KR20020055416A - 발광 디바이스 - Google Patents

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KR20020055416A KR1020010085934A KR20010085934A KR20020055416A KR 20020055416 A KR20020055416 A KR 20020055416A KR 1020010085934 A KR1020010085934 A KR 1020010085934A KR 20010085934 A KR20010085934 A KR 20010085934A KR 20020055416 A KR20020055416 A KR 20020055416A
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야마자끼 순페이
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Abstract

유기체 발광 소자(organic luminescent element)의 층들 사이의 캐리어(carrier) 충전질은 홀(hole) 주입 물질(811)과 홀 운송 물질(812)을 구비하는 홀 운송 혼합층, 홀 운송 물질(812)과 전자 운송 물질(813)을 구비하는 쌍극-특성 혼합층, 또는 전자 운송 물질(813)과 전자 주입 물질(814)을 구비하는 전자 운송 혼합층을 적용하고, 또한 그래프(810)에 도시된 농도 경사도(gradient)를 형성함으로서 증진된다. 이 방법을 통해, 저전력 소모 및 연장된 수명의 유기체 발광 소자가 제공되고, 그 유기체 발광 소자는 발광 디바이스 및 전자 제품을 제작하는데 사용된다.

Description

발광 디바이스{Luminescent device}
본 발명은 양극(anode) 및 음극(cathode)과, 전계의 인가로 빛을 발하도록 적응된 유기체 화합물을 포함하는 막(이후에 유기체 화합층이라 칭하여지는)을 갖춘 유기체 발광 소자(organic luminescent element)를 사용하는 발광 디바이스에 관한 것이다. 특별히, 본 발명은 이전 보다 더 낮은 구동 전압 및 더 긴 수명을 갖는 유기체 발광 소자를 사용하는 발광 디바이스에 관한 것이다. 부가하여, 본 출원의 명세서에서 설명되는 발광 디바이스란 말은 발광 소자로 유기체 발광 소자를 사용하는 발광 디바이스 또는 영상 디스플레이 디바이스를 나타낸다. 또한, 발광 디바이스는 이방성 전도성막(FPC: flexible printed circuit), TAB(tape automated bonding) 테이프, 또는 TCP(tape carrier package)와 같은 커넥터가 유기체 발광 소자에 설치된 모듈, TAB 테이프 또는 TCP의 끝에 프린트 회로 보드가 제공되는 모듈, 및 IC(integrated circuit)가 COG(chip on glass) 시스템에서 유기체 발광 소자에 직접 설치되는 모듈을 모두 포함한다.
유기체 발광 소자는 전계가 인가될 때 빛을 발하도록 채택된 것이다. 발광 메카니즘은 전극 사이에 유기체 화합층이 삽입되고, 전압이 인가되면, 음극으로부터 채워지는 전자와 양극으로부터 채워지는 홀(hole)이 유기체 화합층의 발광 중심에서 함께 재조합되어 여기 분자(이후에 "분자 여기자(exciton)"라 칭하여지는)를 형성하고, 분자 여기자가 기저 상태로 복귀할 때 발광성을 만들도록 에너지를 방전시키는 것에 있다.
부가하여, 유기체 화합물에 의해 형성되는 분자 여기자의 종류는 단일 여기 상태 및 삼중 여기 상태를 포함하지만, 본 발명의 명세서는 여기 상태 중 어느 하나가 발광에 기여하는 경우를 포함한다.
이러한 유기체 발광 소자에서, 유기체 화합층은 통상적으로 1 μm 이하의 박막으로 형성된다. 또한, 유기체 발광 소자는 자체적으로 빛을 방사하므로, 종래의 액정 디스플레이에서 사용되는 백 라이트(back light)가 필요없다. 따라서, 유기체 발광 소자는 매우 유리하게 매우 얇고 가볍게 형성될 수 있다.
유기체 화합층이 예를 들어 약 100 내지 200㎚의 두께일 때, 유기체 화합층에서는 캐리어(carrier)의 이동성을 근거로 수십 nsec내에 재조합이 일어난다. 캐리어 재조합에서 발광까지의 처리가 고려되더라도, 유기체 발광 소자는 수 μsec 정도내에 발광 준비가 될 수 있다. 따라서, 고속 응답이 또한 유기체 발광 소자의 특성 중 하나가 된다.
유기체 발광 소자는 캐리어 충전형(carrier-filling type)이므로, 이는 DC 전압으로 구동될 수 있어 잡음이 거의 발생되지 않는다. 구동 전압에 대해, 100cd/m2의 충분한 휘도는 먼저 유기체 화합층의 두께를 약 100㎚의 균일한 초박막으로 만들고, 유기체 화합층에 대해 캐리어 충전 장벽을 감소시키는 전극 물질을선택하고, 또한 단일 헤테로(hetero) 구조(이중 구조)를 도입함으로서 5.5 V에서 이루어진다(참고 1: C.W. Tang 및 S.A. VanSlyke, "유기체 전계발광 다이오드(Organic electroluminescent diodes)", Applied Physics Letters, vol. 51, no. 12, 913-915(1987)).
얇고, 가볍고, 고속 응답을 갖고, DC 저전압으로 구동하는 것과 같은 성능으로, 유기체 발광 소자는 차세대 평면 패널 디스플레이 소자로 관심을 끌고 있다. 또한, 유기체 발광 소자는 자체 발광형이고 가시 각도가 크므로, 이는 가시성 면에서 비교적 좋고 휴대용 장비의 디스플레이에 사용되는 소자로 효과적인 것으로 생각된다.
참고 1에서 설명된 유기체 발광 소자의 구성에서, 캐리어 충전 장벽은 낮은 작업 기능의 비교적 안정된 Mg:Ag 합금을 음극으로 사용하여 전자 주입성을 개선시킴으로서 유기체 화합층과 비교해 작아진다. 이는 매우 많은 수의 캐리어를 유기체 화합층에 충전하는 것을 가능하게 한다.
또한, 다이아민(diamine) 화합물로 구성된 홀 운송층 및 Alq3(tris(8-quinolinolate) aluminum complex)로 구성된 전자 운송 발광층이 유기체 화합층으로 적층된 단일 헤테로 구조의 응용으로 캐리어 재조합 효율성이 지수적으로 개선되고, 이는 이후 설명된다.
예를 들어, 단일 Alq3층만을 갖는 유기체 발광 소자의 경우, 음극으로부터 충전되는 대부분의 전자는 홀과 재조합되지 않고 양극에 이르고, Alq3가 전자 운송특성이므로 발광 효율성을 매우 낮아지게 한다. 즉, 단일층의 유기체 발광 소자가 효과적으로 빛을 발하게 하기 위해(저전압으로 구동하기 위해), 잘 균형된 방식으로 전자와 홀을 모두 운송할 수 있는 물질(이후에 "쌍극 물질"이라 칭하여지는)을 사용할 필요가 있고, Alq3는 그 요구조건을 만족시키지 못한다.
그러나, 참고 1에서와 같이 단일 헤테로 구조의 응용으로, 음극으로부터 충전되는 전자는 홀 운송층과 전자 운송 발광층 사이의 인터페이스에서 저지되어, 전자 운송 발광층에서 둘러싸이게 된다. 따라서, 캐리어는 전자 운송 발광층에서 효과적으로 재조합되어 충분한 발광을 제공한다.
이러한 캐리어 저지 기능의 개념이 전개될 때, 캐리어 재조합 영역을 제어하는 것이 가능하다. 한 예로, 홀 운송층과 전자 운송층 사이에 홀을 저지할 수 있는 층(홀 저지층)을 삽입하고 그 홀들을 홀 운송층에 트랩시킴으로서 홀 운송층이 빛을 발하게 하는데 성공하였다는 보고가 있다(참고 2: Yasunori KIJIAM, Nobutoshi ASAI 및 Shin-ichiro TAMURA, "청색 유기체 발광 다이오드(A Blue Organic Light Emitting Diode)", Japanese Journal of Applied Physics, vol. 38, 5274-5277(1999)).
또한, 참고 1에서 설명된 유기체 발광 소자는 홀 운송층이 홀을 운송하도록 지정되고 전자 운송 발광층이 전자를 운송하여 빛을 발하도록 지정되는 기능 분리를 근거로 한다고 말할 수 있다. 기능을 분리시키는 개념은 홀 운송층과 전자 운송층 사이에 발광층이 삽입되는 이중 헤테로 구조(3-층 구조)의 개념으로 더 성장된다(참고 4: Chihaya ADACHI, Shizuo TOKITO, Tetsuo TSUTSUI, 및 Shogo SAITO, "3층 구조를 갖는 유기체막에서의 전계 발광(Electroluminescence in Organic Films with Three-layered Structure)", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 27, No. 2, L269-L271(1988)).
이러한 기능 분리는 한 종류의 유기체 물질이 한번에 다양한 기능(발광, 캐리어 운송, 및 전극으로부터의 캐리어 충전과 같은)을 가질 필요가 없게 만들어, 분자 설계 등에서 넓은 자유도를 제공한다는 이점을 갖는다(예를 들어, 비합리적으로 쌍극 물질을 찾을 필요가 없다). 즉, 양호한 발광 특성과 캐리어 운송 기능을 각각 갖는 물질을 조합함으로서, 높은 발광 효율성이 쉽게 얻어질 수 있다.
이러한 이점들 때문에, 참고 1 내지 4에서 설명된 적층 구조의 개념 자체(캐리어 저지 기능 또는 기능 분리)는 지금까지 널리 사용된다.
그러나, 다른 종류의 물질 사이에 접합이 있으므로(특히, 절연 물질 사이의 접합), 상술된 적층 구조는 물질들의 인터페이스에 반드시 에너지 장벽을 만들게 된다. 에너지 장벽의 존재는 인터페이스에서 캐리어의 이동을 방지하므로, 다음의 두가지 문제점을 일으킨다.
한가지 문제점은 에너지 장벽으로 구동 전압이 더 감소된다는 점이다. 사실상, 현재 유기체 발광 소자에 대해, 복합 폴리머(conjugate polymer)를 사용하는 단일층 구조의 소자는 구동 전압에 있어서 뛰어나고 전력 효율성(단위: lm/w)에서 상단 데이터를 유지하는 것으로 보고된다(단일 여기 상태로부터의 발광에서 비교)(참고 4: Tetsuo Tsutsui, Journal of Organic Molecular Electronics and Bioelectronics Division of The Japan Society of Applied Physics, vol. 11, no.1, p.8(2000)).
부가하여, 참고 4에서 기술되는 복합 폴리머은 쌍극 물질로, 적층 구조의 물질과 똑같은 레벨의 캐리어 재조합 효율성을 제공할 수 있다. 따라서, 단일층 구조가 적층 구조를 사용하지 않고 다른 방법에 의해, 또는 쌍극 물질을 사용하여 똑같은 레벨의 캐리어 재조합 효율성을 제공할 수 있으면, 구동 전압은 실제로 적층 구조에서 보다 더 적은 인터페이스를 갖는 단일층 구조에서 더 낮다.
이는 유기체 화합층에서 각 층 사이의 인터페이스에서(예를 들어, 홀 운송층과 발광층 사이, 이후 "유기체 인터페이스"라 칭하여지는) 캐리어의 이동이 방지되므로 구동 전압이 필수적으로 더 높아진다는 사실로 인한 것으로 설명될 수 있다.
예를 들면, 에너지 장벽을 완화시키는 물질이 전극과 유기체 화합층 사이의 인터페이스에 삽입되어 구동 전압을 낮추도록 캐리어 충전 특성을 증진시키는 방법이 있다(참고 5: Takeo Wakimoto, Yoshinori Fukuda, Kenichi Nagayama, Akira Yokoi, Hitoshi Nakada, 및 Masami Tsuchida, "전자 주입 물질로 알칼리 금속 화합물을 사용하는 유기체 EL 셀(Organic EL Cells Using Alkaline Metal Compounds as Electron Injection Materials)", IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, vol. 44, no. 8, 1245-1248(1997)). 참고 5에서는 구동 전압이 전자 주입층으로 LiO2를 사용하여 성공적으로 낮추어졌다.
그러나, 유기체 인터페이스의 캐리어 이동이 해결되지 않은 분야가 있고, 이는 쌍극 물질을 사용하는 단일층 구조에서 구동 전압을 낮추는데 중요한 점을 제시한다.
또한, 에너지 장벽층에 의해 발생되는 다른 문제점은 유기체 발광 소자의 수명에 대한 영향이다. 즉, 캐리어의 이동이 방해되고, 전하의 축적으로 인해 휘도가 낮아진다.
이 변형의 메카니즘에 대해 정의된 이론은 없지만, 휘도의 저하는 양극과 홀 운송층 사이에 홀 주입층을 삽입하고 DC 구동 대신에 사각파로 AC 구동함으로서 제한될 수 있는 것으로 보고된다(참고 6: S.A. VanSylke, C.H. Chen, 및 C.W. Tang, "개선된 안정성을 갖는 유기체 전계발광 디바이스(Organic electroluminescent devices with improved stability)", Applied Physics Letters, Vol. 69, No. 15, 2160-2162(1996)). 이는 휘도의 저하가 홀 주입층의 삽입 및 AC 구동을 통해 전하의 축적을 방지시킴으로서 제한될 수 있다는 실험적 증거를 제시한 것으로 말할 수 있다.
상기로부터, 적층 구조는 한편으로 캐리어 재조합 효율성을 용이하게 증진시킬 수 있고, 기능 분리의 견지에서 물질의 선택을 넓힐 수 있지만, 다른 한편으로 많은 유기체 인터페이스의 형성이(특히, 캐리어의 재조합을 위해 캐리어를 저지하는 유기체 인터페이스의 형성) 캐리어의 이동을 방해하고 구동 전압의 저하 및 휘도에 영향을 주는 것으로 말할 수 있다.
본 발명은 종래에서 사용되었던 적층 구조에서 이점(기능 분리)을 최대로 이용하고 유기체층에 주어지는 에너지 장벽을 완화시킴으로서 캐리어의 이동성을 증진시키고, 종래 기술에서 보다 구동 전압을 낮추고 수명이 연장된 유기체 발광 소자를 제공하려는 목적을 갖는다.
특히, 본 발명은 발광층의 캐리어가 재조합을 위해 저지되는 종래에 사용되던 적층 구조와 다른 개념의 소자를 제작함으로서 유기체 화합층에 주어지는 유기체 인터페이스를 제거하고, 캐리어의 이동성을 증진시키고, 동시에 적층 구조에 포함되는 기능적 분리와 똑같은 방식으로 다수의 다양한 물질의 기능을 실현하려는 목적을 갖는다.
또한, 본 발명은 이러한 유기체 발광 소자를 사용하여 종래 기술에서 보다 구동 전압을 낮추고 수명이 연장된 발광 디바이스를 제공하려는 목적을 갖는다. 또한, 본 발명은 이러한 발광 디바이스의 사용으로 제작되어 종래 기술에서 보다 더 적은 전력을 소모하고 더 긴 시간 동안 지속되는 전자 제품을 제공하려는 목적을 갖는다.
적층 구조에서의 에너지 장벽의 완화는 참고 5에서 설명된 바와 같이 캐리어 충전층의 삽입 기술에서 현저하게 발견된다. 홀 주입층은 도 1b의 에너지 대역도를 사용하여 모범적으로 설명된다.
도 1a에서, 양극(101) 및 홀 주입층(102)은 서로 직접 결합되고, 이 경우에는 양극(101) 및 홀 주입층(102)과 연관된 에너지 장벽(104)이 크다. 그러나, 에너지 장벽은 양극의 이온화 전위(금속의 경우 작업 기능과 동일한) 사이의 중간에 위치하는 최고 점유 분자 궤도(highest iccupied molecular orbital, HOMO) 및 홀 운송층의 HOMO 레벨을 갖는 물질을 홀 주입층(103)으로 삽입함으로서 계단식 방식으로(도 1b) 설계될 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이 계단식 에너지 장벽을 설계하면, 음극으로부터 캐리어의 충전 특성을 증진시키고 구동 전압을 어느 정도 확실히 낮추는 것을 가능하게 한다. 그러나, 층의 수를 증가시키면, 유기체 인터페이스의 수도 증가된다는 문제점이 발생된다. 이는 참고 4에서 설명된 바와 같이 단일층 구조가 구동 전압 및 전력 효율성에서 상단 데이터를 보유한다는 사실을 담당하는 것으로 생각된다.
반대로, 이러한 문제점을 극복함으로서, 적층 구조에서의 이점(다양한 물질이 조합될 수 있고, 복합 분자 설계가 불필요함)을 최대한 사용하면서, 단일층 구조에서 구동 전압 및 전력 효율성을 맞추는 것이 가능하다.
그에 대한 기본적 개념은 유기체 인터페이스의 수를 증가시키지 않고 유기체 화합층에 주어지는 에너지 장벽을 완화시키고 캐리어의 이동을 억제하지 않는 것이다. 본 발명자는 다음의 방식으로 그 개념을 실현할 수 있는 소자 구조를 고안하였다.
먼저, 홀에 대한 에너지 장벽을 완화시키는 방법은 높은 HOMO 레벨(이온화 전위가 낮은)의 홀 주입 물질과 높은 홀 이동성의 홀 운송 물질을 함께 혼합함으로서 구해진 층(이후 "홀 운송 혼합층"이라 칭하여지는)을 제공하는 것이다. 이 방법으로, 단일층이 종래 홀 주입층 및 종래 홀 운송층을 포함하는 2개 층의 기능을 실현하는 것이 가능하므로, 홀 운송 혼합층에서 홀 주입 물질이 양극측으로부터 홀을 수신하도록 동작하고 홀 운송 물질이 홀을 운반하도록 동작한다.
또한, 상술된 홀 운송 혼합층에서 농도 경사도(gradient)를 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 홀 주입 물질의 비율은 양극 쪽으로 증가되고, 홀 운송 물질의 비율은 양극으로부터 멀어짐에 따라 증가된다. 이러한 농도 경사도의 형성으로 인해, 홀은 양극측으로부터 매끄럽되어 큰 에너지 장벽을 발생시키지 않고 운반되고, 이는 구동 전압을 낮추고 수명을 연장하는데 기여한다.
부가하여, 도 2에서는 편의상 농도 경사도를 나타내는데 직선이 사용되지만, 이와 같이 직선에 제한될 필요는 없고, 농도 경사도가 감소 또는 증가되도록 형성되는 것으로 충분하다. 실제로, 많은 경우에서, 농도 경사도는 제어시 곡선으로 정의되는 것으로 생각된다. 본 출원의 본 명세서에서 설명되는 다른 농도 경사도의 경우도 똑같다.
이어서, 전자에 대한 에너지 장벽을 완화시키는 방법은 최저 비점유 분자 궤도(lowest unoccupied molecular orbit, LUMO)의 저레벨(전자 유사성이 큰)을 갖는 전자 주입 물질과 높은 전자 이동성의 전자 운송 물질을 함께 혼합함으로서 구해진 층(이후 "전자 운송 혼합층"이라 칭하여지는)을 제공하는 것이다. 이 방법은 종래의 전자 주입층 및 종래의 전자 운송층을 포함하는 2개 층의 기능을 단일층이 실현하는 것을 가능하게 하므로, 전자 운송 혼합층에서, 전자 주입 물질이 음극측으로부터 전자를 수신하도록 동작하고 전자 운송 물질이 전자를 운반하도록 동작한다.
또한, 상술된 전자 운송 혼합층에서 농도 경사도를 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 전자 주입 물질의 비율은 음극 쪽으로 증가되고, 전자 운송 물질의 비율은 음극으로부터 멀어짐에 따라 증가된다. 이러한 농도 경사도의 형성으로 인해, 전자는 매끄럽게 음극측으로부터 수신되고 큰 에너지 장벽을 발생하지 않고 운반되어, 구동 전압의 저하 및 서비스 수명의 연장에 기여한다.
또한, 발광층에 대한 에너지 장벽을 완화시키는 방법이 있다. 즉, 발광층은 쌍극층("쌍극-특성의 혼합층"이라 칭하여지는)으로 제공될 수 있고, 이는 높은 홀 이동성의 홀 운송 물질과 높은 전자 이동성의 전자 운송 물질을 함께 혼합하여 구해진다. 이 경우, 발광층은 양 끝부분에서 인터페이스의 캐리어 저지 기능을 감소시키지만, 캐리어의 재조합 횟수는 전자 운송층과 쌍극-특성의 혼합층 사이 및 홀 운송층과 쌍극-특성의 혼합층 사이의 이동성 차이로 인하여 높아진다.
또한, 상술된 쌍극-특성의 혼합층에서 농도 경사도를 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 홀 운송 물질의 비율은 양극 쪽으로 증가되고, 전자 운송 물질의 비율은 음극 쪽으로 증가된다. 이러한 농도 경사도의 형성으로 인해, 홀 및 전자의 운반에서 재조합까지의 단계가 큰 에너지 장벽을 발생시키지 않고 매끄럽게 실행되고, 이는 구동 전압의 저하 및 서비스 수명 연장에 기여하다.
부가하여, 쌍극-특성 혼합 층에서, 낮은 여기 에너지를 갖는 물질이 더 많은 빛을 발하는 것으로 생각된다. 본 출원의 명세서에서 설명되는 여기 에너지는 HOMO와 LUMO 사이의 에너지 차이를 나타낸다. HOMO는 광전자 스펙트로스코피(photoelectron spectroscopy)를 통해 측정될 수 있고, 이온화 전위와 동일한 것으로 생각된다. 또한, 편의상 흡수 스펙트럼의 끝부분에서 여기 에너지를 정의하면, 여기 에너지 및 HOMO 레벨의 값으로부터 LUMO를 계산하는 것이 가능하다.
또한, 발광을 위해 상기의 쌍극-특성 혼합층에서 발광 물질을 도핑하는 방법이 있다. 이 경우, 도펀트(dopant)인 발광 물질은 쌍극-특성 혼합층에 포함된 전자 운송 물질 및 홀 운송 물질 보다 더 낮은 여기 에너지를 가져야 한다. 바람직하게, 캐리어의 재조합 효율성을 더 증가시키도록 캐리어 트랩형(trap type)의 도펀트(루브린(rubrene))을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 참고 2에서 설명된 홀 저지층은 일반적으로 저지 물질로 구성된다. 저지 물질은 일반적으로 발광 물질 보다 더 큰 여기 에너지를 갖는 것이고(즉, 분자 여기의 확산을 방지할 수 있는), 캐리어는 저지할 수 있는 물질이다. 많은 경우에서, 홀은 저지된다.
본 출원의 발명자는 발광층의 물질(또는 발광층의 호스트 물질)과 저지 물질을 혼합하여 구해진 층(이후 "저지-특성 혼합층"이라 칭하여지는)을 형성하는 방법을 고안하였다. 이 경우, 저지-특성 혼합층은 또한 발광층으로 동작할 수 있으므로, 캐리어 및 분자 여기자를 효과적으로 저지할 수 있는 발광층으로 간주될 수 있다.
특히, 저지-특성 혼합층은 바람직하게 농도 경사도를 가지고 형서된다. 이는 저지되지 않은 층들 중 하나의 캐리어가(홀 저지 물질의 경우 전자) 발광층에서 멀어짐에 따라 저지 물질의 농도를 점차 증가시킴으로서 매끄럽게 이동될 수 있기 때문이다.
최근에는 삼중 여기 상태에서 기저 상태로 복귀될 때 방전되는 에너지(이후 "삼중 여기 에너지"라 칭하여지는)를 휘도로 변환할 수 있는 유기체 발광 소자가성공적으로 제시되었고, 발광 효율성이 주목받고 있다(참고 7: D.F. O'Brien, M.A. Baldo, M.E. Thompson, 및 S.R. Forrest, "전자 인광 디바이스에서 개선된 에너지 전달(Improved energy transfer in electrophosphorescent device)", Applied Physics Letters, vol. 74, no. 3, 442-444(1999))(참고 8: Tetsuo TSUTSUI, Moon-Jae YANG, Masayuki YAHIRO, Kenji NAKAMURA, Teruichi WATANABE, Taishi TSUJI, Yoshinori FUKUDA, Takeo WAKIMOTO, 및 Satoshi MUYAGUCHI, "삼중 발광 센터인 이리듐-복합체를 갖춘 유기체 발광 디바이스에서의 고양자 효율성(High Quantum Efficiency in Organic Light-Emitting Devices with Iridium-Complex as a Triplet Emissive Center)", Japanese Journal of Applied Physics, vol. 38, L1502-L1504(1999)).
참고 7에서는 플래티늄을 갖는 금속 복합체가 사용되고, 참고 8에서는 중앙 금속으로 이리듐을 갖는 금속 복합체가 사용된다. 삼중 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 이들 유기체 발광 소자(이후 "삼중 발광 다이오드"라 칭하여지는)는 종래 보다 더 높은 휘도와 더 높은 발광 효율성으로 빛을 발할 수 있다.
그러나, 참고 8의 보고에 따라, 초기 휘도가 500cd/m2으로 설정될 때, 휘도의 반감기는 약 170 시간으로, 이는 만족할 수 있는 소자 수명이 아니다. 여기서, 본 발명을 삼중 발광 다이오드에 적용하면, 매우 기능적인 발광 소자가 제공될 수 있고, 이는 삼중 여기 상태로부터의 휘도를 근거로 높은 강도의 휘도 및 높은 발광 효율성에 부가하여 수명이 연장된다.
따라서, 본 발명은 삼중 발광 다이오드에 대한 개념의 응용을 커버하고, 그에 따라 캐리어 운송층 및 발광층은 혼합층이 인터페이스의 수를 감소시키게 하여(또는 에너지 장벽을 완화시키게 하여) 캐리어의 이동을 매끄럽게 한다.
또한, 본 출원의 발명자는 다음의 두가지 메카니즘을 한 모델로 생각하고, 여기서 캐리어의 이동은 유기체 인터페이스의 형성에 의해 방해된다.
먼저, 한가지 메카니즘은 유기체 인터페이스의 형태로부터 발생되는 것으로 생각된다. 유기체 발광 소자의 유기체 화합층은 일반적으로 비결정질 상태의 막으로 구성되어, 유기체 화합물의 분자들이 주로 쌍극(dipole)-쌍극 상호작용을 근거로 분자간 힘에 의해 모아진다. 그러나, 이러한 분자 수집이 헤테로 구조(적층 구조)를 형성하는데 사용될 때, 헤테로 구조의 인터페이스(즉, 유기체 인터페이스)는 분자 크기 및 분자 구성에서의 차이에 의해 많이 영향을 받을 가능성이 있다.
특히, 많이 다른 분자 크기를 갖는 물질이 헤테로 구조를 형성하는데 사용되는 경우, 유기체 인터페이스에서의 접합은 잘 정렬되지 않는 것으로 믿어진다. 그 개념은 도 21에 도시된다. 도 21에서는 작은 분자(2101)로 구성된 제 1 층(2111)과 큰 분자(2102)로 구성된 제 2 층(2112)이 함께 적층된다. 이 경우, 열악한 정렬의 영역(2114)은 형성된 유기체 인터페이스(2113) 위에 만들어진다.
도 21에 도시된 열악한 정렬의 영역(2114)이 캐리어의 이동을 방해하는 장벽(또는 에너지 장벽)을 만들 가능성이 있으므로, 구동 전압을 더 감소시키는 것에 대한 장애물을 만들 것으로 제안된다. 또한, 에너지 장벽을 넘을 수 없는 캐리어는 전하로 축적되어 발광시 상술된 감소를 유도할 수 있다.
다른 메카니즘은 적층 구조(즉, 유기체 인터페이스)를 형성하는 처리에서 발생되는 것으로 생각된다. 캐리어 저지 및 기능 분리의 견지에서, 적층 구조의 유기체 발광 소자는 일반적으로 각 층의 형성시 오염을 방지하기 위해 도 22에 도시된 바와 같이 다중-챔버형(인-라인(in-line)형) 침착 장치를 사용하여 제작된다.
도 22는 홀 운송층, 발광층, 및 전자 운송층으로 구성된 3-층 구조(이중 헤테로 구조)를 형성하기 위한 침착 장치의 예를 도시하는 개념도이다. 먼저, 양극을 포함한 기판(예를 들어 ITO(indium tin oxide))이 내부 운반 챔버로 전달되고, 자외선 방사 챔버에서 진공 대기로 자외선이 조사되어 양극 표면을 청소한다. 특히, 양극이 ITO와 같은 산화물일 때, 예비처리 챔버에서는 산화 처리가 행해진다. 또한, 적층 구조의 층들을 형성하기 위해, 홀 운송층에는 침착 챔버(2201)에서 침착 처리가 행해지고, 발광층(도 12에서 적색, 녹색, 및 청색층을 포함하는 3가지 칼라)은 침착 챔버(2202 내지 2204)에서 형성되고, 또한 전자 운송층은 침착 챔버(2205)에서 형성되고, 또한 음극은 침착 챔버(2206)에서 형성된다. 마지막으로, 봉합 챔버에서 봉합 처리가 실행되고, 기판은 외부 운반되어 유기체 발광 소자가 구해진다.
이러한 인-라인형 침착 장치는 다른 침착 챔버(2201 내지 2205)에서 각 층의 침착을 실행하는 특성을 갖는다. 즉, 그 장치는 층의 물질의 혼합이 거의 완전히 방지되도록 구성된다.
비록 침착 장치의 내부 압력이 통상적으로 약 10-4내지 10-5pascal로 감소되더라도, 적은 양의 기체 성분(산소 및 물과 같은)이 있다. 이러한 정도의 진공으로, 이들 적은 양의 기체 성분은 용이하게 수초내에 단일분자 흡수층을 형성할 수있는 것으로 말할 수 있다.
따라서, 적층 구조의 유기체 발광 소자가 도 22에 도시된 장치를 사용하여 제작될 때, 한 층의 형성과 또 다른 층의 형성 사이의 큰 간격이 문제가 된다. 즉, 적은 양의 기체 성분으로 인한 바람직하지 못한 흡수층(이후 불순물층이라 칭하여지는)은 특히 기판이 제 2 외부 운반 챔버를 통해 전달 때 층 형성 사이의 간격에서 형성될 수 있다.
도 23은 그에 대한 개념도를 도시한다. 도 23은 불순물층(2313)은 제 2 층이 제 1 층에 적층될 때 제 1 유기체 화합물(2301)로 형성된 제 1 층(2311) 및 제 2 유기체 화합물(2302)로 형성된 제 2 층(2312) 사이의 적은 양의 불순물(2303)(물 및 산소와 같은)로부터 형성된다.
불순물층은 이 방법에서 층들(즉, 유기체 인터페이스) 사이에 형성되어, 유기체 발광 소자가 완성된 이후에 캐리어를 트랩 처리하는 불순물 영역으로 동작하고, 그에 의해 캐리어의 이동을 저지하고 구동 전압을 상승시킨다. 더욱이, 캐리어를 트랩 처리하는 불순물 영역의 존재는 전하를 누적시키게 하므로, 상술된 바와 같은 휘도의 저하가 유도될 수 있다.
이러한 메카니즘을 고려하여, 상술된 유기체 인터페이스에서 발생되는 문제점(유기체 인터페이스의 형태를 악화시키는 것과 불순물층의 형성)을 극복하기 위해, 소자 구조와 제작 처리는 모두 종래 적층 구조의 소자로부터 자유로워지도록 요구된다. 유기체 인터페이스가 완전히 제거되는 유기체 발광 소자의 예로, 홀 운송 물질과 전자 운송 물질의 혼합(이후 "단일 혼합층"이라 칭하여지는)으로만 구성된 단일 층만이 두 전극 사이에 제공되는 유기체 발광 소자가 보고되었다(참고 9: Shigeki NAKA, Kazuhisa SHINNO, Hiroyuki OKADA, Hiroshi ONNAGAWA, 및 Kazuo MIYASHITA, "혼합 단일층을 사용하는 유기체 전계 발광 디바이스(Organic Electroluminescent Devices Using a Mixed Single Layer)", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 33, No. 12B, L1772-L1774(1994)).
참고 9에서, 단일층 구조는 홀 운송 물질인 4,4'-bis [N-(3-methylphenyl)-N-phenyl-amino]-biphenyl(이후 "TPD"라 칭하여지는)과 전자 운송 물질인 Alq3를 1:4d의 비율로 혼합하여 형성된다. 그러나, 적층 구조의 단일층 구조와 비교하여(즉, TPD 및 Alq3로 구성된 유기체 인터페이스와 형성된 헤테로 구조), 전자는 발광 효율성에 잇어서 적층 구조 보다 열악한 것으로 설명된다.
그 이유는 단일 혼합층으로는 양극으로부터 채워지는 홀과 음극으로부터 채워지는 전자가 재조합하지 않고 반대 전극으로 자주 전달되기 때문이라 생각된다. 적층 구조가 캐리어를 저지하도록 동작하므로, 이러한 문제점은 일어나지 않는다.
다른 말로 하면, 이는 참고 9에서 설명된 단일 혼합층에서 기능적 실현이 발생되지 않았다는 사실로 기인된다고 말할 수 있다. 즉, 유기체 화합층이 제공되지 않으면, 홀 운송 동작을 하는 양극 가까이에 있는 영역 및 전자 운송 동작을 하는 음극 가까이에 있는 영역과 같이 각 기능을 실현할 수 있는 영역, 및 두 전극으로부터 떨어진 발광 영역(즉, 캐리어가 재조합하는 영역)에서, 유기체 인터페이스가 제거되더라도 효과적인 발광이 주어지지 않게 된다. 전체 유기체 화합층이 발광층으로 동작하므로, 전극 가까이에서 빛이 방사될 가능성이 있다. 그 결과로, 전극으로의 에너지 전달시 쿠엔치(quench)가 일어난다.
이 방식에서, 단일 혼합층이 그 기능을 전부 나타낼 수 없는 것을 고려하여, 본 출원의 발명자는 도 4에 도시된 쌍극-특성 혼합층이 발광 영역으로 형성될 때, 유기체 인터페이스가 제거되어, 참고 7의 설명과 다르게 기능적 실현이 가능한 유기체 발광 소자를 실현하는 방법을 고안하였다. 도 24는 상술된 개념을 도시한다.
도 24에서, 홀 운송 물질과 전자 운송 물질을 포함하는 2가지 종류의 물질로 구성된 유기체 화합층(2403)에는 전자 운송 물질로 구성된 홀 운송 영역(2405), 전자 운송 물질로 구성된 전자 운송 영역(2406), 및 홀 운송 물질과 전자 운송 물질이 함께 혼합된 혼합 영역(2407)이 제공된다. 기판(2401)에 양극(2402)이 제공될 때는 역 구조가 채택되어 음극(2404)이 기판상에 제공될 수 있다. 부가하여, 이러한 소자로, 홀 운송층과 같은 정의된 층 구조가 형성되지 않고, 각 기능을 나타내는 "영역"이 사용된다.
이러한 소자가 형성된 경우, 홀 운송 물질은 양극측에서 홀을 수신하여 운반하고, 전자 운송 물질은 음극측에서 전자를 수신하여 운반한다. 먼저, 혼합 영역(2407)이 쌍극-특성이므로, 홀과 전자 모두는 혼합층(2407)에서 이동될 수 있고, 캐리어는 발광을 위해 혼합 영역(2407)에서 재조합된다. 즉, 참고 9에서 설명된 단일 혼합층과 다르게, 유기체 화합층(2403)에서는 각 기능을 나타낼 수 있는 영역이 주어진다.
또한, 도 24에 도시된 소자로, 기능적 실현이 가능하지만, 종래 적층 구조에서는 유기체 인터페이스가 주어지지 않는다. 또한, 발광 영역을 두 전극으로부터가능한한 멀리 분리시킴으로서 쿠엔치가 방지될 수 있다. 따라서, 상술된 유기체 인터페이스에서 발생되는 문제점(유기체 인터페이스의 형태를 악화시키는 것과 불순물층의 형성)을 해결할 수 있다.
먼저, 도 25를 참고로 유기체 인터페이스의 형태 악화를 해결하기 위한 설명이 주어진다. 도 25는 도 24에서 전형화되고 작은 분자(2501)로 구성된 영역(2511), 큰 분자(2502)로 구성된 영역(2512), 및 작은 분자(2501)와 큰 분자(2502) 모두를 포함하는 혼합 영역(2513)을 구비하는 유기체 발광 소자를 도시한다. 도 25에서 명백한 바와 같이, 도 21에 도시된 유기체 인터페이스(2113) 뿐만 아니라 열악한 정렬 영역(2114)도 주어지지 않는다.
또한, 불순물층의 형성을 해결하는 방법은 간단하고 명확하다. 도 24에 도시된 유기체 발광 소자를 제작할 때, 홀 운송 물질은 양극에 침착되고, 전자 운송 물질은 부가적으로 혼합층을 형성하도록 코드 위치의 형태로 중간에 침착되고, 혼합 영역의 형성 이후에, 홀 운송 물질의 침착이 중단되어 전자 운송 물질의 침착을 허용할 수 있다. 따라서, 유기체 발광 소자를 제작하도록 도 22에 도시된 침착 장치를 사용할 때 발생되는 간격이 주어지지 않는다. 즉, 불순물층의 형성 기회가 없다.
이 방식으로, 본 발명에 따른 유기체 발광 소자는 유기체 인터페이스의 형성으로부터 자유로우므로, 캐리어의 이동이 매끄럽고 소자의 수명 및 구동 전압에 악영향을 주지 않는다. 또한, 적층 구조와 같이 기능적 분리를 포함하여도 발광 효율성에 문제가 없다.
또한, 종래의 적층 구조는 다른 물질 사이에 간단한 헤테로-접합을 갖고, 본 발명에 따른 구조는 혼합-접합이라 칭하여져 새로운 개념을 근거로 하는 유기체 발광 소자라 말할 수 있다.
따라서, 본 발명은 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 제공된 유기체 화합층을 구비하는 유기체 발광 소자를 구비하는 발광 디바이스를 제공하고, 여기서 유기체 화합층은 전자 이동성 보다 홀 이동성이 더 높은 홀 운송 물질로 구성된 홀 운송 영역, 홀 이동성 보다 전자 이동성이 더 높은 전자 운송 물질로 구성된 전자 운송 영역(홀 운송 영역이 전자 운송 영역 보다 양극에 더 가깝게 배치됨), 및 홀 운송 영역과 전자 운송 영역 사이에 제공되고 홀 운송 물질과 전자 운송 물질을 모두 포함하는 혼합 영역을 구비한다.
부가하여, 도 24에 도시된 구조로, 홀의 캐리어 충전 특성을 증진시키는 물질(이후 "홀 주입 물질"이라 칭하여지는)로 구성된 홀 주입 영역은 양극과 유기체 화합층 사이에 삽입된다. 또한, 전자의 충전 특성을 증진시키는 물질(이후 "전자 주입 물질"이라 칭하여지는)로 구성된 전자 주입 영역은 음극과 유기체 화합층 사이에 삽입된다. 또한, 홀 주입 영역과 전자 주입 영역은 모두 삽입될 수 있다.
이 경우, 홀 주입 물질 및 전자 주입 물질은 전극으로부터 유기체 화합층으로 캐리어 충전 장벽을 감소시키기 위한 물질이므로, 전극에서 유기체 화합층으로 캐리어의 이동을 매끄럽게 하여, 전하의 축적을 제거하는데 효과적이다. 그러나, 상술된 불순물층의 형성을 방지할 목적으로, 각 충전 물질과 유기체 화합층 사이에 간격 없이 침착을 실행하는 것이 바람직하다.
여기서는 캐리어 균형의 견지에서 홀 운송 물질 및 전자 운송 물질을 모두 포함하는 혼합 영역에 농도 경사도를 형성하여, 양극으로부터 음극 쪽으로 홀 운송 물질의 농도가 점차 감소되고 전자 운송 물질이 점차 증가되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서는 혼합 영역이 캐리어 재조합 영역이 되므로 10㎚ 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 도 26a에 도시된 바와 같이 유기체 화합층(2603)이 홀 운송 물질로 구성된 홀 운송 영역(2605), 전자 운송 물질로 구성된 전자 운송 영역(2606), 및 홀 운송 물질과 전자 운송 물질이 함께 혼합된 혼합 영역(2607)을 제공하고, 휘도를 위한 발광 물질(2608)이 혼합 영역(2607)에 도펀트로 부가되는 구조를 포함한다. 부가하여, 양극이 기판(2601)에 제공되지만, 역구조가 채택되어 음극(2604)이 기판에 제공될 수 있다. 또한, 홀 주입 영역 및 전자 주입 영역이 전극과 유기체 화합층 사이에 제공될 수 있다.
발광 물질(2608)이 혼합 영역(2607)에 부가될 때, 발광 물질(2608)은 캐리어를 트랩 처리하여, 재조합 효율성이 증진되고, 높은 발광 효율성이 기대될 수 있다. 특정들 중 하나는 발광 칼라가 발광 물질(2608)에 의해 제어될 수 있다는 점이다. 그러나, 이 경우에는 발광 물질(2608)이 혼합 영역(2607)에 포함된 화합물 중 여기 에너지가 최소인 것이 바람직하다.
또한, 전극 물질로의 에너지 전달시 일어나는 퀀치는 두 전극으로부터 발광 영역을 가능한한 멀리 분리시킴으로서 방지될 수 있다. 따라서, 발광 물질이 도핑되는 영역은 혼합 영역의 전체가 아니라 그 일부(특히, 중심 부분)가 될 수 있다.
또한, 본 발명은 도 26b에 도시된 바와 같이 유기체 화합층(2603)이 홀 운송 물질로 구성된 홀 운송 영역(2605), 전자 운송 물질로 구성된 전자 운송 영역(2606), 및 홀 운송 물질과 전자 운송 물질이 함께 혼합된 혼합 영역(2607)을 제공하고, 저지 물질(2609)이 혼합 영역(2607)에 부가되는 구조를 포함한다. 부가하여, 양극(2602)이 기판(2601)에 제공되지만, 역구조가 채택되어 음극(2604)이 기판에 제공될 수 있다. 또한, 홀 주입 영역 및 전자 주입 영역이 전극과 유기체 화합층 사이에 제공될 수 있다.
저지 물질(2609)이 혼합 영역(2607)에 부가될 때, 혼합 영역(2607)의 캐리어 재조합 효율은 증진되고, 분자 여기자의 분산이 방지되므로, 높은 발광 효율성이 기대될 수 있다. 그러나 이 경우에는 저지 물질이 혼합 영역(2607)에 포함된 물질 중 여기 에너지 레벨에서 최대가 되는 것이 바람직하다.
또한, 많은 경우에서 저지 물질이 홀 및 전자 중 하나를 저지하도록 동작하므로, 때로는 전체 혼합 영역에 걸쳐 도핑될 때 혼합 영역에서 캐리어 균형을 파괴시킨다. 따라서, 저지 물질이 도핑된 영역은 혼합 영역 전체 영역이 아니라 일부(특히 끝부분)가 될 수 있다.
부가하여, 도 26b의 보다 바람직한 예로, 발광 물질(2608)이 부가된다. 즉, 이 구성은 도 26a의 조합을 구비한다. 저지 물질(2609)이 홀 저지 특성인 경우, 발광 물질(2608)은, 도 26b에 도시된 바와 같이, 홀 저지 물질을 발광 물질(2608)이 부가된 영역 보다 음극에 더 가까운 측에 부가함으로서 효과적으로 발광되게 한다.
또한, 삼중 발광 다이오드에 본 발명을 응용하면, 높은 기능적 발광 소자를제공하여, 삼중 여기 상태로부터의 휘도를 근거로 하는 높은 강도의 휘도 및 높은 발광 효율성에 부가하여 참고 8에 설명된 것과 비교해 수명이 연장된다.
부가하여, 삼중 분자 여기자는 단일 분자 여기자와 비교해 확산 거리가 크므로, 저지 블록이 혼합 영역에 포함되는 것이 바람직하다. 즉, 도 26b를 참고로, 삼중 여기 에너지를 휘도로 변환할 수 있는 물질(이후 "삼중 발광 물질"이라 칭하여지는)이 발광 물질(2608)로 사용되고 저지 물질(2609)이 동시에 부가되는 것이 바람직하다.
이어서, 도 26a 및 도 26b에 도시된 바와 같이 발광 물질의 부가를 포함하는 구조에서 제작하기에 적절한 예가 설명된다. 도 27은 이러한 소자 구조를 도시한다.
도 27에 도시된 소자에서는 홀 운송 물질 및 전자 운송 물질을 포함하는 유기체 화합층(2703)에 홀 운송 물질로 구성된 홀 운송 영역(2705), 전자 운송 물질로 구성된 전자 운송 영역(2706), 및 홀 운송 물질과 전자 운송 물질이 함께 특정한 비율로 혼합된 혼합 영역(2707)이 제공되고, 휘도를 위한 발광 물질(2708)이 혼합 영역(2707)에 부가되어 발광 영역을 형성한다. 양극(2702)이 기판(2701)에 제공되지만, 역구조가 채택되어 음극(2704)이 기판에 제공될 수 있다.
부가하여, 도 28은 혼합 영역에서 홀 운송 물질과 전자 운송 물질의 농도 비율이 x:y인 경우의 농도 프로파일을 도시한다.
이러한 소자가 형성된 경우, 홀 운송 물질은 양극측에서 홀을 수신하여 운반할 수 있고, 전자 운송 물질은 음극측에서 전자를 수신하여 운반할 수 있다. 또한,혼합 영역(2707)이 쌍극-특성이므로, 홀과 전자가 모두 혼합 영역(2707)에서 이동할 수 있다. 또한, 혼합 영역(2707)에서 특정 비율 x:y로 인하여, 제작이 쉽다.
여기서, 발광 물질을 포함하는 발광 영역은 혼합 영역(2707)에 형성되는 것이 기본이다. 즉, 발광 물질을 혼합 영역(2707)에 부가하는 것은 캐리어가 재조합되지 않고 혼합 영역을 통과하는 것을 방지하고, 동시에 전자에 의해 발생된 쿠엔치를 방지하도록 발광 영역을 전극으로부터 멀리 유지한다.
따라서, 본 발명은 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 제공되는 유기체 화합층을 구비하는 유기체 발광 소자를 구비한 발광 디바이스를 제공하고, 여기서 유기체 화합층은 홀 운송 물질로 구성된 홀 운송 영역, 전자 운송 물질로 구성된 전자 운송 영역, 홀 운송 영역과 전자 운송 영역 사이에 제공되고 특정한 비율로 홀 운송 물질과 전자 운송 물질을 포함하는 혼합 영역을 구비하고, 혼합 영역에 제공되고 발광 물질이 빛을 발하도록 제시된 발광 영역이 부가된다.
부가하여, 발광 물질은 홀 운송 물질 및 전자 운송 물질과 비교해 여기 에너지가 작은 것이 바람직하다. 이는 분자 여기자에서 에너지 전달을 방지할 목적이다.
또한, 도 27에 도시된 구조에서, 홀의 충전 특성을 증진시키기 위한 물질(이후 "홀 주입 물질"이라 칭하여지는)로 구성된 홀 주입 영역은 양극과 유기체 화합층 사이에 삽입될 수 있다. 또한, 전자의 충전 특성을 증진시키기 위한 물질(이후 "전자 주입 물질"이라 칭하여지는)로 구성된 전자 주입 영역은 음극과 유기체 화합층 사이에 삽입될 수 있다. 또한, 홀 주입 영역과 전자 주입 영역이 모두 삽입될수 있다.
이 경우, 홀 주입 물질 또는 전자 주입 물질은 전극으로부터 유기체 화합층에 캐리어 충전 장벽을 감소시키기 위한 물질이므로, 이는 전극에서 유기체 화합층으로의 캐리어 이동을 매끄럽게 하여 전하 축적을 제거하는데 효과적이다. 그러나, 상술된 불순물층의 형성을 방지할 목적으로, 각 충전 물질과 유기체 화합층 사이에서 간격 없이 침착을 실행하는 것이 바람직하다.
또한, 캐리어 재조합을 위한 부분(쌍극-특성이 되므로 실질적으로 중앙에 위치하는)은 실질적으로 혼합 비율에 의존하여 혼합 영역에서 결정된다. 따라서, 발광 물질은 전체 혼합 영역에 걸쳐 부가되지만(도 29a), 혼합 영역 일부에 부가될 수 있다(도 29b). 부가하여, 도 27의 참고 번호는 도 29a 및 도 29b에서 참고된다.
또한, 본 발명은 도 30a에 도시된 바와 같이 유기체 화합층(2703)이 홀 운송 물질로 구성된 홀 운송 영역(2705), 전자 운송 물질로 구성된 전자 운송 영역(2706), 및 홀 운송 물질과 전자 운송 물질이 함께 혼합된 혼합 영역(2707)을 제공하고, 발광 물질이 부가되고, 저지 물질(2709)이 혼합 영역(2707)에 부가된 구조를 포함한다. 부가하여, 양극(2702)이 기판(2701)에 제공되지만, 역구조가 채택되어 음극(2704)이 기판에 제공될 수 있다. 또한, 홀 주입 영역 및 전자 주입 영역은 전극 및 유기체 화합층 사이에 제공될 수 있다.
이 경우, 저지 물질은 혼합 영역(2707)에 포함된 물질 중 여기 에너지 레벨이 최대이고 캐리어를 저지하거나 분자 여기자의 확산을 방지하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 저지 물질(2709)이 혼합 영역(2707)에 부가될 때, 혼합 영역(2707)에서 캐리어의 재조합 효율성은 증진되고, 분자 여기자의 확산은 방지될 수 있으므로, 높은 발광 효율성이 기대될 수 있다. 그러나, 많은 경우에 저지 물질이 홀 및 전자 중 하나를 저지하도록 동작하므로, 때로는 전체 혼합 영역에 부가될 때 혼합 영역에서 캐리어 균형을 파괴한다. 따라서, 블록 물질이 부가된 영역은 혼합 영역의 전체 영역이 아니라 혼합 영역 일부가 된다.
또한, 통상적으로 저지 물질로 효과적인 것은 HOMO 레벨이 낮은, 즉 홀을 저지할 수 있는 물질이다. 따라서, 도 30b에 도시된 바와 같이, 발광 물질(2708)이 부가된 영역 보다 음극측에 저지 물질을 부가하는 방법이 유용하다.
또한, 삼중 발광 물질을 이러한 소자 구조에 부가되는 발광 물질로 적용하는 것은 매우 기능적인 발광 소자를 제공하고, 이는 삼중 여기 상태로부터의 발광을 근거로 하는 높은 강도의 휘도 및 높은 발광 효율성에 부가하여 서비스 수명이 연장된다. 부가하여, 삼중 분자 여기자는 단일 분자 여기자와 비교해 확산 길이가 크므로, 저지 물질이 혼합 영역에 포함되는 것이 바람직하다.
여기서, 홀 운송 물질과 전자 운송 물질로 구성된 상기 혼합 영역은 쌍극-특성이 되도록 요구되므로, 혼합 영역에서 홀 운송 물질 및 전자 운송 물질의 총질량에 대한 홀 운송 물질의 질량의 비율이 10% 이상이고 90% 이하인 것이 바람직하다. 그러나, 그 비율은 물질의 조합에 의존하여 많이 변화되는 것으로 믿어진다.
또한, 홀 운송 물질 및 전자 운송 물질로 구성된 혼합 영역이 발광 영역, 즉 캐리어 재조합 영역을 포함하므로, 캐리어 전달이 허용되지 않도록 일부 두께를 갖도록 요구된다. 따라서, 혼합 영역은 10㎚ 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다.또한, 쌍극-특성이 되는 영역은 높은 저항을 갖는 것을 고려하여, 상기 두께는 100㎚ 이하인 것이 바람직하다.
상술된 본 발명을 실시함으로서, 종래의 것 보다 구동 전압이 낮고 서비스 수명이 더 긴 발광 디바이스가 제공될 수 있다. 또한, 이러한 발광 디바이스를 사용하여 제작될 때, 종래의 기술 보다 전력 소모가 낮고 더 오래가는 전자 제품이 제공될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 홀(hole) 주입층의 역할을 도시하는 도면.
도 2는 농도 경사도(gradient)를 도시하는 도면.
도 3은 농도 경사도를 도시하는 도면.
도 4는 농도 경사도를 도시하는 도면.
도 5는 유기체 발광 소자의 구조를 도시하는 도면.
도 6은 유기체 발광 소자의 구조를 도시하는 도면.
도 7은 유기체 발광 소자의 구조를 도시하는 도면.
도 8은 유기체 발광 소자의 구조를 도시하는 도면.
도 9는 유기체 발광 소자의 구조를 도시하는 도면.
도 10은 유기체 발광 소자의 구조를 도시하는 도면.
도 11은 침착 장치를 도시하는 도면.
도 12a 및 도 12b는 발광 디바이스의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 13a 및 도 13b는 발광 디바이스의 상단 표면 구조 및 단면 구조를 도시하는 도면.
도 14a 내지 도 14c는 발광 디바이스의 상단 표면 구조 및 단면 구조를 도시하는 도면.
도 15a 및 도 15b는 발광 디바이스의 구조를 도시하는 도면.
도 16a 및 도 16b는 발광 디바이스의 구조를 도시하는 도면.
도 17a 내지 도 17f는 전자 제품의 구체적인 예를 도시하는 도면.
도 18a 및 도 18b는 전자 제품의 구체적인 예를 도시하는 도면.
도 19a 및 도 19b는 에너지 대역도를 도시하는 도면.
도 20a 및 도 20b는 에너지 대역도를 도시하는 도면.
도 21은 유기체 화합층의 상태를 도시하는 도면.
도 22는 침착 장치를 도시하는 도면.
도 23은 불순물층의 형성을 도시하는 도면.
도 24는 유기체 발광 소자의 구조를 도시하는 도면.
도 25는 유기체 화합층의 상태를 도시하는 도면.
도 26a 및 도 26b는 유기체 발광 소자의 구조를 도시하는 도면.
도 27은 유기체 발광 소자의 구조를 도시하는 도면.
도 28은 농도 프로파일을 도시하는 도면.
도 29a 및 도 29b는 유기체 발광 소자의 구조를 도시하는 도면.
도 30a 및 도 30b는 유기체 발광 소자의 구조를 도시하는 도면.
도 31a 및 도 31b는 침착 장치를 도시하는 도면.
도 32a 및 도 32b는 침착 장치를 도시하는 도면.
도 33은 유기체 발광 소자의 구조를 도시하는 도면.
도 34는 발광 디바이스의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 35는 발광 디바이스의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 36a 내지 도 36c는 발광 디바이스의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 37은 회로 구조를 도시하는 도면.
이후에는 본 발명의 실시예가 설명된다. 부가하여, 유기체 발광 소자에서는 양극 및 음극 중 적어도 하나가 투명하여 충분하게 빛을 발하고, 소자 구조에 대해 투명 양극이 기판에 형성되고 양극으로부터 빛이 취해지는 실시예가 설명된다. 실제로, 음극으로부터 빛이 취해지는 구조 및 기판의 반대측에서 빛이 취해지는 구조가 적용될 수 있다.
먼저, 도 5를 참고로 홀 운송 혼합층을 가지고 형성된 유기체 발광 소자의 실시예가 설명된다. 도 5에는 홀 운송 혼합층(503), 발광층(504), 전자 운송층(505), 및 음극(506)이 양극(502)을 갖는 기판(501) 상에 적층되는 구조가 도시된다. 부가하여, 발광층(504)이 삽입되지 않고, 홀 운송 혼합층(503)이나 전자 운송 혼합층(505)이 발광 전하를 취하는 것이 가능하다. 홀 운송 혼합층(503)은 홀 주입 물질 및 홀 운송 물질 모두를 혼합하여 형성된다.
부가하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 홀 운송 혼합층(503)이 농도 경사도를 가지고 형성되고, 이는 홀 주입 물질 및 홀 운송 물질로 구성된다. 이 경우에는 산화알루미늄과 같은 절연 물질이 홀 주입 물질로 사용될 때 홀 주입 물질이 가파른 농도 경사도(양극측으로 신속하게 줄어드는)를 갖는 것이 바람직하다.
이어서, 도 6을 참고로, 전자 운송 혼합층을 가지고 형성된 유기체 발광 소자의 실시예가 설명된다. 도 6에서는 홀 운송층(603), 발광층(604), 전자 운송 혼합층(605), 및 음극(606)이 양극(602)을 갖는 기판(601)상에 적층된 구조가 도시되다. 부가하여, 발광층(604)이 삽입되지 않고, 전자 운송 혼합층(605) 또는 홀 운송층(603)이 발광 전하를 취하는 것이 가능하다. 전자 운송 혼합층(605)은 전자 주입 물질과 전자 운송 물질 모두의 혼합으로 형성된다.
부가하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 전자 운송 혼합층(605)이 농도 경사도를 가지고 형성되고, 이는 전자 주입 물질 및 전자 운송 물질로 구성된다. 이 경우에는 불화리튬과 같은 절연 물질이 전자 주입 물질로 사용될 때 전자 주입 물질이 가파른 농도 경사도(양극측으로 신속하게 줄어드는)를 갖는 것이 바람직하다.
이어서, 도 7을 참고로, 쌍극-특성 혼합층을 가지고 형성된 유기체 발광 소자의 실시예가 설명된다. 도 7에서는 홀 주입층(703), 쌍극-특성 혼합층(704), 전자 주입층(705), 및 음극(706)이 양극(702)을 갖는 기판(701)상에 적층된 구조가 도시되다. 쌍극-특성 혼합층(704)은 홀 운송 물질과 전자 운송 물질을 모두 혼합하여 형성된다.
부가하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 쌍극-특성 혼합층(704)이 농도 경사도를 가지고 형성되고, 이는 홀 운송 물질 및 전자 운송 물질로 구성된다.
또한, 도 24에 도시된 바와 같이, 혼합 영역(2407), 홀 운송 영역(2405), 및전자 운송 영역(2406)은 혼합 영역(2407)에 포함된 홀 운송 물질에 홀 운송 영역(2405)의 구성 물질을 사용하고, 혼합 영역(2407)에 포함된 전자 운송 물질에 전자 운송 영역(2406)의 구성 물질을 사용하여 연속적으로 결합될 수 있다. 이 경우에는 2가지 종류의 구성성분(홀 운송 물질 및 전자 운송 물질)이 홀 운송 영역, 발광 영역, 및 전자 운송 영역을 구비하는 종래 기술에서의 3개 층으로 동작할 수 있는 이점이 있다. 부가하여, 도 24에서는 도시되지 않았지만, 홀 주입층이 양극(2402) 및 홀 운송 영역(2405) 사이에 삽입될 수 있고, 전자 주입층이 음극(2404)과 전자 운송층(2406) 사이에 삽입될 수 있다.
이러한 소자 구조는 불순물층의 형성을 방지하도록 실현된다. 이 경우에는 유기체 발광 소자를 제작하는 처리가 중요하다. 여기서, 이러한 소자 구조를 제작하는 방법에 적절한 예가 설명된다.
도 31a 및 도 31b는 침착 장치를 도시하는 개념도이다. 도 31a는 그 장치를 도시하는 상면도이다. 침착 장치는 단일 챔버형으로, 하나의 진공 탱크(3110)가 침착 챔버로 설치되고 다수의 침착 소스가 진공관에 제공된다. 다수의 침착 소스에서는 각각 홀 주입 물질, 홀 운송 물질, 전자 운송 물질, 전자 주입 물질, 저지 물질, 발광 물질, 및 음극의 구성 물질과 같이 다른 기능의 다양한 물질이 분리되어 수신된다.
침착 챔버를 갖는 침착 장치에서, 양극(ITO 등)을 포함한 기판이 먼저 운반 챔버로 운반되고, 양극이 ITO와 같은 산화물인 경우, 예비처리 챔버에서는 산화 처리가 실행된다(부가하여, 비록 도 31a에는 도시되지 않았지만, 양극 표면을 청소하기 위한 자외선 방사 챔버를 설치하는 것이 가능하다). 또한, 유기체 발광 소자를 형성하는 모든 물질에는 진공 챔버(3110)에서 침착이 행해진다. 그러나, 음극이 진공 챔버(3110)에서 형성되거나, 분리된 침착 챔버가 음극 형성을 위해 제공될 수 있다. 간략하게, 음극을 형성될 때까지 단일 진공 챔버(3110)에서 침착이 실행되는 것으로 충분하다. 마지막으로, 봉합 챔버에서 봉합이 행해지고, 기판이 운반 챔버에서 꺼내진 이후에 유기체 발광 소자가 얻어진다.
이러한 단일 챔버형 침착 장치를 사용하여 본 발명에 따라 유기체 발광 소자를 제작하는 처리 과정이 도 31b를 참고로 설명된다(진공 챔버(3110)의 단면). 설명을 간략화하도록, 도 31b는 2개의 침착 소스(유기체 화합물 침착 소스a(3118) 및 유기체 화합물 침착 소스 b(3119))를 갖는 진공 챔버(3110)를 사용하여 홀 운송 물질(3116) 및 전자 운송 물질(3117)로 구성된 유기체 화합층을 형성하는 처리를 도시된다.
먼저, 양극(3102)을 갖는 기판(3101)이 진공 챔버(3110)로 주어지고 고정 베이스(3111)에 의해 고정된다(일반적으로, 침착하는 동안 기판이 회전된다). 이어서, 진공 챔버(3110)의 압력이 감소된 이후(바람직하게 10-4Pa 이하), 도관 a(3112)이 가열되어 홀 운송 물질(3116)을 증발시키고, 소정의 증발 비율(단위: [㎚/s])에 이른 이후에 셔터 a(3114)가 개방되어 침착을 시작한다. 이때, 도관 b(3113)는 셔터 b(3115)가 닫힌 동안 가열된다.
이어서, 셔터 a(3114)가 개방되면, 셔터 b(3115)는 홀 운송 물질(3117)에 코드 위치화가 행해지고(도 31b에 도시된 상태) 홀 운송 영역(3103) 뒤에 혼합영역(3104)을 형성하게 허용하도록 개방된다. 이 동작은 홀 운송 영역(3103)과 혼합 영역(3104) 사이에서 불순물의 혼합을 제거한다.
또한, 전자 운송 영역을 형성하기 위해, 셔터 b(3115)가 개방되면, 셔터 a(3114)는 도관 a(3112)의 가열을 종료시키도록 닫힌다. 이 동작은 혼합 영역(3104)과 전자 운송 영역 사이에서 불순물층의 형성을 제거한다.
또한, 똑같은 발광을 이루도록 도 26a에 도시된 혼합 영역(2607)에서 발광 물질을 도핑하는 방법이 있다. 이 경우에는 도펀트인 발광 물질이 혼합 영역(2607)에 포함된 홀 운송 물질 및 전자 운송 물질 보다 더 낮은 여기 에너지를 가질 것을 요구한다.
발광 물질이 도핑되는 경우에, 유기체 발광 소자를 제작하는 처리는 불순물 형성을 방지하기 위해 중요하다. 이후에는 제작 처리가 설명된다.
도 32a는 단일 챔버형의 침착 장치를 도시하는 상면도로, 진공 챔버(3210)가 침착 챔버로 설치되고, 다수의 침착 소스가 진공 챔버에 제공된다. 또한, 다수의 침착 소스에서는 각각 홀 주입 물질, 홀 운송 물질, 전자 운송 물질, 전자 주입 물질, 저지 물질, 발광 물질, 및 음극의 구성 물질과 같이 다른 기능의 다양한 물질이 분리되어 수신된다.
이러한 침착 챔버를 갖는 침착 장치에서, 양극(ITO 등)을 포함한 기판이 먼저 운반 챔버로 운반되고, 양극이 ITO와 같은 산화물인 경우, 예비처리 챔버에서는 산화 처리가 실행된다(부가하여, 비록 도 32a에는 도시되지 않았지만, 양극 표면을 청소하기 위한 자외선 방사 챔버를 설치하는 것이 가능하다). 또한, 유기체 발광소자를 형성하는 모든 물질에는 진공 챔버(3210)에서 침착이 행해진다. 그러나, 음극이 진공 챔버(3210)에서 형성되거나, 분리된 침착 챔버가 음극 형성을 위해 제공될 수 있다. 간략하게, 음극을 형성될 때까지 단일 진공 챔버(3210)에서 침착이 실행되는 것으로 충분하다. 마지막으로, 봉합 챔버에서 봉합이 행해지고, 기판이 운반 챔버에서 꺼내진 이후에 유기체 발광 소자가 얻어진다.
이러한 단일 챔버형 침착 장치를 사용하여 본 발명에 따라 유기체 발광 소자를 제작하는 처리 과정이 도 32b를 참고로 설명된다(진공 챔버(3210)의 단면). 설명을 간략화하도록, 도 32b는 3개의 침착 소스(유기체 화합물 침착 소스a(3216), 유기체 화합물 침착 소스 b(3217), 및 유기체 화합물 침착 소스 c(3218))를 갖는 진공 챔버(3210)를 사용하여 홀 운송 물질(3221), 전자 운송 물질(3222), 및 발광 물질(3223)로 구성된 유기체 화합층을 형성하는 처리를 도시한다.
먼저, 양극(3202)을 갖는 기판(3201)이 진공 챔버(3210)로 주어지고 고정 베이스(3211)에 의해 고정된다(일반적으로, 침착하는 동안 기판이 회전된다). 이어서, 진공 챔버(3210)의 압력이 감소된 이후(바람직하게 10-4Pa 이하), 도관 a(3112)이 가열되어 홀 운송 물질(3221)을 증발시키고, 소정의 증발 비율(단위: [㎚/s])에 이른 이후에 셔터 a(3214)가 개방되어 침착을 시작한다. 이때, 도관 b(3213)은 또한 셔터 b(3215)가 닫힌 동안 가열된다.
이어서, 셔터 a(3214)가 개방되면, 셔터 b(3215)는 전자 운송 물질(3222)에 코드 위치화가 행해져 홀 운송 영역(3203) 뒤에 혼합 영역(3204)을 형성하게 허용하도록 개방된다. 이 동작은 홀 운송 영역(3203)과 혼합 영역(3204) 사이에서 불순물의 혼합을 제거한다. 여기서는 혼합 영역(3204)의 형성 과정 동안 매우 작은 양의 발광 물질(3223)이 부가된다(도 32b에 도시된 상태).
또한, 전자 운송 영역을 형성하기 위해, 셔터 b(3215)가 개방되면, 셔터 a(3214)는 도관 a(3212)의 가열을 종료시키도록 닫힌다. 이 동작은 혼합 영역(3204)과 전자 운송 영역 사이에서 불순물층의 형성을 제거한다.
이 처리를 적용하면, 문제점을 해결하기 위한 방안에 대해 앞서 설명된 모든 유기체 발광 소자를 제작하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 혼합 영역(3204)에 저지 물질을 부가하는 경우, 도 32b에 도시된 바와 같이 저지 물질의 침착을 위해 침착 소스를 설치하고 혼합 영역을 형성하는 과정에서 이를 증발하는 것으로 충분하다.
또한, 홀 주입 영역 또는 전자 주입 영역을 형성하는 경우, 각 충전 물질에 대해 똑같은 진공 도관(3210)에 침착 소스를 설치하는 것으로 충분하다. 예를 들면, 도 32b에서, 양극(3202)과 홀 운송 영역(3203) 사이에 침착으로 홀 주입 영역을 제공하는 경우, 불순물층의 형성은 홀 주입 물질이 양극(3202)에 침착되는 시점으로부터 간격을 두지 않고 홀 운송 물질(3221)을 증발시킴으로서 방지될 수 있다.
부가하여, 상술된 혼합 영역에 농도 경사도가 형성될 수 있으므로, 농도 경사도를 형성하는 모범적인 방법이 참고된다. 여기서는 침착이 저항 가열로 인하여 진공 침착으로 이루어질 수 있는 경우가 설명된다. 농도 경사도를 형성하는 방법에 대해, 물질의 증발 온도와 침착 비율(일반적으로 단위가㎚/s) 사이에 상관관계가 설정되는 경우, 온도 제어로 침착 비율을 제어하는 것이 가능하다. 그러나, 특히입자 형태로 사용되는 유기체 물질은 일반적으로 열전도성 면에서 열악하므로, 온도로 제어할 때 불균일성을 발생시키기 쉽다. 따라서, 분리된 침착 소스에서 농도 경사도의 형성을 위해 2가지 종류의 물질을 준비하고, 셔터를 사용하여 침착 비율을 제어하는 것이 바람직하다(막 두께는 크리스탈 발진기에 의해 모니터된다). 이러한 구성은 도 11에 도시된다.
도 11에서는 도 24에 도시된 소자 구조를 통해 농도 경사도를 형성하는 방법이 설명된다. 따라서, 도 24에서 사용되는 참고 번호는 도 11에서 참고된다. 먼저, 양극(1102)을 갖는 기판(1101)이 막 형성 챔버(1110)로 운반되고 고정 베이스(1111)에 고정된다(기판은 일반적으로 침착 동안 회전된다).
이어서, 홀 운송 물질(1116)을 수신하는 샘플 챔버 a(1112)가 가열되고, 셔터 a(1114)는 오픈되어 홀 운송 물질(1116)로 구성된 홀 운송 영역(2405)의 침착을 일으킨다. 이때, 전자 운송 물질(1117)을 수신하는 샘플 챔버 b(1113)는 또한 셔터 b(1115)가 닫힌 동안 동시에 가열된다.
홀 운송 영역(2405)이 소정의 막 두께에 이른 경우, 셔터 a(1114)는 점차적으로 닫히고, 동시에 셔터 b(1115)는 점차적으로 열린다. 이때, 개폐 속도는 혼합 영역(2407)에 대한 농도 경사도를 형성한다. 개폐 속도는 셔터 a(1114)가 완전히 닫힐 때, 혼합 영역(2407)이 소정의 막 두께에 이르고 전자 운송 물질(1117)이 소정의 침착 비율(전자 운송 영역(2406)의 침착시 비율)에 이르도록 설정될 수 있다. 이어서, 셔터 b(1115)가 열려 있는 동안, 전자 운송 영역(2406)이 형성되므로, 도 24에 도시된 소자 구조에 농도 경사도를 갖고 형성된 소자가 가능해진다.
부가하여, 이 방법은 도 24에 도시된 것 이외의 소자 구조에서 농도 경사도를 형성하는 경우에 모두 적용가능하다. 또한, 발광 물질이 쌍극-특성 혼합층 또는 혼합 영역에 부가되는 경우, 도 11에서 하나 이상의 침착 소스를 증가시키고 도핑 시간 주기 동안에만 도펀트 침착 소스에 대한 셔터를 개방시키는 것으로 충분하다.
그러나, 농도 경사도를 형성하는 방법은 상기 방법에 제한되지 않는다.
여기서, 상술된 몇가지 실시예는 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들면, 홀 운송 혼합층, 전자 운송 혼합층, 및 쌍극-특성 혼합층이 조합되어 적용된다. 그에 대한 예는 도 8에 도시된다.
도 8에 도시된 소자 구조에서는 양극(802)을 갖는 기판(801)에 홀 주입 물질(811) 및 홀 운송 물질(812)로 구성된 홀 운송 혼합층(803), 홀 운송 물질(812) 및 전자 운송 물질(813)로 구성된 쌍극-특성 혼합층(804), 전자 운송 물질(813) 및 전자 주입 물질(814)로 구성된 전자 운송 혼합층(805), 및 음극(806)이 적층된다.
부가하여, 본 실시예로, 작은 양의 발광 물질(815)이 도핑된 발광 영역(807)은 쌍극-특성 혼합층(804)에 제공된다. 또한, 그래프(810)에 도시된 농도 경사도는 각 층에 형성되었다. 부가하여, 도 19b는 이러한 농도 경사도가 형성된 경우에 기대되는 대역도를 도시하는 도면이다.
소자 구조에서, 3층 구조(도 19b)는 종래 기술에서의 홀 주입층, 홀 운송층, 전자 운송층, 및 전자 주입층으로 구성된 4층 구조(도 19a)를 포함한다. 그 외에, 도 19b에 도시된 바와 같이, 각 혼합층에는 완만한 에너지 장벽만이 주어지고, 각혼합층은 연속적으로 홀 운송 물질(812) 및 전자 운송 물질(813)에 의해 연속하여 연결되어, 캐리어 이동에 유리하다.
이어서, 상기 방식으로 각 혼합층이 조합된 소자가 삼중 발광 다이오드에 적용되는 경우의 실시예가 설명된다. 일반적으로, 삼중 발광 다이오드의 기본적인 구조는 참고 8에서 주어진 바와 같이 도 9에 도시된다. 즉, 그 구조는 기판(901), 양극(902), 홀 운송층(903), 호스트 물질에서 삼중 발광 물질을 도핑하여 형성된 발광층(904), 저지층(905), 전자 운송층(906), 및 음극(907)으로 구성된다. 저지층(905)은 저지 물질로 구성되고, 발광층(904)에서 캐리어의 재조합 효율성을 증진시키고 발광층(904)에서 발생된 분자 여기자가 산란되는 것을 방지하게 동작하도록 홀을 저지한다. 또한, 그 층은 전자의 운반을 위한 물질이다.
도 9에 도시된 소자 구조에서, 발광 효율성은 홀 주입층과 전자 주입층을 제공함으로서 더 증진될 수 있다. 그러나, 도 9에 도시된 5-층 구조에 층들이 부가되면, 인터페이스의 수가 증가된다. 여기서, 본 발명이 적용된다.
즉, 도 9의 홀 운송층(903)이 홀 주입 물질 및 홀 운송 물질로 구성된 홀 운송 혼합층으로 만들어지고, 발광층(904)이 홀 운송 물질 및 발광층의 호스트 물질로 구성된 쌍극-특성 혼합층으로 만들어지고, 전자 운송층(906)이 전자 운송 물질 및 전자 주입 물질로 구성된 전자 운송 혼합층으로 만들어지는 방법이 제안된다. 삼중 발광 물질은 발광층의 호스트 물질이 주어지는 위치에서 도핑될 수 있다. 또한, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 각 혼합층에 농도 경사도를 형성하는 것이 효과적이다.
부가하여, 저지층(905)이 도 9에서 단일층의 형태로 사용되는 동안, 이는 본 발명을 실시할 때 발광층의 호스트 물질과 혼합될 수 있다(즉, 저지 혼합층이 형성될 수 있다). 그러나, 분자 여기자의 분산을 방지한다는 견지에서, 저지 물질이 음극측에서 높은 농도를 갖도록 농도 경사도를 형성하는 것이 바람직하다.
상기를 고려하여, 도 10은 각 혼합층이 조합된 소자가 삼중 발광 다이오드에 적용되는 실시예를 도시한다. 보다 특정하게, 양극(1002)을 갖는 기판(1001)에는 홀 주입 물질(1011) 및 홀 운송 물질(1012)로 구성된 홀 운송 혼합층(1003), 홀 운송 물질(1012) 및 호스트 물질(1013)로 구성된 쌍극-특성 혼합층(1004), 호스트 물질(1013) 및 저지 물질(1014)로 구성된 저지 혼합층(1005), 저지 물질(1014)(이 경우에는 전자 운송 물질로도 동작하는) 및 전자 주입 물질(1015)로 구성된 전자 운송 혼합층(1006), 및 음극(1007)이 적층된다. 각 층에는 그래프(1010)에 도시된 농도 경사도가 형성된다.
부가하여, 본 발명은 삼중 발광 다이오드를 구비하므로, 작은 양의 삼중 발광 물질(1016)이 도핑된 발광 영역(1008)이 제공된다. 발광 영역(1008)은 바람직하게 도 10에 도시된 바와 같이 호스트 물질(1013)이 높은 농도인 영역에 배치된다. 또한, 도 20b는 그래프(1010)에 도시된 바와 같이 농도 경사도가 형성된 경우에 기대되는 대역도를 도시하는 도면이다.
소자 구조에서, 4-층 구조(도 20b)는 종래 기술에서의 홀 주입층, 홀 운송층, 발광층, 저지층(또한 전자 운송층으로 동작하는), 및 전자 주입층으로 구성된 5-층 구조(도 20a)를 포함한다. 그 외에, 도 20b에 도시된 바와 같이, 각 혼합층에는 완만한 에너지 장벽만이 주어지고, 각 혼합층은 연속적으로 홀 운송 물질(1012), 호스트 물질(1013), 및 저지 물질(1014)(또한 전자 운송 물질로 동작하는)에 의해 연속하여 연결되어, 캐리어 이동에 유리하다.
마지막으로, 이후에는 홀 주입 물질, 홀 운송 물질, 전자 운송 물질, 전자 주입 물질, 저지 물질, 발광 물질, 및 음극과 같은 구성 물질로 적절한 물질들이 열거된다. 그러나, 본 발명의 유기체 발광 소자로 사용되는 물질은 상기의 것에 제한되지 않는다.
홀 주입 물질로는, 유기체 물질 중에서 포르피린(porphyrin)-근거의 화합물이 유효하고, H2Pc(phthalocyanine), CuPc(copper phthalocyanine) 등을 포함한다. 또한, 전자전도성 고분자 화합물에 화학적 도핑을 적용하여 구해지는 물질이 있고, PSS(polystyrene sulfonic acid)로 도핑된 PEDOT(polyethylene dioxythiophene), PAni(polyaniline), PVK(polyvinyl carbazole) 등을 포함한다. 또한, 절연체인 고분자 화합물은 양극을 평평하게 하는데 효과적이고, PI(polyimide)가 자주 사용된다. 또한, 비유기체 화합물이 사용되고, 산화알루미늄(알루미나(alumina))의 초박막 뿐만 아니라 금, 백금 등의 얇은 금속막을 포함한다.
홀 주입 물질로 가장 널리 사용되는 물질은 방향성 아민-근거(amine-based) 화합물이다(즉, 벤젠 고리-질소 결합을 포함하는). 널리 사용되는 물질은 상술된 TPD에 부가하여, 그 유도체, 즉 4,4'-bis-[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]-biphenyl(α-NPD) 및 4,4',4"-tris(N,N-diphenyl-amino)-triphenyl amine(TDATA), 4,4',4"-tris [N-(3-methylphenyl)-N-phenyl-amino]-triphenyl amine(MTDATA) 등과같은 스타 버스트(star burst) 방향성 아민 화합물을 포함한다.
전자 운송 물질로는 때로 금속 복합체가 사용되고, 상술된 Alq3에 부가하여, tris(4-methyl-8-quinolinolate) aluminum(Al(mq3)), bis(10-hydroxybenzo [h]-quinolinate) beryllium(Be(Bq)3)와 같은 퀴놀린(quiniline) 골격 또는 벤조퀴놀린(benzoquinoline) 골격의 금속 복합체, 및 bis(2-methyl-8-quinolinolate)-(4-hydroxy-biphenylil)-aluminum(BAlq) 등과 같은 혼합 리간드(ligand) 복합체를 포함한다. 또한, 금속 복합체 중에는 bis [2-(2-hydroxypheyl)-benzooxazolate] zinc(Zn(BOX)2), bis [2-(2-hydroxypheyl)-benzothiazolate] zinc(Zn(BTZ)2) 등과 같은 옥사졸-근거(oxazole-based) 리간드 및 티아졸-근거(thiazole-based) 리간드를 갖는 것이 있다. 또한, 금속 복합체에 부가하여, 2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole(PBD), 1,3-bis [5-(p-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole-2-il] benzene(OXD-7) 등과 같은 옥사디아졸 유도체, 5-(4-biphenylyl)-3-(4-tert-butylphenyl)-4-phenyl-1,2,4-triazole(TAZ), 5-(4-biphenylyl)-3-(4-tert-butylphenyl)-4-(4-ethylpheyl)-1,2,4-triazole(p-EtTAZ) 등과 같은 트라이아졸 유도체, 및 bathophenanthroline(BPhen), bathocupuroin(BCP) 등과 같은 페난트롤린 유도체가 있고, 이들 유도체는 전자 운송 특성을 갖는다.
상기에 주어진 전자 운송 물질은 전자 주입 물질로 사용될 수 있다. 부가하여, 불화리튬 등과 같은 알칼리 금속 할로겐화물 및 산화리튬과 같은 알칼리 금속산화물의 절연체의 초박막이 자주 사용된다. 또한, lithium acetyl acetonate(Li(acac)), 8-quinolinolate-lithium(Liq)과 같은 알칼리 금속 복합체도 또한 효과적이다.
저지 물질로는 높은 여기 에너지 레벨로 상술된 BAlq, OXD-7, TAZ, p-EtTAZ, BPhen, BCP 등이 사용될 수 있다.
발광물질로는(도펀트로 사용되는 것을 포함하여) 다양한 종류의 형광염료가 사용될 수 있고, Alq3, Al(mq)3, Be(Bq)2, BAq, Zn(BOX)2, Zn(BTZ)2등과 같은 상술된 금속 복합체도 사용가능하다. 또한, 삼중 발광 물질이 사용가능하고, 주로 중심 금속이 백금 또는 이리듐인 복합체로 구성된다. 삼중 발광 물질로는 tris(2-phenylpyridine) iridium(Ir(ppy)a), 2,3,7,8,12,13,17,18-octaethyl-21H, 23H-porphyrin-platinum(PtOEP) 등이 공지되어 있다.
각 기능을 갖는 상술된 물질을 조합하고 그 물질을 본 발명의 유기체 발광 소자에 적용함으로서, 종래의 것들 보다 구동 전압이 더 낮고 수명이 더 긴 유기체 발광 소자를 제작하는 것이 가능하다.
[실시예 1]
본 실시예에서는 도 5에 도시된 홀 운송 혼합층이 적용되는 소자를 구체적으로 설명한다.
먼저, 유리 기판(501) 상에는 ITO(indium tin oxide)가 양극(502)을 제공하도록 스퍼터링(sputtering)에 의해 약 100㎚의 막 두께로 침착된다. 이어서, 홀 주입 물질인 CuPc 및 홀 운송 물질인 α-NPD에는 홀 운송 혼합층(503)을 형성하도록 1:1의 침착 비율로 코드 위치화가 행해지고, 이는 50㎚의 막 두께를 갖는다.
또한, Alq3에 5wt%의 루브린(rubrene)을 도핑하여 구해진 층이 10㎚의 막 두께로 적층되어 발광층(504)을 제공한다. 마지막으로, 전자 운송층(505)을 제공하도록 Alq3가 40㎚의 막 두께로 침착되고, 음극(506)을 제공하도록 약 150㎚의 막 두께로 Al:Li 합금(질량 비율로 0.5wt%의 Li)이 침착되어, 루브린으로부터 기인된 노란색 빛의 유기체 발광 소자를 제작하는 것이 가능하다.
[실시예 2]
본 실시예에서는 도 6에 도시된 전자 운송 혼합층이 적용되는 소자를 구체적으로 설명한다.
먼저, 유리 기판(601) 상에는 ITO가 양극(602)을 제공하도록 스퍼터링에 의해 약 100㎚의 막 두께로 침착된다. 이어서, 홀 운송 물질인 α-NPD는 홀 운송층(603)을 형성하도록 50㎚의 막 두께로 침착된다.
또한, 퍼릴린(perylene)이 발광층(604)을 제공하도록 10㎚의 막 두께로 적층되고, 이어서 전자 운송 물질인 BPhen 및 전자 주입 물질인 Alq3에는 전자 운송 혼합층(605)을 형성하도록 1:1의 침착 비율로 코드 위치화가 행해지고, 이는 40㎚의 막 두께를 갖는다. 마지막으로, 음극(606)을 제공하도록 약 150㎚의 막 두께로 Al:Li 합금(질량 비율로 0.5wt%의 Li)이 침착되어, 퍼릴린으로부터 기인된 청색 빛의 유기체 발광 소자를 제작하는 것이 가능하다.
[실시예 3]
본 실시예에서는 도 24에 도시된 유기체 발광 소자에서 양극(2402)과 유기체 화합층(2403) 사이에 홀 주입 물질로 구성된 홀 주입 영역을 삽입하여 구해진 유기체 발광 소자가 구체적으로 설명된다.
먼저, 유리 기판(2401)이 준비되고, 그 위에는 ITO가 양극(2402)을 형성하도록 스퍼터링에 의해 약 100㎚의 막 두께로 침착된다. 양극(2402)을 갖는 유리 기판(2401)은 도 31a 및 도 31b에 도시된 바와 같이 진공 챔버로 운반된다. 본 실시예에서는 4가지 종류의 물질(3가지 종류는 유기체 화합물이고 1가지 종류는 음극을 형성하는 금속)이 침착되므로, 4개의 침착 소스가 필요하다.
먼저, 홀 주입 물질인 CuPc는 20㎚의 막 두께로 침착되고, 20㎚의 막 두께에 이르는 시점으로부터 CuPC의 침착이 종료될 때까지의 간격 없이, 홀 운송 물질인 α-NPD의 침착이 0.3㎚/sec의 침착 비율로 시작된다. 이러한 간격 없이 침착이 시작되는 이유는 상술된 불순물층의 형성을 방지하기 위한 것이다.
α-NPD 만으로 구성된 홀 운송층(2405)이 30㎚의 막 두께를 갖도록 형성된 이후에, 전자 운송 물질인 Alq3의 침착이 0.3㎚/sec의 침착 비율로 시작되고, α-NPD의 침착 비율은 0.3㎚/sec로 고정되어 유지된다. 즉, α-NPD 및 Alq3의 비율이 1:1인 혼합 영역(2407)이 코드 위치화에 의해 형성된다.
혼합 영역(2407)이 30㎚의 막 두께에 이른 이후에, α-NPD에 대한 침착은 종료되고, Alq3만이 계속하여 침착되어 전자 운송층(2406)을 형성하고, 이는 40㎚의막 두께를 갖는다. 마지막으로, 음극으로 약 150㎚의 막 두께로 Al:Li 합금이 침착되어 Alq3로부터 기인된 녹색 빛의 유기체 발광 소자를 구한다.
[실시예 4]
본 실시예에서는 도 29a에 도시된 유기체 발광 소자에서 양극(2702)과 유기체 화합층(2703) 사이에 홀 주입 물질로 구성된 홀 주입 영역을 삽입하여 구해진 유기체 발광 소자가 구체적으로 설명된다.
먼저, 유리 기판(2701)이 준비되고, 그 위에는 ITO가 양극(2702)을 형성하도록 스퍼터링에 의해 약 100㎚의 막 두께로 침착된다. 양극(2702)을 갖는 유리 기판(2701)은 도 32a 및 도 32b에 도시된 바와 같이 진공 챔버로 운반된다. 본 실시예에서는 5가지 종류의 물질(4가지 종류는 유기체 화합물이고 1가지 종류는 음극을 형성하는 금속)이 침착되므로, 5개의 침착 소스가 필요하다.
먼저, 홀 주입 물질인 CuPc는 20㎚의 막 두께로 침착되고, 20㎚의 막 두께에 이르는 시점으로부터 CuPC의 침착이 종료될 때까지의 간격 없이, 홀 운송 물질인 α-NPD의 침착이 0.3㎚/sec의 침착 비율로 시작된다. 이러한 간격 없이 침착이 시작되는 이유는 상술된 불순물층의 형성을 방지하기 위한 것이다.
α-NPD 만으로 구성된 홀 운송층(2705)이 30㎚의 막 두께를 갖도록 형성된 이후에, 전자 운송 물질인 Alq3의 침착이 0.3㎚/sec의 침착 비율로 시작되고, α-NPD의 침착 비율은 0.3㎚/sec로 고정되어 유지된다. 즉, α-NPD 및 Alq3의 비율이 1:1인 혼합 영역(2707)이 코드 위치화에 의해 형성된다. 동시에, 형광 염료 4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran(DCM)이 발광성 물질(2708)로 부가된다. 침착 비율은 α-NPD:Alq3:DCM = 50:50:1로 이루어지도록 제어된다.
혼합 영역(2707)이 30㎚의 막 두께에 이른 이후에, α-NPD 및 DCM에 대한 침착은 종료되고, Alq3만이 계속하여 침착되어 전자 운송층(2706)을 형성하고, 이는 40㎚의 막 두께를 갖는다. 마지막으로, 음극으로 약 150㎚의 막 두께로 Al:Li 합금이 침착되어 DCM로부터 기인된 적색 빛의 유기체 발광 소자를 구한다.
[실시예 5]
본 실시예에서는 도 29b에 도시된 유기체 발광 소자가 구체적으로 설명된다.
먼저, 유리 기판(2701)이 준비되고, 그 위에는 ITO가 양극(2702)을 형성하도록 스퍼터링에 의해 약 100㎚의 막 두께로 침착된다. 양극(2702)을 갖는 유리 기판(2701)은 도 32a 및 도 32b에 도시된 바와 같이 진공 도관으로 운반된다. 본 실시예에서는 4가지 종류의 물질(3가지 종류는 유기체 화합물이고 1가지 종류는 음극을 형성하는 금속)이 침착되므로, 4개의 침착 소스가 필요하다.
홀 운송 물질인 α-NPD 만으로 구성된 홀 운송층(2705)이 40㎚의 막 두께를 갖도록 형성된 이후에, 전자 운송 물질인 Alq3의 침착이 0.3㎚/sec의 침착 비율로 시작되고, α-NPD의 침착 비율은 0.3㎚/sec로 고정되어 유지된다. 즉, α-NPD 및 Alq3의 비율이 1:1인 혼합 영역(2707)이 코드 위치화에 의해 형성된다.
혼합 영역(2707)은 30㎚의 막 두께를 갖도록 형성되고, 이때 혼합영역(2707)에서 10㎚ 막 두께의 중간 영역(즉, 30㎚ 막 두께의 혼합 영역(2707)에서 10㎚ 내지 20㎚ 부분)은 1wt%의 비율에서 발광 물질(2708)인 형광 염료 4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran(DCM)로 도핑된다.
혼합 영역(2707)이 30㎚의 막 두께에 이른 이후에, α-NPD에 대한 침착은 종료되고, Alq3만이 계속하여 침착되어 전자 운송층(2706)을 형성하고, 이는 40㎚의 막 두께를 갖는다. 마지막으로, 음극으로 약 150㎚의 막 두께로 Al:Li 합금이 침착되어 DCM로부터 기인된 적색 빛의 유기체 발광 소자를 구한다.
[실시예 6]
본 실시예에서는 도 26b에 도시된 혼합 영역이 적용된 소자에 농도 경사도를 적응하여 구해진 소자가 구체적으로 도시된다. 부가하여, 농도 경사도를 형성하기 위해, 도 11에 도시된 장치가 소자를 제작하는데 사용된다. 본 실시예에서는 3가지 종류의 소스가 홀 운송 물질, 전자 운송 물질, 및 발광 물질로 필요하다.
먼저, 유리 기판(2601) 상에는 ITO가 양극(2602)을 제공하도록 스퍼터링에 의해 약 100㎚의 막 두께로 침착된다. 이어서, 홀 운송 물질인 α-NPD는 홀 운송 영역(2605)을 형성하도록 40㎚의 막 두께로 침착된다.
또한, 본 실시예에 대해, α-NPD 및 Alq3로 구성되고 농도 경사도를 갖는 혼합 영역(2607)은 홀 운송 물질(α-NPD)의 침착 소스를 위해 셔터를 점차적으로 닫음과 동시에 전자 운송 물질(본 실시예에서는 Alq3)의 침착 소스에 대한 셔터를 점차적으로 개방함으로서 20㎚의 막 두께로 침착된다. 이때, 20㎚ 두께의 혼합 영역(2607)에서 10㎚의 중간 영역은 발광 물질(2608)인 루브린으로 5wt%의 비율에서 도핑된다.
혼합 영역이 막 두께 20㎚에 이른 이후에, Alq3로 구성된 전자 운송 영역(2606)은 전자 운송 물질(Alq3)의 침착 소스에 대한 셔터만이 개방된 상태로 형성된다. 마지막으로, 음극(2604)으로 약 150㎚의 막 두께로 Al:Li 합금(무게 비율에서 0.5wt%의 Li)이 침착되어 루브린으로부터 기인된 노란색 빛의 유기체 발광 소자를 구한다.
[실시예 7]
본 실시예에서는 도 26b에 도시된 유기체 발광 소자에서 양극(2602)과 유기체 화합층(2603) 사이에 홀 주입 물질로 구성된 홀 주입 영역을 삽입하고 음극(2604)과 유기체 화합층(2603) 사이에 전자 주입 물질로 구성된 전자 주입 영역을 삽입하여 구해진 유기체 발광 소자가 구체적으로 설명된다.
먼저, 유리 기판(2601)이 준비되고, 그 위에는 ITO가 양극(2602)을 형성하도록 스퍼터링에 의해 약 100㎚의 막 두께로 침착된다. 양극(2602)을 갖는 유리 기판(2601)은 도 31a 및 도 31b에 도시된 바와 같이 진공 챔버로 운반된다. 본 실시예에서는 7가지 종류의 물질(6가지 종류는 유기체 화합물이고 1가지 종류는 음극을 형성하는 금속)이 침착되므로, 7개의 침착 소스가 필요하다.
먼저, 홀 주입 물질인 CuPc는 20㎚의 막 두께로 침착되고, 20㎚ 이르는 시점으로부터 CuPC의 침착이 종료될 때까지의 간격 없이, 홀 운송 물질인 TPD의 침착이 0.2㎚/sec의 침착 비율로 시작된다. 이러한 간격 없이 침착이 시작되는 이유는 상술된 불순물층의 형성을 방지하기 위한 것이다.
TPD 만으로 구성된 홀 운송층(2605)이 30㎚의 막 두께를 갖도록 형성된 이후에, 전자 운송 물질인 BeBq2의 침착이 0.8㎚/sec의 침착 비율로 시작되고, TPD의 침착 비율은 0.2㎚/sec로 고정되어 유지된다. 즉, TPD 및 BeBq2의 비율이 1:4인 혼합 영역(2607)이 코드 위치화에 의해 형성된다.
혼합 영역(2607)은 30㎚의 막 두께를 갖도록 형성되고, 이때 혼합 영역(2607)에서 10㎚ 막 두께의 중간 영역(즉, 30㎚의 혼합 영역(2607)에서 10㎚ 내지 20㎚ 부분)은 5wt%의 비율에서 발광 물질(2608)인 형광 염료 루브린으로 도핑된다. 또한, 혼합 영역(2607)에서 나머지 10㎚ 영역(즉, 30㎚의 혼합 영역에서 20㎚ 내지 30㎚ 부분)은 저지 물질(2609)인 BCP로 도핑된다. BCP로 도핑할 때 각 물질의 침착 비율은 TPD:BeBq2:BCP = 1:4:3 [㎚/s]이다.
혼합 영역(2607)이 30㎚의 막 두께에 이른 이후에, TPD 및 BCP의 침착은 종료되고, BeBq2만이 계속하여 침착되어 전자 운송층(2606)을 형성하고, 이는 40㎚의 막 두께를 갖는다. BeBq2의 침착이 종료될 시점으로부터 간격 없이, 전자 주입 물질인 Li(acac)의 침착이 시작되어 약 2㎚의 막 두께를 갖도록 시작된다. 이러한 간격 없이 침착이 시작되는 이유는 상술된 불순물층의 형성을 방지하기 위한 것이다.
마지막으로, 음극으로 약 150㎚의 막 두께로 알루미늄이 침착되어 루브린으로부터 기인된 노란색 빛의 유기체 발광 소자를 구한다.
[실시예 8]
본 실시예에서는 도 30b에 도시된 유기체 발광 소자가 구체적으로 설명된다.
먼저, 유리 기판(2701)이 준비되고, 그 위에는 ITO가 양극(2702)을 형성하도록 스퍼터링에 의해 약 100㎚의 막 두께로 침착된다. 양극(2702)을 갖는 유리 기판(2701)은 도 32a 및 도 32b에 도시된 바와 같이 진공 챔버로 운반된다. 본 실시예에서는 5가지 종류의 물질(4가지 종류는 유기체 화합물이고 1가지 종류는 음극을 형성하는 금속)이 침착되므로, 5개의 침착 소스가 필요하다.
홀 운송 물질인 MTDATA 만으로 구성된 홀 운송층(2705)이 40㎚의 막 두께를 갖도록 형성된 이후에, 전자 운송 물질인 PBD의 침착이 0.3㎚/sec의 침착 비율로 시작되고, MTDATA의 침착 비율은 0.3㎚/sec로 고정되어 유지된다. 즉, MTDATA 및 PBD의 비율이 1:1인 혼합 영역(2707)이 코드 위치화에 의해 형성된다.
혼합 영역(2707)은 30㎚의 막 두께를 갖도록 형성되고, 이때 혼합 영역(2707)에서 10㎚ 막 두께의 중간 영역(즉, 30㎚의 혼합 영역(2707)에서 10㎚ 내지 20㎚ 부분)에 형광 염료인 퍼릴린이 부가되고, 침착 비율은 이러한 부가 비율이 MTDATA:PBD:퍼릴린 = 4:16:1이 되도록 제어된다. 또한, BCP는 혼합 영역(2707)에서 10㎚의 마지막 영역(즉, 30㎚의 혼합 영역에서 20㎚ 내지 30㎚ 부분)에 저지 물질(2709)로 부가되고, 그 비율은 MTDATA:PBD:BCP = 1:4:5이다.
혼합 영역이 30㎚의 두께에 이른 이후에, MTDATA 및 BCP의 침착은 종료되고, PBD만이 계속하여 침착되어 전자 운송층(2706)을 형성하고, 이는 40㎚의 막 두께를갖는다. 마지막으로, 음극으로 약 150㎚의 막 두께로 Al:Li 합금이 침착되어 퍼릴린으로부터 기인된 청색 빛의 유기체 발광 소자를 구한다.
[실시예 9]
본 실시예에서는 도 8에 도시된 홀 운송 혼합층, 쌍극-특성 혼합층, 및 전자 운송 혼합층이 조합되어 적용된 소자가 구체적으로 설명된다. 부가하여, 본 실시예에서는 농도 경사도(도 8의 그래프(810))를 형성하기 위해, 도 11에 도시된 셔터를 갖는 침착 소스가 사용된다.
먼저, 유리 기판(801) 상에는 ITO가 양극(802)을 형성하도록 스퍼터링에 의해 약 100㎚로 침착된다. 이어서, 홀 주입 물질(811)인 CuPc 및 홀 운송 물질(812)인 α-NPD로 구성된 홀 운송 혼합층(803)이 40㎚로 침착된다. 이때, 셔터를 개폐함으로서, 그래프(810)에 도시된 바와 같은 농도 경사도가 형성된다.
이때, 농도 경사도를 갖는 쌍극-특성 혼합층(804)은 α-NPD의 침착 소스에 대한 셔터를 점차적으로 닫는 것과 동시에 전자 운송 물질(813)인 Alq3의 침착 소스에 대한 셔터를 점차적으로 개방함으로서 20㎚로 침착된다. 이때, 20㎚의 쌍극-특성 혼합층(804)에서 10㎚의 중간 영역(807)은 1wt%의 비율에서 발광 물질(815)인 4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran(DCM)로 도핑된다.
쌍극-특성 혼합층(804)이 20㎚의 두께에 이른 이후에, Alq3는 Alq3에 대한 셔터만이 개방된 상태에서 35㎚로 침착된다. 5㎚의 마지막 영역에서 Alq3의 침착 소스에 대한 셔터를 점차적으로 닫는 것과 동시에 전자 주입 물질(814)인 Li(acac)의 침착 소스에 대한 셔터를 점차적으로 개방함으로서, 총 40㎚인 전자 운송 혼합층(805)이 형성된다. 즉, Li(acac)에 대한 농도 경사도는 가파르게 설정된다(전자 주입 물질(814)이 그래프(810)에서 일정한 경사로 도시되지만, 본 실시예의 마지막 부분은 갑작스럽게 상승된다).
마지막으로, 음극으로 약 150㎚의 막 두께로 알루미늄이 침착되어 DCM으로부터 기인된 적색 빛의 유기체 발광 소자를 구한다.
[실시예 10]
본 실시예에서는 도 29b에 도시된 유기체 발광 소자에서 양극(2702)과 유기체 화합층(2703) 사이에 홀 주입 물질로 구성된 홀 주입 영역을 삽입하고, 음극(2704)과 유기체 화합층 사이에 전자 주입 물질로 구성된 전자 주입 영역을 삽입하고, 또한 발광 물질로 삼중 발광 물질을 적용하여 구해진 유기체 발광 소자의 예가 구체적으로 설명된다. 이러한 소자 구조는 도 33에 도시된다.
먼저, 유리 기판이 준비되고, 그 위에는 ITO가 ITO(양극)를 형성하도록 스퍼터링에 의해 약 100㎚로 침착된다. ITO를 갖는 유리 기판은 도 32a 및 도 32b에 도시된 바와 같이 진공 챔버로 운반된다. 본 실시예에서는 7가지 종류의 물질(5가지 종류는 유기체 화합물이고 1가지 종류는 음극을 형성하는 비유기체 물질)이 침착되므로, 7개의 침착 소스가 필요하다.
먼저, 홀 주입 물질인 CuPc는 20㎚의 막 두께로 침착되고, 20㎚ 이르는 시점으로부터 CuPC의 침착이 종료될 때까지의 간격 없이, 홀 운송 물질인 α-NPD의 침착이 0.3㎚/sec의 침착 비율로 시작된다. 이러한 간격 없이 침착이 시작되는 이유는 상술된 불순물층의 형성을 방지하기 위한 것이다.
α-NPD만으로 구성된 홀 운송층이 30㎚의 두께를 갖도록 형성된 이후에, 전자 운송 물질인 BAlq의 침착이 0.3㎚/sec의 침착 비율로 시작되고, α-NPD의 침착 비율은 0.3㎚/sec로 고정되어 유지된다. 즉, α-NPD 및 BAlq의 비율이 1:1인 혼합 영역(α-NPD + BAlq)이 코드 위치화에 의해 형성된다.
혼합 영역은 20㎚의 막 두께를 갖도록 형성되고, 이때 혼합 영역에서 10㎚ 막 두께의 중간 영역(즉, 20㎚의 혼합 영역에서 5㎚ 내지 15㎚ 부분)에는 발광 물질로 삼중 발광 물질인 Ir(ppy)3가 부가된다. 이러한 부가의 비율은 α-NPD:BAlq:Ir(ppy)3= 50:50:7이다.
혼합 영역이 20㎚의 막 두께에 이른 이후에, α-NPD 및 Ir(ppy)3의 침착은 종료되고, BAlq만이 계속하여 침착되어 전자 운송 영역을 형성하고, 이는 20㎚의 막 두께를 갖는다. BAlq의 침착이 종료될 시점으로부터 간격 없이, 전자 주입 물질인 Alq3의 침착이 약 30㎚로 시작된다. 이러한 간격 없이 침착이 시작되는 이유는 상술된 불순물층의 형성을 방지하기 위한 것이다.
마지막으로, 음극을 형성하도록 약 1㎚로 LiF가 침착되고 약 150㎚로 알루미늄이 침착되어 Ir(ppy)3로부터 기인된 녹색 빛의 삼중 발광 소자를 구한다.
[실시예 11]
본 실시예에서는 도 9에 도시된 삼중 발광 다이오드에 본 발명을 적용하여구해진 소자가 구체적으로 설명된다. 그 소자 구조는 도 10에 도시된다. 부가하여, 본 실시예에서는 농도 경사도(도 10의 그래프(1010))를 형성하기 위해, 도 11에 도시된 셔터를 갖는 침착 소스가 사용된다.
먼저, 유리 기판(1001) 상에는 ITO가 양극(1002)을 형성하도록 스퍼터링에 의해 약 100㎚로 침착된다. 이어서, 홀 주입 물질(1011)인 CuPc 및 홀 운송 물질(1012)인 α-NPD로 구성된 홀 운송 혼합층(1003)이 40㎚로 침착된다. 이때, 셔터를 개폐함으로서, 그래프(1010)에 도시된 바와 같은 농도 경사도가 형성된다.
이어서, α-NPD 및 CBP로 구성되고 농도 경사도를 갖는 쌍극-특성 혼합층(1004)은 α-NPD의 침착 비율을 점차적으로 증가시키고 삼중 발광 물질의 호스트 물질(1013)인 4-4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl(이후 "CBP"라 칭하여지는)의 침착 비율을 증가시킴으로서 20㎚의 두께로 형성된다. 이때, CBP 및 BCP로 구성되고 농도 경사도를 갖는 저지 혼합층(1005)은 CBP의 침착 비율을 감소시키고 저지 물질(1014)인 BCP의 침착 비율을 증가시켜 형성된다. 그래서, 저지 혼합층은 10㎚의 막 두께를 갖는다.
본 실시예는 삼중 발광 다이오드에 관련되므로, 삼중 발광 물질(1016)인 tris(2-phenylpyridine)irridium(이후 Ir(ppy)3라 칭하여지는)이 쌍극-특성 혼합층(1004) 및 저지 혼합층(1005)을 형성하는 동안 도핑된다. 호스트 물질인 CBP가 고농도인 영역, 즉 쌍극-특성 혼합층(1004)과 저지 혼합층(1005) 사이의 경계 가까이 있는 영역이 도핑 영역(1008)으로 가장 적절하다. 본 실시예에서, 경계 부근의 ±5㎚의 영역, 즉 총 10㎚의 폭을 갖는 영역은 6wt%의 도핑이 실시되는 경우도핑 영역(1008)으로 만들어진다.
또한, 전자 운송 혼합층(1006)은 BCP 및 Alq3로 구성되고, 이는 전자 운송 용량이 높다. 농도 경사도는 BCP의 농도가 양극으로부터 멀어짐에 따라 감소되고, Alq3가 양극으로부터 멀어짐에 따라 반대로 증가되도록 형성된다. 즉, 이 경우, BCP는 저지 물질 및 전자 운송 물질로 동작하고, Alq3는 전자 주입 물질(1015)로 동작한다. 전자 운송 혼합층(1006)은 40㎚의 막 두께를 갖는다.
마지막으로, 음극으로 약 150㎚의 막 두께로 Al:Li 합금(무게로 Li가 0.5wt%인)이 침착되어 Ir(ppy)3로부터 기인된 녹색 삼중 빛을 제시하는 유기체 발광 소자를 형성할 수 있다.
[실시예 12]
본 실시예는 본 발명에 따른 유기체 발광 소자를 포함하는 발광 디바이스를 설명한다. 도 12a는 본 발명의 유기체 발광 소자를 사용하는 활성 매트릭스 발광 디바이스의 단면도이다. 여기서는 활서어 매트릭스로 박막 트랜지스터(이후 TFT라 칭하여지는)가 사용되지만, 활성 소자는 MOS 트랜지스터가 될 수 있다.
한 예로 도시된 TFT는 상단 게이트 TFT(특정하게, 평면 TFT)이지만, 하단 게이트 TFT(전형적으로 역스태거(reverse stagger) TFT)가 대신에 사용될 수 있다.
도 12a에서,(1201)은 기판을 나타낸다. 여기서 사용되는 기판은 광선이 가시광선을 전송할 수 있다. 특별히, 유리 기판, 수정 기판, 크리스탈 유리 기판, 또는 플라스틱 기판(플라스틱막을 포함하는)이 사용될 수 있다. 기판(1201)은 기판의 표면에 형성된 절연막 + 기판을 칭한다.
기판(1201) 위에는 픽셀 부분(1211) 및 구동 회로(1212)가 제공된다. 먼저, 픽셀 부분(1211)이 설명된다.
픽셀 부분(1211)은 영상을 디스플레이하기 위한 영역이다. 다수의 픽셀은 기판상에 놓이고, 각 픽셀에는 유기체 발광 소자에 흐르는 전류를 제어하기 위한 TFT(1202)(이후 전류 제어 TFT라 칭하여지는), 픽셀 전극(양극)(1203), 유기체 화합막(1204), 및 음극(1205)이 제공된다. 비록 도 12a에서는 전류 제어 TFT만이 도시되지만, 각 픽셀은 전류 제어 TFT(이후 스위칭 TFT라 칭하여지는)의 게이트에 인가되는 전압을 제어하기 위한 TFT를 갖는다.
전류 제어 TFT(1202)는 여기서 바람직하게 p-채널 TFT이다. n-채널 TFT가 대신에 사용될 수 있지만, 전류 제어 TFT가 도 12a에 도시된 바와 같이 유기체 발광 소자의 양극에 연결되면, 전류 제어 TFT로 p-채널 TFT가 전류 소모를 줄이는데 더 성공적이다. 스위칭 TFT는 n-채널 TFT나 p-채널 TFT로 형성될 수 있음을 주목한다.
전류 제어 TFT(1202)의 드레인은 전기적으로 픽셀 전극(1203)에 연결된다. 본 실시예에서는 4.5 내지 5.5 eV의 작업 기능을 갖는 전도성 물질이 픽셀 전극(1203)의 물질로 사용되므로, 픽셀 전극(1203)은 유기체 발광 소자의 양극으로 동작한다. 픽셀 전극(1203)으로는 광투과 물질, 전형적으로 산화인듐, 산화주석, 산화아연, 또는 이들의 화합물(예를 들면, ITO)이 사용된다. 픽셀 전극(1203) 위에는 유기체 화합막(1204)이 형성된다.
유기체 화합막(1204)에는 음극(1205)이 제공된다. 음극(1205)의 물질은 바람직하게 2.5 내지 3.5 eV의 작업 기능을 갖는 전도성 물질이다. 전형적으로, 음극(1205)은 알칼리 금속 원소나 알칼리 지토류 금속 원소를 포함하는 전도성막으로, 또는 알루미늄을 포함하는 전도성막으로, 또는 상기 전도성막 중 하나에 알루미늄 또는 은막을 형성하여 구해진 적층으로 형성된다.
픽셀 전극(1203), 유기체 화합막(1204), 및 음극(1205)으로 구성된 층은 보호막(1206)으로 덮힌다. 보호막(1206)은 산소 및 습기로부터 유기체 발광 소자를 보호하도록 제공된다. 보호막(1206)에 사용될 수 있는 물질은 질화실리콘, 질산화실리콘, 산화알루미늄, 산화탄탈, 및 탄소(전형적으로, 다이어몬드형 탄소)를 포함한다.
다음에는 구동 회로(1212)가 설명된다. 구동 회로(1212)는 픽셀 부분(1211)에 전달되는 신호(게이트 신호 및 데이터 신호)의 타이밍을 제어하기 위한 영역이고, 쉬프트 레지스터, 버퍼, 및 래치(latch) 뿐만 아니라 아날로그 스위치(전달 게이트) 또는 레벨 쉬프트가 제공된다. 도 12a에서, 이들 회로의 기본 단위는 n-채널 TFT(1207) 및 p-채널 TFT(1208)로 구성된 CMOS 회로이다.
공지된 회로 구조는 쉬프트 레지스터, 버퍼, 래치, 및 아날로그 스위치(전달 게이트) 또는 레벨 쉬프트에 적용될 수 있다. 비록 픽셀 전극(1211) 및 구동 회로(1212)가 도 12a에서 똑같은 기판상에 제공되지만, IC 또는 LSI는 기판 상에 구동 회로(1212)를 놓는 대신에 기판에 전기적으로 연결될 수 있다.
픽셀 전극(양극)(1203)은 도 12a에서 전류 제어 TFT(1202)에 전기적으로 연결되지만, 그 대신에, 음극이 전류 제어 TFT에 연결될 수 있다. 이 경우, 픽셀 전극은 음극(1205)의 물질로부터 형성되고, 음극은 픽셀 전극(양극)(1203)의 물질로 형성된다. 이 경우의 전류 제어 TFT는 바람직하게 n-채널 TFT이다.
도 12a에 도시된 발광 디바이스는 픽셀 전극(1203)의 형성이 배선(1209)의 형성에 앞서는 처리로 제작된다. 그러나, 이 처리는 픽셀 전극(1203)의 표면을 거칠게 할 수 있다. 픽셀 전극(1203)의 거친 표면은 전류-구동형 소자이므로 유기체 발광 소자의 특성을 저하시킬 수 있다.
이어서, 픽셀 전극(1203)은 도 12b에 도시된 발광 디바이스를 구하도록 배선(1209)을 형성한 이후에 형성된다. 이 경우, 픽셀 전극(1203)으로부터의 전류 주입은 도 12a의 구조와 비교해 개선될 수 있다.
도 12a 및 도 12b에서, 전방향-테이퍼 뱅크(bank) 구조(1210)는 픽셀 부분(1211)에 놓인 픽셀들을 서로 분리시킨다. 이 뱅크 구조가 역방향-테이퍼이면, 뱅크 구조와 픽셀 전극 사이의 접촉이 방지될 수 있다. 그에 대한 예는 도 34에 도시된다.
도 34에서, 배선은 또한 분리 부분으로 동작하여, 배선 및 분리 부분(3410)을 형성한다. 도 34에 도시된 배선과 분리 부분(3410)의 형성(즉, 처마 구조)은 금속(예를 들면, 질화금속물) 보다 에칭 조건이 더 낮은 물질과 배선을 구성하는 금속을 적층하고, 이어서 그 적층을 에칭하여 구해진다. 이 형상은 음극(3405)과 픽셀 전극(3403) 또는 배선 사이의 단락 회로를 방지할 수 있다. 통상적인 활성 매트릭스 발광 디바이스와 다르게, 픽셀의 음극(3405)은 도 34의 디바이스에서 스트라이프 형상이 된다(능동 매트릭스 디바이스의 음극과 유사하게).
도 13a 및 도 13b는 도 12b에 도시된 활성 매트릭스 발광 디바이스의 외형을 도시한다. 도 13a는 상면도이고, 도 13b는 도 13a의 선 P-P'을 따라 취해진 단면도이다. 도 12a 및 도 12b의 심볼이 도 13a 및 도 13b에서 사용된다.
도 13a에서,(1301)은 픽셀 부분을 나타내고,(1302)는 게이트 신호측 구동 회로를 나타내고,(1303)은 데이터 신호측 구동 회로를 나타낸다. 게이트 신호측 구동 회로(1302) 및 데이터 신호측 구동 회로(1303)에 전달되는 신호는 입력 배선(1304)을 통해 TAB(tape automated bonding) 테이프(1305)로부터 입력된다. 도면에는 도시되지 않았지만, TAB 테이프(1305)는 IC(integrated circuit)내에 TAB 테이프를 제공하여 구해진 TCP(tape carrier package)로 대치될 수 있다.
(1306)은 도 12b에 도시된 발광 디바이스의 상단 부분에 제공되고 수지로 구성된 봉합 멤버(1307)와 결합되는 커버 멤버이다. 커버 멤버(1306)는 산소 및 습기를 투과하지 않는 임의의 물질이 될 수 있다. 본 실시예에서는 도 13b에 도시된 바와 같이, 커버 멤버(1306)가 플라스틱 멤버(1306a), 및 플라스틱 멤버(1306a)의 전후에 각각 형성된 탄소막(특별히, 다이아몬드형 탄소막)(1306b, 1306c)으로 구성된다.
도 13b에 도시된 바와 같이, 봉합 멤버(1307)는 유기체 발광 소자가 밀폐 공간(1309)에서 완전히 봉합되도록 수지로 구성된 봉합 멤버(1308)로 덮힌다. 밀폐 공간(1309)은 불활성 기체(전형적으로, 질소 기체 또는 희귀 기체), 수지, 또는 불활성 액체(예를 들면, 전형적인 예가 펄플루오로 알칸(perfluoro alkane)인 액정 불화탄소)로 채워진다. 또한, 공간에 흡습제 또는 탈산소제를 넣는 것도 효과적이다.
본 실시예에서는 발광 디바이스의 디스플레이 표면(영상이 디스플레이되어 시청자에 의해 관찰되는 면)에 편광판(polarizing plate)이 제공될 수 있다. 편광판은 외부로부터 입사광의 반사를 감소시키는 효과를 가지므로, 디스플레이 표면이 시청자에게 반사되어 도시되는 것을 방지한다. 일반적으로, 회전 편광판이 사용된다. 그러나, 유기체 화합막으로부터 방사되는 빛이 편광판에서 반사되어 뒤로 이동하는 것을 방지하기 위해 편광판이 굴절률을 조절하여 더 적은 내부 반사를 갖는 구조를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유기체 발광 소자는 본 실시예의 발광 디바이스에 포함되는 유기체 발광 소자로 사용될 수 있다.
[실시예 13]
본 실시예는 본 발명에 따른 유기체 발광 소자를 포함하는 발광 디바이스의 예로 활성 매트릭스 발광 디바이스를 도시한다. 실시예 12와 다르게, 본 실시예의 발광 디바이스에서는 활성 소자가 형성된 기판의 반대측으로부터 빛이 주어진다(이후 상향 방사라 칭하여진다). 도 35은 그 단면도이다.
여기서는 박막 트랜지스터(이후 TFT라 칭하여지는)가 활성 소자로 사용되지만, 활성 소자는 MOS 트랜지스터가 될 수 있다. 한 예로 도시된 TFT는 상단 게이트 TFT(특정하게, 평면 TFT)이지만, 하단 게이트 TFT(전형적으로 역스태거 TFT)가 대신에 사용될 수 있다.
본 실시예의 기판(3501), 픽셀 부분에 형성된 전류 제어 TFT(3502), 및 구동회로(3512)는 실시예 5와 똑같은 구조를 갖는다.
전류 제어 TFT(3502)의 드레인에 연결된 제 1 전극(3503)은 본 실시예에서 양극으로 사용되므로, 바람직하게, 큰 작업 기능을 갖는 전도성 물질로 형성된다. 전도성 물질의 전형적인 예는 니켈, 팔라듐, 텅스텐, 금, 및 은과 같은 금속을 포함한다. 본 실시예에서, 제 1 전극(3503)은 바람직하게 빛을 투과하지 못한다. 보다 바람직하게, 전극은 빛을 많이 반사하는 물질로 형성된다.
제 1 전극(3503) 위에는 유기체 화합막(3504)이 형성된다. 유기체 화합막(3504)에는 본 실시예에서 음극으로 동작하는 제 2 전극(3505)가 제공된다. 따라서, 제 2 전극(3505)의 물질은 바람직하게 2.5 내지 3.5 eV의 작업 기능을 갖는 전도성 물질이다. 전형적으로, 알칼리 금속 원소 또는 알칼리-지토류 금속 원소를 포함하는 전도성막, 알루미늄을 포함하는 전도성막, 또는 상기 전도성막 중 하나에 알루미늄이나 은막을 쌓아 구해진 적층이 사용된다. 그러나, 제 2 전극(3505)의 물질로는 광투과성이 필수적이다. 그러므로, 제 2 전극으로 사용될 때, 금속은 바람직하게 약 20㎚의 두께로 매우 얇은 박막에 형성된다.
제 1 전극(3503), 유기체 화합막(3504), 및 제 2 전극(3505)으로 구성된 층은 보호막(3606)으로 덮힌다. 보호막(3506)은 산소 및 습기로부터 유기체 발광 소자를 보호하도록 제공된다. 본 실시예에서는 빛을 투과시키는 임의의 물질을 보호막으로 사용할 수 있다.
제 1 전극(양극)(3503)은 도 35에서 전류 제어 TFT(3502)에 전기적으로 연결되지만, 그 대신에, 음극이 전류 제어 TFT에 연결될 수 있다. 이 경우, 제 1 전극은 음극의 물질로 형성되고, 제 2 전극은 양극의 물질로 형성된다. 이 경우, 전류 제어 TFT는 바람직하게 n-채널 TFT이다.
(3507)은 커버 멤버로, 수지로 형성된 봉합 멤버(3508)로 결합된다. 커버 멤버(3507)는 산호와 습기를 제외하고 빛을 투과하는 임의의 물질이 될 수 있다. 본 실시예에서는 유리가 사용된다. 밀폐 공간(3509)은 불활성 기체(전형적으로 질소 기체나 희귀 기체), 수지, 또는 불활성 액체(예를 들면, 전형적인 예가 펄플루오로 알칸(perfluoro alkane)인 액정 불화탄소)로 채워진다. 또한, 공간에 흡습제 또는 탈산소제를 넣는 것도 효과적이다.
게이트 신호측 구동 회로 및 데이터 신호측 구동 회로에 전달되는 신호는 입력 배선(3513)을 통해 TAB(tape automated bonding) 테이프(3514)로부터 입력된다. 도면에는 도시되지 않지만, TAB 테이프(3514)는 IC(integrated circuit)에 TAB 테이프를 제공하여 구해진 TCP(tape carrier package)로 대치될 수 있다.
본 실시예에서는 발광 디바이스의 디스플레이 표면(영상이 디스플레이되어 시청자에 의해 관찰되는 면)에 편광판이 제공될 수 있다. 편광판은 외부로부터 입사광의 반사를 감소시키는 효과를 가지므로, 디스플레이 표면이 시청자에게 반사되어 도시되는 것을 방지한다. 일반적으로, 회전 편광판이 사용된다. 그러나, 유기체 화합막으로부터 방사되는 빛이 편광판에서 반사되어 뒤로 이동하는 것을 방지하기 위해 편광판이 굴절률을 조절하여 더 적은 내부 반사를 갖는 구조를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유기체 발광 소자는 본 실시예의 발광 디바이스에 포함되는유기체 발광 소자로 사용될 수 있다.
[실시예 14]
본 실시예는 본 발명에서 설명된 유기체 발광 소자를 포함하는 발광 디바이스의 한 예로 수동 매트릭스 발광 디바이스를 도시한다. 도 14a는 상면도이고, 도 14b는 도 14a의 선 P-P'를 따라 취해진 단면도이다.
도 14a에서,(1401)은 여기서 플라스틱 물질로 형성된 기판을 나타낸다. 사용될 수 있는 플라스틱 물질은 폴리이미드, 폴리아미드, 아크릴 수지, 에폭시 수지(epoxy resin), PES(polyethylene sulfile), PC(polycarbonate), PET(polyethylene terephthalate), 또는 PEN(polyethylene naphthalate)의 플레이트 또는 막이다.
(1402)는 산화전도성막으로 형성된 주사선(양극)을 나타낸다. 본 실시예에서, 산화전도성막은 산화갈륨으로 산화아연을 도핑하여 구해진다. (1403)은 본 실시예에서 금속막, 창연(bismuth)막으로 형성된 데이터선(음극)을 나타낸다. (1404)는 아크릴 수지로 형성된 뱅크를 나타낸다. 뱅크는 데이터선(1403)을 서로 분리하는 분할벽으로 동작한다. 주사선(1402) 및 데이터선(1403)은 각각 스트라이프 패턴을 형성하고, 그 패턴은 수직으로 서로 교차한다. 도 14a에 도시되지 않았지만, 유기체 화합막은 주사선(1402)과 데이터선(1403) 사이에 샌드위치형으로 위치하고, 교차 부분(1405)은 픽셀로 동작한다.
주사선(1402)과 데이터선(1403)은 TAB 테이프(1407)를 통해 외부 구동 회로에 연결된다. (1408)은 많은 주사선(1402)으로 구성된 배선 그룹을 나타낸다.(1409)는 데이터선(1403)에 연결된 많은 연결 배선(1406)으로 구성된 배선 그룹을 나타낸다. 비록 도시되지 않았지만, TAB 테이프(1407)은 IC에 TAB 테이프를 제공함으로서 구해지는 TCP로 대치될 수 있다.
도 14b에서,(1410)은 봉합 멤버를 나타내고,(1411)은 봉합 멤버(1410)로 플라스틱 멤버(1401)에 결합된 커버 멤버를 나타낸다. 봉합 멤버(1410)로는 광경화 수지가 사용될 수 있다. 봉합 멤버의 바람직한 물질은 기체 누설을 거의 허용하지 않고 습기를 거의 흡수하지 않는 것이다. 커버 멤버는 바람직하게 기판(1401)과 똑같은 물질로 구성되고, 유리(수정 유리를 포함하는) 또는 플라스틱이 사용될 수 있다. 여기서는 커버 물질로 플라스틱 물질이 사용된다.
도 14c는 픽셀 영역의 구조를 확대한 도면이다. (1413)은 유기체 화합막을 나타낸다. 뱅크(1404)의 하단층은 상단층 보다 더 좁으므로, 뱅크는 데이터선(1403)을 서로 물리적으로 분리시킬 수 있다. 봉합 멤버(1410)로 둘러싸인 픽셀 부분(1414)은 수지로 형성된 봉합 멤버(1415)에 의해 외부 공기로부터 차단된다. 그래서, 유기체 화합막의 변형이 방지된다.
본 발명에 따라 상기와 같이 구성된 발광 디바이스에서는 픽셀 부분(1414)이 주사선(1402), 데이터선(1403), 뱅크(1404), 및 유기체 화합막(1413)으로 구성된다. 그러므로, 발광 디바이스는 매우 간단한 처리에 의해 제작될 수 있다.
본 실시예에 도시된 발광 디바이스의 디스플레이 표면(영상이 디스플레이되어 시청자에 의해 관찰되는 면)에 편광판이 제공될 수 있다. 편광판은 외부로부터 입사광의 반사를 감소시키는 효과를 가지므로, 그에 의해 디스플레이면이 시청자에게 반사되어 도시되는 것을 방지한다. 일반적으로, 원형 편광판이 사용된다. 그러나, 유기체 화합막으로부터 방사되는 빛이 편광판에서 반사되어 뒤로 이동하는 것을 방지하기 위해 편광판이 굴절률을 조절하여 더 적은 내부 반사를 갖는 구조를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유기체 발광 소자는 본 실시예의 발광 디바이스에 포함되는 유기체 발광 소자로 사용될 수 있다.
[실시예 15]
본 실시예는 디바이스를 모듈로 만들도록 실시예 14에 도시된 발광 디바이스에 프린트 배선 보드를 부착하는 예를 도시한다.
도 15a에 도시된 모듈에서, TAB 테이프(1504)는 기판(1501)(여기서는 픽셀 부분(1502) 및 배선(1503a, 1503b)을 포함하는)에 부착되고, 프린트 배선 모드(1505)는 TAB 테이프(1504)를 통해 기판에 부착된다.
프린트 배선 보드(1505)의 기능적 블록도는 도 15b에 도시된다. 프린트 배선 보드(1505)내에는 적어도 I/O 포트(입력 또는 출력 부분)(1506, 1509), 데이터 신호측 구동 회로(1507), 및 게이트 신호측 구동 회로(1508)로 동작하는 IC가 제공된다.
본 명세서에서, TAB 테이프를 표면 상에 픽셀 부분이 형성된 기판에 부착하고 구동 회로로 동작하는 프린트 배선 보드를 상기와 같이 TAB 테이프를 통해 기판에 부착하여 구성된 모듈은 특별히 외부 구동 회로를 갖춘 모듈이라 칭하여진다.
본 발명에서 설명된 유기체 발광 소자는 본 실시예의 발광 디바이스에 포함된 유기체 발광 소자로 사용될 수 있다.
[실시예 16]
본 실시예는 디바이스를 모듈로 만들도록 실시예 12, 13, 또는 14에 도시된 발광 디바이스에 프린트 배선 보드를 부착하는 예를 도시한다.
도 16a에 도시된 모듈에서, TAB 테이프(1605)는 기판(1601)(여기서는 픽셀 부분(1602), 데이터 신호측 구동 회로(1603), 게이트 신호측 구동 회로(1604), 및 배선(1603a, 1603b)을 포함하는)에 부착되고, 프린트 배선 보드(1606)는 TAB 테이프(1605)를 통해 기판에 부착된다. 프린트 배선 보드(1606)의 기능적 블록도는 도 16b에 도시된다.
도 16b에 도시된 바와 같이, 프린트 배선 보드(1606)내에는 적어도 I/O 포트(1607, 1610) 및 제어 유닛(1608)으로 동작하는 IC가 제공된다. 메모리 유닛(1609)은 여기서 제공되지 않지만, 항상 필수적인 것은 아니다. 제어 유닛(1608)은 구동 회로를 제어하고 영상 데이터의 정정을 위한 기능을 갖는다.
본 명세서에서, 제어기로 동작하는 프린트 배선 보드를 유기체 발광 소자가 상기와 같이 형성된 기판에 부착하여 구성된 모듈은 특별히 외부 제어기를 갖춘 모듈이라 칭하여진다.
본 발명에서 설명된 유기체 발광 소자는 본 실시예의 발광 디바이스에 포함된 유기체 발광 소자로 사용될 수 있다.
[실시예 17]
본 실시예는 실시예 10 및 11에 도시된 삼중 발광 다이오드가 디지털 시간그레이 스케일(gray scale) 디스플레이에 따라 구동되는 발광 디바이스의 예를 도시한다. 본 발명의 발광 디바이스는 삼중 여기 상태로부터의 발광을 사용함으로서 디지털 시간 그레이 스케일 디스플레이로 균일한 영상을 제공할 수 있으므로, 유용하다.
도 36a는 유기체 발광 소자를 사용하는 픽셀의 회로 구조를 도시한다. Tr은 트랜지스터를 나타내고, Cs는 저장 캐패시터를 나타낸다. 이 회로에서는 게이트선이 선택될 때, 전류가 Tr1에서 소스선으로 흐르고, 그 신호에 대응하는 전압은 Cs에 축적된다. 이어서 Tr2의 게이트-소스 전압(Vgs)에 의해 제어된 전류가 Tr2 및 유기체 발광 소자로 흐른다.
Tr1이 선택된 이후에, Tr1은 OFF 상태로 되어 Cs의 전압(Vgs)을 유지한다. 따라서, 전류는 Vgs에 의존하는 양으로 계속하여 흐른다.
도 36b는 디지털 시간 그레이 스케일 디스플레이에 따라 이 회로를 구동하는 챠트를 도시한다. 디지털 시간 그레이 스케일 디스플레이에서, 한 프레임은 다수의 서브-프레임으로 나뉜다. 도 36b는 한 프레임이 6개 서브-프레임으로 나뉜 6 비트 그레이 스케일을 도시한다. 이 경우, 서브-프레임의 발광 주기는 32:16:8:4:2:1이다.
도 36c는 본 실시예에서 TFT 기판의 구동 회로를 도시한다. 게이트 드라이버 및 소스 드라이버는 똑같은 기판에 제공된다. 본 실시예에서, 픽셀 회로 및 드라이버는 디지털적으로 구동되도록 설계된다. 따라서, TFT 특성의 변동은 디바이스에영향을 주지 않고, 디바이스는 균일한 영상을 디스플레이할 수 있다.
[실시예 18]
상기 실시예에서 설명된 본 발명의 발광 디바이스는 전력 소모가 낮고 수명이 긴 이점을 갖는다. 따라서, 이들 발광 디바이스를 디스플레이 유닛으로 포함하는 전자 제품은 종래의 것 보다 전력을 덜 소모하여 동작될 수 있으므로 오래 지속된다. 그 이점은 저전력 소모가 직접적으로 편의성을 제공하기 때문에(배터리가 더 오래 지속되기 때문에) 휴대용 장비와 같이, 전력 소스로 배터리를 사용하는 전자 제품에 특히 매우 유용하다.
발광 디바이스는 자체적으로 빛을 발하므로, 액정 디스플레이와 같은 백 라이트(back light)의 필요성을 제거하고, 두께가 1 μm 이하인 유기체 화합층을 갖는다. 그러므로, 발광 디바이스는 얇고 가볍게 만들어질 수 있다. 발광 디바이스를 디스플레이 유닛으로 포함하는 전자 제품은 그에 따라 종래의 것 보다 더 얇고 가벼워진다. 이는 직접적으로 편의성을 제공하고(운반시 가벼움과 간편함), 특히 휴대용 장비 및 다른 전자 제품에 매우 유용하다. 또한, 얇아지면(부피가 작아지면), 당연히 운송(많은 수의 제품이 운송될 수 있다) 및 설치(공간 절약)시 모든 전자 제품에 유용하다.
자체적으로 빛을 발하므로, 발광 디바이스는 액정 디스플레이 디바이스 보다 더 나은 밝은 곳에서의 가시성 및 더 넓은 시청각을 갖는 것을 특징으로 한다. 그러므로, 발광 디바이스를 디스플레이 유닛으로 포함하는 전자 제품은 또한 디스플레이를 시청할 때의 편의성 면에서 매우 유용하다.
요약하면, 본 발명의 발광 디바이스를 사용하는 전자 제품은 종래 유기체 발광 소자의 이점, 즉 얇음/가벼움 및 높은 가시성에 부가하여, 저전력 소모 및 수명 연장의 새로운 특성을 가지므로, 매우 유용하다.
본 실시예는 본 발명의 발광 디바이스를 디스플레이 유닛으로 포함하는 전자 제품의 예를 도시한다. 그에 대한 특정한 예는 도 17a 내지 도 17f와 도 18a 및 도 18b에 도시된다. 본 발명에서 설명되는 금속 복합체는 본 실시예의 전자 제품에 포함되는 유기체 발광 소자로 사용될 수 있다. 본 실시예의 전자 제품에 포함된 발광 디바이스는 도 12 내지 도 16 및 도 34 내지 도 36에서 설명된 구성 중 임의의 것을 가질 수 있다.
도 17a는 유기체 발광 소자를 사용하는 디스플레이 디바이스를 도시한다. 디스플레이는 케이스(1701a), 지지 베이스(1702a), 및 디스플레이 유닛(1703a)으로 구성된다. 본 발명의 발광 디바이스를 디스플레이 유닛(1703a)으로 사용함으로서, 디스플레이는 얇고 가벼울 뿐만 아니라 오래 간다. 따라서, 운송이 간편하고, 설치시 공간이 절약되고, 수명이 연장된다.
도 17b는 비디오 카메라를 도시하고, 이는 메인 본체(1701b), 디스플레이 유닛(1702b), 오디오 입력 유닛(1703b), 동작 스위치(1704b), 배터리(1705b), 및 영상 수신 유닛(1706b)으로 구성된다. 본 발명의 발광 디바이스를 디스플레이 유닛(1702b)으로 사용함으로서, 비디오 카메라는 얇고 가벼워질 수 있고, 전력을 덜 소모한다. 따라서, 배터리 소모가 감소되고 비디오 카메라의 운반이 덜 불편하다.
도 17c는 디지털 카메라를 도시하고, 메인 본체(1701c), 디스플레이 유닛(1702c), 접안 유닛(1703c), 및 동작 스위치(1704c)로 구성된다. 본 발명의 발광 디바이스를 디스플레이 유닛(1702c)으로 사용함으로서, 디지털 카메라는 얇고 가벼워질 수 있고, 전력을 덜 소모한다. 따라서, 배터리 소모가 감소되고 디지털 카메라의 운반이 덜 불편하다.
도 17d는 기록 매체를 갖춘 영상 재생 디바이스를 도시한다. 디바이스는 메인 본체(1701d), 기록 매체(CD, LD, 또는 DVD와 같은)(1702d), 동작 스위치(1703d), 디스플레이 유닛(A)(1704d), 및 디스플레이 유닛(B)(1705d)으로 구성된다. 디스플레이 유닛(A)(1704d)은 주로 영상 정보를 디스플레이하고, 디스플레이 유닛(B)(1705d)은 주로 텍스트 정보를 디스플레이한다. 본 발명의 발광 디바이스를 디스플레이 유닛(A)(1704d) 및 디스플레이 유닛(B)(1705d)으로 사용함으로서, 영상 재생 디바이스는 전력을 덜 소모하고, 얇고 가벼워질 수 있을 뿐만 아니라 오래 간다. 재생 매체를 갖춘 영상 재생 디바이스는 또한 CD 플레이어 및 게임기를 포함한다.
도 17e는(휴대용) 이동 컴퓨터를 도시하고, 이는 메인 본체(1701e), 디스플레이 유닛(1702e), 영상 수신 유닛(1703e), 스위치(1704e), 및 메모리 슬롯(1705e)으로 구성된다. 본 발명의 발광 디바이스를 디스플레이 유닛(1702e)으로 사용함으로서, 휴대용 컴퓨터는 얇고 가벼워질 수 있고, 전력을 덜 소모한다. 따라서, 배터리 소모가 감소되고, 컴퓨터의 운반이 덜 불편하다. 휴대용 컴퓨터는 비휘발성 메모리를 집적하여 구해진 기록 매체 또는 플래쉬 메모리(flash memory)에 정보를 저장할 수 있고, 저장된 정보를 재생할 수 있다.
도 17f는 개인용 컴퓨터를 도시하고, 이는 메인 본체(1701f), 케이스(1702f), 디스플레이 유닛(1703f), 및 키보드(1704f)로 구성된다. 본 발명의 발광 디바이스를 디스플레이 유닛(1703f)으로 사용함으로서, 개인용 컴퓨터는 얇고 가벼워질 수 있고, 전력을 덜 소모한다. 발광 디바이스는 배터리 소모 및 경량 면에서 운반되는 노트북 개인용 컴퓨터나 다른 개인용 컴퓨터에 특히 많은 장점을 갖는다.
이들 전자 제품들은 이제 인테넷과 같은 전자 통신선 및 무선파와 같은 무선 통신을 통해 전달된 주파수 정보, 특히 애니메이션 정보를 증가시켜 디스플레이한다. 유기체 발광 소자가 매우 빠른 응답 속도를 가지므로, 발광 디바이스는 애니메이션 디스플레이에 적절하다.
도 18a는 휴대폰을 도시하고, 이는 메인 본체(1801a), 오디오 출력 유닛(1802a), 오디오 입력 유닛(1803a), 디스플레이 유닛(1804a), 동작 스위치(1805a), 및 안테나(1806a)로 구성된다. 디스플레이 유닛(1804a)으로 본 발명의 발광 디바이스를 사용함으로서, 휴대폰은 얇고 가벼워질 수 있고, 전력을 덜 소모한다. 따라서, 배터리 소모가 감소되고, 휴대폰의 휴대가 편안하고, 메인 본체가 간결하다.
도 18b는 오디오(특정하게, 자동차 오디오)를 도시하고, 이는 메인 본체(1801b), 디스플레이 유닛(1802b), 및 동작 스위치(1803b, 1804b)로 구성된다. 본 발명의 발광 디바이스를 디스플레이 유닛(1802b)으로 사용함으로서, 오디오는얇고 가벼워질 수 있고, 전력을 덜 소모한다. 본 실시예에서는 비록 자동차 오디오가 한 예로 취해졌지만, 오디오는 가정용 오디오가 될 수 있다.
주위의 밝기를 측정하는 수단으로 전자 제품에 광센서를 제공하여 전자 제품이 사용되는 경우, 도 37a 내지 도 17f와 도 18a 및 도 18b에 도시된 전자 제품에는 주위의 밝기에 따라 조사된 빛의 휘도를 변조시키는 기능이 주어지는 것이 효과적이다. 사용자는 주위 밝기에 대한 조사광의 휘도의 대조 비율이 100 내지 150인 경우 어려움 없이 영상 또는 텍스트 정보를 인식할 수 있다. 이 기능으로, 영상의 휘도는 주위가 밝을 때 더 나은 시청을 위해 상승될 수 있고, 주위가 어두울 때 전력 소모를 줄이도록 낮추어질 수 있다.
본 발명의 발광 디바이스를 광원으로 사용하는 다양한 전자 제품은 또한 얇고 가볍고, 전력을 덜 소모하도록 동작할 수 있으므로, 전자 제품들을 매우 유용하게 만든다. 전후 라이트와 같은 액정 디스플레이 디바이스의 광원 또는 고정 광원은 전형적으로 본 발명의 발광 디바이스의 전형적인 용도를 광원으로 한다.
본 실시예에 따라 도 17a 내지 도 17f와 도 18a 및 도 18b에 도시된 전자 제품의 디스플레이 유닛으로 액정 디스플레이가 사용될 때, 이들 액정 디스플레이가 전후 라이트로 본 발명의 발광 디바이스를 사용하는 경우, 전자 제품은 얇고 가벼워질 수 있고, 전력을 덜 소모한다.
[실시예 19]
본 실시예에서는 활성 매트릭스형 상수-전류 구동 회로의 예가 설명되고, 이는 본 발명의 유기체 발광 소자에 상수 전류를 흐르게 함으로서 구동된다. 회로 구조는 도 37에 도시된다.
도 37에 도시된 픽셀(1810)은 신호선 Si, 제 1 주사선 Gj, 제 2 주사선 Pj, 및 전력 소스선 Vi를 갖는다. 부가하여, 픽셀(1810)은 트랜지스터(Tr1, Tr2, Tr3, Tr4), 혼합 접합형의 유기체 발광 소자(1811), 및 보유 캐패시터(1812)를 갖는다.
Tr3 및 Tr4의 게이트는 모두 제 1 주사선 Gj에 연결된다. Tr3의 소스 및 드레인에 대해, 하나는 신호선 Si에 연결되고, 다른 것은 Tr2의 소스에 연결된다. 또한, Tr4의 소스 및 드레인에서, 하나는 Tr2의 소스에 연결되고, 다른 것은 Tr1의 게이트에 연결된다. 그래서, Tr3의 소스 및 드레인 중 어느 하나와 Tr4의 소스 또는 드레인 중 어느 하나가 서로 연결된다.
Tr1의 소스는 전력 소스선 Vi과 연결되고, 드레인은 Tr2의 소스와 연결된다. Tr2의 게이트는 제 2 주사선 Pj에 연결된다. 또한, Tr2의 드레인은 유기체 발광 소자(1811)의 픽셀 전극과 연결된다. 유기체 발광 소자(1811)는 픽셀 전극, 카운터 전극, 및 픽셀 전극과 카운터 전극 사이에 제공된 유기체 발광 소자를 갖는다. 유기체 발광 소자(1811)의 카운터 전극에는 발광 패널의 외부에 제공되는 전원으로 일정 전압이 인가된다.
Tr3 및 Tr4는 n-채널형 TFT 및 p-채널형 TFT 모두를 채택할 수 있다. 그러나, Tr3 및 Tr4의 극성은 똑같다. 또한, Tr1도 n-채널형 TFT 및 p-채널형 TFT를 모두 채택할 수 있다. Tr2도 n-채널형 TFT 및 p-채널형 TFT를 모두 채택할 수 있다. 극성에 대해, 발광 전극의 픽셀 전극 및 카운터 전극의 경우, 하나는 양극이고 다른 하나는 음극이다. Tr2가 n-채널형 TFT인 경우, 음극을 픽셀 전극으로 사용하고양극을 카운터 전극으로 사용하는 것이 바람직하다.
보유 캐패시터(1812)는 Tr1의 게이트와 소스 사이에 형성된다. 보유 캐패시터(1812)는 Tr1의 게이트와 소스 사이에서 보다 특정하게 전압(VGS)을 유지하도록 제공된다. 그러나, 항상 제공될 필요는 없다.
도 37에 도시된 픽셀에서, 신호선 Si에 공급되는 전류는 신호선 구동 회로의 전류원에서 제어된다.
상술된 회로 구조를 적용함으로서, 상수-전류 구동이 실현될 수 있고, 그에 의해 유기체 발광 소자에 일정한 전류를 흐르게 함으로서 밝기가 유지될 수 있다. 본 발명의 혼합 영역을 갖는 유기체 발광 소자는 이전의 유기체 발광 소자 보다 더 긴 수명을 갖는다. 그 유기체 발광 소자는 상술된 상수-전류 구동을 실시함으로서 더 긴 수명이 실현될 수 있기 때문에 효과적이다.
본 발명은 전력 소모가 적고 수명이 연장된 발광 디바이스를 제공할 수 있도록 실시된다. 또한, 이러한 발광 디바이스를 광원 또는 디스플레이 유닛으로 사용함으로서, 밝고, 전력 소모가 적고, 또한 오래 지속되는 전자 제품이 얻어질 수 있다.
본 발명은 종래에서 사용되었던 적층 구조에서 이점(기능 분리)을 최대로 이용하고 유기체층에 주어지는 에너지 장벽을 완화시킴으로서 캐리어의 이동성을 증진시키고, 종래 기술에서 보다 구동 전압을 낮추고 수명이 연장된 유기체 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 특히, 본 발명은 발광층의 캐리어가 재조합을 위해 저지되는 종래에 사용되던 적층 구조와 다른 개념의 디바이스를 제작함으로서 유기체 화합층에 주어지는 유기체 인터페이스를 제거하고, 캐리어의 이동성을 증진시키고, 동시에 적층 구조에 포함되는 기능적 분리와 똑같은 방식으로 다수의 다양한 물질의 기능을 실현할 수 있으며, 또한, 본 발명은 이러한 유기체 발광 디바이스를 사용하여 종래 기술에서 보다 구동 전압을 낮추고 수명이 연장된 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 이러한 발광 디바이스의 사용으로 제작되어 종래 기술에서 보다 더 적은 전력을 소모하고 더 긴 시간 동안 지속되는 전자 제품을 제공할 수 있다.

Claims (128)

  1. 유기체 발광 디바이스(organic luminescent element)를 포함하는 발광 디바이스에 있어서,
    양극(anode),
    음극(cathode), 및
    상기 양극과 상기 음극 사이에 제공되고 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 포함하는 홀(hole) 운송층을 구비하고,
    상기 제 1 화합물은 상기 제 2 화합물보다 이온화 전위(ionization potential)가 더 작고,
    상기 제 2 화합물은 상기 제 1 화합물보다 홀 이동성(hole mobility)이 더 큰, 발광 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물의 농도가 상기 양극으로부터 상기 음극 쪽으로 감소되고 상기 제 2 화합물의 농도가 상기 양극으로부터 상기 음극 쪽으로 증가되는 농도 경사도(gradient)가 있는, 발광 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물은 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물을 포함하는, 발광디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 화합물은 방향성 아민-근거의(aromatic amine-based) 화합물을 포함하는, 발광 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기체 발광 디바이스는 삼중 여기 상태로부터의 발광을 갖는, 발광 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 디스플레이 디바이스, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 영상 재생 디바이스, 휴대용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 휴대폰, 및 오디오로 구성된 그룹으로부터 선택된 전자 제품인, 발광 디바이스.
  7. 유기체 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스에 있어서,
    양극,
    음극, 및
    상기 양극과 상기 음극 사이에 제공되고 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 포함하는 전자 운송층을 포함하고,
    상기 제 1 화합물은 상기 제 2 화합물보다 전자 친화력(electron affinity)이 더 크고,
    상기 제 2 화합물은 상기 제 1 화합물보다 전자 이동성(electron mobility)이 더 큰, 발광 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물의 농도가 상기 양극으로부터 상기 음극 쪽으로 증가되고 상기 제 2 화합물의 농도가 상기 양극으로부터 상기 음극 쪽으로 감소되는 농도 경사도가 있는, 발광 디바이스.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물은 알칼리 금속 할로겐화합물, 퀴놀린(quinoline) 골격을 갖는 금속 복합체, 벤조퀴놀린(benzoquinoline) 골격을 갖는 금속 복합체, 옥사디아졸(oxadiazole) 유도체, 또는 트리아졸(triazole) 유도체로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 발광 디바이스.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 화합물은 퀴놀린 골격을 갖는 금속 복합체, 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 복합체, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 또는 페난트롤린(phenanthroline) 유도체로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 발광 디바이스.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 유기체 발광 디바이스는 삼중 여기 상태로부터의 발광을 갖는, 발광 디바이스.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 디스플레이 디바이스, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 영상 재생 디바이스, 휴대용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 휴대폰, 및 오디오로 구성된 그룹으로부터 선택된 전자 제품인, 발광 디바이스.
  13. 유기체 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스에 있어서,
    양극,
    음극, 및
    상기 양극과 상기 음극 사이에 제공되고 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 포함하는 발광층을 포함하고,
    상기 제 1 화합물은 상기 제 2 화합물보다 홀 이동성(hole mobility)이 더 크고,
    상기 제 2 화합물은 상기 제 1 화합물보다 전자 이동성이 더 큰, 발광 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물의 농도가 상기 양극으로부터 상기 음극 쪽으로 감소되고 상기 제 2 화합물의 농도가 상기 양극으로부터 상기 음극 쪽으로 감소되는 농도 경사도가 있는, 발광 디바이스.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물은 방향성 아민-근거의 화합물을 포함하는, 발광 디바이스.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 화합물은 퀴놀린 골격을 갖는 금속 복합체, 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 복합체, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 또는 페난트롤린 유도체로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 발광 디바이스.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 유기체 발광 디바이스는 삼중 여기 상태로부터의 발광을 갖는, 발광 디바이스.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 디스플레이 디바이스, 비디오 카메라, 디지털 카메라,영상 재생 디바이스, 휴대용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 휴대폰, 및 오디오로 구성된 그룹으로부터 선택된 전자 제품인, 발광 디바이스.
  19. 유기체 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스에 있어서,
    양극,
    음극, 및
    상기 양극과 상기 음극 사이에 제공되고 제 1 화합물, 제 2 화합물, 및 제 3 화합물을 포함하는 발광층을 포함하고,
    상기 제 1 화합물은 상기 제 2 화합물보다 홀 이동성이 더 크고,
    상기 제 2 화합물은 상기 제 1 화합물보다 전자 이동성이 더 크고, 또한
    상기 제 3 화합물에서 최고 점유 분자 궤도(highest occupied molecular orbit)와 최저 비점유 분자 궤도(lowest unoccupied molecular orbit) 사이의 에너지 차이는 상기 제 1 화합물 및 상기 제 2 화합물에서의 최고 점유 분자 궤도와 최저 비점유 분자 궤도 사이의 에너지 차이보다 더 작은, 발광 디바이스.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물의 농도가 상기 양극으로부터 상기 음극 쪽으로 감소되고 상기 제 2 화합물의 농도가 상기 양극으로부터 상기 음극 쪽으로 증가되는 농도 경사도가 있는, 발광 디바이스.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물은 방향성 아민-근거의 화합물을 포함하는, 발광 디바이스.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 2 화합물은 퀴놀린 골격을 갖는 금속 복합체, 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 복합체, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 또는 페난트롤린 유도체로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 발광 디바이스.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 유기체 발광 디바이스는 삼중 여기 상태로부터의 발광을 갖는, 발광 디바이스.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 디스플레이 디바이스, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 영상 재생 디바이스, 휴대용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 휴대폰, 및 오디오로 구성된 그룹으로부터 선택된 전자 제품인, 발광 디바이스.
  25. 유기체 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스에 있어서,
    양극,
    음극,
    상기 양극과 상기 음극 사이에 제공되는 발광층, 및
    발광층에 인접하고 상기 양극과 상기 음극 사이에 제공되는 저지층을 포함하고,
    블록층은 발광층에 포함된 물질과 저지 물질을 구비하고,
    저지 물질에서 최고 점유 분자 궤도와 최저 비점유 분자 궤도 사이의 에너지 차이는 발광층에 포함된 물질에서의 최고 점유 분자 궤도와 최저 비점유 분자 궤도 사이의 에너지 차이보다 더 큰, 발광 디바이스.
  26. 제 25 항에 있어서,
    발광층에 포함된 물질의 농도가 상기 양극으로부터 상기 음극 쪽으로 감소되고 저지 물질의 농도가 상기 양극으로부터 상기 음극 쪽으로 증가되는 농도 경사도가 있는, 발광 디바이스.
  27. 제 25 항에 있어서,
    저지 물질은 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 또는 페난트롤린 유도체로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 발광 디바이스.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 유기체 발광 디바이스는 삼중 여기 상태로부터의 발광을 갖는, 발광 디바이스.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 디스플레이 디바이스, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 영상 재생 디바이스, 휴대용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 휴대폰, 및 오디오로 구성된 그룹으로부터 선택된 전자 제품인, 발광 디바이스.
  30. 유기체 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스에 있어서,
    양극,
    음극, 및
    상기 양극과 상기 음극 사이에 제공되고, 홀 운송 물질을 포함하는 홀 운송 영역과 전자 운송 물질을 포함하는 전자 운송 영역을 포함하는 유기체 화합층을 포함하고,
    상기 홀 운송 영역은 상기 전자 운송 영역보다 상기 양극에 더 가깝게 배치되고,
    상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질을 구비하는 혼합 영역은 상기 홀 운송 영역과 상기 전자 운송 영역 사이에 제공되는, 발광 디바이스.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에서 상기 홀 운송 물질의 농도가 상기 양극으로부터 상기 음극 쪽으로 감소되고 상기 전자 운송 물질의 농도가 상기 양극으로부터 상기 음극쪽으로 증가되는 농도 경사도가 있는, 발광 디바이스.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에 발광 물질이 도핑되는, 발광 디바이스.
  33. 제 30 항에 있어서,
    상기 혼합 영역 중 일부에 발광 물질이 도핑되는, 발광 디바이스.
  34. 제 30 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에 저지 물질이 도핑되고, 상기 저지 물질에서 최고 점유 분자 궤도와 최저 비점유 분자 궤도 사이의 에너지 차이는 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질에서의 에너지 차이보다 더 큰, 발광 디바이스.
  35. 제 34 항에 있어서,
    혼합 영역 중 일부에 저지 물질이 도핑되는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에 발광 물질 및 상기 저지 물질이 도핑되는, 발광 디바이스.
  37. 제 36 항에 있어서,
    일부 부가된 상기 발광 물질은 일부 부가된 상기 저지 물질보다 상기 양극에 더 가깝게 배치되는, 발광 디바이스.
  38. 제 32 항, 제 33 항, 제 34 항, 제 36 항, 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 물질은 삼중 여기 상태로부터 발생되는 발광을 제공하는, 발광 디바이스.
  39. 제 36 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에서 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질의 총 질량에 대한 상기 홀 운송 물질의 질량의 비율은 10% 이상이고 90% 이하인, 발광 디바이스.
  40. 제 36 항에 있어서,
    상기 혼합 영역은 10㎚ 이상이고 100㎚ 이하의 두께를 갖는, 발광 디바이스.
  41. 제 25 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 디스플레이 디바이스, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 영상 재생 디바이스, 휴대용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 휴대폰, 및 오디오로 구성된그룹으로부터 선택된 전자 제품인, 발광 디바이스.
  42. 유기체 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스에 있어서,
    양극,
    음극,
    상기 양극에 인접한 홀 주입 영역, 및
    상기 홀 주입 영역과 상기 음극 사이에 제공되고, 홀 운송 물질을 포함하는 홀 운송 영역과 전자 운송 물질을 포함하는 전자 운송 영역을 포함하는 유기체 화합층을 포함하고,
    상기 홀 운송 영역은 상기 전자 운송 영역보다 상기 양극에 더 가깝게 배치되고,
    상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질을 포함하는 혼합 영역은 상기 홀 운송 영역과 상기 전자 운송 영역 사이에 제공되는, 발광 디바이스.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에서 상기 홀 운송 물질의 농도가 상기 양극으로부터 상기 음극 쪽으로 감소되고 상기 전자 운송 물질의 농도가 상기 양극으로부터 상기 음극 쪽으로 증가되는 농도 경사도가 있는, 발광 디바이스.
  44. 제 42 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에 발광 물질이 도핑되는, 발광 디바이스.
  45. 제 42 항에 있어서,
    상기 혼합 영역 중 일부에 발광 물질이 도핑되는, 발광 디바이스.
  46. 제 42 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에 저지 물질이 도핑되고, 저지 물질에서 최고 점유 분자 궤도와 최저 비점유 분자 궤도 사이의 에너지 차이는 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질에서의 에너지 차이보다 더 큰, 발광 디바이스.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 혼합 영역 중 일부에 상기 저지 물질이 도핑되는, 발광 디바이스.
  48. 제 46 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에 발광 물질 및 상기 저지 물질이 도핑되는, 발광 디바이스.
  49. 제 48 항에 있어서,
    일부 부가된 상기 발광 물질은 일부 부가된 상기 저지 물질보다 상기 양극에 더 가깝게 배치되는, 발광 디바이스.
  50. 제 44 항 또는 제 45 항 또는 제 48 항 또는 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 물질은 삼중 여기 상태로부터 발생되는 발광을 제공하는, 발광 디바이스.
  51. 제 48 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에서 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질의 총 질량에 대한 상기 홀 운송 물질의 질량의 비율은 10% 이상이고 90% 이하인, 발광 디바이스.
  52. 제 48 항에 있어서,
    상기 혼합 영역은 10㎚ 이상이고 100㎚ 이하의 두께를 갖는, 발광 디바이스.
  53. 제 42 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 디스플레이 디바이스, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 영상 재생 디바이스, 휴대용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 휴대폰, 및 오디오로 구성된 그룹으로부터 선택된 전자 제품인, 발광 디바이스.
  54. 유기체 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스에 있어서,
    양극,
    음극,
    상기 음극과 접촉되는 전자 주입 영역, 및
    상기 양극과 상기 전자 주입 영역 사이에 제공되고, 홀 운송 물질을 구비하는 홀 운송 영역과 전자 운송 물질을 포함하는 전자 운송 영역을 포함하는 유기체 화합층을 포함하고,
    상기 홀 운송 영역은 상기 전자 운송 영역보다 상기 양극에 더 가깝게 배치되고,
    상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질을 포함하는 혼합 영역은 상기 홀 운송 영역과 상기 전자 운송 영역 사이에 제공되는, 발광 디바이스.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에서 상기 홀 운송 물질의 농도가 상기 양극으로부터 상기 음극 쪽으로 감소되고 상기 전자 운송 물질의 농도가 상기 양극으로부터 상기 음극 쪽으로 증가되는 농도 경사도가 있는, 발광 디바이스.
  56. 제 54 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에 발광 물질이 도핑되는, 발광 디바이스.
  57. 제 54 항에 있어서,
    상기 혼합 영역 중 일부에 발광 물질이 도핑되는, 발광 디바이스.
  58. 제 54 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에 저지 물질이 도핑되고, 상기 저지 물질에서 최고 점유 분자 궤도와 최저 비점유 분자 궤도 사이의 에너지 차이는 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질에서의 에너지 차이보다 더 큰, 발광 디바이스.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 혼합 영역 중 일부에 상기 저지 물질이 도핑되는, 발광 디바이스.
  60. 제 58 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에 발광 물질 및 상기 저지 물질이 도핑되는, 발광 디바이스.
  61. 제 60 항에 있어서,
    일부 부가된 상기 발광 물질은 일부 부가된 상기 저지 물질보다 상기 양극에 더 가깝게 배치되는, 발광 디바이스.
  62. 제 56 항 또는 제 57 항 또는 제 60 항 또는 제 61 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 물질은 삼중 여기 상태로부터 발생되는 발광을 제공하는, 발광 디바이스.
  63. 제 60 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에서 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질의 총 질량에 대한 상기 홀 운송 물질의 질량의 비율은 10% 이상이고 90% 이하인, 발광 디바이스.
  64. 제 60 항에 있어서,
    상기 혼합 영역은 10㎚ 이상이고 100㎚ 이하의 두께를 갖는, 발광 디바이스.
  65. 제 54 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 디스플레이 디바이스, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 영상 재생 디바이스, 휴대용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 휴대폰, 및 오디오로 구성된 그룹으로부터 선택된 전자 제품인, 발광 디바이스.
  66. 유기체 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스에 있어서,
    양극,
    음극,
    상기 양극에 인접한 홀 주입 영역,
    상기 음극에 인접한 전자 주입 영역, 및
    상기 홀 주입 영역과 상기 전자 주입 영역 사이에 제공되고, 홀 운송 물질을포함하는 홀 운송 영역과 전자 운송 물질을 포함하는 전자 운송 영역을 포함하는 유기체 화합층을 포함하고,
    상기 홀 운송 영역은 상기 전자 운송 영역보다 상기 양극에 더 가깝게 배치되고,
    상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질을 포함하는 혼합 영역은 상기 홀 운송 영역과 상기 전자 운송 영역 사이에 제공되는, 발광 디바이스.
  67. 제 66 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에서 상기 홀 운송 물질의 농도가 상기 양극으로부터 상기 음극 쪽으로 감소되고 상기 전자 운송 물질의 농도가 상기 양극으로부터 상기 음극 쪽으로 증가되는 농도 경사도가 있는, 발광 디바이스.
  68. 제 66 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에 발광 물질이 도핑되는, 발광 디바이스.
  69. 제 66 항에 있어서,
    상기 혼합 영역 중 일부에 발광 물질이 도핑되는, 발광 디바이스.
  70. 제 66 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에 저지 물질이 도핑되고, 상기 저지 물질에서 최고 점유 분자 궤도와 최저 비점유 분자 궤도 사이의 에너지 차이는 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질에서의 에너지 차이보다 더 큰, 발광 디바이스.
  71. 제 70 항에 있어서,
    상기 혼합 영역 중 일부에 상기 저지 물질이 도핑되는, 발광 디바이스.
  72. 제 70 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에 발광 물질 및 상기 저지 물질이 도핑되는, 발광 디바이스.
  73. 제 72 항에 있어서,
    일부 부가된 상기 발광 물질은 일부 부가된 상기 저지 물질보다 상기 양극에 더 가깝게 배치되는, 발광 디바이스.
  74. 제 69 항 또는 제 70 항 또는 제 72 항 또는 제 73 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 물질은 삼중 여기 상태로부터 발생되는 발광을 제공하는, 발광 디바이스.
  75. 제 72 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에서 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질의 총 질량에대한 상기 홀 운송 물질의 질량의 비율은 10% 이상이고 90% 이하인, 발광 디바이스.
  76. 제 72 항에 있어서,
    상기 혼합 영역은 10㎚ 이상이고 100㎚ 이하의 두께를 갖는, 발광 디바이스.
  77. 제 66 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 디스플레이 디바이스, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 영상 재생 디바이스, 휴대용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 휴대폰, 및 오디오로 구성된 그룹으로부터 선택된 전자 제품인, 발광 디바이스.
  78. 유기체 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스에 있어서,
    양극,
    음극, 및
    상기 양극과 상기 음극 사이에 제공되고, 상기 홀 운송 물질을 포함하는 홀 운송 영역과 전자 운송 물질을 포함하는 전자 운송 영역을 포함하는 유기체 화합층을 포함하고,
    혼합 영역은 상기 홀 운송 영역과 상기 전자 운송 영역 사이에 제공되고, 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질을 구비하고,
    상기 혼합 영역에 발광 물질이 부가된 발광 영역이 제공되는, 발광 디바이스.
  79. 제 78 항에 있어서,
    상기 혼합 영역은 일정한 비율로 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질을 포함하는, 발광 디바이스.
  80. 제 78 항에 있어서,
    상기 혼합 영역 중 일부가 상기 발광 영역인, 발광 디바이스.
  81. 제 78 항에 있어서,
    상기 혼합 영역 중 일부에 저지 물질이 도핑되고, 여기서는 최고 점유 분자 궤도와 최저 비점유 분자 궤도 사이의 에너지 차이가 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질에서의 에너지 차이와 비교해 큰, 발광 디바이스.
  82. 제 81 항에 있어서,
    상기 발광 영역은 저지 물질이 부가된 부분보다 상기 양극에 더 가깝게 배치되는, 발광 디바이스.
  83. 제 78 항에 있어서,
    상기 발광 물질은 삼중 여기 상태로부터 발생되는 발광을 제공하는, 발광 디바이스.
  84. 제 78 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에서 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질의 총 질량에 대한 상기 홀 운송 물질의 질량의 비율은 10% 이상이고 90% 이하인, 발광 디바이스.
  85. 제 78 항에 있어서,
    상기 혼합 영역은 10㎚ 이상이고 100㎚ 이하의 두께를 갖는, 발광 디바이스.
  86. 제 78 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 디스플레이 디바이스, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 영상 재생 디바이스, 휴대용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 휴대폰, 및 오디오로 구성된 그룹으로부터 선택된 전자 제품인, 발광 디바이스.
  87. 유기체 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스에 있어서,
    양극,
    음극,
    상기 양극에 인접한 홀 주입 영역, 및
    상기 홀 주입 영역과 상기 음극 사이에 제공되고, 상기 홀 운송 물질을 포함하는 홀 운송 영역과 상기 전자 운송 물질을 포함하는 전자 운송 영역을 포함하는 유기체 화합층을 구비하고,
    혼합 영역이 상기 홀 운송 영역과 상기 전자 운송 영역 사이에 제공되고, 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질을 포함하고,
    상기 혼합 영역에 발광 물질이 부가된 발광 영역이 제공되는, 발광 디바이스.
  88. 제 87 항에 있어서,
    상기 혼합 영역은 일정한 비율로 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질을 포함하는, 발광 디바이스.
  89. 제 87 항에 있어서,
    상기 혼합 영역 중 일부가 상기 발광 영역인, 발광 디바이스.
  90. 제 87 항에 있어서,
    상기 혼합 영역 중 일부에 저지 물질이 도핑되고, 여기서는 최고 점유 분자 궤도와 최저 비점유 분자 궤도 사이의 에너지 차이가 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질에서의 에너지 차이와 비교해 큰, 발광 디바이스.
  91. 제 90 항에 있어서,
    상기 발광 영역은 저지 물질이 부가된 부분보다 상기 양극에 더 가깝게 배치되는, 발광 디바이스.
  92. 제 87 항에 있어서,
    상기 발광 물질은 삼중 여기 상태로부터 발생되는 발광을 제공하는, 발광 디바이스.
  93. 제 87 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에서 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질의 총 질량에 대한 상기 홀 운송 물질의 질량의 비율은 10% 이상이고 90% 이하인, 발광 디바이스.
  94. 제 87 항에 있어서,
    상기 혼합 영역은 10㎚ 이상이고 100㎚ 이하의 두께를 갖는, 발광 디바이스.
  95. 제 87 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 디스플레이 디바이스, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 영상 재생 디바이스, 휴대용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 휴대폰, 및 오디오로 구성된 그룹으로부터 선택된 전자 제품인, 발광 디바이스.
  96. 유기체 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스에 있어서,
    양극,
    음극,
    상기 음극에 인접한 전자 주입 영역, 및
    상기 전자 주입 영역과 상기 음극 사이에 제공되고, 홀 운송 물질을 포함하는 홀 운송 영역과 전자 운송 물질을 포함하는 전자 운송 영역을 포함하는 유기체 화합층을 포함하고,
    혼합 영역이 상기 홀 운송 영역과 상기 전자 운송 영역 사이에 제공되고, 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질을 포함하고,
    상기 혼합 영역에 발광 물질이 부가된 발광 영역이 제공되는, 발광 디바이스.
  97. 제 96 항에 있어서,
    상기 혼합 영역은 일정한 비율로 홀 운송 물질 및 전자 운송 물질을 포함하는, 발광 디바이스.
  98. 제 96 항에 있어서,
    상기 혼합 영역 중 일부가 상기 발광 영역인, 발광 디바이스.
  99. 제 96 항에 있어서,
    상기 혼합 영역 중 일부에 저지 물질이 도핑되고, 여기서는 최고 점유 분자 궤도와 최저 비점유 분자 궤도 사이의 에너지 차이가 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질에서의 에너지 차이와 비교해 큰, 발광 디바이스.
  100. 제 99 항에 있어서,
    상기 발광 영역은 저지 물질이 부가된 부분보다 상기 양극에 더 가깝게 배치되는, 발광 디바이스.
  101. 제 96 항에 있어서,
    상기 발광 물질은 삼중 여기 상태로부터 발생되는 발광을 제공하는, 발광 디바이스.
  102. 제 96 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에서 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질의 총 질량에 대한 상기 홀 운송 물질의 질량의 비율은 10% 이상이고 90% 이하인, 발광 디바이스.
  103. 제 96 항에 있어서,
    상기 혼합 영역은 10㎚ 이상이고 100㎚ 이하의 두께를 갖는, 발광 디바이스.
  104. 제 96 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 디스플레이 디바이스, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 영상 재생 디바이스, 휴대용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 휴대폰, 및 오디오로 구성된 그룹으로부터 선택된 전자 제품인, 발광 디바이스.
  105. 유기체 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스에 있어서,
    양극,
    음극,
    상기 양극에 인접한 홀 주입 영역,
    상기 음극에 인접한 전자 주입 영역, 및
    상기 전자 주입 영역과 상기 홀 주입 영역 사이에 제공되고, 홀 운송 물질을 포함하는 홀 운송 영역과 전자 운송 물질을 포함하는 전자 운송 영역을 포함하는 유기체 화합층을 포함하고,
    혼합 영역이 상기 홀 운송 영역과 상기 전자 운송 영역 사이에 제공되고, 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질을 포함하고,
    상기 혼합 영역에 상기 발광 물질이 부가된 발광 영역이 제공되는, 발광 디바이스.
  106. 제 105 항에 있어서,
    상기 혼합 영역은 일정한 비율로 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질을 포함하는, 발광 디바이스.
  107. 제 105 항에 있어서,
    상기 혼합 영역 중 일부가 상기 발광 영역인, 발광 디바이스.
  108. 제 105 항에 있어서,
    상기 혼합 영역 중 일부에 저지 물질이 도핑되고, 여기서는 최고 점유 분자 궤도와 최저 비점유 분자 궤도 사이의 에너지 차이가 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질에서의 에너지 차이와 비교해 큰, 발광 디바이스.
  109. 제 108 항에 있어서,
    상기 발광 영역은 저지 물질이 부가된 부분보다 상기 양극에 더 가깝게 배치되는, 발광 디바이스.
  110. 제 105 항에 있어서,
    상기 발광 물질은 삼중 여기 상태로부터 발생되는 발광을 제공하는, 발광 디바이스.
  111. 제 105 항에 있어서,
    상기 혼합 영역에서 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질의 총 질량에대한 상기 홀 운송 물질의 질량의 비율은 10% 이상이고 90% 이하인, 발광 디바이스.
  112. 제 105 항에 있어서,
    상기 혼합 영역은 10㎚ 이상이고 100㎚ 이하의 두께를 갖는, 발광 디바이스.
  113. 제 105 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 디스플레이 디바이스, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 영상 재생 디바이스, 휴대용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 휴대폰, 및 오디오로 구성된 그룹으로부터 선택된 전자 제품인, 발광 디바이스.
  114. 유기체 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스에 있어서,
    양극,
    음극,
    상기 양극에 인접하고, 홀 주입 물질 및 홀 운송 물질을 포함하는 제 1 혼합 영역,
    상기 음극에 인접하고, 전자 주입 물질 및 전자 운송 물질을 포함하는 제 2 혼합 영역, 및
    상기 제 1 혼합 영역과 상기 제 2 혼합 영역 사이에 제공되고, 상기 홀 운송 물질 및 상기 전자 운송 물질을 포함하는 제 3 혼합 영역을 포함하는, 발광 디바이스.
  115. 제 114 항에 있어서,
    상기 제 1 혼합 영역에서 상기 홀 운송 물질의 농도가 상기 양극으로부터 제 3 영역 쪽으로 감소되고 상기 홀 주입 물질의 농도가 상기 양극으로부터 상기 제 3 영역 쪽으로 증가되는 농도 경사도가 있는, 발광 디바이스.
  116. 제 114 항에 있어서,
    상기 제 2 영역에서 상기 전자 운송 물질의 농도가 상기 음극으로부터 상기 제 3 영역 쪽으로 증가되고 상기 전자 주입 물질의 농도가 상기 음극으로부터 상기 제 3 영역 쪽으로 감소되는 농도 경사도가 있는, 발광 디바이스.
  117. 제 114 항에 있어서,
    상기 제 3 영역에서 상기 전자 운송 물질의 농도가 상기 제 2 영역으로부터 상기 제 1 영역 쪽으로 감소되고 상기 홀 운송 물질의 농도가 상기 제 2 영역으로부터 상기 제 1 영역 쪽으로 증가되는 농도 경사도가 있는, 발광 디바이스.
  118. 제 114 항에 있어서,
    상기 제 3 영역 중 일부에 발광 물질이 도핑되는, 발광 디바이스.
  119. 제 118 항에 있어서,
    상기 발광 물질이 삼중 발광 다이오드인, 발광 디바이스.
  120. 제 118 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 디스플레이 디바이스, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 영상 재생 디바이스, 휴대용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 휴대폰, 및 오디오로 구성된 그룹으로부터 선택된 전자 제품인, 발광 디바이스.
  121. 유기체 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스에 있어서,
    양극,
    음극,
    상기 양극에 인접하고, 홀 주입 물질 및 홀 운송 물질을 포함하는 제 1 혼합 영역,
    상기 제 1 영역에 인접하고, 홀 운송 물질 및 호스트 물질을 포함하는 제 2 혼합 영역,
    상기 제 2 혼합 영역에 인접하고, 상기 호스트 물질 및 저지 물질을 포함하는 제 3 혼합 영역, 및
    상기 제 3 혼합 영역과 상기 음극 사이에 제공되고, 상기 저지 물질 및 전자 주입 물질을 포함하는 제 4 혼합 영역을 포함하는, 발광 디바이스.
  122. 제 121 항에 있어서,
    상기 제 1 영역에서 상기 홀 주입 물질의 농도가 상기 양극으로부터 상기 제 2 영역 쪽으로 감소되고 상기 홀 운송 물질의 농도가 상기 양극으로부터 상기 제 2 영역 쪽으로 증가되는 농도 경사도가 있는, 발광 디바이스.
  123. 제 121 항에 있어서,
    상기 제 2 영역에서 상기 홀 운송 물질의 농도가 상기 제 1 영역으로부터 상기 제 3 영역 쪽으로 감소되고 상기 호스트 물질의 농도가 상기 제 1 영역으로부터 상기 제 3 영역 쪽으로 증가되는 농도 경사도가 있는, 발광 디바이스.
  124. 제 121 항에 있어서,
    상기 제 3 영역에서 호스트 물질의 농도가 상기 제 2 영역으로부터 상기 제 4 영역 쪽으로 감소되고 상기 저지 물질의 농도가 상기 제 2 영역으로부터 상기 제 4 영역 쪽으로 증가되는 농도 경사도가 있는, 발광 디바이스.
  125. 제 121 항에 있어서,
    상기 제 4 영역에서 상기 저지 물질의 농도가 상기 제 3 영역으로부터 상기 음극 쪽으로 감소되고 상기 전자 주입 물질의 농도가 상기 제 3 영역으로부터 상기 음극 쪽으로 증가되는 농도 경사도가 있는, 발광 디바이스.
  126. 제 121 항에 있어서,
    상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역 모두의 일부에 발광 물질이 도핑되는, 발광 디바이스.
  127. 제 126 항에 있어서,
    상기 발광 물질이 삼중 발광 다이오드인, 발광 디바이스.
  128. 제 121 항에 있어서,
    상기 저지 물질은 전자 운송 물질인, 발광 디바이스.
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