KR102678224B1 - 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents
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Abstract
발광층에서 발생되는 삼중항 들뜬자를 효율적으로 이용함으로써 형광 발광 소자의 발광 효율이 증가시키는 것을 목적으로 하여, 발광 소자가 이하의 구조를 포함한다. 이것은 한 쌍의 전극, 게스트 재료 및 호스트 재료를 포함하는 발광층을 포함하는 EL층, 및 정공 수송층을 포함하고, 호스트 재료의 T1 준위는 게스트 재료의 T1 준위 및 정공 수송 재료의 T1 준위보다 낮다. 따라서, 발광 소자의 발광 효율이 향상된다.
Description
본 발명의 일 형태는 발광 소자, 및 각각 발광 소자를 포함하는 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다.
한 쌍의 전극 사이에 발광 물질인 유기 화합물을 포함하는 발광층이 제공된 구조를 가지는 발광 소자는 얇고 가볍고, 고속 응답이나 직류 저전압 구동 등의 특성 때문에, 차세대 평판 디스플레이 소자로서 주목을 받고 있다. 또한, 이 발광 소자를 포함하는 표시 장치는 콘트라스트나 화질이 우수하고 시야각이 넓다.
발광 소자는, 한 쌍의 전극 사이에 전압을 인가함으로써 전자와 정공이 주입되고 재결합되는 것에 의하여 들뜬자(exciton)가 형성되어 발광하는 발광 기구를 가진다고 한다. 전자와 정공은 각각 1/2의 스핀을 가진다. 스핀 통계에 근거하여, 전자와 정공의 재결합에 의하여 스핀 0의 단일항 들뜬자를 25%, 스핀 1의 삼중항 들뜬자를 75% 포함하는 들뜬자가 발생된다고 한다. 또한, 형광은 단일항 들뜬자로부터 발광되기 때문에, 형광의 내부 양자 효율의 이론적 한계는 25%이다. 발생되는 들뜬자의 75%를 구성하는 스핀 1의 삼중항 들뜬자는 일반적으로 발광에 기여하지 않기 때문에, 광을 발하지 않고 기저 상태로 완화되는 경우가 많다. 경우에 따라서는 복수의 삼중항 들뜬자에 기인하는 삼중항-삼중항 소멸(TTA: triplet-triplet annihilation)이 일어난다. TTA는 2개의 삼중항 들뜬자의 충돌에 의하여 에너지 및 스핀 각운동량이 교환 및 전달되어 단일항 들뜬자가 발생되는 과정이라고 한다.
발광 기구에서 발생되는 삼중항 들뜬자를 효율적으로 이용하기 위하여, 이론적 값보다 높은 내부 양자 효율을 가지는 인광 발광 소자의 개발이 인광 화합물의 개발과 함께 제안되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 구체적으로, 삼중항 들뜸 에너지를 발광으로 바꿀 수 있는 화합물(이하, 인광 화합물이라고 함)을 상술한 발광 물질에 더하여 사용하여, 다중도가 다른 상태 사이에서의 에너지 이동에 기인하는 인광을 제공한다.
본 발명의 일 형태에서는 발광층에서 발생되는 삼중항 들뜬자를 효율적으로 사용함으로써 형광 발광 소자의 발광 효율이 증가된다.
본 발명의 일 형태에서, 발광 소자의 발광 효율은 이하와 같이 향상된다. 발광 소자에 있어서 적어도 호스트 재료 및 게스트 재료를 포함하는 발광층에서 삼중항-삼중항 소멸(TTA)이 효율적으로 발생하게 함으로써 발광에 기여하지 않는 삼중항 들뜬자가 단일항 들뜬자로 변화되고, 이에 따라 단일항 들뜬자로부터의 에너지 이동에 의하여 게스트 재료(형광 도펀트)가 발해진다. 또한, 스핀 통계에 기초한 고찰로, TTA에 의한 발광 효율은 약 15% 증가되는 것으로 추산되고 있다. TTA가 없는 경우의 내부 양자 효율 25%에 상기 발광 효율의 증가를 더하면 이론상 40%의 내부 양자 효율을 달성할 수 있다.
호스트 재료로부터 발생되는 삼중항 들뜬자에 의한 TTA의 발생 효율을 증가시키기 위해서는 발광층에서의 삼중항 들뜬자들의 충돌 확률을 증가시키는 것이 중요하다.
이것을 실현하기 위하여, 발광층의 호스트 재료의 T1 준위(최저 삼중항 들뜸 에너지 준위)는 발광층의 게스트 재료의 T1 준위보다 낮은 것이 바람직하다. 일반적으로, 발광층에서의 호스트 재료의 비율은 발광층에서의 게스트 재료의 비율보다 훨씬 높다. 발광층에서 발생된 삼중항 들뜬자가 발광층에 소량만 존재하는 게스트 재료에 의하여 포획되면, 삼중항 들뜬자가 국재화(局在化)되어, 삼중항 들뜬자의 충돌 확률이 저하하게 된다. 그러나, 호스트 재료의 T1 준위가 게스트 재료의 T1 준위보다 낮게 되도록 발광 소자를 형성하면, 삼중항 들뜬자들의 충돌 확률의 저하를 방지할 수 있어, TTA의 발생 확률을 증가시킬 수 있다.
발광층과 접촉되도록 발광 소자의 양극 측에 형성되는 정공 수송층(HTL)은, 발광층에서 발생된 삼중항 들뜬자가 발광층으로부터 나가는 것을 방지하기 위하여, 발광층의 호스트 재료의 T1 준위보다 높은 T1 준위를 가지는 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의하여, 발광층에서 발생된 삼중항 들뜬자가 발광층으로부터 HTL로 이동하기 어려워진다.
또한, TTA가 일어날 때 제공되는 발광은, TTA가 일어나지 않을 때에 얻어지는 형광 재료의 형광 수명보다 훨씬 긴 수명(지연 형광)을 가진다. 지연 형광은 소정의 시점에 캐리어의 안정적인 주입을 정지한 후에 발광의 감쇠를 관찰함으로써 확인할 수 있다. 또한 지연 형광이란, 캐리어의 안정적인 주입을 정지한 후에, 캐리어의 안정적인 주입 중의 발광 강도에 대하여 0.01 이상의 강도비로 1×10-6초 이상 연속하여 발광되는 광을 말한다. 또한, 이 경우 지연 형광의 스펙트럼의 형상은 캐리어의 안정적인 주입 중의 발광 스펙트럼의 형상과 일치한다.
따라서, 본 발명의 일 형태인 발광 소자에서, 한 쌍의 전극 사이에 EL층이 제공되고, EL층은 적어도 발광층 및 정공 수송층을 포함하고, 발광층은 게스트 재료 및 호스트 재료를 포함하고, 호스트 재료의 T1 준위는 게스트 재료의 T1 준위보다 낮고, 정공 수송층은 정공 수송 재료를 포함하고, 정공 수송 재료의 T1 준위는 호스트 재료의 T1 준위보다 높다.
본 발명의 다른 일 형태인 발광 소자에서, 한 쌍의 전극 사이에 EL층이 제공되고, EL층은 적어도 발광층 및 정공 수송층을 포함하고, 발광층은 게스트 재료 및 호스트 재료를 포함하고, 호스트 재료의 T1 준위는 게스트 재료의 T1 준위보다 낮고, 정공 수송층은 정공 수송 재료를 포함하고, 정공 수송 재료의 T1 준위는 게스트 재료의 T1 준위 및 호스트 재료의 T1 준위보다 높다.
본 발명의 다른 일 형태인 발광 소자에서, 한 쌍의 전극 사이에 EL층이 제공되고, EL층은 적어도 발광층 및 정공 수송층을 포함하고, 발광층은 게스트 재료 및 호스트 재료를 포함하고, 호스트 재료의 T1 준위는 게스트 재료의 T1 준위보다 낮고, 정공 수송층은 정공 수송 재료를 포함하고, 정공 수송 재료의 T1 준위는 호스트 재료의 T1 준위보다 높고, TTA에 의한 지연 형광의 스펙트럼의 형상은 게스트 재료의 형광 스펙트럼의 형상과 동일하고, 캐리어의 안정적인 주입 중의 발광 강도에 대한 지연 형광의 강도의 비가 0.01 이상인 기간이 1×10-6초 이상이다.
본 발명의 다른 일 형태의 발광 소자에서, 한 쌍의 전극 사이에 EL층이 제공되고, EL층은 적어도 발광층 및 정공 수송층을 포함하고, 발광층은 게스트 재료 및 호스트 재료를 포함하고, 호스트 재료의 T1 준위는 게스트 재료의 T1 준위보다 낮고, 정공 수송층은 정공 수송 재료를 포함하고, 정공 수송 재료의 T1 준위는 게스트 재료의 T1 준위 및 호스트 재료의 T1 준위보다 높고, TTA에 의한 지연 형광의 스펙트럼의 형상은 게스트 재료의 형광 스펙트럼의 형상과 동일하고, 캐리어의 안정적인 주입 중의 발광 강도에 대한 지연 형광의 강도의 비가 0.01 이상인 기간이 1×10-6초 이상이다.
또한, 본 발명의 일 형태는 발광 소자를 포함하는 발광 장치에 더하여, 발광 장치를 포함하는 전자 기기 및 조명 장치를 그 범주에 포함한다. 본 명세서에서 발광 장치란, 화상 표시 장치 및 광원(예를 들어 조명 장치)을 말한다. 또한, 발광 장치는 발광 장치에 FPC(flexible printed circuit) 또는 TCP(tape carrier package) 등의 커넥터가 부착된 모듈; TCP 끝에 프린트 배선판이 제공된 모듈; 및 발광 소자에 COG(chip-on-glass)법에 의하여 IC(집적 회로)가 직접 탑재된 모듈 모두를 포함한다.
본 발명의 일 형태에서, 고효율의 형광 발광 소자가 제공될 수 있다. 또한, 소비 전력이 낮은 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 TTA를 이용한 발광의 메커니즘을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 구조를 도시한 도면.
도 3의 (A) 및 (B)는 발광 소자의 구조를 도시한 도면.
도 4의 (A) 및 (B)는 각각 발광 소자의 구조를 도시한 도면.
도 5의 (A) 및 (B)는 발광 장치를 도시한 도면.
도 6의 (A)~(D)는 각각 전자 기기를 도시한 도면.
도 7의 (A)~(C)는 전자 기기를 도시한 도면.
도 8은 조명 장치를 도시한 도면.
도 9는 발광 소자의 구조를 도시한 도면.
도 10은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 형광 수명을 나타낸 도면.
도 11은 발광 소자 1의 형광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 12는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 형광 수명을 나타낸 도면.
도 13은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4의 형광 수명을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 구조를 도시한 도면.
도 3의 (A) 및 (B)는 발광 소자의 구조를 도시한 도면.
도 4의 (A) 및 (B)는 각각 발광 소자의 구조를 도시한 도면.
도 5의 (A) 및 (B)는 발광 장치를 도시한 도면.
도 6의 (A)~(D)는 각각 전자 기기를 도시한 도면.
도 7의 (A)~(C)는 전자 기기를 도시한 도면.
도 8은 조명 장치를 도시한 도면.
도 9는 발광 소자의 구조를 도시한 도면.
도 10은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 형광 수명을 나타낸 도면.
도 11은 발광 소자 1의 형광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 12는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 형광 수명을 나타낸 도면.
도 13은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4의 형광 수명을 나타낸 도면.
이하에서 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 다만, 본 발명은 이하에 기재되는 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 목적 및 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하의 실시형태의 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 메커니즘을 설명한다.
본 발명의 일 형태의 발광 소자는 한 쌍의 전극(양극 및 음극) 사이에 적어도 발광층을 포함한다. 발광 소자는 발광층과 양극 사이에 발광층과 접촉되는 정공 수송층을 더 포함한다. 발광층은 호스트 재료 및 게스트 재료를 포함한다.
발광 소자에서, 정공 및 전자가 각각 양극 및 음극으로부터 주입될 때, 단일항 들뜬자 및 삼중항 들뜬자가 발광층에서 발생된다. 단일항 들뜬자 대 삼중항 들뜬자의 비는 1:3이다. 삼중항 들뜬자는 호스트 재료(102)에 비하여 아주 소량(약 5wt%)으로 존재하는 게스트 재료(103)에 의해 포획되지 않고, 발광층에 대량으로 존재하는 호스트 재료(102)에 집중된다. 이것은 본 발명의 일 형태의 발광 소자가 도 1에 나타낸 바와 같이, 발광층(101)에 포함되는 각 호스트 재료(102)의 T1 준위(T1(h))가 각 게스트 재료(103)의 T1 준위(T1(g))보다 에너지 면에서 낮게 되도록 설계되어 있기 때문이다. 이것으로부터, T1(h)<T1(g)의 관계를 만족시키는 것은 후술하는 삼중항-삼중항 소멸(TTA)의 발생 확률을 증가시키는 데 중요하다.
일반적으로 삼중항 들뜬자는 발광에 기여하지 않고 소멸되는 한편, 단일항 들뜬자는 형광을 발광한다. 그러나, 도 1에 나타낸 바와 같이 TTA로 알려진 현상이 일어나면 단일항 들뜬자가 더 발생되어, 발광에 기여할 수 있다. TTA에서는 2개의 삼중항 들뜬자가 서로 충돌되어 에너지 및 스핀 각운동량이 교환 및 전달된다.
상술한 바와 같이 상기 관계 T1(h)<T1(g)이 만족될 때, TTA에 의하여 발생되는 단일항 들뜬자는 호스트 재료의 S1 준위(S1(h))에 위치한다. 호스트 재료의 S1 준위는 게스트의 S1 준위보다 높게 설정된다. 따라서 삼중항 들뜬자의 에너지 이동과 달리, 단일항 들뜬자의 에너지가 호스트의 S1로부터 게스트의 S1로 이동한다. 이런 식으로 게스트 재료로부터 형광을 얻을 수 있다.
도 1에 나타낸 구조는 단일항 들뜬자를 이용한 게스트 재료로부터의 형광 및 삼중항 들뜬자를 이용한 TTA에 의한 게스트 재료로부터의 형광을 제공할 수 있다. 따라서, 이 구조를 이용하여 효율이 매우 높은 형광 발광 소자를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태의 발광 소자는 도 2에 나타낸 구조를 가짐으로써, 발광층에서 발생된 삼중항 들뜬자가 발광층 외부로 방출되는 것이 방지된다.
즉, 도 2에 나타낸 바와 같이 제 1 전극(양극)(211)과 제 2 전극(음극)(212) 사이에 형성되는 정공 수송층(201) 및 발광층(202)에서, 정공 수송층(201)에 포함되는 정공 수송 재료(HT)(203)의 T1 준위는 발광층(202)에 포함되는 호스트 재료(h)(204)의 T1 준위보다 높게 설정된다. 따라서, T1(h)로부터 T1(HT)로의 삼중항 들뜬자의 이동을 억제할 수 있어 발광층(202)에서 발생된 삼중항 들뜬자가 발광층(202)에 머무르게 할 수 있다. 정공 수송 재료(HT)(203)의 T1 준위를 발광층(202)에 포함되는 게스트 재료(g)(205)의 T1 준위보다 높게 설정하면, T1(g)로부터 T1(HT)로의 삼중항 들뜬자의 이동도 억제될 수 있으므로 바람직하다. 이렇게 높은 T1 준위를 가지는 정공 수송층(201)은, 재결합 영역이 발광층(202)의 양극 측에 있는 경우에 특히 바람직하다.
동일한 이유로, 발광층(202)과 접촉되고 발광 소자의 음극 측에 있는 층(예를 들어, 전자 수송층(ETL))을 발광층(202)의 호스트 재료 및 게스트 재료보다 높은 T1 준위를 가지는 재료를 사용하여 형성하면, 발광층(202)에서 발생된 삼중항 들뜬자가 발광층에 머무르게 할 수 있으므로 바람직하다. 이렇게 높은 T1 준위를 가지는 전자 수송층은, 재결합 영역이 발광층(202)의 음극 측에 있는 경우에 특히 바람직하다.
또한, 도 2에서 제 1 전극(양극)(211)과 정공 수송층(201) 사이에, 제 1 전극(211)으로부터의 정공의 주입을 늘리는 기능을 가지는 정공 주입층(213)을 제공하여도 좋다. 제 2 전극(음극)(212)과 발광층(202) 사이에, 제 2 전극(음극)(212)으로부터의 전자의 주입을 늘리는 전자 주입층(215) 및 전자 수송성이 높은 전자 수송층(214)을 제공하여도 좋다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 사용하여, 발광 효율이 높은 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 얻을 수 있다. 또한, 소비 전력이 낮은 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 얻을 수 있다.
본 실시형태에 기재된 구조는, 다른 실시형태들 중 어느 것에 기재된 구조와 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 대하여 도 3의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다.
도 3의 (A)에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 발광 소자는, 발광층(306) 및 정공 수송층(305)을 포함하는 EL층(303)이 한 쌍의 전극 사이, 예를 들어 제 1 전극(양극)(301)과 제 2 전극(음극)(302) 사이에 있는 구조를 가진다. 발광층(306)에 호스트 재료(311) 및 게스트 재료(312)가 포함된다. 정공 수송층(305)에 정공 수송 재료(313)가 포함된다. 도 3의 (B)에 나타낸 바와 같이, EL층(303)은 발광층(306) 및 정공 수송층(305)에 더하여, 예를 들어 정공 주입층(304), 전자 수송층(307), 및 전자 주입층(308)을 포함한다.
이러한 발광 소자에 전압을 인가하면, 제 1 전극(301) 측으로부터 주입되는 정공과 제 2 전극(302) 측으로부터 주입되는 전자가 발광층(306)에서 재결합하여 들뜬자를 형성한다. TTA에 의한 삼중항 들뜬자로부터 단일항 들뜬자로의 변환과, 들뜬자로부터의 에너지 이동을 통하여, 발광층(306)에 포함되는 게스트 재료(312)가 발광한다.
EL층(303)에 포함되는 정공 주입층(304)은, 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터 물질을 포함한다. 억셉터 물질에 의하여 정공 수송성이 높은 물질로부터 전자가 추출되면 정공이 발생된다. 따라서, 정공 주입층(304)으로부터 정공 수송층(305)을 통하여 정공이 발광층(306)에 주입된다.
정공 수송성이 높은 물질과 억셉터 물질을 포함하는 층에서, 층 내의 억셉터 물질에 의하여 정공 수송성이 높은 물질로부터 전자가 추출된다. 따라서, 상기 층은 추출을 통하여 전자가 발생되는 층으로 간주할 수 있다. 즉, 상기 층을 음극 측에 제공함으로써, 전자 수송층(307)을 통하여 발광층(306)에 전자가 주입될 수 있다. 이런 식으로 정공 및 전자 등의 전하를 발생시키는 기능을 가지는 층은 소위 전하 발생층이며, 발광 소자의 기능층으로서 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 적절히 제공될 수 있다.
본 실시형태에 기재된 발광 소자를 제작하는 구체적인 예에 대하여 설명한다.
제 1 전극(양극)(301) 및 제 2 전극(음극)(302)으로서, 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는 인듐 주석 산화물(indium tin oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 산화 텅스텐 및 산화 아연을 포함하는 산화 인듐, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 및 타이타늄(Ti)을 사용할 수 있다. 또한, 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 예를 들어 리튬(Li) 또는 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 칼슘(Ca) 또는 스트론튬(Sr) 등의 알칼리 토금속, 마그네슘(Mg), 이러한 원소를 포함하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu) 또는 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속, 이러한 원소를 포함하는 합금, 및 그래핀 등을 사용할 수 있다. 또한, 제 1 전극(양극)(301) 및 제 2 전극(음극)(302)은 예를 들어 스퍼터링법 또는 증착법(진공 증착법을 포함함) 등으로 형성될 수 있다.
정공 주입층(304) 및 정공 수송층(305)(상술한 전하 발생층을 포함함)에 사용하는 정공 수송성이 높은 재료로서는, 예를 들어 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 4-페닐다이페닐-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)아민(약칭: PCA1BP), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP), N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-(4-페닐)페닐아닐린(약칭: YGA1BP), 1,3,5-트라이(다이벤조싸이오펜-4-일)-벤젠(약칭: DBT3P-II), 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-[3-(트라이페닐렌-2-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: mDBTPTp-II), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-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-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 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), 및 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1)을 들 수 있다. 다른 예로서는, 4,4'-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭: CBP) 및 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸일)페닐]벤젠(약칭: TCPB) 등의 카바졸 화합물; 아민 화합물; 다이벤조싸이오펜 화합물; 다이벤조퓨란 화합물; 플루오렌 화합물, 트라이페닐렌 화합물; 및 페난트렌 화합물을 들 수 있다. 여기서 기재된 물질은 주로 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질이다. 다만, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 재료이기만 하면, 상술한 물질 외에 다른 것을 사용하여도 좋다. 또한, 본 발명의 일 형태인 발광 소자의 정공 수송층의 재료는, 이들 재료 중에서 정공 수송층(305), 발광층(306)의 호스트 재료, 및 발광층(306)의 게스트 재료 사이에서 상술한 에너지에 관한 T1 준위의 관계가 만족되도록 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 또는 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
정공 주입층(304)(상술한 전하 발생층을 포함함)에 사용하는 억셉터 물질의 예로서는, 전이 금속 산화물 및 주기율표의 4족~8족 중 어느 것에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화 몰리브데넘이 특히 바람직하다.
발광층(306)은 실시형태 1에 기재된 바와 같이 호스트 재료 및 게스트 재료를 포함한다. 호스트 재료의 T1 준위는 게스트 재료의 T1 준위보다 낮다.
호스트 재료의 바람직한 예로서는, 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 및 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)바이페닐-4'-일}안트라센(약칭: FLPPA) 등의 안트라센 화합물을 들 수 있다. 안트라센 화합물은 S1 준위가 높고, T1 준위가 낮으므로 바람직하다.
게스트 재료의 바람직한 예로서는, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(다이벤조퓨란-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FrAPrn), 및 N,N'-비스(다이벤조싸이오펜-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6ThAPrn) 등의 피렌 화합물; 안트라센 화합물; 트라이페닐렌 화합물; 플루오렌 화합물; 카바졸 화합물; 다이벤조싸이오펜 화합물; 다이벤조퓨란 화합물; 다이벤조퀴녹살린 화합물; 퀴녹살린 화합물; 피리딘 화합물; 피리미딘 화합물; 페난트렌 화합물; 및 나프탈렌 화합물을 들 수 있다. 특히, 피렌 화합물은 발광 양자 수율이 높으므로 바람직하다. 또한, 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 발광층의 재료는, 이들 재료 중에서 호스트 재료 및 게스트 재료가 상술한 T1 준위의 에너지에 관한 관계를 만족시키도록 선택되는 것이 바람직하다.
전자 수송층(307)은 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 수송층(307)에는 Alq3, 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), BAlq, Zn(BOX)2, 또는 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조싸이아졸레이토]아연(II)(약칭: Zn(BTZ)2) 등의 금속 착체를 사용할 수 있다. 그 다른 예로서는 2-(4-바이페닐일)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4'-tert-뷰틸페닐)-4-페닐-5-(4''-바이페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 3-(4-tert-뷰틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-바이페닐일)-1,2,4-트라이아졸(약칭: p-EtTAZ), 바소페난트롤린(약칭: Bphen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 및 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 헤테로 방향족 화합물을 들 수 있다. 또는, 폴리(2,5-피리딘다이일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-다이일)](약칭: PF-Py), 또는 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-바이피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy) 등의 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 여기서 기재된 물질은 각각 주로 1×10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질이다. 다만, 이들 물질 외에, 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 어떤 물질을 전자 수송층(307)에 사용하여도 좋다. 또한, 본 발명의 일 형태인 발광 소자의 전자 수송층의 재료는, 이들 재료 중에서 전자 수송층(307), 발광층(306)의 호스트 재료, 및 발광층(306)의 게스트 재료가 상술한 T1 준위의 에너지에 관한 관계를 만족시키도록 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 전자 수송층(307)은 단층에 한정되지 않고 상술한 어느 물질을 포함하는 2층 이상의 층의 적층이어도 좋다.
전자 주입층(308)은 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 주입층(308)에는 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2), 또는 리튬 산화물(LiOx) 등의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 마그네슘(Mg), 또는 상술한 금속 중 어느 것의 화합물을 사용할 수 있다. 또는, 플루오린화 어븀(ErF3) 등의 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또는, 상술한 전자 수송층(307)을 형성하기 위한 물질을 사용할 수도 있다.
유기 화합물과 전자 공여체를 혼합한 복합 재료를 사용하여 전자 주입층(308)을 형성하여도 좋다. 복합 재료는, 전자 공여체에 의하여 유기 화합물에 전자가 발생되기 때문에, 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 이 경우, 유기 화합물은 발생된 전자의 수송이 우수한 재료인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상술한 전자 수송층(307)을 형성하기 위한 물질(예를 들어 금속 착체 및 헤테로 방향족 화합물) 등을 사용할 수 있다. 전자 공여체로서는, 유기 화합물에 대한 전자 공여성을 나타내는 물질을 사용하여도 좋다. 바람직한 예로서 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 희토류 금속이 있다. 구체적으로는, 리튬, 세슘, 칼슘, 어븀, 및 이터븀 외에, 마그네슘 등을 사용할 수 있다. 또한, 알칼리 금속 산화물 또는 알칼리 토금속 산화물이 바람직하며, 예를 들어 리튬 산화물, 칼슘 산화물, 및 바륨 산화물 등을 들 수 있다. 또는, 산화 마그네슘 등의 루이스 염기를 사용할 수도 있다. 테트라싸이아풀발렌(약칭: TTF) 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
또한, 상술한 정공 주입층(304), 정공 수송층(305), 발광층(306), 전자 수송층(307), 및 전자 주입층(308)(상술한 전하 발생층을 포함함) 각각은 증착법(예를 들어 진공 증착법), 잉크젯법, 또는 도포법 등의 방법으로 형성될 수 있다.
상술한 발광 소자의 발광층(306)에서 얻어진 발광은 제 1 전극(301) 및 제 2 전극(302) 중 한쪽 또는 양쪽 모두를 통하여 외부로 추출된다. 따라서, 제 1 전극(301) 및 제 2 전극(302) 중 한쪽 또는 양쪽 모두는 투광성을 가지는 전극이다.
상술한 발광 소자는 일반적으로 발광에 기여하지 않는 삼중항 들뜬자로부터 삼중항-삼중항 소멸(TTA)에 의하여 발생된 단일항 들뜬자를 이용하여 발광하는 형광 발광 소자이다. 따라서, 발광 소자는 형광 화합물을 사용한 종래의 발광 소자에 비하여 높은 효율을 가질 수 있다.
본 실시형태에 기재된 발광 소자는 TTA에 의한 에너지 이동을 발광에 이용하는 형광 발광 소자의 일례이다. 또한, 상술한 발광 소자를 포함하는 발광 장치로서, 패시브 매트릭스 발광 장치 및 액티브 매트릭스 발광 장치를 제작할 수 있다. 상술한 발광 소자와는 다른 발광 소자를 포함하는 마이크로 캐비티 구조의 발광 장치를 제작할 수도 있다. 상술한 발광 장치 각각이 본 발명에 포함된다.
또한, 액티브 매트릭스 발광 장치를 제작하는 경우, TFT의 구조에 특별한 한정은 없다. 예를 들어, 스태거(staggered) TFT 또는 역 스태거(inverted staggered) TFT를 적절히 사용할 수 있다. 또한, TFT 기판 위에 형성되는 구동 회로는, n형 TFT 및 p형 TFT의 양쪽 모두로 형성되어도 좋고, n형 TFT 및 p형 TFT 중 어느 하나만으로 형성되어도 좋다. 또한, TFT에 사용되는 반도체막의 결정성에도 특별한 한정은 없다. 예를 들어, 비정질 반도체막 또는 결정성 반도체막을 사용하여도 좋다. 반도체 재료의 예로서는 IV족 반도체(예를 들어 실리콘 및 저마늄), 화합물 반도체(산화물 반도체를 포함함), 및 유기 반도체를 들 수 있다.
본 실시형태에 기재된 구조는, 다른 실시형태들에 기재된 구조들 중 어느 것과 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태로서, 전하 발생층을 끼우도록 복수의 EL층이 포함되는 발광 소자에 대하여 설명한다. 이러한 발광 소자를 이하에서 '탠덤 발광 소자'라고 표기한다.
도 4의 (A)에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 기재된 발광 소자는 한 쌍의 전극(제 1 전극(401) 및 제 2 전극(404)) 사이에 복수의 EL층(제 1 EL층(402)(1) 및 제 2 EL층(402)(2))을 포함하는 탠덤 발광 소자이다.
본 실시형태에서 제 1 전극(401)은 양극으로서 기능하고, 제 2 전극(404)은 음극으로서 기능한다. 또한, 제 1 전극(401) 및 제 2 전극(404)은 각각 실시형태 2와 동일한 구성을 가질 수 있다. 복수의 EL층(제 1 EL층(402)(1) 및 제 2 EL층(402)(2)) 중 적어도 하나는 실시형태 1에 기재된 EL층과 같은 구조를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 정공 수송층의 구조와, 정공 수송층과 접촉되는 발광층의 구조는 실시형태 1에 기재된 것과 동일한 것이 바람직하다.
복수의 EL층(제 1 EL층(402)(1) 및 제 2 EL층(402)(2)) 사이에 전하 발생층(I)(405)이 제공된다. 전하 발생층(I)(405)은 제 1 전극(401)과 제 2 전극(404) 사이에 전압이 인가될 때에 EL층들 중 하나에 전자를 주입하고 EL층들 중 다른 하나에 정공을 주입하는 기능을 가진다. 본 실시형태에서는, 제 1 전극(401)의 전위가 제 2 전극(404)보다 높게 되도록 전압이 인가되면, 전하 발생층(I)(405)이 제 1 EL층(402)(1)에 전자를 주입하고, 제 2 EL층(402)(2)에 정공을 주입한다.
또한, 광의 추출 효율의 면에서, 전하 발생층(I)(405)은 가시광에 대하여 투광성을 가지는 것(구체적으로는, 전하 발생층(I)(405)이 40% 이상의 가시광의 투과율을 가지는 것)이 바람직하다. 또한, 전하 발생층(I)(405)은 제 1 전극(401) 또는 제 2 전극(404)보다 낮은 도전성을 가지더라도 기능한다.
전하 발생층(I)(405)은, 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 수용체(억셉터)가 첨가된 구성 또는 전자 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 공여체가 첨가된 구성을 가져도 좋다. 또는, 이들 양쪽의 구조가 적층되어도 좋다.
정공 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 수용체가 첨가된 구조의 경우, 정공 수송성이 높은 유기 화합물로서 예를 들어, NPB, TPD, TDATA, MTDATA, 또는 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 여기서 기재된 물질은 주로 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질이다. 다만, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 유기 화합물이기만 하면, 상술한 물질 이외의 물질을 사용하여도 좋다.
전자 수용체로서는, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4TCNQ) 및 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 주기율표의 4족~8족에 속하는 금속의 산화물을 사용할 수 있다. 구체적으로, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 및 산화 레늄을 사용하면, 전자 수용성이 높으므로 바람직하다. 특히 산화 몰리브데넘은 대기 중에서 안정적이고 흡습성이 낮으며 취급하기 쉬우므로 더 바람직하다.
한편, 전자 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 공여체가 첨가된 구조의 경우, 전자 수송성이 높은 유기 화합물로서 예를 들어, Alq, Almq3, BeBq2, 또는 BAlq 등의 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체 등을 사용할 수 있다. 또는, Zn(BOX)2 또는 Zn(BTZ)2 등의 옥사졸계 리간드 또는 싸이아졸계 리간드를 가지는 금속 착체를 사용할 수 있다. 또는, 이러한 금속 착체에 더하여, PBD, OXD-7, TAZ, Bphen, 또는 BCP 등을 사용할 수 있다. 여기서 기재된 재료는 각각 주로 1×10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질이다. 다만, 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 유기 화합물이기만 하면, 상술한 물질 이외의 물질을 사용하여도 좋다.
전자 공여체로서, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 주기율표의 2족 또는 13족에 속하는 금속, 또는 그 산화물 또는 탄산염을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 리튬(Li), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 이터븀(Yb), 인듐(In), 산화 리튬, 또는 탄산 세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또는, 테트라싸이아나프타센 등의 유기 화합물을 전자 공여체로서 사용하여도 좋다.
또한, 상술한 재료 중 어느 것을 사용하여 전하 발생층(I)(405)을 형성하면, EL층의 적층에 기인하는 구동 전압의 증대를 억제할 수 있다.
본 실시형태에서 2개의 EL층을 포함하는 발광 소자에 대하여 기재하지만, 본 발명은 도 4의 (B)에 도시된 바와 같이, n개의 EL층(402(1)~402(n))(n은 3 이상)이 적층된 발광 소자에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 본 실시형태에 따른 발광 소자와 같이 한 쌍의 전극 사이에 복수의 EL층이 포함되는 경우, EL층들 사이에 전하 발생층(I)(405(1)~405(n-1))을 제공하면, 전류 밀도를 낮게 유지하면서 고휘도 영역에서의 발광을 얻을 수 있다. 전류 밀도가 낮게 유지될 수 있기 때문에 소자는 긴 수명을 가질 수 있다. 또한, 예를 들어 발광 소자를 조명 시스템에 적용하는 경우, 전극 재료의 저항에 기인하는 전압 강하가 저감될 수 있으므로, 대면적에서의 균일한 발광이 가능하다. 저전압 구동이 가능하고 소비 전력이 낮은 발광 장치를 구현할 수 있다.
EL층들이 상이한 발광색을 가지는 경우, 발광 소자 전체로부터 원하는 발광색을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 EL층을 가지는 발광 소자에서, 제 1 EL층의 발광색과 제 2 EL층의 발광색을 보색으로 하는 경우, 발광 소자 전체로서 백색의 광을 발하는 발광 소자를 얻을 수도 있다. 또한, '보색'이란, 색들을 혼합하였을 때 무채색이 얻어지는 색들의 관계를 말한다. 바꿔 말하면, 발광 물질로부터 얻어진 광과 보색의 광을 혼합하면 백색 발광을 얻을 수 있다.
또한, 3개의 EL층을 가지는 발광 소자도, 예를 들어 제 1 EL층의 발광색이 적색이고, 제 2 EL층의 발광색이 녹색이고, 제 3 EL층의 발광색이 청색인 경우, 발광 소자 전체로서 마찬가지로 백색의 광을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에 기재된 구조는, 다른 실시형태들에 기재된 구조들 중 어느 것과 적절히 조합될 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치에 대하여 설명한다.
발광 장치는 패시브 매트릭스 발광 장치 또는 액티브 매트릭스 발광 장치일 수 있다. 또한, 본 실시형태에 기재된 발광 장치에, 다른 실시형태에 기재된 발광 소자들 중 어느 것을 사용할 수 있다.
본 실시형태에서는 액티브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 도 5의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다.
또한, 도 5의 (A)는 발광 장치를 도시한 상면도이고, 도 5의 (B)는 도 5의 (A)의 쇄선 A-A'를 따른 단면도이다. 본 실시형태에 따른 액티브 매트릭스 발광 장치는 소자 기판(501) 위에 제공된 화소부(502), 구동 회로부(소스선 구동 회로)(503), 및 구동 회로부들(게이트선 구동 회로들)(504)((504a 및 504b))를 포함한다. 화소부(502), 구동 회로부(503), 및 구동 회로부들(504)은 실재(sealant)(505)로 소자 기판(501)과 밀봉 기판(506) 사이에 밀봉되어 있다.
또한, 소자 기판(501) 위에, 구동 회로부(503) 및 구동 회로부(504)에 외부로부터의 신호(예를 들어, 비디오 신호, 클럭 신호, 스타트 신호, 또는 리셋 신호 등) 또는 전위를 전달하는 외부 입력 단자를 접속하기 위한 리드 배선(lead wiring)(507)이 제공된다. 여기서는, 외부 입력 단자로서 FPC(flexible printed circuit)(508)를 제공하는 예를 기재한다. 여기서는 FPC만을 나타내었지만, FPC에 프린트 배선판(PWB)이 제공되어 있어도 좋다. 본 명세서에서 발광 장치는, 발광 장치 본체뿐만 아니라, FPC 또는 PWB가 부착된 발광 장치도 포함한다.
다음에, 단면 구조에 대하여 도 5의 (B)를 참조하여 설명한다. 소자 기판(501) 위에 구동 회로부 및 화소부가 형성되고, 여기서는 소스선 구동 회로인 구동 회로부(503)와, 화소부(502)를 도시하였다.
구동 회로부(503)로서 n채널 TFT(509) 및 p채널 TFT(510)의 조합인 CMOS 회로를 형성하는 예를 도시하였다. 또한, 구동 회로부에 포함되는 회로는 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로, 또는 NMOS 회로로 형성되어도 좋다. 본 실시형태에서, 기판 위에 구동 회로가 형성되는 드라이버 일체형을 설명하지만 구동 회로는 반드시 기판 위에 형성될 필요는 없고, 기판 위가 아니라 외부에 형성될 수 있다.
화소부(502)는, 스위칭 TFT(511), 전류 제어 TFT(512), 및 전류 제어 TFT(512)의 배선(소스 전극 또는 드레인 전극)에 전기적으로 접속된 제 1 전극(양극)(513)을 각각 포함하는 복수의 화소로 형성된다. 또한, 제 1 전극(양극)(513)의 단부를 덮도록 절연체(514)가 형성되어 있다. 본 실시형태에서, 절연체(514)는 포지티브형 감광성 아크릴 수지를 사용하여 형성된다.
또한, 절연체(514) 위에 적층되는 막에 의한 피복성을 양호하게 하기 위하여, 절연체(514)는 상단부(upper edge portion) 또는 하단부(lower edge portion)에 곡률을 가지는 곡면을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 절연체(514)는 네거티브형 감광성 수지 및 포지티브형 감광성 수지 중 어느 쪽을 사용하여 형성할 수 있다. 절연체(514)의 재료는 유기 화합물에 한정되지 않고 산화 실리콘 또는 산화 질화 실리콘 등의 무기 화합물도 사용할 수 있다.
제 1 전극(양극)(513) 위에 EL층(515)과 제 2 전극(음극)(516)이 적층되어 있다. EL층(515)에는 적어도 발광층이 제공되고, 발광층에 더하여 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 및 전자 발생층 등이 적절히 제공되는 것이 바람직하다.
발광 소자(517)는 제 1 전극(양극)(513), EL층(515), 및 제 2 전극(음극)(516)의 적층 구조로 형성된다. 제 1 전극(양극)(513), EL층(515), 및 제 2 전극(음극)(516)에는 실시형태 2에 기재된 재료를 사용할 수 있다. 도시하지 않았지만, 제 2 전극(음극)(516)은 외부 입력 단자인 FPC(flexible printed circuit)(508)에 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 도 5의 (B)의 단면도에는 발광 소자(517)를 하나만 도시하였지만, 화소부(502)에는 복수의 발광 소자가 매트릭스 형태로 배치된다. 화소부(502)에 3종류의 색(R, G, 및 B)의 광을 발하는 발광 소자를 선택적으로 형성함으로써 풀 컬러 표시가 가능한 발광 장치를 얻을 수 있다. 또는, 컬러 필터를 조합하여 풀 컬러 표시가 가능한 발광 장치를 제작하여도 좋다.
밀봉 기판(506)을 실재(505)로 소자 기판(501)과 접합함으로써, 소자 기판(501), 밀봉 기판(506), 및 실재(505)로 둘러싸인 공간(518)에 발광 소자(517)를 제공한다. 공간(518)은 불활성 가스(질소 및 아르곤 등) 또는 실재(505)로 충전되어도 좋다.
실재(505)에는 에폭시계 수지 또는 유리 프릿(glass frit)을 사용하는 것이 바람직하다. 이 재료는 가능한 한 수분 및 산소를 투과시키지 않는 것이 바람직하다. 밀봉 기판(506)으로서 유리 기판, 석영 기판, 또는 FRP(섬유 강화 플라스틱), PVF(폴리(바이닐플루오라이드)), 폴리에스터, 또는 아크릴 등으로 형성된 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 실재로서 유리 프릿을 사용하는 경우에는 소자 기판(501) 및 밀봉 기판(506)은 유리 기판인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 하여, 액티브 매트릭스 발광 장치를 얻을 수 있다.
본 실시형태에 기재된 구조는, 다른 실시형태들에 기재된 구조들 중 어느 것과 적절히 조합될 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 사용하여 형성되는 발광 장치를 사용하여 완성된 다양한 전자 기기의 예에 대하여 도 6의 (A)~(D) 및 도 7의 (A)~(C)를 참조하여 설명한다.
발광 장치를 적용한 전자 기기의 예로서, 텔레비전 장치(TV 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라 및 디지털 비디오 카메라 등의 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화(휴대용 전화기라고도 함), 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말, 오디오 재생 장치, 핀볼 머신 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 도 6의 (A)~(D)에 도시하였다.
도 6의 (A)는 텔레비전 장치의 예를 도시한 것이다. 텔레비전 장치(7100)에서, 표시부(7103)는 하우징(7101)에 제공되어 있다. 화상은 표시부(7103)에 표시될 수 있고, 발광 장치를 표시부(7103)에 사용할 수 있다. 또한, 여기서는 스탠드(7105)로 하우징(7101)이 지지되어 있다.
텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)의 조작 스위치 또는 별체의 리모컨(7110)으로 조작할 수 있다. 리모컨(7110)의 조작 키(7109)로 채널 및 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7103)에 표시되는 화상을 조작할 수 있다. 또한, 리모컨(7110)에, 리모컨(7110)으로부터 출력되는 데이터를 표시하기 위한 표시부(7107)가 제공되어도 좋다.
또한, 텔레비전 장치(7100)에 수신기 및 모뎀 등이 제공된다. 수신기를 사용하여 일반 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한, 모뎀을 통하여 유선 또는 무선의 통신 네트워크에 텔레비전 장치를 접속하면, 단방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이 또는 수신자들 사이)의 정보 통신을 할 수 있다.
도 6의 (B)는 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 및 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함하는 컴퓨터를 도시한 것이다. 또한, 이 컴퓨터는 발광 장치를 표시부(7203)에 사용하여 제작될 수 있다.
도 6의 (C)는 스마트 워치를 도시한 것이다. 스마트 워치는 하우징(7302), 표시 패널(7304), 조작 버튼(7311, 7312), 접속 단자(7313), 밴드(7321), 및 클래스프(7322) 등을 포함할 수 있다.
베젤 역할을 하는 하우징(7302)에 탑재된 표시 패널(7304)은 비(非)직사각형의 표시 영역을 포함한다. 표시 패널(7304)은 시각을 나타내는 아이콘(7305) 및 다른 아이콘(7306) 등을 표시할 수 있다.
도 6의 (C)에 도시된 스마트 워치는 다양한 기능을 가질 수 있고, 예를 들어 다양한 정보(예를 들어 정지 화상, 동영상, 및 텍스트 화상)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 및 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 무선 통신 기능에 의하여 다양한 컴퓨터 네트워크에 접속되는 기능, 무선 통신 기능에 의하여 다양한 데이터를 송신 및 수신하는 기능, 및 기록 매체에 저장된 프로그램 또는 데이터를 판독하고 프로그램 또는 데이터를 표시부에 표시하는 기능을 가질 수 있다.
하우징(7302)은 스피커, 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전 빈도, 거리, 광, 액체, 자기(磁氣), 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 가지는 센서), 및 마이크로폰 등을 포함할 수 있다. 또한, 스마트 워치는 발광 장치를 표시 패널(7304)에 사용하여 제작될 수 있다.
도 6의 (D)는 휴대 전화의 예를 도시한 것이다. 휴대 전화(7400)에는 하우징(7401)에 포함된 표시부(7402), 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 및 마이크로폰(7406) 등이 제공되어 있다. 또한, 휴대 전화(7400)는 발광 장치를 표시부(7402)에 사용하여 제작된다.
도 6의 (D)에 도시된 휴대 전화(7400)의 표시부(7402)에 손가락 등으로 터치하면, 휴대 전화(7400)에 데이터를 입력할 수 있다. 또한, 전화를 걸거나 이메일을 작성하는 등의 조작은, 표시부(7402)에 손가락 등으로 터치하여 수행할 수 있다.
표시부(7402)에는 주로 3가지 화면 모드가 있다. 제 1 모드는 주로 화상을 표시하기 위한 표시 모드이다. 제 2 모드는 주로 문자 등의 데이터를 입력하기 위한 입력 모드이다. 제 3 모드는 표시 모드 및 입력 모드의 2개의 모드가 조합된 표시-입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나 또는 이메일을 작성하는 경우에는 표시부(7402)에 대하여, 주로 문자를 입력하기 위한 문자 입력 모드를 선택하여, 화면에 표시된 문자를 입력할 수 있다. 이 경우, 표시부(7402)의 화면의 거의 전체에 키보드 또는 번호 버튼을 표시하는 것이 바람직하다.
휴대 전화(7400) 내부에 자이로스코프 또는 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서를 포함하는 검출 장치를 제공하면, 휴대 전화(7400)의 방향을(가로 모드 또는 세로 모드로 하기 위하여, 휴대 전화가 수평으로 놓여 있는지 또는 수직으로 놓여 있는지를) 판단함으로써 표시부(7402)의 화면 표시를 자동적으로 전환할 수 있다.
화면 모드는 표시부(7402)에 터치하거나 또는 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)을 조작함으로써 전환된다. 화면 모드는 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시되는 화상의 신호가 동영상 데이터의 신호이면 화면 모드를 표시 모드로 전환한다. 신호가 텍스트 데이터의 신호이면 화면 모드를 입력 모드로 전환한다.
또한, 입력 모드에 있어서, 표시부(7402)의 광 센서에 의하여 검출되는 신호를 검출하고, 표시부(7402)에 터치에 의한 입력이 일정 기간 수행되지 않으면 입력 모드로부터 표시 모드로 전환하도록 화면 모드를 제어하여도 좋다.
표시부(7402)는, 이미지 센서로서 기능하여도 좋다. 예를 들어, 표시부(7402)에 손바닥 또는 손가락으로 터치하여, 장문 또는 지문 등의 화상을 찍음으로써, 개인 인증을 할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광을 발하는 백 라이트 또는 센싱용 광원을 제공하면, 손가락 정맥 또는 손바닥 정맥 등의 화상을 찍을 수 있다.
도 7의 (A) 및 (B)는 접을 수 있는 태블릿 단말이다. 도 7의 (A)에서 태블릿 단말은 펼쳐져 있다. 태블릿 단말은 하우징(9630), 표시부(9631a), 표시부(9631b), 표시 모드 스위치(9034), 전원 스위치(9035), 절전 스위치(9036), 클래스프(9033), 및 조작 스위치(9038)를 포함한다. 태블릿 단말은 발광 장치를 표시부(9631a) 및 표시부(9631b) 중 한쪽 또는 양쪽 모두에 사용하여 제작된다.
표시부(9631a)의 일부는 터치 패널 영역(9632a)이 될 수 있고, 표시된 조작 키(9637)에 터치하면 데이터를 입력할 수 있다. 표시부(9631a)의 절반이 표시 기능만을 가지고 나머지 절반이 터치 스크린의 기능을 가지지만, 본 발명의 일 형태는 이 구조에 한정되지 않는다. 표시부(9631a)의 모든 영역이 터치 패널 기능을 가져도 좋다. 예를 들어, 표시부(9631a)의 모든 영역이 키보드 버튼을 표시하여 터치 패널로서 기능할 수 있고, 동시에 표시부(9631b)가 표시 화면으로서 사용될 수 있다.
표시부(9631a)와 마찬가지로 표시부(9631b)의 일부는 터치 패널 영역(9632b)이 될 수 있다. 터치 패널에 표시된 키보드 표시 전환 버튼(9639)을 손가락 또는 스타일러스 등으로 터치하면 표시부(9631b)에 키보드가 표시될 수 있다.
터치 입력은 터치 패널 영역(9632a) 및 터치 패널 영역(9632b)에 동시에 수행될 수 있다.
표시 모드 스위치(9034)는 예를 들어, 세로 모드와 가로 모드 등 사이, 및 흑백 표시와 컬러 표시 사이의 표시의 전환이 가능하다. 절전 스위치(9036)는, 태블릿 단말에 포함된 광 센서로 검출되는 태블릿 단말 사용 시의 외광의 양에 따라 표시 휘도를 제어할 수 있다. 광 센서에 더하여, 태블릿 단말에는 자이로스코프 또는 가속도 센서 등 기울기를 판정하는 센서 등 다른 검출 장치가 포함되어도 좋다.
또한, 도 7의 (A)는 표시부(9631a) 및 표시부(9631b)가 동일한 표시 면적을 가지는 예를 나타내었지만, 이에 한정되지 않고 표시부들 중 한쪽의 면적 및 표시의 질이 다른 쪽 표시부와 달라도 좋다. 예를 들어 표시부(9631a) 및 표시부(9631b) 중 한쪽이 다른 쪽보다 고화질의 화상을 표시하여도 좋다.
도 7의 (B)에서 태블릿 단말은 닫혀 있다. 태블릿 단말은 하우징(9630), 태양 전지(9633), 충방전 제어 회로(9634), 배터리(9635), 및 DCDC 컨버터(9636)를 포함한다. 도 7의 (B)에서 충방전 제어 회로(9634)의 예로서 배터리(9635) 및 DCDC 컨버터(9636)를 포함하는 구조를 도시하였다.
태블릿 단말은 접을 수 있기 때문에 사용하지 않을 때에 하우징(9630)을 닫을 수 있다. 이 결과, 표시부(9631a) 및 표시부(9631b)를 보호할 수 있기 때문에 내구성이 우수하고 장기 사용의 점에서 우수한 신뢰성을 가지는 태블릿 단말을 제공할 수 있다.
또한, 도 7의 (A) 및 (B)에 도시된 태블릿 단말은 다양한 종류의 데이터(예를 들어 정지 화상, 동영상, 및 텍스트 화상)를 표시하는 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시부에 표시하는 기능, 표시부에 표시된 정보를 터치 입력에 의하여 조작하거나 편집하는 터치 입력 기능, 및 다양한 종류의 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능 등을 가질 수 있다.
태블릿 단말 표면에 부착된 태양 전지(9633)는 터치 패널, 표시부, 및 화상 신호 처리기 등에 전력을 공급한다. 또한, 태양 전지(9633)는 하우징(9630)의 한쪽 또는 양쪽 면에 제공될 수 있고, 배터리(9635)가 효율적으로 충전될 수 있다. 배터리(9635)로서 리튬 이온 배터리를 사용하면 소형화 등의 이점이 있다.
도 7의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)의 구조 및 동작에 대하여 도 7의 (C)의 블록 다이어그램을 참조하여 설명한다. 도 7의 (C)에 태양 전지(9633), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치((SW1)~(SW3)), 및 표시부(9631)를 도시하였고, 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 및 스위치((SW1)~(SW3))가 도 7의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)에 대응한다.
우선, 외광을 이용하여 태양 전지(9633)로 전력을 생성하는 경우의 동작 예에 대하여 설명한다. 태양 전지(9633)에 의하여 발전된 전력의 전압은, 전력이 배터리(9635)를 충전하기 위한 전압을 가지도록 DCDC 컨버터(9636)에 의하여 상승 또는 하강된다. 표시부(9631)가 태양 전지(9633)로부터의 전력으로 동작할 때는 스위치(SW1)를 온 상태로 하여, 컨버터(9638)에 의하여 전력의 전압을 표시부(9631)의 동작에 필요한 전압으로 상승 또는 하강시킨다. 또한, 표시부(9631)에서의 표시를 수행하지 않을 때는 배터리(9635)가 충전되도록 스위치(SW1)를 오프 상태로 하고 스위치(SW2)를 온 상태로 하여도 좋다.
여기서, 태양 전지(9633)를 발전 수단의 예로 들었지만, 배터리(9635)를 충전하는 방법에 특별한 제한은 없고, 압전 소자 또는 열전 변환 소자(펠티어 소자) 등 다른 발전 수단에 의하여 배터리(9635)를 충전하여도 좋다. 예를 들어 무선(비접촉)으로 전력을 송수신하여 충전할 수 있는 무접점 전력 전송 모듈, 또는 다른 충전 수단을 조합하여 배터리(9635)를 충전하여도 좋다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 적용하여 전자 기기를 얻을 수 있다. 발광 장치는 적용 범위가 매우 넓고 다양한 분야의 전자 기기에 적용될 수 있다.
또한, 본 실시형태에 기재된 구조는, 다른 실시형태들에 기재된 구조들 중 어느 것과 적절히 조합될 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 포함하는 발광 장치를 적용한 조명 장치의 예에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은 발광 장치를 실내 조명 장치(8001)로서 사용한 예를 도시한 것이다. 또한, 발광 장치의 면적은 증가될 수 있기 때문에 대면적의 조명 장치를 형성할 수도 있다. 또한, 곡면을 가지는 하우징을 사용함으로써 발광 영역이 곡면을 가지는 조명 장치(8002)를 얻을 수도 있다. 본 실시형태에 기재된 발광 장치에 포함되는 발광 소자는 박막 형태이고, 이에 따라 하우징을 더 자유로이 설계하는 것이 가능하다. 따라서, 조명 장치는 다양한 방법으로 정교하게 설계될 수 있다. 또한, 방의 벽에 대형 조명 장치(8003)를 설치하여도 좋다.
또한, 발광 장치를 테이블 표면으로서 테이블에 사용하면 테이블로서의 기능을 가지는 조명 장치(8004)를 얻을 수 있다. 또한, 다른 가구의 일부에 발광 장치를 사용하면 가구로서의 기능을 가지는 조명 장치를 얻을 수 있다.
이런 식으로, 발광 장치를 적용한 다양한 조명 장치를 얻을 수 있다. 또한, 이러한 조명 장치도 본 발명의 일 형태이다.
또한, 본 실시형태에 기재된 구조는, 다른 실시형태들에 기재된 구조들 중 어느 것과 적절히 조합될 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 사용되는 물질에 대하여 T1 준위의 계산과 S1 준위의 측정을 수행하였다.
본 발명의 일 형태의 발광 소자는 형광 발광 소자이다. 형광 재료에서는 항간 교차가 일어나기 어렵고 삼중항 들뜬자로부터 아주 약한 광밖에 발광되지 않기 때문에 형광 재료의 T1 준위는 측정이 곤란하다. 따라서, 양자 화학 계산을 수행하여 T1 준위를 계산하였다. 한편, 형광 재료의 S1 준위는 흡수 스펙트럼의 측정에 의하여 추산하였다.
계산 방법은 이하와 같다. 또한, 양자 화학 계산 프로그램으로서 Gaussian09를 사용하였다. 계산에는 고성능 컴퓨터(SGI Japan, Ltd. 제조, Altix4700)를 사용하였다.
먼저, 단일항 상태에서의 가장 안정된 구조를 밀도 범함수 이론을 사용하여 계산하였다. 기저 함수로서, 6-311(각 원자가 궤도에 3개의 단축 함수를 사용한 triple-split valence 기저계의 기저 함수)을 모든 원자에 적용하였다. 상술한 기저 함수에 의하여, 예를 들어 수소 원자의 경우에는 1s~3s의 궤도가 고려되고, 탄소 원자의 경우에는 1s~4s 및 2p~4p의 궤도가 고려된다. 또한, 계산 정확도의 향상을 위하여, 분극 기저계로서 p함수 및 d함수를 각각 수소 원자 및 수소 원자 이외의 원자에 가하였다. 범함수로서는 B3LYP를 사용하였다.
다음에, 삼중항 상태에서의 가장 안정된 구조를 계산하였다. 단일항 상태와 삼중항 상태에서의 가장 안정된 구조 사이의 에너지 차로부터 T1 준위의 에너지를 계산하였다. 기저 함수로서는 6-311G(d, p)를 사용하였다. 범함수로서는 B3LYP를 사용하였다.
S1 준위를 이하와 같이 추산하였다. 먼저, 석영 기판 위에 박막(약 500nm)을 진공 증착법으로 형성함으로써 박막 샘플을 형성하고, 박막 샘플의 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 박막 샘플의 흡수 스펙트럼은 자외-가시 분광광도계(JASCO Corporation 제조, V-550)를 사용하여 측정하였다. 그리고, 측정된 샘플의 스펙트럼으로부터 석영의 흡수 스펙트럼을 뺐다. 박막의 흡수 스펙트럼의 흡수단을 구하고 흡수단을 S1 준위로 간주하였다.
측정에 사용한 형광 재료는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn); 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA); 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN); 및 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA)이다. 측정 결과를 이하의 표 1에 나타내었다.
| 샘플 | S1 준위(실측)[eV] | T1 준위(계산)[eV] |
| 1,6mMemFLPAPrn | 2.68 | 1.74 |
| CzPA | 2.95 | 1.65 |
| PCPN | 3.48 | 2.36 |
| PCzPA | 2.92 | 1.65 |
본 실시예에서는 양자 화학 계산을 뒷받침하기 위하여 재료의 인광을 측정하였다. 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 사용되는 물질은 형광 양자 효율이 매우 높기 때문에, 저온 PL 측정에 의하여 단일 재료를 포함하는 박막 샘플로부터 인광을 직접 관찰하는 것은 아주 곤란하다. 그러므로, 삼중항 증감제를 사용한 이하의 방법을 채용하여 인광을 측정하고 T1 준위를 추산하였다.
측정하고자 하는 형광 재료에 삼중항 증감제로서 Ir(ppy)3을 첨가한 공증착막을 형성하였다. 이 막에 저온 PL법을 수행하고, 그 T1 준위를 측정된 인광 스펙트럼으로부터 추산하였다. 측정은 PL 현미경인 LabRAM HR-PL(HORIBA, Ltd. 제조)과, 여기(勵起)광으로서 He-Cd 레이저(325nm)와, CCD 검출기를 사용하여 측정 온도 10K에서 수행되었다. Ir(ppy)3과 형광 재료의 공증착에 의하여, 측정하고자 하는 형광 재료에서 항간 교차의 발생 확률이 증가된다. 따라서, 공증착을 채용하지 않는 경우에는 달성하기 어려운, 형광 재료로부터의 인광의 측정이 가능하다.
측정에는, 석영 기판 위에 두께 30nm로 박막을 형성하고, 질소 분위기에서 성막 표면에 다른 석영 기판을 부착하였다. 표 2는 측정 결과를 나타낸 것이다. 이 결과는 본 실시예에서 측정된 T1 준위의 값이 양자 화학 계산으로 계산된 T1 준위의 값에 가까운 것을 나타내고 있다. 따라서, 본 실시예에서 얻어진 T1 준위의 값은, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 형성함에 있어 파라미터로서 인용 가능하다.
| 샘플 | T1 준위(계산)[eV] | T1 준위(실측)[eV] |
| 1,6mMemFLPAPrn | 1.74 | 1.84 |
| CzPA | 1.65 | 1.72 |
| PCPN | 2.36 | --- |
| PCzPA | 1.65 | --- |
(실시예 2)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 발광 소자로서 형성된 발광 소자 1의 특성의 측정 결과를 나타낸다. 발광 소자 1에서, 정공 수송층은 발광층의 호스트 재료의 T1 준위보다 높은 T1 준위를 가지는 정공 수송 재료(약칭: PCPN)를 포함한다. 본 실시예는 정공 수송층이 발광층의 호스트 재료의 T1 준위 이하의 T1 준위를 가지는 정공 수송 재료(약칭: PCzPA)를 포함하는 비교 발광 소자 2의 특성의 측정 결과도 나타낸다. 또한, 본 실시예에서 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2에 대하여 도 9를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서 사용되는 재료의 화학식은 이하와 같다.
[화학식 1]
<<발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 형성>>
먼저, 스퍼터링법에 의하여 유리 기판(900) 위에 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 성막하여, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(901)을 형성하였다. 또한, 제 1 전극의 막 두께를 110nm로 설정하고, 전극의 면적을 2mm×2mm로 설정하였다.
다음에, 기판(900) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고 200℃로 1시간 베이킹한 후에 UV 오존 처리를 370초간 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 감압된 진공 증착 장치로 기판을 옮기고, 진공 증착 장치의 가열 체임버에서 170℃로 30분간 진공 베이킹한 후, 기판(900)을 30분 정도 식혔다.
다음에, 제 1 전극이 형성된 면이 아래 쪽을 향하도록, 제 1 전극(901)이 형성된 기판(900)을 진공 증착 장치 내부에 제공된 홀더에 고정하였다. 본 실시예에서는, EL층(902)에 포함되는 정공 주입층(911), 정공 수송층(912), 발광층(913), 전자 수송층(914), 및 전자 주입층(915)이 진공 증착법에 의하여 순차적으로 형성되는 경우에 대하여 설명한다.
진공 증착 장치 내의 압력을 10-4Pa로 낮춘 후, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA) 및 산화 몰리브데넘(VI)을 공증착에 의하여 PCzPA 대 산화 몰리브데넘의 중량비를 4:2로 하여 성막함으로써 정공 주입층(911)을 제 1 전극(901) 상에 형성하였다. 그 두께는 50nm로 설정하였다. 또한, 공증착법은 복수의 다른 물질이 각각 다른 증발원으로부터 동시에 증발되는 증착 방법이다.
다음에, 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN)을 증착에 의하여 두께 30nm로 성막함으로써 발광 소자 1의 정공 수송층(912)을 형성하였다. 비교 발광 소자 2의 정공 수송층(912)은 PCzPA를 증착에 의하여 두께 30nm로 정공 주입층(911) 상에 성막함으로써 형성하였다.
다음에, 정공 수송층(912) 상에 발광층(913)을 형성하였다. 먼저, 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA) 및 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn)을, 공증착에 의하여 CzPA 대 1,6mMemFLPAPrn의 중량비를 1:0.05로 하여 성막하였다. 그 두께는 25nm로 설정하였다. 이와 같이 하여, 발광층(913)을 형성하였다.
다음에, 바소페난트롤린(약칭: Bphen)을 증착에 의하여 발광층(913) 상에 두께 25nm로 성막함으로써, 전자 수송층(914)을 형성하였다. 또한, 전자 수송층(914) 상에 플루오린화 리튬을 증착에 의하여 두께 1nm로 성막함으로써, 전자 주입층(915)을 형성하였다.
마지막으로, 전자 주입층(915) 상에 알루미늄을 증착에 의하여 두께 200nm로 성막함으로써 음극으로서 기능하는 제 2 전극(903)을 형성하여, 발광 소자 1을 얻었다. 또한, 상술한 모든 증착 공정에 저항 가열을 이용한 증착법을 채용하였다.
표 3은 상술한 바와 같이 얻어진 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 소자 구조를 나타낸 것이다.
| 발광 소자 1 | 비교 발광 소자 2 | |
| 제 1 전극 | ITSO(110nm) | |
| 정공 주입층 | PCzPA:MoOx(2:1 50nm) | |
| 정공 수송층 | PCPN(30nm) | PCzPA(30nm) |
| 발광층 | CzPA:1,6mMemFLPAPrn(1:0.05 25nm) | |
| 전자 수송층 | Bphen(25nm) | |
| 전자 주입층 | LiF(1nm) | |
| 제 2 전극 | Al(200nm) | |
형성한 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2를, 공기에 노출되지 않도록 질소 분위기를 포함하는 글로브 박스 내에서 밀봉하였다(실재를 소자의 외측 단부에 도포하고, 밀봉 시에 80℃로 1시간 가열 처리를 수행).
<<발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 형광 수명의 측정>>
형성한 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2 각각의 형광 수명을 피코초 형광 수명 측정 시스템(Hamamatsu Photonics K.K. 제조)을 사용하여 측정하였다. 이 측정에서는 발광 소자의 형광 수명을 이하와 같이 측정하였다. 발광 소자에 구형(矩形)파 펄스 전압을 인가하고, 그 전압의 하강으로부터 감쇠되는 광을 스트리크(streak) 카메라를 사용하여 시간 분해 측정하였다. 펄스 전압은 주파수 10Hz로 인가하였다. 반복된 측정에 의하여 얻어진 데이터를 종합하여 S/N비가 높은 데이터를 얻었다. 측정은 실온(300K)에서 펄스 전압 3.5V, 펄스 시간폭 10μsec, 및 측정 시간 20μsec의 조건 하에서 수행하였다. 도 10은 측정 결과를 나타낸 것이다. 또한, 도 10에서 세로축은 캐리어가 안정적으로 주입되는 상태(펄스 전압이 ON일 때)에서의 발광 강도를 1로 간주하였을 때의 정규화된 강도를 나타낸다. 가로축은 펄스 전압의 하강 후에 경과한 시간을 나타낸다.
도 10에서의 발광 소자 1의 감쇠 곡선에 대하여 지수에 의하여 피팅을 행하였다. 피팅의 결과, 발광 소자 1의 형광 수명 τ는 1.50μsec로 추산되었다. 일반적으로 형광 수명은 수nsec이다. 따라서, 발광 소자 1로부터 측정된 광은 지연 형광 성분을 포함하는 형광인 것으로 생각된다. 또한, 비교 발광 소자 2의 형광 수명 τ는 1.52μsec로 추산되었다. 이들 결과는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2 각각에서 지연 형광 성분을 포함하는 형광이 발광될 개연성이 있는 것을 나타내고 있다.
또한, 도 10을 참조하여 설명한 형광 측정에서의 지연 형광의 발생 요인에는, 삼중항-삼중항 소멸(TTA)에 의한 단일항 들뜬자의 발생 이외에, 펄스 전압이 OFF일 때 발광 소자에 잔존하는 캐리어의 재결합에 의한 단일항 들뜬자의 발생이 포함된다. 잔존 캐리어의 재결합을 억제하기 위하여, 도 10의 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2를, 상술한 측정 조건에 연속적으로 음의 바이어스 전압(-5V)을 인가하는 것을 더한 비슷한 조건으로 비슷한 장치를 사용하여 측정하였다. 도 12는 측정 결과를 나타낸 것이다. 도 10의 측정 결과와의 비교로부터 알 수 있듯이, 잔존 캐리어의 재결합이 억제할 가능성이 있는 음 바이어스의 인가를 더 포함하는 상술한 조건 하의 도 12의 측정 결과에서도 지연 형광 성분을 포함하는 형광이 측정되었다. 따라서, 도 10 및 도 12의 측정 결과에서의 지연 형광 성분은 TTA에서 유래한 발광에 의한 것임이 확인되었다.
도 10 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 비교 발광 소자 2의 지연 형광 성분의 정규화된 발광 강도는 발광 소자 1의 지연 형광 성분의 정규화된 발광 강도보다 낮다. 이것은 이하와 같은 것에 기인하는 것으로 생각된다. 발광 소자 1의 정공 수송층의 정공 수송 재료(PCPN)의 T1 준위가 발광 소자 1의 발광층의 호스트 재료(CzPA)의 T1 준위보다 높은 한편, 비교 발광 소자 2의 정공 수송층의 정공 수송 재료(PCzPA)의 T1 준위가 비교 발광 소자 2의 발광층의 호스트 재료(CzPA)의 T1 준위 이하이다. 또한, PCPN의 S1 준위가 CzPA의 S1 준위보다 높으므로, CzPA의 들뜸 에너지가 PCPN으로 이동하는 것이 억제되는 것으로 생각된다. 즉, 발광 소자 1의 구조에서, 발광층에서 발생되는 삼중항 들뜬자가 발광층에 머무르는 것에 의하여 TTA의 발생 확률이 증가되는 것으로 생각할 수 있다.
도 11에서, 도 10에 도시된 발광 소자 1의 지연 형광 성분의 발광 스펙트럼을 실선으로 나타내었다. 또한 비교예로서, 발광 소자 1에 캐리어가 안정적으로 주입되는 상태(펄스 전압이 ON일 때)에서의 형광의 발광 스펙트럼을 파선으로 나타내었다. 또한, 도 11에서 세로축은 최대 발광 강도를 1로 간주하였을 때의 정규화된 강도를 나타낸다.
도 11은 지연 형광 성분의 발광과, 캐리어가 안정적으로 주입되는 상태(펄스 전압이 ON일 때)에서의 형광은 형상이 거의 같은 발광 스펙트럼을 나타내고, 이들이 각각 게스트 재료(1,6mMemFLPAPrn)로부터의 발광임을 나타내고 있다. 따라서, TTA에 의하여 발생되는 단일항으로부터의 발광에 대응할 가능성이 있는 지연 형광은, 호스트 재료 등으로부터가 아니라 게스트 재료로부터 발해질 개연성이 있다.
<<발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 동작 특성>>
형성한 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 동작 특성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
이하의 표 4는 휘도 약 1000cd/m2에서의 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 주된 특성의 초기값을 나타내고 있다.
| 전압 (V) |
전류 (mA) |
전류 밀도 (mA/cm2) |
색도 (x, y) |
휘도 (cd/m2) |
전류 효율 (cd/A) |
전력 효율 (lm/W) |
외부 양자 효율(%) |
|
| 발광 소자 1 | 3.2 | 0.52 | 13 | (0.14, 0.17) | 1100 | 8.1 | 8 | 6.4 |
| 비교 발광 소자 2 | 3.2 | 0.52 | 13 | (0.14, 0.17) | 870 | 6.6 | 6.5 | 5.2 |
상술한 결과로부터, 본 실시예에서 형성한 발광 소자 1은 비교 발광 소자 2보다 높은 전류 효율 및 높은 외부 양자 효율을 가지는 것을 알 수 있다.
즉, 발광층의 호스트 재료보다 높은 T1 준위를 가지는 물질을 사용하여 정공 수송층을 형성하면, 발광층에서 발생되는 삼중항 들뜬자가 발광층 외부로 확산되는 것을 방지할 수 있으므로, 발광층에서 TTA가 효율적으로 일어날 수 있을 것으로 생각된다. 또한, TTA에 의한 지연 형광 성분의 강도가 증가되고, 그 결과 발광 소자 1의 발광 특성이 향상된다.
(실시예 3)
본 실시예에서는 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4의 특성의 측정 결과를 나타낸다. 본 발명의 일 형태의 발광 소자로서 형성한 발광 소자 3에서, 발광층은 게스트 재료(형광 도펀트)로서 1,6mMemFLPAPrn을, 호스트 재료로서 CzPA를 사용하여 형성하였다. CzPA의 T1 준위는 1,6mMemFLPAPrn보다 낮다. 비교예로서 형성한 비교 발광 소자에서, 발광층은 게스트 재료(형광 도펀트)로서 1,6mMemFLPAPrn을, 호스트 재료로서 35DCzPPy를 사용하여 형성하였다. 35DCzPPy의 T1 준위는 1,6mMemFLPAPrn보다 높다. 또한, 35DCzPPy의 T1 준위는 정공 수송층에 사용되는 PCPPn보다 높고, PCPPn의 T1 준위는 1,6mMemFLPAPrn보다 높다. 또한, 35DCzPPy의 S1 준위 및 PCPPn의 S1 준위는 각각 1,6mMemFLPAPrn보다 높다. 본 실시예의 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4에 대하여 실시예 2와 같은 식으로 도 9를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서 사용되는 재료의 화학식은 이하와 같다.
[화학식 2]
<<발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4의 형성>>
먼저, 스퍼터링법에 의하여 유리 기판(900) 위에 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 성막하여, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(901)을 형성하였다. 또한, 제 1 전극의 막 두께를 110nm로 설정하고, 전극의 면적을 2mm×2mm로 설정하였다.
다음에, 기판(900) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고 200℃로 1시간 베이킹한 후에 UV 오존 처리를 370초간 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 감압된 진공 증착 장치로 기판을 옮기고, 진공 증착 장치의 가열 체임버에서 170℃로 30분간 진공 베이킹한 후, 기판(900)을 30분 정도 식혔다.
다음에, 제 1 전극이 형성된 면이 아래 쪽을 향하도록, 제 1 전극(901)이 형성된 기판(900)을 진공 증착 장치 내부에 제공된 홀더에 고정하였다. 본 실시예에서는, EL층(902)에 포함되는 정공 주입층(911), 정공 수송층(912), 발광층(913), 전자 수송층(914), 및 전자 주입층(915)이 진공 증착법에 의하여 순차적으로 형성되는 경우에 대하여 설명한다.
진공 증착 장치 내의 압력을 10-4Pa로 낮췄다. 그리고, 9-{4-(9-H-9-페닐카바졸-3-일)-페닐일}-페난트렌(약칭: PCPPn)과 산화 몰리브데넘(VI)을 공증착에 의하여 PCPPn(약칭) 대 산화 몰리브데넘의 질량비를 1:0.5로 하여 성막함으로써, 제 1 정공 주입층(911)을 제 1 전극(901) 상에 형성하였다. 그 두께는 20nm로 설정하였다. 또한, 공증착법은 복수의 다른 물질이 각각 다른 증발원으로부터 동시에 증발되는 증착 방법이다.
다음에, PCPPn을 증착에 의하여 두께 20nm로 성막함으로써 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4 각각의 정공 수송층(912)을 형성하였다.
다음에, 정공 수송층(912) 상에 발광층(913)을 형성하였다. 발광 소자 3의 경우, 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA) 및 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn)을, 공증착에 의하여 CzPA(약칭) 대 1,6mMemFLPAPrn(약칭)의 중량비를 1:0.05로 하여 성막하였다. 그 두께는 25nm로 설정하였다. 비교 발광 소자 4의 경우, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy) 및 1,6mMemFLPAPrn을, 공증착에 의하여 35DCzPPy 대 1,6mMemFLPAPrn의 중량비를 1:0.05로 하여 성막하였다. 그 두께는 25nm로 설정하였다. 이와 같이 하여, 발광층(913)을 형성하였다.
다음에, 발광층(913) 상에 전자 수송층(914)을 형성하였다. 발광 소자 3의 경우, CzPA를 증착에 의하여 두께 10nm로 성막한 후에 바소페난트롤린(약칭: Bphen)을 증착에 의하여 두께 15nm로 성막하였다. 비교 발광 소자 4의 경우, 35DCzPPy를 증착에 의하여 두께 10nm로 성막한 후에 Bphen을 증착에 의하여 두께 15nm로 성막하였다. 또한, 전자 수송층(914) 상에 플루오린화 리튬을 증착에 의하여 두께 1nm로 성막함으로써, 전자 주입층(915)을 형성하였다.
마지막으로, 전자 주입층(915) 상에 알루미늄을 증착에 의하여 두께 200nm로 성막함으로써 음극으로서 기능하는 제 2 전극(903)을 형성하여, 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4를 얻었다. 또한, 상술한 모든 증착 공정에 저항 가열을 이용한 증착법을 채용하였다.
표 5는 상술한 바와 같이 얻어진 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4의 소자 구조를 나타낸 것이다.
| 발광 소자 3 | 비교 발광 소자 4 | |
| 제 1 전극 | ITSO(70nm) | |
| 정공 주입층 | PcPPn:MoOx(1:0.5 20nm) | |
| 정공 수송층 | PcPPn(20nm) | |
| 발광층 | CzPA:1,6mMemFLPAPrn (1:0.05 25nm) |
35DCzPPy:1,6mMemFLPAPrn (1:0.05 25nm) |
| 전자 수송층 | CzPA(10nm) | 35DCzPPy(10nm) |
| Bphen(15nm) | Bphen(15nm) | |
| 전자 주입층 | LiF(1nm) | |
| 제 2 전극 | Al(200nm) | |
형성한 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4를, 공기에 노출되지 않도록 질소 분위기를 포함하는 글로브 박스 내에서 밀봉하였다(실재를 소자의 외측 단부에 도포하고, 밀봉 시에 80℃로 1시간 가열 처리를 수행).
<<발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4의 형광 수명의 측정>>
형성한 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4 각각의 형광 수명을 피코초 형광 수명 측정 시스템(Hamamatsu Photonics K.K. 제조)을 사용하여 측정하였다. 이 측정에서는 발광 소자의 형광 수명을 이하와 같이 측정하였다. 발광 소자에 구형파 펄스 전압을 인가하고, 그 전압의 하강으로부터 감쇠되는 광을 스트리크 카메라를 사용하여 시간 분해 측정하였다. 펄스 전압은 주파수 10Hz로 인가하였다. 반복된 측정에 의하여 얻어진 데이터를 종합하여 S/N비가 높은 데이터를 얻었다. 측정은 실온(300K)에서 수행하였다. 측정에서는, 펄스 전압 3.5V(발광 소자 3의 경우) 또는 5.2V(비교 발광 소자 4의 경우)를 인가하였고, 펄스 시간폭은 100μsec였고, 음의 바이어스 전압(-10V)을 인가하였고, 측정 시간은 50μsec였다. 펄스 전압은, 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4에 흐르는 전류가 비슷한 값을 가지도록, 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4에서 조정하였다. 도 13은 측정 결과를 나타낸 것이다. 또한, 도 13에서 세로축은 캐리어가 안정적으로 주입되는 상태(펄스 전압이 ON일 때)에서의 발광 강도를 1로 간주하였을 때의 정규화된 강도를 나타낸다. 가로축은 펄스 전압의 하강 후에 경과한 시간을 나타낸다.
도 13에서의 발광 소자 3의 감쇠 곡선에 대하여 지수에 의하여 피팅을 행하였다. 피팅의 결과, 발광 소자 3으로부터의 지연 형광의 비율은 비교 발광 소자 4로부터의 지연 형광의 비율보다 높은 것을 알았다. 따라서, 삼중항-삼중항 소멸(TTA)은, 발광층의 호스트 재료가 1,6mMemFLPAPrn보다 높은 T1 준위를 가지는 35DCzPPy인 비교 발광 소자 4보다, 발광층의 호스트 재료가 게스트 재료(형광 도펀트)로서의 1,6mMemFLPAPrn보다 낮은 T1 준위를 가지는 CzPA인 발광 소자 3에서 더 자주 발생된다.
<<발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4의 동작 특성>>
형성한 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4의 동작 특성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
이하의 표 6은 휘도 약 1000cd/m2에서의 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4의 주된 특성의 초기값을 나타내고 있다.
| 전압 (V) |
전류 (mA) |
전류 밀도 (mA/cm2) |
색도 (x, y) |
휘도 (cd/m2) |
전류 효율 (cd/A) |
전력 효율 (lm/W) |
외부 양자 효율(%) |
|
| 발광 소자 3 | 3.1 | 0.29 | 7.2 | (0.14, 0.20) | 1200 | 16 | 16 | 13 |
| 비교 발광 소자 4 | 5.0 | 0.63 | 16.0 | (0.14, 0.20) | 1000 | 6.5 | 4.1 | 5.4 |
상술한 결과로부터, 본 실시예에서 형성한 발광 소자 3은 비교 발광 소자 4보다 높은 전류 효율 및 높은 외부 양자 효율을 가지는 것을 알 수 있다.
발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4의 형광 수명과 동작 특성의 측정 결과는 TTA가, 게스트 재료의 T1 준위가 호스트 재료의 T1 준위보다 낮은 경우에 비하여, 게스트 재료의 T1 준위가 호스트 재료의 T1 준위보다 높은 경우에 일어나기 더 쉬운 것을 나타낸다. 이 높은 가능성이 발광 소자의 동작 특성, 예를 들어 외부 양자 효율 및 전류 효율의 향상으로 이어진다. 이것은 발광층에 소량만 존재하는 게스트 재료에 의해 포획된 삼중항 들뜬자의 국재화에 기인하는 삼중항 들뜬자끼리의 충돌 확률의 저하를 방지함으로써, TTA의 발생 확률이 증가될 수 있기 때문이다.
101: 발광층, 102: 호스트 재료, 103: 게스트 재료, 201: 정공 수송층, 202: 발광층, 211: 제 1 전극(양극), 212: 제 2 전극(음극), 213: 정공 주입층, 214: 전자 수송층, 215: 전자 주입층, 301: 제 1 전극(양극), 302: 제 2 전극(음극), 303: EL층, 304: 정공 주입층, 305: 정공 수송층, 306: 발광층, 307: 전자 수송층, 308: 전자 주입층, 311: 호스트 재료, 312: 게스트 재료, 313: 정공 수송 재료, 401: 제 1 전극, 402(1): 제 1 EL층, 402(2): 제 2 EL층, 402(n-1): 제 (n-1) EL층, 402(n): 제 n EL층, 404: 제 2 전극, 405: 전하 발생층(I), 405(1): 제 1 전하 발생층(I), 405(2): 제 2 전하 발생층(I), 405(n-2): 제 (n-2) 전하 발생층(I), 405(n-1): 제 (n-1) 전하 발생층(I), 501: 소자 기판, 502: 화소부, 503: 구동 회로부(소스선 구동 회로), 504a: 구동 회로부(게이트선 구동 회로), 504b: 구동 회로부(게이트선 구동 회로), 505: 실재, 506: 밀봉 기판, 507: 배선, 508: FPC(flexible printed circuit), 509: n채널 TFT, 510: p채널 TFT, 511: 스위칭 TFT, 512: 전류 제어 TFT, 513: 제 1 전극(양극), 514: 절연체, 515: EL층, 516: 제 2 전극(음극), 517: 발광 소자, 518: 공간, 900: 기판, 901: 제 1 전극, 902: EL층, 903: 제 2 전극, 911: 정공 주입층, 912: 정공 수송층, 913: 발광층, 914: 전자 수송층, 915: 전자 주입층, 7100: 텔레비전 장치, 7101: 하우징, 7103: 표시부, 7105: 스탠드, 7107: 표시부, 7109: 조작 키, 7110: 리모컨, 7201: 본체, 7202: 하우징, 7203: 표시부, 7204: 키보드, 7205: 외부 접속 포트, 7206: 포인팅 디바이스, 7302: 하우징, 7304: 표시 패널, 7305: 시각을 나타내는 아이콘, 7306: 다른 아이콘, 7311: 조작 버튼, 7312: 조작 버튼, 7313: 접속 단자, 7321: 밴드, 7322: 클래스프, 7400: 휴대 전화, 7401: 하우징, 7402: 표시부, 7403: 조작 버튼, 7404: 외부 접속 포트, 7405: 스피커, 7406: 마이크로폰, 8001: 조명 장치, 8002: 조명 장치, 8003: 조명 장치, 8004: 조명 장치, 9033: 클래스프, 9034: 표시 모드 스위치, 9035: 전원 스위치, 9036: 절전 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
본 출원은 2013년 5월 16일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2013-104016의 일본 특허 출원 및 2013년 10월 23일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2013-220059의 일본 특허 출원에 기초하고, 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합된다.
본 출원은 2013년 5월 16일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2013-104016의 일본 특허 출원 및 2013년 10월 23일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2013-220059의 일본 특허 출원에 기초하고, 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합된다.
Claims (8)
- 발광 소자로서,
제1 전극 위의 정공 수송 재료를 포함하는 정공 수송층;
상기 제1 전극과 상기 정공 수송층 사이의 정공 주입층 - 상기 정공 주입층은 불소, 염소 및 사이아노기 중 적어도 하나를 갖는 물질, 또는 전이 금속 산화물을 포함함 -;
상기 정공 수송층 위의 게스트 재료 및 호스트 재료를 포함하는 발광층;
상기 발광층 위에서 접하는 전자 수송 재료를 포함하는 전자 수송층; 및
상기 전자 수송층 위의 제2 전극을 포함하고,
상기 호스트 재료의 최저 삼중항 들뜸 에너지 준위는 상기 게스트 재료의 최저 삼중항 들뜸 에너지 준위보다 낮고,
상기 정공 수송 재료의 최저 삼중항 들뜸 에너지 준위는 상기 호스트 재료의 최저 삼중항 들뜸 에너지 준위보다 높고,
상기 정공 수송층은 상기 발광층과 접촉하고,
삼중항-삼중항 소멸(TTA: triplet-triplet annihilation)로 인한 지연 형광의 스펙트럼의 형상이 상기 게스트 재료의 형광 스펙트럼의 형상과 동일한, 발광 소자. - 제1항에 있어서, 상기 전자 수송 재료 및 상기 정공 수송 재료 중 적어도 하나는 카바졸 골격을 포함하는, 발광 소자.
- 제1항에 있어서, TTA로 인한 상기 지연 형광의 스펙트럼의 피크는 상기 게스트 재료의 상기 형광 스펙트럼의 피크와 일치하는, 발광 소자.
- 제1항에 있어서, TTA로 인한 상기 지연 형광의 스펙트럼의 피크는 상기 발광 소자의 발광 스펙트럼의 피크와 일치하는, 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 정공 수송 재료는 카바졸 화합물, 아민 화합물, 다이벤조싸이오펜 화합물, 다이벤조퓨란 화합물, 플루오렌 화합물, 트라이페닐렌 화합물, 및 페난트렌 화합물 중 어느 하나인, 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 정공 주입층은 유기 화합물을 추가로 포함하는, 발광 소자.
- 제6항에 있어서, 상기 유기 화합물은 상기 정공 수송 재료인, 발광 소자.
- 발광 장치로서,
제1항에 따른 상기 발광 소자를 포함하는, 발광 장치.
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