KR101338875B1 - 발광 소자, 발광 장치 및 전자 기기 - Google Patents

발광 소자, 발광 장치 및 전자 기기 Download PDF

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히사오 이케다
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

저구동 전압의 발광 소자, 및 소비 전력이 작은 발광 장치 및 전자 기기를 제공한다. 본 발명의 발광 소자는, 제1 전극과 제2 전극 사이에 발광 물질 함유 발광층과 바소페난트롤린(bathophenanthroline) 함유 층을 갖는다. 제1 전극의 전위가 제2 전극의 전위보다 높도록 전압을 인가하는 경우에 발광 물질은 발광한다. 바소페난트롤린 함유 층에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 도핑되지 않는다.
발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 발광 물질, 바소페난트롤린

Description

발광 소자, 발광 장치 및 전자 기기{Light emitting element, light emitting device, and electronic apparatus}
도 1a 내지 도 1c는 각각 본 발명의 발광 소자를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 발광 소자를 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 발광 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 발광 장치를 도시한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 각각 본 발명의 전자 기기를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 전자 기기를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 발광 소자를 도시한 도면이다.
도 8은 실시예 1 및 비교예 1의 발광 소자의 전류-전압 특성을 도시한 도면이다.
도 9는 실시예 2 및 실시예 3의 발광 소자의 전류-전압 특성을 도시한 도면이다.
도 10은 실시예 4 및 비교예 2의 발광 소자의 휘도-전압 특성을 도시한 도면이다
도 11은 실시예 4 및 비교예 2의 발광 소자의 전류-전압 특성을 도시한 도면이다
도 12는 실시예 5 및 비교예 3의 발광 소자의 휘도-전압 특성을 도시한 도면이다.
도 13은 실시예 5 및 비교예 3의 발광 소자의 전류-전압 특성을 도시한 도면이다.
도 14는 실시예 6 및 비교예 4의 발광 소자의 휘도-전압 특성을 도시한 도면이다.
도 15는 실시예 6 및 비교예 4의 발광 소자의 전류-전압 특성을 도시한 도면이다.
도 16은 실시예 7 및 비교예 5의 발광 소자의 시간에 따른 규격화 휘도의 변화를 도시한 도면이다.
도 17은 실시예 7 및 비교예 5의 발광 소자의 시간에 따른 전압의 변화를 도시한 도면이다.
도 18은 실시예 7 및 비교예 5의 발광 소자의 시간에 따른 규격화 휘도의 변화를 도시한 도면이다.
도 19는 실시예 7 및 비교예 5의 발광 소자의 시간에 따른 전압의 변화를 도시한 도면이다.
도 20은 실시예의 발광 소자를 도시한 도면이다.
도 21은 실시예의 발광 소자를 도시한 도면이다.
도 22는 실시예의 발광 소자를 도시한 도면이다.
도 23a 및 도 23b는 각각 9-[4-(N-페닐아미노)페닐]카바졸의 1H-NMR 차트를 도시한 도면이다.
도 24a 및 도 24b는 각각 9-(4-{N-[4-(9-카바졸릴)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-10-페닐안트라센의 1H-NMR 차트를 도시한 도면이다.
도 25는 9-(4-{N-[4-(9-카바졸릴)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-10-페닐안트라센의 흡수 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 26은 9-(4-{N-[4-(9-카바졸릴)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-10-페닐안트라센의 발광 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 27a 및 도 27b는 각각 9-[4-(N-카바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센의 1H-NMR 차트를 도시한 도면이다.
도 28은 9-[4-(N-카바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센의 발광 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 29a 및 도 29b는 각각 실시예 9의 발광 소자의 현미경 관찰 결과를 도시한 도면이다.
도 30a 및 도 30b는 각각 비교예 7의 발광 소자의 현미경 관찰 결과를 도시한 도면이다.
본 발명은 전류 여기형 발광 소자, 및 상기 발광 소자를 각각 포함하는 발광 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
최근, 발광성 유기 화합물을 사용한 발광 소자의 연구 개발이 왕성하게 이루어지고 있다. 이러한 발광 소자의 기본적인 구성은, 한 쌍의 전극 사이에 발광성 유기 화합물을 포함하는 층을 삽입하는 것이다. 상기 소자에 전압을 인가함으로써, 한 쌍의 전극으로부터 전자 및 정공이 각각 발광성 유기 화합물을 포함하는 층에 주입되어 전류가 흐른다. 그리고, 이러한 캐리어(전자 및 정공)가 재결합함으로써, 발광성 유기 화합물이 여기 상태를 형성하고, 이러한 여기 상태가 기저 상태로 되돌아갈 때에 발광한다. 이러한 메카니즘으로 인해, 이러한 발광 소자는 전류 여기형의 발광 소자라고 한다.
또한, 유기 화합물이 형성하는 여기 상태의 종류로서는, 1중항 여기 상태와 3중항 여기 상태가 가능하고, 1중항 여기 상태로부터의 발광이 형광, 3중항 여기 상태로부터의 발광이 인광이라고 불리고 있다.
이러한 발광 소자는 통상적으로 1㎛ 이하, 예를 들면, O.1㎛ 정도의 유기 박막으로 형성되기 때문에, 박형 경량으로 제작할 수 있는 것이 큰 이점이다. 또한, 캐리어가 주입되고 나서 발광에 이르기까지의 시간은 1μ초 이하이기 때문에, 대단히 응답 속도가 빠른 것도 특징의 하나이다. 이로 인해, 이러한 특성은 평판 디스플레이에 적합한 것으로 여겨지고 있다.
또한, 이러한 발광 소자는 막 형태로 형성되기 때문에, 대면적 소자를 형성함으로써, 면상의 발광을 용이하게 수득할 수 있다. 이는 백열 전구나 LED로 대표 되는 점광원, 또는 형광등으로 대표되는 선광원에서는 수득하기 어려운 특징이기 때문에, 조명 등에 응용할 수 있는 면광원으로서의 이용 가치도 높다.
그런데, 최근 급속히 개발이 진행된 각종 정보 처리 기기에 내장하기 위한 표시용 장치에 있어서는 특히 저소비 전력화에 대한 요구가 높고, 이를 달성하기 위해서 발광 소자의 저구동 전압화가 시도되고 있다.
상기 문제를 감안하여, 본 발명에서는, 저구동 전압의 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 소비 전력이 작은 발광 장치 및 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 하나의 양태는, 제1 전극과 제2 전극 사이에, 발광 물질 함유 발광층과 바소페난트롤린 함유 층을 가지며, 바소페난트롤린 함유 층은 발광층의 제2 전극측에 마련되고, 제1 전극의 전위가 제2 전극의 전위보다 높도록 전압을 인가하는 경우에 발광 물질이 발광함을 특징으로 하는 발광 소자이다. 상기 구성에서, 바소페난트롤린 함유 층에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 도핑되지 않는다.
이러한 구성에 있어서, 바소페난트롤린 함유 층과 제2 전극 사이에, 알칼리 금속 화합물 또는 알칼리 토금속 화합물을 포함하는 층을 마련하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 알칼리 금속 화합물 또는 알칼리 토금속 화합물을 포함하는 층은 불화리튬, 불화세슘 및 불화칼슘 중의 하나 이상을 포함하는 층 인 것이 바람직하다.
본 발명의 하나의 양태는, 한 쌍의 전극 사이에, 유기 화합물과 무기 화합물의 복합 재료를 포함하는 층, 발광 물질 함유 발광층 및 바소페난트롤린 함유 층을 갖는 발광 소자이다.
본 발명의 하나는, 제1 전극과 제2 전극 사이에, 유기 화합물과 무기 화합물의 복합 재료를 포함하는 층, 발광 물질 함유 발광층 및 바소페난트롤린 함유 층을 갖는 발광 소자이다. 복합 재료를 포함하는 층은 제1 전극과 접하도록 마련되고, 바소페난트롤린 함유 층은 발광층의 제2 전극측에 마련되고, 제1 전극의 전위가 제2 전극의 전위보다 높도록 전압을 인가하는 경우에 발광 물질이 발광한다.
상기 구성에 있어서, 바소페난트롤린 함유 층과 제2 전극 사이에, 알칼리 금속 화합물 또는 알칼리 토금속 화합물을 포함하는 층을 마련하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 알칼리 금속 화합물 또는 알칼리 토금속 화합물을 포함하는 층은 불화리튬, 불화세슘 및 불화칼슘 중의 하나 이상을 포함하는 층인 것이 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체 또는 방향족 탄화수소를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 무기 화합물은 제1 유기 화합물에 대하여 전자수용성을 나타내는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 무기 화합물은 전이 금속 산화물인 것이 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 무기 화합물은 원소주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물인 것이 바람직하다
더욱 바람직하게는, 무기 화합물은 산화바나듐, 산화니오븀, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간 및 산화레늄 중의 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 바소페난트롤린 함유 층은 두께가 바람직하게는 10 내지 10Onm, 더욱 바람직하게는 30 내지 60nm이다.
또한, 본 발명의 발광 장치는, 상술한 발광 소자와 상기 발광 소자의 발광을 제어하는 제어 수단을 가짐을 특징으로 한다. 또한, 본 명세서에서의 발광 장치란, 화상 표시 장치, 발광 장치 또는 광원(조명 장치 포함)을 가리킨다. 또한, 패널에 커넥터, 예를 들면, FPC(Flexible printed circuit) 또는 TAB(Tape Automated Bonding) 테이프 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TAB 테이프나 TCP의 앞에 인쇄 배선 기판이 마련된 모듈, 또는 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방식에 의해 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 발광 장치에 포함된다.
또한, 본 발명의 발광 소자를 표시부에 사용한 전자 기기도 본 발명의 범위에 포함된다. 따라서, 본 발명의 전자 기기는, 표시부를 가지며, 표시부는 상술한 발광 소자와 발광 소자의 발광을 제어하는 제어 수단을 구비함을 특징으로 한다.
본 발명의 발광 소자는 바소페난트롤린 함유 층을 포함하고 저전압에서 구동될 수 있다.
바소페난트롤린 함유 층 이외에 복합 재료를 포함하는 층이 제공되는 경우, 본 발명의 발광 소자는 저전압에서 구동될 수 있다.
저전압에서 구동될 수 있는 발광 소자를 사용하는 경우, 전력 소모가 낮은 발광 장치 및 전자 기기를 수득할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 관해서 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 이의 형태 및 상세한 것을 여러 가지로 변경할 수 있는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시 형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것이 아니다.
(실시 형태 1)
본 발명의 발광 소자는 한 쌍의 전극 사이에 복수의 층을 갖는다. 상기 복수의 층은, 전극으로부터 떨어진 곳에 발광 영역이 형성되도록, 요컨대, 전극으로부터 떨어진 부위에서 캐리어의 재결합이 이루어지도록, 캐리어 주입성이 높은 물질이나 캐리어 수송성이 높은 물질로 이루어진 층을 조합하여 적층된 것이다.
본 발명의 발광 소자의 한 형태에 관해서 도 1a를 사용하여 이하에 설명한다.
본 실시 형태에 있어서, 발광 소자는 기판(101) 위에 제1 전극(102)과 제1 전극(102) 위에 순차적으로 적층한 제1 층(103), 제2 층(104), 제3 층(105), 제4 층(106), 제5 층(107)과, 다시 그 위에 마련된 제2 전극(108)으로 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 제1 전극(102)은 애노드로서 기능하며, 제2 전극(108)은 캐소드로서 기능하는 것으로서 이하에 설명을 한다.
기판(101)은 발광 소자의 지지체로서 사용된다. 기판(101)으로서는, 예를 들면, 유리 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또한, 발광 소자를 제작 공정에서 지지체로서 기능하는 것이면, 이들 이외의 것이라도 양호하다.
제1 전극(102)으로서는, 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 전도성 화합물 및 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면, 산화인듐-산화주석(ITO: Indium Tin Oxide), 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연(IZO: Indium Zinc Oxide), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유하는 산화인듐-산화주석(IWZO) 등을 들 수 있다. 이러한 전도성 금속 산화물막은, 통상적으로 스퍼터링에 의해 성막된다. 예를 들면, 산화인듐-산화아연(IZO)은, 산화인듐에 대하여 1 내지 20중량%의 산화아연을 가한 타겟을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐-산화주석(IWZO)은, 산화인듐에 대하여 산화텅스텐을 O.5 내지 5중량%, 산화아연을 0.1 내지 1중량% 함유하는 타겟을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 그 외에, 졸-겔법 등을 응용하여 제작할 수 있다. 기타, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들면, 질화티탄: TiN) 등을 들 수 있다.
제1 층(103)은, 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 몰리브덴 산화물(Mo0x)이나 바나듐 산화물(VOx), 루테늄 산화물(RuOx), 텅스텐 산화물(W0x), 망간 산화물(Mn0x) 등을 사용할 수 있다. 이밖에, 프탈로시아닌(약칭: H2Pc)이나 구리 프탈로시아닌(CuPc) 등의 프탈로시아닌계의 화합물, 또는 폴리(에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 등에 의해서도 제1 층(103)을 형성할 수 있다.
제2 층(104)은 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 수송성이 높은 물질로서는, 예를 들면, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPD 또는 α-NPD), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1-바이페닐-4,4'-디아민(약칭: TPD), 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭: MTDATA) 및 4,4'-비스[N-페닐-N-(스피로플루오렌-2-일)]바이페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물(즉, 벤젠환-질소의 결합을 갖는 화합물) 등을 사용할 수 있다. 여기에 말한 물질은, 주로 10-6㎠/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 단, 전자보다도 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 것을 사용해도 양호하다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층은, 단층에 한정되지 않고 상기 물질로 이루어진 층이 2층 이상 적층된 것도 양호하다.
제3 층(105)은, 발광성이 높은 물질을 포함하는 층이고, 여러 가지 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, 발광성이 높은 물질과, 트리스(8-퀴놀리노레이토)알루미늄(약칭: Alq), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA) 및 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB) 등의 캐리어 수송성이 높고 막질이 양호한(즉 결정화하기 어려운) 물질을 자유롭게 조합하여 구성된다. 발광성이 높은 물질로서는, 구체적으로는, N,N'-디메틸퀴나클리돈(약칭: DMQd), N,N'-디페닐퀴나클리돈(약칭: DPQd), 3-(2-벤조티아조일)-7-디에틸아미노쿠마린(약칭: 쿠마린(6)), 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스티릴)-4H-피란(약칭: DCM1), 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(줄로리딘-4-일-비닐)-4H-피란(약칭: DCM2), 9,10-디페닐안트라센, 5,12-디페닐테트라센(약칭: DPT), 페릴렌, 루블렌 등의 1중항 발광 재료(형광 재료) 또는 비스(2-(2'-벤조티에닐)피리디네이토-N,C3')(아세틸아세토네이트)이리듐(약칭: Ir(btp)2(acac)) 등의 3중항 발광 재료(인광 재료) 등을 사용할 수 있다. 단, Alq 및 DNA는 발광성도 높은 물질이기 때문에, 제3 층(105)은 이러한 물질을 단독으로 형성될 수 있다.
제4 층(106)은 화학식 1의 바소페난트롤린(4,7-디페닐-1,10-페난트롤린, 약칭: BPhen)을 포함하는 층이다. 바소페난트롤린은 전자 수송성이 우수하고, 바소페난트롤린을 제4 층(106)에 사용함으로써, 발광 소자의 구동 전압을 감소시킬 수 있다.
Figure 112006075246116-pat00001
또한, 제4 층(106)의 두께는 바람직하게는 10 내지 100nm, 더욱 바람직하게는 30 내지 60nm이다.
또한, 제3 층(105)과 제4 층(106) 사이에, 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층을 마련해도 양호하다. 전자 수송성이 높은 물질로서는, 예를 들면, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(약칭: Alq), 트리스(5-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]-퀴놀리놀레이토)베릴륨(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)-4-페닐페놀레이토-알루미늄(약칭: BAlq) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체 등으로 이루어진 층이다. 또한, 비스[2-(2-하이드록시페닐)-벤조옥사졸레이토]아연(약칭: Zn(BOX)2), 비스[2-(2-하이드록시페닐)-벤조티아졸레이토]아연(약칭: Zn(BTZ)2) 등의 옥사졸 또는 티아졸 리간드를 갖는 금속 착체 등도 사용할 수 있다. 또한, 금속 착체 이외에도, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-3급-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-3급-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4-3급-부틸페닐)-4-페닐-5-(4-바이페닐릴)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 3-(4-3급-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-바이페닐릴)-1,2,4-트리아졸(약칭: p-EtTAZ), 바소큐프로인(약칭: BCP) 등도 사용할 수 있다. 여기에 서술한 물질은, 주로 10-6㎠/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 정공보다도 전자의 수송성이 높은 물질이면, 상기 이외의 물질을 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층으로서 사용해도 상관없다. 또한, 단층에 한정되지 않고, 상기 물질로 이루어진 층이 2층 이상 적층된 것으로 해도 양호하다.
제5 층(107)은 전자 주입을 촉진시키는 기능을 갖는 층이다. 전자 주입을 촉진시키는 기능을 갖는 층으로서는, 불화리튬(LiF), 산화리튬(Li2O), 불화세슘(CsF), 불화마그네슘(MgF2), 불화칼슘(CaF2), 불화바륨(BaF2) 등과 같은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 화합물을 사용할 수 있다. 그 외에도, 전자 수송성을 갖는 물질로 이루어진 층중에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유시킨 것을 사용할 수 있다. 전자 수송성을 갖는 물질로서는 상술한 전자 수송성이 높은 물질을 사용할 수 있다. 예를 들면, 전자 주입을 촉진시키는 기능을 갖는 층으로서, Alq 중에 마그네슘(Mg) 또는 리튬(Li)을 함유시킨 것, 바소페난트롤린에 마그네슘(Mg) 또는 리튬(Li)을 함유시킨 것 등을 사용할 수 있다.
제2 전극(108)을 형성하는 물질로서는, 일함수가 작은(일함수 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이러한 캐소드 재료의 구체적인 예로는, 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리 토금속, 및 이들을 포함하는 합금(Mg:Ag, Al:Li)을 들 수 있다. 또한, 제5 층(107)으로서, 전자 수송성을 갖는 물질로 이루어진 층중에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유시킨 것을 사용한 경우에는, 일함수의 대소에 상관없이, Al, Ag, ITO, 규소를 포함하는 ITO 등 여러 가지 전도성 재료를 제2 전극(108)으로서 사용할 수 있다.
또한, 제1 층(103), 제2 층(104), 제3 층(105), 제4 층(106) 및 제5 층(107)의 형성 방법은, 여러 가지 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 증착법, 잉크젯법, 스핀 도포법 등을 사용해도 상관없다. 또한, 각 전극 또는 각 층마다 다른 성막 방법을 사용하여 형성해도 상관없다.
이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 발광 소자는, 제1 전극(102)과 제2 전극(108) 사이에 생긴 전위차에 의해 전류가 흘러, 발광성이 높은 물질을 포함하는 층인 제3 층(105)에서 정공과 전자가 재결합하여, 발광하는 것이다. 요컨대, 제3 층(105)에 발광 영역이 형성된다. 단, 제3 층(105)의 모두가 발광 영역으로서 기능할 필요는 없고, 예를 들면, 제3 층(105) 중 제2 층(104)측 또는 제4 층(106)측에만 발광 영역이 형성될 수도 있다.
발광은, 제1 전극(102) 또는 제2 전극(108)중 어느 한쪽 또는 양쪽을 통해 외부로 취출된다. 따라서, 제1 전극(102) 및 제2 전극(108) 중 어느 한쪽 또는 양쪽은 투광성을 갖는 물질로 이루어진다. 제1 전극(102)만이 투광성을 갖는 물질로 이루어지는 경우, 도 1a에 도시한 바와 같이, 발광은 제1 전극(102)을 통해 기판측에서 취출된다. 또한, 제2 전극(108)만이 투광성을 갖는 물질로 이루어지는 경우, 도 1b에 도시한 바와 같이, 발광은 제2 전극(108)을 통해 기판과 반대측에서 취출된다. 제1 전극(102) 및 제2 전극(108) 둘 모두 투광성을 갖는 물질로 이루어지는 경우, 도 1c에 도시한 바와 같이, 발광은 제1 전극(102) 및 제2 전극(108)을 통해, 기판측 및 기판과 반대측의 양쪽으로부터 취출된다.
또한, 제1 전극(102)과 제2 전극(108) 사이에 마련되는 층의 구성은, 위에서 언급한 구성에 한정되지 않는다. 발광 영역과 금속이 근접함으로써 발생하는 소광이 억제되도록, 제1 전극(102) 및 제2 전극(108)으로부터 떨어진 부위에 정공과 전자가 재결합하는 영역을 마련한 구성이고, 제4 층으로서 바소페난트롤린을 포함하는 구성이면, 또 다른 구성이 채택될 수도 있다.
요컨대, 층의 적층 구조에 관해서는 특별히 한정되지 않으며, 전자 수송성이 높은 물질 또는 정공 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 정공 주입성이 높은 물질, 쌍극성 물질(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질) 등으로 이루어진 층을, 바소페난트롤린 함유 층과 자유롭게 조합하여 구성하면 양호하다.
도 2에 도시한 발광 소자는, 캐소드로서 기능하는 제1 전극(302) 위에 전자 주입을 촉진시키는 기능을 갖는 제1 층(303), 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 제2 층(304), 발광성이 높은 물질을 포함하는 제3 층(305), 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 제4 층(306), 유기 화합물과 무기 화합물의 복합 재료를 포함하는 층인 제5 층(307), 애노드로서 기능하는 제2 전극(308)이 순차적으로 적층된 구성으로 되어 있다. 기판(301)도 도시되어 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 유리, 플라스틱 등으로 이루어진 기판 위에서 발광 소자를 제작하고 있다. 한 기판 위에 이러한 발광 소자를 복수 제작하여, 수동형 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한, 유리, 플라스틱 등으로 이루어진 기판 위에, 예를 들면, 박막 트랜지스터(TFT)를 형성하고, TFT와 전기적으로 접속된 전극 위에 발광 소자를 제작해도 양호하다. 이에 의해, TFT에 의해 발광 소자의 구동을 제어하는 능동형 매트릭스 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한, TFT의 구조는, 특별히 한정되지 않는다. 스태거형 TFT라도 양호하며, 역스태거형 TFT라도 양호하다. 또한, TFT 어레이 기판에 형성되는 구동용 회로에 관해서도, N형 및 P형의 TFT로 이루어진 것이라도 양호하며, 또는 N형 또는 P형의 어느 한쪽만으로 이루어진 것이라도 양호하다. 또한, TFT에 사용되는 반도체막의 결정성에 관해서도 특별히 한정되지 않는다. 비정질 반도체막을 사용해도 양호하며, 결정성 반도체막을 사용해도 양호하다.
본 실시 형태에서 나타낸 발광 소자는, 바소페난트롤린 함유 층을 갖고 있다. 바소페난트롤린 함유 층은, 전자 수송성이 우수하고, 발광 소자의 구동 전압을 감소시킬 수 있다.
일반적으로, 발광 소자의 전자 수송성을 높게 하기 위해서, 제4 층(106)보다도 유기 화합물중에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유시킨 제5 층(107)의 두께를 두껍게 할 필요가 있지만, 본 발명의 발광 소자는, 전자 수송성이 우수한 바소페난트롤린을 사용하고 있기 때문에, 제5 층(107)의 두께를 얇게 할 수 있다.
유기 화합물 중에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유시킨 층을 형성하기 위해서는, 공증착법이 사용되지만, 본 발명의 발광 소자에서는, 바소페난트롤린을 사용하여 전자 수송성이 우수한 층을 형성하기 때문에, 공증착법을 사용하지 않고 발광 소자를 제작할 수 있다. 따라서, 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 유기 화합물 중에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유시켜 층을 형성하는 경우, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량 상당히 다를 수 있다. 그 결과로서, 제5 층(107)의 두께가 두꺼운 소자인 경우, 소자 저항을 변화시켜 전류-전압 특성이 변할 수 있다. 그러나, 본 발명의 발광 소자는 제5 층(107)의 두께를 반드시 두껍게 할 필요는 없기 때문에, 불균일한 조성의 막인 경우라도 소자 저항에 대한 영향은 작다. 또한, 제5 층(107)에 알칼리 금속 등의 화합물을 사용하면, 보다 균일한 조성의 막을 수득할 수 있어, 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 고가의 금속 리튬 또는 금속 세슘을 사용하지 않고 발광 소자를 제작함으로써, 보다 염가로 양호한 특성을 갖는 발광 소자를 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 소자에서는, 제5 층(107)을 형성하는 경우, 알칼리 금속을 증착원으로 사용하지 않고, 저전압 구동의 발광 소자를 제작하는 것이 가능하다. 알칼리 금속은 반응성이 풍부하고, 증착실의 방착판 등에 박막상으로 부착된 것이 배기시에, 또는 대기와 접촉함으로써 질소와 반응하여 불안정한 질화물을 생성한다. 마찬가지로, 알칼리 금속은 배기시 질소가 도입되는 경우, 질소와 반응하여 불안정한 질화물을 생성시킨다. 예를 들면, 금속 리튬을 증착하는 경우, 배기후에 질화리튬이 생성되지만, 질화리튬은 대기중의 수분과 산소에 반응하여 발화될 우려가 있으며, 대규모의 생산에 있어서 리튬과 같은 알칼리 금속을 사용하는 것은 화재 등의 사고 발생의 위험을 안고 있다. 이로 인해, 제5 층(107)을 형성하는 경우, 알칼리 금속 등의 화합물을 증착원으로서 사용하면, 보다 안전하게 생산할 수 있다.
또한, 금속 리튬 또는 금속 세슘 등은 고가이기 때문에, 금속 리튬 또는 금속 세슘 등을 사용하지 않고서 발광 소자를 제작함으로써, 보다 염가로 양호한 특성을 갖는 발광 소자를 제작할 수 있다.
(실시 형태 2)
본 실시 형태에서는, 실시 형태 1에 나타낸 구성과는 다른 구성의 발광 소자에 관해서 설명한다. 또한, 본 명세서에서, "복합"이란, 단순히 2개의 재료를 혼합시킬뿐만 아니라, 분자 수준으로 혼합하고, 이에 의해서 재료간에 전하의 이동이 이루어질 수 있는 상태가 되는 것을 말한다.
본 발명의 발광 소자의 한 형태에 관해서 도 7을 참조하여 이하에 설명한다.
본 실시 형태에 있어서, 발광 소자는 제1 전극(202)과, 제1 전극(202) 위에 순차적으로 적층한 제1 층(203), 제2 층(204), 제3 층(205), 제4 층(206), 제5 층(207)과, 또한 그 위에 마련된 제2 전극(208)으로 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 제1 전극(202)은 애노드로서 기능하고, 제2 전극(208)은 캐소드로서 기능하는 것으로서 이하에 설명한다.
기판(201)은 발광 소자의 지지체로서 사용된다. 기판(201)으로서는, 예를 들면, 유리 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또한, 발광 소자의 제작 공정에서 지지체로서 기능하는 것이면, 이들 이외의 재료도 사용될 수 있다.
제1 전극(202)으로서는, 여러 가지 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물 금속을 사용할 수 있다. 예를 들면, 인듐주석 산화물(ITO: Indium Tin Oxide), 규소를 함유한 인듐주석 산화물, 산화인듐에 2 내지 20중량%의 산화아연(ZnO)을 혼합한 IZO(Indium Zinc Oxide), 및 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 티탄(Ti), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 알루미늄-규소(Al-Si), 알루미늄-티탄(Al-Ti), 알루미늄-규소-구리(Al-Si-Cu) 또는 금속 재료의 질화물(TiN) 등을 사용할 수 있다. 제1 전극(202)을 애노드로서 사용하는 경우, 이 중에서도, 일함수가 큰(일함수 4.0eV 이상) 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태의 발광 소자에 있어서, 제1 전극(202)은 일함수가 큰 재료에 한정되지 않고, 일함수가 작은 재료를 사용할 수도 있다.
제1 층(203)은 유기 화합물과 무기 화합물의 복합 재료를 포함하는 층이다. 복합 재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 중합체 등) 등, 여러 가지 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 정공 수송성이 높은 유기 화합물이 바람직하다. 구체적으로는, 정공 이동도가 10-6㎠/Vs 이상인 물질이 바람직하다. 단, 전자보다도 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 물질을 사용할 수도 있다. 이하에서는, 복합 재료에 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
예를 들면, 방향족 아민 화합물로서는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N-디페닐-N,N-비스(3-메틸페닐)-1,1-바이페닐-4,4-디아민(약칭: TPD), 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭: MTDATA) 등을 들 수 있다.
또한, 다음 유기 화합물을 사용함으로써, 450 내지 800nm의 파장 영역에서, 흡수 스펙트럼을 갖지 않는 복합 재료를 수득할 수 있다.
450 내지 800nm의 파장 영역에서, 흡수 스펙트럼의 피크를 갖지 않는 복합 재료에 포함되는 방향족 아민으로서는, N,N'-디(p-톨릴)-N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), 4,4'-비스(N-{4-[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)바이페닐(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 들 수 있다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 카바졸 유도체로서는, 구체적으로 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1) 등을 들 수 있다.
또한, 4,4'-디(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(N-카바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센(약칭: CzPA), 2,3,5,6-트리페닐-1,4-비스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠 등을 사용할 수 있다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들면, 9,10-디(나프탈렌-2-일)-2-3급-부틸안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,10-디(나프탈렌-1-일)-2-3급-부틸안트라센, 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 9,10-디(4-페닐페닐)-2-3급-부틸안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(약칭: DNA), 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-3급-부틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-디(4-메틸나프탈렌-1-일)안트라센(약칭: DMNA), 2-3급-부틸-9,10-비스[2-(나프탈렌-1-일)페닐]안트라센, 9,10-비스[2-(나프탈렌-1-일)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(나프탈렌-1-일)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센, 9,9'-바이안트릴, 10,10'-디페닐-9,9'-바이안트릴, 10,10'-디(2-페닐페닐)-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-바이안트릴, 안트라센, 테트라센, 루블렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(3급-부틸)페릴렌 등을 들 수 있다. 또한, 이밖에, 펜타센, 코로넨 등도 사용할 수 있다. 이와 같이, 정공 이동도가 1×10-6㎠/Vs 이상이며, 탄소수가 14 내지 42인 방향족 탄화수소를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소는, 비닐 골격을 가질 수 있다. 비닐 그룹을 갖고 있는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들면, 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)바이페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등을 들 수도 있다.
또한, 폴리(N-비닐카바졸)(약칭: PVK) 및 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭: PVTPA) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
또한, 복합 재료에 사용되는 무기 화합물로는, 전이 금속 산화물이 바람직하다. 또한, 원소 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오븀, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자수용성이 높기 때문에 바람직하다. 이 중에서도 특히, 산화몰리브덴은 대기중에서도 안정적이고, 흡습성이 낮으며, 취급하기 쉬워 바람직하다.
제1 층(203)에 포함되는 복합 재료는, 정공 주입성, 정공 수송성이 우수하고, 발광층으로 효율적으로 정공을 수송할 수 있다.
또한, 제1 층(203)에 유기 화합물과 무기 화합물의 복합 재료를 사용한 경우, 제1 전극(202)과 옴 접촉할 수 있기 때문에, 일함수를 고려하지 않고 제1 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다.
또한, 복합 재료에 포함되는 유기 화합물의 종류를 선택함으로써, 450 내지 800nm의 파장 영역에서, 흡수 스펙트럼의 피크를 갖지 않는 복합 재료를 수득할 수 있다. 따라서, 발광 영역으로부터의 발광을 흡수하지 않고 효율적으로 투과시켜, 외부 취출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 유기 화합물과 무기 화합물의 복합 재료를 포함하는 층은 전도성이 높기 때문에, 복합 재료를 포함하는 층을 후막화하는 경우에도 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 구동 전압의 상승을 억제하면서, 외부로의 빛의 취출 효율이 높아지도록 복합 재료를 포함하는 층의 막 두께를 최적화하는 것이 가능해진다. 또한, 구동 전압을 상승시키지 않고, 광학 설계에 의한 색 순도의 향상을 실현할 수 있다.
또한, 복합 재료를 포함하는 층을 후막화함으로써, 전극 위의 요철이나 충격 등에 의한 단락을 방지할 수 있기 때문에, 신뢰성이 높은 발광 소자를 수득할 수 있다. 예를 들면, 통상의 발광 소자의 전극간의 막 두께가 100 내지 150nm인 데 대하여, 복합 재료를 포함하는 층을 사용한 발광 소자의 전극간의 막 두께는, 100 내지 500nm, 바람직하게는 200 내지 500nm으로 할 수 있다.
또한, 복합 재료를 포함하는 층의 제조방법은, 습식법, 건식법을 막론하고, 모든 수법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 복합 재료를 포함하는 층은, 상술한 유기 화합물과 무기 화합물의 공증착으로 제작할 수 있다. 또한, 상술한 유기화합물과 금속 알콕사이드를 포함하는 용액을 도포하여, 소성함으로써 수득할 수 있다. 또한, 산화몰리브덴은 진공속에서 증발되기 쉽기 때문에, 제작 공정의 면에서도 바람직하다.
제2 층(204)은 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 수송성이 높은 물질로는, 실시 형태 1에서 나타낸 정공 수송성이 높은 물질을 사용할 수 있다.
또한, 제2 층(204)에 포함되는 유기 화합물로서, 방향족 아민 화합물 이외에도 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소 등을 사용할 수 있다. 예를 들면, 제1 층(203)에 포함되는 유기 화합물로서 방향족 탄화수소를 사용하여, 제2 층(204)에 포함되는 유기 화합물로서, 방향족 탄화수소를 사용할 수 있다. 이와 같이, 아민 화합물을 포함하지 않는 발광 소자를 제작할 수도 있다.
또한, 제1 층(203)에 포함되는 유기 화합물과 제2 층(204)에 포함되는 유기 화합물이 동일한 물질인 경우, 제1 층(203)과 제2 층(204) 사이의 캐리어 주입 장벽이 작아지기 때문에 바람직하다. 또한, 제1 층(203)과 제2 층(204)을 증착법에 의해 형성하는 경우, 연속적으로 성막하는 것도 가능해지기 때문에, 공정을 간략화할 수 있어서 생산성을 추가로 향상시킬 수 있다.
또한, 제2 층에 포함되는 유기 화합물의 이온화 전위는, 제1 층에 포함되는 유기 화합물의 이온화 전위와 동일하거나 그 이하인 것이 바람직하다.
제3 층(205)은 발광성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 제3 층(205)은 실시 형태 1에서 나타낸 구성을 사용할 수 있다.
제4 층(206)은, 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 포함하는 층이다. 바소페난트롤린은 전자 수송성이 우수하여 바소페난트롤린을 제4 층(206)에 사용함으로써, 발광 소자의 구동 전압을 감소시킬 수 있다.
또한, 제4 층(206)의 막 두께는, 바람직하게는 10 내지 100nm, 보다 바람직하게는 30 내지 60nm이다.
또한, 제3 층(205)과 제4 층(206) 사이에, 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층을 마련할 수 있다. 전자 수송성이 높은 물질로는, 실시 형태 1에서 나타낸 구성을 사용할 수 있다.
또한, 제5 층(207)은 전자 주입을 촉진시키는 기능을 갖는 층이고, 실시 형태 1에 나타낸 구성을 사용할 수 있다.
또한, 제2 전극(208)에 관해서도, 실시 형태 1에 나타낸 구성을 사용할 수 있다.
본 실시 형태에서 나타낸 발광 소자는, 바소페난트롤린 함유 층을 갖고 있다. 바소페난트롤린 함유 층은, 전자 수송성이 우수하고, 발광 소자의 구동 전압 을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서 나타낸 발광 소자는, 복합 재료를 포함하는 층을 갖고 있다. 복합 재료를 포함하는 층은, 정공 주입성 및 정공 수송성이 우수하며, 발광 소자의 구동 전압을 더욱 감소시킬 수 있다.
또한, 저전압 구동이 가능해지기 때문에, 발광 소자의 발열을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서 나타낸 발광 소자는, 유기 화합물과 무기 화합물의 복합 재료를 포함하는 층과, 바소페난트롤린 함유 층을 갖는다. 복합 재료를 포함하는 층은, 정공 주입성, 정공 수송성이 우수하고, 발광층에 효율적으로 정공을 수송한다. 한편, 바소페난트롤린은 전자 수송성이 우수하고, 발광층에 효율적으로 전자를 수송한다. 이로 인해, 본 발명의 발광 소자는, 발광층에 주입되는 정공과 전자가 균형적이고, 높은 발광 효율을 실현할 수 있다.
일반적으로, 발광 소자의 전자 수송성을 높게 하기 위해서, 제4 층(206)보다도 유기 화합물중에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유시킨 제5 층(207)의 막 두께를 두껍게 할 필요가 있지만, 본 발명의 발광 소자는, 전자 수송성이 우수한 바소페난트롤린을 사용하고 있기 때문에, 제5 층(207)의 막 두께를 얇게 할 수 있다.
유기 화합물중에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유시킨 층을 형성하기 위해서는, 공증착법이 사용되지만, 본 발명의 발광 소자에서는, 바소페난트롤린을 사용하여 전자 수송성이 우수한 층을 형성하기 때문에, 공증착법을 사용하지 않고 발광 소자를 제작할 수 있다. 따라서, 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 유기 화합물 중에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유시켜 층을 형성하는 경우에는, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량이 상당히 달라질 수 있다. 그 결과로서, 제5 층(207)의 막 두께가 두꺼운 소자의 경우에는, 소자 저항에 변하여 전류-전압 특성이 변할 수 있다. 그러나, 본 발명의 발광 소자는 제5 층(207)의 막 두께를 반드시 두껍게 할 필요는 없기 때문에, 불균일한 조성의 막인 경우에도 소자 저항에 주는 영향은 작다. 또한, 제5 층(207)에 알칼리 금속 등의 화합물을 사용하면, 보다 균일한 조성의 막을 수득할 수 있으며, 제품 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 고가의 금속 리튬 또는 금속 세슘을 사용하지 않고 발광 소자를 제작함으로써, 보다 염가로 양호한 특성을 갖는 발광 소자를 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 소자에서는, 제5 층(207)을 형성하는 경우, 알칼리 금속을 증착원으로서 사용하지 않고, 저전압 구동의 발광 소자를 제작하는 것이 가능하다. 알칼리 금속은 반응성이 풍부하고, 증착실의 방착판 등에 박막상으로 부착한 것이 배기시, 또는 대기와 접촉함으로써 질소와 반응하여 불안정한 질화물을 생성한다. 유사하게, 알칼리 금속은 배기시에 질소가 도입되는 경우, 질소와 반응하여 불안정한 질화물을 생성시킨다. 예를 들면, 금속 리튬을 증착시키는 경우, 배기후에 질화리튬이 생성되지만, 질화리튬은 대기중의 수분과 산소에 반응하여 발화될 우려가 있어 대규모 생산에 있어서 리튬과 같은 알칼리 금속을 사용하는 것은 화재 등의 사고 발생의 위험을 안고 있다. 이로 인해, 제5 층(207)을 형성하는 경우, 알칼리 금속 등의 화합물을 증착원으로서 사용하면, 보다 안전하게 생산할 수 있다.
또한, 금속 리튬 또는 금속 세슘 등은 고가이기 때문에, 금속 리튬이나 금속 세슘 등을 사용하지 않고서 발광 소자를 제작함으로써, 보다 염가로 양호한 특성을 갖는 발광 소자를 제작할 수 있다.
또한, 본 실시 형태는 다른 실시 형태와 적절하게 조합하는 것이 가능하다.
(실시 형태 3)
본 실시 형태에서는, 본 발명의 발광 소자를 갖는 발광 장치에 관해서 설명한다.
본 실시 형태에서는, 화소부에 본 발명의 발광 소자를 갖는 발광 장치에 관해서 도 3을 사용하여 설명한다. 또한, 도 3a는 발광 장치를 도시한 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 A-A' 및 B-B'를 따라 절단한 단면도이다. 구동 회로부(소스측 구동 회로)(601), 화소부(602) 및 구동 회로부(게이트측 구동 회로)(603)은 점선으로 나타낸다. 또한, 밀봉 기판(604), 밀봉재(605), 및 밀봉재(605)로 둘러싸인 공간(607)이 도시되어 있다.
또한, 리드 배선(608)은 소스측 구동 회로(601) 및 게이트측 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이고, 외부 입력 단자가 되는 FPC(가요성 인쇄 회로)(609)로부터 비디오 신호, 시계 신호, 개시 신호, 재설정 신호 등을 수신한다. 또한, 여기서는 FPC밖에 도시되어 있지 않지만, 이러한 FPC에는 인쇄 배선 기판(PWB)이 장착될 수 있다. 본 명세서에 있어서의 발광 장치에는, 발광 장치 본체뿐만 아니라, 여기에 FPC 또는 PWB가 장착된 상태도 포함한다.
그 다음, 단면 구조에 관해서 도 3b를 사용하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기서는, 구동 회로부인 소스측 구동 회로(601)와, 화소부(602)중의 하나의 화소가 도시되어 있다.
또한, 소스측 구동 회로(601)는 n 채널형 TFT623과 p 채널형 TFT624를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 구동 회로는 PMOS 회로 또는 NMOS 회로를 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 기판 위에 구동 회로를 형성한 일체형 구동 회로를 나타내지만, 반드시 그럴 필요는 없으며, 구동 회로를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용 TFT611, 전류 제어용 TFT612 및 이의 드레인에 전기적으로 접속된 제1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소에 의해 형성된다. 또한, 제1 전극(613)의 말단부를 덮고 절연물(614)이 형성되어 있다. 상기 양태에서, 절연물(614)은 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용함으로써 형성한다.
또한, 피복성을 양호하게 하기 위해서, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들면, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴을 사용하는 경우, 절연물(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2 내지 3㎛)을 갖는 곡면을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)로서, 광 조사에 의해서 에천트(etchant)에 불용해성으로 되는 네가티브형, 또는 광 조사에 의해서 에천트에 가용성으로 되는 포지티브형 중 어느 것이라도 사용할 수 있다.
제1 전극(613) 위에는, 발광 물질을 포함하는 층(616) 및 제2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 여기서, 애노드로서 기능하는 제1 전극(613)에 사용하는 재료로서는, 여러 가지 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물 금속을 사용할 수 있다. 제1 전극을 애노드로서 사용하는 경우, 이 중에서도, 일함수가 큰 물질(일함수 4.0eV 이상)이 바람직하다. 예를 들면, 규소를 함유하는 인듐주석 산화물, 산화인듐에 2 내지 20중량%의 산화아연(ZnO)을 혼합한 IZO(Indium Zinc Oxide), 질화티탄막, 크롬막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 질화티탄과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과의 적층, 질화티탄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화티탄막과의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 또한, 적층 구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 옴 접촉이 취득되어, 또한 애노드로서 기능시킬 수 있다.
또한, 발광 물질을 포함하는 층(616)은, 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 도포법 등의 공지된 방법에 의해 형성된다. 발광 물질을 포함하는 층(616)은, 실시 형태 1에서 나타낸 복합 재료를 포함하는 층 및 실시 형태 2에서 나타낸 제2 유기 화합물을 포함하는 층을 갖고 있다. 또한, 발광 물질을 포함하는 층(616)을 구성하는 다른 재료로서는, 저분자 재료, 중분자 재료(올리고머, 덴드리머를 포함한다) 또는 고분자 재료가 사용될 수 있다. 또한, 발광 물질을 포함하는 층에 사용하는 재료로서는, 통상적으로 유기 화합물을 단층 또는 적층으로 사용하는 경우가 많지만, 본 발명에 있어서는, 유기 화합물로 이루어진 막의 일부에 무기 화합물을 사용하는 구성도 포함시키는 것으로 한다.
또한, 발광 물질을 포함하는 층(616) 위에 형성되어, 캐소드로서 기능하는 제2 전극(617)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 작은(일함수 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이러한 캐소드 재료의 구체예로서는, 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li) 및 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리 토금속 및 이들을 포함하는 합금(Mg:Ag, Al:Li) 등을 들 수 있다. 또한, 발광 물질을 포함하는 층(616)에서 생긴 광이 제2 전극(617)을 투과하는 경우, 제2 전극(617)으로서, 막 두께를 얇게 한 금속 박막과, 투명 전도막(ITO, 2 내지 20중량%의 산화아연을 포함하는 산화인듐, 규소를 함유하는 인듐주석 산화물, 산화아연(ZnO) 등)과의 적층을 사용할 수도 있다.
또한, 밀봉재(605)로 밀봉 기판(604)을 소자 기판(610)과 붙임으로써, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 밀봉재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광 소자(618)가 구비된 구조로 되어 있다. 또한, 공간(607)에는 충전재가 충전되어 있으며, 불활성 기체(질소나 아르곤 등), 밀봉재(605) 등으로 충전될 수 있다.
또한, 밀봉재(605)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 재료는 될 수 있는 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉 기판(604)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 이외에, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐플로라이드), 마일러, 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어진 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
이런 방식으로, 본 발명의 발광 소자를 갖는 발광 장치를 수득할 수 있다.
본 발명의 발광 장치는, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2에서 나타낸 발광 소자를 갖고 있다. 본 발명의 발광 소자는 저전압 구동이 가능하고, 이러한 발광 소자를 갖는 본 발명의 발광 장치는, 소비 전력이 작은 특징이 있다.
본 실시 형태에서는, 트랜지스터에 의해서 발광 소자의 구동을 제어하는 능동형 발광 장치에 관해서 설명하였지만, 이밖에, 트랜지스터 등의 구동용 소자를 특별히 마련하지 않고서 발광 소자를 구동시키는 수동형 발광 장치에도 적용할 수 있다. 도 4에는 본 발명을 적용하여 제작한 수동형 발광 장치의 사시도를 도시한다. 도 4에서, 기판(951) 위에는, 전극(952)과 전극(956) 사이에 발광 물질을 포함하는 층(955)이 마련되어 있다. 전극(952)의 말단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 마련되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은, 기판면에 가까워질수록, 한쪽의 측벽과 다른쪽의 측벽과의 간격이 좁아지는 경사를 갖는다. 요컨대, 격벽층(954)의 단변 방향의 단면은 사다리꼴상이고, 저변(절연층(953)의 면 방향과 동일한 방향으로 향하고, 절연층(953)과 접하는 변)쪽이 상변(절연층(953)의 면 방향과 동일한 방향으로 향하고, 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다도 짧다. 이와 같이 격벽층(954)을 마련함으로써, 정전기 등에 기인한 발광 소자의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 수동형 발광 장치에 있어서도, 발광 효율이 높고, 저구동 전압으로 동작하는 본 발명의 발광 소자를 포함함으로써, 저소비 전력으로 구동시킬 수 있다.
(실시 형태 4)
본 실시 형태에서는, 실시 형태 3에 나타내는 발광 장치를 이의 일부에 포함하는 본 발명의 전자 기기에 관해서 설명한다. 본 발명의 전자 기기는, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2에 나타낸 발광 소자를 가지며, 저소비 전력의 표시부를 갖는다. 또한, 실시 형태 2에서 나타낸 복합 재료를 포함하는 층을 후막화함으로써, 미소한 이물이나 외부로부터의 충격 등에 의한 단락이 억제된 신뢰성이 높은 표시부를 갖는 전자 기기를 제공할 수 있다.
본 발명의 발광 장치를 사용하여 제작된 전자 기기로서, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글형 디스플레이, 네비게이션 시스템, 음향 재생 장치(카 오디오, 오디오 콤포넌트 스테레오 등), 컴퓨터, 게임기기, 휴대 정보 단말기(모바일 컴퓨터, 휴대전화, 휴대형 게임기 또는 전자 서적 등), 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(구체적으로는 Digital Versatile Disc(DVD) 등의 기록 매체를 재생하고, 그 화상을 표시할 수 있는 표시 장치를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 이러한 전자 기기의 구체예를 도 5a 내지 도 5d에 도시한다.
도 5a는 본 발명에 따르는 텔레비젼 수신기이며, 하우징(9101), 지지대(9102), 표시부((9103)), 스피커부(9104), 비디오 입력 단자(9105) 등을 포함한다. 상기 텔레비젼 수신기에 있어서, 표시부(9103)는, 실시 형태 1 내지 2에서 설명한 것과 동일한 발광 소자를 매트릭스상으로 배열되어 있다. 상기 발광 소자는, 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮은 특징이 있다. 또한, 미소한 이물이나 외부로부터의 충격 등에 의한 단락을 방지하는 것도 가능하다. 이러한 발광 소자로 구성되는 표시부(9103)도 동일한 특징을 갖기 때문에, 상기 텔레비젼 수신기는 화질의 열화가 없고, 저소비 전력화가 도모되고 있다. 이러한 특징에 의해, 텔레비젼 수신기에 있어서, 열화 보상 기능이나 전원 회로를 대폭 삭감 또는 축소할 수 있기 때문에, 하우징(9101)이나 지지대(9102)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 발명에 따르는 텔레비젼 수신기는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화가 도모되고 있기 때문에, 이에 의해 주거 환경에 적합한 제품을 제공할 수 있다.
도 5b는 본 발명에 따르는 컴퓨터이고, 본체(9201), 하우징(9202), 표시부(9203), 키보드(9204), 외부 접속 포트(9205), 포인팅 마우스(9206) 등을 포함한다. 상기 컴퓨터에 있어서, 표시부(9203)는, 실시 형태 1 내지 2에서 설명한 것과 동일한 발광 소자를 매트릭스상으로 배열되어 있다. 상기 발광 소자는, 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮은 특징이 있다. 또한, 미소한 이물이나 외부로부터의 충격 등에 의한 단락을 방지하는 것도 가능하다. 상기 발광 소자로 구성되는 표시부(9203)도 동일한 특징을 갖기 때문에, 상기 컴퓨터는 화질의 열화가 없고, 저소비 전력화가 도모되고 있다. 이러한 특징에 의해, 컴퓨터에 있어서, 열화 보상 기능이나 전원 회로를 대폭 삭감 또는 축소할 수 있기 때문에, 본체(9201) 및 하우징(9202)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 발명에 따르는 컴퓨터는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화가 도모되고 있기 때문에, 환경에 적합한 제품을 제공할 수 있다. 또한, 들고 다니는 것도 가능해지며, 떨어뜨렸을 때의 충격에도 강한 표시부를 갖고 있는 컴퓨터를 제공할 수 있다.
도 5c는 본 발명에 따르는 휴대전화이고, 본체(9401), 하우징(9402), 표시부(9403), 음성 입력부(9404), 음성 출력부(9405), 조작키(9406), 외부 접속 포트(9407), 안테나(9408) 등을 포함한다. 상기 휴대전화에 있어서, 표시부(9403)는, 실시의 형태 1 내지 2에서 설명한 것과 동일한 발광 소자가 매트릭스상으로 배열되어 있다. 상기 발광 소자는, 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮은 특징이 있다. 또한, 미소한 이물이나 외부로부터의 충격 등에 의한 단락을 방지하는 것도 가능하다. 이러한 발광 소자로 구성되는 표시부(9403)도 동일한 특징을 갖기 때문에, 상기 휴대전화는 화질의 열화가 없고, 저소비 전력화가 도모되고 있다. 이러한 특징에 의해, 휴대전화에 있어서, 열화 보상 기능이나 전원 회로를 대폭 삭감 또는 축소할 수 있기 때문에, 본체(9401) 및 하우징(9402)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 발명에 따르는 휴대전화는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화가 도모되고 있기 때문에, 휴대에 적합한 제품을 제공할 수 있다. 또한, 떨어뜨렸을 때의 충격에도 강한 표시부를 갖고 있는 제품을 제공할 수 있다.
도 5d는 본 발명에 따르는 카메라이고, 본체(9501), 표시부(9502), 하우징(9503), 외부 접속 포트(9504), 리모콘 수신부(9505), 수상부(9506), 밧데리(9507), 음성 입력부(9508), 조작키(9509), 접안부(9510) 등을 포함한다. 상기 카메라에 있어서, 표시부(9502)는, 실시 형태 1 내지 2에서 설명한 것과 동일한 발광 소자가 매트릭스상으로 배열되어 있다. 상기 발광 소자는, 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮으며, 미소한 이물이나 외부로부터의 충격 등에 의한 단락을 방지할 수 있다는 특징을 갖고 있다. 이러한 발광 소자로 구성되는 표시부(9502)도 동일한 특징을 갖기 때문에, 상기 카메라는 화질의 열화가 없고, 저소비 전력화가 도모되고 있다. 이러한 특징에 의해, 카메라에 있어서, 열화 보상 기능이나 전원 회로를 대폭 삭감 또는 축소할 수 있기 때문에, 본체(9501)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 발명에 따르는 카메라는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화가 도모되고 있기 때문에, 휴대에 적합한 제품을 제공할 수 있다. 또한, 떨어뜨렸을 때의 충격에도 강한 표시부를 갖고 있는 제품을 제공할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓고, 상기 발광 장치를 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다. 본 발명의 발광 장치를 사용함으로써, 저소비 전력으로, 신뢰성이 높은 표시부를 갖는 전자 기기를 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 발광 장치는, 발광 효율이 높은 발광 소자를 갖고 있고, 조명 장치로서 사용할 수도 있다. 본 발명의 발광 소자를 조명 장치로서 사용하는 한 형태를 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은, 본 발명의 발광 장치를 백라이트로서 사용한 액정 표시 장치의 일례이다. 도 6에 도시한 액정 표시 장치는, 하우징(901), 액정층((902)), 백라이트(903) 및 하우징(904)을 가지며, 액정층(902)은 구동 IC(905)와 접속되어 있다. 또한, 백라이트(903)는 본 발명의 발광 장치가 사용되고 있고, 단자(906)에 의해 전류가 공급되고 있다.
본 발명의 발광 장치를 액정 표시 장치의 백라이트로서 사용함으로써, 소비 전력이 감소된 백라이트가 수득된다. 또한, 본 발명의 발광 장치는, 면발광의 조명 장치이며, 대면적화도 가능하기 때문에, 백라이트의 대면적화가 가능하고, 액정 표시 장치의 대면적화도 가능해진다. 또한, 발광 장치는 박형이고 소비 전력이 낮 기 때문에, 표시 장치의 박형화, 저소비 전력화도 가능해진다.
실시예 1
본 실시예에서는, 본 발명의 발광 소자에 관해서, 도 20을 참조하여 설명한다.
우선, 유리 기판(2101) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐주석 산화물을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2102)을 형성하였다. 또한, 이의 막 두께는 110nm으로 하고, 전극 면적은 2mm ×2mm으로 하였다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치내에 마련된 기판 홀더에 고정시켰다. 그 후, 진공 장치내를 배기하여, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 제1 전극(2102) 위에, DNTPD를 50nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 주입층(2103)을 형성하였다.
이어서, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 정공 주입층(2103) 위에 NPB를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2104)을 형성하였다.
또한, 화학식 2의 9-[4-(N-카바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센(약칭: CzPA)과 화학식 3의 9-(4-{N-[4-(9-카바졸릴)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-10-페닐안트라센(약칭: YGAPA)을 공증착함으로써, 정공 수송층(2104) 위에 30nm의 막 두께의 발광층(2105)을 형성하였다. 여기서, CzPA와 YGAPA의 중량비는, 1:0.04(=CzPA:YGAPA)이 되도록 조절하였다. 또한, 공증착법이란, 하나의 처리실내에서 복수의 증발원 으로부터 동시에 증착을 실시하는 증착법을 말한다.
Figure 112006075246116-pat00002
Figure 112006075246116-pat00003
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2105) 위에 바소페난트롤린[참조: 도쿄카세이고교 가부시키가이샤 제조]을 30nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(2106)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(2106) 위에, 불화리튬을 1nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 주입층(2107)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2107) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2108)을 형성한다. 이로써 실시예 1의 발광 소자를 완성하였다. 그 후, 밀봉하여 85℃의 항온조에서 소성을 실시한 결과, 발광 소자에 결정화는 보이지 않았다. 이러한 소성을 실시한 발광 소자를 측정에 사용하였다.
비교예 1
전자 수송층(2106)을, Alq를 사용하여 30nm의 막 두께가 되도록 형성하는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 구성으로 하여, 비교예 1의 발광 소자를 제작하였다. 비교예 1의 발광 소자에 관해서도, 밀봉하여 85℃의 항온조에서 소성을 실시한 후, 측정에 사용하였다.
실시예 1의 발광 소자 및 비교예 1의 발광 소자의 전류-전압 특성을 도 8에 도시한다. 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1의 발광 소자는, 비교예 1의 발광 소자와 비교하여, 전류-전압 특성이 향상된 것을 알 수 있다. 요컨대, 일정 전압을 가했을 때에 발광 소자에 흐르는 전류가 커지는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 발광 소자는, 저전압 구동이 가능한 것을 알 수 있었다.
실시예 2
본 실시예에서는, 본 발명의 발광 소자에 관해서, 도 20을 참조하여 설명한다.
우선, 유리 기판(2101) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐주석 산화물을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2102)을 형성하였다. 또한, 전극(2102)는 두께가 110nm이고, 면적은 2mm ×2mm이다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치내에 마련된 기판 홀더에 고정시켰다. 그 후, 진공 장치내를 배기하여, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 제1 전극(2102) 위에, DNTPD를 50nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 주입층(2103)을 형성하였다.
이어서, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 정공 주입층(2103) 위에 NPB를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2104)를 형성하였다.
또한, Alq와 쿠마린(6)을 공증착함으로써, 정공 수송층(2104) 위에 40nm의 막 두께의 발광층(2105)을 형성하였다. 여기서, Alq와 쿠마린(6)의 중량비는, 1:0.01(=Alq:쿠마린(6))이 되도록 조절하였다.
그 후 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2105) 위에 바소페난트롤린[참조: 도쿄카세이고교 가부시키가이샤 제조]을 30nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(2106)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(2106) 위에, 불화리튬을 1nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 주입층(2107)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2107) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2108)을 형성하여 실시예 2의 발광 소자를 제작하였다. 그 후, 밀봉하여 85℃의 항온조에서 소성을 실시한 결과, 발광 소자에 결정화는 보이지 않았다. 이러한 소성을 실시한 발광 소자를 측정에 사용하였다.
실시예 3
본 실시예에서는, 본 발명의 발광 소자의 구체예에 관해서, 도 21을 참조하여 설명한다.
우선, 유리 기판(2201) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐주석 산화물을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2202)을 형성하였다. 또한, 이의 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm ×2mm으로 하였다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치내에 마련된 기판 홀더에 고정시켰다. 그 후, 진공 장치내를 배기하여, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2202) 위에, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 복합 재료를 포함하는 층(2203)을 형성하였다. 이의 막 두께는 50nm으로 하고, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 용적비로 산화몰리브덴이 13용적% 포함되도록 조절하였다.
이어서, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 포함하는 층(2203) 위에 NPB를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2204)을 형성하였다.
또한, Alq와 쿠마린(6)을 공증착함으로써, 정공 수송층(2204) 위에 40nm의 막 두께의 발광층(2205)을 형성하였다. 여기서, Alq와 쿠마린(6)의 중량비는, 1:0.01(=Alq:쿠마린(6))이 되도록 조절하였다.
그 후 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2205) 위에 바소페난트롤린[참조: 토쿄카세이고교 가부시키가이샤 제조]을 30nm의 막 두께가 되도록 성막 하여, 전자 수송층(2206)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(2206) 위에, 불화리튬을 1nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 주입층(2207)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2207) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2208)을 형성하여 실시예 3의 발광 소자를 제작하였다. 그 후, 밀봉하여 85℃의 항온조에서 소성을 실시한 결과, 발광 소자에 결정화는 보이지 않았다. 이러한 소성을 실시한 발광 소자를 측정에 사용하였다.
실시예 2의 발광 소자 및 실시예 3의 발광 소자의 전류-전압 특성을 도 9에 도시한다. 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 2의 발광 소자 및 실시예 3의 발광 소자와 함께, 양호한 전류-전압 특성을 나타내는 것을 알 수 있다. 요컨대, 일정한 전압을 가했을 때에 발광 소자에 흐르는 전류가 커진 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 발광 소자는 저전압 구동이 가능한 것을 알 수 있었다.
또한, 복합 재료를 포함하는 층을 갖는 실시예 3의 발광 소자는, 복합 재료를 포함하는 층을 갖지 않는 실시예 2의 발광 소자보다도, 더욱 전류가 흐르기 쉬워진 것을 알 수 있다. 따라서, 복합 재료를 포함하는 층을 사용함으로써, 보다 저전압 구동이 가능해지는 것을 알 수 있었다.
실시예 4
본 실시예에서는, 본 발명의 발광 소자의 구체예에 관해서, 도 21을 참조하 여 설명한다.
우선, 유리 기판(2201) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐주석 산화물을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2202)을 형성하였다. 또한, 이의 막 두께는 110nm으로 하고, 전극 면적은 2mm ×2mm으로 하였다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치내에 마련된 기판 홀더에 고정시켰다. 그 후 진공 장치내를 배기하여, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2202) 위에, t-BuDNA와 산화몰리브덴(VI)를 공증착함으로써, 복합 재료를 포함하는 층(2203)을 형성하였다. 이의 막 두께는 50nm으로 하고, t-BuDNA와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 용적비로 산화몰리브덴이 10용적%로 포함되도록 조절하였다.
이어서, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 포함하는 층(2203) 위에 NPB를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2204)을 형성하였다.
그 다음, NPB와 화학식 4의 (아세틸아세토네이트)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이트]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac))을 공증착함으로써, 정공 수송층(2204) 위에 30nm의 막 두께의 발광층(2205)을 형성하였다. 여기서, NPB와 Ir(FdPq)2(acac)의 중량비는, 1:0.08(=NPB/Ir(Fdpq)2(acac))이 되도록 조절하였다.
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그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2205) 위에 바소페난트롤린[참조: 도쿄카세이고교 가부시키가이샤 제조]를 60nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(2206)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(2206) 위에, 불화리튬을 1nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 주입층(2207)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2207) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2208)을 형성하여, 실시예 4의 발광 소자를 제작하였다. 그 후, 밀봉하여 85℃의 항온조에서 소성을 실시한 결과, 발광 소자에 결정화는 보이지 않았다. 이러한 소성을 실시한 발광 소자를 측정에 사용하였다.
비교예 2
비교용 발광 소자로서, 다음과 같은 구성의 발광 소자를 제작하였다.
우선, 유리 기판(2201) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐주석 산화물을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2202)을 형성하였다. 또한, 이의 막 두께는 110nm으로 하고, 전극 면적은 2mm ×2mm으로 하였다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치내에 마련된 기판 홀더에 고정시켰다. 그 후 진공 장치내를 배기하여, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2202) 위에, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 복합 재료를 포함하는 층(2203)을 형성하였다. 이의 막 두께는 50nm으로 하고, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 용적비로 산화몰리브덴이 13용적%로 포함되도록 조절하였다.
이어서, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 포함하는 층(2203) 위에 NPB를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2204)을 형성하였다.
또한, NPB와 화학식 4의 (아세틸아세토네이트)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이트]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac))을 공증착함으로써, 정공 수송층(2204) 위에 30nm의 막 두께의 발광층(2205)을 형성하였다. 여기서, NPB와 Ir(Fdpq)2(acac)의 중량비는, 1:0.08(=NPB:Ir(Fdpq)2(acac))이 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2205) 위에 Alq를 60nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(2206)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(2206) 위에, 불화리튬을 1nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 주입층(2207)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2207) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2208)을 형성하여 비교예 2의 발광 소자를 제작하였다. 비교예 2의 발광 소자에 관해서도, 밀봉하여 85℃의 항온조에서 소성을 실시한 후, 측정에 사용하였다.
실시예 4의 발광 소자 및 비교예 2의 발광 소자의 휘도-전압 특성을 도 10에 도시한다. 또한, 전류-전압 특성을 도 11에 도시한다. 도 10 및 도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 4의 발광 소자는, 비교예 2의 발광 소자에 비해, 휘도-전압 특성 및 전류-전압 특성 모두 향상된 것을 알 수 있다. 요컨대, 일정 전압을 가했을 때에 발광 소자에 흐르는 전류가 커진 것을 알 수 있다. 또한, 일정 전압을 가했을 때에 수득되는 휘도가 커진 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 발광 소자는, 저전압 구동이 가능한 것을 알 수 있었다.
실시예 5
본 실시예에서는, 본 발명의 발광 소자의 구체예에 관해서, 도 21을 참조하여 설명한다.
우선, 유리 기판(2201) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐주석 산화물을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2202)을 형성하였다. 또한, 이의 막 두께는 110nm으로 하고, 전극 면적은 2mm ×2mm으로 하였다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치내에 마련된 기판 홀더에 고정시켰다. 그 후, 진공 장치내를 배기하여, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2202) 위에, t-BuDNA와 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 복합 재료를 포함하는 층(2203)을 형성하였다. 이의 막 두께는 50nm으로 하고, t-BuDNA와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 용적비로 산화몰리 브덴이 10용적%로 포함되도록 조절하였다.
이어서, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 포함하는 층(2203) 위에 NPB를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2204)을 형성하였다.
또한, Alq와 DPQd를 공증착함으로써, 정공 수송층(2204) 위에 40nm의 막 두께의 발광층(2205)을 형성하였다. 여기서, Alq와 DPQd의 중량비는, 1:0.003(=Alq:DPQd)이 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2205) 위에 바소페난트롤린[참조: 도쿄카세이고교 가부시키가이샤 제조]을 30nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(2206)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(2206) 위에, 불화리튬을 1nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 주입층(2207)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2207) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2208)을 형성하여, 실시예 5의 발광 소자를 제작하였다. 그 후, 밀봉하여 85℃의 항온조에서 소성을 실시한 결과, 발광 소자에 결정화는 보이지 않았다. 이러한 소성을 실시한 발광 소자를 측정에 사용하였다.
비교예 3
비교용 발광 소자로서, 다음과 같은 구성의 발광 소자를 제작하였다.
우선, 유리 기판(2201) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐주석 산화물을 스퍼 터링법으로 성막하여, 제1 전극(2202)을 형성하였다. 또한, 이의 막 두께는 110nm으로 하여, 전극 면적은 2mm ×2mm으로 하였다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치내에 마련된 기판 홀더에 고정시켰다. 그 후, 진공 장치내를 배기하고, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2202) 위에, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 복합 재료를 포함하는 층(2203)을 형성하였다. 이의 막 두께는 50nm로 하고, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 용적비로 산화몰리브덴이 13용적%로 포함되도록 조절하였다.
이어서, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 포함하는 층(2203) 위에 NPB를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2204)을 형성하였다.
또한, Alq과 DPQd를 공증착함으로써, 정공 수송층(2204) 위에 40nm의 막 두께의 발광층(2205)을 형성하였다. 여기서, Alq와 DPQd의 중량비는, 1:0.003(=Alq:DPQd)이 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2205) 위에 Alq를 30nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(2206)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(2206) 위에, 불화리튬을 1nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 주입층(2207)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2207) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2208)을 형성하여 비교예 3의 발광 소자를 제작하였다. 비교예 3의 발광 소자에 관해서도, 밀봉하여 85℃의 항온조에서 소성을 실시한 후, 측정에 사용하였다.
실시예 5의 발광 소자 및 비교예 3의 발광 소자의 휘도-전압 특성을 도 12에 도시한다. 또한, 전류-전압 특성을 도 13에 도시한다. 도 12 및 도 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 5의 발광 소자는, 비교예 3의 발광 소자에 비해, 휘도-전압 특성 및 전류-전압 특성 모두 향상된 것을 알 수 있다. 요컨대, 일정 전압을 가했을 때에 발광 소자에 흐르는 전류가 커진 것을 알 수 있다. 또한, 일정 전압을 가했을 때에 수득되는 휘도가 커진 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 발광 소자는, 저전압 구동이 가능한 것을 알 수 있었다.
실시예 6
본 실시예에서는, 본 발명의 발광 소자의 구체예에 관해서, 도 21을 참조하여 설명한다.
우선, 유리 기판(2201) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐주석 산화물을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2202)을 형성하였다. 또한, 이의 막 두께는 110nm으로 하여, 전극 면적은 2mm ×2mm으로 하였다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치내에 마련된 기판 홀더에 고정시켰다. 그 후 진공 장치내를 배기하여, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2202) 위에, t-BuDNA와 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 복합 재료를 포함하는 층(2203)을 형성하였다. 이의 막 두께는 50nm으로 하고, t-BuDNA와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 용적비로 산화몰리 브덴이 10용적%로 포함되도록 조절하였다.
이어서, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 포함하는 층(2203) 위에 NPB를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2204)을 형성하였다.
또한, 화학식 2의 9-[4-(N-카바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센(약칭: CzPA)과 화학식 3의 9-(4-{N-[4-(9-카바졸릴)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-10-페닐안트라센(약칭: YGAPA)을 공증착함으로써, 정공 수송층(2204) 위에 30nm의 막 두께의 발광층(2205)을 형성하였다. 여기서, CzPA와 YGAPA의 중량비는, 1:0.04(=CzPA:YGAPA)이 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2205) 위에 바소페난트롤린[참조; 도쿄카세이고교 가부시키가이샤 제조]을 30nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(2206)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(2206) 위에, 불화리튬을 1nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 주입층(2207)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2207) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2208)을 형성하여 실시예 6의 발광 소자를 제작하였다. 그 후, 밀봉하여 85℃의 항온조에서 소성을 실시한 결과, 발광 소자에 결정화는 보이지 않았다. 이 소성을 실시한 발광 소자를 측정에 사용하였다.
비교예 4
비교용 발광 소자로서, 다음과 같은 구성의 발광 소자를 제작하였다.
우선, 유리 기판(2201) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐주석 산화물을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2202)을 형성하였다. 또한, 이의 막 두께는 110nm으로 하고, 전극 면적은 2mm ×2mm으로 하였다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치내에 마련된 기판 홀더에 고정시켰다. 그 후, 진공 장치내를 배기하여, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2202) 위에, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 복합 재료를 포함하는 층(2203)을 형성하였다. 이의 막 두께는 50nm으로 하고, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 용적비로 산화몰리브덴이 13용적%로 포함되도록 조절하였다.
이어서, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 포함하는 층(2203) 위에 NPB를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2204)을 형성하였다.
또한, CzPA와 YGAPA를 공증착함으로써, 정공 수송층(2204) 위에 30nm의 막 두께의 발광층(2205)을 형성하였다. 여기서, CzPA와 YGAPA의 중량비는, 1:0.04(=CzPA:YGAPA)이 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2205) 위에 Alq을 30nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(2206)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(2206) 위에, 불화리튬을 1nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 주입층(2207)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2207) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2208)을 형성하여 비교예 4의 발광 소자를 제작하였다. 비교예 4의 발광 소자에 관해서도, 밀봉하여 85℃의 항온조에서 소성을 실시한 후, 측정에 사용하였다.
실시예 6의 발광 소자 및 비교예 4의 발광 소자의 휘도-전압 특성을 도 14에 도시한다. 또한, 전류-전압 특성을 도 15에 도시한다. 도 14 및 도 15으로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 6의 발광 소자는, 비교예 4의 발광 소자에 비해, 휘도-전압 특성 및 전류-전압 특성 모두 향상된 것을 알 수 있다. 요컨대, 일정 전압을 가했을 때에 발광 소자에 흐르는 전류가 커진 것을 알 수 있다. 또한, 일정 전압을 가했을 때에 수득되는 휘도가 커진 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 발광 소자는, 저전압 구동이 가능한 것을 알 수 있었다.
실시예 7
본 실시예에서는, 본 발명의 발광 소자의 구체예에 관해서, 도 22를 참조하여 설명한다.
우선, 유리 기판(2301) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐주석 산화물을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2302)을 형성하였다. 또한, 이의 막 두께는 110nm으로 하고, 전극 면적은 2mm ×2mm으로 하였다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치내에 마련된 기판 홀더에 고정시켰다. 이 후, 진공 장치내를 배기하여, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2302) 위에, DNTPD와 산화몰리브 덴(VI)을 공증착함으로써, 복합 재료를 포함하는 층(2303)을 형성하였다. 이의 막 두께는 150nm으로 하고, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 용적비로 산화몰리브덴이 13용적% 포함되도록 조절하였다.
이어서, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 포함하는 층(2303) 위에 NPB를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2304)을 형성하였다.
또한, Alq과 쿠마린(6)을 공증착함으로써, 정공 수송층(2304) 위에 40nm의 막 두께의 발광층(2305)을 형성하였다. 여기서, Alq와 쿠마린(6)의 중량비는, 1:0.01(=Alq:쿠마린(6))이 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2305) 위에 바소페난트롤린[참조: 도쿄카세이고교 가부시키가이샤 제조]을 30nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(2306)을 형성하였다.
그 다음, 전자 수송층(2306) 위에, 불화리튬을 1nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 주입층(2307)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2307) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2308)을 형성하여 실시예 7의 발광 소자를 제작하였다. 그 후, 밀봉하여 85℃의 항온조에서 소성을 실시한 결과, 발광 소자에 결정화는 보이지 않았다. 이 소성을 실시한 발광 소자를 측정에 사용하였다.
비교예 5
비교용 발광 소자로서, 다음과 같은 구성의 발광 소자를 제작하였다.
우선, 유리 기판(2301) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐주석 산화물을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2302)을 형성하였다. 또한, 이의 막 두께는 110nm으로 하고, 전극 면적은 2mm ×2mm으로 하였다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치내에 마련된 기판 홀더에 고정시켰다. 그 후 진공 장치내를 배기하여, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2302) 위에, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 복합 재료를 포함하는 층(2303)을 형성하였다. 이의 막 두께는 150nm으로 하고, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 용적비로 산화몰리브덴이 13용적% 포함되도록 조절하였다.
그 다음, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 포함하는 층(2303) 위에 NPB를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2304)을 형성하였다.
또한, Alq와 쿠마린(6)을 공증착함으로써, 정공 수송층(2304) 위에 40nm의 막 두께의 발광층(2305)을 형성하였다. 여기서, Alq와 쿠마린(6)의 중량비는, 1:0.01(=Alq:쿠마린(6))이 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2305) 위에 Alq를 30nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(2306)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(2306) 위에, 불화리튬을 1nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 주입층(2307)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2307) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2308)을 형성하여 비교예 5의 발광 소자를 제작하였다. 비교예 5의 발광 소자에 관해서도, 밀봉하여 85℃의 항온조에서 소성을 실시한 후, 측정에 사용하였다.
실시예 7의 발광 소자 및 비교예 5의 발광 소자의 실온에서 시간에 따른 규격화 휘도의 변화를 도 16에 도시한다. 또한, 시간에 따른 전압의 변화를 도 17에 도시한다. 측정 방법으로서는, 초기 휘도를 300Ocd/㎡으로 설정하여, 일정 전류를 계속 흘림으로써, 시간에 따른 휘도의 변화 및 전압의 변화를 측정하였다.
도 16으로부터, 실시예 7의 발광 소자와 비교예 5의 발광 소자에서는, 경시 변화에 의한 휘도의 저하에 그다지 차이가 없는 것을 알 수 있다. 한편, 도 17로부터, 실시예 7의 발광 소자는, 비교예 5의 발광 소자보다도 일정 휘도를 수득하기 위해서 필요한 전압이 작은 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 7의 발광 소자는, 비교예 5의 발광 소자보다도 경시적인 전압의 상승이 작은 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 발광 소자는 수명이 길고 신뢰성이 높은 것을 알 수 있다.
실시예 8
본 실시예에서는, 본 발명의 발광 소자의 구체예에 관해서, 도 22를 참조하여 설명한다.
우선, 유리 기판(2301) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐주석 산화물을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2302)을 형성하였다. 또한, 이의 막 두께는 110nm 으로 하고, 전극 면적은 2mm ×2mm으로 하였다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치내에 마련된 기판 홀더에 고정시켰다. 그 후 진공 장치내를 배기하여, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2302) 위에, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 복합 재료를 포함하는 층(2303)을 형성하였다. 이의 막 두께는 150nm으로 하고, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 용적비로 산화몰리브덴이 13용적%로 포함되도록 조절하였다.
이어서, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 포함하는 층(2303) 위에 NPB를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2304)을 형성하였다.
또한, Alq과 쿠마린(6)을 공증착함으로써, 정공 수송층(2304) 위에 40nm의 막 두께의 발광층(2305)을 형성하였다. 여기서, Alq와 쿠마린(6)의 중량비는, 1:0.01(=Alq:쿠마린(6))이 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2305) 위에 바소페난트롤린[참조: 토쿄카세이고교 가부시키가이샤 제조]을 30nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(2306)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(2306) 위에, 불화리튬을 1nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 주입층(2307)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2307) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2308)을 형성하여 실시예 8의 발광 소자를 제작하였다. 그 후, 밀봉하여 85℃의 항온조에서 소성을 실시한 결과, 발광 소자에 결정화는 보이지 않았다. 이러한 소성을 실시한 발광 소자를 측정에 사용하였다.
비교예 6
비교용 발광 소자로서, 다음과 같은 구성의 발광 소자를 제작하였다.
우선, 유리 기판(2301) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐주석 산화물을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2302)을 형성하였다. 또한, 이의 막 두께는 110nm으로 하여, 전극 면적은 2mm ×2mm으로 하였다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을'진공 증착 장치내에 마련된 기판 홀더에 고정시켰다. 그 후 진공 장치내를 배기하여, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2302) 위에, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 복합 재료를 포함하는 층(2303)을 형성하였다. 이의 막 두께는 150nm으로 하고, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 용적비로 산화몰리브덴이 13용적% 포함되도록 조절하였다.
이어서, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 포함하는 층(2303)상에 NPB를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2304)을 형성하였다.
또한, Alq과 쿠마린(6)을 공증착함으로써, 정공 수송층(2304) 위에 40nm의 막 두께의 발광층(2305)을 형성하였다. 여기서, Alq와 쿠마린(6)의 중량비는, 1:O.01(=Alq:쿠마린(6))이 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2305) 위에 Alq를 30nm 의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(2306)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(2306) 위에, 불화리튬을 1nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 주입층(2307)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2307) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2308)을 형성하여 비교예 6의 발광 소자를 제작하였다. 비교예 6의 발광 소자에 관해서도, 밀봉하여 85℃의 항온조에서 소성을 실시한 후, 측정에 사용하였다.
실시예 8의 발광 소자 및 비교예 6의 발광 소자의 60℃에서 시간에 따른 규격화 휘도의 변화를 도 18에 도시한다. 또한, 시간에 따른 전압의 변화를 도 19에 도시한다. 측정방법으로서는, 초기 휘도를 30OOcd/㎡에 설정하고, 일정 전류를 계속 흘림으로써, 시간에 따른 휘도의 변화 및 전압의 변화를 측정하였다.
도 18로부터, 실시예 8의 발광 소자와 비교예 6의 발광 소자에서는, 경시 변화에 의한 휘도의 저하에 그다지 차이가 없는 것을 알 수 있다. 한편, 도 19로부터, 실시예 8의 발광 소자는, 비교예 6의 발광 소자보다도 일정 휘도를 수득하기 위해 필요한 전압이 작은 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 8의 발광 소자는, 비교예 6의 발광 소자보다도 경시적인 전압의 상승이 작은 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 발광 소자는 수명이 길고 신뢰성이 높은 것을 알 수 있다.
실시예 9
본 실시예에서는, 본 발명의 발광 소자의 구체예에 관해서, 도 22를 참조하 여 설명한다.
우선, 유리 기판(2301) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐주석 산화물을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2302)을 형성하였다. 또한, 이의 막 두께는 110nm으로 하여, 전극 면적은 2mm ×2mm으로 하였다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치내에 마련된 기판 홀더에 고정시켰다. 그 후 진공 장치내를 배기하여, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2302) 위에, t-BuDNA와 산화몰리브덴(VI)를 공증착함으로써, 복합 재료를 포함하는 층(2303)을 형성하였다. 이의 막 두께는 50nm으로 하고, t-BuDNA와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 용적비로 산화몰리브덴이 10용적%로 포함되도록 조절하였다.
그 다음, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 포함하는 층(2303) 위에 NPB를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2304)을 형성하였다.
또한, 화학식 5의 2,3-비스(4-디페닐아미노페닐)퀴녹살린(약칭: TPAQn)과 화학식 4의 (아세틸아세토네이트)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이트]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac))을 공증착함으로써, 정공 수송층(2304) 위에 30nm의 막 두께의 발광층(2305)을 형성하였다. 여기서, TPAQn과 Ir(Fdpq)2(acac)의 중량비는, 1:0.08(=TPAQn:Ir(Fdpq)2(acac))이 되도록 조절하였다.
Figure 112006075246116-pat00005
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2305) 위에 화학식 1의 바소페난트롤린[참조: 도쿄카세이고교 가부시키가이샤 제조]을 60nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(2306)을 형성하였다.
화학식 1
Figure 112006075246116-pat00006
또한, 전자 수송층(2306) 위에, 불화리튬을 1nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 주입층(2307)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2307) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2308)을 형성하여 실시예 9의 발광 소자를 제작하였다. 그 후, 밀봉하여 85℃의 항온조에서 소성을 실시한 결과, 발광 소자에 결정화는 보이지 않았다. 또한, 73일 후에 현미경 관찰을 실시한 결과, 도 29a 및 도 29b에 도시한 바와 같이, 결정화는 나타나지 않았다. 도 29a에 도시한 사진은, 발광하고 있는 상태의 발광 소자를 50배의 배율로 관찰한 사진이고, 도 29b는 도 29a의 사진의 모식화된 도면이다.
비교예 7
비교용 발광 소자로서, 다음과 같은 구성의 발광 소자를 제작하였다.
우선, 유리 기판(2301) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐주석 산화물을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2302)을 형성하였다. 또한, 이의 막 두께는 110nm으로 하고, 전극 면적은 2mm ×2mm으로 하였다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치내에 마련된 기판 홀더에 고정시켰다. 그 후, 진공 장치내를 배기하여, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2302) 위에, t-BuDNA와 산화몰리브덴(VI)를 공증착함으로써, 복합 재료를 포함하는 층(2303)을 형성하였다. 이의 막 두께는 50nm으로 하고, t-BuDNA와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 용적비로 산화몰리브덴이 10용적%로 포함되도록 조절하였다.
이어서, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 포함하는 층(2303) 위에 NPB를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2304)을 형성하였다.
또한, TPAQn과 Ir(Fdpq)2(acac)를 공증착함으로써, 정공 수송층(2304) 위에 30nm의 막 두께의 발광층(2305)을 형성하였다. 여기서, TPAQn과 Ir(Fdpq)2(acac)의 중량비는, 1:0.08(=TPAQn:Ir(Fdpq)2(acac))이 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2305) 위에 화학식 6의 바소큐프로인(약칭: BCP)을 60nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(2306) 을 형성하였다.
Figure 112006075246116-pat00007
그 다음, 전자 수송층(2306) 위에, 불화리튬을 1nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 주입층(2307)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2307) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2308)을 형성하여 비교예 7의 발광 소자를 제작하였다. 그 후, 밀봉하여 85℃의 항온조에서 소성을 실시한 결과, 발광 소자에 결정화가 보였다. 또한, 73일 후에 현미경관찰을 실시한 결과, 도 30a 및 도 30b에 도시한 바와 같이, 결정화가 진행되고 있었다. 도 30a에 도시한 사진은, 발광하고 있는 상태의 발광 소자를 50배의 배율로 관찰한 사진이고, 도 30b는 도 30a의 사진의 모식화된 도면이다.
본 발명의 발광 소자에 사용하는 바소페난트롤린은 후막화해도 결정화하기 어렵기 때문에, 양호한 특성을 갖는 발광 소자를 수득할 수 있다.
실시예 10
본 실시예에서는, 다른 실시예에서 제작한 발광 소자에 사용한 화학식 3의 9-(4-{N-[4-(9-카바졸릴)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-10-페닐안트라센(약칭: YGAPA)의 합성 방법에 관해서 설명한다.
화학식 3
Figure 112006075246116-pat00008
단계 1
9-[4-(N-페닐아미노)페닐]카바졸(약칭: YGA)의 합성방법에 관해서 설명한다.
(i) N-(4-브로모페닐)카바졸의 합성
N-(4-브로모페닐)카바졸의 합성 도식(d-1)을 이하에 나타낸다.
Figure 112006075246116-pat00009
우선, N-(4-브로모페닐)카바졸의 합성방법에 관해서 설명한다. 1,4-디브로모벤젠 56.3g(0.24mol), 카바졸 31.3g(0.18mol), 요오드화구리 4.6g(0.024mol), 탄산칼륨 66.3g(0.48mol) 및 18-크라운-6-에테르 2.1g(0.008mol)을 300ml의 3구 플라스크에 넣고 질소 치환하여, DMPU를 8ml 가하여, 180℃에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 실온까지 식히고 나서, 흡인 여과에 의해 침전물을 제거하고, 여과액을 묽은 염산, 포화탄산수소나트륨 수용액 및 포화 식염수의 순서로 세정하여, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 건조 후, 반응 혼합물을 자연 여과 농축하여, 수득된 오일상 물질을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(헥산:에틸 아세테이트=9:1)에 의해 정제하여, 클로로포름, 헥산에 의해 재결정한 결과, 목적물의 담갈색 플레이트상 결정을 20.7g, 수율 35%로 수득하였다.
이러한 화합물의 1H-NMR를 다음에 나타낸다.
1H-NMR (300 MHz, DMSO-d6) δppm : 8.14 (d, δ= 7.8 Hz, 2H), 7.73 (d, δ= 8.7 Hz, 2H), 7.46 (d, δ= 8.4 Hz, 2H) 및 7.42 - 7.26 (m, 6H).
(ii) 9-[4-(N-페닐아미노)페닐]카바졸의 합성
9-[4-(N-페닐아미노)페닐]카바졸의 합성 도식(d-2)을 아래에 나타낸다.
Figure 112006075246116-pat00010
그 다음, N-(4-브로모페닐)카바졸 5.4g(17.0mmol), 아닐린 1.8ml(20.0mmol), 디벤질리덴아세톤팔라듐(O)(약칭: Pd(dba)2) 10Omg(O.17mmol) 및 나트륨-3급-부톡사이드(약칭: 3급-BuONa) 3.9g(40mmol)을 200ml의 3구 플라스크에 넣고 질소 치환하고, 트리-3급-부틸포스핀(약칭: P(3급-Bu)3) O.1ml 및 톨루엔 50ml을 가하여, 80℃에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을, 플로리실, 셀라이트 및 알루미나를 통과시켜 여과하여, 여과액을 물 및 포화 식염수로 세정한 후, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 반응 혼합물을 자연 여과하여, 여과액을 농축시켜 수득된 오일상물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(헥산:에틸 아세테이트=9:1)에 의해 정제한 결과, 목적물을 4.1g, 수율 73%로 수득하였다. 핵 자기 공명법(1H-NMR)에 의해, 상기 화합물이 9-[4-(N-페닐아미노)페닐]카바졸(약칭: YGA)인 것을 확인하였다.
이 화합물의 1H-NMR를 다음에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 23a 및 도 23b에 도시한다. 또한, 도 23b는, 도 23a에서의 6.7 내지 8.6ppm의 범위를 확대하여 도시한 차트이다.
1H-NMR (300 MHz, DMSO-d6) δppm : 8.47 (s, 1H), 8.22 (d, δ= 7.8 Hz, 2H), 7.44 - 7.16 (m, 14H) 및 6.92 - 6.87 (m, 1H).
단계 2
9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센(약칭: PA)의 합성방법에 관해서 설명한다.
(i) 9-페닐안트라센의 합성
9-페닐안트라센의 합성 도식(f-1)을 아래에 나타낸다.
Figure 112006075246116-pat00011
9-브로모안트라센 5.4g(21.1mmol), 페닐보론산 2.6g(21.1mmol), 팔라듐 아세테이트(Pd(OAc)2) 60mg(0.21mmol), 탄산칼륨(K2CO3) 수용액(2mol/L) 10mL(20mmol), 트리(o-톨릴)포스핀(P(o-톨릴)3) 263mg(0.84mmol) 및 1,2-디메톡시에탄(약칭: DME) 20mL를 혼합하여, 80℃에서 9시간 동안 교반하였다. 반응 후, 석출한 고체를 흡인 여과로 회수하고 나서, 톨루엔에 용해시키고 플로리실, 셀라이트 및 알루미나를 통과시켜 여과를 실시하였다. 여과액을 물 및 포화 식염수로 세정 후, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 자연 여과후, 여과액을 농축한 결과 목적물인 9-페닐안트라센의 담갈색 고체를 21.5g, 수율 85%로 수득하였다.
(ii) 10-브로모-9-페닐안트라센의 합성
10-브로모-9-페닐안트라센의 합성 도식(f-2)를 아래에 나타낸다.
Figure 112006075246116-pat00012
9-페닐안트라센 6.0g(23.7mmol)을 사염화탄소 80mL에 용해시키고, 그 반응 용액에, 적가 깔대기에 의해 브롬 3.80g(21.1mmol)를 사염화탄소 10mL에 용해시킨 용액을 적가하였다. 적가 종료후 실온에서 1시간 동안 교반하였다. 반응후 티오황산나트륨 수용액을 가하여 반응을 중지시켰다. 유기층을 수산화나트륨(NaOH) 수용액 및 포화 식염수로 세정하여 황산마그네슘으로 건조시켰다. 자연 여과후, 농축하여 톨루엔에 용해시켜 플로리실, 셀라이트 및 알루미나를 통과시켜 여과를 실시하였다. 여과액을 농축시키고, 디클로로메탄 및 헥산에 의해 재결정을 실시한 결과, 목적물인 10-브로모-9-페닐안트라센의 담황색 개체를 7.0g, 수율 89%로 수득하였다.
(iii) 9-요오도-10-페닐안트라센의 합성
9-요오도-10-페닐안트라센의 합성 도식(f-3)를 이하에 나타낸다.
Figure 112006075246116-pat00013
9-브로모-10-페닐안트라센 3.33g(10mmol)을 테트라하이드로푸란(약칭: THF) 80mL에 용해시키고, -78℃로 냉각시킨 후, 반응 용액에 적가 깔때기에 의해 n-BuLi(1.6mol/L) 7.5mL(12.0mmol)를 적가하여 1시간 동안 교반하였다. 요오드 5g(20.0mmol)를 THF 20mL에 용해시킨 용액을 적가하여 -78℃에서 다시 2시간 동안 교반하였다. 반응후 티오황산나트륨 수용액을 가하여 반응을 중지시켰다. 유기층을 티오황산나트륨 수용액 및 포화 식염수로 세정하여 황산마그네슘으로 건조시켰다. 자연 여과후 여과액을 농축시키고 에탄올에 의해 재결정한 결과 목적물인 9-요오도-10-페닐안트라센의 담황색 고체를 3.1g, 수율 83%로 수득하였다.
(iv) 9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센(약칭: PA)의 합성
9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센(약칭: PA)의 합성 도식(f-4)을 아래에 나 타낸다.
Figure 112006075246116-pat00014
9-요오드-10-페닐안트라센 1.0g(2.63mmol), p-브로모페닐보론산 542mg(2.70mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(O)(Pd(PPh3)4) 46mg(0.03mmol), 2mol/L의 탄산칼슘(K2CO3) 수용액 3mL(6mmol) 및 톨루엔 10mL을 80℃에서 9시간 동안 교반하였다. 반응후, 톨루엔을 가하고 나서 플로리실, 셀라이트 및 알루미나를 통과시켜 여과하였다. 여과액을 물 및 포화 식염수로 세정후, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 자연 여과후, 여과액을 농축시키고, 클로로포름 및 헥산에 의해 재결정한 결과 목적물인 9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센의 담갈색 고체를 562mg, 수율 45%로 수득하였다.
단계 3
9-(4-{N-[4-(9-카바졸릴)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-10-페닐안트라센(약칭: YGAPA)의 합성 방법에 관해서 설명한다.
9-(4-{N-[4-(9-카바졸릴)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-10-페닐안트라센(약칭: YGAPA)의 합성 도식(f-5)을 아래에 나타낸다.
Figure 112006075246116-pat00015
9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센 409mg(1.Ommol), YGA 339mg(1.0mmol), 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(O)(약칭: Pd(dba)2) 6mg(O.O1mmol), 나트륨-3급-부톡사이드(3급-BuONa 50Omg(5.2mol), 트리(3급-부틸)포스핀(P(3급-Bu)3) O.1mL 및 톨루엔10mL를 80℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응후, 용액을 물로 세정하여, 수층을 톨루엔으로 추출하고, 유기층과 더불어 포화 식염수로 세정후, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 자연 여과하고, 농축시켜 수득된 오일상물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(헥산:톨루엔=7:3)에 의해 정제하고, 디클로로메탄, 헥산에 의해 재결정한 결과 목적물인 YGAPA의 황색 분말상 고체를 534mg, 수율 81%로 수득하였다. 상기 화합물을 핵자기공명법(NMR)에 의해 측정한 결과, 9-(4-{N-[4-(9-카바졸릴)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-10-페닐안트라센(약칭: YGAPA)인 것을 확인할 수 있었다. YGAPA의 1H-NMR를 도 24a 및 도 24b에 도시한다.
또한, YGAPA의 흡수 스펙트럼을 도 25에 도시한다. 도 25에서, 가로축은 파장(nm)을 나타내고, 세로축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 또한, 도 25에 있어서 라인(a)는 단막 상태에서의 흡수 스펙트럼이고, 라인(b)는 톨루엔 용액에 용해시킨 상태에서의 흡수 스펙트럼이다. 또한, YGAPA의 발광 스펙트럼을 도 26에 도시한다. 도 26에서, 가로축은 파장(nm)을 나타내고 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 또한, 라인(a)는 단막 상태에서의 발광 스펙트럼(여기 파장 390nm)이고, 라인(b)는 톨루엔 용액에 용해시킨 상태에서의 발광 스펙트럼(여기 파장 370nm)이다. 도 26으로부터, YGAPA로부터의 발광은, 단막 상태의 경우, 461nm에서 피크를 가지며, 톨루엔 용액중에서는 454nm에서 피크를 갖는 것을 알 수 있다. 더구나, 이들의 발광은 청색계의 발광색으로서 인지되었다. 이와 같이, YGAPA는 청색계의 발광 물질로서 적합한 물질인 것을 알 수 있었다.
또한, 수득된 YGAPA를 증착법에 의해서 성막하여, 박막 상태에 있어서의 YGAPA의 이온화 전위를, 광전자 분광 장치(리켄케이키사 제조, AC-2)를 사용하여 측정한 결과 5.55eV이었다. 또한, 박막 상태에 있어서의 YGAPA의 흡수 스펙트럼을, UV-가시광 분광광도계(니혼분코사 제조, V-550)를 사용하여 측정하고, 흡수 스펙트럼의 장파장측의 흡수단의 파장을 에너지 갭(2.95eV)으로 하여, LUM0 준위를 구한 결과, LUMO 준위는 -2.60eV이었다.
또한, 수득된 YGAPA의 분해 온도 Td를 시사열 열중량 동시 측정 장치(세이코덴시가부시키가이샤 제조, TG/DTA 320형)에 의해 측정한 결과, Td는 402℃ 이상이고, 양호한 내열성을 나타내는 것을 알 수 있었다.
실시예 11
본 실시예에서는, 다른 실시예에서 제작한 발광 소자에 사용한 화학식 2의 9-[4-(N-카바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센(약칭: CzPA)의 합성 방법에 관해서 설명한다.
화학식 2
Figure 112006075246116-pat00016
(i) 9-[4-(N-카바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센(약칭: CzPA)의 합성
9-[4-(N-카바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센(약칭: CzPA)의 합성 도식(h-1)을 아래에 나타낸다.
Figure 112006075246116-pat00017
9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센 1.3g(3.2mmol), 카바졸 578 mg(3.5mmol), 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 50mg(0.017mmol), t-부톡시나트륨 1.0mg(O.O10mmol), 트리(t-부틸포스핀) O.1mL 및 톨루엔 30mL의 혼합물을 110℃에 서 10시간 동안 가열 환류하였다. 반응 후, 용액을 물로 세정하여, 수층을 톨루엔으로 추출하여, 유기층과 더불어 포화 식염수로 세정 후, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 자연 여과, 농축하여 수득된 오일상물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(헥산:톨루엔=7:3)에 의해 정제하여, 디클로로메탄, 헥산에 의해 재결정한 결과 목적물 9-[4-(N-카바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센(약칭: CzPA)을 1.5g, 수율 93%로 수득하였다. 수득된 CzPA 5.50g을 270℃에서 아르곤 기류하(유속 3.0mL/min)에 압력 6.7Pa의 조건하에서 20시간 동안 승화 정제를 실시한 결과, 3.98g을 회수(회수율: 72%)하였다.
수득된 CzPA의 NMR 데이터를 이하에 나타낸다.
1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d6) δ= 8.22 (d, J= 7.8 Hz, 2H), 7.86 -7.82 (m, 3H) 및 7.61 - 7.36 (m, 20H). 또한, 1H NMR의 차트를 도 27a 및 도 27b에 도시한다.
CzPA는 담황색 분말상 고체였다. CzPA의 열중량-시차 열분석(TG-DTA)하였다. 측정에는 시차열 열중량 동시 측정 장치(세이코덴시고교 가부시키가이샤 제조, TG/DTA SCC/5200형)를 사용하여, 질소 분위기하에 10℃/min의 승온 속도로 열 물성을 평가하였다. 그 결과, 중량과 온도의 관계(열중량 측정)로부터, 상압하에서의 분해 개시 온도에서 측정 개시시에 있어서의 중량에 대하여 95% 이하의 중량이 되는 온도는 348℃이었다. 또한, 시차 주사 열량 분석 장치(Pyris1 DSC, 파킨엘머 제조)를 사용하여 CzPA의 유리 전이 온도 및 융점을 조사한 결과, 각각 125℃ 및 305℃이고, 열적으로도 안정적인 것을 알 수 있었다.
또한, CzPA의 톨루엔 용액 및 CzPA의 박막 상태에서의 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 안트라센에 근거하는 흡수가 각각 390nm 및 400nm에서 관측되었다. 또한, CzPA의 톨루엔 용액 및 CzPA의 박막의 발광 스펙트럼을 도 28에 도시한다. 도 28에 있어서 가로축은 파장(nm)을 나타내고 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 최대 발광 파장은, 톨루엔 용액의 경우에는 448nm(여기 파장 370nm)이고, 박막의 경우에는 각각 451nm(여기 파장 403nm)이고, 청색의 발광이 수득되는 것을 알 수 있었다.
또한, CzPA의 박막 상태에 있어서의 HOMO 준위와 LUMO 준위의 측정을 실시하였다. HOMO 준위의 값은, 광전자 분광 장치(리켄케이키 가부시키가이샤 제조, AC-2)를 사용하여 측정한 이온화 전위 값을 음의 값으로 환산함으로써 수득하였다. 또한, LUMO 준위의 값은, 박막의 흡수단을 에너지 갭으로 하여, HOMO 준위의 값에 가산함으로써 수득하였다. 그 결과, HOMO 준위 및 LUMO 준위는 각각 -5.64eV 및 -2.71eV이고, 2.93eV라는 대단히 큰 밴드 갭을 나타내었다.
본원은 2005년 10월 18일자로 일본 특허청에 출원된 일본 특허원 제2005-303475호에 기초하며, 이를 참고로 인용한다.
본 발명의 발광 소자는 바소페난트롤린 함유 층을 갖고 있고, 저전압 구동이 가능하다.
또한, 바소페난트롤린 함유 층과 복합 재료를 포함하는 층을 마련함으로써, 더욱 저전압 구동이 가능한 발광 소자를 수득할 수 있다.
또한, 저구동 전압의 발광 소자를 사용함으로써, 소비 전력이 감소된 발광 장치 및 전자 기기를 수득할 수 있다.

Claims (41)

  1. 제1 전극,
    상기 제1 전극 위의, 유기 화합물과 무기 화합물의 복합 재료를 함유하는 층;
    상기 복합 재료를 함유하는 층 위의, 발광 물질을 함유하는 발광층;
    상기 발광 물질을 함유하는 발광층 위의, 바소페난트롤린을 함유하는 층; 및
    상기 바소페난트롤린을 함유하는 층 위의 제2 전극을 포함하는 발광 소자로서,
    상기 유기 화합물이 9,10-디(나프탈렌-2-일)-2-3급-부틸안트라센이고,
    상기 무기 화합물이 산화몰리브덴인, 발광 소자.
  2. 제1 전극,
    상기 제1 전극 위의, 유기 화합물과 무기 화합물의 복합 재료를 함유하는 층;
    상기 복합 재료를 함유하는 층 위의, 방향족 탄화수소를 함유하는 층;
    상기 방향족 탄화수소를 함유하는 층 위의, 발광 물질을 함유하는 발광층;
    상기 발광 물질을 함유하는 발광층 위의, 바소페난트롤린을 함유하는 층; 및
    상기 바소페난트롤린을 함유하는 층 위의 제2 전극을 포함하는 발광 소자로서,
    상기 유기 화합물이 9,10-디(나프탈렌-2-일)-2-3급-부틸안트라센이고,
    상기 무기 화합물이 산화몰리브덴인, 발광 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 바소페난트롤린을 함유하는 층의 두께가 10nm 내지 100nm인, 발광 소자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 바소페난트롤린을 함유하는 층의 두께가 30nm 내지 60nm인, 발광 소자.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복합 재료가 450nm 내지 800nm의 파장 영역에서 흡수 스펙트럼의 피크를 갖지 않는, 발광 소자.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 바소페난트롤린을 함유하는 층과 상기 제2 전극 사이에 알칼리 금속 화합물 또는 알칼리 토금속 화합물을 함유하는 층을 추가로 포함하는, 발광 소자.
  7. 제6항에 있어서, 상기 알칼리 금속 화합물 또는 알칼리 토금속 화합물을 함유하는 층이 불화리튬, 불화세슘 및 불화칼슘 중의 1종 이상을 함유하는 층인, 발광 소자.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무기 화합물이 상기 유기 화합물에 대하여 전자 수용성을 나타내는, 발광 소자.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발광 물질이, 상기 제1 전극의 전위가 상기 제2 전극의 전위보다 높도록 전압을 인가하는 경우에 발광하는, 발광 소자.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 바소페난트롤린을 함유하는 층에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 도핑되지 않은, 발광 소자.
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