(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】P2023070670
(43)【公開日】2023-05-19
(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】
H10K 50/16 20230101AFI20230512BHJP
H10K 50/00 20230101ALI20230512BHJP
H10K 59/00 20230101ALI20230512BHJP
H05B 33/12 20060101ALI20230512BHJP
H05B 33/02 20060101ALI20230512BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20230512BHJP
【ＦＩ】
H05B33/22 A
H05B33/14 A
H01L27/32
H05B33/12 C
H05B33/12 B
H05B33/02
G09F9/30 365
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022179112
(22)【出願日】2022-11-08
(31)【優先権主張番号】10-2021-0153371
(32)【優先日】2021-11-09
(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】リ ジョンウォン
(72)【発明者】
【氏名】キム デヒョン
(72)【発明者】
【氏名】キム スンチョル
(72)【発明者】
【氏名】パク フンス
(72)【発明者】
【氏名】イ チャンミン
(72)【発明者】
【氏名】イ ヒョンシク
【テーマコード（参考）】
3K107
5C094
【Ｆターム（参考）】
3K107AA01
3K107BB01
3K107CC04
3K107CC09
3K107CC22
3K107DD52
3K107DD71
3K107DD75
3K107DD77
3K107DD78
3K107DD86
3K107EE21
3K107FF13
3K107FF14
3K107FF15
5C094AA22
5C094AA31
5C094BA27
5C094DA13
5C094FB01
5C094JA08
(57)【要約】
【課題】画素収縮現象が防止され、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よる発光素子は、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波長の光を発光する第１発光層と、正孔輸送領域の上に配置され、第１波長とは異なる第２波長の光を発光する第２発光層と、第１発光層及び第２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、電子注入層はマグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）とを含む。
【選択図】図５Ａ
【解決手段】本発明の一実施形態による発光素子は、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波長の光を発光する第１発光層と、正孔輸送領域の上に配置され、第１波長とは異なる第２波長の光を発光する第２発光層と、第１発光層及び第２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、電子注入層はマグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）とを含む。
【選択図】図５Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１電極と、
前記第１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波長の光を発光する第１発光層と、
前記正孔輸送領域の上に配置され、前記第１波長とは異なる第２波長の光を発光する第２発光層と、
前記第１発光層及び前記第２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電極と、を含み、
前記電子注入層は、マグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）とを含む、発光素子。
前記第１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波長の光を発光する第１発光層と、
前記正孔輸送領域の上に配置され、前記第１波長とは異なる第２波長の光を発光する第２発光層と、
前記第１発光層及び前記第２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電極と、を含み、
前記電子注入層は、マグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）とを含む、発光素子。
【請求項2】
前記マグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）の質量比は５：５～８：２である、請求項１に記載の発光素子。
【請求項3】
前記電子注入層の厚さは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下である、請求項１に記載の発光素子。
【請求項4】
前記電子注入層は、前記第２電極の下面に直接配置される、請求項１に記載の発光素子。
【請求項5】
前記電子注入層は、
前記電子輸送層の上に配置され、前記マグネシウム（Ｍｇ）を含む第１サブ電子注入層と、
前記第１サブ電子注入層の上に配置され、前記イッテルビウム（Ｙｂ）を含む第２サブ電子注入層と、を含む、請求項１に記載の発光素子。
前記電子輸送層の上に配置され、前記マグネシウム（Ｍｇ）を含む第１サブ電子注入層と、
前記第１サブ電子注入層の上に配置され、前記イッテルビウム（Ｙｂ）を含む第２サブ電子注入層と、を含む、請求項１に記載の発光素子。
【請求項6】
前記第１サブ電子注入層の厚さは、０．５ｎｍ以上０．９ｎｍ以下であり、
前記第２サブ電子注入層の厚さは、０．１ｎｍ以上０．５ｎｍ以下である、請求項５に記載の発光素子。
前記第２サブ電子注入層の厚さは、０．１ｎｍ以上０．５ｎｍ以下である、請求項５に記載の発光素子。
【請求項7】
前記第１波長は、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下であり、前記第２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8】
前記第１発光層と前記第２発光層との間に配置される第１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9】
前記第１電荷生成層は、
ｐ－ドーパントがドーピングされた第１ｐ型電荷生成層と、
ｎ－ドーパントがドーピングされた第１ｎ型電荷生成層と、を含む、請求項８に記載の発光素子。
ｐ－ドーパントがドーピングされた第１ｐ型電荷生成層と、
ｎ－ドーパントがドーピングされた第１ｎ型電荷生成層と、を含む、請求項８に記載の発光素子。
【請求項10】
前記正孔輸送領域と前記電子輸送領域との間に配置され、前記第１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11】
前記追加発光層は、
前記第１発光層と前記第２発光層との間に配置される第１追加発光層と、
前記第１追加発光層と前記第２発光層との間に配置される第２追加発光層と、を含む、請求項１０に記載の発光素子。
前記第１発光層と前記第２発光層との間に配置される第１追加発光層と、
前記第１追加発光層と前記第２発光層との間に配置される第２追加発光層と、を含む、請求項１０に記載の発光素子。
【請求項12】
前記追加発光層は、
前記第２電極と前記第２発光層との間に配置され、前記第１波長の光を発光する第３追加発光含む、請求項１０に記載の発光素子。
前記第２電極と前記第２発光層との間に配置され、前記第１波長の光を発光する第３追加発光含む、請求項１０に記載の発光素子。
【請求項13】
前記第２発光層は、前記第１発光層と前記第２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14】
前記第１発光層と前記第２発光層との間に配置される中間電子輸送層と、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波長の光を放出する第１画素領域と、前記第１波長とは異なる第２波長の光を放出する第２画素領域と、前記第１波長及び前記第２波長とは異なる第３波長の光を放出する第３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画素領域と、前記第２画素領域と、前記第３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電極と、
前記第１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波長の光を発光する第１発光層と、
前記正孔輸送領域の上に配置され、前記第２波長の光を発光する第２発光層と、
前記第１発光層及び前記第２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電極と、を含み、
前記電子注入層はマグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）と、を含む、表示装置。
前記基板上において、前記第１画素領域と、前記第２画素領域と、前記第３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電極と、
前記第１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波長の光を発光する第１発光層と、
前記正孔輸送領域の上に配置され、前記第２波長の光を発光する第２発光層と、
前記第１発光層及び前記第２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電極と、を含み、
前記電子注入層はマグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）と、を含む、表示装置。
【請求項16】
前記複数の発光素子の上に配置される光制御層を更に含み、
前記光制御層は、
前記第１画素領域に重畳し、前記第１波長の光を透過させる第１光制御部と、
前記第２画素領域に重畳し、前記第２波長の光を透過させる第２光制御部と、
前記第３画素領域に重畳し、前記第３波長の光を透過させる第３光制御部と、を含む、請求項１５に記載の表示装置。
前記光制御層は、
前記第１画素領域に重畳し、前記第１波長の光を透過させる第１光制御部と、
前記第２画素領域に重畳し、前記第２波長の光を透過させる第２光制御部と、
前記第３画素領域に重畳し、前記第３波長の光を透過させる第３光制御部と、を含む、請求項１５に記載の表示装置。
【請求項17】
前記基板に白色光を放出する第４画素領域が定義され、
前記光制御層は、
前記第４画素領域に重畳し、前記白色光を透過させる透過部を更に含む、請求項１６に記載の表示装置。
前記光制御層は、
前記第４画素領域に重畳し、前記白色光を透過させる透過部を更に含む、請求項１６に記載の表示装置。
【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、有機電界発光素子を含む有機電界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、輝度が優れており視野角依存性がないなど、様々な長所を有する。
【0003】
有機電界発光素子は、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。アノード電極から提供される正孔とカソード電極から提供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が放出される。
【0004】
タンデム（Ｔａｎｄｅｍ）構造の有機電界発光素子は、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つ以上の複数個からなる構造を有し、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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、画素収縮現象が防止され、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。
【0006】
本発明は、表示効率及び信頼性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】
【0007】
本発明の一実施形態による発光素子は、第１電極と、前記第１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波長の光を発光する第１発光層と、前記正孔輸送領域の上に配置され、前記第１波長とは異なる第２波長の光を発光する第２発光層と、前記第１発光層及び前記第２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電極と、を含み、前記電子注入層はマグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）とを含む。
【0008】
前記マグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）の質量比は５：５～８：２であってもよい。
【0009】
前記電子注入層の厚さは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下であってもよい。
【0010】
前記電子注入層は、前記第２電極の下面に直接配置されてもよい。
【0011】
前記電子注入層は、前記電子輸送層の上に配置され、前記マグネシウム（Ｍｇ）を含む第１サブ電子注入層と、前記第１サブ電子注入層の上に配置され、前記イッテルビウム（Ｙｂ）を含む第２サブ電子注入層とを含んでもよい。
【0012】
前記第１サブ電子注入層の厚さは０．５ｎｍ以上０．９ｎｍ以下で、前記第２サブ電子注入層の厚さは０．１ｎｍ以上０．５ｎｍ以下であってもよい。
【0013】
前記第１波長は４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下であってもよく、前記第２波長は５２０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であってもよい。
【0014】
前記第１発光層と前記第２発光層との間に配置される第１電荷生成層を更に含んでもよい。
【0015】
前記第１電荷生成層は、ｐ－ドーパントがドーピングされた第１ｐ型電荷生成層と、ｎ－ドーパントがドーピングされた第１ｎ型電荷生成層と、を含んでもよい。
【0016】
前記正孔輸送領域と前記電子輸送領域との間に配置され、前記第１波長の光を発光する追加発光層を更に含んでもよい。
【0017】
前記追加発光層は、前記第１発光層と前記第２発光層との間に配置される第１追加発光層と、前記第１追加発光層と前記第２発光層との間に配置される第２追加発光層と、を含んでもよい。
【0018】
前記追加発光層は、前記第２電極と前記第２発光層との間に配置され、前記第１波長の光を発光する第３追加発光層を含んでもよい。
【0019】
前記第２発光層は、前記第１発光層と前記第２電極との間に配置されてもよい。
【0020】
前記第１発光層と前記第２発光層との間に配置される中間電子輸送層と、中間正孔輸送層とを更に含んでもよい。
【0021】
本発明の一実施形態による発光素子は、第１電極と、前記第１電極の上に配置されて第１波長の光を発光する複数の第１発光層と、前記第１電極の上に配置されて前記第１波長とは異なる第２波長の光を発光する第２発光層と、前記第１発光層及び前記第２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電極と、を含み、複数の第１発光層は第１－１発光層と、第１－２発光層と、第１－３発光層とを含み、前記電子注入層はマグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）とを含む。
【0022】
本発明の一実施形態による表示素子は、第１波長の光を放出する第１画素領域と、前記第１波長とは異なる第２波長の光を放出する第２画素領域と、前記第１波長及び前記第２波長とは異なる第３波長の光を放出する第３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画素領域と、前記第２画素領域と、前記第３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電極と、前記第１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て前記第１波長の光を発光する第１発光層と、前記正孔輸送領域の上に配置されて前記第２波長の光を発光する第２発光層と、前記第１発光層及び前記第２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電極と、を含み、前記電子注入層はマグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）とを含む。
【0023】
前記複数の発光素子の上に配置される光制御層を更に含んでもよく、前記光制御層は、前記第１画素領域に重畳し、前記第１波長の光を透過させる第１光制御部と、前記第２画素領域に重畳し、前記第２波長の光を透過させる第２光制御部と、前記第３画素領域に重畳し、前記第３波長の光を透過させる第３光制御部と、を含んでもよい。
【0024】
前記基板に白色光を放出する第４画素領域が定義されてもよく、前記光制御層は前記第４画素領域に重畳し、前記白色光を透過させる透過部を更に含んでもよい。
【発明の効果】
【0025】
本発明の一実施形態によると、発光素子において電子注入特性が向上され、画素収縮現象が防止されて、発光効率及び素子寿命が改善され、優れた信頼性を有する発光素子及び表示素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【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】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4B】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4C】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。
【図6】実施例及び比較例それぞれの発光素子から時間経過に伴い画素収縮サイズ（ｐｉｘｅｌ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｓｉｚｅ）の変化を測定して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0027】
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」、「接続される」、または「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・接続・結合され得るか、またはそれらの間に第３の構成要素が配置され得ることを意味する。
【0028】
同じ図面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／または」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。
【0029】
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、該構成要素は該用語に限らない。該用語は一つの構成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しない限り第１構成要素は第２構成要素と称されてもよく、同様に第２構成要素は第１構成要素と称されてもよい。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。
【0030】
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相関関係を説明するために使用される。該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。
【0031】
「含む」または「有する」などの用語は明細書に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを意味するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないと理解すべきである。
【0032】
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、関連技術で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。
【0033】
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。
【0034】
【0035】
一実施形態において、表示装置ＥＳは、テレビ、モニター、または外部広告板のような大型表示装置であることができる。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ってもよい。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も採用される。
【0036】
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または検出素子など、電気的信号によって活性化される多様な素子を含む。
【0037】
一方、図１及び以下の図面には第１方向ＤＲ１～第３方向ＤＲ３を示したが、本明細書で説明される第１～第３方向ＤＲ１、ＤＲ２、ＤＲ３が指示する方向は相対的な概念であって、他に変換されてもよい。
【0038】
本明細書では、説明の便宜上、第３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方向ＤＲ１と第２方向ＤＲ２は互いに直交し、第３方向ＤＲ３は第１方向ＤＲ１と第２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方向ＤＲ１及び第２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。
【0039】
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ＷＰは、ガラス、サファイヤ、またはプラスチックを含む材質である。ウィンドウＷＰ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とを含む。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ＷＰは省略されてもよい。
【0040】
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。表示装置ＥＳ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。
【0041】
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、または量子ドット発光表示パネルである。しかし、実施形態はこれらに限らない。
【0042】
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または量子ロッドなどを含む。以下、本明細書の一実施形態では、表示装置ＥＳに含まれる表示パネルＤＰが有機電界発光表示パネルである場合を説明する。但し、実施形態はこれに限らない。
【0043】
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光を提供する。例えば、表示パネルＤＰは第１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。
【0044】
光制御部材ＣＣＭは、表示パネルＤＰから提供される第１光の波長を変換するか、または表示パネルＤＰから提供される第１光を透過させる。
【0045】
平面上において、映像が表示される表示パネルＤＰの一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の中央に定義されて、ウィンドウＷＰの透過領域ＴＡと重畳する。
【0046】
筐体ＨＡＵは、表示パネルＤＰの下部に配置されて表示パネル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。
【0047】
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の上に配置されう回路層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、回路層ＤＰ－ＣＬ、及び表示素子層ＤＰ－ＥＬは、第３方向ＤＲ３の方向に順次に積層される。
【0048】
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、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、または複合材料層であってもよい。
【0049】
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。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、入力電極、及び出力電極を含む。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。
【0050】
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）から放出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）を含んでもよい。
【0051】
図３は、本発明の一実施形態による表示装置ＥＳに含まれている表示パネルＤＰ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ＥＳに含まれている表示モジュールＤＭ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ＤＰ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、他の実施形態の表示モジュールを図４Ａに対応する断面で示している。
【0052】
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、表示モジュールＤＭ、ＤＭ－１Ｍ、ＤＭ－２は表示パネルＤＰと光制御部材ＣＣＭとを含む。
【0053】
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。
【0054】
光制御層ＣＣＬ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。
【0055】
図３、図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、表示モジュールＤＭは、非画素領域ＮＰＸＡと画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇとを含む。画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇそれぞれは、発光素子ＥＤ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ってもよく、この場合、面積は表示モジュールＤＭを平面上から見た際の面積を意味する。
【0056】
画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇは、放出される光のカラー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、緑色光を発する３つの画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｂ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以下の光を発する。
【0057】
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。つまり、図４Ａ及び図４Ｂに示され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、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光として青色光を光制御部材ＣＣＭに提供する。または、表示パネルＤＰは、第１光として白色光を光制御部材ＣＣＭに提供してもよい。
【0058】
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てもよく、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、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発してもよく、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。
【0059】
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。
【0060】
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方向ＤＲ１から見る場合、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は多様な多角形状また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。配列構造は、例えば、青色画素領域ＰＸＡ－Ｂ、緑色画素領域ＰＸＡ－Ｇ、赤色画素領域ＰＸＡ－Ｒが順次に交互に配列される縞状であってもよく、画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇの配列構造はペンタイル（ＰＥＮＴＩＬＥ（登録商標））構造であってもよい。
【0061】
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。
【0062】
画素定義膜ＰＤＬは、高分子樹脂からなる。例えば、画素定義膜ＰＤＬは、ポリアクリレート系樹脂、また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もよく、黒色顔料または黒色染料を含んでもよい。また、画素定義膜ＰＤＬは無機物からなってもよい。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とが区分される。
【0063】
画素定義膜ＰＤＬは隔壁ＢＫと重畳する。つまり、複数個の画素定義膜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。
【0064】
発光素子ＥＤは、互いに向かい合う第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２、及び第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２との間に配置される有機層ＯＬを含む。発光素子ＥＤの有機層ＯＬは、複数のスタック構造ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４を含む。複数のスタック構造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。
【0065】
図４Ａ及び図４Ｂでは有機層ＯＬに含まれる複数のスタック構造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全体で共通に設けら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構造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に位置する複数のスタック構造ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４が画素定義膜ＰＤＬの上で互いに連結されて一体の形状を有する共通層を形成する。それによって、複数のスタック構造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及び非画素領域ＮＰＸＡ全体で一体の形状を有する共通層を形成する。但し、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構造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設けられてもよい。複数のスタック構造ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４のうち少なくとも一部、または複数のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４内に含まれる機能層と発光層と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の開口部の内部に設けられてもよい。
【0066】
発光素子ＥＤの上には薄膜封止層ＴＦＥが配置される。薄膜封止層ＴＦＥは、第２電極ＥＬ２の上に配置される。薄膜封止層ＴＦＥは、第２電極ＥＬ２の上に直接配置されてもよい。薄膜封止層ＴＦＥは、一層また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。
【0067】
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、また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。
【0068】
一実施形態の表示装置ＥＳ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上に配置される複数の隔壁ＢＫと、互いに離隔される複数の隔壁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が別途に設けら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。
【0069】
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波長の光を透過させる第１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波長の光を透過させる第３光制御部ＣＣＰ－Ｒと、を含む。第２波長の光は第１波長の光より長波長領域の光であり、第３波長の光は第１波長の光及び第２波長の光より長波長領域の光である。例えば、第１波長の光は青色光、第２波長の光は緑色光で、第３波長の光は赤色光であってもよい。第１波長の光は発光波長が４１０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の光であり、第２波長の光は発光波長が５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光であり、第３波長の光は発光波長が６２０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域の光である。一方、第１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。
【0070】
第１光制御部ＣＣＰ－Ｂ、第２光制御部ＣＣＰ－Ｇ、及び第３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する粒子である。一実施形態において、第２光制御部ＣＣＰ－Ｇ及び第３光制御部ＣＣＰ－Ｒに含まれる発光体は量子ドット（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）または蛍光体である。但し、これらに限らず、第１光制御部ＣＣＰ－Ｂは、第１光の波長を変換させずに透過させる透過部であってもよい。第１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。
【0071】
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－ＶＩ族化合物、Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ族、ＩＩＩ－Ｖ族化合物、ＩＩＩ－ＩＩ－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。
【0072】
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元化合物、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元化合物からなる群より選択される。
【0073】
ＩＩＩ－ＶＩ族化合物は、Ｉｎ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｓｅ３などのような二元化合物、ＩｎＧａＳ３、ＩｎＧａＳｅ３などのような三元化合物、またはこれらの任意の組み合わせを含む。
【0074】
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、またはＡｇＩｎＧａＳ２、ＣｕＩｎＧａＳ２などの四元化合物から選択される。
【0075】
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族金属を更に含んでもよい。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。
【0076】
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化合物である。
【0077】
この際、二元化合物、三元化合物、また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－シェル構造において、シェルに存在する元素の濃度がコアに行くほど低くなる濃度勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ）を有する。
【0078】
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、及び該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／また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。シェルは単層または多重層である。量子ドットのシェルの例としては、金属または非金属の酸化物、半導体化合物、またはこれらの組み合わせなどが挙げられる。
【0079】
例えば、該金属また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、またはＭｇＡｌ２Ｏ４、ＣｏＦｅ２Ｏ４、ＮｉＦｅ２Ｏ４、ＣｏＭｎ２Ｏ４などの三元化合物などが挙げられるが、本発明はこれらに限らない。
【0080】
また、該半導体化合物は、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。
【0081】
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、光視野角が向上される。
【0082】
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（ｃｕｂｉｃ）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。
【0083】
量子ドットは、粒子のサイズによって放出する光の色相が調節されるが、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。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。
【0084】
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光制御部ＣＣＰ－Ｂは、第１量子ドットＱＤ１と散乱体ＳＰを含み、第２光制御部ＣＣＰ－Ｇは、第２量子ドットＱＤ２と散乱体ＳＰを含み、第３光制御部ＣＣＰ－Ｒは、第３量子ドットＱＤ３と散乱体ＳＰを含む。但し、これに限らず、第１光制御部ＣＣＰ－Ｂにおいて、第１量子ドットＱＤ１は省略されて、第１光制御部ＣＣＰ－Ｂは散乱体ＳＰのみを含んでもよい。
【0085】
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。
【0086】
第１光制御部ＣＣＰ－Ｂ、第２光制御部ＣＣＰ－Ｇ、及び第３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光制御部ＣＣＰ－Ｂは、第１ベース樹脂ＢＲ１内に分散されている第１量子ドットＱＤ１と散乱体ＳＰを含み、第２光制御部ＣＣＰ－Ｇは、第２ベース樹脂ＢＲ２内に分散されている第２量子ドットＱＤ２と散乱体ＳＰを含み、第３光制御部ＣＣＰ－Ｒは、第３ベース樹脂ＢＲ３内に分散されている第３量子ドットＱＤ３と散乱体ＳＰを含む。上述したように、第１光制御部ＣＣＰ－Ｂにおいて、第１量子ドットＱＤ１は省略されてもよい。ベース樹脂ＢＲ１、ＢＲ２、ＢＲ３は、量子ドット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からなる。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ベース樹脂ＢＲ１、第２ベース樹脂ＢＲ２、及び第３ベース樹脂ＢＲ３それぞれは、互いに同じであるか異なる。
【0087】
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、黒色顔料または黒色染料を含んで形成される。
【0088】
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。カラーフィルタ層ＣＦＬは、遮光部ＢＭとフィルタＣＦ－Ｂ、ＣＦ－Ｇ、ＣＦ－Ｒとを含む。カラーフィルタ層ＣＦＬは、青色光を透過させる第１フィルタＣＦ－Ｂと、緑色光を透過させる第２フィルタＣＦ－Ｇと、赤色光を透過させる第３フィルタＣＦ－Ｒとを含む。例えば、第１フィルタＣＦ－Ｂは青色フィルタ、第２フィルタＣＦ－Ｇは緑色フィルタ、第３フィルタＣＦ－Ｒは赤色フィルタであってもよい。第１～第３フィルタＣＦ－Ｂ、ＣＦ－Ｇ、ＣＦ－Ｒそれぞれは、高分子感光樹脂と、顔料または染料を含む。第１フィルタＣＦ－Ｂは青色の顔料または染料を含み、第２フィルタＣＦ－Ｇは緑色の顔料または染料を含み、第３フィルタＣＦ－Ｒは赤色の顔料または染料を含む。一方、実施形態はこれに限らず、第１フィルタＣＦ－Ｂは顔料または染料を含まなくてもよい。この場合、第１フィルタＣＦ－Ｂは高分子感光樹脂を含み、顔料または染料を含まない。第１フィルタＣＦ－Ｂは透明であってもよく、第１フィルタＣＦ－Ｂは透明感光樹脂からなってもよい。
【0089】
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（ｙｅｌｌｏｗ）フィルタであってもよい。この場合、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る。
【0090】
遮光部ＢＭはブラックマトリクスである。遮光部ＢＭは、黒色顔料または黒色染料を含む有機遮光物質また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てもよい。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。
【0091】
第１～第３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。
【0092】
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、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、また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。
【0093】
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んでもよい。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／またはボイド（ｖｏｉｄ）などの割合によって調節される。
【0094】
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の上部または下部に設置され、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んでもよい。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更に含み、カラーフィルタ層ＣＦＬは省略されてもよい。
【0095】
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ＢＦＬ１、ＢＦＬ２を更に含む。バッファ層ＢＦＬ１、ＢＦＬ２は、第１バッファ層ＢＦＬ１と第２バッファ層ＢＦＬ２とを含む。第１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。
【0096】
第１バッファ層ＢＦＬ１は、光制御層ＣＣＬに水分及び／または酸素（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バッファ層ＢＦＬ１は、有機膜を更に含んでもよい。第１バッファ層ＢＦＬ１は単一層または複数の層からなる。
【0097】
第２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バッファ層ＢＦＬ２は単一層または複数の層からなる。
【0098】
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。
【0099】
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とを含む。
【0100】
図４Ａに示した表示モジュールＤＭとは異なり、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形成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の上に連続工程で配置され、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。
【0101】
図示していないが、カラーフィルタ層ＣＦＬ－１は、低屈折層を含んでもよい。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ＢＦＬ１、ＢＦＬ２は、薄膜封止層ＴＦＥと光制御層ＣＣＬとの間に配置される第１バッファ層ＢＦＬ１と、光制御層ＣＣＬとカラーフィルタ層ＣＦＬ－１との間に配置される第２バッファ層ＢＦＬ２と、を含む。
【0102】
図４Ａに示した表示モジュールＤＭとは異なり、図４Ｃに示した一実施形態による表示モジュールＤＭ－２は、画素領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇに加え、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の平面上の面積が同じく示されているが、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してもよい。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。
【0103】
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光制御部ＣＣＰ－Ｂと、第２光制御部ＣＣＰ－Ｇと、第３光制御部ＣＣＰ－Ｒに加えて第４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光制御部ＣＣＰ－Ｔは、第４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ベース樹脂ＢＲ４及び散乱体ＳＰに関する説明は上述した説明と同じ説明が適用される。
【0104】
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、設けられる。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フィルタＣＦ－Ｂに白色画素領域ＰＸＡ－Ｗに対応する開口部が設けられ、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フィルタＣＦ－Ｂが重畳し、第１フィルタＣＦ－Ｂは透明感光樹脂からなってもよい。
【0105】
【0106】
図５Ａを参照すると、一実施形態の発光素子ＥＤは、第１電極ＥＬ１と、第１電極ＥＬ１と向かい合う第２電極ＥＬ２と、第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２との間に配置される複数のスタック構造ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４とを含む。複数のスタック構造ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４は、第１スタック構造ＳＴ１と、第２スタック構造ＳＴ２と、第３スタック構造ＳＴ３と、第４スタック構造ＳＴ４とを含む。第１スタック構造ＳＴ１、第２スタック構造ＳＴ２、第３スタック構造ＳＴ３、及び第４スタック構造ＳＴ４それぞれは、発光層を含む。図５Ａでは発光素子ＥＤが計４つのスタック構造ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴＳ４を含む場合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、または５つ以上のスタック構造を含んでもよい。例えば、図５Ａに示した発光素子ＥＤにおいて、第２スタック構造ＳＴ２及び第３スタック構造ＳＴ３は省略され、第１スタック構造ＳＴ１及び第４スタック構造ＳＴ４の２つのスタック構造を有する発光素子が提供されてもよい。
【0107】
一実施形態の発光素子ＥＤにおいて、第１電極ＥＬ１と複数のスタック構造ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４との間には正孔輸送領域ＨＴＲが配置される。第２電極ＥＬ２と複数のスタック構造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電極ＥＬ１から第２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が複数のスタック構造ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４の下部に配置され、電子輸送領域ＥＴＲが複数のスタック構造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が複数のスタック構造ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４の下部に配置され、正孔輸送領域ＨＴＲが複数のスタック構造ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４の上部に配置される逆の素子構造を有してもよい。
【0108】
一実施形態の発光素子ＥＤは、第２電極ＥＬ２の下に配置される電子輸送領域ＥＴＲを含む。電子輸送領域ＥＴＲは、第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３と、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。電子注入層ＥＩＬは、第２電極ＥＬ２の下に配置されて、第２電極ＥＬ２から注入された電子を発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３に円滑に移動させる役割をする。例えば、図５Ａに示した発光素子ＥＤにおいて、電子注入層ＥＩＬは、第２電極ＥＬ２から注入される電子を第２発光層ＧＥＭＬに円滑に移動させる役割をしてもよい。電子注入層ＥＩＬは、第２電極ＥＬ２と電子輸送層ＥＴＬとの間に配置される。電子注入層ＥＩＬは、第２電極ＥＬ２の下面に直接配置される。電子注入層ＥＩＬの上面と第２電極ＥＬ２の下面とは互いに接触する。
【0109】
一実施形態において、電子注入層ＥＩＬは、マグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）を含む。電子注入層ＥＩＬは、マグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）からなってもよい。イッテルビウム（Ｙｂ）は、低い仕事関数の金属で浅い（ｓｈａｌｌｏｗ）ＬＵＭＯ（ｌｏｗｅｓｔ ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）特性を有するため、第２電極ＥＬ２と電子注入層ＥＩＬとの界面の間のエネルギー障壁を下げる役割をする。それによって、第２電極ＥＬ２の下に配置される電子注入層ＥＩＬにイッテルビウム（Ｙｂ）が含まれれば、第２電極ＥＬ２から注入される電子を発光層ＥＭＬに円滑に移動させることができ、発光素子ＥＤの効率及び寿命特性が改善される。
【0110】
マグネシウム（Ｍｇ）は、電子注入層ＥＩＬに含まれて、電子注入層ＥＩＬに含まれるイッテルビウム（Ｙｂ）の凝集及び移動（ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）を抑制し、電子注入層ＥＩＬの上部に配置される第２電極ＥＬ２のカバレッジ効果を向上させる役割をする。また、マグネシウム（Ｍｇ）はイッテルビウム（Ｙｂ）と共に電子注入層ＥＩＬに含まれて、発光層から出光される光の透過効率を向上させる。
【0111】
一実施形態の電子注入層ＥＩＬは、マグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）をいずれも含むことで、時間の経過に伴う第２電極ＥＬ２と電子注入層ＥＩＬとの間の界面の変化を防止する。例えば、発光素子ＥＤに電場が印加されると、電子注入層ＥＩＬに含まれている金属物質は元素間の凝集や移動によって電子注入層ＥＩＬの上部表面に島（ｉｓｌａｎｄ）を形成する。電子注入層ＥＩＬの上部表面に島が形成されると、第２電極ＥＬ２のカバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）特性が低下して画素の収縮を誘発する恐れがある。本発明によると、電子注入層ＥＩＬがマグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）とをいずれも含むことで、第２電極ＥＬ２と電子注入層ＥＩＬとの間の界面が安定化され、第２電極ＥＬ２のカバレッジ特性が増大されて、発光素子ＥＤの安定性が高くなる。一方、本明細書において、「カバレッジ」とは第２電極ＥＬ２と電子注入層ＥＩＬの互いに向かい合う表面の面積のうち、第２電極ＥＬ２の金属と電子注入層ＥＩＬの金属とが互いに直接接触する表面の面積を意味する。
【0112】
電子注入層ＥＩＬに含まれるマグネシウム（Ｍｇ）は、発光素子ＥＤの透過率を増加させ、第２電極ＥＬ２のカバレッジ特性を向上させるために、イッテルビウム（Ｙｂ）に比べ質量比が高いか同じである。一実施形態において、電子注入層ＥＩＬ内でのマグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）の質量比は５：５～８：２である。マグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）の質量比が上述した範囲を満たせば、電子注入特性が向上されながら、電子注入層ＥＩＬによる第２電極ＥＬ２のカバレッジ特性が向上される。それによって、発光素子ＥＤの発光効率及び寿命が改善され、画素の収縮が防止される。
【0113】
マグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）の全体質量を基準に、イッテルビウム（Ｙｂ）の含量は１０％以上５０％以下である。イッテルビウム（Ｙｂ）の含量が１０％未満であれば、電子注入特性が減少し、発光素子ＥＤの発光効率が低下する恐れがある。イッテルビウム（Ｙｂ）の含量が５０％を超過すれば、イッテルビウム（Ｙｂ）元素間の凝集力が大きくなって、電子注入層ＥＩＬの特性が不安定になる恐れがある。そのため、第２電極ＥＬ２と電子注入層ＥＩＬとの間の界面が変形される可能性があり、これは発光素子ＥＤの劣化に繋がって画素の収縮及び寿命の低下を引き起こす恐れがある。
【0114】
マグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）の全体質量を基準に、マグネシウム（Ｍｇ）の含量は５０％以上８０％以下である。マグネシウム（Ｍｇ）の含量が５０％未満であれば、第２電極ＥＬ２のカバレッジ効果が低下し、透過率が低下して発光効率が減少する恐れがある。マグネシウム（Ｍｇ）の含量が８０％を超過すれば、電子注入特性の低下のため、駆動電圧が上昇し、発光効率が低下する恐れがある。
【0115】
一実施形態において、電子注入層ＥＩＬの厚さｄ１は１ｎｍ以上２ｎｍ以下である。電子注入層ＥＩＬの厚さｄ１が上述した範囲を満たせば、実質的な駆動電圧の上昇なしに優れた電子注入特性を実現することができ、発光素子の発光効率が向上される。電子注入層ＥＩＬの厚さｄ１が１ｎｍ未満であれば、薄い厚さのため電子注入層ＥＩＬの表面が不安定になり、第２電極ＥＬ２のカバレッジ特性が低下する恐れがある。電子注入層ＥＩＬの厚さｄ１が２ｎｍを超過すれば、厚さのために駆動電圧が上昇し、素子寿命が減少する恐れがある。
【0116】
表示装置は、電子注入特性を向上させるために第２電極と発光層との間に電子注入層を備える。従来の表示装置は、電子注入特性を向上させるために、マグネシウム（Ｍｇ）のような金属とフッ化リチウム（ＬｉＦ、Ｌｉｔｈｉｕｍ ｆｌｕｏｒｉｄｅ）のような金属ハロゲン化合物の混合物を含む電子注入層を適用していた。フッ化リチウムのような金属ハロゲン化合物は、分子に存在する双極子（ｄｉｐｏｌｅ）によって真空準位（ｖａｃｕｕｍ ｌｅｖｅｌ）が下に移動し、第２電極と電子注入層との間のイオン化ポテンシャルの差が相殺される効果があって、電子注入特が向上されたが、その一方で、金属と共に電子注入層に含まれた場合、素子作動の際に画素の収縮（ｐｉｘｅｌ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ）が発生する問題がある。
【0117】
本発明では、電子注入層ＥＩＬがマグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）からなって、第２電極ＥＬ２と電子注入層ＥＩＬとの間の界面の変形（ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を防止し、電子注入層ＥＩＬによる第２電極ＥＬ２のカバレッジ特性が向上されて画素収縮現象を防止する効果を有する。発光素子ＥＤでは、電子注入層ＥＩＬの組成（ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）の変化による膜質の低下や、第２電極ＥＬ２と電子注入層ＥＩＬとの間の界面特性の変化による発光素子ＥＤの寿命の減少や、画素の収縮が発生する恐れがある。本発明の一実施形態による発光素子ＥＤは、第２電極ＥＬ２の下に配置される電子注入層ＥＩＬマグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）を含むことで、従来の電子注入層ＥＩＬと同程度か更に改善された発光効率及び寿命特性を示しながらも、第２電極と電子注入層ＥＩＬとの間の界面の特性変化を効果的に抑制し、画素の収縮を防止する。それによって、一実施形態の発光素子ＥＤを表示装置ＥＳに適用すれば、優れた効率及び信頼性を示す表示装置ＥＳを実現することができる。
【0118】
更に図５Ａを参照すると、一実施形態による発光素子ＥＤは、複数のスタック構造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スタック構造ＳＴ１と第２スタック構造ＳＴ２との間に配置される第１電荷生成層ＣＧＬ１と、第２スタック構造ＳＴ２と第３スタック構造ＳＴ３との間に配置される第２電荷生成層ＣＧＬ２と、第３スタック構造ＳＴ２と第４スタック構造ＳＴ３との間に配置される第３電荷生成層ＣＧＬ３と、を含む。
【0119】
第１～第３電荷生成層ＣＧＬ１、ＣＧＬ２、ＣＧＬ３は、電圧が印加されると、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、第１～第３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構造ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４それぞれに提供する。第１～第３電荷生成層ＣＧＬ１、ＣＧＬ２、ＣＧＬ３は隣接したそれぞれのスタック構造ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４に生じる電流の効率を倍に増加させ、隣接したスタック構造ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４の間で電荷の均衡を調節する役割をする。
【0120】
第１～第３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電荷生成層ＣＧＬ１は、第１ｎ型電荷生成層ｎ－ＣＧＬ１と第１ｐ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電荷生成層ＣＧＬ２は、第２ｎ型電荷生成層ｎ－ＣＧＬ２と第２ｐ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電荷生成層ＣＧＬ３は、第３ｎ型電荷生成層ｎ－ＣＧＬ３と第３ｐ型電荷生成層ｐ－ＣＧＬ３が互いに接合した層構造を有する。
【0121】
第１～第３ｎ型電荷生成層ｎ－ＣＧＬ１、ｎ－ＣＧＬ２、ｎ－ＣＧＬ３は、隣接したスタック構造に電荷を提供する電荷生成層である。第１～第３ｎ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。第１～第３ｐ型電荷生成層ｐ－ＣＧＬ１、ｐ－ＣＧＬ２、ｐ－ＣＧＬ３は、隣接したスタック構造に正孔を提供する電荷生成層である。図示していないが、第１～第３ｎ型電荷生成層電荷生成層ｎ－ＣＧＬ１、ｎ－ＣＧＬ２、ｎ－ＣＧＬ３と第１～第３ｐ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。
【0122】
第１～第３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、第１～第３電荷生成層ＣＧＬ１、ＣＧＬ２、ＣＧＬ３それぞれは、アリールアミン系物質の有機化合物、金属、金属の酸化物、炭化物、フッ化物、またはこれらの混合物からなる電荷発生化合物を含む。
【0123】
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、または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）、またはリチウム（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、またはＣｓＦである。
【0124】
一実施形態による発光素子ＥＤにおいて、第１スタック構造ＳＴ１、第２スタック構造ＳＴ２、及び第３スタック構造ＳＴ３それぞれには、第１波長の光を放出する第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ-２、ＢＥＭＬ－３が含まれる。第１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波長は４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下である。第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３は、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長の光を発光する有機材料を含む。第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３は、例えばホスト及びドーパントを含む。
【0125】
一実施形態において、第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３は、第１スタック構造ＳＴ１に含まれる第１－１発光層ＢＥＭＬ－１、第２スタック構造ＳＴ２に含まれる第１－２発光層ＢＥＭＬ－２、及び第３スタック構造ＳＴ３に含まれる第１－３発光層ＢＥＭＬ－３を含む。
【0126】
第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３は、単一層構造を有する。例えば、第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ-２、ＢＥＭＬ－３に含まれる第１－１発光層ＢＥＭＬ－１、第１－２発光層ＢＥＭＬ－２、及び第１－３発光層ＢＥＭＬ－３は、それぞれ単一層構造を有してもよい。単一層構造を有する第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３は１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の厚さを有するが、これに限らない。例えば、図５Ａの図示とは異なって、第１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してもよい。この場合、第１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では、二層が互いに異なるホスト物質を含んでもよいが、これに限らない。
【0127】
第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３はホスト及びドーパントを含む。一実施形態において、第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３は、ホストと、第１波長の光を発光する第１ドーパントを含む。第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３それぞれに含まれるホストは、青色蛍光ホストであり、第１ドーパントは青色蛍光ドーパントである。
【0128】
一実施形態による発光素子ＥＤにおいて、第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３に含まれるホストは下記化合物Ｈ１－１～化合物Ｈ１－９のうちから選択されるいずれか一つを含む。但し、第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３に含まれるホスト物質は下記化合物に限らない。
【化1】
【0129】
一実施形態において、上記化合物Ｈ１－１～化合物Ｈ１－９は、それぞれ独立して水素原子のうちいずれか一つが重水素原子に置換されてもよい。例えば、化合物Ｈ１－１は下記化合物Ｈ１－１Ｄであってもよい。
【化2】
【0130】
一実施形態による発光素子ＥＤにおいて、第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３に含まれる第１ドーパントは下記化合物ＦＤ１～化合物ＦＤ３３のうちから選択されるいずれか一つを含む。但し、第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３に含まれる第１ドーパント物質は下記化合物に限らない。
【化3】
【化4】
【化5】
【化6】
【化7】
【化8】
【0131】
一実施形態による発光素子ＥＤにおいて、第４スタック構造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。第２発光層ＧＥＭＬは、５２０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光を発光する有機材料を含む。
【0132】
第２発光層ＧＥＭＬは単一層構造を有する。単一層構造を有する第２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。単一層構造を有する第２発光層ＧＥＭＬは、１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の厚さを有する。例えば、図５Ａの図示とは異なって、第２発光層ＧＥＭＬは、二層構造を有してもよい。第２発光層ＧＥＭＬが二層構造を有する場合、二層は互いに異なるホスト物質を含んでもよいが、これに限らない。
【0133】
一実施形態において、第２発光層ＧＥＭＬは、第１正孔輸送性ホストと、第１電子輸送性ホストと、第２ドーパントとを含む。第２発光層ＧＥＭＬは、第１正孔輸送性ホスト及び第１電子輸送性ホストが混合されている層に、第２波長の光を発する第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発光層ＧＥＭＬに含まれる第１正孔輸送性ホスト及び第１電子輸送性ホストは、第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３に含まれるホスト物質とは異なる物質である。第２ドーパントは、りん光ドーパントである。第２ドーパントは、緑色のりん光ドーパントである。
【0134】
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１正孔輸送性ホストは、下記化合物Ｈ４－１～化合物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１正孔輸送性物質は下記化合物に限らない。
【化9】
【0135】
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、下記化合物Ｈ３－１～化合物Ｈ３－２３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電子輸送性物質は、下記化合物に限らない。
【化10】
【化11】
【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ドーパントは、下記化合物ＰＤ１～化合物ＰＤ２５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ドーパント物質は、下記化合物に限らない。
【化12】
【化13】
【化14】
【0137】
第１スタック構造ＳＴ１は、第１電極ＥＬ１から提供される正孔を第１発光層ＢＥＭＬ－１に輸送する正孔輸送領域ＨＴＲと、第１電荷生成層ＣＧＬ１から生成された電子を第１－１発光層ＢＥＭＬ－１に輸送する第１中間電子輸送領域と、を更に含む。
【0138】
正孔輸送領域ＨＴＲは、第１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。
【0139】
第１中間電子輸送領域は、第１－１発光層ＢＥＭＬ－１の上に配置される第１中間電子輸送層ＭＥＴＬ１を含む。第１中間電子輸送層ＭＥＴＬ１は、第１－１発光層ＢＥＭＬ－１と第１電荷生成層ＣＧＬ１との間に配置され、第１－１発光層ＢＥＭＬ－１及び第１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中間電子輸送領域は第１中間電子輸送層ＭＥＴＬ１と第１－１発光層ＢＥＭＬ－１との間に配置される第１中間電子側追加層を更に含んでもよい。第１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中間電子輸送層ＭＥＴＬ１と第１電荷生成層ＣＧＬ１との間には第１中間電子注入層が配置されてもよい。
【0140】
第２スタック構造ＳＴ２は、第１電荷生成層ＣＧＬ１から生成された正孔を第１－２発光層ＢＥＭＬ－２に輸送する第１中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１と、第２電荷生成層ＣＧＬ２から提供される電子を第１－２発光層ＢＥＭＬ－２に輸送する第２中間電子輸送領域を更に含む。
【0141】
第１中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１は、第１電荷生成層ＣＧＬ１の上に配置される第１中間正孔注入層ＭＨＩＬ１と、第１中間正孔注入層ＭＨＩＬ１の上に配置される第１中間正孔輸送層ＭＨＴＬ１と、を含む。第１中間正孔輸送層ＭＨＴＬ１は、第１－２発光層ＢＥＭＬ－２の下面に接触する。但し、これに限らず、第１中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１は、第１中間正孔輸送層ＭＨＴＬ１の上に配置される第１中間正孔側追加層を更に含んでもよい。第１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。
【0142】
第２中間電子輸送領域は、第１－２発光層ＢＥＭＬ－２の上に配置される第２中間電子輸送層ＭＥＴＬ２を含む。第２中間電子輸送層ＭＥＴＬ２は、第１－２発光層ＢＥＭＬ－２と第２電荷生成層ＣＧＬ２との間に配置され、第１－２発光層ＢＥＭＬ－２及び第２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中間電子輸送領域は、第２中間電子輸送層ＭＥＴＬ２と第１－２発光層ＢＥＭＬ－２との間に配置される第２中間電子側追加層を更に含んでもよい。第２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中間電子輸送層ＭＥＴＬ２と第２電荷生成層ＣＧＬ２との間には、第２中間電子注入層が配置されてもよい。
【0143】
第３スタック構造ＳＴ３は、第２電荷生成層ＣＧＬ２から生成された正孔を第１－３発光層ＢＥＭＬ－３に輸送する第２中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ２と、第３電荷生成層ＣＧＬ３から提供される電子を第１－３発光層ＢＥＭＬ－３に輸送する第３中間電子輸送領域を更に含む。
【0144】
第２中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ２は、第２電荷生成層ＣＧＬ２の上に配置される第２中間正孔注入層ＭＨＩＬ２と、第２中間正孔注入層ＭＨＩＬ２の上に配置される第２中間正孔輸送層ＭＨＴＬ２と、を含む。第２中間正孔輸送層ＭＨＴＬ２は、第１－３発光層ＢＥＭＬ－３の下面に接触する。但し、これに限らず、第２中間正孔輸送ＭＨＴＬ２は、第２中間正孔輸送層ＭＨＴＬ２の上に配置される第２中間正孔側追加層を更に含んでもよい。第２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。
【0145】
第３中間電子輸送領域は、第１－３発光層ＢＥＭＬ－３の上に配置される第３中間電子輸送層ＭＥＴＬ３を含む。第３中間電子輸送層ＭＥＴＬ３は、第１－３発光層ＢＥＭＬ－３と第３電荷生成層ＣＧＬ３との間に配置され、第１－３発光層ＢＥＭＬ－３及び第３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中間電子輸送領域は第３中間電子輸送層ＭＥＴＬ３と第１－３発光層ＢＥＭＬ－３との間に配置される第３中間電子側追加層を更に含んでもよい。第３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中間電子輸送層ＭＥＴＬ３と第３電荷生成層ＣＧＬ３との間には第３中間電子注入層が配置されてもよい。
【0146】
第４スタック構造ＳＴ４は、第３電荷生成層ＣＧＬ３から生成された正孔を第２発光層ＧＥＭＬに輸送する第３中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ３と、第２電極ＥＬ２から提供される電子を第２発光層ＧＥＭＬに輸送する電子輸送領域ＥＴＲを含む。第４スタック構造ＳＴ４は、上述した一実施形態の電子注入層ＥＩＬを含む電子輸送領域ＥＴＲを含む。
【0147】
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ＭＨＴＬ３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中間正孔輸送層ＭＨＴＬ３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。
【0148】
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。
【0149】
図５Ｂ～図５Ｄそれぞれは、別の一実施形態による発光素子ＥＤ－１、ＥＤ－２、ＥＤ－３の断面図である。以下、図５Ｂ～図５Ｄを参照して本発明の別の一実施形態による発光素子ＥＤ－１、ＥＤ－２、ＥＤ－３を説明するに当たって、先の図５Ａで説明した構成については同じ参照符号を付与し、詳細な説明は省略する。
【0150】
図５Ｂを参照すると、第２電極ＥＬ２の下に電子輸送領域ＥＴＲ－１が配置される。電子輸送領域ＥＴＲ－１は、第２電極ＥＬ２の下に配置される電子注入層ＥＩＬ－１と、電子注入層ＥＩＬ－１の下に配置される電子輸送層ＥＴＬとを含む。一実施形態による発光素子ＥＤ－１は、図５Ａに示した発光素子ＥＤとは異なり、電子注入層ＥＩＬ－１が二層構造を有する。一実施形態の電子注入層ＥＩＬ－１は、第１サブ電子注入層ＳＥＩＬ１と第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２とを含む。第１サブ電子注入層ＳＥＩＬ１及び第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２は、互いに接触する層である。
【0151】
本発明の一実施形態による発光素子ＥＤ－１は、電子注入層ＥＩＬ－１が金属物質からなる二層構造を含むことで、電子注入層ＥＩＬ－１と隣接した機能層との間の界面が安定化され、それによって薄膜の安定性が向上されて、発光素子ＥＤ－１の発光効率及び寿命特性が改善される。
【0152】
第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２は、第２電極ＥＬ２の下に配置される。第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２は、第２電極ＥＬ２の下面に直接配置される。第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２の上面と第２電極ＥＬ２の下面は互いに接触する。
【0153】
第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２は、イッテルビウム（Ｙｂ）を含む。イッテルビウム（Ｙｂ）は、仕事関数（ｗｏｒｋ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が低い金属であって、発光層への電子の注入を円滑にして駆動電圧を下げる。よって、第２電極ＥＬ２の下面に直接配置される第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２にイッテルビウム（Ｙｂ）を含むことで、より向上された電子注入特性を期待することができる。また、マグネシウム（Ｍｇ）よりも自己拡散係数（ｓｅｌｆ－ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）が小さいイッテルビウム（Ｙｂ）を含む第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２を第２電極ＥＬ２に隣接して配置することで、第２電極ＥＬ２と電子注入層ＥＩＬ－１との間の界面が安定化されて発光素子ＥＤ－１の安定性が増大される。一実施形態において、第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２は、イッテルビウム（Ｙｂ）単一物質からなる。第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２がイッテルビウム（Ｙｂ）単一物質からなる場合、第２電極ＥＬ２と第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２との間の界面で金属間の有効接合面積が大きくなる。それによって、第２電極ＥＬ２のカバレッジ特性が向上されて発光素子ＥＤ－１の画素の収縮を防止し、発光素子ＥＤ－１の寿命が向上される。
【0154】
第１サブ電子注入層ＳＥＩＬ１は、マグネシウム（Ｍｇ）を含む。一実施形態において、第１サブ電子注入層ＳＥＩＬ１は、マグネシウム（Ｍｇ）単一物質からなる。マグネシウム（Ｍｇ）を含む第１サブ電子注入層ＳＥＩＬ１を第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２の下に配置すると、電子注入層ＥＩＬ－１の光透過率が高くなって発光素子ＥＤ－１の効率が向上される。また、第１サブ電子注入層ＳＥＩＬ１に含まれるマグネシウム（Ｍｇ）は、第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２に含まれるイッテルビウム（Ｙｂ）が電子注入層ＥＩＬ－１の下に配置される機能層に拡散することを防止する。電子注入層ＥＩＬ－１に含まれる金属の材料的特性によっては、金属粒子のうち一部が移動する物理的拡散（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）が起こる。第１サブ電子注入層ＳＥＩＬ１は、第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２の下に配置されて、第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２に含まれている金属粒子が下部層、例えば、電子輸送層ＥＴＬ及び発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３に拡散することを防止する。それによって、素子駆動の際に画素の収縮や暗点のような欠陥の発生を減らすことができる。
【0155】
一実施形態において、電子注入層ＥＩＬ－１の厚さｄ１－１は、１ｎｍ以上２ｎｍ以下である。電子注入層ＥＩＬ－１の厚さｄ１－１が上述した範囲を満たせば、実質的な駆動電圧の上昇なしに優れた電子注入特性を実現することができ、発光効率ＥＤ－１の発光効率が向上される。電子注入層ＥＩＬ－１の厚さｄ１－１が１ｎｍ未満であれば、薄い厚さのため電子注入層ＥＩＬ－１の表面が不安定になり、第２電極ＥＬ２のカバレッジ特性が低下する恐れがある。電子注入層ＥＩＬ－１の厚さｄ１－１が２ｎｍを超過すれば、厚さのため駆動電圧が上昇し、素子寿命が減少する恐れがある。
【0156】
一実施形態において、第１サブ電子注入層ＳＥＩＬ１の厚さｄＳ１は０．５ｎｍ以上０．９ｎｍ以下である。第１サブ電子注入層ＳＥＩＬ１の厚さｄＳ１が０．５ｎｍ未満であれば、薄い厚さのため薄膜安定性が低下して素子寿命が減少し、透過率が低下されて発光効率が低下する恐れがある。第１サブ電子注入層ＳＥＩＬ１の厚さｄＳ１が０．９ｎｍを超過すると、電子注入特性が低下して駆動電圧が上昇し、発光効率及び寿命が低下する恐れがある。第１サブ電子注入層ＳＥＩＬ１の厚さが上述した範囲を満たせば、電子注入特性を確保しながらも発光層ＥＭＬから出光する光の透過率を増大することができる。
【0157】
一実施形態において、第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２の厚さｄＳ２は０．１ｎｍ以上０．５ｎｍ以下である。第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２の厚さｄＳ２が０．１ｎｍ未満であれば、薄い厚さのため第２電極ＥＬ２のカバレッジ特性が低下し、それによって画素の収縮が発生して、寿命特性が低下する恐れがある。第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２の厚さｄＳ２が０．５ｎｍを超過すると、透過率が低下し、電子注入特性が低下して発光素子ＥＤ－１の発光効率及び寿命特性が低下する恐れがある。
【0158】
図５Ｃ及び図５Ｄを参照すると、別の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とは異なり、第２発光層ＧＥＭＬが第４スタック構造ＳＴ４に含まれずに他のスタック構造に含まれる。例えば、図５Ｃに示した一実施形態の発光素子ＥＤ－２のように、第３スタック構造ＳＴ３が第２発光層ＧＥＭＬを含み、第１スタック構造ＳＴ１、第２スタック構造ＳＴ２、及び第４スタック構造ＳＴ４がそれぞれ、第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ-２、ＢＥＭＬ－３を含んでもよい。または、図５Ｄに示した一実施形態の発光素子ＥＤ－３のように、第１スタック構造ＳＴ１が第２発光層ＧＥＭＬを含み、第２スタック構造ＳＴ２、第３スタック構造ＳＴ３、及び第４スタック構造ＳＴ４がそれぞれ、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スタック構造ＳＴ２が第２発光層ＧＥＭＬを含み、残りの第１スタック構造ＳＴ１、第３スタック構造ＳＴ３、及び第４スタック構造ＳＴ４が、それぞれ第１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電極ＥＬ１は導電性を有する。第１電極ＥＬ１は金属材料、金属合金、または導電性化合物からなる。第１電極ＥＬ１はアノード（ａｎｏｄｅ）またはカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）である。しかし、実施形態はこれに限らない。また、第１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は反射型電極であってもよい。例えば、第１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、また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電極ＥＬ１は、上記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を有してもよい。例えば、第１電極ＥＬ１は、ＩＴＯ／Ａｇの２層構造及びＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯの３層構造を有してもよいが、これらに限らない。また、実施形態はこれに限らず、第１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、または上述した金属材料の酸化物などを含んでもよい。第１電極ＥＬ１の厚さは、約７０ｎｍ～約１０００ｎｍである。例えば、第１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一層、複数の互いに異なる物質からなる単一層、また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、ポリビニ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）、または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）などを含んでもよい。
【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に含む。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たせば、実質的な駆動電圧の上昇なしに十分な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んでもよい。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内に均一にまた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（ｄｏｐａｎｔ）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－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、実施形態はこれらに限らない。
【0169】
第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３及び第２発光層ＧＥＭＬは、正孔輸送領域ＨＴＲまたは及び中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１、ＭＨＴＲ２、ＭＨＴＲ３の上にそれぞれ配置される。第１－１発光層ＢＥＭＬ－１は正孔輸送領域ＨＴＲの上に設けられ、第１－２発光層ＢＥＭＬ－２は第１中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ１の上に設けられ、第１－３発光層ＢＥＭＬ－３は第２中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ３の上に設けられ、第１発光層ＧＥＭＬは第３中間正孔輸送領域ＭＨＴＲ３に設けられる。
【0170】
第１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、またはアミン誘導体部分構造を含む物質を含む。第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３及び第２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発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３及び第２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、またはトリフェニレン誘導体などを含んでもよい。また、第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３及び第２発光層ＧＥＭＬは、ホスト材料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んでもよい。例えば、第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３及び第２発光層ＧＥＭＬは、ホスト材料として、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、これらに限らず、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）などを含んでもよい。
【0173】
第２発光層ＧＥＭＬは、公知のりん光ドーパント物質を含んでもよい。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）、またはツリウム（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））、または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発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３及び第２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一層、複数の互いに異なる物質からなる単一層、また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は、上述したマグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）金属を一実施形態の電子注入層ＥＩＬ、ＥＩＬ－１に含む。一実施形態の電子注入層ＥＩＬ、ＥＩＬ－１は上述したマグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）金属からなる。但し、これに限らず、電子注入層ＥＩＬ、ＥＩＬ－１は上述したマグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）以外に後述する化合物をさらに含んでもよい。
【0177】
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んでもよい。但し、これに限らず、電子輸送層ＥＴＬ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。
【0178】
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、ＲｂＩ、ＣｕＩ、ＫＩのようなハロゲン化金属、Ｙｂのようなランタノイド族金属、または上述したハロゲン化金属とランタノイド族金属の共蒸着材料を含んでもよい。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には、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯのような金属酸化物、またはＬｉｑ（８－ヒドロキシ－リチウムキノラート）などが使用されてもよいが、実施形態はこれらに限らない。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)が混合された物質を含んでもよい。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）、またはステアリン酸金属塩（ｍｅｔａｌ ｓｔｅａｒａｔｅ）を含む。
【0179】
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、これらに限らない。
【0180】
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、ＥＩＬ－１または電子輸送層ＥＴＬに含む。電子輸送領域ＥＴＲが電子側追加層を含む場合、電子側追加層は上述した物質を含んでもよい。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に含んでもよい。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または中間電子注入層に含んでもよい。
【0181】
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１０ｎｍ～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ＨＴＬの厚さが上述したような範囲を満たせば、実質的な駆動電圧の上昇なしに十分な電子輸送特性が得られる。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０．１ｎｍ～約１００ｎｍ、例えば、約０．１ｎｍ～約５０ｎｍである。
【0182】
第２電極ＥＬ２は、電子輸送領域ＥＴＲの上に設けられる。表示パネルＤＰにおいて、第２電極ＥＬ２は共通電極であってもよい。第２電極ＥＬ２はカソードまたはアノードであってもよいが、実施形態はこれに限らない。例えば、第１電極ＥＬ１がアノードであれば第２電極はカソードで、第１電極ＥＬ１がカソードであれば第２電極ＥＬ２はアノードであってもよい。
【0183】
第２電極ＥＬ２は、半透過型電極または透過型電極である。。第２電極ＥＬ２が透過型電極であれば、第２電極ＥＬ２は透明金属酸化物、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＩＴＺＯなどからなる。
【0184】
第２電極ＥＬ２が半透過型電極また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、またはこれらを含む化合物や混合物（例えば、ＡｇＭｇ、ＡｇＹｂ、またはＭｇＡｇ）を含む。または、第２電極ＥＬ２は、上述した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を有してもよい。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、または上述した金属材料の酸化物などを含んでもよい。
【0185】
図示していないが、第２電極ＥＬ２は、補助電極と接続されてもよい。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。
【0186】
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ＣＰＬが更に配置されてもよい。キャピング層ＣＰＬは、多層または単層を含む。
【0187】
一実施形態において、キャッピング層ＣＰＬは、有機層または無機層である。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。
【0188】
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、また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、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～化合物Ｐ５のうち少なくとも一つを含んでもよい。
【化15】
【化16】
【0189】
キャッピング層ＣＰＬの屈折率は、１．６以上であることが好ましい。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】
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発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３と第２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て、発光効率が大きく向上する。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光の４次共振領域において効率が最大化されるように、５２０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の第２光を発光する第２発光層を第４スタックＳＴ４に配置し、発光素子の発光効率を向上させる。
【0191】
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。
【0192】
（発光素子の作製）
以下に述べる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発光層を含む第１スタック構造、第２スタック構造、及び第３スタック構造が積層され、５２０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の光を発光する第２発光層を含む第４スタック構造が第３スタック構造の上に積層されるタンデム発光素子を作製した。各スタック構造の間には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Ｍｇと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化合物Ｐ４によって厚さ７０ｎｍのキャッピング層を形成した。各スタック構造における各層の厚さは以下のとおりである。第１スタック構造において、正孔注入層（ＨＩＬ）の厚さは４７ｎｍとし、正孔輸送層（ＨＴＬ）の厚さを１８５ｎｍとし、第１発光層（ＢＥＭＬ－１）の厚さを１６１ｎｍとし、第１中間電子輸送層（ＭＥＴＬ１）の厚さを１４２ｎｍとした。第２スタック構造において、第１中間正孔注入層（ＭＨＩＬ１）の厚さを５２２ｎｍとし、第１中間正孔輸送層（ＭＨＴＬ１）の厚さを７１ｎｍとし、第１発光層（ＢＥＭＬ－２）の厚さを１６１ｎｍとし、第２中間電子輸送層（ＭＥＴＬ２）の厚さを１２ｎｍとした。第３スタック構造において、第２中間正孔注入層（ＭＨＩＬ２）の厚さを４６６ｎｍとし、第２中間正孔輸送層（ＭＨＴＬ２）の厚さを７１ｎｍとし、第１発光層（ＢＥＭＬ－３）の厚さを１６１ｎｍとし、第３中間電子輸送層（ＭＥＴＬ３）の厚さを１４２ｎｍとした。第４スタック構造において、第３中間正孔注入層（ＭＨＩＬ３）の厚さを２８５ｎｍとし、第３中間正孔輸送層（ＭＨＴＬ３）の厚さを４７ｎｍとし、第２発光層（ＧＥＭＬ）の厚さを２６６ｎｍとし、電子輸送層（ＥＴＬ）の厚さを４５６ｎｍとした。第１スタック構造と第２スタック構造との間、第２スタック構造と第３スタック構造との間、及び第３スタック構造と第４スタック構造との間に位置する第１～第３電荷生成層（ＣＧＬ１～ＣＧＬ３）において、ｎ型電荷生成層（ｎ－ＣＧＬ）の厚さをそれぞれ３８ｎｍとし、ｐ型電荷生成層（ｐ－ＣＧＬ）の厚さをそれぞれ６６ｎｍとした。
以下に述べる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発光層を含む第１スタック構造、第２スタック構造、及び第３スタック構造が積層され、５２０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の光を発光する第２発光層を含む第４スタック構造が第３スタック構造の上に積層されるタンデム発光素子を作製した。各スタック構造の間には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Ｍｇと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化合物Ｐ４によって厚さ７０ｎｍのキャッピング層を形成した。各スタック構造における各層の厚さは以下のとおりである。第１スタック構造において、正孔注入層（ＨＩＬ）の厚さは４７ｎｍとし、正孔輸送層（ＨＴＬ）の厚さを１８５ｎｍとし、第１発光層（ＢＥＭＬ－１）の厚さを１６１ｎｍとし、第１中間電子輸送層（ＭＥＴＬ１）の厚さを１４２ｎｍとした。第２スタック構造において、第１中間正孔注入層（ＭＨＩＬ１）の厚さを５２２ｎｍとし、第１中間正孔輸送層（ＭＨＴＬ１）の厚さを７１ｎｍとし、第１発光層（ＢＥＭＬ－２）の厚さを１６１ｎｍとし、第２中間電子輸送層（ＭＥＴＬ２）の厚さを１２ｎｍとした。第３スタック構造において、第２中間正孔注入層（ＭＨＩＬ２）の厚さを４６６ｎｍとし、第２中間正孔輸送層（ＭＨＴＬ２）の厚さを７１ｎｍとし、第１発光層（ＢＥＭＬ－３）の厚さを１６１ｎｍとし、第３中間電子輸送層（ＭＥＴＬ３）の厚さを１４２ｎｍとした。第４スタック構造において、第３中間正孔注入層（ＭＨＩＬ３）の厚さを２８５ｎｍとし、第３中間正孔輸送層（ＭＨＴＬ３）の厚さを４７ｎｍとし、第２発光層（ＧＥＭＬ）の厚さを２６６ｎｍとし、電子輸送層（ＥＴＬ）の厚さを４５６ｎｍとした。第１スタック構造と第２スタック構造との間、第２スタック構造と第３スタック構造との間、及び第３スタック構造と第４スタック構造との間に位置する第１～第３電荷生成層（ＣＧＬ１～ＣＧＬ３）において、ｎ型電荷生成層（ｎ－ＣＧＬ）の厚さをそれぞれ３８ｎｍとし、ｐ型電荷生成層（ｐ－ＣＧＬ）の厚さをそれぞれ６６ｎｍとした。
【0193】
実施例及び比較例において、第１発光層に含まれるホスト材料としては、上述した化合物Ｈ１－１を使用した。第１発光層に含まれるドーパント材料としては、上述した化合物ＦＤ３２を使用した。第２発光層に含まれ正孔子輸送性ホスト材料としては、上述した化合物Ｈ４－３を使用した。第２発光層に含まれる電子輸送性ホスト材料としては、化合物Ｈ３－２３を使用した。第２発光層に含まれるドーパント材料としては、化合物ＰＤ１３を使用した。
【0194】
実施例及び比較例の素子では、第１スタック構造、第２スタック構造、第３スタック構造に含まれる第１発光層ＢＥＭＬ－１、ＢＥＭＬ－２、ＢＥＭＬ－３及び第２発光層ＧＥＭＬそれぞれが単一層構造を有するように作製した。一方、実施例及び比較例の素子において、第２発光層ＧＥＭＬはいずれも正孔輸送性ホスト材料と電子輸送性ホスト材料とが混合されている単一層構造を有するように作製した。
【0195】
（実施例１～４及び比較例１～９の特性評価）
実施例１～４の発光素子では、図５Ａに示した積層構造のように電子注入層が単一層構造を有するように作製した。実施例１では、電子注入層におけるマグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）の質量比を５：５にし、電子注入層の厚さを１．０ｎｍにして発光素子を作製した。実施例２では、電子注入層におけるマグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）の質量比を７：３にし、電子注入層の厚さを１．０ｎｍにして発光素子を作製した。実施例３では、電子注入層におけるマグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）の質量比を８：２にし、電子注入層の厚さを１．０ｎｍにして発光素子を作製した。実施例４では、電子注入層におけるマグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）の質量比を８：２にし、電子注入層の厚さを２．０ｎｍにして発光素子を作製した。
実施例１～４の発光素子では、図５Ａに示した積層構造のように電子注入層が単一層構造を有するように作製した。実施例１では、電子注入層におけるマグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）の質量比を５：５にし、電子注入層の厚さを１．０ｎｍにして発光素子を作製した。実施例２では、電子注入層におけるマグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）の質量比を７：３にし、電子注入層の厚さを１．０ｎｍにして発光素子を作製した。実施例３では、電子注入層におけるマグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）の質量比を８：２にし、電子注入層の厚さを１．０ｎｍにして発光素子を作製した。実施例４では、電子注入層におけるマグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）の質量比を８：２にし、電子注入層の厚さを２．０ｎｍにして発光素子を作製した。
【0196】
比較例１及び２では、電子注入層がマグネシウム（Ｍｇ）またはイッテルビウム（Ｙｂ）の単一物質からなっており、電子注入層の厚さをそれぞれ１．０ｎｍにして発光素子を作製した。比較例３では、電子注入層を形成する際にマグネシウム（Ｍｇ）の代わりにフッ化リチウム（ＬｉＦ）を使用したことを除いては、実施例３と同様に発光素子を作製した。比較例４では、電子注入層を形成する際にイッテルビウム（Ｙｂ）の代わりにフッ化リチウム（ＬｉＦ）を使用し、フッ化リチウム（ＬｉＦ）とマグネシウム（Ｍｇ）の質量比を８：２にしたことを除いては、実施例３と同様に発光素子を作製した。比較例５では、電子注入層の厚さを０．５ｎｍにしたことを除いては実施例３と同様に発光素子を作製した。比較例６では、電子注入層の厚さを２．５ｎｍにしたことを除いては実施例３と同様に発光素子を作製した。比較例７では、マグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）の質量比を４：６にしたことを除いては実施例３と同様に発光素子を作製した。比較例８では、マグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）の質量比を９：１にしたことを除いては実施例３と同様に発光素子を作製した。比較例９では、マグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）の質量比を９．５：０．５にしたことを除いては実施例３と同様に発光素子を製造した。
【0197】
実施例１～４、比較例１～９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ものである。駆動電圧、発光効率、及び素子寿命は比較例１の駆動電圧、発光効率、素子寿命１００％を基準にし、相対的な比較値を示した。
【表1】
【0198】
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に比べて同程度かより低いレベルの駆動電圧、同程度かより優れた発光効率及び素子寿命特性を示すことが分かった。本発明の一実施形態による発光素子ＥＤは、第２電極ＥＬ２の下部に配置される電子輸送領域ＥＴＲにマグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）を含む電子注入層ＥＩＬを含むことで、第２電極ＥＬ２のカバレッジを向上させ、第２電極ＥＬ２と電子輸送領域ＥＴＲとの間の界面の安定的に維持する。一実施形態の発光素子ＥＤは、電子注入層ＥＩＬにマグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）からなり、第２電極ＥＬ２と電子注入層ＥＩＬとの間の界面で金属間有効接合面積が大きくなる。つまり、第２電極ＥＬ２のカバレッジ特性が向上される。それによって、第２電極ＥＬ２と電子注入層ＥＩＬとの間の界面特性が安定化されて発光素子ＥＤの劣化を防止し、画素の収縮などのような欠陥を抑制して素子寿命を向上させる。
【0199】
比較例１及び２と類似した構造を有する実施例１～３を比べると、電子注入層がマグネシウム（Ｍｇ）またはイッテルビウム（Ｙｂ）の単一物質からなる比較例１及び２は、、マグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）を共に使用した実施例１～３に比べ発光効率及び寿命が低下したことが分かる。実施例１～３は、比較例１及び２に比べ電子注入層にマグネシウム（Ｍｇ）とイッテルビウム（Ｙｂ）を同時に適用して電子注入特性が高く、特に第２電極のカバレッジ特性が向上されることで、発光素子の安定性が高くなる。それによって、実施例１～３は比較例１及び２に比べ優れた発光効率及び寿命特性を示しながら一実施形態の表示装置に適用される。
【0200】
比較例３と類似した構造を有する実施例１～３を比べると、電子注入層がイッテルビウム（Ｙｂ）とフッ化リチウム（ＬｉＦ）の混合物を含む比較例３の場合、実施例１～３に比べ、発光効率及び寿命がいずれも低下したことが分かった。比較例３の場合、イッテルビウム（Ｙｂ））金属にフッ化リチウム（ＬｉＦ）を混合して電子注入特性は向上されたが、第２電極のカバレッジ特性が低下して発光効率及び素子寿命が減少したと判断される。
【0201】
比較例４と類似した構造を有する実施例１～３を比べると、電子注入層がマグネシウム（Ｍｇ）とフッ化リチウム（ＬｉＦ）の混合物を含む比較例４の場合、実施例１～３に比べ、寿命がいずれも低下したことが分かった。比較例４の場合、マグネシウム（Ｍｇ）金属にフッ化リチウム（ＬｉＦ）を混合して電子注入特性は向上されたが、第２電極のカバレッジ特性が低下して素子寿命が減少したと判断される。
【0202】
実施例１～４及び比較例５及び６を比べると、電子注入層の厚さが１．０ｎｍ以上２．０ｎｍ以下であることが好ましいことが分かる。比較例５及び６によると、本発明の実施例１～４に比べ駆動電圧が高くなり、発光効率及び寿命が低下したことが分かった。比較例５のように電子注入層の厚さが１．０ｎｍ未満であれば、第２電極と電子注入層との間の界面特性が不安定になることで薄膜の安定性が落ちて駆動電圧が高くなり、発光効率及び寿命が低下する。また、比較例６のように電子注入層の厚さが２．０ｎｍを超過すれば電子注入特性が低下し、駆動電圧が上昇して発光効率及び寿命が低下する。よって、電子注入層の厚さは１．０ｎｍ以上２．０ｎｍ以下であることが好ましい。
【0203】
実施例１～４及び比較例７～９を比べると、電子注入層に含まれるマグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）の質量比が５：５～８：２であることが好ましいことが分かる。比較例７～９によると、マグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）の質量比が５：５～８：２の範囲を逸脱しているため、本発明の実施例１～４に比べ発光効率及び素子寿命が低下したことが分かった。
【0204】
（実施例５～７の特性評価）
実施例５～７の発光素子を、図５Ｂに示した発光素子ＥＤ－１のように、電子注入層ＥＩＬ－１がマグネシウム（Ｍｇ）を含む第１サブ電子注入層ＳＥＩＬ１と、第１サブ電子注入層ＳＥＩＬ１の上部にイッテルビウム（Ｙｂ）を含む第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２を分離して二層構造を有するように作製した。実施例５では、電子注入層が上述した二層構造を有し、第１サブ電子注入層を厚さ０．９ｎｍ、第２サブ電子注入層を厚さ０．１ｎｍにした発光素子を作製した。実施例６では、電子注入層が二層構造を有し、第１サブ電子注入層を厚さ０．８ｎｍ、第２サブ電子注入層を厚さ０．２ｎｍにした発光素子を作製した。実施例７では、電子注入層が二層構造を有し、第１サブ電子注入層及び第２サブ電子注入層それぞれを厚さ０．５ｎｍにした発光素子を作製した。
実施例５～７の発光素子を、図５Ｂに示した発光素子ＥＤ－１のように、電子注入層ＥＩＬ－１がマグネシウム（Ｍｇ）を含む第１サブ電子注入層ＳＥＩＬ１と、第１サブ電子注入層ＳＥＩＬ１の上部にイッテルビウム（Ｙｂ）を含む第２サブ電子注入層ＳＥＩＬ２を分離して二層構造を有するように作製した。実施例５では、電子注入層が上述した二層構造を有し、第１サブ電子注入層を厚さ０．９ｎｍ、第２サブ電子注入層を厚さ０．１ｎｍにした発光素子を作製した。実施例６では、電子注入層が二層構造を有し、第１サブ電子注入層を厚さ０．８ｎｍ、第２サブ電子注入層を厚さ０．２ｎｍにした発光素子を作製した。実施例７では、電子注入層が二層構造を有し、第１サブ電子注入層及び第２サブ電子注入層それぞれを厚さ０．５ｎｍにした発光素子を作製した。
【0205】
比較例１０では、第１サブ電子注入層を厚さ０．９５ｎｍ、第２サブ電子注入層を厚さ０．０５ｎｍにしたことを除いては実施例５と同様に発光素子を作製した。比較例１１では、第１サブ電子注入層を厚さ０．４ｎｍ、第２サブ電子注入層を厚さ０．６ｎｍにしたことを除いては実施例５と同様に発光素子を作製した。比較例１２では、第１サブ電子注入層を厚さ０．２ｎｍ、第２サブ電子注入層を厚さ０．８ｎｍにしたことを除いては実施例５と同様に発光素子を作製した。実施例５～７、及び比較例１０～１２の評価結果を下記表２に示す。表２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輝度の９７％に落ちるまでにかかる時間を測定したものである。駆動電圧、発光効率、及び素子寿命は比較例１の駆動電圧、発光効率、素子寿命１００％を基準にし、相対的な比較値を示した。
【表2】
【0206】
表２を参照すると、比較例１０～１２の場合、本発明の実施例５～７に比べ寿命が低下したことが分かった。電子注入層が第１サブ電子注入層と第２サブ電子注入層の二層構造を有する場合、電子注入特性を向上させ第２電極のカバレッジ特性を増加させるために、第１サブ電子注入層の厚さは０．５ｎｍ以上０．９ｎｍ以下であることが好ましく、第２サブ電子注入層の厚さは０．１ｎｍ以上０．５ｎｍ以下であることが好ましい。
【0207】
図６は、実施例３、実施例６、比較例１、比較例４それぞれの発光素子の時間経過に伴う画素収縮サイズの変化を測定した結果を示すグラフである。実施例３、実施例６、比較例１、比較例４それぞれに１５００ｎｉｔ条件でエイジング（ａｇｉｎｇ）を実施し、光学顕微鏡で時間による画素収縮サイズの変化の程度を測定した。図６において、Ｘ軸は時間（ｈｒ）を示し、Ｙ軸は画素収縮サイズを示す。
【0208】
図６を参照すると、マグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）を含む電子注入層を含む実施例３の場合、フッ化リチウム（ＬｉＦ）及びマグネシウム（Ｍｇ）を含む電子注入層を含む比較例４に比べ、画素収縮サイズの増加の程度が著しく低いことが分かった。例えば、１２０時間が経過した際、実施例３の画素収縮比率は５％未満であるが、比較例４の画素収縮比率は３５％以上で、実施例３に比べ約７倍以上に画素収縮サイズが増加したことが分かった。フッ化リチウム（ＬｉＦ）のような金属ハロゲン化合物はイオン化する傾向が高いため、電子注入層に導入された金属ハロゲン化合物がイオンに分離されて電子注入層内で物理的拡散が発生する。それによって、発光素子の駆動時間が経過すると電子注入層の膜成分が変化し、界面特性に影響を及ぼす。
【0209】
また、実施例６の場合、電子注入層がマグネシウム（Ｍｂ）を含む第１サブ電子注入層と、第１サブ電子注入層の上部にイッテルビウム（Ｙｂ）を含む第２サブ電子注入層を含む二層構造を有し、比較例４に比べ画素収縮サイズの増加の程度が著しく低いことが分かった。
【0210】
表１及び図６を共に参照すると、比較例１の場合は画素収縮現象が殆ど発生していないが、発光効率及び寿命がいずれも実施例に比べ低いことが分かった。これは、比較例１のようにイッテルビウム（Ｙｂ）のみで電子注入層を形成すると、第２電極のカバレッジ特性が増加して画素収縮現象は防止されるが、実施例に比べ透過率が減少し、薄膜の安定性が低下して発光効率及び寿命が減少されるためである。
【0211】
本発明の一実施形態による発光素子は、第２電極の下に配置される電子注入層がマグネシウム（Ｍｇ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）を含むことで、第２電極と電子注入層との間の界面が安定化されて第２電極のカバレッジ特性を向上させる。それによって、素子駆動時に発生する画素収縮現象を防止し、電子注入層による電子注入特性を向上させて、発光素子の発光効率及び素子寿命特性が改善される。一実施形態の表示装置は、一実施形態の発光素子を含むことで改善された発光効率及び寿命特性を有しながら、画素の収縮のような欠陥を防止することができ、優れた信頼性を示す。
【0212】
これまで本発明の好ましい実施形態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また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】
【0213】
ＥＳ：表示装置 ＥＤ：発光素子
ＥＬ１：第１電極 ＥＬ２：第２電極
ＢＥＭＬ－１：第１１発光層 ＢＥＭＬ－２：第１２発光層
ＢＥＭＬ－３：第１３発光層 ＧＥＭＬ：第２発光層
ＥＩＬ：電子注入層 ＳＥＩＬ１：第１サブ電子注入層
ＳＥＩＬ２：第２サブ電子注入層
ＥＬ１：第１電極 ＥＬ２：第２電極
ＢＥＭＬ－１：第１１発光層 ＢＥＭＬ－２：第１２発光層
ＢＥＭＬ－３：第１３発光層 ＧＥＭＬ：第２発光層
ＥＩＬ：電子注入層 ＳＥＩＬ１：第１サブ電子注入層
ＳＥＩＬ２：第２サブ電子注入層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6】
