KR20170062457A - 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents

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

Info

Publication number
KR20170062457A
KR20170062457A KR1020177007949A KR20177007949A KR20170062457A KR 20170062457 A KR20170062457 A KR 20170062457A KR 1020177007949 A KR1020177007949 A KR 1020177007949A KR 20177007949 A KR20177007949 A KR 20177007949A KR 20170062457 A KR20170062457 A KR 20170062457A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
organic compound
light emitting
skeleton
layer
guest material
Prior art date
Application number
KR1020177007949A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102399397B1 (ko
Inventor
사토시 세오
노부하루 오사와
다케요시 와타베
Original Assignee
가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 filed Critical 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority to KR1020227016234A priority Critical patent/KR102520516B1/ko
Publication of KR20170062457A publication Critical patent/KR20170062457A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102399397B1 publication Critical patent/KR102399397B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H01L51/5004—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
    • H01L27/3209—
    • H01L51/0067—
    • H01L51/0072—
    • H01L51/0074—
    • H01L51/5016—
    • H01L51/5024—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
    • H10K50/121—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants for assisting energy transfer, e.g. sensitization
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/10—Triplet emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/20—Delayed fluorescence emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/27—Combination of fluorescent and phosphorescent emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/40—Interrelation of parameters between multiple constituent active layers or sublayers, e.g. HOMO values in adjacent layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/90—Multiple hosts in the emissive layer
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/19—Tandem OLEDs
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/32—Stacked devices having two or more layers, each emitting at different wavelengths
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/622—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing four rings, e.g. pyrene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/626—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing more than one polycyclic condensed aromatic rings, e.g. bis-anthracene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/633—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising polycyclic condensed aromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/654—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene

Abstract

본 발명은 발광 효율이 높은 형광 발광 재료를 포함하는 발광 소자를 제공하는 것이다. 발광 소자는 한 쌍의 전극 및 한 쌍의 전극 사이의 EL층을 포함한다. EL층은 제 1 유기 화합물, 제 2 유기 화합물, 및 게스트 재료를 포함한다. 제 1 유기 화합물은 실온에서 열 활성화 지연 형광을 발하는 기능을 갖는다. 게스트 재료는 형광을 발하는 기능을 갖는다. 제 1 유기 화합물의 HOMO 준위는 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위 이상이다. 제 1 유기 화합물의 LUMO 준위는 제 2 유기 화합물의 LUMO 준위 이하이다.

Description

발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치{LIGHT-EMITTING ELEMENT, DISPLAY DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, AND LIGHTING DEVICE}
본 발명의 일 형태는 전계를 인가함으로써 발광이 얻어지는 발광층이 한 쌍의 전극 사이에 제공되는 발광 소자에 관한 것이고, 또한 이 발광 소자를 포함하는 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 일 형태는 상술한 기술 분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에 제시되는 발명의 일 형태의 기술 분야는 물건, 방법, 또는 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 구체적으로, 본 명세서에 제시되는 본 발명의 일 형태의 기술 분야의 예로서는 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 이들 중 어느 것의 구동 방법, 및 이들 중 어느 것의 제조 방법이 포함된다.
근년에 들어, 일렉트로루미네선스(EL: Electroluminescence)를 이용한 발광 소자의 연구 개발이 널리 진행되고 있다. 이러한 발광 소자의 기본적인 구조에서는, 발광성 물질을 포함하는 층(EL층)이 한 쌍의 전극 사이에 개재(介在)된다. 이 소자의 전극 사이에 전압을 인가함으로써 발광성 물질로부터의 발광을 얻을 수 있다.
상술한 발광 소자는 자기 발광형이므로, 이 발광 소자가 사용된 표시 장치는 시인성(視認性)이 높고, 백 라이트가 불필요하고, 소비전력이 낮은 등의 이점을 갖는다. 또한, 이러한 발광 소자는 박형 경량으로 형성될 수 있고 응답 속도가 높다는 장점도 갖는다.
발광 재료로서 유기 재료를 포함하는 EL층이 한 쌍의 전극 사이에 제공되는 발광 소자(예를 들어 유기 EL 소자)의 경우, 한 쌍의 전극 사이에 전압을 인가함으로써, 발광성을 갖는 EL층에 캐소드로부터 전자 및 애노드로부터 정공이 주입되어 전류가 흐른다. 주입된 전자 및 정공의 재결합에 의하여, 발광성을 갖는 유기 재료가 들뜬 상태가 되어, 발광성을 갖는 들뜬 유기 화합물로부터 발광이 얻어진다.
유기 재료의 들뜬 상태는 단일항 들뜬 상태 또는 삼중항 들뜬 상태가 될 수 있고, 단일항 들뜬 상태(S1)로부터의 발광을 형광이라고 하고, 삼중항 들뜬 상태(T1)로부터의 발광을 인광이라고 한다. 발광 소자에서 이들 들뜬 상태의 통계적인 생성비는 S1:T1=1:3인 것으로 생각된다. 바꿔 말하면, 인광 재료를 포함하는 발광 소자는 형광 재료를 포함하는 발광 소자보다 발광 효율이 높다. 따라서, 근년에 들어, 삼중항 들뜬 상태를 발광으로 변환할 수 있는 인광 재료를 포함하는 발광 소자가 활발히 개발되고 있다.
삼중항 들뜬 상태의 일부를 발광으로 변환하는 것이 가능한 재료 중 하나로서, 열 활성화 지연 형광(TADF: thermally activated delayed fluorescence) 물질이 알려져 있다. 열 활성화 지연 형광 물질에서는, 삼중항 들뜬 상태로부터 역항간 교차에 의하여 단일항 들뜬 상태가 생성되고, 단일항 들뜬 상태는 발광으로 변환된다. 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 각각 열 활성화 지연 형광 물질에 대하여 기재되어 있다.
열 활성화 지연 형광 물질을 사용한 발광 소자의 발광 효율을 높이기 위해서는, 삼중항 들뜬 상태로부터 단일항 들뜬 상태의 효율적인 생성뿐만 아니라, 단일항 들뜬 상태로부터의 효율적인 발광, 즉 높은 형광 양자 수율이 열 활성화 지연 형광 물질에 있어서 중요하다. 그러나, 이 두 가지를 충족시키는 발광 재료를 설계하는 것은 어렵다.
특허문헌 3에는 열 활성화 지연 형광 물질 및 형광을 발하는 재료를 포함하는 발광 소자에 있어서, 열 활성화 지연 형광 물질의 단일항 들뜬 에너지를 형광을 발하는 재료로 이동시키고, 형광을 발하는 재료로부터 발광을 얻는 방법이 기재되어 있다.
일본 특허공개공보 제2004-241374호 일본 특허공개공보 제2006-24830호 일본 특허공개공보 제2014-45179호
열 활성화 지연 형광 물질 및 형광을 발하는 재료를 포함하는 발광 소자의 발광 효율을 높이기 위해서는, 삼중항 들뜬 상태로부터 단일항 들뜬 상태의 효율적인 생성이 중요하다. 또한, 에너지가 열 활성화 지연 형광 물질의 들뜬 상태로부터 형광을 발하는 재료의 들뜬 상태로 효율적으로 이동하는 것이 중요하다.
본 발명의 일 형태의 목적은 발광 재료로서 형광 재료를 포함하며 높은 발광 효율을 갖는 발광 소자를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 목적은 신뢰성이 높은 발광 소자를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 목적은 발광 효율이 높고 신뢰성이 높은 발광 소자를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 목적은 신규 발광 소자를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 목적은 발광 효율이 높고 소비전력이 낮은 신규 발광 소자를 제공하는 것이다.
또한, 상술한 목적의 기재는 다른 목적의 존재를 방해하지 않는다. 본 발명의 일 형태에서는, 이들 목적 모두를 달성할 필요는 없다. 상술한 목적 외의 목적은 명세서 등의 기재로부터 명백해질 것이며 명세서 등의 기재로부터 추출될 수 있다.
본 발명의 일 형태는 한 쌍의 전극 및 한 쌍의 전극 사이의 EL층을 포함하는 발광 소자이다. EL층은 제 1 유기 화합물, 제 2 유기 화합물, 및 게스트 재료를 포함한다. 제 1 유기 화합물은 실온에서 열 활성화 지연 형광을 발하는 기능을 갖는다. 게스트 재료는 형광을 발하는 기능을 갖는다. 제 1 유기 화합물의 HOMO는 제 2 유기 화합물의 HOMO의 에너지 준위 이상의 에너지 준위를 갖는다. 제 1 유기 화합물의 LUMO는 제 2 유기 화합물의 LUMO의 에너지 준위 이하의 에너지 준위를 갖는다.
본 발명의 다른 일 형태는 한 쌍의 전극 및 한 쌍의 전극 사이의 EL층을 포함하는 발광 소자이다. EL층은 제 1 유기 화합물, 제 2 유기 화합물, 및 게스트 재료를 포함한다. 제 1 유기 화합물은 실온에서 열 활성화 지연 형광을 발하는 기능을 갖는다. 게스트 재료는 형광을 발하는 기능을 갖는다. 제 1 유기 화합물의 산화 전위는 제 2 유기 화합물의 산화 전위 이하이다. 제 1 유기 화합물의 환원 전위는 제 2 유기 화합물의 환원 전위 이상이다.
상술한 구조에서, 제 1 유기 화합물의 단일항 들뜬 에너지 준위와 제 1 유기 화합물의 삼중항 들뜬 에너지 준위의 차이는 0eV보다 크고 0.2eV 이하인 것이 바람직하다.
상기 구조에서, 게스트 재료는 광을 발하는 것이 바람직하다.
상기 구조에서, 제 1 유기 화합물이 제 1 π-전자 부족 헤테로 방향족 골격 및 제 1 π-전자 과잉 헤테로 방향족 골격을 포함하고 제 2 유기 화합물이 제 2 π-전자 부족 헤테로 방향족 골격 및 제 2 π-전자 과잉 헤테로 방향족 골격을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 구조에서, 제 1 π-전자 부족 헤테로 방향족 골격은 다이아진 골격 또는 트라이아진 골격을 포함하고, 제 1 π-전자 과잉 헤테로 방향족 골격은 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 및 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 골격 중 어느 하나 또는 복수를 포함하고, 제 2 π-전자 부족 헤테로 방향족 골격은 피리딘 골격 또는 다이아진 골격을 포함하고, 제 2 π-전자 과잉 헤테로 방향족 골격은 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 플루오린 골격, 및 피롤 골격 중 어느 하나 또는 복수를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 구조에서, 제 1 유기 화합물에 대한 제 2 유기 화합물의 중량비는 1:0.05 내지 1:0.5(제 2 유기 화합물:제 1 유기 화합물)이고 게스트 재료에 대한 제 2 유기 화합물의 중량비는 1:0.001 내지 1:0.01(제 2 유기 화합물:게스트 재료)인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일 형태는 상기 발광 소자와 컬러 필터, 실란트, 또는 트랜지스터를 포함하는 표시 장치이다. 본 발명의 다른 일 형태는 상기 표시 장치와 하우징 또는 터치 센서 기능을 포함하는 전자 기기이다. 본 발명의 다른 일 형태는 상술한 형태의 발광 소자와 하우징 또는 터치 센서를 포함하는 조명 장치이다.
본 발명의 일 형태에 의하여, 발광 재료로서 형광 재료를 포함하며 높은 발광 효율을 갖는 발광 소자를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여, 신뢰성이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여, 발광 효율이 높고 신뢰성이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여, 신규 발광 소자를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여, 발광 효율이 높고 소비전력이 낮은 신규 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하지 않는다. 본 발명의 일 형태는 상술한 모든 목적을 달성할 필요는 없다. 다른 효과는 명세서, 도면, 및 청구항 등의 기재로부터 명백해질 것이고, 명세서, 도면, 및 청구항 등의 기재로부터 추출될 수 있다.
도 1의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 도시한 단면 모식도.
도 2의 (A) 내지 (C)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 에너지 준위의 상관을 나타낸 것.
도 3의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 단면 모식도 및 발광층의 에너지 준위의 상관을 도시한 도면.
도 4의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 단면 모식도 및 발광층의 에너지 준위의 상관을 도시한 도면.
도 5의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 도시한 블록도 및 회로도.
도 6의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 터치 패널의 예의 사시도.
도 7의 (A) 내지 (C)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치 및 터치 센서의 예의 단면도.
도 8의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 터치 패널의 예를 도시한 것.
도 9의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 터치 센서의 블록도 및 타이밍 차트.
도 10은 본 발명의 일 형태의 터치 센서를 도시한 회로도.
도 11은 본 발명의 일 형태의 표시 모듈을 도시한 사시도.
도 12의 (A) 내지 (G)는 본 발명의 일 형태의 전자 기기를 도시한 것.
도 13은 본 발명의 일 형태의 조명 장치를 도시한 것.
도 14는 실시예 1 및 2의 발광 소자를 도시한 단면 모식도.
도 15는 실시예 1의 호스트 재료의 과도 형광 특성을 나타낸 것.
도 16은 실시예 1의 발광 소자의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것.
도 17은 실시예 1의 발광 소자의 전류-전압 특성을 나타낸 것.
도 18은 실시예 1의 발광 소자의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것.
도 19는 실시예 1의 발광 소자로부터의 발광의 전계 발광 스펙트럼을 나타낸 것.
도 20은 실시예 2의 발광 소자의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것.
도 21은 실시예 2의 발광 소자의 전류-전압 특성을 나타낸 것.
도 22는 실시예 2의 발광 소자의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것.
도 23은 실시예 2의 발광 소자의 전계 발광 스펙트럼을 나타낸 것.
도 24는 실시예 2의 발광 소자의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것.
도 25는 실시예 2의 발광 소자의 전류-전압 특성을 나타낸 것.
도 26은 실시예 2의 발광 소자의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것.
도 27은 실시예 2의 발광 소자의 전계 발광 스펙트럼을 나타낸 것.
본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 이하에서 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 목적 및 범위로부터 벗어나지 않고 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 용이하게 이해된다. 따라서, 본 발명은 이하 실시형태의 내용에 한정하여 해석되지 말아댜 한다.
또한, 도면 등에 도시된 각 구조의 위치, 크기, 또는 범위 등은 간이화를 위하여 정확히 나타내어지지 않은 경우가 있다. 따라서, 기재된 발명은 도면 등에 도시된 위치, 크기, 또는 범위 등에 반드시 한정될 필요는 없다.
본 명세서 등에서 "제 1", "제 2" 등의 서수사는 편의상 사용되는 것이고 공정 순서 또는 적층 순서를 나타내지 않는 경우가 있다. 따라서, 예를 들어, "제 1"을 "제 2" 또는 "제 3"으로 적절히 치환하여도 설명이 가능하다. 또한, 본 명세서 등에서의 서수사는 본 발명의 일 형태를 특정하는 것과 반드시 동일할 필요는 없다.
본 명세서 등에서 도면을 참조하여 본 발명의 형태를 설명함에 있어서, 다른 도면 간에서 같은 구성 요소가 같은 부호로 공통적으로 나타내어지는 경우가 있다.
본 명세서 등에서, 또한, "막" 및 "층"이라는 말은 경우 또는 상황에 따라 서로 교환될 수 있다. 예를 들어, "도전층"이라는 말을 "도전막"이라는 말로 변경할 수 있는 경우가 있다. 또한, "절연막"이라는 말을 "절연층"이라는 말로 변경할 수 있는 경우가 있다.
또한, 본 명세서 등에서, 단일항 들뜬 상태는 들뜬 에너지를 갖는 단일항 상태를 뜻한다. 또한, S1 준위는 가장 낮은 단일항 들뜬 에너지의 준위, 즉 가장 낮은 단일항 들뜬 상태의 들뜬 에너지의 준위를 뜻한다. 삼중항 들뜬 상태는 들뜬 에너지를 갖는 삼중항 상태를 말한다. T1 준위는 가장 낮은 삼중항 들뜬 에너지의 준위, 즉 가장 낮은 삼중항 들뜬 상태의 들뜬 에너지의 준위를 뜻한다. 또한, 본 명세서 등에서, 단일항 들뜬 상태 및 단일항 들뜬 에너지 준위는 각각 가장 낮은 단일항 들뜬 상태 및 S1 준위를 뜻하는 경우가 있다. 삼중항 들뜬 상태 및 삼중항 들뜬 에너지 준위는 각각 가장 낮은 단일항 들뜬 상태 및 T1 준위를 나타내는 경우가 있다.
본 명세서 등에서, 형광 재료란, 가장 낮은 단일항 들뜬 상태의 준위(S1 준위)가 기저 상태로 완화될 때 가시광 영역에서 발광하는 재료를 말한다. 인광 재료란, 가장 낮은 삼중항 들뜬 상태의 준위(T1 준위)가 기저 상태로 완화될 때 실온에서 가시광 영역에서 발광하는 재료를 말한다. 즉, 인광 재료란 삼중항 들뜬 에너지를 가시광으로 변환할 수 있는 재료를 말한다.
본 명세서 등에서, 열 활성화 지연 형광 물질이란, 열 활성화에 의한 역항간 교차에 의하여 삼중항 들뜬 상태로부터 단일항 들뜬 상태를 생성할 수 있는 재료이다. 열 활성화 지연 형광 물질은, 단독으로 삼중항 들뜬 상태로부터 역항간 교차에 의하여 단일항 들뜬 상태를 생성할 수 있는 재료, 예를 들어, TADF를 발하는 재료를 포함하여도 좋다. 또는, 열 활성화 지연 형광 물질은 엑시플렉스(exciplex)를 형성하는 2종류의 재료의 조합을 포함하여도 좋다.
열 활성화 지연 형광 물질은 삼중항 들뜬 상태가 단일항 들뜬 상태에 가까운 재료라고 할 수도 있다. 구체적으로는, 삼중항 들뜬 상태와 단일항 들뜬 상태의 에너지 준위의 차가 0eV보다 크고 0.2eV 이하인 재료가 사용되는 것이 바람직하다. 즉, 단독으로 삼중항 들뜬 상태로부터 역항간 교차에 의하여 단일항 들뜬 상태를 생성할 수 있는 재료, 예를 들어, TADF를 발하는 재료에 있어서의 삼중항 들뜬 상태와 단일항 들뜬 상태의 에너지 준위의 차가 0eV보다 크고 0.2eV 이하이거나, 또는 엑시플렉스에 있어서 삼중항 들뜬 상태와 단일항 들뜬 상태의 에너지 준위의 차가 0eV보다 크고 0.2eV 이하인 것이 바람직하다.
본 명세서 등에 있어서, 열 활성화 지연 형광의 발광 에너지는 열 활성화 지연 형광의 가장 단파장측의 발광 피크(숄더를 포함함)로 한다. 본 명세서 등에 있어서, 인광 발광 에너지 또는 삼중항 들뜬 에너지는 인광 발광의 가장 단파장측의 인광 발광 피크(숄더를 포함함)로 한다. 또한, 이 인광 발광은 저온(예를 들어, 10K) 환경하에서 시간 분해 포토루미네선스에 의하여 관찰될 수 있다.
또한, 본 명세서 등에 있어서, "실온"이란, 0℃ 내지 40℃의 범위의 온도를 말한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 대하여 도 1의 (A) 및 (B) 및 도 2의 (A) 내지 (C)를 참조하여 설명한다.
<1. 발광 소자의 구조예>
먼저, 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 구조에 대하여 도 1의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다.
발광 소자(150)는 한 쌍의 전극(전극(101) 및 전극(102)) 사이에 EL층(100)을 포함한다. EL층(100)은 적어도 발광층(120)을 포함한다. 본 실시형태에 있어서 전극(101)은 애노드이고 전극(102)은 캐소드이지만, 이들은 발광 소자(150)의 구조에서 교환될 수 있다.
또한, 도 1의 (A)의 EL층(100)은 발광층(120) 이외에 기능층을 포함한다. 기능층은 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(118), 및 전자 주입층(119)으로 이루어진다. 또한, EL층(100)의 구조는 도 1의 (A)에 도시된 구조에 한정되지 않고, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(118), 및 전자 주입층(119) 중에서 선택된 적어도 하나가 포함된다. EL층(100)은 정공 또는 전자 주입 장벽을 저감시킬 수 있고, 정공/전자 수송성을 향상시킬 수 있고, 정공/전자 수송성을 저해할 수 있고, 전극에 의한 소광 현상을 억제할 수 있는 등 다른 기능층을 포함하여도 좋다.
도 1의 (B)는 도 1의 (A)의 발광층(120)의 일례의 단면 모식도이다. 도 1의 (B)의 발광층(120)은 유기 화합물(131), 유기 화합물(132), 및 게스트 재료(133)를 포함한다.
유기 화합물(131)에는 열 활성화 지연 형광 물질이 사용되는 것이 바람직하다. 열 활성화 지연 형광 물질은 역항간 교차에 의하여 삼중항 들뜬 에너지를 단일항 들뜬 에너지로 변환할 수 있다. 따라서, 발광층(120)에서 생성된 삼중항 들뜬 에너지의 적어도 일부는 유기 화합물(131)에 의하여 단일항 들뜬 에너지로 변환된다. 단일항 들뜬 에너지는 게스트 재료(133)로 이동하고 나서 형광 발광으로서 추출된다. 이 이유로, 유기 화합물(131)의 단일항 들뜬 에너지와 삼중항 들뜬 에너지 사이의 에너지 준위의 차이는 0eV보다 크고 0.2eV 이하인 것이 바람직하다. 또한, 유기 화합물(131)의 단일항 들뜬 에너지 준위는 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 에너지 준위보다 높은 것이 바람직하고, 유기 화합물(131)의 삼중항 들뜬 에너지 준위는 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 에너지 준위보다 높은 것이 바람직하고, 이 경우 유기 화합물(131)의 삼중항 들뜬 에너지 준위가 단일항 들뜬 에너지 준위에 가까워질 수 있다.
유기 화합물(131) 및 게스트 재료(133)의 불활성화를 방지하기 위하여, 밴드 갭이 넓은 재료가 유기 화합물(132)에 사용되는 것이 바람직하다. 바꿔 말하면, 유기 화합물(132)의 단일항 들뜬 에너지 준위는 유기 화합물(131)의 단일항 들뜬 에너지 준위 및 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 에너지 준위보다 높은 것이 바람직하고, 유기 화합물(132)의 삼중항 들뜬 에너지 준위는 유기 화합물(131)의 삼중항 들뜬 에너지 준위 및 게스트 재료(133)의 삼중항 들뜬 에너지 준위보다 높은 것이 바람직하다. 발광층(120)은 유기 화합물(132)과 비슷한 기능을 갖는 다른 화합물을 포함하여도 좋다.
게스트 재료(133)로서는 발광성 유기 재료를 사용하면 좋고, 형광을 발할 수 있으면 바람직하다(이하, 형광 재료라고도 함). 게스트 재료(133)로서 형광 재료를 사용하는 예에 대하여 설명한다. 또한, 게스트 재료(133)를 형광 재료라고 하여도 좋다.
<2. 발광 소자의 발광 기구>
우선, 발광 소자(150)의 발광 기구에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 발광 소자(150)에 있어서는, 한 쌍의 전극(전극(101) 및 전극(102)) 사이에 전압을 인가함으로써, 캐소드로부터 전자가 및 애노드로부터 정공이 각각 EL층(100)에 주입되어, 전류가 흐른다. 주입된 전자 및 정공이 재결합함으로써, EL층(100)의 발광층(120) 내의 게스트 재료(133)가 들뜬 상태가 되어, 발광한다.
또한, 이하 3개의 과정을 거쳐 게스트 재료(133)로부터 발광을 얻을 수 있다.
(α) 게스트 재료에서의 직접 재결합 과정;
(β) 열 활성화 지연 형광 물질로부터의 에너지 이동 과정;
(γ) 호스트 재료로부터의 에너지 이동 과정;
<<(α) 게스트 재료에서의 직접 재결합 과정>>
먼저, 게스트 재료(133)에서의 직접 재결합 과정에 대하여, 에너지 준위 사이의 상관을 나타낸 모식도인 도 2의 (A)를 참조하여 설명한다. 도 2의 (A)의 표기 및 부호는 이하와 같다:
Host1(131): 유기 화합물(131);
Host2(132): 유기 화합물(132);
Guest(133): 게스트 재료(133)(형광 재료);
SA: 유기 화합물(131)의 가장 낮은 단일항 들뜬 에너지의 준위;
TA: 유기 화합물(131)의 가장 낮은 삼중항 들뜬 에너지의 준위;
SH: 유기 화합물(132)의 가장 낮은 단일항 들뜬 에너지의 준위;
TH: 유기 화합물(132)의 가장 낮은 삼중항 들뜬 에너지의 준위;
SG: 게스트 재료(133)(형광 재료)의 가장 낮은 단일항 들뜬 에너지의 준위; 및
TG: 게스트 재료(133)(형광 재료)의 가장 낮은 삼중항 들뜬 에너지의 준위.
도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이, 캐리어(전자 및 정공)가 게스트 재료(133)에서 재결합하여, 게스트 재료(133)는 들뜬 상태가 된다. 게스트 재료(133)의 들뜬 상태가 단일항 들뜬 상태인 경우, 형광이 얻어진다. 한편, 게스트 재료(133)의 들뜬 상태가 삼중항 들뜬 상태인 경우, 열 불활성화가 일어난다.
상기 (α) 게스트 재료에서의 직접 재결합 과정에서, 게스트 재료(133)의 형광 양자 효율이 높은 경우 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 상태로부터 높은 발광 효율을 얻을 수 있다. 그러나, 게스트 재료(133)의 삼중항 들뜬 상태는 발광에 기여하지 않는다.
<<(β) 열 활성화 지연 형광 물질로부터의 에너지 이동 과정>>
다음에, 유기 화합물(131) 및 게스트 재료(133)의 에너지 이동 과정에 대하여 에너지 준위 사이의 상관을 나타내는 모식도인 도 2의 (B)를 참조하여 설명한다. 또한, 도 2의 (B)의 표기 및 부호는 도 2의 (A)와 같다.
캐리어가 유기 화합물(131)에서 재결합하고, 유기 화합물(131)은 들뜬 상태가 된다. 유기 화합물(131)의 들뜬 상태가 단일항 들뜬 상태이고 유기 화합물(131)의 SA가 게스트 재료(133)의 SG보다 높은 경우, 도 2의 (B)에서 루트 E1에 의하여 나타낸 바와 같이 유기 화합물(131)의 단일항 들뜬 에너지가 유기 화합물(131)의 SA로부터 게스트 재료(133)의 SG로 이동함으로써, 게스트 재료(133)는 단일항 들뜬 상태가 된다. 단일항 들뜬 상태의 게스트 재료(133)로부터 형광이 얻어진다.
또한, 게스트 재료(133)의 단일항 기저 상태로부터 삼중항 들뜬 상태로의 직접 이동이 금지되기 때문에, 단일항 들뜬 상태의 유기 화합물(131)로부터 삼중항 들뜬 상태의 게스트 재료(133)로의 에너지 이동은 주된 에너지 이동 과정이 되기 어려워, 설명을 생략한다. 바꿔 말하면, 이하 일반식(G1)에 나타낸 바와 같이 단일항 들뜬 상태의 유기 화합물(131)로부터 단일항 들뜬 상태의 게스트 재료(133)로의 에너지 이동이 중요하다.
1A*+1G→1A+1G* (G1)
또한, 일반식(G1)에서, 1A* 및 1G*는 각각 유기 화합물(131)의 단일항 들뜬 상태 및 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 상태를 나타내고, 1A 및 1G는 각각 유기 화합물(131)의 단일항 기저 상태 및 게스트 재료(133)의 단일항 기저 상태를 나타낸다.
유기 화합물(131)이 삼중항 들뜬 상태가 되는 경우, 이하 두 개의 과정을 통하여 형광이 얻어진다.
유기 화합물(131)은 열 활성화 지연 형광 물질이기 때문에, 도 2의 (B)의 루트 A1에 의하여 나타낸 바와 같이 들뜬 에너지는 역항간 교차(업컨버전)에 의하여 유기 화합물(131)의 TA로부터 SA로 이동한다. 이것이 제 1 과정이다.
그 다음에, 유기 화합물(131)의 SA가 게스트 재료(133)의 SG보다 높은 경우, 도 2의 (B)에 나타낸 루트 E1에 의하여 나타낸 바와 같이 유기 화합물(131)의 SA로부터 게스트 재료(133)의 SG로 들뜬 에너지가 이동함으로써, 게스트 재료(133)는 단일항 들뜬 상태가 된다. 이것이 제 2 과정이다. 형광은 단일항 들뜬 상태에서 게스트 재료(133)로부터 얻어진다.
제 1 과정 및 제 2 과정은 이하 일반식(G2)에 의하여 나타내어진다.
3A*+1G→(역항간 교차)→1A*+1G→1A+1G* (G2)
또한, 일반식(G2)에서, 3A*는 유기 화합물(131)의 삼중항 들뜬 상태를 나타내고; 1A* 및 1G*는 각각 유기 화합물(131)의 단일항 들뜬 상태 및 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 상태를 나타내고; 1A 및 1G는 각각 유기 화합물(131)의 단일항 기저 상태 및 게스트 재료(133)의 단일항 기저 상태를 나타낸다.
일반식(G2)으로 나타낸 바와 같이, 유기 화합물(131)의 단일항 들뜬 상태(1A*)는 역항간 교차에 의하여, 열 활성화 지연 형광 물질인 유기 화합물(131)의 삼중항 들뜬 상태(3A*)로부터 생성된다. 이때, 들뜬 에너지는 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 상태(1G*)로 이동한다.
상기 (β)의 열 활성화 지연 형광 물질로부터의 에너지 이동 과정에서 설명하는 모든 에너지 이동 과정이 효율적으로 일어나면, 유기 화합물(131)의 삼중항 들뜬 에너지 및 단일항 들뜬 에너지 양쪽은 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 상태(1G*)로 효율적으로 변환되어, 고효율 발광으로 이어진다.
그러나, 유기 화합물(131)의 단일항 들뜬 상태로부터 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 상태로 들뜬 에너지가 이동하기 전에 유기 화합물(131)이 광 또는 열로서 들뜬 에너지를 방출하여 불활성화되면, 발광 소자의 발광 효율이 저하된다. 또한, 그 이전의 과정인 유기 화합물(131)이 역항간 교차에 의하여 삼중항 들뜬 상태로부터 단일항 들뜬 상태로 이동하는, A1의 효율의 저하에 의하여, 발광 효율도 저하된다. 특히, TA와 SA 사이의 에너지 차이는 유기 화합물(131)의 TA가 게스트 재료(133)의 TG보다 낮고 SA≥SG>TG>TA를 만족시킬 때에 크다. 결과적으로, 도 2의 (B)의 루트 A1에 의하여 나타내어진 역항간 교차가 일어나기 어렵고; 따라서 루트 E1에 의하여 나타내어지는 다음의 에너지 이동 과정의 효율이 저하되고 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 상태를 생성하기 위한 효율이 저하된다. 따라서, TA는 TG보다 높은 것이 바람직하고, 즉 열 활성화 지연 형광 물질인 유기 화합물(131)의 발광 에너지는 게스트 재료(133)의 인광 발광 에너지보다 높은 것이 바람직하다.
도 2의 (B)의 루트 E2에 의하여 나타낸 바와 같이 유기 화합물(131)의 TA로부터 게스트 재료(133)의 TG로 들뜬 에너지가 이동할 때도 들뜬 에너지는 열 불활성화된다. 따라서, 게스트 재료(133)의 삼중항 들뜬 상태의 생성 효율이 저감될 수 있고 들뜬 에너지의 열 불활성화의 발생이 저감될 수 있기 때문에 도 2의 (B)의 루트 E2에 의하여 나타내어진 에너지 이동 과정이 일어나기 어려운 것이 바람직하다. 따라서, 게스트 재료(133)의 중량비가 유기 화합물(131)보다 작은 것이 바람직하다. 구체적으로, 중량비(유기 화합물(131):게스트 재료(133))는 바람직하게는 1:0.001 내지 1:0.05이고, 더 바람직하게는 1:0.001 내지 1:0.01이다.
또한, 게스트 재료(133)의 직접 재결합 과정이 지배적이 된 경우, 게스트 재료(133)의 삼중항 들뜬 상태는 발광층에서 많이 발생되기 쉬워져, 들뜬 에너지의 열 실활이 일어나, 이 결과 발광 효율이 저하된다. 즉, 게스트 재료(133)의 삼중항 들뜬 상태의 생성 효율이 저감될 수 있고 게스트 재료(133)의 들뜬 상태가 삼중항 들뜬 상태일 때 들뜬 에너지의 열 불활성화의 발생이 저감될 수 있기 때문에, 상기 (β)의 열 활성화 지연 형광 물질로부터의 에너지 이동 과정의 확률이 상기 (α) 게스트 재료에서의 직접 재결합 과정의 확률보다 높은 것이 바람직하다. 따라서, 상술한 바와 같이, 게스트 재료(133)의 중량비가 유기 화합물(131)보다 작은 것이 바람직하다. 구체적으로, 중량비(유기 화합물(131):게스트 재료(133))는 바람직하게는 1:0.001 내지 1:0.05이고, 더 바람직하게는 1:0.001 내지 1:0.01이다.
<<(γ) 호스트 재료로부터의 에너지 이동 과정>>
다음에, 유기 화합물(132)로부터 유기 화합물(131) 또는 게스트 재료(133)로의 에너지 이동 과정에 대하여, 에너지 준위의 상관을 나타내는 모식도인 도 2의 (C)를 참조하여 설명한다. 또한, 도 2의 (C)의 표기 및 부호는 도 2의 (A)와 같다.
캐리어가 유기 화합물(132)에서 재결합하고, 유기 화합물(132)은 들뜬 상태가 된다. 유기 화합물(132)의 들뜬 상태가 단일항 들뜬 상태이고 유기 화합물(132)의 SH가 유기 화합물(131)의 SA 및 게스트 재료(133)의 SG보다 높은 경우, 그 단일항 들뜬 에너지가 유기 화합물(132)의 SH로부터 게스트 재료(133)의 SG로 이동함으로써, 게스트 재료(133)는 단일항 들뜬 상태가 된다. 또는, 유기 화합물(132)의 SH로부터 유기 화합물(131)의 SA로 이동한 단일항 들뜬 에너지는 상술한 (β) 열 활성화 지연 형광 물질로부터의 에너지 이동 과정을 통하여 게스트 재료(133)의 SG로 이동한다. 형광은 단일항 들뜬 상태의 게스트 재료(133)로부터 얻어진다. 또한, 본 실시형태의 유기 화합물(132)은 호스트 재료이다.
또한, 게스트 재료(133)의 단일항 기저 상태로부터 삼중항 들뜬 상태로의 직접 이동이 금지되기 때문에, 단일항 들뜬 상태의 유기 화합물(132)로부터 삼중항 들뜬 상태의 게스트 재료(133)로의 에너지 이동은 주된 에너지 이동 과정이 되기 어려워, 설명을 생략한다. 바꿔 말하면, 이하 일반식(G3) 또는 일반식(G4)에 나타낸 바와 같이 단일항 들뜬 상태의 유기 화합물(132)로부터 단일항 들뜬 상태의 게스트 재료(133)로의 에너지 이동이 가능하다.
1H*+1A+1G→1H+1A+1G* (G3)
1H*+1A+1G→1H+1A*+1G→1H+1A+1G* (G4)
또한, 일반식(G3) 또는 일반식(G4)에서, 1H*, 1A*, 및 1G*는 각각 유기 화합물(132), 유기 화합물(131), 및 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 상태를 나타내고; 1H, 1A, 및 1G는 각각 유기 화합물(132), 유기 화합물(131), 및 게스트 재료(133)의 단일항 기저 상태를 나타낸다.
유기 화합물(132)의 들뜬 상태가 삼중항 들뜬 상태인 경우, 유기 화합물(132)의 TH가 유기 화합물(131)의 TA보다 높고 유기 화합물(131)의 SA가 게스트 재료(133)의 SG보다 높을 때 형광은 이하 과정을 통하여 얻어진다.
먼저, 에너지는 유기 화합물(132)의 TH로부터 유기 화합물(131)의 TA로 이동한다.
그 다음에, (β) 열 활성화 지연 형광 물질로부터의 에너지 이동 과정에서 설명한 바와 같이, 에너지는 열 활성화 지연 형광 물질인 유기 화합물(131)에서의 역항간 교차(루트 A1)를 통하여 유기 화합물(131)의 SA로부터 게스트 재료(133)의 SG로 이동하여, 단일항 들뜬 상태의 게스트 재료(133)로부터 형광이 얻어진다.
에너지 이동 과정은 이하 일반식(G5)에 의하여 나타내어진다.
3H*+1A+1G→1H+3A*+1G→(역항간 교차)→1H+1A*+1G→1H+1A+1G* (G5)
또한, 일반식(G5)에서, 3H* 및 3A*는 각각 유기 화합물(132) 및 유기 화합물(131)의 삼중항 들뜬 상태를 나타내고; 1A* 및 1G*는 각각 유기 화합물(131) 및 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 상태를 나타내고; 1H, 1A, 및 1G는 각각 유기 화합물(132), 유기 화합물(131), 및 게스트 재료(133)의 단일항 기저 상태를 나타낸다.
일반식(G5)으로 나타낸 바와 같이, 유기 화합물(131)의 삼중항 들뜬 상태(3A*)는 유기 화합물(132)의 삼중항 들뜬 상태(3H*)로부터 발생된다. 바로 그 후에, 유기 화합물(131)의 단일항 들뜬 상태(1A*)가 역항간 교차에 의하여 발생되고 나서, 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 상태(1G*)로 에너지가 이동한다.
상기 (γ) 호스트 재료로부터의 에너지 이동 과정에서 상술한 모든 에너지 이동 과정이 효율적으로 일어나면, 유기 화합물(132)의 삼중항 들뜬 에너지 및 단일항 들뜬 에너지 양쪽은 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 상태(1G*)로 효율적으로 변환되어, 게스트 재료(133)로부터의 발광이 가능하다.
그러나, 유기 화합물(132)의 단일항 들뜬 상태로부터 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 상태로 들뜬 에너지가 이동하기 전에 유기 화합물(132)이 광 또는 열로서 들뜬 에너지를 방출하여 실활되면, 발광 소자의 발광 효율이 저하된다. 또한, 그 이전의 과정인 유기 화합물(131)이 역항간 교차에 의하여 삼중항 들뜬 상태로부터 단일항 들뜬 상태로 이동하는 전과정인, 루트 A1의 효율의 저하에 의하여 발광 효율도 저하된다. 특히, 유기 화합물(132)의 TH가 유기 화합물(131)의 TA보다 낮으면, 유기 화합물(132)의 TH로부터 유기 화합물(131)의 TA로의 에너지 이동 과정은 일어나기 어렵고 유기 화합물(131)의 역항간 교차가 일어나지 않아, 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 상태의 생성 효율이 저하된다. 따라서, 유기 화합물(132)의 TH는 유기 화합물(131)의 TA보다 높은 것이 바람직하다.
도 2의 (C)의 루트 E3에 의하여 나타낸 바와 같이 유기 화합물(132)의 TH로부터 게스트 재료(133)의 TG로 들뜬 에너지가 이동할 경우에도, 들뜬 에너지는 열 불활성화된다. 따라서, 게스트 재료(133)의 삼중항 들뜬 상태의 생성 효율이 저감될 수 있고 열 불활성화의 발생이 저감될 수 있기 때문에 도 2의 (C)의 루트 E3에 의하여 나타내어진 에너지 이동 과정이 일어나기 어려운 것이 바람직하다. 따라서, 게스트 재료(133)의 중량비가 유기 화합물(132)보다 작은 것이 바람직하다. 구체적으로, 중량비(유기 화합물(132):게스트 재료(133))는 바람직하게는 1:0.001 내지 1:0.05이고, 더 바람직하게는 1:0.001 내지 1:0.01이다.
상술한 바와 같이, (γ) 호스트 재료로부터의 에너지 이동 과정에서 들뜬 에너지의 일부가 게스트 재료(133)의 형광으로 변환되지만, 도 2의 (C)의 루트 E2 및 E3에서의 열 불활성의 가능성이 있다. 따라서, 발광층(120)의 삼중항 들뜬 상태의 생성 효율이 저감될 수 있고, 즉, 열 불활성화의 발생이 저감될 수 있고 발광 소자(150)의 발광 효율이 향상될 수 있기 때문에, (γ) 호스트 재료로부터의 에너지 이동 과정 및 (α) 게스트 재료에서의 직접 재결합 과정보다 (β) 열 활성화 지연 형광 물질로부터의 에너지 이동 과정의 가능성이 높은 것이 바람직하다. 열 활성화 지연 형광 물질인 유기 화합물(131)에서의 캐리어 재결합은, (β) 열 활성화 지연 형광 물질로부터의 에너지 이동 과정의 가능성 향상에 중요하다.
<<캐리어 재결합>>
유기 화합물(131)과 유기 화합물(132) 사이의 에너지 준위의 관계는 유기 화합물(131)의 캐리어 재결합을 발생시키는 데 중요하다. 특히, 최고 점유 분자 궤도(HOMO: highest occupied molecular orbital)와 최저 공궤도 분자 궤도(LUMO: lowest unoccupied molecular orbital) 사이의 에너지 준위의 관계, 또는 산화 전위와 환원 전위 사이의 관계가 중요하다.
한 쌍의 전극으로부터 EL층(100)에 주입된 캐리어가 발광층(120)에 도달함으로써, 발광층(120)에 포함되는 물질에 주입된다. 이때, 정공과 전자는 각각 더 안정적인 HOMO 및 LUMO에 들어가기 쉽다. 따라서, 열 활성화 지연 형광 물질인 유기 화합물(131)의 캐리어 재결합에 중요한 것은 유기 화합물(131)의 HOMO 준위가 유기 화합물(132)의 HOMO 준위 이상이고 유기 화합물(131)의 LUMO 준위가 유기 화합물(132)의 LUMO 준위 이하인 것이다. 유기 화합물(131)의 산화 전위는 유기 화합물(132)의 산화 전위 이하이고 유기 화합물(131)의 환원 전위는 유기 화합물(132)의 환원 전위 이상인 것도 중요하다.
이러한 구조에서, 유기 화합물(131)과 유기 화합물(132) 사이에서 엑시플렉스가 형성되기 어렵다.
발광층(120)에서 유기 화합물(131)의 인접된 분자들 사이에서 캐리어가 쉽게 이동할 수 있지만, 캐리어는 발광층(120) 외의 기능층(예를 들어 정공 수송층(112) 및 전자 수송층(118))에도 쉽게 이동한다. 따라서, 발광층(120)에서의 유기 화합물(131)의 캐리어 재결합을 위해서는 유기 화합물(131)의 중량비가 유기 화합물(132)보다 작은 것이 바람직하다. 또한, 유기 화합물(131)의 들뜬 상태 분자들과 기저 상태 분자들 사이의 에너지 이동을 억제하기 위하여, 유기 화합물(131)의 중량비는 유기 화합물(132)보다 작은 것이 바람직하다. 유기 화합물(131)의 분자가 게스트 재료(133)의 분자에 인접하는 경우, 유기 화합물(131)의 삼중항 들뜬 상태로부터 게스트 재료(133)의 삼중항 들뜬 상태로 에너지 이동할 가능성이 있다. 따라서, 에너지 이동을 억제하기 위하여 유기 화합물(131)의 중량비는 유기 화합물(132)보다 작은 것이 바람직하다. 구체적으로, 중량비(유기 화합물(132):유기 화합물(131))는 1:0.05 내지 1:0.5인 것이 바람직하다.
<3. 에너지 이동의 기구>
다음에, 상술한 유기 화합물(131) 또는 유기 화합물(132)과 게스트 재료(133) 사이의 분자간 에너지 이동의 과정을 지배하는 인자에 대하여 설명한다. 분자간 에너지 이동의 기구로서, 두 개의 기구, 즉, 푀르스터 기구(쌍극자-쌍극자 상호 작용) 및 덱스터 기구(전자 교환 상호 작용)가 제안되고 있다. 여기서는 유기 화합물(131)과 게스트 재료(133) 사이의 분자간 에너지 이동에 대하여 설명하지만, 유기 화합물(132)과 게스트 재료(133) 사이의 분자간 에너지 이동에 대해서도 마찬가지이다.
<<푀르스터 기구>>
푀르스터 기구에서, 에너지 이동은 분자간의 직접적 접촉을 필요로 하지 않고, 에너지는 유기 화합물(131)과 게스트 재료(133) 간의 쌍극자 진동의 공명 현상을 통하여 이동한다. 쌍극자 진동의 공명 현상에 의하여, 유기 화합물(131)은 게스트 재료(133)에 에너지를 제공하여, 들뜬 상태의 유기 화합물(131)이 기저 상태가 되고, 기저 상태의 게스트 재료(133)는 들뜬 상태가 된다. 또한, 푀르스터 기구의 속도 상수 k h *→ g 가 수학식 (1)로 나타내어진다.
[수학식 (1)]
Figure pct00001
식 (1)에서, ν는 진동수를 나타내고, f' h (ν)는 유기 화합물(131)의 정규화된 발광 스펙트럼(단일항 들뜬 상태로부터의 에너지 이동에서의 형광 스펙트럼 및 삼중항 들뜬 상태로부터의 에너지 이동에서의 인광 스펙트럼)을 나타내고, ε g (ν)는 게스트 재료(133)의 몰 흡수 계수를 나타내고, N은 아보가드로 수를 나타내고, n은 매체의 굴절률을 나타내고, R은 유기 화합물(131)과 게스트 재료(133) 사이의 분자간 거리를 나타내고, τ는 실측되는 들뜬 상태의 수명(형광 수명 또는 인광 수명)을 나타내고, c는 광속을 나타내고, φ는 발광 양자 수율(단일항 들뜬 상태로부터의 에너지 이동에서의 형광 양자 수율 및 삼중항 들뜬 상태로부터의 에너지 이동에서의 인광 양자 수율)을 나타내고, K 2 는 유기 화합물(131)과 게스트 재료(133)의 전이 쌍극자 모멘트의 배향을 나타내는 계수(0 내지 4)이다. 또한, 불규칙 배향은 K 2 =2/3이다.
<덱스터 기구>
덱스터 기구에서, 궤도가 중첩되는 접촉 유효 범위에 유기 화합물(131) 및 게스트 재료(133)가 가까워지고, 들뜬 상태의 유기 화합물(131) 및 기저 상태의 게스트 재료(133)가 이들의 전자를 교환하여, 에너지가 이동한다. 또한, 덱스터 기구의 속도 상수 k h *→ g 는 수학식식 (2)로 나타내어진다.
[수학식 (2)]
Figure pct00002
식 (2)에서, h는 플랑크 상수이고, K는 에너지의 차원을 갖는 상수이고, ν는 진동수를 나타내고, f' h (ν)는 유기 화합물(131)의 정규화된 발광 스펙트럼(단일항 들뜬 상태로부터의 에너지 이동에서의 형광 스펙트럼 및 삼중항 들뜬 상태로부터의 에너지 이동에서의 인광 스펙트럼)을 나타내고, ε' g (ν)는 게스트 재료(133)의 정규화된 흡수 스펙트럼을 나타내고, L은 실효 분자 반경을 나타내고, R은 유기 화합물(131)과 게스트 재료(133) 사이의 분자간 거리를 나타낸다.
여기서, 유기 화합물(131)로부터 게스트 재료(133)로의 에너지 이동 효율(φ ET )은 수학식 (3)으로 나타내어진다. 수학식 (3)에서, k r 은 유기 화합물(131)의 발광 과정(단일항 들뜬 상태로부터의 에너지 이동에서의 형광 및 삼중항 들뜬 상태로부터의 에너지 이동에서의 인광)의 속도 상수를 나타내고, k n 은 유기 화합물(131)의 비발광 과정(열 불활성화 또는 항간 교차)의 속도 상수를 나타내고, τ는 실측된 유기 화합물(131)의 들뜬 상태의 수명을 나타낸다.
[수학식 (3)]
Figure pct00003
식 (3)에 따라, 다른 경합하는 속도 상수 k r +k n (=1/τ)가 상대적으로 작아지도록, 에너지 이동의 속도 상수 k h *→ g 를 크게 함으로써 에너지 이동 효율(Φ ET )이 향상될 수 있는 것을 알 수 있다.
<<에너지 이동을 향상시키기 위한 개념>>
일반식(G1) 및 일반식(G2) 양쪽의 에너지 이동 과정에서, 유기 화합물(131)의 단일항 들뜬 상태(1A*)로부터 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 상태(1G*)로 에너지가 이동하기 때문에, 푀르스터 기구(식 1) 및 덱스터 기구(식 2) 양쪽에 의하여 에너지가 이동한다.
먼저, 푀르스터 기구에 의한 에너지 이동에 대하여 생각한다. 수학식 (1)과 수학식 (3)으로부터 τ를 제거하면, 양자 수율(φ)(여기서, 단일항 들뜬 상태로부터의 에너지 이동을 논하고 있기 때문에, 형광 양자 수율)이 높을 때 에너지 이동 효율(Φ ET )이 높다고 할 수 있다. 그러나 실제로는, 더 중요한 인자는, 유기 화합물(131)의 발광 스펙트럼(여기서 단일항 들뜬 상태로부터의 에너지 이동을 논하고 있기 때문에 형광 스펙트럼)과 게스트 재료(133)의 흡수 스펙트럼(단일항 기저 상태로부터 단일항 들뜬 상태로의 이동에 상당하는 흡수)이 크게 중첩되는 것이다. 또한, 게스트 재료(133)의 몰 흡수 계수도 높은 것이 바람직하다. 이것은 유기 화합물(131)의 발광 스펙트럼이 게스트 재료(133)의 가장 긴 파장측인 흡수대와 중첩되는 것을 의미한다.
다음에, 덱스터 기구에 의한 에너지 이동에 대하여 생각한다. 수학식 (2)에 따르면, 속도 상수 k h *→ g 를 크게 하기 위해서는 유기 화합물(131)의 발광 스펙트럼(여기서, 단일항 들뜬 상태로부터의 에너지 이동을 논하고 있기 때문에 형광 스펙트럼)과 게스트 재료(133)의 흡수 스펙트럼(단일항 기저 상태로부터 단일항 들뜬 상태로의 이동에 상당하는 흡수)이 크게 중첩되는 것이 바람직하다.
상기 설명에 의하여, 게스트 재료(133)의 가장 긴 파장측에 있는 흡수대와 유기 화합물(131)의 발광 스펙트럼이 중첩되는 것에 의하여 에너지 이동 효율이 최적화될 수 있는 것이 시사된다.
이 관점에서, 본 발명의 일 형태는 게스트 재료(133)에 에너지를 효율적으로 이동할 수 있는 에너지 도너로서의 기능을 갖는 유기 화합물(131)을 포함하는 발광 소자를 제공한다. 유기 화합물(131)은 열 활성화 지연 형광 물질이고, 따라서 단일항 들뜬 에너지 준위와 삼중항 들뜬 에너지 준위가 서로 근접한다는 특징을 갖는다. 구체적으로, 유기 화합물(131)이 단일항 들뜬 에너지 준위와 삼중항 들뜬 에너지 준위 사이에 0eV보다 크고 0.2eV 이하의 차이를 갖는 것이 바람직하다. 이것은 유기 화합물(131)의 삼중항 들뜬 상태로부터 단일항 들뜬 상태로의 이동(역항간 교차)을 일으키기 쉽게 할 수 있다. 따라서, 유기 화합물(131)의 단일항 들뜬 상태의 생성 효율이 증가될 수 있다. 또한, 유기 화합물(131)의 단일항 들뜬 상태로부터 에너지 억셉터로서의 기능을 갖는 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 상태로의 에너지 이동을 용이하게 하기 위하여, 유기 화합물(131)의 발광 스펙트럼과 게스트 재료(133)의 가장 긴 파장측에 있는 흡수대가 중첩되는 것이 바람직하다. 따라서, 게스트 재료(133)의 단일항 들뜬 상태의 생성 효율이 증가될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태의 발광 소자(150)에서, 유기 화합물(131)의 HOMO 준위는 유기 화합물(132)의 HOMO 준위 이상이고 유기 화합물(131)의 LUMO 준위는 유기 화합물(132)의 LUMO 준위 이하이거나, 또는 유기 화합물(131)의 산화 전위는 유기 화합물(132)의 산화 전위 이하이고 유기 화합물(131)의 환원 전위는 유기 화합물(132)의 환원 전위 이상이기 때문에, 이에 의하여 EL층(100)에 주입된 캐리어의 재결합이 유기 화합물(131)에서 효율적으로 수행하게 된다. 따라서, 열 불활성화의 발생이 저감될 수 있고 발광 효율이 향상될 수 있다.
<4. 재료>
다음에, 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 구성 요소에 대하여 자세히 설명한다.
<<발광층>>
발광층(120) 내의 유기 화합물(131)은 일종의 재료로 구성된다. 또한, 유기 화합물(131)과 비슷한 기능을 갖는 다른 화합물이 발광층(120)에 포함되어도 좋다. 예를 들어, 유기 화합물(131)이 일종의 재료로 구성되는 경우, 이하 재료 중 어느 것을 사용할 수 있다.
먼저, 풀러렌, 그 유도체, 프로플라빈 등의 아크리딘 유도체, 또는 에오신 등을 들 수 있다. 또한, 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd)을 함유하는 포르피린과 같은 금속-함유 포르피린을 들 수 있다. 금속-함유 포르피린의 예로서는, 하기 구조식으로 나타낸, 프로토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린 테트라메틸 에스터-플루오린화 주석 착체(SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Etio I)), 및 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(PtCl2(OEP))가 포함된다.
[화학식 1]
Figure pct00004
또는, 하기 구조식으로 나타낸, 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ), 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), 또는 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA) 등의 π-전자 과잉 헤테로 방향족 고리 및 π-전자 부족 헤테로 방향족 고리를 갖는 헤테로 고리 화합물을 유기 화합물(131)로서 사용할 수 있다. 상기 헤테로 고리 화합물은 π-전자 과잉 헤테로 방향족 고리 및 π-전자 부족 헤테로 방향족 고리 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 높고, 바람직하게 사용된다. 또한, π-전자 과잉 헤테로 방향족 고리가 π-전자 부족 헤테로 방향족 고리와 직접 결합된 물질은, π-전자 과잉 헤테로 방향족 고리의 도너성 및 π-전자 부족 헤테로 방향족 고리의 억셉터성이 둘 다 증가되고 단일항 들뜬 상태의 준위와 삼중항 들뜬 상태의 준위 사이의 차이가 작게 되기 때문에, 특히 바람직하게 사용된다. 상기 헤테로 고리 화합물은 π-전자 과잉 헤테로 방향족 고리 및 π-전자 부족 헤테로 방향족 고리 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 높고, 바람직하게 사용된다. π-전자 부족 헤테로 방향족 고리를 갖는 골격 중에서, 다이아진 골격(피리미딘 골격, 피라진 골격, 또는 피리다진 골격) 및 트라이아진 골격이 안정성 및 신뢰성이 적합하고 특히 바람직하다. π-전자 과잉 헤테로 방향족 고리를 갖는 골격 중에서, 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 또는 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 골격은 안정성 및 신뢰성이 적합하기 때문에, 상기 골격 중 어느 것이 특히 바람직하다. 또한, π-전자 과잉 헤테로 방향족 고리가 π-전자 부족 헤테로 방향족 고리와 직접 결합된 물질이 π-전자 과잉 헤테로 방향족 고리의 도너성 및 π-전자 부족 헤테로 방향족 고리의 억셉터성이 둘 다 증가되고 단일항 들뜬 상태의 준위와 삼중항 들뜬 상태의 준위 사이의 차이가 작게 되기 때문에, 특히 바람직하게 사용된다.
[화학식 2]
Figure pct00005
발광층(120) 내의 유기 화합물(132)로서 이하 화합물을 사용할 수 있다. 유기 화합물(132)은 발광층(120) 내의 호스트 재료로서 기능하기 때문에, 전자를 받기 쉬운 골격(전자 수송성을 갖는 골격) 및/또는 정공을 받기 쉬운 골격(정공 수송성을 갖는 골격)을 포함하는 것이 바람직하다.
전자를 받기 쉬운 골격(전자 수송성을 갖는 골격)을 포함하는 화합물로서, π-전자 부족 헤테로 방향족 골격을 포함하는 화합물, 또는 금속 착체 등을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤족사졸일)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 또는 비스[2-(2-벤조싸이아졸일)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체; 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), 9-[4-(4,5-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzTAZ1), 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), 또는 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 등의 아졸 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물; 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), 2-[3-(3,9'-바이-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzCzPDBq), 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭; 4,6mCzP2Pm), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 또는 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이에닐)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II) 등의 다이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물; 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn) 등의 트라이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물; 및 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy) 또는 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리딘 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물이 포함된다. 상기 헤테로 고리 화합물 중에서, 다이아진 골격(피리미딘, 피라진, 피리다진)을 갖거나 또는 피리딘 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물은 신뢰성 및 안정성이 높기 때문에 바람직하게 사용된다. 또한, 상기 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물은 높은 전자 수송성을 가지며 구동 전압의 감소에 기여한다.
정공을 받기 쉬운 골격(정공 수송성을 갖는 골격)을 포함하는 화합물로서, π-전자 과잉 헤테로 방향족 골격 또는 방향족 아민 골격 등을 갖는 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는, 2-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: PCASF), 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), 또는 N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF) 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), 3,6-다이(9H-카바졸-9-일)-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PhCzGI), 2,8-다이(9H-카바졸-9-일)-다이벤조싸이오펜(약칭: Cz2DBT), 또는 9-페닐-9H-3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)카바졸(약칭: PCCP) 등의 카바졸 골격을 갖는 화합물; 4,4',4"-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 또는 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 갖는 화합물; 및 4,4',4"-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II) 또는 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등의 퓨란 골격을 갖는 화합물이 포함된다. 상술한 화합물 중에서, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 플루오린 골격, 및 피롤 골격 중 어느 하나 이상을 포함하는 화합물은 안정성 및 신뢰성이 있고 정공 수송성이 높으며 구동 전압의 저감에 기여하기 때문에 바람직하다.
또한, 상술한 화합물 중에서, 피리딘 골격 또는 다이아진 골격(피리미딘 골격, 피라진 골격, 및 피리다진 골격)을 π-전자 부족 헤테로 방향족 골격으로서 포함하고 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 플루오린 골격, 및 피롤 골격 중 어느 하나 이상을 π-전자 과잉 헤테로 방향족 골격으로서 포함하는 화합물이 높은 캐리어 수송성을 가지기 때문에 구동 전압의 저감에 기여한다. 또한, 상기 골격 중 어느 것을 포함하는 화합물은 신뢰성이 양호하기 때문에 바람직하다. 또한, 인돌 골격, 카바졸 골격, 또는 3-(9H-카바졸-9-일)-9H-카바졸 골격은 피롤 골격으로서 특히 바람직하다.
또한, 유기 화합물(131) 및 유기 화합물(132)의 예는 상술한 화합물에 한정되지 않고, 캐리어를 수송할 수 있고 이하 조건을 만족시키기만 하면 다른 재료가 사용되어도 좋다: 유기 화합물(131)의 HOMO 준위가 유기 화합물(132)의 HOMO 준위 이상이고 유기 화합물(131)의 LUMO 준위가 유기 화합물(132)의 LUMO 준위 이하이거나, 또는 유기 화합물(131)의 산화 전위가 유기 화합물(132)의 산화 전위 이하이고 유기 화합물(131)의 환원 전위가 유기 화합물(132)의 환원 전위 이상이다. 또한, 열 활성화 지연 형광 물질은 유기 화합물(132)에 사용되어도 좋다.
표 1은 유기 화합물(131) 및 유기 화합물(132)의 비한정적 예인, 박막 상태에서의 상술한 화합물의 HOMO 준위 및 LUMO 준위의 측정 결과를 나타낸 것이다. 표 2는 용액 상태의 화합물의 산화 전위와 환원 전위의 측정 결과 및 상기 결과로부터 추정된 HOMO 준위와 LUMO 준위를 나타낸 것이다. 표 3은 삼중항 들뜬 에너지 준위의 측정 결과를 나타낸 것이다. 이들 화합물의 구조 및 약칭을 이하에 나타낸다.
[화학식 3]
Figure pct00006
[표 1]
Figure pct00007
[표 2]
Figure pct00008
[표 3]
Figure pct00009
박막 상태의 각 화합물의 HOMO 준위를 얻기 위해서는, 각 화합물의 이온화 전위를 대기 중에서 광전자 분광법(AC-3, Riken Keiki, Co., Ltd.제조)에 의하여 측정하고, 그 측정된 이온화 전위를 음의 값으로 변환하였다. 또한, 고체 상태의 각 화합물의 광학적 밴드 갭을 추산하기 위하여, 박막 상태의 각 화합물의 흡수 스펙트럼을 측정하고 직접 전이를 가정한 Tauc 플롯으로부터 흡수단을 얻었다. 박막 상태의 LUMO 에너지는 추산된 밴드 갭의 에너지 및 얻어진 HOMO 준위로부터 계산되었다.
용액 상태의 각 화합물의 전기 화학 특성(산화 특성 및 환원 특성)은 CV(cyclic voltammetry)에 의하여 측정하였다. 또한, 전기 화학 분석기(ALS 모델 600A 또는 600C, BAS Inc.제조)를 측정에 사용하였다. 측정에서, 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 적절한 범위 내에서 변화시킴으로써, 산화 피크 전위 및 환원 피크 전위를 얻었다. 또한, -4.94eV인 참조 전극의 산화 반응 전위 및 얻어진 피크 전위로부터 각 화합물의 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 계산하였다.
삼중항 들뜬 에너지 준위는 화합물의 인광 측정에 의하여 측정하였다. 이 측정은 측정 온도 10K에서 PL 현미경 LabRAM HR-PL(HORIBA, Ltd.제조), 들뜬 광으로서 He-Cd 레이저(325nm), 및 CCD 검출기를 사용하여 수행하였다. 삼중항 들뜬 에너지 준위는 상기 측정에 의하여 얻어진 인광 스펙트럼의 가장 짧은 파장 측의 피크로부터 계산되었다.
예로서 표 1 및 표 2에 나타낸, 유기 화합물(131)의 HOMO 준위가 유기 화합물(132)의 HOMO 준위 이상이고 유기 화합물(131)의 LUMO 준위가 유기 화합물(132)의 LUMO 준위 이하이거나, 또는 유기 화합물(131)의 산화 전위가 유기 화합물(132)의 산화 전위 이하이고 유기 화합물(131)의 환원 전위가 유기 화합물(132)의 환원 전위 이상인 조건을 만족시키는 화합물을 사용함으로써, EL층(100)에 주입된 캐리어의 재결합이 유기 화합물(131)에서 효율적으로 수행될 수 있어 높은 발광 효율을 갖는 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 예로서 표 3에 나타낸, 유기 화합물(132)의 삼중항 들뜬 에너지 준위가 유기 화합물(131)보다 높은 화합물을 사용함으로써, 유기 화합물(132)의 삼중항 들뜬 에너지 준위로부터 유기 화합물(131)로 에너지가 쉽게 이동할 수 있다. 따라서, (γ) 호스트 재료로부터의 에너지 이동 과정이 용이하게 일어나고 높은 발광 효율을 갖는 발광 소자가 제공될 수 있다.
발광층(120)에서, 게스트 재료(133)(형광 재료)는 특별히 한정은 없지만 안트라센 유도체, 테트라센 유도체, 크리센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 유도체, 스틸벤 유도체, 아크리돈 유도체, 쿠마린 유도체, 페녹사진 유도체, 또는 페노싸이아진 유도체 등인 것이 바람직하고, 예를 들어 다음 재료 중 어느 것을 사용할 수 있다.
상기 예로서는, 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), 쿠마린 30, 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), 쿠마린 6, 쿠마린 545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 5,6,11,12-테트라페닐나프타센(일반명: 루브렌), 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), 및 5,10,15,20-테트라페닐비스벤조[5,6]인데노[1,2,3-cd:1',2',3'-lm]페릴렌이 포함된다.
게스트 재료(133)는 상술한 재료의 예에 한정되지 않기 때문에, 에너지 도너인 유기 화합물(131)의 발광(열 활성화 지연 형광)이 에너지 억셉터인 게스트 재료(133)의 흡수 스펙트럼의 가장 긴 파장에서의 흡수대(게스트 재료(133)의 단일항 기저 상태로부터 단일항 들뜬 상태로의 이동에 상당하는 흡수)와 중첩되는 한 다른 재료가 사용되어도 좋다.
또한, 발광층(120)은 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 도포법, 또는 그라비어 인쇄 등으로 형성될 수 있다.
다음에, 도 1의 (A)의 발광 소자(150)의 다른 구성의 자세한 사항에 대하여 설명한다.
<<한 쌍의 전극>>
전극(101) 및 전극(102)은 발광층(120)에 정공 및 전자를 주입하는 기능을 갖는다. 전극(101) 및 전극(102)은 예를 들어 금속, 합금, 또는 도전성 화합물, 또는 이들의 혼합물 또는 적층체를 사용하여 형성할 수 있다. 금속의 대표적인 예는 알루미늄이고, 게다가, 은, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 구리, 또는 타이타늄 등의 전이 금속, 리튬, 소듐, 또는 세슘 등의 알칼리 금속, 또는 칼슘 또는 마그네슘 등의 제 2족 금속을 사용할 수 있다. 전이 금속으로서 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속을 사용하여도 좋다. 합금으로서는 상기 금속 중 어느 것을 포함하는 합금을 사용할 수 있고, 예를 들어 MgAg 및 AlLi를 들 수 있다. 도전성 화합물로서는, 산화 인듐 산화 주석(Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물을 들 수 있다. 도전성 화합물로서 그래핀 등의 무기 탄소계 재료를 사용할 수도 있다. 상술한 바와 같이, 이들 재료 중 2개 이상을 적층함으로써 전극(101) 및/또는 전극(102)을 형성하여도 좋다.
발광층(120)으로부터의 발광은 전극(101) 및/또는 전극(102)을 통하여 추출된다. 따라서, 전극(101) 및 전극(102) 중 적어도 하나는 가시광을 투과한다. 광이 추출되는 쪽의 전극이 금속 또는 합금 등 광 투과성이 낮은 재료를 사용하여 형성되는 경우, 가시광을 투과할 수 있을 정도로 얇은 두께(예를 들어, 두께 1nm 내지 10nm)로 전극(101) 및/또는 전극(102)을 형성한다.
<<정공 주입층>>
정공 주입층(111)은 전극(101)으로부터의 정공 주입 장벽을 저감시킴으로써 정공 주입을 촉진하는 기능을 갖고, 예를 들어 전이 금속 산화물, 프탈로사이아닌 유도체, 또는 방향족 아민을 사용하여 형성된다. 전이 금속 산화물로서는, 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 또는 망가니즈 산화물 등을 들 수 있다. 프탈로사이아닌 유도체로서는, 프탈로사이아닌, 금속 프탈로사이아닌 등을 들 수 있다. 방향족 아민으로서는 벤지딘 유도체, 페닐렌다이아민 유도체 등을 들 수 있다. 폴리싸이오펜 또는 폴리아닐린 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있고, 그 대표적인 예는 자기 도핑된 폴리싸이오펜인 폴리(에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)이다.
정공 주입층(111)으로서, 정공 수송성 재료와 정공 수송성 재료로부터 전자를 받는 특성을 갖는 재료의 복합 재료를 포함하는 층을 사용할 수도 있다. 또는, 전자 억셉터성을 갖는 재료를 포함하는 층과 정공 수송성 재료를 포함하는 층의 적층을 사용하여도 좋다. 정상 상태 또는 전계 존재하에서, 전하는 이들 재료 사이에서 이동할 수 있다. 전자 억셉터성을 갖는 재료의 예로서는, 퀴노다이메테인 유도체, 클로라닐 유도체, 및 헥사아자트라이페닐렌 유도체 등의 유기 억셉터를 들 수 있다. 구체적인 예는 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐, 또는 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(약칭: HAT-CN) 등의 전자 구인성기(할로젠기 또는 사이아노기)를 갖는 화합물이다. 또는, 제 4족 내지 제 8족 금속의 산화물 등의 전이 금속 산화물도 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 또는 산화 레늄 등을 사용할 수 있다. 특히, 산화 몰리브데넘은 대기 중에서 안정되며, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 더 바람직하다.
정공 수송성 재료로서는, 전자보다 정공의 수송성이 더 높은 재료를 사용할 수 있고, 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 재료인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 방향족 아민, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 또는 스틸벤 유도체 등을 사용할 수 있다. 유기 화합물(132)의 예로서 설명되는 정공을 받기 쉬운 골격을 포함하는 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 정공 수송성 재료는 고분자 화합물이어도 좋다.
<<정공 수송층>>
정공 수송층(112)은 정공 수송성 재료를 포함하는 층이며, 정공 주입층(111)의 재료의 예로서 든 재료 중 어느 것을 사용하여 형성될 수 있다. 정공 수송층(112)은 정공 주입층(111)에 주입된 정공을 발광층(120)으로 수송하는 기능을 갖기 때문에, 정공 수송층(112)의 HOMO 준위가 정공 주입층(111)의 HOMO 에너지 준위와 같거나 가까운 것이 바람직하다.
<<전자 수송층>>
전자 수송층(118)은 전자 주입층(119)을 통하여 전극(102)으로부터 주입된 전자를 발광층(120)으로 수송하는 기능을 갖는다. 전자 수송성 재료로서 정공보다 전자의 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있고, 1×10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 재료인 것이 바람직하다. 구체적인 재료는, 퀴놀린 배위자, 벤조퀴놀린 배위자, 옥사졸 배위자, 또는 싸이아졸 배위자를 갖는 금속 착체; 옥사다이아졸 유도체; 트라이아졸 유도체; 페난트롤린 유도체; 피리딘 유도체; 및 바이피리딘 유도체를 포함한다. 유기 화합물(132)의 예로서 설명되는 전자를 받기 쉬운 골격을 갖는 화합물을 사용할 수 있다.
<<전자 주입층>>
전자 주입층(119)은 전극(102)으로부터의 전자 주입 장벽을 저감시킴으로써 전자 주입을 촉진하는 기능을 가지며, 예를 들어 제 1족 금속 또는 제 2족 금속, 또는 이들 금속 중 어느 것의 산화물, 할로젠화물, 탄산염을 사용하여 형성할 수 있다. 또는, 전자 수송성 재료와 전자 수송성 재료에 대하여 전자 도너성을 갖는 재료의 복합 재료를 사용할 수도 있다. 전자 도너성을 갖는 재료로서는, 제 1족 금속, 제 2족 금속, 또는 이들 금속 중 어느 것의 산화물 등을 들 수 있다.
또한, 상술한 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(118), 및 전자 주입층(119)은 각각, 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 도포법, 또는 그라비어 인쇄법 등에 의하여 형성될 수 있다.
상술한 재료 외에, 무기 화합물 또는 고분자 화합물(예를 들어 올리고머, 덴드리머, 또는 중합체)을 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(120), 전자 수송층(118), 및 전자 주입층(119)에 사용하여도 좋다.
<<기판>>
발광 소자(150)는 유리, 플라스틱 등의 기판 위에 제작된다. 기판 위에 적층하는 방법으로서, 전극(101) 측부터 순서대로 적층하여도 좋고 전극(102) 측부터 순서대로 적층하여도 좋다.
또한, 예를 들어, 발광 소자(150)를 형성할 수 있는 기판으로서 유리, 석영, 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또는, 가요성 기판을 사용할 수 있다. 가요성 기판은 예를 들어 폴리카보네이트 또는 폴리아릴레이트로 이루어진 플라스틱 기판 등, 구부릴 수 있는 기판이다. 필름, 증착으로 형성된 무기 필름 등을 사용할 수도 있다. 또한, 발광 소자 및 광학 소자의 제작 공정에 있어서 지지체로서 기능하기만 하면, 또는 발광 소자 및 광학 소자를 보호하는 기능을 갖기만 하면 이들 외의 재료를 사용할 수 있다.
예를 들어, 여러 가지 기판을 사용하여 발광 소자(150)를 형성할 수 있다. 기판의 종류는 특정한 것에 한정되지 않는다. 기판으로서는, 예를 들어 반도체 기판(예를 들어 단결정 기판 또는 실리콘 기판), SOI 기판, 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판, 스테인리스스틸 기판, 스테인리스스틸포일을 포함하는 기판, 텅스텐 기판, 텅스텐포일을 포함하는 기판, 가요성 기판, 접합 필름, 섬유 재료를 포함하는 종이, 또는 기재 필름 등을 사용할 수 있다. 유리 기판의 일례로서는 바륨보로실리케이트 유리 기판, 알루미노보로실리케이트 유리 기판, 및 소다 석회 유리 기판을 포함한다. 가요성 기판, 접합 필름, 및 기재 필름 등의 예는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에터설폰(PES), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 대표되는 플라스틱 기판이다. 다른 예는 아크릴 등의 수지이다. 다른 예는 폴리프로필렌, 폴리에스터, 폴리플루오린화바이닐, 및 폴리염화바이닐 등이다. 다른 예는 폴리아마이드, 폴리이미드, 아라미드, 에폭시, 증착으로 형성된 무기 필름, 및 종이 등이다.
또는, 상기 기판으로서 가요성 기판을 사용하여도 좋고, 가요성 기판 위에 직접 발광 소자를 제공하여도 좋다. 또는, 기판과 발광 소자 사이에 박리층을 제공하여도 좋다. 박리층은 그 위에 형성된 발광 소자가 일부 또는 전부 완성될 때 기판으로부터 분리하고 다른 기판으로 옮기기 위하여 사용될 수 있다. 이 경우, 내열성이 낮은 기판 또는 가요성 기판으로도 발광 소자를 옮길 수 있다. 상술한 박리층에는, 예를 들어, 무기막(텅스텐막 및 산화 실리콘막)을 포함하는 적층 또는 기판 위에 형성된 폴리이미드 등의 수지막이 사용될 수 있다.
바꿔 말하면, 기판을 사용하여 발광 소자를 형성하고 나서 다른 기판으로 발광 소자를 옮겨도 좋다. 발광 소자가 옮겨지는 기판의 예로서는, 상술한 기판 외에, 셀로판 기판, 석재 기판, 목재 기판, 천 기판(천연 섬유(예를 들어 견, 면, 또는 마), 합성 섬유(예를 들어 나일론, 폴리우레탄, 또는 폴리에스터), 또는 재생 섬유(예를 들어 아세테이트, 큐프라, 레이온, 또는 재생 폴리에스터) 등을 포함함), 피혁 기판, 및 고무 기판이 포함된다. 이들 기판을 사용함으로써, 내구성이 높은 발광 소자, 내열성이 높은 발광 소자, 경량의 발광 소자, 또는 박형의 발광 소자를 얻을 수 있다.
상술한 기판 위에 형성되는, 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(FET)와 전기적으로 접속된 전극 위에 발광 소자(150)를 형성하여도 좋고, 이로써 FET가 발광 소자(150)의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형 표시 장치를 제작할 수 있다.
본 실시형태에서, 본 발명의 일 형태에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시형태에 대해서는 다른 실시형태에서 설명한다. 또한, 본 발명의 일 형태는 상기 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 일 형태는 유기 화합물(131)의 HOMO 준위가 유기 화합물(132)의 HOMO 준위 이상이고 유기 화합물(131)의 LUMO 준위가 유기 화합물(132)의 LUMO 준위 이하인 상술한 예, 및 유기 화합물(131)의 산화 전위가 유기 화합물(132)의 산화 전위 이하이고 유기 화합물(131)의 환원 전위가 유기 화합물(132)의 환원 전위 이상인 상술한 예에 한정되지 않는다. 경우 또는 상황에 따라, 본 발명의 일 형태에서, 유기 화합물(131)의 HOMO 준위는 반드시 유기 화합물(132)의 HOMO 준위 이상일 필요는 없고, 유기 화합물(131)의 LUMO 준위는 반드시 유기 화합물(132)의 LUMO 준위 이하일 필요는 없다. 유기 화합물(131)의 산화 전위는 반드시 유기 화합물(132)의 산화 전위 이하일 필요는 없고, 유기 화합물(131)의 환원 전위는 반드시 유기 화합물(132)의 환원 전위 이상일 필요는 없다. 또는, 본 발명의 일 형태는 유기 화합물(131)이 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질인 상술한 예에 한정되지 않는다. 경우 또는 상황에 따라, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물(131)은 예를 들어 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질 외의 물질을 포함하여도 좋다. 또는, 경우 또는 상황에 따라, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물(131)은 예를 들어 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질을 반드시 포함할 필요는 없다. 또는, 본 발명의 일 형태는 유기 화합물(131)의 중량비가 유기 화합물(132)보다 작은 상술한 예에 한정되지 않는다. 경우 또는 상황에 따라, 유기 화합물(131)의 중량비가 유기 화합물(132)보다 작은 것에 한정되지 않는다.
본 실시형태에서 상술한 구조는 다른 실시형태에서 설명한 구조 중 어느 것과 적절히 조합될 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에 있어서는, 실시형태 1에 제시된 구조와 다른 구조를 갖는 발광 소자 및 상기 발광 소자의 발광 기구에 대하여 도 3의 (A) 및 (B)를 참조하여 이하에서 설명한다.
<발광 소자의 구조예>
도 3의 (A)는 발광 소자(450)의 단면 모식도이다.
도 3의 (A)에 도시된 발광 소자(450)는 한 쌍의 전극(전극(401) 및 전극(402)) 사이에 복수의 발광 유닛(도 3의 (A)에서 발광 유닛(441) 및 발광 유닛(442))을 포함한다. 하나의 발광 유닛은 도 1의 (A)에 도시된 EL층(100)과 같은 구조를 갖는다. 즉, 도 1의 (A)에서의 발광 소자(150)는 하나의 발광 유닛을 포함하고, 한편 발광 소자(450)는 복수의 발광 유닛을 포함한다. 또한, 발광 소자(450)의 다음 설명에서는 전극(401)이 애노드로서 기능하고 전극(402)이 캐소드로서 기능하지만, 발광 소자(450)에서 이 기능은 교환되어도 좋다.
도 3의 (A)에 도시된 발광 소자(450)에서 발광 유닛(441)과 발광 유닛(442)이 적층되고, 발광 유닛(441)과 발광 유닛(442) 사이에는 전하 발생층(445)이 제공된다. 또한, 발광 유닛(441)과 발광 유닛(442)은 같은 구조를 가져도 좋고, 다른 구조를 가져도 좋다. 예를 들어, 발광 유닛(441)에 도 1의 (A) 및 (B)에 도시된 EL층(100)을 사용하고 발광 유닛(442)에 발광 재료로서 인광 재료를 포함하는 발광층을 사용하면 적합하다.
즉, 발광 소자(450)는 발광층(443)과 발광층(444)을 포함한다. 발광 유닛(441)은 발광층(443)에 더하여 정공 주입층(411), 정공 수송층(412), 전자 수송층(413), 및 전자 주입층(414)을 포함한다. 발광 유닛(442)은 발광층(444)에 더하여 정공 주입층(415), 정공 수송층(416), 전자 수송층(417), 및 전자 주입층(418)을 포함한다.
전하 발생층(445)은 유기 재료와 전자 억셉터성을 갖는 재료의 복합 재료를 포함하면 바람직하다. 상기 복합 재료에는 실시형태 1에 제시된 정공 주입층(111)에 사용할 수 있는 복합 재료를 사용하면 좋다. 유기 재료로서는 방향족 아민 화합물, 카바졸 화합물, 방향족 탄화수소, 및 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 또는 폴리머 등) 등 다양한 화합물을 사용할 수 있다. 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 유기 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 전자 수송성보다 정공 수송성이 더 높기만 하면 다른 유기 재료를 사용하여도 좋다. 유기 재료와 전자 억셉터성을 갖는 재료의 복합 재료의 캐리어 주입성 및 캐리어 수송성이 우수하기 때문에, 저전압 구동 또는 저전류 구동을 구현할 수 있다. 또한, 발광 유닛(442)과 같이 애노드 측의 발광 유닛의 면이 전하 발생층(445)에 접촉되는 경우에는, 전하 발생층(445)이 발광 유닛의 정공 주입층 또는 정공 수송층으로서도 기능할 수 있기 때문에, 발광 유닛에는 정공 주입층 또는 정공 수송층이 포함될 필요는 없다.
전하 발생층(445)은 유기 재료와 전자 억셉터성을 갖는 재료의 복합 재료를 포함하는 층과 다른 재료를 포함하는 층의 적층 구조를 가져도 좋다. 예를 들어, 전하 발생층(445)은 유기 재료와 전자 억셉터성을 갖는 재료의 복합 재료를 포함하는 층과, 전자 도너성을 갖는 재료 중에서 선택된 하나의 재료와 전자 수송성이 높은 화합물을 포함하는 층을 조합하여 사용하여 형성되어도 좋다. 또한, 전하 발생층(445)은 유기 재료와 전자 억셉터성을 갖는 재료의 복합 재료를 포함하는 층과 투명 도전막을 포함하는 층을 조합하여 사용하여 형성되어도 좋다.
발광 유닛(441)과 발광 유닛(442) 사이에 제공된 전하 발생층(445)은 전극(401)과 전극(402) 사이에 전압이 인가될 때 한쪽의 발광 유닛에 전자가 주입될 수 있고 다른 쪽의 발광 유닛에는 정공이 주입될 수 있는 한, 어느 구조를 가져도 좋다. 예를 들어, 도 3의 (A)에서, 전극(401)의 전위가 전극(402)의 전위보다 높도록 전압이 인가될 때 전하 발생층(445)은 발광 유닛(441)에 전자를 주입하고 발광 유닛(442)에 정공을 주입한다.
두 개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 대하여 도 3의 (A)를 참조하여 설명하지만, 세 개 이상의 발광 유닛이 적층되는 발광 소자에 같은 구조를 적용할 수 있다. 발광 소자(450)의 경우와 같이 한 쌍의 전극 사이에 전하 발생층에 의하여 분할된 복수의 발광 유닛을 제공함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지하면서 높은 휘도로 광을 방출할 수 있고 수명이 긴 발광 소자를 제공할 수 있다. 저소비전력의 발광 소자를 제공할 수 있다.
도 1의 (A) 및 (B)에 나타낸 EL층(100)의 구조를 복수의 유닛 중 적어도 하나의 유닛에 적용하면, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다.
발광층(443)은 유기 화합물(421), 유기 화합물(422), 및 게스트 재료(423)를 포함한다. 발광층(444)은 유기 화합물(431), 유기 화합물(432), 및 게스트 재료(433)를 포함한다.
본 실시형태에 있어서 발광층(443)은 도 1의 (A) 및 (B)에서의 발광층(120)과 같은 구조를 갖는다. 즉, 발광층(443)에서의 유기 화합물(421), 유기 화합물(422), 및 게스트 재료(423)는 각각 발광층(120)에서의 유기 화합물(131), 유기 화합물(132), 및 게스트 재료(133)에 상당한다. 다음의 설명에서, 발광층(444)에 포함되는 게스트 재료(433)는 인광 재료인 것으로 한다. 또한, 전극(401), 전극(402), 정공 주입층(411), 정공 주입층(415), 정공 수송층(412), 정공 수송층(416), 전자 수송층(413), 전자 수송층(417), 및 전자 주입층(414), 및 전자 주입층(418)은 각각 실시형태 1에서의 전극(101), 전극(102), 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(118), 및 전자 주입층(119)에 상당한다. 따라서, 본 실시형태에서는 이 자세한 설명은 생략한다.
<발광층(443)의 발광 기구>
발광층(443)의 발광 기구는 도 2의 (A) 내지 (C)에서의 발광층(120)과 같다.
<발광층(444)의 발광 기구>
다음에 발광층(444)의 발광 기구에 대하여 설명한다.
발광층(444)에 포함되는 유기 화합물(431)과 유기 화합물(432)은 엑시플렉스를 형성한다. 여기의 설명에서는, 유기 화합물(431)은 호스트 재료로서 기능하고 유기 화합물(432)은 어시스트 재료로서 기능한다.
유기 화합물(431)과 유기 화합물(432)의 조합은 발광층(444)에서 엑시플렉스를 형성할 수 있기만 하면 되지만, 한쪽의 유기 화합물이 정공 수송성을 갖는 재료이고 다른 쪽의 유기 화합물이 전자 수송성을 갖는 재료인 것이 바람직하다.
발광층(444)에서의 유기 화합물(431), 유기 화합물(432), 및 게스트 재료(433)의 에너지 준위의 상관을 도 3의 (B)에 도시하였다. 도 3의 (B)의 표기 및 부호는 이하와 같다
Host(431): 호스트 재료(유기 화합물(431));
Assist(432): 어시스트 재료(유기 화합물(432));
Guest(433): 게스트 재료(433)(인광 재료);
SPH: 호스트 재료(유기 화합물(431))의 가장 낮은 단일항 들뜬 상태의 준위;
TPH: 호스트 재료(유기 화합물(431))의 가장 낮은 삼중항 들뜬 상태의 준위;
TPG: 게스트 재료(433)(인광 재료)의 가장 낮은 삼중항 들뜬 상태의 준위;
SPE: 엑시플렉스의 가장 낮은 단일항 들뜬 상태의 준위; 및
TPE: 엑시플렉스의 가장 낮은 삼중항 들뜬 상태의 준위.
유기 화합물(432)과 유기 화합물(431)로 형성되는, 엑시플렉스의 가장 낮은 단일항 들뜬 상태의 준위(SPE)와, 엑시플렉스의 가장 낮은 삼중항 들뜬 상태의 준위(TPE)는 서로 근접한다(도 3의 (B)의 E7 참조).
그리고 엑시플렉스의 SPE와 TPE의 양쪽의 에너지를 게스트 재료(433)(인광 재료)의 가장 낮은 삼중항 들뜬 상태의 준위(TPG)로 이동시킴으로써 발광이 얻어진다(도 3의 (B)의 E8 참조).
본 명세서 등에서의 상술한 루트 E7 및 루트 E8의 공정은 ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)라고 불러도 좋다.
또한, 정공을 받는 유기 화합물(431) 및 유기 화합물(432) 중 한쪽 및 전자를 받는 유기 화합물(431) 및 유기 화합물(432) 중 다른 쪽이 서로 근접하면, 당장 엑시플렉스가 형성된다. 또는, 한쪽의 화합물이 들뜬 상태가 되면 그 한쪽이 신속하게 다른 쪽의 화합물과 상호 작용함으로써 엑시플렉스가 형성된다. 따라서, 발광층(444)에서의 여기자의 대부분이 엑시플렉스로서 존재한다. 엑시플렉스의 밴드 갭은 유기 화합물(431) 및 유기 화합물(432) 각각보다 좁기 때문에 엑시플렉스가 형성될 때 발광 소자의 구동 전압을 저하시킬 수 있다.
발광층(444)이 상기 구조를 가지면, 발광층(444)의 게스트 재료(433)(인광 재료)로부터의 발광을 효율적으로 얻을 수 있다.
또한, 발광층(443)으로부터의 발광이 발광층(444)으로부터의 발광보다 단파장 측에 피크를 갖는 것이 바람직하다. 단파장의 광을 방출하는 인광 재료를 사용한 발광 소자는 휘도 열화가 빠른 경향이 있다. 상기 관점에서, 단파장의 발광에 형광을 이용함으로써, 휘도 열화가 작은 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 발광층(443)과 발광층(444)이 상이한 발광 파장의 광을 방출하도록 구성됨으로써, 다색(多色) 발광 소자로 할 수 있다. 이 경우, 발광 소자의 발광 스펙트럼은 상이한 발광 피크를 갖는 광을 조합함으로써 형성되기 때문에, 적어도 2개의 피크를 갖는다.
상기 구조는 백색 발광을 얻기 위해서도 적합하다. 발광층(443)과 발광층(444)이 보색 광을 발할 때, 백색 발광을 얻을 수 있다.
또한, 발광층(443) 및 발광층(444) 중 한쪽 또는 양쪽에 파장이 상이한 광을 방출하는 복수의 발광 재료를 사용함으로써, 3원색이나 4색 이상으로 이루어지는 높은 연색성을 갖는 백색 발광을 얻을 수 있다. 이 경우, 발광층(443) 및 발광층(444) 중 한쪽 또는 양쪽을 층상으로 분할하고, 이 분할한 층 각각은 서로 상이한 발광 재료를 포함하여도 좋다.
다음에, 발광층(443) 및 발광층(444)에 사용할 수 있는 재료에 대하여 설명한다.
<발광층(443)에 사용할 수 있는 재료>
발광층(443)에 사용할 수 있는 재료로서, 실시형태 1에 제시된 발광층(120)에 사용할 수 있는 재료를 사용하면 좋다.
<발광층(444)에 사용할 수 있는 재료>
발광층(444)에서는, 유기 화합물(431)(호스트 재료)이 중량비로 가장 높은 비율로 존재하고 게스트 재료(433)(인광 재료)가 유기 화합물(431)(호스트 재료) 내로 분산된다.
유기 화합물(431)(호스트 재료)의 예로서는, 아연 또는 알루미늄계 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 피리미딘 유도체, 트라이아진 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 및 페난트롤린 유도체 등이 포함된다. 다른 예로서는 방향족 아민 및 카바졸 유도체 등이다. 또한, 실시형태 1에서 제시한 전자를 받기 쉬운 골격을 갖는 화합물 및 정공을 받기 쉬운 골격을 갖는 화합물을 사용할 수 있다.
게스트 재료(433)(인광 재료)로서, 이리듐, 로듐, 또는 백금계의 유기 금속 착체 또는 금속 착체를 사용할 수 있고; 특히 이리듐계 오쏘 금속 착체 등의 유기 이리듐 착체가 바람직하다. 오쏘 금속 배위자로서, 4H-트라이아졸 배위자, 1H-트라이아졸 배위자, 이미다졸 배위자, 피리딘 배위자, 피리미딘 배위자, 피라진 배위자, 및 아이소퀴놀린 배위자 등을 들 수 있다. 금속 착체로서, 포르피린 배위자를 갖는 백금 착체 등을 들 수 있다.
유기 화합물(432)(어시스트 재료)로서, 유기 화합물(431)과 함께 엑시플렉스를 형성할 수 있는 물질을 사용한다. 이 경우, 엑시플렉스의 발광 피크가 흡수대, 구체적으로 인광 재료의 삼중항 MLCT(Metal to Ligand Charge Transfer) 전이의 가장 긴 파장 측의 흡수대와 중첩되도록, 유기 화합물(431), 유기 화합물(432), 및 게스트 재료(433)(인광 재료)가 선택되는 것이 바람직하다. 이에 의하여 발광 효율이 대폭으로 향상된 발광 소자를 제공하는 것이 가능하게 된다. 또한, 열 활성화 지연 형광 재료가 인광 재료 대신에 사용되는 경우, 가장 긴 파장 측의 흡수대가 단일항 흡수대인 것이 바람직하다. 구체적으로, 실시형태 1에 제시된 전자를 받기 쉬운 골격을 갖는 화합물 또는 정공을 받기 쉬운 골격을 갖는 화합물을 유기 화합물(432)로서 사용할 수 있다.
발광층(444)에 포함되는 발광 재료로서는, 삼중항 들뜬 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 재료이기만 하면 어느 재료를 사용하여도 좋다. 삼중항 들뜬 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 재료의 예로서는, 인광 재료에 더하여 열 활성화 지연 형광 재료를 들 수 있다. 따라서, 기재되는 "인광 재료"란 말은 "열 활성화 지연 형광 재료"란 말과 바꿀 수 있다. 또한, 열 활성화 지연 형광 재료는, 삼중항 들뜬 상태를 약간의 열 에너지에 의하여 단일항 들뜬 상태로 업컨버트할 수 있고(즉 역항간 교차가 가능하고) 단일항 들뜬 상태로부터의 발광(형광)을 효율적으로 나타내는 재료이다. 삼중항 들뜬 에너지 준위와 단일항 들뜬 에너지 준위 사이의 차이가 0eV보다 크고 0.2eV 이하, 바람직하게는 0eV보다 크고 0.1eV 이하인 조건하에서 열 활성화 지연 형광이 효율적으로 얻어진다.
발광층(443)에 포함되는 발광 재료와 발광층(444)에 포함되는 발광 재료의 발광색에 한정은 없고, 동일하여도 좋고 달라도 좋다. 발광 재료로부터의 발광은 혼합되고 소자 외부로 추출되므로, 예를 들어 발광색이 보색인 경우, 발광 소자는 백색 광을 방출할 수 있다. 발광 소자의 신뢰성을 고려하면, 발광층(443)에 포함되는 발광 재료의 발광 피크 파장은 발광층(444)에 포함되는 발광 재료보다 짧은 것이 바람직하다.
또한, 발광층(443) 및 발광층(444)은 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 도포법, 또는 그라비어 인쇄 등에 의하여 형성할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서의 상술한 구조는 다른 실시형태에 제시된 구조 중 어느 것과 적절히 조합될 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에 있어서는 실시형태 1 및 실시형태 2에 제시된 구조와 다른 구조를 갖는 발광 소자에 대하여 도 4의 (A) 및 (B)를 사용하여 이하에서 설명한다.
<발광 소자의 구성예>
도 4의 (A)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자(452)의 단면 모식도이다.
발광 소자(452)는 전극(401)과 전극(402) 사이에 복수의 발광 유닛(도 4의 (A)에서, 발광 유닛(446) 및 발광 유닛(447))을 포함한다. 하나의 발광 유닛은 도 1의 (A)에 도시된 EL층(100)과 같은 구조를 갖는다. 즉, 도 1의 (A)에서의 발광 소자(150)는 하나의 발광 유닛을 포함하고, 한편 발광 소자(452)는 복수의 발광 유닛을 포함한다. 또한, 본 실시형태의 이하 설명에서 전극(401)은 애노드로서 기능하고 전극(402)은 캐소드로서 기능하지만, 발광 소자(452)에서 이들 기능은 교체될 수 있다.
도 4의 (A)에 도시된 발광 소자(452)에 있어서, 발광 유닛(446)과 발광 유닛(447)이 적층되고, 발광 유닛(446)과 발광 유닛(447) 사이에는 전하 발생층(445)이 제공된다. 또한, 발광 유닛(446)과 발광 유닛(447)은 같은 구조를 가져도 좋고 다른 구조를 가져도 좋다. 예를 들어, 발광 유닛(446)에 발광 재료로서 형광 재료를 포함하는 발광층을 사용하고 발광 유닛(447)에 도 1의 (A)에 도시된 EL층(100)을 사용하면 바람직하다.
즉, 발광 소자(452)는 발광층(448)과 발광층(449)을 포함한다. 발광 유닛(446)은 발광층(448)에 더하여 정공 주입층(411), 정공 수송층(412), 전자 수송층(413), 및 전자 주입층(414)을 포함한다. 발광 유닛(447)은 발광층(449)에 더하여 정공 주입층(415), 정공 수송층(416), 전자 수송층(417), 및 전자 주입층(418)을 포함한다.
2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 대하여 도 4의 (A)를 참조하여 설명하지만, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자에 같은 구조를 적용할 수 있다. 발광 소자(452)의 경우와 같이 한 쌍의 전극 사이에 전하 발생층에 의하여 분할된 복수의 발광 유닛에 의하여, 전류 밀도를 낮게 유지하면서 높은 휘도로 광을 방출할 수 있고 수명이 긴 발광 소자를 제공할 수 있다. 저소비전력의 표시 소자를 제공할 수 있다.
복수의 유닛 중 적어도 하나에 도 1의 (A)에 나타낸 EL층(100)의 구조를 적용하면, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다.
발광층(448)은 호스트 재료(461) 및 게스트 재료(462)를 포함한다. 발광층(449)은 유기 화합물(471), 유기 화합물(472), 및 게스트 재료(473)를 포함한다.
본 실시형태에서, 발광층(449)은 도 1의 (A) 및 (B)에서의 발광층(120)과 같은 구조를 갖는다. 즉, 발광층(449)에서의 유기 화합물(471), 유기 화합물(472), 및 게스트 재료(473)는 각각, 발광층(120)에서의 유기 화합물(131), 유기 화합물(132), 및 게스트 재료(133)에 상당한다. 이하 설명에서는, 발광층(448)에 포함된 게스트 재료(462)는 형광 재료이다.
<발광층(448)의 발광 기구>
우선, 발광층(448)의 발광 기구에 대하여 설명한다.
발광층(448)에서는, 캐리어의 재결합에 의하여 들뜬 상태가 생성된다. 호스트 재료(461)는 게스트 재료(462)에 비하여 대량이기 때문에, 여기자의 생성에 의하여 호스트 재료(461)는 들뜬 상태가 된다. 캐리어의 재결합에 의하여 생성된 삼중항 여기자에 대한 단일항 여기자의 비율(이하, 여기자 생성 확률이라고 함)은 1:3 정도이다.
먼저, 호스트 재료(461)의 삼중항 들뜬 에너지 준위가 게스트 재료(462)의 삼중항 들뜬 에너지 준위보다 높은 경우에 대하여 이하에서 설명한다.
호스트 재료(461)의 삼중항 들뜬 에너지 준위가 게스트 재료(462)의 삼중항 들뜬 에너지 준위로 이동한다(삼중항 에너지 이동). 그러나, 게스트 재료(462)가 형광 재료이기 때문에 삼중항 들뜬 에너지 상태의 게스트 재료(462)는 가시광 영역에 발광을 제공하지 않는다. 따라서, 호스트 재료(461)의 삼중항 들뜬 에너지를 발광에 사용하는 것이 어렵다. 따라서, 호스트 재료(461)의 삼중항 들뜬 에너지 준위가 게스트 재료(462)의 삼중항 들뜬 에너지 준위보다 높으면, 주입된 캐리어 중 약 25%를 초과하여 발광에 사용되는 것이 어렵다.
도 4의 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광층(448)에서의 호스트 재료(461)와 게스트 재료(462)의 에너지 준위의 상관을 도시한 것이다. 도 4의 (B)의 표기 및 부호는 이하와 같다:
Host(461): 호스트 재료(461);
Guest(462): 게스트 재료(462)(형광 재료);
SFH: 호스트 재료(461)의 가장 낮은 단일항 들뜬 상태의 준위;
TFH: 호스트 재료(461)의 가장 낮은 삼중항 들뜬 상태의 준위;
SFG: 게스트 재료(462)(형광 재료)의 가장 낮은 단일항 들뜬 상태의 준위; 및
TFG: 게스트 재료(462)(형광 재료)의 가장 낮은 삼중항 들뜬 상태의 준위.
도 4의 (B)에 도시된 바와 같이, 게스트 재료(462)의 삼중항 들뜬 에너지(도 4의 (B)의 TFG)가 호스트 재료(461)의 삼중항 들뜬 에너지(도 4의 (B)에서의 TFH)보다 높다.
또한, 도 4의 (B)에 도시된 바와 같이, TTA(Triplet-Triplet Annihilation)에 의하여(도 4의 (B)의 루트 E9 참조) 삼중항 여기자들끼리 서로 충돌함으로써, 이들 들뜬 에너지의 일부는 호스트 재료(461)의 가장 낮은 단일항 들뜬 상태의 준위(SFH)에서 에너지를 갖는 단일항 여기자로 변환된다. 호스트 재료(461)의 단일항 들뜬 에너지는, 호스트 재료(461)의 가장 낮은 단일항 들뜬 상태의 준위(SFH)로부터 SFH보다 낮은 준위인 게스트 재료(462)(형광 재료)의 가장 낮은 단일항 들뜬 상태의 준위(SFG)로 이동한다(도 4의 (B)의 루트 E10 참조). 따라서, 게스트 재료(462)(형광 재료)는 단일항 들뜬 상태가 되어, 발광한다.
호스트 재료(462)의 삼중항 들뜬 에너지 준위가 게스트 재료의 삼중항 들뜬 에너지 준위보다 낮기 때문에, TFG의 들뜬 에너지는 실활하지 않고 TFH로 이동(도 4의 (B)의 루트 E11 참조)하여 TTA에 이용된다.
발광층(448)이 상술한 구조를 가지면, 발광층(448)의 게스트 재료(462)로부터의 발광을 효율적으로 얻을 수 있다.
발광층(448)과 발광층(449)이 상이한 발광 파장의 광을 방출하도록 구성됨으로써, 다색 발광 소자로 할 수 있다. 이 경우, 발광 소자의 발광 스펙트럼은 상이한 발광 피크를 갖는 광을 조합함으로써 형성되기 때문에, 적어도 2개의 피크를 갖는다.
상기 구조는 백색 발광을 얻기 위해서도 적합하다. 발광층(448)과 발광층(449)이 보색 광을 발할 때, 백색 발광을 얻을 수 있다.
또한, 발광층(448) 및 발광층(449) 중 한쪽 또는 양쪽에 파장이 상이한 광을 방출하는 복수의 발광 재료를 사용함으로써, 3원색이나 4색 이상으로 이루어지는 높은 연색성을 갖는 백색 발광을 얻을 수 있다. 이 경우, 발광층(448) 및 발광층(449) 중 한쪽 또는 양쪽을 층상으로 분할하고, 이 분할한 층 각각은 서로 상이한 발광 재료를 포함하여도 좋다.
<발광층(449)의 발광 기구>
발광층(449)의 발광 기구는 도 2의 (A) 내지 (C)에서의 발광층(120)과 같다.
다음에, 발광층(448) 및 발광층(449)에 사용할 수 있는 재료에 대하여 설명한다.
<발광층(448)에 사용될 수 있는 재료>
발광층(448) 중에서는 중량비로 가장 높은 비율로 호스트 재료(461)가 존재하고, 게스트 재료(462)(형광 재료)는 호스트 재료(461) 내로 분산된다. 호스트 재료(461)의 단일항 들뜬 에너지 준위는 게스트 재료(462)(형광 재료)의 단일항 들뜬 에너지 준위보다 높은 것이 바람직하고, 한편 호스트 재료(461)의 삼중항 들뜬 에너지 준위는 게스트 재료(462)(형광 재료)의 삼중항 들뜬 에너지 준위보다 낮은 것이 바람직하다.
호스트 재료(461)로서, 안트라센 유도체 또는 테트라센 유도체가 바람직하게 사용된다. 이것은 이들 유도체가 각각 높은 단일항 들뜬 에너지 준위를 갖고 낮은 삼중항 들뜬 에너지 준위를 갖기 때문이다. 구체적인 예로서는 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 및 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)바이페닐-4'-일}안트라센(약칭: FLPPA)이 포함된다. 게다가, 5,12-다이페닐테트라센, 및 5,12-비스(바이페닐-2-일)테트라센 등을 들 수 있다.
게스트 재료(462)(형광 재료)의 예로서는, 피렌 유도체, 안트라센 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 페난트렌 유도체, 및 나프탈렌 유도체 등이 포함된다. 특히 피렌 유도체는 발광 양자 수율이 높으므로 바람직하다. 피렌 유도체의 구체적인 예로서는, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(다이벤조퓨란-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FrAPrn), 및 N,N'-비스(다이벤조싸이오펜-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6ThAPrn) 등이 포함된다. 실시형태 1에 설명된 형광 재료 중 어느 것을 사용할 수 있다.
<발광층(449)에 사용할 수 있는 재료>
발광층(449)에 사용할 수 있는 재료로서, 실시형태 1에 제시된 발광층(120)에 사용할 수 있는 재료를 사용하면 좋다.
발광층(448)에 포함되는 발광 재료와 발광층(449)에 포함되는 발광 재료의 발광색에 한정은 없고, 동일하여도 좋고 달라도 좋다. 발광 재료로부터의 발광은 혼합되고 소자 외부로 추출되므로, 예를 들어 발광색이 보색인 경우, 발광 소자는 백색 광을 방출할 수 있다. 발광 소자의 신뢰성을 고려하면, 발광층(448)에 포함되는 발광 재료의 발광 피크 파장은 발광층(449)에 포함되는 발광 재료보다 짧은 것이 바람직하다.
또한, 발광층(448) 및 발광층(449)은 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 도포법, 그라비어 인쇄 등으로 형성될 수 있다.
또한, 상술한 구조는 본 실시형태 및 다른 실시형태의 구조 중 어느 것과 조합될 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 포함하는 표시 장치에 대하여 도 5의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다.
도 5의 (A)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 도시한 블록도이고, 도 5의 (B)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 갖는 화소 회로를 도시한 회로도이다.
<표시 장치>
도 5의 (A)에 도시된 표시 장치는, 표시 소자의 화소를 포함하는 영역(이하, 화소부(802)라고 함), 화소부(802) 외측에 제공되며 화소를 구동하기 위한 회로를 포함하는 회로부(이하, 구동 회로부(804)라고 함), 소자의 보호 기능을 갖는 회로(이하, 보호 회로(806)라고 함), 및 단자부(807)를 포함한다. 또한, 보호 회로(806)는 반드시 제공될 필요는 없다.
구동 회로부(804)의 일부 또는 전부는 화소부(802)가 형성되는 기판 위에 형성되는 것이 바람직하고, 이 경우 부품 수 및 단자 수를 저감시킬 수 있다. 구동 회로부(804)의 일부 또는 전부가 화소부(802)가 형성되는 기판 위에 형성되지 않으면, 구동 회로부(804)의 일부 또는 전부는 COG(Chip On Glass) 또는 TAB(Tape Automated Bonding)에 의하여 실장할 수 있다.
화소부(802)는 X행(X는 2 이상의 자연수) Y열(Y는 2 이상의 자연수)로 배열된 표시 소자를 구동하기 위한 복수의 회로(이하, 화소 회로(801)라고 함)를 포함한다. 구동 회로부(804)는 화소를 선택하는 신호(주사 신호)를 공급하는 회로(이하, 주사선 구동 회로(804a)라고 함) 및 화소에서의 표시 소자를 구동하기 위한 신호(데이터 신호)를 공급하는 회로(이하, 신호선 구동 회로(804b)라고 함) 등의 구동 회로를 포함한다.
주사선 구동 회로(804a)는 시프트 레지스터 등을 포함한다. 주사선 구동 회로(804a)는 단자부(807)를 통하여 시프트 레지스터를 구동하기 위한 신호를 받고 신호를 출력한다. 예를 들어, 주사선 구동 회로(804a)는 스타트 펄스 신호, 또는 클록 신호 등을 받고 펄스 신호를 출력한다. 주사선 구동 회로(804a)는 주사 신호가 공급되는 배선(이러한 배선을 이하에서 주사선 GL_1 내지 주사선 GL_X라고 함)의 전위를 제어하는 기능을 갖는다. 또한, 주사선 구동 회로(804a)를 복수 제공하여, 주사선 GL_1 내지 주사선 GL_X를 독립적으로 제어하여도 좋다. 또는, 주사선 구동 회로(804a)는 초기화 신호를 공급하는 기능을 갖는다. 이에 한정되지 않고, 주사선 구동 회로(804a)는 다른 신호를 공급할 수 있다.
신호선 구동 회로(804b)는 시프트 레지스터 등을 포함한다. 신호선 구동 회로(804b)는 단자부(807)를 통하여 시프트 레지스터를 구동하기 위한 신호 외에도, 데이터 신호의 바탕이 되는 신호(화상 신호)를 받는다. 신호선 구동 회로(804b)는 화상 신호에 기초한 화소 회로(801)에 기록되는 데이터 신호를 생성하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 구동 회로(804b)는 스타트 펄스 또는 클록 신호 등의 입력에 의하여 생성되는 펄스 신호에 따라 데이터 신호의 출력을 제어하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 구동 회로(804b)는 데이터 신호가 공급되는 배선(이러한 배선을 이하에서 데이터선 DL_1 내지 데이터선 DL_Y라고 함)의 전위를 제어하는 기능을 갖는다. 또는, 신호선 구동 회로(804b)는 초기화 신호를 공급하는 기능을 갖는다. 이에 한정되지 않고, 신호선 구동 회로(804b)는 다른 신호를 공급할 수 있다.
신호선 구동 회로(804b)는 예를 들어 복수의 아날로그 스위치 등을 포함한다. 신호선 구동 회로(804b)는 복수의 아날로그 스위치를 순차적으로 온 상태로 함으로써, 화상 신호를 시분할하여 얻어지는 신호를 데이터 신호로서 출력할 수 있다. 신호선 구동 회로(804b)는 시프트 레지스터 등을 포함하여도 좋다.
펄스 신호 및 데이터 신호가 각각, 주사 신호가 공급되는 복수의 주사선(GL) 중 하나 및 데이터 신호가 공급되는 복수의 데이터선(DL) 중 하나를 통하여 복수의 화소 회로(801) 각각에 입력된다. 복수의 화소 회로(801) 각각은 주사선 구동 회로(804a)에 의하여 데이터 신호의 기록 및 데이터 신호의 유지가 제어된다. 예를 들어, m행 n열째(m은 X 이하의 자연수 및 n은 Y 이하의 자연수)의 화소 회로(801)에, 주사선(GL_m)을 통하여 주사선 구동 회로(804a)로부터 펄스 신호가 입력되고, 주사선(GL_m)의 전위에 따라 데이터선(DL_n)을 통하여 신호선 구동 회로(804b)로부터 데이터 신호가 입력된다.
예를 들어 도 5의 (A)에 도시된 보호 회로(806)는 주사선 구동 회로(804a)와 화소 회로(801) 사이의 주사선(GL)에 접속된다. 또는, 보호 회로(806)는 신호선 구동 회로(804b)와 화소 회로(801) 사이의 데이터선(DL)에 접속된다. 또는, 보호 회로(806)는 주사선 구동 회로(804a)와 단자부(807) 사이의 배선에 접속될 수 있다. 또는, 보호 회로(806)는 신호선 구동 회로(804b)와 단자부(807) 사이의 배선에 접속될 수 있다. 또한, 단자부(807)는 외부의 회로로부터 표시 장치에 전원, 제어 신호, 및 화상 신호를 입력하기 위한 단자를 갖는 부분을 가리킨다.
보호 회로(806)는 일정한 범위 외의 전위가 보호 회로에 접속된 배선에 인가되었을 때, 보호 회로에 접속된 배선과 다른 배선을 전기적으로 접속시키는 회로이다.
도 5의 (A)에 도시된 바와 같이, 화소부(802)와 구동 회로부(804)에 보호 회로(806)가 제공됨으로써, ESD(Electrostatic Discharge) 등에 의하여 발생되는 과전류에 대한 표시 장치의 내성을 높일 수 있다. 또한, 보호 회로(806)의 구성은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 주사선 구동 회로(804a)에 보호 회로(806)를 접속시키는 구성 또는 신호선 구동 회로(804b)에 보호 회로(806)를 접속시키는 구성을 채용할 수 있다. 또는, 단자부(807)에 보호 회로(806)를 접속시켜도 좋다.
예를 들어, 도 5의 (A)에 있어서는, 구동 회로부(804)가 주사선 구동 회로(804a)와 신호선 구동 회로(804b)를 포함하는 예를 도시하였지만, 이 구조에 한정되지 않는다. 예를 들어, 주사선 구동 회로(804a)만 형성하고 별도 준비된 신호선 구동 회로가 형성된 기판(예를 들어, 단결정 반도체막 또는 다결정 반도체막으로 형성된 구동 회로 기판)을 실장하여도 좋다.
<화소 회로의 구조예>
도 5의 (A)의 복수의 화소 회로(801)는 예를 들어, 도 5의 (B)에 도시된 구조를 가질 수 있다.
도 5의 (B)에 도시된 화소 회로(801)는 트랜지스터(852) 및 트랜지스터(854), 용량 소자(862), 및 발광 소자(872)를 포함한다.
트랜지스터(852)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽은 데이터 신호가 공급되는 배선(이하에서 신호선(DL_n)이라고 함)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(852)의 게이트 전극은 게이트 신호가 공급되는 배선(이하에서 주사선(GL_m)이라고 함)과 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(852)는 데이터 신호의 기록을 제어하는 기능을 갖는다.
용량 소자(862)의 한 쌍의 전극 중 한쪽은 전위가 공급되는 배선(이하에서 전위 공급선(VL_a)이라고 함)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 트랜지스터(852)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽에 전기적으로 접속된다.
용량 소자(862)는 기록된 데이터를 유지하는 유지 용량으로서 기능한다.
트랜지스터(854)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽은 전위 공급선(VL_a)에 전기적으로 접속된다. 또한, 트랜지스터(854)의 게이트 전극은 트랜지스터(852)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽에 전기적으로 접속된다.
발광 소자(872)의 애노드 및 캐소드 중 한쪽은 전위 공급선(VL_b)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 트랜지스터(854)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽에 전기적으로 접속된다.
발광 소자(872)로서는 실시형태 1 내지 실시형태 3에 제시된 발광 소자를 사용할 수 있다.
또한, 전위 공급선(VL_a) 및 전위 공급선(VL_b) 중 한쪽에는 고전원 전위(VDD)가 공급되고, 다른 쪽에는 저전원 전위(VSS)가 공급된다.
도 5의 (B)에서의 화소 회로(801)를 포함하는 표시 장치에서, 예를 들어 도 5의 (A)에서의 주사선 구동 회로(804a)에 의하여 각 행의 화소 회로(801)가 순차적으로 선택되어, 트랜지스터(852)가 온 상태가 되어 데이터 신호가 기록된다.
데이터가 기록된 화소 회로(801)는 트랜지스터(852)가 오프 상태가 될 때 유지 상태가 된다. 또한, 기록된 데이터 신호의 전위에 따라 트랜지스터(854)의 소스 전극과 드레인 전극 사이에 흐르는 전류량이 제어된다. 발광 소자(872)는 흐르는 전류량에 따른 휘도로 발광한다. 이 동작을 행마다 순차적으로 수행함으로써 화상을 표시할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 소자에는 표시 장치의 화소에 능동 소자를 포함하는 액티브 매트릭스 방식 또는 표시 장치의 화소에 능동 소자를 포함하지 않는 패시브 매트릭스 방식이 적용될 수 있다.
액티브 매트릭스 방식에서는 능동 소자(비선형 소자)로서, 트랜지스터뿐만 아니라 다양한 능동 소자(비선형 소자)를 사용할 수 있다. 예를 들어, MIM(Metal Insulator Metal) 또는 TFD(Thin Film Diode) 등을 사용할 수도 있다. 이들 소자는 적은 제작 공정 수로 형성될 수 있기 때문에 제작 비용을 저감시킬 수 있거나 또는 수율을 향상시킬 수 있다. 또는, 이들 소자의 크기가 작기 때문에, 개구율을 향상시킬 수 있어, 소비전력을 저감시킬 수 있거나 또는 고휘도를 달성할 수 있다.
액티브 매트릭스 방식 이외의 방식으로서, 능동 소자(비선형 소자)를 사용하지 않는 패시브 매트릭스 방식을 사용할 수도 있다. 능동 소자(비선형 소자)를 사용하지 않기 때문에, 제작 공정 수가 적어져, 제작 비용을 저감시킬 수 있거나 또는 수율을 향상시킬 수 있다. 또는, 능동 소자(비선형 소자)를 사용하지 않기 때문에, 개구율을 향상시킬 수 있어, 예를 들어 소비전력을 저감시킬 수 있거나 또는 고휘도를 달성할 수 있다.
본 실시형태에 제시된 구성은 다른 실시형태에 제시된 구조 및 실시예 중 어느 것을 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에 있어서, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 포함하는 표시 장치 및 이 표시 장치에 입력 장치가 제공되는 전자 기기에 대하여 도 6의 (A) 및 (B), 도 7의 (A) 내지 (C), 도 8의 (A) 및 (B), 도 9의 (A) 및 (B), 및 도 10을 참조하여 설명한다.
<터치 패널에 설명 1>
본 실시형태에 있어서, 전자 기기의 예로서 표시 장치와 입력 장치를 포함하는 터치 패널(2000)에 대하여 설명한다. 또한, 입력 장치로서 터치 센서를 사용하는 예에 대하여 설명한다.
도 6의 (A) 및 (B)는 터치 패널(2000)의 사시도이다. 또한, 도 6의 (A) 및 (B)에 있어서 명료화를 위하여 터치 패널(2000)의 주된 구성 요소만 도시하였다.
터치 패널(2000)은 표시 장치(2501)와 터치 센서(2595)를 포함한다(도 6의 (B) 참조). 터치 패널(2000)은 기판(2510), 기판(2570), 및 기판(2590)도 포함한다. 기판(2510), 기판(2570), 및 기판(2590)은 각각 가요성을 갖는다. 또한, 기판(2510), 기판(2570), 및 기판(2590) 중 어느 하나 또는 모두가 가요성을 갖지 않아도 된다.
표시 장치(2501)는 기판(2510) 위에 복수의 화소, 및 상기 화소에 신호가 공급되는 복수의 배선(2511)을 포함한다. 복수의 배선(2511)은 기판(2510)의 외주부까지 리드되고, 복수의 배선(2511)의 일부가 단자(2519)를 형성한다. 단자(2519)는 FPC(2509(1))와 전기적으로 접속된다.
기판(2590)은 터치 센서(2595) 및 터치 센서(2595)와 전기적으로 접속된 복수의 배선(2598)을 포함한다. 복수의 배선(2598)은 기판(2590)의 외주부까지 리드되고, 복수의 배선(2598)의 일부는 단자를 형성한다. 상기 단자는 FPC(2509(2))와 전기적으로 접속된다. 또한, 도 6의 (B)에서는 명료화를 위하여, 기판(2590)의 후면 측(기판(2510)과 대향하는 면)에 제공되는 터치 센서(2595)의 전극 및 배선 등을 실선으로 나타내었다.
터치 센서(2595)로서 정전 용량의 터치 센서를 사용할 수 있다. 정전 용량의 터치 센서의 예로서, 표면형 정전 용량 터치 센서 및 투영형 정전 용량 터치 센서이다.
투영형 정전 용량 터치 센서의 예로서는 자기 정전 용량 터치 센서 및 상호 용량 터치 센서가 있고, 이들은 주로 구동 방법에 차이가 있다. 상호 용량 터치 센서를 사용하면, 다점 동시 검출이 가능하기 때문에 바람직하다.
또한, 도 6의 (B)에 도시된 터치 센서(2595)는 투영형 정전 용량 터치 센서의 예이다.
또한, 터치 센서(2595)로서는, 손가락 등 검출 대상물의 근접 또는 터치를 검출할 수 있는 다양한 센서를 사용할 수 있다.
투영형 정전 용량 터치 센서(2595)는 전극(2591)과 전극(2592)을 포함한다. 전극(2591)은 복수의 배선(2598) 중 어느 것과 전기적으로 접속되고, 전극(2592)은 복수의 배선(2598) 중 다른 어느 하나와 전기적으로 접속된다.
전극(2592)은 각각 도 6의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 복수의 사각형이 한 방향으로 배열되며 하나의 사각형의 한구석이 다른 사각형의 한구석에 접속되는 형상을 갖는다.
전극(2591)은 각각 사각형을 갖고, 전극(2592)이 연장되는 방향과 교차되는 방향으로 배열된다.
배선(2594)은 2개의 전극(2591)을 전기적으로 접속시키고, 2개의 전극(2591) 사이에는 전극(2592)이 배치된다. 전극(2592)과 배선(2594)이 교차되는 면적은 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의하여, 전극이 제공되지 않은 영역의 면적을 저감시킬 수 있어, 투과율의 편차를 저감시킬 수 있다. 결과적으로 터치 센서(2595)를 통과하는 광의 휘도 편차를 저감시킬 수 있다.
또한 전극(2591) 및 전극(2592)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양한 형상 중 어느 것이 될 수 있다. 예를 들어 복수의 전극(2591) 사이의 갭이 가능한 한 작게 되도록 전극(2591)을 배열하고, 전극(2592)이 절연층을 개재하여 전극(2591)과 중첩되지 않는 영역을 갖도록 전극(2591)과 이격(離隔)하는 구조를 채용하여도 좋다. 이 경우, 인접된 2개의 전극(2592) 사이에, 이들 전극과 전기적으로 절연된 더미 전극을 제공하면 투과율이 상이한 영역의 면적을 저감시킬 수 있어 바람직하다.
<표시 장치>
다음에 도 7의 (A)를 참조하여 표시 장치(2501)에 대하여 자세하게 설명한다. 도 7의 (A)는 도 6의 (B)의 일점쇄선 X1-X2를 따른 단면도에 상당한다.
표시 장치(2501)는 매트릭스로 배열된 복수의 화소를 포함한다. 상기 화소는 각각 표시 소자와, 표시 소자를 구동하는 화소 회로를 포함한다.
이하의 설명에 있어서는, 백색의 광을 방출하는 발광 소자를 표시 소자로서 사용하는 예에 대하여 설명하지만, 표시 소자는 이러한 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 인접된 화소마다 색이 상이한 광이 방출될 수 있도록, 발광색이 상이한 발광 소자를 포함하여도 좋다.
기판(2510) 및 기판(2570)에는 예를 들어, 투습성이 1×10-5g·m-2·day-1 이하, 바람직하게는 1×10-6g·m-2·day-1 이하인 가요성 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 또는, 기판(2510) 및 기판(2570)에는 열 팽창 계수가 서로 실질적으로 같은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 그 재료의 선팽창률은 바람직하게는 1×10-3/K 이하이고, 더 바람직하게는 5×10-5/K 이하이고, 더욱 바람직하게는 1×10-5/K 이하이다.
또한, 기판(2510)은 발광 소자로의 불순물 확산을 방지하는 절연층(2510a), 가요성 기판(2510b), 및 절연층(2510a)과 가요성 기판(2510b)을 서로 접착시키는 접착층(2510c)을 포함하는 적층체이다. 기판(2570)은 발광 소자로의 불순물 확산을 방지하는 절연층(2570a), 가요성 기판(2570b), 및 절연층(2570a)과 가요성 기판(2570b)을 서로 접착시키는 접착층(2570c)을 포함하는 적층체이다.
접착층(2510c) 및 접착층(2570c)에는 예를 들어, 폴리에스터, 폴리올레핀, 폴리아마이드(예를 들어 나일론, 아라미드), 폴리이미드, 폴리카보네이트, 또는 아크릴 수지, 폴리우레탄, 에폭시 수지, 또는 실리콘(silicone) 등의 실록산 결합을 갖는 수지를 포함하는 재료를 사용할 수 있다.
기판(2510)과 기판(2570) 사이에 밀봉층(2560)이 제공된다. 밀봉층(2560)은 대기보다 높은 굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 도 7의 (A)에 도시된 바와 같이, 밀봉층(2560) 측에 광이 방출되는 경우에는 밀봉층(2560)은 접착층으로서도 기능할 수 있다.
밀봉층(2560)의 외주부에 실란트(sealant)를 형성하여도 좋다. 실란트를 사용함으로써, 기판(2510), 기판(2570), 밀봉층(2560), 및 실란트로 둘러싸인 영역에 발광 소자(2550R)를 제공할 수 있다. 또한, 밀봉층(2560) 대신에 불활성 가스(질소 또는 아르곤 등)를 사용하여도 좋다. 불활성 가스 내에 건조제를 제공하여, 수분 등을 흡착시키도록 하여도 좋다. 자외선 경화 수지 또는 열 경화 수지를 사용하여도 좋고, 예를 들어 PVC(폴리바이닐클로라이드)계 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘(silicone)계 수지, PVB(폴리바이닐뷰티랄)계 수지, 또는 EVA(에틸렌바이닐아세테이트)계 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어, 실란트로서 에폭시계 수지 또는 유리 프릿(glass frit)을 사용하는 것이 바람직하다. 실란트에 사용되는 재료로서는 수분 또는 산소를 통과시키지 않는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
표시 장치(2501)는 화소(2502R)를 포함한다. 화소(2502R)는 발광 모듈(2580R)을 포함한다.
화소(2502R)는 발광 소자(2550R) 및 발광 소자(2550R)에 전력을 공급할 수 있는 트랜지스터(2502t)를 포함한다. 또한, 트랜지스터(2502t)는 화소 회로의 일부로서 기능한다. 발광 모듈(2580R)은 발광 소자(2550R)와 착색층(2567R)을 포함한다.
발광 소자(2550R)는 하부 전극, 상부 전극, 및 하부 전극과 상부 전극 사이의 EL층을 포함한다. 발광 소자(2550R)로서 예를 들어, 실시형태 1 내지 실시형태 3에 제시된 발광 소자 중 어느 것을 사용할 수 있다.
또한, 하부 전극과 상부 전극 사이에서 마이크로캐비티 구조를 사용함으로써 특정 파장을 갖는 광 강도를 증가시켜도 좋다.
밀봉층(2560)이 광이 방출되는 측에 제공되는 경우, 밀봉층(2560)은 발광 소자(2550R)와 착색층(2567R)에 접촉된다.
착색층(2567R)은 발광 소자(2550R)와 중첩되는 영역에 위치한다. 따라서, 발광 소자(2550R)로부터 방출되는 광의 일부는 착색층(2567R)을 통과하고 도 7의 (A) 중 화살표로 제시된 바와 같이 발광 모듈(2580R)의 외부로 방출된다.
표시 장치(2501)는 광이 방출되는 측에 차광층(2567BM)을 포함한다. 차광층(2567BM)은 착색층(2567R)을 둘러싸도록 제공되어 있다.
착색층(2567R)은 특정 파장 영역에서의 광을 투과시키는 기능을 갖는 착색층이다. 예를 들어, 적색 파장 영역에서의 광을 투과시키는 컬러 필터, 녹색 파장 영역에서의 광을 투과시키는 컬러 필터, 청색 파장 영역에서의 광을 투과시키는 컬러 필터, 또는 황색 파장 영역에서의 광을 투과시키는 컬러 필터 등을 사용할 수 있다. 각 컬러 필터는 다양한 재료 중 어느 것을 사용하고 인쇄법, 잉크젯법, 또는 포토리소그래피 기술을 사용한 에칭 방법 등을 이용하여 형성될 수 있다.
표시 장치(2501)에는 절연층(2521)이 제공된다. 절연층(2521)은 트랜지스터(2502t)를 덮는다. 또한, 절연층(2521)은 화소 회로에 의하여 생긴 요철을 평탄화시키는 기능을 갖는다. 절연층(2521)은 불순물 확산을 억제하는 기능을 가져도 좋다. 이로써 불순물 확산에 의하여 트랜지스터(2502t) 등의 신뢰성 저하를 억제할 수 있다.
발광 소자(2550R)는 절연층(2521) 위에 형성된다. 발광 소자(2550R)의 하부 전극의 단부와 중첩되도록 격벽(2528)이 제공된다. 또한, 기판(2510)과 기판(2570) 사이의 간격을 제어하는 공간을 격벽(2528) 위에 형성하여도 좋다.
주사선 구동 회로(2503g(1))는 트랜지스터(2503t)와 용량 소자(2503c)를 포함한다. 또한, 구동 회로를 화소 회로와 같은 공정으로 같은 기판 위에 형성할 수 있다.
기판(2510) 위에는 신호를 공급할 수 있는 배선(2511)이 제공된다. 배선(2511) 위에는 단자(2519)가 제공된다. 단자(2519)에는 FPC(2509(1))가 전기적으로 접속된다. FPC(2509(1))는 화상 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 또는 리셋 신호 등을 공급하는 기능을 갖는다. 또한, FPC(2509(1))에는 프린트 배선 기판(PWB: Printed Wiring Board)이 제공되어도 좋다.
표시 장치(2501)에는 다양한 구조 중 어느 것을 갖는 트랜지스터를 사용할 수 있다. 도 7의 (A)에서는 보텀 게이트 트랜지스터의 예를 도시하였지만, 본 발명은 이 예에 한정되지 않고, 도 7의 (B)에 도시된 바와 같이 톱 게이트 트랜지스터를 표시 장치(2501)에 사용하여도 좋다.
또한, 트랜지스터(2502t) 및 트랜지스터(2503t)의 극성에 대해서는 특별히 한정은 없다. 이들 트랜지스터에는 n-채널형 트랜지스터 및 p-채널형 트랜지스터를 사용하여도 좋고, 또는 n-채널형 트랜지스터 및 p-채널형 트랜지스터 중 어느 쪽을 사용하여 좋다. 또한, 트랜지스터(2502t) 및 트랜지스터(2503t)에 사용되는 반도체막의 결정성에는 특별히 한정은 없다. 예를 들어, 비정질 반도체막 또는 결정성 반도체막을 사용할 수 있다. 반도체 재료의 예로서는 제 13족 반도체(예를 들어, 갈륨을 포함하는 반도체), 제 14족 반도체(예를 들어, 실리콘을 포함하는 반도체), 화합물 반도체(산화물 반도체를 포함함), 및 유기 반도체 등을 포함한다. 트랜지스터(2502t) 및 트랜지스터(2503t) 중 한쪽 또는 양쪽에 에너지 갭이 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 더 바람직하게는 3eV 이상인 산화물 반도체를 사용함으로써, 트랜지스터의 오프 전류를 저감시킬 수 있어 바람직하다. 상기 산화물 반도체의 예로서는 In-Ga 산화물, In-M-Zn 산화물(M은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 란타넘(La), 세륨(Ce), 주석(Sn), 하프늄(Hf), 또는 네오디뮴(Nd) 등을 나타냄) 등을 포함한다.
<터치 센서>
다음에 도 7의 (C)를 참조하여 터치 센서(2595)에 대하여 자세하게 설명한다. 도 7의 (C)는 도 6의 (B)의 일점쇄선 X3-X4를 따른 단면도에 상당한다.
터치 센서(2595)는 기판(2590) 위에 스태거 패턴으로 제공된 전극(2591) 및 전극(2592), 전극(2591) 및 전극(2592)을 덮는 절연층(2593), 및 인접된 전극(2591)을 서로 전기적으로 접속시키는 배선(2594)을 포함한다.
전극(2591) 및 전극(2592)은 투광성 도전성 재료를 사용하여 형성된다. 투광성 도전성 재료로서는 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 또는 갈륨이 첨가된 산화 아연 등 도전성 산화물을 사용할 수 있다. 또한, 그래핀을 포함하는 막을 사용할 수도 있다. 그래핀을 포함하는 막은 예를 들어 산화 그래핀을 포함하는 막을 환원하여 형성될 수 있다. 환원 방법으로서는, 가열 등의 방법을 채용할 수 있다.
예를 들어, 스퍼터링법에 의하여 기판(2590)에 투광성 도전성 재료를 퇴적시키고 나서, 포토리소그래피 등 다양한 패턴 형성 기술 중 어느 것에 의하여 불필요한 부분을 제거하여, 전극(2591) 및 전극(2592)을 형성할 수 있다.
절연층(2593)의 재료의 예로서는, 아크릴 수지 또는 에폭시 수지 등의 수지, 실록산 결합을 갖는 수지, 및 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 또는 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료가 있다.
전극(2591)에 도달하는 개구가 절연층(2593)에 형성되고, 배선(2594)은 인접되는 전극(2591)을 전기적으로 접속시킨다. 투광성 도전성 재료는 터치 패널의 개구율을 높일 수 있으므로 배선(2594)에 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 전극(2591) 및 전극(2592)보다 도전성이 높은 재료는 전기 저항을 저감시킬 수 있기 때문에 배선(2594)에 적합하게 사용할 수 있다.
하나의 전극(2592)이 한 방향으로 연장되고, 복수의 전극(2592)이 스트라이프 형상으로 제공된다. 배선(2594)은 전극(2592)과 교차된다.
인접되는 전극(2591)들이 하나의 전극(2592)을 개재하여 제공된다. 배선(2594)은 인접된 전극(2591)들을 전기적으로 접속시킨다.
또한, 복수의 전극(2591)은 하나의 전극(2592)과 직교하는 방향으로 반드시 제공될 필요는 없고, 하나의 전극(2592)과 교차하도록 0도보다 크고 90도 미만의 각도로 배치되어도 좋다.
배선(2598)은 전극(2591) 및 전극(2592) 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 배선(2598)의 일부는 단자로서 기능한다. 배선(2598)에는 알루미늄, 금, 백금, 은, 니켈, 타이타늄, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 또는 팔라듐 등의 금속 재료 또는 이들 금속 재료 중 어느 것을 포함한 합금 재료를 사용할 수 있다.
또한, 절연층(2593) 및 배선(2594)을 덮는 절연층을 제공하여 터치 센서(2595)를 보호하여도 좋다.
접속층(2599)은 배선(2598)과 FPC(2509(2))를 전기적으로 접속시킨다.
접속층(2599)으로서는, 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film) 또는 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등 중 어느 것을 이용할 수 있다.
<터치 패널의 설명 2>
다음에 도 8의 (A)를 참조하여 터치 패널(2000)에 대하여 자세하게 설명한다. 도 8의 (A)는 도 6의 (A)의 일점쇄선 X5-X6을 따른 단면도에 상당한다.
도 8의 (A)에 도시된 터치 패널(2000)에서는, 도 7의 (A)를 참조하여 설명한 표시 장치(2501)와 도 7의 (C)를 참조하여 설명한 터치 센서(2595)가 서로 접합된다.
도 8의 (A)에 도시된 터치 패널(2000)은 도 7의 (A) 및 (C)를 참조하여 설명된 구성에 더하여 접착층(2597)과 반사 방지층(2567p)을 포함한다.
접착층(2597)은 배선(2594)과 접촉되도록 제공된다. 또한, 접착층(2597)은 터치 센서(2595)가 표시 장치(2501)와 중첩되도록 기판(2590)과 기판(2570)을 접합시킨다. 접착층(2597)은 투광성을 갖는 것이 바람직하다. 접착층(2597)에는 열 경화 수지 또는 자외선 경화 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어, 아크릴 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 또는 실록산계 수지를 사용할 수 있다.
반사 방지층(2567p)은 화소에 중첩되는 영역에 배치된다. 반사 방지층(2567p)으로서, 예를 들어 원편광판을 사용할 수 있다.
다음에, 도 8의 (A)에 도시된 구조와 다른 구조를 갖는 터치 패널에 대하여 도 8의 (B)를 참조하여 설명한다.
도 8의 (B)는 터치 패널(2001)의 단면도이다. 도 8의 (B)에 도시된 터치 패널(2001)은 도 8의 (A)에 도시된 터치 패널(2000)과 표시 장치(2501)에 대한 터치 센서(2595)의 위치가 상이하다. 이하에서는 상이한 부분에 대하여 자세히 설명하고, 이 외의 같은 부분은 상술한 터치 패널(2000)의 설명을 원용한다.
착색층(2567R)은 발광 소자(2550R)와 중첩되는 영역에 위치한다. 또한, 도 8의 (B)에 도시된 발광 소자(2550R)는 트랜지스터(2502t)가 제공되는 측에 광을 방출한다. 따라서, 발광 소자(2550R)로부터 방출되는 광의 일부는 착색층(2567R)을 통과하고, 도 8의 (B) 중 화살표로 나타낸 바와 같이 발광 모듈(2580R)의 외부로 방출된다.
터치 센서(2595)는 표시 장치(2501)의 기판(2510) 측에 제공된다.
접착층(2597)은 기판(2510)과 기판(2590) 사이에 제공되고 표시 장치(2501)와 터치 센서(2595)를 접합시킨다.
도 8의 (A) 또는 (B)에 도시된 바와 같이, 발광 소자로부터 기판의 상면 및 하면 중 한쪽 또는 양쪽으로 광이 방출되면 좋다.
<터치 패널의 구동 방법>
다음에, 터치 패널의 구동 방법의 예에 대하여, 도 9의 (A) 및 (B)를 사용하여 설명한다.
도 9의 (A)는 상호 용량 터치 센서의 구조를 도시한 블록도이다. 도 9의 (A)에는 펄스 전압 출력 회로(2601) 및 전류 검출 회로(2602)를 도시하였다. 또한, 도 9의 (A)에서, 6개의 배선(X1) 내지 배선(X6)은 펄스 전압이 인가되는 전극(2621)을 나타내고, 6개의 배선(Y1) 내지 배선(Y6)은 전류의 변화를 검지하는 전극(2622)을 나타낸다. 도 9의 (A)에는 전극(2621)과 전극(2622)이 서로 중첩되는 영역에 각각 형성되는 용량 소자(2603)도 도시하였다. 또한, 전극(2621)과 전극(2622)의 기능은 치환이 가능하다.
펄스 전압 출력 회로(2601)는 배선(X1) 내지 배선(X6)에 순차적으로 펄스 전압을 인가하기 위한 회로이다. 배선(X1) 내지 배선(X6)에 펄스 전압이 인가됨으로써 용량 소자(2603)의 전극(2621)과 전극(2622) 사이에 전계가 발생된다. 이들 전극 사이의 전계가 차폐될 때, 예를 들어 용량 소자(2603)(상호 용량)에서 변화가 일어난다. 이 변화를 이용하여, 검출 대상물의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다.
전류 검출 회로(2602)는, 용량 소자(2603)에서의 상호 용량의 변화에 의하여 일어나는 배선(Y1) 내지 배선(Y6)을 통하여 흐르는 전류의 변화를 검지하기 위한 회로이다. 검출 대상의 근접 또는 접촉이 없으면 배선(Y1) 내지 배선(Y6)에서 전류 값의 변화가 검지되지 않지만, 검출 대상의 근접 또는 접촉에 의하여 상호 용량이 저감되면 전류 값의 저감이 검지된다. 또한, 전류 값의 검출에는 적분 회로 등을 사용한다.
도 9의 (B)는 도 9의 (A)에 도시된 상호 용량 터치 센서에서의 입출력 파형을 나타내는 타이밍 차트이다. 도 9의 (B)에서는 1프레임 기간에 각 행렬에서 검출 대상의 검출이 수행된다. 도 9의 (B)에는 검출 대상이 검출되지 않는 기간(비터치) 및 검출 대상이 검출되는 기간(터치)을 나타낸 것이다. 배선(Y1) 내지 배선(Y6)의 검출된 전류 값은 전압 값의 파형으로서 나타내어진다.
배선(X1) 내지 배선(X6)에는 순차적으로 펄스 전압이 인가되고, 이 펄스 전압에 따라 배선(Y1) 내지 배선(Y6)에서의 파형이 변화된다. 검출 대상의 근접 또는 접촉이 없는 경우에는 배선(X1) 내지 배선(X6)의 전압의 변화에 따라 배선(Y1) 내지 배선(Y6)의 파형이 변화된다. 검출 대상이 근접 또는 접촉되는 부분에서는 전류 값이 감소되기 때문에 전압 값의 파형이 변화된다.
이러한 식으로 상호 용량의 변화를 검지함으로써 검출 대상의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다.
<센서 회로>
또한, 도 9의 (A)에는 터치 센서로서 배선의 교차부에 용량 소자(2603)만 제공하는 패시브 매트릭스형 터치 센서를 도시하였지만 트랜지스터와 용량 소자를 포함하는 액티브 매트릭스형 터치 센서를 사용하여도 좋다. 도 10은 액티브 매트릭스형 터치 센서에 포함되는 센서 회로의 예를 도시한 것이다.
도 10에서의 센서 회로는 용량 소자(2603), 트랜지스터(2611), 트랜지스터(2612), 및 트랜지스터(2613)를 포함한다.
트랜지스터(2613)의 게이트에는 신호 G2가 입력된다. 트랜지스터(2613)의 소스 및 드레인 중 한쪽에는 전압 VRES가 인가되고, 트랜지스터(2613)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽에는 용량 소자(2603)의 한쪽 전극 및 트랜지스터(2611)의 게이트가 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(2612)의 소스 및 드레인 중 한쪽에는 트랜지스터(2611)의 소스 및 드레인 중 한쪽이 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(2611)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽에는 전압 VSS가 인가된다. 트랜지스터(2612)의 게이트에는 신호 G1이 입력되고, 트랜지스터(2612)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽에는 배선(ML)이 전기적으로 접속된다. 용량 소자(2603)의 다른 쪽 전극에는 전압 VSS가 인가된다.
다음에, 도 10에서의 센서 회로의 동작에 대하여 설명한다. 먼저, 트랜지스터(2613)를 온 상태로 하는 전위가 신호 G2로서 공급됨으로써, 전압 VRES에 대응하는 전위가 트랜지스터(2611)의 게이트에 접속되는 노드(n)에 공급된다. 다음에, 트랜지스터(2613)를 오프 상태로 하는 전위가 신호 G2로서 공급됨으로써, 노드(n)의 전위가 유지된다.
이어서 손가락 등 검출 대상의 근접 또는 접촉에 의하여 용량 소자(2603)의 상호 용량이 변화됨에 따라 노드(n)의 전위가 VRES로부터 변화된다.
판독 동작에서, 트랜지스터(2612)를 온 상태로 하는 전위를 신호 G1로서 공급한다. 노드(n)의 전위에 따라 트랜지스터(2611)를 흐르는 전류, 즉 배선(ML)을 흐르는 전류가 변화된다. 이 전류를 검출함으로써 검출 대상의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다.
트랜지스터(2611), 트랜지스터(2612), 및 트랜지스터(2613) 각각에서는 산화물 반도체층을 채널 영역이 형성되는 반도체층으로서 사용하는 것이 바람직하다. 특히 트랜지스터(2613)로서 이와 같은 트랜지스터를 사용함으로써, 노드(n)의 전위가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있고 노드(n)에 VRES를 다시 공급하는 동작(리프레시 동작)의 빈도를 줄일 수 있어 바람직하다.
본 실시형태에 제시된 구조는 다른 실시형태 또는 실시예에 제시된 구조 중 어느 것과 적절히 조합될 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 포함하는 표시 모듈 및 전자 기기에 대하여 도 11 및 도 12의 (A) 내지 (G)를 참조하여 설명한다.
<표시 모듈>
도 11에서의 표시 모듈(8000)에서, 상부 커버(8001)와 하부 커버(8002) 사이에, FPC(8003)에 접속된 터치 센서(8004), FPC(8005)에 접속된 표시 장치(8006), 프레임(8009), 프린트 기판(8010), 및 배터리(8011)가 제공된다.
본 발명의 일 형태의 발광 소자는 예를 들어 표시 장치(8006)에 사용될 수 있다.
상부 커버(8001) 및 하부 커버(8002)의 형상 및 크기는, 터치 센서(8004) 및 표시 장치(8006)의 크기에 따라 적절히 변화될 수 있다.
터치 센서(8004)는 저항식 터치 센서 또는 정전 용량식 터치 센서일 수 있고 표시 장치(8006)와 중첩되도록 형성될 수 있다. 표시 장치(8006)의 대향 기판(밀봉 기판)은 터치 센서 기능을 가질 수 있다. 표시 장치(8006)의 각 화소에 광 센서를 제공함으로써 광학식 터치 센서가 얻어질 수 있다.
프레임(8009)은 표시 장치(8006)를 보호하고 프린트 기판(8010)의 동작에 의하여 발생되는 전자파를 차단하기 위한 전자 실드로서 기능하기도 한다. 프레임(8009)은 방열판으로서 기능하여도 좋다.
프린트 기판(8010)은 전원 회로와, 화상 신호 및 클록 신호를 출력하기 위한 신호 처리 회로를 갖는다. 전원 회로에 전력을 공급하기 위한 전원으로서는 외부 상용 전원 또는 별도 제공된 배터리(8011)를 사용하여도 좋다. 상용 전원을 사용하는 경우에는 배터리(8011)를 생략할 수 있다.
표시 모듈(8000)은 편광판, 위상차판, 프리즘 시트 등의 부재를 추가하여 제공하여도 좋다.
<전자 기기>
도 12의 (A) 내지 (G)는 전자 기기를 도시한 것이다. 이러한 전자 기기는 하우징(9000), 표시부(9001), 스피커(9003), 조작 키(9005)(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(9006), 센서(9007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정 또는 검출하는 기능을 갖는 센서), 및 마이크로폰(9008) 등을 포함할 수 있다.
도 12의 (A) 내지 (G)에 도시된 전자 기기는 예를 들어, 여러 가지 데이터(정지 화상, 동영상, 및 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 센서 기능, 달력, 일자, 및 시간 등을 표시하는 기능, 여러 가지 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 무선 통신 기능을 사용하여 여러 가지 컴퓨터 네트워크에 접속되는 기능, 무선 통신 기능을 사용하여 여러 가지 데이터를 송신 또는 수신하는 기능, 및 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하고 표시부에 프로그램 또는 데이터를 표시하는 기능 등의 다양한 기능을 가질 수 있다. 또한, 도 12의 (A) 내지 (G)에 도시된 전자 기기에 제공할 수 있는 기능은 상기에 한정되지 않고, 이 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다. 도 12의 (A) 내지 (G)에는 도시되지 않았지만, 전자 기기는 복수의 표시부를 포함하여도 좋다. 상기 전자 기기는 카메라 등을 가지고 정지 화상을 촬영하는 기능, 동영상을 촬영하는 기능, 촬영한 화상을 기록 매체(외부 기록 매체 또는 카메라에 내장된 기록 매체)에 저장하는 기능, 또는 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.
도 12의 (A) 내지 (G)에 도시된 전자 기기에 대하여 이하에서 자세히 설명한다.
도 12의 (A)는 휴대 정보 단말(9100)의 사시도이다. 휴대 정보 단말(9100)의 표시부(9001)는 가요성을 갖는다. 그래서, 휘어진 하우징(9000)의 만곡면을 따라 표시부(9001)를 장착할 수 있다. 또한, 표시부(9001)는 터치 센서를 포함하고, 손가락 또는 스타일러스 등으로 화면을 터치함으로써 조작할 수 있다. 예를 들어, 표시부(9001)에 표시된 아이콘을 터치하면, 애플리케이션을 기동시킬 수 있다.
도 12의 (B)는 휴대 정보 단말(9101)의 사시도이다. 휴대 정보 단말(9101)은 예를 들어 전화기, 수첩, 및 정보 열람 장치 등 중 하나 또는 복수로서 기능한다. 구체적으로는, 이 휴대 정보 단말은 스마트폰으로서 사용될 수 있다. 또한, 도 12의 (B)에 나타내지 않은 스피커(9003), 접속 단자(9006), 및 센서(9007)는, 도 12의 (A)에 도시된 휴대 정보 단말(9100)과 같이 휴대 정보 단말(9101)에 배치할 수 있다. 휴대 정보 단말(9101)은 문자 또는 화상 정보를 그 복수 면에 표시할 수 있다. 예를 들어, 3개의 조작 버튼(9050)(조작 아이콘 또는 단순히 아이콘이라고도 함)을 표시부(9001)의 일 표면에 표시할 수 있다. 또한, 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수 있다. 정보(9051)의 예로서는 메일, SNS(Social Networking Service) 메시지, 및 전화 등의 착신을 나타내는 표시, 메일 및 SNS 메시지의 제목 및 송신자, 날짜, 시간, 배터리의 잔량, 및 안테나 수신의 강도를 포함한다. 정보(9051)가 표시되는 위치에 정보(9051) 대신에 조작 버튼(9050) 등을 표시하여도 좋다.
도 12의 (C)는 휴대 정보 단말(9102)의 사시도이다. 휴대 정보 단말(9102)은 표시부(9001)의 3개 이상의 면에 정보를 표시하는 기능을 갖는다. 여기서는 정보(9052), 정보(9053), 및 정보(9054)가 서로 다른 면에 표시된다. 예를 들어 휴대 정보 단말(9102)의 사용자는 옷의 가슴 포켓에 휴대 정보 단말(9102)을 넣은 채 그 표시(여기서는 정보(9053))를 표시할 수 있다. 구체적으로는 착신한 전화의 발신 번호 또는 이름 등을 휴대 정보 단말(9102) 위로부터 볼 수 있는 위치에 표시한다. 따라서, 사용자는 휴대 정보 단말(9102)을 포켓에서 꺼내지 않고 표시를 확인하고 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 12의 (D)는 손목시계형의 휴대 정보 단말(9200)의 사시도이다. 휴대 정보 단말(9200)은 휴대 전화 통화, 전자 메일, 문장 열람 및 문장 작성, 음악 재생, 인터넷 통신, 및 컴퓨터 게임 등의 다양한 애플리케이션을 실행할 수 있다. 표시부(9001)의 표시면이 휘어지고, 휘어진 표시면에 화상을 표시할 수 있다. 휴대 정보 단말(9200)은 기존의 통신 표준에 기초한 통신 방식인 근거리 무선 통신을 채용할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 무선 통신 가능한 헤드셋과 휴대 정보 단말(9200)의 상호 통신을 수행할 수 있으면 핸즈프리로 통화할 수 있다. 휴대 정보 단말(9200)은 접속 단자(9006)를 포함하고, 커넥터를 통하여 다른 정보 단말과 데이터를 직접 주고 받을 수 있다. 접속 단자(9006)를 통하여 충전이 가능하다. 또한, 충전 동작은 접속 단자(9006)를 사용하지 않고 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 12의 (E), (F), 및 (G)는 폴더블(foldable) 휴대 정보 단말(9201)의 사시도이다. 도 12의 (E)는 펼쳐진 휴대 정보 단말(9201)을 도시한 사시도이다. 도 12의 (F)는 펼쳐진 상태 또는 접힌 상태의 휴대 정보 단말(9201)을 도시한 사시도이다. 도 12의 (G)는 접힌 휴대 정보 단말(9201)을 도시한 사시도이다. 휴대 정보 단말(9201)은 접힐 때 휴대성이 높다. 휴대 정보 단말(9201)이 펼쳐져 있을 때 이음매가 없는 넓은 표시 영역에 의하여 일람성이 높다. 휴대 정보 단말(9201)의 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)에 의하여 지지된다. 힌지(9055)를 이용하여 2개의 하우징(9000) 사이의 연결부에서 휴대 정보 단말(9201)을 접음으로써, 휴대 정보 단말(9201)을 펼친 상태에서 접은 상태로 가역적으로 변형할 수 있다. 예를 들어, 휴대 정보 단말(9201)은 곡률 반경 1mm 이상 150mm 이하로 휘어질 수 있다.
본 실시형태에서 설명한 전자 기기는 각각 어떤 데이터를 표시하기 위한 표시부를 포함한다. 또한 본 발명의 일 형태의 발광 소자는 표시부를 갖지 않는 전자 기기에 사용될 수도 있다. 본 실시형태에 기재된 전자 기기의 표시부가 가요성을 갖고 휘어진 표시면에 표시할 수 있는 구조 또는 전자 기기의 표시부를 접을 수 있는 구조를 예시하였지만, 구조는 이에 한정되지 않고, 전자 기기의 표시부가 가요성을 갖지 않고 평면부에 표시하는 구조를 채용하여도 좋다.
본 실시형태에서 제시한 구조는 다른 실시형태 또는 실시예에서 제시한 구조 중 어느 것과 적절히 조합될 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 사용하는 조명 장치의 예에 대하여 도 13을 참조하여 설명한다.
도 13은 발광 소자를 실내 조명 장치(8501)에 사용한 예를 도시한 것이다. 발광 소자는 대면적화가 가능하기 때문에, 대면적의 조명 장치를 형성할 수도 있다. 그 외에 곡면을 갖는 하우징을 사용함으로써, 발광 영역이 곡면을 갖는 조명 장치(8502)를 형성할 수도 있다. 본 실시형태에 제시되는 발광 소자는 박막 형상이며, 하우징의 디자인 자유도가 더 높일 수 있다. 따라서, 조명 장치는 다양한 방식으로 공들여 디자인될 수 있다. 또한, 실내의 벽면에 대형 조명 장치(8503)를 제공하여도 좋다. 조명 장치(8501, 8502, 및 8503)에 터치 센서를 제공하여, 조명 장치의 전원 온/오프를 제어하여도 좋다.
또한, 발광 소자를 테이블의 표면 측에 사용함으로써 테이블로서의 기능을 갖는 조명 장치(8504)를 얻을 수 있다. 또한, 그 외의 가구의 일부에 발광 소자를 사용함으로써 가구로서의 기능을 갖는 조명 장치를 얻을 수 있다.
이러한 식으로, 발광 소자를 적용한 다양한 조명 장치를 얻을 수 있다. 또한, 이러한 조명 장치는 본 발명의 일 형태이기도 하다.
또한, 본 실시형태에 제시된 구조는 다른 실시형태에 제시된 구조 중 어느 것과 적절히 조합될 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예는 열 활성화 지연 형광 물질(제 1 유기 화합물), 호스트 재료(제 2 유기 화합물), 및 형광을 발하는 게스트 재료의 혼합물을 발광층에 사용한 발광 소자(발광 소자 1 및 발광 소자 2)의 제작예를 제시하는 것이다. 도 14는 본 실시예에서 제작된 발광 소자의 단면 모식도이다. 표 4는 이 소자의 자세한 구조를 나타낸 것이다. 또한, 여기서 사용되는 화합물의 구조 및 약칭은 이하에 나타낸다. 또한, 다른 화합물에 대해서는 실시형태 1을 참조한다.
[화학식 4]
Figure pct00010
[표 4]
Figure pct00011
발광 소자 1 및 발광 소자 2의 제작 방법에 대하여 설명한다.
<발광 소자 1의 제작>
산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)의 막을 기판(520) 위에 스퍼터링법으로 두께 110nm로 형성함으로써 전극(501)을 형성하였다. 또한, 전극(501)의 면적은 4mm2(2mm×2mm)이다.
그 다음에 기판(520) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 물을 사용하여 기판의 표면을 세척하고 1시간 동안 200℃로 가열 처리를 수행한 후에 370초 동안 UV 오존 처리를 수행하였다.
다음에, 전극(501)을 아래쪽으로 하여 약 1×10-4Pa까지 저감된 진공 증착 장치 내의 기판 홀더에 기판(520)을 고정하였다. 그 다음에 정공 주입층(531)으로서, DBT3P-II 및 산화 몰리브데넘(MoO3)을 중량비 DBT3P-II:MoO3=1:0.5로 두께 70nm가 되도록 공증착으로 전극(501)에 퇴적하였다.
정공 수송층(532)으로서, 정공 주입층(531) 위에 PhCzGI를 두께 20nm가 되도록 퇴적하였다.
발광층(521)으로서, 퇴적층이 중량비 PCCzPTzn:4,6mCzP2Pm:1,6mMemFLPAPrn=0.3:0.7:0.0025로 두께 30nm가 되도록 공증착에 의하여 PCCzPTzn, 4,6mCzP2Pm, 및 1,6mMemFLPAPrn을 정공 수송층(532) 위에 퇴적하였다. 또한, 발광층(521)에서, PCCzPTzn은 열 활성화 자연 형광 물질(제 1 유기 화합물)이고, 4,6mCzP2Pm은 호스트 재료(제 2 유기 화합물)이고, 및 1,6mMemFLPAPrn은 게스트 재료이다.
다음에, 4,6mCzP2Pm 및 바소페난트롤린(약칭: Bphen)을 각각, 발광층(521) 위에 전자 수송층(533a) 및 전자 수송층(533b)으로서 두께 15nm가 되도록 순차적으로 퇴적하였다.
그 다음에, 전자 주입층(534)으로서, 플루오린화 리튬(약칭: LiF)를 전자 수송층(533b) 위에 두께 1nm로 퇴적하였다.
전극(502)으로서, 두께 200nm가 되도록 전자 주입층(534)에 알루미늄(Al)을 퇴적하였다.
상기 단계를 거쳐, 기판(520) 위에 구성 요소를 제작하였다. 또한, 저항 가열법을 상기 퇴적 공정에 이용하였다.
다음에, 질소 분위기하의 글러브 박스 내에서 유기 EL 장치용 실란트를 사용하여 밀봉 기판을 기판(520)에 고정함으로써, 발광 소자를 밀봉하였다. 구체적으로는, 실란트를 발광 소자를 둘러싸도록 도포하고, 기판(520)과 밀봉 기판을 서로 접합하고, 파장이 365nm인 자외광을 6J/cm2로 조사하고, 80℃에서 1시간 동안 가열 처리를 수행하였다. 상기 단계를 거쳐 발광 소자 1을 얻었다.
<발광 소자 2의 제작>
발광 소자 2의 게스트 재료로서 TBP가 사용되는 점을 제외하여, 발광 소자 1과 같은 단계를 거쳐 발광 소자 2를 제작하였다.
바꿔 말하면, 발광 소자 2의 발광층(521)으로서, 퇴적층이 중량비 PCCzPTzn:4,6mCzP2Pm:TBP=0.3:0.7:0.0025로 두께 30nm가 되도록 공증착에 의하여 PCCzPTzn, 4,6mCzP2Pm, 및 TBP를 퇴적하였다. 또한, 발광층(521)에서, PCCzPTzn은 열 활성화 자연 형광 물질(제 1 유기 화합물)이고, 4,6mCzP2Pm은 호스트 재료(제 2 유기 화합물)이고, 및 TBP는 게스트 재료이다.
<투명 형광 특성의 측정>
본 실시예(발광 소자 1 및 발광 소자 2)의 발광 소자의 호스트 재료인 PCCzPTzn의 투명 형광 특성을 시간 분해 발광 측정으로 측정하였다.
PCCzPTzn을 두께 50nm가 되도록 석영 기판 위에 퇴적한 박막 시료에 시간 분해 발광 측정을 수행하였다. 질소 분위기하의 글로브 박스 내에서 유기 EL 장치용 실란트를 사용하여 박막 시료가 퇴적된 석영 기판에 밀봉 기판을 고정시킴으로써 박막 시료를 밀봉하였다. 구체적으로, 석영 기판 위에 박막을 둘러싸도록 실란트를 도포하고 석영 기판을 밀봉 기판에 접합한 후에, 파장이 365nm인 자외광을 6J/cm2로 조사하고, 80℃에서 1시간 동안 가열 처리를 수행하였다.
측정에는 피코초 형광 수명 측정 시스템(Hamamatsu Photonics K.K.제)을 이용하였다. 이 측정에서, 박막의 형광 발광의 수명을 측정하기 위하여 박막에 펄스 레이저를 조사하고 스트리크(streak) 카메라를 사용하여 레이저 조사로부터 약화된 박막의 발광에 대하여 시간 분해 측정을 수행하였다. 337nm의 파장을 갖는 질소 가스 레이저를 펄스 레이저로서 이용하였다. 박막에 대하여, 10Hz의 반복률로 500ps의 펄스 폭으로 펄스 레이저를 조사하였다. 반복 측정에 의하여 얻어진 데이터를 적분함으로써, S/N비가 높은 데이터를 얻었다. 실온(23℃에서 유지된 분위기)에서 측정을 수행하였다.
도 15는 측정에 의하여 얻어진 PCCzPTzn의 과도 형광 특성을 나타낸 것이다.
도 15에 나타낸 감쇠 곡선은, 수학식 (4)를 사용하여 피팅을 수행하였다.
[수학식 (4)]
Figure pct00012
식 4에서, L 및 t는 각각 정규화된 발광 강도 및 경과 시간을 나타낸 것이다. 감쇠 곡선은 n이 1 내지 3일 때 피팅을 수행할 수 있었다. 이 피팅 결과는 PCCzPTzn 박막 시료의 발광 성분이 0.015μs의 발광 수명을 갖는 형광 성분 및 1.5μs의 발광 수명을 갖는 지연 형광 성분을 포함하는 것을 나타낸다. 바꿔 말하면, PCCzPTzn은 실온에서 지연 형광을 나타내는 열 활성화 지연 형광 물질인 것을 알 수 있다.
<발광 소자의 특성>
도 16, 도 17, 및 도 18은 각각 발광 소자 1 및 발광 소자 2의, 휘도-전류 밀도 특성, 휘도-전압 특성, 및 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 발광 소자의 측정은 실온(23℃에서 유지된 분위기)에서 수행하였다.
표 5는 1000cd/m2 부근에서의 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 소자 특성을 나타낸 것이다.
[표 5]
Figure pct00013
도 19는 2.5mA/cm2의 전류 밀도에서 전류를 흘린 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 전계 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 19에서는, 발광 소자 1 및 발광 소자 2로부터 게스트 재료에서 유래하는 청색 발광이 얻어지는 것을 알 수 있다.
또한, 발광 소자 1 및 발광 소자 2는 도 16, 도 17, 및 도 18에 나타낸 바와 같이 낮은 구동 전압 및 높은 발광 효율의 소자 특성을 나타낸 것이다. 특히, 발광 소자 2는 최대로 10%를 초과한 높은 외부 양자 효율을 나타낸다. 형광 물질이 게스트 재료로서 사용되고 단일항 들뜬 상태로부터의 에너지만 발광에 사용되는 경우, 발광 소자의 최대 외부 양자 효율은 발광 소자로부터 외부에 대한 광 추출 효율이 25%이라고 가정하면 6% 정도이다. 그러나, 본 발명의 일 형태를 사용한 발광 소자 1 및 발광 소자 2는 더 높은 외부 양자 효율을 나타내었다. 이것은 열 활성화 지연 형광 물질에서 캐리어가 재결합됨으로써 발생되는 삼중항 들뜬 상태가 역항간 교차에 의하여 단일항 들뜬 상태로 변환되었기 때문이다.
또한, 발광 소자 1 및 발광 소자 2에서는, 실시형태 1의 표 1에 나타낸 바와 같이, 열 활성화 지연 형광 물질의 HOMO 준위가 호스트 재료의 HOMO 준위 이상이고 열 활성화 지연 형광 물질의 LUMO 준위는 호스트 재료의 LUMO 준위 이하이다. 또한, 열 활성화 지연 형광 물질의 산화 전위 및 환원 전위는 각각, 실시형태 1의 표 2에 나타낸 바와 같이, 호스트 재료의 산화 전위 이하 및 호스트 재료의 환원 전위 이상이다. 따라서, 산화 전위 및 환원 전위로부터 추정되는 열 활성화 지연 형광 물질의 HOMO 준위 및 LUMO 준위는 각각 호스트 재료의 HOMO 준위 이상 및 호스트 재료의 LUMO 준위 이하이다.
1,6mMemFLPAPrn의 삼중항 들뜬 에너지 준위는 실시형태 1과 비슷한 방법으로 측정되어, 1.84eV이었다. 따라서, 실시형태 1의 표 3에 나타낸 바와 같이, 열 활성화 지연 형광 물질(PCCzPTzn)의 삼중항 들뜬 에너지 준위 및 호스트 재료(4,6mCzP2Pm)의 삼중항 들뜬 에너지 준위는 각각 게스트 재료보다 크다.
따라서, 발광 소자 1 및 발광 소자 2에서, 열 활성화 지연 형광 물질에서의 캐리어 재결합에 의하여 효율적으로 형성되는 단일항 들뜬 상태 및 삼중항 들뜬 상태의 양쪽은 게스트 재료로 효율적으로 이동할 수 있다. 결과로서, 발광 소자 1 및 발광 소자 2는 높은 발광 효율을 나타낸다.
발광 소자 1 및 발광 소자 2의 높은 발광 효율은, 열 활성화 지연 형광 물질에 대한 호스트 재료의 중량비가 바람직하게는 1:0.05 내지 1:0.5(호스트 재료:열 활성화 지연 형광 물질)이고 게스트 재료에 대한 호스트 재료의 중량비는 바람직하게는 1:0.001 내지 1:0.01(호스트 재료:게스트 재료)인 것을 의미한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 구조를 사용함으로써 높은 발광 효율의 발광 소자를 제공할 수 있다.
(실시예 2)
본 실시예에서, 열 활성화 지연 형광 물질을 포함하는 발광 소자 및 열 활성화 지연 형광 물질을 포함하지 않는 발광 소자, 및 호스트 재료 및 게스트 재료의 중량비가 다른 발광 소자(발광 소자 3 내지 발광 소자 5 및 비교 발광 소자 1 내지 비교 발광 소자 4)를 제작하였다. 본 실시예에서 제작한 발광 소자의 단면 모식도는 실시예 1의 도 14와 같다. 본 실시예에서 제작한 발광 소자의 자세한 사항에 대하여 표 6 및 표 7에 나타낸다. 또한, 여기서 사용되는 화합물의 구조 및 약칭은 아래에 나타낸다. 다른 화합물에 대해서는 실시형태 1 또는 실시예 1을 원용하면 좋다.
[화학식 5]
Figure pct00014
[표 6]
Figure pct00015
[표 7]
Figure pct00016
발광 소자 3 내지 발광 소자 5 및 비교 발광 소자 1 내지 비교 발광 소자 4를 제작하기 위한 방법에 대하여 설명한다.
<발광 소자 3의 제작>
기판(520) 위에 스퍼터링법으로 두께 110nm로 ITSO막을 형성함으로써 전극(501)을 형성하였다. 또한, 전극(501)의 면적은 4mm2(2mm×2mm)이다.
그 다음에 기판(520) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 물을 사용하여 기판의 표면을 세척하고 1시간 동안 200℃로 가열 처리를 수행한 후에 370초 동안 UV 오존 처리를 수행하였다.
다음에, 전극(501)을 아래쪽으로 하여 약 1×10-4Pa까지 저감된 진공 증착 장치 내의 기판 홀더에 기판(520)을 고정하였다. 그 다음에 정공 주입층(531)으로서, DBT3P-II 및 MoO3을 중량비 DBT3P-II:MoO3=1:0.5로 두께 70nm가 되도록 공증착으로 전극(501)에 퇴적하였다.
정공 수송층(532)으로서, 정공 주입층(531) 위에 Cz2DBT를 두께 20nm가 되도록 퇴적하였다.
발광층(521)으로서, 퇴적층이 중량비 PCCzPTzn:Cz2DBT:1,6mMemFLPAPrn=0.1:0.9:0.005로 두께 30nm가 되도록 공증착에 의하여 PCCzPTzn, Cz2DBT, 및 1,6mMemFLPAPrn을 정공 수송층(532) 위에 퇴적하였다. 또한, 발광층(521)에서, PCCzPTzn은 열 활성화 자연 형광 물질(제 1 유기 화합물)이고, Cz2DBT는 호스트 재료(제 2 유기 화합물)이고, 및 1,6mMemFLPAPrn은 게스트 재료이다.
다음에, Bphen을 발광층(521) 위에 전자 수송층(533)으로서 두께 30nm가 되도록 각각 순차적으로 퇴적하였다.
그 다음에, 전자 주입층(534)으로서, LiF를 전자 수송층(533) 위에 두께 1nm로 퇴적하였다.
전극(502)으로서, 두께 200nm가 되도록 전자 주입층(534)에 Al을 퇴적하였다.
상기 단계를 거쳐, 기판(520) 위에 구성 요소를 제작하였다. 또한, 저항 가열법을 상기 퇴적 공정에 이용하였다.
다음에, 질소 분위기하의 글러브 박스 내에서 유기 EL 장치용 실란트를 사용하여 밀봉 기판을 기판(520)에 고정함으로써, 발광 소자를 밀봉하였다. 구체적으로는, 실란트를 발광 소자를 둘러싸도록 도포하고, 기판(520)과 밀봉 기판을 서로 접합하고, 파장이 365nm인 자외광을 6J/cm2로 조사하고, 80℃에서 1시간 동안 가열 처리를 수행하였다. 상기 단계를 거쳐 발광 소자 3을 얻었다.
<발광 소자 4 및 발광 소자 5 및 비교 발광 소자 1 내지 4의 제작>
발광층의 구조가 발광 소자 3의 발광층의 구조와 다른 점을 제외하여, 상술한 발광 소자 3과 같은 단계를 거쳐 발광 소자 4 및 발광 소자 5 및 비교 발광 소자 1 내지 4를 제작하였다.
발광 소자 4의 발광층(521)으로서, 퇴적층이 중량비 PCCzPTzn:Cz2DBT:TBP=0.1:0.9:0.005로 두께 30nm가 되도록 공증착에 의하여 PCCzPTzn, Cz2DBT, 및 TBP를 퇴적하였다. 또한, 발광층(521)에서, PCCzPTzn은 열 활성화 자연 형광 물질(제 1 유기 화합물)이고, Cz2DBT는 호스트 재료(제 2 유기 화합물)이고, 및 TBP는 게스트 재료이다. 바꿔 말하면, 발광 소자 4는 게스트 재료를 제외하여, 발광 소자 3과 같은 구조를 갖는다.
발광 소자 5의 발광층(521)으로서, 퇴적층이 중량비 PCCzPTzn:CzTAZ1:TBP=0.1:0.9:0.005로 두께 30nm가 되도록 공증착에 의하여 PCCzPTzn, CzTAZ1, 및 TBP를 퇴적하였다. 또한, 발광층(521)에서, PCCzPTzn은 열 활성화 자연 형광 물질(제 1 유기 화합물)이고, CzTAZ1은 호스트 재료(제 2 유기 화합물)이고, 및 TBP는 게스트 재료이다. 바꿔 말하면, 발광 소자 5는 호스트 재료를 제외하여, 발광 소자 4와 같은 구조를 갖는다.
비교 발광 소자 1의 발광층(521)으로서, 퇴적층이 중량비 Cz2DBT:1,6mMemFLPAPr=1:0.05로 두께 30nm가 되도록 공증착에 의하여 Cz2DBT 및 1,6mMemFLPAPr을 퇴적하였다. 또한, 발광층(521)에 있어서, Cz2DBT가 호스트 재료(제 2 유기 화합물)이고, 1,6mMemFLPAPrn이 게스트 재료이다. 바꿔 말하면, 비교 발광 소자 1에는 열 활성화 자연 형광 물질(제 1 유기 화합물)이 사용되지 않는다.
비교 발광 소자 2의 발광층(521)으로서, 퇴적층이 중량비 PCCzPTzn:Cz2DBT:1,6mMemFLPAPrn=0.1:0.9:0.05로 두께 30nm가 되도록 공증착에 의하여 PCCzPTzn, Cz2DBT, 및 1,6mMemFLPAPrn을 퇴적하였다. 또한, 발광층(521)에서, PCCzPTzn은 열 활성화 자연 형광 물질(제 1 유기 화합물)이고, Cz2DBT는 호스트 재료(제 2 유기 화합물)이고, 및 1,6mMemFLPAPrn은 게스트 재료이다. 바꿔 말하면, 비교 발광 소자 2는 게스트 재료의 농도를 제외하여, 발광 소자 3과 같은 구조를 갖는다.
비교 발광 소자 3의 발광층(521)으로서, 퇴적층이 중량비 PCCzPTzn:Cz2DBT:TBP=0.1:0.9:0.05로 두께 30nm가 되도록 공증착에 의하여 PCCzPTzn, Cz2DBT, 및 TBP를 퇴적하였다. 또한, 발광층(521)에서, PCCzPTzn은 열 활성화 자연 형광 물질(제 1 유기 화합물)이고, Cz2DBT는 호스트 재료(제 2 유기 화합물)이고, 및 TBP는 게스트 재료이다. 바꿔 말하면, 비교 발광 소자 3은 게스트 재료의 농도를 제외하여, 발광 소자 4와 같은 구조를 갖는다.
비교 발광 소자 4의 발광층(521)으로서, 퇴적층이 중량비 PCCzPTzn:CzTAZ1:TBP=0.1:0.9:0.05로 두께 30nm가 되도록 공증착에 의하여 PCCzPTzn, CzTAZ1, 및 TBP를 퇴적하였다. 또한, 발광층(521)에서, PCCzPTzn은 열 활성화 자연 형광 물질(제 1 유기 화합물)이고, CzTAZ1은 호스트 재료(제 2 유기 화합물)이고, 및 TBP는 게스트 재료이다. 바꿔 말하면, 비교 발광 소자 4는 게스트 재료의 농도를 제외하여, 발광 소자 5와 같은 구조를 갖는다.
<발광 소자의 특성>
도 20, 도 21, 및 도 22는 각각 발광 소자 3, 비교 발광 소자 1, 및 비교 발광 소자 2의, 전류 효율-휘도 특성, 전류-전압 특성, 및 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 23은 2.5mA/cm2의 전류 밀도에서 전류를 공급하였을 때의 발광 소자 3, 비교 발광 소자 1, 및 비교 발광 소자 2의 전계 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 24, 도 25, 및 도 26은 각각, 발광 소자 4, 발광 소자 5, 비교 발광 소자 3, 및 비교 발광 소자 4의, 전류 효율-휘도 특성, 전류-전압 특성, 및 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 27은 2.5mA/cm2의 전류 밀도에서 전류를 공급하였을 때의 발광 소자 4, 발광 소자 5, 비교 발광 소자 3, 및 비교 발광 소자 4의 전계 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 발광 소자는 실온(23℃로 유지된 분위기)에서 측정되었다.
표 8은 1000cd/m2 부근에서의 발광 소자 3 내지 5 및 비교 발광 소자 1 내지 4의 소자 특성을 나타낸 것이다.
[표 8]
Figure pct00017
도 23 및 도 27의 발광 스펙트럼으로부터, 게스트 재료에서 유래하는 청색 발광이 발광 소자 3 내지 5 및 비교 발광 소자 1 내지 4로부터 얻어지는 것을 알 수 있다.
도 20 내지 도 22 및 도 24 내지 도 26에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 3 내지 5는 높은 발광 효율을 나타낸다. 한편, 비교 발광 소자 1 내지 4는 충분한 발광 효율을 나타내지 않는다.
표 9는 용액 상태에서의 열 활성화 지연 형광 물질(PCCzPTzn) 및 호스트 재료(Cz2DBT 또는 CzTAZ1)의 산화 전위 및 환원 전위의 측정 결과 및 그 결과로부터 추산된 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 나타낸 것이다. 또한, 측정 방법은 실시형태 1에서 설명한 것과 같다.
[표 9]
Figure pct00018
표 9에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 3 내지 5에서, 열 활성화 지연 형광 물질의 산화 전위 및 환원 전위는 각각, 호스트 재료의 산화 전위 이하 및 호스트 재료의 환원 전위 이상이다. 따라서, 산화 전위 및 환원 전위로부터 추산된 열 활성화 지연 형광 물질의 HOMO 준위 및 LUMO 준위는 각각, 호스트 재료의 HOMO 준위 이상 및 호스트 재료의 LUMO 준위 이하이다. 따라서, 열 활성화 지연 형광 물질에서의 캐리어 재결합에 의하여 효율적으로 형성되는 단일항 들뜬 상태 및 삼중항 들뜬 상태의 양쪽은 게스트 재료로 효율적으로 이동할 수 있다. 결과로서, 발광 소자 3 내지 5는 높은 발광 효율을 나타낸다.
또한, 발광 소자 3의 발광 효율이 비교 발광 소자 2보다 높고 비교 발광 소자 2의 발광 효율이 비교 발광 소자 1보다 높다는 결과로부터, 발광층(521)에 열 활성화 지연 형광 물질로서 PCCzPTzn을 사용하면 발광 효율이 향상될 수 있는 것이 나타내어진다. 이것은 열 활성화 지연 형광 물질인 PCCzPTzn에서, 캐리어 재결합에 의하여 생성된 삼중항 들뜬 상태가 역항간 교차에 의하여 단일항 들뜬 상태로 변환되기 때문이다.
비교 발광 소자 2보다 발광 소자 3의 발광 효율이 높다는 것은, 발광층(521)에서의 게스트 재료(1,6mMemFLPAPrn)에 대한 호스트 재료(Cz2DBT)의 중량비가 1:0.001 내지 1:0.01(호스트 재료:게스트 재료)인 것이 바람직한 것을 의미한다. 이것은 호스트 재료보다 충분히 낮은 게스트 재료의 농도가 게스트 재료의 삼중항 들뜬 상태의 발생을 억제할 수 있기 때문이다.
비교 발광 소자 3보다 발광 소자 4의 발광 효율이 높고 비교 발광 소자 4보다 발광 소자 5의 발광 효율이 높다는 것은, 발광층(521)에서의 게스트 재료(TBP)에 대한 호스트 재료(Cz2DBT 또는 CzTAZ1)의 중량비가 1:0.001 내지 1:0.01(호스트 재료:게스트 재료)인 것이 바람직한 것을 의미한다.
따라서, 열 활성화 지연 형광 물질에 대한 호스트 재료의 중량비는 1:0.05 내지 1:0.5(호스트 재료:열 활성화 지연 형광 물질)인 것이 바람직하고, 게스트 재료에 대한 호스트 재료의 중량비는 1:0.001 내지 1:0.01(호스트 재료:게스트 재료)인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 형태의 구조를 사용하여 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다.
100: EL층, 101: 전극, 102: 전극, 111: 정공 주입층, 112: 정공 수송층, 118: 전자 수송층, 119: 전자 주입층, 120: 발광층, 131: 유기 화합물, 132: 유기 화합물, 133: 게스트 재료, 150: 발광 소자, 401: 전극, 402: 전극, 411: 정공 주입층, 412: 정공 수송층, 413: 전자 수송층, 414: 전자 주입층, 415: 정공 주입층, 416: 정공 수송층, 417: 전자 수송층, 418: 전자 주입층, 421: 유기 화합물, 422: 유기 화합물, 423: 게스트 재료, 431: 유기 화합물, 432: 유기 화합물, 433: 게스트 재료, 441: 발광 유닛, 442: 발광 유닛, 443: 발광층, 444: 발광층, 445: 전하 발생층, 446: 발광 유닛, 447: 발광 유닛, 448: 발광층, 449: 발광층, 450: 발광 소자, 452: 발광 소자, 461: 호스트 재료, 462: 게스트 재료, 471: 유기 화합물, 472: 유기 화합물, 473: 게스트 재료, 501: 전극, 502: 전극, 520: 기판, 521: 발광층, 531: 정공 주입층, 532: 정공 수송층, 533: 전자 수송층, 533a: 전자 수송층, 533b: 전자 수송층, 534: 전자 주입층, 801: 화소 회로, 802: 화소부, 804: 구동 회로부, 804a: 주사선 구동 회로, 804b: 신호선 구동 회로, 806: 보호 회로, 807: 단자부, 852: 트랜지스터, 854: 트랜지스터, 862: 용량 소자, 872: 발광 소자, 2000: 터치 패널, 2001: 터치 패널, 2501: 표시 장치, 2502R: 화소, 2502t: 트랜지스터, 2503c: 용량 소자, 2503g(1): 주사선 구동 회로, 2503t: 트랜지스터, 2509: FPC, 2510: 기판, 2510a: 절연층, 2510b: 가요성 기판, 2510c: 접착층, 2511: 배선, 2519: 단자, 2521: 절연층, 2528: 격벽, 2550R: 발광 소자, 2560: 밀봉층, 2567BM: 차광층, 2567p: 반사 방지층, 2567R: 착색층, 2570: 기판, 2570a: 절연층, 2570b: 가요성 기판, 2570c: 접착층, 2580R: 발광 모듈, 2590: 기판, 2591: 전극, 2592: 전극, 2593: 절연층, 2594: 배선, 2595: 터치 센서, 2597: 접착층, 2598: 배선, 2599: 접속층, 2601: 펄스 전압 출력 회로, 2602: 전류 검출 회로, 2603: 용량 소자, 2611: 트랜지스터, 2612: 트랜지스터, 2613: 트랜지스터, 2621: 전극, 2622: 전극, 8000: 표시 모듈, 8001: 상부 커버, 8002: 하부 커버, 8003: FPC, 8004: 터치 센서, 8005: FPC, 8006: 표시 장치, 8009: 프레임, 8010: 프린트 기판, 8011: 배터리, 8501: 조명 장치, 8502: 조명 장치, 8503: 조명 장치, 8504: 조명 장치, 9000: 하우징, 9001: 표시부, 9003: 스피커, 9005: 조작 키, 9006: 접속 단자, 9007: 센서, 9008: 마이크로폰, 9050: 조작 버튼, 9051: 정보, 9052: 정보, 9053: 정보, 9054: 정보, 9055: 힌지, 9100: 휴대 정보 단말, 9101: 휴대 정보 단말, 9102: 휴대 정보 단말, 9200: 휴대 정보 단말, 9201: 휴대 정보 단말.
본 출원은 2014년 09월 30일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2014-200355의 일본 특허 출원에 기초하고, 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합된다.

Claims (18)

  1. 발광 소자에 있어서,
    한 쌍의 전극; 및
    상기 한 쌍의 전극 사이의 EL층을 포함하고,
    상기 EL층은 제 1 유기 화합물, 제 2 유기 화합물, 및 게스트 재료를 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물은 실온에서 열 활성화 지연 형광을 발하는 기능을 갖고,
    상기 게스트 재료는 형광을 발하는 기능을 갖고,
    상기 제 1 유기 화합물의 HOMO 준위는 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위 이상이고,
    상기 제 1 유기 화합물의 LUMO 준위는 상기 제 2 유기 화합물의 LUMO의 준위 이하인, 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물의 단일항 들뜬 에너지 준위와 상기 제 1 유기 화합물의 삼중항 들뜬 에너지 준위의 차이는 0eV보다 크고 0.2eV 이하인, 발광 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 게스트 재료는 광을 발하는, 발광 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물이 제 1 π-전자 부족 헤테로 방향족 골격 및 제 1 π-전자 과잉 헤테로 방향족 골격을 포함하고,
    상기 제 2 유기 화합물이 제 2 π-전자 부족 헤테로 방향족 골격 및 제 2 π-전자 과잉 헤테로 방향족 골격을 포함하는, 발광 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 π-전자 부족 헤테로 방향족 골격은 다이아진 골격 또는 트라이아진 골격을 포함하고,
    상기 제 1 π-전자 과잉 헤테로 방향족 골격은 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 및 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 골격 중 어느 하나 또는 복수를 포함하고,
    상기 제 2 π-전자 부족 헤테로 방향족 골격은 피리딘 골격 또는 다이아진 골격을 포함하고,
    상기 제 2 π-전자 과잉 헤테로 방향족 골격은 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 플루오린 골격, 및 피롤 골격 중 어느 하나 또는 복수를 포함하는, 발광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물에 대한 상기 제 2 유기 화합물의 중량비는 1:0.05 내지 1:0.5이고,
    상기 게스트 재료에 대한 상기 제 2 유기 화합물의 중량비는 1:0.001 내지 1:0.01인, 발광 소자.
  7. 표시 장치에 있어서,
    제 1 항에 따른 발광 소자; 및
    컬러 필터, 실란트, 또는 트랜지스터를 포함하는, 표시 장치.
  8. 전자 기기에 있어서,
    제 7 항에 따른 표시 장치; 및
    하우징 또는 터치 센서 기능을 포함하는, 전자 기기.
  9. 조명 장치에 있어서,
    제 1 항에 따른 발광 소자; 및
    하우징 또는 터치 센서의 기능을 포함하는, 조명 장치.
  10. 발광 소자에 있어서,
    한 쌍의 전극; 및
    상기 한 쌍의 전극 사이의 EL층을 포함하고,
    상기 EL층은 제 1 유기 화합물, 제 2 유기 화합물, 및 게스트 재료를 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물은 실온에서 열 활성화 지연 형광을 발하는 기능을 갖고,
    상기 게스트 재료는 형광을 발하는 기능을 갖고,
    상기 제 1 유기 화합물의 산화 전위는 상기 제 2 유기 화합물의 산화 전위 이하이고,
    상기 제 1 유기 화합물의 환원 전위는 상기 제 2 유기 화합물의 환원 이상인, 발광 소자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물의 단일항 들뜬 에너지 준위와 상기 제 1 유기 화합물의 삼중항 들뜬 에너지 준위의 차이는 0eV보다 크고 0.2eV 이하인, 발광 소자.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 게스트 재료는 광을 발하는, 발광 소자.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물이 제 1 π-전자 부족 헤테로 방향족 골격 및 제 1 π-전자 과잉 헤테로 방향족 골격을 포함하고,
    상기 제 2 유기 화합물이 제 2 π-전자 부족 헤테로 방향족 골격 및 제 2 π-전자 과잉 헤테로 방향족 골격을 포함하는, 발광 소자.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 π-전자 부족 헤테로 방향족 골격은 다이아진 골격 또는 트라이아진 골격을 포함하고,
    상기 제 1 π-전자 과잉 헤테로 방향족 골격은 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 및 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 골격 중 어느 하나 또는 복수를 포함하고,
    상기 제 2 π-전자 부족 헤테로 방향족 골격은 피리딘 골격 또는 다이아진 골격을 포함하고,
    상기 제 2 π-전자 과잉 헤테로 방향족 골격은 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 플루오린 골격, 및 피롤 골격 중 어느 하나 또는 복수를 포함하는, 발광 소자.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물에 대한 상기 제 2 유기 화합물의 중량비는 1:0.05 내지 1:0.5이고,
    상기 게스트 재료에 대한 상기 제 2 유기 화합물의 중량비는 1:0.001 내지 1:0.01인, 발광 소자.
  16. 표시 장치에 있어서,
    제 10 항에 따른 발광 소자; 및
    컬러 필터, 실란트, 또는 트랜지스터를 포함하는, 표시 장치.
  17. 전자 기기에 있어서,
    제 16 항에 따른 표시 장치; 및
    하우징 또는 터치 센서 기능을 포함하는, 전자 기기.
  18. 조명 장치에 있어서,
    제 10 항에 따른 발광 소자; 및
    하우징 또는 터치 센서의 기능을 포함하는, 조명 장치.
KR1020177007949A 2014-09-30 2015-09-22 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 KR102399397B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020227016234A KR102520516B1 (ko) 2014-09-30 2015-09-22 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2014-200355 2014-09-30
JP2014200355 2014-09-30
PCT/IB2015/057277 WO2016051309A1 (en) 2014-09-30 2015-09-22 Light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227016234A Division KR102520516B1 (ko) 2014-09-30 2015-09-22 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170062457A true KR20170062457A (ko) 2017-06-07
KR102399397B1 KR102399397B1 (ko) 2022-05-19

Family

ID=55585395

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177007949A KR102399397B1 (ko) 2014-09-30 2015-09-22 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
KR1020227016234A KR102520516B1 (ko) 2014-09-30 2015-09-22 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
KR1020237011855A KR20230051628A (ko) 2014-09-30 2015-09-22 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227016234A KR102520516B1 (ko) 2014-09-30 2015-09-22 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
KR1020237011855A KR20230051628A (ko) 2014-09-30 2015-09-22 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치

Country Status (6)

Country Link
US (4) US20160093823A1 (ko)
JP (4) JP6785544B2 (ko)
KR (3) KR102399397B1 (ko)
CN (4) CN106716668B (ko)
TW (5) TWI773637B (ko)
WO (1) WO2016051309A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200045292A (ko) * 2018-10-22 2020-05-04 엘지디스플레이 주식회사 유기발광다이오드 및 유기발광장치
KR102198602B1 (ko) * 2020-02-13 2021-01-05 성균관대학교산학협력단 유기발광소자

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240033152A (ko) 2014-05-30 2024-03-12 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 장치, 표시 장치, 및 전자 기기
TWI729649B (zh) 2014-05-30 2021-06-01 日商半導體能源研究所股份有限公司 發光元件，發光裝置，電子裝置以及照明裝置
US20160104855A1 (en) 2014-10-10 2016-04-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-Emitting Element, Display Device, Electronic Device, and Lighting Device
TWI704706B (zh) 2015-03-09 2020-09-11 日商半導體能源研究所股份有限公司 發光元件、顯示裝置、電子裝置及照明設置
KR101519317B1 (ko) * 2015-03-27 2015-05-18 한양대학교 산학협력단 온도센서 및 그 제조방법
TWI757234B (zh) 2015-05-21 2022-03-11 日商半導體能源研究所股份有限公司 發光元件、顯示裝置、電子裝置、及照明裝置
DE112016002297T5 (de) 2015-05-21 2018-03-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Licht emittierendes Element, Anzeigevorrichtung, elektronisches Gerät und Beleuchtungsvorrichtung
JP6860989B2 (ja) 2015-07-24 2021-04-21 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子、発光装置、電子機器および照明装置
KR20240039072A (ko) 2015-08-07 2024-03-26 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
DE112016005489T5 (de) * 2015-12-01 2018-08-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Licht emittierendes Element, Licht emittierende Vorrichtung, elektronisches Gerät und Beleuchtungsvorrichtung
US10096658B2 (en) 2016-04-22 2018-10-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device
CN113130808A (zh) 2016-05-06 2021-07-16 株式会社半导体能源研究所 发光元件、显示装置
KR20180010136A (ko) 2016-07-20 2018-01-30 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 유기 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
CN106206974B (zh) * 2016-09-06 2018-03-23 苏州大学 热致延迟荧光有机电致发光体系以及使用该体系的发光二极管
US10270039B2 (en) * 2016-11-17 2019-04-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device
KR20180062290A (ko) * 2016-11-30 2018-06-08 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 소자 및 이를 이용한 유기 발광 표시 장치
EP3358639B1 (en) * 2017-01-16 2022-04-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Organic light-emitting device
KR102454951B1 (ko) 2017-01-16 2022-10-17 삼성전자주식회사 유기 발광 소자
JP2018131407A (ja) * 2017-02-15 2018-08-23 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子、発光装置、電子機器及び照明装置
KR20180098809A (ko) 2017-02-27 2018-09-05 삼성전자주식회사 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
CN111096072A (zh) * 2017-09-20 2020-05-01 柯尼卡美能达株式会社 层叠膜的制造方法和电子设备的制造方法
US10472564B2 (en) * 2017-09-26 2019-11-12 Feng-wen Yen Delayed fluorescence compound and organic electroluminescent device using the same
US10622566B2 (en) * 2017-10-22 2020-04-14 Feng-wen Yen Polyheteroaromatic compound and organic electroluminescence device using the same
CN111279505B (zh) 2017-10-27 2024-04-09 株式会社半导体能源研究所 发光元件、显示装置、电子设备及照明装置
CN111656549A (zh) 2017-11-02 2020-09-11 株式会社半导体能源研究所 发光元件、显示装置、电子设备及照明装置
KR102480896B1 (ko) * 2018-01-12 2022-12-26 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
WO2019171197A1 (ja) 2018-03-07 2019-09-12 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子、表示装置、電子機器、有機化合物及び照明装置
KR102383315B1 (ko) * 2018-03-30 2022-04-06 캐논 가부시끼가이샤 유기발광소자, 표시장치, 촬상 장치 및 조명 장치
EP3565018B1 (en) 2018-05-04 2024-05-08 Samsung Display Co., Ltd. Organic electroluminescent device emitting blue light
CN110492006B (zh) * 2018-05-14 2020-06-12 江苏三月光电科技有限公司 一种基于含硼有机化合物的电致发光器件
CN110492005B (zh) * 2018-05-14 2020-08-11 江苏三月科技股份有限公司 一种以激基复合物作为主体材料的有机电致发光器件
US11063224B2 (en) * 2018-05-30 2021-07-13 Kunshan Go-Visionox Opto-Electronics Co., Ltd. Organic electroluminescent device
KR20200011060A (ko) * 2018-07-23 2020-02-03 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
KR102605293B1 (ko) * 2018-08-07 2023-11-22 엘지디스플레이 주식회사 유기발광다이오드 및 이를 포함하는 유기발광장치
JP6692980B2 (ja) * 2018-10-25 2020-05-13 住友化学株式会社 発光素子
CN113412508A (zh) 2019-02-06 2021-09-17 株式会社半导体能源研究所 发光器件、发光设备、显示装置、电子设备及照明装置
WO2021074095A2 (en) * 2019-10-14 2021-04-22 Cynora Gmbh Organic electroluminescent device emitting visible light
EP3809479B1 (en) * 2019-10-14 2023-07-12 Samsung Display Co., Ltd. Organic electroluminescent device emitting blue light
KR20210046258A (ko) * 2019-10-18 2021-04-28 엘지디스플레이 주식회사 유기발광다이오드 및 유기발광장치
US11482687B2 (en) 2019-11-08 2022-10-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting device, electronic device, and lighting device
CN110911575B (zh) * 2019-11-29 2023-04-07 昆山国显光电有限公司 一种有机电致发光器件及显示装置
CN113036044B (zh) * 2019-12-25 2022-09-09 合肥欣奕华智能机器股份有限公司 一种有机发光器件、显示装置及其制备方法
CN111653679B (zh) * 2020-06-18 2023-07-04 京东方科技集团股份有限公司 有机发光器件及其制备方法、显示面板和显示装置
JP2022101867A (ja) 2020-12-25 2022-07-07 キヤノン株式会社 有機化合物、有機発光素子、表示装置、光電変換装置、電子機器、照明装置、移動体、および、露光光源

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004241374A (ja) 2003-01-17 2004-08-26 Sogo Pharmaceutical Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2006024830A (ja) 2004-07-09 2006-01-26 Sogo Pharmaceutical Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2014045179A (ja) 2012-08-03 2014-03-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光素子

Family Cites Families (78)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4619994A (en) * 1983-04-26 1986-10-28 Douglas Shortridge Benzeneazo polynuclear aromatic or heteroaromatic amidine compounds containing amidine substituents
EP1202608B2 (en) 2000-10-30 2012-02-08 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Organic light-emitting devices
TW519770B (en) 2001-01-18 2003-02-01 Semiconductor Energy Lab Light emitting device and manufacturing method thereof
ITTO20010692A1 (it) 2001-07-13 2003-01-13 Consiglio Nazionale Ricerche Dispositivo elettroluminescente organico basato sull'emissione di ecciplessi od elettroplessi e sua realizzazione.
US6863997B2 (en) 2001-12-28 2005-03-08 The Trustees Of Princeton University White light emitting OLEDs from combined monomer and aggregate emission
ITBO20020165A1 (it) 2002-03-29 2003-09-29 Consiglio Nazionale Ricerche Dispositivo elettroluminescente organico con droganti cromofori
TWI314947B (en) 2002-04-24 2009-09-21 Eastman Kodak Compan Organic light emitting diode devices with improved operational stability
KR20050088221A (ko) 2002-12-26 2005-09-02 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 유기 발광 소자
JP4614633B2 (ja) 2003-04-09 2011-01-19 株式会社半導体エネルギー研究所 電子機器
DE602004012755T2 (de) * 2003-08-29 2009-04-09 Solvias Ag Phosphor-enthaltende imidazoline und metallkomplexe davon
US7175922B2 (en) 2003-10-22 2007-02-13 Eastman Kodak Company Aggregate organic light emitting diode devices with improved operational stability
US7667389B2 (en) * 2004-12-06 2010-02-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting element, light emitting device, and electronic device
US7597967B2 (en) 2004-12-17 2009-10-06 Eastman Kodak Company Phosphorescent OLEDs with exciton blocking layer
US20060134464A1 (en) 2004-12-22 2006-06-22 Fuji Photo Film Co. Ltd Organic electroluminescent element
US20070090756A1 (en) 2005-10-11 2007-04-26 Fujifilm Corporation Organic electroluminescent element
CN102633820B (zh) 2005-12-01 2015-01-21 新日铁住金化学株式会社 有机电致发光元件用化合物及有机电致发光元件
JP2008085142A (ja) * 2006-09-28 2008-04-10 Fujikura Ltd 有機ｅｌ素子及び光配線モジュール
EP2489716B1 (en) 2007-03-08 2017-12-27 Universal Display Corporation Phosphorescent materials
US20130032785A1 (en) 2011-08-01 2013-02-07 Universal Display Corporation Materials for organic light emitting diode
US9130177B2 (en) 2011-01-13 2015-09-08 Universal Display Corporation 5-substituted 2 phenylquinoline complexes materials for light emitting diode
JP2008288344A (ja) 2007-05-16 2008-11-27 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 有機ｅｌ素子
US8034465B2 (en) 2007-06-20 2011-10-11 Global Oled Technology Llc Phosphorescent oled having double exciton-blocking layers
DE102007053396A1 (de) * 2007-08-07 2009-02-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierende Vorrichtung
JP5342794B2 (ja) 2007-11-22 2013-11-13 株式会社神戸製鋼所 炭素材料の製造方法
US8097387B2 (en) * 2008-03-07 2012-01-17 Xerox Corporation Photoreceptors comprising aligned nano-sized domains of charge transport components that have significant intermolecular pi-pi orbital overlap
JP5325707B2 (ja) 2008-09-01 2013-10-23 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子
WO2010026859A1 (en) 2008-09-05 2010-03-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, and electronic device
JP2010114070A (ja) 2008-10-10 2010-05-20 Canon Inc 白色有機ｅｌ素子
JP2010114428A (ja) 2008-10-10 2010-05-20 Canon Inc 有機ｅｌ表示装置
US9040718B2 (en) * 2009-01-22 2015-05-26 The University Of Rochester Hybrid host materials for electrophosphorescent devices
JP5333121B2 (ja) 2009-09-28 2013-11-06 大日本印刷株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、その製造方法及び発光表示装置
WO2011042443A1 (en) 2009-10-05 2011-04-14 Thorn Lighting Ltd. Multilayer organic device
KR101352116B1 (ko) 2009-11-24 2014-01-14 엘지디스플레이 주식회사 백색 유기 발광 소자
JP5124785B2 (ja) 2009-12-07 2013-01-23 新日鉄住金化学株式会社 有機発光材料及び有機発光素子
JP5465088B2 (ja) * 2010-05-31 2014-04-09 キヤノン株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
KR101865645B1 (ko) * 2010-08-25 2018-06-11 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 중합성 올레핀의 중합 방법 및 그를 위한 촉매
US10008677B2 (en) 2011-01-13 2018-06-26 Universal Display Corporation Materials for organic light emitting diode
KR102345510B1 (ko) 2011-02-16 2021-12-31 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자
KR102136426B1 (ko) 2011-02-16 2020-07-21 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 엘리먼트
TWI743606B (zh) 2011-02-28 2021-10-21 日商半導體能源研究所股份有限公司 發光元件
KR102112967B1 (ko) * 2011-03-23 2020-05-19 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자
TW201638086A (zh) 2011-03-25 2016-11-01 出光興產股份有限公司 有機電致發光元件
DE112012001504B4 (de) 2011-03-30 2017-09-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Lichtemittierendes Element
WO2012177312A1 (en) * 2011-06-20 2012-12-27 Synaptics Incorporated A touch and display device having an integrated sensor controller
TWI727297B (zh) 2011-08-25 2021-05-11 日商半導體能源研究所股份有限公司 發光元件，發光裝置，電子裝置，照明裝置以及新穎有機化合物
CN202506009U (zh) 2011-09-06 2012-10-31 阿什万·莫德海B·艾尔杜沙瑞 一种高层建筑物快速逃生出口
KR101803537B1 (ko) 2012-02-09 2017-11-30 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자
JP6480730B2 (ja) * 2012-03-29 2019-03-13 株式会社Ｊｏｌｅｄ 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2013232629A (ja) * 2012-04-06 2013-11-14 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
KR101419810B1 (ko) 2012-04-10 2014-07-15 서울대학교산학협력단 엑시플렉스를 형성하는 공동 호스트를 포함하는 유기 발광 소자
JP6158543B2 (ja) 2012-04-13 2017-07-05 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
JP6158542B2 (ja) * 2012-04-13 2017-07-05 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
DE112013002110B4 (de) 2012-04-20 2017-09-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Licht emittierendes Element, Licht emittierende Vorrichtung, elektronisches Gerät und Beleuchtungsvorrichtung
KR102198635B1 (ko) * 2012-04-20 2021-01-05 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 유기 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
US8994013B2 (en) 2012-05-18 2015-03-31 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, display device, electronic device, and lighting device
JP5959970B2 (ja) 2012-07-20 2016-08-02 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
KR102038815B1 (ko) * 2012-07-31 2019-10-31 엘지디스플레이 주식회사 인광 도펀트용 호스트 화합물 및 이를 이용한 유기발광다이오드소자
TWI733065B (zh) 2012-08-03 2021-07-11 日商半導體能源研究所股份有限公司 發光元件、發光裝置、顯示裝置、電子裝置及照明設備
KR20230048452A (ko) 2012-08-03 2023-04-11 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 및 조명 장치
KR102137376B1 (ko) 2012-08-03 2020-07-24 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
JP6312960B2 (ja) 2012-08-03 2018-04-18 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子、発光装置、電子機器、照明装置及び複素環化合物
DE102013214661B4 (de) 2012-08-03 2023-01-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Licht emittierendes Element, Licht emittierende Vorrichtung und Beleuchtungsvorrichtung
EP2883880B1 (en) 2012-08-08 2016-11-30 Mitsubishi Chemical Corporation Iridium complex compound, and composition, organic electroluminescent element, display device and lighting device each cotaining the compound
KR102204794B1 (ko) 2012-08-10 2021-01-18 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기 및 조명 장치
KR20150050570A (ko) * 2012-08-30 2015-05-08 고쿠리쓰다이가쿠호진 규슈다이가쿠 발광 재료, 화합물 및 그들을 사용한 유기 발광 소자
JP6113993B2 (ja) * 2012-10-03 2017-04-12 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
TWI602901B (zh) * 2012-12-11 2017-10-21 半導體能源研究所股份有限公司 發光元件，發光裝置，電子裝置，與照明裝置
WO2014109274A1 (en) 2013-01-10 2014-07-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
WO2014157433A1 (en) 2013-03-26 2014-10-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
KR20140140417A (ko) * 2013-05-29 2014-12-09 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
US9130182B2 (en) 2013-06-28 2015-09-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, lighting device, light-emitting device, and electronic device
TWI742416B (zh) 2014-02-21 2021-10-11 日商半導體能源研究所股份有限公司 發光元件、發光裝置、電子裝置、及照明裝置
US9732069B2 (en) * 2014-05-21 2017-08-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Carbazole compound and organic light emitting device including the same
JP6374329B2 (ja) * 2014-06-26 2018-08-15 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、および電子機器
KR102353647B1 (ko) 2014-08-29 2022-01-20 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
CN108368045A (zh) * 2015-12-04 2018-08-03 广州华睿光电材料有限公司 热激发延迟荧光材料、高聚物、混合物、组合物以及有机电子器件
CN113130808A (zh) 2016-05-06 2021-07-16 株式会社半导体能源研究所 发光元件、显示装置
EP3367456A1 (en) * 2017-02-28 2018-08-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Organic light-emitting device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004241374A (ja) 2003-01-17 2004-08-26 Sogo Pharmaceutical Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2006024830A (ja) 2004-07-09 2006-01-26 Sogo Pharmaceutical Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2014045179A (ja) 2012-08-03 2014-03-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光素子

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200045292A (ko) * 2018-10-22 2020-05-04 엘지디스플레이 주식회사 유기발광다이오드 및 유기발광장치
US11895915B2 (en) 2018-10-22 2024-02-06 Lg Display Co., Ltd Organic light emitting diode and organic light emitting device having the same
KR102198602B1 (ko) * 2020-02-13 2021-01-05 성균관대학교산학협력단 유기발광소자

Also Published As

Publication number Publication date
TWI773637B (zh) 2022-08-01
TW202230850A (zh) 2022-08-01
CN109841746B (zh) 2021-07-13
CN109841746A (zh) 2019-06-04
US20210057668A1 (en) 2021-02-25
TWI722971B (zh) 2021-03-21
JP2020178145A (ja) 2020-10-29
JP2016072632A (ja) 2016-05-09
TWI761088B (zh) 2022-04-11
CN109980114A (zh) 2019-07-05
CN111293226A (zh) 2020-06-16
TW202109937A (zh) 2021-03-01
TWI678007B (zh) 2019-11-21
CN109980114B (zh) 2021-09-24
CN111293226B (zh) 2022-10-28
TW202127701A (zh) 2021-07-16
US20160093823A1 (en) 2016-03-31
JP7030912B2 (ja) 2022-03-07
WO2016051309A1 (en) 2016-04-07
TWI709260B (zh) 2020-11-01
KR102520516B1 (ko) 2023-04-12
JP2023153315A (ja) 2023-10-17
JP6785544B2 (ja) 2020-11-18
TW201618349A (zh) 2016-05-16
JP2022060442A (ja) 2022-04-14
KR20220066998A (ko) 2022-05-24
US20190173037A1 (en) 2019-06-06
CN106716668B (zh) 2020-04-28
US11133482B2 (en) 2021-09-28
KR20230051628A (ko) 2023-04-18
US20230095777A1 (en) 2023-03-30
TW202006989A (zh) 2020-02-01
US11557742B2 (en) 2023-01-17
KR102399397B1 (ko) 2022-05-19
JP7337983B2 (ja) 2023-09-04
CN106716668A (zh) 2017-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7030912B2 (ja) 発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置
KR102612788B1 (ko) 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
JP6700017B2 (ja) 発光素子、表示装置、電子機器、及び照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right