KR20170027305A

KR20170027305A - 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치

Info

Publication number: KR20170027305A
Application number: KR1020160111762A
Authority: KR
Inventors: 사토시 세오; 데쓰오 쓰쓰이; 다카오 하마다; 도모야 히로세
Original assignee: 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority date: 2015-09-01
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2017-03-09
Also published as: JP2017168420A; JP6929625B2; CN106486607B; CN106486607A; US20170062749A1

Abstract

본 발명은 신규 발광 소자를 제공한다. 또는, 수명이 양호한 발광 소자를 제공한다. 또는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공한다.
양극, 음극, 발광층, 및 정공 주입층을 갖고, 상기 발광층 및 상기 정공 주입층은, 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하고, 상기 정공 주입층은 상기 발광층보다 상기 양극 측에 위치하고, 상기 발광층은 발광 물질을 포함하고, 상기 정공 주입층은 정공 수송성을 갖는 유기 화합물인 제 1 물질, 상기 제 1 물질에 대하여 억셉터성을 나타내는 물질인 제 2 물질을 포함하고, 상기 발광 물질이 퀀텀닷인 발광 소자를 제공한다.

Description

발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치{LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, AND LIGHTING DEVICE}

본 발명의 일 형태는 발광 소자, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 표시 장치, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시(開示)하는 발명의 일 형태가 속하는 기술분야는, 물건, 방법, 또는 제조 방법에 관한 것이다. 또는, 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 따라서, 본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 형태가 속하는 기술분야의 더 구체적인 예로서는, 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 촬상 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 들 수 있다.

퀀텀닷(quantum dot)은 수 nm 크기의 반도체 나노 결정이고 1×10³개 내지 1×10⁶개 정도의 원자로 구성되어 있다. 퀀텀닷은 전자, 정공, 또는 여기자를 그 내부에 넣으면, 이들의 에너지 상태가 이산적으로 되고, 또한 퀀텀닷의 크기에 따라 에너지가 시프트된다. 즉, 같은 물질로 구성되는 퀀텀닷이어도, 크기에 따라 발광 파장이 달라지기 때문에, 사용하는 퀀텀닷의 크기를 변경함으로써 발광 파장을 쉽게 조정할 수 있다.

또한, 퀀텀닷의 이산성은 위상이 완화되는 것을 제한하기 때문에, 발광 스펙트럼의 피크 폭이 좁아, 색 순도가 높은 발광을 얻을 수 있다.

또한, 퀀텀닷의 이론적인 내부 양자 효율은 거의 100%인 것으로 알려져 있고, 형광 발광을 나타내는 유기 화합물의 25%를 크게 웃돌고 인광 발광을 나타내는 유기 화합물과 동등하다.

또한, 무기 화합물인 퀀텀닷은 그 본질적인 안정성도 우수하다. 따라서, 유기 화합물, 특히 여기 에너지가 큰 짧은 파장의 광을 발하는 인광 발광 물질은 안정성이 낮고, 이를 사용한 발광 소자는 수명이 좋지 않은 현상도 있기 때문에, 퀀텀닷을 발광 물질로서 사용한 발광 소자가 유기 EL 소자를 대신할 발광 소자로서 기대되고 있다.

특허문헌 1에는, 텅스텐 산화물을 정공 주입층으로서 사용하고, 발광 물질로서 퀀텀닷을 사용한 발광 소자에 대하여 개시되어 있다.

국제 공개 제 2012/013272호 팸플릿

여기서, 퀀텀닷의 HOMO 준위, LUMO 준위는 모두 유기 화합물의 발광 재료의 HOMO 준위, LUMO 준위보다 매우 깊은 위치에 있기 때문에, 음극으로부터 전자를 주입하기가 비교적 쉬운 한편, 양극으로부터 정공을 주입하기가 어렵기 때문에, 캐리어 균형을 조정하기 어려워 발광 효율이 저하되거나, 구동 전압이 상승되거나, 캐리어 균형의 변화로 인하여 수명이 저하되기 쉬워지는 등의 문제가 많았다.

그래서, 본 발명의 일 형태에서는, 신규 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또는, 수명이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다.

또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는, 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는, 소비 전력이 낮은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 과제 중 어느 하나를 해결하면 좋은 것으로 한다.

본 발명의 일 형태는, 양극, 음극, 발광층, 및 정공 주입층을 갖고, 상기 발광층 및 상기 정공 주입층은 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하고, 상기 정공 주입층은 상기 발광층보다 상기 양극 측에 위치하고, 상기 발광층은 발광 물질을 포함하고, 상기 정공 주입층은 정공 수송성을 갖는 유기 화합물인 제 1 물질 및 상기 제 1 물질에 대하여 억셉터성을 나타내는 물질인 제 2 물질을 포함하고, 상기 발광 물질이 퀀텀닷인 발광 소자이다.

본 발명의 다른 일 형태는 상술한 구성에서 상기 제 1 물질의 HOMO 준위가 -7.0eV 이상 -5.7eV 이하, 더 바람직하게는 -7.0eV 이상 -6.0eV 이하인 발광 소자이다.

본 발명의 다른 일 형태는 상술한 구성에서 상기 제 1 물질이 10^-6cm²/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 발광 소자이다.

본 발명의 다른 일 형태는 상술한 구성에서, 상기 제 1 물질이 다이벤조싸이오펜 골격 또는 다이벤조퓨란 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물과, 카바졸 골격, 플루오렌 골격, 나프탈렌 골격, 페난트렌 골격, 및 트라이페닐렌 골격 중 어느 하나 또는 복수의 골격을 갖는 방향족 탄화수소와, 4개 이상 25개 이하의 벤젠 고리를 갖는 유기 화합물 중 어느 하나이고 상기 유기 화합물이 갖는 고리가 모두 벤젠 고리인 발광 소자이다.

본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에서 상기 제 1 물질이 아릴아민 골격을 갖지 않는 발광 소자이다.

본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에서 상기 제 2 물질이 전이 금속 산화물 또는 원소 주기율표에서의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물인 발광 소자이다.

본 발명의 일 형태는, 상술한 구성에서 상기 제 2 물질이 바나듐 산화물, 나이오븀 산화물, 탄탈럼 산화물, 크로뮴 산화물, 몰리브데넘 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물, 레늄 산화물, 타이타늄 산화물, 루테늄 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 및 은 산화물 중 하나 이상인 발광 소자이다.

본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에서 제 2 물질이 몰리브데넘 산화물인 발광 소자이다.

본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에서 상기 퀀텀닷이 코어-쉘(core-shell)형의 구조를 갖는 발광 소자이다.

본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에서 상기 발광층과 상기 정공 주입층이 접촉되는 발광 소자이다.

본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에서 상기 발광층과 상기 정공 주입층 사이에 정공 수송성을 갖는 유기 화합물인 제 3 물질을 포함하는 정공 수송층을 갖는 발광 소자이다.

또는, 본 발명의 다른 구성은 상술한 구성을 갖는 발광 소자, 기판, 및 트랜지스터를 갖는 발광 장치이다.

또는, 본 발명의 다른 구성은 상술한 구성을 갖는 발광 장치, 센서, 조작 버튼, 스피커, 또는 마이크로폰을 갖는 전자 기기이다.

또는, 본 발명의 다른 구성은 상술한 구성을 갖는 발광 장치 및 하우징을 갖는 조명 장치이다.

또한, 본 명세서에서 발광 장치란, 발광 소자를 사용한 화상 표시 디바이스를 포함한다. 또한, 발광 소자에 커넥터, 예를 들어 이방 도전성 필름 또는 TCP(tape carrier package)가 제공된 모듈, 발광 소자에 장착된 TCP 끝에 프린트 배선판이 제공된 모듈, 또는 발광 소자에 COG(chip on glass) 방식으로 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈은 발광 장치를 갖는 경우가 있다. 또한, 조명 기구 등은 발광 장치를 갖는 경우가 있다.

본 발명의 일 형태에서는 신규 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 수명이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다.

또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는, 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는, 소비 전력이 낮은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공할 수 있다.

또한, 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과 모두를 가질 필요는 없다. 또한, 이들 외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해질 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 외의 효과가 추출될 수 있다.

도 1은 발광 소자의 개략도.
도 2는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 3은 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 4는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 5는 패시브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 6은 조명 장치를 도시한 도면.
도 7은 전자 기기를 도시한 도면.
도 8은 광원 장치를 도시한 도면.
도 9는 조명 장치를 도시한 도면.
도 10은 조명 장치를 도시한 도면.
도 11은 차재용 표시 장치 및 조명 장치를 도시한 도면.
도 12는 전자 기기를 도시한 도면.
도 13은 전자 기기를 도시한 도면.
도 14는 발광 소자 1 내지 발광 소자 5의 발광 스펙트럼.
도 15는 비교 발광 소자 1 내지 비교 발광 소자 4의 발광 스펙트럼.
도 16은 발광 소자 1 내지 발광 소자 5의 휘도-정규화 전류 효율 특성.
도 17은 비교 발광 소자 1 내지 비교 발광 소자 4의 휘도-정규화 전류 효율 특성.
도 18은 발광 소자 1 내지 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 1 내지 비교 발광 소자 4의 HOMO 준위-정규화 전류 효율 특성.
도 19는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자의 에너지 밴드 다이어그램의 일례.

이하에서, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 쉽게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 기재하는 실시형태의 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.

(실시형태 1)

퀀텀닷을 발광 물질로서 사용한 전류 여기형의 발광 소자(이하, QLED 소자라고도 함)는 유기 화합물을 발광 물질로서 사용한 유기 EL 소자(이하, OLED 소자라고도 함)와 마찬가지로 얇고 가볍게 제작할 수 있거나, 면광원으로서 제작하기 쉽거나, 미세한 화소를 형성할 수 있거나, 휠 수 있다는 특징이 있다. 또한, QLED 소자는 색 순도, 수명, 효율, 및 발광 파장의 선택 용이성 등이 OLED 소자와 동등하거나 또는 OLED 소자에 비하여 유리할 가능성을 갖기 때문에, 연구가 활발하게 진행되고 있다.

QLED 소자는 OLED 소자와 마찬가지로 양극과 음극 사이에 발광 물질인 퀀텀닷을 포함하는 발광층을 갖는 EL층을 제공하고, 상기 EL층에 전류를 흘림으로써 발광을 얻을 수 있다. EL층은 발광층 외에, 정공 주입 수송층, 전자 주입 수송층, 버퍼층 등 다른 층을 가져도 좋다. 정공 주입 수송층 및 전자 주입 수송층은 전극으로부터 주입된 캐리어를 수송하고, 발광층에 주입하는 기능을 갖는다.

QLED 소자에서의 발광 물질인 퀀텀닷의 HOMO 준위 및 LUMO 준위는, OLED 소자에서의 발광 물질인 유기 화합물보다 깊은 위치에 형성되어 있다는 것이 알려져 있다. 따라서, 음극으로부터 전자를 주입하는 것은 비교적 쉬운 한편, 정공을 주입하기 어려워, 구동 전압의 상승이나 캐리어 균형의 붕괴 등 많은 문제가 생긴다.

그래서, 본 발명의 일 형태에서는, 상기 QLED 소자에서 EL층이 정공 주입 수송층 및 발광층을 갖고, 상기 정공 주입 수송층이 정공 주입층을 갖고, 정공 주입층이 정공 수송성을 갖는 유기 화합물인 제 1 물질, 및 제 1 물질에 전자 억셉터성을 나타내는 제 2 물질을 포함하는 구성으로 한다. 정공 주입층에는 제 1 물질과 제 2 물질이 혼합된 복합 재료의 층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에서는, 인접한 제 1 물질로부터 제 2 물질이 전자를 추출함으로써 제 2 물질에 전자가 발생하고, 전자가 추출된 제 1 물질에는 정공이 발생한다. 전계에 의하여, 추출된 전자가 양극으로 흐르고, 발생한 정공이 발광층으로 주입된 결과, 전류가 흐른다. 이러한 기구에 의하여 전류가 흐르기 때문에, HOMO 준위가 깊은 퀀텀닷을 발광 물질로 하는 발광층에 대하여 정공을 쉽게 주입할 수 있게 되어, 구동 전압의 저감 및/또는 캐리어 균형의 개선(즉, 발광 효율 및 수명의 개선)을 도모할 수 있게 된다.

또한, 발광층에 대한 정공의 주입을 더 쉽게 하기 위하여, 제 1 물질에는 HOMO 준위가 깊은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, HOMO 준위가 -7.0eV 내지 -5.7eV, 더 바람직하게는 -7.0eV 내지 -6.0eV인 정공 수송성을 갖는 재료를 사용하면 좋다. 또한, 상기 재료의 정공 수송성은 10^-6cm²/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 것이 바람직하다.

제 2 물질은 제 1 물질에 대하여 억셉터성을 나타내는 물질이면 좋지만, 전이 금속 산화물 또는 원소 주기율표에서의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물, 전자 흡인기(할로젠기나 사이아노기)를 갖는 유기 화합물 등이 바람직하다. 특히, 전이 금속 산화물 또는 원소 주기율표에서의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물, 더 구체적으로는 바나듐 산화물, 나이오븀 산화물, 탄탈럼 산화물, 크로뮴 산화물, 몰리브데넘 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물, 레늄 산화물, 타이타늄 산화물, 루테늄 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 및 은 산화물은 억셉터성이 높고, HOMO 준위가 -7.0eV 이상 -5.7eV 이하인 유기 화합물, 특히 HOMO 준위가 -6.0eV 이하인 유기 화합물에 대해서도 억셉터성을 나타내는 특징을 갖기 때문에 바람직하다. 특히, 몰리브데넘 산화물은 흡습성도 적고, 화학적으로 안정적이며 유독성도 적기 때문에 적합하다.

이어서, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 대하여 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 도시한 도면이다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자는 양극(101), 음극(102), 및 EL층(103)을 갖고, EL층(103)은 정공 주입 수송층(111) 및 발광층(113)을 갖는다. 또한, EL층(103)은 정공 주입 수송층(111) 및 발광층(113)에 더하여 전자 주입 수송층(112)이나 버퍼층(114) 등 다른 기능을 갖는 층을 가져도 좋다.

양극(101)은 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어, 산화 인듐-산화 주석(ITO: indium tin oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 포함하는 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 포함하는 산화 인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은 일반적으로 스퍼터링법에 의하여 형성되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 제작되어도 좋다. 제작 방법의 예에는, 산화 인듐-산화 아연의 경우, 산화 인듐에 대하여 1wt% 이상 20wt% 이하의 산화 아연을 첨가한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 형성하는 방법 등이 있다. 또한, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 포함하는 산화 인듐(IWZO)의 경우, 산화 인듐에 대하여 산화 텅스텐을 0.5wt% 이상 5wt% 이하로, 산화 아연을 0.1wt% 이상 1wt% 이하로 포함하는 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 형성할 수도 있다. 이 외에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 타이타늄) 등을 들 수 있다. 또한, 그래핀도 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에서는, 정공 주입 수송층(111)에 제 1 물질과 제 2 물질이 포함되기 때문에, 일함수에 상관없이 상술한 것 외의 전극 재료를 선택할 수도 있다.

정공 주입 수송층(111)은 발광층(113)보다 양극(101) 측에 위치하고, 양극(101)과 접촉하여 형성된다. 정공 주입 수송층(111)은 정공 주입층(111-1)을 갖고, 또한 정공 수송층(111-2)을 가져도 좋다. 정공 주입층(111-1)은 양극(101)과 접촉하여 제공되어 있고, 정공 수송층(111-2)이 제공되는 경우에는, 정공 수송층(111-2)은 정공 주입층(111-1)과 발광층(113) 사이에 제공된다.

정공 주입층(111-1)은 정공 수송성을 갖는 유기 화합물인 제 1 물질과, 제 1 물질에 대하여 억셉터성을 나타내는 제 2 물질을 포함한다. 제 1 물질과 제 2 물질은 혼합되어 복합 재료가 되어 있는 것이 바람직하고, 상기 복합 재료는 제 1 물질과 제 2 물질을 공증착함으로써 형성될 수 있다.

정공 주입층(111-1)에서는, 적어도 전계를 인가함으로써(제 1 물질과 제 2 물질의 조합에 따라서는 전계를 인가하지 않아도 됨), 제 2 물질이 제 1 물질로부터 전자를 추출하고, 결과적으로 제 1 물질에 정공이 발생한다. 전계에 의하여, 추출된 전자는 양극(101)으로 흐르고, 발생한 정공은 발광층(113)에 주입된다. 양극(101)으로부터 유기 화합물인 EL층(103)에 정공을 주입하는 경우, 양극(101)의 일함수와 양극(101)과 접촉하는 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이가 크면, 그 장벽으로 인하여 구동 전압이 상승되지만, 본 실시형태에서 설명하는 바와 같이 정공 주입층(111-1)에서 발생한 전자를 양극(101)으로 흘리는 경우에는, 구동 전압의 상승이 억제되기 때문에, EL층, 나아가서는 발광층에 정공을 쉽게 주입할 수 있게 된다.

또한, 제 1 물질과 제 2 물질의 적층에 의해서도, 그 계면에서 제 2 물질이 제 1 물질로부터 전자를 추출할 수 있지만, 이 경우, 제 1 물질로 이루어지는 층의 정공 이동도가 낮으면 결국 전자가 매우 많은 디바이스가 되어 바람직하지 않다. 제 1 물질로 이루어지는 층을 흐르는 전류는 공간 전하 제한 전류에 의하여 지배되고 있기 때문에, 층을 두껍게 하는 경우에 특히 이 문제가 현저해진다. 한편, 상술한 바와 같이, 제 1 물질과 제 2 물질이 혼합되어 복합 재료가 되어 있으면, 정공 주입층(111-1)의 층 내 여기저기에서 정공이 발생하기 때문에, 벌크(층)의 정공 밀도를 높게 할 수 있고, 정공 도전성을 높게 할 수 있다. 따라서, 제 1 물질과 제 2 물질은 혼합되어 복합 재료가 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 제 1 물질을 HOMO 준위가 깊은 재료로 함으로써, 발광층(113)에 대한 정공의 주입을 더 쉽게 할 수 있다. 구체적으로는 제 1 물질의 HOMO 준위는 바람직하게는 -7.0eV 내지 -5.7eV이고, 더 바람직하게는 -7.0eV 내지 -6.0eV이면 좋다. 또한, 제 1 물질에는 정공 수송성을 갖는 물질을 사용하고, 10^-6cm²/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 것이 바람직하다.

제 1 물질로서 사용할 수 있는 재료에는, N,N'-다이(p-트릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등의 방향족 아민, 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1), 4,4'-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카보졸일)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸일)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등의 카바졸 유도체, 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-뷰틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭:DMNA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센, 9,9'-바이안트릴, 10,10'-다이페닐-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-바이안트릴, 안트라센, 테트라센, 펜타센, 코로넨, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌 등의 방향족 탄화수소가 있다. 방향족 탄화수소는 바이닐기를 가져도 좋다. 바이닐기를 갖는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들어, 4,4'-비스(2,2-다이페닐바이닐)바이페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-다이페닐바이닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등을 들 수 있다.

또한, 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK)나 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.

특히, 퀀텀닷은 HOMO 준위가 깊기 때문에, 제 1 물질로서는, 상술한 바와 같이 HOMO 준위가 깊은 정공 수송성을 갖는 재료를 선택하는 것이 더 바람직하다. 이와 같은 물질로서는, 다이벤조싸이오펜 골격 또는 다이벤조퓨란 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물, 카바졸 골격, 플루오렌 골격, 나프탈렌 골격, 페난트렌 골격, 및 트라이페닐렌 골격 중 어느 하나 또는 복수의 골격을 갖는 방향족 탄화수소, 또는 4개 이상 25개 이하의 벤젠 고리를 갖는 유기 화합물로서 이 유기 화합물이 갖는 고리가 모두 벤젠 고리인 유기 화합물이 바람직하다. 또한, 분자 구조 내에 아릴아민 골격이 존재하면, HOMO 준위가 얕아지는 경우가 있기 때문에, 상술한 유기 화합물은 그 골격 내에 아릴아민 골격을 포함하지 않는 구조인 것이 더 바람직하다. 또한, 카바졸 골격을 갖는 화합물은 HOMO 준위를 -5.7eV 이하로 설계하는 것은 쉽기만, -6.0eV 이하로 하는 것은 쉽지 않다. 이것은 가장 단순한 카바졸 화합물 중 하나인 9-페닐-9H-카바졸의 HOMO 준위가 사이클릭 볼타메트리 측정에 의하여 -5.88eV로 산출되기 때문이다. 한편, 다이벤조싸이오펜 골격 또는 다이벤조퓨란 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물, 플루오렌 골격, 나프탈렌 골격, 페난트렌 골격, 및 트라이페닐렌 골격 중 어느 하나 또는 복수의 골격을 갖는 방향족 탄화수소, 또는 4개 이상 25개 이하의 벤젠 고리를 갖는 유기 화합물로서, 이 유기 화합물이 갖는 고리가 모두 벤젠 고리인 유기 화합물은, 이들의 HOMO 준위를 -6.0eV 이하로 쉽게 할 수 있기 때문에 더 적합하다. 물론, 이들 화합물은 분자 구조 내에 아릴아민 골격을 포함하지 않는 것이 바람직하다.

다이벤조싸이오펜 골격 또는 다이벤조퓨란 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물로서는, 아래의 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물이 적합하다.

[화학식 1]

식 중, A는 산소 또는 황을 나타내고, R¹ 내지 R⁷은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 또는 고리를 구성하는 탄소수가 6 내지 25의 아릴기를 나타내고, R⁸ 내지 R¹²는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 치환 또는 비치환의 페난트릴기, 치환 또는 비치환의 트라이페닐렌일기, 치환 또는 비치환의 플루오렌일기, 치환 또는 비치환의 다이벤조싸이오펜일기, 또는 치환 또는 비치환의 다이벤조퓨란일기를 나타낸다. 다만, R⁸ 내지 R¹² 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 치환 또는 비치환의 페난트릴기, 치환 또는 비치환의 트라이페닐렌일기, 치환 또는 비치환의 플루오렌일기, 치환 또는 비치환의 다이벤조싸이오펜일기, 또는 치환 또는 비치환의 다이벤조퓨란일기를 나타낸다.

또한, 카바졸 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물로서는, 아래의 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물이 적합하다.

[화학식 2]

식 중, Ar은 탄소수 6 내지 42의 방향족 탄화수소기를 나타내고, n은 1 내지 3의 자연수를 나타내고, R¹⁴, R¹⁵는 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 나타낸다.

플루오렌 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물로서는, 아래의 일반식(G3)으로 나타내어지며 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물이 적합하다.

[화학식 3]

다만, 식 중 α¹ 및 α²는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 페닐렌기 또는 치환 또는 비치환의 바이페닐다이일기를 나타내고, n은 0 또는 1이다. 또한, Ar¹ 및 Ar²는 치환 또는 비치환의 아릴기를 나타낸다. 또한, R¹⁵ 내지 R²²는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 바이페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 및 치환 또는 비치환의 페난트릴기 중 어느 것을 나타낸다.

페난트릴 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물로서는, 아래의 일반식(G4)으로 나타내어지는 유기 화합물이 적합하다.

[화학식 4]

식 중, R²³ 내지 R³¹은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 또는 고리를 구성하는 탄소수가 6 내지 25의 아릴기를 나타내고, R³² 내지 R³⁶은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 치환 또는 비치환의 페난트릴기, 또는 치환 또는 비치환의 트라이페닐렌일기를 나타낸다. 다만, R³² 내지 R³⁶ 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 치환 또는 비치환의 페난트릴기, 또는 치환 또는 비치환의 트라이페닐렌일기를 나타낸다.

나프탈렌 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물로서는, 아래의 일반식(G5) 또는 (G6)으로 나타내어지는 유기 화합물이 적합하다.

[화학식 5]

식 중, R³⁷ 내지 R⁴³은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 또는 고리를 구성하는 탄소수가 6 내지 25의 아릴기를 나타내고, R⁴⁴ 내지 R⁴⁸은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 치환 또는 비치환의 페난트릴기, 또는 치환 또는 비치환의 트라이페닐렌일기를 나타낸다. 다만, R⁴⁴ 내지 R⁴⁸ 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 치환 또는 비치환의 페난트릴기, 또는 치환 또는 비치환의 트라이페닐렌일기를 나타낸다.

[화학식 6]

식 중, R⁴⁹ 내지 R⁵⁵는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 또는 고리를 구성하는 탄소수가 6 내지 25인 아릴기를 나타내고, R⁵⁶ 내지 R⁶⁰은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 치환 또는 비치환의 페난트릴기, 또는 치환 또는 비치환의 트라이페닐렌일기를 나타낸다. 다만, R⁵⁶ 내지 R⁶⁰ 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 치환 또는 비치환의 페난트릴기, 또는 치환 또는 비치환의 트라이페닐렌일기를 나타낸다.

트라이페닐렌 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물로서는, 아래의 일반식(G7)으로 나타내어지는 유기 화합물이 적합하다.

[화학식 7]

식 중, R⁶¹ 내지 R⁷¹은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 또는 고리를 구성하는 탄소수가 6 내지 25인 아릴기를 나타내고, R⁷² 내지 R⁷⁶은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 치환 또는 비치환의 페난트릴기, 또는 치환 또는 비치환의 트라이페닐렌일기를 나타낸다. 다만, R⁷² 내지 R⁷⁶ 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 치환 또는 비치환의 페난트릴기, 또는 치환 또는 비치환의 트라이페닐렌일기를 나타낸다.

제 2 물질에는 정공 수송성을 갖는 제 1 물질에 대하여 억셉터성을 나타내는 재료를 사용한다. 대표적으로는, 전이 금속 산화물이나 원소 주기율표에서의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물, 전자 흡인기(할로젠이나 사이아노기)를 갖는 유기 화합물 등을 들 수 있다. 제 2 물질로서 전이 금속 산화물, 원소 주기율표에서의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물을 사용하면, HOMO 준위가 -5.4eV보다 낮은(깊은) 정공 수송성의 물질에 대해서도 억셉터성을 나타내기 때문에(적어도 전계의 인가에 의하여 전자를 추출할 수 있기 때문에) 적합하다. 실제로는 HOMO 준위가 -5.7eV 이하, 특히 -6.0eV 이하의 정공 수송성을 갖는 물질에 대해서도 억셉터성을 나타내기 때문에, QLED에서 매우 유용한 성질이라고 할 수 있다.

상기 전자 흡인기(할로젠이나 사이아노기)를 갖는 화합물로서는, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F₄-TCNQ), 클로라닐, 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(약칭: HAT-CN) 등을 들 수 있다. 특히, HAT-CN과 같이 헤테로 원자를 복수로 갖는 축합 방향 고리에 전자 흡인기가 결합되어 있는 화합물이 열적으로 안정적이므로 바람직하다.

전이 금속 산화물, 원소 주기율표에서의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물로서는, 바나듐 산화물, 나이오븀 산화물, 탄탈럼 산화물, 크로뮴 산화물, 몰리브데넘 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물, 레늄 산화물, 타이타늄 산화물, 루테늄 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 및 은 산화물이 억셉터성이 높으므로 바람직하다. 이 중에서도 몰리브데넘 산화물은 대기 중에서도 안정적이고, 흡습성이 낮으며, 취급하기 쉽기 때문에 특히 바람직하다.

정공 수송층(111-2)을 형성하는 경우, 정공 수송성을 갖는 유기 화합물로 형성하면 좋다. 정공 수송성을 갖는 유기 화합물로서는 정공 수송성이 높은 유기 화합물이 바람직하고, 10^-6cm²/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 정공 주입층(111-1)에서의 제 1 물질에 사용할 수 있는 유기 화합물로서 예를 든 정공 수송성을 갖는 물질, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF) 등의 방향족 아민 골격을 갖는 화합물, 1,3-비스(N-카바졸일)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP) 등의 카바졸 골격을 갖는 화합물, 1,3,5-트라이-(4-다이벤조싸이오페닐)-벤젠(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 갖는 화합물, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등의 퓨란 골격을 갖는 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 방향족 아민 골격을 갖는 화합물이나 카바졸 골격을 갖는 화합물은 신뢰성이 양호하고, 또한 정공 수송성이 높기 때문에 구동 전압의 저감에도 기여하여 바람직하다.

또한, 정공 수송층(111-2)을 구성하는 물질의 HOMO 준위는 제 1 물질의 HOMO 준위 이하 퀀텀닷의 HOMO 준위 이상인 것이 바람직하고, 정공 수송층(111-2)을 구성하는 물질은 제 1 물질과 같은 물질인 것이 더 바람직하다.

발광층(113)의 발광 물질로서 사용되는 퀀텀닷을 구성하는 재료로서는, 주기율표 14족 원소, 주기율표 15족 원소, 주기율표 16족 원소, 복수의 주기율표 14족 원소로 이루어지는 화합물, 주기율표 4족 내지 14족 중 어느 것에 속하는 원소와 주기율표 16족 원소의 화합물, 주기율표 2족 원소와 주기율표 16족 원소의 화합물, 주기율표 13족 원소와 주기율표 15족 원소의 화합물, 주기율표 13족 원소와 주기율표 17족 원소의 화합물, 주기율표 14족 원소와 주기율표 15족 원소의 화합물, 주기율표 11족 원소와 주기율표 17족 원소의 화합물, 산화 철류, 산화 타이타늄류, 칼코게나이드 스피넬류, 각종 반도체 클러스터 등을 들 수 있다.

구체적으로는, 셀레늄화 카드뮴(CdSe), 황화 카드뮴(CdS), 텔루륨화 카드뮴(CdTe), 셀레늄화 아연(ZnSe), 산화 아연(ZnO), 황화 아연(ZnS), 텔루륨화 아연(ZnTe), 황화 수은(HgS), 셀레늄화 수은(HgSe), 텔루륨화 수은(HgTe), 비소화 인듐(InAs), 인화 인듐(InP), 비소화 갈륨(GaAs), 인화 갈륨(GaP), 질화 인듐(InN), 질화 갈륨(GaN), 안티모니화 인듐(InSb), 안티모니화 갈륨(GaSb), 인화 알루미늄(AlP), 비소화 알루미늄(AlAs), 안티모니화 알루미늄(AlSb), 셀레늄화 납(II)(PbSe), 텔루륨화 납(II)(PbTe), 황화 납(II)(PbS), 셀레늄화 인듐(In₂Se₃), 텔루륨화 인듐(In₂Te₃), 황화 인듐(In₂S₃), 셀레늄화 갈륨(Ga₂Se₃), 황화 비소(III)(As₂S₃), 셀레늄화 비소(III)(As₂Se₃), 텔루륨화 비소(III)(As₂Te₃), 황화 안티모니(III)(Sb₂S₃), 셀레늄화 안티모니(III)(Sb₂Se₃), 텔루륨화 안티모니(III)(Sb₂Te₃), 황화 비스무트(III)(Bi₂S₃), 셀레늄화 비스무트(III)(Bi₂Se₃), 텔루륨화 비스무트(III)(Bi₂Te₃), 실리콘(Si), 탄소화 실리콘(SiC), 저마늄(Ge), 주석(Sn), 셀레늄(Se), 텔루늄(Te), 붕소(B), 탄소(C), 인(P), 질화 붕소(BN), 인화 붕소(BP), 비소화 붕소(BAs), 질화 알루미늄(AlN), 황화 알루미늄(Al₂S₃), 황화 바륨(BaS), 셀레늄화 바륨(BaSe), 텔루륨화 바륨(BaTe), 황화 칼슘(CaS), 셀레늄화 칼슘(CaSe), 텔루륨화 칼슘(CaTe), 황화 베릴륨(BeS), 셀레늄화 베릴륨(BeSe), 텔루륨화 베릴륨(BeTe), 황화 마그네슘(MgS), 셀레늄화 마그네슘(MgSe), 황화 저마늄(GeS), 셀레늄화 저마늄(GeSe), 텔루륨화 저마늄(GeTe), 황화 주석(IV)(SnS₂), 황화 주석(II)(SnS), 셀레늄화 주석(II)(SnSe), 텔루륨화 주석(II)(SnTe), 산화 납(II)(PbO), 플루오르화 구리(I)(CuF), 염화 구리(I)(CuCl), 브롬화 구리(I)(CuBr), 아이오드화 구리(I)(CuI), 산화 구리(I)(Cu₂O), 셀레늄화 구리(I)(Cu₂Se), 산화 니켈(II)(NiO), 산화 코발트(II)(CoO), 황화 코발트(II)(CoS), 사산화삼철(Fe₃O₄), 황화 철(II)(FeS), 산화 망가니즈(II)(MnO), 황화 몰리브데넘(IV)(MoS₂), 산화 바나듐(II)(VO), 산화 바나듐(IV)(VO₂), 산화 텅스텐(IV)(WO₂), 산화 탄탈럼(V)(Ta₂O₅), 산화 타이타늄(TiO₂, Ti₂O₅, Ti₂O₃, Ti₅O₉ 등), 산화 지르코늄(ZrO₂), 질화 실리콘(Si₃N₄), 질화 저마늄(Ge₃N₄), 산화 알루미늄(Al₂O₃), 타이타늄산 바륨(BaTiO₃), 셀레늄과 아연과 카드뮴의 화합물(CdZnSe), 인듐과 비소와 인의 화합물(InAsP), 카드뮴과 셀레늄과 황의 화합물(CdSeS), 카드뮴과 셀레늄과 텔루륨의 화합물(CdSeTe), 인듐과 갈륨과 비소의 화합물(InGaAs), 인듐과 갈륨과 셀레늄의 화합물(InGaSe), 인듐과 셀레늄과 황의 화합물(InSeS), 구리와 인듐과 황의 화합물(예를 들어, CuInS₂), 및 이들의 조합 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 조성이 임의의 비율로 나타내어지는, 소위 합금형 퀀텀닷을 사용하여도 좋다. 예를 들어, CdS_xSe₁ _-x(x는 0 내지 1의 임의의 수)로 나타내어지는 합금형 퀀텀닷은 x의 비율을 변화시키면 발광 파장을 바꿀 수 있기 때문에, 청색 발광을 얻기에 유효한 수단 중 하나이다.

퀀텀닷의 구조로서는, 코어형, 코어 쉘형, 코어 멀티쉘형 등이 있고, 이들 중 어느 것을 사용하여도 좋지만, 코어를 덮는 더 넓은 밴드갭을 갖는 다른 무기 재료로 쉘을 형성함으로써, 나노 결정 표면에 존재하는 결함이나 댕글링 본드의 영향을 저감할 수 있다. 이로써, 발광의 양자 효율이 크게 개선되기 때문에, 코어 쉘형이나 코어 멀티쉘형 등의 퀀텀닷을 사용하는 것이 바람직하다. 쉘의 재료의 예로서는, 황화 아연(ZnS)이나 산화 아연(ZnO)을 들 수 있다.

또한, 퀀텀닷은 표면 원자의 비율이 높기 대문에, 반응성이 높아 응집이 일어나기 쉽다. 따라서, 퀀텀닷의 표면에는 보호제가 부착되어 있거나, 또는 보호기가 제공되어 있는 것이 바람직하다. 상기 보호제가 부착되어 있거나, 또는 보호기가 제공되어 있으면, 응집을 방지할 수 있고 용매의 용해성을 높일 수 있다. 또한, 반응성을 저감시켜, 전기적인 안정성을 향상시킬 수도 있다. 보호제(또는 보호기)로서는, 예를 들어, 폴리옥시에틸렌라우릴에터, 폴리옥시에틸렌스테아릴에터, 폴리옥시에틸렌올레일에터 등의 폴리옥시에틸렌알킬에터류, 트라이프로필포스핀, 트라이뷰틸포스핀, 트라이헥실포스핀, 트라이옥틸포스핀 등의 트라이알킬포스핀류, 폴리옥시에틸렌n-옥틸페닐에터, 폴리옥시에틸렌n-노닐페닐에터 등의 폴리옥시에틸렌알킬페닐에터류, 트라이(n-헥실)아민, 트라이(n-옥틸)아민, 트라이(n-데실)아민 등의 3급 아민류, 트라이프로필포스핀옥사이드, 트라이뷰틸포스핀옥사이드, 트라이헥실포스핀옥사이드, 트라이옥틸포스핀옥사이드, 트라이데실포스핀옥사이드 등의 유기 인 화합물, 폴리에틸렌글라이콜다이라우레이트, 폴리에틸렌글라이콜다이스테아레이트 등의 폴리에틸렌글라이콜다이에스터류, 또한 피리딘, 루티딘, 콜리딘, 퀴놀린류 등의 질소 함유 방향족 화합물 등의 유기 질소 화합물, 헥실아민, 옥틸아민, 데실아민, 도데실아민, 테트라데실아민, 헥사데실아민, 옥타데실아민 등의 아미노알케인류, 다이뷰틸설파이드 등의 다이알킬설파이드류, 다이메틸설폭사이드나 다이뷰틸설폭사이드 등의 다이알킬설폭사이드류, 싸이오펜 등의 황 함유 방향족 화합물 등의 유기 황 화합물, 팔미틴산, 스테아르산, 올레산 등의 고급 지방산, 알코올류, 소르비탄 지방산 에스터류, 지방산 변성 폴리에스터류, 3급 아민 변성 폴리우레탄류, 폴리에틸렌이민류 등을 들 수 있다.

또한, 퀀텀닷은 막대 형상의 퀀텀닷인 퀀텀 로드이어도 좋다. 퀀텀 로드는 c축 방향으로 편광한 지향성을 갖는 광을 방출하기 때문에, 퀀텀 로드를 발광 재료로서 사용함으로써, 외부 양자 효율이 더 양호한 발광 소자를 얻을 수 있다.

OLED 소자에서는 대부분의 경우, 발광 재료를 호스트 재료로 분산함으로써 발광 효율을 높이지만, 호스트 재료는 발광 재료 이상의 일중항 여기 에너지 또는 삼중항 여기 에너지를 갖는 물질이어야 한다. 특히, 청색 인광 재료를 사용할 때에는, 청색 인광 재료 이상의 삼중항 여기 에너지를 갖는 재료이면서, 또한 수명의 관점에서 볼 때 우수한 호스트 재료의 개발이 매우 어렵다. 여기서, 퀀텀닷은 호스트 재료를 사용하지 않고 퀀텀닷만으로 발광층(113)을 구성하더라도 발광 효율을 유지할 수 있기 때문에, 이점에서도 수명이라는 관점에서 보아 바람직한 발광 소자를 얻을 수 있다. 퀀텀닷만으로 발광층을 형성하는 경우에는, 퀀텀닷은 코어 쉘 구조(코어-멀티쉘 구조를 포함함)인 것이 바람직하다.

발광층(113)은 퀀텀닷 외에 다른 발광 재료나 호스트 재료가 포함되어도 좋다. 다른 발광 재료로서는, 대표적으로 인광 발광 물질이나 형광 발광 물질, 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질 등을 들 수 있다.

인광 발광 물질로서 사용할 수 있는 재료로서는, 예를 들어, 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-dmp)₃]), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz)₃]), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrptz-3b)₃])과 같은 4H-트라이아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz1-mp)₃]), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Prptz1-Me)₃])과 같은 1H-트라이아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, fac-트리스[(1-2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpmi)₃]), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다졸[1,2-f]페난트리디나토]이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpimpt-Me)₃])과 같은 이미다졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C^2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸일)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C^2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디나토-N,C^2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: [Ir(CF₃ppy)₂(pic)]), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C^2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac)와 같은 전자 흡인기를 갖는 페닐피리딘 유도체를 리간드로 하는 유기 금속 이리듐 착체를 들 수 있다. 이들은 청색의 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 440nm 내지 520nm에 발광의 피크를 갖는 화합물이다.

또한, 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)₃]), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)₃]), (아세틸아세토나토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)₂(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)₂(acac)]), (아세틸아세토나토)비스[6-(2-노보닐)-4-페닐피리미디나토]이리듐(III)(약칭: [Ir(nbppm)₂(acac)]), (아세틸아세토나토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디나토]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpmppm)₂(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(4,6-다이페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)₂(acac)])과 같은 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토나토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)₂(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)₂(acac)])과 같은 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스(2-페닐피리디나토-N,C^2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)₃]), 비스(2-페닐피리디나토-N,C^2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(ppy)₂(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bzq)₂(acac)]), 트리스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(bzq)₃]), 트리스(2-페닐퀴놀리나토-N,C^2')이리듐(III)(약칭: [Ir(pq)₃]), 비스(2-페닐퀴놀리나토-N,C^2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(pq)₂(acac)])와 같은 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)₃(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체가 있다. 이들은 주로 녹색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 500nm 내지 600nm에 발광 피크를 갖는다. 또한, 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는, 신뢰성이나 발광 효율도 매우 우수하기 때문에, 특히 바람직하다.

또한, (다이아이소뷰틸메타나토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디나토]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)₂(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디나토](다이피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)₂(dpm)]), 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디나토](다이피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)₂(dpm)])과 같은 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)₂(acac)]), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지나토)(다이피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)₂(dpm)]), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토)]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)₂(acac)])과 같은 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리나토-N,C^2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)₃]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리나토-N,C^2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)₂(acac)])과 같은 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(II)(약칭: PtOEP)과 같은 백금 착체나, 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(DBM)₃(Phen)]), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(TTA)₃(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 이들은 적색 인광 발광을 나타내는 화합물이며, 600nm 내지 700nm에 발광 피크를 갖는다. 또한, 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는, 색도가 좋은 적색 발광이 얻어진다.

또한, 상술한 인광성 화합물 외에도, 다양한 인광성 발광 재료를 선택하여 사용하여도 좋다.

상술한 인광 발광 재료 대신에 열 활성화 지연 형광을 발하는 물질(TADF 재료)을 사용하여도 좋다. TADF 재료로서는, 풀러렌 및 그 유도체, 프로플라빈 등의 아크리딘 유도체, 에오신 등을 사용할 수 있다. 또한, 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린을 사용할 수 있다. 상기 금속 함유 포르피린으로서는, 예를 들어 이하의 구조식으로 나타내어지는 프로토포르피린-플루오르화 주석 착체(SnF₂(Proto IX)), 메소포르피린-플루오르화 주석 착체(SnF₂(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오르화 주석 착체(SnF₂(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-플루오르화 주석 착체(SnF₂(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오르화 주석 착체(SnF₂(OEP)), 에티오포르피린-플루오르화 주석 착체(SnF₂(Etio I)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(PtCl₂OEP) 등을 들 수 있다.

[화학식 8]

또한, 이하의 구조식으로 나타내어지는 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ), 9-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: PCCzTzn), 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn), 2-[4-(10H-페녹사진-10-일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PXZ-TRZ), 3-[4-(5-페닐-5,10-다이하이드로페나진-10-일)페닐]-4,5-다이페닐-1,2,4-트라이아졸(약칭: PPZ-3TPT), 3-(9,9-다이메틸-9H-아크리딘-10-일)-9H-크산텐-9-온(약칭: ACRXTN), 비스[4-(9,9-다이메틸-9,10-다이하이드로아크리딘)페닐]설폰(약칭: DMAC-DPS), 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA) 등의 π전자 과잉형 헤테로 방향 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향 고리 양쪽을 갖는 헤테로 고리 화합물을 사용할 수도 있다. 상기 헤테로 고리 화합물은 π전자 과잉형 헤테로 방향 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향 고리를 갖기 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 모두 높아 바람직하다. 또한, π전자 과잉형 헤테로 방향 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향 고리가 직접 결합된 물질은 π전자 과잉형 헤테로 방향 고리의 도너성과 π전자 부족형 헤테로 방향 고리의 억셉터성이 모두 높아져, S₁ 준위와 T₁ 준위 사이의 에너지 차가 작아지기 때문에, 열 활성화 지연 형광을 효율적으로 얻을 수 있어 특히 바람직하다. 또한, π전자 부족형 헤테로 방향 고리 대신에, 사이아노기와 같은 전자 흡인기가 결합된 방향 고리를 사용하여도 좋다.

[화학식 9]

형광 발광 물질로서는, 예를 들어 이하와 같은 물질을 사용할 수 있다. 또한, 이들 외의 형광 발광 물질을 사용할 수도 있다. 5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), 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-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린30, N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 2,8-다이-tert-뷰틸-5,11-비스(4-tert-뷰틸페닐)-6,12-다이페닐테트라센(약칭: TBRb), 5,12-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT), 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-아이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM) 등을 들 수 있다. 특히, 1,6FLPAPrn이나 1,6mMemFLPAPrn과 같은 피렌다이아민 화합물로 대표되는 축합 방향족 다이아민 화합물은 정공 트랩성이 높고 발광 효율이나 신뢰성이 우수하기 때문에 바람직하다.

호스트 재료로서는 다양한 캐리어 수송 재료를 사용할 수 있다. 상기 캐리어 수송 재료로서는, 예를 들어, 이하에 나타내는 정공 수송성을 갖는 물질이나, 전자 수송성을 갖는 물질 등을 사용할 수 있다. 물론, 이하에서 거론하는 물질 외의 정공 수송성을 갖는 재료나 전자 수송성을 갖는 재료, 바이폴러성을 갖는 재료를 사용할 수도 있다.

정공 수송성을 갖는 재료로서는, 상기 정공 수송층(111-2)을 구성하는 재료로서 열거한 물질과 같은 물질을 사용할 수 있다.

전자 수송성을 갖는 재료로서는, 예를 들어, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭: BeBq₂), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤즈옥사졸일)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸일)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체나, 2-(4-바이페닐일)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 등의 폴리아졸 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물이나 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f, h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II) 등의 다이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물이나, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리딘 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물을 들 수 있다. 상술한 것들 중에서도 다이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물이나 피리딘 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물은 신뢰성이 양호하기 때문에 바람직하다. 특히, 다이아진(피리미딘이나 피라진) 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물은 전자 수송성이 높아 구동 전압 저감에도 기여한다.

또한, 호스트 재료는 복수 종류의 물질이 혼합된 재료이어도 좋고, 혼합된 호스트 재료를 사용하는 경우에는 전자 수송성을 갖는 재료와 정공 수송성을 갖는 재료를 혼합시키는 것이 바람직하다. 전자 수송성을 갖는 재료와 정공 수송성을 갖는 재료를 혼합시킴으로써, 발광층(113)의 수송성을 쉽게 조정할 수 있고 재결합 영역을 쉽게 제어할 수도 있다. 정공 수송성을 갖는 재료와 전자 수송성을 갖는 재료의 함유량의 비는 정공 수송성을 갖는 재료:전자 수송성을 갖는 재료=1:9 내지 9:1로 하면 좋다.

또한, 이들 혼합된 재료로 여기 착체를 형성하여도 좋다. 상기 여기 착체는 발광 재료의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 겹치는 발광을 나타내는 여기 착체를 형성하는 조합을 선택함으로써, 에너지의 이동이 원활하게 수행되어, 효율적으로 발광을 얻을 수 있어 바람직하다. 또한, 구동 전압도 저하되기 때문에 바람직하다.

발광층(113)의 발광 재료를 퀀텀닷으로 하는 경우, 상기 발광층의 막 두께는 3nm 내지 100nm, 바람직하게는 10nm 내지 100nm로 하고, 발광층 내의 퀀텀닷의 함유율은 1volume% 내지 100volume%로 한다. 다만, 퀀텀닷만으로 발광층을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 퀀텀닷을 발광 재료로서 호스트에 분산시킨 발광층을 형성하기 위해서는, 호스트 재료에 퀀텀닷을 분산시키거나, 또는 호스트 재료와 퀀텀닷을 적절한 용매체에 용해 또는 분산시키고 나서, 웨트 프로세스법(스핀코팅법, 캐스트법, 다이코팅법, 블레이드코팅법, 롤코팅법, 잉크젯법, 인쇄법, 스프레이코팅법, 커튼코팅법, 랭뮤어 블라젯 법 등)를 채용하면 좋다. 인광 발광 재료를 사용한 발광층에 대해서는, 상기 웨트 프로세스 외에, 진공 증착법도 적합하게 이용할 수 있다.

웨트 프로세스에 사용하는 액상 매체로서는, 예를 들어, 메틸에틸케톤, 사이클로헥산온 등의 케톤류, 아세트산에틸 등의 지방산 에스터류, 다이클로로벤젠 등의 할로젠화 탄화수소류, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 사이클로헥실벤젠 등의 방향족 탄화수소류, 사이클로헥세인, 데카린, 도데케인 등의 지방족 탄화수소류, 다이메틸폼아마이드(DMF), 다이메틸설폭사이드(DMSO) 등의 유기 용매를 사용할 수 있다.

전자 주입 수송층(112)은 EL층에 대한 전자의 주입 및 전자의 수송을 하는 층이다. 전자 주입 수송층(112)은 전자 수송층을 갖고, 전자 주입층을 가져도 좋다. 전자 주입 수송층은 전자 수송성을 갖는 물질을 포함한다. 전자 수송성을 갖는 물질로서는, 상기 호스트 재료에 사용할 수 있는 전자 수송성을 갖는 물질로서 예로 든 것을 사용할 수 있다. 또한, n형 화합물 반도체를 사용하여도 좋고, 예를 들어, 산화 타이타늄(TiO₂), 산화 아연(ZnO), 산화 실리콘(SiO₂), 산화 주석(SnO₂), 산화 텅스텐(WO₃), 산화 탄탈럼(Ta₂O₃), 타이타늄산 바륨(BaTiO₃), 지르콘산 바륨(BaZrO₃), 산화 지르코늄(ZrO₂), 산화 하프늄(HfO₂), 산화 알루미늄(Al₂O₃), 산화 이트륨(Y₂O₃), 지르코늄 실리케이트(ZrSiO₄) 등의 산화물, 질화 실리콘(Si₃N₄)과 같은 질화물, 황화 카드뮴(CdS), 셀레늄화 아연(ZnSe) 및 황화 아연(ZnS) 등을 사용할 수도 있다. 이 중에서도 n형 반도체는 퀀탐닷과 가전자대 상단의 에너지 준위가 가깝기 때문에, 구동 전압의 저감 효과가 있어 바람직하다.

전자 주입층을 제공하는 경우에는, 플루오르화 리튬(LiF), 플루오르화 세슘(CsF), 플루오르화 칼슘(CaF₂) 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 음극(102)과 접촉하도록 제공한다. 또는, 전자 수송성을 갖는 물질로 이루어지는 층 내에 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 함유시킨 것이나 전자화물(electride)을 사용하여도 좋다. 상기 전자화물로서는, 예를 들어, 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등을 들 수 있다. 또한, QLED 소자의 경우에는, 전자의 주입이 비교적 쉽기 때문에, 전자 주입층은 형성되지 않아도 된다. 상기 구성의 경우, 대기 성분에 민감한 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 사용하지 않기 때문에, 신뢰성이 양호한 발광 소자로 할 수 있다.

또한, 전자 주입 수송층(112)과 발광층(113) 사이에 버퍼층(114)을 제공하여도 좋다. 버퍼층(114)을 제공하면 전자 주입 수송층(112)과 발광층(113) 사이의 상호 작용이 방지되어, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 얻을 수 있다.

음극(102)을 형성하는 물질로서는, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 원소 주기율표 1족 또는 2족에 속하는 원소, 및 이들 원소를 포함하는 합금(MgAg, AlLi)과, 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들 금속을 포함하는 합금과, ITO와, 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유하는 산화 인듐-산화 주석과, 산화 인듐-산화 아연과, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유하는 산화 인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 또한, 알루미늄(Al), 은(Ag), 인듐 주석 산화물(ITO), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유하는 산화 인듐-산화 주석 등 다양한 도전성 재료를 음극(102)으로서 사용할 수 있다. 이들 도전성 재료는 진공 증착법이나 스퍼터링법 등의 건식법, 잉크젯법, 스핀코팅법 등을 사용하여 성막할 수 있다. 또한, 졸-겔법을 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋다.

또한, EL층(103)의 형성 방법으로서는, 건식법, 습식법을 불문하고 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 진공 증착법이나 웨트 프로세스법(스핀코팅법, 캐스트법, 다이코팅법, 블레이드코팅법, 롤코팅법, 잉크젯법, 인쇄법(그라비어 인쇄법, 옵셋 인쇄법, 스크린 인쇄법 등), 스프레이코팅법, 커튼코팅법, 랭뮤어 블라젯 법 등) 등을 사용하여도 좋다. 특히, 퀀텀닷을 사용한 발광층(113), n형 반도체를 사용한 전자 주입 수송층(112)은 습식법으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 각 전극 또는 각 층을 상이한 성막 방법에 의하여 형성하여도 좋다.

상기 구성을 갖는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자의 에너지 밴드 다이어그램의 일례를 도 19에 도시하였다. 본 발광 소자는 양극(101), 음극(102), 정공 주입 수송층(111), 전자 주입 수송층(112), 발광층(113)을 포함하는 발광 소자이다. 또한, 상기 발광 소자는 양극(101)으로서 알루미늄, 음극(102)으로서 ITO, 전자 주입 수송층(112)으로서 ZnO, 정공 주입 수송층(111)으로서 DBT3P-II와 몰리브데넘 산화물의 복합 재료를 사용하고, 음극(102) 측으로부터 소자를 제작하는 소위 거꾸로 적층된 소자를 상정한 것이다.

도 19와 같이, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에서는, 전자 주입 수송층(112)인 ZnO의 가전자대 상단의 에너지 준위와, 퀀텀닷을 포함하는 발광층(113)의 LUMO 준위 사이의 차이가 작기 때문에 음극(102)으로부터 주입된 전자는 원활하게 발광층(113)까지 운반된다. 또한, 정공 주입 수송층(111)에서는, 전압이 인가되어 몰리브데넘 산화물이 DBT3P-II로부터 전자를 추출함으로써 전자가 발생한 결과, DBT3P-II에 정공이 발생된다. 발생된 전자는 양극(101)으로 흐르고, 정공은 DBT3P-II의 HOMO 준위가 깊고, 퀀텀닷의 발광층(113)의 HOMO 준위와 근접되어 있기 때문에 원활하게 발광층(113)에 주입된다. 발광층(113)에 정공과 전자가 원활하게 주입되기 때문에, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자는 구동 전압이 작고, 또한 캐리어 균형이 양호한 발광 소자로 할 수 있다.

또한, 양극(101)과 음극(102) 사이에 제공되는 층의 구성은 상술한 것에 한정되지 않는다. 그러나, 발광 영역과, 전극 및 캐리어 주입층에 사용되는 금속이 근접함으로써 일어나는 소광이 억제되도록, 양극(101) 및 음극(102)으로부터 떨어진 부분에 정공과 전자가 재결합하는 발광 영역을 제공하는 구성이 바람직하다.

또한, 발광층(113)과 접촉하는 정공 수송층이나 전자 수송층, 특히 발광층(113)에서의 재결합 영역에 가까운 캐리어 수송층은, 발광층에서 생성된 여기자로부터의 에너지 이동을 억제하기 위하여, 발광층을 구성하는 발광 물질 또는 발광층에 포함되는 발광 중심 물질이 갖는 밴드갭보다 큰 밴드갭을 갖는 물질로 구성되는 것이 바람직하다.

(실시형태 2)

본 실시형태에서는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용한 발광 장치에 대하여 설명한다.

본 실시형태에서는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 또한, 도 2의 (A)는 발광 장치를 도시한 상면도이고, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)를 A-B 및 C-D를 따라 자른 단면도이다. 이 발광 장치는 발광 소자의 발광을 제어하는 것이고, 점선으로 나타내어진 구동 회로부(소스선 구동 회로)(601), 화소부(602), 구동 회로부(게이트선 구동 회로)(603)를 포함한다. 또한, 604는 밀봉 기판, 605는 실재이고, 실재(605)로 둘러싸인 내측는 공간(607)이다.

또한, 리드 배선(608)은 소스선 구동 회로(601) 및 게이트선 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이며, 외부 입력 단자로서 기능하는 FPC(flexible printed circuit)(609)로부터 비디오 신호, 클럭 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기서는 FPC만을 도시하였지만, 이 FPC에 프린트 배선 기판(PWB)이 부착되어 있어도 좋다. 본 명세서에서는, 발광 장치 본체뿐만 아니라, 이에 FPC 또는 PWB가 부착된 상태도 발광 장치에 포함되는 것으로 한다.

다음에, 단면 구조에 대하여 도 2의 (B)를 참조하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기서는 구동 회로부인 소스선 구동 회로(601)와, 화소부(602)에서의 하나의 화소를 도시하였다.

소자 기판(610)은 유리, 석영, 유기 수지, 금속, 합금, 반도체 등으로 이루어지는 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(폴리바이닐플루오라이드), 폴리에스터, 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용하여 제작되면 좋다.

화소나 구동 회로에 사용되는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 역 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋고, 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋다. 또한, 톱 게이트형 트랜지스터이어도 좋고, 보텀 게이트형 트랜지스터이어도 좋다. 트랜지스터에 사용하는 반도체 재료는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 실리콘, 저마늄, 탄소화 실리콘, 질화 갈륨 등을 사용할 수 있다. 또는, In-Ga-Zn계 금속 산화물 등의 인듐, 갈륨, 및 아연 중 적어도 하나를 포함한 산화물 반도체를 사용하여도 좋다.

트랜지스터에 사용하는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 결정성을 갖는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 갖는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 갖는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있으므로 바람직하다.

여기서, 상기 화소나 구동 회로에 제공되는 트랜지스터 외에, 후술하는 터치 센서 등에 사용되는 트랜지스터 등의 반도체 장치에는 산화물 반도체를 적용하는 것이 바람직하다. 특히 실리콘보다 밴드갭이 넓은 산화물 반도체를 적용하는 것이 바람직하다. 실리콘보다 밴드갭이 넓은 산화물 반도체를 사용함으로써, 트랜지스터의 오프 상태에서의 전류를 저감할 수 있다.

상기 산화물 반도체는 적어도 인듐(In) 또는 아연(Zn)을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, In-M-Zn계 산화물(M은 Al, Ti, Ga, Ge, Y, Zr, Sn, La, Ce, 또는 Hf 등의 금속)로 표기되는 산화물을 포함하는 산화물 반도체인 것이 더 바람직하다.

특히, 반도체층으로서는, 복수의 결정부를 갖고, 상기 결정부는 c축이 반도체층의 피형성면 또는 반도체층의 상면에 대하여 수직으로 배향되고, 또한 인접한 결정부들 사이에 입계를 갖지 않는 산화물 반도체막을 사용하는 것이 바람직하다.

반도체층으로서 이와 같은 재료를 사용함으로써, 전기 특성의 변동이 억제되어 신뢰성이 높은 트랜지스터를 구현할 수 있다.

또한, 상술한 반도체층을 갖는 트랜지스터는 오프 전류가 낮기 때문에, 트랜지스터를 통하여 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 이와 같은 트랜지스터를 화소에 적용함으로써, 각 표시 영역에 표시된 화상의 계조를 유지하면서 구동 회로를 정지하는 것도 가능해진다. 이 결과 소비 전력이 매우 저감된 전자 기기를 구현할 수 있다.

트랜지스터의 특성 안정화 등을 위하여, 하지막을 제공하는 것이 바람직하다. 하지막으로서는, 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등의 무기 절연막을 사용하고, 단층으로 또는 적층하여 제작할 수 있다. 하지막은 스퍼터링법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법(플라스마 CVD법, 열 CVD법, MOCVD(Metal Organic CVD)법 등), ALD(Atomic Layer Deposition)법, 도포법, 인쇄법 등을 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 하지막은, 불필요하면 제공하지 않아도 된다.

또한, FET(623)는 구동 회로부(601)에 형성되는 트랜지스터 중 하나를 도시한 것이다. 또한, 구동 회로는 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로, 또는 NMOS 회로로 형성되면 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형에 대하여 설명하지만, 반드시 그럴 필요는 없고 구동 회로를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.

또한, 화소부(602)는 스위칭용 FET(611), 전류 제어용 FET(612), 및 전류 제어용 FET(612)의 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소로 형성되어 있지만, 이에 한정되지 않고 3개 이상의 FET와, 용량 소자를 조합한 화소부로 하여도 좋다.

또한, 제 1 전극(613)의 단부를 덮도록 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기서는, 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용하여 형성할 수 있다.

또한, 나중에 형성하는 EL층 등의 피복성을 양호하게 하기 위하여, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들어, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴을 사용한 경우에는, 절연물(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2㎛ 내지 3㎛)을 갖는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)로서, 네거티브형 감광성 수지 및 포지티브형 감광성 수지 중 어느 것을 사용할 수도 있다.

제 1 전극(613) 위에는 EL층(616) 및 제 2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 여기서, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(613)에 사용되는 재료에는, 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, ITO막, 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물막, 2wt% 이상 20wt% 이하의 산화 아연을 포함한 산화 인듐막, 질화 타이타늄막, 크로뮴막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 질화 타이타늄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막의 적층, 질화 타이타늄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화 타이타늄막의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 또한, 적층 구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹 접촉(ohmic contact)이 얻어지며, 양극으로서 기능시킬 수 있다.

또한, EL층(616)은 증착 마스크를 사용하는 증착법, 잉크젯법, 스핀코팅법 등의 습식법 등, 다양한 방법으로 형성된다. EL층(616)은 실시형태 1에서 설명한 바와 같은 구성을 포함한다. 또한, EL층(616)을 구성하는 다른 재료로서 저분자 화합물 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머를 포함함)을 사용하여도 좋다.

또한, EL층(616) 위에 형성되고 음극으로서 기능하는 제 2 전극(617)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 작은 재료(Al, Mg, Li, Ca, 또는 이들의 합금이나 화합물(MgAg, MgIn, AlLi 등) 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, EL층(616)에서 생긴 빛이 제 2 전극(617)을 투과시키는 경우에는, 제 2 전극(617)으로서, 막 두께가 얇은 금속 박막과, 투명 도전막(ITO, 2wt% 이상 20wt% 이하의 산화 아연을 포함하는 산화 인듐, 실리콘을 함유하는 인듐 주석 산화물, 산화 아연(ZnO) 등)의 적층을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 제 1 전극(613), EL층(616), 및 제 2 전극(617)으로 발광 소자가 형성되어 있다. 이 발광 소자는 실시형태 1에 기재된 발광 소자이다. 또한, 화소부에는 복수의 발광 소자가 형성되어 있지만, 본 실시형태에 따른 발광 장치에서는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자와, 그 외의 구성을 갖는 발광 소자의 양쪽이 상기 화소부에 포함되어 있어도 좋다.

또한, 실재(605)로 밀봉 기판(604)과 소자 기판(610)을 접합함으로써, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 실재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광 소자(618)가 제공된 구조가 되어 있다. 또한, 공간(607)에는 충전재가 충전되어 있으며, 불활성 가스(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우 외에, 실재로 충전되는 경우도 있다. 밀봉 기판에 오목부를 형성하고 거기에 건조제를 제공함으로써 수분의 영향으로 인한 열화를 억제할 수 있어 바람직하다.

또한, 실재(605)에는 에폭시계 수지나 유리 프릿(glass frit)을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과시키지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉 기판(604)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP, PVF, 폴리에스터, 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.

도 2에는 도시되지 않았지만, 제 2 전극 위에 보호막을 제공하여도 좋다. 보호막은 유기 수지막이나 무기 절연막으로 형성되면 좋다. 또한, 실재(605)의 노출된 부분을 덮도록 보호막이 형성되어 있어도 좋다. 또한, 보호막은 한 쌍의 기판의 표면 및 측면, 밀봉층, 절연층 등의 노출된 측면을 덮도록 제공될 수 있다.

보호막에는, 물 등의 불순물을 투과시키기 어려운 재료를 사용할 수 있다. 따라서, 물 등의 불순물이 외부로부터 내부로 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

보호막을 구성하는 재료로서는 산화물, 질화물, 플루오르화물, 황화물, 삼원화합물, 금속, 또는 폴리머 등을 사용할 수 있고, 예를 들어, 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 하프늄실리케이트, 산화 란타넘, 산화 실리콘, 타이타늄산 스트론튬, 산화 탄탈럼, 산화 타이타늄, 산화 아연, 산화 나이오븀, 산화 지르코늄, 산화 주석, 산화 이트륨, 산화 세륨, 산화 스칸듐, 산화 어븀, 산화 바나듐, 또는 산화 인듐 등을 포함하는 재료나, 질화 알루미늄, 질화 하프늄, 질화 실리콘, 질화 탄탈럼, 질화 타이타늄, 질화 나이오븀, 질화 몰리브데넘, 질화 지르코늄, 또는 질화 갈륨 등을 포함하는 재료, 타이타늄 및 알루미늄을 포함하는 질화물, 타이타늄 및 알루미늄을 포함하는 산화물, 알루미늄 및 아연을 포함하는 산화물, 망가니즈 및 아연을 포함하는 황화물, 세륨 및 스트론튬을 포함하는 황화물, 어븀 및 알루미늄을 포함하는 산화물, 이트륨 및 지르코늄을 포함하는 산화물 등을 포함하는 재료를 사용할 수 있다.

보호막은 단차 피복성(step coverage)이 양호한 성막 방법을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다. 이런 방법 중 하나에, 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법이 있다. ALD법을 사용하여 형성할 수 있는 재료를 보호막에 사용하는 것이 바람직하다. ALD법을 사용함으로써, 크랙이나 핀홀 등의 결함이 저감되거나 또는 균일한 두께를 갖는, 치밀한 보호막을 형성할 수 있다. 또한, 보호막을 형성할 때에 가공 부재에 가해지는 손상을 저감할 수 있다.

예를 들어, ALD법을 사용함으로써, 복잡한 요철 형상을 갖는 표면이나, 발광 장치의 상면, 측면, 및 이면에도 균일하며 결함이 적은 보호막을 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이 하여 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치를 얻을 수 있다.

본 실시형태에서의 발광 장치에는 실시형태 1에 기재된 발광 소자가 사용되기 때문에, 양호한 특성을 갖춘 발광 장치를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 수명이 긴 발광 소자이기 때문에, 신뢰성이 양호한 발광 장치로 할 수 있다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용한 발광 장치는 발광 효율이 양호하기 때문에, 소비 전력이 작은 발광 장치로 할 수 있다.

도 3에는 백색 발광을 나타내는 발광 소자를 형성하고, 착색층(컬러 필터) 등을 제공함으로써 풀 컬러화시킨 발광 장치의 예를 도시하였다. 도 3의 (A)에는 기판(1001), 하지 절연막(1002), 게이트 절연막(1003), 게이트 전극(1006, 1007, 1008), 제 1 층간 절연막(1020), 제 2 층간 절연막(1021), 주변부(1042), 화소부(1040), 구동 회로부(1041), 발광 소자의 제 1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B), 격벽(1025), EL층(1028), 제 2 전극(1029), 밀봉 기판(1031), 실재(1032) 등이 도시되어 있다.

또한, 도 3의 (A)에서는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))이 투명한 기재(1033)에 제공되어 있다. 또한, 블랙 매트릭스(1035)를 더 제공하여도 좋다. 착색층 및 블랙 매트릭스가 제공된 투명한 기재(1033)는, 위치를 맞추어 기판(1001)에 고정된다. 또한, 착색층 및 블랙 매트릭스(1035)는 오버 코트층(1036)으로 덮여 있다. 또한, 도 3의 (A)에서 광이 착색층을 투과하지 않고 외부로 추출되는 발광층과, 광이 각 색의 착색층을 투과하여 외부로 추출되는 발광층이 있고, 착색층을 투과하지 않는 광은 백색, 착색층을 투과하는 광은 적색, 녹색, 청색이 되므로, 4색의 화소로 영상을 표현할 수 있다.

도 3의 (B)에서는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))을 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 형성하는 예를 도시하였다. 이와 같이, 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어도 좋다.

또한, 상술한 발광 장치는, FET가 형성된 기판(1001) 측으로 광이 추출되는 구조(보텀 이미션형)의 발광 장치이지만, 밀봉 기판(1031) 측으로 광이 추출되는 구조(톱 이미션형)의 발광 장치로 하여도 좋다. 톱 이미션형 발광 장치의 단면도를 도 4에 도시하였다. 이 경우, 기판(1001)에는, 광을 투과시키지 않는 기판을 사용할 수 있다. FET와 발광 소자의 양극을 접속시키는 접속 전극을 제작할 때까지는 보텀 이미션형 발광 장치와 마찬가지로 형성한다. 그 후, 제 3 층간 절연막(1037)을 전극(1022)을 덮도록 형성한다. 이 절연막은 평탄화의 역할을 가져도 좋다. 제 3 층간 절연막(1037)은 제 2 층간 절연막과 같은 재료 외에도, 다른 공지의 재료를 사용하여 형성될 수 있다.

발광 소자의 제 1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B)은 여기서는 양극이지만, 음극이어도 좋다. 또한, 도 4와 같은 톱 이미션형 발광 장치의 경우, 제 1 전극을 반사 전극으로 하는 것이 바람직하다. EL층(1028)의 구성은 실시형태 1에서의 EL층(103)과 같은 구성으로 하고, 또한 백색 발광이 얻어지는 소자 구조로 한다.

도 4와 같은 톱 이미션형 구조의 경우, 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))을 제공한 밀봉 기판(1031)에 의하여 밀봉할 수 있다. 밀봉 기판(1031)에는 화소와 화소 사이에 위치하도록 블랙 매트릭스(1035)를 제공하여도 좋다. 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))이나 블랙 매트릭스는 오버 코트층으로 덮여 있어도 좋다. 또한 밀봉 기판(1031)에는 투광성을 갖는 기판을 사용한다. 또한, 여기서는 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색을 사용하여 풀 컬러 표시를 수행하는 예를 제시하였지만, 이에 특별히 한정되지 않고, 적색, 황색, 녹색, 청색의 4색이나, 적색, 녹색, 청색의 3색을 사용하여 풀 컬러 표시를 수행하여도 좋다.

톱 이미션형 발광 장치에서는 마이크로캐비티 구조를 바람직하게 적용할 수 있다. 마이크로캐비티 구조를 갖는 발광 소자는, 제 1 전극을 반사 전극으로 하고, 제 2 전극을 반투과ㆍ반반사 전극으로 함으로써 얻을 수 있다. 반사 전극과 반투과ㆍ반반사 전극 사이에는 적어도 EL층을 갖고, 적어도 발광 영역이 되는 발광층을 갖는다.

또한, 반사 전극은, 가시광의 반사율이 40% 내지 100%, 바람직하게는 70% 내지 100%이고, 또한 저항률이 1×10^-2Ωcm 이하인 막이다. 또한, 반투과ㆍ반반사 전극은, 가시광의 반사율이 20% 내지 80%, 바람직하게는 40% 내지 70%이고, 또한 저항률이 1×10^-2Ωcm 이하인 막이다.

EL층에 포함되는 발광층으로부터 사출되는 발광은 반사 전극과 반투과ㆍ반반사 전극에 의하여 반사되어 공진된다.

상기 발광 소자는, 투명 도전막이나 상술한 복합 재료, 캐리어 수송 재료 등의 두께를 바꿈으로써 반사 전극과 반투과ㆍ반반사 전극 사이의 광학적 거리를 변화시킬 수 있다. 이로써, 반사 전극과 반투과ㆍ반반사 전극 사이에서, 공진하는 파장의 광을 강화시키고, 공진하지 않는 파장의 광을 감쇠시킬 수 있다.

또한, 반사 전극에 의하여 반사되어 되돌아온 광(제 1 반사광)은 발광층으로부터 반투과ㆍ반반사 전극에 직접 입사하는 광(제 1 입사광)과 큰 간섭을 일으키기 때문에, 반사 전극과 발광층의 광학적 거리를 (2n-1)λ/4(다만, n은 1 이상의 자연수이고, λ는 증폭하고자 하는 발광의 파장임)로 조절하는 것이 바람직하다. 상기 광학적 거리를 조절함으로써, 제 1 반사광과 제 1 입사광의 위상을 맞추어 발광층으로부터의 발광을 더 증폭시킬 수 있다.

또한, 상술한 구성에서는, EL층에 복수의 발광층을 갖는 구조이어도 좋고, 하나의 발광층을 갖는 구조이어도 좋다. 예를 들어, 탠덤형 발광 소자의 구성과 조합하여, 하나의 발광 소자에, 전하 발생층이 개재(介在)된 복수의 EL층이 제공되고, 각 EL층에 하나 또는 복수의 발광층이 형성되는 구성이어도 좋다.

마이크로캐비티 구조를 가짐으로써 정면 방향에서의 특정 파장의 발광 강도를 높일 수 있기 때문에, 저소비 전력화를 도모할 수 있다. 또한, 적색, 황색, 녹색, 청색의 4색의 부화소로 영상을 표시하는 발광 장치의 경우, 황색 발광에 의한 휘도 향상 효과에 더하여, 부화소 모두에서 각 색의 파장에 맞는 마이크로캐비티 구조의 적용이 가능하므로, 양호한 특성의 발광 장치로 할 수 있다.

본 실시형태에서의 발광 장치에는 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용하기 때문에, 양호한 특성을 갖춘 발광 장치를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 수명이 긴 발광 소자이기 때문에, 신뢰성이 양호한 발광 장치로 할 수 있다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용한 발광 장치는 발광 효율이 양호하기 때문에, 소비 전력이 작은 발광 장치로 할 수 있다.

여기까지는, 액티브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 설명하였지만, 이하에서는 패시브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 설명한다. 도 5에는 본 발명을 적용하여 제작한 패시브 매트릭스형 발광 장치를 도시하였다. 또한, 도 5의 (A)는 발광 장치를 도시한 사시도, 도 5의 (B)는 도 5의 (A)를 X-Y를 따라 자른 단면도이다. 도 5에서, 기판(951) 위에는, 전극(952)과 전극(956) 사이에 EL층(955)이 제공된다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 제공되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은, 기판면에 가까워짐에 따라, 한쪽 측벽과 다른 쪽의 측벽 사이의 간격이 좁아지는 경사를 갖는다. 즉, 격벽층(954)의 짧은 변 방향의 단면은 사다리꼴 형상이고, 저변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고 절연층(953)과 접촉하는 변)이 상변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고 절연층(953)과 접촉하지 않는 변)보다 짧다. 이와 같이 격벽층(954)을 제공함으로써, 정전기 등에 기인한 발광 소자의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 패시브 매트릭스형 발광 장치에서도, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용하기 때문에, 신뢰성이 양호한 발광 장치 또는 소비 전력이 낮은 발광 장치로 할 수 있다.

상술한 발광 장치는 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 미소한 발광 소자를 각각 제어하는 것이 가능하기 때문에, 화상의 표현을 수행하는 표시 장치로서 바람직하게 이용할 수 있는 발광 장치이다.

또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 자유로이 조합될 수 있다.

(실시형태 3)

본 실시형태에서는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 조명 장치로서 사용하는 예를 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6의 (B)는 조명 장치의 상면도이고, 도 6의 (A)는 도 6의 (B)의 e-f를 따른 단면도이다.

본 실시형태의 조명 장치는, 지지체인 투광성을 갖는 기판(400) 위에 제 1 전극(401)이 형성되어 있다. 제 1 전극(401)은 실시형태 1의 양극(101)에 상당한다. 제 1 전극(401) 측으로부터 발광을 추출하는 경우, 제 1 전극(401)을 투광성을 갖는 재료로 형성한다.

제 2 전극(404)에 전압을 공급하기 위한 패드(412)가 기판(400) 위에 형성된다.

제 1 전극(401) 위에는 EL층(403)이 형성되어 있다. EL층(403)의 구성은, 실시형태 1에서의 EL층(103)의 구성에 상당한다. 또한, 이들 구성에 대해서는 상기 기재를 참조하기 바란다.

제 2 전극(404)은 EL층(403)을 덮도록 형성된다. 제 2 전극(404)은 실시형태 1에서의 음극(102)에 상당한다. 발광을 제 1 전극(401) 측으로부터 추출하는 경우, 제 2 전극(404)을 반사율이 높은 재료로 형성한다. 제 2 전극(404)은 패드(412)와 접속됨으로써 전압이 공급된다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에 기재된 조명 장치는 제 1 전극(401), EL층(403), 및 제 2 전극(404)을 갖는 발광 소자를 갖는다. 이 발광 소자는 발광 효율이 높으므로, 본 실시형태의 조명 장치를 소비 전력이 낮은 조명 장치로 할 수 있다.

상기 구성을 갖는 발광 소자가 형성된 기판(400)과, 밀봉 기판(407)을, 실재(405) 및 실재(406)로 고착하여 밀봉함으로써, 조명 장치가 완성된다. 실재(405) 및 실재(406) 중 어느 쪽을 사용하여도 좋다. 또한, 안쪽의 실재(406)(도 6의 (B)에는 도시되지 않았음)에는 건조제를 혼합시킬 수도 있고, 이로써 수분을 흡착시킬 수 있어 신뢰성의 향상으로 이어진다.

또한, 패드(412)와 제 1 전극(401)의 일부를 실재(405) 및 실재(406) 밖으로 연장시켜 제공함으로써 외부 입력 단자로 할 수 있다. 또한, 그 위에 컨버터 등을 탑재한 IC칩(420) 등을 제공하여도 좋다.

본 실시형태에 기재된 조명 장치에서는 EL 소자에 실시형태 1에 기재된 발광 소자가 사용되고, 신뢰성이 양호한 발광 장치로 할 수 있다. 또한, 내열성이 양호한 발광 장치로 할 수 있다.

(실시형태 4)

본 실시형태에서는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 그 일부에 포함하는 전자 기기의 예에 대하여 설명한다. 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 수명이 양호하고 신뢰성이 양호한 발광 소자이다. 이 결과, 본 실시형태에 기재되는 전자 기기는 신뢰성이 양호한 발광부를 갖는 전자 기기로 할 수 있다.

상기 발광 소자를 적용한 전자 기기로서 예를 들어, 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파친코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 이하에 기재한다.

도 7의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 도시한 것이다. 텔레비전 장치는, 하우징(7101)에 표시부(7103)가 제공되어 있다. 또한, 여기서는, 스탠드(7105)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 도시하였다. 표시부(7103)에 의하여 영상을 표시할 수 있고, 표시부(7103)는 실시형태 1에 기재된 발광 소자가 매트릭스 형상으로 배열되어 구성되어 있다.

텔레비전 장치의 조작은 하우징(7101)이 구비하는 조작 스위치나 별도의 리모트 컨트롤러(7110)로 수행할 수 있다. 리모트 컨트롤러(7110)가 구비하는 조작 키(7109)에 의하여, 채널이나 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모트 컨트롤러(7110)에, 상기 리모트 컨트롤러(7110)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 제공하는 구성으로 하여도 좋다.

또한, 텔레비전 장치를, 수신기나 모뎀 등을 구비한 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반 텔레비전 방송을 수신할 수 있고, 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선 통신 네트워크에 접속함으로써, 단방향(송신자로부터 수신자로) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 간, 또는 수신자들끼리 등)의 정보 통신을 하는 것도 가능하다.

도 7의 (B1)은 컴퓨터이며, 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한, 이 컴퓨터는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 표시부(7203)에 사용함으로써 제작된다. 도 7의 (B1)의 컴퓨터는, 도 7의 (B2)와 같은 형태이어도 좋다. 도 7의 (B2)의 컴퓨터는, 키보드(7204), 포인팅 디바이스(7206) 대신에 제 2 표시부(7210)가 제공되어 있다. 제 2 표시부(7210)는 터치 패널식이므로, 제 2 표시부(7210)에 표시된 입력용 표시를 손가락이나 전용 펜으로 조작함으로써 입력할 수 있다. 또한, 제 2 표시부(7210)는 입력용 표시뿐만 아니라 기타 화상을 표시할 수도 있다. 또한, 표시부(7203)도 터치 패널이어도 좋다. 2개의 화면이 힌지로 연결되어 있기 때문에, 수납 시나 운반 시에 화면이 손상되거나 파손되는 등의 사고의 발생도 방지할 수 있다.

도 7의 (C)는 휴대형 게임기이며, 하우징(7301)과 하우징(7302)의 2개의 하우징으로 구성되어 있고, 연결부(7303)에 의하여 개폐 가능하게 연결되어 있다. 하우징(7301)에는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 제작한 표시부(7304)가 제공되고, 하우징(7302)에는 표시부(7305)가 제공되어 있다. 또한, 도 7의 (C)에 도시된 휴대형 게임기는, 이 외에, 스피커부(7306), 기록 매체 삽입부(7307), LED 램프(7308), 입력 수단(조작 키(7309), 접속 단자(7310), 센서(7311)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(7312)) 등을 갖는다. 휴대형 게임기의 구성이 상술한 구성에 한정되지 않는 것은 말할 나위 없고, 표시부(7304) 및 표시부(7305) 중 한쪽 또는 양쪽에 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 제작한 표시부를 적어도 사용하면 좋고, 기타 부속 설비가 적절히 제공된 구성으로 할 수 있다. 도 7의 (C)에 도시된 휴대형 게임기는, 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능이나, 다른 휴대형 게임기와 무선 통신을 수행하여 정보를 공유하는 기능을 갖는다. 또한, 도 7의 (C)에 도시된 휴대형 게임기가 갖는 기능은 이에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다.

도 7의 (D)는 휴대 단말의 일례이다. 휴대 전화기는 하우징(7401)에 제공된 표시부(7402) 외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크로폰(7406) 등을 갖는다. 또한, 휴대 전화기(7400)는 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 제작한 표시부(7402)를 갖는다.

도 7의 (D)에 도시된 휴대 단말은, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 정보를 입력할 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 등의 조작을 수행할 수 있다.

표시부(7402)의 화면에는 주로 3가지 모드가 있다. 제 1 모드는 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드, 제 2 모드는 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 제 3 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2가지 모드가 혼합된 표시+입력 모드이다.

예를 들어, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 경우에는, 표시부(7402)의 모드를 문자의 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하여, 화면에 표시시킨 문자의 입력 조작을 수행하면 좋다. 이 경우, 표시부(7402)의 화면의 대부분에 키보드 또는 번호 버튼을 표시시키는 것이 바람직하다.

또한, 휴대 단말 내부에 자이로스코프(gyroscope)나 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서를 갖는 검출 장치를 제공함으로써, 휴대 단말의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여 표시부(7402)의 화면 표시를 자동적으로 전환하도록 할 수 있다.

또한, 화면 모드의 전환은, 표시부(7402)를 터치하거나 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)을 조작함으로써 수행된다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시하는 화상 신호가 동영상의 데이터이면 표시 모드, 텍스트 데이터이면 입력 모드로 전환한다.

또한, 입력 모드에서, 표시부(7402)의 광 센서로 검출되는 신호를 검지하고, 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없는 경우에는, 화면 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환하도록 제어하여도 좋다.

표시부(7402)는, 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)를 손바닥이나 손가락으로 터치하여 손바닥 무늬나 지문 등을 촬상함으로써, 본인 인증을 수행할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광을 발광하는 백 라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.

또한, 본 실시형태에 기재되는 구성은, 실시형태 1 내지 실시형태 4에 기재된 구성을 적절히 조합하여 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 구비한 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓으며, 이 발광 장치를 다양한 분야의 전자 기기에 적용할 수 있다. 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용함으로써 신뢰성이 높은 전자 기기를 얻을 수 있다.

도 8은 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 백 라이트에 적용한 액정 표시 장치의 일례를 도시한 것이다. 도 8에 도시된 액정 표시 장치는 하우징(901), 액정층(902), 백 라이트 유닛(903), 및 하우징(904)을 갖고, 액정층(902)은 드라이버 IC(905)와 접속된다. 또한, 백 라이트 유닛(903)에는 실시형태 1에 기재된 발광 소자가 사용되어 있고, 단자(906)에 의하여 전류가 공급되어 있다.

실시형태 1에 기재된 발광 소자를 액정 표시 장치의 백 라이트에 적용함으로써, 소비 전력이 저감된 백 라이트가 얻어진다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용함으로써, 면발광의 조명 장치를 제작할 수 있고, 또한 대면적화도 가능하다. 이로써, 백 라이트의 대면적화가 가능하고, 액정 표시 장치의 대면적화도 가능하다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 적용한 발광 장치는 종래와 비교하여 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, 표시 장치의 박형화도 가능하다.

도 9는 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 조명 장치인 전기 스탠드에 사용한 예를 도시한 것이다. 도 9에 도시된 전기 스탠드는 하우징(2001)과 광원(2002)을 갖고, 광원(2002)에는 실시형태 3에 기재된 조명 장치가 사용되어도 좋다.

도 10은 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 실내의 조명 장치(3001)로서 사용한 예를 도시한 것이다. 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 신뢰성이 높은 발광 소자이므로, 신뢰성이 높은 조명 장치로 할 수 있다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 대면적화가 가능하므로, 대면적 조명 장치에 사용될 수 있다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 얇기 때문에, 박형화된 조명 장치에 사용될 수 있다.

실시형태 1에 기재된 발광 소자는, 자동차의 앞유리나 대시보드(dashboard)에도 탑재될 수 있다. 도 11은, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 자동차의 앞유리나 대시보드에 사용하는 일 형태를 도시한 것이다. 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005)은 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 포함한다.

표시 영역(5000)과 표시 영역(5001)은 자동차의 앞유리에 제공된 실시형태 1에 기재된 발광 소자가 탑재된 표시 장치이다. 실시형태 1에 기재된 발광 소자에서 제 1 전극과 제 2 전극이 투광성을 갖는 전극으로 제작됨으로써, 반대 측이 비쳐 보이는, 소위 시스루 상태의 표시 장치로 할 수 있다. 시스루 상태의 표시이면, 자동차의 앞유리에도 시계(視界)를 방해하지 않고 설치할 수 있다. 또한, 구동을 위한 트랜지스터 등을 제공하는 경우에는, 유기 반도체 재료를 사용하는 유기 트랜지스터나 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터 등, 투광성을 갖는 트랜지스터를 사용하면 좋다.

표시 영역(5002)은, 필러(pillar) 부분에 제공된 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 탑재한 표시 장치이다. 차체에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시 영역(5002)에 표시함으로써, 필러로 차단되는 시계를 보완할 수 있다. 또한, 마찬가지로, 대시보드 부분에 제공된 표시 영역(5003)은 자동차의 외측에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시함으로써 차체로 차단되는 시계를 보완하여, 사각을 보완하고 안전성을 높일 수 있다. 보이지 않는 부분을 보완하도록 영상을 표시함으로써, 더 자연스럽게 위화감 없이 안전을 확인할 수 있다.

표시 영역(5004)이나 표시 영역(5005)은 내비게이션 정보, 속도계나 회전계, 주행 거리, 연료, 기어 상태, 에어컨디셔너의 설정 등, 기타 다양한 정보를 제공할 수 있다. 표시에 대해서는, 사용자의 취향에 따라, 그 표시 항목이나 레이아웃을 적절히 변경할 수 있다. 또한, 이들 정보는 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5003)에도 제공할 수 있다. 또한, 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005)은 조명 장치로서 사용될 수도 있다.

도 12의 (A) 및 (B)는 반으로 접을 수 있는 태블릿형 단말의 일례이다. 도 12의 (A)는 펼친 상태를 도시한 것이며, 태블릿형 단말은 하우징(9630), 표시부(9631a), 표시부(9631b), 표시 모드 전환 스위치(9034), 전원 스위치(9035), 전력 절약 모드 전환 스위치(9036), 후크(9033), 조작 스위치(9038)를 갖는다. 또한, 상기 태블릿형 단말은, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 구비한 발광 장치를 표시부(9631a) 및 표시부(9631b)의 한쪽 또는 양쪽에 사용함으로써 제작된다.

표시부(9631a)의 일부를 터치 패널 영역(9632a)으로 할 수 있고, 표시된 조작 키(9637)를 터치함으로써 데이터를 입력할 수 있다. 또한, 표시부(9631a)의 일례로서, 절반 영역이 표시 기능만을 갖는 구성, 나머지 절반 영역이 터치 패널의 기능을 갖는 구성을 도시하였지만 이 구성에 한정되지 않는다. 표시부(9631a)의 모든 영역을 터치 패널의 기능을 갖는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, 표시부(9631a)의 전체 면에 키보드 버튼을 표시시켜 터치 패널로 하고, 표시부(9631b)를 표시 화면으로서 사용할 수 있다.

또한, 표시부(9631b)에서도 표시부(9631a)와 마찬가지로, 표시부(9631b)의 일부를 터치 패널 영역(9632b)으로 할 수 있다. 또한, 터치 패널의 키보드 표시 전환 버튼(9639)이 표시되어 있는 위치를 손가락이나 스타일러스 등으로 터치함으로써 표시부(9631b)에 키보드 버튼을 표시시킬 수 있다.

또한, 터치 패널 영역(9632a)과 터치 패널 영역(9632b)에 대하여 동시에 터치 입력할 수도 있다.

또한, 표시 모드 전환 스위치(9034)는 세로 표시 또는 가로 표시 등 표시 방향의 전환, 흑백 표시나 컬러 표시의 전환 등을 선택할 수 있다. 전력 절약 모드 전환 스위치(9036)에 의하여 태블릿형 단말에 내장된 광 센서로 검출되는 사용 시의 외광의 광량에 따라 표시의 휘도를 최적화할 수 있다. 태블릿형 단말은 광 센서뿐만 아니라 자이로스코프나 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서 등 다른 검출 장치를 내장시켜도 좋다.

또한, 도 12의 (A)에서는 표시부(9631b)와 표시부(9631a)의 표시 면적이 같은 예를 도시하였으나, 특별히 한정되지 않고, 한쪽의 사이즈와 다른 한쪽의 사이즈가 상이하여도 좋고, 표시의 품질도 상이하여도 좋다. 예를 들어, 한쪽 표시부를 다른 쪽 표시부보다 고정세(高精細)한 표시를 수행할 수 있는 표시 패널로 하여도 좋다.

도 12의 (B)는 닫은 상태를 도시한 것이고, 본 실시형태에서의 태블릿형 단말이 하우징(9630), 태양 전지(9633), 충방전 제어 회로(9634), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 구비하는 경우의 예를 도시한 것이다. 또한, 도 12의 (B)에서는 충방전 제어 회로(9634)의 일례로서 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 갖는 구성에 대하여 도시하였다.

또한, 태블릿형 단말은 반으로 접을 수 있기 때문에 사용하지 않을 때는 하우징(9630)을 닫은 상태로 할 수 있다. 따라서, 표시부(9631a) 및 표시부(9631b)를 보호할 수 있기 때문에 내구성이 우수하며 장기 사용의 관점에서 봐도 신뢰성이 우수한 태블릿형 단말을 제공할 수 있다.

또한, 이 외에도 도 12의 (A) 및 (B)에 도시된 태블릿형 단말은 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시하는 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시부에 표시하는 기능, 표시부에 표시한 정보를 터치 입력 조작 또는 편집하는 터치 입력 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능 등을 가질 수 있다.

태블릿형 단말의 표면에 장착된 태양 전지(9633)에 의하여, 전력을 터치 패널, 표시부, 또는 영상 신호 처리부 등에 공급할 수 있다. 또한, 태양 전지(9633)가 하우징(9630)의 하나의 면 또는 2개의 면에 제공되어 있으면 배터리(9635)의 충전을 효율적으로 수행하는 구성으로 할 수 있으므로 적합하다.

또한, 도 12의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)의 구성 및 동작에 대하여 도 12의 (C)의 블록도를 참조하여 설명한다. 도 12의 (C)에는 태양 전지(9633), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3), 및 표시부(9631)를 도시하였고, 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3)가 도 12의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)에 대응하는 부분이다.

우선, 외광에 의하여 태양 전지(9633)가 발전하는 경우의 동작의 예에 대하여 설명한다. 태양 전지로 발생된 전력은, 배터리(9635)를 충전하기 위한 전압이 되도록 DCDC 컨버터(9636)에 의하여 승압 또는 강압된다. 그리고, 표시부(9631)의 동작에 태양 전지(9633)에 의하여 충전된 전력이 사용될 때에는 스위치(SW1)를 온으로 하여, 컨버터(9638)에 의하여 표시부(9631)에 필요한 전압으로 승압 또는 강압하게 된다. 또한, 표시부(9631)에서 표시하지 않을 때는 스위치(SW1)를 오프로 하고 스위치(SW2)를 온으로 함으로써 배터리(9635)를 충전하는 구성으로 하면 좋다.

또한, 태양 전지(9633)에 대해서는, 발전 수단의 일례로서 제시하였지만, 발전 수단은 특별히 한정되지 않고, 압전 소자(피에조 소자)나 열전 변환 소자(페르티에 소자) 등 다른 발전 수단에 의하여 배터리(9635)를 충전하는 구성이어도 좋다. 무선(비접촉)으로 전력을 송수신하여 충전하는 무접점 전력 전송 모듈이나, 또한 다른 충전 수단을 조합하여 수행하는 구성으로 하여도 좋고, 발전 수단을 갖지 않아도 된다.

또한, 상술한 표시부(9631)를 구비하면 도 12에 도시된 형상의 태블릿형 단말에 한정되지 않는다.

또한, 도 13의 (A) 내지 (C)에, 접을 수 있는 휴대 정보 단말(9310)을 도시하였다. 도 13의 (A)는 펼친 상태의 휴대 정보 단말(9310)을 도시한 것이다. 도 13의 (B)는 펼친 상태와 접은 상태의 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화하는 도중의 상태의 휴대 정보 단말(9310)을 도시한 것이다. 도 13의 (C)는 접은 상태의 휴대 정보 단말(9310)을 도시한 것이다. 휴대 정보 단말(9310)은 접은 상태에서 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서 이음매가 없고 넓은 표시 영역을 갖기 때문에 표시의 일람성(一覽性)이 우수하다.

표시 패널(9311)은 힌지(9313)로 연결된 3개의 하우징(9315)에 의하여 지지되어 있다. 또한, 표시 패널(9311)은 터치 센서(입력 장치)가 탑재된 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 또한, 힌지(9313)를 이용하여 2개의 하우징(9315) 사이에서 표시 패널(9311)을 구부림으로써 휴대 정보 단말(9310)을 펼친 상태로부터 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 표시 패널(9311)에 사용할 수 있다. 표시 패널(9311)에서의 표시 영역(9312)은 접은 상태의 휴대 정보 단말(9310)의 측면에 위치하는 표시 영역이다. 표시 영역(9312)에는 정보 아이콘이나 사용 빈도가 높은 애플리케이션 및 프로그램의 바로가기 등을 표시할 수 있고, 정보의 확인이나 애플리케이션 등의 기동을 원활하게 수행할 수 있다.

(실시예 1)

본 실시예에서는 본 발명의 발광 소자인 발광 소자 1 내지 발광 소자 5 및 비교 발광 소자 1 내지 비교 발광 소자 4에 대하여 그 제작 방법과 특성에 대하여 자세히 설명한다. 본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.

[화학식 10]

(발광 소자 1의 제작 방법)

우선, 유리 기판 위에 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하여 음극(102)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 70nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다.

다음에, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃로 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.

그 후, 음극(102)이 형성된 면이 위쪽이 되도록 음극(102)이 형성된 기판을 스핀 코터의 기판 홀더에 고정하고, 2.5%의 중량비로 산화 아연의 나노 입자를 포함하는 2-프로판올 분산액(구입처: Aldrich, 제품번호: 793361)을 희석함으로써 조제한 0.6%의 중량비로 산화 아연을 2-프로판올에 포함하는 분산액을 음극(102) 위에 도포하고, 기판을 500rpm으로 60초 동안 회전시켰다. 이 기판에 대하여 체임버 압력이 1Pa 내지 10Pa의 체임버에서 100℃로 60분 동안 진공 소성을 수행한 후, 기판을 30분 정도 방랭하여 전자 주입 수송층(112)을 형성하였다. 전자 주입 수송층(112)의 막 두께는 30nm가 되도록 하였다.

다음에, 전자 주입 수송층(112)이 형성된 기판을 질소 분위기의 글로브 박스 내에 도입하고, 전자 주입 수송층(112) 위에 5mg/mL의 인화 인듐/황화 아연(리간드: 올레일아민) 톨루엔 용액(발광 파장: 530nm, 구입처: Aldrich, 제품번호: 776750)을 도포하고, 기판을 500rpm으로 60초 동안 회전시켰다. 이 기판에 대하여 체임버 압력이 1Pa 내지 10Pa인 체임버에서 130℃로 30분 동안 진공 소성을 수행한 후, 기판을 30분 정도 방랭하여 발광층(113)을 형성하였다. 발광층(113)의 막 두께는 10nm가 되도록 하였다.

그 후, 10^-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 발광층(113)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록 발광층(113)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 발광층(113) 위에 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 상기 구조식(i)로 나타내어지는 1,3,5-트라이-(4-다이벤조싸이오페닐)-벤젠(약칭: DBT3P-II)을 20nm가 되도록 증착하여 정공 수송층(111-2)을 형성하였다.

이어서, 정공 수송층(111-2) 위에 상기 구조식 DBT3P-II와 몰리브데넘(VI)산화물을 공증착하여 정공 주입층(111-1)을 형성하였다. 정공 주입층(111-1)은 막 두께가 30nm, DBT3P-II와 몰리브데넘 산화물의 비율이 중량비로 DBT3P-II:몰리브데넘 산화물=4:2가 되도록 형성하였다.

정공 주입층(111-1)을 형성한 후, 양극(101)으로서 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착함으로써 본 실시예의 발광 소자 1을 제작하였다.

(발광 소자 2의 제작 방법)

발광 소자 2는 발광 소자 1의 정공 주입층(111-1) 및 정공 수송층(111-2)에서의 DBT3P-II를 상기 구조식(ii)로 나타내어지는 4,4-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭: CBP)로 바꾼 것을 제외하면, 발광 소자 1과 마찬가지로 제작되었다.

(발광 소자 3의 제작 방법)

발광 소자 3은 발광 소자 1의 정공 주입층(111-1) 및 정공 수송층(111-2)에서의 DBT3P-II를 상기 구조식(iii)으로 나타내어지는 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn)로 바꾼 것을 제외하면, 발광 소자 1과 마찬가지로 형성되었다.

(발광 소자 4의 제작 방법)

발광 소자 4는 발광 소자 1의 정공 주입층(111-1) 및 정공 수송층(111-2)에서의 DBT3P-II를 상기 구조식(iv)로 나타내어지는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB)로 바꾼 것을 제외하면 발광 소자 1과 마찬가지로 형성되었다.

(발광 소자 5의 제작 방법)

발광 소자 5는 발광 소자 1의 정공 주입층(111-1) 및 정공 수송층(111-2)에서의 DBT3P-II를 상기 구조식(v)으로 나타내어지는 N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD)으로 바꾼 것을 제외하면, 발광 소자 1과 마찬가지로 형성되었다.

(비교 발광 소자 1의 제작 방법)

비교 발광 소자 1은, 2.5%의 중량비로 산화 아연의 나노 입자를 포함하는 2-프로판올 분산액(구입처: Aldrich, 제품번호: 793361)을 희석함으로써 조제한 2.0%의 중량비로 산화 아연을 2-포로판올에 포함하는 분산액을 도포하고, 기판을 3000rpm으로 30초 동안 회전시켜, 이 기판에 대하여 체임버 압력이 1Pa 내지 10Pa의 체임버에서 120℃로 10분 동안 진공 소성을 수행한 후, 기판을 30분 정도 방랭함으로써 발광 소자 1의 전자 주입 수송층(112)을 형성하고, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(약칭: HAT-CN)으로 정공 주입층(111-1)을 형성한 것을 제외하면, 발광 소자 1과 마찬가지로 형성되었다.

(비교 발광 소자 2의 제작 방법)

비교 발광 소자 2는, 2.5%의 중량비로 산화 아연의 나노 입자를 포함하는 2-프로판올 분산액(구입처: Aldrich, 제품번호: 793361)을 희석함으로써 조제한 2.0%의 중량비로 산화 아연을 2-프로판올에 포함하는 분산액을 도포하고, 기판을 3000rpm으로 30초 동안 회전시켜, 이 기판에 대하여 체임버 압력이 1Pa 내지 10Pa의 체임버에서 120℃로 10분 동안 진공 소성을 수행한 후, 기판을 30분 정도 방랭함으로써 발광 소자 2의 전자 주입 수송층(112)을 형성하고, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 HAT-CN으로 정공 주입층(111-1)을 형성한 것을 제외하면, 발광 소자 2와 마찬가지로 형성되었다.

(비교 발광 소자 3의 제작 방법)

비교 발광 소자 3은, 2.5%의 중량비로 산화 아연의 나노 입자를 포함하는 2-프로판올 분산액(구입처: Aldrich, 제품번호: 793361)을 희석함으로써 조제한 2.0%의 중량비로 산화 아연을 2-프로판올에 포함하는 분산액을 도포하고, 기판을 3000rpm으로 30초 동안 회전시켜, 이 기판에 대하여 체임버 압력이 1Pa 내지 10Pa의 체임버에서 120℃로 10분 동안 진공 소성을 수행한 후, 기판을 30분 정도 방랭함으로써 발광 소자 3의 전자 주입 수송층(112)을 형성하고, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 HAT-CN으로 정공 주입층(111-1)을 형성한 것을 제외하면, 발광 소자 3과 마찬가지로 형성되었다.

(비교 발광 소자 4의 제작 방법)

비교 발광 소자 4는, 2.5%의 중량비로 산화 아연의 나노 입자를 포함하는 2-프로판올 분산액(구입처: Aldrich, 제품번호: 793361)을 희석함으로써 조제한 2.0%의 중량비로 산화 아연을 2-프로판올에 포함하는 분산액을 도포하고, 기판을 3000rpm으로 30초 동안 회전시켜, 이 기판에 대하여 체임버 압력이 1Pa 내지 10Pa의 체임버에서 120℃로 10분 동안 진공 소성을 수향한 후, 기판을 30분 정도 방랭함으로써 발광 소자 4의 전자 주입 수송층(112)을 형성하고, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 HAT-CN으로 정공 주입층(111-1)을 형성한 것을 제외하면, 발광 소자 4와 마찬가지로 형성되었다.

발광 소자 1 내지 발광 소자 5 및 비교 발광 소자 1 내지 비교 발광 소자 4의 소자 구조를 이하의 표에 나타내었다.

[표 1]

위에서 나타낸 바와 같이, 발광 소자 1 내지 발광 소자 5는 정공 주입층에 정공 수송층을 갖는 유기 화합물인 제 1 물질과, 제 1 물질에 억셉터성을 나타내는 제 2 물질을 포함하는 구성을 갖는다.

또한, 발광 소자 1 내지 발광 소자 5 및 비교 발광 소자 1 내지 비교 발광 소자 4에서의 정공 주입층(111-1)에 사용한 유기 화합물의 HOMO 준위, LUMO 준위, 및 발광층에 사용한 퀀텀닷의 가전자대 상단의 에너지 준위(VB) 및 전도대 하단의 에너지 준위(CB)를 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의하여 산출하였다. 또한, 이들을 대기 중에서의 광분자 분광법(PESA)과 광학 밴드갭에 의해서도 산출하였다. 결과를 이하의 표에 나타낸다.

또한, CV 측정은 측정 장치로서 전기 화학 애널라이저(BAS Inc. 제조, 형식 번호: ALS 모델 600A 또는 600C)를 사용하였다. 또한, 용매로서 탈수 다이메틸폼아마이드(DMF) (Sigma-Aldrich Inc. 제조, 99.8%, 카탈로그 번호; 22705-6)를 사용하여 지지 전해질인 과염소산 테트라-n-뷰틸암모늄(n-Bu₄NClO₄)((주)도쿄카세이 제조, 카탈로그 번호; T0836)을 100mmol/L의 농도가 되도록 용해시키고, 또한 측정 대상을 2mmol/L의 농도가 되도록 용해시켜 조제하였다. 작용 전극으로서는 백금 전극(BAS Inc. 제조, PTE 백금 전극)을, 보조 전극으로서는 백금 전극(BAS Inc. 제조, VC-3용 Pt카운터 전극(5cm))을, 참조 전극으로서는 Ag/Ag⁺ 전극(BAS Inc. 제조, RE7 비수 용매계 참조 전극)을 각각 사용하였다. 또한, 측정은 실온(20℃ 내지 25℃)에서 수행하였다. 또한, CV 측정 시의 스캔 속도는 0.1V/sec로 통일하고, 참조 전극에 대한 산화 전위 Ea[V] 및 환원 전위 Ec[V]를 측정하였다. Ea는 산화-환원파의 중간 전위로 하고, Ec는 환원-산화파의 중간 전위로 하였다. 여기서, 본 실시예에서 사용하는 참조 전극의 진공 준위에 대한 퍼텐셜 에너지는 -4.94[eV]인 것이 알려져 있기 때문에, HOMO 준위[eV]=-4.94-Ea, LUMO 준위[eV]=-4.94-Ec라는 식에 의하여 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 각각 산출할 수 있다.

또한, 대기 중에서의 전자 분광법(PESA)에 의한 측정은 광전자 분광 장치(AC-3)(리켄 계기사 제조)를 사용하여 수행하였다.

[표 2]

발광 소자 1 내지 발광 소자 5 및 비교 발광 소자 1 내지 비교 발광 소자 4를 질소 분위기의 글러브 박스 내에서 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리와 80℃로 1시간 동안의 가열 처리)을 수행한 후, 이들 발광 소자의 초기 특성에 대하여 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.

도 14에 발광 소자 1 내지 발광 소자 5의 전류 밀도 25mA/cm²에서의 발광 스펙트럼을, 도 15에 비교 발광 소자 1 내지 비교 발광 소자 4의 전류 밀도 25mA/cm²에서의 발광 스펙트럼을 나타내었다. 또한, 도 16은 발광 소자 1 내지 발광 소자 5의 휘도에 대한, 도 17은 비교 발광 소자 1 내지 비교 발광 소자 4의 휘도에 대한, 발광 소자 1의 최대 전류 효율로 정규화된 각 소자의 전류 효율을 나타내는 그래프이다.

도 14 내지 도 17에서의 결과에 의하여, 발광 소자 1 내지 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 1 내지 비교 발광 소자 4가 본 실시예에 사용한 퀀텀닷에서 유래하는 광을 발하는 것이 확인되었다. 또한, 발광 소자 3에서는, 정공 수송층의 재료에 기인하는 청색 발광이 섞여 있다.

이와 같이, HAT-CN을 정공 주입층에 사용한 발광 소자인 비교 발광 소자 1 내지 비교 발광 소자 4에서는, 퀀텀닷에서 유래하는 효율적인 발광을 얻을 수 없었다. 이것은 HAT-CN을 정공 수송층에 사용한 경우에는, HOMO 준위가 깊은 정공 수송 재료를 정공 수송층에 사용하더라도 발광층에 대하여 정공을 효율적으로 주입할 수 없다는 것을 시사한다. 퀀텀닷의 VB에 대하여 정공 주입을 수행하기 적합한 HOMO 준위를 갖는 DBT3-II, CBP, 및 PCCPPn을 사용한 비교 발광 소자 1 내지 비교 발광 소자 3의 경우에도, 발광층에 대한 정공 주입을 효율적으로 수행할 수 없었던 것은, 이들 정공 수송 재료의 HOMO 준위가 깊은 경우(구체적으로는 -5.4eV보다 깊은 경우)에 HAT-CN이 전자를 추출할 수 없어 전하가 효과적으로 발생되지 않았기 때문이다.

한편, 도 14 및 도 16에 도시된 발광 소자 1 내지 발광 소자 5의 결과는 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 상관이 있다고 생각된다. 즉, 본 실시예에 사용한 퀀텀닷에서는 PCPPn보다 HOMO 준위가 깊은 재료이면, 매우 적합하게 발광층에 대하여 정공을 주입할 수 있다. 즉, HOMO 준위가 퀀텀닷의 VB와 동등하거나 퀀텀닷의 VB보다 더 깊은 재료를 정공 수송 재료로서 사용하는 것이 바람직하다.

다음에, 전류 효율과 HOMO 준위의 상관을 조사하기 위하여, HAT-CN 또는 정공 수송성을 갖는 유기 화합물인 제 1 물질과 제 1 물질에 대하여 억셉터성을 나타내는 제 2 물질을 포함하는 구성(이하, OMOx라고 하는 경우가 있음)을 정공 주입층에 사용한 경우에, 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 발광 소자 1의 최대 전류 효율로 정규화된 각 소자의 최대 전류 효율과의 관계를 표 3에 나타내었다. 또한, 그 플롯을 도 18에 나타내었다.

[표 3]

이들 결과로부터, OMOx를 사용한 소자의 경우, 전류 효율과 HOMO 준위에는 상관이 있고, 정공 수송층의 HOMO 준위가 깊어질수록 전류 효율이 극적으로 개선되는 것을 알았다. 한편, HAT-CN을 사용한 소자에서는 퀀텀닷의 발광은 거의 관찰되지 않는다.

상술한 것으로부터, 퀀텀닷을 사용한 발광층에 정공 주입을 효율적으로 수행하여 발광시키기 위해서는, 정공 수송성을 갖는 유기 화합물인 제 1 물질과, 제 1 물질에 대하여 억셉터성을 나타내는 제 2 물질을 포함하는 복합 재료를 정공 주입층에 사용하는 구성이 유용하다는 것을 알았다. 또한, HOMO 준위가 깊은 정공 수송 재료를 갖는 OMOx를 정공 주입층에 사용함으로써 더 바람직한 결과가 얻어지고, 또한 HOMO 준위가 깊은 정공 수송 재료를 마찬가지로 정공 수송층에 사용하는 것이 더 적합하다는 것을 알았다. 본 실시예에 사용한 퀀텀닷이면, HOMO 준위가 PCPPn보다 깊은 제 1 물질을 사용하였을 때에 퀀텀닷의 발광이 현저하게 보이고, 상기 HOMO 준위가 깊어짐에 따라 전류 효율이 향상되는 것을 알았다. 즉, HOMO 준위가 퀀텀닷의 가전자대 상단의 에너지 준위와 동등하거나 또는 퀀텀닷의 가전자대 상단의 에너지 준위보다 더 깊은 제 1 물질을 사용하는 것이 바람직하다는 것을 알았다.

이와 같이, QLED 소자에서 OMOx를 사용함으로써 깊은 VB 및 CB를 갖는 퀀텀닷을 갖는 발광층에 직접 캐리어를 쉽게 주입하여 발광시키는 것에 성공하였다. 특히, 퀀텀닷의 VB에 정공을 주입하기 위해서는 OMOx를 이용하는 것이 유효하고, 또한 -5.7eV보다 깊은 HOMO 준위를 갖는 정공 수송 재료를 사용하는 것이 효과적인 것을 알았다. 효율도 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 상관이 있고, HOMO 준위가 깊어질수록 효율이 상승하였다.

101: 양극
102: 음극
103: EL층
111: 정공 주입 수송층
111-1: 정공 주입층
111-2: 정공 수송층
112: 전자 주입 수송층
113: 발광층
114: 버퍼층
400: 기판
401: 제 1 전극
403: EL층
404: 제 2 전극
405: 실재
406: 실재
407: 밀봉 기판
412: 패드
420: IC칩
601: 구동 회로부(소스선 구동 회로)
602: 화소부
603: 구동 회로부(게이트선 구동 회로)
604: 밀봉 기판
605: 실재
607: 공간
608: 배선
609: FPC(Flexible Printed Circuit)
610: 소자 기판
611: 스위칭용 FET
612: 전류 제어용 FET
613: 제 1 전극
614: 절연물
616: EL층
617: 제 2 전극
618: 발광 소자
901: 하우징
902: 액정층
903: 백 라이트 유닛
904: 하우징
905: 드라이버 IC
906: 단자
951: 기판
952: 전극
953: 절연층
954: 격벽층
955: EL층
956: 전극
1001: 기판
1002: 하지 절연막
1003: 게이트 절연막
1006: 게이트 전극
1007: 게이트 전극
1008: 게이트 전극
1020: 제 1 층간 절연막
1021: 제 2 층간 절연막
1022: 전극
1024W: 제 1 전극
1024R: 제 1 전극
1024G: 제 1 전극
1024B: 제 1 전극
1025: 격벽
1028: EL층
1029: 제 2 전극
1031: 밀봉 기판
1032: 실재
1033: 투명한 기재
1034R: 적색 착색층
1034G: 녹색 착색층
1034B: 청색 착색층
1035: 블랙 매트릭스
1036: 오버 코트층
1037: 제 3 층간 절연막
1040: 화소부
1041: 구동 회로부
1042: 주변부
2001: 하우징
2002: 광원
3001: 조명 장치
5000: 표시 영역
5001: 표시 영역
5002: 표시 영역
5003: 표시 영역
5004: 표시 영역
5005: 표시 영역
7101: 하우징
7103: 표시부
7105: 스탠드
7107: 표시부
7109: 조작 키
7110: 리모트 컨트롤러
7201: 본체
7202: 하우징
7203: 표시부
7204: 키보드
7205: 외부 접속 포트
7206: 포인팅 디바이스
7210: 제 2 표시부
7301: 하우징
7302: 하우징
7303: 연결부
7304: 표시부
7305: 표시부
7306: 스피커부
7307: 기록 매체 삽입부
7308: LED 램프
7309: 조작 키
7310: 접속 단자
7311: 센서
7401: 하우징
7402: 표시부
7403: 조작 버튼
7404: 외부 접속 포트
7405: 스피커
7406: 마이크로폰
7400: 휴대 전화기
9033: 후크
9034: 스위치
9035: 전원 스위치
9036: 스위치
9038: 조작 스위치
9310: 휴대 정보 단말
9311: 표시 패널
9312: 표시 영역
9313: 힌지
9315: 하우징
9630: 하우징
9631: 표시부
9631a: 표시부
9631b: 표시부
9632a: 터치 패널 영역
9632b: 터치 패널 영역
9633: 태양 전지
9634: 충방전 제어 회로
9635: 배터리
9636: DCDC 컨버터
9637: 조작 키
9638: 컨버터
9639: 버튼

Claims

발광 소자에 있어서,
양극;
음극; 및
EL층을 포함하고,
상기 EL층은 상기 양극과 상기 음극 사이에 있고,
상기 EL층은 발광층 및 정공 주입층을 포함하고,
상기 정공 주입층은 상기 발광층과 상기 양극 사이에 있고,
상기 발광층은 발광 물질을 포함하고,
상기 정공 주입층은 정공 수송성을 갖는 유기 화합물인 제 1 물질 및 상기 제 1 물질에 대하여 전자 억셉터성을 갖는 물질인 제 2 물질을 포함하고,
상기 발광 물질은 퀀텀닷(quantum dot)인, 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 물질은 몰리브데넘 산화물인, 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 물질의 HOMO 준위가 -7.0eV 이상 -5.7eV 이하인, 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 물질의 HOMO 준위가 상기 퀀텀닷의 가전자대 상단의 에너지 준위와 동등하거나 또는 상기 퀀텀닷의 가전자대 상단의 에너지 준위보다 더 깊은, 발광 소자.
발광 소자에 있어서,
양극;
음극; 및
EL층을 포함하고,
상기 EL층은 상기 양극과 상기 음극 사이에 있고,
상기 EL층은 발광층 및 정공 주입층을 포함하고,
상기 정공 주입층은 상기 발광층과 상기 양극 사이에 있고,
상기 발광층은 발광 물질을 포함하고,
상기 정공 주입층은 정공 수송성을 갖는 유기 화합물인 제 1 물질 및 상기 제 1 물질에 대하여 전자 억셉터성을 갖는 물질인 제 2 물질을 포함하고,
상기 발광 물질은 퀀텀닷이고,
상기 제 1 물질의 HOMO 준위가 상기 퀀텀닷의 가전자대 상단의 에너지 준위와 동등하거나 또는 상기 퀀텀닷의 가전자대 상단의 에너지 준위보다 더 깊은, 발광 소자.
제 1 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 물질이 전이 금속 산화물 또는 원소 주기율표에서의 4족 내지 8족 중 어느 것에 속하는 금속의 산화물인, 발광 소자.
제 1 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 물질은 바나듐 산화물, 나이오븀 산화물, 탄탈럼 산화물, 크로뮴 산화물, 몰리브데넘 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물, 레늄 산화물, 타이타늄 산화물, 루테늄 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 및 은 산화물 중 하나 이상인, 발광 소자.
발광 소자에 있어서,
양극;
음극; 및
EL층을 포함하고,
상기 EL층은 상기 양극과 상기 음극 사이에 있고,
상기 EL층은 발광층 및 정공 주입층을 포함하고,
상기 정공 주입층은 상기 발광층과 상기 양극 사이에 있고,
상기 발광층은 발광 물질을 포함하고,
상기 정공 주입층은 정공 수송성을 갖는 유기 화합물인 제 1 물질 및 상기 제 1 물질에 대하여 전자 억셉터성을 갖는 물질인 제 2 물질을 포함하고,
상기 발광 물질은 퀀텀닷이고,
상기 제 1 물질의 HOMO 준위가 상기 퀀텀닷의 가전자대 상단의 에너지 준위와 동등하거나 또는 상기 퀀텀닷의 가전자대 상단의 에너지 준위보다 더 깊고,
상기 제 2 물질은 몰리브데넘 산화물인, 발광 소자.
제 5 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 물질의 상기 HOMO 준위는 -7.0eV 이상 -5.7eV 이하인, 발광 소자.
제 1 항, 제 5 항, 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 물질은 10^-6cm²/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는, 발광 소자.
제 1 항, 제 5 항, 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 물질은 다이벤조싸이오펜 골격 또는 다이벤조퓨란 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물과, 카바졸 골격, 플루오렌 골격, 나프탈렌 골격, 페난트렌 골격, 및 트라이페닐렌 골격 중 하나 이상을 갖는 방향족 탄화수소와, 4개 이상 25개 이하의 벤젠 고리를 포함하는 유기 화합물 중 하나이고,
상기 유기 화합물에 포함되는 고리가 모두 벤젠 고리인, 발광 소자.
제 1 항, 제 5 항, 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 물질은 아릴아민 골격을 갖지 않는, 발광 소자.
제 1 항, 제 5 항, 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퀀텀닷은 코어-쉘(core-shell)형의 구조를 갖는, 발광 소자.
제 1 항, 제 5 항, 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광층은 상기 정공 주입층과 접촉하는, 발광 소자.
제 1 항, 제 5 항, 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광층과 상기 정공 주입층 사이의 정공 수송층을 더 포함하고,
상기 정공 수송층은 정공 수송성을 갖는 유기 화합물인 제 3 물질을 포함하는, 발광 소자.
제 15 항에 있어서,
상기 제 3 물질은 상기 제 1 물질과 같은 물질인, 발광 소자.
발광 장치에 있어서,
제 1 항, 제 5 항, 및 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 발광 소자; 및
트랜지스터 또는 기판을 포함하는, 발광 장치.
전자 기기에 있어서,
제 17 항에 따른 발광 장치; 및
센서, 조작 버튼, 스피커, 또는 마이크로폰을 포함하는, 전자 기기.
조명 장치에 있어서,
제 17 항에 따른 발광 장치; 및
하우징을 포함하는, 조명 장치.