ11), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭:ＯＸＤ-7), 2-(4-비페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭:ＰＢＤ), 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭:ＴＰＢＩ), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-페닐-5-(4-비페닐일)-1,2,4-트리아졸(약칭:ＴＡＺ), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페닐일)-1,2,4-트리아졸(약칭:p-ＥｔＴＡＺ), 9,9',9"-[1,3,5-트리아진-2,4,6-트리일]트리카르바졸(약칭:ＴＣｚＴＲＺ), 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(6,7-디메틸-3-페닐퀴녹살린)(약칭:ＴｒｉＭｅＱｎ), 9,9'-(퀴녹살린-2,3-디일디-4,1-페닐렌)디(9H-카르바졸)(약칭:ＣｚＱｎ), 3,3',6,6'-테트라페닐-9,9'-(퀴녹살린-2,3-디일디-4,1-페닐렌)디(9H-카르바졸)(약칭:ＤＣｚＰＱ), 바소페난트롤린(약칭:ＢＰｈｅｎ), 바소큐프로인(약칭:ＢＣＰ) 등의 복소 방향족 화합물이나, 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(ＩＩＩ)(약칭:ＢＡｌｑ), 트리스[2-(2-히드록시페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸라토]알루미늄(ＩＩＩ)(약칭:Ａ ｌ(ＯＸＤ)3), 트리스(2-히드록시페닐-1-페닐-1H-벤즈이미다졸라토)알루미늄(ＩＩＩ)(약칭:Ａｌ(ＢＩＺ)3), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(ＩＩ)(약칭:Ｚｎ(ＢＴＺ)2), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤즈옥사졸라토]아연(ＩＩ)(약칭:Ｚｎ(ＰＢＯ)2) 등의 금속착체를 사용할 수 있다. 복소 방향족 화합물로서는, 폴리(2,5-피리딘-디일)(약칭:ＰＰｙ)과 같은 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 또한 금속착체로서는, 하기 참고 문헌에 개시되어 있는 바와 같은 금속착체 고분자 화합물을 사용할 수도 있다(참고 문헌； X.T. Ｔａｏ, 외 5명, 어플라이드 피직스 레터즈, Ｖｏｌ．70(12), 1503-1505(1997)). 이때, 전술한 제6 유기 화합물의 삼중항 여기 에너지는, 피라진계 유기 금속착체의 삼중항 여기 에너지보다도 큰 것이 바람직하다.
발광층(113R)에 포함되는 발광성이 높은 물질로서는, 인광을 발광하는 물질을 사용할 수 있다. 예를 들면, 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디나토-N,C3']이리듐(아세틸아세토나토)(약칭:Ｉｒ(ｂｔｐ)2(ａｃａｃ)), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(ＩＩＩ)아세틸아세토나토(약칭:Ｉｒ(ｐｉｑ)2(ａｃａｃ)), 트리스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(ＩＩＩ)(약칭:Ｉｒ(ｐｉｑ)3) 등을 들 수 있다. 특히, 배위자가 피라진 골격을 가지고, 중심금속이 제9족 또는 제10족인 유기 금속착체(이하, 「피라진계 유기 금속착체」라고 한다)가, 지금까지 보고되어 온 인광성의 유기 금속착체에 비해, 상당히 고효율로 인광을 발한다는 점에서 바람직하다.
도 4는, 도 1에 나타낸 적색 발광소자의 밴드 도의 일례다. 도 4에 있어서의 발광층(113R)은, 정공수송성의 제5 유기 화합물과, 전자수송성의 제6 유기 화합물과, 피라진계 유기 금속착체를 포함하고 있다. 상기 피라진계 유기 금속착체의 LUMO 준위(232)는, 제5 유기 화합물의 LUMO 준위(212) 및 제6 유기 화합물의 LUMO 준위(222)보다도 낮기 때문에, 전자는 피라진계 유기 금속착체의 LUMO 준위(232)로 트랩 된다. 다만, 제6 유기 화합물은 전자수송성이기 때문에, 전자는 피라진계 유기 금속착체의 LUMO 준위(232)로 트랩 되면서도, 조금씩 정공수송층(112R) 측으로 이동할 수 있다. 한편, 제5 유기 화합물이 정공수송성이며, 또 정공을 받아들이기 쉬운 성질도 있기 때문에, 정공은 우선 제5 유기 화합물의 HOMO 준위(211)로 주입된다. 제6 유기 화합물의 HOMO 준위(221)로는 주입되기 어렵다. 이때, 제5 유기 화합물의 양을 조절함으로써, 주입된 정공의 이동 속도를 조절할 수 있기 때문에, 전자수송층(114R) 측으로부터 오는 전자의 이동 속도와 맞출 수 있다. 즉, 발광층(113R) 내에서, 정공과 전자의 밸런스를 잘 취할 수 있는 것이다. 그리고, 정공은 피라진계 유기 금속착체의 HOMO 준위(231)로 주입되고, 트랩 되어 있는 전자와 재결합해서 발광을 얻을 수 있다. 이러한 구성의 발광소자에 있어서, 발광층(113R)에 포함되는 제5 유기 화합물, 제6 유기 화합물, 피라진계 유기 금속착체의 양을 조정함으로써, 발광 영역(131R)의 위치를 조정할 수 있다.
이상에 서술한 바와 같은 제5 유기 화합물, 제6 유기 화합물, 및 피라진계 유기 금속착체를 적절히 조합함으로써, 발광층은 구성된다. 이때, 피라진계 유기 금속착체의 구체적인 예에 대해서는, 실시의 형태 2에 상세히 설명한다. 다만, 발광층은 다른 물질을 더 함유해도 된다.
여기에서, 상기 발광층에 있어서, 적어도 제5 유기 화합물과 제6 유기 화합물 중 어느 한쪽이 호스트 재료가 되고, 피라진계 유기 금속착체가 게스트 재료가 되는 구성이 바람직하다. 이는 피라진계 유기 금속착체의 농도 소광을 방지하기 위해서다. 또한 발광층에 있어서의 캐리어 밸런스를, 제5 유기 화합물과 제6 유기 화합물로 조절하기 위해서다.
따라서, 본 실시의 형태의 발광소자에 있어서는, 제5 유기 화합물 및/또는 제6 유기 화합물의 양은, 피라진계 유기 금속착체보다도 많은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 체적분률 또는 질량분률이 많은 것이 바람직하다. 또한 농도 소광방지의 관점에서는, 피라진계 유기 금속착체의 발광층에 있어서의 비율이, 1질량％ 이상 10질량％ 이하인 것이 바람직하다.
또한 발광층에 있어서, 제5 유기 화합물과 제6 유기 화합물의 질량비는, 제5 유기 화합물:제6 유기 화합물=1:20∼20:1의 범위가 바람직하다. 즉, 제5 유기 화합물에 대한 제6 유기 화합물의 질량비가, 1/20 이상 20 이하로 되는 것이 바람직하다. 이 범위 밖인 경우, 제5 유기 화합물과 피라진계 유기 금속착체만이 포함되어 있는 상태, 또는, 제6 유기 화합물과 피라진계 유기 금속착체만이 포함되어 있는 상태와 실질적으로 같아질 가능성이 있기 때문이다.
또한 본 발명자들은 발광층에 있어서, 정공수송성의 제5 유기 화합물과 비교 하여, 전자수송성의 제6 유기 화합물이 같은 양 존재하거나, 많은 구성이, 특히 효과적이라는 것을 알아냈다. 이는 일반적인 유기 화합물에 있어서, 정공이동도가 전자이동도보다도 높은 것에 기인한다고 여겨진다. 따라서 본 발명에서는, 제5 유기 화합물에 대한 제6 유기 화합물의 질량비가, 1 이상 20 이하인 것이 더욱 바람직하다. 특히 수명에 대한 효과가 현저한 것은, 5 이상 20 이하다.
이때, 본 발명에서 사용하는 피라진계 유기 금속착체의 전자 트랩성은, 구체적으로는, 제5 유기 화합물의 LUMO 준위 및 제6 유기 화합물의 LUMO 준위와 비교하여, 0.2eV 이상 깊은 경우가 많다. 그리고, 그러한 경우에 수명 개선 효과 및 효율 개선 효과가 현저하기 때문에, 제5 유기 화합물의 LUMO 준위 및 제6 유기 화합물의 LUMO 준위에 비해, 피라진계 유기 금속착체의 LUMO 준위가 0.2eV 이상 깊은 것도 특징이다.
다음에 발광층(113R) 이외의 층에 관하여 설명한다. 정공수송층(112R) 및 정공주입층(111R)은, 반드시 필요한 것은 아니고, 적절히 설치하면 된다. 이들 층을 구성하는 구체적인 재료로서는, 정공수송성 화합물이 바람직하고, 전술한 ＮＰＢ, ＰＰＢ, ＴＰＤ, ＤＦＬＤＰＢｉ, ＴＤＡＴＡ, m-ＭＴＤＡＴＡ, ＴＣＴＡ, ＴＰＡＣ, ＴＰＡＦ, ＹＧＡＯ11, ＹＧＡＦ, ＣＢＰ, ｍＣＰ, ＴＣｚＢ, ＰＶＴＰＡ, ＰＶＫ 등을 사용할 수 있다. 또한 9,10-비스[4-(디페닐아미노)페닐]안트라센(약칭:ＴＰＡ2Ａ), 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭:t-ＢｕＤＮＡ)과 같이, 삼중항 여기 에너지가 낮은 안트라센 유도체도 사용할 수 있다.
이 특징은, 아래와 같이 설명할 수 있다. 발광층(113R)은, 상기한 바와 같이 캐리어 밸런스가 좋기 때문에, 발광 영역이 발광층(113R)과 정공수송층(112R)의 계면에 치우치지 않는다. 따라서, 정공수송층(112R)에, 피라진계 유기 금속착체(223)보다도 삼중항 여기 에너지가 낮은 물질을 적용하더라도, 그것이 피라진계 유기 금속착체(223)에 대한 소광제(quencher)가 되기 어렵기 때문이다.
요컨대, 삼중항 여기 에너지를 고려할 필요가 없기 때문에, 사용하는 재료의 선택 사항이 넓혀진다. 따라서, 정공수송층(112R)으로서는, 정공수송층(112B)과 같은 구성을 사용할 수 있다. 정공수송층(112B)과 같은 재료를 사용해서 정공수송층(112R)을 형성해도 좋고, 다른 재료를 사용해서 정공수송층(112R)을 형성해도 좋지만, 정공수송층(112B)과 같은 재료를 사용해서 정공수송층(112R)을 형성한 경우, 공정 수를 늘리지 않고 발광장치를 제조할 수 있으므로, 바람직하다.
마찬가지로, 정공주입층(111R)으로서는, 정공주입층(111B)과 같은 구성을 사용할 수 있다. 정공주입층(111B)과 같은 재료를 사용해서 정공주입층(111R)을 형성해도 좋고, 다른 재료를 사용해서 정공주입층(111R)을 형성해도 좋지만, 정공주입층(111B)과 같은 재료를 사용해서 정공주입층(111R)을 형성한 경우, 공정 수를 늘리지 않고 발광장치를 제조할 수 있으므로, 바람직하다.
전자수송층(114R) 및 전자주입층(115R)은, 반드시 필요한 것은 아니고, 적절히 설치하면 된다. 이들 층을 구성하는 구체적인 재료로서는, 전자수송성 화합물이 바람직하고, 전술한 ＣＯ11, ＯＸＤ-7, ＰＢＤ, ＴＰＢＩ, ＴＡＺ, p-ＥｔＴＡＺ, ＴＣｚＴＲＺ, ＴｒｉＭｅＱｎ, ＣｚＱｎ, ＤＣｚＰＱ, ＢＰｈｅｎ, ＢＣＰ, ＢＡ ｌｑ, Ａｌ(ＯＸＤ)3, Ａｌ(ＢＩＺ)3, Ｚｎ(ＢＴＺ)2, Ｚｎ(ＰＢＯ)2, ＰＰｙ 등을 사용할 수 있다. 또한 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)과 같이, 삼중항 여기 에너지가 낮은 물질도 사용할 수 있다(예를 들면 Ａｌｑ의 인광 스펙트럼은, 심적색의 650∼700nm 정도라는 것이 보고되어 있다).
이 특징은, 아래와 같이 설명할 수 있다. 발광층(113R)은, 상기한 바와 같이 캐리어 밸런스가 좋기 때문에, 발광 영역이 발광층(113R)와 전자수송층(114R)의 계면에 치우치지 않는다. 따라서, 전자수송층(114R)에, 피라진계 유기 금속착체(223)보다도 삼중항 여기 에너지가 낮은 물질을 적용하더라도, 그것이 피라진계 유기 금속착체(223)에 대한 소광제(quencher)가 되기 어렵기 때문이다.
요컨대, 삼중항 여기 에너지를 고려할 필요가 없기 때문에, 사용하는 재료의 선택 사항이 넓혀진다. 따라서, 전자수송층(114R)으로서는, 전자수송층(114B)과 같은 구성을 사용할 수 있다. 전자수송층(114B)과 같은 재료를 사용해서 전자수송층(114R)을 형성해도 좋고, 다른 재료를 사용해서 전자수송층(114R)을 형성해도 좋지만, 전자수송층(114B)과 같은 재료를 사용해서 전자수송층(114R)을 형성한 경우, 공정 수를 늘리지 않고 발광장치를 제조할 수 있으므로, 바람직하다.
마찬가지로, 전자주입층(115R)으로서는, 전자주입층(115B)과 같은 구성을 사용할 수 있다. 전자주입층(115B)과 같은 재료를 사용해서 전자주입층(115R)을 형성 해도 좋고, 다른 재료를 사용해서 전자주입층(115R)을 형성해도 좋지만, 전자주입층(115B)과 같은 재료를 사용해서 전자주입층(115R)을 형성한 경우, 공정 수를 늘리지 않고 발광장치를 제조할 수 있으므로, 바람직하다.
음극(102R)으로서는, 음극(102B)과 같은 구성을 사용할 수 있다. 음극(102B)과 같은 재료를 사용해서 음극(102R)을 형성해도 좋고, 다른 재료를 사용해서 음극(102R)을 형성해도 좋다. 음극(102B)과 같은 재료를 사용해서 음극(102R)을 형성했을 경우, 공정 수를 늘리지 않고 발광장치를 제조할 수 있으므로, 바람직하다.
이렇게, 청색 발광소자, 녹색 발광소자, 적색 발광소자를 각각 최적의 구성으로 함으로써 특성이 우수한 본 발명의 발광장치를 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 발광장치에 있어서, 각 발광소자의 발광층 이외의 층을 공통으로 제조할 수 있다. 즉, 발광층 이외의 층의 구성을 동일 구성으로 할 수 있다. 도 12에는, 발광층 이외의 층을 공통으로 제조한 발광장치의 일례를 게시한다. 우선, 각 발광소자에 공통으로, 기판(1100) 위에, 양극(1101), 정공주입층(1111), 정공수송층(1112)을 형성한다. 그 후에 발광색마다, 발광층(1113B), 발광층(1113G) 및 캐리어의 이동을 제어하는 층(1116G), 발광층(1113R)을 형성한다. 그리고, 다시, 각 발광소자에 공통으로, 전자수송층(1114), 전자주입층(1115), 음극(1102)을 형성한다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 발광층 이외의 층의 구성을 동일 구성으로 함으로써, 발광장치의 제조 공정의 간략화가 가능해 진다.
또한 본 발명의 발광장치에 있어서, 발광층에 있어서의 발광 영역이 각 발광소자에 따라 다르다. 구체적으로는, 청색 발광소자, 녹색 발광소자, 적색 발광소자 의 순으로, 양극으로서 기능하는 전극에 가까워지도록 할 수 있다. 상기한 바와 같이, 청색 발광소자에서는, 제1 발광층(1121B)과 제2 발광층(1122B)의 계면 부근이 발광 영역(1131B)이 된다. 또한 녹색 발광소자에서는, 발광층(1113G)으로부터, 발광층(1113G)과 캐리어의 이동을 제어하는 층(1116G)의 계면 부근에 걸쳐서 발광 영역(1131G)이 형성되게 된다. 또한 적색 발광소자에서는, 발광층(1113R)에 포함되는 제5 유기 화합물, 제6 유기 화합물, 피라진계 유기 금속착체의 양을 조정함으로써, 발광 영역(1131R)의 위치를 조정할 수 있다. 따라서, 음극을 반사 전극으로 했을 경우, 발광 파장이 짧은 청색 발광소자의 발광 영역이 음극측이 되고, 발광 파장이 길어짐에 따라, 녹색 발광소자, 적색 발광소자의 순으로 음극으로부터 멀어지도록 설계할 수 있다. 즉, 발광소자의 광학 설계에 알맞은 구성으로 되어 있다. 따라서, 반사 전극까지의 거리를 발광 파장에 최적인 광학거리로 할 수 있게 되고, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 ＥＬ층의 형성 방법으로서는, 건식법, 습식법을 불문하고, 여러 가지 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면 진공증착법, 잉크젯법 또는 스핀 코트법 등을 사용해도 상관없다. 또 각 전극 또는 각 층마다 다른 성막 방법을 사용해서 형성해도 상관없다.
예를 들면 전술한 재료 중, 고분자 화합물을 사용해서 습식법으로 ＥＬ층을 형성해도 좋다. 또는, 저분자의 유기 화합물을 사용해서 습식법으로 형성할 수도 있다. 또한 저분자의 유기 화합물을 사용해서 진공증착법 등의 건식법을 사용해서 ＥＬ층을 형성해도 좋다.
또한 전극에 대해서도, 졸-겔법을 사용해서 습식법으로 형성해도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 사용해서 습식법으로 형성해도 좋다. 또한 스퍼터링법이나 진공증착법 등의 건식법을 사용해서 형성해도 좋다.
본 실시의 형태에 나타낸 발광소자를 표시장치에 적용하여, 발광층을 나누어 도포하는 경우에는, 발광층은 습식법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 발광층을 잉크젯법을 사용해서 형성함으로써, 대형기판이어도 발광층을 쉽게 나누어서 도포할 수 있다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 실시의 형태에서 나타낸 발광소자는, 양극(101)과 음극(102)의 사이에 전압을 가함으로써 전류가 흐른다. 그리고, 발광성이 높은 물질을 포함한 층인 발광층(113)에서 정공과 전자가 재결합하여, 발광하는 것이다. 즉 발광층(113)에 발광 영역이 형성되도록 하는 구성으로 되어 있다.
발광은 양극(101) 또는 음극(102) 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 통해 외부로 추출된다. 따라서, 양극(101) 또는 음극(102) 중 어느 한쪽 또는 양쪽은, 투광성을 가지는 물질로 이루어진다. 양극(101)만이 투광성을 가지는 전극인 경우, 빛은 양극(101)을 통해 기판측으로부터 추출된다. 또한 음극(102)만이 투광성을 가지는 전극인 경우, 빛은 음극(102)을 통해 기판과 반대측으로부터 추출된다. 양극(101) 및 음극(102)이 모두 투광성을 가지는 전극인 경우, 빛은 양극(101) 및 음극(102)을 통해, 기판측 및 기판측과 반대측 모두로부터 추출된다.
이때, 도 1에서는, 양극(101)을 기판(100)측에 설치한 구성에 대해서 나타냈지만, 음극(102)을 기판(100)측에 형성해도 된다. 도 5에서는, 기판(100) 위에, 음 극(102), ＥＬ층(103), 양극(101)이 순차적으로 적층된 구성으로 되어 있다. ＥＬ층(103)은, 도 1에 나타내는 구성과는 역순으로 적층 되어 있다.
이때, 본 실시의 형태에서는, 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 기판 위에 발광소자를 제조하고 있다. 하나의 기판 위에 이러한 발광소자를 복수 제조함으로써 패시브 매트릭스형 발광장치를 제조할 수 있다. 또한 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 기판 위에, 예를 들면 박막 트랜지스터(ＴＦＴ)를 형성하고, ＴＦＴ와 전기적으로 접속된 전극 위에 발광소자를 제조해도 좋다. 이에 따라 ＴＦＴ에 의해 발광소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형 발광장치를 제조할 수 있다. 이때, ＴＦＴ의 구조는, 특별히 한정되지 않는다. 스태거형 ＴＦＴ도 좋고, 역스태거형 ＴＦＴ도 좋다. 또한 ＴＦＴ기판에 형성되는 구동용 회로도, Ｎ형 및 Ｐ형 ＴＦＴ로 이루어진 것도 좋고, 혹은 Ｎ형 ＴＦＴ 또는 Ｐ형 ＴＦＴ 중 어느 하나만으로 이루어진 것도 좋다. 또한 ＴＦＴ에 사용되는 반도체막의 결정성도 특별히 한정되지 않는다. 비정질 반도체막을 사용해도 되고, 결정성 반도체막을 사용해도 된다.
(실시의 형태 2)
본 실시의 형태에서는, 본 발명의 발광장치에 사용할 수 있는 피라진계 유기 금속착체의 구조에 대해서, 구체적으로 예시한다.
피라진계 유기 금속착체는 그 배위자가 피라진 골격을 가지는 배위자이며, 또 중심금속이 제9족(Ｃｏ, Ｒｈ, Ｉｒ) 또는 제10족(Ｎｉ, Ｐｄ, Ｐｔ) 원소인 유기 금속착체다. 또한 상기 유기 금속착체는, 인광을 발광할 수 있는 성질을 가지면 좋다.
제9족이나 제10족의 유기 금속착체는, ＭＬＣＴ(Ｍｅｔａｌ ｔｏ Ｌｉｇａｎｄ Ｃｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ) 천이를 나타내는 것이 많다. 특히, 인광성 화합물에 있어서는, 삼중항 MLCT 천이가 잘 관찰된다. 여기에서, MLCT 천이를 나타내는 유기 금속착체의 LUMO 준위는, 배위자의 LUMO 준위의 서열로 결정되기 때문에, LUMO 준위가 높은 배위자를 사용하면 상기 유기 금속착체의 LUMO 준위도 높아지고, LUMO 준위가 낮은 배위자를 사용하면 상기 유기 금속착체의 LUMO 준위도 낮아진다. 그리고, 피라진은 피리딘에 비해, LUMO 준위가 낮기 때문에, 본 발명에서 사용하는 피라진계 유기 금속착체는 종래의 피리딘계 유기 금속착체에 비해, LUMO 준위가 낮은(요컨대 전자 트랩성이 높은) 성질을 나타낸다.
본 발명에 사용하는 피라진계 유기 금속착체의 배위자는, 피라진 골격을 가지면 되는데, 그 중에서도, 상기 배위자가 2-아릴피라진 유도체인 경우, 그 배위자는 중심금속에 대하여 시클로 메탈화 할 수 있다. 그리고 시클로 메탈화착물은, 높은 인광 양자 수율이 가능하다. 따라서 상기 배위자는, 2-아릴피라진 유도체인 것이 바람직하다. 또한, 2-아릴피라진 유도체의 일종인 2-페닐피라진 유도체가 배위자인 경우, 그 배위자는 중심금속에 대하여 오르토 메탈화 할 수 있다.(오르토 메탈화는, 시클로 메탈화의 일종이다). 그리고 이렇게, 2-페닐피라진이 오르토 금속화한 오르토 금속착물은, 특히 높은 인광 양자 수율을 달성할 수 있다는 것을 본 발명자들은 알아냈다. 따라서, 배위자의 보다 바람직한 형태는, 2-페닐피라진 유도체다.
이하에, 2-아릴피라진 유도체를 배위자로 하는 유기 금속착체의 구체적인 예 를 열거한다.
[화 24]
Figure 112008020238669-PAT00024
[화 25]
Figure 112008020238669-PAT00025
여기에서, 2-페닐피라진 유도체가 오르토 금속화한 유기 금속착체 중에서도, 2,5-디페닐피라진 유도체가 오르토 금속화한 유기 금속착체는, LUMO 준위가 한층 더 깊어진다. 또한 색도가 좋은 적색 발광을 얻을 수 있다. 따라서, 배위자가 2,5-디페닐피라진 유도체인 경우, 실시의 형태 1에 나타낸 발광소자의 효과는 현저해지므로 바람직하다.
또한 2,5-디페닐피라진 유도체가 오르토 금속화한 유기 금속착체로서는, 하기 일반식 (G1)로 나타내는 구조를 가지는 유기 금속착체를 들 수 있다.
[화 26]
Figure 112008020238669-PAT00026
(식에서, R1은 알킬기, 또는 페닐기 중 어느 하나를 나타낸다. R1이 페닐기인 경우, 치환기를 더 가져도 되고, 치환기로서는, 알킬기, 할로겐, 할로 알킬기, 알콕시기, 알콕시 카르보닐기를 들 수 있다. 또한 R3은 수소, 또는 알킬기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 R4∼R12는 수소, 또는 알킬기, 또는 할로겐기, 또는 할로 알킬기, 또는 알콕시기, 또는 알콕시 카르보닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 M은 중심금속이며, 제9족 원소, 또는 제10족 원소 중 어느 하나를 나타낸다.)
이때, 전술한 일반식 (G1)로 나타내는 구조를 가지는 유기 금속착체는, 구체적으로는, 하기 일반식 (G2)로 나타내는 것과 같은, 피라진 유도체 이외의 배위자 L도 가지는 혼합 배위자형 유기 금속착체인 것이 바람직하다. 이것은, 합성상 용이하기 때문이다.
[화 27]
Figure 112008020238669-PAT00027
(식에서, R1은 알킬기, 또는 페닐기 중 어느 하나를 나타낸다. R1이 페닐기인 경우, 치환기를 더 가져도 되고, 치환기로서는, 알킬기, 할로겐, 할로 알킬기, 알콕시기, 알콕시 카르보닐기를 들 수 있다. 또한 R3은 수소, 또는 알킬기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 R4∼R12는 수소, 또는 알킬기, 또는 할로겐기, 또는 할로 알킬기, 또는 알콕시기, 또는 알콕시 카르보닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 M은 중심금속이며, 제9족 원소, 또는 제10족 원소 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 L은 모노 음이온성 배위자다. 또한 M이 제9족 원소인 경우 n=2이며, M이 제10족 원소인 경우 n=1이다.)
또한 상기의 피라진계 유기 금속착체의 중심금속으로서는, 중원자 효과의 관점에서 이리듐 또는 백금이 바람직하다. 특히 이리듐의 경우에는, 현저한 중원자 효과가 얻어지기 때문에 상당히 고효율일 뿐만 아니라, 화학적으로도 안정적이기 때문에 바람직하다.
다음에 상기 일반식 (G1)∼(G2)에 있어서의 각 치환기 R1∼R12, 모노 음이온성 배위자 L에 대해서, 더 상세하게 설명한다.
다음에 R1은 알킬기, 또는 페닐기 중 어느 하나를 나타내는데, 상기 페닐기는 치환기를 더 가져도 된다. 그 경우의 치환기로서는, 알킬기, 할로겐기, 할로 알킬기, 알콕시기, 알콕시 카르보닐기 등을 들 수 있다.
R3은 수소, 또는 알킬기를 나타낸다.
R4∼R12는 수소, 또는 알킬기, 또는 할로겐기, 또는 할로 알킬기, 또는 알콕시기, 또는 알콕시 카르보닐기 중 어느 하나를 나타낸다.
여기에서, 전술한 구성에 있어서, 알킬기로서는 탄소수 1∼4가 바람직하게, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, t-부틸기를 들 수 있다. 또한 할로겐기로서는 플루오르기, 클로로기 등을 들 수 있고, 화학적 안정성의 관점에서는 플루오르기가 바람직하다. 또한 할로 알킬기로서는, 트리플루오로메틸기가 바람직하다. 또한 알콕시기로서는 탄소수 1∼4가 바람직하고, 구체적으로는 메톡시기, 에톡시기, 이소 프로폭시기, t-부톡시기를 들 수 있다. 또한 알콕시 카르보닐기로서는, 탄소수 2∼5가 바람직하고, 구체적으로는, 메톡시 카르보닐기, 에톡시 카르보닐기, 이소프로폭시 카르보닐기, t-부톡시 카르보닐기를 들 수 있다.
다음에 모노 음이온성 배위자 L에 관하여 설명한다. 모노 음이온성 배위자 L은, 베타 디케톤 구조를 가지는 모노 음이온성의 2자리 킬레이트 배위자, 또는 카르복실기를 가지는 모노 음이온성의 2자리 킬레이트 배위자, 또는 페놀성 수산기를 가지는 모노 음이온성의 2자리 킬레이트 배위자, 또는 2개의 배위원소가 모두 질소인 모노 음이온성의 2자리 킬레이트 배위자 중 어느 하나가 배위 능력이 높아 바람직하다. 더 구체적으로는, 이하의 구조식 (L1)∼(L8)에 나타내는 모노 음이온성 배위자를 들 수 있지만, 이것들에 한정되지는 않는다.
[화 28]
Figure 112008020238669-PAT00028
이상에 서술한 바와 같은 일반식 (G1)∼(G2)의 구체적인 구조식을 열거한다(하기 구조식 (1)∼(20)). 다만, 본 발명에 있어서의 피라진계 유기 금속착체는, 이것들에 한정되지는 않는다.
[화 29]
Figure 112008020238669-PAT00029
[화 30]
Figure 112008020238669-PAT00030
[화 31]
Figure 112008020238669-PAT00031
[화 32]
Figure 112008020238669-PAT00032
[화 33]
Figure 112008020238669-PAT00033
(실시의 형태 3)
본 발명에 의해 제조된 발광장치의 단면도의 일 형태에 대해서, 도 9를 사용 하여 설명한다.
도 9에 있어서, 점선으로 둘러싸여 있는 것은, 실시의 형태 1에 나타낸 발광소자(912)를 구동하기 위해서 설치되는 트랜지스터(911)다. 발광소자(912)는, 제1 전극(913)과 제2 전극(914)의 사이에 ＥＬ층(915)을 가지는 본 발명의 발광소자다. ＥＬ층(915)은, 실시의 형태 1에 나타낸 구성을 사용해서 형성되어 있다. 트랜지스터(911)의 드레인과 제1 전극(913)은, 제1 층간 절연막(916)(916a, 916b, 916c)을 관통하고 있는 배선(917)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또한 발광소자(912)는, 분리벽층(918)에 의해, 인접해서 설치되어 있는 다른 발광소자와 분리되어 있다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 발광장치는, 본 형태에 있어서, 기판(910) 위에 설치된다.
이때, 도 9에 나타낸 트랜지스터(911)는, 반도체층을 중심으로 해서 기판과 반대측에 게이트 전극이 설치된 톱 게이트형인 것이다. 단, 트랜지스터(911)의 구조에 대해서는, 특별히 한정은 없고, 예를 들면 보텀 게이트형인 것으로 해도 좋다. 또 보텀 게이트의 경우에는, 채널을 형성하는 반도체층 위에 보호막이 형성된 것(채널 보호형)도 좋고, 또는 채널을 형성하는 반도체층의 일부가 오목형으로 된 것(채널 에칭형)도 좋다.
또한 트랜지스터(911)를 구성하는 반도체층은, 결정성, 비결정성 중 어느 것으로 해도 좋다. 또한 세미 아모포스 반도체 등도 좋다. 이때, 세미 아모포스 반도체란, 다음과 같은 것이다. 비정질과 결정구조(단결정, 다결정을 포함한다)의 중간적인 구조를 가지고, 자유에너지적으로 안정한 제3 상태를 가지는 반도체이며, 단 거리질서를 가지고 격자변형을 가지는 결정질 영역을 포함하고 있는 것이다. 또한 적어도 막중의 일부 영역에는, 0.5∼20nm의 결정립을 포함하고 있다. 라만 스펙트럼이 520cm-1보다도 저파수측으로 쉬프트하고 있다. X선 회절에서는 Ｓｉ결정격자에 유래한다고 여겨지는 (111), (220)의 회절 피크가 관측된다. 미결합수(댕글링 본드)를 종단하기 위해서 수소 또는 할로겐을 적어도 1원자％ 또는 그 이상 포함한다. 소위 미결정 반도체(마이크로 크리스털 반도체)라고도 한다.
세미 아모포스 실리콘은, 규소 화합물의 기체를 그로방전분해(플라스마CVD) 해서 형성한다. 규소 화합물의 기체로서는, ＳｉＨ4, 그 외에도 Ｓｉ2Ｈ6, ＳｉＨ2Ｃｌ2, ＳｉＨＣｌ3, ＳｉＣｌ4, ＳｉＦ4 등을 사용할 수 있다. 이 규소 화합물을 Ｈ2, 또는, Ｈ2와 Ｈｅ, Ａｒ, Ｋｒ, Ｎｅ로부터 선택된 일종 또는 복수 종의 희가스 원소로 희석해도 좋다. 희석률은 2∼1000배의 범위로 한다. 압력은 대략 0.1Pa∼133Pa의 범위로 한다. 전원 주파수는 1MHz∼120MHz, 바람직하게는 13MHz∼60MHz로 한다. 기판가열 온도는 300도 이하가 좋고, 바람직하게는 100∼250도로 한다. 막중의 불순물원소로서, 산소, 질소, 탄소 등의 대기성분의 불순물은 1×1020/cm3 이하로 하는 것이 바람직하고, 특히, 산소농도는 5×1019/cm3 이하, 바람직하게는 1×1019/cm3 이하로 한다.
또한 반도체층이 결정성인 것의 구체적인 예로서는, 단결정 또는 다결정성의 규소, 또는 실리콘 게르마늄 등으로 이루어진 것을 들 수 있다. 이것들은 레이저 결정화에 의해 형성된 것도 좋고, 예를 들면 니켈 등을 사용한 고상성장법에 의한 결정화에 의해 형성된 것도 좋다.
이때, 반도체층이 비정질 물질, 예를 들면 아모포스 실리콘으로 형성될 경우에는, 트랜지스터(911) 및 그 외의 트랜지스터(발광소자를 구동하기 위한 회로를 구성하는 트랜지스터)는 모두 N채널형 트랜지스터로 구성된 회로를 가지는 발광장치인 것이 바람직하다. 그 이외에 대해서는, N채널형 또는 P채널형 중 어느 하나의 트랜지스터로 구성된 회로를 가지는 발광장치도 좋고, 두 트랜지스터로 구성된 회로를 가지는 발광장치도 좋다.
또한, 제1 층간 절연막(916)은, 도 9에 나타낸 바와 같이, 다층으로 해도 좋고, 또는 단층으로 해도 좋다. 이때, 제1 층간 절연막(916a)은 산화규소나 질화규소와 같은 무기물로 이루어지고, 제1 층간 절연막(916b)은 아크릴수지나 실록산 수지(실록산 수지는, 실리콘(Si)과 산소(O)의 결합으로 골격구조가 구성된다. 치환기로서, 적어도 수소를 포함한 유기기(예를 들면 알킬기, 방향족 탄화수소)를 사용할 수 있다. 치환기로서, 플루오르기를 사용해도 된다. 또는 치환기로서, 적어도 수소를 포함한 유기기와, 플루오르기를 사용해도 된다)), 도포 성막 가능한 산화규소 등의 자기 평탄성을 가지는 물질로 이루어진다. 또한, 제1 층간 절연막(916c)은 아르곤(Ar)을 포함한 질화규소막으로 이루어진다. 이때, 각 층을 구성하는 물질에 대해서는, 특별히 한정은 없고, 여기에 서술한 것 이외의 것을 사용해도 된다. 또한 이것들 이외의 물질로 이루어지는 층을 더 조합해도 좋다. 이렇게, 제1 층간 절연 막(916)은, 무기막 또는 유기막을 모두 사용해서 형성된 것도 좋고, 또는 무기막과 유기막 중 어느 하나로 형성된 것도 좋다.
분리벽층(918)은, 에지부에 있어서, 곡률반경이 연속적으로 변화하는 형상인 것이 바람직하다. 또 분리벽층(918)은, 아크릴수지나 실록산계 화합물 등의 레지스트, 혹은 산화규소 등을 사용해서 형성된다. 또한 분리벽층(918)은, 무기막과 유기막 중 어느 하나로 형성된 것도 좋고, 또는 둘을 사용해서 형성된 것도 좋다.
이때 도 9에서는, 제1 층간 절연막(916)만이 트랜지스터(911)와 발광소자(912)의 사이에 설치된 구성이지만, 제1 층간 절연막(916)(916a, 916b) 외에, 제2 층간 절연막이 설치된 구성의 것도 좋다.
제2 층간 절연막은, 제1 층간 절연막과 마찬가지로, 다층도 좋고, 또는 단층도 좋다. 이때, 각 층을 구성하는 물질에 대해서는, 특별하게 한정은 없고, 여기에 서술한 것 이외의 것을 사용해도 된다. 또한 이것들 이외의 물질로 이루어지는 층을 더 조합해도 좋다. 이렇게, 제2 층간 절연막(919)은, 무기물 또는 유기물을 모두 사용해서 형성된 것이어도 좋고, 또는 무기막과 유기막 중 어느 하나로 형성된 것이어도 좋다.
발광소자(912)에 있어서, 제1 전극 및 제2 전극이 모두 투광성을 가지는 전극인 경우, 도 9의 흰 화살표로 나타낸 바와 같이, 제1 전극(913)측과 제2 전극(914)측의 양쪽으로부터 발광을 추출할 수 있다. 또한 제2 전극(914)만이 투광성을 가지는 전극인 경우, 제2 전극(914)측만으로부터 발광을 추출할 수 있다. 이 경우, 제1 전극(913)은 반사율이 높은 재료로 구성되어 있거나, 반사율이 높은 재료 로 이루어지는 막(반사막)이 제1 전극(913)의 아래쪽에 설치되는 것이 바람직하다. 또한 제1 전극(913)만이 투광성을 가지는 전극인 경우, 제1 전극(913)측만으로부터 발광을 추출할 수 있다. 이 경우, 제2 전극(914)은 반사율이 높은 재료로 구성되어 있거나, 반사막이 제2 전극(914)의 위쪽에 설치되는 것이 바람직하다.
또한 발광소자(912)는, 제1 전극(913)이 양극으로서 기능하고, 제2 전극(914)가 음극으로서 기능하는 구성이어도 되고, 또는 제1 전극(913)이 음극으로서 기능하고, 제2 전극(914)가 양극으로서 기능하는 구성이어도 된다. 단, 전자의 경우, 트랜지스터(911)는 P채널형 트랜지스터이며, 후자의 경우, 트랜지스터(911)는 N채널형 트랜지스터다.
본 발명의 발광장치는, 각 색을 발광하는 발광소자에 대해서 각각 최적의 구성을 사용함으로써, 열화가 적고, 신뢰성이 높은 발광장치를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 실시의 형태에서는, 트랜지스터에 의해 발광소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형 발광장치에 관하여 설명했지만, 이 외에, 패시브 매트릭스형 발광장치로 해도 된다. 도 10a에는 본 발명을 적용해서 제조한 패시브 매트릭스형 발광장치의 사시도를 나타낸다. 이때, 도 10a는, 발광장치를 나타내는 사시도, 도 10b는 도 10a를 X-Y로 절단한 단면도다. 도 10에 있어서, 기판(951) 위에는, 전극(952)와 전극(956)의 사이에는 유기층(955)이 설치된다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮어 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 분리벽층(954)이 설치된다. 분리벽층(954)의 측벽은, 기판 면에 가까워짐에 따라, 한쪽 벽과 다른 쪽 벽의 간격이 좁아지는 경사를 가진다. 즉, 분리벽층(954)의 짧은 변 방향의 단면은, 사다리꼴 형상이며, 아랫변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)에 접하는 변)이 윗변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)에 접하지 않는 변)보다도 짧다. 이렇게, 분리벽층(954)을 설치함으로써, 정전기 등에 기인한 발광소자의 불량을 막을 수 있다. 패시브 매트릭스형 발광장치에 있어서도, 열화가 적고, 신뢰성이 높은 발광장치를 얻을 수 있다.
본 실시의 형태는 다른 실시의 형태의 구성과 적절히 조합해서 사용할 수 있다.
(실시의 형태 4)
본 실시의 형태에 관련되는 발광장치의 외관의 일 형태에 대해서, 도 8을 사용하여 설명한다. 이때, 도 8a는, 발광장치를 나타내는 평면도, 도 8b는 도 8a를 A-A' 및 B-B'로 절단한 단면도다. 점선으로 표시된 601은 구동회로부(소스측 구동회로), 602는 화소부, 603은 구동회로부(게이트측 구동회로)다. 또한 604는 밀봉기판, 605는 씰재이며, 씰재(605)로 둘러싸인 내측은, 공간(607)으로 되어 있다.
이때, 인회 배선(608)은 소스측 구동회로(601) 및 게이트측 구동회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이며, 외부입력 단자가 되는 ＦＰＣ(플랙시블 프린트 서킷)(609)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋트 신호 등을 받는다. 이때, 여기에서는 ＦＰＣ밖에 도시하지 않았지만, 이 ＦＰＣ에는 프린트 배선 기판(ＰＷＢ)이 장착되어도 된다. 본 명세서에 있어서의 발광장치에는, 발광장치 본체뿐만 아니라, 거기에 ＦＰＣ 혹은 ＰＷＢ가 부착된 상태도 포함한 것으로 한다.
다음에 단면구조에 대해서 도 8b를 사용하여 설명한다. 소자기판(610) 위에는 구동회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기에서는, 구동회로부인 소스측 구동회로(601)와, 화소부(602) 중의 하나의 화소가 나타나 있다.
이때, 소스측 구동회로(601)에는 N채널형 ＴＦＴ(623)와 P채널형 ＴＦＴ(624)를 조합한 ＣＭＯＳ회로가 형성된다. 또한 구동회로는 여러 가지 ＣＭＯＳ회로, ＰＭＯＳ회로 혹은 ＮＭＯＳ회로로 형성해도 좋다. 또한 본 실시의 형태에서는, 화소부가 형성된 기판 위에 구동회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 반드시 그럴 필요는 없고, 구동회로를 화소부가 형성된 기판 위가 아닌 외부에 형성할 수도 있다.
또한 화소부(602)는 스위칭용 ＴＦＴ(611)와, 전류제어용 ＴＦＴ(612)와 그 드레인에 전기적으로 접속된 제1 전극(613)을 포함한 복수의 화소로 형성된다. 이때, 제1 전극(613)의 단부를 덮어서 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기에서는, 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용함으로써 형성한다.
또한 피복성을 양호하게 하기 위해서, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들면 절연물(614)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴을 사용했을 경우, 절연물(614)의 상단부에만 곡률반경(0.2μm∼3μm)을 가지는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한 절연물(614)로서, 빛의 조사에 의해 에첸트에 불용해성이 되는 네거티브형, 또는 빛의 조사에 의해 에첸트에 용해성이 되는 포지티브형을 모두 사용할 수 있다.
제1 전극(613) 위에는, ＥＬ층(616), 및 제2 전극(617)이 각각 형성되어 있 다. 여기에서, 제1 전극(613)에 사용하는 재료로서는, 여러 가지 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이것들의 혼합물을 사용할 수 있다. 제1 전극(613)을 양극으로서 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-산화주석, 산화인듐-산화아연, 질화 티타늄 막, 크롬 막, 텅스텐 막, Ｚｎ막, Ｐｔ막 등의 단층 막 외에도, 질화 티타늄과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과의 적층, 질화 티타늄 막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화 티타늄 막과의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 이때, 적층 구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹 접촉이 얻어져, 한층 더 양극으로서 기능시킬 수 있다.
또한 ＥＬ층(616)은, 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 코트법 등의 여러 가지 방법에 의해 형성된다. ＥＬ층(616)은, 실시의 형태 1에 나타낸 구성을 가진다. 즉, 청색 발광소자, 녹색 발광소자 및 적색 발광소자를 가지고 있다. 또한 ＥＬ층에 사용하는 재료로서는, 유기 화합물뿐만 아니라, 무기 화합물을 사용해도 된다.
또한 제2 전극(617)에 사용하는 재료로서는, 여러 가지 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이것들의 혼합물을 사용할 수 있다. 제2 전극을 음극으로서 사용할 경우에는, 그 중에서도, 일함수가 작은(일함수 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이것들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 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) 등을 들 수 있다. 이때, ＥＬ층(616)에서 발생한 빛을 제2 전극(617)을 투과시킬 경우에는, 제2 전극(617)으로서, 막 두께를 얇게 한 금속박막과, 투명도전막(산화인듐-산화주석(ＩＴＯ), 규소 혹은 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연(ＩＺＯ), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(ＩＷＺＯ) 등)과의 적층을 사용하는 것도 가능하다.
또한 씰재(605)로 밀봉기판(604)을 소자기판(610)과 접착함으로써, 소자기판(610), 밀봉기판(604), 및 씰재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광소자(618)가 구비된 구조로 되어 있다. 이때, 공간(607)에는, 충전재가 충전되어 있고, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전될 경우 외에, 씰재(605)로 충전될 경우도 있다.
이때, 씰재(605)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한 밀봉기판(604)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영기판의 기타, ＦＲＰ(Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ-Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ), ＰＶＦ(폴리비닐 플로라이드), 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어진 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
이상과 같이 해서, 본 실시의 형태에 관련되는 발광장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 발광장치는, 장수명의 발광소자를 가지기 때문에, 장수명이다.
본 실시의 형태는 다른 실시의 형태의 구성과 적절히 조합해서 사용할 수 있 다.
(실시의 형태 5)
본 실시의 형태에서는, 실시의 형태 1∼실시의 형태 4에 나타낸 발광장치가 가지는 화소회로, 보호회로 및 그것들의 동작에 관하여 설명한다.
도 6a에 나타내는 화소의 구성은, 열 방향으로 신호선(1410) 및 전원선(1411, 1412), 행 방향으로 주사선(1414)이 배치되는 구성으로 되어 있다. 또한 스위칭용 ＴＦＴ(1401), 구동용 ＴＦＴ(1403), 전류제어용 ＴＦＴ(1404), 용량소자(1402) 및 발광소자(1405)를 가진다.
도 6c에 나타내는 화소의 구성은, 구동용 ＴＦＴ(1403)의 게이트 전극이, 행 방향으로 배치된 전원선(1412)에 접속되는 점이 다른 것 외에는, 도 6a에 나타내는 화소와 같은 구성이다. 즉, 도 6a, 6c에 나타내는 두 화소는, 같은 등가회로도를 나타낸다. 다만, 행 방향으로 전원선(1412)이 배치될 경우(도 6a)와, 열 방향으로 전원선(1412)이 배치될 경우(도 6c)에는, 각 전원선은 다른 레이어의 도전막으로 형성된다. 여기에서는, 구동용 ＴＦＴ(1403)의 게이트 전극이 접속되는 배선에 주목하고, 이것들을 제조하는 레이어가 다른 것을 나타내기 위해, 도 6a, 6c로 나누어서 기재한다.
도 6a, 6c에 나타내는 화소의 특징으로서, 화소 내에 구동용 ＴＦＴ(1403)와 전류제어용 ＴＦＴ(1404)가 직렬로 접속되어 있다. 그리고, 구동용 ＴＦＴ(1403)의 채널 길이 L(1403), 채널 폭 W(1403), 전류제어용 ＴＦＴ(1404)의 채널 길이 L(1404), 채널 폭 W(1404)는, L(1403)/W(1403):L(1404)/W(1404)=5∼6000:1을 만족 시키도록 설정하면 좋다.
이때, 구동용 ＴＦＴ(1403)는, 포화 영역에서 동작해서 발광소자(1405)에 흐르는 전류치를 제어하는 역할을 가진다. 또한 전류제어용 ＴＦＴ(1404)는 선형영역에서 동작해서 발광소자(1405)에 대한 전류의 공급을 제어하는 역할을 가진다. 두 ＴＦＴ는 같은 도전형을 가지는 것이 제조 공정상 바람직하다. 본 실시의 형태에서는 두 ＴＦＴ를 n채널형 ＴＦＴ로 해서 형성한다. 또 구동용 ＴＦＴ(1403)에는, 인핸스먼트형뿐만 아니라, 디플리션형 ＴＦＴ를 사용해도 된다. 상기 구성을 가지는 본 발명의 발광장치에 있어서는, 전류제어용 ＴＦＴ(1404)가 선형영역에서 동작하므로, 전류제어용 ＴＦＴ(1404)의 Ｖｇｓ의 약간의 변동은, 발광소자(1405)의 전류치에 영향을 미치지 않는다. 즉, 발광소자(1405)의 전류치는, 포화 영역에서 동작하는 구동용 ＴＦＴ(1403)에 의해 결정할 수 있다. 상기 구성에 의해, ＴＦＴ의 특성 편차에 기인한 발광소자의 휘도 편차를 개선하여, 화질 높은 발광장치를 제공할 수 있다.
도 6a 내지 6d에 나타내는 화소에 있어서, 스위칭용 ＴＦＴ(1401)는, 화소에 대한 비디오신호의 입력을 제어하는 것이다. 스위칭용 ＴＦＴ(1401)가 온이 되면, 화소 내에 비디오신호가 입력된다. 그러면, 용량소자(1402)에 그 비디오신호의 전압이 보유된다. 이때 도 6a 및 6c에는, 용량소자(1402)를 설치한 구성을 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 비디오신호를 보유하기 위한 용량이 게이트 용량의 용량값 등으로 충분할 경우에는, 용량소자(1402)를 설치하지 않아도 좋다.
도 6b에 나타내는 화소의 구성은, ＴＦＴ(1406)와 주사선(1415)을 추가하는 것 외에는, 도 6a에 나타내는 화소의 구성과 같다. 마찬가지로, 도 6d에 나타내는 화소의 구성은, ＴＦＴ(1406)와 주사선(1415)을 추가하는 것 외에는, 도 6c에 나타내는 화소의 구성과 같다.
ＴＦＴ(1406)는, 새롭게 배치된 주사선(1415)에 의해 온 또는 오프가 제어된다. ＴＦＴ(1406)가 온이 되면, 용량소자(1402)에 보유된 전하는 방전하고, 전류제어용 ＴＦＴ(1404)가 오프가 된다. 즉, ＴＦＴ(1406)의 배치에 의해, 강제적으로 발광소자(1405)에 전류가 흐르지 않는 상태를 만들 수 있다. 그 때문에 ＴＦＴ(1406)를 소거용 ＴＦＴ라고 부를 수 있다. 따라서, 도 6b, 6d의 구성은, 모든 화소에 대한 신호의 기록을 기다리지 않고, 기록 기간의 시작과 동시 또는 직후에 점등 기간을 시작할 수 있다. 그 때문에 듀티비를 향상시킬 수 있게 된다.
도 6e에 나타내는 화소에는, 열 방향으로 신호선(1410), 전원선(1411), 행 방향으로 주사선(1414)이 배치된다. 또한 해당 화소는, 스위칭용 ＴＦＴ(1401), 구동용 ＴＦＴ(1403), 용량소자(1402) 및 발광소자(1405)를 가진다. 도 6f에 나타내는 화소의 구성은, ＴＦＴ(1406)과 주사선(1415)을 추가하는 것 외에는, 도 6e에 나타내는 화소의 구성과 같다. 이때, 도 6f의 구성도, ＴＦＴ(1406)의 배치에 의해, 듀티비를 향상시킬 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은, 다양한 화소회로를 채용할 수 있다. 특히, 비정질 반도체막으로 박막 트랜지스터를 형성할 경우, 구동용 ＴＦＴ(1403)의 반도체막의 사이즈를 크게 하는 것이 바람직하다. 따라서 상기 화소회로에 있어서, 유기 화합물을 포함한 층으로부터의 빛이 밀봉기판측에서 추출되는 윗면발광형으로 하면 바 람직하다.
이러한 액티브 매트릭스형 발광장치는, 화소 밀도가 증가했을 경우, 각 화소에 ＴＦＴ가 설치되기 때문에 저전압 구동할 수 있다는 점에 장점이 있다고 여겨지고 있다.
본 실시의 형태에서는, 화소에 각 ＴＦＴ가 설치되는 액티브 매트릭스형 발광장치에 관하여 설명했지만, 패시브 매트릭스형 발광장치에도 적용 가능하다. 패시브 매트릭스형 발광장치는, 각 화소에 ＴＦＴ가 설치되지 않기 때문에, 고개구율이 된다. 발광이 유기 화합물을 포함한 층의 양측으로 추출되는 발광장치의 경우, 패시브 매트릭스형 발광장치를 사용하면 개구율이 높아진다.
계속해서, 도 6e에 나타내는 등가회로를 사용하여, 주사선 및 신호선에 보호회로로서 다이오드를 설치할 경우에 관하여 설명한다.
도 7에는, 화소부(1500)에 스위칭용 ＴＦＴ(1401), 구동용 ＴＦＴ(1403), 용량소자(1402), 발광소자(1405)가 설치된다. 신호선(1410)에는, 다이오드(1561과 1562)가 설치된다. 다이오드(1561과 1562)는, 스위칭용 ＴＦＴ(1401) 또는 구동용 ＴＦＴ(1403)와 마찬가지로, 상기 실시의 형태에 기초하여 제조되며, 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극 등을 가진다. 다이오드(1561과 1562)는, 게이트 전극과, 드레인 전극 또는 소스 전극을 접속함으로써 다이오드로서 동작시킨다.
다이오드와 접속하는 공통 전위선(1554, 1555)은 게이트 전극과 같은 레이어에 형성한다. 따라서, 다이오드 소스 전극 또는 드레인 전극과 접속하기 위해서는, 게이트 절연층에 콘택홀을 형성할 필요가 있다.
주사선(1414)에 설치되는 다이오드도 같은 구성이다.
이렇게, 본 발명에 의하면, 입력단에 설치되는 보호 다이오드를 ＴＦＴ와 동시에 형성할 수 있다. 이때, 보호 다이오드를 형성하는 위치는, 이것에 한정되지 않고, 구동회로와 화소의 사이에 설치할 수도 있다.
본 실시의 형태는 다른 실시의 형태의 구성과 적절히 조합해서 사용할 수 있다.
또한 상기 보호회로를 조합함으로써, 본 발명의 발광장치는 신뢰성을 높일 수 있다.
(실시의 형태 6)
본 실시의 형태에서는, 실시의 형태 1∼실시의 형태 5에 나타내는 발광장치를 그 일부에 포함한 본 발명의 전자기기에 관하여 설명한다. 본 발명의 전자기기는, 실시의 형태 1에 나타낸 발광소자를 가지고, 수명이 긴 표시부를 가진다.
본 발명의 발광장치를 사용해서 제조된 전자기기로서, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글형 디스플레이, 네비게이션 시스템, 음향재생장치(카 오디오, 오디오 컴포넌트 시스템 등), 컴퓨터, 게임 기기, 휴대 정보단말(모바일 컴퓨터, 휴대전화, 휴대형 게임기 또는 전자서적 등), 기록 매체를 구비한 화상재생장치(구체적으로는 Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ(ＤＶＤ) 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. 이 텔레비전 장치에 있어서, 표시부(9103)는, 실시의 형태 1에 설명한 것과 같은 발광소자를 매트릭스 모양으로 배열해서 구성되어 있다. 그 발광소자는, 수명이 긴 특징을 지닌다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9103)도 같은 특징을 지니기 때문에, 이 텔레비전 장치는 수명이 긴 특징으로 지닌다. 즉, 장시간의 사용을 견딜 수 있는 텔레비전 장치를 제공할 수 있다.
도 11b는 본 발명에 따른 컴퓨터이며, 본체(9201), 케이싱(9202), 표시부(9203), 키보드(9204), 외부접속 포트(9205), 포인팅 디바이스(9206) 등을 포함한다. 이 컴퓨터에 있어서, 표시부(9203)는, 실시의 형태 1에 설명한 것과 같은 발광소자를 매트릭스 모양으로 배열해서 구성되어 있다. 그 발광소자는, 수명이 긴 특징을 지닌다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9203)도 같은 특징을 지니기 때문에, 이 컴퓨터는 수명이 긴 특징을 지닌다. 즉, 장시간의 사용을 견딜 수 있는 컴퓨터를 제공할 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. 이 휴대전화에 있어서, 표시부(9403)는, 실시의 형태 1에 설명한 것과 같은 발광소자를 매트릭스 모양으로 배열해서 구성되어 있다. 그 발광소자는, 수명이 긴 특징을 지닌다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9403)도 같은 특징을 지니기 때문에, 이 휴대전화는 수명이 긴 특징을 지닌다. 즉, 장시간의 사용을 견딜 수 있는 휴대전화를 제공할 수 있다.
도 11d는 본 발명이 관련되는 카메라이며, 본체(9501), 표시부(9502), 케이싱(9503), 외부접속 포트(9504), 리모트 컨트롤 수신부(9505), 수상부(9506), 배터리(9507), 음성입력부(9508), 조작키(9509), 접안부(9510) 등을 포함한다. 이 카메라에 있어서, 표시부(9502)는, 실시의 형태 1에 설명한 것과 같은 발광소자를 매트릭스 모양으로 배열해서 구성되어 있다. 그 발광소자는, 수명이 긴 특징을 지닌다. 그 발광소자에서 구성되는 표시부(9502)도 같은 특징을 지니기 때문에, 이 카메라는 수명이 긴 특징을 지닌다. 즉, 장시간의 사용을 견딜 수 있는 카메라를 제공할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 발광장치의 적용 범위는 극히 넓고, 이 발광장치를 모든 분야의 전자기기에 적용할 수 있다. 본 발명의 발광장치를 사용함으로써, 장시간의 사용을 견딜 수 있는, 수명이 긴 표시부를 가지는 전자기기를 제공할 수 있게 된다.
본 실시의 형태는 다른 실시의 형태의 구성과 적절히 조합해서 사용할 수 있다.
[실시예 1]
본 실시예에서는, 본 발명의 발광장치에 사용하는 발광소자의 일례에 대해서 구체적으로 도 13을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화 34]
Figure 112008020238669-PAT00034
(발광소자 1)
우선, 유리 기판(2100B) 위에, 산화규소를 포함한 산화인듐-산화주석을 스퍼 터링법으로 성막하여, 제1 전극(2101B)을 형성했다. 이때, 그 막 두께는 110nm로 하고 전극면적은 2mm×2mm로 했다.
다음에 제1 전극(2101B)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극(2101B)이 형성된 기판을 진공증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2101B) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)과 산화몰리브덴(ＶＩ)을 공증착함으로써, 복합재료를 포함한 층(2111B)을 형성했다. 그 막 두께는 50nm로 하고 ＮＰＢ와 산화몰리브덴(ＶＩ)의 비율은, 중량비로 4:1(=ＮＰＢ:산화몰리브덴)이 되도록 조절했다. 이때, 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, 정공수송층(2112B)을 형성했다.
다음에 정공수송층(2112B) 위에, 발광층(2113B)을 형성했다. 우선, 정공수송층(2112B) 위에, 9,10-디페닐 안트라센(약칭:ＤＰＡｎｔｈ)과 N,9-디페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭:ＰＣＡＰＡ)을 공증착함으로써, 제1 발광층(2121B)을 30nm의 막 두께로 형성했다. 여기에서, ＤＰＡｎｔｈ와 ＰＣＡＰＡ의 중량비는, 1:0.05(=ＤＰＡｎｔｈ:ＰＣＡＰＡ)가 되도록 조절했다. 또한, 제1 발광층(2121B) 위에, 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭:ＣｚＰ Ａ)과 ＰＣＡＰＡ를 공증착함으로써, 제2 발광층(2122B)을 30nm의 막 두께로 형성했다. 여기에서, ＣｚＰＡ와 ＰＣＡＰＡ의 중량비는, 1:0.05(=ＣｚＰＡ:ＰＣＡＰＡ)가 되도록 조절했다.
그 후 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2113B) 위에 전자수송층(2114B)을 형성했다. 우선, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(약칭:Ａｌｑ)을 10nm의 막 두께가 되도록 성막하고, 제1 전자수송층(2123B)을 형성했다. 또한, 제1 전자수송층(2123B) 위에, 바소페난트롤린(약칭:ＢＰｈｅｎ)을 20nm의 막 두께가 되도록 성막하고, 제2 전자수송층(2124B)을 형성했다.
전자수송층(2114B) 위에, 불화 리튬(ＬｉＦ)을 증착함으로써, 1nm의 막 두께의 전자주입층(2115B)을 형성했다.
마지막으로, 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2102B)을 형성하고, 발광소자 1을 제조했다.
이상에 의해 얻어진 발광소자 1을, 질소분위기의 글로브 박스 내에서, 발광소자가 대기에 노출하지 않도록 밀봉하는 작업을 행한 후, 이들 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정했다. 이때, 측정은 실온(25도로 유지된 분위기)에서 행했다.
발광소자 1의 전류밀도-휘도 특성을 도 14에 나타낸다. 또한 전압-휘도 특성을 도 15에 나타낸다. 또한 휘도-전류 효율 특성을 도 16에 나타낸다. 또한 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광 스펙트럼을 도 17에 나타낸다. 또한 초기 휘도를 1000cd/m2로 했을 때의 발광소자 1의 규격화 휘도 시간변화를 도 18에 나타낸다.
발광소자 1은, 휘도 1120cd/m2일 때의 ＣＩＥ 색도좌표는 (x=0.16, y=0.21)이며, 청색의 발광을 나타냈다. 또한 휘도 1120cd/m2일 때의 전압은 6.0V, 전류밀도는, 21.5mA/cm2였다. 또한 휘도 1120cd/m2일 때의 전류 효율은 5.2cd/A이며, 외부양자효율은 3.5%, 파워 효율은, 2.7lm/W이며, 고효율, 저소비 전력의 발광소자를 얻을 수 있었다. 또한 도 17로부터 발광 피크 파장은 469nm였다.
또한 도 18로부터, 발광소자 1은, 통전 시작으로부터 1000시간 후에도 초기 휘도의 79%의 휘도를 유지하고 있어, 장수명 발광소자라는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명을 적용함으로써, 장수명 발광소자를 얻을 수 있다는 것을 알았다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 본 발명의 발광장치에 사용하는 발광소자의 일례에 대해서 구체적으로 도 19를 사용하여 설명한다. 실시예 2에 사용하는 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다. 이때, 실시예 1에 사용한 재료에 대해서는 생략한다.
[화 35]
Figure 112008020238669-PAT00035
(발광소자 2)
우선, 유리 기판(2100G) 위에, 산화규소를 포함한 산화인듐-산화주석을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2101G)을 형성했다. 이때, 그 막 두께는 110nm로 하고 전극면적은 2mm×2mm로 했다.
다음에 제1 전극(2101G)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극(2101G)이 형성된 기판을 진공증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2101G) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)과 산화몰리브덴(ＶＩ)을 공증착함으로써, 복합재료를 포함한 층(2111G)을 형성했다. 그 막 두께는 50nm로 하고, ＮＰＢ와 산화몰리브덴(ＶＩ)의 비율은, 중량비로 4:1(=ＮＰＢ:산화몰리브덴)이 되도록 조절했다. 이때, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착하는 증착법이다.
다음에 저항가열을 사용한 증착법에 의해, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아 미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)을 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공수송층(2112G)을 형성했다.
다음에 정공수송층(2112G) 위에, 발광층(2113G)을 형성했다. 우선, 정공수송층(2112G) 위에, 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, 발광층(2113G)을 30nm의 막 두께로 형성했다. 여기에서, ＣｚＰＡ와 2ＰＣＡＰＡ의 중량비는, 1:0.05(=ＣｚＰＡ:2ＰＣＡＰＡ)가 되도록 증착 레이트를 조절했다.
그리고, 발광층(2113G) 위에, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(ＩＩＩ)(약칭:Ａｌｑ)과 N,N'-디페닐 퀴나크리돈(약칭:ＤＰＱｄ)을 공증착함으로써, 캐리어의 이동을 제어하는 층(2116G)을 10nm의 막 두께로 형성했다. 여기에서, Ａｌｑ와 ＤＰＱｄ의 중량비는, 1:0.005(=Ａｌｑ:ＤＰＱｄ)가 되도록 증착 레이트를 조절했다.
그 후 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 캐리어의 이동을 제어하는 층(2116G) 위에 바소페난트롤린(약칭:ＢＰｈｅｎ)을 30nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자수송층(2114G)을 형성했다.
전자수송층(2114G) 위에, 불화 리튬(ＬｉＦ)을 1nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 전자주입층(2115G)을 형성했다.
마지막으로, 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2102G)을 형성하여, 발광소자 2를 제조했다.
이상에 의해 얻어진 발광소자 2를, 질소분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 소자가 대기에 노출하지 않도록 밀봉하는 작업을 행한 후, 이들 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정했다. 이때, 측정은 실온(25도로 유지된 분위기)에서 행했다.
발광소자 2의 전류밀도-휘도 특성을 도 20에 나타낸다. 또한 전압-휘도 특성을 도 21에 나타낸다. 또한 휘도-전류 효율 특성을 도 22에 나타낸다. 또한 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광 스펙트럼을 도 23에 나타낸다. 또한 초기 휘도를 5000cd/m2로 했을 때의 발광소자 2의 규격화 휘도 시간변화를 도 24에 나타낸다.
발광소자 2는, 휘도 4780cd/m2일 때의 ＣＩＥ 색도좌표는 (x=0.30, y=0.61)이며, 녹색의 발광을 나타냈다. 또한 휘도 4780cd/m2일 때의 전압은 5.6V, 전류밀도는, 36.5mA/cm2이었다. 또한 휘도 4780cd/m2일 때의 전류 효율은 13cd/A이며, 외부양자효율은 3.8%, 파워 효율은, 7.3lm/W이며, 고효율, 저소비 전력의 발광소자를 얻을 수 있었다. 또한 도 23으로부터 발광 피크 파장은, 517nm이었다.
또한 도 24로부터, 발광소자 2는, 통전 시작으로부터 1000시간 후에도 초기 휘도의 88%의 휘도를 유지하고 있어, 장수명 발광소자라는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명을 적용함으로써, 장수명 발광소자를 얻을 수 있다는 것을 알았다.
[실시예 3]
본 실시예에서는, 본 발명의 발광장치가 사용하는 발광소자의 일례에 대해서 구체적으로 도 25를 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 유기 화합물의 구 조식을 이하에 나타낸다. 이때, 실시예 1 또는 실시예 2에 사용한 재료에 대해서는 생략한다.
[화 36]
Figure 112008020238669-PAT00036
(발광소자 3)
우선, 유리 기판(2100R) 위에, 산화규소를 포함한 산화인듐-산화주석을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2101R)을 형성했다. 이때, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극면적은 2mm×2mm로 했다.
다음에 제1 전극(2101R)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극(2101R)이 형성된 기판을 진공증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2101R) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)과 산화몰리브덴(ＶＩ)을 공증착함으로써, 복합재료를 포함한 층(2111R)을 형성했다. 그 막 두께는 50nm로 하고, ＮＰＢ와 산화몰리브덴(ＶＩ)의 비율은, 중량비로 4:1(=ＮＰＢ:산화몰리브덴)이 되도록 조절했다. 이때, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착하는 증착법이다.
다음에 저항가열을 사용한 증착법에 의해, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)을 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공수송층(2112R)을 형성했다.
다음에 정공수송층(2112R) 위에, 발광층(2113R)을 형성했다. 우선, 정공수송성 유기 화합물로서 ＮＰＢ를, 전자수송성 유기 화합물로서 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(ＩＩＩ)(약칭:ＢＡｌｑ)을, 피라진계 유기 금속착체로서 (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)이리듐(ＩＩＩ)(약칭: [Ｉｒ(ｔｐｐｒ)2(ａｃａｃ)]을 사용하고, 질량비가 ＮＰＢ:ＢＡｌｑ:Ｉｒ(ｔｐｐｒ)2(ａｃａｃ)=0.1:1:0.06이 되도록 공증착을 행했다. 막 두께는 50nm로 했다.
그 후 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2113R) 위에 전자수송층(2114R)을 형성했다. 우선, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(약칭:Ａｌｑ)을 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 제1 전자수송층(2123R)을 형성했다. 또한, 제1 전자수송층(2123R) 위에, 바소페난트롤린(약칭:ＢＰｈｅｎ)을 20nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 제2 전자수송층(2124R)을 형성했다.
전자수송층(2114R) 위에, 불화 리튬(ＬｉＦ)을 증착함으로써, 1nm의 막 두께의 전자주입층(2115R)을 형성했다.
마지막으로, 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 알루미늄을 200nm의 막 두 께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2102R)을 형성하여, 발광소자 3을 제조했다.
이상에 의해 얻어진 발광소자 3을, 질소분위기의 글로브 박스 내에서, 발광소자가 대기에 노출하지 않도록 밀봉하는 작업을 행한 후, 이들 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정했다. 이때, 측정은 실온(25도로 유지된 분위기)에서 행했다.
발광소자 3의 전류밀도-휘도 특성을 도 26에 나타낸다. 또한 전압-휘도 특성을 도 27에 나타낸다. 또한 휘도-전류 효율 특성을 도 28에 나타낸다. 또한 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광 스펙트럼을 도 29에 나타낸다. 또한 초기 휘도를 1000cd/m2로 했을 때의 발광소자 3의 규격화 휘도 시간변화를 도 30에 나타낸다.
발광소자 3은, 휘도 1160cd/m2일 때의 ＣＩＥ 색도좌표는 (x=0.65, y=0.35)이며, 적색의 발광을 나타냈다. 또한 휘도 1160cd/m2일 때의 전압은 7.0V, 전류밀도는, 4.59mA/cm2이었다. 또한 휘도 1160cd/m2일 때의 전류 효율은 25cd/A이며, 외부양자효율은 20%, 파워 효율은, 11lm/W이며, 고효율, 저소비 전력의 발광소자를 얻을 수 있었다. 또한 도 29로부터 발광 피크 파장은, 619nm이었다.
또한 도 30으로부터, 발광소자 3은, 통전 시작으로부터 1000시간 후에도 초기 휘도의 94%의 휘도를 유지하고 있어, 장수명 발광소자라는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명을 적용함으로써, 장수명 발광소자를 얻을 수 있다는 것을 알았다.
도 1은 본 발명의 발광장치를 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 발광장치를 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 발광장치를 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 발광장치를 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 발광장치를 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 발광장치를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명의 발광장치를 설명하는 도면.
도 8은 본 발명의 발광장치를 설명하는 도면.
도 9는 본 발명의 발광장치를 설명하는 도면.
도 10은 본 발명의 발광장치를 설명하는 도면.
도 11은 본 발명의 전자기기를 설명하는 도면.
도 12는 본 발명의 발광장치를 설명하는 도면.
도 13은 실시예 1의 발광소자를 설명하는 도면.
도 14는 실시예 1에서 제조한 발광소자의 전류밀도-휘도 특성을 도시한 도면.
도 15는 실시예 1에서 제조한 발광소자의 전압-휘도 특성을 도시한 도면.
도 16은 실시예 1에서 제조한 발광소자의 휘도-전류 효율 특성을 도시한 도면.
도 17은 실시예 1에서 제조한 발광소자의 발광 스펙트럼을 도시한 도면.
도 18은 실시예 1에서 제조한 발광소자의 규격화 휘도 시간변화를 도시한 도면.
도 19는 실시예 2의 발광소자를 설명하는 도면.
도 20은 실시예 2에서 제조한 발광소자의 전류밀도-휘도 특성을 도시한 도면.
도 21은 실시예 2에서 제조한 발광소자의 전압-휘도 특성을 도시한 도면.
도 22는 실시예 2에서 제조한 발광소자의 휘도-전류 효율 특성을 도시한 도면.
도 23은 실시예 2에서 제조한 발광소자의 발광 스펙트럼을 도시한 도면.
도 24는 실시예 2에서 제조한 발광소자의 규격화 휘도 시간변화를 도시한 도면.
도 25는 실시예 3의 발광소자를 설명하는 도면.
도 26은 실시예 3에서 제조한 발광소자의 전류밀도-휘도 특성을 도시한 도면.
도 27은 실시예 3에서 제조한 발광소자의 전압-휘도 특성을 도시한 도면.
도 28은 실시예 3에서 제조한 발광소자의 휘도-전류 효율 특성을 도시한 도면.
도 29는 실시예 3에서 제조한 발광소자의 발광 스펙트럼을 도시한 도면.
도 30은 실시예 3에서 제조한 발광소자의 규격화 휘도 시간변화를 도시한 도면.
[부호의 설명]
100 기판 101 양극
102 음극 103 ＥＬ층
113 발광층 116 캐리어의 이동을 제어하는 층
121 제1 발광층 122 제2 발광층
131 발광 영역 211 제5 유기 화합물의 HOMO 준위
212 제5 유기 화합물의 LUMO 준위 221 제6 유기 화합물의 HOMO 준위
222 제6 유기 화합물의 LUMO 준위
231 피라진계 유기 금속착체의 HOMO 준위
232 피라진계 유기 금속착체의 LUMO 준위
601 소스측 구동회로 602 화소부
603 게이트측 구동회로 604 밀봉기판
605 씰재 607 공간
608 배선 609 ＦＰＣ(플랙시블 프린트 서킷)
610 소자기판 611 스위칭용 ＴＦＴ
612 전류제어용 ＴＦＴ 613 제1 전극
614 절연물 616 ＥＬ층
617 제2 전극 618 발광소자
623 N채널형 ＴＦＴ 624 P채널형 ＴＦＴ
910 기판 911 트랜지스터
912 발광소자 913 제1 전극
914 제2 전극 915 ＥＬ층
916 층간 절연막 917 배선
918 분리벽층 919 층간 절연막
951 기판 952 전극
953 절연층 954 분리벽층
955 유기층 956 전극
101B 양극 101G 양극
101R 양극 102B 음극
102G 음극 102R 음극
103B ＥＬ층 103G ＥＬ층
103R ＥＬ층 1100 기판
1101 양극 1102 음극
1111 정공주입층 1112 정공수송층
1114 전자수송층 1115 전자주입층
111B 정공주입층 111G 정공주입층
111R 정공주입층 112B 정공수송층
112G 정공수송층 112R 정공수송층
113B 발광층 113G 발광층
113R 발광층 114B 전자수송층
114G 전자수송층 114R 전자수송층
115B 전자주입층 115G 전자주입층
115R 전자주입층 116G 캐리어의 이동을 제어하는 층
131B 발광 영역 131G 발광 영역
131R 발광 영역 1401 스위칭용 ＴＦＴ
1402 용량소자 1403 구동용 ＴＦＴ
1404 전류제어용 ＴＦＴ 1405 발광소자
1406 ＴＦＴ 1410 신호선
1411 전원선 1412 전원선
1414 주사선 1415 주사선
1500 화소부 1554 공통 전위선
1561 다이오드 9101 케이싱
9102 지지대 9103 표시부
9104 스피커부 9105 비디오 입력 단자
916a 층간 절연막 916b 층간 절연막
916c 층간 절연막 9201 본체
9202 케이싱 9203 표시부
9204 키보드 9205 외부접속 포트
9206 포인팅 디바이스 9401 본체
9402 케이싱 9403 표시부
9404 음성입력부 9405 음성출력부
9406 조작키 9407 외부접속 포트
9408 안테나 9501 본체
9502 표시부 9503 케이싱
9504 외부접속 포트 9505 리모트 컨트롤 수신부
9506 수상부 9507 배터리
9508 음성입력부 9509 조작키
9510 접안부 1113B 발광층
1113G 발광층 1113R 발광층
1116G 캐리어의 이동을 제어하는 층
1121B 제1 발광층 1122B 제2 발광층
1131B 발광 영역 1131G 발광 영역
1131R 발광 영역 2100B 유리 기판
2100G 유리 기판 2100R 유리기판
2101B 제1 전극 2101G 제1 전극
2101R 제1 전극 2102B 제2 전극
2102G 제2 전극 2102R 제2 전극
2111B 복합재료를 포함한 층 2111G 복합재료를 포함한 층
2111R 복합재료를 포함한 층 2112B 정공수송층
2112G 정공수송층 2112R 정공수송층
2113B 발광층 2113G 발광층
2113R 발광층 2114B 전자수송층
2114G 전자수송층 2114R 전자수송층
2115B 전자주입층 2115G 전자주입층
2115R 전자주입층 2116G 캐리어의 이동을 제어하는 층
2121B 제1 발광층 2122B 제2 발광층
2123B 제1 전자수송층 2123R 제1 전자수송층
2124B 제2 전자수송층 2124R 제2 전자수송층

Claims (20)

  1. 서로 발광색이 다른 제1 발광소자, 제2 발광소자 및 제3 발광소자를 구비하고,
    상기 제1 발광소자는,
    제1 양극과,
    제1 음극과,
    상기 제1 양극과 상기 제1 음극의 사이에, 제1 발광층과 제2 발광층을 구비하고,
    상기 제1 발광층은, 제1 발광성이 높은 물질과, 제1 유기 화합물을 구비하고, 상기 제2 발광층은, 제1 발광성이 높은 물질과, 제2 유기 화합물을 구비하고,
    상기 제1 발광층은, 상기 제2 발광층의 상기 제1 양극측에 접하고,
    상기 제1 유기 화합물은 정공수송성 유기 화합물이고, 상기 제2 유기 화합물은 전자수송성 유기 화합물이고,
    상기 제2 발광소자는,
    제2 양극과,
    제2 음극과,
    상기 제2 양극과 상기 제2 음극의 사이에, 제3 발광층과 캐리어의 이동을 제어하는 층을 구비하고,
    상기 제3 발광층은, 제2 발광성이 높은 물질을 구비하고,
    상기 캐리어의 이동을 제어하는 층은, 제3 유기 화합물과, 제4 유기 화합물을 구비하며, 상기 제3 발광층과 상기 제2 음극의 사이에 설치되어 있고,
    상기 제3 유기 화합물은, 전자수송성 유기 화합물이고, 상기 제4 유기 화합물은, 전자 트랩성 유기 화합물이고,
    상기 캐리어의 이동을 제어하는 층에 있어서, 상기 제4 유기 화합물보다도 상기 제3 유기 화합물이 많이 포함되어 있고,
    상기 제3 발광소자는,
    제3 양극과,
    제3 음극과,
    제4 발광층을 구비하고,
    상기 제4 발광층은, 제5 유기 화합물과, 제6 유기 화합물과, 제3 발광성이 높은 물질을 포함하고,
    상기 제5 유기 화합물은 정공수송성 유기 화합물이고, 상기 제6 유기 화합물은 전자수송성 유기 화합물이고,
    상기 제3 발광성이 높은 물질은, 인광을 발광하는 물질인, 발광장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 발광성이 높은 물질은, 인광을 발광하는 유기 금속착체이고,
    상기 유기 금속착체의 배위자는 피라진 골격을 가지는 배위자이고,
    상기 유기 금속착체의 중심금속은 제9족 또는 제10족 원소인, 발광장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 중심금속이 이리듐 또는 백금인, 발광장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제5 유기 화합물은 방향족 아민 화합물 또는 카르바졸 유도체인, 발광장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제6 유기 화합물은 복소 방향족 화합물 또는 금속착체인, 발광장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제4 유기 화합물은 상기 제3 유기 화합물의 최저공궤도준위보다 0.3eV 이상 낮은 최저공궤도준위를 가지는, 발광장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 발광성이 높은 물질은 상기 제3 유기 화합물과는 다른 유기 화합물인, 발광장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 유기 화합물은, 금속착체인, 발광장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제4 유기 화합물은, 쿠마린 유도체인, 발광장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제4 유기 화합물의 에너지갭은 상기 제2 발광성이 높은 물질의 에너지갭보다도 큰, 발광장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제4 유기 화합물의 에너지갭이 3.0eV 이상인, 발광장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 발광층은 전자수송성인, 발광장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 발광층은, 상기 제2 발광성이 높은 물질과 제7 유기 화합물을 구비하고,
    상기 제7 유기 화합물은, 상기 제2 발광성이 높은 물질보다도 많이 포함되어 있고,
    상기 제7 유기 화합물은 전자수송성인, 발광장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 캐리어의 이동을 제어하는 층의 두께는, 5nm 이상 20nm 이하인, 발광장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 캐리어의 이동을 제어하는 층이 상기 제3 발광층과 접하는, 발광장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 유기 화합물의 최고피점궤도준위(HOMO 준위)는 -6.0eV 이상 -5.0eV 이하이고, 상기 제1 유기 화합물의 최저공궤도준위(LUMO 준위)는, -3.0eV 이상 -2.0eV 이하이고,
    상기 제2 유기 화합물의 최고피점궤도준위(HOMO 준위)는 -6.0eV 이상 -5.0eV 이하이고, 상기 제2 유기 화합물의 최저공궤도준위(LUMO 준위)는, -3.0eV 이상 -2.0eV 이하인, 발광장치.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 유기 화합물 및 상기 제2 유기 화합물은 각각, 3환 축합 방향족 화합물, 4환 축합 방향족 화합물, 5환 축합 방향족 화합물, 또는 6환 축합 방향족 화합물인, 발광장치.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 유기 화합물의 최고피점궤도준위와 상기 제2 유기 화합물의 최고피점궤도준위와의 차이가 0.3eV 이하이고,
    상기 제1 유기 화합물의 최저공궤도준위와 상기 제2 유기 화합물의 최저공궤도준위와의 차이가 0.3eV 이하인, 발광장치.
  19. 제 1항에 있어서,
    제1 색은 청색이며, 제2 색은 녹색이며, 제3 색은 적색인, 발광장치.
  20. 제 1항에 있어서,
    상기 발광장치가 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글형 디스플레이, 네비게이션 시스템, 카 오디오 컴포넌트 시스템, 오디오 컴포넌트 시스템, 컴퓨터, 게임 기기, 모바일 컴퓨터, 휴대전화, 휴대형 게임기, 전자서적, 기록 매체를 구비한 화상재생장치로 이루어진 군에서 선택된 전자기기에 적용되는, 발광장치.
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