KR102261620B1 - 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents

발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 Download PDF

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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은, 발광 소자의 발광층에 있어서 1중항 여기 상태(S1)의 생성 확률을 이론값(25%) 이상으로 함으로써, 발광 효율을 높일 수 있는 발광 소자를 제공한다.
발광 소자의 발광층에 있어서, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물에 의하여 여기 착체(엑사이플렉스)가 생성되는 구성이며, 생성된 여기 착체는 여기 착체 형성 전의 각각의 물질(제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물)보다 S1 준위와 T1 준위가 매우 근접된 위치에 있다. 그래서, 여기 착체의 T1에 있어서의 에너지의 일부가 S1로 이동하기 쉽다. 따라서, 이론상의 S1의 생성 확률(25%)보다 높은 생성 확률이 얻어짐으로써 S1로부터의 에너지를 이용한 발광 소자의 발광 효율을 높이는 것을 특징으로 한다.

Description

발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치{LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, AND LIGHTING DEVICE}
본 발명의 일 형태는 전계를 인가함으로써 발광이 얻어지는 유기 화합물을 한 쌍의 전극 사이에 끼워서 이루어진 발광 소자, 또한 이와 같은 발광 소자를 갖는 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다.
박형 경량, 고속 응답성, 직류 저전압 구동 등의 특징을 갖는 유기 화합물을 발광체로서 사용한 발광 소자는, 차세대의 플랫 패널 디스플레이로의 응용이 기대되고 있다. 특히, 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배치한 표시 장치는, 종래의 액정 표시 장치와 비교하여, 시야각이 넓고 시인성이 우수한 점에 우위성이 있다고 여겨지고 있다.
발광 소자의 발광 기구는 발광 물질을 포함한 EL층을 한 쌍의 전극 사이에 끼워서 전압을 인가함으로써, 음극으로부터 주입된 전자 및 양극으로부터 주입된 정공이 EL층의 발광 중심에서 재결합하여 분자 여기자를 형성하고, 그 분자 여기자가 기저 상태로 완화될 때 에너지를 방출하여 발광한다고 알려져 있다. 발광 물질에 유기 화합물을 사용한 경우의 여기 상태의 종류로서는, 1중항 여기 상태와 3중항 여기 상태가 가능하고, 1중항 여기 상태(S1)로부터의 발광이 형광, 3중항 여기 상태(T1)로부터의 발광이 인광이라고 불리고 있다. 또한, 발광 소자에 있어서의 그 통계적 생성 비율은 S1:T1=1:3인 것으로 사료된다.
그래서, 상술한 바와 같은 발광 소자에 관하여 새로운 도펀트를 첨가함으로써 형광 발광뿐만 아니라 인광 발광도 이용한 소자 구조로 하는 등, 소자 특성을 향상시키기 위한 개발이 행해지고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
(특허문헌 1) 일본국 특개2010-182699호 공보
본 발명의 일 형태에서는 상술한 바와 같은 새로운 도펀트를 첨가하여 인광 발광을 이용함으로써 발광 소자의 발광 효율을 높이는 방법과는 달리, 발광 소자의 발광층에 있어서 1중항 여기 상태(S1)의 생성 확률을 이론값(25%) 이상으로 함으로써, 발광 효율을 높일 수 있는 발광 소자를 제공한다. 또한, 본 발명의 일 형태는 수명이 긴 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 형태는 발광 소자의 발광층에 있어서, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물에 의하여 여기 착체(엑사이플렉스(exciplex))가 생성되는 구성이며, 생성된 여기 착체는 여기 착체 형성 전의 각각의 물질(제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물)에 있어서의 S1 준위와 T1 준위의 차이와 비교하여 S1 준위와 T1 준위가 매우 근접된 위치에 있다. 그리고, 여기 착체의 T1의 여기 수명이 길기 때문에 여기 착체의 T1에 있어서의 에너지의 일부가 열 실활(thermal deactivation)을 일으키지 않으며 S1로 이동하기 쉽다. 즉, 캐리어가 재결합한 직후의 S1의 이론상의 생성 확률이 25%이어도 상기 프로세스를 거침으로써 최종적으로는 보다 많은 S1이 생성된다. 따라서, 본 발명의 일 형태는 S1로부터의 발광을 이용한 발광 소자의 발광 효율을 높이는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 형태는 한 쌍의 전극 사이에 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, p-페닐렌다이아민 골격을 갖는 제 2 유기 화합물을 포함하는 층을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자이다. 또한, 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, p-페닐렌다이아민 골격을 갖는 제 2 유기 화합물은 여기 착체를 형성하는 조합인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 형태는 한 쌍의 전극 사이에 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 4-(9H-카바졸-9-일)아닐린 골격을 갖는 제 2 유기 화합물을 포함하는 층을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자이다. 또한, 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 4-(9H-카바졸-9-일)아닐린 골격을 갖는 제 2 유기 화합물은 여기 착체를 형성하는 조합인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 형태는 한 쌍의 전극 사이에 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 9-아릴-9H-카바졸-3-아민 골격을 갖는 제 2 유기 화합물을 포함하는 층을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자이다. 또한, 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 9-아릴-9H-카바졸-3-아민 골격을 갖는 제 2 유기 화합물은 여기 착체를 형성하는 조합인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 형태는 한 쌍의 전극 사이에 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 하기 화학식 (G1)으로 나타내어지는 골격을 갖는 제 2 유기 화합물을 포함하는 층을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자이다. 또한, 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 하기 화학식 (G1)으로 나타내어지는 골격을 갖는 제 2 유기 화합물은 여기 착체를 형성하는 조합인 것을 특징으로 한다.
Figure 112020021278938-pat00001
(식 중, R1 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 페닐 그룹, 비페닐 그룹 중의 어느 것을 나타내고, R21 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 중 어느 것을 나타낸다. Ar1과 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 페닐 그룹, 비페닐 그룹, 플루오레닐 그룹, 스피로플루오레닐 그룹, 카바졸릴 그룹 중 어느 것을 나타내고, 상기 Ar1과 Ar2가 치환기를 갖는 경우, 상기 치환기는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 페닐 그룹, 비페닐 그룹, 탄소수 18 내지 30의 9-아릴카바졸릴 그룹, 탄소수 12 내지 60의 다이아릴아미노 그룹 중 어느 하나이다. 또한, R1과 R24, R5와 R6, R10과 R21, R22와 Ar1, Ar2와 R23 중 어느 하나 또는 복수는, 단결합을 형성하여도 좋다.)
본 발명의 일 형태는 한 쌍의 전극 사이에 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 하기 화학식 (G2)으로 나타내어지는 골격을 갖는 제 2 유기 화합물을 포함하는 층을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자이다. 또한, 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 하기 화학식 (G2)으로 나타내어지는 골격을 갖는 제 2 유기 화합물은 여기 착체를 형성하는 조합인 것을 특징으로 한다.
Figure 112020021278938-pat00002
(식 중, R1 내지 R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 페닐 그룹, 비페닐 그룹 중의 어느 것을 나타내고, R22 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 중 어느 것을 나타낸다. Ar1과 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 페닐 그룹, 비페닐 그룹, 플루오레닐 그룹, 스피로플루오레닐 그룹, 카바졸릴 그룹 중 어느 것을 나타내고, 상기 Ar1과 Ar2가 치환기를 갖는 경우, 상기 치환기는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 페닐 그룹, 비페닐 그룹, 탄소수 18 내지 30의 9-아릴카바졸릴 그룹, 탄소수 12 내지 60의 다이아릴아미노 그룹 중 어느 하나이다. 또한, R1과 R24, R5와 R6, R22와 Ar1, Ar2와 R23 중 어느 하나 또는 복수는, 단결합을 형성하여도 좋다.)
또한, 상기 각 구성에 있어서, 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, p-페닐렌다이아민 골격, 4-(9H-카바졸-9-일)아닐린 골격, 9-아릴-9H-카바졸-3-아민 골격, 상기 화학식 (G1)으로 나타내어지는 골격, 또는 상기 화학식 (G2)으로 나타내어지는 골격 중 어느 골격을 갖는 제 2 유기 화합물로 형성된 여기 착체에 있어서의 1중항 여기 상태(S1)의 생성 확률은 이론값(25%) 이상인 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 일 형태인 발광 소자는, 한 쌍의 전극 사이에 있는 발광층에 있어서 여기 착체를 형성함으로써 발광 효율이 높은 발광 소자를 실현할 수 있다.
또한, 발광층으로 형성되는 여기 착체는, 상술한 바와 같이 S1 준위와 T1 준위가 매우 근접된 위치에 있다. 따라서 발광층에 3중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질을 새로 첨가하는 구성으로 하는 경우에는, 여기 착체의 발광 스펙트럼과 3중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질의 흡수 스펙트럼의 중첩을 크게 할 수 있기 때문에 여기 착체의 T1로부터 3중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질로의 에너지 이동 효율을 높일 수 있어 발광 효율이 높은 발광 소자를 실현할 수 있다
상기 구성에 있어서, 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물은, 주로 전자 이동도가 10-6cm2/Vs 이상인 전자 수송성 재료, 구체적으로는 π전자 부족형 복소 방향족 화합물인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 형태는 발광 소자를 갖는 발광 장치뿐 아니라, 발광 장치를 갖는 전자 기기 및 조명 장치도 범주에 포함하는 것이다. 따라서, 본 명세서에서 발광 장치란, 화상 표시 디바이스, 또는 광원(조명 장치를 포함함)을 가리킨다. 또한, 발광 장치에 커넥터, 예를 들어 FPC(Flexible Printed Circuit) 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TCP 끝에 프린트 배선판이 제공된 모듈, 또는 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방식에 의하여 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 발광 장치에 포함한다.
본 발명의 일 형태는 발광 소자의 발광층에 있어서, 여기 착체(엑사이플렉스)가 생성되는 구성이며, 생성된 여기 착체의 S1의 생성 확률을 이론값(25%) 이상으로 할 수 있기 때문에 발광 효율이 높은 발광 소자를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 형태의 개념을 설명하는 도면.
도 2는 발광 소자의 구조에 대하여 설명하는 도면.
도 3은 발광 소자의 구조에 대하여 설명하는 도면.
도 4는 발광 소자의 구조에 대하여 설명하는 도면.
도 5는 발광 장치에 대하여 설명하는 도면.
도 6은 전자 기기에 대하여 설명하는 도면.
도 7은 전자 기기에 대하여 설명하는 도면.
도 8은 조명 기구에 대하여 설명하는 도면.
도 9는 발광 소자의 구조에 대하여 설명하는 도면.
도 10은 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 휘도-전압 특성을 도시한 도면.
도 11은 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 휘도-외부 양자 효율 특성을 도시한 도면.
도 12는 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 발광 스펙트럼을 도시한 도면.
도 13은 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 휘도-전압 특성을 도시한 도면.
도 14는 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 휘도-외부 양자 효율 특성을 도시한 도면.
도 15는 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 발광 스펙트럼을 도시한 도면.
도 16은 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 휘도-전압 특성을 도시한 도면.
도 17은 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 휘도-외부 양자 효율 특성을 도시한 도면.
도 18은 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 발광 스펙트럼을 도시한 도면.
도 19는 발광 소자 6의 신뢰성을 도시한 도면.
도 20은 발광 소자 7, 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 휘도-전압 특성을 도시한 도면.
도 21은 발광 소자 7, 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 휘도-외부 양자 효율 특성을 도시한 도면.
도 22는 발광 소자 7, 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 발광 스펙트럼을 도시한 도면.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 일탈하지 않고 그 형태 및 상세한 내용을 다양하게 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태인 여기 착체(엑사이플렉스)를 이용한 발광 소자를 구성하는 데의 개념 및 구체적인 발광 소자의 구성에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태인 발광 소자는, 발광층을 한 쌍의 전극 사이에 끼워서 형성되어 있고, 발광층은 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, p-페닐렌다이아민 골격을 갖는 제 2 유기 화합물을 포함하여 형성된다.
이 때, 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과 p-페닐렌다이아민 골격을 갖는 제 2 유기 화합물은 여기 상태에 있어서 여기 착체를 형성하는 조합이다.
본 발명의 일 형태인 발광 소자는, 발광층을 한 쌍의 전극 사이에 끼워서 형성되어 있고, 발광층은 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 4-(9H-카바졸-9-일)아닐린 골격을 갖는 제 2 유기 화합물을 포함하여 형성된다.
이 때, 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과 4-(9H-카바졸-9-일)아닐린 골격을 갖는 제 2 유기 화합물은 여기 상태에 있어서 여기 착체를 형성하는 조합이다.
또한, 본 발명의 일 형태인 발광 소자는, 발광층을 한 쌍의 전극 사이에 끼워서 형성되어 있고, 발광층은 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 9-아릴-9H-카바졸-3-아민 골격을 갖는 제 2 유기 화합물을 포함하여 형성된다.
이 때, 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과 9-아릴-9H-카바졸-3-아민 골격을 갖는 제 2 유기 화합물은 여기 상태에 있어서 여기 착체를 형성하는 조합이다. 또한, 본 실시형태 중에서 기재되는 발광 소자의 소자 구성으로서는, 이 구성이 가장 높은 외부 양자 효율을 얻을 수 있어 제 2 유기 화합물로서는 9-아릴-9H-카바졸-3-아민 골격을 갖는 재료를 사용하는 것이 더 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 형태인 발광 소자는, 발광층을 한 쌍의 전극 사이에 끼워서 형성되어 있고, 발광층은 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 하기 화학식 (G1)으로 나타내어지는 골격을 갖는 제 2 유기 화합물을 포함하여 형성된다.
이 때, 발광층에 포함되는 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과 하기 화학식 (G1)으로 나타내어지는 골격을 갖는 제 2 유기 화합물은 여기 상태에 있어서 여기 착체를 형성하는 조합이다.
Figure 112020021278938-pat00003
(식 중, R1 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 페닐 그룹, 비페닐 그룹 중의 어느 것을 나타내고, R21 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 중 어느 것을 나타낸다. Ar1과 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 페닐 그룹, 비페닐 그룹, 플루오레닐 그룹, 스피로플루오레닐 그룹, 카바졸릴 그룹 중 어느 것을 나타내고, 상기 Ar1과 Ar2가 치환기를 갖는 경우, 상기 치환기는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 페닐 그룹, 비페닐 그룹, 탄소수 18 내지 30의 9-아릴카바졸릴 그룹, 탄소수 12 내지 60의 다이아릴아미노 그룹 중 어느 하나이다. 또한, R1과 R24, R5와 R6, R10과 R21, R22와 Ar1, Ar2와 R23 중 어느 하나 또는 복수는, 단결합을 형성하여도 좋다.)
여기서, 본 발명의 일 형태에 있어서의 여기 착체의 형성 과정에 대하여 설명한다. 이하에 기재되는 2개의 과정이 예상된다.
첫 번째 형성 과정은 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물(예를 들어, 호스트 재료) 및 상기 화학식 (G1)으로 나타내어지는 골격을 갖는 제 2 유기 화합물이 캐리어를 가진 상태(양이온 또는 음이온)로부터 여기 착체를 형성하는 형성 과정이다. 또한, 이와 같은 형성 과정의 경우에는, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물로부터의 1중항 여기자의 형성을 억제할 수 있기 때문에 수명이 긴 발광 소자를 실현할 수 있다.
두 번째 형성 과정은 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물(예를 들어, 호스트 재료) 및 상기 화학식 (G1)으로 나타내어지는 골격을 갖는 제 2 유기 화합물 중 하나가 1중항 여기자를 형성한 후, 기저 상태의 다른 하나와 상호 작용하여 여기 착체를 형성하는 기본 과정이다. 이와 같은 경우에는 일단 제 1 유기 화합물 또는 제 2 유기 화합물의 1중항 여기 상태가 생성되지만, 이것은 여기 착체로 신속하게 전환되기 때문에 이 경우에도 1중항 여기 에너지의 실활이나 1중항 여기 상태로부터의 반응 등을 억제할 수 있어, 수명이 긴 발광 소자를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 소자에 있어서는 상기 2종류의 형성 과정 중 어느 경우에서 형성된 여기 착체도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 상술한 형성 과정을 거쳐 형성된 여기 착체의 준위의 형성과, 발광에 이르는 프로세스에 대하여 도 1에 도시하였다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 발광 소자의 발광층에 있어서 형성된 여기 착체(10)는, 여기 착체가 형성되기 전의 각각의 물질(제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물)에 있어서의 S1 준위와 T1 준위의 차이에 비하여 S1 준위와 T1 준위가 매우 근접된 위치에 있다. 그래서, 여기 착체(10)의 T1에 있어서의 에너지의 일부가 열 에너지에 의하여 S1로 이동하기 쉽다. 그리고, 여기 착체(10)의 T1의 여기 수명이 길기 때문에, 여기 착체(10)의 T1에 있어서의 에너지의 일부가 열 실활을 일으키지 않으며 S1로 이동하기 쉽다. 따라서, 캐리어가 재결합된 직후의 S1의 이론상의 생성 확률이 25%이어도, 상기 프로세스를 거침으로써 최종적으로는 보다 많은 S1이 생성된다. 또한, 이와 같이 T1로부터 S1로 역으로 계간 전이(intersystem crossing)한 여기자도 여기 착체의 S1로부터의 발광에 기여하기 때문에 이론상 외부 양자 효율 5%(S1의 생성 확률(25%)×광 추출 효율(20%)) 이상으로 할 수 있다. 바꿔 말하면 형광 재료를 사용한 소자에 있어서의 내부 양자 효율의 이론 한계인 25%를 웃도는 것도 가능하게 된다.
다음에, 본 발명의 일 형태인 발광 소자의 소자 구조에 대하여 도 2를 사용하여 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 형태인 발광 소자는, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하는 발광층(104)이 한 쌍의 전극(양극(101), 음극(102)) 사이에 끼워져 있는 구조를 갖는다. 발광층(104)은 한 쌍의 전극과 접하는 EL층(103)을 구성하는 기능층의 일부이다. 또한, EL층(103)에는 발광층(104) 이외에 정공(홀) 주입층, 정공(홀) 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 적절히 선택하여 원하는 위치에 형성할 수 있다. 또한, 발광층(104)은 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물(105)과, 상기 화학식 (G1)으로 나타내어지는 골격을 갖는 제 2 유기 화합물(106)을 포함하는 층이다.
전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물(105)로서는, 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 전자 수송성 재료를 사용할 수 있고, 구체적으로는 질소 함유 복소 방향족 화합물과 같은 π전자 부족형 복소 방향족 화합물이 바람직하고, 예를 들어 2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭: PBD), 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 2,2',2"-1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 등의 폴리아졸 골격을 갖는 복소환 화합물, 2-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭： 2mDBTPDBq-II), 7-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭：7mDBTPDBq-II), 6-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭:6mDBTPDBq-II), 2-[3’-(다이벤조티오펜-4-일)비페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)비페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭 : 2mCzBPDBq) 등의 퀴녹살린 골격 또는 다이벤조 퀴녹살린 골격을 갖는 복소환 화합물, 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조티에닐)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm-II) 등의 다이아진 골격(피리미딘 골격이나 피라진 골격)을 갖는 복소환 화합물, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB), 3,3',5,5'-테트라[(m-피리딜)-펜-3-일]비페닐(약칭: BP4mPy) 등의 피리딘 골격을 갖는 복소환 화합물을 들 수 있다. 상술한 화합물 중에서도, 퀴녹살린 골격 또는 다이벤조 퀴녹살린 골격을 갖는 복소환 화합물, 다이아진 골격을 갖는 복소환 화합물, 피리다인 골격을 갖는 복소환 화합물은 신뢰성이 양호하여 바람직하다. 기타, 제 1 유기 화합물로서는, 페닐-다이(1-피레닐)포스파인 옥사이드(약칭: POPy2), 스피로-9,9'-비플루오렌-2-일-다이페닐포스파인옥사이드(약칭: SPPO1), 2,8-비스(다이페닐포스포릴)다이벤조[b,d]티오펜(약칭: PPT), 3-(다이페닐포스포릴)-9-[4-(다이페닐포스포릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PPO21)과 같은 트라이아릴포스파인옥사이드나, 트리스[2,4,6-트라이메틸-3-(3-피리딜)페닐]보란(약칭: 3TPYMB)과 같은 트라이아릴보란 등도 들 수 있다.
또한, 상기 화학식 (G1)으로 나타내어지는 골격을 갖는 제 2 유기 화합물(106)로서는, 특히 하기 화학식 (G2)으로 나타내어지는 골격을 갖는 유기 화합물이 바람직하다. 하기 화학식 (G2)으로 나타내어지는 골격을 갖는 유기 화합물은 9-아릴-9H-카바졸-3-아민 골격을 갖기 때문에, 제 2 유기 화합물로서 사용한 경우에 특히 높은 외부 양자 효율이 얻어진다. 즉, 화학식 (G1)으로 나타내어지는 골격을 갖는 유기 화합물 중에서도 특징적인 골격이라고 할 수 있다.
Figure 112020021278938-pat00004
(식 중, R1 내지 R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 페닐 그룹, 비페닐 그룹 중의 어느 것을 나타내고, R22 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 중 어느 것을 나타낸다. Ar1과 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 페닐 그룹, 비페닐 그룹, 플루오레닐 그룹, 스피로플루오레닐 그룹, 카바졸릴 그룹 중 어느 것을 나타내고, 상기 Ar1과 Ar2가 치환기를 갖는 경우, 상기 치환기는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 페닐 그룹, 비페닐 그룹, 탄소수 18 내지 30의 9-아릴카바졸릴 그룹, 탄소수 12 내지 60의 다이아릴아미노 그룹 중 어느 하나이다. 또한, R1과 R24, R5와 R6, R22와 Ar1, Ar2와 R23 중 어느 하나 또는 복수는, 단결합을 형성하여도 좋다.)
또한, 화학식 (G2)으로 나타내어지는 물질의 구체적인 예로서는, 2-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스피로-9,9'-비플루오렌(약칭: PCASF)(구조식 100), N,N'-비스(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-N,N'-다이페닐-스피로-9,9'-비플루오렌-2, 7-다이아민(약칭: PCA2SF)(구조식 101) 등을 사용할 수 있다.
또한, 상술한 PCASF(약칭) 및 PCA2SF(약칭)에 더하여 상기 화학식 (G1) 및 상기 화학식 (G2)으로 나타내어지는 물질의 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
Figure 112020021278938-pat00005
Figure 112020021278938-pat00006
Figure 112020021278938-pat00007
Figure 112020021278938-pat00008
상기 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물(105), 및 화학식 (G1)으로 나타내어지는 골격을 갖는 제 2 유기 화합물은 상술한 물질에 한정되지 않고, 여기 착체를 형성할 수 있고, 여기 착체의 T1에 있어서의 에너지의 일부가 S1로 이동하기 쉬운 구성이 되는 조합이라면 좋다.
본 실시형태에서는 발광 소자의 발광층에 있어서 여기 착체(엑사이플렉스)가 생성되고, 생성된 여기 착체의 S1의 생성 확률을 이론값(25%) 이상으로 할 수 있기 때문에 발광 효율이 높은 발광 소자를 실현할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태인 발광 소자의 일례에 대하여 도 3을 사용하여 설명한다.
본 실시형태에 나타낸 발광 소자는 도 3에 도시된 바와 같이, 발광층(206)을 포함한 EL층(203)이 한 쌍의 전극(제 1 전극(양극)(201)과 제 2 전극(음극)(202)) 사이에 끼워져 있고, EL층(203)은 발광층(206) 외에, 정공(또는 홀) 주입층(204), 정공(또는 홀) 수송층(205), 전자 수송층(207), 전자 주입층(208) 등을 포함하여 형성된다.
또한, 발광층(206)은 실시형태 1에서 설명한 발광 소자와 마찬가지로 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 하기 화학식 (G1)으로 나타내어지는 골격을 갖는 제 2 유기 화합물을 포함하여 형성된다. 또한, 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물 및 화학식 (G1)으로 나타내어지는 골격을 갖는 제 2 유기 화합물은 실시형태 1에서 나타낸 것과 같은 물질을 사용할 수 있기 때문에 설명은 생략한다.
Figure 112020021278938-pat00009
(식 중, R1 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 페닐 그룹, 비페닐 그룹 중의 어느 것을 나타내고, R21 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 중 어느 것을 나타낸다. Ar1과 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 페닐 그룹, 비페닐 그룹, 플루오레닐 그룹, 스피로플루오레닐 그룹, 카바졸릴 그룹 중 어느 것을 나타내고, 상기 Ar1과 Ar2가 치환기를 갖는 경우, 상기 치환기는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 페닐 그룹, 비페닐 그룹, 탄소수 18 내지 30의 9-아릴카바졸릴 그룹, 탄소수 12 내지 60의 다이아릴아미노 그룹 중 어느 하나이다. 또한, R1과 R24, R5와 R6, R10과 R21, R22와 Ar1, Ar2와 R23 중 어느 하나 또는 복수는, 단결합을 형성하여도 좋다.)
발광층(206)은 여기 착체를 형성하는 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물을 포함한 구성뿐만 아니라, 발광층(206)에 있어서 형성된 여기 착체에서의 T1로부터의 에너지를 발광으로 바꿀 수 있는 발광성 물질(3중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질)을 추가적으로 포함하는 구성으로 하여도 좋다.
본 발명의 일 형태에 있어서의 여기 착체는, S1 준위와 T1 준위의 에너지 차이가 매우 작다는 특징이 있다. 따라서, 발광층(206)에 있어서 형성된 여기 착체의 발광 스펙트럼과 3중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질의 흡수 스펙트럼의 중첩을 크게 함으로써 여기 착체에서 생긴 T1뿐만 아니라 S1의 에너지도 효율 좋게 3중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질로 이동시킬 수 있다. 그 결과, 발광 소자의 발광 효율을 매우 높일 수 있다. 또한, 이와 같은 구성인 경우, 여기 착체의 발광 피크 파장과 3중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질의 발광 피크 파장의 차이를 0.1[eV] 이내의 범위에 들어가는 구성으로 함으로써 높은 발광 효율을 달성시키고, 또 발광 시작 전압을 종래보다 저감시킬 수 있다. 이와 같은 구성에 있어서는, 여기 착체의 피크 파장이 3중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질의 발광 피크 파장과 같거나, 또는 보다 장파장이어도 효율을 유지하면서 저전압화할 수 있다는 특징이 있다.
또한, 3중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질로서는 인광성 화합물(유기 금속 착체 등)이나 열 활성화 지연 형광(TADF) 재료 등이 바람직하다.
또한, 상기 유기 금속 착체로서는 예를 들어, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스[2-(3',5'-비스트라이플루오로메틸페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: Ir(CF3ppy)2(pic)), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac), 트리스(2-페닐피리디나토)이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(ppy)2(acac)), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bzq)2(acac)), 비스(2,4-다이페닐-1,3-옥사졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(dpo)2(acac)), 비스{2-[4'-(퍼플루오로페닐)페닐]피리디나토-N,C2'}이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(p-PF-ph)2(acac)), 비스(2-페닐벤조티아졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bt)2(acac)), 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디나토-N,C3']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(btp)2(acac)), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2(acac)), (아세틸아세토네이트)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac)), (아세틸아세토네이트)비스(2,3,5-트라이페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tppr)2(acac)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(II)(약칭: PtOEP), 트리스(아세틸아세토네이트)(모노페난트롤린)테르븀(III)(약칭: Tb(acac)3(Phen)), 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로판디오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(DBM)3(Phen)), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(TTA)3(Phen)) 등을 들 수 있다.
다음에 본 실시형태에 나타낸 발광 소자를 제작하는 데에 있어서의 구체적인 예에 대하여 설명한다.
제 1 전극(양극)(201) 및 제 2 전극(음극)(202)에는 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산화 인듐-산화 주석(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연(Indium Zinc Oxide), 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti) 외에, 원소 주기율표의 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리 토금속, 및 이들을 함유한 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 함유한 합금, 그래핀 등을 사용할 수 있다. 또한, 제 1 전극(양극)(201) 및 제 2 전극(음극)(202)은 예를 들어, 스퍼터링법이나 증착법(진공 증착법을 포함함) 등에 의하여 형성할 수 있다.
정공 주입층(204) 및 정공 수송층(205)에 사용하는 정공 수송성이 높은 물질로서는, 예를 들어, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD)이나 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4',4''-트리스(카바졸-9-일)트라이페닐아민(약칭: TCTA), 4,4',4''-트리스(N,N-다이페닐아미노)트라이페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물, 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. 그 외, 4,4'-다이(N-카바졸릴)비페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트라세닐)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA) 등의 카바졸 유도체 등을 사용할 수 있다. 여기서 기술한 물질은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 다만, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 이들 이외의 물질을 사용하여도 좋다.
또한, 폴리(N-비닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-비닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
또한, 정공 주입층(204)에 사용할 수 있는 억셉터성 물질로서는, 전이 금속 산화물이나 원소 주기율표의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화 몰리브덴이 특히 바람직하다.
발광층(206)은 상술한 바와 같이, 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물(209)과, 화학식 (G1)으로 나타내어지는 골격을 갖는 제 2 유기 화합물(210)을 포함하여(3중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질을 추가적으로 포함하여도 좋음) 형성된다.
또한, 발광층(206)에 접하는 정공 수송층(205)에는 제 2 유기 화합물과 마찬가지의 화합물, 즉 p-페닐렌다이아민 골격을 갖는 유기 화합물, 4-(9H-카바졸-9-일)아닐린 골격을 갖는 유기 화합물, 및 9-아릴-9H-카바졸-3-아민 골격을 갖는 유기 화합물 중 어느 것을 사용하는 것이 바람직하다. 더 구체적으로는, 상술한 화학식 (G1)이나 화학식 (G2)으로 나타내어지는 유기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 정공 수송층(205)과 발광층(206) 사이의 정공 주입 장벽을 저감시킬 수 있기 때문에 발광 효율을 높일 뿐만 아니라 구동 전압을 저감시킬 수 있다. 즉, 고휘도이면서도 전압 손실(loss)로 인한 전력 효율의 저하가 적은 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 정공 주입 장벽의 관점에서 특히 바람직한 형태는, 정공 수송층(205)이 제 2 유기 화합물과 같은 유기 화합물을 포함하는 구성이다.
전자 수송층(207)은 전자 수송성이 높은 물질을 포함한 층이다. 전자 수송층(207)에는, Alq3, 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭: BeBq2), BAlq, Zn(BOX)2, 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭: Zn(BTZ)2) 등의 금속 착체를 사용할 수 있다. 또한, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸―2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-페닐―5-(4-비페닐릴)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페닐릴)-1,2,4-트리라이아졸(약칭: p-EtTAZ), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소쿠프로인(약칭: BCP), 4,4'-비스(5-메틸벤조옥사졸―2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 복소 방향족 화합물도 사용할 수 있다. 또한, 폴리(2,5-피리딘-디일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-디일)](약칭: PF-Py), 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-비피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy)과 같은 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 여기에 기술한 물질은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 다만, 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면 상기 이외의 물질을 전자 수송층(207)으로서 사용하여도 좋다.
또한, 전자 수송층(207)은 단층뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어진 층을 2층 이상 적층한 것이어도 좋다.
전자 주입층(208)은 전자 주입성이 높은 물질을 포함한 층이다. 전자 주입층(208)에는 불화 리튬(LiF), 불화 세슘(CsF), 불화 칼슘(CaF2), 리튬 산화물(LiOx) 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 불화 에르븀(ErF3)과 같은 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 상술한 전자 수송층(207)을 구성하는 물질을 사용할 수도 있다.
또는, 전자 주입층(208)에, 유기 화합물과 전자 공여체(도너)를 혼합하여 이루어진 복합 재료를 사용하여도 좋다. 이와 같은 복합 재료는, 전자 공여체에 의하여 유기 화합물에 전자가 발생하기 때문에, 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 이 경우에 유기 화합물은 발생한 전자의 수송이 우수한 재료인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 예를 들어 상술한 전자 수송층(207)을 구성하는 물질(금속 착체나 복소 방향족 화합물 등)을 사용할 수 있다. 전자 공여체로서는, 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내는 물질이면 좋다. 구체적으로는, 알칼리 금속이나 알칼리 토금속이나 희토류 금속이 바람직하고, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 에르븀, 이테르븀 등을 들 수 있다. 또한, 알칼리 금속 산화물이나 알칼리 토금속 산화물이 바람직하고, 리튬 산화물, 칼슘 산화물, 바륨 산화물 등을 들 수 있다. 또한, 산화 마그네슘과 같은 루이스 염기를 사용할 수도 있다. 또한, 테트라티아풀바렌(약칭: TTF) 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
또한, 상술한 정공 주입층(204), 정공 수송층(205), 발광층(206), 전자 수송층(207), 전자 주입층(208) 각각은 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
상술한 발광 소자의 발광층(206)에서 얻어진 발광은 제 1 전극(201) 및 제 2 전극(202) 중 적어도 하나 또는 양쪽 모두를 통하여 외부로 추출된다. 따라서, 본 실시형태에 있어서의 제 1 전극(201) 및 제 2 전극(202) 중 하나 또는 양쪽 모두가 투광성을 갖는 전극이 된다.
본 실시형태에서는 발광 소자의 발광층에 있어서 여기 착체(엑사이플렉스)가 생성되고, 생성된 여기 착체의 S1의 생성 확률을 이론값(25%) 이상으로 할 수 있기 때문에 발광 효율이 높은 발광 소자를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 나타낸 발광 소자는 본 발명의 일 형태이며, 특히 발광층의 구성에 특징을 갖는다. 따라서, 본 실시형태에서 나타낸 구성을 적용함으로써, 패시브 매트릭스형 발광 장치나 액티브 매트릭스형 발광 장치 등을 제작할 수 있고, 이들은 모두 본 발명에 포함되는 것으로 한다.
또한, 액티브 매트릭스형의 발광 장치의 경우에서 TFT의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 스태거형이나 역 스태거형의 TFT를 적절히 사용할 수 있다. 또한 TFT 기판에 형성되는 구동용 회로에 대해서도, N형 및 P형의 TFT로 이루어진 것도 좋고, N형의 TFT 또는 P형의 TFT의 어느 하나로 이루어진 것도 좋다. 또한, TFT에 사용되는 반도체막의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 비정질 반도체막, 결정성 반도체막, 그 이외, 산화물 반도체막 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 나타낸 구성은 다른 실시형태에서 나타내는 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태로서, 전하 발생층을 끼워 EL층을 복수로 갖는 구조의 발광 소자(이하, 탠덤형 발광 소자라고 함)에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 나타내는 발광 소자는 도 4의 (A)에 도시된 바와 같이, 복수의 EL층(제 1 EL층(302(1)), 제 2 EL층(302(2)))을 한 쌍의 전극(제 1 전극(301) 및 제 2 전극(304)) 사이에 갖는 탠덤형 발광 소자이다.
본 실시형태에 있어서, 제 1 전극(301)은, 양극으로서 기능하는 전극이며, 제 2 전극(304)은 음극으로서 기능하는 전극이다. 또한, 제 1 전극(301) 및 제 2 전극(304)은 실시형태 1과 같은 구성을 사용할 수 있다. 또한, 복수의 EL층(제 1 EL층(302(1)), 제 2 EL층(302(2)))은 실시형태 1 또는 실시형태 2에서 나타낸 EL층과 같은 구성이어도 좋지만, 어느 하나가 같은 구성이어도 좋다. 즉, 제 1 EL층(302(1))과 제2 EL층(302(2))은 같은 구성이어도 다른 구성이어도 좋고, 그 구성은 실시형태 1 또는 실시형태 2와 같은 것을 적용할 수 있다.
또한, 복수의 EL층(제 1 EL층(302)(1), 제 2 EL층(302)(2)) 사이에는, 전하 발생층(305)이 제공되어 있다. 전하 발생층(305)은, 제 1 전극(301)과 제 2 전극(304)에 전압을 인가하였을 때에, 한쪽의 EL층에 전자를 주입하고, 다른 쪽의 EL층에 정공을 주입하는 기능을 갖는다. 본 실시형태의 경우에는, 제 1 전극(301)에 제 2 전극(304)보다도 전위가 높아지도록 전압을 인가하면, 전하 발생층(305)으로부터 제 1 EL층(302)(1)에 전자가 주입되고, 제 2 EL층(302)(2)에 정공이 주입된다.
또한 전하 발생층(305)은 광의 추출 효율의 관점에서 가시광에 대하여 투광성을 갖는(구체적으로는, 전하 발생층(305)의 가시광에 대한 투과율이 40% 이상) 것이 바람직하다. 또한, 전하 발생층(305)은, 제 1 전극(301)이나 제 2 전극(304)보다도 낮은 도전율이어도 기능한다.
전하 발생층(305)은, 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 수용체(억셉터)가 첨가된 구성이어도, 전자 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 공여체(도너)가 첨가된 구성이어도 좋다. 또한 이들 양쪽의 구성이 적층되어 있어도 좋다.
정공 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 수용체가 첨가된 구성으로 하는 경우에 있어서, 정공 수송성이 높은 유기 화합물로서는, 예를 들어, NPB이나 TPD, TDATA, MTDATA, 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 여기서 기술한 물질은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 다만, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이라면 상기 이외의 물질을 사용하여도 상관없다.
또한, 전자 수용체로서는 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오르퀴노다이메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐과 같은 할로겐 화합물이나, 피라지노[2,3-f][1,10]페난트롤린-2,3-다이카르보나이트릴(약칭: PPDN), 다이피라지노[2,3-f:2',3'-h]퀴녹살린-2,3,6,7,10,11-헥사카르보나이트릴(약칭: HAT-CN)과 같은 시아노 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기율표의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 니오븀, 산화 탄탈, 산화 크롬, 산화 몰리브덴, 산화 텅스텐, 산화 망간, 산화 레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도, 특히 산화 몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮으며 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
한편, 전자 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 공여체가 첨가된 구성으로 하는 경우에 있어서, 전자 수송성이 높은 유기 화합물로서는, 예를 들어, Alq, Almq3, BeBq2, BAlq 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조 퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체 등을 사용할 수 있다. 또한, 이 외에, Zn(BOX)2, Zn(BTZ)2 등의 옥사졸계 또는 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등도 사용할 수 있다. 또한, 금속 착체 이외에도, PBD나 OXD-7, TAZ, BPhen, BCP 등도 사용할 수 있다. 여기에 기술한 물질은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 다만, 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이라면 상기 이외의 물질을 사용하여도 상관없다.
또한, 전자 공여체로서는, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 희토류 금속 또는 원소 주기율표에 있어서의 제 13 족에 속하는 금속 및 그 산화물, 탄산염을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 리튬(Li), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 이테르븀(Yb), 인듐(In), 산화 리튬, 탄산 세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 테트라티아나프타센과 같은 유기 화합물을 전자 공여체로서 사용하여도 좋다.
또한, 상술한 재료를 사용하여 전하 발생층(305)을 형성함으로써, EL층이 적층된 경우에 있어서의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
본 실시형태에서는 EL층을 2층 갖는 발광 소자에 대하여 설명하였지만, 도 4의 (B)에 도시된 바와 같이 n층(다만, n은 3 이상)의 EL층을 적층한 발광 소자에 대해서도, 마찬가지로 적용할 수 있다. 본 실시형태에 따른 발광 소자와 같이, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 EL층을 갖는 경우, EL층과 EL층 사이에 전하 발생층을 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지한 채, 고휘도 영역에서 발광할 수 있다. 전류 밀도를 낮게 유지할 수 있기 때문에 장수명 소자를 실현할 수 있다. 또한, 조명을 응용예로 한 경우는, 전극 재료의 저항에 의한 전압 강하를 작게 할 수 있으므로, 대면적에서의 균일 발광이 가능하게 된다. 또한, 저전압 구동이 가능하여 소비 전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한 각각의 EL층의 발광색을 서로 다른 것으로 함으로써 발광 소자 전체로서, 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어 2개의 EL층을 갖는 발광 소자에 있어서, 제 1 EL층의 발광색과 제 2 EL층의 발광색을 보색의 관계가 되도록 함으로써 발광 소자 전체로서 백색 발광하는 발광 소자를 얻는 것도 가능하다. 또한, “보색”이란 그들이 혼합되면 무채색이 되는 색들 사이의 관계를 가리킨다. 즉, 보색의 관계에 있는 색을 발광하는 물질로부터 얻어진 광과 혼합하면, 백색 발광을 얻을 수 있다.
또한 3개의 EL층을 갖는 발광 소자의 경우에도 마찬가지로, 예를 들어 제 1 EL층의 발광색이 적색이고, 제 2 EL층의 발광색이 녹색이고, 제 3 EL층의 발광색이 청색인 경우, 발광 소자 전체로서는, 백색 발광을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에 나타낸 EL층이 전하 발생층을 개재(介在)하여 적층된 구성에 더하여, 전극(제 1 전극(301) 및 제 2 전극(304)) 사이의 거리를 원하는 것으로 함으로써 광의 공진 효과를 이용한 미소 광 공진기(마이크로 캐비티) 구조를 갖는 발광 소자로 하여도 좋다.
또한, 본 실시형태에 나타낸 구성은, 다른 실시형태에 나타낸 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태인 발광 소자를 갖는 발광 장치에 대하여 설명한다.
또한, 발광 소자로서는 다른 실시형태에서 설명한 발광 소자를 적용할 수 있다. 또한, 발광 장치로서는 패시브 매트릭스형의 발광 장치 및 액티브 매트릭스형의 발광 장치 중 어느 쪽이라도 좋지만, 본 실시형태에서는 액티브 매트릭스형의 발광 장치에 대하여 도 5를 사용하여 설명한다.
또한, 도 5의 (A)는 발광 장치를 도시한 상면도이고, 도 5의 (B)는 도 5의 (A)을 쇄선 A-A'로 절단한 단면도다. 본 실시형태에 따른 액티브 매트릭스형의 발광 장치는, 소자 기판(501) 위에 제공된 화소부(502)와, 구동 회로부(소스선 구동 회로)(503)와, 구동 회로부(게이트선 구동 회로)(504a, 504b)를 갖는다. 화소부(502), 구동 회로부(503), 및 구동 회로부(504a, 504b)는, 시일재(505)에 의하여, 소자 기판(501)과 밀봉 기판(506) 사이에 밀봉되어 있다.
또한, 소자 기판(501) 위에는, 구동 회로부(503), 및 구동 회로부(504a, 504b)에 외부로부터의 신호(예를 들어, 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 또는 리셋 신호 등)나 전위를 전달하는 외부 입력 단자를 접속하기 위한 리드 배선(lead wiring)(507)이 제공된다. 여기서는 외부 입력 단자로서 FPC(508)를 제공하는 예를 나타낸다. 또한, 여기서는 FPC만이 도시되었지만, 이 FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 장착되어도 좋다. 본 명세서에 있어서의 발광 장치에는 발광 장치 본체뿐만 아니라 FPC 또는 PWB가 이에 장착된 상태도 포함한다.
다음에, 단면 구조에 대하여 도 5의 (B)를 사용하여 설명한다. 소자 기판(501) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기서는 소스선 구동 회로인 구동 회로부(503)와 화소부(502)를 도시하였다.
구동 회로부(503)는 n채널형 TFT(509)와 p채널형 TFT(510)를 조합한 CMOS 회로가 형성되는 예를 나타내었다. 또한, 구동 회로부를 형성하는 회로는, 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로로 형성하여도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 반드시 그럴 필요는 없고, 기판 위가 아니라 외부에 구동 회로를 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(502)는 스위칭용 TFT(511)와, 전류 제어용 TFT(512)와, 전류 제어용 TFT(512)의 배선(소스 전극 또는 드레인 전극)에 전기적으로 접속된 제 1 전극(양극)(513)을 포함하는 복수의 화소에 의하여 형성된다. 또한, 제 1 전극(양극)(513)의 단부를 덮어 절연물(514)이 형성되어 있다. 여기서는, 포지티브형 감광성 아크릴 수지를 사용함으로써 형성된다.
또한, 상층에 적층 형성되는 막의 피복성을 양호하게 하기 위하여, 절연물(514)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 절연물(514)의 재료로서 포지티브형의 감광성 아크릴 수지를 사용한 경우, 절연물(514)의 상단부에 곡률 반경(0.2μm 내지 3μm)을 갖는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(514)로서, 네거티브형의 감광성 수지, 또는 포지티브형의 감광성 수지를 모두 사용할 수 있고, 유기 화합물에 한정되지 않고 무기 화합물, 예를 들어, 산화 실리콘, 산질화 실리콘 등도 사용할 수 있다.
제 1 전극(양극)(513) 위에는 EL층(515) 및 제 2 전극(음극)(516)이 적층되어, 발광 소자(517)가 형성되어 있다. 또한, EL층(515)은 적어도 실시형태 1에서 설명한 발광층을 갖는다. 또한, EL층(515)에는 발광층 외에도 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 전하 발생층 등을 적절히 제공할 수 있다.
제 1 전극(양극)(513), EL층(515) 및 제 2 전극(음극)(516)에 사용하는 재료로서는, 실시형태 2에 나타내는 재료를 사용할 수 있다. 또한, 여기서는 도시하지 않았지만 제 2 전극(음극)(516)은 외부 입력 단자인 FPC(508)에 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 도 5의 (B)에 도시된 단면도에서는 발광 소자(517)를 하나만 도시하였지만, 화소부(502)에서 복수의 발광 소자가 매트릭스형으로 배치되어 있는 것으로 가정한다. 화소부(502)에는 3종류(R, G, B)의 발광을 얻을 수 있는 발광 소자를 각각 선택적으로 형성하여 풀 컬러 표시 가능한 발광 장치를 형성할 수 있다. 또한, 컬러 필터와 조합함으로써 풀 컬러 표시가 가능한 발광 장치로 하여도 좋다.
또한, 시일재(505)로 밀봉 기판(506)을 소자 기판(501)과 접착시킴으로써 소자 기판(501), 밀봉 기판(506) 및 시일재(505)로 둘러싸인 공간(518)에 발광 소자(517)가 구비된 구조가 도시되어 있다. 또한 공간(518)에는 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우뿐 아니라, 시일재(505)로 충전되는 구성도 포함하는 것으로 한다.
또한, 시일재(505)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들의 재료는 수분 또는 산소가 투과되지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉 기판(506)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에도, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(polyvinyl fluoride), 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 액티브 매트릭스형의 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에 나타낸 구성은 다른 실시형태에 나타낸 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태인 발광 소자를 적용하여 제작된 발광 장치를 사용하여 완성된 다양한 전자 기기의 일례에 대하여, 도 6 및 도 7을 사용하여 설명한다.
발광 장치를 적용한 전자 기기로서, 예를 들어, 텔레비전 장치(텔레비전, 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 포토 프레임, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파칭코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 도 6에 도시하였다.
도 6의 (A)는, 텔레비전 장치의 일례를 도시한 것이다. 텔레비전 장치(7100)는, 하우징(7101)에 표시부(7103)가 내장되어 있다. 표시부(7103)에 의하여, 영상을 표시하는 것이 가능하고, 발광 장치를 표시부(7103)에 사용할 수 있다. 또한, 여기서는, 스탠드(7105)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 도시하였다.
텔레비전 장치(7100)의 조작은, 하우징(7101)이 구비하는 조작 스위치나, 별체의 리모트 컨트롤 조작기(7110)에 의하여 행할 수 있다. 리모트 컨트롤 조작기(7110)가 구비하는 조작 키(7109)에 의하여, 채널이나 음량의 조작을 행할 수 있어, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모트 컨트롤 조작기(7110)에, 상기 리모트 컨트롤 조작기(7110)에서 출력하는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 제공하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 텔레비전 장치(7100)는, 수신기나 모뎀 등을 구비한 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반 텔레비전 방송을 수신할 수 있으며, 추가로 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의한 통신 네트워크에 접속함으로써, 일방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자간 또는 수신자간끼리 등)의 정보 통신을 할 수도 있다.
도 6의 (B)는 컴퓨터이며, 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키 보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터는, 발광 장치를 그 표시부(7203)에 사용함으로써 제작된다.
도 6의 (C)는 휴대형 게임기이며, 하우징(7301)과 하우징(7302)의 2개의 하우징으로 구성되어 있고, 연결부(7303)에 의하여 개폐 가능하게 연결되어 있다. 하우징(7301)에는 표시부(7304)가 삽입되고, 하우징(7302)에는 표시부(7305)이 삽입되어 있다. 또한, 도 6의 (C)에 도시된 휴대형 게임기는 그 외에도 스피커부(7306), 기록 매체 삽입부(7307), LED 램프(7308), 입력 수단(조작 키(7309), 접속 단자(7310), 센서(7311)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액, 자기, 온도, 화학물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(7312)) 등을 구비하고 있다. 물론, 휴대형 게임기의 구성은 상술한 것에 한정되지 않고, 적어도 표시부(7304) 및 표시부(7305)의 양쪽, 또는 한쪽에 발광 장치를 사용하고 있으면 좋고, 기타 부속 설비가 적절히 제공된 구성으로 할 수 있다. 도 6의 (C)에 도시된 휴대형 게임기는 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능이나, 다른 휴대형 게임기와 무선 통신을 행하여 정보를 공유하는 기능을 갖는다. 또한, 도 6의 (C)에 도시된 휴대형 게임기가 갖는 기능은 이것에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다.
도 6의 (D)는 휴대 전화기의 일례를 도시한 것이다. 휴대 전화기(7400)는 하우징(7401)에 삽입된 표시부(7402) 외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크(7406) 등을 구비하고 있다. 또한, 휴대 전화기(7400)는 발광 장치를 표시부(7402)에 사용함으로써 제작된다.
도 6의 (D)에 도시된 휴대 전화기(7400)는 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 정보를 입력할 수 있다. 또한, 전화를 걸거나 또는 메일을 작성하는 등의 조작은 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 행할 수 있다.
표시부(7402)의 화면은 주로 3가지 모드가 있다. 제 1 모드는 화상의 표시가 주된 표시 모드이며, 제 2 모드는 문자 등의 정보의 입력이 주된 입력 모드이다. 제 3 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2개의 모드가 혼합한 표시+입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나 또는 메일을 작성하는 경우에는, 표시부(7402)를 문자의 입력이 주된 문자 입력 모드로 하고 화면에 표시시킨 문자의 입력 조작을 행하면 좋다. 이 경우, 표시부(7402)의 화면의 대부분에 키 보드 또는 번호 버튼을 표시시키는 것이 바람직하다.
또한, 휴대 전화기(7400) 내부에 자이로(gyroscope), 가속도 센서 등의 기울기를 검출하는 센서를 갖는 검출 장치를 제공함으로써, 휴대 전화기(7400)의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여 표시부(7402)의 화면 표시를 자동적으로 전환하도록 할 수 있다.
또한, 화면 모드는 표시부(7402)를 터치하거나 또는 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)을 조작함으로써 전환된다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시하는 화상 신호가 동영상 데이터라면, 표시 모드, 텍스트 데이터라면 입력 모드로 전환한다.
또한, 입력 모드에서 표시부(7402)의 광 센서로 검출되는 신호를 검지하고, 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없는 경우에는, 화면의 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환하도록 제어하여도 좋다.
표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)에 손바닥이나 손가락으로 터치하여 장문(掌紋)이나 지문 등을 촬상(撮像)함으로써 본인 인증을 행할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광을 발광하는 백 라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
도 7의 (A) 및 (B)는 폴더형(반으로 접을 수 있는) 태블릿 단말이다. 도 7의 (A)는 열린 상태를 도시한 것이고 태블릿형 단말은 하우징(9630), 표시부(9631a), 표시부(9631b), 표시 모드 전환 스위치(9034), 전원 스위치(9035), 전력 절약 모드 전환 스위치(9036), 후크(9033), 조작 스위치(9038)를 갖는다. 또한 상기 태블릿 단말은 발광 장치를 표시부(9631a) 및 표시부(9631b) 중 한쪽 또는 양쪽에 사용하여 제작된다.
표시부(9631a)는 일부를 터치 패널 영역(9632a)으로 할 수 있으며, 표시된 조작 키(9637)를 터치함으로써 데이터를 입력할 수 있다. 또한 도면에서는 일례로서 표시부(9631a)에 있어서 영역의 반이 표시만 하는 기능을 갖는 구성이고 영역의 나머지 반이 터치 패널 기능을 갖는 구성을 도시하였지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 표시부(9631a)의 모든 영역이 터치 패널의 기능을 갖는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, 표시부(9631a)의 전체면에 키 보드 버튼을 표시시킨 터치 패널로 하여, 표시부(9631b)를 표시 화면으로서 사용할 수 있다.
또한 표시부(9631b)에서도 표시부(9631a)와 마찬가지로 표시부(9631b)의 일부를 터치 패널 영역(9632b)으로 할 수 있다. 또한 터치 패널의 키 보드 표시 전환 버튼(9639)이 표시되어 있는 위치를 손가락이나 스타일러스 등으로 터치함으로써 표시부(9631b)에 키 보드 버튼을 표시할 수 있다.
또한, 터치 패널 영역(9632a)과 터치 패널 영역(9632b)에 대하여 동시에 터치 입력을 행할 수도 있다.
또한 표시 모드 전환 스위치(9034)는 세로 표시 또는 가로 표시 등의 표시 방향을 전환하며, 흑백 표시나 컬러 표시의 전환 등을 선택할 수 있다. 전력 절약 모드 전환 스위치(9036)는 태블릿 단말에 내장된 광 센서로 검출되는 사용시의 외광의 광량에 따라 표시의 휘도를 최적으로 할 수 있다. 태블릿 단말은 광 센서뿐만 아니라, 자이로 센서, 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서와 같은 다른 검출 장치를 내장시켜도 좋다.
또한 도 7의 (A)에서는 표시부(9631b)와 표시부(9631a)의 표시 면적이 같은 예를 도시하였지만 특별히 한정되지 않고 한쪽 크기와 다른 쪽 크기가 달라도 좋고 표시의 품질도 달라도 좋다. 예를 들어, 한쪽이 다른 쪽보다 고정세한 표시가 가능한 표시 패널로 하여도 좋다.
도 7의 (B)는 접은 상태를 도시한 것이고 태블릿 단말은 하우징(9630), 태양 전지(9633), 충방전 제어 회로(9634), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 갖는다. 또한, 도 7의 (B)에서는 충방전 제어 회로(9634)의 일례로서 배터리(9635) 및 DCDC 컨버터(9636)를 갖는 구성에 대하여 도시하였다.
또한, 태블릿 단말은 접을 수 있는 폴더형이기 때문에, 사용하지 않을 때는 하우징(9630)을 닫은 상태로 할 수 있다. 따라서, 표시부(9631a), 표시부(9631b)를 보호할 수 있기 때문에 내구성이 우수하며 장기 사용의 관점에서 보아도 신뢰성이 우수한 태블릿 단말을 제공할 수 있다.
또한, 이 외에도 도 7의 (A) 및 (B)에 도시된 태블릿 단말은 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시하는 기능, 달력, 날짜 또는 시각 등을 표시부에 표시하는 기능, 표시부에 표시한 정보를 터치 입력으로 조작 또는 편집하는 터치 입력 기능, 각종 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능 등을 가질 수 있다.
태블릿형 단말의 표면에 장착된 태양 전지(9633)에 의하여, 전력을 터치 패널, 표시부, 또는 영상 신호 처리부 등에 공급할 수 있다. 또한, 태양 전지(9633)는 하우징(9630)의 한쪽 면 또는 양쪽 모두의 면에 제공할 수 있고 배터리(9635)의 충전을 효율적으로 행하는 구성으로 할 수 있다. 또한, 배터리(9635)로서는 리튬 이온 전지를 사용하면, 소형화를 도모할 수 있는 등의 이점이 있다.
또한 도 7의 (C)에는, 도 7의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)의 구성 및 동작에 대하여 블록도를 도시하여 설명한다. 도 7의 (C)는 태양 전지(9633), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3), 표시부(9631)에 대하여 도시한 것이며, 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3)가 도 7의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)에 대응하는 개소이다.
우선, 외광에 의하여 태양 전지(9633)에서 발전되는 경우의 동작의 예에 대하여 설명한다. 태양 전지에서 발전된 전력은 배터리(9635)를 충전하기 위한 전압이 되도록 DCDC 컨버터(9636)로 승압 또는 강압된다. 또한 표시부(9631)의 동작에 태양 전지(9633)로부터의 전력이 사용될 때는 스위치(SW1)를 온 상태로 하여, 컨버터(9638)에 의하여 표시부(9631)에 필요한 전압으로 승압 또는 강압을 행한다. 또한, 표시부(9631)에 있어서 표시를 행하지 않을 때는, 스위치(SW1)를 오프로 하고, 스위치(SW2)를 온으로 하여 배터리(9635)를 충전하는 구성으로 하면 좋다.
또한, 태양 전지(9633)에 대해서는 발전 수단의 일례로서 도시하였지만, 특별히 한정되지 않고 압전 소자(피에조 소자)나 열전 변환 소자(펠티어 소자) 등의 다른 발전 수단에 의하여 배터리(9635)를 충전하는 구성이라도 좋다. 예를 들어, 무선(비접촉)으로 전력을 송수신하여 충전하는 무접점 전력 전송 모듈이나, 다른 충전 수단을 조합하여 행하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 상기 실시형태에서 설명한 표시부를 구비하면 도 7에 도시된 전자 기기에 특별히 한정되지 않는 것은 당연한 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태인 발광 장치를 적용하여 전자 기기를 얻을 수 있다. 이 발광 장치는 적용 범위가 현저하게 넓으며, 다양한 분야에서의 전자 기기에 적용될 수 있다.
또한, 본 실시형태에 나타낸 구성은, 다른 실시형태에 나타낸 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태인 발광 소자를 포함하는 발광 장치를 적용한 조명 장치의 일례에 대하여 도 8을 사용하여 설명한다.
도 8은 발광 장치를 실내의 조명 장치(8001)로서 사용한 예를 도시한 것이다. 또한, 발광 장치는 대면적화도 가능하므로 대면적 조명 장치를 형성할 수도 있다. 이 외, 곡면을 갖는 하우징을 사용함으로써 발광 영역이 곡면을 갖는 조명 장치(8002)를 형성할 수도 있다. 본 실시형태에 나타내는 발광 장치에 포함된 발광 소자는 박막 형상이며, 하우징의 디자인 자유도가 높다. 따라서, 다양한 의장을 집약한 조명 장치를 형성할 수 있다. 또한, 실내 벽면에 대형 조명 장치(8003)를 구비하여도 좋다.
또한, 발광 장치를 테이블의 표면에 사용함으로써 테이블로서의 기능을 구비한 조명 장치(8004)로 할 수 있다. 또한, 그 외의 가구의 일부에 발광 장치를 사용함으로써 가구로서의 기능을 구비한 조명 장치로 할 수 있다.
이상과 같이, 발광 장치를 적용한 다양한 조명 장치가 얻어진다. 또한, 이들 조명 장치는 본 발명의 일 형태에 포함되는 것으로 한다.
또한, 본 실시형태에 나타낸 구성은 다른 실시형태에 나타낸 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태인 발광 소자 1 및 발광 소자 2에 대하여 도 9를 사용하여 설명한다. 또한 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타내었다.
Figure 112020021278938-pat00010
<발광 소자 1 및 발광 소자 2의 제작>
우선, 유리제 기판(1100) 위에 산화 실리콘을 포함하는 산화 인듐-산화 주석(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하고, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(1101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다.
다음에, 기판(1100) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전(前)처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 소성(燒成)한 후, UV 오존 처리를 370초 행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분간 진공 소성을 행한 후, 기판(1100)을 30분 정도 방치하여 냉각시켰다.
다음에, 제 1 전극(1101)이 형성된 면이 아래 쪽이 되도록, 기판(1100)을 진공 증착 장치 내부에 제공된 홀더에 고정하였다. 본 실시예에서는, 진공 증착법에 의하여, EL층(1102)을 구성하는 정공 주입층(1111), 정공 수송층(1112), 발광층(1113), 전자 수송층(1114), 전자 주입층(1115)이 순차 형성되는 경우에 대하여 설명한다.
진공 증착 장치 내를 10-4Pa로 감압한 후, 1,3,5-트라이(다이벤조티오펜-4-일)벤젠(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브덴(VI)을 DBT3P-II(약칭): 산화 몰리브덴= 4:2(질량비)가 되도록 공증착시킴으로써 제 1 전극(1101) 위에 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 막 두께는 20nm로 하였다. 상기 공증착이란 서로 다른 복수의 물질을 각각 다른 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법을 가리킨다.
다음에 발광 소자 1의 경우에는, 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP)을 20nm로 증착시킴으로써 정공 수송층(1112)을 형성하였다. 또한, 발광 소자 2의 경우에는, PCASF(약칭)를 20nm로 증착시킴으로써 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
다음에, 정공 수송층(1112) 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 발광 소자 1의 경우에는, 2-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭： 2mDBTPDBq-II), 2-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스피로-9,9'-비플루오렌(약칭: PCASF)을 2mDBTPDBq-II(약칭): PCASF(약칭)=0.8: 0.2(질량비)가 되도록 공증착시켜, 막 두께를 40nm로 하여 발광층(1113)을 형성하였다. 또한, 발광 소자 2의 경우에는, 2mDBTPDBq-II(약칭), PCASF(약칭), 및 (아세틸아세토네이트)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)])을 2mDBTPDBq-II(약칭): PCASF(약칭): [Ir(tBuppm)2(acac)]=0.7:0.3:0.05(질량비)가 되도록 20nm의 막 두께로 공증착시킨 후, 2mDBTPDBq-II(약칭): PCASF(약칭): [Ir(tBuppm)2(acac)](약칭)= 0.8:0.2:0.05(질량비)가 되도록 20nm의 막 두께로 공증착시킴으로써 발광층(1113)을 형성하였다.
다음에, 발광층(1113) 위에 2mDBTPDBq-II(약칭)를 5nm로 증착한 후, 바소페난트롤린(약칭: Bphen)을 15nm로 증착시킴으로써 적층 구조를 갖는 전자 수송층(1114)을 형성하였다. 또한 전자 수송층(1114) 위에 불화 리튬을 1nm로 증착시킴으로써, 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로, 전자 주입층(1115) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착시켜 음극이 되는 제 2 전극(1103)을 형성하여 발광 소자 1 및 발광 소자 2를 얻었다. 또한, 상술한 증착 과정에 있어서, 증착은 모두 저항 가열법을 사용하였다.
이상으로 발광 소자 1 및 발광 소자 2를 얻었다. 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 소자 구조를 표 1에 기재한다.
(표 1)
Figure 112020021278938-pat00011
또한, 제작한 발광 소자 1 및 발광 소자 2는, 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉하였다(시일재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉시에 80℃에서 1시간 동안 가열 처리).
<발광 소자 1 및 발광 소자 2의 동작 특성>
제작한 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
우선, 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 전압-휘도 특성을 도 10에 도시하고, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 11에 도시하였다.
도 11에 의하여 본 발명의 일 형태인 발광 소자 1은 최대로 6.1% 정도의 외부 양자 효율을 나타내고, 발광층에 있어서 여기 착체가 형성됨으로써 이론상의 S1의 생성 확률(25%)이 높아지므로 이론상의 외부 양자 효율(5%)을 초과하는 결과가 얻어진 것을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 형태인 발광 소자는 비싼 Ir 착체를 발광 재료로서 사용하지 않아도, 3중항 여기 에너지의 일부를 발광에 기여시킴으로써 비교적으로 높은 발광 효율을 얻을 수 있다는 특징을 갖는다.
또한, 3중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질을 발광층에 포함하는 발광 소자 2에서는, 최대로 28% 정도의 높은 외부 양자 효율을 나타내고, 발광층에 있어서 여기 착체가 형성됨으로써 여기 착체의 T1로부터 3중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질로의 에너지의 이동 효율이 높아지고 외부 양자 효율이 극히 높은 발광 소자가 얻어진 것을 알 수 있다.
또한, 1000cd/m2 부근에서의 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 주된 초기 특성값을 이하의 표 2에 기재한다.
(표 2)
Figure 112020021278938-pat00012
상기 표 2의 결과로부터도 본 실시예에서 제작한 발광 소자 1 및 발광 소자 2는, 고휘도이며, 높은 전류 효율을 나타내고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 발광 소자 1 및 발광 소자 2에 0.1mA의 전류를 흘린 경우의 발광 스펙트럼을 도 12에 도시하였다. 도 12에 도시된 바와 같이, 발광 소자 1의 발광 스펙트럼은 561nm 부근에 피크를 갖고, 발광층(1113)에 있어서 2mDBTPDBq-II(약칭)와 PCASF(약칭)에 의하여 형성된 여기 착체의 발광에서 유래되어 있는 것을 알았다. 또한, 발광 소자 2의 발광 스펙트럼은 546nm 부근에 피크를 갖고, 발광층(1113)에 포함되는 [Ir(tBuppm)2(acac)](약칭)의 발광에서 유래되어 있는 것을 알았다.
따라서, 발광층에 있어서 여기 착체를 형성할 수 있는 본 발명의 일 형태인 발광 소자는, 높은 발광 효율을 나타내는 것을 알았다.
또한, 발광 소자 2에 있어서는 발광층에 사용된 2mDBTPDBq-II(약칭)와 PCASF(약칭)로 형성되는 여기 착체의 발광 피크 파장(발광 소자 1 참조)은 인광성의 발광 물질인 [Ir(tBuppm)2(acac)]의 발광 피크 파장보다 장파장이지만, 그 차이는 0.1eV 이내의 범위에 들어간다. 이와 같은 구성에 의하여 높은 발광 효율을 달성하고, 또 발광 시작 전압을 종래보다 저감시킬 수 있다. 결과적으로, 발광 소자 2에서는 최대로 140lm/W(32cd/m2에 있어서)라는 높은 전력 효율을 얻었다.
또한, 발광 소자 2에서는, 발광층뿐만 아니라 정공 수송층에도 PCASF(약칭)를 사용하기 때문에 정공 수송층과 발광층 사이의 정공 주입 장벽이 저감된다. 따라서, 실용적인 휘도 영역(예를 들어, 1000cd/m2 정도)에서의 동작 전압도 2.5V로 상당히 낮다. 결과적으로, 실용적인 휘도 영역(예를 들어, 1000cd/m2 정도)에서의 전력 효율도 약 130lm/W이며, 최대값(140lm/W)으로부터 거의 저하되지 않은 것을 알 수 있다(표 2 참조). 이와 같이, 발광층뿐만 아니라 정공 수송층에도 제 2 유기 화합물과 같은 화합물(특히 동일 화합물)을 사용함으로써 고휘도이면서도 전압 손실로 인한 전력 효율의 저하가 적은 발광 소자를 얻을 수 있다.
(실시예 2)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태인 발광 소자 3 및 발광 소자 4에 대하여 설명한다. 또한 본 실시예에서의 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 설명에는 실시예 1에서 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 설명에 사용한 도 9를 사용하는 것으로 한다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타내었다.
Figure 112020021278938-pat00013
<발광 소자 3 내지 발광 소자 4의 제작>
우선, 유리제의 기판(1100) 위에 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 형성하여 양극으로서 기능하는 제 1 전극(1101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다.
다음에, 기판(1100) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분간 진공 소성을 행한 후, 기판(1100)을 30분 정도 방치하여 냉각시켰다.
다음에, 제 1 전극(1101)이 형성된 면이 아래 쪽이 되도록, 기판(1100)을 진공 증착 장치 내부에 제공된 홀더에 고정하였다. 본 실시예에서는, 진공 증착법에 의하여, EL층(1102)을 구성하는 정공 주입층(1111), 정공 수송층(1112), 발광층(1113), 전자 수송층(1114), 전자 주입층(1115)이 순차 형성되는 경우에 대하여 설명한다.
진공 증착 장치 내를 10-4Pa로 감압한 후, 1,3,5-트라이(다이벤조티오펜-4-일)벤젠(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브덴(VI)을 DBT3P-II(약칭): 산화 몰리브덴=4:2(질량비)가 되도록 공증착시킴으로써 제 1 전극(1101) 위에 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 막 두께는 20nm로 하였다. 상기 공증착이란, 서로 다른 복수의 물질을 각각 다른 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법을 가리킨다.
다음에 발광 소자 3의 경우에는, 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP)을 20nm로 증착시킴으로써 정공 수송층(1112)를 형성하였다. 또한, 발광 소자 4의 경우에는, PCASF(약칭)를 20nm로 증착시킴으로써 정공 수송층(1112)를 형성하였다.
다음에, 정공 수송층(1112) 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 발광 소자 3의 경우에는, 2-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭： 2mDBTPDBq-II), N,N'-비스(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-N,N'-다이페닐-스피로-9,9'-비플루오렌-2,7-다이아민(약칭: PCA2SF)을 2mDBTPDBq-II(약칭): PCA2SF(약칭)=0.8: 0.2(질량비)가 되도록 공증착시켰다. 또한, 막 두께는 40nm로 하였다. 또한, 발광 소자 4의 경우에는, 2mDBTPDBq-II(약칭), PCA2SF(약칭), 및 (아세틸아세토나토)비스(4,6-다이페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)])을 2mDBTPDBq-II(약칭): PCA2SF(약칭): [Ir(dppm)2(acac)]=0.7:0.3:0.05(질량비)가 되도록 20nm의 막 두께로 공증착시킨 후, 2mDBTPDBq-II(약칭): PCA2SF(약칭): [Ir(dppm)2(acac)](약칭)= 0.8:0.2:0.05(질량비)가 되도록 20nm의 막 두께로 공증착시킴으로써 발광층(1113)을 형성하였다.
다음에, 발광층(1113) 위에 2mDBTPDBq-II(약칭)를 20nm로 증착시킨 후, 바소페난트롤린(약칭: Bphen)을 20nm로 증착시킴으로써 적층 구조를 갖는 전자 수송층(1114)을 형성하였다. 또한 전자 수송층(1114) 위에 불화 리튬을 1nm로 증착시킴으로써, 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로, 전자 주입층(1115) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착시켜 음극이 되는 제 2 전극(1103)을 형성하여 발광 소자 3 및 발광 소자 4를 얻었다. 또한, 상술한 증착 과정에 있어서, 증착은 모두 저항 가열법을 사용하였다.
이상으로 발광 소자 3 및 발광 소자 4를 얻었다. 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 소자 구조를 표 3에 기재한다.
(표 3)
Figure 112020021278938-pat00014
또한, 제작한 발광 소자 3 및 발광 소자 4는 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉하였다(시일재를 소자의 주위에 도포하고 밀봉시에 80℃에서 1시간 가열 처리).
<발광 소자 3 및 발광 소자 4의 동작 특성>
제작된 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
우선, 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 전압-휘도 특성을 도 13에 도시하고, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 14에 도시하였다.
도 14에 의하여 본 발명의 일 형태인 발광 소자 3은 최대로 10% 정도의 외부 양자 효율을 나타내고, 발광층에 있어서 여기 착체가 형성됨으로써 이론상의 S1의 생성 확률(25%)이 높아지므로 이론상의 외부 양자 효율(5%)을 크게 초과하는 결과가 얻어진 것을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 형태인 발광 소자는 비싼 Ir 착체를 발광 재료로서 사용하지 않아도, 3중항 여기 에너지의 일부를 발광에 기여시킴으로써 비교적으로 높은 발광 효율을 얻을 수 있다는 특징을 갖는다.
또한, 3중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질을 발광층에 포함하는 발광 소자 4에서는, 최대로 28% 정도의 높은 외부 양자 효율을 나타내고, 발광층에 있어서 여기 착체가 형성됨으로써 여기 착체의 T1로부터 3중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질로의 에너지의 이동 효율이 높아지고 외부 양자 효율이 극히 높은 발광 소자가 얻어진 것을 알 수 있다.
또한, 1000cd/m2 부근에 있어서의 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 주된 초기 특성값을 이하의 표 4에 기재한다.
(표 4)
Figure 112020021278938-pat00015
상기 표 4의 결과로부터도 본 실시예에서 제작한 발광 소자 3 및 발광 소자 4는, 고휘도이며, 높은 전류 효율을 나타내고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 발광 소자 3 및 발광 소자 4에 0.1mA의 전류를 흘린 경우의 발광 스펙트럼을 도 15에 도시하였다. 도 15에 도시된 바와 같이, 발광 소자 3의 발광 스펙트럼은 587nm 부근에 피크를 갖고, 발광층(1113)에 있어서 2mDBTPDBq-II(약칭)와 PCA2SF(약칭)에 의하여 형성된 여기 착체의 발광에서 유래되어 있는 것을 알았다. 또한, 발광 소자 4의 발광 스펙트럼은 587nm 부근에 피크를 갖고, 발광층(1113)에 포함되는 [Ir(dppm)2(acac)](약칭)의 발광에서 유래되어 있는 것을 알았다.
따라서, 발광층에 있어서 여기 착체를 형성할 수 있는 본 발명의 일 형태인 발광 소자는, 높은 발광 효율을 나타내는 것을 알았다.
또한, 발광 소자 4에 있어서는 발광층에 사용된 2mDBTPDBq-II(약칭)와 PCA2SF(약칭)로 형성되는 여기 착체의 발광 피크 파장(발광 소자 3 참조)은 인광성의 발광 물질인 [Ir(dppm)2(acac)](약칭)의 발광 피크 파장과 거의 같다. 이와 같은 구성에 의하여 높은 발광 효율을 달성하고, 또 발광 시작 전압을 종래보다 저감시킬 수 있다. 결과적으로, 최대로 110lm/W(12cd/m2에 있어서)라는 높은 전력 효율을 얻었고, 주황색 소자로서는 극히 높다.
또한, 발광 소자 4에서는, 정공 수송층에 PCA2SF(약칭)와 같은 화합물인(즉, PCA2SF와 같은 9-아릴-9H-카바졸-3-아민 골격을 갖는) PCASF(약칭)를 사용하기 때문에 정공 수송층과 발광층 사이의 정공 주입 장벽이 저감된다. 따라서, 실용적인 휘도 영역(예를 들어, 1000cd/m2 정도)에서의 동작 전압도 2.5V로 상당히 낮다. 결과적으로, 실용적인 휘도 영역(예를 들어, 1000cd/m2 정도)에서의 전력 효율도 약 96lm/W이며, 최대값(110lm/W)으로부터 거의 저하되지 않은 것을 알 수 있다(표 4 참조). 이와 같이, 발광층뿐만 아니라 정공 수송층에도 제 2 유기 화합물과 같은 화합물을 사용함으로써 고휘도이면서도 전압 손실로 인한 전력 효율의 저하가 적은 발광 소자를 얻을 수 있다.
(실시예 3)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태인 발광 소자 5 및 발광 소자 6에 대하여 설명한다. 또한 본 실시예에서의 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 설명에는 실시예 1에서 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 설명에 사용한 도 9를 사용하는 것으로 한다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타내었다.
Figure 112020021278938-pat00016
<발광 소자 5 및 발광 소자 6의 제작>
우선, 유리제 기판(1100) 위에 산화 실리콘을 포함하는 산화 인듐-산화 주석(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하고, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(1101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다.
다음에, 기판(1100) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분간 진공 소성을 행한 후, 기판(1100)을 30분 정도 방치하여 냉각하였다.
다음에, 제 1 전극(1101)이 형성된 면이 아래 쪽이 되도록, 기판(1100)을 진공 증착 장치 내에 제공된 홀더에 고정하였다. 본 실시예에서는, 진공 증착법에 의하여, EL층(1102)을 구성하는 정공 주입층(1111), 정공 수송층(1112), 발광층(1113), 전자 수송층(1114), 전자 주입층(1115)이 순차 형성되는 경우에 대하여 설명한다.
진공 증착 장치 내를 10-4Pa로 감압한 후, 1,3,5-트라이(다이벤조티오펜-4-일)벤젠(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브덴(VI)을 DBT3P-II(약칭): 산화 몰리브덴=4:2(질량비)가 되도록 공증착시킴으로써 제 1 전극(1101) 위에 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 막 두께는 20nm로 하였다. 상기 공증착이란, 서로 다른 복수의 물질을 각각 다른 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법을 가리킨다.
다음에 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP)을 20nm로 증착시킴으로써 정공 수송층(1112)를 형성하였다.
다음에, 정공 수송층(1112) 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 발광 소자 5의 경우에는, 2-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭： 2mDBTBPDBq-II), N-(4-비페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCBiF)을 2mDBTBPDBq-II(약칭): PCBiF(약칭)=0.8: 0.2(질량비)가 되도록 공증착시켜, 막 두께를 40nm로 하여 발광층(1113)을 형성하였다. 또한, 발광 소자 6의 경우에는, 2mDBTBPDBq-II(약칭), PCBiF(약칭), 및 (아세틸아세토나토)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)])을 2mDBTBPDBq-II(약칭): PCBiF(약칭): [Ir(tBuppm)2(acac)]=0.7:0.3:0.05(질량비)가 되도록 20nm의 막 두께로 공증착시킨 후, 2mDBTBPDBq-II(약칭): PCBiF(약칭): [Ir(tBuppm)2(acac)](약칭)= 0.8:0.2:0.05(질량비)가 되도록 20nm의 막 두께로 공증착시킴으로써 발광층(1113)을 형성하였다.
다음에, 발광층(1113) 위에 2mDBTBPDBq-II(약칭)을 10nm로 증착시킨 후, 바소페난트롤린(약칭: Bphen)을 15nm로 증착시킴으로써, 적층 구조를 갖는 전자 수송층(1114)을 형성하였다. 또한 전자 수송층(1114) 위에 불화 리튬을 1nm로 증착함으로써, 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막에, 전자 주입층(1115) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착시켜, 음극이 되는 제 2 전극(1103)을 형성함으로써, 발광 소자 5 및 발광 소자 6을 얻었다. 또한, 상술한 증착 과정에 있어서, 증착은 모두 저항 가열법을 사용하였다.
이상으로 발광 소자 5 및 발광 소자 6을 얻었다. 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 소자 구조를 표 5에 기재한다.
(표 5)
Figure 112020021278938-pat00017
또한, 제작한 발광 소자 5 및 발광 소자 6은 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉하였다(시일재를 소자의 주위에 도포하고 밀봉시에 80℃에서 1시간 가열 처리).
<발광 소자 5 및 발광 소자 6의 동작 특성>
제작된 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
우선, 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 전압-휘도 특성을 도 16에 도시하고, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 17에 도시하였다.
도 17에 의하여 본 발명의 일 형태인 발광 소자 5는 최대로 6.4% 정도의 외부 양자 효율을 나타내고, 발광층에 있어서 여기 착체가 형성됨으로써 이론상의 S1의 생성 확률(25%)이 높아지므로 이론상의 외부 양자 효율(5%)을 초과하는 결과가 얻어진 것을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 형태인 발광 소자는 비싼 Ir 착체를 발광 재료로서 사용하지 않아도, 3중항 여기 에너지의 일부를 발광에 기여시킴으로써 비교적으로 높은 발광 효율을 얻을 수 있다는 특징을 갖는다.
또한, 3중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질을 발광층에 포함하는 발광 소자 6에서는, 최대로 29% 정도의 높은 외부 양자 효율을 나타내고, 발광층에 있어서 여기 착체가 형성됨으로써 여기 착체의 T1로부터 3중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질로의 에너지의 이동 효율이 높아지고 외부 양자 효율이 극히 높은 발광 소자가 얻어진 것을 알 수 있다.
또한, 1000cd/m2 부근에 있어서의 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 주된 초기 특성값을 이하의 표 6에 기재한다.
(표 6)
Figure 112020021278938-pat00018
상기 표 6의 결과로부터도 본 실시예에서 제작한 발광 소자 5 및 발광 소자 6은, 고휘도이며, 높은 전류 효율을 나타내고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 발광 소자 5 및 발광 소자 6에 0.1mA의 전류를 흘린 경우의 발광 스펙트럼을 도 18에 도시하였다. 도 18에 도시된 바와 같이, 발광 소자 5의 발광 스펙트럼은 550nm 부근에 피크를 갖고, 발광층(1113)에 있어서 2mDBTBPDBq-II(약칭)와 PCBiF(약칭)에 의하여 형성된 여기 착체의 발광에서 유래되어 있는 것을 알았다. 또한, 발광 소자 6의 발광 스펙트럼은 546nm 부근에 피크를 갖고, 발광층(1113)에 포함되는 [Ir(tBuppm)2(acac)](약칭)의 발광에서 유래되어 있는 것을 알았다.
따라서, 발광층에 있어서 여기 착체를 형성할 수 있는 본 발명의 일 형태인 발광 소자는, 높은 발광 효율을 나타내는 것을 알았다.
또한, 발광 소자 6에 있어서는 발광층에 사용된 2mDBTBPDBq-II(약칭)와 PCBiF(약칭)로 형성되는 여기 착체의 발광 피크 파장(발광 소자 5 참조)은 인광성의 발광 물질인 [Ir(tBuppm)2(acac)]의 발광 피크 파장보다 장파장이지만, 그 차이는 0.1eV 이내의 범위에 들어간다. 이와 같은 구성에 의하여 높은 발광 효율을 달성하고, 또 발광 시작 전압을 종래보다 저감시킬 수 있다. 결과적으로, 발광 소자 6에서는 120lm/W(970cd/m2에 있어서)라는 높은 전력 효율을 얻었다.
또한, 발광 소자 6에 대한 신뢰성 시험을 행하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 19에서 도시하였다. 도 19에서 세로 축은 초기 휘도를 100%로 하였을 때의 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로 축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸 것이다. 또한, 신뢰성 시험은, 초기 휘도를 1000cd/m2로 설정하고, 전류 밀도가 일정한 조건으로 발광 소자 6을 구동시켰다. 그 결과, 발광 소자 6의 100시간 후의 휘도는, 초기 휘도의 대략 93%를 유지하고 있었다.
따라서, 발광 소자 6은 높은 신뢰성을 나타내는 것을 알 수 있었다.
(실시예 4)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태인 발광 소자 7, 발광 소자 8 및 발광 소자 9에 대하여 설명한다. 또한 본 실시예에서의 발광 소자 7, 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 설명에는 실시예 1에서 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 설명에 사용한 도 9를 사용하는 것으로 한다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타내었다.
Figure 112020021278938-pat00019
<발광 소자 7, 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 제작>
우선, 유리제 기판(1100) 위에 산화 실리콘을 포함하는 산화 인듐-산화 주석(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하고, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(1101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다.
다음에, 기판(1100) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분간 진공 소성을 행한 후, 기판(1100)을 30분 정도 방치하여 냉각하였다.
다음에, 제 1 전극(1101)이 형성된 면이 아래 쪽이 되도록, 기판(1100)을 진공 증착 장치 내부에 설치된 홀더에 고정하였다. 본 실시예에서는, 진공 증착법에 의하여, EL층(1102)을 구성하는 정공 주입층(1111), 정공 수송층(1112), 발광층(1113), 전자 수송층(1114), 전자 주입층(1115)이 순차 형성되는 경우에 대하여 설명한다.
진공 증착 장치 내를 10-4Pa로 감압한 후, 1,3,5-트라이(다이벤조티오펜-4-일)벤젠(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브덴(VI)을 DBT3P-II(약칭): 산화 몰리브덴=4:2(질량비)가 되도록 공증착시킴으로써 제 1 전극(1101) 위에 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 막 두께는 20nm로 하였다. 상기 공증착이란, 서로 다른 복수의 물질을 각각 다른 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법을 가리킨다.
이어서 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP)을 20nm 증착시킴으로써 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
다음에, 정공 수송층(1112) 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 발광 소자 7의 경우에는, 4,6-비스[3-(4-다이벤조티에닐)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), N-(4-비페닐)-N-(9,9'-스피로비-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCBiSF)을 4,6mDBTP2Pm-II(약칭): PCBiSF(약칭)=0.8:0.2(질량비)가 되도록 공증착시켜, 막 두께를 40nm로 하여 발광층(1113)을 형성하였다. 또한, 발광 소자 8의 경우에는, 4,6mDBTP2Pm-II(약칭), N-(4-비페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCBiF)을 4,6mDBTP2Pm-II(약칭): PCBiF(약칭)=0.8: 0.2(질량비)가 되도록 공증착시켜, 막 두께를 40nm로 하여 발광층(1113)을 형성하였다. 또한, 발광 소자 9의 경우에는, 4,6mDBTP2Pm-II(약칭), N-(3-비페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: mPCBiF)을 4,6mDBTP2Pm-II(약칭): mPCBiF(약칭)=0.8:0.2(질량비)가 되도록 공증착시켜 막 두께를 40nm로 하여 발광층(1113)을 형성하였다.
다음에, 발광층(1113) 위에 4,6mDBTP2Pm-II(약칭)를 10nm로 증착시킨 후, 바소페난트롤린(약칭: Bphen)을 15nm로 증착시킴으로써 적층 구조를 갖는 전자 수송층(1114)을 형성하였다. 또한 전자 수송층(1114) 위에 불화 리튬을 1nm로 증착시킴으로써, 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로, 전자 주입층(1115) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착시켜, 음극이 되는 제 2 전극(1103)을 형성하여, 발광 소자 7, 발광 소자 8 및 발광 소자 9를 얻었다. 또한, 상술한 증착 과정에 있어서, 증착은 모두 저항 가열법을 사용하였다.
이상으로 발광 소자 7, 발광 소자 8 및 발광 소자 9를 얻었다. 발광 소자 7, 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 소자 구조를 표 7에 기재한다.
(표 7)
Figure 112020021278938-pat00020
제작한 발광 소자 7, 발광 소자 8 및 발광 소자 9는 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉하였다(시일재를 소자의 주위에 도포하고 밀봉시에 80℃에서 1시간 가열 처리).
<발광 소자 7, 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 동작 특성>
제작한 발광 소자 7, 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
우선, 발광 소자 7, 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 전압-휘도 특성을 도 20에 도시하고, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 21에 도시하였다.
도 21에 의하여 본 발명의 일 형태인 발광 소자 7은 최대로 11% 정도의 외부 양자 효율을 나타내고, 발광 소자 8에서는 최대로 12% 정도의 외부 양자 효율을 나타내고, 발광 소자 9에서는 최대로 9.9% 정도의 외부 양자 효율을 나타내고, 발광층에 있어서 여기 착체가 형성됨으로써 이론상의 S1의 생성 확률(25%)이 높아지므로 이론상의 외부 양자 효율(5%)을 초과하는 결과가 얻어진 것을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 형태인 발광 소자는 비싼 Ir 착체를 발광 재료로서 사용하지 않아도, 3중항 여기 에너지의 일부를 발광에 기여시킴으로써 비교적으로 높은 발광 효율을 얻을 수 있다는 특징을 갖는다.
또한, 1000cd/m2 부근에 있어서의 발광 소자 7, 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 주된 초기 특성값을 이하의 표 8에 기재한다.
(표 8)
Figure 112020021278938-pat00021
상기 표 8의 결과로부터도 본 실시예에서 제작한 발광 소자 7, 발광 소자 8 및 발광 소자 9는, 고휘도이며, 높은 전류 효율을 나타내고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 발광 소자 7, 발광 소자 8 및 발광 소자 9에 0.1mA의 전류를 흘린 경우의 발광 스펙트럼을 도 22에 도시하였다. 도 22에 도시된 바와 같이, 발광 소자 7, 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 발광 스펙트럼은 모두 550nm 부근에 피크를 갖고, 발광층(1113)에 있어서 형성된 여기 착체의 발광에서 유래되어 있는 것을 알았다.
따라서, 발광층에 있어서 여기 착체를 형성할 수 있는 본 발명의 일 형태인 발광 소자는, 높은 발광 효율을 나타내는 것을 알았다.
10: 여기 착체
101: 양극
102: 음극
103: EL층
104: 발광층
105: 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물
106: 화학식 (G1)으로 나타내어지는 골격을 갖는 제 2 유기 화합물
201: 제 1 전극(양극)
202: 제 2 전극(음극)
203: EL층
204: 정공 주입층
205: 정공 수송층
206: 발광층
207: 전자 수송층
208: 전자 주입층
209: 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물
210: 화학식 (G1)으로 나타내어지는 골격을 갖는 제 2 유기 화합물
301: 제 1 전극
302(1): 제 1 EL층
302(2): 제 2 EL층
302(n-1): 제 (n-1) EL층
302(n): 제 n EL층
304: 제 2 전극
305: 전하 발생층
305(1): 제 1 전하 발생층
305(2): 제 2 전하 발생층
305(n-2): 제 (n-2) 전하 발생층
305(n-1): 제 (n-1) 전하 발생층
501: 소자 기판
502: 화소부
503: 구동 회로부(소스선 구동 회로)
504a: 구동 회로부(게이트선 구동 회로)
504b: 구동 회로부(게이트선 구동 회로)
505: 시일재
506: 밀봉 기판
507: 배선
508: FPC(플렉시블 프린트 서킷)
509: n채널형 TFT
510: p채널형 TFT
511: 스위칭용 TFT
512: 전류 제어용 TFT
513: 제 1 전극(양극)
514: 절연물
515: EL층
516: 제 2 전극(음극)
517: 발광 소자
518: 공간
1100: 기판
1101: 제 1 전극
1102: EL층
1103: 제 2 전극
1111: 정공 주입층
1112: 정공 수송층
1113: 발광층
1114: 전자 수송층
1115: 전자 주입층
7100: 텔레비전 장치
7101: 하우징
7103: 표시부
7105: 스탠드
7107: 표시부
7109: 조작 키
7110: 리모트 컨트롤 조작기
7201: 본체
7202: 하우징
7203: 표시부
7204: 키 보드
7205: 외부 접속 포트
7206: 포인팅 디바이스
7301: 표시부
7302: 하우징
7303: 연결부
7304: 표시부
7305: 표시부
7306: 스피커부
7307: 기록 매체 삽입부
7308: LED 램프
7309: 조작 키
7310: 접속 단자
7311: 센서
7312: 마이크로폰
7400: 휴대 전화기
7401: 하우징
7402: 표시부
7403: 조작 버튼
7404: 외부 접속 포트
7405: 스피커
7406: 마이크
8001: 조명 장치
8002: 조명 장치
8003: 조명 장치
8004: 조명 장치
9033: 후크
9034: 표시 모드 전환 스위치
9035: 전원 스위치
9036: 전력 절약 모드 전환 스위치
9038: 조작 스위치
9630: 하우징
9631: 표시부
9631a: 표시부
9631b: 표시부
9632a: 터치 패널 영역
9632b: 터치 패널 영역
9633: 태양 전지
9634: 충방전 제어 회로
9635: 배터리
9636: DCDC 컨버터
9637: 조작 키
9638: 컨버터
9639: 버튼

Claims (13)

  1. 발광 소자에 있어서,
    한 쌍의 전극과;
    상기 한 쌍의 전극 사이의 층을 포함하고,
    상기 층은,
    전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물; 및
    제 2 유기 화합물
    을 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물은 상기 제 2 유기 화합물과 함께, 여기 착체를 형성할 수 있고,
    상기 제 2 유기 화합물은 화학식 (G1)으로 나타내어지는 골격을 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물은 복수의 질소를 갖는 6원 고리를 포함하는, 발광 소자.
    Figure 112021012698957-pat00022

    (식 중, R1 내지 R10은 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 페닐 그룹, 또는 비페닐 그룹을 나타내고,
    R21 내지 R24는 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹을 나타내고,
    Ar1과 Ar2는 독립적으로 치환 또는 무치환의, 페닐 그룹, 비페닐 그룹, 플루오레닐 그룹, 스피로플루오레닐 그룹, 또는 카바졸릴 그룹을 나타내고,
    상기 Ar1과 Ar2가 치환기를 갖는 경우, 상기 치환기는 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 페닐 그룹, 비페닐 그룹, 탄소수 18 내지 30의 9-아릴카바졸릴 그룹, 또는 탄소수 12 내지 60의 다이아릴아미노 그룹이고,
    화학식 (G1)으로 나타내어지는 상기 골격은 적어도 하나의 카바졸 골격을 포함한다.)
  2. 발광 소자에 있어서,
    한 쌍의 전극과;
    상기 한 쌍의 전극 사이의 층을 포함하고,
    상기 층은,
    전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물; 및
    제 2 유기 화합물
    을 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물은 상기 제 2 유기 화합물과 함께, 여기 착체를 형성할 수 있고,
    상기 제 2 유기 화합물은 화학식 (G1)으로 나타내어지는 골격을 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물은 복수의 질소를 갖는 6원 고리를 포함하는, 발광 소자.
    Figure 112021012698957-pat00023

    (식 중, R1 내지 R10은 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 페닐 그룹, 또는 비페닐 그룹을 나타내고,
    R21 내지 R24는 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹을 나타내고,
    Ar1과 Ar2는 독립적으로 치환 또는 무치환의, 페닐 그룹, 비페닐 그룹, 플루오레닐 그룹, 스피로플루오레닐 그룹, 또는 카바졸릴 그룹을 나타내고,
    상기 Ar1과 Ar2가 치환기를 갖는 경우, 상기 치환기는 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 페닐 그룹, 비페닐 그룹, 탄소수 18 내지 30의 9-아릴카바졸릴 그룹, 또는 탄소수 12 내지 60의 다이아릴아미노 그룹이고,
    R1과 R24, R5와 R6, R10과 R21, R22와 Ar1, 및 Ar2와 R23 중 어느 하나는, 그들 사이에 단결합을 형성한다.)
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 유기 화합물은 화학식 (G2)으로 나타내어지는 골격을 포함하는, 발광 소자.
    Figure 112021012698957-pat00024

    (식 중, R1 내지 R9, R22 내지 R24, Ar1 및 Ar2의 정의는 화학식 (G1)에서의 정의와 같다.)
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물은 10-6㎠/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는, 발광 소자.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 여기 착체의 S1 준위와 T1 준위의 차이는 상기 제 1 유기 화합물의 S1 준위와 T1 준위의 차이보다 작고,
    상기 여기 착체의 S1 준위와 T1 준위의 차이는 상기 제 2 유기 화합물의 S1 준위와 T1 준위의 차이보다 작은, 발광 소자.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 층은 3중항 여기 에너지를 발광으로 바꿀 수 있는 화합물을 더 포함하는, 발광 소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    3중항 여기 에너지를 발광으로 바꿀 수 있는 상기 화합물은 유기 금속 착체를 포함하는, 발광 소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유기 금속 착체는 이리듐을 포함하는, 발광 소자.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 여기 착체의 발광 스펙트럼은 3중항 여기 에너지를 발광으로 바꿀 수 있는 상기 화합물의 흡수 스펙트럼과 중첩하는, 발광 소자.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 여기 착체의 발광 피크 파장과 3중항 여기 에너지를 발광으로 바꿀 수 있는 상기 화합물의 발광 피크 파장의 차이는 0.1eV 이하인, 발광 소자.
  13. 발광 장치에 있어서,
    화소부를 포함하고,
    상기 화소부는,
    트랜지스터와;
    제 1 항 또는 제 2 항에 따른 발광 소자
    를 포함하고,
    상기 발광 소자는 상기 트랜지스터에 전기적으로 접속되는, 발광 장치.
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