KR101359412B1 - 카르바졸 유도체, 발광소자용 재료, 발광소자, 발광 장치 및 전자기기 - Google Patents

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마사카즈 에가와
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은, 산화에 대하여 내성을 갖는 물질을 제조할 때 유용한 카르바졸 유도체를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 신뢰성이 높은 신규재료를 제조할 때 유용한 카르바졸 유도체를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다. 또한, 신뢰성이 높은 발광소자용 재료를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다. 본 발명은, 하기 일반식(1)로 나타낸 카르바졸 유도체다(여기서, 식중 Ar1 및 Ar2 각각은 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 6∼14의 아릴기를 의미하고, Ar1 및 Ar2은 서로 동일해도 달라도 된다. 또한, 식중 R은 수소 또는 탄소수1∼4의 알킬기를 의미한다). 또한. 본 발명은, 하기 일반식(1)로 나타낸 카르바졸 유도체를 치환기로서 갖는 발광소자용 재료다.
Figure 112008022119535-pct00089
발광소자, 발광소자용 재료, 카르바졸 유도체, 치환기.

Description

카르바졸 유도체, 발광소자용 재료, 발광소자, 발광 장치 및 전자기기{Carbazole derivative, Material for light emitting element, Light emitting element, Light emitting device, and Electronic device}
본 발명은, 발광 재료에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 한 쌍의 전극과, 전계를 가하는 경우 발광할 수 있는 발광 재료를 포함한 층을 갖는 발광소자에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 이러한 발광소자를 갖는 발광 장치에 관한 것이다.
발광 재료를 사용한 발광소자는, 얇음, 경량, 고속응답성, 직류 저전압구동 등의 특징을 갖고 있어, 차세대의 플랫 패널 디스플레이의 응용이 기대되고 있다. 또한, 발광소자를 매트릭스 모양으로 배치한 발광 장치는, 종래의 액정표시장치와 비교해서 시야각이 넓고 시인성이 우수하다.
발광소자의 발광 기구를 기재한다. 한 쌍의 전극간에 끼워진 발광층에 전압을 인가했을 때, 음극으로부터 주입된 전자 및 양극으로부터 주입된 정공이 발광층의 발광중심에서 재결합해서 분자여기자를 형성한다. 그리고, 그 분자여기자가 기저상태로 되돌아올 때에 빛 에너지를 방출하여서, 발광이 생긴다. 여기상태에는 단일항 여기와 삼중항 여기가 알려지고, 발광은 어느 쪽의 여기상태를 통해서도 이루 어질 수 있다고 여겨지고 있다.
발광층에 포함되는 발광 재료, 혹은 그것을 분산하기 위한 호스트 물질은, 정공에 의한 산화와 전자에 의한 환원이 반복된다(이하, "산화 환원 사이클"이라고 한다.). 따라서, 이것들의 산화 및 환원에 대한 내성이 큰 물질은, 발광 재료로서 사용했을 때에 신뢰성이 높은 물질이 된다.
발광소자의 발광 파장은, 발광소자중에 포함되는 발광 분자의 밴드갭에 의해 결정된다. 따라서, 발광 분자의 구조를 연구 함으로써, 여러 가지의 발광색을 갖는 발광소자를 얻을 수 있다. 그리고, 빛의 삼원색인 빨강, 파랑, 초록의 발광이 가능한 각각의 발광소자를 사용함으로써, 풀컬러의 발광 장치를 제작할 수 있다.
한편, 발광 장치에는 색순도 이외에도 요구되는 요소는 많다. 특히, 발광 장치에는 높은 신뢰성이 필수적인 요소라고도 말할 수가 있다. 그러나, 색순도가 뛰어나고 신뢰성이 높은 발광소자의 실현은 대단히 곤란하다. 그 때문에, 신뢰성과 요구되는 색순도를 동시에 만족시키는 것이 가능한 발광 재료를 얻기 위해서, 많은 연구가 활발히 이루어지고 있다(예를 들면, 특허문헌1 참조: 일본국 공개특허공보 특개2003-31371호).
(발명의 개시)
본 발명의 목적은, 산화에 대하여 내성을 갖는 물질을 제조할 때 유용한 카르바졸 유도체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 신뢰성이 높은 신규재료를 제조할 때 유용한 카르바졸 유도체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 신뢰성이 높은 발광소자용 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 신뢰성이 높은 발광소자 및 발광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 하기 일반식(1)으로 나타내는 카르바졸 유도체다.
Figure 112008022119535-pct00001
(단, 식중 Ar1과 Ar2는 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 6∼14의 아릴기를 나타내고, Ar1과 Ar2는 서로 동일해도 달라도 된다. 또한, 식중 R은 수소 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 의미한다.)
본 발명은, 하기 구조식(2)로 나타내는 카르바졸 유도체다.
Figure 112008022119535-pct00002
본 발명은 하기 일반식(3)으로 나타내는 카르바졸부위가 치환기로서 도입되어 있는 발광소자용 재료다.
Figure 112008022119535-pct00003
(단, 식중 Ar1과 Ar2는 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 6∼14의 아릴기를 나타내고, Ar1과 Ar2는 서로 동일해도 달라도 된다. 또한, 식중 R은 수소 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 의미한다.)
또한, 본 발명은 하기 구조식(4)로 나타내는 카르바졸부위가 치환기로서 도입되어 있는 발광소자용 재료다.
Figure 112008022119535-pct00004
또한, 본 발명은 하기 일반식(5)로 나타내는 발광소자용 재료다.
Figure 112008022119535-pct00005
(단, 식중 Ar1과 Ar2는 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 6∼14의 아릴기를 나타내고, Ar1과 Ar2는 서로 동일해도 달라도 된다. 또한, 식중 R은 수소 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 의미하고, X는 발광 유닛을 의미한다.)
또한, 본 발명은 하기 일반식(6)으로 나타내는 발광소자용 재료다.
Figure 112008022119535-pct00006
(단, 식중 Ar1과 Ar2는 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 6∼14의 아릴기를 나타내고, Ar1과 Ar2는 서로 동일해도 달라도 된다. 또한, 식중 R은 수소 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 의미한다.)
본 발명은 상기한 발광소자용 재료를 포함한 발광소자다.
본 발명은, 상기한 발광소자와, 그 발광소자의 발광을 제어하는 제어회로를 갖는 발광 장치다.
본 발명은, 표시부를 갖고, 표시부는 상기한 발광소자를 갖고, 해당 발광소자의 제어수단을 구비한 전자기기다.
본 발명의 카르바졸 유도체를 화합물에 치환기로서 도입 함으로써, 산화 환원 사이클에 대하여 내성이 높은 화합물을 제작할 수 있다. 또한, 해당 화합물의 전기화학적 안정성을 높일 수 있다. 그리고, 발광소자용 재료로서 신뢰성이 높은 화합물을 제작할 수 있다.
본 발명의 발광소자용 재료는, 산화 환원 사이클에 대하여 내성이 높은 발광소자용 재료다. 또한, 전기화학적 안정성이 높은 발광소자용 재료다. 그리고, 신뢰성이 높은 발광소자용 재료다.
또한, 상기의 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 발광소자용 재료를 포함한 본 발명의 발광 장치는, 신뢰성이 높은 발광 장치다.
도1은 본 발명의 발광소자를 나타내는 도면.
도2a 내지 2e는 본 발명의 액티브 매트릭스형 발광 장치의 제작 방법을 설명하는 단면도.
도3a 내지 3c는 본 발명의 액티브 매트릭스형 발광 장치의 제작 방법을 설명하는 단면도.
도4a 및 4b는 본 발명의 액티브 매트릭스형 발광 장치의 단면도.
도5a 및 5b는 각각 본 발명의 발광 장치의 평면도 및 단면도.
도6a 내지 6f는 본 발명의 발광 장치의 화소회로 일례를 도시한 도면.
도7은 본 발명의 발광 장치의 보호 회로의 일례를 도시한 도면.
도8a 및 8b는 각각 본 발명의 패시브 매트릭스형 발광 장치의 평면도 및 단면도.
도9a 내지 9e는 본 발명이 적용가능한 전자기기의 예시도.
도10은 3-(N, N-디페닐)아미노카르바졸의 1H NMR스펙트럼.
도11은 CzAlPA의 1H NMR스펙트럼.
도12는 CzAlPA의 박막, 및 톨루엔중의 CzAlPA의 발광스펙트럼.
도13a 및 13b는 각각 CzAlPA의 환원측과 산화측의 CV차트.
도14a 및 14b는 각각 DPAnth의 환원측과 산화측의 CV차트.
도15는 CzPA의 1H NMR스펙트럼.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
이하, 본 발명의 실시예들에 대해서 첨부도면을 사용해서 상세하게 설명한다. 그렇지만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않는다. 본 발명의 사상 및 그 범위에서 일탈하지 않고 그 형태 및 상세를 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서, 본 발명은, 이하에 나타내는 실시예들의 기재 내용에 한정해서 해석되는 것은 아니다.
(실시예1)
본 실시예에서는, 본 발명의 카르바졸 유도체에 관하여 설명한다. 본 발명의 카르바졸 유도체는, 하기 일반식(1)로 나타내는 카르바졸 유도체다.
Figure 112008022119535-pct00007
단, 식중 Ar1과 Ar2 각각은, 탄소수 6∼14의 치환기를 나타내고, Ar1과 Ar2는 서로 동일해도 달라도 된다. 또한, 탄소수 6∼14의 치환기로서는 페닐기, 나프틸기, 비페닐기, 안트릴기, 또는 페난트릴기 등의 아릴기가 바람직하다. 또한, 식중 R은 수소 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 의미한다. 탄소수 1∼4의 알킬기로서는, 메틸기 또는 t-부틸기가 바람직하다. 이때, Ar1, Ar2은 치환기를 갖고 있어도 된다. 해당 치환기로서는, 탄소수 1∼4의 알킬기가 바람직하다. 구체적으로는, 해당 치환기로서는, 메틸기, t-부틸기가 바람직하다.
상기 일반식(1)로 나타내는 본 발명의 카르바졸 유도체의 대표 예를 하기 구조식(2), (7)∼(32)에 나타낸다. 본 발명은 이것에 한정되지 않는다는 것은 말할 필요가 없다.
Figure 112008022119535-pct00008
Figure 112008022119535-pct00009
Figure 112008022119535-pct00010
Figure 112008022119535-pct00011
Figure 112008022119535-pct00012
Figure 112008022119535-pct00013
Figure 112008022119535-pct00014
Figure 112008022119535-pct00015
Figure 112008022119535-pct00016
Figure 112008022119535-pct00017
Figure 112008022119535-pct00018
Figure 112008022119535-pct00019
Figure 112008022119535-pct00020
Figure 112008022119535-pct00021
Figure 112008022119535-pct00022
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Figure 112008022119535-pct00032
Figure 112008022119535-pct00033
Figure 112008022119535-pct00034
상기 구조를 갖는 본 발명의 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물(치환 위치는, 9H 카르바졸 골격의 9-위치)은, 산화되기 쉽다. 그리고, 산화된 상기 화합물은, 원래의 중성분자로 가역적으로 되돌아가는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 카르바졸 유도체를 도입한 화합물은, 전기화학적 안정성이 향상한다. 이것에 의해, 본 발명의 카르바졸 유도체를 도입한 화합물은, 발광소자용 재료로서의 신뢰성이 향상한다. 또한, 본 발명의 카르바졸 유도체를 도입한 화합물을 사용한 발광소자는, 신뢰성이 향상한다. 그리고, 해당 발광소자를 발광 장치 혹은 전자기기에 사용하는 경우, 해당 발광 장치 혹은 해당 전자기기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
유기발광소자에 있어서, 발광 효율을 향상시키기 위해서, 발광기능이외의 다른 기능을 갖는 층(예를 들면, 정공수송 재료로 이루어진 층부터 전자수송 재료로 이루어진 층까지의 층들, 이하 "기능층"이라고 한다.)을 발광층과 접해서 설치하는 것이 많다. 또한, 발광층내에 있어서의 발광 영역의 위치를 고정하는 것이 바람직하다. 고정하는 위치는, 발광층과 접하는 기능층(예를 들면, 정공수송 재료로 이루어진 층에 가까운 측의 기능층, 혹은 전자수송 재료로 이루어진 층에 가까운 측의 기능층) 중 한쪽에 가까운 위치로 하는 것이 바람직하다. 여기에서, 기능층의 밴드갭이 작을 경우 (즉, 발광 파장이 발광층의 발광 파장보다도 길 경우), 발광층에서 형성된 발광 재료의 여기 에너지의 일부 또는 전부가 기능층에 이동해버리기도 한다. 이 경우, 발광층으로부터의 발광이 일부의 경우에 얻어질 수 없다. 이와는 달리, 여기에너지의 이동에 의해 기능층이 발광해버리기 때문에, 발광층으로부터의 발광과 기능층의 발광이 혼재하기도 한다. 후자의 경우에는, 발광소자의 색순도의 저하, 발광 효율의 저하 등이 생긴다.
기능층으로서는, 정공수송성 재료, 전자수송성 재료 등으로 이루어진 캐리 어 수송층 등을 들 수 있다. 정공수송 재료에 관해서, 밴드갭이 크고, 또한 발광 파장이 짧은 정공수송 재료가 많이 존재한다. 또한, 발광소자에 적용한 경우에도, 뛰어난 신뢰성을 나타내는 정공수송 재료도 많이 존재한다. 이에 대하여, 전자수송 재료에 관해서, 신뢰성이 좋은 재료는 몇몇이 존재하지만, 일반적으로 밴드갭이 작은 것이 많다. 따라서, 단파장 영역에 발광을 나타내는 발광소자를 제작할 경우, 발광 영역을 전자수송 영역에 가까운 영역에 배치하면, 장파장의 발광이 생기기 쉽다. 단파장의 발광을 얻기 위해서는, 발광 영역을 정공수송 영역에 가까운 영역에 배치하는 것이 바람직하다.
이를 위해서는, 발광층의 구조는, 전자수송성을 갖는 호스트 재료에, 정공수송성을 갖고 또한 홀을 트랩할 수 있는 발광 재료를 첨가하는 구조가 최적이다. 이 점에 있어서, 본 발명의 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물은, 효율적으로 홀을 트랩할 수 있게 된다. 따라서, 발광층의 재료로서 본 발명의 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물을 사용했을 경우, 발광 영역을 정공수송층측에 배치할 수 있다. 그래서, 발광소자의 색순도의 열화를 거의 초래하기 어렵다. 또한, 상기 화합물이 효율적으로 홀을 트랩할 수 있으므로, 홀과 전자의 재결합 효율을 높일 수 있다. 그 때문에, 본 발명의 카르바졸 유도체는 발광 효율의 향상에도 기여한다.
(실시예2)
본 실시예에서는, 본 발명의 발광소자용 재료에 관하여 설명한다. 본 발명의 발광소자용 재료는, 실시예1에 기재된 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물이다.
본 발명의 화합물의 대표 예를 하기 구조식(33)∼(61)에 나타낸다.
Figure 112008022119535-pct00035
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상기 구조를 갖는 본 발명의 발광소자용 재료는, 산화되기 쉽다. 그리고, 산화된 발광소자용 재료는, 원래의 중성분자로 가역적으로 되돌아가는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 발광소자용 재료는, 전기화학적 안정성이 향상한다. 이것에 의해, 본 발명의 발광소자용 재료를 도입한 화합물은, 발광소자용 재료로서의 신뢰성이 향상한다. 또한, 본 발명의 발광소자용 재료를 사용한 발광소자는, 신뢰성이 향상한다. 그리고, 해당 발광소자를 발광 장치 혹은 전자기기에 사용했을 경우, 해당 발광 장치 혹은 해당 전자기기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
유기발광소자에 있어서, 발광 효율을 향상시키기 위해서, 발광기능이외의 다른 기능을 갖는 층(예를 들면, 정공수송 재료로 이루어진 층부터 전자수송 재료로 이루어진 층까지의 층들, 이하 "기능층"이라고 한다.)을 발광층과 접해서 설치하는 것이 많다. 또한, 발광층내에 있어서의 발광 영역의 위치를 고정하는 것이 바람직하다. 고정하는 위치는, 발광층과 접하는 기능층(예를 들면, 정공수송 재료로 이루어진 층에 가까운 측의 기능층, 혹은 전자수송 재료로 이루어진 층에 가까운 측의 기능층) 중 한쪽에 가까운 위치로 하는 것이 바람직하다. 여기에서, 기능층의 밴드갭이 작을 경우 (즉, 발광 파장이 발광층의 발광 파장보다도 길 경우), 발광층에서 형성된 발광 재료의 여기 에너지의 일부 또는 전부가 기능층에 이동해버리기도 한다. 이 경우, 발광층으로부터의 발광이 일부의 경우에 얻어질 수 없다. 이와는 달리, 여기에너지의 이동에 의해 기능층이 발광해버리기 때문에, 발광층으로부터의 발광과 기능층의 발광이 혼재하기도 한다. 후자의 경우에는, 발광소자의 색순도의 저하, 발광 효율의 저하 등이 생긴다.
기능층으로서는, 정공수송성 재료, 전자수송성 재료 등으로 이루어진 캐리어 수송층 등을 들 수 있다. 정공수송 재료에 관해서, 밴드갭이 크고, 또한 발광 파장이 짧은 정공수송 재료가 많이 존재한다. 또한, 발광소자에 적용한 경우에도, 뛰어난 신뢰성을 나타내는 정공수송 재료도 많이 존재한다. 이에 대하여, 전자수송 재료에 관해서, 신뢰성이 좋은 재료는 몇몇이 존재하지만, 일반적으로 밴드갭이 작은 것이 많다. 따라서, 단파장 영역에 발광을 나타내는 발광소자를 제작할 경우, 발광 영역을 전자수송 영역에 가까운 영역에 배치하면, 장파장의 발광이 생기기 쉽다. 단파장의 발광을 얻기 위해서는, 발광 영역을 정공수송 영역에 가까운 영역에 배치하는 것이 바람직하다.
이것을 위해서는, 발광층의 구조는, 전자수송성을 갖는 호스트 재료에, 정공수송성을 갖고 또한 홀을 트랩할 수 있는 발광 재료를 첨가하는 구조가 최적이다. 이 점에 있어서, 본 발명의 발광소자용 재료는, 효율적으로 홀을 트랩할 수 있게 된다. 따라서, 발광층의 재료로서 본 발명의 발광소자용 재료를 사용했을 경우, 발광 영역을 정공수송층측에 배치할 수 있다. 그래서, 발광소자의 색순도의 저하를 초래하기 어렵다. 또한, 발광소자/화합물용 재료가 효율적으로 홀을 트랩할 수 있으므로, 홀과 전자의 재결합 효율을 높일 수 있다. 그 때문에, 본 발명의 발광소자용 재료는 발광 효율의 향상에도 기여한다.
발광층에 있어서의 발광 재료로서는 하기 일반식(5)로 나타낸 것과 같은 구조를 갖는 발광소자용 재료가 바람직하다. 식중 X는 발광하는 기능을 갖는 발광 유닛이다. 발광 유닛이란, 치환기 없이 발광 재료로서 사용될 수 있는 골격을 말한다. 특히, 발광 유닛으로서 9, 10-디페닐 안트라센 골격을 사용한 발광소자용 재료(하기 일반식(6)으로 나타내는 재료)는, 양호한 청색발광을 보이고, 신뢰성과 발광 효율이 높은 바람직한 발광소자용 재료다.
Figure 112008022119535-pct00064
(단, 식중 Ar1과 Ar2는 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 6∼14의 아릴기를 나타내고, Ar1과 Ar2는 서로 동일해도 달라도 된다. 또한, 식중 R은 수소 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 의미하고, X는 발광 유닛을 의미한다.)
Figure 112008022119535-pct00065
(실시예3)
본 실시예에서는, 실시예1에 기재된 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물을 사용한 발광소자에 관하여 설명한다.
본 발명에 있어서의 발광소자의 구조는, 한 쌍의 전극간에, 발광 물질을 포함한 층을 갖는 것이다. 이때, 소자구조에 대해서 특히 제한은 없고, 상기 목적을 위해 공지의 구조를 적당하게 선택할 수 있다.
도1에, 본 발명에 있어서의 발광소자의 소자구조의 일례를 게시한다. 도1에 나타내는 발광소자는, 제1의 전극(101)과 제2의 전극(103)과의 사이에 발광 물질을 포함한 층(102)을 갖는 구성으로 되어 있다. 그리고, 발광 물질을 포함한 층(102)은, 실시예1에 기재된 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물을 포함하고 있다. 이때, 본 발명에 있어서의 양극이란, 발광재료를 포함한 층에 정공을 주입하는 전극을 나타낸다. 한편, 본 발명에 있어서의 음극이란, 발광재료를 포함한 층에 전자를 주입하는 전극을 나타낸다. 제1의 전극(101) 및 제2의 전극(103)은 한쪽이 양극이며, 다른쪽이 음극이 된다.
양극으로서는, 공지의 재료를 사용할 수 있고, 일함수가 큰(구체적으로는 4.OeV이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이것들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 인듐 주석산화물(이하, ITO라 함),또는 규소를 함유한 인듐 주석산화물, 2∼20wt％의 산화아연(ZnO)을 포함한 산화인듐 등을 들 수 있다. 이것들의 도전성 금속산화물막은, 일반적으로 스퍼터링법에 의해 형성되지만, 졸겔법 등에 의해 형성해도 된다. 그 외, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 금속재료의 질 화물(예를 들면, 질화 티타늄(TiN)) 등을 사용할 수 있다.
한편, 음극으로서는, 공지의 재료를 사용할 수 있고, 일함수가 작은(특히, 3.8eV 이하)인 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이것들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 구체적으로, 원소주기표의 1족 또는 2족에 속하는 금속, 예를 들면 리튬(Li) 또는 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속; 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 또는 스트론튬(Sr) 등의 알칼리토류 금속 및 이것들을 포함한 합금(Mg과 Ag의 합금, Al과 Li의 합금 등); 유로퓸(Er) 또는 이테브븀(Yb) 등의 희토류 금속; 및 이것들을 포함한 합금 등을 사용할 수 있다. 이때, 발광 물질을 포함한 층(102)으로서 높은 전자주입성을 갖는 전자주입층을 사용하는 경우, 일함수가 높은 재료, 즉, 통상은 양극에 이용되고 있는 재료를 사용해서 음극을 형성할 수도 있다. 예를 들면, Al 또는 Ag, 또는 ITO등의 금속이나 도전성 무기화합물에 의해 음극을 형성할 수 있다.
발광 물질을 포함한 층(102)은, 공지의 재료를 사용할 수 있고, 저분자계재료 또는 고분자계 재료를 사용할 수도 있다. 또한, 발광 물질을 포함한 층(102)을 형성하는 재료는, 유기 화합물재료만 포함한 것에 한정되지 않고, 무기화합물재료를 일부에 포함하여도 된다. 또한, 발광 물질을 포함한 층(102)을 단층으로 형성해도, 정공주입층, 정공수송층, 정공저지층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등, 각각의 기능을 갖는 기능층을 적당하게 조합하여 형성해도 좋다. 상기한 기능층은, 동종의 기능층을 2개 이상 갖는다층을 포함하여도 된다.
또한, 발광 물질을 포함한 층(102)은, 증착법, 잉크젯법, 스핀 코트법 또는 딥 코트법 등의 습식 또는 건식으로 형성될 수 있다.
본 발명의 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물은, 발광 물질을 포함한 층(102) 중 어느쪽의 발광층 또는 기능층의 재료로서도 사용할 수 있다. 특히, 그것은 정공수송층 및 발광층의 재료로서 사용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 발광소자의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해진다. 이것은, 본 발명의 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물이 산화 환원 사이클에 대하여 내성이 높기 때문이다.
또한, 호스트 재료와 본 발명의 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물과를 갖는 발광층을 형성함으로써, 효율이 좋은 발광을 얻을 수 있다. 이것은, 해당 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물이 적절하게 정공을 트랩하기 때문이다. 한층 더, 해당 호스트 재료가 전자수송성을 갖는 재료일 경우, 발광층의 발광 영역을 정공수송층측에 설치할 수 있다(이것은, 본 발명의 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물이 홀을 트랩하기 때문이다). 따라서, 전자수송층에의 여기에너지의 이동을 억제할 수 있다. 이 결과, 발광소자의 발광 효율의 저하, 색순도의 악화 등을 억제할 수 있다.
본 발명의 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물을 사용한 층이외의 층에 관해서는 특별하게 한정은 없다. 예를 들면, 본 발명의 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물을 정공수송층으로서 사용했을 경우에는, 발광 재료는 발광 효율이 양호하고, 또한 원하는 발광 파장의 발광을 할 수 있는 물질을 사용하면 좋다. 예를 들면, 적색계의 발광을 얻기 위해서는, 4-디시아노메틸렌-2-이소프로필-6-[2-(1, 1, 7, 7-테트라메틸쥬로리딘-9-일(yl))에테닐]-4H-파이란(약칭: DCJTI), 4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-[2-(1, 1, 7, 7-테트라메틸-9-쥬로리딘-9-일)에테닐]-4H-파이란(약칭:DCJT), 4-디시아노메틸렌-2-tert-부틸-6-[2-(1, 1, 7, 7-테트라메틸쥬로리딘-9-일)에테닐]-4H-파이란(약칭:DCJTB), 페리플란텐, 또는 2, 5-디시아노-1,4-비스[2-(10-메톡시-1, 1, 7, 7-테트라메틸쥬로리딘-9-일)에테닐]벤젠 등, 600nm내지 680nm의 발광스펙트럼의 피크를 갖는 발광을 보이는 물질을 사용할 수 있다. 또 녹색계의 발광을 얻기 위해서는, N,N'－디메틸퀴나크리돈(약칭:DMQd), 쿠마린6, 쿠마린545T, 또는 트리스(8-퀴노리노라토)알루미늄(약칭:Alq3）등, 500nm 내지 550nm의 발광스펙트럼의 피크를 갖는 발광을 보이는 물질을 사용할 수 있다. 또한, 청색계의 발광을 얻기 위해서는, 9, 10-비스(2-나프틸)-tert-부틸안트라센(약칭:t-BuDNA), 9, 9'－비안트릴, 9, 10-디페닐안트라센(약칭:DPA), 9, 10-비스(2-나프틸)안트라센(약칭:DNA), 비스(2-메틸-8-퀴노리노라토)-4-페닐페노라토-갈륨(약칭:BGaq), 또는 비스(2-메틸-8-퀴노리노라토)-4-페닐페노라토-알루미늄(약칭:BAlq)등, 420nm 내지 500nm에 발광스펙트럼의 피크를 갖는 발광을 보이는 물질을 사용할 수 있다. 이상과 같이, 형광을 발광하는 물질의 기타, 비스[2-(3, 5-비스(트리플루오로메틸)페닐)피리디나토-N,C2'］이리듐(III)피코리네이트(약칭=Ir(CF3ppy)2(pic)), 비스[2-(4, 6-디플루오로페닐)피리디나토-N, C2''］이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭:FIr(acac)), 비스[2-(4, 6-디플루오로페닐)피리디나토-N, C2''］이리듐(III)피코리네이트(FIr(pic)), 또는 트리스(2-페닐피리디나토-N, C2''）이리듐(약칭:Ir(ppy)3）등의 인광을 발광하는 물질도 발광 재료로서 사용할 수 있다. 또한, 호스트 재료는, 예를 들면 9, 10-디(2-나프틸)-2-tert-부틸안토라센(약칭:t-BuDNA)등의 안트라센 유도체, 또는 4, 4'－디(N-칼바조릴)비페닐(약칭:CBP)등의 카르바졸 유도체의 기타, 비스[2- (2-히드록시페닐)피리디나토]아연(약칭=Znpp2), 또는 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조옥사조라토]아연(약칭:ZnBOX)등의 금속착체등을 사용할 수 있다. 호스트 재료에 발광 재료를 0.001wt% 내지 50wt％, 바람직하게는 0.03wt% 내지 20wt％의 비율로 첨가함으로써 발광층을 형성할 수 있다. 이때, 이 경우, 호스트 재료의 에너지갭쪽이 발광 재료의 에너지갭보다 커지도록 재료를 조합하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물을 호스트 재료로서 사용할 경우, 에너지갭이 본 발명의 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물의 에너지갭보다 작은 발광 재료를 상기의 발광 재료로부터 선택해서 조합하여 된다. 또한, 본 발명의 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물을 발광 재료로서 사용했을 경우에는, 상기한 바와 같은 호스트 재료로부터 밴드갭이 본 발명의 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물의 밴드갭보다 큰 발광 재료를 선택해서 조합하면 좋다. 발광 재료는, 상기와 같은, 호스트 재료에 0.001 내지 50wt％(바람직하게는, 0.03 내지 20wt％의 비율)로 첨가함으로써 발광층을 형성할 수 있다.
정공주입층을 형성하는 정공주입성 재료로서는, 공지의 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐이나 산화몰리브덴, 산화루테늄, 산화알루미늄 등의 금속산화물 등이 좋다. 이것들의 산화물에 적당한 유기 화합물을 혼합해도 좋다. 또는, 유기 화합물 중에서 포피린(porphyrin)계의 화합물이 유효하고, 프탈로시아닌(약칭:H2-Pc), 구리 프탈로시아닌(약칭:Cu-Pc) 등을 사용할 수 있다. 또한, 도전성 고분자 화합물에 화학 도핑을 실행한 재료도 있고, 폴리스티렌설폰산(약칭:PSS)을 도핑한 폴리에틸렌디옥시티오펜(약칭:PEDOT)이나, 폴리아닐린(약칭:PAni)등을 사용할 수 있다.
전자주입층을 형성하는 전자주입성 재료로서는, 공지의 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 불화리튬, 산화리튬이나 염화리튬 등의 알칼리 금속염, 불화칼슘 등의 알칼리토류 금속염 등이 적합하다. 또는, 트리스(tris)(8-퀴노리노라토)알루미늄(약칭=Alq3)이나 바소큐프로인(약칭=BCP)등의, 소위 전자수송성의 재료에 리튬 등의 도너성 화합물을 첨가한 층도 사용할 수 있다.
전자주입층 및 정공주입층을 사용함으로써, 캐리어 주입 장벽이 저감하고, 효율적으로 캐리어가 발광소자에 주입되어, 그 결과 구동전압이 저감될 수 있다.
또한, 캐리어주입층과 발광층과의 사이에는, 캐리어 수송층을 설치하는 것이 좋다. 이것은, 캐리어주입층과 발광층이 접촉하면, 발광층으로부터 얻어진 발광의 일부가 ??치(quench)(억제)되어버려, 발광 효율이 저하하기도 하기 때문이다. 정공수송층은, 정공주입층과 발광층과의 사이에 설치된다. 바람직한 재료로서는, 방향족아민계(즉, 벤젠환-질소의 결합을 갖는 것)의 화합물이다. 널리 이용되고 있는 재료로서, 4, 4'－비스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]-비페닐, 또는 그 유도체인 4, 4'－비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]-비페닐(이하, NPB라고 적는다), 4,4',4"－트리스(N, N-디페닐아미노)-트리페닐아민, 4, 4',4"－트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]-트리페닐아민 등의 스타 버스트형 방향족아민 화합물을 들 수 있다.
한편, 전자수송층을 사용할 경우, 발광층과 전자주입층과의 사이에 설치된다. 적당한 재료는, 트리스(8-퀴노리노라토)알루미늄(약칭=Alq3), 트리스(4-메틸-8-퀴노리노라토)알루미늄(약칭=Almq3), 비스(10-히드록시벤조 [h]-퀴노리나토)베릴륨(약칭:BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴노리노라토)-(4-히드록시비페닐일)-알루미늄(약칭:BAlq), 비스[2-(2-히드록시페닐)-벤조옥사조라토]아연(약칭: Zn(BOX)2), 또는 비스[2-(2-히드록시페닐)-벤조티아조라토]아연(약칭: Zn(BTZ)2) 등의 전형 금속착체이다. 이와는 달리, 9, 10-디페닐안트라센 또는 4,4'－비스(2, 2-디페닐에테닐)비페닐 등의 탄화수소계 화합물 등도 바람직하다. 또한, 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페닐)-1, 2, 4-트리아졸 등의 트리아졸 유도체 또는, 바소페난트롤린이나 바소큐프로인 등의 페난트롤린 유도체를 사용해도 된다.
또한, 본 실시예에서는, 발광층만으로부터의 발광을 제공하는 발광소자의 구조를 나타냈지만, 발광소자는, 다른 기능층(이를테면, 전자수송층이나 정공수송층)로부터의 발광을 제공하도록 설계해도 좋다. 예를 들면, 전자수송층이나 정공수송층에 도펀트를 첨가 함에 의해, 수송층으로부터의 발광도 얻을 수 있다. 발광층과 수송층에 사용하는 발광 재료의 발광 파장이 다르면, 그것들의 발광스펙트럼이 중 첩된 스펙트럼을 얻을 수 있다. 발광층의 발광 색과 수송층의 발광 색이 서로 보색의 관계이면, 백색의 발광을 얻을 수 있다.
또한, 제1의 전극(101)의 재료와 제2의 전극(103)의 재료의 조합을 변화시킴으로써, 다양한 발광소자를 제작할 수 있다. 제1의 전극(101)에 광 투과성의 재료를 사용했을 경우, 제1의 전극(101)측으로부터 발광할 수 있다. 또한, 제1의 전극(101)에 차광성(특히, 반사성)의 재료를 사용하고, 제2의 전극(103)에 광 투과성의 재료를 사용했을 경우, 제2의 전극(103)측으로부터 발광할 수 있다. 한층 더, 제1의 전극(101)과 제2의 전극(103)의 양쪽에 광 투과성의 재료를 사용했을 경우, 제1의 전극(101)측과 제2의 전극(103)측의 양쪽으로부터 발광할 수 있다.
(실시예4)
본 실시예에서는, 도2a 내지 도3c를 참조하여, 본 발명의 발광 장치의 제작 방법을 설명한다. 이때, 본 실시예에서는 액티브 매트릭스형의 발광 장치를 작성하는 예를 게시하지만, 본 발명은 패시브형의 발광 장치에 관해서도 물론 적용하는 것이 가능하다.
우선, 제1의 기판(50) 위에 제1의 하지절연층(51a), 및 제2의 하지절연층(51b)을 형성한다. 그 후에 반도체층을 제2의 하지절연층(51b) 위에 형성한다(도2a).
제1의 기판(50)의 재료로서는, 유리, 석영이나 플라스틱(폴리이미드, 아크릴, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 또는 폴리에텔술폰) 등을 사용할 수 있다. 이것들 제1의 기판(50)은 필요에 따라서 CMP등에 의 해 연마하고나서 사용해도 좋다. 본 실시예에 있어서는 유리를 사용한다.
제1의 하지절연층(51a) 및 제2의 하지절연층(51b)은, 제1의 기판(50) 에 포함되는 알칼리 금속이나 알칼리토류금속 등의 반도체층의 특성에 악영향을 끼치는 원소가 반도체층 내에 확산하는 것을 막기 위해서 설치한다. 제1의 하지절연층(51a) 및 제2의 하지절연층(51b)의 재료로서는, 산화 규소, 질화 규소, 질소를 포함한 산화 규소, 산소를 포함한 질화 규소등을 사용할 수 있다. 본 실시예에서는, 제1의 하지절연층(51a)은 질화 규소를 사용하고, 제2의 하지절연층(51b)은 산화 규소를 사용하고 있다. 본 실시예의 하지절연층은, 제1의 하지절연층(51a)와 제2의 하지절연층(51b)의 2층구조로 했다. 그러나, 하지절연층은 단층 구조이어도 되고, 2층이상의 다층구조 이어도 된다. 또한, 기판으로부터 확산하는 불순물의 양이 반도체층의 특성에 영향을 주지 않는 정도로 적은 경우에는, 하지절연층은 설치할 필요가 없다.
다음에, 반도체층을 형성한다. 반도체층은, 본 실시예에서는 비정질 규소막을 레이저빔으로 결정화해서 얻는다. 제2의 하지절연층(51b) 위에 비정질 규소막을 25∼100nm(바람직하게는, 30∼60nm)의 두께로 형성한다. 제작 방법으로서는 공지의 방법, 예를 들면 스퍼터링법, 감압CVD법 또는 플라즈마CVD법 등을 사용할 수 있다. 그 후에 500℃에서 1시간의 가열처리를 행하고, 탈수소반응을 한다.
다음에, 레이저 조사장치를 사용해서 비정질 규소막을 결정화해서 결정질 규소막을 형성한다. 본 실시예의 레이저 결정화에서는 엑시머레이저를 사용한다. 발진된 레이저빔은, 광학계를 사용해서 선형의 빔 스폿으로 가공된다. 이 선형의 비 정질 규소막에 조사함으로써 결정질 규소막을 형성하고 이를 반도체층으로서 사용한다.
비정질 규소막의 결정화의 방법으로서, 별도의 결정화 방법을 기재한다. 예를 들면, 열처리에 의해서만 결정화를 행하는 방법, 결정화를 촉진하는 촉매원소를 사용해 가열처리를 행하는 방법 등이 있다. 결정화를 촉진하는 원소로서는 니켈, 철, 팔라듐, 주석, 납, 코발트, 백금, 구리, 금 등을 들 수 있다. 이러한 원소를 사용하는 방법은, 열처리만으로 결정화를 행하는 방법과 비교하여, 저온, 단시간에 결정화가 행해진다. 따라서, 유리 기판 등에의 데미지가 적다. 열처리에 의해서만 결정화를 행하는 방법을 사용하는 경우에는, 제1의 기판(50)을 열에 강한 석영기판 등으로 하면 좋다.
다음에, 필요에 따라, 한계치를 컨트롤하기 위한 미량의 불순물첨가(이 공정은, 소위 채널 도핑임)를 반도체층에 대하여 행한다. 요구되는 한계치를 얻기 위하여, n형태 혹은 p형태를 보이는 불순물(인, 붕소 등)을 이온 도핑법 등에 의해 첨가한다.
그 후에, 도2a에 나타나 있는 바와 같이 반도체층을 원하는 형상으로 성형 함에 의해 섬 형상의 반도체층(52)을 얻는다. 반도체층의 성형은 다음과 같다. 그 반도체층 위에 포토레지스트를 형성하고, 이 포토레지스트에 대하여 노광을 함에 의해 소정의 마스크 형상을 형성하고, 이 포토레지스트를 소성한다. 이렇게 하여 반도체층 위에 레지스트 마스크를 형성한다. 그리고, 이 레지스트 마스크를 마스크로서 반도체층을 에칭 함에 의해 섬 형상의 반도체층(52)을 형성할 수 있다.
이어서, 섬 형상의 반도체층(52) 위에 게이트 절연층(53)을 형성한다. 게이트 절연층(53)은, 플라즈마CVD법 또는 스퍼터링법을 사용해서 두께 40∼150nm인 규소를 포함한 절연층으로 형성된다. 본 실시예에서는 게이트 절연층(53)을 산화 규소를 사용해서 형성한다.
그 후, 게이트 절연층(53) 위에 게이트 전극(54)을 형성한다. 게이트 전극(54)은 탄타르, 텅스텐, 티타늄, 몰리브덴, 알루미늄, 구리, 크롬, 니오븀으로부터 선택된 원소, 또는 원소를 주성분으로 하는 합금재료 혹은 화합물재료로 형성해도 좋다. 이와는 달리, 인 등의 불순물원소를 도핑한 다결정 규소막으로 대표되는 반도체막을 사용해도 된다. 또한, AgPdCu합금을 사용해도 된다.
또한, 본 실시예에서는 게이트 전극(54)은 단층으로 형성되어 있다. 그러나, 2층이상의 적층구조이어도 개의치 않는다. 예를 들면, 하층에 텅스텐, 상층에 몰리브덴을 사용한 2층의 적층구조가 있다. 적층구조로서 게이트 전극을 형성할 경우, 각층은 상술한 재료를 사용하면 좋다. 또한, 상기 재료의 조합도 적당하게 선택하면 좋다. 게이트 전극(54)의 가공은 포토레지스트를 사용한 마스크를 이용하여, 에칭을 해서 행한다.
다음에, 게이트 전극(54)을 마스크로서 사용하여 섬 형상의 반도체층(52)에 고농도의 불순물을 첨가한다. 이것에 의해 섬 형상의 반도체층(52), 게이트 절연층(53), 및 게이트 전극(54)을 포함한 박막트랜지스터(70)가 형성된다.
이때, 박막트랜지스터의 제작 공정에 관해서는 특별하게 한정되지 않고, 원하는 구조의 트랜지스터를 제작할 수 있도록 적절하게 변경하면 좋다.
본 실시예에서는, 레이저 결정화를 사용해서 결정화한 결정성 실리콘막을 사용한 톱 게이트의 박막트랜지스터를 사용했다. 그러나, 비정질반도체막을 사용한 보텀 게이트형의 박막트랜지스터를 화소부에 사용하는 것도 가능하다. 또한, 비정질반도체는 규소뿐만아니라 실리콘 게르마늄도 사용할 수 있다. 실리콘 게르마늄을 사용할 경우, 게르마늄의 농도는 0.01원자%∼4.5원자％정도인 것이 바람직하다.
다음에, 게이트 전극(54)을 마스크로서 섬 형상의 반도체층(52)에 불순물원소의 첨가를 행한다. 불순물원소는, 섬 형상의 반도체층(52)에 일도전형을 부여할 수 있는 원소다. n형태의 도전형을 부여하는 불순물원소의 예는 인이 있다. 또한, p형태의 도전형을 부여하는 불순물원소로서는 붕소등을 대표적으로 들 수 있다. 발광소자의 제1의 전극(101)을 양극으로서 기능시킬 경우에는, p형태의 도전형을 부여하는 불순물원소를 선택하는 것이 바람직하다. 한편, 발광소자의 제1의 전극(101)을 음극으로서 기능시킬 경우에는, n형태의 도전형을 부여하는 불순물원소를 선택하는 것이 바람직하다.
세미아모르포스 반도체인 세미아모르포스 실리콘(SAS라고도 표기한다)은, 실란(SiH4)등을 글로우방전 분해하는 것에 의해 얻을 수 있다. 실란(SiH4) 이외에 사용할 수 있는 것으로서는, 예를 들면, Si2H6, SiH2C12, SiHCl2, SiCl4, SiF4등을 사용할 수 있다. 이 실란(SiH4)등을 수소, 수소와 헬륨, 아르곤, 크립톤, 네온으로부터 선택된 일종 또는 복수종의 희가스(rare gas) 원소로 희석해서 사용함으로써 SAS의 형성을 용이하게 할 수 있다. 희석율은, 10배∼1000배의 범위에서 실란(SiH4)등을 희석하는 것이 바람직하다. 글로우방전분해에 의한 피막의 반응 생성은 0.1Pa∼133Pa의 범위의 압력으로 행하면 좋다. 글로우방전을 형성하기 위한 전력은 1MHz∼120MHz, 바람직하게는, 13MHz∼60MHz의 고주파전력을 공급하면 좋다. 기판가열온도는 300℃이하가, 바람직하게, 100∼250℃의 기판가열온도가 적합하다.
이렇게 하여 형성된 SAS는, 라만 스펙트럼이 520cm-1보다도 저파수측으로 쉬프트하고 있다. X선 회절에서는, (111) 및 (220)에서 실리콘 결정격자의 회절 피크가 관측된다. 댕글링 결합을 종단하기 위해서 수소 또는 할로겐을 적어도 1원자％ 또는 그것 이상 포함한다. 막중의 불순물원소로서, 산소, 질소, 탄소 등의 대기성분의 불순물의 농도는, 1 x 1020cm-1이하로 하는 것이 바람직하고, 특히, 산소농도는 5 x 1019/cm3이하, 바람직하게는 1 x 1019/cm3이하로 한다. 상기 SAS로 제조된 TFT의 이동도는, μ=1cm2/Vsec 내지 10cm2/Vsec이다.
또한 이 SAS를 레이저로 한층 더 결정화해서 사용해도 된다.
이어서, 게이트 전극(54) 및 게이트 절연층(53)을 덮도록 절연막(59)(수소화막)을 질화규소에 의해 형성한다. 절연막(59)(수소화막)을 형성후, 480℃에서 1시간정도 가열 함에 의해, 불순물원소의 활성화 및 섬 형상의 반도체층(52)의 수소화를 행한다.
다음에, 절연막(59)(수소화막)을 덮도록 제1의 층간절연층(60)을 형성한다. 제1의 층간절연층(60)을 형성하는 재료로서는 산화 규소, 아크릴, 폴리이미드나 실 록산, low-k재료 등을 이용하면 좋다. 본 실시예에서는 산화 규소막을 제1의 층간절연층(60)으로서 형성했다(도2b).
다음에, 섬 형상의 반도체층(52)에 이르는 컨택트홀을 형성한다. 컨택트홀은 레지스트 마스크를 사용하고, 섬 형상의 반도체층(52)이 노출할 때까지 에칭을 행함으로써 형성할 수 있다. 에칭의 방법은, 웨트에칭, 드라이에칭 어느쪽이나 좋다. 또한, 에칭의 회수는, 일회이어도 좋고, 여러번이어도 좋다. 또한, 여러번으로 에칭할 때는, 웨트에칭과 드라이에칭의 양쪽을 사용해도 된다(도2c).
그리고, 해당 컨택트홀과 제1의 층간절연층(60)을 덮는 도전층을 형성한다. 해당 도전층을 원하는 형상으로 가공하여서, 접속부(61a), 제1의 배선(61b)등이 형성된다. 이 배선은, 알루미늄, 구리, 알루미늄과 탄소와 니켈의 합금, 알루미늄과 탄소와 몰리브덴의 합금등의 단층 구조이어도 좋다. 또 적층구조로서, 몰리브덴, 알루미늄, 몰리브덴을 순차 형성한 적층구조, 티타늄, 알루미늄, 티타늄을 순차 형성한 적층구조, 티타늄, 질화 티타늄, 알루미늄, 티타늄을 순차 형성한 적층구조 등이어도 좋다(도2d).
그 후에, 접속부(61a), 제1의 배선(61b), 제1의 층간절연층(60)을 덮어서 제2의 층간절연층(63)을 형성한다. 제2의 층간절연층(63)의 재료로서는 자기평탄성을 갖는 아크릴, 폴리이미드 또는 실록산이 적합하게 이용할 수 있다. 본 실시예에서는, 실록산을 제2의 층간절연층(63)으로서 사용한다(도2e).
다음에, 제2의 층간절연층(63) 위에 질화 규소 등으로 절연층을 형성해도 좋다. 해당 절연층의 형성에 의해, 후의 화소전극의 에칭에 있어서, 제2의 층간절연 층(63)이 필요 이상으로 에칭되어버리는 것을 막을 수 있다. 또한, 화소전극의 에칭에 있어서의 제2의 층간절연층(63)에 대한 선택비가 클 경우에는 상기 절연층을 반드시 형성하지 않아도 된다. 계속해서, 제2의 층간절연층(63)을 관통해서 접속부(61a)에 이르는 컨택트홀을 형성한다.
그 후, 해당 컨택트홀과 제2의 층간절연층(63)(혹은 절연층)을 덮어, 투광성을 갖는 도전층을 형성한다. 그 후에, 해당 투광성을 갖는 도전층을 가공해서 박막 발광소자의 하부전극(64)을 형성한다. 여기에서 하부전극(64)은 접속부(61a)와 전기적으로 접촉하고 있다.
하부전극(64)의 재료로서는, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 리튬(Li), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 또는 티타늄(Ti) 등의 도전성을 갖는 금속, 또는 알루미늄과 실리콘의 합금(Al-Si), 알루미늄과 티타늄의 합금(Al-Ti), 알루미늄, 실리콘 및 구리로 이루어진 합금(Al-Si-Cu)등 그러한 합금, 또는 질화티타늄(TiN)등의 금속재료의 질화물, 인듐주석산화물(ITO), 규소를 함유하는 ITO, 산화인듐에 2∼20wt％의 산화아연(ZnO)을 혼합한 인듐아연산화물(IZO) 등의 금속화합물 등을 사용할 수 있다.
또한, 발광을 추출하는 전극은, 투명성을 갖는 도전막에 의해 형성한다. 투명성을 갖는 도전막의 재료로서는 인듐주석산화물(ITO), 규소를 함유하는 ITO(이하, ITSO라고 한다), 산화인듐에 2∼20wt％의 산화아연(ZnO)을 혼합한 인듐아연산화물(IZO)과, Al 또는 Ag등의 금속의 극박막을 사용한다. 또한, 상부전극(67)을 통 해 광을 추출하는 경우, 하부전극(64)은 반사율이 높은 재료(Al 또는 Ag 등)로 형성될 수 이다. 본 실시예에서는, ITSO를 하부전극(64)으로서 사용한다(도3a).
다음에, 제2의 층간절연층(63)(혹은 절연층) 및 하부전극(64)을 덮어서 유기재료 혹은 무기재료로 이루어진 절연층을 형성한다. 계속해서, 해당 절연층을 하부전극(64)의 일부가 노출하도록 가공 함에 의해, 분리벽(65)을 형성한다. 분리벽(65)의 재료로서는, 감광성을 갖는 유기재료(아크릴 또는 폴리이미드 등)이 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 감광성을 갖지 않는 유기재료나 무기재료를 사용해도 개의치 않는다. 또한 분리벽(65)의 재료에 티타늄 블랙이나 카본나이트라이드 등의 흑색안료나 염료를 분산재 등을 사용해서 분산 함에 의해, 분리벽(65)을 흑색으로 할 수 있다. 그리고, 흑색의 분리벽(65)을 블랙 매트릭스로서 사용해도 된다. 분리벽(65)의 개구부에 대향하는 단면은 곡률을 갖고, 해당 곡률이 연속적으로 변화되는 테이퍼 형상을 하고 있는 것이 바람직하다(도3b).
다음에, 발광 물질함유층(66)을 형성한다. 계속해서, 발광 물질함유층(66)을 덮는 상부전극(67)을 형성한다. 이것에 의해, 하부전극(64)과 상부전극(67)과의 사이에 발광 물질함유층(66)을 끼운 발광소자부(93)를 제작할 수 있다. 그리고, 하부전극(64)에 상부전극(67)보다 높은 전압을 인가함으로써 발광을 얻을 수 있다. 상부전극(67)의 형성에 사용되는 전극재료로서는, 하부전극(64)의 재료로 같은 재료를 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 알루미늄을 상부전극(67)으로서 사용한다.
또한, 발광 물질함유층(66)은, 증착법, 잉크젯법, 스핀 코트법, 딥 코트법 등에 의해 형성된다. 발광 물질함유층(66)에는, 실시예1에 기재된 카르바졸 유도체가 포함되어 있다. 발광 물질함유층(66)은, 실시예2에서 서술한 것같이, 각 기능을 갖는 다층의 적층이여도 좋고, 발광층의 단층이어도 된다. 또한, 발광 물질함유층(66)에는 실시예1에 기재된 카르바졸 유도체가 발광층으로서 포함되어 있다. 또한, 실시예1에 기재된 카르바졸 유도체는 발광층의 호스트 또는 도펀트 혹은 그 양쪽으로서 함유되어 있어도 된다. 또한, 실시예1에 기재된 카르바졸 유도체는 발광 물질을 포함한 층에 있어서의 발광층이외의 그 밖의 층이나 그 일부로서 함유되어 있어도 된다. 특히, 디아릴 아미노기를 갖는 본 발명의 카르바졸 유도체는 정공수송성에도 뛰어나기 때문에, 정공수송층으로서도 사용이 가능하다. 또한, 실시예1에 기재된 카르바졸 유도체와 조합해서 사용하는 재료는, 저분자계재료, 중분자재료(올리고머 및 덴드리머를 포함한다), 또는 고분자계 재료이어도 된다. 또한, 발광 물질함유층(66)에 사용하는 재료로서는, 통상, 유기 화합물을 단층 혹은 적층으로 사용하는 경우가 많지만, 본 발명에 있어서는, 유기 화합물로 이루어진 막의 일부에 무기화합물을 사용하는 구도도 포함한다.
그 후에, 플라즈마CVD법에 의해 질소를 포함한 산화 규소막을 패시베이션막으로서 형성한다. 질소를 포함한 산화 규소막을 사용할 경우에는, 플라즈마CVD법으로 SiH4, N20, NH3로부터 제작되는 산화 질화 규소막, 또는 SiH4, N20로부터 제작되는 산화 질화 규소막, 혹은 SiH4, N20를 Ar으로 희석한 가스를 사용하여서 산화 질화 규소막을 형성하면 좋다.
또한, 패시베이션막으로서 SiH4, N20, H2로부터 제작되는 산화 질화수소화 규 소막을 사용해도 좋다. 물론, 패시베이션막은 단층 구조에 한정되는 것이 아니다. 패시베이션막은, 다른 규소를 포함한 절연층을 단층 구조, 혹은 적층구조로서 사용해도 된다. 또한, 질화탄소막과 질화 규소막의 다층막이나 스티렌 폴리머의 다층막, 질화 규소막나 다이아몬드형 카본막을 질소를 포함한 산화 규소막 대신에 형성해도 좋다.
계속해서, 발광소자를 열화를 촉진하는 물질(예를 들면, 수분 등)로부터 보호하기 위해서, 표시부의 밀봉을 행한다. 제2의 기판(94)을 밀봉에 사용하는 경우에는, 외부접속부가 노출하도록 절연성의 씰재를 사용해서 접착한다. 제2의 기판(94)과 소자기판과의 사이의 공간에는 건조한 질소 등의 불활성기체를 충전해도 좋고, 화소부 전체면에 형성한 씰재에 의해 제2의 기판(94)을 접착해도 좋다. 씰재에는 자외선경화 수지 등을 사용하면 적합하다. 씰재에는 건조제나 기판간의 갭을 일정하게 유지하기 위한 입자를 혼입하여도 된다. 그후, 외부접속부에 플렉시블 배선 기판을 붙임으로써, 발광 장치가 완성된다.
이상과 같이 제작한 발광 장치의 구성의 일례를 도4a 및 4b를 참조하면서 설명한다. 이때, 형태가 다르고 같은 기능을 나타내는 부분에는 동일한 부호를 부착하고, 그 설명을 생략하는 부분도 있다. 본 실시예에서는, LDD구조를 갖는 박막트랜지스터(70)가 접속부(61a)를 거쳐서 발광소자부(93)에 접속하고 있다.
도4a에 나타낸 구조는, 하부전극(64)이 투광성을 갖는 도전막에 의해 형성되고, 제1의 기판(50)측에 발광 물질함유층(66)로부터 발생한 빛이 추출되는 구조다. 이때, 제2의 기판(94)은, 발광소자부(93)가 형성된 후, 씰재등을 사용하여, 제1의 기판(50)에 고정된다. 제2의 기판(94)과 소자와의 사이에 투광성 수지(88)등을 충전하고, 밀봉 함으로써 발광소자부(93)가 수분에 의해 열화하는 것을 막을 수 있다. 또한 투광성 수지(88)가 흡습성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 투광성 수지(88) 속에 투광성이 높은 건조제(89)를 분산되게 하면, 한층 더 수분의 영향을 억제하는 것이 가능하게 되기 때문에 더욱 바람직하다.
도4b에 있어서, 하부전극(64)과 상부전극(67) 양쪽이 투광성을 갖는 도전막에 의해 형성되고, 제1의 기판(50) 및 제2의 기판(94)의 양쪽에 빛을 추출하는 것이 가능한 구조로 되어 있다. 또한, 이 구조에서는 제1의 기판(50)과 제2의 기판(94)에 외측 편광판(90)을 설치함으로써 화면이 비쳐 보이는 것을 막을 수 있어, 시인성이 향상한다. 외측 편광판(90)의 외측에는 보호 필름(91)을 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 표시 기능을 갖는 본 발명의 발광 장치에는, 아날로그의 비디오신호, 디지탈의 비디오신호 중 어느쪽을 사용해도 된다. 디지탈의 비디오신호를 사용할 경우는 그 비디오신호가 전압을 사용하고 있는 경우와, 전류를 사용하고 있는 경우가 있다. 발광소자의 발광시에 있어서, 화소에 입력되는 비디오신호는, 정전압의 비디오신호와, 정전류의 비디오신호가 있다. 정전압의 비디오신호에는, 발광소자에 인가되는 전압이 일정한 것과, 발광소자에 흐르는 전류가 일정한 것이 있다. 또 정전류의 비디오신호에는, 발광소자에 인가되는 전압이 일정한 것과, 발광소자에 흐르는 전류가 일정한 것이 있다. 이 발광소자에 인가되는 전압이 일정한 것은 정전압구동이고, 또한 발광소자에 흐르는 전류가 일정한 것은 정전류구동이다. 정전류 구동은, 발광소자의 저항변화에 상관없이, 일정한 전류가 흐른다. 본 발명의 발광 장치 및 그 구동방법에는, 상기한 어느 구동방법을 사용해도 된다.
이와 같이, 발광 물질함유층(66)으로서 실시예1에 기재된 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물을 사용한 본 발명의 발광 장치는 신뢰성이 높은 발광 장치다. 또한, 발광 재료로서 실시예1에 기재된 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물을 사용한 본 발명의 발광 장치는 발광 효율이 높은 발광 장치다.
본 실시예는 실시예1 또는 실시예2와 적절하게 조합할 수 있다.
(실시예5)
본 실시예에서는, 본 발명의 발광 장치인 패널의 외관에 대해서 도5a 및 5b를 사용하여 설명한다. 도5a는 기판 위에 형성된 트랜지스터 및 발광소자를 상기 기판과 대향기판(4006)과의 사이에 형성한 씰재에 의해 밀봉한 패널의 평면도다. 그리고, 도5b는 도5a의 단면도에 상응한다. 또한, 이 패널에 탑재되어 있는 발광소자가 갖는 구성은, 예시3에 나타나 있는 바와 같은 구성이다.
TFT기판(4001) 위에 설치된 화소부(4002)와 신호선 구동회로(4003)와 주사선 구동회로(4004)를 둘러싸고, 실링재(4005)가 설치된다. 또한, 화소부(4002), 신호선 구동회로(4003) 및 주사선 구동회로(4004) 위에 대향기판(4006)이 설치된다. 따라서, 충전재(4007)와, 함께 화소부(4002), 신호선 구동회로(4003) 및 주사선 구동회로(4004)는, TFT기판(4001), 실링재(4005) 및 대향기판(4006)에 의하여 밀봉되어 있다.
또한, TFT기판(4001) 위에 설치된 화소부(4002), 신호선 구동회로(4003) 및 주사선 구동회로(4004)는 박막트랜지스터를 복수 갖고 있다. 도5b에서는 신호선 구동회로(4003)에 포함되는 구동회로부 박막트랜지스터(4008)와, 화소부(4002)에 포함되는 화소부 박막트랜지스터(4010)를 나타낸다.
또한, 발광소자부(4011)는, 화소부 박막트랜지스터(4010)와 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 제1의 리드(lead) 배선(4014)은, 화소영역(4002), 신호선 구동회로(4003) 및 주사선 구동회로(4004)에, 신호 또는 전원전압을 공급하기 위한 배선에 해당한다. 제1의 리드 배선(4014)은, 제2의 리드 배선(4015a) 및 제3의 리드 배선(4015b)을 거쳐서 접속 단자(4016)와 접속되어 있다. 접속 단자(4016)는 플렉시블 프린트 회로(FPC)(4018)가 갖는 단자와 이방성도전막(4019)을 거쳐서 전기적으로 접속되어 있다.
이때, 충전재(4007)로서는 질소나 아르곤 등의 비활성 기체 이외에, 자외선 경화수지 또는 열경화수지를 사용할 수 있다. 폴리비닐 클로라이드, 아크릴, 폴리이미드, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리비닐 부티랄, 또는 에틸렌 비닐렌 아세테이트를 사용할 수 있다.
이때, 본 발명의 발광 장치는 발광소자를 갖는 화소부가 형성된 패널과, 상기 패널에 IC가 설치된 모듈을 본 발명의 범주에 포함한다.
상기한 바와 같은, 신호 처리 회로인 신호선 구동회로(4003), 주사선 구동회로(4004) 및 IC는 발광소자의 제어회로이며, 이것들 제어회로를 탑재한 발광 장치 및 전자기기는, 제어회로에 의해 발광소자의 점등 및 비점등,또는 휘도의 제어가 이루어짐으로써 여러가지 영상을 패널에 비출 수 있다. 또한, FPC(4018)를 거쳐서 접속되는 외부 회로기판 위에 형성된 신호 처리 회로도 제어회로다.
이상과 같은 본 발명의 발광 장치는, 화소부를 구성하는 발광소자로서 실시예2에 기재된 발광소자를 갖고 있기 때문에, 화소부의 신뢰성이 높은 발광 장치다. 또한, 본 발명의 발광 장치는, 화소부를 구성하는 발광소자로서 실시예2에 기재된 발광소자를 갖고 있기 때문에, 발광 효율이 좋은 발광 장치다.
본 실시예는 실시예1 내지 실시예4 중 임의의 실시예와 적절하게 조합할 수 있다.
(실시예6)
본 실시예에서는, 실시예5에서 나타낸 패널 또는 모듈이 갖는 화소회로, 보호 회로 및 그것들의 동작에 관하여 설명한다. 또한, 도2a 내지 도3c에 나타낸 단면도는 구동용 TFT(1403)와 발광소자부(1405)의 단면도로 되어 있다.
도6a에 나타낸 화소의 구성은, 열방향으로 신호 선(1410) 및 전원선(1411, 1412)이 배치되고, 행방향으로 주사선(1414)이 배치되는 구성으로 되어 있다. 또한, 화소는, 스위칭용 TFT 1401, 구동용 TFT 1403, 전류제어용 TFT 1404, 용량소자(1402) 및 발광소자부(1405)를 가진다.
도6c에 나타내는 화소의 구성은, 구동용 TFT 1403의 게이트가, 행방향으로 배치된 전원선(1412)에 접속되는 점이 다른 이외는 도6a에 나타내는 화소와 같은 구성이다. 즉, 도6a 및 6c에 나타내는 양쪽 화소는, 같은 등가회로도를 나타낸다. 이때, 열방향으로 전원선(1412)이 배치될 경우(도6a)와, 행방향으로 전원선(1412) 이 배치될 경우(도6c)에서의 전원(1412)은 다른 층의 도전막으로 형성된다. 여기에서는, 구동용 TFT 1403의 게이트에 접속되는 배선의 층이 다른 것을 나타내기 위해서, 도6a 및 6c로 나누어서 화소를 도시한다.
도6a 및 6c에 나타낸 각 화소 내에, 구동용 TFT 1403과 전류제어용 TFT 1404가 직렬로 접속되어 있다. 그리고, 구동용 TFT 1403의 채널길이L(구동용 TFT 1403), 채널 폭W(구동용 TFT 1403), 전류제어용 TFT 1404의 채널길이L(전류제어용 TFT 1404), 채널 폭W(전류제어용 TFT 1404)은, L(구동용 TFT 1403)/W(구동용 TFT 1403):L(전류제어용 TFT 1404)/W(전류제어용 TFT 1404)=5∼6000:1을 만족시키도록 설정하면 좋다.
또한, 구동용 TFT 1403은, 포화 영역에서 동작해 발광소자부(1405)에 흐르는 전류치를 제어하는 역할을 가진다. 또한, 전류제어용 TFT 1404는 선형영역에서 동작해 발광소자부(1405)에 대한 전류의 공급을 제어하는 역할을 가진다. 양쪽 TFT는 같은 도전형을 갖고 있는 것이 제작 공정상 바람직하다. 본 실시예에서는, 양쪽 TFT를 n채널형 TFT로서 형성한다. 또 구동용 TFT 1403에는, 인핸스먼트형뿐만아니라, 디플리션형의 TFT를 사용해도 된다. 상기 구성을 갖는 본 발명의 발광 장치에 있어서는, 전류제어용 TFT 1404가 선형영역에서 동작하므로, 전류제어용 TFT 1404의 Vgs의 약간의 변동은, 발광소자부(1405)의 전류치에 영향을 끼치지 않는다. 즉, 발광소자부(1405)의 전류치는, 포화 영역에서 동작하는 구동용 TFT 1403에 의해 결정 할 수 있다. 상기 구성에 의해, TFT의 특성 편차에 기인한 발광소자의 휘도편차를 개선하고, 화질이 높은 발광 장치를 제공할 수 있다.
도6a∼6d에 나타낸 화소에 있어서, 스위칭용 TFT 1401은, 화소에 대한 비디오신호의 입력을 제어하는 것이다. 스위칭용 TFT 1401이 온이 되면, 화소내에 비디오신호가 입력된다. 그 후, 용량소자(1402)에 그 비디오신호의 전압이 유지된다. 또한, 도6a 및 6c에는, 용량소자(1402)를 설치한 구성을 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 비디오신호를 유지하기 위한 용량값이 게이트 용량의 용량값 등으로 충분할 경우에는, 용량소자(1402)를 반드시 설치하지 않는다.
도6b에 나타낸 화소 구성은, 소거용 TFT 1406과 주사선(1415)을 추가한 것 이외는, 도6a에 나타내는 화소구성과 같다. 마찬가지로, 도6d에 나타내는 화소는, 소거용 TFT 1406과 주사선(1415)을 추가하고 있는 이외는, 도6c에 나타낸 화소구성과 같다.
소거용 TFT 1406은, 새롭게 배치된 주사선(1415)에 의해 온 또는 오프가 제어된다. 소거용 TFT 1406이 온이 되면, 용량소자(1402)에 유지된 전하는 방전하고, 전류제어용 TFT 1404이 오프가 된다. 즉, 소거용 TFT 1406의 배치에 의해, 강제적으로 발광소자부(1405)에 전류가 흐르지 않는 상태를 만들 수 있다. 따라서, 도6b 및 6d의 구성은, 모든 화소에 대한 신호의 기록을 기다리지 않고, 기록 기간의 시작과 동시에 또는 직후에 점등 기간을 시작할 수 있다. 그 때문에, 듀티비를 향상하는 것이 가능해진다.
도6e에 나타낸 화소는, 열방향으로 신호 선(1410), 전원선(1411), 행방향으로 주사선(1414)이 배치된다. 또한, 해당 화소는, 스위칭용 TFT 1401, 구동용 TFT 1403, 용량소자(1402) 및 발광소자부(1405)을 가진다. 도6f에 나타낸 화소는, 소거 용 TFT 1406과 주사선(1415)을 추가한 것 이외는, 도6e에 나타낸 화소구성과 같다. 또한, 도6f의 구성도, 소거용 TFT 1406의 배치에 의해, 듀티비를 향상하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 본 발명은 다양한 화소회로를 채용할 수 있다. 특히, 비정질반도체막을 사용해서 박막트랜지스터를 형성하는 경우, 구동용 TFT 1403의 반도체층의 사이즈를 크게 하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 상기 화소회로는, 발광 적층체로부터의 빛이 밀봉기판측으로부터 발광하는 상면발광형인 것이 바람직하다.
이러한 액티브 매트릭스형의 발광 장치는, 화소 밀도가 증가했을 경우, 각 화소에 TFT가 설치되기 때문에 저전압 구동할 수 있는 점에 장점이 있다고 생각된다.
본 실시예에서는, 각 화소에 TFT가 설치되는 액티브 매트릭스형의 발광 장치에 관하여 설명했지만, 패시브 매트릭스형의 발광 장치에도 적용가능하다. 패시브 매트릭스형의 발광 장치는, 제작 방법이 간단하기 때문에 장점이 있다. 또한, 화소마다 TFT가 설치되지 않기 때문에, 고개구율이 된다. 발광이 발광 적층체의 양측에 발광하는 발광 장치의 경우, 패시브 매트릭스형의 발광 장치를 사용하면 개구율이 높아질 수 있다.
계속해서, 도6e에 나타낸 등가회로를 사용하여, 주사선(1414) 및 신호 선(1410)에 보호 회로로서 다이오드를 접속하는 경우에 관하여 설명한다.
도7에는, 화소부(1500)에 스위칭용 TFT 1401, 구동용 TFT 1403, 용량소자(1402), 발광소자부(1405)가 설치된다. 신호 선(1410)에는, 보호 회로용 다이오 드(1561,1562)가 설치된다. 보호 회로용 다이오드 1561과 1562 각각은, 스위칭용 TFT 1401또는 구동용 TFT 1403과 마찬가지로, 상기 실시예 의 방법으로 제작할 수 있다. 따라서, 각 다이오드는, 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극 등을 가진다. 보호 회로용 다이오드 1561과 1562 각각은, 게이트 전극과, 드레인 전극 또는 소스 전극과를 접속 함에 의해 다이오드로서 동작된다.
다이오드와 접속된 공통 전위선(1554,1555)은 게이트 전극과 같은 층에 형성되어 있다. 따라서, 다이오드 소스 전극 또는 드레인 전극과 접속하기 위해서는, 게이트 절연층에 컨택트홀을 형성할 필요가 있다.
주사선(1414)에 설치된 다이오드도 같은 구성이다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 입력단에 설치되는 보호 다이오드를 TFT와 동시에 형성할 수 있다. 또한, 보호 다이오드를 형성하는 위치는, 이것에 한정되지 않는다. 그 보호 다이오드는, 구동회로와 화소와의 사이에 설치할 수 있다.
본 실시예는 실시예1 내지 실시예5 중 임의의 실시예와 적절하게 조합할 수 있다.
이러한 보호 회로를 갖는 본 발명의 발광 장치는, 신뢰성이 높은 발광 장치일 수 있다. 또한, 상기 보호 회로를 조합함으로써, 발광 장치로서의 신뢰성을 한층 더 높이는 것이 가능해진다.
(실시예7)
도8a에는 본 발명의 발광 장치의 구성의 일례를 게시한다. 도8a는 순 테이퍼 구조를 갖는 패시브 매트릭스형의 발광 장치의 화소부의 단면도의 일부다. 도8a에 나타낸 본 발명의 발광 장치는, 제1의 기판(200), 발광소자의 제1의 전극(201), 분리벽(202), 발광 적층체(203), 발광소자의 제2의 전극(204), 제2의 기판(207)의 구성을 포함한다.
화소가 되는 부분은, 제1의 전극(201)과 제2의 전극(204)에 발광 적층체(203)가 끼워지고 있는 부분이다. 제1의 전극(201)과 제2의 전극(204)은 서로 직교하는 스트라이프 모양으로 형성되고, 교차 부분에 화소가 되는 부분이 형성된다. 분리벽(202)은 제2의 전극(204)과 평행하게 형성되고, 화소가 되는 부분은, 상기 제1의 전극(201)을 사용한 화소가 되는 또 다른 부분과 분리벽(202)에 의해 절연되어 있다.
본 실시예에 있어서, 제1의 전극(201), 제2의 전극(204), 발광 적층체(203)의 구체적인 재료 및 구성에 관해서는 실시예4를 참조하면 좋다.
또한, 도8a에 있어서의 제1의 기판(200), 분리벽(202), 제2의 기판(207)은 각각 실시예4에 있어서의 제1의 기판(50), 분리벽(65), 제2의 기판(94)에 각각 대응한다. 그것들의 구성, 재료 및 효과에 관해서는 실시예4와 같으므로, 반복이 되는 설명을 생략한다. 실시예4의 기재를 참조한다.
발광 장치는 수분 등의 침입을 막기 위하여 보호막(210)이 형성되고, 유리, 돌, 알루미나 등의 세라믹 재료, 또는 합성 재료 등의 제2의 기판(207)을 씰용의 접착제(211)로 고정한다. 또 외부 입력 단자에는 외부회로와 접속할 때에, 이방성 도전막(212)을 거쳐서 플렉시블 프린트회로 기판(213)을 사용해 접속을 취한다. 보호막(210)은, 질화 규소로 형성하지만 기타, 응력을 저감하면서 가스 장벽성을 높 이는 구성으로 하여서, 질화탄소와 질화 규소의 적층체로 형성해도 좋다.
도8b에는, 도8a에 나타낸 패널에 외부회로를 접속해서 형성된 모듈의 모양을 나타낸다. 모듈은, 외부 입력 단자부(18,19)에 플렉시블 프린트 회로기판(25)을 고정하고, 전원회로 및 신호 처리 회로가 형성된 외부회로기판과 전기적으로 접속한다. 또한, 외부회로의 하나인 드라이버 IC(28)의 설치 방법은, COG법 또는 TAB법이어도 좋다. 도8b에는, 외부회로의 하나인 드라이버 IC(28)를, COG법을 사용해서 설치하고 있는 모양을 나타낸다. 이것들 외부회로 기판에 형성된 신호 처리 회로 및 드라이버IC(28)는 발광소자의 제어회로이며, 이것들 제어회로를 탑재한 발광 장치 및 전자기기는, 제어회로에 의해 발광소자의 점등 및 비점등 또는 휘도의 제어가 이루어짐으로써 여러가지 영상을 패널에 비출 수 있다.
이때, 패널과 모듈은, 본 발명의 발광 장치의 일 형태에 해당하고, 모두 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 한다.
(실시예8)
본 발명의 발광 장치(모듈)을 탑재한 본 발명의 전자기기로서, 비디오카메라, 디지탈 카메라, 고글형 디스플레이(헤드 마운트 디스플레이), 네비게이션 시스템, 음향재생장치(카오디오 콤포넌트 등), 컴퓨터, 게임 기기, 휴대 정보단말(모바일 컴퓨터, 휴대전화, 휴대형 게임기 또는 전자서적등), 기록 매체를 구비한 화상재생장치(구체적으로는 Digital Versatile Disc(DVD)등의 기록 매체를 재생하고, 그 화상을 표시할 수 있는 디스플레이를 구비한 장치)등을 들 수 있다. 그것들의 전자기기의 구체적인 예를 도9a 내지 9e에 나타낸다.
도9a는, 발광장치이며, 텔레비전 수상기나 퍼스널 컴퓨터의 모니터 등에 해당한다. 이 발광장치는, 케이싱(2001), 표시부(2003), 스피커부(2004)등을 포함한다. 본 발명의 발광 장치는, 표시부(2003)의 표시 품질 이 좋고, 신뢰성이 높은 발광 장치다. 화소부에는 콘트라스트를 높이기 위해서, 편광판, 또는 원편광판을 구비하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 밀봉기판에 1/4파장판, 1/2파장판, 편광판이 순차적으로 설치하는 것이 바람직하다. 한층 더, 편광판 위에 반사 방지막을 형성해도 된다.
도9b는 휴대전화이고, 이것은, 본체(2101), 섀시(2102), 표시부(2103), 음성입력부(2104), 음성출력부(2105), 조작 키(2106), 안테나(2108) 등을 포함한다. 본 발명의 휴대전화는, 표시부(2103)의 표시 품질 이 좋고, 신뢰성이 높은 휴대전화다.
도9c는 컴퓨터이고, 이것은, 본체(2201), 섀시(2202), 표시부(2203), 키보드(2204), 외부접속 포트(2205), 포인팅 마우스(2206) 등을 포함한다. 본 발명의 컴퓨터는, 표시부(2203)의 표시 품질이 좋고, 신뢰성이 높은 컴퓨터다. 도9c에서는 노트북형 컴퓨터를 예시했지만, 본 발명은 하드 디스크와 표시부가 서로 결합된 데스크탑형 컴퓨터 등에도 적용하는 것이 가능하다.
도9d는 모바일 컴퓨터이고, 이것은, 본체(2301), 표시부(2302), 스위치(2303), 조작 키(2304), 적외선 포트(2305) 등을 포함한다. 본 발명의 모바일 컴퓨터는 표시부(2302)의 표시 품질이 좋고, 신뢰성이 높은 모바일 컴퓨터다.
도9e는 휴대형 게임기이고, 이것은, 섀시(2401), 표시부(2402), 스피커 부(2403), 조작 키(2404), 기록 매체 삽입부(2405) 등을 포함한다. 본 발명의 휴대형 게임기는, 표시부(2402)의 표시 품질이 좋고, 신뢰성이 높은 휴대형 게임기다.
이상과 같이, 본 발명의 적용 범위는 매우 넓게 모든 분야의 전자기기에 사용하는 것이 가능하다.
본 실시예는 실시예1 내지 실시예5의 임의의 실시예와 적절하게 조합할 수 있다.
[예시1]
본 발명의 재료의 일례로서 하기 구조식(1)로 나타낸 화합물, 3-(N, N-디페닐)아미노카르바졸의 합성 방법을 이하에 나타낸다.
Figure 112008022119535-pct00066
(1) 3-요오드카르바졸의 합성
카르바졸 3.5g(21mmol)의 얼음아세트산 450mL용액에 N-요오드숙신이미드(NIS)4.5g(20mmol)을 조금씩 더한 후, 실온에서 12시간 교반했다. 그 후에, 반응 혼합물을 물 약 750mL에 적하했다. 적하 후, 석출물을 여과했다. 그리고, 여과된 석출물을 물로 세정했다. 세정 후, 석출물을 아세트산 에틸 약 150mL에 용해했다. 이 용액을 탄산수소나트륨 수용액, 물, 포화식염수를 순차적으로 사용해서 세정했다. 세정 후, 황산마그네슘을 더해서 건조시켰다. 건조 후, 용액을 여과했다. 그 후에 여과한 용액을 농축한 결과, 요오드카르바졸을 백색분말로서 6.Og 얻었다(수율: 97％). 3-요오드카르바졸의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure 112008022119535-pct00067
(2) 9-아세틸-3-요오드카르바졸의 합성
질소분위기 하, 얼음냉각한 수소화 나트륨 1.Og(유성:60％, 25mmol)을 건조한 테트라히드로푸란(THF) 35mL에 현탁했다. 그 현탁액에, 상기 방법으로 합성한 3-요오드카르바졸 4.7g(16mmol)의 THF 50mL용액을 천천히 적하했다. 그 후, 혼합물을 30분 교반했다. 이 혼합물에 아세틸클로라이드 2.Og(25mmol)을 적하한 후, 1시간 교반했다. 그 후에, 그 혼합물을 실온에서 한층 더 12시간 교반했다. 이 혼합물에 물을 약 30mL 더했다. 유기층을 물, 포화 식염수로 세정했다. 그리고, 물층은 아세트산 에틸 약 50mL로 추출해서 유기층과 혼합했다. 이 유기층에 황산마그네슘을 첨가해서 건조시켰다. 건조시킨 유기층을 여과한 후, 여과한 용액을 농축했다. 이것에 의해 얻어진 고체를 헥산 약 20mL로 세정한 결과, 유백색 분말의 9-아세틸-3-요오드카르바졸을 5.1g 얻었다(수율; 94％). 9-아세틸-3-요오드카르바졸의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure 112008022119535-pct00068
(3) 9-아세틸-3-(N, N-디페닐)아미노카르바졸의 합성
질소분위기하, 9-아세틸-3-요오드카르바졸 3.4g(10mmol), 디페닐아민 2.Og(12mmol), 산화구리(I) 2.1g(15mmol)의 N, N-디메틸아세토아미드 70mL의 현탁액을 160℃에서 20시간 가열 교반을 행했다. 가열교반을 행한 현탁액을 실온까지 냉각한 후, 메탄올을 약 50mL 더했다. 그리고, 그 혼합물을
셀라이트
Figure 112013025411911-pct00069
를 통해 여과했다. 그 얻어진 여과액을 농축한 후, 잔여물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(전개액, 톨루엔:헥산=1:1)에 의해 정제한 결과, 담황색 분말의 9-아세틸-3-(N, N-디페닐)아미노카르바졸을 1.8g 얻었다(수율: 48％). 9-아세틸-3-(N, N-디페닐)아미노카르바졸의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure 112008022119535-pct00070
(4) 3-(N, N-디페닐)아미노카르바졸의 합성
9-아세틸-3-(N, N-디페닐)아미노카르바졸 1.8g(5mmol)의 THF의 50mL 용액에, 수산화칼륨 2.8g의 수용액 3mL 및 디메틸 황화물 50mL을 더한 후, 100℃에서 5시간 가열 교반했다. 그 후에, 약 100mL의 물을 더했다. 그리고, 아세트산 에틸 약 150mL에서 유기층을 추출했다. 유기층을 황산마그네슘에서 건조한 후에 농축했다. 그리고, 잔여물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(전개액, 톨루엔:헥산=1:1)에서 정제한 결과, 본 발명의 카르바졸 유도체의 하나인 3-(N, N-디페닐)아미노카르바졸 400mg을 베이지색 분말로서 얻었다(수율: 27％). 3-(N, N-디페닐)아미노카르바졸의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure 112008022119535-pct00071
상기 얻어진 3-(N, N-디페닐)아미노카르바졸의 NMR데이터를 이하에 나타낸다. 1H NMR(300MHz, CDCl3)δ＝6.93(d,J=7.5Hz,2H), 7.08(d,J=7.8Hz, 4H), 7.13-7.22(m, 7H), 7.03-7.37(m, 3H), 7.85(s, 1H), 7.90(d,J=7.8Hz, 1H). 또한, 3-(N, N-디페닐)아미노카르바졸의 NMR차트를 도10에 나타낸다.
[예시2]
본 발명의 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물의 일례로서, 하기식(42)로 나타낸, 9-{4-[3-(N, N-디페닐 아미노)-N-칼바조릴]페닐}-10-페닐안토라센(이하, CzAlPA라고 함)의 합성 방법에 관하여 설명한다.
Figure 112008022119535-pct00072
[스텝1:9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센의 합성]
(1) 9-페닐안트라센의 합성
9-브로모안트라센 5.4g(21.1mmol), 페닐보론산 2.6g(21.1mmol), 아세트산팔라듐 60mg(0.21mmol), 2mol/L탄산칼륨 수용액 10mL, 트리(올쏘토릴(orthotolyl)포스핀 263mg(0.84mmol), 디메톡시에탄 20mL의 분량으로 혼합한 후, 80℃, 9시간 교반했다. 반응 후, 석출한 고체를 흡인 여과로 회수했다. 그리고, 회수한 고체를 톨 루엔에 용해시켜 플로리실, 셀라이트
Figure 112008022119535-pct00073
, 알루미나를 통과시켜서 여과를 했다. 여과액을 물 및 포화 식염수로 세정했다. 세정 후, 황산마그네슘에서 건조했다. 건조후 자연 여과를 행했다. 그리고, 여과액을 농축하여서, 9-페닐안트라센을 담갈색 고체로서 4.Og(수율:75％)을 얻었다. 9-브로모 안트라센으로부터의 9-페닐안트라센의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure 112008022119535-pct00074
(2) 9-브로모-10-페닐안트라센의 합성
상기 수법으로 합성한 9-페닐안트라센 6.Og(23.7mmol)을 사염화탄소 80mL에 녹였다. 그 반응 용액에 대하여, 브롬 3.80g(21.1mmol)의 사염화탄소(10mL) 용액을 적하 로트를 사용하여 적하앴다. 적하종료후 실온에서 1시간 교반했다. 티오황산 나트륨 수용액을 더해서 반응을 멈추었다. 유기층을 수산화 나트륨 수용액, 포화 식염수의 순으로 세정했다. 세정 후, 황산마그네슘에서 건조했다. 건조 후, 자연 여과했다. 그리고, 농축한 후, 유기층을 톨루엔에 용해시켰다. 그리고, 플로리실, 셀라이트
Figure 112008022119535-pct00075
, 알루미나 여과를 행했다. 여과액을 농축한 후, 디클로로메탄 및 헥산에 의해 재결정을 행한 결과, 9-브로모-10-페닐안트라센을 담황색 개체로서 7.Og을 얻었다(수율:89％). 9-페닐안트라센으로부터의 9-브로모-10-페닐안트라센의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure 112008022119535-pct00076
(3) 9-요오드-10-페닐안트라센의 합성
THF의 80mL에 9-브로모-10-페닐안트라센의 3.33g(10mmol)을 용해한 후, 그 용액을 -78℃에서 냉각했다. 그 후, n-BuLi의 7.5mL(1.6M, 12.0mmol)을 적하한 후, 그 혼합물을 1시간 교반했다. 다음에, 요오드5g(20.Ommol)의 THF 20mL 용액을 -78℃에서 적하한 후, 한층 더 2시간 교반했다. 반응 후, 티오황산 나트륨 수용액을 더해서 반응을 멈추었다. 유기층을 티오황산 나트륨 수용액 및 포화 식염수의 순으로 세정했다. 세정 후, 황산마그네슘에서 건조했다. 그 후에 자연 여과를 했다. 그리고, 여과액을 농축한 후, 에탄올에 의해 재결정한 결과, 9-요오드-10-페닐안트라센을 담황색 고체로서 3.1g 얻었다(수율: 83％). 9-브로모-10-페닐안트라센으로부터의 9-요오드-10-페닐안트라센의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure 112008022119535-pct00077
(4) 9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센의 합성
9-요오드-10-페닐안트라센의 1.Og(2.63mmol), p-브로모페닐보론산542mg(2.70mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 46mg(0.03mmol), 2mol/L 탄산칼륨 수용액의 3mL, 톨루엔 10mL의 혼합물을 80℃, 9시간 교반했다. 반응 후, 톨루엔을 더하고나서 플로리실, 셀라이트
Figure 112008022119535-pct00078
, 알루미나를 통과시켜서 여과를 했다. 여과액을 물 및 포화 식염수의 순으로 세정후, 황산마그네슘에서 건조했다. 그 후에 자연 여과를 했다. 그리고, 여과액을 농축한 후, 클로로폼 및 헥산에 의해 재결정한 결과, 9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센을 담갈색 고체로서 562mg 얻었다(수율: 45％). 9-요오드-10-페닐안트라센으로부터의 9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure 112008022119535-pct00079
[스텝2:CzAlPA의 합성]
본 발명의 카르바졸 유도체인 3-(N, N-디페닐)아미노카르바졸 340mg(1.Ommol), 9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센의 490mg(1.2mmo1), 비스(디벤지리덴아세톤)팔라듐(0)의 58mg(0.1mmol), t-부톡시 소듐의 300mg(3.0mmol)의 크실렌의 3.5mL의 현탁액을 3분간 탈기했다. 그리고, 트리(t-부틸)포스핀 0.5mL을 더한 후, 90℃에서 4.5시간 가열 교반을 행했다. 그리고, 톨루엔 약 300mL을 더한 후, 플로리실, 알루미나, 셀라이트
Figure 112013025411911-pct00080
에 의한 여과를 행했다. 얻어진 여과액을 물, 포화 식염수의 순으로 세정했다. 세정 후, 황산마그네슘을 더해서 건조시켰다. 이 혼합물을 여과한 후에 농축했다. 그리고, 잔여물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(전개액, 톨루엔:헥산=3:7)에 의한 정제를 행했다. 그 결과, CzAlPA를 담황색 분말로서 300mg 얻었다(수율: 45％). 3-(N, N-디페닐)아미노카르바졸과 9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센과의 커플링반응에 의한, CzAlPA의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure 112008022119535-pct00081
상기 얻어진 CzAlPA의 NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1H NMR (300MHz, CDCl3)δ＝6.98(d,J=7.2Hz, 2H), 7.16(d,J=7.8Hz, 4H), 7.20-7.86(m, 26H), 7.99(s, 1H), 8.06(d,J=7.8Hz, 1H). 또한 CzAlPA의 NMR차트를 도11에 나타낸다.
CzAlPA의 열중량측정-시차열분석(TG-DTA)을 행했다. 측정에는 시차열열중량 동시 측정 장치(세이코 전자공업주식회사 제품, TG/DTA SCC/5200)를 사용하여, 질소분위기 하, 10℃/min의 온도 상승률에서 열물성을 평가했다. 그 결과, 중량과 온도의 관계(열중량측정)로부터, 상압 상태에서, 중량감소 시작 온도는 420℃이었다. 또한, 시차주사 열량 분석장치(Perkin Elmer Co.,Ltd.에서 제조된 Pyris 1 DSC)를 사용해서 CzAlPA의 유리전이온도, 및 융점을 조사한 결과, 각각 153℃, 313℃이며, 열적으로 안정한 것을 알았다.
또한, CzAlPA의 톨루엔 용액 및 CzAlPA의 박막상태에 있어서의 흡수스펙트럼을 측정했다. 안트라센에 근거한 흡수가 각각 370nm, 400nm정도에 서 관측되었다. 또한, CzAlPA의 톨루엔 용액 및 CzAlPA의 박막의 발광스펙트럼을 도12에 나타낸다. 도12에 있어서, 가로축은 파장(nm), 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 최대 발광 파장은, 톨루엔 용액의 경우에는 453nm(여기파장: 370nm), 박막의 경우에는 491nm(여기파장: 380nm)이며, 청색의 발광을 얻을 수 있는 것을 알았다.
또한, CzAlPA의 박막상태에 있어서의 HOMO준위와 LUMO준위의 측정을 행했다. HOMO 준위의 값은, 광전자 분광장치(Riken Keiki(주)제, AC-2)을 사용해서 측정한 이온화 퍼텐셜의 값을, 부의 값으로 환산함에 의해 얻었다. 또한, LUMO준위의 값은, 박막의 흡수단을 에너지갭으로 해서 HOMO 준위의 값에 가산 함에 의해 얻었다. 그 결과, HOMO준위 및 LUMO준위는 각각 -5.30eV, -2.38eV이며, 2.82eV라고 하는 대단히 큰 밴드갭을 나타냈다.
[예시3]
본 예시에서는, CzAlPA의 전기화학적 안정성에 대해서 나타낸다. CzAlPA는 예시 2와 같은 방법에 의해 합성하는 것이 가능해서, 본 발명의 카르바졸 유도체(3-(N, N-디페닐)아미노카르바졸)을 치환기로서 도입한 화합물의 하나다. 또한, 비교로서, CzAlPA로부터, 3-(N, N-디페닐)아미노카르바졸 골격을 제외한 구성을 갖는 디페닐 안트라센(약칭:DPAnth)의 전기화학적 안정성 에 관해서도 나타낸다.
전기화학적 안정성은 사이클릭 볼타메트리(CV)측정을 하여서 평가했다. CV측정은, 전기화학 애널라이저(BAS(주)제, 형식번호:ALS모델600A)를 사용하였다. CV측정에 있어서의 용액은, 용매로서 탈수 디메틸포름아미드(DMF)를 사용했다. 또한, 지지전해질인 과염소산 테트라-n-부틸암모늄(n-Bu4NCl04)을 100mM의 농도가 되도록 용해시켰다. 한층 더 측정 대상을 1mmol/L의 농도가 되도록 용해시켜서 조제했다. 또한, 작용 전극으로서는 백금전극(BAS(주)제, PTE백금전극)을, 보조 전극으로서는 백금전극(BAS(주)제, VC-3 Pt카운터 전극(5cm))을 사용했다. 기준전극으로서는, Ag/Ag+전극(BAS(주)제, RE 5 비수용매계 참조전극)을 사용했다. 스캔 속도는 0.1V/se c로 해서 부의 전위를 인가한 경우(이하, 산화측이라고 한다)와, 정의 전위를 인가한 경우(이하, 환원측이라고 한다)를 각각 200회의 스캔을 행했다.
도13a 및 13b에는, CzAlPA의 CV차트를, 도14a 및 14b에는, DPAnth의 CV차트를 각각 나타낸다. 이때, 도13a 및 도14a는 산화측의 측정 결과를 나타내고, 도13b 및 도14b는 환원측의 측정 결과를 나타낸다.
본 발명의 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물인 CzAlPA의 경우, 산화측 및 환원측의 가역적인 피크를 나타낸다. 200회의 산화-환원, 혹은 환원-산화의 사이클을 반복하는 경우도, 그 피크 강도는 거의 변화되지 않는다. 한편, DPAnth의 경우에는, 환원측은 가역적인 거동을 나타내고, 또 200회의 사이클 후에도 거의 같은 피크를 갖는다. 한편, 산화측에서는 서서히 산화 피크 강도가 감소하고 있다. 이것은, CzAlPA가 산화-환원 사이클로 가역적으로 원래의 중성분자로 되돌아가는 반면에, DPAnth는 산화에 따라 부반응이 발생하고, 그 후의 환원에서 원래의 중성분자로 되돌아가지 않는 것을 나타낸다. 다시 말해, 그것은, DPAnth가 산화-환원에 대한 가역성이 낮은 것을 나타낸다.
이 결과에 의해 밝혀진 것은, DPAnth에 본 발명의 카르바졸 유도체인 3-(N, N-디페닐)아미노카르바졸 골격을 도입함으로써, 도입된 화합물은 산화측의 전기화학적 안정성이 향상할 수 있다는 것이다.
이와 같이, 본 발명의 카르바졸 유도체는, 해당 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물의 전기화학적 안정성을 향상시킬 수 있다. 추가로, 전기화학적 안정성의 향상은, 해당 카르바졸 유도체를 치환기로서 도입한 화합물의 발광소자용 재료로서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
[예시4]
본 예시에서는, CzAlPA를 발광 재료로 사용하고 호스트로서 9-[4-(N-칼바조릴)]페닐-10-페닐안트라센(약칭:CzPA)을 사용한 발광층을 갖는 발광소자의 제작 방법과 그 특성에 대해서 서술한다.
발광소자는, 유리 기판 위에 형성된다. 먼저, 제1의 전극으로서 ITSO막을 110nm의 두께로 형성했다. ITSO막은 스퍼터링법에 의해 형성했다. 그 후에, 에칭에 의해 제1의 전극의 형상을 2mm x 2mm의 정방형으로 가공했다. 그리고, 제1의 전극 위에 발광소자를 형성하기 전에, 다공질의 수지(대표적으로는, PVA(폴리비닐알코올)제, 나일론제 등)로 기판 표면을 세정했다. 한층 더, 200℃에서 1시간 열처리를 행한 후, UV오존처리를 370초 행했다.
다음에, 정공주입층을 50nm 두께로 형성했다. 재료로서는, 4, 4'－비스[N-(4-(N,N-디-m-토릴아미노)페닐)-N-페닐아미노]비페닐(이하, DNTPD라고 함)을 사용 했다. 계속해서, 정공수송층으로서 NPB막을 10nm두께로 형성했다. 이것들의 적층막 위에, 발광층으로서 CzPA와 CzAlPA와의 공증착막을 40nm의 두께로 형성했다. CzAlPA에 대한 CzPA의 중량비는 1:0.10이다. 한층 더, 전자수송층으로서 Alq3막을 10nm 혹은 20nm, 전자주입층으로서 Alq3막과 리튬의 공증착막(Alq3:Li=l:0.01)을 10nm 혹은 불화칼슘(CaF2)을 1nm 두께로 형성했다. 최후에, 제2의 전극으로서 Al막을 200nm의 두께로 형성하고, 소자를 완성했다. 또한, 정공주입층으로부터 제2의 전극에 이르는 막은, 모두 저항가열에 의한 진공증착법에 의해 형성되었다. 전자수송층으로서 Alq3막을 10nm, 전자주입층으로서 Alq3과 리튬의 공증착막을 사용한 소자를 소자A, 전자수송층으로서 Alq3막을 20nm, 전자주입층으로서 불화 칼슘막을 사용한 소자를 소자B라고 기술한다.
소자A와 소자B의 특성을 테이블 1에 나타낸다.
[테이블 1]
Figure 112011064208321-pct00105
그것에 의해 안 것은, 양쪽의 소자가 효율적으로 발광하고, CzPA가 발광층의 호스트로 기능하고, CzAlPA가 발광층의 도펀트로서 적절하게 기능하는 것을 알았다.
또한, 소자A 및 소자B의 신뢰성에 대해서 검토했다. 초기 휘도500cd/m2 및 일정한 전류밀도의 조건으로 구동했을 때, 휘도 10％ 감소까지 필요로 하는 시간은 소자A에서 62시간, 소자B에서 80시간이었다. 이때, CzAlPA는 청색의 발광을 보이는 발광 재료다. 이 결과는 청색의 발광소자로서는 양호한 값이라고 할 수 있다.
[예시5]
본 예시에서는, CzAlPA만을 발광층으로서 사용한 발광소자의 제작 방법과 그 특성에 대해서 서술한다.
소자의 제작은 예시4와 마찬가지로 행하고, 제1의 전극(ITSO를 사용) 위에 정공주입층으로서 50nm 두께의 DNTPD막을 형성했다. 이 위에, 정공수송층으로서 NPB막을 10nm 두께로 적층했다. 다음에, 발광층으로서 CzAlPA막을 40nm의 두께로 형성했다. 그 발광층 위에 전자수송층으로서 Alq3막을 10nm 두께로 형성했다. 또한, 전자주입층으로서 Alq3과 리튬의 공증착막을 10nm 두께(Alq3＝Li=1:0.01)로 형성했다. 한층 더, 제2의 전극으로서 Al막을 200nm 두께로 형성했다. 이 소자를 소자C라고 기술한다.
소자의 특성을 테이블2에 나타낸다.
[테이블2]
Figure 112011064208321-pct00106
소자C가 효율적으로 발광하고, CzAlPA가 발광 재료로서 적절하게 기능하는 것을 알았다.
(참고예)
예시4 및 예시5에서 사용한 CzPA는 신규물질이다. 이하에 그 합성방법을 설 명한다.
예시2의 [스텝1]에서 얻어진 9-(4-브로모페닐)-10-페닐안트라센을 출발 원료로서 사용한 CzPA의 합성법을 나타낸다. 9-(4-브로모페닐)-10-페닐안트라센 1.3g(3.2mmol), 카르바졸 578mg(3.5mmol), 비스(디벤지리덴아세톤)팔라듐(O) 50mg(0.017mmol), t-부톡시 나트륨 1.Omg(0.010mmol), 트리(t-부틸포스핀) 0.1mL, 톨루엔 30mL의 혼합물을 110℃에서 10시간 가열하여 역류했다. 반응 후, 반응 용액을 물로 세정했다. 세정 후, 물층을 톨루엔으로 추출했다. 추출 후, 그 물층과 유기층을 포화 식염수로 세정했다. 세정 후, 황산마그네슘으로 그 물층과 유기층을 건조했다. 자연 여과후, 그 여과액을 농축해 얻어진 오일을, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(헥산:톨루엔=7:3)에 의해 정제했다. 그 후에, 디클로로메탄 및 헥산으로 상기 오일을 재결정했다. 그후, 목표 CzPA의 1.5g을, 수율 93％에서 얻었다. 상기 얻어진 CzPA의 5.50g을, 270℃ , 아르곤 기류하(유속 3.OmL/min) 및 압력 6.7Pa하에서, 20시간 승화 정제를 행한 바, CzPA 3.98g을 회수할 수 있었다(회수율 72%). 9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센으로부터의 CzPA의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure 112008022119535-pct00082
상기 얻어진 CzPA의 NMR데이터를 이하에 나타낸다. 1H NMR(300MHz, CDCl3);δ=8.22(d,J=7.8Hz, 2H), 7.86-7.82(m, 3H), 7.61-7.36(m, 20H). 또한, 1H NMR의 차트를 도15에 나타낸다.
CzPA는 담황색 분말형 고체이었다. CzPA의 열중량 측정-시차열분석(TG-DTA)을 행했다. 측정에는 시차열 열중량 동시 측정 장치(세이코 전자공업주식회사 제품, TG/DTA SCC/320형태)를 사용했다. 그리고, 질소분위기 하, 10℃/min의 온도상승률에서 열물성을 평가했다. 이 때문에, 중량과 온도의 관계(열중량측정)의 결과, 상압 상태에서, 측정 개시시의 중량의 95％이하의 중량이 되는 온도는 348℃이었다. 또한, 시차 주사 열량분석장치(파킨 엘마제, Pyris 1 DSC)를 사용해서 CzPA의 유리전이온도 및 융점을 조사했다. 그 결과, 전이온도가 125℃, 융점이 313℃이며, CzPA가 열적으로 안정적인 것을 알았다.
본 출원은 2005년 8월 31일에 출원한 일본특허출원번호 2005-252308에 근거하고, 그 내용은 여기서 참고로 포함된다.
(부호의 설명)
18: 외부입력 단자부, 19: 외부입력 단자부, 25: 플렉시블 프린트 회로기판, 28: 드라이버IC, 50: 제1의 기판, 51a: 제1의 하지절연층, 51b: 제2의 하지절연층, 52: 섬 형상의 반도체층, 53: 게이트 절연층, 54: 게이트 전극, 59: 절연막, 60: 제1의 층간절연층, 61a: 접속부, 61b: 제1의 배선, 63: 제2의 층간절연층, 64: 하부전극, 65: 분리벽, 66: 발광 물질 함유층, 67: 상부전극, 70: 박막트랜지스터, 88: 투광성 수지, 89: 투광성이 높은 건조제, 90: 외측편광판, 91:보호 필름, 93: 발광소자부, 94: 제2의 기판, 101: 제1의 전극, 102: 발광 물질 함유층, 103: 제2의 전극, 200: 제1의 기판, 201: 제1의 전극, 202: 분리벽, 203: 발광 적층체, 204: 제2의 전극, 207: 제2의 기판, 210: 보호막, 211: 씰용의 접착제, 212: 이방성 도전막, 213: 플렉시블 프린트 회로기판, 1401: 스위칭용 TFT, 1402: 용량소자, 1403: 구동용 TFT, 1404: 전류제어용 TFT, 1405: 발광소자부, 1410: 신호 선, 1411: 전원선, 1412: 전원선, 1414: 주사선, 1415: 주사선, 1561: 보호 회로용 다이오드, 1562: 보호 회로용 다이오드, 2001: 섀시, 2003: 표시부, 2004: 스피커부, 2101: 본체, 2102: 섀시, 2103: 표시부, 2104: 음성입력부, 2105: 음성출력부, 2106: 조작 키, 2108: 안테나, 2201: 본체, 2202: 섀시, 2203: 표시부, 2204: 키보드, 2205: 외부 접속포트, 2206: 포인팅 마우스, 2301: 본체, 2302: 표시부, 2303: 스위치, 2304: 조작 키, 2305: 적외선 포트, 2401: 섀시, 2402: 표시부, 2403: 스피커부, 2404: 조작 키, 2405: 기록매체 삽입부, 4001: TFT기판, 4002: 화소부, 4003: 신호선 구동회로, 4004: 주사선 구동회로, 4005: 실링재, 4006: 대향기판, 4007: 충전재, 4008: 구동회로부 박막트랜지스터, 4010: 화소부 박막트랜지스터, 4011: 발광소자부, 4014: 제1의 리드 배선, 4016: 접속단자, 4018: FPC, 4019: 이방성 도전막, 4015a: 제2의 리드 배선, 4015b: 제3의 리드 배선.

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 한 쌍의 전극과, 상기 전극 사이에 개재되고 하기 일반식 (1)로 나타낸 재료 및 하기 일반식 (2)로 나타낸 재료를 포함하는 적어도 하나의 발광층을 포함하는 발광소자:
    Figure 712013003863150-pct00107
    Figure 712013003863150-pct00108
    여기서, 식중 Ar1과 Ar2 각각은, 탄소수 6∼14의 아릴기를 나타내고, 식중 Ar1과 Ar2 은 같거나 또는 다르고, 식중 R은 수소 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 의미한다.
  4. 한 쌍의 전극과, 상기 전극 사이에 개재되고 하기 일반식 (3)으로 나타낸 재료 및 하기 일반식 (2)로 나타낸 재료를 포함하는 적어도 하나의 발광층을 포함하는 발광소자:
    Figure 712013003863150-pct00109
    Figure 712013003863150-pct00110
    .
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  11. 청구항 3에 기재된 발광소자와,
    상기 발광소자의 발광을 제어하는 제어회로를 구비한, 발광 장치.
  12. 청구항 4에 기재된 발광소자와,
    상기 발광소자의 발광을 제어하는 제어회로를 구비한, 발광 장치.
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  15. 청구항 3에 기재된 발광소자를 갖는 표시부와,
    상기 발광소자를 제어하는 제어회로를 구비한, 전자기기.
  16. 청구항 4에 기재된 발광소자를 갖는 표시부와,
    상기 발광소자를 제어하는 제어회로를 구비한, 전자기기.
  17. 삭제
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