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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022161871
(43)【公開日】2022-10-21
(54)【発明の名称】発光素子及びそれを含む表示装置
(51)【国際特許分類】
H05B 33/12 20060101AFI20221014BHJP
H01L 51/50 20060101ALI20221014BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20221014BHJP
H01L 27/32 20060101ALI20221014BHJP
【ＦＩ】
H05B33/12 C
H05B33/22 C
H05B33/22 A
H05B33/14 B
G09F9/30 365
H01L27/32
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022063041
(22)【出願日】2022-04-05
(31)【優先権主張番号】10-2021-0045692
(32)【優先日】2021-04-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】512187343
【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１， Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ， Ｇｉｈｅｕｎｇ－ｇｕ， Ｙｏｎｇｉｎ－ｓｉ， Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】110002619
【氏名又は名称】弁理士法人ＰＯＲＴ
(72)【発明者】
【氏名】エ ジミョン
(72)【発明者】
【氏名】キム スロン
(72)【発明者】
【氏名】イ ヒェキュン
(72)【発明者】
【氏名】ソン ハジン
(72)【発明者】
【氏名】ユン ジファン
(72)【発明者】
【氏名】ジョン トンソブ
(72)【発明者】
【氏名】ファン ジェフン
【テーマコード（参考）】
3K107
5C094
【Ｆターム（参考）】
3K107AA01
3K107BB01
3K107BB06
3K107BB08
3K107CC04
3K107CC21
3K107DD24
3K107DD51
3K107DD52
3K107DD66
3K107DD67
3K107DD68
3K107DD69
3K107DD72
3K107DD75
3K107EE21
3K107EE28
3K107FF06
3K107FF13
5C094AA22
5C094AA37
5C094BA03
5C094BA27
5C094CA19
5C094DA14
5C094FA01
5C094FA02
5C094JA11
(57)【要約】
【課題】発光効率及び素子寿命が改善された発光素子を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る発光素子は、第１電極と、第１電極の上に配置される正孔輸送領域と、正孔輸送領域の上に配置され、第１の波長の光を発光する第１の発光層と、正孔輸送領域の上に配置され、第１の波長とは異なる第２の波長の光を発光する第２の発光層と、第１の発光層及び第２の発光層の上に配置される電子輸送領域と、電子輸送領域の上に配置される第２の電極と、を含み、第１の発光層は、第１の正孔輸送性ホストと、第１の波長の光を発光する第１のサブドーパントとを含む第１のサブ発光層と、第１の正孔輸送性ホストとは異なる第１の電子輸送性ホストと、第１の波長の光を発光する第２のサブドーパントとを含む第２のサブ発光層と、を含み、第２の発光層は、第２の正孔輸送性ホストと、第２の電子輸送性ホストと、第２の波長の光を発光する第２のドーパントと、を含む。
【選択図】図５Ａ
【解決手段】本発明の一実施形態に係る発光素子は、第１電極と、第１電極の上に配置される正孔輸送領域と、正孔輸送領域の上に配置され、第１の波長の光を発光する第１の発光層と、正孔輸送領域の上に配置され、第１の波長とは異なる第２の波長の光を発光する第２の発光層と、第１の発光層及び第２の発光層の上に配置される電子輸送領域と、電子輸送領域の上に配置される第２の電極と、を含み、第１の発光層は、第１の正孔輸送性ホストと、第１の波長の光を発光する第１のサブドーパントとを含む第１のサブ発光層と、第１の正孔輸送性ホストとは異なる第１の電子輸送性ホストと、第１の波長の光を発光する第２のサブドーパントとを含む第２のサブ発光層と、を含み、第２の発光層は、第２の正孔輸送性ホストと、第２の電子輸送性ホストと、第２の波長の光を発光する第２のドーパントと、を含む。
【選択図】図５Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の電極と、
前記第１の電極の上に配置される正孔輸送領域と、
前記正孔輸送領域の上に配置され、第１の波長の光を発光する第１の発光層と、
前記正孔輸送領域の上に配置され、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を発光する第２の発光層と、
前記第１の発光層及び前記第２の発光層の上に配置される電子輸送領域と、
前記電子輸送領域の上に配置される第２の電極と、を含み、
前記第１の発光層は、
第１の正孔輸送性ホストと、前記第１の波長の光を発光する第１のサブドーパントとを含む第１のサブ発光層と、
前記第１の正孔輸送性ホストとは異なる第１の電子輸送性ホストと、前記第１の波長の光を発光する第２のサブドーパントとを含む第２のサブ発光層と、を含み、
前記第２の発光層は、第２の正孔輸送性ホストと、第２の電子輸送性ホストと、前記第２の波長の光を発光する第２のドーパントと、を含む発光素子。
前記第１の電極の上に配置される正孔輸送領域と、
前記正孔輸送領域の上に配置され、第１の波長の光を発光する第１の発光層と、
前記正孔輸送領域の上に配置され、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を発光する第２の発光層と、
前記第１の発光層及び前記第２の発光層の上に配置される電子輸送領域と、
前記電子輸送領域の上に配置される第２の電極と、を含み、
前記第１の発光層は、
第１の正孔輸送性ホストと、前記第１の波長の光を発光する第１のサブドーパントとを含む第１のサブ発光層と、
前記第１の正孔輸送性ホストとは異なる第１の電子輸送性ホストと、前記第１の波長の光を発光する第２のサブドーパントとを含む第２のサブ発光層と、を含み、
前記第２の発光層は、第２の正孔輸送性ホストと、第２の電子輸送性ホストと、前記第２の波長の光を発光する第２のドーパントと、を含む発光素子。
【請求項2】
前記第１の波長は４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下であり、前記第２の波長は５２０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である請求項１に記載の発光素子。
【請求項3】
前記第１の発光層と前記第２の発光層との間に配置される第１の電荷生成層を更に含む請求項１に記載の発光素子。
【請求項4】
前記第１の電荷生成層は、
ｐ型ドーパントがドーピングされた第１のｐ型電荷生成層と、
ｎ型ドーパントがドーピングされた第１のｎ型電荷生成層と、を含む請求項３に記載の発光素子。
ｐ型ドーパントがドーピングされた第１のｐ型電荷生成層と、
ｎ型ドーパントがドーピングされた第１のｎ型電荷生成層と、を含む請求項３に記載の発光素子。
【請求項5】
前記正孔輸送領域及び前記電子輸送領域に配置され、前記第１の波長の光を発光する追加発光層を更に含む請求項１に記載の発光素子。
【請求項6】
前記追加発光層は、
前記第１の発光層と前記第２の発光層との間に配置される第１の追加発光層と、
前記第１の追加発光層と前記第２の発光層との間に配置される第２の追加発光層と、を含む請求項５に記載の発光素子。
前記第１の発光層と前記第２の発光層との間に配置される第１の追加発光層と、
前記第１の追加発光層と前記第２の発光層との間に配置される第２の追加発光層と、を含む請求項５に記載の発光素子。
【請求項7】
前記第１の追加発光層は、
第２の正孔輸送性ホストと前記第１の波長の光を発光する第３のサブドーパントとを含む第３のサブ発光層と、
前記第２の正孔輸送性ホストとは異なる第２の電子輸送性ホストと前記第１の波長の光を発光する第４のサブドーパントとを含む第４のサブ発光層と、を含む請求項６に記載の発光素子。
第２の正孔輸送性ホストと前記第１の波長の光を発光する第３のサブドーパントとを含む第３のサブ発光層と、
前記第２の正孔輸送性ホストとは異なる第２の電子輸送性ホストと前記第１の波長の光を発光する第４のサブドーパントとを含む第４のサブ発光層と、を含む請求項６に記載の発光素子。
【請求項8】
前記追加発光層は、
前記第２の電極と前記第２の発光層との間に配置され、前記第１の波長の光を発光する第３の追加発光層を含む請求項５に記載の発光素子。
前記第２の電極と前記第２の発光層との間に配置され、前記第１の波長の光を発光する第３の追加発光層を含む請求項５に記載の発光素子。
【請求項9】
前記第２の発光層は、前記第１の発光層と前記第２の電極との間に配置される請求項１に記載の発光素子。
【請求項10】
前記正孔輸送領域は、前記第１の電極の上に配置される正孔注入層と、前記正孔注入層の上には配置される正孔輸送層と、を含み、
前記電子輸送領域は、前記第１の発光層及び前記第２の発光層の上に配置される電子輸送層と、前記電子輸送層の上に配置される電子注入層と、を含む請求項１に記載の発光素子。
前記電子輸送領域は、前記第１の発光層及び前記第２の発光層の上に配置される電子輸送層と、前記電子輸送層の上に配置される電子注入層と、を含む請求項１に記載の発光素子。
【請求項11】
前記第２の電極の上に配置されるキャッピング層を更に含み、
前記キャッピング層は屈折率が１．６以上である請求項１に記載の発光素子。
前記キャッピング層は屈折率が１．６以上である請求項１に記載の発光素子。
【請求項12】
前記第１のサブドーパント及び前記第２のサブドーパントはそれぞれ蛍光ドーパントであり、
前記第２のドーパントはりん光ドーパントである請求項１に記載の発光素子。
前記第２のドーパントはりん光ドーパントである請求項１に記載の発光素子。
【請求項13】
前記第１のサブ発光層及び前記第２のサブ発光層は互いに接触する請求項１に記載の発光素子。
【請求項14】
前記第２のサブ発光層の上に配置される中間電子輸送層と、
前記第２の発光層及び前記第１の発光層の上に配置される中間正孔輸送層と、を更に含む請求項１に記載の発光素子。
前記第２の発光層及び前記第１の発光層の上に配置される中間正孔輸送層と、を更に含む請求項１に記載の発光素子。
【請求項15】
第１の波長の光を放出する第１の画素領域と、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を放出する第２の画素領域と、前記第１の波長及び前記第２の波長とは異なる第３の波長の光を放出する第３の画素領域とが定義された基板と、
前記基板上において、前記第１の画素領域と、前記第２の画素領域と、前記第３の画素領域とに重畳するように配置される複数の発光素子と、を含み、
前記複数の発光素子それぞれは、
第１の電極と、
前記第１の電極の上に配置される正孔輸送領域と、
前記正孔輸送領域の上に配置され、前記第１の波長の光を発光する第１の発光層と、
前記正孔輸送領域の上に配置され、前記第２の波長の光を発光する第２の発光層と、
前記第１の発光層及び前記第２の発光層の上に配置される電子輸送領域と、
前記電子輸送領域の上に配置される第２の電極と、を含み、
前記第１の発光層は、
第１の正孔輸送性ホストと、前記第１の波長の光を発光する第１のサブドーパントとを含む第１のサブ発光層と、
前記第１の正孔輸送性ホストとは異なる第１の電子輸送性ホストと、前記第１の波長の光を発光する第２のサブドーパントとを含む第２のサブ発光層と、を含み、
前記第２の発光層は、第２の正孔輸送性ホストと、第２の電子輸送性ホストと、前記第２の波長の光を発光する第２のドーパントと、を含む表示装置。
前記基板上において、前記第１の画素領域と、前記第２の画素領域と、前記第３の画素領域とに重畳するように配置される複数の発光素子と、を含み、
前記複数の発光素子それぞれは、
第１の電極と、
前記第１の電極の上に配置される正孔輸送領域と、
前記正孔輸送領域の上に配置され、前記第１の波長の光を発光する第１の発光層と、
前記正孔輸送領域の上に配置され、前記第２の波長の光を発光する第２の発光層と、
前記第１の発光層及び前記第２の発光層の上に配置される電子輸送領域と、
前記電子輸送領域の上に配置される第２の電極と、を含み、
前記第１の発光層は、
第１の正孔輸送性ホストと、前記第１の波長の光を発光する第１のサブドーパントとを含む第１のサブ発光層と、
前記第１の正孔輸送性ホストとは異なる第１の電子輸送性ホストと、前記第１の波長の光を発光する第２のサブドーパントとを含む第２のサブ発光層と、を含み、
前記第２の発光層は、第２の正孔輸送性ホストと、第２の電子輸送性ホストと、前記第２の波長の光を発光する第２のドーパントと、を含む表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は発光素子及びそれを含む表示装置に関し、より詳しくは、発光効率及び素子寿命が改善された発光素子及びそれを含む表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
有機発光素子は応答速度が速く、低電圧で駆動される自発光型素子である。それによって、有機発光素子を含む有機発光表示装置は別途の光源を省略することができるため軽量薄型が可能で、輝度が優れ、視野角依存性がないなど、様々な長所を有する。
【0003】
有機発光素子はアノード電極とカソード電極との間に有機物からなる発光層を有する表示素子である。アノード電極から供給される正孔とカソード電極から供給される電子が発光層で結合して励起子を形成した後、励起子から正孔と電子との間のエネルギーに当たる光を生成する。
【0004】
タンデム（Ｔａｎｄｅｍ）有機発光素子は、アノード電極とカソード電極との間に正孔輸送層／発光層／電子輸送層のスタック（ｓｔａｃｋ）が２つ以上で構成される構造であり、各スタックの間に電荷の生成及び移動を助ける電荷生成層（Ｃｈａｒｇｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許第７６４９２１１号明細書
【特許文献2】韓国公開特許第１０－２０１９－００００７５９号公報
【特許文献3】韓国公開特許第１０－２０１８－００２５０４９号公報
【特許文献4】韓国登録特許第１０－１７１１５９６号公報
【特許文献5】韓国公開特許第１０－２０１７－００３４１７３号公報
【特許文献6】韓国公開特許第１０－２０１８－００７８６３７号公報
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】Barry Young、“QD-OLED Production to Start without Endorsement of Samsung Visual”、［online］、2020年8月2日、OLED ASSOCIATION、［令和4年4月4日検索］、インターネット〈https://www.oled-a.org/qd-oled-production-to-start-without-endorsement-of-samsung-visual_8220.html〉
【非特許文献2】Tianhang Zheng et al., High-efficiency blue fluorescent organic light emitting devices based on double emission layers, J. Phys. D: Appl. Phys. 41 (2008) 055103 (5pp)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、発光効率及び素子寿命が改善された発光素子を提供することを目的とする。本発明は、表示効率が改善された表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一実施形態による発光素子は、第１の電極と、第１の電極の上に配置される正孔輸送領域と、正孔輸送領域の上に配置され、第１の波長の光を発光する第１の発光層と、正孔輸送領域の上に配置され、第１の波長とは異なる第２の波長の光を発光する第２の発光層と、第１の発光層及び第２の発光層の上に配置される電子輸送領域と、電子輸送領域の上に配置される第２電極と、を含み、第１の発光層は、第１の正孔輸送性ホストと、第１の波長の光を発光する第１のサブドーパントとを含む第１のサブ発光層と、第１の正孔輸送性ホストとは異なる第１の電子輸送性ホストと、第１の波長の光を発光する第２のサブドーパントとを含む第２のサブ発光層と、を含み、第２の発光層は、第２の正孔輸送性ホストと、第２の電子輸送性ホストと、第２の波長の光を発光する第２のドーパントと、を含む。
【0009】
第１の波長は４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下であり、第２の波長は５２０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である。
【0010】
本発明の一実施形態による発光素子は、第１の発光層と第２の発光層との間に配置される第１の電荷生成層を更に含む。
【0011】
第１の電荷生成層は、ｐ型ドーパントがドーピングされた第１のｐ型電荷生成層と、ｎ型ドーパントがドーピングされた第１のｎ型電荷生成層と、を含む。
【0012】
本発明の一実施形態による発光素子は、正孔輸送領域及び電子輸送領域に配置され、第１の波長の光を発光する追加発光層を更に含む。
【0013】
追加発光層は、第１の発光層と第２の発光層との間に配置される第１の追加発光層と、第１の追加発光層と第２の発光層との間に配置される第２の追加発光層と、を含む。
【0014】
第１の追加発光層は、第２の正孔輸送性ホストと第１の波長の光を発光する第３のサブドーパントとを含む第３のサブ発光層と、第２の正孔輸送性ホストとは異なる第２の電子輸送性ホストと第１の波長の光を発光する第４のサブドーパントとを含む第４のサブ発光層と、を含む。
【0015】
追加発光層は、第２の電極と第２の発光層との間に配置され、第１の波長の光を発光する第３の追加発光層を含む。
【0016】
第２の発光層は、第１の発光層と第２の電極との間に配置される。
【0017】
正孔輸送領域は、第１の電極の上に配置される正孔注入層と、正孔注入層の上には配置される正孔輸送層と、を含み、電子輸送領域は、第１の発光層及び第２の発光層の上に配置される電子輸送層と、電子輸送層の上に配置される電子注入層と、を含む。
【0018】
本発明の一実施形態による発光素子は、第２の電極の上に配置されるキャッピング層を更に含み、キャッピング層は屈折率が１．６以上である。
【0019】
第１のサブドーパント及び第２のサブドーパントそれぞれは蛍光ドーパントであり、第２のドーパントはりん光ドーパントである。
【0020】
第１のサブ発光層及び第２のサブ発光層は互いに接触する。
【0021】
本発明の一実施形態による発光素子は、第２のサブ発光層の上に配置される中間電子輸送層と、第２の発光層及び第１の発光層の上に配置される中間正孔輸送層と、を更に含む。
【0022】
本発明の一実施形態による発光素子は、第１の電極と、第１の電極の上に配置される正孔輸送領域と、正孔輸送領域の上に配置され、第１の波長の光を発光する第１の発光層と、正孔輸送領域の上に配置され、第１の波長とは異なる第２の波長の光を発光する第２の発光層と、第１の発光層及び第２の発光層の上に配置される電子輸送領域と、電子輸送領域の上に配置される第２の電極と、を含み、複数の第１の発光層は第１－１の発光層と、第１－２の発光層と、第１－３の発光層と、を含み、第１－１の発光層と、第１－２の発光層と、第１－３の発光層のうち少なくとも一つは、第１正孔輸送性ホストと、第１の波長の光を発光する第１サブドーパントとを含む第１のサブ発光層と、第１の正孔輸送性ホストとは異なる第１の電子輸送性ホストと、第１の波長の光を発光する第２のサブドーパントとを含む第２のサブ発光層と、を含む。
【0023】
第２の発光層は、第２の正孔輸送性ホストと、第２の電子輸送性ホストと、第２の波長の光を発光する第２のドーパントと、を含む。
【0024】
本発明の一実施形態による表示素子は、第１の波長の光を放出する第１の画素領域と、第１の波長とは異なる第２の波長の光を放出する第２の画素領域と、第１の波長及び第２の波長とは異なる第３の波長の光を放出する第３の画素領域とが定義された基板と、基板上において、第１の画素領域と、第２の画素領域と、第３の画素領域とに重畳するように配置される複数の発光素子と、を含み、複数の発光素子それぞれは、第１の電極と、第１の電極の上に配置される正孔輸送領域と、正孔輸送領域の上に配置され、第１の波長の光を発光する第１の発光層と、正孔輸送領域の上に配置され、第２の波長の光を発光する第２の発光層と、第１の発光層及び第２の発光層の上に配置される電子輸送領域と、電子輸送領域の上に配置される第２の電極と、を含み、第１の発光層は、第１の正孔輸送性ホストと、第１の波長の光を発光する第１のサブドーパントとを含む第１のサブ発光層と、第１の正孔輸送性ホストとは異なる第１の電子輸送性ホストと、第１の波長の光を発光する第２のサブドーパントとを含む第２のサブ発光層と、を含み、第２の発光層は、第２の正孔輸送性ホストと、第２の電子輸送性ホストと、第２の波長の光を発光する第２のドーパントと、を含む。
【0025】
本発明の一実施形態による表示素子は、複数の発光素子の上に配置される光制御層を更に含み、制御層は第１の画素領域に重畳し、第１の波長の光を透過させる第１の光制御部と、第２の画素領域に重畳し、第２の波長の光を透過させる第２の制御部と、第３の画素領域に重畳し、第３の波長の光を透過させる第３の制御部と、を含む。
【0026】
基板に白色光を放出する第４の画素領域が定義され、制御層は第４の画素領域に重畳し、白色光を透過させる透過部を更に含む。
【発明の効果】
【0027】
本発明の一実施形態によると、発光素子において青色蛍光発光層と緑色りん光発光層それぞれの発光効率が極大化され、それぞれの発光層の損傷が防止されて、発光素子の発光効率及び素子寿命が改善される。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の一実施形態による表示装置の分解斜視図である。
【図2】本発明の一実施形態による表示モジュールの断面図である。
【図3】本発明の一実施形態による表示装置に含まる表示パネルの一部を拡大して示す平面図である。
【図4A】本発明の一実施形態による表示装置に含まる表示モジュールの一部を拡大して示す断面図である。
【図4B】本発明の一実施形態による表示装置に含まる表示モジュールの一部を拡大して示す断面図である。
【図4C】本発明の一実施形態による表示装置に含まる表示モジュールの一部を拡大して示す断面図である。
【図5A】本発明の一実施形態による発光素子を概略的に示す断面図である。
【図5B】本発明の一実施形態による発光素子を概略的に示す断面図である。
【図5C】本発明の一実施形態による発光素子を概略的に示す断面図である。
【図5D】本発明の一実施形態による発光素子を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
本明細書において、ある構成要素（または領域、層、部分など）が他の構成要素の「上にある」、「結合される」、又は「結合される」と言及されれば、それは他の構成要素の上に直接配置・連結・結合され得るか、又はそれらの間に第３の構成要素が配置され得ることを意味する。
【0030】
同じ符号は同じ構成要素を指す。また、図面において、構成要素の厚さ、割合、及び寸法は技術的内容の効果的な説明のために誇張されている。「及び／又は」は、関連する構成要素が定義する一つ以上の組み合わせを全て含む。
【0031】
第１、第２などの用語は多様な構成要素を説明するのに使用されるが、構成要素は用語に限らない。用語は一つの構造要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱せずに、第１の構成要素は第２の構成要素と命名されてもよく、類似して第２の構成要素も第１の構成要素と命名されてもよい。単数の表現は、文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。
【0032】
また、「下に」、「下側に」、「上に」、「上側に」などの用語は、図面に示した構成要素の連関関係を説明するために使用される。用語は相対的な概念であって、図面に示した方向を基準に説明される。
【0033】
「含む」又は「有する」などの用語は明細書の上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものであって、一つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものの存在又は付加可能性を予め排除しないと理解すべきである。
【0034】
異なるように定義されない限り、本明細書で使用された全ての用語（技術的及び科学的用語を含む）は、本発明の属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるようなものと同じ意味を有する。また、一般的に使用される辞書で定義された用語のような用語は、関連技術の脈絡で有する意味と一致する意味を有すると解釈すべきであって、ここで明示的に定義されない限り、過度に理想的であるか形式的な意味で解釈してはならない。
【0035】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による表示装置及び発光素子について説明する。
【0036】
【0037】
一実施形態において、表示装置ＥＳは、テレビ、モニター、又は外部広告板のような大型表示装置である。また、表示装置ＥＳは、パソコン、ノートパソコン、個人情報端末、カーナビゲーションユニット、ゲーム機、スマートフォン、タブレット、及びカメラのような中小型製品に使用される表示装置である。また、これらは単に実施形態として提示されたものであって、本発明の概念から逸脱しない限り他の表示装置として採用されてもよい。
【0038】
一実施形態の表示装置ＥＳは、ウィンドウＷＭと、表示モジュールＤＭと、筐体ＨＡＵと、を含む。表示モジュールＤＭは表示パネルＤＰを含む。一方、図示していないが、表示装置ＥＳは、表示素子以外にもタッチ素子又は検出素子など、電気的信号によって活性化される多様な素子を含む。
【0039】
一方、図１及び以下の図面には第１の方向ＤＲ１～第３の方向ＤＲ３を示したが、本明細書で説明される第１～第３の方向ＤＲ１、ＤＲ２、ＤＲ３が指示する方向は相対的な概念であって、他の方向に変換されてもよい。
【0040】
本明細書では、説明の便宜上、第３の方向ＤＲ３はユーザに映像が提供される方向と定義される。また、第１の方向ＤＲ１と第２方向ＤＲ２は互いに直交し、第３の方向ＤＲ３は第１の方向ＤＲ１と第２の方向ＤＲ２が定義する平面に対する法線方向である。図１において、第１の方向ＤＲ１及び第２の方向ＤＲ２が定義する平面は映像が提供される表示面である。
【0041】
一実施形態の表示装置ＥＳにおいて、ウィンドウＷＭは表示モジュールＤＭの上に配置される。ウィンドウＷＭは、ガラス、サファイヤ、又はプラスチックを含む材料で構成される。ウィンドウＷＭは、表示モジュールＤＭから提供される映像を透過する透過領域ＴＡと、透過領域ＴＡに隣接し、映像が透過しない遮光領域ＢＡを含む。一方、図１の図示とは異なって、一実施形態の表示装置ＥＳにおいてウィンドウＷＭは省略されてもよい。
【0042】
一実施形態の表示装置ＥＳにおいて、表示モジュールＤＭはウィンドウＷＭの下部に配置される。表示モジュールＤＭは、表示パネルＤＰと、表示パネルＤＰの上に配置される光制御部材ＣＣＭと、を含む。
【0043】
表示パネルＤＰは発光型表示パネルである。例えば、表示パネルＤＰは、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）表示パネル、有機電界発光（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル、又は量子ドット発光表示パネルである。しかし、本実施形態はこれらに限らない。
【0044】
ＬＥＤ表示パネルは発光ダイオードを含み、有機電界発光表示パネルの発光層は有機電界発光物質を含み、量子ドット表示パネルの発光層は量子ドット又は量子ロッドなどを含む。以下、本明細書の一実施形態の表示装置ＥＳに含まれる表示パネルＤＰは有機電界発光表示パネルとして説明される。但し、本実施形態はこれに限らない。
【0045】
一実施形態の表示装置ＥＳは、表示パネルＤＰと、表示パネルＤＰの上側に配置される光制御部材ＣＣＭとを含み、一実施形態の表示装置ＥＳは、有機電界発光表示パネルを含む有機電界発光表示装置である。表示パネルＤＰは所定の波長を有する第１の光を提供する。例えば、表示パネルＤＰは、第１の光として青色光を提供する。但し、これに限らず、表示パネルＤＰは白色光を放出してもよい。
【0046】
光制御部材ＣＣＭは、表示パネルＤＰから提供される第１の光の波長を変換するか、又は表示パネルＤＰから提供される第１の光を透過させる。
【0047】
表面上において、映像が表示される表示パネルＤＰの一方の面は表示面と定義される。表示面は、映像が表示される表示領域ＤＡと、映像が表示されない非表示領域ＮＤＡと、を含む。表示領域ＤＡは、平面上において表示パネルＤＰの中央に定義され、ウィンドウＷＭの透過領域ＴＡと重畳する。
【0048】
筐体ＨＡＵは、表示パネルＤＰ下部に配置され、表示パネルＤＰを収納する。筐体ＨＡＵは、表示パネルＤＰの表示面である上部面が露出されるように表示パネルＤＰをカバーして配置される。筐体ＨＡＵは、表示パネルＤＰの側面と底面をカバーし、上部面全体を露出させる。
【0049】
図２を参照すると、表示パネルＤＰは、ベース基板ＢＳと、ベース基板ＢＳの上に提供される回路層ＤＰ－ＣＬと、表示素子層ＤＰ－ＥＬとを含む。一実施形態において、ベース基板ＢＳと、回路層ＤＰ－ＣＬと、表示素子層ＤＰ－ＥＬは、第３の方向ＤＲ３の方向に順次に積層される。
【0050】
ベース基板ＢＳは、表示素子層ＤＰ－ＥＬが配置されるベース面を提供する部材である。ベース基板ＢＳは、ガラス基板、金属基板、プラスチック基板などである。但し、本実施形態はこれらに限らず、ベース基板ＢＳは無機層、有機層、又は複合材料層であってもよい。
【0051】
一実施形態において、回路層ＤＰ－ＣＬはベース基板ＢＳの上に配置されるが、回路層ＤＰ－ＣＬは複数のトランジスタ（図示せず）を含む。トランジスタ（図示せず）は、それぞれ制御電極と、入力電極と、出力電極と、を含む。例えば、回路層ＤＰ－ＣＬは、表示素子層ＤＰ－ＥＬの有機電界発光素子ＥＤ（図４Ａ）を駆動するためのスイッチングトランジスタと駆動トランジスタとを含んでもよい。
【0052】
光制御部材ＣＣＭは表示パネルＤＰの上に配置される。光制御部材ＣＣＭは、光制御層ＣＣＬと、カラーフィルタ層ＣＦＬと、上部ベース層ＢＬとを含む。例えば、表示パネルＤＰは第１の光を放出する発光素子ＥＤ（図４Ａ）を含み、光制御部材ＣＣＭは発光素子ＥＤ（図４Ａ）から提供される光の波長を変換するか光を透過させる光制御層ＣＣＬ（図４Ａ）を含む。
【0053】
図３は、本発明の一実施形態による表示装置に含まれている表示パネルの一部を拡大して示す平面図である。図４Ａ～図４Ｃは、本発明の一実施形態による表示装置に含まれている表示モジュールの一部を拡大して示す断面図である。図３では本発明の一実施形態による表示パネルのうち表示領域ＤＡの一部を示している。図４Ａ及び図４Ｂでは図３のＩＩ－ＩＩ’線に対応する部分を示している。図４Ｃでは図４Ａに対応する断面で他の実施形態の表示モジュールを示している。
【0054】
以下、図３、図４Ａ～図４Ｃを参照して説明する一実施形態の表示モジュールＤＭ、ＤＭ－１Ｍ、ＤＭ－２は図１で説明した一実施形態の表示装置ＥＳに含まれるが、表示モジュールＤＭ、ＤＭ－１Ｍ、ＤＭ－２は表示パネルＤＰ及び光制御部材ＣＣＭを含む。
【0055】
一実施形態による表示モジュールＤＭは、表示パネルＤＰと表示パネルＤＰの上に配置される光制御部材ＣＣＭとを含み、光制御部材ＣＣＭは光制御層ＣＣＬとカラーフィルタ層ＣＦＬとを含む。光制御部材ＣＣＭは、上部ベース層ＢＬと、上部ベース層ＢＬの下側に配置される光制御層ＣＣＬと、光制御層ＣＣＬと上部ベース層ＢＬとの間に配置されるカラーフィルタ層ＣＦＬとを含む。光制御部材ＣＣＭにおいて、光制御層ＣＣＬが表示パネルＤＰに隣接して配置される。
【0056】
光制御部材ＣＣＭは、複数個の隔壁ＢＫと、隔壁ＢＫの間に配置される光制御部ＣＣＰ－Ｒ、ＣＣＰ－Ｂ、ＣＣＰ－Ｇとを含む。
【0057】
図３、図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、表示モジュールＤＭは、非発光領域ＮＰＸＡと画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇを含む。画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇそれぞれは、発光素子ＤＥから生成された光が放出される領域である。画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇそれぞれの面積は互いに異なるが、この際、面積は平面上から見た際の面積を意味する。
【0058】
画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇは、放出される光の色によって複数個のグループに区分される。図３、図４Ａ及び図４Ｂに示した一実施形態の表示モジュールＤＭには、赤色光、青色光、緑色光を発光する３つの画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇを例示的に示している。例えば、一実施形態の表示装置ＥＳ（図１）は、互いに区分される赤色画素領域ＰＸＡ－Ｒと、青色画素領域ＰＸＡ－Ｂと、緑色画素領域ＰＸＡ－Ｇとを含む。赤色画素領域ＰＸＡ－Ｒは発光波長が６２０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光を発光し、青色画素領域ＰＸＡ－Ｂは発光波長が４１０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の光を発光し、緑色画素領域ＰＸＡ－Ｇは発光波長が５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光を発光する。
【0059】
図４Ａ及び図４Ｂに示した一実施形態の表示モジュールＤＭ、ＤＭ－１において、表示パネルＤＰは有機層ＯＬを共通層として含む発光素子ＥＤを含むと示している。つまり、図４Ａ及び図４Ｂによる一実施形態の表示モジュールＤＭ、ＤＭ－１において、表示パネルＤＰは表示モジュールＤＭの画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇに関わらず同じ光を放出する。例えば、表示パネルＤＰは第１の光である青色光を光制御部材ＣＣＭに提供する。または、表示パネルＤＰが第１の光として白色光を光制御部材ＣＣＭに提供してもよい。
【0060】
図３、図４Ａ及び図４Ｂに示した一実施形態の表示モジュールＤＭ、ＤＭ－１において、画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇのうち赤色画素領域ＰＸＡ－Ｒ及び緑色画素領域ＰＸＡ－Ｇは同じ面積を有し、青色画素領域ＰＸＡ－Ｂは赤色画素領域ＰＸＡ－Ｒ及び緑色画素領域ＰＸＡ－Ｇより小さい面積を有する。但し、これに限らず、画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇそれぞれは同じ面積を有するか、光制御部ＣＣＰ－Ｒ、ＣＣＰ－Ｂ、ＣＣＰ－Ｇから放出される色によって多様な面積を有してもよい。例えば、一実施形態の表示モジュールＤＭでは青色画素領域ＰＸＡ－Ｂが最も大きい面積を有し、緑色画素領域ＰＸＡ－Ｇが最も小さい面積を有してもよい。しかし、本実施形態はこれに限らず、画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇは赤色光、青色光、緑色光以外の他の色の光を放出するか、他の面積割合で発光領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇが提供されてもよい。
【0061】
画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇそれぞれは画素定義膜ＰＤＬで区分される領域である。非画素領域ＮＰＸＡは隣り合う画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇの間の領域であって、画素定義膜ＰＤＬと対応する領域である。
【0062】
図３に示したように、画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇのうち赤色画素領域ＰＸＡ－Ｒ及び緑色画素領域ＰＸＡ－Ｇは第２の方向ＤＲ２に延長される基準軸を中心に対称の形状を有し、青色画素領域ＰＸＡ－Ｂは赤色画素領域ＰＸＡ－Ｒ及び緑色画素領域ＰＸＡ－Ｇの間に配置される。第１の方向ＤＲ１から見る際、青色画素領域ＰＸＡ－Ｂのうち一部分は赤色画素領域ＰＸＡ－Ｒ及び緑色画素領域ＰＸＡ－Ｇと重畳しない。但し、これに限らず、画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇは多様な多角形状又は円形状を有してもよく、画素領域の配列構造も制限されない。例えば、青色画素領域ＰＸＡ－Ｇ、緑色画素領域ＰＸＡ－Ｇ、及び赤色画素領域ＰＸＡ－Ｒが順次に交互に配列される縞状を有してもよく、画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇの配列構造はペンタイル（Ｐｅｎｔｉｌｅ）構造を有してもよい。
【0063】
図４Ａ～図４Ｃを参照すると、一実施形態による表示パネルＤＰは、ベース基板ＢＳと、ベース基板ＢＳの上に配置される回路層ＤＰ－ＣＬと、回路層ＤＰ－ＣＬの上に配置される表示素子層ＤＰ－ＥＬと、を含む。表示素子層ＤＰ－ＥＬは、画素定義膜ＰＤＬと、画素定義膜ＰＤＬの間に配置される発光素子ＥＤと、発光素子ＥＤの上に配置される薄膜封止層ＴＦＥと、を含む。
【0064】
画素定義膜ＰＤＬは、高分子樹脂で構成される。例えば、画素定義膜ＰＤＬは、ポリアクリレート系樹脂、又はポリイミド系樹脂を含む。また、画素定義膜ＰＤＬは、高分子樹脂以外に無機物を更に含んでもよい。一方、画素定義膜ＰＤＬは、光吸収物質を含んで形成されるか、ブラック顔料又はブラック染料を含む。また、画素定義膜ＰＤＬは無機物で構成される。例えば、画素定義膜ＰＤＬは、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒酸化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）などを含んで形成されてもよい。画素定義膜ＰＤＬは、画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇを定義する。画素定義膜ＰＤＬによって画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇと非画素領域ＮＰＸＡが区分される。
【0065】
画素定義膜ＰＤＬは隔壁ＢＫと重畳する。つまり、複数の画素定義膜ＰＤＬそれぞれは複数の隔壁ＢＫそれぞれに対応して重畳する。
【0066】
発光素子ＥＤは、互いに向かい合う第１の電極ＥＬ１と第２の電極ＥＬ２、及び第１の電極ＥＬ１と第２の電極ＥＬ２との間に配置される複数の有機層ＯＬを含む。発光素子ＥＤの有機層ＯＬは複数のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４を含む。複数のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４それぞれには正孔輸送物質及び電子輸送物質を含む機能層と、発光物質を含む発光層とが含まれる。つまり、一実施形態の表示モジュールＤＭに含まれる発光素子ＥＤは複数の発光層を含むタンデム構造の発光素子である。以下、発光素子ＥＤに含まれる各機能層と発光層に関する説明は後述する。
【0067】
図４Ａ及び図４Ｂでは、有機層ＯＬに含まれる複数のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４がそれぞれの画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇと非画素領域ＮＰＸＡ全体で共通に提供される実施形態を示している。つまり、発光素子ＥＤに含まれる複数のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４それぞれは一部が画素定義膜ＰＤＬの上に配置され、画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇに配置される複数のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４の部分が画素定義膜ＰＤＬの上で互いに接続されて一体の形状をなす共通層を形成する。それによって、複数のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４内に配置される各機能層と発光層も画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇと非画素領域ＮＰＸＡ全体で一体の形状を有する共通層を形成する。但し、本実施形態はこれに限らず、図４Ａ及び図４Ｂの図示とは異なって、一実施形態において、複数のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４のうち少なくとも一部は画素定義膜ＰＤＬに定義された開口部の内部にパターニングされて提供されてもよい。複数のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４のうち少なくとも一部、又は複数のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４内に含まれる機能層と発光層のうち少なくとも一部はインクジェットプリント法でパターニングされて、画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇに重畳するように定義された画素定義膜ＰＤＬの開口部の内部に提供される。
【0068】
発光素子ＥＬの上には薄膜封止層ＴＦＥが配置されるが、薄膜封止層ＴＦＥは第２の電極ＥＬ２の上に配置される。薄膜封止層ＴＦＥは、第２の電極ＥＬ２の上に直接配置される。薄膜封止層ＴＦＥは一層又は複数の層が積層されている。薄膜封止層ＴＦＥは少なくとも一つの絶縁層を含む。一実施形態による薄膜封止層ＴＦＥは、少なくとも一つの無機膜（以下、封止無機膜）を含む。また、一実施形態による薄膜封止層ＴＦＥは、少なくとも一つの有機膜（以下、封止有機膜）、及び少なくとも一つの封止無機膜を含む。
【0069】
封止無機膜は水分／酸素から発光素子ＥＤを保護し、封止有機膜はほこり粒子のような異物から発光素子ＥＤを保護する。封止無機膜は、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化チタン、又は酸化アルミニウムなどを含んでもよいが、特にこれらに限らない。封止有機膜はアクリル系化合物、エポキシ系化合物などを含む。封止有機膜は光重合可能な有機物質を含むが、特にこれに限らない。
【0070】
一実施形態の表示装置は、表示パネルＤＰの上に配置される光制御部材ＣＣＭを含む。光制御部材ＣＣＭは、上部ベース層ＢＬと、上部ベース層ＢＬの下側に配置される光制御層ＣＣＬと、を含む。光制御層ＣＣＬは、互いに離隔されて配置される複数の隔壁ＢＫと、隔壁ＢＫの間に配置される複数の光制御部ＣＣＰ－Ｒ、ＣＣＰ－Ｂ、ＣＣＰ－Ｇと、を含む。つまり、一実施形態による光制御部材ＣＣＭは、上部ベース層ＢＬと、上部ベース層ＢＬの上に配置される複数の隔壁ＢＫと、互いに離隔された複数の隔壁ＢＫの間に配置される光制御部ＣＣＰ－Ｒ、ＣＣＰ－Ｂ、ＣＣＰ－Ｇと、を含む。図４Ａでは光制御層ＣＣＬが配置される基準面を提供する上部ベース層ＢＬが別途に提供されることを例示的に示したが、これに限らず、光制御層ＣＣＬは表示素子層ＤＰ－ＥＬの薄膜封止層ＴＦＥが提供する基準面の上に配置されてもよい。
【0071】
一実施形態の光制御部材ＣＣＭは複数の光制御部ＣＣＰ－Ｒ、ＣＣＰ－Ｂ、ＣＣＰ－Ｇを含む。光制御部ＣＣＰ－Ｒ、ＣＣＰ－Ｂ、ＣＣＰ－Ｇは、第１の波長の光を透過させる第１の光制御部ＣＣＰ－Ｂと、第２波長の光を透過させる第２光制御部ＣＣＰ－Ｇと、第３の波長の光を透過させる第３の光制御部ＣＣＰ－Ｒと、を含む。第２の波長の光は第１の波長の光より長波長領域の光であり、第３の波長の光は第１の波長の光及び第２の波長の光より長波長領域の光である。例えば、第１の波長の光は青色光、第２の波長の光は緑色光、第３の波長の光は赤色光であってもよい。第１の波長の光は発光波長が４１０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の光であり、第２の波長の光は発光波長が５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光であり、第３の波長の光は６２０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域の光である。一方、第１の波長の光は表示パネルＤＰから光制御層ＣＣＬに提供されるソース光である。
【0072】
第１の光制御部ＣＣＰ－Ｂ、第２の光制御部ＣＣＰ－Ｇ、及び第３の光制御部ＣＣＰ－Ｒそれぞれには発光体が含まれる。発光体は、入射する光の波長を変換させて他の波長の光を発光する粒子である。一実施形態において、第２の光制御部ＣＣＰ－Ｇ及び第３の光制御部ＣＣＰ－Ｒに含まれる発光体は量子ドット（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）又は蛍光体である。但し、これらに限らず、第１の光制御部ＣＣＰ－Ｂは第１の光の波長を変換せずに透過させる透過部であってもよい。第１の光制御部ＣＣＰ－Ｂには量子ドットなどの発光体が含まれなくてもよい。
【0073】
量子ドットは提供される光の波長を変換する粒子である。量子ドットのコアはＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩＩ－Ｖ族化合物、ＩＶ－ＶＩ族化合物、ＩＶ族元素、ＩＶ族化合物、及びこれらの組み合わせから選択される。
【0074】
ＩＩ－ＶＩ族化合物は、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＭｇＳｅ、ＭｇＳ、及びこれらの混合物からなる群より選択される二元化合物、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｅＺｎＳｅ、ＨｅＺｎＴｅ、ＭｇＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳ、及びこれらの混合物からなる群より選択される三素化合物、及びＨｇＺｎＴｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、ＨｇＺｎＳＴｅ、及びこれらの混合物からなる群より選択される四素化合物からなる群より選択される。
【0075】
ＩＩＩ－ＶＩ族化合物は、Ｉｎ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｓｅ３などのような二元化合物、ＩｎＧａＳ３、ＩｎＧａＳｅ３などの三元化合物、又はこれらの任意の組み合わせを含む。
【0076】
Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ族化合物は、ＡｇＩｎＳ、ＡｇＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳ、ＣｕＩｎＳ２、ＡｇＧａＳ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＯ２、ＡｇＧａＯ２、ＡｇＡｌＯ２及びこれらの混合物からなる群より選択される三元化合物、又はＡｇＩｎＧａＳ２、ＣｕＩｎＧａＳ２などの四元化合物から選択される。
【0077】
ＩＩＩ－Ｖ族化合物は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、及びこれらの混合物からなる群より選択される二元化合物と、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＮＳｂ、ＧａＰＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＮＳｂ、ＡｌＰＡｓ、ＡｌＰＳｂ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＡｌＰ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＰＳｂ、及びこれらの混合物からなる群より選択される三元化合物と、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＮＳｂ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＡｌＰＳｂ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＳｂ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＧａＩｎＰＳｂ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、ＩｎＡｌＮＳｂ、ＩｎＡｌＰＡｓ、ＩｎＡｌＰＳｂ、及びこれらの混合物からなる群より選択される四元化合物とからなる群より選択される。一方、ＩＩＩ－Ｖ族化合物はＩＩ族金属を更に含む。例えば、ＩＩＩ－ＩＩ－Ｖ族化合物としてＩｎＺｎＰなどが選択されてもよい。
【0078】
ＩＶ－ＶＩ族化合物は、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、及びこれらの混合物からなる群より選択される二元化合物と、ＳｎＳｅＳ、ＳｎＳｅＴｅ、ＳｎＳＴｅ、ＰｂＳｅＳ、ＰｂＳｅＴｅ、ＰｂＳＴｅ、ＳｎＰｂＳ、ＳｎＰｂＳｅ、ＳｎＰｂＴｅ、及びこれらの混合物からなる群より選択される三元化合物と、ＳｎＰｂＳＳｅ、ＳｎＰｂＳｅＴｅ、ＳｎＰｂＳＴｅ、及びこれらの混合物からなる群より選択される四元化合物とからなる群より選択される。ＩＶ族元素は、Ｓｉ、Ｇｅ、及びこれらの混合物からなる群より選択される。ＩＶ族化合物は、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、及びこれらの混合物からなる群より選択される二元素化合物である。
【0079】
この際、二元化合物、三元化合物、又は四元化合物は均一な濃度で粒子内に存在するか、濃度分布が部分的に異なる状態に分けられて同一粒子内に存在する。また、一つの量子ドットが他の量子ドットを囲むコア／シェル構造を有してもよい。コアとシェルの界面は、シェルに存在する元素の濃度が中心に行くほど低くなる濃度勾配を有する。
【0080】
いくつかの実施形態において、量子ドットは上述したナノ結晶を含むコア、及びコアを囲むシェルを含むコア－シェル構造を有する。量子ドットのシェルは、コアの化学的変性を防止して半導体特性を維持するための保護層の役割、及び／又は量子ドットに電気泳動特性を与えるためのチャージング層（ｃｈａｒｇｉｎｇ ｌａｙｅｒ）の役割をする。シェルは単層又は多重層である。コアとシェルの界面は、シェルに存在する元素の濃度が中心に行くほど低くなる濃度勾配を有する。量子ドットのシェルの例としては、金属又は非金属の酸化物、半導体化合物、又はこれらの組み合わせなどが挙げられる。
【0081】
例えば、金属又は非金属の酸化物は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４、ＣｕＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＮｉＯなどの二元化合物、又はＭｇＡｌ２Ｏ４、ＣｏＦｅ２Ｏ４、ＮｉＦｅ２Ｏ４、ＣｏＭｎ２Ｏ４などの三元化合物を挙げることができるが、本発明はこれらに限らない。
【0082】
また、半導体化合物は、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＴｅＳ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂなどが挙げられるが、本発明はこれらに限らない。
【0083】
量子ドットは約４５ｎｍ以下、好ましくは約４０ｎｍ以下、より好ましくは約３０ｎｍ以下の発光波長スペクトルの半値幅（ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ｏｆ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ、ＦＷＨＭ）を有し、この範囲で色純度や色再現性を向上させることができる。また、このような量子ドットを介して発光される光は全方向に放出されるため、光視野角が向上する。
【0084】
また、量子ドットの形態は当分野で一般的に使用する形態のものであって特には限らないが、より詳しくは、球状、ピラミッド状、多腕（ｍｕｌｔｉ－ａｒｍ）状、立方体のナノ粒子、ナノチューブ、ナノワイヤ、ナノ繊維、ナノ板状粒子などの形態のものを使用してもよい。
【0085】
量子ドットは粒子のサイズによって放出する光の色相を調節することができるが、それによって量子ドットは青色、赤色、緑色など多様な発光色相を有する。
【0086】
量子ドットの粒子サイズが小さいほど短波長領域の光を発光する。例えば、緑色光を放出する量子ドットの粒子サイズは赤色光を放出する量子ドットの粒子サイズより小さく、青色光を放出する量子ドットの粒子サイズは緑色光を放出する量子ドットの粒子サイズより小さい。
【0087】
光制御層ＣＣＬに含まれる複数の光制御部ＣＣＰ－Ｒ、ＣＣＰ－Ｂ、ＣＣＰ－Ｇそれぞれは散乱体ＳＰを更に含む。第１の光制御部ＣＣＰ－Ｂは第１の量子ドットＱＤ１と散乱体ＳＰを含み、第２の光制御部ＣＣＰ－Ｇは第２の量子ドットＱＤ２と散乱体ＳＰを含み、第３の光制御部ＣＣＰ－Ｒは第３の量子ドットＱＤ３と散乱体ＳＰを含む。但し、これに限らず、第１の光制御部ＣＣＰ－Ｂにおいて、第１の量子ドットＱＤ１は省略されて、第１の光制御部ＣＣＰ－Ｂは散乱体ＳＰのみを含んでもよい。
【0088】
散乱体ＳＰは無機粒子である。例えば、散乱体ＳＰは、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、及び中空シリカのうち少なくとも一つを含んでもよい。散乱体ＳＰは、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、及び中空シリカのうち少なくともいずれか一つを含むか、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、及び中空シリカのうちから選択される２種以上の物質が混合されたものである。
【0089】
第１の光制御部ＣＣＰ－Ｂ、第２の光制御部ＣＣＰ－Ｇ、及び第３の光制御部ＣＣＰ－Ｒそれぞれは、量子ドットＱＤ１、ＱＤ２、ＱＤ３及び散乱体ＳＰを分散させるベース樹脂ＢＲ１、ＢＲ２、ＢＲ３を含む。一実施形態において、第１の光制御部ＣＣＰ－Ｂは第１のベース樹脂ＢＲ１内に分散された第１の量子ドットＱＤ１と散乱体ＳＰを含み、第２の光制御部ＣＣＰ－Ｇは第２のベース樹脂ＢＲ２内に分散された第２の量子ドットＱＤ２と散乱体ＳＰを含み、第３の光制御部ＣＣＰ－Ｒは第３のベース樹脂ＢＲ３内に分散された第３の量子ドットＱＤ３と散乱体ＳＰを含む。ベース樹脂ＢＲ１、ＢＲ２、ＢＲ３は量子点ＱＤ１、ＱＤ２、ＱＤ３及び散乱体ＳＰが分散される媒質であって、一般にバインダと称される多様な樹脂組成物で構成される。例えば、ベース樹脂ＢＲ１、ＢＲ２、ＢＲ３はアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂などである。ベース樹脂ＢＲ１、ＢＲ２、ＢＲ３は透明樹脂である。一実施形態において、第１のベース樹脂ＢＲ１、第２のベース樹脂ＢＲ２、及び第３のベース樹脂ＢＲ３それぞれは互いに同じであるか異なる。
【0090】
隔壁ＢＫは、光制御層ＣＣＬと重畳する画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇそれぞれを区分する開口部を定義する。光制御部ＣＣＰ－Ｒ、ＣＣＰ－Ｂ、ＣＣＰ－Ｇは隔壁ＢＫに定義された開口部を充填する。一方、隔壁ＢＫは、光吸収物質を含んで形成されるか、ブラック顔料又はブラック染料を含んで形成される。
【0091】
一実施形態による光制御部材ＣＣＭはカラーフィルタ層ＣＦＬを更に含む。カラーフィルタ層ＣＦＬは上部ベース層ＢＬと光制御層ＣＣＬとの間に配置される。カラーフィルタ部ＣＦＬは、遮光部ＢＭ及びフィルタＣＦ－Ｂ、ＣＦ－Ｇ、ＣＦ－Ｒを含む。カラーフィルタ層ＣＦＬは、青色光を透過させる第１のフィルタＣＦ－Ｂと、緑色光を透過させる第２のフィルタＣＦ－Ｇと、赤色光を透過させる第３のフィルタＣＦ－Ｒと、を含む。例えば、第１のフィルタＣＦ－Ｂは青色フィルタ、第２のフィルタＣＦ－Ｇは緑色フィルタ、第３のフィルタＣＦ－Ｒは赤色フィルタであってもよい。フィルタＣＦ－Ｂ、ＣＦ－Ｇ、ＣＦ－Ｒそれぞれは、高分子感光樹脂と、顔料又は染料を含む。第１のフィルタＣＦ－Ｂは青色の顔料又は染料を含み、第２のフィルタＣＦ－Ｇは緑色の顔料又は染料を含み、第３のフィルタＣＦ－Ｒは赤色の顔料又は染料を含む。一方、実施形態はこれらに限らず、第１のフィルタＣＦ－Ｂは顔料又は染料を含まなくてもよい。第１のフィルタＣＦ－Ｂは高分子感光樹脂を含み、顔料又は染料を含まない。第１のフィルタＣＦ－Ｂは透明である。第１のフィルタＣＦ－Ｂは透明感光樹脂からなる。
【0092】
また、一実施形態において、第２フィルタＣＦ－Ｇと第３フィルタＣＦ－Ｒは黄色フィルタである。第２フィルタＣＦ－Ｇと第３フィルタＣＦ－Ｒは互いに区分されずに一体で提供されてもよい。
【0093】
遮光部ＢＭはブラックマトリクスである。遮光部ＢＭは、黒色顔料又は黒色染料を含む有機遮光物質又は無機遮光物質を含んで形成される。遮光部ＢＭは光漏れ現象を防止し、隣接するフィルタＣＦ－Ｂ、ＣＦ－Ｇ、ＣＦ－Ｒの間の境界を区分する。また、一実施形態において、遮光部ＢＭは青色フィルタで形成される。複数の遮光部ＢＭそれぞれは複数の隔壁ＢＫそれぞれに対応して重畳する。
【0094】
第１～第３のフィルタＣＦ－Ｂ、ＣＦ－Ｇ、ＣＦ－Ｒそれぞれは、青色画素領域ＰＸＡ－Ｂ、緑色画素領域ＰＸＡ－Ｇ、及び赤色画素領域ＰＸＡ－Ｒそれぞれに対応して配置される。
【0095】
カラーフィルタ層ＣＦＬの上には上部ベース層ＢＬが配置される。上部ベース層ＢＬは、カラーフィルタ層ＣＦＬ及び光制御層ＣＣＬなどが配置されるベース面を提供する部材である。上部ベース層ＢＬは、ガラス基板、金属基板、プラスチック基板などである。しかし、本実施形態はこれらに限らず、上部ベース層ＢＬは無機層、有機層、又は複合材料層であってもよい。また、図示とは異なって、一実施形態において上部ベース層ＢＬは省略されてもよい。
【0096】
図示していないが、カラーフィルタ層ＣＦＬは低屈折層を更に含む。低屈折層はフィルタＣＦ－Ｂ、ＣＦ－Ｇ、ＣＦ－Ｒと光制御層ＣＣＬとの間に配置される。低屈折層の屈折率は１．１以上１．５以下である。低屈折層の屈折率値は、低屈折層に含まれる中空無機粒子、及び／又はボイド（空隙）などの割合によって調節される。
【0097】
図示していないが、表示モジュールＤＭはカラーフィルタ層ＣＦＬの上部又は下部に配置され、表示モジュールＤＭに入射する外部光を遮断する反射防止層を更に含む。反射防止層は外部光のうち一部を遮断する。反射防止層は外部光によって表示パネルＤＰから発生する反射光を低減させる。反射防止層は、例えば、偏光層である。一実施形態において、表示モジュールＤＭは上部ベース層ＢＬの下部に配置される偏光層を含み、カラーフィルタ層ＣＦＬは省略されてもよい。
【0098】
光制御部材ＣＣＭは水分及び酸素などを遮断し、上部及び下部に配置される構成を保護するバッファ層を更に含む。バッファ層は、第１のバッファ層ＢＦＬ１と第２のバッファ層ＢＦＬ２とを含む。第１のバッファ層ＢＦＬ１は薄膜封止層ＴＦＥと光制御層ＣＣＬとの間に配置される。第２のバッファ層ＢＦＬ２は光制御層ＣＣＬとカラーフィルタ層ＣＦＬとの間に配置される。
【0099】
第１のバッファ層ＢＦＬ１は、光制御層ＣＣＬに水分及び／又は酸素（以下、「水分／酸素」と称する）が浸透することを防ぐ役割をする。第１のバッファ層ＢＦＬ１は光制御層ＣＣＬの下部に配置され、光制御層ＣＣＬが水分／酸素に露出されることを遮断する。第１のバッファ層ＢＦＬ１は少なくとも一つの無機層を含む。つまり、第１のバッファ層ＢＦＬ１は無機物質を含んで形成される。例えば、第１のバッファ層ＢＦＬ１は、シリコン窒化物、アルミニウム窒化物、ジルコニウム窒化物、チタン窒化物、ハフニウム窒化物、タンタル窒化物、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、錫酸化物、セリウム酸化物、及びシリコン酸窒化物や、光透過率が確保された金属薄膜などを含んで形成される。一方、第１のバッファ層ＢＦＬ１は有機膜を更に含む。第１のバッファ層ＢＦＬ１は単層又は複数の層からなる。
【0100】
第２のバッファ層ＢＦＬ２は光制御層ＣＣＬ及びカラーフィルタ層ＣＦＬを保護する保護層である。第２のバッファ層ＢＦＬ２は、シリコン窒化物、シリコン酸化物、シリコン酸窒化物のうち少なくとも一つの無機物を含む無機物層である。第２のバッファ層ＢＦＬ２は単層又は複数の層からなる。
【0101】
図４Ｂを参照すると、一実施形態による表示モジュールＤＭ－１は、表示パネルＤＰと表示パネルＤＰの上に配置される光制御部材ＣＣＭ－１とを含み、光制御部材ＣＣＭ－１は光制御層ＣＣＬ－１とカラーフィルタ層ＣＦＬ－１とを含む。一実施形態による表示モジュールＤＭ－１において、光制御層ＣＣＬ－１は表示パネルＤＰの上に配置される。光制御層ＣＣＬ－１は第１のバッファ層ＢＦＬ１を間に挟んで表示パネルＤＰの上に配置される。
【0102】
光制御部材ＣＣＭ－１の光制御層ＣＣＬ－１は、複数の隔壁ＢＫと、隔壁ＢＫの間に配置される光制御部ＣＣＰ－Ｒ、ＣＣＰ－Ｂ、ＣＣＰ－Ｇと、を含む。カラーフィルタ層ＣＦＬ－１は、遮光部ＢＭ－１とフィルタＣＦ－Ｒ１、ＣＦ－Ｂ１、ＣＦ－Ｇ１を含む。
【0103】
図４Ａに示した表示モジュールＤＭに比べ、図４Ｂに示した一実施形態による表示モジュールＤＭ－１は、上部ベース層ＢＬが省略され、光制御層ＣＣＬ－１及びカラーフィルタ層ＣＦＬ－１が薄膜封止層ＴＦＥの上面をベース面にして配置される実施形態である。つまり、光制御層ＣＣＬ－１の光制御部ＣＣＰ－Ｒ、ＣＣＰ－Ｂ、ＣＣＰ－Ｇは表示パネルＤＰの上に連続工程で形成され、カラーフィルタ層ＣＦＬ－１のフィルタＣＦ－Ｒ１、ＣＦ－Ｂ１、ＣＦ－Ｇ１は光制御層ＣＣＬ－１の上に連続工程によって順次形成される。
【0104】
図示していないが、カラーフィルタ層ＣＦＬ－１は低屈折層を含む。カラーフィルタ層ＣＦＬ－１に含まれる遮光部ＢＭ－１及びフィルタ部ＣＦ－Ｒ１、ＣＦ－Ｂ１、ＣＦ－Ｇ１のうち一部は省略されてもよい。光制御部材ＣＣＭ－１は水分及び酸素などを遮断し、上部及び下部に配置される構成を保護するバッファ層ＢＦＬ１、ＢＦＬ２を更に含む。バッファ層は、薄膜封止層ＴＦＥと光制御層ＣＣＬ－１との間に配置される第１のバッファ層ＢＦＬ１と、光制御層ＣＣＬ－１とカラーフィルタ層ＣＦＬ－１との間に配置される第２のバッファ層ＢＦＬ２と、を含む。
【0105】
図４Ａに示した表示モジュールＤＭに比べ、図４Ｃに示した一実施形態による表示モジュールＤＭ－２では、画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇに加えて、白色画素領域ＰＸＡ－Ｗを更に含む。一実施形態の表示モジュールＤＭ－２において、発光素子ＥＤは白色光を生成し、白色画素領域ＰＸＡ－Ｗは発光素子ＥＤで生成された光が変換されずに透過される領域である。図４Ｃでは画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｗの平面上の面積を同じに示したが、白色画素領域ＰＸＡ－Ｗは他の画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇそれぞれの面積とは異なる面積を有する。白色画素領域ＰＸＡ－Ｗから放出される白色光は多様な波長の光が混合されている。
【0106】
一実施形態による表示モジュールＤＭ－２の光制御層ＣＣＬ－２は、第１の光制御部ＣＣＰ－Ｂと、第２の光制御部ＣＣＰ－Ｇと、第３の光制御部ＣＣＰ－Ｒに加えて第４の光制御部ＣＣＰ－Ｔを更に含む。第４光制御部ＣＣＰ－Ｔは白色画素領域ＰＸＡ－Ｗに重畳するように配置される。第４の光制御部ＣＣＰ－Ｔと隣接する他の光制御部との間には隔壁ＢＫが提供される。第４の光制御部ＣＣＰ－Ｔには量子ドットなどの発光体が含まれない。第４の光制御部ＣＣＰ－Ｔは入射した光の波長を変換せずに透過させる透過部である。第４の光制御部ＣＣＰ－Ｔは、第４のベース樹脂ＢＲ４内に分散されている散乱体ＳＰのみを含む。第４のベース樹脂ＢＲ４及び散乱体ＳＰに対する説明は上述した説明と同じ説明が適用される。
【0107】
一実施形態による表示モジュールＤＭ－２のカラーフィルタ層ＣＦＬ－２では、白色画素領域ＰＸＡ－Ｗに重畳する開口部が定義される。カラーフィルタ層ＣＦＬ－２に含まれるフィルタＣＦ－Ｂ、ＣＦ－Ｇ、ＣＦ－Ｒ及び遮光部ＢＭは白色画素領域ＰＸＡ－Ｗには重畳しない。詳しくは、第１のフィルタＣＦ－Ｂに白色画素領域ＰＸＡ－Ｗに対応する開口部が定義され、それによってフィルタＣＦ－Ｂ、ＣＦ－Ｇ、ＣＦ－Ｒ及び遮光部ＢＭは白色画素領域ＰＸＡ－Ｗに重畳しない。但し、これに限らず、白色画素領域ＰＸＡ－Ｗに第１のフィルタＣＦ－Ｂが重畳し、第１のフィルタＣＦ－Ｂは透明感光樹脂で構成されてもよい。
【0108】
【0109】
図５Ａを参照すると、一実施形態の発光素子ＥＤは、第１の電極ＥＬ１と、第１の電極ＥＬ１と向かい合う第２の電極ＥＬ２と、第１の電極ＥＬ１と第２の電極ＥＬ２との間に配置される複数のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４と、を含む。第１のスタックＳＴ１、第２のスタックＳＴ２、第３のスタックＳＴ３、及び第４のスタックＳＴ４それぞれは発光層を含む。図５Ａでは発光素子ＥＤが計４つのスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４を含むことを例示的に示したが、これに限らず、発光素子ＥＤは２つ、３つ、又は５つ以上のスタックを含んでもよい。例えば、図５Ａに示した発光素子ＥＤの構造において、第２のスタックＳＴ２及び第３のスタックＳＴ３は省略され、第１のスタックＳＴ１及び第４のスタックＳＴ４の２つのスタックを有する発光素子構造が提供されてもよい。
【0110】
一実施形態の発光素子ＥＤにおいて、第１の電極ＥＬ１と複数のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４との間には正孔輸送領域ＨＴＲが配置される。第２の電極ＥＬ２と複数のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４との間には電子輸送領域ＥＴＲが配置される。一実施形態において、発光素子ＥＤは第１の電極ＥＬ１から第２の電極ＥＬ２の方向に光を出射する。一実施形態の発光素子ＥＤは、光を出射する方向を基準に、正孔輸送領域ＨＴＲが複数のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４の下部に配置され、電子輸送領域ＥＴＲが複数のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４の上部に配置される構造を例示的に示している。但し、これに限らず、光を出射する方向を基準に、電子輸送領域ＥＴＲが複数のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４の下部に配置され、正孔輸送領域ＨＴＲが複数のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４の上部に配置される逆の（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ）素子構造を有してもよい。
【0111】
一実施形態による発光素子ＥＤは、複数のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４の間に配置される電荷生成層ＣＧＬ１、ＣＧＬ２、ＣＧＬ３を含む。一実施形態による発光素子ＥＤは、第１のスタックＳＴ１と第２のスタックＳＴ２との間に配置される第１の電荷生成層ＣＧＬ１と、第２のスタックＳＴ２と第３のスタックＳＴ３との間に配置される第２の電荷生成層ＣＧＬ２と、第３のスタックＳＴ３と第４のスタックＳＴ４との間に配置される第３の電荷生成層ＣＧＬ３と、を含む。
【0112】
電荷生成層ＣＧＬ１、ＣＧＬ２、ＣＧＬ３は、電圧が印加されたら酸化－還元反応によって錯体を形成することで電荷（電子及び正孔）を生成する。そして、電荷生成層ＣＧＬ１、ＣＧＬ２、ＣＧＬ３は、生成された電荷を隣接したスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４それぞれに提供する。電荷生成層ＣＧＬ１、ＣＧＬ２、ＣＧＬ３は隣接したそれぞれのスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４から発生する電流の効率を倍に増加させ、隣接したスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４の間で電荷の均衡を調節する役割をする。
【0113】
電荷生成層ＣＧＬ１、ＣＧＬ２、ＣＧＬ３それぞれは、ｎ型電荷生成層ｎ－ＣＧＬ１、ｎ－ＣＧＬ２、ｎ－ＣＧＬ３とｐ型電荷生成層ｐ－ＣＧＬ１、ｐ－ＣＧＬ２、ｐ－ＣＧＬ３が互いに接合された層構造を有する。第１の電荷生成層ＣＧＬ１は、第１のｎ型電荷生成層ｎ－ＣＧＬ１と第１のｐ型電荷生成層ｐ－ＣＧＬ１が互いに接合した層構造を有する。第２の電荷生成層ＣＧＬ２は、第２のｎ型電荷生成層ｎ－ＣＧＬ２と第２のｐ型電荷生成層ｐ－ＣＧＬ２が互いに接合した層構造を有する。第３の電荷生成層ＣＧＬ３は、第３のｎ型電荷生成層ｎ－ＣＧＬ３と第３のｐ型電荷生成層ｐ－ＣＧＬ３が互いに接合した層構造を有する。
【0114】
ｎ型電荷生成層ｎ－ＣＧＬ１、ｎ－ＣＧＬ２、ｎ－ＣＧＬ３は隣接したスタックに電荷を提供する電荷生成層である。ｎ型電荷生成層ｎ－ＣＧＬ１、ｎ－ＣＧＬ２、ｎ－ＣＧＬ３はベース物質にｎ型ドーパントがドーピングされた層である。ｐ型電荷生成層ｐ－ＣＧＬ１、ｐ－ＣＧＬ２、ｐ－ＣＧＬ３は隣接したスタックに正孔を提供する電荷生成層である。図示していないが、ｎ型電荷生成層ｎ－ＣＧＬ１、ｎ－ＣＧＬ２、ｎ－ＣＧＬ３とｐ型電荷生成層ｐ－ＣＧＬ１、ｐ－ＣＧＬ２、ｐ－ＣＧＬ３との間にはバッファ層が更に配置される。
【0115】
電荷生成層ＣＧＬ１、ＣＧＬ２、ＣＧＬ３それぞれはｎ型アリールアミン系物質を含むか、ｐ型金属酸化物を含む。例えば、電荷生成層ＣＧＬ１、ＣＧＬ２、ＣＧＬ３それぞれはアリールアミン系の有機化合物、金属、金属の酸化物、炭化物、フッ化物、又はこれらの混合物からなる電荷発生化合物を含む。
【0116】
例えば、アリールアミン系の有機化合物はα－ＮＰＤ、２－ＴＮＡＴＡ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ｓｐｉｒｏ－ＴＡＤ、又はｓｐｉｒｏ－ＮＰＢである。例えば、金属はセシウム（Ｃｓ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、バリウム（Ｂａ）、又はリチウム（Ｌｉ）である。また、例えば、金属の酸化物、炭化物、及びフッ化物はＲｅ２Ｏ７、ＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５、ＷＯ３、ＴｉＯ２、Ｃｓ２ＣＯ３、ＢａＦ、ＬｉＦ、又はＣｓＦである。
【0117】
一実施形態による発光素子ＥＤにおいて、第１のスタックＳＴ１、第２のスタックＳＴ２、及び第３のスタックＳＴ３それぞれには第１の波長の光を放出する第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３が含まれる。第１の波長の光は青色波長領域の光である。一実施形態において、第１の波長は４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下である。
【0118】
第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３のうち少なくとも一部は二層構造を有する。第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３のうち少なくとも一部が有する二層構造は互いに異なるホスト物質を含む。例えば、図５Ａに示したように、第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３はいずれも二層構造を有してもよい。
【0119】
一実施形態において、二層構造のうち一層は正孔輸送性ホスト物質を含み、残りの一層は電子輸送性ホスト物質を含む。正孔輸送性ホスト物質は、分子構造内に正孔輸送性部分構造を有する物質である。電子輸送性ホスト物質は、分子構造内に電子輸送性部分構造を有する物質である。第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３のうち少なくとも一部が有する二層それぞれの間には他の層が配置されず、二層が互いに接触する。
【0120】
一実施形態において、第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３のうち第１スタックＳＴ１に含まれる第１－１の発光層ＢＥＭＬ－１が二層構造を有する。第１－１の発光層ＢＥＭＬ－１は、第１のサブ発光層ＢＥＭＬ－１１と、第２のサブ発光層ＢＥＭＬ－１２とを含む。第１のサブ発光層ＢＥＭＬ－１１及び第２のサブ発光層ＢＥＭＬ－１２は互いに接触する層である。第１のサブ発光層ＢＥＭＬ－１１は第１の正孔輸送性ホスト物質と第１の波長の光を発光する第１のサブドーパントを含み、第２のサブ発光層ＢＥＭＬ－１２は第１の電子輸送性ホスト物質と第１の波長の光を発光する第２のサブドーパントを含む。一実施形態において、第１のサブドーパント及び第２のサブドーパントは互いに同じ物質である。但し、これに限らず、第１のサブドーパント及び第２のサブドーパントは互いに異なってもよい。第１のサブドーパント及び第２のサブドーパントそれぞれは青色蛍光ドーパントである。
【0121】
第１－１の発光層ＢＥＭＬ－１以外に、第２のスタックＳＴ２に含まれる第１－２の発光層ＢＥＭＬ－２も二層構造を有する。第１－２の発光層ＢＥＭＬ－２は第３のサブ発光層ＢＥＭＬ－２１及び第４のサブ発光層ＢＥＭＬ－２２を含む。第３のサブ発光層ＢＥＭＬ－２１及び第４のサブ発光層ＢＥＭＬ－２２は互いに接触する層である。第３のサブ発光層ＢＥＭＬ－２１は第２の正孔輸送性ホスト物質と第１の波長の光を発光する第３のサブドーパントを含み、第４のサブ発光層ＢＥＭＬ－２２は第２の電子輸送性ホスト物質と第１の波長の光を発光する第２のサブドーパントを含む。一実施形態において、第３のサブドーパント及び第４のサブドーパントは互いに同じであるか異なる。第３のサブドーパント及び第４のサブドーパントそれぞれは第１のサブドーパント及び第２のサブドーパントそれぞれと同じである。第３のサブドーパント及び第４のサブドーパントそれぞれは青色蛍光ドーパントである。第２の正孔輸送性ホスト物質は第１の正孔輸送性ホスト物質と同じである。第２の電子輸送性ホスト物質は第１の電子輸送性ホスト物質と同じである。
【0122】
第１－１の発光層ＢＥＭＬ－１及び第１－２の発光層ＢＥＭＬ－２以外に、第３のスタックＳＴ３に含まれる第１－３の発光層ＢＥＭＬ－３も二層構造を有する。第１－３の発光層ＢＥＭＬ－３は第５のサブ発光層ＢＥＭＬ－３１及び第６のサブ発光層ＢＥＭＬ－３２を含む。第５のサブ発光層ＢＥＭＬ－３１及び第６のサブ発光層ＢＥＭＬ－３２は互いに接触する層である。第５のサブ発光層ＢＥＭＬ－３１は第３の正孔輸送性ホスト物質と第１の波長の光を発光する第５のサブドーパントを含み、第６のサブ発光層ＢＥＭＬ－３２は第３の電子輸送性ホスト物質と第１波長の光を発光する第６のサブドーパントを含む。一実施形態において、第５のサブドーパント及び第６のサブドーパントは互いに同じであるか異なる。第５のサブドーパント及び第６のサブドーパントそれぞれは第１のサブドーパント及び第２のサブドーパントそれぞれと同じである。第５のサブドーパント及び第６サブドーパントそれぞれは青色蛍光ドーパントである。第３の正孔輸送性ホスト物質は第１の正孔輸送性ホスト物質と同じである。第３の電子輸送性ホスト物質は第１の電子輸送性ホスト物質と同じである。
【0123】
二層構造を有する第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３は１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の厚さを有する。第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３において、正孔輸送性ホストを含む第１のサブ発光層ＢＥＭＬ－１１、第３のサブ発光層ＢＥＭＬ－２１、及び第５のサブ発光層ＢＥＭＬ－３１それぞれは５ｎｍ以上２５ｎｍ以下の厚さを有する。第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３において、電子輸送性ホストを含む第２のサブ発光層ＢＥＭＬ－１２、第４のサブ発光層ＢＥＭＬ－２２、及び第６のサブ発光層ＢＥＭＬ－３２それぞれは５ｎｍ以上２５ｎｍ以下の厚さを有する。
【0124】
二層構造を有する第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３において、正孔輸送性ホスト物質を含む層と電子輸送性ホスト物質を含む層は互いに異なる厚さを有する。一実施形態において、第１のサブ発光層ＢＥＭＬ－１１及び第２のサブ発光層ＢＥＭＬ－１２は互いに異なる厚さを有する。第３のサブ発光層ＢＥＭＬ－２１及び第４のサブ発光層ＢＥＭＬ－２２は互いに異なる厚さを有する。第５のサブ発光層ＢＥＭＬ－３１及び第６のサブ発光層ＢＥＭＬ－３２は互いに異なる厚さを有する。
【0125】
第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３において、正孔輸送性ホスト物質を含む層は電子輸送性ホスト物質を含む層に比べ薄い厚さを有する。一実施形態において、第１のサブ発光層ＢＥＭＬ－１１は第２のサブ発光層ＢＥＭＬ－１２より薄い厚さを有する。第３のサブ発光層ＢＥＭＬ－２１は第４のサブ発光層ＢＥＭＬ－２２より薄い厚さを有する。第５のサブ発光層ＢＥＭＬ－３１は第６のサブ発光層ＢＥＭＬ－３２より薄い厚さを有する。第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３において、正孔輸送性ホスト物質を含む層が電子輸送性ホスト物質を含む層に比べ薄い厚さを有することで、相対的に電子に脆弱な正孔輸送性ホスト物質を含む層で発光する割合が減少し、より厚く形成された電子輸送性ホスト物質を含む層で発光する割合が増加する。それによって、第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３に含まれる正孔輸送性ホスト物質などが劣化する問題が防止され、第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３を含む発光素子ＥＤの素子寿命が改善される。但し、これに限らず、二層構造を有する第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３において、正孔輸送性ホスト物質を含む層と電子輸送性ホスト物質を含む層は実質的に同じ厚さを有してもよい。第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３において、正孔輸送性ホスト物質を含む層と電子輸送性ホスト物質を含む層は連続した工程によって形成されるが、工程の便宜上、実質的に同じ厚さを有するように形成される。一方、本明細書において、「実質的に同じ」とは、各層の厚さが完全に同じ場合だけでなく、工程上発生し得る誤差範囲内で同じ厚さを有する場合を含む。
【0126】
一実施形態による発光素子ＥＤにおいて、第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３に含まれる第１の正孔輸送性ホストは下記Ｈ１－１～Ｈ１－７のうちから選択されるいずれか一つを含む。一実施形態において、第１のサブ発光層ＢＥＭＬ－１１の第１の正孔輸送性ホスト物質、第３のサブ発光層ＢＥＭＬ－２１の第２の正孔輸送性ホスト物質、及び第５のサブ発光層ＢＥＭＬ－３１の第３の正孔輸送性ホスト物質それぞれは下記Ｈ１－１～Ｈ１－７のうちから選択されるいずれか一つを含む。但し、第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３に含まれる第１の正孔輸送性ホストは下記化合物例に限らない。
【0127】
【化1】
【0128】
一実施形態による発光素子ＥＤにおいて、第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３に含まれる第１の電子輸送性ホストは下記Ｈ２－１～Ｈ２－７のうちから選択されるいずれか一つを含む。一実施形態において、第２のサブ発光層ＢＥＭＬ－１２の第１の電子輸送性ホスト物質、第４のサブ発光層ＢＥＭＬ－２２の第２の電子輸送性ホスト物質、及び第６のサブ発光層ＢＥＭＬ－３２の第３の電子輸送性ホスト物質それぞれは下記Ｈ２－１～Ｈ２－７のうちから選択されるいずれか一つを含む。但し、第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３に含まれる第１の電子輸送性ホストは下記化合物例に限らない。
【0129】
【化2】
【0130】
一実施形態による発光素子ＥＤにおいて、第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３に含まれる第１のドーパントは下記ＦＤ１～ＦＤ３１のうちから選択されるいずれか一つを含む。一実施形態において、第１のサブ発光層ＢＥＭＬ－１１の第１のサブドーパント、第２のサブ発光層ＢＥＭＬ－１２の第２のサブドーパント、第３のサブ発光層ＢＥＭＬ－２１の第３のサブドーパント、第４のサブ発光層ＢＥＭＬ－２２の第４のサブドーパント、第５のサブ発光層ＢＥＭＬ－３１の第５のサブドーパント、及び第６のサブ発光層ＢＥＭＬ－３２の第６のサブドーパントそれぞれは下記ＦＤ１～ＦＤ３１のうちから選択されるいずれか一つを含む。但し、第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３に含まれる第１のドーパント下記化合物例に限らない。
【0131】
【化3】
【化4】
【化5】
【化6】
【化7】
【0132】
一実施形態による発光素子ＥＤにおいて、第４スタックＳＴ４には第２波長の光を放出する第２発光層ＧＥＭＬが含まれる。第２波長の光は緑色波長領域の光である。一実施形態において、第２波長は５２０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である。
【0133】
第２発光層ＧＥＭＬは単層構造を有する。第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３とは異なって、第２の発光層ＧＥＭＬは二層構造を有しない。第２の発光層ＧＥＭＬは一つの層に互いに異なる２つのホスト物質が混合された層構造を有する。一実施形態において、第２の発光層ＧＥＭＬは一つの層に正孔輸送性ホスト物質と電子輸送性ホスト物質が混合されている構造を有する。
【0134】
一実施形態において、第２の発光層ＧＥＭＬは単層構造を有する。第２の発光層ＧＥＭＬは、第２の正孔輸送性ホストと、第２の電子輸送性ホストと、第２のドーパントとを含む。第２の発光層ＧＥＭＬは、第２の正孔輸送性ホスト及び第２の電子輸送性ホストが混合されている層に、第２の波長の光を発光する第２ドーパントがドーピングされた層である。一実施形態において、第２の発光層ＧＥＭＬに含まれる第２の正孔輸送性ホストは第１のサブ発光層ＢＥＭＬ－１１に含まれる第１の正孔輸送性ホストとは異なる物質である。第２の発光層ＧＥＭＬに含まれる第２の電子輸送性ホストは第２のサブ発光層ＢＥＭＬ－１２に含まれる第１の電子輸送性ホストとは異なる物質である。第２のドーパントはりん光ドーパントである。第２のドーパントは緑色のりん光ドーパントである。
【0135】
単層構造を有する第２発光層ＧＥＭＬは１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の厚さを有する。
【0136】
一実施形態による発光素子ＥＤにおいて、第２発光層ＧＥＭＬに含まれる第２正孔輸送性ホストは下記Ｈ４－１～Ｈ４－１１のうちから選択されるいずれか一つを含む。但し、第２発光層ＧＥＭＬに含まれる第２正孔輸送性ホストは下記化合物例に限らない。
【0137】
【化8】
【0138】
一実施形態による発光素子ＥＤにおいて、第２発光層ＧＥＭＬに含まれる第２電子輸送性ホストは下記Ｈ３－１～Ｈ３－２２のうちから選択されるいずれか一つを含む。但し、第２発光層ＧＥＭＬに含まれる第２電子輸送性ホストは下記化合物例に限らない。
【0139】
【化9】
【0140】
一実施形態による発光素子ＥＤにおいて、第２発光層ＧＥＭＬに含まれる第２ドーパントは下記ＰＤ１～ＰＤ１０のうちから選択されるいずれか一つを含む。但し、第２発光層ＧＥＭＬに含まれる第２ドーパントは下記化合物例に限らない。
【0141】
【化10】
【化11】
【化12】
【0142】
第１のスタックＳＴ１は、第１の電極ＥＬ１から提供される正孔を第１－１の発光層ＢＥＭＬ－１に輸送する正孔輸送領域ＨＴＲと、第１の電荷生成層ＣＧＬ１から生成された電子を第１－１の発光層ＢＥＭＬ－１に輸送する第１の中間電子輸送領域と、を更に含む。
【0143】
正孔輸送領域ＨＴＲは、第１の電極ＥＬ１の上に配置される正孔注入層ＨＩＬと、正孔注入層ＨＩＬの上に配置される正孔輸送層ＨＴＬと、を含む。正孔輸送層ＨＴＬは第１－１の発光層ＢＥＭＬ－１の下面に接触する。但し、これに限らず、正孔輸送領域ＨＴＲは正孔輸送層ＨＴＬの上に配置される正孔側追加層を更に含んでもよい。正孔側追加層は、正孔バッファ層と、発光補助層と、電子阻止層とのうち少なくとも一つを含む。正孔バッファ層は、発光層から放出される光の波長による共振距離を補償して光放出効率を増加させる層である。電子阻止層は、電子輸送領域から正孔輸送領域への電子注入を防止する役割をする層である。
【0144】
第１の中間電子輸送領域は、第１－１の発光層ＢＥＭＬ－１の上に配置される第１の中間電子輸送層ＭＥＴＬ１を含む。第１の中間電子輸送層ＭＥＴＬ１は第１－１の発光層ＢＥＭＬ－１と第１の電荷生成層ＣＧＬ１との間に配置され、第１－１の発光層ＢＥＭＬ－１及び第１の電荷生成層ＣＧＬ１それぞれと接触する。但し、これに限らず、第１の中間電子輸送領域は第１中間電子輸送層ＭＥＴＬ１と第１－１の発光層ＢＥＭＬ－１との間に配置される第１の中間電子側追加層を更に含んでもよい。第１の中間電子側追加層は、電子バッファ層と、正孔阻止層とのうち少なくとも一つを含む。また、第１の中間電子輸送層ＭＥＴＬ１と第１の電荷生成層ＣＧＬ１との間には第１の中間電子注入層が配置されてもよい。
【0145】
第２スタックＳＴ２は、第１の電荷生成層ＣＧＬ１から生成された正孔を第１－２の発光層ＢＥＭＬ－２に輸送する第１の中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１と、第２の電荷生成層ＣＧＬ２から提供される電子を第１－２の発光層ＢＥＭＬ－２に輸送する第２の中間電子輸送領域を更に含む。
【0146】
第１の中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１は、第１の電荷生成層ＣＧＬ１の上に配置される第１の中間正孔注入層ＭＨＩＬ１と、第１の中間正孔注入層ＭＨＩＬ１の上に配置される第１の中間正孔輸送層ＭＨＴＬ１と、を含む。第１の中間正孔輸送領域ＭＨＴＬ１は第１－２の発光層ＢＥＭＬ－２の下面に接触する。但し、これに限らず、第１の中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１は第１の中間正孔輸送層ＭＨＴＬ１の上に配置される第１の中間正孔側追加層を更に含んでもよい。第１の中間正孔側追加層は、正孔バッファ層と、発光補助層と、電子阻止層とのうち少なくとも一つを含む。
【0147】
第２中間電子輸送領域は、第１－２の発光層ＢＥＭＬ－２の上に配置される第２の中間電子輸送層ＭＥＴＬ２を含む。第２の中間電子輸送層ＭＥＴＬ２は第１－２の発光層ＢＥＭＬ－２と第２の電荷生成層ＣＧＬ２との間に配置され、第１－２の発光層ＢＥＭＬ－２及び第２の電荷生成層ＣＧＬ２それぞれと接触する。但し、これに限らず、第２の中間電子輸送領域は第２の中間電子輸送層ＭＥＴＬ２と第１－２の発光層ＢＥＭＬ－２との間に配置される第２の中間電子側追加層を更に含んでもよい。第２の中間電子側追加層は、電子バッファ層と、正孔阻止層とのうち少なくとも一つを含む。また、第２の中間電子輸送層ＭＥＴＬ２と第２の電荷生成層ＣＧＬ２との間には第２の中間電子注入層が配置されてもよい。
【0148】
第３スタックＳＴ３は、第２電荷生成層ＣＧＬ２から生成された正孔を第１－３の発光層ＢＥＭＬ－３に輸送する第２の中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ２と、第３の電荷生成層ＣＧＬ３から提供される電子を第１－３の発光層ＢＥＭＬ－３に輸送する第３の中間電子輸送領域を更に含む。
【0149】
第２の中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ２は、第２の電荷生成層ＣＧＬ２の上に配置される第２の中間正孔注入層ＭＨＩＬ２と、第２の中間正孔注入層ＭＨＩＬ２の上に配置される第２の中間正孔輸送層ＭＨＴＬ２と、を含む。第２の中間正孔輸送層ＭＨＴＬ２は第１－３の発光層ＢＥＭＬ－３の下面に接触する。但し、これに限らず、第２の中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ２は第２の中間正孔輸送層ＭＨＴＬ２の上に配置される第２の中間正孔側追加層を更に含んでもよい。第２の中間正孔側追加層は、正孔バッファ層と、発光補助層と、電子阻止層とのうち少なくとも一つを含む。
【0150】
第３中間電子輸送領域は、第１－３の発光層ＢＥＭＬ－３の上に配置される第３の中間電子輸送層ＭＥＴＬ３を含む。第３の中間電子輸送層ＭＥＴＬ３は第１－３の発光層ＢＥＭＬ－３と第３の電荷生成層ＣＧＬ３との間に配置され、第１－３の発光層ＢＥＭＬ－３及び第３の電荷生成層ＣＧＬ３それぞれと接触する。但し、これに限らず、第３の中間電子輸送領域は第３の中間電子輸送層ＭＥＴＬ３と第１－３の発光層ＢＥＭＬ－３との間に配置される第３の中間電子側追加層を更に含んでもよい。第３の中間電子側追加層は、電子バッファ層と、正孔阻止層とのうち少なくとも一つを含む。また、第３の中間電子輸送層ＭＥＴＬ３と第３の電荷生成層ＣＧＬ３との間には第３の中間電子注入層が配置されてもよい。
【0151】
第４スタックＳＴ４は、第３の電荷生成層ＣＧＬ３から生成された正孔を第２の発光層ＧＥＭＬに輸送する第３の中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ３と、第２の電極ＥＬ２から提供される電子を第２の発光層ＧＥＭＬに輸送する電子輸送領域ＥＴＲを更に含む。
【0152】
第３中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ３は、第３電荷生成層ＣＧＬ３の上に配置される第３中間正孔注入層ＭＨＩＬ３と、第３中間正孔注入層ＭＨＩＬ３の上に配置される第３中間正孔輸送層ＭＨＴＬ３と、を含む。第３中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ３は第２発光層ＧＥＭＬの下面に接触する。但し、これに限らず、第３中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ３は第３中間正孔輸送層ＭＨＴＬ３の上に配置される第３中間正孔側追加層を更に含んでもよい。第３中間正孔側追加層は、正孔バッファ層と、発光補助層と、電子阻止層とのうち少なくとも一つを含む。
【0153】
電子輸送領域ＥＴＲは、第２発光層ＧＥＭＬの上に配置される電子輸送層ＥＴＬと、電子輸送層ＥＴＬの上に配置される電子注入層ＥＩＬと、を含む。電子輸送層ＥＴＬは第２発光層ＧＥＭＬと接触する。但し、これに限らず、電子輸送領域ＥＴＲは電子輸送層ＥＴＬと第２発光層ＧＥＭＬとの間に配置される電子側追加層を更に含んでもよい。電子側追加層は、電子バッファ層と、正孔阻止層とのうち少なくとも一つを含む。
【0154】
【0155】
図５Ｂに示したように、複数の第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３のうち一部のみが二層構造を有し、残りは単層構造を有してもよい。例えば、複数の第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３のうち第１－１の発光層ＢＥＭＬ－１及び第１－２の発光層ＢＥＭＬ－２は上述したように二層構造を有し、第１－３の発光層ＢＥＭＬ－３は二層構造ではなく単層構造を有してもよい。図５Ｂの図示とは異なって、第１－３の発光層ＢＥＭＬ－３は二層構造を有し、第１－１の発光層ＢＥＭＬ－１及び第１－２の発光層ＢＥＭＬ－２のうちいずれか一つが単層構造を有してもよい。または、複数の第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３のうち２つの発光層が単層構造を有し、残りの一つが二層構造を有してもよい。
【0156】
単層構造を有する第１の発光層は一つのホストと一つのドーパントを含む。または、単層構造を有する第１の発光層が正孔輸送性ホスト、電子輸送性ホストをいずれも有してもよい。一実施形態において、第１－３の発光層ＢＥＭＬ－３は正孔輸送性ホストと、正孔輸送性ホストにドーピングされた蛍光ドーパントを含む。または、第１－３の発光層ＢＥＭＬ－３は電子輸送性ホストを含み、蛍光ドーパントが電子輸送性ホストにドーピングされてもよい。
【0157】
単層構造を有する第１の発光層は１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の厚さを有する。
【0158】
図５Ｃ及び図５Ｄを参照すると、一実施形態の発光素子ＥＤ－２、ＥＤ－３は図５Ａに示した発光素子ＥＤに比べ、第２の発光層ＧＥＭＬが第４のスタックＳＴ４に含まれずに他のスタックに含まれる。例えば、図５Ｃ示した一実施形態の発光素子ＥＤ－２のように、第３のスタックＳＴ３が第２の発光層ＧＥＭＬを含み、第１のスタックＳＴ１、第２のスタックＳＴ２、及び第４のスタックＳＴ４それぞれが第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３を含んでもよい。または、図５Ｄ示した一実施形態の発光素子ＥＤ－３のように、第１のスタックＳＴ１が第２の発光層ＧＥＭＬを含み、第２のスタックＳＴ２、第３のスタックＳＴ３、及び第４のスタックＳＴ４それぞれが第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３を含んでもよい。図示していないが、第２のスタックＳＴ２が第２の発光層ＧＥＭＬを含み、残りの第１のスタックＳＴ１、第３のスタックＳＴ３、及び第４のスタックＳＴ４それぞれが第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３を含んでもよい。
【0159】
図５Ａ～図５Ｄを共に参照すると、一実施形態による発光素子ＥＤ、ＥＤ－１、ＥＤ－２、ＥＤ－３において、第１の電極ＥＬ１は導電性を有する。第１の電極ＥＬ１は金属材料、金属合金、又は導電性化合物で構成される。第１の電極ＥＬ１はアノード（ａｎｏｄｅ）又はカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）である。しかし、本実施形態はこれらに限らない。また、第１の電極ＥＬ１は画素電極である。
【0160】
一実施形態による発光素子ＥＤ、ＥＤ－１、ＥＤ－２、ＥＤ－３において、第１電極ＥＬ１は反射型電極である。例えば、第１の電極ＥＬ１は反射率が高いＡｇ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、又はこれらの化合物や混合物（例えば、ＡｇとＭｇの混合物）を含む。または、第１の電極ＥＬ１はこれらの物質からなる反射膜及びＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などからなる透明導電膜を含む複数の層構造である。例えば、第１の電極ＥＬ１はＩＴＯ／Ａｇの２層構造及びＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯの３槽構造を有してもよいが、これらに限らない。また、本実施形態はこれに限らず、第１の電極ＥＬ１は上述した金属材料、上述した金属材料のうちから選択された２種以上の金属材料の組み合わせ、又は上述した金属材料の酸化物などを含んでもよい。第１の電極ＥＬ１の厚さは約７０ｎｍ～約１０００ｎｍである。例えば、第１の電極ＥＬ１の厚さは約１００ｎｍ～約３００ｎｍであってもよい。
【0161】
一実施形態による発光素子ＥＤ、ＥＤ－１、ＥＤ－２、ＥＤ－３において、正孔輸送領域ＨＴＲ及び中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１、ＭＨＴＲ２、ＭＨＴＲ３は、単一物質からなる単層、複数の互いに異なる物質からなる単層、又は複数の互いに異なる物質からなる複数の層を有する多層構造を有する。
【0162】
正孔輸送領域ＨＴＲ及び中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１、ＭＨＴＲ２、ＭＨＴＲ３それぞれは、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法（Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）、インクジェットプリント法、レーザプリント法、レーザ熱転写法（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ、ＬＩＴＩ）などのような多様な方法を利用して形成される。
【0163】
正孔輸送領域ＨＴＲ及び中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１、ＭＨＴＲ２、ＭＨＴＲ３それぞれは、銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物、ＤＮＴＰＤ（Ｎ１，Ｎ１－（［１，１’－ビフェニル］－４，４’－ジイル）ビス（Ｎ１－フェニル－Ｎ４，Ｎ４－ジ－ｍ－トリルベンゼン－１，４－ジアミン））、ｍ－ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”－［トリス（３－メチルフェニル）フェニルアミノ）トリフェニルアミノ］、ＴＤＡＴＡ（４，４’，４”－トリス（Ｎ，Ｎ－ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン）、２－ＴＮＡＴＡ（４，４’，４”－トリス［Ｎ（２－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ］－トリフェニルアミン）、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４－スチレンスルフォナート）、ＰＡＮＩ／ＤＢＳＡ（ポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸）、ＰＡＮＩ／ＣＳＡ（ポリアニリン／カンファースルホン酸）、ＰＡＮＩ／ＰＳＳ（（ポリアニリン）／ポリ（４－スチレンスルフォナート））、ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’－ジ（ナフタレン－１－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－ベンジジン）、トリフェニルアミンを含むポリエテールケトン（ＴＰＡＰＥＫ）、４－イソプロピル－４’－メチルジフェニルヨードニウム［テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボラート］、ＨＡＴＣＮ（ジピラジノ［２，３－ｆ：２’，３’－ｈ］キノキサリン－２，３，６，７，１０，１１－ヘキサカルボニトリル）などを含んでもよい。
【0164】
正孔輸送領域ＨＴＲ及び中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１、ＭＨＴＲ２、ＭＨＴＲ３それぞれは、例えば、Ｎ－フェニルカルバゾール、ポリにビルカルバゾールなどのカルバゾール系誘導体、フルオレン系誘導体、ＴＰＤ（Ｎ、Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－Ｎ、Ｎ’－ジフェニル－［１、１’－ビフェニル］－４，４’－ジアミン）、ＴＣＴＡ（４、４’、４”－トリス（Ｎ－カルバゾリル）トリフェニルアミン）などのようなトリフェニルアミン系誘導体、ＮＰＢ（Ｎ、Ｎ’－ジ（ナフタレン－１－イル）－Ｎ、Ｎ’－ジフェニル－ベンジジン）、ＴＡＰＣ（４、４’－シクロへキシリデンビス［Ｎ、Ｎ－ビス（４－メチルフェニル）ベンゼンアミン］）、ＨＭＴＰＤ（４、４’－ビス［Ｎ、Ｎ’－（３－トリル）アミノ］－３、３’－ジメチルビフェニル）、ｍＣＰ（１，３－ビス（Ｎ－カルバゾリル）ベンゼン）などを含んでもよい。
【0165】
また、正孔輸送領域ＨＴＲ及び中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１、ＭＨＴＲ２、ＭＨＴＲ３それぞれは、ＣｚＳｉ（９－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－３，６－ビス（トリフェニルシリル）－９Ｈ－（カルバゾール）、ＣＣＰ（９－フェニル－９Ｈ－３，９’－ビカルバゾール）、又はｍＤＣＰ（１，３－ビス（１，８－ジメチル－９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ベンゼン）などを含む。
【0166】
正孔輸送領域ＨＴＲは、上述した正孔輸送領域の化合物を正孔孔注入層ＨＩＬ、正孔輸送層ＨＴＬ、及び正孔側追加層のうち少なくとも一つを含む。中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１、ＭＨＴＲ２、ＭＨＴＲ３は、上述した正孔輸送領域の化合物を中間正孔注入層ＭＨＩＬ１、ＭＨＩＬ２、ＭＨＩＬ３、中間正孔輸送層ＭＨＴＬ１、ＭＨＴＬ２、ＭＨＴＬ３、及び中間正孔側追加層のうち少なくとも一つを含む。
【0167】
正孔輸送領域ＨＴＲ及び中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１、ＭＨＴＲ２、ＭＨＴＲ３それぞれの厚さは約１０ｎｍ～約１０００ｎｍ、例えば、約１０ｎｍ～約５００ｎｍである。正孔注入層ＨＩＬ及び中間正孔注入層ＭＨＩＬ１、ＭＨＩＬ２、ＭＨＩＬ３それぞれの厚さは、例えば、約５ｎｍ～約１００ｎｍである。正孔輸送層ＨＴＬ及び中間正孔輸送層ＭＨＴＬ１、ＭＨＴＬ２、ＭＨＴＬ３それぞれの厚さは、約５ｎｍ～約１００ｎｍである。正孔輸送領域ＨＴＲが正孔側追加層を含む場合、正孔側追加層の厚さは約１ｎｍ～約１００ｎｍである。中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１、ＭＨＴＲ２、ＭＨＴＲ３が中間正孔側追加層を含む場合、中間正孔側追加層の厚さは約１ｎｍ～約１００ｎｍである。正孔輸送領域ＨＴＲ及び中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１、ＭＨＴＲ２、ＭＨＴＲ３と、これらに含まれる各層の厚さが上述した範囲を満足すれば、実質的な駆動電圧の上昇なしに満足できる程度の正孔輸送特性が得られる。
【0168】
正孔輸送領域ＨＴＲ及び中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１、ＭＨＴＲ２、ＭＨＴＲ３それぞれは、上述した物質以外に、導電性を向上するために電荷生成物質を更に含む。電荷発生物質は、正孔輸送領域ＨＴＲ及び中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１、ＭＨＴＲ２、ＭＨＴＲ３内に均一に又は不均一に分散されている。電荷発生物質は、例えば、ｐ型ドーパントである。ｐ型ドーパントは、ハロゲン化金属化合物、キノン誘導体、金属酸化物及びシアノ基含有化合物のうち少なくとも一つを含んでもよいが、これらに限らない。例えば、ｐ型ドーパントはＣｕＩ及びＲｂＩなどのハロゲン化金属化合物、ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）及びＦ４－ＴＣＮＱ（２，３，５，６－テトラフルオロ－７，７’，８，８－テトラシアノキノジメタン）などのようなキノン誘導体、タングステン酸化物、及びモリブデン酸化物のような金属酸化物などが挙げられるが、本実施形態はこれらに限らない。
【0169】
第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３及び第２の発光層ＧＥＭＬは、正孔輸送領域ＨＴＲ及び／又は中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１、ＭＨＴＲ２、ＭＨＴＲ３の上に配置される。第１－１の発光層ＢＥＭＬ－１は正孔輸送領域ＨＴＲの上に提供され、第１－２の発光層ＢＥＭＬ－２は第１の中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１の上に提供され、第１－３の発光層ＢＥＭＬ－３は第２の中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ２の上に提供され、第２の発光層ＧＥＭＬは第３の中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ３に提供される。
【0170】
第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３及び第２発光層ＧＥＭＬは上述したホスト材料及びドーパント材料を含む。第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３及び第２発光層ＧＥＭＬは、正孔輸送性ホスト材料としてカルバゾール誘導体部分構造、又はアミン誘導体部分構造を含む物質を含む。第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３及び第２の発光層ＧＥＭＬは、電子輸送性ホスト材料としてピリジン誘導体部分構造、ピリダジン誘導体部分構造、ピリミジン誘導体部分構造、ピラジン誘導体部分構造、トリアジン誘導体部分構造などの含窒素芳香族環構造を含む物質を含む。
【0171】
第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３及び第２の発光層ＧＥＭＬは、ホスト材料としてアントラセン誘導体、ピレン誘導体、フルオランテン誘導体、クリセン誘導体、ジヒドロベンズアントラセン誘導体、又はトリフェニレン誘導体などを含んでもよい。また、第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３及び第２の発光層ＧＥＭＬはホスト物質として当技術分野で知られている一般的な材料を更に含む。例えば、第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３及び第２の発光層ＧＥＭＬは、ホスト物質として、ＤＰＥＰＯ（ビス［２－（ジフェニルホスフィノ）フェニル］エーテルオキシド）、ＣＢＰ（４，４－ビス（カルバゾール－９－イル）ビフェニル）、ｍＣＰ（１，３－ビス（カルバゾール－９－イル）ベンゼン）、ＰＰＦ（２，８－ビス（ジフェニルホスホリル）ジベンゾ［ｂ，ｄ］フラン）、ＴＣＴＡ（４，４’，４”－トリス（カルバゾール－９－イル）－トリフェニルアミン）、及びＴＰＢｉ（１，３，５－トリス（１－フェニル－１Ｈ－ベンゾ［ｄ］イミダゾール－２－イル）ベンゼン）のうち少なくとも一つを含んでもよい。但し、これに限らず、第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３及び第２の発光層ＧＥＭＬは、例えば、Ａｌｑ３（トリス（８－ヒドロキシキノリノ）アルミニウム）、ＰＶＫ（ポリ（Ｎ－ビニルカルバゾール）、ＡＤＮ（９、１０－ジ（ナフタレン－２－イル）アントラセン）、ＴＢＡＤＮ（３－ｔｅｒｔ－ブチル－９，１０－ジ（ナフト－２－イル）アントラセン）、ＤＳＡ（ジスチリルアリーレン）、ＣＤＢＰ（４、４’－ビス（９－カルバゾリル）－２、２’－ジメチル－ビフェニル）、ＭＡＤＮ（２－メチル－９，１０－ビス（ナフタレン－２－イル）アントラセン）、ＣＰ１（ヘキサフェニルシクロトリホスファゼン）、ＵＧＨ２（１，４－ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン）、ＤＰＳｉＯ３（ヘキサフェニルシクロトリシロキサン）、ＤＰＳｉＯ４（オクタフェニルシクロテトラシロキサン）などをホスト材料として使用してもよい。
【0172】
一実施形態において、第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３は、公知の蛍光ドーパント材料として、スチリル誘導体（例えば、１，４－ビス［２－（３－Ｎ－エチルカルバゾリル）ビニル］ベンゼン（ＢＣｚＶＢ）、４－（ジ－ｐ－トリルアミノ）－４’－［（ジ－ｐ－トリルアミノ）スチリル］スチルベン（ＤＰＡＶＢ）、Ｎ－（４－（（Ｅ）－２－（６－（（Ｅ）－４－（ジフェニルアミノ）スチリル）ナフタレン－２－イル）ビニル）フェニル）－Ｎ－フェニルベンゼンアミン（Ｎ－ＢＤＡＶＢｉ））、４，４’－ビス［２－（４－（Ｎ，Ｎ－ジフェニルアミノ）フェニル）ビニル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）、ぺリレン及びその誘導体（例えば、２，５，８，１１－テトラ－ｔ－ブチルぺリレン（ＴＢＰ））、ピレン及びその誘導体（例えば、１，１－ジピレン、１，４－ジピレニルベンゼン、１，４－ビス（Ｎ、Ｎ－ジフェニルアミノ）ピレン）などを含む。
【0173】
第２発光層ＧＥＭＬは公知のりん光ドーパント物質を含む。例えば、りん光ドーパントとしては、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、オスミウム（Ｏｓ）、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、テルビウム（Ｔｂ）、又はツリウム（Ｔｍ）を含む金属錯体が使用されてもよい。詳しくは、Ｆｌｒｐｉｃ（イリジウム（ＩＩＩ）ビス（４，６－ジフルオロフェニルピリジナト－Ｎ，Ｃ２’）ピコリナート）、Ｆｉｒ６（ビス（２，４－ジフルオロフェニルピリジナト）－テトラキス（１－ピラゾリル）ボラートイリジウム（ＩＩＩ））、又はＰｔＯＥＰ（白金－オクタエチルポルフィリン）がりん光ドーパントとして使用されてもよい。第２発光層ＧＥＭＬは緑色発光するりん光ドーパント物質を含む。
【0174】
電子輸送領域ＥＴＲ及び中間電子輸送領域それぞれは、第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３及び第２の発光層ＧＥＭＬの上に配置される。電子輸送領域ＥＴＲ及び中間電子輸送領域それぞれは、単一物質からなる単層、複数の互いに異なる物質からなる単層又は複数の互いに異なる物質からなる複数の層を有する多層構造を有する。
【0175】
電子輸送領域ＥＴＲ及び中間電子輸送領域それぞれは、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェットプリント法、レーザプリント法、レーザ熱転写法（ＬＩＴＩ）などのような多様な方法を利用して形成される。
【0176】
電子輸送領域ＥＴＲ及び中間電子輸送領域それぞれはアントラセン系化合物を含む。但し、これに限らず、電子輸送領域ＥＴＲ及び中間電子輸送領域それぞれは、例えば、Ａｌｑ３（トリス（８－ヒドロキシキノリナト）アルミニウム）、１，３，５－トリ［（３－ピリジル）－フェン－３－イル］ベンゼン、Ｔ２Ｔ（２，４，６－トリス（３’－ピリジン－３－イル）ビフェニル－３－イル）－１，３，５－トリアジン）、２－（４－（Ｎ－フェニルベンゾイミダゾール－１－イル）フェニル）－９，１０－ジナフチルアントラセン、ＴＰＢｉ（１，３，５－トリ（１－フェニル－１Ｈ－ベンゾ［ｄ］イミダゾール－２－イル）ベンゼン）、ＢＣＰ（２，９－ジメチル－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン）、Ｂｐｈｅｎ（４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン）、ＴＡＺ（３－（４－ビフェニルイル）－４－フェニル－５－テルト－ブチルフェニル－１，２，４－トリアゾール）、ＮＴＡＺ（４－（ナフタレン－１－イル）－３，５－ジフェニル－４Ｈ－１，２，４－トリアゾール）、ｔＢｕ－ＰＢＤ（２－（４－ビフェニルイル）－５－（４－テルトーブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール）、ＢＡｌｑ（ビス（２－メチル－８－キノリノラト－Ｎ１，Ｏ８）－（１，１’－ビフェニル－４－オラト）アルミニウム）、Ｂｅｂｑ２（ベリリウムビス（ベンゾキノリン－１０－オラト）、ＡＤＮ（９，１０－ジ（ナフタレン－２－イル）アントラセン）、ＢｍＰｙＰｈＢ（１，３－ビス［３，５－ジ（ピリジン－３－イル）フェニル］ベンゼン）、及びこれらの混合物を含んでもよい。
【0177】
また、電子輸送領域ＥＴＲ及び中間電子輸送領域それぞれは、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、ＲｂＣｌ、Ｒｂｌ、Ｃｕｌ、Ｋｌのようなハロゲン化金属、Ｙｂのようなランタン族金属、又はハロゲン化金属とランタン族金属の共蒸着材料を含む。例えば、電子輸送領域ＥＴＲ及び中間電子輸送領域は共蒸着材料としてＫＩ：Ｙｂ、ＲｂＩ：Ｙｂなどを含んでもよい。一方、電子輸送領域ＥＴＲ及び中間電子輸送領域はＬｉ２Ｏ、ＢａＯのような金属酸化物、又はＬｉｑ（８－ヒドロキシル－リチウムキノラート）などが使用されてもよいが、実施形態はこれに限らない。電子輸送領域ＥＴＲ及び中間電子輸送領域それぞれは、電子輸送物質と絶縁性の有機金属塩（ｏｒｇａｎｏ ｍｅｔａｌ ｓａｌｔ）が混合された物質からなる。有機金属塩は、エネルギーバンドギャップ（ｅｎｅｒｇｙ ｂａｎｄ ｇａｐ）が約４ｅＶ以上の物質である。詳しくは、例えば、有機金属塩は、酢酸金属塩（ｍｅｔａｌ ａｃｅｔａｔｅ）、安息香酸金属塩（ｍｅｔａｌ ｂｅｎｚｏａｔｅ）、アセト酢酸金属塩（ｍｅｔａｌ ａｃｅｔｏａｃｅｔａｔｅ）、金属アセチルアセトネート（ｍｅｔａｌ ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ）、又はステアリン酸金属塩（ｍｅｔａｌ ｓｔｅａｒａｔｅ）を含む。
【0178】
電子輸送領域ＥＴＲ及び中間電子輸送領域それぞれは上述した材料以外に、ＢＣＰ（２，９－ジメチル－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン）、及びＢｐｈｅｎ（４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン）のうち少なくとも一つを更に含んでもよいが、これに限らない。
【0179】
電子輸送領域ＥＴＲは、上述した電子輸送領域の化合物を電子注入層ＥＩＬ又は電子輸送層ＥＴＬに含む。電子輸送領域ＥＴＲが電子側追加層を含めば、電子側追加層に上述した物質を含む。中間電子輸送領域は、上述した電子輸送領域の化合物を中間電子輸送層ＭＥＴＬ１、ＭＥＴＬ２、ＭＥＴＬ３に含む。中間電子輸送領域は、上述した電子輸送領域の化合物を中間電子側追加層又は中間電子注入層に含んでもよい。
【0180】
電子輸送領域ＥＴＲ及び中間電子輸送領域それぞれの厚さは、例えば、約１００ｎｍ～約１５０ｎｍである。電子輸送層ＥＴＬの厚さは、約０．１ｎｍ～約１００ｎｍ、例えば、約０．３ｎｍ～約５０ｎｍである。電子輸送層ＥＴＬの厚さが上述したような範囲を満足すれば、実質的な駆動電圧の上昇なしに満足できる程度の電子輸送特性が得られる。電子注入層ＥＩＬの厚さは、約０．０１ｎｍ～約１０ｎｍ、約０．０３ｎｍ～約９ｎｍである。電子注入層ＥＩＬの厚さが上述したような範囲を満足すれば、実質的な駆動電圧の上昇なしに満足できる程度の電子注入特性が得られる。中間正孔輸送領域に含まれる中間電子輸送層ＭＥＴＬ１、ＭＥＴＬ２、ＭＥＴＬ３の厚さは、約０．０１ｎｍ～約１００ｎｍ、例えば、約０．０１ｎｍ～約５０ｎｍである。
【0181】
第２電極ＥＬ２は、電子輸送領域ＥＴＲの上に提供される。第２電極ＥＬ２は共通電極である。第２電極ＥＬ２はカソード又はアノードであってもよいが、本実施形態はこれに限らない。例えば、第１の電極ＥＬ１がアノードであれば第２の電極はカソードであり、第１の電極ＥＬ１がカソードであれば第２の電極はアノードであってもよい。
【0182】
第２の電極ＥＬ２は、半透過型電極又は透過型電極である。第２の電極ＥＬ２が透過型電極であれば、第２の電極ＥＬ２は透明金属酸化物、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＩＴＺＯなどからなる。
【0183】
第２電極ＥＬ２が半透過型電極又は反射型電極であれば、第２電極ＥＬ２はＡｇ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｙｂ、Ｗ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、又はこれらを含む化合物や混合物（例えば、ＡｇＭｇ、ＡｇＹｂ、又はＭｇＡｇ）を含む。または、第２電極ＥＬ２はこれらの物質からなる反射膜や半透過膜、及びＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＩＴＺＯなどからなる透明導電膜を含む複数の層構造である。例えば、第２電極ＥＬ２は上述した金属材料、上述した金属材料のうちから選択された２種以上の金属材料の組み合わせ、又は上述した金属材料の酸化物などを含んでもよい。
【0184】
図示していないが、第２電極ＥＬ２は補助電極と接続される。第２電極ＥＬ２が補助電極と接続されると、第２電極ＥＬ２の抵抗を減少させることができる。
【0185】
一方、一実施形態の発光素子ＥＤ、ＥＤ－１、ＥＤ－２、ＥＤ－３の第２電極ＥＬ２の上にはキャッピング層ＣＰがＬ更に配置される。キャピング層ＣＰＬは、多層又は単層を含む。
【0186】
一実施形態において、キャッピング層ＣＰＬは有機層又は無機層である。例えば、キャッピング層ＣＰＬが無機物を含む場合、無機物はＬｉＦなどのアルカリ金属化合物、ＭｇＦ２などのアルカリ土類化合物、ＳｉＯＮ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｙなどを含んでもよい。
【0187】
例えば、キャッピング層ＣＰＬが有機物を含む場合、有機物は、α－ＮＰＤ、ＮＰＢ、ＴＰＤ、ｍ－ＭＴＤＡＴＡ、Ａｌｑ３、ＣｕＰｃ、ＴＰＤ１５（Ｎ４，Ｎ４，Ｎ４’，Ｎ４’－テトラ（ビフェニル－４－イル）ビフェニル－４，４’－ジアミン）、ＴＣＴＡ（４，４’，４”－トリス（カルバゾール ソル－９－イル）トリフェニルアミン）などを含むか、エポキシ樹脂、又はメタクリレートなどのようなアクリレートを含んでもよい。但し、本実施形態はこれらに限らず、キャッピング層ＣＰＬは下記のような化合物Ｐ１～Ｐ５のうち少なくとも一つを含んでもよい。
【0188】
【化13】
【化14】
【化15】
【0189】
一方、キャッピング層ＣＰＬの屈折率は１．６以上である。詳しくは、５５０ｎｍ以上６６０ｎｍ以下の波長範囲の光に対してキャッピング層ＣＰＬの屈折率は１．６以上である。
【0190】
本発明の一実施形態による発光素子は、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲の光を発光する第１の発光層と、５２０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の光を発光する第２の発光層とを含む一方、第１の発光層は正孔輸送性ホストを含む層と電子輸送性ホストを含む層が分離された二層構造を有し、第２の発光層は正孔輸送性ホストと電子輸送性ホストが混合された単層構造を有する。例えば、図５Ａ～図５Ｄに示した発光素子ＥＤ、ＥＤ－１、ＥＤ－２、ＥＤ－３のように、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲の光を発光する第１－１の発光層ＢＥＭＬ－１は正孔輸送性ホストを含む第１のサブ発光層ＢＥＭＬ－１１と電子輸送性ホストを含む第２のサブ発光層ＢＥＭＬ－１２を含み、５２０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の光を発光する第２発光層ＧＥＭＬは正孔輸送性ホストと電子輸送性ホストが混合された一つの単層をなす。それによって、本発明の一実施形態による表示装置は表示効率及び素子寿命が改善される。
【0191】
より詳しくは、本発明の一実施形態による発光素子は、蛍光発光物質を利用する青色光発光層である第１の発光層の場合はＴｒｉｐｌｅｔ－Ｔｒｉｐｌｅｔ ｆｕｓｉｏｎ（ＴＴＦ）を利用して効率を改善するために、正孔輸送性ホストを含む層と電子輸送性ホストを含む層を分離して二層構造として適用し、りん光発光物質を利用する緑色光発光層である第１の発光層の場合はＴｒｉｐｌｅｔ－Ｔｒｉｐｌｅｔ Ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ（ＴＴＡ）による効率低下を防止するために、正孔輸送性ホストを含む層と電子輸送性ホストを混合した単層として適用する。それによって、発光素子の発光特性が極大化され、発光物質が劣化するなどの問題が防止されるため、素子寿命が改善される。また、一実施形態による発光素子を含む表示装置の表示効率及び輝度寿命が改善される。
【0192】
一方、一実施形態の表示装置ＥＳに含まれる発光素子ＥＤ、ＥＤ－１、ＥＤ－２、ＥＤ－３は複数の第１の発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３と第２の発光層ＧＥＭＬを含む構造を有し、複数の共振距離における発光を利用することができ、発光効率が極大化される。特に、図５Ａに示した発光素子ＥＤでは４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲を有する第１の光の４次共振領域において効率が極大化されるように、５２０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の第２光を発光する第２の発光層ＧＥＭＬを第４のスタックＳＴ４に配置して、発光素子の発光効率を極大化する。
【実施例0193】
以下では実施例及び比較例を参照しながら、本発明の一実施形態による発光素子の特性評価の結果を説明する。また、以下に示す実施例は本発明の理解を助けるための一例示であって、本発明の範囲はこれに限らない。
【0194】
（発光素子の作製及び評価）
実施例及び比較例において、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲の光を発光する第１の発光層を含む第１のスタック、第２のスタック、及び第３のスタックが積層され、５２０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の光を発光する第２の発光層を含む第４のスタックが第３のスタックの上に積層されたタンデム発光素子を作製した。各スタックの間にはＴＰＭ－ＴＡＺ（２，４，６－トリス（３－（ピリミジン－５－イル）フェニル）－１，３，５－トリアジン）にＬｉｑをドーピングしたｎ型電荷生成層と、ＣＢＰ（４，４’－ビス（Ｎ－カルバゾリル）－１，１’－ビフェニル）にＬｉをドーピングしたｐ型電荷生成層とを配置した。また、第１の電極としてＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯを、第２電極としてＡｇＭｇを使用し、正孔注入層及び中間正孔注入層物質としてＨＡＴＣＮ（１，４，５，８，９，１１－ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル）、正孔輸送層及び中間正孔輸送層物質としてＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’－ジ（１－ナフチル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－（１，１’－ビフェニル）－４，４’ージアミン）、中間電子輸送層物質としてＴ２Ｔ（２，４，６－トリス（ビフェニル－３－イル）－１，３，５－トリアジン）、電子輸送層物質としてＴＰＭ－ＴＡＺにＬｉｑをドーピングした層、電子注入層物質としてＹｂを使用した。各層は、真空条件下で蒸着法によって形成した。第２電極の上には上述したＰ４によって厚さ７０ｎｍのキャッピング層を形成した。
実施例及び比較例において、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲の光を発光する第１の発光層を含む第１のスタック、第２のスタック、及び第３のスタックが積層され、５２０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の光を発光する第２の発光層を含む第４のスタックが第３のスタックの上に積層されたタンデム発光素子を作製した。各スタックの間にはＴＰＭ－ＴＡＺ（２，４，６－トリス（３－（ピリミジン－５－イル）フェニル）－１，３，５－トリアジン）にＬｉｑをドーピングしたｎ型電荷生成層と、ＣＢＰ（４，４’－ビス（Ｎ－カルバゾリル）－１，１’－ビフェニル）にＬｉをドーピングしたｐ型電荷生成層とを配置した。また、第１の電極としてＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯを、第２電極としてＡｇＭｇを使用し、正孔注入層及び中間正孔注入層物質としてＨＡＴＣＮ（１，４，５，８，９，１１－ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル）、正孔輸送層及び中間正孔輸送層物質としてＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’－ジ（１－ナフチル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－（１，１’－ビフェニル）－４，４’ージアミン）、中間電子輸送層物質としてＴ２Ｔ（２，４，６－トリス（ビフェニル－３－イル）－１，３，５－トリアジン）、電子輸送層物質としてＴＰＭ－ＴＡＺにＬｉｑをドーピングした層、電子注入層物質としてＹｂを使用した。各層は、真空条件下で蒸着法によって形成した。第２電極の上には上述したＰ４によって厚さ７０ｎｍのキャッピング層を形成した。
【0195】
実施例及び比較例において、第１の発光層に含まれる正孔輸送性ホストは上述したＨ１－５を使用した。第１の発光層に含まれる電子輸送性ホストは上述した化合物Ｈ２－５を使用した。第１の発光層に含まれるドーパントは上述した化合物ＦＤ２３を使用した。第２の発光層に含まれる電子輸送性ホストは上述した化合物Ｈ３－４を使用した。第２の発光層に含まれる電子輸送性ホストは化合物Ｈ４－１を使用した。第２発光層に含まれるドーパントは化合物ＰＤ２３を使用した。
【0196】
実施例の素子では、第１のスタック、第２のスタック、及び第３のスタックに含まれる第１の発光層のうち少なくとも一つが正孔輸送性ホストを含む層と電子輸送性ホストを含む層を分離して二層構造を有するように作製した。実施例１の素子では、第１のスタックに含まれる第１の発光層が二層構造を有し、第２のスタック及び第３のスタックに含まれる第１の発光層は単層構造を有するように作製した。実施例２の素子では、第２のスタックに含まれる第１の発光層が二層構造を有し、第１のスタック及び第３のスタックに含まれる第１の発光層は単層構造を有するように作製した。実施例３の素子では、第３スタックに含まれる第１の発光層が二層構造を有し、第１のスタック及び第２のスタックに含まれる第１の発光層は単層構造を有するように作製した。実施例４の素子では、第１のスタック、第２のスタック、及び第３のスタックに含まれる第１の発光層がいずれも二層構造を有するように作製した。実施例１、実施例２、及び実施例３の素子において、単層構造の場合、ホストは上述した化合物Ｈ２－５を使用し、ドーパントは上述した化合物ＦＤ２３を使用した。
【0197】
比較例の素子では、第１のスタック、第２のスタック、及び第３のスタックに含まれる第１の発光層がいずれも単層構造を有するように作製した。比較例１の素子では、第１の発光層を正孔輸送性ホストと蛍光ドーパントを有する単層に形成した。比較例２の素子では、第１の発光層を電子輸送性ホストと蛍光ドーパントを有する単層に形成した。
【0198】
一方、実施例及び比較例の素子において、第２発光層はいずれも正孔輸送性ホストと電子輸送性ホストが混合された単層構造を有するように作製した。
【0199】
実施例と比較例の評価結果を下記表１に示す。表１の発光素子の評価において、駆動電圧は３５００ｎｉｔの輝度に当たる電圧値を示す。素子寿命は発光素子の輝度が初期の９７％に落ちるまでにかかる時間を測定した。駆動電圧、発光効率、及び素子寿命は比較例２の駆動電圧、発光効率、素子寿命の１００％を基準にし、相対的な比較値を示した。
【表1】
【0200】
表１の結果を参照すると、実施例の発光素子は比較例の発光素子と比較して、同等か、より低いレベルの駆動電圧を有し、同じレベルの輝度を有する一方、発光効率及び素子寿命が上昇したことが分かった。特に、第１のスタック、第２のスタック、及び第３のスタックに含まれる第１の発光層がいずれも二層構造を有するように作製した実施例４の場合、比較例に比べて発光効率及び素子寿命が大きく増加したことが分かった。それによって、実施例の発光素子は、正孔輸送性ホストを含む層と電子輸送性ホストを含む層が分離された二層構造を有する第１の発光層を有することにより、発光効率及び素子寿命が改善されることが分かった。
【0201】
これまで本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野における熟練した当業者又は該当技術分野における通常の知識を有する者であれば、後述する請求の範囲に記載の本発明の思想及び技術領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更し得ることを理解できるはずである。よって、本発明の技術的範囲は明細書の詳細な説明に記載の内容に限らず、特許請求の範囲によって決められるべきである。
【符号の説明】
【0202】
ＢＳ：表示装置 ＥＤ：発光素子
ＥＬ１：第１の電極 ＥＬ２：第２の電極
ＢＥＭＬ－１：第１－１の発光層 ＢＥＭＬ－２：第１－２の発光層
ＢＥＭＬ－３：第１－３の発光層 ＧＥＭＬ：第２の発光層
ＣＧＬ１：第１の電荷生成層 ＢＥＭＬ－１１：第１のサブ発光層
ＢＥＭＬ－１２：第２のサブ発光層
ＥＬ１：第１の電極 ＥＬ２：第２の電極
ＢＥＭＬ－１：第１－１の発光層 ＢＥＭＬ－２：第１－２の発光層
ＢＥＭＬ－３：第１－３の発光層 ＧＥＭＬ：第２の発光層
ＣＧＬ１：第１の電荷生成層 ＢＥＭＬ－１１：第１のサブ発光層
ＢＥＭＬ－１２：第２のサブ発光層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
