KR101290099B1 - 복합재료, 발광소자용 재료, 발광소자, 발광장치 및전자기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 아릴아민 골격을 가지는 고분자화합물과, 상기 고분자화합물에 대하여 전자수용성을 가지는 무기화합물과를 포함하는 발광소자용 복합재료를 제공한다. 그 복합재료의 흡수스펙트럼은, 복합재료를 각각 구성하는 고분자화합물과 무기화합물의 어느쪽의 흡수스펙트럼과도 다르다. 즉, 상기 복합재료를 구성하는 고분자화합물과 무기화합물의 어느쪽의 흡수스펙트럼에도 흡수 피크가 나타나지 않는 파장에 흡수 피크를 가지는 복합재료가 도전성이나 캐리어 수송성 및 주입성이 뛰어나고, 바람직한 재료이다. 또한, 복합재료는, 졸겔법 등의 습식법에 의해 형성되고, 제작 공정에 있어서의 기판의 대면적화가 비교적 용이해서, 공업화에 유리하다.
발광장치, 복합재료, 고분자 화합물, 무기화합물.
Description
본 발명은, 한 쌍의 전극간에, 발광 물질을 포함하는 층을 가지는 발광소자 및 그 제작 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 상기 발광소자를 가지는 발광장치에 관한 것이다.
최근, 발광성의 유기 화합물을 포함하는 발광소자와 같이, 유기 화합물에 전류를 흘려보내는 것에 의해 고휘도를 제공할 수 있는 발광소자가 주목을 받고 있다.
이러한 발광소자의 기본적인 구성은, 한 쌍의 전극간에 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층을 끼운 것이다. 이 소자에 전압을 인가함에 의해, 상기 한 쌍의 전극 중 하나의 전극으로부터 전자 및 나머지 전극으로부터 정공은 발광층에 주입하여, 전류가 흐른다. 그리고, 그 전자 및 정공(즉, 캐리어)이 재결합함에 의해, 발광성의 유기 화합물이 여기된다. 발광성의 유기 화합물은, 그 여기상태로부터 기 저상태로 되돌아가서 발광한다.
또한, 유기 화합물에 생성된 여기상태는, 단일항 여기상태와 삼중항 여기상태가 가능해서, 단일항 여기상태로부터의 발광이 형광, 삼중항 여기상태로부터의 발광이 인광이라고 부르고 있다.
이러한 발광소자는 통상, 서브미크론정도의 두께의 박막을 사용하여 통상 형성되므로, 발광소자는 얇고 경량으로 제조될 수 있는 것이 큰 이점이다. 또한, 캐리어가 주입되고나서 발광에 이르기까지의 시간은 마이크로 초정도 혹은 그 이하이기 때문에, 대단히 응답 속도가 빠른 것도 특징의 하나다. 또한, 수볼트 내지 수십볼트정도의 직류전압에서 충분한 발광을 얻을 수 있기 때문에, 소비 전력도 비교적 적다. 이것들의 이점으로부터, 발광소자는 차세대의 플랫 패널 디스플레이 소자로서 많이 주목되고 있다. 특히, 발광소자는, 무게 등에서 있어서 얇음, 경량의 특징을 살리고, 휴대 기기등에의 응용이 기대되고 있다.
발광소자의 특성의 대부분은 그것을 구성하는 재료에 크게 좌우되고, 발광소자용에 사용하는 것을 주목적으로서 여러가지 재료가 개발되고 있다. 또한, 발광소자용의 재료로서 개발된 재료이여도, 그 재료의 특성을 이용하여 태양 전지나 트랜지스터 등 여러가지 기기에 응용을 생각하는 것도 가능하다.
이러한 유기 화합물을 사용한 발광소자는, 많은 유기 화합물이 도전성이 부족함으로, 캐리어의 수송성이나 주입성이 우수한 재료가 요구되고 있다.
예를 들면, 문헌1에서는 복수의 발광 유닛을 가지는 발광소자에 있어서, 발광 유닛의 사이에 설치하는 전하발생층에 사용하는 것을 목적으로 한 유기 화합물 과 무기산화물로 이루어진 복합재료에 대해서 개시되어 있다. 문헌1에 의하면, 상기 유기 화합물과 무기산화물이 상호작용을 함으로써 상기 복합재료의 캐리어의 주입성이나 수송성이 향상하고 있는 것이 개시되어 있다.
그러나, 문헌1에 개시되어 있는 복합재료의 막은 증착법으로만 형성할 수 없다. 증착법에 의해 증착이 가능한 금속산화물은 한정되어 있어서, 재료의 선택의 폭이 대단히 작다. 또한, 증착법에 의한 막형성은 스핀 코트법이나 잉크젯법으로 대표되는 습식법과 비교하여, 소자의 제작 공정에 있어서의 기판의 대면적화가 곤란해서, 공업화에 불리한 것이 걱정된다.(문헌1: 일본특허공개번호 2003-272860)
[발명의 개시]
상기 문제를 감안하여, 본 발명의 일 목적은, 도전성이 우수한 복합재료를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 그 재료를 사용한 공업화에 유리한 발광소자용 복합재료를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 그 복합재료를 사용한 발광소자, 발광장치 및 전자기기를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 구동전압이 작은 발광소자를 제공하고, 또한 소비 전력이 적은 발광장치 및 전자기기를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 복합재료를 구성하는 재료이며, 도전성이 우수한 복합재료를 제공하기 위한 신규재료를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 도전성이 뛰어나고 공업화에 유리한 복합재료를 제공하기 위한 신규재료를 제공하는데 있다.
본 발명자는, 아릴아민 골격을 가지는 고분자화합물과, 상기 고분자화합물에 대하여 전자수용성을 가지는 무기화합물과를 포함하는 복합재료를 찾아냈다. 본 발명자는, 그 복합재료의 흡수스펙트럼이, 해당 복합재료를 각각 구성하는 고분자화합물과 무기화합물의 어느쪽의 흡수스펙트럼과도 다르다. 즉, 해당 복합재료를 구성하는 고분자화합물과 무기화합물의 흡수스펙트럼에도 흡수 피크가 드러나지 않는 파장에 흡수 피크를 가지는 복합재료가 도전성이나 캐리어 수송성, 캐리어주입성이 뛰어나다. 이때, 분자화합물은 폴리머나 덴드리머를 의미한다.
또한, 본 발명자들은 아릴아민 골격을 가지는 고분자화합물과, 상기 고분자화합물에 대하여 전자수용성을 가지는 무기화합물과를 포함하는 복합재료이고, 해당 무기화합물이 산화몰리브덴, 산화바나듐, 산화텅스텐 또는 산화탄탈로 된 복합재료는 도전성, 캐리어 수송성 및 캐리어주입성이 뛰어나고, 바람직한 재료이다.
본 발명의 일 특징은, 유기 화합물과 무기화합물과를 포함하는 복합재료이며, 유기 화합물은 아릴아민 골격을 가지는 고분자화합물이며, 복합재료의 흡수스펙트럼이 고분자화합물과 무기화합물의 흡수스펙트럼과도 다른 복합재료다.
본 발명의 일 특징은, 유기 화합물과 무기화합물과를 포함하는 복합재료이며, 유기 화합물은 아릴아민 골격을 가지는 고분자화합물이며, 복합재료의 흡수스펙트럼이 상기 고분자화합물과 무기화합물의 어느쪽의 흡수스펙트럼에도 흡수 피크가 드러나지 않는 파장에 흡수 피크를 가지는 복합재료다.
본 발명의 일 특징은, 유기 화합물과 무기화합물과를 포함하는 복합재료이며, 유기 화합물은 아릴아민 골격을 가지는 고분자화합물이며, 무기화합물은 주기율표의 제5족 내지 제7족에 속하는 금속산화물이다. 보다 바람직하게는, 무기화합물은 산화바나듐, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화탄탈, 산화니오브, 또는 산화레늄이다.
주목해야 하는 것은, 이것들의 복합재료는, 졸겔법 등의 습식법에 의해 형성되어서, 제작 공정에 있어서의 기판의 대면적화가 비교적 용이해서, 공업화에 유리하다는 것이다. 또한, 그 복합재료는, 증착법과 조합하여 형성되어도 된다.
이때, 전술한 바와 같은 복합재료로 이루어지는 층을 포함하는 발광소자를 가지는 발광장치는, 본 발명의 일 형태이다. 주목해야 하는 것은, 본 발명에 있어서의 발광장치란, 발광소자를 사용한 화상표시 디바이스 혹은 발광체를 가리킨다. 또한, 발광소자에 코넥터, 예를 들면 Flexible Printed Circuit(FPC) 혹은 TAB(Tape Automated Bonding) 테이프 혹은 TCP(Tape Carrier Package)이 부착된 모듈, TAB테이프나 TCP의 선단에 프린트 배선기판이 설치된 모듈, 또는 발광소자에 COG(Chip On Glass) 방식에 의해 IC(집적회로)가 직접 설치된 모듈도 모두 발광장치의 범주에 포함하는 것으로 한다.
본 발명의 복합재료는, 도전성이 우수한 복합재료다.
또한, 본 발명의 복합재료가 습식법에 의해 제작하는 것이 가능하기 때문에, 기판의 대형화에 유리해서, 대량생산에 알맞고, 공업화에 유리하다.
본 발명의 발광소자는, 유기 화합물과 무기화합물과를 복합하여서 얻어진 복합재료를 포함하여서, 캐리어주입성, 캐리어 수송성, 도전성이 뛰어나, 구동전압을 저감한 발광소자다.
또한, 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치 및 전자기기는, 저구동전압의 발광소자를 가지고 있기 때문에, 소비 전력을 저감한 발광장치 및 전자기기다.
본 발명의 발광소자는, 습식법에 의해 제작하는 것이 가능하기 때문에, 기판의 대형화에 적용할 수 있고, 대량생산에 알맞고, 공업화에 유리하다.
본 발명의 신규재료는, 도전성이 우수한 복합재료를 제공할 수 있는 신규재료다. 또한, 본 발명의 신규재료는, 도전성이 뛰어나고, 공업화에 유리한 복합재료를 제공할 수 있는 신규재료다.
(도면의 간단한 설명)
도1은 본 발명의 발광소자를 나타내고,
도2는 본 발명의 발광소자를 나타내고,
도3a 내지 도3c는 본 발명의 발광소자를 각각 나타내고,
도4a 내지 도4c는 본 발명의 발광소자를 각각 나타내고,
도5는 본 발명의 발광소자를 나타내고,
도6a 내지 도6c는 본 발명의 발광소자를 나타내고,
도7a 내지 도7c는 본 발명의 발광소자를 나타내고,
도8은 발광장치를 나타내고,
도9a 내지 도9b는 발광장치를 나타내고,
도10a 내지 도10e는 전기기기를 각각 나타내고,
도11은 본 발명의 발광소자를 나타내고,
도12는 4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐]아미노벤즈알데히드의 NMP스펙트럼,
도13은 4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐]아미노 스티렌의 NMP스펙트럼,
도14는 폴리{4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐]아미노 스티렌}(PStDPA)의 NMR 스펙트럼,
도15는 4-[N-(9-칼바졸-3-일)-N-페닐아미노]벤즈 알데히드의 NMP스펙트럼,
도16은 4-[N-(9-칼바졸-3-일)-N-페닐아미노]스티렌의 NMR스펙트럼,
도17은 폴리{4-[N-(9-칼바졸-3-일)-N-페닐아미노]스티렌}(PStPCA)의 NMR스펙트럼,
도18은 PStDPA, 산화바나듐 및 PStDPA와 산화바나듐으로 이루어진 복합재료의 흡수스펙트럼을 나타내고,
도19는 본 발명의 복합재료으로 이루어진 막의 전류전압특성을 나타내고,
도20은 PStDPA단독막의 전류전압특성을 나타내고,
도21은 PStDPA단독막과 복합재료에 의한 막의 전류전압특성 비교를 나타내고,
도22는 예시 5의 발광소자 및 비교 예 2의 발광소자의 전압-전류밀도특성을 나타내고,
도23은 예시 5의 발광소자 및 비교 예 2의 발광소자의 전압-휘도 특성을 나타내고,
도24는 예시 5의 발광소자 및 비교 예 2의 발광소자의 휘도-전류효율특성을 나타내고,
도25는 PStPCA와 산화바나듐으로 이루어지는 본 발명의 복합재료와 PStPCA의 흡수스펙트럼을 나타내고,
도26은 PStPCA단독막과 PStPCA 및 산화바나듐으로 이루어진 복합재료의 막의 전류전압특성 비교를 나타내고,
도27은 PStDPA단독막과 PStDPA 및 산화탄탈로 이루어진 복합재료의 막의 흡수특성 비교를 나타내고,
도28은 PStPCA 및 산화탄탈로 이루어진 복합재료의 흡수스펙트럼을 나타내고,
도29는 PStDPA 및 산화몰리브덴으로 이루어진 복합재료의 흡수스펙트럼을 나타내고,
도30은 PStDPA 및 산화니오브로 이루어진 복합재료의 흡수스펙트럼을 나타내고,
도31은 예시 17, 예시 18, 및 비교 예 4의 발광소자의 전압-전류밀도특성을 나타내고,
도32는 예시 17, 예시 18, 및 비교 예 4의 발광소자의 전압-휘도 특성을 나타내고,
도33은 예시 17, 예시 18,및 비교 예 4의 발광소자의 휘도-전류효율특성을 나타내고,
도34a 및 도34b는 각각 PStDPA 및 산화바나듐으로 이루어진 복합재료의 단면 TEM사진이고,
도35a 및 도35b는 각각 증착 장치를 나타낸다.
[발명을 실행하기 위한 최선의 형태]
이후, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다. 본 발명은 많은 다른 형태에서 실시하는 것이 가능하고, 본 발명의 사상 및 그 범위에서 일탈하지 않고 그 형태 및 상세를 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 주목해야 하는 것은, 본 발명이, 아래에 설명된 실시예의 기재 내용에 한정해서 해석되는 것은 아니다는 것이다.
또한, 본 발명에 있어서 발광소자의 한 쌍의 전극 중 한쪽의 전극의 전위가 다른쪽의 전극의 전위보다 높게 되도록 전압을 인가하면, 발광한다. 이때, 전위가 높은 쪽의 전극을 양극이라고 하고, 전위가 낮은 쪽의 전극을 음극이라고 한다.
(실시예 1)
본 발명은 아릴아민 골격을 가지는 고분자화합물과 무기화합물의 복합재료다. 사용하는 고분자화합물로서는, 아릴아민 골격을 가지고 있으면 한정될 일은 없다. 그렇지만, 본 발명의 복합재료를 구성하는 아릴아민 골격을 가지는 고분자화합물의 예로서는 하기 일반식(1)에서 나타내는 반복 단위를 가지는 고분자화합물이 바람직하다. 이것은, 일반식(1)으로 나타낸 비닐 폴리머가, 용매에 쉽게 용해되고, 복합재료를 쉽게 형성할 수 있는 이로운 효과를 갖기 때문이다.
일반식중 R1은 바람직하게는 수소, 알킬기, 시아노기 또는 알콕시기이고, 일반식중 R2는 바람직하게는 트리아릴아민구조를 가지는 1가의 치환 기인 고분자화합물이다. 트리아릴아민구조를 가지는 1가의 치환기로서는, 4-디페닐 아미노 페닐, 4-[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]페닐, 4-{N-[4-디페닐아미노페닐]-N-페닐 아미노}페닐 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 복합재료를 구성하는 아릴아민 골격을 가지는 고분자화합물은 일반식(1)로 나타내는 반복 단위를 가지는 고분자화합물이다.
또한, 일반식중 R1은 수소, 알킬기, 시아노기 또는 알콕시기를 나타내고, R2는 하기식(2)로 나타낸 치환기이다.
식중 Ar1은 치환기를 가져도 갖지 않아도 좋은 탄소수 6∼12의 아릴렌기, Ar2 및 Ar3은, 각각 치환기를 가져도 갖지 않아도 좋은 탄소수 6∼14의 아릴기이다. 고분자화합물을 적합하게 사용할 수 있다. 일반식(1)으로 나타낸 비닐 폴리머는 용매에 쉽게 용해하고, 복합재료를 쉽게 제작한다고 하는 이점을 얻는다.
또한, 상기 식(2)에서, Ar1로서 나타내는 탄소수 6∼12의 아릴렌기의 특정 예로서는 하기 식 (2-1) 내지 (2-4)에 나타나 있는 바와 같은 1, 4-페닐렌, 3-메틸-1, 4-페닐렌, 1, 3-페닐렌, 4, 4’－비페닐렌 등, Ar2, Ar3로서 나타내는 탄소수 6∼14의 아릴기의 특정예로서는 하기식 (2-5) 내지 (2-12)에 나타나 있는 바와 같은 페닐, m-톨일, p-톨일, p-메톡시 페닐, 1-나프틸, 4-메틸-1-나프틸, 2-나프틸, 4-비페닐, 9-안트릴 등을 들 수 있다. 물론, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 복합재료를 구성하는 아릴아민 골격을 가지는 고분자화합물로서 일반식(1)로 나타내는 반복 단위를 가지는 고분자화합물을 들 수 있다.
식중 R1은 수소, 알킬기, 시아노기 또는 알콕시기를 나타내고, 식중R2는 하기식(3)으로 나타내는 치환기인 고분자화합물이 적합하다.
Ar1 내지 Ar3은 각각 치환기를 갖거나 갖지 않아도 좋은 탄소수 6∼14를 의미한다. 또한, 이러한 비닐 폴리머에 관해서도, 용매에 쉽게 용해하고, 복합재료를 쉽게 형성할 수 있다고 하는 이점을 얻는다.
또한, 본 발명의 복합재료를 구성하는 아릴아민 골격을 가지는 고분자화합물로서 구조식(4)로 나타내는 반복 단위를 가지는 고분자화합물을 적합하게 사용할 수 있다.
상기 고분자화합물의 특정예로서는 하기 구조식(5) 내지 (77)로 나타낸 반복 단위를 갖는 고분자화합물 등이 있다.
또한, 본 발명은 하기 구조식(78)로 나타내는 반복 단위를 가지는 고분자화 합물과 무기화합물과의 복합재료이어도 된다.
상기 구조식(78)로 나타내는 고분자화합물은 내열성이 높기 때문에, 보다 내열성이 높은 복합재료를 제작하는 것이 가능하다.
이때, 이러한 고분자화합물은 수평균 분자량으로 2000 내지 500000의 범위의 재료가 바람직하고, 보다 바람직하게는 수평균 분자량이 10000 내지 100000의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 각각 분기를 가지고 있어도 되고, 말단기는 어떤 기이어도 개의치 않는다.
본 발명의 복합재료를 구성하는 무기화합물은 금속산화물이며, 주기율표의 제5족 내지 제7족에 속하는 금속들의 금속산화물이 바람직하다. 이것들의 금속산화물은, 금속이 고산화수를 이용할 수 있고, 전자를 받기 쉽다. 그래서, 상기 금속산화물들은 적합하다. 보다 바람직하게는, 산화바나듐, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화탄탈, 산화니오브, 또는 산화레늄 등을 사용하면 도전성이 높은 복합재료를 형성할 수 있다. 주목해야 하는 것은, 이것들의 산화물은 수산기를 갖고 있어도 되는 것이다.
본 발명의 복합재료가 가지는 흡수스펙트럼은, 해당 복합재료를 구성하는 고분자화합물 및 무기화합물의 흡수스펙트럼과 다르다. 즉, 고분자화합물 및 무기화합물의 흡수스펙트럼에도 나타낼 수 없는 특이한 흡수 피크를 가진다. 이러한 특징을 가지는 본 발명의 복합재료는, 도전성이나 정공주입성, 정공수송성이 높은 재료다.
복합재료가 가지는 특이한 흡수 피크는, 고분자화합물과 무기화합물이 상호작용하는 것에 기인해서 드러나는 흡수라고 생각된다. 이 상호작용에 의해, 도전성, 정공주입성 및 정공수송성이 향상한다고 예상된다.
또한, 본 발명의 복합재료에 있어서는, 무기화합물의 비표면적이 클수록 고분자화합물과 무기화합물의 상호작용에 대한 면적이 커진다. 그래서, 도전성, 정공주입성 및 정공수송성은 향상이 기대된다. 따라서, 상기 무기화합물은 나노미립자(나노클러스터)로서 고분자화합물중에 분산되어 있는 것이 바람직하다. 상기 나노미립자(나노클러스터)의 입경은 한정되는 것은 아니지만, 큰 비표면적을 얻기 위해서는 20nm이하의 직경이 바람직하다. 또한, 상기 나노미립자(나노클러스터)에 활성 표면을 갖게 하기 위해서, 그 입경은 0.5nm이상이 바람직하다. 또한, 보다 바람직한 상기 나노 미립자(나노클러스터)의 입경의 범위는, 1 내지 10nm이다. 주목해야 하는 것은, 본 명세서에 있어서, EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)의 선 분석을 하고, 피크의 반값폭으로부터 나노 미립자의 입경을 구하는 것으로 한다는 것이다.
또한, 복합재료에 의한 막의 막질을 향상시키기 위해서, 바인더 물질을 함유하고 있어도 된다. 바인더 물질로서는, 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 페놀수지 등을 들 수 있다.
(실시예 2)
본 실시예 2에서는, 실시예 1에서 나타낸 복합재료의 성막방법에 관하여 설명한다.
복합재료에 있어서의 무기화합물을 형성하기 위한 성분으로서, 금속의 알콕시드를 사용한다. 무기화합물은, 실시예 1에서 서술한 것처럼, 바나듐, 몰리브덴, 텅스텐, 탄타르가 적합하다. 이때, 무기화합물로서 복합 산화물을 적용하는 경우에는, 또 다른 금속 알콕시드를 첨가하면 좋다. 즉, 예를 들면, 산화알루미늄 골격을 포함하는 복합 산화물을 적용하는 것이라면, 알루미늄 트리이소푸로폭시드 등의 알루미늄 알콕시드를 첨가해두면 좋다.
이 금속 알콕시드를 적당한 용매에 용해시킨 용액에, 안정화제로서 β-디케톤 등의 킬레이트제, 및 물을 첨가한 졸(sol)을 준비한다. 용매로서는, 예를 들면 메탄올(Methanol), 에탄올, n-푸로파놀, i-푸로파놀, n-부탄올, sec-부탄올 등의 저급 알코올뿐만 아니라, 테트라히드로푸란(THF), 아세트니트릴, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 톨루엔, 크실렌 혹은 이것들의 혼합 용매 등을 사용할 수 있다. 그렇지만, 본 발명은 그들에 한정되지 않는다.
안정화제로서 사용할 수 있는 화합물로서는, 예를 들면 아세텔아세톤, 아세 토아세트산 에틸, 벤조일아세톤 등의 β-디케톤을 들 수 있다. 안정화제는 용액에 있어서의 침전을 막기 위한 것이지만, 그것은 반드시 필요하지 않다.
물의 첨가량으로서는, 알콕시드의 금속이 보통 2가 내지 6가이기 때문, 금속의 알콕시드에 대하여 2당량 이상 6당량 이하가 바람직하다. 그렇지만, 물은 금속 알콕시드의 반응의 진행을 제어하기 위해서 사용하는 것이므로, 반드시 필요하지 않다.
다음에, 고분자화합물의 용액과, 준비된 졸을 혼합하고, 교반함으로써, 금속의 알콕시드와 고분자화합물과를 포함하는 용액을 얻는다. 그 후에, 도포 및 소성 함에 의해, 본 발명의 복합재료를 성막할 수 있다. 도포하는 방법으로서는, 딥 코트법, 스핀 코트법, 또는 잉크젯법으로 대표되는 액적토출법 등을 사용할 수 있다. 그렇지만, 본 발명은, 그 방법들에 한정되지 않는다. 고분자화합물은 실시예 1에서 서술한 것을 사용한다.
이때, 바인더 물질을 첨가할 경우에는, 상기 용액에 미리 바인더 물질을 첨가해 두면 좋다. 바인더 물질에 대해서는, 실시예 1에서 서술한 것을 사용하면 좋다.
(실시예 3)
본 실시예 3에서는, 실시예 2에서 나타낸 방법과는 다른 본 발명의 복합재료 성막방법에 관하여 설명한다.
복합재료에 있어서의 무기화합물을 형성하는 성분으로서는, 금속의 알콕시드를 사용한다. 무기화합물은, 실시예 1에서 서술한 것 같이, 바나듐, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 니오브, 레늄이 적합하다. 이때, 무기화합물로서 복합 산화물을 사용하는 경우에는, 또 다른 금속 알콕시드를 첨가하면 좋다. 즉, 예를 들면 산화알루미늄 골격을 포함하는 복합 산화물을 적용하는 것이라면, 알루미늄 트리이소푸로폭시드 등의 알루미늄 알콕시드를 추가로 첨가해 두면 좋다.
이 금속의 알콕시드와 고분자화합물과를 적당한 용매에 용해시키고, 교반함으로써, 금속의 알콕시드와 유기 화합물을 포함하는 제1의 용액을 얻는다. 용매로서는, 예를 들면 메탄올, 에탄올, n-푸로파놀, i-푸로파놀, n-부탄올, sec-부탄올 등의 저급 알코올뿐만 아니라, 테트라히드로푸란(THF), 아세토니트릴, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 또는 이것들의 혼합 용매 등을 사용할 수 있다. 그렇지만, 본 발명은 그들에 한정되지 않는다. 고분자화합물은 실시예 1에서 서술한 것을 사용한다.
그 후에, 도포하고, 수증기에 노출하고 소성함에 의해, 본 발명의 복합재료를 얻는다. 용액을 도포하는 방법으로서는, 딥 코트법, 스핀 코트법,또는 잉크젯법으로 대표되는 액적토출법 등을 사용할 수 있다. 그렇지만, 본 발명은, 이 방법들에 한정되지 않는다.
도포 후에 수증기에 그 용액을 노출하는 것에 의해, 금속의 알콕시드의 가수분해반응이 발생한다. 그 후 소성 함에 의해, 중합 또는 가교 반응이 진행한다.
또한, 바인더 물질을 첨가할 경우에는, 상기 용액에 미리 바인더 물질을 더하여도 된다. 바인더 물질에 대해서는, 실시예 1에서 서술한 것을 사용하면 좋다.
또한, 본 실시예에 있어서, 금속의 알콕시드 및 유기 화합물을 포함하는 용 액에, 실시예 2에서 서술한 것 같은 β-디케톤 등의 안정화제를 첨가해도 좋다. 안정화제를 첨가 함에 의해, 대기중 등의 수분에 의해 금속의 수산화물의 다핵침전이 생기는 것을 억제할 수 있다. 또한, 수증기에 노출하기 전에, 수분농도가 10ppm이하의 글로브박스와 같은 수분농도가 대단히 낮은 환경에서 작업하면, 안정화제는 반드시 필요하지 않다.
(실시예 4)
본 실시예 4에서는, 실시예 2 및 실시예 3에서 나타낸 방법과는 다른 본 발명의 복합재료를 성막하는 방법에 관하여 설명한다.
복합재료에 포함된 무기화합물을 형성하기 위한 성분으로서, 금속을 포함하는 산성염의 수용액에 암모니아수용액을 적하하고, 금속의 수산화물의 다핵침전을 얻는다. 무기화합물을 형성하기 위한 금속으로서는, 바나듐, 몰리브덴, 텅스텐, 탄타르가 적합하다. 이때, 무기화합물로서 복합 산화물을 적용하는 경우에는, 또 다른 금속염을 추가로 첨가하면 좋다. 즉, 예를 들면 산화알루미늄 골격을 포함하는 복합 산화물을 적용하는 것이라면, 염화알루미늄 등의 알루미늄 염을 추가로 첨가해 두면 좋다.
상기 얻어진 침전에 아세트산 등의 산을 더해서 환류 함에 의해, 탈응집하여 졸을 얻는다. 상기 얻어진 졸에, 고분자화합물의 용액(또는 고분자화합물)을 첨가하고, 교반한다. 그래서, 금속의 수산화물을 탈응집 하는 것에 의해 얻어진 졸과, 고분자화합물을 포함하는 제1의 용액을 얻을 수 있다. 그 후에, 그 용액을 도포 및 소성 함에 의해, 본 발명의 복합재료를 성막한다. 용액을 도포하는 방법으로서는, 딥 코트법, 스핀 코트법, 잉크젯법으로 대표되는 액적토출법을 사용할 수 있다. 그렇지만, 본 발명은 이 방법들에 한정되지 않는다.
주목해야 하는 것은, 바인더 물질을 첨가할 경우에는, 상기 용액에 미리 바인더 물질을 첨가해 두면 좋다는 것이다. 바인더 물질에 대해서는, 실시예 1에서 서술한 것을 사용하면 좋다.
(실시예 5)
본 발명의 발광소자에 관하여 설명한다. 본 발명의 발광소자는, 한 쌍의 전극간에 발광 물질을 포함하는 층과 복합재료로 이루어진 층과를 포함한다. 이때, 복합재료란, 실시예 1에서 설명한 재료다.
도1에 본 발명의 발광소자의 구조의 일례를 게시한다. 제1의 전극(101)과, 제2의 전극(102)과의 사이에, 발광 적층체(103)는 협지되어 있는 구성으로 되어 있다. 본 실시예에서는, 제1의 전극(101)은 양극으로서 기능하는 전극이며, 제2의 전극(102)은 음극으로서 기능하는 전극이다.
발광 적층체(103)는, 제1의 층(111), 제2의 층(112)이 적층된 구성으로 되어 있다.
제1의 층(111)은, 제2의 층(112)에 정공을 수송하는 기능을 갖는 층이며, 정공을 발생하는 실시예 1에 기재한 본 발명의 복합재료로 이루어진 층이다. 본 발명의 복합재료는 뛰어난 정공주입성 및 정공수송성을 나타내 보이기 때문에 발광소자의 구동전압을 저감할 수 있다. 또한, 본 발명의 복합재료를 포함하는 제1의 층(111)은 정공수송성 및 정공주입성이 뛰어나기 때문에, 발광 기능을 갖는 층보다 도 양극에 가깝게 설치하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 양극으로서 기능하는 제1의 전극(101)에 접하도록 제1의 층(111)을 설치했을 경우에 관하여 설명한다.
복합재료에 포함되는 고분자화합물 및 무기화합물은, 실시예 1에서 서술한 것을 사용하면 좋다.
또한, 상기의 복합재료는, 도전성이 높기 때문에, 후막화한 경우에도 구동전압의 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 구동전압의 상승을 초래하지 않고, 제1의 층(111)을 두껍게 할 수 있으므로, 먼지 등에 기인하는 소자의 단락을 억제할 수 있다.
또한, 상기의 복합재료는, 무기화합물을 포함하고 있기 때문에, 발광소자의 내열성을 향상사킬 수 있다.
주목해야 하는 것은, 제1의 층(111)은, 유기 화합물이 매트릭스가 되고 무기화합물이 분산되어 있는 상태, 무기화합물이 매트릭스가 되고 유기 화합물이 분산되어 있는 상태, 유기 화합물과 무기화합물이 거의 등량 포함되고, 접합하고 있는 상태 등의 여러가지 상태를 취할 수 있다. 그러나, 제1의 층(111)이 어느 상태이여도, 고분자화합물과 무기화합물과의 사이에서 전자의 전송이 행해지므로, 뛰어난 정공주입성, 정공수송성, 높은 도전성을 얻을 수 있다.
또한, 복합재료의 막을 형성할 경우, 막질을 향상시키기 위해서, 바인더가 되는 재료(바인더 물질)을 첨가하여도 된다. 바인더 물질로서는, 폴리비닐알코올(PVA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 페놀수지 등을 들 수 있다.
제2의 층(112)은, 발광 기능을 갖는 층이다. 제2의 층(112)은, 단층또는 복수의 층으로 구성되어도 된다. 예를 들면, 발광층 이외에, 전자주입층, 전자수송층, 정공 블록킹층, 정공수송층, 정공주입층 등의 기능성의 각층을 자유롭게 조합하여 형성해도 된다. 또한, 제2의 층(112)에는, 공지의 재료를 사용할 수 있고, 저분자계 재료 및 고분자계 재료를 사용할 수 있다. 주목해야 하는 것은, 제2의 층(112)을 형성하는 재료로서, 무기화합물을 일부에 포함하는 유기 화합물재료가 사용될 수 있고, 유기 화합물만으로 이루어진 재료도 사용될 수 있다는 것이다. 제2의 층(112)에도 무기화합물을 포함하므로, 보다 내열성이 향상한다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
정공주입층을 형성하는 정공주입성 재료로서는, 공지의 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐이나 산화몰리브덴, 산화루테니움, 산화알루미늄 등의 금속산화물 등이 좋다. 또는, 유기 화합물이면 포리피린(porphyrin)계의 화합물이 유효하고, 프탈로시아닌(H2-PC), 구리 프탈로시아닌(Cu-Pc)등을 사용할 수 있다. 또한, 도전성 고분자화합물에 화학 도핑을 실행한 재료도 있고, 폴리스티렌설폰산(PSS)을 도프한 폴리에티렌 디옥시티오펜(PEDOT)이나, 폴리아닐린(PAni)등을 사용할 수 있다.
정공수송층을 형성하는 정공수송성 재료로서는, 공지의 재료를 사용할 수 있다. 바람직한 재료로서는, 방향족아민계(즉, 벤젠 환-질소의 결합을 가지는 것)의 화합물이다. 널리 이용되고 있는 재료로서, 4, 4'－비스(bis)[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]-비페닐(TPD), 그 유도체인 4, 4'－비스[N- (1-나프틸)-N-페닐아미노]-비페닐(NPB), 4, 4',4"－트리스(tris)(N, N-디페닐아미노)-트리페닐아민(TDATA), 4, 4'，4"－트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]-트리페닐아민(MTDATA)등의 스타 버스트형 방향족 아민 화합물을 들 수 있다.
발광층은 발광성의 물질을 포함한다. 여기에서, 발광성의 물질이란, 발광 효율이 양호해서, 원하는 발광 파장의 발광을 할 수 있는 물질이다. 발광층에 대해서 특별하게 한정은 없지만, 발광성의 물질이, 발광성의 물질이 가지는 에너지갭보다도 큰 에너지갭을 가지는 물질로 이루어지는 층중에 분산되어서 포함된 층인 것이 바람직하다. 이 층에 의해, 발광성의 물질로의 발광이, 농도에 기인해서 소광해버리는 것을 막을 수 있다. 또한, 에너지갭이란 LUMO준위와 HOMO준위와의 사이의 에너지갭을 말한다.
발광층을 형성하는데 사용된 발광성의 물질에 대해서 특별하게 한정은 없다. 발광 효율이 양호해서, 원하는 발광 파장의 발광을 할 수 있는 물질을 사용하면 좋다. 예를 들면, 적색계의 발광을 하기 위해서는, 4-디시아노메틸렌-2-이소프로필-6-[2-(1, 1, 7, 7-테트라메틸쥬롤리딘-9-일(yl))에테닐]-4H-피란(DCJTI), 4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-[2-(1, 1, 7, 7-테트라메틸-9-쥬롤리딘-9-일)에테닐]-4H-피란(DCJT), 4-디시아노메틸렌-2－tert-부틸-6-[2-(1, 1, 7, 7-테트라메틸쥬롤리딘-9-일)에테닐]-4H-피란(DCJTB)이나 페리후란텐, 2, 5-디시아노-1, 4-비스[2-(10-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸쥬롤리딘-9-일)에테닐]벤젠 등, 600nm 내지 680nm에 발광 스펙트럼의 피크를 가지는 발광을 보이는 물질을 사용할 수 있다. 또 녹색계의 발광을 하기 위해서는, N, N'－디메틸퀴나크리돈(DMQd), 쿠마린6이나 쿠마린545T, 트리스 (8-퀴노리노라토)알루미늄(Alq3)등, 500nm 내지 550nm에 발광스펙트럼의 피크를 가지는 발광을 보이는 물질을 사용할 수 있다. 또한, 청색계의 발광을 하기 위해서는, 9, 10-비스(2-나프틸)-tert-부틸 안트라센(t-BuDNA), 9, 9'－비안트릴, 9, 10-디페닐안트라센(DPA), 9, 10-비스(2-나프틸)안트라센 (DNA), 비스(2-메틸-8-퀴노리노라토)-4-페닐페노라토-갈륨(BGaq), 비스(2-메틸-8-퀴노리노라토)-4-페닐페노라토알루미늄(BAlq)등, 420nm 내지 500nm에 발광스펙트럼의 피크를 가지는 발광을 보이는 물질을 사용할 수 있다. 이상과 같이, 형광을 발광하는 물질 이외에, 비스[2-(3, 5-비스(트리플루오로메틸)페닐)피리디나토-N, C2']이리듐(III)피콜리네이트(Ir(CF3ppy)2 (pic)), 비스[2-(4, 6-디플루오로페닐)피리디나토-N, C2']이리듐(III)아세텔아세토네이트(FIr(acac)), 비스[2-(4, 6-디플루오로페닐)피리디나토-N, C2'］이리듐(III)피콜리네이트(FIr(pic)), 트리스(2-페닐피리디나토-N, C2')이리듐(Ir(ppy)3)등의 인광을 발광하는 물질도 발광성의 물질로서 사용할 수 있다.
발광성의 물질을 분산 상태로 하기 위해서 사용하는 물질에 대해서 특별하게 한정은 없다. 예를 들면, 9, 10-디(2-나프틸)-2-tert-부틸 안트라센(t-BuDNA)등의 안트라센 유도체, 또는 4, 4'－비스(N-칼바조릴)비페닐(CBP)등의 칼바졸 유도체, 비스[2-(2-히드록시페닐)피리디나토]아연(Znpp2), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조옥사 조라토]아연(Zn(BOX))등의 금속착체 등을 사용할 수 있다.
전자수송층을 형성하는 전자수송성 재료로서는, 공지의 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 트리스(8-퀴노리노라토)알루미늄(Alq3), 트리스 (4-메틸-8-퀴노리노라토)알루미늄(Almq3), 비스(10-히드록시 벤조[h]-퀴노리나토)베릴륨(BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴노리노라토)-(4-히드록시-비페닐)-알루미늄(BAlq), 비스[2-(2-히드록시페닐)-벤조옥사조라토]아연(Zn(BOX)2), 비스[2-(2-히드록시페닐)-벤조티아조라토]아연(Zn(BTZ)2)등의 전형금속착체를 들 수 있다. 또한, 9, 10-디페닐안트라센이나 4, 4'－비스(2, 2-디페닐에테닐)비페닐 등의 탄화수소계 화합물 등도 적합하다. 추가로, 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페닐)-1, 2, 4-트리아졸 등의 트리아졸 유도체, 바소페난트롤린 및 바소큐푸로인 등의 페난트롤린 유도체를 사용해도 된다.
전자주입층을 형성하는 전자주입성 재료로서는, 공지의 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 불화 칼슘, 불화 리튬, 산화리튬 및 염화리튬 등의 알칼리 금속염, 알칼리토류 금속염 등이 적합하다. 또는, 트리스(8-퀴노리노라토)알루미늄(Alq3)이나 바소큐푸로인(BCP)등의, 소위 전자수송성의 재료에 리튬 등의 도너성 화합물을 첨가한 층도 사용할 수 있다.
이때, 본 실시예에서는, 제1의 층(111)이 정공주입층으로서의 기능을 갖기 때문에, 제2의 층(112)에 정공주입층을 형성하지 않아도 좋다.
또한, 본 실시예에서는, 발광층에만 발광에 기여하는 도펀트가 첨가 되고, 이 도펀트로부터의 발광만이 관측된다. 그렇지만, 다른 층, 예를 들면 전자수송층이나 정공수송층에 다른 발광을 나타내는 도펀트를 첨가해도 개의치 않는다. 발광층으로부터 얻어진 발광의 색과, 다른 층에 첨가된 도펀트의 발광의 색이 서로 보색 관계에 있을 경우, 백색의 발광을 얻을 수 있다.
제1의 전극(101)이나 제2의 전극(102)의 종류를 바꿈으로써, 본 실시예의 발광소자는 여러가지 베리에이션을 가진다. 그 모식도를 도3a 내지 3c 및 도4a 내지 4c에 나타낸다. 또한, 도3a 내지 3c 및 도4a 내지 4c에서는, 도1의 부호를 인용한다. 도면부호 100은, 본 발명의 발광소자를 지지하는 기판이다.
도3a 내지 3c는, 발광 적층체(103)가, 기판(100)측으로부터 제1의 층(111) 및 제2의 층(112)의 순으로 구성되어 있는 경우의 예다. 이 경우, 제1의 전극(101)을 광 투과성의 재료를 사용하여 형성하는 경우, 도3a와 같이 기판(100)측으로부터 빛을 방출할 수 있다. 또한, 제1의 전극(101)을 차광성(특히, 광 반사성)의 재료를 사용하고 제2의 전극(102)을 광 투과성의 재료를 사용하여 형성하는 경우, 도3b와 같이 기판(100)의 반대측에서 빛을 방출할 수 있다. 또한, 제1의 전극(101) 및 제2의 전극(102)의 양쪽을 광 투과성의 재료를 사용하여 형성하는 경우, 도3c에 나타나 있는 바와 같이 기판(100)측과 기판(100)의 반대측의 양쪽에 빛을 방출할 수 있다.
도4a 내지 4c는, 발광 적층체(103)가, 기판(100)측으로부터 제2의 층(112) 및 제1의 층(111)의 순으로 구성되어 있는 경우의 예다. 이 경우, 제1의 전극(101) 을 차광성(특히, 광 반사성)의 재료를 사용하고 제2의 전극(102)을 광 투과성의 재료를 사용하여 형성하는 경우, 도4a와 같이 기판(100)측으로부터 빛을 방출할 수 있다. 또한, 제1의 전극(101)을 광 투과성의 재료를 사용하고 제2의 전극(102)을 차광성(특히, 광 반사성)의 재료를 사용하여 형성하는 경우, 도4b와 같이 기판(100)과 반대측에서 빛을 방출할 수 있다. 또한, 제1의 전극(101) 및 제2의 전극(102)의 양쪽을 광 투과성의 재료를 사용하여 형성하는 경우, 도4c에 나타나 있는 바와 같이 기판(100)측과 기판(100)의 반대측의 양쪽에 빛을 방출할 수 있다.
본 실시예의 발광소자에 있어서, 제1의 층(111)이 실시예 1에 기재된 본 발명의 복합재료를 포함하므로, 제1의 층(111)은 매우 높은 정공주입성, 정공수송성을 나타낸다. 따라서, 제1의 층(111)을 두껍게 해도 구동전압의 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 구동전압의 상승을 억제하고, 또한, 발광소자의 단락을 방지할 수 있다. 또한, 광학설계에 의한 색순도의 향상을 위해, 제1의 층(111)의 막두께를 자유롭게 설정하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예의 발광소자에 있어서, 제1의 층(111)은, 실시예 1에 기재된 본 발명의 복합재료로 형성된다. 따라서, 제1의 층(111)은, 기판을 대형화해도 양호한 스루풋으로 형성될 수 있다. 그것은 대량생산에 유리하다. 또한, 제2의 층(112)을 증착법으로 형성했다고 하여도 제1의 층(111)이 실시예 1에 기재된 본 발명의 복합재료로 형성되므로 모든 층을 증착법으로 형성하는 것과 비교하여 대폭적인 스루풋의 향상을 실현하는 것이 가능하다.
또한, 도4a 내지 4c의 구성과 같이, 제2의 전극(102)을 형성하고, 제2의 층(112) 및 제1의 층(111)을 차례차례 형성하고, 제1의 전극(101)을 스퍼터링법에 의해 형성하는 경우, 발광성의 물질을 포함하는 제2의 층(112)에의 데미지를 저감할 수도 있다.
(실시예 6)
본 실시예 6에서는, 실시예 5에서 나타낸 발광소자의 제작 방법에 관하여 설명한다.
우선 제1의 전극(101)을 형성한다. 제1의 전극(101)은 공지의 재료를 사용하여 공지의 방법으로 형성할 수 있다. 구체적으로는, 인듐 주석 산화물 (ITO:Indium Tin Oxide), 규소를 함유한 인듐 주석 산화물(ITSO), 산화아연을 포함하는 산화인듐(IZO), 질화 티타늄과 같은 금속화합물이나, Cr, W, Zn, Pt, Al, Ag등의 금속 혹은 그것들의 합금 등을 사용하는 것이 바람직하다.
다음에, 제1의 층(111)을 형성한다. 제1의 층(111)은, 실시예 2∼실시예 4에 나타낸 어느쪽의 방법을 사용해도 형성할 수 있다. 실시예 2∼실시예 4에 나타낸 방법은 모두 습식법이므로, 기판의 대형화에 의한 대량생산에 유리하다.
다음에, 제2의 층(112)을 형성한다. 제2의 층(112)은, 공지의 재료를 사용하여 공지의 방법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 제2의 층(112)을 습식법으로 형성할 경우, 발광 적층체(103)에 포함된 모든 층은 습식법으로 형성할 수 있고, 습식법은 기판의 대형화에 대응할 수 있어 대량생산에 적합하다. 예를 들면, 폴리(2, 5-디헥소시-1, 4-페닐렌비닐렌)(MEH-PPV)과 같은 발광 물질은, 습식법으로 형성할 수 있다. 또한 제2의 층(112)을 증착법으로 형성했다고 하여도 제1의 층(111)이 실시예 1에 기재된 본 발명의 복합재료로 형성되므로 모든 층은 증착법으로 형성하는 것과 비교하여 대폭적인 스루풋의 향상을 실현하는 것이 가능하다.
제2의 전극(102)은 공지의 재료를 사용하여 공지의 방법에 의해 형성 할 수 있다. 구체적으로는, 제1의 전극(101)에 있어서 열거한 재료를 사용할 수 있고, 제1의 전극(101) 및 제2의 전극(102)의 어느 한쪽, 혹은 양쪽이 투광성을 가지고 있으면 좋다.
상기의 방법에 따라서, 본 발명의 발광소자를 제작할 수 있다. 본 발명의 발광소자의 제작 방법은, 습식법에 의해, 제1의 층(111)을 형성하는 것이 가능하므로, 기판의 대형화에 대응가능해서, 대량생산에 적합하다. 특히, 공지의 폴리머 발광 재료 등을 사용해서 제2의 층(112)도 습식법으로 형성했을 경우, 발광 적층체(103)에 포함된 모든 층을 습식법에 의해 형성할 수 있다. 그래서, 본 발명은 기판의 대형화에 쉽게 대응하고, 대량생산에 적합하다. 또한, 다른 층을 증착법으로 형성했다고 하여도, 제1의 층(111)이 본 발명의 복합재료로 형성되고, 습식법에 의해 성막하는 것이 가능하므로 모든 층을 증착법으로 형성하는 것과 비교하여 대폭적인 스루풋의 향상을 실현하는 것이 가능하다. 기판의 대형화에 따르는 대량생산에 유리하다.
주목해야 하는 것은, 본 실시예에서는, 제1의 전극(101)측으로부터 층들을 형성하는 방법에 관하여 설명했다. 그렇지만, 제2의 전극(102)측으로부터 층들을 순차 형성해서 발광소자를 형성하여도 좋다.
(실시예 7)
본 실시예 7에서는, 복합재료를 포함한 층을, 양극과 발광층의 사이,또한, 양극과 접하지 않도록 설치하는 경우에 관하여 설명한다.
도2에 본 발명의 발광소자의 구조의 일례를 게시한다. 제1의 전극(301)과, 제2의 전극(302)과의 사이에, 발광 적층체(303)가 협지되어 있는 구성으로 되어 있다. 발광 적층체(303)는, 제1의 층(311), 제2의 층(312), 제3의 층(313)이 적층된 구성으로 되어 있다. 본 실시예에서는, 제1의 전극(301)이 양극으로서 기능하고, 제2의 전극(302)이 음극으로서 기능한다.
제1의 층(311)은 정공을 주입하는 기능을 갖는다. 정공주입층을 형성하는 정공주입성 재료로서는 공지의 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 실시예 5에서 나타낸 정공주입성 재료를 사용할 수 있다.
제2의 층(312)은, 실시예 1에 기재된 복합재료로 이루어진 층이다. 실시예 5에서 나타낸 제1의 층(111)과 동일한 구성을 제2의 층(312)에 적용할 수 있다.
제3의 층(313)은, 발광 기능을 갖는 층이며, 실시예 5에서 나타낸 제2의 층(112)과 동일한 구성을 제3의 층(313)에 적용할 수 있다.
상기한 바와 같은 구성으로 함으로써, 제2의 층(312)을 후막화한 경우에도 구동전압의 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 구동전압의 상승을 억제하고, 또한, 소자의 단락 방지, 광학조정에 의한 색순도의 향상을 실현할 수 있다.
추가로, 본 실시예의 발광소자에 있어서, 제2의 층(312)은, 실시예 1에 기재된 본 발명의 복합재료에 의해 형성된다. 따라서, 기판을 대형화해도 스루풋이 좋게 제2의 층(312)을 형성할 수 있어, 대량생산에 유리하다. 또한, 다른 층을 증착 법으로 형성했다고 하여도, 제2의 층(312)이 실시예 1에 기재된 본 발명의 복합재료로 형성되므로 모든 층을 증착법으로 형성하는 것과 비교하여 대폭적인 스루풋의 향상을 실현하는 것이 가능해서, 기판의 대형화에 따르는 대량생산에 유리하다.
(실시예 8)
본 실시예 8에서는, 상기에 나타낸 구성과는 다른 구성을 가지는 발광소자에 대해서, 도5를 사용하여 설명한다.
도5에 본 발명의 발광소자의 구조의 일례를 게시한다. 제1의 전극(201)과, 제2의 전극(202)과의 사이에, 발광 적층체(203)는 협지되어 있는 구성으로 되어 있다. 발광 적층체(203)는, 제1의 층(211), 제2의 층(212), 제3의 층(213), 제4의 층(214)이 순차 적층된 구성으로 되어 있다. 본 실시예에서는, 제1의 전극(201)이 양극으로서 기능하고, 제2의 전극(202)이 음극으로서 기능하는 경우에 관하여 설명한다.
본 실시예의 발광소자는, 다음과 같이 동작한다. 우선, 제2의 전극(202)보다도 제1의 전극(201)의 전위쪽이 높게 되도록 전압을 인가하면, 제4의 층(214)으로부터 제2의 전극(202)에는 정공이 주입되고, 제3의 층(213)으로부터 제2의 층(212)에는, 전자가 주입된다. 또한, 제1의 전극(201)으로부터 제1의 층(211)에는 정공이 주입되고, 제1의 층(211)으로부터 제2의 층(212)에 정공이 주입된다. 제1의 층(211)으로부터 주입된 정공과, 제3의 층(213)으로부터 주입된 전자는, 제2의 층(212)에 있어서 재결합하고, 발광성의 물질을 여기상태로 바꾼다. 그리고, 여기상태의 발광성의 물질은 기저상태로 되돌아올 때에 발광한다.
제1의 전극(201), 제2의 전극(202), 제1의 층(211) 및 제2의 층(212)은, 실시예 5에 있어서의 제1의 전극(101), 제2의 전극(102), 제1의 층(111) 및 제2의 층(112)과 각각 같은 구조를 가질 수 있다. 즉, 제1의 전극은 공지의 재료를 사용하여 형성할 수 있고, 제1의 층(211)은, 실시예 1에 기재된 복합재료로 이루어지고, 제2의 층(212)은 발광 기능을 갖는다.
제3의 층(213)은, 전자를 발생하는 도너 준위를 가지는 재료를 포함하는 층이다. 이러한 층으로서는, 예를 들면 전자수송 물질과, 그 물질에 대하여 전자 공여성을 나타내는 물질과를 포함하는 층을 들 수 있다. 여기에서, 전자수송 물질이란, 정공보다도 전자의 수송성을 갖는 물질이다. 전자수송 물질에 대해서 특별하게 한정은 없고, 예를 들면 트리스(8-퀴노리노라토)알루미늄(Alq3), 트리스(4-메틸-8-퀴노리노라토)알루미늄(Almq3), 비스(10-히드록시벤조[h]-퀴노리나토)베릴륨(BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴노리노라토)-4-페닐페노라토알루미늄(BAlq), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조옥사조라토]아연(Zn(BOX)2), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조티아조라토]아연(Zn(BTZ)2)등의 금속착체 외에, 2-(4-비페닐)-5-(4-tert-부틸페닐)-1, 3, 4-옥사디아졸(PBD), 1, 3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1, 3, 4-옥사디아졸-2-일]벤젠(OXD-7), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-페닐-5-(4-비페닐)-1, 2, 4-트리아졸(TAZ), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페닐)-1, 2, 4-트리아졸(p-EtTAZ), 바소페난트롤린(BPhen), 바소큐푸로인(BCP)등을 사용할 수 있다. 또한, 전자수송 물 질에 대하여 전자 공여성을 나타내는 물질에 대해서 특별하게 한정은 없고, 예를 들면 리튬, 세슘 등의 알칼리 금속, 마그네슘, 칼슘 등의 알칼리토류 금속, 에르븀, 이테르븀 등의 희토류 금속 등을 사용할 수 있다. 또한, 리튬 산화물(Li20), 칼슘 산화물(CaO), 나트륨 산화물 (Na20), 칼륨 산화물(K20), 마그네슘 산화물 (MgO)등, 알칼리 금속산화물 및 알칼리토류 금속산화물 중에서 선택된 물질을, 전자수송 물질에 대하여 전자 공여성을 나타내는 물질로서 사용해도 개의치 않는다. 이때, 알칼리 금속산화물, 알칼리토류 금속산화물 등은, 반응성이 낮아, 취급이 용이하다. 또한, 제2의 층(312)은, 산화아연, 유화아연, 셀렌화아연, 산화 주석, 산화티탄과 같은 n형 반도체로 이루어진 층이어도 된다.
제4의 층(214)은, 유기 화합물과, 유기 화합물에 대하여 전자수용성을 나타내는 무기화합물과를 포함한다. 따라서, 제4의 층에 포함되는 무기화합물로서는 실시예 1에서 설명한 무기화합물을 사용할 수 있다. 그러나, 제4의 층(214)에 포함되는 무기화합물은, 제1의 층(211)에 포함되는 무기화합물과 같은 것을 사용해도 되거나, 다른 것을 사용해도 된다.
이러한 구성으로 함으로써, 도5에 나타낸 것처럼, 전압을 인가 함에 의해 제3의 층(213) 및 제4의 층(214)의 계면근방에서 전자의 전송이 행해지고, 전자와 정공이 발생한다. 그리고, 제3의 층(213)은 전자를 제2의 층(112)에 수송함과 동시에, 제4의 층(214)은 정공을 제2의 전극(102)에 수송한다. 즉, 제3의 층(213)과 제4의 층(214)은, 함께 캐리어 발생층으로서의 역할을 한다. 또한, 제4의 층(214)은, 정공을 제2의 전극(102)에 수송하는 기능을 갖는다고 말할 수가 있다. 주목해야 하는 것은, 제4의 층(214)과 제2의 전극(202)과의 사이에, 다른 제2의 층 및 다른 제3의 층을 추가로 적층함으로써, 멀티포톤형의 발광소자를 얻을 수 있다는 것이다.
제1의 층(211)이나 제4의 층(214)은, 아주 우수한 정공주입성 및 정공수송성을 나타낸다. 따라서, 제1의 층(211)을 두껍게 해도 구동전압의 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 발광소자는, 발광 기능을 갖는 제2의 층(212)의 양측을 대단히 두껍게 하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 보다 발광소자의 단락을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 광학설계에 의한 색순도의 향상을 위해, 제2의 층(212)의 양측의 막두께를 자유롭게 설정하는 것이 가능해진다. 또한, 발광 적층체(203)를 형성한 후에, 제1의 전극(201) 또는 제2의 전극(202)을 스퍼터링에 의해 형성하는 경우는, 발광성의 물질이 존재하는 제2의 층(212)에의 데미지를 저감할 수도 있다. 또한, 제1의 층(211)과 제4의 층(214)을 같은 재료로 형성 함에 의해, 제2의 층(212)의 양측이 같은 재료로 형성된 것이기 때문에, 스트레스 스트레인을 억제하는 것을 기대할 수 있다.
또한, 본 실시예의 발광소자에 있어서도, 제1의 전극(201)이나 제2의 전극(202)의 종류를 바꿈으로써, 여러가지 베리에이션을 가진다. 그 모식도를 도6a 내지 도6c 및 도7a 내지 7c에 나타낸다. 또한, 도6a 내지 도6c 및 도7a 내지 7c에서는, 도5의 도면부호를 인용한다. 또한, 도면부호 200은, 본 발명의 발광소자를 지지하는 기판이다.
도6a 내지 6c는, 발광 적층체(203)가, 기판(200)측으로부터 제1의 층(211), 제2의 층(212), 제3의 층(213) 및 제4의 층(214)의 순으로 구성되어 있는 경우의 예다. 이 경우에, 제1의 전극(201)을 광 투과성의 재료를 사용하고 제2의 전극(202)을 차광성(특히, 광 반사성)의 재료를 사용하여 형성하는 경우, 도6a와 같이 기판(200)측으로부터 빛을 방출할 수 있다. 또한, 제1의 전극(201)을 차광성(특히, 광 반사성)의 재료를 사용하고 제2의 전극(202)을 광 투과성의 재료를 사용하여 형성하는 경우, 도6b와 같이 기판(200)의 반대측에서 빛을 방출할 수 있다. 또한, 제1의 전극(201) 및 제2의 전극(202)의 양쪽을 광 투과성의 재료를 사용하여 형성하는 경우, 도6c에 나타나 있는 바와 같이, 기판(200)측과 기판(200)의 반대측의 양쪽에 빛을 방출할 수 있다.
도7a 내지 7c는, 발광 적층체(203)가, 기판(200)측으로부터 제4의 층(214), 제3의 층(213), 제2의 층(212), 제1의 층(211)의 순으로 구성되는 경우의 예다. 이 경우에, 제1의 전극(201)을 차광성(특히, 광 반사성)의 재료를 사용하고 제2의 전극(202)을 광 투과성의 재료를 사용하여 형성하는 경우, 도7a와 같이 기판(200)측으로부터 빛을 방출할 수 있다. 또한, 제1의 전극(201)을 광 투과성의 재료를 사용하고 제2의 전극(202)을 차광성(특히, 광 반사성)의 재료를 사용하여 형성하는 경우, 도7b와 같이 기판(200)과 반대측에서 빛을 방출할 수 있다. 또한, 제1의 전극(201) 및 제2의 전극(202)의 양쪽을 광 투과성의 재료를 사용하여 형성하는 경우, 도7c에 나타나 있는 바와 같이, 기판(200)측과 기판(200)의 반대측의 양쪽에 빛을 방출할 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서의 발광소자를 형성하는 경우에는, 실시예 6에 나 타낸 방법에 준해서 제작하는 것이 가능하다. 즉, 제1의 전극(201), 제2의 전극(202), 제2의 층(212) 및 제3의 층(213)은 공지의 방법에 의해 형성할 수 있고, 제1의 층(211) 및 제4의 층(214)은, 각각 실시예 2∼실시예 4에 나타낸 방법을 적당하게 선택해서 형성할 수 있다. 또한, 제4의 층(214)은, 예를 들면 증착법 등의 다른 방법에 의해 형성해도 좋다.
또한, 제4의 층(214)을 실시예 1에 기재된 복합재료를 사용해서 습식법으로 형성할 경우, 제1의 층(211)은 증착법 등의 공지의 방법에 의해 형성해도 좋다. 또한, 제4의 층(214)을 습식법에 의해 형성했을 경우, 제1의 층(211)은 반드시 필요하지 않다.
제1의 전극(201)을 형성한 후, 제1의 층(211), 제2의 층(212), 제3의 층(213) 및 제4의 층(214)을 순차 적층하고, 제2의 전극(202)을 형성해도 좋다. 이와는 달리, 먼저 제2의 전극(202)을 형성한 후, 제4의 층(214), 제3의 층(213), 제2의 층(212), 제1의 층(211)을 순차 적층하고, 제1의 전극을 형성해도 좋다.
또한, 제1의 층(211)은 전자를 발생하는 도너 준위를 가지는 재료를 포함하고, 제3의 층(213)은, 유기 화합물과, 유기 화합물에 대하여 전자수용성을 나타내는 무기화합물과를 포함하고, 제4의 층(214)은 전자를 발생하는 도너 준위를 가지는 재료를 포함하는 것도 가능하다. 이 경우, 제3의 층(213)은, 유기 화합물과, 유기 화합물에 대하여 전자수용성을 나타내는 무기화합물과를 포함하고 있기 때문에, 정공수송성이 우수하다. 따라서, 발광소자의 구동전압을 저감할 수 있다. 또한, 광학설계에 의한 색순도의 향상을 위해, 제3의 층(213)의 막두께를 자유롭게 설정할 수 있다.
또한, 본 실시예의 발광소자에 있어서, 제1의 층(211) 및 제4의 층(214)은, 실시예 1에 기재된 본 발명의 복합재료에 의해 형성되어 있다. 이 때문에, 기판을 대형화해도 스루풋이 좋게 제1의 층(211) 및 제4의 층(214)을 형성할 수 있어, 대량생산에 적합하다. 또한, 다른 층을 증착법으로 형성했다고 하여도, 제1의 층(211) 및 제4의 층(214)이 실시예 1에 기재된 본 발명의 복합재료로 형성되어 있으므로, 모든 층을 증착법으로 형성할 수 있는 것과 비교하여 대폭적인 스루풋의 향상을 실현하는 것이 가능하다. 그래서, 기판의 대형화에 따르는 대량생산에 유리하다.
(실시예 9)
본 실시예 9에서는, 발광 기능을 갖는 층이 복합재료로 이루어진 층을 끼워서 복수 갖는 발광소자의 구성에 관하여 설명한다.
도11에 본 발명의 발광소자의 구조의 일례를 게시한다. 제1의 전극(401)과, 제2의 전극(402)과의 사이에 발광 적층체(403)가 끼워져 있는 구조로 되어 있다. 발광 적층체(403)는, 제1의 층(411), 제2의 층(412), 제3의 층(413) 및 제4의 층(414)이 적층된 구성으로 되어 있다. 본 실시예에서는 제1의 전극(401)이 양극으로서 기능하고, 제2의 전극(402)이 음극으로서 기능하는 경우에 관하여 설명한다.
본 실시예의 발광소자는, 다음과 같이 동작한다. 우선, 제2의 전극(402)보다도 제1의 전극(401)의 전위쪽이 높게 되도록 전압을 인가하면, 제1의 전극(401)으로부터 제1의 층(411)에 정공이 주입되고, 제2의 층(412)으로부터 제1의 층(411)에 전자가 주입된다. 제3의 층(413)으로부터 제4의 층(414)에 정공이 주입되고, 제2의 전극(402)으로부터 제4의 층(414)에 전자가 주입된다. 제1의 전극(401)으로부터 주입된 정공과 제2의 층(412)으로부터 주입된 전자는 제1의 층(411)에 있어서 재결합하고, 발광성의 물질을 여기상태로 바꾼다. 그리고, 여기상태의 발광 물질이 기저상태에 되돌아올 때에 발광을 한다. 또한, 제3의 층(413)으로부터 주입된 정공과 제2의 전극(402)으로부터 주입된 전자도 제4의 층(414)에 있어서 재결합하고, 제4의 층(414)에 있어서의 발광성의 물질을 여기상태로 하여, 발광한다.
제1의 층(411)은 제1의 발광 기능을 갖는 층이며, 제4의 층(414)은 제2의 발광 기능을 갖는 층이다. 제1의 발광 기능을 갖는 층과 제2의 발광 기능을 갖는 층은 실시예 5에서 나타낸 제2의 층(112)과 동일한 구성을 적용할 수 있다. 제1의 발광 기능을 갖는 층과 제2의 발광 기능을 갖는 층에 있어서의 각각의 층구조에 대해서는, 동일해도 좋고, 달라도 좋다. 또한 제1의 발광 기능을 갖는 층에 있어서의 발광층의 발광 색과 제2의 발광 기능을 갖는 층에 있어서의 발광층의 발광 색은 동일해도 좋고, 달라도 좋다. 2 층의 발광 색이 동일하면, 같은 전류밀도에 있어서 약 2배의 휘도를 얻을 수 있다. 또한, 2층의 발광 색을 다르게 함으로써 해당 2색을 혼합한 색의 발광을 얻을 수 있다.
제2의 층(412)은, 전자를 발생하는 도너 준위를 가지는 재료를 포함하는 층이다. 실시예 8에서 나타낸 제3의 층(213)과 동일한 구성을 제2의 층(412)에 적용할 수 있다. 제3의 층(413)은 실시예 1에 기재된 본 발명의 복합재료로 이루어진 층이다.
본 실시예에 있어서의 발광소자를 제작할 경우에는, 실시예 6에 나타낸 방법에 준해서 제작하는 것이 가능하다. 즉, 제1의 전극(401), 제2의 전극(402), 제1의 층(411), 제2의 층(412) 및 제4의 층(414)은 공지의 방법에 의해 형성할 수 있고, 제3의 층(413)은, 각각 실시예 2 내지 실시예 4에 나타낸 방법을 적당하게 선택해서 형성할 수 있다.
본 실시예의 발광소자에 있어서, 제3의 층(413)은, 실시예 1에 기재된 본 발명의 복합재료에 의해 형성되어 있다. 이 때문에, 기판을 대형화해도 스루풋이 좋게 제3의 층(413)을 형성할 수 있어, 대량생산에 적합하다. 또한, 다른 층을 증착법으로 형성했다고 하여도, 제3의 층(413)이 실시예 1에 기재된 본 발명의 복합재료로 형성되어 있어 모든 층을 증착법으로 형성하는 것과 비교하여 대폭적인 스루풋의 향상을 실현하는 것이 가능하다.
이때, 본 실시예는 실시예 1 내지 실시예 8과 자유롭게 조합하는 것이 가능하다.
(실시예 10)
본 실시예 10에서는, 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치에 관하여 설명한다.
본 실시예에서는, 화소부에 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치에 대해서 도9a 및 9b를 사용하여 설명한다. 도9a는, 발광장치를 나타내는 평면도, 도9b는 도9a를 A-A' 및 B-B'에서 절단한 단면도다. 점선으로 도시된 도면부호 601은 구동회로부(소스측 구동회로), 602는 화소부, 603은 구동회로부(게이트측 구동회로), 604 는 밀봉기판, 605는 씰재이며, 607은 씰재(605)로 둘러싸여진 공간이다.
도면부호 608은 소스측 구동회로부(601) 및 게이트측 구동회로부(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이며, 외부입력 단자가 되는 FPC(플렉시블 프린트 회로)(609)로부터 비디오신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋트 신호 등을 받는다. 이때, 이 FPC에는 프린트 회로 기판(PWB)이 장착되어 있어도 되고, 본 명세서에 있어서의 발광장치는, 발광장치 본체뿐만아니라, 거기에 FPC 및/또는 PWB이 부착된 발광장치도 포함한다.
다음에, 단면구조에 대해서 도9b를 사용하여 설명한다. 소자기판(610) 위에는 구동회로부 및 화소부가 형성되어 있다. 여기에서는, 구동회로부인 소스측 구동회로부(601)와, 화소부(602)의 하나의 화소가 도시되어 있다.
소스측 구동회로부(601)는 n채널형TFT(623)와 p채널형TFT(624)를 조합한 CMOS회로가 형성된다. 또한, 구동회로는, TFT를 사용한 공지의 CMOS회로, PMOS회로 혹은 NMOS회로로 형성해도 좋다. 또한, 본 실시예에서는, 기판 위에 화소부와 구동회로를 형성한 일례를 나타내지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 상기 구동회로도 화소부와 같은 기판상이 아니고 외부에 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용TFT(611)와, 전류제어용TFT(612)과, 전류제어용TFT(612)의 드레인에 전기적으로 접속된 제1의 전극(613)을 포함하는 복수의 화소에 의해 형성된다. 제1의 전극(613)의 단부를 덮어서 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기에서는, 포지티브형의 감광성 아크릴수지막을 사용한다.
커버리지를 향상시키기 위해서, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들면, 절연물(614)의 포지티브형의 감광성 아크릴을 사용했을 경우, 절연물(614)의 상단부에만 곡률반경(0.2 내지 0.3㎛)을 가지는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한 절연물(614)로서, 광의 조사에 의해 에천트에 불용해성이 되는 네가티브형, 또는 광의 조사에 의해 에천트에 용해성이 되는 포지티브형으로 형성될 수 있다.
제1의 전극(613) 위에는, 발광 적층체(616) 및 제2의 전극(617)이 형성되어 있다. 여기에서, 본 실시예에 있어서 양극으로서 기능하는 제1의 전극(613)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, ITO막, 또는 규소를 함유한 인듐 주석 산화물막, 2 내지 20wt％의 산화아연을 포함하는 산화인듐막, 질화 티타늄 막, 크롬 막, 텅스텐 막, 아연막, 백금막 등의 단층 막과, 질화 티타늄과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과의 적층, 질화 티타늄 막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화 티타늄 막과의 3층구조 등을 사용할 수 있다. 이때, 적층구조를 이용하면, 배선의 저항도 낮고, 양호한 오믹 접촉을 얻는다.
또한, 발광 적층체(616)는, 실시예 1에서 나타낸 정공을 발생하는 복합재료로 이루어진 층을 포함하고 있다. 이 복합재료는, 실시예 2 내지 실시예 4에 나타낸 방법들 중 임의의 방법에 의해 형성될 수 있다. 이것들의 방법은 각각 습식법이기 때문에, 기판의 대형화에의 대응이 용이하다. 또한 복합재료로 이루어진 뿐만 아니라, 발광 적층체(616)에 포함되는 것 외의 층을 습식법으로 형성했을 경우, 발광 적층체(616)에 포함된 모든 층은 습식법으로 형성할 수 있다. 그래서, 대량생산에 적합하다.
또한, 실시예 1에 나타낸 복합재료는, 뛰어난 캐리어주입성 및 캐리어 수송성을 가지고 있다. 그래서, 발광소자의 구동전압을 저감할 수 있다.
또한, 발광 적층체(616) 위에 형성된 제2의 전극(음극)(617)의 재료로서는, 일함수가 작은 재료(Al, Mg, Li, Ca, 이것들의 합금 또는 화합물 MgAg, MgIn, AlLi, CaF2, 또는 Ca3N2)가 바람직하다. 또한, 발광 적층체(616)에서 생긴 빛이 제2의 전극(617)을 투과하는 경우에는, 제2의 전극(음극)(617)으로서, 막두께를 얇게 한 금속박막과, 투명도전막(ITO, IZO, ITSO, ZnO등)과의 적층을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 씰재(605)로 밀봉기판(604)을 소자기판(610)과 접착하는 것에 의해, 소자기판(610), 밀봉기판(604), 및 씰재(605)로 둘러싸여진 공간(607)에 발광소자(618)가 구비된 구조로 되어 있다. 또한, 공간(607)에는, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되거나, 씰재(605)로 충전되어도 된다.
또한, 씰재(605)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이것들의 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉기판(604)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영기판외에, FRP(Fiber glass-Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐 플로라이드), 마일러, 폴리에스텔 또는 아크릴 등으로 이루어진 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
이상과 같이 하여, 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 발광장치가 실시예 1에 기재된 복합재료를 사용하고 있기 때문에, 구동전압을 저감할 수 있다. 따라서, 소비 전력을 저감하는 것이 가능하다.
본 실시예의 발광소자에 있어서, 실시예 1에 기재된 본 발명의 복합재료에 의해 형성되어 있기 때문에, 기판을 대형화해도 스루풋이 좋게 발광장치를 형성할 수 있다. 대량생산에 유리하다. 증착법과 병용해서 발광 적층체를 형성했다고 하여도 실제로 실시예 1에 기재된 복합재료를 사용하므로 모든 층을 증착법으로 형성하는 것과 비교하여 대폭적인 스루풋의 향상을 실현하는 것이 가능하다. 기판의 대형화에 의해 대량생산에 유리하다.
또한, 본 발명의 발광소자에 포함되는 실시예 1에 기재된 복합재료는, 도전성이 높기 때문에, 구동전압의 상승을 초래하지 않고 발광 적층체(616)를 두껍게 할 수 있고; 그래서, 먼지 등에 기인하는 단락도 억제할 수 있다. 따라서, 결함이 적은 발광장치를 제공하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 트랜지스터에 의해 발광소자의 구동을 제어하는 액티브형 매트릭스 발광장치에 관하여 설명했다. 또한, 트랜지스터 등의 구동용 소자를 설치하지 않고 발광소자를 구동하는 패시브형 발광장치를 사용하여도 된다. 도8에는 본 발명을 적용해서 제작한 패시브형 매트릭스 발광장치의 사시도를 나타낸다. 도8에 있어서, 기판(951) 위에는, 전극 952와 전극 956과의 사이에는 발광 적층체층(955)이 설치된다. 전극 952의 단부는 절연층(953)으로 덮어져 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 분리벽층(954)이 설치된다. 분리벽층(954)의 측벽은, 양쪽 측벽간의 간격이 점점 좁아져 가도록 경사를 가진다. 즉, 분리벽층(954)의 짧은변 방향의 단면은, 사다리꼴 형상이며, 바닥측(절연층 953와 접하는 변)이 상부 측(절연층 953과 접하지 않는 변)보다도 짧다. 이렇게, 분리벽층(954)을 설치함으로써, 정전기 등에 기인한 발광소자의 불량을 막을 수 있다. 또한, 패시브형 매트릭스 발광장치에 있어서도, 저구동전압으로 동작하는 본 발명의 발광소자를 사용하여서, 패시브형 매트릭스 발광장치는 저소비 전력으로 구동될 수 있다.
(실시예 11)
본 실시예 11에서는, 본 발명의 여러 가지 전기기기의 일부에 관하여 설명한다. 본 발명의 전자기기의 예로서는, 비디오카메라 또는 디지탈 카메라 등의 카메라, 고글형 디스플레이, 네비게이션 시스템, 음향재생장치(카 오디오, 오디오 컴포넌트 시스템 등), 퍼스널 컴퓨터, 게임 기기, 휴대 정보단말(모바일 컴퓨터, 휴대전화, 휴대형 게임기 또는 전자서적 등), 기록 매체를 구비한 화상재생장치(구체적으로는, Digital Versatile Disk(DVD)등의 기록 매체를 재생하고, 그 화상을 표시할 수 있는 표시장치를 구비한 장치)등을 들 수 있다. 본 발명의 전자기기는 이것들에 한정되지 않지만, 이것들의 전기기기의 구체적인 예를 도10a 내지 10e에 나타낸다.
도10a는 텔레비전 수상기를 나타낸 것으로, 케이싱(9101), 지지대(9102), 표시부(9103), 스피커부(9104), 비디오 입력 단자(9105)등을 포함한다. 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치를 그 표시부(9103)에 사용함으로써 제작된다. 본 발명의 발광장치를 사용함으로써, 저소비 전력으로, 결함이 적은 표시부를 가지는 텔레비전 수상기를 얻을 수 있다. 주목할 것은, 텔레비젼 수상기는, 컴퓨터용, TV방송 수신용, 광고 표시용 등의 모든 정보표시용 장치를 포함한다는 것이다.
도10b는 컴퓨터를 나타낸 것으로, 본체(9201), 케이싱(9202), 표시부(9203), 키보드(9204), 외부접속 포트(9205), 포인팅 마우스(9206) 등을 포함한다. 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치를 그 표시부(9203)에 사용함으로써 제작된다. 본 발명의 발광장치를 사용함으로써, 저소비 전력으로, 결함이 적은 표시부를 가지는 컴퓨터를 얻을 수 있다.
도10c는 고글형 디스플레이를 나타낸 것으로, 본체(9301), 표시부(9302), 암부(9303)를 포함한다. 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치를 그 표시부(9302)에 사용함으로써 제작된다. 본 발명의 발광장치를 사용함으로써, 저소비 전력으로, 결함이 적은 표시부를 가지는 고글형 디스플레이를 얻을 수 있다.
도10d는 휴대전화를 나타낸 것으로, 본체(9401), 케이싱(9402), 표시부(9403), 음성입력부(9404), 음성출력부(9405), 조작 키(9406), 외부접속 포트(9407), 안테나(9408) 등을 포함한다. 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치를 그 표시부(9403)에 사용함으로써 제작된다. 본 발명의 발광장치를 사용함으로써, 저소비 전력으로, 결함이 적은 표시부를 가지는 휴대전화를 얻을 수 있다. 또한, 표시부(9403)는 흑색의 배경으로 백색의 문자를 표시 함으로써 휴대전화의 소비 전력을 억제할 수 있다.
도10e는 카메라를 나타낸 것으로, 본체(9501), 표시부(9502), 케이싱(9503), 외부접속 포트(9504), 리모트 컨트롤 수신부(9505), 수상부(9506), 배터리(9507), 음성입력부(9508), 조작 키(9509), 접안부(9510) 등을 포함한다. 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치를 그 표시부(9502)에 사용함으로써 제작된다. 본 발명의 발 광장치를 사용함으로써, 저소비 전력으로, 결함이 적은 표시부를 가지는 카메라를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치의 적용 범위는 매우 넓고, 이 발광장치를 모든 분야의 전기기기에 적용하는 것이 가능하다. 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치를 사용함으로써, 저소비 전력으로, 결함이 적은 전기기기를 제공하는 것이 가능해진다.
예시 1
(합성 예 1)
구조식 (4)로 나타낸 반복 단위를 가지는 고분자화합물인 폴리{4- [N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐]아미노스티렌}(PStDPA)의 합성 방법에 관하여 설명한다.
[스텝 1］ N-(4-디페닐아미노)페닐아닐린의 합성.
1000mL 에렌마이야 플라스크(erlenmayer flask)에, 트리페닐아민 25.19g(0.102mol), N-브로모 호박산 이미드 18.05g(0.102mol), 아세트산 에틸 400ml을 넣고, 공기중 실온으로 밤새(18시간) 교반했다. 반응 종료 후, 유기층을 포화 탄산나트륨 수용액으로 2회 세정후, 물층을 아세트산 에틸로서 2회 추출하고, 아세트산 에틸층과 유기층을 포화 식염수로 세정했다. 황산마그네슘에 의해 건조 후, 자연 여과, 농축하였다. 그 얻어진 무색 고체를 아세트산 에틸 및 헥산에 의해 재결정한 바 무색분말형 고체를 22.01g, 수율 66％에서 얻었다. 핵자기 공명법(NMR)에 의해, 이 무색분말형 고체가 N, N-디페닐-N-(4-부로모페닐)아민인 것을 확인했다. 핵자기 공명법 (NMR)에 의한 측정 결과를 이하에 나타낸다.
이 화합물의 1H-NMR 데이터를 다음에 나타낸다. 1H-NMR(300MHz, CDCl3)δppm:7.32(d, 2H, J=8.7Hz), 7.29-7.23(m, 4H), 7.08-7.00(m, 6H), 6.94(d, 2H, J=8.7Hz).
또한 N, N-디페닐-N-(4-부로모페닐)아민의 합성 스킴을 다음식으로 나타낸다.
N, N-디페닐-N-(4-브로모페닐)아민(559mg, 6mmol), 비스(디벤지리덴아세톤)팔라듐(0)(Pd(dba)2)(345mg, 0.6mmol), 나트륨-tert-부톡시드(t-BuONa)(577mg, 6mmol)의 탈수 톨루엔 용액(5mL)을 탈기한다. 그 후, 아닐린(559mg, 6mmol)과 트리-tert-부틸포스핀(P(t-Bu)3)(0.37mL, 1.8mmol)을 첨가하고, 질소분위기하 80℃, 5시간 교반을 행했다. 박막 크로마토그래피에서 원료의 N, N-디페닐-N-(4-브로모 페닐)아민이 없어진 것을 확인한다. 그 후, 포화 식염수를 더해, 물층을 아세트산 에 틸(ethyl acetate) 약 100ml에서 추출했다. 유기층을 황산마그네슘에 의해 탈수하고, 여과했다. d여과액을 농축한 후, 아세트산 에틸:헥산=1:20의 실리카겔 칼럼에서 정제를 행했다(수율: 42％).
핵자기 공명법(NMR)에 의해, 상기 얻어진 고체가 N-(4-디페닐아미노)페닐아닐린인 것을 확인했다.
이 화합물의 1H-NMR를 다음과 같이 나타낸다. 1H-NMR(300MHz, CDCl3)dppm:7.32(d, 2H, J=8.7Hz), 7.29-7.23(m, 5H), 7.08-7.00(m, 6H), 6.94(d, 2H, J=8.7Hz).
N-(4-디페닐 아미노)페닐아닐린의 합성 스킴을 다음식으로 나타낸다.
[스텝 2]
4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐]아미노벤즈알데히드의 화합물의 합성.
질소분위기하에서, 합성한 N-(4-디페닐 아미노)페닐아닐린 10.Og(29.8mmol), Pd(dba)2 200mg(0.348mmol), t-BuONa ll.Og(114mmol)의 건조 톨루엔 현탁액 100mL에, 2-4-브로모페닐)-1,3-디옥소란 4.09g(17.9mmol)과 P(t-Bu)3 43％ 헥산용액, 0.3mL을 첨가하고, 3시간, 80℃에서 교반했다.
반응 혼합물을 플로리실(florisil), 알루미나 및 셀라이트에서 여과하였다. 그 얻어진 여과액을 포화 식염수에서 세정했다. 유기층을 황산마그네슘에서 건조하고, 여과, 농축했다. 그 얻어진 노란색 고체를 테트라히드로푸란(THF) 약 100mL에 용해한 후, 해당 용액에 3％염산을 약 50mL 더해 밤새(18시간)실온에서 교반했다. 반응 용액을 아세트산 에틸에서 추출한 후, 그 얻어진 오일 형의 흠 생성물을 컬럼 크로마토그래피(전개 용매:헥산 및 아세트산 에틸)로 정제함으로써 노란색 고체를 6.76g, 수율 86％에서 얻었다. 핵자기 공명법(NMR)에 의해, 이 노란색 고체가 4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐]아미노벤즈알데히드인 것을 확인했다.
이 화합물의 NMR 스펙트럼을 도12에 나타낸다. 또 1H-NMR를 다음과 같이 나타낸다: 1H-NMR(300MH z, CDCl3）δppm:9.79(s, 1H), 7.68(d, J=9.OHz), 6.89-7.40(m, 23H).
또한, 4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐]아미노벤즈알데히드의 합성 스킴을 다음식에 나타낸다.
[스텝 3] 4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐]아미노 스티렌의 합성.
질소분위기하, 옥화메틸트리페닐포스포니움 9.31g(23.Ommol)의 건조 테트라히드로푸란(100mL)의 현탁액에, 1.58mol/L의 n-부틸 리튬 15mL을 -40℃에서 적하했다. 적하 종료 후, 0℃에서 1시간 교반했다. 그 얻어진 반응 용액에 스텝 2에서 합성한 4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐]아미노벤즈알데히드 6.76g(15.4mmol)의 건조 테트라히드로푸란 용액을 더해, 실온에서 밤새(18시간) 교반했다.
반응 혼합물을 셀라이트에서 여과한 후, 물을 더해, 유기층을 아세트산 에틸에서 추출했다. 유기층을 황산마그네슘에서 건조하고, 여과, 농축하고, 그 얻어진 잔용을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(전개 용매:헥산-아세트산 에틸)로 정제함으로써 담황색 고체를 4.54g, 수율 81％에서 얻었다. 핵자기 공명법(NMR)에 의해, 이 담황색 고체가 4-N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐]아미노스티렌(StDPA)인 것을 확인했다.
이 화합물의 NMR 스펙트럼을 도13에 나타낸다. 또한, 1H-NMR를 다음에 나타낸다. 1H-NMR(300MHz, CDCl3)δppm:6.94-7.30(m, 23H), 6.64(dd, 1H, J=11, 18Hz), 5.62(dd, J=18Hz), 5.62[dd, J=18Hz), 5.13(s,1H, J=11Hz).
또한, 4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐]아미노 스티렌(StDPA)의 합성 스킴을 다음식에 나타낸다.
[스텝 4] 폴리{4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐]아미노스티렌}의 합성.
스텝 3에서 합성한 4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐]아미노스티렌(StDPA) 4.22g(9.63mmol)과, 아조이소부티로니트릴 112mg(0.68mmol)의 건조 톨루엔(10mL) 혼합물을 탈기한 후, 60℃에서 3일간가열했다.반응 용액을 에테르에 재침전하고, 석출한 담황색고체를 여과에 의해 회수했다. 이 담황색고체를 감압 상태에서 건조시킴으로써 담황색고체를 3.41g, 수율 81％에서 얻었다. 핵자기공명법(NMR)에 의해, 이 담황색 고체가 본 발명의 폴리머의 하나인 정공주입성 재료, 폴리{4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐]아미노스티렌}(PStDPA)인 것을 확인했다.
이 화합물의 NMR스펙트럼을 도 14에 나타낸다. 또 1H-NMR를 다음에 나타낸다. 1H-NMR(300MHz, CDCl3)δppm:1.20-2.5(br, 3H), 6.30-7.40(br, 23H).
폴리{4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐]아미노스티렌}(PStDPA)의 합성 스킴을 다음식에 나타낸다.
이상과 같이 하여, 다음 구조식(3)으로 나타낸 반복 단위를 가지는 고분자화 합물인 PStDPA를 합성할 수 있다.
그 얻어진 PStDPA 분자량은 겔 퍼메숀 크로마토그라피(GPC)에 의해 측정하였다. 폴리스틸렌 환산으로 수평균 분자량이 18000, 중량 평균 분자량은 44000인 것을 알았다.
(합성 예 2)
합성 예 2에서, 구조식(78)로 나타내는 반복 단위를 가지는 고분자화합물, 폴리{4-[N-(9-칼바졸-3-일)-N-페닐아미노]스티렌}(PStPCA)의 합성 방법에 관하여 설명한다.
[스텝 1, 3-(N-페닐아미노)-9-페닐칼바졸(PCA)의 합성]
(1) 3-브로모-9-페닐칼바졸의 합성
우선, N-페닐칼바졸 24.3g(100mmol)을, 얼음 아세트산 600ml에 용해하였고, N-브로모 호박산 이미드 17.8g(100mmol)을 천천히 첨가하였다. 그 혼합물을 실온에서 밤새(18시간) 교반했다. 이 얼음 아세트산 용액을 얼음물 1리터에 교반하면서 적하했다. 석출한 백색고체를 물로 3회 세정했다. 이 고체를 디에틸 에테르 150ml에 용해하고, 포화 탄산수소나트륨 수용액 및 물에서 세정했다.
이 유기층을 황산마그네슘에서 건조시키고, 여과하였다. 그 얻어진 여과액을 농축하였다. 그 얻어진 잔용에 메탄올을 약 50ml을 더해, 초음파를 조사해서 균일하게 용해시켰다. 이 용액을 정치함으로써 백색고체를 석출했다. 이 용액을 여과하고, 그 여과액을 건조하여 백색분말의 3-브로모-9-페닐칼바졸 28.4g(수율:88%)을 얻었다. 합성 스킴을 하기에 나타낸다.
(2) PCA의 합성
다음에, 질소하에서, 상기 (1)에서 얻은 3-브로모-9-페닐칼바졸 19g(60mmol), 비스(디벤지리덴아세톤)팔라듐(0)(Pd(dba)2) 340mg(0.6mmol), 1, 1-비 스(디페닐포스피노)페로센(DPPF) 1.6g(3.Ommol), 나트륨-tert-부톡시드(t-BuONa) 13g(180mmol)의 혼합물에, 탈수 크실렌 110mL, 아닐린 7.O g(75mmol)을 더했다. 이것을 질소분위기하에서 90℃, 7.5시간 가열 교반했다.
반응 종료 후, 이 현탁액에 50℃로 가열한 톨루엔을 약 500mL 더해, 이것을 플로리실, 알루미나, 셀라이트를 통과시켜서 여과했다. 이렇게 얻어진 여과액을 농축하고, 이 잔용을 헥산-아세트산 에틸에 더해서 초음파를 조사했다. 그 얻어진 현탁액을 여과하고, 이 여과액을 건조하여, 담황색의 분말을 15g 얻었다(수율: 75％). 핵자기 공명법(1H-NMR)에 의해, 이 담황색분말이 3-(N-페닐아미노)-9-페닐칼바졸(PCA)인 것을 확인했다. 이 화합물의 1H-NMR를 다음에 나타낸다.
1H-NMR(300MHz, CDCl3);δ＝6.84(t, j=6.9, 1H), 6.97(d, j＝7.8, 2H), 7.20-7.61(m,13H), 7.90(s, 1H), 8.04(d, j=7.8, 1H)
또한, 3-(N-페닐 아미노)-9-페닐칼바졸(PCA)의 합성 스킴을 하기에 나타낸다.
[스텝 2, 폴리{4-[N-(9-칼바졸-3-일)-N-페닐아미노]스티렌}(PStPCA)의 합성]
(i) 4-요오드벤즈알데히드(화합물A)의 합성
300mL 3-넥(neck) 플라스크에, 4-부로모벤즈알데히드 8.Og(43.2mmol), 옥화 칼륨 107.6g(0.65mmol), 옥화 동 41.1g(0.22mmol), 디메틸포름아미드(DMF) 130mL를 넣어, 질소분위기중에서 3시간 환류했다. 실온으로 되돌린 후, 염산 및 아세트산 에틸의 1N을 더해서 1시간 교반했다. 옥화 칼륨 및 옥화 동을 여과하여 제거하고, 그 여과액을 황산나트륨 및 물에서 세정하고, 황산마그네슘에서 건조하였다. 감압 증류하여 4-요오드벤즈알데히드(화합물A)를 얻었다. 합성 스킴을 하기에 나타낸다.
(ii) 2-(4-요오드 페닐)-1, 3-디옥소란(화합물B)의 합성
100mL 가지 플라스크에, 스텝 1에서 얻은 화합물A를 6.42g(27.7mmol), 에티렌 글리콜을 14.4g(0.23mol), p-톨루엔 술폰산 모노하이드레이트를 533mg(2.8mmol), 톨루엔을 30mL 넣어, 4시간 환류하였다. 반응 용액을 아세트산 에틸에서 추출하고, 탄산수소 나트륨 및 물로 세정하고, 황산마그네슘에서 건조한 후, 감압증류 함으로써, 2-(4-요오드페닐)-1,3-디옥소란(화합물B)을 5.95g을 얻었다(수율: 77.8%). 합성 스킴을 하기에 나타낸다.
(iii) 4-[N-(9-칼바졸-3-일)-N-페닐아미노]벤즈알데히드(화합물C)의 합성
300mL 3-넥 플라스크에, 화합물B를 5.95g(21.6mmol), 스텝 1에서 합성한 PCA를 7.30g(21.6mmol), 비스(디벤지리덴아세톤)팔라듐(0)(Pd(dba)2)을 0.59g(0.68mmol), 트리-tert-부틸포스핀(P(t-Bu)3)을 9.11g(45.0mmol), 나트륨 tert-부톡시드(Na(0-t-Bu))을 7.93g(82.5mmol) 및 크실렌 50mL를 넣어, 질소분위기중에서 3시간 환류했다. 반응용액을 플로리실, 알루미나 및 셀라이트에서 여과하고, 그 여과액을 포화 식염수에서 세정한 후, 황산마그네슘에서 건조했다. 그 후에 염산 및 테트라히드로푸란의 1N을 더하고, 실온에서 밤새 교반을 행하고, 아세트산 에틸로 추출하고, 물 및 포화 식염수에서 세정하고, 황산마그네슘에서 건조했다. 또 크로마토그라피(헥산: 아세트산 에틸)로 정제하여 4-[N-(9-칼바졸-3-일)-N-페닐 아미노]벤즈 알데히드 7.94g(화합물C)을 얻었다(수율: 93.8％). 그 얻어진 물질의 1H-NMR분석 결과를 아래에 나타내고, 1H-NMR차트를 도15에 나타낸다.
1H-NMR(300MHz, CDCl3):δ＝7.02(d, J=9.00, 2H), 7,21-7.68(m, 17H), 7.97(s, 1H), 8.03(d, J=7.80, 1H), 9.80(s,1H)
또한, 합성 스킴을 하기에 나타낸다.
(iv) 4- [N-(9-칼바졸-3-일)-N-페닐 아미노]스티렌(화합물D)의 합성
3-넥 플라스크에, (메틸)트리페닐포스포니움 요오드를 7.50g(18.6mmol)(MePPh3I), 테트라히드로후란(THF)을 150mL 넣어, 질소분위기중, -40℃에서 교반해, n-부틸 리튬 1.86g(18.4mmol)을 적하했다. 그 후, 0℃까지 온도상승하고 1시간 교반했다. 화합물C의 6.71g(15.3mmol) 더해, 실온까지 온도를 상승하고 밤새 교반을 행했다. 반응 용액을 아세트산 에틸로 추출하고, 물로 세정한 후, 황산마그네슘으로 건조했다. 플로리실, 알루미나 및 셀라이트에서 여과하여, 화합물D를 5.66g 얻었다(수율: 71.3％). 그 얻어진 물질의 1H-NMR분석 결과를 하기에 나타내고, 1H-NMR차트를 도16에 나타낸다. 1H-NMR(300MHz, CDCl3), δ＝5.12(d, J=5.55, 1H), 5.61(d,J=17.40, 1H), 6.65(q,J=17.55, 1H), 7.05(d,J=8.40, 2H), 7.13-7.81(m,17H), 7.87(s,1H), 7.99(d,J=8.10, 1H).
또한, 합성 스킴을 하기에 나타낸다.
(v) 폴리{4-[N-(9-칼바졸-3-일)-N-페닐 아미노]스티렌}의 합성.
시험관에, 화합물D를 5.66g(13.8mmol), 2, 2'－아조비스이소부티로니트릴을 113mg(0.69mmol), 톨루엔을 6.88mL 넣어, 질소분위기중 60℃에서 3일간 간격, 에테르로 재침전을 함으로써, 폴리{4-[N-(9-칼바졸-3-일)-N-페닐아미노]스티렌 }(PStPCA)을 3.75g 얻었다(수율:66.3％). 그 얻어진 물질의 1H-NMR분석 결과를 하기에 나타내고, 1H-NMR차트를 도17에 나타낸다.
1H-NMR(300MHz, CDCl3), δ＝1.75-2.43(br, 3H), 6.40-7.00(br, 21H)
또한, 합성 스킴을 하기에 나타낸다.
이상과 같이 하여, 다음 구조식(78)로 나타낸 반복 단위를 가지는 고분자화합물, PStPCA를 합성할 수 있다.
상기 얻어진 PStPCA를 겔 퍼메숀 크로마토그라피(GPC)에 의해 분자량 측정을 했다. 폴리스틸렌 환산으로 수평균 분자량이 7300, 중량 평균 분자량은 28000인 것을 알았다.
예시 2
본 예시에서는, PStDPA와 산화바나듐으로 이루어진 본 발명의 복합재료의 형성방법에 관하여 설명한다. 본 예시에서는 PStDPA와 산화바나듐으로 이루어진 본 발명의 복합재료는 졸겔법을 사용해서 유리 기판 위에 성막했다.
우선, 15mL의 크실렌에 PStDPA 74.8mg(0.171mmol)을 용해시켜 교반했다. 이 용액에, (JAPAN PURE CHEMICAL CO.,LTD,순도 5N으로 제조된) 산화바나듐(V)트리이소푸로폭시드 47.2mg(0.193mmol)을 첨가하였다. 또한, 안정화제로서 에틸 아세토아세테이트 24.1mg(0.185mmol)을 넣어 교반하였고, 고분자화합물로서 PStDPA, 무기화합물 재료로서 바나듐 및 안정화제를 포함하는 용액을 조정했다.
본 예시에 사용한 유리 기판은, 사전처리로서 순수에서 세정한 후 200℃에서 1시간 소성했다. 또한, UV오존처리를 370초 행해서 사전처리로 했다.
유리 기판에의 성막은 스핀 코트법을 사용했다. 사전처리를 한 유리 기판에 조정한 용액을 적하하고, 200rpm에서 2초 회전시킨 후, 1000rpm에서 60초 회전시킨 후, 3000rpm에서 10초 회전시켜 성막했다.
성막한 기판을 40℃대기압(1기압)의 조건하에서 수증기를 사용해서 2시간 가수분해 하고, 그 후 로터리 펌프를 사용한 감압 하에서 120℃에서 1.5시간 소성하여, PStDPA와 산화바나듐으로 이루어진 복합재료를 형성했다.
예시 3
본 예시 3에서는 본 발명의 복합재료의 흡수스펙트럼에 관하여 설명한다. 도18에 PStDPA박막, 졸겔법에 의해 제작한 산화바나듐 박막, 및 PStDPA와 산화바나듐으로 이루어진 본 발명의 복합재료로 이루어진 박막의 흡수스펙트럼을 나타냈다. PStDPA와 산화바나듐으로 이루어진 본 발명의 복합재료는 예시 2에 나타낸 방법에 의해 형성했다.
도18은, PStDPA와 산화바나듐으로 이루어진 본 발명의 복합재료의 흡수스펙트럼은 산화바나듐과 PStDPA의 흡수스펙트럼과 다르고, 특히 900nm부근에 PStDPA과 산화바나듐의 흡수스펙트럼에도 나타나지 않는 흡수 피크를 가지고 있다.
이것은 PStDPA와 산화바나듐이 상호작용을 일으키고 있는 것에 기인하는 흡수 피크라고 생각되어, PStDPA가 산화바나듐에 전자를 공여하고 있다고 생각할 수 있다.
이러한 특징을 가지는 본 발명의 복합재료는 도전성이나 캐리어 주입성 및 수송성이 우수한 재료다. 또한, 본 발명의 복합재료는, 습식법에 의해 형성할 수 있으므로 대량생산에 적합하고, 공업화에 유리한 재료다.
예시 4
PStDPA와 산화바나듐으로 이루어진 본 발명의 복합재료를 실제로 사용한 단층 소자의 전류전압특성을 측정했다.
측정을 행한 단층 소자의 제작 방법에 대해서 서술한다. 7.5mL의 크실렌에 PStDPA 76.7mg(0.175mmol)를 용해시켜 교반했다. 이 용액에 바나듐 (V)트리이소프록시드 옥사이드를 46.1mg(0.189mmol)을 넣었다. 또한, 안정화제로서 아세트 아세트산 에틸을 22.Omg(0.169mmol)을 넣어 교반하고, 고분자화합물로서 PStDPA, 무기화합물의 재료로서 바나듐, 및 안정화제를 포함하는 용액을 조정했다.
기판 위에는 제1의 전극으로서 2 × 2mm2의 투명전극(ITSO)이 형성 된 기판을 사용했다. 전극 위에 유기층을 성막하기 위한 사전처리로서, 다공질 수지의 브러시를 사용해 기판표면을 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV오존처리를 370초 행했다.
유리 기판에의 성막은 스핀 코트법을 사용했다. 사전처리후의 투명전극이 형성된 기판에 용액을 적하하고, 200rpm에서 2초 회전시키고, 500rpm에서 60초 회전시킨 뒤, 3000rpm에서 10초 회전시켜 성막했다.
성막한 기판을 40℃대기압(1기압)의 조건하에서 수증기를 사용해서 2시간 가수분해하고, 그 후 로터리 펌프를 사용한 감압하에서 120℃에서 1시간 소성하여, PStDPA와 산화바나듐으로 이루어진 복합재료를 형성했다. 이 막의 막두께는 86nm이었다.
다음에, 형성한 복합재료 위에 제2 전극으로서 Al을 진공증착법에 의해 100nm 성막하고, 단층 소자를 제작했다. 제작한 소자는, 투명전극(ITSO), PStDPA와 산화바나듐을 포함하는 본 발명의 복합재료(86nm), Al(100nm)의 순으로 적층된 구조다.
상기한 바와 같이 제작한 소자에 대하여 전류-전압특성의 측정을 행했다. 이때, 제작한 소자에 대하여는 소스 미터(Keithley Instruments Inc.제 2400형 소스 미터)를 사용하여, 직류전압을 인가했다. 이때, 투명전극을 양극, Al전극을 음극으로서 전압을 인가했을 경우를 순 바이어스, Al전극을 양극, 투명전극을 음극으로서 전압을 인가했을 경우를 역 바이어스라고 했다. OV 내지 20V까지 0.2V간격으로 전압을 인가하고, 각 전압에 있어서의 전류치를 측량했다. 측정 결과는 도19에 나타낸다. 도19에서는 가로축에 전압(단위:V), 세로축에 전류(단위:mA)를 도시하고 있다. 도19에 의하면, 이 소자에서도 순 바이어스 및 역 바이어스의 전류가 흐른다.
<비교 예 1> 비교 예로서, PStDPA단독막으로 이루어진 단층 소자의 전류전압특성을 측정했다.
측정을 행한 단층 소자의 제작 방법에 대해서 서술한다. 7.5mL의 크실렌에 PStDPA를 152mg(0.347mmol) 용해시켜 교반하고, PStDPA를 포함하는 용액을 조정했 다.
기판 위에는 제1의 전극으로서 2 ×2mm2의 투명전극(ITSO)이 형성된 기판을 사용했다. 전극 위에 유기층을 성막하기 위한 사전처리로서, 다공질수지의 브러시를 사용해 기판표면을 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV오존처리를 370초 행했다.
유리 기판에의 성막은 스핀 코트법을 사용했다. 사전처리후의 투명전극이 형성된 기판에 용액을 적하하고, 200rpm에서 2초 회전시키고, 800rpm에서 60초 회전시킨 뒤, 3000rpm에서 10초 회전시켜 성막했다. 성막 후, 로터리 펌프를 사용한 감압하에서 120℃에서 1시간반 소성했다. 이 막의 막두께는 93nm이었다.
다음에, 형성한 층 위에 제2 전극으로서 Al을 진공증착법에 의해 100nm성막하여, 단층 소자를 제작했다. 그 제작한 소자는, 투명전극(ITSO), PStDPA(93nm), Al(100nm)의 순으로 적층된 구조다.
상기에 의해 제작한 소자에 대하여 전류-전압특성의 측정을 행했다. 이때, 제작한 소자에 대하여는 소스 미터(Keithley Instruments Inc.제 2400형 소스 미터)를 사용하여, 직류전압을 인가했다. 이때, 투명전극을 양극, Al전극을 음극으로서 전압을 인가했을 경우를 순 바이어스, Al전극을 양극, 투명전극을 음극으로서 전압을 인가했을 경우를 역 바이어스라고 했다. OV 내지 20V까지 0.2V간격으로 전압을 인가하고, 각 전압에 있어서의 전류치를 측량했다. 측정 결과는 도20에 나타낸다. 도20에서는 가로축에 전압(단위:V), 세로축에 전류(단위:mA)를 도시하고 있 다. 도20에 의하면, 본비교 예의 소자는 예시 4의 본 발명의 복합재료를 사용한 소자와 다르고, 역 바이어스에서는 전류를 안정하게 흘릴 수 없다.
도21은 PStDPA단독막에 의한 소자와, 본 발명의 복합재료의 막에 의한 소자의 순 바이어스에서의 비교를 나타낸다. 도21에서는 가로축에 전압(단위:V), 세로축에 전류(단위:mA)를 도시한다. 도21은, 각각의 소자에 있어서의 PStDPA단독막과 본 발명의 복합재료의 막은 거의 같은 막두께임에도 불구하고 PStDPA단독막보다도 본 발명의 복합재료의 막쪽이 전류를 흘리기 쉬운 것을 나타냈다.
예시 5
본 예시 5에서는, 예시 2에 나타낸 바와 같은 PStDPA와 산화바나듐으로 이루어진 본 발명의 복합재료를 포함하는 층을, 양극으로서 기능하는 전극에 접해서 설치한 발광소자의 예를 구체적으로 예시한다.
수분농도를 10ppm이하에 유지한 질소분위기의 글로브박스내에서, 탈수 톨루엔과 탈수 테트라히드로푸란(THF)을 1:1의 체적비로 혼합한 혼합 용매 15mL에, PStDPA를 150mg, 산화바나듐의 원료인 바나듐(V)트리이소푸로폭시드를 90mg, 안정화제인 아세트 아세트산 에틸을 50mg용해시켜, 하루 교반해서 도포용의 용액을 조제했다.
다음에, 110 nm의 막두께로 인듐 주석규소산화물(ITSO)이 성막된 유리 기판을 준비하였다. ITSO 표면은, 2mm 정사각형의 표면이 노출하도록 주변을 절연막으로 덮었다. 이때, ITSO는 발광소자의 양극으로서 기능하는 전극이다. 이 기판 위에 발광소자를 형성하기 위한 사전처리로서, 다공질 수지의 브러시를 사용해서 기판표 면을 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV오존처리를 370초 행했다.
이 기판 위에, 먼저 조제한 용액을 0.45㎛의 필터에 통과시키면서, 기판 위에 적하하고, 200rpm에서 2초, 이어서 1500rpm에서 60초, 이어서 2500rpm에서 10초, 기판을 회전시키는 것에 의해 스핀 코트했다. 기판단부를 닦아낸 후, 스핀 코트된 기판과 순수를 넣은 비이커를 진공 정온 건조기내에 넣어, 상압 상태, 40℃에서 2시간 가열함으로써 수증기에 의해 가수분해처리를 행했다. 또한, 순수가 들어 있는 비이커를 진공 정온 건조기내에서 추출한 후, 로터리 펌프로 진공 정온 건조기내를 진공으로 하면서 120℃에서 1.5시간 소성 함에 의해, PStDPA 및 산화바나듐으로 이루어진 복합재료를 ITSO전극 위에 얻었다. 막두께는 50nm이었다.
다음에, ITSO 및 복합재료가 형성된 기판의 표면이 아래쪽이 되도록, 기판을 진공증착 장치내에 설치된 홀더에 고정했다.
진공증착 장치의 압력을 10-4Pa로 내린 후, 저항가열에 의한 진공증착법에 의해, 정공수송층으로서 NPB를 10nm 성막했다. NPB 위에, Alq3과 쿠마린6과를 포함하는 발광층을 40nm성막했다. 발광층은, Alq3과 쿠마린6을 각각 다른 증발원으로부터 동시에 증발시키는 공증착법에 의해 성막했다. 또한, Alq3과 쿠마린6의 비율은, Alq3:쿠마린6은 1:0.01(질량비)이 되도록 조절했다. 이 발광층 위에, 전자수송층으로서 Alq3을 30nm 성막했다. 그 전자수송층 위에, 전자주입층으로서 불화 리튬을 1nm 형성했다. 전자주입층 위에, 음극으로서 알루미늄을 200nm 성막하고, 본 예시 의 발광소자를 얻었다.
이 발광소자를, 질소분위기의 글로브박스내에 있어서, 발광소자가 대기에 노출되지 않도록 밀봉하는 작업을 행한 후, 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정했다. 이때, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행했다.
도22, 도23 및 도24는, 이 발광소자의 전압 전류밀도특성, 전압 휘도 특성 및 휘도 전류효율특성을 각각 나타낸다. 이 발광소자는, 6V의 전압을 인가 함에 의해, 13.1mA/cm2의 전류밀도에서 전류가 흐르고, 1740cd/m2의 휘도에서 발광했다. 이 때의 전류효율은 13.2cd/A이었다. 또한, 이때의 CIE색도좌표는 (x, y)=(0.29, 0.63)이며, 쿠마린6에 유래하는 녹색발광을 얻었다. 휘도는 100,000cd/m2보다 큰 최대 휘도를 얻었다.
이와 같이, 본 발명의 복합재료를 발광소자의 양극으로서 기능하는 전극에 접해서 설치함으로써, 낮은 전압으로 동작하고, 또한 고효율으로 동작하는 발광소자를 얻을 수 있다.
<비교 예 2> 다음에, 비교 예로서, PStDPA만으로 이루어지는 층을, 양극으로서 기능하는 전극에 접해서 설치한 발광소자의 예를 구체적으로 예시한다.
수분농도를 10ppm이하로 유지한 글로브박스내에서, 탈수 톨루엔 15mL에, PStDPA를 115mg용해시켜, 하루 교반해서 도포용의 용액을 조제했다.
이 용액을, 전번의 예시 5와 같은 기판 위에, 같은 조건으로 스핀코트했다. 기판단부를 닦아낸 후, 스핀 코트된 기판을 진공 정온 건조기내에 넣고, 로터리 펌프로 진공으로 하면서 120℃에서 1.5시간 소성 함에 의해, PStDPA로 이루어진 층을 ITSO전극 위에 얻었다. 막두께는 50nm이었다.
다음에, ITSO 및 PStDPA가 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 기판을 진공증착 장치내에 설치된 홀더에 고정했다. 그리고, 전번의 예시 5와 마찬가지로, NPB로 이루어진 정공수송층을 10nm, Alq3과 쿠마린6으로 이루어진 발광층을 30nm, Alq3로 이루어진 전자수송층을 30nm, 불화 리튬으로 이루어진 전자주입층을 1nm, 알루미늄으로 이루어진 음극을 순차 적층하여, 본 비교 예의 발광소자를 얻었다.
이 발광소자를, 질소분위기의 글로브박스내에 있어서, 발광소자가 대기에 노출되지 않도록 밀봉하는 작업을 행한 후, 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정했다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행했다.
도22는 이 발광소자의 전압 전류밀도특성을, 도23은 전압 휘도 특성을, 도24는 휘도 전류효율특성을, 각각 예시 5의 특성에 따라 도시했다. 이 발광소자는, 6V의 전압을 인가해도, 0.268mA/cm2의 전류밀도의 전류밖에 흐르지 않고, 휘도도 불과 21.Ocd/m2이었다.
이상으로 서술한 것 같이, 유기 화합물과 무기화합물을 복합한 본 발명의 복합재료를 발광소자에 적용함으로써, 무기화합물이 복합되지 않은 경우와 비교하여, 매우 발광소자의 구동전압을 저감할 수 있는 것을 알았다. 또한, 전류효율 및 최대휘도 등의 다른 발광특성에 관해서도 뛰어난 특성을 보이고 있었다.
예시 6
본 예시 6에서는, 합성 예 2에서 합성한 PStPCA와 산화바나듐으로 이루어진 본 발명의 복합재료의 제작 방법에 관하여 설명한다. 본 예시에서는 PStPCA와 산화바나듐으로 이루어진 본 발명의 복합재료는 졸겔법을 사용해서 유리 기판 위에 성막했다.
우선, 수분농도를 10ppm이하로 유지한 질소분위기의 글로브박스내에서, 5mL의 탈수 크실렌에 PStPCA를 50mg용해시켜, 교반했다. 이 용액에, 산화바나듐의 원료인 바나듐(V)트리이소푸로폭시드를 28mg를 첨가하고, 안정화제로서 아세트 아세트산 에틸을 17mg 첨가하여, 상온에서 하루 교반함에 의해, 도포용의 용액을 얻었다.
이 용액을 0.45㎛의 필터에 통과시키면서, 석영기판 위에 적하하고, 200rpm에서 2초, 이어서 1000rpm에서 60초, 이어서 3000rpm에서 10초, 기판을 회전시키는 것에 의해 스핀코트했다. 스핀 코트된 기판과 순수를 넣은 비이커를 전기로내에 넣고, 40℃에서 2시간 가열함으로써 수증기에 의해 가수분해처리를 행했다. 또한, 순수가 들어 있는 비이커를 노내로부터 추출한 후, 로터리 펌프로 노내를 진공으로 하면서 120℃에서 1.5시간 소성 함에 의해, PStPCA 및 산화바나듐으로 이루어진 본 발명의 복합재료를 석영기판 위에 얻었다.
예시 7
본 예시 7에서는, 예시 6에 제작한 PStPCA와 산화바나듐으로 이루어진 본 발명의 복합재료의 흡수스펙트럼에 관하여 설명한다. 도25에, PStPCA박막, 및 PStPCA와 산화바나듐으로 이루어진 본 발명의 복합재료로 이루어진 박막의 2종류의 박막에 관하여, 자외, 가시 및 근적외 흡수스펙트럼을 자외-가시-근적외(UV/VIS/NIR) 분광광도계(히타치사제 U-4000)에서 측정한 결과를 나타낸다. 이때, 산화바나듐 박막의 흡수스펙트럼은, 도18에 나타냈으므로 여기에서는 생략한다.
도25에 의하면, PStPCA와 산화바나듐으로 이루어진 본 발명의 복합재료의 흡수스펙트럼은, PStPCA만 혹은 산화바나듐만의 흡수 스펙트럼의 어느 쪽과도 다르다. 특히, 900nm부근에, PStPCA와 산화바나듐의 어느쪽의 흡수스펙트럼에도 나타나지 않는 흡수 피크를 가지고 있다.
이것은 PStPCA와 산화바나듐이 상호작용을 일으키고 있는 것에 기인하는 흡수 피크이고, PStPCA가 산화바나듐에 전자를 공여하고 있다고 생각할 수 있다.
이러한 특징을 가지는 본 발명의 복합재료는 도전성이나 캐리어주입, 수송성이 우수한 재료다. 또한, 본 발명의 복합재료는, 습식법에 의해 제작할 수 있으므로 대량생산에 적합하고, 공업화에 유리한 재료다.
예시 8
본 예시 8에서는, 예시 6에서 나타낸 PStPCA와 산화바나듐으로 이루어진 본 발명의 복합재료를 사용한 단층 소자의 전류전압특성을 측정했다.
우선, 측정을 행한 단층 소자의 제작 방법에 대해서 서술한다. 수분농도를 10ppm이하로 유지한 질소분위기의 글로브박스내에서, 5mL의 탈수 크실렌에 PStPCA를 50mg용해시켜, 교반했다. 이 용액에, 산화바나듐의 원료인 바나듐(V)트리이소푸로폭시드를 28mg 넣었고, 안정화제로서 아세트 아세트산 에틸을 17mg 넣어, 상온에서 하루 교반함에 의해, 도포용의 용액을 얻었다.
다음에, 110nm의 막두께로 ITSO가 성막된 유리 기판을 준비한다. ITSO 표면은, 2mm 정사각형 표면이 노출하도록 주변을 절연막으로 덮었다. 다음에, 이 기판을 아세톤, 순수, 에탄올의 순으로 초음파 세정한 후, 에탄올로 펄펄 끓여 세정을 행하고, 최후에 UV오존처리를 370초 행했다.
이 기판 위에, 먼저 조제한 용액을 0.45㎛의 필터에 통과시키면서, 기판 위에 적하하고, 200rpm에서 2초, 이어서 1000rpm에서 60초, 이어서 3000rpm에서 10초, 기판을 회전시키는 것에 의해 스핀 코트했다. 기판단부를 닦아낸 후, 스핀 코트된 기판과 순수를 넣은 비이커를 전기로에 넣어, 상압 상태, 40℃에서 2시간 가열함으로써 수증기에 의해 가수분해처리를 행했다. 또한, 순수가 들어 있는 비이커를 노내로부터 추출한 후, 로터리 펌프로 노내를 진공으로 하면서 120℃에서 1.5시간 소성 함에 의해, PStPCA 및 산화바나듐으로 이루어진 복합재료를 ITSO전극 위에 얻었다. 막두께는 65nm이었다.
다음에, ITSO 및 복합재료가 형성된 면이 아래 쪽이 되도록, 기판을 진공증착 장치내에 설치된 홀더에 고정하고, Al을 진공증착법에 의해 100nm성막하고, ITSO 전극과 Al전극의 사이에 본 발명의 복합재료가 형성된 단층 소자를 제작했다.
상기한 바와 같이 제작한 소자에 대하여 전류-전압특성의 측정을 행했다. 이때, 제작한 소자에 대하여는 소스 미터(Keithley Instruments Inc.제 2400형 소스 미터)를 사용하여, 직류전압을 인가했다. 이 때, ITSO전극이 양극, Al전극이 음극이 되도록 전압을 인가했다. 측정 결과를 도26에 나타낸다. 도26에서는 가로축에 전압(단위:V), 세로축에 전류(단위:mA)를 도시한다. 도26에 의하면, 이 소자가 전류를 잘 흘릴 수 있는 것을 알았다. 또한, 100mA에서 전류치가 포화하고 있는 것은, 측정기의 리미터를 100mA에 설정했기 때문이다.
<비교 예 3> 비교 예로서, PStPCA단독막에 의한 단층 소자의 전류전압특성을 측정했다.
측정을 행한 단층 소자의 제작 방법에 대해서 서술한다. 7.5mL의 크실렌에 PStPCA를 150mg용해시켜 교반하고, PStPCA를 포함하는 용액을 조정했다.
이 용액을, 전번의 예시 8와 같은 기판 위에, 0.45㎛의 필터에 통과시키면서 적하하고, 200rpm에서 2초, 이어서 1500rpm에서 60초, 이어서 3000rpm에서 10초, 기판을 회전시키는 것에 의해 스핀 코트했다. 기판단부를 닦아낸 후, 스핀 코트된 기판을 전기로내에 넣고, 로터리 펌프로 노내를 진공으로 하면서 120℃에서 1.5시간 소성 함에 의해, PStPCA로 이루어진 층을 ITSO전극 위에 얻었다. 막두께는 59nm이었다.
다음에, ITSO 및 PStPCA가 형성된 면이 아래 쪽이 되도록, 기판을 진공증착 장치내에 설치된 홀더에 고정하고, Al을 진공증착법에 의해 100nm성막하고, ITSO 전극과 Al전극의 사이에 PStPCA가 형성된 단층 소자를 제작했다.
상기한 바와 같이 제작한 소자에 대하여 전류-전압특성의 측정을 행했다. 이때, 제작한 소자에 대하여는 소스 미터(Keithley Instruments Inc.제 2400형 소스 미터)를 사용하여, 직류전압을 인가했다. 이때, ITSO전극을 양극, Al전극을 음극으로서 전압을 인가했을 경우를 순 바이어스, Al전극을 양극, ITSO전극을 음극으로서 전압을 인가했을 경우를 역 바이어스라고 했다. 측정 결과를, 예시 8의 결과와 함께 도26에 나타낸다. 도26에 의하면, 본 비교 예의 소자는 본 발명의 복합재료를 사용한 예시 8의 소자와 비교하고, 흘릴 수 있는 전류량이 적은 것을 알았다.
예시 9
본 예시 9에서는, 합성 예 1에서 합성한 PStDPA와 산화탄탈로 이루어진 본 발명의 복합재료의 제작 방법에 관하여 설명한다. 본 예시에서는PStDPA와 산화탄탈로 이루어진 본 발명의 복합재료는 졸겔법을 사용해서 유리 기판 위에 성막했다.
수분농도를 10ppm이하로 유지한 질소분위기의 글로브박스내에서, 5mL의 탈수 크실렌에 PStDPA를 50mg용해시켜, 교반했다. 이 용액에, 산화탄탈의 원료인 펜타에톡시 탄타르(V)을 50mg 넣었고, 안정화제로서 아세트 아세트산 에틸을 17mg 넣어, 상온에서 하루 교반 함에 의해, 도포용의 용액을 얻었다.
이 용액을 0.45㎛의 필터에 통과시키면서, 석영기판 위에 적하하고, 200rpm에서 2초, 이어서 1000rpm에서 60초, 이어서 3000rpm에서 10초, 기판을 회전시키는 것에 의해 스핀 코트했다. 스핀 코트된 기판과 순수를 넣은 비이커를 전기로내에 넣어, 40℃에서 2시간 가열함으로써 수증기에 의해 가수분해처리를 행했다. 또한, 순수가 들어 있는 비이커를 노내로부터 추출한 후, 로터리 펌프로 노내를 진공으로 하면서 120℃에서 1.5시간 소성 함에 의해, PStDPA 및 산화탄탈로 이루어진 본 발명의 복합재료를 석영기판 위에 얻었다.
예시 10
본 예시 10에서는, 예시 9에서 제작한 PStDPA와 산화탄탈로 이루어진 본 발 명의 복합재료의 흡수스펙트럼에 관하여 설명한다. 도27은 PStDPA박막 및 PStDPA와 산화탄탈로 이루어진 본 발명의 복합재료로 이루어진 박막의 2종류의 박막에 관하여, 자외, 가시 및 근적외 흡수스펙트럼을 자외-가시-근적외(UV/VIS/NIR) 분광광도계(히타치사제 U-4000)에서 측정한 결과를 나타낸다.
도27에 의하면, PStDPA와 산화탄탈로 이루어진 본 발명의 복합재료의 흡수스펙트럼은, PStDPA만의 흡수스펙트럼과 다르다. 특히, 그것은 900nm부근에, PStDPA의 흡수스펙트럼에 나타나지 않는 흡수 피크를 가지고 있다. 또한 산화탄탈이 밴드갭이 큰 절연체인 것을 고려하면, 산화탄탈에는 900nm부근에 흡수 피크가 없는 것이라고 생각된다. 따라서, 이 900nm부근의 흡수 피크는, 본 발명의 복합재료 특유의 흡수 피크라고 생각된다.
또한, 이 흡수 피크는, PStDPA와 산화탄탈이 상호작용을 일으키고 있는 것에 기인하는 흡수 피크이고, PStDPA가 산화탄탈에 전자를 공여하고 있다고 생각할 수 있다.
이러한 특징을 가지는 본 발명의 복합재료는 도전성이나 캐리어 주입성 및 수송성이 우수한 재료다. 또한, 본 발명의 복합재료는, 습식법에 의해 제작할 수 있으므로 대량생산에 알맞고, 공업화에 유리한 재료다.
예시 11
본 예시 11에서는, 합성 예 2에서 합성한 PStPCA와 산화탄탈로 이루어진 본 발명의 복합재료의 제작 방법에 관하여 설명한다. 본 예시에서는PStPCA와 산화탄탈로 이루어진 본 발명의 복합재료는 졸겔법을 사용해서 유리 기판 위에 성막했다.
수분농도를 10ppm이하로 유지한 질소분위기의 글로브박스내에서, 탈수 톨루엔과 탈수 테트라히드로푸란(THF)을 1:1의 체적비로 혼합한 혼합 용매 5mL에, PStPCA를 50mg용해시켜 교반했다. 이 용액에, 산화탄탈의 원료인 펜타에톡시 탄타르(V)을 50mg 넣었고, 안정화제로서 아세트 아세트산 에틸을 17mg 넣어, 상온에서 하루 교반함에 의해, 도포용의 용액을 얻었다.
이 용액을 0.45㎛의 필터에 통과시키면서, 석영기판 위에 적하하고, 200rpm에서 2초, 이어서 1000rpm에서 60초, 이어서 2500rpm에서 10초, 기판을 회전시키는 것에 의해 스핀 코트했다. 스핀 코트된 기판과 순수를 넣은 비이커를 전기로내에 넣어, 40℃에서 2시간 가열함으로써 수증기에 의해 가수분해처리를 행했다. 또한, 순수가 들어 있는 비이커를 노내로부터 추출한 후, 로터리 펌프로 노내를 진공으로 하면서 120℃에서 1.5시간 소성 함에 의해, PStPCA 및 산화 탄탈로 이루어진 본 발명의 복합재료를 석영기판 위에 얻었다.
예시 12
본 예시 12에서는, 예시 11에서 제작한 PStPCA와 산화탄탈로 이루어진 본 발명의 복합재료의 흡수스펙트럼에 관하여 설명한다. 도28은, PStPCA와 산화탄탈로 이루어진 본 발명의 복합재료로 이루어진 박막에 관하여, 자외, 가시 및 근적외 흡수스펙트럼을 자외-가시-근적외(UV/VIS/NIR) 분광광도계(히타치사제 U-4000)에서 측정한 결과를 나타낸다.
도28에 의하면, PStPCA와 산화탄탈로 이루어진 본 발명의 복합재료의 흡수스펙트럼은, 도27과 같이 900nm부근에 특유의 흡수 피크를 가지고 있다. 이 피크는, PStPCA와 산화탄탈이 상호작용을 일으키고 있는 것에 기인하는 흡수 피크이고, PStPCA가 산화탄탈에 전자를 공여하고 있다고 생각할 수 있다.
이러한 특징을 가지는 본 발명의 복합재료는 도전성이나 캐리어 주입성 및 수송성이 우수한 재료다. 또한, 본 발명의 복합재료는, 습식법에 의해 제작할 수 있으므로 대량생산에 적합하고, 공업화에 유리한 재료다.
예시 13
본 예시 13에서는, 합성 예 1에서 합성한 PStDPA와 산화몰리브덴으로 이루어진 본 발명의 복합재료의 제작 방법에 관하여 설명한다. 본 예시에서는 PStDPA와 산화몰리브덴으로 이루어진 본 발명의 복합재료는 졸겔법을 사용해서 유리 기판 위에 성막했다.
수분농도를 10ppm이하로 유지한 질소분위기의 글로브박스내에서, 탈수 톨루엔과 탈수 테트라히드로푸란(THF)을 1:1의 체적비로 혼합한 혼합 용매 5mL에, PStDPA를 50mg용해시켜서 교반했다. 이 용액에, 산화몰리브덴의 원료인 펜타에톡시 몰리브덴(V)을 41mg 넣었고, 안정화제로서 아세트 아세트산 에틸을 17mg 넣어, 상온에서 하루 교반 함에 의해, 도포용의 용액을 얻었다.
이 용액을 0.45㎛의 필터에 통과시키면서, 석영기판 위에 적하하고, 200rpm에서 2초, 이어서 1000rpm에서 60초, 이어서 2500rpm에서 10초, 기판을 회전시키는 것에 의해 스핀 코트했다. 스핀 코트된 기판과 순수를 넣은 비이커를 전기로내에 넣어, 40℃에서 2시간 가열함으로써 수증기에 의해 가수분해처리를 행했다. 또한, 순수가 들어 있는 비이커를 노내로부터 추출한 후, 로터리 펌프로 노내를 진공으로 하면서 120℃에서 1.5시간 소성 함에 의해, PStDPA 및 산화몰리브덴으로 이루어진 본 발명의 복합재료를 석영기판 위에 얻었다.
예시 14
본 예시 14에서는, 예시 13에서 제작한 PStDPA와 산화몰리브덴으로 이루어진 본 발명의 복합재료의 흡수스펙트럼에 관하여 설명한다. 도29는, 예시 13에서 형성된 PStDPA와 산화몰리브덴으로 이루어진 본 발명의 복합재료로 된 박막에 관하여, 자외, 가시 및 근적외 흡수스펙트럼을 자외-가시-근적외(UV/VIS/NIR) 분광광도계(히타치사제 U-4000)에서 측정한 결과를 나타낸다.
도29에 의하면, PStDPA와 산화몰리브덴으로 이루어진 본 발명의 복합재료의 흡수스펙트럼은, 도27과 마찬가지로 900nm부근에 특유의 흡수 피크를 가지고 있다. 이 피크는, PStDPA와 산화몰리브덴이 상호작용을 일으키고 있는 것에 기인하는 흡수 피크이고, PStDPA가 산화몰리브덴에 전자를 공여하고 있다고 생각할 수 있다.
이러한 특징을 가지는 본 발명의 복합재료는 도전성이나 캐리어 주입성 및 수송성이 우수한 재료다. 또한, 본 발명의 복합재료는 습식법에 의해 제작할 수 있으므로 대량생산에 알맞고, 공업화에 유리한 재료다.
예시 15
본 예시 15에서는, 합성 예 1에서 합성한 PStDPA와 산화니오브로 이루어진 본 발명의 복합재료의 제작 방법에 관하여 설명한다. 본 예시에서는, 펜타에톡시 몰리브덴(V) 대신에 펜타에톡시 니오븀(V)을 사용한 이외는 예시 13과 같은 방법으로, PStDPA와 산화니오브로 이루어진 본 발명의 복합재료를 성막했다.
예시 16
본 예시 16에서는, 예시 15에서 제작한 PStDPA와 산화니오브로 이루어진 본 발명의 복합재료의 흡수스펙트럼에 관하여 설명한다. 도30은, PStDPA와 산화니오브로 이루어진 본 발명의 복합재료로 된 박막에 관하여, 자외, 가시 및 근적외 흡수스펙트럼을 자외-가시-근적외(UV/VIS/NIR) 분광광도계(히타치사제 U-4000)에서 측정한 결과를 나타낸다.
도30에 의하면, PStDPA와 산화니오브로 이루어진 본 발명의 복합재료의 흡수스펙트럼은, 도27과 마찬가지로, 900nm부근에 특유의 흡수 피크를 가지고 있다. 이 피크는, PStDPA와 산화니오브가 상호작용을 일으키고 있는 것에 기인하는 흡수 피크이고, PStDPA가 산화니오브에 전자를 공여하고 있다고 생각할 수 있다.
이러한 특징을 가지는 본 발명의 복합재료는 도전성이나 캐리어 주입성 및 수송성이 우수한 재료다. 또한, 본 발명의 복합재료는, 습식법에 의해 제작할 수 있으므로 대량생산에 알맞고, 공업화에 유리한 재료다.
예시 17
본 예시 17에서는, 예시 6에서 나타낸 바와 같은 PStPCA와 산화바나듐으로 이루어진 본 발명의 복합재료를 포함하는 층을, 양극으로서 기능하는 전극에 접해서 설치한 발광소자의 예를 구체적으로 예시한다.
수분농도를 10ppm이하로 유지한 질소분위기의 글로브박스내에서, 탈수 톨루엔과 탈수 테트라히드로푸란(THF)을 1:1의 체적비로 혼합한 혼합 용매 5mL에, PStPCA를 50mg, 산화바나듐의 원료인 바나듐(V) 트리이소푸로폭시드를 32mg, 안정화제인 아세트 아세트산 에틸을 16mg 용해시키고 하루 교반해서 도포용의 용액을 조제했다.
다음에, 110nm의 막두께로 인듐 주석규소산화물(ITSO)이 성막된 유리 기판을 준비한다. ITSO 표면은, 2mm정사각형의 표면이 노출하도록 주변을 절연막으로 덮었다. 이때, ITSO는 발광소자의 양극으로서 기능하는 전극이다. 이 기판 위에 발광소자를 형성하기 위한 사전처리로서, 다공질 수지의 브러시를 사용해서 기판표면을 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV오존처리를 370초 행했다.
이 기판 위에, 먼저 조제한 용액을 0.45㎛의 필터에 통과시키면서, 기판 위에 적하하고, 200rpm에서 2초, 이어서 2000rpm에서 60초, 이어서 2500rpm에서 10초, 기판을 회전시키는 것에 의해 스핀 코트했다. 기판단부를 닦아낸 후, 스핀 코트된 기판과 순수를 넣은 비이커를 진공 정온 건조기내에 넣어, 상압 상태, 40℃에서 2시간 가열함으로써 수증기에 의해 가수분해처리를 행했다. 또한, 순수가 들어 있는 비이커를 진공 정온 건조기내에서 추출한 후, 로터리 펌프로 진공 정온 건조기내를 진공으로 하면서 120℃에서 1.5시간 소성 함에 의해, PStPCA 및 산화바나듐으로 이루어진 복합재료를 ITSO전극 위에 얻었다. 막두께는 50nm이었다.
다음에, ITSO 및 복합재료가 형성된 면이 아래 쪽으로 되도록, 기판을 진공증착 장치내에 설치된 홀더에 고정했다.
진공증착 장치내를 10-4Pa로 압력을 내린 후, 저항가열에 의한 진공증착법에 의해, 정공수송층으로서 NPB을 10nm 성막했다. NPB위에, Alq3과 쿠마린6을 포함하는 발광층을 40nm 성막했다. 발광층은, Alq3과 쿠마린6을 각각 다른 증발원으로부터 동시에 증발시키는 공증착법에 의해 성막했다. 또한, Alq3과 쿠마린6의 비율은, Alq3:쿠마린6=1:0.01(질량비)이 되도록 조절했다. 또한, 이 발광층 위에, 전자수송층으로서 Alq3을 10nm 성막했다. 전자수송층 위에, Alq3과 리튬을 포함하는 전자주입층을 20nm 형성했다. 전자주입층은, Alq3과 리튬을 Alq3:리튬=1:0.01(질량비)이 되도록 공증착해서 형성했다. 전자주입층 위에, 음극으로서 알루미늄을 200nm 성막하고, 본 예시의 발광소자를 얻었다.
이 발광소자를, 질소분위기의 글로브박스내에 있어서, 발광소자가 대기에 노출되지 않도록 밀봉하는 작업을 행한 후, 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정했다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지한 분위기)에서 행했다.
도31, 도32 및 도33은 이 발광소자의 전압 전류밀도특성, 전압 휘도 특성 및 휘도 전류효율특성을 각각 나타낸다. 이 발광소자는, 6V의 전압을 인가 함에 의해, 12.1mA/cm2의 전류밀도에서 전류가 흐르고, 1560cd/m2의 휘도에서 발광했다. 이 때의 전류효율은 12.8cd/A이었다. 또한, 이 때의 CIE색도좌표는 (x, y)=(0.29, 0.63)이며, 쿠마린6에 유래하는 녹색발광을 얻었다. 또한, 휘도는 100,000cd/m2보다 큰 최대 휘도를 얻었다.
이와 같이, 본 발명의 복합재료를 발광소자의 양극으로서 기능하는 전극에 접해서 설치함으로써, 낮은 전압으로 동작하고, 또한 고효율로 동작하는 발광소자 를 얻을 수 있다.
<비교 예 4> 다음에, 비교 예로서, PStPCA만으로 이루어지는 층을, 양극으로서 기능하는 전극에 접해서 설치한 발광소자의 예를 구체적으로 예시한다.
수분농도를 10ppm이하로 유지한 글로브박스내에서, 탈수 톨루엔 10mL에, PStPCA를 75mg 용해시키고 하루 교반해서 도포용의 용액을 조제했다.
이 용액을, 전번의 예시 17과 같은 기판 위에, 200rpm에서 2초, 이어서 500rpm에서 60초, 이어서 2500rpm에서 10초, 기판을 회전시키는 것에 의해 스핀 코트했다. 기판단부를 닦아낸 후, 스핀 코트된 기판을 진공 정온 건조기내에 넣고, 로터리 펌프로 진공으로 하면서 120℃에서 1.5시간 소성 함에 의해, PStPCA로 이루어진 층을 ITSO전극 위에 얻었다. 막두께는 50nm이었다.
다음에, ITSO 및 PStDPA가 형성된 면이 아래 쪽으로 되도록, 기판을 진공증착 장치내에 설치된 홀더에 고정했다. 그리고, 전번의 예시 17과 마찬가지로, NPB으로 이루어진 정공수송층을 10nm, Alq3과 쿠마린6로 이루어진 발광층을 40nm, Alq3로 이루어진 전자수송층을 10nm, Alq3과 리튬으로 이루어진 전자주입층을 20nm, 알루미늄으로 이루어진 음극을 200nm 순차로 적층 하여, 본 비교 예의 발광소자를 얻었다.
이 발광소자를, 질소분위기의 글로브박스내에 있어서, 발광소자가 대기에 노출되지 않도록 밀봉하는 작업을 행한 후, 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정했다. 이때, 측정은 실온(25℃로 유지한 분위기)에서 행했다.
도31, 도32 및 도33은, 이 발광소자의 전압 전류밀도특성, 전압 휘도 특성 및 휘도 전류효율특성을 각각 예시 17의 특성에 따라 도시했다. 이 발광소자는, 6V의 전압을 인가해도, 0.0194mA/cm2의 전류밀도의 전류밖에 흐르지 않고, 휘도도 불과 1.67cd/m2이었다.
이상으로 서술한 것 같이, 유기 화합물과 무기화합물을 복합된 본 발명의 복합재료를 발광소자에 적용함으로써 무기화합물이 복합되지 않은 경우와 비교하여, 매우 발광소자의 구동전압을 저감할 수 있는 것을 알았다. 또한, 전류효율이나 최대휘도 등, 다른 발광특성에 관해서도 뛰어난 특성을 보이고 있었다.
예시 18
본 예시 18에서는, 예시 11에서 나타낸 바와 같은 PStPCA와 산화탄탈로 이루어진 본 발명의 복합재료를 포함하는 층을, 양극으로서 기능하는 전극에 접해서 설치한 발광소자의 예를 구체적으로 예시한다. 발광소자는, 32mg의 바나듐(V)트리이소푸로폭시드 대신에 50mg의 펜타에톡시 탄타르(V)를 사용한 이외는 예시 17과 같은 방법으로 형성했다.
이 발광소자를, 질소분위기의 글로브박스내에 있어서, 발광소자가 대기에 노출되지 않도록 밀봉하는 작업을 행한 후, 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정했다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지한 분위기)에서 행했다.
도31, 도32 및 도33은 이 발광소자의 전압 전류밀도특성, 전압 휘도 특성 및 휘도 전류효율특성을 각각 예시 17 및 비교 예 4의 특성에 따라 도시했다. PStPCA 와 산화탄탈로 이루어진 본 발명의 복합재료를 사용한 본 예시 18의 발광소자는, 예시 17의 발광소자보다 구동전압은 높지만, PStPCA만을 사용한 비교 예4의 발광소자보다는 양호한 구동전압을 나타냈다. 또한, 도33에 의하면, 전류효율에 관해서도 비교 예 4보다도 뛰어나다는 것을 알 수 있다.
예시 19
본 예시 19에서는, PStDPA와 산화바나듐으로 이루어진 본 발명의 복합재료에 대해서, 단면 TEM(Transmission Electron Microscope) 관찰을 행했다. 관찰을 위한 샘플로서는, 예시 5에서 제작한 발광소자를 사용했다.
도34a는, 예시 5에서 제작한 발광소자의 단면 TEM사진이다(배율:500,000배). 도 34a에서, 도면부호 1001은 ITSO로 이루어진 양극이다. 또한 도면부호 1002는 Al로 이루어진 음극이다. 또한, 도면부호 1011은 PStDPA 및 산화바나듐으로 이루어진 본 발명의 복합재료다. 또 도면부호 1012는, NPB로 이루어진 정공수송층, Alq3 및 쿠마린6으로 이루어진 발광층, Alq3로 이루어진 전자수송층, 불화 리튬으로 이루어진 전자주입층의 적층체다. 이때, 도34b에는, 도34a에 있어서의 본 발명의 복합재료(1011)의 부분을 확대한 사진을 실었다.
도34a 및 도34b에 나타내는 바와 같이, 예시 5에서 제작한 본 발명의 복합재료(1011)에 있어서는, 지름이 수 nm의 그림자(검은 점)가 관찰되었다. 그 검은 점에 대하여 EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) 분석을 한 바, 바나듐 및 산소가 검출되었다. 또한, 본 발명의 복합재료(1011)에 있어서 EDX의 선분석을 한 바, 바나듐의 농도의 농담이 현저하게 관측되었다.
이상으로부터, 예시 5에서 형성한 본 발명의 복합재료에 있어서는, 산화바나듐의 나노 미립자(나노클러스터)가 형성되어 있고, 또한 그것들이 거의 균일하게 분산되어 있다고 생각된다.
또한, EDX의 선분석에서는, 바나듐의 검출을 나타내는 피크의 반값폭이, 큰 것으로 5nm전후이었기 때문에, 산화바나듐의 입경은 1 내지 10nm정도라고 추정하였다. 이렇게, 산화바나듐은 1 내지 10nm정도의 나노 미립자(나노클러스터)를 형성하고 있기 때문에, 그 비표면적이 커지고 있어, 그 만큼 고분자화합물과 상호작용을 위한 면적이 크다. 이것이, 높은 도전성, 정공주입성 및 정공수송성에 영향을 주고 있다고 생각될 수 있다.
예시 20
본 예시 20에서는, 본 발명의 발광소자 또는 발광 장치를 제작할 때, 본 발명의 복합재료로 이루어진 층과 함께 발광 적층체로서 형성되는 층을 증착법으로 형성할 때에 사용하는 것이 가능한 증착 장치의 일례에 관하여 설명한다. 도 35a는 증착 장치의 사시도를 나타낸다. 이하에, 증착 장치의 기구를 간략하게 나타낸다.
기판(701)의 위치는, 미리 증착 마스크(702)와 얼라인먼트되어 있고, 증착 마스크와 얼라인먼트된 기판은 화살표 706의 방향으로 반송된다. 기판은 반송되어서, 방착 실드(703a)의 윗쪽을 통과한다. 방착 실드(703a)는 개구부(703b)를 갖고, 증착원(704)으로부터의 증착 재료가 개구부(703b)로부터 승화하게 되어 있다. 개구부(703b)로부터 증착 재료의 승화 방향 716을 유지하기 위해서 방착 실드(703a)는, 방착 실드에는 부착되지 않도록 가열되고 있다.
증착원(704)은 복수의 도가니를 설치할 수 있게 되어 있고, 화살표 705의 방향으로 이동하는 것이 가능하다. 증착 방법은, 저항가열법을 사용한다. 또한, 증착원이 이동하는 범위는 기판의 폭 Wa보다도 넓은 것이 바람직하다. 또한, 방착 실드의 폭 Wb도 기판의 폭 Wa보다도 넓게 하는 것이 증착막의 막두께 균일성을 향상시킨다.
즉, 도35a에 나타내는 증착 장치는, 성막실에 증착 재료의 승화 방향을 유지하기 위해서 방착 실드가 설치되어 있고, 개구부가 복수 설치된다. 증착 재료는, 그것들의 개구부로부터 승화된다. 방착 실드의 아래에는, 기판의 이동 방향(반송 방향이라고도 함)과는 수직한 방향으로 이동가능한 증착원을 가지고 있다. 또한, 방착 실드의 폭 Wb는, 기판의 폭 Wa보다도 넓게 하여, 증착막의 막두께 균일성을 향상시킨다.
이때, 도35a의 증착 장치에 있어서, 개구부(703b)의 형상이나 수는 특별하게 한정되지 않는다.
또한, 증착원의 도가니에 증착 재료를 보급하기 위해서, 성막 실에 게이트를 거쳐서 연결하는 설치 실을 형성해도 된다. 또한, 하나의 성막 실에 복수의 증착원과 방착 실드를 형성해도 된다. 복수의 증착원을 설치하고, 설치 실을 설치했을 경우의 증착 장치의 평면도를 도35b에 나타낸다. 증착원의 이동 방향(화살표 705의 방향)으로 설치 실(707)을 설치하고, 증착 재료를 보급할 때는, 증착원을 설치 실까지 이동시켜 보급을 행하면 좋다. 증착원이 성막 실에 고정되어 있는 경우에는, 증착원에 증착 재료를 보급하기 위해서는 성막 실내를 대기압으로 해야 하고, 다시 증착하기 위해서는 성막 실내를 진공으로 하는데도 시간을 요한다. 설치 실(707)을 설치하면, 성막 실(700)의 진공도를 유지한 채, 설치 실내만을 대기압과 진공으로 바꾸면 좋다. 그래서, 단시간에 증착 재료의 보급이 가능해진다.
또한, 방착 실드(703a)와 평행하게 제2의 방착 실드(709)를 설치하고, 기판의 반송 방향과 수직방향으로 이동하는 제2의 증착원(708)을 형성해도 된다. 복수의 증착원을 하나의 성막 실에 설치함으로써, 연속적인 적층성막이 가능해진다. 여기에서는 하나의 성막 실에 2개의 증착원을 설치한 예를 게시했지만, 하나의 성막 실에 2개 이상의 수의 증착원을 설치해도 된다.
즉, 하나의 성막 실내에 대하여, 기판의 반송 방향과는 수직한 방향으로 2개의 방착 실드를 설치하고, 각각 증착원을 설치해서 같은 증착 재료를 연속적으로 성막해도 좋다. 이러한 증착 장치를 이용함으로써, 성막 속도를 상승시킬 수 있다. 주목해야 하는 것은, 2개의 방착 실드끼리는 평행하게 설치되고, 충분한 간격을 가지고 있다.
또한, 다른 증착 재료를 2개의 증착원에 세트해서 연속적으로 적층 성막해도 좋다. 예를 들면, 제1의 증착원의 2개의 도가니에 제1의 유기 화합물과 무기화합물을 각각 세트하고, 제1의 증착원의 윗쪽에 기판을 통과시키는 것으로 기판에 본 발명의 복합재료를 포함한 층을 증착한다. 이어서, 제2의 유기화합물은 제2의 증착원의 도가니에 세트되고, 기판은 제2 증착원의 다른 도가니를 통과하도록 이동되어, 버퍼층 위에 발광층을 증착할 수 있다.
본 출원은, 2005년 3월 23일에 출원된 일본특허출원번호 2005-085026과, 2005년 11월 4일에 출원된 일본특허출원번호 2005-321431에 근거하고, 그 내용은 여기서 참고로 포함된다.
Claims (31)
- 비닐 폴리머와,상기 비닐 폴리머에 대하여 전자수용성을 갖는 무기화합물을 포함한 복합재료로서,상기 비닐 폴리머는,및,
로부터 선택된,
복합재료. - 제 1 항에 있어서,상기 복합재료의 흡수스펙트럼이 상기 비닐 폴리머의 흡수스펙트럼 또는 상기 무기화합물의 흡수스펙트럼과 다른, 복합재료.
- 제 1 항에 있어서,상기 무기화합물은 주기율표 제5족 내지 제7족에 속하는 금속의 산화물인, 복합재료.
- 제 1 항에 있어서,상기 무기화합물은, 산화바나듐, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화탄탈, 산화니오브, 또는 산화레늄인, 복합재료.
- 제 1 항에 있어서,상기 무기화합물은, 산화몰리브덴인, 복합재료.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 무기화합물은 나노미립자로서 상기 비닐 폴리머중에 분산되어 있고,상기 나노미립자의 입경은 20nm이하인, 복합재료.
- 제1의 전극과,제2의 전극과,상기 제1의 전극 및 상기 제2의 전극과의 사이에 삽입된 발광 적층체를 구비한 발광소자로서,상기 발광 적층체는, 청구항 제1항에 기재된 복합재료를 포함하는 층을 포함하는, 발광소자.
- 제 10 항에 있어서,상기 복합재료를 포함하는 상기 층은, 상기 제1의 전극과 접하여 있고,상기 제1의 전극은 양극인, 발광소자.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 10 항에 있어서,상기 발광소자는 백색 발광을 하도록 구성된, 발광소자.
- 금속 알콕시드와 비닐 폴리머를 함유하는 졸을 형성하는 단계;상기 졸을 전극에 도포하는 단계; 및상기 전극에 도포된 상기 졸을 가수분해하여서 상기 비닐 폴리머와 금속산화물를 포함하는 막을 형성하는 단계를 포함하는 발광소자의 제작 방법으로서,상기 비닐 폴리머는,및
로부터 선택된, 발광소자의 제작 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 금속 알콕시드는, 주기율표 제5족 내지 제7족에 속하는 금속의 알콕시드인, 발광소자의 제작 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 금속 알콕시드는, 바나듐, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 니오브, 및 레늄으로부터 선택된 금속의 알콕시드인, 발광소자의 제작 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 금속 알콕시드는, 몰리브덴 알콕시드인, 발광소자의 제작 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 졸은, 킬레이트제를 더 함유하는, 발광소자의 제작 방법.
- 제 23 항에 있어서,상기 킬레이트제는 β-디케톤인, 발광소자의 제작 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 졸은 바인더를 더 함유하는, 발광소자의 제작 방법.
- 제 25 항에 있어서,상기 바인더는, 폴리(비닐 알코올), 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리카보네이트 및 페놀수지로부터 선택된, 발광소자의 제작 방법.
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